内容正文:
专题练习6 特殊方法测电阻
类型1 安阻法测电阻
1.(北京通州区期中)在测量未知电阻Rx阻值的实验中,提供的实验器材有:稳压电源(电压未知)、电流表、电压表、阻值已知的定值电阻R0等。现有下图所示的几种测量电路,在不拆改电路的前提下,能够测量出待测电阻Rx阻值的电路是( )
2.用如图所示的电路测量定值电阻Rx的阻值。
如果没有电压表,电源电压未知,可以用最大阻值为R0的滑动变阻器来测量电阻Rx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I1;滑动变阻器滑片在最右端时,电流表示数为I2,则电阻Rx= (用题中所给物理量的符号表示)。
3.(河北保定二模改编)小华想测量手边一个未知电阻的阻值,要求只用电流表而不用电压表,在老师的帮助下,利用下图的电路图巧妙地测出了未知电阻的阻值Rx,其中R0是定值电阻,请把实验步骤补充完整:
①断开开关S2、闭合开关S1,记录电流表的示数为I0;
② ;
③未知电阻的表达式:Rx= (用已知量和测量的物理量的符号表示)。
4.某同学利用如图甲所示的装置测量小灯泡正常发光时的电阻,电源电压为3 V,小灯泡的额定电压为2.5 V。
(1)在图甲中所示的电路中,有一根导线连错了,请找出来画上“×”,并画出正确的连接方式;
(2)正确连接电路闭合开关,发现小灯泡不亮,电流表几乎无示数,电压表示数接近电源电压,则可能出现的故障是 ;
(3)排除故障后继续实验,得到了如表所示的实验数据:
实验次数
电压U/V
电流I/A
电阻R/Ω
1
1.0
0.18
5.56
2
1.5
0.22
6.82
3
2.0
0.26
7.69
4
2.5
小灯泡正常发光时,电流表的示数如图乙所示,此时小灯泡的电阻为 Ω(保留两位小数)。
(4)分析实验数据可以发现,小灯泡两端的电压越大,小灯泡的电阻越大,这是因为小灯泡的电阻受到 的影响;
(5)该同学将电源换成6 V的电源后,用该电路测量正常发光时电压为3.8 V的小灯泡的电阻。但是实验时发现电压表“0~15 V”的测量范围损坏,而“0~3 V”的测量范围完好,在不增加实验器材的情况下,请写下需要的实验步骤: ;
(6)在测量正常发光时电压为2.5 V的小灯泡的电阻时,由于电压表损坏,他多领了一个电流表和已知阻值为R0的定值电阻,设计了如图丙所示的电路进行测量:
①闭合开关S,调节滑动变阻器的滑片,使电流表A2的示数为 ;记录电流表A1的示数I1;
②小灯泡正常发光时的电阻为R阻= (用已知的和测量的物理量表示)。
类型2 伏阻法测电阻
5.某同学在没有电流表的情况下,利用电压表和已知阻值的定值电阻R0,测量未知电阻Rx的阻值。图中不能实现测量Rx阻值的电路图是( )
6.(云南曲靖期中)小靖想利用如图所示器材测量未知电阻Rx的阻值,先闭合开关S、S1,记下电压表的示数U1,接下来应进行的实验操作是 ,则Rx= (用测得的量与已知量表示)。
7.(四川成都金牛区期末)小静同学用如图所示电路测电阻Rx的阻值,其中电源电压为U。他们的实验步骤如下:
(1)将电压表接在B、C两点间, 开关S1、S2,将滑动变阻器滑片移到某一位置,再将电阻箱R的阻值调为R1,使电压表示数为U1;
(2)断开两个开关,将电压表的一个接线柱由 点改接到D点;
(3)只闭合开关S1,反复调节 使电压表的示数再次为U1,此时电阻箱的阻值为R2;
(4)待测电阻的阻值Rx= ;
(5)若操作无误,但步骤(3)中反复调节始终无法实现电压表的示数与步骤(1)中相同,则此时R1与Rx的大小关系是:R1 Rx。
