17.3电阻的测量 实验要点梳理课时练习
班级:_______ 姓名:_______
实验 用电流表和电压表测量电阻
【实验器材】
1.实验原理:R=
2.实验电路
3.滑动变阻器“a Ω b A”规格的选择
(1)电路中的最大电流Imax≤滑动变阻器的额定电流b A;
(2)当电压表示数最小时,滑动变阻器两端的电压最大为U源-URmin,此时滑动变阻器接入电路的电阻R= ,因此滑动变阻器的最大电阻a Ω≥R.
4.滑动变阻器的主要作用:a.保护电路;b.① .
【实验与记录】
5.连接电路时的注意事项
(1)连接电路前开关应② ;
(2)为了电表安全,可通过“试触”进行量程选择;
(3)闭合开关前,滑动变阻器滑片移到阻值③ 处.
6.电流表、电压表的读数:先确定量程和④ 再读数.
7.表格设计(次数最少3次,各物理量需带单位)
实验序号 电压U/V 电流I/A 电阻R/Ω 电阻平均值/Ω
1
2
3
8.电路故障分析
(1)闭合开关,移动滑片,电压表有示数,电流表无示数,故障可能是定值电阻⑤ ;
(2)闭合开关,移动滑片,电压表无示数,电流表有示数,故障可能是定值电阻⑥ ;
【交流与小结】
9.计算电阻的阻值:先算出每次电阻值,然后求⑦ .
10.移动滑片多次测量的目的:⑧ .
11.测定值电阻阻值时的错误数据判断
(1)是否与其他组数据的规律一致;
(2)是否能用现有规格的器材测得:若>R滑max,则数据不是真实的.U源、UR、I、R滑max分别代表电源电压、待测电阻两端的电压、电路中的电流和滑动变阻器的最大阻值.
【实验拓展】
12.特殊法测电阻
(1)缺电流表
设计思路:将电压表并联在已知阻值的定值电阻(或已知最大阻值的滑动变阻器)两端来等效替代电流表,如图所示.
(2)缺电压表
设计思路:将电流表与已知阻值的定值电阻(或已知最大阻值的滑动变阻器)串联来等效替代电压表,如图所示.
参考答案
①改变定值电阻两端的电压多次测量 ②断开 ③最大 ④分度值 ⑤断路 ⑥短路
⑦平均值 ⑧求平均值,减小实验误差
课时练习
一、单选题(本大题共8小题)
1.如图所示,是定值电阻和小灯泡L中电流随电压变化的图象,由图象可知( )
A.乙是小灯泡的图象
B.定值电阻的阻值为5Ω
C.定值电阻和小灯泡L并联接在4V的电源上,干路中的电流是1.2A
D.定值电阻和小灯泡L串联接在6V的电源上,电路中的电流是0.4A
2.若R0是已知阻值的定值电阻,滑动变阻器铭牌磨损,导致阻值未知,则利用下列电路图不能够准确测出未知电阻Rx阻值的是( )
A.B.C. D.
3.物理实验中常常需要进行多次测量,目的是避免偶然性或减小误差,下面实验中,进行多次测量是为了减小误差的是( )
A.探究动能大小与哪些因素有关 B.测量定值电阻的阻值
C.探究影响导体电阻大小的因素 D.探究通过导体的电流与两端电压的关系
4.如图是电阻甲和乙的U-I图像,小明对图像信息做出的判断,正确的是( )
A.乙是定值电阻
B.当甲两端电压为0.5V时,通过它的电流为0.3A
C.将甲和乙串联,若电流为0.3A,则它们两端的总电压为2V
D.将甲和乙并联,若电压为2.5V,则它们的干路电流为0.5A
5.在 “伏安法测电阻” 的实验中,关于滑动变阻器的作用,下列说法中正确的是( )
A.控制电源的电压,以免损坏电压表
B.改变电阻两端的电压和电路中的电流,实现多次测量
C.使电压表和电流表的读数更加准确
D.能使电阻两端的电压升高,电阻变大
6.小慧为了测量未知电阻RX,利用学生电源(两端电压不变且未知)、已调零的电流表、阻值已知的定值电阻R0、开关、导线等实验器材,连接了如图所示实验电路。当开关S1、S2都闭合时,电流表的示数为I1;当只闭合开关S2时,电流表的示数为I2。则下列四个选项中,RX的表达式正确的是( )
A. B.
C. D.
7.某同学比较“探究导体中电流与电压的关系”和“用电流表、电压表测电阻”两个实验后,认为:①所测的物理量相同;②测量的工具相同;③多次测量的目的相同。他的判断中正确的是( )
A.①和② B.②和③ C.①和③ D.①、②和③
8.物理科代表为全班同学设计了如下四个电路图,图中电源电压未知但不变,R0为阻值已知的定值电阻,R1为最大阻值已知的滑动变阻器。通过断开、闭合开关或调节R1接入电路的阻值不能测出未知电阻Rx阻值的电路是( )
A.B.C.D.
