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15.3“伏安法”测电阻-【期末复习】2023-2024九年级物理上学期期末必考真题汇编(沪科版)
一、单选题
1.(2022上·福建莆田·九年级统考期末)在如图所示的电路中,电源电压均保持不变,R为最大阻值已知的滑动变阻器,R0为阻值已知的定值电阻,在不拆接电路的前提下,不能够测出待测电阻Rx阻值的是( )
A. B.
C. D.
2.(2021上·甘肃陇南·九年级校考期末)如图所示,小明同学在做测量小灯泡电阻的实验时不小心将电压表和电流表互换了位置,如果此时将开关闭合,则( )
A.两表都有示数 B.电压表有示数,电流表无示数
C.两表都可能被烧坏 D.电流表有示数,电压表无示数
二、实验题
3.(2023上·福建龙岩·九年级统考期末)测量未知阻值R的电阻实验中,设计了实验电路并进行了部分连接,如图甲所示。
(1)图甲电路,有一条导线连接错误,请在该导线上打“×”并画出正确连线 ;
(2)改正错误后进行实验,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 ;
(3)纠正错误,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是 A,则未知电阻Rx= Ω;
(4)若实验中只有一个电压表和一个已知阻值为R0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 ,用电压表测出电源的电压U;
③请写出未知电阻Rx阻值表达式:Rx= 。(用U、U1和R0表示)
4.(2023上·福建泉州·九年级统考期末)如图所示的电路测量小灯泡的电阻,小灯泡的额定电压为2.5V。
(1)连接电路后,闭合开关,灯泡不亮,电流表和电压表都有较小的示数,无论怎样移动滑片,灯泡都不发光,两表示数均无变化,其原因可能是: ;
A.灯泡短路
B.灯泡断路
C.滑动变阻器接的是下端两接线柱
(2)故障排除后,移动滑片到某一位置,电压表的示数如图2所示,灯泡两端的电压为 V。要测量灯泡正常发光时的电流,应将图1中滑动变阻器的滑片向 端移动,使电压表的示数为 V;
(3)移动滑片,记下多组数据,并绘制成图3所示图像,则灯泡正常发光时电阻为 Ω(结果保留一位小数);
(4)用该灯泡和电压表,测未知电阻Rx的阻值,电路图如图4。步骤如下:
①只闭合S0、S1,移动滑片,使电压表示数为1V,由图3可知灯泡的电流为 A,即为Rx的电流;
②保持滑片位置不变,只闭合S0、S2,电压表示数为2.6V,则此时Rx的两端的电压为 V;
③Rx的阻值为 Ω。
5.(2023上·福建宁德·九年级校考期末)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P应置于 端(选填“左”或“右”),闭合开关后,发现电流表示数为零,电路中的故障可能是 ;
(3)排除故障后进行实验,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 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)
6.(2022上·福建漳州·九年级统考期末)在测量小灯泡L和待测电阻Rx阻值的实验中,小灯泡的额定电压为2.5V。
(1)按图甲连接电路后,闭合开关,移动滑片到某一位置,电压表的示数如图乙所示,此时灯泡两端的电压为 V。要使灯泡正常发光,应将图甲中滑动变阻器的滑片向 端移动;
(2)继续移动滑片,记下多组数据,并绘制成图丙所示图像。则灯泡正常发光时电阻为 Ω;
(3)再用该灯泡和电压表按图丁所示连接,测未知电阻Rx的阻值。步骤如下:
①只闭合S0、S1,移动滑片,使电压表示数为1.5V;
②保持滑动变阻器阻值不变,只闭合 ,电压表示数为2.7V;
③Rx的阻值为 Ω。
7.(2022上·福建泉州·九年级统考期末)如图甲是用“伏安法测量小灯泡的阻值”的实物电路图,电源电压恒定不变,小灯泡的额定电压为2.5V。
(1)连接电路前,发现电流表指针如图乙所示,接下来应将电流表指针调至 ;
(2)用笔画线代替导线,将图甲的电路连接完整,要求滑动变阻器滑片P向右端移动时,电压表示数变小;
(3)连接好电路,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片P,记录多组小灯泡两端不同的电压及对应的通过小灯泡的电流值。图丙中图线A是根据实验数据在坐标纸上绘制出的I﹣U图象,分析图象可知:
①小灯泡正常工作时的电阻RL= Ω,小灯泡的额定功率为 W;
②小灯泡灯丝电阻随电压的增大而 ,原因是 ;
(4)小华同学由于连线错误,根据测量数据绘制出的I﹣U图象如图丙图线B所示。你认为错误的原因是 。
8.(2022上·福建莆田·九年级统考期末)如图所示,在“测未知电阻”的实验中,实验小组的同学采用如图甲中的电路进行实验,试分析:
(1)在连接电路时,开关应该保持 状态,并注意将滑动变阻器的滑片移至 处;
(2)实验时,当电压表为2V时,电流表如乙图所示,此时电流为 A,则Rx= Ω;
(3)实验小组认为如果只测量一次数据便结束实验的做法不对,应进行多次实验,这样做的目的是 ;
