内容正文:
实验探究——求未知电阻表达式
实验1:只用电流表测未知电阻Rx——安阻法
【测量原理】在没有电压表时,将已知电阻R0 与未知电阻 Rx并联;用电流表测出通过已知电阻的电流I0 ,根据 U0 =I0 R0 求出已知电阻两端的电压 U0 ,则未知电阻两端电压 Ux = U0 ;用电流表测出通过未知电阻的电流Ix ,然后根据 求出未知电阻阻值。
方法一
(1)器材:电流表(1或2个)、待测电阻Rx 、已知阻值的电阻R0 、电源、开关(1个)、导线若干。
(2)电路图
(3)方法:R0 、Rx 并联,用电流表分别测量Rx 中的电流 Ix 、R0 中的电流I0 、干路中的电流I这三个电流中的任意两个。
(4)Rx 的表达式: 、 、
方法二
(1)器材:电流表(1个)、待测电阻Rx 、已知阻值的电阻 R0 、电源、开关(2 个)、导线若干。
(2)电路图
(3)方法:R0 、Rx 并联,通过只闭合S1、只闭合S2、同时闭合S1、S2,分别记下电流表的示数Ix 、I0 、I三个电流中的任意两个。
(4)Rx 的表达式: 、 、。
方法三
(1)器材:电源、开关(1个)、电流表(1个)、待测电阻 R0、已知最大阻值 R0的滑动变阻器、导线若干。
(2)电路图
(3)方法:Rx和滑动变阻器串联,将滑动变阻器的滑片分别置于阻值最小(为零)和阻值最大(R0已知)处,分别记下电流表的示数I1、I2。
(4)Rx的表达式:当 P置于最小阻值处时:U=I1Rx;当P置于最大阻值处时:U=I2(Rx + R0);故有I1Rx =I2(Rx + R0),解得 。
方法四
(1)器材:电源、开关(2个)、电流表(1个)、待测电阻 Rx、已知阻值的电阻 R0、导线若干。
(2)电路图
(3)方法:当S1 、S2闭合时,电流表读数为I1 , S1 断开时,电流表读数为I2 。
(4)Rx 的表达式:Rx= R0(I1-I2)/I2。
方法五
(1)器材:电源、开关(2个)、电流表(1个)、待测电阻 Rx、已知阻值的电阻 R0、导线若干。
(2)电路图
(3)方法:当S1、S2 闭合时,电流表读数为I1 , S2断开时,电流表读数为I2 。
(4)Rx 的表达式:Rx = R0I2/(I1-I2)。
实验2:只用电压表测未知电阻Rx——伏阻法
【测量原理】在没有电流表时,将已知电阻R0 与未知电阻 Rx串联,用电压表测出已知电阻两端的电压 U0 ,根据公式 求出通过已知电阻的电流I0,则通过未知电阻Rx的电流Ix=I0;测出未知电阻两端电压Ux,然后根据 求出未知电阻阻值。
方法一
(1) 器材:电压表(1或2个)、待测电阻Rx、已知阻值的电阻R0 、电源、开关(1个)、导线若干。
(2)电路图
(3)方法:R0 、Rx串联,用电压表分别测出R0 两端的电压 U0 、Rx两端的电压 Ux、R0 与Rx串联后的总电压 U这三个电压中的任意两个。
(4)Rx的表达式: 、 、。
方法二
(1) 器材:电源、开关(2 或3个)、电压表(1个)、待测电阻 Rx、已知阻值的电阻 R0 、导线若干。
(2)电路图
(3)方法:R0 与Rx串联,通过只闭合S1、只闭合S2,分别记下电压表的示数 U0 (Ux)、U。
(4)Rx的表达式:、。
方法三
(1) 器材:电源、开关(1个)、电压表(1个)、待测电阻 Rx、已知最大阻值 R0 的滑动变阻器、导线若干。
(2)电路图
(3)方法:Rx和滑动变阻器串联,将滑片置于阻值最小(为零)和阻值最大(R0 已知)处,分别记下电压表的示数U1、U2。
(4)Rx的表达式
当P置于最小阻值处时,电压表测电源电压;
当P置于最大阻值处时,Rx与R0 串联,电压表测Rx两端的电压;则有 。
实验3:等效替代法测电阻
【测量原理】当待测电阻两端的电压与电阻箱两端的电压相同,且通过待测电阻的电流与通过电阻箱的电流也相同时,待测电阻的阻值等于接入电路的电阻箱的阻值。
【测量电路图及方法】
(1)将开关S 拨至a点处,读出电流表示数Ix;
(2)将开关S拨至b点处,调节电阻箱,使电流表的示数仍为Ix,读出电阻箱示数R0;
(3)待测电阻阻值Rx= R0。
拓展:(1)伏阻法测电阻(利用电压表测量)
方法一:
① 把定值电阻R0和未知电阻Rx串联起来,如图所示;
②用电压表分别测量出两者的电压U0、Ux;
③计算出未知电阻Rx阻值的表达式:
因为 I0 =Ix 所以
方法二:①如图所示,首先将开关S、S0闭合,读出电压表的示数,记为U;断开开关S0,读出电压表的示数为Ux。
②计算:定值电阻R0两端的电压为U-Ux,则电路中的电流为:
Rx阻值为:
方法三:①把未知电阻Rx和滑动变阻器R' 和串联起来,如图所示。
②如图所示,滑片置于阻值最小的位置,闭合开关,记下电压表示数U1;滑片置于阻值最大的位置,记下电压表示数U2。
③计算出未知电阻Rx阻值的表达式为:
因为 Ix = IR所以(R′为滑动变阻器的最大阻值)
(2)安阻法测电阻(利用电流表测量)
方法一:
①如图所示,闭合S和S1,记录电流表的示数I1;
②闭合S断开S1,记录电流表的示数I2;
③用R0和测量出来的物理量表示Rx。
计算Rx:闭合S和S1,电流表测量R0和Rx并联的总电流为I1;闭合S断开S1,电流表测量通过Rx的电流为I2,根据U=IR求出并联电路各支路两端的电压U=(I1-I2)R0
电阻Rx的阻值
方法二: ①如图所示,闭合开关S1、S2,记下电流表示数为Ix;
②断开开关S2,记下电流表示数为I。
未知电阻Rx阻值的表达式为:
电源电压为U=IxRx;断开开关S2,电流为I,电源电压为U=I(Rx+R0)
未知电阻Rx阻值的表达式为:
方法三:
如图所示,滑片置于阻值最小的位置,闭合开关,记下电流表示数为Ix;滑片置于阻值最大的位置,记下电流表示数为I,未知电阻Rx阻值的表达式为:(R′为滑动变阻器的最大阻值)
(1)缺电压表测电阻
(2)缺电流表测电阻
1、(双选)某同学要测出一个约为200Ω的未知电阻Rx的具体阻值,可供选用的器材为:一节旧干电池(电池电压保持不变),一块电压表(量程0~3V),两个阻值分别为R1=2Ω、R2=150Ω的已知电阻,两个开关及若干导线。在实验过程中不可重组电路的条件下,图中能精确测出未知电阻Rx阻值的电路图为( )