二、填空题(本大题共6小题)
9.小毅同学用图所示电路测未知电阻的阻值,闭合开关前,他应将滑动变阻器的滑片移到 端。实验时,他移动滑片,多次测量求的平均值是为了 。
10.为了测量Rx的阻值,某同学设计了如图甲所示的电路.已知R0=5Ω,当S1断开、S2闭合时,电压表的示数为6V;当S2断开、S1闭合时,电压表的示数如图乙所示,由此可知R0两端的电压为 V,Rx的阻值为 Ω。
11.如图所示是通过灯泡L、定值电阻R的电流跟其两端电压的关系图像,由图可得定值电阻R的阻值为 Ω;如果把灯和定值电阻并联接在电压为4V的电路两端时,灯L的电阻是 Ω。干路中的电流大小为 A。如果把灯泡和定值电阻接在某电源两端,此时电路中的电流为0.4A,则该电源电压为 V。
12.在研究小灯泡的电阻实验探究中,电流表的示数如图,读数为 A。实验中,小灯泡的灯丝由暗变亮,记录数据画出I—U图像,由图可知,小灯泡的电阻随温度的升高而 。(选填“变大”、“变小”或“不变”)
13.某实验小组用图所示的电路来测量额定电压为2.5V的小灯泡L正常发光时的电阻,其中是阻值已知的定值电阻,R是滑动变阻器。请根据实验电路图补充完成下面的主要测量步骤:
(1)只闭合开关S和S1,调节滑动变阻器滑片的位置,使电压表的示数= V,并记录电压表的示数为;
(2) ,保持滑动变阻器接入电路的阻值不变,记录电压表的示数为;
(3)小灯泡L正常发光时的电阻R= 。(用所测物理量的字母表示)
14.如图是电阻A、B的图象.由图可知:将电阻A、B串联后接入电路,当通过A的电流为0.3A时,A和B两端的总电压是 V,将电阻A、B并联后接入某电路,当通过B的电流为0.2A时,A两端的电压是 V.
三、作图题(本大题共1小题)
15.利用题图所示电路测量电阻,但图中仅有一根导线连接错误,请在连接错误的导线上打上“×”,再画线把它改到正确的位置上。
四、实验题(本大题共1小题)
16.图甲是用伏安法测电阻的实物图,所用滑动变阻器的规格是“20Ω 1A”,电源为两节新干电池,待测电阻Rx的阻值约为10Ω。
(1)用笔画线代替导线在图甲中完成电路连接,要求滑动变阻器的滑片向B端滑动时连入电路的电阻变大。
(2)排除故障后,移动滑动变阻器的滑片到某一位置,此时电压表示数为2.4V,电流表的示数如图乙所示,则Rx的阻值为 Ω。
(3)经过多次测量得到的实验数据如表所示
数据序号 1 2 3 4 5
电压U/V 0.75 1.0 1.5 2.0 2.5
电流I/A 0.09 0.14 0.22 0.28 0.32
为减小实验误差,小明依据多次测量取平均值的做法进行了如下运算
由此得电阻Rx=7.38Ω,这样的算法是 (选填“合理”或“不合理”)的。
(4)小华认为:不用电流表,只用电压表和定值电阻R0,由图丙同样可以测得未知电阻Rx的阻值。小华设计方案如下:a.闭合S1、断开S2,读出电压表示数为U1;b.闭合S1、S2,读出电压表示数为U2.电阻Rx的表达式为Rx= (用测量值U1、U2及R0来表示)。
五、综合题(本大题共1小题)
17.小明从废弃的电热锅中拆下了一个加热盘,其阻值在28~32Ω之间。为测量其电阻,他找来了一个电源(电压U0为35V),一个电流表(量程为0~0.6A),两个滑动变阻器R1(最大阻值约为50Ω)和R2(最大阻值约为100Ω),开关和导线若干。请你合理选择上述器材设计实验,测出加热盘电阻的阻值。要求:
(1)画出实验电路图;
(2)写出实验步骤及所需测量的物理量;
(3)写出加热盘电阻的数学表达式(用已知量和测量量表示)。
六、计算题(本大题共2小题)
18.小虹和小唐做“用电流表、电压表测电阻”实验,现有两个滑动变阻器(分别标有“5Ω 3A”“20Ω 2A”字样),其余实验器材均相同。他们分别选择其中一个变阻器与电源(电压未知且保持不变)、待测电阻、电流表、开关串联。小虹将电压表并联在待测电阻两端,移动变阻器滑片P至最大阻值处,闭合开关后,观察到电压表的示数如图所示。小唐将电压表并联在电路中,将测得的三组数据记录在下表中、他们交流数据后,共同得出了实验结果。
实验序号 电压U(V) 电流I(A)
1 3.0 0.16
2 2.5 0.20
3 1.5 0.30
(1)通过计算判断小唐实验时使用滑动变阻器的规格。
(2)计算电源电压U。
(3)计算待测电阻Rx的阻值(精确到0.01Ω)。
19.小明同学在做“伏安法”测电阻的实验时,发现测量值和真实值之间总是存在一定的差异;经查阅资料得知,原来电流表和电压表都是有电阻(内阻)的;电压表的内阻很大,电流表的内阻很小,正是电表内阻的存在,才导致了这种差异;如图是该同学设计的测量电表内阻的电路图,电源电压U=4.5V,电阻R=40Ω,接通电路后电流表示数为0.12A,电压表示数为4.4V,求:
(1)电流表的内阻(结果保留二位小数);
(2)通过电压表的电流;
(3)电压表的内阻。
参考答案
1.【答案】C
【详解】
A.由图像知,乙图线是一倾斜的直线,是定值电阻的I-U图象,而甲图线中,用电器的电阻是变化的,所以是小灯泡的I-U图线,故A不符合题意;
