2025年中考物理二轮专题复习分层专项训练:测电阻
2025-05-05
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内容正文:
测电阻
一.实验探究题(共25小题)
【分层训练:基础巩固】
1.(2025•合肥一模)物理实验小组的同学利用如图甲所示的电路测量定值电阻R的阻值。
(1)连接电路时,发现电压表的指针如图乙所示,原因是 ;
(2)纠正错误后闭合开关S,发现两电表指针均只有微小偏转,接下来应当进行的操作是 ;
A.断开开关,再次检查电路是否有故障
B.换用最大阻值更小的滑动变阻器
C.移动滑动变阻器的滑片,并观察两电表的示数变化情况
(3)正确进行实验,实验中得到的实验数据如下表所示,第3次实验时,电流表的示数如图丙所示,则待测电阻的阻值为 Ω(结果保留1位小数)。
实验次数
1
2
3
电压U/V
1.5
2.0
2.7
电流I/A
0.3
0.4
2.(2025•薛城区校级模拟)小军为完成“伏安法”测电阻的实验,选定了如图甲所示的实验器材,并将其中的部分器材进行了连接。
(1)请你用笔画线代替导线,把图中的器材连接成完整的电路。
(2)小军连接好电路,检查无误后,闭合开关,调节滑动变阻器依次进行了第1至4次测量,所得测量数据记录如表。
实验序号
电压U/V
电流I/A
电阻R/Ω
1
1.0
0.14
7.1
2
1.4
0.19
7.4
3
1.7
0.22
7.7
4
2.0
0.25
8.0
5
2.5
接下来进行第5次测量时,①他需要将滑动变阻器的滑片缓缓向 (选填“左”或“右”)移动,直到电压表的示数恰为2.5V;②此时,电流表的示数如图乙所示,电流表示数为 A。
(3)小军顺利完成了五次测量后,注意到用五次测量数据算出的电阻值并不相同,他认为这是由于读数误差造成的。小民则认为,虽然读数会有误差,但小军的实验结果并不能单纯用误差来解释。因为由读数误差造成的结果会有的偏大有的偏小,而小军测得的电阻值 。
3.(2025•长丰县模拟)用如图甲所示的电路测量一未知电阻R的阻值,所选电源电压保持不变,滑动变阻器规格为“20Ω 1A”。
(1)请用笔画线代替导线,将图甲所示的电路连接完整。要求:滑动变阻器的滑片向B端滑动时,电流表示数变小。
(2)连接好电路后,闭合开关,无论怎样移动滑片,发现电压表示数接近电源电压,而电流表几乎无示数,则故障的原因可能是 (填选项)。
A.滑动变阻器断路
B.电阻R断路
C.电阻R短路
(3)某次测量,电压表和电流表示数如图乙所示,则该次实验测得的电阻阻值为 Ω。
(4)若电流表损坏,小马利用一个定值电阻R0(阻值已知)和剩余的器材,设计了如图所示的四个电路,其中能测量出未知电阻Rx的阻值的电路是 (填选项)。
4.(2025•南京模拟)如图所示,小明设计实验测量实验室一个标识不清的定值电阻Rx的阻值。
(1)在甲图中找出连接错误的一根导线,并在导线上画“×”,用笔画线代替导线将实物图连接正确。
(2)移动滑片P到最大阻值处,闭合开关,电压表示数接近电源电压,电流表无示数,经检查电流表及各接线处均完好,则电路的故障可能是 。
(3)排除故障后闭合开关,移动滑片P使电压表的示数为2.4V,电流表示数如图乙所示为 A,则定值电阻Rx的阻值为 Ω。
(4)小华用如图丙所示电路也测出了电阻Rx的阻值,实验步骤如下:
①将电压表接在B、C两点间,闭合开关,将滑动变阻器滑片移到b端、电阻箱R调为某一阻值R1,使电压表和电流表示数为合适的值;
②断开开关,将电压表右端由C点改接到D点;
③闭合开关,反复调节 ,使两表的示数与步骤(1)中相同,此时电阻箱的阻值为R2;
④待测电阻的阻值Rx= ;
⑤若实验操作无误,反复调节始终无法实现两表的示数与步骤(1)中相同,原因可能是: 。
5.(2025•济宁一模)小明在做“伏安法测电阻”的实验,他准备了阻值未知的定值电阻R、电压表、电流表、两节新干电池、开关、导线若干、滑动变阻器(铭牌上标有“20Ω,1A”)等器材。所有器材均完好。
(1)小明设计并连接了如图甲所示的电路,请你检查该电路,依次完成以下工作:
①若连接完整且正确,请在电路上打“√”;
②若连接不完整,请补充完整;
③若连接不正确,请在连接错误的导线上打“×”,并用笔画线代替导线修改正确(要求:导线不可交叉)。
(2)正确连接电路后,闭合开关,发现电压表示数接近最大值,电流表示数几乎为0。若电路中只有一处故障,则故障可能是 。
(3)排除故障后,小明继续进行实验,当电压表示数为1.2V时,读出如图乙所示的电流表示数,据此计算出定值电阻的阻值R= Ω。完成这次计算后,接下来,小明的工作应该是: 。其目的是: 。
6.(2025•陕西模拟)在“测量小灯泡正常发光时的电阻”的实验中,待测小灯泡标有“2.5V”字样,电源电压为6V且保持不变。
(1)根据实验要求设计电路并连接实物电路,在连接实物电路的过程中,开关必须 。
(2)请用笔画线代替导线将图﹣1所示的电路连接完整。
(3)连接好电路后,将滑片P移至最大阻值处再进行试触,发现小灯泡不发光,电流表无示数,电压表指针偏转角度太大,则原因可能是 (填选项)。
A.电流表断路
B.小灯泡短路
C.小灯泡断路
D.滑动变阻器断路
(4)排除故障后,闭合开关,电压表的示数如图﹣2所示,为了完成实验,应将图﹣1中的滑片P向 (选填“A”或“B”)端移动,使电压表的示数为2.5V。
(5)根据实验记录的数据绘制成如图﹣3所示的图像,分析图像可知:①小灯泡正常发光时的电阻为 Ω;②小灯泡的电阻随温度升高而 (选填“增大”或“减小”)。
(6)受到上述实验的启发,为测量高温物体的温度,某同学将图﹣1电路改装成一个简易的温度传感器。思路如下:将图﹣1中的小灯泡换成与灯丝同种材料的电阻丝,选择图﹣1中的一个电表改装为温度显示仪。请你分析:应将图﹣1中的 表改装为温度显示仪。
7.(2025•河东区一模)小明要测量一个电阻Rx(约为200Ω)的阻值,现有一个电压约为2V的电源,一个定值电阻R0=300Ω,一块电流表(量程0~0.6A,分度值0.02A),一块电压表(量程0~3V,分度值0.1V),开关和导线若干。请你帮小明选择合适的器材,测出电阻Rx的阻值;
(1)画出实验电路图;
(2)写出测量中的主要实验步骤及所需测量的量;
(3)写出电阻Rx阻值的数学表达式(用已知量和测量量表示)。
8.(2025•江阴市一模)某同学利用有关器材测量定值电阻Rx的阻值。可选用的器材有电源(电压恒为6V)、滑动变阻器(规格分别为a:“5Ω;2A”、b:“30Ω;2A”和c:“50Ω;1A”)、电流表(有0~0.6A,0~3A两个量程)、电压表(有0~3V,0~15V两个量程)、开关、导线等。该同学根据图甲中电路图,进行了正确的实验操作,当滑动变阻器滑片P处于中间位置附近时,电表示数如乙图所示。请你根据以上信息回答问题:
(1)实验中选择的滑动变阻器是 (选填“a”“b”或“c”)。
(2)如图乙所示中电压表的示数为 V。电流表的示数为 A,本次测量的Rx阻值为 Ω(精确到0.1Ω)。
(3)实验时,若电压表示数突然变成零,电流表有示数,则发生的故障可能是 。
(4)该同学又进行了实验创新,利用阻值为R0的定值电阻和电压表等器材,测量Rx的阻值。设计了如图丙所示的电路,经检查无误后进行实验。
①闭合开关S1、S3,断开开关S2,读出电压表的示数,记为U1;
②保持S1处于闭合状态,断开开关S3,闭合开关S2,使电压表测 (选填“R0”或“Rx”)两端电压,记为U2;
③用已知物理量和测量量的符号表示出Rx的电阻Rx= 。
9.(2025•焦作一模)小明运用“伏安法”探究小灯泡的电阻变化的规律,准备了额定电压为2.5V的小灯泡、电压表、电流表、两节新干电池、开关、导线若干、滑动变阻器等器材。
(1)实物电路中有一处错误,请在图甲中只改动一根导线,使电路连接正确。(注:用“×”标出需要改动的导线,并画出正确的导线)
(2)小明连接电路前,发现电流表已经有一定的偏角,其原因是 。
(3)小明正确连接好电路检查无误后闭合开关,发现电流表和电压表均无示数,调节滑动变阻器的滑片两电表的示数均无变化,已知导线和电源完好,假设电路中只有一处故障,那么故障可能是 。
(4)小明确认电路全部无误以后进行实验,第3次实验时,电流表示数如图乙所示,为 A,此时小灯泡的电阻为 Ω(结果保留一位小数)。
实验次数
电流I/A
电压U/V
电阻R/Ω
1
0.21
2
9.5
2
0.25
2.5
10
3
2.8
(5)测量小灯泡的电阻 (选填“可以”或“不可以”)求平均值,其原因是 。
(6)另一名同学在测量小灯泡的额定功率时,发现电流表已损坏,他又找来一个滑动变阻器R1(最大阻值为R1),设计了如图丙所示的电路,测量额定电压为2.5V的小灯泡的额定功率,步骤如下:
①先移动滑动变阻器RP的滑片到b0端,再闭合开关S,将滑动变阻器R1的滑片移至a端,调节滑动变阻器RP的滑片,使电压表示数为 ;
②保持滑动变阻器RP的滑片位置不变,将滑动变阻器R1的滑片移至b端,此时电压表示数为U;
③小灯泡的额定功率P额= (请用已知量和测量量表示)。
10.(2025•雁塔区校级四模)某实验小组测量一个定值电阻的阻值,选用的实验器材有:待测电阻Rx、电源电压恒定的电源、电流表、电压表、滑动变阻器、开关及导线若干。
(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:滑动变阻器的滑片向左移动时,电路中电流表示数变大。
(2)小明正确连接电路后,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,发现电压表有示数,电流表始终无示数,造成这一现象的故障可能是 。
(3)排除故障后,闭合开关,移动滑动变阻器滑片,进行多次实验,测得的电流、电压的部分数据如右。在第2次测量时,电流表示数如图乙所示为 A,根据这三次测得的数据,Rx的阻值为 Ω(该空结果保留一位小数)。
实验次数
电压U/V
电流I/A
1
1.6
0.20
2
2.0
3
2.4
0.30
(4)实验完成后,同学们只将图甲中的定值电阻换成了额定电压为2.5V的小灯泡,并根据测量的数据绘出了小灯泡的I﹣U图像如图丙中的A,则该小灯泡的额定功率为 W,另一小组的同学由于接线错误,绘出的小灯泡I﹣U图像如图丙中的B,则这组同学连接的错误之处可能是: 。
(5)同学们积极动脑设计了很多测电阻的电路。其中小张设计的电路如图甲所示,电源电压一定但未知,接入如图乙所示的电压表,用0~3V量程,在MN之间接入待测电阻,就可以在电压表表盘上直接读出待测电阻值,小张已经将部分待测电阻值标在了对应的电压表刻度线的上方(如图乙),由电表表盘数据可知:定值电阻R0的阻值为 Ω。
11.(2025•莲湖区模拟)为测定标有“3.8V”字样小灯泡正常发光时的电阻,小明设计了如图甲所示电路,电源电压6V保持不变。
(1)在连接电路时,开关应处于 状态。
(2)闭合开关前,小明观察到电流表指针如图乙所示,应该对电流表 。
(3)小华发现小明连接的电路中有一根导线连接错误,请在该导线上画上“×”,并用笔画线代替导线,画出正确的连线。
(4)闭合开关后,发现小灯泡不亮,电压表、电流表示数均较小,接下来的操作是 ,多次改变小灯泡两端的电压,使电压表示数分别为2.0V、3.8V、4.5V,记录下对应的电流表示数分别为0.22A、0.30A、0.32A,则小灯泡正常发光时的电阻为 Ω(结果保留一位小数)。
(5)小红认为有更精确的测量方案,她初步设计了图丙所示的电路,请从滑动变阻器(0~20Ω)、电阻箱(最低倍率是×1,元件符号)、电压表(0~3V)中选择两个器材,并将它们的电路元件符号填入图丙合适的虚线框中,帮助小红完成电路设计。
12.(2025•长沙模拟)小明在做“测量小灯泡正常发光时的电阻”实验时,连接了如图甲所示部分电路。已知电源电压恒为6V,小灯泡的额定电压为3.8V。
(1)用笔画线代替导线,将实物电路图连接完整(要求:导线不能交叉,滑动变阻器的滑片向左移动时,小灯泡变暗)。
(2)闭合开关后,小明发现小灯泡不亮,但电流表有示数。他接下来应进行的操作是 。
A.检查电路是否断路;
B.移动滑动变阻器的滑片,观察小灯泡是否发光。
(3)小明进行了多次测量,并将实验数据记录在表中。
实验次数
1
2
3
4
5
电压U/V
2
2.5
3.0
3.8
4.0
电流I/A
0.33
0.34
0.35
0.41
电阻R/Ω
6.1
7.4
8.6
9.8
①小灯泡正常发光时电流表示数如图乙,则小灯泡正常发光时的电阻为 Ω。
②分析表中数据,小灯泡的电阻变化规律最接近图丙U﹣I图像中哪一条: 。
