2025年中考物理二轮专题训练:测电阻
2025-03-08
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内容正文:
测电阻
一.选择题(共4小题)
1.(2024•市中区一模)小亮利用阻值为R0的定值电阻和一块电压表测量未知电阻Rx的阻值。他选择了满足实验要求的器材(电源电压恒定),并连接了部分实验电路,如图所示,此时图中最后一根导线未连接,在将其连接好后,进行了如下主要操作:①只闭合开关S1,读出并记录电压表的示数为U1;②闭合开关S1、S2,读出并记录电压表的示数为U2;③用U1、U2和R0表示Rx;请选出最后一根导线的连接方式和Rx的表达式( )
A.连接ac;
B.连接ad;
C.连接bc;
D.连接bd;
2.(2024•武汉模拟)小明按如图所示的电路图测量小灯泡的电阻,其中小灯泡额定电压为2.5V,滑动变阻器的规格为“25Ω 1A”,实验中电源电压不变。检查无误后,闭合开关就直接开始记录了下表中第一次数据。实验过程中,下列说法正确的是( )
次数
1
2
3
4
5
U/V
0.5
0.9
1.7
2.1
2.5
I/A
0.16
0.19
0.24
0.26
0.28
A.灯泡正常发光时的电阻为3.125Ω
B.电源电压是4V
C.滑动变阻器接入电路中的最大值和最小值比值是7:2
D.利用本实验的器材,也可以完成“探究电流与电压关系”实验
3.(2024•门头沟区二模)如图所示是小成测量未知电阻Rx的实验电路,电源两端电压不变,其中R0为阻值已知的定值电阻。当开关S1闭合时,电压表示数为U1;当开关S1、S2闭合时,电压表示数为U2.则下列四个选项中,Rx的表达式正确的是( )
A.RXR0 B.RxR0
C.RxR0 D.RxR0
4.(2023•桐城市模拟)小阳想利用一块电流表和阻值已知的电阻R0测量电阻RX的阻值。他选择了满足实验要求的电源、电流表A,并连接好了实验电路,如图所示。闭合开关S、S1,读出电流表A的示数为I1,闭合开关S、断开开关S1,读出电流表A的示数为I2.下列四个选项中,Rx的表达式正确的是( )
A.RxR0 B.Rx
C.Rx D.RxR0
二.多选题(共4小题)
(多选)5.(2022•海淀区校级模拟)在测量未知电阻Rx阻值的实验中,提供的实验器材有:符合实验要求的电源(电源两端电压不变且未知)、电流表、电压表、阻值已知的定值电阻R、开关和导线若干。如图所示是同学们设计的两种测量Rx的电路。甲图中只闭合开关S时,电压表示数为U1;开关S和S1都闭合时,电压表示数为U2。乙图中只闭合开关S时,电流表示数为I1;开关S和S1都闭合时,电流表示数为I2。则利用上述实验所测得的物理量及定值电阻R表示Rx的阻值,下列表达式正确的是( )
A.甲图:Rx•R
B.甲图:Rx•R
C.乙图:Rx•R
D.乙图:Rx•R
(多选)6.(2022•西城区校级模拟)在测量未知电阻Rx阻值的实验中,提供的实验器材有:符合实验要求的电源(电源两端电压不变且未知)、电流表、电压表、阻值已知的定值电阻R、开关和导线若干。如图所示的是同学们设计的两种测量Rx的电路。甲图中只闭合开关S时,电压表示数为U1;开关S和S1都闭合时,电压表示数为U2。乙图中只闭合开关S时,电流表示数为I1;开关S和S1都闭合时,电流表示数为I2。则用上述实验所测得的物理及定值电阻R表示Rx的阻值,下列表达式正确的是( )
A.甲图:Rx•R
B.甲图:Rx•R
C.乙图:Rx•R
D.乙图:Rx•R
(多选)7.(2022•深圳模拟)小阳利用一块电压表和阻值已知的电阻R0测量电阻Rx的阻值。小阳选择了满足实验要求的器材,电源两端电压不变,并连接了如图所示实验电路。闭合开关S1,断开开关S2,电压表的示数为U1;闭合开关S1和S2,电压表的示数为U2,则下列四个选项中,Rx的表达式正确的是( )
A.实验过程中,通过R0的电流始终相同
B.Rx的表达式为RXR0
C.Rx的表达式为RXR0
D.若将开关S2与电压表互换位置,其他不变,也能测量出Rx的阻值
(多选)8.(2022•信州区校级模拟)下列四个图中,R0的阻值已知,电源电压未知且保持不变,以下四个图中可以测出Rx阻值的是( )
A. B.
C. D.
三.填空题(共6小题)
9.(2024•姜堰区模拟)小红设计了如图所示的实验电路,测电阻Rx的阻值,图中R为电阻箱:①开关接a,调节电阻箱和滑动变阻器滑片至适当位置,使电流表示数为I,记下电阻箱示数R1;②开关接b,保持滑动变阻器滑片位置不变,调节电阻箱使电流表示数仍为I,记下电阻箱示数R2;则Rx= (用所测物理量符号表示);若开关接b时,滑动变阻器滑片不小心向左移动了少许,测出的待测电阻值将 (选填“偏大”或“偏小”)。
10.(2024•金牛区模拟)小川在“研究小灯泡的电阻”实验中,连接的实验电路如图甲所示,电路中各元件完好,但闭合开关,灯泡不亮,仔细检查发现电路连接有错误,此时电压表 示数(选填“有”“无”);经过老师的指导后,调整电路,使得实验顺利完成,并绘出了灯泡的U﹣I图像,如图乙所示的两条图线中 是他绘制的图线。
11.(2024•凉山州模拟)如图所示,是用电压表和电流表测额定电压是3.8V小灯泡正常发光时电阻的实验电路。这个电路连接存在的问题是 。将电路连接正确后,闭合开关,将滑动变阻器的滑片移动到如图所示的位置时,电压表示数为2.8V,这时应将滑动变阻器的滑片向 (选填“左”或“右”)适当移动。当小灯泡正常发光时,电流表示数如图乙所示,则小灯泡正常发光时的电阻是 Ω。
12.(2023•门头沟区一模)如图甲是小刚测电阻的电路图,他进行了下列操作,请按要求完成下列问题:
(1)闭合开关前,滑片P应置于滑动变阻器的最 端(选填“右”或“左”)。
(2)用完好的器材按图甲正确连接好电路,试触时,发现电流表的指针偏转角很小,移动滑动变阻器的滑片时,指针偏转角度仍然较小,产生该现象的原因可能是: 。
(3)电路调试完成后,某次实验中电压表和电流表示数如图乙和丙所示,则电压表的读数是 V,该电阻的阻值R= Ω。
13.(2023•和平区一模)小明利用伏安法测量小灯泡的电阻,实验过程中发现电压表损坏,先增加一个已知阻值R0的定值电阻和一个开关,设计如图所示的电路,测出小灯泡正常发光时的电阻,其实验步骤为:
①闭合开关S、断开开关S1,移动滑动变阻器的滑片P,使电流表的示数为I额,并记录;
②保持滑动变阻器的滑片P位置不动,闭合开关S和S1,记下此时电流表的示数为I1;
③保持开关S和S1闭合,移动滑动变阻器的滑片至最右端,记下此时电流表的示数为I2;
④则小灯泡正常发光时电阻的表达式为RL= 。
小明还得到实验步骤①中滑动变阻器连入电路的电阻的表达式为R1= 。
14.(2022•江宁区二模)如图所示,已知小灯泡额定电流为I额,电源电压为U总,定值电阻R0,用该电路能测出小灯正常发光时的电阻,测量步骤如下:
(1)只闭合S、S1,调节滑动变阻器滑片,使电压表示数为 ;
(2)断开S1,闭合S、S2,滑动变阻器滑片 (选填“移动”或“不动”), ;
(3)小灯泡正常发光时的电阻为 (用已知量和测量的量表示)。
四.实验探究题(共9小题)
15.(2025•碑林区校级模拟)小桂利用如图甲所示的电路“测量小灯泡电阻”,其电源为3节干电池串联提供,小灯泡L的规格是“?V,0.25A”,滑动变阻器铭牌为“30Ω,2A”。
(1)请你用笔画线代替导线将图甲中的实物电路连接完整(要求:向左移动滑动变阻器滑片P时,电路中电流变大,且导线不能交叉)。
(2)闭合开关S,灯泡发光微弱,缓慢移动滑片P,当电流表示数为0.25A时,电压表示数如图乙所示为 V,由此可求得该小灯泡正常发光时的电阻是 Ω。
(3)多次改变小灯泡两端的电压,测出其对应的电流后,小桂描绘了如图丙所示的I﹣U图像,分析图像可知小灯泡的电阻非定值,这是因为灯丝的电阻受 的影响;为了测量小灯泡在0.5V的电压下的电阻,在不增加器材的情况下,你认为他可以采取的措施是 。
(4)完成上述实验后,小桂找来一个最大阻值未知的滑动变阻器R0,设计了如图丁的电路,设想不用电流表也能测量出上述小灯泡L正常发光时的电阻。已知电源电压为U,滑动变阻器R1的最大阻值为R,请你将操作步骤补充完整并写出小灯泡正常发光时电阻的表达式:
①只闭合S和S1,调节R1的滑片,使小灯泡L正常发光;
②只闭合S和S2,保持R1的滑片位置不动,调节R0的滑片,使电压表的示数与第①步时 (选填“相同”或“不同”);
③只闭合S和S2,保持R0的滑片位置不动,将R1的滑片调至最右端,记录电压表的示数U′;
④小灯泡正常发光时的电阻RL= 。(用符号U、R、U′表示)
16.(2025•泉州模拟)实验课上,小明与小雨用如图甲所示的电路测量未知电阻Rx的阻值。