A. B.
C. D.
2、待测电阻,的阻值约为,提供的器材有:电源电压约;电压表(量程为、)、电流表(量程为、)、滑动变阻器,( ),电阻箱( )各一个;开关、导线若干,小华设计的四个电路如图所示,其中能准确测出阻值的是( )
A. B.
C. D.
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、(多选)如图所示,是某小组设计测量未知电阻Rx阻值的实验电路图。电源两端电压未知且不变,R0是阻值已知的定值电阻,R是滑动变阻器,铭牌辨认不清。实验器材均满足实验要求。在不拆改电路的前提下,能够测出Rx阻值的电路图是( )A.B.C.D.
5、若R0是已知阻值的定值电阻,电源电压不变但未知,以下各电路中,在不拆改电路的情况下,能够测出小灯泡电阻的电路是( )
A.B.C. D.
6、在“伏安法测电阻”的实验中:
(1)图甲的实物电路用笔画线连接完整,要求滑片往左移电流表示数变大;
(2)在连接电路中,开关应该处于 (选填“闭合”或“断开”)状态;
(3)排除故障后进行实验。移动滑片P,当电压表的示数为1.3V时,电流表的示数如图乙,其示数为 A,待测电阻Rx= Ω;
(4)某同学利用一个电压表和一个已知阻值的电阻R0,设计如图丙的电路,同样测出待测电阻Rx的阻值。
实验步骤如下:
①闭合S、断开S1,用电压表测出待测电阻Rx两端的电压为U1;
② ,用电压表测出电源的电压U;
③可得待测电阻Rx= 。(用U、U1和R0表示)
7、某实验小组用伏安法测量待测电阻的阻值,设计的实验电路如图甲所示。
(1)根据图甲用笔画线代替导线将图乙的实物图补充完整;
(2)该实验的原理是 ;
(3)某次测量时,电压表的示数为1.5V,电流表的示数为0.3A,则待测电阻的阻值为
;实验时应多测几组数据,求电阻的平均值,目的是 ;
(4)若撤去电压表和滑动变阻器,新增一个阻值为的定值电阻,利用如图丙所示的实验电路,也可以测量待测电阻的阻值。实验步骤如下:
①首先,闭合开关、,记录电流表的示数;
②接着,断开开关 ,记录电流表的示数;则待测电阻的阻值
(用、、表示)。
8、几组同学用如图甲所示的电路图,用不同的方法测量的阻值,电源电压恒为3V,滑动变阻器最大阻值为,还有电压表、电流表、电阻箱、导线可以选用。
(1)第一组同学操作步骤如下:
①将单刀双掷开关拨至a位置,在乙位置连接电流表;
②调节滑动变阻器滑片,当电压表示数为1.5V时,电流表示数如图乙所示;
③则 Ω;
(2)第二组同学操作步骤如下:
①将单刀双掷开关拨至a位置;
②乙位置用导线连接,将滑动变阻器调至阻值最小端,闭合开关S,读出此时电压表的示数记为;
③ ,读出此时电压表示数记为;
④则 (用上述已知的物理量符号表示);
(3)第三组同学操作步骤如下:
①将电阻箱接入甲位置,乙位置用导线连接,先将单刀双掷开关拨至 位置;
②闭合开关S,移动滑动变阻器滑片到某一合适位置时,记下此时电压表示数为2V;
③断开开关S,将单刀双掷开关拨至 位置;
④闭合开关S,调节 ;
⑤读出电阻箱示数,即等于的阻值;
(4)第三组同学发现前两组的测量结果都一样,本组测量结果却比他们的大了2Ω,检查分析后发现,是在步骤④之前,不小心碰到了滑动变阻器滑片,导致滑动变阻器接入电路的阻值变化了 Ω。
1、小科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、下列四幅电路图,电源电压为U,定值电阻阻值为R0,电压表可看成一个能显示自身两端电压大小的定值电阻。能先测出电压表自身阻值后,再测出Rx阻值的电路是( )A.B.C.D.
3、利用一块电压表和阻值已知的电阻R0测量电阻Rx的阻值。选择了满足实验要求的器材,电源两端电压不变,并连接了图所示实验电路。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,则下列说法中正确的是( )
A.Rx的表达式为
B.Rx的表达式为
C.实验过程中,通过R0的电流始终相同
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
4、在图所示的四个电路中,电源两端电压保持不变,若定值电阻R的阻值已知,则在不拆卸元件的情况下不能够测出待测电阻Rx阻值的电路是( )
A.B.C.D.
5、如图所示,几个同学在只有电流表或电压表时,利用一个已知阻值的电阻R0设计了四个测未知电阻Rx的电路,其中不可行的是( )