(4)实验结束后,小组同学对测量结果进行误差分析,考虑到电压表中也有电流通过,该电路所测Rx的电阻与真实值相比 (选填“偏大”或“偏小”);
(5)在测量未知电阻的阻值实验过程中电压表已损坏,老师从实验室拿来一只标有“R”字样的滑动变阻器,并设计了如图所示丙、丁两个实验电路,分别按如下步骤进行实验:
①闭合开关S,调节滑片位于最左端时,读出电流表的示数为I1;
②闭合开关S,调节滑片位于最右端时,读出电流表的示数为I2;
③未知电阻的阻值:按照丙图方案,Rx= ;按照丁图方案,Rx= 。(两空均用I1、I2、R表示)
9.(2022上·福建三明·九年级统考期末)小明所在的实验小组利用图甲的电路测量未知电阻Rx的阻值(阻值大约为5Ω)。电源电压保持3V不变,滑动变阻器的最大阻值为20Ω。
(1)请根据电路图甲用笔画线代替导线,将图乙的实物电路连接完整;
(2)当小明连接好电路时,闭合开关,发现电流表和电压表都有较小示数,电流表和电压表的示数都不变,造成这一现象的原因是 ;
(3)排除故障,向左移动滑片时,电压表示数 (选填“变大”“变小”或“不变”);
(4)小明将实验中相关数据记录在表中,当电压表示数为2.5V时,电流表示数如图丙为 A。老师看了后发现有一组数据不是本实验中测得的,它是第 组(选填实验序号);
实验序号 1 2 3 4 5
电压U/V 0.5 1 1.5 2 2.5
电流I/A 0.1 0.2 0.3 0.4
(5)排除不符合实际的数据,通过计算得出定值电阻Rx的阻值为 Ω;
(6)如图丁所示是另一小组同学小亮设计的测量未知电阻的实验电路图,和同学讨论,它有哪些不完备的地方 ,应怎样改进 。
10.(2022上·福建厦门·九年级统考期末)小华在实验室发现一只仅能看清“0.3A”字样的小灯泡,为了测量它正常发光时的电阻,设计了如下图所示的电路,其中定值电阻R0=5Ω。
(1)连接电路后试触,电流表指针偏转如图,问题是 ;
(2)故障排除后,断开S2、闭合S1,要使小灯泡正常发光,需调节滑动变阻器滑片P,直至 ;
(3)滑片P ,闭合S1、S2,记录电流表示数,I1=0.6 A;
(4)将滑片P移到左端,记录电流表示数,如图,I2= A,则电源电压为 V;
(5)经计算,小灯泡正常工作时的电阻为 Ω。
11.(2022上·福建泉州·九年级校联考期末)如图甲为“伏安法”测未知电阻阻值的电路,电源电压保持不变;
(1)第1组同学实验时,连接好电路的最后一根导线时,电流表指针立即发生偏转,造成这一现象的原因是 。如图甲,闭合开关前,滑动变阻器的滑片应该调到最 端;
(2)闭合开关S,将滑动变阻器的滑片P移到某处时,电压表的示数为3V、电流表的示数如图乙,读数为 A,则被测电阻R的阻值为 Ω;
(3)第2组同学用相同的器材连接电路并进行实验,根据所记录的实验数据绘制了U﹣I图像如图丙。第1组同学发现第2组同学绘制的U﹣I图像和自己绘制的U﹣I图像不同,你认为第2组同学在实验操作中出现的问题是 ;
(4)第3组同学在测量过程中发现电压表已损坏,他们通过思考,认为增加一个已知最大阻值为R0的滑动变阻器,按照图丁的实验电路,进行如下步骤实验,同样可以测出该未知阻值的电阻的阻值:
①闭合开关S,调节滑片位于最左端时,读出电流表的示数为I1;
②闭合开关S, ,读出电流表的示数为I2;
③未知电阻的阻值:Rx= 。(用I1、I2、R0表示)
12.(2022上·福建莆田·九年级校考期末)小阳利用一些实验器材做电学实验。
(1)做“测量电阻”实验,实验原理是 。按图甲连接实物时,开关必须处于 状态,滑片要移到 (选填“A”或“B”)端。当我们考虑电流表、电压表自身电阻值且能形成通路时,按图甲所示接法测出的电阻值比真实值要偏 (选填“大”或“小”);
(2)在探究“电流与电阻关系”实验时,小阳分别用10Ω、15Ω、20Ω的三个电阻按图甲所示进行实验,其中电源电压6V恒定,滑动变阻器规格为“30Ω1A”,得到如表实验数据。为提高结论的可靠性,他打算再选一个50Ω的定值电阻进行实验,结果收集不到需要的实验数据,原因是 。
电压U/V 3
电阻R/Ω 10 15 20
电流I/A 0.3 0.20 0.15
13.(2022上·福建福州·九年级统考期末)小叶和小奕要测定额定电压为3.8V的小灯泡正常发光时的电阻。小叶连接了如图甲所示的电路(电源电压6V保持不变,电路元件完好,接线柱接线牢固。滑动变阻器标有“50Ω 1A”字样,电压表两个量程分别为:0~3V、0~15V,电流表两个量程分别为:0~0.6A、0~3A):
(1)如图甲所示,小叶在未检查电路连接是否正确的情况下,闭合开关,调节滑动变阻器滑片,电压表的示数将 (选填“变化”或“不变”);
(2)检查电路,小奕发现导线“a”、“b”、“c”、“d”有一根连接错误,请在连接错误的导线上画“×”,并用笔画线代替导线将电路连接正确 ;
(3)排除故障后,闭合开关,当滑片P移到某处,电压表示数为2V时,要使小灯泡正常发光,应向将滑动变阻器滑片向 (选填“左”或“右”)移动;
(4)小叶继续实验,分别记下了多组对应的电压表和电流表的示数,并绘制了如图乙所示的U﹣I图像。由图像可知:小灯泡的电阻是变化的,小叶和小奕认真分析后得知小灯泡电阻变化的原因是 ;某次实验时电流表示数如图丙所示,电流表的示数为 A,此时小灯泡的电阻是 Ω;根据图像还可以知道小灯泡的额定功率是 W;
