第3节 电阻的测量 · 练习题(共33题) 首页 › 九年级全册 › 第十七章 欧姆定律 › 第3节 电阻的测量1. 单选题 中等
在“伏安法测电阻”的实验中,需要根据电路图连接实物图并进行实验,各小组实验时实物图连接正确的是( )
答案: B
查看解析 【详解】A.电压表串联在电路中,滑动变阻器接了上两个接线柱,故A错误;
B.定值电阻与滑动变阻器、开关、电流表串联,电压表与定值电阻并联,故B正确;
C.电压表与定值电阻和开关并联,能够测量定值电阻的电压,但开关断开时,电压表有示数,故C错误;
D.电压表串联在电路中,故D错误。
故选B。
2. 实验探究题 中等
小雅同学想测量未知电阻的阻值,已知小雅所用电源为两节新干电池,滑动变阻器最大阻值为 20Ω。
(1) 闭合开关前,应该将滑动变阻器的滑片移动到____端;(选填 “A” 或 “B”)
答案:A
(2) 小雅将测得的数据记录如表所示:
老师看完数据后,发现有一组数据不是本实验中测得的,而是他编出来的。你觉得老师发现的是第几组实验数据是编造出来,并说明判断的依据是:___________________________________________________________________________________________(先说第几组,再说判断依据);
答案:第 1 组;用该实验提供的仪器最小电流为 0.12A,或定值电阻的最小电压为 0.6V,如果要达到 0.1A 的电流,滑动变阻器阻值需要 25Ω,滑动变阻器阻值不够
(3) 老师将同学们分成甲乙丙丁四个小组,分别测量不同电阻的阻值。为了探究 I−U 图像中比较电阻大小的方法,老师将每个小组其中一次实验数据汇总到下图中。已知四个电阻阻值为 20Ω、15Ω、10Ω、5Ω,由图可知,乙组同学测量的电阻大小为____Ω。
答案:10
答案: (1) A;(2) 第 1 组;用该实验提供的仪器最小电流为 0.12A,或定值电阻的最小电压为 0.6V,如果要达到 0.1A 的电流,滑动变阻器阻值需要 25Ω,滑动变阻器阻值不够;(3) 10
查看解析 (1)开关闭合前,应将滑动变阻器移到最大阻值处,故应该移动到 A 端。
(2)由实验数据可知该待测电阻的阻值为 5Ω,故当滑动变阻器阻值最大时,电路中的电流最小,此时电流 I=U /R =3V/(5Ω+20Ω)=0.12A,故第一组数据是编造出来的,电流不可能为 0.1A。
(3)由于定值电阻两端的电流与电压成正比,故可以把原点以及甲乙丙丁某次实验的数据连接起来,绘制出他们所测量电阻的 I−U 图像,根据 I−U 图像可知斜率越大其电阻越小,故乙组同学测量的电阻大小应为 10Ω。
3. 实验探究题 中等
如图所示,小明在测量小灯泡电阻的实验中,用标有 “20Ω 2A” 的滑动变阻器、电压表、电流表、开关、导线、3 节干电池和额定电压为 2.5V 的小灯泡,进行实验。
(1) 根据图甲,请用笔画线代替导线,将图乙中的实物电路补充完整,导线不要交叉,闭合开关前,需将滑片移至右端;
答案:略
(2) 小明连接好最后一根导线,小灯泡立即发出耀眼的光,请你指出一个实验中操作的不当之处:_________________。
答案:连接电路时开关没有断开
(3) 排除电路故障后,闭合开关,移动滑片,先后测量得到 2 组数据如下表所示。小明要继续测量小灯泡正常发光时的电阻,接下来的操作是_____________________________,此时电流表示数为图丙所示,是________A;此时小灯泡的电阻值为________Ω(保留 1 位小数)。小明把数据填入表格次数 3。
答案:向左移动滑动变阻器的滑片使电压表示数为2.5V;0.3;8.3
(4) 根据第 3 步表格所示数据,还能得到什么结论:___________。
答案:小灯泡的电阻不是定值
答案: (1) 略;(2) 连接电路时开关没有断开;(3) 向左移动滑动变阻器的滑片使电压表示数为2.5V;0.3;8.3;(4) 小灯泡的电阻不是定值
查看解析 (1)由图甲可知,电压表与小灯泡并联,测量小灯泡两端电压,小灯泡额定电压为 2.5V,则电压表量程应选择 0~3V,所以应将电压表的 “3V” 正接线柱与小灯泡的右接线柱相连;闭合开关前,需将滑片移至右端;说明滑动变阻器滑片向右移动时,其接入电路中的阻值变大,则根据实物图应将电流表的负接线柱与滑动变阻器的右上接线柱相连。
(2)连接好最后一根导线,小灯泡立即发出耀眼的光,说明小明在连接电路时没有断开开关。
(3)由表中数据可知,前两次实验小灯泡两端电压都小于额定电压,所以要增大电路中的电流使小灯泡两端电压达到额定电压,应向左移动滑动变阻器的滑片减小滑动变阻器接入电路的阻值,增大电路中的电流直到电压表示数为 2.5V。
由图丙可知,电流表选小量程,分度值是 0.02A,此时电流表的示数是 0.3A。
由欧姆定律可得此时小灯泡的阻值 R=U /I =2.5V/0.3A=8.3Ω。
(4)根据表中数据可知,随着实验的进行,小灯泡的灯丝电阻阻值越来越大,而小灯泡点亮时间越长,灯丝温度越高,所以可得小灯泡的电阻不是定值。
4. 单选题 中等
如图是 “伏安法测电阻” 的实验电路图。关于该实验,下列说法正确的是()
A. 多次测量取平均值是为了寻找普遍规律B. 滑动变阻器的作用是改变电源电压C. “伏安法” 测电阻的实验原理是:由 I=U /R 得到 R=U /ID. 在闭合开关前,应将变阻器滑片调至左端答案: C
查看解析 A.在伏安法测电阻的实验中,为了减小误差,应多次测量取平均值,故 A 错误;
B.在伏安法测电阻的实验中,滑动变阻器一方面可以保护电路,另一方面可以改变电路中的电流与电阻两端的电压,故 B 错误;
C.在伏安法测电阻的实验中,用电压表测电阻两端的电压,用电流表测通过电阻的电流,所以伏安法测电阻的实验原理是 R=U /I ,故 C 正确;
D.为了保护电路,在闭合开关前,应将变阻器滑片调至阻值最大处,即右端,故 D 错误。
故选 C。
5. 实验探究题 困难
小明利用图甲所示的电路测量未知电阻 Rx 的阻值。
(1) “伏安法” 测电阻的实验原理是________。
答案:R=U /I
(2) 闭合开关试触,发现电压表示数接近电源电压,无论怎样移动滑片 P,电流表的示数始终为零,则电路中存在的故障可能是 Rx *_________(选填 “短路” 或 “断路”);排除故障后,移动滑片 P,当电压表的示数为 1.30V 时,电流表的示数如图乙所示,读数为________A。可知定值电阻 Rx 的阻值为________Ω。
答案:断路;0.26;5
(3) 小明在学习中了解到人体电阻大约是 10kΩ,他想测量自己的电阻。他用双手分别抓住 A、B 两处导线替代图中的 Rx 接入电路中。经过讨论分析认为使用该方案不能测出他的阻值,理由是:___________________;于是他找来了电阻箱 R2 (规格 “0~100kΩ”),设计了如图丙所示的方案。人体电阻用 R1 表示,测量步骤如下:
①闭合开关 S1 、S2 ,调节电阻箱的阻值,使电压表的读数适当,记为 U1 ;
②记录电阻箱的阻值为 R2 ;
③闭合开关________,电压表读数为 U2 ;
④人体电阻 R1 =________(用已知和测出的物理量 R2 、U1 、U2 表示)。
答案:人体电阻太大,电流太小无法测量;S1 、S3 ;U1 R2 /(U2 −U1 )
答案: (1) R=U /I ;(2) 断路;0.26;5;(3) 人体电阻太大,电流太小无法测量;S1 、S3 ;U1 R2 /(U2 −U1 )
查看解析 (1)“伏安法” 测电阻的实验原理是 R=U /I ,分别测出未知阻值电阻的电压和电流,然后根据欧姆定律进行计算。
(2)闭合开关试触,发现电压表示数接近电源电压,电流表的示数始终为零,说明出现断路,电压表串联在电路中了,则故障可能为待测电阻 Rx 断路。
该电流表接的量程为 0~0.6A,分度值为 0.02A,读数为 0.26A。
定值电阻 Rx 的阻值为 Rx =U /I =1.30V/0.26A=5Ω。
(3)由于人体阻值较大,由 I=U /R 可知电流太小,小于电流表的分度值,因此无法测量。
①闭合开关 S1 、S2 ,此时两阻串联,电压表测电阻 R1 电压,调节电阻箱的阻值,使电压表的读数适当,记为 U1 ;
②记录电阻箱的阻值为 R2 ;
③闭合开关 S1 、S3 ,此时两阻串联,电压表测两电阻电压和,电压表读数为 U2 ;
④由于串联电路电流相等,则 R1 =U1 /I =U1 /((U2 −U1 )/R2 )=U1 R2 /(U2 −U1 )。
6. 实验探究题 中等
在 “测量小灯泡的电阻” 实验中,电源两端的电压保持不变,小灯泡正常发光时其两端的电压为 2.5V。
(1) 连好电路,闭合开关前,发现电压表的指针指在了 “0” 刻度的左侧,原因是________;
答案:电压表没有调零
(2) 接通电路后,小明发现移动滑动变阻器的滑片使其接入电路的电阻减小时,电压表的示数也变小了,你认为电路连接中存在的错误是________;
答案:电压表接在了滑动变阻器两端
(3) 改正电路后,他将测得的数据及计算结果填写在表中,则小灯泡正常发光时的电阻为________Ω(保留一位小数)。
答案:8.3
答案: (1) 电压表没有调零;(2) 电压表接在了滑动变阻器两端;(3) 8.3
查看解析 (1)闭合开关前,电路没有电流,电压表指针指在了 “0” 刻度的左侧,说明电压表没有调零,应先调零。
(2)当滑动变阻器连入电路的电阻减小时,电路中电流增大,根据欧姆定律可知,灯泡两端的电压增大;根据串联电路电压特点可知,滑动变阻器两端电压减小。电压表示数变小,说明电压表并联到了滑动变阻器两端。
(3)小灯泡正常发光时的电阻为 R=U /I =2.5V/0.3A≈8.3Ω。
7. 实验探究题 中等
甲图是实验小组用伏安法测未知电阻 Rx 的实物电路,电源电压未知但恒定,已知滑动变阻器的最大阻值为 R(电阻均不受温度影响)。
(1) 在甲图中找出连接错误的一根导线,并在导线上画 “×”,用笔画线代替导线将实物图连接正确(导线不能交叉);
答案:略
(2) 该实验的原理是________;
答案:R=U /I
(3) 在实验操作中,发现电压表已损坏,电流表完好,于是小组的同学设计了如乙图所示的电路图也完成了实验。请你帮助他们把以下实验步骤填写完整:
①闭合开关 S,调节滑动变阻器的滑片,当滑片位于最左端时,记为 I1 ;
②再_________________________________________,读出此时电流表的示数,记为 I2 ;
③则未知电阻 Rx =________。
答案:将滑动变阻器的滑片移到最右端;I2 R/(I1 −I2 )
答案: (1) 略;(2) R=U /I ;(3) 将滑动变阻器的滑片移到最右端;I2 R/(I1 −I2 )
查看解析 (1)电路中电阻 Rx 与电流表串联,与电压表并联,故连接错误的导线为电阻 Rx 右侧与开关右侧之间的连接线。
(2)伏安法测量电阻的实验原理为 R=U /I ,使用电流表和电压表直接测量待测电阻的电流和电压,根据欧姆定律计算电阻。
(3)分析电路图,滑动变阻器接入电路的电阻最大和最小时,用电流表分别测量电路中电流。
①将滑动变阻器的滑片移到最左端,用电流表测出电路的电流 I1 ;
②将滑动变阻器的滑片移到最右端,用电流表测出电路的电流 I2 ;
③滑片移到最左端,根据欧姆定律知道 U=I1 Rx 。
滑片移到最右端,因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,则电源电压 U=I2 (Rx +R)。
因电源电压不变,则 I1 Rx =I2 (Rx +R)。
由此解得 Rx =I2 R/(I1 −I2 )。
8. 实验探究题 中等
课外兴趣小组要测量一个未知电阻 Rx 的阻值,现有下列器材:电源、两个量程均为 0~0.6A 的相同电流表 A1 ,A2 、一个已知阻值的定值电阻 R0 =9Ω、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,请根据电路图把未完成的实物图连接线补充完整;
答案:略
(2) 连接好电路,闭合 S 之前,滑动变阻器的滑片 P 应滑到______(选填 “a”“b”)端;
答案:b
(3) 调节滑动变阻器,使两个电流表有一个恰当的读数,如图,两表 A1 、A2 的读数分别为 I1 =______A,I2 =______A;
答案:0.32;0.48
(4) 根据两电流表读数可得出被测电阻 Rx =________Ω;
答案:4.5
(5) 调节滑动变阻器,使 A1 和 A2 表的读数都变大,为保证 A2 表不被烧坏,则 A1 表的读数不能超过______A;
答案:0.4
(6) 有同学认为,改用下面电路图也可以测出 Rx 的值,你认为是否可行?____________(选填 “是”“否”)。
答案:是
答案: (1) 略;(2) b;(3) 0.32;0.48;(4) 4.5;(5) 0.4;(6) 是
查看解析 (1)根据电路图可知,电流表 A1 测量 Rx 的电流,电流表 A2 测量干路中的电流。
(2)连接好电路,闭合 S 之前,滑动变阻器的滑片 P 应滑到阻值最大处,滑片 P 应滑到 b 端。
(3)由图可知,I1 =0.32A,I2 =0.48A。
(4)由并联电路中电流的关系可知,R0 的电流为 I=I2 −I1 =0.48A−0.32A=0.16A。
由欧姆定律可知,R0 的电压为 U=IR0 =0.16A×9Ω=1.44V。
R0 与 Rx 并联,所以电压相等,由欧姆定律可知,Rx 的电阻为 Rx =U /I1 =1.44V/0.32A=4.5Ω。
