13.3 测量电阻
未命名
一、实验题
1.小金用如图甲所示电路测量额定电压为2.5V小灯泡的电阻,已知电电压3伏,电压表量程为0~3V,电流表量程为0~0.6A。
(1)依据图甲,请在答题卷上用笔画线代替导线,将图乙中的实物图补充完整;___________
(2)当电压表读数为2.1V时,电流表示数如图丙所示;
①此时小灯泡的电阻为 ___________Ω;
②若想测量小灯泡在额定电压时的电阻,则接下去的操作是 ___________。
2.某物理兴趣小组利用“伏安法”测量一个阻值较小的定值电阻Rx的阻值,电路如图甲所示。已知电电压为6V,R0=10Ω,滑动变阻器规格为“50Ω 0.6A”。
(1)请用笔画线代替导线,将图甲中的电路连接完整,要求滑片向右移动连入电路中的阻值变小,导线不能交叉______;
(2)实验时,闭合开关,发现电流表和电压表示数都为0。现用一根导线在图甲中先后连接接线柱A与B、C与H时,电流表和电压表示数仍为0,连接接线柱H与G时,电流表和电压表指针有明显偏转,则电路的故障是______;
(3)排除故障后,闭合开关调节滑片,利用电压表和电流表测出了多组实验数据,并作出了电压表与电流表示数的关系图像,如图乙所示,则Rx阻值为______Ω;
(4)调节滑动变阻器,当电压表的示数为3V时,Rx消耗的电功率是______W;
(5)电路中串联R0的作用是______(填正确答案标号)
A.增大串联电阻,增大分压,电压表易于读数
B.增大串联电阻,增大分流,电流表易于读数
3.如图所示,已知小灯泡额定电流为I额,电电压为U总,定值电阻R0,用该电路能测出小灯正常发光时的电阻,测量步骤如下:
(1)只闭合S、S1,调节滑动变阻器滑片,使电压表示数为 _____;
(2)断开S1,闭合S、S2,滑动变阻器滑片 _____(选填“移动”或“不动”),_____;
(3)小灯泡正常发光时的电阻为 _____(用已知量和测量的量表示)。
4.小亮用如图甲所示的电路测量定值电阻Rx的阻值。
(1)连接电路时开关应________,滑动变阻器的滑片应移动到________端(选填“左”或“右”);
(2)闭合开关,移动滑片,使电压表示数为2.4V,电流表示数如图乙所示,其读数为________A,待测电阻的阻值约为________Ω;
(3)实验中,改变几次滑动变阻器滑片的位置,并记录相应数据,目的是________;
(4)完成实验后,小亮按照老师的要求,设计在缺少电压表时测量待测电阻Rx阻值的方案。他选用了一个已知阻值的定值电阻R0和一块电流表等器材,用如图丙所示电路进行测量。步骤如下:
①闭合开关,记录电流表的示数为I1;
②断开开关,将电流表改接到图中________(填写元件名称)的右侧。闭合开关,记录电流表的示数为I2;
③用I1、I2和R0写出Rx表达式:Rx=________。
5.在“测量小灯泡电阻”的实验中,已知小灯泡的额定电压为2. 5V,正常工作时阻值大约为8Ω。
(1)如图甲所示,小涛同学即将连好最后一根导线A,他的同桌制止了他,说小涛连接的电路有两处错误,分别是:________;________。小涛根据同桌的意见进行了改正;
(2)实验过程中某一时刻,电压表指针位置如图乙所示,电压表示数为______V;
(3)小涛将数据记录在下表,数据都正确,请你指出他设计的表格中的错误:_______ 。
实验次数 电压U/V 电流I/A 电阻R/Ω 电阻平均值R/Ω
1 0.5 0.16 3.1 6.1
2 1.3 0.21 6.2
3 2.5 0.28 8.9
6.“测量未知电阻阻值”实验中,提供了学生电、电流表、电压表、滑动变阻器,一个阻值未知的定值电阻,一个额定电压为,阻值约为的小灯泡,开关、导线若干。
(1)如图甲是小明连好后的电路图,老师发现连接有错误,经过老师的指导,小明修改正确。然后闭合开关,调节滑动变阻器,电流表、电压表示数如图,则的阻值为___________Ω(结果保留位小数);
(2)完成实验后,进行误差分析:考虑到电压表中也有电流通过,该电路测得的的测量值与真实值相比___________(选填“偏大”或“偏小”);
(3)同学们发现只用一只电表及已有其他器材(忽略定值电阻的实验误差),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.
