17.3 电阻的测量
1、根据欧姆定律公式I=U/R 的变形R=U/I 可知,求出了小灯泡的电压和电流,就可以计算出小灯泡的电阻,这种方法叫做 伏安法 法。
2、电路图如右图:
3、测量时注意:A、闭合开关前,滑动变阻器滑片应该滑到 阻值最大位置 ;B、测量电阻时,应该先观察小灯泡的额定电压,然后测量时使用的电压应该按照从额定电压依次降低测量。C、可以将几次测量的结果求 平均值 ,以减小误差。
4、测量过程中,电压越低,小灯泡越 暗 ,温度越 低 ,因此电阻会略 小 一点。
类型一 伏安法测电阻
例1.在“用电压表、电流表测电阻”的实验中,某一次测量时,电流表的示数如图所示,则通过待测电阻的电流为 0.2 A,若此时待测电阻两端电压表的示数为2V,则待测电阻的阻值为 10 Ω。
【答案】0.2,10。
【解析】由图可知,电流表选择0~0.6A的量程,则最小分度为0.02A,指针所指刻度为0.2A;
由欧姆定律得,待测电阻的阻值R10Ω;
例2.用伏安法测电阻,实验电路图如图,电源电压保持不变。
(1)该实验的原理是 R ;
(2)闭合开关S前,滑动变阻器滑片P应置于 B 端(选填“A”或“B”);
(3)小华按图1所示的实验电路图正确连接电路,进行实验,某次实验中电压表示数、电流表示数如图2所示,则此时通过Rx的电流为 0.3 A,被测电阻Rx= 8 Ω。
【答案】(1)R;(2)B;(3)0.3;8。
【解析】(1)伏安法测电阻的原理:R;
(2)闭合开关前,需将滑动变阻器的滑片移到阻值最大处,即将滑片放在B端;
(3)根据图2可知,电压表的量程为0~3V,分度值为0.1V,示数为2.4V;
电流表的量程为0~0.6A,分度值为0.02A,示数为0.3A;
由I可知,被测电阻的阻值:Rx8Ω。
例3.小明在进行“测量小灯泡的电阻”的实验时,实验桌上给他提供的器材有:6V蓄电池、电流表(0~0.6A、0~3A)、电压表(0~3V、0~15V)、滑动变阻器(50Ω、1.5A)、小灯泡、开关各一个,导线若干。
(1)要求滑动变阻器的滑片向右移动时灯泡变暗,请用笔画线代替导线将如图1的电路连接完整。
(2)闭合开关前应把滑动变阻器滑片的位置调到 B (选填“A”或“B”)端。
(3)闭合开关后,小明发现灯泡不发光,电流表的示数为零,电压表的示数为6V,产生此故障的原因可能是下列情况中的 B (填写序号)。
A.电压表的正、负接线柱接反 B.小灯泡的灯丝断了 C.小灯泡短路
(4)排除故障后,调节变阻器,此时电流表的示数如图2所示,电流值为 0.3 A,此时小灯泡两端的电压2.5V,则小灯泡的电阻为 8.3 Ω。
【答案】(1)见上图;(2)B;(3)B;(4)0.3;8.3。
【解析】(1)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,滑动变阻器的滑片向右移动时灯泡变暗,则变阻器的阻值应变大,所以下面应接左边的A接线柱,如图所示:
(2)由图知,滑动变阻器的下面接了左边的A接线柱,在闭合开关前,应将滑片移至最右端即B端,使其阻值最大;
(3)A.电压表的正、负接线柱接反,则电压表的指针反转,不符合题意;
B.小灯泡的灯丝断了,则电路中无电流,灯泡不发光,电压表的示数约等于电源电压,符合题意;
C.小灯泡短路,则灯泡两端的电压为零,不符合题意;
(4)由图知,电流表的量程为0~0.6A,示数为0.3A,则R8.3Ω。
类型二 特殊方法测电阻
例4.下列各图,不能测出电阻RX的阻值的是(电阻R0已知)( )
