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专题12 测电阻——安阻法、替代法-九年级物理全一册同步考点专题训练(人教版)
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专题12 测电阻——安阻法、替代法(解析版)
考点直击
解题方法与技巧
1、安阻法:用电流表和阻值已知的定值电阻来测量电阻的方法;由于提供的器材中没有电压表,故采用待测电阻和定值电阻并联的方法,先测出通过定值电阻的电流,然后计算出路两端的电压。
2、替代法(等效替代法):利用电阻箱与与电流表(或电压表)测电阻的一种方法;实验中应控制电流表(或电压表)示数不变,则电阻箱的示数就等于待测电阻的大小。
典例分析+变式训练
考点1 利用电流表(一个或者两个)完成实验(安阻法)
【典例1-1】(2020•黄石)课外兴趣小组要测量一个未知电阻Rx的阻值,现有下列器材:电源、两个量程均为0~0.6A的相同电流表A1、A2、一个已知阻值的定值电阻R0=9Ω、开关、导线若干。兴趣小组同学们开动脑筋,积极思考,设计出了一个测量Rx的方法。
(1)同学们设计出的测量电路图如图甲,请根据电路图把未完成的实物图(图乙)连接线补充完整。
(2)连接好电路,闭合S之前,滑动变阻器的滑片P应滑到 b (选填“a”“b”)端;
(3)调节滑动变阻器,使两个电流表有一个恰当的读数,如图丙,两表A1、A2的读数分别为I1= 0.32 A,I2= 0.48 A;
(4)根据两电流表读数可得出被测电阻Rx= 4.5Ω 。
(5)调节滑动变阻器,使A1和A2表的读数都变大,为保证A2表不被烧坏,则A1表的读数不能超过 0.4 A
。
(6)有同学认为,改用图丁电路图也可以测出Rx的值,你认为是否可行?
【答案】(1)如上图所示;(2)b;(3)0.32;0.48;(4)4.5Ω;(5)0.4;(6)可行。
【解答】解:
(1)根据甲图可知,Rx与R0并联,待测电阻与A1串联,A2测干路电流,如下图所示:
(2)连接好电路,闭合S之前,滑动变阻器的滑片P应滑到阻值最大处的b端;
(3)调节滑动变阻器,使两个电流表有一个恰当的读数,如图丙,由题意可知两表均选用小量程,分度值为0.02A,则A1、A2的读数分别为I1=0.32A,I2=0.48A;
(4)根据并联电路电流的规律,通过定值电阻R0的电流为:I0=I﹣Ix=0.48A﹣0.32A=0.16A,
由并联电路的电压规律和欧姆定律可得,电源电压为:U=U0=I0R0=0.16A×9Ω=1.44V;
由欧姆定律可得,被测电阻Rx===4.5Ω;
(5)为保证A2表不被烧坏(即干路电流最大为0.6A),设A1表的读数(通过Rx的电流)不能超过I,此时通过R0的电流为I0′,
并联电路中各支路的电压相等,由欧姆定律可知,在电压相等时,电流与电阻成反比,则===,
所以通过定值电阻的电流为I,
由并联电路电流的规律可得I+I=0.6A,解得I=0.4A,即A1表的读数不能超过0.4A;
(6)图丁中,两电阻并联,两电流表分别测两支路的电流,因各支路的电压相等,由U=IR可测出Rx的值,该方法可行。
故答案为:(1)如上图所示;(2)b;(3)0.32;0.48;(4)4.5Ω;(5)0.4;(6)可行。
【典例1-2】(2020•益阳)用如图所示的电路测量电阻Rx的阻值,其中电源电压恒定,定值电阻R0的阻值已知,S为单刀双掷开关。
(1)扼要写出实验的主要步骤(指出物理量的名称并用相应的符号表示)
a. 开关S接a时,记录电流表的示数I0 ;
b. 开关S接b时,记录电流表的示数Ix 。
(2)Rx的表达式Rx= (用所测量的物理量及相应的符号表示)。
【答案】(1)a.开关S接a时,记录电流表的示数I0;b.开关S接b时,记录电流表的示数Ix;(2)。
【解答】解:(1)a.开关S接a时,记录电流表的示数I0;
b.开关S接b时,记录电流表的示数Ix;
(2)在a中,为R0的简单电路,电流表测R0的电流,由欧姆定律,电源电压为:U=I0R0;
在b中,为Rx的简单电路,电流表测Rx的电流,由欧姆定律,电源电压为:U=IxRx;
因电源电压不变,故有:I0R0=IxRx;
Rx=。
故答案为:(1)a.开关S接a时,记录电流表的示数I0;b.开关S接b时,记录电流表的示数Ix;(2)。
【变式1-1】(2022•红花岗区一模)课外兴趣小组要测量一个未知电阻的阻值,现有下列器材:电源、两个相同的电流表,一个阻值为30Ω的定值电阻R0、开关、导线若干。兴趣小组同学们开动脑筋,积极思考,设计出了一个测量Rx的方法。
(1)同学们设计出的测量电路图如图甲所示,请根据电路图把图乙中未完成的实物图连接补充完整。
(2)小组同学连接完最后一根导线后闭合开关,立即看到电流表A2的指针左偏,造成该现象的原因是: 电流表正负接线柱接反了 。
(3)正确连接电路后闭合开关,调节滑动变阻器的滑片,使两个电流表的读数如图丙所示,可计算出被测电阻Rx= 15 Ω。
【答案】(1)如上图所示;(2)该电流表的正负接线柱接反了;(3)15。
【解答】解:(1)根据甲图可知,Rx与R0并联,待测电阻与A1串联,A2测干路电流,根据干路电流表量程可知支路电流表选择小量程如下图所示:
;
(2)小组同学连接完最后一根导线后闭合开关,立即看到电流表A2的指针左偏,造成该现象的原因是该电流表的正极和负极接线柱接反了;
(3)调节滑动变阻器,两个电流表示数如图丙,由图可知两表均选用小量程,分度值为0.02A,则A1、A2的读数分别为I1=0.32A,I2=0.48A;
根据并联电路电流的规律,通过定值电阻R0的电流为:I0=I﹣Ix=0.48A﹣0.32A=0.16A,
由并联电路的电压规律和欧姆定律可得,电源电压为:U=U0=I0R0=0.16A×30Ω=4.8V;
由欧姆定律可得,被测电阻Rx===15Ω。
故答案为:(1)如上图所示;(2)该电流表的正负接线柱接反了;(3)15。
【变式1-2】(2022•海珠区校级模拟)在测量阻值约为5Ω的定值电阻Rx的实验中,电源电压保持3V不变,小明和小亮用图甲所示的器材进行实验。
(1)用笔画线代替导线完成图甲的实物电路连接。
