期末专题:测量导体的电阻实验题(专项训练)2025-2026学年北师大版物理九年级全一册
2026-01-25
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内容正文:
期末专题:测量导体的电阻实验题(专项训练)
1.某小组想测量标有“2.5V 0.3A”的小灯泡在不同工作状态下的电阻,设计了如图甲所示实验电路,电源电压不变。
(1)图甲所示电路中,有一根导线连接错误,请在这根导线上画“×”,连接正确的电路;
(2)改正电路后闭合开关,移动滑动变阻器滑片,观察到小灯泡在电压达到0.41V时开始发光,此时电流表示数如图乙,读数为 A;
(3)根据实验数据绘制U-I图像如图丙,小灯泡未发光时电阻可能为 。
A.0Ω B.3.13Ω C.3.42Ω D.8.33Ω
2.为了制作一个最大阻值为Rm的滑动变阻器,某同学需要购买一种电阻丝,实验室恰好有一小段同种规格电阻丝样品,长为l0,他想利用该样品估算所需电阻丝的长度L。已知该种电阻丝粗细均匀,且其阻值与长度成正比。
(1)第一步:测量长为l0的样品电阻Rₓ的阻值利用学生电源(两端电压保持不变)、定值电阻R0、一个已调零的电流表、两个开关和导线若干设计了如图所示的电路进行实验,主要实验步骤如下:
①闭合开关S1,断开开关S2,记录电流表的示数为I1。
②闭合开关S1、S2,记录电流表的示数为I2。
③写出样品电阻Rx阻值的表达式: 。(用R0、I1、I2表示)
(2)第二步:写出制作滑动变阻器所需电阻丝的长度L表达式 。(用Rm、l0、Rx表示)
3.实验小组利用图(甲)所示的电路测量未知电阻Rₓ的阻值。
(1)连接电路,闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片P置于最 端,当电压表示数为2.4V时,电流表示数如图(乙)所示,则通过此次测得Rₓ的阻值为 Ω
(2)实验小组改变滑动变阻器滑片P的位置,多次测量了电压及电流的值,根据每次电压及电流的值算出电阻最后求出Rₓ,本实验多次测量的目的是为了( )(选填字母)
A.寻找规律 B.求平均值减小误差
(3)小雷取下Rₓ,保持其他元件不变,依次换上15Ω、20Ω、25Ω、30Ω四个定值电阻继续实验,采用“伏安法”各测量一次,把每个定值电阻两端的电压和通过的电流在U-I坐标系中描点,得到了图丙中甲、乙、丙、丁四点,其中 点是阻值为30Ω的点
(4)若实验中电压表损坏,小雷又添加一个已知阻值为R₀的定值电阻,设计了如图丁所示的电路,同样测出了未知电阻Rₓ的阻值,请将实验步骤补充完整
①保持开关S₂断开,闭合开关S、S₁,读出并记录电流表示数I₁
②断开开关S₁,闭合开关S、S₂,读出并记录电流表示数I₂
③处理实验数据,则得 (用I₁、I₂和R₀表示)。
4.小红和小华同时做“用电流表、电压表测电阻”的实验。现有两个滑动变阻器,分别标有“”和“”字样,其它实验器材齐全且相同,两电压表只有0~3V挡完好。他们各自选取一个变阻器进行实验,将电源(电压保持不变)、待测电阻、滑动变阻器、电流表、开关串联连接。小红将电压表并联在待测电阻两端,并把滑动变阻器滑片移至阻值最大处,闭合开关,观察到电压表示数如图所示,她发现无法继续实验。小华将电压表并联在电路中,闭合开关后移动滑动变阻器滑片,测量得到三组实验数据记录在表2中。他们分析了各自的数据后,共同得出了待测电阻的阻值。
表2
序号
电压表示数(V)
电流表示数(A)
1
2.8
0.18
2
2.0
0.26
3
1.5
0.30
(1)小华实验中电压表并联在________两端。
A.电源 B.待测电阻 C.滑动变阻器
(2)小红实验中所用的滑动变阻器规格是________。
A.5Ω 3A B.20Ω 2A
(3)分析小红无法继续实验的原因。
(4)求待测电阻Rx的阻值。(需写出解答过程,计算电阻时精确到0.1欧)
5.如图甲所示是测量未知电阻的实验电路,请完成下列问题。
(1)连接电路时,开关应处于 状态;
(2)该实验的原理是 ;闭合开关后,滑片应当向 (选填“左”或“右”)移动,这样做的目的是 ;
(3)当电压表示数为2V时,电流表的指针位置如图乙所示,则电流表的示数为 A,算得的阻值为 Ω,重复以上实验步骤;
(4)如图丙所示为另外一种测的电路图。电源两端电压不变,为定值电阻。实验步骤如下:
①闭合开关S,断开开关,记录电压表示数为;
②再闭合开关,记录电压表示数为;
③则 。
6.在测量标有2.5V小灯泡电阻的实验中,图-1是甲同学连接好的电路。
(1)乙同学发现电路连接错误,只需更改一根导线即可。请你把接错的那一根导线找出来,并画上“×”。再用笔画线把它改接到正确的位置上;
