【精准把脉·聚焦中考】2025年中考科学专项冲刺限时精练 精炼22 测电阻的方法(含解析)

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名称 【精准把脉·聚焦中考】2025年中考科学专项冲刺限时精练 精炼22 测电阻的方法(含解析)
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科目 科学
更新时间 2025-04-11 11:07:20

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【精准把脉·聚焦中考】2025年中考科学专项冲刺限时精练
精练22 测电阻的方法
01 伏安法测电阻
1、伏安法测电阻
(1)实验目的:用电流表和电压表测未知电阻的阻值。
(2)实验原理:。
对于一个未知电阻,用电压表测其两端电压U,用电流表测出通过未知电阻的电流I,应用欧姆定律,就可以求出其电阻值。这种测量方法称为“伏安法”。
(3)实验器材:电源、开关、电流表、电压表、滑动变阻器、待测电阻和导线。
(4)设计实验:实验电路图和实物图如图甲、乙所示,其中滑动变阻器用来改变待测电阻两端电压和通过待测电阻的电流,多次测量电压和电流,求出每次的电阻值,最后求平均值。
(5)实验步骤
①按图甲所示电路图连接图乙中的实物电路;
②检查所连接的电路,确定无误后,将滑动变阻器的滑片调至阻值最大处,以保护电路;
③利用试触法电流表和电压表的量程;
④闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,改变待测电阻两端的电压,并记下相应的电流值和电压值,填入实验表格中;
⑤断开开关,整理器材。
(6)实验数据处理:将每次测量的数据代入公式,分别求出每次的电阻值,最后计算其平均值。如下表所示:
实验序号 电压/V 电流/A 电阻/Ω 电阻的平均值/Ω
1 1.5 0.10 15.0 15.2
2 2.1 0.14 15.0
3 2.8 0.18 15.6
2、实验注意事项
(1)在连接电路的过程中,接线应有序进行,按照电路图从电源正极出发,把干路上的各元件串联起来,然后把电压表并联在待测电阻的两端;
(2)连接实物图时,要将开关断开;
(3)实验前,要将滑动变阻器的滑片移至 ,以保证电路安全,防止开关突然闭合时,产生瞬间电流过大而损坏电源或电表;
(4)可采用 法确定电表的路程;
(5)电表的正、负接线柱不能接反;
(6)滑动变阻器应采用“ ”的连接方式;
(7)进行多次测量并计算电阻的平均值,可以减小误差。
3、器材选择原则
(1)滑动变阻器:所选滑动变阻器的最大阻值应接近待测电阻的阻值;
(2)电流表、电压表量程:在不超过量程的前提下,选用小量程测得的值要比选用大量程测得值准确,这是因为小量程的分度值小,准确的高。因此测量时,能用小量程就不要大量程。
4、滑动变阻器在实验中的作用
(1) ;
(2) 。
02 其他方法测电阻
用伏安法测电阻时,需要同时使用电压表和电流表,如果只有电流表或电压表,则可借助已知电阻的定值电阻、滑动变阻器,巧妙利用串、并联电路的电流、电压规律测出未知电阻的阻值。
▲①伏阻法(只用电压表和已知阻值的电阻测量未知电阻)
设计思路 实验电路图 需要测量的物理量及RX的表达式
利用串联电路中电流处处相同求电阻值 (1)闭合开关S,分别测出R1、R2两端电压U1、U2; (2)。
利用串联电路中各电阻两端电压之和等于电源电压列方程求电阻值 (1)闭合开关S,读出变阻器接入定值最大时的电压表读数U1; (2)读出变阻器接入阻值最小(等于0)时电压表的读数U2; (3)。
(1)只闭合开关S,测出R0两端电压U0,闭合S、S1,测出电源电压U; (2)。
(1)闭合S,将S1置于a,R0与Rx串联,读出电压表示数U; (2)闭合S,将S1置于b,R0与Rx串联,读出电压表示数U0则Ux=U-U0; (3)。
▲②安阻法(只用电流表和已知阻值的电阻测量未知电阻)
设计思路 实验电路图 需要测量的物理量及RX的表达式
利用并联电路各支路两端电压相等求阻值 (1)闭合S,分别测出通过R0、RX的电流I0、IX; (2)。
(1)闭合S、断开S1,此时只有R0连入电路,读出A的示数I0; (2)闭合S、S1,R0与Rx并联,读出A的示数I; (3)。
利用电源电压不变列方程求阻值 (已知R0阻值) (1)闭合S,将S1置于a时,读出A的示数I0 (2)闭合S,将S1置于b时,读出A的示数Ix, (3)
(1)闭合S,将S1置于a时,读出A的示数I0; (3)闭合S,将S1置于b时,读出A的示数Ix; (3)。
(1)闭合S,将滑动变阻器滑片移至a端时,此时R0=0 ,读出A的示数I1; (3)闭合S,将滑动变阻器的滑片移至b端时,此时滑动变阻器连入电路的阻值为R,读出此时A表示数I2; (3)。
▲③等效替代法(利用电流表(或电压表)和电阻箱测量未知电阻的方法)
设计思路 实验电路图 需要测量的物理量及RX的表达式
利用等效思想测电阻 (1)闭合S,将S1置于a,调节R0,读出A的示数I1 (2)闭合S,将S1置于b,保持滑片P位置不变,调节电阻箱R′,使A的示数仍为I,读出此时R′连入电路的阻值R′。Rx=R'。
01 伏安法测电阻
1.用如图甲所示的电路测量定值电阻R1的阻值。
(1)如图所示是小明连接的实验电路。该电路中存在一处导线连接错误,请在接错的导线上画“×”,并用笔画线代替导线画出正确的电路连接图。
(2)正确连接电路后,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并联在电压表和电流表两端时,电压表和电流表示数仍为0,连接接线柱C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,则定值电阻Rx= Ω。
(4)如果没有电压表,电源电压未知,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=  Ω。(用题中所给量的符号表示)
2.厚膜电阻是一种被广泛应用于高温电子设备中的定值电阻,具有耐高温的特性。小宁想测定某一型号的厚膜电阻的阻值大小,设计如下实验。连接如图甲所示电路后,闭合开关,移动滑动变阻器滑片,测量并记录的实验数据如表所示。
实验 电压 电流(安)
1 4.8 0.1
2 9.8 0.2
3 12 0.25
(1)连接电路时,应将最后一根导线a连接滑动变阻器的     (填“A”或“B”)接线柱,连接过程中存在的问题是     。
(2)分析表中的实验数据,可知该厚膜电阻的阻值是     欧。(结果保留一位小数)
(3)查阅资料发现:该厚膜电阻材料为导电金属陶瓷,滑动变阻器金属丝材料为镍铬合金丝,两种材料电阻随温度变化图像如图乙所示。保持滑片位置不变,开关闭合一段时间后,小宁发现电压表示数减小,请解释其原因     。
3.在“测量未知电阻Rx阻值”的实验中,小科和小明设计了如图甲所示的电路,电源电压为3V,且恒定不变。
(1)闭合开关后,小明发现电流表无示数,电压表有示数且示数接近3V,电路故障原因可能是     。
