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文本内容:
电压、电阻及欧姆定律模块-伏安法测电阻训练
一、单选题
1.在用伏安法测未知电阻Rx时,如果缺少电流表或电压表,可以通过增加一个定值电阻R1和开关来解决,下面的四种方案中哪一个是错误的( )A. B. C. D.
2.实验室测导体电阻的方法叫( )A. 欧姆法 B. 电阻法 C. 伏安法 D. 以上都不是
3.在如图所示的四幅电路图中,哪一幅是为了伏安法测电阻而正确设计的( )A. B. C. D.
4.如图所示的四个电路中,电源电压保持不变,R0为已知阻值的定值电阻,不能测出未知电阻Rx阻值的电路是( )A. B. C. D.
5.在“用伏安法测电阻”的实验中,下列注意事项中,没有必要的是( )A. 接电路时,先断开开关B. 应从电源的正极开始连线,开关应靠近电源的正极C. 在无法估计被测电阻大小时,电流表、电压表应选用较大的量程D. 将变阻器连入电路时,滑片应放在变阻器阻值最大的位置上
6.在如图所示的伏安法测电阻实验中,闭合开关S,小明发现电流表有示数,但示数较小,小灯泡不亮.接下来应进行的操作是( )A. 更换一个同样规格的小灯泡 B. 更换电压表所使用的量程C. 检查电路中是否存在断路故障 D. 减小变阻器接入电路的阻值
7.某同学设计了测量某定值电阻的阻值实验,并记录了多组电压表和电流表的读数,则该同学所连接的电路可能是( ) U/V
0.
60.
70.
80.
91.
01.1 I/A
0.
180.
210.
250.
270.
300.33A. B. C. D.
8.某同学用电压表和电流表测电阻的实验中,下列注意事项中没有必要的是( )A. 连接电路时,先断开开关B. 应从电源的正极开始连线,开关应靠近电源的正极C. 在无法估计被测电阻大小时,电流表、电压表应先选用较大的量程D. 将变阻器连入电路时,滑片应放在变阻器阻值最大位置上
二、填空题
9.小华同学在做“用电流表、电压表测电阻”的实验中,电源电压保持不变所用电压表0~15伏量程损坏,但0~3伏量程完好,其余器材均完好所用滑动变阻器上标有“20W 2A”字样
(1)小华按图1正确连接实验电路,在闭合电键S前,他应将滑动变阻器的滑片置于变阻器的________ 端(选填“左”或“右”)
(2)他实验步骤正确,闭合电键,观察到电压表、电流表的示数分别为
2.4伏和
0.18安,则所用的电源电压为________ 伏
(3)接着,他移动滑动变阻器的滑片到中点位置(即滑动变阻器接入电路的电阻为10欧),观察到电流表示数为
0.24安,则待测电阻RX两端的电压为________ 伏,RX的阻值为________ 欧
(4)小华继续减小变阻器连入电路中的阻值,同时在不更改器材的情况下,解决了实验中遇到的困难当滑动变阻器的滑片在某点时,电压表的示数如图2所示,则此时待测电阻RX两端的电压为________ 伏
10.马虎同学测量
2.5V小灯泡的电阻时,连接的电路如图
(1)老师检查其所接电路,发现有一根导线连接错误,请你在连接错误的导线上打“×”.若不改正电路,闭合开关,灯泡将________ ,电压表会出现________ (两空均填观察到的现象).在图中补画出正确的连线.实验次数123电压U/V
2.
02.
52.8电流I/A
0.
200.
240.25
(2)马虎同学改正错误后,按正确的操作测得的数据如上表则从表中计算出三次小灯泡的电阻________ (填“相等”或“不相等”),你认为导致本结果的原因可能是________ .
11.小阳利用一块电流表和阻值已知的电阻R0测量电阻RX的阻值小阳选择了满足实验要求的电源、电流表,并连接了实验电路,如图21所示小阳的实验步骤没有写完整,请你帮助小阳完成实验步骤,并写出电阻RX的表达式
(1)断开S1闭合S2,读出电流表的示数为I1;
(2)________ ,读出电流表的示数为I2;则RX=________ (请用I
1、I2和R0表示RX)
12.用电压表和电流表可以间接地测量小灯泡的电阻,其实验原理是________,请将实验电路图画在如图所示的方框内________.
