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文档简介
中考专题-多种方法测电阻实验(一)伏安法测电阻
伏安法测电阻是初中物理中一个重要的实验,本实验可以利用电压表和电流表分别测出未知电阻Rx的电压、电流,再用欧姆定律的变形公式求出Rx的阻值。由于电压表也叫伏特表,电流表也叫安培表,所以这种用电压表、电流表测电阻的方法叫“伏安法”。
1.原理:由欧姆定律推出
2.电路图:(见图1)
3.器材:小灯泡(2.5V)、电流表、电压表、开关、电池阻(3V)、定值电阻(10Ω)、滑动变阻器、导线。
4.注意点:
ⅰ连接电路时,开关应断开,滑动变阻器应调到最大阻值处。
ⅱ滑动变阻器的作用:
(1)保护电路;
(2)改变小灯泡两端的电压和通过的电流。
ⅲ本实验中多次测量的目的是:测出小灯泡在不同情况(亮度)下的电阻。
5.实验步骤:
(1)根据电路图把实(2)按电路图连接电路。
(在连接电路中应注意的事项:①在连接电路时,开关应断开。②注意电压表和电流表量程的选择,“+”、“-”接线柱。③滑动变阻器采用“一上一下”接法,闭合开关前,滑片应位于阻值最大处。)
(3)检查无误后,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片(注意事项:移动要慢),分别使灯泡暗红(灯泡两端电压1V)、微弱发光(灯泡两端电压1.5V)、正常发光(灯泡两端电压2.5V),测出对应的电压值和电流值,填入下面的表格中。实验次数灯泡亮度电压U/V电流I/A电阻R/Ω1灯丝暗红12微弱发光1.53正常发光2.5同时,在实验过程中,用手感受灯泡在不同亮度下的温度。随着灯泡亮度的增加,灯泡的温度升高。
(4)算出灯丝在不同亮度时的电阻。
6.分析与论证:
展示的几组实验表格,对实验数据进行分析发现:灯泡的电阻不是定值,是变化的。
是什么原因使灯丝的电阻发生变化的呢?是电压与电流吗?
(二)测电阻的几种特殊方法
1.只用电压表,不用电流表
方法一:如果只用一只电压表,用图3所示的电路可以测出未知Rx的阻值。
具体的作法是先用电压表测出Rx两端的电压为Ux;再用这只电压表测出定值电阻R0两端的电压为U0。根据测得的电压值Ux、U0和定值电阻的阻值R0,可计算出Rx的值为:
用这种方法测电阻时一只电压表要连接两次。
方法二:如果只用一个电压表,并且要求只能连接一次电路,用图4所示的电路可以测出未知Rx的阻值。
具体的作法是先闭合S1,读出电压表的示数为U1,再同时闭合S1和S2,读出这时电压表的示数为U2。根据测得的电压值U1、U2和定值电阻的阻值R0。
根据分压公式可计算出Rx的值:
方法三:如果只用一个电压表,并且要求只能连接一次电路,用图5所示的电路可以测出未知Rx的阻值。
具体的作法是先把滑动变阻器的滑片P调至B端,闭合开关,记下电压表示数U1;把滑动变阻器的滑片P调至A端,记下电压表示数U2。根据测得的电压值U1、U2和定值电阻的阻值R0,可计算出Rx的值:
以上方法,需要测量两次电压,所以也叫“伏伏法”;根据所给器材有电压表和一个已知阻值的电阻R0,所以又叫“伏阻法”。只用电流表,不用电压表
方法一:如果只用一只电流表,用图6所示的电路可以测出未知Rx的阻值。先后用电流表测出通过R0和Rx的电流分别为I0、Ix,根据测得的电流值I0、Ix和定值电阻的阻值R0,根据分流公式可计算出Rx的值为
方法二:用图7所示的实验电路也可以测出未知Rx的阻值。先闭合开关S1,读出电流表的示数为I1,再断开S1闭合S2,读出这时电流表的示数为I2。根据测得的电流值I1、I2和定值电阻的阻值R0。
根据分流公式可计算出Rx的值:
方法三:如果只用一个电流表,并且要求只能连接一次电路,用图8所示的电路也可以测出未知Rx的阻值。
具体的作法:是先闭合开关S1,读出电流表的示数为I1,再同时闭合S1、S2,读出这时电流表的示数为I2。根据测得的电流值I1、I2和定值电阻的阻值R0。
计算过程如下:设电源电压为U,当只闭合S1时,根据欧姆定律的变形公式U=I(Rx+R),可得U=I1(Rx+R0)①;当再同时闭合S1、S2,R0被短路,这时有:U=I2Rx②。
联立①②解方程组得
方法四:如果只用一个电流表,并且要求只能连接一次电路,用图9所示的电路也可以测出未知Rx的阻值。
具体的作法:把滑动变阻器的滑片P调至A端,读出电流表的示数为IA,再把滑动变阻器的滑片P调至B端,读出这时电流表的示数为IB。根据测得的电流值IA、IB和定值电阻的阻值RAB。同样可计算出Rx的值:
以上方法,需要测量两次电流,所以也叫“安安法”;根据所给器材有电流表和一个已知阻值的电阻R0,所以又叫“安阻法”。
等效替代法
