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文档简介
专题01伏安法测电阻实验
1.(2025•上海浦东新•一模)小华做“用电流表、电压表测电阻”实验,现有电源(电压为2V、4V、6V中的
一个,且保持不变)、待测电阻&、滑动变阻器(标有“10。2A”字样)、电流表、电压表、开关及导线
若干。他正确串联器材,并将电压表并联在电路中、小华在读取并记录数据时,有一个电表始终未按所
选量程读数,而是在另一量程下读数。当变阻器的滑片在一端时,他记录的电压表示数为0.6V,当滑片
在某一位置时,他记录的电压表和电流表示数为L0V和0.48A,当滑片在另一端时,他记录的电流表示
数为0.58A。实验过程中,电压表、电流表的量程均未发生改变,其表盘如图所示。
0.20.4
(1)该实验的实验原理是o
(2)求出待测电阻4的阻值。(计算结果精确到0.1。,需写出解答过程)
【答案】(1)氏=宁
⑵10.4。
【详解】(1)实验中测量电阻的阻值的原理是欧姆定律/=工的变形公式R=g。
(2)当滑片在某一位置时,他记录的电压表和电流表示数为1.0V和0.48A,当滑片在另一端时,他记
录的电流表示数为0.58A,滑片移到另一端电流变大,可知此时滑动变阻器为零,当变阻器的滑片在一
端时,他记录的电压表示数为0.6V,说明这一端是滑动变阻器最大值端。滑动变阻器阻值在最大值端时
电压表为0.6V,滑动变阻器滑片在某一位置时,电压为1.0V,可知电压表接在待测电阻两端。假设电
流表读数未按照所选量程读数,从电流0.48A可知,这个电流值读取的电流表的小量程,此时电流表接
的量程为0~3A,实际电流/=5xO.48A=2.4A
那么待测电阻尺=}=黛x0.42Q
电源电压0=4+?R滑大=0-6V+缁xlOQ«14.9V>6V
故假设不成立。当电压表的示数未按所选量程度数,由电压0.6V可知,此示数是按小量程读取的,电
压表实际量程为0~15V。当滑片在某一位置时,他记录的电压表和电流表示数为1.0V和0.48A,实际电
压为U'=5xl.0V=5.0V
待测的电阻实际阻值为2%敲。1。4。
电源电压U=,26=0$8AX10.4QR6V
故符合题意。
2.(2025•上海杨浦・一模)小红和小华做“用电流表、电压表测电阻”实验。现有待测导体两个(分别是电阻
R和小灯泡L),其余的器材相同且完好,其中滑动变阻器上均标有“1A”字样。他们分别选择一个待测导
体,与电源、电流表、开关正确串联,其中一人将电压表并联在待测导体两端,另一人将电压表并联在
滑动变阻器两端。小红和小华均规范操作,并将刚闭合开关时的电压表示数记录实验序号1中。实验过
程中,两位同学观察到电流表示数的最小值均为0.2安,电流表示数的最大值分别为0.58安、0.3安。
他们讨论后分别计算出了定值电阻R的平均值与小灯泡L电阻的平均值,表1、表2中记录了两人的实
验部分数据。
表1小红实验数据
实验序号电压(伏)电流(安)
14.0
22.80.3
30
表2小华实验数据
实验序号电压(伏)电流(安)
12.0
23.50.24
3
根据上述信息
⑴将电压表并联在滑动变阻器(选填“小红”或“小华”),理由是:
(2)求小红和小华实验所用电源的电压U.(写出主要的推理和分析过程)
(3)求定值电阻R的平均值。(精确到0.1欧姆)
(4)将小灯泡L电阻的平均值作为小灯泡的电阻,你认为这样做合理吗?为什么?
