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文档简介
专题17伏安法测电阻其它方法测电阻知识点一伏安法测电阻1.伏安法测电阻(1)实验目的:用电流表和电压表测未知电阻的阻值(2)实验原理:R=U/I。对于一个未知电阻,用电压表测其两端电压U,用电流表测出通过未知电阻的电流I,应用欧姆定律,就可以求出其电阻值。这种测量方法称为“伏安法”。(3)实验器材:电源、开关、电流表、电压表、滑动变阻器、待测电阻和导线。(4)设计实验:实验电路图和实物图如图甲、乙所示,其中滑动变阻器用来改变待测电阻两端电压和通过待测电阻的电流,多次测量电压和电流,求出每次的电阻值,最后求平均值。甲乙(5)实验步骤:①按图甲所示电路图连接图乙中的实物电路;②检查所连接的电路,确定无误后,将滑动变阻器的滑片调至阻值最大处,以保护电路;③利用试触法电流表和电压表的量程;④闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,改变待测电阻两端的电压,并记下相应的电流值和电压值,填入实验表格中;⑤断开开关,整理器材。(6)实验数据处理:将每次测量的数据代入公式R=U/I每次的电阻值,最后计算其平均值。如下表所示:实验序号电压/V电流/A电阻/Ω电阻的平均值/Ω11.50.1015.015.222.10.1415.032.80.1815.62.实验注意事项(1)在连接电路的过程中,接线应有序进行,按照电路图从电源正极出发,把干路上的各元件串联起来,然后把电压表并联在待测电阻的两端;(2)连接实物图时,要将开关断开;(3)实验前,要将滑动变阻器的滑片移至阻值最大处,以保证电路安全,防止开关突然闭合时,产生瞬间电流过大而损坏电源或电表;(4)可采用试触法确定电表的路程;(5)电表的正、负接线柱不能接反;(6)滑动变阻器应采用“一上一下”的连接方式;(7)进行多次测量并计算电阻的平均值,可以减小误差。3.器材选择原则(1)滑动变阻器:所选滑动变阻器的最大阻值应接近待测电阻的阻值;(2)电流表、电压表量程:在不超过量程的前提下,选用小量程测得的值要比选用大量程测得值准确,这是因为小量程的分度值小,准确的高。因此测量时,能用小量程就不要大量程。4.滑动变阻器在实验中的作用(1)保护电路;(2)改变待测电阻两端电压,实现多次测量。知识点二其他类型测电阻类型一、等效替代法测电阻电路设计实验步骤及表达式如图,(1)S至a,记下电流表(或电压表)的示数为I(或U);(2)S至b,调节电阻箱R,使电流表(或电压表)的示数仍为I(或U);读出电阻箱的阻值为R,即Rx的阻值。(其中R0起保护电路的作用)类型二、缺表测电阻(一)缺电压表,利用并联分流,串联电压相等测电阻电路设计实验步骤及表达式如图,将R1和Rx并联,先测出R1的电流,再测出Rx的电流为I2,根据两次电压相等U1=U2,所以,U=I1⋅R(二)缺电流表,利用串联分压,电流相等测电阻电路设计实验步骤及表达式如图,电压表测出R1两端的电压U1;再测出Rx两端的电压U2;根据两电阻中的电流相等I1=I(三)缺电流表或电压表,利用滑动变阻器的最大阻值测电阻(1)缺电流表电路设计实验步骤及表达式将滑片P滑到左端测出Rx两端的电压U1;②将滑片P滑到右端时可测出Rx和R′两端的总电压U2.由RU2R(2)缺电压表电路设计实验步骤及表达式如图。①将滑片P滑到a点,可测Rx的电流I1;②再滑到b端测Rx和R′的电流I2.由于电源电压相等.①U=I1Rx;②(四)缺电压表或电流表,利用短路电路测电阻电路设计实验步骤及表达式如图,①闭合开关S1,Rx和R串联,电流表示数为I1;②闭合开关S1和S2,R被短路,只有Rx接入电路,电流表示数为I2;所以:①U=I1(R+Rx如图,①闭合开关S1,Rx和R串联,电压表示数为U1;②闭合开关S1和S2,R被短路,只有Rx接入电路,电压表示数为U2;所以:闭合开关S1和S2时,电源电压为U2,当只闭合开关S1时,Rx两端的电压为U1,R两端的电压为U2—U1,根据Rx和R中的电流相等Ix(2023•连云港)某同学利用如图所示的电路测量一待测电阻Rx的阻值,图中电源电压恒为6V,滑动变阻器的最大阻值为50Ω。(1)正确连接电路,闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片P移至端(选填“A”或“B”)。(2)实验过程中向左移动滑片P,电压表的示数(选填“变大”“变小”或“不变”)。(3)实验中测量多组电压和电流值的目的是。(4)若Rx为10Ω,在保证电路安全的情况下,滑动变阻器连入电路的阻值范围是。