内容正文:
【第十四章欧姆定律】
四、欧姆定律的应用
一、单选题
1.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( )
A. B.
C. D.
2.在用伏安法测电阻的实验中,某同学连接好电路后用开关试触时,发现电流表、电压表的指针偏转如图所示原因是( )
A.电流表超过量程,电压表接反了
B.电流表、电压表都超过量程
C.电流表接反了、电压表超过量程
D.电流表电压表都接反了
3.下列各图,不能测出电阻Rx的阻值的是(电阻R0已知)( )
A. B.
C. D.
4.如图所示是利用伏安法测电阻的部分电路,若考虑电表内阻对电路的影响,则关于测量误差和产生原因,下列说法正确的是( )
A.测量值偏大,是由于电流表示数较Rx电流偏大
B.测量值偏大,是由于电压表示数较Rx两端电压偏大
C.测量值偏小,是由于电流表示数较Rx电流偏小
D.测量值偏小,是由于电压表示数较Rx两端电压偏小
5.小张同学通过观看“天宫课堂”了解到了许多有趣的实验,下列实验能在失重的空间站内完成的是( )
A.用伏安法测电阻 B.验证植物根的向地性
C.进行粗盐的提纯 D.放入水中的乒乓球上浮
6.要测量一个阻值约为500Ω的电阻Rx.提供的器材有:干电池两节,学生用电压表(量程为0~3V、0~15V)、学生用电流表(量程为0~0.6A、0~3A)、滑动变阻器R1(10Ω、1A )、电阻箱R2(0~9999Ω)以及单刀双掷开关各一只,开关、导线若干.以下四种电路中,可以较准确地测出Rx阻值的是( )
A.①②③ B.②④ C.③④ D.只有②
7.如图所示电路中,电源电压均不变,R0为阻值已知的定值电阻,R为最大阻值已知的滑动变阻器,利用下列电路图能够测出待测电阻Rx阻值的是( )
A. B.
C. D.
8.小明在实验室所提供的器材中选择合适的器材,设计如下电路,为已知阻值的定值电阻,其中不能测出未知电阻Rx的电路是( )
A.
B.
C.
D.
二、多选题
9.对于“探究电流跟电阻的关系”和“伏安法测量电阻”的这两个实验,下列说法正确的是( )
A.它们都是采用控制变量的研究方法
B.它们的实验电路在教科书中是相同的
C.前者多次测量的目的是分析多组数据,得出电流跟电阻的关系
D.后者多次测量的目的是取电阻的平均值,减小误差
10.如图是“伏安法测电阻”的实验电路图。关于该实验,下列说法正确的是( )
A.实验原理是
B.滑动变阻器的作用是改变电路电流
C.多次测量取平均值是为了寻找普遍规律
D.实验结束,断开开关即可离开实验室
11.如图所示,是定值电阻R和小灯泡L中电流随电压变化的图像,由图像可知( )
A.乙是小灯泡L的I﹣U图像
B.当甲两端电压为1V时,R甲=2.5Ω
C.定值电阻的阻值为10Ω
D.定值电阻R和小灯泡L并联接在4V的电源上,干路中的电流是1.2A
12.某同学在没有电流表的情况下,利用电压表和已知阻值的电阻R1来测量未知电阻Rx的阻值,下图中能测出Rx阻值的电路是( )
A. B.
C. D.
13.利用一块电压表和阻值已知的电阻R0测量电阻Rx的阻值。小雨选择了满足实验要求的器材,电源电压保持不变,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,则下列四个选项中正确的是( )
A.实验过程中,通过R0的电流始终相同
B.如果在S1和电源之间接入滑动变阻器,可实现多次电阻测量
C.Rx的表达式可以为
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
14.已知定值电阻的阻值和未知电阻的额定电压,利用下列四种电路,通过控制开关,既能测出的阻值,又能测出的额定功率的是( )
A. B.
C. D.
15.某同学设计了以下四种电路,其中电源两端电压不变且未知,R0是阻值已知的定值电阻。在实验中不拆改电路的情况下,能够测量出未知电阻,Rx阻值的电路是( )
A. B.
C. D.
16.为了测量未知定值电阻Rx的阻值,小阳利用满足实验要求的恒压学生电源、已知阻值的定值电阻R、电流表、电压表、开关和导线设计了以下电路,在不拆改电路的前提下,能够实现测量目的的是( )
