【中考物理】2023届第一轮复习分类专题—测电阻实验(提升篇)含解析
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(提升篇)
一、实验题
1.小明同学用“伏安法”测额定电压为2.5V的小灯泡的电阻,实验电路如图甲所示。
次数
1
2
3
4
5
电压U/V
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
电流I/A
0.18
0.30
0.38
0.44
(1)闭合开关前,应将滑片P移到滑动变阻器的最______(选填“左”或“右”)端;
(2)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,则电路故障可能是小灯泡______(选填“断路”或“短路”);
(3)排除故障后,继续进行实验,并将实验数据记录在表格中,在第5次实验时电流表的示数如图乙所示,为______A。此时小灯泡的电阻约为______Ω(计算结果保留一位小数);
(4)小明分别求出不同电压下小灯泡的电阻,然后将计算的平均值作为小灯泡的电阻,同组的小丽认为他的这种做法不合理,请你说明理由:______。
2.综合实践课上,小微同学用“伏安法”测量小灯泡正常发光时的电阻,选用的小灯泡L标有“2.5V”字样、电源电压恒为4.5V、滑动变阻器规格为“30Ω 1A”。
序号
U/V
I/A
R/Ω
1
1.0
0.18
5.6
2
1.5
0.22
6.8
3
2.0
0.24
8.3
4
2.5
(1)请在答图甲中用笔画线代替导线,帮小薇完成实物电路的连接;( )
(2)闭合开关前,滑动变阻器的滑片P应处于最___________(选填“左”或“右”)端;
(3)闭合开关进行实验,移动滑动变阻器的滑片P过程中,她应注视___________(选填“电压表”、“电流表”或“滑动变阻器”)的变化情况,当停止移动滑片P时,她发现电表指针左右摆动,再观察小灯泡也忽明忽暗,其原因可能是___________(选填字母符号);
A.滑动变阻器接触不良 B.小灯泡短路
(4)排除故障后继续实验,她将得到的数据记录在表格中,当电压表示数为2.5V时,电流表的示数如图乙所示为___________A,则小灯泡正常发光时的电阻为___________Ω(保留一位小数)。她发现小灯泡电阻发生了变化,其原因是灯丝电阻受___________的影响;
(5)实验结束后,她看见桌面上还有一个阻值为15Ω的定值电阻,想按照表格给定的四组电压值,验证“导体中电流与电压的关系”,但使用目前已有器材无法完成,若想完成实验,她只需更换哪一个元件,并说明新元件的规格要求:___________。
3.在“探究通过导体的电流与电压和电阻的关系”实验中,小明利用可调电压电源(可调为1.5V、3.0V、4.5V、6.0V之一)、5个定值电阻(阻值分别为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、30Ω)、滑动变阻器(10Ω1A)、电压表和电流表做了如下实验:
(1)他根据图甲所示电路图连接成了图乙所示的实物电路,其中只有一根导线连接错误,请在这根导线上打“×”,并用笔重新画一根正确连接的导线;(连线不要交叉)___________
(2)改正图乙电路后,闭合开关前,滑动变阻器的滑片应置于___________端;
(3)实验时小明设计了如下表格,通过表格可以看出,他的实验目的是探究通过导体的电流与___________的关系;
实验次数
1
2
3
4
5
R/Ω
5
10
15
20
30
I/A
(4)小明将电源电压调为3V时,按(3)设计的方案进行实验;
①图是第2次实验时电流表的示数,示数为___________A;
②当其中某个定值电阻接入电路时,无法满足实验条件,这个定值电阻的阻值为___________Ω;
(5)小明根据实验数据描绘出了如图所示的图像,可以得出结论:___________;
【拓展】小红利用现有器材又做了下面的实验:
①按图甲连接电路,将电源电压调到某个值,在电路安全条件下闭合开关,移动滑片直到电压表示数为2.5V;
②保持滑片不动,换接入另一个定值电阻,调节电源电压,在电路安全条件下闭合开关,发现电压表示数恰好为2.5V;
通过以上实验现象可以推断:此时滑动变阻器接入电路的阻值为___________Ω。
4.某同学做“测定小灯泡电阻”的实验,已知实验用小灯泡的额定电压为2.2V,电阻约为10Ω,实验所用电学元件如图甲所示,请你帮他完成以下实验;
(1)如图甲所示,请你用笔画线代替导线,正确连接好实验电路;______
(2)闭合开关后,他发现小灯泡不亮,电流表指针偏转,电压表示数几乎无示数,产生故障的原因可能是______;(填写字母序号)
A.开关接触不良
B.小灯泡灯丝短路
C.小灯泡与灯座接触不良
D.电流表断路
(3)处理好故障后,闭合开关,测得的几组数据如下表;
次数
U/V
I/A
1
2.0
0.2
2
3
2.5
0.22
①第二次实验时的电压表、电流表示数如图乙、丙所示,此时小灯泡两端的电压为______V,小灯泡正常发光时的电阻为_______Ω;
②他通过计算发现灯丝的电阻是不同的,同时还了解到其他同学也得到类似的结果,出现这种结果的主要原因是:______。
5.小朱同学做“用电流表、电压表测电阻”的实验。现有电源、待测电阻RX、滑动变阻器RP、阻值为25欧的定值电阻R0、电流表、电压表、开关和导线若干。他按照图(a)电路正确连接且实验步骤正确。闭合开关,将滑动变阻器移至中点处,电压表、电流表示数分别如图(b)、(c)所示。
①本实验的原理是:______。
②闭合开关S前,滑动变阻器滑片P应置于最______端。(选填“左”或“右”)
③在实验过程中电流表发生故障,不能正常使用。经过思考,他认为使用现有的器材也能多次测量完成实验。于是他调整电路并来回移动滑片,发现电压表示数始终在1.0V~4.5V范围内变化。最后,他用R0替换RP,测得电压表示数为0.8V。根据上述信息,请将正确的数据填写在下表中。(计算精确到0.1欧)
物理量
序号
电流IX(安)
电压UX(伏)
电阻RX(欧)
电阻RX平均值(欧)
1
______
______
2
______
3
______
6.小华同学利用如图所示的电路探究电流与电压的关系,电源电压保持6V不变,滑动变阻器标有“30Ω 1A”字样。
(1)小华在将电流表接入电路时,发现电流表指针位置如图甲所示,他需要进行的操作是___________。
(2)小华连接的实物图中有一根导线接错了,如图乙,请你在错误的那根导线上画“×”,并用笔画线代表导线将电路连接正确(要求导线不能交叉)。( )
(3)闭合开关,移动滑动变阻器的滑片到某位置,读数时发现:电压表和电流表指针晃动不停,则电路存在的故障原因可能是___________。
(4)排除故障后,小华移动滑动变阻器的滑片,将多次测量所得的数据绘制成U﹣I图像,如图丙所示的,分析图像可得:当电阻一定时,流经导体的电流与导体两端的电压成___________比。
(5)小华与同组的同学交流时,提出:用小灯泡替换定值电阻,也可以探究出电流与电压的关系。小华的观点是___________(选填“正确”或“错误”),原因是___________。
(6)小华又找来一个未知阻值的定值电阻,用该电路测量其阻值。他将测量数据填入下表,分析表中数据,可知,表格中第 ___________(填写序号)组数据不是本实验中测得的。所测未知电阻的阻值为___________Ω。
序号
1
2
3
4
5
U/V
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
I/A
0.10
0.20
0.30
0.40
0.52
R/Ω
10.0
10.0
10.0
