内容正文:
专项提升21 伏安法和特殊方法测电阻
1.伏安法测电阻
(1)实验原理:
(2)电源、导线、开关、定值电阻、小灯泡、电流表、电压表、滑动变阻器;
(3)实验步骤:
①断开开关,调节电流表、电压表的指针到零刻度;按电路图连接实物;调节滑动变阻器到阻值最大处。
②闭合开关,调节滑动变阻器的滑片至适当位置,分别读出电流表的示数I、电压表的示数U,并记录在表格中。
③根据公式计算出R的值,并记录在表格中。
④通过移动滑动变阻器滑片,改变定值电阻两端的电压和通过电阻的电流,分别记录对应的值。
(4)测量定值电阻的阻值
实验次数
电压U/V
电流I/A
电阻R/Ω
电阻的平均值R/Ω
1
2
3
(5)测小灯泡的阻值
实验次数
电压U/V
电流I/A
电阻R/Ω
1
2
3
(6)I-U图像分析
①定值电阻阻值是一定的,图像为一条过原点的直线;
②小灯泡的灯丝电阻随温度的升高而增大,图像为随电压增大而向下弯曲的曲线。
2.测电阻的特殊方法
方法
电路图
实验过程
伏伏法
闭合开关后,由电压表、示数知两端电压为 、两端电压为,则(是阻值已知的电阻)
安安法
闭合开关后,由并联电路各支路两端电压相等得,则(是阻值已知的电阻)
安滑法
闭合开关,移动滑动变阻器滑片,当变阻器接入电路的电阻为时,电路中电流为,再移动滑片,当变阻器接入电路的电阻为0时,电路中的电流为,则
伏滑法
闭合开关,移动滑动变阻器滑片,使变阻器接入电路的电阻为,此时电压表示数为,再移动滑片,使变阻器接人电路的电阻为0,此时电压表示数为,由串联电路电流处处相等得
伏阻法
只闭合开关时,电压表示数为,再闭合开关后,电压表示数为,则(是阻值已知的电阻)
安阻法
两个开关均闭合时,电流表示数为,只闭合时,电流,则(是阻值已知的电阻)
等效替代法
将S拨至a,读出电流表示数,将S拨至b,调节电阻箱使电流表的示数仍为,读出电阻箱示数R,则
一、填空题
1.(2024·四川成都·三模)在“伏安法测电阻”的实验中,常采用如图所示的电路图,实验中用滑动变阻器来改变 以便多次测量,这样做的目的是通过求电阻的平均值以 。
2.(2024·江西·模拟预测)如图所示,是利用伏安法测量小灯泡电阻的实验电路图,如果虚线框内②位置画电路元件符号Ⓐ,则①、③位置分别应该画的电路元件符号为 和 。
3.(2024·四川成都·中考真题)小张用如图所示的电路测量小灯泡的电阻,电流表和电压表选用小量程。闭合开关前,将滑动变阻器的滑片移到最右端的目的是 。闭合开关,她发现灯泡不亮,两电表的示数均很小,经过检查,确认电路连接正确,两电表均完好,小张的下一步操作应该是 。
4.(23-24九年级下·安徽安庆·开学考试)小海设计如图所示电路测量待测电阻Rx的阻值,R0为已知阻值的定值电阻。步骤如下:①闭合S、断开S1,电压表示数为U1;②再闭合S1,电压表示数为U2,则待测电阻Rx的阻值Rx= 。(均用U1、U2和R0表示)
5.(23-24九年级上·江苏苏州·期末)如图甲,是选用等效替代法测量未知电阻的电路,其中Rx是待测电阻,R是滑动变阻器,R0是电阻箱。正确连接电路并操作后,电阻箱的示数如图乙所示,则待测电阻Rx的阻值为 Ω;如果S拨到1的过程中,不小心使滑片P向右移了一点,则Rx的测量值 (大于/等于/小于)真实值。
二、单选题
6.(2024·湖北武汉·一模)某同学利用如图所示的电路测量定值电阻的阻值,实验数据如表格所示,下列说法错误的是( )
实验次数
电压U/V
电流I/A
电阻R/Ω
电阻平均值R/Ω
1
1.0
0.20
5.0
5.1
2
2.0
0.40
5.0
3
3.0
0.58
5.2
A.该实验的原理是
B.闭合开关前,滑动变阻器的滑片要移到最右端
C.闭合开关前,电流表指针指在零刻度线左侧,原因是电流表的正负接线柱接反了
D.本实验多次测量的目的是求平均值减小误差
7.(2024·湖北·三模)某同学利用如图所示的电路做“伏安法测电阻”的实验,已知为待测定值电阻,电源电压恒为6V,滑动变阻器R标有“20Ω 1A”字样,实验中他记录的实验数据如表所示,下列关于实验的几种说法中全部错误的一组是( )
序号
1
2
3
4
5
U/V
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
I/A
0.10
0.22
0.29
0.40
0.50
①序号“1”的实验数据是本实验中测得的
②序号“4”的实验中,滑动变阻器与待测电阻的阻值之比为1∶2
③仅用该实验器材可探究电流与电阻的关系
④为减小实验误差,可利用每次实验测得的U、I求出电阻R,再求其平均值
A.①③ B.③④ C.②③ D.②④
8.(2024·北京大兴·二模)如图所示为测量未知电阻Rx的实验电路图,电源两端的电压保持不变,其中R0为阻值已知的定值电阻。当开关S1闭合、S2断开时,电压表示数为U1;当开关S1、S2均闭合时,电压表示数为U2,则下列判断中正确的是( )
A.电源两端的电压为U1
B.开关S1、S2均闭合时,电阻Rx与R0是串联关系
C.开关S1、S2均闭合时,通过电阻Rx的电流为
D.未知电阻的阻值
9.(2024·湖北黄冈·一模)某同学在没有电压表的情况下,利用一只电流表和已知阻值的定值电阻R0,测量未知电阻Rx的阻值,图中不能测量出Rx阻值的电路图是( )
A. B.
C. D.
10.(2024·山东潍坊·二模)要测量额定电压为的小灯泡正常工作时的电阻,设计了以下四种方案,电源电压不变,R为已知电阻,在不改变电路连接的情况下可行的是( )