(2)小明把最后一根导线连接完毕后,看到电压表和电流表立即都有较大示数,他在实验操作中的两处错误是 连接电路时开关没有断开 和 没有把滑动变阻器的滑片置于阻值最大的位置 。
(3)改正错误后,小明改变Rx两端的电压和电流,三次测得的电阻值分别为R1=5.1Ω,R2=5.3Ω,R3=5.2Ω,则实验测得值应为Rx= 5.2 Ω。
(4)在某次实验时,电压表因出现故障而不能使用,小亮用原有的电流表、滑动变阻器,增添一个定值电阻R0和一个单刀双掷开关,设计了如图乙所示的电路。测量时,闭合S1,将S2拨到1,电流表的示数为I1;将S2拨到2,电流表的示数为I2,小亮说待测电阻Rx=,小明认真分析电路后发现小亮的设计不合理,原因是:开关由1拨到2后, Rx与R0阻值并不相等,故其两端电压也发生了改变 。
(5)实验前,老师提醒同学们,加在电阻上的电压不宜过大而且时间不宜过长,这样做的目的是 减小温度对电阻大小的影响 。
【答案】(1)如上所示;(2)连接电路时开关没有断开;没有把滑动变阻器的滑片置于阻值最大的位置; (3)5.2;(4)Rx与R0阻值并不相等,故其两端电压也发生了改变;(5)减小温度对电阻大小的影响(或省电或防止超过电阻的额定电压)。
【解答】解:(1)变阻器按一上一下连入电路中,电压表与电阻并联,如下所示:
(2)小明把最后一根导线连接完毕后,看到电压表和电流表立即都有较大示数,他在实验操作中的两处错误是:连接电路时开关没有断开和没有把滑动变阻器的滑片置于阻值最大的位置;
(3)三次测得的电阻值分别为R1=5.1Ω,R2=5.3Ω,R3=5.2Ω,为减小误差,取平均值作为测量结果:
Rx==5.2Ω;
(4)测量时,闭合S1,将S2拨到1,定值电阻与变阻器串联,电流表的示数为I1;
将S2拨到2,电流表的示数为I2,待测电阻与变阻器串联,因Rx与R0阻值并不相等,由分压原理,故其两端电压也发生了改变,故根据小亮说测电阻Rx=不合理;
(5)实验前,老师提醒同学们,加在电阻上的电压不宜过大而且时间不宜过长,这样做的目的是:减小温度对电阻大小的影响(或省电或防止超过电阻的额定电压)。
故答案为:(1)如上所示;(2)连接电路时开关没有断开;没有把滑动变阻器的滑片置于阻值最大的位置; (3)5.2;(4)Rx与R0阻值并不相等,故其两端电压也发生了改变;(5)减小温度对电阻大小的影响(或省电或防止超过电阻的额定电压)。
考点2 利用滑动变阻器两次测量完成实验(安阻法)
【典例2】(2021•荆州)用如图甲所示的电路测量定值电阻Rx的阻值。
(1)请用笔画线代替导线将图甲中的实物连接完整(要求滑片P向左移动的过程中电流表示数变小);
(2)正确连接电路后,闭合开关之前,应将滑动变阻器的滑片P置于 A (选填“A”或“B”)端;
(3)实验时,闭合开关,发现电流表和电压表示数都为0。用一根导线在图甲中先后连接接线柱G与F、F与E时,电压表和电流表示数仍为0,连接接线柱E与D时。电压表和电流表指针明显偏转,则电路的故障是 滑动变阻器断路或EB导线断路 ;
(4)排除故障后继续实验,当电压表示数为2V时,电流表示数如图乙所示,则定值电阻Rx= 10 Ω。(5)如果没有电压表,电源电压未知,可以用最大阻值为R0的滑动变阻器和如图丙所示电路,来测量电阻Rx的阻值。闭合开关后,滑动变阻器滑片在最左端时,电流表示数为I1,滑动变阻器滑片在最右端时,电流表示数为I2,则电阻Rx= ×R0 。(用题中所给物理量的符号表示)
【答案】(1)见上图;(2)A;(3)滑动变阻器断路或EB导线断路;(4)10;(5)×R0。
【解答】解:(1)滑动变阻器应选择一上一下两个接线柱接入电路,要求滑片P向左移动的过程中电流表示数变小,则应使滑片左移时滑动变阻器接入电路的电阻变大,如图:
;
(2)正确连接电路后,闭合开关之前,应将滑动变阻器的滑片P置于阻值最大处,所以应将滑动变阻器的滑片P置于A端;
(3)实验时,闭合开关,发现电流表和电压表示数都为0,说明电路断路,用一根导线在图甲中先后连接接线柱G与F、F与E时,电压表和电流表示数仍为0,则说明G与F、F与E之外部分断路,连接接线柱E与D时。电压表和电流表指针明显偏转,则电路的故障是滑动变阻器断路或EB导线断路;
(4)电流表接入电路的量程为0~0.6A,每一小格表示0.02A,电流表的示数为0.2A,由欧姆定律可得定值电阻Rx===10Ω;
(5)闭合开关后,滑动变阻器滑片在最左端时,两电阻串联,电流表测电路的电流,电流表示数为I1;
根据串联电路电阻的规律及欧姆定律可得电源电压:U=I1(R0+Rx)﹣﹣﹣﹣﹣①;
滑动变阻器滑片在最右端时,为待测电阻的简单电路,电流表示数为I2,由欧姆定律可得电源电压:U=I2Rx﹣﹣﹣﹣﹣②;
①②两式联立可得电阻Rx=×R0。
故答案为:(1)见上图;(2)A;(3)滑动变阻器断路或EB导线断路;(4)10;(5)×R0。
【变式2】(2022•龙湖区校级模拟)用如图甲所示的电路测量定值电阻Rx的阻值,测量数据记录如下表:
实验次数
1
2
3
电压U/V
1.5
2.0
2.5
电流I/A
0.16
0.26
电阻R/Ω
9.4
9.6
(1)第2次测量时,电流表示数如图乙所示,为 0.20 A,对应的电阻值为 10.0 Ω。
(2)根据三次实验数据可得定值电阻Rx= 9.7 Ω(结果保留一位小数)。
(3)实验时,闭合开关,发现电流表和电压表指针都不偏转。用一根导线在图甲中先后连接接线柱B与C、C与D时,电压表和电流表示数都为0,连接接线柱D与E时,电压表和电流表指针明显偏转,则电路的故障是 变阻器断路 。
(4)实验中,发现当电流表示数变大时,电压表示数在变小,则出现的接线错误可能是 电压表与滑动变阻器并联了 。
(5)如果没有电压表,电源电压未知,可以用最大阻值为R的滑动变阻器,和如图丙所示电路,来测量电阻Rx的阻值。闭合开关后,滑动变阻器滑片在最左端时,电流表示数为I1;滑动变阻器滑片在最右端时,电流表示数为I2,则电阻Rx= ×R 。(用相关物理量的符号表示)
【答案】(1)0.20;10.0;(2)9.7;(3)变阻器断路;(4)电压表与滑动变阻器并联了(5)×R。
【解答】解:(1)第2次测量时,电流表示数如图乙所示,电流表选用小量程,分度值为0.02A,电流为0.20A,由欧姆定律,对应的电阻值为:
R2===10.0Ω;
