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教材梳理
第十七章 欧 姆 定 律
第二课时 欧姆定律的应用
1. 理解欧姆定律。
2. 用电流表和电压表测量电阻。
课程标准
考点梳理
伏安法测电阻
1. 原理:__________。
2. 器材:小灯泡或定值电阻、__________、__________、电源、滑动变阻器、导线、开关等。
电压表
电流表
3. 电路图(以小灯泡为例):如图1-17-24所示。
4. 实验步骤:
(1)断开开关,根据电路图连接实物。
(2)检查电路无误后,闭合开关S,
多次改变滑动变阻器的阻值,分别读出
电流表、电压表的示数,填入预先设计的表格中。
(3)根据多次测得的电压和电流值,分别计算对应的电阻值。
5. 特别注意: 测量小灯泡电阻时,随着加在灯泡两端电压的增大,灯泡亮度增加,温度升高,灯泡的电阻也随之变_________,所以求不同电压下灯泡电阻的平均值__________(填“有”或“没有”)实际意义。
大
没有
非常规方法测电阻
主要器材 电路图 测量步骤 表达式
电压表、已知阻值的定值电阻R0 ①断开开关S1,闭合开关S2,测出电源电压U;
②断开开关S2,闭合开关S1,测出待测电阻Rx两端的电压Ux Rx=_______
主要器材 电路图 测量步骤 表达式
电压表、已知阻值的定值电阻R0 ①闭合开关S,测出电阻Rx两端的电压为Ux;
②将电压表改接到R0的两端,测出R0两端的电压为U0 Rx=_______
2. 安阻法:没有电压表不能直接测Ux,因此通过Rx与R0并联,使得Ux=U0,而U0 =I0R0,I0可用电流表测得,R0为已知阻值的定值电阻;或者利用开关闭合前后电源电压不变进行计算。
主要器材 电路图 测量步骤 表达式
电流表、已知阻值的定值电阻R0 ①断开开关S2,闭合开关S1,测出通过定值电阻R0的电流I1;
②断开开关S1,闭合开关S2,测出通过待测电阻Rx的电流I2(或闭合开关S1和S2,Rx与R0并联测得总电流为I)
主要器材 电路图 测量步骤 表达式
电流表、已知阻值的定值电阻R0 ①闭合开关S,测出电路电流为I1,则电源电压为U=I1Rx;
②断开开关S,Rx与R0串联,测出电路电流为I2,则电源电压为U=I2(R0+Rx) Rx=_______
3. 伏滑法:没有电流表不能直接测Ix,利用滑动变阻器接入电路的最小阻值为0,相当于导线;通过电压表测出电源电压U总,当接入电路的最大阻值为R0,相当一个阻值为R0的定值电阻,通过电压表测出Rx两端电压,然后根据串联电路电流处处相等的特点计算。
主要器材 电路图 测量步骤 表达式
电压表、最大阻值为R0的滑动变阻器 ①闭合开关,将滑片P移至最左端,记下电压表示数U总;
②将滑片P移至最右端,Rx与滑动变阻器最大值R0串联,记下电压表示数Ux Rx=_______
4. 安滑法:没有电压表不能直接测Ux,利用滑动变阻器接入电路的最小阻值为0,相当于导线;当接入电路的最大阻值为R0,相当一个阻值为R0的定值电阻,通过电流表测出两次的电流,然后根据前后电源电压不变进行计算。
主要器材 电路图 测量步骤 表达式
电流表、最大阻值为R0的滑动变阻器 ①闭合开关,将滑片P移至最左端,记下电流表示数I;
②将滑片P移至最右端,记下电流表示数Ix Rx=_______
5. 等效替代法:利用电阻箱能够读取接入电路的电阻值的特点,通过使两次电路中电压表或者电流表的示数相同,依据电阻相等的等效思想得出未知电阻的阻值。
主要器材 电路图 测量步骤 表达式
电压表、电阻箱 ①单刀双掷开关S接a,测出通过待测电阻Rx的电流为I;
②单刀双掷开关S接b,调节电阻箱,使电路中的电流仍为I,读出电阻箱连入值为R0 Rx=______
R0
主要器材 电路图 测量步骤 表达式
