2024-2025学年初中物理电学同步专题点拨与强化专题17实验伏安法测电阻含解析

Page3专题17伏安法测电阻核心考点：【试验目的】测未知电阻的阻值【设计并进行试验】1.试验器材：电源、导线、开关、定值电阻、小灯泡、电流表、电压表、滑动变阻器；2.试验原理：3.试验步骤：（1）断开开关，调整电流表、电压表的指针到零刻度；按电路图连接实物；调整滑动变阻器到阻值最大端。（2）闭合开关，调整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）依据公式计算出R的值，并记录在表格中。（4）通过移动滑动变阻器滑片，变更定值电阻两端的电压和通过电阻的电流，分别记录对应的值。【拓展试验】（5）将定值电阻换成小灯泡进行试验，电路图和实物图如下所示：【分析数据】①将测得的定值电阻阻值进行求平均值：②不能将小灯泡的电阻测量值进行求平均值，因为小灯泡电阻受温度的影响，是变更的。定值电阻和小灯泡的图如下：【试验结论】电阻是导体本身的特性，和导体的电流与电压无关；灯泡的电阻不是固定的，随温度的上升而增大。【沟通与探讨】（1）滑动变阻器的作用：爱护电路、变更定值电阻（小灯泡）两端的电压和通过的电流。（2）滑动变阻器规格的选取：（3）要使小灯泡正常发光，应移动滑片，使电压表示数为小灯泡额定电压。（4）电压表示数小于（或大于）小灯泡额定电压时，滑片移动方向的推断：应使滑动变阻器接入电路中的电阻变小（或变大）。（5）试验时多次测量的目的：①定值电阻：获得多组数据求平均值，减小误差；②小灯泡：获得多组数据，探究灯丝的电阻与温度之间的变更关系；（6）电路故障分析。（7）I－U图像分析与绘制：①如图所示，a为定值电阻，b为小灯泡，c为电压表接滑动变阻器两端时，小灯泡的I－U图像；②得出小灯泡电阻的变更规律：小灯泡的电阻随着温度的升高而增大。（8）动态电路分析；（9）电功率的计算；（10）求取平均值的评估：①测定值电阻：不能依据求出的电压、电流的平均值计算电阻，应计算出每次的电阻，然后求电阻的平均值，即（以3次为例）。②测小灯泡电阻：求小灯泡电阻平均值不合理，小灯泡的电阻会随温度的上升而增大，不是定值。（11）试验装置可进行的其他试验拓展；【拓展】特别法测定值电阻阻值：（1）缺电压表测电阻（2）缺电流表测电阻针对训练1．某同学利用如图所示的电路测量小灯泡的电阻，小灯泡标有“2.5V”的字样，他记录的试验数据如下表所示，其中有一次记录的电流表示数是错误的。关于该试验，下列说法正确的是（）A．第1次试验记录的电流表示数是错误的 B．多次试验的目的是为了减小误差 C．5次试验中小灯泡正常发光时的电阻最小 D．从第1次到第5次的试验过程中，滑动变阻器的滑片渐渐向左滑动【解析】（1）由表格数据，依据欧姆定律分别计算5次试验灯泡的电阻：R1＝＝＝5Ω；R2＝＝≈7.14Ω；R3＝＝＝9.375Ω；R4＝＝≈8.33Ω；R5＝＝≈8.93Ω；电压越大，电流越大，灯泡实际功率越大，温度越高，电阻也越大，所以1到5次试验灯泡电阻应渐渐增大，但第3次试验中电阻比第4、5次电阻大，所以第3次试验测得的电流是错误的，故AC错误；（2）这5次试验中灯泡电阻本就不同，不能取多次测量的平均值减小误差，故B错误；（3）由表中数据知，从第1到第5次试验中，灯泡两端电压不断增大，由串联电路的分压原理知，应减小变阻器连入电路的阻值，从而减小变阻器分得电压，所以滑片应渐渐向左滑动，故D正确。故选：D。2．用“伏安法测电阻”的试验中，丹丹分别选用定值电阻和小灯泡为测量对象，在处理试验数据时，分别画出了U﹣I的图象，如图甲、乙所示。对于图象的分析，以下说法错误的是（）A．图甲是定值电阻的U﹣I图象，图乙是小灯泡的U﹣I图象 B．由图象可知，通过定值电阻的电流和定值电阻两端的电压成正比 C．