第三节 “伏安法”测电阻
基础主干落实
“伏安法”测定值电阻的阻值:
1.原理: R= 。
2.设计实验电路图:
3.减少误差的方法:多次测量求平均值。
4.滑动变阻器的作用: 保护电路 ,改变待测电阻两端的电压,改变电路中的电流。
重点案例探析
重点一 “伏安法”测电阻
【典题1】(2023·乐山中考节选)小杨同学用如图甲所示的电路,测量定值电阻R的阻值。
(1)请你用笔画线代替导线,将图甲中的电路连接完整。(要求:滑片向左移动时电流表示数变大,且导线不能交叉)
(1)答:
(2)小杨同学正确连接电路后,闭合开关,发现电流表无示数,电压表示数接近电源电压,出现这种故障的原因可能是 R开路 (选填“R短路”或“R开路”)。
(3)排除故障后的某次实验中,移动滑片使电压表示数为2 V时,电流表的指针位置如图乙所示,则电流表的示数为 0.4 A,定值电阻R的阻值为 5 Ω。
(4)小杨同学通过改变滑动变阻器滑片的位置,进行了多次定值电阻R的测量,目的是 A 。
A.减小误差
B.寻找实验的普遍规律
【点拨】定值电阻的阻值变化是由实验误差引起的,可以利用多次测量求平均值的方法来减小误差。
重点二 测量小灯泡的电阻
【典题2】(2023·河南中考)在“测量小灯泡的电阻”实验中,选用的器材有:两节新干电池,正常发光电压为2.5 V的待测小灯泡、滑动变阻器、电流表、电压表、开关和若干导线。
(1)请用笔画线代替导线,将图甲中的实物电路连接完整。
(1)答:
(2)正确连接好电路,闭合开关前,滑动变阻器的滑片应置于 A (选填“A”或“B”)端。
(3)闭合开关,发现小灯泡不发光,电压表无示数,电流表有示数,造成这一现象的原因可能是 B (选填字母代号)。
A.电流表短路
B.小灯泡短路
C.滑动变阻器断路
(4)排除故障后,移动滑片P,某次实验时,电压表的示数为2.5 V,电流表的示数如图乙所示,则通过小灯泡的电流为 0.28 A,小灯泡正常发光时的电阻约为 8.9 Ω(结果保留一位小数)。
(5)经过多次实验,测出并记录多组电压和电流的值,得到小灯泡的I-U图像如图丙所示;通过分析图像,写出一条你发现的结论: 小灯泡的电阻随温度的升高而增大 。
【点拨】
(1)小灯泡的电阻变化并不是实验误差起主导作用,而是因为灯丝的电阻与温度有关,温度越高,灯丝的电阻越大。
(2)测量小灯泡的电阻时,需要多次测量,其目的是寻找灯丝电阻与温度之间的关系,不能求其平均值。
A层·基础必会
考点一 “伏安法”测定值电阻的阻值
1.在”伏安法测电阻”的实验中,下列说法正确的是 (B)
A.为了检测电路连接是否正确,连接电路时,需闭合开关
B.应该选取规格匹配的器材,这样既不会损坏器材,又能使测量结果的误差小
C.在无法估计被测电阻大小时,电流表、电压表应选用较小的量程
D.需进行三次实验,这样测量的结果才具有普遍性
2.小敏同学采用如图所示的电路(电源电压保持不变)测量未知电阻的阻值,同学们关于该实验的评价和描述正确的是 (C)
A.该实验无法测出其阻值
B.因为没有用电器,所以闭合开关后会造成短路
C.无法实现多次测量求平均值,减小误差
D.必须串联滑动变阻器,才能测出电阻值
3.小明按如图甲所示的电路图连接实验电路,测量电阻Rx的阻值,该实验的原理公式是 R= ,闭合开关S,调节滑动变阻器的滑片P后,观察到电压表和电流表的示数分别如图乙、丙所示,则电压表的示数为 2 V,电流表示数为 0.5 A,待测电阻Rx的阻值为 4 Ω。
4.(2023·贵阳月考)在“伏安法测电阻”的实验中,小鹏设计了如图甲所示的电路。其中电源电压恒为3 V。
实验次数 电压/V 电流/A
1 1.5
2 2.0 0.42
3 2.5 0.48
(1)连接电路时,开关应处于 断开 状态。
(2)通电后,无论怎样移动滑动变阻器的滑片,电压表指针始终保持在0.5 V的位置。小鹏检查电路发现,连线时错将导线接在了如图乙所示的滑动变阻器 A、B 两个接线柱上。(填写字母)
(3)当电压表示数为1.5 V时,电流表的示数如图丙所示。此时的电流为 0.3 A。
