
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通用版2020_2021学年九年级物理上学期期末复习讲义第11讲欧姆定律运用五含解析
展开第11讲欧姆定律运用五
教学目标
1.掌握探究“电流与电阻、电压三者间的关系”实验
2.伏安法测电阻
【电流、电压、电阻之间的关系】
1.小侨要探究电流与电压和电阻的关系,他的实验器材有:6V的电源、电流表(“0~0.6A”、“0~3A”)、电压表(“0~3V”、“0~15V“),定值电阻(5Ω、10Ω、20Ω、30Ω)、滑动变阻器A(“10Ω1A”)、滑动变阻器B(“20Ω1A”)、滑动变阻器C(“50Ω2A”)、开关和导线若干,如图。
(1)电压表和电流表使用之前要先 ;
(2)图甲是小侨未完成的实验电路,请你用笔画线代替导线将电路补充完成,要求滑片向右移动时电流表示数变大;
(3)每次实验开始前,小侨应该将滑动变阻器的滑片移动到最 端(选填“左”或“右”);
(4)连接好电路后闭合开关,发现电流表无示数、电压表有示数且接近电源电压,电路可能发生的故障是
A.定值电阻断路B.滑动变阻器断路C.定值电阻短路D.滑动变阻器短路
(5)排除电路故障后,小侨首先探究“电流和电阻”的关系,当定值电阻为5Ω时,调节滑动变阻器,使电压表示数为3V,记录电流表示数,再换上10Ω的定值电阻,调节滑动变阻器,最终电流表示数应为 A;再换上20Ω、30Ω的电阻重复实验,除保护电路外,滑动变阻器在这个实验中的作用是 ;
(6)探究“电流与电压”关系实验时,小侨将实验数据记录在下表中,第2次实验的电流如图乙所示,为 A;由实验数据可知,电阻一定时,电流与电压成 比;
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
U/V | 1 | 1.5 | 2 | 3 | 4 |
I/A | 0.10 | 0.15 | 0.20 | 0.30 | 0.40 |
(7)小侨多次实验得到了多组实验数据,这样做的目的是 ;
A.寻找普遍规律B.求平均值减小误差
(8)为了完成表中实验数据,小侨应该选择滑动变阻器 (选填“A”“B”或“C”)。
【解答】解:
(1)电压表和电流表使用之前要先调零;
(2)变阻器要一下一上连入电路,因要求滑片向右移动时电流表示数变大,即电阻变小,故变阻器右下接线柱连入电路中与电流表串联,如下所示:
(3)每次实验开始前,为保护电路,小侨应该将滑动变阻器的滑片移动到阻值最大处,即最左端;
(4)A.若定值电阻断路,电流表没有示数,电压表串联在电路中测电源电压,电压表有示数且接近电源电压,符合题意;
B.若滑动变阻器断路,则整个电路断路,两表都没有示数,不符合题意;
C.若定值电阻短路,电路为通路,电流表有示数,电压表没有示数,不符合题意;
D.若滑动变阻器短路,电路为通路,电流表有示数,电压表测电源电压,不符合题意;
故选A;
(5)探究“电流和电阻”的关系,要控制电阻的电压不变,当定值电阻为5Ω时,调节滑动变阻器,使电压表示数为3V,记录电流表示数,再换上10Ω的定值电阻,调节滑动变阻器,电压表示数为3V,由欧姆定律,最终电流表示数应为:
I===0.3A;
除保护电路外,滑动变阻器在这个实验中的作用是控制电阻的电压不变;
(6)第2次实验的电流如图乙所示,电流表选用小量程,分度值为0.02A,电流为0.2A;
由实验数据可知,电压为原来的几倍,电流也为原来的几倍,即电阻一定时,电流与电压成正比;
