17.3 电阻的测量
一、单选题
1.(2022秋·广东湛江·九年级统考期末)在物理实验中,对物理量有时要进行多次测量,有的是为了减小误差,有的是为了寻找普遍规律,下列是为了减少实验误差的是( )
A.在“测量定值电阻的阻值”时,测量多组对应的电压和电流值
B.在“测量小灯泡的电功率”时,测量多组对应的电压和电流值
C.在“探究某种物质的质量与体积关系”时,测量多组对应的质量和体积
D.在“探究电阻上的电流跟两端电压的关系”时,测量多组对应的电流和电压值
二、填空题
2.(2022秋·广东珠海·九年级统考期末)小海设计如图所示电路测量待测电阻的阻值。为已知阻值的定值电阻。步骤如下:①闭合S、断开S1,用电压表测出 (选填“”、“”或“电源电压”)两端的电压为U1;②再闭合S1,电压表示数为U2,则待测电阻两端的电压为 ,阻值= 。(后两空均用U1、U2和R0表示)
3.(2022秋·广东东莞·九年级期末)如图所示是小花同学设计只用一只电压表就能测出待测电阻Rx的阻值的电路,其中R0的阻值是已知的。闭合开关S,先将转换开关S1接a,测出Rx两端电压为U1,再将转换开关S1接b,测出R0和Rx的总电压为U2,则R0两端的电压为 ,通过R0的电流为 ,Rx的阻值为 (均用题中字母表示)。
三、作图题
4.(2022秋·广东惠州·九年级统考期末)如图所示,小明同学进行“伏安法”测定小灯泡电阻的实验,请你用笔画线代替导线,将图中的电路连接完整(导线不得交叉)。
5.(2022秋·广东河源·九年级统考期末)如图甲所示的实验电路有一根导线连接错误,请你在错误的导线上画“×”,并用笔画线代替导线将它连接正确。
四、实验题
6.(2022秋·广东珠海·九年级统考期末)如图1所示,为测量未知电阻Rx阻值的实物电路图。
(1)请用笔画线代替导线,将图1中的实物电路连接完整,要求:滑片往左移动时电流表示数变小;
(2)闭合开关,发现电流表有示数,电压表无示数,出现的故障可能是Rx ;
(3)排除故障后,闭合开关,当滑片移动到某位置时,电压表的示数为2.4V,电流表示数如图2所示,为 A,由此求得Rx= Ω。移动滑片位置多次测量,其目的是 ;
(4)若用灯泡L替换电阻Rx接入电路,其余连接均不改变,滑动变阻器滑片移至最左端时,发现灯泡发出微弱的光,可能原因是 ;移动滑片位置多次测量可求得灯泡电阻,发现它的电阻是变化的,主要是因为灯泡灯丝的 发生了变化。
7.(2022秋·广东江门·九年级统考期末)在探究“电流与电阻的关系”实验中:定值电阻为5Ω,按照图甲将电路正确连接后,闭合开关,移动滑动变阻器滑片P,使定值电阻R两端电压为2V。
(1)换上10Ω的电阻后,闭合开关,电压表示数将 (选填“变大”或“变小”或“不变”),此时应将滑片P向 (选填“A”或“B”)端移动,使电阻两端电压为 V;
(2)完成实验后可得出结论: ;
(3)该小组的同学们利用电源、开关、最大阻值为R0的滑动变阻器、电流表、导线按如图乙所示电路测定待测电阻Rx的阻值,他们进行如下操作:
A.闭合开关,将滑动变阻器滑片P滑至a端,读出电流表示数为I1;
B.将滑动变阻器滑片P滑至b端,读出电流表示数为I2;
C.待测电阻R 的阻值的表达式为Rx= (用I1、I2、R0表示)。
8.(2022秋·广东中山·九年级统考期末)小明同学用如图甲所示电路测量未知电阻的阻值,电源为两节新干电池且电压保持不变,滑动变阻器最大阻值为20Ω。
(1)图甲是小明连接的部分电路,请添加一根导线帮他把电路连接完整(要求滑片向右移动时电压表示数变大);( )
(2)正确连接电路后,小明把滑片移到阻值最大处。闭合开关后,发现电流表示数为零,电压表的示数接近电源电压。小明接下来的合理操作是 (选填下列字母);
A.拧紧定值电阻两端的接线柱
B.拧紧开关两端的接线柱
C.检查滑动变阻器是否短路
(3)排除故障后,小明继续进行实验,将测得的数据记录如表所示:
实验次数 1 2 3 4
电压U/V 0.5 1.5 2 2.5
电流I/A 0.1 0.3 0.4
①第4次实验时电流表示数如图乙所示,应记为 A;
②老师看完数据后,发现有一组数据不是本实验中测得的,它是第 组(填实验序号),判断的依据是 ;
(4)其他同学在实验过程中,发现电压表不能正常使用,于是撤去电压表,利用一个已知阻值的电阻RL,重新设计了如图的4种电路方案。其中不能测出未知电阻Rx的方案是 (只填字母);
如果S、S1都闭合时,电流表示数为I1;闭合S、断开S1时,电流表示数为I2,则电阻的表达式为方案 (只填字母)的测量结果。
9.(2022秋·广东河源·九年级统考期末)在“伏安法测电阻”的实验中:
(1)将图甲的实物电路用笔画线连接完整: ;
(2)闭合开关前,滑动变阻器的滑片Р应置于最 端(选填“左”或“右”);
(3)移动滑片P,当电压表的示数为1.3V时,电流表的示数如图乙,其示数为 A,待测电阻Rx= Ω。若要将电压表的示数调到2.0V,需将滑片P向 移动;(选填“左”或“右”)
