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特殊方法测电阻专题训练(含答案详解)九年级全一册同步课时讲义(人教版)
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人教版九年级物理同步教辅之知・讲・练
第十七章 《欧姆定律》知・讲・练
特殊方法测电阻专题训练
一、单选题
1.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。则下列四个选项中,Rx的表达式正确的是( )
A. B.
C. D.
2.某同学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.
3.在如图所示的电路中,电源电压均保持不变,R为最大阻值已知的滑动变阻器,R0为阻值已知的定值电阻,在不拆接电路的前提下,不能够测出待测电阻Rx阻值的是( )
A. B.
C. D.
4.为了测出未知电阻上的阻值,某同学设计了如图所示的四种电路,其中可行的是(电阻R0阻值已知,电源电压未知且不变,滑动变阻器最大阻值未知)( )
A.(1) (2) B.(3) (4)
C.只有(2)正确 D.只有(3)正确
5.已知电源电压恒定,下列电路图中不能比较两电阻大小的为( )
A. B.
C. D.
6.如图所示,电路中R0为已知电阻,图中不能测量出电阻R的电阻值的电路是( )
A. B.
C. D.
7.如图所示,已知电源电压不变,为了比较电阻和的大小,四位同学分别设计了如下的电路,其中可行的是( )
A.只有(1)(2) B.只有(2)(3)
C.只有(2)(3)(4) D.只有(1)(2)(3)
8.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.
9.图示电路中(R0阻值已知, 表示电阻箱,电源电压恒定),能求出Rx阻值的是( )
A.①②④ B.②③④ C.①②③④ D.①③④
10.待测电阻Rx的阻值约为500Ω。提供的器材有:两节新干电池;电压表(量程为0~3V、0~15V)、电流表(量程为0~0.6A、0~3A)、滑动变阻器R1(10Ω 1A)、电阻箱R2(0~999Ω 5A)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Rx阻值的有几个?( )
A.1个 B.2 个 C.3 个 D.4 个
11.在电学实验中,电流表的内阻几乎为零,但实验室中有一种小量程电流表,其内阻不为零,在处理这种电流表时,可看成是一个无内阻的电流表A和一个电阻RA串联(如图中虚线框所示)要测量一只这种电流表的内阻R的阻值,电路设计如图所示,电源电压不变,R1:R2=1:2,当S1闭合S2断开时,电流表示数I1=0.15A,R1消耗的电功率为P1;当S1断开S2闭合时,电流表示数为I2,RA消耗的电功率为0.1W,R2消耗的电功率为P2;且P1:P2=9:8,则下列说法正确的是( )
A.I2=0.225A B.RA=20Ω C.U=3V D.P1=0.3W
12.如图所示,是某同学用效替代法测量未知电阻Rx的阻值的电路图;其中电源电压恒定不变,R0是符合实验要求的变阻箱,R是滑动变阻器。下列是她的实验过程记录,请选出正确的操作顺序( )
①只闭合开关Sx,将滑片P移至某一适当位置记下电压表示数U
②将滑片P滑至b端,只闭合开关Sx,将滑片P移至某至一适当位置记下电压示数U
③只闭合S0,移动滑片P并调节变阻箱R0接入电路的阻值,使电压表示数仍为U,则Rx=R0
④只闭合S0,只调节变阻箱R0接入电路的阻值,使电压表示数仍为U,则Rx=R0。
A.①③ B.①④ C.②④ D.②③
二、多选题
13.现利用一块电流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电源(电压保持不变)、电流表,并连接了实验电路,如图所示。进行如下操作:①闭合S1、断开S2,记录电流表的示数I1;②闭合S1和S2,记录电流表的示数I2。则下列判断正确的是( )
A.I1>I2 B.电源电压U=I2R0
C. D.
14.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.
15.以下电路图中,R0的阻值已知,能测出RX阻值的是( )
A. B.
C. D.
16.以下方法中电源电压均保持不变,R0为已知阻值的定值电阻,滑动变阻器的最大阻值也是R0,那么能够测出未知电阻RX的阻值的方法是( )
A.如图1,先只闭合开关,测出RX两端电压UX,再闭合开关测出电源电压 U,则电阻
B.如图2,先闭合开关,开关分别接a和b,测出电流 、 ,则电阻
C.如图3,先将滑片移到最右端后闭合开关,此时,测出电流I;再将滑片移到最左端时,测出电流 IX,则电阻
D.如图4,先断开所有开关调节滑动变阻器阻值为最大值,再闭合开关,断开开关,调节滑动变阻器到适当位置,测出RX两端电压 ;然后保持滑动变阻器滑片位置不动,断开开关、闭合开关,调节电阻箱的阻值为,使电压表的示数为 ,则
17.以下四图从左到右对应下面四个选项,电源电压均保持不变。R0为已知阻值的定值电阻,滑动变阻器的最大阻值也是R0,那么能够测出未知电阻RX的阻值的方法是( )
A.先只闭合开关,测出两端电压,在闭合开关测出电源电压,则电阻
B.先闭合开关,再将开关分别接和,测出电流、,则电阻
C.先将滑片移到最右端后闭合开关,此时,测出电流;再将滑片移到最左端时,测出电流,则电阻
D.先断开所有开关调节滑动变阻器阻值为最大值,在闭合开关,断开开关,调节滑动变阻器到适当位置,测出两端电压;然后保持滑动变阻器滑片位置不动,断开开关、闭合开关,调节电阻箱的阻值为,使电压表的示数为,则
三、实验题
18.用如图1所示的电路可以测量一个未知电阻的阻值,其中Rx为待测电阻,R为电阻箱,S为单刀双掷开关。某同学用该电路进行实验,主要步骤有:
A.把开关S接b点,调节电阻箱,使电流表的示数为I;
B.读出电阻箱的示数R;
C.把开关S接a点,读出电流表的示数为I;
D.根据电路图,连接实物,将电阻箱的阻值调至最大;
(1)上述步骤的合理顺序是___________(只填写序号);
(2)电路中接入电阻R0的目的是___________;
(3)在步骤A中,若电阻箱调节好后示数如图2所示,则待测电阻的阻值为___________Ω;
(4)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”);
(5)小亮设计了图3的电路测Rx的阻值。与图1的方法比较,你觉得图3最显著的优点是:___________。
19.某校两个物理课外活动小组完成了以下两项任务:
(1)第一小组采用如图甲所示的电路测量其中一个电阻Rx的阻值。
①电源电压约为2V~3V且保持不变,Rx的阻值约为10Ω,滑动变阻器最大阻值为Rm=10Ω。在连接完电路后发现导线A、B、C、D中有一根连接错误,这根导线是 _____;
②改正连接错误并闭合开关后,第一小组的小云同学发现电压表始终无示数,经检查确定电压表已损坏,她灵机一动,在未添加其它器材的条件下,利用如图甲所示的原有电路,移动滑动变阻器的滑片P到两个端点,分别测量了两次电流值,并依次记录为I1和I2(I1<I2),则被测电阻Rx的阻值的表达式为Rx=_____(用Rm、I1、I2表示)。
(2)第二小组采用如图乙所示的电路测量另一个电阻R′x的阻值,其中电源电压恒定不变。
①他们的测量步骤如下:
第1步:将R′x接在电路中A、B两点间,闭合开关S,调节滑动变阻器的滑片P至适当位置,此时电压表的示数如图丙所示;断开开关S,移走R′x;
第2步:再将电阻箱R接在A、B两点间,闭合开关S,保持滑动变阻器的滑片P位置不变,调节电阻箱使电压表的示数仍如图丙所示,此时电阻箱接入电路中的阻值为R=40Ω,则第二小组测得的R′x的阻值为 _____。
②在第2步中,若第二小组的同学无意中将滑动变阻器的滑片P向右移了少许,设滑片P的右移使滑动变阻器接入电路的阻值增大了4Ω,则他们测得的R′x的阻值 _____。
A.将保持不变
B.将偏小4Ω
C.将偏大4Ω
D.将偏大8Ω
20.如图甲所示是测量定值电阻R阻值的实验电路,器材可以满足实验要求。
(1)同学们按照电路图正确连接电路后,闭合开关前滑动变阻器滑片应该移到最______端。闭合开关后,在滑动变阻器滑片的过程中,发现电流表示数始终为零,电压表示数为3V并保持不变。其原因可能是______;
(2)故障排除后,闭合开关,移动滑动变阻器滑片,当电压表示数为1.6伏时,电流表实数如图乙,由乙图可知示数为______安,此时Rx的电阻为______欧;
(3)改变电阻Rx、两端的电压进行了三次测量,你认为下列实验中多次测量的目的与本实验相同的是______(填序号);
A.探究重力大小与质量的关系 B.测量物体的长度 C.研究杠杆的平衡条件
(4)同学们又设计了两种测量方案,方案中定值电阻的阻值为R0;
①方案一:闭合开关S,如果电压表V1和V2的读数分别为U1和U2,则电阻Rx的阻值表达式为Rx=______;
②方案二:电路中Rx≠R0,将开关S接到a,读出电流表的示数I1,在将开关S接到b,读出电流表的示数I2;由I1R0=I2Rx可得,则该结果______(选填“正确”或“不正确”)。理由:______。若将方案二中的R0换成电阻箱,该实验电路______(选填“能”或“不能”)测量Rx的阻值;若将方案二中的变阻器换成电阻箱,电源电压恒定,该实验电路______(选填“能”或“不能”)测量Rx的阻值。
21.小明用图甲所示的电路,做伏安法测定值电阻实验。
(1)按图甲连接电路,闭合开关,调节滑动变阻器滑片后,电流表示数为0.3A,此时电压表的示数如图乙所示,则定值电阻Rx的阻值为________Ω;
(2)为了使测量结果更准确,小明进行了多次测量,记录了每次测量中电压表和电流表的数值,计算出每次测量所对应的Rx的阻值,再求Rx的平均值;
(3)小明又设计了另一种测量电阻Rx的方案,电路图如图丙所示,电路中定值电阻R0的阻值已知,电源电压未知。请你完善下列相关操作步骤,并写出电阻Rx的表达式;
