人教版九年级物理 电阻的测量(含特殊法)

第18课时电阻的测量(含特殊法)
夯基提能作业
A组基础巩固
一、选择题
1.(2017甘肃兰州,11,3分)如图所示的电路,电源电压均不变,R0为定值电阻,R为最大阻值已知的滑动变阻器,利用下列电路图能够测出待测电阻R x阻值的是()
2.(2017北京,30,2分)如图是小成测量未知电阻R x的实验电路,电源两端电压不变,其中R0为阻值已知的定值电阻。

当开关S、S1闭合,开关S2断开时,电流表示数为I1;当开关S、S2闭合,开关S1断开时,电流表示数为I2。

则下列四个选项中,R x的表达式正确的是()
A.R x=(I2-I1)R0
I2B.R x=I2R0
I1
C.R x=I1R0
I2D.R x=I1R0
I2-I1
二、实验探究题
3.(2018湖南衡阳,27,6分)某实验小组的同学用图甲所示的器材测量小灯泡的电阻。

已知待测小灯泡额定电压为3.8 V,小灯泡的额定功率估计在1.0 W左右。

甲
乙
丙
(1)连接电流表时应选用的量程是(选填“0~0.6 A”或“0~3 A”)。

(2)作出相应的电路图在图丙的虚线框内。

(3)连接好电路后,调节滑动变阻器,使电流表、电压表的指针如图乙所示,求出此时小灯泡的阻值为Ω。

4.在“伏安法测定值电阻阻值”的实验中,小明同学所用电源电压恒定不变,但电源电压未知,滑动变阻器标有“20 Ω 1.5 A”的字样,电压表和电流表的量程合适,他已连接了部分电路,如图甲所示。

请你接着完成下列问题:
(1)用笔画线代替导线,将图甲中的电路连接完整,电压表选用0~3 V量程(连线不得交叉)。

(2)当电压表的示数为2.4 V时,电流表的示数如图乙所示,定值电阻R x的阻值为Ω。

(3)进行了上步计算后,小明认为实验完成了,小亮则认为仅这样就得出电阻的阻值不够可靠。

原因是。

(4)实验过程中电流表突然损坏。

小明利用现有器材,在无需换接电压表的情况下设计并完成了实验。

请你在虚线框内画出小明设计的实验电路图,并完善步骤及写出被测定值电阻阻值的表达式。

①按照电路图连接好电路;
②调节滑动变阻器的滑片,使其接入电路的阻值为Ω时,读出电压表的示数U1;
③再调节滑动变阻器的滑片,使其接入电路的阻值为Ω时,读出电压表的示数U2;
④根据已知条件和测量结果,写出定值电阻阻值的表达式:
R x=Ω。

