2024-2025學(xué)年初中物理電學(xué)同步專題點撥與強化專題17實驗伏安法測電阻含解析

Page3專題17伏安法測電阻核心考點：【試驗?zāi)康摹繙y未知電阻的阻值【設(shè)計并進(jìn)行試驗】1.試驗器材：電源、導(dǎo)線、開關(guān)、定值電阻、小燈泡、電流表、電壓表、滑動變阻器；2.試驗原理：3.試驗步驟：（1）斷開開關(guān)，調(diào)整電流表、電壓表的指針到零刻度；按電路圖連接實物；調(diào)整滑動變阻器到阻值最大端。（2）閉合開關(guān)，調(diào)整滑動變阻器的滑片至適當(dāng)位置，分別讀出電流表的示數(shù)I、電壓表的示數(shù)U，并記錄在表格中。（3）依據(jù)公式計算出R的值，并記錄在表格中。（4）通過移動滑動變阻器滑片，變更定值電阻兩端的電壓和通過電阻的電流，分別記錄對應(yīng)的值?！就卣乖囼灐浚?）將定值電阻換成小燈泡進(jìn)行試驗，電路圖和實物圖如下所示：【分析數(shù)據(jù)】①將測得的定值電阻阻值進(jìn)行求平均值：②不能將小燈泡的電阻測量值進(jìn)行求平均值，因為小燈泡電阻受溫度的影響，是變更的。定值電阻和小燈泡的圖如下：【試驗結(jié)論】電阻是導(dǎo)體本身的特性，和導(dǎo)體的電流與電壓無關(guān)；燈泡的電阻不是固定的，隨溫度的上升而增大?！緶贤ㄅc探討】（1）滑動變阻器的作用：愛護(hù)電路、變更定值電阻（小燈泡）兩端的電壓和通過的電流。（2）滑動變阻器規(guī)格的選?。海?）要使小燈泡正常發(fā)光，應(yīng)移動滑片，使電壓表示數(shù)為小燈泡額定電壓。（4）電壓表示數(shù)小于（或大于）小燈泡額定電壓時，滑片移動方向的推斷：應(yīng)使滑動變阻器接入電路中的電阻變?。ɑ蜃兇螅＃?）試驗時多次測量的目的：①定值電阻：獲得多組數(shù)據(jù)求平均值，減小誤差；②小燈泡：獲得多組數(shù)據(jù)，探究燈絲的電阻與溫度之間的變更關(guān)系；（6）電路故障分析。（7）I－U圖像分析與繪制：①如圖所示，a為定值電阻，b為小燈泡，c為電壓表接滑動變阻器兩端時，小燈泡的I－U圖像；②得出小燈泡電阻的變更規(guī)律：小燈泡的電阻隨著溫度的升高而增大。（8）動態(tài)電路分析；（9）電功率的計算；（10）求取平均值的評估：①測定值電阻：不能依據(jù)求出的電壓、電流的平均值計算電阻，應(yīng)計算出每次的電阻，然后求電阻的平均值，即（以3次為例）。②測小燈泡電阻：求小燈泡電阻平均值不合理，小燈泡的電阻會隨溫度的上升而增大，不是定值。（11）試驗裝置可進(jìn)行的其他試驗拓展；【拓展】特別法測定值電阻阻值：（1）缺電壓表測電阻（2）缺電流表測電阻針對訓(xùn)練1．某同學(xué)利用如圖所示的電路測量小燈泡的電阻，小燈泡標(biāo)有“2.5V”的字樣，他記錄的試驗數(shù)據(jù)如下表所示，其中有一次記錄的電流表示數(shù)是錯誤的。關(guān)于該試驗，下列說法正確的是（）A．第1次試驗記錄的電流表示數(shù)是錯誤的 B．多次試驗的目的是為了減小誤差 C．5次試驗中小燈泡正常發(fā)光時的電阻最小 D．