6 [2025 泗洪模拟]图甲是小强用伏安法测量某定值电阻阻值的实物图,电源电压为 3 V 且保持不变,滑动变阻器的最大电阻为 20 Ω。

(1)图甲中有一根导线连接错误,请在该导线上画“×”,并用笔画线表示导线连接正确的电路。
(2)闭合开关前,滑动变阻器的滑片应移到
(3)排除故障后,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,测出并记录多组电压和电流值,得到了该定值电阻的 $I-U$ 图像,如图乙所示。由图像可知,该定值电阻的阻值为
(4)小刚设计了图丙所示的电路图,测量未知定值电阻的阻值 $R_x$,滑动变阻器的最大阻值为 $R_0$(已知),电源电压未知但恒定不变,测量步骤如下:
① 将滑动变阻器的滑片移到最左端,闭合开关,记下电压表的示数 $U_1$。
②
③ 未知定值电阻的阻值 $R_x=$
(1)图甲中有一根导线连接错误,请在该导线上画“×”,并用笔画线表示导线连接正确的电路。
(2)闭合开关前,滑动变阻器的滑片应移到
B
(A/B)端。闭合开关后,发现电流表无示数,电压表示数为 3 V,则出现的故障可能是定值电阻断路
。(3)排除故障后,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,测出并记录多组电压和电流值,得到了该定值电阻的 $I-U$ 图像,如图乙所示。由图像可知,该定值电阻的阻值为
5
Ω,实验中,电流表能达到的最小示数为0.12
A。(4)小刚设计了图丙所示的电路图,测量未知定值电阻的阻值 $R_x$,滑动变阻器的最大阻值为 $R_0$(已知),电源电压未知但恒定不变,测量步骤如下:
① 将滑动变阻器的滑片移到最左端,闭合开关,记下电压表的示数 $U_1$。
②
将滑动变阻器滑片移到最右端
,记下电压表的示数 $U_2$。③ 未知定值电阻的阻值 $R_x=$
$\dfrac{U_1}{U_2-U_1}R_0$
(用 $R_0$、$U_1$ 和 $U_2$ 表示)。答案
6. (1)
解析
【分析】
本题为伏安法测电阻的综合题,需结合电路连接要求、滑动变阻器使用规则、电路故障分析、欧姆定律及串联电路特点解题:
1. 第(1)问需明确伏安法测电阻的电路要求(电流表串联、电压表并联在定值电阻两端),据此找出错误导线并修正;
2. 第(2)问:闭合开关前滑动变阻器调至最大阻值端保护电路;电流表无示数说明电路断路,电压表示数等于电源电压说明电压表串联,故障为定值电阻断路;
3. 第(3)问:定值电阻阻值由I-U图像取点,根据R=U/I计算;最小电流为滑动变阻器最大时,总电阻为定值电阻与滑动变阻器最大阻值之和,由欧姆定律计算;
4. 第(4)问:利用串联电路电压规律和欧姆定律,通过两次滑片位置的电压测量推导Rx表达式,需明确滑片在两端时的电路状态(滑动变阻器最大/阻值为0)。
【解析】
(1) 伏安法测电阻时,电流表串联、电压表并联在定值电阻两端。图甲中连接开关与定值电阻左接线柱的导线错误,在该导线上画“×”,将定值电阻左接线柱与电流表“0.6”接线柱连接(修正后电路符合要求,对应参考答案的图)。
(2) 闭合开关前,滑动变阻器滑片应移到最大阻值端,图甲中滑动变阻器接A端,故移到B端;电流表无示数说明电路断路,电压表示数为3V(等于电源电压),说明电压表两端连通电源,故障为定值电阻断路。
(3) 由图乙I-U图像,取U=2V时I=0.4A,定值电阻阻值R=U/I=2V/0.4A=5Ω;滑动变阻器最大阻值20Ω,总电阻R总=5Ω+20Ω=25Ω,最小电流I最小=U总/R总=3V/25Ω=0.12A。
