分层训练：15.3“伏安法”测电阻-(解析版)

学而优教有方第十五章探究电路课时15.3“伏安法”测电阻素养目标素养目标物理观念伏安法测电阻：利用电压表和电流表间接测量电阻的方法。科学思维学会间接测量的思维，将欧姆定律变形公式以作为实验原理，进行设计实验，测出电阻。科学态度与责任在实验操作过程中，养成认真严谨、实事求是的科学态度。题型汇总：“伏安法”测定值电阻、“伏安法”测小灯泡电阻、“伏安法”测电阻实验中的故障分析。知识梳理知识梳理用“伏安法”测电阻1、实验原理：。用电压表和电流表测量分别测量出未知电阻的电压和电流，然后用计算出电阻的阻值。表示导体的电阻在数值上等于加在导体两端的电压与通过它的电流的比值。该式是用比值来定义导体的电阻的，是电阻的定义式，不是决定式，提供了一种测量电阻的方法，叫伏安法测电阻。2、电路图：3、滑动变阻器的作用①通过改变电路中的电阻，逐渐改变电路中的电流和部分电路两端的电压。②保护电路。4、减小实验误差多测几组不同的电流和相应电压的数据，就可以得到多个电阻的测量值，从而可以通过取平均值的方法，去掉测量过程中可能出现的偶然误差，提高物理量的测量精确度。5、进行实验（1）实验要求①写出实验步骤及实验数据记录表格。②按电路图连接电路，并进行测量。③将测量的数据记录在自己设计的记录表中。④根据测得的数据，利用欧姆定律算出电阻值。⑤多测几组数据，看看测得的电阻值是否一样。（2）实验步骤①调节电流表、电压表的指针到零刻度；按电路图连接实物。调节滑动变阻器到阻值最大端。②闭合开关，调节滑动变阻器的滑片至适当位置，分别读出电流表的示数I、电压表的示数U，并记录在表格中。③根据公式计算出R的值，并记录在表格中。④调节滑动变阻器的滑片改变待测电阻中的电流及两端的电压，再测几组数据，并计算R的值。（3）注意事项①在连接电路前要调节电流表、电压表到零刻度。②连接电路时开关要断开，连接完电路要调节滑动变阻器到阻值最大端。③连接好电路，在检查电路连接无误后要用开关试触，在确定电路完好后再闭合开关S。④电压表和电流表要注意选择适当的量程。考点突破考点突破考点一伏安法测电阻小芳利用图甲中的电路测量未知电阻的阻值。滑动变阻器最大阻值为，请按要求回答下列问题：

闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片置于阻值______端选填“最大”或“最小”。

闭合开关，发现电压表和电流表均无示数。小芳利用另一只完好的电压表进行检测，把电压表分别接在、之间和、之间，电压表均有示数；接在、之间，电压表无示数。如果电路连接完好，且只有一个元件有故障，该故障是______。

排除故障后，调节滑动变阻器，记录多组数据。画出了待测电阻的图象，如图乙所示。由图象可得______。

当电流表的读数不准时，小芳利用实验中的电压表和滑动变阻器也测出该电阻。

请你帮她将实验步骤补充完整：

按照所设计的电路图连接好电路；

将滑片移至最大阻值处，闭合开关，读出电压表的示数；

______，测得电压表示数为。

根据滑动变阻器最大阻值和所测量的物理量，写出该电阻的表达式：______。【答案】最大

滑动变阻器R断路

4

将滑片移至最小阻值处，闭合开关

U1【解析】解：(1)为了保护电路闭合开关前滑片在阻值最大处；

(2)闭合开关，发现电压表和电流表均无示数。小芳利用另一只完好的电压表进行检测，把电压表分别接在a、b之间和b、c之间，电压表均有示数，说明与a、b之间和b、c之间并联部分是通路；接在a、c之间，电压表无示数，说明b、c之间断路。如果电路连接完好，只有一个元件有故障，该故障是滑动变阻器断路；

