版块16 欧姆定律及电阻定律 专题16-3 特殊方法测电阻 （教师版） 初中物理尖子生自主招生培优讲义83讲

专题16-3 特殊方法测电阻 知识·解读 器材和目的 电路图 实验步骤 Rx表达式 电源、开关、导线、 电流表、定值电 阻R0 ，测Rx 的 电阻 思路指引 说明：此方法要拆接电路 1 如图所示，先测出通过R0 的电流为0，即得出电源 电压 U＝U0＝0R0 2 再用电流表测出通过Rx 的 电流为x，则电源电压 U＝Ux＝xRx Rx＝ 1 断开开关S，测出电流为 0，即得出电源电压U＝ U0＝0R0 2 闭合开关S，测出总电流 为，即通过Rx 的电流为 (－0)，则电源电压U＝Ux ＝(－0)Rx Rx＝ 电源、开关、导线、 电流表、已知最 大阻值为R0的滑 动变阻器，测Rx 的电阻 1 将滑动变阻器调到最小值， 测出电流为1 2 将滑动变阻器调到最大值， 测出电流为2 Rx＝ 电源、开关、导线、 电压表、定值电 阻R0 ，测Rx 的 电阻 思路指引 1 闭合开关，测出电阻Rx 的 电压Ux 2 将电压表拆下，接在R0 两 端，测出R0两端的电压为 U0 Rx＝ 第 1 页 / 共 8 页 1 闭合开关，电压表测出总电 压U 2 断开开关，电压表测出Rx 的电压为Ux，即R0 的电 压为(U－Ux) (说明：x＝0＝) Rx＝ 电源、开关、导线、 电压表、已知最 大阻值为R0的滑 动变阻器，测Rx 的电阻 1 将滑动变阻器调到最小值， 电压表测出总电压U 2 将滑动变阻器调到最大值， 电压表测出Rx 的电压为 Ux Rx＝ 典例·解读 类型一、特殊方法测电阻 例1、某同学利用如图甲所示的电路来 测量一未知电阻Rx。 (1)请用笔画线代替导线，将甲图中实 物电路连接完整。 (2)闭合开关后，当滑动变阻器的滑片 向左移动到某一位置时，电压表的 示数为12V，电流表的示数如图乙所示，则=_ _________ ，Rx=_ ___________ Ω。 (3)该同学又设计了如图丙所示的测量电路，同样可以测量未知电阻，其 中R0是定值电阻，请在空格内把实验步骤补充完整。 ①_ _________ ，用电压表测出电源的电压为U； ②_ _________ ，用电压表测出待测电阻Rx两端的电压为U1； ③请用测量值U 和U1，已知量R0来表示Rx=_ ___________ 。 第 2 页 / 共 8 页 类型二、涉及电表内阻的问题 例2、如图所示是某同学用“伏安法”测量定值电阻R(阻值未知)实验电 路图。如果电流表的内阻为R，示数为；电压表的内阻为RV，示数为 U，则通过待测电阻R 的电流为_ _____ ，待测电阻R 的阻值为_ _____ 。 【答】- ； 【解析】本题考查欧姆定律的应用。因为R 与电压表并联，电压表的示数为U，所以根据欧姆定律， 通过电压表的电流V= ，通过待测电阻的电流R=-V=- ；待测电阻R= = = 培优·训练 1、小明用图1－甲所示的电路测量额定电压为25 V 的小灯泡电阻，图1－乙是小明连接 的实验电路。 第 3 页 / 共 8 页 【答】(1) 如图所示 (2)03 4 ； (3)①闭合开关S 、S1 ②闭合开关S 、断开S1 ； ③ 【解析】本题考查“伏安法”测电阻及测电阻的其他方法。(1) 滑动变阻器要“一上一下”各选一个 接线柱接入电路中，本题中可将滑动变阻器下方的任一接线柱与开关的右方接线柱相连即 可。