由乙图及试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，应当用多次测量的方法，计算小灯泡的电阻【解析】A、依据图甲可知，电压与电流成正比，因此该电阻为定值电阻，所以图甲是定值电阻的U﹣I图象，则图乙是灯泡的U﹣I图象，故A正确；B、由图象甲可知，通过定值电阻的电流和定值电阻两端的电压成正比，故B正确；C、由乙图可知，电流与电压不成正比，且电压变更比电流变更快，所以灯泡电阻渐渐增大，灯泡电压和电流越大，其实际功率越大，温度越高，由此可知，小灯泡的电阻随灯丝温度的增加而增大，故C正确；D、灯泡的电阻是变更的，不能取多次测量的平均值减小误差，是为了找寻灯丝电阻与温度的关系，故D错误。故选：D。3．小明同学练习用伏安法测电阻，他所测电阻的阻值约为2Ω，电压表的量程为3V，电流表的量程为3A．测量结束后，他得到的结论是待测电阻的阻值为10Ω，则他在测量中所出现的错误可能是（）A．电压表和电流表的位置接反了 B．他没有多次测量取平均值，致使误差过大 C．电压表按15V量程读数，电流表按0.6A量程读数 D．电压表按15V量程读数，电流表按3A量程读数【解析】A、假如电流表和电压表位置接反了，电路相当于断路，电压表测量电源电压，电流表示数接近为零。故A错误；B、已知待测电阻的阻值约为2Ω，测量值应当接近或等于2Ω，不行能为10Ω，与测量次数多少没有关系。故B错误；C、电压表按15V量程读数，电流表按0.6A量程读数，得到的电压是实际电压的5倍，电流是正确电流的，测量的电阻是实际电阻的25倍。故C错误；D、电压表按15V量程读数，电流表按3A量程读数，得到的电压是实际电压的5倍，所以本该是2Ω的电阻测成了10Ω．故D正确。故选：D。4．在学习了“伏安法测电阻”的试验后，同学们主动动脑设计了许多测电阻的电路。某同学设计了一个测量电阻的电路，如图甲所示，R0为爱护电路的定值电阻，电源两端电压保持不变，在MN之间接入待测电阻R，可以干脆在改装后的电流表表盘上读出电阻阻值，该同学已经在电流表表盘上标出了部分电阻值，如图乙所示。由电表表盘数据可知：（1）由表盘数据可知当电流为0.2A时，MN之间的电阻为Ω。（2）请你用电流表示数I，电源电压U、定值电阻阻值R0，写出待测电阻R的表达式：R＝。（3）电路中电阻R0＝Ω。（4）该电表测量电阻的最小值是Ω。【解析】（1）R与R0串联，由乙图知，电流表选用小量程，分度值为0.02A，可知，当电流为I1＝0.1A时，待测电阻为R1＝86Ω，依据串联电阻的规律及欧姆定律，U＝I1（R1+R0）＝0.1A×（86Ω+R0）﹣﹣﹣﹣﹣①；当电流为I2＝0.3A时，待测电阻为R2＝26Ω，依据串联电阻的规律及欧姆定律，U＝I2（R2+R0）＝0.3A×（26Ω+R0）﹣﹣﹣﹣﹣﹣②；由①②得：R0＝4Ω；电源电压：U＝9V，当电流I3＝0.2A时，由串联电阻的规律及欧姆定律，MN之间的电阻为：R3＝﹣R0＝﹣4Ω＝41Ω；（2）依据欧姆定律和串联电阻的规律，待测电阻R的表达式：R＝﹣R0；（3）电路的电阻越小，电路的电流越大，因电流表选用小量程，故电流最大值为：I4＝0.6A，依据欧姆定律和串联电阻的规律，该电表测量电阻的最小值是：R小＝﹣R0＝﹣4Ω＝11Ω。故答案为：（1）41；（2）﹣R0，（3）4；（4）11。5．小明试验小组用如图所示的电路来测量未知电阻Rx的阻值，R0阻值已知。将试验过程补充完整：（1）比照电路图连接好电路，断开开关时，读出电流表的示数为I0。（2）时，读出电流表的示数为I。（3）用测量所得的物理量和己知量符号表示出待测电阻Rx＝。