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文档简介
专题16电阻的特殊测量方法
类型一利用电压表和已知电阻Ro测量未知电阻Rx
1.在用伏安法测未知电阻反时,如果缺少电流表或电压表,可以通过增加一个
定值电阻品和开关来解决,下面的四种方案中哪一个是错误的()
A.RxRiB.RxRi
C.SiRiD.R]
【解析】A.当开关Si、S2闭合时,Ri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Ri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Ri的电流,由。=笈可得品两端的电压,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Si闭合,S2断开时,电流表测出通过4的电流,由可计算出电源
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区的电流,从而计算出尺的阻值,故D能测出,不符合
题意。
故选:Bo
2.某同学利用如图所示的电路来测量一未知电阻Rx.
(1)请用笔画线代替导线,将如图甲中实物电路连接完整;
(2)闭合开关后,当滑动电阻器的滑片向左移动到某一位置时,电压表的示
数为L2V,电流表的示数如图乙所示,则/=A,&=—Q;
(3)该同学又设计了如图丙所示的测量电路,同样可以测量未知电阻&,其
中R)是定值电阻,请在空格内把实验步骤补充完整。
①闭合S、Si,用电压表测出电源的电压为U;
②,用电压表测出待测电阻A两端的电压为5;
③请用测量值。和Ui,已知量Ro来表示Rx=o
【解析】(1)闭合开关前,滑动变阻器的滑片应置于最大值处,本实验中滑
动变阻器应串联入电路中,所以滑动变阻器的右下接线柱与开关的右接线柱
相连即可,如下图所示:
(2)由图乙可知,电流表的量程为0~0.6A,分度值为0.02A,则/=0.3A,
由/=且可得,Hx=C=L.2匕=4C;
RI0.3A
(3)实验步骤:
①闭合开关S、Si,用电压表测出电源的电压U;
②闭合开关S、断开Si,用电压表测出待测电阻氐两端的电压为伍;
③因串联电路中总电压等于各分电压之和,
所以,心两端的电压:
Uo=U-Ux=U-Ui,
因串联电路中各处的电流相等,
cr|X|unuvnnu-u,u,
R0RxR0Rx
解得:&者
故答案为:(1)见上图;
(2)0.3;4;
(3)②闭合开关S、断开Si;③寓2
U-Ui
3.为测量待测电阻&阻值,小敬设计了如图所示的电路,凡的阻值已知且电源
电压不变,她(填"能"或"不能")测出&的阻值,因
为,
【解析】当开关接1时,若电压表正负接线柱接法正确,此时可以测出右两
端电压,但接下来把开关接到2时,电压表的正负接线柱此时就变得相反了,
测不出R)的电压,也就无法利用串联电路的电压分配规律求出Rx的阻值了。
故答案为:不能,其中一次电压表的接线柱接反了。
4.用如图所示的电路来测量未知电阻&的阻值,&阻值已知。
(1)将实验过程补充完整:
a.对照电路图连接好电路,并将滑动变阻器的滑片滑至阻值最大处;
b.闭合开关,o
c.断开开关,整理器材。
(2)用测量所得的物理量和已知量符号表示出待测电阻&
(3)写出本实验中滑动变阻器的作
用:。
【解析】(1)连接好电路,闭合开关,调节滑动变阻器的滑片,测出定值电
阻和被测电阻两端的电压”,Uxo
(2)串联电路电流相等,所以:%=生_。
RoRx
所以心(=睁。
U0
(3)闭合开关前,滑片处于最大阻值处,电路电阻最大,电流最小,对电路
起保护作用。
定值电阻的阻值不变,不同电压下,阻值不变,为了减小误差,需要移动滑
片,多次测量求平均值。