(5)小叶和小奕用定值电阻(阻值分别为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω)替换小灯泡,其它器材保持不变,继续探究电流与电阻的关系
①进行多次实验后,小叶绘制出I﹣R图像如图丁,根据图像信息可知,实验中电压表的示数恒定为U= V(我们将这个恒定不变的电压称为预设电压),根据图像,可得出结论: ;
②为了使得结论更具普遍性,两位同学继续使用50Ω的定值电阻进行该实验,结果发现无论怎么调节滑动变阻器,无法完成实验。通过尝试后,小奕提出可以将预设电压调整为 V,恰好可以将六个定值电阻全部用上顺利完成实验。进一步分析后,两位同学指出:为了保护各个元件(电流表和电压表的两个量程均可以使用),预设电压不能超过 V。
14.(2022上·福建龙岩·九年级统考期末)如图甲是用伏安法测一只阻值未知的定值电阻R,阻值的实物电路,电源电压恒为4.5V。
(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(所画的导线用实线且不能交叉);( )
(2)改正电路后,闭合开关,发现电压表示数接近4.5V,电流表示数接近0,其原因可能是 (填字母);
A.滑动变阻器断路
B.Rx断路
C.Rx短路
(3)故障排除后,移动滑片,当电压表示数为2.4V时,电流表示数如图乙所示,则待测电阻Rx= Ω;
(4)现有三组数据如下表所示,分析可知,实验中应选择最大阻值为 的滑动变阻器;
实验次数 电压U/V 电流I/A 电阻R/Ω
1 1.0 0.10
2 1.5 0.15
3 3.0 0.30
A.10Ω
B.20Ω
C.50Ω
(5)图丙是能巧测Rx阻值的实验电路,图中R为电阻箱。请在空白处填上适当内容。
①将开关接b,调节电阻箱和滑动变阻器滑片P至适当位置,记下电流表的示数I和电阻箱R的阻值R1;
②将开关接a,调节 ,保持 不变,记下 ;
③则Rx= (用已知量和测量量表示)。
15.(2022上·福建宁德·九年级统考期末)在探究“影响电阻大小的因素”的实验中,采用如图所示实验装置,其中a、b、c、d导体的材料、规格及实验记录如下表:
序号 材料 长度/m 横截面积/mm2 电流表读数/A
a 镍铬合金 1.0 0.2 0.5
b 镍铬合金 1.0 0.4 0.9
c 镍铬合金 0.5 0.2 1.0
d 锰铜合金 1.0 0.4 2.4
(1)实验中电流表的示数越小,对应的导体电阻越 ;
(2)选导体a、b比较是为了探究导体电阻的大小与 的关系;探究导体电阻的大小与材料的关系,应选用的两根导体是 (填写导体序号);
(3)若想进一步用“伏安法”测量导体a的电阻,除了如图所示的器材外,至少还需要在此电路接入一个 和滑动变阻器,连接好电路后,经多次测量,绘得导体a的U-I图像,如题图所示,则其电阻为 Ω;
(4)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,小明设计了如图所示的电路,同样可以测量未知电阻Rx的阻值:
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,用电压表测出电压为U;
③请写出未知电阻Rx阻值的表达式:Rx= (用U、U1和R0表示)。
16.(2022上·福建泉州·九年级统考期末)为测量一定值电阻的阻值,某实验小组选用的实验器材有:待测电阻Rx、两节干电池、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 ;
(2)小组设计了一个记录与处理数据的表格,请将表中①②处的内容填写完整。
实验次数 ① ② 电阻R/Ω
1
2
3
(3)某次测量时,电压表示数为2.5V,电流表指针位置如图乙所示,则电流表示数为 A,本次测得Rx的阻值为 Ω;
(4)实验后,小张同学设计了另外一种测电阻的方法,电路图如图丙所示。电源电压未知且恒定不变,Rx为待测电阻,定值电阻R0已知。实验步骤如下:
①保持开关S2断开,闭合开关S、S1,读出并记录电流表示数I1;
②断开开关S1,闭合开关S、S2,读出并记录电流表示数I2;
③待测电阻的阻值的表达式Rx= Ω(用R0、I1、I2表示)。
17.(2022上·黑龙江大庆·九年级统考期末)小聪同学用伏安法测电阻,实验电路图如图所示。
(1)该实验的原理是: ;
(2)小聪同学按图所示的实验电路图正确连接电路,进行实验,某次实验中电压表示数和电流表示数如图所示,被测电阻Rx = Ω;
(3)实验中,如果电压表突然损坏,小芳又设计了一种方案,也测出了Rx的阻值。电路如图所示,R0为阻值已知的定值电阻,电源电压未知且恒定不变。测量步骤如下:
①当只闭合开关 时,电流表读数为I1;
②当开关S1、S2都闭合时,电流表读数为I2;
③待测电阻Rx= 。(用已知和测出的物理量符号表示)
18.(2019上·福建三明·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P应置于 端(选填“左”或“右”).闭合开关后,发现电流表示数为零,电压表示数约为3V,电路中的故障可能是 .