(2) 开关前,应将滑片移到滑动变阻器的最 (选填“左”或“右”)端;
(3)闭合开关,发现小灯泡不发光,电流表无示数,电压表示数较大,则电路故障可能是 (写出一种可能即可);
(4)排除故障后,甲同学先闭合开关,调节滑动变阻器,使小灯泡正常发光,再调节滑动变阻器使小灯泡两端的电压逐次降低,实验中观察到的现象和测量的数据记录如表:
序号
1
2
3
4
5
发光情况
明亮
较亮
较暗
暗
不发光
电压
2.5
2.0
1.5
1.0
0.5
电流
0.22
0.20
0.14
0.12
电阻
11.4
10.0
7.1
4.2
当电压表的示数为1.5V时,电流表的示数如图-2所示为 ,则此时小灯泡的电阻约为 (结果保留一位小数);
(5)最后甲同学用表格中的电阻取平均值做小灯泡的电阻,乙同学认为这样处理不正确。请你说明理由: 。
7.小阳利用学生电源、一个电压表、已知电阻为的定值电阻、开关和导线若干,测量待测电阻器的电阻。实验电路如图所示。
(1)闭合开关、,断开开关,将滑动变阻器的滑片移动到适当位置,记录电压表的示数和电阻。
(2) ,保持滑动变阻器的滑片位置不变,记录电压表的示数。
(3)待测电阻器的电阻 。(用已知量和测量量表示)
8.小恒在实验室测量铅笔芯的电阻大小。测量电路如图甲所示,电源电压为4.5V。
(1)请用笔画线代替导线将图甲的实物图连接完整,要求:向右移动滑片时,电流表示数变小。
(2)闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片移至最 端;闭合开关后发现电流表和电压表均无示数,电路故障可能是 (选填“铅笔芯”或“滑动变阻器”)断路。
(3)排除故障后,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U-I图像如图乙所示,由图可知,铅笔芯的阻值为 Ω,滑动变阻器的最大阻值为 Ω。
(4)完成实验后,小恒发现实验室有一只刻度线清晰,但所标数字模糊不清的电流表A1,他想用该电流表制作一个可直接测定电阻的仪器,他设计的电路如图丙所示,电路中电源电压恒定且未知,操作步骤如下:
①在ab接线柱间接入导线,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间接接10Ω的定值电阻,此时电流表指针偏转到最大刻度的处;
③取下ab间10Ω的定值电阻,接入待测电阻,仍然保持滑片不动,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。
9.实验小组用伏安法测量小灯泡的电阻,连接了如图甲所示的电路,小灯泡的额定电压为2.5V,电源电压恒定。
(1)实验的原理是 ;
(2)图甲中有一根导线连接错误,请在该导线上打“×”,并用笔重新画一根正确连接的导线(导线不得交叉) ;
(3)改正错误后,闭合开关,移动滑片至某位置时,电压表的示数为2V,为测量小灯泡正常发光时的电阻,应将滑片P向 (选填“A”或“B”)端移动;
(4)小灯泡正常发光时,电流表的示数如图乙所示为 A,此时小灯泡的电阻是 Ω(保留1位小数);
(5)移动滑动变阻器滑片过程中,变阻器连入电路阻值的变化量大小为,小灯泡阻值的变化量大小为,则这两个量的大小关系是: (选填“大于”、“小于”或“等于”)
(6)小组同学计划用该装置测量某定值电阻阻值时,发现电压表损坏,于是设计了如图丙所示的电路,测出了Rx的阻值。实验步骤如下:
①将滑片移到a端,闭合开关S,读出电流表的示数,记为I1;
②将滑片移到b端,闭合开关S,读出电流表的示数,记为I2;
③读出滑动变阻器的最大阻值为R,则:Rx= (用I1、I2和R表示)。
10.小明组在“研究小灯泡电阻”的实验中,电源电压恒定不变,连接电路如图,请回答:
实验次数
1
2
3
4
5
电压/V
2.0
2.5
3.0
3.8
4.5
电流/A
0.30
0.32
0.36
0.40
0.43
电阻/
6.7
7.8
8.3
10.5
灯泡亮度
(1)请写出小明组所连接电路的错误有:电流表与灯泡并联了; 。
(2)请你只改动某一根导线的连接,将电路改接正确。在改动的导线上画“×”,并画出正确的连接。
(3)改正电路,开关闭合前,应将变阻器的滑片滑到最 端,闭合开关,小明组直接读取两表示数填入表中,然后调节变阻器滑片又收集了4次实验数据(如上表),表中第4次灯泡的电阻值是 。
(4)实验中收集“灯泡亮度”这个证据的目的是:分析出灯丝的 。分析表中证据,得出的实验结论是 。
(5)实验拓展:在做完第5次实验后,保持滑片位置不变,将电压表拆下来,然后并联到变阻器两端,闭合开关后测得电压为9.5V,则所用滑动变阻器的最大阻值为 。