(4)小鹏多次实验后,将实验数据记录在表中。他将三组电压值和电流值分别取平均值,然后用求出的平均电压除以平均电流得到R的阻值。你认为小鹏同学处理数据的方法是否合理 不合理 ,理由是 平均电压除以平均电流不是电阻的平均值,应先计算每次测量的电阻,再取平均值 。
考点二 “伏安法”测小灯泡的电阻
5.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 (D)
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
6.用图甲电路测量小灯泡发光时的电阻,电压表应该接在 1 (选填“1”或“2”)处。闭合开关S,移动滑动变阻器的滑片P,当电压表示数为2.7 V时,电流表的示数如图乙,则此时通过灯泡的电流是 0.3 A,灯泡的电阻是 9 Ω。
7.(2024·黔东南期末)小张在“伏安法”测电阻实验中,连接了如图甲所示的实物图。
(1)闭合开关前,应向 A (选填“A”或“B”)端调整滑动变阻器的滑片。
(2)测量过程中,某一次的电流值如图乙所示,则电流值是 0.26 A。这时,灯丝突然烧断,则电压表的示数 变大 (选填“变大”“变小”或“不变”)。换相同规格的灯泡,重新测量数据,并绘出I-U图像如图丙中的C所示。
(3)分析图像C可知,当小灯泡两端的电压增大时,灯丝的电阻会 变大 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
(4)另外一组同学用相同的器材和电路图也做这个实验时,由于接线错误,根据测量的数据绘出的I-U图像如图丙中的D所示。你认为错误的原因可能是 电压表并联在变阻器两端了 。
B层·能力提升
8.在用“伏安法测电阻”的实验中,丹丹分别选用定值电阻和小灯泡为测量对象,处理实验数据时,分别画出了两者的U-I图像,如图所示。对于图像的分析,以下说法错误的是 (D)
A.图甲是定值电阻的U-I图像,图乙是小灯泡的U-I图像
B.由图甲可知,通过定值电阻的电流和定值电阻两端的电压成正比
C.由图乙及实验现象可知小灯泡的电阻随灯丝温度的增加而增大
D.应该用多次测量的方法,计算小灯泡电阻的平均值,以减小误差
9.“伏安法”测电阻R的部分电路如图所示,关于测得的电阻值大小和误差原因分析正确的是 (A)
A.R偏小,因为电流表测量值比通过电阻R的实际电流大一点
B.R偏大,因为电流表测量值比通过电阻R的实际电流小一点
C.R偏大,因为电压表测量值比电阻两端的实际电压大一点
D.R偏小,因为电压表测量值比电阻两端的实际电压小一点
10.(多选)对于“探究电流跟电阻的关系”和“伏安法测量电阻”的这两个实验,下列说法正确的是 ( B、C、D )
A.它们都是采用控制变量的研究方法
B.它们的实验电路是相同的
C.前者多次测量的目的是分析多组数据,得出电流跟电阻的关系
D.后者多次测量的目的是取电阻的平均值,减小误差
11.小明利用如图所示的电路测量未知电阻Rx的阻值。已知电源电压恒定,定值电阻R0的阻值为10 Ω,开关S断开时电压表的示数为1 V,开关S闭合时电压表的示数为3 V。则该电源的电压为 3 V,未知电阻Rx的阻值为 20 Ω。开关S断开时,流过电阻Rx的电流为 0.1 A。
12.如图所示,甲是用“伏安法”测量未知电阻Rx的实物电路图。
(1)该实验的原理是 R= 。请用笔画线代替导线,将图甲中的实物电路连接完整。
(1)答:
(2)某实验小组连接完最后一根导线,立即看到电流表的指针迅速摆动到最大刻度。请你说出该小组在实验中两个操作不当之处:
① 连接电路时开关未断开 ;
② 滑动变阻器的滑片未移至最大阻值处 。
(3)排除故障后,闭合开关,当滑片移动到某位置时,电压表示数为2.4 V,电流表示数如图乙所示,其读数为 0.24 A,则未知电阻Rx= 10 Ω 。
(4)某小组同学测完一组数据,就准备整理实验器材结束实验,你认为他们的实验真的结束了吗 你会给他们提出什么建议呢 写出你的要求和操作性建议: 调节滑动变阻器滑片改变未知电阻两端的电压与通过的电流再多做几次实验 。你提出这个建议的目的: 多次测量求电阻平均值减小误差 。
(5)将电阻Rx换成小灯泡,重复上述实验,发现几次实验测得的小灯泡的电阻值相差比较大,原因可能是 灯丝电阻随温度的变化而变化 。