(3)排除故障后进行实验.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)
19.(2021上·福建龙岩·九年级统考期末)图甲是小罗设计的测量待测电阻RX阻值的电路图(电源电压保持不变)。
测量步骤如下:
第1步:闭合开关S和 ,调节 (选填“RX”或“R0”),使电压表的示数为2V,断开全部开关;
第2步:闭合开关S和 ,调节 (选填“RX”或“R0”),使电压表的示数仍为2V,此时电阻箱R0接入电路中的阻值如图乙所示,则待测电阻Rx的大小为 Ω。
20.(2021上·福建莆田·九年级统考期末)实验小阻的同学测量未知电阻Rx的阻值,实验中所用的电源电压恒定。
(1)设计实验电路如图甲所示,请用笔画线代替导线将如图乙所示的实物电路连接完整 。连接电路的过程中开关必须 ;
(2)电路连接正确,实验时应先将滑动变阻器的滑片P移至最 (选填“左”或“右”)端;
(3)闭合开关S,将滑动变阻器滑片P滑至某一位置后,电压表的示数为2.4V。电流表的示数I如图丙所示,则I= A:待测电阻Rx Ω;
(4)同学们利用阻值为R0的定值电阻代替电流表设计了如图丁所示的电路图。实验方案如下,请你补充完整。
①闭合开关S1,将开关S2掷于“1”时,调节滑动变阻器的滑片P到适当位置,记下此时电压表的示数为U1;
②保持滑动变阻器的滑片P的位置不动,将开关S2掷于“2”时,记下此时电压表示数为U2;
③未知电阻Rx的阻值的表达式:Rx= (用U1、U2、R0表示)。
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试卷第1页,共3页
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参考答案:
1.A
【详解】A.滑动变阻器滑片移动时,电压表只能测出电路两端的总电压,无法求出两电阻串联时的各自电压,无法求出待测电阻,故A符合题意;
B.由电路图可知,先把滑片移到最左端,滑动变阻器阻值全部接入电路,滑动变阻器与待测电阻串联,测出电路电流I,则电源电压为
U=I(R0+Rx)
把滑动变阻器滑片移到最右端,只有Rx接入电路,由电流表测出电路电流I',则电源电压为
U=I'Rx
可以求出未知电阻的阻值为
故B不符合题意;
C.由电路图可知,开关S、S1闭合时,电路为Rx的简单电路,电压表测电源两端的电压U;当开关S闭合、S1断开时,R0与Rx串联,电压表测Rx两端的电压Ux,串联电路中各处的电流相等,所以
可以求出未知电阻的阻值为
故C不符合题意;
D.两电阻并联,断开开关S1时,电流表测量R0的电流I1,电源电压为
U=I1R0
闭合开关S1时,电流表测量干路电流I,通过Rx的电流为
Ix=I﹣I1
可以求出未知电阻的阻值为
故D不符合题意。
故选A。
2.B
【详解】电流表和电压表位置互换后,电压表并联在电源两端,测量电源电压,电压表示数近似等于电源电压,电源电压较小,电压表不会被烧坏,由于电压表电阻很大,因此干路电流就很小,通过电流表的电流几乎为零,电流表不会被烧坏;故B符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
3. 电阻R断路 0.3 8 闭合开关S和S1
【详解】(1)[1]图甲中,由电源正负极可以确定电路中电流的方向,则可以发现图甲中电压表的正负接线柱接反了,故改正后的实物图如下:
(2)[2]闭合开关S,发现电压表的示数较大,说明电压表可能串联接入了电路,即电阻R可能断路;电压表串联接入电路,由于电压表的内阻很大,所以电路电流极小,电流表无示数,故电路的故障可能是电阻R断路。
(3)[3][4]由图乙可知,电流表选择的量程是0~0.6A,分度值是0.02A,所以图中电流表的示数为0.3A。由图甲可知,滑动变阻器和电阻R串联,电压表测量电阻R两端的电压,电压表的示数为2.4V,由可知, 电阻R的阻值
(4)[5][6]由图丙可知,闭合开关S、断开开关S1,定值电阻R0和未知电阻Rx串联,电压表测量未知电阻Rx两端的电压U1;闭合开关S和S1,定值电阻R0短路,电压表测量电源电压U; R0和Rx串联时,由串联电路电压规律可知,定值电阻R0两端的电压
则未知电阻Rx的阻值
4. C 1.8 B 2.5 8.3 0.2 1.6 8
【详解】(1)[1]连接电路后,闭合开关,小灯泡不亮,电流表、电压表都有示数,电路为通路,电路的电流较小,电路的电阻较大,无论怎样移动滑动变阻器的滑片,灯泡都不发光,两电表示数均无变化,则变阻器不能起到变阻的作用,产生这一现象的原因是将变阻器下面两个接线柱连入了电路中。
故选C。
(2)[2]电压表测小灯泡两端电压,图2中电压表选用小量程,分度值为0.1V,示数为1.8V,即小灯泡两端电压为1.8V。
[3][4]小于灯泡的额定电压2.5V,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,故滑片应向B端移动,直到电压表示数为灯泡的额定电压2.5V。
(3)[5]根据图3所示的小灯泡电流随电压变化的关系图像知,灯在额定电压2.5V时的电流为0.3A,此时灯泡的电阻