8.小红同学在“用伏安法测量某定值电阻R的阻值”的实验中:
(1)本实验的原理是 。
(2)请用笔画线代替导线,将图甲所示的电路连接完整(要求滑片向右移动时,电流表的示数变大,连线不得交叉)。
(3)该实验中,滑动变阻器的作用除保护电路外,还具有的作用是 。
(4)连接好电路,闭合开关移动滑片,当电压表的示数如图乙所示时,电流表的示数如图丙所示,则通过定值电阻R的电流为 A,定值电阻R的阻值为 Ω。
【拓展】 (5)将实验中的定值电阻换成了小灯泡,用同样的方法测定小灯泡的电阻。多测几组数据,根据实验数据分别计算出不同电压下的小灯泡的电阻,发现每次测出的电阻的大小不相同,原因是 。
(6)小红同学不用电流表,设计了如图丁所示的电路图,其中电源电压未知且恒定,另一定值电阻的阻值为R0,测出了未知电阻Rx的阻值,操作如下:
①闭合S1、S2时,电压表的示数为U1。
②闭合S1,断开S2,电压表的示数为U2。
③未知电阻Rx的表达式:Rx= (用U1、U2、R0表示)。
类型3 等效法测电阻
9.(四川泸州泸县模拟)实验室要测量一只阻值为数百欧的电阻Rx,提供的器材有:干电池两节、学生用电压表(测量范围为0~3 V)、滑动变阻器R(100 Ω 2 A)和电阻箱R0(0~9 999 Ω 5 A)各一只、开关和导线若干。小李同学提出了自己的设计方案如图所示,并进行了如下实验:
①把电阻箱的阻值调为0,读出电压表的示数U1=3 V。
②把电阻箱的阻值调如图甲所示值,此时电压表的示数如图乙所示,则根据测量的数据可知,电源电压U= V,电阻箱的读数是 Ω,电压表的示数是 V,根据这组数可求出未知电阻的阻值是 Ω。
10.(江西南昌青山湖区期中)小迪同学在实验室做“伏安法测电阻”的实验。
(1)图甲中电路未连接完整,请用笔画线代替导线将电路连接完整。
(2)电路连接完整后,某次实验时,电压表和电流表示数如图乙所示,则该次测得的待测电阻阻值为 Ω。
(3)完成该实验后,小迪想起老师说过电压表的电阻无穷大,她想知道这个“无穷大”究竟有多大。在老师的指导下,她选用以下器材进行实验:两节新干电池、灵敏电流计G、定值电阻R0、电阻箱R、电压表V、两个开关和若干导线。
她的实验步骤如下:
①按图丙连接电路;
②断开S1,闭合S2,记下此时灵敏电流计的示数为0.6 mA;
③断开S2,闭合S1,调节电阻箱使灵敏电流计的示数仍为0.6 mA,此时电阻箱读数如图丁所示。
由实验可得,此电压表的电阻为 Ω。
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专题练习6 特殊方法测电阻
类型1 安阻法测电阻
1.(北京通州区期中)在测量未知电阻Rx阻值的实验中,提供的实验器材有:稳压电源(电压未知)、电流表、电压表、阻值已知的定值电阻R0等。现有下图所示的几种测量电路,在不拆改电路的前提下,能够测量出待测电阻Rx阻值的电路是( C )
A项,两电阻串联,电流表测量电路的电流,电阻两端的电压无法算出,根据R=知,不能测量出待测电阻Rx的阻值,故A不符合题意;B项,两电阻串联,开关S1闭合时,电压表测量未知电阻Rx两端的电压,电路中的电流无法算出,根据R=知,不能测量出待测电阻Rx的阻值,故B不符合题意;C项,只闭合S时,只有R0接入电路中,电流表测此时电路中的电流,可计算出电源电压,两开关都闭合时两电阻并联,电流表测干路电流;根据并联电路电流的关系算出定值电阻Rx的电流,根据电源电压不变列式可求出Rx的阻值,故C符合题意;D项,只闭合S时,两电阻串联,电流表没有接入电路,不能测量出电路中的电流;两开关都闭合时只有R0接入电路中,电流表测此时电路中的电流,待测电阻两端的电压无法算出,根据R=知,不能测量出待测电阻Rx的阻值,故D不符合题意。
