2021人教版九年级物理17.3电阻的测量考点
考点一.伏安法测电阻
1.我区某学校实践小组的同学们进行“伏安法测量小灯泡电阻”的实验,小灯泡的额定电压为2.5V(阻值约为10Ω),滑动变阻器规格为“20Ω
1A”。
(1)请你用笔画线代替导线,将图甲中的电路连接完整(导线不得交叉)。
(2)滑动变阻器在实验中除保护电路外,还有
的作用。同学们把电路元件接入电路,刚接好最后一根导线,灯泡就立即发光,发生这种现象的原因可能是
。
(3)经检查无误后,接通电路,向左移动滑动变阻器的滑片P,观察到
,表明小灯泡正常发光,此时电流表示数如图乙所示,则小灯泡正常发光时的阻值为
Ω(结果精确到0.1)。
2.小美在做测量电阻的实验时,选用的电源电压为6V,滑动变阻器铭牌标有“20Ω 1A”字样。
(1)闭合开关前应将滑动变阻器的滑片移动到
(选填“a”或“b”)端。
(2)闭合开关后,电压表示数如图2所示,为了测量更加准确,接下来小美应进行的操作是
。
(3)实验中,如果发现电压表和电流表的示数很小,移动滑片,发现电压表和电流表示数不变,产生这一现象
的原因是
。
(4)下表五组数据中有一组数据不是本实验中测得的,它是第
(填写表格中表示序号的数字)组,
你判断的依据是
。
序号
1
2
3
4
5
U/V
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
I/A
0.10
0.19
0.30
0.40
0.51
(5)电路连接正确后,滑片向左移动,电流表的示数
,电压表的示数
(均选填“变大”“变小”或“不变”)。
3.物理兴趣小组在做“测量小灯泡的电阻”实验时,准备了以下器材。小灯袍(额定电压为2.5V)、电流表(0~0.6A,0~3A)、电压表(O~3V,0~15V)、开关、两节干电池、滑动变阻器、导线若干,如图甲为该小组连接的实物图。
(1)请指出实物图连接中,连接错误的两个电路元件的名称。
①
,②
。
(2)正确连接电路后,闭合开关,当滑动变阻器的滑片置于某位置时,电流表和电压表的示数如图乙、丙所示。电流表示数为
A,电压表示数为
V,则小灯泡电阻为
Ω(结果保留一位小数)。
(3)改变滑动变阻器滑片的位置,记录下不同时刻的电压值和电流值,并计算出小灯泡在不同电压下的电阻值。该小组同学对数据进行了如下处理。其中处理不恰当的一处是
,处理不当的原因是因为小灯泡的电阻受
影响。
实验次数
电压/V
电流/A
电阻/Ω
平均电阻/Ω
1
1.0
0.17
5.9
7.7
2
1.4
0.18
7.8
3
1.8
0.22
8.2
4
2.0
0.23
8.7
(4)若仅将小灯泡换成阻值为5Ω的定值电阻,利用本实验器材还能完成下列哪个实险探究
(选填字母)。
A.探究电流与电阻的关系
B.探究电流与电压的关系
4.小阳用如图所示的电路测量电阻。
(1)闭合开关,将滑动变阻器的滑片调到适当位置,此时电压表与电流表的示数如图甲、乙所示。则电压表的示数为
V,电阻R的阻值为
Ω。
(2)小阳在完成了定值电阻阻值的多次测量之后,将图中的定值电阻换成了小灯泡,用同样的方法继续进行多次测量,并利用实验数据描绘出它们的U﹣I关系图像如图甲、乙所示,其中
(选填“甲”或“乙”)图是小灯泡的U﹣I关系图像。
(3)电流表和电压表既是测量仪表,也是接入电路中的特殊电阻,其量程及内阻如表所示。根据表中相关信息可以判断利用如图3所示的电路测得的R的阻值将会
(选填“大于”、“小于”或“等于”)它的真实阻值。
量程
内阻
电流表
0~0.6A
0.125Ω
0~3A
0.025Ω
电压表
0~3V
3kΩ
0~15V
15kΩ
5.小科同学在做“测量小灯泡电阻”的实验中,所用器材如下:两节新的干电池,标有2.5V相同规格灯泡若干,两个滑动变阻器R1“10Ω,1A“、R2“20Ω,2A”,开关、导线若干。
(1)请你根据图甲,用笔画线代替导线,将图乙中的电路图连接完整(要求:滑动变阻器滑片P向右移动时灯泡变亮,且导线不交叉)。
(2)闭合开关前,应将滑片P置于
(选填“A”或“B”)端。正确连接电路后,闭合开关S,移动滑片P,小科发现小灯泡始终不亮,电流表指针几乎未偏转,电压表有示数,则故障原因可能是
。
(3)排除故障后,移动滑片P,依次测得6组数据,如表1所示。第4次实验时灯泡电阻值为
Ω。由表1中数据可知,小科选用的滑动变阻器应是
(选填“R1”或“R2”)。
表1
实验次数
1
2
3
4
5
6
电压U(V)
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
2.8
电流I(A)
0.16
0.2
0.22
0.25
0.28
0.29
(4)通过计算,小科发现,随着电压的增大,小灯泡的电阻增大,出现这种情况的原因是
。
(5)小科继续用图乙所示装置来探究“电流与电阻的关系”。他分别把阻值为5Ω、10Ω、20Ω的定值电阻接入原小灯泡的位置,当将阻值为5Ω的定值电阻接入时,电流表示数如图丙所示,然后,小科将10Ω的电阻接入电路,闭合开关,滑动滑片,使电压表示数为
V。
(6)为完成探究“电流与电阻关系”的实验,滑动变阻器的最大阻值应不小于
Ω。
考点二.特殊方法测电阻
6.小丹同学手里有一个标有“25V”字样的小灯泡,她想知道小灯泡正常工作时的电阻,小丹设计了如图甲所示的电路图,已知小灯泡的额定电压为25V,滑动变阻器规格为“20Ω
1A”,电源由2节新干电池串联组成。
(1)用笔画线代替导线,帮助小丹按电路图甲将图乙电路连接完整。(要求导线不交叉)
(2)闭合开关前,应将滑动变阻器滑片置于
端(填字母)。闭合开关后,发现小灯泡不亮,则接下来合理的操作是
(选填下列选项)。
A.断开开关,更换小灯泡
B.移动滑动变阻器,观察小灯泡是否发光
(3)连接好电路后,闭合开关,按照上面的操作发现小灯泡仍不发光,观察电流表有示数,电压表无示数。则电路故障可能是
。
(4)排除故障后,缓慢移动滑动变阻器的滑片,使电压表的示数为2.5V,电流表示数如图丙所示为
A,此时灯丝的电阻为
Ω。
(5)没有电流表,同组的小彬同学设计了图丙的电路。在电源电压恒为U的电路中,只用了一个电压表、一个阻值为R0的定值电阻及滑动变阻器,测量额定电压为U额的小灯泡正常工作时的电阻。请将实验过程中的空白部分补充完整。