7.小明测量某电阻R的阻值,收集实验数据绘制成如图所示的图像。
(1)分析图像信息,可得:R=______Ω。
(2)请用笔画线表示导线,在图2中完成小明的实验电路连接。(导线不得交叉)______
(3)小华也连接了图2中的实验电路。闭合开关后,发现电压表和电流表都有示数,但移动滑动变阻器的滑片时,两表的示数均保持不变,经判断是连线有误,其错误可能是 ______。(写出一种即可)
(4)小华依据欧姆定律得出一个与电阻有关的推论:一段导体的电阻和这段导体两端的电压成正比,与通过它的电流成反比。请解释这一推论为什么是错误的:______。
8.某物理兴趣小组用如甲所示电路图测量定值电阻的阻值。
(1)根据图甲所示的电路图,进行实物连线如图乙所示,在该实物连线中,电流表上还有一个接线柱没有与其它元件连接,请你用笔画线代替导线,将图乙的实物连线连接完整;___________
(2)某次测量时,电压表、电流表的指针位置如图丙所示,则电压表读数为 ___________V,电流表读数为 ___________A,根据测量结果可计算出待测电阻的阻值为 ___________Ω;
(3)移动滑动变阻器滑片P,改变电压表和电流表的示数,根据实验测得的多组数据,求出电阻的平均值。多次测量求平均值的目的是 ___________。
A.减小实验误差 B.寻找普遍规律
9.小军用伏安法测量定值电阻R的阻值,请完成下列问题:
(1)如图甲所示,闭合开关前,滑动变阻器的滑片P应置于最___________ (选填“左”或“右”)端;
(2)闭合开关,调节滑动变阻器的滑片P,当电流表的示数为1A时,电压表的示数如图乙所示,则待测电阻R阻值为___________ Ω;
(3)实验结束后,同桌小明也利用该装置进行实验,可检查时发现电压表已损坏,于是又找到一个已知阻值的电阻R0和开关,设计的电路如图丙所示。
①闭合开关S1,断开开关S2,读出此时电流表的示数I1;
②___________,读出此时电流表示数I2;
③得出待测电阻R表达式:R=___________。
10.用如图甲所示的电路测量定值电阻Rx的阻值。
(1)请用笔画线代替导线将图甲中的实物连接完整_______;(要求滑片P向左移动的过程中电流表示数变小)
(2)实验时,闭合开关,发现电流表和电压表示数都为0。用一根导线在图甲中先后连接接线柱G与F、F与E时,电压表和电流表示数仍为0,连接接线柱E与D时。电压表和电流表指针明显偏转,则电路的故障是_______;
(3)排除故障后继续实验,当电压表示数为2V时,电流表示数如图乙为______A,则定值电阻Rx=_______;
(4)如果没有电压表,电电压未知,可以用最大阻值为R0的滑动变阻器,和如图丙所示电路,来测量电阻Rx的阻值。闭合开关后,滑动变阻器滑片在最左端时。电流表示数为I1,滑动变阻器滑片在最右端时,电流表示数为I2,则电阻Rx=_______。(用题中所给物理量的符号表示)
11.小明想探究光敏电阻的特性,他身边有以下器材:电压为6V的电,滑动变阻器、电流表、小灯泡、阻值为20Ω的定值电阻R0、光敏电阻,开关及导线若干。但他发现这块电流表的刻线是清晰的,所标数值是模糊的。
(1)为了测量电流表的量程他设计了如图甲所示的电路图,实验步骤如下:
①用笔画线替代导线补上实物图乙中所缺的四根导线;( )
②闭合开关前,滑动变阻器的滑片应置于最___________端(填“左”或“右”);
③开关S接a,调节滑动变阻器,使电流表指针指向最大刻度值处,然后保持滑动变阻器滑片位置不变,开关S接b,发现电流表指针指向最大刻度值的三分之一处;
④由以上信息可知,滑动变阻器接入电路的阻值为___________Ω,该电流表的最大刻度值为___________A。
(2)小明利用上述部分元件来探究光敏电阻的特性,他设计的实验电路如图丙所示,并进行如下操作:
①实验中保持小灯泡正对光敏电阻(不考虑其他光对光敏电阻阻值的影响,忽略小灯泡阻值变化),由左向右缓慢调节滑动变阻器,会发现小灯泡发光___________(填“变亮”或“变暗”);
②同时观察到电流表的示数变大,由以上实验现象可知:光敏电阻的阻值随着光照强度的增大而___________(填“增大”或“减小”)。
12.在“用伏安法测小灯泡电阻”的实验中,待测小灯泡额定电压为2.5V。
(1)请用笔画线代替导线,将图甲的实物图未连接部分补充完整(连线不得交叉)________;
(2)当开关闭合后,发现小灯泡不亮,电压表示数接近电电压,电流表无示数,可能是因为________;
(3)根据I-U图像,如图乙所示,分析图像可知,小灯泡正常工作时电阻为________Ω;
(4)分析图像,小灯泡灯丝两端的电压增大时,其电阻________(变化/不变)。