(3)由图象丙知，当灯的电压是2.0V时，对应的电流值为0.5A，由I=UR可得Rx=UI=2.0V0.5A=4Ω；

(4)将滑片移至最大阻值处，闭合开关，读出电压表的示数U1；将滑片移至最小阻值处，读出电压表的示数U2；2.小聪同学用伏安法测电阻，实验电路图如图甲所示。

(1)该实验的原理是______。

(2)闭合开关S前，滑动变阻器滑片P应置于______端(选填“a”或“b”)。

(3)小聪同学按图甲所示的实验电路图正确连接电路，进行实验，某次实验中电压表示数如图乙所示，电流表示数如图丙所示，被测电阻Rx=______。

(4)若滑动变阻器的最大阻值为R，被测电阻的阻值为Rx，实验过程中电流表突然烧坏，不能正常使用了，他想出一个方法，应用现有的器材，也能测出电阻Rx的阻值。

实验步骤如下：

将滑动变阻器滑到a端，闭合开关S，读出电压表的读数，记为U1；

将滑动变阻器滑到b端，闭合开关S，读出电压表的读数，记为U2；

读出滑动变阻器的最大值R；

则被测电阻Rx的阻值为：Rx=______(写出表达式)【答案】R=UI

b

8

【解析】解：(1)测量电阻的原理是R=UI；

(2)由图知，滑动变阻器的下面接了左边的接线柱，为保护电路，闭合开关前，应将滑片移至右边，即b端，使其阻值最大；

(3)由图乙知，电压表的量程为，分度值为0.1V，示数为2.4V；由图丙知，电流表的量程为，分度值为0.02A，示数为0.3A；则；

(4)步骤：

将滑动变阻器滑到a端，闭合开关S，读出电压表的读数，记为U1；

将滑片移至b端，闭合开关S，读出此时电压表的示数为U2，

在中，为待测电阻的简单电路，电压表示数即为电源电压；

在中，两电阻串联，电压表测待测电阻的电压，由串联电路电压的规律，则滑动变阻器两端的电压为：

；

根据分压原理：U1?U2U2=RR分层提分分层提分题组A基础过关练在科学实验中，为了减小误差或寻找普遍规律，经常需要进行多次实验：

在“测量物体的长度”时，多次测量

在“探究重力的大小跟质量的关系”时，改变钩码的个数，多次测量

在研究“串、并联电路中电流的规律”时，换用不同定值电阻，多次测量

在“伏安法测电阻”的实验中，多次测量导体两端电压和通过导体的电流值

上述实验属于减少误差而进行多次实验的是(

)A. B. C. D.【答案】B

【解析】解：“测量物体的长度”时，由于测量工具或测量方法等会产生实验误差，为了减小误差采取多次测量求平均值的方法；

在“探究重力的大小跟质量的关系”时，改变钩码的个数，多次测量，是为了获得普遍的规律；

“研究串、并联电路的电流特点”时，尤其是探究并联电路的电流特点时，如果两个电阻阻值相同，测量的电流也会相同，就会得出“并联电路各支路电流相等”的错误结论，因此为了寻找普遍规律，换用不同电阻多次测量。

“用电压表和电流表测导体的电阻”时，测量的是定值电阻的阻值，测量值是个定值，多次测量可以比较测量值减小误差。

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，如图甲、乙所示。对于图像的分析，以下说法错误的是(

)A.由甲图可知，定值电阻的阻值为

B.由甲图可知，电阻不随其两端的电压和导体中的电流而改变

C.由乙图及实验现象可知：小灯泡的电阻随灯丝温度的增加而增大

D.为了减小误差，应该用多次测量的方法，计算小灯泡的电阻【答案】D

【解析】根据图甲可知，电流与电压成正比，因此该电阻为定值电阻，即电阻是导体自身的性质，它不随导体两端的电压和导体中的电流改变而改变，根据图示可知，当电阻两端电压为时，通过的电流为，定值电阻的阻值故AB正确，不符合题意；C.由乙图可知，电流与电压不成正比，即当灯泡两端电压发光改变时，灯泡的阻值也随之发生变化，且电压变化比电流变化快，因此小灯泡的电阻随灯丝温度的增加而增大，故C正确，不符合题意；D.测定小灯泡的电阻时，多次测量是为了寻找灯丝电阻与温度的关系，不能求平均值减小误差，故D错误，符合题意。

题组B能力提升练3.小英按如图所示的电路图连接实验电路，测量电阻的阻值。闭合开关，滑动变阻器滑片滑动到某一位置时，电压表的示数如图甲所示，电流表的示数如图乙所示，则电压表的示数为______，电流表的示数为______，电阻的阻值为______。

【答案】；；

【解析】根据图可知，电压表选择的是量程，对应的分度值为，此时的示数为；

电流表选择的是量程，对应的分度值为，此时的电流为；

由可知，电阻的阻值：。

读取电流表或电压表示数时，首先要明确它们选择的量程和对应的分度值，读数时视线与指针所在刻线相垂直。

已知待测电阻两端电压和通过的电流，利用公式得到电阻阻值。

此题考查电流表、电压表的读数以及欧姆定律的应用，关键会正确读取电流表和电压表的示数。4.实验小组在做“伏安法测电阻”的实验中，设计并连接了如图甲所示的电路。

在闭合开关S前，应将滑动变阻器的滑片P置于______端；(选填“A”或“B”)

