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微專題2 電阻的特殊測(cè)量
電路設(shè)計(jì) 實(shí)驗(yàn)步驟及表達(dá)式
缺電流表 ①將電壓表接在定值電阻R0兩端,測(cè)得U0 ②再將電壓表接在待測(cè)電阻Rx兩端,測(cè)得Ux 表達(dá)式:Rx=R0
①將電壓表接在待測(cè)電阻Rx兩端,只閉合S1,測(cè)得Ux ②再閉合S2,將R0短接,測(cè)得電源電壓U 表達(dá)式:Rx=R0
①先將滑片移至連入阻值最大(R0)的一端,記下待測(cè)電阻Rx兩端電壓Ux ②再將滑片滑至連入阻值最小(變阻器連入阻值為零)的一端,記下此時(shí)電壓表的示數(shù)(總電壓)U 表達(dá)式:Rx=R0
①先只閉合S1,記下電壓表的示數(shù)U0 ②再只閉合S2,調(diào)節(jié)電阻箱,直到電壓表示數(shù)等于U0 ③觀察電阻箱幾個(gè)旋鈕的位置讀出電阻箱連入電路的阻值R 表達(dá)式:Rx=R
缺電壓表 閉合開關(guān)S,分別測(cè)得已知電阻R0和待測(cè)電阻Rx中的電流I0和Ix 表達(dá)式:Rx=
①先只閉合開關(guān)S1,記錄電流表示數(shù)I1 ②再閉合開關(guān)S2,記錄電流表示數(shù)I2 表達(dá)式:Rx = R0
①先將滑片移至連入阻值最大(R0)的一端,記下此時(shí)電流表示數(shù)I1 ②再將滑片移至連入阻值最小(變阻器連入阻值為零)的一端,記下此時(shí)電流表的示數(shù)I2 表達(dá)式:Rx=R0
①先只閉合開關(guān)S1,記錄電流表示數(shù)I ②再只閉合開關(guān)S2,調(diào)節(jié)電阻箱直到電流表示數(shù)再次為I ③觀察電阻箱各旋鈕位置,讀出電阻箱連入電路的電阻值,即為待測(cè)電阻的阻值R0 表達(dá)式Rx=R0
在測(cè)電阻的實(shí)驗(yàn)中:
(1)小偉連接的電路如圖甲所示,閉合開關(guān)后,發(fā)現(xiàn)　　　　(選填“電流表”或“電壓表”)無(wú)示數(shù),經(jīng)仔細(xì)檢查后發(fā)現(xiàn)電路中有一根導(dǎo)線連接錯(cuò)誤,請(qǐng)?jiān)趫D中錯(cuò)誤的那根導(dǎo)線上畫“×”,并畫出正確的連線。
(2)實(shí)驗(yàn)中滑動(dòng)變阻器的作用除了保護(hù)電路還有　　　　　　　　。
(3)正確連接電路,閉合開關(guān)S,移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片P,當(dāng)電壓表的示數(shù)為1.6 V時(shí),電流表的示數(shù)如圖乙所示,則電路中的電流為　　　　A,R=　　　　Ω。
(4)實(shí)驗(yàn)時(shí)某小組同學(xué)利用一個(gè)電流表和一個(gè)最大阻值為R0的滑動(dòng)變阻器完成對(duì)另一未知電阻Rx的測(cè)量。圖丙是他們?cè)O(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)電路,請(qǐng)將實(shí)驗(yàn)步驟填寫完整。
A.開關(guān)S1和S2都斷開,將變阻器的滑片P移到阻值最大處,觀察到電流表無(wú)示數(shù);
B.　　　　,讀取電流表的示數(shù)為I1;
C.再閉合開關(guān)S2,讀取電流表的示數(shù)為I2(I2>I1);
D.請(qǐng)你用I1、I2和R0表示Rx,則Rx=　　　　。
(1)圖甲中電壓表與待測(cè)電阻短路了,據(jù)此分析:電流表與電阻串聯(lián),電壓表與待測(cè)電阻并聯(lián),據(jù)此改正。
(2)本實(shí)驗(yàn)中,為提高測(cè)量電阻的準(zhǔn)確度,要多次測(cè)量取平均值,分析滑動(dòng)變阻器的作用除了保護(hù)電路還有改變電阻的電壓和電流。
(3)根據(jù)電流表選用小量程確定分度值讀數(shù),由歐姆定律求出電阻大小。