(1)小雨刚接上最后一根导线,就发现电流表指针立即向左偏转,其操作不当之处可能为: 、 。
(2)故障排除后,闭合开关S,电表示数如图乙,据此数据计算出定值电阻Rx= Ω;
(3)接下来移动滑动变阻器的滑片得出多组电压、电流数值,这样做的目的是: ;
(4)实验中,去掉电流表,小明设想用如图丙所示的电路对Rx的阻值进行测量,已知滑动变阻器的最大阻值为R,实验步骤如下:
①将滑动变阻器的滑片移至最左端时,电压表的读数为U;
② ,读出电压表示数为U1;
③待测电阻的阻值表达式为Rx= (用已知量和测量量表示)。
(5)小明用一个小灯泡替换了电路中的Rx在实验过程中还发现:闭合开关时电流表指针迅速偏转较大角度,紧接着指针再偏回一定角度后,示数才稳定下来;同组的小雨同学同时注意到,闭合开关瞬间灯泡亮度较大,紧接着变暗一点后,亮度才稳定下来,造成这种现象的原因可能是 。
17.(2025•深圳模拟)小明测量小灯泡的电阻。所用器材有学生电源(输出电压调至4.5V)、小灯泡L(额定电压为2.5V)、滑动变阻器(50Ω 1A)、电流表、电压表、测温枪、开关及导线若干。正确操作获得数据如表所示。
序号
U/V
I/A
t/℃
R1/Ω
1
0
0
24.4
2
0.5
0.10
25.0
5.00
3
1.5
0.20
26.3
7.50
4
2.0
0.24
28.2
8.33
5
2.5
0.26
30.7
9.62
6
3.0
0.30
32.2
10.00
(1)表格中第1组数据的电阻 (选填“等于”或“不等于”)0Ω;
(2)如图甲中有一根线连错了。请把接错的那一根导线找出来,打上“×”,再画线把它改到正确的位置上;
(3)正确连接电路后,闭合开关,小灯泡不发光,电压表和电流表读数如表中第2组数据。为使小灯泡发光,小明可对滑动变阻器进行的操作是 ;
(4)每次测量时,小明用测温枪测量了灯泡的温度,如表中第四列数据。分析表格数据可得到灯丝电阻与温度关系为 ;
(5)图乙为采用描点法得到小灯泡的U﹣I图像,可判断此操作过程中滑动变阻器的U﹣I图像近似为图丙中的 (选填“A”“B”或“C”),判断的依据是 。
18.(2025•西安模拟)在社会实践活动中,同学们参观了我市大棚蔬菜园。据了解,蔬菜适宜生长的温度在10~30℃之间。同学们想利用热敏电阻和电阻箱(可以调节并显示阻值的变阻器)设计温度报警电路,于是利用电压恒为12V的电源等器材设计了如图﹣1所示的电路探究“热敏电阻R,阻值随环境温度t变化的规律”。
(1)根据图﹣1,用笔画线表示导线将图﹣2中的实物电路连接完整。
(2)连接电路的过程中,应将开关 ,并将电阻箱的阻值调至最大,起到 的作用。
(3)将热敏电阻置于0℃的环境中,闭合S1、断开S2,记录电流表示数I0,然后断开S1、闭合S2,调节电阻箱R0直至电流表示数为 ,此时R1=R0;将热敏电阻R2置于不同温度的环境中,重复实验,测得的数据如表:
温度t/℃
0
10
20
30
40
阻值R1/Ω
2800
1800
1200
800
600
(4)分析数据可得:①该热敏电阻的阻值随温度的升高而 ;②为了满足大棚蔬菜园的要求,热敏电阻R1的阻值变化范围是 Ω。
(5)完成上述实验后,同学们交流后又设计了一种测量小灯泡正常发光时的电阻的方案,设计的电路如图﹣3所示,小灯泡的额定电压已知,R0是阻值已知的定值电阻,请将实验步骤补充完整。
①连接好电路,闭合开关S,将开关S1拨到触点A,移动滑片,使电压表的示数为小灯泡的额定电U1。
②保持滑片的位置不动,再将开关S1拨到另一触点B,读出电压表的示数U2。
③小灯泡正常发光时的电阻的表达式R= (用U1、U2、R0表示)。
19.(2024•城关区校级二模)为测量某待测电阻Rx的阻值,实验探究小组设计了如图甲所示的电路图,并进行了实验。
(1)在连接电路时,开关S应处于 状态;
(2)闭合开关,发现无论怎样移动滑片P,电流表都没有示数,电压表示数接近电源电压,则故障可能是 ;
(3)排除故障后继续实验,当电压表示数为2V时,电流表示数如图乙所示,则Rx= Ω;
(4)该小组的同学们进一步拓展,利用电源(电压未知但恒定不变)、阻值为R定值电阻、电流表、开关等器材测量Rx的阻值:
①闭合开关S1、断开S2,读出电流表的示数I1;
②同时闭合开关S1和S2,读出电流表的示数I2;
③根据实验数据,计算出待测电阻Rx= 。(用R、I1、I2表示)
20.(2024•海城市三模)小红想测量标有“1.5V”字样小灯泡正常发光时的电阻,从实验室找来了电源、电压表、电流表、滑动变阻器、开关和导线若干,进行了如下实验。
(1)用笔画线代替导线,将图甲电路连接完整;
(2)检查无误后,闭合开关,发现电流表无示数,小灯泡不亮,电压表示数接近电源电压。造成这一故障的原因可能是小灯泡 (选填“断路”“短路”);
(3)排除电路故障后,闭合开关,移动滑片,当小灯泡正常发光时,电流表示数如图乙所示,则小灯泡正常发光时的电阻为 Ω;接下来她又测量了几组对应的电压值和电流值,并绘制了小灯泡的I﹣U图象,如图丙所示;
(4)小红认为不能利用图甲的装置探究电流与电压的关系。理由是 ;
(5)小红还想测出另一个额定电压为U额的小灯泡正常发光时的电阻,在保证电路安全的前提下,设计了如图丁所示的电路(电源电压恒定大于U额且未知,滑动变阻器R最大阻值未知,定值电阻阻值为R0)。请将实验步骤补充完整:
①闭合S、S2,断开S1,移动滑片P,使电流表示数为 时,小灯泡正常发光;
②闭合S、S1,断开S2,保持滑片P位置不变,读出电流表的示数为I;
③小灯泡正常发光时的电阻RL= (用U额、I、R0表示)。
21.(2024•达州模拟)宁宁准备用“伏安法”测量一个未知电阻Rx的阻值,他设计了如图甲所示的电路图,并在实验室寻找到了以下器材:电压恒定不变的电源、开关、滑动变阻器R、电压表、电流表各一个、导线若干。
(1)闭合开关前,宁宁发现有两根导线连接错误,请在图乙中错误的导线上画“×”,并用笔画线代替导线把电路连接正确;
(2)实验中,滑动变阻器除保护电路外,还起了 的作用,以便测出多组数据。
(3)正确连接电路后,宁宁根据测得的实验数据绘制未知电阻的U﹣I图像过图丙中的a、b、c三点,绘制完毕后,宁宁发现实验过程中没有将电压表调零,于是将电压表调零后重做试验,再次绘制的图像过图丙中的A、B、C三点。分析图像可知,未知电阻Rx的阻值为 Ω,开关断开,电压表未调零时指针所指的刻度值是 V。
(4)宁宁在电压表损坏的条件下,又设计了如图丁所示的电路;来测量未知电阻Rx的阻值。请你将下列实验步骤补充完整。(滑动变阻器的最大阻值为R0,电源电压未知且不变)
①闭合开关S,将滑动变阻器的滑片P移到a端,记录电流表的示数为I1;
② ,记录电流表的示数为I2;
③待测电阻Rx的表达式:Rx= 。
22.(2024•怀化模拟)如图所示,小明进行“伏安法测量电阻”的实验:
(1)如图甲,电路连接好后,当小明准备闭合开关开始实验时,滑动变阻器的滑片应该滑到 (选填“A”或“B”)端。
(2)如图甲,闭合开关,发现电压表和电流表均无示数。小明利用另一只完好的电压表进行检测,把电压表分别接在a、b之间和b、c之间,电压表均有示数;接在a、c之间,电压表无示数。如果电路连接完好,只有一个元件有故障,该故障是 。
(3)小明排除故障后,调节滑动变阻器,当电压表读数为2.6V时,电流表的示数如图乙所示,则该定值电阻的阻值是 Ω。
(4)小明又设计了一种方案,也测出了Rx的阻值。电路如图丙所示,R0为阻值已知的定值电阻,电源电压未知且恒定不变。测量步骤如下:
①当开关S1闭合、S2断开时;电流表读数为I1;
②当开关S1、S2都闭合时,电流表读数为I2;
③待测电阻Rx= 。(用已知和测出的物理量符号表示)
23.(2024•定边县模拟)实验小组同学想用“伏安法”测小灯泡的电阻。
(1)闭合开关前,应使滑片置于滑动变阻器 (选填“A”或“B”)端。
(2)测量过程中,某一次测量的电流如图乙所示,则电流是 A。这时,灯丝突然烧断,则电压表的示数 (选填“变大”“变小”或“不变”)。换相同规格的灯泡,重测的数据如表所示,并绘出I﹣U图象如图丙中的A所示。
电压/V
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
电流/A
0.10
0.16
0.20
0.23
0.25
电阻/Ω
5.0
6.3
7.5
8.7
10.0
平均电阻/Ω
7.5
(3)依据表格中的数据,第一组同学求出小灯泡电阻的平均值,你同意这种做法吗?说出你的理由。 。
(4)第二组同学用相同的器材和电路图也做这个实验时,由于接线错误,根据测量的数据绘出的I﹣U图象如图丙的B所示。你认为错误的原因可能是 。