①闭合开关S将开关S1接a
。
②保持滑动变阻器滑片位置不变,再将开关S接b,读出电压表的示数为U0;
③小灯泡正常工作时的电阻R额=
。
(用U额、U0、R0表示)
7.小宇在拆装手电筒时,看到手电筒的小灯泡上标有“2.5V”字样,但上面的电流值已经模糊不清,他想通过实验测量该小灯泡正常发光时的电阻,图甲为小宇连接的实验电路。
(1)经检查,小宇发现电路的连接有两处错误,请在图甲中接错的导线上打“×”,并改正。(导线不得交叉)
(2)电路正确连接后,小宇将滑动变阻器的滑片移至阻值最大处,闭合开关,发现小灯泡不亮,电流表无示数,电压表的示数接近3V,发生这种现象的原因可能是
。
(3)排除故障后,小宇移动滑动变阻器的滑片,当电压表示数为2.5V时,电流表示数如图乙所示,则该小灯泡的额定电流为
A,正常发光时的电阻为
Ω。
(4)完成上述实验后,小宇又分别测出了当小灯泡两端的电压分别为2V和3V时通过小灯泡的电流,以此来求出小灯泡正常发光时的平均电阻值,小宇的操作正确吗?原因是
。
(5)完成实验后,小宇又设计了如图丙所示的实验电路来测量未知额定电压的小灯泡正常发光时的电阻,已知定值电阻的阻值为R0。闭合开关S,调节滑动变阻器,当电流表A1的示数为I1时,小灯泡正常发光,此时A2的示数为I2,则小灯泡正常发光时的电阻的表达式为R1=
(用I1、I2、R0表示)。
8.某学习小组测量未知电阻Rx的阻值,他们分成A、B两组用不同方法进行实验。
(1)A组设计了如图甲所示的电路图。
①请用笔画线代替导线将实物电路图乙连接完整,要求滑动变阻器的滑片P向左滑动时电路中的电流变大。
②在开关闭合之前,滑动变阻器的滑片P应滑至最
端(选填“左”或“右”)。
③试触时,发现电流表无示数,移动滑动变阻器的滑片,电压表示数始终接近电源电压,造成这一现象的原因可能是
。
④排除电路故障后,闭合开关S,将滑动变阻器的滑片P移至某一位置后,电压表的示数为2.4V,电流表的示数如图丙所示,则I=
A,待测电阻Rx=
Ω。
(2)B组设计了如图所示的电路,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)。
(3)评估A、B两组实验,使用A组实验的优点是
。
9.在测量未知阻值R的实验中,小明设计了实验电路并进行连接,如图甲所示。
(1)在连接电路时,开关应处于
状态。
(2)图甲是小明接好的实物连接图,其中有一条导线连接错误,该导线是第
条(从图中选填导线序号);
(3)改正错误后再进行实验,实验前应将滑动变阻器的滑片P移到最
(选填“左”或“右”)端。小明闭合开关S,发现电流表无示数,电压表的示数较大,则电路故障可能是
。
(4)排除故障后,闭合开关S,移动滑动变阻器的滑片P,当电压表示数为2.4V时,电流表示数如图乙所示,则其示数为
A,未知电阻R=
Ω。
(5)若实验中只有一个电压表和一个已知阻值为R0的定值电阻,小明设计了如图丙所示的电路,同样可以测量未知电阻Rx的阻值,请将以下实验步骤补充完整:
①闭合开关S、断开开关S1,用电压表测出待测电阻Rx两端的电压为U1;
②
,记下此时电压表读数为U;
③请写出未知电阻R阻值表达式:Rx=
(用U、U1和R0表示)。
10.在测量未知电阻Rx(阻值约为180Ω)的实验中,提供的实验器材有:电源(电压3V)、滑动变阻器R(0~50Ω)、电阻箱R0(0~9999Ω)、电流表(0~0.6A)、电压表(0~3V)、开关及导线若干。
(1)小虎同学设计了图甲所示的电路,他
(能/不能)较准确的测出Rx的阻值,理由是
。
(2)小明同学设计了图乙所示的电路进行测量。(图丙是小明根据图乙连接的实物图)
①在图丙中画出正确的导线连接。
②正确连接电路后,小明先将开关S拨至“1”,调节变阻器的滑片至某一位置,此时电压表的示数为U1。
③再将开关S拨至“2”,当电阻箱的阻值调至R0=175Ω时,电压表示数恰为U1,则待测电阻的阻值Rx=
Ω。
④实验中,若将开关拨至“2”时,不小心将滑动变阻器的滑片向左移动了少许,其它操作正确,则Rx的测量值
(选填“大于”、“小于”或“等于”)真实值。
11.小明同学设计了如图甲所示的电路来测量未知电阻Rx的阻值(已知待测电阻阻值约5Ω左右)。
(1)请你根据电路图,用笔画线代替导线,将图乙所示的实物电路连接完整。要求:滑动变阻器滑片向右滑动时电流表示数增大。
(2)实验前为了保护电路,应将滑动变阻器的滑片应置于
端(选填“左”或“右”)。
(3)闭合开关,无论怎样移动滑片P,发现电流表始终无示数,电压表示数接近电源电压,其故障原因可能是
。
(4)排除故障后,当电压表示数为1.8V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)某同学利用电源(电压未知)、电阻箱(0﹣999.9)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。请你完成下列实验步骤:
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
,
④电阻Rx=
。(用测得量的符号表示)
12.某物理兴趣小组进行“伏安法测电阻”,其实验电路如图甲所示。请你一起完成下列问题:
(1)“伏安法测电阻”的实验原理是
(写表达式)。
(2)闭合开关前,应将滑片放在其最
(选填“左”或“右”)端,闭合开关后,两个电表中只有一个电表有示数,电路连接完好且两个电表均无故障,则发生电路故障的元件应是
(选填“电源”、“电阻RX”或“变阻器”)。
(3)排除电路故障后,为减小实验误差,进行多次测量得到的实验数据如下表所示:根据表格中的实验数据可计算出RX=
Ω(保留两位小数);利用表格中的实验数据在坐标系中描点、连线并延长能得到未知电阻的U﹣I图象如图乙所示是条直线,该直线的斜率表示的物理量是
。
数据序号
1
2
3
4
5
电压U/V
0.75
1.0
1.5
2.0
2.5
电流I/A
0.12
0.14
0.20
0.26
0.32