13.在水果中平行插入两片不同金属制成的极板,就组成了一个水果电池,如图所示。物理兴趣小组的同学在课外实践活动中探究影响水果电池电压大小的因素,实验前,他们的部分实验猜想如下:
猜想一:水果电池电压可能与水果的种类有关
猜想二:水果电池电压可能与极板的材料有关
(1)为了验证猜想一和猜想二,在不同水果中插入不同金属制成的极板,并保持两块极板间的距离、极板插入水果的深度不变,分别测出电压,实验记录如下表所示。
实验序号 水果种类 两极板间电压U/V
铁—锌 铁—铜 铜—锌
1 苹果 0.6 0.7 1.0
2 菠萝 0.5 0.6 0.9
3 梨 0.4 0.5 0.8
4 橙 0.7 0.8 1.1
①为了验证猜想一,保持______不变,改变水果种类,多次实验后,得出结论:猜想一是______(选填“正确”或“错误”)的;
②分析数据可知,水果电池电压与极板材料有关,表中效果最好的两极板材料是______;
③图中,与电压表标有“3”字样的接线柱相连的极板是水果电池的______极,若要使电压表指针偏转角度更大,可将多个水果电池______联。
(2)将两极板插入水果更深些,发现电压表示数发生了变化,由此,可以提出一个可探究的科学问题是_______________;
(3)兴趣小组的同学将两极板都换成铜片,发现两铜极板间无电压,于是提出一个新的探究问题:水果的电阻是多大?为此,利用一个电(未知电压)、已知阻值的定值电阻、导线、三个开关及原有的电压表进行电路设计,测出此时水果的电阻,请在虚线框内画出可行的电路图_______。(水果的电阻用“”这样的符号表示)
14.利用如图甲所示电路测量小灯泡正常发光时的电阻,己知电电压为6V,R0的阻值为10Ω,小灯泡的额定电压为2.5V。
(1)请用笔画线代替导线,将图甲中的电路正确连接,导线不要交叉_______,闭合开关前,需将滑片移至_______端;
(2)闭合开关移动滑片,发现小灯泡不发光,电压表Vl示数接近电电压,电压表V2无示数(接线均完好,导线无断路),故障原因可能是_______;
(3)排除故障后,闭合开关移动滑片,电压表V2示数如图乙所示为_______V,此时通过小灯泡的电流为_______A;
(4)继续移动滑片,当电压表Vl示数为5V时,小灯泡正常发光,此时小灯泡的电阻为_______Ω。
15.在“测量定值电阻阻值”的实验中,小明所用电的电压保持不变,滑动变阻器标有“10Ω 2A”的字样。
(1)粗心的小明连好最后一根导线时的电路如图甲所示,请你指出其中存在的问题。一是______;二是______;
实验次数 电压U/V 电流I/A 电阻Rx/Ω
① 5.0
② 6.5 0.4
③ 8.0 0.5
(2)小明解决上述问题后,闭合开关发现:电压表指针有明显偏转,而电流表指针几乎不动经检查;电路中电表完好且只有一处故障,他初步判断可能是导线______(选导线编号)断路或______断路;
(3)排除上述电路故障后,小明开始实验:
①闭合开关,读出电表示数后立即断开开关,并将读数填在表中其中电流表指针位置如图乙所示,则电流表读数为______A,利用该组数据算出的Rx阻值为______Ω(保留一位小数);
②闭合开关,将滑动变阻器的滑片向______移至适当位置,读出两电表示数后立即断开开关,并将读数填在表中;
③闭合开关,继续移动滑片,直至移到了滑动变阻器的一端,读出两电表示数,断开开关,并将读数填在表中;
(4)分析表中数据,小明发现:随着待测电阻两端电压的增大,计算得出的待测电阻阻值变化情况是______,他感到困惑:为何会出现这样的结果呢?
小华帮他检查后指出:小明所测出的电压数据是错误的,于是小明想重新实验,小华提醒他:无需重新实验,利用已知信息和电流表的读数,不但可计算出待测电阻的阻值,还能求出电电压。小明经过认真思考后,计算得出:待测电阻Rx=______Ω,电电压U总=______V
16.图甲是测量小灯泡在不同电压下电阻的实验电路图(小灯泡额定电压为1.5V)。
(1)小明按电路图连接实物,刚接上最后根导线,看到电流表指针立刻有偏转。若电路连线正确,造成这种异常现象的原因是___________。
(2)实验中,调节滑动变阻器,分别记录电压表和电流表的示数如下:
测量次序 1 2 3 4 5
电压U/V 1.8 1.5 1.0 ___________ 0.3
电流I/A 0.32 0.30 0.26 ___________ 0.18
①第4次测量对应的电压表和电流表示数如图乙所示,此时小灯泡两端的电压是___________V,通过它的电流是___________A。
②小灯泡正常发光时的电阻是___________Ω。