【分层训练:能力提升】
13.(2025•临潼区一模)如图﹣1所示为小正设计的“测量小灯泡电阻”的实验电路图,已知小灯泡的额定电压为2.5V。
(1)测量小灯泡的电阻的实验原理是 (填公式)。
(2)小正连接好最后一根导线,闭合开关前,检查滑动变阻器的滑片P应移动到 (选填“a”或“b”)端。
(3)闭合开关,发现小灯泡不发光,电流表无示数,电压表示数较大,则电路故障可能是小灯泡 (选填“断路”或“短路”)。
(4)正确操作,记录多组小灯泡两端不同的电压及对应的通过小灯泡的电流值,并通过坐标纸绘制出了小灯泡的I﹣U图像,如图﹣2所示。分析图像可知,小灯泡正常发光时的灯丝电阻为 Ω,额定功率为 W;分析图像可知小灯泡的电阻不是定值,原因是灯丝电阻随温度的升高而 。
(5)仅利用本实验提供的器材, (选填“能”或“不能”)探究电流与电压的关系。
14.(2025•银州区校级模拟)小昊同学要测定额定电压为3.8V的小灯泡正常发光时的电阻。他选择这些器材进行实验,其中电源电压为6V恒定,滑动变阻器R1上标有“20Ω 1A”字样。
(1)小昊连成了图甲所示的电路,将滑动变阻器的阻值调到最大,闭合开关,向左移动滑片,发现电流表示数 (选填“变大”“变小”或“不变”)。经检查发现电路中有一根导线连接错误,请在该导线上打“×”,并画出正确的连线。
(2)电路正确连接后,闭合开关,调节滑动变阻器的滑片,发现小灯泡不发光,电流表无示数,电压表示数始终为6V不变,则电路存在的故障可能是 。
(3)排除故障后,小昊继续进行实验,调节滑动变阻器的滑片,当 时,小灯泡正常发光,此时电流表示数如图乙所示,小灯泡正常发光时电阻为 Ω。
(4)完成实验后,小昊还想探究“导体中的电流与电阻的关系”,他选取了10Ω、20Ω、40Ω的定值电阻,利用上述器材完成探究。为了使三个电阻单独接入电路都能完成实验,他应控制定值电阻两端的电压不低于 V。
15.(2025•潍坊模拟)某学习小组利用如图甲所示的实验器材“测量小灯泡正常发光时的电阻”,已知电源电压为6V且保持不变,小灯泡的额定电流为0.5A,额定电压模糊不清。
(1)图甲所示的实验电路中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画出正确的导线。
(2)改正错误并检查电路连接无误后闭合开关,发现小灯泡不亮,电压表无示数,电流表有示数,产生这一现象的原因可能是 。
(3)排除故障后,继续实验,当小灯泡正常发光时,电压表的示数如图乙所示,则电压表的读数是 V,小灯泡正常发光时的电阻是 Ω。
(4)完成上述实验后,不用电压表,用如图丙所示的电路也可以测量小灯泡正常发光时的电阻,已知定值电阻的阻值为R0实验步骤如下,请补充完整:
①闭合开关 ,断开开关 ,调节滑动变阻器的滑片P,使电流表示数为0.5A。
②保持滑片位置不动,闭合开关S、S1,断开开关S2,记下此时电流表的示数为I。
③小灯泡正常发光时的电阻表达式为 (用已知量和测得量的字母表示)。
16.(2025•樟树市校级一模)【实验名称】伏安法测电阻
【实验器材】选用的器材有:学生电源、电压表、电流表、定值电阻、滑动变阻器、开关和若干导线。
【证据】
(1)在图甲中,用笔画线代替导线将滑动变阻器连入电路中(要求:滑片P向左移动时电流表的示数变大);在“伏安法测电阻”的实验中,滑动变阻器的主要作用是 。
(2)连接电路时,小明刚一“试触”就发现电流表指针迅速摆到最大位置,其原因可能是① ;② 。
【解释】
(1)当小明闭合开关后,发现电流表的示数为0,电压表的示数接近电源电压,则电路中存在的故障可能是 。
(2)实验过程中,当电压表的示数如图乙所示,电流表的示数为0.3A,可求得定值电阻R的阻值为 Ω。
【拓展】善于探究的你发现用图丙所示的电路也能测出Rx的阻值(滑动变阻器的最大阻值为RP),测量步骤如下:
①将滑动变阻器滑片P滑到A端,闭合开关S,读出电压表的示数U1;
②将滑动变阻器滑片P滑到B端,闭合开关S,读出电压表的示数U2;
③则定值电阻Rx= (用物理量的符号表示)。
17.(2025•包河区一模)在测量额定电压为3.8V的小灯泡(电阻约为10Ω左右)电阻的实验中,小明连接了如图甲所示的电路,其中电源电压为6V且保持不变。
(1)请用笔画线代替导线,将图甲所示电路连接完整。(要求在滑片P向右移动的过程中小灯泡变暗)
(2)小明正确进行实验操作所记录的数据如表所示:分析表中数据可知:小灯泡正常发光的电阻为 Ω。
实验序号
电压/V
电流/A
电阻/Ω
1
3.0
0.36
8.33
2
3.8
0.40
?
3
4.5
0.42
10.71
(3)如果实验过程中电流表突然出现了故障不能使用,小明向老师借了一只定值电阻R0(阻值已知)、一个单刀双掷开关,同时借助部分现有的实验器材,设计了如图乙所示的实验电路,也测量出小灯泡正常发光的电阻。实验操作步骤如下:
①连接好电路,闭合开关S1并将开关S2拨到触点2,移动滑片P,使电压表的示数变为小灯泡额定电压U额;
②保持滑动变阻器滑片的位置不变,再将开关S2拨到触点1,读出电压表的示数为U1;
③则小灯泡正常发光,其电阻的表达式RL额= (用R0、U额和U1表示)。
18.(2025•惠州模拟)实验小组测量额定电压为2.5V的小灯泡正常发光时的电阻的实验电路如图1所示,
(1)连接电路时,开关应 ;闭合开关前,按照图1所示电路图进行连接电路时,滑动变阻器的滑片应置于最 (选填“左”或“右”)端的位置;
(2)小明连接的电路如图2所示,连接有误的电路元件是 ;
(3)实验测量了小灯泡在不同电压下的电流,并根据所测得的数据绘制了小灯泡的电流与电压的关系图像,如图3所示,小灯泡正常发光时的电阻为 Ω;
(4)分析图1,在不增加任何器材的情况下,仅利用本实验的器材 (选填“能”或“不能”)探究电流跟电压的关系;
(5)实验小组还设计了一个测量未知电阻Rx阻值的实验电路,如图所示,已知滑动变阻器的最大阻值为R0,电源电压未知且恒定不变。请完成下列实验步骤:
①闭合开关S,将滑动变阻器的滑片P移至a端,读出电压表的示数为U1;
②再将滑动变阻器的滑片P移至b端,读出电压表的示数为U2;
③未知电阻Rx阻值的表达式:Rx= (用U1、U2、R0表示)。
19.(2025•沙河口区一模)两名同学用不同方法测灯泡的电阻。
(1)一名同学按图甲方案测“2.5V”灯泡的电阻。
①连好电路,闭合开关,发现灯泡不发光,电压表有示数,电流表无示数。原因可能是 。
A.灯泡断路
B.电流表断路
C.变阻器断路
D.电流表被短接
②排除故障后,实验时,电压表示数如图乙所示。要使灯泡正常发光,应将变阻器的滑片向 (填“左”或“右”)移动。
③移动变阻器的滑片,测出多组电压和电流值。图丙是依据实验数据作出的I﹣U图像。由图像可知,正常发光时,灯丝电阻是 Ω;温度越高,灯丝电阻越 。
④当灯泡两端的电压为0V时,灯丝电阻 (填“等于”或“不等于”)0Ω。
(2)另一名同学设计了图丁所示的电路,他经过以下步骤,测出了灯泡正常发光时的电阻。其中电源的输出电压在一定范围内可以连续调节。灯泡的额定电压为U额,定值电阻的阻值为R0。
a.闭合开关S2,断开S1,调节电源的电压,使电流表的示数为。
b.保持电源电压不变,闭合开关S1,断开S2,读取电流表的示数为I。
则灯泡正常发光时的电阻RL= 。(用U额、Ⅰ、R0表示)
20.(2025•兴隆台区校级模拟)小凯和小明为了弄清一个未知电阻的阻值,进行了如下实验。小凯将未知电阻、电流表、电压表、滑动变阻器、开关和电源连接成了如图1所示的电路,电源电压恒为3V。
U/V
1.0
1.6
1.9
2.5
I/A
0.2
0.3
0.4
0.5
(1)小凯在实验中通过调节滑动变阻器滑片,测出通过电阻R的不同电流和对应的电压值,如上表所示:由数据求出该电阻的阻值为 Ω。
(2)根据数据可以得出电流与电压的关系结论是 。有同学认为利用该电路如果把定值电阻换成小灯泡也可以探究出导体中电流和导体两端电压的关系,这种想法是不合理的,理由是 ;
拓展:如图2所示是小明利用不同的器材测量未知电阻Rx阻值的实验电路,器材可以满足实验要求且电源两端电压不变。图中定值电阻的阻值为R0,步骤如下:
(3)①断开开关S2,闭合开关S1、S3,将滑动变阻器滑片调到某一位置,此时电压表示数为U1;
②保持滑动变阻器滑片P位置不变, (填开关开闭情况),电压表示数为U2;
③Rx阻值的表达式:Rx= (用已知量和测出的物理量的符号表示);
(4)小红也按照上述小明的实验进行操作,但在进行步骤②时,她将图中的滑动变阻器滑片P向左移动了一小段,最后写出Rx阻值的表达式也与小明相同。但老师看了之后却说小红是错误的,她测出的Rx阻值会 (选填“偏大”或“偏小”)。
21.(2025•大名县校级模拟)小明同学用伏安法测量定值电阻Rx的阻值,进行了如下实验。
数据序号
1
2
3
电压U/V
1.2
1.8
2.4
电流I/A
0.10
0.14
0.20
(1)他连接了如图甲所示的电路,接错了一根导线,请你在这根导线上打“×”,并补画出正确的导线。
(2)连接电路时,开关应处于 状态;电路连接正确后,闭合开关,发现电流表几乎没有示数,移动滑动变阻器的滑片,电压表示数始终接近电源电压,造成这一现象的原因可能是 。排除故障后,他按正确步骤进行了3次实验,记录数据如表所示,此定值电阻Rx的阻值为 Ω(结果保留1位小数)。
(3)小明根据实验数据绘制出Rx的I﹣U图象,如图乙中a所示。根据图象a可得通过Rx的电流与两端电压成 比。
(4)小明将定值电阻换成小灯泡,绘制出小灯泡的I﹣U图象如图乙中b所示,则图中三点电阻RA、RB、RC由小到大为 。
【拓展】小明想用电路图丙测图中铭牌模糊不清的滑动变阻器R的最大阻值。已知电流表的量程是0~0.6A,电源电压恒定且满足2.4V⩽U⩽3V,但具体数值未知,定值电阻阻值已知且为R0,为保证顺利测量,则R0至少为 Ω。
22.(2025•青羊区校级一模)实验小组的同学想利用一个已知最大阻值的滑动变阻器R2,测量未知电阻R1的阻值,他设计了如图甲所示的电路。
(1)请将他们设计的实验方案补充完整:
①将滑动变阻器移至最左端,记录电流表示数为I1;
②将滑动变阻器移至 ,记录电流表示数为I2;
③根据所测数据计算:。
(2)实验小组的同学进一步讨论实验操作中的应该注意的事项,下列说法正确的是 。
A、为了数据测量精确,电流表量程应该越小越好
B、为了保护电路,滑动变阻器的最大阻值越大越好
C、应将滑动变阻器阻值调至零处,试触选择电流表量程
D、应该选择两节新干电池作为电源。
(3)实验小组同学在进行实验时,发现在定值电阻R1或滑动变阻器R2中,仅有一个故障。为研究故障的原因,他们设计了如图乙所示的电路,当开关闭合后电流表工作正常,利用该电路有研究故障的两种方案。
方案一:请你通过移动滑动变阻器的滑片P来探究出故障的原因,写出开关S闭合后,电流表示数变化情况及故障情况。 。
方案二:下列三个选项中的电阻R0均能保证电路安全,请你用一个完好的电阻R0替换R1来判断发生的故障,你可选用的电阻R0的阻值的两种情况是 。
A.R0>R1
B.R0=R1
C.R0<R1
23.(2025•灞桥区校级模拟)利用图甲所示的电路测量未知电阻Rx的阻值,阻值大约为5Ω。
(1)请用笔画线代替导线将图甲的实验电路连接完整,要求滑片向左滑动时电压表示数变大。
(2)连接电路时,开关要处于 状态,连接好电路后闭合开关,调节滑动变阻器,记录多组数据。画出了待测电阻Rx的I﹣U图象,如图乙所示。由图象可得Rx= 。
(3)如图丙所示的实验电路图,不能够得出定值电阻Rx阻值的电路是 。
24.(2025•海安市校级模拟)如图甲所示,是小明在“测量定值电阻的阻值”时连接的电路。电源由两节新干电池串联组成,滑动变阻器的铭牌上标有“50Ω,1A”的字样。
(1)用笔画线代替导线,将电路连接完整。
(2)闭合开关,两电表均无示数;将电压表改接在变阻器两端时,两电表也均无示数;将电压表改接在开关两端时,电压表有示数,电流表无示数。则电路故障可能是 。
(3)排除故障后,测得数据如表:
序号
电压U/V
电流I/A
1
0.8
0.08
2
1.6
3
2.5
0.24
4
3
0.3
①第2次实验中电流表的示数如图乙所示,读数为 A;
②Rx的阻值为 Ω(结果保留一位小数);
③换用规格为“20Ω,1A”的滑动变阻器,不能完成表格中第 次的测量。
(4)小明利用图甲电路测量另一未知电阻R′x,将R′x正确接入电路,但发现无论如何移动滑片P,电流表示数几乎为0,电压表示数接近3V,经判断得知R′x阻值较大,利用该电路无法测出R′x阻值。小明设计了如图丙所示的电路,电源电压恒为3V,R0的阻值为2kΩ。闭合开关S,并进行了如下操作:
①S1接a时,记录电压表示数为2.5V;
②S1接b时,记录电压表示数为2V;
计算待测电阻R′x= Ω。
25.(2025•任城区校级模拟)在“测量小灯泡电阻”实验中,选用的器材有:两节新干电池,额定电压为2.5V的待测小灯泡、滑动变阻器、电流表、电压表,开关和若干导线。
(1)请用笔画线代替导线,将图甲中的实物电路连接完整。
(2)正确连接电路,闭合开关前,滑动变阻器的滑片应置于 (选填“A”或“B”)端;
(3)闭合开关,发现小灯泡不发光,电压表无示数,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.电流表短路
B.小灯泡短路
C.滑动变阻器断路
(4)排除故障后,移动滑片P,某次实验时,电压表的示数为2.5V,电流表的示数如图乙所示,则通过小灯泡的电流为 A,小灯泡正常发光时的电阻约为 (结果保留一位小数)。
(5)经过多次实验,测出并记录多组电压和电流的值,得到小灯泡的I﹣U图像如图丙所示,通过分析图像,写出一条你发现的结论: 。
(6)完成上述实验后,小刚把一个定值电阻R0接在原电路电流表的位置,如图丁所示,利用该电路也测出了小灯泡正常发光时的电阻,实验步骤如下:
①连接好实验电路,闭合开关S,移动滑动变阻器的滑片,使电压表的示数为U额;
②保持滑动变阻器滑片的位置不动,将电压表 (选填“A”或“B”)点的接线改接到C点,读出电压表的示数为U;
③则小灯泡正常发光时的电阻的表达式R= (用R0、U额和U表示)。
2025年中考物理复习难题速递之测电阻
参考答案与试题解析
一.实验探究题(共25小题)
1.(2025•合肥一模)物理实验小组的同学利用如图甲所示的电路测量定值电阻R的阻值。
(1)连接电路时,发现电压表的指针如图乙所示,原因是 电压表未调零 ;
(2)纠正错误后闭合开关S,发现两电表指针均只有微小偏转,接下来应当进行的操作是 C ;
A.断开开关,再次检查电路是否有故障
B.换用最大阻值更小的滑动变阻器
C.移动滑动变阻器的滑片,并观察两电表的示数变化情况
(3)正确进行实验,实验中得到的实验数据如下表所示,第3次实验时,电流表的示数如图丙所示,则待测电阻的阻值为 5.1 Ω(结果保留1位小数)。
实验次数
1
2
3
电压U/V
1.5
2.0
2.7
电流I/A
0.3
0.4
【分析】(1)根据电压表的使用规则来分析。
(2)如果电压表和电流表的变化较小,可以调节滑动变阻器的滑片。
(3)计算三次测量的平均值作为待测电阻的阻值。
【解答】解:(1)连接电路时,发现电压表的指针如图乙所示,指针没有指在零刻度线,说明电压表未调零。
(2)纠正错误后闭合开关,若两电表指针均有微小偏转,说明电路为通路,因示数较小,可能是电路中的电阻太大,则接下来应移动滑动变阻器的滑片,使滑动变阻器接入电路的阻值变小,并观察两电表的示数变化情况。
故选:C。
(3)第3次实验时,电流表的示数如图丙所示,选用小量程,分度值为0.02A,示数为0.5A,则第3次实验测得待测电阻的阻值为
第1次实验测得待测电阻的阻值为
第2次实验测得待测电阻的阻值为
为减小误差,应求平均值,则待测电阻的阻值为
故答案为:(1)电压表未调零;
(2)C;
(3)5.1。
【点评】本题考查的伏安法测量电阻,属于基础题目。
2.(2025•薛城区校级模拟)小军为完成“伏安法”测电阻的实验,选定了如图甲所示的实验器材,并将其中的部分器材进行了连接。
(1)请你用笔画线代替导线,把图中的器材连接成完整的电路。
(2)小军连接好电路,检查无误后,闭合开关,调节滑动变阻器依次进行了第1至4次测量,所得测量数据记录如表。
实验序号
电压U/V
电流I/A
电阻R/Ω
1
1.0
0.14
7.1
2
1.4
0.19
7.4
3
1.7
0.22
7.7
4
2.0
0.25
8.0
5
2.5
接下来进行第5次测量时,①他需要将滑动变阻器的滑片缓缓向 左 (选填“左”或“右”)移动,直到电压表的示数恰为2.5V;②此时,电流表的示数如图乙所示,电流表示数为 0.3 A。
(3)小军顺利完成了五次测量后,注意到用五次测量数据算出的电阻值并不相同,他认为这是由于读数误差造成的。小民则认为,虽然读数会有误差,但小军的实验结果并不能单纯用误差来解释。因为由读数误差造成的结果会有的偏大有的偏小,而小军测得的电阻值 随电压的升高而增大 。
【分析】(1)灯泡与滑动变阻器串联在电路中,电流表与电阻串联;滑动变阻器采用一上一下的接法;
(2)根据电压表示数与灯泡额定电压的关系结合电路图确定滑片的移动方向,直到电压表示数等于2.5V;根据电流表的量程和分度值读数;
(3)误差不是不能避免的,电阻的大小会受到温度的影响。
【解答】解:(1)由题意可知:电流表的量程为0﹣0.6A;电流表、灯泡、滑动变阻器(按一上一下连入电路中)串联在电路中,如图所示:
;
(2)第四次的电压值为2.0V,第五次的电压为2.5V,由实物图可知,想要增大电压表的示数,增大电路的电流,则要减小滑动变阻器电阻,故滑片向左移动滑动变阻器滑片,直到电压表示数等于2.5V;由图可知:电流表的量程为0﹣0.6A,每一个小格0.02A,电流表的示数为0.3A;
(3)灯丝电压增大,通过灯的电流变大,亮度增强,电阻增大,这不是误差的原因;在实验时,灯丝长度、横截面积、材料不变,电压增大,亮度增大,温度升高,电阻增大,小军测得电阻值随电压的升高而增大。
故答案为:(1)如上图;(2)左;0.3;(3)随电压的升高而增大。
【点评】被测量的物理量是定值时,多次测量时,测量值相差很小;为了使测量值更准确,要多次测量求平均值。被测量的物理量是变值时,多次测量时,目的是为了发现物理量的变化规律。
3.(2025•长丰县模拟)用如图甲所示的电路测量一未知电阻R的阻值,所选电源电压保持不变,滑动变阻器规格为“20Ω 1A”。
(1)请用笔画线代替导线,将图甲所示的电路连接完整。要求:滑动变阻器的滑片向B端滑动时,电流表示数变小。
(2)连接好电路后,闭合开关,无论怎样移动滑片,发现电压表示数接近电源电压,而电流表几乎无示数,则故障的原因可能是 B (填选项)。
A.滑动变阻器断路
B.电阻R断路
C.电阻R短路
(3)某次测量,电压表和电流表示数如图乙所示,则该次实验测得的电阻阻值为 5 Ω。
(4)若电流表损坏,小马利用一个定值电阻R0(阻值已知)和剩余的器材,设计了如图所示的四个电路,其中能测量出未知电阻Rx的阻值的电路是 D (填选项)。
【分析】(1)滑动变阻器的滑片向B端滑动时,电流表示数变小,可知变阻器连入电路的电阻变大,据此确定变阻器右下接线柱连入电路中;
(2)无论怎样移动滑片,而电流表几乎无示数,电路可能断路,发现电压表示数接近电源电压,电压表与电源连通,据此分析;
(3)根据电表选用小量程确定分度值读数,由欧姆定律得出该次实验测得的电阻阻值;
(4)根据电路图,依次分析各选项。
【解答】解:(1)滑动变阻器的滑片向B端滑动时,电流表示数变小,可知变阻器连入电路的电阻变大,故变阻器左下接线柱连入电路中,如下所示:
(2)连接好电路后,闭合开关,无论怎样移动滑片,而电流表几乎无示数,电路可能断路,发现电压表示数接近电源电压,电压表与电源连通,则故障的原因可能是电阻R断路,故选:B;
(3)某次测量,电压表和电流表示数如图乙所示,电表选用小量程,分度值分别为0.1V和0.02A,示数分别为2.5V和0.5A,由欧姆定律则该次实验测得的电阻阻值为
R
(4)由于没有电流表,需要让两电阻串联,且电压表通过控制各开关的闭合,可以测量R0、Rx和电源中任意两个的电压,我们即可计算出电路中的各用电器的电压和电流,进而利用欧姆定律计算出Rx的阻值。
A、电压表在开关S2打到右侧时,两电阻串联,电压表只能测定值电阻的电压,不符合题意;
BC、电压表始终测量电源电压,都不符合题意;
D、始终闭合S1,当S2闭合时,此时R0短路,电压表测量Rx的电压,也是电源电压,当S2断开时,R0和R1串联,电压表测量Rx的电压,符合题意;
故选:D。
故答案为:(1)见解析;(2)B;(3)5;(4)D。
【点评】本题测量一未知电阻R的阻值,考查电路连接、故障分析及对实验方案的评估。
4.(2025•南京模拟)如图所示,小明设计实验测量实验室一个标识不清的定值电阻Rx的阻值。
(1)在甲图中找出连接错误的一根导线,并在导线上画“×”,用笔画线代替导线将实物图连接正确。
(2)移动滑片P到最大阻值处,闭合开关,电压表示数接近电源电压,电流表无示数,经检查电流表及各接线处均完好,则电路的故障可能是 Rx断路 。
(3)排除故障后闭合开关,移动滑片P使电压表的示数为2.4V,电流表示数如图乙所示为 0.3 A,则定值电阻Rx的阻值为 8 Ω。
(4)小华用如图丙所示电路也测出了电阻Rx的阻值,实验步骤如下:
①将电压表接在B、C两点间,闭合开关,将滑动变阻器滑片移到b端、电阻箱R调为某一阻值R1,使电压表和电流表示数为合适的值;
②断开开关,将电压表右端由C点改接到D点;
③闭合开关,反复调节 电阻箱和滑动变阻器 ,使两表的示数与步骤(1)中相同,此时电阻箱的阻值为R2;
④待测电阻的阻值Rx= R1﹣R2 ;
⑤若实验操作无误,反复调节始终无法实现两表的示数与步骤(1)中相同,原因可能是: 滑动变阻器的最大阻值太小或R1的阻值太小 。
【分析】(1)找出甲图连接错误之处,本实验中,电流表、变阻器、待测电阻串联,电压表测电阻的电压;
(2)电流表无示数,电路可能断路,电压表示数接近电源电压,电压表与电源连通,据此分析;
(3)读出电流表示数,由欧姆定律得出定值电阻Rx的阻值;
(4)根据等效替代法分析电阻的大小;
导线改接后,调节电阻箱和滑动变阻器,使电压表和电流表示数不变,由等效替代法得出Rx。
【解答】解:(1)在甲图中待测电阻与变阻器并联,电流表测变阻器的电流,电压表串联在电路中是错误的,电流表、变阻器、待测电阻串联,电压表测电阻的电压,如下所示:
(2)移动滑片P到最大阻值处,闭合开关,电流表无示数,电路可能断路,电压表示数接近电源电压,电压表与电源连通,经检查电流表及各接线处均完好,则电路的故障可能是 电阻断路。
(3)排除故障后闭合开关,移动滑片P使电压表的示数为2.4V,电流表示数如图乙所示为 0.3A,则定值电阻Rx的阻值为
Rx8Ω。
(4)①将电压表接在B、C两点间,闭合开关,将滑动变阻器滑片移到b端、电阻箱R调为某一阻值R1,使电压表和电流表示数为合适的值;
②断开开关,将电压表右端由C点改接到D点;
③闭合开关,电阻箱、电阻Rx与滑动变阻器串联,电压表测电阻箱、待测电阻两端的总电压,电流表测电路中的电流:要使两表的示数与(1)中相同,即电流表和电压表示数均与(1)中相同,而电源电压不变,由欧姆定律可知此时总电阻与(1)中相同,根据题意可知一定要调节电阻箱的阻值,且仍然是串联电路,所以还需要调节滑动变阻器才能使总电阻不变,才能使电流表示数不变,记录此时电阻箱的阻值R2,断开开关;
④步骤(3)中电流表和电压表示数与(1)中相同,根据欧姆定律可知R1=R2+Rx…,则可知Rx= R1﹣R2;即电阻箱减少的电阻等于待测电阻Rx的阻值);
⑤根据上面分析可知,当R1=R2+Rx电流表和电压表示数才与(1)中相同,若实验时R1<Rx(或R1的阻值太小),则R1<R+Rx,所以此时会造成反复调节始终无法实现两表的示数与步骤(1)中相同;若实验器材中R滑大<Rx(或滑动变阻器的最大阻值不够大),则会造成调节变阻器时变阻器分得的电压较小,而电阻箱、待测电阻分得的总电压较大,使得电压表的示数也不能与步骤(1)中相同。
故答案为:(1)见解析中的图;
(2)Rx断路;
(3)0.3;8;
(4)电阻箱和滑动变阻器;R1﹣R2;滑动变阻器的最大阻值太小或R1的阻值太小。
【点评】本题定值电阻Rx的阻值,考查电路连接、故障分析及用等效法测电阻的方法。
5.(2025•济宁一模)小明在做“伏安法测电阻”的实验,他准备了阻值未知的定值电阻R、电压表、电流表、两节新干电池、开关、导线若干、滑动变阻器(铭牌上标有“20Ω,1A”)等器材。所有器材均完好。
(1)小明设计并连接了如图甲所示的电路,请你检查该电路,依次完成以下工作:
①若连接完整且正确,请在电路上打“√”;
②若连接不完整,请补充完整;
③若连接不正确,请在连接错误的导线上打“×”,并用笔画线代替导线修改正确(要求:导线不可交叉)。
(2)正确连接电路后,闭合开关,发现电压表示数接近最大值,电流表示数几乎为0。若电路中只有一处故障,则故障可能是 定值电阻R开路 。
