九年級(jí)物理全冊(cè)12.4歐姆定律的應(yīng)用習(xí)題4新版北師大版

Page1歐姆定律的應(yīng)用1．利用一只電壓表和一個(gè)已知電阻測(cè)量待測(cè)導(dǎo)體的電阻依據(jù)R＝eq\f(U,I)可知，要測(cè)Rx的值，應(yīng)測(cè)出它兩端的電壓和通過它的電流。由于沒有電流表，怎樣利用電壓表和定值電阻R0測(cè)出通過待測(cè)電阻中的電流就成了關(guān)鍵?？衫么?lián)電路中各處電流都相等的特點(diǎn)。其測(cè)量步驟如下：(1)設(shè)計(jì)并畫出電路圖，如圖所示；(2)按圖所示連接電路(將電壓表與R0并聯(lián))，閉合開關(guān)S，讀取電壓表的示數(shù)U0；(3)變更電壓表的位置(將電壓表與Rx并聯(lián)，如圖中虛線部分)，讀取電壓表的示數(shù)Ux；(4)計(jì)算出待測(cè)電阻Rx＝eq\f(UR0,U0)。【例1】在測(cè)量某肯定值電阻Rx阻值的試驗(yàn)中，張楠同學(xué)選定了如圖甲所示的器材進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)過程中，由于李華同學(xué)的疏忽，做完試驗(yàn)后他才發(fā)覺，把測(cè)量的電流值都寫在草稿紙上面，遺忘填入記錄表格中。試驗(yàn)次數(shù)12345電壓U/V0.51.01.52.02.5電流I/A(1)請(qǐng)你幫助李華同學(xué)把記錄在草稿紙上的電流值對(duì)應(yīng)填入表格中，并寫出你所依據(jù)的物理規(guī)律是__________。(2)依據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)計(jì)算該定值電阻的阻值為__________Ω(保留一位小數(shù))。(3)依據(jù)試驗(yàn)所需電路，用筆畫線代替導(dǎo)線完成圖甲中的實(shí)物連接。(4)滑動(dòng)變阻器在試驗(yàn)中除能起愛護(hù)電路的作用外，另一個(gè)主要作用是__________。(5)若電源電壓恒定且未知，用電阻箱R(電路符號(hào))代替滑動(dòng)變阻器，同時(shí)撤去電流表，請(qǐng)利用余下器材(不要再添加其他任何器材)設(shè)計(jì)一個(gè)測(cè)量Rx阻值的試驗(yàn)電路圖，并在圖乙中的方框中畫出。解析：伏安法測(cè)電阻的原理是R＝eq\f(U,I)，所以在電阻肯定時(shí)，流過電阻的電流隨電壓的增大而增大，畫出試驗(yàn)電路圖，連接實(shí)物圖。滑動(dòng)變阻器，可以變更電阻兩端的電壓，來變更通過的電流，同時(shí)采納多次測(cè)量，可以減小試驗(yàn)誤差。第(5)問，是開放性題目，只要電路圖設(shè)計(jì)符合題目要求，能達(dá)到試驗(yàn)?zāi)康募纯?。下圖是兩種參考電路圖。答案：(1)試驗(yàn)次數(shù)12345電壓U/V0.51.01.52.02.5電流I/A0.100.180.300.420.50電阻肯定時(shí)，流過電阻的電流隨電壓的增大而增大(2)5.0(3)如圖所示(4)變更電阻兩端的電壓來變更通過的電流，以達(dá)到多次測(cè)量取平均值的目的，減小誤差。(5)見解析2．利用一只電流表和一個(gè)已知電阻測(cè)量待測(cè)導(dǎo)體的電阻依據(jù)R＝eq\f(U,I)可知，要測(cè)Rx的值，應(yīng)測(cè)出它兩端的電壓和通過它的電流。由于沒有電壓表，怎樣利用電流表和定值電阻測(cè)出待測(cè)電阻兩端的電壓就成了關(guān)鍵?？衫貌⒙?lián)電路中各支路兩端的電壓相等的特點(diǎn)。其測(cè)量步驟如下：(1)設(shè)計(jì)并畫出電路圖，如圖所示；(2)按如圖所示連接電路(將電流表與R0串聯(lián))，閉合開關(guān)S，讀取電流表的示數(shù)I0；(3)變更電流表的位置(將電流表與Rx串聯(lián)，如圖中虛線部分)，讀取電流表的示數(shù)Ix；(4)計(jì)算出待測(cè)電阻Rx＝eq\f(I0R0,Ix)?！