從第1次到第5次的試驗過程中，滑動變阻器的滑片漸漸向左滑動【解析】（1）由表格數(shù)據(jù)，依據(jù)歐姆定律分別計算5次試驗燈泡的電阻：R1＝＝＝5Ω；R2＝＝≈7.14Ω；R3＝＝＝9.375Ω；R4＝＝≈8.33Ω；R5＝＝≈8.93Ω；電壓越大，電流越大，燈泡實際功率越大，溫度越高，電阻也越大，所以1到5次試驗燈泡電阻應(yīng)漸漸增大，但第3次試驗中電阻比第4、5次電阻大，所以第3次試驗測得的電流是錯誤的，故AC錯誤；（2）這5次試驗中燈泡電阻本就不同，不能取多次測量的平均值減小誤差，故B錯誤；（3）由表中數(shù)據(jù)知，從第1到第5次試驗中，燈泡兩端電壓不斷增大，由串聯(lián)電路的分壓原理知，應(yīng)減小變阻器連入電路的阻值，從而減小變阻器分得電壓，所以滑片應(yīng)漸漸向左滑動，故D正確。故選：D。2．用“伏安法測電阻”的試驗中，丹丹分別選用定值電阻和小燈泡為測量對象，在處理試驗數(shù)據(jù)時，分別畫出了U﹣I的圖象，如圖甲、乙所示。對于圖象的分析，以下說法錯誤的是（）A．圖甲是定值電阻的U﹣I圖象，圖乙是小燈泡的U﹣I圖象 B．由圖象可知，通過定值電阻的電流和定值電阻兩端的電壓成正比 C．由乙圖及試驗現(xiàn)象可知小燈泡的電阻隨燈絲溫度的增加而增大 D．為了減小誤差，應(yīng)當(dāng)用多次測量的方法，計算小燈泡的電阻【解析】A、依據(jù)圖甲可知，電壓與電流成正比，因此該電阻為定值電阻，所以圖甲是定值電阻的U﹣I圖象，則圖乙是燈泡的U﹣I圖象，故A正確；B、由圖象甲可知，通過定值電阻的電流和定值電阻兩端的電壓成正比，故B正確；C、由乙圖可知，電流與電壓不成正比，且電壓變更比電流變更快，所以燈泡電阻漸漸增大，燈泡電壓和電流越大，其實際功率越大，溫度越高，由此可知，小燈泡的電阻隨燈絲溫度的增加而增大，故C正確；D、燈泡的電阻是變更的，不能取多次測量的平均值減小誤差，是為了找尋燈絲電阻與溫度的關(guān)系，故D錯誤。故選：D。3．小明同學(xué)練習(xí)用伏安法測電阻，他所測電阻的阻值約為2Ω，電壓表的量程為3V，電流表的量程為3A．測量結(jié)束后，他得到的結(jié)論是待測電阻的阻值為10Ω，則他在測量中所出現(xiàn)的錯誤可能是（）A．電壓表和電流表的位置接反了 B．他沒有多次測量取平均值，致使誤差過大 C．電壓表按15V量程讀數(shù)，電流表按0.6A量程讀數(shù) D．電壓表按15V量程讀數(shù)，電流表按3A量程讀數(shù)【解析】A、假如電流表和電壓表位置接反了，電路相當(dāng)于斷路，電壓表測量電源電壓，電流表示數(shù)接近為零。故A錯誤；B、已知待測電阻的阻值約為2Ω，測量值應(yīng)當(dāng)接近或等于2Ω，不行能為10Ω，與測量次數(shù)多少沒有關(guān)系。故B錯誤；C、電壓表按15V量程讀數(shù)，電流表按0.6A量程讀數(shù)，得到的電壓是實際電壓的5倍，電流是正確電流的，測量的電阻是實際電阻的25倍。故C錯誤；D、電壓表按15V量程讀數(shù)，電流表按3A量程讀數(shù)，得到的電壓是實際電壓的5倍，所以本該是2Ω的電阻測成了10Ω．故D正確。故選：D。4．在學(xué)習(xí)了“伏安法測電阻”的試驗后，同學(xué)們主動動腦設(shè)計了許多測電阻的電路。某同學(xué)設(shè)計了一個測量電阻的電路，如圖甲所示，R0為愛護(hù)電路的定值電阻，電源兩端電壓保持不變，在MN之間接入待測電阻R，可以干脆在改裝后的電流表表盤上讀出電阻阻值，該同學(xué)已經(jīng)在電流表表盤上標(biāo)出了部分電阻值，如圖乙所示。由電表表盤數(shù)據(jù)可知：（1）由表盤數(shù)據(jù)可知當(dāng)電流為0.2A時，MN之間的電阻為Ω。（2）請你用電流表示數(shù)I，電源電壓U、定值電阻阻值R0，寫出待測電阻R的表達(dá)式：R＝。（3）電路中電阻R0＝Ω。（4）該電表測量電阻的最小值是Ω?！