(7)为得出普遍性的规律要多次测量,故小侨多次实验得到了多组实验数据,这样做的目的是寻找普遍规律,选A;
(8)根据欧姆定律,第1次实验电阻为:
R1===10Ω,
由表中第一组实验数据,根据串联电路的规律和欧姆定律,变阻器连入电路的最大电阻:
R滑=﹣R1=﹣10Ω=50Ω,故小侨应该选择滑动变阻器C。
故答案为:(1)调零;(2)如上所示;(3)左;(4)A;(5)0.3;控制电阻的电压不变;(6)0.2;正;(7)A;(8)C。
2.某实验小组同学利用如图甲的电路做“探究电流大小与哪些因素有关”的实验。实验器材:电源(电压恒为6V),电流表(量程为0~0.6A)、电压表各一只,一个开关,四个定值电阻(分别为6Ω、10Ω、20Ω、30Ω),三种规格的滑动变阻器R1(20Ω,1A),R2(40Ω,1A),R3(10Ω,0.3A),导线若干。
(1)在“探究电流与电阻的关系”时,滑动变阻器除了保护电路外还有 的作用;
①闭合开关前,滑动变阻器的滑片P应移到 端(选填“A”或“B”)。
表一电流和电阻的关系
实验序号 | 1 | 2 | 3 | 4 |
R/Ω | 6 | 10 | 20 | 30 |
I/A |
| 0.30 | 0.15 | 0.10 |
②德德将6Ω的电阻连入电路,移动滑片,电流表的示数如图乙,此时的电流值为 A。
③断开开关,滑片位置不动,只将电路中Ω的电阻换成10Ω的电阻,闭合开关后,应该将滑动变阻器的滑片向 (选填“左”或“右”)移动,直至电压表的示数为 V时,记录对应的电流。
④分别换上阻值为20Ω和30Ω的定值电阻进行探究,数据记录如表一所示,分析数据得到结论:当导体两端电压一定时,通过导体的电流和这段导体的电阻成反比。
⑤上述实验中,德德选用的滑动变阻器应该为 (选填“R1”、“R2”或“R3”)。
(2)小勇同学在“探究电流与电压的关系”时
①连接好电路,闭合开关,电流表有较小示数,移动滑动变阻器的滑片,发现两电表的示数都不变,出现这种现象的原因可能是 (选填“A”、“B”、“C”或“D”)。
A.电流表短路 B.R同时接了两个下方接线柱
C.定值电阻R开路 D.电压表开路
②小勇将实验所测得的数据,记录在表二,由此得出结论为:当导体的电阻一定时,通过导体的电流与这段导体两端的电压成 比。
③小勇在处理数据时发现:电压U与电流I的比值恰好等于电阻R的值。为进一步论证此发现,他提出两种收集数据的方案。
表二电流和电压的关系
实验序号 | 1 | 2 | 3 |
U/V | 0.6 | 1.2 | 1.8 |
I/A | 0.1 | 0.2 | 0.3 |
方案一:收集电阻值为6Ω的几个小组的数据;
方案二:收集电阻值不同的几个小组的数据;
你认为方案 更合理。
【解答】解:
(1)在“探究电流与电阻的关系”时,要控制电阻的电压不变,故滑动变阻器除了保护电路外还有控制电阻的电压不变的作用;
①闭合开关前,滑动变阻器的滑片P应移到阻值最大处的B端;
②德德将6Ω的电阻连入电路,移动滑片,电流表的示数如图乙,由表一数据知,电流表选用小量程,分度值为0.02A,此时的电流值为0.5A;
③由欧姆定律,电阻的电压为:
U=IR=0.5A×6Ω=3V;
根据串联分压原理可知,将定值电阻由6Ω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,所以滑片应向右端移动,
直至电压表的示数为 3V时,记录对应的电流;
⑤由表一数据第4组数据,根据串联电路的规律及欧姆定律,变阻器连入电路的电阻:
R滑=﹣R4=﹣30Ω=30Ω>20Ω,故上述实验中,德德选用的滑动变阻器应该为R2;
(2)小勇同学在“探究电流与电压的关系”时
①连接好电路,闭合开关,电流表有较小示数,电路中的电阻较大,移动滑动变阻器的滑片,发现两电表的示数都不变,则说明变阻没有了变阻的作用,故出现这种现象的原因可能是同时接了两个下方接线柱,选B;
②根据表二数据,电压为原来的几倍,电流也为原来的几倍,由此得出结论为:当导体的电阻一定时,通过导体的电流与这段导体两端的电压成正比;
③如果实验只是用同一种电阻做,则实验得到的数据具有特殊性,使得结论不具有普遍性,因此实验方案二比较好。
故答案为:(1)控制电阻的电压不变;①B;②0.5;③右;3;⑤R2;(2)①B;②正;③二。
【变式练习】
1.小华同学利用如图甲所示的电路做“探究通过导体的电流与导体两端的电压、导体电阻的关系”的实验。实验器材:电源(电压恒为3V),电流表、电压表各一只,一个开关,四个定值电阻(分别为5Ω、10Ω、20Ω、50Ω),滑动变阻器一个,导线若干。
(1)用笔画线代替导线,将图乙中的电路连接完整,要求滑动变阻器的滑片向右移动时,电流表的示数变小(请用签字笔在答题卡上连线)。
(2)在“探究电流与电压的关系”时,滑动变阻器除了保护电路还有 的作用,小华根据实验所测得的数据,描绘成的I﹣U图象如图丙所示,由图象可得出此实验的结论为:当导体的电阻一定时,通过导体的电流与这段导体两端的电压成比,该实验中接入电路的定值电阻的阻值为 Ω。
(3)在“探究电流与电阻的关系”时,小华同学每次更换定值电阻R后,通过调节滑动变阻器的阻值,使 (选填“电流表”或“电压表”)的示数保持不变,根据实验测得的数据如表所示。
实验序号 | 1 | 2 | 3 |
R/Ω | 5 | 10 | 20 |
I/A | 0.4 | 0.2 |
|
(4)若在做第3次实验时,同组的小明将10Ω的定值电阻换成20Ω的定值电阻后,没有移动滑片P,闭合开关,立即记录了电流表的示数,这个示数是
A.0.2A B.0.14A C.0.12A D.0.1A
(5)当小华改接50Ω的定值电阻进行实验时,为保证本次实验成功,请问他使用的滑动变阻器的最大阻值至少为 Ω。
【解答】解:(1)要求滑动变阻器的滑片向右移动时,电流表的示数变小,即电阻变大,故滑片以左电阻丝连入电路中与电阻串联,因电源电压为3V,电压表选用小量程与电阻并联,如下所示:
(2)在“探究电流与电压的关系”时,为得出普遍性的规律,要多次测量,故滑动变阻器除了保护电路外还有改变电阻的电压和电流的作用;
小华根据描绘成的I﹣U图象如图丙所示,由欧姆定律,该实验中接入电路的定值电阻的阻值为:
R===5Ω;
(3)在“探究电流与电阻的关系”时,要控制电阻的电压不变,即通过调节滑动变阻器的阻值,使电压表的示数保持不变,
(4)根据欧姆定律,由表中数据知,保持不变的电压:
UV=I1R1=0.4A×5Ω=2V,根据串联电路的规律和欧姆定律,此时变阻器连入电路中的电阻:
R滑====5Ω;
10Ω的定值电阻换成20Ω的定值电阻后,没有移动滑片P,根据电阻的串联和欧姆定律,电流表示数为:
I′===0.12A,故选C;
(5)电阻两端的电压始终保持UV=2V,根据串联电路电压的规律,变阻器分得的电压:
U滑=U﹣UV=3V﹣2V=1V,
变阻器分得的电压为电压表示数的=0.5倍,根据分压原理,当接入50Ω电阻时,变阻器连入电路中的电阻为:
R滑=0.5×50Ω=25Ω,
故为了完成整个实验,应该选取最大阻值至少25Ω的滑动变阻器。