(5)第三组同学还测量了某定值电阻Rx的阻值,电路图如图丁所示,其中R0阻值已知,先闭合S1、S2,读出此时电压表的读数为U1;再闭合S1,断开S2,读出此时电压表的示数为U1,则被测电阻Rx= (用R0、U1、U2表示)。
参考答案与试题解析
题号
1
2
3
4
答案
C
C
B
A
一.选择题(共4小题)
1.(2024•市中区一模)小亮利用阻值为R0的定值电阻和一块电压表测量未知电阻Rx的阻值。他选择了满足实验要求的器材(电源电压恒定),并连接了部分实验电路,如图所示,此时图中最后一根导线未连接,在将其连接好后,进行了如下主要操作:①只闭合开关S1,读出并记录电压表的示数为U1;②闭合开关S1、S2,读出并记录电压表的示数为U2;③用U1、U2和R0表示Rx;请选出最后一根导线的连接方式和Rx的表达式( )
A.连接ac;
B.连接ad;
C.连接bc;
D.连接bd;
【分析】①连接bc,只闭合开关S1,两电阻串联接入电路,电压表测待测电阻两端的电压;
②闭合开关S1、S2,电路为只有待测电阻的简单电路,电压表测电源电压;
③根据串联电路电压规律计算定值电阻两端的电压,根据串联电路电流特点欧姆定律表示通过电路的电流,根据欧姆定律可得待测电阻的阻值的表达式。
【解答】解:①连接bc,只闭合开关S1,两电阻串联接入电路,电压表测待测电阻两端的电压为U1;
②闭合开关S1、S2,电路为只有待测电阻的简单电路,电压表测电源电压为U2;
③串联电路总电压等于各部分电压之和,所以定值电阻两端的电压:U0=U2﹣U1,
串联电路各处电流相等,根据欧姆定律可得通过电路的电流:
I,
根据欧姆定律可得待测电阻的阻值:
Rx。
故选:C。
【点评】本题考查串联电路特点、欧姆定律的灵活运用以及学生设计实验方案的能力。
2.(2024•武汉模拟)小明按如图所示的电路图测量小灯泡的电阻,其中小灯泡额定电压为2.5V,滑动变阻器的规格为“25Ω 1A”,实验中电源电压不变。检查无误后,闭合开关就直接开始记录了下表中第一次数据。实验过程中,下列说法正确的是( )
次数
1
2
3
4
5
U/V
0.5
0.9
1.7
2.1
2.5
I/A
0.16
0.19
0.24
0.26
0.28
A.灯泡正常发光时的电阻为3.125Ω
B.电源电压是4V
C.滑动变阻器接入电路中的最大值和最小值比值是7:2
D.利用本实验的器材,也可以完成“探究电流与电压关系”实验
【分析】(1)分析第5组数据,利用欧姆定律求灯泡正常发光时的电阻;
(2)检查无误后,直接闭合开关,此时滑动变阻器接入电路的阻值最大,根据串联电路电压规律结合欧姆定律和第1组数据可求电源电压;
(3)灯泡两端电压为2.5V时,根据串联电路电压及电流规律结合欧姆定律和第5组数据可知,可求滑动变阻器两端最小电压,利用欧姆定律求滑动变阻器接入的电阻最小值,进而求出滑动变阻器接入电路中的最大值和最小值的比值;
(4)灯泡灯丝的电阻随温度的变化而变化,探究电流与电压关系时要控制电阻不变。
【解答】解:A、由第5组数据可知,灯泡正常发光时的电阻:RL8.9Ω,故A错误;
B、检查无误后,直接闭合开关,此时滑动变阻器接入电路的阻值最大,
根据串联电路电压规律结合欧姆定律和第1组数据可知,电源电压:
U=U1+I1R滑=0.5V+0.16A×25Ω=4.5V,故B错误;
C、灯泡两端电压为2.5V时,根据串联电路电压及电流规律结合欧姆定律和第5组数据可知,滑动变阻器两端最小电压:U′=U﹣UL=4.5V﹣2.5V=2V,
滑动变阻器接入的电阻值最小为:
R小Ω;
滑动变阻器接入电路中的最大值和最小值比值:
R大:R小=25Ω:Ω=7:2,故C正确;
D、灯泡灯丝的电阻随温度的变化而变化,探究电流与电压关系时要控制电阻不变,所以利用本实验的器材,不可以完成探究电流与电压关系实验,故D错误。
故选:C。
【点评】本题为测量小灯泡电阻的实验题目,考查了欧姆定律、串联电路特点的应用,分析表格数据、从中获取有用信息是关键。
3.(2024•门头沟区二模)如图所示是小成测量未知电阻Rx的实验电路,电源两端电压不变,其中R0为阻值已知的定值电阻。当开关S1闭合时,电压表示数为U1;当开关S1、S2闭合时,电压表示数为U2.则下列四个选项中,Rx的表达式正确的是( )
A.RXR0 B.RxR0
C.RxR0 D.RxR0
【分析】由电路图可知,当开关S1闭合,开关S2断开时,R0与Rx串联,电压表测R0两端的电压;当开关S1、S2闭合,Rx短路,电压表测电源的电压,根据串联电路的电压特点求出R0两端的电压,根据串联电路的电流特点和欧姆定律得出等式即可求出Rx的阻值。
【解答】解:
由电路图可知,当开关S1、S2闭合,Rx短路,电压表测电源的电,即U=U2,
当开关S1闭合,开关S2断开时,R0与Rx串联,电压表测R0两端的电压,即U0=U1,
因串联电路中总电压等于各分电压之和,
所以,Rx两端的电压:
Ux=U﹣U0=U2﹣U1,
因串联电路中各处的电流相等,
所以,电路中的电流:
I,即,
解得:Rx。
故选:B。
【点评】本题考查了串联电路的特点和欧姆定律的应用,分清电路的连接方式和电表所测的电路元件是关键。
4.(2023•桐城市模拟)小阳想利用一块电流表和阻值已知的电阻R0测量电阻RX的阻值。他选择了满足实验要求的电源、电流表A,并连接好了实验电路,如图所示。闭合开关S、S1,读出电流表A的示数为I1,闭合开关S、断开开关S1,读出电流表A的示数为I2.下列四个选项中,Rx的表达式正确的是( )
A.RxR0 B.Rx
C.Rx D.RxR0
【分析】(1)闭合开关S、S1时,两电阻并联,电流表测量干路电流;
闭合开关S、断开开关S1时,只有电阻RX工作,电流表测量Rx的电流;
根据并联电路电流的关系得到另一支路电流;
(2)已知电压和电流,利用公式R得到待测电阻阻值。
【解答】解:根据实物图知闭合开关S、S1时,两电阻并联,电流表测量干路电流;闭合开关S、断开开关S1时,电流表测量Rx的电流;
闭合开关S、S1,读出电流表A的示数为I1,即干路电流为I1,
闭合开关S、断开开关S1,读出电流表A的示数为I2,即Rx的电流为I2,
定值电阻两端的电压为U=(I1﹣I2)R0,
待测电阻两端电压为U=I2Rx
根据并联电路各支路电压相等知,(I1﹣I2)R0=I2Rx
所以待测电阻的阻值为RxR0,故A正确、BCD错。
故选:A。
【点评】此题考查的是在缺少电压表的情况下测量电阻的过程,实验的依据是并联电路的支路电压相同和电流关系,熟悉并联电路的特点,充分利用定值电阻的阻值已知,是解决此题的关键。
二.多选题(共4小题)
(多选)5.(2022•海淀区校级模拟)在测量未知电阻Rx阻值的实验中,提供的实验器材有:符合实验要求的电源(电源两端电压不变且未知)、电流表、电压表、阻值已知的定值电阻R、开关和导线若干。如图所示是同学们设计的两种测量Rx的电路。甲图中只闭合开关S时,电压表示数为U1;开关S和S1都闭合时,电压表示数为U2。乙图中只闭合开关S时,电流表示数为I1;开关S和S1都闭合时,电流表示数为I2。则利用上述实验所测得的物理量及定值电阻R表示Rx的阻值,下列表达式正确的是( )
A.甲图:Rx•R
B.甲图:Rx•R
C.乙图:Rx•R
D.乙图:Rx•R
【分析】要测量电阻阻值,需要测出电阻两端电压与通过电阻的电流,然后应用欧姆定律求出电阻阻值;分析图示电路图,应用串并联电路特点与欧姆定律分析答题。
【解答】解:AB、甲图中,当开关S1断开,开关S闭合,两电阻串联,此时电压表测量的是未知电阻的电压,此时为U1,当开关S1、S闭合,电阻R被短路,只有未知电阻Rx工作,电压表测量的是电源电压,即电源电压为U2,则定值电阻的电压为:UR=U2﹣U1,两电阻串联,电路中各处电流相等,则通过电路的电流为:I,则未知电阻的阻值为:RXR,故A正确,B错误;
CD、由乙图可知,当开关S1断开,开关S闭合,两电阻串联,此时的电流为I1,电源电压为:U=I1(R+RX);
当开关S和S1都闭合时,只有待测电阻接入,此时的电流为I2,则电源电压为U=I2RX,由于电源电压相等,所以I2RX=I1(R+RX),两式联立可得待测的电阻阻值为RX,故C错误,D正确。
故选:AD。
【点评】利用电压表或电流表测未知电阻的阻值,就是根据串联电路的电流特点或并联电路的电压特点想办法得出未知电阻两端的电压和电流,然后根据欧姆定律求出未知电阻的阻值。
(多选)6.(2022•西城区校级模拟)在测量未知电阻Rx阻值的实验中,提供的实验器材有:符合实验要求的电源(电源两端电压不变且未知)、电流表、电压表、阻值已知的定值电阻R、开关和导线若干。如图所示的是同学们设计的两种测量Rx的电路。甲图中只闭合开关S时,电压表示数为U1;开关S和S1都闭合时,电压表示数为U2。乙图中只闭合开关S时,电流表示数为I1;开关S和S1都闭合时,电流表示数为I2。则用上述实验所测得的物理及定值电阻R表示Rx的阻值,下列表达式正确的是( )
