实验2 电阻、电功率的测量(包括伏安法和特殊方法)
1.伏安法测电阻和电功率
项目 测量定值电阻的阻值 测量小灯泡的阻值 测量小灯泡的电功率
实验原理 R= P=UI
电路图
滑动变阻器的作用 ①保护电路;②改变待测电阻(或小灯泡)两端的电压
实验操作 闭合开关,多次移动滑动变阻器的滑片来改变待测电阻(或小灯泡)两端的电压,记下相应的电流表示数和电压表示数,并记录在表格中
多次测量的目的 求平均值,减小误差 测量小灯泡在不同电压下的电阻 测量小灯泡不同电压下的实际电功率
数据处理 根据R=,需要求平均值 无需求平均值 求小灯泡在额定电压下的电功率
2.特殊方法测电阻
(1)有电压表、无电流表:通过待测电阻的电流无法测出,需要使用电压表测量与待测电阻有关联的电压,结合欧姆定律列式计算。
实验 方法 器材 实验电路图 实验步骤 表达式
双伏法 一只已知阻值的定值电阻R0、一只未知阻值的电阻Rx、两只电压表、电池、一个开关、一个滑动变阻器(没有此仪器也可)、足量的导线 ①对照电路图连接好电路,并将滑动变阻器的滑片滑至阻值最大处; ②闭合开关,调节滑动变阻器滑片,读出电压表的示数分别为U1、U2; ③计算待测电阻 Rx=R0 Rx=R0
伏阻法 一只已知阻值的定值电阻R0、一只未知阻值的电阻Rx、一只电压表、电池、两个开关、足量的导线 ①按照如图所示的电路图连接电路; ②首先只闭合S,测出Rx两端的电压Ux; ③再闭合S1,电压表测出电源电压U Rx=R0
续表
实验 方法 器材 实验电路图 实验步骤 表达式
伏滑法 电源(电压不变),滑动变阻器(已知最大阻值), 一只未知阻值的电阻Rx、 一只电压表、电池、一个开关、足量的导线 ①闭合开关后,将滑动变阻器的滑片P移到最左端,滑动变阻器接入电路中的电阻为零,电压表测出电源电压U; ②再将滑片P移到最右端,滑动变阻器阻值为最大,电压表测出Rx两端的电压Ux Rx=R'
(2)有电流表、无电压表:待测电阻两端的电压无法测出,需要使用电流表测出与待测电阻有关联的电流,再利用欧姆定律列式计算。
实验 方法 器材 实验电路图 实验步骤 表达式
双安法 一只已知阻值的定值电阻R1、 一只未知阻值的电阻Rx、 两只电流表、电池、一个开关、足量的导线 ①对照电路图连接好电路; ②闭合开关,读出电流表、的示数分别为I1、I2 Rx= Rx=
安阻法 一只已知阻值的定值电阻R0,一只未知电阻Rx, 一只电流表、电池、一个单刀双掷开关,足量的导线 ①对照电路图连接好电路; ②开关触点分别和1、2相连,记下电流表示数I1、I2 Rx=R0
等效替代法 未知电阻Rx 电阻箱R1 定值电阻R0 电压表、电流表 ①只闭合S、S1,记下电压表示数V0(或电流表示数I0) ②只闭合S、S2,调节电阻箱R1的阻值,使电压表(或电流表)示数为V0(或I0) Rx=R1
【一题式探究1】
实验室里有一个标识不清的定值电阻,小亮设计实验进行测量(电源为两节干电池)。
【设计实验】
(1)根据公式 可知,通过对电流和电压的测量来间接测出导体的电阻。请用笔画线代替导线将图甲的电路连接完整(导线不得交叉);
【进行实验与得出结论】
(2)连接电路时,开关应 ,滑动变阻器的滑片P应放在 (选填“A”或“B”)端。闭合开关,电压表示数接近电源电压,电流表无示数。经检查电流表及各接线处均完好,则电路的故障可能是 ;
(3)排除故障后闭合开关,移动滑片使电压表示数为2.4 V,电流表示数如图乙所示为 A,则电阻为 Ω。小亮把该数据作为本实验的最终结果,请你做出评价或建议: 。
【创新拓展】
(4)(改变装置)改变小亮的同组同学在完成了上述实验后,想到了多种测量未知电阻的方案。
