


北师大版九年级全册二 根据欧姆定律测量导体的电阻精练
展开12.2 根据欧姆定律测量导体的电阻
一.选择题(共4小题)
1.如图所示是利用伏安法测电阻的部分电路,若考虑电表内阻对电路的影响,则关于测量误差和产生原因,下列说法正确的是( )
A.测量值偏小,是由于电流表所测通过Rx电流偏小
B.测量值偏小,是由于电压表所测Rx两端电压偏小
C.测量值偏大,是由于电流表所测通过Rx电流偏大
D.测量值偏大,是由于电压表所测Rx两端电压偏大
【答案】D。
【解析】图中是电流表内接法,由于电流表的分压作用,电压测量值偏大,电流测量值准确,根据欧姆定律I=可知,电阻测量值偏大,等于电阻R与电流表内阻之和。
2.小箫在实验室和同学做实验,她们在伏安法测电阻的实验中需要测量的物理量是( )
A.电阻和电流 B.电压和电阻 C.电功和电压 D.电压和电流
【答案】D。
【解析】伏安法测电阻的实验原理是R=,所以需要测量电阻两端的电压以及通过电阻的电流。
3.某同学利用如图所示的电路做“伏安法测电阻”的实验,已知电源电压恒为6V,滑动变阻器标有“20Ω1A”字样,实验中该同学填写的实验数据如表所示。下列关于实验的几种说法中正确的是( )
序号
1
2
3
4
5
U/V
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
I/A
0.10
0.21
0.30
0.40
0.49
①序号“1”的实验数据不是本实验中测得的
②序号“4”的实验中,滑动变阻器与待测电阻的阻值之比为2:1
③序号“2”和“5”的实验数据表明待测电阻R,不是定值电阻
④仅用该同学的实验器材就能探究电流与电压的关系
A.①④ B.③④ C.①③ D.①③④
【答案】A。
【解析】①由表中数据,考虑到误差因素,
R=====﹣﹣﹣﹣﹣==≈10Ω;
当变阻器的最大电阻连入电路中时,电阻的最大电阻:
R串联=10Ω+20Ω=30Ω,由欧姆定律,电路中的最小电流:
I===0.2A>0.1A;
序号“1”的实验数据不是本实验中测得的,①正确;
②序号“4”的实验中,电压表为4V,根据串联电路电压的规律,变阻器的电压为:6V﹣4V=2V,根据分压原理,滑动变阻器与待测电阻的阻值之比为:2V:4V=1:2;②错误;
③由①知,待测电阻R是定值电阻,故③错误;
④探究电流与电压的关系时,要控制电阻不变,因R是定值电阻,故能探究电流与电压的关系,④正确。
4.某同学利用如图的电路测量小灯泡的电阻。已知电源电压恒为4.5V不变,小灯泡标有2.5V字样,他记录的实验数据如下表所示。关于该同学的实验的几种说法中正确的是( )
序号
1
2
3
4
5
U/V
1.0
2.0
2.5
3.0
4.5
I/A
0.2
0.22
0.25
0.26
灯泡突然熄灭,
电流表无示数
灯泡亮度
不亮
微亮
亮
很亮
R/Ω
平均R/Ω
①电路图中a是电流表,b是电压表 ②滑动变阻器的最大阻值至少为17.5Ω
③小灯泡正常发光时的电阻是10Ω④灯泡正常发光时,滑动变阻器的功率为0.5W
⑤表格中设计中不能加平均电阻一栏 ⑥仅用该实验器材就能探究电流与电压的关系
A.①②③④⑤ B.①③④⑤ C.①②③⑤ D.①②③⑥
【答案】A。
【解析】①读图可知,a串联在电路中,则a是电流表,b与灯泡并联,则b是电压表;故①正确;
②由表格可知刚闭合开关时滑动变阻器连入电路的阻值最大,此时电路中的电流为0.2A,电压表的示数为1.0V,
滑动变阻器两端的电压为:U滑=U﹣UL=4.5V﹣1.0V=3.5V,
由I=可得:
滑动变阻器的最大阻值为:R滑最大===17.5Ω,故②正确;
③已知灯泡标有“2.5V”字样,则灯泡两端的电压为2.5V时正常发光,由表格可知当U=2.5V时,电流为I=0.25A,
灯泡的电阻为:RL===10Ω;故③正确;
④灯泡正常发光时,电路中的电流为0.25A,电压表的示数为2.5V,
滑动变阻器两端的电压为:U滑′=U﹣UL′=4.5V﹣2.5V=2V,
此时滑动变阻器的功率为:P滑′=U滑′I′=2V×0.25A=0.5W,故④正确;
⑤小灯泡的电阻受温度影响较大,不同电压时电阻不同,表格中设计中不能加平均电阻一栏,故⑤正确;
⑥探究电流与电压的关系应保持电阻不变,小灯泡的电阻受温度影响较大,故⑥错误。
综合分析①②③④⑤正确。
二.实验探究题(共16小题)