5.(2017广东广州,23)伏安法测定值电阻的实验。

(1)请在方框内画出实验电路图
(2)图甲是小红连接的电路。

实验中某次电压表、电流表示数如图乙,电压U= V,电流I=A。

算出R=Ω。

图甲
图乙
(3)小明发现图甲的电路接线错了,电压表实际测量的是两端的电压。

6.用伏安法测量某定值电阻R的阻值。

(1)请按照图1所示的电路图,以笔画线代替导线,完成图2的电路连接。

图1
图2
(2)根据实验需求在虚线框内设计一个记录表格;并将某次实验的电表示数(图3所示)及计算结果填入表中。

图3
7.(2017辽宁沈阳,24,6分)小明测量未知电阻R x的阻值,已知电源电压为6 V且保持不变。

图甲
(1)请用笔画线代替导线,将图甲中实物图补充完整(导线不允许交叉),要求滑动变阻器的滑片P向右移动时电流表的示数变大。

(2)正确连接电路后,小明闭合开关,发现电压表无示数,电流表有示数,故障的原因可能是电阻R x(填“短路”或“断路”)。

(3)排除故障后,小明闭合开关,调节滑动变阻器,测量了三组电压值和对应的电流值,根据每组电压及电流的值,算出每组电阻R x的阻值。

要想得到最终的测量结果,他接下来的做法是:。

(4)实验结束后,小明和同组的小刚想测量小灯泡的额定功率,他们将定值电阻换成额定电压为3.8 V、电阻大约为10 Ω的小灯泡。

实验中他们发现电压表0~15 V量程损坏,他们关于实验方案展开了讨论,如图乙所示。

图乙
①请你将小明的方案补充完整。

②小刚和小明用各自的方法进行了测量和计算,发现测量结果相差较大,这是什么原因呢?求助老师后,老师提醒他们,导体的电阻受温度的影响。

于是他们利用小刚的实验电路,让小灯泡两端的电压逐次下调,使灯丝的温度不断降低,灯泡变暗直至完全不发光,测得小灯泡的电阻逐渐变小。

于是他们明白了,由于灯丝的电阻随温度降低发生变化,导致小刚的测量结果比小明的测量结果(填“大”或“小”)。

三、计算题
8.(2017湖南衡阳,31,4分)小林用一个电流表和一个阻值为10 Ω的电阻R0来测某未知电阻R x的阻值,设计了如图所示的电路,在只闭合S的情况下,电流表的示数为0.6 A;再同时闭合S、S1时,电流表的示数为0.9 A,电源电压不变,求:
(1)电源电压;
(2)电阻R x的阻值。

B组能力提升
一、选择题
1.图示电路中(R0阻值已知,表示电阻箱),不能测出R x阻值的是()
2.(多选)某同学在没有电流表的情况下,利用电压表和已知阻值的定值电阻R0,测量未知电阻R x的阻值,图中可实现测量R x阻值的正确电路图是()
二、实验探究题
3.(2018山西,32,8分)小亮同学用伏安法测量一个定值电阻R x的阻值。

实验器材有:待测定值电阻R x(约10 Ω)、电压表、电流表、滑动变阻器(20 Ω 1 A)、开关、电源(电压恒定)各一个,导线若干。

(1)该实验的原理是。

(2)如图甲所示,是小亮连接的部分电路,请你用笔画线代替导线,在图中将电路连接完整。

要求:当滑动变阻器的滑片P向右移动时,电路中的电流变大。

乙
(3)请你为实验需要测量和计算的物理量,设计一个实验数据记录表格。

(4)闭合开关后,发现电压表的示数约为电源电压,调节滑动变阻器滑片,电压表示数无明显变化,电流表示数为零,造成该故障的可能原因是。

(5)排除故障,通过实验测出了两组数据后,电压表突然坏了。

请你利用现有器材,帮助他设计电路,再测一次该定值电阻的阻值,并在图乙虚线框内画出你设计的电路图。

(开放性试题,答案合理即可)
4.(2017重庆A,16,8分)小张同学在做“测量小灯泡电阻”的实验中,所用器材如下:两节新干电池,标有2.5 V 相同规格的小灯泡若干,两个滑动变阻器R1“10 Ω 1 A”、R2“20 Ω 2 A”,开关、导线若干。

甲
(1)请你根据图甲,用笔画线代替导线,将图乙中的电路连接完整(要求:滑动变阻器滑片P右移灯泡变亮,且导线不交叉)。

(2)闭合开关前,应将滑片P置于(选填“A”或“B”)端。

正确连接电路后,闭合开关S,移动滑片P,小张发现小灯泡始终不亮,电流表指针几乎未偏转,电压表有示数,则故障原因可能是。

A.小灯泡短路
B.滑动变阻器短路
C.小灯泡断路
D.滑动变阻器断路
(3)排除故障后,移动滑片P,依次测得6组数据,如表一所示。

其中第2次实验时电流表表盘如图丙,此时电路中的电流为A;第4次实验时灯泡电阻值为Ω。

由表一中的数据可知,小张选用的滑动变阻器应是(选填“R1”或“R2”)。

表一
实验次数123456
电压U/V0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 2.8
电流I/A0.160.220.250.280.29
电阻R/Ω 3.1 6.88.99.7
(4)小张将这6组数据算得的电阻值取平均值作为小灯泡的电阻,这种数据处理方式是(选填“合理”或“不合理”)的。

