内容正文:
专题15 电阻的测量
5大高频考点概览
考点01 伏安法测电阻实验(共7小题)
考点02 单安法测电阻(共5小题)
考点03 单伏法测电阻(共5小题)
考点04 双安或双伏法测电阻(共4小题)
考点05 等效替代法测电阻(共4小题)
地 城
考点01
伏安法测电阻实验
1.某小组用如图所示的电路测量标有“,”的小灯泡在不同工作状态下的电阻,电源电压不变,闭合开关后,将滑动变阻器的滑片由最右端向左移至合适位置的过程中,下列说法正确的是( )
A.滑动变阻器的阻值变大
B.电路中的电流变小
C.电压表与电流表的示数之比变小
D.滑动变阻器阻值的变化量大于小灯泡阻值的变化量
【答案】D
【详解】ABD.由图知小灯泡与滑动变阻器串联,电压表测量小灯泡两端的电压,闭合开关后,将滑动变阻器的滑片由最右端向左移至合适位置的过程中,滑动变阻器接入电路的电阻变小,小灯泡会变亮,电路中的电流会变大,小灯泡的灯丝温度升高,电阻变大,由知电路的总电阻变小,滑动变阻器阻值的变化量大于小灯泡阻值的变化量,故AB错误,D正确;
C.电压表与电流表的示数之比等于小灯泡的电阻,由于小灯泡的电阻变大,所以电压表与电流表的示数之比变大,故C错误。
故选D。
2.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P=UI
B.,说明R与U成正比,与I成反比
C.多次测量取平均值是为了减小误差
D.实验结束,断开开关即可离开实验室
【答案】C
【详解】A.“伏安法测电阻” 的实验原理是,故A错误;
B.电阻是导体本身的性质,与加在导体两端的电压和通过导体的电流无关,故B错误;
C.在实验中,为了减小由于仪器误差、读数误差等造成的偶然误差,通常需要进行多次测量并取平均值,故C正确;
D.实验结束,断开开关后,还应拆除电路连接,整理好器材才能离开实验室,故D错误。
故选C。
3.利用伏安法测电阻时常常用到如图所示的甲、乙两种电路,某同学实验时所用电流表的内阻约为10Ω,电压表的内阻约为20kΩ,待测电阻的阻值约为100Ω,为了减小误差,他应该采用图甲所示的连接方法,利用该方法进行实验时,测量结果会偏 (选填“大”或“小”)。
【答案】小
【详解】由甲图知,通过待测电阻的电流是和电压表并联后的总电流,则通过电流偏大,根据可知,测量结果偏小。
4.小杰为了探究“导体的电阻大小与导体材料是否有关”,设计了下面的实验。她在木板上固定两根长度相同但粗细不同的锰铜合金丝AB和镍铬合金丝CD,先将AB接入如图所示的电路中,测得通过AB的电流为0.6A,再将CD接入如图所示的电路中,测得通过CD的电流为0.2A。于是小杰根据实验数据得出结论:“导体电阻的大小与导体材料有关”。
(1)小杰的探究过程中存在的问题是 。
(2)请你针对小杰探究过程中存在的问题进行改进,应选择哪两根金属丝进行实验 。(选择对应的两个编号)
编号
材料
长度/m
横截面积
镍铬合金丝
1.0
0.3
镍铬合金丝
1.0
0.1
锰铜合金丝
1.0
0.3
锰铜合金丝
0.5
0.3
(3)实验中根据电流表的示数大小来间接反映接入导体电阻的大小,以下研究过程采用了类似方法的是_____。
A.研究电流时,用水流比作电流
B.判断电路中是否有电流时,可通过电路中的灯泡是否发光去确定
C.测量导体的电阻时,需要测量多组数据并求出它们的平均值
D.研究导体中的电流跟导体两端电压的关系时,需保持导体的电阻不变
【答案】(1)见解析
(2)ac
(3)B
【详解】(1)由控制变量法可得,在探究“导体的电阻大小与导体材料是否有关”实验中,应控制导线的长度、横截面积相同,让导体的材料不同。小杰在探究过程中没有控制导体的横截面积一定。
(2)由表中a和c两根金属丝信息可知,导体的材料不同,长度与横截面积相同,可以满足小杰探究过程中的要求。
(3)实验中根据电流表示数的大小来间接反应接入导体电阻的大小,运用了转换法。
A.在研究电流时,将它比作水流时利用了类比法,故A不符合题意;
B.在判断电路中是否有电流时,可通过电路中的灯泡是否发光去确定,运用了转化法,故B符合题意;
C.测量导体的电阻时,直接测量多组数据并求出它们的平均值,是为了减小误差,故C不符合题意;
D.研究导体中的电流跟导体两端电压的关系时,需保持导体的电阻不变,利用了控制变量法,故D不符合题意。
故选B。
5.以下是用电流表、电压表测量电阻的实验,电源电压为15V,甲图为电路图;乙图为连接不完整的实物图。
(1)对照电路图甲,用笔画线代替导线将乙图中未连接部分连接起来 (电流表、电压表最左接线柱为正接线柱);
(2)该实验的原理是 ;
(3)连接电路时,开关应 ;合上开关前,滑动变阻器的滑片应移到 端(选填“A”或“B”)。
(4)实验操作中有可能出现下列A、B、C、D四种错误,如果出现:电流表示数较大,电压表示数为0的现象,其错误原因可能是 ;
A.电流表的正负接线柱接反 B.电压表的量程选小了
C.电阻发生了短路 D.把滑动变阻器下端两接线柱连入电路
(5)实验过程中,某次电流表和电压表的示数如图丙所示,此时测得的 ;
(6)此实验要多次测量电阻值,最后求电阻值的平均值,其目的是 。
【答案】(1)
(2)
(3) 断开 B
(4)C
(5)25
(6)减小误差
【详解】(1)滑动变阻器接入时应一上一下,与待测电阻串联,电压表与待测电阻并联,实物电路图如下图所示:
(2)该实验是通过测量未知电阻两端的电压及电流,利用欧姆定律计算出电阻的,实验的原理为。
(3)[1] 为了保护电路,连接电路时,开关应断开。
[2] 闭合开关前,滑动变阻器的滑片应移到阻值最大处,即滑片移动到B端。
(4)电流表示数较大,说明电路不是断路,而是短路,电压表示数为0,说明是与电压表并联部分电路发生短路,即电阻Rx短路,故ABD不符合题意,C符合题意。
故选C。
(5)由图丙可知,电压表接入量程为0~15V,分度值为0.5V,电压表示数为12.5V,即待测电阻两端电压U=12.5V,电流表接入量程为0~0.6A,分度值为0.02A,示数为0.5A,即通过待测电阻的电流为I=0.5A,待测电阻的阻值为
(6)此实验要多次测量电阻值,最后求电阻值的平均值,其目的是为了减小实验的误差。
6.小华在实验室中测量铅笔芯的电阻大小。测量电路如图1所示,电源电压为4.5V。
(1)请按照图1的电路图将图2的实物图连接完整; ;
(2)将滑动变阻器滑片从初始位置移动到另一端,逐次记录电压表示数U和电流表示数I,完成后作出图像,如图3所示,由图可知,铅笔芯的阻值为 Ω,滑动变阻器的最大阻值为 Ω;
(3)小华想用实验室一个刻度线清晰,但所标数字模糊的电流表,制作一个可直接测定电阻的仪器,他设计的电路如图4所示,电路中电源电压恒定且未知,操作如下。
①在a、b间接入导线,闭合开关,移动滑动变阻器滑片,直到电流表指针指到最大刻度;
②保持滑片位置不变,ab间改接10Ω的定值电阻,此时指针偏转到最大刻度的处;
