仪表情况 | 电路图 | 实验步骤 | 电阻表达式
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有电流表,无电压表 |
| 闭合开关S,读出电流表A₁的示数为$I_0$,电流表A₂的示数为$I_x$ | $I_x R_x = I_0 R_0$,$R_x = \underline{\hspace{2cm}}$
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| ① 闭合开关S、S₂,断开开关S₁,读出电流表的示数为$I_0$;
② 断开开关S₂,闭合开关S、S₁,读出电流表的示数为$I_x$ | $I_x R_x = I_0 R_0$,$R_x = \underline{\hspace{2cm}}$
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| ① 当闭合开关S₁,断开开关S₂时,读出电流表的示数为$I$;
② 当开关S₁、S₂都闭合时,读出电流表的示数为$I_x$ | $I_x R_x = I(R_0 + R_x)$,$R_x = \underline{\hspace{2cm}}$
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| ① 闭合开关S,移动滑动变阻器的滑片P,当滑动变阻器以最大阻值$R_{\mathrm{max}}$接入电路时,读出电流表的示数为$I$;
② 再次移动滑动变阻器的滑片P,当滑动变阻器接入电路中的电阻为0时,读出电流表的示数为$I_x$ | $I_x R_x = I(R_{\mathrm{max}} + R_x)$,$R_x = \frac{I R_{\mathrm{max}}}{I_x - I}$
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| 将S拨至$a$,读出电流表示数为$I_x$,将S拨至$b$,调节电阻箱,使电流表的示数仍为$I_x$,读出电阻箱示数为$R_0$ | $R_x = R_0$
有电压表,无电流表 |
| 闭合开关S,读出电压表V₁的示数为$U_x$;读出电压表V₂的示数为$U_0$ | $R_x = \underline{\hspace{2cm}}$
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| ① 闭合开关S,当滑动变阻器以最大阻值$R_{\mathrm{max}}$接入电路时,测出电阻$R_x$两端的电压为$U_x$;
② 闭合开关S,当滑动变阻器接入电路的阻值为0时,测出电阻$R_x$两端的电压为$U$ | $R_x = \frac{U_x R_{\mathrm{max}}}{U - U_x}$
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| ① 闭合开关S₁,断开开关S₂时,记下电压表的示数为$U_0$;
② 开关S₁、S₂都闭合,记下电压表的示数为$U$ | $R_x = \underline{\hspace{2cm}}$
35
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有电流表,无电压表 |
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② 断开开关S₂,闭合开关S、S₁,读出电流表的示数为$I_x$ | $I_x R_x = I_0 R_0$,$R_x = \underline{\hspace{2cm}}$
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② 当开关S₁、S₂都闭合时,读出电流表的示数为$I_x$ | $I_x R_x = I(R_0 + R_x)$,$R_x = \underline{\hspace{2cm}}$
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② 再次移动滑动变阻器的滑片P,当滑动变阻器接入电路中的电阻为0时,读出电流表的示数为$I_x$ | $I_x R_x = I(R_{\mathrm{max}} + R_x)$,$R_x = \frac{I R_{\mathrm{max}}}{I_x - I}$
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有电压表,无电流表 |
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② 闭合开关S,当滑动变阻器接入电路的阻值为0时,测出电阻$R_x$两端的电压为$U$ | $R_x = \frac{U_x R_{\mathrm{max}}}{U - U_x}$
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② 开关S₁、S₂都闭合,记下电压表的示数为$U$ | $R_x = \underline{\hspace{2cm}}$
35
答案:1. $R_x=\frac{I_0 R_0}{I_x}$
2. $R_x=\frac{I_0 R_0}{I_x}$
3. $R_x=\frac{IR_0}{I_x-I}$
4. $R_x=\frac{U_x R_0}{U_0}$
5. $R_x=\frac{(U-U_0)R_0}{U_0}$