(6)若实验中电压表损坏,利用其他的原有器材也能测出未知电阻Rx的阻值。实验电路如图丙所示(滑动变阻器最大阻值为R0,电源电压未知且不变),请将下列实验步骤补充完整:
①闭合开关S,将滑动变阻器的滑片P移到a端,记录电流表示数为I1;
②闭合开关S,将滑动变阻器的滑片P移到 b端 ,记录电流表示数I2;
③写出待测电阻的表达式Rx= (用已知量和测量量符号表示)。 第三节 “伏安法”测电阻
基础主干落实
“伏安法”测定值电阻的阻值:
1.原理: 。
2.设计实验电路图:
3.减少误差的方法:多次测量求平均值。
4.滑动变阻器的作用: ,改变待测电阻两端的电压,改变电路中的电流。
重点案例探析
重点一 “伏安法”测电阻
【典题1】(2023·乐山中考节选)小杨同学用如图甲所示的电路,测量定值电阻R的阻值。
(1)请你用笔画线代替导线,将图甲中的电路连接完整。(要求:滑片向左移动时电流表示数变大,且导线不能交叉)
(2)小杨同学正确连接电路后,闭合开关,发现电流表无示数,电压表示数接近电源电压,出现这种故障的原因可能是 (选填“R短路”或“R开路”)。
(3)排除故障后的某次实验中,移动滑片使电压表示数为2 V时,电流表的指针位置如图乙所示,则电流表的示数为 A,定值电阻R的阻值为 Ω。
(4)小杨同学通过改变滑动变阻器滑片的位置,进行了多次定值电阻R的测量,目的是 。
A.减小误差
B.寻找实验的普遍规律
【点拨】定值电阻的阻值变化是由实验误差引起的,可以利用多次测量求平均值的方法来减小误差。
重点二 测量小灯泡的电阻
【典题2】(2023·河南中考)在“测量小灯泡的电阻”实验中,选用的器材有:两节新干电池,正常发光电压为2.5 V的待测小灯泡、滑动变阻器、电流表、电压表、开关和若干导线。
(1)请用笔画线代替导线,将图甲中的实物电路连接完整。
(2)正确连接好电路,闭合开关前,滑动变阻器的滑片应置于 (选填“A”或“B”)端。
(3)闭合开关,发现小灯泡不发光,电压表无示数,电流表有示数,造成这一现象的原因可能是 (选填字母代号)。
A.电流表短路
B.小灯泡短路
C.滑动变阻器断路
(4)排除故障后,移动滑片P,某次实验时,电压表的示数为2.5 V,电流表的示数如图乙所示,则通过小灯泡的电流为 A,小灯泡正常发光时的电阻约为 Ω(结果保留一位小数)。
(5)经过多次实验,测出并记录多组电压和电流的值,得到小灯泡的I-U图像如图丙所示;通过分析图像,写出一条你发现的结论: 。
【点拨】
(1)小灯泡的电阻变化并不是实验误差起主导作用,而是因为灯丝的电阻与温度有关,温度越高,灯丝的电阻越大。
(2)测量小灯泡的电阻时,需要多次测量,其目的是寻找灯丝电阻与温度之间的关系,不能求其平均值。
A层·基础必会
考点一 “伏安法”测定值电阻的阻值
1.在”伏安法测电阻”的实验中,下列说法正确的是 ()
A.为了检测电路连接是否正确,连接电路时,需闭合开关
B.应该选取规格匹配的器材,这样既不会损坏器材,又能使测量结果的误差小
C.在无法估计被测电阻大小时,电流表、电压表应选用较小的量程
D.需进行三次实验,这样测量的结果才具有普遍性
2.小敏同学采用如图所示的电路(电源电压保持不变)测量未知电阻的阻值,同学们关于该实验的评价和描述正确的是 ()
A.该实验无法测出其阻值
B.因为没有用电器,所以闭合开关后会造成短路
C.无法实现多次测量求平均值,减小误差
D.必须串联滑动变阻器,才能测出电阻值
3.小明按如图甲所示的电路图连接实验电路,测量电阻Rx的阻值,该实验的原理公式是 ,闭合开关S,调节滑动变阻器的滑片P后,观察到电压表和电流表的示数分别如图乙、丙所示,则电压表的示数为 V,电流表示数为 A,待测电阻Rx的阻值为 Ω。
4.(2023·贵阳月考)在“伏安法测电阻”的实验中,小鹏设计了如图甲所示的电路。其中电源电压恒为3 V。
实验次数 电压/V 电流/A
1 1.5
2 2.0 0.42
3 2.5 0.48
(1)连接电路时,开关应处于 状态。
(2)通电后,无论怎样移动滑动变阻器的滑片,电压表指针始终保持在0.5 V的位置。小鹏检查电路发现,连线时错将导线接在了如图乙所示的滑动变阻器 两个接线柱上。(填写字母)