①断开S1,闭合S、S2,用电压表测________两端电压,读出电压表示数为U1;
② ________(填各开关的状态),用电压表测Rx两端电压,读出电压表示数为U2;
③电阻Rx的阻值表达式为Rx________ (用U1、U2、R0表示)。
22.在电学实验操作实践课中,同学们进行了如下的实践操作:
(1)小明在“探究电流与电压的关系”时,经小组讨论,由图甲改进为图乙是为了保证待测元件在实验过程中的________保持不变;
(2)连接好电路,闭合开关后发现,无论怎么移动滑动变阻器滑片,电流表指针无偏转,电压表指针指向最右端,则电路中的故障可能是________(填字母);
A.开关断路
B.滑片接触不良
C.电阻断路
D.电流表短路
(3)小明排除故障后,用图乙继续探究“电流与电阻的关系”时,先将5Ω电阻R接入电路,调节滑动变阻器,使电压表的示数为2V,记录电流表示数;再将5Ω电阻换成10Ω电阻,滑动变阻器滑片此时应向________(选填“左”或“右”)移动,直至电压表示数为________V时记录电流表示数;
(4)小明完成上述探究活动后,想测量一只未知电阻Rx。发现电压表被别的同学拿走了,于是他借助个已知电阻R0,设计了如图丙所示的电路来测量电阻Rx。移动滑动变阻器的滑片,多次实验,分别记录每次实验中电流表A1、A2的示数为I1和I2,如下表所示。
次数
1
2
3
4
I1/A
0.2
0.4
0.6
0.8
I2/A
0.4
0.8
1.2
1.6
若R0=20Ω,由表格中的数据可求Rx的阻值是________Ω,并依表格数据在图丁画出I1和I2关系的图像_________。
23.课外兴趣小组要测量一个未知电阻的阻值,现有下列器材:电源、两个相同的电流表,一个阻值为30Ω的定值电阻R0、开关、导线若干。兴趣小组同学们开动脑筋,积极思考,设计出了一个测量Rx的方法。
(1)同学们设计出的测量电路图如图甲所示,请根据电路图把图乙中未完成的实物图连接补充完整;_________
(2)小组同学连接完最后一根导线后闭合开关,立即看到电流表A2的指针左偏,造成该现象的原因是:_____;
(3)正确连接电路后闭合开关,调节滑动变阻器的滑片,使两个电流表的读数如图丙所示,可计算出被测电阻Rx=_____Ω。
24.学习小组想用不同方法测量未知电阻Rx的阻值,他们分成甲、乙两组分别进行实验:
(1)甲组设计了如图甲所示的电路图,请用笔画线代替导线将实物电路图乙连接完整(要求滑片P向右滑动时电路中的电流变大);_______
(2)乙小组设计实验电路图如图丙所示(其中电阻R1=8Ω)
①根据电路图连接好电路,闭合开关S,发现电流表A1的示数为零,电流表A2的示数正常,若只有R1或R2中的一处发生故障,则故障是______(“R1短路”、“R1断路”或“R2短路”);
②故障排除后,闭合开关S得到电流表A2的示数I2=0.48A,电流表A1的示数如图丁所示;则:I1=______A,乙小组所测待测电阻Rx=______Ω。
25.如图甲所示是“探究电流与电压、电阻关系”实验的实物连接图;
实验次数
1
2
3
4
电压/V
0.5
1.0
1.5
2.0
电流/A
0.10
0.20
0.30
0.40
(1)在探究电流与电压的关系时,闭合开关,保持a、b间的电阻不变,移动滑动变阻器滑片的位置,测出对应的电流和电压,请根据表中的实验数据在图乙中画出电流随电压变化的图像___________。分析图像可以得出结论:导体的电阻一定时,导体的电流和两端的电压成___________;
(2)在探究电流与电阻的关系时,实验操作过程中如果只是把a、b间电阻由10Ω换成15Ω后,为保持___________表的示数不变,应将滑动变阻器的滑片向___________(选填“左”或“右”)移动;
(3)已知定值电阻的阻值为R,在电流表损坏的情况下,聪明的小聪设计如图丙的方法去测量未知电阻Rx的阻值:
①只闭合S1,读出电压表示数U1;
②只闭合S2,读出电压表示数U2,表达式Rx=___________。(用已知量和测量的量表示)
26.利用图甲所示的电路测量未知电阻Rx的阻值,阻值大约为5Ω。
(1)请你根据电路图用笔画线代替导线,将图乙的实验电路连接完整______,该实验原理是 _____;
(2)闭合开关,发现电压表和电流表均无示数,小明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,只有一个元件故障,该故障是 _____;
(3)排除故障后,调节滑动变阻器,记录多组数据,画出了待测电阻Rx的I﹣U图像,如图所示,由图像可知Rx=_____;
(4)下列实验电路图中,不能够得出定值电阻Rx阻值的电路是 _____。
A. B. C. D.
27.实验室备有下列器材:
A.待测定值电阻Rx:阻值在7~9Ω之间
B.滑动变阻器:最大阻值500Ω
C.滑动变阻器:最大阻值10Ω
D.定值电阻R0:阻值10Ω
E.电流表A:测量范围0~0.6A,0~3A
F.电源:电源电压U恒为4V
G.单刀双掷开关(双向开关)S及导线若干
为了较精确地测出待测电阻Rx的电阻,小聪、小亮和小英共同设计了如图所示的电路。
(1)在他们设计的电路中,电流表的量程应选______A,滑动变阻器应选______(填器材前面的序号字母);
(2)小亮设计的实验操作主要步骤是:
Ⅰ、将开关掷向a,移动滑片P至某一位置,使A表的指针指到表盘上某一适当位置;读出电路稳定后A表的示数记为I1;
Ⅱ、将开关掷向b,______(选填“保持”或“移动”)滑片P的位置,A表的指针指到表盘上另一适当位置,读出电路稳定后A表的示数记为I2;
(3)按正确的操作,他们测出了步骤Ⅰ、Ⅱ中A表的示数。请你写出用测得的物理量I1、I2和已知物理量U、R0表示Rx的表达式:Rx=______。
参考答案:
1.C
【详解】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
电阻Rx的电流
电阻R0与电阻Rx并联,则电阻Rx的电压等于电阻R0的电压,即
则电阻Rx的阻值
故C正确,ABD错误。
故选C。
2.B
【详解】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。
3.A
【详解】A.滑动变阻器滑片移动时,电压表只能测出电路两端的总电压,无法求出两电阻串联时的各自电压,无法求出待测电阻,故A符合题意;
B.由电路图可知,先把滑片移到最左端,滑动变阻器阻值全部接入电路,滑动变阻器与待测电阻串联,测出电路电流I,则电源电压为
U=I(R0+Rx)
把滑动变阻器滑片移到最右端,只有Rx接入电路,由电流表测出电路电流I',则电源电压为
U=I'Rx
可以求出未知电阻的阻值为
故B不符合题意;
C.由电路图可知,开关S、S1闭合时,电路为Rx的简单电路,电压表测电源两端的电压U;当开关S闭合、S1断开时,R0与Rx串联,电压表测Rx两端的电压Ux,串联电路中各处的电流相等,所以
可以求出未知电阻的阻值为
故C不符合题意;
D.两电阻并联,断开开关S1时,电流表测量R0的电流I1,电源电压为
U=I1R0
闭合开关S1时,电流表测量干路电流I,通过Rx的电流为
Ix=I﹣I1
可以求出未知电阻的阻值为
故D不符合题意。
故选A。
4.B
【详解】(1)只闭合S1时,R0和Rx串联,读出电流表的示数为I;同时闭合S1和S2时,R0和电流表短路,无法读出电流表的示数。所以,无法利用并联分流来测量未知电阻;
(2)当如图所示开关拨到左侧时,电压表测量R0的电压;当开关拨到右侧时,电压表的正负接线柱反接,无法测量Rx的电压,无法利用串联分压来测量未知电阻;
(3)先把滑动变阻器的划片移到最左端,把S2拨到上方,闭合S1,此时电压表测量电源电压,记下电压表的示数为U;断开S1,把滑动变阻器的划片移到某一位置时,再闭合S1,记下电压表的示数为U0;断开S1,保持划片的位置不变,把S2拨到下方,再闭合S1,记下电压表的示数为Ux;设两次滑动变阻器接入电路的阻值为R,由串联分压可知
则
根据电源电压不变可知
把代入上式,解得
(4)先把滑动变阻器的划片移到最左端,闭合S,,记下电流表的示数为I;断开S,再把滑动变阻器的划片移到最右端,闭合S,记下电流表的示数为I/,电压表的示数为U;由电源电压不变可知
IRx= I/Rx+U
则
综上所述,(3)(4)能测出未知电阻上的阻值。
故选B。
5.A
【详解】A.由电路图可知,R1与R2并联,电流表测干路电流,电压表测电源两端的电压,由可求电路的总电阻,但无法比较两电阻的阻值大小,故A符合题意;
B.由电路图可知,R1与R2串联,电压表V1测R1两端的电压,电压表V2测R2两端的电压,因串联电路中各处的电流相等,所以由可知,电阻两端的电压较大的其阻值大,故B不符合题意;
C.由电路图可知,开关S1、S2闭合时,电路为R1的简单电路,电流表测电路中的电流I1,则;开关S1闭合、S2断开时,R1与R2串联,电流表测电路中的电流I2,则电路的总电阻,因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,所以
可以通过比较和大小即可比较两电阻的大小,故C不符合题意;
D.由电路图可知,R1与R2串联,电压表V1测电源电压U,电压表V2测R1两端的电压U1,由串联电路的电压特点可得,R2两端的电压U2=U﹣U1,因串联电路中各处的电流相等,所以由可知,电阻两端的电压较大的其阻值大,故D不符合题意。
故选A。
6.D
【详解】A.由图可知,电路中R0与R串联,电流相等,电压表可以分别测出电路中R0与R两端的电压,先根据欧姆定律计算R0的电流,R的电流与R0的电流相等,再根据欧姆定律可计算出R的电阻值,故A不符合题意;
B.由图可知,电路中R0与R并联,电压相等,电流表可以分别测出电路中R0与R的电流,先根据欧姆定律计算R0的电压,R的电流与R0的电压相等,再根据欧姆定律可计算出R的电阻值,故B不符合题意;
C.由图可知,可知直接测出R两端的电压和电流,可直接利用欧姆定律可计算出R的电阻值,故C不符合题意;
