专题二 创新方案测电阻（含答案）2024-2025学年物理沪科版九年级全一册

专题二 创新方案测电阻
　　伏安法测电阻是一种常用的方法,其原理是欧姆定律,需要电压表和电流表。但通过创新设计,可以设计出一些测电阻的新方案。
(一)安阻法
安阻法是用一个已知电阻和电流表串联代替电压表、用电流表间接测电阻的方法。满足下面任何一个条件即可:(1)实验器材为电流表和已知阻值的电阻;(2)实验器材为电流表和已知最大阻值的滑动变阻器。
解题的具体步骤:(1)分析电路结构;(2)明确电流表测量对象;(3)推导出未知电阻Rx的两端电压和通过的电流,利用公式Rx=求解。
例1　用如图所示的电路测量电阻Rx的阻值,其中电源电压恒定,定值电阻R0的阻值已知,S为单刀双掷开关。
(1)写出实验的主要步骤(指出物理量的名称并用相应的符号表示):
A.　　　　;
B.　　　　。
(2)Rx的表达式为Rx=　　　　(用所测量的物理量及相应的符号表示)。
拓展:
1.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0~0.6 A的相同电流表 A1、A2、一个已知阻值的定值电阻R0=9 Ω、开关、导线若干。兴趣小组的同学们开动脑筋,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甲,请根据电路图把未完成的实物图(图乙)连接线补充完整。
(2)连接好电路,闭合开关之前,滑动变阻器的滑片应滑到　　　　(选填“a”或“b”)端。
(3)调节滑动变阻器,使两个电流表有一个恰当的读数,如图丙,两表A1、A2的读数分别为I1=　　
　　A,I2=　　　　A。
(4)根据两电流表读数可得出被测电阻Rx=　　　　Ω。
(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。
(6)有同学认为,改用图丁电路图也可以测出Rx的值,你认为是否可行 　　　　。
(二)伏阻法
伏阻法是用一个已知电阻和电压表并联代替电流表、用电压表间接测电阻的方法。满足下面任何一个条件即可:(1)实验器材为电压表和已知阻值的电阻;(2)实验器材为电压表和已知最大阻值的滑动变阻器。
解题的具体步骤:(1)分析电路结构;(2)明确电压表测量对象;(3)推导出未知电阻Rx两端的电压和通过的电流,利用公式Rx=求解。
例2　丽丽为了较精确地测出待测电阻Rx的阻值,根据老师提供的下列实验器材,设计了如图甲所示的实物连接电路,老师提供的实验器材:
A.待测定值电阻Rx:阻值在45~50 Ω之间;
B.定值电阻R0:阻值30 Ω;
C.电压表 V:测量范围0~3 V;
D.滑动变阻器:规格为“20 Ω　2 A”;
E.滑动变阻器:规格为“100 Ω　1.5 A”;
F.电源:电源电压恒为4.5 V;
G.开关及导线若干。
(1)丽丽实验的主要操作步骤和记录的数据如下:
①断开开关S2、闭合开关S1,由　　　　(选填“A至B”或“B至A”)移动滑动变阻器的滑片P至某一位置,电压表的示数如图乙所示。读出电压表的示数为　　　　V。
②保持滑动变阻器的滑片P的位置不变,断开开关S1、闭合开关S2,读出电压表的示数为1.5 V。则在丽丽设计的电路中,滑动变阻器应选　　　　(选填序号)。
(2)根据丽丽测量的数据可以得到待测电阻的阻值Rx=　　　　Ω。
拓展:
2.小飞要测量标有“2.5 V”字样小灯泡的电阻,选取电压是6 V的电源。
(1)用笔画线代替导线,将图甲的实物图连接完整。(要求滑动变阻器的滑片向右滑动时,小灯泡变亮,导线不允许交叉)