A. B.
C. D.
三、实验题
11.(2024·山西晋中·模拟预测)小明在测量小灯泡的电阻时,进行了如下实验。(小灯泡的额定电压为2.5V)
(1)图甲是小明连接的电路,图中只有一根导线连接错误,请你在错误的导线上画“×”,并用笔画线代替导线将图甲电路改接正确 ;(导线不得交叉)
(2)电路改接正确后,闭合开关,小明发现小灯泡不发光,电流表有示数,电压表无示数,其原因可能是 ;
(3)排除故障后,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,记录多组电压值和电流值,根据实验数据绘制的图像如图乙所示,则小灯泡正常发光时的阻值为 Ω;
(4)小明认为利用该电路还可以探究电流与电压的关系,你认为他的观点 (选填“合理”或“不合理”),理由是 。
12.(23-24九年级下·江苏南京·阶段练习)测量小灯泡正常发光时电阻的实验如图甲所示,小灯泡的额定电压,滑动变阻器的规格是“50Ω 2A”,电源电压U恒为9V。
(1)请用笔画线代替导线,将电路补充完整;
(2)正确连接电路后,闭合开关,向 移动滑片P直至小灯泡正常发光,此时电流表的示数如图乙所示,则小灯泡正常发光时的电阻为 Ω(保留一位小数);
(3)小明利用图甲的实验器材,添加电阻箱和单刀双掷开关也测出了该灯正常发光时的电阻,电路如图丙所示.将电阻箱的阻值调为10Ω后,进行了如下操作:
①闭合开关,接 ,调节滑动变阻器的滑片P使 ;
②仅将改接另一端,记录电压表示数;
则小灯泡正常发光时的电阻= (用物理量的符号表示)。
13.(2024·河南洛阳·模拟预测)小明同学在测量定值电阻的过程中,电源选择两节干电池,滑动变阻器上标有“20Ω,2A”的字样。
(1)小明连接的实物图如图甲所示,请用笔画线代替导线将电路图补充完整。要求:当滑片向左移动时,电压表示数变大 ;
(2)同组的小刚在连接电路时,采用了大量程试触法,电流表指针偏转情况如图乙所示,则下一步他应该 ;
(3)闭合开关,无论怎样移动滑片,电压表和电流表均无示数,其原因可能是___________;(填序号)
A.定值电阻断路
B.滑动变阻器断路
C.滑动变阻器同时接了下接线柱
(4)改正电路后,小明进行实验,但做完实验才发现,由于疏忽把测量的电流值都写在了草稿纸中而忘了填入相应的表格中,请你根据草稿纸中的数据帮助小明算出电阻的阻值为 Ω。该实验进行了多次测量,其目的为 。
草稿0.3
0.4
0.2
试验次数
1
2
3
电压U/V
1.0
1.5
2.0
电流I/A
(5)电压表的阻值虽然非常大,但是也会影响本实验的准确性,为了减小电表对实验结果的影响,小明与同学讨论后决定用丙图的电路图进行测量,R0为定值电阻,Rx为待测电阻,实验步骤如下:
①闭合开关S1、S2,移动滑动变阻器的滑片至某一位置,使电压表的示数为U1,电流表的示数为I1。
② ,保持滑片的位置不动,读出电压表的示数U2,和电流表的示数I2。
③可得待测电阻Rx= 。
14.(2024·山东济宁·一模)小明用“伏安法”测量未知电阻R的阻值。
(1)根据图(a)的电路图,用笔画线代替导线,将图(b)的实物图补充完整。要求滑动变阻器滑片向右滑动时它的电阻增大;
(2)连接电路后,闭合开关,电流表和电压表都有较小示数,无论怎样移动滑片,灯泡都不发光,两表示数均无变化,其原因可能是___________;
A.电阻R短路 B.电阻R开路
C.滑动变阻器短路或开路 D.滑动变阻器连接错误
(3)排除故障后,小明移动滑动变阻器的滑片测出多组电压和电流值,并计入表格。当他将滑片移到滑动变阻器一端时,电压表指针刚好指向15V刻度线,电流表的示数如图所示,据此可算出电阻 ;
(4)小明根据表中记录的电压和电流值,算出对应的电阻值,并求出电阻的平均值,他求电阻平均值的目的是 ;
(5)同组的小红用一个已知阻值的定值电阻和一个单刀双掷开关,设计了如图所示的电路图测量电阻的阻值。闭合开关S后,当接近触头1时,电压表示数为,当接通触头2时,电压表示数为,则被测电阻 (用、、表示)。
15.(2024·黑龙江绥化·一模)小明同学在“探究通过导体的电流与电阻的关系”时,他用图甲所示的电路进行实验,实验中电阻R两端的电压始终保持2.4V不变。
(1)请用笔画线代替导线,将甲图中实物电路连接完整,向右调电压表示数变小(导线不得交叉);
(2)开关闭合前,滑动变阻器的滑片P应置于 端(选填“右”或“左”);
(3)在实验过程中,当把电阻R由5Ω更换为10Ω时,滑动变阻器接入电路中的电阻应 ;(选填“变大”、“变小”或“不变”)
(4)某次实验时电流表的示数如图乙所示,则此时R的阻值为 Ω;
(5)老师接下来让同学们用如图所示的电路测量未知电阻的阻值。器材有一个电源(电压未知且恒定不变),一个量程合适的电流表,一个最大阻值为的滑动变阻器。P移至a端,电流表示数为;移至b端电流表示数为,则表达式 。
16.(23-24九年级下·河南周口·阶段练习)小华同学用如图甲所示的电路,测量定值电阻R的阻值。
(1)请你用笔画线代替导线,将图甲中的电路连接完整。(要求:滑片向左移动时电流表示数变大,且导线不能交叉)
(2)小华同学正确连接电路后,闭合开关,发现电流表无示数,电压表示数接近电源电压,出现这种故障的原因可能是 (选填“R短路”或“R断路”)。
(3)排除故障后的某次实验中,移动滑片使电压表示数为2V时,电流表的指针位置如图乙所示,则电流表的示数为 A,定值电阻R的阻值为 。
(4)在最后一次完成实验后,小华很长时间内忘记断开开关,发现电压表的示数变大,电流表的示数变小,此时电阻的阻值 (选填“变大”“不变”或“变小”),导致电阻阻值变大的原因是该电阻的 发生了变化。
(5)然后同学们又设计了一种测定值电阻的方案,如图所示。已知定值电阻的阻值为,电源电压未知,步骤如下:
①闭合S、,断开,电压表的示数为;
②闭合 ,断开 ,电压表的示数为;
③电阻的表达式为 。(用、、表示)
17.(2024·河南商丘·二模)某物理实验小组的同学用如图甲所示电路图,设计实验测量定值电阻的阻值。
(1)根据图甲的电路图将实物图乙连接完整。