（4）利用此电路还可以测出Rx的功率，表达式为P＝（用测量所得的物理量和已知量符号表示）【解析】（1）比照电路图连接好电路，断开开关时，读出电流表的示数为I0；（2）闭合开关S时，读出电流表的示数为I；（3）在步骤（1）中电路为定值电阻的简洁电路，电流表测电路的电流，由欧姆定律可得，电源电压为：U＝I0R0；在步骤（2）中，两电阻并联，电流表测并联电路的总电流，因并联电路各支路互不影响，故通过待测电阻的电流：Ix＝I﹣I0，并联电路各支路两端的电压相等，由欧姆定律可得，待测电阻：Rx＝；（4）利用此电路还可以测出Rx的功率，依据P＝UI可得，Rx的功率表达式为：P＝UIx＝I0R0×（I﹣I0）。故答案为：（2）闭合开关S；（3）；（4）I0R0×（I﹣I0）。6．某同学按如图方式测量Rx的电阻，试验中他读出电流表示数为0.2A，电压表示数为2.9V，则他测量Rx的值为，试验时，若考虑电压表电阻对测量结果的影响，则测量的值比Rx的真实值（填“偏大”、“偏小”或“一样大”）。【解析】电流表示数为0.2A，电压表示数为2.9V，由欧姆定律I＝得，则未知电阻：Rx＝＝＝14.5Ω。电压表与电阻并联，电压表测量值精确，依据并联电路电流的规律，电流表示数大于通过电阻的电流，由欧姆定律I＝知，测量值比真实值偏小。故答案为：14.5Ω；偏小。7．如图甲所示是测量定值电阻及Rx阻值的试验电路图，器材可以满意试验要求。（1）小明同学正确连接电路后，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片P，发觉电流表示数始终为0A，电压表有示数，则出现故障的缘由可能是。（2）解除故障后，调整滑动变阻器，当电压表的示数为5V时，电流表的示数如图（乙）所示为A，电阻Rx的阻值为Ω。（3）小明认为自己试验已经结束，可是其他同学都认为小明没有完成试验。理由是。（4）小红设计了另一种测电阻的方案，电路如图丙所示，方案中定值电阻的阻值为R0，步骤如下：①断开开关S2，闭合开关S、S1，电压表示数为U1；②断开开关S1，闭合开关S、S2，电压表示数为U2，则电阻Rx的表达式为Rx＝。【解析】（1）小灯泡不亮，电流表示数为零，电压表有示数，说明电压表并联部分断路，缘由是定值电阻RX断路；（2）图乙知，电流表的量程为0～0.6A，分度值为0.2A，示数为0.5A，则电阻Rx的阻值为：R＝＝＝10Ω；（3）小明只通过一组数据算出的电阻误差较大，应当多次测量求平均值减小误差；（4）依据电路图知：断开开关S2，闭合开关S、S1，电压表测量电阻Rx两端的电压，电压表示数为U1；断开开关S1，闭合开关S、S2，电压表测量电源电压，电压表示数为U2，流过电路的电流I＝，由欧姆定律得RX的阻值：RX＝＝。故答案为：（1）定值电阻RX断路；（2）0.5；10；（3）只通过一组数据算出的电阻误差较大；（4）。8．小张在“伏安法”测电阻试验中，连接了图甲所示的实物图。（1）测小灯泡的电阻的试验原理是，闭合开关前，应向端（选填“A”或“B”）调整滑动变阻器的滑片。（2）闭合开关S后，发觉小灯泡不亮，接下来首先应当操作的是（填序号）A．检查导线连接是否良好B．移动滑动变阻器的滑片视察小灯泡是否发光C．断开开关D．视察电流表和电压表是否有示数（3）测量过程中，某一次的电流值如图乙所示，则电流值是A．这时，灯丝突然烧断，则电压表的示数（选填“变大”“变小”或“不变”）。换相同规格的灯泡，重新测量数据，并绘出I一U图象如图丙中的A所示。（4）分析图象A可知，当小灯泡两端的电压增大时，灯丝的电阻会。（选填“变大”“变小”或“不变”）。（5）另外一组同学用相同的器材和电路图也做这个试验时，由于接线错误，依据测量的数据绘出的I﹣U图象如图丙中的B所示。你认为错误的缘由可能是。