方案一(伏阻法):小龙选用电压表和阻值为R0的定值电阻设计了如图丙所示电路,并完成实验。过程如下:
①闭合S和S1,电压表的示数为U1;
②再闭合S2,电压表的示数为U2;
③Rx= (用字母U1、U2和R0表示)。
方案二(安阻法):小明只用电流表和滑动变阻器最大电阻为R0;测出了待测电阻的阻值(如图丁),主要操作步骤如下:
①连接电路,将滑片移到B端,闭合开关,记下电流表示数为I1;
②滑片移动到A端,记下电流表示数为I2,则待测电阻Rx= (用字母I1、I2和R0表示)。
方案三(双安法):小林的设计方案如图戊所示,闭合开关S,电流表A1和A2的示数分别为I1和I2。已知定值电阻的阻值为R0,则未知电阻Rx= (用字母I1、I2和R0表示);
方案四(等效替代法)小华设计出一种测量未知电阻Rx的方法,如图己所示的电路,电源电压未知且不变,电阻箱最大阻值为R0。请将以下实验步骤补充完整。
①将开关S拨至1,调节滑动变阻器的滑片至某一位置,记下此时电压表的示数U1;
②再将开关S拨至2, ,
调节电阻箱,使电压表的示数恰好为U1;
③记下此时电阻箱的示数R',则未知电阻Rx的测量值为 。
【一题式探究2】
某实验小组在“测量小灯泡正常发光时电阻”实验中(小灯泡标有“2.5 V”字样,电源为2节新干电池)。
【设计实验】
(1)连接电路时,开关应 (选填“断开”或“闭合”);
(2)小明同学在连接实验电路时还有部分导线未接上,如图1所示。请你用笔画线代替导线完成实物的连接,要求滑片向右滑动时,接入电路的电阻变大;
【进行实验与得出结论】
(3)连好电路后,闭合开关灯泡不亮,检查电路发现灯丝断开,其他完好。这时观察到实验电压表的示数是 V;
(4)更换相同型号的灯泡后,闭合开关,灯泡两端的电压2.8 V,小明应向 (选填“左”或“右”)调节滑动变阻器的滑片,小灯泡正常发光时电流表示数如图2所示为 A,则小灯泡正常发光时的电阻为 Ω(保留一位小数);小灯泡的额定功率为 W;
(5)小明之后又测量了不同电压下小灯泡的电阻,在处理数据时 (选填“能”或“不能”)取平均值来减小误差,如图3是小灯泡的I-U图,图线是曲线是因为 。
(6)另一个小组同学在测量“2.5 V”小灯泡正常发光时电阻的过程中,发现无法使电压表示数等于其额定电压,小明观察了一下他们的实验器材后说是因为该小组的电源采用了6节干电池,接入的“15 Ω 1 A”的滑动变阻器阻值太小,建议更换一个最大阻值至少为 Ω的滑动变阻器;
【创新拓展】(特殊测量电阻法)
(7)完成上述实验后,他们又找来了两个开关和一个最大阻值为R的滑动变阻器R1,设计了不用电流表测量这个小灯泡正常发光时的电阻电路,如图所示,请你根据操作步骤写出小灯泡正常发光时电阻的表达式。
①只闭合S和S1,调节R1的滑片,使电压表的示数为2.5 V,此时小灯泡正常发光;
②只闭合S和S2,保持R1的滑片位置不动,调节R0的滑片,使电压表的示数仍为
2.5 V;
③保持R0的滑片位置不动,将R1的滑片调至最右端。记录电压表的示数U';
④电源电压用U表示。则小灯泡正常发光时的电阻RL= (用已知量和测量量的符号表示)。
广西三年中考
1.(2024·广西中考)小明用标有“2.5 V”字样的小灯泡做“测量小灯泡的电功率”实验,设计了如图甲所示的电路图。
(1)闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片置于 (选填“a”或“b”)端,闭合开关后,发现小灯泡不亮,则电路故障可能是滑动变阻器 (选填“短路”或“断路”);