(2023•青岛)(1)有一个阻值未知的定值电阻,小兰用伏安法测量其阻值,过程如下。实验次数电压U/V电流I/A11.10.2221.50.3031.90.2842.30.4552.50.50①用笔画出导线,将图甲中的电路连接完整。②正确连接电路后,将滑动变阻器的滑片P移至阻值处,再闭合开关,小兰发现移动滑动变阻器滑片P的过程中,电压表有示数且几乎不变,电流表没有示数,则电路中存在的故障可能是:两个接线柱(选填“a与b”或“c与d”)间发生了断路。③解决故障后,通过调节滑动变阻器滑片P的位置,进行多次实验,得到实验数据如表,其中有一组数据是错误的。小兰和小海根据实验数据分别画出了电阻的I﹣U图象,如图乙、丙所示,其中图象是正确的。④所测电阻的阻值为Ω。(2)小兰和小海共同设计了图丁所示的电路,探究金属丝电阻的大小跟导线长度的关系。①电路中的R1、R2、R3均是由材料、粗细相同的金属丝制成,长度分别为0.4m、1.2m、1.6m。闭合开关S,将滑动变阻器的滑片P置于合适位置,电压表V1、V2、V3的示数之比为1:3:4,则三个电阻的阻值之比为R1:R2:R3=。②通过分析,可以得出结论:材料、粗细相同的金属丝,其电阻大小与长度成。③通过查阅资料,该金属丝的电阻与导线长度的比例系数k=5Ω/m,则长10m的这种金属丝的电阻是Ω。(2023•山西)小伟在“测量定值电阻的阻值”的实验中(电源电压U保持不变,滑动变阻器的最大阻值为R0)。(1)如图甲所示是他连接的实验电路,其中有一根导线连接错误。请你在错误的导线上画“×”,并用笔画线代替导线画出正确的导线。(2)电路连接正确后,闭合开关,移动滑片,当电压表示数为2.5V时,电流表示数如图乙所示,则被测电阻的阻值是Ω。(3)完成测电阻实验后,小伟想,假如没有电流表,应该也能测出电阻的阻值,于是他设计了如图丙所示的电路,请你帮助他将实验步骤补充完整。①;②未知电阻阻值的表达式Rx=(用已知量和所测物理量的符号表示)。(4)利用图甲中的器材还可以探究“电流与电压的关系”,请你帮小伟为此探究实验设计一个记录实验数据的表格。(2023•呼和浩特)小含同学在“伏安法测电阻”的实验中,器材如下:待测电阻Rx,阻值已知的定值电阻R0,电流表、电压表各一只,开关、导线若干,电源一个(电压恒定,大小未知)。(1)该实验的实验原理是UI(选填“I=U(2)如果实验中只有一只电压表或只有一只电流表,其他器材不变,则下列四种电路设计,能测出Rx的是。(2023•镇江)小明发现家中有一段足够长且粗细均匀的电阻丝,他想用来制作电加热器。不考虑电阻丝阻值随温度的变化。(1)小明截取5cm长电阻丝,用图1电路来测量其阻值R0。①用笔画线代替导线,请在图中将实验电路连接完整。②闭合开关前,滑动变阻器的滑片应置于最端。③小明根据实验数据得到的U﹣I图线如图2所示,则R0=Ω。(2)小明选择以下器材制作电加热器:熔断器(允许通过的最大电流为12A);R1、R2是从上述电阻丝中截取的两段,R1长22cm;开关若干;导线若干。①电阻丝R1=Ω。②图3是小明制作的电加热器,其低温挡功率为880W,则R2长度为cm。③小明将图3改装成图4所示的电加热器。他调试时发现该电加热器不能正常工作,你认为原因是。④解决③中问题后,小明利用选择的器材又对图4电加热器进行改装,使其具有“四挡”调温功能,请帮他在图5虚线框内画出改装电路图。(2023•吉安县校级二模)某同学利用如图所示电路,测量额定电压为2.5V小灯泡发光时的电阻,下列说法正确的是()A.闭合开关前,滑动变阻器的滑片P应滑到A端 B.闭合开关后,小灯泡不发光,一定是小灯泡灯丝断了 C.实验过程中多次测量是为了多次测量求平均值减小误差 D.测正常发光时的电阻时,需移动滑片使电压表为2.5V,再读出电流表的示数(2023•霍邱县二模)如图所示,甲、乙分别是两同学用伏安法测量电阻R时所设计的电路。则()A.甲图设计更加简洁、合理 B.乙图设计较复杂、不合理 C.甲、乙两图设计均合理 D.乙图滑动变阻器起着保护电路和改变电流、电压的作用(2023•莱西市一模)如图所示电路,电源两端电压为U=4.5V且保持不变,电阻R1=10Ω,滑动变阻器R2上标有“20Ω1A”的字样,电流表的量程为0~0.6A,两个电压表的量程均为0~3V,在保证电路安全的条件下,下列说法中正确的是()A.电流表A的示数范围为0.15~0.3A B.电压表V2示数范围为0~3V C.电压表V1示数范围为0~3V D.滑动变阻器R2的阻值取值范围为0~20Ω(2023•曲靖一模)某同学利用如图所示的电路测量小灯泡的电阻,小灯泡标有“2.5V”的字样,他记录的实验数据如下表所示,其中有一次记录的电流表示数是错误的。