B.由图像知,当通过定值电阻R的电流为0.4A时,它两端的电压为4V。则定值电阻
故B不符合题意;
C.当定值电阻R和小灯泡L并联在4V的电源上时,由图像知,通过小灯泡的电流为0.8A,则通干路的电流
I=I1+IL=0.4A+0.8A=1.2A
故C符合题意;
D.由图像知,定值电阻R与小灯泡L串联接在电路中时,如果通过电路的电流为0.4A,则R两端的电压为4V,L两端的电压为1V,电源电压
U=4V+1V=5V
故D不符合题意。
故选C。
2.【答案】C
【详解】
A.电压表直接测Rx的电压,电流表直接测Rx的电流,根据可以求出Rx的电阻值,故A正确,不符合题意;
B.电压表V1可以直接测量R0的电压,R0是定值电阻,根据求出电流,电压表V2可以直接测量Rx的电压,根据串联电路电流处处相等,Ix=I0,根据可以求出Rx的电阻值。故B正确,不符合题意;
C.电流表只能直接测出Rx的电流,电压不能直接测量和间接测量,无法计算出电阻,故C错误,符合题意;
D.电流表A1可以直接测量R0的电流,R0是定值电阻,根据U0=I0R0求出电压,电流表A2可以直接测出Rx的电流,根据并联电路各支路的电压相等得Ux=U0,根据 可以求出Rx的电阻值。故D正确,不符合题意。
故选C。
3.【答案】B
【详解】
A.探究动能大小与哪些因素有关,多次测量是为了寻找普遍规律,故A不符合题意;
B.测量定值电阻的阻值,多次测量求平均值,是为了减小实验误差,故B符合题意;
C.探究影响导体电阻大小的因素,换用不同的材料、长度、横截面积,是为了寻找普遍规律,故C不符合题意;
D.探究通过导体的电流与两端电压的关系,多次改变导体两端的电压,测电流,为了寻找普遍规律,故D不符合题意。
故选B。
4.【答案】C
【详解】A.由图得,乙的电阻随乙电阻随电压增大而增大,故A错误;
B.由图得,当甲两端电压为0.5V时,通过它的电流为0.1A,故B错误;
C.将甲和乙串联,若电流为0.3A,甲乙的电压分别为1.5V、0.5V,则它们两端的总电压为
故C正确;
D.当电压为2.5V时,甲乙的电流分别为0.5A,将甲和乙并联,若电压为2.5V,则它们的干路电流为
故D错误。
5.【答案】B
【详解】
A.实验中滑动变阻器能改变被测电阻两端的电压,但不能改变电源电压,故A错误;
BD.“伏安法测电阻” 的实验中移动滑动变阻器的滑片,滑动变阻器接入电路的阻值发生改变,从而可以改变电路中的电流;待测电阻的阻值不变,根据U=IR可知,待测电阻两端的电压也会变化,电流和电压的变化可以是增大、升高,也可以是减小、降低,从而实现多次测量,故B正确,D错误;
C.电流表和电流表读数的准确程度由它的分度值来决定,实验中滑动变阻器对电流表、电压表的读数准确程度没有影响,故C错误。
故选B。
6.【答案】C
【详解】
如图所示,当开关S1、S2都闭合时,R0和Rx并联,电流表测量干路电流,有
I0+Ix=I1
当只闭合开关S2时,R0单独工作,电流表测量R0的电流,即I0=I2,所以通过Rx的电流为
Ix=I1-I2
根据并联电路电压特点及欧姆定律,Rx两端的电压
Ux=U0=I2R0
所以
故ABD错误,C正确。
故选C。
7.【答案】A
【详解】
“探究导体中电流与电压的关系”的实验需要测量的物理量主要是定值电阻两端的电压与电流,所需测量工具为电压表与电流表,通过多次实验,寻找在电阻一定时,通过导体的电流与电压的关系;“用电流表、电压表测电阻”的实验根据欧姆定律可知需要测量电压与电流,所需测量工具为电压表与电流表,多次测量求平均值以减小误差;综合上述分析,两实验相同点是①所测的物理量相同;②测量的工具相同;多次测量的目的不同。故A正确,BCD错误。
故选A。
8.【答案】A
【详解】A.由图可知,定值电阻和电流表串联,我们可以求出电源的电压,无法求出未知电阻Rx阻值,故A符合题意;
B.闭合开关S1和S2后,定值电阻R0被短路,电压表的示数即为电源电压U;闭合S1,断开S2,此时电压表的示数为U1,可以求得Rx为 ,故B不符合题意;
C.闭合开关,当滑动变阻器滑片移动到最右端时,此时的电压为U,当当滑动变阻器滑片移动到最左端时,此时的电压为U1,可以求得Rx为 ,故C不符合题意;
D.闭合开关,当滑动变阻器滑片移动到最右端时,此时的电压为I,当当滑动变阻器滑片移动到最左端时,此时的电压为I1,可以求得Rx为 ,故D不符合题。
9.【答案】 b ;减小误差
【详解】
[1][2]为保护电路,闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片移到b端或右端,使其阻值最大;调整变阻器的滑片继续测量的目的是:多次测量求平均值,减小实验误差。
10.【答案】 2.4 ; 7.5
【详解】
[1]当S2断开、S1闭合时,电压表测R0两端电压,示数如图乙所示为2.4V,R0两端的电压为2.4V。
[2]电路中的电流为
Rx两端的电压为