三、实验探究题
13.在“伏安法测电阻”的实验中,电源电压U恒定不变某同学连接了如图所示部分电路
(1)用笔画线代替导线完成图甲电路连接;
(2)电路连接后,闭合开关前,滑动变阻器的滑片应该滑到________(填“左”或“右”)端;
(3)某次测量时,电压表的示数为
1.5V,电流表的示数如图乙所示,此时小灯泡灯丝的电阻值为________Ω;
(4)某小组的同学分别读取电压表和电流表的示数为U
1、I1,结果发现他们实验时误将电压表与滑动变阻器并联,但也能算出电阻的阻值,其表达式为________
14.现用“伏安法”测量一个未知电阻Rx的阻值(Rx约为20Ω).在实验室中,配有的实验器材如下A.电源E(电压U=3V恒定); B.电流表A1(量程0~50mA);C.电流表A2(量程0~3A); D.电压表V1(量程0~3V);E.电压表V2(量程0~15V); F.滑动变阻器R(0~80Ω);G.定值电阻R0=40Ω; H.开关一个,导线若干.则为了测量多组数据使结果尽量准确,在滑动变阻器的整个滑动过程中,要使两电表的测量值范围尽可能大一些,并且两电表的读数均大于其量程的.则
(1)根据实验要求,电压表选用________,电流表选用________.(选填器材前的字母代号)
(2)请在虚线方框内画出实验电路图(其中,部分电路已画出,并标出所选器材的字母).
(3)根据所画的电路图,用笔画线代替导线,将实物图连接起来.
(4)若在某次实验中,电压表的示数为U,电流表的示数为I,那么,待测电阻阻值的表达式为Rx=________.
15.在“测量小灯泡电阻”的实验中,小佳选用以下器材额定电压为
2.5V的小灯泡、电压表、电流表、滑动变阻器、电压为6V的电源、开关各一个,导线若干.
(1)如图1所示是小佳同学连接未完成的电路,请你用笔代替导线帮小佳完成电路的连接.要求用电压表直接测量小灯泡两端的电压并选用适合的量程.
(2)电路连接完整且无误后,闭合开关,发现小灯泡不亮,电压表有示数,电流表几乎没有示数,则电路的故障原因可能是________.
(3)排除故障后,闭合开关,小灯泡发光,小佳移动滑动变阻器的滑片,使电压示数如图2所示,则这时小灯泡两端的电压是________ V.
(4)小佳根据实验数据绘制出小灯泡的U﹣I图象,如图3所示,由图象可知
①小灯泡正常工作时的电阻为________欧.
②当小灯泡两端电压增大时,小灯泡阻值________(选填“增大”、“减小”或“不变”),出现这种现象的原因是________.
(5)本实验中,小佳________(选填“能”或“不能”)通过调节滑动变阻器的滑片使电压表的示数从零开始连续增大.
四、综合题
16.某同学用电流表和电压表测量电阻Rx的阻值,电路如图甲所示.
(1)开关S闭合前,应将滑动变阻器的滑片P移动到________端.(选填“左”或“右”)
(2)闭合开关S,调节滑动变阻器的滑片P到某一位置,观察到电压表和电流表的示数分别如图乙、丙所示,则电阻两端的电压为________ V,流过电阻的电流为________ A,测得电阻的阻值Rx=________Ω.答案解析部分
一、单选题
1.【答案】B【解析】【解答】解A、当开关S
1、S2闭合时,R1被短路,电压表的示数等于电源电压;再断开开关S2时,电压表测量Rx两端的电压,则可计算出R1两端的电压,即可计算出电路中的电流,从而可计算出被测电阻的阻值,A能测出,不符合题意;B、电压表串联在电路中,其示数始终等于电源电压,不可知被测电阻的电压和电流,不能测出其阻值,B符合题意;C、只闭合S2可测出通过被测电阻的电流,两个开关都闭合,可测出干路电流,则可计算出R1的电流,由U=IR可得R1两端的电压,根据并联电路各支路两端电压相等的关系可得被测电阻两端的电压,从而计算出待测电阻的阻值,故C能测出,不符合题意;D、当S1闭合,S2断开时,电流表测出通过R1的电流,由U=IR可计算出电源电压;当两开关都闭合时,两电阻并联,电流表测干路电流,则可根据并联电路的电流规律计算出通过Rx的电流,从而计算出Rx的阻值,故D能测出,不符合题意.故选B.【分析】根据欧姆定律及串并联电路的电压、电流规律,分析是否能够得出电阻两端的电压及通过电阻的电流,便可得出结论.