A. B.
C. D.
17.在测量未知电阻R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四种测量电路,在不拆改电路的前提下,能够测量出未知电阻 Rx阻值的电路是( )
A. B.
C. D.
三、填空题
18.用如图甲所示电路测量额定电压为2.5V小灯泡的电阻,根据实验数据绘制的小灯泡的I-U图象如图乙所示。
(1)保证实验顺利进行,应选用 (填序号)滑动变阻器。
A.“50Ω0.5A”
B.“50Ω0.3A”
C.“10Ω0.2A”
(2)电路连接完整后闭合开关,小灯泡不亮,电流表有示数,电压表无示数,可能是小灯泡 。
(3)排除故障后进行实验,当滑动变阻器的滑片位于某一位置时,电流表示数如图丙所示,为测量小灯泡正常发光时的电阻,应将滑片向 (选填“左”或“右”)移动。
(4)由图象可知,实验过程中小灯泡的电阻是逐渐变大的,滑动变阻器接入电路的电阻是逐渐变小的,则小灯泡电阻的变化量 (选填“大于”、“小于”或“等于”)滑动变阻器电阻的变化量。
19.用如图所示的电路及电阻箱测量小灯泡电阻时,若每次只能接入其中的一个,则应首先将 (选填“电阻箱”“灯泡”)接入电路的M、N之间,读出电流表示数I,然后将另一个接入M、N之间并使得电流表读数 (选填“大于”“等于”或“小于”)I.
20.某小组用伏安法测电阻的实验电路图如图甲所示:
(1)该实验改变电阻两端的电压和通过的电流多测几次的目的是: ;
(2)他们正确连接电路进行实验,某次实验中电压表示数如图乙所示,电流表示数如图丙所示,电压表的示数为 V,电流表的示数为 ,被测电阻Rx= Ω。
21. 实验室要测量一只阻值约为数百欧的电阻RX.能提供的器材有:干电池两节、学生用电压表(量程为0~3V、0~15V)、学生用电流表(量程为0~0.6A、0~3A)、滑动变阻器R(100Ω 2A)和电阻箱R0(0~9999Ω、5A)各一只、开关和导线若干。各组同学都提出了自己的设计方案,下面是其中三组同学的设计方案(电路图)。
(1) 你认为三种设计方案中不可行的是 ,原因是: 。
(2) 在可行的方案中,你认为 组的设计方案可以让测量结果更准确。
理由是: 。
22.在测量小灯泡电阻的实验中,正确连接电路并闭合开关后,电压表和电流表的示数如图所示,则流过小灯泡的电流为 A,小灯泡的电阻为 Ω。
23.小龙想利用一块电压表和阻值已知的电阻 R0测量电阻 Rx 的阻值。小龙选择了满足实验要求的器材,连接了如图所示的实验电路。当闭合开关 S 和 S1 时,电压表测量电阻 Rx 两端的电压 U1;闭合开关S 和和S2 时,电压表测量电源两端的电压 U2。请你用 U1、U2 和 R0 写出 Rx 的表达式,Rx= 。
四、计算题
24.如何用一个电压表和一个已知电阻来测量某未知电阻?小听关于这一问题设计了如图所示的电路。已知R1为10Ω,闭合S,断开S1时,电压表的读数是2.0V,再闭合S1时电压表的示数是3.0V。(已知整个实验过程中电池的电压不变),求被测电阻R2的阻值。
25.如图甲所示,是某兴趣小组在“伏安法测电阻”实验中分别作出R1、R2的U﹣I图象.小明利用R1、R2两个电阻设计了如图乙所示的实验电路,此时,电流表示为0.6A,则:
(1)R1的阻值大小?
(2)在图乙的实验中R2的阻值为多少?
(3)此电路1分钟内R1、R2消耗的电能之和是多少?
(4)如果小红将R1、R2串联,接入6V的电源两端,则通过R2的电流是多大?
