题目内容

15．用“伏安法测电阻”的实验中，老师提供了以下器材：几节干电池做电源、已知阻值的电阻R01个、最大阻值为50Ω的滑动变阻器1个、被测电阻Rx，开关2个，电压表和电流表各1只、导线若干．实验前老师启发同学们，为了使测定的电阻值更精确，采用多次测量取平均值的方法．甲、乙、丙、丁四个小组分别设计了如图1可测电阻Rx的四个方案，依据实验方案回答：

（1）实验中测得下表所示数据，此数据是丙小组测量的．
次数
物理量		12345
  电压U/V1.534.567.5
  电流I/A0.10.20.30.40.5
（2）乙小组在实验中闭合开关S后，发现电流表示数几乎为零，而电压表的示数等于电源电压．则该电路的故障可能为Rx断路．
（3）在丁小组实验过程中，闭合开关S和S1，电流表和电压表的示数如图2所示，则电阻Rx两端电压是4.5V，通过电阻Rx的电流是0.3A，电阻的阻值是15Ω．
（4）甲小组的同学发现电压表不能正常使用，于是撤去电压表设计了如图3的4种方案．其中不能测出Rx的方案是A（只填字母）．如果S、S1都闭合时，电流表示数为I1，闭合S、断开S1时，电流表示数为I2，则电阻的表达式Rx=RL（I1-I2）/I2为方案B（只填字母）的测量结果．

分析 （1）通过分析数据，可以发现电压、电流都是逐渐改变的，分析各图的所能测量的示数次数特点可知；
（2）乙小组在实验中闭合开关S后，根据电压表和电流表的使用特点分析可得；
（3）根据选取的量程，认清电压表与电流表的分度值，读出电压与电流的数值，由欧姆定律的变形式计算电阻阻值；
（4）由欧姆定律可得，要想测出Rx的阻值应先得出Rx两端的电压及通过Rx的电流，若电压表不能正常使用，则分别分析各选项可得出符合条件的电路图．

解答 解：（1）由图中数据，我们发现电流电压是逐渐变化的，很明显甲、乙只能测量一组数据，而丁图中的开关S1的断开和闭合也只能测量两组数据．所以该数据只可能是丙小组的；
（2）乙小组在实验中闭合开关S后，电压表的示数等于电源电压则说明电压表与电源的正负两极相连通．电流表示数几乎为零说明开路的位置在被测电阻Rx上；
（3）丁图中的电压表的量程和分度值分别为15V、0.5V；示数是4.5V；电流表的量程和分度值分别为0.6A、0.02A；示数是0.3A；则电阻Rx两端电压是4.5V，通过电阻Rx的电流是0.3A，电阻的阻值是Rx=$\frac{U}{I}$=$\frac{4.5V}{0.3A}$=15Ω．
（4）由欧姆定律可得，要想测出Rx的阻值应先得出Rx两端的电压及通过Rx的电流，若电压表不能正常使用，则可根据并联的电压特点或将待测电阻与定值电阻分别接入同一个电源上，可以间接得出Rx两端的电压，由图可知A图中只能测出Rx的电流，无法间接测出Rx两端的电压．
如果S、S1都闭合时，电流表示数为I1，闭合S、断开S1时，电流表示数为I2；则
若是方案B中的电路，电阻的表达式为Rx=$\frac{{U}_{x}}{{I}_{2}}$=$\frac{{R}_{L}（{I}_{1}-{I}_{2}）}{{I}_{2}}$；
若是方案C中的电路，电阻的表达式为Rx=$\frac{{U}_{x}}{{I}_{x}}$=$\frac{{R}_{L}{I}_{2}}{{I}_{1}-{I}_{2}}$；
若是方案D中的电路，电阻的表达式为Rx=$\frac{{U}_{x}}{{I}_{x}}$=$\frac{{R}_{L}{I}_{2}}{{I}_{1}-{I}_{2}}$；
故电阻的表达式Rx=$\frac{{R}_{L}（{I}_{1}-{I}_{2}）}{{I}_{2}}$为方案B的测量结果．
故答案是：（1）丙；（2）Rx断路；（3）4.5；0.3；15；（4）A；B．

点评 考查伏安法测电阻的探究实验，设计正确的电路图、排除电路故障是我们在实验中常遇到的问题，因此在实验课上我们要边实验边思考，将所学的理论与实际结合起来，锻炼我们解决实际问题的能力．注意伏安法测电阻的原理为欧姆定律的使用，一定要直接或间接测出电阻两端的电压和通过电阻的电流为目的，然后可由欧姆定律求得电阻的阻值．

练习册系列答案
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15．如图所示为水位测量仪的示意图，A点光屏PQ在同一水平面上如图所示为水位测量仪的示意图．A点与光屏PQ在同一水平面上，从A点发出的一束与水平面成45°角，方向不变的激光，经水面反射后，在光屏上的B点处形成一个光斑，光斑位置随水位变化而发生变化．
（1）在画出A点发出经过B点的光路图；
（2）A点与水面相距3m，若光斑B向右移动了2m，说明水位下降（选填“上升”或“下降”）了1 m．
16．在探究影响导体电阻大小的因素时，小明同学作出了如下猜想：
①导体的电阻与导体的长度有关
②导体的电阻与导体的横截面积有关
③导体的电阻与导体的材料有关
实验室提供了4根电阻丝，规格、材料如表：
编号材料长度/m横截面积/mm2
A镍铬合金0.50.5
B镍铬合金1.00.5
C镍铬合金0.51.0
D锰铜合金0.50.5
（1）为了验证猜想①，应该选用编号为A、B两根电阻丝进行实验．
（2）为粗略判断a、b两点间导体电阻的大小，可观察灯泡亮度．这种研究问题的方法叫做转换法．（选填“控制变量法”、“等效替代法”或“转换法”）
（3）另有甲乙两位同学分别对小明的电路做了如下的改进：甲把灯泡更换为电流表；乙在原电路中串联接入电流表．你认为乙 同学的改进更好一些，理由是灯泡对电路有保护作用．
3．如图1所示是小明同学在“测量导体电阻”的实验中所连接的实物图．

