本章專題復(fù)習(xí)1.6-用非常規(guī)方法測電阻(解析版)

本章專題復(fù)習(xí)一伏安法測電阻06用非常規(guī)方法測電阻1．小陸做“用電流表、電壓表測電阻”實驗，器材有電壓恒定的電源、待測電阻Rx、電流表、電壓表、電鍵及導(dǎo)線若干。為了實現(xiàn)多次測量，他從實驗室找來了20歐和10歐的電阻各一個，并設(shè)計了如圖2(a)所示的電路圖進行實驗。實驗步驟如下：（1）按圖2(a)正確連接器材，并在MN兩點之間不接入任何器材的情況下，閉合電鍵S，此時電壓表的示數(shù)為4.5伏。（2）斷開電鍵，把10歐的電阻接入MN兩點之間。重新閉合電鍵S后，電壓表示數(shù)如圖2(b)所示。SSVMNA(a)RX(b)圖2（3）的電阻換成歐的電阻，重新實驗，電壓表示數(shù)相比步驟=2\*GB3②變化了0.8伏。（4）用一根導(dǎo)線接在MN之間，此時電流表示數(shù)為0.36安。請根據(jù)上述實驗過程，填寫表中編號處的數(shù)據(jù)。物理量實驗序號電壓Ux（伏）電流Ix（安）電阻Rx（歐）電阻Rx的平均值（歐）1002（8）（9）3（10）（11）4（12）0.36【答案】（8）2.5；（9）0.2；（10）1.7；（11）0.14；（12）4.5。【解析】（1）由圖2（a），正確連接器材，在MN兩點之間不接入任何器材，閉合電鍵S，電壓表與Rx串聯(lián)在電路中，由于電壓表自身電阻非常大，所以電壓表相當(dāng)于測電源電壓，即電源電壓U=4.5V，此時電路中電流非常小，幾乎為0；（2）把10歐的電阻接入MN兩點之間，因為電源電壓4.5V，由圖2（b）可知：電壓表此時應(yīng)使用的0-3V量程，示數(shù)為2V，此時Ux2=U-UMN=4.5V-2V=2.5V，由串聯(lián)電路特點和歐姆定律可得：Ix2=IMN=UMN/RMN=2伏/10歐=0.2安；（3）把10Ω的電阻換成20Ω的電阻，由串聯(lián)電路的分壓原理可知此時MN兩點間電壓增大，所以UMN′=2V+0.8V=2.8V，此時Ux3=U-UMN′=4.5V-2.8V=1.7V，Ix3=IMN′=UMN′/RMN′=2.8伏/20歐=0.14安；（4）由圖當(dāng)用一根導(dǎo)線接在MN之間，電路中只有Rx連入電路，所以Ux4=U=4.5V。做“用電流表、電壓表測電阻”實驗，、電鍵及導(dǎo)線若干。他經(jīng)過思考，進行了三次實驗，電路圖及閉合電鍵S后對應(yīng)的電壓表的示數(shù)分別如圖3（a）、（b）、（c）所示。請根據(jù)相關(guān)信息計算（需寫出計算過程）：①小路同學(xué)所用電源的電壓U。②待測電阻Rx的阻值。（計算電阻時，精確到0.1歐）圖3圖3VR1R2SVRxR2SVRxR1S（a）（b）（c）【答案】①6V；②5.9Ω。【解析】（1）由圖（a）可知R1兩端電壓為U1=1.5V，因為R1=10Ω，所以電路中的電流為：I=U1/R1=1.5伏/10歐=0.15安，即R2中的電流為I2=0.15A，又因為R2=30Ω，所以R2兩端的電壓為U2=I2R2=0.15A×30Ω=4.5V，電源電壓為U=U1+U2=1.5V+4.5V=6V；（2）由圖（b）可知電壓表示數(shù)為1V，則R2兩端的電壓為U2=U-Ux=6伏-1伏=5伏，根據(jù)串聯(lián)電路的分壓規(guī)律：U1：U2=R1：R2，1伏/Rx=5伏/30Ω，則此時Rx為6Ω；（3）由圖（c）可知電壓表示數(shù)為2.2V，則R1兩端的電壓為U1=U-Ux=6伏-2.2伏=3.8伏根據(jù)串聯(lián)電路的分壓規(guī)律：U1：U2=R1：R2，2.2伏/Rx=3.8伏/10歐，則此時Rx為5.8Ω；因此待測電阻為Rx=（6歐+5.8歐）/2≈5.9Ω。3．