6. 用如图14-7-6所示的电路测量未知电阻$ R_x $的阻值,$ R_0 $的阻值已知。
(1)将实验过程补充完整。
① 对照电路图连接好电路,并将滑动变阻器的滑片移至阻值最大位置。
② 闭合开关,
③ 断开开关,整理器材。
(2)用测量所得的物理量和已知量符号表示出待测电阻的表达式$ R_x = $
(3)写出本实验中滑动变阻器的作用:


(1)将实验过程补充完整。
① 对照电路图连接好电路,并将滑动变阻器的滑片移至阻值最大位置。
② 闭合开关,
调节滑动变阻器,读出电压表$\mathrm{V_1}$、$\mathrm{V_2}$的示数分别为$U_1$、$U_2$
。③ 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的表达式$ R_x = $
$\frac{U_2R_0}{U_1}$
。(3)写出本实验中滑动变阻器的作用:
保护电路,可以进行多次测量
。答案:6. (1) 调节滑动变阻器,读出电压表$\mathrm{V_1}$、$\mathrm{V_2}$的示数分别为$U_1$、$U_2$ (2) $\frac{U_2R_0}{U_1}$ (3) 保护电路,可以进行多次测量
解析:
【分析】
本题是利用串联电路电流规律,结合已知定值电阻$R_0$和电压表测量未知电阻$R_x$的实验。解题思路:明确电路为$R_0$与$R_x$串联,电压表分别测量两者的电压;步骤(1)中闭合开关后需调节滑动变阻器,读取两个电压表的示数以获取计算数据;步骤(2)利用串联电路电流相等的特点,通过$R_0$的电压算出电路电流,再结合$R_x$的电压推导其阻值;步骤(3)从保护电路和多次测量的角度分析滑动变阻器的作用。
【解析】
(1)实验过程补充:闭合开关后,调节滑动变阻器,读出电压表$\mathrm{V_1}$、$\mathrm{V_2}$的示数分别为$U_1$、$U_2$,为后续计算提供所需的电压数据。
(2)推导待测电阻表达式:由于$R_0$与$R_x$串联,电路中电流处处相等,根据欧姆定律,电路电流$I=\frac{U_1}{R_0}$;$R_x$两端电压为$U_2$,因此$R_x=\frac{U_2}{I}=\frac{U_2}{\frac{U_1}{R_0}}=\frac{U_2R_0}{U_1}$。
(3)滑动变阻器的作用:闭合开关前将滑片移至阻值最大位置,可限制电路电流,保护电路;实验中调节滑动变阻器滑片,能改变电路中的电流和电压,从而进行多次测量,减小实验误差。
【答案】
(1) 调节滑动变阻器,读出电压表$\mathrm{V_1}$、$\mathrm{V_2}$的示数分别为$U_1$、$U_2$;(2) $\frac{U_2R_0}{U_1}$;(3) 保护电路,可以进行多次测量
【知识点】
伏安法测电阻、串联电路电流规律、欧姆定律
【点评】
本题属于特殊方法测电阻的典型题型,利用串联电路电流特点,结合已知定值电阻和电压表完成测量,重点考查实验步骤的规范操作和欧姆定律的应用,需理解滑动变阻器在实验中的双重作用。
【难度系数】
0.3
本题是利用串联电路电流规律,结合已知定值电阻$R_0$和电压表测量未知电阻$R_x$的实验。解题思路:明确电路为$R_0$与$R_x$串联,电压表分别测量两者的电压;步骤(1)中闭合开关后需调节滑动变阻器,读取两个电压表的示数以获取计算数据;步骤(2)利用串联电路电流相等的特点,通过$R_0$的电压算出电路电流,再结合$R_x$的电压推导其阻值;步骤(3)从保护电路和多次测量的角度分析滑动变阻器的作用。
【解析】
(1)实验过程补充:闭合开关后,调节滑动变阻器,读出电压表$\mathrm{V_1}$、$\mathrm{V_2}$的示数分别为$U_1$、$U_2$,为后续计算提供所需的电压数据。
(2)推导待测电阻表达式:由于$R_0$与$R_x$串联,电路中电流处处相等,根据欧姆定律,电路电流$I=\frac{U_1}{R_0}$;$R_x$两端电压为$U_2$,因此$R_x=\frac{U_2}{I}=\frac{U_2}{\frac{U_1}{R_0}}=\frac{U_2R_0}{U_1}$。
