内容正文:
17.3电阻的测量
学校:___________姓名:___________班级:___________考号:___________
一、单选题
1.比赛结束后,小明前往科技馆,了解光电技术的奥秘。小明在前往科技馆的路上想起了之前学习过的电路图,下列说法错误的是( )
A.研究“电流与电压的关系”可以用小灯泡代替定值电阻进行实验
B.研究“电流与电阻的关系”每次更换电阻后,都要保持电阻两端电压不变
C.“伏安法”测定值电阻,多次实验的目的是求平均值,减小误差
D.在以上选项的三个实验中,滑动变阻器都有保护电路的作用
2.某同学按如图所示电路做伏安法测小灯泡电阻的实验,则一“试触”,就发现电流表的指针迅速摆动到最大刻度,发生这种现象的原因可能是( )
A.电流表的正、负接线柱接反了
B.小灯泡的灯丝断了
C.线路接错,电路中的某处发生了短路
D.以上说法都不正确
3.小明利用如图甲所示的电路来测量R的阻值,电源电压为3V,R的阻值约为10Ω,闭合开关后,电压表指针的位置如图乙所示。对于该实验,下列说法正确的是( )
A.闭合开关前,滑动变阻器的滑片应移至a端
B.电流表的量程应该选择0~3A
C.图乙中电压表的读数为2.3V
D.多次测量求平均值是为了让结论更具普遍性
4.如图是电阻甲和电阻乙的I—U关系图象,下列说法正确的是( )
A.当甲两端电压为0.5V时,通过它的电流为0.3A
B.甲的阻值随电压增大而增大
C.将甲和乙串联在同一电路中,若电流为0.3A,则甲、乙两端的电压之和为2V
D.将甲和乙并联在同一电路中,若电压为1V,则干路电流为0.4A
5.小华在测电阻时发现电压表损坏,她利用电流表和一个阻值已知的定值电阻,设计了四个电路,其中能测出未知电阻阻值的是( )
A.③④ B.①③④ C.①②③④ D.②③④
6.有一个铭牌模糊不清的定值电阻估计阻值约为500Ω左右,小明想利用实验室的器材测其阻值。提供的器材有两节干电池、学生电压表(量程为0-3V;0-15V)、学生电流表(量程为0-0.6A;0-3 A)、电阻箱R0(0-9999Ω、5A)和滑动变阻器(10Ω、1 A)各一个,开关、导线若干。下列四个设计方案中,能测出阻值的是( )
A. B.
C. D.
7.在如图所示的伏安法测电阻实验中,闭合开关S,小明发现电流表有示数,但示数较小,小灯泡不亮。接下来应进行的操作是( )
A.更换一个同样规格的小灯泡 B.更换电压表所使用的量程
C.检查电路中是否存在断路故障 D.变阻器的滑片P向右滑动
8.小明利用如图所示的电路测量小灯泡的电阻,已知电源电压恒为不变,小灯泡标有“”字样,得到如下结论:
次数
1
2
3
4
5
电压/V
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
电流/A
0.10
0.14
0.16
0.23
0.25
①滑动变阻器的最大阻值不得小于
②第3次实验记录的数据是错误的
③5次实验中小灯泡正常发光时的电阻最大
④第2次和第4次实验中滑动变阻器两端的电压之比为
其中说法正确的是( )
A.①② B.③④ C.①②③ D.①②④
9.小明同学练习用伏安法测电阻,他所测电阻的阻值约为2Ω。电压表的量程为0~3V,电流表的量程为0~3A.测量结束后,他得到的结论是待测电阻的阻值为10Ω,则他在测量中所出现的错误可能是( )
A.电压表和电流表的位置接反了
B.他没有多次测量取平均值,致使误差过大
C.电压表按15V量程读数,电流表按3A量程读数
D.电压表按15V量程读数,电流表按0.6A量程读数
10.如图所示,是“伏安法测电阻”的实验电路图。下列说法正确的是( )
A.实验原理是P=UI
B.滑动变阻器的作用是改变电源电压
C.多次测量求平均值是为了减小误差
D.开关在连接电路时很麻烦,实验中可以不用开关
二、填空题
11.小明利用如图所示电路测量未知电阻,连接好最后一根导线电流表指针立即偏转,没超量程,则小明在连接电路前 ;实验时,他移动滑动变阻器,多次测量求Rx的目的是为了 。
12.用如图所示的电路测量定值电阻的阻值。
如果没有电压表,电源电压未知,可以用最大阻值为的滑动变阻器来测量电阻的阻值。闭合开关后,滑动变阻器滑片在最左端时,电流表示数为;滑动变阻器滑片在最右端时,电流表示数为,则电阻 (用题中所给物理量的符号表示)