(4)如果没有电压表,但有两只电流表及已知阻值的定值电阻,同学们设计了如图丙所示的电路图,其中定值电阻R0=20Ω,电流表A1、A2为两个完全相同的电流表,连接好电路后,闭合开关,发现两个电流表指针均转动了相同的角度(即指针指在相同位置),如图丁所示,则可知未知电阻RX=
Ω。
13.小明和小华分别设计实验测量阻值约为10Ω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
。
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为电阻箱,R2为滑动变阻器、要求仅利用电阻箱读数表达Rx的阻值,请在空白处填上适当内容。
①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;
②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;
③则Rx=
。
14.小明利用如图甲所示装置用“伏安法“测量定值电阻Rx的阻值。
(1)闭合开关前,小明发现连接的电路有一根导线连接错误,请你在错误的连线上画“×”,并只移动一根导线,用笔画线代替导线将电路连接正确。
(2)纠正错误后,闭合开关,移动滑动变阻器滑片,发现电压表无示数,电流表有示数,其原因可能是
;
(3)排除故障后闭合开关,调节滑动变阻器滑片,当电压表示数为2.4V时,电流表示数如图乙所示,则定值电阻Rx的阻值是
Ω。
(4)小明还想测量一个阻值约为几百欧姆的定值电阻R1的阻值,老师说用如图甲所示的电路无法完成该实验,原因是
。于是老师给了小明一个已知阻值为R0的定值电阻(阻值为数百欧姆)和单刀双掷开关,小明设计了如图丙所示的电路,请你根据他的步骤写出定值电阻的表达式。
①当闭合开关S,S1接1时,读出此时电压表的示数为U1;
②当闭合开关S,S1接2时,读出此时电压表的示数为U2;
③定值电阻R1的阻值R1=
。
15.测两个阻值未知的定值电阻R1、R2的阻值。
(1)图甲是测量R1阻值的部分实物图,电源为两节干电池;
①用一根导线将电路连接完整(要求滑动变阻器的滑片P向右移时电阻增大;连线不交叉);
②闭合开关前,滑动变阻器的滑片P应滑到
(选填“A”或“B”)端;
③闭合开关,移动滑片P,发现电压表有示数,电流表无示数,故障可能是导线
(填“a”“b”或“c”)内部断路;
④排除故障后,闭合开关,移动滑片P,当电压表示数为1.2V时,电流表示数如图乙所示,则R1=
Ω;
(2)用图丙所示的电路测R2的阻值,其中R是电阻箱(阻值可调、可读),请完成实验步骤:
①只闭合开关S1、S3,移动滑动变阻器的滑片,使电压表指针指在合适位置,读出电压表读数为U1,读出电阻箱的读数为R;
②只闭合开关
,保持滑动变阻器的滑片位置及电阻箱的阻值不变,读出电压表读数为U2;
③则R2=
(用U1、U2、R表示)。若步骤②中,不小心将滑片向右移动了少许,其它操作正确,则测得R2的阻值比真实值偏
(填“大”或“小”)。
2021人教版九年级物理17.3电阻的测量考点
参考答案与试题解析
1.我区某学校实践小组的同学们进行“伏安法测量小灯泡电阻”的实验,小灯泡的额定电压为2.5V(阻值约为10Ω),滑动变阻器规格为“20Ω
1A”。
(1)请你用笔画线代替导线,将图甲中的电路连接完整(导线不得交叉)。
(2)滑动变阻器在实验中除保护电路外,还有
改变小灯泡两端电压 的作用。同学们把电路元件接入电路,刚接好最后一根导线,灯泡就立即发光,发生这种现象的原因可能是
电路连接过程中开关未断开 。
(3)经检查无误后,接通电路,向左移动滑动变阻器的滑片P,观察到
电压表示数为2.5V ,表明小灯泡正常发光,此时电流表示数如图乙所示,则小灯泡正常发光时的阻值为
8.3 Ω(结果精确到0.1)。
【解答】解:(1)滑动变阻器一上一下接入电路,小灯泡的额定电压为2.5V,电压表选择小量程,导线不得交叉,如图;
(2)此实验中滑动变阻器的作用为保护电路和改变小灯泡两端电压;
(3)小灯泡正常发光时,其两端电压为额定电压2.5V,此时电流表示数为0.3A,再用欧姆定律R==≈8.3Ω。
故答案为:(1)如上图;(2)改变小灯泡两端电压
电路连接过程中开关未断开;(3)电压表示数为2.5V;8.3。
2.小美在做测量电阻的实验时,选用的电源电压为6V,滑动变阻器铭牌标有“20Ω 1A”字样。
(1)闭合开关前应将滑动变阻器的滑片移动到
a (选填“a”或“b”)端。
(2)闭合开关后,电压表示数如图2所示,为了测量更加准确,接下来小美应进行的操作是
断开开关,将电压表小量程接入电路,再次进行实验 。
(3)实验中,如果发现电压表和电流表的示数很小,移动滑片,发现电压表和电流表示数不变,产生这一现象
的原因是
滑动变阻下端两接线柱接入电路 。
(4)下表五组数据中有一组数据不是本实验中测得的,它是第
1 (填写表格中表示序号的数字)组,
你判断的依据是
电路中电流不可能减小到0.1A 。
序号
1
2
3
4
5
U/V
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
I/A
0.10
0.19
0.30
0.40
0.51
(5)电路连接正确后,滑片向左移动,电流表的示数
变大 ,电压表的示数
变大 (均选填“变大”“变小”或“不变”)。
【解答】解:(1)闭合开关前应将滑动变阻器的滑片移动到阻值最大处,a端为阻值最大处;
(2)电压表读数为2V,小于3V,选择小量程,减小实验误差;
(3)电压表和电流表的示数很小,移动滑片,发现电压表和电流表示数不变,说明电路电阻很大,滑动变阻器一直是最大阻值,所以应是滑动变阻下端两接线柱接入电路;
(4)根据实验数据分析,定值电阻阻值约为:Rx===10Ω;当滑动变阻器电阻最大时,电流最小;当滑动变阻器电阻为20欧,电流I===0.2A,电流不能减小到0.1A;
(5)滑片向左移动,滑动变阻器电阻变小,电路中电流变大,电流表示数变大,定值电阻两端电压变大,电压表示数变大。
故答案为:(1)a;(2)断开开关,将电压表小量程接入电路,再次进行实验;(3)滑动变阻下端两接线柱接入电路;(4)1;电路中电流不可能减小到0.1A(5)变大;变大。