(2)小科排除故障后,闭合开关,移动滑动变阻器,电压表的示数为2.4伏时,电流表的示数如图乙所示,则Rx的阻值为     欧。接着通过移动滑动变阻器的滑片位置,多次测得未知电阻两端的电压,及通过未知电阻的电流,其目的是     。
(3)小明用规格相同的另一组器材进行实验,由实验得到的数据作出U﹣I关系如图丙所示。请你分析小明实验中可能存在的问题是     。
4.小明和小华同学想测量小灯泡的电阻,设计了如图甲所示的电路图。
(1)请用笔画线代替导线,按照图甲所示的电路图,在图乙中将实物电路连接完整(要求连线不得交叉;滑动变阻器的滑片向左移动,小灯泡变亮)。
(2)小明同学正确连接电路后,闭合开关,发现小灯泡不发光,电流表、电压表均有示数。接下来正确的操作是     。
A.检查小灯泡是否短路 B.检查开关是否接触良好
C.检查小灯泡灯丝是否断了 D.移动滑动变阻器滑片,观察小灯泡是否发光
(3)如表是正确操作后测得三次数据,其中第一次测得的电流如图丙所示,此时灯泡的电阻为
 欧。
实验次数 1 2 3
电压U/V 2.0 3.0 3.8
电流I/A 0.38 0.40
(4)小明为减小误差把三次实验的电阻求平均值,小华认为小明的做法不对,你认为原因是  。
(5)为“探究电流跟电阻的关系”,小明把小灯泡分别换成阻值为5Ω、10Ω、20Ω的电阻接入电路,并移动滑动变阻器的滑片,使电压表示数保持不变,记下电流表的示数,数据如表。
实验次数 1 2 3
电阻R/欧 5 10 20
电流I/安 0.6 0.3 0.15
本实验可得出的结论为:    。
02 其他方法测电阻
5.在测Rx电阻的实验中,同学们分别设计了甲、乙两种电路。
(1)部分同学们认为甲电路设计比乙电路设计好。因为甲电路设计可以多次测量求平均值减小误差,而乙电路设计做不到这点。他们的想法是:  。(选填“正确的”或“错误的”)
(2)如电路图乙所示,测量Rx的阻值的实验步骤如下:
①当闭合开关S,S1接a时,调节滑动变阻器,记录电压表的示数为U1;
②当闭合开关S,S1接b时,   (选填“需要”或“不需要”)调节滑动变阻器,记录电压表的示数为U2;
③Rx的阻值表达式为Rx=    。(用U1、U2、R0表示)
6.如图是小科利用实验室常用仪器,设计测量未知电阻Rx阻值的四种电路,电源电压恒定且未知,R0是已知阻值的定值电阻,滑动变阻器R最大阻值未知,实验中只能闭合或断开开关及移动滑动变阻器滑片,其中能够测量出Rx阻值的电路(  )
A.只有①② B.只有③④ C.只有②③④ D.①②③
7.某同学按如图电路测量电阻Rx的阻值,其中R为已知规格的滑动变阻器,①、②为电表。
(1)图中1号位置应该填入的元件是     。
(2)正确连接电路后闭合开关,在不改变电路连接和元件的前提下,若要测得Rx的阻值,必须进行的操作是:将滑动变阻器滑片移动到     (填“a”或“b”)端,根据电阻和电压求出电流,然后根据并联电路的电流特点求出通过Rx的电流,从而根据电压和电流求出Rx的阻值。
8.利用一个电压表和阻值已知的电阻R0测量电阻Rx的阻值。选择了满足实验要求的器材,电源两端电压不变,并连接了如图所示电路。闭合开关S1,断开开关S2,电压表的示数为U1;闭合开关S1和S2,电压表的示数为U2。
(1)待测电阻的表达式     ;(用R0、U1和U2表示)
(2)若仅将开关S2与电压表互换位置,    (选填“能”或“不能”)测量出Rx的阻值。
1.小华同学测量额定电压为2.5V的小灯泡L在不同电压下的电阻。
(1)他连接了如图甲所示的实验电路,其中有一个元件与导线连接有误,这个元件是    ;
(2)改正(1)中的错误后,闭合开关,调节滑动变阻器,进行多次测量,测量的数据如表所示;
电压U/V 0.9 1.3 1.7 2.1 2.5
电流I/A 0.18 0.22 0.24 0.26 0.28
请完成下列问题:
①灯泡L正常发光时的电阻RL=    Ω(结果保留一位小数);
②若将与上述小灯泡L规格完全相同的两个小灯泡串联接入电路,如图乙所示。闭合开关调节滑动变阻器,使电压表的示数为2.6V,则电流表的示数为     A;
③小华通过计算发现此灯泡电阻随灯泡两端的电压升高而增大,他感到很困惑。小张对小华说其实是灯丝的     影响了此灯泡的电阻大小。
2.小磊利用图甲所示的电路测量未知电阻Rx的阻值,已知电源电压恒为4.5V,滑动变阻器R最大阻值为20Ω。
第一组 第二组 第三组 第四组
电压/V 1.0 1.8 2.0 2.6
电流/A 0.1 0.18 0.20 0.27
(1)小磊记录了如表所示的四组实验数据,其中第     组数据是杜撰的;
(2)他将上述实验中的定值电阻换成标有电压为2.5V的小灯泡,用同样的方法测定小灯泡的电阻。当电压表的示数为1.5V时,电流表的示数为0.16A;当电压表的示数为2.4V时,电流表的示数为0.24A;则电压表的示数为2.0V时,电流表的示数可能为     A(选填“0.20A”“0.21A”“0.22A”或“0.24A”);
(3)同组的小伟换用一未知电压的电源,利用电流表和最大阻值为20Ω的滑动变阻器设计了如图乙所示的实验电路,测出了未知电阻Rx的阻值,实验步骤如下:
①闭合开关S,将滑片P移到a端,电流表示数为0.45A;
②闭合开关S,将滑动变阻器的滑片P移到b端,电流表示数为0.15A;
③计算可得Rx=     Ω。
3.小宁为准确测定一只标有“12V”字样的灯泡正常发光时灯丝的电阻,按照如图甲电路开展实验,并将电压表和电流表的示数记录如图乙。研究图乙数据发现小灯泡的电阻并不是一个固定值,结合影响电阻的因素,小宁认为可能是温度影响了小灯泡灯丝的电阻。他打破小灯泡的玻璃罩,将小灯泡的灯丝分别浸泡在0℃、26℃、60℃的蒸馏水恒温水浴中,重复实验,得到如图丙的数据结果。
(1)闭合开关前,需要将滑动变阻器的滑片移到     端。当小灯泡两端电压达到12V时,小灯泡的电阻为     Ω。
(2)小宁将小灯泡的灯丝浸泡在不同温度下的恒温水浴中进行实验是基于蒸馏水能满足实验的哪些需求:    。(写出一点即可)
(3)根据图丙所示,可以得出的实验结论是     。
4.在做“测定小灯泡电阻”的实验时,所用电源电压为6V,电灯阻值约为12Ω。如图所示为小明同学连接的实物电路。
(1)小方正确连接实物图后,合上开关S,发现灯泡不亮,电流表读数为零,但电压表读数等于电源的电压,则出现的故障可能是     。
(2)电路改正后,闭合开关,两只表示数如图,则此时滑动变阻器的电阻R=    Ω。(保留一位小数)
(3)若滑动变阻器滑片P向右移动,电压表示数将     。(填“变大”、“变小”或“不变”)
(4)在完成以上实验后,小明进一步测量并描绘出小灯泡的电流随电压变化的曲线如图所示,通过图像分析灯丝的电阻的变化规律。这种现象在生活中也有体现,例如:家里的白炽灯在刚开灯的瞬间,灯丝     (选填“容易”或“不容易”)烧断。
5.为了测量电阻Rx的阻值(约20Ω),小科用如图所示的电路进行实验。
(1)根据小科的接线情况,在闭合开关前,还必须进行的调整是     。
(2)老师要求小科测量电压表示数在7V到11V范围内变化时,通过被测电阻Rx的电流值。已知电源电压为12V,实验室有3只滑动变阻器,规格分别为“200Ω 1A”、