(2)排除故障后,某次实验电压表的示数如图乙所示,为 V;小明测得多组数据,并画出如图丙所示的图像,由图像可知小灯泡正常发光时的电阻为 Ω,小灯泡的额定功率为 W;
(3)受到上述实验的启发,为测量高温物体的温度,小明将图甲电路改装成一个简易的温度传感器。思路如下:将图甲中的小灯泡换成与灯丝同种材料的电阻丝,选择图中一个电表改装为温度显示仪。你建议他选哪个电表 请说明理由(从电表的示数随待测物体的温度变化关系进行阐述)。
答: 。
2.(2022·贵港中考)小华做测量定值电阻Rx阻值的实验,现有器材:待测电阻Rx、两节干电池、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线若干。
(1)请按图甲所示的电路图,以笔画线代替导线,将图乙中的电路连接完整;
(2)连接电路时,开关断开,并将滑动变阻器滑片置于阻值 处;
(3)正确连接电路,闭合开关,发现无论怎样移动滑片P,电流表都没有示数,而电压表示数接近3 V,则故障可能是 (选填标号);
A.滑动变阻器断路 B.Rx断路 C.Rx短路
(4)排除故障后,当电压表示数为1.3 V时,电流表示数如图丙所示,则通过Rx的电流大小为 A,它的阻值是 Ω;
(5)本实验要多次测量取平均值,目的是 ;
(6)小华对实验进行进一步拓展,利用电源(电压未知但恒定不变)、阻值为R0的定值电阻、电流表、开关等器材,设计的如图丁所示的电路也能测出Rx的阻值,请你完成下列实验步骤:
①按电路图正确连接电路,闭合开关S,断开开关S1,读出电流表示数I1;
② ,读出电流表示数I2;
③根据实验数据,计算出待测电阻Rx= 。(用R0、I1、I2表示)
3.(2022·玉林中考)如图1甲所示是“测量小灯泡的电阻”的实验电路图。
(1)请根据图1甲所示电路图,用笔画线代替导线完成图乙未连接好的实物电路(要求滑片P向右移动时小灯泡变亮);
(2)电路连接好后闭合开关,发现电流表有示数,电压表无示数,小灯泡不亮,如果电路只有一个元件有故障,该故障可能是小灯泡 ;
(3)排除故障后,继续进行实验,小灯泡正常发光时电压表示数如图1丙所示,其读数为 V;
(4)根据实验数据,作出小灯泡工作时I-U的关系图像如图2所示,则小灯泡正常发光时的电阻为 Ω;
(5)若实验过程中发现电压表损坏,现增加一个已知阻值为R0的定值电阻和一个开关,设计如图3所示的电路,也能测出小灯泡正常发光时的电阻,其实验步骤如下:
①闭合开关S,断开开关S1,移动滑动变阻器的滑片P,使电流表的示数为I额,并记录下来;
②保持滑动变阻器滑片P的位置不动,闭合开关S和S1,记下此时电流表的示数为I1;
③保持开关S和S1闭合,移动滑动变阻器的滑片至最右端,记下此时电流表的示数为I2;
④则小灯泡正常发光时电阻的表达式为:
R灯= (用I额、I1、I2和R0表示)。
全国一年中考
4.(2024·济南中考)学习了“伏安法”测电阻后,某小组想进一步探究“导体的电阻与导体长度的关系”。他们选择了图甲所示的器材,并连接了部分电路。将固定在木板上长为15 cm的铅笔芯作为研究对象,并标记为等长的五段,a、f为铅笔芯的两个端点,中间四点分别标记为b、c、d、e。
(1)若使滑动变阻器的滑片P向D端滑动时电流表的示数增大,需用一根导线将电源的正极接线柱与滑动变阻器的 (选填“A”“B”或“C”)接线柱连接;
(2)将电路连接完整后,把线夹夹在f点,闭合开关,发现无论如何调节滑动变阻器,电压表和电流表始终无示数。用一根导线检测电路故障,将导线的两端分别接到开关两端的接线柱上时,电压表和电流表仍无示数;将导线的两端分别接到滑动变阻器接入电路的两接线柱上时,电压表和电流表均有示数。若电路中只有一处的元件出现故障,则故障是 ;
