专项突破1 伏安法实验
1.[2025周口二模]探究“电流与电阻的关系”时,可供实验的器材有:三节新的干电池(电压为)、电流表、电压表、滑动变阻器(标有“”字样)、定值电阻5个 、 、 、 、、开关一个、导线若干。小静同学设计了如图甲所示的电路图。
甲 乙 丙
(1) 请用笔画线代替导线将图乙中的实物图连接完整;
(2) 闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片移至_ _ _ _ (选填“最左”或“最右”)端,目的是_ _ _ _ _ _ _ _ ;
(3) 连接好电路,闭合开关,电流表有示数,电压表示数为零,则故障原因可能是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ ;
(4) 排除故障后,将定值电阻由 更换为 时,应向_ _ _ _ (选填“左”或“右”)适当调节滑动变阻器的滑片,使电压表示数保持不变;
(5) 图丙是根据实验数据画出的定值电阻的图像,其中阴影部分面积表示的物理量是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ ,其大小为_ _ _ _ _ _ _ _ ;
(6) 实验中,在接入 的定值电阻后,小静无论怎样移动滑片,都不能使电压表示数达到原来的数值,为了能完成这次实验,应更换一个最大阻值不小于_ _ _ _ 的滑动变阻器。
2.[2025山东烟台]在“用电流表和电压表测量电阻”的实验中:
甲 乙 丙
(1) 第一小组连接了如图甲所示的电路,闭合开关前发现有一根导线连接错误。请在错误的导线上画“”,并画出这根导线的正确连接位置。
(2) 正确连接电路后,闭合开关,发现电流表有示数,电压表无示数。出现这个现象的原因可能是_ _ _ _ (选填序号)。
A.待测电阻断路 B.待测电阻短路
C.电压表接线柱接触不良 D.滑动变阻器短路
(3) 排除电路故障后,小组同学继续实验,并将记录的数据填写在下表。
实验次数 1 2 3 4 5 6
电压 1.0 1.2 1.5 1.8 2.0 2.5
电流 0.10 0.12 0.16 0.14 0.20 0.24
① 请根据描点法在图乙中描绘出表格中的六组数据,并作出该电阻的图像;
② 由图像可得该电阻的阻值为_ _ _ _ _ _ 。
(4) 第二小组利用上述器材测量另一电阻时,根据所测数据作出的图像如图丙所示,小组交流发现图像与第一小组不同的原因是电压表连接的位置不同,但利用这个图像也能求出待测电阻的阻值,其阻值为_ _ _ _ 。
3.[2025江苏扬州]用电压表和电流表测量定值电阻的阻值。
图1 图2
图3
(1) 如图1,请用笔画线代替导线将电路连接完整。
(2) 正确连接好电路,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,发现电压表示数始终为零、电流表示数有变化,则故障是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。(写出一种可能的情况)
(3) 排除故障,闭合开关前,小明观察到电流表示数为,由于没有螺丝刀,无法调零。继续实验,电流表示数为时,电压表示数如图2,读数为_ _ _ _ ,电阻的阻值为_ _ _ _ 。多次测量后,为了画出通过电阻的电流随它两端电压变化的图像,应注意什么?_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。
(4) 小明画出了如图3的图像。发现图线与纵轴交点的纵坐标为,此数值恰与电流表未调零时的示数相同,他认为这是一种巧合。他的观点是否正确 _ _ _ _ _ _ ,请说明理由:_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。
4.[2025郑州二模]如图甲是小明用“伏安法”测定值电阻阻值的实物图,电源电压为。
甲
乙 丙 丁
(1) 在图甲中完成实物电路连接,要求滑动变阻器的滑片向端移动时连入电路的电阻变大。
(2) 闭合开关,电压表无示数,电流表有示数,则产生故障的原因可能是_ _ _ _ 。