如圖1所示為“用電流表、電壓表測電阻”的實驗電路，請?zhí)顚懣崭裉幍膬?nèi)容。①實驗?zāi)康模悍卜y電阻，要求，求電阻的平均值。②：R=EQ\F(U,I)。③若某次實驗時，滑動變阻器和電流表出現(xiàn)了故障不能使用，為了測出電阻Rx的阻值，該同學(xué)選添了一個阻值已知的定值電阻R0，進行實驗。a．請根據(jù)上述條件設(shè)計實驗電路圖（畫在方框內(nèi)）。圖1圖1b．利用測得的數(shù)據(jù)，寫出待測電阻Rx的表達(dá)式：Rx＝。（簡要說明式中物理量的含義）S【答案】①多次測量；②實驗原理；③a.見下圖；b．Rx=（U-U0）R0/U0，U為電源電壓，U0為R0兩端電壓。S圖1a圖1aRxR0V【解析】①在伏安法測電阻的實驗中，要多次測量求平均值，以減小誤差；②實驗原理:R=U/I；③a．設(shè)計實驗電路圖，Rx與R0串聯(lián)，開關(guān)與Rx并聯(lián)；b．開關(guān)閉合時，電阻Rx被短路，電壓表示數(shù)為電源電壓U；開關(guān)斷開時，兩電阻串聯(lián)，電壓表測R0兩端電壓U0，則Rx兩端電壓為：Ux=U-U0，串聯(lián)電路的電流為：I=U0/R0；所以電阻Rx的阻值為：Rx=Ux/I=（U-U0）/U0/R0=（U-U0）R0/U0，U為電源電壓，U0為R0兩端電壓。4．在做“用電流表、電壓表測電阻”的實驗中，連接電路時電鍵必須處于狀態(tài)（選填“斷開”或“閉合”）。現(xiàn)有待測電阻Rx、滑動變阻器、電壓表、電流表、電鍵、若干導(dǎo)線和多節(jié)干電池，小李按照圖4（a）所示的電路正確連接電路，在閉合電鍵前，他應(yīng)將滑動變阻器的滑片P移到（選填“A”或“B”）端，閉合電鍵后測得Rx兩端的電壓是4伏，電流表示數(shù)如圖4（c）所示是安，計算此時電阻Rx的阻值是歐。實驗時要測量多組數(shù)據(jù)，以便將計算結(jié)果取平均值來減小誤差，下列做法可行的是。圖4圖4（a）（b）（c）A．按照圖4（a）所示的電路，移動滑動變阻器的滑片P的位置；B．按照圖4（b）所示的電路，多更換幾個相同的待測電阻Rx；C．按照圖4（b）所示的電路，改變串聯(lián)干電池的節(jié)數(shù)；【答案】斷開；B；0.2A；20歐；A、C。【解析】①在做“用電流表、電壓表測電阻”的實驗中，連接電路時電鍵必須處于斷開狀態(tài)，避免連接電路時連接完最后一根導(dǎo)線，電路中就有電流，萬一連接的電路有錯誤，可能會損壞電路元件；②滑動變阻器的滑片應(yīng)該處于B端，連入電路的阻值最大，電流最小，對電路起到保護作用；由圖c可知，電流表的量程為0~06A，分度值為0.02A，通過電阻的電流為0.2A，由I=U/R，此電阻的大小Rx=Ux/I=4伏/0.2安=20歐；③實驗時要測量多組數(shù)據(jù)，多次改變待測電阻兩端的電壓和電流；A．按照圖4（a）所示的電路，移動滑動變阻器的滑片P的位置可以進行多次測量；B．按照圖4（b）所示的電路，多更換幾個相同的待測電阻Rx，不符合實驗的目的，因為測的是同一個導(dǎo)體的電阻，沒有多次改變待測電阻兩端的電壓和電流；C．按照圖4（b）所示的電路，改變串聯(lián)干電池的節(jié)數(shù)，也可以多次改變待測電阻兩端的電壓和電流，方法可行。故選A、C。5．小明同學(xué)做“用電流表、電壓表測電阻”實驗，有“20Ω1A”字電鍵及導(dǎo)線若干。他經(jīng)過思考，設(shè)計了如圖5（a）所示電路進行實驗。AARxR2S1S2圖5（a）圖5（b）（1）他按圖（a）所示電路連接實驗器材，閉合電鍵S1，發(fā)現(xiàn)電流表示數(shù)如圖5（b），其錯誤原因可能是。