方法一:用图10所示的电路也可以测出未知Rx的阻值。当S扳到A时电流表的示数为I,再将S扳到B时,调节R0(电阻箱)的电阻,使电流表示数仍为I,即RX=R0。
方法二:若只有一只电压表和电阻箱,则可用替代法测电阻的阻值,如图11所示。先合上开关S1,把单刀双掷开关S2打到1,调节滑动变阻器的阻值,使电压表有一合适的示数U0。再把单刀双掷开关S2打到2,调节电阻箱的阻值,使电压表的示数仍为U0,则此时电阻箱的示数即为待测电阻Rx的阻值,即RX=R0。
等效法虽然也有一块电压表或一块电流表,但在电路中的作用不是为了测量出电压或电流,而是起到标志作用。三、典型例题
例题1.有一个阻值看不清的电阻器Rx,要测出它的电阻值。
(1)小明按图12的电路图连接好电路,检查无误后闭合开关S,观察到电压表的示数为1.6V,电流表的示数如图13所示,则通过电阻器Rx的电流为_____A,Rx的电阻为____Ω。
(2)图14是小虎做这个实验连接的实物图,请你指出其中的三个错误或不妥之处。
①____________________________________________________________________;
②____________________________________________________________________;
③____________________________________________________________________。
例题2.物理课上老师请同学们设计一个测量未知电阻Rx的实验,各组同学都提出了自己的设计方案,下列是两组同学的设计情况。
(1)甲组同学决定采用伏安法,请你在虚线方框内帮他画出实验电路图。并说明所需测量的物理量:①___________;②___________;
(2)乙组同学设计了不同的方案,经讨论后同学们达成共识,设计的电路如图15,以下是他们的实验操作步骤:
①按电路图连接好实物电路。
②_______________________________________________________。
③_______________________________________________________。
(3)请你用所测物理量写出两种方案未知电阻Rx的数学表达式:
甲组:Rx=___________。乙组:Rx=___________。
答案:(1)如图16①未知电阻两端的电压U;②通过未知电阻和电流I。
(2)②断开开关,读出电流表的示数为I1
③闭合开关,读出电流表的示数为I2
(3)U/I;I1R0/(I2-I1)。
例题3.要测一个阻值未知的电阻Rx的阻值.提供的器材:电源(电压不变)、两个开关、一个电流表、一个已知阻值为R0的定值电阻和若干条导线。请你想办法测出Rx的阻值,要求只需连接一次电路即可,写出你设计的实验方案。
答案:[1]电路图(见图17):
[2]实验步骤:
(1)按照电路图连接好电路
(2)闭合开关S1,断开S2,记下电流表示数I1
(3)闭合开关S2,断开S1,记下电流表示数I2
(4)整理实验器材。
[3]待测电阻Rx的表达式:
(也可以:)
[1]电路图(见图18):
[2]实验步骤:
(1)按照电路图连接好电路
(2)只闭合开关S1,记下电流表示数I1
(3)开关S1、S2都闭合,记下电流表示数I2
(4)整理实验器材。
[3]待测电阻Rx的表达式:
例题4.现在要测定标有“3.6V0.32A”灯泡正常发光时的灯丝电阻,给你的器材如下:开关
一只,导线若干,4.5V和6V的电源各一套(电源电压恒定),量程为0.6A、3A的电流表和3V、15V的电压表各一只,“52A”和“101A”的滑动变阻器各一只。测量时电表示数必须超过所用量程的一半。
(1)应选择电压为______________V的电源;
(2)电流表量程应选择______________A;
(3)电压表量程应选择______________V;
(4)滑动变阻器的规格应选择______________;
(5)画出符合本实验要求的电路图。