A.甲图:Rx•R
B.甲图:Rx•R
C.乙图:Rx•R
D.乙图:Rx•R
【分析】要测量电阻阻值,需要测出电阻两端电压与通过电阻的电流,然后应用欧姆定律求出电阻阻值;分析图示电路图,应用串并联电路特点与欧姆定律分析答题。
【解答】解:AB、甲图中,当开关S1断开,开关S闭合,两电阻串联,此时电压表测量的是未知电阻的电压,此时为U1,当开关S1闭合,开关S闭合,电阻R被短路,只有未知电阻Rx工作,电压表测量的是电源电压,即电源电压为U2,则定值电阻的电压为:UR=U2﹣U1,两电阻串联,电路中各处电流相等,则通过电路的电流为:I,则未知电阻的阻值为:RXR,故A正确,B错误;
CD、由乙图可知,当开关S1断开,开关S闭合,两电阻串联,此时的电流为I1,电源电压为:U=I1(R+RX);
当开关S和S1都闭合时,只有待测电阻接入,此时的电流为I2,则电源电压为U=I2RX,由于电源电压相等,所以I2RX=I1(R+RX),则待测的电阻阻值为RX,故C错误,D正确。
故选:AD。
【点评】利用电压表或电流表测未知电阻的阻值,就是根据串联电路的电流特点或并联电路的电压特点想办法得出未知电阻两端的电压和电流,然后根据欧姆定律求出未知电阻的阻值。
(多选)7.(2022•深圳模拟)小阳利用一块电压表和阻值已知的电阻R0测量电阻Rx的阻值。小阳选择了满足实验要求的器材,电源两端电压不变,并连接了如图所示实验电路。闭合开关S1,断开开关S2,电压表的示数为U1;闭合开关S1和S2,电压表的示数为U2,则下列四个选项中,Rx的表达式正确的是( )
A.实验过程中,通过R0的电流始终相同
B.Rx的表达式为RXR0
C.Rx的表达式为RXR0
D.若将开关S2与电压表互换位置,其他不变,也能测量出Rx的阻值
【分析】根据电路图可知,闭合开关S1,断开开关S2,R0和Rx串联,电压表测量R0两端的电压;闭合开关S1和S2,Rx被短路,电路中只有R0一个,电压表测量R0两端的电压,也是电源电压;再根据欧姆定律分析电路中的电流,并求出Rx的表达式。
【解答】解:(1)根据电路图可知,闭合开关S1,断开开关S2,R0和Rx串联,电压表测量R0两端的电压,通过R0的电流I;
闭合开关S1和S2,Rx被短路,电路中只有R0,电压表测量R0两端的电压,也是电源电压,此时通过R0的电流I′;
因为U1和U2不相等,所以实验过程中,通过R0的电流并不相同,故A错误;
(2)闭合开关S1和S2,Rx被短路,电路中只有R0,电压表测量R0两端的电压,也是电源电压,即电源电压为U2;闭合开关S1,断开开关S2,R0和Rx串联,电压表测量R0两端的电压,即R0的电压为U1;
由串联电路的电压特点可得,Rx两端的电压Ux=U2﹣U1,
Rx的阻值表达式:RxR0,故B正确,C错误;
(3)若将开关S2与电压表互换位置,即电压表并联在Rx两端,开关S2和R0并联,其他不变,实验原理和原来的原理是一样的(都是利用了串联电路的特点和欧姆定律),所以也能测量出Rx的阻值,故D正确。
故选:BD。
【点评】本题考查了串联电路的特点和欧姆定律的应用,分清开关闭合、断开时电路的连接方式和电表所测的电路元件是关键。
(多选)8.(2022•信州区校级模拟)下列四个图中,R0的阻值已知,电源电压未知且保持不变,以下四个图中可以测出Rx阻值的是( )
A. B.
C. D.
【分析】串联电路的电流处处相等,并联电路各支路两端电压相等,用电压表和电流表,直接或间接测量待测电阻两端的电压和通过待测电阻的电流,根据欧姆定律求得Rx电阻。
【解答】解:A、开关S闭合时,R0短路,电压表测量电源电压;开关S断开时,电压表测量Rx两端的电压;根据串联电路总电压等于各分电压之和求出R0两端的电压,根据欧姆定律求出通过R0的电流,串联电路电流处处相等,根据R可求出Rx电阻,故A正确;
B、由电路图可知,当S接1时,电压表测定值电阻R0两端的电压,当S接2时,电压表与待测电阻并联,但电压表的正负接线柱接反了,所以不能计算出Rx的值,故B错误;
C、由电路图可知,当开关S闭合时,电路为R0的简单电路,电流表测电路中的电流,根据欧姆定律求出电源的电压;当开关S断开时两电阻串联,电流表测串联电路的电流,根据欧姆定律求出电路的总电阻,再根据电阻的串联求出Rx阻值,故C正确。
D、开关S闭合时,Rx短路,电压表测量电源电压;开关S断开时,电压表测量电源电压;所以无法得到电路中电流,不能计算出Rx的值。故D错误。
故选:AC。
【点评】利用电压表或电流表测未知电阻的阻值,就是根据串联电路的电流特点或并联电路的电压特点想办法得出未知电阻两端的电压和电流,然后根据欧姆定律求出未知电阻的阻值。
三.填空题(共6小题)
9.(2024•姜堰区模拟)小红设计了如图所示的实验电路,测电阻Rx的阻值,图中R为电阻箱:①开关接a,调节电阻箱和滑动变阻器滑片至适当位置,使电流表示数为I,记下电阻箱示数R1;②开关接b,保持滑动变阻器滑片位置不变,调节电阻箱使电流表示数仍为I,记下电阻箱示数R2;则Rx= R2﹣R1 (用所测物理量符号表示);若开关接b时,滑动变阻器滑片不小心向左移动了少许,测出的待测电阻值将 偏大 (选填“偏大”或“偏小”)。
【分析】①开关接a,电阻Rx、电阻箱、滑动变阻器串联;②开关接b,电阻箱、滑动变阻器串联;由于电源电压不变,电路中的电流不变,所以,根据欧姆定律可知两次电路中的总电阻不变;而且滑片位置不变,根据等效替代法可知电阻Rx的表达式;滑动变阻器滑片不小心向左移动了少许,即滑动变阻器的阻值变小,由于总电阻相等,电阻的串联可知待测电阻值的变化情况。
【解答】解:在①中,待测电阻、电阻箱和滑动变阻器串联,电流表测电路的电流;在②中,电阻箱与滑动变阻器串联,因保持滑动变阻器滑片位置不变,即滑动变阻器连入的电阻不变,且电流表示数不变,由等效替代法可得R2=R1+Rx,
则未知电阻Rx=R2﹣R1;
若开关接b时,滑动变阻器滑片不小心向左移动了少许,即减小了滑动变阻器接入电路中电阻,则为了保证电流表示数仍为I,调节电阻箱接入电路中的电阻比R2大,所以测出的待测电阻值将偏大。
故答案为:R2﹣R1;偏大。
【点评】本题测电阻的阻值实验,考查了设计实验方案测电阻的能力。
10.(2024•金牛区模拟)小川在“研究小灯泡的电阻”实验中,连接的实验电路如图甲所示,电路中各元件完好,但闭合开关,灯泡不亮,仔细检查发现电路连接有错误,此时电压表 有 示数(选填“有”“无”);经过老师的指导后,调整电路,使得实验顺利完成,并绘出了灯泡的U﹣I图像,如图乙所示的两条图线中 B 是他绘制的图线。
【分析】(1)电压表应并联在被测电路两端,可以直接接在电源两极上;电流表应串联在被测电路中,不可以直接接在电源两极上。
(2)定值电阻电流与电压成正比,由此分析知灯泡的电流与电压关系图像;灯泡电阻与温度有关
【解答】解:(1)由图甲知,电压表串联在被测电路中,两接线柱与电源两极通路,电压表有示数;电流表并联在灯泡两端,灯泡短路不发光;电压表电阻很大整个电路断路,电流表无示数;
(2)由图乙知,A是一条直线,说明电流与电压成正比,电压与电流比值一定,所以它是定值电阻阻值的电流与电压关系图像;
灯泡电阻是变化的,随电压的增大而增大,电压越高,灯泡越亮,温度越高,电阻越大,并且电流增大的程度小于电压,所以,灯泡电流与电压图线是一条曲线,即B图。
故答案为:有;B。
【点评】本题是“研究小灯泡的电阻”的实验,考查了电流表和电压表的使用规则、图像分析等,属于基础知识的考查。
11.(2024•凉山州模拟)如图所示,是用电压表和电流表测额定电压是3.8V小灯泡正常发光时电阻的实验电路。这个电路连接存在的问题是 灯泡的额定电压超过了电压表的量程 。将电路连接正确后,闭合开关,将滑动变阻器的滑片移动到如图所示的位置时,电压表示数为2.8V,这时应将滑动变阻器的滑片向 右 (选填“左”或“右”)适当移动。当小灯泡正常发光时,电流表示数如图乙所示,则小灯泡正常发光时的电阻是 7.6 Ω。
【分析】(1)灯泡的额定电压为3.8V,电压表应用0~15V的量程;
(2)灯泡正常发光,读出电流表的示数,根据R计算出电阻值。
【解答】解:由图甲知,电压表连接的0~3V的量程,灯泡的额定电压为3.8V,所以不可行;
电压表的示数为2.8V,低于灯泡的额定电压,要使小灯泡正常发光,根据串联分压原理可知应减小滑动变阻器接入电路的电阻,所以应向将滑动变阻器滑片向右移动;
由图乙知,电流表的量程为0~0.6A,示数为0.5A,所以R7.6Ω。
故答案为:灯泡的额定电压超过了电压表的量程;右;7.6。
【点评】此题是测量灯泡的电阻实验,考查了滑动变阻器的使用,电流表的读数及电阻的计算,同时涉及到了串分压的知识。
