1.测量定值电阻的电阻$R_x$的实验电路如图所示,电源两端电压不变,已知一个定值电阻的电阻为$R_0$,请补充完成主要实验步骤。

实验步骤:
(1)只闭合开关S,读出并记录电流表示数$I_1$。
(2)
(3)$R_x$的表达式:$R_x=$
实验步骤:
(1)只闭合开关S,读出并记录电流表示数$I_1$。
(2)
同时闭合开关S、S₁
,读出并记录电流表示数$I_2$。(3)$R_x$的表达式:$R_x=$
$\dfrac{I_1R_0}{I_2-I_1}$
。答案
1.(2)同时闭合开关S、S₁
(3)$\dfrac{I_1R_0}{I_2-I_1}$
(3)$\dfrac{I_1R_0}{I_2-I_1}$
解析
【分析】要测量未知电阻$R_x$,需利用已知定值电阻$R_0$,结合并联电路特点和欧姆定律间接计算。第一步只闭合开关$S$时,电路为$R_0$的简单电路,电流表测通过$R_0$的电流$I_1$,由此可求出电源电压$U=I_1R_0$;第二步需要让$R_0$与$R_x$并联,使电流表测干路电流,因此需同时闭合$S$和$S_1$,读出干路电流$I_2$;此时通过$R_x$的电流为$I_2-I_1$,由于并联电路各支路电压等于电源电压,$R_x$两端电压等于电源电压,再根据欧姆定律即可求出$R_x$的阻值。
【解析】
(1) 只闭合$S$时,电路为$R_0$的简单电路,电源电压$U = I_1R_0$;
(2) 同时闭合开关$S$、$S_1$,此时$R_0$与$R_x$并联,电流表测干路电流,示数为$I_2$;
(3) 并联电路中,通过$R_x$的电流$I_x = I_2 - I_1$,且$R_x$两端电压等于电源电压$U = I_1R_0$,根据欧姆定律$R_x = \frac{U}{I_x} = \frac{I_1R_0}{I_2 - I_1}$。
【答案】(2)同时闭合开关$S$、$S_1$;(3)$\dfrac{I_1R_0}{I_2-I_1}$
【知识点】并联电路特点、欧姆定律、电阻的测量
【点评】本题是利用已知定值电阻和电流表间接测量未知电阻的典型题型,核心是通过电路分析得到未知电阻的电压和电流,结合欧姆定律计算阻值,考查学生对电路规律和欧姆定律的应用能力。
【难度系数】0.6
【解析】
(1) 只闭合$S$时,电路为$R_0$的简单电路,电源电压$U = I_1R_0$;
(2) 同时闭合开关$S$、$S_1$,此时$R_0$与$R_x$并联,电流表测干路电流,示数为$I_2$;
(3) 并联电路中,通过$R_x$的电流$I_x = I_2 - I_1$,且$R_x$两端电压等于电源电压$U = I_1R_0$,根据欧姆定律$R_x = \frac{U}{I_x} = \frac{I_1R_0}{I_2 - I_1}$。
【答案】(2)同时闭合开关$S$、$S_1$;(3)$\dfrac{I_1R_0}{I_2-I_1}$
【知识点】并联电路特点、欧姆定律、电阻的测量
【点评】本题是利用已知定值电阻和电流表间接测量未知电阻的典型题型,核心是通过电路分析得到未知电阻的电压和电流,结合欧姆定律计算阻值,考查学生对电路规律和欧姆定律的应用能力。
【难度系数】0.6
2.欢欢与乐乐同学利用图甲所示的电路测量电阻器的电阻$R_x$。


(1)请你根据电路图甲,用笔画线代替导线,帮助欢欢同学在图乙中完成实验电路的连接,要求滑片P向右移动时,电流表示数变小。
(2)测电阻的实验原理是
(3)将滑片P置于电阻最大的位置,闭合开关S,欢欢同学发现,无论怎样移动滑片P,电流表的示数始终为0,电压表示数接近电源电压,则电路中存在的故障可能是
(4)排除故障后,移动滑片P,记录多组数据,画出了电阻为$R_x$的电阻器的I-U图像,如图丙所示,由图像可得$R_x=$
(5)实验小组完成实验后,经过讨论认为用图甲的电路图还可以完成实验
(6)实验结束后,小明同学也利用图乙所示装置进行实验,但检查仪器时发现电压表已损坏,于是又找到一个已知电阻为$R_0$的定值电阻和开关,设计的电路如图丁所示。
①闭合开关$S_1$,断开开关$S_2$,读出此时电流表的示数$I_1$;
②断开开关$S_1$,
③得出电阻$R_x$表达式:$R_x=$