(2) 由图乙可知，电流表的量程为0 ～06 ，分度值为002 ，则=03 ，则 Rx===4Ω 。(3) 实验步骤：①闭合开关S 、S1，用电压表测出电源的电压U ；②闭合开 关S 、断开S1，用电压表测出待测电阻Rx两端的电压为U1；③因串联电路中总电压等于 各分电压之和，所以R0两端的电压U0=U-Ux=U-U1，因串联电路中各处的电流相等，所 以== ，即= ，解得Rx= 。 图1 (1)小明将电路连接正确后，闭合开关，调节变阻器的滑片，使小灯泡刚好正常发光，此时 电流表的示数如图1－丙所示，电流表的读数是 ，小灯泡的阻值是 Ω(小数 点后保留一位)； (2)当电压值改变的时候，小灯泡的阻值 (选填“变化”或“不变”)； (3)小明又想测某未知电阻Rx的阻值，设计了如图1－丁所示电路(R0为已知阻值的定值电 阻)，并设计了如下实验步骤，请帮他把缺少的步骤补全，并写出Rx的表达式。 实验步骤： ．按照设计的电路图连接电路(如图1－丁)； B．断开S2、闭合S1记录电流表示数为1； ． ； 表达式：Rx＝ (用已知和测量的物理量的符号表示)。 2、在测量未知电阻 Rx(阻值约为 150 Ω)的实验中，提供的实验器材有：电源(电压3 V)、滑动变阻器R(0～50 Ω)、电阻箱R0(0～9 999 Ω)、电流表(0～06 )、电压表(0 ～3 V)、开关及导线若干。 图2 (1)小华同学设计了如图2－甲所示的电路，根据实验器材数据可粗略估算通过电流表的电 流大小，则最大电流是 ，最小电流是 ，你认为小华 (选填“能”或“不能”)准确测出Rx 阻值。 (2)小明同学设计了如图2－乙所示的电路进行测量，正确连接电路后，小明先将开关 S 拨 至 ，调节变阻器的滑片至某一位置，记下此时电压表的示数 U1；再将开关 S 拨至另一位置，调节 ，使电压表的示数恰好为U1，记下电阻 箱的示数为R′，则未知电阻 Rx 的测量值为 。 第 4 页 / 共 8 页 3、如图3－甲所示是测量定值电阻 Rx 阻值的实验电路，器材可以满足实验要求。 图3 (1)同学们按照电路图正确连接电路后，闭合开关，改变电阻 Rx 两端的电压进行了三次测 量，其中第二次实验中电流表的示数如图3－乙所示，请将表格中的实验数据补充完整。 实验次数 1 2 3 电压U/V 10 16 18 电流 / 032 056 电阻Rx/Ω 313 321 电阻的平均值Rx/Ω (2)同学们又设计了两种测量方如图4 所示，方中定值电阻的阻值为R0。 图4 ①方一：闭合开关 S，如果电压表V1和V2 的读数分别为U1和U2，则电阻Rx 的阻值表达 式为Rx＝ 。 ②方二：电路中Rx≠R0，将S 接到 ，读出电流表的示数 1；再将 S 接到 b，读出电流表的 示数 2；由 1R0＝2Rx 可得Rx＝R0。请判断结果是否正确并简要说明理由：___________ _____________。 4、在物理实验中常用到等效替代法。例如将一个10 Ω 的电阻替换某电路中串联的两个5 Ω 的电阻，在其他条件不变的情况下，该电路中电流不变，说明一个10 Ω 的电阻与两 个串联5 Ω 的电阻对电流的阻碍作用是等效的，所以可以用一个10 Ω 的电阻替代两个 串联5 Ω 的电阻。小明利用等效替代的思想来测量待测电阻Rx的阻值，如图5－甲所 示。 图5 (1)下面是小明的实验过程： 第 5 页 / 共 8 页 ①按照电路图连接好电路，并将电阻箱R0 的阻值调到最大； ②闭合开关S1前，滑片P 置于 (选填“”或“b”)端。 ③闭合开关S1； ④闭合开关 ，调节滑片P，使电流表指针指在适当的位置，记下此时电流表的 示数。 ⑤先断开开关 ，再闭合开关__________________________， 保持 的电阻不变，调节 。使电流表的示数仍为，此时电阻 箱的阻值等于待测电阻Rx的阻值。 (2)在此实验中，若将电流表改用电压表，其他器材不变，请在虚线框内(图5－乙)画出用 等效替代法测量Rx电阻的实验电路图。(要求所设计的电路在连接后，只能通过开关改 变电路连接情况)。 5．(2017 天水)在测电阻的实验中，实验的器材有：干电池3 节，电流表、电压表各一个， 开关2 个，滑动变阻器1 个，待测电阻2 个，导线若干。 图6 图7 (1)如图6－甲所示是实验的电路图。小丽按照电路图连接电路时，开关应 。 ①闭合开关S 后，小丽发现电流表和电压表的指针均不动。她断开开关S，检查线路连接 无误后，把电压表与b 点相连的那根导线改接到点，再次闭合开关S 时，发现电流表 的指针仍不动，但电压表的指针有明显的偏转。若电路中只有一处故障，则故障是 。 ②排除故障后，正确连接电路，闭合开关S，移动滑动变阻器的滑片P，当电压表的示数 为16 V 时，电流表的示数如图6－乙所示，则电路中的电流为 ，Rx＝ 。 (2)实验时某小组同学利用一只电流表和最大阻值为R0的滑动变阻器完成对未知电阻Ry的 测量。如图7 所示是他们按照设计连接的部分实验电路。 ①请你依据下面的实验步骤，用笔画线代替导线，将实验电路连接完整。(只添加一条导 线) 实验步骤： ．开关S 和S1都断开，将变阻器的滑片P 移到阻值最大处，观察到电流表无示数； 第 6 页 / 共 8 页 B．保持滑片P 位置不动，只闭合开关S 时，读取电流表的示数为1； ．再闭合开关S1时，读取电流表的示数为2(2＞1)。 ②请你用1、2和R0表示Ry，则Ry＝______________________________________。 专题16-3 特殊方法测电阻 例1、 培优·训练 1、(1)03 83 (2)变化 (3)断开S1、闭合S2记录电流表示数为2 2、(1)002 0015 不能 (2)1 电阻箱阻值 R′ 3、(1)05 32 318 (2)① ②该方不正确，滑动变阻器接入电路的阻值不为 0 时，两 种情况下 Rx 和 R0 两端的电压不相等 4、(1)② ④S3 ⑤S3 S2 滑动变阻器R 电阻箱的阻值R0 (2)如图1 所示 第 7 页 / 共 8 页 【答】(1) 如图所示 (2)03 4 ； (3)①闭合开关S 、S1 ②闭合开关S 、断开S1 ； ③ 【解析】本题考查“伏安法”测电阻及测电阻的其他方法。(1) 滑动变阻器要“一上一下”各选一个 接线柱接入电路中，本题中可将滑动变阻器下方的任一接线柱与开关的右方接线柱相连即 可。(2) 由图乙可知，电流表的量程为0 ～06 ，分度值为002 ，则=03 ，则 Rx===4Ω 。(3) 实验步骤：①闭合开关S 、S1，用电压表测出电源的电压U ；②闭合开 关S 、断开S1，用电压表测出待测电阻Rx两端的电压为U1；③因串联电路中总电压等于 各分电压之和，所以R0两端的电压U0=U-Ux=U-U1，因串联电路中各处的电流相等，所 以== ，即= ，解得Rx= 。 图1 5、(1)断开 ①b 之间断路 ②032 5 Ω (2)①如图2 所示 ② 图2 第 8 页 / 共 8 页