(5)为保证 A2 表不被烧坏,则 A2 表的示数最大为 0.6A,R0 与 Rx 并联,此时 R0 与 Rx 的总电阻为 R总 =R0 Rx /(R0 +Rx )=(9Ω×4.5Ω)/(9Ω+4.5Ω)=3Ω。
此时 R0 与 Rx 的电压 U'=I2 'R总 =0.6A×3Ω=1.8V。
R0 与 Rx 并联,所以电压相等,由欧姆定律可知,A1 表的读数为 I1 '=U' /Rx =1.8V/4.5Ω=0.4A。
所以,A1 表的读数不能超过 0.4A。
(6)如图所示的电路图,R0 与 Rx 并联,可根据两个电阻的电压相等,测出 Rx 的值,所以该电路图是可行的。
9. 实验探究题 中等
小亮利用图所示的电路,再借助电阻箱和电压表,用等效替代的方法,测量一段合金丝的电阻 R丝 。他的主要实验步骤如下所示,请你将实验步骤补充完整。
(1) 断开开关 S,把电压表并联在________两端;闭合开关 S,调节滑动变阻器滑片 P 至某一位置,使电压表示数为 U 并记录;
答案:合金丝(或滑动变阻器)
(2) 断开开关 S,用电阻箱替代________接入电路;
答案:合金丝
(3) 保持滑动变阻器滑片 P 位置不变,闭合开关 S,________;
答案:调节电阻箱的阻值直至电压表示数仍为 U
(4) 读出此时电阻箱的示数为 36Ω,则合金丝的电阻值 R丝 =________Ω。
答案:36
答案: (1) 合金丝(或滑动变阻器);(2) 合金丝;(3) 调节电阻箱的阻值直至电压表示数仍为 U;(4) 36
查看解析 (1)电压表应与被测量部分并联,所以,断开开关 S,把电压表并联在合金丝(或滑动变阻器)两端;闭合开关 S,调节滑动变阻器滑片 P 至某一位置,使电压表示数为 U 并记录。
(2)断开开关 S,根据等效替代法,用电阻箱替代合金丝接入电路。
(3)根据等效替代法知道,保持滑动变阻器滑片 P 位置不变,闭合开关 S,调节电阻箱的阻值直至电压表示数仍为 U。
(4)此时电阻箱的示数为 36Ω,由等效替代法,故合金丝的电阻值 R丝 =36Ω。
10. 实验探究题 中等
跟踪训练 1・在做 “伏安法测电阻” 的实验中,小明同学设计了如图甲所示的电路,请你完成下列问题。
(1) 图甲是设计的实物电路,请用笔画线代替导线将其连接完整________;闭合开关前,移动滑动变阻器的滑片 P,使滑片移到滑动变阻器的________(选填 “A” 或 “B”)端;
答案:略;A
(2) 检查电路连接无误后闭合开关,发现电流表没有示数,电压表示数接近电源电压,原因可能是________;
答案:待测电阻 Rx 断路
(3) 电路故障排除后,闭合开关 S,进行第一次实验,数据如表所示,电流表的示数如图乙所示为________A,则 Rx 的电阻为________Ω;
答案:0.20;10.0
(4) 小红同学除了记录上面第一次数据外,另外还记录了两组电压和电流的数据,三组数据如上表所示,则待测电阻的阻值为________Ω(保留一位小数);
答案:10.1
(5) 实验中,由于同组的其他同学操作失误使得电流表被烧坏,于是设计了如图丙所示的电路对 Rx 的阻值进行测量,已知滑动变阻器的最大阻值为 R,实验步骤如下:
①将滑动变阻器的滑片移至最左端,电压表的读数为 U;
②________,读出电压表示数为 U1 ;
③待测电阻的阻值表达式为 Rx =________(用已知量和测量量表示)。
答案:将滑动变阻器的滑片移至最右端;U1 R/(U−U1 )
答案: (1) 略;A;(2) 待测电阻 Rx 断路;(3) 0.20;10.0;(4) 10.1;(5) 将滑动变阻器的滑片移至最右端;U1 R/(U−U1 )
查看解析 (1)在 “伏安法测电阻” 的实验中,滑动变阻器和待测电阻 Rx 、电流表串联,电压表并联在待测电阻两端测其电压。滑动变阻器 “一上一下” 接入电路。为保护电路,闭合开关前,滑片 P 应移到阻值最大端,故滑片移到 A 端。
(2)电流表无示数,电路断路;电压表示数接近电源电压,电压表两端与电源连通,故障为待测电阻 Rx 断路。
(3)电流表接小量程,分度值为 0.02A,示数为 0.20A。待测电阻 Rx 两端电压为 2.0V,Rx1 =U1 /I1 =2.0V/0.20A=10.0Ω。
(4)Rx2 =U2 /I2 =2.5V/0.24A≈10.4Ω,Rx3 =U3 /I3 =3.0V/0.30A=10.0Ω。
多次测量求平均值减小误差:R=(Rx1 +Rx2 +Rx3 )/3=(10.0Ω+10.4Ω+10.0Ω)/3≈10.1Ω。
(5)滑片移至最左端,只有 Rx 接入电路,电压表示数 U 为电源电压;
再将滑动变阻器的滑片移至最右端,Rx 与滑动变阻器最大阻值 R 串联,电压表测 Rx 两端电压 U1 。
滑动变阻器两端电压:U滑 =U−U1 ,电路电流 I滑 =(U−U1 )/R。
串联电流相等,Ix =I滑 。
Rx =U1 /Ix =U1 R/(U−U1 )。
11. 实验探究题 困难
小明同学在学习电学时,完成了以下实验
在探究电流与电阻关系的实验中,所用实验器材均完好,如图所示,电源电压为 6V 不变,定值电阻分别为 10Ω、15Ω、20Ω、30Ω,滑动变阻器规格为 “20Ω,1A”;
(1) 实验前,发现电流表的指针位置如图甲所示,原因是电流表_____________;
答案:指针没调零
(2) 用笔画线代替导线将乙图中实物电路连接完整,要求滑动变阻器的滑片 P 向 A 端移动时,电路中电流变大,导线不得交叉。
答案:略
(3) 电路连接完成后,分别用 10Ω、15Ω、20Ω 的电阻进行实验,正确操作,记录的数据如下表所示,则实验中控制电压表的示数为________V 不变。当使用 30Ω 的电阻做实验时,无论怎样调节滑动变阻器的滑片都无法使电压表的示数与前三次相同,为了继续完成第四次实验,如果只能更换电源,则电源电压应不高于________V;
答案:3;5
(4) 分析实验数据得出结论:________________________________________________________________;
答案:当电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成反比
(5) 小明设计了如图丙所示的电路测量未知电阻 Rx 的阻值。电源电压未知,R0 为阻值已知的定值电阻,R 为滑动变阻器;开关 S 闭合前,应将滑动变阻器的滑片 P 置于________端(选填 “a” 或 “b”),目的是_____________________________________;
答案:b;保护电路
(6) 闭合开关 S,调节滑动变阻器,得到电压表 V1 的示数为 U1 ,电压表 V2 的示数为 U2 ,则被测的阻值 Rx =_______________________;
答案:(U2 ÷U1 )×R0