电压表、电阻箱 ①单刀双掷开关S接a,测出此时待测电阻Rx两端的电压为U;
②单刀双掷开关S接b,调节电阻箱直到电压表的示数为U,读出电阻箱连入值为R0 Rx=_________
R0
课本简练
1. (九全P80实验改编)按图1-17-25甲所示的电路图连接实
验电路,测量电阻Rx的阻值。该实验的实验原理是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1-17-25乙、丙所示,则电压表的示数为_______V,电流表的示数为________A,待测电阻Rx的阻值为_______Ω。
2
0.5
4
2. (九全P81动手动脑学物理1改编)为了测量1只约5 Ω的电阻R的精确阻值,连成如图1-17-26所示的电路。
如答图1-17-7所示。
(1)电路中有1处连接错了,请你在接错的导线上打“×”,并画出正确的连线。
(2)请在虚线框内,根据改正后的实物图画出电路图。
如答图1-17-8所示。
3. (九全P82图17.3-3改编)在下图所示的四幅电路图中,哪一幅是为了伏安法测电阻而正确设计的?( )
C
易错精讲
【例1】某小灯泡上标有“6 V6 W”字样,其电流随两端电压变化关系的曲线如图1-17-27所示,则当小灯泡两端的电压为
2 V时,通过小灯泡的电流为________A,
此时小灯泡的电阻为______Ω。
易错点1
电学常规图像识别
0.5
4
【变式1】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的图像,如图1-17-28甲、乙所示。 对于图像的分析,以下说法错误的是( )
A. 由图甲可知,定值电阻的阻值为1 Ω
B. 由图甲可知,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
C
【例2】 【科学思维】(安阻法)图1-17-29小明想利用一块电流表和阻值已知的电阻R0测量电阻Rx的阻值,实验电路如图
1-17-29所示。请将实验步骤补充完整。
(1)___________________________________。
(2)闭合开关S1、S2,记下电流表A的示数
用I2,请用I1、I2和R0表示Rx,
Rx=_____________。
易错点2
非常规方法测电阻
只闭合S1,记下电流表A示数I1
思路点拨:非常规方法测电阻,一般有两种类型。类型1是缺少电压表,方法是将电流表与1个已知电阻串联,可以间接测量出电压。类型2是缺少电流表,方法是将电压表与1个已知电阻并联,可以间接测量出电流。
【变式2】(等效替代法)小明同学利用电阻箱和电流表测量未知电阻Rx的阻值,实验电路图如图1-17-30甲所示。
(1)移动滑动变阻器的滑片P,使其连入电路的阻值最大,将S拨至__________处,移动滑动变阻器的滑片P,使电流表的示数为某一适当值I。
(2)再将S拨至________处,
调节__________(填“电阻箱”
“滑动变阻器”或“电阻箱与
滑动变阻器”),使电流表的示数为I。
a
b
电阻箱
(3)如图1-17-30乙所示,读出电阻箱的示数R=__________Ω,即为待测电阻Rx的阻值。
6 038
【例3】如图1-17-31所示,当开关S闭合时,小灯泡L不亮,小明同学利用电压表进行电路故障检测,测量结果如下表所示。 假设导线连接良好,电路只有1处故障。则电路中的故障是( )
A. 开关S断路
B. 小灯泡L断路
C. 滑动变阻器R短路
D. 滑动变阻器R断路
易错点3
电路故障分析
B
测试点 a、b b、c c、d
电压表示数 有示数 有示数 无示数
思路点拨:初中阶段的电路故障一般只有1处,而且发生在用电器上。看电流表有无示数来确认电路是短路还是断路;用电压表来确认发生故障的对象是什么,即故障发生在哪里。最常见的题型是在探究欧姆定律的实验电路中,常见的现象和对应的电路故障如下表所示。
