第十四章探究电路三伏安法测电阻.docx

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第十四章探究电路三伏安法测电阻

第十四章探究电路（三）“伏安法”测电阻

知识归纳

1、定义：

用电压表和电流表分别测出电路中某一导体两端的电压和通过的电流就可以根据欧姆定律算出这个导体的电阻，这种用电压表电流表测电阻的方法叫伏安法。

2、原理：

3、电路图：

（右图）

4、步骤：

①根据电路图连接实物。

连接实物时，必须注意开关应断开

②检查电路无误后，闭合开关S，三次改变滑动变阻器的阻值，分别读出电浀表、电压表的示数，填入表格。

③算出三次Rx的值，求出平均值。

④整理器材。

5、讨论：

⑴本实验中，滑动变阻器的作用：

改变被测电阻两端的电压（分压），同时又保护电路（限流）。

⑵测量结果偏小是因为：

有部分电流通过电压表，电流表的示数大于实际通过Rx电流。

根据Rx=U/I电阻偏小。

⑶如图是两电阻的伏安曲线，则R1＞R2

考点一：

“伏安法”测定值电阻的阻值

1、（2012•贵阳）为了用电流表、电压表测定值电阻Rx的阻值，实验小组设计了如图甲所

示的电路．

请你回答下列问题：

（1）连接电路时，开关应处于状态，滑动变阻器的滑片应位于端．

（2）实验中当滑动变阻器的滑片置于某位置时，电流表和电压表的示数如图乙所示，则此时电阻的测量值Rx=Ω．

（3）滑动变阻器在实验中的作用是：

①．

②．

点评：

本题考查了实验的注意事项、电表读数、求电阻阻值、滑动变阻器的作用，是实验的常考问题，一定要掌握；对电表读数时，应先确定电表量程与分度值，然后读数，读数时视线要与刻度线垂直．

2、（2012•仙桃）小红做“测量未知电阻Rx的阻值”实验时，所用器材有：

电源、未知电阻Rx、电流表、电压表、开关、滑动变阻器各一个，导线若干．

（1）在连接电路的过程中，开关应处于（选填“断开”或“闭合”）状态．

（2）如图甲所示，是小红未连接完的实物图，请你用笔画线代替导线，将图中的电路连接完整．要求：

滑动变阻器的滑片向右移动时，它接入电路的阻值变小．

（3）电路连接好后，小红进行实验，记录的数据如下表，其中第3次实验电流表的示数如图乙所示，读数为A，第3次实验所测的电阻值为Ω．

（4）由实验数据可知，Rx的阻值为Ω．

实验次数

U/V

I/A

R/Ω

1

3

0.26

11.5

2

2.4

0.2

12

3

2

★

★

点评：

分析清楚电路结构，掌握滑动变阻器的接法是正确作图的关键；对电流表读数时，应先确定电流表的量程与最小分度值，然后再读数，读数时，视线要与电流表刻度线垂直．

3、（2012•厦门）请按要求把下面实验报告的空格部分补充完整．

实验用“伏安法”测电阻

【实验目的】用“伏安法”测定值电阻．

【实验原理】（请写出相关公式）．

【实验器材】、、电流表、待测电阻、滑动变阻器、开关、导线．

【表格设计】请设计本实验的数据表格．

…

【拓展评估】不同实验进行多次测量的目的不一定相同，如：

测定值电阻时进行多次测量的目的是：

；

探究电阻与哪些因素有关时进行多次测量的目的是：

．

点评：

本题考查了“伏安法”测电阻的实验原理、器材、实验数据记录表格、多次测量的目的等问题，熟悉“伏安法”测电阻实验是正确解题的关键．

考点二：

“伏安法”测灯泡的电阻

1、（2012•内江）现准备用“伏安法”测量额定电压为2.5V的小灯泡的电阻，实验室能提供的实验器材有：

A．待测小灯泡L（其正常工作时的电阻值约为10Ω）；

B．二节新的干电池串联（每节干电池的电压为1.5V）；

C．电压表一个（量程为0～3V，0～15V，电阻为5KΩ）；

D．电流表一个（量程为0～0.6A，0～3A，电阻为5Ω）；

E．滑动变阻器R0（阻值为0～50Ω，额定电流为1A）；

F．开关S一个，导线若干则：

（1）如果使用上述器材来测量小灯泡的电阻，那么，当小灯泡正常工作时，该电路中的电流约为0.25A，因此，电流表的量程应选A．

（2）由于电流表和电压表都有一定的电阻，严格来说将它们接入电路后，对电路都要产生一定的影响．那么，为了减少误差，在甲、乙所示的电路图（未画完）中，最好选（选填“甲”或“乙”）．

