重难点22电阻的测量-2022年中考物理热点及重难点专练试卷(原卷+解析)
展开专项四 电学
重难点22 电阻的测量
【重点知识梳理】
22.1定值电阻的测量
1.伏安法测电阻:根据欧姆定律公式I=U/R,变式得:R=U/I。用电压表测出电阻两端的电压,用电流表测出通过电阻的电流,再用公式R=U/I就可以求出这个电阻的阻值。这种测量电阻的方法,叫伏安法测电阻。
2.定值电阻的阻值测量的实验电路图
3.定值电阻在伏安曲线图像中,是一条过原点的直线,如下图的示例:
4.本实验中滑动变阻器的作用:保护电路;改变定值电阻两端的电压。
5.本实验中多次测量求平均值,是为了减小测量误差。
22.2灯泡电阻的测量
1.测量小灯泡的电阻的实验电路图
2.小灯泡电阻的伏安曲线图像如下图的示例:
3.这里的滑动变阻器的作用:保护电路;改变小灯泡两端的电压。
4.本实验中多次测量,是为了测量小灯泡在不同电压下的电阻。
【难点知识突破】
22.1灯泡电阻的测量
不能对小灯泡在不同电压下的电阻求平均值!因为小灯泡灯丝的电阻随温度的升高而增大。电压越高时,电流越大,小灯泡灯丝发热越厉害。
【例题分析】
【例1】(2021临沂)用图甲所示电路测量额定电压为2.5V的小灯泡的电阻,根据实验数据绘制的小灯泡的I——U图像如图乙所示。
(1)为保证实验顺利进行,应选用___________(选填序号)滑动变阻器。
A.“10Ω0.5A” B.“50Ω0.3A” C.“100Ω0.2A”
(2)用笔画线代替导线,将图甲所示电路补充完整___________。
(3)电路连接完整后闭合开关,小灯泡不亮,电流表有示数,电压表无示数,可能是小灯泡___________。
(4)排除故障后进行实验,当滑动变阻器的滑片位于某一位置时,电流表示数如图丙所示,为测量小灯泡正常发光时的电阻,应将滑片向________(选填“左”或“右”)移动。
(5)由图像可知,小灯泡正常发光时的电阻为_______Ω;额定功率为_________W。
(6)由图像可知,实验过程中小灯泡的电阻是逐渐变大的,滑动变阻器接入电路的电阻是逐渐变小的,则小灯泡电阻的变化量ΔRL_______(选填“大于”“小于”或“等于”)滑动变阻器的变化量ΔR。
【答案】(1)A
(2)
(3)短路 (4)右 (5)10 0.625 (6)小于
【解析】(1)由图乙可知:灯泡额定电压为2.5V,灯泡的额定电流为0.25A;由图甲可知电源由三节干电池组成,则电源电压:U=3×1.5V=4.5V。则灯泡正常工作时滑动变阻器的阻值:
R滑= = =8Ω。故当灯泡正常发光时,滑动变阻器的电阻为8Ω,电流为0.25A,选用A滑动变阻器更合适。选A。
(2)测量小灯泡电阻时,电路为串联电路,电压表测量小灯泡两端的电压,灯泡的额定电压为2.5V,故选择0~3V量程,实物图连接如答案图所示。
(3)小灯泡不亮,电流表有示数,说明电路短路,电压表无示数说明与电压表并联的用电器短路,可能原因是小灯泡短路。
(4)由图甲可知:电流表选用的量程为0~0.6A。由图丙可知:此时电流表分度值为0.02A,所以电流表示数为0.16A,此时电流没有达到小灯泡额定电流,需要使电路中电流增大,即滑动变阻器阻值需要减小。由图甲可知:滑动变阻器需要向右移动。
(5)由图乙可知:灯泡额定电压为2.5V,灯泡的额定电流为0.25A,此时灯泡正常发光,则正常发光时的电阻:R= = =10Ω,正常发光时的额定功率:P=UI=2.5V×0.25A=0.625W。
(6)小灯泡的电阻是逐渐变大的,滑动变阻器接入电路的电阻是逐渐变小的,此时电路中的电流变大,而电源电压不变,根据欧姆定律可知,电路中的总电阻变小,所以R总=ΔRL-ΔR,即ΔRL小于ΔR。
【巩固练习】
1.(2021成都)小毅同学用如图所示电路测未知电阻Rx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Rx的平均值是为了 。
【答案】b 减小误差
【解析】为了避免连线错误而烧坏电路元件,在连接电路时,开关应处于断开状态;为了保护电路,电路连好后,闭合开关前,应将滑动变阻器滑片移至阻值最大处,即最左端。由于一次实验测量的结果误差较大,故本实验进行了多次测量的目的是求平均值减小误差。