13.如图所示是某实验小组测量电阻的电路图,在按电路图连接的实物图中,有两个元件连接错误,分别是 和 (均填写元件名称即可)。
14.标有“2.5V 5Ω”的小灯泡要在4V的电路中正常工作,应 (选填“串联”或“并联”)一个阻值为 的电阻。
15.在“测量定值电阻阻值”的实验中,小明所用电源的电压保持不变,滑动变阻器标有“10Ω 2A”的字样。粗心的小明连好最后一根导线时的电路如图所示,请你指出其中存在的问题:一是 ;二是 。
16.如图甲所示,在“伏安法测小灯泡的阻值”实验中,开关闭合前,应将滑动变阻器的滑片移到最 端。闭合开关后,要使小灯泡的亮度增加,应将滑片向 端移动。考虑温度对灯泡阻值的影响,乙图中能正确反映通过灯泡的电流和灯泡两端电压关系的图像是 。
三、实验题
17.实验小组利用如图甲所示电路测量小灯泡正常发光时的电阻,已知的阻值为,小灯泡的额定电压为2.5V。
(1)请用笔画线代替导线,将图甲中的电路连接完整。要求:滑片向左移,连入电路的阻值增大,导线不要交叉 ;
(2)正确连接电路,闭合开关后,发现小灯泡不发光,且两个电流表的示数相同(接线均完好,导线无断路),则故障原因可能是 ;
(3)排除故障后,闭合开关,移动滑片,当电流表示数为 A时,说明小灯泡正常发光,此时电流表示数如图乙所示,为 A,则小灯泡此时的电阻为 (保留一位小数)。
四、计算题
18.小明用电阻箱替代滑动变阻器,对伏安法测电阻实验进行了改进,按照图所示电路图连接实验电路。当电阻箱Rp阻值调节为10Ω时,电流表示数为0.2A;当电阻箱Rp阻值调节为30Ω时,电压表示数为1V。请根据以上数据计算:
(1)R0的阻值;
(2)电源电压U。
五、综合题
19.在一次物理实验活动中,老师拿出了一个密封盒。告诉同学们:里面有一个电源和一个定值电阻Rx相串联(电源电压和电阻Rx的阻值均未知),在电源和电阻Rx两端各引出一根导线至于密封盒外,如图所示。老师要求同学们:“在不损坏密封盒的前提下,只连一次电路就能测图密封盒内的电阻Rx的阻值。”
实验桌上有如下器材:
一只量程适合的电流表,一个已知阻值为R0的定值电阻,一个开关,若干根导线。要求:
(1)根据给出的器材,在图上画出完整的实验电路图;
(2)请写出实验步骤,并写出需要测量的物理量;
(3)写出由上述步骤测得的物理量和已知量导出电阻Rx阻值的表达式。
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《17.3电阻的测量》参考答案
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答案
A
C
C
C
B
D
D
C
C
C
1.A
【详解】A.在研究电流与电压关系时,应当控制电阻是定值,因此本实验选用的是定值电阻,而小灯泡的电阻会受温度的变化而变化,所以本实验不能用小灯泡,故A错误,符合题意;
B.研究“电流与电阻的关系”,应当保证定值电阻两端的电压不变,因此每次更换电阻后,都要使电压表示数不变,故B正确,不符合题意;
C.伏安法测电阻的目的是多次实验求电阻的平均值,以减小误差避免实验的偶然性,故C正确,不符合题意;
D.在以上实验中,滑动变阻器除了控制或改变电阻两端的电压外,还起到保护电路的作用,故D正确,不符合题意。
故选A。
2.C
【详解】A.电流表的正负接线柱接反会导致指针反偏,不会导致电流较大,故A不符合题意;
B.小灯泡的灯丝断了,电路中的电流为零,指针不偏转,故B不符合题意;
CD.电路的某处发生了短路会导致电流过大,故C符合题意,D不符合题意。
故选C。
3.C
【详解】A.闭合开关前,为了保护电路,滑动变阻器的滑片应移至阻值最大端,由图甲可知,滑动变阻器的滑片应移至b端,故A错误;
B.电源电压为3V,R的阻值约为10Ω,则滑动变阻器阻值为0时,电路中的增大电流
由于电路中的最大电流小于0.6A,所以电流表的量程应该选择0~0.6A,故B错误;
C.由于电源电压为3V,所以R两端电压不会超过3V,故图乙中电压表选择0~3V量程,分度值为0.1V,示数为2.3V,故C正确;
D.测量R的阻值实验中,多次测量求平均值是为了减小测量误差,故D错误。