Ux=U-U0=6V-2.4V=3.6V
Rx的阻值为
11.【答案】 10 ; 5 ; 1.2 ;5
【详解】
[1]由图象可知,当定值电阻两端的电压为4V时,通过电阻的电流为0.4A,电阻为
[2]如果把灯和定值电阻并联接在电压为4V的电路两端时,由图象可知,通过灯的电流为0.8A,灯L的电阻
[3]由图象可知通过定值电阻的电流为0.4A,通过灯L的电流为0.8A,根据并联电路的电流规律,干路中的电流为
I总=IR+IL=0.4A+0.8A=1.2A
[4]如果把灯泡和定值电阻串联接在某电源两端,此时电路中的电流为0.4A,由图象可知,定值电阻两端的电压为4V,灯泡两端的电压为1V,根据串联电路的电压规律
U总=UR+UL=4V+1V=5V
12.【答案】 0.8 ; 变大
【详解】
[1]由图可知,电流表的量程是0~3A,分度值是0.1A,电流表的示数是0.8A。
[2]由图可知,随着电压的增大,小灯泡温度升高,但电流增加越来越慢,说明小灯泡的电阻变大,即小灯泡的电阻随温度的升高而增大。
13.【答案】2.5;断开开关S1,闭合开关S和S2;
【详解】
(1)[1]只闭合开关S和S1时,此时滑动变阻器R与小灯泡L和电阻R串联,电压表测量小灯泡L两端电压。小灯泡L正常发光时两端电压为额定电压,故需要调节滑动变阻器滑片位置,使电压表示数为灯泡的额定电压,即=2.5V。
(2)[2]当断开开关S1,闭合开关S和S2,小灯泡L与电阻R0串联,当小灯泡L两端电压保持额定电压2.5V不变时,此时通过电阻R0的电流即为通过小灯泡正常发光时的电流,可据此来测量小灯泡L的额定电流。此时电压表测量小灯泡L和电阻R0两端电压之和。
(3)[3]只闭合开关S和S1时,调节滑动变阻器,使小灯泡L两端电压为额定电压。当断开开关S1,闭合开关S和S2时,测得小灯泡L和电阻R两端电压之和,此时电阻R0两端电压
此时通过R0的电流
因为小灯泡L与电阻R0串联,故此时小灯泡的额定电流
根据欧姆定律可知,可知小灯泡L正常发光时的电阻为
故。
14.【答案】4.5;2;
【详解】
因串联电路中各处的电流相等,所以两电阻串联时,通过A的电流为0.3A时,通过B的电流也为0.3A,由图象可知,通过A、B两端的电压分别为,,因串联电路中总电压等于各分电压之和,所以,A和B两端的电压总和:
因并联电路中各支路两端的电压相等,所以,将A、B并联后接入电路中时,它们两端的电压相等,由图象可知,当通过B的电流为0.2A时,两端的电压为2V,所以A两端的电压也为2V.
15.【答案】
【详解】
原电路中,电流表与电阻并联,电压表串联在电路中是错误的,电流表与电阻串联,电压表与电阻并联,改正后如下图所示:
16.【答案】 ; 8; 不合理 ;
【详解】
(1)[1]电源为两节新干电池,电源电压为3V,待测电阻Rx的阻值约为10Ω,由欧姆定律,电路的最大电流为
故电流表选用小量程与电阻串联;要求滑动变阻器的滑片向B端滑动时连入电路的电阻变大,故变阻器左下接线柱连入电路中,如图所示:
。
(2)[2]排除故障后,移动滑动变阻器的滑片到某一位置,此时电压表示数为2.4V,电流表的示数如图乙所示,电流表选用小量程,分度值为0.02A,电流为0.3A,由欧姆定律待测电阻为
(3)[3]为减小误差,应多次测量取平均值,即将5次得出电阻取平均值作为最后测量结果,而不是用5次电压的平均值与5次电流的平均值之比,故这样的算法是不合理的。
(4)[4]闭合S1、断开S2,两电阻串联,电压表测待测电阻的电压,读出电压表示数为U1;闭合S1、S2,定值电阻短路,电压表测电源电压,读出电压表示数为U2;由串联电路电压的规律,定值电阻的电压为
U0=U2﹣U1
由分压原理可知
则
17.【答案】(1) (2)见详解 (3)
【详解】(1)电流表量程为0~0.6A,则电路总电阻最小为,所以为确保电路安全,选择滑动变阻器。
(2)实验步骤:①按照电路图连接电路;
②闭合开关S1、S2,调节滑动变阻器滑片到适当位置,读出电流表的示数I1;
③断开开关S2,保持滑片位置不动,读出电流表的示数I2。
(3)闭合开关S1、S2,滑动变阻器单独接入电路,电流表测电路电流,调节滑片到适当位置,电流表示数为I1,则滑动变阻器接入电路的阻值;断开开关S2,保持滑片位置不动,和串联,电流表测电路电流,示数为I2,则电路总电阻,。
18.【答案】(1)“20Ω 2A” (2)4.5V (3)9.85Ω
【详解】(1)从小唐的实验数据,电压减小电流增大,可知电压表接在了滑动变阻器两端,由实验数据1,滑动变阻器接入的电阻,由此可知小唐选用的滑动变阻器的规格是20Ω 2A。
(2)由(1)知小唐选用的滑动变阻器的规则给20Ω 2A,故小虹所选用的滑动变阻器为5Ω 3A,由小唐的实验数据3可知,当滑动变阻器两端电压为1.5V,通过的电流为0.3A,接入的电阻为,由题意知,小虹将电压表并联在待测电阻两端,移动变阻器滑片P至最大阻值处,由此可知小虹的实验中滑动变阻器两端的电压为1.5V,由图可知电压表的示数为3V,由串联电路的电压规律可知,电源电压U=3V+1.5V=4.5V