A. B. C. D.
6、科学实验小组正在使用“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)。
7、小明在“探究导体中电流跟电阻的关系”的实验中,实验器材有学生电源、电流表、电压表、定值电阻(、、各一个)、开关、滑动变阻器和导线若干。
(1)请根据图甲所示的电路图用笔画线代替导线,将图乙所示的实物连接成完整电路(连线不得交叉);
(2)连接电路时,开关应处于 (选填“断开”或“闭合”)状态;连接电路后,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,电压表有示数,电流表始终无示数,造成这一现象的原因可能是 (填序号);
A.定值电阻R短路 B.定值电阻R开路 C.滑动变阻器开路 D.电流表开路
(3)实验中依次接入三个定值电阻,调节滑动变阻器的滑片,保持电压表示数不变,记下电流表的示数,利用描点法得到如图丙所示的电流I随电阻R变化的图像;由图像可以得出结论:电压一定时,导体中的电流跟导体的电阻成 (选填“正比”或“反比”);
(4)上述实验中,小明用的电阻做完实验后,保持滑动变阻器滑片的位置不变,接着把R换为的电阻接入电路,闭合开关,他应向 (选填“A”或“B”)端移动滑动变阻器的滑片,使电压表示数为 V时,读出电流表的示数;
(5)实验结束后,小明还想用一块电流表和一个阻值已知的定值电阻R0测未知电阻Rx的阻值,于是他和同组同学设计了如图丁所示的电路图,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 ,此时电流表的示数为I1;
③则未知电阻Rx的表达式为Rx= (用R0、I、I1表示)。
8、在“探究电流与电阻关系”的实验中,可供使用的实验器材有:电源(电压恒为3V)、电流表、电压表、滑动变阻器、开关各一个,三个阻值不同的定值电阻(5Ω、10Ω、20Ω)和导线若干。
(1)用笔画线表示导线,把图甲实物图连接完整(要求:向左移动滑片电流表示数变大);
(2)连接电路前,开关应处于 状态;
(3)正确连接电路后,闭合开关,发现电压表和电流表均无示数,用一根导线分别与定值电阻和电流表并联,两表仍无示数,当导线与滑动变阻器并联时,发现两表指针有明显偏转,故障原因是 ;
(4)排除故障后,闭合开关,电压表的示数为0.6V,电流表的示数如图乙所示,则电流为 A,使用的定值电阻阻值为 Ω;
(5)图丙是根据测量的数据绘制的电流与电阻关系的图像,分析图像可得出结论:导体两端电压一定时, ;
(6)小明利用电源(电压恒定)、电流表、阻值为R0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,设计了下图所示的电路,测量未知电阻Rx的阻值,请将实验步骤补充完整:
①开关S闭合,开关S1接a时,移动变阻器的滑片到某一位置,此时电流表的示数为I1;
②开关S闭合,开关S1接b时,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I2;
③电阻Rx= (用I1、I2和R0表示)。
9、小科利用图中的电路测量未知电阻Rx的阻值。滑动变阻器最大阻值为R,请按要求回答下列问题:
(1)根据电路图,闭合开关前,滑动变阻器应该处于最 ;(填“右端”或“左端”)
(2)闭合开关,发现电压表和电流表均无示数。小科利用另一只完好的电压表进行检测,把电压表分别接在a、b之间和b、c之间,电压表均有示数;接在a、c之间,电压表无示数。如果电路连接完好,且只有一个元件有故障,发生的故障是 ;(元件名称和故障类型均写出来)
(3)小科闭合开关后,读取电流表示数为1.5A,电压表示数为3V,则此时定值电阻的阻值为 Ω。但是同组的小宁认为这个实验只做一次不行,应该移动滑动变阻器多次实验,目的是为了 。
(4)情景1:实验时一组同学发现电流表示数不准确,但是电压表完好。小科利用实验中的电压表和滑动变阻器也测出该电阻Rx;她的操作如下:
①按照所设计的电路图连接好电路;
②将滑片移至最大阻值R(R已知),闭合开关,读出电压表的示数U1;
③将滑片移至最小阻值0Ω处,闭合开关,测得电压表示数为U2;
④根据滑动变阻器最大阻值R和所测量的物理量。
写出该电阻的表达式:Rx= 。(用U1;U2;R表示)
情景2:另一组同学实验时发现电压表示数不准确,但是电流表完好,小宁利用实验中的电流表和滑动变阻器也测出该电阻Rx;他的操作如下:
①按照所设计的电路图连接好电路;
②将滑片移至最大阻值R(R已知),闭合开关,读出电压表的示数I1;
③将滑片移至最小阻值0Ω处,闭合开关,测得电压表示数为I2;
④根据滑动变阻器最大阻值R和所测量的物理量。
写出该电阻的表达式:Rx= 。(用I1;I2;R表示)
10、为测量某待测电阻的阻值,实验探究小组设计了如图甲所示的电路图,并进行了实验。
(1)在连接如图乙的电路时,开关S应处于 状态,闭合开关前应将滑动变阻器的滑片置于 (选填“A”或“B”)端;
(2)在如图乙所示的电路中,闭合开关,移动滑片,发现电压表示数为零,电流表有示数,经分析电路连接不完整,具体原因是 ,请在图乙中用笔画线代替导线将电路连接完整;
(3)正确连接电路后,某次测量时,电压表的示数为1.5V,电流表的示数为0.3A,则待测电阻的阻值为 Ω;实验时应多测几组数据,求电阻的平均值,目的是
;
(4)某实验小组实验时发现电压表已损坏,为测量的阻值,他们经过讨论设计了如图丙的电路图。已知电源电压不变,定值电阻的阻值为R,闭合开关、断开时电流表读数为;同时闭合开关和时电流表读数为,则 (用R、、表示);
(5)实验小组完成实验后,他们经过讨论,认为用图甲的电路图还可以完成 实验。(至少填写一个实验名称)
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实验探究——求未知电阻表达式
实验1:只用电流表测未知电阻Rx——安阻法
【测量原理】在没有电压表时,将已知电阻R0 与未知电阻 Rx并联;用电流表测出通过已知电阻的电流I0 ,根据 U0 =I0 R0 求出已知电阻两端的电压 U0 ,则未知电阻两端电压 Ux = U0 ;用电流表测出通过未知电阻的电流Ix ,然后根据 求出未知电阻阻值。
方法一
(1)器材:电流表(1或2个)、待测电阻Rx 、已知阻值的电阻R0 、电源、开关(1个)、导线若干。
(2)电路图
(3)方法:R0 、Rx 并联,用电流表分别测量Rx 中的电流 Ix 、R0 中的电流I0 、干路中的电流I这三个电流中的任意两个。
(4)Rx 的表达式: 、 、
方法二
(1)器材:电流表(1个)、待测电阻Rx 、已知阻值的电阻 R0 、电源、开关(2 个)、导线若干。
(2)电路图
(3)方法:R0 、Rx 并联,通过只闭合S1、只闭合S2、同时闭合S1、S2,分别记下电流表的示数Ix 、I0 、I三个电流中的任意两个。
(4)Rx 的表达式: 、 、。
方法三
(1)器材:电源、开关(1个)、电流表(1个)、待测电阻 R0、已知最大阻值 R0的滑动变阻器、导线若干。
(2)电路图
(3)方法:Rx和滑动变阻器串联,将滑动变阻器的滑片分别置于阻值最小(为零)和阻值最大(R0已知)处,分别记下电流表的示数I1、I2。
(4)Rx的表达式:当 P置于最小阻值处时:U=I1Rx;当P置于最大阻值处时:U=I2(Rx + R0);故有I1Rx =I2(Rx + R0),解得 。
方法四