11.在“用电流表和电压表测量电阻器的电阻”的实验中,班级同学分成若干实验小组进行实验。每个小组都有以下器材:
学生电源(电压未知)、电压表(测量范围0~3V,0~15V)一个、电流表(测量范围0~0.6A,0~3A)一个、滑动变阻器R(20Ω1A)一个、待测电阻器Rₓ一个、开关一个、导线若干。
(1)图(a)是同学们设计的电路图,请你帮助他们在图中圆圈内正确填写表示电表的字母符号;
(2)第一组同学们正确连接电路,闭合开关,并规范操作,进行实验,当电压表示数为2.4V时电流表的示数如图(b)所示,这时电流为 A,他们利用此组数据即得出该待测电阻Rₓ的阻值,结束了实验。你认为他们这种做法有何不妥? 。
(3)第二小组的同学们在测量另一个电阻器的电阻时,他们将电压表和电流表的示数逐一记录在如下表格里,然而分析数据时却感到困惑不已,请你帮助他们找到数据存在问题的原因: 。
序号
1
2
3
4
5
电压
1.0
1.6
2.0
2.4
3.0
电流
0.12
0.18
0.22
0.26
0.32
(4)第三小组的同学们用现有器材顺利进行了实验。实验结束后他们又设计了如图(c)所示的电路,利用现有器材,并增加一个开关、一个已知阻值为R0的电阻器,同样可以测量待测电阻器Rx的阻值。请你帮助他们把实验步骤补充完整:
①闭合开关、S1, ;
②闭合开关、断开S1, ;
③则得出待测电阻器Rx的表达式:Rx= (用已知量和测量量表示)。
12.小明在“测量小灯泡的电阻”实验中,电源电压恒定为6V,小灯泡L的额定电压为2.5V,电阻大约为10Ω左右,可供选用的滑动变阻器R1和R2的最大阻值分别为10Ω、50Ω,实验电路如图甲所示。
(1)电流表的量程选择 ,电压表量程选择 ,小明应该选用的滑动变阻器是 ;
(2)电路正确连接后,闭合开关,电压表的示数接近电源电压,电流表几乎无示数。经检查,电流表及各连接处均完好,则电路故障是 ;
(3)小明多次实验,根据实验数据绘成图乙的U-I图像,可知小灯泡正常发光时的电阻为 Ω;小灯泡的电阻是 (选填“不变”或“变化”)的;
(4)仔细观察小明的图像信息,发现小明在实验过程中有不当之处,请你指出: ;
(5)老师告诉小明,仅利用电流表和已知阻值的定值电阻也可以测电阻。小明设计了图丙所示的电路(电源电压未知)来测量另一个待测电阻Rx的阻值,定值电阻R0的阻值为10Ω。具体操作如下:
①闭合开关S1,断开开关S2,读出电流表示数为0.20A。
②闭合开关 ,读出电流表示数为0.30A。
③由以上数据可知,待测电阻Rx的阻值为 Ω。
13.小新在“探究电流与电压关系”的实验中,连接的电路如图甲所示,电源电压保持3V不变。
(1)检查图甲,发现有一根导线接错,请在这根导线上打“”,并画出正确接法,且导线不交叉。
(2)闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片移到最 (选填“左”或“右”)端。
(3)检查无误后闭合开关,发现电流表无示数,电压表示数接近,移动滑动变阻器的滑片,两电表示数均无变化,则电路故障可能是定值电阻 (选填“短路”或“断路”)。
(4)排除故障后,闭合开关,移动滑片,记录数据如下表所示,其中第3次实验时电压表的示数如图乙所示,读数为 。分析实验数据可得出结论:在电阻一定的情况下,通过导体的电流与导体两端的电压成 。
次数
1
2
3
4
5
电压
0.8
1.0
1.4
1.6
电流
0.08
0.10
0.12
0.14
0.16
(5)小新发现小明同学画出的图像(如图丙所示)所反映出的规律与自己的不同,请你分析小明实验中可能存在的问题是 。
(6)完成实验后,小新设计了如图丁所示的电路测量未知电阻的阻值,实验步骤如下:(滑动变阻器的最大阻值为)
①将滑动变阻器滑片移至端,闭合开关,记录此时电压表的示数为;
②将滑动变阻器滑片移至端,记录此时电压表的示数为;
③未知电阻阻值的表达式 (用已知和测出的物理量符号表示)。
14.如图所示小轩同学在做“伏安法测电阻”的实验,电源电压为3V。
(1)小轩按图甲的电路图连接好电路,闭合开关前,滑动变阻器的滑片应移动到最 端;
(2)闭合开关,移动滑片,当电压表示数为2.4V,电流表示数如图乙所示,其读数为 A,则待测电阻的阻值为 Ω;
(3)小轩在实验中通过移动滑片位置得到多组实验数据,计算出的平均值,这样做的目的是 ;
(4)小轩把定值电阻换成小灯泡,测量额定电压为2.5V的小灯泡在不同电压下的电阻。根据实验数据画出图丙所示图像,则小灯泡正常发光时的电阻为 Ω;小轩可否用多次测量,取平均值的方式来计算小灯泡的电阻?答: ;