（3）根据以上选择的电路图，在丙图中用铅笔画线代替导线进行连线，使之成为能比较精确地测量出小灯泡电阻的电路（其中，部分导线已连接）．

（4）在实验中，某同学设计的实验报告及实验记录数据如下表所示．

实验名称

用“伏安法”测量小灯泡的电阻

实验目的

练习使用电流表和电压表测量小灯泡的电阻

实验步骤

a、按照电路图连接电路，调节滑动变阻器的滑片P，使电路中的最大．

b、闭合开关，调节滑片P，使小灯泡两端的电压达到V，然后，测量从额定电压开始逐次（选填“降低”或“升高”），获得几组数据．

c、根据测出的电压值和电流值，求出小灯泡的电阻．

实验记录

电压U/V

电流I/A

电阻R/Ω

2.5

0.26

9.6

2.0

0.24

8.3

1.5

0.2

7.5

1.0

0.15

6.7

①将实验步骤中的空格填写完整．

②从实验记录中可以看出，存在明显错误的记录数字是．

③根据实验记录数据，采用“描点法”在如图丁所示的坐标系中，作出小灯泡的U-I图象．

2、（2012•黑龙江）在“用伏安法测量小灯泡的电阻”实验中，电源保持不变，小灯泡的额定电压为2.5V．

（1）电路接通后，小明发现移动滑动变阻器的滑片使其接入电路的电阻减小，电压表的示数也变小了．你认为该电路连接中存在的错误是．

而小辉连接好电路，刚闭合开关时，结果发现小灯泡发光较暗，电流表与电压表都有示数，并且无论怎样移动滑动变阻器的滑片，电流表与电压表示数都不发生变化．这是因为．

（2）如图所示，小华在连接电路时，想使滑动变阻器的滑片向右移动时变阻器的阻值变小，请你帮助她将这一电路的实物图，以笔代线连接完整．

（3）小华将测量得到的数据及计算结果填入下面的表格中：

实验次数

物理量

1

2

3

4

电压U/V

2.5

2.0

1.5

1.0

电流I/A

0.30

0.26

0.22

0.20

电阻R/Ω

8.3

7.7

6.8

5.0

可以得出小灯泡正常发光时的电阻为Ω（保留一位小数）．

（4）进一步分析上表中的数据发现，灯丝的阻值是变化的，其原因是．这种现象在生活中也有体现．例如家里的白炽灯在刚开灯的瞬间，灯烧掉．（选填“容易”或“不容易”）

（5）在物理实验中通过多次测量获得数据，有的是通过多次测量获得数据，求平均值来减小实验误差；有的是通过多次测量获得多组数据，来寻找一定的规律．下列哪个实验在数据处理与分析上与其它三个实验的不相同。

A、探究导体中电流与电压的关系B、探究导体中电流与电阻的关系

C、伏安法测量定值电阻与阻值D、研究电磁铁磁性强弱与电流的关系．

点评：

本题考查了实验故障分析、连接实物图、求灯泡电阻、温度对灯丝电阻的影响及其应用、实验进行多次测量的目的判断等问题，涉及的问题较多；分析电路故障时，要全面分析，找出各种可能的故障原因，最后综合分析得出结论．