故选C。
4.C
【详解】A.由图像可知,当甲两端电压为0.5V时,通过它的电流为0.1A,故A错误;
B.由图像可知,甲是一条过原点的直线,则甲的电阻是不变的,故B错误;
C.由图像可知将甲和乙串联,若电流为0.3A,则它们两端的电压为分别是1.5V和0.5V,由串联电路中总电压等于各分电压之和可知,它们两端的电压
故C正确;
D.由图像可知甲和乙并联,若电压为1V,则通过两电阻的电流分别为0.2A和0.4A,根据并联电路的电流规律可知干路中的电流
故D错误。
故选C。
5.B
【详解】①S闭合时,被短路,电流表测量中的电流,S断开时,两电阻串联,电流表测量串联电路中的电流;电源电压不变,所以有,解得
可以测量出未知电阻的阻值,故①符合题意;
②S往左接通时,被短路,电流表测量通过中的电流,S往右接通时,被短路,电流表测量通过的电流,此时电流表的正负极接反,不可以测量出未知电阻的阻值,故②不符合题意;
③S往左接通时,被短路,电流表测量通过中的电流,S往右接通时,被短路,电流表测量通过的电流,电源电压不变,根据欧姆定律有,解得
可以测量出未知电阻的阻值,故③符合题意;
④只闭合S1时,只有R0接入电路,电流表测量R0电流,只闭合S2时,只有Rx接入电路,电流表测量Rx电流,电源电压不变,根据欧姆定律有,解得
可以测量出未知电阻的阻值,故④符合题意;
故ACD不符合题意,B符合题意。
故选B。
6.D
【详解】AB.阻值过大,电源电压较小,根据可知电路中电流会过小,电流表可能无法读数或者误差过大,AB选项中都用到电流表,所以不能测出阻值,故AB不符合题意;
C.电压表始终测电源电压,示数不变,所以不能测出阻值,故C不符合题意;
D.将电阻箱阻值调到较大的程度,闭合、时,电压表测电源电压,只闭合时,、串联,电压表测电压,根据串联分压原理列式可以得到阻值,故D符合题意。
故选D。
7.D
【详解】根据题意知道,闭合开关后,电流表有示数,说明电路是通路,灯泡没坏,也不是断路,可能是连入电阻太大,电路中电流太小所致,灯泡实际功率太小不足以引起灯泡发光造成的,故下一步操作是移动滑动变阻器滑片,减小变阻器接入电路的阻值,使电路电流变大,灯泡实际功率变大,看灯泡能否发光,由图知道,变阻器的滑片P向右滑动,变阻器接入电路的阻值会减小,故D正确,ABC错误。
故选D。
8.C
【详解】①第1次实验中已知电源电压恒为不变,灯泡电压为,滑动变阻器两端电压为
已知第1次实验中,电流为,此时滑动变阻器接入的阻值为
故①正确;
②由表格数据,根据欧姆定律分别计算5次实验灯泡的电阻,,,,
电压越大,电流越大,灯泡实际功率越大,温度越高,电阻也越大,但第3次实验中电阻比第4次电阻大,所以第3次实验测得的电流是错误的,故②正确;
③由前面计算可知,5次实验中小灯泡正常发光时的电阻最大,故③正确;
④由串联电路电压规律可知,第2次和第4次实验中滑动变阻器两端的电压分别为,
两次电压之比为
故④错误。
故选C。
9.C
【详解】A.如果电流表和电压表位置接反了,电路相当于断路,电压表测量电源电压,电流表示数接近为零。故A不符合题意;
B.已知待测电阻的阻值约为2Ω,测量值应该接近或等于2Ω,不可能为10Ω,与测量次数多少没有关系。故B不符合题意;
C.电压表按15V量程读数,电流表按3A量程读数,得到的电压是实际电压的5倍,所以本该是2Ω的电阻测成了10Ω。故C符合题意;
D.电压表按15V量程读数,电流表按0.6A量程读数,得到的电压是实际电压的5倍,电流是正确电流的,测量的电阻是实际电阻的25倍。故D不符合题意。
故选C。
10.C
【详解】A.“伏安法”测电阻的实验原理为,是欧姆定律的变形式,实验中需要用电压表测量电阻两端的电压,电流表测量电路的电流,故A错误;
BC.此实验中通过移动滑动变阻器来改变电阻两端的电压和通过电阻的电流,多次测量求平均值就是用来减小误差,故B错误,C正确;
D.实验中没有开关,直接通路,是比较危险,需要用开关控制电路的通断,故D错误。
故选C。
11. 开关没有断开 减小误差
【详解】[1]连接好最后一根导线电流表指针立即偏转,即电路被接通,说明小明在连接电路前开关没有断开。
[2]在测量未知电阻的阻值实验中,多次测量求Rx的目的是为了减小误差。
12.