(5)由图像可知,小灯泡在某两次测量时电阻变化量是5Ω,则滑动变阻器对应两次接入电路的电阻变化量 5Ω。
15.小迪用如图甲所示的电路测量未知电阻的阻值,提供的器材有四节新干电池、开关、电流表、电压表、滑动变阻器(60Ω,1A)、定值电阻若干、导线若干。
(1)该实验的原理是 。
(2)某次实验中,小迪读出电流表示数为0.28A,电压表的示数如图乙所示,则此次测量未知电阻的阻值为 Ω,接下来的操作应该是 。
A.实验结束,整理器材
B.换用其他的定值电阻,记录多组电压表和电流表示数
C.改变滑动变阻器滑片位置,记录多组电压表和电流表示数
(3)小迪分析实验数据发现其中有组数据明显错误,其原因是: 。
实验次数
1
2
3
4
U/V
1
1.6
2.0
I/A
0.10
0.80
0.20
0.28
(4)在电路安全的情况下完成本实验,滑动变阻器的可调范围为 Ω,滑动变阻器的最大功率为 W。
(5)同组小毛发现电压表故障不能使用,设计了如图丙的电路测量未知电阻,请你帮助她将实验步骤补充完整。(滑动变阻器的最大阻值为,电源电压未知且不变)
①闭合开关S,将滑动变阻器滑片移至a端,记录此时电流表的示数为;
②将滑动变阻器滑片移至 端,记录此时电流表的示数为;
③未知电阻阻值的表达式 (用、、表示)
16.有一个标识不清的定值电阻,物理老师让小明设计实验测量该定值电阻的阻值。
(1)闭合开关,移动滑动变阻器的滑片时发现两电表的示数不稳定,其原因可能是 ;
(2)排除故障后闭合开关,移动滑片当电压表示数为2.1V时,电流表示数如图乙所示为 A,由此可以计算该定值电阻的阻值为 Ω。小明把该数据作为本实验的最终结果上交给老师,请指出小明的实验中存在的不足之处: 。
(3)在不增加实验器材的前提下,利用图甲的实验器材还可以完成的电学实验是 。
17.小天在科普杂志中看到,矿泉水中含有多种矿物质,导电能力强,电阻小;纯净水是用自来水过滤得到的,矿物质含量少,导电能力差,电阻大。为了测试家中的桶装水水质,他选取两根等长等粗的玻璃管P、Q,在P、Q管内分别装满优质的矿泉水和“桶装水”,并将P、Q管连入如图甲所示的电路进行了实验。
(1)在实验中,他将电流表 联接入电路,将单刀双掷开关S从1拨到2时,观察到电流表示数变小时,则玻璃管Q内“桶装水”是 (选填“矿泉水”或“纯净水”);
(2)他想进一步测量桶装水电阻的阻值,如图乙连接了电路。其中内径均匀的圆柱形玻璃管侧壁连接一细管,细管上阀门K可以控制管内桶装水的水量,玻璃管两端接有导电活塞(活塞电阻可忽略)。电源电压约为3V,滑动变阻器铭牌标有“30Ω 2A”字样。
①连接电路后,闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片P移至 (选填“A”或“B”)端。实验中发现无论如何移动滑片P,电流表和电压表无示数,出现该现象的原因可能是滑动变阻器 ;
②排除故障后,移动滑动变阻器滑片P到A端,发现电压表示数为3V,电流表示数为0.02A,此时管内桶装水电阻为 Ω;
③用此装置还可以探究导体电阻的大小与导体 的关系。若打开阀门K,注入水使活塞右移,则电流表的示数会变 。
试卷第1页,共3页
试卷第1页,共3页
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参考答案
1.(1)
(2)0.12
(3)B
【详解】(1)伏安法测小灯泡在不同工作状态下的电阻,需将小灯泡和滑动变阻器串联,电压表并联在小灯泡两端,电流表测电路电流,甲图中电流表和电压表串联,共同并联在小灯泡两端,因此连接电流表负接线柱和小灯泡左端接线柱的导线是错误的,应用导线连接电流表的正接线柱和小灯泡的左端接线柱,故修改实物图如下:
(2)图乙电流表量程为0~0.6A,分度值为0.02A,示数为0.12A。
(3)由(2)可知,当小灯泡两端电压为0.41V时,电流为0.12A,根据欧姆定律,可得此时小灯泡发光时的电阻为
灯丝是金属导体,即使在常温下,也存在一定的电阻,灯丝电阻不可能为0,此外小灯泡灯丝电阻与温度有关,温度越高电阻越大,未发光时,温度较低,电阻小于正常发光时的电阻,所以小灯泡未发光时的电阻小于开始发光时的电阻,故B符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
2.(1)
(2)
【详解】(1)由图可知,闭合开关S1,断开开关S2时,电阻R0与Rx串联,闭合开关S1、S2时,电阻Rx被短路,只有电阻R0接入电路,由电源电压不变可得
解得
(2)导体的电阻与导体的材料、长度、横截面积、温度有关,其它因素相同时,电阻的大小与长度成正比,制作滑动变阻器所需电阻丝的长度