【答案】(1)小红电流增大时,电压变小
(2)6V
(3)10.3。
(4)不合理,因为小灯泡的电阻随温度的升高而增大
【详解】(1)[1]⑵由表1中,实验序号1的电流为0.2A,实验序号2的为O.3A,可见,电流增大时,
待测电阻两端电压变大,而表格中的电压表示数变小,故可以判断小红把电压表接在了滑动变阻器两端。
(2)由第(1)小问可知,小红把电压表接在了滑动变阻器两端了,小华把电压表接在了待测电阻两端,
从两人均操作规范,闭合开关时,滑动变阻器都在最大值处,此时电路中的电流最小,为0.2A,从两人
第一次实验电压数据可知,电源电压为
U=4.OV+2.0V=6V
(3)从表格2实验序号1是滑动变阻器接入最大值时对应的数据,电流/,=O.2A,所以此时待测电阻
为
从表格2实验序号2的数据,计算待测电阻的阻值为
U_3.5V
22«14.6Q
-0.24A
故小华待测电阻是小灯泡,小红待测电阻定值电阻。因为两位同学电流表的示数的最大值分别是O.58A、
O.3A,假设滑动变阻器接入电阻为零时,灯泡的最大电流位O.58A,则此时小灯泡的电阻
U6V
。<尺
履二一O.58A«10.322Q14.6Q
这与小灯泡的电阻随温度的升高而增大相矛盾,故假设不成立,所以小红实验3的电流"=O.58A。小
红的实验1,待测电阻为
6V-4V
=10。
110.2A
小红的实验2,待测电阻为
_U-Un_6V-2.8V
~p10.70
/12-0.3A
小红的实验3,待测电阻为
6V
R,=Yp10.30
0.58A
待测电阻的阻值为
10Q+10.7Q+10.3Q
elO.3。
(4)因为小灯泡的电阻随温度的变化而变化,故测小灯泡的电阻,求平均值作为小灯泡的电阻,不合
理,没有实际意义。
3.(2025・上海宝山•一模)在“测量小灯泡额定电功率”的实验中,小灯泡标有“2.2V”字样,实验电路图如
图(a)所示:
(a)(b)
(1)该实验的原理是(用公式表示);
⑵图(a)电路中A2和CO间分别接入(选填"A”或"B”);
A.电流表和电压表
B.电压表和电流表
(3)正确连接电路后,闭合开关,发现小灯泡不亮,但电流表有示数。接下来应进行的操作是;
A.更换小灯泡
B.检查电路是否断路
C.移动滑动变阻器滑片,观察小灯泡是否发光
(4)实验中滑动变阻器滑片移到某个位置时,电压表示数如图(b)所示。若要测量小灯泡的额定功率,
应将滑动变阻器的滑片向(填%”或?”)端移动;
(5)下表为某同学的实验记录分析表:
实验次电压表示数U电流表示数/
功率尸(W)额定功率尸额(W)
数(V)(A)
11.50.220.33
22.20.300.667^=1(0.33+0.66+1.02)=0.67
33.00.341.02
你认为该同学处理数据过程是否合理?若合理,请说明这样处理的目的;若不合理,请给出处理过程并
说明理由。
【答案】⑴尸=见
(2)B
(3)C
(4)a
(5)不合理,灯泡在不同电压下的实际功率不同,求平均值没有物理意义
【详解】(1)在“测量小灯泡额定电功率”的实验中,用电压表测灯泡两端电压,用电流表测通过灯泡的
电流,根据P=U/求出灯泡额定功率,故该实验的原理是P=U/。
(2)电压表测灯泡两端电压,故电压表并联在灯泡两端;电流表测通过灯泡的电流,故电流表串联在
电路中,因此图(a)电路中4B和CO间分别接入电压表和电流表,综上分析知,故B符合题意,A不
符合题意。
故选B。
(3)正确连接电路后,闭合开关,发现电流表有示数,说明电路是通路,小灯泡不亮,说明小灯泡可
能实际功率太小,接下来应进行的操作是移动滑动变阻器滑片,观察小灯泡是否发光,综上分析知,故
