14.3欧姆定律的应用(要点讲解+当堂检测+答案)

沪粤版物理九年级上册同步学案
第十四章　探究欧姆定律
14.3　欧姆定律的应用
要 点 讲 解
要点一　伏安法测电阻
根据公式R＝，测出待测电阻两端的电压和通过它的电流，就可以求出导体的电阻，这种测电阻的方法叫做伏安法。
实验目的：①测量小灯泡工作时的电阻；②进一步熟悉电流表、电压表、滑动变阻器的使用方法。
实验原理：R＝。
电路图：
实验待测量：小灯泡两端的电压U，通过小灯泡的电流I。
实验器材：电源、开关、导线、小灯泡、电流表、电压表、滑动变阻器。
实验步骤：(1)按电路图连接好实验器材；(2)闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，在小灯泡不亮、灯丝暗红、微弱发光、正常发光时各测一次电流值和对应的电压值，并记录在数据表格中；(3)计算出小灯泡的电阻。
实验表格：
实验序号
电压/V
电流/A
电阻/Ω
灯泡亮度
1不亮
2灯丝暗红
3微弱发光
4正常发光
实验结论：灯丝的电阻跟温度有关，灯泡越亮，灯丝的温度越高，电阻越大。
实验注意事项：①连接电路时，接线应有序进行，按照电路图从电源正极出发把干路上的各元件串联起来，然后把电压表并联在小灯泡的两端；②连接实物电路图时要将开关断开；③电流表应与小灯泡串联，电压表与小灯泡并联；④可使用试触法选择量程；⑤电表的正、负接线柱不能接反；⑥滑动变阻器采用“一上一下”选择接线柱进行连接，闭合开关进行实验前，要将滑动变阻器的滑片移动至阻值最大处。
拓展：其他方法测电阻：(1)有电流表、无电压表：①安安法；②安滑法；③安阻法。(2)有电压表、无电流表：①伏伏法；②伏滑法；③伏阻法。
经典例题1　小明做用伏安法测量小灯泡电阻的实验，小灯泡的额定电压为2.5V，已经连接了如图所示电路。
(1)伏安法测电阻的原理是_______________________________。
(2)小明利用上面的电路测小灯泡的电阻，已经记录三组数据如表所示，请你帮小明将表中的空白格补上。
实验次数
1
2
3
电压/V
2.5
2.0
1.5
电流/A
0.3
0.27
0.23
电阻/Ω
7.4
6.5
灯泡亮度
亮
较亮
暗
(3)小明处理完数据后发现，三次测得的灯丝电阻相差较大，与其他同学交流也是同样的情况，你认为出现这种结果的原因是____________________。
解析：(1)伏安法测电阻是欧姆定律的一个重要应用，它的原理是R＝。(2)R1＝＝≈8.3Ω。(3)三次测得的灯丝电阻相差较大并不是误差，那是由于灯泡工作时温度不断升高，而灯丝的电阻恰恰受温度的影响。此实验现象正好说明灯丝的电阻与温度有关。
答案：(1)R＝　(2)8.3　(3)灯丝的电阻与温度有关，温度越高电阻越大(或灯丝的电阻与温度有关或温度越高电阻越大)
要点二　短路的危害
1. 输电导线短路：
我们用的输电导线，电阻都非常小，若直接连在电源上，根据欧姆定律I＝可知，当电源电压一定时，则通过导线的电流就非常大，这样容易烧坏导线外层绝缘皮，甚至引起火灾。
2. 电流表短路：
如图所示，将电流表与电阻R并联在电源上，假如电流表的电阻为0.1Ω，量程为0～3A，电源电压为3V，闭合开关，根据欧姆定律可知，通过电流表的电流就为：I＝＝＝30A，这个电流很大，远远超过电流表的量程，且电路中的电流几乎全部通过电流表，而不通过电阻R，这时电阻R被短路。电流表不但不能测出电路中的电流，而且使电源短路，造成电流表和电源损坏。这就是电流表要串联在待测电路中，且不能将电流表直接连到电源上的原因。
经典例题2　如图所示的电路，当开关S闭合后(　　　)
A. 若甲表是电压表，乙表是电流表，则电阻R1、R2并联
B. 若甲表是电流表，乙表是电流表，则电阻R1、R2串联
C. 若甲表是电压表，乙表是电压表，则电阻R1、R2串联
D. 若甲表是电流表，乙表是电压表，则电阻R1、R2并联
解析：在电路中，电流表的特点是电阻很小，相当于一根导线，电压表的特点是电阻很大，若串联在电路，则电路相当于开路。若甲表是电压表，乙表是电流表，开关闭合后，电阻R1、R2并联，电流表测R2的电流；若甲表是电流表，乙表是电流表，则整个电路发生短路；若甲表是电压表，乙表是电压表，闭合开关后，R2相当于开路；若甲表是电流表，乙表是电压表，闭合开关后，R2被短路。故A正确。
答案：A
易错易混警示　在测电阻的实验中，器材规格的选取容易出错
选取器材规格时，要注意结合题目给出的条件，先估算，再选取。选择电表的量程时，要在不超量程的前提下选取小量程，以减小误差。
经典例题3　实验室备有下列器材：
A. 待测定值电阻Rx：阻值在7～9Ω
B. 滑动变阻器：最大阻值500Ω
C. 滑动变阻器：最大阻值10Ω
D. 定值电阻R0：阻值10Ω
E. 电流表A：测量范围0～0.6A,0～3A
F. 电源E：电源电压U恒为4V
G. 单刀双掷开关(双向开关)S及导线若干
为了较精确地测出待测电阻Rx的电阻，小聪、小亮和小英共同设计了如图所示的电路。
(1)在他们设计的电路中，电流表的量程应选________A，滑动变阻器应选________(选填器材前面的字母)。
(2)小亮设计的实验操作主要步骤是：
Ⅰ.将开关掷向a，移动滑片P至某一位置，使电流表A的指针指到表盘上某一适当位置，读出电路稳定后电流表A的示数；
Ⅱ.将开关掷向b，移动滑片P至另一位置，使电流表A的指针指到表盘上另一适当位置，读出电路稳定后电流表A的示数。
小聪和小英认为小亮设计的步骤Ⅱ中有不妥当之处，正确的步骤Ⅱ应该是，将开关掷向b，___________________________________________________________________________。
(3)按正确的操作，他们测出了步骤Ⅰ、Ⅱ中电流表A的示数(记为I1、I2)。请你写出测得的物理量I1、I2和已知物理量U、R0表示的Rx的表达式：Rx＝________。
解析：(1)由于电阻R0和Rx的阻值都在10Ω左右，要使与之串联的滑动变阻器起到能够改变电流的作用，且容易控制，滑动变阻器最大阻值也应该在10Ω左右，所以实验中应选C滑动变阻器；无论开关掷向a或b，电路中的最大电流都不会超过0.6A，而选用小量程测量更准确，所以电流表应选用0～0.6A量程。(2)开关掷向b时，应保持滑动变阻器接入电路的阻值不变，读出电路稳定后电流表A的示数。(3)当开关掷向b时，R0与R串联，则R＝R总－R0＝－R0；当开关掷向a时，Rx与R串联，则Rx＝R总－R＝－(－R0)＝＋R0。
答案：(1)0～0.6　C　(2)应保持滑动变阻器接入电路的阻值不变　(3)＋R0
当 堂 检 测
1. 在做“伏安法测电阻”的实验中，如果被测电阻大约为80Ω，选用的电源电压为1.5V，选用了电流表0～0.6A量程。关于电源电压和电流表的选择，下列说法正确的是(　　)
A. 电流表量程选择错误，因此会烧坏电流表
B. 电源选择错误，因此会烧坏电源
C. 电流表量程选择不适当，因此电流表没有示数
D. 电源选择不适当，因为电路中电流太小，电流表的指针偏转角度太小，读数误差较大
2. 如图所示是小红同学为测量小灯泡电阻而连的电路，下列关于该实验的说法错误的是(　　)
A. 闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片滑到最左端
B. 实验过程中两电表都有可能需要换接较小的量程
C. 所测小灯泡的电阻可能随电压表的示数的不同而不同
D. 在如图位置闭合开关后，向左移动滑动变阻器的滑片，小灯泡变亮