③取下ab间的定值电阻,接入待测电阻,电流表指针偏转到最大刻度的处,可知待测电阻的大小为 Ω;
④在电流表表盘刻度线处标相应的电阻值,则电阻值分布是 (选填“均匀”或“不均匀”)的。
【答案】(1)
(2) 5 10
(3) 15 不均匀
【详解】(1)由图1可知,滑动变阻器选择左下接线柱串联到电路中,应将电源的正极与滑动变阻器的左下接线柱相连,作图如下:
(2)[1][2]由图1得,电压表测量铅笔芯的电压,电流表测量铅笔芯的电流。由图3得,铅笔芯的电阻为定值,且当其电压为1.5V时,电流最小为0.3A,由欧姆定律得,铅笔芯的阻值为
根据串联电压规律,此时滑动变阻器电压为
则此时滑动变阻器的阻值最大为
(3)[1]①在a、b间接入导线,闭合开关,移动滑动变阻器滑片,直到电流表指针指到最大刻度,设此时滑动变阻器阻值为,电流表示数为,则电源电压为 ①
②保持滑片位置不变,ab间改接10Ω的定值电阻,此时指针偏转到最大刻度的处。此时定值电阻和变阻器串联,则电源电压为 ②
③取下ab间的定值电阻,接入待测电阻,电流表指针偏转到最大刻度的处,此时待测电阻和变阻器串联,则电源电压为 ③
联立①②③,解得待测电阻。
[2]根据题意可得电阻的变化量之比为
电流变化量之比为
由于电阻的变化量之比与电流的变化量之比不等,说明电流与待测电阻阻值不成线性关系,则在电流表表盘刻度线处标相应的电阻值,电阻值分布是不均匀的。
7.小明进行“测量小灯泡的电阻”实验,电源电压6V恒定不变,小灯泡的额定电压为2.5V。
(1)小明连完电路后发现图甲中有一根导线连接错误,请在错误连线上画“×”并在图中画出那一根正确的连线 ;
(2)闭合开关前,应将滑片移到最 端(选填“左”或“右”);
(3)闭合开关,发现灯泡不亮,电流表没有示数,电压表示数超量程,出现这种故障的原因是( )(只填字母);
A.开关短路 B.灯泡短路
C.电压表断路 D.灯泡断路
(4)排除故障,再次闭合开关,移动滑片,当小灯泡正常发光,此时电流表的示数如图乙所示,则此时小灯泡的电阻为 Ω(保留一位小数);
(5)现有三个滑动变阻器,甲:“10Ω 2A”,乙“20Ω 1A”和丙“50Ω 0.2A”。为了实验的顺利进行,小明应在其中选择 (选填“甲”、“乙”或“丙”)滑动变阻器接入电路;
(6)完成上述实验后,小明进一步思考,用已知最大阻值为的滑动变阻器和电流表,在保证电路安全情况下,能否测出未知的定值电阻的阻值呢?他设计电路如图丙所示,电源电压保持不变。
步骤一:闭合开关,当滑动变阻器滑片位于A端时,记下电流表示数;
步骤二:再将滑片滑到B端记下电流表示数。
即可计算出电阻,其表达式为 。(用、和表示)
【答案】(1)
(2)A
(3)D
(4)8.3
(5)乙
(6)
【详解】(1)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,而原电路中,电压表串联在电路中,电流表并联在电路中,正确的电路图如下图所示:
(2)闭合开关前,为了保护电路,应将滑动变阻器滑片位于阻值最大处,即A端。
(3)闭合开关,发现灯泡不亮,电流表没有示数,说明电路可能断路,电压表示数超量程,说明电压表与电源连通,电压表被串联在电路中,则与电压表并联的电路以外的电路是完好的,则故障是与电压表并联的电路断路了,即出现这种故障的原因是灯泡断路,故ABC不符合题意,D符合题意。
故选D。
(4)图乙中,电流表使用的小量程,分度值为0.02A,示数为0.3A,小灯泡正常发光,其两端电压为额定电压2.5V,此时小灯泡的电阻为
(5)小灯泡正常发光时,电流I=0.3A,故丙滑动变阻器不行,电源电压U=6V,灯泡正常发光时,电路的总电阻为
滑动变阻器的电阻
故选乙滑动变阻器。
(6)由图丙可知,将滑片滑到B端时,待测电阻与变阻器的最大电阻串联,记下电流表的示数,由欧姆定律和串联电路的规律可得,电源电压为 ①
闭合开关,当滑动变阻器滑片位于A端时,电路为的简单电路,由欧姆定律可得,电源电压为 ②
由①②解得
地 城
考点02
单安法测电阻
8.如图所示的电路中,电源两端的电压未知但保持不变,R0是阻值已知的定值电阻。只闭合开关S1时,电流表的示数为I1,开关S1和S2均闭合时,电流表的示数为I2,则电阻Rx的阻值可以表示为( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【详解】根据题意,当开关S1、S2均闭合时,电路为R0的简单电路,由欧姆定律可得电源电压U=I2R0。只闭合开关S1时,两电阻串联,由欧姆定律可得R0两端电压U0=I1R0,此时Rx两端电压为Ux=U−U1,根据串联电路电流处处相等的特点可知,此时通过电阻Rx的电流为I1,则
故ABC不符合题意,D符合题意;
故选D。
9.在“伏安法测电阻”的实验中,若电压表损坏,利用如图所示的电路也能测出Rx的阻值,已知滑动变阻器R的阻值为R0,具体实验步骤如下:
a.将滑动变阻器的滑片移到最右端,读出电流表的示数I1;
b.将滑动变阻器的滑片移到最左端,读出电流表的示数I2;
则定值电阻的表达式:Rx= 。
【答案】
【详解】闭合开关,Rx和滑动变阻器串联,我们可以先把滑动变阻器的滑片移到最右端,此时滑动变阻器接入电路的阻值最大,读出电流表的示数I1,此时电源电压不变,为
然后将滑动变阻器移动最左端,此时是Rx的简单电路,此时读出电流表的示数I2,那么电源电压
所以
解得
10.如图所示的是测量未知电阻的实验电路,电源两端电压不变,定值电阻阻值为。请补充完成主要实验步骤。
(1)闭合开关、断开开关,读出并记录电流表示数。
(2) ,读出并记录电流表示数。
(3)计算的阻值为: (用、、表示)。
【答案】 同时闭合开关S1、S2
【详解】(2)[1]闭合开关S1,断开开关,电路为R0的简单电路,电流表测电路中的电流为I1,根据欧姆定律可得出R0的电压,即电源电压
同时闭合开关S1、S2,电阻R0和Rx并联,电流表测干路的电流为I2,根据并联电路各支路独立工作,互不影响,可知通过R0的电流仍为I1,可得通过未知电阻的电流
(3)[2]由于并联电路中各支路两端的电压相等,都等于电源电压,则由欧姆定律可得未知电阻的阻值
11.在“探究电流与电压关系”的实验中,图甲是某实验小组设计的电路,电源电压为3V且保持不变。
(1)请用笔画线代替导线,在图甲中完成电路连接,要求滑片P向右滑动时,电流表的示数变大。
(2)检查无误后,闭合开关发现电流表几乎无示数,电压表示数接近3V,则电路故障可能是 。
(3)排除故障后,实验中测得五组数据,绘制出的定值电阻R的图像如图乙所示。由图像可知,实验中所用定值电阻R的阻值为 Ω。
(4)结合图乙分析,本实验所用滑动变阻器的最大阻值应不小于 Ω。
(5)小明利用电源(电压恒定)、电流表、阻值为的定值电阻、铭牌磨损的滑动变阻器、开关和单刀双掷开关各一个,设计了上图所示的电路,测量未知电阻的阻值,请将实验步骤补充完整:
①开关S闭合,开关接a时,移动滑动变阻器的滑片到某一位置,此时电流表的示数为。
②开关S闭合,开关接b时,滑动变阻器的滑片 (选填“移到最左端”“移到最右端”或“保持不动”),此时电流表的示数为。
③电阻 (用、和表示)。
【答案】(1)
(2)定值电阻R断路
(3)5
(4)25
(5) 保持不动
【详解】(1)滑片P向右滑动时,电流表的示数变大,根据欧姆定律可知总电阻变小,则滑动变阻器接入电路的阻值变小,可将变阻器的D接线柱和开关的右侧接线柱相连,如图所示:
(2)检查无误后,闭合开关发现电流表几乎无示数,因电路为串联电路,则电路可能断路。电压表示数接近3V,则电压表和电源接通,电路故障可能是电压表所并联的定值电阻R断路。
(3)根据欧姆定律可知,实验所用定值电阻R的阻值为
(4)从图中可知,电路电流最小值为0.1A,此时定值电阻两端的电压为0.5V,根据欧姆定律及串联电路的电压特点可知滑动变阻器的最大阻值应不小于
(5)[1]开关S闭合,S1接a时,定值电阻R0与未知电阻Rx并联后再与滑动变阻器R串联,电流表测Rx的电流。移动变阻器的滑片到某一位置,此时电流表的示数为I1。保持变阻器的滑片不动,接着开关S闭合,S1接b时,改变了电流表测量的位置,整个电路的状态不变。此时电流表测通过定值电阻R0与未知电阻Rx的总电流,电流表的示数为I2。
[2]由并联电路的电流特点可知,通过R0的电流为
由欧姆定律可知,R0两端的电压为
由并联电路的电压特点可知,Rx两端的电压为
则未知电阻Rx的阻值为
12.小明利用图甲所示的电路测量未知电阻Rx的阻值。
(1)闭合开关前,电流表的指针指在零刻度线左侧,原因是 。
(2)闭合开关,调节滑动变阻器,当电压表示数为2V时,电流表的示数为0.5A,由这组数据计算出Rx的阻值为 Ω;
(3)接下来小明继续调节滑动变阻器,测量并记录多组实验数据。小明这样多次测量的目的是 ;
(4)小明认为用一块电流表和一个已知阻值的定值电阻R0也能测出未知电阻Rx的阻值,于是他又设计了如图乙所示的电路图,并进行如下实验操作:
①闭合S、S1,此时电流表的示数为I;②闭合S、断开S1,此时电流表的示数为I1;
③求未知电阻Rx的表达式为:Rx= 。(用R0、I、I1表示)
【答案】(1)电流表没有调零
(2)4
(3)减小误差
(4)
【详解】(1)闭合开关前,还没有电流通过电流表,指针未发生偏转,而电流表的指针指在零刻度线左侧,说明电流表没有调零。
(2)根据欧姆定律公式可得,Rx的阻值为
(3)由于电阻是定值,多次测量取平均值可以减小误差,故小明继续调节滑动变阻器,测量并记录多组实验数据,是为了减小误差。
(4)闭合S、S1时,Rx和R0并联,电流表测量干路中的电流,此时电流表的示数为I;
闭合S、断开S1时,R0被断路,只有Rx接入电路,此时电流表的示数为I1,可知闭合S、S1时,通过R0的电流为I0=I-I1
由欧姆定律知,电源电压为U=I0R0=(I-I1)R0
Rx的表达式为
地 城
考点03
单伏法测电阻
13.小华设计并连接了图所示的电路测量未知电阻的阻值,电源电压保持不变,为阻值已知的定值电阻。当开关闭合时,电压表示数为;当开关、闭合时,电压表示数为。则未知电阻的阻值的表达式是( )
A. B. C. D.
【答案】B
【详解】当开关、闭合时,短路,电压表测量电源电压,即,当开关闭合,断开时,与串联,电压表测量两端电压,即,根据串联电路电压规律可知,两端电压为
因为串联电路中各处的电流相等,所以电路中的电流为
解得,故ACD不符合题意,B符合题意。
故选B。
14.小芳想利用如图所示器材测量未知电阻的阻值,是定值电阻,先闭合开关、,记下电压表的示数,接下来断开开关,记下电压表示数,则 。(用测得的量与已知量表示)
【答案】
【详解】闭合开关S、S1时,电阻Rx短路,电路中只有R0,电压表测电源电压U=U1;闭合开关S,断开开关S1时,电阻Rx和R0串联,电压表测R0两端电压U2,根据串联电路分压特点可知,电阻Rx两端电压Ux=U1-U2
由欧姆定律可知,电路中的电流,则电阻
15.为了测量一个未知电阻Rx的阻值,小海进行了如下实验。他将未知电阻Rx、已知阻值的定值电阻R0、滑动变阻器、开关和电源连接成了如图所示的电路,电源电压恒定。
(1)请将小海的实验步骤补充完整。
①断开开关S2,闭合开关S、S1,滑动变阻器滑片调到某一位置,此时电压表的示数为U1;
② ,保持滑动变阻器滑片位置不变,电压表的示数为U2;
③Rx阻值的表达式:Rx= (用已知量和测量量的符号表示)。
(2)小红也按照上述小海的实验步骤进行操作,但在进行步骤②时,她将图中滑动变阻器的滑片向左移动了一小段,其他操作都与小海的相同,她测出的阻值 (选填“偏大”或“偏小”)。
【答案】(1) 断开开关S1,闭合开关S、S2
(2)偏小
【详解】(1)[1][2]实验步骤:
①由图可知,断开开关S2,闭合开关S、S1,此时未知电阻Rx、定值电阻R0和滑动变阻器串联,电压表测未知电阻Rx两端电压,滑动变阻器滑片调到某一位置,此时电压表的示数为U1;
②断开开关S1,闭合开关S、S2,此时未知电阻Rx、定值电阻R0和滑动变阻器串联,电压表测未知电阻Rx和定值电阻R0两端电压,保持滑动变阻器滑片位置不变,电压表的示数为U2;③因各电阻的大小和其两端的电压不变,根据串联电路电压的规律,定值电阻两端的电压为
由分压原理得
即
解得
(2)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和R0两端的总电压U2增大,不再是步骤①中的Rx和R0两端的总电压,若再根据计算,会使Rx测量值偏小。
16.小明利用两节干电池、电流表、电压表、开关、滑动变阻器、阻值为5Ω、10Ω和20Ω的定值电阻各一个以及导线若干等器材,进行了“探究电流与电阻的关系”的实验:
(1)请用笔画线代替导线将图甲实物图连接完整,要求滑动变阻器的滑片向左移动时电流表示数变大;
(2)先把5Ω的电阻接入电路中,将滑片移至阻值最大端,闭合开关后,电压表示数接近3V,电流表无示数,其原因可能是 ;
次数
电阻R/Ω
电流I/A
1
5
2
10
0.2
3
20
0.1
(3)排除故障后继续实验,电流表示数如图乙,为 A;接下来换上10Ω的电阻进行实验,闭合开关后将滑动变阻器的滑片向 端移动,使电压表的示数保持不变;
(4)通过表中实验数据可以得出的结论是: ;
(5)上述实验完成后,他想测量另一个铭牌模糊不清的滑动变阻器R2的最大阻值。在保证电路安全的情况下,设计了如图丙所示的电路(电源电压恒定但未知,定值电阻的阻值为R0)。请将他的实验步骤补充完整:
①闭合开关S、将滑动变阻器的滑片移至最左端,读出电压表的示数为U1;
②将滑动变阻器的滑片移至最右端,读出电压表的示数为U2;
③滑动变阻器最大阻值R2= (用已知量和测量量的符号表示)。