3.(1) 右
(2)B
(3)丙
(4)
【详解】(1)[1]为保护电路,防止电路中的电流过大,闭合开关前,滑片应置于阻值最大处,因此应将滑动变阻器的滑片置于最右端。
[2]由图乙可知,电流表的测量范围为,分度值为,电流为,测得的阻值为
(2)多次测量了电压及电流的值,计算出多个电阻值,求电阻的平均值,减小误差,故B符合题意,A不符合题意。
故选B。
(3)分别将甲、乙、丙、丁与原点连线,画出四条倾斜的直线,如图所示:
根据可知,电阻越大,图像的倾斜程度越大,其中丙点是阻值为的点。
(4)①保持开关断开,闭合开关、,与并联,电流表测支路电流,为,两端的电压为,根据并联电路的电压规律可知,电源电压
②断开开关,闭合开关、,与并联,电流表测干路电流,为,只改变了电流表测量的位置,则通过的电流为
③处理实验数据,则得
4.(1)C
(2)A
(3)见解析
(4)9.8Ω
【详解】(1)从小华的实验数据可知,电流表示数变大时,电压表示数变小,小华电压表接在了滑动变阻器两端,故选C。
(2)在实验序号1中,滑动变阻器接入的电阻为,即小华所用的滑动变阻器为B,故小红实验中所用的滑动变阻器为A。
(3)小红将电压表并联在待测电阻两端,并把滑动变阻器滑片移至阻值最大处,闭合开关,观察到电压表示数如图所示,电压表选用小量程,分度值0.1V,其示数为3V,由于此时滑动变阻器接入电路的阻值最大,说明无法通过调节滑动变阻器的阻值来减小电阻两端电压,因此小红无法继续实验。
(4)从小华的第三组实验可知,此时滑动变阻器接入的电阻为
小红做实验时滑动变阻器接入最大值5Ω,由此可知此时小红实验中滑动变阻器两端的电压为1.5V,由图中可知定值电阻两端的电压为3V,故电源电压
所以小红测试实验中待测电阻为
小华的实验1中待测电阻的阻值为
小华的实验2中待测电阻的阻值为
小华的实验3中待测电阻的阻值为
所以待测电阻的阻值为
5.(1)断开
(2) 右 改变定值电阻两端的电压
(3) 0.4 5
(4)
【详解】(1)连接电路时,为了防止电路短路损坏元件,开关应处于断开状态。
(2)[1]实验通过电压表测量未知电阻两端电压,通过电流表测量通过未知电阻的电流,再根据求出未知电阻的阻值,故该实验的原理是公式。
[2][3]连接电路时要求滑动变阻器的滑片滑到最大阻值处,所以滑片最初在最左端,闭合开关后应向右滑动,这样做的目的是改变定值电阻两端的电压。
(3)由乙图可知,电流表选用的是0~0.6A量程,分度值为0.02A,指针指向0.4A,即电流表示数为0.4A。已知电压表示数,则
(4)①闭合开关S,断开开关时,电阻和电阻串联,此时电压表测两端的电压,即为,根据欧姆定律可知,此时电路中的电流
②再闭合开关,此时被短路,电压表测电源电压,因为电源电压为,根据串联电路电压知识可知,两端的电压为
所以未知电阻的阻值为
6.(1)
(2) 闭合 左
(3)小灯泡断路
(4) 0.18 8.3
(5)小灯泡的电阻随温度的变化而变化
【详解】(1)用伏安法测小灯泡的电阻,需要用电压表与小灯泡并联测其两端电压,用电流表与之串联测其电流,所以原图需要改正,如图所示:
(2)[1][2]为保护电路,在接通电路即闭合开关前,应将滑片P移到滑动变阻器的最大阻值处,图中滑动变阻器连接的是右下接线柱,则需将滑片置于最左端。
(3)闭合开关,发现小灯泡不发光,电流表无示数,电压表示数较大,说明与电压表并联的小灯泡断路导致电压表与电流表串联接入电路,所以故障原因可能是小灯泡断路。
(4)[1]由图可知,电流表选用的测量范围是0~0.6A,分度值为0.02A,读出其示数为0.18A。
[2]此时小灯泡电阻为
(5)由表中数据可知,小灯泡的电阻随温度的变化而变化,不是定值,所以取平均值做小灯泡的电阻是毫无意义的。
7. 闭合开关、,断开开关
【详解】[1]闭合开关、,断开开关,此时电阻、与滑动变阻器串联,电压表测电阻两端电压,将滑动变阻器的滑片移动到适当位置,电阻两端电压为。
闭合开关、,断开开关,保持滑动变阻器的滑片位置不变,电阻、与滑动变阻器串联,此时电压表测电阻、两端电压,其示数为。
[2]待测电阻器的电阻两端电压为
根据串联电路电流相等可得
解得待测电阻器的电阻
8.(1)
(2) 右 滑动变阻器
(3) 5 10
(4) 15 不均匀
【详解】(1)测量铅笔芯的电阻时,滑动变阻器应与铅笔芯串联在电路中;要使向右移动滑片时电流表示数变小,则滑片向右移动时,滑动变阻器接入电路的电阻需变大,所以应将滑动变阻器左下接线柱接入电路。所以应将滑动变阻器左下接线柱与电源正极相连。如图所示:
(2)[1]闭合开关前,为保护电路,应将滑动变阻器的滑片移至阻值最大处,即需将滑片移至滑动变阻器最右端。