类型二 伏阻法测电阻
【方法解读】

电路图:
左:电源、开关$S_1$、电阻$R_0$、开关$S_2$、电阻$R_x$、电压表$V$;
右:电源、开关$S$、电阻$R_x$、电压表$V_1$、电阻$R_0$、电压表$V_2$;
测量的物理量:
左:闭合$S_1$和$S_2$,记下电压表示数$U_1$;断开$S_2$,闭合$S_1$,记下电压表示数$U_2$;
右:将电压表$V_1$并联接在电阻为$R_x$的电阻器两端,测出它两端的电压$U_1$;将电压表$V_2$并联接在电阻为$R_0$的电阻器两端,测出它两端的电压$U_2$;
待测电阻:
左:$R_x=\dfrac{U_2}{U_1-U_2}R_0$;
右:$R_x=\dfrac{U_1}{U_2}R_0$;
(1)请你根据电路图甲,用笔画线代替导线,帮助欢欢同学在图乙中完成实验电路的连接,要求滑片P向右移动时,电流表示数变小。
(2)测电阻的实验原理是
$R=\dfrac{U}{I}$
。(3)将滑片P置于电阻最大的位置,闭合开关S,欢欢同学发现,无论怎样移动滑片P,电流表的示数始终为0,电压表示数接近电源电压,则电路中存在的故障可能是
电阻为$R_x$的电阻器断路
(选填“电阻为$R_x$的电阻器短路”或“电阻为$R_x$的电阻器断路”)。(4)排除故障后,移动滑片P,记录多组数据,画出了电阻为$R_x$的电阻器的I-U图像,如图丙所示,由图像可得$R_x=$
5
Ω。(5)实验小组完成实验后,经过讨论认为用图甲的电路图还可以完成实验
探究电阻一定时电流与电压的关系
(填写一个实验名称),得出的实验结论是:在电阻一定时,通过导体的电流和导体两端的电压成正比
。(6)实验结束后,小明同学也利用图乙所示装置进行实验,但检查仪器时发现电压表已损坏,于是又找到一个已知电阻为$R_0$的定值电阻和开关,设计的电路如图丁所示。
①闭合开关$S_1$,断开开关$S_2$,读出此时电流表的示数$I_1$;
②断开开关$S_1$,
闭合开关$S_2$
,读出此时电流表示数$I_2$;③得出电阻$R_x$表达式:$R_x=$
$\dfrac{I_1R_0}{I_2}$
。类型二 伏阻法测电阻
【方法解读】
电路图:
左:电源、开关$S_1$、电阻$R_0$、开关$S_2$、电阻$R_x$、电压表$V$;
右:电源、开关$S$、电阻$R_x$、电压表$V_1$、电阻$R_0$、电压表$V_2$;
测量的物理量:
左:闭合$S_1$和$S_2$,记下电压表示数$U_1$;断开$S_2$,闭合$S_1$,记下电压表示数$U_2$;
右:将电压表$V_1$并联接在电阻为$R_x$的电阻器两端,测出它两端的电压$U_1$;将电压表$V_2$并联接在电阻为$R_0$的电阻器两端,测出它两端的电压$U_2$;
待测电阻:
左:$R_x=\dfrac{U_2}{U_1-U_2}R_0$;
右:$R_x=\dfrac{U_1}{U_2}R_0$;
答案
2.(1)如图所示
(2)$R=\dfrac{U}{I}$
(3)电阻为$R_x$的电阻器断路
(4)5
(5)探究电阻一定时电流与电压的关系 在电阻一定时,通过导体的电流和导体两端的电压成正比
(6)②闭合开关$S_2$ ③$\dfrac{I_1R_0}{I_2}$
解析
【分析】
本题围绕伏安法测电阻展开,需逐步分析各小问:①电路连接:滑片右移电流变小,说明滑动变阻器接入电阻变大,需将滑动变阻器左下接线柱接入电路,使电阻随滑片右移增大;②测电阻原理:利用欧姆定律变形公式$R=\dfrac{U}{I}$;③故障分析:电流表无示数为断路,电压接近电源电压说明电压表串联,即$R_x$断路;④电阻计算:从I-U图像取点,用$R=\dfrac{U}{I}$计算;⑤拓展实验:定值电阻电路可探究电流与电压的关系;⑥缺电表测电阻:利用并联电路特点,通过已知$R_0$和电流计算$R_x$。
【解析】
(1) 要求滑片P向右移动时电流变小,滑动变阻器接入电阻需变大,因此将滑动变阻器的左下接线柱与电流表的负接线柱连接,完成电路(对应参考答案图示);
(2) 测电阻的实验原理是欧姆定律的变形公式:$R=\dfrac{U}{I}$;