故答案为:(1)调节滑动变阻器,读出电压表VI、V2的示数分别为Uo、Ux-,
⑵将
uo
(3)保护电路;调节两电阻两端的电压,实现多次测量。
类型二利用电压表和滑动变阻器测量未知电阻Rx
5.如图所示,电源电压保持不变,滑动变阻器上均标有"2A20。"字样,通
过哪几个电路图可测出&的阻值()
A.甲、丙B.乙、丙C.甲、乙D,甲、乙、丙
【解析】(1)由甲电路图可知,&和滑动变阻器串联,当滑片移到最左端时,
电路为区的基本电路,用电流表测出电路中的电流/1,根据欧姆定律求出电
源的电压。=/1%;当滑片移到最右端时,Rx和滑动变阻器串联,此时滑动变
阻器的电阻为R=20。,由电阻的串联可知电路的总电阻R总=&+20C,用
电压表测出此时电流中的电流上,电源的电压为U=/2(&+20Q);因电源的
2QT
电压不变,所以hRx=h(&+20Q),即&=...-o
Tl-I2
(2)由乙图可知,区和滑动变阻器并联在电源两端,电压表测区两端的电压,
电流表测滑动变阻器支路的电流;滑动变阻器的滑片移动时,无法测出通过
尺的电流,所以此电路不能测反的阻值。
(3)由丙图可知,电路为尺的基本电路,当滑片移到最左侧时,电压表测
Rx两端的电压,电流表测电路中电流,根据欧姆定律,即可求出&的阻值。
故选:A。
类型三利用电流表和已知电阻岛测量未知电阻Kx
6.若凡是已知阻值的定值电阻,滑动变阻器铭牌磨损,导致阻值未知,则利用
下列电路图不能够准确测出未知电阻反阻值的是()
【解析】A.电压表可以直接测量尺的电压,电流表可以直接测量&的电流,
根据%=*,求出电阻。不符合题意。
B.电压表V1可以直接测量凡的电压,凡是定值电阻,根据/o=也求出电流,
电压表V2可以直接测量反的电压,根据串联电路电流处处相等得/x=/o,根
据%=生,求出电阻。不符合题意。
C.电流表Al可以直接测量Ro的电流,7?0是定值电阻,根据Uo=求出电压,
电流表A2可以直接测量区的电流,根据并联电路各支路电压相等得Ux=UOl
根据%=},求出电阻。不符合题意。
D.电流表只能直接测量区的电流,电压不能直接和间接测量,无法计算电阻。
符合题意。
故选:D。
7.做完"伏安法测电阻"实验后,老师向同学们提出一个问题:"如果实验中发
现电压表已经损坏,那么能否借助一个稳压的电源,一个已知阻值的电阻,
加上桌面上原有仪器,测出一个未知阻值R的电阻呢?要求是:1.可以增加
导线和开关;2.电路连接好后不能改变元件的位置。"同学们积极思考,热烈
讨论,提出了以下方案,请你分析一下,其中可行的是()
B.
D.
【解析】A.电源电压不变,与火并联的开关闭合时,测出电路电流,由欧姆
定律求出电源电压,然后断开该开关,测出电路电流,由串联电路特点与欧
姆定律求出待测电阻阻值,故A正确;
B.该电路图不能测出流过电阻的电流,不能测出电阻的阻值,故B错误;
C.只闭合干路开关,可以测出流过电阻&的电流/o,•••/=且,.•.电源电压U
R
=IORO;
再闭合支路开关,可以测出两电阻并联电流/,则流过电阻R的电流&=/-瓜
•••电阻阻值氏=%=2-=气同,该电路能测出电阻R阻值,故C
R/IRKO
正确;
D.由图示电路不能求出通过电阻区的电流,不能求出电阻H的阻值,故D错
误;
故选:AC。
8.用如图所示的电路来测量未知电阻Rx的阻值,凡阻值已知。
(1)请将实验过程补充完整:
a.对照电路图连接好电路,安培表量程选择正确;
b.先将导线C端接到+3接线柱上,闭合开关S,记下电流表示数为几
C.然后o
d.断开开关,完成实验。
(2)用测量所得的物理量和已知量符号表示出待测电阻Rx=
【解析】
a.对照电路图连接好电路,安培表量程选择正确;
b.先将导线C端接到+3接线柱上,闭合开关S,记下电流表示数为几
c.然后断开开关,将导线C端接到接线柱上,闭合开关S,记下电流
表示数为人