(2)在小组同学连接好最后一根导线时看到小灯泡发光了,造成这一现象的原因是 ;如果闭合开关后,发现电流表的指针向左偏转,可能的原因是 。
(3)排除故障后,闭合开关,调整滑片P到某一位置后,其中电流表示数为 A,电压表示数为 V,此次测得电阻的阻值为 Ω。
(4)在电压表损坏无法使用的情况下,小组同学利用阻值已知的定值电阻R2和电流表测出了另一个未知阻值的电阻Rx的阻值。同学们设计了如图戊所示电路。
①只闭合开关S3,测得电流表示数为I1;
②只闭合开关 ,测得电流表示数为I2;
③电阻Rx的阻值为 (用已知量和测得量表示)。
18.(2024·湖南·模拟预测)实验小组用伏安法测量小灯泡的电阻,连接了如图甲所示的电路,小灯泡的额定电压为2.5V,电源电压恒定。
(1)如图甲,当闭合开关,移动滑片至某位置时,电压表的示数为2V,为测量小灯泡正常发光时的电阻,应将滑片P向 (选填“A”或“B”)端移动;
(2)小灯泡正常发光时,电流表的示数如图乙所示,则此时小灯泡的电阻是 Ω(保留1位小数);
(3)根据数据绘制图像,如图丙所示,发现此图像不是直线,主要原因是灯丝电阻受 的影响。
(4)小组同学计划用该装置测量某定值电阻阻值时,发现电压表损坏,于是设计了如图丁所示的电路,测出了的阻值。实验步骤如下:
①将滑片移到a端,闭合开关S,读出电流表的示数,记为;
②将滑片移到b端,闭合开关S,读出电流表的示数,记为;
③读出滑动变阻器的最大阻值为R,则: (用、和R表示)。
19.(2024·广东茂名·模拟预测)小明利用伏安法测量未知定值电阻Rx的阻值,图甲是他设计的实验电路。
(1)如图甲已连接的部分实验电路,请你用笔画线代替导线完成电路的连接;
(2)闭合开关前,应将滑动变阻器滑片P置于 (选填“A/B”)端;
(3)第二次测量电流表数如图乙所示,为 A;R均= Ω(保留整数);取平均值作为测量结果,其目的是 ;
实验次数
电压U/V
电流I/A
电阻R/Ω
电阻平均值R均/Ω
1
1.5
0.16
9.4
2
2.0
3
3
0.28
10.7
(4)测完第二组数据后,变阻器滑片向 (A/B)移动得到第三组数据。
(5)小明测出Rx的阻值后,在拆除电路时,发现电池陈旧,他想知道变阻器的最大阻值,于是他又组装电路,电路图如图丙所示,他想了一想,Rx的阻值已知,用此电路也能测出滑动变阻器的最大阻值。
①闭合S,把变阻器滑片P移到最左端,电压表示数为U1;
②闭合S,把变阻器滑片P移到最右端,电压表示数为U2;
③变阻器的最大阻值Rₒ的表达式:R0= (用测量值U1、U2及Rx表示)。
20.(2024·河南安阳·模拟预测)小明在“测量小灯泡正常发光时的电阻”实验中,待测小灯泡的额定电压为2.5V,设计并连接的电路如图甲所示。
(1)小明在连接电路的过程中,开关应处于 (选填“闭合”或“断开”)状态;
(2)小明在检查电路时发现有一根导线连接错误,请在接错的导线上画“×”,并用笔画线代替导线正确连接电路(导线不能交叉) ;
(3)纠正错误后,应先将滑动变阻器的滑片移至最 (选填“左”或“右”)端,然后闭合开关,发现小灯泡不发光,电流表有示数,造成这一现象的原因可能是 (选填字母代号);
A.小灯泡短路
B.小灯泡断路
C.滑动变阻器断路
D.电流表断路
(4)移动滑片,当电压表的示数为 V时,小灯泡正常发光,此时电流表的示数如图乙所示 Ω(结果保留一位小数);
(5)实验后小明又利用电压表和已知阻值为R0的定值电阻,设计了如图丙所示的电路,也测量出已知额定电流为I额的小灯泡正常发光时的电阻,请把实验步骤补充完整:
①闭合开关S,将开关S1拨至a,调节滑动变阻器的滑片,使电压表的示数与定值电阻R0的比值为 时,小灯泡正常发光;
②保持滑动变阻器的滑片位置不变,闭合开关S,将开关S1拨至b,读出电压表的示数为U;
③小灯泡正常发光时的电阻的表达式:RL= (用R0、U和I额表示)。
2
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专项提升21 伏安法和特殊方法测电阻
1.伏安法测电阻
(1)实验原理:
(2)电源、导线、开关、定值电阻、小灯泡、电流表、电压表、滑动变阻器;
(3)实验步骤:
①断开开关,调节电流表、电压表的指针到零刻度;按电路图连接实物;调节滑动变阻器到阻值最大处。
②闭合开关,调节滑动变阻器的滑片至适当位置,分别读出电流表的示数I、电压表的示数U,并记录在表格中。
③根据公式计算出R的值,并记录在表格中。
④通过移动滑动变阻器滑片,改变定值电阻两端的电压和通过电阻的电流,分别记录对应的值。
(4)测量定值电阻的阻值
实验次数
电压U/V
电流I/A
电阻R/Ω
电阻的平均值R/Ω
1
2
3
(5)测小灯泡的阻值
实验次数
电压U/V
电流I/A
电阻R/Ω
1
2
3
(6)I-U图像分析
①定值电阻阻值是一定的,图像为一条过原点的直线;
②小灯泡的灯丝电阻随温度的升高而增大,图像为随电压增大而向下弯曲的曲线。
2.测电阻的特殊方法
方法
电路图
实验过程
伏伏法
闭合开关后,由电压表、示数知两端电压为 、两端电压为,则(是阻值已知的电阻)
安安法
闭合开关后,由并联电路各支路两端电压相等得,则(是阻值已知的电阻)
安滑法
闭合开关,移动滑动变阻器滑片,当变阻器接入电路的电阻为时,电路中电流为,再移动滑片,当变阻器接入电路的电阻为0时,电路中的电流为,则
伏滑法
闭合开关,移动滑动变阻器滑片,使变阻器接入电路的电阻为,此时电压表示数为,再移动滑片,使变阻器接人电路的电阻为0,此时电压表示数为,由串联电路电流处处相等得
伏阻法
只闭合开关时,电压表示数为,再闭合开关后,电压表示数为,则(是阻值已知的电阻)
安阻法
两个开关均闭合时,电流表示数为,只闭合时,电流,则(是阻值已知的电阻)
等效替代法
将S拨至a,读出电流表示数,将S拨至b,调节电阻箱使电流表的示数仍为,读出电阻箱示数R,则
一、填空题
1.(2024·四川成都·三模)在“伏安法测电阻”的实验中,常采用如图所示的电路图,实验中用滑动变阻器来改变 以便多次测量,这样做的目的是通过求电阻的平均值以 。
【答案】 待测电阻两端电压和电路中电流 减小误差