(5)小张继续用图乙所示装置来探究“电流与电阻的关系”。

他分别把阻值准确的5 Ω、10 Ω、20 Ω的定值电阻接入原小灯泡的位置,通过实验,记录电流表示数如表二所示。

他发现通过导体的电流跟电阻不成反比,其原因可能是:。

表二
实验次数123
电阻R/Ω51020
电流I/A0.300.200.12
5.用电压表和电流表可以测未知导体R的电阻值(即伏安法测电阻),图a为一种测量方案的原理图。

(1)某次实验时电压表和电流表的读数如图b所示,电流表的读数为A,电压表的读数为V。

(2)如果考虑到电流表的电阻不为零,则用该测量方案测出的结果必然存在误差,那么用这种方案测量出来的电阻值电阻的真实值(选填“大于”“小于”或“等于”)。

已知电流表的内阻为1 Ω,要求用此方案测出的电阻值与真实值间的差距不大于真实值的1%,则对待测电阻的阻值要求为。

6.(2018福建A,30,8分)用“伏安法”测量电阻R x的阻值,提供的实验器材有:待测电阻R x、两节干电池、电流表、电压表、滑动变阻器、开关及若干导线。

(1)根据图甲的电路图,用笔画线代替导线将图乙中的实物图连接完整。

(2)闭合开关后,移动滑动变阻器的滑片,电压表示数较大且几乎不变,电流表示数始终为零,电路故障可能是。

(3)排除故障后,测得多组实验数据。

各组数据对应的点已描在图丙中,请在图中画出R x的I-U图线。

由图可得R x=Ω。

(结果保留一位小数)
(4)电流表的电阻虽然很小,但也会影响本实验中R x的测量结果。

用图丁的电路进行测量可消除这个影响,R0为定值电阻。

实验步骤如下:
①按照图丁的电路图连接电路,将滑动变阻器的滑片置于最大阻值处;
②闭合开关S1、S2,移动滑动变阻器滑片,读出电压表的示数U1和电流表的示数I1;
③,移动滑动变阻器滑片,读出电压表的示数U2和电流表的示数I2;
④可得待测电阻R x=。

(用U1、I1、U2和I2表示)
7.(2018四川成都B,6,4分)某科技小组同学发现实验室有一只标有“× kΩ”的电阻(×为模糊不清的一个数字),为了测出这只电阻的阻值,他们进行了如下探究:
(1)首先设计的实验电路如图甲所示,使用的器材有:两节新干电池、待测电阻R x、电压表V(0~3 V、0~15 V量程)、电流表A(0~0.6 A、0~3 A量程)、滑动变阻器(标有“50 Ω 1 A”)、开关、导线若干。

实验后发现,该方案无法测出电阻R x 的值,其主要原因是。

甲
乙
(2)经讨论后他们利用原有器材并补充适当的器材,重新设计了测量电阻R x 的实验方案。

小李设计的实验电路如图乙所示,其中定值电阻R0=2 kΩ。

他连接电路后,闭合S1,断开S2,想先测出电源电压,但读出电压表示数U=2 V,与两节干电池能提供的电压相差很大。

请教老师后才知道,电压表相当于一个能显示自身两端电压的定值电阻。

则根据小李的测量数据和电源电压(取3 V),可估算出电压表自身的电阻为kΩ。

(3)小组其他同学设计的实验电路如图所示,在电源电压恒定且已测出的条件下,能先测出电压表自身电阻后,再测出R x阻值的电路是。

(4)他们选择正确方案测出R x的阻值后,又有同学提出,应该通过多次测量求平均值来减小误差。

在正确方案的基础上,通过下列操作, 能实现多次测量R x阻值的是。

A.改变电源电压
B.将R0换成50 Ω的定值电阻
C.将电压表换成“0~0.6 A”的电流表
答案精解精析
A组基础巩固一、选择题
1.D 在图A中无法得到R
x 中的电流,不能测出R
x
的阻值,A错误;在图B中只能测
出干路电流,不能测出R
x 的阻值,B错误;在图C中不能得到R
x
两端的电压,不能测
出R
x
的阻值,C错误;在图D中,当滑片在最右端时,滑动变阻器连入电路的电阻为
零,能测得R
x
中的电流,当滑片在最左端时,能测得串联电路中的电流,利用电源
电压不变列出方程,即可解得R
x
的阻值,D正确。