序号 现象 故障
1 电压表示数等于电源电压,电流表示数为零 与电压表并联的用电器处发生断路
2 电压表示数为零,电流表示数不为零 与电压表并联的用电器处发生短路
3 电压表和电流表均有较小的示数,且移动滑片,两表示数不变 滑动变阻器同时接了下面的两个接线柱
4 电压表和电流表均有较大的示数,且移动滑片,两表示数不变 滑动变阻器同时接了上面的两个接线柱
5 移动滑片时2个电表的大小变化相反 电压表与滑动变阻器并联
【变式3】如图1-17-32所示,电源电压保持不变,闭合开关S后,灯泡L1、L2都发光。一段时间后,其中1只灯泡突然熄灭,而电流表、电压表的示数都不变,产生这一现象的原因是( )
A. 灯L1短路
B. 灯L2短路
C. 灯L1断路
D. 灯L2断路
D
实验 伏安法测电阻(10年3考:2014年、2016年、2022年)
重点实验
实验名称 伏安法测电阻
实验器材 电流表、电压表、电源、开关、定值电阻或小灯泡、滑动变阻器、导线
考点归纳
考点归纳
实验结论 (1)定值电阻的阻值不变(电压与电流的比值始终不变)
(2)小灯泡的电阻随温度的升高而增大
【例】【科学探究】用“伏安法”测量一只小灯泡的电阻。
【实验电路图】
(1)在虚线框中画出电路图。
如答图1-17-9所示。
【数据计算】
(2)某实验小组通过改变灯泡两端的电压,进行了三次测量,部分记录见下表。若电压表示数为2.50 V时,电流表的指针位置如图1-17-33所示,请你填写表格中的两个空格。
实验次数 1 2 3
电压U/V 1.00 1.70 2.50
电流I/A 0.14 0.22 __________
电阻R/Ω 7.1 7.7 __________
0.3
8.3
【数据分析】
(3)老师看了该小组的记录,提示说:你们注意到三次测量的电阻相差较大这个现象吗?通过交流,其他小组也都有类似现象:灯泡电阻随电压增大、亮度增强而增大。经讨论,同学们认识到:实验有误差是肯定的,但这个现象不能单纯用误差来解释因为:如果是误差,那么三次测得的电阻值应该相差__________(填“较大”或“较小”),并具有_______________(填“逐次增大”“逐次减小”或“时大时小”)的特点。后来,同学们注意到灯泡发热发光的特殊性,认为灯泡的电阻可能与__________有关,并通过查阅课本得到了证实。
较小
时大时小
温度
【实验图像】
(4)某一小组改变滑动变阻器的电阻,经过多次实验,测得多组电压、电流值如表格所示,请根据表中
数据,在图1-17-34中作出小灯泡
的U-I图像。
如答图1-17-10所示。
次数 1 2 3 4 5
电流/A 0.06 0.1 0.15 0.18 0.2
电压/V 0.3 0.5 1 2 2.5
【表格设计】
电流I/A 0.10 0.16 0.20 0.23 0.25 0.27
电阻R/Ω 5.0 6.3 7.5 8.7 10.0 11.1
平均电阻R/Ω 8.1
(5)依据表格中的数据,小张求出小灯泡电阻的平均值,你同意这种做法吗?说出你的理由:__________;________________
______________________________________________________________(做出判断并说明理由)。
不同意
阻受温度影响,并非一个定值,所以求平均电阻没有意义
灯丝的电
考点1 伏安法测电阻[10年2考:2016年(综合)、2022年(实验)考查]
1. (2022广东)图1-17-35甲是测量小灯泡在不同电压下电阻的实验电路图(小灯泡的额定电压为1.5 V)。
(1)小明按电路图连接实物,刚接上
最后一根导线,看到电流表的指针
立刻有偏转。若电路连线正确,
造成这种异常现象的原因是
____________________________。
考点精练