【详解】[1][2]“伏安法测电阻”中通过调节变阻器接入电路的阻值来改变定值电阻两端电压和电路中电流,实现多次测量,通过求平均值来减小误差。
2.(2024·江西·模拟预测)如图所示,是利用伏安法测量小灯泡电阻的实验电路图,如果虚线框内②位置画电路元件符号Ⓐ,则①、③位置分别应该画的电路元件符号为 和 。
【答案】
【详解】[1]①与灯泡并联,所以是电压表,符号为。
[2]伏安法测电阻时需要滑动变阻器改变灯泡两端的电压,故③是滑动变阻器,符号为。
3.(2024·四川成都·中考真题)小张用如图所示的电路测量小灯泡的电阻,电流表和电压表选用小量程。闭合开关前,将滑动变阻器的滑片移到最右端的目的是 。闭合开关,她发现灯泡不亮,两电表的示数均很小,经过检查,确认电路连接正确,两电表均完好,小张的下一步操作应该是 。
【答案】 保护电路 移动滑动变阻器滑片
【详解】[1]为了保护电路中各元件安全,闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片移到阻值最大处,所以将滑动变阻器的滑片移到最右端的目的是保护电路。
[2]连接好电路,闭合开关后,灯泡不亮,两电表的示数均很小,说明电路是通的,只是电流比较小,导致灯泡不亮,故下一步的操作应该是移动滑动变阻器的滑片,减小滑动变阻器连入电路的阻值。
4.(23-24九年级下·安徽安庆·开学考试)小海设计如图所示电路测量待测电阻Rx的阻值,R0为已知阻值的定值电阻。步骤如下:①闭合S、断开S1,电压表示数为U1;②再闭合S1,电压表示数为U2,则待测电阻Rx的阻值Rx= 。(均用U1、U2和R0表示)
【答案】
【详解】利用电压表测定值电阻阻值原理是串联电路电流处处相等,即通过R0和Rx电流相等。
闭合S、断开S1,两电阻串联,电压表测量R0两端的电压,示数为U1
根据欧姆定律可知通过R0的电流
再闭合S1,Rx短路,电路为R0的简单电路,电压表测量电源电压,示数为U2
根据串联电路的电压特点可知待测电阻Rx两端的电压为
Ux=U2-U1
根据欧姆定律可知通过Rx的电流
根据串联电路电流处处相等,即I0=Ix
解得,待测电阻
5.(23-24九年级上·江苏苏州·期末)如图甲,是选用等效替代法测量未知电阻的电路,其中Rx是待测电阻,R是滑动变阻器,R0是电阻箱。正确连接电路并操作后,电阻箱的示数如图乙所示,则待测电阻Rx的阻值为 Ω;如果S拨到1的过程中,不小心使滑片P向右移了一点,则Rx的测量值 (大于/等于/小于)真实值。
【答案】 108 大于
【详解】[1]由图乙知道,电阻箱的示数为
R=0×1000Ω+1×100Ω+0×10Ω+1×8Ω=108Ω
即待测电阻的阻值为108Ω。
[2]由于电路中的电流不变,在电源电压不变时,由知道,电路的总电阻不变,如果S拨到1的过程中,不小心滑片向右移了一点,滑动变阻器的电阻变小,由串联电路电阻的规律知电阻箱的示数偏大,即测量值大于真实值。
二、单选题
6.(2024·湖北武汉·一模)某同学利用如图所示的电路测量定值电阻的阻值,实验数据如表格所示,下列说法错误的是( )
实验次数
电压U/V
电流I/A
电阻R/Ω
电阻平均值R/Ω
1
1.0
0.20
5.0
5.1
2
2.0
0.40
5.0
3
3.0
0.58
5.2
A.该实验的原理是
B.闭合开关前,滑动变阻器的滑片要移到最右端
C.闭合开关前,电流表指针指在零刻度线左侧,原因是电流表的正负接线柱接反了
D.本实验多次测量的目的是求平均值减小误差
【答案】C
【详解】A.根据欧姆定律,该实验的原理是
故A正确,A不符合题意;
B.为了保护电路,应将滑动变阻器的滑片移到最大阻值处,滑片应移到阻值最大的最右端,故B正确,B不符合题意;
C.开关闭合前,电流表的指针在零刻度线左端,原因是电流表没有调零,故C错误,C符合题意;
D.本实验多次测量的目的是求平均值,减小实验数据误差,故D正确,D不符合题意。
故选C。
7.(2024·湖北·三模)某同学利用如图所示的电路做“伏安法测电阻”的实验,已知为待测定值电阻,电源电压恒为6V,滑动变阻器R标有“20Ω 1A”字样,实验中他记录的实验数据如表所示,下列关于实验的几种说法中全部错误的一组是( )
序号
1
2
3
4
5
U/V
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
I/A
0.10
0.22
0.29
0.40
0.50
①序号“1”的实验数据是本实验中测得的
②序号“4”的实验中,滑动变阻器与待测电阻的阻值之比为1∶2
③仅用该实验器材可探究电流与电阻的关系
④为减小实验误差,可利用每次实验测得的U、I求出电阻R,再求其平均值
A.①③ B.③④ C.②③ D.②④
【答案】A
【详解】①由表中数据结合欧姆定律可得,定值电阻
根据分压原理可知,当滑动变阻器的最大电阻连入电路中时,电压表示数最小,定值电阻两端的最小电压
所以序号“1”的实验数据不是本实验中测得的,故①错误;
②序号“4”的实验中,根据分压原理可知,滑动变阻器与待测电阻的阻值之比
故②正确;
③根据控制变量法要探究电流与电阻的关系需要控制电压一定,改变电阻,已知 Rx 为待测定值电阻,无法改变电阻,故仅用该同学的实验器材就不探究电流与电阻的关系,故③错误;
④在测定值电阻的阻值时,由于测量存在误差,通常多次测量几组数据,分别求出电阻值求平均值来减小误差,故D正确。
综合分析①③错误。
故选A。
8.(2024·北京大兴·二模)如图所示为测量未知电阻Rx的实验电路图,电源两端的电压保持不变,其中R0为阻值已知的定值电阻。当开关S1闭合、S2断开时,电压表示数为U1;当开关S1、S2均闭合时,电压表示数为U2,则下列判断中正确的是( )
A.电源两端的电压为U1
B.开关S1、S2均闭合时,电阻Rx与R0是串联关系
C.开关S1、S2均闭合时,通过电阻Rx的电流为
D.未知电阻的阻值
【答案】D
【详解】AB.由电路图可知,当S1、S2闭合时,定值电阻R0短路,电压表测量电阻Rx的电压,也是测量电源电压,因此电源两端的电压为U2,故AB错误;