“20Ω 2A”、“5Ω 2A”,则小科应该选用的变阻器是     。
(3)为了记录实验数据,小科设计了表格,并求出被测电阻值。你认为小科处理实验数据的方法是否合理?请简要说明理由         。
实验次数 1 2 3 平均值 电阻R/Ω
电压U/V 7.0 9.0 11.0 9.0 20.9
电流I/A 0.33 0.45 0.50 0.43
6.小明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最    (选填“左”或“右”)端。
(2)闭合开关,移动滑片,当电压表示数为2.4V,电流表示数如图乙所示,其读数为  A,则待测电阻的阻值为     Ω。
(3)实验中通过移动滑片位置得到多组实验数据,计算出Rx的平均值,这样做的目的是为了
 (填字母)。
A.寻找普遍规律 B.减小误差
(4)上述实验完成后,他们想测量铭牌模糊不清的滑动变阻器Rx的最大阻值,在保证电路安全的情况下,设计了如图丙所示的电路(电源电压恒定但未知,定值电阻的阻值为R0),请将他们的实验步骤补充完整:
①闭合开关S,将滑动变阻器的滑片移至最左端,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滑动变阻器最大阻值Rx=    (用I1、I2和R0表示)。
7.拓展性学习小组的同学合作进行“探究串联电路的电压特点”实验,设计了如图1所示电路,并按图1连接了如图2所示电路。
(1)图2的实验电路连接中有一处错误,使实验无法完成,连接错误的导线是     (填“a”“b”或“c”);
(2)按图1所示电路图正确连接电路后,继续实验,根据实验测得的数据绘制了如图3所示的电流与电压关系图;已知电源电压恒为6V,根据探究目的分析图3所示的关系图,得出的实验结论是     ;
(3)拓展探究:同学们根据串联电路的特点,重新设计了如图4所示电路(电源电压未知),利用电压表和定值电阻R0(已知阻值)测量未知定值电阻Rx的阻值,闭合开关S后,接下来的操作可行的是     (填序号)。
①先闭合S1,断开S2,读出电压表示数U1;后闭合S2,断开S1,读出电压表示数U2
②先闭合S1,断开S2,读出电压表示数U1;后闭合S1、S2,读出电压表示数U2
8.实验室中要测量一个阻值约为数百欧的电阻。提供的器材有:电源(电压约5V)、学生用电压表(0~6V)、电阻箱R(0~9999Ω 5A)、开关S1和S2、导线若干。现要测量待测电阻Rx的阻值,设计了如图甲所示的实验电路图。小虎进行的实验过程如下:
①根据实验电路图,连接成如图乙所示的实物电路,但存在连接错误,只需改动一根导线,即可使电路连接正确,请在接错的导线上打“ד,并用笔画线代替导线画出正确的接法。
②电路连接正确后,闭合S1,将S2拨到触点1时,电压表的读数为U1,则电源电压为    。
③闭合S1,将S2拨到触点2,当电阻箱的阻值调为R0时,电压表的示数为U2,则待测电阻的阻值Rx=    。
9.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,其中电源为三节新干电池。闭合开关,移动滑动变阻器滑片,多次测量并记录实验数据。
(1)图丙是该小组在一次测量中的电压表指针位置,其示数为    伏。
(2)小组同学将实验测得的数据绘制成图乙中的A、B、C,发现电流表未调零。同学们讨论发现,利用测量数据,能求出实验中电流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,写出电流表接入电路前指针所指的刻度值,并说明理由。     。
(3)该小组同学还想利用此电路探究“电流与电阻的关系”,将电流表调零后,分别用10Ω、15Ω和20Ω的定值电阻替换R0,并控制定值电阻两端电压始终为2V,则要完成实验,所用滑动变阻器的最大阻值不小于     Ω。
10.小科按照实验要求,设计测量未知定值电阻Rx(范围为400~600Ω)的阻值的实验。
器材:干电池两节(总电压为2~3V),电压表(量程0~3V、0~15V)、电流表(量程0~0.6A、0~3A)、滑动变阻器(500Ω 0.5A)各一个,开关、导线若干。
(1)要求一:测算出Rx,且实验过程中不能拆接电路。
小科设计实验电路如图甲,请分析:
①小科在设计实验前通过估算发现,用所提供的电流表无法测量出电路中的电流,其原因是     。
②实验时,先将变阻器滑片P移到某一位置a处,读出电压表示数为U1,U1即为电源电压;再将变阻器滑片P移到另一位置b处,读出电压表示数为U2,则U1﹣U2就是此时滑动变阻器两端的电压。根据相关数据计算Rx的阻值。实验中滑片P所在的a、b处分别对应的位置是:   。
(2)要求二:增加一个电学器材实现Rx阻值的直接读取,且电路只能连接一次。小科增加了一个阻值可连续调节且可读数的变阻器Y,重新设计了图乙电路,实验步骤如下:
①先闭合开关S、S1,调节滑动变阻器使电压表示数为2V;
②再断开开关S1,闭合开关S2,    ,读取此时Y的数值。Y的示数即为Rx的阻值。
11.某实验小组用电源(电压恒为3V)、电阻(5Ω、10Ω、20Ω各一个)、小灯泡、滑动变阻器、电压表、电流表、开关和导线进行探究电流与电压的关系实验。
(1)小明设计了图中甲、乙、丙三个电路图,经小组讨论,最终确定用图丙电路进行实验,原因是该电路不仅能保持     不变,还能很容易改变     。
(2)小明先将5Ω的定值电阻接入电路,闭合开关,调节滑动变阻器滑片,得到如表三组数据。小明准备分析数据归纳结论,小丽认为还不能归纳结论,他们接下来的实验操作是  。
实验次数 1 2 3
电压U/V 1.0 1.5 2.0
电流I/A 0.2 0.3 0.4
(3)该小组用电流表和一个定值电阻R0,测量未知电阻Rx的阻值。他们设计了如图丁所示的电路图,并进行如下实验操作:
①闭合S、断开S1,此时电流表的示数为I1。
②闭合S和S1,此时电流表的示数为I2。
③则Rx=    (用R0、I1、I2表示)。
12.小吴利用两节新干电池、阻值分别为1Ω、1.5Ω、2Ω的定值电阻和一只电压表来探究串联电路的电压特点,实验电路如图甲,测得实验数据如下表。
序号 U1/V U2/V Uab/V
1 0.75 1.00 2.25
2 0.60 1.80 2.40
3 1.00 1.50 2.50
(1)在探究过程中,小吴更换不同的定值电阻组合进行实验的目的是:    。
(2)小吴进行了多次实验,发现Uab始终小于两节干电池的总电压(3V),他产生了质疑。查阅资料知道普通干电池内部也有一定的电阻(内阻),可将它看作一个理想电源(电压U恒定,电阻为0)与一个电阻r的串联(如图乙所示)。为了测量干电池电阻r的阻值,小吴选择了适当器材,设计了实验方案,电路图如图丙。请你写出实验步骤(测得数据用字母表示):
①    ;
②计算出结果:r=    。(用相应字母表示的代数式)
(3)由于新干电池的内阻较小,因此我们在平时使用时通常忽略不计,这种抓住主要因素,忽略次要因素的方法叫做理想模型法。请举出一个科学实验,采用这种理想模型法并指出实验中忽略的次要因素。例:    。
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精练22 测电阻的方法