（2）他找到問題所在后，按如圖6方法進行了三次實驗，電路圖及閉合電鍵后對應(yīng)的電流表的示數(shù)分別如圖6（a）、（b）、（c）所示（a、b中滑片位于最右端，c中滑片位于最左端）。請根據(jù)相關(guān)信息計算（需寫出計算過程）：①小明同學(xué)所用電源的電壓U。②待測電阻Rx的阻值。（計算電阻時，精確到0.1歐）AARxS1S2R2（b）ARxS1R2S2（a）ARxS1S2R2（c）圖6【答案】（1）電流表正負(fù)接線柱接反了；（2）①8伏；②13.6Ω。【解析】（1）他按圖（a）所示電路連接實驗器材，閉合電鍵S1，發(fā)現(xiàn)電流表示數(shù)如圖5（b），其錯誤原因是電流表正負(fù)接線柱接反了；（2）①由圖6（a）可知：電流表用的是小量程0—0.6安，電流為0.4A（不可能2A，會超過變阻器的最大電流2A），所以電源電壓U＝IR2＝0.4A×20Ω＝8V②由圖6（b）可知：滑片位于最右端時，R2兩端電壓U2＇＝I＇R2＝0.24A×20Ω＝4.8V待測電阻兩端的電壓UX＝U－U2＇＝8V－4.8V＝3.2VRX=UX/I＇=3.2V/0.24A＝13.3Ω由圖6（c）可知：滑片位于最左端時，UX＇＝U＝8VRX＇=U/I＇＇=8V/0.58A＝13.8ΩEQ\O(R,ˉ)x=(RX+RX＇)/2=(13.3Ω+13.8Ω)/2=13.6Ω電鍵及導(dǎo)線若干．他經(jīng)過思考，進行了兩次實驗，電路圖及閉合電鍵S后對應(yīng)的電壓表的示數(shù)分別如圖6（a）、（b）所示．請根據(jù)相關(guān)信息完成下列問題：（1）圖6（a）中電表示數(shù)是V；（2）該小組同學(xué)所用電源的電壓是V；（3）待測電阻Rx的阻值是Ω（計算電阻時，精確到0.1Ω）；（4）你認(rèn)為該實驗中不足之處主要是。(a)(a)圖6(b)【答案】（1）1.5；（2）4.5；（3）9.6；（4）只對被測電阻進行了一次測量，結(jié)果不夠準(zhǔn)確?！窘馕觥繄D6（a）中電表示數(shù)是1.5V。圖6（a）知串聯(lián)，電流為I1=U1/R1=1.5伏/10歐=0.15安，U2＝I1×R2＝0.15安×20歐＝3伏，電源電壓U=U1+U2=1.5伏+3伏=4.5伏（3）圖6（b）可知：串聯(lián)，Ux＝2.2伏U1=U-U2=4.5伏-2.2伏=2.3伏I=U1/R1=2.3伏/10歐=0.23安RxUx/I/（4）實驗只對被測電阻進行了一次測量，沒有進行多次測量取平均值減小誤差，結(jié)果不夠準(zhǔn)確。7．小匯同學(xué)做“用電流表、電壓表測電阻”實驗，現(xiàn)只有電源（電壓大于6伏且保持不變）、待測電阻Rx、電流表（0-3安量程檔損壞）、定值電阻R1=10歐、R1=30歐、電鍵、若干導(dǎo)線等器材。他經(jīng)過思考，進行了三次實驗，實驗電路圖及閉合電鍵S后對應(yīng)的電流表的示數(shù)分別如圖7（a）、（b）、（c）所示。請根據(jù)相關(guān)信息將下表空格填寫完整。圖7圖7物理量實驗序號電流I（安）電壓U1（伏）電壓U2（伏）電壓Ux（伏）電阻Rx（歐）電壓U（伏）123分析表格中的數(shù)據(jù)可得：待測電阻Rx的阻值為_________歐?！敬鸢浮恳娤卤?；Rx=20歐。物理量物理量實驗序號電流I（安）電壓U1（伏）電壓U2（伏）電壓Ux（伏）電阻Rx（歐）電壓U（伏）10.30391220.247.24.82030.404820【解析】因為電流表0~3A量程檔損壞，所以電流表使用0~0.6A量程。（1）（a）中電流表示數(shù)為0.3A，定值電阻R1=10Ω，根據(jù)歐姆定律可得R1兩端的電壓U1=IR1=0.3A×10Ω=3V，同理可得R2兩端的電壓U2=IR2=0.3A×30Ω=9V，電源電壓U=U1+U2=3V+9V=12V；（2）（b）中電流表示數(shù)為0.24A，則R2兩端的電壓U2=IR2=0.24A×30Ω=7.2V；根據(jù)串聯(lián)電路電源電壓等于串聯(lián)各部分的電壓之和，則待測電阻兩端的電壓Ux=U-U2=12V-7.2V=4.8V；Rx的阻值Rx=Ux/I=4.8伏/0.24安=20歐。