3.物理兴趣小组在做“测量小灯泡的电阻”实验时,准备了以下器材。小灯袍(额定电压为2.5V)、电流表(0~0.6A,0~3A)、电压表(O~3V,0~15V)、开关、两节干电池、滑动变阻器、导线若干,如图甲为该小组连接的实物图。
(1)请指出实物图连接中,连接错误的两个电路元件的名称。
① 电流表 ,② 滑动变阻器 。
(2)正确连接电路后,闭合开关,当滑动变阻器的滑片置于某位置时,电流表和电压表的示数如图乙、丙所示。电流表示数为
0.24 A,电压表示数为
2.3 V,则小灯泡电阻为
9.6 Ω(结果保留一位小数)。
(3)改变滑动变阻器滑片的位置,记录下不同时刻的电压值和电流值,并计算出小灯泡在不同电压下的电阻值。该小组同学对数据进行了如下处理。其中处理不恰当的一处是
平均电阻 ,处理不当的原因是因为小灯泡的电阻受
温度 影响。
实验次数
电压/V
电流/A
电阻/Ω
平均电阻/Ω
1
1.0
0.17
5.9
7.7
2
1.4
0.18
7.8
3
1.8
0.22
8.2
4
2.0
0.23
8.7
(4)若仅将小灯泡换成阻值为5Ω的定值电阻,利用本实验器材还能完成下列哪个实险探究
(选填字母)。
A.探究电流与电阻的关系
B.探究电流与电压的关系
【解答】解:(1)①由图可知,电流从电流表的负接线柱流入,从正接线柱流出,故错误的电路元件的名称是电流表;
②滑动变阻器的两个接线柱同时接在金属杆上,没有按“一上一下”的方式串联在电路中,故错误的元件是滑动变阻器;
(2)由图可知,电流表选择的量程为0~0.6A,分度值为0.02A,电流表示数为:I=0.24A,
由图可知,电压表选择的量程为0~3V,分度值为0.1V,电压表示数为:U=2.3V,
由欧姆定律得,小灯泡的电阻为R==≈9.6Ω;
(3)由表格数据可知,小灯泡在不同电压下的电功率不同,亮度不同,温度不同,灯泡的电阻值也不同,求平均电阻没有意义,故不恰当之处是:计算小灯泡电阻的平均值。原因是:小灯泡灯丝的电阻受温度的影响,且随温度的升高而增大,不能求电阻的平均值。
(4)若仅将小灯泡换成阻值为5Ω的定值电阻,利用滑动变阻器改变电路中的电流,记录多组电压、电流值,还可以探究电阻一定时,电流与电压的关系,故A不符合题意,B符合题意。故选B。
故答案为:(1)电流表;滑动变阻器;(2)0.24;2.3;9.6;(3)平均电阻;温度;(4)B。
4.小阳用如图所示的电路测量电阻。
(1)闭合开关,将滑动变阻器的滑片调到适当位置,此时电压表与电流表的示数如图甲、乙所示。则电压表的示数为
2.5 V,电阻R的阻值为
5 Ω。
(2)小阳在完成了定值电阻阻值的多次测量之后,将图中的定值电阻换成了小灯泡,用同样的方法继续进行多次测量,并利用实验数据描绘出它们的U﹣I关系图像如图甲、乙所示,其中
乙 (选填“甲”或“乙”)图是小灯泡的U﹣I关系图像。
(3)电流表和电压表既是测量仪表,也是接入电路中的特殊电阻,其量程及内阻如表所示。根据表中相关信息可以判断利用如图3所示的电路测得的R的阻值将会
小于 (选填“大于”、“小于”或“等于”)它的真实阻值。
量程
内阻
电流表
0~0.6A
0.125Ω
0~3A
0.025Ω
电压表
0~3V
3kΩ
0~15V
15kΩ
【解答】解:(1)由图2知,电压表的量程为0﹣3V,分度值为0.1V,示数为2.5V,电流表的量程为0﹣0.6A,分度值为0.02A,电流表的示数为0.5A,根据欧姆定律I=知电阻的阻值为:
R===5Ω;
(2)将图1中的定值电阻换成了小灯泡,由于小灯泡的电阻随温度的变化而变化,所以小灯泡的电阻不是定值,其图象不是过原点的直线,所以乙图是小灯泡的U﹣I关系图象;
(3)由图1知,由于电压表的分流作用,使的电流表测量值偏大,电压表就是测量待测电阻两端的电压,电压测量结果准确,根据R=知,测得的R的阻值小于它的真实阻值。
故答案为:(1)2.5;5;(2)乙;(3)小于。
5.小科同学在做“测量小灯泡电阻”的实验中,所用器材如下:两节新的干电池,标有2.5V相同规格灯泡若干,两个滑动变阻器R1“10Ω,1A“、R2“20Ω,2A”,开关、导线若干。
(1)请你根据图甲,用笔画线代替导线,将图乙中的电路图连接完整(要求:滑动变阻器滑片P向右移动时灯泡变亮,且导线不交叉)。
(2)闭合开关前,应将滑片P置于
A (选填“A”或“B”)端。正确连接电路后,闭合开关S,移动滑片P,小科发现小灯泡始终不亮,电流表指针几乎未偏转,电压表有示数,则故障原因可能是
小灯泡断路 。
(3)排除故障后,移动滑片P,依次测得6组数据,如表1所示。第4次实验时灯泡电阻值为
8 Ω。由表1中数据可知,小科选用的滑动变阻器应是
R2 (选填“R1”或“R2”)。
表1
实验次数
1
2
3
4
5
6
电压U(V)
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
2.8
电流I(A)
0.16
0.2
0.22
0.25
0.28
0.29
(4)通过计算,小科发现,随着电压的增大,小灯泡的电阻增大,出现这种情况的原因是
小灯泡的电阻随温度的升高而增大 。
(5)小科继续用图乙所示装置来探究“电流与电阻的关系”。他分别把阻值为5Ω、10Ω、20Ω的定值电阻接入原小灯泡的位置,当将阻值为5Ω的定值电阻接入时,电流表示数如图丙所示,然后,小科将10Ω的电阻接入电路,闭合开关,滑动滑片,使电压表示数为
1 V。
(6)为完成探究“电流与电阻关系”的实验,滑动变阻器的最大阻值应不小于
40 Ω。
【解答】解:(1)滑动变阻器滑片P向右移动时灯泡变亮,即电流变大电阻变小,故变阻器右下接线柱连入电路中,如下图所示:
(2)闭合开关前,应将滑片P置于阻值最大处的A端;正确连接电路后,闭合开关S,移动滑片P,小科发现小灯泡始终不亮,电流表指针几乎未偏转,电路可能断路,电压表有示数,电压表与电源连通,则故障原因可能是小灯泡断路。
(3)根据欧姆定律,第四次灯泡的电阻为:=,由表一中第1组数据,由欧姆定律和串联电阻的规律,滑动变阻器连入电路的电阻:=≈15.6Ω,大于R1最大阻值,故选R2。
(4)根据表中数据,由公式得出不同电压下灯泡的阻值,分析可知:小灯泡的电阻是随电压的增大而增大,原因是:通过灯的电流随电压的增大而变大,根据P=Ul,灯的功率变大,灯丝的温度升高,灯的电阻变大。