2.用如图所示的电路测量定值电阻Rx的阻值。
如果没有电压表,电源电压未知,可以用最大阻值为R0的滑动变阻器来测量电阻Rx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I1;滑动变阻器滑片在最右端时,电流表示数为I2,则电阻Rx= (用题中所给物理量的符号表示)。
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I1,此时可以列等式U=I1(R0+Rx)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U=I2Rx②,联立①②,则电阻Rx=。
3.(河北保定二模改编)小华想测量手边一个未知电阻的阻值,要求只用电流表而不用电压表,在老师的帮助下,利用下图的电路图巧妙地测出了未知电阻的阻值Rx,其中R0是定值电阻,请把实验步骤补充完整:
①断开开关S2、闭合开关S1,记录电流表的示数为I0;
② 断开开关S1、闭合开关S2,记录电流表的示数为I ;
③未知电阻的表达式:Rx= (用已知量和测量的物理量的符号表示)。
4.某同学利用如图甲所示的装置测量小灯泡正常发光时的电阻,电源电压为3 V,小灯泡的额定电压为2.5 V。
(1)在图甲中所示的电路中,有一根导线连错了,请找出来画上“×”,并画出正确的连接方式;
见解析图
(2)正确连接电路闭合开关,发现小灯泡不亮,电流表几乎无示数,电压表示数接近电源电压,则可能出现的故障是 灯泡断路 ;
(3)排除故障后继续实验,得到了如表所示的实验数据:
实验次数
电压U/V
电流I/A
电阻R/Ω
1
1.0
0.18
5.56
2
1.5
0.22
6.82
3
2.0
0.26
7.69
4
2.5
小灯泡正常发光时,电流表的示数如图乙所示,此时小灯泡的电阻为 8.33 Ω(保留两位小数)。
(4)分析实验数据可以发现,小灯泡两端的电压越大,小灯泡的电阻越大,这是因为小灯泡的电阻受到 温度 的影响;
(5)该同学将电源换成6 V的电源后,用该电路测量正常发光时电压为3.8 V的小灯泡的电阻。但是实验时发现电压表“0~15 V”的测量范围损坏,而“0~3 V”的测量范围完好,在不增加实验器材的情况下,请写下需要的实验步骤: 见解析 ;
(6)在测量正常发光时电压为2.5 V的小灯泡的电阻时,由于电压表损坏,他多领了一个电流表和已知阻值为R0的定值电阻,设计了如图丙所示的电路进行测量:
①闭合开关S,调节滑动变阻器的滑片,使电流表A2的示数为 ;记录电流表A1的示数I1;
②小灯泡正常发光时的电阻为R阻= ② (用已知的和测量的物理量表示)。
(1)根据实验电路图要求,电压表应与灯泡并联,电流表串联在电路中,如图所示:
(2)小灯泡不亮,电流表几乎无示数,表明电路可能存在断路,电压表示数接近电源电压,表明电压表到电源两极为通路,则可能出现的故障是灯泡断路。
(3)如图所示,电流表接入测量范围为0~0.6 A,分度值为0.02 A,示数为0.3 A,故此时小灯泡正常发光时的电阻为RL==≈8.33 Ω。
(4)根据表格数据可知,当灯泡两端电压不断增加时,灯泡的亮度不断增加,温度上升,电阻不断增大,故灯泡的电阻与温度有关。