五、作图题
26.如图是用电压表、电流表测量灯泡L两端电压和通过它的电流的部分电路图。请你在图的虚线框内填入电压表、电流表的符号,并将图中的实物图按电路图连接起来。
27.已知灯泡的额定电流I额,小华利用如图所示的电路测出了该灯泡的额定功率,请在虚框内补上灯泡、电压表和定值电阻R(阻值已知)这三个元件的符号。
六、实验探究题
28. 某实验小组在测量未知电阻阻值的实验中,用到的实验器材有:学生电源、未知电阻、电压表、电流表、开关、滑动变阻器、导线若干。
(1)请画一根导线把图甲所示的实验电路补充完整,并且使滑动变阻器接入电路的阻值最大 ;
(2)电路连接正确后,闭合开关,发现电流表无示数而电压表有示数,则电路中的故障可能是未知电阻 (选填“断路”或“短路”);
(3)排除故障后闭合开关,当电流表示数为时,电压表示数如图乙所示,由该组数据初步计算被测电阻的阻值为 ;通过调节滑动变阻器,测得多组电压值和电流值,最后算出的电阻平均值,这样做的目的是 ;
(4)完成上述实验后,实验小组的同学利用阻值已知的定值电阻和另一个电压表,设计了如图丙所示的电路来测量额定电压为的小灯泡正常发光时的阻值。
①闭合开关,调节滑片的位置,使电压表的示数为 ;
②保持滑片位置不变,读出电压表的示数为;
③计算出小灯泡正常发光时的阻值 。
29.某物理实验小组正在使用“伏安法”测量未知电阻阻值,实验电路如图甲所示(电源电压3V)。
(1)请你用笔画线代替导线,将图甲中电路连接完整,导线不得交叉 ;团合开关S前,应将滑动变阻器滑片P移到最 端(选填“左”或“右”)。
(2)闭合开关后,发现电流表无示数,电压表有示数且示数接近3V,则电路故障原因可能是 。
(3)排除故障后,当滑片移到某一位置时,电压表示数为1.6V,电流表示数如图乙所示,其读数为 A,则未知电阻 Ω。接下来测量多组实验数据算出平均值,这是为了减小测量带来的 。
(4)利用图甲实验器材还能完成下列探究实验____(选填“A”或“B”)。
A.探究电流与电压的关系 B.探究电流与电阻的关系。
(5)实验中电流表突然损坏,小组同学经过讨论设计了一种实验方案也可测出阻值。电路如图丙所示,电源电压未知且恒定不变,a、b为滑动变阻器左右两个端点,滑动变阻器最大阻值为,请你把以下测量步骤补充完整。
①闭合开关S,滑片p移到a端时,读出电压表示数为;
②闭合开关S, ,读出电压表示数为;
③待测电阻 (用已知和测量出的物理量符号表示)。
30.小红和小华做“用电流表、电压表测电阻”实验。现有待测导体两个(分别是电阻R和小灯泡L),其余的器材相同且完好,其中滑动变阻器上均标有“1A”字样。他们分别选择一个待测导体,与电源、电流表、开关正确串联,其中一人将电压表并联在待测导体两端,另一人将电压表并联在滑动变阻器两端。小红和小华均规范操作,并将刚闭合开关时的电压表示数记录实验序号1中。实验过程中,两位同学观察到电流表示数的最小值均为0.2安,电流表示数的最大值分别为0.58安、0.3安。他们讨论后分别计算出了定值电阻R的平均值与小灯泡L电阻的平均值,表1、表2中记录了两人的实验部分数据。
表1小红实验数据
实验序号
电压(伏)
电流(安)
1
4.0
2
2.8
0.3
3
0
表2小华实验数据
实验序号
电压(伏)
电流(安)
1
2.0
2
3.5
0.24
3
根据上述信息
(1) 将电压表并联在滑动变阻器(选填“小红”或“小华”),理由是: 。
(2)求小红和小华实验所用电源的电压U。(写出主要的推理和分析过程)
(3)求定值电阻R的平均值。(精确到0.1欧姆)
(4)将小灯泡L电阻的平均值作为小灯泡的电阻,你认为这样做合理吗?为什么?