（3）（c）中電流表示數(shù)為0.4A，則R1兩端的電壓U1=IR1=0.4A×10Ω=4V；根據(jù)串聯(lián)電路電源電壓等于串聯(lián)各部分的電壓之和，則待測電阻兩端的電壓Ux＇=U-U＇2=12V-4V=8V；Rx的阻值Rx=Ux/I=8伏/0.4安=20歐。（4）待測電阻Rx的阻值為20Ω。8．某小組同學(xué)做“用電流表、電壓表測電阻”實驗。①該實驗的目的是：。②為進行多次實驗，三位同學(xué)各自設(shè)計了三個不同的實驗方案，簡述如下表所示。方案序號ⅠⅡⅢ實驗電路AARxSVAAR定RxSVAARxPR滑SV設(shè)計要點通過改變串聯(lián)電池的節(jié)數(shù)改變電源兩端的電壓電源電壓保持不變，待測電阻與已知阻值的定值電阻串聯(lián)，并換用阻值不同的定值電阻。電源電壓保持不變，待測電阻與滑動變阻器串聯(lián)，移動變阻器的滑片。（a）上述三個方案中，能實現(xiàn)“多次實驗，減小誤差”的方案有（填序號）；方案Ⅲ與另兩個方案相比，優(yōu)點有：（寫出兩點即可）。（b）小明同學(xué)根據(jù)方案Ⅲ，準(zhǔn)備測量阻值約為20歐的電阻，實驗所提供的器材齊全完好，其中：電源電壓為6伏且保持不變，電流表、電壓表規(guī)格如圖8所示，滑動變阻器有兩種規(guī)格（分別標(biāo)有“5歐3安”和“50歐1.5安”字樣）。圖8圖8小明對所提供兩種規(guī)格的滑動變阻器，提出了問題：實驗中，兩種變阻器是可以隨意用一個變阻器，還是其中一個更適合實驗？請你根據(jù)實驗的相關(guān)條件，幫助小明解決問題并簡要說明理由?！敬鸢浮竣贂秒娏鞅?、電壓表測電阻；②（a）Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，多次實驗時，電路不需要重新連接，操作簡便；待測電阻兩端的電壓及通過的電流，可以在一段范圍內(nèi)連續(xù)變化，記錄數(shù)據(jù)簡便；變阻器連入電路處于電阻的最大值，可保護電路元件。（b）應(yīng)選擇標(biāo)有“50歐1.5安”的滑動變阻器。理由：可使待測電阻兩端的電壓及通過的電流的變化范圍更大，方便讀數(shù)；電壓表的讀取取0-3伏，讀數(shù)更準(zhǔn)確。【解析】①該實驗的目的是：會用電流表、電壓表測電阻；②該實驗要進行多次測量減小誤差；Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ方案均可以，方案Ⅲ由于使用了滑動變阻器，與另兩個方案相比，優(yōu)點有：多次實驗時，電路不需要重新連接，操作簡便；待測電阻兩端的電壓及通過的電流，可以在一段范圍內(nèi)連續(xù)變化，記錄數(shù)據(jù)簡便；變阻器連入電路處于電阻的最大值，可保護電路元件。（b）該實驗需要改變待測電阻兩端的電壓，且變化范圍大一些更好，選擇標(biāo)有“50歐1.5安”的滑動變阻器可以達(dá)到以上目的，另外可以使電壓表兩端的電壓小于3伏，電壓表用0-3伏量程，讀數(shù)更準(zhǔn)確。9．Rx滑動變阻器、電鍵及導(dǎo)線若干。RRX-0.63A（a）圖9（b）-0.63A-315VRX①小明連接了如圖9（a）所示的電路，閉合電鍵，發(fā)現(xiàn)電流表的示數(shù)為0.34安，電壓表的示數(shù)為6.0伏。圖9（圖9（c）②接著小華進行實驗，連接了如圖9（b）所示的電路，閉合電鍵，發(fā)現(xiàn)電流表示數(shù)為0.30安。在老師