(2)为减小误差,取三次实验测量值的平均值作为测量结果:
Rx=≈9.7Ω;
(3)实验时,闭合开关,发现电流表和电压表指针都不偏转,则电路有断路,用一根导线在图甲中先后连接接线柱B与C、C与D时,电压表和电流表示数都为0,则说明柱B与C、C与D之外有断路;连接接线柱D与E时,电压表和电流表指针明显偏转,则电路的故障是变阻器断路;
(4)电流表示数变大时,可知电路中的电流变大,由U=IR可知,电阻两端的电压也变大,根据串联分压特点可知变阻器两端的电压变小,又知电压表示数变小,所以电压表与滑动变阻器并联了;
(5)闭合开关后,滑动变阻器滑片在最左端时,两电阻串联,电流表测电路的电流,电流表示数为I1;根据串联电阻的规律及欧姆定律,电源电压:
U=I1(R+Rx)﹣﹣﹣﹣﹣①;
滑动变阻器滑片在最右端时,为待测电阻的简单电路,电流表示数为I2,由欧姆定律,电源电压:
U=I2Rx﹣﹣﹣﹣﹣②;
由①②,则电阻Rx=×R。
故答案为:(1)0.20;10.0;(2)9.7;(3)变阻器断路;(4)电压表与滑动变阻器并联了(5)×R。
考点3 利用安阻法测量电源内阻与改装电流表
【典例3-1】某同学在课外研究性学习中发现,一些不能用做电源使用的旧干电池仍然存在较大的电压。他从网上查询得知,是因为旧干电池的内部本身存在较大的电阻(简称内阻),其状况相当于1节干电池与1个电阻RX串联,电池符号可用如图所示的方式进行表示。
现有以下实验器材,要想测出一节旧干电池的内阻,请你根据实验需要选择合适的实验器材,完成实验任务。
实验器材:旧干电池1节(电压大约在1.0V~1.2V之间,内阻大约在2Ω~3Ω之间);电流表1只(量程0~0.6A,0~3A);电阻4个,分别为R1=2Ω、R2=3Ω、R3=100Ω、R4=150Ω;开关2个,导线若干。
(1)电流表的量程应选 0~0.6A ,选用的2个电阻为 R1 、 R2 。
(2)请在答题卡虚线方框中画出实验电路图(电池组的符号用表示)。
(3)根据画出的电路图,写出实验步骤,用字母表示出实验过程中测量的物理量。
① 闭合S1,断开S2,记下电流表的示数I1
② 闭合S2,断开S1,记下电流表的示数I2
③用测量的物理量和已知量符号表示出1节旧干电池的内阻RX的计算表达式:RX= 。
【答案】(1)0~0.6A;R1;R2;(2)电路图如上图;(3)①闭合S1,断开S2,记下电流表的示数I1;②闭合S2,断开S1,记下电流表的示数I2;
③RX=。
【解答】解:(1)旧干电池电压大约在1.0V~1.2V之间,内阻大约在2Ω~3Ω之间,由于R3和R4电阻太大,根据I=,这样电路的电流很小,电流表读数会造成较大的误差。所以应选择R1和R2。
若电池与一个电阻串联,则电路中的最大电流为I===0.3A,所以电流表选择0~0.6A便可以。
(2)将两个电阻通过开关的开合能够分别与电池串联,且使电流表在干路上可测出每次组成电路的电流。如图所示。
(3)闭合S1,断开S2,读出电流表的示数I1,则电源电压可表示为U=I1(R1+RX)
再闭合S2,断开S1,读出电流表的示数I2,则电源电压可表示为U=I2(R2+RX)
根据电源电压不变,I1(R1+RX)=I2(R2+RX)
解得:RX=
故答案为:(1)0~0.6A;R1;R2;(2)电路图如上图;(3)①闭合S1,断开S2,记下电流表的示数I1;②闭合S2,断开S1,记下电流表的示数I2;
③RX=。
【典例3-2】(2020•荆门)学习了“电阻的测量”后,小华同学设想将电流表改装成可直接测量电阻的仪表,并设计了如图甲所示的电路,M、N是连接待测电阻的接线柱。电流表选定量程为0.6A,电源电压为6V。
(1)闭合开关前,滑动变阻器的滑片P应置于 B (选填“A”或“B”)端。
(2)将M、N直接用导线相连,调节滑动变阻器的滑片P,使电流表满偏(示数为0.6A),此时滑动变阻器接入电路的阻值为 10 Ω,此后保持滑片P的位置不变。
(3)在M、N之间接入一个电阻,电流表的指针位置如图乙所示,则电流的大小为 0.1 A,接入电阻的阻值为 50 Ω。
(4)综上可知,若通过电流表的电流为I,M、N之间接入电阻的阻值表达式为R= ﹣10 (用题目给定量、计算已得量表示,不标注单位)。依据R与I的对应关系,将电流表表盘上的刻度对应改为M、N之间所接电阻的阻值,从而完成将电流表改装成直接测量电阻的仪表。将电流表改装成直接测量电阻的仪表后,仪表盘上的刻度是 不均匀 (选填“均匀”或“不均匀”)的。
【答案】(1)B;(2)10;(3)0.1;50;(4)﹣10;不均匀。
【解答】解:
(1)闭合开关前,滑动变阻器的滑片P应置于阻值最大处的B端;
(2)将M、N直接用导线相连,调节滑动变阻器的滑片P,使电流表满偏(示数为0.6A),由欧姆定律,此时滑动变阻器接入电路的阻值为:
R滑===10Ω;
(3)在M、N之间接入一个电阻,电流表的指针位置如图乙所示,电流表选用小量程,分度值为0.02A,则电流的大小为0.1A,由欧姆定律和串联电阻的规律,接入电阻的阻值为:
R1=﹣R滑=﹣10Ω=50Ω;
(4)若通过电流表的电流为I,由欧姆定律和串联电阻的规律,M、N之间接入电阻的阻值表达式为:
R=﹣10=﹣10﹣﹣﹣﹣﹣①;
由①知,R与I不成正比,故将电流表改装成直接测量电阻的仪表后,仪表盘上的刻度是不均匀的。
故答案为:(1)B;(2)10;(3)0.1;50;(4)﹣10;不均匀。
【变式3-1】(2021•襄州区二模)在伏安法测电阻的实验中,可以有以下两种测量方法,分别叫内接法和外接法。如图所示,分别为实验电路的一部分。电流表的内阻非常小,约为RA=0.05Ω,所以在电学实验中,它的内阻常常忽略不计:电压表的内阻非常大,约为RV=10kΩ,连入电路中通过的电流很小,所以在电学实验中通过它的电流常常忽略不计。但在实际测量中这些忽略不计的物理量却使测量结果产生误差。创新实验小组,仔细阅读上述材料后,购买了两个定值电阻并向物理老师借来所需器材进行了测量,两个定值电阻的阻值分别为R1=5Ω,R2=20kΩ,若你做为创新实验小组的一员,为了减小实验误差,在测量R1=5Ω的阻值时,请你回答:
(1)此实验中你们选择的恰当方法是 B (选填字母)
A.内接法B.外接法
(2)用你们选择的方法测得的电阻值比真实值 偏小 (选填“偏大”或“偏小”).