(7) 小明测量一次后,就计算出了该电阻的阻值,他认为这种计算阻值的方法不妥当,理由是:______________________________________________。
答案:没有多次测量求平均值,测量误差较大
答案: (1) 指针没调零;(2) 略;(3) 3;5;(4) 当电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成反比;(5) b;保护电路;(6) (U2 ÷U1 )×R0 ;(7) 没有多次测量求平均值,测量误差较大
查看解析 (1)实验前电流表指针没有对准零刻度线,原因是电流表指针没调零。
(2)滑片 P 向 A 端移动,电流变大,说明滑动变阻器接入电阻变小,应选用左下接线柱 A 串联接入电路。
(3)由表格数据,U=IR=0.3A×10Ω=3V,控制定值电阻两端电压为 3V。
定值电阻 R=30Ω,滑动变阻器最大 R滑 =20Ω,根据分压公式:UV /U总 =R/(R+R滑 ),
U总 =(R+R滑 )÷R ×UV =(30Ω+20Ω)÷30Ω ×3V=5V,电源电压最高为 5V。
(4)电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成反比。
(5)闭合开关前滑片置于阻值最大 b 端,目的是保护电路。
(6)Rx 与 R0 串联,V1 测 R0 电压 U1 ,V2 测 Rx 电压 U2 ,串联电流相等,U1 /R0 =U2 /Rx ,解得 Rx =(U2 ÷U1 )×R0 。
(7)只测量一次,没有多次测量求平均值,实验误差较大。
12. 单选题 中等
如图所示,小明利用一个电流表和一个已知阻值为 R0 的定值电阻,测量学生电源的电压(电源电压不变)和一个定值电阻 Rx 的阻值,连接好电路如图所示。(1)S1 断开、S2 闭合记录电流表读数 I1 ;(2)S1 闭合、S2 闭合记录电流表读数 I2 。在用 I1 、I2 和 R0 表示 Rx 时,下列表达式正确的是()
A. Rx =(I1 /I2 )R0 B. Rx =((I2 −I1 )/I2 )R0 C. Rx =((I2 −I1 )/I1 )R0 D. Rx =(I2 /I1 )R0 答案: C
查看解析 S1 断开、S2 闭合,两电阻串联,电流表测量电路中的电流,电源电压为 U=I1 (R0 +Rx )。
S1 闭合、S2 闭合,Rx 被短路,电路中只有 R0 ,根据欧姆定律,电源电压 U=I2 R0 。
电源电压不变,所以 I1 (R0 +Rx )=I2 R0 ,
整理可得 Rx =((I2 −I1 )/I1 )R0 。
故选 C。
13. 单选题 中等
如图所示,电源电压为6V,闭合开关后,小明发现电流表、电压表示数均为零,他用一根导线检查电路故障,当将该导线两端分别接到a、d接线柱上,发现电流表有示数,电压表示数仍为0;当将该导线两端分别接到c、f接线柱上,发现电压表有示数,电流表示数仍为0,由此可判断故障是( )
A. 导线cd断路B. 导线cf断路C. 电阻R断路D. 电阻R短路答案: A
查看解析 当小明准备读取电流表示数时,发现两电表示数突然都变为0,说明电路断路,他用一条导线检查电路故障,当将该导线两端分别接到a、d接线柱上,发现电流表有示数,则说明电流表、变阻器、开关和电源之间是通路;当将该导线两端分别接到c、f接线柱上,发现电压表有示数,说明电源、待测电阻是连通的,电流表示数仍为0,则由此可以判断故障是:cd间断路,故A正确,BCD错误。
故选A。
14. 单选题 中等
小明同学在只有电流表或电压表的情况下,利用一个已知阻值的电阻 R0 设计了四个测未知电阻 Rx 的电路,如图所示,其中不可行的是( )
答案: C
查看解析 A.当 S、S1 都闭合时,电压表测量电源电压 U,当 S 闭合、S1 断开时,Rx 和定值电阻串联,电压表直接测量 Rx 两端的电压 Ux ;根据串联分压原理可得 R0 两端电压 U0 =U−Ux ,R0 的阻值已知,根据欧姆定律可以求得串联电路的电流 I=(U−Ux )/R0 ,待测电阻的阻值 Rx =Ux /I =(Ux /(U−Ux ))R0 ,故 A 不符合题意。
B.Rx 和定值电阻串联,电压表 V1 测量定值电阻两端的电压,根据 I=U0 /R0 可以计算出电路中的电流;根据串联电路电流处处相等,通过 Rx 电流等于通过定值电阻电流 I,电压表 V2 测量 Rx 两端的电压 Ux ,可计算出待测电阻的阻值 Rx =Ux /I=(Ux /U0 )R0 ,故 B 不符合题意。
C.Rx 和定值电阻并联,电流表 A 测量定值电阻的电流,根据 U=IR,求出定值电阻两端的电压,根据并联电路各支路电压相等,Rx 两端电压等于定值电阻两端的电压 Ux =U0 ,但无法通过开关的闭合测出通过待测电阻 Rx 的电流,因此无法计算出待测电阻 Rx 的阻值,故 C 符合题意。
D.Rx 和定值电阻并联,电流表 A1 测量定值电阻的电流 I0 ,根据 U0 =I0 R0 ,求出定值电阻两端的电压,根据并联电路各支路电压相等,Rx 两端电压等于定值电阻两端的电压 Ux =U0 ,电流表 A2 测量 Rx 的电流 Ix ,可计算出待测电阻的阻值 Rx =Ux /Ix =(I0 R0 )/Ix ,故 D 不符合题意。
故选 C。
15. 单选题 中等
小文用等效思想测电阻 Rx 的阻值,电路如图,其中 R2 是可调节且可直接读数的电阻箱。测量步骤如下,其中有错误的步骤是( )
A. 闭合 S1 和 S2 前,为保护电路,把 R1 和 R2 的阻值都调到最大B. 闭合 S1 ,将 S2 接到 a 点,适当调节滑片 P 的位置,记下电流表示数 IC. 闭合 S1 ,将 S2 接到 b 点,适当调节滑片 P 和电阻箱 R2 的阻值,使电流表示数仍为 ID. 记录此时电阻箱连入电路的阻值 R2 ,则未知电阻 Rx 的阻值 Rx =R2 答案: C
查看解析 实验的主要步骤有:(1)闭合 S1 和 S2 前,为保护电路,把 R1 和 R2 的阻值都调到最大;(2)闭合 S1 ,将 S2 接到 a 点,适当调节滑片 P 的位置,记下电流表示数 I;(3)闭合 S1 ,将 S2 接到 b 点,**只调节电阻箱 R2 的阻值**,使电流表示数仍为 I,此步骤不能调节滑动变阻器的滑片 P;(4)记录此时电阻箱连入电路的阻值 R2 ,则未知电阻 Rx 的阻值 Rx =R2 。
C 步骤中调节了滑片 P,操作错误;ABD 操作正确。故选 C。
16. 填空题 中等
如图所示,小莉同学用 “伏安法” 测正常工作电压为 2.5V 的小灯泡正常发光时的电阻。闭合开关,将滑动变阻器的滑片移动到如图所示的位置时,电压表示数为 2.8V,这时应将滑动变阻器的滑片向____(选填 “左” 或 “右”)适当移动。当小灯泡正常发光时,电流表示数如图乙所示,则小灯泡正常发光时的电阻是____Ω。
答案: 右;5
