2021年中考物理电学满分训练15讲 第9讲 欧姆定律六 伏安法及单表法测电(含解析).docx
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- 2021年中考物理电学满分训练15讲 第9讲 欧姆定律六 伏安法及单表法测电含解析 2021 年中 物理 电学 满分 训练 15 欧姆定律 伏安 单表法测电 解析
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1、第9讲欧姆定律六-伏安法及单表法测电阻教学目标1 掌握伏安法测电阻实验的步骤2 掌握单表法的实验过程及数据处理【经典例题一】1下列电路图中电源电压U保持不变,定值电阻R的阻值已知。在不改变电路的情况下,能测出未知电阻Rx的阻值的电路图是()ABCD【解答】解:A、定值电阻R与未知电阻Rx串联流过它们的电流相等,单刀双掷开关打到1时,测出串联R与Rx的串联电压U1,开关打到2时测出电阻Rx的电压Ux,由串联电路特点求出定值电阻R两端电压,由欧姆定律求出流过Rx的电流,则该电路能测出电阻Rx的阻值;B、不论怎样闭合、断开各开关,都不能同时测出Rx的电压与电流,不能用该电路测出电阻Rx的阻值;C、闭
2、合开关S2,电压表上端为正接线柱,下端为负接线柱;只闭合开关S3,电压表上端为负接线柱,下端为正接线柱,又不能更改电路,所以其中有一次电压表接线柱一定接反,不能读出电压表示数,不能测出待测电阻阻值;D、无论单刀双掷开关打到何处都不能测出Rx的电压与电流,不能用该电路测出Rx的阻值。故选:A。2滑动变阻器R上标有“20,1A”的字样,定值电阻R1阻值已知,电源电压未知。下列四个实验电路中无法测出未知电阻Rx的是()ABCD【解答】解:A、由图将滑动变阻器滑片滑到左端时,接入电路的阻值为零,电压表示数为0,将滑动变阻器接入电路的阻值最大,读出电压表的示数U1,并根据欧姆定律求出电路中的电流I,由于
3、不知道Rx两端的电压,所以不能求出Rx的阻值;BC、由图将滑动变阻器滑片滑到左端时,接入电路的阻值为零,并读出此时电流表的示数I,根据I,可得UIRx;将滑动变阻器滑片滑到右端时,接入电路的阻值为为最大值20,并读出此时电流表的示数I,则UI(20+Rx);电源电压不变,所以IRxI(20+Rx),解得:Rx,故B、C可测出电阻Rx的值;D、由图当S断开时R1断路,电压表与Rx串联入电路,电压表示数等于电源电压,示数为U;当闭合时,R1和Rx串联,电压表测R1两端电压,示数为U,则Rx两端电压为UU,IxI1,所以RxR1故D可测出电阻Rx的值。故选:A。【变式练习】3物理科代表为全班同学设计
4、了如图四个电路图,图中电源电压未知但不变,R0为阻值已知的定值电阻,R1为最大阻值已知的滑动变阻器,通过断开、闭合开关或调节R1接入电路阻值不能测出未知电阻Rx阻值的电路是()ABCD【解答】解:由图知:A、闭合两只开关,待测电阻与定值电阻并联,电流表测量通过定值电阻R0的电流。根据电流表示数和R0阻值,利用UIR可以得到R0两端电压,再根据并联电路电压特点,可以得到待测电阻两端电压,但无论哪只开关闭合,都不能测量通过待测电阻Rx的电流,所以无法得到待测电阻Rx的阻值。故A符合题意;B、闭合两只开关,定值电阻R0被短路,只有待测电阻有电流通过,电压表测量电源电压,示数为U;闭合S1、断开S2,
5、待测电阻与定值电阻串联,电压表测量待测电阻两端电压,示数为Ux,根据串联电路电压特点知,定值电阻两端电压为U0UUx,所以此时电路电流为I,根据I得,待测电阻阻值为Rx故此电路可以得到待测电阻Rx的阻值。故B不符合题意;C、闭合开关,滑动变阻器滑片位于最右端时,滑动变阻器被短路,只有待测电阻有电流通过,电压表测量电源电压,示数为U;闭合开关,移动滑片,使滑动变阻器全部接入电路与待测电阻串联,电压表测量待测电阻两端电压,示数为Ux,根据串联电路电压特点知,滑动变阻器两端电压为U1UUx,所以此时电路电流为I,根据I得,待测电阻阻值为Rx故此电路可以得到待测电阻Rx的阻值。故C不符合题意;D、闭合