【答案】(1)
(2)定值电阻断路
(3) 0.4 右
(4)在电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成反比
(5)R0
【详解】(1)实验中滑动变阻器应与定值电阻串联。根据要求:滑动变阻器的滑片向左移动时电流表示数变大,所以在接线时要考虑当滑片向左滑动时,接入电路的电阻变小,故应将滑动变阻器左下接线柱接入电路。如下图所示:
(2)电流表示数为0,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,即与电压表并联的电路以外的电路是完好的,可判断是与电压表并联的电路断路了,故原因可能是定值电阻断路。
(3)[1][2]电流表示数如图乙,选用的是0~0.6A的量程,分度值为0.02A,示数为0.4A。根据串联分压原理,当定值电阻增大,如果滑动变阻器滑片位置不动,此时定值电阻两端电压会增大,故如果想让电阻两端电压保持不变,需要增大滑动变阻器两端电压,增大滑动变阻器接入电路中的电阻,即将滑片向右移动。
(4)从表中实验数据发现三次实验中电流与电阻的乘积相等,即
可以得出的结论是:电阻两端电压保持不变时,通过导体的电流与导体的电阻成反比。
(5)分析可得滑片移到最左端时R2接入电路中的电阻为0,电压表测量是电源电压记为U1,滑片移到最右端时R0与R2的最大阻值串联,电压表测量的是定值电阻R0两端的电压记为U2,则此时R2两端的电压为
通过R2的电流与通过R0的电流相等为
则R2的最大阻值为
17.在测量未知电阻Rₓ阻值的实验中,小明设计并连接了如图甲所示的实验电路。
(1)小明连接好图甲所示的电路后,闭合开关,将滑动变阻器的滑片向左移动,电流表的示数 ,电压表的示数 (选填“变大”、“变小”或“不变”);
(2)将电路适当调整后,闭合开关,将滑动变阻器的滑片分别放在右端,记录下对应的数据,当滑片在中间某位置时,电流表示数为0.16A,电压表示数如图乙所示,则其示数为 V,接着小明又将滑片放在最左端,记录对应的数据如表所示;
实验次数
1
2
3
电压U/V
3
0
电流I/A
0.1
0.16
0.4
(3)根据表中数据可以求出未知电阻Rx= Ω;在实验过程中,改变滑片位置进行多次测量目的是 ;
(4)若实验时只有一个电压表和一个阻值已知的定值电阻R0,小明设计了如图丙所示的电路,同样可以测量未知电阻Rx的阻值,请将实验步骤补充完整:
①闭合开关S、S1,断开开关S2,记下此时电压表示数为U1;
②闭合开关S、S2,断开开关S1,记下此时电压表示数为U2;
③请写出未知电阻Rx阻值的表达式:Rx= (用U1、U2和R0表示);
实验反思:小明认为将步骤①改为“闭合开关S、S1和S2,记下此时电压表示数为U3”,其他步骤不变,也能测出Rx的阻值,他的观点是 (选填“正确”或“错误”)的。
【答案】(1) 变大 不变
(2)2.4
(3) 10 求平均值减小误差
(4) 正确
【详解】(1)
[1][2]图中电阻与滑动变阻器串联,电流表测量电路中的电流,电压表测量电源电压,将滑动变阻器的滑片向左移动,电阻变小,根据欧姆定律知,电路中电流变大,电流表的示数变大,电压表的示数始终等于电源电压而不变。
(2)
如图乙可知,电压表用的0-3V量程,分度值0.1V,示数为2.4V。
(3)
[1][2]根据数据,电压表示数减小时,电路中电流变大,电压表测量滑动变阻器的电压,故定值电阻的电压为电源电压减去滑动变阻器的电压;由欧姆定律、串联电路电压规律有;代入数据则有
解得U=4V,R=10Ω,改变滑片位置进行多次测量是为了求平均值减小误差。
(4)
[1][2]①闭合开关S、S1,断开开关S2,此时电压表测量电源电压,记下此时电压表示数为U1。
②闭合开关S、S2,断开开关S1,测量Rx的电压,记下此时电压表示数为U2;根据串联电路的特点知,R0的电压为
根据串联电路中电压之比等于电阻之比有
未知电阻Rx阻值的表达式
将步骤①改为“闭合开关S、S1和S2,记下此时电压表示数为U3”,此时也是测量电源电压,故也能测量电阻大小,方法正确。
地 城
考点04
双安或双伏法测电阻
18.现有两个阻值不等的未知电阻和,为了分辨它们的阻值大小,几个同学分别设计了如下图所示的四种电路,其中不可行的是( )
A. B. C. D.
【答案】D
【详解】A.由图可知,两电阻并联在电路中,根据欧姆定律和并联电路电压规律可知电阻越大,通过电阻的电流越小,故A正确,不符合题意;
B.由图可知,两电阻串联在电路中,根据欧姆定律和串联电路电压规律可知电阻越大,电阻两端的电压越大,故B正确,不符合题意;
C.由图可知,闭合开关S1,只有R1的简单电路,电流表测量通过R1的电流,闭合两个开关,两个电阻并联,电流表测量干路中的电流,由并联电路的特点可知通过R1的电流不变,由并联电路电流的规律可知通过R2的电流,根据欧姆定律和并联电路电压规律可知电阻越大,通过电阻的电流越小,故C正确,不符合题意;
D.由图可知,开关置于1处,两个电阻串联,电压表测量R1两端的电压,开关置于2处,电流从电压表的负接线柱流入,正接线柱流出,电压表的指针向左偏,故D错误,符合题意。
故选D。
19.小乐想利用两块电流表和阻值已知的电阻R0测量电阻Rx的阻值。小乐选择了满足实验要求的电源、电流表A1和A2,并连接好了实验电路,如图所示,闭合开关S1、S2读出电流表A1的示数为I1,电流表A2的示数为I2。
(1)电源电压表达式 ;(用题中已知量和所测物理量符号表示)
(2)Rx的表达式 。(用题中已知量和所测物理量符号表示)
【答案】(1)I2R0
(2)
【详解】(1)由图可知,闭合开关S1、S2,电阻R0与电阻Rx并联,电流表A1测干路中电流,则干路电流为I1,电流表A2测电阻R0的电流,则电阻R0的电流为I2,则电阻R0的电压
U0=I2R0
根据并联电路电压的特点可知,电源电压等于电阻R0的电压,即
U=U0=I2R0
(2)由图可知,闭合开关S1、S2,电阻R0与电阻Rx并联,电流表A1测干路中电流,则干路电流为I1,电流表A2测电阻R0的电流,则电阻R0的电流为I2,则电阻Rx的电流
Ix=I1-I2
电阻R0与电阻Rx并联,则电阻Rx的电压等于电阻R0的电压,则电阻Rx的阻值
20.物理兴趣小组进行课外实践创新活动,利用阻值为的定值电阻和电压表、等器材,测量额定电压为的小灯泡L正常发光时的电阻。选择了满足实验要求的实验器材,并正确连接了部分实验电路,如图所示。
(1)为了测出小灯泡L正常发光时的电阻,请只添加一条导线(用笔画线代替导线),完成如图所示的实验电路的连接。
(2)闭合开关前,应该把滑动变阻器的滑片移到最 (选填“左”或“右”)端。
(3)请把实验步骤补充完整:
①闭合开关,移动滑动变阻器的滑片P,使电压表 (选填“”或“”)的示数为,同时读出另一个电压表的示数,记为U;
②用已知物理量和测量量的符号表示出小灯泡L正常发光时的电阻 。