③第5次测量中,小灯泡不发光。小明断定是灯丝断了。这个判断是___________(选填“正确”或“错误”)的,理由是___________。
17.某小组同学在进行“伏安法”测电阻实验时,连接了如图甲所示的电路,闭合开关,移动滑动变阻器滑片,多次测量并记录实验数据。小组同学将第一次实验测得的数据绘制成图乙中的a、b、c,发现电压表未调零。将电压表调零后,重做实验,第二次测量数据如图乙中的A、B、C。
(1)图丙是该小组在一次测量中的电流表指针位置,其示数为 _____安;
(2)分析图乙中的第二次测量数据,待测电阻的阻值是 _____欧;(结果保留一位小数)
(3)小组同学讨论发现,利用第一次的测量数据,能求出第一次实验中电压表接入电路前指针所指的刻度值,也能求出被测电阻的阻值。分析图乙,写出第一次实验电压表接入电路前指针所指的刻度值,并说明理由。 _____。
18.在“测定小灯泡的电阻”实验中,有如下器材:电压表、电流表、开关、电压为6V的电,“3.8V 0.4A”的小灯泡、标有“20Ω 1.5A”的滑动变阻器、导线若干。
(1)甲组同学接好最后一根导线,灯泡立即发出耀眼的光并很快熄灭,则他一定是将导线接在了如图中滑动变阻器的______(选填“A”或“B”)接线柱上了,此外他们还存在一个不当的实验操作:______;
(2)为了保证实验安全,滑动变阻器的调节范围为______Ω~20Ω;
(3)下表是乙组同学将如图连接完整后并按正确的操作测得的数据。当他们做完第1次实验后做第2次,应将滑动变阻器的滑片向______(选填“A”或“B”)端移动;
实验次数 1 2 3
电压/V 2.0 3.0 3.8
电流/A 0.33 0.34 0.40
(4)在乙组中小洋是负责数据分析的,他认为用表格中的数据求出小灯泡电阻的平均值为8.1Ω,即为小灯泡电阻的测量值。请你对此做出简要的评估:______。
19.某实验小组用“伏安法”测未知电阻的阻值,实验过程如下:
(1)在接图1甲所示的电路时,少连了一根导线,请用笔画线代替导线将电路连接完整;___________
(2)闭合开关进行实验前,滑动变阻器的滑片P应位于___________(选填“A”或“B”)端;
(3)测量数据如表1,在第三次测量中,电流表示数如图乙所示,示数是___________A,则第三次测出电阻的阻值是___________Ω;
表1
次数 1 2 3 4 5
电压U/V 1.4 1.8 2.1 2.4 2.6
电流I/A 0.26 0.36 0.48 0.54
(4)根据表1记录的实验数据,在图丙中用描点法绘出定值电阻的电流随电压变化的图像。___________
20.小明在做“用伏安法测量某定值电阻的阻值”的实验中:
(1)利用伏安法测量未知电阻阻值时,由于电表自身的内阻而导致测量的误差无法避免,所以用如图甲所示的电路图测电阻时,测量值___________(选填“大于”“小于”“等于”)真实值。
(2)连接电路时,开关应该___________,滑动变阻器移至最___________(选填“左”、“右”)端。
(3)闭合开关,移动滑动变阻器滑片,发现电压表始终无示数,电流表有示数,其原因可能是___________。(填符号)
A.滑动变阻器断路
B.断路
C.短路
(4)排除故障后,当电压表的示数如图乙所示时,电流表的示数如图丙所示,它的阻值是___________。
(5)通常情况下要进行多次测量并取平均值,其目的是___________。
(6)某同学据电路图丁连接电路,闭合,先将拨到触点,当电阻箱阻值调为,电压表读数为;再将拨到触点,保持电阻箱阻值不变,电压表的示数为,电路中电流___________,待测电阻的阻值___________。(均用含有、、的字母表达式写出结果)
参考答案:
1. 7 将滑动变阻器的滑片向左移动,眼睛盯着电压表,直到电压表示数为灯泡的额定电压2.5V时,记下电流表的示数
【解析】
【详解】
(1)[1]由图甲可知,小灯泡与滑动变阻器串联,电压表与小灯泡并联,滑动变阻器采用“一上一下”的原则接入电路,如下图所示:
(2)[2]①由图乙可知,电流表选用小量程,由图丙可知,电流表的分度值为0.02A,示数为0.3A,此时灯泡的电阻
[3]②若想测量小灯泡在额定电压下的电阻,应让小灯泡两端的实际电压等于额定电压,因此时小灯泡的两端的电压为2.1V,小于灯泡的额定电压2.5V,所以应增大灯泡两端的电压,根据串联电路电压的规律,应减小滑动变阻器两端的电压,由分压原理可知,应减小滑动变阻器连入电路中的电阻大小,由图可知应将滑动变阻器的滑片向左移动,眼睛盯着电压表,直到电压表示数为灯泡的额定电压2.5V时,记下电流表的示数。
2. 开关断路(或开关接触不良) 2 0.125 A
【解析】
【详解】