七、综合题
31.在某次课外实验中,老师让同学们尝试测一个阻值约为100Ω的电阻Rx。老师提供的器材有:恒压电源(电压恒为U=3V)、电流表A1(量程为0~0.6A)、电压表V1(量程为0~3V)、定值电阻R1=20Ω、电阻箱R2(0~9999Ω,5A)各一个,开关S、导线若干。小明和同学经过思考后选用上述部分器材设计了一个实验,较精确地测出未知电阻Rx的阻值,实验电路如图所示。
(1)连接电路的过程中,开关S应处于 状态。
(2)根据小明和同学设计的电路图,当调节电阻箱R2使电压表V1的示数为1.5V时,记录下电阻箱接入电路的阻值为R0,此时Rx R0(选填“>”、“<”或“=”)。
(3)小明调节电阻箱使电压表V1的示数为U2时,记录下电阻箱接入电路的阻值为R2,则Rx的测量值为 (用字母U、U2、R2表示)。
(4)实验后老师告诉小明,该实验仍然有局限,原因在于电压表V1不是理想电表,即它的电阻不是无穷大,则Rx的测量值与真实值相比 (选填“偏大”或“偏小”)。
32.在"用伏安法测小灯泡的电阻"实验中,连接的电路如图甲所示。待测小灯泡的额定电压为2.5V,电源电压为3V。
(1)在连接电路时,开关必须 ,滑动变阻器的滑片应位于 端。
(2)闭合开关,移动变阻器的滑片,多次测量,并绘出小灯泡的I-U图像如图乙所示,则小灯泡正常发光时的电阻为 Ω(保留1位小数)。
(3)由图像可知,小灯泡两端电压增大时,其电阻 (选填"变化"或"不变")。
(4)实验中,当滑动变阻器接入电路中的阻值为10Ω时,小灯泡的实际功率为 W。
答案解析部分
1.【答案】B
2.【答案】A
3.【答案】C
4.【答案】B
【解析】【解答】由图可知,电流表和Rx串联,测量Rx的电流,电压表测量Rx和电流表的总电压,若考虑电流表有内阻,则电压表的示数大于Rx两端的真实电压,由 可知测得的Rx阻值偏大。ACD不符合题意,B符合题意。
故答案为:B。
【分析】根据R=,电流表示数是真实的,若考虑电表内阻对电路的影响 ,判断电压表的示数情况,从而判断电阻的测量值偏大还是偏小。
5.【答案】A
6.【答案】D
【解析】【解答】①由电路图可知,被测电阻和滑动变阻器串联,电压表测量电阻Rx两端电压,电流表测量通过电路的电流,但由于Rx=500Ω>R1=10Ω;所以电路中的电流几乎不变,无法多次测量减小求平均值;②由电路图可知,闭合总开关,单刀双掷开关可以使电压表分别测量Rx两端电压和电源电压,根据串联电路特点可知电阻箱两端电压,已知电阻箱的阻值和两端电压,根据欧姆定律即可求出电路中的电流,最后利用R=即可求出被测电阻,由于电阻箱的阻值变化范围比较大,可以改变电阻箱的位置起到多次测量减小求平均值,减小误差;③由电路图可知,电阻箱与被测电阻并联,闭合总开关,当单刀双掷开关与Rx连接,读出电流表示数,当单刀双掷开关与R2连接,保持滑动变阻器的滑片不动,调节R2的阻值,使电流表示数与原来的示数相同,读出电阻箱R2值,即为Rx的阻值,可以进行多次测量;由于电阻箱R2的阻值不是连续的,则测量的值只能精确到1Ω;④由电路图可知,电阻箱与被测电阻并联,闭合总开关,当单刀双掷开关与Rx连接,电压表测量Rx两端电压,读出电压表示数;当单刀双掷开关与R2连接,保持滑动变阻器的滑片不动,调节R2的阻值,使电压表示数与原来的示数相同,读出电阻箱R2值,即为Rx的阻值,可以进行多次测量;由于电阻箱R2的阻值不是连续的,则测量的值只能精确到1Ω;综合上面的分析可知,可以较准确地测出Rx阻值的是②.
故答案为:D.
【分析】利用电压表或电流表测量未知电阻时,由于未知电阻较大,需要相对较大的滑动变阻器,根据串联电路分压规律,可以计算未知电阻的大小。
7.【答案】D
【解析】【解答】A.根据图像,电压表测量的是电源电压,不能测量未知电阻的分压,不能测量电阻,A不符合题意;
B.根据图像,电流表测量了干路电流,不能测量未知电阻的电流,不能测量电阻,B不符合题意;
C.根据图像,电流表测量电流,但不能测量未知电阻的电压,不能测量电阻,C不符合题意;
D.根据滑片在最大和最小处,电流表可以测量不同的电流,根据电源电压不变能计算未知电阻的阻值大小,D符合题意。
故答案为:D.