12.(2023•门头沟区一模)如图甲是小刚测电阻的电路图,他进行了下列操作,请按要求完成下列问题:
(1)闭合开关前,滑片P应置于滑动变阻器的最 右 端(选填“右”或“左”)。
(2)用完好的器材按图甲正确连接好电路,试触时,发现电流表的指针偏转角很小,移动滑动变阻器的滑片时,指针偏转角度仍然较小,产生该现象的原因可能是: 电流表接入量程过大 。
(3)电路调试完成后,某次实验中电压表和电流表示数如图乙和丙所示,则电压表的读数是 2.4 V,该电阻的阻值R= 8 Ω。
【分析】(1)为保护电路,闭合开关前,滑动变阻器的滑片P应置阻值最大处;
(2)用电流表测量电流,电流表应选用合适的量程,否则电流表指针偏转角度过大或过小;
(3)根据电表选用小量确定分度读数,由欧姆定律求出该电阻的阻值
【解答】解;(1)闭合开关前,滑动变阻器的滑片P应置于最右端,即阻值最大处,目的是保护电路;
(2)小刚同学用完好的器材按图甲正确连接好电路,“试触”时,发现电流表的指针偏转很小;移动滑动变阻器的滑片,发现指针偏转仍然较小,产生该现象的原因可能是电流表量程选大了;
(3)某次实验中电压表和电流表示数如图乙和丙所示,电压表选用小量程,分度值为0.1V,被测电阻两端的电压为2.4V;电流表选用小量程,分度值为0.02A,电流为0.3A,由欧姆定律I,该电阻的阻值为:R8Ω
故答案为:(1)右;(2)电流表接入量程过大;(3)2.4;8。
【点评】本题用伏安法测电阻,考查注意事项、电表读数及欧姆定律的应用,难度不大,要熟记这些知识。
13.(2023•和平区一模)小明利用伏安法测量小灯泡的电阻,实验过程中发现电压表损坏,先增加一个已知阻值R0的定值电阻和一个开关,设计如图所示的电路,测出小灯泡正常发光时的电阻,其实验步骤为:
①闭合开关S、断开开关S1,移动滑动变阻器的滑片P,使电流表的示数为I额,并记录;
②保持滑动变阻器的滑片P位置不动,闭合开关S和S1,记下此时电流表的示数为I1;
③保持开关S和S1闭合,移动滑动变阻器的滑片至最右端,记下此时电流表的示数为I2;
④则小灯泡正常发光时电阻的表达式为RL= 。
小明还得到实验步骤①中滑动变阻器连入电路的电阻的表达式为R1= •R0 。
【分析】根据R分别求出步骤①②中电路的总电阻,根据步骤③求出电源电压,利用电阻的串联写出小灯泡正常发光时电阻的表达式;根据步骤②利用电阻的串联写出实验步骤①中滑动变阻器连入电路的电阻的表达式。
【解答】解:实验步骤:
①闭合开关S,断开开关S1,移动滑动变阻器的滑片P,使电流表的示数为I额,并记录下来;
②保持滑动变阻器滑片P的位置不动,闭合开关S和S1,记下此时电流表的示数为I1;
③保持开关S和S1闭合,移动滑动变阻器的滑片至最右端,记下此时电流表的示数为I2;
④在步骤①中,R、R0和L串联在电路中,电流表测串联电路电流,移动滑动变阻器的滑片P,使电流表的示数为I额,此时灯泡正常发光;根据R可知,电路的总电阻为:
R总;
在步骤②中,R和R0串联在电路中,电流表测串联电路电流,保持滑动变阻器滑片P的位置不动,此时电流表的示数为I1,根据R可知,电路的总电阻为:
R总1;
在步骤③中,电路为只有R0的简单电路,此时电流表的示数为I2,根据U=IR可知,电源电压为U源=I2R0;
由电阻的串联可知,小灯泡正常发光时电阻的表达式为:
RL=R总﹣R总1I2R0();
由于实验步骤①中滑动变阻器连入电路的电阻与实验步骤②中滑动变阻器连入电路的电阻相等,根据电阻的串联,滑动变阻器接入电路的阻值为:
R1=R总1﹣R0R0R0•R0。
故答案为:;•R0。
【点评】本题用伏安法测量小灯泡的电阻实验,考查了设计实验方案测电阻的能力。
14.(2022•江宁区二模)如图所示,已知小灯泡额定电流为I额,电源电压为U总,定值电阻R0,用该电路能测出小灯正常发光时的电阻,测量步骤如下:
(1)只闭合S、S1,调节滑动变阻器滑片,使电压表示数为 U总﹣I额R0 ;
(2)断开S1,闭合S、S2,滑动变阻器滑片 不动 (选填“移动”或“不动”), 测出灯泡两端电压U ;
(3)小灯泡正常发光时的电阻为 (用已知量和测量的量表示)。
【分析】(1)测量小灯正常发光时的电阻,应使小灯泡在额定电流下工作,当闭合开关S、S1,调节滑动变阻器滑片,使电路电流为I额时电压表的示数;
(2)断开S1,闭合S、S2,电路电流不能改变,测出此时小灯泡的电压,即为小灯泡的额定电压;
(3)利用计算小灯泡正常发光时的电阻。
【解答】解:(1)测量小灯正常发光时的电阻,应使小灯泡在额定电流下工作,当闭合开关S、S1,电压表测量R和小灯泡两端的总电压,调节滑动变阻器滑片,使电路电流为I额时,电压表的示数为U总﹣I额R0;
(2)断开S1,闭合S、S2,滑动变阻器滑片不动,测出灯泡两端电压U;
(3)小灯泡正常发光时的电阻。
故答案为:(1)U总﹣I额R0;(2)不动;测出灯泡两端电压U;(3)。
【点评】本题考查了只有电压表时测灯泡的电阻,解答本题的关键是测量出小灯泡的额定电压,是一道综合题,有一定的难度。
四.实验探究题(共9小题)
15.(2025•碑林区校级模拟)小桂利用如图甲所示的电路“测量小灯泡电阻”,其电源为3节干电池串联提供,小灯泡L的规格是“?V,0.25A”,滑动变阻器铭牌为“30Ω,2A”。
(1)请你用笔画线代替导线将图甲中的实物电路连接完整(要求:向左移动滑动变阻器滑片P时,电路中电流变大,且导线不能交叉)。
(2)闭合开关S,灯泡发光微弱,缓慢移动滑片P,当电流表示数为0.25A时,电压表示数如图乙所示为 2.5 V,由此可求得该小灯泡正常发光时的电阻是 10 Ω。
(3)多次改变小灯泡两端的电压,测出其对应的电流后,小桂描绘了如图丙所示的I﹣U图像,分析图像可知小灯泡的电阻非定值,这是因为灯丝的电阻受 温度 的影响;为了测量小灯泡在0.5V的电压下的电阻,在不增加器材的情况下,你认为他可以采取的措施是 取下一节或两节干电池 。
(4)完成上述实验后,小桂找来一个最大阻值未知的滑动变阻器R0,设计了如图丁的电路,设想不用电流表也能测量出上述小灯泡L正常发光时的电阻。已知电源电压为U,滑动变阻器R1的最大阻值为R,请你将操作步骤补充完整并写出小灯泡正常发光时电阻的表达式:
①只闭合S和S1,调节R1的滑片,使小灯泡L正常发光;
②只闭合S和S2,保持R1的滑片位置不动,调节R0的滑片,使电压表的示数与第①步时 相同 (选填“相同”或“不同”);
③只闭合S和S2,保持R0的滑片位置不动,将R1的滑片调至最右端,记录电压表的示数U′;
④小灯泡正常发光时的电阻RL= 。(用符号U、R、U′表示)
【分析】(1)向左移动滑动变阻器滑片P时,电路中电流变大,说明滑动变阻器连入电路的电阻变小,从而确定滑动变阻器接入的接线柱;
(2)根据图甲可知电压表选用小量程,根据图乙确定电压表的分度值读出示数,根据欧姆定律求小灯泡正常发光时的阻值;
(3)根据灯丝的电阻随着温度的升高而增大分析小灯泡的电阻非定值的原因;根据图丙可知灯泡在0.5V电压时的电流,根据串联电路的电压特点和欧姆定律求出电源电压的最大值,进而分析出改进措施;
(4)没有电流表测量小灯泡的额定功率,利用一个最大电阻已知的滑动变阻器R1来代替电流表;此实验用到了等效替代法,测量出与小灯泡并联的滑动变阻器的电阻就可以得出小灯泡的电阻。
【解答】解:(1)向左移动滑动变阻器滑片P时,电路中电流变大,说明滑动变阻器连入电路的电阻变小,故滑动变阻器左下接线柱连入电路中,如图所示:
;
(2)由图甲可知电压表选用小量程,由图乙可知电压表的分度值分度值为0.1V,示数为2.5V,
由欧姆定律可知,小灯泡正常发光时的阻值:R10Ω;
(3)因为灯丝的电阻随着温度的升高而增大,所以小灯泡的电阻不是一个定值;
由图丙可知,灯泡在0.5V电压时的电流为0.1A,由串联电路的电压特点和欧姆定律可知,此时电源电压的最大值:U最大=UL+U滑大=UL+IR滑大=0.5V+0.1A×30Ω=3.5V,即为了测量小灯泡在0.5V的电压下的电阻,电源电压在0.5V~3.5V之间就可以,因此在不增加器材的情况下,可以取下一节或两节干电池;
(4)①只闭合S和S1,调节R1的滑片,使电压表的示数为2.5V,此时小灯泡两端的电压为额定电压,小灯泡正常发光;
②只闭合S和S2,保持R1的滑片位置不动,调节R0的滑片,使电压表的示数与第①步时相同,此时R0两端的电压就是小灯泡两端的电压,R0的电阻就是小灯泡的电阻,这用到了等效替代法;
③只闭合S和S2,保持R0的滑片位置不动,将R1的滑片调至最右端,此时滑动变阻器R1的电阻最大,记录电压表的示数U′。
④电源电压用U表示,将R1的滑片调至最右端时,R1两端的电压为U﹣U′,电路的电流为:I,
此时滑动变阻器的R0接入电路的电阻为:R0,