(1)[1]滑动变阻器的接线柱要“一上一下”串联接入电路,因为要求滑片向右移动连入电路中的阻值变小,连接电路如图所示:
(2)[2]连接电路后,闭合开关,发现电流表示数为0,说明电路发生了断路,电压表示数为了0,说明与电压表并联以外的电路断路。用一根导线在图甲中先后连接接线柱A与B、C与H时,电流表和电压表示数仍为0,说明R0、Rx和滑动变阻器都没有故障,连接接线柱H与G时,电流表和电压表指针有明显偏转,则说明开关断路。
(3)[3]排除故障后,闭合开关调节滑片,测出多组数据,如图乙所示。则电路中的总阻值为
Rx阻值为
Rx=R总-R0=12Ω-10Ω=2Ω
(4)[4]由乙图可知,当R0和Rx阻值一定时,电流表示数与电压表示数成正比,所以当电压表的示数为3V时,通过Rx的电流为0.25A,所以Rx消耗的电功率为
(5)[5]为了增大串联电阻,增大分压,使电压表易于读数,在该电路中串联R0,故A符合题意,B不符合题意。
故选A。
3. U总﹣I额R0 不动 测出灯泡两端电压U
【解析】
【详解】
(1)[1]测量小灯正常发光时的电阻,应使小灯泡在额定电流下工作,当闭合开关S、S1,电压表测量R和小灯泡两端的总电压,调节滑动变阻器滑片,使电路电流为I额时,电压表的示数为U总﹣I额R0;
(2)[2][3]断开S1,闭合S、S2,滑动变阻器滑片不动,测出灯泡两端电压U;
(3)[4]小灯泡正常发光时的电阻
4. 断开 右 0.24 10 得到多组数据,以便可以求平均值,达到减小误差的目的 R0
【解析】
【详解】
(1)[1][2]连接电路为了保护电路,开关应断开;滑动变阻器的滑片应移动到阻值最大处,滑片向右移动,接入电路的阻值变大,所以要将滑动变阻器的滑片应移动到最右端。
(2)[3][4]如图乙所示,电流表接入的是0~0.6A的量程,分度值为0.02A,电流表读数为0.24A;电压表测的是Rx的电压,示数为2.4V,所以待测电阻的阻值为
(3)[5]实验中,改变几次滑动变阻器滑片的位置,记录下不同电压时的流过电阻Rx的电流,计算出不同电压下的电阻阻值,得到多组数据,以便可以求平均值,达到减小误差的目的。
(4)[6]如图丙所示,Rx和R0并联,利用并联电路中各用电器两端电压相等,先将电流表改接到图中Rx的右侧,记录电流表的示数为I1,此时Rx两端电压为
断开开关,将电流表改接到图中R0的右侧,闭合开关,记录电流表的示数为I2,此时R0两端电压为
[7]由于Rx和R0并联,所以
即
Rx表达式为
5. 连接电路时开关未断开 电流表所选量程大了 1.7 求电阻的平均值了
【解析】
【详解】
(1)[1][2]连接电路时,为了保护电路,开关应该处于断开状态,所以小涛所连接电路的其中一处错误是连接电路时开关没有断开;已知小灯泡的额定电压为2. 5V,正常工作时阻值大约为8Ω,则灯泡正常工作时的电流大约为
所以为了读数更加精确,电流表应选择小量程,所以另一处错误是电流表所选量程大了。
(2)[3]由图甲可知,电压表选择的是小量程,分度值是0.1V,由图乙可知,此时示数为1.7V。
(3)[4]小灯泡的阻值随灯丝温度的变化而变化,实验中小灯泡两端的电压不同,灯丝的温度不同,灯泡的电阻发生变化,所以求灯泡阻值的平均值没有意义。所以他设计的表格中的错误是求灯泡电阻的平均值了。
6. 偏小
【解析】
【详解】
(1)[1]“测量未知电阻阻值”,未知电阻与滑动变阻器串联,电压表测量未知电阻的电压,电流表测量未知电阻的电流,由图乙得,电流表选用小量程,分度值,其示数为,电压表选用小量程,分度值,其示数为,由欧姆定律得,的阻值为
(2)[2]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偏大,电压表的示数准确,由
可知测得的的测量值比真实值偏小。
(3)[3]AB.图中采用电流表和已知阻值的电阻测量灯泡正常发光的电阻,由于灯泡的额定电流未知,所以无法判断灯泡是否正常发光,因此无法测量灯泡正常发光的电阻,故AB不符合题意;
C.只闭合S和,移动变阻器的滑片,使电压表示数为,则灯正常发光;保持滑片位置不动,闭合,断开,记下电压表的示数,此时电压表测与灯两端的电压,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,的电压
通过的电流,即灯的额定电流
灯泡正常发光时的电阻为
故C符合题意;
D.电阻与灯串联,当只闭合S、,电表测定值电阻的电压;当只闭合S、时,电压表测灯与电阻两端的电压,无法通过电压表的示数判断灯是否正常发光,故D不符合题意。
故选C。
7. 10 滑动变阻器同时选用下面两个接线柱接入电路 见解析
【解析】
【详解】
