初中物理人教版九年级全册第3节 电阻的测量优秀精练
展开17.3 电阻的测量(解析版)
1.如图所示的电路图中,电源电压未知,R0是阻值已知的定值电阻。开关S闭合后,能够测算出未知电阻R1阻值的电路是( )。
A. B. C. D.
【答案】ACD。
【解析】A、由电路图可知,两电阻串联,同过它们的电流相等,电压表V1测出电阻R0的电压,由欧姆定律可以求出电路电流,电压表V2可以测出电阻RX的电压,由欧姆定律可以求出电阻RX的阻值,符合题意;
B、由电路图可知,该电路不能测出电阻RX的电压,该电路不能测出电阻阻值,不符合题意;
C、由电路图可知,两电阻并联,电压表测并联电压,电流表测干路电流,由欧姆定律可以求出通过R0的电流,由并联电路特点可以求出通过RX电流,然后由欧姆定律可以求出电阻RX的阻值,符合题意;
D、由电路图可知,两电阻并联,一个电流表测干路电流,另一个电流表测通过RX的电流,由并联电路特点可以求出通过R0的电流,由欧姆定律可以求出电阻两端电压,然后由欧姆定律可以求出RX的阻值,符合题意;故选:ACD。
2.对于欧姆定律的公式,下列说法中不正确的是( )。
A.根据 R=,当 U=0 时,R=0 ;
B.根据 R=,当 U 增大时,R 增大;
C.根据 R=,I 增大时 R 减小;
D.根据 R=,对于同一段导体,I 与 U 成正比
【答案】ABC。
【解析】ABC.电阻是导体本身的一种性质,只与导体的材料、长度、横截面积和温度有关,与两端的电压和通过的电流无关,故ABC错误;
D.对于同一段导体,电阻一定,电流与导体两端电压成正比,故D正确。故选:ABC。
3.学习了欧姆定律之后,老师请同学设计一个测未知电阻Rx的电路,其中一个同学设计的电路如图所示,R0为已知阻值的电阻,当S闭合,S1断开时,电流表读数为I;当S、S1都闭合时,电流表读数为I1。
(1)请写出Rx的表达式。
(2)请任选器材,设计一种不同于该组同学设计的测量电路,画出电路图。
(3)比较两个电路图,说一说你设计的电路图的优缺点。
【答案】(1);(2)如图;(3)起到了保护电路的作用。并且可以多测几次取平均值。
【解析】(1)由题意得电源电压U=IR0,当S,S1都闭合时,Rx与R0并联,通过Rx的电流为I1-I,因此:。
(2)该电路图只能测一次Rx的值,并且没有对电路加以保护,可以选用伏安法测电阻。
4.为了测量电阻Rx的电阻值,小龙选择了一块已经调好的电流表,一个电阻值已知的定值电阻R0,一个符合要求的电源,以及两个开关S1和S2,并连接了部分实验电路,如图所示,请帮助小龙完成这个实验。
(1)请你添加一根导线完成图所示的实验电路的连接;
(2)只闭合开关S1,读出电流表示数为I1; ,读出电流表示数为I2;
(3)写出电阻RX的表达式为:RX= 。
【答案】(1)如上所示;(2)再闭合S2;(3)R0。
【解析】(1)将开关右接线柱和电流表负接线柱连接起来,如下所示:
(2)只闭合开关S1,读出电流表示数为I1;
再闭合S2,读出电流表示数为I2;
(3)在第1次操作中,电流表测待测电路的电流,在第2次操作中,电流表测总电流,因并联电路各支路互不影响,故通过待测电阻的电流保持不变,根据并联电路电流的规律,通过定值电阻的电流为:I0=I2﹣I1。
根据并联电路各支路电压相等,由欧姆定律有:RxI1=(I2﹣I1)R0,
故待测电阻:RX=R0。
故答案为:(1)如上所示;(2)再闭合S2;(3)R0。
5.在“测量小灯泡电阻”的实验中,已知小灯泡的额定电压为2.5V;
(1)请用笔画线代替导线,将图甲中的实物图连接完整,电路连好后,使滑动变阻器的滑片向右滑动时灯泡变亮。(电流表选取小量程)
(2)在连接电路时,开关处于断开状态;闭合开关前,将滑片P置于最 端(选填“左”或“右”)。
(3)移动滑片P使电压表示数为2.5V,电流表表盘如图乙所示,电路中的电流为 A,小灯泡此时的电阻是 Ω。
(4)电源电压为3V,现有两个滑动变阻器R1(10Ω 1A)、R2(20Ω 2A),调节滑动变阻器的滑片,只需使电压表的示数范围为1V~2.5V,当电压表示数为1V时,此时通过灯泡的电流为0.12A,由此可知,该实验选用的滑动变阻器应是 (选填“R1”或“R2”)。