第2题 第3题
3. 如图所示是某同学测电阻的实验电路。闭合开关，观察到电流表、电压表指针均稍有偏转，产生这一现象的原因可能是(　　)
A. 滑动变阻器短路 B. 滑动变阻器连入电路中的阻值较大
C. 定值电阻开路 D. 定值电阻的阻值较大
4. 某同学做“用伏安法测电阻”实验时，刚一试触就发现电流表的指针迅速摆到最大刻度，发生这种情况可能是(　　)
A. 电流表的正、负接线柱接反了 B. 待测电阻接触不良
C. 线路接错，某处发生了短路 D. 以上说法都不对
5. 小明在实验室用伏安法测量小灯泡的电阻，发现灯泡发光较暗时和发光较亮时测出来小灯泡的电阻不同，对这个问题的解释合理的是(　　)
A. 小灯泡两端的电压不同，所以电阻不同
B. 通过小灯泡的电流不同，所以电阻不同
C. 两次灯丝的长度不同，所以电阻不同
D. 两次灯丝的温度不同，所以电阻不同
6. 如图所示是某同学设计的实验电路图，图中甲是 表，乙是 表，为使表甲的读数变大，变阻器滑片P应向 端移动，为使表乙的读数变小，变阻器滑片应向 端移动。(以上两空均选填“a”或“b”)

第6题 第7题
7. 如图甲所示的电路，当电流表和电压表互换位置，闭合开关时会造成的结果是电流表 ，电压表 ；如图乙所示的电路，当电流表和电压互换位置，闭合开关时会造成的结果是电流表 ，电压表 。(均选填“正常”或“烧坏”)
8. 如图是测定未知电阻Rx阻值的实验电路图。
(1)小亮根据电路图连接好实物图，在闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片移到　 　端。
(2)合上开关，调节变阻器的滑片到某位置时，读得电压表的示数为3.0V，电流表的指示如图乙所示，则电流表的读数是 A，被测电阻Rx的阻值是 Ω。
(3)小亮准备整理实验器材结束实验，你认为他的实验真的结束了吗？你给他的建议是 。
当堂检测参考答案
1. D 2. D 3. B 4. C 5. D
6. 电压 电流 b a
7. 正常 正常 烧坏 正常
8. (1)最右 (2)0.30 10 (3)改变滑片的位置，多测几组值，然后求平均值减小误差