5.在“伏安法测电阻”的实验中,小亮连成如图所示电路,正准备实验时,同组的小明检查发现电路连接有错误。
(1)若在错误的电路中,闭合开关后,电压表的指针将 不动 (选填“正向偏转”、“反向偏转”、“不动”)。
(2)请你将接错的那根导线打“×”,画出正确连线。
(3)电路连接正确后,要使定值电阻两端的电压从小到大变化,滑动变阻器的滑片应该向 左 侧调整。
(4)选用规格为“50Ω 1A”的滑动变阻器进行实验,记录数据如表:
实验次数
1
2
3
4
5
6
U/V
1
2
3
1
2
3
I/A
0.2
0.4
0.6
0.1
0.2
0.3
R/Ω
5
10
若换用规格为“20Ω 1A”的滑动变阻器,不能完成表格中第 四 次实验。
(5)在本次实验中滑动变阻器的主要作用 改变电路中的电流和定值电阻两端的电压 。
(6)多次测量的目的是 求平均值,减小误差 。
【答案】(1)不动;(2)如图;(3)左;(4)四;(5)改变电路中的电流和定值电阻两端的电压;(6)求平均值,减小误差。
【解析】(1)根据电压表的使用规则可知,电流应从电压表的正接线柱流入,从负接线柱流出;图中电压表接在电流表两端,此时电压为0,故电压表指针不动;
(2)电压表应并联接在定值电阻的两端,如图所示:
(3)要使定值电阻两端的电压从小到大变化,应增大通过定值电阻的电流,故应减小滑动变阻器的电阻,即向左移动;
(4)换用规格为“20Ω 1A”的滑动变阻器,当定值电阻为5Ω时,此时电路中的最小电流为:I===0.18A,故前三组都能完成;
当定值电阻为10Ω时,此时电路中的最小电流为:I===0.15A,第四组的电流为0.1A,故第四组不能完成;
(5)滑动变阻器能够改变电路中的电流和定值电阻两端的电压,从而实现多次测量的目的;
(6)实验中多次测量,可以求出电阻的平均值,从而减小误差。
6.在“测量电阻”的实验中,设计了如图1所示的电路图。
(1)请根据电路图,用笔画线代替导线将图中的器材连接成完整电路。
(2)按图1所示电路连接器材时,开关要处于 断开 (选填“断开”或“闭合”)状态,滑动变阻器的滑片P应该滑到最 左端 (选填“左端”或“右端”)。
(3)闭合开关,将滑片P缓慢向右移动,电压表的示数将 增大 (选填“增大”或“减小”)。
(4)某次测量时,电压表的示数为1.5V,电流表的示数如图2所示,为 0.3 A,根据欧姆定律求出此时这个电阻R的阻值为 5 欧姆。
(5)以上这种测量电阻的方法叫 伏安法 。
(6)为减小实验误差,我们应该多次进行正确测量,然后取电阻R的 平均 值。
【答案】(1)如上所示;(2)断开;左端;(3)增大;(4)0.3;5;(5)伏安法;(6)平均。
【解析】(1)由题干知,电压为1.5V,故电压表选用小量程与R并联,由图2知,电流表选用小量程与电阻串联,变阻器右下接线柱连入电路中,如下所示:
(2)连接器材时,为保护电路,开关要处于断开状态,滑动变阻器的滑片P应该滑到阻值最大处;
(3)闭合开关,将滑片P缓慢向右移动分析电路中的电阻变化,由欧姆定律分析回答;
(4)根据电流表选用的量程确定分度值读数根据欧姆定律求出此时这个电阻R大小;
(5)根据R=测量电阻的方法叫伏安法;
(6)为减小实验误差,我们应该多次进行正确测量,取电阻R的平均值作为结果。
7.现有两节新的干电池、电压表、电流表、滑动变阻器、定值电阻R、开关、导线利用给定器材连接成“伏安法测电阻”的电路。
(1)请在答题卡中相应位置画出图甲所示的实物图对应的电路图;
(2)实验前为了保护电路滑动变阻器的滑片应置于 B 端(选填“A“或“B”);
(3)闭合开关,无论怎样移动滑片P发现电流表始终无示数,电压表有示数,其原因可能是 电阻R断路(或电流表短路) (写出一种原因即可)
(4)排除故障后,当电压表示数为2.7V时,电流表示数如图乙所示,则通过R的电流大小为 0.3 A,它的阻值是 9 Ω。
【答案】(1)如上所示;(2)B;(3)电阻R断路;(4)0.3; 9。
【解析】(1)根据实物图画出电路图,如下所示:
(2)实验前为了保护电路滑动变阻器的滑片应置于阻值最大处B端;
(3)经分析,闭合开关,无论怎样移动滑片P发现电流表始终无示数,电压表有示数,其原因可能是电阻R断路(或电流表短路);
(4)排除故障后,当电压表示数为2.7V时,电流表示数如图乙所示,电流表选用小量程,分度值为0.02A,电流为0.3A,由欧姆定律,它的阻值是:
R===9Ω。
8.某同学釆用“伏安法”测量某定值电阻Rx的阻值。
实验次数
1
2
3
电压U/V
1.5
2.0
2.5
电流I/A
0.31
0.40
电阻Rx/Ω
4.8
5.0
Rx的平均值/Ω
(1)按图甲连接电路时,应先 断开 开关,并将滑动变阻器的滑片P移到阻值最大处。
(2)闭合开关后,发现向左移动滑动变阻器的滑片P时,电流表的示数变大、电压表的示数变小,你认为电路连接中存在的错误是 电压表并联在滑动变阻器的两端了 。
(3)排除故障后,闭合开关,改变电阻Rx两端的电压,进行了三次测量。在第三次测量中电流表的示数如图乙所示,其示数为 0.48 A。
(4)根据三次实验数据可得,定值电阻Rx的阻值为 5.0 Ω.(结果保留一位小数)
(5)将电阻Rx换成小灯泡,重复上述实验,发现几次实验中,所测小灯泡的电阻值相差较大,原因可能是 灯泡的电阻受温度的影响 。
【答案】(1)断开;(2)电压表并联在滑动变阻器的两端了;(3)0.48;(4)5.0;(5)灯泡的电阻受温度的影响。
【解析】(1)为保护电路,按图甲连接电路时,应先断开开关,并将滑动变阻器的滑片P移到阻值最大处;
(2)闭合开关后,发现向左移动滑动变阻器的滑片P时,电流表的示数变大,根据U=IR,待测电阻的电压变大,即电压表示数变大,由串联电路电压的规律,变阻器的电压变小,故电路连接中存在的错误是电压表并联在滑动变阻器的两端了;
(3)在第三次测量中电流表的示数如图乙所示,电流表选用小量程,分度值为0.02A,其示数为0.48A;
(4)根据表中数据,由欧姆定律,第3次实验的电阻:
R3==≈5.2Ω;
为减小误差,取平均值作为测量结果,帮根据三次实验数据可得,定值电阻Rx的阻值为:
R===5.0Ω;
(5)因灯泡的电阻受温度的影响,故将电阻Rx换成小灯泡,重复上述实验,发现几次实验中,所测小灯泡的电阻值相差较大。
9.如图所示,图甲是“伏安法测电阻”的实验电路图。
(1)请你根据图甲的电路图,用笔画线代替导线,将图乙中的实物图连接完整。(要求滑动变阻器滑片P向右移动时阻值变大)
(2)在连接电路时,开关必须 断开 。
(3)闭合开关S后,发现电流表无示数,电压表有示数,则出现的故障可能是 Rx断路 。
(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,电压表的示数如图丙所示,其读数为 2 V,则待测电阻Rx= 10 Ω。
(5)若实验中电流表不慎损坏,现给你一个已知阻值为R0的电阻、一个单刀双掷开关和导线若干,请你用上述器材和原有器材完成图丁的电路图,要求能测量Rx的阻值。
【答案】(1)见上图;(2)断开;(3)Rx断路;(4)2;10;(5)见上图。
【解析】(1)滑动变阻器与电阻串联且一上一下的接,滑动变阻器滑片P向右移动时阻值变大,需要接左下接线柱,如图:
(2)为了保护电路,在连接电路时开关必须断开;
(3)若电流表示数为0,说明电路可能断路;电压表有示数,说明电压表与电源连通,则与电压表并联的支路以外的电路是完好的,则与电压表并联的电阻断路了;
(4)由图丙可知,电压表量程为0~3V,其分度值为0.1V,示数为2V,
则待测电阻:Rx===10Ω;
(5)只有电压表时,要想测量出电阻,需要用电压表和定值电阻来代替电流表,实验中通过单刀双掷使电压表的测量范围不同,如图:
当闭合开关S,将S1拨到触点2,移动滑片,读出电压表的示数U1,再将开关S1拨到触点1,保持滑片的位置不动,读出电压表的示数U,则定值电阻Rx两端的电压为U﹣U1,根据电路的电流相等列等式,再表示出Rx。
10.压力传感器是电子秤中的测力装置,可视为阻值随压力而变化的压敏电阻。小刚从某废旧电子秤上拆下一个压力传感器,探究其阻值与所受压力大小(不超过250N)的关系,如图是小刚设计的实验电路图。电源电压恒定,R0为定值电阻,R1为压力传感器。
(1)连接电路时开关应 断开 ,电路中R0的作用是 保护电路 。
(2)闭合开关,发现电流表无示数,电压表示数接近电源电压,电路出现的故障是 R1断路 ;排除故障后,逐渐增大R1受到的压力,闭合开关,读出电流表和电压表的示数,计算出对应的R1的阻值,记录如表,第5次测深时,电压表示数为4V.电流表示数为0.2A.此时R1的阻值为 20 欧。请根据表中的数据在图2中画出R1随F变化的关系图象。