查看解析 电压表示数为 2.8V,大于灯泡正常发光时的电压,根据串联分压特点,应向右移动滑动变阻器的滑片,增大滑动变阻器连入电路的阻值,减小灯泡两端的分压,直到电压表示数为 2.5V。
图中电流表选用小量程,分度值为 0.02A,示数为 0.5A;
小灯泡正常发光时的电阻:R=U/I=2.5V/0.5A=5Ω。
17. 填空题 中等
在电学实验中,常常遇到电路故障,判断并解决故障问题是电学学习过程中的重要技能,用图中所示的电路进行测小灯泡电阻的实验中,若小灯泡L断路,看到的现象是电流表_______________,电压表______________(选填“有示数”或“无示数”);若发现小灯泡不亮,电流表和电压表均无示数,应更换的电路元件是________________________ 。
答案: 无示数 有示数 滑动变阻器/电流表/开关
查看解析 [1][2]由图可知,闭合开关S后,小灯泡L和滑动变阻器R'串联,电流表测量电路中的电流,电压表测量小灯泡L两端的电压,若小灯泡L断路,则电路中没有电流,电流表没有示数,与电压表串联的电路完好,所以电压表测量电源电压, 电压表有示数。
[3]小灯泡不亮,电流表无示数,说明电路中没有电流通过,电压表也无示数,说明与电压表串联的电路出现断路,所以应该更换的电路元件是滑动变阻器(或电流表或开关)。
18. 填空题 中等
小明设计了如图所示的单伏法测定未知电阻 Rx 的电路图,其中 R0 的阻值已知,电源电压未知但不变,他____(选填 “能” 或 “不能”)测出 Rx 的阻值,理由是____。
答案: 不能;其中一个测量电压时,电压表+、-接线柱反了
查看解析 由电路图可知,开关接 2 时,若电压表正负接线柱接法正确,此时电压表可以测出 R0 两端电压,但接下来把开关接到 1 时,电压表的正负接线柱此时就变得相反了,测不出 Rx 两端的电压,所以也就无法利用串联电路的分压规律求出 Rx 的阻值了。
19. 填空题 中等
如图所示的电路中,电阻 R0 =12Ω。闭合开关 S1 ,将单刀双掷开关 S2 掷于 a 端,电压表示数为 2.5V;将 S2 切换到 b 端,电压表示数为 1.5V,则电阻 Rx 的阻值为____Ω。
答案: 8
查看解析 闭合开关 S1 ,将单刀双掷开关 S2 掷于 a 端时,两电阻串联,电压表测量电源电压,此时电压表示数为 2.5V,可知电源电压为 2.5V;将 S2 切换到 b 端时,电压表测量 R0 两端电压,此时 R0 两端电压为 U0 =1.5V。
此时 Rx 两端电压为 Ux =U电源 −U0 =2.5V−1.5V=1V。
串联电路中电流处处相等,则 I0 =Ix 。
由 I=U/R 可得:U0 /R0 =Ux /Rx 。
代入数据:1.5V/12Ω =1V/Rx ,解得 Rx =8Ω。
20. 实验探究题 困难
在 “测定小灯泡的电阻” 的实验中,某实验小组选用的实验器材有:小灯泡(额定电压为 2.5V)、两节新干电池、电流表、电压表、滑动变阻器、开关及导线若干。
(1) 请你用笔画线代替导线,将图甲中的实物电路连接完整(要求:滑片向右移动时,电流表示数变大);
答案:实物连线(略)
(2) 闭合开关,发现灯泡不亮,电流表指针偏转,电压表示数为零。若电路中只有一处故障,则电路故障可能是________;
答案:灯泡短路
(3) 排除故障后,移动滑片多次实验,将对应的电压表和电流表的示数记录在下表中,表格中①处应填写________,第 3 次实验电流表的示数如图乙所示,则本次测得小灯泡的阻值为________Ω(结果保留一位小数);
答案:电阻 R/Ω;8.3
(4) 小组某同学发现,所用滑动变阻器的铭牌模糊不清,他利用电源(电压未知且恒定不变)、已知阻值为 R0 的定值电阻、电流表、开关等器材,设计了下图所示的电路,测出了滑动变阻器的最大阻值。请你完成下列实验步骤:
①闭合开关,移动滑片至最右端,记录电流表示数为 I1 ;
②闭合开关,__________________,记录电流表示数为 I2 ;
③滑动变阻器最大阻值 R=______________________(用已知量和测得量的符号表示)。
答案:移动滑片至最左端;((I2 −I1 )R0 )/I1
答案: (1) 实物连线(略);(2) 灯泡短路;(3) 电阻 R/Ω;8.3;(4) 移动滑片至最左端;((I2 −I1 )R0 )/I1
查看解析 (1)要求滑片向右移动时,电流表示数变大,则变阻器接入电阻变小,滑动变阻器选择右下接线柱与灯泡串联;电压表要与灯泡并联,电源为两节干电池,电源电压为 3V,所以电压表选用小量程。
(2)闭合开关,灯泡不亮,电流表指针偏转,说明电路为通路;电压表示数为零,故障为灯泡短路。
(3)测定小灯泡电阻实验,需要计算灯泡电阻,表格①处填 “电阻 R/Ω”。
第 3 次实验电压为 2.5V,电流表选用小量程,分度值 0.02A,示数 0.3A;
R=U/I=2.5V/0.3A≈8.3Ω。
(4)①闭合开关,移动滑片至最右端,记录电流表示数 I1 ,此时只有滑动变阻器最大阻值 R 接入电路。
②闭合开关,移动滑片至最左端,记录电流表示数 I2 ,此时 R0 与滑动变阻器最大阻值 R 并联,电流表测干路电流;根据并联电流规律,R0 支路电流为 I2 −I1 。
③并联电路各支路电压相等,I1 R=(I2 −I1 )R0 ,解得 R=((I2 −I1 )R0 )/I1 。
21. 实验探究题 困难
如图所示,某实验小组在做 “伏安法测电阻” 的实验中,设计并连接了如图甲所示的电路。
(1) 若连接电路后,闭合开关时发现电流表的指针向零刻度线的左边偏转,则该操作步骤错误的原因是________;
答案:电流表正负接线柱接反了
(2) 纠正错误后,闭合开关,发现电流表和电压表指针都不偏转,用一根导线在图甲中先后连接接线柱 B 与 C、C 与 D 时,电压表和电流表示数都为 0,连接接线柱 D 与 E 时,电压表和电流表指针明显偏转,则电路的故障是________;
答案:滑动变阻器断路
(3) 排除故障后,正确连接电路,闭合开关并移动滑片,当电压表的示数如图乙所示时,电流表的示数如图丙所示,则通过定值电阻 R 的电流为________A,定值电阻 R 的阻值为________Ω;
答案:0.3;9
(4) 若实验中只有一个电流表和一个已知阻值为 R0 的定值电阻,小鹭设计了如图丁所示的电路来测量未知电阻 Rx 的阻值,请将实验步骤补充完整:
①断开开关 S2 ,闭合开关 S、S1 ,读出并记录电流表示数为 I1 ;
②________,读出并记录电流表示数为 I2 ;
③写出未知电阻 Rx 的阻值表达式:Rx =________(用 I1 、I2 和 R0 表示)。
答案:断开 S1 ,闭合 S、S2 ;(I1 R0 )/(I2 −I1 )
答案: (1) 电流表正负接线柱接反了;(2) 滑动变阻器断路;(3) 0.3;9;(4) 断开 S1 ,闭合 S、S2 ;(I1 R0 )/(I2 −I1 )