(3)该小组排除故障后继续实验,闭合开关后快速记录电流表和电压表的示数,然后立即断开开关。电流表的示数如图乙所示,该读数为 A。调节滑动变阻器,多次测量并计算出电阻的平均值;
(4)将线夹分别夹在b、c、d、e点,重复步骤(3),得到铅笔芯接入长度l和对应的铅笔芯接入电阻的平均值R的数据,如表所示:
线夹位置 b c d e f
铅笔芯接入长度l/cm 3 6 9 12 15
铅笔芯接入电阻的平均值R/Ω 2.0 4.0 5.9 8.0 10.0
①请在图丙中描点,并画出铅笔芯接入电阻的平均值R和铅笔芯接入长度l的关系图像;
②通过分析图像可得实验结论:在材料和横截面积一定的条件下, ;
(5)在实验评估环节,有的同学认为,只通过对铅笔芯电阻与其长度的探究得到的结论具有偶然性,为了使证据更充分,接下来还应该 。
5.(2024·牡丹江中考)小江发现家里不同房间的灯亮度不同,猜想可能是与灯泡的电功率有关。他找来若干节新干电池、开关、滑动变阻器、电流表、电压表、同一规格的导线若干,测量额定电压为2.5 V小灯泡的功率。
(1)小江选择两节新干电池进行实验,连接的实物电路如图甲所示,请在方框内画出对应的电路图。
(2)闭合开关后,移动滑动变阻器的滑片,使电压表的示数为2 V,读出电流表示数,将数据记入表格。继续移动滑片,即使将滑片移动到阻值最小的位置,小灯泡两端电压也无法达到2.5 V,解决的办法是 。
(3)问题解决后,移动滑动变阻器的滑片,使小灯泡两端电压达到2.5 V。如图乙所示,此时电流表的示数为 A,小灯泡的额定功率为 W。
(4)继续移动滑动变阻器的滑片,使小灯泡两端电压为2.9 V,读出电流表示数,将数据记入表格。如表所示,小江设计的表格不足之处是 。
实验次数 灯泡两端电压U 通过灯泡的电流I 灯泡的电功率P 发光情况
1 2 0.26 0.52 较暗
2 2.5 正常发光
3 2.9 0.32 0.93 较亮
(5)实验表明小灯泡的亮度由 决定。
6.(2024·宜宾中考)某探究小组要测量一个标有“2.5 V”字样的小灯泡在正常发光时的电阻,连接了如图甲所示的部分电路,已知电源电压恒定,滑动变阻器规格为“50 Ω 2 A”。
(1)该实验的原理是 ;
(2)请用笔画线代替导线,将图甲中的电路补充完整;
(3)若连接电路后,闭合开关S,发现无论怎样调节滑动变阻器,电流表和电压表的示数都不变且较小,出现这种现象的原因是 ;
(4)若将滑动变阻器的下接线柱A端接入电路,正确连接电路后,闭合开关S,滑片P向 (选填“左”或“右”)滑动时,小灯泡L变亮;
(5)在移动滑片P的过程中,应该观察 表的示数,使小灯泡L正常发光;
(6)当小灯泡正常发光时,电流表示数为0.25 A,则小灯泡正常发光时的电阻是 Ω;
(7)完成实验后,小组又设计了如图乙所示的电路图,测量该小灯泡L正常发光时的电阻,R0为定值电阻,S2为单刀双掷开关,实验步骤如下:
①闭合开关S1,将开关S2拨到触点2,移动滑片P,使电压表的示数U1= V;
②保持滑片P的位置不变,再将开关S2拨到触点1,读出电压表的示数并记为U2;
③该小灯泡正常发光时的电阻RL= (用U1、U2、R0表示)。
跟踪诊断,请使用“高效提分作业”实验2 电阻、电功率的测量(包括伏安法和特殊方法)
1.伏安法测电阻和电功率
项目 测量定值电阻的阻值 测量小灯泡的阻值 测量小灯泡的电功率
实验原理 R= P=UI
电路图
滑动变阻器的作用 ①保护电路;②改变待测电阻(或小灯泡)两端的电压
实验操作 闭合开关,多次移动滑动变阻器的滑片来改变待测电阻(或小灯泡)两端的电压,记下相应的电流表示数和电压表示数,并记录在表格中