次数
1
2
3
4
5
6
F/N
0
50
100
150
200
250
R1/Ω
60
50
40
30
10
(3)通过实验探究可归纳出,R1的阻值随压力F大小变化的关系式为 R1=60﹣0.2F ,当R1的阻值为32时,R1上受到的压力是 140 N,若此压力为压力传感器在电子称正常工作时受到的压力,则电子秤应显示 14 kg。
【答案】(1)断开;保护电路;(2)R1断路;20;(3)R1=60﹣0.2F;140;14。
【解析】(1)为了保护电路,连接电路时,开关应断开;
因为串联电阻起分压作用,所以电路中串联电阻R0是为了保护电路;
(2)电流表无示数,电路发生断路,电压表等于电源电压,则与电压表并联的电阻丝R1断路;
根据欧姆定律I=知,
第5次电阻值为:R1===20Ω;
把压力大小作为横坐标,把电阻大小作为纵坐标,在坐标系中描点连线即可得压敏电阻R1的阻值随压力F的大小变化的图象,如图:
(3)根据R1的阻值随压力F的大小变化的图象可知,压敏电阻R1的阻值与压力F成一次函数关系,设它们的关系式为R1=kF+b﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①。
把F=50N,R1=50Ω和F=100N,R1′=40Ω代入①式可得:
50=50k+b﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②,40=100k+b﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣③
联立方程②③可得:k=﹣0.2,b=60,
所以它们的关系式为R1=60﹣0.2F;
把R=32Ω代入R1=60﹣0.2F,即32=60﹣0.2F,
解得F=140N,
因为压力等于重力,所以G=F=140N,
物体的质量:m===14kg。
11.某同学测量额定电压为2.5V的小灯泡L在不同电压下的电阻。
(1)他连接了如图1所示的实验电路,其中有一个元件与导线连接有误,这个元件是: 变阻器 。
(2)改正(1)中的错误后,闭合开关,调节滑动变阻器,进行多次测量,测量的数据如表所示。
电压U/V
0.9
1.3
1.7
2.1
2.5
电流I/A
0.18
0.22
0.24
0.26
0.28
请完成下列问题:
①小灯泡L正常发光时的电阻RL= 8.9 Ω.(结果保一位小数)
②若将与上述小灯泡L规格完全相同的两个小灯泡串联接入电路,如图2所示。闭合开关,调节滑动变阻器,使电压表的示数为1.8V,则电流表的示数为 0.18 A。
【答案】(1)变阻器;(2)①8.9;②0.18。
【解析】(1)变阻器应按一下一上接入电路中,原电路中将金属杆连入电路中是错误的;
(2)①灯在额定电压下正常发光,由表中数据,小灯泡L正常发光时的电阻:
RL==≈8.9Ω;
②若将与上述小灯泡L规格完全相同的两个小灯泡串联接入电路,闭合开关,调节滑动变阻器,使电压表的示数为1.8V,因两灯的电阻相等,由分压强原理,每个灯的电压为:0.5×1.8V=0.9V,由表中数据,电流表的示数为0.18A。
12.某学习小组的同学为测量小灯泡在不同电压下的电阻,设计了实验电路并进行了部分连接,如图甲所示。
(1)请将图甲中的实物电路补充完整;
(2)为了保护电路,闭合开关S前,应将滑片P移到滑动变阻器的 右 (填“左”或“右”)端;
(3)闭合开关S,该小灯泡正常发光,调节滑动变阻器,让电压逐次降低,测量的数据如下表:
数据序号
1
2
3
4
5
6
7
发光情况
明亮
不很亮
不亮
较暗
微光
熄灭
熄灭
电压U/V
2.5
2.1
1.7
1.3
0.9
0.5
0.1
电流I/A
0.28
0.24
0.21
0.19
0.16
0.05
计算的电阻R/Ω
8.9
7.1
6.2
4.7
3.1
2.0
当电压表的示数为2.1V时,电流表的示数如图乙所示为 0.26 A,此时小灯泡的电阻为 8.1 Ω;
(4)分析表中数据,可以发现小灯泡的电阻随电压的减小而 变小 。
【答案】(1)如上;(2)右;(3)0.26;8.1;(4)变小。
【解析】(1)电源电压为3V,故电压表选用小量程与灯并联,如下所示:
(2)为了保护电路,闭合开关S前,应将滑片P移到滑动变阻器的阻值最大处,即右端;