窘馕觥浚?）R與R0串聯(lián)，由乙圖知，電流表選用小量程，分度值為0.02A，可知，當(dāng)電流為I1＝0.1A時，待測電阻為R1＝86Ω，依據(jù)串聯(lián)電阻的規(guī)律及歐姆定律，U＝I1（R1+R0）＝0.1A×（86Ω+R0）﹣﹣﹣﹣﹣①；當(dāng)電流為I2＝0.3A時，待測電阻為R2＝26Ω，依據(jù)串聯(lián)電阻的規(guī)律及歐姆定律，U＝I2（R2+R0）＝0.3A×（26Ω+R0）﹣﹣﹣﹣﹣﹣②；由①②得：R0＝4Ω；電源電壓：U＝9V，當(dāng)電流I3＝0.2A時，由串聯(lián)電阻的規(guī)律及歐姆定律，MN之間的電阻為：R3＝﹣R0＝﹣4Ω＝41Ω；（2）依據(jù)歐姆定律和串聯(lián)電阻的規(guī)律，待測電阻R的表達(dá)式：R＝﹣R0；（3）電路的電阻越小，電路的電流越大，因電流表選用小量程，故電流最大值為：I4＝0.6A，依據(jù)歐姆定律和串聯(lián)電阻的規(guī)律，該電表測量電阻的最小值是：R?。僵丷0＝﹣4Ω＝11Ω。故答案為：（1）41；（2）﹣R0，（3）4；（4）11。5．小明試驗小組用如圖所示的電路來測量未知電阻Rx的阻值，R0阻值已知。將試驗過程補充完整：（1）比照電路圖連接好電路，斷開開關(guān)時，讀出電流表的示數(shù)為I0。（2）時，讀出電流表的示數(shù)為I。（3）用測量所得的物理量和己知量符號表示出待測電阻Rx＝。（4）利用此電路還可以測出Rx的功率，表達(dá)式為P＝（用測量所得的物理量和已知量符號表示）【解析】（1）比照電路圖連接好電路，斷開開關(guān)時，讀出電流表的示數(shù)為I0；（2）閉合開關(guān)S時，讀出電流表的示數(shù)為I；（3）在步驟（1）中電路為定值電阻的簡潔電路，電流表測電路的電流，由歐姆定律可得，電源電壓為：U＝I0R0；在步驟（2）中，兩電阻并聯(lián)，電流表測并聯(lián)電路的總電流，因并聯(lián)電路各支路互不影響，故通過待測電阻的電流：Ix＝I﹣I0，并聯(lián)電路各支路兩端的電壓相等，由歐姆定律可得，待測電阻：Rx＝；（4）利用此電路還可以測出Rx的功率，依據(jù)P＝UI可得，Rx的功率表達(dá)式為：P＝UIx＝I0R0×（I﹣I0）。故答案為：（2）閉合開關(guān)S；（3）；（4）I0R0×（I﹣I0）。6．某同學(xué)按如圖方式測量Rx的電阻，試驗中他讀出電流表示數(shù)為0.2A，電壓表示數(shù)為2.9V，則他測量Rx的值為，試驗時，若考慮電壓表電阻對測量結(jié)果的影響，則測量的值比Rx的真實值（填“偏大”、“偏小”或“一樣大”）?！窘馕觥侩娏鞅硎緮?shù)為0.2A，電壓表示數(shù)為2.9V，由歐姆定律I＝得，則未知電阻：Rx＝＝＝14.5Ω。電壓表與電阻并聯(lián)，電壓表測量值精確，依據(jù)并聯(lián)電路電流的規(guī)律，電流表示數(shù)大于通過電阻的電流，由歐姆定律I＝知，測量值比真實值偏小。故答案為：14.5Ω；偏小。7．如圖甲所示是測量定值電阻及Rx阻值的試驗電路圖，器材可以滿意試驗要求。（1）小明同學(xué)正確連接電路后，閉合開關(guān)，移動滑動變阻器的滑片P，發(fā)覺電流表示數(shù)始終為0A，電壓表有示數(shù)，則出現(xiàn)故障的緣由可能是。（2）解除故障后，調(diào)整滑動變阻器，當(dāng)電壓表的示數(shù)為5V時，電流表的示數(shù)如圖（乙）所示為A，電阻Rx的阻值為Ω。（3）小明認(rèn)為自己試驗已經(jīng)結(jié)束，可是其他同學(xué)都認(rèn)為小明沒有完成試驗。