(3) 电流表始终无示数,说明电路断路;电压表示数接近电源电压,说明电压表两端与电源连通,故障为电阻$R_x$断路;
(4) 从I-U图像选取一组数据,如$U=2.5\ \mathrm{V}$时,$I=0.5\ \mathrm{A}$,则$R_x=\dfrac{U}{I}=\dfrac{2.5\ \mathrm{V}}{0.5\ \mathrm{A}}=5\ \Omega$;
(5) 该电路为定值电阻的简单电路,可完成“探究电阻一定时电流与电压的关系”实验,结论为:在电阻一定时,通过导体的电流和导体两端的电压成正比;
(6) ②断开开关$S_1$,闭合开关$S_2$,读出电流表示数$I_2$;③当闭合$S_1$、断开$S_2$时,电路为$R_0$的简单电路,电源电压$U=I_1R_0$;闭合$S_1$、$S_2$时,$R_x$与$R_0$并联,电源电压不变,结合并联电路规律得$R_x=\dfrac{I_1R_0}{I_2}$。
【答案】
(1) 如图所示
(2) $R=\dfrac{U}{I}$
(3) 电阻为$R_x$的电阻器断路
(4) 5
(5) 探究电阻一定时电流与电压的关系;在电阻一定时,通过导体的电流和导体两端的电压成正比
(6) ②闭合开关$S_2$;③$\dfrac{I_1R_0}{I_2}$
【知识点】
伏安法测电阻、欧姆定律、电路故障分析
【点评】
本题是初中电学综合题,全面考查伏安法测电阻的核心知识点,涵盖电路连接、原理、故障分析、图像计算,还拓展了缺电表测电阻和探究电流与电压的关系,注重学生的知识应用与迁移能力,是电学重点题型。
【难度系数】
0.6
本题围绕伏安法测电阻展开,需逐步分析各小问:①电路连接:滑片右移电流变小,说明滑动变阻器接入电阻变大,需将滑动变阻器左下接线柱接入电路,使电阻随滑片右移增大;②测电阻原理:利用欧姆定律变形公式$R=\dfrac{U}{I}$;③故障分析:电流表无示数为断路,电压接近电源电压说明电压表串联,即$R_x$断路;④电阻计算:从I-U图像取点,用$R=\dfrac{U}{I}$计算;⑤拓展实验:定值电阻电路可探究电流与电压的关系;⑥缺电表测电阻:利用并联电路特点,通过已知$R_0$和电流计算$R_x$。
【解析】
(1) 要求滑片P向右移动时电流变小,滑动变阻器接入电阻需变大,因此将滑动变阻器的左下接线柱与电流表的负接线柱连接,完成电路(对应参考答案图示);
(2) 测电阻的实验原理是欧姆定律的变形公式:$R=\dfrac{U}{I}$;
(3) 电流表始终无示数,说明电路断路;电压表示数接近电源电压,说明电压表两端与电源连通,故障为电阻$R_x$断路;
(4) 从I-U图像选取一组数据,如$U=2.5\ \mathrm{V}$时,$I=0.5\ \mathrm{A}$,则$R_x=\dfrac{U}{I}=\dfrac{2.5\ \mathrm{V}}{0.5\ \mathrm{A}}=5\ \Omega$;
(5) 该电路为定值电阻的简单电路,可完成“探究电阻一定时电流与电压的关系”实验,结论为:在电阻一定时,通过导体的电流和导体两端的电压成正比;
(6) ②断开开关$S_1$,闭合开关$S_2$,读出电流表示数$I_2$;③当闭合$S_1$、断开$S_2$时,电路为$R_0$的简单电路,电源电压$U=I_1R_0$;闭合$S_1$、$S_2$时,$R_x$与$R_0$并联,电源电压不变,结合并联电路规律得$R_x=\dfrac{I_1R_0}{I_2}$。
【答案】
(1) 如图所示
(2) $R=\dfrac{U}{I}$
(3) 电阻为$R_x$的电阻器断路
(4) 5
(5) 探究电阻一定时电流与电压的关系;在电阻一定时,通过导体的电流和导体两端的电压成正比
(6) ②闭合开关$S_2$;③$\dfrac{I_1R_0}{I_2}$
【知识点】
伏安法测电阻、欧姆定律、电路故障分析
【点评】
本题是初中电学综合题,全面考查伏安法测电阻的核心知识点,涵盖电路连接、原理、故障分析、图像计算,还拓展了缺电表测电阻和探究电流与电压的关系,注重学生的知识应用与迁移能力,是电学重点题型。
【难度系数】
0.6
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