在b中,电流表测量通过心的电流;由欧姆定律,电源电压:
U=hROl----------------①
在c中,电流表测量并联电路的总电流,根据并联电路各支路互不影响,由并
联电路电流的规律,故通过待测电阻的电流:
Ix=h-h-----②。
根据①②,由欧姆定律/=u,待测电阻:
lx12-11
故答案为:
(1)b.断开开关,将导线C端接到接线柱上,闭合开关S,记下电流
表示数为/2;
⑵冲
L211
9.小明同学在"伏安法测电阻"的实验中:
甲
(1)在连接电路时,开关S应处于断开的状态,滑动变阻器的滑片P应放在
电阻最的位置。
(2)小明同学连接了如图甲的电路,闭合开关,电流表示数,电压表
示数。(两空均选填"有"或"无")
(3)他仔细检查电路,发现有一根导线连接错误,请你在答图甲中错误的导
线上画"x",并用笔画线代替导线画出正确的一根连接导线。
(4)正确连接电路后,闭合开关,调节滑动变阻器滑片P,当电压表的示数
为2V时,观察到电流表示数如图乙所示,他记下数据并算出电阻R的阻值
为。。
(5)同组的小芳同学又设计了一种方案,也测出了尺的阻值。电路如图丙所
示,心为阻值已知的定值电阻,电源电压未知且恒定不变。测量步骤如下:
①当开关S、Si闭合,S2断开时,电流表示数为8
②当开关S、S2闭合,Si断开时,电流表示数为/2;
③待测电阻Rx=___________(用已知和测出的物理量符号表示)
1-4=3~~T7-&-}
【解析】(1)为防止发生短路现象烧坏电源,连接电路时,开关应处于断开
状态,闭合开关前,应使滑动变阻器的阻值处于最大状态;
(2)实验时闭合开关,电压表串联在电路中,相当于电路断路,电压表测电
源电压,电压表有示数,电流表无示数;
(3)由图可知,电流表与电压表串联了,导致电流表没有示数,应将定值电
阻右端接线柱与滑动变阻器左端接线柱之间的导线去掉,将此导线改接在电
压表中间接线柱上,如图。
(4)在探究"电流与电阻的关系"实验中,移动滑动变阻器滑片P,使定值
电阻R两端电压为2V,电流表示数如图乙所示,图中电流表选用小量程,分
度值为0.02A,示数为0.2A,
由欧姆定律/=且可得,7?=U=_2V_=10Q;
RI0.2A
(5)①当开关S、Si闭合,S2断开时,电流表示数为/1;
②当开关S、S2闭合,Si断开时,电流表示数为A;
③在①中,两电阻并联,电流表测心的电流,
由欧姆定律,电源电压为:U=hRo,
在②中,电路连接关系没有改变,电流表测干路电流,
因通过待测电阻的电流不变,由并联电路电流的规律,通过待测电阻的电流
为:
7x=72-/1,
由欧姆定律,待测电阻阻值的表达式为:
故答案为:(1)大;(2)无;有;(3)见上图;(4)10;(5)[单。
1
类型四利用电流表和滑动变阻器测量未知电阻Kx
10.以下方法中电源电压均保持不变,心为已知阻值的定值电阻,滑动变阻器的
最大阻值也是那么能够测出未知电阻反的阻值的方法是()
Si
如图,先只闭合开关S1,测出反两端电压“,在闭合开
关S2测出电源电压。,则电阻&=uR。
X
u-ux
S1
「I-------
B.如图,先闭合开关5,再将开关S2分别接a和b,测出电
流/a、/b,则电阻&=TRO
,a
c.Rp如图,先将滑片移到最右端后闭合开关,此时&=凡,测
出电流/e;再将滑片移到最左端时&=0,测出电流/X,则电阻&=IR。
X
Ix-Ie
如图,先断开所有开关调节滑动变阻器阻值为最大值,在
闭合开关S1,断开开关S2,调节滑动变阻器到适当位置,测出尺两端电压〃
=5;然后保持滑动变阻器滑片位置不动,断开开关5、闭合开关S2,调节电
阻箱的阻值为Ri,使电压表的示数为5。则Rx=Ri
【解析】A.如图,先只闭合开关Si,测出&两端电压〃,再闭合开关S2测
出电源电压U,两电阻串联,电流相等,即%="%,则电阻&=3LR