【答案】(1)B;(2)偏小。
【解答】解:(1)本道题需借助串联分压和并联分流的知识进行分析,当电流表内接时,电流测量准确,但电压表所测电压偏大;当电流表外接时,所测电流偏大,电压测量准确;外接和内接都会产生误差,但由于电压表阻值远远大于被测电阻阻值,采用外接时,电流表测量值得误差较小,所以应外接;
(2)由R=可知,当此时电流表测量的电流为定值电阻和电压表电流之和,所以所测电流偏大,所计算出的电阻会偏小。
故答案为:(1)B;(2)偏小
【变式3-2】小金尝试将电流表改装成可直接测电阻的表,并设计了如图所示电路,在M、N中可接待测电阻。已知电流表量程为0~0.6安,电源电压为12伏,请回答:
(1)闭合开关前,滑动变阻器的滑片P应处于 B端 (选填“A端”或“B端”)
(2)先将M,N直接用导线连接,并移动滑动变阻器的滑片使电流表满偏,电流表0.6安的刻度上标定的电阻值为 0 欧,此时滑动变阻器的阻值为 20 欧。若在M、N间接入一个与此时滑动变阻器阻值相同的电阻,电流表示数为 0.3 安。
(3)电流表0.2安刻度处,标定的电阻值为 40 欧。
(4)改装后可直接测电阻的表,其表盘刻度 不均匀 (选填“均匀”或“不均匀”),理由是 I=,故其表盘刻度不均匀 。
【答案】(1)B端;(2)0;20;0.3;(3)40;(4)不均匀;I=,故其表盘刻度不均匀。
【解答】解:(1)闭合开关前,滑动变阻器的滑片P应处于阻值最大处的B端;
(2)先将M,N直接用导线连接(电阻为0),并移动滑动变阻器的滑片使电流表满偏,即为0.6A,电流表0.6A的刻度上标定的电阻值为0欧,
由欧姆定律,此时滑动变阻器的阻值为:
R滑===20Ω;
若在M、N间接入一个与此时滑动变阻器阻值相同的电阻,由电阻的串联,电路的电阻为原来的2倍,根据在电压不变时,电流与电阻成反比,故电流表示数为;
×0.6A=0.3A;
(3)由串联电路的规律及欧姆定律:
R=﹣R=﹣20Ω=40Ω,电流表0.2A刻度处,标定的电阻值为40Ω;
(4)由串联电阻的规律及欧姆定律,改装后可直接测电阻的表,因电路中的电流为:
I=,故其表盘刻度不均匀。
故答案为:(1)B端;(2)0;20;0.3;(3)40;(4)不均匀;I=,故其表盘刻度不均匀。
考点4 利用电流表或电压表完成实验(替代法)
【典例4-1】在用如图所示电路测量未知电阻的实验中,用的就是等效替代法,其中Rx是待测电阻(阻值大约几百欧),R是滑动变阻器,R0是电阻箱(电阻箱是一种可以显示阻值的变阻器,电阻箱的最大电阻值大于Rx)。请完成下列填空。
(1)按电路图连好电路,并将电阻箱R0的阻值调至 最大 。
(2)闭合开关S1前,滑片P置于最 左 (填“左”或“右”)端。
(3)闭合开关 S1 。
(4)闭合开关 S3 ,调节滑片P,使电流表指针指在适当的位置,记下此时电流表的示数I。
(5)先断开开关 S3 ,再闭合开关 S2 保持 滑动变阻器 的电阻不变,调节 变阻箱的阻值 ,使电流表的示数仍为I。
(6) 变阻箱 的示数就是待测电阻Rx的阻值。
【答案】(1)最大;(2)左;(3)S1;(4)S3;(5)S3;S2;滑动变阻器;变阻箱的阻值;(6)变阻箱。
【解答】解:结合电路图可以看出,实验的大致过程是这样的:
(1)按电路图连好电路,并将电阻箱R0的阻值调至最大;
(2)闭合开关S1前,滑片P置于左端;
(3)闭合开关S1;
(4)闭合开关S3,调节滑片P,使电流表指针指在适当的位置,记下此时电流表的示数I;
(5)先断开开关S3,再闭合开关S2,保持滑动变阻器的电阻不变,调节变阻箱的阻值,使电流表的示数仍为I。
(6)变阻箱的示数就是待测电阻Rx的阻值。
故答案为:(1)最大;(2)左;(3)S1;(4)S3;(5)S3;S2;滑动变阻器;变阻箱的阻值;(6)变阻箱。
【典例4-2】(2021•徐州)要测量一个约为数百欧的电阻Rx的阻值,器材有:干电池两节,电压表(量程为0~3V、0~15V)、滑动变阻器(100Ω 2A)和电阻箱(0~9999Ω)各一个,开关、导线若干。测量电路如图甲所示。
(1)和通常使用的“伏安法”不同,这次实验没有选用电流表。请你简要说明原因: 电路中的电流很小,不能用电流表准确测出电流的大小 。
(2)在接通电路前,应将滑动变阻器的滑片P移到 b 端。
(3)连接好电路,闭合开关,移动滑动变阻器滑片,使电压表示数如图乙所示为 2.5 V。
(4)接下来把电路中的待测电阻Rx替换为电阻箱,然后要进行的操作是: 保持滑动变阻器滑片P的位置不变,调节电阻箱,使电压表的示数仍为2.5V,并读出此时电阻箱接入电路的阻值,即为待测电阻Rx的阻值 。
【答案】(1)电路中的电流很小,不能用电流表准确测出电流的大小;(2)b;(3)2.5;(4)保持滑动变阻器滑片P的位置不变,调节电阻箱,使电压表的示数仍为2.5V,并读出此时电阻箱接入电路的阻值,即为待测电阻Rx的阻值。
【解答】解:(1)由题意知,电源电压为3V,Rx的阻值约为数百欧,根据欧姆定律可知,电路中的电流很小,不能用电流表准确测出电路中的电流大小,故没有选用电流表进行实验;
(2)为保护电路,闭合开关接通电路前,应将滑动变阻器的滑片P移至阻值最大处,即将滑片P移到b端;
(3)在图乙中,电压表所选量程为0~3V,分度值为0.1V,电压表的示数为2.5V;