(5)当电源电压为6 V,灯泡正常发光时的电压为3.8 V,滑动变阻器两端电压为U滑=U-U额=6 V-3.8 V=2.2 V,故可以将电压表改接到滑动变阻器两端,移动滑动变阻器,直到电压表示数即滑动变阻器两端电压为2.2 V时,灯泡两端电压为3.8 V刚好正常发光,再测量出对应的电流计算电阻。
(6)如图所示,L与R0并联,当L正常发光时,L与R0两端电压均为2.5 V,故此时R0的电流为I0=,即当调节滑动变阻器的滑片,使电流表A2的示数为时,灯泡正常发光,记录电流表A1的示数即灯泡正常发光时的电流为I1;根据欧姆定律,此时灯泡正常发光时的电阻为R阻=。
类型2 伏阻法测电阻
5.某同学在没有电流表的情况下,利用电压表和已知阻值的定值电阻R0,测量未知电阻Rx的阻值。图中不能实现测量Rx阻值的电路图是( B )
由A图知,当开关闭合时,R0短路,电压表测电源电压,设此时示数为U1;开关断开时,R0与Rx串联,电压表测Rx两端的电压,设此时示数为U2,则此时R0两端的电压为U1-U2;根据串联电路电流处处相等,可列出等式=,推导得出Rx=×R0,所以此电路可以测出Rx的阻值,故A不符合题意;由B图知,当开关闭合时,Rx被短路,电压表测电源电压;当开关断开时,Rx与R0串联,电压表仍测电源电压,无法推导出通过Rx的电流,所以此电路不能测出Rx的阻值,故B符合题意;由C图知,当开关掷到1挡时,只有Rx接入电路,电压表测电源电压,设此时示数为U1;当开关掷到2挡时,Rx与R0串联,电压表测Rx两端的电压,设此时示数为U2,则此时R0两端电压为U1-U2;根据串联电路电流处处相等,可列出等式=,推导得出Rx=×R0,所以此电路可以测出Rx的阻值,故C不符合题意;由D图知,当开关掷到1挡时,只有R0接入电路,电压表测电源电压,设此时示数为U1;当开关掷到2挡时,Rx与R0串联,电压表测R0两端的电压,设此时示数为U2,则此时Rx两端电压为U1-U2;根据串联电路电流处处相等,可列出等式=,推导得出Rx=×R0,所以此电路可以测出Rx的阻值,故D不符合题意。
6.(云南曲靖期中)小靖想利用如图所示器材测量未知电阻Rx的阻值,先闭合开关S、S1,记下电压表的示数U1,接下来应进行的实验操作是 断开S1,记下电压表示数U2 ,则Rx= R0 (用测得的量与已知量表示)。
7.(四川成都金牛区期末)小静同学用如图所示电路测电阻Rx的阻值,其中电源电压为U。他们的实验步骤如下:
(1)将电压表接在B、C两点间, 闭合 开关S1、S2,将滑动变阻器滑片移到某一位置,再将电阻箱R的阻值调为R1,使电压表示数为U1;
(2)断开两个开关,将电压表的一个接线柱由 C 点改接到D点;
(3)只闭合开关S1,反复调节 电阻箱和滑动变阻器 使电压表的示数再次为U1,此时电阻箱的阻值为R2;
(4)待测电阻的阻值Rx= R1-R2 ;
(5)若操作无误,但步骤(3)中反复调节始终无法实现电压表的示数与步骤(1)中相同,则此时R1与Rx的大小关系是:R1 < Rx。
8.小红同学在“用伏安法测量某定值电阻R的阻值”的实验中:
(1)本实验的原理是 R= 。
(2)请用笔画线代替导线,将图甲所示的电路连接完整(要求滑片向右移动时,电流表的示数变大,连线不得交叉)。
如图所示:
(3)该实验中,滑动变阻器的作用除保护电路外,还具有的作用是 改变电路中电流,多次测量取平均值,减小误差 。
(4)连接好电路,闭合开关移动滑片,当电压表的示数如图乙所示时,电流表的示数如图丙所示,则通过定值电阻R的电流为 0.3 A,定值电阻R的阻值为 9 Ω。