故选D。

2.D 当开关S、S
1闭合,开关S
2
断开时,R
x
和R
并联,电流表测的是通过R
的电
流,为I
1;当开关S、S
2
闭合,开关S
1
断开时,R
x
和R
并联,电流表测的是干路电流,
为I
2,根据并联电路特点,通过R
x
的电流为I
2
-I
1
,R
x
两端电压为I
1
R
,根据电阻的计
算公式R=U/I得出选项D正确。

二、实验探究题
3.答案(1)0~0.6 A (2)见解析(3)17.5
解析(1)因为小灯泡的额定电压为3.8 V,故电压表选择0~15 V的量程;由
P=UI可知,小灯泡的额定电流约为I=P
U =1.0W
3.8V
≈0.26 A,故电流表选择0~0.6 A的
量程。

(2)用伏安法测量小灯泡的电阻,将小灯泡、电流表、滑动变阻器串联连接,电压表并联在灯泡两端,如图所示:
(3)电压表的量程为0~15 V,分度值为0.5 V,小灯泡两端的电压为3.5 V;电流表的量程为0~0.6 A,分度值为0.02 A,通过小灯泡的电流为0.2 A;由I=U
R
可得,
此时小灯泡的电阻R=U
I =3.5V
0.2A
=17.5 Ω。

4.答案(1)R
x 左侧接线柱与滑动变阻器上接线柱相连,电压表并联在R
x
两端,
图略
(2)10 (3)只测量一次电阻值,误差较大(4)①电路图如图所示②20
③0④20U1
U2-U1(或02020U2
U1-U2
)
解析(1)应用“先串后并”的方法连接实物图;(2)由题图乙可知,I=0.24 A,
电阻R
x =U
I
=2.4V
0.24A
=10 Ω;(3)实验中只测量一次,测量结果误差较大,应多次测量求
平均值,以减小误差;(4)电路设计如答案图,调节滑片,使变阻器接入电路的电阻
值为20 Ω时,电压表测量出R
x 与20 Ω的变阻器串联时R
x
两端电压为U
1
;再调
节滑片,使变阻器接入电路的阻值为0时,电压表测量出电源电压U
2,则R
x
与20 Ω
的变阻器串联时电路中的电流I=U2-U1
20Ω,R
x
=U1
I
=U1
U2-U1
20Ω
=20U1
U2-U1
Ω。

5.答案(1)如图所示
(2)2 0.1 20 (3)滑动变阻器
解析(1)将电源、开关、滑动变阻器、定值电阻、电流表组成串联电路,电压表并联在定值电阻两端。

(2)读出电压表和电流表的读数,根据R=U/I算出电阻。

(3)电压表并联在了滑动变阻器两端。

6.答案(1)如图所示
(2)
实验 次数
电压 U/V
电流 I/A
电阻 R/Ω
电阻
平均值
R /Ω
1 2.4
0.24
10
2 3
解析 (1)由题图3知电压表所选量程为0~3 V;电流表所选量程为0~0.6 A;将电流表、被测电阻以及滑动变阻器串联连接;电压表并联在被测电阻两端;注意滑动变阻器按“一上一下”的原则接线。

(2)用伏安法测量某定值电阻R 的阻值,至少需要实验3次,记录电表的示数,求出各次的电阻取平均值。

由题图3可知,电压表所选量程为0~3 V,由指针位置可知,电压表的示数为2.4 V;电流表所选量程为0~0.6 A,由指针位置可知,电流表的示数为0.24 A;由I=U
R ,可得电阻的阻值R=U I =2.4V
0.24A =10 Ω。

7.答案 (1)如图所示
(2)短路 (3)求电阻的平均值 (4)①2.2 ②大
解析 (1)滑动变阻器应该一上一下接入电路,为了满足向右移动时电流表的示数变大,滑动变阻器必须接右下端的接线柱。