闭合开关S后，发现电流表无示数，电压表有明显偏转。若电路中只有一处故障，则该故是______；

排除故障后闭合开关S，调节滑动变阻器的滑片P到某位置时，观察两电表的示数如图乙、丙所示，电压表示数为______V，电流表示数为______A，则电阻R为______。【答案】；断路；；；

【解析】在闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片置于阻值最大处的端；

闭合开关后，发现电流表无示数，电路可能断路，电压表有明显偏转，则电压表与电源连通，若电路中只有一处故障，则该故障是断路；

调节滑动变阻器的滑片到某位置时，观察两电表的示数如图乙、丙所示，电压表选用小量程，分度值为，示数为；电流表选用小量程，分度值为，示数为，由欧姆定律可得，电阻。

在闭合开关前，为保护电路，应将滑动变阻器的滑片置于阻值最大处；

若电流表示数为，说明电路可能断路；电压表示数接近电源电压，说明电压表与电源连通，则与电压表并联的支路以外的电路是完好的，则与电压表并联的电路断路了；

根据电表选用小量程确定分度值读出电压和电流的大小，由欧姆定律得出电阻大小。

本题用“伏安法测电阻”的实验，考查注意事项、故障分析、电表读数及电阻计算。

题组C培优拔尖练5.小明有一个标有“”字样的小灯泡，他想知道小灯泡正常工作时的电阻，于是设计了如图甲所示的电路图，并从学校实验室找来一些器材，连接实物，进行实验。小明闭合开关，发现灯泡不亮，无论怎样移动滑动变阻器的滑片，电流表、电压表均有较小示数且不变，造成这一现象的原因可能是______________________________。小明重新正确连接电路，闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，当小灯泡正常工作时，电流表示数如图乙所示，则小灯泡正常工作时的电阻是__________。同组的小亮认为这样测量的小灯泡的电阻值不准确，应该再多测几组数据求平均值，对此你的看法是什么？小亮的想法是__________(选填“正确”或“错误”)的，因为________________________________________________

。做实验过程中由于电流表发生故障，小明向老师要来一个已知阻值为R0的定值电阻和一个单刀双掷开关，借助部分现有的实验器材，设计了如图丙所示的电路，同样测量出了小灯泡正常工作时的电阻。请你帮他完成下列实验步骤：连接好实验电路，闭合开关S1，将开关S2拨到触点__________(选填“1”或“2”)，移动变阻器滑片，使电压表的示数U1为__________V；变阻器滑片的位置_______(选填“向左移动”、“向右移动”或“不动”)，再将开关S2拨到另一触点，读出电压表的示数为U2；则小灯泡正常工作时电阻的表达式为R_________________(用已知量和测量量表示)。【答案】将变阻器下面两个接线柱连入了电路中了；；

错误；灯泡的电阻随温度的变化而变化；

；；不动；。

【解析】闭合开关，他发现灯泡不亮，电流表、电压表均有较小示数且不变，说明电路电阻较大，滑动变阻器起不到变阻作用，因此其故障原因是：将变阻器下面两个接线柱连入了电路中了；

由乙图可知，电流表量程为，其分度值为，示数为，

由得：灯泡阻值为；

灯的电阻随温度的升高

而变大，取平均值没有意义，所以小华的想法是错误的；

根据电路图连接电路，闭合开关、接触点，调节滑动变阻器，使电压表示数为

保持滑动变阻器滑片位置不变，接，读出电压表示数

通过灯泡的电流：，

小灯泡正常发光时电阻：。

6.现有两节新的干电池、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线若干。在利用“伏安法”测量定值电阻R1阻值的实验中：

请你按图甲所示的电路图，以笔画划线代替导线，将图乙中的电路连接完整。

实验前为了保护电路，滑动变阻器的滑片应置于______端(选填“A”或“B“)；

闭合开关，无论怎样移动滑片P，发现电流表始终无示数，电压表有示数，其原因可能是______填符号)

A.滑动变阻器断路

B.R1断路

C.R1短路

排除故障后，当电压表示数为2.7V时，电流表示数如图丙所示，则通过R1的电流大小为______。它的阻值是______。

本实验要多次测量取平均值，是为了______。【答案】

减小误差

【解析】解：滑动变阻器下面的接线柱已经选择，上面选择哪一个都行，如下图；

实验前，为保护电路，应将滑动变阻器的滑片置于阻值