(5)图丙中电流表接入的量程为0~0.6A,分度值为0.02A,故读数为0.2A,则定值电阻两端电压为:U=IR=0.2A×5Ω=1V。
(6)电阻两端电压始终保持1V不变,根据串联电路分压的规律,滑动变阻器分得电压为U滑=3V﹣1V=2V,滑动变阻器的电压为电压表示数的2倍,当电阻值越大,滑动变阻器接入电路阻值越大,所以当接入20Ω的电阻时,滑动变阻器接入电路中的电阻为:R滑=2R=2×20Ω=40Ω,
所以为了完成实验,滑动变阻器的最大阻值不能小于40Ω。
故答案为:(1)如上图所示;(2)A;小灯泡断路;(3)8;R2;(4)小灯泡的电阻随温度的升高而增大;(5)1;(6)40。
6.小丹同学手里有一个标有“25V”字样的小灯泡,她想知道小灯泡正常工作时的电阻,小丹设计了如图甲所示的电路图,已知小灯泡的额定电压为25V,滑动变阻器规格为“20Ω
1A”,电源由2节新干电池串联组成。
(1)用笔画线代替导线,帮助小丹按电路图甲将图乙电路连接完整。(要求导线不交叉)
(2)闭合开关前,应将滑动变阻器滑片置于
A 端(填字母)。闭合开关后,发现小灯泡不亮,则接下来合理的操作是
(选填下列选项)。
A.断开开关,更换小灯泡
B.移动滑动变阻器,观察小灯泡是否发光
(3)连接好电路后,闭合开关,按照上面的操作发现小灯泡仍不发光,观察电流表有示数,电压表无示数。则电路故障可能是
灯泡短路 。
(4)排除故障后,缓慢移动滑动变阻器的滑片,使电压表的示数为2.5V,电流表示数如图丙所示为
0.2 A,此时灯丝的电阻为
12.5 Ω。
(5)没有电流表,同组的小彬同学设计了图丙的电路。在电源电压恒为U的电路中,只用了一个电压表、一个阻值为R0的定值电阻及滑动变阻器,测量额定电压为U额的小灯泡正常工作时的电阻。请将实验过程中的空白部分补充完整。
①闭合开关S将开关S1接a
移动滑动变阻器使电压表的示数为U﹣U额 。
②保持滑动变阻器滑片位置不变,再将开关S接b,读出电压表的示数为U0;
③小灯泡正常工作时的电阻R额= 。
(用U额、U0、R0表示)
【解答】解:(1)根据图甲知,变阻器B接线柱连入电路中与灯串联,电压表测小灯泡两端的电压,电路的连接情况如图所示:
(2)闭合开关前,应将滑动变阻器滑片置于阻值最大处的A端;闭合开关,灯泡不亮,可能是电路电流太小(导致灯泡功率太小不足以使灯泡发光),灯泡不亮,应调节滑动变阻器滑片,看灯泡是否能发光;故选B;
(3)灯泡不亮,可能是灯泡断路或短路或灯泡之外电路断路造成的,灯泡短路时,电流表有示数,电压表无示数,符合电路故障现象;
(4)电流表选用0~0.6A量程,分度值是0.02A,示数为0.2A,
小灯泡正常发光时的电阻为:
R===12.5Ω;
(5)①闭合开关S,将开关S1接a,移动滑动变阻器使电压表的示数为U﹣U额;
②保持滑动变阻器滑片位置不变,再将开关S1接b,读出电压表的示数为U0;
③将开关S1接a,小灯泡、定值电阻、滑动变阻器串联,电压表测量定值电阻和滑动变阻器的总电压,移动滑动变阻器使灯泡正常发光,此时电压表的示数为U﹣U额,保持滑动变阻器滑片位置不变,再将开关S1接b,电路的连接不变,只是电压表知测量定值电阻R0两端的电压,此时电压表的示数为U0,
此时电路的电流为:I=,
小灯泡正常工作时的电阻:
R额==。
故答案为:(1)如图所示;(2)A;B;(3)灯泡短路;(4)0.2;12.5;(5)①移动滑动变阻器使电压表的示数为U﹣U额;③。
7.小宇在拆装手电筒时,看到手电筒的小灯泡上标有“2.5V”字样,但上面的电流值已经模糊不清,他想通过实验测量该小灯泡正常发光时的电阻,图甲为小宇连接的实验电路。
(1)经检查,小宇发现电路的连接有两处错误,请在图甲中接错的导线上打“×”,并改正。(导线不得交叉)
(2)电路正确连接后,小宇将滑动变阻器的滑片移至阻值最大处,闭合开关,发现小灯泡不亮,电流表无示数,电压表的示数接近3V,发生这种现象的原因可能是
小灯泡断路 。
(3)排除故障后,小宇移动滑动变阻器的滑片,当电压表示数为2.5V时,电流表示数如图乙所示,则该小灯泡的额定电流为
0.2 A,正常发光时的电阻为
12.5 Ω。
(4)完成上述实验后,小宇又分别测出了当小灯泡两端的电压分别为2V和3V时通过小灯泡的电流,以此来求出小灯泡正常发光时的平均电阻值,小宇的操作正确吗?原因是
不正确,因为小灯泡的电阻随温度的升高而增大,不是定值,不能求平均电阻 。
(5)完成实验后,小宇又设计了如图丙所示的实验电路来测量未知额定电压的小灯泡正常发光时的电阻,已知定值电阻的阻值为R0。闭合开关S,调节滑动变阻器,当电流表A1的示数为I1时,小灯泡正常发光,此时A2的示数为I2,则小灯泡正常发光时的电阻的表达式为R1= (用I1、I2、R0表示)。
【解答】解:(1)滑动变阻器一上一下的与灯泡串联,由于电源电压为3V,所以电压表选用0﹣3V与小灯泡并联,见下图:
(2)当闭合开关后,灯不亮,电流表无示数,说明发生了断路;而电压表有示数,说明电压表能与电源相通,故是小灯泡断路;
(3)电流表选用0~0.6A量程,分度值是0.02A,示数为0.2A,
小灯泡正常发光时的电阻为:
R===12.5Ω;
(4)由于灯丝的电阻随温度的升高而增大,不是定值,不能求平均电阻;
(5)具体操作是:
闭合开关S,调节滑动变阻器使电流表A1的示数为I1时,小灯泡正常发光,此时电流表A2的示数为I2,
由并联电路电压规律及欧姆定律I=可知,R0的电压为U0=I1R0,由并联电路电流的规律,灯的额定电流为:
I额=I2﹣I1,则小灯泡正常发光的电阻为:
R1==。
故答案为:(1)见上图;(2)小灯泡断路;(3)0.2;12.5;(4)不正确,因为小灯泡的电阻随温度的升高而增大,不是定值,不能求平均电阻;(5)。
8.某学习小组测量未知电阻Rx的阻值,他们分成A、B两组用不同方法进行实验。
(1)A组设计了如图甲所示的电路图。
①请用笔画线代替导线将实物电路图乙连接完整,要求滑动变阻器的滑片P向左滑动时电路中的电流变大。
②在开关闭合之前,滑动变阻器的滑片P应滑至最
右 端(选填“左”或“右”)。