(2)电流表有示数,说明电路中没有断路,电压表无示数,说明电压表所测量的那部分电路发生了短路,由此可知应该是被测电阻短路。

(3)该实验是测量定值电阻的实验,为了减小实验误差,应该对几次测出的电阻值求平均值。

(4)测量小灯泡的额定功率时,必须让小灯泡两端的电压达到额定电压,电压表大量程损坏,电压表不能直接接在灯泡的两端,只能并联在滑动变阻器的两端。

电源电压为6 V,当灯泡正常发光时,滑动变阻器两端的电压为2.2 V,
因此只有让
电压表示数为2.2 V时,小灯泡才能正常发光。

小刚的做法中,让灯泡两端的电压为2 V,求出灯泡的电阻,根据公式求出额定功率,由于灯泡的电阻受温度的影响,电压为2 V时的电阻小于电压为3.8 V时的电阻,因此利用公式计算出来的功率偏大。

三、计算题
8.答案(1)6 V (2)20 Ω
解析(1)当只闭合S时,
U=I
0R 0
=0.6 A×10 Ω
=6 V(2分)
(2)再同时闭合S、S
1
时
I x =I-I
=0.9 A-0.6 A =0.3 A
∴R
x =U I x
=6V
0.3A
=20 Ω(2分)
B组能力提升一、选择题
1.C 图A中可直接测出R
x 两端电压和通过R
x
的电流,能测出R
x
阻值;图B中S接
1时,可以测出R
0两端电压U
,根据I=U0
R0
求出电路中的电流,当S接2时,测出R
x
和R
0两端的总电压,进而知道R
x
两端的电压,可以求出R
x
的阻值;图C中可以求出
R x 或R
两端电压,无法测出通过R
x
的电流,不能测出R
x
的阻值;图D中S接1时,
电压表测R
x
两端电压,当S接2时,调节电阻箱的阻值,使电压表示数与S接1时
示数相同,则有R
x =R,可以测出R
x
阻值。

所以答案为C。

2.ACD B选项中,若S闭合,则R
x
短路,○V测电源电压;若S断开,○V还是测
量电源电压,故无法知道R
0和R
x
在同一时刻的电压,不能测出R
x
阻值。

A、C、D
选项都可以测出R
x
阻值,A、C、D都正确。

3.答案(1)R=
U
I (2)如图所示
(3)
实验次数电压
U/V
电流
I/A
电阻
R x/Ω
电阻平均值
R x/Ω
1
2
3
(4)电阻R
x
处断路
(5)如图所示
解析(1)由R=U
I
可知,要想测出未知电阻,只需测得电阻两端的电压和通过
它的电流。

因此,伏安法测电阻的实验原理是R=U
I。

(2)要想滑动变阻器滑片向右移动时,电路中的电流变大,就要使滑动变阻器接入电路中的电阻变小,接入电路中的电阻丝长度变短,因此,应连接右下端接线柱。

(3)伏安法测电阻要进行多次测量(一般测量三次),利用每次测得的电压、电流算出电阻值,然后求平均值作为待测电阻的阻值,减小实验误差。

(4)电流表示数为零,说明电路中某处可能断路,电压表的示数约为电源电压,
且移动滑片,电压表示数无明显变化,说明R
x
处断路。

(5)在没有电压表的情况下,利用最大阻值已知的滑动变阻器和电流表,也能测出R x 的阻值。

具体方法是:将滑动变阻器的电阻丝全部连入电路,记录电流表示数为I 1;使滑动变阻器连入电路的阻值为零,记录电流表示数为I 2;利用电源电压不变可得I 1(R x +20 Ω)=I 2R x ,解方程可求出R x 的阻值。

4.答案 (1)如图所示
(2)A C
(3)0.2(0.20) 8 R 2 (4)不合理
(5)未控制电压表示数一定(未控制定值电阻两端电压不变)
解析 (1)滑动变阻器滑片P 右移灯泡变亮,表明电路中的电流变大,则电池负极应该接在滑动变阻器右下方B 接线柱。