A. B.
C. D.
【答案】C。
【解析】A、电压表可以直接测量Rx的电压,电流表可以直接测量Rx的电流,根据Rx,求出电阻。不符合题意。
B、闭合开关S1,断开S2时,电压表测出Rx两端的电压Ux;开关S1,S2都闭合时电压表测电源的电压;根据串联电路电压特点求出R0两端的电压,根据欧姆定律求出电路中电流,求出电阻RX的阻值。不符合题意。
C、电流表能测出Rx的电流,但无法测出其两端的电压,故不能测出电阻RX的阻值,符合题意。
D、只闭合S1时,调节滑片到适当的位置,读出电流表的示数;然后断开S1,闭合S2,此时不能移动滑片,调节变阻箱,使电流表的示数不变,则两种情况下滑动变阻器的阻值不变、电路中的总电阻相等,则Rx的阻值和变阻箱的示数相等,不符合题意。
例5.用“伏安法”测量电阻Rx的阻值,提供的实验器材有:待测电阻Rx、两节于电池、电流表、电压表、滑动变阻器、开关及若干导线
(1)根据图甲的电路图,用笔断线代替导线将图乙中的实物图连接完整。
(2)闭合开关后,移动滑动变阻器的滑片,电压表示数较大且几乎不变,电流表示数始终为零,电路故障可能是 电阻断路 。
(3)排除故障后,测得多组实验数据。各组数据对应的点已描在图丙中,请在图中画出Rx的l﹣U图线。由图可得Rx= 5.6 Ω.(结果保留一位小数)
(4)电流表的电阻虽然很小,但也会影响本实验中,果。用图丁的电路进行测量可消除这个影响,
R0为定值电阻。实验步骤如下:
①按照图丁的电路图连接电路,将滑动变阻器的滑片置于最大阻值处;
②闭合开关S1,S2,移动滑动变阻器滑片,读出电压表的示数U1和电流表的示数I1,
③ 断开S2 ,移动滑动变阻器滑片,读出电压表的示数U2和电流表的示数I2;
④可得待测电阻Rx= (用U1、I1、U2和I2表示)
【答案】(1)如上左所示;(2)电阻断路;(3)如上右所示;5.6;(4)③断开S2;④。
【解析】(1)电压表与电阻并联,如下左所示:
(2)经分析,闭合开关后,移动滑动变阻器的滑片,电压表示数较大且几乎不变,电流表示数始终为零,电路故障可能是电阻断路;
(3)将各点连接起来,如上右所示;
当电压为2.0V时,电流为0.36A,由欧姆定律,电阻R5.6Ω;
(4)②闭合开关S1,S2,读出电压表的示数U1和电流表的示数I1,
③断开S2,移动滑动变阻器滑片,读出电压表的示数U2和电流表的示数I2;
在②中,此时待测电阻短路,电流表测定值电阻的电流,电压表测电流表和定值电阻的总电压;移动滑动变阻器滑片,由欧姆定律,定值电阻和电流表的总电阻R0A①;
在③中,电流表测待测电阻和定值电阻串联后的电流,电压表测待测电阻和定值电阻及电流表的总电压,由欧姆定律,测待测电阻和定值电阻及电流表的串联的总电阻:Rx0a②,定值电阻的电流表内阻不变,②﹣①得:故待测电阻:
Rx。
一.选择题(共8小题)
1.某同学在家用“伏安法测电阻的实验”来探究小灯泡灯丝的电阻时,根据收集到的数据画出了如图所示的一个图象,下列结论与图象相符的是( )
A.灯泡两端电压增大时,灯丝电阻随着电流的增大而增大
B.灯丝电阻增大时,电流随着灯泡两端电压的增大而减小
C.灯泡两端电压一定时,电流随着灯丝电阻的增大而减小
D.电流一定时,灯丝电阻随着灯泡两端电压的增大而增大
【答案】A。
【解析】(1)由图示R﹣I图象可知,随灯泡电流I的增大,灯丝电阻R增大;
∵I,
∴U=IR,
由U=IR可知,随电流I、电阻R的增大,灯泡两端电压增大,故A正确,B错误;
(2)由图象可知:一定的电流对应着一定的电阻,由U=IR知,电压一定,电流与电阻确定,故C错误;
由图象可知:一定的电流对应着一定的电阻,因此电流一定时,灯丝电阻不变,故D错误;
2.某同学指出:在用伏安法测量电阻的实验中,连接电路时,必须注意下列几点,你认为其中不必要的一条是( )
A.向电路中连接滑动变阻器时,应该使滑片位于滑动变阻器阻值最大的位置
B.向电路中连接开关时,应该将开关断开
C.电压表应与待测电阻并联,电流表应与待测电阻串联
D.开关应该接在靠近电源电流流出的一端
【答案】D。
【解析】A、滑动变阻器在实验中起保护电路的作用,在开关闭合前,应把滑动变阻器的阻值调到最大处可以防止电流过大烧毁元件,故A是必要的;