3、（2012•龙岩）小华利用电压表和电流表测量一段活动铅笔笔芯的电阻．小华选择了满足这个实验要求的实验器材（如图所示），并连接了部分实验电路．

（1）在连接电路时，开关应．

（2）为了测出铅笔笔芯Rx的阻值，请你用笔画线代替导线完成右图所示的实验电路的连接．

（3）小华连接好电路后，闭合开关S，移动滑动变阻器的滑片P，测得数据并算出阻值，如下表所示，请将下表中数据填写完整：

Rx=．

实验次数

1

2

3

4

5

6

电压表示数U/V

0.9

1

1.1

1.2

1.3

1.4

电流表示数I/A

1.20

1.35

1.57

1.78

2.02

2.32

笔芯电阻Rx/Ω

0.74

0.70

0.67

0.64

0.60

（4）笔芯电阻变小的原因是．

点评：

本题考查了电表量程的选择和连接、滑动变阻器的连接、欧姆定律的应用、影响电阻大小的因素等，明白伏安法测电阻的实验原理和各电路元件的作用是关键．

4、（2012•朝阳）在用“伏安法测小灯泡电阻”的实验中，待测小灯泡额定电压为2.5V．

①请用笔代替导线，将图甲所示的实验电路未连接部分连接好（连线不得交叉）．

②在检查仪器时，发现电流表指针如图乙所示，则接下来的操作是．

③故障排除后，闭合开关前，滑动变阻器滑片应滑到端（填“A”或“B”）．同学们移动滑动变阻器的滑片，记录了多组小灯泡两端不同的电压及对应的通过小灯泡的电流值，并根据这些数据在坐标纸上给出了U-I图象（如图丙所示）．分析图象可知，小灯泡正常工作时灯丝电阻为Ω．

④从图象还可以看出，小灯泡灯丝的电阻随电压的增大逐渐（选填“变大”或“变小”）．从物理学角度分析，造成这一现象的原因是．

点评：

本题考查了电压表的调节、连接电路图等问题，是电学实验的常考内容，一定要掌握；连接实物图时应注意：

①电压表、电流表的正负极不要接反．②注意电压表、电流表的量程不要接错．③滑动变阻器的分压与限流接法，滑片移动时阻值的变化应符合题意要求．④作图要美观，连线不要交叉．

考点三：

“伏安法”测电阻过程中故障分析

1、（2012•广西）用标有“3.8V”字样的小灯泡做“测量小灯泡的电阻”实验，连接的部分实验电路如图甲所示．

（1）请用笔画线代替导线，将图甲的电路连接完整；

（2）连接电路时，开关要；

（3）电路连接完整后，闭合开关前，滑片应滑到端（选填“A”或“B”）；

（4）闭合开关，灯泡不发光，电流表无示数；电压表的示数几乎等于电源电压，故障的原因是灯泡；

（5）排除故障后，将滑片移到某位置时，电路中电流表的示数如图乙所示，读数为A，电压表示数为2.5V，此时灯丝的电阻是Ω；

（6）经多次实验，测得多组电压、电流值，并将数据绘制成如图丙所示的I-U图象，由此发现：

灯丝的电阻是变化的，原因是灯丝的电阻受影响．

点评：

本题考查了连接电路图、实验的注意事项、电路故障分析、电流表读数、求灯泡电阻、温度对电阻的影响等问题；连接电路图时，应根据灯泡的额定电压确定电压表量程；分析电路故障时，考虑问题要全面，找出各种可能的故障原因，最后综合分析找出电路故障原因．

3、（2010•桂林）如图所示，是小明的实验小组在“测量小灯泡的电阻”实验中连接的一个实验电路，所用小灯泡标有“2.5V”字样．

（1）请指出电路连接中的两个不当之处：

①；②．

（2）他们改正电路连接中的不当之处后，闭合开关，移动变阻器滑片时，发现两电表的示数和灯泡的亮度都同时变化，但两电表的示数总是比较小，灯泡的亮度也较弱．出现这种现象的原因是：