10.0
9.6
7.如图甲所示是测量未知电阻Rx的实验实物电路,电源两端电压不变,定值电阻R0=30Ω。请补充完成主要实验步骤,并进行数据处理。
(1)只闭合开关S1时,电流表示数如图乙所示,示数为______A;
(2)______,电流表示数如图丙所示;
(3)电阻Rx的阻值为______W。
8.某同学用伏安法测电阻,干电池为全新电池,滑动变阻器上标有“20Ω 2A”字样,估计被测电阻约10Ω。
(1)连接电路时开关应 _____,连接好如图甲所示的电路后经检查发现有一根导线连接不合理,请你在图甲中将不合理的导线上画“×”,并用笔画线代替导线改正_________;
(2)闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片P滑到 _____(选填“A”或“B”)端;
(3)某同学已将前两次实验的数据记入了表中,第3次实验时电表指针如图乙所示,请将两表的读数、第3次电阻值和被测电阻Rx的值填入表中:
电压(V)
电流(A)
电阻(Ω)
1
2.0
0.20
10.0
2
2.5
0.24
10.4
3
_____
_____
_____
被测电阻Rx=_____Ω
该实验多次测量的目的是 _____;
(4)该同学更换另一个未知阻值的电阻再次进行测量时,发现电压表出现故障,于是他在不用电压表的情况下用现有器材也测出了该电阻值的大小,请将他设计的电路图画在方框中(电源电压保持不变)________。
9.小聪同学用伏安法测电阻,实验电路图如图甲所示。
(1)该实验的原理是______;
(2)假如小聪同学用完好的器材,按如图甲所示实验电路图连接好电路,闭合开关,发现电流表的指针向左偏转,其原因可能是:______;
(3)调整后,小聪同学重新按图甲所示的实验电路图正确连接电路,进行实验,某次实验中电压表示数如图乙所示,则电压表读数为______V,电流表示数如图丙所示,则电流表的读数为______A,则被测电阻Rx=______Ω;
(4)若滑动变阻器的最大阻值为R,被测电阻的阻值为Rx,实验过程中电流表突然损坏,不能正常使用了,他想出一个方法,在撤掉电流表的情况下,利用现有的器材,也能测出电阻Rx的阻值;实验步骤如下:
①将滑动变阻器滑到a端,闭合开关S,读出电压表的读数,记为U1;
②______;
③则被测电阻Rx的阻值为:Rx=______(写出表达式)。
10.小华用电源(3V)、电流表(0~0.6A 0~3A)、刻度尺、鳄鱼夹等器材,探究粗细均匀电阻丝的电阻与长度的关系,实验电路如图甲所示,测得数据如下表:
序号
长度L/cm
电流I/A
1
30.0
0.20
2
20.0
0.30
3
10.0
0.60
(1)根据实验数据,可求得1cm该电阻丝的电阻为___________Ω;
(2)小明在小华实验的基础上,利用该电阻丝测量未知电阻RX的阻值(约10Ω)
①按图甲连好电路,闭合开关,在电阻丝上移动鳄鱼夹M,使电流表的示数为0.50A;
②保持M位置不变,把RX接入电路,如图乙所示。闭合开关,此时电流表的示数为0.20A。请在虚线框内画出图乙的电路图___________,并求出此时RX的电阻为___________Ω;
③小明实验时电源的实际电压比3V略低,则他测算出的电阻值___________(偏大/偏小/不变);
④为了消除因电源电压降低对电阻测量结果的影响,小明用原实验电路,改变测量方法就可以消除影响。其做法是:
i、连接图甲电路,闭合开关,移动M使电流表的示数为0.20A,记下M的位置A;
ii、把Rx接入电路,闭合开关,移动M使电流表示数为___________A,记下M的位置B;
iii、用刻度尺量出AB间距离为Lcm,则RX=___________。
11.小明用如图甲所示的电路测量未知电阻的阻值:
(1)请你帮小明用笔画线代替导线将甲图连接完整(要求滑片P向左移动时,电流表的示数变小);______
(2)此实验的原理是______,在连接电路时,开关应______,闭合开关S前,滑动变阻器的滑片应移到最______(选填“左”或“右”)端;
(3)闭合开关,发现电流表示数为零,但电压表指针发生明显偏转且示数接近电源电压,则电路发生的故障可能是______;
(4)排除故障后,闭合开关S,当滑片P移动到某一个位置时,电流表的示数为0.2A,电压表的示数如图乙所示,其读数为______,则待测电阻的阻值为______;
(5)完成上述实验后,小明又设计了如图丙所示的电路图,其中电源电压未知且不变,另一定值电阻的阻值为R0;
①闭合S1,断开S2时,电压表的示数为U1;
②闭合S1、S2时,电压表的示数为U2;
③电阻Rx=______(用U1、U2、R0表示)。
12.如图 1 所示,小红在“用伏安法测小灯泡电阻”的实验中,待测小灯泡正常工作电压为 2.5V。
(1) 在连接电路时,开关必须处于___________状态;
(2) 闭合开关前,滑动变阻器的滑片必须调节在最___________(选填“左”或“右”) 端;
(3) 同学们移动滑动变阻器的滑片,记录多组小灯泡两端不同的电压及对应的通过小灯泡的电流值,根据这些 数据在坐标纸上绘制出了通过小灯泡的电流随其两端电压变化关系的图像 (如图2 所示) ,分析图像可知,小灯 泡两端电压为 2.5V 时的灯丝电阻为___________Ω;当灯泡的电压为 1.5V 时,灯泡的功率为___________W;
(4) 从图像还可以看出,小灯泡灯丝的电阻随电压的增大逐渐___________(选填“变大”或“变小”),从物理学 角度分析,造成这一现象的原因是小灯泡电阻受___________的影响;
13.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)。
14.小明利用图甲所示电路测量未知电阻RX的阻值,电源电压保持不变,滑动变阻器铭牌标有“30Ω 2A”字样,RX的阻值约为。
(1)请用笔画线代替导线,将图甲中的实物电路连接完整________(要求滑动变阻器的滑片P向左滑动时,电流表示数变大);
(2)闭合开关,两电表均无示数;将电压表改接在变阻器两端时,两电表均无示数;将电压表改接在开关两端时,电压表有示数,电流表无示数。则电路故障是_______;
(3)排除故障后,闭合开关,移动变阻器的滑片P至某一位置,此时电压表示数为,电流表示数如图乙所示,则未知电阻RX=__________Ω;
(4)小明利用图甲电路测量另一未知电阻RX′,将RX′正确接入电路,但发现无论如何移动滑片P,电流表示数几乎为0,电压表示数接近,经判断得知RX′阻值较大,利用该电路无法测出RX′阻值。小明查阅资料获知,电压表相当于一个能显示自身两端电压的定值电阻,且阻值较大,于是他找了一个2kΩ的定值电阻,设计了如图丙所示电路,电源电压恒为3V。闭合开关,并进行了如下操作:
①S1接1时,记录电压表示数为2.5V;
②S2接2时,记录电压表示数为2V;
③计算待测电阻RX′=__________Ω。
15.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)。
16.小王、小张分别做“用电流表、电压表测电阻”的实验,实验器材齐全并完好,电源电压相等且保持不变,待用滑动变阻器有两种规格(分别标有“10;2A”、“20;2A”的字样),待测电阻Rx规格相同。实验中,两位同学所用的变阻器不同,但他们在连接电路时都将滑片置于变阻器的一端。闭合电键,他们所观察到电流表、电压表的示数均为图(a)、(b)所示,接着在向变阻器另一端移动滑片的过程中,小王发现电路中两电表的示数均变小,而小张却发现电路中两电表的示数均变大。在思考并解决实验问题后,两位同学均完成实验。
(1)在连接电路及实验操作过程中,存在不规范情况的是:________(选填“小王”、“小张”或“小王和小张”)