(4)某同学利用一个电压表和一个已知阻值的电阻R0,设计如图丙的电路,同样测出待测电阻Rx的阻值。
实验步骤如下:
①闭合S、断开S1,用电压表测出待测电阻Rx两端的电压为U1;
② ,用电压表测出电源的电压U;
③可得待测电阻Rx= 。(用U、U1和R0表示)
10.(2022秋·广东江门·九年级统考期末)小明用“伏安法”来测量一只阻值约为5Ω的定值电阻Rx,实验室有如下器材供选用:
A.两节干电池
B.开关一个和导线若干
C.电压表(0~3~15V)
D.电流表(0~0.6~3A)
E.滑动变阻器(0~10Ω)
F.滑动变阻器(0~100Ω)
(1)小明完成实验电路设计后,为了操作顺利和方便,除了A、B、C和D外,还需选用 器材(选填“E”或“F”),原因是:若滑动变阻器的阻值, ,分担的电压较大,当滑片移动时,电压表的示数变化 ,不利于实验的结果的测量(以上两空选填“较大”或“较小”)。
(2)如图甲所示,连接好电路。在闭合开关前,为保护电路,滑动变阻器的滑片P应该滑至 端(选填“左”或“右”);
(3)调节滑动变阻器进行多次实验,某次实验中电流表示数为0.40A,电压表示数如图乙所示,则本次实验测得的定值电阻Rx是 Ω。
(4)理想化情况下电压表在电路中相当于断路,实际上电压表也有微弱电流流过,若考虑电压表的分流作用,则实际通过电阻的电流 电流表的示数(选填“大于”或“小于”)
11.(2022秋·广东茂名·九年级统考期末)小明同学在伏安法测电阻Rx的实验中,连接了如图甲所示的电路:
(1)正确连接电路后,闭合开关,当滑片移动到某位置时,电流表示数为0.4A,电压表示数如图乙所示,其读数为 V,则未知电阻Rx= Ω;
(2)将电阻Rx换成小灯泡,重复上述实验,发现几次实验测得的小灯泡的电阻相差比较大,原因是 ;
(3)某实验小组进行实验时不慎将电压表损坏,他们利用一个阻值已知的定值电阻R0、一个电流表和开关若干个,设计了如图丙所示的电路,也测出了待测电阻Rx的阻值(电流表量程符合要求,电源电压未知)。他们的实验步骤如下:
①正确连接电路,只闭合开关S、S1,记录电流表的示数为I1;
②只闭合开关S、S2, ;
③待测电阻阻值的表达式为Rx= (用测得量和已知量的字母表示)。
12.(2022秋·广东广州·九年级统考期末)利用电源(电压未知)、电阻箱(0~999.9 Ω)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) ;
(3) ;
(4)电阻Rx= ;(用测得量的符号表示)
13.(2022秋·广东韶关·九年级统考期末)“测量未知电阻阻值”实验中,提供了学生电源、电流表、电压表、滑动变阻器,一个阻值未知的定值电阻Rx,一个额定电压为2.5V,阻值约为8Ω的小灯泡,开关、导线若干。
(1)如图甲,“测量定值电阻Rx阻值”的实验电路中,接错了一根导线,请在错误的线上打“×”,并用笔画线代替导线改接到正确位置上 。
(2)改正错误后,闭合开关前,滑片应滑至最 (选填 “左”或“右”)端。
(3)试触后,选择合适量程。闭合开关,调节滑动变阻器,电流表、电压表示数如图乙,则Rx的阻值为 Ω(结果保留1位小数)。一次实验数据存在误差,接下来应通过 的方法来减小误差。
(4)完成实验后,进行误差分析:考虑到电压表中也有电流通过,该电路测得的Rx的测量值与真实值相比 (选填 “偏大”或“偏小”)。
(5)同学们发现只用一只电表及已有其他器材(忽略定值电阻Rx的实验误差),也能测量小灯泡正常发光时的电阻。下列电路设计最合理的一项是 。
A、 B、 C、 D、
14.(2022秋·广东韶关·九年级统考期末)用伏安法测量一热敏电阻的阻值随温度的变化关系。将热敏电阻置于温度控制室中,记录不同温度下电压表和电流表的示数,计算出相应的热敏电阻阻值。
(1)某一温度下,两电表的示数如图甲所示,则电压表的读数为 V,电流表的读数为 mA,该温度下热敏电阻阻值为 kΩ。
(2)实验得到该热敏电阻阻值R随温度t变化的曲线如图乙所示,据图可知,在温控室内温度由10℃升高到60℃的过程中,热敏电阻的阻值 (填“增大”、“减小”或“不变”);将热敏电阻从温控室中取出后握在手心,达到热平衡后测得热敏电阻为1.4kΩ,由图乙可知此时手心温度为 ℃。
(3)利用该热敏电阻制作火灾报警器,其电路的一部分如图丙所示。E为10V的电源;当R2两端的输出电压达到或超过6V时,便触发报警器(未画出)报警。若要求开始报警时环境温度为50℃,则 (填“R1”或“R2”)是热敏电阻,另一定值电阻的阻值为 kΩ。
15.(2022秋·广东东莞·九年级统考期末)在“测量小灯泡的电阻”的实验中,电源电压恒为6V,小灯泡的额定电压为2.5V,正常发光时灯丝的电阻约为10Ω左右,所用滑动变阻器的最大阻值40Ω.
