17.3 电阻的测量 同步学案 初中物理人教版九年级全一册（2022年）(有答案)

17.3 电阻的测量
学习目标
1．知道使用电流表和电压表（伏安法）测量电阻的实验原理
2．会同时使用电流表和电压表测量导体的电阻
3．理解滑动变阻器在电路中的作用
4．了解灯丝电阻的特性。
5.利用电流表、电压表测量小灯泡的电阻
6.设计实验电路图和实验操作步骤
学习过程
一）、知识点梳理
知识要点 伏安法测电阻
原理 导体的电阻可以通过对_______和_______的测量来间接地测出。表达式可以写成：__________
器材 电源、开关、导线、滑动变阻器、定值电阻、电压表、电流表
设计电路 实物图：　　　　　 　电路图：　　　
实验步骤 A.对照电路图连接好实物电路； B.将滑动变阻器的阻值调到最大值； C.闭合开关； D.调节滑动变阻器，记录三组对应的电压值与电流值，将测量的数据填入表格中； E.断开开关； F.计算被测电阻阻值； G.整理器材
注意事项 （1）为了减小误差，实际测量中要改变待测电阻两端的_______，多次测量_______及_______的值，根据每次电压及电流的值算出电阻，最后求出电阻的__________； （2）在伏安法测电阻中，用________________来改变待测电阻两端的电压，闭合开关之前应该先使电路中的电流在开始测量时________； （3）电压表和电流表要注意选择适当的_______
【注意】实验操作规范：
（1）连接电路时，开关要处于断开状态；（2）若定值电阻阻值已知，可采用估算法选择电流表、电压表量程；若电阻阻值未知，则需采用试触法选择电流表、电压表量程；（3）电压表、电流表的正、负接线柱接法要正确；（4）闭合开关前，滑动变阻器接入电路的阻值应调到最大。
【答案】 电流　电压　R＝U/I　
(1)电压　电流　电压平均值
(2)滑动变阻器　最小　(3)量程
【拓展1】
（1）滑动变阻器的作用：①_______电路；②改变通过被测电阻的_______及加在电阻两端的_______。
（2）测量定值电阻的阻值时，应多次测量求平均值，以减小实验误差；测量小灯泡的电阻时，由于灯丝的电阻受温度影响，所以不能将多次测量的结果求平均值作为灯丝的电阻。
【答案】 (1)保护　电流　电压
【拓展2】特殊方法测电阻
仪器 电路图 步骤 表达式
电压表、定值电阻 （1）如图，被测电阻R与已知电阻R0串联接入电路； （2）用电压表分别测R、R0两端的电压U1、U2　　　　 R＝_______
（1）如图连接电路，闭合两开关，记下电压表示数U1； （2）断开S2，记下电压表示数U2 　　　　 R＝ __________
电流表、定值电阻 （1）如图，被测电阻R与已知电阻R0并联接入电路；（2）用电流表分别测R、R0的电流I1、I2 R＝ __________
（1）如图连接电路，闭合两开关，记下电流表示数I1；（2）断开S2，记下电流表示数I2　　 R＝ __________
电压表、滑动变阻器 （1）如图连接电路，滑片置于阻值最小的位置，闭合开关，记下电压表示数U1；（2）滑片置于阻值最大的位置，记下电压表示数U2 R＝_______　　　　　 （R0为滑动变阻器的最大阻值）
电流表、滑动变阻器 （1）如图连接电路，滑片置于阻值最小的位置，闭合开关，记下电流表示数I1；（2）滑片置于阻值最大的位置，记下电流表示数I2 R＝_______　　　　　 （R0为滑动变阻器的最大阻值）
电流表、电阻箱 （1）如图连接电路，调节电阻箱R0，使电流表指针指向一个适当的位置，记下这时R0的阻值R1；（2）把R从电路中取下，调节R0的电阻，使电流表的指针指向刚才测量的位置，记下这时R0的阻值R2 R＝_______
电流表、电阻箱 （1）如图连接电路，断开开关S2，闭合开关S1，记下电流表示数I；（2）断开开关S1，闭合开关S2，调节电阻箱电阻的大小，观察电流表示数，使电流表示数为I，读出此时电阻箱电阻大小R0 R＝______