D.由图可知,电路中R0与R并联,电流表测量两个电阻的总电流,无法测量或计算出R的电流和电压,所以无法测量R的电阻值,故D符合题意。
故选D。
7.D
【详解】(1)两个电阻串联,电压表V1测量电阻串联的总电压,电压表V2测量电阻R1两端的电压,根据串联电路电压的规律,电阻R2两端的电压等于电压表V1和V2的示数之差,这样就可以得到两个电阻两端的电压,根据电压的大小就可以比较电阻的大小,故(1)符合题意。
(2)两个电阻串联,两个电压表分别测量两个电阻两端的电压,根据电压的大小就可以比较出电阻的大小,故(2)符合题意。
(3)由电路图可知,闭合S1、S2时,电路为R1的简单电路,电流表测电路中的电流,根据欧姆定律表示出电源的电压;闭合S1、断开S2时,两电阻串联,电流表测电路中的电流,根据电阻的串联和欧姆定律表示出电源的电压,利用电源的电压不变建立等式,通过比较电压之间的关系得出电阻的大小关系,故(3)符合题意。
(4)由电路图可知,开关S闭合时,两电阻并联,电压表测电源两端的电压,电流表测量干路电流,只能测出电路的总电阻,不能求出或测出电阻R1、R2的阻值,因此无法比较两电阻阻值的大小,故(4)不符合题意。
故选D。
8.C
【详解】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。
9.A
【详解】根据图①电路图,先将电阻箱接入阻值为0,则电压表示数为电源电压U,再将电阻箱接入某一阻值R0,读出电压表示数为U1,则电阻箱两端的电压为,根据串联电路电流规律及欧姆定律可得
变形可得
故①可以测出Rx的阻值;
根据图②电路图,可将单刀双掷开关先后置于1、2位置,电流表分别测得通过R0、Rx电流为I1、I2,由欧姆定律,电源电压一定,则
变形可得
故②可以测出Rx的阻值;
根据图③电路图,闭合开关,只能测出两电阻并联时的总电流,无法测量分电流,故③不能测出Rx的阻值;
根据图④电路图,先将单刀双掷开关置于1位置,移动滑动变阻器的滑片到适当的位置,读出电压表示数为,再将单刀双掷开关置于2位置,改变电阻箱接入的阻值,直到电压表的示数为不变,记下此时电阻箱接入的阻值为R,根据欧姆定律,电源电压一定,则两次接入的总电阻不变,所以,故④可以测出Rx的阻值。
综合上述分析,故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
10.A
【详解】①由电路图可知,闭合总开关,单刀双掷开关可以使电压表分别测量Rx两端电压和电源电压,根据串联电路特点可知电阻箱两端电压,已知电阻箱的阻值和两端电压,根据欧姆定律即可求出电路中的电流,最后利用即可求出被测电阻,由于电阻箱的阻值变化范围比较大,可以改变电阻箱连入电路的电阻,从而多次测量求平均值减小误差,故能准确测出Rx阻值;
②由电路图可知,被测电阻和滑动变阻器串联,电压表测量电阻Rx两端电压,电流表测量通过电路的电流,电源的电压为3V,当滑动变阻器接入电路中的电阻为零时,电路中的电流
小于电流表的分度值0.02A,电流表无法测出电流大小其大小,也就无法测出Rx的阻值;
③由电路图可知,闭合总开关,当单刀双掷开关与Rx连接,读出电流表示数,当单刀双掷开关与R2连接,保持滑动变阻器的滑片不动,调节R2的阻值,使电流表示数与原来的示数相同,读出电阻箱R2值,即为Rx的阻值,由于R1的最大阻值和R2的阻值相差太大,R1的滑片滑动对电路中的电表示数基本上没有影响,所以不能多次测量;即不能准确测Rx阻值;
④由电路图可知,闭合总开关,当单刀双掷开关与Rx连接,电压表测量Rx两端电压,读出电压表示数;当单刀双掷开关与R2连接,保持滑动变阻器的滑片不动,调节R2的阻值,使电压表示数与原来的示数相同,读出电阻箱R2值,即为Rx的阻值,由于R1的最大阻值和R2的阻值相差太大,R1的滑片滑动对电路中的电表示数基本上没有影响,所以不能多次测量,即不能准确测Rx阻值。
综上,可以较准确地测出Rx阻值的是①。
故选A。
11.A
【详解】A.当S1闭合S2断开时,R1与RA串联,电流表测电路中的电流;当S1断开S2闭合时,R2与RA串联,电流表测电路中的电流因P1:P2=9:8,且R1:R2=1:2,所以,由P=I2R可得
解得
故A错误;
B.RA的电阻值
故B错误;
C.因电源的电压一定时,电路中的电流与总电阻成反比,所以
解得
R1=10Ω
R2=2R1=20Ω
电源的电压
U=I(RA+R1)=0.15A(10Ω+10Ω)=3V
故C正确;
D.R1消耗的电功率
故D错误
故选C。
12.C
【详解】只闭合Sx和只闭合S0时,被测电阻Rx和变阻箱R0分别与滑动变阻器串联,保持滑动变阻器连入阻值不变,由串联电路特点和欧姆定律可知,当电压表示数相等时,待测电阻Rx和电阻箱R0的阻值是相等的;所以,正确的操作为②、④。故选C。
【点睛】本题中最容易被忽略的是闭合开关前,变阻器需要打在最大阻值处。
13.BC
【详解】A.闭合S1、断开S2时,R0和Rx串联,此时电路电流
闭合S1和S2时,R0工作,Rx短路,此时电路电流
所以
I1
故A错误;
B.闭合S1和S2时,R0工作,Rx短路,此时R0两端电压等于电源电压,可得电源电压
U=I2R0
故B正确;
CD.闭合S1、断开S2时,R0和Rx串联,此时电路的总电阻为
所以Rx的阻值为
故C正确,D错误。
故选BC。
14.ABD
【详解】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。
15.BCD
【详解】A.由图可知R0和RX并联,电压相等,根据电压表可以知道Rx的电压,但无法确定Rx的电流,所以该电路图没法测量RX阻值,故A不符合题意;
B.由图可知R0和RX串联,电流相等,电压表测的是总电压,电流表测的是电路中的电流,根据公式可得出R0的电压,根据串联电路电压的规律可得到RX的电压,根据公式可以得到RX阻值,故B符合题意;
C.由图可知R0和RX串联,电流相等,电压表V1可以测出R0的电压,根据公式可以得到电路中的电流,电压表V2可以测出Rx的电压,根据公式可以得到RX阻值,故C符合题意;
D.由图可知R0和RX并联,电压相等,电压表A1可以测出R0的电流,根据公式可以得到Rx的电压,电压表A2可以测出Rx的电流,根据公式可以得到RX阻值,故D符合题意。
故选BCD。
16.ABD
【详解】A.如图1,先只闭合开关,此时两电阻串联,测出RX两端电压UX,再闭合开关,此时被短路,电压表测的是电源电压U,根据串联电路分压规律可得
则
故A符合题意;
B.如图2,先闭合开关,开关分别接a测的是通过的电流,开关分别接b,测的是干路电流测出电流,根据并联电路分流的规律可得
则
故B符合题意;
C.先将滑片移到最右端后闭合开关,此时,此时两电阻串联,测出电流I,则电源电压为
①
再将滑片移到最左端时时,电路中只有,测出电流I,则电源电压为
②
联立①②解得
故C不符合题意;
D.如图4,先断开所有开关调节滑动变阻器阻值为最大值,再闭合开关,断开开关,调节滑动变阻器到适当位置,测出RX两端电压
然后保持滑动变阻器滑片位置不动,断开开关、闭合开关,调节电阻箱的阻值为,使电压表的示数为,则
故D符合题意。
故选ABD。
17.ABD
【详解】A.如图,先只闭合开关,测出两端电压,再闭合开关测出电源电压U,两电阻串联,电流相等,即
则电阻
故A符合题意;
B.如图,先闭合开关,再将开关分别接a和b,测出电流、,则为通过支路的电流,为干路电流,由并联电路电压相等
得
故B符合题意;
C.由电路图可知,先把滑片移到最右端,滑动变阻器阻值全部接入电路,,滑动变阻器与待测电阻串联,测出电路电流,因为I,所以电源电压
U①
把滑动变阻器滑片移到最左端,此时,即只有接入电路,由电流表测出电路电流,因,所以电源电压
U②
由①②可以求出
故C不符合题意;
D.如图,先断开所有开关调节滑动变阻器阻值为最大值,再闭合开关,断开开关,调节滑动变阻器到适当位置,测出两端电压;然后保持滑动变阻器滑片位置不动,断开开关、闭合开关,调节电阻箱的阻值为,使电压表的示数为。则,故D符合题意。
故选ABD。
18. DCAB 保护电路 2010 等效替代法 能多次测量求平均值减小误差
【详解】(1)[1]本题的测量思路是等效替代的思想,即先把开关S接a点,读出电流表的示数为I(此电流为Rx、R0共同作用的效果);然后再把开关S接b点,调节电阻箱,使电流表的示数仍变为原来的数值I(此电流为R、R0共同作用的效果),既然Rx和R0共同作用的效果与R、R0共同作用的效果相同,则
即,这里用电阻箱R等效替代了待测电阻Rx,故正确的顺序应为DCAB。
(2)[2]电路中若没有R0,待测电阻的阻值较小时,会造成电路中电流过大,烧坏电流表和电源,故电路中接入电阻R0的目的是保护电路。
(3)[3]根据图2的指针位置可知
(4)[4]本实验中利用了电阻箱R阻值等效替代了待测电阻Rx,应用了等效替代法。
(5)[5]小亮设计电路中有滑动变阻器,可以进行多次测量,求平均值,可以减小误差。
19. D ×Rm 40Ω D
【详解】(1)[1]由图可知,D导线应接在待测电阻Rx左端接线柱,接在右端会使电压表和Rx短路,所以D导线连接错误。
[2]第一步:将变阻器的滑片移动到最左端,记下电流表示数为I1;
第二步:将变阻器的滑片移动到最右端,记下电流表示数为I2;
在第一步的操作中,待测电阻和Rm串联,由电阻的串联和欧姆定律,电源电压为
U=I1(Rx+Rm)
在第二步的操作中,滑动变阻器的阻值为0,所以电路为待测电阻Rx的简单电路,根据欧姆定律可得,电源电压为
U=I2Rx
联立以上两个式子可得
(2)[3]根据题意可知,这是使用“等效替代法”得到待测电阻R′x的阻值,待测电阻的阻值等于电阻箱接入电路中的阻值,即
R′x=R=40Ω
[4]由丙图可知,电压表的量程为0~3V,分度值为0.1V,根据指针所在位置可得,电压表的示数为2V,如果向右移动滑片,则此时变阻器接入电路的电阻变大,由分压原理可得,变阻器未移动时接入电路的阻值为
因为滑片P的右移使滑动变阻器接入电路的阻值增大了4Ω,所以此时滑动变阻器接入电路的阻值为
R'滑=20Ω+4Ω=24Ω
根据分压原理可得
所以此时测得R′x的阻值为