(1)器材:电源、开关(2个)、电流表(1个)、待测电阻 Rx、已知阻值的电阻 R0、导线若干。
(2)电路图
(3)方法:当S1 、S2闭合时,电流表读数为I1 , S1 断开时,电流表读数为I2 。
(4)Rx 的表达式:Rx= R0(I1-I2)/I2。
方法五
(1)器材:电源、开关(2个)、电流表(1个)、待测电阻 Rx、已知阻值的电阻 R0、导线若干。
(2)电路图
(3)方法:当S1、S2 闭合时,电流表读数为I1 , S2断开时,电流表读数为I2 。
(4)Rx 的表达式:Rx = R0I2/(I1-I2)。
实验2:只用电压表测未知电阻Rx——伏阻法
【测量原理】在没有电流表时,将已知电阻R0 与未知电阻 Rx串联,用电压表测出已知电阻两端的电压 U0 ,根据公式 求出通过已知电阻的电流I0,则通过未知电阻Rx的电流Ix=I0;测出未知电阻两端电压Ux,然后根据 求出未知电阻阻值。
方法一
(1) 器材:电压表(1或2个)、待测电阻Rx、已知阻值的电阻R0 、电源、开关(1个)、导线若干。
(2)电路图
(3)方法:R0 、Rx串联,用电压表分别测出R0 两端的电压 U0 、Rx两端的电压 Ux、R0 与Rx串联后的总电压 U这三个电压中的任意两个。
(4)Rx的表达式: 、 、。
方法二
(1) 器材:电源、开关(2 或3个)、电压表(1个)、待测电阻 Rx、已知阻值的电阻 R0 、导线若干。
(2)电路图
(3)方法:R0 与Rx串联,通过只闭合S1、只闭合S2,分别记下电压表的示数 U0 (Ux)、U。
(4)Rx的表达式:、。
方法三
(1) 器材:电源、开关(1个)、电压表(1个)、待测电阻 Rx、已知最大阻值 R0 的滑动变阻器、导线若干。
(2)电路图
(3)方法:Rx和滑动变阻器串联,将滑片置于阻值最小(为零)和阻值最大(R0 已知)处,分别记下电压表的示数U1、U2。
(4)Rx的表达式
当P置于最小阻值处时,电压表测电源电压;
当P置于最大阻值处时,Rx与R0 串联,电压表测Rx两端的电压;则有 。
实验3:等效替代法测电阻
【测量原理】当待测电阻两端的电压与电阻箱两端的电压相同,且通过待测电阻的电流与通过电阻箱的电流也相同时,待测电阻的阻值等于接入电路的电阻箱的阻值。
【测量电路图及方法】
(1)将开关S 拨至a点处,读出电流表示数Ix;
(2)将开关S拨至b点处,调节电阻箱,使电流表的示数仍为Ix,读出电阻箱示数R0;
(3)待测电阻阻值Rx= R0。
拓展:(1)伏阻法测电阻(利用电压表测量)
方法一:
① 把定值电阻R0和未知电阻Rx串联起来,如图所示;
②用电压表分别测量出两者的电压U0、Ux;
③计算出未知电阻Rx阻值的表达式:
因为 I0 =Ix 所以
方法二:①如图所示,首先将开关S、S0闭合,读出电压表的示数,记为U;断开开关S0,读出电压表的示数为Ux。
②计算:定值电阻R0两端的电压为U-Ux,则电路中的电流为:
Rx阻值为:
方法三:①把未知电阻Rx和滑动变阻器R' 和串联起来,如图所示。
②如图所示,滑片置于阻值最小的位置,闭合开关,记下电压表示数U1;滑片置于阻值最大的位置,记下电压表示数U2。
③计算出未知电阻Rx阻值的表达式为:
因为 Ix = IR所以(R′为滑动变阻器的最大阻值)
(2)安阻法测电阻(利用电流表测量)
方法一:
①如图所示,闭合S和S1,记录电流表的示数I1;
②闭合S断开S1,记录电流表的示数I2;
③用R0和测量出来的物理量表示Rx。
计算Rx:闭合S和S1,电流表测量R0和Rx并联的总电流为I1;闭合S断开S1,电流表测量通过Rx的电流为I2,根据U=IR求出并联电路各支路两端的电压U=(I1-I2)R0
电阻Rx的阻值
方法二: ①如图所示,闭合开关S1、S2,记下电流表示数为Ix;
②断开开关S2,记下电流表示数为I。
未知电阻Rx阻值的表达式为:
电源电压为U=IxRx;断开开关S2,电流为I,电源电压为U=I(Rx+R0)
未知电阻Rx阻值的表达式为:
方法三:
如图所示,滑片置于阻值最小的位置,闭合开关,记下电流表示数为Ix;滑片置于阻值最大的位置,记下电流表示数为I,未知电阻Rx阻值的表达式为:(R′为滑动变阻器的最大阻值)
(1)缺电压表测电阻
(2)缺电流表测电阻
1、(双选)某同学要测出一个约为200Ω的未知电阻Rx的具体阻值,可供选用的器材为:一节旧干电池(电池电压保持不变),一块电压表(量程0~3V),两个阻值分别为R1=2Ω、R2=150Ω的已知电阻,两个开关及若干导线。在实验过程中不可重组电路的条件下,图中能精确测出未知电阻Rx阻值的电路图为( )
A. B.
C. D.
【答案】AD
【解析】待测电阻的阻值为200Ω,为减小误差,应选择一个阻值与其相近的电阻进行测量。
A.图中开关断开时,电压表测量R2两端的电压,开关闭合时,Rx短路,电压表示数等于电源电压,开关S2断开,两个电阻串联,待测电阻两端的电压为U-U2;根据串联分压可知
U2∶Ux=R2∶Rx可得Rx的阻值,故A符合题意;
B.选择了阻值R1,由于R1的阻值与R2相差太大,会造成较大误差,故B不符合题意;
C.开关闭合,只能测量出R2两端的电压,无法测出Rx两端的电压,所以不能得知Rx的阻值,故C不符合题意;
D.开关闭合时,R2短路,电压表示数等于电源电压;开关断开时,两电阻串联,电压表测量Rx两端的电压,则R2两端的电压为U-Ux,根据串联分压可知U2∶Ux=R2∶Rx得知Rx的阻值,故D符合题意。故选AD。
2、待测电阻,的阻值约为,提供的器材有:电源电压约;电压表(量程为、)、电流表(量程为、)、滑动变阻器,( ),电阻箱( )各一个;开关、导线若干,小华设计的四个电路如图所示,其中能准确测出阻值的是( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】A.开关闭合,Rx与滑动变阻器R1串联,已知Rx的阻值约为500Ω,滑动变阻器R1最大阻值10Ω,当R1连入电路的阻值为0Ω时,根据欧姆定律可知,电路中的电流最大,约为0.006A,即使电流表是程使用0~0.6A的量程,电流表也不能准确测量通过Rx的电流,故A不能准确测出Rx阻值,故A不符合题意;
B.利用开关的闭合位置不同,可以使R0与电阻箱R2分别与滑动变阻器R1串联,电流表测量串联电路的电流,已知Rx阻值约为500Ω,滑动变阻器R1最大阻值10Ω,当R1连入电路的阻值为0Ω,根据欧姆定律可知,电路中的电流最大约为0.006A,即使电流表量程使用0~0.6A的,电流表也不能准确测量通过Rx的电流,故B不能准确测出Rx的阻值,故B不符合题意;
C.开关闭合,Rx与电阻箱R2串联,已知Rx的阻值约为500Ω,电阻箱R2的范围0~999Ω,则可以将R2连入电路的阻值调到500Ω左右,则根据串联电路的分压特点可知Rx与电阻箱R2两端的电压为1.5V,则电压表量程使用0~3V时,能准确测量Rx电阻箱R2两端的电压,故C能准确测出Rx阻值,故C符合题意;
D.利用开关的闭合位置不同,可以使Rx与电阻箱R2分别与滑动变阻器R1串联,电压表测量Rx或电阻箱R2两端的电压,由于Rx的阻值约为500Ω,滑动变阻器R1的最大阻值为10Ω,则根据串联电路的分压特点可知,电压表的示数接近3V,电压表量程使用0~3V时,也不能准确测量Rx两端的电压,故D不能准确测出Rx阻值,故D不符合题意。故选C。
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.