(2)请写出你的判断依据:________;
(3)实验所用的电源电压为________伏;
(4)小张选用的滑动变阻器规格为________;请说明理由(写出分析过程):________。
17.小明和小华分别设计实验测量阻值约为10~15Ω的定值电阻Rx的阻值。
(1)如图甲是小明刚连接完成的实验电路图,其中电源电压恒为3V,滑动变阻器最大阻值为20Ω。
①小明连接电路时存在的错误或不妥有______(说出一点即可);
②改正电路后,闭合开关,移动滑动变阻器滑片,两电表均无示数,小明另找来一只完好的电压表,他将电压表的正接线柱接电源正极,负接线柱依次试触a、b、c、d、e各接线柱,当接触到e时,检查的电压表开始有示数且为3V,但原来的两电表示数仍为0,则故障原因是接线柱______间出现了______(短路/断路);
③故障排除后,正确操作实验器材,移动滑片,当电压表示数为2.2V时,电流表示数如图乙所示,则待测电阻Rx=______Ω;
(2)如图丙是小华设计的测Rx阻值的实验电路图,图中R1为阻值范围为0~99Ω的电阻箱,R2为滑动变阻器,其设计意图是仅利用电阻箱的读数测量出Rx的阻值,操作步骤是:
第一步:将开关S接a,调节电阻箱和滑动变阻器滑片P,使电流表示数为I,记下电阻箱阻值为Ra;
第二步:将开关S接b,保持______不变,调节______,使电流表示数仍为I,记下电阻箱阻值为Rb;
第三步:计算定值电阻Rx的阻值Rx=______;
小华在实验中发现,当开关接b后,无论怎样调电阻箱的阻值,电流表的示数都明显小于I,致使无法测量Rx的阻值,小明帮助小华分析原因,他认为实验不成功是由于小华第一步操作中电阻箱R1的阻值Ra选择不当造成的,如果电阻箱R1的阻值Ra不小于______Ω实验将保证能成功,或开关S先接b再接a其余操作不变实验也能成功。
18.在“用伏安法测小灯泡电阻”的实验中,待测小灯泡额定电压为2.5V。
(1)请用笔画线代替导线,将图甲的实物图未连接部分补充完整(连线不得交叉)________;
(2)当开关闭合后,发现小灯泡不亮,电压表示数接近电源电压,电流表无示数,可能是因为________;
(3)根据I-U图像,如图乙所示,分析图像可知,小灯泡正常工作时电阻为________Ω;
(4)分析图像,小灯泡灯丝两端的电压增大时,其电阻________(变化/不变)。
19.在“伏安法测电阻”的实验中:
实验次数
1
2
3
电压/V
1.5
2.1
2.8
电流/A
0.1
0.14
(1)如图甲,闭合开关前,滑片P应置于滑动变阻器的________(填“左”或“右”)端;
(2)闭合开关后,发现电压表无示数,而电流表有示数。经检查,导线连接完好,则可能是待测电阻R_______(填“断路”或“短路”);
(3)排除故障后,测得几组数据如上表,第三次实验时电流表示数如图乙,为________A;
(4)三次所测电阻的平均值为_______Ω;(结果保留一位小数)
(5)若要测一个额定电压为U0的小灯泡正常工作时的电阻,电源电压U不变,定值电阻R的阻值已知。在不改变电路连接的情况下,下列电路能实现的是_______(仅一项正确)。
A. B.
C. D.
20.小华做测量定值电阻Rx阻值的实验,现有器材:待测电阻Rx、两节干电池、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线若干。
(1)请按图甲所示的电路图,以笔画线代替导线,将图乙中的电路连接完整;( )
(2)连接电路时,开关断开,并将滑动变阻器滑片置于阻值 ___________处;
(3)正确连接电路,闭合开关,发现无论怎样移动滑片P,电流表都没有示数,而电压表示数接近3V,则故障可能是 ___________(选填标号);
A.滑动变阻器断路
B.Rx断路
C.Rx短路
(4)排除故障后,当电压表示数为1.3V时,电流表示数如图丙所示,则通过Rx的电流大小为 ___________A,它的阻值是 ___________Ω;
(5)本实验要多次测量取平均值,目的是 ___________;
(6)小华对实验进行进一步拓展,利用电源(电压未知但恒定不变)、阻值为R0的定值电阻、电流表、开关等器材,设计了如图丁所示的电路也能测出Rx的阻值,请你完成下列实验步骤:
①按电路图正确连接电路,闭合开关S,断开开关S1,读出电流表示数I1;
②___________,读出电流表示数I2;
③根据实验数据,计算出待测电阻Rx=___________。(用R0、I1、I2表示)
21.在“测定小灯泡的电阻”实验中,有如下器材:电压表、电流表、开关、电压为6V的电源,“3.8V 0.4A”的小灯泡、标有“20Ω 1.5A”的滑动变阻器、导线若干。
(1)甲组同学接好最后一根导线,灯泡立即发出耀眼的光并很快熄灭,则他一定是将导线接在了如图中滑动变阻器的______(选填“A”或“B”)接线柱上了,此外他们还存在一个不当的实验操作:______;
(2)为了保证实验安全,滑动变阻器的调节范围为______Ω~20Ω;
(3)下表是乙组同学将如图连接完整后并按正确的操作测得的数据。当他们做完第1次实验后做第2次,应将滑动变阻器的滑片向______(选填“A”或“B”)端移动;
实验次数
1
2
3
电压/V
2.0
3.0
3.8
电流/A
0.33
0.34
0.40
(4)在乙组中小洋是负责数据分析的,他认为用表格中的数据求出小灯泡电阻的平均值为8.1Ω,即为小灯泡电阻的测量值。请你对此做出简要的评估:______。
22.某物理兴趣小组用如甲所示电路图测量定值电阻的阻值。
(1)根据图甲所示的电路图,进行实物连线如图乙所示,在该实物连线中,电流表上还有一个接线柱没有与其它元件连接,请你用笔画线代替导线,将图乙的实物连线连接完整;___________
(2)某次测量时,电压表、电流表的指针位置如图丙所示,则电压表读数为 ___________V,电流表读数为 ___________A,根据测量结果可计算出待测电阻的阻值为 ___________Ω;
(3)移动滑动变阻器滑片P,改变电压表和电流表的示数,根据实验测得的多组数据,求出电阻的平均值。多次测量求平均值的目的是 ___________。
A.减小实验误差 B.寻找普遍规律
23.小聪和小明合作,做“伏安法”测电阻的实验。
(1)连接电路时开关应____________。
(2)图1是他俩连接的实际电路,闭合开关后小明发现电流表示数为零,电压表有较大示数,如果只有一个用电器出现故障,则应该是_________(需写出具体故障)。
(3)排除故障后立即闭合开关,两电表示数如图,则滑动变阻器最大阻值是____________。
(4)小聪对照了课本电路图,发现实物连接不符合伏安法测电阻的要求,认为这个电路不能得出未知电阻的阻值。小明思考了一下,觉得即使不拆除电路重新连接,只要增加一个步骤,再测出一个物理量,就能把未知电阻给算出来(设整个操作过程电表不超量程)。小明增加的步骤是:____________,所测的物理量是___________(用电学符号表示),请你用所测物理量以及题目中所提供的的其他已知量,写出未知电阻的表达式:Rx=____________。
(5)你觉得小明的方法,对于提高测量精度来讲有什么欠妥的地方____________。
24.物理兴趣活动课上,老师让同学们测一个阻值约为的电阻;实验室提供的器材有:电源(电压恒为3V)、电流表(量程为、)、电压表(量程为、)、滑动变阻器(铭牌标有“”)和电阻箱()各一个,开关、导线若干.请你合理选用器材设计一个实验,较精确测出未知电阻的阻值.要求:
(1)画出你所设计的实验电路图;
(2)写出主要实验步骤及所需测量的物理量;
(3)写出电阻的数学表达式.(用已知量和测量量表示)
25.小明同学利用伏安法测电阻。