(4)①[6]只闭合S0、S1,小灯泡与未知电阻Rx串联,电压表测小灯泡两端的电压,移动滑片,使电压表示数为1V,由图3可知灯泡的电流为0.2A,由串联电路的电流特点可知,此时通过Rx的电流
Ix=IL=0.2A
②[7]保持滑片位置不变,只闭合S0、S2,小灯泡与未知电阻Rx串联,电压表测小灯泡和未知电阻Rx两端的总电压,电压表示数为2.6V,由串联电路的电压特点可知,此时Rx两端的电压
Ux=U-UL=2.6V-1V=1.6V
③[8]因电路的连接关系没有改变,各电阻的大小不变,通过未知电阻Rx的电流也不变,由欧姆定律可知Rx的阻值
5. 右 电阻断路 0.26 5 左 再闭合S1
【详解】(1)[1]变阻器按一上一下接入电路中与电阻串联,如下图所示
(2)[2]为保护电路,闭合开关前,滑动变阻器的滑片P应该置于阻值最大处的右端;
[3]闭合开关后,电流表示数为0;说明电路可能断路,电压表示数接近电源电压,则电路中的故障可能是电阻断路。
(3)[4][5]当电压表的示数为1.3V时,电流表的示数如图乙,电流表选用小量程,分度值为0.02A,其示数为0.26A,由欧姆定律可得,待测电阻的阻值为
[6]若要将电压表的示数调到2.0V,即增大电阻两端的电压,根据串联电路电压的规律,应减小变阻器的电压,由串联分压原理可知,应减小变阻器连入电路中的电阻大小,故滑片向左移动。
(4)[7][8]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再闭合S1,用电压表测出电源的电压U;
③在①中,两电阻串联,侧得电阻Rx两端的电压为U1;在②中,定值电阻R0短路,电路为电阻Rx的简单电路,电源电压为U,根据串联电路电压规律,两电阻串联时,定值电阻R0的电压为
由欧姆定律可得,电路中的电流为
则待测电阻的表达式
6. 1.8 B 10 S2 6
【详解】(1)[1][2]闭合开关,移动滑片到某一位置,电压表的示数如图乙所示,电压表选用小量程,分度值0.1V,其示数为1.8V,小于灯泡额定电压2.5V,要使灯泡正常发光,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,故应将图甲中滑动变阻器的滑片向B端移动。
(2)[3]由图丙可知,当灯泡两端电压为2.5V时,通过灯泡的额定电流为0.25A,则灯泡正常发光时电阻为
(3)[4][5]实验步骤:
①只闭合S0、S1,移动滑片,使电压表示数为1.5V;
②保持滑动变阻器阻值不变,只闭合S2,电压表示数为2.7V;
③在步骤①中,灯与待测电阻串联后再和滑动变阻器串联,电压表测灯泡两端的电压;移动滑片,使电压表示数为1.5V,由图丙可知灯泡的电流为0.2A;
在步骤②中,灯与待测电阻串联后再和滑动变阻器仍串联,电压表测L与待测电阻两端的电压,因此电路的连接关系没有改变,各电阻的大小和电压不变,根据串联电路电压的规律,待测电阻的电压为
Ux=2.7V-1.5V=1.2V
因两次操作中电路的电流保持不变,由串联电路电流的规律,根据欧姆定律可知,Rx的阻值为
7. 零刻度线 10 0.625 增大 电压增大时,灯丝温度升高,灯丝电阻随温度升高而增大 电压表并联在滑动变阻器的两端
【详解】(1)[1]连接电路前,发现电流表指针如图乙所示,即电流表指针没有在零刻线处,所以接下来应将电流表指针调至零刻度线处;
(2)[2]在该实验中,电压表测量灯泡两端电压;要求滑动变阻器滑片P向右端移动时,电压表示数变小,则滑动变阻器两端的电压变大,由串联分压的规律可知滑动变阻器接入电路的电阻应变大,即滑片P向右端滑动时,滑动变阻器接入电路的阻值变大,所以应将滑动变阻器的左下接线柱连入电路,如下图所示:
(3)①[3][4]由图丙中图线A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,则小灯泡正常工作时的电阻为
小灯泡的额定功率为
PL=ULIL=2.5V×0.25A=0.625W
②[5][6]由图丙中图线A可知,当灯泡两端电压增大,通过灯泡的电流也增大,根据P=UI可知,灯泡的功率变大,温度升高,灯丝电阻随温度的升高而增大,故小灯泡灯丝电阻随电压的增大而增大。
(4)[7]当电流变大时,根据,灯两端的电压应变大,由串联电路电压的规律,滑动变阻器两端的电压变小,根据丙图中的B图象可知,随着电流的增大,电压减小,说明其原因是电压表并联在滑动变阻器两端。
8. 断开 阻值最大处 0.2 10 取平均值,减小误差 偏小
【详解】(1)[1][2]连接电路时,开关应该处于断开状态,闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片移至阻值最大处的最右端。
(2)[3][4]正确连接电路闭合开关后,电压表示数为2V时,电流表接线及示数如图乙所示,电流表选用小量程,分度值为0.02A,电流为0.2A,由欧姆定律得Rx的阻值为
(3)[5]只测量一次数据便结束实验的做法不对,应进行多次实验,这样做的目的是:取平均值,减小误差。