【答案】C
【解析】A.电压表可以直接测量Rx的电压,电流表可以直接测量Rx的电流,根据求出电阻,故A不符合题意;
B.闭合开关S1,断开S2时,电压表测出Rx两端的电压Ux;开关S1,S2都闭合时电压表测电源的电压;根据串联电路电压特点求出R0两端的电压,根据串联电路电流的规律和欧姆定律求出电路中电流,求出电阻Rx的阻值,故B不符合题意。
C.电流表能测出R0的电流,由U=IR可以得到R0两端的电压,由并联电路电压的规律可知Rx两端的电压等于R0两端的电压,但无法测出通过Rx的电流,故不能测出电阻Rx的阻值,故C符合题意;
D.只闭合S1时,调节滑片到适当的位置,读出电流表的示数;然后断开S1,闭合S2,此时不能移动滑片,调节变阻箱,使电流表的示数不变,则两种情况下滑动变阻器的阻值不变、电路中的总电阻相等,则Rx的阻值和变阻箱的示数相等,故D不符合题意。故选C。
4、(多选)如图所示,是某小组设计测量未知电阻Rx阻值的实验电路图。电源两端电压未知且不变,R0是阻值已知的定值电阻,R是滑动变阻器,铭牌辨认不清。实验器材均满足实验要求。在不拆改电路的前提下,能够测出Rx阻值的电路图是( )A.B.C.D.
【答案】ABD
【解析】A.通过电压表可以测出Rx两端的电压,串联电路电流相等,则可以通过电流表测出通过电阻的电流,根据欧姆定律可得Rx的阻值,故A符合题意;
B.只闭合S,读出电流表示数I1,S、S1闭合,读出电流表示数为I2。由于S1闭合前后,R0两端的电压不变为电源电压,则流过R0的电流不变为I1。因此闭合S1后,流过Rx的电流为Ix=I2-I1根据串联电路电路电压相等,有I1R0=IxRx联立上述两式可得Rx的阻值为故B符合题意;
C.通过电压表可以测出两电阻两端的电压,由于滑动变阻器的阻值未知,所以无法测出电路中的电流,进而无法求Rx阻值,故C不符合题意;
D.闭合开关S、S2,可以测出Rx两端的电压Ux;再闭合S1,可以测出总电压U,则R0两端的电压为U0=U-Ux根据串联电路电流相等,有联立上述两式,解得Rx阻值为故D符合题意。故选ABD。
5、若R0是已知阻值的定值电阻,电源电压不变但未知,以下各电路中,在不拆改电路的情况下,能够测出小灯泡电阻的电路是( )
A.B.C. D.
【答案】ABC
【解析】A.由电路图可知,滑动变阻器与灯泡串联,电压表测量灯泡两端电压,电流表测量电路电流,由于串联电路处处电流相等,所以电流表的示数就是通过灯泡的电流,根据欧姆定律可求出小灯泡的电阻,故A符合题意;
B.由电路图可知,定值电阻与灯泡并联,电流表A1测量通过定值电阻的电流,电流表A2测量通过灯泡的电流,根据欧姆定律可求出定值电阻两端电压,又因为并联电路两端电压相等,所以灯泡两端电压等于定值电阻两端电压,根据欧姆定律可求出小灯泡的电阻,故B符合题意;
C.由电路图可知,定值电阻与灯泡串联,电压表V1测量定值电阻两端电压,电压表V2测量灯泡两端电压,根据欧姆定律可求出通过定值电阻的电流,由于串联电流处处电流相等,所以通过灯泡的电流等于通过定值电阻的电流,由欧姆定律可求出小灯泡的电阻,故C符合题意;
D.由电路图可知,定值电阻与灯泡串联,电压表V测量定值电阻两端电压,电流表测量电路电流,由于不知道电源电压,所以无法求出灯泡两端电压,则无法求出小灯泡的电阻,故D不符合题意。故选ABC。
6、在“伏安法测电阻”的实验中:
(1)图甲的实物电路用笔画线连接完整,要求滑片往左移电流表示数变大;
(2)在连接电路中,开关应该处于 (选填“闭合”或“断开”)状态;
(3)排除故障后进行实验。移动滑片P,当电压表的示数为1.3V时,电流表的示数如图乙,其示数为 A,待测电阻Rx= Ω;
(4)某同学利用一个电压表和一个已知阻值的电阻R0,设计如图丙的电路,同样测出待测电阻Rx的阻值。
实验步骤如下:
①闭合S、断开S1,用电压表测出待测电阻Rx两端的电压为U1;
② ,用电压表测出电源的电压U;
③可得待测电阻Rx= 。(用U、U1和R0表示)
【答案】 断开 0.26 5 闭合开关S和S1
【解析】(1)滑片往左移电流表示数变大,说明变阻器连入电路的电阻变小,连接变阻器左下方的接线柱。如图所示
(2)在连接电路中,为保护电路,开关应该处于断开状态。
(3)由图乙可知,电流表的量程是0~0.6A,分度值是0.02A,电流表的示数是0.26A。待测电阻的阻值
(4)②闭合开关S和S1,用电压表测出电源的电压U。
③在①中,两电阻串联,测得电阻Rx两端的电压为U1;在②中,定值电阻R0短路,电路为电阻Rx的简单电路,电源电压为U,根据串联电路电压规律,两电阻串联时,定值电阻R0的电压为U0=U-U1由欧姆定律可得,电路中的电流为则待测电阻的表达式。
7、某实验小组用伏安法测量待测电阻的阻值,设计的实验电路如图甲所示。
(1)根据图甲用笔画线代替导线将图乙的实物图补充完整;
(2)该实验的原理是 ;
(3)某次测量时,电压表的示数为1.5V,电流表的示数为0.3A,则待测电阻的阻值为
;实验时应多测几组数据,求电阻的平均值,目的是 ;
(4)若撤去电压表和滑动变阻器,新增一个阻值为的定值电阻,利用如图丙所示的实验电路,也可以测量待测电阻的阻值。实验步骤如下:
①首先,闭合开关、,记录电流表的示数;
②接着,断开开关 ,记录电流表的示数;则待测电阻的阻值
(用、、表示)。
【答案】 5 减小误差
【解析】(1)由电路图可知,待测电阻与滑动变阻器串联,电压表测待测电阻两端的电压,电流表测通过待测电阻的电流,滑动变阻器选用左下接线柱与开关串联接入电路中,实物图如图所示:
(2)用伏安法测量待测电阻的阻值实验中,用电压表测待测电阻两端的电压,用电流表测通过的电流,根据计算电阻,故该实验的原理是。
(3)由可知,待测电阻的阻值为,为了提高测量的准确程度,要多次测量求平均值减小误差。