2.【答案】C【解析】【解答】解如果用电压表测量出加在导体两端的电压,用电流表测出通过导体的电流,用欧姆定律I=的变形公式R=就可以求出导体的电阻,由于用到了电压表(又称伏特表)和电流表(又称安培表),因此这种方法叫伏安法测电阻.故选C.【分析】根据欧姆定律的变形公式分析,测出导体两端的电压和通过的电流就可以计算导体电阻.
3.【答案】C【解析】【解答】解A、此图中,电流表和定值电阻并联了,所以A不正确;B、此时电流表和定值电阻、变阻器并联,此时发生电源短路,故B不正确;C、此时电压表测量定值电阻的电压,电流表测量电路的电流,故C正确;D、此时电压表测量是电源电压,故D不正确.故选C.【分析】在伏安法测电阻实验中,电流表要串联在电路中,电压表要与待测电阻并联,注意电流“+”进“﹣”出;
4.【答案】D【解析】【解答】由A电路图知道,当S断开时,电路为R0的简单电路,由电流表测电路中的电流,再由欧姆定律求出电源的电压;当开关S闭合时R
0、Rx并联,电流表测干路电流,但通过R0的电流不变,故可求出通过Rx的电流,再由并联电路的电压特点和欧姆定律即可求得Rx阻值,A不符合题意;B图中开关S闭合,则R0短路,电压表测量电源电压;开关S断开时两电阻串联,电压表测量Rx两端的电压;由串联电路总电压等于各分电压之和,求出R0两端的电压,然后根据I=U/R求出通过R0的电流,再根据串联电路电流处处相等,根据Rx=Ux/Ix可求出Rx电阻,B不符合题意;由C电路图知道,当开关S闭合时,电路为Rx的简单电路,电流表测电路中的电流,根据欧姆定律推出电源电压的表达式;当开关S断开时两电阻串联,电流表测串联电路的电流,根据电阻的串联和欧姆定律推出电源电压的表达式,联立即可求出Rx阻值,C不符合题意D图中开关S闭合,则R0短路,电压表测量电源电压;开关S断开时,电压表测量电源电压,所以无法得到电路中电流,故不能计算出Rx的值,D符合题意,故答案为D【分析】在另一电表测量电阻时,要结合定值电阻间接测量电压或电流,电表会测量两次不同的数值.
5.【答案】B【解析】【解答】解A、说法正确,连接电路时,开关应断开,是为了防止短路,故A不符合题意.B、没有必要,只要能正常快速连接即可,故B符合题意.C、说法正确、在无法估计被测电压、电流的大小时,电流表、电压表应选用较大的量程,可以保护电表,故C不符合题意.D、说法正确,将变阻器连入电路时,滑片应放到使电路中电流最小的位置,即为阻值最大位置,也是为了保护电路,故D不符合题意.故选B.【分析】根据“伏安法”测电阻的实验中注意的事项分析.主要有开关的状态、滑动变阻器的滑片位置、电表的量程的选择、电路的连接顺序.
6.【答案】D【解析】【解答】解闭合开关后,电流表有示数,说明电路是通路,灯泡没坏,也不是断路,可能是连入电阻太大,电路中电流太小所致,灯泡实际功率太小不足以引起灯泡发光造成的,下一步操作移动滑动变阻器滑片,减小变阻器接入电路的阻值,使电路电流变大,灯泡实际功率变大,看灯泡能否发光.故选D.【分析】闭合开关后,发现小灯泡不亮,但电流表有示数,说明电路是通路,不用更换灯泡,也不用检查电路是否断路,可能是连入电阻太大,电路中电流太小所致,分析电阻过大的原因,然后进行下一步操作.