Rx=2R'滑=2×24Ω=48Ω
48Ω﹣40Ω=8Ω
即他们测得的R′x的阻值将偏大8Ω,综上所述,ABC不符合题意,D符合题意。
故选D。
20. 右 电阻Rx断路 0.5 3.2 B 不正确 开关S由a拨到b时,电阻R0和RX两端的电压不相等 能 能
【详解】(1)[1][2]闭合开关前,应将滑动变阻器调到最大阻值处以起到保护电路的作用,故滑动变阻器的滑片应移动到最右端。闭合开关后,电流表示数为0,说明该电路断路;电压表示数为3V且保持不变,说明与电压表并联的电路部分出现了断路,故原因可能是电阻Rx断路。
(2)[3][4]由图乙可知,电流表选择小量程,示数为0.5A。此时电压表示数为1.6V,由欧姆定律得,此时Rx的电阻为
(3)[5]在测量定值电阻R阻值的实验中,进行三次测量是为了取平均值,减小误差;属于测量性实验。测量物体的长度也是测量性实验,多次测量的目的也是取平均值减小误差。但探究重力大小与质量的关系、研究杠杆的平衡条件都属于探究性实验,多次测量的目的是避免实验偶然性,寻找普遍规律。故B符合题意,AC不符合题意。
故选B。
(4)①[6]方案一的电路中,没有电流表,但可根据欧姆定律和串联电路电流的特点,求得通过Rx的电流为
电阻Rx的阻值为
②[7][8]由方案二知,将开关S由a接到b时,定值电阻R0和待测电阻Rx分别与变阻器串联,因定值电阻R0和待测电阻Rx的阻值不同,根据串联电路分压原理,Rx两端的电压和R0两端的电压不相等,即I1R0≠I2Rx。所以该结果错误。
[9]若将方案二中的R0换成电阻箱,将开关S由a接到b时,需要保持滑动变阻器阻值不变,调节电阻箱的阻值,使电流表示数与之前示数相同。此时电阻箱阻值即为待测电阻Rx的阻值。故将方案二中的R0换成电阻箱,能测量Rx的阻值。
[10]若将方案二中的变阻器换成电阻箱,电源电压恒定,将开关S接到a,可根据电流表的示数与电阻箱阻值,通过欧姆定律计算出电阻箱两端的电压,因电源电压恒定,可根据串联电路分压特点,求出待测电阻两端电压,进而再次根据电流表示数和欧姆定律求出待测电阻的阻值。故若将方案二中的变阻器换成电阻箱,电源电压恒定,该实验电路能测量Rx的阻值。
21. 15 电源 闭合S、S1,断开S2
【详解】(1)[1]电压表的示数如图乙所示,分度值为0.5V,示数为4.5V,定值电阻Rx的阻值为
故定值电阻Rx的阻值为。
(3)[2][3][4]断开S1,闭合S、S2,电压表并联在电源两端,测电源电压;若用电压表测Rx两端电压,开关S必须闭合;电压表应并联在待测电阻两端,应断开S2、闭合S1;定值电阻R0两端的电压为
通过待测电阻和定值电阻的电流相等,为
则待测电阻的阻值为
故待测电阻的阻值为。
22. 电阻 C 左 2 10
【详解】(1)[1]探究“电流与电压的关系”实验中,应控制电阻的阻值不变,而灯的电阻随温度的改变而改变,由图甲改进为图乙是为了保证待测元件在实验过程中的电阻保持不变。
(2)[2]A.若开关断路,则电流表无示数,电压表也无示数,不满足题干电流表指针无偏转,电压表指针指向最右端,故A不符合题意;
B.若滑片接触不良,则电流表无示数,电压表也无示数,不满足题干电流表指针无偏转,电压表指针指向最右端,故B不符合题意;
C.若电阻断路,则电流表无示数,电压表串联在电路中测电源,则电压表指针偏向最右侧,满足题干电流表指针无偏转,电压表指针指向最右端,故C符合题意;
D.若电流表短路,则电流表无示数,电压表测定值电阻两端的电压,小于电源电压,所以指针不会偏向最右测,不满足题干电流表指针无偏转,电压表指针指向最右端,故D不符合题意。
故选C。
(3)[3][4]根据串联分压原理可知,将定值电阻由5Ω改接成10Ω的电阻,电阻增大,其分得的电压增大;探究电流与电阻的实验中应控制电压不变,即应保持电阻两端的电压不变,根据串联电路电压的规律可知应增大滑动变阻器分得的电压,由分压原理,应增大滑动变阻器连入电路中的电阻,所以滑片应向左端移动,使电压表的示数为2V。
(4)[5][6]如图丙所示的电路,未知电阻Rx与电阻R0并联,A1测通过R0的电流,A2测通过Rx的电流;由表格中的数据可知,当I1=0.2A时,I2=0.4A,R0两端的电压为
根据并联电路电压特点可知
由可知,Rx的阻值为
根据表中实验数据在坐标系内描出对应的点,然后作出图像,如图所示:
。
23. 见解析 15
【详解】(1)[1]根据甲图可知,Rx与R0并联,待测电阻与A1串联,A2测干路电流,如下图所示:
(2)[2]连接完最后一根导线后闭合开关,立即看到电流表A2的指针左偏,说明电流表A2的正负接线柱接反了。
(3)[3]如图丙,由题意可知两表均选用0~0.6A量程,分度值为0.02A,则A1、A2的读数分别为
I1=0.32A,I2=0.48A
根据并联电路电流的规律,通过定值电阻R0的电流为
I0=I2-I1=0.48A-0.32A=0.16A
由并联电路的电压规律和欧姆定律可得,电源电压为
U=U0=I0R0=0.16A×30Ω=4.8V
由欧姆定律可得,被测电阻
24. R1断路 0.36 6
【详解】(1)[1]滑片向右滑动,电路中电流变大,根据知电阻变小,滑动变阻器接右下接线柱,如图所示
(2)①[2]两灯泡并联,电流表测A1测电阻R1两端的电流,闭合开关S后,电流表A1的示数为零、电流表A2的示数正常,并联电路互不影响,说明R1支路断路,则故障为R1处断路。
②[3][4]由乙图知,电流表使用0~0.6A量程,分度值为0.02A,示数为0.36A,电阻R1的电流:I1=0.36A,因并联电路各并联支路两端电压相等,由欧姆定律可得电阻两端电压
U=I1R1=0.36A×8Ω=2.88V
通过电阻Rx的电流,I2=0.48A,由可得待测电阻为
25. 正比 电压 右
【详解】(1)[1][2]根据表格数据描点画出图像,如下图所示
据图像可知,为定值,所以,在电阻一定时,通过导体的电流和导体两端的电压成正比。
(2)[3][4]在探究电流与电阻的关系时,应该控制电阻两端的电压不变,当把定值电阻10Ω换成15Ω,闭合开关后,根据串联分压的知识,电阻两端的电压变大,则需增大滑动变阻器的阻值,降低定值电阻15Ω两端电压,由图甲知,滑动变阻器的下面接的是左边的接线柱,所以下一步的操作是:将滑动变阻器的滑片向右移动,使得电压表的示数保持不变。
(3)[5]如图丙知,①只闭合S1,两电阻串联,电压表测量Rx两端的电压,读出电压表示数U1;②只闭合S2,两电阻串联,电压表测量电源电压,读出电压表示数U2,根据串联电路中电压的规律可得定值电阻R两端的电压为
电路中的电流为
待测电阻的阻值为
26. 滑动变阻器断路 4Ω D
【详解】(1)[1][2]需要将电流表接入电路中,电流表的负接线柱和电源负极已经相连,根据丙图知,电路中的电流最大0.6A,所以只需将电流表的“0.6”接线柱和电阻串联,如图所示:
伏安法测电阻,需要用电压表测量电阻两端的电压,电流表测量通过电路的电流,由得到电阻的阻值,所以伏安法测量电阻的实验原理是。
(2)[3]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a、电源、b之间是通路;a、电流表、待测电阻、c也是通路,根据接在a、c之间,电压表无示数,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)[4]由图像知,当灯的电压是2.0V时,对应的电流值为0.5A,则
(4)[5]A.R与Rx串联,电压表测电源电压,电流表测电路电流,由电流表示数乘以R的阻值,即可得R两端电压,由串联分压可得Rx两端电压,Rx两端电压除以电路电流即可得Rx阻值,故A不符合题意;
B.滑动变阻器与Rx串联,电压表测滑动变阻器电压,电流表测电路电流,将变阻器滑片移动到任意位置此时记录电压表示数为U1,电流表示数为I1,由串联分压可知
Ux+U1=U
I1Rx+U1=U ①
改变变阻器滑片位置,记录电压表示数为U2,电流表示数为I2,由串联分压可知
Ux'+U2=U
I2Rx+U2=U②
联立①②两式,即可得Rx阻值,故B不符合题意。
C.R与Rx并联,电流表分别测R支路电流和干路电流,由并联分流可知用干路电流减R支路电流可得Rx支路电流,用R支路电流乘以R电阻,即可得R支路电压,因为并联电路各支路电压等于总电压,所以Rx支路电压等于R支路电压,由欧姆定律可得Rx阻值,故C不符合题意。
D.R与Rx并联,电压表测电源电压,电流表测R支路电流,由并联电路各支路电压等于总电压可得Rx两端电压,但不知道电流,因此不可得Rx阻值,故D符合题意。
故选D。
27. 0~0.6 C 保持
【详解】(1)[1]被测电阻阻值约为7Ω~9Ω,电源电压为4V,则电路的最大电流为
所以电流表选择0~0.6A量程。
[2]滑动变阻器在电路中分担电压,如果滑动变阻器的阻值比被测电阻大很多,分担电压很大,被测电阻分担电压很小,通过被测电阻的电流很小,无法准确测量电流,另外阻值太大,不方便移动,故选滑动变阻器C。
(2)Ⅱ、[3]S掷向a、b时,待测电阻和定值电阻分别与滑动变阻器串联,电路测出电路的电流。开关掷向a时,由电阻的串联和欧姆定律可知,电源电压
U=I1(R′+Rx) ①
S掷向b时, R0与变阻器串联,若移动滑片P,再测出电路电流I2,由电阻的串联和欧姆定律可知,电源电压
U=I2(R+R0) ②
①②式中,电源电压U已知,I1、I2和R0已知,①②式中有三个未知量,故不能求出待测电阻,若S掷向b时,控制滑片P位置不变,①②式中有两个未知量,可求出待测电阻。
故将开关掷向b,保持滑片P的位置,A表的指针指到表盘上另一适当位置,读出电路稳定后A表的示数记为I2。
(3)[4]S掷向b时,变阻器连入电路的电阻不变,所以有
U=I2(R′+R0) ③
由①③可得出
第十七章 《欧姆定律》知・讲・练
特殊方法测电阻专题训练
一、单选题
1.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。则下列四个选项中,Rx的表达式正确的是( )
A. B.
C. D.
2.某同学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.