【答案】(1)
(2)右
(3)
【详解】(1)由图可知,灯L与R0串联,电压表V1测灯泡两端电压,若测出R0两端电压,根据串联电路电流特点和欧姆定律可求出小灯泡L正常发光时的电阻,则电压表V2应测R0两端电压,如下图所示:
(2)为保护电路,闭合开关前,应该先将变阻器的滑片移到阻值最大处,即最右端。
(3)[1]闭合开关,移动滑动变阻器的滑片P,使电压表的示数为,电压表V1测灯泡两端电压,则此时灯泡正常发光。同时读出另一个电压表的示数,记为U。
[2]根据串联电路电流特点,灯泡的额定电流
则小灯泡L正常发光时的电阻
21.小明在探究“电流与电阻的关系”时,实验器材有:三节新的干电池(总电压为4.5V)、电流表、电压表、滑动变阻器(标有“20Ω 2A”字样)、定值电阻5个(5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、50Ω),开关一个,导线若干。
(1)请用笔画线代替导线将图甲中的实物图连接完整,要求:滑片P向B端移动时电流表示数变小 ;
(2)正确连接电路,将滑动变阻器阻值调至最大后,闭合开关,发现电流表有示数,电压表无示数,则电路的故障可能是 (写出一种即可);
(3)排除故障后,将定值电阻由5Ω更换为10Ω时,应向 (选填“A”或“B”)端适当调节滑动变阻器的滑片P,使电压表示数保持3V不变;
(4)图乙是根据实验数据画出的定值电阻的I-R图像,由此可得结论:当电压一定时, ;
(5)小明同学继续探究,再次换接50Ω的定值电阻后,发现无论怎样移动滑片P,都不能使电压表示数达到3V,为了完成这次实验,他采取的措施可行的是 (填字母);
A.调高电源电压 B.再串联一个10Ω的电阻
(6)完成上述实验后,小明又设计了如图丙所示的电路测量未知电阻的阻值,定值电阻的阻值已知。
①图丙电路中虚线框内的元件组合相当于一个 表;
②闭合开关S,调节滑片P的位置,读出此时电压表V和的示数分别为和;
③未知电阻 (用测量和已知量符号表示)。
【答案】(1)
(2)定值电阻短路
(3)B
(4)通过导体的电流与导体电阻成反比
(5)B
(6) 电流
【详解】(1)要求滑片P向B端移动时电流表示数变小,则变阻器阻值变大,所以变阻器应选择A接线柱串联到电路中,作图如下:
(2)闭合开关,发现电流表有示数,说明电路为通路,电压表无示数,则电路的故障可能是定值电阻短路。
(3)由图乙可知,电流与电阻的乘积为
实验中,当把5Ω的电阻换成10Ω的电阻后,根据分压原理,电阻两端的电压变大,研究电流与电阻关系时要控制电压不变,根据串联电路电压的规律,要增大滑动变阻器两端的电压,由分压原理,要增大滑动变阻器接入电路的电阻阻值,故应向B端适当调节滑动变阻器的滑片P,使电压表示数保持3V不变。
(4)由图乙可知,电流与电阻的乘积为
乘积为一个定值,可得:当电压一定时,通过导体的电流与导体电阻成反比。
(5)A.再次换接50Ω的定值电阻后,将变阻器阻值调到最大,根据串联分压原理则有
解得电源电压,所以降低电源电压可以完成这次实验,故A不符合题意;
B.再次换接50Ω的定值电阻后,根据串联分压原理则有
解得,原来滑动变阻器的最大电阻为20Ω,所以可以再串联一个10Ω的电阻,故B符合题意。
故选B。
(6)[1][2]闭合开关S,和串联,电压表测电压,图丙电路中虚线框内的元件组合相当于一个电流表,根据可以得到通过的电流。调节滑片P的位置,读出此时电压表V和的示数分别为和,则电路中电流为,则阻值为
地 城
考点05
等效替代法测电阻
22.下图是某同学用等效替代法测量未知电阻阻值的电路图。将滑动变阻器的滑片移动到阻值最大处,闭合开关,断开开关,移动滑片,读出一个适当的电流值I, ,断开开关,闭合开关,调节电阻箱, ,记录此时电阻箱的读数,则待测电阻 。(用已知量和所测物理量表示)
【答案】 保持滑片位置不变 使电流表的示数为I
【详解】[1][2][3]由图可知,先闭合开关S1,断开开关S2,此时R0与Rx串联,移动滑动变阻器的滑片,读出一个适当的电流值I;保持滑动变阻器的滑片位置不变,断开开关S1,闭合开关S2,此时R0与电阻箱串联,调节电阻箱,使电流表的示数仍为I,则说明两次电路中的总电阻大小相同,滑动变阻器的滑片位置不变,则说明Rx与电阻箱的阻值相同,记录此时电阻箱的读数R1,则待测电阻的阻值为R1。
23.在测定一个未知电阻的阻值时,小明和小亮设计了如图甲所示的实验电路,其中是电阻箱,为单刀双掷开关。
(1)闭合开关S后,把开关接到触点1,调节滑动变阻器R,使电压表有个合适的示数U;把开关接到触点2后,小明和小亮采取了不同的实验操作。
小明的操作:保持滑片P的位置不变,只调节电阻箱,直到电压表示数为U。
小亮的操作:同时调节滑动变阻器R和电阻箱,直到电压表示数为U。
你认为两人的操作中 的操作是正确的。
(2)选择正确的实验操作后,电阻箱上各旋钮的位置如图乙所示,其读数为 Ω,则待测电阻的阻值应为 Ω。
(3)本实验所采用的物理方法可称为 (选填“控制变量法”或“等效替代法”)。
【答案】(1)小明
(2) 3603 3603
(3)等效替代法
【详解】(1)本实验的原理是等效替代,即通过电阻箱��1等效替代未知电阻Rx。当开关S1接触1时,Rx与滑动变阻器R串联,电压表测量Rx两端电压U;S1接触点2时,��1与滑动变阻器R串联,要使电压表的示数仍为U,需保证电路中的总电阻不变、滑动变阻器的阻值不变,此时��1的阻值才等于Rx的阻值。小明保持滑片位置不变(即滑动变阻器阻值不变),只调节电阻箱,符合等效替代的要求;而小亮同时调节滑动变阻器和电阻箱,会改变电路总电阻,无法保证R1与Rx的等效,因此小明的操作正确。
(2)[1]电阻箱的读数方法是各旋钮对应的数字乘以倍率后相加。如图乙所示,R1的阻值
[2]因为��1与Rx的等效,故待测电阻的阻值
(3)实验中用可直接读数的电阻箱R1等效替代未知电阻Rx,使电压表的示数相同,这种方法称为等效替代法。
24.学习电学时,同学们利用如图电路测量定值电阻的阻值。
电源由两节干电池串联而成,上模模糊糊地标有“300Ω”字样,滑动变阻器上标有“200Ω,2A”。A处根据需要,可以接学生电流表、导线。
(1)第一组同学操作步骤如下:
①将单刀双掷开关拨至m位置,在A位置连接电流表;
②闭合S,调节变阻器滑片,读出两表示数,并移动滑片多次测量。
本实验测量电阻的原理是 ,多次测量的目的是 ;
(2)第二组同学将导线接入A位置,进行了如下步骤:
①移动滑动变阻器的滑片;②闭合S,将单刀双掷开关拨至m位置;
③读出电压表示数为2V;④读出电阻箱的示数为268Ω;
⑤闭合S,将单刀双掷开关拨至n位置;⑥调节电阻箱的阻值;
请按照先后顺序将上述步骤排序 (上述步骤可重复使用);则 ;
如果在准备读电阻箱示数时不小心将滑片向左移了1Ω,自己没有察觉就读出阻值,则测得的数值与的真实值之差( );