C符合题意,AB不符合题意。
故选C。
(4)小灯泡额定电压为2.2V,小于3V,故电压表选0~3V的小量程;实验中滑动变阻器滑片移到某个
位置时,电压表示数如图(b)所示,电压表分度值0.1V,其示数为1.8V,小于灯泡额定电压2.2V,若
要测量小灯泡的额定功率,应增大灯泡两端电压,根据串联电路电压规律,应减小滑动变阻器两端电压,
根据分压原理,应减小滑动变阻器接入电路的阻值,故应将滑动变阻器的滑片向。端移动。
(5)由于灯泡在不同电压下的实际功率不同,所以不能通过求平均值的方法来求功率,该同学数据处
理过程是不合理的,求平均值没有物理意义。
4.(2025・上海嘉定•一模)小嘉在物理课上做“用电流表、电压表测电阻”实验,实验桌上有标有“20。2A”和
“5。1A”的2个滑动变阻器可选。小嘉选取了一个滑动变阻器与待测电阻开关、电流表、电源(电
压不变)正确串联,再将电压表并联在电路中。闭合开关,观察到两电表的示数分别为3.0伏和0.24安。
移动滑片过程中,观察到两电表的指针偏转方向相反,移至某位置时,电压表示数突然增大为6.0V,电
流表示数突然减小为0A。小嘉思考后,更换了另一个变阻器进行实验。闭合开关,滑片从变阻器一端
移到另一端的过程中,观察到电压表示数的最大值如图所示。
(1)实验中所用电源的电压为伏。
(2)更换变阻器前,电压表并联在______(选填“电源”“待测电阻口'或“滑动变阻器”)两端。
(3)分析计算当电压表为图所示的示数时待测电阻尺的电阻值______。(精确到0.1欧)
【答案】(1)6.0
(2)滑动变阻器
(3)12.6Q
【详解】(1)由题意可知,滑动变阻器与待测电阻&串联,移动滑片到某位置时,电压表示数突然增大
为6.0V,电流表示数突然减小为0A。故电路发生断路,电压表有示数,则与电压表并联的元件断路,
电压表与另一完好的元件串联在电源两端,此时电压表的示数等于电源电压,故电源电压为6.0V。
(2)由题可知,移动滑片,两电表的指针偏转方向相反,即一个电表示数变大,另一个电表示数变小,
若电流表示数变大,待测电阻阻值不变,其两端电压变大,根据串联电路电压的特点可知,滑动变阻器
两端电压变小,所以电压表测的不是待测电阻两端电压,电压表应并联在滑动变阻器两端,测滑动变阻
器两端电压才符合题意。
(3)由图可知,电压表的示数为1.7V,此时滑动变阻器接入的阻值最大。更换电阻前,观察到两电表
的示数分别为3.0伏和0.24安,则当时滑动变阻器接入的阻值为
故接的是“2002A”的滑动变阻器,更换的变阻器规格为“5。1A”,滑动变阻器的最大阻值为5。,此时电
路的电流为
1.7V
大=0.34A
5。
此时待测电阻两端电压为
UFU-UVSN=A3V
待测电阻的阻值为
U.4.3V
=12.6Q
5.(2025・上海崇明•一模)在“用电流表、电压表测电阻”的实验中,所用的电路图如图(a)所示,已知电源
(c)
⑴实验时在闭合开关S前,变阻器的滑片尸应调至_______(选填"A”“中间”或“2”)端;
(2)闭合开关S,移动变阻器滑片,当电压表示数为2.5伏时,电流表示数如图(b)所示,则待测电阻的
阻值为欧。接着继续改变滑片位置,测量电压和电流值,实验中测量多组电压和电流值的目的
是(选填"A.验证实验结果是否正确”“B.寻找普遍规律”“C.减小测量误差”);
(3)完成测电阻后,小明同学思考这样一个问题,假如没有电流表,应该也能测出待测电阻的阻值。于是
他就设计出如图(c)所示电路,请你帮助他将实验步骤补充完整。
①首先前,将滑动变阻器的滑片移至_______;
②然后闭合开关S,读出此时电压表的读数为U、;
