第3节 电阻的测量
知能演练提升
能力提升
1.下图是四位同学设计的用伏安法测量电阻的电路图,其中正确的是( )
2.某同学做伏安法测电阻实验时,刚一“试触”就发现电流表的指针迅速摆动到最大刻度,发生这种情况的原因可能是( )
A.电流表的“+”“-”接线柱接反了
B.待测电阻发生了断路
C.线路接错,某处发生了短路
D.以上说法均不对
3. 如图所示,R为待测电阻,阻值约为5 Ω。给你的器材:滑动变阻器(2 A,0~10 Ω);电流表有2个量程,分别为0~0.6 A、0~3 A;电压表有2个量程,分别为0~3 V、0~15 V;电池组为新干电池3节串联。两只电表的量程可采用以下4种选法,但为使测量时能较准确地读数,两只电表的量程应用( )
A.0~0.6 A和0~15 V B.0~3 A和0~15 V
C.0~0.6 A和0~3 V D.0~3 A和0~3 V
4.用伏安法测电阻的实验中,小雪和晓彤分别选用定值电阻和小灯泡为测量对象,在处理实验数据时,分别画出了U-I的图象,如图甲、乙所示。对于图象的分析,下列说法错误的是( )
A.由甲图可知,定值电阻的阻值为1 Ω
B.由甲图可知,电阻不随其两端的电压和导体中的电流而改变
C.由乙图及实验现象可知:小灯泡的电阻随灯丝温度的增加而增大
D.为了减小误差,应该用多次测量的方法,计算小灯泡的电阻
5.小华同学用伏安法测导体的电阻,实验方案和操作过程均正确,两表的连接和示数如图所示,这个实验可以改进的地方是 ,你这样改进的理由是 。
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6.小明设计并连接了测量电阻的电路如图甲所示,所使用的电源为两节干电池。请指出他在电路设计或连接上存在的一个问题: ;经改正后,所测得的数据绘出的图象如图乙所示,该待测电阻的阻值为 Ω。
7.要测量某电阻的阻值,实验桌上有下列器材:电流表A(0~0.6 A),电压表V(0~3 V),电源4.5 V,滑动变阻器R,开关,导线,待测电阻Rx(约6 Ω)。实验要求:多测几组数据且两电表都不能超过其量程。
(1)根据电路图用笔画线代替导线,将实物电路连接好。
(2)实验时,电路中允许通过的最大电流约为 A。
(3)在连接电路时,有R1(12 Ω 1 A)和R2(3 Ω 2 A)两种滑动变阻器,要保证实验顺利进行,应选 (选填“R1”或“R2”)。
8.(2017·湖南长沙中考)小天同学在做用伏安法测电阻的实验时,除了滑动变阻器的铭牌不清楚之外,其他实验器材齐全且完好,电源电压不变,电流表和电压表对电路的影响均忽略不计。以下是他的实验过程,请回答下列问题:
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(1)小天连接了如图甲所示的电路测量待测电阻Rx的阻值,请指出电路连接的错误之处: (写出一处即可)。
(2)更正电路之前,小天发现可以利用甲图所示的电路来测量滑动变阻器的最大阻值;他闭合开关,读出电压表的示数为10 V,电流表的示数为0.2 A,则可计算出滑动变阻器的最大阻值为 Ω。
(3)小天按照图乙所示电路图正确连接好电路后,为了减小实验误差,他选用了合适的量程进行了多次测量,以下是他的实验记录。第一次,当滑动变阻器的滑片位于最左端时,电压表的指针位置如图丙所示;第二次,当滑动变阻器的滑片位于某位置时,电流表的示数为0.58 A,电压表的指针位置如图丁所示;第三次,当滑动变阻器的滑片位于最右端时,电流表的示数为1.1 A,则Rx的平均阻值为 Ω。(精确到0.1 Ω)
9.(2017·湖北黄石中考)小华同学用伏安法测量一只阻值约为5 Ω的定值电阻Rx,实验室有如下器材供选用:
A.两节干电池
B.开关一个和导线若干
C.电压表(0~3~15 V)
D.电流表(0~0.6~3 A)
E.滑动变阻器(0~10 Ω)
F.滑动变阻器(0~100 Ω)
(1)小华同学完成实验电路设计后,为了操作顺利和方便,除了A、B、C和D外,小华同学还需选用 (选填“E”或“F”)器材。
(2)根据设计的实验电路要求,请用笔画线代替导线连接图甲中最后的两根导线。
甲
7
乙
(3)如图甲所示,连接好电路。在闭合开关前,为保护电路,滑动变阻器的滑片P应该滑至 (选填“G”或“H”)端。
(4)小华在闭合开关后,移动滑动变阻器的滑片P时,发现电流表示数始终为零,而电压表有示数但不发生变化,此时电路中的一处故障是 。
A.滑动变阻器断路
B.滑动变阻器短路
C.定值电阻Rx断路
D.定值电阻Rx短路
(5)排除故障后,电流表示数为0.40 A,电压表示数如图乙所示,则本次实验测得的定值电阻Rx是 Ω。
探究创新
★10.某同学想测定电阻Rx的阻值。供选择的器材有一个电源(电压不变、电压数值未知)、一个已知电阻R0、电压表(最大量程大于电源电压)、
单刀双掷开关。该同学设计了电路,如图所示。
(1)要完成该实验,请你写出需要测量的物理量及操作步骤。
(2)写出用测量的物理量计算Rx的表达式。
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知能演练·提升