C.当开关S1、S2闭合时,只有电阻Rx接入电路,通过电阻Rx的电流为
故C错误;
D.当开关S1闭合、S2断开时,R0与Rx串联,电压表测Rx两端的电压,即Ux=U1,因串联电路中总电压等于各分电压之和,所以,R0两端的电压
U0=U-Ux=U2-U1
因串联电路中各处的电流相等,所以
解得
故D正确。
故选D。
9.(2024·湖北黄冈·一模)某同学在没有电压表的情况下,利用一只电流表和已知阻值的定值电阻R0,测量未知电阻Rx的阻值,图中不能测量出Rx阻值的电路图是( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【详解】A.开关S2断开,S1闭合,Rx、R0串联,电流表测量电路中的电流,读出电流表示数I,则根据串联的特点和欧姆定律可得电源电压
---①
闭合开关S1、S2,只有电阻R0,接入电路,读出电流表示数I',则电源电压
------②
由①②解得,故A不符合题意;
B. 开关S2断开,S1闭合,Rx、R0串联,电流表测量电路中的电流,读出电流表示数I,则根据串联的特点和欧姆定律可得
-----①
闭合开关S1、S2,只有电阻Rx,接入电路,读出电流表示数I',则电源电压
----②
由①②解得,故B不符合题意;
C.开关S2断开,S1闭合,电阻Rx接入电路,电流表测量Rx的电流,读出电流表示数Ix',闭合开关S1、S2,电路为R0、Rx 并联,电流表测量干路的电流,读出电流表示数I,根据并联电路各支路上的用电器互不影响可知通过Rx的电流不变,根据并联电路干路电流等于各支路电流之和可得,通过R0的电流
根据欧姆定律可得电源电压
则 ,故C不符合题意;
D.开关S1闭合,两电阻并联,电流表测量干路的电流,不能测量出通过R0的电流,无法通过R0的推导出Rx的电流和Rx的两端的电压,故D符合题意。
故选D。
10.(2024·山东潍坊·二模)要测量额定电压为的小灯泡正常工作时的电阻,设计了以下四种方案,电源电压不变,R为已知电阻,在不改变电路连接的情况下可行的是( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【详解】A、此方案可先将开关置于2,移动滑动变阻器,使小灯泡正常发光,再将开关置于1,测出此时灯泡与R的总电压U,则R两端电压为
UR=U-U0
此时灯泡正常发光时的电流为
故灯泡正常发光时的电阻为
故A符合题意;
B.此方案中都存在电流表与灯泡或定值电阻并联,会导致其短路,故B不符合题意;
C.此方案电压表测小灯泡或定值电阻时,存在正负接线柱接反的情况,无法正常测量电压,故C不符合题意;
D.此方案中都存在电流表与灯泡或定值电阻并联,会导致其短路,故D不符合题意。
故选A。
三、实验题
11.(2024·山西晋中·模拟预测)小明在测量小灯泡的电阻时,进行了如下实验。(小灯泡的额定电压为2.5V)
(1)图甲是小明连接的电路,图中只有一根导线连接错误,请你在错误的导线上画“×”,并用笔画线代替导线将图甲电路改接正确 ;(导线不得交叉)
(2)电路改接正确后,闭合开关,小明发现小灯泡不发光,电流表有示数,电压表无示数,其原因可能是 ;
(3)排除故障后,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,记录多组电压值和电流值,根据实验数据绘制的图像如图乙所示,则小灯泡正常发光时的阻值为 Ω;
(4)小明认为利用该电路还可以探究电流与电压的关系,你认为他的观点 (选填“合理”或“不合理”),理由是 。
【答案】(1)见解析 (2)小灯泡短路 (3)5 (4) 不合理 小灯泡的电阻随温度的变化而变化(合理即可)
【详解】(1)原电路图中,电流表和灯泡并联,电压表没有接入电路中是错误的,在测定值电阻的阻值实验中,定值电阻、滑动变阻器和电流表串联,电压表并联在定值电阻两端,如图所示:
(2)连接好电路后闭合开关,电流表有示数,说明电路是通路,当小灯泡短路时,小灯泡不亮,此时电压表测量的导线的电压,电压表没有示数,则故障可能是小灯泡短路。
(3)灯在额定电压下正常发光,由图乙读出额定电压对应的电流为0.5A,根据欧姆定律得,小灯泡正常发光时的阻值为
(4)[1][2]利用该电路也可以探究导体中电流和导体两端电压的关系,这种说法不合理;探究导体中电流和导体两端电压的关系时,要控制电阻不变,而灯的电阻随温度的变化而变化,不是一个定值。
12.(23-24九年级下·江苏南京·阶段练习)测量小灯泡正常发光时电阻的实验如图甲所示,小灯泡的额定电压,滑动变阻器的规格是“50Ω 2A”,电源电压U恒为9V。
(1)请用笔画线代替导线,将电路补充完整;
(2)正确连接电路后,闭合开关,向 移动滑片P直至小灯泡正常发光,此时电流表的示数如图乙所示,则小灯泡正常发光时的电阻为 Ω(保留一位小数);
(3)小明利用图甲的实验器材,添加电阻箱和单刀双掷开关也测出了该灯正常发光时的电阻,电路如图丙所示.将电阻箱的阻值调为10Ω后,进行了如下操作:
①闭合开关,接 ,调节滑动变阻器的滑片P使 ;
②仅将改接另一端,记录电压表示数;
则小灯泡正常发光时的电阻= (用物理量的符号表示)。
【答案】(1)见解析 (2) 左 12.7 (3) 电压表示数为3.8V
【详解】(1)要测量小灯泡正常发光时的电阻,应将电流表串联在电路中,电压表并联接在小灯泡的两端,测量小灯泡的两端电压,作图如下:
(2)[1][2]正确连接电路后,闭合开关,此时滑动变阻器接入电路的阻值最大,根据串联分压原理可知,滑动变阻器两端电压最大,灯泡两端电压最小,要使小灯泡正常发光,应增大灯泡两端电压,根据串联电路电压规律,应减小滑动变阻器两端电压,根据分压原理,应减小滑动变阻器接入电路的阻值,故应向左移动滑片P直至小灯泡正常发光,此时电流表的示数如图乙所示,电流表选用小量程,分度值0.02A,其示数为0.30A,则小灯泡正常发光时的电阻为
(3)①[1][2]图丙中,开关S闭合,S1接到b,则电压表测小灯泡两端的电压,调节滑片可使电压表的示数为小灯泡的额定电3.8V。
②[3]仅将S1改接到另一端,即S1接a,则小灯泡仍正常发光。此时电压表测电阻箱R0及小灯泡两端的总电压,则R0两端的电压为