[2]闭合开关后电流表无示数,则电路故障可能是电路断路;电压表无示数,说明电压表与电源没有接通,则故障可能是与电压表并联的这部分电路以外的电路断路,即电路故障可能是滑动变阻器断路。
(3)[1]由图乙可知,当铅笔芯两端电压为1.5V时,通过的电流为0.3A,则铅笔芯的电阻
[2]当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时,电路中总电阻最大,此时电路中的电流最小,由图乙可知,电路中最小电流,此时铅笔芯两端电压,此时滑动变阻器两端电压
则滑动变阻器的最大电阻
(4)[1]设电源电压为U,滑动变阻器接入电路的电阻为R0,电流表最大刻度为Imax,在ab之间接线柱间接入导线时,电源电压可以表示为-------(1)
在ab之间接线柱间接入10Ω电阻时,电源电压可以表示为------(2)
在ab之间接线柱间接入待测电阻Rx时,电源电压可以表示为------(3)
由(1)、(2)、(3)解得。
[2]当滑动变阻器接入电路中电阻为R0时,电源电压可以表示为
化简可得电流与待测电阻阻值的关系为
则电流与电阻不成线性关系,所以在电流表表盘刻度线处标相应的电阻值时,电阻值分布是不均匀的。
9.(1)R
(2)
(3)B
(4) 0.26 9.6
(5)大于
(6)
【详解】(1)用伏安法测量小灯泡的电阻时,需测出灯泡两端的电压和通过小灯泡的电流,用计算灯泡的电阻,因此实验的原理是。
(2)如图甲,测量小灯泡电阻的实验中,电压表应并联接在灯泡两端,图中电压表并联接在灯泡与滑动变阻器两端,改正后的电路如图所示:
(3)闭合开关,移动滑片至某位置时,电压表的示数为2V,小灯泡的额定电压为2.5V,为测量小灯泡正常发光时的电阻,应增大灯泡两端的电压,即减小滑动变阻器接入电路中的电阻,应将滑片P向B端移动,直到电压表的示数为2.5V。
(4)[1]由图乙可知,电流表接的测量范围,分度值为0.02A,读数为0.26A。
[2]小灯泡正常发光的电阻
(5)图甲中,移动滑动变阻器滑片过程中,变阻器连入电路阻值的变化量大小为ΔR1,小灯泡阻值的变化量大小为ΔR2,假设滑片向右移动,变阻器接入电路的电阻变小,变阻器分压变小,则灯泡分得的电压变大,由图像可知电路中电流变大,说明电路的总电阻变小,而电流变大时灯丝温度升高,灯泡电阻会增大,由电阻串联的规律可得
则变阻器减小的阻值应大于小灯泡增大的阻值才能使得总电阻减小,则这两个量的大小关系是ΔR1大于ΔR2,同理可知,当滑片向左移动时,两个量的大小关系也成立。
(6)①将滑片移到a端,闭合开关S,电路为Rx的简单电路,读出电流表的示数,记为I1,电源电压为
②将滑片移到b端,闭合开关S,电阻Rx与滑动变阻器串联,变阻器的最大阻值为R,读出电流表的示数,记为I2,电源电压为
③联立以上两式解得。
10.(1)电压表串联在电路中了
(2)
(3) 右 9.5
(4) 温度变化 灯丝电阻随温度的升高而增大
(5)40
【详解】(1)根据电路图可知,按照现在已有的电路连接中,电压表连接错误,电压表串联接入电路中了,电压表应该与小灯泡并联;电流表连接错误,电流表与小灯泡并联接在电路中了,电流表应该与小灯泡串联。
(2) 只改动某一根导线的连接,将电路改接正确,则该根导线改动后,要让电压表与小灯泡并联,要让电流表与小灯泡串联;则需改动的导线为连接小灯泡右端接线柱与电流表“0.6A”接线柱的那根导线,将其改接为连接小灯泡右端接线柱与滑动变阻器右上端接线柱,如图所示:
(3)[1]开关闭合前,应将变阻器的滑片滑到最大阻值处来保护电路,即应将滑动变阻器的滑片移到最右端。
[2]由欧姆定律可得,第4次实验时,小灯泡的电阻为
(4)[1][2]实验中,随着小灯泡两端的电压变大,通过小灯泡的电流也变大,小灯泡的电功率变大,相同时间内电流做功越来越多,产生的热量越来越多,小灯泡的温度逐渐升高,小灯泡越来越亮;实验中收集“灯泡亮度”这个证据的目的是,分析小灯泡灯丝的电阻随温度变化的规律;根据实验数据分析总结得出结论:灯丝电阻随温度的升高而变大。
(5)在做完第5次实验后,保持滑片位置不变,将电压表拆下来,然后并联到变阻器两端,闭合开关后测得电压为9.5V,第5次实验中灯泡两端的电压为4.5V,根据串联电路的电压特点可知电源电压
根据表格数据可知电流的最小值为0.3A,此时灯泡两端的电压为2V,根据串联电路的电压特点及欧姆定律可知滑动变阻器的最大阻值为
11.(1)
(2) 0.3 实验次数太少,应多测几组数据求平均值减小误差
(3)电流表使用前没调零
(4) 读出电压表的示数为U 读出电压表的示数为U1
【详解】(1)在“用电流表和电压表测量电阻器的电阻”的实验中,电流表应串联在电路中,电压表应并联在待测电阻器两端,如图所示:
(2)[1]电流表选用小量程,分度值为0.02A,示数为0.3A。
[2]通过一组数据得出的电阻值误差较大,故不妥之处为实验次数太少,应多测几组数据求平均值减小误差。
(3)分析表格数据可知,电流值均减去0.02A后,电流值与电压值成正比,所以数据存在问题的原因是电流表使用前没调零。
(4)[1][2][3]闭合开关、S1,读出电压表的示数为U;此时电路为待测电阻器的简单电路,电压表测量电源电压。闭合开关、断开S1,读出电压表的示数为U1;此时定值电阻和待测电阻器串联,电压表测量待测电阻器两端的电压。根据串联电路的电压特点和欧姆定律可知电路电流
则待测电阻器Rx的表达式为
12.(1) 0~0.6A 0~3V R2
(2)小灯泡断路
(3) 12.5 变化
(4)实验中电压超过小灯泡额定电压,易损坏灯泡
(5) S1和S2 20
【详解】(1)[1][2][3]灯泡正常工作时,灯泡的电流
根据串联电路电压规律可知,滑动变阻器电压为
滑动变阻器电阻为
所以滑动变阻器应选择R2,因为灯泡允许通过的最大电流为0.25A,所以电路中电流最大为0.25A,则电流表的量程选择0~0.6A。而电压表测量的是灯泡两端的电压,所以电压表量程选择0~3V。
(2)由题意知,电流表几乎无示数,则电路可能发生了断路,电压表有示数且接近电源电压,说明与电压表并联的小灯泡断路。
(3)[1]小灯泡的额定电压为2.5V,由图象得灯泡正常发光时的电流为0.2A,小灯泡正常发光时的电阻为
[2]由图可知,灯泡的U-I图像是曲线,说明灯丝的电阻是变化的,因为灯丝温度随电流增大而升高,电阻随温度升高而增大。
(4)小灯泡额定电压为2.5V,由图像可知,实验中小灯泡两端的电压超过2.5V,超过小灯泡额定电压,易损坏灯泡。
(5)[1][2]由图可知,闭合开关S1,断开开关S2,电路中只有电阻R0,电流表测电路中的电流,读出电流表示数为0.20A,则电源电压为
为了测量通过待测电阻Rx的电流,接下来应闭合开关S1和S2,此时两电阻并联,电流表测干路电流,读出电流表示数为0.30A,根据并联电路的特点可知,通过待测电阻Rx的电流为
则待测电阻Rx的阻值为
13.(1)
(2)左
(3)断路
(4) 1.2 正比
(5)电压表并联在了滑动变阻器两端
(6)
【详解】(1)原电路图中,电流表和电阻R并联,电压表串联在电路中是错误的,在探究电流与电压和电阻的关系实验中,电阻R、滑动变阻器和电流表串联,电压表并联在电阻R两端,如图所示:
(2)为保护电路,闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片移到阻值最大处,即最左端。
(3)检查无误后闭合开关,发现电流表无示数,则电路可能断路,电压表示数接近,说明电压表与电源接通且测量电源电压,移动滑动变阻器的滑片,两电表示数均无变化,则电路故障可能是定值电阻断路。
(4)[1]电压表选用小量程,分度值0.1V,其示数为1.2V
[2]根据表格数据可知
故可得出结论:在电阻一定的情况下,通过导体的电流与导体两端的电压成正比。
(5)图丙中,随着电压U增大,电流I减小,这与“电阻一定时,电流与电压成正比”不符,可能的原因是电压表并联在滑动变阻器两端,测量的是滑动变阻器的电压,当滑动变阻器阻值增大时,其两端电压增大,而定值电阻两端电压减小,导致总电流减小,所以小明实验中可能存在的问题是将电压表并联在了滑动变阻器两端。
(6)将滑动变阻器滑片移至端,闭合开关,滑动变阻器接入电路的阻值为0,电路为未知电阻Rx的简单电路,电压表测量电源电压,记录此时电压表的示数为。将滑动变阻器滑片移至端,此时未知电阻和滑动变阻器串联,且滑动变阻器接入电路的阻值最大,即滑动变阻器的阻值为,电压表测量未知电阻两端的电压,记录此时电压表的示数为;根据串联电路的电压特点及欧姆定律可知电路电流
14.(1)右
(2) 0.3 8
(3)减小误差
(4) 10 见解析
(5)大于
【详解】(1)为保护电路,闭合开关前,滑动变阻器的滑片应移动到阻值最大端,即最右端。
(2)[1][2]由图乙可知,电流表所接的量程为0~0.6A,分度值为0.02A,指针所在位置的示数为0.3A;由可知,待测电阻的阻值
(3)一次实验数据计算出的阻值误差较大,采取多次测量求平均值的方法减小误差。
(4)[1]可知,小灯泡正常发光时的电压为
再由图丙可知,小灯泡正常发光时通过的电流
则小灯泡正常发光时的电阻
[2]因为灯泡灯丝的电阻随温度的变化而变化,在不同电压下,灯丝温度不同,电阻也不同,所以不能用多次测量求平均值的办法计算小灯泡的电阻。