(1)请用笔画线代替导线在图甲中完成实物电路的连接.
( )
(2)张允同学连接好电路,在闭合开关时发现小灯泡不亮,电流表无示数,但电压表有示数,出现这种故障的原因是 .
(3)排除故障后继续实验,实验中张允看到电压表示数为1.8V,要使灯泡L正常发光应向 (选填“A”或“B“)端移动滑片,同时视线应注意观察 (填“电流表”或“电压表”)示数,当灯正常发光时,电流表示数如图乙所示,则小灯泡正常发光时的电阻是 Ω(结果保留1位小数).
(4)某同学还想探究电流与电阻的关系,于是将图甲中的小灯泡换成定值电阻,并使电压表的示数始终保持2V不变,多次更换阻值不同的定值电阻,记录各次电流表的示数,然后分析数据得出结论.在不更换其他器材的情况下,为了能够完成实验,他更换的定值电阻的阻值不能大于 Ω.
16.(2022秋·广东梅州·九年级统考期末)某同学用电流表和电压表测量电阻Rx的阻值,电路如图甲所示.
(1)连接电路时开关应处于 状态,(选填“闭合”或“断开”)接通电路前,应将滑动变阻器的滑片P移动到 端.(选填“A”或“B”)
(2)闭合开关时,发现无论怎么调节滑动变阻器,电流表都无示数,电压表有示数,且接近于电源电压,其原因可能是( )
A.电流表断路 B.待测电阻断路
C.滑动变阻器短路 D.电压表断路
(3)实验中调节滑动变阻器的滑片P到某一位置,观察到电压表和电流表的示数分别如图乙、丙所示,测得电阻的阻值Rx= Ω.
17.(2022秋·广东阳江·九年级统考期末)在测量小灯泡正常发光时的电阻的实验中,选用的电源电压为4.5V,小灯泡的额定电压为2.5V,图甲是未连接完整的实验电路。
(1)请你用笔画线代替导线,将图甲所示的实验电路连接完整(要求滑动变阻器的滑片P向左移动时电流表的示数变大) 。
(2)闭合开关后,缓慢移动滑动变阻器的滑片P,同时观察 (选填“电压表”或“电流表”)示数的变化,当电压表的示数如图乙所示时,其读数为 V;若要测得小灯泡正常发光时的电阻,滑片P应向 (选填“A”或“B”)端移动。
(3)实验时闭合开关,两表均有示数,若将小灯泡从灯座中取走,电压表 示数,电流表 示数(两空均选填“有”或“无”)。
(4)改变滑片P的位置,获得多组对应的电压、电流值,绘制了如图丙所示的I﹣U图象(不计小灯泡电阻随温度的变化)。由图象可知,小灯泡正常发光时的电阻是 Ω。
18.(2022秋·广东深圳·九年级期末)图甲是测量小灯泡(U额=2.5V)电阻的电路.电源电压恒为4V。
(1)请将图甲中的电路连接完整。(要求滑片P向右滑动时电灯变亮,导线不允许交叉)
(2)实验中,滑动变阻器除了保护电路外,还可以 。
(3)下表是记录的部分实验数据,图乙是第1次实验中电流表的示数,该示数为 A。这5次实验中,灯泡电阻的最大值为 Ω(结果保留两位小数)。为了完成这5次实验,应该选取最大阻值不小于 Ω的滑动变阻器。
实验次数 1 2 3 4 5
电压U/V 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5
电流I/A 0.22 0.19 0.16 0.10
19.(2022秋·广东广州·九年级期末)小张想用“伏安法”测小灯泡的电阻。
(1)闭合开关前,应使滑片置于滑动变阻器 端(选填“A”或“B”);
(2)测量过程中,某一次的测量的电流如图乙所示,则电流是 A。这时,灯丝突然烧断,则电压表的示数 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。换相同规格的灯泡,重测的数据如下表所示,并绘出I U图像如图丙中的A所示。
电压/V 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5
电流/A 0.10 0.16 0.20 0.23 0.25
电阻/Ω 5.0 6.3 7.5 8.7 10.0
平均电阻/Ω 7.5
(3)依据表格中的数据,小张求出小灯泡电阻的平均值,你同意这种做法吗? 。说出你的理由 ;