7.【答案】B【解析】【解答】解A、图中的电压表测得是滑动变阻器两端的电压,当滑动变阻器连入的阻值变大时,电压表示数变大,而电流表示数变小,与表格提供数据规律不一致,故A不符合题意;B、图中的电压表测得是定值电阻两端的电压,当电压表示数变大时,电流表示数也变大,且比值不变,故B符合题意;CD、电压表测电源的电压,示数不变,故C、D不符合题意;故选B.【分析】通过表格分析可知,电压表的示数增大时,电流也是随着增大,但比值不变,即电压表测定值电阻两端的电压,电流表测通过电阻电阻的电流.
8.【答案】B【解析】【解答】A、为保护电路,防止连接最后一根导线时电路中的电流过大,烧坏电路原件,连接电路时开关应断开,A不符合题意;B、连接电路时,不一定先从电源的正极开始连接,开关也不一定应靠近电源的正极,只要电路连接正确就行,B符合题意;C、在无法估计被测电压、电流的大小时,电流表、电压表应选用较大的量程,可以保护电表,C不符合题意;D、电流表不可以直接接在电源的两极上,D不符合题意.故答案为B.【分析】根据“伏安法”测电阻的实验中注意的事项分析.主要有开关的状态、滑动变阻器的滑片位置、电表的量程的选择、电路的连接顺序.
二、填空题
9.【答案】右;6;
3.6;15;4【解析】【解答】
(1)闭合开关前,滑动变阻器的阻值应保持最大,故应将滑片置于右端;
(2)此时滑动变阻器两端的电压U滑=I1R1=
0.18A×20Ω=
3.6V,电源电压U=
3.6V+
2.4V=6V;
(3)当滑片在滑动变阻器的中间时,变阻器两端电压U滑2=I2R2=
0.24A×10Ω=
2.4V,则RX两端的电压UX=U-U滑2=6V-
2.4V=
3.6V.RX的阻值
(4)此时电压表应与滑动变阻器并联,其示数为2V,故RX两端的电压为6V-2V=4V.故答案为
(1)右.
(2)6.
(3)
3.6;15.
(4)4.【分析】
(1)出于保护电路的需要,在闭合开关前,滑动变阻器应置于最大阻值处;
(2)串联电路的电流相等,而此时滑动变阻器的阻值为其最大值,故可得出滑动变阻器两端的电压,电源电压就等于各用电器两端的电压之和;
(3)根据电流值和滑动变阻器的阻值可求出其两端的电压,再根据串联分压的规律,可求出RX两端的电压,RX的阻值也可利用欧姆定律计算得出;
(4)为了使测量的电压值不超过电压表的量程,可使电压表与滑动变阻器并联,再根据串联分压,间接得出RX两端的电压.
10.【答案】不亮;指针偏向最大刻度右侧;不相等;小灯泡灯丝的电阻随它温度的升高而增大 【解析】【解答】解
(1)观察可知,电压表并没有并联在小灯泡上,为此可将小灯泡右边、接在电流表负接线柱的那个线头,改接到电压表的负接线柱上.若不改正,电压表串联在电路中,因为电压表被认为是一个电阻值无限大的元件,所以会造成灯泡不亮,而电压表也分担了几乎所有的电源电压,即三节干电池的
4.5V,这大于此时电压表的量程3V,因此指针将偏向最大刻度的右侧.
(2)通过公式计算可得,三次测量的电阻值分别为10Ω、
10.4Ω、
11.2Ω,所以不相等,而导致的原因一般为小灯泡灯丝的电阻会随它温度的升高而增大,或者认为测量中出现了误差也是可以的.(回答一条即可)故答案为
(1)连接如图所示,不亮,指针偏向最大刻度右侧;
(2)不相等,小灯泡灯丝的电阻随它温度的升高而增大.【分析】
(1)根据实验的要求,测电阻时,电流表与滑动变阻器都应串联在电路中,而电压表应与小灯泡并联在一起,故据此可判断电路中的连接正确与否.在如图的连接中,电压表被串联在了电路中,这种错误连接会直接影响到灯泡亮度及电压表、电流表的示数;
(2)通过计算可以得出三次测量的电阻值是不相等的,造成的原因可从灯丝电阻与温度关系的角度去考虑.