A. B. C. D.
(3)第三组同学操作步骤如下:
①将单刀双掷开关S拨至m位置,在A位置连接电流表;
③将滑动变阻器调滑片移至最左端,记录此时电流表的示数为;
③将滑片移至最右端,记录此时电流表的示数记为;
④则 (用上述已知的物理量和符号表示)。
你认为三组同学的实验方案最科学的是第 组,原因是 。
【答案】(1) 求平均值减小误差
(2) ②①③⑤⑥④ 268Ω D
(3) 二 见解析
【详解】(1)[1]本实验是利用伏安法测量电阻,通过测量电阻两端的电压和通过电阻的电流,利用电压和电流的比值间接测量电阻,所以本实验的原理是。
[2]由于一次测量定值电阻的阻值误差较大,所以多次测量的目的是为了取平均值,减小误差。
(2)[1]本实验用等效替代法,用电阻箱来代替未知电阻Rx,先接入未知电阻,调滑动变阻器,记录电压表示数,再用电阻箱代替未知电阻,调电阻箱,使电压表示数为之前记录数据,此时电阻箱阻值与未知电阻的阻值相等,因此实验过程为②闭合S,将单刀双掷开关S1拨至m位置;①移动滑动变阻器的滑片;③读出电压表示数为2V;⑤闭合S,将单刀双掷开关S1拨至n位置;⑥调节电阻箱的阻值,使电压表示数为2V;④读出电阻箱的示数为268Ω;排序为②①③⑤⑥④。
[2]本实验用等效替代法,用电阻箱来代替未知电阻Rx,电阻箱的示数为268Ω,则未知电阻Rx的阻值为268Ω。
[3]如图,滑片向左移了1Ω,滑动变阻器接入电路阻值减小1Ω,电源电压为3V,则滑动变阻器分得电压为
滑片左移前,根据串联分压可得
则
滑片向左移1Ω,滑动变阻器接入电路阻值变成133Ω,根据串联分压
解得
因此与之前测量真实值之差为,故ABC不符合题意,D符合题意。
故选D。
(3)[1]将单刀双掷开关S1拨至m位置,在A位置连接电流表,滑动变阻器调滑片移至最左端,只有Rx接入电路,记录此时电流表的示数为I1,电源电压为
将滑片移至最右端,滑动变阻器和Rx串联,记录此时电流表的示数记为I2,电源电压为
联立二式可解得
[2][3]电源电压为3V,未知电阻为268Ω,由可知,电路中的最大电流为
第一、三组实验中电路中实际电流最大约为0.01A,小于电流表的分度值0.02A,电流表不能准确的测量电流值,故第二组实验更科学。
25.如图甲所示是某物理兴趣小组测量定值电阻的阻值时所连接的实物图。
(1)请你用笔画线代替导线将甲图中的电路连接完整,要求当滑片向右滑动时,电路中的电流变大 。
(2)闭合开关,发现电流表指针几乎不动,电压表指针有明显偏转,移动滑动变阻器的滑片,电压表示数没有变化,出现这一现象的原因是 。
(3)排除故障后,在某次测量时,电压表读数为2V,电流表示数如图乙所示,根据测量结果可计算出待测电阻的阻值为 。
(4)在(3)的基础上,同学们通过移动滑动变阻器的滑片P,改变电压表和电流表的示数,进行了多次测量,得到了多组数据,本次实验多次测量的目的是 。请你再举一个多次测量和本实验目的相同的实验 。
(5)该实验结束后兴趣小组又设计了如图丙所示的电路来测量未知电阻的阻值,其中是一个电阻箱,是一个滑动变阻器,实验操作如下:
①闭合开关,将开关S接 ,调节至某一位置,读出电流表的示数记为I;
②闭合开关,将开关S接到另一个触点上,保持的滑片位置不动,调节电阻箱直到电流表的示数调为 (用字母表示),读出电阻箱的示数记为R;
③则 (用所给字母表示)。
【答案】(1)
(2)待测电阻断路
(3)5
(4) 减小误差 测量物体的长度
(5) 1
【详解】(1)根据电路图题意要求滑动变阻器滑片向右移动时,电路中电流变大,则滑动变阻器的阻值变小,因此滑动变阻器的右下接线柱接入电路,如图所示:
(2)闭合开关,发现电流表指针几乎不动,说明电路断路,而电压表指针有明显偏转,与电源正负极相通,故是电压表并联部分断路,即待测电阻断路。
(3)由图乙可知,电流表选用的是小量程,分度值为,电流表的示数为。电阻
(4)[1][2]在实验过程中要进行多次实验,获得多组实验数据,计算电阻后取平均值,可以减小误差,比如测量物体的长度时也是多次测量减小误差。
(5)[1][2][3]为了采用等效替代测电阻,应先接入待测电阻,①闭合开关,将开关S接1,调节至某一位置,读出电流表的示数记为;
②闭合开关,将开关S接到另一个触点上,保持的滑片位置不动,为了使得电阻箱与待测电阻相同,故调节电阻箱直到电流表的示数调为,读出电阻箱的示数记为;
③则。
试卷第1页,共3页
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专题15 电阻的测量
5大高频考点概览
考点01 伏安法测电阻实验(共7小题)
考点02 单安法测电阻(共5小题)
考点03 单伏法测电阻(共5小题)
考点04 双安或双伏法测电阻(共4小题)
考点05 等效替代法测电阻(共4小题)
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考点01
伏安法测电阻实验
1.某小组用如图所示的电路测量标有“,”的小灯泡在不同工作状态下的电阻,电源电压不变,闭合开关后,将滑动变阻器的滑片由最右端向左移至合适位置的过程中,下列说法正确的是( )
A.滑动变阻器的阻值变大
B.电路中的电流变小
C.电压表与电流表的示数之比变小
D.滑动变阻器阻值的变化量大于小灯泡阻值的变化量
2.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P=UI B.,说明R与U成正比,与I成反比
C.多次测量取平均值是为了减小误差 D.实验结束,断开开关即可离开实验室
3.利用伏安法测电阻时常常用到如图所示的甲、乙两种电路,某同学实验时所用电流表的内阻约为10Ω,电压表的内阻约为20kΩ,待测电阻的阻值约为100Ω,为了减小误差,他应该采用图甲所示的连接方法,利用该方法进行实验时,测量结果会偏 (选填“大”或“小”)。
4.小杰为了探究“导体的电阻大小与导体材料是否有关”,设计了下面的实验。她在木板上固定两根长度相同但粗细不同的锰铜合金丝AB和镍铬合金丝CD,先将AB接入如图所示的电路中,测得通过AB的电流为0.6A,再将CD接入如图所示的电路中,测得通过CD的电流为0.2A。于是小杰根据实验数据得出结论:“导体电阻的大小与导体材料有关”。
(1)小杰的探究过程中存在的问题是 。
(2)请你针对小杰探究过程中存在的问题进行改进,应选择哪两根金属丝进行实验 。(选择对应的两个编号)
编号
材料
长度/m
横截面积
镍铬合金丝
1.0
0.3
镍铬合金丝
1.0
0.1
锰铜合金丝
1.0
0.3
锰铜合金丝
0.5
0.3
(3)实验中根据电流表的示数大小来间接反映接入导体电阻的大小,以下研究过程采用了类似方法的是_____。
A.研究电流时,用水流比作电流
B.判断电路中是否有电流时,可通过电路中的灯泡是否发光去确定
C.测量导体的电阻时,需要测量多组数据并求出它们的平均值
D.研究导体中的电流跟导体两端电压的关系时,需保持导体的电阻不变
5.以下是用电流表、电压表测量电阻的实验,电源电压为15V,甲图为电路图;乙图为连接不完整的实物图。
(1)对照电路图甲,用笔画线代替导线将乙图中未连接部分连接起来 (电流表、电压表最左接线柱为正接线柱);
(2)该实验的原理是 ;
(3)连接电路时,开关应 ;合上开关前,滑动变阻器的滑片应移到 端(选填“A”或“B”)。
(4)实验操作中有可能出现下列A、B、C、D四种错误,如果出现:电流表示数较大,电压表示数为0的现象,其错误原因可能是 ;
A.电流表的正负接线柱接反 B.电压表的量程选小了
C.电阻发生了短路 D.把滑动变阻器下端两接线柱连入电路
(5)实验过程中,某次电流表和电压表的示数如图丙所示,此时测得的 ;
(6)此实验要多次测量电阻值,最后求电阻值的平均值,其目的是 。
6.小华在实验室中测量铅笔芯的电阻大小。测量电路如图1所示,电源电压为4.5V。
(1)请按照图1的电路图将图2的实物图连接完整; ;
(2)将滑动变阻器滑片从初始位置移动到另一端,逐次记录电压表示数U和电流表示数I,完成后作出图像,如图3所示,由图可知,铅笔芯的阻值为 Ω,滑动变阻器的最大阻值为 Ω;
(3)小华想用实验室一个刻度线清晰,但所标数字模糊的电流表,制作一个可直接测定电阻的仪器,他设计的电路如图4所示,电路中电源电压恒定且未知,操作如下。
①在a、b间接入导线,闭合开关,移动滑动变阻器滑片,直到电流表指针指到最大刻度;
②保持滑片位置不变,ab间改接10Ω的定值电阻,此时指针偏转到最大刻度的处;
③取下ab间的定值电阻,接入待测电阻,电流表指针偏转到最大刻度的处,可知待测电阻的大小为
Ω;
④在电流表表盘刻度线处标相应的电阻值,则电阻值分布是 (选填“均匀”或“不均匀”)的。
7.小明进行“测量小灯泡的电阻”实验,电源电压6V恒定不变,小灯泡的额定电压为2.5V。
(1)小明连完电路后发现图甲中有一根导线连接错误,请在错误连线上画“×”并在图中画出那一根正确的连线 ;
(2)闭合开关前,应将滑片移到最 端(选填“左”或“右”);
(3)闭合开关,发现灯泡不亮,电流表没有示数,电压表示数超量程,出现这种故障的原因是( )(只填字母);
A.开关短路 B.灯泡短路 C.电压表断路 D.灯泡断路
(4)排除故障,再次闭合开关,移动滑片,当小灯泡正常发光,此时电流表的示数如图乙所示,则此时小灯泡的电阻为 Ω(保留一位小数);
(5)现有三个滑动变阻器,甲:“10Ω 2A”,乙“20Ω 1A”和丙“50Ω 0.2A”。为了实验的顺利进行,小明应在其中选择 (选填“甲”、“乙”或“丙”)滑动变阻器接入电路;
(6)完成上述实验后,小明进一步思考,用已知最大阻值为的滑动变阻器和电流表,在保证电路安全情况下,能否测出未知的定值电阻的阻值呢?他设计电路如图丙所示,电源电压保持不变。
步骤一:闭合开关,当滑动变阻器滑片位于A端时,记下电流表示数;
步骤二:再将滑片滑到B端记下电流表示数。
即可计算出电阻,其表达式为 。(用、和表示)
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考点02
单安法测电阻
8.如图所示的电路中,电源两端的电压未知但保持不变,R0是阻值已知的定值电阻。只闭合开关S1时,电流表的示数为I1,开关S1和S2均闭合时,电流表的示数为I2,则电阻Rx的阻值可以表示为( )