开关没有处于断开状态
(2)实验中,调节滑动变阻器,分别记录电压表和电流表的示数如下:
0.6
测量次序 1 2 3 4 5
电压U/V 1.8 1.5 1.0 0.3
电流I/A 0.32 0.30 0.26 0.18
①第4次测量对应的电压表和电流表示数分别如图1-17-35乙、丙所示,此时小灯泡两端的电压是_________V,通过它的电流是__________A;
0.22
②小灯泡正常发光时的电阻是________Ω;③第5次测量中,小灯泡不发光,小明断定是灯丝断了,这个判断是__________(填“正确”或“错误”)的,理由是____________________________
___________________________________________________________。
5
错误
如果灯丝断了,整个电
路断路,则电流表无示数,电压表有示数
2. 某同学利用如图1-17-36所示的电路测量小灯泡的电阻,小灯泡标有2.5 V字样,他记录的实验数据如表所示,已知电源电压恒为5 V不变,该同学实验步骤合理,问:
电流I/A 0.10 0.16 0.20 0.23 0.25 0.27
电阻R/Ω 5.0 6.3 7.5 8.7 10.0 11.1
(1)电路图中a是电__________表,b是电__________表。
(2)小灯泡正常发光时的电阻是R多大?
(3)滑动变阻器的最大阻值至少为多少?
流
压
解:(2)小灯泡的额定电压U额=2.5 V,由表格数据可知,当通过小灯泡的电流为0.25 A时,小灯泡的电阻为10 Ω,此时小灯泡两端的电压UL=IR=0.25 A×10.0 Ω=2.5 V=U额,所以小灯泡正常发光时的电阻是10.0 Ω。
考点2 非常规方法测电阻[10年1考:2016年(综合)考查]
3. (2023娄底)小明同学想测量某一未知定值电阻的阻值(如图1-17-37),用到的器材有电源、电流表、电压表、滑动变阻器、待测电阻Rx、开关各1个,导线若干。
(1)连接电路过程中,为保护电路,
开关要_________;闭合开关前,
应将滑动变阻器的滑片移至________
(填“A”或“B”)端。
断开
B
(2)闭合开关后,发现电压表无示数,电流表有示数,原因可能是______________________________________________。
(3)(伏滑法)若在实验时电流表短接,已知滑动变阻器的最大阻值为R0,也能测出Rx的阻值。具体操作:将滑动变阻器调到最大阻值,闭合开关,读出电压表的示数为U1,再将滑动变阻器调到最小阻值,读出电压表的示数为U2,待测电阻Rx=
_______________。(用U1、U2、R0表示)。
Rx短路(或电压表短路或电压表断路)
4. 【科学思维】某同学设计了如图1-17-38所示4种电路,其中电源电压不变且未知,R0是已知阻值的定值电阻。在实验中不拆改电路的情况下,能够测量出未知电阻Rx阻值的电路是( )
A. 只有①
B. 只有②③
C. 只有①②③
D. ①②③④都可以
C
考点3 综合真题
5. (2018广东)如图1-17-39甲所示,电源电压保持不变,闭合开关S时,滑动变阻器的滑片P从b端滑到a端,电压表示数U与电流表示数I的变化关系如图1-17-39乙所示,下列说法错误的是( )
A. 电源电压是9 V
B. 定值电阻R的阻值是6 Ω
C. 滑动变阻器的阻值范围是0~18 Ω
D. 若定值电阻R出现接触不良时,电流
表示数为0,电压表示数为9 V
C
6. (2018广东)如图1-17-40甲所示,闭合开关S时,电压表示数如图1-17-40乙所示为__________V;将滑动变阻器的滑片P向右移动时,电流表示数将__________,电压表示数将__________。(后两空均填“变大”“变小”或“不变”)
2.2
不变
变大