(3)当电压表的示数为2.1V时,电流表的示数如图乙所示,电流表选用小量程,分度值为0.02A,电流为0.26A,由欧姆定律,此时小灯泡的电阻为:
R==≈8.1Ω;
(4)分析表中数据,可以发现小灯泡的电阻随电压的减小而变小。
13.小华做“用电流表、电压表测电阻”实验,现有电源(电压为3伏保持不变)、电流表、电压表、电键和待测电阻Rx各一个,三个滑动变阻器(分别标有“5欧2安”字样、“10欧2安”字样、“50欧1安”字样),以及导线若干。小华选择其中一个滑动变阻器,正确连接电路,进行实验。实验中,当滑动变阻器滑片P在中间区域某位置时,电压表和电流表的指针位置如图(a)、(b)所示,小华记录第一组数据;然后移动滑动变阻器滑片P,在电压表指针自图(a)位置转过两小格时记录第二组数据,此时电流表、电压表指针偏转角度相同;接着继续操作完成实验。
①实验中电压表所选的量程为 0~3 伏。
②判断实验中电流表所选的量程。 (a)图中,电压表选用小量程,分度值为0.1V,电压表示数为1.4V,
根据串联电路电压的规律,变阻器的电压为:3V﹣1.4V=1.6V,
若电流表选用小量程,分度值为0.02A,电流为0.28A;
由欧姆定律可得,变阻器连入电路的电阻:R滑中==≈5.71Ω,则变阻器的最大电阻约为2×5.71Ω=11.4Ω,与题中所给的10Ω 2A变阻器的相吻合;
若电流表选用大量程,其示数为1.4A,
由欧姆定律可得,变阻器连入电路的电阻:R滑中==≈1.14Ω,则变阻器的最大电阻约为2×1.14Ω=2.28Ω,与题中所给的变阻器的规格差别较大;
故电流表只能选用小量程0﹣0.6A (需要写出计算过程)
③小华的第二组数据中,电压、电流及计算出的待测电阻Rx的阻值是 5Ω 。
【答案】①0~3;
②(a)图中,电压表选用小量程,分度值为0.1V,电压表示数为1.4V,
根据串联电路电压的规律,变阻器的电压为:3V﹣1.4V=1.6V,
若电流表选用小量程,分度值为0.02A,电流为0.28A;
由欧姆定律可得,变阻器连入电路的电阻:R滑中==≈5.71Ω,则变阻器的最大电阻约为2×5.71Ω=11.4Ω,与题中所给的10Ω 2A变阻器的相吻合;
若电流表选用大量程,其示数为1.4A,
由欧姆定律可得,变阻器连入电路的电阻:R滑中==≈1.14Ω,则变阻器的最大电阻约为2×1.14Ω=2.28Ω,与题中所给的变阻器的规格差别较大;
故电流表只能选用小量程0﹣0.6A;
③5Ω。
【解析】①电路连接正确,即待测电阻与变阻器串联,电流表串联在电路中,电压表与待测电阻并联,因电源电压为3V,故电压表选用的量程为0~3V;
②(a)图中,电压表选用小量程,分度值为0.1V,电压表示数为1.4V,
根据串联电路电压的规律,变阻器的电压为:3V﹣1.4V=1.6V,
若电流表选用小量程,分度值为0.02A,电流为0.28A;
由欧姆定律可得,变阻器连入电路的电阻:R滑中==≈5.71Ω,由题意可得,变阻器的最大电阻约为:2×5.71Ω=11.4Ω,与题中所给的10Ω 2A变阻器的相吻合;
若电流表选用大量程,其示数为1.4A,
由欧姆定律可得,变阻器连入电路的电阻:R滑中==≈1.14Ω,则变阻器的最大电阻约为:2×1.14Ω=2.28Ω,与题中所给的变阻器的规格差别较大;
故电流表只能选用小量程0﹣0.6A;
③图(b)电流表示数为0.28A.继续移动滑片,当电压表示数在如图(a)的基础上偏转两格后,电压表示数可能为1.6V和1.2V:
若电压表示数为:1.4V+2×0.1V=1.6V,即电压表示数变大,根据I=,则电路中的电流也应变大,则此时的电流为:0.28A+2×0.02A=0.32A;
由欧姆定律得待测电阻Rx的阻值:
Rx===5Ω;
若电压表示数为:1.4V﹣2×0.1V=1.2V,即电压表示数变小,根据I=,则电路中的电流也应变小,此时电流为:
0.28A﹣2×0.02A=0.24A;
由欧姆定律得待测电阻Rx的阻值:
Rx===5Ω;
14.用“伏安法”测未知电阻的阻值。
(1)请用笔画线表示导线,将图甲所示的实物连接成完整电路。要求:滑动变阻器的滑片P向右移动时,电流表示数变小(请勿更改原有导线,导线不能交叉)。
(2)连接电路前,开关必须 断开 。电路接通前,滑动变阻器的滑片P应该移至图中 B 处(选填“A”或“B”)。