01 伏安法测电阻
1、伏安法测电阻
(1)实验目的:用电流表和电压表测未知电阻的阻值
(2)实验原理:。
对于一个未知电阻,用电压表测其两端电压U,用电流表测出通过未知电阻的电流I,应用欧姆定律,就可以求出其电阻值。这种测量方法称为“伏安法”。
(3)实验器材:电源、开关、电流表、电压表、滑动变阻器、待测电阻和导线。
(4)设计实验:实验电路图和实物图如图甲、乙所示,其中滑动变阻器用来改变待测电阻两端电压和通过待测电阻的电流,多次测量电压和电流,求出每次的电阻值,最后求平均值。
(5)实验步骤
①按图甲所示电路图连接图乙中的实物电路;
②检查所连接的电路,确定无误后,将滑动变阻器的滑片调至阻值最大处,以保护电路;
③利用试触法电流表和电压表的量程;
④闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,改变待测电阻两端的电压,并记下相应的电流值和电压值,填入实验表格中;
⑤断开开关,整理器材。
(6)实验数据处理:将每次测量的数据代入公式,分别求出每次的电阻值,最后计算其平均值。如下表所示:
实验序号 电压/V 电流/A 电阻/Ω 电阻的平均值/Ω
1 1.5 0.10 15.0 15.2
2 2.1 0.14 15.0
3 2.8 0.18 15.6
2、实验注意事项
(1)在连接电路的过程中,接线应有序进行,按照电路图从电源正极出发,把干路上的各元件串联起来,然后把电压表并联在待测电阻的两端;
(2)连接实物图时,要将开关断开;
(3)实验前,要将滑动变阻器的滑片移至阻值最大处,以保证电路安全,防止开关突然闭合时,产生瞬间电流过大而损坏电源或电表;
(4)可采用试触法确定电表的路程;
(5)电表的正、负接线柱不能接反;
(6)滑动变阻器应采用“一上一下”的连接方式;
(7)进行多次测量并计算电阻的平均值,可以减小误差。
3、器材选择原则
(1)滑动变阻器:所选滑动变阻器的最大阻值应接近待测电阻的阻值;
(2)电流表、电压表量程:在不超过量程的前提下,选用小量程测得的值要比选用大量程测得值准确,这是因为小量程的分度值小,准确的高。因此测量时,能用小量程就不要大量程。
4、滑动变阻器在实验中的作用
(1)保护电路;
(2)改变待测电阻两端电压,实现多次测量。
02 其他方法测电阻
用伏安法测电阻时,需要同时使用电压表和电流表,如果只有电流表或电压表,则可借助已知电阻的定值电阻、滑动变阻器,巧妙利用串、并联电路的电流、电压规律测出未知电阻的阻值。
▲①伏阻法(只用电压表和已知阻值的电阻测量未知电阻)
设计思路 实验电路图 需要测量的物理量及RX的表达式
利用串联电路中电流处处相同求电阻值 (1)闭合开关S,分别测出R1、R2两端电压U1、U2; (2)。
利用串联电路中各电阻两端电压之和等于电源电压列方程求电阻值 (1)闭合开关S,读出变阻器接入定值最大时的电压表读数U1; (2)读出变阻器接入阻值最小(等于0)时电压表的读数U2; (3)。
(1)只闭合开关S,测出R0两端电压U0,闭合S、S1,测出电源电压U; (2)。
(1)闭合S,将S1置于a,R0与Rx串联,读出电压表示数U; (2)闭合S,将S1置于b,R0与Rx串联,读出电压表示数U0则Ux=U-U0; (3)。
▲②安阻法(只用电流表和已知阻值的电阻测量未知电阻)
设计思路 实验电路图 需要测量的物理量及RX的表达式
利用并联电路各支路两端电压相等求阻值 (1)闭合S,分别测出通过R0、RX的电流I0、IX; (2)。
(1)闭合S、断开S1,此时只有R0连入电路,读出A的示数I0; (2)闭合S、S1,R0与Rx并联,读出A的示数I; (3)。
利用电源电压不变列方程求阻值 (已知R0阻值) (1)闭合S,将S1置于a时,读出A的示数I0 (2)闭合S,将S1置于b时,读出A的示数Ix, (3)
(1)闭合S,将S1置于a时,读出A的示数I0; (3)闭合S,将S1置于b时,读出A的示数Ix; (3)。
(1)闭合S,将滑动变阻器滑片移至a端时,此时R0=0 ,读出A的示数I1; (3)闭合S,将滑动变阻器的滑片移至b端时,此时滑动变阻器连入电路的阻值为R,读出此时A表示数I2; (3)。
▲③等效替代法(利用电流表(或电压表)和电阻箱测量未知电阻的方法)
设计思路 实验电路图 需要测量的物理量及RX的表达式
利用等效思想测电阻 (1)闭合S,将S1置于a,调节R0,读出A的示数I1 (2)闭合S,将S1置于b,保持滑片P位置不变,调节电阻箱R′,使A的示数仍为I,读出此时R′连入电路的阻值R′。Rx=R'。
01 伏安法测电阻
1.【答案】(1)见解析中的图;(2)变阻器断路;(3)10;(4)R0。
【分析】(1)分析甲图电路的连接,找出错误之处,电流表应与电阻串联,电压表与电阻并联,据此连接;
(2)实验时,闭合开关,发现电流表和电压表指针都不偏转,则电路有断路,用一根导线与电路并联,电压表和电流表示数仍为0,可知导线之外的电路为通路,则有示数可知电路为通路,据此分析;
(3)电流表接入电路的量程为0~0.6A,每一小格表示0.02A,电流表的示数为0.2A,由欧姆定律可得定值电阻的阻值;
(4)分析滑动变阻器滑片移动时电路的连接,根据串联电阻的规律及欧姆定律,由电源电压不变列方程求出电阻Rx。
【解答】解:(1)甲图中,电流表与电压表串联后再与电阻并联是错误的,电流表应与电阻串联,电压表与电阻并联,改正后如下所示:
(2)正确连接电路后,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并联在电压表和电流表两端时,电压表和电流表示数仍为0,说明电压表和电流之外的电路为断路,连接接线柱C与D时,电压表和电流表指针明显偏转,电路为通路,则电路的故障是变阻器断路。
(3)排除故障后继续实验,当电压表示数为2V时,电流表示数如图乙所示,电流表选用小量程,分度值为0.02A,示数为0.2A,则定值电阻Rx10Ω
(4)闭合开关后,滑动变阻器滑片在最左端时,两电阻串联,电流表测电路的电流,电流表示数为I1;
根据串联电路电阻的规律及欧姆定律可得电源电压:U=I1(R0+Rx)﹣﹣﹣﹣﹣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,由欧姆定律可得电源电压:U=I2Rx﹣﹣﹣﹣﹣②;
①②两式联立可得电阻RxR0
故答案为:(1)见解析中的图;(2)变阻器断路;(3)10;(4)R0。
【点评】本题测量定值电阻Rx的阻值,考查电流表读数、电阻计算、数据处理、故障分析和在没有电压表的条件下测电阻的能力。
2.【答案】(1)B;开关没有断开;(2)48.3;(3)镍铬合金丝的电阻随温度的升高而增大,导电金属陶瓷的电阻受温度的影响较小。
【分析】(1)为了保护电路,闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片P移到阻值最大处,连接电路时开关应断开;
(2)根据表中数据利用欧姆定律求出3次实验的电阻值,然后取平均值作为厚膜电阻的阻值;
(3)根据图乙分析两电阻受温度影响的大小,利用串联电路电压规律和分压原理进行分析回答。
