12.4欧姆定律的应用(要点讲解+当堂检测+答案)

北师大版物理九年级上册同步学案
第十二章　欧姆定律
第四节　欧姆定律的应用
要 点 讲 解
要点一　测量电阻的其他方法
通过前面的学习，我们知道可以用伏安法测量导体的电阻。除此之外，我们还可以用其他的很多方法进行电阻的测量，具体常用的方法举例如下：
电路图
测量步骤及实验结论
如图所示，先将电压表接在R0两端，测得R0两端的电压U0，则电流I0＝；再将电压表接在Rx两端，测得Rx两端的电压Ux，则待测电阻的阻值表达式为Rx＝＝R0
如图所示，先将电流表接在R0支路，测得电流I0，则并联电路两端的电压为U＝I0R0；再将电流表接在Rx支路，测得流过Rx的电流Ix，则待测电阻的阻值表达式为Rx＝＝R0
如图所示，先将滑动变阻器阻值调至零，测得此时的电流值I，然后将滑动变阻器调至最大阻值R0，测得此时的电流值I1，则有IRx＝I1(R0＋Rx)，则待测电阻的阻值表达式为Rx＝R0
如图所示，先将滑动变阻器阻值调至零，测得此时Rx两端的电压值U，这就是电源电压；然后将滑动变阻器调至最大阻值R0，此时的电压表示数为U1，则有＝，则待测电阻的阻值表达式为Rx＝R0
如图所示，先断开开关S，测得此时的电流值I0，则可求得并联电路的电压U＝I0R0；然后闭合开关S，测得此时的电流值I，则可求得此时Rx支路的电流Ix＝I－I0，则待测电阻的阻值表达式为Rx＝R0
如图所示，先断开开关S，测得此时的电压值U0，则可求得串联电路的电流为I＝；然后闭合开关S，测得此时的电压值U，则可求得断开开关S时Rx两端的电压Ux＝U－U0，则待测电阻的阻值表达式为Rx＝R0
如图所示，先闭合开关S，测得此时的电流值为I0，则可求得电源电压为U＝I0R0；然后断开开关S，此时的电流值为I，则可求得此时Rx两端的电压值为Ux＝U－U0＝I0R0－IR0，则待测电阻的阻值表达式为Rx＝＝R0
经典例题1　下列四个图中，电阻R0的阻值已知，电源电压未知且保持不变，以下四个图中不能测出Rx阻值的是(　　　)
A B
C D
解析：A选项，断开S时，由电流表的示数可知通过R0的电流，则由欧姆定律可得出电源电压；闭合S，则Rx与R0并联，由并联电路的电流规律可得出通过Rx的电流，则由欧姆定律可求得Rx的阻值，故A正确。B选项，当开关接1时，若电压表正负接线柱接法正确，此时可以测出R0两端电压，但接下来把开关接到2时，电压表的正负接线柱此时就接反了，测不出Rx的电压，也就无法利用串联电路的电压分配规律求出Rx的阻值了，故B错误。C选项，电流表A1可以直接测量R0的电流，R0是定值电阻，根据U0＝I0R0求出电源电压，电流表A2可以直接测量Rx的电流，根据并联电路各支路电压相等得Ux＝U0，由欧姆定律可求得Rx的阻值，故C正确。D选项，闭合S1、S2时，Rx短路，电压表测量电源电压，而断开S1，闭合S2时，电压表测量R0两端的电压，根据欧姆定律可求通过Rx的电流，根据串联电路的特点可求出Rx两端的电压和电流，则由欧姆定律可求得Rx的阻值，故D正确。
答案：B
要点二　欧姆定律在电流表、电压表中的应用
电流表的电阻非常小，将它串联到电路中就相当于串联一根电阻可忽略不计的导线，因此电流表串联在电路中不会影响电路中的电流大小。又由于串联电路中的电流处处相等，所以通过电流表上的示数就可知道电路中与电流表相串联的其他部分中的电流。与电流表相反，电压表的电阻非常大，将电压表并联在某段电路两端(或电源的两端)时，有电压表的支路就相当于断路，所以电压表可直接并联在某段电路两端(或电源两端)来测电压。