A. B.
C. D.
9.在“伏安法测电阻”的实验中,若电压表损坏,利用如图所示的电路也能测出Rx的阻值,已知滑动变阻器R的阻值为R0,具体实验步骤如下:
a.将滑动变阻器的滑片移到最右端,读出电流表的示数I1;
b.将滑动变阻器的滑片移到最左端,读出电流表的示数I2;
则定值电阻的表达式:Rx= 。
10.如图所示的是测量未知电阻的实验电路,电源两端电压不变,定值电阻阻值为。请补充完成主要实验步骤。
(1)闭合开关、断开开关,读出并记录电流表示数。
(2) ,读出并记录电流表示数。
(3)计算的阻值为: (用、、表示)。
11.在“探究电流与电压关系”的实验中,图甲是某实验小组设计的电路,电源电压为3V且保持不变。
(1)请用笔画线代替导线,在图甲中完成电路连接,要求滑片P向右滑动时,电流表的示数变大。
(2)检查无误后,闭合开关发现电流表几乎无示数,电压表示数接近3V,则电路故障可能是 。
(3)排除故障后,实验中测得五组数据,绘制出的定值电阻R的图像如图乙所示。由图像可知,实验中所用定值电阻R的阻值为 Ω。
(4)结合图乙分析,本实验所用滑动变阻器的最大阻值应不小于 Ω。
(5)小明利用电源(电压恒定)、电流表、阻值为的定值电阻、铭牌磨损的滑动变阻器、开关和单刀双掷开关各一个,设计了上图所示的电路,测量未知电阻的阻值,请将实验步骤补充完整:
①开关S闭合,开关接a时,移动滑动变阻器的滑片到某一位置,此时电流表的示数为。
②开关S闭合,开关接b时,滑动变阻器的滑片 (选填“移到最左端”“移到最右端”或“保持不动”),此时电流表的示数为。
③电阻 (用、和表示)。
12.小明利用图甲所示的电路测量未知电阻Rx的阻值。
(1)闭合开关前,电流表的指针指在零刻度线左侧,原因是 。
(2)闭合开关,调节滑动变阻器,当电压表示数为2V时,电流表的示数为0.5A,由这组数据计算出Rx的阻值为 Ω;
(3)接下来小明继续调节滑动变阻器,测量并记录多组实验数据。小明这样多次测量的目的是 ;
(4)小明认为用一块电流表和一个已知阻值的定值电阻R0也能测出未知电阻Rx的阻值,于是他又设计了如图乙所示的电路图,并进行如下实验操作:
①闭合S、S1,此时电流表的示数为I;②闭合S、断开S1,此时电流表的示数为I1;
③求未知电阻Rx的表达式为:Rx= 。(用R0、I、I1表示)
地 城
考点03
单伏法测电阻
13.小华设计并连接了图所示的电路测量未知电阻的阻值,电源电压保持不变,为阻值已知的定值电阻。当开关闭合时,电压表示数为;当开关、闭合时,电压表示数为。则未知电阻的阻值的表达式是( )
A. B. C. D.
14.小芳想利用如图所示器材测量未知电阻的阻值,是定值电阻,先闭合开关、,记下电压表的示数,接下来断开开关,记下电压表示数,则 。(用测得的量与已知量表示)
15.为了测量一个未知电阻Rx的阻值,小海进行了如下实验。他将未知电阻Rx、已知阻值的定值电阻R0、滑动变阻器、开关和电源连接成了如图所示的电路,电源电压恒定。
(1)请将小海的实验步骤补充完整。
①断开开关S2,闭合开关S、S1,滑动变阻器滑片调到某一位置,此时电压表的示数为U1;
② ,保持滑动变阻器滑片位置不变,电压表的示数为U2;
③Rx阻值的表达式:Rx= (用已知量和测量量的符号表示)。
(2)小红也按照上述小海的实验步骤进行操作,但在进行步骤②时,她将图中滑动变阻器的滑片向左移动了一小段,其他操作都与小海的相同,她测出的阻值 (选填“偏大”或“偏小”)。
16.小明利用两节干电池、电流表、电压表、开关、滑动变阻器、阻值为5Ω、10Ω和20Ω的定值电阻各一个以及导线若干等器材,进行了“探究电流与电阻的关系”的实验:
(1)请用笔画线代替导线将图甲实物图连接完整,要求滑动变阻器的滑片向左移动时电流表示数变大;
(2)先把5Ω的电阻接入电路中,将滑片移至阻值最大端,闭合开关后,电压表示数接近3V,电流表无示数,其原因可能是 ;
次数
电阻R/Ω
电流I/A
1
5
2
10
0.2
3
20
0.1
(3)排除故障后继续实验,电流表示数如图乙,为 A;接下来换上10Ω的电阻进行实验,闭合开关后将滑动变阻器的滑片向 端移动,使电压表的示数保持不变;
(4)通过表中实验数据可以得出的结论是: ;
(5)上述实验完成后,他想测量另一个铭牌模糊不清的滑动变阻器R2的最大阻值。在保证电路安全的情况下,设计了如图丙所示的电路(电源电压恒定但未知,定值电阻的阻值为R0)。请将他的实验步骤补充完整:
①闭合开关S、将滑动变阻器的滑片移至最左端,读出电压表的示数为U1;
②将滑动变阻器的滑片移至最右端,读出电压表的示数为U2;
③滑动变阻器最大阻值R2= (用已知量和测量量的符号表示)。
17.在测量未知电阻Rₓ阻值的实验中,小明设计并连接了如图甲所示的实验电路。
(1)小明连接好图甲所示的电路后,闭合开关,将滑动变阻器的滑片向左移动,电流表的示数 ,电压表的示数 (选填“变大”、“变小”或“不变”);
(2)将电路适当调整后,闭合开关,将滑动变阻器的滑片分别放在右端,记录下对应的数据,当滑片在中间某位置时,电流表示数为0.16A,电压表示数如图乙所示,则其示数为 V,接着小明又将滑片放在最左端,记录对应的数据如表所示;
实验次数
1
2
3
电压U/V
3
0
电流I/A
0.1
0.16
0.4
(3)根据表中数据可以求出未知电阻Rx= Ω;在实验过程中,改变滑片位置进行多次测量目的是 ;
(4)若实验时只有一个电压表和一个阻值已知的定值电阻R0,小明设计了如图丙所示的电路,同样可以测量未知电阻Rx的阻值,请将实验步骤补充完整:
①闭合开关S、S1,断开开关S2,记下此时电压表示数为U1;
②闭合开关S、S2,断开开关S1,记下此时电压表示数为U2;
③请写出未知电阻Rx阻值的表达式:Rx= (用U1、U2和R0表示);
实验反思:小明认为将步骤①改为“闭合开关S、S1和S2,记下此时电压表示数为U3”,其他步骤不变,也能测出Rx的阻值,他的观点是 (选填“正确”或“错误”)的。
地 城
考点04
双安或双伏法测电阻
18.现有两个阻值不等的未知电阻和,为了分辨它们的阻值大小,几个同学分别设计了如下图所示的四种电路,其中不可行的是( )