③待测电阻阻值的表达式是段=(用已知量和所测物理量的符号来表示)。
【答案】(1)8
⑵5C
(3)闭合开关S阻值最大处华,
【详解】(1)实验时,为了保护电路,在闭合开关S前,应该将变阻器的滑片移到阻值最大处,即2端。
(2)[1]由图(b)可知,电流表的量程是0~0.6A,分度值是0.02A,电流表的示数是0.5A,由图(a)
可知,电压表测待测电阻R两端的电压,电流表测电路中的电流,电压表示数为2.5伏,则待测电阻的
阻值
⑵用电流表、电压表测电阻时,改变变阻器的阻值多次实验,是为了求平均值,减小误差,故C符合题
意,AB不符合题意。
故选C„
(3)口][2][3]由图(c)可知,定值电阻尺与变阻器串联,电压表测量定值电阻心两端的电压,将滑片
置于阻值最大处,闭合开关,读出此时电压表示数根据串联电路的电压特点可知,滑动变阻器两
端的电压
U^U-UX
电路中电流
°滑=u-U*
R。一%
由欧姆定律可知,未知电阻阻值的表达式
U*
UUx
u-ux
扁
6.(2025・上海静安•一模)小华做“用电流表、电压表测电阻”实验,电源由几节干电池组成(即电源电压为
1.5V的整数倍且保持不变),滑动变阻器标有“20Q2A”的字样,电压表只有0~3V挡完好,其余器材均
完好。他连接电路,先将变阻器滑片移至连入阻值最大的一端,闭合开关,观察并记录两电表的示数,
然后移动变阻器的滑片,当滑片移至某一位置时,两电表示数分别为2.5V、0.24A。他在实验过程中
发现电流表的示数在0.20-0.28A间变化,电压表的示数在2.0-3.0V间变化。
(1)“用电流表、电压表测电阻”的实验原理是;
(2)计算说明电压表并联的位置,并求出实验所用电源的电压U;(需写出解答过程)
(3)当两电表示数分别为2.5V、0.24A时,待测电阻放的阻值为。(精确到0.1Q)。
【答案】⑴
R"
I
(2)电压表并联在待测电阻两端;电源电压为6V
(3)10.4
【详解】⑴“用电流表、电压表测电阻唧伏安法测电阻的原理为尺=?。
(2)电流表的示数在0.20~0.28A间变化,电压表的示数在2.0~3.0V间变化;若电压表测量滑动变阻器
两端电压,则当电压表示数为3V时,滑片在最大值处,即阻值为20。,此时电流为
,53Vn...
Zp=-=------=0.15A
PRp20Q
这与电流表的示数变化范围不符,所以电压表与待测电阻并联。当电压为2.0V,电流为0.2A时,滑动
变阻器的滑片置于阻值最大的一端,此时阻值为20。,其两端电压为
U#=/7?mar=0.2Ax20Q=4V
由串联电路中电压的规律知,电源电压为
U=U»+[/潦=2V+4V=6V
该电压值等于1.5V的整数倍,符合题意,故电源电压为6V。
(3)当两电表示数分别为2.5V、0.24A时,待测电阻网的阻值为
7.(2025・上海奉贤•一模)小华同学做“用电压表、电流表测电阻”实验,实验器材有:若干节新干电池(电
压为1.5伏整数倍)、电压表、电流表、待测电阻、开关、滑动变阻器(标有“20欧1安”字样)及导
线若干。小华正确串联实验器材,并将滑片放置于变阻器的一端,然后将电压表并联在电路中。闭合开
关后,电流表示数为0.12A,移动变阻器的滑片,观察到电压表的示数逐渐变小,直至为零。他分析
数据发现电路连接存在问题,于是重新正确连接电路,操作步骤正确,当他将变阻器的滑片移动到中点
附近时,电压表示数如图所示。
510
。屋硼""飒纺
0V
50注
(1)该实验原理是;
(2)小华第一次连接电路时,将电压表并联在____的两端(选填“待测电阻”、“滑动变阻器”或“电源”);
(3)通过计算说明小华所用电源的电压____o
【答案】⑴R=.