根据欧姆定律可得,电路中的电流为
则小灯泡正常发光时的电阻为
13.(2024·河南洛阳·模拟预测)小明同学在测量定值电阻的过程中,电源选择两节干电池,滑动变阻器上标有“20Ω,2A”的字样。
(1)小明连接的实物图如图甲所示,请用笔画线代替导线将电路图补充完整。要求:当滑片向左移动时,电压表示数变大 ;
(2)同组的小刚在连接电路时,采用了大量程试触法,电流表指针偏转情况如图乙所示,则下一步他应该 ;
(3)闭合开关,无论怎样移动滑片,电压表和电流表均无示数,其原因可能是___________;(填序号)
A.定值电阻断路
B.滑动变阻器断路
C.滑动变阻器同时接了下接线柱
(4)改正电路后,小明进行实验,但做完实验才发现,由于疏忽把测量的电流值都写在了草稿纸中而忘了填入相应的表格中,请你根据草稿纸中的数据帮助小明算出电阻的阻值为 Ω。该实验进行了多次测量,其目的为 。
草稿0.3
0.4
0.2
试验次数
1
2
3
电压U/V
1.0
1.5
2.0
电流I/A
(5)电压表的阻值虽然非常大,但是也会影响本实验的准确性,为了减小电表对实验结果的影响,小明与同学讨论后决定用丙图的电路图进行测量,R0为定值电阻,Rx为待测电阻,实验步骤如下:
①闭合开关S1、S2,移动滑动变阻器的滑片至某一位置,使电压表的示数为U1,电流表的示数为I1。
② ,保持滑片的位置不动,读出电压表的示数U2,和电流表的示数I2。
③可得待测电阻Rx= 。
【答案】(1)见解析 (2)应断开开关,将导线换接到电流表的“0.6”接线柱 (3)B (4) 5 求平均值,减小误差 (5) 闭合开关S1,断开S2 ﹣
【详解】(1)要求滑片向左移动时,电流表示数变大,即电阻变小,故变阻器左下接线柱连入电路中,小灯泡的额定电压为2.5V,电压表选用小量程与灯并联,如下图
(2)由于采用了大量程试触法,由图乙所示知道,电流约为0.2A,即偏转角度过小,则他下一步应断开开关,将导线换接到电流表的“0.6”接线柱。
(3)A.若Rx断路,电压表与电源连通测电源电压,电压表有示数,不符合题意;
B.若滑动变阻器断路,整个电路断路,两表都没有示数;符合题意;
C.若滑动变阻器接了两个下接线柱,变阻器没有了变阻的作用,但电路为通路,电表示数不会为0,不符合题意;
故选B。
(4)根据灯泡两端的电压越大、通过的电流越大知道,电流值如下表
实验次数
2
2
3
电压U/V
2.0
1.2
2.0
电流I/A
0.2
0.3
0.4
根据欧姆定律知道
求平均值得,R=5Ω;该实验进行了多次测量,其目的为:求平均值,减小误差。
(5)①闭合开关S1和S2,读出电压表的示数U1和电流表的示数I1,
②闭合开关S1,断开S2,移动滑动变阻器滑片,读出电压表的示数U2和电流表的示数I2;
在①中,此时待测电阻短路,电流表测定值电阻的电流,电压表测电流表和定值电阻的总电压;移动滑动变阻器滑片,由欧姆定律,定值电阻和电流表的总电阻为
①
在②中,电流表测待测电阻和定值电阻串联后的电流,电压表测待测电阻和定值电阻及电流表的总电压,由欧姆定律,测待测电阻和定值电阻及电流表的串联的总电阻为
②
定值电阻和电流表内阻不变,②﹣①得出待测电阻阻值为
14.(2024·山东济宁·一模)小明用“伏安法”测量未知电阻R的阻值。
(1)根据图(a)的电路图,用笔画线代替导线,将图(b)的实物图补充完整。要求滑动变阻器滑片向右滑动时它的电阻增大;
(2)连接电路后,闭合开关,电流表和电压表都有较小示数,无论怎样移动滑片,灯泡都不发光,两表示数均无变化,其原因可能是___________;
A.电阻R短路 B.电阻R开路
C.滑动变阻器短路或开路 D.滑动变阻器连接错误
(3)排除故障后,小明移动滑动变阻器的滑片测出多组电压和电流值,并计入表格。当他将滑片移到滑动变阻器一端时,电压表指针刚好指向15V刻度线,电流表的示数如图所示,据此可算出电阻 ;
(4)小明根据表中记录的电压和电流值,算出对应的电阻值,并求出电阻的平均值,他求电阻平均值的目的是 ;
(5)同组的小红用一个已知阻值的定值电阻和一个单刀双掷开关,设计了如图所示的电路图测量电阻的阻值。闭合开关S后,当接近触头1时,电压表示数为,当接通触头2时,电压表示数为,则被测电阻 (用、、表示)。
【答案】(1)见解析 (2)D (3)10 (4)减小误差 (5)
【详解】(1)由题意可知,电源为两节干电池,即3V,故电压表选用小量程并联在定值电阻两端;滑动变阻器滑片向右滑动时它的电阻增大,所以滑动变阻器选用左下接线柱与开关串联在电路中,如下图所示:
(2)连接电路后,闭合开关,小灯泡不亮,电流表、电压表都有较小示数,电路为通路,电路的电流较小,电路的电阻较大,无论怎样移动滑动变阻器的滑片,灯泡都不发光,两电表示数均无变化,则变阻器不能起到变阻的作用,可能是将变阻器下面两个接线柱连入了电路中,故选D。
(3)当他将滑片移到滑动变阻器一端时,电压表指针刚好指向15V刻度线,电压表选用小量程,则其示数为3V;如图2所示,电流表量程为小量程,分度值0.02A,电流表的示数为0.3A;根据欧姆定律得,电阻
(4)该实验为了减小误差,需要多次测量求平均值。
(5)闭合开关S后,当S0接通触头1时,电压表测定值电阻R0和待测定值电阻Rx两端的总电压,即定值电阻R0和待测定值电阻Rx两端的总电压为U1;当S0接通触头2时,电压表测定值电阻R0两端的电压,即定值电阻R0两端的电压为U2,此时电路中的电流
由于电路的连接关系没有改变,各电阻的大小和通过的电流不变,由串联电路的电压规律可知,待测定值电阻两端的电压为
Ux=U1-U2
待测定值电阻Rx的阻值
15.(2024·黑龙江绥化·一模)小明同学在“探究通过导体的电流与电阻的关系”时,他用图甲所示的电路进行实验,实验中电阻R两端的电压始终保持2.4V不变。
(1)请用笔画线代替导线,将甲图中实物电路连接完整,向右调电压表示数变小(导线不得交叉);
(2)开关闭合前,滑动变阻器的滑片P应置于 端(选填“右”或“左”);
(3)在实验过程中,当把电阻R由5Ω更换为10Ω时,滑动变阻器接入电路中的电阻应 ;(选填“变大”、“变小”或“不变”)