关于该实验,下列说法正确的是()试验次数12345电压/V0.51.01.52.02.5电流/A0.100.140.160.240.28电阻/ΩA.第1次实验记录的电流表示数是错误的 B.多次实验的目的是为了减小误差 C.5次实验中小灯泡正常发光时的电阻最小 D.从第1次到第5次的实验过程中,滑动变阻器的滑片逐渐向左滑动(2023•惠山区三模)小红设计了如图所示的实验电路,测电阻Rx的阻值,图中R为电阻箱:①开关接a,调节电阻箱和滑动变阻器滑片至适当位置,使电流表示数为I,记下电阻箱示数R1;②开关接b,保持滑动变阻器滑片位置不变,调节电阻箱使电流表示数仍为I,记下电阻箱示数R2;则Rx=(用所测物理量符号表示);若开关接b时,滑动变阻器滑片不小心向左移动了少许,测出的待测电阻值将(选填“偏大”或“偏小”)。(2023•九台区模拟)利用图甲测小灯泡的电阻,小灯泡的额定电压为2.5V,电源电压恒定不变。(1)闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片P置于端,目的是;(2)闭合开关后,发现小灯泡不亮,则接下来合理的操作是(填字母代号);A.断开开关,更换小灯泡B.移动滑动变阻器,观察小灯泡是否发光(3)当小灯泡正常发光时,电流表示数如图乙,则小灯泡正常发光时的电流为A,小灯泡正常发光时的电阻为Ω(计算结果保留一位小数);(4)调节滑动变阻器的滑片,并绘制了小灯泡的电流随其两端电压变化的关系如图丙,分析图象可以发现小灯泡灯丝是变化的,原因是灯丝电阻和有关。(2024•碑林区校级一模)实验小组用伏安法测量小灯泡的电阻,连接了如图甲所示的电路,小灯泡的额定电压为2.5V,电源电压恒定。(1)实验的原理是;(2)闭合开关,移动滑片至某位置时,电压表的示数为2V,为测量小灯泡正常发光时的电阻,应将滑片P向(选填“A”或“B”)端移动;(3)小灯泡正常发光时,电流表的示数如图乙所示为A。此时小灯泡的电阻是Ω(保留1位小数);(4)小灯泡的I﹣U关系如图丙,当小灯泡的两端电压增大时,它的电阻(选填“增大”“减小”或“不变”),其原因是灯丝电阻受的影响;(5)小组同学计划用该装置测量某定值电阻阻值时,发现电压表损坏,于是设计了如图丁所示的电路,测出了Rx的阻值。实验步骤如下:①将滑片移到a端,闭合开关S,读出电流表的示数,记为I1;②将滑片移到b端,闭合开关S,读出电流表的示数,记为I2;③读出滑动变阻器的最大阻值为R,则Rx=(用I1、I2和R表示)。(2024•邵东市模拟)小军同学想用“伏安法”来测量定值电阻Rx的阻值,于是他在学校实验室借了一些器材,连接了如图甲所示的电路,电源电压恒定不变。(1)闭合开关前,应将图甲中的滑动变阻器滑片置于端(选填“a”或“b”)。(2)闭合开关,当电压表示数为2.6V时,电流表示数如图乙所示,计算Rx的阻值为Ω,接下来他移动滑片,又测出两次对应的电压和电流值。(3)按照上面的操作步骤,小军又测量了一个额定电压为3V的小灯泡的电阻,并描绘了其电流随电压变化的I﹣U图像,如图丙所示,小军发现小灯泡的I﹣U图像不是一条直线而是一条曲线,原因可能是小灯泡的电阻与有关。(2024•雁塔区校级一模)有一个阻值未知的定值电阻,小兰用伏安法测量其阻值,过程如下。(1)用笔画线代替导线,将图甲中的电路连接完整(要求:滑片在最右端时,电阻最大)。(2)正确连接电路后,将滑动变阻器的滑片P移至阻值处,再闭合开关,小兰发现移动滑动变阻器滑片P的过程中,电压表有示数且几乎不变,电流表没有示数,则电路中存在的故障可能是:两个接线柱(选填“a与b”或“c与d”)间发生了断路。(3)解决故障后,通过调节滑动变阻器滑片P的位置,进行多次实验,得到实验数据如表,其中有一组数据是错误的。小兰和小海分析实验数据分别画出了电阻的I﹣U图象,如图乙、丙所示,其中图象是正确的。实验次数电压U/V电流I/A11.10.2221.50.3031.90.2842.30.4552.50.50(4)所测电阻的阻值为Ω(结果保留整数)。(5)实验结束后,小兰想能否把电压表改装为测量电阻大小的仪表呢?于是她设计了如图丁所示的方案(电源电压恒定不变,电压表量程接0~3V),并进行了以下操作和分析:小兰在电路的M、N两点之间接入一个电阻箱,调节旋钮使它接入电路的阻值分别为6Ω、10Ω、20Ω,闭合开关,发现电压表指针分别指向1V、1.5V、2.4V的刻度线,于是他在表盘相应位置标出了电阻的数值,如图戊所示。以此类推再标出其他刻度线,电压表就可以用来测量阻值了,由以上数据可知:电源电压为V,定值电阻R0的阻值为Ω,改装的电阻表的零刻度线应标在V,该电表最大能测量的电阻是Ω。