(4)[6]实验结束后,小组同学对测量结果进行误差分析,考虑到电压表中也有电流通过,导致电流表测得电流是通过电压表和小灯泡的电流之和,大于通过小灯泡的电流,根知该电路所测Rx的电阻与真实值相比偏小。
(5)[7]丙图中:
①闭合开关S,调节滑片位于最左端时,读出电流表的示数为I1;
②闭合开关S,调节滑片位于最右端时,读出电流表的示数为I2;
③在步骤①中,当滑片在最左端时,此时电路中只有Rx工作,则有电源电压U=I1Rx;
在步骤②中,当滑片在最右端时,滑动变阻器的阻值最大为R,此时R与Rx串联工作,则电源电压
由于电源电压不变,即
解得
丁图:
①闭合开关S,调节滑片位于最左端时,读出电流表的示数为I1;
②闭合开关S,调节滑片位于最右端时,读出电流表的示数为I2;
③在步骤①中,当滑片在最左端时,滑动变阻器的最大阻值和待测电阻并联接入电路,电流表测干路电流,在步骤②中,当滑片在最右端时,滑动变阻器的阻值最大为R,此时电路为滑动变阻器的简单电路,电流表测通过滑动变阻器的电流,根据欧姆定律可知电源电压U=I2R,根据并联电路电流规律可知通过待测电阻的电流
并联电路各支路两端电压相等,根据欧姆定律可得待测电阻的阻值
9. 滑动变阻器接了下面的两个接线柱 变大 0.5 1 5 只能测一组数据 在电路中串联一个滑动变阻器
【详解】(1)[1]电源电压保持3V不变,Rx的阻值大约为5Ω,则电路中最大电流约为
滑动变阻器上下各选一个接线柱与Rx串联在电路中,由图甲可知,故滑动变阻器选用左下接线柱,如图所示:
(2)[2]闭合开关,发现电流表和电压表都有较小的示数,说明电路中电阻较大,电流表和电压表的示数都不变,可能是滑动变阻器接了下面的两个接线柱,使得移动滑片时接入电路的电阻不变,从而电流表和电压表的示数都不变。
(3)[3]当滑动变阻器的滑片P向左移动时,滑动变阻器连入电路的电阻变小,滑动变阻器两端的电压减小,根据串联电路电压特点可知,电压表的示数变大。
(4)[4]由(1)可知,电流表选用小量程,分度值为0.02A,电流表示数如图丙,其示数为0.5A。
[5]由表格可知,当电压表示数为0.5V时,根据串联电路电压规律
则滑动变阻器接入电路在阻值为
而滑动变阻器的最大阻值为20Ω,故第1组数据不是本实验中测得的。
(5)[6]由表中数据可知,定值电阻Rx的阻值为
(6)[7]由图丁可知,该实验电路只能测一组数据,为了减小误差,故应在电路中串联一个滑动变阻器,通过调节滑动变阻器改变电阻两端电压,进行多次测量。
10. 电流表正负接线柱接反了 电流表示数等于0.3A 位置不变(不动、相同) 1.2 6 10
【详解】(1)[1]连接电路后试触,电流表的指针向左反偏,是因为电流表正负接线柱接反了。
(2)[2]断开S2、闭合S1,灯泡L、R0、R串联,小灯泡的额定电流为0.3A,所以要使灯泡正常发光,要调节滑动变阻器滑片P直至电流表示数为0.3A。
(3)[3]由于已经使小灯泡正常发光,为了测量小灯泡正常发光时的电阻,还需要测出此状态下小灯泡两端电压,所以滑片P位置不动。
(4)[4][5]根据电流表的接线可知,电流表是0~3A的大量程,故可得电流表的读数为I2=1.2A,由于S1、S2都闭合,则可知小灯泡被短路,又滑动变阻滑片P移到左端,故R接入电路的电阻为0,此时电路中只有R0接入电路中,所以电源电压为
(5)[6]第(3)问中,滑片P不动,闭合S1、S2,R0、R串联,R0两端电压电压为
R两端电压为
此时R接入电路的电阻为
第(2)问中电流为I=0.3A,R0两端电压为
R两端电压为
故小灯泡L两端的电压为
由于此时小灯泡正常发光,故小灯泡正常发光电阻为
11. 连接电路时开关没有断开 右 0.3 10 将电压表并联在滑动变阻器两端了 调节滑片位于最右端时
【详解】(1)[1]连接好电路的最后一根导线时,电流表指针立即发生偏转,即通路,说明连接电路时开关没有断开。
[2]为了保护电路,使电路中电流最小。闭合开关前,滑动变阻器的滑片应该调到阻值最大处,即最右端。
(2)[3][4]闭合开关S,将滑动变阻器的滑片P移到某处时,电压表的示数为3V、电流表的示数如图乙,电流表选用小量程,分度值0.02A,其示数为0.3A,则被测电阻R的阻值为
(3)[5]由图可知,待测电阻与滑动变阻器串联,当滑动变阻器连入电路的电阻变小时,由欧姆定律可知电路的电流变大,根据U=IR,待测电阻两端的电压变大,由串联联电路电压的规律可知滑动变阻器的电压变小,而图丙所示的U﹣I图像中电流增大时电压减小,这说明第2组同学在实验操作中出现的问题是将电压表并联在滑动变阻器两端了。
(4)②[6]闭合开关S,调节滑片位于最右端时,读出电流表的示数为I2。
③[7]在步骤①中,当滑片在最左端时,此时电路中只有Rx工作,则有电源电压
在步骤②中,当滑片在最右端时,滑动变阻器的阻值最大为R0,此时R0与Rx串联,则电源电压
由于电源电压不变,即
解得
12. R= 断开 A 小 滑动变阻器最大阻值过小
【详解】(1)[1][2]伏安法测量电阻,是通过电压表、电流表分别测量电阻的电压、电流,通过
计算电阻的阻值,即实验原理是
[2][3]为保护电路,连接电路时开关必须断开,且将滑动变阻器的滑片移到阻值最大处的A端。