(3)小虹实验中待测电阻,小虹实验1,待测电阻,小虹实验2,待测电,小虹实验3,待测电阻,所以待测电阻的阻值
19.【答案】(1)0.83Ω;(2)0.01A;(3)440Ω
【详解】
解:由题意可知,R与RV并联后再与RA串联,电压表示数为并联部分的电压,电流表测干路电流;
(1)因串联电路中总电压等于各分电压之和,所以,电流表两端的电压为
UA=U-UV=4.5V-4.4V=0.1V
由
可得,电流表的内阻为
(2)因并联电路中各支路两端的电压相等,所以,通过R的电流为
因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,所以,通过电压表的电流为
(3)电压表的内阻为
答:(1)电流表的内阻为0.83Ω;
(2)通过电压表的电流为0.01A;
(3)电压表的内阻为440Ω;
课时练习
一、单选题(本大题共8小题)
1.如图所示,是定值电阻和小灯泡L中电流随电压变化的图象,由图象可知( )
A.乙是小灯泡的图象
B.定值电阻的阻值为5Ω
C.定值电阻和小灯泡L并联接在4V的电源上,干路中的电流是1.2A
D.定值电阻和小灯泡L串联接在6V的电源上,电路中的电流是0.4A
2.若R0是已知阻值的定值电阻,滑动变阻器铭牌磨损,导致阻值未知,则利用下列电路图不能够准确测出未知电阻Rx阻值的是( )
A. B. C. D.
3.物理实验中常常需要进行多次测量,目的是避免偶然性或减小误差,下面实验中,进行多次测量是为了减小误差的是( )
A.探究动能大小与哪些因素有关 B.测量定值电阻的阻值
C.探究影响导体电阻大小的因素 D.探究通过导体的电流与两端电压的关系
4.如图是电阻甲和乙的U-I图像,小明对图像信息做出的判断,正确的是( )
A.乙是定值电阻
B.当甲两端电压为0.5V时,通过它的电流为0.3A
C.将甲和乙串联,若电流为0.3A,则它们两端的总电压为2V
D.将甲和乙并联,若电压为2.5V,则它们的干路电流为0.5A
5.在 “伏安法测电阻” 的实验中,关于滑动变阻器的作用,下列说法中正确的是( )
A.控制电源的电压,以免损坏电压表
B.改变电阻两端的电压和电路中的电流,实现多次测量
C.使电压表和电流表的读数更加准确
D.能使电阻两端的电压升高,电阻变大
6.小慧为了测量未知电阻RX,利用学生电源(两端电压不变且未知)、已调零的电流表、阻值已知的定值电阻R0、开关、导线等实验器材,连接了如图所示实验电路。当开关S1、S2都闭合时,电流表的示数为I1;当只闭合开关S2时,电流表的示数为I2。则下列四个选项中,RX的表达式正确的是( )
A. B.
C. D.
7.某同学比较“探究导体中电流与电压的关系”和“用电流表、电压表测电阻”两个实验后,认为:①所测的物理量相同;②测量的工具相同;③多次测量的目的相同。他的判断中正确的是( )
A.①和② B.②和③ C.①和③ D.①、②和③
8.物理科代表为全班同学设计了如下四个电路图,图中电源电压未知但不变,R0为阻值已知的定值电阻,R1为最大阻值已知的滑动变阻器。通过断开、闭合开关或调节R1接入电路的阻值不能测出未知电阻Rx阻值的电路是( )
A.
B.
C.
D.
二、填空题(本大题共6小题)
9.小毅同学用图所示电路测未知电阻的阻值,闭合开关前,他应将滑动变阻器的滑片移到 端。实验时,他移动滑片,多次测量求的平均值是为了 。
10.为了测量Rx的阻值,某同学设计了如图甲所示的电路.已知R0=5Ω,当S1断开、S2闭合时,电压表的示数为6V;当S2断开、S1闭合时,电压表的示数如图乙所示,由此可知R0两端的电压为 V,Rx的阻值为 Ω。
11.如图所示是通过灯泡L、定值电阻R的电流跟其两端电压的关系图像,由图可得定值电阻R的阻值为 Ω;如果把灯和定值电阻并联接在电压为4V的电路两端时,灯L的电阻是 Ω。干路中的电流大小为 A。如果把灯泡和定值电阻接在某电源两端,此时电路中的电流为0.4A,则该电源电压为 V。
12.在研究小灯泡的电阻实验探究中,电流表的示数如图,读数为 A。实验中,小灯泡的灯丝由暗变亮,记录数据画出I—U图像,由图可知,小灯泡的电阻随温度的升高而 。(选填“变大”、“变小”或“不变”)
13.某实验小组用图所示的电路来测量额定电压为2.5V的小灯泡L正常发光时的电阻,其中是阻值已知的定值电阻,R是滑动变阻器。请根据实验电路图补充完成下面的主要测量步骤:
(1)只闭合开关S和S1,调节滑动变阻器滑片的位置,使电压表的示数= V,并记录电压表的示数为;
(2) ,保持滑动变阻器接入电路的阻值不变,记录电压表的示数为;
(3)小灯泡L正常发光时的电阻R= 。(用所测物理量的字母表示)
14.如图是电阻A、B的图象.由图可知:将电阻A、B串联后接入电路,当通过A的电流为0.3A时,A和B两端的总电压是 V,将电阻A、B并联后接入某电路,当通过B的电流为0.2A时,A两端的电压是 V.