6、开关,滑动变阻器滑片位于最右端时,滑动变阻器被短路,只有待测电阻有电流通过,电流表示数为I,由UIR得,电源电压为UIRx;闭合开关,移动滑片,使滑动变阻器全部接入电路与待测电阻串联,电流表示数为I串,由UIR得,电源电压为UI串(R1+Rx),根据IRxI串(R1+Rx)得,待测电阻阻值为Rx故此电路可以得到待测电阻Rx的阻值。故D不符合题意。故选:A。4某同学在没有电流表的情况下(电源电压未知但不变),利用电压表和已知阻值的定值电阻R0,测量未知电阻Rx阻值,图中不能实现测量Rx阻值的电路图是()ABCD【解答】解:A、由图可知,S接1时,电压表测电源电压U;S接2时,Rx与R0串联,电压
7、表测Rx的电压Ux,则此时R0的电压U0UUx,根据串联电路的电流、电压特点和欧姆定律可知:Rx,故A可测Rx的阻值,不符合题意;B、由图可知,S接1时,电压表测电源电压U;S接2时,Rx与R0串联,电压表测Rx的电压Ux,根据串联电路的电流电压特点可知:Rx,故B可测Rx的阻值,不符合题意;C、由图可知,开关S闭合时,Rx短路,电压表测电源电压U;开关S断开时,Rx与R0串联,电压表测R0电压U0,则此时Rx的电压UxUU0,根据串联电路的电流、电压特点和欧姆定律可知:Rx,故C可测Rx的阻值,不符合题意;D、由图可知,无论开关断开或闭合,电压表都是测电源电压,不能直接或间接得到Rx两端电压
8、,因此无法由I计算Rx的电阻,故D不可测Rx的阻值,符合题意。故选:D。【经典例题二】5按电路图甲连接电路测量定值电阻Rx的阻值。请你参与完成下面的实验任务:(1)连接电路时,除要断开开关外,还要将滑片移到滑动变阻器最大阻值处(将P移到b端);(2)用完好的器材按如图甲所示实验电路图连接电路,实验时刚一“试触”,就发现电流表的指针迅速摆动过最大刻度处,出现这一现象的原因可能是电源电压过大(或电流表量程选择过小或电路某处短路等)(指出一条即可);(3)排除电路中的问题重新按图甲正确连接电路进行实验,某次实验中电压表示数如图乙所示,电流表示数如图丙所示,被测电阻Rx8。(4)若已知滑动变阻器的最大
9、阻值为R,被测电阻的阻值记为Rx,实验过程中电流表突然烧坏,不能正常使用了,仔细思考一下,用现有的器材和原电路(拆下电流表),也能测出电阻Rx的阻值。实验步骤如下:闭合开关,将滑动变阻器的滑片滑到a端,读出电压表的示数记为U;将滑动变阻器的滑片滑到b,读出电压表的示数记为U;则被测电阻Rx的阻值为:Rx(用R及测量量表达)。【解答】解:(1)连接电路时,除要断开开关外,还要将滑片移到滑动变阻器最大阻值处(将P移到b端);(2)用完好的器材按如图甲所示实验电路图连接电路,实验时刚一“试触”,就发现电流表的指针迅速摆动过最大刻度处,说明电路的电流过大,出现这一现象的原因可能是电源电压过大(或电流表
10、量程选择过小或电路某处短路等);(3)排除电路中的问题重新按图甲正确连接电路进行实验,某次实验中电压表示数如图乙所示,电压表选用小量程,分度值为0.1V,电压为2.4V,电流表示数如图丙所示,电流表选用小量程,分度值为0.02A,电流为0.3A,由欧姆定律,被测电阻Rx8;(4)实验步骤如下:闭合开关,将滑动变阻器的滑片滑到a端,读出电压表的示数记为U;将滑动变阻器的滑片滑到b,读出电压表的示数记为U;在中,为待测电阻的简单电路,电压表测电源电压U,在中,变阻器的最大电阻与待测电阻串联,由串联电路电压的规律,定值电阻的电压为:UU,由分压原理:则被测电阻阻值为:Rx。故答案为:(1)将滑片移到
11、滑动变阻器最大阻值处(将P移到b端);(2)电源电压过大(或电流表量程选择过小或电路某处短路等):(3)8;(4)将滑动变阻器的滑片滑到b,读出电压表的示数记为U;。6用如图甲所示的电路测量定值电阻Rx的阻值,测量数据记录如下表:实验次数123电压U/V1.52.02.5电流I/A0.160.24电阻R/9.410.4(1)第2次测量时,电流表示数如图乙所示,为0.2A,对应的电阻值为10.0。(2)根据三次实验数据可得定值电阻Rx9.9(结果保留一位小数)。(3)实验时,闭合开关,发现电流表和电压表指针都不偏转。用一根导线在图甲中先后连接接线柱B与C、C与D时,电压表和电流表示数都为0,连接