所以小灯泡正常发光时的电阻RL=R0。
故答案为:(1)见解答图;(2)2.5;10;(3)温度;取下一节或两节干电池;(4)②相同;④。
【点评】本题用“伏安法”测灯泡电阻实验,考查电路连接、电压表读数、串联电路的特点、欧姆定律的应用、影响电阻大小的因素、实验改进和设计特殊方案测灯泡正常发光时的电阻。
16.(2025•泉州模拟)实验课上,小明与小雨用如图甲所示的电路测量未知电阻Rx的阻值。
(1)小雨刚接上最后一根导线,就发现电流表指针立即向左偏转,其操作不当之处可能为: 电流表的正负接线柱接反 、 连接电路时开关没有断开 。
(2)故障排除后,闭合开关S,电表示数如图乙,据此数据计算出定值电阻Rx= 5 Ω;
(3)接下来移动滑动变阻器的滑片得出多组电压、电流数值,这样做的目的是: 求平均值减小实验误差 ;
(4)实验中,去掉电流表,小明设想用如图丙所示的电路对Rx的阻值进行测量,已知滑动变阻器的最大阻值为R,实验步骤如下:
①将滑动变阻器的滑片移至最左端时,电压表的读数为U;
② 将滑动变阻器的滑片移至最右端 ,读出电压表示数为U1;
③待测电阻的阻值表达式为Rx= •R (用已知量和测量量表示)。
(5)小明用一个小灯泡替换了电路中的Rx在实验过程中还发现:闭合开关时电流表指针迅速偏转较大角度,紧接着指针再偏回一定角度后,示数才稳定下来;同组的小雨同学同时注意到,闭合开关瞬间灯泡亮度较大,紧接着变暗一点后,亮度才稳定下来,造成这种现象的原因可能是 灯丝的电阻随着温度的升高而增大 。
【分析】(1)闭合开关后,若电流表的正负接线柱接反,则电流表的指针会反向偏转;为保护电路,连接电路时开关应断开;
(2)根据电表选用的量程,读出电表的示数,根据欧姆定律计算电阻;
(3)为了减小实验误差,应多次测量取平均值;
(4)将滑动变阻器的滑片移至最左端时,电压表的读数为U,将滑动变阻器的滑片移至最右端,读出电压表示数为U1,根据串联电路特点和R计算待测电阻的阻值;
(5)灯丝的电阻随着温度的升高而增大。
【解答】解:(1)小雨刚接上最后一根导线,就发现电流表指针立即向左偏转,其操作不当之处可能为:电流表的正负接线柱接反、连接电路时开关没有断开;
(2)如图乙所示,电压表的量程为0~3V,分度值为0.1V,电压表示数为2V,电流表的量程为0~0.6A,分度值为0.02A,电流表示数为0.4A,根据欧姆定律可得Rx的阻值为:Rx;
(3)为了减小实验误差,应移动滑动变阻器的滑片得出多组电压、电流数值,然后求电阻的平均值;
(4)①将滑动变阻器的滑片移至最左端时,电压表的读数为U,此时电压表的读数U为未知电阻两端电压,也是电源电压;
②将滑动变阻器的滑片移至最右端,读出电压表示数为U1,此时滑动变阻器接入电路的电阻最大为R,滑动变阻器和待测电阻串联,电压表测量待测电阻两端电压;
③滑动变阻器两端的电压为:U滑=U﹣U1,
通过电流中的电流为:I′,
待测电阻的阻值为:Rx•R;
(5)灯丝的电阻随着温度的升高而增大,刚闭合开关时,灯丝的温度较低,电阻较小,电流较大,电流表指针偏角较大;当灯泡发光后灯丝温度升高,电阻增大,电路电流减小,电流表示数减小,最后达到稳定;灯的亮度取决于灯的实际功率,根据P,闭合开关瞬间,灯的电阻小,实际功率大,灯泡亮度较大,紧接温度升高后,电阻变大,实际功率变小,变暗一点后,亮度才稳定下来。
故答案为:(1)电流表的正负接线柱接反;连接电路时开关没有断开;(2)5;(3)求平均值减小实验误差;(4)将滑动变阻器的滑片移至最右端;•R;(5)灯丝的电阻随着温度的升高而增大。
【点评】本题主要考查了伏安法测量电阻,考查了注意事项、电表读数、电阻的计算和多次测量的目的等知识,缺少电流表测量电阻是本题的难点。
17.(2025•深圳模拟)小明测量小灯泡的电阻。所用器材有学生电源(输出电压调至4.5V)、小灯泡L(额定电压为2.5V)、滑动变阻器(50Ω 1A)、电流表、电压表、测温枪、开关及导线若干。正确操作获得数据如表所示。
序号
U/V
I/A
t/℃
R1/Ω
1
0
0
24.4
2
0.5
0.10
25.0
5.00
3
1.5
0.20
26.3
7.50
4
2.0
0.24
28.2
8.33
5
2.5
0.26
30.7
9.62
6
3.0
0.30
32.2
10.00
(1)表格中第1组数据的电阻 不等于 (选填“等于”或“不等于”)0Ω;
(2)如图甲中有一根线连错了。请把接错的那一根导线找出来,打上“×”,再画线把它改到正确的位置上;
(3)正确连接电路后,闭合开关,小灯泡不发光,电压表和电流表读数如表中第2组数据。为使小灯泡发光,小明可对滑动变阻器进行的操作是 滑片应向左移动 ;
(4)每次测量时,小明用测温枪测量了灯泡的温度,如表中第四列数据。分析表格数据可得到灯丝电阻与温度关系为 温度越高,电阻越大 ;
(5)图乙为采用描点法得到小灯泡的U﹣I图像,可判断此操作过程中滑动变阻器的U﹣I图像近似为图丙中的 C (选填“A”“B”或“C”),判断的依据是 小灯泡两端电压与变阻器两端电压之和为定值(电源电压) 。
【分析】电阻是导体本身的一种性质,与电压和电流无关。
电压表并联在小灯泡两端,正确的实物连线。
移动滑片,改变小灯泡两端的电压和电流。
分析表格数据可得到灯丝电阻与温度关系为温度越高,电阻越大。
图乙为采用描点法得到小灯泡的U﹣I图像,可判断此操作过程中滑动变阻器的U﹣I图像近似为图丙中的C,判断的依据是小灯泡两端电压与变阻器两端电压之和为定值(电源电压)。
【解答】解:(1)表格中第1组数据的电阻不等于0Ω,因为电阻是导体本身的一种性质,与电压和电流无关;
(2)电压表并联在小灯泡两端,正确的实物连线如下;
(3)为使小灯泡发光,滑动变阻器应向阻值小的方向移动,小明可对滑动变阻器进行的操作是滑片应向左移动;
(4)分析表格数据可得到灯丝电阻与温度关系为温度越高,电阻越大;
(5)图乙为采用描点法得到小灯泡的U﹣I图像,可判断此操作过程中滑动变阻器的U﹣I图像近似为图丙中的B,判断的依据是U滑=U电源﹣IR灯,小灯泡的电阻是变化的。
故答案为:(1)不等于;(2)见解析;(3)滑片应向左移动;(4)温度越高,电阻越大;(5)C;小灯泡两端电压与变阻器两端电压之和为定值(电源电压)。
【点评】(1)不等于;(2)见解析;(3)滑片应向左移动;(4)温度越高,电阻越大;(5)C;小灯泡两端电压与变阻器两端电压之和为定值(电源电压)。
18.(2025•西安模拟)在社会实践活动中,同学们参观了我市大棚蔬菜园。据了解,蔬菜适宜生长的温度在10~30℃之间。同学们想利用热敏电阻和电阻箱(可以调节并显示阻值的变阻器)设计温度报警电路,于是利用电压恒为12V的电源等器材设计了如图﹣1所示的电路探究“热敏电阻R,阻值随环境温度t变化的规律”。
(1)根据图﹣1,用笔画线表示导线将图﹣2中的实物电路连接完整。
(2)连接电路的过程中,应将开关 断开 ,并将电阻箱的阻值调至最大,起到 保护电路 的作用。
(3)将热敏电阻置于0℃的环境中,闭合S1、断开S2,记录电流表示数I0,然后断开S1、闭合S2,调节电阻箱R0直至电流表示数为 I0 ,此时R1=R0;将热敏电阻R2置于不同温度的环境中,重复实验,测得的数据如表:
温度t/℃
0
10
20
30
40
阻值R1/Ω
2800
1800
1200
800
600
(4)分析数据可得:①该热敏电阻的阻值随温度的升高而 减小 ;②为了满足大棚蔬菜园的要求,热敏电阻R1的阻值变化范围是 800~1800 Ω。
(5)完成上述实验后,同学们交流后又设计了一种测量小灯泡正常发光时的电阻的方案,设计的电路如图﹣3所示,小灯泡的额定电压已知,R0是阻值已知的定值电阻,请将实验步骤补充完整。
①连接好电路,闭合开关S,将开关S1拨到触点A,移动滑片,使电压表的示数为小灯泡的额定电U1。
②保持滑片的位置不动,再将开关S1拨到另一触点B,读出电压表的示数U2。
③小灯泡正常发光时的电阻的表达式R= (用U1、U2、R0表示)。
【分析】(1)由图﹣1可知,电流表测干路电流,据此连接电路;
(2)为了保护电路,连接电路时开关应断开,闭合开关前,应将电阻箱的阻值调至最大;
(3)根据欧姆定律可知,电源电压一定时,两次电路中的电流相等时,两次电路中的电阻相等;
(4)①根据表中数据分析热敏电阻的阻值随温度的变化关系;
②根据表中数据可知温度t=30℃和t=10℃时热敏电阻的阻值;
(5)要测灯的额定功率,首先使灯正常发光,先将电压表与灯并联,通过移动滑片的位置,使灯的电压为额定电压;保持滑片位置不动,通过开关的转换,使电压表测灯与定值电阻两端的电压,因此时各电阻的大小和电压不变,灯仍正常工作,根据串联电路电压的规律,可求出此时定值电阻两端的电压,由欧姆定律可求出灯的额定电流,根据R可求出小灯泡正常发光时的电阻。