理由是。（4）小紅設(shè)計了另一種測電阻的方案，電路如圖丙所示，方案中定值電阻的阻值為R0，步驟如下：①斷開開關(guān)S2，閉合開關(guān)S、S1，電壓表示數(shù)為U1；②斷開開關(guān)S1，閉合開關(guān)S、S2，電壓表示數(shù)為U2，則電阻Rx的表達(dá)式為Rx＝。【解析】（1）小燈泡不亮，電流表示數(shù)為零，電壓表有示數(shù)，說明電壓表并聯(lián)部分?jǐn)嗦?，緣由是定值電阻RX斷路；（2）圖乙知，電流表的量程為0～0.6A，分度值為0.2A，示數(shù)為0.5A，則電阻Rx的阻值為：R＝＝＝10Ω；（3）小明只通過一組數(shù)據(jù)算出的電阻誤差較大，應(yīng)當(dāng)多次測量求平均值減小誤差；（4）依據(jù)電路圖知：斷開開關(guān)S2，閉合開關(guān)S、S1，電壓表測量電阻Rx兩端的電壓，電壓表示數(shù)為U1；斷開開關(guān)S1，閉合開關(guān)S、S2，電壓表測量電源電壓，電壓表示數(shù)為U2，流過電路的電流I＝，由歐姆定律得RX的阻值：RX＝＝。故答案為：（1）定值電阻RX斷路；（2）0.5；10；（3）只通過一組數(shù)據(jù)算出的電阻誤差較大；（4）。8．小張在“伏安法”測電阻試驗中，連接了圖甲所示的實物圖。（1）測小燈泡的電阻的試驗原理是，閉合開關(guān)前，應(yīng)向端（選填“A”或“B”）調(diào)整滑動變阻器的滑片。（2）閉合開關(guān)S后，發(fā)覺小燈泡不亮，接下來首先應(yīng)當(dāng)操作的是（填序號）A．檢查導(dǎo)線連接是否良好B．移動滑動變阻器的滑片視察小燈泡是否發(fā)光C．?dāng)嚅_開關(guān)D．視察電流表和電壓表是否有示數(shù)（3）測量過程中，某一次的電流值如圖乙所示，則電流值是A．這時，燈絲突然燒斷，則電壓表的示數(shù)（選填“變大”“變小”或“不變”）。換相同規(guī)格的燈泡，重新測量數(shù)據(jù)，并繪出I一U圖象如圖丙中的A所示。（4）分析圖象A可知，當(dāng)小燈泡兩端的電壓增大時，燈絲的電阻會。（選填“變大”“變小”或“不變”）。（5）另外一組同學(xué)用相同的器材和電路圖也做這個試驗時，由于接線錯誤，依據(jù)測量的數(shù)據(jù)繪出的I﹣U圖象如圖丙中的B所示。你認(rèn)為錯誤的緣由可能是。【解析】（1）測小燈泡的電阻的試驗原理是R＝，閉合開關(guān)前，變阻器連入電路的電阻最大，故應(yīng)向A端調(diào)整滑動變阻器的滑片；（2）閉合開關(guān)S后，發(fā)覺小燈泡不亮，可能是電路斷路，或燈短路，或電路的電流過小，故應(yīng)先視察電流表和電壓表是否有示數(shù)，若兩表都沒有示數(shù)，可能整個電路斷路，若電壓表有示數(shù)，電流表沒有示數(shù)，可能是燈斷路；若電流表有示數(shù)，電壓表沒有示數(shù)，可能是電壓表或燈短路了，據(jù)此再確定下面的操作，選D；（3）測量過程中，某一次的電流值如圖乙所示，電流表選用小量程，分度值為0.02A，則電流值是0.26A．這時，燈絲突然燒斷，電壓表串聯(lián)在電路中測電源電壓，由串聯(lián)電路電壓的規(guī)律，則電壓表的示數(shù)變大；（4）由圖象A可知，當(dāng)電壓為0.5V、1V、2.5V時，對應(yīng)的電流約為0.1A、0.15A和0.25A，由歐姆定律，R1＝＝，同理，R2＝6.7Ω，R3＝10Ω，故當(dāng)小燈泡兩端的電壓增大時，燈絲的電阻會變大；（5）當(dāng)電路的電流變大時，由歐姆定律，燈的電壓變大，由串聯(lián)電路電壓的規(guī)律，變阻器的電壓變小，依據(jù)如圖丙中的B的I﹣U圖象知，錯誤的緣由可能是：電壓表并聯(lián)在變阻器兩端了。