(1)请你根据小明设计的图甲所示电路图,用笔画线代替导线将图乙的电路连接完整______;
(2)小明进行第二次测量时,电表示数如图丙所示,请你将下表补充完整。
实验次数
电压U/V
电流I/A
电阻R/Ω
电阻平均值
R/Ω
1
1.7
0.16
10.6
______
2
______
______
______
3
2.8
0.28
10.0
26.现有电压可调节的电源甲(2伏、4伏、6伏、8伏、10伏和12伏六档)和电压恒为4.5伏的电源乙各一个,电流表、电压表和开关各2个,标有“10Ω 2A”字样的滑动变阻器、约为10欧的待测电阻A和约为50欧的待测电阻B各一个,导线若干。在进行测电阻的实验中,小华选用了电阻A,而小明选用了电阻B,由于只有一个滑动变阻器,两人讨论后开始设计实验方案,并分配了实验器材。
① 在设计实验方案的过程中,
(a)小华和小明先选用电源乙,并按照正确连接电路的要求设计电路。如图甲所示,是小华粗略估算的电流表指针偏转的大致范围。根据小华的标识方法,请在图乙中画出小明实验过程中电流表指针偏转的大致范围______;
(b)根据上述电流表指针偏转的范围,小明应选择图______进行实验,理由是______;
② 经过思考,他们重新合理分配了实验器材。在实验中,小华正确连接电路,实验步骤规范,闭合开关后,发现电流表的指针恰好指在0.22安刻度处,此时小华测得电阻A的阻值为______欧。小明在实验中发现电流表的最大示数为0.22安,则小明测得电阻B的阻值为______欧。(计算结果均保留1位小数)
27.为测量某定值电阻Rx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)请根据实验电路图,用笔画线代替导线将图乙的实物连线图补充完整______;
(2)为不损坏电路元件,在闭合开关S前,调节滑动变阻器,让通过电流表的电流最______(选填“大”或“小”);
(3)闭合开关S,调节滑动变阻器,记录电压表和电流表的读数,其中某次测量数据如图丙所示,此次电压表读数为______V;
(4)根据实验数据,该小组作出了电压U随电流I的变化图像,如图丁所示,根据图像,可得电阻Rx= ______Ω。
28.为测量某未知电阻Rx(阻值约为6Ω)的阻值,实验小组选择的实验器材有:两节新干电池、电流表、电压表、滑动变阻器、开关,已知阻值的定值电阻R、导线若干。
(1)小明设计的电路图如图1所示,请用笔画线代替导线将图2所示实物电路连接完整_____;
(2)小明进行实验时,发现电流表无示数,电压表示数接近3V,移动滑动变阻器的滑片P,现象不发生变化,则电路故障可能是 _____;
(3)排除故障后继续实验,移动滑片P当电压表示数为1.3V时,电流表的指针位置如图3所示,则电流表的示数为 _____A,本次测得未知电阻Rx的阻值为 _____Ω;
(4)爱思考的小丽设计了另外一种测未知电阻Rx的阻值的方法,电路图如图4所示,电源电压恒定。实验步骤如下,请将实验步骤补充完整。
①闭合开关S、S1,断开开关S2,读出电压表的示数为U1;
②_____,读出电压表的示数为U2;
③未知电阻Rx的阻值的表达式:Rx=_____(用U1、U2、R0表示)。
29.如图所示,已知小灯泡额定电流为I额,电源电压为U总,定值电阻R0,用该电路能测出小灯正常发光时的电阻,测量步骤如下:
(1)只闭合S、S1,调节滑动变阻器滑片,使电压表示数为 _____;
(2)断开S1,闭合S、S2,滑动变阻器滑片 _____(选填“移动”或“不动”),_____;
(3)小灯泡正常发光时的电阻为 _____(用已知量和测量的量表示)。
30.小阳利用图所示的电路测量小灯泡正常发光时的电阻,该小灯泡的额定电压为 2. 5V。
( 1 )用笔画线代替导线,将图甲的电路连接完整______。
( 2 )闭合开关后,移动滑动变阻器的滑片,观察到电压表的示数如图乙所示,为使小灯泡正常发光,滑片应向______端移动。
( 3)小灯泡正常发光时,电流表示数如图丙所示,电流表的示数为______A ,此时小灯泡的电阻阻值为______ Ω。
答案:
1. 右 断路 0.48 5.2 因为灯丝的电阻随温度变化而变化,取平均值没有意义
【详解】(1)[1]为保护电路,闭合开关前,应将滑片P移到滑动变阻器的阻值最大处,即最右端。
(2)[2]闭合开关,发现小灯泡不发光,电流表无示数,则电路可能断路,电压表示数较大,则电压表与电源接通,则电路故障可能是小灯泡断路。
(3)[3]电流表选用小量程,分度值为0.02A,示数为0.48A。
[4]根据欧姆定律可知此时小灯泡的电阻
(4)[5]灯丝电阻随温度变化而变化,灯泡在不同电压下,灯丝温度不同,灯丝的电阻不同,求平均值是没有物理意义的。
2. 右
电压表 A 0.26 9.6 温度 更换一个最小阻值为52.5Ω的滑动变阻器
【详解】(1)[1]电流表应串联在电路中,由图乙可知电流表使用的是小量程,如下图所示
(2)[2]为保护电路安全,开关闭合前,应将滑动变阻器的滑片移到阻值最大处,即最右端。
(3)[3]测量正常发光时的电阻,必须让小灯泡在额定电压下工作,因此移动变阻滑的滑片P,眼睛应先注视电压表的示数。
[4]电表指针左右摆动,小灯泡也忽明忽暗,说明电路中存在接触不良故障,若小灯泡短路,则小灯泡根本不可能发光。故A符合题意,B不符合题意。
故选A。
(4)[5][6]电流表接小量程,分度值为0.02A,电流表的示数为0.26A,则小灯泡正常发光时的电阻
[7]灯泡灯丝的电阻是变化的,因为不同电压下灯泡中电流不同、灯丝的温度不同,小灯泡灯丝的电阻受温度的影响。
(5)[8]用15Ω的定值电阻,按照表格给定的四组电压值,验证“导体中电流与电压的关系”,当定值电阻两端电压为1V时,根据串联电路分压的规律可得
代入数据得
解得此时滑动变阻器接入电路的电阻值为R滑=52.5Ω,因此要完成实验,她只需更换一个最小阻值为52.5Ω的滑动变阻器。
3. 最左端 电阻 0.2 30 当导体两端电压不变时,通过导体的电流与导体的电阻成反比 4Ω
【详解】(1)[1]由图甲可知,电阻处发生了短路,同时将电压表短路,由变阻器到电阻的导线连接错误,应将变阻器的左端连接到电压表的负接线柱,如图所示:
(2)[2]闭合开关前,滑动变阻器应处于最大阻值处,由电路图可知,当滑片移到最左端时,变阻器阻值最大,故滑动变阻器的滑片应置于最左端。
(3)[3]由表格中数据可知,实验时改变导体的电阻,测量电路中通过电流的大小,故小明是探究电流与电阻的关系。
(4)[4]由图乙可知,电流表所选量程为0~0.6A,分度值为0.02A,则电流表的示数为0.2A。
[5]由①可知,开关闭合,定值电阻与变阻器串联,电路中电流为0.2A,此时定值电阻两端的电压为
若选用30Ω的电阻,则变阻器两端的电压为
此时电路中的电流为
则滑动变阻器的阻值为
15Ω大于滑动变阻器的最大阻值10Ω,所以无法满足实验条件,故这个定值电阻的阻值为30Ω。
(5)[6]由图可知,电流与电阻的倒数的关系为一条过原点的直线,则电流与电阻的倒数成正比,所以电流与电阻成反比,故可得出结论:当导体两端电压不变时,通过导体的电流与导体的电阻成反比。
[7]设当电源电压调为U前时,定值电阻阻值为R前,更换后的定值电阻阻值为R后,电源电压为U后,当电压表调到2.5V,即定值电阻两端电压为2.5V,则滑动变阻器两端电压为(或),保持滑片不动,则滑动变阻器阻值不变,根据
则可得出
化简后得定值电阻前后的比值为
电源可调为1.5V、3.0V、4.5V、6.0V,其中1.5V小于2.5V,舍去。
①当U前=3V、U后=4.5V时,则定值电阻前后的比值为
定值电阻阻值分别为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、30Ω,通过观察可知,R前=20Ω、R后=5Ω符合要求,当定值电阻为R前=20Ω时,电路中电流为