【解答】解:(1)由图甲可知,电流表测干路电流,如图所示:
;
(2)为了保护电路,连接电路的过程中,应将开关断开,闭合开关前,应将电阻箱的阻值调至最大;
(3)由欧姆定律可知,电源电压一定时,两次电路中的电流相等时,两次电路中的电阻相等,因此测好只让将热敏电阻置于0℃的环境中时通过热敏电阻的电流后,再只让电阻箱接入电路中,此时应断开S1、闭合S2,通过调节电阻箱时此时通过电阻箱的电流与只让将热敏电阻接入电路中时通过热敏电阻的电流相等都为I0,此时电阻箱接入电路的电阻与热敏电阻的阻值相等;
(4)①由表中数据可知,热敏电阻的阻值随温度的升高而减小;
②由表中数据可知,温度t=30℃和t=10℃时热敏电阻的阻值分别为800Ω和1800Ω,热敏电阻R1的阻值变化范围是800~1800Ω;
(5)在步骤①中,灯与定值电阻串联后再与滑动变阻器串联,电压表测灯的电压,调节滑动变阻器的滑片,使电压表读数为小灯泡额定电压U1,灯正常发光;
在步骤②中,电压表测灯与R0两端的电压为U2,因此时各电阻的大小和电压不变,灯仍正常工作,根据串联电路电压的规律,此时定值电阻两端的电压:
U0=U2﹣U1,由串联电路电流特点和欧姆定律可知,电路中的电流为:
I额=I0,
则小灯泡正常发光时的电阻的表达式:R。
故答案为:(1)见解答图;(2)断开;保护电路;(3)I0;(4)①减小;②800~1800;(5)③。
【点评】本题伏安法测电阻的实验,考查了电路连接、注意事项、实验操作、欧姆定律应用、设计实验方案测电阻的能力。
19.(2024•城关区校级二模)为测量某待测电阻Rx的阻值,实验探究小组设计了如图甲所示的电路图,并进行了实验。
(1)在连接电路时,开关S应处于 断开 状态;
(2)闭合开关,发现无论怎样移动滑片P,电流表都没有示数,电压表示数接近电源电压,则故障可能是 Rx断路 ;
(3)排除故障后继续实验,当电压表示数为2V时,电流表示数如图乙所示,则Rx= 10 Ω;
(4)该小组的同学们进一步拓展,利用电源(电压未知但恒定不变)、阻值为R定值电阻、电流表、开关等器材测量Rx的阻值:
①闭合开关S1、断开S2,读出电流表的示数I1;
②同时闭合开关S1和S2,读出电流表的示数I2;
③根据实验数据,计算出待测电阻Rx= 。(用R、I1、I2表示)
【分析】(1)为了保护电路,连接电路之前,开关S应处于断开状态;
(2)闭合开关,发现无论怎样移动滑片P,电流表都没有示数,说明电路可能断路;电压表示数接近电源电压,说明与电压表并联的元件断路;
(3)先明确电流表选用量程、对应的分度值,再根据指针位置读数,利用R求出Rx的阻值;
(4)先将定值电阻接入电路中,由欧姆定律先求出电源电压,再将电阻R0、Rx并联,根据并联电路的特点和欧姆定律计算待测电阻的阻值。
【解答】解:(1)为了保护电路,连接电路时,开关S应处于断开状态;
(2)闭合开关,发现无论怎样移动滑片P,电流表都没有示数,说明电路可能断路;电压表示数接近电源电压,说明电压表与电源连通,则与电压表并联的电路以外的电路是完好的,则与电压表并联的电路断路了,即,可判断该故障是Rx断路;
(3)如图乙所示,电流表选用小量程,分度值0.02A,其示数为0.2A,则该次实验测得Rx为:
Rx10Ω;
(4)①闭合开关S1、断开S2,读出电流表的示数I1;根据欧姆定律得,电源电压U=I1Rx+I1R,
②同时闭合开关S1和S2,读出电流表的示数I2;根据欧姆定律,电源电压U=I2Rx,
③由于电源电压恒定不变,则有I1Rx+I1R=I2Rx,解得待测电阻Rx。
故答案为:
(1)断开;
(2)Rx断路;
(3)10;
(4)。
【点评】本题考查了伏安法测电阻实验的操作过程、电阻计算、注意事项及实验电路设计,是一道探究型实验综合题,难度较大。
20.(2024•海城市三模)小红想测量标有“1.5V”字样小灯泡正常发光时的电阻,从实验室找来了电源、电压表、电流表、滑动变阻器、开关和导线若干,进行了如下实验。
(1)用笔画线代替导线,将图甲电路连接完整;
(2)检查无误后,闭合开关,发现电流表无示数,小灯泡不亮,电压表示数接近电源电压。造成这一故障的原因可能是小灯泡 断路 (选填“断路”“短路”);
(3)排除电路故障后,闭合开关,移动滑片,当小灯泡正常发光时,电流表示数如图乙所示,则小灯泡正常发光时的电阻为 5 Ω;接下来她又测量了几组对应的电压值和电流值,并绘制了小灯泡的I﹣U图象,如图丙所示;
(4)小红认为不能利用图甲的装置探究电流与电压的关系。理由是 灯泡的电阻随温度的升高而增大,不能保持一定 ;
(5)小红还想测出另一个额定电压为U额的小灯泡正常发光时的电阻,在保证电路安全的前提下,设计了如图丁所示的电路(电源电压恒定大于U额且未知,滑动变阻器R最大阻值未知,定值电阻阻值为R0)。请将实验步骤补充完整:
①闭合S、S2,断开S1,移动滑片P,使电流表示数为 时,小灯泡正常发光;
②闭合S、S1,断开S2,保持滑片P位置不变,读出电流表的示数为I;
③小灯泡正常发光时的电阻RL= (用U额、I、R0表示)。
【分析】(1)滑动变阻器上下各选一个接线柱串联在电路中;
(2)闭合开关,发现电流表无示数,小灯泡不亮,说明电路可能断路,电压表示数接近电源电压,说明电压表与电源连通,则与电压表并联的电路以外的电路是完好的,则与电压表并联的电路断路了;
(3)根据电流表选用量程确定分度值读数,利用R求出小灯泡正常发光时的电阻;
(4)灯泡的电阻随温度的升高而增大,不能保持一定;
(5)要测小灯泡正常发光时的阻值,应先使灯正常发光,在没有电压表的情况下,电流表与定值电阻R0应起到电压表的测量作用,故将R0与电流表串联后再与灯并联,通过移动变阻器的滑片使电流表示数为时,由并联电路电压的规律,灯两端的电压为额定电压,灯正常发光;
保持滑片位置不变,通过开关的转换,使电流表测灯与R0并联的总电流,因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,灯仍正常发光,根据并联电路电流的规律求出灯的额定电流,根据R写出小灯泡正常工作时电阻的表达式。
【解答】解:(1)滑动变阻器上下各选一个接线柱与灯泡串联在电路中,如下图所示:
;
(2)闭合开关,发现电流表无示数,小灯泡不亮,说明电路可能断路,电压表示数接近电源电压,说明电压表与电源连通,则与电压表并联的电路以外的电路是完好的,则与电压表并联的电路断路了,即造成这一故障的原因可能是小灯泡断路;
(3)闭合开关,移动滑片,当小灯泡正常发光时,电流表示数如图乙所示,电流表选用小量程,分度值0.02A,其示数为0.3A,则小灯泡正常发光时的电阻为:
R5Ω;
(4)探究电流与电压的关系实验中,需控制电阻阻值不变,而灯泡的电阻随温度的升高而增大,不能保持一定;
(5)实验步骤:
①闭合S、S2,断开S1,移动滑片P,使电流表示数为 时,小灯泡正常发光;
②闭合S、S1,断开S2,保持滑片P位置不变,读出电流表的示数为I;
③在步骤①中,灯泡和R0并联,电流表测定值电阻的电流,由欧姆定律,定值电阻的电压为:
U0=I0R0R0=U额,根据并联电路电压的规律,灯两端的电压为额定电压,此时灯正常发光;
在步骤②中,电流表测灯与R0并联的总电流,因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,灯仍正常发光,根据并联电路电流的规律,灯的额定电流:
I额=I﹣I0=I,
则小灯泡的正常工作时的电阻为:
RL。
故答案为:(1)见解答图;(2)断路;(3)5;(4)灯泡的电阻随温度的升高而增大,不能保持一定;(5)①;③。
【点评】本题测小灯泡正常发光时的电阻实验,考查了电路连接、电路故障、电阻的计算、影响电阻大小因素及设计实验方案测电阻的能力。
21.(2024•达州模拟)宁宁准备用“伏安法”测量一个未知电阻Rx的阻值,他设计了如图甲所示的电路图,并在实验室寻找到了以下器材:电压恒定不变的电源、开关、滑动变阻器R、电压表、电流表各一个、导线若干。
(1)闭合开关前,宁宁发现有两根导线连接错误,请在图乙中错误的导线上画“×”,并用笔画线代替导线把电路连接正确;
(2)实验中,滑动变阻器除保护电路外,还起了 改变电阻Rx两端电压 的作用,以便测出多组数据。
(3)正确连接电路后,宁宁根据测得的实验数据绘制未知电阻的U﹣I图像过图丙中的a、b、c三点,绘制完毕后,宁宁发现实验过程中没有将电压表调零,于是将电压表调零后重做试验,再次绘制的图像过图丙中的A、B、C三点。分析图像可知,未知电阻Rx的阻值为 5 Ω,开关断开,电压表未调零时指针所指的刻度值是 0.5 V。