纠?】小王在參與物理課外愛好小組活動(dòng)時(shí)，老師供應(yīng)了如圖所示的電路，電源電壓未知但保持不變，R0為阻值已知的定值電阻，要求小王在不拆開電路的狀況下，只用一只量程滿意試驗(yàn)要求的電流表和若干導(dǎo)線估測(cè)未知電阻Rx的值。小王感到有些犯難，請(qǐng)你開動(dòng)腦筋，設(shè)計(jì)一個(gè)試驗(yàn)幫助小王解決這個(gè)問題。(1)你所設(shè)計(jì)的試驗(yàn)的主要步驟及所要測(cè)出的量是__________。(2)依據(jù)你的試驗(yàn)，得出的Rx為__________(用測(cè)出的量和已知量表示)。解析：將電流表與電阻并聯(lián)時(shí)，可把電阻短路。在不要求拆開電路的狀況下，可以將電流表與Rx并聯(lián)，測(cè)出電路中的電流I1，此時(shí)Rx被短路，只有R0接入電路，則電源電壓為U＝I1R0；再將電流表與Rx并聯(lián)，測(cè)得電流為I2，則Rx＝eq\f(R0I1,I2)。答案：(1)用導(dǎo)線將電流表與Rx并聯(lián)，測(cè)得電流I1，用導(dǎo)線將電流表與R0并聯(lián)，測(cè)出電流I2(2)Rx＝eq\f(R0I1,I2)3．電流表和電壓表的電阻(1)電流表的電阻①電流表的電阻特別小，將它串聯(lián)到電路中去就相當(dāng)于串聯(lián)一條電阻可忽視不計(jì)的導(dǎo)線，因此，電流表串聯(lián)在電路中不會(huì)影響電路中的電流大小。②由于串聯(lián)電路中的電流到處相等，因此通過電流表上的示數(shù)就可以知道電路中通過與電流表串聯(lián)的其他元件中的電流。③假如將電流表干脆與電源的兩極相接，由于電流表的電阻特別小，依據(jù)歐姆定律I＝eq\f(U,R)，電路中的電流會(huì)很大，會(huì)把電路中的電流表及電源燒壞，嚴(yán)禁將電流表干脆與電源兩極相接。(2)電壓表的電阻①電壓表的電阻很大，當(dāng)將它并聯(lián)到電路中去時(shí)，通過電壓表的電流很小，連接電壓表的導(dǎo)線可視為斷路。因此，電壓表并聯(lián)在導(dǎo)體兩端時(shí)對(duì)電路的總電阻影響很小不會(huì)引起電路中的電流變更。②并聯(lián)導(dǎo)體兩端的電壓相等，所以通過電壓表上的示數(shù)就可以知道被測(cè)導(dǎo)體兩端的電壓。③由于電壓表有很大的電阻，它可以與電源的兩極相連而測(cè)量電源的電壓，電壓表不會(huì)燒壞?！纠?】為什么不允許把電流表干脆接到電源兩極上，卻可以把電壓表干脆接到電源兩極上呢？解析：電壓表的特點(diǎn)是電阻很大，以常用的量程為3V的電壓表為例，它的電阻約為3kΩ，若干脆接到電壓為1.5V的電源兩端時(shí)，流過電壓表的電流為I＝eq\f(U,R)＝eq\f(1.5V,3×103Ω)＝0.5mA，如此小的電流通過電池和電壓表時(shí)，兩者均能承受，所以電壓表干脆接在電源的兩極上不會(huì)有被燒毀的危急。電流表的特點(diǎn)是電阻很小，由歐姆定律I＝eq\f(U,R)可知，電壓肯定時(shí)，電阻越小，通過電阻的電流越大，過大的電流可把電流表燒壞。以常用的量程為0.6A的電流表為例，它的電阻約為0.1Ω，若干脆接到電壓為1.5V的電源兩端時(shí)，流過電壓表的電流為I＝eq\f(U,R)＝eq\f(1.5V,0.1Ω)＝15A，這樣大的電流遠(yuǎn)遠(yuǎn)地超過了電流表的量程，將會(huì)把電流表的線圈燒毀，故不允許把電流表干脆接到電源兩極上。答案：見解析4．用電壓表、定值電阻和開關(guān)測(cè)電阻(伏阻法)(1)試驗(yàn)電路圖如圖所示。(2)試驗(yàn)步驟①按如圖所示連好電路；②閉合開關(guān)S、S1，則電壓表測(cè)的是電源電壓U；③再斷開S1，此時(shí)電壓表測(cè)的是R0兩端的電壓U0；④計(jì)算出待測(cè)電阻Rx＝eq\f(Ux,I)＝eq\f(U－U0,U0)·R0。5．用電流表、定值電阻和開關(guān)測(cè)電阻(安阻法)(1)試驗(yàn)電路圖如圖所示。