内容正文:
测定值电阻的阻值—电学解题思路梳理
解题思路:
1.伏阻法(原理)
(1)电源电压不变,定值电阻R0的阻值已知,电路图如图所示。具体分析如表:
步骤
思路引导
第一步
目的:测出通过Rx的电流Ix
操作:只闭合开关S、S1,读出电压表的示数为U0
分析:R0与Rx串联,电压表测R0两端的电压,则R0两端的电压为U0。由串联电路的电流规律和欧姆定律可得,通过Rx的电流
第二步
目的:测出Rx两端的电压Ux
操作:只闭合开关S、S2,读出电压表的示数为U
分析:R0与Rx串联,电压表测电源电压,则电源电压为U。由串联电路的电压规律可得,此时Rx两端的电压
第三步
目的:求出Rx的表达式
分析:由欧姆定律可得,
(2)电源电压不变,滑动变阻器的最大阻值为R0,电路图如图所示。具体分析如表:
步骤
思路引导
第一步
目的:测出电源电压
操作:闭合开关S,移动滑动变阻器的滑片P至a端,读出电压表的示数为U1
分析:此时滑动变阻器接入电路的阻值为零,电压表测电源电压,则电源电压为U1
第二步
目的:测出滑动变阻器接入电路的阻值最大时 两端的电压及通过 的电流
操作:闭合开关S,移动滑动变阻器的滑片P至b端,读出电压表的示数为U2
分析:此时滑动变阻器接入电路的阻值为R0,Rx与滑动变阻器串联,电压表测Rx两端的电压,则Rx两端的电压为U2。由串联电路的电压规律可得,滑动变阻器两端的电压。由串联电路的电流规律和欧姆定律可得,此时通过Rx的电流
第三步
目的:求出Rx的表达式
分析:由欧姆定律可得,
2.安阻法(原理)
电源电压不变,定值电阻R0的阻值已知,电路图如图所示。具体分析如表:
步骤
思路引导
第一步
目的:测出Rx两端的电压Ux
操作:只闭合开关S、S1,读出电流表的示数为I1
分析:R0与Rx并联,电流表测通过R0的电流。由并联电路的电压规律和欧姆定律可得,Rx两端的电压
第二步
目的:测出Rx两端的电压Ix
操作:只闭合开关S、S2,读出电流表的示数为I2
分析:R0与Rx并联,电流表测干路电流。由并联电路的电流规律可得,通过Rx的电流
第三步
目的:求出Rx的表达式
分析:由欧姆定律可得,
一、单选题
1.用“伏安法测电阻”实验电路图如图所示,初步知道未知电阻的阻值在十几欧左右,如果考虑电流表及电压表的电阻,则下列判断正确的是( )
A. 测量值等于电阻的实际阻值 B. 测量值小于电阻的实际阻值
C. 测量值大于电阻的实际阻值 D. 以上三种情况都有可能
2.在测量电阻的实验中,下列注意事项中不正确的是( )
A. 连接实验电路时,开关应断开
B. 测量时只要测量一组数据即可
C. 在无法估计被测电压、电流的大小时,应采用试触法选取合适的量程
D. 将变阻器连入电路时,滑片应放到使电路中的电流最小的位置
3.利用电压表与电流表测电阻的方法叫做“伏安法”,如图所示,“伏安法”测电阻R的电路图应该是
A. B.
C. D.
4.如图是测量小灯泡电阻的电路,下表是实验记录的有关数据.电源电压恒为4V,有三个滑动变阻器:“”、“”、“”.下列说法正确的是( )
实验次数
1
2
3
4
5
电压
电流
A. 滑片P向左滑动时电灯变亮
B. 实验中,滑动变阻器除了保护电路外,还控制灯泡电压不变
C. 灯泡的灯丝电阻随电压的减小而减小
D. 为了完成这5次实验,只能选取的滑动变阻器是
5.在“伏安法”测定值电阻的实验中,下列注意事项不正确的是
A. 连接电路时,开关应断开
B. 在无法估计被测电压、电流的大小时,可用试触法选取合适的量程
C. 将滑动变阻器连入电路时,滑片应放到使电路中电流最小的位置
D. 测出一组电压、电流的值后,计算得到待测电阻的阻值
6.如图是小唐同学进行“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. 滑动变阻器的作用是多次改变电源电压 B. 多次测量是为了寻找普遍规律
C. 测小灯泡电阻需要多次测量求平均值 D. 该电路还能探究“电流与电压的关系”
7.如图所示是大梦同学在“测量小灯泡电阻的实验”中所设计的电路图假设小灯泡电阻不随温度变化,当大梦调节滑动变阻器之后电流表、电压表的读数分别为、,在表格中记录数据后,下一步应该做的是( )
A. 整理器材,分析数据,得出结论 B. 换一个小灯泡,再读出一组数据
C. 移动滑片,多读几组数据 D. 更换电压表和电流表量程,继续读数
8.“伏安法测电阻”实验中,当测量对象不同时,实验的侧重点有所不同,请完成下列各题。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. “伏安法”测电阻的实验原理是
B. 滑动变阻器的作用是控制未知电阻两端的电压保持不变
C. 实验中多次测量的目的是获得普遍规律
D. 该电路还可以探究电流与电阻的关系
二、多选题
9.如图所示是用电压表和电流表测量小灯泡电阻的四个电路图,其中正确的是( )