(2)闭合开关前,滑动变阻器连入电路的阻值应调至最大,即应将滑片P 移至A 端;电压表有示数,电流表指针几乎不偏转,说明与电压表并联的小灯泡断路,故选C 。

(3)电流表量程为0~0.6 A,分度值为0.02 A,电流表示数为0.2 A;根据欧姆定律可知第4次实验时灯泡的电阻为R=U I =2.0V
0.25A =8 Ω;电源由两节干电池组成,电源电压为3 V,第1次实验时灯泡两端的电压为0.5 V,则滑动变阻器两端的电压为U'=3 V-0.5 V=2.5 V,电流为0.16 A,则滑动变阻器接入电路的电阻为R'=U'I =2.5V
0.16A =15.625 Ω,故应选择R 2。

(4)由表格中的数据可知,灯丝电阻随温度变化而变化,在不同电压下,温度不同,电阻也不同,所以求平均值是不合理的。

(5)实验时,分别把5 Ω、10 Ω、15 Ω电阻接入原灯泡位置,闭合开关,原灯泡位置接入的电阻越大,分担的电压越大,没有保持电阻两端的电压不变,所以得到电流跟电阻不成反比。

5.答案 (1)0.28 1.2 (2)大于 大于或等于100 Ω
解析 (1)电流表选择“0~0.6 A”量程,分度值为 0.02 A,可得示数为0.28 A,电压表选择“0~3 V”量程,分度值为0.1 V,可得示数为1.2 V 。

(2)电流表电阻不为零,两端有电压,电压表所测电压为电流表和R的总电压,
用R=U
I 计算时,电压U偏大,导致电阻偏大。

设待测电阻的真实值为R
x
,所测量的
值为电流表与R串联后的总电阻R
x +1 Ω,则R
x
+1 Ω-R
x
≤1
100
R
x
,所以R
x
≥100 Ω。

6.答案(1)如图所示
(2)电流表断路(电阻R
x
断路)
(3)如图所示 5.5
(4)③断开S
2④U2
I2
-U1
I1
解析(1)电压表的负接线柱应与电流表的负接线柱相连,保证实物图与电路图中元件连接情况一一对应。

(2)电流表的示数始终为零,说明电路存在断路故障,由于电压表的示数很大,说明电源正负极至电压表两接线柱之间连接完好,因此,断路之处只能是与电压表并联的电路,因此可能是电流表断路或电阻R
x
断路。

(3)图见答案;由作出的图像可知R
x
的I-U图像过(2.2 V,0.40 A)点,其所测各组
数值均在该直线上下,考虑测量误差因素,则待测电阻的阻值R
x =U
I
=2.2V
0.4A
=5.5 Ω。

(4)考虑电流表本身的电阻R
A ,要测量R
x
的电阻,则必须让R
x
连入电路,故第③步
必须断开开关S
2。

④当S
1
、S
2
均闭合时,R
x
被短路,电压表的示数U
1
=I
1
(R
+R
A
),当
S 2断开时,电压表的示数U
2
=I
2
(R
x
+R
+R
A
),联立解得R
x
=U2
I2
-U1
I1。

7.答案(1)电流太小,电流表无法读数(2)4 (3)C (4)A
解析(1)R
x 与滑动变阻器串联,U x
U1
=R x
R1
,R
x
远大于滑动变阻器的阻值,所以此
时电压表的示数近似等于电源电压。

而且由于电源电压较小,所以电流几乎为零,无法读数。

(2)闭合S
1,断开S
2
时,电压表与R
串联,由于R
=2 kΩ,此时电压表相当于定
值电阻,设阻值为r,U V
U0=r
R0
,2V
3V−2V
=r
2kΩ
,解得:r=4 kΩ。

(3)A.S
2
左右拨动时,电压表正负接线柱必有一次是接反的,故A错误。

B.无法求出通过R
x
的电流,所以无法计算其阻值,故B错误。

C.S
2接R
时测量R
V
,S
2
接R
x
时测量R
x
,故C正确。

D.无法测量R
V 、R
x
,故D错误。

(4)多次实验可减小误差。

A更换电源,正确;
B.将R
换成50 Ω的定值电阻,将和(1)一样无法测量,错误;
C.因为电源电压较小,电阻很大,所以电流很小,无法准确读数,错误。