12、接线柱D与E时,电压表和电流表指针明显偏转,则电路的故障是变阻器断路(4)如果没有电压表,电源电压未知,可以用最大阻值为R的滑动变阻器,和如图丙所示电路,来测量电阻Rx的阻值。闭合开关后,滑动变阻器滑片在最左端时,电流表示数为I1;滑动变阻器滑片在最右端时,电流表示数为I2,则电阻RxR。(用相关物理量的符号表示)【解答】解:(1)第2次测量时,电流表示数如图乙所示,电流表选用小量程,分度值为0.02A,电流为0.20A,由欧姆定律,对应的电阻值为:R210.0;(2)为减小误差,取三次实验测量值的平均值作为测量结果:Rx9.9;(3)实验时,闭合开关,发现电流表和电压表指针都不偏转,则电路有
13、断路,用一根导线在图甲中先后连接接线柱B与C、C与D时,电压表和电流表示数都为0,则说明柱B与C、C与D之外有断路;连接接线柱D与E时,电压表和电流表指针明显偏转,则电路的故障是变阻器断路;(4)闭合开关后,滑动变阻器滑片在最左端时,两电阻串联,电流表测电路的电流,电流表示数为I1;根据串联电阻的规律及欧姆定律,电源电压:UI1(R+Rx);滑动变阻器滑片在最右端时,为待测电阻的简单电路,电流表示数为I2,由欧姆定律,电源电压:UI2Rx;由,则电阻RxR。故答案为:(1)0.20;10.0;(2)9.9;(3)变阻器断路;(4)R。【变式练习】7一个物理课外实验小组用如图甲所示的电路来测量某
14、待测电阻Rx的阻值,其中定值电阻R020请你帮实验小组完成:(1)按照甲图的实验电路图,用笔画线代替导线将乙图连接完整(部分导线已连好);(2)在连接电路时,开关应断开,闭合开关前,滑动变阻器的滑片应置于右(选填“左”或“右”)端;(3)闭合开关S1,将开关S2掷于“1”时,调节滑动变阻器的滑片到适当位置,记下此时电压表的示数为U1;保持滑片位置不变,将开关S2掷于“2”时,记下此时电压表的示数为U2则待测电阻Rx阻值的表达式RxR0(用R0、U1、U2表示)。(4)重复步骤(3),共得到5组U1、U2的数据,并计算出的值,如下表所示,则5组数据的平均值为3.41;利用的平均值,求出待测电阻R
15、x为48.2。12345U1/V0.250.300.360.400.44U2/V0.861.031.221.361.493.443.433.393.403.39(5)实验中,采用了多次测出U1和U2的值,并由的平均值,求待测电阻Rx阻值的目的是为减小误差。【解答】解:(1)按照甲图的实验电路图,滑动变阻器滑片P向右移时其接入电阻变大,连接如图所示:。(2)为保护电路元器件,在连接电路时,开关应断开,闭合开关前,滑动变阻器的滑片应置于右端,使接入电阻最大;(3)闭合开关S1,将开关S2掷于“1”时,三个电阻串联,电压表测量电阻R0两端电压,调节滑动变阻器的滑片到适当位置,记下此时电压表的示数为U
16、1;保持滑片位置不变,将开关S2掷于“2”时,此时电压表测量电阻R0与Rx的两端电压之和,记下此时电压表的示数为U2;由于电路电流保持不变,即,则待测电阻Rx阻值的表达式为:RxR0;(4)重复步骤(3),共得到5组U1、U2的数据,并计算出的值,则5组组数据的平均值为:3.41;利用组平均值,求出待测电阻Rx为:RxR0(1)R0(3.411)2048.2;(5)实验中,采用了多次测出U1和U2的值,并由的平均值,求待测电阻Rx阻值的目的是为多次测量以减小误差。故答案为:(1);(2)断开;右;(3)R0;(4)3.41;48.2;(5)减小误差。8某学习小组测量未知电阻Rx的阻值,他们分成
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