(4)实验步骤:①首先,闭合开关、,记录电流表的示数,此时电路为的简单电路,被短路,电流表测通过的电流,电源电压为
②接着,断开开关,记录电流表的示数,此时与串联,电流表测电路中的电流,根据欧姆定律可知,两端的电压为两端的电压为由欧姆定律可知,待测电阻的阻值为。
8、几组同学用如图甲所示的电路图,用不同的方法测量的阻值,电源电压恒为3V,滑动变阻器最大阻值为,还有电压表、电流表、电阻箱、导线可以选用。
(1)第一组同学操作步骤如下:
①将单刀双掷开关拨至a位置,在乙位置连接电流表;
②调节滑动变阻器滑片,当电压表示数为1.5V时,电流表示数如图乙所示;
③则 Ω;
(2)第二组同学操作步骤如下:
①将单刀双掷开关拨至a位置;
②乙位置用导线连接,将滑动变阻器调至阻值最小端,闭合开关S,读出此时电压表的示数记为;
③ ,读出此时电压表示数记为;
④则 (用上述已知的物理量符号表示);
(3)第三组同学操作步骤如下:
①将电阻箱接入甲位置,乙位置用导线连接,先将单刀双掷开关拨至 位置;
②闭合开关S,移动滑动变阻器滑片到某一合适位置时,记下此时电压表示数为2V;
③断开开关S,将单刀双掷开关拨至 位置;
④闭合开关S,调节 ;
⑤读出电阻箱示数,即等于的阻值;
(4)第三组同学发现前两组的测量结果都一样,本组测量结果却比他们的大了2Ω,检查分析后发现,是在步骤④之前,不小心碰到了滑动变阻器滑片,导致滑动变阻器接入电路的阻值变化了 Ω。
【答案】5 将滑动变阻器调至阻值最大端 a b 电阻箱,使电压表示数为2V 1
【解析】(1)如图所示,电流表接入的量程为0~0.6A,分度值为0.02A,读数为0.3A,故待测电阻Rx阻值为
(2)③由于本次测量时没有电流表,只能通过串联电路电流电压的规律间接测量电阻的值,滑动变阻量接入最小阻值时,待测电阻两端电压为电源电压,再在滑动变阻器接入电大阻值时测量待测电阻两端电压,即将滑动变阻器调至阻值最大端,读出此时电压表示数记为
④当将滑动变阻器调至阻值最大端时,滑动变阻器两端电压为根据串联电路电流规律及欧姆定律,可得则待测电阻的表达式为
(3)第三组实验是等效替代法,即先测量出待测电阻的分得的电压,在滑动变阻器接入的电阻一定时,当电阻箱分得电压与待测电阻相同,表明两个电阻阻值相同。实验步骤如下 :
①将电阻箱接入甲位置,乙位置用导线连接,先将单刀双掷开关拨至a位置。
②闭合开关S,移动滑动变阻器滑片到某一合适位置时,记下此时电压表示数为2V。
③[5]断开开关S,将单刀双掷开关拨至b位置。
④[6]闭合开关S,调节电阻箱,使电压表示数为2V。
⑤读出电阻箱示数,即等于的阻值。
(4)根据题意,,两端电压为2V,则电流为滑动变阻器电压为滑动变阻器接入的电阻为若待测电阻变大了2Ω,此时待测电阻为则电流为此时滑动变阻器接入的电阻为故滑动变阻器接入电路的阻值变化量为。
1、小科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.
【答案】B
【解析】A.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;当开关断开时,R0与Rx串联,电压表测Rx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;所以此电路可以测出Rx的阻值,故A不符合题意;
B.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;
C.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;所以此电路可以测出Rx的阻值,故C不符合题意;
D.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;所以此电路可以测出Rx的阻值,故D不符合题意;故选B。
2、下列四幅电路图,电源电压为U,定值电阻阻值为R0,电压表可看成一个能显示自身两端电压大小的定值电阻。能先测出电压表自身阻值后,再测出Rx阻值的电路是( )A.B.C.D.
【答案】A
【解析】A图中,开关向下闭合时,电压表与电阻R0串联,根据串联分压可知电路中的电流为;则电压表的阻值为;开关向上闭合时,电压表与电阻Rx串联,电路中的电流为;根据串联分压可知Rx阻值为;故选A。
3、利用一块电压表和阻值已知的电阻R0测量电阻Rx的阻值。选择了满足实验要求的器材,电源两端电压不变,并连接了图所示实验电路。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,则下列说法中正确的是( )
A.Rx的表达式为
B.Rx的表达式为
C.实验过程中,通过R0的电流始终相同
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
【答案】D
【解析】AB.闭合开关S1和S2,待测电阻Rx被短路,为R0的简单电路,电压表测电源电压,此时电压表的示数为U2,则电源电压为U2,闭合开关S1,断开开关S2,两电阻串联,记录电压表的示数为U1,即R0两端电压,根据串联电路电压的规律,待测电阻两端电压Ux=U2-U1;串联电路中各处的电流相等,结合欧姆定律有;解得;故AB错误;
C.闭合开关S1,断开开关S2,为串联电路电流,闭合开关S1和S2,是只有一个电阻的简单电路,电路结构改变了,电流不一样,故C错误;
D.若将开关S2与电压表互换位置,即电压表并联在Rx两端,开关S2和R0并联,其他不变,实验原理和原来的原理是一样的,所以也能测量出Rx的阻值,故D正确。故选D。
4、在图所示的四个电路中,电源两端电压保持不变,若定值电阻R的阻值已知,则在不拆卸元件的情况下不能够测出待测电阻Rx阻值的电路是( )
A.B.C.D.