A. B. C. D.
三、填空题
10.在测量额定电压为小灯泡的电阻实验时,如图所示,实验元件完好,导线连接稳固,闭合开关,灯泡不亮,检查发现电路中电压表和电流表连接错误,此时电压表 选填“有示数”或“无示数”;只需要将电压表和电流表 就成为正确的实验电路。
四、实验探究题
11.【实验名称】测定值电阻的阻值
【实验器材】小华用导线将开关、两节新干电池、定值电阻R、电流表、电压表和滑动变阻器连接成如图甲所示的电路。
【进行实验】
经检查,小华发现图甲所示的电路中有一条导线连接错误,请在错误的导线上画“”,并用笔画线代替导线将电路连接正确。
电路连接正确后,闭合开关前,滑动变阻器的滑片应该滑到最______选填“左”或“右”端。
闭合开关后,发现电流表指针几乎没有偏转,电压表的示数接近3V,则产生这种故障的原因可能是定值电阻R ______。
排除故障后闭合开关,调节滑动变阻器,得到的实验数据如下表所示。第3次实验中的电压表示数如图乙所示,为______ V。结合3次实验数据可得,定值电阻的阻值______结果保留一位小数。
实验次数
电压
电流
电阻
1
2
3
【交流】
在物理实验中,经常要对物理量进行多次测量。下列实验与本次实验进行多次测量的目的相同的是______填字母。
A.探究电流与电阻的关系
B.用刻度尺测量铅笔的长度
C.测量小灯泡的电功率
12.如图甲所示是某同学测量待测电阻Rx阻值时连接的实物电路,电源电压调节为3V保持不变,滑动变阻器最大阻值。
【进行实验】
请用笔画线代替导线,在图甲中将实验电路连接完整;要求:滑片向右移动时,电流表示数变大;
连接好电路后闭合开关,电流表有示数,电压表没有示数,调节滑动变阻器后电流表示数发生变化,但是电压表仍没有示数,若故障只有一个,则故障可能是 。
故障排除后,正确操作实验器材,移动滑片,当电流表示数如图乙所示时,电压表示数为,则待测电阻为 ;
接下来该同学计划分别测出两端电压分别为、、、时的电阻值,结果发现有一次实验无法完成,不可能完成实验的电压值是 ;实验中多次测量的目的是 。
【实验拓展】
另一小组的小竹做实验时发现电压表已损坏,于是设计了如图丙的电路测量小灯泡正常发光时的电阻。查阅外包装,发现该小灯泡的额定电流为。定值电阻阻值为。小竹的实验步骤如下:
①断开,闭合,调节滑动变阻器滑片,使电流表示数为。
②断开,闭合,保持滑动变阻器滑片位置,读出电流表示数为;
③将滑动变阻器滑片调至最左端,读出电流表示数;
④则小灯泡正常发光时的电阻 用题目所给符号表示。
答案和解析
1.【答案】C
【解析】解:当考虑到电流表和电压表的电阻时:
电流表和串联
通过和电流表的电流相等,即电流表测量的是通过和电流表的电流I
电压表测量的是和电流表两端的总电压,
又电流表
如仍用电压表示数除电流表示数即计算,则测量值将大于电阻的实际阻值。
故选:C。
在不考虑电流表和电压表的电阻时,电流表测量的是通过的电流,电压表测量的是两端的电压;当考虑到电流表和电压表的电阻时,电流表仍可看成测量的是通过的电流,但电压表测量的却是和电流表两端的总电压。如仍用计算,则测量值将大于电阻的实际阻值。
一般情况下不考虑电流表和电压表的阻值,本题在于突破常规思维,当考虑电流表阻值时,需将电流表看成是可测量电流的“特殊电阻器”。
2.【答案】B
【解析】解:
A、连接电路时,为保护电路,开关应断开,A正确,不符合题意;
B、为减小误差,应多测几组数据求平均值,B错误,符合题意;
C、在无法估计被测电压、电流的大小时,应采用试触法选取合适的量程,C正确,不符合题意;
D、将变阻器连入电路时,滑片应放到最大阻值处,使电路中的电流最小,D正确,不符合题意。
故选:B。
测量电阻的实验中,应注意用电流表、电压表测量电流和电压,在使用电流表和电压表时,注意正负接线柱和量程的选择,若不知被测电流和电压,则应试触;
为保护电路,连接电路时,开关应断开,闭合开关前,滑片应移至最大阻值处。