(3) 排除故障后,正确连接电路,移动滑动变阻器滑片到某一位置,电压表和电流表示数如图乙、丙所示,则的阻值为_ _ _ _ 。
(4) 小明仍用图甲器材,用伏安法测另一未知定值电阻,得到多组数据如表:
实验次数 1 2 3
电压 1.5 1.8 2.1
电流 0.30 0.24 0.18
电阻 5 7.5 11.7
① 若小明测得的电压值和电流值是准确的,分析表格数据,小明实验电路连接存在的问题可能是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ ;
② 实验数据表格设计缺少的一项是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。
(5) 实验后小明发现滑动变阻器的最大阻值模糊不清,且电压表已损坏。于是他利用电流表和一个阻值已知的定值电阻设计了如图丁所示的电路来测量滑动变阻器的最大阻值,实验步骤如下:
①闭合开关,将滑片移至端,读出此时电流表的示数为;
②_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ ,读出此时电流表的示数为;
③则滑动变阻器的最大阻值_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。(用、和表示)
5.[2025吉林]某学习小组在“探究电流与电压的关系”实验中,所用的实验器材有:电源(电压恒为)、滑动变阻器、定值电阻、开关、电流表、电压表各一个,导线若干。
甲 乙 丙
(1) 按照图甲连接电路,闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片调至最_ _ _ _ 端。
(2) 经过多次实验,将测得的数据绘制成图像,如图乙所示。由图像可得:在电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成_ _ _ _ 比。
(3) 实验后,小组内同学提出两个观点并进行交流与讨论:
观点一:用小灯泡替换定值电阻也可以完成该实验。讨论后认为该观点不可行,原因是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。
观点二:利用原实验电路和器材,再增加几个不同阻值的定值电阻,还可以进行“探究电流与电阻的关系”实验。讨论后认为该观点可行,并进行实验。小组同学将 的定值电阻接入、间,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片到适当位置,电流表示数如图丙所示,示数为_ _ _ _ A,记录此时的电阻值和电流值。为了完成实验,、间可更换的定值电阻阻值应不超过_ _ _ _ 。
6.[2025新乡一模]小明利用图甲所示的实验器材测量一个额定电压为的小灯泡的电功率。
甲 乙
(1) 请用笔画线代替导线,将图甲中的实物电路连接完整。
(2) 为保护电路,在闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片移至最_ _ _ _ (选填“左”或“右”)端。闭合开关后,小明发现小灯泡不亮,电流表有示数,电压表无示数,则故障原因可能是_ _ _ _ (填字母)。
A.小灯泡断路 B.小灯泡短路
C.电流表短路 D.滑动变阻器断路
(3) 排除故障后,小明继续进行实验。他多次调节滑动变阻器的滑片,并将所测得的实验数据绘制成图像,如图乙所示。
① 小灯泡的额定电功率为_ _ _ _ 。
② 小灯泡两端的电压为时,其电阻为_ _ _ _ 。
③ 小灯泡的图像不是一条直线,原因是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。
(4) 同组的小红打算在不使用电流表的情况下,测量出额定电压为的小灯泡的额定电功率,她所设计的电路如图丙所示。其中定值电阻阻值已知,电源电压恒定。实验过程如下:
丙
①闭合开关、,断开开关,移动滑片,使电压表的示数为;