【详解】闭合开关后,滑动变阻器滑片在最左端时,滑动变阻器全部接入电路,电流表示数为,此时可以列等式
①
当滑片在最右端时,滑动变阻器连入电路的阻值为零,故可以列等式
②
联立①②,则电阻。
13. 电流表 电压表
【详解】[1][2]根据电路图可知,电流表串联在电路中,电压表并联在定值电阻R1两端。而该实验小组连接实物图时,将电流表并联在定值电阻R1两端了,电压表串联在电路中了。
14. 串联 3Ω
【详解】[1]根据题意知道,灯泡正常发光时的电压UL=2.5V, 要使灯泡在4V的电源上正常发光应串联一个电阻分压。
[2]正常发光时电路的电流
因为串联电路中总电压等于各分电压之和,所以串联电阻两端的电压
UR=U-UL=4V-2.5V=1.5V
因串联电路中各处的电流相等,由知道,串联电阻的阻值
15. 滑动变阻器滑片没有滑到阻值最大处 开关闭合了
【详解】[1][2]连接电路过程中,开关应处于断开状态,闭合开关前,滑动变阻器滑片应位于最大阻值处;图中存在的问题是:连接电路时滑动变阻器滑片没有滑到阻值最大处和开关闭合了。
16. 右 左 C
【详解】[1]由图知,滑动变阻器的下面接了左边的接线柱,所以在闭合开关前,应将滑片移至最右端,使其阻值最大,起到保护电路的作用。
[2]闭合开关后,要使小灯泡的亮度增加,则应减小滑动变阻器的阻值,应将滑片向左端滑动。
[3]灯丝的电阻随温度的升高而增大,灯泡两端的电压越大,灯泡的实际功率越大温度越高,则其电阻越大。故AB不符合题意,C符合题意。
故选C。
17.(1)
(2)灯泡断路
(3) 0.5 0.8 8.3
【详解】(1)滑片向左移,连入电路的阻值增大,故变阻器右下接线柱连入电路中,如下所示:
(2)正确连接电路,闭合开关后,灯与定值电阻并联后再与变阻器串联,A1测干路的电流,A2定值电阻的电流,根据并联电路电流的规律,A1示数应大于A2示数,发现小灯泡不发光,且两个电流表的示数相同(接线均完好,导线无断路),则故障原因可能是灯泡断路。
(3)[1][2][3]闭合开关,移动滑片,并联电路各支路电压相等,灯的电压为2.5V时,灯正常发光,故当观察到电流表A2示数为
说明小灯泡正常发光;此时电流表A1示数(大于0.5A)如图乙所示,故这个电流表选用大量程,分度值为0.1A,电流表的示数为 0.8A,由并联电路电流的规律,通过灯的电流为IL=I-I2=0.8A-0.5A=0.3A
则小灯泡的电阻为
18.(1)10
(2)4V
【详解】(1)由电路图知,电阻R0与电阻箱RP串联在电路中,电流表测电路中的电流,电压表测R0两端的电压。当电阻箱接入电路的阻值为10欧,电流表示数为0.2A,则有
当电阻箱接入电路的阻值为30欧,则有
解以上两式得,电源电压U=4V,R0的阻值为10欧。
(2)由第(1)小题的分析知,电源电压为4V。
19.(1) ;(2)见解析;(3)
【详解】(1)由分析可知,定值电阻R0与待测电阻Rx电流表、电源串联组成电路,然后把开关并联在R0两端。如图所示:
(2)实验步骤和需要的物理量:
a.按电路图连接好实验的电路;
b.断开开关S,读出此时电流表的示数I1;
c.闭合开关S,读出此时电流表的示数I2。
(3)在步骤b中, R0与Rx串联,电路中的电流为I1;在步骤c中,电路为Rx的简单电路,电路中的电流为I2;因电源电压不变,且串联电路中总电阻等于各分电阻之和,所以,电源电压
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