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核心专题一 电阻的特殊测量
素养目标
1.能结合串、并联电路的电流和电压规律,利用替代法测量定值电阻的阻值。
2.能根据等效替代的思想,借助电阻箱粗略测量定值电阻的阻值。
◎重点:利用替代方法,测量定值电阻的阻值。
【专题突破】
1.安阻法测电阻
例1　小明在用伏安法测量定值电阻Rx的阻值时,发现自己小组的电压表损坏,为此他采用了2个电流表、阻值已知的定值电阻R0进行测量。实验过程如下:
(1)画出实验所需电路图。
(2)根据电路图连接实物图。
(3)闭合开关,读出电流表A1和A2的示数分别为I1、I2。
(4)计算得到电源电压为 。
(5)定值电阻Rx的阻值为 。
(6)为了保护电路以及多次测量定值电阻的阻值,应该在电路中加入 。
思路导引 在没有电压表时,我们可以根据并联电路电压相等的特点,使待测电阻和一个已知阻值的定值电阻R0并联,这样待测电阻两端的电压就等于已知电阻两端的电压;测出通过已知电阻和待测电阻的电流I0、Ix,根据公式U0=I0R0计算出已知电阻两端的电压,即待测电阻两端电压;再根据公式R=计算待测电阻阻值即可。
对点自测
1.晓亮利用阻值为R0的定值电阻和一块电流表测量未知电阻Rx的阻值。他选择了满足这个实验要求的器材,并连接了部分实验电路,如图所示。
(1)开关S1、S2都闭合时,电流表的示数为I1;
(2)只闭合开关 时,电流表的示数为I2;
(3)请用I1、I2和R0表示Rx,则Rx= 。
【答案】例1　(1)
(4)I1R0　(5)　(6)滑动变阻器
思路导引　在没有电压表时,我们可以根据并联电路电压相等的特点,使待测电阻和一个已知阻值的定值电阻R0并联,这样待测电阻两端的电压就等于已知电阻两端的电压;测出通过已知电阻和待测电阻的电流I0、Ix,根据公式U0=I0R0计算出已知电阻两端的电压,即待测电阻两端电压;再根据公式R=计算待测电阻阻值即可。
对点自测
1.(2)S2　(3)
2.伏阻法测电阻
例2　用如图所示的电路来测量未知电阻Rx的阻值,不考虑电压表内阻的影响,R0阻值已知。
　　(1)将实验过程补充完整:
a.首先,对照电路图连接好电路,并将滑动变阻器的滑片滑至最 (选填“左”或“右”)端;
b.然后,闭合开关S,将电压表并联在R0两端,此时电压表的读数记为U1;
c.接着,将电压表并联在Rx两端,此时电压表的读数记为U2;
d.最后,断开开关S,整理器材。
(2)用测量所得的物理量和已知量符号表示出待测电阻Rx= 。
(3)本实验中,定值电阻R0和电压表并联的共同作用就相当于一个 。
思路导引 (1)(2)要测量电阻的阻值,需分别测出电压和电流,根据R=计算出其电阻;若没有电流表,则可用一电压表和定值电阻代替电流表(I=),与待测电阻串联,测出定值电阻两端的电压便可求出电流,测出待测电阻两端的电压,便可根据R=计算出电阻值;(3)定值电阻R0和电压表并联,其作用相当于一个电流表。
对点自测
2.某同学设计了如图所示的测量电路测量未知电阻Rx,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来表达Rx= 。
【答案】例2　(1)右　(2)　(3)电流表
思路导引　(1)(2)要测量电阻的阻值,需分别测出电压和电流,根据R=计算出其电阻;若没有电流表,则可用一电压表和定值电阻代替电流表(I=),与待测电阻串联,测出定值电阻两端的电压便可求出电流,测出待测电阻两端的电压,便可根据R=计算出电阻值;(3)定值电阻R0和电压表并联,其作用相当于一个电流表。
对点自测
2.①同时闭合S、S1　②闭合开关S、断开S1　③R0
3.等效替代法测电阻
例3　在测量电阻Rx的实验中,连接了如图所示的电路(图中R2为阻值可调节且能读出准确阻值的电阻箱)。测量步骤如下:
(1)将开关S拨至触点 (选填“a”或“b”),适当调节滑动变阻器R0,读出电压表示数,记录为U1。
(2)将开关S拨至另一触点 ,调节 的阻值,使电压表示数为U1。
(3)读出电阻箱的阻值,记录为R2,则Rx= 。
　　思路导引 将开关S拨至a或b时,变阻器分别与电阻箱或待测电阻串联,电压表测待测电阻或电阻箱的电压;保持滑动变阻器滑片的位置不变,调节电阻箱,若电阻箱与待测电阻两端电压相同,那么通过两者电流也相同,电阻箱的示数就是待测电阻的阻值。
对点自测
3.小明通过“等效替代法”测量一个未知电阻Rx的阻值如图1,请你帮小明将实验步骤补充完整。
(1)断开开关,按电路图连接好电路,将滑动变阻器滑片移到最 (选填“左”或“右”)端;
(2)闭合开关 ,调节 ,记下此时电流表的示数为I;
(3)断开刚才的开关,闭合开关 ,调节 ,直至电流表的示数仍为I;
(4)若此时电阻箱R0的示数如图2,则待测电阻的阻值Rx= Ω。
【答案】例3　(1)a　(2)b　电阻箱　(3)R2
思路导引　将开关S拨至a或b时,变阻器分别与变阻箱或待测电阻串联,电压表测待电阻或电阻箱的电压;保持滑动变阻器滑片的位置不变,调节变阻箱,若变阻箱与待测电阻两端电压相同,那么通过两者电流也相同,变阻箱的示数就是待测电阻的阻值。
对点自测
3.(1)右　(2)S1　滑动变阻器滑片P　(3)S2　电阻箱R0的阻值　(4)50
【方法突破】
电阻的特殊测量方法
(1)安阻法:用电流表和一个阻值已知的定值电阻测量电阻的方法。测量过程中,把把待测电阻和定值电阻并联,这样就有Ux==R0,然后根据公式Rx=求解。
(2)伏阻法:用电压表和一个阻值已知的定值电阻测量电阻R0的方法。测量过程中,把待测电阻和定值电阻串联,这样就有Ix==,然后根据公式Rx=求解。
(3)等效法:当电阻箱的电压、电流与待测电阻的电压、电流相等时,电阻箱的阻值就等于待测电阻的阻值。
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