(3)排除故障后,小明继续进行实验,当电压表示数为1.2V时,读出如图乙所示的电流表示数,据此计算出定值电阻的阻值R= 10 Ω。完成这次计算后,接下来,小明的工作应该是: 改变定值电阻两端的电压,进行多次测量,并计算出相应的电阻值,对电阻值求平均值 。其目的是: 减小测量误差 。
【分析】(1)根据电压表与电阻并联连接电路;
(2)电流表示数几乎为0说明电路是断路,根据电压表示数确定故障位置;
(3)根据电流表的量程与分度值读数,结合欧姆定律计算电阻,测电阻必须多次测量取平均值减小误差。
【解答】解:(1)图中电阻没有接入电路,是错误的,而电压表与电阻并联,如图所示:
(2)正确连接电路后,闭合开关,电流表示数几乎为0,说明电路是断路,发现电压表示数接近最大值,与电源正负极相通,说明电阻R断路;
(3)电流表使用小量程,分度值0.02A,示数为0.12A,根据欧姆定律知,
电阻R10Ω;
实验过程存在误差,因而要改变定值电阻两 端的电压,进行多次测量,并计算出相应的电阻值,对电阻值求平均值来减小测量误差。
故答案为:(1)如图见解答; (2)定值电阻R开路;(3)10;改变定值电阻两端的电压,进行多次测量,并计算出相应的电阻值,对电阻值求平均值;减小测量误差。
【点评】本题考查伏安法测电阻与欧姆定律的应用,属于中档题。
6.(2025•陕西模拟)在“测量小灯泡正常发光时的电阻”的实验中,待测小灯泡标有“2.5V”字样,电源电压为6V且保持不变。
(1)根据实验要求设计电路并连接实物电路,在连接实物电路的过程中,开关必须 断开 。
(2)请用笔画线代替导线将图﹣1所示的电路连接完整。
(3)连接好电路后,将滑片P移至最大阻值处再进行试触,发现小灯泡不发光,电流表无示数,电压表指针偏转角度太大,则原因可能是 C (填选项)。
A.电流表断路
B.小灯泡短路
C.小灯泡断路
D.滑动变阻器断路
(4)排除故障后,闭合开关,电压表的示数如图﹣2所示,为了完成实验,应将图﹣1中的滑片P向 A (选填“A”或“B”)端移动,使电压表的示数为2.5V。
(5)根据实验记录的数据绘制成如图﹣3所示的图像,分析图像可知:①小灯泡正常发光时的电阻为 12.5 Ω;②小灯泡的电阻随温度升高而 增大 (选填“增大”或“减小”)。
(6)受到上述实验的启发,为测量高温物体的温度,某同学将图﹣1电路改装成一个简易的温度传感器。思路如下:将图﹣1中的小灯泡换成与灯丝同种材料的电阻丝,选择图﹣1中的一个电表改装为温度显示仪。请你分析:应将图﹣1中的 电压 表改装为温度显示仪。
【分析】(1)在连接实物电路的过程中,为保护电路,开关必须断开。
(2)根据灯的额定电压为2.5V确定电压表选用小量程与灯并联;
(3)小灯泡不发光,电流表无示数,电路可能断路,电压表指针偏转角度太大,电压表与电源连通,据此分析;
(4)根据电压表选用小量程确定分度值读数,比较与额定电压的大小,灯在额定电压下正常发光,根据串联电路电压的规律及欧姆定律分析;
(5)根据实验记录的数据绘制成如图﹣3所示的图像得出小灯泡正常发光时的电流,由欧姆定律得出电阻大小;
②由图﹣3得出灯的电压为1V、1.5V时对应的电流,由欧姆定律可知对应的电阻,结合2.5V时的电阻大小分析;
(6)温度越高,电阻丝的电阻越大,根据串联电路分压原理分析回答。
【解答】解:(1)根据实验要求设计电路并连接实物电路,在连接实物电路的过程中,为保护电路,开关必须断开。
(2)灯的额定电压为2.5V,故电压表选用小量程与灯并联,如下所示:
(3)连接好电路后,将滑片P移至最大阻值处再进行试触,发现小灯泡不发光,电流表无示数,电路可能断路,电压表指针偏转角度太大,电压表与电源连通,则原因可能是小灯泡断路,故选:C;
(4)排除故障后,闭合开关,电压表的示数如图﹣2所示,电压表选用小量程,分度值为0.1V,电压为2.2V,小于灯的额定电压,为了完成实验,应增大类的电压,将图﹣1中的滑片P向 A端移动,减小变阻器的电压,使电压表的示数为2.5V。
(5)根据实验记录的数据绘制成如图﹣3所示的图像,分析图像可知:①小灯泡正常发光时的电流为0.2A,电阻为
R12.5Ω
②由图﹣3知,灯的电压为1V、1.5V时对应的电流为0.1A和0.15A,由欧姆定律可知对应的电阻为8.3Ω和10Ω,结合2.5V时的电阻为12.5,小灯泡的电阻随温度升高而增大。
(6)温度越高,电阻丝的电阻越大,根据串联电路分压原理可知,电阻丝两端的电压越大,因此选择电压表改装为温度显示仪。
故答案为:(1)断开; (2)见解析;(3)C;(4)A;(5)12.5;增大;(6)电压。
【点评】本题测量小灯泡正常发光时的电阻,考查电路连接、操作过程、故障分析及影响电阻大小的因素。
7.(2025•河东区一模)小明要测量一个电阻Rx(约为200Ω)的阻值,现有一个电压约为2V的电源,一个定值电阻R0=300Ω,一块电流表(量程0~0.6A,分度值0.02A),一块电压表(量程0~3V,分度值0.1V),开关和导线若干。请你帮小明选择合适的器材,测出电阻Rx的阻值;
(1)画出实验电路图;
(2)写出测量中的主要实验步骤及所需测量的量;
(3)写出电阻Rx阻值的数学表达式(用已知量和测量量表示)。
【分析】电源电压约为2V,电路中最小电阻在200Ω左右,由欧姆定律可知,当单独接入一个电阻时,电路中的最大电流约为0.01A,小于电流表的分度值,电流表不可用;可将两电阻串联,通过开关的转换,用电压表小量程分别测出电源电压和定值电阻的电压,根据串联电路的规律和欧姆定律求出待测电阻。
【解答】解:(1)电源电压约为2V,电路中最小电阻在200Ω左右,由欧姆定律可知,当单独接入一个电阻时,电路中的最大电流约为0.01A,小于电流表的分度值,电流表不可用;
可以将定值电阻和待测电阻串联,电压表选用小量程与定值电阻并联,一个开关S2与待测电阻并联,另一个开关S1控制整个电路,如图所示:
(2)主要实验步骤及所需测量的量:
①按电路图连接实物图;
②两开关都闭合,记下电压表的示数U1;
③再断开S2,记下电压表的示数U2;
(3)在步骤①中,为定值电阻的简单电路,电源电压等于电压表的示数,U=U1;
在步骤②中,两电阻串联,由串联电路的规律有:
,
,
解得待测电阻:
RX。
故答案为:(1)见解答图;
(2)①按电路图连接实物图;
②两开关都闭合,记下电压表的示数U1;
③再断开S2,记下电压表的示数U2;
(3)RX。
【点评】本题考查设计实验测电阻的能力,关键是根据电表的量程和已知条件确定所用的器材。
8.(2025•江阴市一模)某同学利用有关器材测量定值电阻Rx的阻值。可选用的器材有电源(电压恒为6V)、滑动变阻器(规格分别为a:“5Ω;2A”、b:“30Ω;2A”和c:“50Ω;1A”)、电流表(有0~0.6A,0~3A两个量程)、电压表(有0~3V,0~15V两个量程)、开关、导线等。该同学根据图甲中电路图,进行了正确的实验操作,当滑动变阻器滑片P处于中间位置附近时,电表示数如乙图所示。请你根据以上信息回答问题:
(1)实验中选择的滑动变阻器是 c (选填“a”“b”或“c”)。
(2)如图乙所示中电压表的示数为 1.9 V。电流表的示数为 0.16 A,本次测量的Rx阻值为 11.9 Ω(精确到0.1Ω)。
(3)实验时,若电压表示数突然变成零,电流表有示数,则发生的故障可能是 Rx短路 。
(4)该同学又进行了实验创新,利用阻值为R0的定值电阻和电压表等器材,测量Rx的阻值。设计了如图丙所示的电路,经检查无误后进行实验。
①闭合开关S1、S3,断开开关S2,读出电压表的示数,记为U1;
②保持S1处于闭合状态,断开开关S3,闭合开关S2,使电压表测 R0 (选填“R0”或“Rx”)两端电压,记为U2;
③用已知物理量和测量量的符号表示出Rx的电阻Rx= ( 。
【分析】(1)根据滑动变阻器的规格、乙图中电表的示数进行综合计算进行分析;
(2)根据(1)中的计算,得到电压表和电流表的量程后进行读数,利用R进行计算即可;
(3)电流表有示数说明电路的通路,而电压表示数为零,意味着电压表所测位置为导线,据此分析;
(4)分析开关转换时电路的连接及电压表测量的电压,根据串联电路电压的规律及分压原理求解。
【解答】解:
(1)乙图中给出了示数但未给出量程,但由于电源电压为6V,故电压表的量程只能为0~3V,否则电压表示数为9.5V大于电源电压,因此电压表量程为0~3V,电压表示数为1.9V,根据串联电路分压法则可知滑动变阻器分压为
U滑=6V﹣1.9V=4.1V
电流表量程若为0~3A,则此时示数为0.8A,此时滑动变阻器接入电路的电阻为
R滑5.1Ω
此时变阻器接入阻值为其最大值的一半,故最大值应为10Ω左右,没有此选项,所以电流表量程为0~0.6A,此时电流表示数为0.16A,此时滑动变阻器接入电路的电阻为
R滑26Ω
此时变阻器接入阻值为其最大值的一半,故最大值应为50Ω左右,即使用的是c滑动变阻器。
(2)根据(1)的分析可知,电压表示数为1.9V,电流表示数为0.16A,
则本次测量的Rx阻值为
Rx11.9Ω
(3)电流表有示数,说明电流是通路,电压表示数为零,说明与电压表并联的地方短路,则可能发生的故障是Rx短路。
(4)根据电路图分析,①步骤测量电源电压,②步骤测量R0的电压,则未知电阻Rx的电压为U1﹣U2
,根据分压原理有
解得
Rx。
故答案为:(1)c;(2)1.9;0.16;11.9;(3)Rx短路;(4)。
【点评】本题考查了定值电阻阻值的测量,利用伏安法测电阻,重点考查了电表量程的选择,以及缺表问题的分析,整体有一定的难度。
9.(2025•焦作一模)小明运用“伏安法”探究小灯泡的电阻变化的规律,准备了额定电压为2.5V的小灯泡、电压表、电流表、两节新干电池、开关、导线若干、滑动变阻器等器材。
(1)实物电路中有一处错误,请在图甲中只改动一根导线,使电路连接正确。(注:用“×”标出需要改动的导线,并画出正确的导线)
(2)小明连接电路前,发现电流表已经有一定的偏角,其原因是 电流表没有调零 。
(3)小明正确连接好电路检查无误后闭合开关,发现电流表和电压表均无示数,调节滑动变阻器的滑片两电表的示数均无变化,已知导线和电源完好,假设电路中只有一处故障,那么故障可能是 变阻器断路 。
(4)小明确认电路全部无误以后进行实验,第3次实验时,电流表示数如图乙所示,为 0.26 A,此时小灯泡的电阻为 9.6 Ω(结果保留一位小数)。
实验次数
电流I/A
电压U/V
电阻R/Ω
1
0.21
2
9.5
2
0.25
2.5
10
3
2.8
(5)测量小灯泡的电阻 不可以 (选填“可以”或“不可以”)求平均值,其原因是 灯的电阻不是一个定值 。
(6)另一名同学在测量小灯泡的额定功率时,发现电流表已损坏,他又找来一个滑动变阻器R1(最大阻值为R1),设计了如图丙所示的电路,测量额定电压为2.5V的小灯泡的额定功率,步骤如下:
①先移动滑动变阻器RP的滑片到b0端,再闭合开关S,将滑动变阻器R1的滑片移至a端,调节滑动变阻器RP的滑片,使电压表示数为 2.5V ;
②保持滑动变阻器RP的滑片位置不变,将滑动变阻器R1的滑片移至b端,此时电压表示数为U;
③小灯泡的额定功率P额= 2.5V (请用已知量和测量量表示)。
【分析】(1)找出原电路错误连接,电流表应与灯串联,电压表与灯并联;
(2)电流表使用前要调零。
(3)小发现电流表和电压表均无示数,调节滑动变阻器的滑片两电表的示数均无变化,已知导线和电源完好,整个电路断路;
(4)根据电流表选用小量程确定分度值读数,由欧姆定律得出此时小灯泡的电阻;
(5)灯的电阻随温度的变化而变化,不是一个定值;
(6)要想测量小灯泡的额定功率,需要测量出小灯泡两端的额定电压和通过小灯泡的额定电流;由于小灯泡和滑动变阻器R1串联在电路中,小灯泡正常发光时,测量出R1的电压,根据欧姆定律求出通过R1的电流,该电流为灯泡正常发光时的电流,根据P额=U额I额求出额定功率。
【解答】解:(1)原电路中,电流表与灯并联,电压表串联在电路中是错误的,电流表应与灯串联,电压表与灯并联,如下所示:
(2)小明连接电路前,发现电流表已经有一定的偏角,其原因是电流表没有调零。
(3)小明正确连接好电路检查无误后闭合开关,发现电流表和电压表均无示数,调节滑动变阻器的滑片两电表的示数均无变化,已知导线和电源完好,假设电路中只有一处故障,那么故障可能是变阻器断路。
(4)第3次实验时,电流表示数如图乙所示,电流表选用小量程,分度值为0.02A,电流为0.26A,此时小灯泡的电阻为
R
(5)测量小灯泡的电阻不可以求平均值,其原因是灯的电阻不是一个定值。
(6)①测量额定电压为2.5V的小灯泡的额定功率,应使小灯泡正常发光,所以应先移动R1的滑片到最左端,此时电压表测量的是灯泡两端的电压,然后移动滑动变阻器RP的滑片,使电压表的示数为2.5V;