(2)試驗(yàn)步驟：①按如圖所示連好電路；②閉合開關(guān)S、S1，測(cè)出通過電阻R0的電流，讀出電流表的示數(shù)為I0；③閉合開關(guān)S、S2，測(cè)出通過電阻Rx的電流，讀出電流表的示數(shù)為Ix；④計(jì)算出待測(cè)電阻Rx＝eq\f(I0,Ix)R0?！纠?】某同學(xué)想測(cè)定電阻Rx的阻值。供選擇的器材有：一個(gè)電源(電壓不變、電壓數(shù)值未知)，一個(gè)已知電阻R0，電壓表(最大量程大于電源電壓)，單刀雙擲開關(guān)。該同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖所示的電路。(1)要完成該試驗(yàn)，請(qǐng)你寫出須要測(cè)量的物理量及操作步驟。(2)寫出用測(cè)量的物理量計(jì)算Rx的表達(dá)式。答案：(1)①把S接在位置1上，讀出此時(shí)電壓表的示數(shù)即電源電壓U；②把S接在位置2上，讀出此時(shí)電壓表的示數(shù)即R0兩端的電壓U0。(2)Rx＝eq\f(U－U0R0,U0)【例5】現(xiàn)有兩只電流表、一個(gè)電源、一個(gè)已知阻值為R0的電阻、一個(gè)開關(guān)和一些導(dǎo)線，要用以上器材測(cè)一未知阻值的電阻Rx，要求開關(guān)接在干路上。(1)分別畫出兩種不同方法的電路圖；(2)假如試驗(yàn)中電流表A1、A2的讀數(shù)分別為I1、I2，分別寫出對(duì)應(yīng)電阻Rx的表達(dá)式。解析：給出電流表而沒有給出電壓表，須要用電流表來確定Rx兩端電壓，應(yīng)當(dāng)使Rx與R0并聯(lián)，測(cè)出R0中電流，R0兩端電壓U0＝I1R0。Rx中電流可用電流表間接測(cè)出Ux＝(I2－I1)Rx，由Ux＝U0，I1R0＝(I2－I1)Rx，可得Rx＝eq\f(I1R0,I2－I1)。當(dāng)然兩只電流表位置可以變更，Rx電流可干脆測(cè)出，R0電流可用間接法測(cè)出，也可以將兩只電流表分別與Rx和R0串聯(lián)。答案：(1)如圖所示(2)方法一：Rx＝eq\f(I1R0,I2－I1)；方法二：Rx＝eq\f(I1R0,I2)。6．用“端值法”、“等效替換法”測(cè)導(dǎo)體的電阻我們可以用“伏安法”、“伏阻法”、“安阻法”，這三種方法測(cè)導(dǎo)體的電阻。除了這三種方法之外，還有哪些測(cè)導(dǎo)體電阻的方法？我們還可以用“端值法”、“等效替換法”測(cè)導(dǎo)體的電阻。比如用“端值法”測(cè)導(dǎo)體的電阻，可采納下列方法。試驗(yàn)電路圖如圖所示。試驗(yàn)步驟：(1)按如圖所示連好電路；(2)把滑動(dòng)變阻器滑片P移至A端，使滑動(dòng)變阻器連入電路的電阻為零，閉合開關(guān)S，讀出電流表的示數(shù)為I1；(3)再把滑動(dòng)變阻器滑片P移到B端，使滑動(dòng)變阻器連入電路的電阻R′，閉合開關(guān)S，讀出電流表的示數(shù)為I2；(4)計(jì)算出待測(cè)電阻Rx＝eq\f(I2,I1－I2)R′?！纠?】在用如圖所示的電路測(cè)量未知電阻的試驗(yàn)中，用的就是等效替代法，Rx是待測(cè)電阻(限值大約幾百歐)，R是滑動(dòng)變阻器，R0是電阻箱(電阻箱的最大阻值大于Rx)。(1)請(qǐng)依據(jù)試驗(yàn)電路圖把下列主要試驗(yàn)步驟中的空白處填完整。①連好電路，將電阻箱R0的阻值調(diào)至最大；②閉合開關(guān)S1前，滑片P應(yīng)置于__________端(選填“a”或“b”)；③閉合開關(guān)S1；④調(diào)整金屬滑片P，使電流表指針指在適當(dāng)?shù)奈恢?，登記此時(shí)電流表的示數(shù)I；⑤先斷開開關(guān)__________，再閉合開關(guān)__________，保持__________的電阻不變，調(diào)整__________，使電流表的示數(shù)仍為I，則電阻箱的阻值與Rx的阻值相等。(2)在此試驗(yàn)中，若將電