《2025年实验班提优大考卷九年级物理全一册人教版》

21. (8分)小明和小华一起进行伏安法测电阻的活动.

(1)他们选用的器材如图甲所示,请你用笔画线代替导线将实物电路连接完整,要求：滑动变阻器的滑片P向右移动时电流表的示数变大.
(2)连接电路之前,应该______开关,检查电表指针是否______.
(3)闭合开关,小明发现两电表均无示数. 为了查找故障,他将电压表拆下,保持电路其他部分连接完好,再将电压表分别接在电源、待测电阻Rₓ,滑动变阻器两端,然后闭合开关,发现只有接在待测电阻Rₓ两端时,电压表无示数,则故障可能是______.
(4)排除故障后,小明和小华配合进行实验,并根据数据画出如图乙所示的图像,由图像可知,该待测电阻Rₓ的阻值为______Ω.
(5)利用电压表可以直接测量电压的大小,能否把电压表改装为间接测量电阻大小的仪表呢？小明和小华经过思考,分别设计了如图丙、丁所示的方案(电源电压恒定不变),并进行了以下操作和分析：
①小明在电路的M、N两点之间接入一个电阻箱,调节旋钮使它接入电路的阻值分别为5Ω、8Ω、20Ω,闭合开关,发现电压表指针分别指向1.5V、2.0V、3.0V的刻度线,于是他在表盘相应位置标出了电阻的数值,如图戊所示. 以此类推再标出其他刻度线,电压表就可以用来间接测量阻值了,由以上数据可知,电源电压为______V,定值电阻R₀的阻值为______Ω；
②小华的设计方案,所用器材的规格、电表接入的量程都与小明的完全相同,分析她的设计方案可知,在保证器材安全的前提下,她改装后的电压表所能测的最小电阻值为______Ω.

答案：

(1)如图所示
(2)断开 归零
(3)滑动变阻器断路
(4)5
(5)①4.5 10 ②5 [解析]
(1)伏安法测电阻的实验中滑动变阻器串联在电路中，要求滑动变阻器的滑片向右移动时，电流表的示数变大，说明滑动变阻器接入电路的阻值变小，故应将滑动变阻器的右下接线柱接入电路.
(2)电路连接前应断开开关，以防止发生短路；连接电路前应检查电流表、电压表指针是否指在零刻度.
(3)电压表接在电源两端有示数说明电源正常，电压表并联在滑动变阻器两端有示数说明电压表两接线柱到电源的正负极是通路，电压表并联在待测电阻$R_{x}$两端无示数说明电压表两接线柱到电源正负极出现了断路，由此可知断点应出现在滑动变阻器上.
(4)由图乙可知，$U = 2.5\ V$时，$I = 0.5\ A$，根据欧姆定律可知，待测电阻$R_{x}$的阻值为$R_{x}=\frac{U}{I}=\frac{2.5\ V}{0.5\ A}=5\ Ω$.
(5)①由图戊可知，电压$U_{1}=1.5\ V$时，$R_{1}=5\ Ω$，电压$U_{2}=2\ V$时，$R_{2}=8\ Ω$，由图丙电路可知，定值电阻$R_{0}$与电阻箱串联，由串联电路电压规律可知，测量电阻$R_{1}$时，电源电压为$U_{电源}=U_{0}+U_{1}=\frac{U_{1}}{R_{1}}× R_{0}+U_{1}=\frac{1.5\ V}{5\ Ω}× R_{0}+1.5\ V\cdots①$；测量电阻$R_{2}$时，电源电压为$U_{电源}=U_{0}'+U_{2}=\frac{U_{2}}{R_{2}}× R_{0}+U_{2}=\frac{2\ V}{8\ Ω}× R_{0}+2\ V\cdots②$；联立①②解得，$R_{0}=10\ Ω$，$U_{电源}=4.5\ V$.②小华设计的电路中，定值电阻$R_{0}$与电阻箱串联，但电压表测量的是定值电阻$R_{0}$两端的电压；所用器材的规格、电表接入的量程都与小明的完全相同，即电源电压$U_{电源}=4.5\ V$，电压表量程是0~3V；根据串联分压原理可知，当电压表示数最大为3V时，所能测的电阻值最小，其两端最小电压为$U_{min}=U_{电源}-U_{0}''=4.5\ V - 3\ V = 1.5\ V$；此时$R_{0}$两端的电压是所测电阻两端电压的$\frac{3\ V}{1.5\ V}=2$倍，故所能测的最小阻值为$R_{min}=\frac{1}{2}R_{0}=\frac{1}{2}×10\ Ω = 5\ Ω$.