[4]如图甲所示,当我们考虑电流表、电压表自身电阻值且能形成通路时,电流表的示数表示通过R和电压表的电流之和,根据
可知,当R两端电压一定时,所测电流偏大,则测量结果与真实值相比要偏小。
(2)[5]探究“电流与电阻关系”时,需控制电阻两端的电压不变,根据表格数据和欧姆定律可知,定值电阻R两端电压保持不变为
当
时,滑动变阻器两端的电压为
通过电路的电流为
串联电路各处电流相等,此时滑动变阻器接入电路的阻值为
可见,由于滑动变阻器的最大阻值过小不能完成实验。
13. 不变 左 灯泡电阻随温度升高而增大 0.18 10 1.064 2.5 在电压一定时,通过导体的电流和导体的电阻成反比 3 5
【详解】(1)[1]由图可知电压表并联在灯泡和滑动变阻器两端,测灯泡和滑动变阻器的总电压,所以调节滑动变阻器滑片,电压表的示数将不变。
(2)[2]电压表应并联在灯泡的两端,如图所示
(3)[3]闭合开关,当滑片P移到某处,电压表示数为2V,灯泡的额定电压为3.8V,要使小灯泡正常发光,根据串联分压原理可知应减小滑动变阻器接入电路的电阻,所以应向将滑动变阻器滑片向左移动。
(4)[4]小灯泡电阻变化的原因是灯泡电阻随温度升高而增大。
[5]由图丙可知电流表接入电路的量程为0~0.6A,分度值为0.02A,示数为0.18A。
[6]由乙图可知此时灯泡两端的电压为1.8V,根据欧姆定律可得,此时灯泡的电阻
[7]由乙图可知灯泡两端为额定电压3.8V时,通过灯泡的电流为0.28A,灯泡的额定功率是
(5)①[8]探究电流与电阻的关系需控制电阻两端的电压不变,根据结合丁图数据可知,当电阻为25Ω时,通过电阻的电流为0.1A,所以两端电阻的电压为2.5V。
[9]图像为反比函数图像,根据图像,可得出结论:电压一定时,通过导体的电流和导体的电阻成反比。
②[10]使用50Ω的定值进行该实验,若定值电阻的电压为2.5V不变,根据串联电路电压规律可知滑动变阻器的电压为
根据串联电路分压原理可知
即
解得
实验器材中的滑动变阻器标有“50Ω 1A”字样,所得结果大于实验器材中滑动变阻器的最大阻值,无法完成实验。为了完成实验,可将预设电压调整为,此时滑动变阻器电压为6V﹣,同理可得
解得
[11]为了保护各个元件(电流表和电压表的两个量程均可以使用),根据滑动变阻器的规格可知,电路中的电流最大为1A,此时总电阻最小,故此时定值电阻的阻值为5Ω,则预设电压不能超过
14. B 10 C 电阻箱 滑动变阻器滑片P位置 电流表的示数仍为I和电阻箱R的阻值R2 R2-R1
【详解】(1)[1]根据实验要求可知,要测量定值电阻的阻值大小,应利用电流表和定值电阻串联测量通过定值电阻的电流、电压表和定值电阻并联测量它两端的电压,同时,使电流从两表的正接柱流入、负接线柱流出;为了减小测量的误差,要利用滑动变阻器与定值电阻串联,改变定值电阻两端的电压和电路中的电流,进行多次测量,求平均值,据此改正电路如下图所示
(2)[2]由上图可知,闭合开关,定值电阻与滑动变阻器串联,电流表测量电路中的电流,电压表测量定值电阻两端的电压。电流表示数接近0,说明电路中某处断路;电压表有示数,说明电压表的两接线柱与电源两极能连通,则电路的故障可能是Rx断路,此时电压表与滑动变阻器串联,由于电压表的内阻很大,由串联电路的分压规律可知,电压表两端的电压很大,接近电源电压4.5V,故AC不符合题意,B符合题意。
故选B。
(3)[3]由图乙可知,电流表选择的量程是0~0.6A,分度值为0.02A,则电流表的示数为0.24A,此时Rx的阻值为
(4)[4]在第1次实验中,电路中的电流最小,滑动变阻器接入电路的阻值最大,根据串联电路的电压规律可知,滑动变阻器两端的电压为
此时滑动变阻器接入电路的阻值为
即滑动变阻器的最大阻值至少为35Ω,故AB不符合题意,C符合题意。
故选C。
(5)由电路图可知,当开关接b时,三个电阻串联,调节电阻箱和滑动变阻器滑片P至适当位置,记下电流表的示数I和电阻箱R的阻值R1。
[5][6][7]当开关接a时,电阻箱和滑动变阻器串联,保持滑动变阻器滑片P位置不变,调节电阻箱,使电流表示数仍为I,记下电阻箱R的阻值为R2。
[8]根据欧姆定律可知,电源电压一定,两次电路中的电流相等,则两次电路中的总电阻相等,则Rx的阻值的大小为
Rx=R2-R1
15. 大 横截面积 b、d 电压表 1.25
【详解】(1)[1]电阻表示导体对电流的阻碍作用。实验中通过电流表的示数反映电阻大小,电流表示数越小,说明导体的电阻越大。
(2)[2]由题中表格数据可知,导体a、b的材料相同,长度相同,横截面积不同,所以选导体a、b比较是为了探究导体电阻的大小与横截面积的关系。
[3]探究导体电阻的大小与材料的关系,需要控制横截面积、长度相同,改变材料,故应选用的两根导体是b、d。
(3)[4]“伏安法”测电阻的原理是,要测量导体a的电阻,需要用电压表测量电压,用电流表测量电流,所以缺少电压表。
[5]由题中导体a的U-I图像可知,当电压为1.25V时,电流为1.0A,导体a的电阻阻值为