(3)滑动变阻器的作用:闭合开关前将滑片移至阻值最大位置,可限制电路电流,保护电路;实验中调节滑动变阻器滑片,能改变电路中的电流和电压,从而进行多次测量,减小实验误差。
【答案】
(1) 调节滑动变阻器,读出电压表$\mathrm{V_1}$、$\mathrm{V_2}$的示数分别为$U_1$、$U_2$;(2) $\frac{U_2R_0}{U_1}$;(3) 保护电路,可以进行多次测量
【知识点】
伏安法测电阻、串联电路电流规律、欧姆定律
【点评】
本题属于特殊方法测电阻的典型题型,利用串联电路电流特点,结合已知定值电阻和电压表完成测量,重点考查实验步骤的规范操作和欧姆定律的应用,需理解滑动变阻器在实验中的双重作用。
【难度系数】
0.3
7. 用如图14-7-7(a)所示的电路可以估测灯泡的阻值,按下列步骤进行实验。请将有关步骤填写完整,并回答相关问题。
第一步:按电路图正确连接电路。
第二步:断开开关S₂,闭合开关S₁、S₃,适当调节滑动变阻器,观察到电流表的示数为0.3 A。
第三步:断开开关
某同学在第三步操作中发现:当电阻箱的阻值调为19 Ω时[图14-7-7(b)],电流表示数恰为0.3 A,由此可判断灯泡的阻值为
第一步:按电路图正确连接电路。
第二步:断开开关S₂,闭合开关S₁、S₃,适当调节滑动变阻器,观察到电流表的示数为0.3 A。
第三步:断开开关
S₃
,闭合S₁、S₂
,调节电阻箱
连入电路的阻值,使电流表的示数仍然为0.3 A。某同学在第三步操作中发现:当电阻箱的阻值调为19 Ω时[图14-7-7(b)],电流表示数恰为0.3 A,由此可判断灯泡的阻值为
19
Ω。若该同学在第三步操作时无意中将滑动变阻器的滑片向右移动少许,则他测得的小灯泡的电阻将偏小
(小/大)。答案:7. S₃ S₁、S₂ 电阻箱 19 小
解析:
【分析】本题采用等效替代法测量灯泡电阻。第二步操作时,闭合S₁、S₃,断开S₂,滑动变阻器与灯泡串联,电流为0.3A;第三步需保持滑动变阻器接入阻值不变,通过切换开关使电阻箱替代灯泡接入电路,调节电阻箱让电流仍为0.3A,此时电阻箱的阻值等于灯泡阻值。若滑动变阻器滑片右移,其接入阻值变大,为维持电流不变,电阻箱需调小,导致测得的灯泡电阻偏小。
【解析】第二步:断开S₂,闭合S₁、S₃,滑动变阻器与灯泡串联,电流表示数为0.3A;第三步:断开开关S₃,闭合S₁、S₂,滑动变阻器与电阻箱串联,调节电阻箱连入电路的阻值,使电流表示数仍为0.3A,此时电阻箱的阻值与灯泡阻值相等,故灯泡阻值为19Ω。若滑动变阻器滑片向右移动,其接入电路的阻值变大,第三步操作时,为保持电流0.3A不变,电阻箱需调小,因此测得的小灯泡电阻偏小。
【答案】S₃;S₁、S₂;电阻箱;19;小
【知识点】等效替代法测电阻、串联电路规律
【点评】本题考查等效替代法在电阻测量中的应用,核心是利用等效思想,通过电阻箱替代灯泡获得其阻值,同时分析滑动变阻器阻值变化对测量结果的影响,属于初中物理基础实验题,难度适中。
【难度系数】0.5
【解析】第二步:断开S₂,闭合S₁、S₃,滑动变阻器与灯泡串联,电流表示数为0.3A;第三步:断开开关S₃,闭合S₁、S₂,滑动变阻器与电阻箱串联,调节电阻箱连入电路的阻值,使电流表示数仍为0.3A,此时电阻箱的阻值与灯泡阻值相等,故灯泡阻值为19Ω。若滑动变阻器滑片向右移动,其接入电路的阻值变大,第三步操作时,为保持电流0.3A不变,电阻箱需调小,因此测得的小灯泡电阻偏小。
【答案】S₃;S₁、S₂;电阻箱;19;小
【知识点】等效替代法测电阻、串联电路规律
【点评】本题考查等效替代法在电阻测量中的应用,核心是利用等效思想,通过电阻箱替代灯泡获得其阻值,同时分析滑动变阻器阻值变化对测量结果的影响,属于初中物理基础实验题,难度适中。
【难度系数】0.5