2.(2021嘉兴)某科学兴趣小组在测量额定电压为2.5V的小灯泡灯丝电阻时发现,小灯泡两端的电压越大,测得电阻的阻值也越大。针对上述现象,同学们进行如下研究:(建立假设)①灯丝两端的电压增大导致电阻增大;②灯丝的温度升高导致电阻增大。
(实验器材)干电池2节,额定电压为2.5V的小灯泡1只,电流表1个,电压表1个,滑动变阻器1个,开关1个,装满水的塑料瓶,导线若于。
(实验方案)
次数 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
电压/V |
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电流/A |
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电阻/Ω |
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①按图连接好电路,将灯丝插入瓶口浸入水中,使灯丝的温度保持不变;
②闭合开关S,读出电压表和电流表示数,记录在表格中;
③多次改变滑动变阻器的阻值,重复步骤②。
连接电路时,电压表量程选择0~3V而不是0~15V的目的是________。
(得出结论)若假设①被否定,则实验中得到的结果是________。
(交流反思)进一步探究发现,灯丝电阻改变的本质原因是灯丝温度的变化。自然界在呈现真相的同时,也常会带有一定假象,同学们要善于透过现象看本质。例如,用吸管吸饮料表面上看是依靠嘴的吸力,而本质是依靠_________。
【答案】读数更精确 所测得的灯丝电阻阻值基本相等 大气压强
【解析】测量额定电压为2.5V的小灯泡,选0~3V即可,精确度更高。若假设①被否定,现象即灯丝两端的电压增大,但电阻没有发生变化,所测得的灯丝电阻阻值基本相等。用吸管吸饮料表面上看是依靠嘴的吸力,而本质是依靠:大气压强。
3.(2021遂宁)在中考物理实验操作考试中,小红完成了伏安法测电阻实验,用到的器材有:电源(电压低于3V且不变),电流表、电压表各1只、滑动变阻器1只、待测电阻1只(约10Ω)、导线若干、开关1个。请完成以下问题:
(1)图甲是老师预接的部份实验电路,请将电路连接完整(要求滑动变阻器滑片右移时电流表示数变小)。
(2)连接电路时,开关应处于断开状态,闭合开关前,滑动变阻器的滑片应移到 (选填“A”或“B”)端的位置。
(3)闭合开关,发现电流表指针如图乙所示,造成这一现象的原因可能是 。
A.滑动变阻器阻值过小 B.电阻R短路
C.电池电压过低 D.电流表正负接线柱接反
(4)排除故障,闭合开关,调节滑动变阻器滑片到适当位置时,两表示数如图丙所示,则该次测得阻值为 Ω。为了测量结果更准确,应改变电流电压多次测量求平均值。
(5)如果实验中电压表损坏,小红观察了滑动变阻器铭牌后,认为用余下的器材也能完成测量,设计电路如图丁,主要操作步骤如下:
①连接电路,将滑片移到B端,闭合开关,电流表示数为I1;
②再将滑片移到A端,电流表示数为I2;
③若滑动变阻器最大阻值为R0,则待测电阻R= (用字母表示)。
【答案】(1)
(2)B (3)D (4)8 (5)
【解析】(1)连接电路时,滑动变阻器串联在电路中,电压表并联在电阻两端;滑动变阻器滑片右移时电流表示数变小,变阻器接入电路中的电阻变大,所以应把滑动变阻器的A接线柱接入电路。
(2)闭合开关前,为保护电路,滑动变阻器的滑片应移到阻值最大处,即B处。
(3)闭合开关,发现电流表指针反偏,造成这一现象的原因可能是电流表正负接线柱接反,D正确。
(4)结合电路图,由图丙示数知,电流表选择0~0.6A量程,电流为0.3A,电压表选择0~3V量程,电压为2.4V,该次测得阻值为: R= = =8Ω。
(5)①连接电路,将滑片移到B端,闭合开关,电流表示数为I1,电流表测量串联电路的电流,则电源电压为U=I1(R+R0);
② 再将滑片移到A端,电流表示数为I2,此时电流表测量电阻R的电流,则电源电压为U=I2R;
因电源电压不变,有I1(R+R0)=I2R,则待测电阻R= 。
4. (2021黑龙江)小芳利用如图所示的电路测量未知电阻Rx的阻值,阻值大约为5Ω.