(4)第二组同学用相同的器材和电路图也做这个实验时,由于接线错误,根据测量的数据绘出的I U图像如图丙的B所示。你认为错误的原因可能是 ;
(5)第三组同学测量某定值电阻R1的阻值,某同学采用了如图丁所示的电路图,其中R0阻值已知,先闭合S1、S2,读出此时电压表的读数为U1;再闭合S1,断开S2,读出此时电压表该数为U2,则被测电阻RX的电阻值得表达式为RX= (用R0、U1、U2表示)。
20.(2022秋·广东茂名·九年级期末)小军在测量未知电阻 Rx的阻值时,连接了如图甲所示的电路。
(1)按图甲连接电路时,开关应 (选填“断开”或“闭合”);
(2)实验过程中,某次电压表示数为 2V,电流表示数如图乙所示,则此时Rx的阻值为 Ω;
(3)小明三次测量同一个定值电阻的阻值,本实验要多次测量并取平均值,其目的是为了 ;
(4)假设实验中电压表坏了不能使用,利用图丙的电路图也能测出未知电阻 Rx的阻值。其中R0是已知阻值的定值电阻,请把实验步骤补充完整。
①断开开关 ,闭合开关 ,记录电流表的示数为I0;
②闭合S1、S2,记录电流表的示数为I1;
③未知电阻的表达式:Rx= (用已知量和测量的物理量的符号表示)。
21.(2022秋·广东珠海·九年级统考期末)如图甲所示,小明利用电流表和电压表测量小灯泡的电阻,已知小灯泡额定电压为2.5V。
(1)小明按电路图连接实物,当刚接上最后一根导线后,发现电流表和电压表的指针立刻就偏转了,原因是 ,此时电流表的指针如图乙所示,其原因可能是 ;
(2)改正后进行实验,当滑动变阻器的滑片移到某一位置时,电压表示数为2.0V,电流表的示数如图丙所示。为 A。若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 (选填“左”或“右”)移;
(3)小明设计如下实验表格并记录数据,表格中①处应填写的内容为 ;
实验次数 1 2 3 4 5
电压U/V 0.5 1 1.5 2.0 2.5
电流I/A 0.1 0.15 0.2 0.25
①
(4)由实验数据可得,小灯泡正常发光时的电阻是 Ω。
参考答案:
1.A
【详解】A.在“测量定值电阻的阻值”时,测量多组对应的电压和电流值,是为了计算电阻值时求取平均值,以减小误差,故A符合题意;
B.在“测量小灯泡的电功率”时,小灯泡的电功率是变化的,测量多组对应的电压和电流值,是为了研究不同电压下的小灯泡实际功率,故B不符合题意;
C.在“探究某种物质的质量与体积关系”时,测量多组对应的质量和体积,是为了寻找普遍性的规律,故C不符合题意;
D.在“探究电阻上的电流跟两端电压的关系”时,测量多组对应的电流和电压值,是为了寻找普遍性的规律,故D不符合题意。
故选A。
2.
【详解】[1]由图可知,当闭合S、断开S1时,定值电阻和待测电阻串联在电路中,此时电压表测量定值电阻的电压为U1。
[2][3]再闭合S1时,待测电阻被短路,此时电压表测量的是电源电压为U2。当闭合S、断开S1时,定值电阻和待测电阻串联在电路中,根据分压原理可知,待测电阻的电压为
此时通过定值电阻的电流为
定值电阻和待测电阻串联,通过待测电阻的电流和相等,即,由可知
3. U2-U1
【详解】[1][2][3]闭合开关S,两电阻和滑动变阻器串联接入电路,先将转换开关S1接a,电压表测待测电阻两端的电压,测出Rx两端电压为U1,再将转换开关S1接b,电压表测待测电阻和电阻电阻两端的电压,测出R0和Rx的总电压为U2,串联电路总电压等于各部分电压之和,则R0两端的电压为
U0=U2-U1
串联电路各处电流相等,根据欧姆定律可得通过电路的电流为
根据欧姆定律可得待测电阻的阻值为
4.
【详解】该同学进行“伏安法”测定小灯泡电阻的实验,电压表应该并联在小灯泡两侧,测量小灯泡两端电压(左侧为负接线柱,右侧为正接线柱),电流表串联在电路中测通过小灯泡的电流,所以电流表正接线柱应该与滑动变阻器上面的两个接线柱中任意一个连接,作图如下:
5.