【答案】 U1R0/U2　U1-U2/U2R0　I2R0/I1　I2R0/I1-I2 U2R0/U1 U2 I2R0/I1 I2 R2－R1　R0
学习检测
例1 在“用电压表和电流表测量定值电阻Rx的阻值”的实验中：
（1）、请你用笔画线代替导线完成图甲中的电路连接；
【答案】
【解析】滑动变阻器应一上一下接入电路，所以用线把滑动变阻器的B或A接线柱与电键右端接线柱相连，如图所示。
（2）、闭合开关S后，调节滑动变阻器的滑片至某一位置时，电压表、电流表的示数如图乙所示，则定值电阻Rx的阻值为 Ω；
【答案】5
【解析】由图知，电压表量程是0-3V，最小分度值是0.1V，由图知电压表读数U=2.4V；电流表量程是0-0.6A，最小分度值是0.02A，电流表读数I=0.48A。由欧姆定律得RX===5Ω
（3）在此电路中，滑动变阻器的作用是 （正确选项多于一个）。
A．保护电路
B、控制待测电阻Rx两端的电压不变
C、改变电压和电流的数值，多次测量取平均值，减小误差
D．改变电压和电流的数值，探究电流与电压的规律
【答案】A C
【解析】滑动变阻器的使用可以起到保护电路的作用，另外本实验中还可以改变电压和电流的数值，多次测量求电阻的平均值，减小误差，故选AC。
练1.1 某同学列出伏安法测电阻实验几点注意事项，其不必要的是（ ）
A： 在连接电路过程中，开关始终是断开的
B： 连接电路应从电源正极开始，开关应靠近电源正极
C： 使用电流表和电压表前要选择合适的量程
D： 开关闭合通电前，先将变阻器滑片调到电阻最大的位置上
【答案】B
【解析】连接电路时，既可以从电源正极出发，也可以从电源负极出发，开关可以串联接在电路中任何位置，不一定要靠近电源正极。
练1.2、小岩利用“伏安法”测量未知电阻Rx的阻值。
（1）、小岩选择了满足实验要求的实验器材，连接的实验电路如图所示，请你添加一条导线将实验电路补充 完整；
【答案】
【解析】由图知，大部分用电器已经正确连接，只要取一条导线将电压表和待测电阻左端的两个接线柱连接即可。
（2）、实验前，为保护电路，滑动变阻器的滑片应置于 端（选填“左”或“右”）。电路连接正确后， 闭合开关S，滑动变阻器滑片P滑动到某一位置时，电压表的示数如图甲所示，电流表的示数如图乙所示，则电压表的示数为 V，电流表的示数为 A，电阻Rx的阻值为 Ω；
【答案】 左 2.5 0.50 5
【解析】电压表选择的是0～3V量程，对应的分度值为0.1V，此时的示数为2.5V；电流表选择的是0～ 0.6A 量 程 ， 对 应 的 分 度 值 为 0.02A ， 此 时 的 电 流 为 0.50A； 待 测 电 阻 阻 值 为R===5Ω
（3）、通常情况下要进行多次测量并取平均值，其目的是 。
【答案】减小误差
【解析】多次测量求平均值以减小误差。
例2 有一个小灯泡在2.5V的电压下可以正常发光，可用伏安法测出它正常发光时的电阻。
（1）、实验原理是 ；
【答案】 R=
（2）、在方框内画出伏安法测电阻的电路图；并 完成实物图的连接；
【答案】
（3）、在连接电路的过程中，开关应该是 ；连接电路完毕，在开关闭合前，应将图中滑动变阻器的滑片移至变阻器的 （选填“A”或“B”）端；
【答案】断开 A
【解析】在连接电路的过程中，开关应该断开；由实物电路图知，滑片在A端时，滑动变阻器接入电路 的阻值最大。
（4）、小灯泡两端电压为2.7V时，电流表的示数如图，为 A，此时灯泡阻值为 Ω；
【答案】0.30 9
【解析】由图知，电流表量程是0-0.6A，最小分度值是0.02A，电流表给示数是0.30A；此时灯泡的阻值R===9Ω
（5）下表为小阳做这个实验时记录的数据，小叶指出他的表格设计有不妥之处，不妥之处是 ；
实验序号 1 2 3 4 5 6 7
电压U/V 1.1 1.7 1.9 2.3 2.5 2.7 2.9