②然后将R1的滑片到最右端,读出电压表的示数U,
根据串联电路的电压规律可知,R1两端的电压为:U1=U﹣2.5V;则通过滑动变阻器R1的电流即灯泡的额定电流为:I额;
③小灯泡的额定功率
P额=U额I额=2.5V
故答案为:(1)见解析;(2)电流表没有调零;(3)变阻器断路;(4)0.26;9.6;(5)不可以;灯的电阻不是一个定值;(6)2.5V。
【点评】本题运用“伏安法”探究小灯泡的电阻,考查电路连接、故障分析、操作过程、数据处理和测量电功率的特殊方法。
10.(2025•雁塔区校级四模)某实验小组测量一个定值电阻的阻值,选用的实验器材有:待测电阻Rx、电源电压恒定的电源、电流表、电压表、滑动变阻器、开关及导线若干。
(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:滑动变阻器的滑片向左移动时,电路中电流表示数变大。
(2)小明正确连接电路后,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,发现电压表有示数,电流表始终无示数,造成这一现象的故障可能是 电阻Rx断路 。
(3)排除故障后,闭合开关,移动滑动变阻器滑片,进行多次实验,测得的电流、电压的部分数据如右。在第2次测量时,电流表示数如图乙所示为 0.24 A,根据这三次测得的数据,Rx的阻值为 8.1 Ω(该空结果保留一位小数)。
实验次数
电压U/V
电流I/A
1
1.6
0.20
2
2.0
3
2.4
0.30
(4)实验完成后,同学们只将图甲中的定值电阻换成了额定电压为2.5V的小灯泡,并根据测量的数据绘出了小灯泡的I﹣U图像如图丙中的A,则该小灯泡的额定功率为 0.625 W,另一小组的同学由于接线错误,绘出的小灯泡I﹣U图像如图丙中的B,则这组同学连接的错误之处可能是: 电压表测量的是滑动变阻器的电压 。
(5)同学们积极动脑设计了很多测电阻的电路。其中小张设计的电路如图甲所示,电源电压一定但未知,接入如图乙所示的电压表,用0~3V量程,在MN之间接入待测电阻,就可以在电压表表盘上直接读出待测电阻值,小张已经将部分待测电阻值标在了对应的电压表刻度线的上方(如图乙),由电表表盘数据可知:定值电阻R0的阻值为 30 Ω。
【分析】(1)本实验中,变阻器应一上一下串联接入电路中,且滑动变阻器的滑片向左移动时,电路中电流表示数变大,电阻减小;
(2)电流表有示数,说明电路没有断路,电压表没有示数说明电压表被短路;
(3)根据电压表的量程和分度值读出电压表的示数;根据欧姆定律算出每次电阻,求平均电阻;
(4)根据额定电压和额定电流计算额定功率;根据电流增大时,灯泡电压增大而滑动变阻器的电压减小分析。
(5)根据串联分压规律计算电阻。
【解答】解:(1)变阻器应一上一下串联接入电路中,且滑动变阻器的滑片向左移动时,电路中电流表示数变大,电阻减小,接左下接线柱,如图所示:
;
(2)接电路后闭合开关,发现电流表无示数,说明断路,而电压表有示数,与电源正负极相通,则电路中发生的故障可能是电阻Rx断路;
(3)电流表的量程为0﹣0.6A,分度值为0.02A,示数为0.24A;
根据欧姆定律得,
电阻分别为:R18Ω,
R28.3Ω,
R38Ω,
三次所测电阻Rx的平均值约为:Rx8.1Ω;
(4)额定电压为2.5V的小灯泡,额定电流为I=0.25A;
额定功率为P=UI=2.5V×0.25A=0.625W;
当灯泡电流增大时,灯泡电压增大,根据串联电路的特点知,滑动变阻器的电压减小,故这组同学连接的错误之处可能是电压表测量的是滑动变阻器的电压;
(5)根据刻度盘知,当R电压是1V时,R=10Ω;假设电源电压为U,则R0的电压为U﹣1V;
根据串联分压规律知,10Ω:R0=1V:(U﹣1V);
当R电压是2V时,R'=30Ω;假设电源电压为U,则R0的电压为U﹣2V;
根据串联分压规律知,30Ω:R0=2V:(U﹣2V);
解得U=4V;R0=30Ω。
故答案为:(1)见上图;(2)电阻Rx断路;(3)0.24;8.1;(4)0.625;电压表测量的是滑动变阻器的电压;(5)30。
【点评】本题考查伏安法测电阻与电功率,以及单表测电阻,属于难题。
11.(2025•莲湖区模拟)为测定标有“3.8V”字样小灯泡正常发光时的电阻,小明设计了如图甲所示电路,电源电压6V保持不变。
(1)在连接电路时,开关应处于 断开 状态。
(2)闭合开关前,小明观察到电流表指针如图乙所示,应该对电流表 调零 。
(3)小华发现小明连接的电路中有一根导线连接错误,请在该导线上画上“×”,并用笔画线代替导线,画出正确的连线。
(4)闭合开关后,发现小灯泡不亮,电压表、电流表示数均较小,接下来的操作是 滑动变阻器的滑片向左端移动 ,多次改变小灯泡两端的电压,使电压表示数分别为2.0V、3.8V、4.5V,记录下对应的电流表示数分别为0.22A、0.30A、0.32A,则小灯泡正常发光时的电阻为 12.7 Ω(结果保留一位小数)。
(5)小红认为有更精确的测量方案,她初步设计了图丙所示的电路,请从滑动变阻器(0~20Ω)、电阻箱(最低倍率是×1,元件符号)、电压表(0~3V)中选择两个器材,并将它们的电路元件符号填入图丙合适的虚线框中,帮助小红完成电路设计。
【分析】(1)为了保护电路,开关要断开;
(2)电表使用前要调零;
(3)在测小灯泡正常发光时的电阻实验中,灯泡、滑动变阻器和电流表串联,电压表并联在灯泡两端;
(4)正确连接电路后闭合开关,小灯泡不亮,电压表和电流表有示数均较小,说明小灯泡的实际功率太小,滑动变阻器接入的电子太大,要减少滑动变阻器接入的阻值;根据灯泡额定电压对应的额定电流,利用欧姆定律求出小灯泡正常发光时的电阻;(5)电压表量程0~3V,小于灯泡额定电压,为了更精确的测量,可将电压表并联在滑动变阻器的两端,根据串联电路电压规律,当滑动变阻器两端电压为2.2V时,灯泡正常发光,据此设计电路。
【解答】解:(1)在连接电路时,为了保护电路,开关应处于断开状态。
(2)闭合开关前,小明观察到电流表指针如图乙所示,电流表指针没有与零刻度线对齐,说明电流表使用前没有调零,故应该对电流表调零。
(3)原电路图中,滑动变阻器和电流表串联后与灯泡并联,电压表串联在电路中是错误的,在测小灯泡正常发光时的电阻实验中,灯泡、滑动变阻器和电流表串联,电压表并联在灯泡两端,如下图所示
(4)电压表测量灯泡两端电压,电流表测量电路电流,此时电压表示数很小,说明灯泡的两端电压比较小,则由串联电路电压规律可知,滑动变阻器两端分压太大,根据串联分压原理可知滑动变阻器接入电路的电阻太大,因此接下来的操作是:将滑动变阻器的滑片向左端移动。
通过灯泡的电流随灯泡两端电压的增大而增大,故当灯泡两端电压为3.8V时,灯泡的额定电流为0.30A,则小灯泡正常发光时的电阻为
;
(5)电压表量程0~3V,小于灯泡额定电压,为了更精确的测量,可将电压表并联在滑动变阻器的两端,因为电源电压为6V,则滑动变阻器两端电压为6V﹣3.8V=2.2V时,此时小灯泡恰好正常发光,读出电流表示数,从而求出小灯泡正常发光时的电阻,因为选择了更小的量程,读数更精确。故三个器材中选择滑动变阻器和电压表,电路设计如下图所示
故答案为:(1)断开;(2)调零;;(3)将滑动变阻器的滑片向左端移动;12.7;(5)。
【点评】本题测小灯泡正常发光时的电阻实验,考查了电表的使用、电路连接、电阻的计算和电路设计等知识。
12.(2025•长沙模拟)小明在做“测量小灯泡正常发光时的电阻”实验时,连接了如图甲所示部分电路。已知电源电压恒为6V,小灯泡的额定电压为3.8V。
(1)用笔画线代替导线,将实物电路图连接完整(要求:导线不能交叉,滑动变阻器的滑片向左移动时,小灯泡变暗)。
(2)闭合开关后,小明发现小灯泡不亮,但电流表有示数。他接下来应进行的操作是 B 。
A.检查电路是否断路;
B.移动滑动变阻器的滑片,观察小灯泡是否发光。
(3)小明进行了多次测量,并将实验数据记录在表中。
实验次数
1
2
3
4
5
电压U/V
2
2.5
3.0
3.8
4.0
电流I/A
0.33
0.34
0.35
0.41
电阻R/Ω
6.1
7.4
8.6
9.8
①小灯泡正常发光时电流表示数如图乙,则小灯泡正常发光时的电阻为 9.5 Ω。
②分析表中数据,小灯泡的电阻变化规律最接近图丙U﹣I图像中哪一条: 丙 。
【分析】(1)根据滑动变阻器的滑片向左移动时,小灯泡变暗,确定变阻器右下接线柱连入电路中;
(2)闭合开关后,电流表有示数,电路为通路,发现小灯泡不亮,可知电路的电流过小,据此分析;
(3)①根据小灯泡正常发光时电流表,由欧姆定律得出小灯泡正常发光时的电阻;
②灯的电阻随温度的升高而变大。
【解答】解:(1)滑动变阻器的滑片向左移动时,小灯泡变暗,电流变小,电阻变大,故变阻器右下接线柱连入电路中,如下所示:
(2)闭合开关后,电流表有示数,电路为通路,小明发现小灯泡不亮,可知电路的电流过小,他接下来应进行的操作是移动滑动变阻器的滑片,观察小灯泡是否发光,故选:B;
(3)①小灯泡正常发光时电流表示数如图乙,电流为0.4A则小灯泡正常发光时的电阻为
R
②由表中数据可知,当灯泡两端电压增大,通过灯泡的电流增大,灯丝的电阻增大,且灯泡两端电压的变化量大于通过灯泡的电流变化量,因此小灯泡的电阻变化规律是一条曲线,且偏向电压轴,即丙曲线。
故答案为:(1)见解析中的图; (2)B;(3)9.5;丙。
【点评】本题测量灯的电阻,考查电路连接、操作过程及影响电阻大小的因素。
13.(2025•临潼区一模)如图﹣1所示为小正设计的“测量小灯泡电阻”的实验电路图,已知小灯泡的额定电压为2.5V。
(1)测量小灯泡的电阻的实验原理是 R (填公式)。
(2)小正连接好最后一根导线,闭合开关前,检查滑动变阻器的滑片P应移动到 b (选填“a”或“b”)端。
(3)闭合开关,发现小灯泡不发光,电流表无示数,电压表示数较大,则电路故障可能是小灯泡 断路 (选填“断路”或“短路”)。
(4)正确操作,记录多组小灯泡两端不同的电压及对应的通过小灯泡的电流值,并通过坐标纸绘制出了小灯泡的I﹣U图像,如图﹣2所示。分析图像可知,小灯泡正常发光时的灯丝电阻为 10 Ω,额定功率为 0.625 W;分析图像可知小灯泡的电阻不是定值,原因是灯丝电阻随温度的升高而 变大 。
(5)仅利用本实验提供的器材, 不能 (选填“能”或“不能”)探究电流与电压的关系。
【分析】(1)测量小灯泡的电阻的实验原理是R。
(2)闭合开关前,为保护电路,检查滑动变阻器的滑片P应移动阻值最大处。
(3)小灯泡不发光,电流表无示数,电路可能断路是,电压表示数较大,电压表与电源连通,据此分析。
(4)根据绘制出了小灯泡的I﹣U图像知小灯泡正常发光时的电流,由欧姆定律得出灯丝电阻,根据P=UI得出额定功率;灯丝电阻随温度的升高而变大。
(5)探究电流与电压的关系要控制电阻不变,据此分析。
【解答】解:(1)测量小灯泡的电阻的实验原理是R。
(2)小正连接好最后一根导线,闭合开关前,检查滑动变阻器的滑片P应移动阻值最大处的b端。
(3)闭合开关,发现小灯泡不发光,电流表无示数,电路可能断路是,电压表示数较大,电压表与电源连通,则电路故障可能是小灯泡断路。
(4)根据纸绘制出了小灯泡的I﹣U图像知,小灯泡正常发光时的电流为0.25A,灯丝电阻为
R
额定功率为
P=UI=2.5V×0.25A=0.625W
分析图像可知小灯泡的电阻不是定值,原因是灯丝电阻随温度的升高而变大。
(5)探究电流与电压的关系要控制电阻不变,仅利用本实验提供的器材,不能探究电流与电压的关系要控制电阻不变,因为灯的电阻不是一个定值。
故答案为:(1)R;(2)b;(3)断路;(4)10;0.625;变大;(5)不能。
【点评】本题“测量小灯泡电阻”,考查实验原理、注意事项、电功率计算及控制变量法的运用。
14.(2025•银州区校级模拟)小昊同学要测定额定电压为3.8V的小灯泡正常发光时的电阻。他选择这些器材进行实验,其中电源电压为6V恒定,滑动变阻器R1上标有“20Ω 1A”字样。
(1)小昊连成了图甲所示的电路,将滑动变阻器的阻值调到最大,闭合开关,向左移动滑片,发现电流表示数 不变 (选填“变大”“变小”或“不变”)。经检查发现电路中有一根导线连接错误,请在该导线上打“×”,并画出正确的连线。
(2)电路正确连接后,闭合开关,调节滑动变阻器的滑片,发现小灯泡不发光,电流表无示数,电压表示数始终为6V不变,则电路存在的故障可能是 灯泡断路 。