A. B. C. D.
19.小乐想利用两块电流表和阻值已知的电阻R0测量电阻Rx的阻值。小乐选择了满足实验要求的电源、电流表A1和A2,并连接好了实验电路,如图所示,闭合开关S1、S2读出电流表A1的示数为I1,电流表A2的示数为I2。
(1)电源电压表达式 ;(用题中已知量和所测物理量符号表示)
(2)Rx的表达式 。(用题中已知量和所测物理量符号表示)
20.物理兴趣小组进行课外实践创新活动,利用阻值为的定值电阻和电压表、等器材,测量额定电压为的小灯泡L正常发光时的电阻。选择了满足实验要求的实验器材,并正确连接了部分实验电路,如图所示。
(1)为了测出小灯泡L正常发光时的电阻,请只添加一条导线(用笔画线代替导线),完成如图所示的实验电路的连接。
(2)闭合开关前,应该把滑动变阻器的滑片移到最 (选填“左”或“右”)端。
(3)请把实验步骤补充完整:
①闭合开关,移动滑动变阻器的滑片P,使电压表 (选填“”或“”)的示数为,同时读出另一个电压表的示数,记为U;
②用已知物理量和测量量的符号表示出小灯泡L正常发光时的电阻 。
21.小明在探究“电流与电阻的关系”时,实验器材有:三节新的干电池(总电压为4.5V)、电流表、电压表、滑动变阻器(标有“20Ω 2A”字样)、定值电阻5个(5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、50Ω),开关一个,导线若干。
(1)请用笔画线代替导线将图甲中的实物图连接完整,要求:滑片P向B端移动时电流表示数变小 ;
(2)正确连接电路,将滑动变阻器阻值调至最大后,闭合开关,发现电流表有示数,电压表无示数,则电路的故障可能是 (写出一种即可);
(3)排除故障后,将定值电阻由5Ω更换为10Ω时,应向 (选填“A”或“B”)端适当调节滑动变阻器的滑片P,使电压表示数保持3V不变;
(4)图乙是根据实验数据画出的定值电阻的I-R图像,由此可得结论:当电压一定时, ;
(5)小明同学继续探究,再次换接50Ω的定值电阻后,发现无论怎样移动滑片P,都不能使电压表示数达到3V,为了完成这次实验,他采取的措施可行的是 (填字母);
A.调高电源电压 B.再串联一个10Ω的电阻
(6)完成上述实验后,小明又设计了如图丙所示的电路测量未知电阻的阻值,定值电阻的阻值已知。
①图丙电路中虚线框内的元件组合相当于一个 表;
②闭合开关S,调节滑片P的位置,读出此时电压表V和的示数分别为和;
③未知电阻 (用测量和已知量符号表示)。
地 城
考点05
等效替代法测电阻
22.下图是某同学用等效替代法测量未知电阻阻值的电路图。将滑动变阻器的滑片移动到阻值最大处,闭合开关,断开开关,移动滑片,读出一个适当的电流值I, ,断开开关,闭合开关,调节电阻箱, ,记录此时电阻箱的读数,则待测电阻 。(用已知量和所测物理量表示)
23.在测定一个未知电阻的阻值时,小明和小亮设计了如图甲所示的实验电路,其中是电阻箱,为单刀双掷开关。
(1)闭合开关S后,把开关接到触点1,调节滑动变阻器R,使电压表有个合适的示数U;把开关接到触点2后,小明和小亮采取了不同的实验操作。
小明的操作:保持滑片P的位置不变,只调节电阻箱,直到电压表示数为U。
小亮的操作:同时调节滑动变阻器R和电阻箱,直到电压表示数为U。
你认为两人的操作中 的操作是正确的。
(2)选择正确的实验操作后,电阻箱上各旋钮的位置如图乙所示,其读数为 Ω,则待测电阻的阻值应为 Ω。
(3)本实验所采用的物理方法可称为 (选填“控制变量法”或“等效替代法”)。
24.学习电学时,同学们利用如图电路测量定值电阻的阻值。
电源由两节干电池串联而成,上模模糊糊地标有“300Ω”字样,滑动变阻器上标有“200Ω,2A”。A处根据需要,可以接学生电流表、导线。
(1)第一组同学操作步骤如下:
①将单刀双掷开关拨至m位置,在A位置连接电流表;
②闭合S,调节变阻器滑片,读出两表示数,并移动滑片多次测量。
本实验测量电阻的原理是 ,多次测量的目的是 ;
(2)第二组同学将导线接入A位置,进行了如下步骤:
①移动滑动变阻器的滑片;②闭合S,将单刀双掷开关拨至m位置;
③读出电压表示数为2V;④读出电阻箱的示数为268Ω;
⑤闭合S,将单刀双掷开关拨至n位置;⑥调节电阻箱的阻值;
请按照先后顺序将上述步骤排序 (上述步骤可重复使用);则 ;
如果在准备读电阻箱示数时不小心将滑片向左移了1Ω,自己没有察觉就读出阻值,则测得的数值与的真实值之差( );
A. B. C. D.
(3)第三组同学操作步骤如下:
①将单刀双掷开关S拨至m位置,在A位置连接电流表;
③将滑动变阻器调滑片移至最左端,记录此时电流表的示数为;
③将滑片移至最右端,记录此时电流表的示数记为;
④则 (用上述已知的物理量和符号表示)。
你认为三组同学的实验方案最科学的是第 组,原因是 。
25.如图甲所示是某物理兴趣小组测量定值电阻的阻值时所连接的实物图。
(1)请你用笔画线代替导线将甲图中的电路连接完整,要求当滑片向右滑动时,电路中的电流变大 。
(2)闭合开关,发现电流表指针几乎不动,电压表指针有明显偏转,移动滑动变阻器的滑片,电压表示数没有变化,出现这一现象的原因是 。
(3)排除故障后,在某次测量时,电压表读数为2V,电流表示数如图乙所示,根据测量结果可计算出待测电阻的阻值为 。
(4)在(3)的基础上,同学们通过移动滑动变阻器的滑片P,改变电压表和电流表的示数,进行了多次测量,得到了多组数据,本次实验多次测量的目的是 。请你再举一个多次测量和本实验目的相同的实验 。
(5)该实验结束后兴趣小组又设计了如图丙所示的电路来测量未知电阻的阻值,其中是一个电阻箱,是一个滑动变阻器,实验操作如下:
①闭合开关,将开关S接 ,调节至某一位置,读出电流表的示数记为I;
②闭合开关,将开关S接到另一个触点上,保持的滑片位置不动,调节电阻箱直到电流表的示数调为 (用字母表示),读出电阻箱的示数记为R;
③则 (用所给字母表示)。
试卷第1页,共3页
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