(3)小林闭合开关后,发现电流表示数为零,但电压表有示数,此时电路中的一处故障是待测电阻Rx 断路 (选填“短路”或“断路”)。
(4)小林排除故障后,用滑动变阻器调节接入电路中的电阻,对应每次变化各测一次电流值和相应的电压值并记录到表格中。有一次测量电流表的指针如图乙所示,其示数为 0.28 A;另一次测量电压表的指针如图丙所示,其示数为 2.6 V.小林根据几组实验数据计算出Rx的值,为了进一步减小误差,绘制了Rx的U﹣I图象。
(5)另一组的小宇用相同的器材进行实验,并根据自己所记录的实验数据绘制了如图丁所示的U﹣I图象。小林发现小宇绘制的U﹣I图象和自己绘制的U﹣I图象不同,你认为其原因是小宇 将电压表并联在变阻器两端 ;小林根据小宇的U﹣I图象也可计算出待测电阻Rx= 10 Ω(实验过程中电源电压保持不变)。
【答案】(2)断开;B;(3)断路;(4)0.28;2.6;(5)将电压表并联在变阻器两端;10。
【解析】(1)滑动变阻器的滑片P向右移动时,电流表示数变小,即电阻变大,故变阻器左下接线柱连入电路中,如下所示:
(2)连接电路前,开关必须断开。电路接通前,滑动变阻器的滑片P应该移至图中阻值最大处的B端。
(3)若待测电阻短路,电压表示数为0,不符合题意;若待测电阻断路,电流表示数为零,电压表串联在电路中测电源电压,电压表有示数,符合题意,电路中的一处故障是待测电阻Rx断路;
(4)有一次测量电流表的指针如图乙所示,电流表选用小量程,分度值为0.02A,其示数为0.28A;另一次测量电压表的指针如图丙所示,电压表分度值为0.1V,其示数为2.6V;
(5)待测电阻与变阻器串联,当变阻器连入电路的电阻变小时,由欧姆定律,电路的电流变大,根据U=IR,待测电阻的电压变大,由串联电路电压的规律,变阻器的电压变小,根据绘制的如图丁所示的U﹣I图象知,电压表并联在变阻器的两端了;
设电源电压为U,根据串联电路的规律和欧姆定律,因待测电阻不变有:
R==,即=,U=3V,
待测电阻:
Rx==10Ω。
15.程新同学设计了如图甲所示的电路来测量电源电压U和未知电阻Rx的阻值。已知定值电阻的阻值为R0、电源两端电压保持不变。请完成下列问题:
(1)根据甲中电路图,用黑色签字笔画线代替导线,将乙中的实物图补充完整。
(2)电路正确连接后,当开关S、S1闭合,S2断开时,电流表示数为I1;则电源的电压U= I1R0 。
(3)当开关S、S2闭合,S1断开时,电流表示数为I2;则待测电阻Rx= 。
(4)不改变甲图所示的电路,若开关S1始终处于断开状态,仅对开关S、S2进行操作 仍能 (选填“仍能”或“不能”)测量电源电压和未知电阻Rx的阻值。
【答案】(1)如上;(2)I1R0;(3);(4)仍能。
【解析】(1)根据甲图,将S2的右接线柱与电流表负接线柱连接起来,如下所示:
(2)电路正确连接后,当开关S、S1闭合,S2断开时,两电阻并联,电流表测定值电阻的电流,由欧姆定律,电流表示数为I1,则电源的电压U=I1R0;
(3)当开关S、S2闭合,S1断开时,两电阻并联,电流表测干路电流,由并联电路各支路互不影响,通过待测电阻的电流为:I0=I2﹣I1,由欧姆定律,则待测电阻:
Rx==。
(4)不改变甲图所示的电路,若开关S1始终处于断开状态,只闭合S,电流表测通过定值电阻的电流,由欧姆定律可得出电源电压;
开关S、S2闭合,电流表测干路,根据并联电路各支路不影响,由并联电路电流的规律,可求出通过待测电阻的电流,由欧姆定律可求出未知电阻Rx的阻值。
16.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。
(])请你根据电路图用笔画线代导线,将图乙的实验电路连接完整。
(2)闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片置于 B 端(选填“A”或“B”)。
(3)闭合开关,发现电压表和电流表均无示数。小芳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,只有一个元件有故障,该故障是 滑动变阻器断路 。
(4)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图象,如图丙所示。由图象可得
Rx= 4 Ω.