(4)本实验方案是利用等效法来测得Rx的阻值大小,当电阻箱与Rx分别与滑动变阻器串联在同一电源两端,且保持滑动变阻器接入电路的阻值不变时,调节电阻箱接入电路的阻值,使其两端的电压仍为2.5V,则根据串联电路分压规律可知,滑动变阻器两端的电压为:U滑=U﹣Ux=U﹣U箱=3V﹣2.5V=0.5V,即U滑不变,
且:Ux:U滑=Rx:R滑=R箱:R滑,由此可得:Rx的阻值等于电阻箱接入电路的阻值大小。所以,接下来的操作为:保持滑动变阻器滑片P的位置不变,调节电阻箱,使电压表的示数仍为2.5V。
故答案为:(1)电路中的电流很小,不能用电流表准确测出电流的大小;(2)b;(3)2.5;(4)保持滑动变阻器滑片P的位置不变,调节电阻箱,使电压表的示数仍为2.5V,并读出此时电阻箱接入电路的阻值,即为待测电阻Rx的阻值。
【变式4-1】(2020•黄冈模拟)小明和小虎设计如图甲所示的电路测量未知电阻Rx的阻值。实验器材有:电源(电压4.5V)、滑动变阻器R(0~20Ω)、电阻箱R0(0~999.9Ω)、电流表、单刀双掷开关及导线若干。
(1)请根据图甲所示的电路,在图乙中用笔画线代替导线将实物图连接完整。
(2)小明将S拨至“1”,调节滑动变阻器的滑片至某一位置,电流表示数为0.36A.再将S拨至“2”,调节电阻箱,使电流表示数为 0.36 A,此时电阻箱的示数如图丙所示,则待测电阻的阻值Rx= 9 Ω。
(3)把电阻箱的阻值从10.0Ω调到丙图所示的阻值时,小虎想先把“×10”挡从1调到0,再调“×1”挡。你认为他的想法是否妥当?答: 否 (选填“是”或“否”),理由是: 电阻箱的电阻突然减小,可能导致电路的电流太大损坏元件 。
【答案】(1)如上所示:(2)0.36;9;(3)否;电阻箱的电阻突然减小,可能导致电路的电流太大损坏元件。
【解答】解:(1)根据甲图,把变阻器左下接线柱连入电路中,如下所示:
(2)小明将S拨至“1”,调节滑动变阻器的滑片至某一位置,此时待测电阻与变阻器串联,电流表示数为0.36A.再将S拨至“2”,此时电阻箱与变阻器串联,调节电阻箱,使电流表示数为0.36A,此时电阻箱的示数如图丙所示,电阻箱的示数为:
0×100Ω+0×10Ω+9×1Ω+0×0.1Ω=9Ω,根据等效替代法,则待测电阻的阻值Rx=9Ω;
(3)把电阻箱的阻值从10.0Ω调到丙图所示的阻值时,小虎想先把“×10”挡从1调到0,再调“×1”挡。他的想法不妥当,理由是:电阻箱的电阻突然减小,可能导致电路的电流太大损坏元件。
故答案为:(1)如上所示:(2)0.36;9;(3)否;电阻箱的电阻突然减小,可能导致电路的电流太大损坏元件。
考点5 替代法测电阻的应用
【典例5】(2020•常德)某实验小组想要探究某热敏电阻的阻值和温度的关系,已接入电路中的器材有:电源、电压表V1、阻值为R0的定值电阻、滑动变阻器R1、单刀开关S1,如图甲所示;置于温控室(图中虚线区域,温度可调且自动显示)中的热敏电阻RT暂未接入电路,符号如图a所示。可供选择的器材有:电压表V2、电阻箱R2(阻值可以直接读出的变阻器),符号如图b所示,单刀开关2只,导线若干。
(1)小明同学选择电压表V2与热敏电阻RT按图乙所示接入MN之间。在闭合S1前,图乙中R1的滑片应移动到 B (填“A”或“B”)端;当温控室的温度为t1时,两电压表示数分别为U1、U2,则此时热敏电阻的阻值RT= (用已知量和测量值表示)。
(2)小惠同学没有选择电压表V2,而是选择了电阻箱R2,请你在图甲中帮她完善电路图。
(3)在小惠设计的实验中,热敏电阻的阻值RT满足的关系式为 C 。
A.RT=R0 B.RT=R1 C.RT=R2
(4)通过实验探究,小明和小惠都得出了热敏电阻的阻值随温度变化的规律,如图丙中的图象曲线所示,此规律是: 随温度的升高,热敏电阻阻值变小 。
【答案】(1)B;;(2)如上所示;(3)C;(4)随温度的升高,热敏电阻阻值变小。
【解答】解:(1)小明同学选择电压表V2与热敏电阻RT按图乙所示接入MN之间。在闭合S1前,图乙中R1的滑片应移动到阻值最大处的B端;因R0和RT串联,当温控室的温度为t1时,两电压表示数分别为U1、U2,根据分压原理:
=,则此时热敏电阻的阻值RT=;
(2)小惠同学没有选择电压表V2,而是选择了电阻箱R2,先将热敏电阻连入电路中,通过开关的转换,将电阻箱连入电路中,通过改变电阻箱的电阻,控制电压表示数不变,如下所示:
闭合S1、S3,记下电压表V1示数,再断开S3闭合S2,改变电阻箱的电阻,控制电压表V1示数不变,根据等效替代法,RT=R2;
(3)在小惠设计的实验中,热敏电阻的阻值RT满足的关系式为RT=R2,选C;
(4)根据得出的热敏电阻的阻值随温度变化的规律可知,随温度的升高,热敏电阻阻值变小。
故答案为:(1)B;;(2)如上所示;(3)C;(4)随温度的升高,热敏电阻阻值变小。
【变式5】(2021秋•兖州区期末)电学实验中使用的电流表和电压表都是由小量程电流表G(表头)改装而成的,从电路的角度看,表头就是一个电阻,同样遵从欧姆定律。电流表G的电阻Rg叫做电流表内阻,指针偏转到最大刻度时的电流Ig叫做满偏电流,加在它两端的电压Ug叫做满偏电压。则:
(1)电流表G的满偏电压Ug为 IgRg 。
(2)如图所示,有一个电流表G,内阻为30Ω,满偏电流为1mA,并联一个电阻R后,就将它改装成了一个量程为0.6A的电流表A。
①改装后的电流表A的内阻为 0.05 Ω。
②将该电流表G改装成了一个量程为3V的电压表V.应 串联 (选填“串联”或者“并联”)一个电阻为 2970 Ω。
【答案】(1)电流表G的满偏电压Ug为IgRg;
(2)①改装后的电流表A的内阻为0.05Ω。