故答案为:(1)如上所示;(2)改变电阻的电压和电流;5;(3)电压表;(4)C;(5)25。
2.小明同学用如图甲所示的电路探究“电流与电压和电阻的关系”,电源电压15V保持不变,滑动变阻器的规格是“50Ω 1A”,阻值为10Ω、20Ω、30Ω、40Ω的电阻各一个,满足测量需求的电流表、电压表各一个。
(1)根据图甲所示的电路图,将图乙所示的实物图连接完整,要求闭合S后,滑片P向左移动时电流表示数变大。
(2)小明先探究“电阻一定,电流与电压的关系”,他将10Ω的电阻接入电路,闭合开关S,通过调节滑动变阻器滑片P,测出电阻两端施加不同电压时对应电流值,并记录(如表1所示)。第1次实验时电流表的读数如图丙所示,则此时通过电阻的电流为的 A.分析这些数据,可以得出结论:在电阻一定的情况下,过导体的电流和导体两端的电压成 。
表1
实验次序 | 1 | 2 | 3 | 4 |
U/V | 5.0 | 6.0 | 7.0 | 8.0 |
I/A |
| 0.61 | 0.7 | 0.79 |
(3)小明再探究“电压一定,电流与电阻的关系”
a.他将10Ω的电阻接入电路,闭合开关S,调节滑片P到适当位置,读出电流表示数记入表中:断开开关S,小明用20Ω的电阻替换10Ω的电阻,闭合开关S,移动滑片P使滑动变阻器接入电路阻值 (选填“增大”或“减小”),他这样操作的目的是:
表2
实验次序 | 1 | 2 | 3 | 4 |
R/Ω | 10 | 20 | 30 | 40 |
I/A | 0.60 | 0.30 | 0.20 | 0.15 |
b.表2是小明提交的实验数据,老师指出有一组数据不符合实际,你认为这是实验次序 的数据,若不更换实验器材,在实验过程中小明为了能够利用上述4个定值电阻,顺利得到4组I、R数据,实验所保持不变的电压U的取值范围应满足 V≤U≤ V。
【解答】解:(1)要求闭合S后,滑片P向左移动时电流表示数变大,即电阻变小,故P以左电阻丝连入电路中与电阻串联,电压表与电阻并联,如下所示:
(2)第3次实验时电流表的读数如图丙所示,图中电流表选用大量程,分度值为0.1A,电流大小为0.5A,则此时流经电阻的电流为0.5A;
由表中数据,考虑到误差因素,电压与电流之比:
==﹣﹣﹣﹣﹣≈10Ω,为一定值,
可以得出结论:在电阻一定的情况下,过导体的电流和导体两端的电压成正比;
(4)a.根据串联分压原理可知,将定值电阻由10Ω改接成20Ω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,目的是使电压表的示数不变;
b.由欧姆定律,变阻器的最大电阻为50Ω,当电阻为40Ω时,根据电阻的串联和欧姆定律,电路中的最小电流:
I小===0.167A>0.12A,即第4组数据不符合实际;
滑动变阻器的规格是“50Ω 1A”,表示变阻器允许的最大电流为1A,因电流表选用大量程0﹣3A,根据串联电路电流的规律,电路中允许通过的最大电流为1A,由欧姆定律的变形公式R=,此时电路中的总电阻最小,所对应的定值电阻为最小电阻:R1=10Ω,此时变阻器连入电路中电阻最小,分得的电压最小,故电压表的最大示数为:
UV大=I大R1=1A×10Ω=10V;
当变阻器的最大电阻连入电路中时,变阻器分得的电压最大,根据串联电路电压的规律,电压表示数最小为UV小,根据串联电路电压的规律,变阻器分得的电压为:U﹣UV小,由分压原理:
=,即
﹣1=﹣﹣﹣﹣﹣①,因UV小为一定值,故①式左边为一定值,右边也为一定值,故当变阻器连入最大电阻50Ω时,对应的最大定值电阻为40Ω,代入①式,有:
﹣1=,
UV小≈6.67V,
综上,实验过程中小明为了能够利用上述4个定值电阻,顺利得到4组I、R数据,完成实验,所保持不变的电压U0的取值范围应满足6.67V﹣10V。
故答案为:(1)如上所示;(2)0.5;正比;(3)a、增大;电压表示数;b、4;6.67;10V。
【伏安法测电阻】
1.图甲为测量电阻阻值的电路图,实验仪器如下:两节干电池、阻值约为5Ω的待测电阻、电流表、电压表、滑动变阻器、开关、导线等。
(1)请根据电路图甲,将图乙中实物连接完整。
(2)闭合开关前应将滑动变阻器的滑片移到 B (A/B)处;闭合开关,发现电流表几乎无示数,电压表指针明显偏转,则出现的故障可能是Rx 断路 。
(3)实验过程中获得的数据如下表:
序号 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
电压U/V | 0.6 | 1.2 | 1.8 | 2.4 | 3.0 |
电流I/A | 0.12 | 0.22 | 1.8 | 0.50 | 0.60 |
第三组的电流数据有误,应为0.36A,出现这一错误最可能的原因是: 电流表选用小量程,却按大量程读数了 。
(4)表格中第1组和第5组数据分别是滑片位于滑动变阻器的两个端点时获得的,根据这两组数据可以求得滑动变阻器的总阻值为 20 Ω。
(5)若实验中电压表损坏,利用其他的原有器材也能测出未知电阻Rx的阻值,实验电路如图丙所示(滑动变阻器最大阻值为R0,电源电压未知且不变),请将下列相关实验步骤补充完整:
①闭合开关S,将滑动变阻器的滑片P移到a端,记录电流表示数I1;
②闭合开关S,将滑动变阻器的滑片P移到 b端 ,记录电流表示数I2;
③写出待测电阻的表达式:Rx= (用已知量和测量量符号表示)。
【解答】解:
(1)根据电源电压为3V,故电压表选用小量程与灯并联,由表中电流大小,电流表选用小量程与灯串联,如下所示:
(2)闭合开关前应将滑动变阻器的滑片移到阻值最大处的B处;闭合开关,发现电流表几乎无示数,电路可能断路,电压表指针明显偏转,电压表与电源连通,则出现的故障可能是Rx断路;
(3)电阻一定时,电流与其两端电压成正比;由此可知,第三组实验数据错误,根据电流表大小量程之比为5:1,其原因是使用小量程,按大量程读数了;
(4)当滑动变阻器滑片位于最小阻值处时,滑动变阻器接入电路中的阻值为0,电路中的电流达到最大值,为I5=0.60A,电源电压为3.0V,则定值电阻的阻值为:
R1===5Ω;
当滑动变阻器滑片位于最大阻值处时,滑动变阻器与电阻串联接入电路,电路中电流达到最小值,为I1=0.12A,则电路中的总电阻为:
R2===25Ω;
故滑动变阻器的阻值为:R′=R2﹣R1=25Ω﹣5Ω=20Ω;
(5)①闭合开关S,将滑动变阻器的滑片P移到a端,记录电流表示数为I1,此时两电阻并联;
②滑片移到b端,记录电流表示数I2,此时Rx被短路,只有R0工作;
由欧姆定律,所以电源电压:U=I2R0,
两步骤中,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,通过待测电阻的电流Ix=I1﹣I2,
并联电路电压相等,则待测电阻两端的电压:Ux=U=I2R0,
所以待测电阻:
Rx==。
故答案为:(1)如上所示;(2)B;断路;(3)电流表选用小量程,却按大量程读数了;(4)20;(5)②b端;③。
2.在“测量小灯泡电阻”的实验中,电源电压为3V,待测小灯泡的额定电压为2.5V.