【解答】解:(1)为了保护电路,闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片P移到阻值最大处,由图甲可知,滑片位于A端,因此应将最后一根导线a接入滑动变阻器的B接线柱;由图甲可知,在连接电路时,开关没有断开;
(2)由表中数据可知,3次实验的电阻值为:
R148Ω,
R249Ω,
R348Ω,
则厚膜电阻的阻值为:
R48.3Ω;
(3)由图乙可知,镍铬合金丝的电阻随温度的升高而增大,导电金属陶瓷的电阻受温度的影响较小;保持滑片不变,开关闭合一段时间后,由于温度升高,镍铬合金丝的电阻随温度的升高而增大,而厚膜电阻的阻值受温度的影响不大,根据分压原理,滑动变阻器两端电压增大,根据串联电路电压规律,厚膜电阻两端减小,即电压表示数减小。
故答案为:(1)B;开关没有断开;(2)48.3;(3)镍铬合金丝的电阻随温度的升高而增大,导电金属陶瓷的电阻受温度的影响较小。
【点评】本题测厚膜电阻的阻值大小实验,考查了注意事项、电阻的计算和影响电阻大小因素等知识。
3.【答案】(1)电阻Rx断路;(2)15;减小误差;(3)电压表没有调零,指针偏右,或者是电流表没有调零,指针偏左。
【分析】(1)闭合开关后,小明发现电流表无示数,说明电路可能断路,电压表有示数且示数接近3V,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;
(2)根据电流表选用量程确定分度值读数,利用R求出Rx的阻值;为了减小误差,应多次测量取平均值;
(3)根据图丙中电流为0时,电压不为0分析解答。
【解答】解:(1)闭合开关后,小明发现电流表无示数,说明电路可能断路,电压表有示数且示数接近3V,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,即电路故障原因可能是电阻Rx断路;
(2)小科排除故障后,闭合开关,移动滑动变阻器,电压表的示数为2.4V时,电流表的示数如图乙所示,电流表选用小量程,分度值0.02A,其示数为0.16A,则Rx的阻值为:
Rx15Ω;
为了减小误差,应多次测量取平均值;
(3)图丙中,当电流为0时,电压表有示数,可能是电压表没有调零,指针偏右,或者是电流表没有调零,指针偏左。
故答案为:(1)电阻Rx断路;(2)15;减小误差;(3)电压表没有调零,指针偏右,或者是电流表没有调零,指针偏左。
【点评】本题测未知电阻阻值实验,考查了电路故障、电阻的计算、多次测量的目的和图像分析等知识。
4.【答案】(1)见解答;(2)D;(3)6.25;(4)小灯泡的电阻随温度的升高而增大,求三次实验电阻的平均值没有意义;(5)电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成反比。
【分析】(1)按照甲图连接电路,当滑动变阻器滑片向左移动时,小灯泡变亮,滑动变阻器接入的电阻变小,可知滑动变阻器左下接线柱接入电路;
(2)正确连接电路后,闭合开关,小灯泡不发光,电流表、电压表有示数,说明电路通路,小灯泡没有短路,由此可知小灯泡不亮的原因时,小灯泡实际功率太小;
(3)第一次实验中,小灯泡两端电压已知,图丙中电流表的量程已知,分度值可知,读取电流表示数,由欧姆定律计算小灯泡此时的电阻;
(4)小灯泡的电阻随温度的升高而增大,求小灯泡三次测量的电阻取平均值没有意义;
(5)从三次的实验数据可知,定值电阻两端电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻的乘积是一个定值。
【解答】解:(1)按照甲图连接电路,当滑动变阻器滑片向左移动时,小灯泡变亮,滑动变阻器接入的电阻变小,可知滑动变阻器左下接线柱接入电路,连接实物图如下:
(2)正确连接电路后,闭合开关,小灯泡不发光,电流表、电压表有示数,说明电路通路,小灯泡没有短路,由此可知小灯泡不亮的原因时,小灯泡实际功率太小,所以减小滑动变阻器接入电阻,增大电路中的电流,增大小灯泡的实际功率,故接下来的操作是D;
(3)图丙中电流表所选量程为0﹣0.6A,分度值是0.02A,电流表的示数I1=0.32A,
小灯泡此时的电阻;
(4)因为小灯泡的电阻随温度的升高而增大,所以求小灯泡三次测量的电阻取平均值没有意义;
(5)从表中三次的实验数据可知,定值电阻两端电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻的乘积是一个定值,即电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成反比。
故答案为:(1)见解答;(2)D;(3)6.25;(4)小灯泡的电阻随温度的升高而增大,求三次实验电阻的平均值没有意义;(5)电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成反比。
【点评】本题考查了电路实物图的连接,闭合开关后,小灯泡不亮的可能原因,欧姆定律的意义,通过实验数据归纳总结电压一定时通过导体的电流与导体电阻的关系。
02 其他方法测电阻
5.【答案】(1)错误的;(2)②不需要;③。
【分析】(1)甲、乙两图都可以通过移动滑动变阻器的滑片,多次改变电路中的电流值和电压表的示数,多次测量求平均值减小测量的误差;
(2)①当闭合开关S,S1接a时,两个定值电阻和滑动变阻器串联,电压表测量Rx的电压,调节滑动变阻器,记录电压表的示数为U1;
②当闭合开关S,S1接b时,两个定值电阻和滑动变阻器串联,电压表测量Rx和R0两端两端的电压,不需要调节滑动变阻器,记录电压表的示数为U2,根据串联电路的电压特点可知R0两端的电压为,根据欧姆定律可知电路中的电流;
③根据欧姆定律可知Rx的阻值表达式。
【解答】解:(1)甲图可以通过移动滑动变阻器的滑片,多次改变电路中的电流值和电压表的示数,多次测量求平均值减小测量的误差;
乙图可以通过移动滑动变阻器的滑片,多次改变电路中的电流值和电压表的示数,多次测量求平均值减小测量的误差;
故他们的想法是错误的;
(2)①当闭合开关S,S1接a时,两个定值电阻和滑动变阻器串联,电压表测量Rx的电压,调节滑动变阻器,记录电压表的示数为U1;
②当闭合开关S,S1接b时,两个定值电阻和滑动变阻器串联,电压表测量Rx和R0两端的电压,不需要调节滑动变阻器,记录电压表的示数为U2,根据串联电路的电压特点可知R0两端的电压为U2﹣U1,根据欧姆定律可知电路中的电流I;
③根据欧姆定律可知Rx的阻值表达式为Rx。
故答案为:(1)错误的;(2)②不需要;③。
【点评】本题考查伏安法测电阻的实验,考查实验方案评估和实验步骤等知识。
6.【答案】C
【分析】要测量电阻阻值,需要测出电阻两端电压与通过电阻的电流,然后应用欧姆定律求出电阻阻值;分析图示电路图,应用串并联电路特点与欧姆定律分析答题。
【解答】解:①由电路图可知,S接1或2时,通过电压表的电流的方向会发生变化,电压表的指针会反向偏转,无法读取电压表的示数,故①不可行;
②根据图可知,闭合S1、S2,电路为Rx的简单电路,电压表测量电源的电压U;只闭合开关S1,两只电阻串联,电压表测量Rx两端电压为Ux;
根据串联电路的电压关系可知,定值电阻两端的电压为:U0=U﹣Ux;