专题17伏安法测电阻其它方法测电阻知识点一伏安法测电阻1.伏安法测电阻(1)实验目的:用电流表和电压表测未知电阻的阻值(2)实验原理:R=U/I。对于一个未知电阻,用电压表测其两端电压U,用电流表测出通过未知电阻的电流I,应用欧姆定律,就可以求出其电阻值。这种测量方法称为“伏安法”。(3)实验器材:电源、开关、电流表、电压表、滑动变阻器、待测电阻和导线。(4)设计实验:实验电路图和实物图如图甲、乙所示,其中滑动变阻器用来改变待测电阻两端电压和通过待测电阻的电流,多次测量电压和电流,求出每次的电阻值,最后求平均值。甲乙(5)实验步骤:①按图甲所示电路图连接图乙中的实物电路;②检查所连接的电路,确定无误后,将滑动变阻器的滑片调至阻值最大处,以保护电路;③利用试触法电流表和电压表的量程;④闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,改变待测电阻两端的电压,并记下相应的电流值和电压值,填入实验表格中;⑤断开开关,整理器材。(6)实验数据处理:将每次测量的数据代入公式R=U/I每次的电阻值,最后计算其平均值。如下表所示:实验序号电压/V电流/A电阻/Ω电阻的平均值/Ω11.50.1015.015.222.10.1415.032.80.1815.62.实验注意事项(1)在连接电路的过程中,接线应有序进行,按照电路图从电源正极出发,把干路上的各元件串联起来,然后把电压表并联在待测电阻的两端;(2)连接实物图时,要将开关断开;(3)实验前,要将滑动变阻器的滑片移至阻值最大处,以保证电路安全,防止开关突然闭合时,产生瞬间电流过大而损坏电源或电表;(4)可采用试触法确定电表的路程;(5)电表的正、负接线柱不能接反;(6)滑动变阻器应采用“一上一下”的连接方式;(7)进行多次测量并计算电阻的平均值,可以减小误差。3.器材选择原则(1)滑动变阻器:所选滑动变阻器的最大阻值应接近待测电阻的阻值;(2)电流表、电压表量程:在不超过量程的前提下,选用小量程测得的值要比选用大量程测得值准确,这是因为小量程的分度值小,准确的高。因此测量时,能用小量程就不要大量程。4.滑动变阻器在实验中的作用(1)保护电路;(2)改变待测电阻两端电压,实现多次测量。知识点二其他类型测电阻类型一、等效替代法测电阻电路设计实验步骤及表达式如图,(1)S至a,记下电流表(或电压表)的示数为I(或U);(2)S至b,调节电阻箱R,使电流表(或电压表)的示数仍为I(或U);读出电阻箱的阻值为R,即Rx的阻值。(其中R0起保护电路的作用)类型二、缺表测电阻(一)缺电压表,利用并联分流,串联电压相等测电阻电路设计实验步骤及表达式如图,将R1和Rx并联,先测出R1的电流,再测出Rx的电流为I2,根据两次电压相等U1=U2,所以,U=I1⋅R(二)缺电流表,利用串联分压,电流相等测电阻电路设计实验步骤及表达式如图,电压表测出R1两端的电压U1;再测出Rx两端的电压U2;根据两电阻中的电流相等I1=I(三)缺电流表或电压表,利用滑动变阻器的最大阻值测电阻(1)缺电流表电路设计实验步骤及表达式将滑片P滑到左端测出Rx两端的电压U1;②将滑片P滑到右端时可测出Rx和R′两端的总电压U2.由RU2R(2)缺电压表电路设计实验步骤及表达式如图。①将滑片P滑到a点,可测Rx的电流I1;②再滑到b端测Rx和R′的电流I2.由于电源电压相等.①U=I1Rx;②(四)缺电压表或电流表,利用短路电路测电阻电路设计实验步骤及表达式如图,①闭合开关S1,Rx和R串联,电流表示数为I1;②闭合开关S1和S2,R被短路,只有Rx接入电路,电流表示数为I2;所以:①U=I1(R+Rx如图,①闭合开关S1,Rx和R串联,电压表示数为U1;②闭合开关S1和S2,R被短路,只有Rx接入电路,电压表示数为U2;所以:闭合开关S1和S2时,电源电压为U2,当只闭合开关S1时,Rx两端的电压为U1,R两端的电压为U2—U1,根据Rx和R中的电流相等Ix(2023•连云港)某同学利用如图所示的电路测量一待测电阻Rx的阻值,图中电源电压恒为6V,滑动变阻器的最大阻值为50Ω。(1)正确连接电路,闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片P移至端(选填“A”或“B”)。(2)实验过程中向左移动滑片P,电压表的示数(选填“变大”“变小”或“不变”)。(3)实验中测量多组电压和电流值的目的是。(4)若Rx为10Ω,在保证电路安全的情况下,滑动变阻器连入电路的阻值范围是。