经典例题2　如图所示的电路中，各个元件均能正常工作，当开关闭合后，下列说法正确的是(　　　)
A. 两表指针有明显偏转
B. 两表指针几乎不动
C. 电流表指针有明显偏转，电压表指针几乎不动
D. 电压表指针有明显偏转，电流表指针几乎不动
解析：从电路图可以看出整个电路是串联电路，电压表电阻很大，而电流表电阻很小，所以此时电路中电流极小，电流表示数几乎为零，而电压表的示数等于电源电压。
答案：D
易错易混警示　电压表使用不当
在利用电压表测电阻时，常会因为忽略电压表的量程而造成错误，因此在选取器材规格时，要注意结合题目给出的条件，先估算，再选取，选择电表的量程时，要在不超出量程的前提下选取小量程，以减小误差。
经典例题3　一个电源的电压为30V，利用它测一阻值为200Ω左右的电阻值，手中有一个最大量程为15V的电压表、一个最大阻值为100Ω的滑动变阻器、一个开关、导线若干，画出利用以上器材测出电阻值的电路图。
解析：把R和Rx串联在电路中，因为Rx的阻值为200Ω左右，而滑动变阻器的最大值为100Ω，根据串联分压的原理，＝＝＝，而Ux＋UR＝30V，可得Ux＝20V。超过电压表量程，故不能将电压表并联在Rx两端，应并联在滑动变阻器R两端。
答案：如图所示。
当 堂 检 测
1. 压敏电阻的阻值是随所受压力的增大而减小的。小聪同学想设计一个通过电表示数反映压敏电阻所受压力大小的电路，要求压力增大时电表示数增大。以下电路不符合要求的是(　　)
A B
C D
2. 如图甲所示，电源电压恒为6V，R为热敏电阻，其阻值随温度变化如图乙所示，R0是阻值为10Ω的定值电阻，闭合开关S。通过分析，下列说法错误的是(　　)
甲 乙
A. 图甲的R0有保护电路的作用
B. 温度升高时，电压表的示数会变小
C. 温度为40℃时，电流表的示数为0.2A
D. 温度降低时，电压表与电流表示数的比值变小
3. 如图所示电路，电源两端电压保持不变，当只闭合开关S时，电流表的示数为0.3A，若再闭合开关S1，电流表的示数为0.5A，此时通过R1的电流为I1，通过R2的电流为I2，则下列说法中正确的是(　　)
A. I1∶I2＝2∶5 B. I1∶I2＝3∶5
C. I1∶I2＝3∶2 D. I1∶I2＝2∶3
4. 如图所示，在不知道电源电压的情况下，能够利用已知电阻R0测出未知电阻Rx阻值的电路图是 (选填“甲”“乙”或“丙”)。
甲 乙 丙
5. 电压表只要量程允许是能够直接接在电源的两端的，这是因为电压表的电阻很 ，由欧姆定律可知，通过电压表的电流很小，不会烧坏电压表。把电压表接入电路中，通过电压表的电流很小，因此在分析电路时，可以把电压表看作是 的一段电路。
6. 如图甲所示的电路中，电源电压恒为12V，滑动变阻器铭牌上标有“100Ω　0.5A”字样，如图乙为R1的I－U图像，R1的阻值为 Ω，当电路中的电流为0.2A时，滑动变阻器R2接入电路的阻值为 Ω，为了不损坏滑动变阻器R2，接入电路的阻值应不小于 Ω。
甲 乙
7. 在测量小灯泡电阻时，因缺少电压表，扬扬利用两个电流表和一个已知阻值为5Ω的电阻R0，同样测出了小灯泡的电阻，原理如图甲所示，扬扬读出电流表 的示数为0.5A，而电流表 的示数如图乙所示(两空均选填“A1”或“A2”)，则小灯泡L两端的电压为 V，小灯泡L的电阻为 Ω。
甲 乙
当堂检测参考答案
1. D 2. D 3. D
4. 乙
5. 大 断开
6. 20 40 4
7. A1 A2 1.5 7.5