【分析】利用单表测量电阻时,有电压表时利用串联电路电流相等得到电流大小,有电流表时利用并联电路电压相等得到电压大小,从而可以计算电阻的大小。
8.【答案】D
9.【答案】B,C,D
10.【答案】A,B
11.【答案】B,C,D
12.【答案】A,C,D
【解析】【解答】A.开关S闭合时,R1被短路,电压表测电源电压U;S断开时,R1Rx串联,电压表测Rx电压Ux, R1两端电压为U-Ux,电路中的电流为
所以待测电阻为
A可以测出未知电阻,A符合题意;
B.开关S闭合和断开时电压表都是测电源电压,所以无法测出未知电阻,B不符合题意;
C.开关S拨到1时,只有R1接入电路,电压表测电源电压U;S拨到2时,R1Rx串联,电压表测R1电压U1, Rx两端电压为U-U1,电路中的电流为
所以待测电阻为
C可以测出未知电阻,C符合题意;
D.开关S拨到1时,只有R1接入电路,电压表测电源电压U;S拨到2时,R1Rx串联,电压表测R1电压U1, Rx两端电压为U-U1,电路中的电流为
所以待测电阻为
D可以测出未知电阻,D符合题意。
故答案为:ACD。
【分析】利用电压表测量电阻时,需要使电压表能分别测量总电压和电阻的分压,再利用欧姆定律计算电阻大小。
13.【答案】C,D
14.【答案】A,C
15.【答案】B,D
【解析】【解答】A.分别闭合S1和S2时,电流表能分别和R0和Rx串联,但有一次是电流表指针反向偏转,不能测量,A不符合题意;
B.当S1分别断开和闭合时,电路组成只有R0的电路和两个电阻串联的电路,根据U=IR,结合电源电压一定,可以计算未知电阻,B符合题意;
C.开关S1闭合和断开时,电压表都测量电源电压,不能测量各电阻的分压,不能测量电阻,C不符合题意;
D.开关S断开和闭合时,电压表能分别测量电阻R0的分压和电源电压,利用串联电路电压规律,可以计算未知电阻的的阻值,D符合题意。
故答案为:BD.
【分析】单表测量电阻时,通过唯一的电表,分别测量和间接测量电流和电压,分析是否能测量电阻。
16.【答案】A,B,C
17.【答案】A,B,D
【解析】【解答】A.当S闭合,S1断开,电路为串联电路,电压表测出Rx两端电压U1,则R两端电压为
根据串联电路电流特点
未知电阻为
故A能测出未知电阻;
B.当S闭合,S1断开,电压表测量电源电压,也是两电阻的总电压,当S1闭合,R被短路,电路和A的效果一样,故B能测出未知电阻;
C.当S闭合后,无论S1断开还是闭合,电流表测量的都是通过R的电流,示数不变,故C不能测出未知电阻;
D.当S闭合,S1断开,读数电流表示数为I1,则 ①
当S闭合,S1闭合,R被短路,读数此时电流表示数I2,则 ②
联立①②得
解得
故D能测出未知电阻。
故选ABD。
【分析】仅利用电压表或电流表测量电阻时,结合已知阻值的定值电阻,通过开关的作用,使电表分别测量不同的电压或电流,从而可以计算电阻大小。
18.【答案】B;短路;右;小于
19.【答案】灯泡;等于
【解析】【解答】由图知道电源电压一定,且有一只电流表,所以应首先将灯泡接入电路的M、N之间,读出电流表示数I,然后将电阻箱接入电路,根据等效替代的方法,调节电阻箱使电流表读数等于I,就可以知道灯泡的电阻了。
故答案为:灯泡;等于.
【分析】利用电阻箱测量电阻时,当电流相等时,电阻箱的示数就是灯泡的电阻.