(5)由图像可知,小灯泡两端电压增大,通过小灯泡的电流也增大,但是小灯泡两端电压增大值大于电流增大值,故当小灯泡的电阻变化时,电流相对于定值电阻变化时来说,电流会变小,此时小灯泡两端的电压就相对变小,故此时滑动变阻器两端的电压相对变大,则滑动变阻器调节时的电阻变化要大于,即当小灯泡两次的电阻变化量是时,则滑动变阻器对应两次接入电路的电阻变化量应大于。
15.(1)
(2) 10 C
(3)第2次实验中电流表读错了测量范围
(4) 10~60 0.9
(5) b
【详解】(1)伏安法测电阻实验中用电压表测量未知电阻两端的电压,用电流表测量通过未知电阻的电流,利用即可求出未知电阻的阻值,故实验原理为
(2)[1]某次实验中,小迪读出电流表示数为0.28A,电压表的示数如图乙所示,电压表的测量范围是0~3V,分度值为0.1V,此时电压表的示数为2.8V。则未知电阻的阻值为
[2]为了减小误差,应多次测量求平均值。所以接下来的操作应该是改变滑动变阻器滑片位置,记录多组电压表和电流表示数。
故选C。
(3)分析4次实验数据发现第1、3、4次实验中有
若第2次实验中电流表示数由0.80A换成0.16A。则有
小迪分析实验数据发现其中有组数据明显错误,应为第2次实验中电流表示数错误,原因是读数时弄错了电流表的测量范围,电流表使用的测量范围是0~0.6A,却按0~3A的测量范围读数,使得错误的测量是正确值的5倍。
(4)[1]电源由4节新干电池串联组成,电压为6V。根据表格数据并结合前面分析可知,实验中未知电阻的阻值为
实验中电压表使用的测量范围是0~3V。当电压表示数达到3V时,电路中的电流为
电路是安全的,此时滑动变阻器接入电路中的电阻最小,未知电阻两端电压与滑动变阻器两端电压相等均为3V,根据串联分压规律可知,此时滑动变阻器接入电路中的电阻与未知电阻阻值相等为10Ω。
滑动变阻器接入电路中的阻值越大,电压表、电流表示数越小,所以滑动变阻器接入电路中的电阻最大为60Ω。所以滑动变阻器的可调范围为10~60Ω。
[2]由可知,当滑动变阻器接入电路中的电阻与未知电阻Rx阻值相等时,滑动变阻器功率最大,最大功率为
代入得滑动变阻器的最大功率为
(5)[1][2]闭合开关S,将滑动变阻器的滑片P移到a端,两电阻并联,总电流为I1;闭合开关S,将滑动变阻器的滑片P移到b端,Rx被短路,只有R0工作,电流表示数为I2; 所以电源电压为
两次实验中,R0两端电压均等于电源电压,R0阻值不变,所以通过R0的电流均为I2, 根据并联电路的电流特点可得,通过未知电阻Rx的电流为
并联电路电压相等,则待测电阻Rx两端的电压为
待测电阻Rx的阻值为
16.(1)滑动变阻器的滑片接触不良
(2) 0.3 7 只测量一组数据就得出了未知电阻的阻值,误差较大
(3)探究电流与电压的关系
【详解】(1)闭合开关,移动滑动变阻器的滑片时发现两电表的示数不稳定,其原因可能是滑动变阻器的滑片接触不良,使电路中的电流和电压不稳定。
(2)[1]由图乙可得,电流表的量程为0~0.6A,电流表的分度值为0.02A,示数为0.3A。
[2]定值电阻与滑动变阻器串联,电压表测量定值电阻的电压,电流表测量电路电流。由欧姆定律得,该定值电阻的阻值为
[3]小明的实验中存在的不足之处是只测量一组数据就得出了未知电阻的阻值,误差较大。为了减小测量误差,应多次改变未知电阻的电压与电流进行实验,算出每组实验的电阻,再求平均值。
(3)探究电流与电压的关系,控制电阻不变,改变电阻的电压进行多次实验。在不增加实验器材的前提下,利用图甲的实验器材还可以完成探究电流与电压关系的实验。
17.(1) 串 纯净水
(2) B 断路 150 长度 小
【详解】(1)[1]根据电流表的使用方法,在实验中,应将电流表串联接入电路。
[2]将单刀双掷开关S从1拨到2时,与电流表串联接入电路的由P管变为Q管,观察到电流表示数变小,说明玻璃管Q内的水电阻较大,则玻璃管Q内“桶装水”是纯净水。
(2)[1]为保护电路,连接电路后,闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片P移至阻值最大处,即B端。
[2]实验中发现无论如何移动滑片P,电流表都无示数,说明发生断路,电压表也无示数,说明电压表两端无法与电源相通,则出现该现象的原因可能是滑动变阻器断路。
[3]管内桶装水电阻为
[4][5]若打开阀门K,向管内注水或者抽水同时移动活塞可以改变导体(水)的长度,所以用此装置还可以探究导体电阻的大小与导体长度的关系。若打开阀门K,注入水使活塞右移,导体(水)的长度变长,电阻变大,则电流表的示数会变小。
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