(4) ② 将滑动变阻器滑片移到最右端(此时滑动变阻器接入电阻为0,电压表测电源电压);③ 设电源电压为U,步骤①中滑片在最左端,滑动变阻器接入R0,电路电流I1=U1/Rx,总电压U=I1(R0+Rx)=(U1/Rx)(R0+Rx);步骤②中U=U2,代入得U2=(U1(R0+Rx))/Rx,整理得Rx=(U1/(U2-U1))R0。
【答案】
(1)
(2) B;定值电阻断路
(3) 5;0.12
(4) ② 将滑动变阻器滑片移到最右端;③ $\dfrac{U_1}{U_2-U_1}R_0$
【知识点】
伏安法测电阻、欧姆定律、电路故障分析
【点评】
本题综合考查电学实验的核心知识点,涵盖电路连接、故障分析、图像应用及特殊方法测电阻,需灵活运用串联电路特点和欧姆定律,是电学实验的典型题型,区分度适中。
【难度系数】
0.5
本题为伏安法测电阻的综合题,需结合电路连接要求、滑动变阻器使用规则、电路故障分析、欧姆定律及串联电路特点解题:
1. 第(1)问需明确伏安法测电阻的电路要求(电流表串联、电压表并联在定值电阻两端),据此找出错误导线并修正;
2. 第(2)问:闭合开关前滑动变阻器调至最大阻值端保护电路;电流表无示数说明电路断路,电压表示数等于电源电压说明电压表串联,故障为定值电阻断路;
3. 第(3)问:定值电阻阻值由I-U图像取点,根据R=U/I计算;最小电流为滑动变阻器最大时,总电阻为定值电阻与滑动变阻器最大阻值之和,由欧姆定律计算;
4. 第(4)问:利用串联电路电压规律和欧姆定律,通过两次滑片位置的电压测量推导Rx表达式,需明确滑片在两端时的电路状态(滑动变阻器最大/阻值为0)。
【解析】
(1) 伏安法测电阻时,电流表串联、电压表并联在定值电阻两端。图甲中连接开关与定值电阻左接线柱的导线错误,在该导线上画“×”,将定值电阻左接线柱与电流表“0.6”接线柱连接(修正后电路符合要求,对应参考答案的图)。
(2) 闭合开关前,滑动变阻器滑片应移到最大阻值端,图甲中滑动变阻器接A端,故移到B端;电流表无示数说明电路断路,电压表示数为3V(等于电源电压),说明电压表两端连通电源,故障为定值电阻断路。
(3) 由图乙I-U图像,取U=2V时I=0.4A,定值电阻阻值R=U/I=2V/0.4A=5Ω;滑动变阻器最大阻值20Ω,总电阻R总=5Ω+20Ω=25Ω,最小电流I最小=U总/R总=3V/25Ω=0.12A。
(4) ② 将滑动变阻器滑片移到最右端(此时滑动变阻器接入电阻为0,电压表测电源电压);③ 设电源电压为U,步骤①中滑片在最左端,滑动变阻器接入R0,电路电流I1=U1/Rx,总电压U=I1(R0+Rx)=(U1/Rx)(R0+Rx);步骤②中U=U2,代入得U2=(U1(R0+Rx))/Rx,整理得Rx=(U1/(U2-U1))R0。
【答案】
(1)
(2) B;定值电阻断路
(3) 5;0.12
(4) ② 将滑动变阻器滑片移到最右端;③ $\dfrac{U_1}{U_2-U_1}R_0$
【知识点】
伏安法测电阻、欧姆定律、电路故障分析
【点评】
本题综合考查电学实验的核心知识点,涵盖电路连接、故障分析、图像应用及特殊方法测电阻,需灵活运用串联电路特点和欧姆定律,是电学实验的典型题型,区分度适中。
【难度系数】
0.5
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