3.在如图所示的电路中,电源电压均保持不变,R为最大阻值已知的滑动变阻器,R0为阻值已知的定值电阻,在不拆接电路的前提下,不能够测出待测电阻Rx阻值的是( )
A. B.
C. D.
4.为了测出未知电阻上的阻值,某同学设计了如图所示的四种电路,其中可行的是(电阻R0阻值已知,电源电压未知且不变,滑动变阻器最大阻值未知)( )
A.(1) (2) B.(3) (4)
C.只有(2)正确 D.只有(3)正确
5.已知电源电压恒定,下列电路图中不能比较两电阻大小的为( )
A. B.
C. D.
6.如图所示,电路中R0为已知电阻,图中不能测量出电阻R的电阻值的电路是( )
A. B.
C. D.
7.如图所示,已知电源电压不变,为了比较电阻和的大小,四位同学分别设计了如下的电路,其中可行的是( )
A.只有(1)(2) B.只有(2)(3)
C.只有(2)(3)(4) D.只有(1)(2)(3)
8.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.
9.图示电路中(R0阻值已知, 表示电阻箱,电源电压恒定),能求出Rx阻值的是( )
A.①②④ B.②③④ C.①②③④ D.①③④
10.待测电阻Rx的阻值约为500Ω。提供的器材有:两节新干电池;电压表(量程为0~3V、0~15V)、电流表(量程为0~0.6A、0~3A)、滑动变阻器R1(10Ω 1A)、电阻箱R2(0~999Ω 5A)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Rx阻值的有几个?( )
A.1个 B.2 个 C.3 个 D.4 个
11.在电学实验中,电流表的内阻几乎为零,但实验室中有一种小量程电流表,其内阻不为零,在处理这种电流表时,可看成是一个无内阻的电流表A和一个电阻RA串联(如图中虚线框所示)要测量一只这种电流表的内阻R的阻值,电路设计如图所示,电源电压不变,R1:R2=1:2,当S1闭合S2断开时,电流表示数I1=0.15A,R1消耗的电功率为P1;当S1断开S2闭合时,电流表示数为I2,RA消耗的电功率为0.1W,R2消耗的电功率为P2;且P1:P2=9:8,则下列说法正确的是( )
A.I2=0.225A B.RA=20Ω C.U=3V D.P1=0.3W
12.如图所示,是某同学用效替代法测量未知电阻Rx的阻值的电路图;其中电源电压恒定不变,R0是符合实验要求的变阻箱,R是滑动变阻器。下列是她的实验过程记录,请选出正确的操作顺序( )
①只闭合开关Sx,将滑片P移至某一适当位置记下电压表示数U
②将滑片P滑至b端,只闭合开关Sx,将滑片P移至某至一适当位置记下电压示数U
③只闭合S0,移动滑片P并调节变阻箱R0接入电路的阻值,使电压表示数仍为U,则Rx=R0
④只闭合S0,只调节变阻箱R0接入电路的阻值,使电压表示数仍为U,则Rx=R0。
A.①③ B.①④ C.②④ D.②③
二、多选题
13.现利用一块电流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电源(电压保持不变)、电流表,并连接了实验电路,如图所示。进行如下操作:①闭合S1、断开S2,记录电流表的示数I1;②闭合S1和S2,记录电流表的示数I2。则下列判断正确的是( )
A.I1>I2 B.电源电压U=I2R0
C. D.
14.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.
15.以下电路图中,R0的阻值已知,能测出RX阻值的是( )
A. B.
C. D.
16.以下方法中电源电压均保持不变,R0为已知阻值的定值电阻,滑动变阻器的最大阻值也是R0,那么能够测出未知电阻RX的阻值的方法是( )
A.如图1,先只闭合开关,测出RX两端电压UX,再闭合开关测出电源电压 U,则电阻
B.如图2,先闭合开关,开关分别接a和b,测出电流 、 ,则电阻
C.如图3,先将滑片移到最右端后闭合开关,此时,测出电流I;再将滑片移到最左端时,测出电流 IX,则电阻
D.如图4,先断开所有开关调节滑动变阻器阻值为最大值,再闭合开关,断开开关,调节滑动变阻器到适当位置,测出RX两端电压 ;然后保持滑动变阻器滑片位置不动,断开开关、闭合开关,调节电阻箱的阻值为,使电压表的示数为 ,则
17.以下四图从左到右对应下面四个选项,电源电压均保持不变。R0为已知阻值的定值电阻,滑动变阻器的最大阻值也是R0,那么能够测出未知电阻RX的阻值的方法是( )
A.先只闭合开关,测出两端电压,在闭合开关测出电源电压,则电阻
B.先闭合开关,再将开关分别接和,测出电流、,则电阻
C.先将滑片移到最右端后闭合开关,此时,测出电流;再将滑片移到最左端时,测出电流,则电阻
D.先断开所有开关调节滑动变阻器阻值为最大值,在闭合开关,断开开关,调节滑动变阻器到适当位置,测出两端电压;然后保持滑动变阻器滑片位置不动,断开开关、闭合开关,调节电阻箱的阻值为,使电压表的示数为,则
三、实验题
18.用如图1所示的电路可以测量一个未知电阻的阻值,其中Rx为待测电阻,R为电阻箱,S为单刀双掷开关。某同学用该电路进行实验,主要步骤有:
A.把开关S接b点,调节电阻箱,使电流表的示数为I;
B.读出电阻箱的示数R;
C.把开关S接a点,读出电流表的示数为I;
D.根据电路图,连接实物,将电阻箱的阻值调至最大;
(1)上述步骤的合理顺序是___________(只填写序号);
(2)电路中接入电阻R0的目的是___________;
(3)在步骤A中,若电阻箱调节好后示数如图2所示,则待测电阻的阻值为___________Ω;
(4)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”);
(5)小亮设计了图3的电路测Rx的阻值。与图1的方法比较,你觉得图3最显著的优点是:___________。
19.某校两个物理课外活动小组完成了以下两项任务:
(1)第一小组采用如图甲所示的电路测量其中一个电阻Rx的阻值。
①电源电压约为2V~3V且保持不变,Rx的阻值约为10Ω,滑动变阻器最大阻值为Rm=10Ω。在连接完电路后发现导线A、B、C、D中有一根连接错误,这根导线是 _____;
②改正连接错误并闭合开关后,第一小组的小云同学发现电压表始终无示数,经检查确定电压表已损坏,她灵机一动,在未添加其它器材的条件下,利用如图甲所示的原有电路,移动滑动变阻器的滑片P到两个端点,分别测量了两次电流值,并依次记录为I1和I2(I1<I2),则被测电阻Rx的阻值的表达式为Rx=_____(用Rm、I1、I2表示)。
(2)第二小组采用如图乙所示的电路测量另一个电阻R′x的阻值,其中电源电压恒定不变。
①他们的测量步骤如下:
第1步:将R′x接在电路中A、B两点间,闭合开关S,调节滑动变阻器的滑片P至适当位置,此时电压表的示数如图丙所示;断开开关S,移走R′x;
第2步:再将电阻箱R接在A、B两点间,闭合开关S,保持滑动变阻器的滑片P位置不变,调节电阻箱使电压表的示数仍如图丙所示,此时电阻箱接入电路中的阻值为R=40Ω,则第二小组测得的R′x的阻值为 _____。
②在第2步中,若第二小组的同学无意中将滑动变阻器的滑片P向右移了少许,设滑片P的右移使滑动变阻器接入电路的阻值增大了4Ω,则他们测得的R′x的阻值 _____。
A.将保持不变
B.将偏小4Ω
C.将偏大4Ω
D.将偏大8Ω
20.如图甲所示是测量定值电阻R阻值的实验电路,器材可以满足实验要求。
(1)同学们按照电路图正确连接电路后,闭合开关前滑动变阻器滑片应该移到最______端。闭合开关后,在滑动变阻器滑片的过程中,发现电流表示数始终为零,电压表示数为3V并保持不变。其原因可能是______;
(2)故障排除后,闭合开关,移动滑动变阻器滑片,当电压表示数为1.6伏时,电流表实数如图乙,由乙图可知示数为______安,此时Rx的电阻为______欧;
(3)改变电阻Rx、两端的电压进行了三次测量,你认为下列实验中多次测量的目的与本实验相同的是______(填序号);
A.探究重力大小与质量的关系 B.测量物体的长度 C.研究杠杆的平衡条件
(4)同学们又设计了两种测量方案,方案中定值电阻的阻值为R0;
①方案一:闭合开关S,如果电压表V1和V2的读数分别为U1和U2,则电阻Rx的阻值表达式为Rx=______;
②方案二:电路中Rx≠R0,将开关S接到a,读出电流表的示数I1,在将开关S接到b,读出电流表的示数I2;由I1R0=I2Rx可得,则该结果______(选填“正确”或“不正确”)。理由:______。若将方案二中的R0换成电阻箱,该实验电路______(选填“能”或“不能”)测量Rx的阻值;若将方案二中的变阻器换成电阻箱,电源电压恒定,该实验电路______(选填“能”或“不能”)测量Rx的阻值。
21.小明用图甲所示的电路,做伏安法测定值电阻实验。
(1)按图甲连接电路,闭合开关,调节滑动变阻器滑片后,电流表示数为0.3A,此时电压表的示数如图乙所示,则定值电阻Rx的阻值为________Ω;
(2)为了使测量结果更准确,小明进行了多次测量,记录了每次测量中电压表和电流表的数值,计算出每次测量所对应的Rx的阻值,再求Rx的平均值;
(3)小明又设计了另一种测量电阻Rx的方案,电路图如图丙所示,电路中定值电阻R0的阻值已知,电源电压未知。请你完善下列相关操作步骤,并写出电阻Rx的表达式;
①断开S1,闭合S、S2,用电压表测________两端电压,读出电压表示数为U1;
② ________(填各开关的状态),用电压表测Rx两端电压,读出电压表示数为U2;
③电阻Rx的阻值表达式为Rx________ (用U1、U2、R0表示)。
22.在电学实验操作实践课中,同学们进行了如下的实践操作:
(1)小明在“探究电流与电压的关系”时,经小组讨论,由图甲改进为图乙是为了保证待测元件在实验过程中的________保持不变;