②将该电流表G改装成了一个量程为3V的电压表,应串联一个2970Ω的电阻。
【解答】解:(1)由I=可得,电流表的满偏电压:Ug=IgRg;
(2)①电流表G,内阻为30Ω,满偏电流为1mA,
由欧姆定律满偏电压Ug=IgRg=0.001A×30Ω=0.03V,
由欧姆定律,改装后的电流表A的内阻:
RA===0.05Ω;
②内阻为30Ω,满偏电流为1mA的电流表满偏电压为0.03V,将该电流表G改装成了一个量程为3V的电压表,根据串联分压的知识,应串联一个电阻R,分去的电压UR=3V﹣0.03V=2.97V,
R的电压是电流表内阻电压的=99倍,根据分压原理,R的电阻应为99×30Ω=2970Ω,
应串联一个电阻为2970Ω的电阻。
答:(1)电流表G的满偏电压Ug为IgRg;
(2)①改装后的电流表A的内阻为0.05Ω。
②将该电流表G改装成了一个量程为3V的电压表,应串联一个2970Ω的电阻。
能力提升训练
一、实验题。
1.(2021秋•昆明期末)课外兴趣小组要测量一个未知电阻Rx的阻值,现有下列器材:电源、两个量程均为0~0.6A的相同电流表A1、A2、一个已知阻值的定值电阻R0=9Ω、开关、导线若干。兴趣小组同学们开动脑筋,积极思考,设计出了一个测量Rx的方法。
(1)同学们设计出的测量电路图如图甲,请根据电路图把未完成的实物图(图乙)连接线补充完整。
(2)连接电路时,开关应 断开 ;
(3)调节滑动变阻器,使两个电流表有一个恰当的读数,如图丙,两表A1、A2的读数分别为l1= 0.32 A,l2= 0.48 A;
(4)根据两电流表读数可得出被测电阻Rx= 4.5Ω 。
(5)调节滑动变阻器,使A1和A2表的读数都变大,为保证A2表不被烧坏,则A1表的读数不能超过 0.4 A。
(6)有同学认为,改用图丁电路图也可以测出Rx的值,你认为 可行 。(选填“可行”或者“不可行”)
【答案】(1)如上图所示;(2)断开;(3)0.32;0.48;(4)4.5Ω;(5)0.4;(6)可行。
【解答】解:(1)根据甲图可知,Rx与R0并联,待测电阻与A1串联,A2测干路电流,如下图所示:
;
(2)为了防止触电和保护电路,连接电路时,开关应断开;
(3)调节滑动变阻器,使两个电流表有一个恰当的读数,如图丙,由题意可知两表均选用小量程,分度值为0.02A,则A1、A2的读数分别为I1=0.32A,I2=0.48A;
(4)根据并联电路电流的规律,通过定值电阻R0的电流为:I0=I﹣Ix=0.48A﹣0.32A=0.16A,
由并联电路的电压规律和欧姆定律可得,电源电压为:U=U0=I0R0=0.16A×9Ω=1.44V;
由欧姆定律可得,被测电阻Rx===4.5Ω;
(5)为保证A2表不被烧坏(即干路电流最大为0.6A),设A1表的读数(通过Rx的电流)不能超过I,此时通过R0的电流为I0′,
并联电路中各支路的电压相等,由欧姆定律可知,在电压相等时,电流与电阻成反比,则===,
所以通过定值电阻的电流为I,
由并联电路电流的规律可得I+I=0.6A,解得I=0.4A,即A1表的读数不能超过0.4A;
(6)图丁中,两电阻并联,两电流表分别测两支路的电流,因各支路的电压相等,由U=IR可测出Rx的值,该方法可行。
故答案为:(1)如上图所示;(2)断开;(3)0.32;0.48;(4)4.5Ω;(5)0.4;(6)可行。
2.(2021秋•金水区校级期中)小张同学在做“测量小灯泡电阻”的实验中,所用器材如下:两节新干电池,标有2.5V字样的小灯泡,电流表、电压表、两个滑动变阻器R1“10Ω 1A”、R2“20Ω 2A”,开关、导线若干。
(1)用笔画线代替导线,将图1所示电路补充完整。
(2)电路连接完整后闭合开关,小灯泡发光,电流表有示数,电压表无示数,故障可能是 电压表断路 。
(3)排除故障后,移动滑片P,依次测得6组数据,如表一所示。可知小灯泡正常发光时电阻为 8.9 Ω;由表一中的数据可知,小张选用的滑动变阻器应是 R2 。(选填“R1”或“R2”)。
(4)小张将这6组数据算得的电阻值取平均值作为小灯泡的电阻,这种数据处理方式是 不合理 (选填“合理”或“不合理”)的,理由是 灯泡的电阻随温度的变化而变化 。
(5)小张继续用图1所示装置来探究“电流与电阻的关系”。他分别把阻值准确的5Ω、10Ω、20Ω的定值电阻接入原小灯泡的位置,通过实验,记录电流表示数如表二所示。他发现通过导体的电流跟电阻不成反比,其原因可能是 没有控制电阻两端的电压不变 。
表一
实验次数
1
2
3
4
5
6
电压U/V
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
2.8
电流I/A
0.16
0.20
0.22
0.25
0.28
0.30
电阻R/Ω
表二
实验次数
1
2
3
电阻R/Ω
5
10
20
电流I/A
0.30
0.20
0.12
(6)如果没有电压表,电源电压未知,可以用最大阻值为R0的滑动变阻器和如图2所示电路,来测量电阻Rx的阻值。闭合开关后,滑动变阻器滑片在最左端时,电流表示数为I1,滑动变阻器滑片在最右端时,电流表示数为I2,则电阻Rx= ×R0 。(用题中所给物理量的符号表示)
【答案】(1)如图;(2)电压表断路;(3)8.9;R2;(4)不合理;灯泡的电阻随温度的变化而变化;(5)没有控制电阻两端的电压不变;(6)×R0。