此时电路中的电流为:I,
根据串联电路的电流关系可知,通过Rx的电流为I,则根据Rx两端的电压和电流可以求出Rx阻值,故②可行;
③闭合S1、S2时,电路是只有Rx的基本电路,电流表测量通过Rx的电流Ix;闭合S1、断开S2,两电阻串联,电流表测电路中电流I;根据电源电压不变列式I(R0+Rx)=IxRx可求出Rx的阻值,故③可行;
④闭合S1,S接2时,R0和R串联接入电路中,把R的阻值调到0,根据电流表的示数和定值电阻的阻值可以求出电源电压U;闭合S1,S接1时,Rx和R串联接入电路中,把R的阻值调到0,读出电流表的示数,根据电流表示数和电源电压,利用R可以求出Rx的阻值,故④可行。
故选:C。
【点评】利用电压表或电流表测未知电阻的阻值,就是根据串联电路的电流特点或并联电路的电压特点想办法得出未知电阻两端的电压和电流,然后根据欧姆定律求出未知电阻的阻值。
7.【答案】(1)电流表;(2)b。
【分析】(1)电流表应串联接入电路中,电压表并联接入电路中;
(2)根据并联电路电流规律结合欧姆定律求出Rx的阻值。
【解答】解:(1)由图可知,1号位置的元件串联在干路中,故为电流表;2号位置的元件并联在电阻的两端,为电压表;
(2)由图可知,滑动变阻器和Rx并联,电压表测并联电路两端电压,电流表测并联电路干路电流;若要测得Rx的阻值,应将滑动变阻器滑片移动到阻值最大处,即b端,此时滑动变阻器为一定值电阻,根据欧姆定律求出通过滑动变阻器的电流,利用并联电路的电流特点求出通过Rx的电流,从而根据电压和电流求出Rx的阻值。
故答案为:(1)电流表;(2)b。
【点评】本题测电阻的阻值实验,考查了电表的使用及设计实验方案测电阻的能力。
8.【答案】(1);(2)能。
【分析】(1)闭合开关S1,断开开关S2,两电阻串联接入电路,电压表测定值电阻两端的电压,根据欧姆定律计算通过电路的电流,
闭合开关S1和S2,电路为定值电阻的简单电路,电压表测电源电压,根据串联电路电压规律计算待测电阻两端的电压,根据串联电路电流特点结合欧姆定律计算待测电阻的阻值;
(2)将开关S2与电压表互换位置后,闭合开关S1,断开开关S2,两电阻串联接入电路,电压表测待测电阻两端的电压,闭合开关S1和S2,电路为待测电阻的简单电路,电压表测电源电压,根据串联电路电压规律计算两电阻串联时定值电阻两端的电压,根据欧姆定律计算通过串联电路的电流,进一步根据R计算待测电阻的阻值。
【解答】解:(1)闭合开关S1,断开开关S2,两电阻串联接入电路,电压表测定值电阻两端的电压,电压表的示数为U1,根据欧姆定律可得通过电路的电流:I,
闭合开关S1和S2,电路为定值电阻的简单电路,电压表测电源电压,电压表的示数为U2,
串联电路总电压等于各部分电压之和,则待测电阻两端的电压:Ux=U2﹣U1,
串联电路各处电流相等,则待测电阻的阻值:Rx;
(2)将开关S2与电压表互换位置后,闭合开关S1,断开开关S2,两电阻串联接入电路,电压表测待测电阻两端的电压,闭合开关S1和S2,电路为待测电阻的简单电路,电压表测电源电压,根据串联电路电压规律计算两电阻串联时定值电阻两端的电压,根据欧姆定律计算通过串联电路的电流,进一步根据R计算待测电阻的阻值。
故答案为:(1);(2)能。
【点评】本题考查串联电路特点和欧姆定律的灵活运用。
9.【答案】(1)变阻器;(2)①8.9;②0.22;③温度。
【分析】(1)变阻器应按一下一上各选一个接入电路中;
(2)①灯在额定电压下正常发光,由表中数据,根据欧姆定律求出小灯泡L正常发光时的电阻;
②若将与上述小灯泡L规格完全相同的两个小灯泡串联接入电路,因两灯的电阻相等,由分压原理,每个灯的电压为1.3V,由表中数据得出电流表的示数;
③从温度对灯丝电阻的影响分析答题。
【解答】解:(1)变阻器应上下接线柱各选一个接入电路中,原电路中将金属杆连入电路中是错误的;
(2)①灯在额定电压下正常发光,根据I=,由表中数据可知,小灯泡L正常发光时的电阻:RL8.9Ω;
②若将与上述小灯泡L规格完全相同的两个小灯泡串联接入电路,闭合开关,调节滑动变阻器,使电压表的示数为2.6V,因两灯的电阻相等,由分压强原理,每个灯的电压为:0.5×2.6V=1.3V,由表中数据可知,电流表的示数为0.22A。
③导体电阻由导体材料、长度和横截面积决定,受温度影响,由于灯泡电阻受温度影响,随温度升高而增大,所以灯丝的电阻值随电压升高而增大。
故答案为:(1)变阻器;(2)①8.9;②0.22;③温度。
【点评】本题考查伏安法测电阻,同时也考查了变阻器的连接、电阻计算、串联电路的规律及欧姆定律的运用等,考查学生综合运用知识的能力。
10.【答案】(1)一;(2)0.21;(3)10。
【分析】(1)根据表中数据结合欧姆定律求出定值电阻的电阻和电路的总电阻,根据欧姆定律求出当电路电流最小时,滑动变阻器接入电路的最大阻值,与所给滑动变阻器的规格进行比较可作出判断;
(2)由于灯的亮度即实际功率随灯两端电压的增大而增大,灯丝的温度不断升高,灯丝的电阻随温度的升高而增大,所以当灯两端电压为2.0V,其电阻应小于2.4V时灯丝的电阻,由欧姆定律可求得其相应的电流可能是多少;
(3)闭合开关S,将滑片滑倒a端,两电阻并联;将滑片滑倒b端,Rx被短路,只有R0工作,根据并联电路的电流规律和电压特点求出待测电阻的阻值。
【解答】解:(1)由表中数据可知,未知电阻的阻值为:
R110Ω;
电源为4.5V,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:R总45Ω,
则滑动变阻器接入电路的电阻为:
R滑=R总﹣R=45Ω﹣10Ω=35Ω,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,所以第一组数据无法得出;
(2)由于灯的亮度即实际功率随灯两端电压的增大而增大,灯丝的温度不断升高,灯丝的电阻随温度的升高而增大,所以当灯两端电压为2.0V,其电阻应小于2.4V时灯丝的电阻值,大于1.5V时灯丝的电阻值;根据题意知道,当电压表的示数为2.4V,电流表的示数为0.24A时,灯丝的电阻值为:

当电压表的示数为1.5V时,电流表的示数为0.16A,灯泡的电阻为:

当电压表的示数为2.0V时,若电流表的示数为0.21A,灯泡的电阻为:

故当灯两端电压为2.0V时,通过它的电流可能为0.21A;
(3)在步骤①中,两电阻并联,电流表测电路的总电流为0.45A;
在步骤②中,Rx被短路,只有R工作,电流表测电路中的电流为0.15A;
由欧姆定律,电源电压为U=I2R=0.15A×20Ω=3V;
两步骤中,R两端电压均等于电源电压,R阻值不变,所以通过R的电流均为0.15A,根据并联电路的电流特点知道,通过待测电阻的电流为:
Ix=I1﹣I2=0.45A﹣0.15A=0.3A,
因并联电路各支路电压相等,即Ux=U=3V,
则待测电阻的阻值为:
Rx10Ω。
故答案为:(1)一;(2)0.21;(3)10。
【点评】本题测电阻的阻值实验,考查了数据分析、影响电阻大小因素及设计实验方案测电阻的能力。
11.【答案】(1)左;92.3;(2)比热容大,吸收灯丝热量后,温度基本保持不变;且蒸馏水是绝缘体,不会对电路的电阻效果造成影响;(3)灯丝温度不变时,电阻保持不变。