此题测量电阻的实验,考查了电流表、电压表、滑动变阻器的使用,同时考查了连接电路中应注意的问题及减小误差的方法,这些问题都是电学实验中应注意的。
3.【答案】A
【解析】【分析】
本题考查了利用伏安法测电阻的电路设计,知道伏安法测电阻的原理是正确作出电路图的前提与基础,本题考查的内容是常考内容一定要理解、掌握。
伏安法测电阻的原理是欧姆定律;
伏安法测电阻,电源、开关、滑动变阻器、电流表、待测电阻组成串联电路,电压表并联在待测电阻两端,据此作出电路图。
【解答】
伏安法测灯泡电阻,电源、滑动变阻器、灯泡、电流表、开关组成串联电路,电压表并联在待测灯泡两端,电路图如图所示:
故选:A。
4.【答案】D
【解析】解:A、滑片P向左滑动时远离下接线柱,电阻变大,根据知,电压不变,电流变小,电灯变暗,故A错误;
B、闭合开关前,滑动变阻器的滑片处于最大阻值处,电路电阻最大,电流最小,对电路起保护作用;
移动滑动变阻器的滑片,改变灯泡的电压和电流,计算灯泡电阻,完成多次实验,以便寻找灯泡电阻与温度的关系,故B错误;
C、由表中数据知:第一次的电阻为:,第二次的电阻为;第三次的电阻为,可见电压越大,电流越大,灯泡的功率越大,温度越高,电阻越大,即灯泡的灯丝电阻随温度的降低而减小,电阻与电压没有关系,不能说电压越小电阻越小,故C错误;
D、当灯泡两端的电压最小时,滑动变阻器接入电路中的电阻最大,
滑动变阻器两端的电压,
串联电路中各处的电流相等,所以滑动变阻器接入电路中的电阻,故滑动变阻器的最大阻值不小于,
由于“,”允许通过的电流太小,故选用故D正确.
故选:
滑片P向左滑动时远离下接线柱,电阻变大,电流变小,电灯变暗;
滑动变阻器滑片滑到最大阻值处,电路中电流最小,对电路起保护作用;移动滑动变阻器滑片,改变电路电流,改变灯泡的电压和电流,能完成多次实验,以便发现电阻和温度的关系;
根据灯丝的电阻与温度的关系进行判断,当电压越大,灯丝的温度越高;
当灯泡两端的电压最小时滑动变阻器接入电路中的电阻最大,根据串联电路的电压特点求出滑动变阻器两端的电压,利用串联电路的电流特点和欧姆定律求出滑动变阻器接入电路中的阻值即可得出滑动变阻器的规格.
本题考查了滑动变阻器的正确使用和作用、影响电阻的因素、滑动变阻器的选择,其中D是本题的难题.
5.【答案】D
【解析】A、连接电路时,开关应断开,A正确,不符合题意;
B、在无法估计被测电压、电流的大小时,可用试触法选取合适的量程,可以保护电表,B正确,不符合题意;
C、将滑动变阻器连入电路时,为了保护电路,滑片应放到使电路中电流最小的位置,即为滑动变阻器阻值最大处,C正确,不符合题意;
D、实验中应多次测量取平均值减小误差,D错误,符合题意;
故选D。
6.【答案】D
【解析】略
7.【答案】C
【解析】解:
大梦同学在“测量小灯泡电阻的实验”中,由题可知,假设小灯泡电阻不随温度变化,所以该实验是为了准确测得小灯泡的电阻;实验中只有一组数据,所以下一步应该做的是:移动滑动变阻器的滑片,多读几组电流值和电压值,求出每次的电阻,再求出平均电阻,减小实验误差。
故选:C。
实验中只有一组数据,计算结果具有偶然性,应移动滑片,多读几组数据多次测量,求平均值减小误差。
本题考查了实验时减小误差的方法,属于基础题,学生易于解答。
8.【答案】A
【解析】略
9.【答案】CD
【解析】解:A、电流表与灯泡L并联,则灯泡被短路,不会发光,所以A错误;
B、电流表与电压表、灯泡并联,将电压表与灯泡短路,电压表无示数,灯L不发光,所以B错误;
C、电压表与灯并联,可以测出小灯泡的电压,电流表测得的是电压表与灯泡的电流,此时测得的电流值偏大,但由于电压表的电阻很大,误差很小,则认为电流的电流等于通过灯泡的电流,所以C正确;
D、电流表与灯泡串联,可测出通过灯泡的电流,电压表测得的是电流表与灯泡的总电压,此时测得的电压值会偏大,但由于电流表的电阻很小,其两端的电压可忽略不计,所以D正确。
故选:CD。