20.【答案】求平均值减小误差;2.4;0.3A;8
21.【答案】甲;电路中电阻大,电流小 电流表读数无法读取;丙;可多次测量求平均值减少误差
【解析】【解答】(1)甲图中用电流表测通过Rx的电流时,由于电阻较大,电流太小,读不出数来,无法测出。
【分析】测电阻
22.【答案】0.5;5
【解析】【解答】解:电压表使用的0~3V量程,分度值为0.1V,电压表的示数为2.5V;电流表使用的0~0.6A量程,分度值为0.02A,电流表的示数为0.5A;
由I=可得,灯泡电阻R==5Ω。
故答案为:0.5;5。
【分析】(1)电压表和电流表的正确读数:首先确定使用的量程,然后确定每一个大格和每一个小格代表的示数;
(2)由灯泡两端的电压和通过的电流,根据欧姆定律可以求出电阻。
23.【答案】
【解析】【解答】当闭合开关 S 和 S1 时或闭合开关S 和和S2 时,R1、R2串联,串联电路两端的电压等于各串联电路两端的电压之和,R0两端的电压 通过电路中的电流 Rx的电阻
【分析】利用电压表测量电阻时,电路串联,分别利用电压表测量一个电阻的电压、和总电压,结合串联电路电压规律计算分压大小,利用电压和电阻计算电流,结合电压和电流的比值计算电阻。
24.【答案】5Ω
25.【答案】(1)解: 当通过R1的电流I1=0.6A时,R1两端的电压为6V:
(2)解: 当R2两端的电压为6V时,通过R2的电流I2=0.5A时
(3)解: 电路总电流I=I1+I2=0.6A+0.5A=1.1A
此电路1分钟内R1、R2消耗的电能之和W=UIt=6V×1.1A×60s=396J
(4)解: 通过R2的电流
【解析】【分析】(1)分析图象可知,当电流为0.6A时,对应电压的大小为6V,根据欧姆定律求出电阻R1的阻值。
(2)R1、R2并联,两端电压相等,电流表示为0.6A时,R1两端电压为6v,即R2两端电压也等于6V,通过甲图可以看出通过R2的电流为I2=0.5A;根据欧姆定律,求出电阻R2的阻值
(3)分析图象可知,通过两电阻R1和R2的电流F分别为0.6A、05A,出电路总电流I=I1+I2=0.6A+0.5A=1.1A,根据公式W=UIt可求此电路1分钟内R1、R2消耗的电能之和W=UIt=6V×1.1A×60s=396J。
(4)已知R1、R2电阻的大小,还知电源电压,根据公式I=可求电流的大小,也就是通过R2的电流.
通过R2的电流I2=I总=。
26.【答案】
27.【答案】
28.【答案】(1)
(2)断路
(3)5;减小误差
(4)2.5;
【解析】【解答】(1)变阻器连接原则为一上一下, 滑动变阻器接入电路的阻值最大 ,所以B接入电路中,据此作图:
(2) 电流表无示数而电压表有示数, 所以电压表串联进电路中,所以未知电阻断路。
(3)电压表量程为0-3V,示数为1.5V,R=,多次进行试验的目的为求取未知电阻的阻值的平均值,进而减小误差。
(4)测量灯泡正常发光的阻值,所以需要使得电压表V示数为2.5V;
电压表V0示数为2.0V,所以电路的电流;所以 灯泡正常发光时的阻值;所以。
【分析】1、伏安法测电阻:电压表并联待测电阻两侧测量待测电阻的电压U,电流表串联在电路中测量待测电阻的电流I,根据欧姆定律R=U/I计算待测电阻的阻值。
2、串联电路的电路规律:串联电路,电流处处相等,电源的电压为用电器电压之和,总电阻为用电器电阻之和。
3、电压表与待测用电器并联测量电压,电流表串联测量用电器电流,根据欧姆定律U=IR计算用电器的电流和电阻以及电压。
29.【答案】(1);右
(2)Rx断路
(3)0.16;10;误差
(4)A
(5)滑片P移到b端时;
【解析】【解答】(1)因为电源电压为3V,所以电压表选择0~3V的量程,使用“伏安法”测量未知电阻 Rx 的阻值时,应将电压表并联与被测电阻并联,如图所示
为了保护电路,闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片置于阻值最大的一端,故应将将滑动变阻器滑片P移到阻值最大的右端。
(2)电流表无示数,说明电路中出现断路,电压表有示数,且示数接近于电源电压,说明与电压表并联的地方出现断路,则电路故障原因可能是Rx断路。