【详解】原电路中,电压表串联在电路中是错误的,此时电流表把定值电阻也短路了,变阻器应与定值电阻串联,电压表与定值电阻并联,则定值电阻左端到滑动变阻器导线连接错误,故改正如下图所示:
6. 短路 0.24 10 减小误差 通过电路的电流太小 温度
【详解】(1)[1]测量未知电阻Rx阻值,未知电阻Rx与滑动变阻器串联,要求滑片往左移动时电流表示数变小,根据串联电路电阻规律结合欧姆定律可知,此时滑动变阻器接入电路的电阻变大,如图所示:
(2)[2]闭合开关,发现电流表有示数,电压表无示数,则出现的故障可能是与电压表并联的Rx短路。
(3)[3]电流表示数如图2所示,电流表接入电路的是小量程,分度值为0.02A,示数为0.24A。
[4]由欧姆定律得
[5]移动滑片位置多次测量,其目的是取平均值,减小误差。
(4)[6]若用灯泡L替换电阻Rx接入电路,其余连接均不改变,发现灯泡发出微弱的光,通过电路的电流太小,灯泡电压太小,实际功率太小。
[7]移动滑片位置,变阻器接入电路中电阻不同,灯泡的电压不同,灯泡的电流不同,灯泡的工作功率不同,灯丝温度不同,灯丝电阻不同,即主要是因为灯泡灯丝电阻随温度变化而变化。
7. 变大 B 2 当导体两端的电压一定时,通过导体的电流跟导体的电阻成反比
【详解】(1)[1]由图甲得,电阻丝与滑动变阻器串联,电压表测量电阻丝电压,根据串联电路的分压原理可知,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,故电压表示数变大。
[2][3]探究电流与电阻的实验中应控制电压不变,根据串联电路电压的规律可知,为了保持定值电阻两端电压不变,应增大滑动变阻器分得的电压,由串联分压的分压原理可知,应增大滑动变阻器连入电路中的电阻,所以滑片应向B端移动,使电压表的示数为2V不变。
(2)[4]定值电阻两端电压不变,电阻变大时,通过的电流变小,故可得出的实验结论是:当导体两端的电压一定时,通过导体的电流跟导体的电阻成反比。
(3)[5]当滑片P移到a端时,滑动变阻器接入电路的阻值为0,此时只有Rx接入电路,电源电压
……①
当滑片P移到b端时,滑动变阻器接入电路的阻值为最大,即为R0,此时滑动变阻器与待测电阻Rx串联接入电路,电源电压
……②
由于电源电压不变,联立①②两式,解得
8. A 0.5 1 电路中最小电流达不到0.1A A B
【详解】(1)[1]在测量未知电阻阻值的实验中,电压表测未知电阻两端的电压;要求滑片向右移动时电压表示数变大,根据欧姆定律可知,电路中电流变大,则滑动变阻器接入电路的阻值变小,故滑动变阻器应选右下接线柱连入电路中,如下图所示:
(2)[2]闭合开关后,发现电流表示数为零,说明电路可能断路;电压表的示数接近电源电压,说明电压表与电源连通,则与电压表并联的电路以外的电路是完好的,则与电压表并联的电路断路了,即可能是定值电阻接触不良,所以小明接下来的合理操作是拧紧定值电阻两端的接线柱。故BC不符合题意,A符合题意。
故选A。
(3)[3]第4次实验时电流表示数如图乙所示,电流表选用小量程,分度值0.02A,其示数为0.5A。
[4][5]由表中数据可知,未知电阻的阻值为
电源为两节新干电池,则电源电压为3V;由表中数据可知,实验中所能达到的最小电流为0.1A,此时电路的总电阻为
此时滑动变阻器接入电路的电阻为
而滑动变阻器的最大阻值为20Ω,即电路中最小电流达不到0.1A,所以第1组数据无法得出。
(4)[6][7]A.A图中,只能测出Rx的电流,无法间接测出Rx两端的电压,不能测出未知电阻Rx的方案是A。故A符合题意;
B.B图中,S、S1都闭合时,电路为RL的简单电路,电流表测通过RL的电流,电流表示数为I1,则电源电压为
闭合S、断开S1时,Rx与RL串联,电流表测串联电路的电流,电流表示数为I2,则电源电压为
由于电源电压不变,解得
B图能测出未知电阻Rx的阻值,故B不符合题意;
C.C图中,S、S1都闭合时,Rx与RL并联,电流表测干路电流,电流表示数为I1;闭合S、断开S1时,电路为RL的简单电路,电流表测通过RL的电流,电流表示数为I2,电源电压为
根据并联电路电流规律,通过Rx的电流为
根据并联电路电压规律,则电阻的表达式为
C图能测出未知电阻Rx的阻值,故C不符合题意;