B、实验开始前,开关应处于断开的状态,防止在连接线路时,某些地方不合适引起电路中的电流过大烧坏元件;故B是必要的;
C、电压表与被测电阻并联,电流表与被测电阻串联,属于正确的接法。故C是必要的;
D、开关在电路中的作用是控制电路的通断,与开关是否靠近电源正极一端无关;故D是不必要的。
3.在如图所示的伏安法测电阻实验中,闭合开关S,小明发现电流表有示数,但示数较小,小灯泡不亮。接下来应进行的操作是( )
A.更换一个同样规格的小灯泡
B.更换电压表所使用的量程
C.检查电路中是否存在断路故障
D.减小变阻器接入电路的阻值
【答案】D。
【解析】闭合开关后,电流表有示数,说明电路是通路,灯泡没坏,也不是断路,
可能是连入电阻太大,电路中电流太小所致,灯泡实际功率太小不足以引起灯泡发光造成的,下一步操作:
移动滑动变阻器滑片,减小变阻器接入电路的阻值,使电路电流变大,灯泡实际功率变大,看灯泡能否发光。
4.如图是测量小灯泡(U额=2.5V)电阻的电路,下表是实验记录的有关数据。电源电压恒为4V,有三个滑动变阻器:R1“20Ω 1A”、R2“40Ω 0.5A”、R3“50Ω 0.2A”。下列说法正确的是( )
实验次数 1 2 3 4 5
电压U/V 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5
电流I/A 0.25 0.22 0.19 0.16 0.10
A.滑片P向左滑动时电灯变亮
B.实验中,滑动变阻器除了保护电路外,还控制灯泡电压不变
C.灯泡的灯丝电阻随电压的减小而减小
D.为了完成这5次实验,只能选取的滑动变阻器是R2
【答案】D。
【解析】A、滑片P向左滑动时远离下接线柱,电阻变大,根据I知,电压不变,电流变小,根据P=UI知灯泡的电功率减小,电灯变暗,故A错误;
B、闭合开关前,滑动变阻器的滑片处于最大阻值处,电路电阻最大,电流最小,对电路起保护作用;
移动滑动变阻器的滑片,改变灯泡的电压和电流,计算灯泡电阻,完成多次实验,以便寻找灯泡电阻与温度的关系,故B错误;
C、由表中数据知:第一次的电阻为:R110Ω,第二次的电阻为R29.1Ω;第三次的电阻为R37.9Ω,可见电压越大,电流越大,灯泡的功率越大,温度越高,电阻越大,即灯泡的灯丝电阻随温度的降低而减小,电阻与电压没有关系,不能说电压越小电阻越小,故C错误;
D、当灯泡两端的电压最小UL=0.5V时,滑动变阻器接入电路中的电阻最大,
滑动变阻器两端的电压U滑=U﹣UL=4V﹣0.5V=3.5V,
串联电路中各处的电流相等,所以滑动变阻器接入电路中的电阻R滑35Ω,故滑动变阻器的最大阻值不小于35Ω。
由于R3“50Ω 0.2A”允许通过的电流太小,答案:用R2.故D正确。
5.某同学用两节干电池串联起来作电源,做伏安法测电阻的实验,因不慎将电流表和电压表相互接错了,如图所示,则开关闭合后,各仪表将( )
A.电流表、电压表均被烧坯
B.电流表、电压表不会被烧坏
C.只有电流表被烧坏
D.只有电压表被烧坏
【答案】B。
【解析】电流表和电压表位置互换后,电压表串联接入电路,由于电压表电阻很大,因此电路中电流就很小,几乎没有电流通过电阻,所以电流表、电压表都不会被烧坏。
6.用“伏安法测电阻”的实验中,小雪和晓彤分别选用定值电阻和小灯泡为测量对象,在处理实验数据时,分别画出了U﹣I的图象,如图甲、乙所示。对于图象的分析,以下说法错误的是( )
A.由甲图可知,定值电阻的阻值为1Ω
B.由甲图可知,电阻不随其两端的电压和导体中的电流而改变
C.为了减小误差,应该用多次测量的方法,计算小灯泡的电阻
D.由乙图及实验现象可知:小灯泡的电阻随灯丝温度的增加而增大
【答案】C。
【解析】
AB、根据图甲可知,电压与电流成正比,因此该电阻为定值电阻,即电阻是导体自身的性质,它不随导体两端的电压和导体中的电流改变而改变,
根据图示可知,当电阻两端电压为3V时,通过的电流为3A,由I可知,定值的电阻:R1Ω,故AB正确;
C、测定小灯泡的电阻时,多次测量是为了寻找灯丝电阻与温度的关系,不能求平均值减小误差,故C错误。
D、由乙图可知,电压与电流不成正比,即当灯泡两端电压发光改变时,灯泡的阻值也随之发生变化,且电压变化比电流变化快,因此小灯泡的电阻随灯丝温度的增加而增大,故D正确;