【解析】（1）测小灯泡的电阻的试验原理是R＝，闭合开关前，变阻器连入电路的电阻最大，故应向A端调整滑动变阻器的滑片；（2）闭合开关S后，发觉小灯泡不亮，可能是电路断路，或灯短路，或电路的电流过小，故应先视察电流表和电压表是否有示数，若两表都没有示数，可能整个电路断路，若电压表有示数，电流表没有示数，可能是灯断路；若电流表有示数，电压表没有示数，可能是电压表或灯短路了，据此再确定下面的操作，选D；（3）测量过程中，某一次的电流值如图乙所示，电流表选用小量程，分度值为0.02A，则电流值是0.26A．这时，灯丝突然烧断，电压表串联在电路中测电源电压，由串联电路电压的规律，则电压表的示数变大；（4）由图象A可知，当电压为0.5V、1V、2.5V时，对应的电流约为0.1A、0.15A和0.25A，由欧姆定律，R1＝＝，同理，R2＝6.7Ω，R3＝10Ω，故当小灯泡两端的电压增大时，灯丝的电阻会变大；（5）当电路的电流变大时，由欧姆定律，灯的电压变大，由串联电路电压的规律，变阻器的电压变小，依据如图丙中的B的I﹣U图象知，错误的缘由可能是：电压表并联在变阻器两端了。故答案为：（1）R＝；A；（2）D；（3）0.26；变大；（4）变大；（5）电压表并联在变阻器两端了。9．课外爱好小组要测量一个未知电阻Rx的阻值，现有下列器材：电源、两个量程均为0～0.6A的相同电流表A1、A2、一个已知阻值的定值电阻R0＝9Ω、开关、导线若干。爱好小组同学们开动脑筋，主动思索，设计出了一个测量Rx的方法。（1）同学们设计出的测量电路图如图甲，请依据电路图把未完成的实物图（图乙）连接线补充完整。（2）连接好电路，闭合S之前，滑动变阻器的滑片P应滑到（选填“a”“b”）端；（3）调整滑动变阻器，使两个电流表有一个恰当的读数，如图丙，两表A1、A2的读数分别为I1＝A，I2＝A；（4）依据两电流表读数可得出被测电阻Rx＝。（5）调整滑动变阻器，使A1和A2表的读数都变大，为保证A2表不被烧坏，则A1表的读数不能超过A。（6）有同学认为，改用图丁电路图也可以测出Rx的值，你认为是否可行？【解析】（1）依据甲图可知，Rx与R0并联，待测电阻与A1串联，A2测干路电流，如下图所示：（2）连接好电路，闭合S之前，滑动变阻器的滑片P应滑到阻值最大处的b端；（3）调整滑动变阻器，使两个电流表有一个恰当的读数，如图丙，由题意可知两表均选用小量程，分度值为0.02A，则A1、A2的读数分别为I1＝0.32A，I2＝0.48A；（4）依据并联电路电流的规律，通过定值电阻R0的电流为：I0＝I﹣Ix＝0.48A﹣0.32A＝0.16A，由并联电路的电压规律和欧姆定律可得，电源电压为：U＝U0＝I0R0＝0.16A×9Ω＝1.44V；由欧姆定律可得，被测电阻Rx＝＝＝4.5Ω；（5）为保证A2表不被烧坏（即干路电流最大为0.6A），设A1表的读数（通过Rx的电流）不能超过I，此时通过R0的电流为I0′，并联电路中各支路的电压相等，由欧姆定律可知，在电压相等时，电流与电阻成反比，则＝＝＝，所以通过定值电阻的电流为I，由并联电路电流的规律可得I+I＝0.6A，解得I＝0.4A，即A1表的读数不能超过0.4A；（6）图丁中，两电阻并联，两电流表分别测两支路的电流，因各支路的电压相等，由U＝IR可测出Rx的值，该方法可行。故答案为：（1）如上图所示；（2）b；（3）0.32；0.48；（4）4.5Ω；（5）0.4；（6）可行。10.学校科技创新小组用伏安法测量小灯泡的电阻，电源电压为3V，待测小灯泡的额定电压为2.5V.（1）请用笔画线代替导线，完成图甲中实物电路的连接，要求：①滑片P向右移动时，电流表示数变小；②连线不能交叉；（2）检查电路无误后，闭合开关，灯泡不亮，电压表有示数，电流表示数为零，导致这一现象的缘由可能是______；A.电压表短路B.电压表断路C.滑动变阻器短路D.小灯泡断路（3）故障