(1)请用笔画线代替导线,完成图甲中实物电路的连接,要求P向右移动时,电流变小。
(2)检查电路无误后,闭合开关,灯泡不亮,电压表无示数,电流表指针明显偏转,导致这一现象的原因可能是小灯泡灯座 短路 ;
(3)故障排除后,闭合开关,当滑片P移到某一位置时,电压表示数如图乙所示为 2.1 V,要测量小灯泡正常发光时的电阻,应将滑动变阻器的滑片向 左 移动(选填“左”或“右”)
(4)通过移动滑动变阻器的滑片P记录了多组数据,并作出图丙所示的I﹣U图象,由图可知小灯泡正常发光时的电阻为 12.5 Ω;
(5)完成实验后,李明发现同桌小强的电压表坏了,他向老师要了一个已知阻值为R0的定值电阻和一个单刀双掷开关,借助部分现有的实验器材,设计了如图丁所示的实验电路,也测出了小灯泡正常发光时的电阻,请你帮他完成下列实验步骤:
①连接好实验电路,将开关S拨到触点1, 调节滑动变阻器的滑片,使电流表示数数为 ;
②保持滑片的位置不动,再将开关S拨到触点2,读出电流表的示数为I1;
⑧小灯泡正常发光时电阻的表达式R= (用已知量和测量量的符号表示)。
【解答】解:(1)向右移动滑片,电流表的示数变小,在电源电压一定时,电路的总电阻变大,滑动变阻器的电阻变大,接线柱要接入左端的A接线柱。如图:
(2)闭合开关,灯泡不亮,电流表示数不为零,说明电路中有电流,则故障为短路,电压表无示数,则故障可能是与电压表并联的小灯泡灯座短路;
(3)如图乙所示:电压表选择0﹣3V,每一个大格代表1V,每一个小格代表0.1V,所以电压表读数是2.1V,小灯泡的额定电压为2.5V,要使小灯泡正常发光,电压表的示数要变大,滑动变阻器两端的电压要减小,滑动变阻器的电阻要减小,所以滑动变阻器的滑片向左滑动;
(4)由图象知,小灯泡正常工作的电压是2.5V,电流是0.2A,
所以,R===12.5Ω;
(5)①在没有电压表情况下,定值电阻和电流表应起到电压表的测量电压的作用,因灯泡的额定电压为2.5V,将开关S拨到触点1,调节滑动变阻器的滑片,使电流表示数数为,此时定值电阻两端的电压为2.5V,由并联电路电压的规律,灯两端的电压也为2.5V,灯正常工作;
②保持滑动变阻器滑片位置不变,将开关S拨到触点2,因电路的连接关系没有改变,各用电器的电压不变,所以灯仍正常发光,电流表测量小灯泡和定值电阻R0的电流,示数为I1;
③根据并联电路电压的规律,此时通过灯的额定电流为IL=I1﹣,
灯正常发光的电阻大小
R==。
故答案为:(1)如上图;(2)短路;(3)2.1;左;(4)12.5;(5)①调节滑动变阻器的滑片,使电流表示数数为;③。
3.小刚在“伏安法测电阻”实验中,实验器材如图甲所示
(1)用铅笔画线代替导线将图甲所示电路连接完整,要求滑动变阻器滑片向左滑动时电路中电阻变大。
(2)小刚接完最后一根导线时,电流表、电压表就有示数了,则他在连接电路中存在的问题是: 连接电路时开关没有断开 。
(3)实验之前应将电压表电流表 调零 。为了提高精确度,电压表、电流表都选择 小量程 。小刚按正确的步骤闭合开关S,观察到电压表、电流表示数如图乙所示,那么待测电阻Rx的阻值可能是 5 Ω;接下来,小刚的操作应该是 移动滑动变阻器滑片,重复上述实验,多次测量 ,最后断开开关,拆卸并整理器材。
(4)小刚又设计了一种方案,也测出了Rx的阻值。电路如图丙所示,R0为阻值已知的定值电阻,电源电压未知且恒定不变。测量步骤如下:
①当开关S1闭合、S2断开时,电流表读数为I1;
②当开关S1、S2都闭合时,电流表读数为I2;
③待测电阻Rx= ﹣R0 (用已知和测出的物理量符号表示)。
(5)小红组利用原来的实验器材,只增加了一个阻值为10Ω定值电阻R1,如图丁是他设计的电路图,则她 能 (选填“能”或“不能”)测出待测电阻Rx的阻值。
【解答】解:(1)要求滑动变阻器滑片向左滑动时电路中电阻变大,故变阻器滑片以右电阻丝连入电路中与电阻串联,如下所示:
(2)小刚接完最后一根导线时,电流表、电压表就有示数了,说明在连接电路时没有断开开关;
(3)实验之前应将电压表和电流表调零;为了提高精确度,电压表、电流表都选择小量程;
由图甲可知,电压表选用大量程,分度值为0.5V,电压为10V,电流表选用大量程,分度值为0.1A,电流为2A,
由欧姆定律,待测电阻的阻值:
Rx===5Ω;
为减小误差,要多次测量取平均值,故接下来,小刚的操作应该是移动滑片,重复上述实验,多次测量,最后断开开关,拆卸并整理器材。
(4)①当开关S1闭合、S2断开时,电流表读数为I1;
②当开关S1、S2都闭合时,电流表读数为I2;
③在①中,两电阻串联,电流表测电路的电流,由串联电阻的规律和欧姆定律得,
电源电压为:U=I1(R0+Rx);
在②中为定值电阻的简单电路,由欧姆定律得,
电源电压为:U=I2R0;
因电源电压不变,则有:I1(R0+Rx)=I2R0;
解得:Rx=﹣R0。
(5)由图丙知,当S接1时,电压表测量待测电阻两端的电压Ux,当S接2时,电压表测量待测电阻和定值电阻两端的总电压U,从而可求得定值电阻两端的电压U1,因为是串联电路,则通过待测电阻的电流Ix=I1==,根据欧姆定律待测电阻的阻值:Rx=,代入数据便可求出待测电阻的阻值。
故答案为:(1)如上图所示;(2)连接电路时开关没有断开;(3)调零;小量程;5;移动滑动变阻器滑片,重复上述实验,多次测量;(4)﹣R0;(5)能。
4.在测定“小灯泡电功率”的实验中,小灯泡额定电压为2.5V,电阻约为10Ω。
(1)请你用笔画线代替导线,将图甲所示的实验电路的实物图连接完整。
(2)检查电路连接无误,闭合开关后,灯泡不亮,电压表有示数,电流表指针几乎不动,产生这一现象的原因可能是 灯泡断路 。
(3)排除故障后,移动滑动变阻器的滑片P到某点时,电压表示数如图乙所示,为 1.8 V。
(4)移动滑片P,记下多组对应的电压表和电流表的示数,并绘制成如图丙所示I﹣U图象。根据图象信息,小灯泡的额定电流为 0.2 A,小灯泡的额定功率为 0.5 W。
(5)依据图丙所示的I﹣U图象信息,还可以计算出此小灯泡正常发光时灯丝的电阻值为 12.5 Ω.当电压值改变的时候,小灯泡的阻值 变化 (选填“变化”或“不变”);
(6)小明又想测某未知电阻Rx的阻值,设计了如图所示电路(R0为已知阻值的定值电阻),并设计了如下实验步骤,请帮他把缺少的步骤补全,并写出Rx的表达式。
实验步骤:
A.按照设计的电路图连接电路
B.断开S2、闭合S1记录电流表示数为I1
C. 断开S1、闭合S2记录电流表示数为I2
表达式:Rx= R0(或R0) 。(用已知和测量的物理量的符号表示)
【解答】解:(1)灯泡正常发光时电流约为I===0.25A,
电流表选0~0.6A量程,电流表串联接入电路,电路图如图所示:
。
(2)如果灯泡断路,灯泡不亮,电路断路,电路电流为零,电流表指针不动,电压表有示数。
(3)由图乙可知,电压表量程是0~3V,分度值是0.1V,电压表示数是1.8V。
(4)由图丙的I﹣U图象可知,灯泡额定电压2.5V对应的电流为0.2A,灯泡额定功率P=UI=2.5V×0.2A=0.5W。
(5)∵I=,∴灯泡正常发光时,灯泡电阻R===12.5Ω。
由图象知,电压变化时,灯丝的电阻变化;
(6)实验步骤:
(1)按电路图连接电路。
(2)断开S2、闭合S1记录电流表示数为I1;
(3)断开S1、闭合S2记录电流表示数为I2(或S1和S2都闭合记录电流表示数为I2);
(4)表达式:Rx=R0(或R0)。
故答案为:(1)电路图如图所示;(2)灯泡断路;(3)1.8;(4)0.2;0.5;(5)12.5;(6)断开S1、闭合S2记录电流表示数为I2;R0(或R0)。
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