三、作图题(本大题共1小题)
15.利用题图所示电路测量电阻,但图中仅有一根导线连接错误,请在连接错误的导线上打上“×”,再画线把它改到正确的位置上。
四、实验题(本大题共1小题)
16.图甲是用伏安法测电阻的实物图,所用滑动变阻器的规格是“20Ω 1A”,电源为两节新干电池,待测电阻Rx的阻值约为10Ω。
(1)用笔画线代替导线在图甲中完成电路连接,要求滑动变阻器的滑片向B端滑动时连入电路的电阻变大。
(2)排除故障后,移动滑动变阻器的滑片到某一位置,此时电压表示数为2.4V,电流表的示数如图乙所示,则Rx的阻值为 Ω。
(3)经过多次测量得到的实验数据如表所示
数据序号 1 2 3 4 5
电压U/V 0.75 1.0 1.5 2.0 2.5
电流I/A 0.09 0.14 0.22 0.28 0.32
为减小实验误差,小明依据多次测量取平均值的做法进行了如下运算
由此得电阻Rx=7.38Ω,这样的算法是 (选填“合理”或“不合理”)的。
(4)小华认为:不用电流表,只用电压表和定值电阻R0,由图丙同样可以测得未知电阻Rx的阻值。小华设计方案如下:a.闭合S1、断开S2,读出电压表示数为U1;b.闭合S1、S2,读出电压表示数为U2.电阻Rx的表达式为Rx= (用测量值U1、U2及R0来表示)。
五、综合题(本大题共1小题)
17.小明从废弃的电热锅中拆下了一个加热盘,其阻值在28~32Ω之间。为测量其电阻,他找来了一个电源(电压U0为35V),一个电流表(量程为0~0.6A),两个滑动变阻器R1(最大阻值约为50Ω)和R2(最大阻值约为100Ω),开关和导线若干。请你合理选择上述器材设计实验,测出加热盘电阻的阻值。要求:
(1)画出实验电路图;
(2)写出实验步骤及所需测量的物理量;
(3)写出加热盘电阻的数学表达式(用已知量和测量量表示)。
六、计算题(本大题共2小题)
18.小虹和小唐做“用电流表、电压表测电阻”实验,现有两个滑动变阻器(分别标有“5Ω 3A”“20Ω 2A”字样),其余实验器材均相同。他们分别选择其中一个变阻器与电源(电压未知且保持不变)、待测电阻、电流表、开关串联。小虹将电压表并联在待测电阻两端,移动变阻器滑片P至最大阻值处,闭合开关后,观察到电压表的示数如图所示。小唐将电压表并联在电路中,将测得的三组数据记录在下表中、他们交流数据后,共同得出了实验结果。
实验序号 电压U(V) 电流I(A)
1 3.0 0.16
2 2.5 0.20
3 1.5 0.30
(1)通过计算判断小唐实验时使用滑动变阻器的规格。
(2)计算电源电压U。
(3)计算待测电阻Rx的阻值(精确到0.01Ω)。
19.小明同学在做“伏安法”测电阻的实验时,发现测量值和真实值之间总是存在一定的差异;经查阅资料得知,原来电流表和电压表都是有电阻(内阻)的;电压表的内阻很大,电流表的内阻很小,正是电表内阻的存在,才导致了这种差异;如图是该同学设计的测量电表内阻的电路图,电源电压U=4.5V,电阻R=40Ω,接通电路后电流表示数为0.12A,电压表示数为4.4V,求:
(1)电流表的内阻(结果保留二位小数);
(2)通过电压表的电流;
(3)电压表的内阻。
参考答案
1.【答案】C
【详解】
A.由图像知,乙图线是一倾斜的直线,是定值电阻的I-U图象,而甲图线中,用电器的电阻是变化的,所以是小灯泡的I-U图线,故A不符合题意;
B.由图像知,当通过定值电阻R的电流为0.4A时,它两端的电压为4V。则定值电阻
故B不符合题意;
C.当定值电阻R和小灯泡L并联在4V的电源上时,由图像知,通过小灯泡的电流为0.8A,则通干路的电流
I=I1+IL=0.4A+0.8A=1.2A
故C符合题意;
D.由图像知,定值电阻R与小灯泡L串联接在电路中时,如果通过电路的电流为0.4A,则R两端的电压为4V,L两端的电压为1V,电源电压
U=4V+1V=5V
故D不符合题意。
故选C。
2.【答案】C
【详解】
A.电压表直接测Rx的电压,电流表直接测Rx的电流,根据可以求出Rx的电阻值,故A正确,不符合题意;
B.电压表V1可以直接测量R0的电压,R0是定值电阻,根据求出电流,电压表V2可以直接测量Rx的电压,根据串联电路电流处处相等,Ix=I0,根据可以求出Rx的电阻值。故B正确,不符合题意;
C.电流表只能直接测出Rx的电流,电压不能直接测量和间接测量,无法计算出电阻,故C错误,符合题意;
D.电流表A1可以直接测量R0的电流,R0是定值电阻,根据U0=I0R0求出电压,电流表A2可以直接测出Rx的电流,根据并联电路各支路的电压相等得Ux=U0,根据 可以求出Rx的电阻值。故D正确,不符合题意。
故选C。
3.【答案】B
【详解】
A.探究动能大小与哪些因素有关,多次测量是为了寻找普遍规律,故A不符合题意;