【拓展】 (5)将实验中的定值电阻换成了小灯泡,用同样的方法测定小灯泡的电阻。多测几组数据,根据实验数据分别计算出不同电压下的小灯泡的电阻,发现每次测出的电阻的大小不相同,原因是 小灯泡灯丝的电阻随温度变化而变化 。
(6)小红同学不用电流表,设计了如图丁所示的电路图,其中电源电压未知且恒定,另一定值电阻的阻值为R0,测出了未知电阻Rx的阻值,操作如下:
①闭合S1、S2时,电压表的示数为U1。
②闭合S1,断开S2,电压表的示数为U2。
③未知电阻Rx的表达式:Rx= (用U1、U2、R0表示)。
类型3 等效法测电阻
9.(四川泸州泸县模拟)实验室要测量一只阻值为数百欧的电阻Rx,提供的器材有:干电池两节、学生用电压表(测量范围为0~3 V)、滑动变阻器R(100 Ω 2 A)和电阻箱R0(0~9 999 Ω 5 A)各一只、开关和导线若干。小李同学提出了自己的设计方案如图所示,并进行了如下实验:
①把电阻箱的阻值调为0,读出电压表的示数U1=3 V。
②把电阻箱的阻值调如图甲所示值,此时电压表的示数如图乙所示,则根据测量的数据可知,电源电压U= 3 V,电阻箱的读数是 360 Ω,电压表的示数是 1.2 V,根据这组数可求出未知电阻的阻值是 240 Ω。
①把电阻箱的阻值调为0,读出电压表的示数U1=3 V,此时只有电阻Rx接入电路,则电源电压U=U1=3 V;②把电阻箱的阻值调如图甲所示值,此时电阻箱的读数R=1 000 Ω×0+100 Ω×3+10 Ω×6+1 Ω×0=360 Ω;图乙中,电压表选用小测量范围,分度值为0.1 V,电压表读数为U′=1.2 V;根据串联电路电压的规律,电阻箱两端的电压为U2=U-U′=3 V-1.2 V=1.8 V;电路中的电流为I===0.005 A,由欧姆定律可得,待测电阻的阻值:Rx===240 Ω。
10.(江西南昌青山湖区期中)小迪同学在实验室做“伏安法测电阻”的实验。
(1)图甲中电路未连接完整,请用笔画线代替导线将电路连接完整。
见解析图
(2)电路连接完整后,某次实验时,电压表和电流表示数如图乙所示,则该次测得的待测电阻阻值为 10 Ω。
(3)完成该实验后,小迪想起老师说过电压表的电阻无穷大,她想知道这个“无穷大”究竟有多大。在老师的指导下,她选用以下器材进行实验:两节新干电池、灵敏电流计G、定值电阻R0、电阻箱R、电压表V、两个开关和若干导线。
她的实验步骤如下:
①按图丙连接电路;
②断开S1,闭合S2,记下此时灵敏电流计的示数为0.6 mA;
③断开S2,闭合S1,调节电阻箱使灵敏电流计的示数仍为0.6 mA,此时电阻箱读数如图丁所示。
由实验可得,此电压表的电阻为 4 298 Ω。
(1)伏安法测电阻的实验中,电压表应并联在被测电阻两端,由图乙可知,电压表使用的是0~3 V量程,由此连接实物图,如图所示:
(2)由图乙可知,电压表的测量范围为0~3 V,分度值为0.1 V,电压表的示数为2 V;电流表的测量范围为0~0.6 A,分度值为0.02 A,电流表的示数为0.2 A,由欧姆定律得,待测电阻的阻值:R===10 Ω。(3)由图丙可知,断开S1,闭合S2时,电压表与电阻R0串联;断开S2,闭合S1时,电阻箱与电阻R0串联,两次灵敏电流计的示数均为0.6 mA,所以电压表的电阻与电阻箱连入阻值相等,由图丁知,电阻箱的阻值为4 298 Ω,即电压表的电阻为4 298 Ω。
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