(2)滑动变阻器
(3)4.5V
【详解】(1)根据R=亍,可利用电压表、电流表测电阻。
(2)定值电阻和滑动变阻器串联,移动变阻器的滑片,观察到电压表的示数逐渐变小,直至为零。根
据串联分压原理可知,定值电阻的电压不可能为零,所以电压表是并联在滑动变阻器的两端。
(3)依题意可知,滑动变阻器接入最大阻值20。时,电流表示数为0.12A,则变阻器电压为
U滑=/尺滑大=0.12Ax200=2.4V
根据串联电压规律可知,电源电压U>2.4V。
正确连接电路,即电压表与未知电阻并联时,将变阻器的滑片移动到中点附近,电压表示数如图所示,
选用小量程,分度值为0.1V,示数为2.8V,即未知电阻电压U,=2.8V。根据串联分压原理,变阻器阻
值变小,分压变少,则变阻器电压。滑<2.4V,所以电源电压为
。=U滑+<2.4V+2.8V=5.2V
综上,电源电压满足2.4V<U<5.2V,因为电源电压为1.5伏整数倍,所以电源电压U为3V或4.5V。
当电源电压。=3V时,U,=2.8V,则变阻器电压约为
%=3V-2.8V=0.2V
则电路中电流约为
^^=0.02A
-x20Q
2
变阻器阻值变小,电路中电流应变大,即大于0.12A,所以电源电压UW3V,所以小华所用电源的电压
为4.5V。
8.(2025•上海虹口•一模)小虹和小唐做“用电流表、电压表测电阻”实验,现有两个滑动变阻器(分别标有
“5Q3A”“20O2A”字样),其余实验器材均相同。他们分别选择其中一个变阻器与电源(电压未知且保持
不变)、待测电阻、电流表、开关串联。小虹将电压表并联在待测电阻两端,移动变阻器滑片P至最大
阻值处,闭合开关后,观察到电压表的示数如图所示。小唐将电压表并联在电路中,将测得的三组数据
记录在下表中、他们交流数据后,共同得出了实验结果。
广'O
实验序号电压U(伏)电流/(安)
13.00.16
22.50.20
31.50.30
(1)通过计算判断小唐实验时使用滑动变阻器的规格。
(2)计算电源电压Uo
⑶计算待测电阻心的阻值(精确到01欧)。
【答案】(l)“20Q2A”
(2)4.5V
(3)9.85。
【详解】(1)从小唐的实验数据,电压减小电流增大,可知电压表接在了滑动变阻器两端,由实验数据
U超i3V
1,滑动变阻器接入的电阻尺滑1=-^=八771=18.75。>5。
U.loA
由此可知小唐选用的滑动变阻器的规格是20。,2Ao
(2)由(1)知小唐选用的滑动变阻器的规则给20。,2A,故小虹所选用的滑动变阻器为5。,3A,由
小唐的实验数据3可知,当滑动变阻器两端电压为1.5V,通过的电流为0.3A,接入的电阻为
由题意知,小虹将电压表并联在待测电阻两端,移动变阻器滑片P至最大阻值处,由此可知小虹的实验
中滑动变阻器两端的电压为L5V,由图可知电压表的示数为3V,由串联电路的电压规律可知,电源电
压t7=3V+1,5V=4.5V
U3V
(3)小虹实验中待测电阻管=万甚£=10。
小虹实验1,待测电阻Ml=0、=Ml”x9.4Q
人0.16A
小虹实验2,待测电阻滑2=4哈了=10Q
小虹实验3,待测电阻&3=滑3==10Q
10Q+9.4。+10Q+10Q八cue
所以待测电阻的阻值&二-----------------=9.8512
4
11.(2025•上海金山•一模)小红和小华做“用电流表、电压表测电阻”实验,他们所用滑动变阻器有A、
B两个,A标有“5欧3安”字样、B标有“20欧2安”字样,其它实验器材齐全且相同(电源电压为
2伏的整数倍且保持不变)。他们各自选取一个变阻器进行实验,小红正确连接电路,操作规范,闭合开
关,观察到电压表示数如图所示。小华将器材正确串联之后,将电压表并联在电路中,闭合开关移动滑
动变阻器滑片,发现两个电表的示数一个变大一个变小,当滑片移至某一位置时,测量得到一组实验数
据记录在表序号1中。
表小华的实验数据
序号电压表示数(伏)电流表示数(安)
13.00.20
2
3
(1)画出小红实验的电路图。
(2)小华实验中电压表并联在滑动变阻器(选填“待测电阻”或“滑动变阻器”)两端。