B.测量定值电阻的阻值,多次测量求平均值,是为了减小实验误差,故B符合题意;
C.探究影响导体电阻大小的因素,换用不同的材料、长度、横截面积,是为了寻找普遍规律,故C不符合题意;
D.探究通过导体的电流与两端电压的关系,多次改变导体两端的电压,测电流,为了寻找普遍规律,故D不符合题意。
故选B。
4.【答案】C
【详解】A.由图得,乙的电阻随乙电阻随电压增大而增大,故A错误;
B.由图得,当甲两端电压为0.5V时,通过它的电流为0.1A,故B错误;
C.将甲和乙串联,若电流为0.3A,甲乙的电压分别为1.5V、0.5V,则它们两端的总电压为
故C正确;
D.当电压为2.5V时,甲乙的电流分别为0.5A,将甲和乙并联,若电压为2.5V,则它们的干路电流为
故D错误。
5.【答案】B
【详解】
A.实验中滑动变阻器能改变被测电阻两端的电压,但不能改变电源电压,故A错误;
BD.“伏安法测电阻” 的实验中移动滑动变阻器的滑片,滑动变阻器接入电路的阻值发生改变,从而可以改变电路中的电流;待测电阻的阻值不变,根据U=IR可知,待测电阻两端的电压也会变化,电流和电压的变化可以是增大、升高,也可以是减小、降低,从而实现多次测量,故B正确,D错误;
C.电流表和电流表读数的准确程度由它的分度值来决定,实验中滑动变阻器对电流表、电压表的读数准确程度没有影响,故C错误。
故选B。
6.【答案】C
【详解】
如图所示,当开关S1、S2都闭合时,R0和Rx并联,电流表测量干路电流,有
I0+Ix=I1
当只闭合开关S2时,R0单独工作,电流表测量R0的电流,即I0=I2,所以通过Rx的电流为
Ix=I1-I2
根据并联电路电压特点及欧姆定律,Rx两端的电压
Ux=U0=I2R0
所以
故ABD错误,C正确。
故选C。
7.【答案】A
【详解】
“探究导体中电流与电压的关系”的实验需要测量的物理量主要是定值电阻两端的电压与电流,所需测量工具为电压表与电流表,通过多次实验,寻找在电阻一定时,通过导体的电流与电压的关系;“用电流表、电压表测电阻”的实验根据欧姆定律可知需要测量电压与电流,所需测量工具为电压表与电流表,多次测量求平均值以减小误差;综合上述分析,两实验相同点是①所测的物理量相同;②测量的工具相同;多次测量的目的不同。故A正确,BCD错误。
故选A。
8.【答案】A
【详解】A.由图可知,定值电阻和电流表串联,我们可以求出电源的电压,无法求出未知电阻Rx阻值,故A符合题意;
B.闭合开关S1和S2后,定值电阻R0被短路,电压表的示数即为电源电压U;闭合S1,断开S2,此时电压表的示数为U1,可以求得Rx为 ,故B不符合题意;
C.闭合开关,当滑动变阻器滑片移动到最右端时,此时的电压为U,当当滑动变阻器滑片移动到最左端时,此时的电压为U1,可以求得Rx为 ,故C不符合题意;
D.闭合开关,当滑动变阻器滑片移动到最右端时,此时的电压为I,当当滑动变阻器滑片移动到最左端时,此时的电压为I1,可以求得Rx为 ,故D不符合题。
9.【答案】 b ;减小误差
【详解】
[1][2]为保护电路,闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片移到b端或右端,使其阻值最大;调整变阻器的滑片继续测量的目的是:多次测量求平均值,减小实验误差。
10.【答案】 2.4 ; 7.5
【详解】
[1]当S2断开、S1闭合时,电压表测R0两端电压,示数如图乙所示为2.4V,R0两端的电压为2.4V。
[2]电路中的电流为
Rx两端的电压为
Ux=U-U0=6V-2.4V=3.6V
Rx的阻值为
11.【答案】 10 ; 5 ; 1.2 ;5
【详解】
[1]由图象可知,当定值电阻两端的电压为4V时,通过电阻的电流为0.4A,电阻为
[2]如果把灯和定值电阻并联接在电压为4V的电路两端时,由图象可知,通过灯的电流为0.8A,灯L的电阻
[3]由图象可知通过定值电阻的电流为0.4A,通过灯L的电流为0.8A,根据并联电路的电流规律,干路中的电流为
I总=IR+IL=0.4A+0.8A=1.2A
[4]如果把灯泡和定值电阻串联接在某电源两端,此时电路中的电流为0.4A,由图象可知,定值电阻两端的电压为4V,灯泡两端的电压为1V,根据串联电路的电压规律
U总=UR+UL=4V+1V=5V
12.【答案】 0.8 ; 变大
【详解】
[1]由图可知,电流表的量程是0~3A,分度值是0.1A,电流表的示数是0.8A。
[2]由图可知,随着电压的增大,小灯泡温度升高,但电流增加越来越慢,说明小灯泡的电阻变大,即小灯泡的电阻随温度的升高而增大。
13.【答案】2.5;断开开关S1,闭合开关S和S2;
【详解】