D.D图中,S、S1都闭合时,电路为Rx的简单电路,电流表测Rx的电流,电流表示数为I1,则电源电压为
闭合S、断开S1时,Rx与RL串联,电流表测串联电路的电流,电流表示数为I2,则电源电压为
由于电源电压不变,解得
D图能测出未知电阻Rx的阻值,故D不符合题意。
9. 右 0.26 5 左 闭合S、S1
【详解】(1)[1]滑动变阻器需要串联在电路中,电流表需要串联在电路中,正进负出,故如下图所示:
(2)[2]为了保护电路,滑动变阻器的滑片位于最大阻值处,故需要位于最右端。
(3)[3][4][5]如图一所示,选择小量程,分度值为0.02A,故读数为0.26A;待测电阻
若要将电压表的示数调到2.0V,定值电阻的阻值两端的电压变大,则滑动变阻器的电压需要变小,根据串联分压可知,需要将滑片向左滑动减小滑动变阻器的阻值。
(4)[6][7]闭合S、断开S1,两电阻串联,电压表测量待测电阻的电压,再将闭合S、S1,定值电阻被短路,此时电压表测量电源电压,两电阻串联时,电路中的电流为
则待测电阻的阻值为
10. E 较大 较小 右 5.5 小于
【详解】(1)[1][2][3]如图,用“伏安法”来测量一只阻值约为5Ω的定值电阻Rx,为了多次实验取平均值,减小误差,需要一个滑动变阻器与未知电阻串联。实验中,选用两节干电池串联做为电源,电源电压为3V,电阻阻值约为5Ω,因此电路的最大电流约
因此滑动变阻器选用的阻值不管是多大,都能使电路安全。但是滑动变阻器的阻值选用过大时,滑动变阻器分担的电压较大,使未知电阻两端的电压较小。由图得,电压表测量未知电阻的电压,因此移动滑片时,电压表示数改变不明显,不利于实验结果的测量,因此选用滑动变阻器(0~10Ω)即可。
(2)[4]如图甲所示,连接好电路。在闭合开关前,为保护电路,滑动变阻器的滑片P应该滑至阻值最大处,即图中的右端。
(3)[5]调节滑动变阻器进行多次实验,某次实验中电流表示数为0.40A,电压表示数如图乙所示,由图得,电压表的量程为0~3V,分度值为0.1V,示数为2.2V,由欧姆定律得,本次实验测得的定值电阻Rx是
(4)[6]当考虑电压表的分流作用时,由图得,电压表与未知电阻并联,电流表测量未知电阻与电压表的总电流,因此实际通过电阻的电流小于电流表的示数。
11. 2.5 6.25 灯丝温度升高,灯丝的电阻增大 记录电流表的示数为I2
【详解】(1)[1]如图所示,电压表接入的量程为0~3V,分度值为0.1V,故读数为2.5V。
[2]由欧姆定律,未知电阻Rx的阻值为
(2)[3]多次实验时,灯泡两端电压越高,通过它的电流越大,灯泡越亮,则灯丝的温度越高,灯丝的电阻也越大,所以,几次实验测得的小灯泡的电阻相差比较大。
(3)[4]测量待测电阻的阻值,需要测量它两端的电压和通过它的电流,只闭合开关S、S2时,两电阻仍然并联,此时电流表测量通过Rx的电流,故此时要记录电流表的示数I2。
[5]通过R0的电流为
由欧姆定律及并联电路电压的规律可知,待测电阻两端电压为
待测电阻阻值的表达式为
12. 只闭合S1,标记电流表指针所指的位置 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 R0
【详解】(2)[1]闭合开关S1,断开S2,电路中只有Rx工作,电流表所测电流是通过电阻Rx的电流,因为电流表的示数模糊不清,所以需要标记此时电流表指针所指位置。
(3)[2]只闭合开关S2,电路中只有电阻箱工作,调节电阻箱,使电流表指针所指位置与步骤(2)所指位置相同,记下此时电阻箱的阻值R0。
(4)[3]因为两次操作中,电流表的示数相同,而电源电压保持不变,那么两次的电阻阻值相等,所以电阻
Rx=R0
13. 或 左 20.8 多次测量求平均值 偏小 C
【详解】(1)[1]图甲中,电压表和变阻器串联,是错误的,电压表和电阻并联,如图所示:
或
(2)[2]闭合开关前,为了保护电路,滑片应滑至阻值最大处,即最左端。
(3)[3]由图乙可知,电流表选择小量程,分度值是0.02A,电流表的示数是0.12A,电压表选择小量程,分度值是0.1V,电压表的示数是2.5V,电阻的阻值
[4]为了减小误差,需要多次测量电阻的阻值求平均值。
(4)[5]考虑到电压表中也有电流通过,电压表和电阻并联,由并联电路电流的规律可知电流表的示数变大,电压表的示数准确,由可知测得的Rx的测量值与真实值偏小。