多次测量的目的 求平均值,减小误差 测量小灯泡在不同电压下的电阻 测量小灯泡不同电压下的实际电功率
数据处理 根据R=,需要求平均值 无需求平均值 求小灯泡在额定电压下的电功率
2.特殊方法测电阻
(1)有电压表、无电流表:通过待测电阻的电流无法测出,需要使用电压表测量与待测电阻有关联的电压,结合欧姆定律列式计算。
实验 方法 器材 实验电路图 实验步骤 表达式
双伏法 一只已知阻值的定值电阻R0、一只未知阻值的电阻Rx、两只电压表、电池、一个开关、一个滑动变阻器(没有此仪器也可)、足量的导线 ①对照电路图连接好电路,并将滑动变阻器的滑片滑至阻值最大处; ②闭合开关,调节滑动变阻器滑片,读出电压表的示数分别为U1、U2; ③计算待测电阻 Rx=R0 Rx=R0
伏阻法 一只已知阻值的定值电阻R0、一只未知阻值的电阻Rx、一只电压表、电池、两个开关、足量的导线 ①按照如图所示的电路图连接电路; ②首先只闭合S,测出Rx两端的电压Ux; ③再闭合S1,电压表测出电源电压U Rx=R0
续表
实验 方法 器材 实验电路图 实验步骤 表达式
伏滑法 电源(电压不变),滑动变阻器(已知最大阻值), 一只未知阻值的电阻Rx、 一只电压表、电池、一个开关、足量的导线 ①闭合开关后,将滑动变阻器的滑片P移到最左端,滑动变阻器接入电路中的电阻为零,电压表测出电源电压U; ②再将滑片P移到最右端,滑动变阻器阻值为最大,电压表测出Rx两端的电压Ux Rx=R'
(2)有电流表、无电压表:待测电阻两端的电压无法测出,需要使用电流表测出与待测电阻有关联的电流,再利用欧姆定律列式计算。
实验 方法 器材 实验电路图 实验步骤 表达式
双安法 一只已知阻值的定值电阻R1、 一只未知阻值的电阻Rx、 两只电流表、电池、一个开关、足量的导线 ①对照电路图连接好电路; ②闭合开关,读出电流表、的示数分别为I1、I2 Rx= Rx=
安阻法 一只已知阻值的定值电阻R0,一只未知电阻Rx, 一只电流表、电池、一个单刀双掷开关,足量的导线 ①对照电路图连接好电路; ②开关触点分别和1、2相连,记下电流表示数I1、I2 Rx=R0
等效替代法 未知电阻Rx 电阻箱R1 定值电阻R0 电压表、电流表 ①只闭合S、S1,记下电压表示数V0(或电流表示数I0) ②只闭合S、S2,调节电阻箱R1的阻值,使电压表(或电流表)示数为V0(或I0) Rx=R1
【一题式探究1】
实验室里有一个标识不清的定值电阻,小亮设计实验进行测量(电源为两节干电池)。
【设计实验】
(1)根据公式 R= 可知,通过对电流和电压的测量来间接测出导体的电阻。请用笔画线代替导线将图甲的电路连接完整(导线不得交叉);
答:
【进行实验与得出结论】
(2)连接电路时,开关应 断开 ,滑动变阻器的滑片P应放在 B (选填“A”或“B”)端。闭合开关,电压表示数接近电源电压,电流表无示数。经检查电流表及各接线处均完好,则电路的故障可能是 定值电阻断路 ;
(3)排除故障后闭合开关,移动滑片使电压表示数为2.4 V,电流表示数如图乙所示为 0.30 A,则电阻为 8 Ω。小亮把该数据作为本实验的最终结果,请你做出评价或建议: 只测量一次数据就得出了未知电阻的阻值,误差较大 。
【创新拓展】
(4)(改变装置)改变小亮的同组同学在完成了上述实验后,想到了多种测量未知电阻的方案。
方案一(伏阻法):小龙选用电压表和阻值为R0的定值电阻设计了如图丙所示电路,并完成实验。过程如下:
①闭合S和S1,电压表的示数为U1;
②再闭合S2,电压表的示数为U2;
③Rx= (用字母U1、U2和R0表示)。