【解答】解:(1)正确连接电路,闭合开关前,为保护电路,应将滑动变阻器的滑片P移至阻值最大处的A端;(2)实验过程中向左移动滑片P,变阻器连入电路的电阻变小,由分压原理,变阻器的电压变小,根据串联电路电压的规律,电压表的示数变大;(3)实验中测量多组电压和电流值的目的是取平均值减小测量的误差。(4)根据电压表的量程知待测电阻的最大电压为3V,根据串联电路电压的规律,变阻器分得的电压最小为:U滑=6V﹣3V=3V;变阻器的电压是电压表示数的1倍,若Rx为10Ω,由分压原理可知,滑动变阻器连入电路的阻值最小是10Ω;变阻器连入电路的电阻越大,变阻器的电压越大,电压表示数越小,故变阻器的最大电阻可连入电路中,若Rx为10Ω,在保证电路安全的情况下,滑动变阻器连入电路的阻值范围是10﹣50Ω。故答案为:(1)A;(2)变大;(3)取平均值减小测量的误差;(4)10﹣50Ω。(2023•青岛)(1)有一个阻值未知的定值电阻,小兰用伏安法测量其阻值,过程如下。实验次数电压U/V电流I/A11.10.2221.50.3031.90.2842.30.4552.50.50①用笔画出导线,将图甲中的电路连接完整。②正确连接电路后,将滑动变阻器的滑片P移至阻值处,再闭合开关,小兰发现移动滑动变阻器滑片P的过程中,电压表有示数且几乎不变,电流表没有示数,则电路中存在的故障可能是:两个接线柱(选填“a与b”或“c与d”)间发生了断路。③解决故障后,通过调节滑动变阻器滑片P的位置,进行多次实验,得到实验数据如表,其中有一组数据是错误的。小兰和小海根据实验数据分别画出了电阻的I﹣U图象,如图乙、丙所示,其中图象是正确的。④所测电阻的阻值为Ω。(2)小兰和小海共同设计了图丁所示的电路,探究金属丝电阻的大小跟导线长度的关系。①电路中的R1、R2、R3均是由材料、粗细相同的金属丝制成,长度分别为0.4m、1.2m、1.6m。闭合开关S,将滑动变阻器的滑片P置于合适位置,电压表V1、V2、V3的示数之比为1:3:4,则三个电阻的阻值之比为R1:R2:R3=。②通过分析,可以得出结论:材料、粗细相同的金属丝,其电阻大小与长度成。③通过查阅资料,该金属丝的电阻与导线长度的比例系数k=5Ω/m,则长10m的这种金属丝的电阻是Ω。【解答】解:(1)①滑动变阻器接一个上接线柱和一个下接线柱串联在电路中,如下图所示:;②为了保护电路,闭合开关前,滑动变阻器的滑片P应位于阻值最大处;移动滑动变阻器的滑片P发现,电流表示数始终为零,说明电路可能断路;电压表示数几乎不变,说明电压表与电源连通,则与电压表并联的支路以外的电路是完好的,则与电压表并联的电路断路了,故电路故障可能是c与d间断路;③去除错误的第3个数据可得结论:导体电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比,其图像为过原点的直线,故乙正确,丙错误;④根据R=UI得正确的四次电阻分别为:R1=5Ω;R2=5Ω;R4≈5.1Ω;R5=5R=5Ω+5Ω+5.1Ω+5Ω4≈(2)①由电路图知三个电阻串联,电压表测量V1测量R1两端的电压,V2测量R2两端的电压,V3测量R3两端的电压;在串联电路中,电流相同,由I=UR知电路中的电流与电阻两端的电压成正比,由于电压表V1、V2、V3的示数之比为1:3:4,则三个电阻的阻值之比为R1:R2:R②由于R1、R2、R3均是由材料、粗细相同的金属丝制成,长度分别为0.4m、1.2m、1.6m,则长度之比为:1:3:4,故可以得出材料、粗细相同的金属丝,其电阻大小与长度成正比;③该金属丝的电阻与导线长度的比例系数k=5Ω/m,则长10m的这种金属丝的电阻是:10m×5Ω/m=50Ω。故答案为:(1)①见解答图;②最大;c与d;③乙;④5;(2)①1:3:4;②正比;③50。(2023•山西)小伟在“测量定值电阻的阻值”的实验中(电源电压U保持不变,滑动变阻器的最大阻值为R0)。(1)如图甲所示是他连接的实验电路,其中有一根导线连接错误。请你在错误的导线上画“×”,并用笔画线代替导线画出正确的导线。(2)电路连接正确后,闭合开关,移动滑片,当电压表示数为2.5V时,电流表示数如图乙所示,则被测电阻的阻值是Ω。(3)完成测电阻实验后,小伟想,假如没有电流表,应该也能测出电阻的阻值,于是他设计了如图丙所示的电路,请你帮助他将实验步骤补充完整。①;②未知电阻阻值的表达式Rx=(用已知量和所测物理量的符号表示)。(4)利用图甲中的器材还可以探究“电流与电压的关系”,请你帮小伟为此探究实验设计一个记录实验数据的表格。