滑动变阻器的阻值为
②当U前=3V、U后=6V时,则定值电阻前后的比值为
定值电阻阻值分别为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、30Ω,此时没有满足比值的定值电阻,故舍去。
③当U前=4.5V、U后=6V时,则定值电阻前后的比值为
定值电阻阻值分别为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、30Ω,此时没有满足比值的定值电阻,故舍去。
综上所述,此时滑动变阻器接入电路的阻值为4Ω。
4. 如图所示:
B 2.2 11 灯丝电阻的大小与温度有关
【详解】(1)[1]实验探究电路为串联电路,电压表与小灯泡并联测小灯泡两端电压,小灯泡的额定电压为2.2V,故电压表应选0~3V的量程,电流表与小灯泡串联测量小灯泡的电流,已知小灯泡的电阻约为10Ω,根据欧姆定律可知小灯泡的额定电流为
故电流表应选0~0.6A的量程,滑动变阻器采用“一上一下”的接法,电路图如下:
(2)[2]闭合开关后,他发现小灯泡不亮,电流表指针偏转,电压表几乎没有示数,产生故障的原因是电压表所接用电器断路,电压表测导线电压,即小灯泡灯丝短路。故选B。
(3)[3][4]根据甲图可知,电压表量程为0~3V,电流表量程为0~0.6A,如图乙和图丙所示,可知此时小灯泡两端的电压U=2.2V,I=0.2A,此时小灯泡达到额定电压,则小灯泡正常发光时的电阻为
(4)[5]由于小灯泡不是线性元件,小灯泡的电阻不是恒定不变的,结合电流的热效应,可知灯泡电阻的阻值会随着温度的变化而变化。
5. 右 5.0 5.4 5.7 5.4
【详解】①[1]由电路图可知,用电压表测量待测电阻两端的电压,用电流表测量通过待测电阻的电流,由欧姆定律可以计算出待测电阻的阻值,故本实验的原理是。
②[2]为保护电路,闭合开关前滑动变阻器的滑片P应置于阻值最大处,故由电路图可知,滑片P应置于最右端。
③[3][4][5][6]由图中可知,电压表选择小量程,故电压表示数为U1=1.5V,电流表选择小量程,故电流表示数为I1=0.3A,故由欧姆定律可得,此时电阻RX的测量值为
由电路图可知,待测电阻与滑动变阻器串联,由串联电路电阻分压规律可知,滑动变阻器接入电路中的阻值越小,待测电阻两端电压越大,即电压表示数越大,由题意可知电压表最大示数为4.5V,此时滑动变阻器阻值为0,故可知电源电压为U源=4.5V,因滑动变阻器滑片移至中点时,待测电阻两端电压为U1=1.5V,故可知此时滑动变阻器两端分压为
UP=U源-U1=4.5V-1.5V=3V
此时电路中电流为I1=0.3A,故由欧姆定律可得,此时滑动变阻器接入电路中的阻值为
因此时滑动变阻器的滑片位于中点,故可知滑动变阻器的最大阻值为
RP最大=2Rp=10Ω×2=20Ω
由题意可知,电压表的最小示数为1.0V,即此时待测电阻两端电压为U2=1.0V,则此时滑动变阻器两端电压为
U′P=U源-U2=4.5V-1.0V=3.5V
此时滑动变阻器接入电路中的阻值达到最大,即20Ω,故由欧姆定律可得,此时电路中的电流为
故由欧姆定律可得,此时待测电阻的阻值为
用定值电阻替换滑动变阻器后,由题意可知,此时待测电阻两端电压为U3=0.8V,故可知此时定值电阻两端电压为
U0=U源-U3=4.5V-0.8V=3.7V
由欧姆定律可得此时电路中电流为
再由欧姆定律可得,此时待测电阻的阻值为
故由三次实验数据可知,待测电阻的平均阻值为
6. 对电流表调零 某处接触不良 正 错误 灯丝的电阻随温度的变化而变化 1 9.9
【详解】(1)[1]电流表指针没有对准零刻度,实验前要对电流表进行调零。
(2)[2]原图中定值电阻被短路,定值电阻左端的接线柱应与滑动变阻器的上接线柱相连,如图所示:
(3)[3]此现象的故障是电路中开关接触不好或其他接线夹接触不良。
(4)[4]根据图丙中电流与电压的关系图像是一条经过原点的倾斜的直线,说明二者成正比例关系,从而可得出结论:电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比。
(5)[5][6]不能用小灯泡替换定值电阻,因为小灯泡灯丝的电阻随温度的变化而变化。
(6)[7]由题意可知,电源电压U=6V,滑动变阻器的最大值为R滑=30Ω,由表中数据可知,定值电阻的阻值大约为10Ω,当滑动变阻器接入电路中的阻值最大时,电路中的电流最小,故最小电流为
故第1组的数据不是本实验中测得的。
[8]剔除第1组数据,所测未知电阻的阻值
7. 0.3 闭合开关S1和S2时 20
【详解】(1)[1]只闭合开关S1时,电流表示数如图乙所示,电流表选择的是小量程0~0.6A,分度值为0.02A,示数为0.3A。
(2)[2]电流表示数如图丙所示,示数为0.5A,示数变大,接入电路的总阻值变小,故R0和RX并联接入电路,此时应该是闭合开关S1和S2得到的。
(3)[3]根据公式U=IR,只闭合开关S1时,可得
U=0.3A×Rx
闭合开关S1和S2时,可得
因为电源电压不变,可得
解得Rx=20Ω,故电阻Rx的阻值为20Ω。
8. 断开 B 2.8 0.28 10.0 10.1 多次测量取平均值减小误差
【详解】(1)[1][2]为了保护电路,在连接电路时,开关应断开。电源为两节干电池,电源电压为3V,则电压表应选择0~3V的量程接入电路,如图:
(2)[3]为了使电路中电流不至于过大,所以闭合开关前,滑动变阻器的滑片应移到阻值最大处,远离下面的接线柱,即滑片移到B端。
(3)[4][5][6][7][8]由乙图可知,电压表接入电路的量程为0~3V,分度值为0.1V,示数为2.8V;电流表接入电路的量程为0~0.6A,分度值为0.02A,示数为0.28A,由欧姆定律可得此时待测电阻的阻值为
该实验需多次测量取平均值以减小误差,则待测电阻的阻值为
数据填入表中如下:
电压(V)
电流(A)
电阻(Ω)
1
2.0
0.20
10.0
2
2.5
0.24
10.4
3
2.8
0.28
10.0
被测电阻Rx=10.1Ω
(4)[9]电源、开关、电流表、滑动变阻器、待测电阻串联接入电路,电路图如下:
测量时,可以将滑片移至最右端,测出此时的电流I1,此时电路为待测电阻的简单电路,由欧姆定律可得U=I1R;再将滑片移至最左端,测出此时的电流I2,此时滑动变阻器以最大阻值R大和待测电阻串联接入电路,串联电路总电压等于各部分电压之和,由欧姆定律可得U=I2R大+I2R
由于电源电压不变,所以得
I1R=I2R大+I2R
滑动变阻器的最大阻值R大=20Ω,所以待测电阻为
9. 电流表的正负接线柱接反了 2.4 0.3 8 将滑片置于b端,闭合开关,读出电压表的读数,记为U2
【详解】(1)[1]伏安法测电阻时,用电流表测出通过待测电阻的电流,电压表测量其两端的电压,据可求待测电阻的阻值。
(2)[2]在使用电流表测量电流时,其指针向左偏转,是因为电流表的正负极接线柱接反了。
(3)[3]由图乙知,电压表选用小量程,对应的分度值为0.1V,示数为2.4V。
[4]由图丙知,电流表选用小量程,对应的分度值为0.02A,示数为0.3A。
[5]被测电阻的阻值
(4)[6]撤掉电流表后,电压表测被测电阻两端的电压,滑片置于a端,闭合开关S,变阻器接入电路的阻值为0,电压表的示数U1即电源电压。将滑片置于b端,此时变阻器接入电路的阻值为最大值读出电压表的读数,记为U2。此时变阻器两端的电压
U滑=U1-U2
电路中的电流
[7]被测电阻的表达式
10. 0.5 9 偏大 0.20 0.5L
【详解】(1)[1]电源电压为3V,当长度为30cm时,电流的大小为0.2A,则接入的电阻为
1cm该电阻丝的电阻为
(2)②[2][3]根据实物图,依次画电源、开关、电流表、待测电阻、滑动变阻器,并用导线依次连接,故如图所示:
当闭合开关,在电阻丝上移动鳄鱼夹M,使电流表的示数为0.50A,此时滑动变阻器的阻值为
保持M位置不变,把RX接入电路,此待测电阻与滑动变阻器串联,电流表的示数为0.2A,则总电阻为
待测电阻的阻值为
③[4]这待测电阻两端的电压为U0,电源电压为U,则滑动变阻器两端的电压为
待测电阻与滑动变阻器的电阻之比为
则待测电阻为
电源电压变小,故待测电阻偏大。
④[5][6]用等效替代的方法测量电阻,连接图甲电路,闭合开关,移动M使电流表的示数为0.20A,记下M的位置A;把Rx接入电路,闭合开关,移动M使电流表示数为0.2A,记下M的位置B,电源电压一定,电流相同,故两次实验的总电阻相同,用刻度尺量出AB间距离为Lcm,则待测电阻的阻值即为AB间的电阻,每1cm,电阻为0.5Ω,故待测电阻的阻值为0.5L。
11. 断开 左 待测电阻断路 2V 10Ω
【详解】(1)[1]滑片P向左移动时,电流表的示数变小,说明滑动变阻器接入电路的阻值变大,故滑动变阻器选用右下接线柱与开关串联在电路中,如下图所示:
(2)[2]在测量未知电阻的阻值实验中,用电压表测未知电阻两端的电压,用电流表测通过未知电阻的电流,根据求出未知电阻的阻值,故该实验原理为。
[3][4]为了保护电路,在连接电路时,开关应断开,闭合开关S前,滑动变阻器的滑片应移到阻值最大处,即最左端。
(3)[5]闭合开关,发现电流表示数为零,说明电路可能断路;电压表指针发生明显偏转且示数接近电源电压,说明电压表与电源连通,则与电压表并联的电路以外的电路是完好的,则与电压表并联的电路断路了,即电路发生的故障可能是待测电阻断路。
(4)[6][7]排除故障后,闭合开关S,当滑片P移动到某一个位置时,电流表的示数为0.2A,电压表的示数如图乙所示,电压表选用小量程,分度值0.1V,其示数为2V,则待测电阻的阻值为
(5)[8]闭合S1,断开S2时,定值电阻与电压表串联在电路中,电压表通过定值电阻与电源连通,电压表测电源电压为U1;闭合S1、S2时,待测电阻与定值电阻串联,电压表测待测电阻两端的电压,由串联电路电压的规律可知,定值电阻两端的电压
由欧姆定律和串联电路各处的电流都相等有
解得
12. 断开 左 10 0.3 变大 温度
【详解】(1)[1]在连接电路时,为保护电路,开关必须处于断开状态。
(2)[2]为保护电路,闭合开关前,滑动变阻器的滑片必须调节在阻值最大处,即最左端。
(3)[3] 根据绘制出的通过小灯泡的电流随其两端电压变化关系的图像可知,小灯泡两端电压为2.5V时的电流为0.25A,由欧姆定律知道,灯丝电阻为
[4]当灯泡的电压为1.5V时,对应的电流为0.2A,灯泡的功率为
P=U′I′=1.5V×0.2A=0.3W
(4)[5][6]由图2知道,当电压为0.5V时对应的电流大小为0.1A,由欧姆定律知道,对应的电阻大小
当灯泡的电压为1.5V时,对应的电流为0.2A时,同理,灯的电阻大小为7.5Ω;灯正常发光时(2.5V)的电阻大小为10Ω。所以,小灯泡灯丝的电阻随电压的增大逐渐变大,从物理学角度分析,造成这一现象的原因是小灯泡电阻受温度的影响。
13. 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
【详解】(1)[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)[2]为了保护电路,连接电路前,开关应处于断开状态。
(3)[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)[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。
[5]定值电阻阻值
(5)[6]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[7]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[8]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
14. 开关断路或接触不良 9 5000
【详解】(1)[1]电源电压为3V,则电路中的电流
由电路图知,电流要串联在电路中,选用小量程。滑动变阻器应一上一下与电流表串联,滑片向左滑动时,电流表示数变大,电源电压不变,据欧姆定律知,电路中的总电阻变小,变阻器接入电路的阻值变小,所以变阻器下端应接在左端。作图如下:
(2)[2]由电路图知,电压表测未知电阻两端的电压,电流表测电路中的电流,闭合开关,两电表无示数,则电路中出现断路。则电压表并联之外的电路出现断路。将电压表并联在变阻器两端,现电表仍无示数,则未知电阻及变阻器之外的电路有断开。将电压表并联在开关端,电压表有示数,说明此时电压表并联之外的电路是接通的,所以出现断路的是开关。
(3)[3]实验中,电流表选用小量程,对应的分度值为0.02A,由图乙知,电流表的示数为0.3A。未知电阻的阻值
(4)[4]由图丙知,开关S1接1时,电压表与R0串联连接,R0两端的电压
U0=U-UV=3V-2.5V=0.5V
电路中的电流
电压表的电阻
开关拉2时,电压表与RX串联连接,此时电路中的电流
RX两端的电压
UX=U-UV′=3V-2V=1V
RX的阻值
15. 5 减小误差
【详解】(1)[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)[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)[3]由可知,待测电阻的阻值为
[4]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)[5][6]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
16. 小王和小张 见解析 6 20Ω;2A 见解析
【详解】(1)[1]在连接电路及实验操作过程中小王和小张都不规范。
(2)[2]他们在连接电路时都将滑片置于变阻器的一端,即滑动变阻器接入电路中的电阻可能是最小为零,或者是最大。闭合开关,电表的指针偏转角度相同,接着在向变阻器另一端移动滑片的过程中,根据小王发现电路中两电表的示数均变小,可判断出闭合开关时,小王的滑动变阻器阻值为零;而小张却发现电路中两电表的示数均变大,可判断出闭合开关时,小张滑动变阻器的阻值最大。所以小王不规范的地方在于:在闭合开关前,滑动变阻器滑片位于阻值最小处。从以上还可以分析出小王电流表用0~3A量程,示数为1.2A,电压表用0~15V量程,示数为6V;小张电流表用0~0.6A量程,示数为0.24A,电压表所用0~3V量程,示数为1.2V。所以小张不规范的地方在于:在连接电路时,在无法估计电流、电压大小情况下两电表直接选择了较小量程。
(3)[3]由以上可知,闭合开关时,变阻器电阻为零,只有待测电阻Rx接入电路,电压表测电源电压,此时电压表示数为6V,则电源电压等于6V。
(4)[4][5]因为电源电压为6V,待测电阻Rx规格相同。根据小张、小王电路中两电表的示数变化情况。刚开始小张电路中滑动变阻器阻值最大,此时
Ix=I滑=0.24A
小张电路中待测电阻Rx的电压
Ux=1.2V
滑动变阻器两端电压
U滑=U-Ux=6V-1.2V=4.8V
滑动变阻器的最大电阻
小张选用的滑动变阻器规格为20;2A。
17. 连接电路时开关未断开 d、e 断路 11 滑片的位置不变 电阻箱R1 Ra-Rb 15
【详解】(1)①[1]由图甲可知,小明连接电路时,开关未断开。
②[2][3]闭合开关,移动滑动变阻器滑片,两电表均无示数,则可能是电路中存在断路,由题意可知,电压表的负接线柱接d时,电压表无示数,则说明d到电源的正极之间存在断路,而电压表的负接线柱接e时,电压表有示数,则说明e到电源的正极之间是通路,则故障原因是d、e之间出现了断路。