7.如图所示,是某同学用效替代法测量未知电阻Rx的阻值的电路图;其中电源电压恒定不变,R0是符合实验要求的变阻箱,R是滑动变阻器。下列是她的实验过程记录,请选出正确的操作顺序( )
①只闭合开关Sx,将滑片P移至某一适当位置记下电压表示数U
②将滑片P滑至b端,只闭合开关Sx,将滑片P移至某至一适当位置记下电压示数U
③只闭合S0,移动滑片P并调节变阻箱R0接入电路的阻值,使电压表示数仍为U,则Rx=R0
④只闭合S0,只调节变阻箱R0接入电路的阻值,使电压表示数仍为U,则Rx=R0。
A.①③ B.①④ C.②④ D.②③
【答案】C。
【解析】
只闭合Sx和只闭合S0时,被测电阻Rx和变阻箱R0分别与滑动变阻器串联,保持滑动变阻器连入阻值不变,由串联电路特点和欧姆定律可知,当电压表示数相等时,待测电阻Rx和电阻箱R0的阻值是相等的;
所以,正确的操作为:
①为保证电路安全,将滑片P滑至b端,只闭合开关Sx,此时Rx与滑动变阻器串联,电压表测Rx两端电压,将滑片P移至某至一适当位置记下电压示数U
④只闭合S0,此时R0与滑动变阻器串联,电压表测R0两端电压,只调节变阻箱R0接入电路的阻值(不改变滑动变阻器连入电路的阻值),使电压表示数仍为U。
与滑动变阻器串联部分分得电压相等,所以它们的阻值相等,即Rx=R0。
8.用“伏安法测电阻”的实验电路如图所示。如果考虑到安培表[即安培计]本身有一定的电阻(具有分压作用),伏特表[即伏待计]本身也有一定的电阻(具有分流作用),则下列判断中正确的是( )
A.测量值等于电阻的实际值
B.测量值小于电阻的实际值
C.测量值大于电阻的实际值
D.以上三种情况都有可能
【答案】B。
【解析】根据R,测量电阻时,应该测量电阻两端的实际电压和通过电阻的实际电流;而安培表实际测量的是通过待测电阻和伏特表的总电流,即电流偏大,而伏特表是与电阻并联连接,测量的电压是准确的,由R可知,电阻的测量值小于真实值。
二.填空题(共2小题)
1.实验室要测量一只阻值约为数百欧的电阻Rx,提供的器材有:干电池两节、学生用电压表(量程为0~3V)、滑动变阻器R(100Ω 2A)和电阻箱R0(0~9999Ω 5A)各一只、开关和导线若干。小李同学提出了自己的设计方案如图所示,并进行了如下实验:
①把电阻箱的阻值调为0Ω,读出电压表的示数U1=3V。
②把电阻箱的阻值调如图甲所示值,此时电压表的示数如图乙所示,则根据测量的数据可知,电源电压U= 3 V,电阻箱的读数是 360 Ω,电压表的示数是 1.2 V,根据这组数可求出未知电阻的阻值是 240 Ω。
【答案】②3;360;1.2;240。
【解析】
①把电阻箱的阻值调为0Ω,读出电压表的示数U1=3V,此时只有电阻Rx接入电路,则电源电压U=U1=3V;
②把电阻箱的阻值调如图甲所示值,此时电阻箱的读数是:
R=1000Ω×0+100Ω×3+10Ω×6+1Ω×0=360Ω;
图乙中,电压表选用小量程,分度值为0.1V,电压表读数为U′=1.2V;
根据串联电路电压的规律,电阻箱两端的电压为:
U2=U﹣U′=3V﹣1.2V=1.8V;
电路中的电流为:
I0.005A,
由欧姆定律可得,待测电阻的阻值:
RX240Ω。
2.如图甲所示,在“伏安法测小灯泡的阻值”实验中,开关闭合前,应将滑动变阻器的滑片移到最 右 端。闭合开关后,要使小灯泡的亮度增加,应将滑片向 左 端移动。考虑温度对灯泡阻值的影响,乙图中能正确反映通过灯泡的电流和灯泡两端电压关系的图象是 C 。
【答案】右;左;C。
【解析】由图知,滑动变阻器的下面接了左边的接线柱,所以在闭合开关前,应将滑片移至最右端,使其阻值最大,起到保护电路的作用;
闭合开关后,要使小灯泡的亮度增加,则应减小滑动变阻器的阻值,应将滑片向左端滑动;
灯丝的电阻随温度的升高而增大,灯泡两端的电压越大,灯泡的实际功率越大温度越高,则其电阻越大,经分析知,C符合题意。
三.实验探究题(共3小题)
1.有一个阻值看不清的电阻Rx,要测出它的电阻值。
(1)小明按图甲的电路图连接好电路,检查无误后,闭合开关S,观察到电压表的示数为1.6V,电流表的示数如图乙所示,则Rx的电阻为 5 Ω。
(2)实验中,为了减小误差,小明还需进行的操作是 移动滑片,多测几组电流表和电压表的数值 。