【解答】解:(1)原电路图中,定值电阻与电流表并联,电压表串联在电路中是错误的,在“测量定值电阻的阻值”的实验中,定值电阻、滑动变阻器和电流表串联,电压表并联在定值电阻两端,如下图所示:;(2)电路连接正确后,闭合开关,移动滑片,当电压表示数为2.5V时,电流表示数如图乙所示,电流表选用小量程,分度值0.02A,其示数为0.5A,则被测电阻的阻值为:Rx=UxI(3)实验步骤:①将滑片置于阻值最大处,闭合开关,读出此时电压表示数Ux;②在步骤①中,Rx与滑动变阻器最大阻值串联,电压表测Rx两端电压,根据串联电路电压规律,滑动变阻器两端电压为U0=U﹣Ux,由串联分压原理可知,UxU0解得:Rx=UxU(4)在探究“电流与电压的关系”的实验中,需测量电阻两端的电压和通过的电流,实验数据记录表格如下所示:电阻阻值一定实验次数电压U/V电流I/A123。故答案为:(1)见解答图;(2)5;(3)①将滑片置于阻值最大处,闭合开关,读出此时电压表示数Ux;②UxU−U(2023•呼和浩特)小含同学在“伏安法测电阻”的实验中,器材如下:待测电阻Rx,阻值已知的定值电阻R0,电流表、电压表各一只,开关、导线若干,电源一个(电压恒定,大小未知)。(1)该实验的实验原理是UI(选填“I=U(2)如果实验中只有一只电压表或只有一只电流表,其他器材不变,则下列四种电路设计,能测出Rx的是。【解答】解:(1)在“伏安法测电阻”的实验中,用电压表测电阻两端的电压,用电流表测通过电阻的电流,根据R=UI求出电阻的阻值,故该实验的实验原理是R(2)A、两电阻串联,电压表测R0两端的电压,因无法得到Rx两端的电压和通过的电流,故A错误;B、在没有电流表的情况下,可通过开关的转换使电压表分别测出Rx两端的电压和电源电压,根据串联电路分压原理求出待测电阻,故B正确;C、两电阻并联,电流表测通过R0的电流,根据欧姆定律可以求出R0两端的电压,利用并联电路电压特点可以得出Rx两端的电压,但因无法得到通过Rx的电流,因此不能求出待测电阻的阻值,故C错误;D、两电阻并联,通过开关的转换使电流表分别测出通过Rx的电流和干路电流,根据并联电路电压特点和电流规律得出Rx两端的电压,利用欧姆定律求出待测电阻,故D正确;故选:BD。故答案为:(1)R=U(2023•镇江)小明发现家中有一段足够长且粗细均匀的电阻丝,他想用来制作电加热器。不考虑电阻丝阻值随温度的变化。(1)小明截取5cm长电阻丝,用图1电路来测量其阻值R0。①用笔画线代替导线,请在图中将实验电路连接完整。②闭合开关前,滑动变阻器的滑片应置于最端。③小明根据实验数据得到的U﹣I图线如图2所示,则R0=Ω。(2)小明选择以下器材制作电加热器:熔断器(允许通过的最大电流为12A);R1、R2是从上述电阻丝中截取的两段,R1长22cm;开关若干;导线若干。①电阻丝R1=Ω。②图3是小明制作的电加热器,其低温挡功率为880W,则R2长度为cm。③小明将图3改装成图4所示的电加热器。他调试时发现该电加热器不能正常工作,你认为原因是。④解决③中问题后,小明利用选择的器材又对图4电加热器进行改装,使其具有“四挡”调温功能,请帮他在图5虚线框内画出改装电路图。【解答】解:(1)①动变阻器、电流表与电阻丝串联接入电路,滑动变阻器应该一个上接线柱和一个下接线柱接入电路,电路图如图所示:②为了保护电路,闭合开关前,滑动变阻器滑片要处于阻值最大处,所以滑动变阻器的滑片应置于最右端;③由图2可知,当R0两端的电压为3V时,通过R0的电流为0.6A,根据I=UR可知,R0的阻值:R0=U(2)①R0是一根5cm长的电阻丝,则电阻丝每cm的电阻值为1Ω,则电阻丝R1的阻值:R1=22cm×1Ω/cm=22Ω;②由图3可知,当开关S1闭合、S2断开时,R1、R2串联,根据串联电路的电阻特点可知,此时电路中的总电阻最大,由P=U由P=U2R可知,低温挡工作时电路中的总电阻:R=根据串联的电路的电阻特点可知,R2的阻值:R2=R﹣R1=55Ω﹣22Ω=33Ω;则R2的长度为:L=33Ω③由图4可知,当开关S1、S2都闭合时,R1、R2并联,根据并联电路的电阻特点可知,此时电路中的总电阻最小,由P=U根据并联电路的电流特点可知,高温挡工作时,干路的总电流:I高=I1+I2=U根据题意可知,熔断器允许通过的最大电流为12A,则高温挡工作时熔断器会熔断,所以该电加热器不能正常工作;④根据P=U由于R1、R2的阻值不相等,当只有R1或只有R2工作时,分别是一个挡位,当R1、R2串联时是一个挡位,当R1、R2并联时是一个挡位,电路图如图所示:故答案为:(1)①图见解答;②右;③5;(2)①22;②33;③高温挡工作时电流大于熔断器允许通过的最大电流;④图见解答。