8. 给你以下器材:一个电源(其电压未知)、一个标有“20 Ω 1 A”的滑动变阻器R、导线若干、一个开关、一只电压表、一个待测电阻$R_x$。请你设计一个能测出$R_x$电阻值的电路。要求:
(1) 画出你所设计的电路图(电压表连入电路后位置不可变动)。
(2) 简要写出实验操作步骤。
(3) 根据你所测出的物理量写出表达式$R_x=$
(1) 画出你所设计的电路图(电压表连入电路后位置不可变动)。
(2) 简要写出实验操作步骤。
(3) 根据你所测出的物理量写出表达式$R_x=$
$\frac{U_2}{U_1-U_2} × 20(\Omega)$
。答案:
8. (1)
(2) ① 按图答14-7-1所示连接电路,将滑片移到阻值为零的位置,记下电压表示数$U_1$;② 将滑片移到阻值最大位置,记下电压表示数$U_2$ (3) $\frac{U_2}{U_1-U_2} × 20(\Omega)$
8. (1)
解析:
【分析】要测量未知电阻$R_x$,因缺少电流表,需利用串联电路的电流规律和已知最大阻值的滑动变阻器间接获取电流。设计电路时,让$R_x$与滑动变阻器串联,电压表并联在$R_x$两端,通过改变滑片位置,分别测出电源电压和$R_x$的电压,结合串联分压规律推导$R_x$的阻值。
【解析】
(1) 电路图:如题目所给的图答14-7-1($R_x$与滑动变阻器$R$串联,电压表并联在$R_x$两端)。
(2) 实验步骤:
① 按电路图连接电路,将滑动变阻器滑片移到阻值为0的位置,闭合开关,记下电压表示数$U_1$(此时电压表测电源电压);
② 将滑动变阻器滑片移到阻值最大(20Ω)的位置,闭合开关,记下电压表示数$U_2$(此时电压表测$R_x$两端的电压)。
(3) 推导表达式:
串联电路电流处处相等,滑片在最大阻值处时,滑动变阻器两端电压$U_{滑}=U_1-U_2$,滑动变阻器最大阻值$R_{滑}=20Ω$,电路电流$I=\frac{U_{滑}}{R_{滑}}=\frac{U_1-U_2}{20Ω}$;
$R_x$两端电压为$U_2$,则$R_x=\frac{U_2}{I}=\frac{U_2}{\frac{U_1-U_2}{20Ω}}=\frac{U_2}{U_1-U_2}×20Ω$。
【答案】(1)
(2) ① 按图答14-7-1连接电路,将滑片移到阻值为零的位置,记下电压表示数$U_1$;② 将滑片移到阻值最大位置,记下电压表示数$U_2$ (3) $\frac{U_2}{U_1-U_2} × 20(\Omega)$
【知识点】串联电路电压规律、欧姆定律应用、特殊方法测电阻
【点评】本题是特殊方法测电阻的典型题,利用串联电路电流相等的特点,结合滑动变阻器的已知最大阻值,仅用电压表完成测量,考查对串联规律和欧姆定律的灵活应用,设计巧妙,注重实验思维的考查。
【难度系数】0.5
【解析】
(1) 电路图:如题目所给的图答14-7-1($R_x$与滑动变阻器$R$串联,电压表并联在$R_x$两端)。
(2) 实验步骤:
① 按电路图连接电路,将滑动变阻器滑片移到阻值为0的位置,闭合开关,记下电压表示数$U_1$(此时电压表测电源电压);
② 将滑动变阻器滑片移到阻值最大(20Ω)的位置,闭合开关,记下电压表示数$U_2$(此时电压表测$R_x$两端的电压)。
(3) 推导表达式:
串联电路电流处处相等,滑片在最大阻值处时,滑动变阻器两端电压$U_{滑}=U_1-U_2$,滑动变阻器最大阻值$R_{滑}=20Ω$,电路电流$I=\frac{U_{滑}}{R_{滑}}=\frac{U_1-U_2}{20Ω}$;
$R_x$两端电压为$U_2$,则$R_x=\frac{U_2}{I}=\frac{U_2}{\frac{U_1-U_2}{20Ω}}=\frac{U_2}{U_1-U_2}×20Ω$。
【答案】(1)
【知识点】串联电路电压规律、欧姆定律应用、特殊方法测电阻
【点评】本题是特殊方法测电阻的典型题,利用串联电路电流相等的特点,结合滑动变阻器的已知最大阻值,仅用电压表完成测量,考查对串联规律和欧姆定律的灵活应用,设计巧妙,注重实验思维的考查。
【难度系数】0.5