2. $R_x=\frac{I_0 R_0}{I_x}$
3. $R_x=\frac{IR_0}{I_x-I}$
4. $R_x=\frac{U_x R_0}{U_0}$
5. $R_x=\frac{(U-U_0)R_0}{U_0}$
解析:
【分析】
本题为缺电表测量未知电阻的典型题型,核心思路是利用串并联电路的电流、电压规律,结合欧姆定律建立未知电阻$R_x$与已知电阻($R_0$或滑动变阻器最大阻值)的关系,通过公式变形推导$R_x$的表达式。解题时需先分析电路连接方式(串联/并联),再根据电表测量的物理量,利用欧姆定律$I=\frac{U}{R}$或串并联特点(并联电压相等、串联电流相等)建立等式,最终解出$R_x$。
【解析】
1. 对应表格第一行(有电流表无电压表):电路为$R_0$与$R_x$并联,并联电路各支路电压相等,即$U_0=U_x$,根据欧姆定律$U=IR$,得$I_0R_0=I_xR_x$,变形得$R_x=\frac{I_0R_0}{I_x}$;
2. 对应表格第二行(有电流表无电压表):两次测量均为并联电路,电压相等,同理可得$I_0R_0=I_xR_x$,故$R_x=\frac{I_0R_0}{I_x}$;
3. 对应表格第三行(有电流表无电压表):电路为$R_0$与$R_x$串联,串联电路总电压等于各部分电压之和,总电压$U=I(R_0+R_x)$,且$U=I_xR_x$,故$I_xR_x=I(R_0+R_x)$,整理得$R_x(I_x-I)=IR_0$,变形得$R_x=\frac{IR_0}{I_x-I}$;
4. 对应表格有电压表无电流表第一行:电路为$R_0$与$R_x$串联,串联电路电流相等,即$I_0=I_x$,根据欧姆定律$I=\frac{U}{R}$,得$\frac{U_0}{R_0}=\frac{U_x}{R_x}$,变形得$R_x=\frac{U_xR_0}{U_0}$;
5. 对应表格有电压表无电流表第二行:当$S_1$闭合$S_2$断开时,电压表测$R_0$两端电压$U_0$,电路电流$I=\frac{U_0}{R_0}$;当$S_1$、$S_2$都闭合时,电压表测电源电压$U$,此时$R_x$两端电压为$U-U_0$,电路电流不变,故$R_x=\frac{U-U_0}{I}=\frac{(U-U_0)R_0}{U_0}$;
【答案】
$R_x=\frac{I_0 R_0}{I_x}$;$R_x=\frac{I_0 R_0}{I_x}$;$R_x=\frac{I R_0}{I_x - I}$;$R_x=\frac{U_x R_0}{U_0}$;$R_x=\frac{(U - U_0) R_0}{U_0}$
【知识点】
欧姆定律应用、缺电表测电阻、串并联电路规律
【点评】
本题是初中电学中缺电表测未知电阻的典型题,重点考查电路分析和欧姆定律的灵活运用,需掌握串并联电路特点建立等量关系,是中等难度的电学综合题。
【难度系数】
0.5
本题为缺电表测量未知电阻的典型题型,核心思路是利用串并联电路的电流、电压规律,结合欧姆定律建立未知电阻$R_x$与已知电阻($R_0$或滑动变阻器最大阻值)的关系,通过公式变形推导$R_x$的表达式。解题时需先分析电路连接方式(串联/并联),再根据电表测量的物理量,利用欧姆定律$I=\frac{U}{R}$或串并联特点(并联电压相等、串联电流相等)建立等式,最终解出$R_x$。
【解析】
1. 对应表格第一行(有电流表无电压表):电路为$R_0$与$R_x$并联,并联电路各支路电压相等,即$U_0=U_x$,根据欧姆定律$U=IR$,得$I_0R_0=I_xR_x$,变形得$R_x=\frac{I_0R_0}{I_x}$;
2. 对应表格第二行(有电流表无电压表):两次测量均为并联电路,电压相等,同理可得$I_0R_0=I_xR_x$,故$R_x=\frac{I_0R_0}{I_x}$;
3. 对应表格第三行(有电流表无电压表):电路为$R_0$与$R_x$串联,串联电路总电压等于各部分电压之和,总电压$U=I(R_0+R_x)$,且$U=I_xR_x$,故$I_xR_x=I(R_0+R_x)$,整理得$R_x(I_x-I)=IR_0$,变形得$R_x=\frac{IR_0}{I_x-I}$;
4. 对应表格有电压表无电流表第一行:电路为$R_0$与$R_x$串联,串联电路电流相等,即$I_0=I_x$,根据欧姆定律$I=\frac{U}{R}$,得$\frac{U_0}{R_0}=\frac{U_x}{R_x}$,变形得$R_x=\frac{U_xR_0}{U_0}$;
5. 对应表格有电压表无电流表第二行:当$S_1$闭合$S_2$断开时,电压表测$R_0$两端电压$U_0$,电路电流$I=\frac{U_0}{R_0}$;当$S_1$、$S_2$都闭合时,电压表测电源电压$U$,此时$R_x$两端电压为$U-U_0$,电路电流不变,故$R_x=\frac{U-U_0}{I}=\frac{(U-U_0)R_0}{U_0}$;
【答案】
$R_x=\frac{I_0 R_0}{I_x}$;$R_x=\frac{I_0 R_0}{I_x}$;$R_x=\frac{I R_0}{I_x - I}$;$R_x=\frac{U_x R_0}{U_0}$;$R_x=\frac{(U - U_0) R_0}{U_0}$
【知识点】
欧姆定律应用、缺电表测电阻、串并联电路规律
【点评】
本题是初中电学中缺电表测未知电阻的典型题,重点考查电路分析和欧姆定律的灵活运用,需掌握串并联电路特点建立等量关系,是中等难度的电学综合题。
【难度系数】
0.5