(2023•吉安县校级二模)某同学利用如图所示电路,测量额定电压为2.5V小灯泡发光时的电阻,下列说法正确的是()A.闭合开关前,滑动变阻器的滑片P应滑到A端 B.闭合开关后,小灯泡不发光,一定是小灯泡灯丝断了 C.实验过程中多次测量是为了多次测量求平均值减小误差 D.测正常发光时的电阻时,需移动滑片使电压表为2.5V,再读出电流表的示数【解答】解:A、为了保护电路,闭合开关前,滑动变阻器的滑片P应滑到阻值最大处,即B端,故A错误;B、闭合开关后,小灯泡不发光的原因有很多,如小灯泡短路、灯座接触不良、小灯泡实际功率太小等,即不一定是小灯泡灯丝断了,故B错误;C、实验过程中多次测量是为了探究灯泡的亮度与灯泡电阻的关系,故C错误;D、当灯泡两端电压为额定电压时,灯泡正常发光,因此要测小灯泡正常发光时的电阻,需移动滑片使电压表为2.5V,再读出电流表的示数,故D正确。故选:D。(2023•霍邱县二模)如图所示,甲、乙分别是两同学用伏安法测量电阻R时所设计的电路。则()A.甲图设计更加简洁、合理 B.乙图设计较复杂、不合理 C.甲、乙两图设计均合理 D.乙图滑动变阻器起着保护电路和改变电流、电压的作用【解答】解:图甲直接利用电压表测量电阻两端的电压,电流表测量通过电阻的电流,由欧姆定律可以求出电阻值;图乙与图甲比较可知:图乙的电路中串联一个滑动变阻器,滑动变阻器既可以保护电路,也可以改变电阻两端的电压,进行多次测量求平均值,减小误差;所以,图乙设计更合理,滑动变阻器起着保护电路和改变电流、电压的作用。故选:D。(2023•莱西市一模)如图所示电路,电源两端电压为U=4.5V且保持不变,电阻R1=10Ω,滑动变阻器R2上标有“20Ω1A”的字样,电流表的量程为0~0.6A,两个电压表的量程均为0~3V,在保证电路安全的条件下,下列说法中正确的是()A.电流表A的示数范围为0.15~0.3A B.电压表V2示数范围为0~3V C.电压表V1示数范围为0~3V D.滑动变阻器R2的阻值取值范围为0~20Ω【解答】解:由电路图可知,R1与R2串联,电压表V1测R1两端的电压,电压表V2测R2两端的电压,电流表测电路中的电流。(1)当电压表V1的示数U1max=3V时,电路中的电流最大,变阻器接入电路中的电阻最小,则Imax=U因串联电路中各处的电流相等,没有超过电流表的量程,所以,电路中的最大电流Imax=0.3A;根据串联电路中总电压等于各分电压之和可知:R2两端的最小电压U2min=U﹣U1max=4.5V﹣3V=1.5V,变阻器接入电路中的最小阻值:R2min=U2min(2)当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时电路中的电流最小,即Imin=U此时电压表V2的示数:U2=IR2=0.15A×20Ω=3V,不超过电压表所选量程;所以,电流表A的示数范围为0.15A~0.3A,故A正确;此时,电阻R1两端的最小电压:U1min=U﹣U2=4.5V﹣3V=1.5V,所以,电压表V2示数范围为1.5V~3V,故B错误;电压表V1示数范围为1.5V~3V,故C错误;滑动变阻器R2的阻值取值范围为5Ω~20Ω,故D错误。故选:A。(2023•曲靖一模)某同学利用如图所示的电路测量小灯泡的电阻,小灯泡标有“2.5V”的字样,他记录的实验数据如下表所示,其中有一次记录的电流表示数是错误的。关于该实验,下列说法正确的是()试验次数12345电压/V0.51.01.52.02.5电流/A0.100.140.160.240.28电阻/ΩA.第1次实验记录的电流表示数是错误的 B.多次实验的目的是为了减小误差 C.5次实验中小灯泡正常发光时的电阻最小 D.从第1次到第5次的实验过程中,滑动变阻器的滑片逐渐向左滑动【解答】解:(1)由表格数据,根据欧姆定律分别计算5次实验灯泡的电阻:R1=U1I1=0.5V0.1A=5Ω;R2=U2I2=1.0V0.14A≈7.14Ω电压越大,电流越大,灯泡实际功率越大,温度越高,电阻也越大,所以1到5次实验灯泡电阻应逐渐增大,但第3次实验中电阻比第4、5次电阻大,所以第3次实验测得的电流是错误的,故AC错误;(2)这5次实验中灯泡电阻本就不同,不能取多次测量的平均值减小误差,故B错误;(3)由表中数据知,从第1到第5次实验中,灯泡两端电压不断增大,由串联电路的分压原理知,应减小变阻器连入电路的阻值,从而减小变阻器分得电压,所以滑片应逐渐向左滑动,故D正确。故选:D。