RXR0U-UX
故A正确;
B.如图,先闭合开关S1,再将开关S2分别接a和b,测出电流Ta、/b,则/a为
通过支路R)的电流,/b为干路电流,由并联电路电压相等/a&=(/b-/a)Rx
得:^?x=—Rn,故B正确;
Ib-】a
c.由电路图可知,先把滑片移到最右端,滑动变阻器阻值全部接入电路,出
=Ro,滑动变阻器与待测电阻串联,测出电路电流/e,•••电源电压。
R
=/e(Ro+Rx)①
把滑动变阻器滑片移到最左端此,时Hp=O,即只有&接入电路,由电流表
测出电路电流7x,・•.电源电压。=/xRx,②,由①②可以求出Rx,
R
Rx=-^—Rn,故C错误;
D.如图,先断开所有开关调节滑动变阻器阻值为最大值,再闭合开关Si,断
开开关S2,调节滑动变阻器到适当位置,测出当两端电压以=5;然后保持
滑动变阻器滑片位置不动,断开开关Si、闭合开关S2,调节电阻箱的阻值为
Ri,使电压表的示数为5。则Rx=R\,故D正确;
故选:ABD0
11.如图所示,甲是用"伏安法”测量未知电阻反的实物电路图。
(1)请你用笔画线代替导线,把图甲的实物电路连接完整(要求导线不交叉、
闭合开关后,变阻器滑片向左滑动时电流表的示数变大);
(2)实验操作时,若反出现断路,无论怎样移动滑片P,电流表指针,
电压表指针(选填"明显偏转"或"几乎不动");
(3)排除故障后,闭合开关,当滑片移动到某位置时,电压表示数为2.4V,
电流表示数如图乙所示,其读数为A,则未知电阻丛=Qo
(4)若实验中电压表损坏,利用其它的原有器材也能测出未知电阻反的阻值,
实验电路如果丙所示(滑动变阻器最大阻值为R),电源电压未知且不变),请
将下列相关实验步骤补充完整:
①闭合开关S,将滑动变阻器的滑片P移动a端,记录电流表示数为小
②闭合开关S,将动变阻器的滑片P移动到,记录电流表示数/2;
③写出待测电阻的表达式,&=o(用已知量和测量量符号表示)
【解析】(1)滑动变阻器应和电流表串联,接线柱应该"一上一下"接入电
路,如下图:
(2)为了保护电路,连接电路时,开关要断开;
闭合开关后,尺断路,电流表几乎无示数,电压表指针明显偏转;
⑶如图乙所示,电流表的量程为0~0.6A,分度值为0.02A,读数为0.24A;
由/=U得未知电阻的阻值:Rx="==10Q;
RI0.24A
(4)②根据题意可知,应将滑片移到b端,记录电流表示数12。
反表达式的推导:
步骤②,闭合开关S,将滑动变阻器的滑片P移到b端,尺被短路,只有几
工作,电流表示数为A;
所以电源电压:U=I2R0,
步骤①,闭合开关S,将滑动变阻器的滑片P移到a端,两电阻并联,总电流
为/i;
两次实验中,&两端电压均等于电源电压,&阻值不变,所以通过心的电流
均为/2,
根据并联电路的电流特点可得,通过待测电阻的电流人=/「/2,
并联电路电压相等,则待测电阻两端的电压:Ux=U=hRo,
所以待测电阻&=%=—
故答案为:(1)如上所示;(2)几乎不动;明显偏转;(3)0.24.10;(4)
12.在利用"伏安法”测量未知电阻反实验中:
(1)请用笔画线代替导线,将图甲中的实物电路连接完整,使滑片右移时电
流表示数变大。
(2)闭合开关,发现电流表几乎无示数,电压表指针明显偏转,则出现的故
障可能是反。
(3)排除故障后,闭合开关,当滑片移动到某位置时,电压表示数为2.4V,
电流表示数如图乙所示,其读数为是一A,则未知电阻反=Qo
(4)若实验中电压表损坏,利用其它的原有器材也能测出未知电阻Rx的阻值。
实验电路如图丙所示(滑动变阻器最大阻值为R),电源电压未知且不变),请
将下列相关实验步骤补充完整:
①闭合开关S,将滑动变阻器的滑片P移到a端,记录电流表示数为L;
②闭合开关S,将滑动变阻器的滑片P移到b端,记录电流表示数为12;