(4)某次实验时电流表的示数如图乙所示,则此时R的阻值为 Ω;
(5)老师接下来让同学们用如图所示的电路测量未知电阻的阻值。器材有一个电源(电压未知且恒定不变),一个量程合适的电流表,一个最大阻值为的滑动变阻器。P移至a端,电流表示数为;移至b端电流表示数为,则表达式 。
【答案】(1)见解析 (2)右 (3)变大 (4)12 (5)
【详解】(1)滑片向右移动时,电压表示数变小,由串联电路的电压特点知,滑动变阻器两端的电压变大,由串联分压可知变阻器接入电路的电阻变大,故变阻器的左下接线柱连入电路中与定值电阻串联,如下图所示:
(2)为保护电路,闭合开关前,滑动变阻器的滑片P应置于阻值最大处,即最右端。
(3)根据串联分压原理可知,将定值电阻由5Ω改接成10Ω的电阻,电阻增大,其分得的电压增大,探究电流与电阻的实验中,要保持电阻两端的电压不变,由串联电路电压的规律增大变阻器两端的电压,由串联分压可知应增大滑动变阻器连入电路的电阻。
(4)由图可知,电流表选用小量程,分度值为0.02A,示数为0.2A,由欧姆定律可知定值电阻的阻值为
(5)闭合开关S,将滑动变阻器的滑片P移到b端,两电阻串联,电流表示数为I2;所以电源电压
U=I2(R0+Rx)
闭合开关S,将滑动变阻器的滑片P移到a端,R0被短路,只有Rx工作,电流为I1;所以电源电压
U=I1Rx
两次实验中,电源电压相等,即
I2(R0+Rx)=I1Rx
所以待测电阻
16.(23-24九年级下·河南周口·阶段练习)小华同学用如图甲所示的电路,测量定值电阻R的阻值。
(1)请你用笔画线代替导线,将图甲中的电路连接完整。(要求:滑片向左移动时电流表示数变大,且导线不能交叉)
(2)小华同学正确连接电路后,闭合开关,发现电流表无示数,电压表示数接近电源电压,出现这种故障的原因可能是 (选填“R短路”或“R断路”)。
(3)排除故障后的某次实验中,移动滑片使电压表示数为2V时,电流表的指针位置如图乙所示,则电流表的示数为 A,定值电阻R的阻值为 。
(4)在最后一次完成实验后,小华很长时间内忘记断开开关,发现电压表的示数变大,电流表的示数变小,此时电阻的阻值 (选填“变大”“不变”或“变小”),导致电阻阻值变大的原因是该电阻的 发生了变化。
(5)然后同学们又设计了一种测定值电阻的方案,如图所示。已知定值电阻的阻值为,电源电压未知,步骤如下:
①闭合S、,断开,电压表的示数为;
②闭合 ,断开 ,电压表的示数为;
③电阻的表达式为 。(用、、表示)
【答案】(1)见解析 (2)R断路 (3) 0.4 5 (4) 变大 温度 (5) S、
【详解】(1)要求当滑动变阻器的滑片向左滑动时,电流表的示数变大,即当滑动变阻器的滑片向左滑动时,滑动变阻器接入电路的电阻变小,故滑片左侧电阻丝连入电路中,如下图所示
(2)正确连接电路后,闭合开关,发现电流表无示数,说明电路有断路,电压表示数接近电源电压,说明电压表两接线柱到电源间是通路,故故障原因为R断路。
(3)[1]由图乙可知,电流表的量程为0~0.6A,分度值为0.02A,故示数为0.4A。
[2]根据欧姆定律可得定值电阻R的阻值为
(4)[1]电压表的示数变大,电流表的示数变小,根据可知,此时电阻的阻值变大。
[2]电阻的阻值随温度的升高而增大,故导致电阻阻值变大的原因是该电阻的温度发生了变化。
(5)[1][2]①闭合S、,断开,与串联,电压表测电源电压,即
②闭合S、,断开,与串联,电压表测两端电压,即
[3]③闭合S、,断开,与串联,根据串联电路电压特点可得两端电压为
电路电流为
根据欧姆定律可得
17.(2024·河南商丘·二模)某物理实验小组的同学用如图甲所示电路图,设计实验测量定值电阻的阻值。
(1)根据图甲的电路图将实物图乙连接完整。
(2)在小组同学连接好最后一根导线时看到小灯泡发光了,造成这一现象的原因是 ;如果闭合开关后,发现电流表的指针向左偏转,可能的原因是 。
(3)排除故障后,闭合开关,调整滑片P到某一位置后,其中电流表示数为 A,电压表示数为 V,此次测得电阻的阻值为 Ω。
(4)在电压表损坏无法使用的情况下,小组同学利用阻值已知的定值电阻R2和电流表测出了另一个未知阻值的电阻Rx的阻值。同学们设计了如图戊所示电路。
①只闭合开关S3,测得电流表示数为I1;
②只闭合开关 ,测得电流表示数为I2;
③电阻Rx的阻值为 (用已知量和测得量表示)。
【答案】(1)见解析 (2) 连接电路时没有断开开关 电流表的正负接线柱接反了
(3) 0.3 2.4 8 (4) S1、S3
【详解】(1)根据图甲,滑动变阻器的滑片向左移动时连入电路中的阻值变小,将电压表与电阻并联,如图所示:
(2)[1]如果连接好最后一根导线时看到小灯泡发光了,说明电路是通路。
[2]如果在闭合开关后,发现电流表指针向左偏转。
(3)如图丙所示,电压表选用的是小量程,示数为2.4V,如图丁,电流表分度值为0.02A,示数为0.3A,此时电阻的阻值
(4)①只闭合开关S3,电路中只有Rx,测得电流表示数为I1;根据欧姆定律,电源电压U=I1Rx;
②只闭合开关S1、S3,Rx与R0并联,电流表测干路电流I2,则通过R0的电流为
I0=I2﹣I1
则电源电压
U=I0R0=(I2﹣I1)R0
③电阻Rx的阻值为
18.(2024·湖南·模拟预测)实验小组用伏安法测量小灯泡的电阻,连接了如图甲所示的电路,小灯泡的额定电压为2.5V,电源电压恒定。
(1)如图甲,当闭合开关,移动滑片至某位置时,电压表的示数为2V,为测量小灯泡正常发光时的电阻,应将滑片P向 (选填“A”或“B”)端移动;
(2)小灯泡正常发光时,电流表的示数如图乙所示,则此时小灯泡的电阻是 Ω(保留1位小数);
(3)根据数据绘制图像,如图丙所示,发现此图像不是直线,主要原因是灯丝电阻受 的影响。
(4)小组同学计划用该装置测量某定值电阻阻值时,发现电压表损坏,于是设计了如图丁所示的电路,测出了的阻值。实验步骤如下:
①将滑片移到a端,闭合开关S,读出电流表的示数,记为;
②将滑片移到b端,闭合开关S,读出电流表的示数,记为;
③读出滑动变阻器的最大阻值为R,则: (用、和R表示)。