【答案】C
【解析】A.两个电阻串联在电路中,两个电压表分别测量出定值电阻和待测电阻两端的电压UR和Ux;根据欧姆定律和串联电路的电流处处相等,可以得到即;可以测出待测电阻的阻值,故A不符合题意;
B.分别用电压表和电流表测量出待测电阻两端的电压Ux和电流I,则待测电阻的电阻为;故B不符合题意;
C.电压表可以测量出待测电阻两端的电压,电流表测量的是定值电阻支路的电流,不能测量出待测电阻支路的电流,所以无法计算出待测电阻的阻值,故C符合题意;
D.用两个电流表分别测量出两个支路的电流IR和Ix,根据欧姆定律和并联电路的电压相等,可以得到U=IRR=IxRx即;可以测出待测电阻的阻值,故D不符合题意。
5、如图所示,几个同学在只有电流表或电压表时,利用一个已知阻值的电阻R0设计了四个测未知电阻Rx的电路,其中不可行的是( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】A.Rx和定值电阻串联,电压表U1测量定值电阻R0两端的电压,根据,求出通过定值电阻R0的电流。根据串联电路电流处处相等,通过Rx电流等于通过定值电阻电流,即Ix=I0。电压表U2测量Rx两端的电压Ux,根据可求出电阻,故A不符合题意;
B.Rx和定值电阻R0并联,电流表A1测量定值电阻的电流,根据U=IR,求出定值电阻两端的电压。根据并联电路各支路电压相等,Rx两端电压等于定值电阻两端的电压,即Ux=U0。电流表A2测量Rx的电流Ix,根据可求出电阻,故B不符合题意;
C.Rx和定值电阻R0串联,电流表测量串联电路的电流,不能直接或间接测量Rx两端的电压,不能求出Rx电阻。符合题意。
D.开关S和S1都闭合时,电压表测量电源电压。开关S闭合S1断开时,电压表直接测量Rx两端的电压。根据串联电路总电压等于各串联导体电压之和,求出定值电阻R0两端的电压,根据可求出通过定值电阻R0的电流。根据串联电路电流处处相等,通过Rx电流等于通过定值电阻电流,即Ix=I0,根据可求出电阻,故D不符合题意。故选C。
6、科学实验小组正在使用“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)。
【答案】如下图所示 右 Rx断路 0.16 10 误差 A 滑片P移到b端时
【解析】(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,故A符合题意,B不符合题意。故选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则未知电阻的阻值为。
7、小明在“探究导体中电流跟电阻的关系”的实验中,实验器材有学生电源、电流表、电压表、定值电阻(、、各一个)、开关、滑动变阻器和导线若干。
(1)请根据图甲所示的电路图用笔画线代替导线,将图乙所示的实物连接成完整电路(连线不得交叉);
(2)连接电路时,开关应处于 (选填“断开”或“闭合”)状态;连接电路后,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,电压表有示数,电流表始终无示数,造成这一现象的原因可能是 (填序号);
A.定值电阻R短路 B.定值电阻R开路 C.滑动变阻器开路 D.电流表开路
(3)实验中依次接入三个定值电阻,调节滑动变阻器的滑片,保持电压表示数不变,记下电流表的示数,利用描点法得到如图丙所示的电流I随电阻R变化的图像;由图像可以得出结论:电压一定时,导体中的电流跟导体的电阻成 (选填“正比”或“反比”);
(4)上述实验中,小明用的电阻做完实验后,保持滑动变阻器滑片的位置不变,接着把R换为的电阻接入电路,闭合开关,他应向 (选填“A”或“B”)端移动滑动变阻器的滑片,使电压表示数为 V时,读出电流表的示数;
(5)实验结束后,小明还想用一块电流表和一个阻值已知的定值电阻R0测未知电阻Rx的阻值,于是他和同组同学设计了如图丁所示的电路图,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 ,此时电流表的示数为I1;
③则未知电阻Rx的表达式为Rx= (用R0、I、I1表示)。
【答案】如下图所示 断开 B 反比 A 2 闭合S、断开S1
【解析】(1)由图甲可知,定值电阻、滑动变阻器、电流表串联在电路中,电压表与定值电阻并联,滑动变阻器接线一上一下,电路连接如图所示:
(2)为保护电路,连接电路时,开关应处于断开状态。
A.若定值电阻R短路,电压表无示数,电流表有示数,故A不符合题意;
B.定值电阻R开路,电路开路,移动滑片,电流表没有示数,此时电压表测量电源电压,有较大示数,故B符合题意;
CD.若滑动变阻器开路或电流表开路,电流表没有示数,同时电压表与电源两极断开,也没有示数,故CD不符合题意。故选B。
(3)由图像可知,通过导体的电流与导体电阻的乘积为定值,说明电压一定时,导体中的电流跟导体的电阻成反比。
(4)定值电阻从5Ω换成10Ω,若滑动变阻器滑片位置不动,根据串联分压原理可知,电压表示数会变大。探究电流与电阻的关系,应控制电压不变,根据串联电路电压特点可知,要增大滑动变阻器所分电压,需增大滑动变阻器连入电路的电阻,即滑片应向A端移动。由图丙可知,实验过程控制电压表示数为U=IR=0.4A×5Ω=2V
(5)①闭合S、S1,此时电流表测量干路电流,示数为I;
②闭合S、断开S1,此时电流表测量Rx的电流,示数为I1;
③根据并联电路电流特点可知,通过R0的电流为I0=I-I1
根据并联电路电压特点可知,Rx两端的电压等于R0的电压Ux=U0=(I-I1)R0;
则未知电阻Rx的表达式为。
8、在“探究电流与电阻关系”的实验中,可供使用的实验器材有:电源(电压恒为3V)、电流表、电压表、滑动变阻器、开关各一个,三个阻值不同的定值电阻(5Ω、10Ω、20Ω)和导线若干。
(1)用笔画线表示导线,把图甲实物图连接完整(要求:向左移动滑片电流表示数变大);
(2)连接电路前,开关应处于 状态;
(3)正确连接电路后,闭合开关,发现电压表和电流表均无示数,用一根导线分别与定值电阻和电流表并联,两表仍无示数,当导线与滑动变阻器并联时,发现两表指针有明显偏转,故障原因是 ;
(4)排除故障后,闭合开关,电压表的示数为0.6V,电流表的示数如图乙所示,则电流为 A,使用的定值电阻阻值为 Ω;
(5)图丙是根据测量的数据绘制的电流与电阻关系的图像,分析图像可得出结论:导体两端电压一定时, ;
(6)小明利用电源(电压恒定)、电流表、阻值为R0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,设计了下图所示的电路,测量未知电阻Rx的阻值,请将实验步骤补充完整:
①开关S闭合,开关S1接a时,移动变阻器的滑片到某一位置,此时电流表的示数为I1;
②开关S闭合,开关S1接b时,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I2;
③电阻Rx= (用I1、I2和R0表示)。
【答案】如下图所示 断开 滑动变阻器断路 0.12 5 通过导体中的电流与导体的电阻成反比 保持不动
【解析】(1)滑动变阻器应该按“一上一下”的原则接入电路中,图中已经将滑动变阻器的右上接线柱接入电路中,为了使滑片向左移动时电流表示数变大,即向左移动时滑动变阻器接入电路中的阻值变小,所以应将左下接线柱与电源负极相连,如图所示:
(2)为了保护电路,连接电路前,开关应处于断开状态。
(3)电压表和电流表均无示数可能是电路发生断路;用一根导线分别与定值电阻和电流表并联,两表仍无示数,说明可能是除定值电阻和电流表以外的电路出现断路;当导线与滑动变阻器并联时,发现两表指针有明显偏转,说明故障原因是与该导线并联的滑动变阻器断路。
(4)从图甲可知电流表选用的量程是0~0.6A,分度值为0.02A,图乙中电流表的示数为0.12A。定值电阻阻值
(5)由图丙,可以发现;所以可得出结论:导体两端电压一定时,通过导体中的电流与导体的电阻成反比。
(6)②在①中,开关S闭合,开关S1接a时,R0、Rx并联,电流表测通过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,即通过Rx的电流为I1;在②中,开关S闭合,开关S1接b时,R0、Rx依旧并联,电流表测通过干路中的电流,为了保持通过Rx的电流不变,所以变阻器的滑片应保持不动,根据并联电路电流特点,便可得通过R0的电流为
③根据并联电路各支路两端电压相等,可得Rx两端电压为
所以电阻Rx为。
9、小科利用图中的电路测量未知电阻Rx的阻值。滑动变阻器最大阻值为R,请按要求回答下列问题:
(1)根据电路图,闭合开关前,滑动变阻器应该处于最 ;(填“右端”或“左端”)
(2)闭合开关,发现电压表和电流表均无示数。小科利用另一只完好的电压表进行检测,把电压表分别接在a、b之间和b、c之间,电压表均有示数;接在a、c之间,电压表无示数。如果电路连接完好,且只有一个元件有故障,发生的故障是 ;(元件名称和故障类型均写出来)
(3)小科闭合开关后,读取电流表示数为1.5A,电压表示数为3V,则此时定值电阻的阻值为 Ω。但是同组的小宁认为这个实验只做一次不行,应该移动滑动变阻器多次实验,目的是为了 。
(4)情景1:实验时一组同学发现电流表示数不准确,但是电压表完好。小科利用实验中的电压表和滑动变阻器也测出该电阻Rx;她的操作如下:
①按照所设计的电路图连接好电路;
②将滑片移至最大阻值R(R已知),闭合开关,读出电压表的示数U1;
③将滑片移至最小阻值0Ω处,闭合开关,测得电压表示数为U2;
④根据滑动变阻器最大阻值R和所测量的物理量。
写出该电阻的表达式:Rx= 。(用U1;U2;R表示)
情景2:另一组同学实验时发现电压表示数不准确,但是电流表完好,小宁利用实验中的电流表和滑动变阻器也测出该电阻Rx;他的操作如下:
①按照所设计的电路图连接好电路;
②将滑片移至最大阻值R(R已知),闭合开关,读出电压表的示数I1;
③将滑片移至最小阻值0Ω处,闭合开关,测得电压表示数为I2;
④根据滑动变阻器最大阻值R和所测量的物理量。
写出该电阻的表达式:Rx= 。(用I1;I2;R表示)
【答案】右端 滑动变阻器断路 2 多测量取平均值,以减小误差
【解析】(1)为了保护电路,闭合开关前,滑动变阻器的滑片应该处于阻值最大处,由图可知滑片移至最右端。
(2)闭合开关,发现电压表和电流表均无示数。小科利用另一只完好的电压表进行检测,把电压表分别接在a、b之间和b、c之间,电压表均有示数,说明与a、b之间和b、c之间并联部分是通路;接在a、c之间,电压表无示数,说明b、c之间断路;如果电路连接完好,只有一个元件有故障,该故障是滑动变阻器断路。
(3)小科闭合开关后,读取电流表示数为1.5A,电压表示数为3V,则此时定值电阻的阻值为;为了减小误差,应该移动滑动变阻器多次实验求平均值。
(4)情景1:在步骤③中,电路为只有Rx的简单电路,电压表测电源电压为U2;在步骤②中,Rx与滑动变阻器最大阻值串联,电压表测Rx两端电压为U1,根据串联电路电压规律,滑动变阻器两端电压为U'=U2-U1由分压原理可知;即;解得
情景2:在步骤②中,Rx与滑动变阻器最大阻值串联,电流表测电路中的电流为I1,则电源电压为U=I1(Rx+R)在步骤③中,电路为只有Rx的简单电路,电流表测电路中的电流为I2,则电源电压为U=I2Rx因电源电压不变,即I1(Rx+R)=I2Rx解得。
10、为测量某待测电阻的阻值,实验探究小组设计了如图甲所示的电路图,并进行了实验。
(1)在连接如图乙的电路时,开关S应处于 状态,闭合开关前应将滑动变阻器的滑片置于 (选填“A”或“B”)端;
(2)在如图乙所示的电路中,闭合开关,移动滑片,发现电压表示数为零,电流表有示数,经分析电路连接不完整,具体原因是 ,请在图乙中用笔画线代替导线将电路连接完整;
(3)正确连接电路后,某次测量时,电压表的示数为1.5V,电流表的示数为0.3A,则待测电阻的阻值为 Ω;实验时应多测几组数据,求电阻的平均值,目的是
;
(4)某实验小组实验时发现电压表已损坏,为测量的阻值,他们经过讨论设计了如图丙的电路图。已知电源电压不变,定值电阻的阻值为R,闭合开关、断开时电流表读数为;同时闭合开关和时电流表读数为,则 (用R、、表示);
(5)实验小组完成实验后,他们经过讨论,认为用图甲的电路图还可以完成 实验。(至少填写一个实验名称)
【答案】断开 B 电压表没有测量电阻两端的电压 如下图所示 5 减小实验误差 探究电流与电压的关系
【解析】(1)为了保护电路,连接电路时,开关应处于断开状态。为了保护电路,实验前应将滑动变阻器的滑片P移到阻值最大处,由图可知,应将滑动变阻器的滑片置于B端。
(2)电压表没有连接进去测量电阻两端的电压,应并联在定值电阻的两端。如图所示:
(3)[5]由式子,待测电阻为;进行了多次测量,目的是计算电阻的平均值从而减小实验误差。
(4)已知电源电压不变,定值电阻的阻值为R,闭合开关、断开时电流表读数为,这时与R串联,所以电源电压为 ……①
闭合开关和时电流表读数为,这时电路中只有连接到电路中,所以……②由①②式子解得
(5)在“伏安法测电阻”的实验中,为定值电阻,电压表测两端的电压,电流表测电路中的电流。若探究电流与电压的关系,应控制电阻的阻值不变,可以通过调节滑动变阻器改变两端的电压和通过的电流,所以该电路能完成该实验。
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