(4)分別將變阻器的最大阻值R0和待測(cè)量電阻Rx與電流表串聯(lián),由歐姆定律得出電源電壓U=I1R0,根據(jù)并聯(lián)電路各支路互不影響,可得出通過(guò)待測(cè)電阻的電流Ix=I2-I1,由歐姆定律,求出Rx。
1.由于沒有電壓表,小明設(shè)計(jì)了如圖所示的電路測(cè)量未知電阻Rx的阻值。R0為阻值已知的定值電阻,電源電壓未知且恒定不變。測(cè)量步驟如下:
(1)當(dāng)　　　　時(shí),電流表讀數(shù)為I1;
(2)當(dāng)開關(guān)S1、S2都閉合時(shí),電流表讀數(shù)為I2;
(3)待測(cè)電阻Rx=　　　　(用已知和測(cè)出的物理量符號(hào)表示)。
2.(2024·天水一模)(1)小明采取“等效替代法”用電阻箱R0(0~9 999Ω)來(lái)測(cè)定未知電阻Rx的阻值。他設(shè)計(jì)的電路如圖甲所示,正確連接電路后,小明先將開關(guān)S撥至位置　　　　(選填“1”或“2”)處,調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片P至某一位置,記下此時(shí)電流表的示數(shù)I1;再將開關(guān)S撥至另一位置,調(diào)節(jié)　　　　,使電流表的示數(shù)恰好為I1,記下此時(shí)電阻箱的示數(shù)如圖乙所示,則未知電阻Rx的測(cè)量值為　　　　Ω。
(2)小明在探究“電流與電阻關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中,設(shè)計(jì)電路圖如圖丙所示。
①請(qǐng)根據(jù)圖丙電路圖用筆畫線代替導(dǎo)線將圖丁所示實(shí)物連接成完整電路(導(dǎo)線不允許交叉)。
②正確連接電路后閉合開關(guān),發(fā)現(xiàn)電流表沒有示數(shù),移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片P,電壓表示數(shù)始終接近電源電壓。出現(xiàn)這一現(xiàn)象的原因可能是　　　　　　　。
③排除故障后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。下表是正確進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作記錄的部分實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。進(jìn)行第3次實(shí)驗(yàn)時(shí),將定值電阻R的阻值由20Ω換為30Ω,接入電路中后,沒有調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片P就直接讀出電流表的示數(shù),則此時(shí)電流表的示數(shù)可能是　　　　。
實(shí)驗(yàn)序號(hào) 1 2 3 4 5
R/Ω 10 20 30 40 50
I/A 0.60 0.30 0.15 0.12
A.0.30A B.0.24A
C.0.20A D.0.14A
3.如果沒有電壓表,電源電壓未知,可以用最大阻值為R的滑動(dòng)變阻器和如圖所示的電路,來(lái)測(cè)量電阻Rx的阻值。第一步:閉合開關(guān)后,滑動(dòng)變阻器滑片在最左端時(shí),電流表示數(shù)為I1;第二步:　　　　(填操作方法),電流表示數(shù)為I2,則電阻Rx=　　　　(用相關(guān)物理量的符號(hào)表示)。
4.東東同學(xué)學(xué)習(xí)了電學(xué)知識(shí)以后,選用三節(jié)新的干電池作為電源,并設(shè)計(jì)了如下的電學(xué)實(shí)驗(yàn)。
(1)探究導(dǎo)體中電流與導(dǎo)體電阻的關(guān)系。選用的定值電阻的阻值分別是5 Ω、10 Ω、15 Ω、20 Ω。
①按照?qǐng)D甲所示的電路圖,把實(shí)物電路圖乙補(bǔ)充完整,當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片向左滑動(dòng)時(shí),電流表示數(shù)增大。