③试触时,发现电流表无示数,移动滑动变阻器的滑片,电压表示数始终接近电源电压,造成这一现象的原因可能是
定值电阻断路 。
④排除电路故障后,闭合开关S,将滑动变阻器的滑片P移至某一位置后,电压表的示数为2.4V,电流表的示数如图丙所示,则I= 0.24 A,待测电阻Rx= 10 Ω。
(2)B组设计了如图所示的电路,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)。
(3)评估A、B两组实验,使用A组实验的优点是
A组实验,通过移动变阻器的滑片可多次测量取平均值,达到减小误差的目的,而B却不可以 。
【解答】解:(1)①滑动变阻器的滑片P向左滑动时电路中的电流变大,电阻减小,滑动变阻器接左下接线柱与电阻串联,见下图:
②在开关S闭合之前,滑动变阻器的滑片P应滑至阻值最大处,所以滑动变阻器的滑片P应滑至最右端;
③闭合开关接触时,发现电流表无示数,电路可能断路,移动滑动变阻器的滑片,电压表示数始终接近电源电压,则电压表与电源连通,造成这一现象的原因可能是定值电阻断路;
④电流表的量程是0﹣0.6A,分度值是0.02A,读出电流表的示数为0.24A,待测电阻Rx===10Ω;
(2)在①中,闭合S1,断开S2时,电压表的示数为U1,此时定值电阻串联在电路中,所以此时电压表的示数是电源电压;
②中闭合S1、S2时,电压表的示数为U2,此时电压表测的是待测电阻的电压,由串联电路电压的规律计算出定值电阻的电压:U0=U1﹣U2;
此时电路中的电流:I0==,
那么Rx===;
(3)A组实验,通过移动变阻器的滑片可多次测量取平均值,达到减小误差的目的,而B却不可以。
故答案为:(1)①见上图;②右;③定值电阻断路;④0.24;10;(2);(3)A组实验,通过移动变阻器的滑片可多次测量取平均值,达到减小误差的目的,而B却不可以。
9.在测量未知阻值R的实验中,小明设计了实验电路并进行连接,如图甲所示。
(1)在连接电路时,开关应处于
断开 状态。
(2)图甲是小明接好的实物连接图,其中有一条导线连接错误,该导线是第
2 条(从图中选填导线序号);
(3)改正错误后再进行实验,实验前应将滑动变阻器的滑片P移到最
左 (选填“左”或“右”)端。小明闭合开关S,发现电流表无示数,电压表的示数较大,则电路故障可能是
R断路 。
(4)排除故障后,闭合开关S,移动滑动变阻器的滑片P,当电压表示数为2.4V时,电流表示数如图乙所示,则其示数为
0.32 A,未知电阻R= 7.5 Ω。
(5)若实验中只有一个电压表和一个已知阻值为R0的定值电阻,小明设计了如图丙所示的电路,同样可以测量未知电阻Rx的阻值,请将以下实验步骤补充完整:
①闭合开关S、断开开关S1,用电压表测出待测电阻Rx两端的电压为U1;
② 闭合开关S、S1 ,记下此时电压表读数为U;
③请写出未知电阻R阻值表达式:Rx= (用U、U1和R0表示)。
【解答】解:(1)连接电路时,为保护电路,开关应处于断开状态;
(2)原电路中,电阻和电压表没有连入电路中,电阻应与电流表串联,电压表与电阻并联,且电流从电表的正接线柱流入、负接线柱流出,所以错误的是导线2;
(3)改正错误后进行实验,实验前应将滑动变阻器的滑片P移到阻值最大处,即最左端;
闭合开关S,发现电流表无示数,电路可能断路,电压表的示数较大,电压表与电源连通,则电路故障可能是R断路;
(4)排除故障后,闭合开关S,移动滑动变阻器的滑片P,当电压表示数为2.4V,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0.32A,由欧姆定律,得未知电阻:Rx===7.5Ω;
(5)实验步骤:
①闭合开关S、断开开关S1,用电压表测出待测电阻Rx端的电压为U1
②闭合开关S、S1,此时电压测量的是电源的电压U;
③在①中,两电阻串联,电压表测待测电阻的电压;在②中,定值电阻短路,电压表测电源电压,由串联电路电压的规律,在①中,定值电阻的电压为:
U0=U﹣U1,由分压原理:=,未知电阻Rx阻值表达式:Rx=。
故答案为:(1)断开;(2)2;(3)左;R断路;(4)0.32;7.5;(5)②闭合开关S、S1;③。
10.在测量未知电阻Rx(阻值约为180Ω)的实验中,提供的实验器材有:电源(电压3V)、滑动变阻器R(0~50Ω)、电阻箱R0(0~9999Ω)、电流表(0~0.6A)、电压表(0~3V)、开关及导线若干。
(1)小虎同学设计了图甲所示的电路,他
不能 (能/不能)较准确的测出Rx的阻值,理由是
电路中的电流小于电流表的分度值 。
(2)小明同学设计了图乙所示的电路进行测量。(图丙是小明根据图乙连接的实物图)
①在图丙中画出正确的导线连接。
②正确连接电路后,小明先将开关S拨至“1”,调节变阻器的滑片至某一位置,此时电压表的示数为U1。
③再将开关S拨至“2”,当电阻箱的阻值调至R0=175Ω时,电压表示数恰为U1,则待测电阻的阻值Rx= 175 Ω。
④实验中,若将开关拨至“2”时,不小心将滑动变阻器的滑片向左移动了少许,其它操作正确,则Rx的测量值
小于 (选填“大于”、“小于”或“等于”)真实值。
【解答】解:(1)如甲图定值电阻Rx和滑动变阻器串联在电路中,如果滑动变阻器的阻值为零时,Rx阻值约为180Ω,电源电压是3V,根据欧姆定律得,电路中的电流I==≈0.017A,如果滑动变阻器阻值不为零,电路中电流会更小,电流表的量程是0~0.6A,分度值是0.02A,电路中的电流小于电流表的分度值,故不能较准确测量定值电阻Rx的阻值。
(2)①电压表与滑动变阻器并联,电压表选择0~3V量程,把滑动变阻器和开关的单刀S相连,实物图连接如图。
②小明先将开关S拨至“1”,定值电阻Rx和滑动变阻器串联在电路中,电压表测量滑动变阻器两端的电压,调节变阻器的滑片至某一位置,滑动变阻器两端的电压为U1。
③再将开关S拨至“2”,电阻箱R0和滑动变阻器串联在电路中,电压表测量滑动变阻器两端的电压,保持滑动变阻器滑片的位置不变,调节电阻箱的阻值,当电阻箱的阻值调至R0=175Ω时,电压表示数恰为U1,此时电阻箱等效于定值电阻Rx,故则待测电阻的阻值Rx=175Ω。