③[4]由题意可知,此时待测电阻两端电压为U=2.2V,由图乙可知,电流表选择小量程,分度值为0.02A,则此时电路中电流为I=0.2A,故由欧姆定律可得,待测电阻的阻值为
(2)[5][6]由电路图可知,将开关S接a时,电阻箱R1与滑动变阻器R2串联,调节电阻箱和滑动变阻器滑片P,使电流表示数为I,记下电阻箱阻值为Ra,则此时电路的总电阻为
R总=Ra+R2
将开关S接b,则此时待测电阻Rx、电阻箱R1与滑动变阻器R2串联,保持滑片的位置不变,调节电阻箱R1,使电流表示数仍为I,记下电阻箱阻值为Rb,则此时电路中的总电阻为
R′总=Rx+Rb+R2
[7]因两次实验中,电路中的电流相等,则两次实验中,电路中的总电阻相等,即
Ra+R2=Rx+Rb+R2
解得待测电阻的阻值为
Rx=Ra-Rb
[8]由欧姆定律可得,开关S接a时,电路中的电流为
开关S接b时,电路中的电流为
要使实验能成功,则
Ia≤Ib
即
Ra+R2≥Rx+Rb+R2
化简得
Ra≥Rx+Rb
因Rb的阻值最小可以取0,则
Ra≥Rx
由题意可知,Rx最大为15Ω,故可知
Ra≥15Ω
即电阻箱R1的阻值Ra不小于15Ω实验将保证能成功。
18. 灯泡断路 10 变化
【详解】(1)[1]用伏安法测小灯泡电阻时,电流表要串联在电路中,电压表要并联在灯泡两端测灯泡两端的电压,依题意可知,待测小灯泡额定电压为2.5V,没有超过3V,所以电压表接0~3V的量程,由乙图可知,通过小灯泡的电流没有超过0.6A,所以电流表接0~0.6A的量程,实物图连接如图所示:
(2)[2]由电路图可知,灯泡与滑动变阻器串联,当开关闭合后,发现小灯泡不亮,电流表无示数,串联电路无电流,则故障是断路,电压表示数接近电源电压,则故障是灯泡断路,电压表串联在电路中测电源电压。
(3)[3]由乙图可知,小灯泡额定电压为2.5V时,通过小灯泡的电流为0.25A,由可知,小灯泡正常工作时电阻为
(4)[4]I-U图像的斜率为电阻的倒数,由图像可知,小灯泡灯丝两端的电压增大时,图像的斜率变小,说明在变小,即电阻在变大,所以小灯泡灯丝两端的电压增大时,其电阻在变化且在变大。
19. 右 短路 0.18 15.2 C
【详解】(1)[1]为保证电路安全,闭合开关前,滑片P应位于阻值最大处,滑动变阻器接左下方接线柱,则闭合开关前,滑片P应置于滑动变阻器的右端。
(2)[2]闭合开关后,而电流表有示数,则电路中没有出现断路,而电压表无示数,电压表并联在待测电阻R两端,则故障原因可能是待测电阻R短路。
(3)[3]如图甲所示,电流表接的是小量程,在图乙中,电流表每一小格表示0.02A,即分度值为0.02A,故电流表示数为0.18A。
(4)[4]在这三次实验中,所测电阻分别为
为减小误差,取三次测量的平均值作为测量结果,待测电阻值为
(5)[5] A.S2闭合、S3断开时,电流表把灯泡短路,灯泡不发光;S2断开、S3闭合时,电流表把电阻短路;两个开关都闭合或断开时,电流表均无示数,测不出灯泡的正常工作时电流,故A不符合题意;
B.S2闭合、S3断开,电压表测电灯两端的电压,其上端为正极、下端为负极;S3闭合、S2断开,电压表测定值电阻R两端的电压,其上端为负极,下端为正极;电压表的两次接线方法相反,在不改变电路连接方式的情况下,无法进行测量,故B不符合题意;
C.通过调节滑动变阻器滑片位置,开关处于2的位置时,电压表测量的是灯泡正常发光时两端电压U0;保持滑动变阻器滑片位置不变,开关处于1的位置时,电压表测量的是灯泡和电阻串联后的两端电压U;则小灯泡的电流为
则小灯泡正常工作时的电阻为
故C符合题意;
D.开关处于1的位置,电流表把灯泡和电阻短路,电流表测量滑动电阻的电流;开关处于2的位置,电流表把小灯泡短路,测量的是通过电阻和滑动变阻器的电流,测不出灯泡正常发光时的电流,故D不符合题意。
故选C。
20. 最大 B 0.26 5 减小误差 再闭合开关S1
【详解】(1)[1]滑动变阻器要采取“一上一下”的连接方式,与待测电阻串联,如图
(2)[2]为保护电路,连接电路时,开关断开,并将滑动变阻器滑片置于阻值最大处。
(3)[3] A.若滑动变阻器断路,电路断路,电流表、电压表都无示数,故A不符合题意;
B.电流表示数没有,说明电路断开,电压表示数接近电源电压,说明电压表、电流表、滑动变阻器、开关与电源两极连通,所以电路故障可能是定值电阻断路,故B符合题意;
C.若Rx短路,电压表与Rx并联,电压表无示数,电流表有示数,故C不符合题意。
故选B。
(4)[4]由图知,电流表量程为,分度值为0.02A,读数为0.26A。
[5]则待测电阻
(5)[6]为了使结果更加准确,应多测几组电流、电压值,计算出多组Rx的值,然后求平均值,这样可以减小误差。
(6)①按电路图正确连接电路,闭合开关S,断开开关S1,读出电流表示数I1,此时电阻R0两端的电压即为电源电压
②[7]再闭合开关S1,电阻R0、Rx并联,读出电流表示数为电路总电流,因为电源电压不变,所以流过电阻R0电流不变,根据并联电路电流特点,流过电阻Rx的电流
③[8]电阻Rx的值
21. A 连接电路时没有断开开关 5.5 B 见解析
【详解】(1)[1][2]甲组同学接好最后一根导线,灯泡立即发出耀眼的光并很快熄灭,说明电流超过了小灯泡额定电流,滑动变阻器接入阻值很小,当滑动变阻器接在A处时,电阻为0,符合要求,此外电路中有电流,说明连接电路时,没有断开开关。
(2)[3]当电流I=0.4A时,滑动变阻器接入阻值为最小。此时小灯泡两端电压为3.8V,滑动变阻器两端电压
UP=U-UL=6V-3.8V=2.2V
此时滑动变阻器接入电路的阻值为
(3)[4]当他们做完第1次实验后做第2次,电压表示数变大,即小灯泡两端电压变大,则滑动变阻器两端电压变小,由于滑动变阻器下接线柱接B端,所以滑动变阻器的滑片向B端移动,电阻变小,电压变小。
(4)[5]小灯泡的电阻和温度有关,温度越高,电阻越大,小灯泡的电阻不是定值。所以用表格中的数据求出小灯泡电阻的平均值为8.1Ω不恰当。
22. 2 0.4 5 A
【详解】(1)[1]由图甲的电路图可知,电流表与滑动变阻器串联,滑动变阻器按照“一上一下”的接法,在上面两个接线柱上选择一个与电流表的负接线柱相连,如图所示:
(2)[2]如图丙所示,电压表选用小量程,分度值0.1V,根据指针所在位置可得电压表的示数为2V。
[3]如图丙所示,电流表选用小量程,分度值0.02A,根据指针所在位置可得电流表的示数为0.4A。
[4]因为电压表的示数为2V,电流表的示数为0.4A,根据欧姆定律可得待测电阻的阻值为
(3)[5] 用伏安法测量定值电阻的阻值,进行多次测量的目的是求平均值,减小误差。
故选A。
23. 断开 滑动变阻器断路 8 把滑片P移到阻值最小处(即最右端) 电流表示数I 见详解
【详解】(1)[1]为保护电路,在连接电路时,开关应断开。
(2)[2]电流表示数为零,可能断路,电压表有较大示数,说明电压表和电源直接相连,因为电压表和变阻器并联,所以故障可能是滑动变阻器断路。
(3)[3]排除故障后立即闭合开关,变阻器阻值最大,电压表示数2.4V,电流表示数0.3A,滑动变阻器最大阻值是
(4)[4][5][6]把滑片P移到阻值最小处(即最右端),电流表读数为I,总电压为
U=IRx
由上面实验知电源电压为
U=2.4V+0.3A×Rx
所以
IRx=2.4V+0.3A×Rx
解得
(5)[7]只进行了一次测量,可能存在误差,可以多测几次求平均值。
24.(1)
(2)见解析
(3)
【分析】根据题中“请你合理选用器材设计一个实验,较精确测出未知电阻Rx的阻值.”可知,本题考查设计实验测未知电阻的阻值.根据题目提供的器材,利用串联分压原理和欧姆定律设计实验步骤完成实验.