(1) 请你根据电路图,用笔画线代替导线,在如图中完成实验电路的连接______。
(2) 闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片置于___________端(选填“A”或“B”)。
(3) 闭合开关,发现电压表和电流表均无示数.小芳利用另一只完好的电压表进行检测,把电压表分别接在a、b之间和b、c之间,电压表均有示数;接在a、c之间,电压表无示数.如果电路连接完好,只有一个元件有故障,该故障是__________。
(4) 排除故障后,调节滑动变阻器,记录多组数据.画出了待测电阻Rx的I-U图像,如图所示.由图像可得Rx=__________Ω。
(5)小芳又设计了一种方案,也测出了Rx的阻值.电路如图所示,R0为阻值已知的定值电阻,电源电压未知且恒定不变.测量步骤如下:
①当开关__________时,电流表读书为I1;
②当开关S1、S2都闭合时,电流表读书为I2;
③待测电阻Rx=__________.(用已知和测出的物理量符号表示)
【答案】(1)
(2) B (3)滑动变阻器断路 (4)4 (5)①S1闭合、S2断开 ③ R0
【解析】(1)电源为两节干电池,最大电压3V,所以电压表应选0—3V,根据图像可以看出电路中的最大电流为0.6A,所以电流表应选0—0.6A量程;如答案图所示。
(2)连接电路时,应断开开关,闭合开关前滑片应置于阻值最大处.根据滑动变阻器的接法,滑片滑到B端阻值最大。
(3)闭合开关,发现电压表和电流表均无示数.说明电路开路;小芳利用另一只完好的电压表进行检测,把电压表分别接在a、b之间和b、c之间,电压表均有示数,接在a、c之间,电压表无示数.说明根据上述现象,就可以判断出滑动变阻器断路。
(4)从图像取一个点(2.0,0.5),根据欧姆定律就可以算出R= = =4Ω。
(5)由图可知,闭合开关S1,断开开关S2,则两个电阻串联,此时R0两端的电压U0=I1R0,当两个开关均闭合时,电阻Rx被短路,则电源电压U=I2R0,则Rx两端的电压Ux=U-U0=I2RO-I1RO;则:
Rx= = = 。
5.(2021宁夏)在测量标有2.5V小灯泡电阻的实验中,下图是甲同学连接好的电路。
(1)乙同学发现电路连接错误,只需更改一根导线即可。请你把接错的那一根导线找出来,并画上“×”,再用笔画线把它改接到正确的位置上。
(2)闭合开关前,应将滑片P移到滑动变阻器的最__________(选填“左”或“右”)端。
(3)闭合开关,发现小灯泡不发光,电流表无示数,电压表示数较大,则电路故障可能是________。(写出一种可能即可)
(4)排除故障后,甲同学先闭合开关,调节滑动变阻器,使小灯泡正常发光,再调节滑动变阻器使小灯泡两端的电压逐次降低,实验中观察到的现象和测量的数据记录如下表:
序号 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
发光情况 | 明亮 | 较亮 | 较暗 | 暗 | 不发光 |
电压U/V | 2.5 | 2.0 | 1.5 | 1.0 | 0.5 |
电流I/A | 0.22 | 0.20 |
| 0.14 | 0.12 |
电阻R/ῼ | 11.4 | 10.0 |
| 7.0 | 4.7 |
当电压表的示数为时,电流表的示数如图所示为__________A,则此时小灯泡的电阻约为__________ῼ。
(5)最后甲同学用表格中的电阻取平均值做小灯泡的电阻,乙同学认为这样处理不正确。请你说明理由:______________。
【答案】(1)
(2)左 (3)灯泡灯丝断了 (4)0.18 8.3 (5)小灯泡的电阻随温度的变化而变化
【解析】(1)用伏安法测小灯泡的电阻,需要用电压表与小灯泡并联测其两端电压,用电流表与之串联测其电流,所以原图需要改正,如答案图所示。
(2)闭合开关前,应将滑片P移到滑动变阻器的最大阻值处,图中滑动变阻器连接的是右下接线柱,则需将滑片置于最左端。
(3)闭合开关,发现小灯泡不发光,电流表无示数,电压表示数较大,说明与电压表并联的小灯泡断路导致电压表与电流表串联接入电路,所以故障原因可能是灯泡灯丝断了。
(4)由图可知,电流表选用的是0~0.6A量程,分度值为0.02A,读出其示数为0.18A。此时小灯泡电阻:R= = ≈8.3ῼ。