(3)当电压表示数为1.5 V时,电流表的示数如图丙所示。此时的电流为 A。
(4)小鹏多次实验后,将实验数据记录在表中。他将三组电压值和电流值分别取平均值,然后用求出的平均电压除以平均电流得到R的阻值。你认为小鹏同学处理数据的方法是否合理 ,理由是 。
考点二 “伏安法”测小灯泡的电阻
5.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
6.用图甲电路测量小灯泡发光时的电阻,电压表应该接在 (选填“1”或“2”)处。闭合开关S,移动滑动变阻器的滑片P,当电压表示数为2.7 V时,电流表的示数如图乙,则此时通过灯泡的电流是 A,灯泡的电阻是 Ω。
7.(2024·黔东南期末)小张在“伏安法”测电阻实验中,连接了如图甲所示的实物图。
(1)闭合开关前,应向 (选填“A”或“B”)端调整滑动变阻器的滑片。
(2)测量过程中,某一次的电流值如图乙所示,则电流值是 A。这时,灯丝突然烧断,则电压表的示数 (选填“变大”“变小”或“不变”)。换相同规格的灯泡,重新测量数据,并绘出I-U图像如图丙中的C所示。
(3)分析图像C可知,当小灯泡两端的电压增大时,灯丝的电阻会 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
(4)另外一组同学用相同的器材和电路图也做这个实验时,由于接线错误,根据测量的数据绘出的I-U图像如图丙中的D所示。你认为错误的原因可能是 。
B层·能力提升
8.在用“伏安法测电阻”的实验中,丹丹分别选用定值电阻和小灯泡为测量对象,处理实验数据时,分别画出了两者的U-I图像,如图所示。对于图像的分析,以下说法错误的是 ( )
A.图甲是定值电阻的U-I图像,图乙是小灯泡的U-I图像
B.由图甲可知,通过定值电阻的电流和定值电阻两端的电压成正比
C.由图乙及实验现象可知小灯泡的电阻随灯丝温度的增加而增大
D.应该用多次测量的方法,计算小灯泡电阻的平均值,以减小误差
9.“伏安法”测电阻R的部分电路如图所示,关于测得的电阻值大小和误差原因分析正确的是 ( )
A.R偏小,因为电流表测量值比通过电阻R的实际电流大一点
B.R偏大,因为电流表测量值比通过电阻R的实际电流小一点
C.R偏大,因为电压表测量值比电阻两端的实际电压大一点
D.R偏小,因为电压表测量值比电阻两端的实际电压小一点
10.(多选)对于“探究电流跟电阻的关系”和“伏安法测量电阻”的这两个实验,下列说法正确的是 ( )
A.它们都是采用控制变量的研究方法
B.它们的实验电路是相同的
C.前者多次测量的目的是分析多组数据,得出电流跟电阻的关系
D.后者多次测量的目的是取电阻的平均值,减小误差
11.小明利用如图所示的电路测量未知电阻Rx的阻值。已知电源电压恒定,定值电阻R0的阻值为10 Ω,开关S断开时电压表的示数为1 V,开关S闭合时电压表的示数为3 V。则该电源的电压为 V,未知电阻Rx的阻值为 Ω。开关S断开时,流过电阻Rx的电流为 A。
12.如图所示,甲是用“伏安法”测量未知电阻Rx的实物电路图。
(1)该实验的原理是 。请用笔画线代替导线,将图甲中的实物电路连接完整。
(2)某实验小组连接完最后一根导线,立即看到电流表的指针迅速摆动到最大刻度。请你说出该小组在实验中两个操作不当之处:
① ;
② 。
(3)排除故障后,闭合开关,当滑片移动到某位置时,电压表示数为2.4 V,电流表示数如图乙所示,其读数为 A,则未知电阻Rx= 。
(4)某小组同学测完一组数据,就准备整理实验器材结束实验,你认为他们的实验真的结束了吗 你会给他们提出什么建议呢 写出你的要求和操作性建议: 。你提出这个建议的目的: 。
(5)将电阻Rx换成小灯泡,重复上述实验,发现几次实验测得的小灯泡的电阻值相差比较大,原因可能是 。
(6)若实验中电压表损坏,利用其他的原有器材也能测出未知电阻Rx的阻值。实验电路如图丙所示(滑动变阻器最大阻值为R0,电源电压未知且不变),请将下列实验步骤补充完整:
①闭合开关S,将滑动变阻器的滑片P移到a端,记录电流表示数为I1;
②闭合开关S,将滑动变阻器的滑片P移到 ,记录电流表示数I2;
③写出待测电阻的表达式Rx= (用已知量和测量量符号表示)。