故答案為：（1）R＝；A；（2）D；（3）0.26；變大；（4）變大；（5）電壓表并聯(lián)在變阻器兩端了。9．課外愛好小組要測量一個未知電阻Rx的阻值，現(xiàn)有下列器材：電源、兩個量程均為0～0.6A的相同電流表A1、A2、一個已知阻值的定值電阻R0＝9Ω、開關(guān)、導(dǎo)線若干。愛好小組同學(xué)們開動腦筋，主動思索，設(shè)計出了一個測量Rx的方法。（1）同學(xué)們設(shè)計出的測量電路圖如圖甲，請依據(jù)電路圖把未完成的實物圖（圖乙）連接線補充完整。（2）連接好電路，閉合S之前，滑動變阻器的滑片P應(yīng)滑到（選填“a”“b”）端；（3）調(diào)整滑動變阻器，使兩個電流表有一個恰當(dāng)?shù)淖x數(shù)，如圖丙，兩表A1、A2的讀數(shù)分別為I1＝A，I2＝A；（4）依據(jù)兩電流表讀數(shù)可得出被測電阻Rx＝。（5）調(diào)整滑動變阻器，使A1和A2表的讀數(shù)都變大，為保證A2表不被燒壞，則A1表的讀數(shù)不能超過A。（6）有同學(xué)認(rèn)為，改用圖丁電路圖也可以測出Rx的值，你認(rèn)為是否可行？【解析】（1）依據(jù)甲圖可知，Rx與R0并聯(lián)，待測電阻與A1串聯(lián)，A2測干路電流，如下圖所示：（2）連接好電路，閉合S之前，滑動變阻器的滑片P應(yīng)滑到阻值最大處的b端；（3）調(diào)整滑動變阻器，使兩個電流表有一個恰當(dāng)?shù)淖x數(shù)，如圖丙，由題意可知兩表均選用小量程，分度值為0.02A，則A1、A2的讀數(shù)分別為I1＝0.32A，I2＝0.48A；（4）依據(jù)并聯(lián)電路電流的規(guī)律，通過定值電阻R0的電流為：I0＝I﹣Ix＝0.48A﹣0.32A＝0.16A，由并聯(lián)電路的電壓規(guī)律和歐姆定律可得，電源電壓為：U＝U0＝I0R0＝0.16A×9Ω＝1.44V；由歐姆定律可得，被測電阻Rx＝＝＝4.5Ω；（5）為保證A2表不被燒壞（即干路電流最大為0.6A），設(shè)A1表的讀數(shù)（通過Rx的電流）不能超過I，此時通過R0的電流為I0′，并聯(lián)電路中各支路的電壓相等，由歐姆定律可知，在電壓相等時，電流與電阻成反比，則＝＝＝，所以通過定值電阻的電流為I，由并聯(lián)電路電流的規(guī)律可得I+I＝0.6A，解得I＝0.4A，即A1表的讀數(shù)不能超過0.4A；（6）圖丁中，兩電阻并聯(lián)，兩電流表分別測兩支路的電流，因各支路的電壓相等，由U＝IR可測出Rx的值，該方法可行。故答案為：（1）如上圖所示；（2）b；（3）0.32；0.48；（4）4.5Ω；（5）0.4；（6）可行。10.學(xué)校科技創(chuàng)新小組用伏安法測量小燈泡的電阻，電源電壓為3V，待測小燈泡的額定電壓為2.5V.（1）請用筆畫線代替導(dǎo)線，完成圖甲中實物電路的連接，要求：①滑片P向右移動時，電流表示數(shù)變??；②連線不能交叉；（2）檢查電路無誤后，閉合開關(guān)，燈泡不亮，電壓表有示數(shù)，電流表示數(shù)為零，導(dǎo)致這一現(xiàn)象的緣由可能是______；A.電壓表短路B.電壓表斷路C.滑動變阻器短路D.小燈泡斷路（3）故障