(3)排除故障后,小昊继续进行实验,调节滑动变阻器的滑片,当 电压表示数为3.8V 时,小灯泡正常发光,此时电流表示数如图乙所示,小灯泡正常发光时电阻为 10 Ω。
(4)完成实验后,小昊还想探究“导体中的电流与电阻的关系”,他选取了10Ω、20Ω、40Ω的定值电阻,利用上述器材完成探究。为了使三个电阻单独接入电路都能完成实验,他应控制定值电阻两端的电压不低于 4 V。
【分析】(1)由电压表串联在电路中电流表示数为0分析;本实验电压表与灯并联,灯与电流表、变阻器串联;
(2)小灯泡不发光,电流表无示数,电路可能断路,电压表示数始终为6V不变,可知电压表与电源连通,据此分析;
(3)灯在额定电压下正常发光,根据电流表选用的量程确定分度值读数;由欧姆定律得出灯泡正常发光时电阻;
(4)根据串联电路的规律及分压原理得出控制的最小电压。
【解答】解:(1)小昊连成了图甲所示的电路,将滑动变阻器的阻值调到最大,闭合开关,因电压表串联在电路中,故电流表示数为0,向左移动滑片,发现电流表示数不变,本实验电压表与灯并联,灯与电流表、变阻器串联,如下所示:
(2)电路正确连接后,闭合开关,调节滑动变阻器的滑片,发现小灯泡不发光,电流表无示数,电路可能断路,电压表示数始终为6V不变,则电压表与电源连通,则电路存在的故障可能是灯泡断路。
(3)灯在额定电压下正常发光,排除故障后,小昊继续进行实验,调节滑动变阻器的滑片,当电压表示数为3.8V时,小灯泡正常发光,此时电流表示数如图乙所示,电流表示数为0.38A,小灯泡正常发光时电阻为
R10Ω。
(4)根据串联电路的规律及分压原理
方程左边为一定值,故右边也为一定值,
当变阻器最大电阻连入电路中时,对应的定值电阻也最大,这时电压表控制的电压最小,即
控制的最小电压为
解之:U′=4V
他应控制定值电阻两端的电压不低于4V。
故答案为:(1)不变;见解析;(2)灯泡断路;(3)电压表示数为3.8V;10;(4)4。
【点评】本题测定额定电压为3.8V的小灯泡正常发光时的电阻及探究“导体中的电流与电阻的关系”,考查电路和故障分析及操作过程和欧姆定律的运用。
15.(2025•潍坊模拟)某学习小组利用如图甲所示的实验器材“测量小灯泡正常发光时的电阻”,已知电源电压为6V且保持不变,小灯泡的额定电流为0.5A,额定电压模糊不清。
(1)图甲所示的实验电路中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画出正确的导线。
(2)改正错误并检查电路连接无误后闭合开关,发现小灯泡不亮,电压表无示数,电流表有示数,产生这一现象的原因可能是 小灯泡短路 。
(3)排除故障后,继续实验,当小灯泡正常发光时,电压表的示数如图乙所示,则电压表的读数是 2.5 V,小灯泡正常发光时的电阻是 5 Ω。
(4)完成上述实验后,不用电压表,用如图丙所示的电路也可以测量小灯泡正常发光时的电阻,已知定值电阻的阻值为R0实验步骤如下,请补充完整:
①闭合开关 S、S1 ,断开开关 S2 ,调节滑动变阻器的滑片P,使电流表示数为0.5A。
②保持滑片位置不动,闭合开关S、S1,断开开关S2,记下此时电流表的示数为I。
③小灯泡正常发光时的电阻表达式为 R0 (用已知量和测得量的字母表示)。
【分析】(1)电压表应与小灯泡并联,滑动变阻器应与小灯泡串联;
(2)电路连接完成后,闭合开关,电流表有示数,电路为通路,移动滑动变阻器的滑片,电流表示数,电压表无示数,据此分析;
(3)根据电压表的量程和分度值读数,根据欧姆定律计算出小灯泡的电阻;
(4)根据额定电流确定灯泡正常发光,测量干路中电流得出电阻的电流,根据欧姆定律和并联电路特点计算额定电压,根据欧姆定律计算电阻。
【解答】解:(1)原电路中,电压表串联接入电路中,而滑动变阻器与小灯泡并联,这两处是错误的,电压表应与小灯泡并联,滑动变阻器与小灯泡串联,如图所示:
(2)电路连接完成后,闭合开关,发现小灯泡不亮,电流表有示数,电路为通路,移动滑动变阻器的滑片,电流表示数有变化电压表无示数,经检测电表均完好,电路连接正常,则故障可能是小灯泡短路;
(3)灯泡的额定电流为0.5A,电压表是小量程,读数为2.5V;此时小灯泡的电阻R5Ω;
(4)①闭合开关开关S、S2,断开开关S1,调节滑动变阻器的滑片P,使电流表示数为0.5A,使得灯泡正常发光。
②保持滑片位置不动,闭合开关S、S1,断开开关S2,记下此时电流表的示数为I。
③电阻的电流为I﹣0.5A;
灯泡的额定电压U=UR=IR=(I﹣0.5A)R0;
小灯泡正常发光时的电阻表达式为RLR0。故答案为:(1)如图所示;(2)小灯泡短路;(3)2.5;5;(4)S、S1;S2;R0。
【点评】本题考查伏安法测电阻与特殊方法测电阻,属于难题。
16.(2025•樟树市校级一模)【实验名称】伏安法测电阻
【实验器材】选用的器材有:学生电源、电压表、电流表、定值电阻、滑动变阻器、开关和若干导线。
【证据】
(1)在图甲中,用笔画线代替导线将滑动变阻器连入电路中(要求:滑片P向左移动时电流表的示数变大);在“伏安法测电阻”的实验中,滑动变阻器的主要作用是 改变电阻的电压 。
(2)连接电路时,小明刚一“试触”就发现电流表指针迅速摆到最大位置,其原因可能是① 连接电路时,开关没有断开 ;② 滑片没有移动到阻值最大处 。
【解释】
(1)当小明闭合开关后,发现电流表的示数为0,电压表的示数接近电源电压,则电路中存在的故障可能是 待测电阻断路 。
(2)实验过程中,当电压表的示数如图乙所示,电流表的示数为0.3A,可求得定值电阻R的阻值为 5 Ω。
【拓展】善于探究的你发现用图丙所示的电路也能测出Rx的阻值(滑动变阻器的最大阻值为RP),测量步骤如下:
①将滑动变阻器滑片P滑到A端,闭合开关S,读出电压表的示数U1;
②将滑动变阻器滑片P滑到B端,闭合开关S,读出电压表的示数U2;
③则定值电阻Rx= RP (用物理量的符号表示)。
【分析】【证据】
(1)滑片P向左移动时电流表的示数变大,可知电路的电阻变小,据此确定变阻器左下接线柱连入电路中;
在“伏安法测电阻”的实验中,要多次测量取平均值减小误差,据此分析;
(2)连接电路时,为保护电路,连接电路时,开关没有断开且滑片没有移动到阻值最大处。
【解释】
(1)发现电流表的示数为0,电路可能断路,电压表的示数接近电源电压,电压表与电源连通,据此分析;
(2)读出电压表的示数,由欧姆定律求得定值电阻R的阻值。
【拓展】分析两次操作中电路的连接及电压表测量的电压,根据串联电路电压的规律及欧姆定律和串联电路电流的规律得出定值电阻表达式。
【解答】解:【证据】
(1)滑片P向左移动时电流表的示数变大,可知电路的电阻变小,故变阻器左下接线柱连入电路中,如下所示:
在“伏安法测电阻”的实验中,要多次测量取平均值,滑动变阻器的主要作用是 改变电阻的电压。
(2)连接电路时,小明刚一“试触”就发现电流表指针迅速摆到最大位置,其原因可能是①连接电路时,开关没有断开;②滑片没有移动到阻值最大处。
【解释】
(1)当小明闭合开关后,发现电流表的示数为0,电路可能断路,电压表的示数接近电源电压,电压表与电源连通,则电路中存在的故障可能是 待测电阻断路。
(2)实验过程中,当电压表的示数如图乙所示,电压表示数为1.5V,电流表的示数为0.3A,由欧姆定律可求得定值电阻R的阻值为
R5Ω。
【拓展】
①将滑动变阻器滑片P滑到A端,闭合开关S,电路为待测电阻的简单电路,读出电压表的示数U1;即电源电压;
②将滑动变阻器滑片P滑到B端,两电阻串联,闭合开关S,读出电压表的示数U2;即待测电阻的电压,根据串联电路电压的规律及欧姆定律和串联电路电流的规律有:
③在则定值电阻RxRP。
故答案为:
【证据】
(1)改变电阻的电压;
(2)连接电路时,开关没有断开;滑片没有移动到阻值最大处
【解释】
(1)待测电阻断路;
(2)5
【拓展】RP
【点评】本题用伏安法测电阻,考查数据处理、注意事项、故障分析和测量电阻的特殊方法。
17.(2025•包河区一模)在测量额定电压为3.8V的小灯泡(电阻约为10Ω左右)电阻的实验中,小明连接了如图甲所示的电路,其中电源电压为6V且保持不变。
(1)请用笔画线代替导线,将图甲所示电路连接完整。(要求在滑片P向右移动的过程中小灯泡变暗)
(2)小明正确进行实验操作所记录的数据如表所示:分析表中数据可知:小灯泡正常发光的电阻为 9.5 Ω。
实验序号
电压/V
电流/A
电阻/Ω
1
3.0
0.36
8.33
2
3.8
0.40
?
3
4.5
0.42
10.71
(3)如果实验过程中电流表突然出现了故障不能使用,小明向老师借了一只定值电阻R0(阻值已知)、一个单刀双掷开关,同时借助部分现有的实验器材,设计了如图乙所示的实验电路,也测量出小灯泡正常发光的电阻。实验操作步骤如下:
①连接好电路,闭合开关S1并将开关S2拨到触点2,移动滑片P,使电压表的示数变为小灯泡额定电压U额;
②保持滑动变阻器滑片的位置不变,再将开关S2拨到触点1,读出电压表的示数为U1;
③则小灯泡正常发光,其电阻的表达式RL额= R0 (用R0、U额和U1表示)。
【分析】(1)在滑片P向右移动的过程中小灯泡变暗,电路的电流变小,确定变阻器的电阻变化,进而确定变阻器的连接,根据灯的额定电压为3.8V确定电压表选用大量程与灯并联;
(2)根据表中数据可知小灯泡正常发光的电流,由欧姆定律可知灯的电阻;
(3)要测灯正常发光的电阻,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的电压,由欧姆定律可求出灯的额定电流,根据欧姆定律得出小灯泡正常发光的电阻。
【解答】解:(1)在滑片P向右移动的过程中小灯泡变暗,电路的电流变小,变阻器的电阻变大,故变阻器左下接线柱连入电路中与灯串联,灯的额定电压为3.8V,故电压表选用大量程与灯并联,如下所示:
(2)小明正确进行实验操作所记录的数据如表所示:分析表中数据可知:小灯泡正常发光的电流为0.40A,电阻为
R9.5Ω
(3)①连接好电路,闭合开关S1并将开关S2拨到触点2,电压表测灯的电压,移动滑片P,使电压表的示数变为小灯泡额定电压U额;
②保持滑动变阻器滑片的位置不变,再将开关S2拨到触点1,电压表测定值电阻和灯的电压,读出电压表的示数为U1;
③因电路的连接没有改变,各用电器的电压和电阻不变,小灯泡仍正常发光,根据串联电阻的规律可知,定值电阻的电压为
U0=U1﹣U额
电路的电流即灯的额定电流为
I额
其电阻的表达式
RL额= R0
故答案为:(1)见解析;(2)9.5;(3)R0。
【点评】本题测量额定电压为3.8V的小灯泡(电阻约为10Ω左右)电阻,考查电路连接及测量电阻的特殊方法。
18.(2025•惠州模拟)实验小组测量额定电压为2.5V的小灯泡正常发光时的电阻的实验电路如图1所示,
(1)连接电路时,开关应 断开 ;闭合开关前,按照图1所示电路图进行连接电路时,滑动变阻器的滑片应置于最 右 (选填“左”或“右”)端的位置;
(2)小明连接的电路如图2所示,连接有误的电路元件是 滑动变阻器 ;
(3)实验测量了小灯泡在不同电压下的电流,并根据所测得的数据绘制了小灯泡的电流与电压的关系图像,如图3所示,小灯泡正常发光时的电阻为 10 Ω;
(4)分析图1,在不增加任何器材的情况下,仅利用本实验的器材 不能 (选填“能”或“不能”)探究电流跟电压的关系;
(5)实验小组还设计了一个测量未知电阻Rx阻值的实验电路,如图所示,已知滑动变阻器的最大阻值为R0,电源电压未知且恒定不变。请完成下列实验步骤:
①闭合开关S,将滑动变阻器的滑片P移至a端,读出电压表的示数为U1;
②再将滑动变阻器的滑片P移至b端,读出电压表的示数为U2;
③未知电阻Rx阻值的表达式:Rx= R0 (用U1、U2、R0表示)。
【分析】(1)连接电路时,为保护电路,开关应断开;闭合开关前,滑动变阻器的阻值应调到最大;
(2)根据滑动变阻器必须一上一下接入电路分析。
(3)根据图像得出额定电流,结合欧姆定律计算电阻;
(4)根据灯泡的电阻不是恒定的分析;
(5)根据电压表相当于断路,结合电压表测量的不同电压,根据串联分压规律计算电阻。
【解答】解:(1)连接电路时,为了保护电路,开关应断开;闭合开关前,按照图1所示电路图进行连接电路时,滑动变阻器的滑片应置于电阻最大的最右端的位置;
(2)小明连接的电路如图2所示,根据滑动变阻器必须一上一下接入电路,连接有误的电路元件是滑动变阻器;
(3)小灯泡正常发光时的电压2.5V,电流为0.25A,
电阻R10Ω;
(4)根据控制变量法,探究电流跟电压的关系,必须电阻不变,而灯丝的电阻随温度改变,故在不增加任何器材的情况下,仅利用本实验的器材不能探究电流跟电压的关系;