(3)通过推理计算说明实验时所用的电源电压U和实验序号1中待测电阻的阻值。(需写出解答过程)
【解答】解:(1)小红正确连接电路,操作规范,故电路图是伏安法测电阻的常规电路,如下所示:
(2)小华应该是把电压表并联在滑动变阻器两端了,这样连接电路,实验过程中,当滑动变阻器阻值
调大时,电压表示数变大,电流表示数变小;反之如果滑动变阻器阻值调小时,电压表示数变小,电
流表示数变变大;
(3)根据表中序号1的数据,滑动变阻器连入电路的阻值为Rl=?=怒^=15。>5。,所以,小华
U.ZUA
使用的滑动变阻器是标有“20欧2安”字样的B,小红使用的是滑动变阻器A;
小红正确连接电路,操作规范,闭合开关时,滑动变阻器阻值最大为RA=5。,小于15欧,所以变阻
器此时的电压小于3伏,电压表示数为Ux=4.5C,电源电压U=Ux+UA<4.5V+3V,即UV7.5V,所
以,4.5V<U<7,5V,又因为电源电压为2伏的整数倍,所以电源电压U=6V;
根据小华的实验数据可得:U=Ux+UB,即6V=0.2AXRx+3V,解之得Rx=15C。
故答案为:(1)电路图见解析;(2)滑动变阻器;(3)电源电压为6V;待测电阻的阻值是15。。
12.(2025•上海闵行•一模)小明做“伏安法测电阻”实验,将电源(电压为1.5伏整数倍且保持不变)、
开关、滑动变阻器(标有“20欧1安”字样)、待测电阻Rx、电流表串联,再将电压表并联在电路中。
连接电路时小明发现滑动变阻器的滑片被卡在图示位置无法移动。小明经过思考,认为可以通过改接滑
动变阻器的接线柱完成实验。他首先连接滑动变阻器A、C接线柱,闭合开关,电压表和电流表示数分
别为3.5伏和0.32安。接着他分别连接A、B接线柱和B、C接线柱。闭合开关后,其中一次电压表示
数为4.5伏,另一次电流表示数为0.24安。
⑴“伏安法测电阻”的实验原理是R=yQ
(2)请在实验数据记录表空白处完成相关数据及栏目的填写。
平均电
实验序号电压(伏)电流(安)电阻(欧)
阻(欧)
10.32
35
20.24
2.7
3
4.5。4
Pc
【解答】解:(1)用伏安法测量电阻的原理R(
(2)连接滑动变阻器A、C接线柱,闭合开关,电压表和电流表的示数分别为3.5V和0.32A,假设电
压表接在了滑动变阻器两端,此时RAC=¥=焉=10.9375Q,滑动变阻器的最大电阻为20Q,故
把滑动变阻器接入B、C接线柱时,电流表示数要大于0.32A,而当把滑动变阻器分别连接A、B接线
柱和B、C接线柱,闭合开关后,其中一次电压表示数为4.5V,另一次电流表示数为0.24A,由此可知
0.24A是滑动变阻器A、B接线柱接入是的情况,那么4.5V是滑动变阻器B、C接线柱接入的情况,
由A、C接线柱接入时电压表的示数为3.5V和B、C接线柱时电压表示数4.5V可知,电压表接待测电
阻两端,故待测电阻的阻值约为10.9375Q,因为滑动变阻器A、B接线柱接入时电流表示数为0.24A,
此时滑动变阻器两端的电压U滑=I2R滑大=0.24AX20Q=4.8V,电源电压U'=1)滑+121«0=
4.8V+0.24AX10.9375Q=7.425V,因为电源电压是1.5V的整数倍,
故电源电压U=7.5V,
7.5V-4.8V=11.25Q,
0.24A
当电压表示数为4.5V时,滑动变阻器接入的电阻R滑1=区滑大一手=20Q-YMF=7.5Q,
‘日人110.32A
U-U7.5V-4.5V
此时电路中的电流bT=二二3=7,5。=0.4A,
衿言=11.25。
I30.4A
待测电阻的阻值RX=1093750+11.25。+11.25。2],15Q
3
故答案为:(1)R=+
(2)序号1,电压3.5;电阻为10.9375;
序号2,电压2.7;电阻11.25;
序号3,电压4.5;电流0.4;
平均电阻,11.15o
13.(2025•上海徐汇•一模)某小组做“用电流表、电压表测电阻”实验,现有待测电阻R1(阻值在5
欧左右)、滑动变阻器R2(标有“50。1A”字样)、电流表(表盘如图1(a)所示)、开关、学生电源(3
伏、6伏、9伏、12伏可选)和导线若干。小明按图1(b)所示电路图连接电路,调整学生电源选择输