(2023•惠山区三模)小红设计了如图所示的实验电路,测电阻Rx的阻值,图中R为电阻箱:①开关接a,调节电阻箱和滑动变阻器滑片至适当位置,使电流表示数为I,记下电阻箱示数R1;②开关接b,保持滑动变阻器滑片位置不变,调节电阻箱使电流表示数仍为I,记下电阻箱示数R2;则Rx=(用所测物理量符号表示);若开关接b时,滑动变阻器滑片不小心向左移动了少许,测出的待测电阻值将(选填“偏大”或“偏小”)。【解答】解:在①中,待测电阻、电阻箱和滑动变阻器串联,电流表测电路的电流;在②中,电阻箱与滑动变阻器串联,因保持滑动变阻器滑片位置不变,即滑动变阻器连入的电阻不变,且电流表示数不变,由等效替代法可得R2=R1+Rx,则未知电阻Rx=R2﹣R1;若开关接b时,滑动变阻器滑片不小心向左移动了少许,即减小了滑动变阻器接入电路中电阻,则为了保证电流表示数仍为I,调节电阻箱接入电路中的电阻比R2大,所以测出的待测电阻值将偏大。故答案为:R2﹣R1;偏大。(2023•九台区模拟)利用图甲测小灯泡的电阻,小灯泡的额定电压为2.5V,电源电压恒定不变。(1)闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片P置于端,目的是;(2)闭合开关后,发现小灯泡不亮,则接下来合理的操作是(填字母代号);A.断开开关,更换小灯泡B.移动滑动变阻器,观察小灯泡是否发光(3)当小灯泡正常发光时,电流表示数如图乙,则小灯泡正常发光时的电流为A,小灯泡正常发光时的电阻为Ω(计算结果保留一位小数);(4)调节滑动变阻器的滑片,并绘制了小灯泡的电流随其两端电压变化的关系如图丙,分析图象可以发现小灯泡灯丝是变化的,原因是灯丝电阻和有关。【解答】解:(1)闭合开关前,为保护电路,应将滑动变阻器滑片置于阻值最大处,由图甲可知,滑片应置于B端;(2)闭合开关后,发现小灯泡不亮,接下来合理的操作是移动滑动变阻器,观察小灯泡是否发光,故选B;(3)当小灯泡正常发光时,电流表示数如图乙,电流表选用小量程,分度值为0.02A,则小灯泡正常发光时的电流为0.28A,由欧姆定律可得小灯泡正常发光时的电阻为R=UI=(4)灯丝的电阻随温度升高而变大,不同电压下灯丝温度不同,灯丝的电阻也不同。故答案为:(1)B;保护电路;(2)B;(3)0.28;8.9;(4)温度。(2024•碑林区校级一模)实验小组用伏安法测量小灯泡的电阻,连接了如图甲所示的电路,小灯泡的额定电压为2.5V,电源电压恒定。(1)实验的原理是;(2)闭合开关,移动滑片至某位置时,电压表的示数为2V,为测量小灯泡正常发光时的电阻,应将滑片P向(选填“A”或“B”)端移动;(3)小灯泡正常发光时,电流表的示数如图乙所示为A。此时小灯泡的电阻是Ω(保留1位小数);(4)小灯泡的I﹣U关系如图丙,当小灯泡的两端电压增大时,它的电阻(选填“增大”“减小”或“不变”),其原因是灯丝电阻受的影响;(5)小组同学计划用该装置测量某定值电阻阻值时,发现电压表损坏,于是设计了如图丁所示的电路,测出了Rx的阻值。实验步骤如下:①将滑片移到a端,闭合开关S,读出电流表的示数,记为I1;②将滑片移到b端,闭合开关S,读出电流表的示数,记为I2;③读出滑动变阻器的最大阻值为R,则Rx=(用I1、I2和R表示)。【解答】解:(1)实验的原理是R=U(2)闭合开关,移动滑片至某位置时,电压表示数为2V,小于灯泡额定电压2.5V,为测量小灯泡正常发光时电阻,应增大灯泡两端的电压,根据串联电路电压规律,应减小变阻器两端的电压,根据分压原理,应减小变阻器接入电路的阻值,故应将滑片向B端移动;(3)当小灯泡正常发光时,电流表的示数如图乙所示,电流表选用小量程,分度值0.02A,其示数为0.26A,则此时小灯泡的电阻为:R=ULI(4)分析图像丙可知,当小灯泡两端电压增大时,小灯泡的电阻也在增大;当小灯泡两端电压增大时,其实际功率增大,温度也会升高,故导体的电阻与温度有关;(5)①将滑片移到a端,此电路为Rx的简单电路,闭合开关S,读出电流表的示数,记为I1,由I=UR可得电源电压:U=I1R②将滑片移到b端,此时Rx与R串联,读出电流表的示数,记为I2;则RxI2+RI2=U﹣﹣﹣﹣(b);③读出滑动变阻器的最大阻值为R,由(a)(b)两式联立可得,待测电阻的阻值:Rx=I故答案为:(1)R=UI;(2)B;(3)0.26;9.6;(4)增大;温度;(5)(2024•邵东市模拟)小军同学想用“伏安法”来测量定值电阻Rx的阻值,于是他在学校实验室借了一些器材,连接了如图甲所示的电路,电源电压恒定不变。(1)闭合开关前,应将图甲中
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