(5)如图丁所示的实验电路图,不能够得出定值电阻Rx阻值的电路是 B 。
【答案】(1)如下图所示;
(2)B;(3)滑动变阻器断路;(4)4;(5)B。
【解析】(1)由图丙知,电流表选用小量程串联在电路中,如下所示:
(2)闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片置于阻值最大处的B端;
(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;
(4)待测电阻Rx的I﹣U图象为过原点的直线,电压为2V时电流为0.5A,由欧姆定律,
Rx===4Ω;
(5)A、电压表测电源电压,电流表测电路中的电流,由欧姆定律R=可得出电路的总电阻,由电阻的串联可求出待测电阻,得出定值电阻Rx阻值;
B、电压表测电源电压,电流表测支路电流,因不知通过待测电阻的电流,不能得出定值电阻Rx阻值;
C、根据下面电流表的示数,由欧姆定律求出电源电压,根据并联电路电流的规律可得出通过待测电阻的电流,由欧姆定律可得出待测电阻大小;
D、任意取滑动变阻器上的两个点,假设变阻器连入的电阻分别为R1、R2,设此时的电压表、电流表的示数为I1、U1和I2、U2,由欧姆定律可以计算出这两个阻值;
根据串联电路的规律和欧姆定律,根据电源电压不变列方程有:
(Rx+R1)I1=(Rx+R2)I2,Rx可求。
选B。
17.为了测量电源电压和定值电阻,某物理小组设计了如图甲所示的电路。
(1)根据图甲所示电路,用笔画线表示导线,将实物电路补充完整;
(2)闭合开关前,滑动变阻器的滑片应放在 b (选填“a”或“b”)端;
(3)假设电源电压恒为U0,定值电阻的阻值为R1.如果电压表示数用U表示,电流表示数用I表示,则U与I的关系式为U= U=U0﹣IR1 (用U0、I、R1表示);
(4)检查电路无误后,闭合开关S,移动滑动变阻器的滑片P,进行多次实验,记录电流表和电压表的读数,并画出了U﹣I图象,如图丙所示。图象是一条直线,与U、I坐标轴分别交于3V和0.6A处。由此可知,电源电压U0= 3 V,定值电阻R1= 5 Ω。
【答案】(1)如上所示;(2)b;(3)U=U0﹣IR1(4)3;5。【解析】(1)变阻器与电流表串联后与电压表并联,如下所示:
(2)闭合开关前,滑动变阻器的滑片应放在阻值最大处的b端;
(3)假设电源电压恒为U0,定值电阻的阻值为R1,如果电压表示数用U表示,电流表示数用I表示,根据串联电路的规律及欧姆定律有:U+IR1=U0﹣﹣﹣﹣﹣﹣①,则U与I的关系式为:
U=U0﹣IR1;
(4)图象是一条直线,与U、I坐标轴分别交于3V和0.6A处,将(0,3V)代入①得:
电源电压U0=3V;
将(0.6A,0)代入①得:
0+0.6A×R1=3V,故R1=5Ω。
18.一种家用双温双控电热毯,它有两组电热丝,分别由温控开关独立控制,可根据各自需要选择档位“升温”“睡眠”或“关”。
(1)图甲为电热毯的一组电热丝所在的电路,指示灯L与电热丝 并 联;电热毯工作时通过指示灯的电流很小,可知其电阻很 大 。
(2)图甲中D为二极管,具有单向导电性,即只允许一个方向的电流通过。当电热丝与二极管连接后,一半时间通电,另一半时间断电,从而减小发热功率,实现了电热毯的“睡眠”功能。忽略指示灯和二极管消耗的功率,若电热毯的“升温”功率为100W,则其“睡眠”功率为 50 W。
(3)现用图乙所示电路测量其中一组电热丝的电阻(忽略通过指示灯的电流)。
①请在图乙中将电路连接完整。
②实验前,应将被测的一组电热丝的开关推至档位“升温”,另一组电热丝的开关推至档位“ 关 ”。(填“升温”或“关”)
③实验中,当电压表示数为13.0V时,电流表示数如图丙所示,则电热丝电阻为 200 Ω。
④测得的电热丝电阻显著小于其正常工作时的电阻,主要原因是电热丝电阻受 温度 影响。(填“长度”或“温度”)
【答案】(1)并;大;(2)50;(3)①如上所示;②关;③200;④温度。
【解析】(1)图甲为电热毯的一组电热丝所在的电路,指示灯L与电热丝并联:电热毯工作时通过指示灯的电流很小,由欧姆定律可知其电阻很大。
(2)当电热丝与二极管连接后,一半时间通电,另一半时间断电,从而小发热功率,实现了电热毯的“睡眠”功能。忽略指示灯和二极管消耗的功率,若电热毯的“升温”功率为100W,即通电功率,则其“睡眠”功率为=50W。