(5)[6]A.闭合开关S1,滑动变阻器的滑片使电流表的示数为灯泡的额定电流,闭合开关S2,电阻Rx与灯泡并联,电阻Rx与灯泡两端的电压相等,但不能得到电阻Rx的电压值,不能得到灯泡正常发光时的电阻,故A不符合题意;
B.闭合开关S1,滑动变阻器的滑片使电流表的示数为灯泡的额定电流,闭合开关S2,电阻Rx与灯泡并联,电阻Rx与灯泡两端的电压相等,但不能得到电阻Rx的电压值,不能得到灯泡正常发光时的电阻,故B不符合题意;
C.只闭合S1,移动变阻器的滑片,使电压表示数为2.5V,则灯正常发光;保持滑片位置不动,闭合S2,断开S1,记下电压表的示数U1,此时电压表测Rx与灯的电压,因电路的连接没有改变,各电阻的大小和电压没有改变,灯仍正常发光,由串联电路电压的规律,Rx的电压
Ux=U1-2.5V
通过Rx的电流,即灯的额定电流
灯泡正常发光时的电阻
故C符合题意;
D.定值电阻与灯串联,电路中只有电压表,只闭合S1,电表测定值电阻的电压;当只闭合S2时,电压表测灯与定值电阻的电压,无法确定灯是否正常发光,故D不符合题意。
故选C。
14. 9 3.6 2.5 减小 36 R1 1.2
【详解】(1)[1][2]电压表的量程为0~15V,分度值为0.5V,示数为9V;电流表使用量程0~6mA,分度值0.02mA,所以通过热敏电阻的电流为3.6mA。
[3]热敏电阻的阻值
R=
(2)[4][5]由图乙可知热敏电阻的阻值从温度为10℃升高到60℃的过程中一直在减小;从图乙中可以读出热敏电阻为1.4kΩ时对应的温度为36℃。
(3)[6][7]温度升高时,该热敏电阻阻值减小,分得电压减少,而温度高时要求输出电压升高,以触发报警,所以R1为热敏电阻,R2为固定电阻。由题意可知,当温度为50℃时,R1=0.8kΩ,而此时U2=6V,电路中的电流
I=
R2=1200Ω=1.2kΩ
15. 与电压表并联的电路断路了 A 电压表 10.4 20
【详解】(1)小灯泡的额定电压为2.5V,电压表选用小量程与灯并联,正常发光时灯丝的电阻约为10Ω左右,由欧姆定律,灯的额定电流约为:;故电流表选用小量程与灯串联,变阻器按一下一上接入电路,如下所示:
(2)张允同学连接好电路,在闭合开关时发现小灯泡不亮,电流表无示数,但电压表有示数,出现这种故障的原因是与电压表并联的电路断路了;
(3)灯在额定电压下正常发光,示数为1.8V小于灯的额定电压2.5V,应增大灯的电压,根据串联电路电压的规律,应减小变阻器的电压,由分压原理,应减小变阻器连入电路中的电阻大小,故滑片向A移动,同时视线应注意观察电压表示数;当灯正常发光时,电流表示数如图乙所示,电流表选用小量程,分度值为0.02A,电流表示数为0.24A,由欧姆定律,则小灯泡正常发光时的电阻是:
(4)电压表的示数始终保持2V不变,根据串联电路电压的规律,变阻器分得的电压:,电阻分得的电压为变阻器分得的电压的倍,根据分压原理,当变阻器的最大电阻连入电路中时,对应的定值电阻的最大值为:,即在不更换其他器材的情况下,为了能够完成实验,他更换的定值电阻的阻值不能大于20Ω.
故答案为(1)如上所示;(2)与电压表并联的电路断路了;(3)A;电压表;10.4;(4)20.
【点睛】本题测量小灯泡的电阻,考查电路连接、故障分析、操作过程、电阻计算及对器材的要求.
16. 断开 A B 5
【分析】(1)为防止电路中电流过大烧坏电路元件,闭合开关前滑动变阻器处于最大阻值处;
(2)待测电阻断路,电压表与滑动变阻器串联了,电压表内阻很大,电流表都无示数,电压表有示数,且接近于电源电压;
(3)根据电表的量程和分度值读出示数,利用欧姆定律求出灯泡L的阻值.
【详解】(1)为保护电路,连接电路时开关应处于断开状态,开关闭合前,滑动变阻器的滑片处于最大阻值处的A端;
(2)闭合开关时,发现无论怎么调节滑动变阻器,电流表都无示数,电压表有示数,且接近于电源电压,说明整个电路是通路,电流表都无示数,说明待测电阻断路,电压表与滑动变阻器串联了,故选B;
(3)由图乙可知,电压表量程是0~3V,分度值是0.1V,电压表读数是2V;
由图丙可知,电流表量程是0~0.6A,分度值是0.02A,电流表示数是0.4A;
由I=可得,灯泡L的阻值RL===5Ω.