(4)宁宁在电压表损坏的条件下,又设计了如图丁所示的电路;来测量未知电阻Rx的阻值。请你将下列实验步骤补充完整。(滑动变阻器的最大阻值为R0,电源电压未知且不变)
①闭合开关S,将滑动变阻器的滑片P移到a端,记录电流表的示数为I1;
② 将滑动变阻器的滑片P移到b端 ,记录电流表的示数为I2;
③待测电阻Rx的表达式:Rx= •R0 。
【分析】(1)使用电表时,电流应从电表正接线柱流入,负接线柱流出,否则电表指针反向偏转;
(2)用“伏安法”测电阻Rx的阻值实验中,为了减小误差,应多次测量取平均值,据此分析滑动变阻器的作用;
(3)分析图丙中的第二次测量数据,根据R分别求出三次测得的阻值,从而求出待测电阻的阻值;延长abc三点的连线即可判断;
(4)闭合开关S,将滑片滑倒a端,两电阻并联;将滑片滑倒b端,Rx被短路,只有R0工作,根据并联电路的电流和电压特点求出待测电阻的阻值。
【解答】解:(1)由图乙可知,电压表正负接线柱接反,若此时闭合开关,电压表的指针将反向偏转;为了使电压表正常测量电阻两端电压,接下来应该进行的操作是将电压表正负接线柱对调,如下图所示:
;
(2)用“伏安法”测电阻Rx的阻值实验中,为了减小误差,应多次测量取平均值,故该实验中,滑动变阻器除保护电路外,还起了改变电阻Rx两端电压的作用;
(3)分析图丙中的第二次测量数据,由R可知,
RA5Ω,
RB5Ω,
RC5Ω,
所以待测电阻的阻值为:
R5Ω;
延长abc三点的连线,与纵坐标相交于0.5V,如下图所示:
,
即第一次实验电压表接入电路前指针所指的刻度值为0.5V;
(4)实验步骤:
①闭合开关S,将滑动变阻器的滑片P移到a端,记录电流表的示数为I1;
②将滑动变阻器的滑片P移到b端,记录电流表的示数为I2;
③在步骤①中,两电阻并联,电流表测干路电流;
在步骤②中,电路为只有R0工作的简单电路,电流表测通过R0的电流,故电源电压为U=I2R0;
两次实验中,R0两端电压均等于电源电压,R0阻值不变,所以通过R0的电流均为I2,
根据并联电路的电流特点可得,通过待测电阻的电流Ix=I1﹣I2,
并联电路电压相等,则待测电阻两端的电压:Ux=U=I2R0,
所以待测电阻Rx•R0。
故答案为:(1)见解答图;(2)改变电阻Rx两端电压;(3)5;0.5;(4)②将滑动变阻器的滑片P移到b端;③•R0。
【点评】本题用“伏安法”测量一个电阻的阻值实验,考查了电路连接、滑动变阻器的作用、数据分析及设计实验方案测电阻的能力。
22.(2024•怀化模拟)如图所示,小明进行“伏安法测量电阻”的实验:
(1)如图甲,电路连接好后,当小明准备闭合开关开始实验时,滑动变阻器的滑片应该滑到 B (选填“A”或“B”)端。
(2)如图甲,闭合开关,发现电压表和电流表均无示数。小明利用另一只完好的电压表进行检测,把电压表分别接在a、b之间和b、c之间,电压表均有示数;接在a、c之间,电压表无示数。如果电路连接完好,只有一个元件有故障,该故障是 滑动变阻器断路 。
(3)小明排除故障后,调节滑动变阻器,当电压表读数为2.6V时,电流表的示数如图乙所示,则该定值电阻的阻值是 10 Ω。
(4)小明又设计了一种方案,也测出了Rx的阻值。电路如图丙所示,R0为阻值已知的定值电阻,电源电压未知且恒定不变。测量步骤如下:
①当开关S1闭合、S2断开时;电流表读数为I1;
②当开关S1、S2都闭合时,电流表读数为I2;
③待测电阻Rx= 。(用已知和测出的物理量符号表示)
【分析】(1)为保护电路,连接电路时开关应断开,闭合开关之前滑动变阻器的滑片应处于阻值最大处;
(2)如图两电阻串联,电路中只有一处故障,且只发生在一电阻上,同时电压表、电流表无示数,说明电路故障不可能是短路,如果是短路,则电流表有示数,因此是断路故障;
(3)根据电流表选用小量程确定分度值读数,由欧姆定律求出该定值电阻的阻值;
(4)根据电源电压不变利用欧姆定律计算出Rx阻值。
【解答】解:(1)连接电路时开关应断开,闭合开关之前滑动变阻器的滑片应处于阻值最大处即B端;
(2)闭合开关,发现电压表和电流表均无示数。小芳利用另一只完好的电压表进行检测,把电压表分别接在a、b之间和b、c之间,电压表均有示数,说明与a、b之间没有断路,b、c之外的部分是通路;接在a、c之间,电压表无示数,说明b、c之间断路。如果电路连接完好,只有一个元件有故障,该故障是滑动变阻器断路;
(3)小明排除故障后,调节滑动变阻器,当电压表读数为2.6V时,电流表的示数如图丙所示,电流表选用小量程,分度值为0.02A,电流为0.26A,由欧姆定律,则该定值电阻的阻值是:
R10Ω;
(4)测量步骤如下:
①当开关S1闭合、S2断开时,电流表读数为Il;
②当开关S1、S2都闭合时,电流表读数为I2;
③待测电阻:
Rx。
故答案为:(1)B;(2)滑动变阻器断路;(3)10;(4)。
【点评】本题用“伏安法测量电阻”的实验,考查电路连接、注意事项、故障分析、电阻计算和设计方案测电阻的能力,并与其它实验比较。
23.(2024•定边县模拟)实验小组同学想用“伏安法”测小灯泡的电阻。
(1)闭合开关前,应使滑片置于滑动变阻器 A (选填“A”或“B”)端。
(2)测量过程中,某一次测量的电流如图乙所示,则电流是 0.26 A。这时,灯丝突然烧断,则电压表的示数 变大 (选填“变大”“变小”或“不变”)。换相同规格的灯泡,重测的数据如表所示,并绘出I﹣U图象如图丙中的A所示。
电压/V
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
电流/A
0.10
0.16
0.20
0.23
0.25
电阻/Ω
5.0
6.3
7.5
8.7
10.0
平均电阻/Ω
7.5
(3)依据表格中的数据,第一组同学求出小灯泡电阻的平均值,你同意这种做法吗?说出你的理由。 不同意;灯丝的电阻受温度影响很大 。
(4)第二组同学用相同的器材和电路图也做这个实验时,由于接线错误,根据测量的数据绘出的I﹣U图象如图丙的B所示。你认为错误的原因可能是 电压表并联在滑动变阻器两端,测滑动变阻器的电压 。
(5)第三组同学还测量了某定值电阻Rx的阻值,电路图如图丁所示,其中R0阻值已知,先闭合S1、S2,读出此时电压表的读数为U1;再闭合S1,断开S2,读出此时电压表的示数为U1,则被测电阻Rx= R0 (用R0、U1、U2表示)。
【分析】(1)闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片移至连入电阻最大处;
(2)先确定电流表选用的量程、对应的分度值,再根据指针位置读出电流表示数;灯丝烧断,电压表被串联入电路中,由此分析其示数的变化情况;
(3)影响电阻的因素有:导体的温度、长度、横截面积和材料等,而小灯泡两端的电压不同,小灯泡灯丝的温度会不同,因此电阻也不同;
(4)电压表并联在灯泡两端时,随着电流的增大,灯泡两端的电压增大,根据串联电路电压的特点,变阻器两端的电压会随之减小;
(5)分析在开关转换的过程中电路的连接及电压表测量的量,根据欧姆定律求出通过定值电阻的电流,根据串联电路的规律结合欧姆定律写电阻Rx的表达式。
【解答】解:(1)为了保护电路,闭合开关前,应将滑片移到滑动变阻器连入电阻的最大处,即A端;
(2)由图乙知,电流表使用0~0.6A量程,分度值为0.02A,此时电流值为0.26A;
由图知,L与变阻器串联,电压表测灯泡L两端电压,所以电压表示数小于电源电压。当灯泡丝烧断后,电压表串联在电路中,相当于电压表测量电源电压,所以电压表的示数变大;
(3)因为灯丝的电阻与温度有关,而灯泡两端的电压越大,灯丝的温度越高,因此小灯泡在不同电压下工作时,小灯泡的灯丝温度不同,电阻也不相同,所以不能求灯丝电阻的平均值;
(4)丙图中的B图象,随着电流的增大,电压减小,正好与A图象相反,符合滑动变阻器两端电压的变化规律,因此电压表接在了滑动变阻器两端;
(5)先闭合S1、S2,待测电阻短路,电路中只有R0,电压表测量电源电压,即电源电压为U1;
再闭合S1,断开S2,两电阻串联,读出此时电压表读数U2,电压表测量R0两端的电压;
此时通过定值电阻的电流,即电路中的电流I,
根据串联电路的总电压等于各电阻两端的电压之和得:
被测电阻Rx两端的电压Ux=U1﹣U2,
根据欧姆定律得:被测电阻RxR0。
故答案为:(1)A;(2)0.26;变大;(3)不同意;灯丝的电阻受温度影响很大;(4)电压表并联在滑动变阻器两端,测滑动变阻器的电压;(5)R0。
【点评】本题考查了伏安法测电阻实验中滑动变阻器使用、电路故障原因与现象的对应关系、影响电阻的因素等知识点,涉及知识点多,综合性强。其中,分析电路故障、从图象变化规律得到电阻变化规律是此题的难点。
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