(3)由乙图可知,电流表选0~0.6A的量程,分度值为0.02A,示数为0.16A。未知电阻的阻值为
多次测量就平均值可以有效的减小误差,所以接下来测量多组实验数据,算出Rx平均值,这是为了减小测量带来的误差。
(4)未知电阻是一个定值电阻,利用滑动变阻器可以改变电路中的电流,记录多组电压、电流值,所以还可以探究电阻一定时,电流与电压的关系,A符合题意,B不符合题意。
故答案为:A。
(5)①闭合开关S,滑片p移到a端时,滑动变阻器接入电路中的阻值为0,即只有Rx接入电路,此时电压表测电源电压,读出电压表示数为U1,即电源电压U′=U1。
②闭合开关S,滑片P移到b端时,滑动变阻器与Rx串联,且滑动变阻器接入电路中的阻值最大为Rmax,此时电压表测Rx两端的电压,读出电压表示数为Ux=U2。则此时滑动变阻器两端的电压为U滑=U′-Ux=U1-U2
电路中的电流为
③[9]则未知电阻的阻值为
【分析】(1)利用伏安法测量电阻时,电压表和未知电阻并联;闭合开关前,滑动变阻器的滑片在电阻最大处;
(2)在串联电路中,电流表无示数,电压表有示数,电压表测量的位置断路;
(3)根据电流表的量程和指针位置, 测量电流,利用电压和电流的比值, 计算电阻;多次实验测量电阻时,可以减小误差;
(4)测量未知电阻的实验器材,可以探究电流和电压的关系;
(5)利用电压表测量电阻时,根据滑动变阻器的取值最大和最小,利用电压表分别测量电源电压和电阻的分压;再根据串联电路分压规律计算滑动变阻器的分压, 利用电压和电阻的比值, 计算电流,根据未知电阻的分压和电流的比值, 计算电阻。
30.【答案】(1)小红;电流增大时,电压变小
(2)6V
(3)10.3Ω
(4)不合理,因为小灯泡的电阻随温度的升高而增大
31.【答案】(1)断开
(2)=
(3)
(4)偏大
【解析】【解答】 在连接电路时,为了保护电路,开关S应该处于断开状态。
(2)电阻箱R2与未知电阻RX串联,串联电阻是分压电路,电源电压为3V,此时电阻箱R2的电压是1.5V,则未知电阻的电压也为1.5V,串联电路电阻值比等于电压之比,此时两个电阻的电压相等,则电阻大小也相等,即RX=R0。
(3)调节电阻箱使电压表V1的示数为U2时,则Rx电压UX=U-U2,电路电流为,故电阻RX的大小为。
(4)电压表V1不是理想电表,它的电阻不是无穷大,将分得一部分电流,故通过电压表的电流与通过R2的电流之和等于Rx的电流,而实际上计算时是按R2的电流计算,比实际通过Rx的电流偏小,因而计算出的电阻偏大。
【分析】 (1)连接电路的过程中,开关S应处于断开状态,主要目的是为了保护电路。
(2)这是一个等效替代法,电压相等则电阻相等。
(3)串联电路是分压电路,可以求出电阻Rx的电压,再根据串联电路电流的特点,求出电路电流大小。、,最后根据欧姆定律求出Rx的大小。
(4)电压表电阻很大,但是也有电流从电压表经过,那么与其并联的用电器电流会减小。
32.【答案】(1)断开;阻值最大(左)
(2)8.3
(3)变化
(4)0.2
【解析】【解答】(1)在连接电路时,开关必须断开,滑动变阻器的滑片应位于阻值最大(左)端。
(2)根据图乙可知,当灯泡正常发光时,它两端的电压为2.5V,通过灯泡的额定电流为0.3A,则灯泡正常发光时的电阻:。
(3)根据可知,当电压为1V时,电流为0.2A,此时电阻为5Ω;当电压为2.5V时,电流为0.3A,电阻为8.3Ω。比较可知,灯泡电阻变化了。
(4)根据乙图可知,当灯泡的电压为1V时,通过灯泡的电流为0.2A,此时变阻器两端的电压为:U变=IR变=0.2A×10Ω=2V,此时U总=UL+U变=1V+2V=3V。则此时灯泡的实际功率PL=ULIL=1V×0.2A=0.2W。
【分析】(1)在连接电路时,为了避免电路时通时断,从而烧毁用电器,要求开关必须断开。为了避免电流过大而烧毁电源,要求变阻器的滑片调到阻值最大的位置。
(2)根据图乙确定灯泡正常发光时的电流,再根据公式计算此时的电阻;
(3)根据图乙中图像的形状分析电阻的变化;
(4)根据U总=UL+U变,结合图乙确定此时的电流和灯泡两端的电压,然后根据P=UI计算小灯泡的实际功率。
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