(3)图丙是小明组的另一位同学连接的实物图,电源由两节新干电池串联而成,待测电阻阻值为10Ω左右。请你指出其中的错误或不妥之处 。
【答案】(1)5;(2)移动滑片,多测几组电流表和电压表的数值; (3)电压表、电流表的量程选择偏大。
【解析】(1)小明按图甲的电路图连接好电路,检查无误后,闭合开关S,观察到电压表的示数为1.6V,电流表的示数如图乙所示,电流表选用小量程,分度值为0.02A,电流为0.32A,由欧姆定律,
则Rx5Ω。
(2)实验中,为了减小误差,小明还需进行的操作是:移动滑片,多测几组电流表和电压表的数值。
(3)电源由两节新干电池串联而成,电源电压为3V,故电压表应选用小量程,待测电阻阻值为10Ω左右,由欧姆定律,电路的最大电流为:
I′0.3A,故电流表选用小量程,请你指出其中的错误或不妥之处是:电压表、电流表的量程选择偏大。
2.某实验小组利用如图甲所示的电路测量小灯泡正常发光时的电阻。已知小灯泡的额定电压为3.8V,电源电压恒为6V。
(1)他们连接的电路有接线错误,请你在错误连线上画“ד并补画出正确的导线。
(2)连好电路后,闭合开关,调节滑动变阻器的滑片P,当电压表的示数为3.8V时,电流表示数如图乙所示,则小灯泡正常发光时的电阻约为 10 Ω。
(3)小灯泡正常发光时,滑动变阻器接入电路的阻值约为 5.8 Ω(保留一位小数)。
【答案】(1)见上图;(2)10;(3)5.8;
【解析】(1)原电路中,滑动变阻器接了两个上接线柱,应该一上一下的接,如下图所示:
(2)电流表的量程为0﹣0.6A,分度值为0.02A,示数为0.38A,
根据I得,
小灯泡的电阻:R10Ω;
(3)小灯泡正常发光时,由串联电路的规律及欧姆定律,滑动变阻器接入电路的阻值约为:
R滑5.8Ω。
3.实验小组要得到Rx的值,选用两个开关,一个未知电压的电源、一个阻值为10欧的定值电阻R0和一只电流表及导线若干,他们设计了如图1所示电路。
(1)当S1闭合、S2断开时,电流表示数为0.2A。
(2)当开关S1、S2都闭合时,电流表指针超过了0.6A的量程,改接大量程后,电流表指针恰与第(1)步骤读数时指针所指的位置相同,则此时电流表示数为 1 A。
(3)若电源电压不变,根据上述数据计算出Rx= 2.5 Ω。
(4)一同学另选了一组器材,设计了如图2所示的电路也能测出Rx的值。
①将开关S接在a点,读出电流表的示数为I。
②将开关S接在b点,调节电阻箱,使电流表的示数仍为I。
③读出电阻箱的示数为R.④电阻的表达式:Rx= R 。
⑤这个实验采用了 等效替代 的物理方法。
【答案】(2)1;(3)2.5;(4)③R;④等效替代。
【解析】(1)当S1闭合、S2断开时,电流表示数为0.2A。
(2)当开关S1、S2都闭合时,电流表指针超过了0.6A的量程,改接大量程后,电流表指针恰与第(1)步骤读数时指针所指的位置相同,根据电流表大小量程之比为5:1,则此时电流表示数为5×0.2A=1A; (3)在(1)中,两电阻串联,由电阻的串联和欧姆定律,电源电压:
U=(RX+R0)I1=(RX+10Ω)×0.2A﹣﹣﹣﹣①;
在(2)中,为待测电阻的简单电路,由欧姆定律,电源电压:
U=RXI2=RX×1A﹣﹣﹣﹣②;
由①②得:(RX+10Ω)×0.2A=RX×1A,
RX=2.5Ω;
(4)①将开关S接在a点,读出电流表的示数为I;
②将开关S接在b点,调节电阻箱,使电流表的示数仍为I。
③读出电阻箱的示数为R;
④⑤根据等效替代法,电阻的表达式:Rx=R。
电流表应与电阻串联,电压表应与电阻并联且选择小量程
217.3 电阻的测量
【要点梳理】
要点一、伏安法测电阻
1.实验原理: R=U/I。
2.实验器材:电源、开关、电流表、电压表、滑动变阻器、待测定电阻和导线若干。
3.实验电路图:
4.实验步骤:
(1)按图连好电路,注意连接时开关要断开,开关闭合之前要把滑动变阻器调到阻值最大处;
(2)检查无误后,闭合开关,调节滑动变阻器滑片 P的位置,改变电阻两端电压分别为U1、U2、U3观察电流表每次对应的数值,I1、I2、I3 分别填入设计的记录表格;
次数 电压U/V 电流I/A 电阻R/Ω
1
2
3
(3)根据每次记录的电压和电流值,求它的对应的电阻值,再求出它们的平均值;
(4)整理器材。
要点诠释:
(1)本实验中,滑动变阻器的作用:改变被测电阻两端的电压(分压),同时又保护电路(限流)。
(2)测量结果偏小是因为:有部分电流通过电压表,电流表的示数大于实际通过Rx电流。根据Rx=U/I电阻偏小。
(3)如图是两电阻的伏安曲线,则R1>R2。
要点二、测量小灯泡的电阻
1.实验过程:
(1)实验原理:R=U/I。
(2)实验器材:电源、开关、电流表、电压表、滑动变阻器、待测灯泡(2.5V)、导线若干。
(3)实验电路图:
(4)实验步骤:
①根据电路图连接实物电路;
②将滑动变阻器的滑片P调到阻值最大处,检查电路,试触无误后,闭合开关;
③调节滑动变阻器的滑片P,使阻值变小,观察电压表示数,使示数为小灯泡的标定电压值(2.5V)再读出电流表示数,观察灯泡亮度,记录表格;
④调节滑动变阻器滑片P,使阻值变大,使用电压表示数为某一值(1V),观察电流表示数,灯泡的亮度,并记录入表格;
⑤调节滑动变阻器滑片P,使阻值继续变大,使电压表示数为某一值(0.5V),观察电流表,灯泡的亮度记录入表格;
⑥计算电阻值,填入表中;
次数 电压U/V 电流I/A 灯泡亮度 电阻R/Ω
1 2.5
2 1
3 0.5
⑦分析表格,总结规律。
2.数据分析 总结规律:
通过实验记录,对数据分析,发现灯泡的电阻不是定值,是变化的且变化较大,是什么原因使灯泡的电阻发生变化的呢?是导体两端电压变化了,是通过灯泡电流变化还是亮度变化引起电阻的变化?
分析:影响电阻大小的因素。
1.导体本身的条件:①材料;②长度;③横截面积;2.温度。
导体两端电压,通过导体电流与电阻大小无关,并不影响导体电阻的大小。
要点诠释:
(1)连接电路时,开关要处于断开状态。
(2)闭合开关前,滑动变阻器的阻值应调到最大。
(3)电压表、电流表的正负接线柱接法要正确,量程选择要合适。
(4)实验表明灯泡电阻随温度的升高而增大。
(5)故障分析:
在电源、电压表、电流表、开关、导线完好的情况下:
故障现象 可能原因
灯泡不发光 电压表有示数
电流表有示数 滑动变阻器阻值太大
电压表有示数
电流表无示数 灯泡灯丝断了
电压表无示数
电流表有示数 灯泡短路
电压表断路
灯泡发光 电流表无示数
电压表有示数 电流表短路
电流表有示数
电压表无示数 电压表断路
1、根据欧姆定律公式I=U/R 的变形R=U/I 可知,求出了小灯泡的电压和电流,就可以计算出小灯泡的电阻,这种方法叫做 法。
2、电路图如右图:
3、测量时注意:
A、闭合开关前,滑动变阻器滑片应该滑到 ;
B、测量电阻时,应该先观察小灯泡的额定电压,然后测量时使用的电压应该按照从额定电压依次降低测量。
C、可以将几次测量的结果求 ,以减小误差。
4、测量过程中,电压越低,小灯泡越 ,温度越 ,因此电阻会略 一点。
类型一 伏安法测电阻
例1.在“用电压表、电流表测电阻”的实验中,某一次测量时,电流表的示数如图所示,则通过待测电阻的电流为 A,若此时待测电阻两端电压表的示数为2V,则待测电阻的阻值为 Ω。
例2.用伏安法测电阻,实验电路图如图,电源电压保持不变。
(1)该实验的原理是 ;
(2)闭合开关S前,滑动变阻器滑片P应置于 端(选填“A”或“B”);
(3)小华按图1所示的实验电路图正确连接电路,进行实验,某次实验中电压表示数、电流表示数如图2所示,则此时通过Rx的电流为 A,被测电阻Rx= Ω。
例3.小明在进行“测量小灯泡的电阻”的实验时,实验桌上给他提供的器材有:6V蓄电池、电流表(0~0.6A、0~3A)、电压表(0~3V、0~15V)、滑动变阻器(50Ω、1.5A)、小灯泡、开关各一个,导线若干。
(1)要求滑动变阻器的滑片向右移动时灯泡变暗,请用笔画线代替导线将如图1的电路连接完整。
(2)闭合开关前应把滑动变阻器滑片的位置调到 (选填“A”或“B”)端。
(3)闭合开关后,小明发现灯泡不发光,电流表的示数为零,电压表的示数为6V,产生此故障的原因可能是下列情况中的 (填写序号)。
A.电压表的正、负接线柱接反 B.小灯泡的灯丝断了 C.小灯泡短路
(4)排除故障后,调节变阻器,此时电流表的示数如图2所示,电流值为 A,此时小灯泡两端的电压2.5V,则小灯泡的电阻为 Ω。
类型二 特殊方法测电阻
例4.下列各图,不能测出电阻RX的阻值的是(电阻R0已知)( )
A.B.C. D.