(4)[6]由电路图可知,闭合开关S、断开开关S1,此时电压表测Rx两端的电压U1;闭合开关S、S1,此时R0被短路,电路为只有Rx的简单电路,用电压表测出Rx两端的电压为U,则电源电压也为U;根据串联电路电压特点可知,闭合开关S、断开开关S1,R0两端的电压为
U0=U-U1
根据串联电路的电流特点和欧姆定律可知,此时电路的电流为
未知电阻Rx阻值为
16. 电压U/V 电流I/A 0.5 5
【详解】(1)[1]由图甲可知,电源由两节干电池组成,一节干电池的电压是1.5V,所以电源电压是3V,电压表的量程选择0~3V,电压表和电阻并联,如图所示:
(2)[2][3]实验中需要测量电阻两端的电压和通过电阻的电流,所以表中①②处的内容应该为电压U/V和电流I/A。
(3)[4][5]由图乙可知,电流表的量程为0~0.6A,分度值为0.02A,示数为0.5A,待测电阻为
(4)[6]在①中,两电阻并联,电流表测R0的电流,由欧姆定律得到电源电压为
U=I1R0
在②中,电路连接关系没有改变,电流表测干路电流,因通过待测电阻的电流不变,由并联电路电流的规律,通过待测电阻的电流为
Ix=I2-I1
待测电阻阻值的表达式为
17. 5 S1
【详解】(1)[1]实验中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,实验原理为。
(2)[2]如图所示,电压表的量程为0~3V,分度值为0.1V,电压表示数为2.0V,电流表的量程为0~0.6A,分度值为0.02A,电流表示数为0.4A,根据欧姆定律可得被测电阻Rx的阻值为
(3)①[3]当只闭合开关S1时,电流表读数I1为通过电阻R0和Rx的电流,此时电源电压为
U=I1(R0+Rx)
③[4]当开关S1、S2都闭合时,电阻Rx短路,电流表读数I2为通过电阻R0的电流,此时电源电压为
U=I2R0
由于电源电压恒定不变可得
I1(R0+Rx)=I2R0
待测电阻
18. 右 电阻断路 0.26 5 左 再闭合S1 R0
【分析】若电流表示数为0,说明电路可能断路;电压表示数接近电源电压,说明电压表与电源连通,则与电压表并联的支路以外的电路是完好的,则与电压表并联的支路断路了;根据电流选用小量程确定分度值读数,由欧姆定律求出待测电阻;2.0V大于1.3V,根据串联电路电压的规律及分压原理确滑片移动的方向;通过开关的转换分别使电压表测Rx两端的电压为和电源电压,根据串联电路的规律及欧姆定律得出待测电阻的表达式.
【详解】(1)变阻器按一上一下接入电路中与电阻串联,如图所示:
(2)为保护电路,闭合开关前,滑动变阻器的滑片P应置于阻值最大处的右端;闭合开关后,电流表示数为0,说明电路可能断路;电压表示数接近电源电压,说明电压表与电源连通,则电路中的故障可能是电阻断路;
(3)当电压表的示数为1.3V时,电流表的示数如图乙,电流选用小量程,分度值为0.02A,其示数为0.26A,由欧姆定律可得,待测电阻的阻值:Rx===5Ω;若要将电压表的示数调到2.0V,即增大电阻两端的电压,根据串联电路电压的规律,应减小变阻器的电压,由串联分压原理可知,应减小变阻器连入电路中的电阻大小,故滑片向左移动;
(4)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再闭合S1,用电压表测出电源的电压U;③在①中,两电阻串联,测得电阻Rx两端的电压为U1;在②中,定值电阻R0短路,电路为电阻Rx的简单电路,电源电压为U,根据串联电路电压规律,两电阻串联时,定值电阻R0的电压为:U0=U﹣U1,由欧姆定律可得,电路中的电流为: I=I0==,则待测电阻的表达式: Rx===R0.
19. S1 R S2 R0 50
【详解】[1][2][3][4][5]本题是利用了等效替代法,用电阻箱所调节的电阻来代替所要测量的待测电阻RX,最终使电路中的电流电压电阻都保持一致,因而电阻箱的阻值就可以代替待测电阻的阻值。因而第1步:闭合开关S和S1,调节滑动变阻器R,使电压表的示数为2V,断开全部开关;第2步:闭合开关S和S2,滑动变阻器滑片不动,调节R0,使电压表的示数也保持为2V,此时电阻箱接入电路中的阻值即为待测电阻的阻值,即
20. 断开 右 0.24 10
【详解】(1)[1][2]滑动变阻器需要串联接入电路中,且一上一下,由甲图可知滑动变阻器接入电路的是左端部分,所以滑动变阻器选择左下接线柱接入电路,故如图所示:
为了保护电路,连接电路时应断开开关。
(2)[3]闭合开关前,滑动变阻器的滑片应移到阻值最大处,即最右端。
(3)[4][5]由图丙可知电流表接入电路的量程为0~0.6A,分度值为0.02A,示数为0.24A,由欧姆定律可得电阻的阻值为
(4)[6]①闭合开关S1,将开关S2掷于“1”时,三个电阻串联,电压表测量电阻R0两端电压,调节滑动变阻器的滑片到适当位置,记下此时电压表的示数为U1;
②保持滑片位置不变,将开关S2掷于“2”时,此时电压表测量电阻R0与Rx的两端电压之和,记下此时电压表的示数为U2;
③由于电路电流保持不变,由欧姆定律可得即
则待测电阻Rx阻值的表达式为
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