17. 电压表 1.8 A 有 无 10
【详解】(1)[1]要求滑动变阻器的滑片P向左移动时电流表的示数变大,即电阻变小,故滑片以左电阻丝连入电路中,如下图所示
(2)[2][3][4]灯在额定电压下正常发光,闭合开关后,缓慢移动滑动变阻器的滑片P,同时观察电压表示数的变化,图中电压表分度值为0.1V,量程为0V~3V,其读数为1.8V,小于灯泡的额定电压2.5V,要测小灯泡正常发光时的电阻,应增大小灯泡的电压,根据串联电路电压的规律,应减小滑动变阻器两端的电压,即减小变阻器连入电路中的电阻大小,滑片P应向 A端移动,直到电压表示数为额定电压2.5V。
(3)[5][6]实验时闭合开关,两表均有示数,若将小灯泡从灯座中取走,则电压表串联在电路中,因电压表内阻很大,则电流表无示数,电压表与电源连通,示数接近电源电压。
(4)[7]因不计小灯泡电阻随温度的变化,即电阻为一定值,根据如图丙所示的I-U图象(为一直线),图象上任一点对应电压与电流的比值即为小灯泡正常发光时的电阻,即
18. 改变电路的电流,多测几组数据 0.24 10.42 35
【详解】(1)[1]由图甲可知,应先将滑动变阻器接入电路,题中要求滑片P向右滑动时电灯变亮,则说明此时电路电流变大,电路电阻减小,故可推测当滑动变阻器滑片P向右滑动时,滑动变阻器接入电路的阻值减小,所以应将变阻器的右下端接线柱接到灯泡的左侧。该实验的目的是为了测量小灯泡的电阻,电压表应并联在灯泡的两端,由题意可知,灯泡的额定电压为2.5V,为了提高电压测量的精确度,电压表应选用0~3V的量程,故完整的电路图为:
(2)[2]滑动变阻器的作用有2个,一是保护电路,所以闭合开关前要将其阻值调到最大;二是改变电路中的电流,多测几组数据,观察小灯泡电阻的变化情况。
(3)[3]由图甲可知,电流表选择的量程是0~0.6A,由图乙可知,电流表的分度值为0.02A,故电流表的示数为0.24A。
[4]根据可知,第1次实验中,灯泡的阻值
依次类推,第2、3、4、5次试验中灯泡的电阻分别约为、、、,故这5次实验中,灯泡电阻的最大值为。
[5]当滑动变阻器接入电路的阻值最大时,电路电流最小,灯泡两端电压最小,即0.5V,此时滑动变阻器两端电压
由表格数据可知,此时的电流为0.10A,故此时滑动变阻器接入电路的电阻
故为了完成这5次实验,应该选取最大阻值不小于35Ω的滑动变阻器。
19. A 0.26 变大 不同意 见解析 见解析
【详解】(1)[1]为了保护电路,闭合开关前,应将滑片移到变阻器的最大阻值处即A端。
(2)[2]由图乙知,电流表使用0~0.6A量程,分度值为0.02A,此时电流值为0.26A。
[3]由图知,L与变阻器串联,电压表测灯泡L两端电压,所以电压表示数小于电源电压。当灯泡丝烧断后,电压表串联在电路中,相当于电压表测量电源电压,所以电压表的示数变大。
(3)[4][5]不同意这种做法,因为灯丝的电阻与温度有关,而灯泡两端的电压越大,灯丝的温度越高,因此小灯泡在不同电压下工作时,小灯泡的灯丝温度不同,电阻也不相同,所以不能求灯丝电阻的平均值。
(4)[6]丙图中的B图象,随着电流的增大,电压减小,正好与A图象相反,符合滑动变阻器两端电压的变化规律,因此电压表接在了滑动变阻器两端,测量的是滑动变阻器的电压。
(5)[7]先闭合S1、S2,待测电阻短路,路中只有R0,电压表测量电源电压,即电源电压为U1;再闭合S1,断开S2,两电阻串联,读出此时电压表读数U2,电压表测量R0两端的电压;此时通过定值电阻的电流,即电路中的电流I=,根据串联电路的总电压等于各电阻两端的电压之和得:被测电阻Rx两端的电压
Ux=U1 U2
根据欧姆定律得:被测电阻
Rx==
20. 断开 4 减小误差 S2 S1
【详解】(1)[1]为了保护电路,在连接电路时,开关应断开。
(2)[2]由甲图知电流表接的是小量程,分度值为0.02A。由乙图知电流表的读数为0.5A,此时电压表示数为2V,所以Rx的阻值为
(3)[3]小明三次测量同一个定值电阻的阻值,多次测量并取平均值,其目的是为了减小误差。
(4)[4][5][6]由图丙可知,电阻R0和Rx并联。断开开关S2,闭合开关S1,此时是关于R0的简单电路,记录电流表的示数为I0,电源电压为U=I0R0;闭合S1、S2,电流表测量干路电流,记录电流表的示数为I1,此时通过电阻Rx的电流为
Ix=I1-I0
则未知电阻的阻值为
21. 连接电路时开关没有断开 电流表的正负接线柱接反了 0.24 左 电阻R/Ω 10
【详解】(1)[1]刚接上最后一根导线,发现电流表和电压表的指针立刻就偏转了,说明连接电路时开关没有断开。
[2]闭合开关后,图乙中电流表的指针向左偏转,说明电流表的正负接线柱接反了。
(2)[3]当滑动变阻器的滑片移到某一位置时,电压表示数为2.0V,电流表的示数如图丙所示,电流表选用小量程,分度值0.02A,其示数为0.24A。
[4]由于电压表示数小于灯泡额定电压,若要测量小灯泡正常发光时的电阻,应增大灯泡两端的电压,根据串联电路电压规律,应减小滑动变阻器两端的电压,根据分压原理,应减小滑动变阻器接入电路的阻值,故应将滑动变阻器的滑片向左移。
(3)[5]本实验利用电流表和电压表测量小灯泡的电阻,故表格中①处应填写的内容为:电阻R/Ω。
(4)[6]由表中数据可知,当灯泡两端电压为2.5V时,通过灯泡的额定电流为0.25A,则小灯泡正常发光时的电阻为