例5.用“伏安法”测量电阻Rx的阻值,提供的实验器材有:待测电阻Rx、两节于电池、电流表、电压表、滑动变阻器、开关及若干导线
(1)根据图甲的电路图,用笔画线代替导线将图乙中的实物图连接完整。
(2)闭合开关后,移动滑动变阻器的滑片,电压表示数较大且几乎不变,电流表示数始终为零,电路故障可能是 。
(3)排除故障后,测得多组实验数据。各组数据对应的点已描在图丙中,请在图中画出Rx的l﹣U图线。由图可得Rx= Ω.(结果保留一位小数)
(4)电流表的电阻虽然很小,但也会影响本实验中R的测量结果。用图丁的电路进行测量可消除这个影响,
R0为定值电阻。实验步骤如下:
①按照图丁的电路图连接电路,将滑动变阻器的滑片置于最大阻值处;
②闭合开关S1,S2,移动滑动变阻器滑片,读出电压表的示数U1和电流表的示数I1,
③ ,移动滑动变阻器滑片,读出电压表的示数U2和电流表的示数I2;
④可得待测电阻Rx= (用U1、I1、U2和I2表示)
一.选择题(共8小题)
1.某同学在家用“伏安法测电阻的实验”来探究小灯泡灯丝的电阻时,根据收集到的数据画出了如图所示的一个图象,下列结论与图象相符的是( )
A.灯泡两端电压增大时,灯丝电阻随着电流的增大而增大
B.灯丝电阻增大时,电流随着灯泡两端电压的增大而减小
C.灯泡两端电压一定时,电流随着灯丝电阻的增大而减小
D.电流一定时,灯丝电阻随着灯泡两端电压的增大而增大
2.某同学指出:在用伏安法测量电阻的实验中,连接电路时,必须注意下列几点,你认为其中不必要的一条是( )
A.向电路中连接滑动变阻器时,应该使滑片位于滑动变阻器阻值最大的位置
B.向电路中连接开关时,应该将开关断开
C.电压表应与待测电阻并联,电流表应与待测电阻串联
D.开关应该接在靠近电源电流流出的一端
3.在如图所示的伏安法测电阻实验中,闭合开关S,小明发现电流表有示数,但示数较小,小灯泡不亮。接下来应进行的操作是( )
A.更换一个同样规格的小灯泡
B.更换电压表所使用的量程
C.检查电路中是否存在断路故障
D.减小变阻器接入电路的阻值
4.如图是测量小灯泡(U额=2.5V)电阻的电路,下表是实验记录的有关数据。电源电压恒为4V,有三个滑动变阻器:R1“20Ω 1A”、R2“40Ω 0.5A”、R3“50Ω 0.2A”。下列说法正确的是( )
实验次数 1 2 3 4 5
电压U/V 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5
电流I/A 0.25 0.22 0.19 0.16 0.10
A.滑片P向左滑动时电灯变亮
B.实验中,滑动变阻器除了保护电路外,还控制灯泡电压不变
C.灯泡的灯丝电阻随电压的减小而减小
D.为了完成这5次实验,只能选取的滑动变阻器是R2
5.某同学用两节干电池串联起来作电源,做伏安法测电阻的实验,因不慎将电流表和电压表相互接错了,如图所示,则开关闭合后,各仪表将( )
A.电流表、电压表均被烧坯 B.电流表、电压表不会被烧坏
C.只有电流表被烧坏 D.只有电压表被烧坏
6.用“伏安法测电阻”的实验中,小雪和晓彤分别选用定值电阻和小灯泡为测量对象,在处理实验数据时,分别画出了U﹣I的图象,如图甲、乙所示。对于图象的分析,以下说法错误的是( )
A.由甲图可知,定值电阻的阻值为1Ω
B.由甲图可知,电阻不随其两端的电压和导体中的电流而改变
C.为了减小误差,应该用多次测量的方法,计算小灯泡的电阻
D.由乙图及实验现象可知:小灯泡的电阻随灯丝温度的增加而增大