电流I/A 0.20 0.24 0.25 0.28 0.29 0.30 0.31
电阻R/Ω 5.5 7.1 7.6 8.2 8.6 9.0 9.4
灯泡电阻平均值R/Ω
【答案】求灯泡的平均电阻
（6）、小阳测出小灯泡正常发光时的电阻为 Ω；
【答案】8.6
【解析】由表知，灯泡在额定电压下正常工作时的阻值是8.6Ω。
（7）、由实验数据可知，小灯泡的电阻发生了较为明显的变化，你觉得可能的原因是 。
【答案】灯丝电阻受温度影响
【解析】实验时，灯泡灯丝的材料、长度、横截面积不变，随实验的进行，灯丝电阻温度不断升高，灯丝电阻变化，因此灯丝电阻变化的原因是：灯丝电阻受温度影响。
练2.1 如图所示是大梦同学在“测量小灯泡电阻的实验”中所设计的电路图（假设小灯泡电阻不随温度变化）， 当大梦调节滑动变阻器之后电流表、电压表的读数分别为I1、U1，在表格中记录数据后，下一步应该做的是 （ ）
A： 整理器材，分析数据，得出结论
B： 换一个小灯泡，再读出一组数据
C： 移动滑片，多读几组数据
D： 更换电压表和电流表量程，继续读数
【答案】C
【解析】由题可知该实验是为了准确测得小灯泡的电阻；实验中只有一组数据，所以下一步应该做的是：移动滑动变阻器的滑片，多读几组电流值和电压值，求出每次实验的电阻，再求出平均电阻，减小实验误差。
练习2.2、小亮用“伏安法”测小灯泡的电阻，小灯泡正常工作时的电压是2.5V，电源电压4.5V。
（1）、请用笔画线代替导线，将图1所示的实物电路连接完整；
【答案】
（2）、在连接电路时，开关应 ，滑动变阻器滑片应位于 （选填“A”或“B”）端；
【答案】断开 A
【解析】在连接电路时，为保护电路，开关应断开，应将滑动变阻器的最大电阻连入电路中，即滑动变阻器滑片P应位于A端。
（3）、闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，当电压表的示数为2.5V时，电流表示数如图2所示，此时小灯泡的电阻约为 Ω（保留一位小数）；他把多次测量的电流值和电压值绘制成I-U 图象，发现I-U 图象是一条曲线，原因是 ；
【答案】10.4 灯丝电阻受温度影响
【解析】图中电充表使用小量程，分度值为0.02A示数为0.24A，由I=可此时不灯泡的电阻RL===10.4Ω； 发现不灯泡的I--U图象是一条曲线，根据欧姆定律I=可知，灯丝的电阻不是定值，原因是小灯泡的电阻随温度的变化而变化。
（4）、如果还想测量正常工作的电压为3.8V的小灯泡正常发光时的电阻，但是电压表的15V量程已经损坏，在不改变原器材的情况下，你的办法是 ；
【答案】将电压表并联在滑动变阻器两端
【解析】考虑到电源电压为4.5V，当灯正常发光时，根据串联电路的总电压等于各部分电压和，变阻器的电压为：U变＝U﹣UL＝4.5V﹣3.8V＝0.7V；所以，可将电压表并联在滑动变阻器的两端， 移动滑动变阻器的滑片，当电压表示数为0.7V时，小灯泡一定正常发光，记下此时的电流可测出小灯泡正常发光时的电阻。
（5）、另一同学分别测出小灯泡在不同亮度下的电阻，然后求出平均值作为小灯泡的电阻，他的做法对吗？ 答 ，其原因是： 。
【答案】不对 不同亮度下温度不同，而灯丝电阻受温度影响
【解析】因灯丝电阻受温度影响，所以不能多次测量求平均值。
例3 、小亮想利用如图所示的电路测量未知电阻Rx的大小（R0阻值已知且电源电压不变），请你帮助他完成实验步骤，并写出电阻Rx的表达式。
将电路连接完毕后： ①闭合开关S、S2，断开开关S1，读出电压表示数为U1；
② ，读出电压表示数为U2。
请用U1、U2和R0表示出待测电阻Rx=
【答案】（1）闭合开关S，S1。断开开关S2
（2）
【解析】闭合开关S，S2断开S1，两电阻串联，电压表测电源电压；闭合S，S1，断开S2时，两电阻串联，电压表测RX两端电压。
