题目内容

7．如图所示，某实验小组做“伏安法测量电阻”的实验，所用的实验器材有：电压为6V的电源，待测电阻RX，以及符合实验要求的滑动变阻器、电流表、电压表、导线和开关．

（1）该实验的原理是R=$\frac{U}{I}$．
（2）实验前在检查仪器时，发现电流表指针如图甲所示，那么，接下来的操作步骤应该是将指针调零．
（3）小组同学在解决好上述问题后，连接了如图乙所示的部分实物电路，请你用铅笔画线代替导线将实物电路连接完整（要求电压表指针要过半，导线不能交叉）．
（4）正确连接电路闭合开关后，发现无论怎样移动滑动变阻器的滑片P，电压表的示数都约为6V，电流表的示数几乎为0，则电路的故障可能是待测电阻Rx断路．
（5）排除故障后进行实验，当电流表的示数为0.25A时，电压表的示数如图丙所示，则该待测电阻Rx的阻值为10Ω．
（6）小明测完电阻RX后，又增加了四个定值电阻（5Ω，15Ω，20Ω，25Ω），用原电路来探究电流跟电阻的关系，得到如图丁所示的电流I随电阻R变化的图象，若滑动变阻的规格有：R1（20Ω 0.5A）、R2（50Ω 0.5A），则小明选用的滑动变阻器是R2（选填“R1”或“R2”）．

分析 （1）伏安法测电阻是一种间接测量法，用电压表测出电阻两端的电压，用电流表测出电阻的电流，然后根据欧姆定律的变形公式计算电阻；
（2）电表使用前要观察指针是否在零刻度线，如果指针不指零，需进行调零；
（3）电压表与电阻并联，电流表与电阻串联，根据要求选择合适的量程；滑动变阻器与电阻串联，且要按“一上一下”的方式接入电路；
（4）电流表无示数，说明电路故障为断路；电压表有示数，说明电压表的正负接线柱与电源两极相连，据此分析；
（5）根据图丙指针的位置，确定量程和分度值，读出示数；根据欧姆定律的变形公式求出待测电阻Rx的阻值；
（6）探究电流跟电阻的关系，需保持电阻两端的电压不变，根据串联分压的知识，当电阻R的阻值最大时，所需滑动变阻器的阻值最大，从而可根据此值判断出所需滑动变阻器的规格．

解答 解：（1）伏安法测电阻是一种间接测量法，用电压表测出电阻两端的电压，用电流表测出电阻的电流，
由欧姆定律的变形公式求出电阻的大小，故伏安法测电阻的原理是：R=$\frac{U}{I}$．
（2）由图甲知，在没有接入电路时，电路表的指针未指零，所以应该进行调零．
（3）将电压表与电阻并联，要求电压表指针要过半，而电源电压6V小于电压表最大量程15V的一半，因此电压表应选0～3V量程；
电流表与电阻串联，滑动变阻器已接了上面一个接线柱，应再接下面一个接线柱，如图所示：

（4）电流表的示数几乎为0，说明电路存在断路，电压表的示数都约为6V，接近电源电压，则与电压表并联的待测电阻Rx断路．
（5）由图丙可知，电压表的选择量程应该为0～3V，分度值为0.1V，示数为2.5V，
由I=$\frac{U}{R}$得，该待测电阻Rx的阻值：
则Rx=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.5V}{0.25A}$=10Ω．
（6）由图丁的某一组数据可知，当电阻值为25Ω时，电路中的电流为0.1A，
此时滑动变阻器接入电路的电阻最大，
由I=$\frac{U}{R}$得，电阻两端的电压：
Ux=IR=0.1A×25Ω=2.5V；
则滑动变阻器两端的电压：
U滑=U-Ux=6V-2.5V=3.5V，
由I=$\frac{U}{R}$得，滑动变阻器的阻值：
R滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{3.5V}{0.1A}$=35Ω＞20Ω，所以应该选择R2．
故答案为：（1）R=$\frac{U}{I}$；（2）调零；（3）见上图；（4）Rx；（5）10；（6）R2．

点评 本题是伏安法测电阻的实验，考查了测量的原理，实物图的连接、电表的读数及电阻的计算，同时考查了电路故障的分析及欧姆定律在串联电路中的应用，考查全面，难度适中．

练习册系列答案
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17．在“测定2.5V小灯泡功率”的实验中，小红设计了如图所示的电路．