查看解析 (1)电流表指针反向偏转,是电流表正负接线柱接反,电流从负接线柱流入、正接线柱流出造成。
(2)闭合开关,两表都无示数,电路发生断路;导线接 B‑C、C‑D,电表无示数;导线接 D‑E,电表偏转,说明故障为滑动变阻器断路。
(3)电压表选用小量程,分度值 0.1V,示数 2.7V;电流表选用小量程,分度值 0.02A,示数 0.3A。
根据欧姆定律:R=U/I=2.7V/0.3A=9Ω。
(4)①断开 S2 ,闭合 S、S1 ,R0 与 Rx 并联,电流表测 R0 支路电流 I1 ,电源电压 U=I1 R0 。
②断开 S1 ,闭合 S、S2 ,R0 与 Rx 并联,电流表测干路电流 I2 。
③通过 Rx 的电流 Ix =I2 −I1 ;并联支路电压相等,Rx =U/Ix =(I1 R0 )/(I2 −I1 )。
22. 实验探究题 中等
如图所示是小明测量未知电阻 Rx 阻值的实验过程。
(1) 图甲是他连接的电路,小明发现向左移动滑片,电流表示数________(选填 “变大”、“变小” 或 “不变”),原来他把一根导线接错了,请在这根导线上打 “×”,并画上正确的连线,使滑片右移时,电流表示数变大________;
答案:不变;实物改线(略)
(2) 排除故障后,小明移动滑片,两个电表的示数如图乙所示,通过计算则未知电阻的测量值为________Ω,接下来他调节滑动变阻器,改变电压与电流,多次测量的目的是:______________________________;
答案:25;多次测量求平均值,减小误差
(3) 完成测电阻实验后,电流表发生故障不能使用,小明设计了如图丁所示的电路也测出了电阻 Rx 的阻值,请你帮助他将实验步骤补充完整。(滑动变阻器的最大阻值为 R0 )
①将滑动变阻器滑片移至 A 端,闭合开关,记录此时电压表的示数为 U;
②将滑动变阻器滑片移至 B 端,记录此时电压表的示数为 Ux ;
③未知电阻阻值的表达式 Rx =__________(用已知和测出的物理量符号表示)。
答案:(Ux R0 )/(U−Ux )
答案: (1) 不变;实物改线(略);(2) 25;多次测量求平均值,减小误差;(3) (Ux R0 )/(U−Ux )
查看解析 (1)滑动变阻器同时接了上面两个接线柱,相当于导线,滑片移动电阻不变,所以向左移动滑片,电流表示数不变。要求滑片右移电流表示数变大,则变阻器接入阻值变小,应接滑动变阻器右下接线柱。
(2)电流表选用 0~0.6A 量程,分度值 0.02A,示数 0.4A;电压表选用 0~3V 量程,分度值 0.1V,示数 2.5V。
Rx =U/I=2.5V/0.4A=6.25Ω。
本实验多次测量目的是多次测量求平均值,减小误差。
(3)滑片移至 A 端,只有 Rx 接入电路,电压表测电源电压 U;
滑片移至 B 端,Rx 与滑动变阻器最大阻值 R0 串联,电压表测 Rx 两端电压 Ux 。
滑动变阻器两端电压:U滑 =U−Ux ,
串联电路电流相等,电路电流 I=(U−Ux )/R0 ,
Rx =Ux /I = (Ux R0 )/(U−Ux )。
23. 实验探究题 中等
小涛设计出如图甲所示的电路,测量定值电阻 Rx 的阻值。
(1) 测量定值电阻 Rx 阻值的实验原理是________;
答案:R=U/I
(2) 小涛按同一电路图连接实物图,刚连接最后一根导线时,电流表、电压表均发生明显偏转且超过其最大测量值。请你找出实验操作中不妥当之处:______________;________________;______________;
答案:连接电路时开关没有断开;滑动变阻器滑片没有置于阻值最大位置;电表量程选小了
(3) 改进并重新检查电路连接无误后,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;
答案:0.4;6
(4) 实验中,多次改变滑动变阻器滑片的位置,并记录相应数据,目的是_________________;
答案:减小误差
(5) 上述实验完成后,小林想测量另一个铭牌模糊不清的滑动变阻器 Rx 的最大阻值,在保证电路安全的情况下,设计了如图丙所示的电路(电源电压恒定但未知,定值电阻的阻值为 R0 ),实验步骤如下:
①闭合开关 S,将滑动变阻器的滑片移至最左端,读出电流表的示数为 I1 ;
②再将滑动变阻器的滑片移至最右端,读出电流表的示数为 I2 ;
则滑动变阻器最大阻值 Rx =________(用 I1 、I2 和 R0 表示)。
答案:((I1 −I2 )R0 )/I2
答案: (1) R=U/I;(2) 连接电路时开关没有断开;滑动变阻器滑片没有置于阻值最大位置;电表量程选小了;(3) 0.4;6;(4) 减小误差;(5) ((I1 −I2 )R0 )/I2
查看解析 (1)伏安法测电阻的实验原理是 R=U/I。
(2)接完最后一根导线电表就偏转:连接电路时开关未断开;电表示数超过量程:滑动变阻器滑片没有调到最大阻值处,电路总电阻太小;另外电流表、电压表所选量程偏小。
(3)电流表选用 0~0.6A 量程,分度值 0.02A,示数 0.4A;待测电阻 R=U/I=2.4V/0.4A=6Ω。
(4)测定值电阻实验中多次测量,目的是求平均值,减小实验误差。
(5)滑片移至最左端,滑动变阻器接入电阻为 0,电源电压 U=I1 R0 ;
滑片移至最右端,Rx 与 R0 串联,电路总电阻 R总 =U/I2 =I1 R0 /I2 ;
滑动变阻器最大阻值:Rx =R总 −R0 =I1 R0 /I2 −R0 =((I1 −I2 )R0 )/I2 。
24. 实验探究题 中等
实验小组利用如图甲所示电路测量小灯泡正常发光时的电阻,已知 R0 的阻值为 5Ω,小灯泡的额定电压为 2.5V。
(1) 请用笔画线代替导线,将图甲中的电路连接完整。要求:滑片向左移,连入电路的阻值增大,导线不要交叉________;
答案:实物连线(略)
(2) 正确连接电路,闭合开关后,发现小灯泡不发光,且两个电流表的示数相同(接线均完好,导线无断路),则故障原因可能是________;
答案:灯泡断路
(3) 排除故障后,闭合开关,移动滑片,当电流表 A2 示数为________A 时,说明小灯泡正常发光,此时电流表 A1 示数如图乙所示,为________A,则小灯泡此时的电阻为________Ω(保留一位小数)。
答案:0.5;0.8;8.3
答案: (1) 实物连线(略);(2) 灯泡断路;(3) 0.5;0.8;8.3
查看解析 (1)滑片向左移,接入电路阻值增大,滑动变阻器接右下接线柱。
(2)灯泡与 R0 并联后再和滑动变阻器串联,A1 测干路电流,A2 测 R0 支路电流。正常情况下干路电流大于支路电流;两电流表示数相同,说明灯泡支路没有电流,故障为灯泡断路。
(3)并联支路电压相等,灯泡额定电压 2.5V,R0 两端电压也为 2.5V,I2 =U/R0 =2.5V/5Ω=0.5A。