【分析】(1)在闭合开关前,为保护电路应将滑动变阻器滑片置于阻值最大端;由图乙知,当小灯泡两端电压达到12V时,通过其中的电流,根据欧姆定律可求出小灯泡的电阻;
(2)根据蒸馏水比热容大,且为绝缘体分析回答;
(3)根据图丙灯丝温度不变时,电阻保持不变分析回答。
【解答】解:(1)在闭合开关前,为保护电路应将滑动变阻器滑片置于阻值最大端,即图中的最左端;
对图乙作辅助线,如下图:
由图乙知,当小灯泡两端电压达到12V时,通过其中的电流0.13A,根据欧姆定律得,小灯泡的电阻R;
(2)水的比热容大,吸收灯丝热量后,温度基本保持不变;且蒸馏水是绝缘体,不会对电路的电阻效果造成影响;
(3)由图丙可知,灯丝温度不变时,电阻保持不变。
故答案为:(1)左;92.3;(2)比热容大,吸收灯丝热量后,温度基本保持不变;且蒸馏水是绝缘体,不会对电路的电阻效果造成影响;(3)灯丝温度不变时,电阻保持不变。
【点评】本题测灯泡正常发光时灯丝的电阻实验,考查了比热容、影响电阻大小因素等知识。
12.【答案】(1)小灯泡断路;(2)8.3;(3)变小;(4)容易。
【分析】(1)电流表没有示数说明电路为断路,电压表有示数,说明电压表与电源的两端相连,所以故障为与电压表并联的小灯泡断路了;
(2)读出电压表和电流表的示数,利用计算电阻值;
(3)当滑片P向右移动时,连入的电阻变大,分压变大,加在灯两端的电压将变小;
(4)导体的电阻随温度的变化而变化;刚开灯时因灯丝的温度低电阻小,由欧姆定律分析通过灯丝的电流变化。
【解答】解:(1)电流表没有示数说明电路为断路,电压表有示数,说明电压表与电源的两端相连,所以故障为与电压表并联的小灯泡断路了;
(2)根据所选量程,读出U=2V,I=0.24A,灯泡电阻:;
(3)当滑片P向右移动时,连入的电阻变大,滑动变阻器分压UR变大,UL=U﹣UR,加在灯两端的电压将变小;
(4)小灯泡的电阻随温度的变化而变化;家里的白炽灯在刚开灯的瞬间,因灯丝的温度低,灯丝的电阻较小,由欧姆定律,通过灯丝的电流较大,灯丝容易烧断。
故答案为:(1)小灯泡断路;(2)8.3;(3)变小;(4)容易。
【点评】本题测量小灯泡的电阻,考查故障分析、操作过程、电流表读数、电阻计算、影响电阻大小的因素等。
13.【答案】见试题解答内容
【分析】(1)在闭合开关前,滑动变阻器的滑片位于阻值最大处;
(2)根据串联电路的特点,求出滑动变阻器的阻值;
(3)为了减小误差,应求电阻的平均值。
【解答】解:(1)在闭合开关前,滑动变阻器的滑片位于阻值最大处,根据小科的接线情况,在闭合开关前,还必须进行的调整是滑动变阻器的滑片滑到阻值最大处;
(2)由图可知,滑动变阻器与Rx串联,当Ux1=7.0V时,U滑1=U﹣Ux1=12V﹣7V=5V,
根据欧姆定律,R15Ω,滑动变阻器的最大阻值是15Ω,故选“20Ω、2A”;
(3)由欧姆定律,I可得,
R121Ω,R220Ω,R320.9Ω,
Rx20.6Ω<20.9Ω,
故小科处理实验数据的方法是不合理的,应该分别求出不同电压、电流的电阻,求电阻的平均值。
故答案为:(1)滑动变阻器的滑片滑到阻值最大处;(2)“20Ω、2A”;(3)不合理的,应该分别求出不同电压、电流的电阻,求电阻的平均值。
【点评】滑动变阻器阻的正确选择是本题的关键,要从通过的电流和分担的电压两个方面来分析,确定该使用哪个滑阻。
14.【答案】(1)断开;右;(2)0.24;10;(3)B;(4)②将滑动变阻器的滑片移至最右端;③ R0。
【分析】(1)为了保护电路,连接电路时开关应断开,滑动变阻器的滑片应移动到阻值最大处;
(2)根据电流表选用量程确定分度值读数,利用R求出待测电阻的阻值;
(3)为了减小误差,应多次测量取平均值;
(4)根据电源电压不变结合欧姆定律列等式求出滑动变阻器最大阻值。
【解答】解:(1)为了保护电路,连接电路时开关应断开,滑动变阻器的滑片应移动到阻值最大处,即右端;
(2)闭合开关,移动滑片,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0.02A,其示数为0.24A,则待测电阻的阻值为:
R10Ω;
(3)实验中通过移动滑片位置得到多组实验数据,计算出Rx的平均值,这样做的目的是为了减小误差,故选:B;
(4)实验步骤:
①闭合开关S,将滑动变阻器的滑片移至最左端,读出电流表的示数为I1;
②闭合开关S,将滑动变阻器的滑片移至最右端,读出电流表的示数为I2;
③在步骤①中,电路为只有R0的简单电路,电流表测电路中的电流为I1,则电源电压为U=I1R0;
在步骤②中,R0与滑动变阻器最大阻值串联,电流表测电路中的电流为I2,则电源电压为U=I2(R0+Rx),
因电源电压不变,即I1R0=I2(R0+Rx),
解得:Rx R0。
故答案为:(1)断开;右;(2)0.24;10;(3)B;(4)②将滑动变阻器的滑片移至最右端;③ R0。
【点评】本题测电阻的阻值实验,考查了注意事项、电流表读数、电阻的计算、多次测量的目的及设计实验方案测电阻的能力。
15.【答案】(1)b; (2)串联电路中总电压等于各用电器两端电压之和; (3)①②。
【分析】(1)分析图1电路的连接及电压表测量的电压,分析图2电压表V2的连接,找出连接错误的导线;
(2)已知电源电压恒为6V,据如图3所示的电流与电压关系图得出在电流相等时对应的电压之和,据此得出实验结论;
(3)分析开关转换时电路的连接及电压表测量的电压,由串联电路电压的规律和分压原理分析回答。
【解答】解:(1)由图1可知,R1与R2串联,电压表V1测R1两端的电压,电压表V2测R2两端的电压,图2的实验中电压表V2示数为0,连接错误的导线是b(应接在变阻器的左下接线柱);
(2)已知电源电压恒为6V,据如图3所示的电流与电压关系图可知,在电流相等时对应的电压之和为
4V+2V=3V+3V=﹣﹣﹣﹣﹣﹣=6V+0V=6V;
得出的实验结论是:串联电路中总电压等于各用电器两端电压之和;
(3)①先闭合S1,断开S2,两电阻串联,电压表测待测电阻的电压,读出电压表示数U1;后闭合S2,断开S1,电路的连接关系不变,电压表测电源电压U2,根据串联电路电压的规律可得出定值电阻的电压,由分压原理可得出待测电阻大小;
②先闭合S1,断开S2,两电阻串联,电压表测待测电阻的电压,读出电压表示数U1;后闭合S1S2,定值电阻短路,电路为待测电阻的简单电路,电压表测电源电压,读出电压表示数U2,同①可得出待测电阻大小。操作可行的是①②。
故答案为:(1)b; (2)串联电路中总电压等于各用电器两端电压之和; (3)①②。
【点评】本题探究串联电路的电压特点,考查电路连接、数据分析,同时对测量电阻特殊方法的评价。
16.【答案】见试题解答内容
【分析】(1)在实物图中找错误连接,首先要明确电流路径,看电路路径上是否有连接错误,然后再看开关S2接1时,电压表测RX与R的总电压,开关S2接2时,电压表测RX的电压,同时要观察电压表的正负接线柱是否正确;
(2)闭合S1,将S2拨到触点1时,两电阻串联,电压表测电源的电压,根据电压表的示数可知电源的电压;
(3)闭合S1,将S2拨到触点2,当电阻箱的阻值调为R0时,两电阻串联,电压表测Rx两端的电压,根据串联电路的电压特点求出R0两端的电压,利用串联电路的电流特点和欧姆定律得出等式即可求出Rx的阻值。