方案二(安阻法):小明只用电流表和滑动变阻器最大电阻为R0;测出了待测电阻的阻值(如图丁),主要操作步骤如下:
①连接电路,将滑片移到B端,闭合开关,记下电流表示数为I1;
②滑片移动到A端,记下电流表示数为I2,则待测电阻Rx= (用字母I1、I2和R0表示)。
方案三(双安法):小林的设计方案如图戊所示,闭合开关S,电流表A1和A2的示数分别为I1和I2。已知定值电阻的阻值为R0,则未知电阻Rx= (用字母I1、I2和R0表示);
方案四(等效替代法)小华设计出一种测量未知电阻Rx的方法,如图己所示的电路,电源电压未知且不变,电阻箱最大阻值为R0。请将以下实验步骤补充完整。
①将开关S拨至1,调节滑动变阻器的滑片至某一位置,记下此时电压表的示数U1;
②再将开关S拨至2,保持滑片位置不动,
调节电阻箱,使电压表的示数恰好为U1;
③记下此时电阻箱的示数R',则未知电阻Rx的测量值为 R' 。
【一题式探究2】
某实验小组在“测量小灯泡正常发光时电阻”实验中(小灯泡标有“2.5 V”字样,电源为2节新干电池)。
【设计实验】
(1)连接电路时,开关应 断开 (选填“断开”或“闭合”);
(2)小明同学在连接实验电路时还有部分导线未接上,如图1所示。请你用笔画线代替导线完成实物的连接,要求滑片向右滑动时,接入电路的电阻变大;
答:
【进行实验与得出结论】
(3)连好电路后,闭合开关灯泡不亮,检查电路发现灯丝断开,其他完好。这时观察到实验电压表的示数是 3 V;
(4)更换相同型号的灯泡后,闭合开关,灯泡两端的电压2.8 V,小明应向 右 (选填“左”或“右”)调节滑动变阻器的滑片,小灯泡正常发光时电流表示数如图2所示为 0.30 A,则小灯泡正常发光时的电阻为 8.3 Ω(保留一位小数);小灯泡的额定功率为 0.75 W;
(5)小明之后又测量了不同电压下小灯泡的电阻,在处理数据时 不能 (选填“能”或“不能”)取平均值来减小误差,如图3是小灯泡的I-U图,图线是曲线是因为 灯泡电阻随温度的变化而变化 。
(6)另一个小组同学在测量“2.5 V”小灯泡正常发光时电阻的过程中,发现无法使电压表示数等于其额定电压,小明观察了一下他们的实验器材后说是因为该小组的电源采用了6节干电池,接入的“15 Ω 1 A”的滑动变阻器阻值太小,建议更换一个最大阻值至少为 21.7 Ω的滑动变阻器;
【创新拓展】(特殊测量电阻法)
(7)完成上述实验后,他们又找来了两个开关和一个最大阻值为R的滑动变阻器R1,设计了不用电流表测量这个小灯泡正常发光时的电阻电路,如图所示,请你根据操作步骤写出小灯泡正常发光时电阻的表达式。
①只闭合S和S1,调节R1的滑片,使电压表的示数为2.5 V,此时小灯泡正常发光;
②只闭合S和S2,保持R1的滑片位置不动,调节R0的滑片,使电压表的示数仍为
2.5 V;
③保持R0的滑片位置不动,将R1的滑片调至最右端。记录电压表的示数U';
④电源电压用U表示。则小灯泡正常发光时的电阻RL= (用已知量和测量量的符号表示)。
广西三年中考
1.(2024·广西中考)小明用标有“2.5 V”字样的小灯泡做“测量小灯泡的电功率”实验,设计了如图甲所示的电路图。
(1)闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片置于 b (选填“a”或“b”)端,闭合开关后,发现小灯泡不亮,则电路故障可能是滑动变阻器 断路 (选填“短路”或“断路”);
(2)排除故障后,某次实验电压表的示数如图乙所示,为 1.2 V;小明测得多组数据,并画出如图丙所示的图像,由图像可知小灯泡正常发光时的电阻为 6.25 Ω,小灯泡的额定功率为 1 W;
