备考2024年中考物理重难点精讲精练:24-热点13 电阻的测量(精讲)
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热点13 电阻的测量(精讲)
知识梳理
一.一般方法
方法 | 伏安法 |
器材 | 待测电阻RX,电压表、电流表各一只,滑动变阻器,电源,开关,若干导线 |
电路图 | |
实验步骤 | ① 按电路图连接电路,将滑动变阻器的滑片移动到阻值最大处 ②闭合开关,调节滑动变阻器的滑片至适当位置,读出电压表的示数U和电流表的示数I ③计算出待测电阻RX的阻值 |
表达式 | RX= |
二.特殊方法
(一)缺电压表:
方法一 | 安安法 |
器材 | 待测电阻RX,已知阻值的电阻R0,两只电流表,电源,开关,若干导线 |
电路图 | |
实验步骤 | ① 按电路图连接电路 ②闭合开关,读出两电流表的示数I1、I2 ③计算出待测电阻RX的阻值 |
表达式 |
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方法二 | 安阻法 |
器材 | 待测电阻RX, 已知阻值的电阻R0,一只电流表,两个开关,电源,若干导线 |
电路图 |
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实验步骤 | ① 按电路图连接电路 ②闭合开关S1,读出两电流表的示数I1③断开S1,闭合开关S2,记下电流表的示数I2 ④计算出待测电阻RX的阻值 |
表达式 | |
方法三 | 安滑法 |
器材 | 待测电阻RX,最大阻值为R(已知)的滑动变阻器,一只电流表,开关,电源,若干导线 |
电路图 | |
实验步骤 | ① 按电路图连接电路 ②闭合开关S,将滑动变阻器的滑片置于b处,读出电流表的示数I1 ③将滑动变阻器的滑片置于a处,读出电流表的示数I2④计算出待测电阻RX的阻值 |
表达式 | |
方法四 | 安箱法 |
器材 | 待测电阻RX,电阻箱,一只电流表,单刀双掷开关一个,电源,若干导线 |
电路图 | |
实验步骤 | ① 按电路图连接电路 ②将单刀双掷开关掷向a处,读出两电流表的示数I ③将单刀双掷开关掷向b处,调节电阻箱使电流表的示数仍为I,读出此时电阻箱连入的阻值R ④得出待测电阻RX的阻值 |
表达式 | RX=R |
(二)缺电流表
方法一 | 伏伏法 |
器材 | 待测电阻RX, 已知阻值的电阻R0,两只电压表,电源,开关,若干导线 |
电路图 |
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实验步骤 | ① 按电路图连接电路 ②闭合开关,读出两电压表的示数U1、U2 ③计算出待测电阻RX的阻值 |
表达式 |
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方法二 | 伏阻法 |
器材 | 待测电阻RX, 已知阻值的电阻R0, 一只电压表,两个开关,电源,若干导线 |
电路图 | |
实验步骤 | ① 按电路图连接电路 ②闭合开关S1 S2,读出两电压表的示数U1 ③断开开关S2,记下电压表的示数U2 ④计算出待测电阻RX的阻值 |
表达式 | |
方法三 | 伏滑法 |
器材 | 待测电阻RX,最大阻值为R(已知)的滑动变阻器,一只电压表,开关,电源,若干导线 |
电路图 | |
实验步骤 | ① 按电路图连接电路 ②闭合开关S,将滑动变阻器的滑片置于b处,读出电压表的示数U1 ③将滑动变阻器的滑片置于a处,读出电压表的示数U2 ④计算出待测电阻RX的阻值 |
表达式 | |
方法四 | 伏箱法 |
器材 | 待测电阻RX,电阻箱,一只电压表,开关,电源,若干导线 |
电路图 | |
实验步骤 | ① 按电路图连接电路 ②闭合开关S,将电阻箱的阻值调节为0,读出电压表的示数U ③继续调节电阻箱,使电压表的示数为,读出此时电阻箱连入电路的电阻R ④得出待测电阻RX的阻值 |
表达式 | RX=R |
典例解析
【例1】如图所示电路中,电源电压不变,R0是阻值已知的定值电阻。
(1)闭合开关S,将电流表的示数记为I1;
(2)断开开关S,将电流表改接在 支路;闭合开关S,电流表的示数记为I2,则Rx的阻值可以表示为Rx=
【解析】闭合开关S,电流表测量的是通过R0的电流,故R0两端电压U0= I1R0;将电流表改接在Rx支路后,电流表测量的是通过Rx的电流。由于Rx与R0并联,根据并联电路电压规律可知,Rx两端电压Ux= U0= I1R0,根据欧姆定律的变形公式可知,
本题采用的是安阻法测电阻,虽然只有一只电流表,但可以通过改变电流表的位置分别测量R0和Rx的电流,关键是如何测量Rx两端的电压,在安阻法测电阻中, 等效于电压表,(R0为已知电阻),这种方法利用了欧姆定律和并联电路中的电压规律。
【答案】Rx;
【例2】小明想利用一块已经调好的电压表和阻值已知电阻R0,测量未知电阻Rx的阻值。他选择了满足实验要求的器材,并连接部分实验电路,如图2所示。小明测量思路为:开关S1、S2闭合,S3 断开时,电压表的示数为U1。开关S1、S3闭合,S2断开时,电压表的示数为U2;
(1)请你按照小明的思路,只添加一根导线完成实验电路的连接。
(2) 请你利用U1、U2和R0表示Rx 。
【解析】(1)实物图中,开关S1、S2闭合,S3 断开时,电压表测量的是Rx与R0串联的总电压,而要想测量Rx的阻值,开关S1、S3闭合,S2断开时,电压表测量的只能是Rx两端的电压,故如下图连接。
(2)由上面解析结合题目条件可知,Rx与R0串联的总电压为U1,Rx两端电压为U2,根据串联电路电压规律得出R0两端电压U0= U1- U2,由欧姆定律得,通过R0的电流,因为串联电路各处电流都相等,所以通过Rx的电流IX=I0,则利用欧姆定律的变形公式得,
本题考查的是伏阻法测电阻。在伏阻法测电阻中, 等效于电流表,(R0为已知电阻),这种方法利用了欧姆定律和串联电路中的电流规律。
【答案】(1)
(2)
【例3】如图所示电路中,电源电压不变,R0是电阻箱。只闭合开关S1,适当调节滑动变阻器的阻值,电压表的示数记为U1;断开开关S1,只闭合开关S2,保持滑动变阻器的阻值 ,调节电阻箱的电阻至R0,使得电压表的示数为 ,则待测电阻Rx=
【解析】只闭合开关S1,电压表测量的是Rx两端电压;断开开关S1,只闭合开关S2,电压表测量的是R0两端电压,若想知道Rx的阻值,需要保持滑动变阻器滑片位置不变,调节电阻箱的阻值使电压表两次示数相同,即R0等效替代了Rx,从而有Rx= R0
等效替代法测电阻需要的器材主要有电源、开关 、导线、 电表(电流表或电压表)和电阻箱(伏箱法或安箱法),待测电阻被替换前后电表示数应相同。
【答案】不变;U1;R0
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