分层作业：5.2 测量电阻（欧姆定律应用之一）（解析版）

学而优教有方.2测量电阻1.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。2.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。3.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。4.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（10Ω1A）、R2（20Ω2A），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。5．一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。12345U1/V0.250.300.360.400.44U2/V0.861.031.221.361.493.443.433.393.403.39（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。6.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。7.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）12.60.1822.30.20表二实验序号电压表示数（伏）电流表示数（安）32.20.2042.60.24①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。1．（2021·浙江衢州市）小科利用器材探究通过M、N之间导体的电流与电压的关系，部分电路如图所示。（1）图中M、N之间应连入______（填“定值电阻”或“小灯泡”）；（2）图中M、N之间若接入定值电阻，闭合开关，当滑动变阻器滑片向左移动时，滑动变阻器两端的电压______（填变化情况）。【答案】定值电阻；减小。【解析】（1）[1]利用器材探究通过M、N之间导体的电流与电压的关系，需要保持电阻一定，应选定值电阻；小灯泡的电阻会随灯丝温度的变化而变化。（2）[2]图中M、N之间若接入定值电阻，闭合开关，当滑动变阻器滑片向左移动时，接入电路的电阻减小，电路中的电流增大，定值电阻两端的电压增大，根据串联电路的电压规律，滑动变阻器两端的电压减小。2．（2021·江苏中考真题）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、O～15V）、滑动变阻器（100Ω2A）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：____________。（2）在接通电路前，应将滑动变阻器的滑片P移到____________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__________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：___________。【答案】电路电流太小，小于电流表的最小分度值，无法准确读数；b；2.5；调节电阻箱接入电路中的电阻直到电压表的示数显示为2.5V。【解析】（1）[1]电路选用两节干电池做电源，电源电压约为3V，但是电路最小电阻都有数百欧，电路电阻较大，电路电流太小，小于电流表的最小分度值，无法准确读数。（2）[2]在接通电路前，应将滑动变阻器的滑片P移到最大阻值处，分析图可知，应将滑片移到最b端。（3）[3]电压表所选量程为0~3V，分度值为0.1V，读出此时电压表示数为2.5V。（4）[4]把电路中的待测电阻Rx替换为电阻箱后，调节电阻箱接入电路中的电阻，当电压表的示数显示为2.5V时，Rx的阻值就和此时电阻箱接入电路的电阻大小相等。3．（2021·贵州中考真题）如图甲为某同学做“伏安法测电阻”的实验电路：（1）请根据图甲的电路连接情况，在图乙虚线框内画出对应的电路图；___________（2）闭合开关，电压表示数接近电源电压，电流表示数接近于零，无论怎样调节滑动变阻器滑片，两表示数几乎不变，则故障可能是___________；（3）某次测量时，电压表示数为2.40V，电流表的示数如图丙所示，所测电阻Rx=___________Ω。【答案】如图；Rx断路；12。【解析】（1）[1]根据图甲，从电源正极出发，按顺序将用电器用电学符号连接起来，要求用电器的分布要均匀、美观。（2）[2]从电路中可以看出，滑动变阻器与所测电阻串联，电压表测量所测电阻电压，电流表测量电路电流。闭合开关，电压表示数接近电源电压，电流表示数接近于零，说明电路中出现开路，无论怎样调节滑动变阻器滑片，两表示数几乎不变，则故障可能是Rx断路。（3）[3]某次测量时，电压表示数为2.40V，说明所测电阻的电压2.4V。从丙图中可以看出电流表量程选用0-0.6A，分值为0.02A，电流表的示数0.2A，即所测电阻电流为0.2A，所以。4．（2021·贵州中考真题）小李利用如图所示电路测量某未知电阻Rx的阻值。（1）请你根据电路图乙用笔画线代替导线，在实物图甲中补全电路连接______。（2）闭合开关后，无论怎样调节滑动变阻器滑片的位置，发现电压表有示数，电流表无示数，出现故障的原因是______；排除故障后，调节滑动变阻器，电流表、电压表示数如图丙所示，则待测电阻Rx=______Ω；（3）实验小组在分析讨论误差时得知，电压表相当于可显示自身电压的定值电阻，则Rx的测量值______（选填“大于”、“小于”或“等于”）实际值。【答案】如图；电阻断路；6；小于。【解析】（1）[1]由于电源电压为3V，所以电压表选择0-3V量程，滑动变阻器与灯泡串联，电路连接如下图：（2）[2]电路连接好以后，闭合开关无论怎样移动滑动变阻器的滑片，电流表无示数，说明电路中可能有断路发生，而电压表有示数，说明电压表到电源之间是通路，所以电路出现的故障是电阻断路。[3]由图丙知道，电压表示数是2.5V，电流表的示数是0.4A，由知道，待测电阻（3）[4]由电路图知道，电压表与电阻并联，电压表测量电阻两端的电压，电流表与电阻串联，电流表测量通过电阻和滑动变阻器的总电流，电压表测量的值准确，电流表测量通过电压表和定值电阻的总电流，电流表示数比通过定值电阻的电流大，根据知道，测量的电阻值小于真实值。5．（2021·湖北中考真题）小阳利用一些实验器材做电学实验。（1）做“测量电阻”实验，实验原理是______。按图甲连接实物时，开关必须处于______状态，滑片要移到______（选填“A”或“B”）端。当我们考虑电流表、电压表自身电阻值且能形成通路时，按图甲所示接法测出的电阻值比真实值要偏______（选填“大”或“小”）；（2）在探究“电流与电阻关系”实验时，小阳分别用10Ω、15Ω、20Ω的三个电阻按图甲所示进行实验，其中电源电压6V恒定，滑动变阻器规格为“30Ω1A”，得到如表实验数据。为提高结论的可靠性，他打算再选一个50Ω的定值电阻进行实验，结果收集不到需要的实验数据，原因是______；电压U/V3电阻R/Ω101520电流I/A0.30.200.15（3）学习电学知识之后，小阳用如图乙所示实验电路又做了一个实验。电源电压不变，R1为定值电阻，调节滑动变阻器R滑片，得出几组数据整理后如下表。发现：可以将电压表改成能直接读出电阻的电表，那他在5.0V处应该读出的电阻值为______Ω。次数12345电压U/V1.02.03.04.05.0电阻R/Ω1.02.55.010.0【答案】欧姆定律（）；断开；A；小；滑动变阻器阻值过小；25。【解析】（1）[1]测量电阻时，用到欧姆定律变形公式。[2][3]为了保护电路，开关要断开，变阻器的滑片移动到阻值最大处，即A端。[4]考虑电流表、电压表自身电阻值且能形成通路时，电压表测的是被测电阻两端电压，电流表所测电流为被测电阻R与电压表的电流之和，测量的电流变大，由可知电阻值比真实值要偏小。（2）[5]由表中数据可知，电压表示数为3V，再选一个50Ω的定值电阻进行实验，由串联电路电压的规律可知变阻器两端的电压为U滑=6V-3V=3V由串联分压可知变阻器连入电路的电阻为50Ω，收集不到需要的实验数据，原因是滑动变阻器阻值过小。（3）[6]由第1次数据可知，电路中的电流定值电阻R1的阻值第5次通过电路的电流电阻R的阻值。6．（2021·宁夏中考真题）在测量标有小灯泡电阻的实验中，下图是甲同学