．

（3）电路正常后，他们分别测出了小灯泡的几组电压和电流值．记录如下：

电压（V）

2.00

2.50

2.80

电流（A）

0.20

0.24

0.26

①小灯泡正常工作时的电阻大小约为；

②通过分析实验数据可知，小灯泡的电阻是（填写“不变”或“变化”）的，其原因是：

．

（4）实验结束，小明提出了一个探究设想：

可以利用图中的实验器材来探究“并联电路中干路电流与各支路电流有什么关系”．

①请帮他们设计一个实验方案，将电路图画在虚线框中；

②在实验探究过程中，滑动变阻器不但可以改变电路中的电流，它还是电路中的一个，但在移动滑片时一定要注意．

4、用“伏安法”测量一只小灯泡的电阻．（灯泡的电阻约为8Ω左右）

（1）图甲是实验电路图，图上的圆圈表示电表，请在圆圈内填入相应的字母．

（2）请把图中的实验器材正确连接起来

（3）在连接好电路前，开关应处于断开状态，滑动变阻器滑片应移至阻值处

（4）若闭合开关、移动滑片P后，电压表无示数，但电流表有示数，电灯不亮，故障原因可能是（）

A、灯泡短路B、灯泡断路C、滑动变阻器短路D、开关断路

（5）故障排除后，某实验小组通过改变灯泡两端的电压，进行了三次测量，部分记录见下表．若电压表示数为2.50V时，电流表的指针位置如图丙所示，请你填写下表中的两个空格．

实验次数

1

2

3

电压/V

1.00

1.70

2.50

电流/A

0.14

0.22

电阻/Ω

7.1

7.7

点评：

本题考查了电流表与电压表的使用方法、连接实物电路图、连接电路的注意事项、电路故障分析、电流表读数、求灯泡电阻，涉及的问题较多；应掌握电压表与电流表的使用方法，连接实物图时应确定电表量程，注意电表正负接线柱不要接反；分析电路故障时，考虑问题要全面，考虑各种可能的电路故障原因，然后综合分析找出电路故障原因．

5、在“用伏安法测小灯泡电阻”的实验中，待测小灯泡的额定电压为2.5V．

（1）小明连接好图甲所示的电路，闭合开关前，滑动变阻器的滑片应置于（选填A或B）端．

（2）闭合开关后，发现小灯泡不亮，经分析，同学们猜想了一些可能原因，见下表．请根据猜想，在表中写出对应的电压表和电流表的示数情况

猜想

电压表示数情况

电流表示数情况

灯泡断路

灯泡短路

（3）排除故障后，同学们移动滑动变阻器的滑片，记录了多组小灯泡的电压及对应电流，并根据这些数据绘制出了小灯泡的电流随电压变化关系的图象（如图乙）．分析图象可知，小灯泡正常工作时的电阻为．从图象还可看出，小灯泡灯丝的电阻随电压的增大而（选填变大或变小）．你认为的原因是．

点评：

本题考查了实验注意事项、电路故障现象分析、求灯丝电阻、影响灯丝电阻的因素等问题；由图象I-U找出电压所对应的电流是正确求出灯丝电阻值、分析灯丝电阻随电压变化关系的关键．

6、如图是小明学习小组在用“伏安法测小灯泡电阻”实验中的实物连接图．

（1）小灯泡的额定电压是3.8V，正常发光时的灯丝电阻大约12Ω左右．请你指出连接图中的三处错误．

A：

；B：

；C：

．

（2）小明发现邻近的小芳一组，接入最后一根线后，灯马上特别亮，急忙指出她们的两处错误，你认为错误是：

①、②．

（3）实验小组排除故障后进行实验，得到了下面5组数据：

次数

1

2

3

4

5

U/V

3.0

3.5

3.8

4.0

4.5

I/A

0.28

0.30

0.31

0.32

0.34

R/Ω

10.7

11.7

12.3

12.5

13.2

小明发现小灯泡的灯丝电阻值相差很大，你认为可能的原因是：

．

点评：

本题考查了分析电路连接错误、电路现象原因分析、影响灯泡电阻的因素等问题，知道电表与滑动变阻器的正确连接方法、连接电路的注意事项、知道影响电阻阻值的因素等是正确解题的关键．