（1）在开关闭合前滑动变阻器的滑片应置于右，（左端或右端）检查电路正确无误后开始实验．
（2）三次实验测量的数据记录在如下表格中．被测电阻的阻值为8.1Ω．（保留小数点后面一位数字）
实验次数电流/A电压/V电阻/Ω测量结果
10.302.58.3
20.262.18.1
30.201.68.0
（3）实验后交流评估时，同学们又想出了其它一些测电阻的方法．如：小刚同学找来了一个阻值已知的电阻R0，连接了如图2所示的电路．在变阻器的位置不变的情况下，用电流表先后测出通过R0、RX的电流分别为I0、IX，计算出待测电阻RX=$\frac{{I}_{0}{R}_{0}}{{I}_{x}}$．上述把R0、RX并联且测出它们电流的做法，起到原电路中电压表的作用．
（4）完成实验后，小明又要测量一个阻值约为几百欧的电阻RX，实验室提供的器材有电压为3V的电源、学生用电流表、学生用电压表、滑动变阻器R1和电阻箱R2（0～9999? 5A）各一个，开关、导线若干．如图3是小明连接的电路图，接通电路后，观察到电流表指针不偏转，示数为零，电压表示数为2.5V．请你判断
①电路中哪个元件有故障？答：电流表；②该元件发生了什么故障？答：电流表被短路．
（5）排除故障后，经检查电路完好，闭合开关，逐渐减小滑动变阻器的接入阻值至最小，电压表有示数，但电流表的指针几乎不偏转，电流太小的原因是被测电阻阻值太大，所以小明所选的器材不能用伏安法测出该电阻的阻值．
（6）后来小明用已有的器材又设计了如图4所示的几种方案来测RX的电阻，其中可行的有BC
10．某同学根据如图甲素食店路完成“伏安法测量定值电阻”的实验．

（1）根据图甲，将图乙中的实物电路连接完整．
（2）正确连接电路后，闭合开关．①若发现电流表和电压表的示数都很大，这说明小华在实验操作上存在的问题是未将滑动变阻器的滑片移至最大阻值处；②若电压表示数约为3V，但无论怎样移动变阻器滑片，电流表示数始终为0，则电路中出现的故障可能是定值电阻断路；
（3）排除以上故障后，调节滑动变阻器，把测量的几组数据描成如图丙所示的图象，则该电阻的阻值R=3Ω；
（4）完成上述实验后，小明还想测量一段电炉丝的电阻Rx，可是在连接电路时，发现电流表和滑动变阻器都已损坏．于是小明就利用刚才已测得的定值电阻R，重新设计并连接了如图丁所示的电路，电源电压未知且恒定不变．请把下列实验步骤补充完整：步骤1：只闭合开关S1，记下电压表的示数为U1；
步骤2：闭合开关S1、S2，记下电压表的示数为U2．Rx的表达式为$\frac{{U}_{1}R}{{U}_{2}-{U}_{1}}$．
20．在“测量小灯泡电阻”的实验中，已知电源电压为3V，电灯电阻约7Ω．
（1）连接电路时，开关应断开．
（2）请你用笔画线代替导线，将图1电路最后一根导线接上，使电路完整．
（3）闭合开关之前，应先将滑动变阻器的滑片移到A端（选填“A”或“B”）．滑动变阻器的作用是保护电路和调节灯泡两端电压，实现多次测量．

（4）闭合开关后，发现小灯泡不亮，电流表指针偏转，电压表的示数为零，产生故障的原因可能是小灯泡短路（选填“短路”或“断路”）．
（5）在实验中要用试触法选择量程．
（6）如图2某次实验电压表的示数为2.2V，电流表的示数为0.3A，灯此时的电阻为7.3Ω．
7．小红做“测量未知电阻Rx的阻值”实验时，所用器材有：电源、未知电阻Rx、电流表、电压表、开关、滑动变阻器各一个，导线若干．
（1）在连接电路的过程中，开关应处于断开（选填“断开”或“闭合”）状态．
（2）电路连接好后，小红进行实验，记录的数据如下表，其中第3次实验电流表的示数如图所示，读数为0.16A，第3次实验所测的电阻值为12.5Ω．
（3）由实验数据可知，Rx的阻值为12Ω．
实验次数U/VI/AR/Ω
130.2611.5
22.40.212
32
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5．2015年9月3日，中国人民抗日战争暨世界反法西斯战争胜利70周年阅兵盛典在天安门广场举行，如下图所示，小宇分别对图中涉及的物理知识进行了说明，其中不正确的是（　　）
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B．
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C．
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D．
队列整齐划一，观众是通过光沿直线传播来判断的

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