③写出待测电阻的表达式,Rx=(用测量的物理量和已知量的符号
【解析】(1)滑动变阻器要按"一上一下"方式串联接入电路,要使滑片右
移时电流表示数变大,即电阻变小,故变阻器右下接线柱连入电路中,如下
图所示:
(2)闭合开关,发现电流表几乎无示数,说明电路断路,电压表指针明显偏
转,说明与电压表并联部分电路断路,即反断路。
(3)由图乙可知,电流表的量程为0~0.6A,分度值为0.02A,读数为0.24A;
由/=U得,未知电阻的阻值:RX=U=2^_=10C。
RI0.24A
(4)反表达式的推导:
步骤①,闭合开关S,将滑动变阻器的滑片P移到a端,两电阻并联,总电流
为L;
步骤②,闭合开关S,将滑动变阻器的滑片P移到b端,反被短路,只有几
工作,电流表示数为团
由欧姆定律得,电源电压:U=hRo,
两次实验中,R)两端电压均等于电源电压,心阻值不变,所以通过心的电流
均为/2,
根据并联电路的电流特点可得,通过待测电阻的电流:人=/「/2,
并联电路电压相等,则待测电阻两端的电压:Ux=U=hRo,
所以待测电阻:&=%=笆工。
I"I1-I9
故答案为:(1)如上图所示;(2)断路;(3)0.24;10;(4)
13.在测电阻Rx的实验中,若电压表损坏,利用其他的原有器材也能测出未知
电阻Rx的阻值,实验电路如图所示(滑动变阻器最大阻值已知为电源电
压未知且不变),请将下列相关实验步骤补充完整。
(1)闭合开关S,将滑动变阻器的滑片P移到a端,记录电流表示数小
(2)闭合开关S,,记录电流表示数A;
(3)写出待测电阻的表达式:Rx=(用已知量和测量量符号
表示)。
(4)为了保护电路,闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片调到最端(选
【解析】(1)闭合开关S,将滑动变阻器的滑片P移到a端,记录电流表示数
/1;
(2)闭合开关S,应将滑片移到b端,记录电流表示数上
(3)以表达式的推导:
步骤②,闭合开关S,将滑动变阻器的滑片P移到b端,&被短路,只有心
工作,电流表示数为团
所以电源电压:U=hRo,
步骤①,闭合开关S,将滑动变阻器的滑片P移到a端,两电阻并联,总电流
为/i;
两次实验中,凡两端电压均等于电源电压,&阻值不变,所以通过心的电流
均为/2,
根据并联电路的电流特点可得,通过待测电阻的电流人=/「/2,
并联电路电压相等,则待测电阻两端的电压:Ux=U=bR。,
所以待测电阻:
Rx=—=———Ro。
(4)根据并联电阻小于其中任一个电阻,串联电路的电阻大于其中任一电阻,
故为了保护电路,闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片调到最右端。
故答案为:(2)将滑片P移到b端(3)上一Ro;(4)右。
14.实验小组要得到&的值,但是手边只有两个开关,一个未知电压的电源、
一个阻值为10欧的定值电阻凡和一只电流表及导线若干,他们设计了如图1
所示电路。
(1)根据电路图进行连接时,开关5应处于一状态。
(2)当&闭合、S2断开时,电流表示数为0.2A。
(3)当开关Si、S2都闭合时,电流表指针超过了0.6A的量程,改接大量程
后,电流表指针恰与第(2)步骤读数时指针所指的位置相同,则此时电流表
示数为Ao
(4)若电源电压不变,根据上述数据计算出Rx=
(5)张国提出将电路中凡换成一个0~10Q的变阻器,电路设计为如图2所
示的情况时,也可以测出&的值,此时若Si、S2都闭合,变阻器滑片置于b
端时,会发生的结果。
【解析】
(1)为了保护电路,在连接电路时开关)应处于断开状态;
(2)当5闭合、S2断开时,电流表示数为0.2A。此时两电阻串联,
根据
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