(2)连接好电路,闭合开关后发现,无论怎么移动滑动变阻器滑片,电流表指针无偏转,电压表指针指向最右端,则电路中的故障可能是________(填字母);
A.开关断路
B.滑片接触不良
C.电阻断路
D.电流表短路
(3)小明排除故障后,用图乙继续探究“电流与电阻的关系”时,先将5Ω电阻R接入电路,调节滑动变阻器,使电压表的示数为2V,记录电流表示数;再将5Ω电阻换成10Ω电阻,滑动变阻器滑片此时应向________(选填“左”或“右”)移动,直至电压表示数为________V时记录电流表示数;
(4)小明完成上述探究活动后,想测量一只未知电阻Rx。发现电压表被别的同学拿走了,于是他借助个已知电阻R0,设计了如图丙所示的电路来测量电阻Rx。移动滑动变阻器的滑片,多次实验,分别记录每次实验中电流表A1、A2的示数为I1和I2,如下表所示。
次数
1
2
3
4
I1/A
0.2
0.4
0.6
0.8
I2/A
0.4
0.8
1.2
1.6
若R0=20Ω,由表格中的数据可求Rx的阻值是________Ω,并依表格数据在图丁画出I1和I2关系的图像_________。
23.课外兴趣小组要测量一个未知电阻的阻值,现有下列器材:电源、两个相同的电流表,一个阻值为30Ω的定值电阻R0、开关、导线若干。兴趣小组同学们开动脑筋,积极思考,设计出了一个测量Rx的方法。
(1)同学们设计出的测量电路图如图甲所示,请根据电路图把图乙中未完成的实物图连接补充完整;_________
(2)小组同学连接完最后一根导线后闭合开关,立即看到电流表A2的指针左偏,造成该现象的原因是:_____;
(3)正确连接电路后闭合开关,调节滑动变阻器的滑片,使两个电流表的读数如图丙所示,可计算出被测电阻Rx=_____Ω。
24.学习小组想用不同方法测量未知电阻Rx的阻值,他们分成甲、乙两组分别进行实验:
(1)甲组设计了如图甲所示的电路图,请用笔画线代替导线将实物电路图乙连接完整(要求滑片P向右滑动时电路中的电流变大);_______
(2)乙小组设计实验电路图如图丙所示(其中电阻R1=8Ω)
①根据电路图连接好电路,闭合开关S,发现电流表A1的示数为零,电流表A2的示数正常,若只有R1或R2中的一处发生故障,则故障是______(“R1短路”、“R1断路”或“R2短路”);
②故障排除后,闭合开关S得到电流表A2的示数I2=0.48A,电流表A1的示数如图丁所示;则:I1=______A,乙小组所测待测电阻Rx=______Ω。
25.如图甲所示是“探究电流与电压、电阻关系”实验的实物连接图;
实验次数
1
2
3
4
电压/V
0.5
1.0
1.5
2.0
电流/A
0.10
0.20
0.30
0.40
(1)在探究电流与电压的关系时,闭合开关,保持a、b间的电阻不变,移动滑动变阻器滑片的位置,测出对应的电流和电压,请根据表中的实验数据在图乙中画出电流随电压变化的图像___________。分析图像可以得出结论:导体的电阻一定时,导体的电流和两端的电压成___________;
(2)在探究电流与电阻的关系时,实验操作过程中如果只是把a、b间电阻由10Ω换成15Ω后,为保持___________表的示数不变,应将滑动变阻器的滑片向___________(选填“左”或“右”)移动;
(3)已知定值电阻的阻值为R,在电流表损坏的情况下,聪明的小聪设计如图丙的方法去测量未知电阻Rx的阻值:
①只闭合S1,读出电压表示数U1;
②只闭合S2,读出电压表示数U2,表达式Rx=___________。(用已知量和测量的量表示)
26.利用图甲所示的电路测量未知电阻Rx的阻值,阻值大约为5Ω。
(1)请你根据电路图用笔画线代替导线,将图乙的实验电路连接完整______,该实验原理是 _____;
(2)闭合开关,发现电压表和电流表均无示数,小明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,只有一个元件故障,该故障是 _____;
(3)排除故障后,调节滑动变阻器,记录多组数据,画出了待测电阻Rx的I﹣U图像,如图所示,由图像可知Rx=_____;
(4)下列实验电路图中,不能够得出定值电阻Rx阻值的电路是 _____。
A. B. C. D.
27.实验室备有下列器材:
A.待测定值电阻Rx:阻值在7~9Ω之间
B.滑动变阻器:最大阻值500Ω
C.滑动变阻器:最大阻值10Ω
D.定值电阻R0:阻值10Ω
E.电流表A:测量范围0~0.6A,0~3A
F.电源:电源电压U恒为4V
G.单刀双掷开关(双向开关)S及导线若干
为了较精确地测出待测电阻Rx的电阻,小聪、小亮和小英共同设计了如图所示的电路。
(1)在他们设计的电路中,电流表的量程应选______A,滑动变阻器应选______(填器材前面的序号字母);
(2)小亮设计的实验操作主要步骤是:
Ⅰ、将开关掷向a,移动滑片P至某一位置,使A表的指针指到表盘上某一适当位置;读出电路稳定后A表的示数记为I1;
Ⅱ、将开关掷向b,______(选填“保持”或“移动”)滑片P的位置,A表的指针指到表盘上另一适当位置,读出电路稳定后A表的示数记为I2;
(3)按正确的操作,他们测出了步骤Ⅰ、Ⅱ中A表的示数。请你写出用测得的物理量I1、I2和已知物理量U、R0表示Rx的表达式:Rx=______。
参考答案:
1.C
【详解】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
电阻Rx的电流
电阻R0与电阻Rx并联,则电阻Rx的电压等于电阻R0的电压,即
则电阻Rx的阻值
故C正确,ABD错误。
故选C。
2.B
【详解】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。
3.A
【详解】A.滑动变阻器滑片移动时,电压表只能测出电路两端的总电压,无法求出两电阻串联时的各自电压,无法求出待测电阻,故A符合题意;
B.由电路图可知,先把滑片移到最左端,滑动变阻器阻值全部接入电路,滑动变阻器与待测电阻串联,测出电路电流I,则电源电压为
U=I(R0+Rx)
把滑动变阻器滑片移到最右端,只有Rx接入电路,由电流表测出电路电流I',则电源电压为
U=I'Rx
可以求出未知电阻的阻值为
故B不符合题意;
C.由电路图可知,开关S、S1闭合时,电路为Rx的简单电路,电压表测电源两端的电压U;当开关S闭合、S1断开时,R0与Rx串联,电压表测Rx两端的电压Ux,串联电路中各处的电流相等,所以
可以求出未知电阻的阻值为
故C不符合题意;
D.两电阻并联,断开开关S1时,电流表测量R0的电流I1,电源电压为
U=I1R0
闭合开关S1时,电流表测量干路电流I,通过Rx的电流为
Ix=I﹣I1
可以求出未知电阻的阻值为
故D不符合题意。
故选A。
4.B
【详解】(1)只闭合S1时,R0和Rx串联,读出电流表的示数为I;同时闭合S1和S2时,R0和电流表短路,无法读出电流表的示数。所以,无法利用并联分流来测量未知电阻;
(2)当如图所示开关拨到左侧时,电压表测量R0的电压;当开关拨到右侧时,电压表的正负接线柱反接,无法测量Rx的电压,无法利用串联分压来测量未知电阻;
(3)先把滑动变阻器的划片移到最左端,把S2拨到上方,闭合S1,此时电压表测量电源电压,记下电压表的示数为U;断开S1,把滑动变阻器的划片移到某一位置时,再闭合S1,记下电压表的示数为U0;断开S1,保持划片的位置不变,把S2拨到下方,再闭合S1,记下电压表的示数为Ux;设两次滑动变阻器接入电路的阻值为R,由串联分压可知
则
根据电源电压不变可知
把代入上式,解得
(4)先把滑动变阻器的划片移到最左端,闭合S,,记下电流表的示数为I;断开S,再把滑动变阻器的划片移到最右端,闭合S,记下电流表的示数为I/,电压表的示数为U;由电源电压不变可知
IRx= I/Rx+U
则
综上所述,(3)(4)能测出未知电阻上的阻值。
故选B。
5.A
【详解】A.由电路图可知,R1与R2并联,电流表测干路电流,电压表测电源两端的电压,由可求电路的总电阻,但无法比较两电阻的阻值大小,故A符合题意;
B.由电路图可知,R1与R2串联,电压表V1测R1两端的电压,电压表V2测R2两端的电压,因串联电路中各处的电流相等,所以由可知,电阻两端的电压较大的其阻值大,故B不符合题意;
C.由电路图可知,开关S1、S2闭合时,电路为R1的简单电路,电流表测电路中的电流I1,则;开关S1闭合、S2断开时,R1与R2串联,电流表测电路中的电流I2,则电路的总电阻,因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,所以
可以通过比较和大小即可比较两电阻的大小,故C不符合题意;
D.由电路图可知,R1与R2串联,电压表V1测电源电压U,电压表V2测R1两端的电压U1,由串联电路的电压特点可得,R2两端的电压U2=U﹣U1,因串联电路中各处的电流相等,所以由可知,电阻两端的电压较大的其阻值大,故D不符合题意。
故选A。
6.D
【详解】A.由图可知,电路中R0与R串联,电流相等,电压表可以分别测出电路中R0与R两端的电压,先根据欧姆定律计算R0的电流,R的电流与R0的电流相等,再根据欧姆定律可计算出R的电阻值,故A不符合题意;
B.由图可知,电路中R0与R并联,电压相等,电流表可以分别测出电路中R0与R的电流,先根据欧姆定律计算R0的电压,R的电流与R0的电压相等,再根据欧姆定律可计算出R的电阻值,故B不符合题意;
C.由图可知,可知直接测出R两端的电压和电流,可直接利用欧姆定律可计算出R的电阻值,故C不符合题意;
D.由图可知,电路中R0与R并联,电流表测量两个电阻的总电流,无法测量或计算出R的电流和电压,所以无法测量R的电阻值,故D符合题意。
故选D。
7.D