11.【答案】闭合S1,断开S2;【解析】【解答】断开S1闭合S2时,R0和RX并联,电流表测R0的电流,则电源电压;闭合S1,断开S2时,R0和RX并联,电流表测干路的电流,则通过RX的电流,RX的电阻为【分析】测电阻的特殊方法
12.【答案】欧姆定律;【解析】【解答】解用电压表和电流表可以间接地测量小灯泡的电阻,其实验原理是欧姆定律;电路图如图所示.故答案为欧姆定律;电路图如图所示.【分析】伏安法测电阻的原理是欧姆定律,要测灯泡电阻,应用电流表测流过灯泡的电流,电压表测灯泡两端的电压,据此分析答题.
三、实验探究题
13.【答案】
(1)
(2)左
(3)5
(4)RL′=UL/I1=U−U1/I1【解析】【解答】
(1)伏安法测电阻时,电压表应并联在灯泡两端测灯泡的电压,电流表与灯泡串联测灯泡电流,滑动变阻器根据“一上一下”原则连接;又因为在
(3)中知道灯泡的电压是
1.5V,所以电压表的量程应是0~3V;由图乙知道,电流表选择的是0~
0.6A量程,所以电路连接如图;
(2)连接电路时,为保护电路,开关应断开,闭合开关前,滑动变阻器的滑片应该滑到阻值最大值处,由上图知道应在最左端;
(3)由图乙知道,电流表的量程为0~
0.6A,分度值为
0.02A,所以电流表的示数
0.3A;由欧姆定律知道,此时小灯泡灯丝的电阻值是RL=U/I=
1.5V/
0.3A=5Ω;
(4)若将电压表与滑动变阻器并联,根据串联电路的电压特点知道,小灯泡两端的电压应是UL=U-U1,故小灯泡灯丝的电阻值是RL′=UL/I1=U−U1/I1【分析】用伏安法测电阻,涉及到电路的连接(电流表串联在电路中,示数是否变化,在电源电压一定时,决定于电路电阻的变化;电压表与导体并联,示数是否变化决定于所测量的位置;伏安法测电阻实验,需要电流表、定值电阻和滑动变阻器与电源、开关组成串联电路,电压表测量定值电阻两端电压)、电流表的读数、数据处理(根据欧姆定律的应用分别求出三次的阻值,然后求平均值得出待测电阻的阻值).
14.【答案】
(1)D;B
(2)
(3)
(4)RX=﹣R0【解析】【解答】解
(1)将定值电阻、待测电阻、滑动变阻器串联在电路中,当滑动变阻器连入电路中的电阻为0时,电路中电流最大,最大电流IX大===
0.05A=50mA;当滑动变阻器的连入电路中的电阻最大,电路中的电流最小,最小电流IX小==
0.021A=21mA>50mA×≈
16.7mA;所以电流表选用B;电源电压为3V,故电压表选用0~3V量程,即电压表选用D;若将电压表并联在待测电阻两端,待测电阻的最大电压UX大=IX大RX=
0.05A×20Ω=1V,电压表的读数是量程的,不满足实验要求,故电压表不能并联在待测电阻两端.而定值电阻和待测电阻两端的最小电压U0X=IX小×(R+R0)=
0.021A×60Ω=
1.26V>3V×=1V,所以应将电压表并联在定值电阻和待测电阻两端,才能满足两电表的读数均大于其量程的;
(2)将定值电阻、待测电阻、滑动变阻器、电流表串联在电路中,电压表并联在定值电阻和待测电阻两端,如上图所示;
(3)根据所画的电路图,用笔画线代替导线,将实物图连接起来,注意电表正负接线柱的连接及滑动变阻左边电阻连入电路;
(4)由欧姆定律,R0+RX=,所以待测电阻阻值RX=﹣R0.故答案为
(1)D,B;
(2)如上图所示;
(3)如右上图所示;
(4)RX=﹣R0.【分析】
(1)将定值电阻、待测电阻、滑动变阻器串联在电路中,当滑动变阻器连入电路中的电阻为0时,电路中电流最大,IX===