④若将开关拨至“2”时,不小心将滑动变阻器的滑片向左移动了少许,滑动变阻器接入电路的阻值变小,根据串联电路中各电阻两端的电压之比等于各电阻的阻值之比,则滑动变阻器两端的电压减小,要使电压表示数不变,就需要减小电阻箱的阻值,故则Rx的测量值小于真实值。
故答案为:(1)不能;电路中的电流小于电流表的分度值;(2)①如上图;③175;
④小于。
11.小明同学设计了如图甲所示的电路来测量未知电阻Rx的阻值(已知待测电阻阻值约5Ω左右)。
(1)请你根据电路图,用笔画线代替导线,将图乙所示的实物电路连接完整。要求:滑动变阻器滑片向右滑动时电流表示数增大。
(2)实验前为了保护电路,应将滑动变阻器的滑片应置于
左 端(选填“左”或“右”)。
(3)闭合开关,无论怎样移动滑片P,发现电流表始终无示数,电压表示数接近电源电压,其故障原因可能是
Rx断路 。
(4)排除故障后,当电压表示数为1.8V时,电流表示数如图丙所示,则通过Rx的电流大小为
0.3 A,它的阻值是
6 Ω。
(5)某同学利用电源(电压未知)、电阻箱(0﹣999.9)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。请你完成下列实验步骤:
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)
【解答】解:(1)根据电路图可知,待测电阻、滑动变阻器串联接入电路中,电流表测量电路中的电流;电压表并联在待测电阻的两端,滑动变阻器滑片向右滑动时电流表示数增大,根据欧姆定律可知,电路中的总电阻变小,即滑动变阻器接入电路的电阻变小,故滑动变阻器应接右下接线柱;
电源有两节干电池组成,电源电压为3V,待测电阻阻值约5Ω左右,则电路中的最大电流为:I===0.6A,所以电流表选择小量程;如图所示:
;
(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的最左端;
(3)闭合开关后,无论怎样移动滑片P,发现电流表始终无示数,则一定发生断路故障;同时电压表有示数,说明此时电压表与电源连通,测电源电压,电压表与电源两端连接的地方无故障,故障一定是Rx断路;
(4)当电压表示数为1.8V时,电流表示数如图丙所示,电流表选用小量程,分度值为0.02A,则通过Rx的电流大小为0.3A,
由欧姆定律可得,它的阻值:Rx===6Ω;
(5)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。
故答案为:(1)如图;(2)左;(3)Rx断路;(4)0.3;6;(5)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。
12.某物理兴趣小组进行“伏安法测电阻”,其实验电路如图甲所示。请你一起完成下列问题:
(1)“伏安法测电阻”的实验原理是
R= (写表达式)。
(2)闭合开关前,应将滑片放在其最
左 (选填“左”或“右”)端,闭合开关后,两个电表中只有一个电表有示数,电路连接完好且两个电表均无故障,则发生电路故障的元件应是
电阻Rx (选填“电源”、“电阻RX”或“变阻器”)。
(3)排除电路故障后,为减小实验误差,进行多次测量得到的实验数据如下表所示:根据表格中的实验数据可计算出RX= 7.28 Ω(保留两位小数);利用表格中的实验数据在坐标系中描点、连线并延长能得到未知电阻的U﹣I图象如图乙所示是条直线,该直线的斜率表示的物理量是
电阻 。
数据序号
1
2
3
4
5
电压U/V
0.75
1.0
1.5
2.0
2.5
电流I/A
0.12
0.14
0.20
0.26
0.32
(4)如果没有电压表,但有两只电流表及已知阻值的定值电阻,同学们设计了如图丙所示的电路图,其中定值电阻R0=20Ω,电流表A1、A2为两个完全相同的电流表,连接好电路后,闭合开关,发现两个电流表指针均转动了相同的角度(即指针指在相同位置),如图丁所示,则可知未知电阻RX= 5 Ω。
【解答】解:(1)用伏安法测小灯泡电阻的原理:R=;
(2)为了保护电路,闭合开关前,应将变阻器滑片放在最大值左端;
由实物图可知,如果电源有故障电路断路,电表都没有示数;而接线完好,只能是Rx或变阻器断路,但变阻器断路则整个电路断路,电表都没有示数;若Rx断路,则电压表串联入电路中有示数,电流表示数几乎为0,符合题意;
(3)由R=可知,R1===6.25Ω,R2==≈7.14Ω,R3===7.5Ω,R4==≈7.69Ω,R5==≈7.81Ω,
则RX==≈7.28Ω;
图乙中直线的可表示为U=kI,结合欧姆定律的导出公式U=IR可知,斜率表示的物理量是电阻;
(4)由电路图知,R0和Rx并联,A1测R0支路电流,A2测干路电流,
由并联电路电流特点知,干路电流等于各支路电流之和,而两电流表指针偏转角度相同,
所以A2使用的是0﹣3A量程,A1使用的是0﹣0.6A量程,由乙图知A2示数为2A,A1示数为0.4A,
由欧姆定律和并联电路的电压特点知,
Ux=U0=I0R0=0.4A×20Ω=8V,
由并联电路电流特点知:
Ix=I﹣I0=2A﹣0.4A=1.6A,
所以Rx===5Ω。
故答案为:(1)R=;(2)左;电阻Rx;(3)7.28Ω;电阻;
(4)5。
13.小明和小华分别设计实验测量阻值约为10Ω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
连接电路时开关没有断开,电压表量程选择太大 。
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
de 间出现了
断路 (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= 11 Ω。
(2)如图丙是小华设计的测Rx阻值的实验电路图。图中R1为电阻箱,R2为滑动变阻器、要求仅利用电阻箱读数表达Rx的阻值,请在空白处填上适当内容。
①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;
②将开关S接b保持
滑动变阻器滑片P的位置 不变,调节
电阻箱 ,使电流表示数仍为I,记下电阻箱阻值为Rb;