（1）请在图1的“○”内填入合适的“灯泡”、“电流表”和“电压表”符号．
（2）小灯泡的额定功率估计在0.7W左右，连接电流表时应选用0-0.6A的量程．
（3）小红按电路图连接电路，检查电路无误，闭合开关时，发现电流表指针的偏转如图2所示，这种现象的原因是正负接线柱接反了．
（4）故障排除后，移动滑动变阻器的滑片，使小灯泡正常发光时，电流表示数如图3所示，请读出电流表的示数，填入下面的表格中，并将所缺内容填写完整．
 电压U/V 1.01.5 2.0 2.5 2.8 
 电流I/A 0.180.2 0.22   0.27
 电功率P 0.18 0.3 0.44  0.84
 灯泡发光情况 很暗→暗→正常发光→很亮
同学们分析了实验数据得出：小灯泡的发光亮度是由灯泡的实际功率决定．
（5）小红又取了一个规格，型号完全相同的旧灯泡进行实验，发现在额定电压下工作时，灯泡亮度明显偏暗．小红仔细观察，发现这只灯泡的玻璃内壁变黑，灯泡亮度偏暗的原因是灯丝升华变细，电阻变小，实际功率变大．
18．小华和小明同学在探究“弹簧长度与外力的变化关系”时，找来几个相同质量的钩码．用一弹簧做实验，并记录了相应的数据，如表：
钩码质量/g050100150200250300400
指针位置/cm23456788
（1）这项研究在实际中的应用是：弹簧测力计；
（2）分析数据，小华可以得出的结论是：在拉力不大于3N的情况下，弹簧的伸长跟钩码的拉力成正比；
（3）小华同学根据实验数据所作的“弹簧长度与外力的变化关系”图象，应该是下面B图（填序号）所示的图象．
（4）小明同学根据实验数据另外作出了“弹簧伸长长度与外力的变化关系”图象，发现该图线也不过原点，你认为原因是弹簧自身的重力使弹簧伸长．
15．如图是实验小组同学“探究电流通过导体产生的热量与电阻关系”的实验装置，两个烧瓶中盛有等量的煤油，温度计显示煤油的温度．两瓶煤油中都浸泡着一段金属丝，烧瓶A中的金属丝是铁丝，电阻比较小，烧瓶B中的金属丝是镍铬合金丝，电阻比较大．请回答下列问题：
（1）采用这种连接方式的目的是？
（2）闭合开关一段时间后，两电阻丝产生热量的多少是用什么物理量来反映的？请写出通过这个物理量判断电阻丝产生热量多少的过程．
（3）从能量角度来说，电能转化为内能的过程，是用电器消耗电能做功的过程．根据上面的实验，请你根据电功和欧姆定律知识进行理性探究，推导电流热效应与电阻的定量关系是什么？（要求写出推导过程和结论）
2．小华利用如图甲所示装置“探究弹簧的伸长跟外力的关系”时，记录数据如表：
钩码质量/g0100200300400500
指针位置/cm24681014
实验结束，当去掉钩码后，指针指在2.5cm刻度线处．
（1）指出实验操作中的错误之处：所挂钩码超过弹簧的弹性限度；
（2）分析数据，得出结论：在拉力不大于4N的情况下，弹簧伸长的长度与拉力成正比；
（3）这一结论在生活中的应用是弹簧测力计；
（4）该同学作出了弹簧受力与弹簧伸长长度的关系图，如图乙所示．其中正确的图象是a．
12．小明猜想导体的电阻越大，电流通过导体产生的热量就越多．为了验证猜想，他准备了三个完全相同的烧瓶，烧瓶内装有质量相等、初温相同的煤油，并将三段阻值不同的电阻丝（RA＜RB＜RC），浸在煤油中，再用带有规格完全相同的温度计的橡胶塞封住瓶口，如图甲所示．然后他将电源、开关、电流表、滑动变阻器、图甲中的烧瓶①、导线连成如图乙所示的电路．接下来小明进行了如下操作：
a．闭合开关，移动滑动变阻器滑片到适当位置，电流表的示数为I，记录相关数据．
b．断开开关，用烧瓶②替换下烧瓶①，闭合开关，移动滑动变阻器滑片到适当位置，使电流表的示数仍为I，记录相关数据．
c．断开开关，用烧瓶③替换下烧瓶②，闭合开关，移动滑动变阻器滑片到适当位置，使电流表的示数仍为I，记录相关数据．

请你分析并回答下列问题：
（1）在小明设计的探究实验中，自变量是电阻．
（2）小华认为小明的实验操作不能验证他的猜想．其理由是没有控制导体的通电时间不变．
19．在焦耳定律的探究实验中，小华准备了如下的实验装置．
（1）将图（1）的装置连入电路中进行实验，通电一段时间后，左边（填：左、右）的电阻产生的热量多，由此可以得出结论在通电时间和电流相同时，电阻越大，电流产生的热量越多
（2）从图中可以看出，小华图（2）的实验装置是用来研究电热与电流的关系；
（3）请在图（3）的线框中画出图（2）完整的实验电路图，

（4）图（2）中的装置通电一定时间后，可以看到，左边管中液面高于右管中的液面（填：高于，等于，低于）；由此可以得出结论在通电时间和电阻相同时，电流越大，电流产生的热量越多．
16．如图所示的滑轮组拉着质量为10kg的物体M在水平桌面上做匀速直线运动．如果拉力F=5N，物体M的速度v=0.2m/s，滑轮组的机械效率为80%．下列说法中正确的是（　　）
A．物体M受到合力为零B．物体M受到的摩擦力为12N
C．绳子自由端移动的速度为0.4m/sD．拉力F每秒钟做功为2J
17．如图所示，将同一块砖平放、立放、侧放时，它对地面的压力和压强说法，正确的是（　　）
A．平放、立放、侧放时，压强一样大，立放压力最大
B．平放、立放、侧放时，压力一样大，平放压强最大
C．平放、立放、侧放时，压强一样大，立放压力最大
D．平放、立放、侧放时，压力一样大，立放压强最大

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