(5)由于电压表相当于断路,移动过程电路中的总电阻不变,电流不变,闭合开关S,将滑动变阻器的滑片P移至a端,读出电压表的示数为U1;此时测量Rx的电压,
再将滑动变阻器的滑片P移至b端,测量总电压,读出电压表的示数为U2;R0的电压为U0=U2﹣U1;
根据串联分压规律U0:Ux=R0:Rx;即(U2﹣U1):U1=R0:Rx
未知电阻Rx阻值的表达式:RxR0。
故答案为:(1)断开;右;
(2)滑动变阻器;
(3)10;
(4)不能;
(5)R0。
【点评】本题考查电阻的测量,属于中档题。
19.(2025•沙河口区一模)两名同学用不同方法测灯泡的电阻。
(1)一名同学按图甲方案测“2.5V”灯泡的电阻。
①连好电路,闭合开关,发现灯泡不发光,电压表有示数,电流表无示数。原因可能是 A 。
A.灯泡断路
B.电流表断路
C.变阻器断路
D.电流表被短接
②排除故障后,实验时,电压表示数如图乙所示。要使灯泡正常发光,应将变阻器的滑片向 右 (填“左”或“右”)移动。
③移动变阻器的滑片,测出多组电压和电流值。图丙是依据实验数据作出的I﹣U图像。由图像可知,正常发光时,灯丝电阻是 10 Ω;温度越高,灯丝电阻越 大 。
④当灯泡两端的电压为0V时,灯丝电阻 不等于 (填“等于”或“不等于”)0Ω。
(2)另一名同学设计了图丁所示的电路,他经过以下步骤,测出了灯泡正常发光时的电阻。其中电源的输出电压在一定范围内可以连续调节。灯泡的额定电压为U额,定值电阻的阻值为R0。
a.闭合开关S2,断开S1,调节电源的电压,使电流表的示数为。
b.保持电源电压不变,闭合开关S1,断开S2,读取电流表的示数为I。
则灯泡正常发光时的电阻RL= 。(用U额、Ⅰ、R0表示)
【分析】(1)电流表的指针无偏转,说明电路断路,根据电压表的情况确定故障的位置;根据实际电压小于额定电压,结合串联分压分析;
根据欧姆定律计算电阻,电阻是导体的一种性质,与导体的温度有关,与电压无关;
(2)根据灯泡正常发光时电阻的电流和干路电流,计算灯泡的额定电流,根据欧姆定律计算电阻。
【解答】解:(1)①连好电路,闭合开关,发现灯泡不发光,电流表无示数,说明电路是断路,而电压表有示数,与电压正负极相通,故灯泡断路;
②排除故障后,实验时,电压表示数如图乙所示,用小量程,读数为2.2V,小于灯泡的额定电压,故要使灯泡正常发光,减小滑动变阻器的电压,即减小其电阻,应将变阻器的滑片向右移动。
③移动变阻器的滑片,测出多组电压和电流值。图丙是依据实验数据作出的I﹣U图像。由图像可知,正常发光时,电压2.5V,电流0.25A,
灯丝电阻是R10Ω;图像偏向电压轴,电压均匀增大,电流增大越来越小,故温度越高,灯丝电阻越大。
④电阻是导体的一种性质,与导体的温度有关,与电压无关,当灯泡两端的电压为0V时,灯丝电阻不等于0Ω。
(2)a.闭合开关S2,断开S1,调节电源的电压,使电流表的示数为。此时灯泡正常发光
b.保持电源电压不变,闭合开关S1,断开S2,电流表测量干路电流,读取电流表的示数为I。则灯泡的额定电流为I;
灯泡的电阻R。
故答案为:(1)A;右;10;大;不等于;
(2)。
【点评】本题考查伏安法测电阻与特殊方法测电阻,属于难题。
20.(2025•兴隆台区校级模拟)小凯和小明为了弄清一个未知电阻的阻值,进行了如下实验。小凯将未知电阻、电流表、电压表、滑动变阻器、开关和电源连接成了如图1所示的电路,电源电压恒为3V。
U/V
1.0
1.6
1.9
2.5
I/A
0.2
0.3
0.4
0.5
(1)小凯在实验中通过调节滑动变阻器滑片,测出通过电阻R的不同电流和对应的电压值,如上表所示:由数据求出该电阻的阻值为 5 Ω。
(2)根据数据可以得出电流与电压的关系结论是 当电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比 。有同学认为利用该电路如果把定值电阻换成小灯泡也可以探究出导体中电流和导体两端电压的关系,这种想法是不合理的,理由是 灯丝的电阻随温度的变化而变化 ;
拓展:如图2所示是小明利用不同的器材测量未知电阻Rx阻值的实验电路,器材可以满足实验要求且电源两端电压不变。图中定值电阻的阻值为R0,步骤如下:
(3)①断开开关S2,闭合开关S1、S3,将滑动变阻器滑片调到某一位置,此时电压表示数为U1;
②保持滑动变阻器滑片P位置不变, 断开开关S3,闭合开关S1、S2 (填开关开闭情况),电压表示数为U2;
③Rx阻值的表达式:Rx= R0 (用已知量和测出的物理量的符号表示);
(4)小红也按照上述小明的实验进行操作,但在进行步骤②时,她将图中的滑动变阻器滑片P向左移动了一小段,最后写出Rx阻值的表达式也与小明相同。但老师看了之后却说小红是错误的,她测出的Rx阻值会 偏大 (选填“偏大”或“偏小”)。
【分析】(1)根据表格数据求出该电阻的阻值;为了减小误差,应多次测量取平均值;
(2)忽略误差不计,分析表中数据得出结论;
在探究导体中电流和导体两端电压的关系实验中,需控制电阻阻值不变,据此分析;
(3)在①中分析电路的连接及电压表测量的电压,在②中,保持滑动变阻器滑片P位置不变,通过开关的转换,使电压表测待测电阻的电压;因各电阻的大小和电压不变,根据串联电路电压的规律得出此时定值电阻的电压,由欧姆定律可求出电路的电流,从而得出Rx阻值的表达式;
(4)由图知,电源电压不变,当滑动变阻器向左移动时,滑动变阻器阻值减小,总电阻减小,总电流变大,U2增大,再根据RxR0判断出Rx测量值的偏差。
【解答】解:(1)为了减小误差,应多次测量取平均值;由表格数据可知,第1次实验过程中电阻
R15.0Ω,
第2次实验过程中电阻
R25.3Ω,
第3次实验过程中电阻
R34.8Ω,
第4次实验过程中电阻
R45.0Ω,
四次实验过程中的电阻的平均值
R5.0Ω;
(2)忽略误差不计,由表中数据可知,当电阻两端电压增大为原来的几倍,通过电阻的电流也增大为原来的几倍,故可得出结论:当电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比;
在探究导体中电流和导体两端电压的关系实验中,需控制电阻阻值不变,而灯丝的电阻随温度的变化而变化,不是一定值,因此将定值电阻换成小灯泡这种想法是不合理的;
(3)①断开开关S2,闭合开关S1、S2,将滑动变阻器滑片调到某一位置,此时电压表示数为U1;电压表测定值电阻和待测电阻的总电压,
②保持滑动变阻器滑片P位置不变,断开开关 S3,闭合开关 S1、S2,电压表测待测电阻的电压,电压表示数为U2;
③在②中,各电阻的大小和电压不变,根据串联电路电压的规律,此时定值电阻的电压,
U0=U1﹣U2
由欧姆定律可求出电路的电流,
I0
Rx阻值的表达式:RxR0
(4)由图知,电源电压不变,当滑动变阻器向左移动时,滑动变阻器阻值减小,总电阻减小,总电流变大,Rx两端的电压U2增大,不再是步骤①中的Rx和R0两端的总电压,若再根据
RxR0R0
可知,会使Rx测量值增大。
故答案为:(1)5;(2)当电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比;灯丝的电阻随温度的变化而变化;(3)②断开开关S3,闭合开关S1、S2;③R0;(4)偏大。
【点评】本题伏安法测电阻实验,考查了注意事项、电阻的计算、多次测量的目的、数据分析、影响电阻大小因素及设计实验方案测电阻的能力。
21.(2025•大名县校级模拟)小明同学用伏安法测量定值电阻Rx的阻值,进行了如下实验。
数据序号
1
2
3
电压U/V
1.2
1.8
2.4
电流I/A
0.10
0.14
0.20
(1)他连接了如图甲所示的电路,接错了一根导线,请你在这根导线上打“×”,并补画出正确的导线。
(2)连接电路时,开关应处于 断开 状态;电路连接正确后,闭合开关,发现电流表几乎没有示数,移动滑动变阻器的滑片,电压表示数始终接近电源电压,造成这一现象的原因可能是 待测电阻断路 。排除故障后,他按正确步骤进行了3次实验,记录数据如表所示,此定值电阻Rx的阻值为 12.3 Ω(结果保留1位小数)。
(3)小明根据实验数据绘制出Rx的I﹣U图象,如图乙中a所示。根据图象a可得通过Rx的电流与两端电压成 正 比。
(4)小明将定值电阻换成小灯泡,绘制出小灯泡的I﹣U图象如图乙中b所示,则图中三点电阻RA、RB、RC由小到大为 RA、RC、RB 。
【拓展】小明想用电路图丙测图中铭牌模糊不清的滑动变阻器R的最大阻值。已知电流表的量程是0~0.6A,电源电压恒定且满足2.4V⩽U⩽3V,但具体数值未知,定值电阻阻值已知且为R0,为保证顺利测量,则R0至少为 5 Ω。
【分析】(1)在“伏安法”测量电阻实验中,电阻、滑动变阻器和电流表串联,电压表并联在灯泡两端;
(2)电流表、电压表都没有示数、说明电路可能断路,根据电压表示数确定故障位置,据此分析;根据欧姆定律计算电阻大小计算平均值;
(3)根据图像是过原点的直线分析;
(4)根据R比较电阻大小;
(5)根据最大电流和可能的最大电压分析电阻。
【解答】解:(1)图中电压表串联在电路中是错误的,应该与电阻并联,如图所示:
(2)连接电路时,开关应处于断开状态;电路连接正确后,闭合开关,发现电流表几乎没有示数电路是断路,移动滑动变阻器的滑片,电压表示数始终接近电源电压,说明与电源正负极相通,故造成这一现象的原因可能是待测电阻断路。排除故障后,
根据表格数据知,R112Ω;
R212.9Ω;
R312Ω;
电阻R12.3Ω;
(3)小明根据实验数据绘制出Rx的I﹣U图象,如图乙中a所示,是过原点的直线,成正比关系。根据图象a可得通过Rx的电流与两端电压成正比。
(4)小明将定值电阻换成小灯泡,绘制出小灯泡的I﹣U图象如图乙中b所示,
根据R,AB的电流相等,A的电压比B小,故A的电阻比B小,BC电压相等,C的电流大,故C电阻小,AC两点,是图像弯曲,电压增均匀大相同时,电流的增大量越来越小,说明电阻越来越大,故RA<RC<RB。由小到大为RA、RC、RB;
【拓展】小明想用电路图丙测图中铭牌模糊不清的滑动变阻器R的最大阻值。已知电流表的量程是0~0.6A,电源电压恒定且满足2.4V<U<3V,当滑动变阻器接入电路的电阻最小为0时,电流最大,不能大于0.6A,故则R0至少为R05Ω。
故答案为:(1)见解答;
(2)断开;待测电阻断路;12.3;
(3)正;
(4)RA、RC、RB;
(5)5。
【点评】本题考查电阻的测量与欧姆定律的应用,属于中档题。
22.(2025•青羊区校级一模)实验小组的同学想利用一个已知最大阻值的滑动变阻器R2,测量未知电阻R1的阻值,他设计了如图甲所示的电路。
(1)请将他们设计的实验方案补充完整:
①将滑动变阻器移至最左端,记录电流表示数为I1;
②将滑动变阻器移至 最右端 ,记录电流表示数为I2;
③根据所测数据计算:。
(2)实验小组的同学进一步讨论实验操作中的应该注意的事项,下列说法正确的是 A 。
A、为了数据测量精确,电流表量程应该越小越好
B、为了保护电路,滑动变阻器的最大阻值越大越好
C、应将滑动变阻器阻值调至零处,试触选择电流表量程
D、应该选择两节新干电池作为电源。
(3)实验小组同学在进行实验时,发现在定值电阻R1或滑动变阻器R2中,仅有一个故障。为研究故障的原因,他们设计了如图乙所示的电路,当开关闭合后电流表工作正常,利用该电路有研究故障的两种方案。
方案一:请你通过移动滑动变阻器的滑片P来探究出故障的原因,写出开关S闭合后,电流表示数变化情况及故障情况。 若电流表示数不变,则变阻器R2断路;若电流表示数发生变化,则定值电阻R1断路 。
方案二:下列三个选项中的电阻R0均能保证电路安全,请你用一个完好的电阻R0替换R1来判断发生的故障,你可选用的电阻R0的阻值的两种情况是 AB 。
A.R0>R1
B.R0=R1
C.R0<R1
【分析】(1)为了保护电路,电路连接正确后,闭合开关前,滑动变阻器的滑片应该滑到阻值最大处。
(2)正确进行实验操作。
(3)常见的电路故障现象有:断路与短路,根据电路故障现象分析电路故障原因;
【解答】解:(1)②将滑动变阻器移至最右端,相当于定值电阻。
(2)A 选项:在不超过电流表量程的前提下,量程越小,分度值越小,测量越精确,故A正确。
B 选项:滑动变阻器最大阻值只要能满足实验要求即可,并非越大越好,太大可能会使电路中电流过小,不利于实验测量,故B错误。
C 选项:应将滑动变阻器阻值调至最大处,试触选择电流表量程,这样可以保护电路,故C错误。
D 选项:选择电源要根据实验具体要求,如电路元件的额定电压等,不一定非要选择两节新干电池,故 D错误。
故选:A。