②閉合開關(guān)后,東東發(fā)現(xiàn)電流表沒有示數(shù),電壓表有示數(shù),電路中出現(xiàn)的故障可能是　　　　。
③東東排除故障后,把5 Ω的電阻接入電路,閉合開關(guān),適當(dāng)調(diào)節(jié)滑片的位置,電流表的示數(shù)如圖丙所示,其示數(shù)為　　　　A。
④斷開開關(guān)S,把5 Ω的電阻換成10 Ω的電阻,再次閉合開關(guān)后,滑片應(yīng)向　　　　(選填“左”或“右”)端移動(dòng)。
⑤在此實(shí)驗(yàn)中,滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值范圍是　　　　。
(2)東東同學(xué)在電源電壓未知,缺少電流表的情況下,設(shè)計(jì)了如圖丁所示的電路圖(R0阻值已知),來(lái)測(cè)量未知電阻Rx的阻值。
①閉合S、S1,斷開S2,適當(dāng)調(diào)節(jié)滑片的位置,電壓表示數(shù)為U1。
②閉合S、S2,斷開S1,滑動(dòng)變阻器滑片的位置保持不變,電壓表示數(shù)為U2。
③未知電阻的阻值Rx=　　　　(用字母表示)。
【參考答案】
例　(1)電壓表
如圖所示。
(2)改變電阻的電壓和電流,達(dá)到多次測(cè)量的目的
(3)0.32　5　(4)只閉合S1　R0
變式訓(xùn)練
1.(1)開關(guān)S1閉合、開關(guān)S2斷開　(3)
2.(1)2　電阻箱R0　108　(2)①如圖所示。
②電阻R斷路(電阻R處接觸不良)　③B
3.將滑動(dòng)變阻器滑片移到最右端　×R
解析:閉合開關(guān)后,滑動(dòng)變阻器滑片在最左端時(shí),兩電阻串聯(lián),電流表測(cè)電路的電流,電流表示數(shù)為I1;根據(jù)串聯(lián)電阻的規(guī)律及歐姆定律可得,電源電壓:
U=I1(R+Rx)……①;
滑動(dòng)變阻器滑片在最右端時(shí),為待測(cè)電阻的簡(jiǎn)單電路,電流表示數(shù)為I2,由歐姆定律可得,電源電壓:
U=I2Rx……②;
由①②解得電阻Rx=×R。
4.(1)①如圖所示。
②電阻斷路(或電流表短路)　③0.4　④右
⑤6.25 Ω~25 Ω
(2)③R0
解析:(1)①滑動(dòng)變阻器的滑片向左滑動(dòng)時(shí),電流表示數(shù)增大,即電阻變小,故變阻器的左下接線柱連入電路中。②電流表沒有示數(shù),電壓表有示數(shù),電路中出現(xiàn)的故障可能是電阻斷路(或電流表短路)。③電流表選用小量程,分度值為0.02 A,其示數(shù)為0.4 A。④根據(jù)串聯(lián)分壓原理可知,將定值電阻由5 Ω改接成10 Ω,電阻增大,其分得的電壓增大;探究電流與電阻的實(shí)驗(yàn)中應(yīng)控制電壓不變,即應(yīng)保持電阻兩端的電壓不變,根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律可知,應(yīng)增大滑動(dòng)變阻器分得的電壓,所以滑片應(yīng)向右端移動(dòng)。⑤當(dāng)5 Ω的電阻接入電路,最大電流為0.4 A,由串聯(lián)電阻的規(guī)律和歐姆定律,變阻器連入電路的最小電阻為R滑小=-R1=-5 Ω=6.25 Ω;根據(jù)串聯(lián)電路的規(guī)律及分壓原理有=,即=,故R滑大=25 Ω;在此實(shí)驗(yàn)中,滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值范圍是6.25 Ω~25 Ω。(2)在①中,電壓表測(cè)待測(cè)電阻和定值電阻的總電壓,在②中,電壓表測(cè)定值電阻的電壓,此時(shí)各電阻的大小和電壓不變,根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律,待測(cè)電阻的電壓為U1-U2,由分壓原理有=,未知電阻的阻值Rx=R0。

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