③则Rx= Ra﹣Rb 。
【解答】解:(1)①连接电路前应断开开关,电源为两节干电池,电源电压为3V,电压表应根据电源电压选择合适的量程,电压表应选0~3V的量程接入电路;
②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,a、b、c、d都无示数,说明这段电路以外的部分电路,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,此时电压表串联接入电路,则电路故障为de断路;
③电流表接入电路的量程为0~0.6A,每一小格表示0.02A,读图可知通过电路的电流为0.2A,由欧姆定律可得待测电阻R===11Ω;
(2)①将开关S接a,电阻箱和滑动变阻器串联接入电路,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;
②将开关S接b,三个电阻串联接入电路,保持滑动变阻器滑片P的位置不变,调节电阻箱,使电流表示数为I,记下电阻箱阻值为Rb;
③串联电路总电阻等于各分电阻之和,则Rx=Ra﹣Rb,这种实验方法叫等效代替法。
故答案为:(1)①连接电路时开关没有断开,电压表量程选择太大;②de;断路;③11;(2)②滑动变阻器滑片P的位置;电阻箱R1;③Ra﹣Rb。
14.小明利用如图甲所示装置用“伏安法“测量定值电阻Rx的阻值。
(1)闭合开关前,小明发现连接的电路有一根导线连接错误,请你在错误的连线上画“×”,并只移动一根导线,用笔画线代替导线将电路连接正确。
(2)纠正错误后,闭合开关,移动滑动变阻器滑片,发现电压表无示数,电流表有示数,其原因可能是
定值电阻Rx短路 ;
(3)排除故障后闭合开关,调节滑动变阻器滑片,当电压表示数为2.4V时,电流表示数如图乙所示,则定值电阻Rx的阻值是
10 Ω。
(4)小明还想测量一个阻值约为几百欧姆的定值电阻R1的阻值,老师说用如图甲所示的电路无法完成该实验,原因是
电流太小,无法用电流表直接测出 。于是老师给了小明一个已知阻值为R0的定值电阻(阻值为数百欧姆)和单刀双掷开关,小明设计了如图丙所示的电路,请你根据他的步骤写出定值电阻的表达式。
①当闭合开关S,S1接1时,读出此时电压表的示数为U1;
②当闭合开关S,S1接2时,读出此时电压表的示数为U2;
③定值电阻R1的阻值R1= R0 。
【解答】解:(1)电压表和电流表的连接正确,滑动变阻器都接了上面两个接线柱是错误的,滑动变阻器选择一上一下接法,正确连接如图。
(2)闭合开关,电流表有示数说明电路是通路,电压表和定值电阻Rx是并联的,电压表无示数,说明电压表并联的部分可能是短路,故故障原因可能是定值电阻Rx短路。
(3)电流表使用的0~0.6A量程,每一个大格代表0.2A,每一个小格代表0.02A,电流为0.24A,
当电压表示数为2.4V时,电流表示数是0.24A,则定值电阻Rx的阻值Rx===10Ω。
(4)电源电压是3V,电路在电阻约几百欧,电路中电流不足0.02A,小于电流表的分度值,电流表不能准确测量电路电流,所以不能利用甲图测量定值电阻R1的阻值。
如图丙,定值电阻R1和定值电阻R0串联在电路中,
①当闭合开关S,S1接1时,电压表测量定值电阻R1和定值电阻R0两端的总电压U1;
②当闭合开关S,S1接2时,电压表测量定值电阻R0两端的电压U2;
根据串联电路电压特点,则两端电压为U1﹣U2,
根据串联电路电压处处相等,则=,
则定值电阻R1的阻值R1=R0。
故答案为:(1)如上图;(2)定值电阻Rx短路;(3)10;(4)电流太小,无法用电流表直接测出;R0。
15.测两个阻值未知的定值电阻R1、R2的阻值。
(1)图甲是测量R1阻值的部分实物图,电源为两节干电池;
①用一根导线将电路连接完整(要求滑动变阻器的滑片P向右移时电阻增大;连线不交叉);
②闭合开关前,滑动变阻器的滑片P应滑到
(选填“A”或“B”)端;
③闭合开关,移动滑片P,发现电压表有示数,电流表无示数,故障可能是导线
(填“a”“b”或“c”)内部断路;
④排除故障后,闭合开关,移动滑片P,当电压表示数为1.2V时,电流表示数如图乙所示,则R1= 5 Ω;
(2)用图丙所示的电路测R2的阻值,其中R是电阻箱(阻值可调、可读),请完成实验步骤:
①只闭合开关S1、S3,移动滑动变阻器的滑片,使电压表指针指在合适位置,读出电压表读数为U1,读出电阻箱的读数为R;
②只闭合开关
S1、S2 ,保持滑动变阻器的滑片位置及电阻箱的阻值不变,读出电压表读数为U2;
③则R2= R (用U1、U2、R表示)。若步骤②中,不小心将滑片向右移动了少许,其它操作正确,则测得R2的阻值比真实值偏
大 (填“大”或“小”)。
【解答】解:(1)①从电源的正极出发,依次经过开关、滑动变阻器、定值电阻、电流表到电源的负极,电流表、电压表的正负接线柱连接正确,滑动变阻器接线柱接法正确,并且符合滑片向右移动时,滑动变阻器接入电路的电阻变大,如图。
②滑动变阻器接入左半段,闭合开关前滑片处于B端,处于最大阻值处。
③闭合开关,移动滑片P,发现电流表无示数,说明电路是断路,电压表有示数,说明电压表和电源连接的地方是通路,故导线a和导线c是通路,导线b内部是断路。
④电流表使用的0~0.6A量程,每一个大格代表0.2A,每一个小格代表0.02A,电流为0.24A,
定值电阻R1两端的电压是1.2V,电流是0.24A,则R1===5Ω。
(2)①只闭合开关S1、S3,电压表测量定值电阻R2两端的电压,移动滑动变阻器的滑片,使电压表指针指在合适位置,读出定值电阻R2两端电压为U1,读出电阻箱的读数为R;
②只闭合开关S1、S2,保持滑动变阻器的滑片位置及电阻箱的阻值不变,用电压表测量电阻箱和定值电阻R2两端的总电压为U2;
根据串联电路电压特点得,电阻箱两端的电压为U2﹣U1,
根据串联电路电流特点得,=,
定值电阻R2的阻值R2=R。
若步骤②中,不小心将滑片向右移动了少许,滑动变阻器接入电路的阻值变大,分担的电压变大,则电阻箱和定值电阻R2分担的电压变小,则U2变小,其它测量准确,由R2=R得,R2测量值会变大。
故答案为:(1)①如上图;②B;③b;④5;(2)②S1、S2;③R;大。