【答案】(1)B (2)9.6 (3)温度 (4)
【详解】(1)闭合开关,移动滑片至某位置时,电压表示数为2V,小于灯泡额定电压2.5V,为测量小灯泡正常发光时电阻,应增大灯泡两端的电压,根据串联电路电压规律,应减小变阻器两端的电压,根据分压原理,应减小变阻器接入电路的阻值,故应将滑片向B端移动。
(2)当小灯泡正常发光时,电流表的示数如图乙所示,电流表选用小量程,分度值0.02A,其示数为0.26A,则此时小灯泡的电阻为
(3)分析图像丙可知,通过灯的电流与电压不成正比,说明灯的电阻是变化的。当小灯泡两端电压增大时,通过小灯泡的电流变大,根据P=UI可知小灯泡的功率变大,小灯泡的温度升高,主要原因是灯丝电阻受温度的影响。
(4)③在①中将滑片移到a端,此电路为的简单电路,闭合开关S,读出电流表的示数,记为I1,由欧姆定律可得电源电压
U= I1Rx
在②中将滑片移到b端,此时Rx与R串联,读出电流表的示数,记为I2,根据串联电路的规律和欧姆定律有
U= I2Rx + I2R
因电源电压不变,故有
U= I1Rx = I2Rx+ I2R
解之,待测电阻的阻值
19.(2024·广东茂名·模拟预测)小明利用伏安法测量未知定值电阻Rx的阻值,图甲是他设计的实验电路。
(1)如图甲已连接的部分实验电路,请你用笔画线代替导线完成电路的连接;
(2)闭合开关前,应将滑动变阻器滑片P置于 (选填“A/B”)端;
(3)第二次测量电流表数如图乙所示,为 A;R均= Ω(保留整数);取平均值作为测量结果,其目的是 ;
实验次数
电压U/V
电流I/A
电阻R/Ω
电阻平均值R均/Ω
1
1.5
0.16
9.4
2
2.0
3
3
0.28
10.7
(4)测完第二组数据后,变阻器滑片向 (A/B)移动得到第三组数据。
(5)小明测出Rx的阻值后,在拆除电路时,发现电池陈旧,他想知道变阻器的最大阻值,于是他又组装电路,电路图如图丙所示,他想了一想,Rx的阻值已知,用此电路也能测出滑动变阻器的最大阻值。
①闭合S,把变阻器滑片P移到最左端,电压表示数为U1;
②闭合S,把变阻器滑片P移到最右端,电压表示数为U2;
③变阻器的最大阻值Rₒ的表达式:R0= (用测量值U1、U2及Rx表示)。
【答案】(1)见解析 (2)B (3) 0.2 10 减小误差 (4)A (5)•Rx
【详解】(1)由图甲可知,电源为两节干电池串联,即3V,故电压表选用小量程并联在Rx两端,如图:
(2)为了保护电路,闭合开关前,应将滑动变阻器滑片P置于阻值最大处,即B端。
(3)[1][2][3]第二次测量电流表数如图乙所示,电流表选用小量程,分度值0.02A,其示数为0.2A,则第二次电阻值为
为了减小误差,求平均值作为Rx的阻值,则Rx的阻值为
(4)由表中数据可知,Rx两端电压增大,根据串联电路电压规律,滑动变阻器两端电压减小,根据分压原理,滑动变阻器接入电路的阻值变小,故测完第二组数据后,变阻器滑片向A移动得到第三组数据。
(5)在步骤①中,电路为只有Rx的简单电路,电压表测电源电压为U1;
在步骤②中,Rx与滑动变阻器最大阻值串联,电压表测Rx两端电压为U2,根据串联电路电压规律,滑动变阻器两端电压为
根据分压原理可知
即
解得
20.(2024·河南安阳·模拟预测)小明在“测量小灯泡正常发光时的电阻”实验中,待测小灯泡的额定电压为2.5V,设计并连接的电路如图甲所示。
(1)小明在连接电路的过程中,开关应处于 (选填“闭合”或“断开”)状态;
(2)小明在检查电路时发现有一根导线连接错误,请在接错的导线上画“×”,并用笔画线代替导线正确连接电路(导线不能交叉) ;
(3)纠正错误后,应先将滑动变阻器的滑片移至最 (选填“左”或“右”)端,然后闭合开关,发现小灯泡不发光,电流表有示数,造成这一现象的原因可能是 (选填字母代号);
A.小灯泡短路
B.小灯泡断路
C.滑动变阻器断路
D.电流表断路
(4)移动滑片,当电压表的示数为 V时,小灯泡正常发光,此时电流表的示数如图乙所示 Ω(结果保留一位小数);
(5)实验后小明又利用电压表和已知阻值为R0的定值电阻,设计了如图丙所示的电路,也测量出已知额定电流为I额的小灯泡正常发光时的电阻,请把实验步骤补充完整:
①闭合开关S,将开关S1拨至a,调节滑动变阻器的滑片,使电压表的示数与定值电阻R0的比值为 时,小灯泡正常发光;
②保持滑动变阻器的滑片位置不变,闭合开关S,将开关S1拨至b,读出电压表的示数为U;
③小灯泡正常发光时的电阻的表达式:RL= (用R0、U和I额表示)。
【答案】(1)断开 (2)见解析 (3) 左 A (4) 2.5 9.6 (5) I额
【详解】(1)连接电路时,为保护电路,开关应处于断开状态。
(2)由图知,连接灯泡右端和滑动变阻器左端的导线接错,应调整为让电流表与灯泡串联,正确电路如图所示
(3)[1][2]闭合开关前应将滑动变阻器的滑片调到阻值最大处,故在图甲电路中要让滑片移到最左端,电流表有示数说明电路有电流,电路是通路,小灯泡不发光,说明灯泡被短路,故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
(4)[1][2]电压表测量灯泡两端电压,当电压表示数等于灯泡的额定电压2.5V时,小灯泡正常发光,观察此时的电流表,电流表的量程为0~0.6A,分度值为0.02A,指针在0.2A后第三小格,电流表的示数为0.26A,则小灯泡正常发光时的电阻为
(5)①[1]闭合开关S,S1接a,调节滑动变阻器的滑片,此时定值电阻、小灯泡和滑动变阻器三者串联接入电路,电压表测量的是定值电阻两端电压,电压表的示数与定值电阻R0的比值为电路电流,若此时电流表的示数满足灯泡的额定电流I额时,灯泡正常发光。
③[2]再将S1接b,此时仍是定值电阻、小灯泡和滑动变阻器三者串联接入电路,且保持滑动变阻器滑片的位置不变,说明此时小灯泡也正常发光,此时电压表测的是定值电阻和小灯泡的总电压,则此时小灯泡两端的电压为
根据欧姆定律可知,小灯泡正常发光时的电阻为
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