7.如图所示,是某同学用效替代法测量未知电阻Rx的阻值的电路图;其中电源电压恒定不变,R0是符合实验要求的变阻箱,R是滑动变阻器。下列是她的实验过程记录,请选出正确的操作顺序( )
①只闭合开关Sx,将滑片P移至某一适当位置记下电压表示数U
②将滑片P滑至b端,只闭合开关Sx,将滑片P移至某至一适当位置记下电压示数U
③只闭合S0,移动滑片P并调节变阻箱R0接入电路的阻值,使电压表示数仍为U,则Rx=R0
④只闭合S0,只调节变阻箱R0接入电路的阻值,使电压表示数仍为U,则Rx=R0。
A.①③ B.①④ C.②④ D.②③
8.用“伏安法测电阻”的实验电路如图所示。如果考虑到安培表[即安培计]本身有一定的电阻(具有分压作用),伏特表[即伏待计]本身也有一定的电阻(具有分流作用),则下列判断中正确的是( )
A.测量值等于电阻的实际值 B.测量值小于电阻的实际值
C.测量值大于电阻的实际值 D.以上三种情况都有可能
二.填空题(共2小题)
1.实验室要测量一只阻值约为数百欧的电阻Rx,提供的器材有:干电池两节、学生用电压表(量程为0~3V)、滑动变阻器R(100Ω 2A)和电阻箱R0(0~9999Ω 5A)各一只、开关和导线若干。小李同学提出了自己的设计方案如图所示,并进行了如下实验:
①把电阻箱的阻值调为0Ω,读出电压表的示数U1=3V。
②把电阻箱的阻值调如图甲所示值,此时电压表的示数如图乙所示,则根据测量的数据可知,电源电压U= V,电阻箱的读数是 Ω,电压表的示数是 V,根据这组数可求出未知电阻的阻值是 Ω。
2.如图甲所示,在“伏安法测小灯泡的阻值”实验中,开关闭合前,应将滑动变阻器的滑片移到最 端。闭合开关后,要使小灯泡的亮度增加,应将滑片向 端移动。考虑温度对灯泡阻值的影响,乙图中能正确反映通过灯泡的电流和灯泡两端电压关系的图象是 。
三.实验探究题(共3小题)
1.有一个阻值看不清的电阻Rx,要测出它的电阻值。
(1)小明按图甲的电路图连接好电路,检查无误后,闭合开关S,观察到电压表的示数为1.6V,电流表的示数如图乙所示,则Rx的电阻为 Ω。
(2)实验中,为了减小误差,小明还需进行的操作是 。
(3)图丙是小明组的另一位同学连接的实物图,电源由两节新干电池串联而成,待测电阻阻值为10Ω左右。请你指出其中的错误或不妥之处 。
2.某实验小组利用如图甲所示的电路测量小灯泡正常发光时的电阻。已知小灯泡的额定电压为3.8V,电源电压恒为6V。
(1)他们连接的电路有接线错误,请你在错误连线上画“ד并补画出正确的导线。
(2)连好电路后,闭合开关,调节滑动变阻器的滑片P,当电压表的示数为3.8V时,电流表示数如图乙所示,则小灯泡正常发光时的电阻约为 Ω。
(3)小灯泡正常发光时,滑动变阻器接入电路的阻值约为 Ω(保留一位小数)。
3.实验小组要得到Rx的值,选用两个开关,一个未知电压的电源、一个阻值为10欧的定值电阻R0和一只电流表及导线若干,他们设计了如图1所示电路。
(1)当S1闭合、S2断开时,电流表示数为0.2A。
(2)当开关S1、S2都闭合时,电流表指针超过了0.6A的量程,改接大量程后,电流表指针恰与第(1)步骤读数时指针所指的位置相同,则此时电流表示数为 A。
(3)若电源电压不变,根据上述数据计算出Rx= Ω。
(4)一同学另选了一组器材,设计了如图2所示的电路也能测出Rx的值。
①将开关S接在a点,读出电流表的示数为I。
②将开关S接在b点,调节电阻箱,使电流表的示数仍为I。
③读出电阻箱的示数为R.④电阻的表达式:Rx= 。
⑤这个实验采用了 的物理研究方法。
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