0.05A=50mA;当滑动变阻器连入电路中的电阻最大时,电路中的最小电流I0X==
0.021A=21mA>50mA×,所以,电流表选用B;待测电阻两端的最大电压UX=IXRx=×Rx=×20Ω=1V=3V×=1V,不符合电表的读数大于其量程的;而定值电阻、待测电阻两端的最小电压U0X=I0X×(R+R0)=
0.021A×60Ω=
1.26V>3V×=1V,而电源电压为3V,将电压表并联在定值电阻、待测电阻两端,所以,电压表选用D;
(2)根据上述分析,画出实验电路图;
(3)根据所画的电路图,将实物图连接起来,注意实物图与电路图要逐一对应;
(4)根据电路图,由欧姆定律,求出待测电阻大小;
15.【答案】
(1)
(2)小灯泡断路
(3)
2.4
(4)10;增大;小灯泡的电阻随温度的升高而变大
(5)不能【解析】【解答】解
(1)在该电路中,电流表串联在电路中,变阻器串联在电路中,且接法是一上一下;电压表并联在灯泡两端,由于灯泡的额定电压是
2.5V,所以电压表选择小量程即可;如下图
(2)小灯泡不亮,电流表几乎没有示数,即该电路是断路,此时电压表有示数,即表明电压表能和电源相连,故只能是小灯泡断路
(3)此时电压表是小量程,分度值是
0.1V,故此时电压表的示数
2.4V;
(4)由I﹣U图象可知,灯泡额定电压
2.5V对应的电流是
0.25A,∵I=,∴灯泡正常工作时的电阻R===10Ω;由图乙所示I﹣U图象可知,随灯泡电压U变大,通过电阻电流变大,且△U>△I,∵I=,∴灯丝电阻R=可知,灯丝电阻变大,灯丝电阻随温度升高而变大,所以小灯泡灯丝的电阻随电压的增大而变大.
(5)灯泡和变阻器是串联的,据串联电路中的电阻有分压的作用,所以小灯泡两端的电压不可能是零,而电压表恰恰测的是灯泡的电压,所以电压的示数不可能为零.故答案为
(1)见上图;
(2)小灯泡断路;
(3)
2.4;
(4)
①10;
②增大;小灯泡的电阻随温度的升高而变大;
(5)不能.【分析】
(1)电压表应并联下灯泡两端,电流表串联在电路中,且据灯泡的额定电压判断出电压表的量程即可;
(2)如图上灯L和滑动变阻器串联,闭合开关,发现灯L不亮、电压表示数接近电源电压、电流表的指针几乎没有偏转,说明电压表与电路串联,此时电压表分担电源电压.如果是灯短路,则电压表也短路,无示数.因此是灯断路.
(3)电压表的读数首先确定使用的量程,然后确定每一个大格和每一个小格代表的示数;
(4)由图示求出灯泡额定电压与对应的电流,然后由欧姆定律求出灯泡正常工作时的阻值;由图示I﹣U图象找出电流随电压变化的关系,然后由欧姆定律判断灯丝电阻如何变化,可以从温度对电阻的影响分析灯丝电阻变化的原因.
(5)灯泡和变阻器是串联的,据串联电路中的电阻有分压的作用分析即可判断.
四、综合题
16.【答案】
(1)左
(2)2;
0.4;5【解析】【解答】解
(1)为保护电路,闭合开关前,滑动变阻器处于最大阻值处,即滑片位于左端;
(2)由图乙可知,电压表使用的是0~3V的量程,分度值为
0.1V,所以电阻两端的电压为2V,由图丙可知,电流表使用的是0~
0.6A的量程,分度值为
0.02A,所以通过电阻的电流为
0.4A.由I=可得,电阻Rx的阻值Rx===5Ω.故答案为
(1)左;
(2)2;
0.4;5.【分析】
(1)为防止电路中的电流过大,烧坏电路元件,闭合开关前滑动变阻器处于最大阻值处;
(2)根据电表的量程和分度值读出示数,根据欧姆定律求出电阻Rx的阻值.。