(3)受到上述实验的启发,为测量高温物体的温度,小明将图甲电路改装成一个简易的温度传感器。思路如下:将图甲中的小灯泡换成与灯丝同种材料的电阻丝,选择图中一个电表改装为温度显示仪。你建议他选哪个电表 请说明理由(从电表的示数随待测物体的温度变化关系进行阐述)。
答: 电压表。温度越高,电阻丝的电阻越大,则电阻丝两端的电压越大 。
2.(2022·贵港中考)小华做测量定值电阻Rx阻值的实验,现有器材:待测电阻Rx、两节干电池、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线若干。
(1)请按图甲所示的电路图,以笔画线代替导线,将图乙中的电路连接完整;
答:
(2)连接电路时,开关断开,并将滑动变阻器滑片置于阻值 最大 处;
(3)正确连接电路,闭合开关,发现无论怎样移动滑片P,电流表都没有示数,而电压表示数接近3 V,则故障可能是 B (选填标号);
A.滑动变阻器断路 B.Rx断路 C.Rx短路
(4)排除故障后,当电压表示数为1.3 V时,电流表示数如图丙所示,则通过Rx的电流大小为 0.26 A,它的阻值是 5 Ω;
(5)本实验要多次测量取平均值,目的是 减小误差 ;
(6)小华对实验进行进一步拓展,利用电源(电压未知但恒定不变)、阻值为R0的定值电阻、电流表、开关等器材,设计的如图丁所示的电路也能测出Rx的阻值,请你完成下列实验步骤:
①按电路图正确连接电路,闭合开关S,断开开关S1,读出电流表示数I1;
② 再闭合开关S1 ,读出电流表示数I2;
③根据实验数据,计算出待测电阻Rx= 。(用R0、I1、I2表示)
3.(2022·玉林中考)如图1甲所示是“测量小灯泡的电阻”的实验电路图。
(1)请根据图1甲所示电路图,用笔画线代替导线完成图乙未连接好的实物电路(要求滑片P向右移动时小灯泡变亮);
答:
(2)电路连接好后闭合开关,发现电流表有示数,电压表无示数,小灯泡不亮,如果电路只有一个元件有故障,该故障可能是小灯泡 短路 ;
(3)排除故障后,继续进行实验,小灯泡正常发光时电压表示数如图1丙所示,其读数为 2.5 V;
(4)根据实验数据,作出小灯泡工作时I-U的关系图像如图2所示,则小灯泡正常发光时的电阻为 10 Ω;
(5)若实验过程中发现电压表损坏,现增加一个已知阻值为R0的定值电阻和一个开关,设计如图3所示的电路,也能测出小灯泡正常发光时的电阻,其实验步骤如下:
①闭合开关S,断开开关S1,移动滑动变阻器的滑片P,使电流表的示数为I额,并记录下来;
②保持滑动变阻器滑片P的位置不动,闭合开关S和S1,记下此时电流表的示数为I1;
③保持开关S和S1闭合,移动滑动变阻器的滑片至最右端,记下此时电流表的示数为I2;
④则小灯泡正常发光时电阻的表达式为:
R灯= (用I额、I1、I2和R0表示)。
全国一年中考
4.(2024·济南中考)学习了“伏安法”测电阻后,某小组想进一步探究“导体的电阻与导体长度的关系”。他们选择了图甲所示的器材,并连接了部分电路。将固定在木板上长为15 cm的铅笔芯作为研究对象,并标记为等长的五段,a、f为铅笔芯的两个端点,中间四点分别标记为b、c、d、e。
(1)若使滑动变阻器的滑片P向D端滑动时电流表的示数增大,需用一根导线将电源的正极接线柱与滑动变阻器的 B (选填“A”“B”或“C”)接线柱连接;
(2)将电路连接完整后,把线夹夹在f点,闭合开关,发现无论如何调节滑动变阻器,电压表和电流表始终无示数。用一根导线检测电路故障,将导线的两端分别接到开关两端的接线柱上时,电压表和电流表仍无示数;将导线的两端分别接到滑动变阻器接入电路的两接线柱上时,电压表和电流表均有示数。若电路中只有一处的元件出现故障,则故障是 滑动变阻器断路 ;