【详解】(1)两个电阻串联,电压表V1测量电阻串联的总电压,电压表V2测量电阻R1两端的电压,根据串联电路电压的规律,电阻R2两端的电压等于电压表V1和V2的示数之差,这样就可以得到两个电阻两端的电压,根据电压的大小就可以比较电阻的大小,故(1)符合题意。
(2)两个电阻串联,两个电压表分别测量两个电阻两端的电压,根据电压的大小就可以比较出电阻的大小,故(2)符合题意。
(3)由电路图可知,闭合S1、S2时,电路为R1的简单电路,电流表测电路中的电流,根据欧姆定律表示出电源的电压;闭合S1、断开S2时,两电阻串联,电流表测电路中的电流,根据电阻的串联和欧姆定律表示出电源的电压,利用电源的电压不变建立等式,通过比较电压之间的关系得出电阻的大小关系,故(3)符合题意。
(4)由电路图可知,开关S闭合时,两电阻并联,电压表测电源两端的电压,电流表测量干路电流,只能测出电路的总电阻,不能求出或测出电阻R1、R2的阻值,因此无法比较两电阻阻值的大小,故(4)不符合题意。
故选D。
8.C
【详解】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。
9.A
【详解】根据图①电路图,先将电阻箱接入阻值为0,则电压表示数为电源电压U,再将电阻箱接入某一阻值R0,读出电压表示数为U1,则电阻箱两端的电压为,根据串联电路电流规律及欧姆定律可得
变形可得
故①可以测出Rx的阻值;
根据图②电路图,可将单刀双掷开关先后置于1、2位置,电流表分别测得通过R0、Rx电流为I1、I2,由欧姆定律,电源电压一定,则
变形可得
故②可以测出Rx的阻值;
根据图③电路图,闭合开关,只能测出两电阻并联时的总电流,无法测量分电流,故③不能测出Rx的阻值;
根据图④电路图,先将单刀双掷开关置于1位置,移动滑动变阻器的滑片到适当的位置,读出电压表示数为,再将单刀双掷开关置于2位置,改变电阻箱接入的阻值,直到电压表的示数为不变,记下此时电阻箱接入的阻值为R,根据欧姆定律,电源电压一定,则两次接入的总电阻不变,所以,故④可以测出Rx的阻值。
综合上述分析,故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
10.A
【详解】①由电路图可知,闭合总开关,单刀双掷开关可以使电压表分别测量Rx两端电压和电源电压,根据串联电路特点可知电阻箱两端电压,已知电阻箱的阻值和两端电压,根据欧姆定律即可求出电路中的电流,最后利用即可求出被测电阻,由于电阻箱的阻值变化范围比较大,可以改变电阻箱连入电路的电阻,从而多次测量求平均值减小误差,故能准确测出Rx阻值;
②由电路图可知,被测电阻和滑动变阻器串联,电压表测量电阻Rx两端电压,电流表测量通过电路的电流,电源的电压为3V,当滑动变阻器接入电路中的电阻为零时,电路中的电流
小于电流表的分度值0.02A,电流表无法测出电流大小其大小,也就无法测出Rx的阻值;
③由电路图可知,闭合总开关,当单刀双掷开关与Rx连接,读出电流表示数,当单刀双掷开关与R2连接,保持滑动变阻器的滑片不动,调节R2的阻值,使电流表示数与原来的示数相同,读出电阻箱R2值,即为Rx的阻值,由于R1的最大阻值和R2的阻值相差太大,R1的滑片滑动对电路中的电表示数基本上没有影响,所以不能多次测量;即不能准确测Rx阻值;
④由电路图可知,闭合总开关,当单刀双掷开关与Rx连接,电压表测量Rx两端电压,读出电压表示数;当单刀双掷开关与R2连接,保持滑动变阻器的滑片不动,调节R2的阻值,使电压表示数与原来的示数相同,读出电阻箱R2值,即为Rx的阻值,由于R1的最大阻值和R2的阻值相差太大,R1的滑片滑动对电路中的电表示数基本上没有影响,所以不能多次测量,即不能准确测Rx阻值。
综上,可以较准确地测出Rx阻值的是①。
故选A。
11.A
【详解】A.当S1闭合S2断开时,R1与RA串联,电流表测电路中的电流;当S1断开S2闭合时,R2与RA串联,电流表测电路中的电流因P1:P2=9:8,且R1:R2=1:2,所以,由P=I2R可得
解得
故A错误;
B.RA的电阻值
故B错误;
C.因电源的电压一定时,电路中的电流与总电阻成反比,所以
解得
R1=10Ω
R2=2R1=20Ω
电源的电压
U=I(RA+R1)=0.15A(10Ω+10Ω)=3V
故C正确;
D.R1消耗的电功率
故D错误
故选C。
12.C
【详解】只闭合Sx和只闭合S0时,被测电阻Rx和变阻箱R0分别与滑动变阻器串联,保持滑动变阻器连入阻值不变,由串联电路特点和欧姆定律可知,当电压表示数相等时,待测电阻Rx和电阻箱R0的阻值是相等的;所以,正确的操作为②、④。故选C。
【点睛】本题中最容易被忽略的是闭合开关前,变阻器需要打在最大阻值处。
13.BC
【详解】A.闭合S1、断开S2时,R0和Rx串联,此时电路电流
闭合S1和S2时,R0工作,Rx短路,此时电路电流
所以
I1
B.闭合S1和S2时,R0工作,Rx短路,此时R0两端电压等于电源电压,可得电源电压
U=I2R0
故B正确;
CD.闭合S1、断开S2时,R0和Rx串联,此时电路的总电阻为
所以Rx的阻值为
故C正确,D错误。
故选BC。
14.ABD
【详解】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。
15.BCD
【详解】A.由图可知R0和RX并联,电压相等,根据电压表可以知道Rx的电压,但无法确定Rx的电流,所以该电路图没法测量RX阻值,故A不符合题意;
B.由图可知R0和RX串联,电流相等,电压表测的是总电压,电流表测的是电路中的电流,根据公式可得出R0的电压,根据串联电路电压的规律可得到RX的电压,根据公式可以得到RX阻值,故B符合题意;
C.由图可知R0和RX串联,电流相等,电压表V1可以测出R0的电压,根据公式可以得到电路中的电流,电压表V2可以测出Rx的电压,根据公式可以得到RX阻值,故C符合题意;
D.由图可知R0和RX并联,电压相等,电压表A1可以测出R0的电流,根据公式可以得到Rx的电压,电压表A2可以测出Rx的电流,根据公式可以得到RX阻值,故D符合题意。
故选BCD。
16.ABD
【详解】A.如图1,先只闭合开关,此时两电阻串联,测出RX两端电压UX,再闭合开关,此时被短路,电压表测的是电源电压U,根据串联电路分压规律可得
则
故A符合题意;
B.如图2,先闭合开关,开关分别接a测的是通过的电流,开关分别接b,测的是干路电流测出电流,根据并联电路分流的规律可得
则
故B符合题意;
C.先将滑片移到最右端后闭合开关,此时,此时两电阻串联,测出电流I,则电源电压为
①
再将滑片移到最左端时时,电路中只有,测出电流I,则电源电压为
②
联立①②解得
故C不符合题意;
D.如图4,先断开所有开关调节滑动变阻器阻值为最大值,再闭合开关,断开开关,调节滑动变阻器到适当位置,测出RX两端电压
然后保持滑动变阻器滑片位置不动,断开开关、闭合开关,调节电阻箱的阻值为,使电压表的示数为,则
故D符合题意。
故选ABD。
17.ABD
【详解】A.如图,先只闭合开关,测出两端电压,再闭合开关测出电源电压U,两电阻串联,电流相等,即
则电阻
故A符合题意;
B.如图,先闭合开关,再将开关分别接a和b,测出电流、,则为通过支路的电流,为干路电流,由并联电路电压相等
得
故B符合题意;
C.由电路图可知,先把滑片移到最右端,滑动变阻器阻值全部接入电路,,滑动变阻器与待测电阻串联,测出电路电流,因为I,所以电源电压
U①
把滑动变阻器滑片移到最左端,此时,即只有接入电路,由电流表测出电路电流,因,所以电源电压
U②
由①②可以求出
故C不符合题意;
D.如图,先断开所有开关调节滑动变阻器阻值为最大值,再闭合开关,断开开关,调节滑动变阻器到适当位置,测出两端电压;然后保持滑动变阻器滑片位置不动,断开开关、闭合开关,调节电阻箱的阻值为,使电压表的示数为。则,故D符合题意。
故选ABD。
18. DCAB 保护电路 2010 等效替代法 能多次测量求平均值减小误差
【详解】(1)[1]本题的测量思路是等效替代的思想,即先把开关S接a点,读出电流表的示数为I(此电流为Rx、R0共同作用的效果);然后再把开关S接b点,调节电阻箱,使电流表的示数仍变为原来的数值I(此电流为R、R0共同作用的效果),既然Rx和R0共同作用的效果与R、R0共同作用的效果相同,则
即,这里用电阻箱R等效替代了待测电阻Rx,故正确的顺序应为DCAB。
(2)[2]电路中若没有R0,待测电阻的阻值较小时,会造成电路中电流过大,烧坏电流表和电源,故电路中接入电阻R0的目的是保护电路。
(3)[3]根据图2的指针位置可知
(4)[4]本实验中利用了电阻箱R阻值等效替代了待测电阻Rx,应用了等效替代法。
(5)[5]小亮设计电路中有滑动变阻器,可以进行多次测量,求平均值,可以减小误差。
19. D ×Rm 40Ω D
【详解】(1)[1]由图可知,D导线应接在待测电阻Rx左端接线柱,接在右端会使电压表和Rx短路,所以D导线连接错误。
[2]第一步:将变阻器的滑片移动到最左端,记下电流表示数为I1;
第二步:将变阻器的滑片移动到最右端,记下电流表示数为I2;
在第一步的操作中,待测电阻和Rm串联,由电阻的串联和欧姆定律,电源电压为
U=I1(Rx+Rm)
在第二步的操作中,滑动变阻器的阻值为0,所以电路为待测电阻Rx的简单电路,根据欧姆定律可得,电源电压为
U=I2Rx
联立以上两个式子可得
(2)[3]根据题意可知,这是使用“等效替代法”得到待测电阻R′x的阻值,待测电阻的阻值等于电阻箱接入电路中的阻值,即
R′x=R=40Ω
[4]由丙图可知,电压表的量程为0~3V,分度值为0.1V,根据指针所在位置可得,电压表的示数为2V,如果向右移动滑片,则此时变阻器接入电路的电阻变大,由分压原理可得,变阻器未移动时接入电路的阻值为
因为滑片P的右移使滑动变阻器接入电路的阻值增大了4Ω,所以此时滑动变阻器接入电路的阻值为
R'滑=20Ω+4Ω=24Ω
根据分压原理可得
所以此时测得R′x的阻值为