(3)①根据伏安法测电阻,电流表与二极管串联后与电压表并联,如下所示:
②实验前,应将被測的一组电热丝的开关推至档位“升温”,另一组电热丝的开关推至档位“关;
③实验中,当电压表示数为13.0V时,电流表示数如图丙所示,分度值为1mA,电流为65mA,由欧姆定律,则电热丝电阻为:
R===200Ω。
④测得的电热丝电阻显著小于其正常工作时的电阻,主要原因是电热丝电阻受温度影响。
19.现要测量电阻RX的阻值,提供的实验器材有:待测电阻Rx(约5Ω)、两节干电池、电流表、电压表、滑动变阻器、开关及导线若干°
(1)用笔画线代替导线,将图1中的实物图连接完整,要求滑动变阻器的滑片P向接线柱D移动时接入电路的阻值变小。
(2)正确连线后,闭合开关,移动滑片P,电流表示数几乎为零,电压表示数接近电源电压且几乎不变。若电路中只有一处故障,可判断该故障是 Rx断路 。
(3)排除故障继续实验,某次测量,电流表的示数为0.50A,电压表的示数如图2,该示数为 2.6 V,则Rx= 5.2 Ω。
(4)某同学利用电源(电压未知)、电阻箱(0﹣999.9Ω)和电流表(指针能正常偏转,但刻度盘示数模糊不清)等器材,测电阻Rx的阻值,设计的电路如图3.完成下列实验步骤:
①正确连接电路,断开S1、S2,将电阻箱R阻值调至最大;
② 闭合S1,标记电流表指针所指的位置 ;
③ 断开S1,闭合S2,调节电阻箱,使电流表指针指在标记的位置,记下电阻箱阻值R0; ;
④电阻Rx= R0 。(用测得量的符号表示)
【答案】(1)如下图所示;(2)Rx断路;(3)2.6;5.2;
(4)②闭合S1,标记电流表指针所指的位置;
③断开S1,闭合S2,调节电阻箱,使电流表指针指在标记的位置,记下电阻箱阻值R0;
④R0。
【解析】(1)电源电压为3V,待测电阻Rx(约5Ω)、由欧姆定律,电路的最大电流约为:
I===0.6A;电流表选用小量程串联在电路中,滑动变阻器的滑片P向接线柱D移动时接入电路的阻值变小,故变阻器右下接线柱连入电路中,如下所示:
(2)正确连线后,闭合开关,移动滑片P,电流表示数几乎为零,电压表示数接近电源电压且几乎不变。若电路中只有一处故障,可判断该故障是电阻断路;
(3)排除故障继续实验,某次测量,电流表的示数为0.50A,电压表的示数如图2,电压表选用小量程,分度值为0.1V,该示数为2.6V,由欧姆定律,则Rx===5.2Ω。
(4)①正确连接电路,断开S1、S2,将电阻箱R阻值调至最大;
②闭合S1,标记电流表指针所指的位置;
③断开S1,闭合S2,调节电阻箱,使电流表指针指在标记的位置,记下电阻箱阻值R0;
④根据等效替代法,电阻Rx=R0。
20.小艳同学在测量定值电阻Rx(大约几十Ω)实验中,实验室只有如下器材:电源、开关导线若干、定值电阻R0=15Ω、两个电压表V1和V2、滑动变阻器。
她设计的电路图如图1所示,物理孙老师检查后,认为不完整。
(1)请你将正确完整的电路图画出来;
(2)闭合开关之前,滑动变阻器的滑动端应滑至 最右端 (选填“最左端”或“最右端”或“任意位置”);
(3)她经过这次实验后,自己进一步设计出没有电压表,只有两个电流表的实验电路图三个(如图2所示),若已知电流表A1的电阻,你认为 C 种设计测量更精确(选填“A”或“B”或“C“)。
【答案】(1)如上所示;(2)最右端;(3)C。
【解析】(1)用电压表V2测量出待测电阻的电压,根据分压原理可求出待测电阻的大小;故应将电压表V2与待测电阻并联,如下所示:
(2)闭合开关之前,滑动变阻器的滑动端应滑至阻值最大处最右端;
(3)A、因A2电流表也有内阻,故根据A1的示数求出的支路电压I1×(R0+RG1)不等于待测电阻的电压,由欧姆定律求出的待测电阻误差较大;
B、根据并联电路电流的规律可得出定值电阻的电流,由欧姆定律支路电压,因A2电流表也有内阻,故得出的支路电压不等于待测电阻的电压,由欧姆定律求出的待测电阻误差较大;
C、根据并联电路电流的规律可得出待测电阻的电流,根据A1的示数可求出支路电压I1×(R0+RG1)等于待测电阻的电压,由欧姆定律求出的待测电阻较准确;
选C。
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