(3)该小组排除故障后继续实验,闭合开关后快速记录电流表和电压表的示数,然后立即断开开关。电流表的示数如图乙所示,该读数为 0.26 A。调节滑动变阻器,多次测量并计算出电阻的平均值;
(4)将线夹分别夹在b、c、d、e点,重复步骤(3),得到铅笔芯接入长度l和对应的铅笔芯接入电阻的平均值R的数据,如表所示:
线夹位置 b c d e f
铅笔芯接入长度l/cm 3 6 9 12 15
铅笔芯接入电阻的平均值R/Ω 2.0 4.0 5.9 8.0 10.0
①请在图丙中描点,并画出铅笔芯接入电阻的平均值R和铅笔芯接入长度l的关系图像;
答:
②通过分析图像可得实验结论:在材料和横截面积一定的条件下, 铅笔芯的电阻与长度成正比 ;
(5)在实验评估环节,有的同学认为,只通过对铅笔芯电阻与其长度的探究得到的结论具有偶然性,为了使证据更充分,接下来还应该 选不同规格的铅笔芯和不同材料的导线进行实验,多次测量得到普遍规律 。
5.(2024·牡丹江中考)小江发现家里不同房间的灯亮度不同,猜想可能是与灯泡的电功率有关。他找来若干节新干电池、开关、滑动变阻器、电流表、电压表、同一规格的导线若干,测量额定电压为2.5 V小灯泡的功率。
(1)小江选择两节新干电池进行实验,连接的实物电路如图甲所示,请在方框内画出对应的电路图。
(2)闭合开关后,移动滑动变阻器的滑片,使电压表的示数为2 V,读出电流表示数,将数据记入表格。继续移动滑片,即使将滑片移动到阻值最小的位置,小灯泡两端电压也无法达到2.5 V,解决的办法是增加一节新的干电池。
(3)问题解决后,移动滑动变阻器的滑片,使小灯泡两端电压达到2.5 V。如图乙所示,此时电流表的示数为 0.3 A,小灯泡的额定功率为 0.75 W。
(4)继续移动滑动变阻器的滑片,使小灯泡两端电压为2.9 V,读出电流表示数,将数据记入表格。如表所示,小江设计的表格不足之处是 测量的物理量没有单位 。
实验次数 灯泡两端电压U 通过灯泡的电流I 灯泡的电功率P 发光情况
1 2 0.26 0.52 较暗
2 2.5 正常发光
3 2.9 0.32 0.93 较亮
(5)实验表明小灯泡的亮度由实际功率决定。
6.(2024·宜宾中考)某探究小组要测量一个标有“2.5 V”字样的小灯泡在正常发光时的电阻,连接了如图甲所示的部分电路,已知电源电压恒定,滑动变阻器规格为“50 Ω 2 A”。
(1)该实验的原理是 R= ;
(2)请用笔画线代替导线,将图甲中的电路补充完整;
答:
(3)若连接电路后,闭合开关S,发现无论怎样调节滑动变阻器,电流表和电压表的示数都不变且较小,出现这种现象的原因是 滑动变阻器下方两个接线柱接入了电路 ;
(4)若将滑动变阻器的下接线柱A端接入电路,正确连接电路后,闭合开关S,滑片P向 右 (选填“左”或“右”)滑动时,小灯泡L变亮;
(5)在移动滑片P的过程中,应该观察 电压 表的示数,使小灯泡L正常发光;
(6)当小灯泡正常发光时,电流表示数为0.25 A,则小灯泡正常发光时的电阻是 10 Ω;
(7)完成实验后,小组又设计了如图乙所示的电路图,测量该小灯泡L正常发光时的电阻,R0为定值电阻,S2为单刀双掷开关,实验步骤如下:
①闭合开关S1,将开关S2拨到触点2,移动滑片P,使电压表的示数U1= 2.5 V;
②保持滑片P的位置不变,再将开关S2拨到触点1,读出电压表的示数并记为U2;
③该小灯泡正常发光时的电阻RL= (用U1、U2、R0表示)。
跟踪诊断,请使用“高效提分作业”