掌握电流表和电压表的特点:电流表的电阻很小,若与用电器并联,则相当于短路;电压表的电阻很大,若串联在电路中,则相当于断路;
掌握伏安法测电阻的方法,电流表与灯泡串联测电流、电压表与灯泡并联测出电压,根据计算出电阻值。
此题考查了学生对伏安法测电阻电路的理解,解决此题的关键是要了解电流表和电压表电阻值的特点。
10.【答案】有示数
调换位置
【解析】解:由图知,电压表串联在被测电路中,两接线柱与电源两极通路,电压表有示数;电流表并联在灯泡两端,灯泡短路不发光;电压表电阻很大整个电路断路,电流表无示数;于是,他们断开开关,将电压表和电流表调换位置使得实验顺利完成。
故答案为:有示数;调换位置。
电压表并联在被测电路两端,可以直接接在电源两极上;电流表串联在被测电路中,不可以直接接在电源两极上。
本题考查了电流表和电压表的使用规则,属基础知识的考查。
11.【答案】如图所示;
右; 断路; ;;B
【解析】伏安法测定值电阻的阻值,电压表并联在电阻两端测电压,电流表串联接入电路测电路中的电流;原电路中,电压表串联在电路中,电流表与电阻并联了,这是错误的。正确连接如图所示:
闭合开关前,滑动变阻器的滑片应该滑到阻值最大处。由图甲可知,滑动变阻器滑片滑到最右端时,接入电路的电阻丝最长,阻值最大,所以填“右”;
电流表指针几乎不偏转,说明电路可能断路;电压表的示数接近两节新干电池电压为,说明电压表与电源两极连通,所以产生这种故障的原因可能是定值电阻R断路;
①图乙中电压表量程为,分度值,电压表示数为;
②三次实验电阻分别为、,第三次为;
则定值电阻的阻值为;
③本次实验多次测量的目的是求平均值减小误差;
A.“探究电流与电阻的关系”是为了找普遍规律,故A不符合题意;
B.“用刻度尺测量铅笔的长度”多次测量求平均值减小误差,故B符合题意;
C.“测量小灯泡的电功率”是为了找普遍规律,故C不符合题意;
故选:B。
故答案为:如图所示;
右;断路;;;B。
伏安法测定值电阻的阻值,电压表并联在电阻两端测电压,电流表串联接入电路测电路中的电流;
滑动变阻器将左下接线柱连入电路中,滑片P在最右端阻值最大;
电流表指针几乎不偏转,电路可能断路;电压表的示数接近3V,电压表与电源两极连通,可以确定断路位置;
根据电压表的量程和分度值正确读出电压表的示数;根据表中的电流值代入计算出第3次的阻值,在测量的过程中存在误差,应多次测量求平均值减小误差,可用公式求出平均值;
本题考查伏安法测定值电阻的阻值,电路的连接,滑动变阻器的使用,电阻故障分析,实验数据处理。难度不大。
12.【答案】
短路或电压表断路
5
取平均值减小误差
【解析】电流表应与待测电阻串联,滑动变阻器串联在电路中,且按照“一上一下”接入电路,为了使滑片向右移动时,电流表示数变大,应使滑动变阻器接入电路的电阻变小,故应把滑动变阻器的右下接线柱接入电路,如图所示:
闭合开关后,电流表有示数,电路为通路,而且调节滑动变阻器的滑片后,电流表示数发生变化,说明滑动变阻器和电流表是正常的,电压表始终无示数,说明待待测电阻短路或电压表断路。
由图乙可知,电流表连接的是量程是“”,分度值为,其示数为,此时电压表的示数为,则待测电阻的阻值为
根据串联电路分压原理可知, ,当滑动变阻器的阻值最大时,对应的电压表示数最小,即 ,解得控制的最小电压为,故不可能完成实验的电压值是;
实验中多次测量待测电阻的阻值的目的是,取平均值,从而减小误差。
当电流表示数为时,灯泡正常发光,根据串联电路电压规律可知,此时灯泡两端的电压为①
断开,闭合时,滑动变阻器与定值电阻串联,此时滑动变阻器滑片位置不变,由于此时电流为,则可知滑动变阻器两端的电压为②
由欧姆定律可得,此时滑动变阻器接入电路的阻值为 ③,当滑动变阻器滑片移至最左端时,此时电路为的简单电路,由欧姆定律可得电源电压为④,由①②③④可知,小灯泡正常发光时的额定电压为 ,则小灯泡正常发光时的电阻为
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