(2)此实验的原理是　　　　。闭合开关前,滑动变阻器的滑片应移到最　　　　(选填“左”或“右”)端。
(3)图乙中,小灯泡的U-I图像不是一条直线,原因是小灯泡的电阻随　　　　的变化而变化。
(4)小飞又取来阻值是600 Ω的定值电阻R0、一个开关和阻值约5 Ω的未知电阻Rx,用如图丙所示的电路来测量Rx的阻值,小飞的实验方案如下:
A.闭合S1,断开S2,读出电压表的示数是U1;
B.闭合S1和S2,读出电压表的示数是U2;则电阻Rx=　　　　(U1、U2和R0表示);小飞的实验方案　　　　(选填“能”或“不能”)准确测得电阻Rx的阻值,理由是　　　　。
(三)等效法
当电阻箱两端的电压、通过的电流与待测电阻两端的电压、通过的电流相等时,电阻箱的电阻就等于待测电阻的阻值。
解题的具体步骤:(1)分析电路结构;(2)明确电压表(或电流表)测量对象;(3)推导出待测电阻Rx的阻值与电阻箱的阻值R相等。
例3　在测量未知电阻Rx(阻值约为150 Ω)的实验中,提供的实验器材有:电源(电压为3 V)、滑动变阻器R(0~50 Ω)、电阻箱R0(0~9999 Ω)、电流表(0~0.6 A)、电压表(0~3 V)、开关及导线若干。
(1)小虎同学设计了图甲所示的电路,他　　　　(选填“能”或“不能”)较准确地测出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。根据图乙所示的电路正确连接电路后,小明先将开关S拨至“　　　　”,调节变阻器的滑片至某一位置,此时电压表的示数为U1;再将开关S拨至“　　　　”,当电阻箱的阻值调至R0=152 Ω时,电压表示数恰为U1,则待测电阻的阻值Rx=　　　　Ω。
拓展:
3.小明探究铅笔芯的电阻大小与长度的关系时,找来一支铅笔芯,测量其长度,并用两枚金属回形针夹住其两端进行实验。
(1)图甲是测铅笔芯电阻的电路,请用笔画线代替导线将其连接完整。
①闭合开关,发现两电表均无示数,为排查故障,他将电压表改接在变阻器两端,发现电压表有示数,则电路故障可能是　　　　。
②排除故障,移动滑片,电流表示数为0.14 A时,电压表示数如图乙,为　　　　V,测出的电阻为　　　　Ω。
(2)移动回形针,改变并测量铅笔芯接入电路的长度,实验时发现电流表损坏,他又设计了图丙电路测量电阻。
①正确连好电路,闭合开关S,将开关S1先拨至b,移动滑动变阻器滑片P,使电压表示数为U。
②再将S1拨至a,调节电阻箱旋钮至图丁位置,观察到电压表示数略大于U,他把“×1”档的旋钮又旋了一格,发现电压表示数略小于U,此时他　　　　(选填“应”或“不应”)再调节滑动变阻器,以使电压表的示数恰好为U。
③推断铅笔芯接入电路的阻值为　　　　(填写范围)。
(3)小明由上述两次实验,得出铅笔芯电阻与长度的关系。请评价他在探究过程中的不足之处:　　　　。
【参考答案】
(一)安阻法
例1
(1)A.开关S接a时,记录电流表的示数I0
B.开关S接b时,记录电流表的示数Ix
(2)
拓展:
1.(1)如图所示:
(2)b
(3)0.32　0.48
(4)4.5
(5)0.4
(6)可行
(二)伏阻法
例2
(1)①B至A　2
②E
(2)48
拓展:
2.(1)如图所示:
(2)R=　左
(3)温度
(4)　不能　U1的读数小于电压表的分度值,所以测得Rx的阻值误差较大
(三)等效法
例3
(1)不能　电路中的电流太小,电流读数不准确
(2)1　2　152
拓展:
3.(1)如图所示:
①变阻器断路
②2.8　20
(3)②不应
③14 Ω(3)第一次只测了一组数据,具有偶然性,误差大; 第二次不能测出铅笔芯具体的阻值,只能是一个范围值