出电压为3伏,闭合开关后,他观察到电流表A的示数为0.58A,他由此计算出待测电阻Ri的阻值。
①求小明得出的待测电阻R1的阻值(保留两位小数)。
②小明的实验存在什么问题?应该如何改进(从电路设计、分析数据等方面建议)。
③小徐比较小明实验中得出的R1的阻值和R1的真实阻值,发现二者有差异。经过查阅资料,他得知电
流表内部也有电阻,本次实验结果的差异是受电流表内部电阻的影响导致的。若将电流表等效为由理想
电流表(没有电阻)和内部电阻构成,他猜想二者可能有两种连接方式,分别如图2(a)(b)所示。
,...........(a)
rih
:电流表:,___K理想电流表
R内
号
(b)
理想电流表
图1图2图3
(a)判断理想电流表和内部电阻连接方式,并说明理由。
(b)用滑动变阻器代替待测电阻,按图3所示电路图连接电路,通过调整学生电源的输出电压和滑动变
阻器的阻值,能否求出电流表内部电阻的阻值R内(请做判断并说明理由)。
【解答】解:①待测电阻的阻值R1=卞=急-5.17Q;
②小明的实验电路中只有一个待测电阻,从设计角度从在电路安全隐患,容易因短路造成电流表和电
源的损坏,只能测量一次数据,测量误差较大;
改进方法:可以在电路中串联一个滑动变阻器,待测电阻两端并联电压表,这样即能保护电路,又能
通过移动滑动变阻器的滑片,来改变电压表的示数,测量多组,求电阻平均值的方法来减少测量误差;
③(a)因电流表有电阻对测量的R1的结果与实际值不同,若内部结构图2(b)电流表的电阻被短路,
对测量结果没有影响,故选(a);
(b)因为图1中,电阻R1阻值为5Q左右,考虑电流表的内阻,测得待测电阻R1约为5.17Q,因为
电流表的电阻和电阻R1串联,故电流表的内阻在从.17。左右,图3中对滑动变阻器来说,只能调至
3V3V
最大值50Q,当电源电压为3V时,由于内阻的影响电流的变化量高-G^=2°-0002A,
3UOUTU.X/Sd
12V12V
当电源电压为12V时由于内阻的影响电流的变化量A12=--———〜0.0008A,都远小于电流表
AUSdbUSdTV.X/Sd
的分度值0.02A,故不能测出电流表的内阻,
故答案为:①待测电阻的阻值是5.17Q;②见解答;③(a)(a);若内部结构图2(b)电流表的电阻
被短路,对测量结果没有影响;(b)不能测出电流表内阻,理由见解答。
14.(2025•上海长宁•一模)小华通过实验分别测量两个未知阻值的电阻R1和R2,电源电压保持不变(电
压为2伏的整数倍),滑动变阻器Rp标有“20Q2A”字样,实验所需的其它器材齐全且完好。
(1)小华先测量电阻R1的阻值。他正确连接电路,且实验步骤正确,移动滑片进行了三次实验,将电
压表和电流表的示数记录在如表中o请将表格中①、②的内容填写完整。
序号电压(V)电流(A)电阻(。)电阻平均(。)
140.2020.0
260.3218.8②19.6
380.40①20
(2)接着,小华测量电阻R2的阻值。他仍然正确连接电路,且实验步骤正确,闭合开关后,他发现无
论如何移动滑片电流表的示数始终几乎为0,电压表的示数始终几乎为12伏,经过检查发现电路并没有
发生故障。
①发生上述现象的原因是A。
A.电阻R2的阻值太大
B.电阻R2的阻值太小
②通过公式推理说明你判断的理由。
③为了测出电阻R2的阻值,小华将一个已知阻值的电阻R3与电阻R2串联,实验电路对应的电路图如图
(a)所示。闭合开关后,发现电压表的示数如图(b)所示,则可以判断电阻R2的阻值为—R3。
【解答】解:⑴根据电阻计算公式R*,当U=8V,I=0.40A时,R=20Q,所以①处填20电阻的
平均值等于三次实验结结果的平均2°,°。+1&8。+2。。=i9.6Q;,所以②处填19.6;
3
UU
(2)在串联电路中,电流产二=同通,电源电压U变(为伏整数倍),滑动变阻器RP大阻值为20
U
Q,由于移动滑片时,电流表的示数始终几乎为0,根据尸丁,要使几乎为,则R总需极大,而RP
最大仅20Q,所以只能是R2的阻值太大,导致R总极大,从而使电流几乎为。此时电压表测量的是