【解答】解:(1)根据表一数据可知,电路中的电流最大为0.3A,电压表的示数最大为2.8V,故电流表选用小量程串联在电路中,电压表选择小量程并联在灯泡两端,注意两表的电流应“正进负出”,实物图如图所示:
(2)电路连接完整后闭合开关,小灯泡发光,电流表有示数,说明电路为通路且灯泡没有短路,电压表无示数,故障可能是电压表断路;
(3)小灯泡的额定电压为2.5V,根据表格数据可知小灯泡正常发光时电流为0.28A,根据欧姆定律可知小灯泡正常发光时电阻为RL==≈8.9Ω;
电源由两节干电池串联组成,电源电压为3V,第一次实验时,灯泡两端的电压为0.5V,则滑动变阻器两端的电压为:U'=3V﹣0.5V=2.5V,
所以此时变阻器连入电路中的电阻:R滑==≈15.6Ω,故应选择滑动变阻器R2;
(4)灯泡的电阻随温度的变化而变化,故小张将这6组数据算得的电阻值取平均值作为小灯泡的电阻,这种数据处理方式是不合理的;
(5)他分别把阻值准确的5Ω、10Ω、15Ω的定值电阻接入原小灯泡的位置,通过实验,记录电流表示数如表二所示,根据欧姆定律,电阻两端的电压为:
U′=I′R′=0.30A×5Ω≠0.20A×10Ω≠0.12A×20Ω,
即电阻两端的电压不同,故他发现通过导体的电流跟电阻不成反比,其原因可能是没有控制电阻两端的电压不变;
(6)闭合开关后,滑动变阻器滑片在最左端时,两电阻串联,电流表测电路的电流,电流表示数为I1;
根据串联电路电阻的规律及欧姆定律可得电源电压:U=I1(R0+Rx)﹣﹣﹣﹣﹣①;
滑动变阻器滑片在最右端时,为待测电阻的简单电路,电流表示数为I2,由欧姆定律可得电源电压:U=I2Rx﹣﹣﹣﹣﹣②;
①②两式联立可得电阻Rx=×R0。
故答案为;(1)如图;(2)电压表断路;(3)8.9;R2;(4)不合理;灯泡的电阻随温度的变化而变化;(5)没有控制电阻两端的电压不变;(6)×R0。
3.(2021•成都模拟)小邦和小册在学校科技社团活动中了解到:电源是持续供电的装置,电源内部也是一段电路,也有电阻,它被称为电源的内电阻,简称内阻;可以把电源看成由一个电压为E的理想电源与一个阻值为r的电阻串联而成,如图甲所示。
为了测量E和r,小邦同学设计了如图乙所示电路。已知R1=1.5Ω,R2=2Ω,当闭合开关S、S1,断开开关S2时,电压表的示数为4.5V;当闭合开关S、S2,断开开关S1时,电压表的示数为4.8V。
(1)理想电源电压E= 6 V。
(2)电源的内电阻r= 0.5 Ω。
小册想到用图象反映物理量间的变化关系是物理学研究的常用方法,于是他设计了如图丙所示电路,通过改变电阻箱的阻值,测出多组电压、电流的数据,作出电压与电流的关系图象,如图丁所示,电压与电流的关系图象是一条倾斜直线。
(3)利用欧姆定律,可以得出理想电源电压E、电源的内电阻r、电压表示数U、电流表示数I四个物理量之间的关系:U= E﹣Ir 。
(4)分析图丁所画图象,下列说法正确的两项是 CD 。
A.该直线与纵轴交点的值表示电源短路时的电流值
B.该直线与横轴交点的值表示理想电源电压E
C.该直线的斜率反映电源的内阻r的大小
D.该直线斜率的绝对值越大,所测电源的内阻越大
【答案】(1)6;(2)0.5;(3)E﹣Ir;(4)CD。
【解答】解:
(1)(2)由图乙知,当闭合开关S、S1,断开开关S2时,R1与r串联,电压表测R1两端电压,
此时电路中电流:I=I1===3A,
由串联电路特点和欧姆定律知,电源电压:E=U1+Ir=4.5V+3A×r,
当闭合开关S、S2,断开开关S1时,R2与r串联,电压表测R2两端电压,
此时电路中电流:I'=I2===2.4A,
电源电压:E=U2+I'r=4.8V+2.4A×r,
电源电压不变,所以4.5V+3A×r=4.8V+2.4A×r,
解得:r=0.5Ω,
则E=U1+Ir=4.5V+3A×0.5Ω=6V;
(3)由串联电路特点和欧姆定律可得理想电源电压E、电源的内电阻r、电压表示数U、电流表示数I四个物理量之间的关系:U=E﹣Ir;
(4)A、由图象知,该直线与横轴交点表示电压表示数U最大,应该是电压表与r串联,此时电压表示数几乎等于理想电源电压E,故A错误;
B、该直线与横轴交点的值表示电流表示数最大,应该是电路中只有r接入电路中,即表示电源被短路时电路的电流值,故B错误;
C、由U=E﹣rI知,图象中U因变量,I是自变量,E和r是定值,该直线的斜率为﹣r,所以斜率能反映电源的内阻r的大小,故C正确;
D、在U=E﹣rI中,﹣r<0,直线与I轴夹角越小,斜率(﹣r)越小,直线斜率的绝对值越大,所测电源的内阻r越大,故D正确。
故答案为:(1)6;(2)0.5;(3)E﹣Ir;(4)CD。
4.(2021•淮上区模拟)电源因有内阻,在使用时内阻也会分掉一部分电压,无内阻分压时的电压称为电源电动势。正在工作的闭合电路中测到的电源两端电压其实是路端电压,并非电动势。图中R为已知电阻,Rx为待测电阻,K1为单刀单掷开关,K2为单刀双掷开关,V为电压表(内阻极大),E为电源(电阻不可忽略)。现用图中电路测量电源电动势e及电阻Rx。
(1)操作步骤:
① 断开 (选填“闭合”或“断开”)K1,K2接到a端,记下此时电压表的示数U1,即为电源电动势;
②闭合K1,K2接到a端,记下电压表的读数U2;
③ K1扔闭合,K2接到b端 ,记下电压表的读数U3;
(2)由R及测得的量,可得Rx= 。
【答案】(1)①断开;②K1扔闭合,K2接到b端;(2)。
【解答】解:将电压表直接接在电源两端测出电源的电动势;再测出R与Rx的两端的电压,同理测出Rx两端的电压,由串并联电路的规律可得出Rx;