实验专练-测量小灯泡的电阻1、用图11所示电路测量小灯的电阻。1)、图11中只有一根导线连接错误,在连接错误的导线上打“×”,然后用笔画线代替导线画出正确连接方法。2)、按图11中改正后的实物电路连接情况,在虚线框内画出相应的电路图。3)、电路改正后,闭合开关,发现无论怎样调节变阻器,电流表的指针始终在小范围内转动,幅度没有超出一大格的一半。虽然这样也能读出电流值计算小灯的电阻,但为了提高精确度,应对电路连接做如下改进。4)电路改进后,某一时刻,电压表、电流表示数如上图所示,此时小灯的电阻为Ω。5)、本实验原理是。6)、小明同学闭合开关后,发现小灯泡不亮,但电流表有示数,接下来应进行的操作是a.“检查电路是否断路”、b.“更换小灯泡”、c.“移动滑动变阻器测算观察小灯泡是否发光”7)、滑动变阻器在该实验中,除了有保护电路作用以外,还有什么作用?_____________________________________________________________________________。8)、晓明同学连接完电路后,闭合开关,发现电压表向右偏转,而电流表指针向零刻度的左边偏转,造成这一现象的原因是。9)、电路改正后,小刚闭合开关,发现电流表无示数,电压表的示数为电源电压值,取下电阻,两表的示数仍然不变,出现故障的原因可能是。10)、小霞组电路连接完好,当闭合开关后,无论怎样移动滑动变阻器,电流表均无示数,而电压表有示数且等于电源电压,则电路中出现的故障为_______________。11)、晓明同学连接成了如图所示的电路,闭合开关,发现灯泡较暗,为了让小灯泡正常发光,应将滑动变阻器的滑片向端(选填“左”或“右”)移动。2、如某次测量电阻实验中,老师只提供了下列器材:电压恒定的电源一个(电压未知)、电流表一只、定值电阻R0一个(电阻已知)、单刀开关两只、导线若干。测待测电阻RX的值,请用给定的器材(可不用完)按下列要求完成实验:①、在右图的虚线框内画出你设计的电路图②、扼要写出实验的主要步骤(指出物理量的名称并用相应的符号表示)a.b.③、RX的数学表达式为:RX=(用所测量的物理量及相应的符号表示)。3、(1)该实验的原理是.(2)连接电路时,应将开关;闭合开关前,滑动变阻器的滑片应滑到最端(填“左”或“右”).(3)连接完电路后,闭合开关,无论怎样移动滑片,电流表指针均无偏转,电压表的指针有明显的偏转,这可能是由于断路造成的.(4)调节滑动变阻器,把测量的几组数据描成如图9乙所示的图象,则该电阻的阻值R=__Ω.4、小明想利用一块电流表和阻值已知的电阻R0测量未知电阻RX的阻值。小明选择了满足这个实验要求的实验器材,并连接了部分实验电路,如图17所示。(1)为了测出电阻RX的阻值,请你只添加两根导线完成图17所示的实验电路的连接。图17S2S1RxR0(2)只闭合开关S1,电流表的示数用I1表示;开关S1、S2都闭合时,电流表的示数用I2表示。请你用I1、I2和R0表示图17S2S1RxR05、在测量定值电阻R;阻值的实验中.(1)请你将图甲中的实物电路用笔划线代替导线连接完整.第5题图(2)、实验时,若只有Rx断路,开关闭合后,电路中可能出现的一种现象是:.(3)、在实验过程中,发现电压表不能使用,小明将滑动变阻器调到最大值作为定值电阻R。使用(R。值已知),设计了如图乙所示的电路测量Rx阻值.测量时,只闭合S1电流表示数为Il,只闭合S2电流表示数为I2,则电阻Rx两端的电压为,电阻Rx=.(用Il、I2和R。表示)(4)、因图乙未能测量多组数据,于是小明向老师借丁一只定值电阻R。(R。值已知),设计了如图丙所示的实验电路,重复(3)中的测量步骤和计算方法,并多次测量求出了电阻Rx的阻值.小明得出的Rx阻值是(正确/错误)的,理由是。6、小明同学利用电压表和电流表测量小灯泡的电阻值(已知小灯泡的额定电压为2.5V),实验电路图如图左所示。(1)、按左图所示的电路图,将右图中的电压表正确连入电路(用笔画线代替导线)(2)、开关闭合前,滑片P应移到(填"a"或“b”)端;实验中,当滑片P移到某一位置时,电流表A和电压表V示数如图所示,则此时小灯泡的阻值为Ω。(3)、小明在实验时,小灯泡突然熄灭,检查发现A的示数为零,V的示数接近电源电压,请你帮小明分析电路的故障可能是:。(4)、若小明同学想用已连好的电路测量小灯泡的额定电功率,请你帮他把主要的实验步骤补充完整:①移动滑动变阻器的滑片P,使电压表的示数为V时,读出电流表的示数;②用原理计算出小灯泡的额定电功率。7、某实验小组做“伏安法测量电阻”的实验,所用的器材有:电压为3V的电源,待测电阻Rx,以及符合实验要求的滑动变阻器、电流表、电压表、导线和开关。图(甲)是没有连接完整的实物电路。(1)、请你用笔画线代替导线将实物电路连接完整。(2)、连好电路闭合开关前,应将滑动变阻器滑片P置于_________端(选填“最左”或“最右”)。(3)、实验中,闭合开关,移动滑片.电流表、电压表均无示数。为了检查电路故障,他们借助一根检测导线进行检测,当该导线两端分别接不同点时.对应的现象如下表所示。由此可以判断电路发生的故障是________________________。(4)、排除故障
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