电源电压,示数几乎为12V,故选A;③由图(b)可知,电压表量程为0-15V,分度值为0.5V,示
数UR2=4V因为R3与R2串联,电源电压U=12V,所以UR3=U-UR2=12V-4V=8V。根据串联
电路电压之比等于电阻之比UR3:UR2=R3:R2=2:1,所以R2=夫3。
故答案为:(1)20Q;19.6;(2)A;|o
15.(2025•上海黄浦•一模)小明做“用电流表、电压表测电阻”实验,现有两个滑动变阻器(分别标有
“5欧3安”和“10欧2安”)。他选用某一滑动变阻器与电源(电压有6伏和7.5伏两挡可选)、待测
电阻Rx、电流表、开关正确串联。他移动滑片至阻值最大处,将电压表(只有。〜3伏挡完好)并联在
待测电阻两端,闭合开关,观察到的现象如图所示,然后他将电压表并联在滑动变阻器两端,观察到的
现象仍如图所示。为了完成实验,他调整电源电压,移动变阻器滑片,又做了两次实验,实验数据记录
在表中,根据三次实验数据测出了待测电阻的阻值。
电压表示数电流表示数
序号
(伏)(安)
1
22.40.36
320.40
(1)图(a)中电流表的示数为0.38安。
(2)根据题中信息判断调整后的电源电压。(需写出判断过程)
(3)求待测电阻Rx的阻值。(需写出计算过程,精确到0.1欧)
12510
【解答】解:(1)电流表的量程0〜0.6A分度值0.02A,电流表的示数是0.38A;
(2)将滑动变阻器处于最大值,电压表量程0〜3V并联在待测电阻两端,闭合开关,电流表为0.38A,
电压表超过3V,这时把电压表并联在滑动变阻器两端,电压表还是超过3V,由此可知电源电压高于
6V,所以电源电压为7.5V,故调整电源电压为6V;
(3)由题意知,测量数据时,电压表测定时滑动变阻器两端的电阻,
当电源电压为7.5V时,电压表接着滑动变阻器两端时,电流为0.38,两端电压大于3V,滑动变阻器
最大阻值R滑>言^^7.89。,故选用的滑动变阻器的规格是10欧2安,
实验序号1待测电阻Rxo=*-1<滑=篇-10Q-9.74Q
实验序号2:待测电阻两端的电压Ul=U-Ur=6V-2.4V=3.6V,待测电阻Rxi=空==10.0Q;
11U.ooA
实验序号3时,待测电阻两端的电压U2=U-U2,=6V-2V=4V,待测电阻Rx2=普=怒=10QQ,
12U.4U
待测电阻阻值Rx=974O+10Q+1。。-9.9Q;
X3
答:(1)0.38;(2)调整后的电源电压为6V,判断过程见解答;(3)待测电阻的阻值为9.9欧。
16.(2025•上海松江•一模)小红和小华做“用电流表、电压表测电阻”的实验,现有两个滑动变阻器A、
B,A标有“5欧3安”字样、B标有“20欧2安”字样,其它实验器材齐全且相同,两电压表只有0〜
3伏挡完好。他们各自选取一个变阻器进行实验,将电源(电压保持不变)、待测电阻、滑动变阻器、电
流表、开关串联连接。小红将电压表并联在待测电阻两端,并把滑动变阻器滑片移至阻值最大处,闭合
开关,观察到电压表示数如图所示,她发现无法继续实验。小华将电压表并联在电路中,闭合开关后移
动滑动变阻器滑片,测量得到三组实验数据记录在下表中。他们分析了相互的数据后,共同得出了待测
电阻的阻值。
序号电压表示数(伏)电流表示数(安)
12.80.18
22.00.26
31.50.30
①小红实验中所用的滑动变阻器规格是A(选填"A”或"B”)。
②小华实验中电压表并联在滑动变阻器(选填“待测电阻”或“滑动变阻器”)两端。
③求待测电阻Rx的阻值。(需写出解答过程,计算电阻时精确到0.1欧)
【解答】①从小华的实验数据电流表示数变大时,电压表示数变小,可知小华电压表接在了滑动变阻
器两端,实验序号1中,滑动变阻器接入的电阻R潸,=%=15.6Q>5。,
消1U0.18A
故小红实验中所用的滑动变阻器为A
②从小华的实验数据电流表示数变大时,电压表示数变小,可知小华把电压表接在了滑动变阻器两端;
③小华实验3,滑动变阻器接入的电阻R渭[=%=卫=5。,
席3l30
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