(1)[1]只闭合开关S和S1时,此时滑动变阻器R与小灯泡L和电阻R串联,电压表测量小灯泡L两端电压。小灯泡L正常发光时两端电压为额定电压,故需要调节滑动变阻器滑片位置,使电压表示数为灯泡的额定电压,即=2.5V。
(2)[2]当断开开关S1,闭合开关S和S2,小灯泡L与电阻R0串联,当小灯泡L两端电压保持额定电压2.5V不变时,此时通过电阻R0的电流即为通过小灯泡正常发光时的电流,可据此来测量小灯泡L的额定电流。此时电压表测量小灯泡L和电阻R0两端电压之和。
(3)[3]只闭合开关S和S1时,调节滑动变阻器,使小灯泡L两端电压为额定电压。当断开开关S1,闭合开关S和S2时,测得小灯泡L和电阻R两端电压之和,此时电阻R0两端电压
此时通过R0的电流
因为小灯泡L与电阻R0串联,故此时小灯泡的额定电流
根据欧姆定律可知,可知小灯泡L正常发光时的电阻为
故。
14.【答案】4.5;2;
【详解】
因串联电路中各处的电流相等,所以两电阻串联时,通过A的电流为0.3A时,通过B的电流也为0.3A,由图象可知,通过A、B两端的电压分别为,,因串联电路中总电压等于各分电压之和,所以,A和B两端的电压总和:
因并联电路中各支路两端的电压相等,所以,将A、B并联后接入电路中时,它们两端的电压相等,由图象可知,当通过B的电流为0.2A时,两端的电压为2V,所以A两端的电压也为2V.
15.【答案】
【详解】
原电路中,电流表与电阻并联,电压表串联在电路中是错误的,电流表与电阻串联,电压表与电阻并联,改正后如下图所示:
16.【答案】 ; 8; 不合理 ;
【详解】
(1)[1]电源为两节新干电池,电源电压为3V,待测电阻Rx的阻值约为10Ω,由欧姆定律,电路的最大电流为
故电流表选用小量程与电阻串联;要求滑动变阻器的滑片向B端滑动时连入电路的电阻变大,故变阻器左下接线柱连入电路中,如图所示:
。
(2)[2]排除故障后,移动滑动变阻器的滑片到某一位置,此时电压表示数为2.4V,电流表的示数如图乙所示,电流表选用小量程,分度值为0.02A,电流为0.3A,由欧姆定律待测电阻为
(3)[3]为减小误差,应多次测量取平均值,即将5次得出电阻取平均值作为最后测量结果,而不是用5次电压的平均值与5次电流的平均值之比,故这样的算法是不合理的。
(4)[4]闭合S1、断开S2,两电阻串联,电压表测待测电阻的电压,读出电压表示数为U1;闭合S1、S2,定值电阻短路,电压表测电源电压,读出电压表示数为U2;由串联电路电压的规律,定值电阻的电压为
U0=U2﹣U1
由分压原理可知
则
17.【答案】(1) (2)见详解 (3)
【详解】(1)电流表量程为0~0.6A,则电路总电阻最小为,所以为确保电路安全,选择滑动变阻器。
(2)实验步骤:①按照电路图连接电路;
②闭合开关S1、S2,调节滑动变阻器滑片到适当位置,读出电流表的示数I1;
③断开开关S2,保持滑片位置不动,读出电流表的示数I2。
(3)闭合开关S1、S2,滑动变阻器单独接入电路,电流表测电路电流,调节滑片到适当位置,电流表示数为I1,则滑动变阻器接入电路的阻值;断开开关S2,保持滑片位置不动,和串联,电流表测电路电流,示数为I2,则电路总电阻,。
18.【答案】(1)“20Ω 2A” (2)4.5V (3)9.85Ω
【详解】(1)从小唐的实验数据,电压减小电流增大,可知电压表接在了滑动变阻器两端,由实验数据1,滑动变阻器接入的电阻,由此可知小唐选用的滑动变阻器的规格是20Ω 2A。
(2)由(1)知小唐选用的滑动变阻器的规则给20Ω 2A,故小虹所选用的滑动变阻器为5Ω 3A,由小唐的实验数据3可知,当滑动变阻器两端电压为1.5V,通过的电流为0.3A,接入的电阻为,由题意知,小虹将电压表并联在待测电阻两端,移动变阻器滑片P至最大阻值处,由此可知小虹的实验中滑动变阻器两端的电压为1.5V,由图可知电压表的示数为3V,由串联电路的电压规律可知,电源电压U=3V+1.5V=4.5V
(3)小虹实验中待测电阻,小虹实验1,待测电阻,小虹实验2,待测电,小虹实验3,待测电阻,所以待测电阻的阻值
19.【答案】(1)0.83Ω;(2)0.01A;(3)440Ω
【详解】
解:由题意可知,R与RV并联后再与RA串联,电压表示数为并联部分的电压,电流表测干路电流;
(1)因串联电路中总电压等于各分电压之和,所以,电流表两端的电压为
UA=U-UV=4.5V-4.4V=0.1V
由
可得,电流表的内阻为
(2)因并联电路中各支路两端的电压相等,所以,通过R的电流为
因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,所以,通过电压表的电流为
(3)电压表的内阻为
答:(1)电流表的内阻为0.83Ω;
(2)通过电压表的电流为0.01A;
(3)电压表的内阻为440Ω;