例4 、如图所示电路中，闭合开关S后，发现小灯泡L不亮，电压表示数较大，电流表无示数。若电路中只有一处故障，可能是（ ）；闭合开关S后，发现小灯泡不亮，电压表和电流表都没有示数，若只有一处故障， 可能是（ ）；闭合开关S后，发现小灯泡不亮，电压表无示数，电流表有示数，若只有一处故障，可能是 （ ）
A： 小灯泡L断路
B： 电阻R 断路
C： 小灯泡L短路
D： 电阻R 短路
【答案】A B C
【解析】小灯泡L断路时，电流表示数为0，电压表测电源电压；电阻R 断路时，整个电路处于断路状态，两表均无示数；小灯泡L短路时，电流表有示数，电压表相当于测导线电压为0；电阻R 短路，两表均有示数。
练4.1 如图所示电路，闭合开关S后，灯泡L1发光，电压表和电流表均有示数，但灯L2不亮，这可能是（ ）
A： 灯L2的灯丝断了，或灯L2与灯座未接通
B： 电流表被烧坏，断路了
C： 电流表的两个接线柱之间被导线头的细铜丝接通短路了
D： 灯L2的两个接线柱间连通了
【答案】 D
【解析】串联电路中，当电路存在断路时，电流表示数为0；灯泡L1发光且两表有示数说明电路中无断路， 可能是L2短路。
练4.2 如图所示的电路，闭合开关，两只灯泡都不发光，且电流表和电压表均没有示数。现仅将L1和L2两灯泡的位置对调，再次闭合开关，发现两只灯泡仍不发光，电流表无示数，电压表指针有明显偏转。则下列判断正 确 的 是 （ ）
A： 灯泡L1的灯丝断了
B： 电流表内部出现断路
C： 灯泡L2的灯丝断了
D： 电源接线处接触不良
【答案】C
【解析】闭合开关，两只灯泡都不亮，电流表无示数，说明电路中有开路；电压表无示数，说明电压表两端到电源的正负极之间有开路；即可能是灯L2灯丝断了或电流表烧坏；将电灯L1、L2的位置对调，闭合开关，电流表无示数，说明电路中有开路；电压表有示数，说明电压表两接线柱到电源的正负极之间是通路，即电压表两接线柱两端发生断路，即灯L2灯丝断了。
例5 、在电学实验中，遇到断路时，常用电压表来检测。某同学连接了如图所示的电路，闭合开关S后，发现灯不亮，为检查电路故障，他用电压表进行测量，结果是Uae=3V，Uab=0，Ubd=0，Ude=3V，则此电路的故 障 可 能 是 （ ）
A： 开关S接触不良
B： 小灯泡灯丝断了
C： d、e间出现断路
D： e、f间出现断路
【答案】C
【解析】由题意可知，Uae=3V，说明e与电源的正极之间、a与电源的负极之间是连通的；Uab=0，说明开 关是完好的；Ubd=0，说明灯泡完好或被短路；Ude=3V，说明d、e两点间是断开的；所以，电路故障可能是灯泡被短路，可能是d、e间出现断路。
练5.1 张兰同学在做“探究串联电路的电压规律”实验时，连接好电路后闭合开关，灯L1和L2都不亮。她用电压表去检测电路的故障，她将电压表先并联在灯L1两端时发现电压表没有示数，灯都不亮；然后并联在灯L2 两端时发现两灯均不亮，但电压表有示数，则（ ）
A： 灯L1短路
B： 灯L1断路
C： 灯L2断路
D： 灯L2短路
【答案】C
【解析】串联电路中，两灯泡不亮说明电路中有断路或两灯均被短路；电压表接在L2两端时有示数，两灯均不亮，说明此时电压表两接线柱到电源的正负极之间是通路，且不可能是两灯均被短路，所以故障为L2断路。
练5.2 、某实验小组在探究“金属丝电阻大小与长度的关系”实验中，取一段粗细均匀的金属丝拉直连接在A、B接线柱上，在金属丝上安装一个可滑动的金属夹P。实验室还提供了下列器材：电压表、电流表、电池组（电压3V）、滑动变阻器（20Ω 2A）、刻度尺、开关和导线若干。该实验小组闭合开关后，小天同学观察发现电 压 表 的 读 数 为 3V ， 电 流 表 的 指 针 几 乎 没 有 发 生 偏 转 ， 则 电 路 可 能 出 现 的 故 障 是 。
【答案】电阻丝断路
【解析】电压表读数为3V，表明电压表测量电源电压，此时电压表串联在了电路中，所以故障可能是电阻丝断路。