②_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ ,保持滑片的位置不变,读出电压表的示数为;
③小灯泡的额定电功率_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ (用、和表示)。
专项突破1 伏安法实验
1.(1) 如图所示
(2) 最右; 保护电路
(3) 定值电阻短路
(4) 右
(5) 定值电阻两端的电压;
(6) 25
[解析]由图丙可知,实验中定值电阻两端的电压为不变,当接入 的定值电阻后,根据欧姆定律可得,此时电路中的电流,
由串联电路电压规律可知,滑动变阻器两端的电压,
则滑动变阻器接入电路的电阻 ,所以应更换一个最大阻值不小于 的滑动变阻器。
2.(1) 如图所示
(2) BC
(3) ① 如图所示
②
(4) 4
[解析]当滑动变阻器接入电路的阻值增大时,根据串联分压原理可知,其两端的电压增大,此时电路中的总电阻增大,电流减小,结合题图丙可知,电压表并联在了滑动变阻器两端。当电路中电流为0时,电压表示数为,此时电压表测电源电压,故电源电压。当电路中电流为时,滑动变阻器两端的电压为,定值电阻两端的电压,定值电阻的阻值 。
3.(1) 如图所示
[解析]根据图中电源是2节干电池,电压表选择测量范围并联在定值电阻两端。
(2) 短路(合理即可)
[解析]电流表有示数且是变化的,说明电路是通路,而电压表示数为0,说明电压表被短路,因而故障可能是与电压表并联的电阻短路。
(3) 2.4; 10; 将每组的电流值减去进行描点,画图时不能用折线,可以不经过所有的点,将点均匀分布在图线的两侧(答案合理即可)
[解析]电压表用测量范围,分度值为,示数为;由于电流表没有调零,故每次测量结果偏大,实际电流为;电阻 ;多次测量后要画图,必须用真实的电流值、电压值描点,故应注意将每组的电流值减去进行描点,画图时不能用折线,图线可以不经过所有的点,将点均匀分布在平滑图线的两侧(合理即可)。
(4) 不正确; 电流表未调零导致测量值比实际电流大,图像整体向上移动,与纵轴的交点纵坐标一定是
[解析]根据欧姆定律知,电阻一定时,电流与电压成正比,故图线应是过原点的直线,由于电流表未调零导致每次读数偏大,图像整体向上平移,与纵轴的交点纵坐标一定是,不是巧合。
解题关键
本题第(3)问是难点,关键是实验处理数据时,必须剔除错误,使用正确数据,因而必须将电流值减去偏差后,用实际的电流值描点画图,画图时不一定经过所有的点,但必须是平滑的图线。
4.(1) 如图所示
(2) 短路
[解析]闭合开关,发现电流表有示数,说明电路是通路;电压表无示数,说明电压表被短路,由此判断产生的故障可能是短路。
(3) 8
[解析]由图乙知,电压表的示数为,电流表的示数为;根据欧姆定律,测得的阻值为 。
(4) ① 电压表并联在滑动变阻器的两端
[解析]根据表格数据知,当电压表示数增大时,电流表示数减小,说明电压表并联在滑动变阻器的两端,故算出的电阻相差较大。
② 电阻平均值
[解析]用伏安法测定值电阻阻值时,为了减小误差,要多次测量并求平均值,故表格设计中要有电阻平均值/ 这一项。
(5) ②将滑动变阻器的滑片移至端; ③
[解析]闭合开关,将滑片移至端,此时滑动变阻器接入电路的阻值为0,电路中只有定值电阻,读出此时电流表的示数为,则此时电源电压为。闭合开关,将滑动变阻器的滑片移至端,此时滑动变阻器最大阻值接入电路,与定值电阻串联,读出此时电流表的示数为,则此时电源电压为。电源电压一定,则,滑动变阻器的最大阻值。
5.(1) 右
(2) 正
(3) 灯丝电阻随温度升高而增大; 0.2; 40
[解析]探究电流与电压的关系,实验中要控制电阻不变,而灯丝的电阻随温度的变化而变化,不是一个定值,故该观点不可行。由图丙可知电流表示数为。将 的定值电阻接入、间,电流表的示数为,则定值电阻两端电压为,由于保持定值电阻两端电压不变,则滑动变阻器两端电压为。滑动变阻器接入电路阻值最大时,根据串联分压原理可知定值电阻阻值最大,滑动变阻器最大电阻为 ,定值电阻最大阻值 。
6.(1) 如图所示
(2) 右; B
(3) ① 0.75
② 6
③ 小灯泡的电阻会随着温度的变化而变化
(4) ②闭合开关、,断开开关; ③