(1)[1]由图像可知,通过R的电流与R两端的电压成正比,即R为定值电阻,由图像可知,当通过R的电流为0.5A时,R两端的电压为5V,则R的阻值为
(2)[2]根据测量电阻的原理 可知,应利用电流表测量通过R的电流,利用电压表测量R两端的电压,利用滑动变阻器改变R两端的电压和电路中的电流,进行多次测量,即将电压表与R并联,将电、开关、电流表、定值电阻R和滑动变阻器串联,电流表选用0~0.6A的量程,电压表选用0~15V的量程,电路连接如下图所示:
(3)[3]移动滑动变阻器的滑片时,发现两表均有示数且不变,根据欧姆定律可知,滑动变阻器接入电路的阻值不变,则接线错误的原因可能是滑动变阻器同时选用上面或下面两个接线柱接入电路,使得滑动变阻器相当于一根导线或一个定值电阻接入电路。
(4)[4]电阻是导体本身的一种性质,与导体的材料、长度、横截面积和温度有关,与通过它的电流和它两端的电压无关,所以不能由得出这样的错误推论。
8. 2 0.4 5 A
【解析】
【详解】
(1)[1]由图甲的电路图可知,电流表与滑动变阻器串联,滑动变阻器按照“一上一下”的接法,在上面两个接线柱上选择一个与电流表的负接线柱相连,如图所示:
(2)[2]如图丙所示,电压表选用小量程,分度值0.1V,根据指针所在位置可得电压表的示数为2V。
[3]如图丙所示,电流表选用小量程,分度值0.02A,根据指针所在位置可得电流表的示数为0.4A。
[4]因为电压表的示数为2V,电流表的示数为0.4A,根据欧姆定律可得待测电阻的阻值为
(3)[5] 用伏安法测量定值电阻的阻值,进行多次测量的目的是求平均值,减小误差。
故选A。
9. 左 5 闭合开关S2,断开开关S1
【解析】
【详解】
(1)[1]为保护电路。闭合开关前,滑动变阻器的滑片应移到阻值最大处,即最左端;
(2)[2]电压表接入电路的量程为0~15V,分度值为0.1V,示数为5V,根据欧姆定律可得待测电阻R阻值为
(3)①闭合开关S1,断开开关S2,电路为定值电阻的简单电路,电流表测通过定值电阻的电流,根据欧姆定律可得电电压
……Ⅰ
②[3]闭合开关S2,断开开关S1,电路为待测电阻的简单电路,电流表测通过待测电阻的电流,根据欧姆定律可得电电压
……Ⅱ
③[4]由于电电压不变,联立Ⅰ、Ⅱ解得待测电阻R表达式为
10. 滑动变阻器断路或EB导线断路 0.2 10
【解析】
【详解】
(1)[1]由于要求滑片P向左移动的过程中电流表示数变小,说明变阻器接入电路的阻值变大,所以,变阻器应选右下接线柱与电阻串联接入电路中,连接如下图
(2)[2]根据题意知道,实验时,闭合开关,发现电流表和电压表示数都为0,说明电路可能断路;当用一根导线在图甲中先后连接接线柱G与F、F与E时,电压表和电流表示数仍为0,此时电路仍为断路,且说明G与F、F与E之外部分断路;连接接线柱E与D时,电压表和电流表指针明显偏转,此时电路为通路,导线与滑动变阻器并联接入电路,所以,电路的故障是滑动变阻器断路或EB导线断路。
(3)[3]排除故障后继续实验,当电压表示数为2V时,电流表示数如图乙,由图乙知道,电流表选用小量程,分度值0.02A,其示数为0.2A。
[4]由欧姆定律知道,定值电阻的阻值
(4)[5]闭合开关后,滑动变阻器滑片在最左端时,滑动变阻器阻值最大,两电阻串联,电流表测电路的电流,电流表示数为I1;根据串联电阻的规律及欧姆定律知道,电电压
①
滑动变阻器滑片在最右端时,为待测电阻的简单电路,电流表示数为I2,由欧姆定律知道,电电压
②
由①②解得,电阻的阻值
11. 左 10 0.6 变亮 减小
【解析】
【详解】
(1)①[1]根据电路图连接实物图,从电正极连接到滑动变阻器的横杆左侧,从滑动变阻器出来,一支接定值电阻,再通过b点连接开关;另一支直接用导线连接开关a接线柱,从开关出来,连接电流表,再回到电的负极,如图
②[2]闭合开关前,为保护电路安全,滑动变阻器的阻值应为最大值,滑片应置于最左端。
③开关S接a,电路中只有滑动变阻器,调节滑动变阻器,使电流表指针指向最大刻度值处,电路中的电流为
①
开关S接b,定值电阻与滑动变阻器串联,电流表指针指向最大刻度值的三分之一处,因为定值电阻R0为20Ω,电电压为6V,电流的值不会超过
由此可知,电路中的电流值
解得
代入①式可得
④[3][4]由以上信息可知,滑动变阻器接入电路的阻值为10Ω,该电流表的最大刻度值为0.6A。
(2)①[5]如图,灯泡与滑动变阻器串联,再与光敏电阻并联;由左向右缓慢调节滑动变阻器滑片,滑动变阻器接入电路的电阻变小,灯泡所在支路的电阻变小,支路电流变大,会发现小灯泡发光变亮。
②[6]小灯泡变亮,光照强度增大,光敏电阻所在支路的电流表示数变大,说明支路的电阻减小,即光敏电阻的电阻减小,由以上实验现象可知:光敏电阻的阻值随着光照强度的增大而减小。
12. 灯泡断路 10 变化