1.C 伏安法测电阻,电压表应与待测电阻并联,电流表串联在电路中测流过待测电阻的电流。滑动变阻器应串联在电路中,一方面可以保护电路,另一方面可以改变待测电阻两端的电压。电路图A中电流表与电阻并联,电压表串联在电路中;电路图B中电压表测待测电阻与滑动变阻器两端的总电压;电路图C中电压表测待测电阻两端的电压,电流表测流过待测电阻的电流,由该电路图可以测出电阻R的阻值;电路图D中电流表测待测电阻与滑动变阻器的电流之和,用该电路图测不出流过待测电阻的电流。故选C。
2.C 若电流表的“+”“-”接线柱接反了,则电流表的指针向相反方向偏转,故选项A不可能;若待测电阻发生了断路,则电流表的示数为零,故选项B不可能;若线路中某处发生了短路,此时电路中电流有可能很大,故选项C可能。
3.C 对电流表和电压表来说,量程越小,读数越准确,根据题目所给条件,U总=4.5 V,由于滑动变阻器的分压作用,所以被测电阻两端的电压完全可以低于3 V,由I=可知,由于被测电阻R约为 5 Ω,当U=3 V时,电路中的电流约为0.6 A,所以为了使测量时能较准确地读数,电流表选用0~0.6 A,电压表选用0~3 V。
4.D 根据题图甲可知,电流与电压成正比,因此该电阻为定值电阻;当电阻两端电压为3 V时,通过的电流为3 A,由I=可知,定值电阻的阻值R==1 Ω,故选项A、B正确;由题图乙可知,电流与电压不成正比,当灯泡两端电压改变时,灯泡的阻值也随之发生变化,小灯泡的电阻随灯丝温度的增加而增大,故选项C正确;测定小灯泡的电阻时,多次测量是为了寻找灯丝电阻与温度的关系,不能求平均值减小误差,故选项D错误。
5.解析 由题图可知,电流表所选量程是0~3 A,示数是0.1 A,指针偏转角度很小,读数时误差较大。
答案 把电流表量程改为0~0.6 A 电流表所选量程偏大,指针偏转角度小,读数时误差大
6.解析 题图中电流表正、负接线柱接反了,这样会损坏电流表。为了使测量结果更准确,可采用多次测量求平均值的方法减小误差,而改变电阻两端电压最方便的方法是使用滑动变阻器。由图乙可知,当电阻两端的电压为30 V时,通过电阻的电流为0.6 A,其电阻R==50 Ω。
答案 电流表正、负接线柱接反了(或缺少滑动变阻器) 50
7.解析 电流表应与待测电阻串联,电压表应与待测电阻并联,电流均需正进负出,变阻器接线要一上一下;电压表测量待测电阻的两端电压,由于待测电阻的阻值约为6 Ω,因此电路中的电流最大为0.5 A,否则会使电压表示数超量程;电源电压为4.5 V,电压表的量程为0~3 V,并且要求进行多次测量,所以滑动变阻器分的电压应稍大,且变化范围相应要大,同时根据串联分压规律可判断,若使用R2变阻器,则当R2调至最大值时,定值电阻两端的电压约为3 V,若R2不调至最大值,则会使电压表示数超出量程,因此这样不满足多次测量的要求,所以变阻器应选R1。
答案 (1)如图所示 (2)0.5 (3)R1
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8.解析 (1)题图甲中,错误为电压表并联在变阻器的两端(或将滑动变阻器下面两个接线柱接入了电路)。(2)电压表的示数为10 V,电流表的示数为0.2 A,可计算出滑动变阻器的最大阻值R滑==50 Ω。(3)在第一次实验中,电路中电流为0.2 A,电源电压U=IR滑+U表=0.2 A×50 Ω+2 V=12 V;第二次实验和第一次比,变阻器连入电路中的电阻变小,故电压表示数变大,丙只能选用小量程,分度值为0.1 V,示数为2 V,题图丁中选用大量程,分度值为0.5 V,示数为6 V,待测电阻第一次实验的测量值为R1==10 Ω;在第二次测量中,R2=≈10.3 Ω;第三次测量中,R3=≈10.9 Ω。则Rx的平均阻值为=10.4 Ω。
答案 (1)电压表并联在变阻器的两端(或滑动变阻器下面两个接线柱接入了电路) (2)50 (3)10.4
9.解析 (1)滑动变阻器改变电流表和电压表的示数,实现多次测量;滑动变阻器的阻值较大,定值电阻两端的电压较小,选用0~100 Ω的滑动变阻器时,在滑片移动过程中,接入电路中电阻过大,电表示数很小,不利于实验的结果的测量,应选用滑动变阻器(0~10 Ω)。(2)电源电压为2节干电池,为3 V,故电压表量程为0~3 V;滑动变阻器采用一上一下的接法。(3)闭合开关前,滑动变阻器阻值应调至最大。(4)闭合开关后电流表没有示数,而电压表有示数,说明电压表并联部分断路,即定值电阻Rx断路,故选C。(5)电压表的示数为2.2 V,电流表示数为0.40 A,由I=得测得的定值电阻Rx为Rx==5.5 Ω。
答案 (1)E (2)如下图所示 (3)G(甲电路图)或H(乙电路图) (4)C (5)5.5
甲
或
乙
10.解析 从所给器材和电路图可知,要测量待测电阻的阻值,需要知道电阻两端的电压和通过电阻的电流,而电压表给出,可测量待测电阻两端的电压,由于没有电流表,不能直接测出通过待测电阻的电流,故可根据串联电路的特点:电流处处相等,且已知定值电阻R0,故可用电压表测出定值电阻两端的电压,并根据欧姆定律求出其电流,即可得到与其串联的待测电阻的电流,从而即可测得其电阻。
答案 (1)①把S接到位置1上,读出此时电压表的示数U,即电源电压;②把S接在位置2上,读出此时电压表的示数U0,即R0两端的电压。
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(2)Rx=
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