【解答】解:①经分析,当闭合S1,S2接2时,电压表测导线电压,导线电压为0,无意义,电压表应该测RX的电压,如图:
②闭合S1,将S2拨到触点1时,两电阻串联,电压表测电源的电压,则电源的电压为U1;
③闭合S1,将S2拨到触点2,当电阻箱的阻值调为R0时,电压表的示数为U2;
因串联电路中总电压等于各分电压值和,
所以,Ux=U1﹣U2,
因串联电路各处的电流相等,
所以,,
解得:Rx。
故答案为:①如上图所示;②U1;③。
【点评】本题为学生提供了一个准确测很大电阻的思路,把被测数百欧的电阻与已知数百欧的电阻串联,测电源电压,再测其中一个电阻电压,利用串联电路中电流处处相等列式求解。
17.【答案】(1)1.7;(2)电流表接入电路前指针所指的刻度值为0.04A;延长ABC三点的连线,与横轴相交于0.04A;(3)25。
【分析】(1)根据电压表选用量程确定分度值,结合指针位置读出电压表的示数;
(2)电流表接入电路前,电阻R0两端的电压为0V,延长A、B、C三点的连线与横轴相交即可判断;
(3)探究电流与电阻的关系,需保持电阻两端的电压不变;根据串联电路的电压规律求出滑动变阻器分得的电压,根据串联分压原理求出当接入20Ω电阻时滑动变阻器连入电路中的电阻,进而确定滑动变阻器的规格。
【解答】解:(1)由丙图可知,电压表的量程为0~3V,其分度值为0.1V,示数为1.7V;
(2)延长ABC三点的连线,与横轴相交于0.04A,此时电阻R0两端的电压为0V,说明电流表接入电路前指针所指的刻度值为0.04A,如下图所示:

(3)探究电流与电阻的关系,需保持电阻两端的电压不变;
实验中使用的定值电阻阻值最大为20Ω,且定值电阻两端的电压始终保持UV=2V,
已知电源为三节新干电池,则电源电压U=1.5V×3=4.5V,
根据串联电路电压的规律,滑动变阻器分得的电压:U滑=U﹣UV=4.5V﹣2V=2.5V,
则滑动变阻器分得的电压为电压表示数的1.25倍,根据串联分压原理,当接入20Ω的电阻时,滑动变阻器连入电路中的电阻应为:R滑=1.25×20Ω=25Ω,所以所选择的滑动变阻器的最大阻值不能小于25Ω。
故答案为:(1)1.7;(2)电流表接入电路前指针所指的刻度值为0.04A;延长ABC三点的连线,与横轴相交于0.04A;(3)25。
【点评】本题是“伏安法”测电阻和探究“电流与电阻的关系”的实验,考查了电压表的读数、数据的处理、控制变量法和欧姆定律的应用等知识。
18.【答案】(1)①电路中的电流太小,小于电流表的分度值;②a点在最右端;b点在最左端;(2)②调节Y的阻值,使电压表示数为2V。
【分析】(1)根据欧姆定律分析电路中的最大电流,分析无法测量的原因;根据实验过程分析滑动变阻器连入电路的电阻;
(2)补充实验过程,分析过程中需测量的关键数据,保持电压表示数不变。
【解答】解:(1)①被测电阻Rx阻值范围为400~600Ω,两节干电池的最大电压为3V,根据欧姆定律可估算出电路中最大电流值为0.0075A,比电流表分度值0.02A小得多,故电流表无法测量电路中电流;
②实验时,先将变阻器滑片P移到某一位置a处,读出电压表示数为U1,U1即为电源电压,可知a点在最右端;再将变阻器滑片P移到另一位置b处,读出电压表示数为U2,则U1﹣U2就是此时滑动变阻器两端的电压,根据相关数据计算Rx的阻值,可知b点在最左端;
(2)补全实验过程:①先闭合开关S、S1,调节滑动变阻器使电压表示数为2V;
②再断开开关S1,闭合开关S2,调节Y的阻值,使电压表示数为2V,读取此时Y的数值.Y的示数即为Rx的阻值;
故答案为:(1)①电路中的电流太小,小于电流表的分度值;②a点在最右端;b点在最左端;(2)②调节Y的阻值,使电压表示数为2V。
【点评】本题是“伏安法测量电阻”的实验,考查了有关实验过程的分析,同时考查了滑动变阻器连入电路的电阻分析。
19.【答案】(1)定值电阻阻值;定值电阻电压;(2)换用不同阻值的电阻进行多次实验;(3)。
【分析】(1)探究电流与电压的关系时,应控制电阻阻值不变,改变电阻两端的电压;
(2)为了得到普遍规律,应该换用不同阻值的电阻进行多次实验;
(3)在没有电压表时,使定值电阻与待测电阻并联,根据电流表和定值电阻的阻值计算出电压,然后根据欧姆定律计算出Rx的阻值。
【解答】解:(1)探究电流与电压的关系,要控制定值电阻阻值不变,改变电阻电压。由图丙得,定值电阻与滑动变阻器串联,实验时可以保证定值电阻不变,还可以通过移动滑片改变定值电阻的电压。
(2)实验中,小明用同一电阻进行多次实验,为了得到普遍规律,应该换用不同阻值的电阻进行多次实验。
(3)由图得,①闭合S、断开S1,电路中只有R0工作,电流表测量R0电流;②闭合S和S1,R0与Rx并联,电流表测量干路电流;由并联电路特点得,Rx电流为Ix=I2﹣I1,
由欧姆定律得,Rx电压为U=IxRx=(I2﹣I1)Rx,
根据电源电压相等知:I1R0=(I2﹣I1)Rx,
解得Rx。
故答案为:(1)定值电阻阻值;定值电阻电压;(2)换用不同阻值的电阻进行多次实验;(3)。
【点评】本题探究电流与电阻关系的实验、电阻的测量,考查了控制变量法的应用、图象分析及设计实验测电阻的能力。
20.【答案】(1)寻求普遍规律;(2)①按照电路图连接电路,记下开关S断开时电压表的示数U;闭合开关S,记下电压表的示数U1;② R1;(3)“电流表”是理想模型,在实际应用时,电流表本身的电阻太小,对电路的影响太小,可以忽略不计。
【分析】(1)本实验中通过更换不同的定值电阻进行多次实验,其目的是为了避免偶然性,寻求普遍规律;
(2)本题中,只有电压表没有电流表,所以就不能用伏安法来测电阻了;我们知道电压表是用来测电压的,但用它也可以间接测出电流;因为器材中有已知阻值的电阻,我们用电压表测出定值电阻的电压,根据I就可以算出电流了;
这样接下来我们就应该想到将定值电阻与电源(即r)串联起来,因为串联电流相等,然后我们要想测出r的电压,可以利用串联电路的电压规律,只要测出电源电压和定值电阻的电压就可以算出r两端的电压了;
(3)在物理学中,突出问题的主要方面,忽略次要因素,建立理想化的物理模型,是经常采用的一种科学研究方法。
【解答】解:(1)本实验中通过更换不同的定值电阻进行多次实验,其目的是为了避免偶然性,寻求普遍规律;
(2)①实验步骤:
按照电路图连接电路,记下开关S断开时电压表的示数U,即为电源的电压;闭合开关S,记下电压表的示数U1;
②因为串联电路电流相等:则,整理得r R1;
(3)例:“电流表”是理想模型,在实际应用时,电流表本身的电阻太小,对电路的影响太小,可以忽略不计。
故答案为:(1)寻求普遍规律;(2)①按照电路图连接电路,记下开关S断开时电压表的示数U;闭合开关S,记下电压表的示数U1;② R1;(3)“电流表”是理想模型,在实际应用时,电流表本身的电阻太小,对电路的影响太小,可以忽略不计。
【点评】本题难度较大,考查的是测电阻的特殊方法﹣伏欧法,这种方法依据的也是欧姆定律,还有要依据串联电路的电流、电压规律。
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