【解析】
【详解】
(1)[1]用伏安法测小灯泡电阻时,电流表要串联在电路中,电压表要并联在灯泡两端测灯泡两端的电压,依题意可知,待测小灯泡额定电压为2.5V,没有超过3V,所以电压表接0~3V的量程,由乙图可知,通过小灯泡的电流没有超过0.6A,所以电流表接0~0.6A的量程,实物图连接如图所示:
(2)[2]由电路图可知,灯泡与滑动变阻器串联,当开关闭合后,发现小灯泡不亮,电流表无示数,串联电路无电流,则故障是断路,电压表示数接近电电压,则故障是灯泡断路,电压表串联在电路中测电电压。
(3)[3]由乙图可知,小灯泡额定电压为2.5V时,通过小灯泡的电流为0.25A,由可知,小灯泡正常工作时电阻为
(4)[4]I-U图像的斜率为电阻的倒数,由图像可知,小灯泡灯丝两端的电压增大时,图像的斜率变小,说明在变小,即电阻在变大,所以小灯泡灯丝两端的电压增大时,其电阻在变化且在变大。
13. 极板的材料 正确 铜—锌 正 串 水果电池电压可能与极板与水果的接触面积有关
【解析】
【详解】
(1)①[1][2]为了验证猜想一:水果电池电压可能与水果的种类有关,需要控制极板的材料不变,仅改变水果种类;由表格数据可知,当两极板材料相同,例如都为铁—锌时,改变水果种类,苹果、菠萝、梨、橙它们组成的水果电池电压都不相同,说明水果电池电压与水果的种类有关,故猜想一是正确的。
②[3]由表格数据可知,当水果的种类相同,例如都为苹果时,由铁—锌、铁—铜、铜—锌极板的材料组成的水果电池电压都不相同,且由铜—锌极板材料制成的水果电池电压最大,所以铜—锌极板材料效果最好。
③[4][5]由电压表的使用规则可知,电压表“3V”的接线柱接电的正极;由串联电路电压规律可知,若要增大电电压,使电压表指针偏转角度更大,可将多个水果电池串联。
(2)[6]将两极板插入水果更深些,极板与水果的接触面积就越大,发现电压表示数发生了变化,可以提出猜想:水果电池电压可能与极板与水果的接触面积有关。
(3)[7]利用一个电(未知电压)、已知阻值的定值电阻、导线、三个开关及原有的电压表进行电路设计,测出此时水果的电阻,设计的电路图如图所示:
当闭合时,水果电阻被短路,为的简单电路,电压表测电电压,此时电压记为,当只闭合时,两电阻串联,电压表测两端的电压,此时的电压记为,由欧姆定律可知,电路中的电流为
由串联电路电压规律可知,水果电池两端的电压为
则此时水果的电阻
14. 左 小灯泡断路 1.5 0.15 10
【解析】
【详解】
(1)[1]滑动变阻器要串联在被测电路中,接线柱要“一上一下连接”,如图所示
[2]闭合开关前,需将滑动变阻器置于阻值最大端,也就滑动变阻器的最左端。
(2)[3]由实物图可知,定值电阻R0、灯泡、滑动变阻器三者串联,电压表Vl测R0与灯泡两端的电压,电压表V2测R0两端的电压,闭合开关移动滑片,发现小灯泡不发光,电压表Vl示数接近电电压,电压表V2无示数,说明电路出现了断路故障,若R0断路,则电压表Vl与电压表V2示数都接近电电压,不符合题意;若灯泡断路,则电压表Vl串联在电路中测电电压,电压表V2测导线,导线电压为0,满足题意;若滑动变阻器断路,则电压表Vl与电压表V2示数都为0,不满足题意。综上所述,电路故障是灯泡断路。
(3)[4][5]由乙图可知,电压表接的是0~3V的量程,分度值为0.1V,指针所指位置的示数为1.5V,所以电压表V2示数为1.5V;由欧姆定律可知,此时通过小灯泡的电流为
(4)[6]由实物图可知,电压表Vl测R0与灯泡两端的电压,当电压表Vl示数为5V时,小灯泡正常发光,依题意可知,小灯泡正常发光时,额定电压为2.5V,则R0两端的电压为
由串联分压原理可知,灯泡正常发光时的阻值为
15. 开关没有断开 滑片没有位于阻值最大处 ③ 待测电阻 0.3 16.7 左 变小 15 7.5
【解析】
【详解】
(1)[1][2]粗心的小明连好最后一根导线时的电路如图甲所示,从图甲可以看出,开关没有断开就连接电路,实验中,为了电路安全,需要断开开关,连接器材;第二个问题是滑片没有位于阻值最大处,实验中为了保护电路,滑片需要位于最大阻值处。
(2)[3][4]电流表指针几乎不动,说明存在断路,电压表指针有明显偏转,则说明电压表所在的电路是通的,说明导线①②是好的,那么导线③断路;或者电压表所测量的待测电阻断路。
(3)①[5][6]如图乙所示,为电流表,选择小量程,分度值为0.02A,故读数为0.3A;该组数据,待测电阻的电压为5V,则Rx阻值为
②[7]从表格中的数据可知,定值电阻两端的电压变大,说明电流变大,那么滑动变阻器的阻值需要变小,故需要将滑片变阻器向左滑动。
③[8]第二次实验的待测电阻的阻值为
第三次实验,待测电阻的阻值为
发现待测电阻越变越小。