Rx=2R'滑=2×24Ω=48Ω
48Ω﹣40Ω=8Ω
即他们测得的R′x的阻值将偏大8Ω,综上所述,ABC不符合题意,D符合题意。
故选D。
20. 右 电阻Rx断路 0.5 3.2 B 不正确 开关S由a拨到b时,电阻R0和RX两端的电压不相等 能 能
【详解】(1)[1][2]闭合开关前,应将滑动变阻器调到最大阻值处以起到保护电路的作用,故滑动变阻器的滑片应移动到最右端。闭合开关后,电流表示数为0,说明该电路断路;电压表示数为3V且保持不变,说明与电压表并联的电路部分出现了断路,故原因可能是电阻Rx断路。
(2)[3][4]由图乙可知,电流表选择小量程,示数为0.5A。此时电压表示数为1.6V,由欧姆定律得,此时Rx的电阻为
(3)[5]在测量定值电阻R阻值的实验中,进行三次测量是为了取平均值,减小误差;属于测量性实验。测量物体的长度也是测量性实验,多次测量的目的也是取平均值减小误差。但探究重力大小与质量的关系、研究杠杆的平衡条件都属于探究性实验,多次测量的目的是避免实验偶然性,寻找普遍规律。故B符合题意,AC不符合题意。
故选B。
(4)①[6]方案一的电路中,没有电流表,但可根据欧姆定律和串联电路电流的特点,求得通过Rx的电流为
电阻Rx的阻值为
②[7][8]由方案二知,将开关S由a接到b时,定值电阻R0和待测电阻Rx分别与变阻器串联,因定值电阻R0和待测电阻Rx的阻值不同,根据串联电路分压原理,Rx两端的电压和R0两端的电压不相等,即I1R0≠I2Rx。所以该结果错误。
[9]若将方案二中的R0换成电阻箱,将开关S由a接到b时,需要保持滑动变阻器阻值不变,调节电阻箱的阻值,使电流表示数与之前示数相同。此时电阻箱阻值即为待测电阻Rx的阻值。故将方案二中的R0换成电阻箱,能测量Rx的阻值。
[10]若将方案二中的变阻器换成电阻箱,电源电压恒定,将开关S接到a,可根据电流表的示数与电阻箱阻值,通过欧姆定律计算出电阻箱两端的电压,因电源电压恒定,可根据串联电路分压特点,求出待测电阻两端电压,进而再次根据电流表示数和欧姆定律求出待测电阻的阻值。故若将方案二中的变阻器换成电阻箱,电源电压恒定,该实验电路能测量Rx的阻值。
21. 15 电源 闭合S、S1,断开S2
【详解】(1)[1]电压表的示数如图乙所示,分度值为0.5V,示数为4.5V,定值电阻Rx的阻值为
故定值电阻Rx的阻值为。
(3)[2][3][4]断开S1,闭合S、S2,电压表并联在电源两端,测电源电压;若用电压表测Rx两端电压,开关S必须闭合;电压表应并联在待测电阻两端,应断开S2、闭合S1;定值电阻R0两端的电压为
通过待测电阻和定值电阻的电流相等,为
则待测电阻的阻值为
故待测电阻的阻值为。
22. 电阻 C 左 2 10
【详解】(1)[1]探究“电流与电压的关系”实验中,应控制电阻的阻值不变,而灯的电阻随温度的改变而改变,由图甲改进为图乙是为了保证待测元件在实验过程中的电阻保持不变。
(2)[2]A.若开关断路,则电流表无示数,电压表也无示数,不满足题干电流表指针无偏转,电压表指针指向最右端,故A不符合题意;
B.若滑片接触不良,则电流表无示数,电压表也无示数,不满足题干电流表指针无偏转,电压表指针指向最右端,故B不符合题意;
C.若电阻断路,则电流表无示数,电压表串联在电路中测电源,则电压表指针偏向最右侧,满足题干电流表指针无偏转,电压表指针指向最右端,故C符合题意;
D.若电流表短路,则电流表无示数,电压表测定值电阻两端的电压,小于电源电压,所以指针不会偏向最右测,不满足题干电流表指针无偏转,电压表指针指向最右端,故D不符合题意。
故选C。
(3)[3][4]根据串联分压原理可知,将定值电阻由5Ω改接成10Ω的电阻,电阻增大,其分得的电压增大;探究电流与电阻的实验中应控制电压不变,即应保持电阻两端的电压不变,根据串联电路电压的规律可知应增大滑动变阻器分得的电压,由分压原理,应增大滑动变阻器连入电路中的电阻,所以滑片应向左端移动,使电压表的示数为2V。
(4)[5][6]如图丙所示的电路,未知电阻Rx与电阻R0并联,A1测通过R0的电流,A2测通过Rx的电流;由表格中的数据可知,当I1=0.2A时,I2=0.4A,R0两端的电压为
根据并联电路电压特点可知
由可知,Rx的阻值为
根据表中实验数据在坐标系内描出对应的点,然后作出图像,如图所示:
。
23. 见解析 15
【详解】(1)[1]根据甲图可知,Rx与R0并联,待测电阻与A1串联,A2测干路电流,如下图所示:
(2)[2]连接完最后一根导线后闭合开关,立即看到电流表A2的指针左偏,说明电流表A2的正负接线柱接反了。
(3)[3]如图丙,由题意可知两表均选用0~0.6A量程,分度值为0.02A,则A1、A2的读数分别为
I1=0.32A,I2=0.48A
根据并联电路电流的规律,通过定值电阻R0的电流为
I0=I2-I1=0.48A-0.32A=0.16A
由并联电路的电压规律和欧姆定律可得,电源电压为
U=U0=I0R0=0.16A×30Ω=4.8V
由欧姆定律可得,被测电阻
24. R1断路 0.36 6
【详解】(1)[1]滑片向右滑动,电路中电流变大,根据知电阻变小,滑动变阻器接右下接线柱,如图所示
(2)①[2]两灯泡并联,电流表测A1测电阻R1两端的电流,闭合开关S后,电流表A1的示数为零、电流表A2的示数正常,并联电路互不影响,说明R1支路断路,则故障为R1处断路。
②[3][4]由乙图知,电流表使用0~0.6A量程,分度值为0.02A,示数为0.36A,电阻R1的电流:I1=0.36A,因并联电路各并联支路两端电压相等,由欧姆定律可得电阻两端电压
U=I1R1=0.36A×8Ω=2.88V
通过电阻Rx的电流,I2=0.48A,由可得待测电阻为
25. 正比 电压 右
【详解】(1)[1][2]根据表格数据描点画出图像,如下图所示
据图像可知,为定值,所以,在电阻一定时,通过导体的电流和导体两端的电压成正比。
(2)[3][4]在探究电流与电阻的关系时,应该控制电阻两端的电压不变,当把定值电阻10Ω换成15Ω,闭合开关后,根据串联分压的知识,电阻两端的电压变大,则需增大滑动变阻器的阻值,降低定值电阻15Ω两端电压,由图甲知,滑动变阻器的下面接的是左边的接线柱,所以下一步的操作是:将滑动变阻器的滑片向右移动,使得电压表的示数保持不变。
(3)[5]如图丙知,①只闭合S1,两电阻串联,电压表测量Rx两端的电压,读出电压表示数U1;②只闭合S2,两电阻串联,电压表测量电源电压,读出电压表示数U2,根据串联电路中电压的规律可得定值电阻R两端的电压为
电路中的电流为
待测电阻的阻值为
26. 滑动变阻器断路 4Ω D
【详解】(1)[1][2]需要将电流表接入电路中,电流表的负接线柱和电源负极已经相连,根据丙图知,电路中的电流最大0.6A,所以只需将电流表的“0.6”接线柱和电阻串联,如图所示:
伏安法测电阻,需要用电压表测量电阻两端的电压,电流表测量通过电路的电流,由得到电阻的阻值,所以伏安法测量电阻的实验原理是。
(2)[3]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a、电源、b之间是通路;a、电流表、待测电阻、c也是通路,根据接在a、c之间,电压表无示数,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)[4]由图像知,当灯的电压是2.0V时,对应的电流值为0.5A,则
(4)[5]A.R与Rx串联,电压表测电源电压,电流表测电路电流,由电流表示数乘以R的阻值,即可得R两端电压,由串联分压可得Rx两端电压,Rx两端电压除以电路电流即可得Rx阻值,故A不符合题意;
B.滑动变阻器与Rx串联,电压表测滑动变阻器电压,电流表测电路电流,将变阻器滑片移动到任意位置此时记录电压表示数为U1,电流表示数为I1,由串联分压可知
Ux+U1=U
I1Rx+U1=U ①
改变变阻器滑片位置,记录电压表示数为U2,电流表示数为I2,由串联分压可知
Ux'+U2=U
I2Rx+U2=U②
联立①②两式,即可得Rx阻值,故B不符合题意。
C.R与Rx并联,电流表分别测R支路电流和干路电流,由并联分流可知用干路电流减R支路电流可得Rx支路电流,用R支路电流乘以R电阻,即可得R支路电压,因为并联电路各支路电压等于总电压,所以Rx支路电压等于R支路电压,由欧姆定律可得Rx阻值,故C不符合题意。
D.R与Rx并联,电压表测电源电压,电流表测R支路电流,由并联电路各支路电压等于总电压可得Rx两端电压,但不知道电流,因此不可得Rx阻值,故D符合题意。
故选D。
27. 0~0.6 C 保持
【详解】(1)[1]被测电阻阻值约为7Ω~9Ω,电源电压为4V,则电路的最大电流为
所以电流表选择0~0.6A量程。
[2]滑动变阻器在电路中分担电压,如果滑动变阻器的阻值比被测电阻大很多,分担电压很大,被测电阻分担电压很小,通过被测电阻的电流很小,无法准确测量电流,另外阻值太大,不方便移动,故选滑动变阻器C。
(2)Ⅱ、[3]S掷向a、b时,待测电阻和定值电阻分别与滑动变阻器串联,电路测出电路的电流。开关掷向a时,由电阻的串联和欧姆定律可知,电源电压
U=I1(R′+Rx) ①
S掷向b时, R0与变阻器串联,若移动滑片P,再测出电路电流I2,由电阻的串联和欧姆定律可知,电源电压
U=I2(R+R0) ②
①②式中,电源电压U已知,I1、I2和R0已知,①②式中有三个未知量,故不能求出待测电阻,若S掷向b时,控制滑片P位置不变,①②式中有两个未知量,可求出待测电阻。
故将开关掷向b,保持滑片P的位置,A表的指针指到表盘上另一适当位置,读出电路稳定后A表的示数记为I2。
(3)[4]S掷向b时,变阻器连入电路的电阻不变,所以有
U=I2(R′+R0) ③
由①③可得出
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