(3)由题知,定值电阻R1或滑动变阻器R2中,仅有一个故障;为研究故障的原因,设计了如图乙所示的电路,即定值电阻R1与变阻器R2并联,电流表测干路电流,当开关闭合后电流表工作正常(电流表有一定的示数),说明R1或R2不可能短路,否则会造成整个并联电路短路,会烧坏电流表,所以故障是R1或R2断路;
方案一:通过移动滑动变阻器的滑片P来探究出故障的原因,开关S闭合后,读出电流表的示数,移动变阻器的滑片P,若电流表示数不变,说明变阻器没有起到改变电阻从而改变电流的作用,则变阻器R2断路;若电流表示数发生变化,则变阻器R2是正常的(无故障),所以是定值电阻R1断路;
方案二:A、R0>R1,若是R1断路,则原 I1 = 0,电流表原示数 I= 0+I2,替换后电流表示数 I'= I1+I2,电流表示数变大;若是 R2 断路,则 I2 = 0,电流表原示数 I= I1+0,因为 R0>R1,所以替换后 I1 变小,电流表示数 I'= I1+0 也变小,据此可判断是 R1 断路还是R2断路。
B、R0 =R1,若是R1断路,则原 I1= 0,电流表原示数 I = 0+I2,替换后电流表示数 I'=I1+I2,电流表示数变大;若是 R2 断路,则 I2 = 0,电流表原示数 I = I1+0,因为 R0 = R1,所以替换后 I1 不变,电流表示数 I'= I1+0 也不变,据此可判断是R1断路还是R2断路。
C、R0<R1,若是R1断路,则原 I1 = 0,电流表原示数 I= 0+I2,替换后电流表示数 I'= I1+I2,电流表示数变大;若是 R2 断路,则 I2= 0,电流表原示数 I= I1+0,因为 R0<R1,所以替换后 I1 变大,电流表示数 I'= I1+0 也变大,这样就无法判断是R1断路还是R2断路,故 C不符合题意。
故选:AB。
故答案为:(1)最右端;(2)A;(3)若电流表示数不变,则变阻器R2断路;若电流表示数发生变化,则定值电阻R1断路;AB。
【点评】本题“伏安法”测电阻的实验,考查了电路连接、注意事项、电路故障、电流表读数以及电阻的计算等知识。
23.(2025•灞桥区校级模拟)利用图甲所示的电路测量未知电阻Rx的阻值,阻值大约为5Ω。
(1)请用笔画线代替导线将图甲的实验电路连接完整,要求滑片向左滑动时电压表示数变大。
(2)连接电路时,开关要处于 断开 状态,连接好电路后闭合开关,调节滑动变阻器,记录多组数据。画出了待测电阻Rx的I﹣U图象,如图乙所示。由图象可得Rx= 4Ω 。
(3)如图丙所示的实验电路图,不能够得出定值电阻Rx阻值的电路是 B 。
【分析】(1)要求滑片向左滑动时电压表示数变大,根据欧姆定律可知,电路的电流变大,变阻器连入电路的电阻变小,确定变阻器左下接线柱连入电路中;
(2)连接电路时,为保护电路,开关要处于断开状态,由图乙得出当电压为2V时通过Rx的电流,根据欧姆定律的变形公式计算出Rx的阻值;
(5)由欧姆定律的变形公式R可知:要得到Rx阻值需要知道其两端的电压和电流,据此分别分析四个选项中能否计算出Rx阻值。
【解答】解:(1)要求滑片向左滑动时电压表示数变大,根据欧姆定律可知,电路的电流变大,故变阻器连入电路的电阻变小,故变阻器左下接线柱连入电路中,如下所示:
(2)连接电路时,为保护电路,开关要处于断开状态,由图乙可知电压为2V时,电流为0.5A,则Rx阻值为:
Rx;
(3)由欧姆定律的变形公式R可知:要得到Rx阻值需要知道其两端的电压和电流;
A、R与Rx串联,电压表测电源电压,电流表测电路电流,由电流表示数乘以R的阻值,即可得R两端电压,由串联分压可得,电源电压减R两端电压,即可得Rx两端电压,Rx两端电压除以电路电流即可得Rx阻值;
B、R与Rx并联,电压表测电源电压,电流表测R支路电流,由并联电路各支路电压等于总电压可得Rx两端电压,但不知道电流,因此不可得Rx阻值;
C、R与Rx并联,电流表分测R支路电流和干路电流,由并联分流可知用干路电流减R支路电流可得Rx支路电流,用R支路电流乘以R电阻,即可得R支路电压,因为并联电路各支路电压等于总电压,所以Rx支路电压等于R支路电压,即可得Rx阻值;
D、滑动变阻器与Rx串联,电压表测滑动变阻器电压,电流表测电路电流,将变阻器滑片移动到任意位置此时记录电压表示数为U1,电流表示数为I1,由串联分压可知:URx+U1=U,
即I1Rx+U1=U ①,
改变变阻器滑片位置,记录电压表示数为U2,电流表示数为I2,由串联分压可知:
URx'+U2=U,
即I2Rx+U2=U②,
联立①②两式,即可得Rx阻值。
故选:B。
故答案为:(1)见解析中的图;(2)断开;4Ω;(3)B。
【点评】本题测量未知电阻Rx的阻值,考查电路连接、注意事项及对实验方案的评估。
24.(2025•海安市校级模拟)如图甲所示,是小明在“测量定值电阻的阻值”时连接的电路。电源由两节新干电池串联组成,滑动变阻器的铭牌上标有“50Ω,1A”的字样。
(1)用笔画线代替导线,将电路连接完整。
(2)闭合开关,两电表均无示数;将电压表改接在变阻器两端时,两电表也均无示数;将电压表改接在开关两端时,电压表有示数,电流表无示数。则电路故障可能是 开关断路 。
(3)排除故障后,测得数据如表:
序号
电压U/V
电流I/A
1
0.8
0.08
2
1.6
3
2.5
0.24
4
3
0.3
①第2次实验中电流表的示数如图乙所示,读数为 0.16 A;
②Rx的阻值为 10.1 Ω(结果保留一位小数);
③换用规格为“20Ω,1A”的滑动变阻器,不能完成表格中第 1 次的测量。
(4)小明利用图甲电路测量另一未知电阻R′x,将R′x正确接入电路,但发现无论如何移动滑片P,电流表示数几乎为0,电压表示数接近3V,经判断得知R′x阻值较大,利用该电路无法测出R′x阻值。小明设计了如图丙所示的电路,电源电压恒为3V,R0的阻值为2kΩ。闭合开关S,并进行了如下操作:
①S1接a时,记录电压表示数为2.5V;
②S1接b时,记录电压表示数为2V;
计算待测电阻R′x= 5000 Ω。
【分析】(1)电源电压为3V,电压表遵循“正进负出”的原则选择小量程和定值电阻并联接入电路,电流表遵循“正进负出”的原则串联接入电路;
(2)将电压表改接在开关两端时,电压表有示数,电流表无示数,说明电路断路,电压表串联接入电路,此时电压表与开关并联,据此分析电路故障;
(3)①根据电流表接入电路的量程和分度值读数;
②根据欧姆定律结合表格数据分别计算四次测量的电阻值,计算平均值可得待测电阻的阻值;
③由表格可知第一次通过电路的电流为0.08A,待测电阻两端的电压为0.8V,根据串联电路电压规律计算此时滑动变阻器两端的电压,根据欧姆定律计算滑动变阻器接入电路的电阻,比较可知第几次实验不能完成;
(4)闭合开关S,S1接a时,定值电阻R0与定值电阻R1串联,电压表测R1两端的电压,电压表示数为2.5V,
根据串联电路电流特点、串联电路电压规律结合欧姆定律可得,代入数据解方程可得R1的值,
S1接b时,待测电阻与定值电阻R1串联,电压表测R1两端的电压,电压表示数为2V,
根据串联电路电流特点、串联电路电压规律结合欧姆定律可得,代入数据解方程可得Rx的值。
【解答】解:(1)电源电压为3V,电压表遵循“正进负出”的原则选择小量程和定值电阻并联接入电路,电流表遵循“正进负出”的原则串联接入电路,如图:
;
(2)将电压表改接在开关两端时,电压表有示数,电流表无示数,说明电路断路,电压表串联接入电路,此时电压表与开关并联,所以电路故障是开关断路;
(3)①电流表接入电路的是小量程,分度值为0.02,示数为0.16A;
②根据欧姆定律结合表格数据分别计算四次测量的电阻值:R110Ω,R210Ω,R310.42Ω,R410Ω,
计算平均值可得待测电阻的阻值为Rx10.1Ω;
③由表格可知第一次通过电路的电流为0.08A,待测电阻两端的电压为0.8V,
根据串联电路电压规律可知此时滑动变阻器两端的电压为UP=U﹣U1=3V﹣0.8V=2.2V,
根据欧姆定律可得滑动变阻器接入电路的电阻为RP27.5Ω>20Ω,所以第一次实验不能完成;
(4)闭合开关S,S1接a时,定值电阻R0与定值电阻R1串联,电压表测R1两端的电压,电压表示数为2.5V,
串联电路各处电流相等,串联电路总电压等于各部分电压之和,根据欧姆定律可得,代入数据可得,解方程可得R1=10000Ω,
S1接b时,待测电阻与定值电阻R1串联,电压表测R1两端的电压,电压表示数为2V,
根据欧姆定律可得,代入数据可得,解方程可得Rx=5000Ω。
故答案为:(1)见上图;(2)开关断路;(3)0.16;10.1;1;(4)5000。
【点评】“测量定值电阻的阻值”的实验考查电路连接、故障分析、电流表读数、串联电路特点、欧姆定律的灵活运用,有一定难度。
25.(2025•任城区校级模拟)在“测量小灯泡电阻”实验中,选用的器材有:两节新干电池,额定电压为2.5V的待测小灯泡、滑动变阻器、电流表、电压表,开关和若干导线。
(1)请用笔画线代替导线,将图甲中的实物电路连接完整。
(2)正确连接电路,闭合开关前,滑动变阻器的滑片应置于 A (选填“A”或“B”)端;
(3)闭合开关,发现小灯泡不发光,电压表无示数,电流表有示数,造成这一现象的原因可能是 B (选填字母代号)。
A.电流表短路
B.小灯泡短路
C.滑动变阻器断路
(4)排除故障后,移动滑片P,某次实验时,电压表的示数为2.5V,电流表的示数如图乙所示,则通过小灯泡的电流为 0.28 A,小灯泡正常发光时的电阻约为 8.9Ω (结果保留一位小数)。
(5)经过多次实验,测出并记录多组电压和电流的值,得到小灯泡的I﹣U图像如图丙所示,通过分析图像,写出一条你发现的结论: 小灯泡的电阻是变化的 。
(6)完成上述实验后,小刚把一个定值电阻R0接在原电路电流表的位置,如图丁所示,利用该电路也测出了小灯泡正常发光时的电阻,实验步骤如下:
①连接好实验电路,闭合开关S,移动滑动变阻器的滑片,使电压表的示数为U额;
②保持滑动变阻器滑片的位置不动,将电压表 B (选填“A”或“B”)点的接线改接到C点,读出电压表的示数为U;
③则小灯泡正常发光时的电阻的表达式R= (用R0、U额和U表示)。
【分析】(1)在“测量小灯泡电阻”实验中,电压表与小灯泡并联;
(2)为了保护电路,闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片P移到阻值最大处;
(3)电流表有示数说明电路是通路,小灯泡不发光,电压表无示数,说明电压表并联的电路短路或电压表短路;
(4)根据电流表选用量程确定分度值读数,利用欧姆定律求出小灯泡正常发光时的电阻。
(5)灯泡两端的电压增大,通过灯泡的电流也增大,但灯泡两端的电压增加比通过灯泡的电流增加的更快,由欧姆定律可知,小灯泡的电阻随电压增大而增大。
(6)根据串联灯泡正常发光的电流等于电阻的电流,结合电压表测量灯泡和电阻的电压得出电阻的实际电压,根据欧姆定律计算额定电流,从而得出灯泡正常发光电阻大小。
【解答】解:(1)在“测量小灯泡电阻”的实验中,电压表并联在灯泡两端,小灯泡、滑动变阻器和电流表串联,待测小灯泡的额定电压为2.5V,电压表应选择小量程接入电路,如图所示:
(2)闭合开关前,滑动变阻器的滑片应置于阻值最大处,即A端。
(3)闭合开关后,电流表有示数,说明电路是通路;小灯泡不发光,电压表无示数,说明电压表并联的电路短路或电压表短路,即造成这一现象的原因可能是小灯泡短路。故选:B。
(4)实验时读出电压表的示数为2.5V,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0.28A。
根据欧姆定律知,则小灯泡正常发光时的电阻约为
;
(5)根据图像知,灯泡两端的电压增大,通过灯泡的电流也增大,但灯泡两端的电压增加比通过灯泡的电流增加的更快,由欧姆定律可知,小灯泡的电阻随电压增大而增大。
(6)连接好实验电路,闭合开关S,移动滑动变阻器的滑片,使电压表的示数为U额;此时灯泡正常发光,要测量正常发光电阻,电路中的电流必须不变,故保持滑动变阻器滑片的位置不动,将电压表B点的接线改接到C点,此时测量灯泡和电阻的总电压读出电压表的示数为U。电阻的电压为U'=U﹣U额;
此时电路中的电流;
小灯泡正常发光时的电阻的表达式
。
故答案为:(1)见解答;(2)A;(3)B;(4)0.28;8.9Ω;(5)小灯泡的电阻是变化的;(6)B;。
【点评】本题测小灯泡的电阻实验,考查了电路连接、注意事项、电路故障、电流表读数和电阻的计算以及特殊方法测电阻等知识。
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