(4)[9][10]设电电压为U,第一次实验时,没有移动滑片,所以滑动变阻器以最大阻值接入电路,故可以列等式
第三次实验,滑片移到了另一端,则滑动变阻器接入的电阻为零,此时电电压为
解得,待测电阻和电电压分别为
,
16. 连接电路时,开关没有断开 0.6 0.22 5 错误 见解析
【解析】
【详解】
(1)[1]由题意可知,刚接上最后根导线,看到电流表指针立刻有偏转,说明电路是一个通路,所以造成这种异常现象的原因是连接电路时,开关没有断开。
(2)[2]由图乙中的电压表图可知,电压表选择的量程为0~3V,根据指针所在的位置可得,该电压表的示数为0.6V。
[3]由图乙中的电流表图可知,电流表选择的量程为0~0.6A,根据指针所在的位置可得,该电流表的示数为0.22A。
[4]由题意可知,小灯泡额定电压为1.5V,再由表格可知,当小灯泡两端电压为额定电压时,通过小灯泡的电流为0.3A,根据欧姆定律可得小灯泡正常发光时的电阻是
[5][6]小灯泡不发光,小明断定是灯丝断了,这个判断是错误的,因为若是小灯泡灯丝断了,那么电压表将串联在电路之中,此时电压表的示数将接近于电电压,电流表的示数接近于0,根据表格中的数据可知,与实际情况不符,所以不是小灯泡灯丝断了,故小明的判断是错误的。
17. 0.3 4.9 见解析
【解析】
【详解】
(1)[1]由丙图可知,所选电流表的量程为0~0.6A,分度值为0.02A,电流表的示数为0.3A。
(2)[2]分析乙图中的第二次测量数据,由可知,待测电阻两端的电压为1.5V时,流过的电流为0.3A,此时测待测电阻的阻值为
待测电阻两端的电压为2.0V时,流过的电流为0.4A,此时测待测电阻的阻值为
待测电阻两端的电压为2.9V时,流过的电流为0.6A,此时测待测电阻的阻值为
所以待测电阻的阻值为
(3)[3]第一次实验电压表接入电路前指针所指的刻度值为0.4V,理由是延长abc三点的连线,与从坐标相交于0.4V,即电路中的电流为0时,电压表的示数为0.4V。如图所示
18. A 连接电路时没有断开开关 5.5 B 见解析
【解析】
【详解】
(1)[1][2]甲组同学接好最后一根导线,灯泡立即发出耀眼的光并很快熄灭,说明电流超过了小灯泡额定电流,滑动变阻器接入阻值很小,当滑动变阻器接在A处时,电阻为0,符合要求,此外电路中有电流,说明连接电路时,没有断开开关。
(2)[3]当电流I=0.4A时,滑动变阻器接入阻值为最小。此时小灯泡两端电压为3.8V,滑动变阻器两端电压
UP=U-UL=6V-3.8V=2.2V
此时滑动变阻器接入电路的阻值为
(3)[4]当他们做完第1次实验后做第2次,电压表示数变大,即小灯泡两端电压变大,则滑动变阻器两端电压变小,由于滑动变阻器下接线柱接B端,所以滑动变阻器的滑片向B端移动,电阻变小,电压变小。
(4)[5]小灯泡的电阻和温度有关,温度越高,电阻越大,小灯泡的电阻不是定值。所以用表格中的数据求出小灯泡电阻的平均值为8.1Ω不恰当。
19. A 0.42 5
【解析】
【详解】
(1)[1]电压表测量电阻两端的电压,电压表和电阻并联,如图所示:
(2)[2]为了保护电路,滑动变阻器的阻值处于最大处,即滑动变阻器的滑片P应位于A端。
(3)[3]由图可知,电流表的量程是0~0.6A,分度值是0.02A,电流表的示数是0.42A。
[4]第三次测出电阻的阻值
(4)[5]由表中数据,利用描点法画出图像,如图所示
20. 小于 断开 右 C 减小误差
【解析】
【详解】
(1)[1]由电路图知,电压表与电阻并联,电压表测量电阻两端的电压,电流表与电阻串联,电流表测量通过电路的电流,电压表测量的值准确,电流表测量通过电压表和定值电阻的电流,电流表示数比通过定值电阻的电流大,根据知测量的电阻值小于真实值。
(2)[2][3]为了保护电路,连接电路时,开关应处于断开状态,滑动变阻器的滑片应位于阻值最大处,即最右端。
(3)[4]电流表有示数,说明电路为通路,而电压表的示数始终为零,说明电压表测量导线两端电压,即定值电阻短路,故选C。
(4)[5]当电压表的示数如图乙所示时,电压表选用小量程,分度值为,示数为,电流表的示数如图丙所示,电流表选用小量程,分度值为,则通过定值电阻的电流大小为,根据欧姆定律可得它的阻值
它的阻值是4Ω。
(5)[6]为提高测量的准确程度,通常情况下要进行多次测量并取平均值,其目的是减小误差。
(6)[7][8]闭合,将拨到触点,当电阻箱的阻值调为时,电压表测待测电阻两端的电压,电压表的示数为。闭合,将拨到触点时,两电阻串联,电压表测电的电压,则电的电压为。因串联电路中总电压等于各分电压值和,所以电阻箱两端的电压
因串联电路各处的电流相等,根据欧姆定律可得通过电路的电流
解得
则电路中的电流,待测电阻的阻值。