(5)由表中数据可知:小灯泡的电阻随温度的变化而变化,所以取平均值做小灯泡的电阻时毫无意义的。
6.(2021河南)为测量一定值电阻的阻值,某实验小组选用的实验器材有:待测电阻R、两节干电池、电流表、电压表、滑动变阻器、开关及导线若干。
(1)请你用笔画线代替导线,将图甲中的实物电路连接完整。
(2)小组设计了一个记录与处理数据的表格,请将下表中①②处的内容填写完整。
实验次数 | ①______ | ②______ | 电阻R/Ω |
1 |
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2 |
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|
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3 |
|
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(3)某次测量时,电压表示数为2.5V,电流表指针位置如图乙所示,则电流表示数为______A,本次测得Rx的阻值为______Ω。
(4)本实验进行了多次测量,其目的与下列实验中多次测量的目的相同的是______(填字母代号)
A.用刻度尺测量铅笔的长度 B.测量小灯泡的电阻 C.测量小灯泡的电功率
(5)他们又对实验进行了拓展,利用电源(电压未知且恒定不变)、阻值已知为R0的定值电阻、电压表、开关等器材,设计了如图所示的电路,也测出了Rx的阻值,请你完成下列实验步骤:
①闭合开关S,断开S2,读出电压表的示数U1;
②______,读出电压表的示数U2;
③待测电阻的阻值RX=______。(用已知量和测得量的字母表示)
【答案】(1)
(2)①电压 ②电流 (3) 0.5 5 (4) A (5)②闭合开关S和 S2 ③ R0
【解析】(1)滑动变阻器的接入的方法是一上一下,故用一根导线将滑动变阻器的下方的接线柱接好,另外一侧与待测电阻的左侧相连,电压表并联,故用一根导线将电压表的负接线柱和待测电阻的左侧相连,如答案图所示。
(2)需要测量定值电阻的阻值,其原理是R=U/I,则需要测量的物理量有电压;电流。
(3)电流表选择小量程,故电流表示数为0.5A;本次测得Rx的阻值为:RX= = =5ῼ。
(4)本实验进行了多次测量,为了减小误差,而在测量长度时,需要多次测量取平均值,而小灯泡的电阻和电功率都是变化的,故多次实验是为了探寻普遍规律,故选A。
(5)闭合开关S,断开S2,读出电压表的示数U1,此时电压表的示数为电源电压,闭合开关S、S2,此时电压表测量定值电阻两端的电压,此时为U2;则此时电路中的电流为:I= = ,则待测电阻两端的电压为:UX=U1-U2,则待测电阻的阻值为:RX= = = R0。
7.(2021福建)用两节干电池、两个开关、一个电压表、一只阻值为20 Ω的定值电阻R0,导线若干,测量未知电阻Rx的阻值,电路实物图如图甲所示。
(1)用笔画线代替导线将图甲中的电压表接在R0两端;
(2)正确连接电路,闭合开关S1和S。电压表示数如图乙,为______V;
(3)断开S1,闭合S,电压表示数为1.4 V,则Rx=______Ω;
(4)若没有电压表,只有一个电流表,其余元件不变,设计并在方框内丽出测量Rx阻值的电路图______(要求电路连接后不能再拆接)。
【答案】(1)
(2) 2.8 (3) 20
(4)
【解析】(1)电压表接入电路使用时,应并联在被测用电器两端,且电流要从电压表的“+”接线柱流进,“—”接线柱流出。该电源由两节干电池组成,所以电压表选0~3V量程接入电路,如答案图所示。
(2)电压表所选量程为0~3V,分度值为0.1V,读出其读数为2.8V。
(3)闭合开关S1和S,电路中只有R0接入电路,电压表测电源电压U=2.8V;断开S1,闭合S,R0和Rx串联接入电路,电压表测R0两端电压U0=1.4V,此时电路中电流:I0= = = 0.07A,Rx两端电压:UX=U-U0=2.8V-1.4V=1.4V,Rx的电阻:RX= = =20ῼ。
(4)用电流表测流过R0的电流,计算出R0两端电压,将未知电阻Rx与R0并联,因为并联电路各支路两端电压都相等。设计如答案图所示。
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