(5)由实验数据绘制了小灯泡两端电压以及通过小灯泡的电流的U﹣I图象,如图丙所示,观察图象,发现小灯泡的U﹣I图象不是一条直线,请说明原因: 。
【答案】(1)电路图如图;(2)左;(3)0.2;12.5;(4)R2;(5)小灯泡的电阻随温度的升高而增大。
【解析】(1)电流表与灯泡串联且选用小量程,滑片向右滑动时,灯泡变亮,电阻变小,所以滑动变阻器接右下接线柱且与灯泡串联,如下图所示:
(2)为了保护电路,闭合开关之前,应将滑片移到滑动变阻器的阻值最大,即最左端;
(3)由图知电流表示数I=0.2A,已知电压U=2.5V,小灯泡的电阻R===12.5Ω;
(4)由图知滑动变阻器与灯泡串联,电压表测量灯泡两端的电压,电流表串联电路的电流,当电压表的示数为1V时,电流表的示数为0.12A,
已知电源电压为3V,根据串联电路电压的规律知,
滑动变阻器两端的电压为:U滑=U﹣UL=3V﹣1V=2V,
滑动变阻器的电阻为:R滑==≈16.7Ω>10Ω,所以滑动变阻器选用R2;
(5)图丙是根据实验数据绘制的小灯泡的电流与电压关系图象。结果发现图象不是直线,这说明小灯泡的电阻随温度的升高而增大。
故答案为:(1)电路图如图;(2)左;(3)0.2;12.5;(4)R2;(5)小灯泡的电阻随温度的升高而增大。
1.一个物理课外实验小组用如图甲所示的电路来测量某待测电阻Rx的阻值,其中定值电阻R0=20Ω。请你帮实验小组完成:
(1)按照甲图的实验电路图,用笔画线代替导线将乙图连接完整(部分导线已连好);
(2)在连接电路时,开关应 ,闭合开关前,滑动变阻器的滑片应置于 (选填“左”或“右”)端;
(3)闭合开关S1,将开关S2掷于“1”时,调节滑动变阻器的滑片到适当位置,记下此时电压表的示数为U1;保持滑片位置不变,将开关S2掷于“2”时,记下此时电压表的示数为U2.则待测电阻Rx阻值的表达式Rx= (用R0、U1、U2表示)。
(4)重复步骤(3),共得到5组U1、U2的数据,并计算出的值,如下表所示,则5组数据的平均值为 ;利用的平均值,求出待测电阻Rx为 Ω。
1
2
3
4
5
U1/V
0.25
0.30
0.36
0.40
0.44
U2/V
0.86
1.03
1.22
1.36
1.49
3.44
3.43
3.39
3.40
3.39
(5)实验中,采用了多次测出U1和U2的值,并由的平均值,求待测电阻Rx阻值的目的是为 。
【答案】(1)如图;(2)断开;右;(3)•R0;(4)3.41;48.2;(5)减小误差。
【解析】(1)按照甲图的实验电路图,滑动变阻器滑片P向右移时其接入电阻变大,连接如图所示:
。
(2)为保护电路元器件,在连接电路时,开关应断开,闭合开关前,滑动变阻器的滑片应置于右端,使接入电阻最大;
(3)[闭合开关S1,将开关S2掷于“1”时,三个电阻串联,电压表测量电阻R0两端电压,调节滑动变阻器的滑片到适当位置,记下此时电压表的示数为U1;保持滑片位置不变,将开关S2掷于“2”时,此时电压表测量电阻R0与Rx的两端电压之和,记下此时电压表的示数为U2;由于电路电流保持不变,即=
,则待测电阻Rx阻值的表达式为:Rx=•R0;
(4)重复步骤(3),共得到5组U1、U2的数据,并计算出的值,则5组组数据的平均值为:==3.41;
利用组平均值,求出待测电阻Rx为:
Rx=R0=(﹣1)R0=(3.41﹣1)×20Ω=48.2Ω;
(5)实验中,采用了多次测出U1和U2的值,并由的平均值,求待测电阻Rx阻值的目的是为多次测量以减小误差。
故答案为:(1)如图;(2)断开;右;(3)•R0;(4)3.41;48.2;(5)减小误差。
2.在“用电流表和电压表测电阻”的实验中,电路如图甲所示。
(1)开关闭合前,滑动变阻器的滑片P要移动到 (选填“a”或“b”)端;
(2)闭合开关,发现电流表示数为零,但电压表指针发生明显偏转,则电路发生的故障可能是以下四种中的 ;
A.Rx发生断路 B.滑动变阻器断路
C.Rx发生短路 D.电流表处断路
(3)排除故障后,闭合开关,调整滑片P到某一位置后,若两表的示数分别如图乙、丙所示,其中电流表的示数为 A,此次测得的结果为Rx= Ω。