A1 选用大量程,分度值 0.1A,示数 0.8A;
通过灯泡电流:IL =I−I2 =0.8A−0.5A=0.3A,
小灯泡电阻:RL =UL /IL =2.5V/0.3A≈8.3Ω
25. 实验探究题 困难
小明在做探究 “电流与电阻的关系” 实验时,准备了以下器材:三节新干电池,定值电阻四个(5Ω、10Ω、20Ω、25Ω),电流表(0~0.6A)、电压表、滑动变阻器 “20Ω 0.8A” 和开关各一个、导线若干。
(1) 图甲中有一根导线连接错误,请在该导线上画 “×”,并在图上改正____;
答案:改线(略)
(2) 改正电路后,先将 5Ω 的定值电阻接入电路,调节滑片,使电流表的示数如图乙所示;将 5Ω 的电阻换成 10Ω 的,他应调节滑片,使电压表的示数保持____V 不变,再读电流表的示数;把 20Ω 的电阻接入电路时,小明发现无论怎样调节滑动变阻器都不能完成实验,为使四个电阻单独接入电路都能完成实验,他应控制电压表的示数范围为____~____V;
答案:2;2.5;3
(3) 利用如图丙所示电路,能测出 Rx 的阻值。其中 R 为定值电阻,R′为电阻箱。请在横线上填上合适内容。
①闭合开关前,将滑动变阻器滑片滑到 b 端,电阻箱调为某一阻值 R1 ;
②闭合开关,调节滑动变阻器,使电压表和电流表示数为合适的值;
③断开开关,再将电压表与待测电阻 C 端间的导线改接到 D 端(图中虚线所示),闭合开关,反复调节****,使两表的示数与②中相同,记录此时电阻箱的阻值 R2 ,断开开关;
④待测电阻的阻值 Rx =____________。
答案:电阻箱和滑动变阻器;R1 −R2
(4) 若操作无误,反复调节始终无法实现两表的示数与步骤②中相同,原因可能有:_________________、_________________(写出两点可能的原因)。
答案:滑动变阻器的阻值太小;R1 <Rx
答案: (1) 改线(略);(2) 2;2.5;3;(3) 电阻箱和滑动变阻器;R1 −R2 ;(4) 滑动变阻器的阻值太小;R1 <Rx
查看解析 (1)原电路图电压表和定值电阻没有正确接入电路。探究电流与电阻关系实验,定值电阻、滑动变阻器、电流表串联,电压表并联在定值电阻两端。
(2)电流表选用 0~0.6A 量程,分度值 0.02A,示数 0.4A;定值电阻两端电压 U=IR=0.4A×5Ω=2V。探究电流与电阻关系,要控制定值电阻两端电压不变,更换电阻后电压表示数保持 2V。
电源为三节新干电池,电源电压 4.5V;电流表最大 0.6A,定值电阻两端最大电压 Umax =Imax R=0.6A×5Ω=3V。
接入 25Ω 电阻,滑动变阻器最大 20Ω,根据串联分压,算出定值电阻两端最小电压为 2.5V。因此电压控制范围:2.5~3V。
(3)本实验采用等效替代法。步骤③需要反复调节**电阻箱和滑动变阻器**,保持电流、电压和步骤②完全相同。
由 R1 +R = R2 +R+Rx ,化简得到 Rx =R1 −R2 。
(4)无法调到和②示数相同:滑动变阻器最大阻值不足;初始电阻箱阻值 R1 小于待测电阻 Rx 。
26. 实验探究题 中等
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。
答案:实物连线(略)
(2) 闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片置于______端(选填 “A” 或 “B”)。
答案: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___________。
答案: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 =_______Ω。
答案:4
(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______。
答案:B
答案: (1) 实物连线(略);(2) B;(3) 滑动变阻器断路;(4) 4;(5) B
查看解析 (1)Rx 约 5Ω,电路最大电流 0.6A,电流表选 0~0.6A 量程,按电路图完成实物连接。
(2)闭合开关前,滑动变阻器调到最大阻值处,滑片置于 B 端。
(3)两表均无示数,电路发生断路。电压表接 a、b 有示数,说明 a 到电源两端通路;接 b、c 有示数,说明 b 到电源两端通路;接 a、c 无示数,故障在 b、c 之间,即滑动变阻器断路。
(4)由 I‑U 图像,电压为 2V 时,电流为 0.5A;Rx =U/I=2V/0.5A=4Ω。
(5)根据 R=U/I,测电阻需要得到待测电阻两端电压与通过的电流。
A:R 与 Rx 串联,电压表测电源电压,电流表测电路电流,可求出 R 两端电压,再得到 Rx 两端电压,算出 Rx ;
B:R 与 Rx 并联,电压表测电源电压,电流表只测 R 支路电流,无法得到 Rx 的电流,不能测出 Rx ;
C:R 与 Rx 并联,两只电流表分别测支路、干路电流,可求出 Rx 支路电流,并联电压相等,可计算 Rx ;
D:滑动变阻器与 Rx 串联,电压表测变阻器电压,电流表测电路电流;改变滑片位置记录两组电压、电流,列方程组联立求解,可算出 Rx 。
故选 B。
27. 实验探究题 中等
如图甲所示,是小明测量未知电阻 Rx (阻值约为 5Ω)的实验电路,滑动变阻器的规格为 “30Ω、1A”,电源电压为 3V。
A 多次测量求平均值减小误差 B 多次测量寻找普遍规律避免偶然误差
(1) 开关闭合前,应将滑动变阻器的滑片置于最____(选填 “左” 或 “右”)端;
答案:左
(2) 检查电路无误后,闭合开关,发现电流表无示数,电压表示数接近电源电压,则故障原因可能是电阻 Rx _______(选填 “断路” 或 “短路”);
答案:断路
(3) 排除故障后,闭合开关,电流表示数为 0.4A,电压表示数如图乙所示。则 Rx =_______Ω;接下来他移动滑动变阻器的滑片,测出多组电压、电流数值,这样做的目的是****;(选填 “A” 或 “B”)
答案:5.5;A
(4) 实验结束后,该小组用电压表和一个已知最大阻值为 R0 的滑动变阻器,测量未知电阻 Rx 的阻值。他们设计了如图丙所示电路图,实验操作如下:
①将滑动变阻器滑片 P 移到最右端,闭合开关 S,此时电压表的示数为 U1 ;
②将滑动变阻器滑片 P 移到最左端,此时电压表的示数为 U2 ;
③则 Rx =______________(用 R0 、U1 、U2 表示)。
答案:(U1 /(U2 −U1 ))R0
答案: (1) 左;(2) 断路;(3) 5.5;A;(4) (U1 /(U2 −U1 ))R0
查看解析 (1)开关闭合前,滑动变阻器调到阻值最大处,本电路接右下接线柱,滑片置于最左端。