(1)操作步骤:
①断开K1,K2接到a端,记下此时电压表的示数U1,即为电源电动势;
②闭合K1,K2接到a端,记下电压表的读数U2;
③K1扔闭合,K2接到b端,记下电压表的读数U3;
(2)电压表第一步测出的即为电源电动势,e=U1;
由串联电路的规律,
=
解得Rx=。
故答案为:(1)①断开;②K1扔闭合,K2接到b端;(2)。
5.(2021秋•贵州期末)电学实验中使用的电流表和电压表都是由小量程电流表G(如图甲)改装而成的,从电路的角度看,表头就是一个电阻,同样遵从欧姆定律。电流表G的电阻Rg叫做电流表内阻,指针偏转到最大刻度时的电流Ig叫做满偏电流,加在它两端的电压Ug叫做满偏电压。则:
(1)电流表G的满偏电压Ug为 IgRg 。
(2)如图所示,有一个电流表G,内阻Rg=10Ω,满偏电流为30mA,如图乙将电流表G串联一个电阻R为 90 Ω后,就将它改装成了一个量程为3V的电压表。
(3)将该电流表G改装成了一个量程为0.6A的电流表,应 并联 (选填“串联”或者“并联”)一个R'= 0.53 Ω的电阻。(结果保留2位小数)
【答案】(1)IgRg;(2)90;(3)并联;0.53。
【解答】解:
(1)由I=可得,电流表G的满偏电压Ug=IgRg;
(2)图乙中,电流表G与电阻R串联,
当电压表的示数为3V,通过电压表的电流为Ig=30mA=0.03A,
此时电压表的总电阻:
RV===100Ω,
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,
所以,串联的电阻:
R=RV﹣Rg=100Ω﹣10Ω=90Ω;
(3)由并联电路的分流特点可知,将该电流表G改装成了一个量程为0.6A的电流表时,应并联一个电阻R',
当电流表的示数为0.6A时,电流表G达到满偏电压,则
Ug=IgRg=0.03A×10Ω=0.3V,
因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,
所以,通过R′的电流:
I′=IA﹣Ig=0.6A﹣0.03A=0.57A,
则并联电阻的阻值:
R′==≈0.53Ω。
故答案为:(1)IgRg;(2)90;(3)并联;0.53。
二、解答题。
6.为了测定一个待测电阻Rn的阻值,实验室提供如下器材:电池、电流表A1、电流表A2、滑动变阻器R、定值电阻R0、电键S、导线若干。小李同学用所提供的器材,设计了如图甲所示的电路图。
(1)请根据设计的电路图,在实物图乙中用笔画代替导线,把连接图补充完整。
(2)闭合开关前滑动变阻器的滑片P应调到 b (填“a”或“b”)端。
(3)实验中调节滑动变阻器的滑片P到某一位置,记录下此时电流表A1、A2的示数分别是I1和I2,则待测电阻Rn的表达式:Rn= 。
【答案】(1)电路图如图所示;(2)b;(3)。
。
【解答】解:(1)根据电路图连接实物电路图,注意滑动b端变阻器的接法,实物电路图如图所示。
(2)闭合开关前,滑片应调到b端,此时滑动变阻器接入电路的阻值最大。
(3)∵I=,
∴电阻两端电压Un=U0=I2R0,
通过电阻Rn的电流In=I1﹣I2,
∵I=,
∴电阻阻值Rn==;
故答案为:(1)电路图如图所示;(2)b;(3)。
三、填空题。
7.(2020秋•仓山区校级期中)阅读下列材料,并回答问题。
在伏安法测电阻的实验中,可以有以下两种测量方法,分别叫内接法和外接法。如图所示,分别为实验电路的一部分。电流表与电压表都有电阻,它们的电阻叫内阻,电流表的内阻非常小,约为RA=0.05Ω,所以在电学实验中,它的内阻常常忽略不计:电压表的内阻非常大,约为RV=10kΩ,连入电路中通过的电流很小,所以在电学实验中通过它的电流常常忽略不计,但在实际测量中这些忽略不计的物理量却使测量结果产生误差。
福州华南实验中学九年级5班的刘小胖同学带领创新实验小组,仔细阅读上述材料后,购买了两个定值电阻并向物理老师借来所需器材进行了测量,两个定值电阻的阻值分别为R1=5Ω、R2=20kΩ。小组同学们为了减小实验误差,选择恰当的方法进行了合作探究,分别测出了两个电阻的阻值。若你也做为刘小胖创新实验小组的一员,在测量R1=5Ω的阻值时,请你回答:
(1)此实验中你们选择的恰当方法是 B (选填字母)。
A.内接法
B.外接法
(2)用你们选择的方法测得的电阻值比真实值 偏小 (选填“偏大”或“偏小”)
【答案】(1)B;(2)偏小。
【解答】解:(1)电流表的内阻非常小,约为RA=0.05Ω;电压表的内阻非常大,约为RV=10kΩ,在测量R1=5Ω的阻值时,若采用内接法,如上左图,电流表测的通过定值电阻的电流是准确的,
定值电阻为电流表内阻的=100倍,由分压原理,电流表分去的电压为电压表示数的UV,﹣﹣﹣﹣﹣﹣①
若采用外接法,电压表测的电压是准确的,定值电阻是电压表内阻的=5×10﹣4倍,
根据分流原理,设通过定值电阻的电流为I′,由分流原理,则通过电压表的电流为I′﹣﹣﹣﹣﹣﹣②
比较①②得,采用外接法对测量的影响较小,选B;
(2)若采用外接法,电压表测的电压是准确的,根据并联电路电流的规律,电流表的示数等于通过定值电阻的真实电流和通过电压表的电流,故电流表示数比通过定值电阻的电流偏大,由欧姆定律,R=,用这种方法测得的电阻值比真实值偏小。
故答案为:(1)B;(2)偏小。
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