【答案】(1)b;(2)A;(3)0.4;5。
【解析】(1)由电路图可知,闭合开关前,滑动变阻器滑片应置于b端,此时滑动变阻器接入电路的阻值最大。
(2)A、如果Rx 发生断路,电路断路,电流表示数为零,电压表与电源连接相连,电压表指针明显偏转,故A符合题意;
B、如果滑动变阻器断路,电路断路,电流表示数为零,电压表与电源两极不相连,电压表指针不偏转,故B不符合题意;
C、Rx发生短路,电路是通路,电流表有示数,电压表指针不偏转,故C不符合题意;
D、电流表断路,电路断路,电流表示数为零,电压表与电源两极不相连,电压表指针不偏转,故D不符合题意;
(3)由图乙可知,电压表量程是0~3V,分度值是0.1V,电压表读数是2V;
由图丙可知,电流表量程是0~0.6A,分度值是0.02A,电流表示数是0.4A;
根据欧姆定律I=知,
电阻RX的阻值为:RX===5Ω。
故答案为:(1)b;(2)A;(3)0.4;5。
3.小华做“用电流表、电压表测电阻”实验,现有电源(电压为1.5伏的整数倍保持不变)、待测电阻、电流表、电压表、滑动变阻器、开关各一个,以及导线若干。他正确串联电路后,将电压表并联在电路中。闭合开关,移动滑动变阻器滑片,将测得的两组数据记录在表一中。小华观察数据思考后重新连接了电压表,将新测得的两组数据记录在表二中。小华通过数据处理求出了待测电阻的阻值,完成实验。
表一
实验序号
电压表示数(伏)
电流表示数(安)
1
2.6
0.18
2
2.3
0.20
表二
实验序号
电压表示数(伏)
电流表示数(安)
3
2.2
0.20
4
2.6
0.24
①获得表一实验数据的过程中,小华将电压表并联在 的两端;
②实验中小华所用的电源电压为 伏;
③根据表一中实验序号1的数据,计算此次待测电阻的阻值为 欧;(精确到0.1欧)
④根据实验数据,计算并判断所用滑动变阻器的规格能否为“10欧 2安”。 (需写出计算过程)
【答案】①滑动变阻器;②4.5;③10.6;④不能;由表中第1组数据,根据欧姆定律,变阻器连入电路的电阻:R滑==≈14.4Ω>10Ω。
【解析】①待测电阻与滑动变阻器串联,电流表测电路电流,当电流变大时,根据U=IR可知,待测电阻的电压变大,由串联电路分压定律可知,滑动变阻器电阻变小,根据表一中数据可知电压表并联在滑动变阻器两端了;
②小华观察数据思考后重新连接了电压表,即将电压表并联在待测电阻两端了,由表一和表二中的第2、3组数据知,电路的电流相等,则变阻器连入电路的电阻相同,根据电压表的连接,由串联电路电压的规律,电源电压为:
U=2.3V+2.2V=4.5V;
③根据表一中实验序号1的数据,根据串联电路电压的规律和欧姆定律,计算此次待测电阻的阻值为:R1==≈10.6Ω;
④由表中第1组数据,根据欧姆定律,变阻器连入电路的电阻:
R滑==≈14.4Ω>10Ω;
因此,所用滑动变阻器的规格不能为“10欧 2安”。
故答案为:①滑动变阻器;②4.5;③10.6;④不能;由表中第1组数据,根据欧姆定律,变阻器连入电路的电阻:R滑==≈14.4Ω>10Ω。
4.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 (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= A,I2= A;
(4)根据两电流表读数可得出被测电阻Rx= 。
(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 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)如图所示;(2)b;(3)0.32;0.48;(4)4.5Ω;(5)0.4;(6)可行。
【解析】(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)如图所示;(2)b;(3)0.32;0.48;(4)4.5Ω;(5)0.4;(6)可行。
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