【详解】(1)由于电源电压为3V,而电阻Rx的阻值约为800Ω,根据欧姆定律电路中的电流太小.为了较精确测出未知电阻Rx的阻值,可以利用阻值与Rx相差不大的电阻箱串联,利用串联分压的知识测得Rx的阻值.电路如图所示:
(2)主要实验步骤及所需测量的物理量:
按照电路图连好电路,调整电阻箱的旋盘,使电压表的数值适当,记下电压表示数为,电阻箱的数值为.
(3)由电路图可知,未知电阻Rx与R2串联,通过R2的电流:,
未知电阻Rx两端的电压:Ux=U源-U0,
所以未知电阻的阻值:.
25. 10.2
2.4
0.24
10
【详解】(1)[1]因电源为两节干电池,故可知电源电压为3V,则电压表选择小量程,由图甲可知,滑动变阻器的滑片向右移动时,接入电路中的阻值变大,故可知滑动变阻器应接入左下接线柱,电路连接如下图所示
(2)[3]由图丙可知,电压表选择小量程,分度值为0.1V,故可知此时定值电阻两端电压为U=2.4V。
[4]电流表选择小量程,分度值为0.02A,故可知此时流过定值电阻的电流为I=0.24A。
[5]由欧姆定律可得,此时测得的定值电阻的阻值为
[2]由表中数据可得,测得的电阻的平均值为
26. a 若选择4.5伏的电源乙和滑动变阻器,电流表指针偏转范围过小,很难读出滑片在不同位置情况下三组明显差异的电流值(或只有选择电源甲,才能读出三组较明显差异的电流值) 10.5 54.5
【详解】①(a)[1]小华粗略估算的电流表指针偏转的大致范围为,电源电压为4.5V,因此电路中的电阻范围约为
故小华选择了10Ω的待测电阻A和“10Ω 2A”字样的滑动变阻器;小明只能选择 的待测电阻B和滑动变阻器,小明实验过程中电流表指针偏转的大致范围
在图上画出两个电流值,如图
(b)[2][3]根据上述电流表指针偏转的范围,小明应选择图a进行实验,理由是:若选择4.5V的电源乙和滑动变阻器,电流表指针偏转范围过小,很难读出滑片在不同位置情况下三组明显差异的电流值;只有选择电源甲,改变电源的电压,才能读出三组较明显差异的电流值。
②[4]在实验中,小华正确连接电路,实验步骤规范,闭合开关后,发现电流表的指针恰好指在0.22安刻度处,此时电路中的电流最小,电阻最大,电路的总电阻为
[5]小明采用图a,在实验中发现电流表的最大示数为0.22安,此时电路中电压最大为12V,则小明测得电阻B的阻值为
27. 小
2.2 6
【详解】(1)[1]由图甲可知,电压表并联在滑动变阻器两端,电路连接如图所示:
(2)[2]开关闭合前,应将滑动变阻器的滑片调到阻值最大处,避免电路闭合的瞬间,电路中电流过大,烧坏用电器,所以此时电路中电阻最大,电流最小。
(3)[3]由图丙可知,电压表选择0~3V的量程,所以此时电压表的示数为2.2V。
(4)[4]由图甲可知,未知电阻和滑动变阻器串联接入电路中,当电路中的电流为0.5A时,滑动变阻器两端电压为0,电路中只有位置电阻Rx接入电路中,此时电源电压
①
当电路中电流为0.1A时,滑动变阻器两端电压为2.4V,此时滑动变阻器接入电路中的阻值
此时电源电压
②
电源电压不变,联立①②可得未知电阻的阻值Rx=6Ω。
28. 见解析 定值电阻断路 0.26 5 开关S、S2闭合、S1断开
【详解】(1)[1]电流表、定值电阻、滑动变阻器、开关、电源串联在电路中,电压表与电阻并联,电源为两节新干电池,电源电压为3V,所以电压表的量程为0~3V,根据图1知滑动变阻器接左下接线柱;电路中的电流为
所以电流表选用0~0.6A,见下图
(2)[2]闭合开关发现电流表几乎无示数,说明电路可能断路发生,电压表示数接近电源电压,说明电压表、电流表、滑动变阻器、开关与电源连通,所以故障为定值电阻断路。
(3)[3][4]由图2知,电流表选用小量程,分度值为0.02A,读数是0.26A;本次测得未知电阻Rx的阻值为
(4)①闭合开关S、S1,断开开关S2,电路为串联电路,电压表测量电源电压,电压表示数为U1,即电源电压为U1;
②[5]开关S闭合、S1断开、S2闭合时,电路仍为串联电路,电压表测量R0两端电压,电压表示数为U2,即R0两端电压为U2;
③[6]根据串联电路两端的电压等于各分电压之和可知:Rx两端的电压
Ux=U1﹣U2
由于串联电路各处的电流相等,则电路电流
由可得待测电阻的阻值
29. U总﹣I额R0 不动 测出灯泡两端电压U
【详解】(1)[1]测量小灯正常发光时的电阻,应使小灯泡在额定电流下工作,当闭合开关S、S1,电压表测量R和小灯泡两端的总电压,调节滑动变阻器滑片,使电路电流为I额时,电压表的示数为U总﹣I额R0;
(2)[2][3]断开S1,闭合S、S2,滑动变阻器滑片不动,测出灯泡两端电压U;
(3)[4]小灯泡正常发光时的电阻
30. A 0.3 8.3
【详解】(1)[1] 为保护电路,连接电路时,开关应断开,滑动变阻器按“一上一下”的原则串联在电路中,如图所示
(2)[2] 闭合开关后,移动滑动变阻器的滑片,电压表如乙图所示,量程为0∼3V,分度值为0.1V,示数为2.0V,此时小灯泡两端的电压小于额定电压2.5V,不能正常发光,为使小灯泡正常发光,应增大小灯泡两端电压到额定电压2.5V,根据串联电路的分压原理,应减小滑动变阻器两端电压,滑片向A端移动,直至小灯泡正常发光,电压表示数为2.5V。
(3)[3] 小灯泡正常发光时,电流表示数如图丙所示,量程为0∼0.6A,分度值为0.02A,示数为0.3A。
[4]由欧姆定律可知
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