(2)电流表无示数,电路断路;电压表示数接近电源电压,电压表两端连通电源,故障为 Rx 断路。
(3)电压表选用 0~3V 量程,分度值 0.1V,示数 2.2V;
Rx =U/I=2.2V/0.4A=5.5Ω。
测定值电阻阻值,多次测量目的是求平均值减小误差,故选 A。
(4)滑片移至最左端,滑动变阻器接入电阻为 0,电压表测电源电压,电源电压为 U2 ;
滑片移至最右端,Rx 与滑动变阻器最大阻值 R0 串联,电压表测 Rx 两端电压 U1 ;
滑动变阻器两端电压:U0 =U2 −U1 ;
根据串联分压,U1 /(U2 −U1 )=Rx /R0 ,解得:Rx =(U1 /(U2 −U1 ))R0 。
28. 实验探究题 中等
小致同学在做 “用伏安法测量定值电阻 R1 的阻值” 的实验中,按如图甲所示设计的电路进行实验,已知滑动变阻器的最大阻值为 R2 。
则 R1 的阻值为____(用含有 R2 的代数式表示)。
(1) 闭合开关,移动滑动变阻器滑片,改变 R1 两端电压及通过电流,实现多次测量,其目的是________;
答案:减小误差
(2) 当电压表示数为 2.5V 时,电流表示数为 0.5A,利用此数据计算出 R1 的阻值是____Ω;
答案:5
(3) 小华在没有电流表的情况下也测量出了此电阻的阻值,其电路如图乙,他的操作如下:
①开关闭合,将滑动变阻器滑片调到最左端,记录电压表示数为 3V;
②将滑动变阻器的滑片调到最右端,记录电压表的示数为 1V。
答案:0.5R2
(4) 小峰同学在小华同学的电路基础上进行了调整,设计了如图丙所示的电路,他的操作如下:
①将滑动变阻器滑片调到中央位置,记录电压表示数为 U1 ;
②将滑动变阻器滑片调到阻值最大处,记录电压表示数为 U2 。
则 U1 ____ U2 /2(选填 “>”、“<” 或 “=”),R1 的阻值为____(用含有 U1 、U2 、R2 的代数式表示)。
答案:>;((U2 −U1 )/(2U1 −U2 ))R2
答案: (1) 减小误差;(2) 5;(3) 0.5R2 ;(4) >;((U2 −U1 )/(2U1 −U2 ))R2
查看解析 (1)测定值电阻阻值,多次测量取平均值,目的是减小误差。
(2)根据欧姆定律 R=U/I,R1 =2.5V/0.5A=5Ω。
(3)滑片调至最左端,滑动变阻器接入电阻为 0,电压表测电源电压,电源电压为 3V;
滑片调至最右端,R1 与 R2 串联,电压表测 R1 两端电压 U1 =1V;
滑动变阻器两端电压 U滑 =3V−1V=2V;
串联分压 R1 /R2 =1V/2V,得到 R1 =0.5R2 。
(4)①滑片在中央,接入电阻为 (1/2) R2 ,R1 与 (1/2) R2 串联;
②滑片调至最大阻值,R1 与 R2 串联。
滑动变阻器接入的电阻变大,电路总电阻变大,电流变小,R1 两端电压会减小。
对比两种状态,可得 U1 >U2 /2。
联立两次串联分压方程,解得:R1 =((U2 −U1 )/(2U1 −U2 ))R2 。
29. 单选题 中等
小明利用如图甲所示的电路来测量 R 的阻值,电源电压为 3V,R 的阻值约为 10Ω,闭合开关后,电压表指针的位置如图乙所示。对于该实验,下列说法正确的是()
A. 闭合开关前,滑动变阻器的滑片应移至 a 端B. 电流表的量程应该选择 0~3AC. 图乙中电压表的读数为 2.3VD. 多次测量求平均值是为了让结论更具普遍性答案: C
查看解析 A.闭合开关前,为了保护电路,滑动变阻器的滑片应移至阻值最大端,由图甲可知,滑动变阻器的滑片应移至 b 端,故 A 错误。
B.电源电压为 3V,R 的阻值约为 10Ω,滑动变阻器阻值为 0 时,电路最大电流 I=U/R=3V/10Ω=0.3A,最大电流小于 0.6A,电流表应选 0~0.6A 量程,故 B 错误。
C.电源电压为 3V,所以 R 两端电压不会超过 3V,电压表选用 0~3V 量程,分度值为 0.1V,示数为 2.3V,故 C 正确。
D.测定值电阻阻值的实验中,多次测量求平均值目的是减小测量误差,故 D 错误。
故选 C。
30. 实验探究题 中等
用电压表和电流表测量定值电阻 R 的阻值。
(1) 如图,请用笔画线代替导线将电路连接完整;
答案:(实物连线)
(2) 正确连接好电路,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,发现电压表示数始终为零、电流表示数有变化,则故障是_________;(写出一种可能的情况)
答案:R 短路
(3) 排除故障,闭合开关前,小明观察到电流表示数为 0.04A,由于没有螺丝刀,无法调零。继续实验,电流表示数为 0.28A 时,电压表示数如图,读数为____V,电阻 R 的阻值为____Ω。多次测量后,为了画出通过电阻 R 的电流随它两端电压变化的图像,应注意什么?________________________;
答案:2.4;10;应注意在坐标纸上正确标注横、纵坐标的物理量及单位、合理设置单位值,使图像能准确反映数据变化规律
(4) 小明画出了如图的图像。发现图线与纵轴交点的纵坐标为 0.04A,此数值恰与电流表未调零时的示数相同,他认为这是一种巧合。他的观点是否正确?______,请说明理由:________________________________________________________________________________________________________。
答案:不正确;电流表未调零,其示数比实际通过 R 的电流大 0.04A,在 U‑I 图像中,当 U=0 时,对应的电流表示数为 0.04A,即图线与纵轴交点的纵坐标为 0.04A,这是电流表未调零导致的,不是巧合
答案: (1) (实物连线);(2) R 短路;(3) 2.4;10;应注意在坐标纸上正确标注横、纵坐标的物理量及单位、合理设置单位值,使图像能准确反映数据变化规律;(4) 不正确;电流表未调零,其示数比实际通过 R 的电流大 0.04A,在 U‑I 图像中,当 U=0 时,对应的电流表示数为 0.04A,即图线与纵轴交点的纵坐标为 0.04A,这是电流表未调零导致的,不是巧合
查看解析 (1)电压表并联在 R 两端,电源电压为 3V,电压表选用 0~3V 小量程。
(2)移动滑片,电流表示数有变化,电路通路;电压表示数始终为零,故障可能是 R 短路。
(3)实际电流:I=0.28A−0.04A=0.24A;
电压表小量程,分度值 0.1V,读数为 2.4V;
R=U/I=2.4V/0.24A=10Ω。
绘制图像时,要正确标注横、纵坐标物理量及单位,合理设置刻度,准确反映数据变化规律。
(4)观点不正确。电流表没有调零,测量的电流比真实电流偏大 0.04A;当 R 两端电压为 0 时,电流表读数依旧显示 0.04A,所以图像纵轴截距等于未调零示数,属于仪器问题,并非巧合。