考点四：

特殊测电阻的方法

1、（2012•孝感）在“测未知电阻Rx的阻值”实验中，请完成下列相关问题：

（1）用笔画线代替导线将图甲中的实物连接完整．

（2）把第二次测量时，图乙所示的电压表和电流表的示数填入表中相应的位置．

实验次数

电压/V

电流/A

1

1.2

0.24

2

3

2.4

0.48

（3）处理表中记录的各次实验数据，得出未知电阻Rx的阻值为Ω．

（4）另有同学设计了下列二种测量方案，方案中定值电阻的阻值为R0．

①方案一的电路中，闭合开关S，如果电压表V1和V2的读书分别为U1和U2，则电阻Rx的阻值表达式为Rx=；

②方案二的电路中，闭合开关S，如果电流表A1和A2的读数分别为I1和I2，则电阻Rx的阻值表达式为Rx=．

点评：

本题考查了连接电路图、电表读数、求待测电阻的阻值等问题；对电表读数时，应先确定电表的量程与最小分度值，然后根据电表指针位置读数，读数时视线要与刻度线垂直；分析清楚电路结构、掌握串联电路与并联电路的特点、掌握欧姆定律是解最后一小题的关键．

2、（2012•山西）在“测量小灯泡的电阻”试验中，小灯泡的额定电压是2.5伏．

（1）请你用笔画线代替导线将图1所示电路连接完整．

（2）小梦在接完最后一根导线时，小灯泡立即发光，请你分析产生这一现象的原因是．

（3）排除故障后，继续试验，如图2所示是小灯泡正常发光时的电流，此时灯丝的电阻是Ω．

（4）大梦和小梦按照老师的要求，设计了如下在缺少电流表时测量小灯泡电阻的方案：

大梦：

用如图3所示电路（滑动变阻器最大阻值已知）．闭合开关，分别读出滑片在A、B两端时电压表的示数，然后计算出小灯泡的电阻．

小梦：

把一个电压表分别接在小灯泡和阻值已知的定值电阻两端，如图4所示，闭合开关，读出电压表的示数，然后计算出小灯泡的电阻．

你认为设计的方案好，理由是．

点评：

本题考查了电压表量程的选择和连接、滑动变阻器的连接、电流表的读数、欧姆定律的应用以及欧姆定律的应用，关键会根据实验电路图和实验步骤评估实验方案的优劣．

3、（2011•扬州）在测量定值电阻Rx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．

（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R0使用（R0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R0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R0（R0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．

4、（2011•铜仁地区）如右图所示，其中“

”是电阻箱，电源电压恒定但未知，现再给你一只电压表，请你想法测出未知电阻Rx的大小．

（1）请把电压表画在右图中的合理位置上．

（2）实验步骤：

a．；

b．．

（3）Rx的表达式：

Rx=．

（4）此实验过程中运用的探究方法是．

课后练

一．选择题（共8小题）

1．（2012•包头）如图所示的四个电路中，R0为已知阻值的定值电阻，可以测出未知电阻Rx的电路是（　　）

A．

B．

C．

D．

2．（2011•福州）如图所示，几个同学在只有电流表或电压表时，利用一个已知阻值的电阻R0设计了四个测未知电阻Rx的电路，其中不可行的是（　　）

A．

B．

C．

D．

3．在以下实验中，①伏安法测小灯泡的电阻；②伏安法测定值电阻的阻值；③用刻度尺测量物体的长度；④研究杠杆平衡条件，要进行多次实验．用多次测量求平均值的方法来减小测量误差的有（　　）

　A．①②B．②③C．②④D．③④

4．关于“探究电流跟电阻的关系”和“伏安法测量电阻”两个实验，下列说法中正确的是（　　）

A．两个实验所采用的研究方法是相同的B．两个实验多次测量的目的是相同的

C、两个实验的电路在课本中是相同的D两个实验中使用滑动变阻器的目的都是为了控制电阻两端电压不变

5．在用伏安法测电阻的实验中下列做法中有问题的是（　　）

　A．连接线路的过程中开关应处于断开状态

　B．连接线路过程中滑动变阻器的滑片要放在最大电阻值的位置

　C．电流表串联在被测电路电压表并联在被测电阻两端

　D．试触时发现电流表指针的反方向偏移电压表正常此时断开电路将电池的正负极对调

6．伏安法测电阻实验中，滑动变阻器不能起到的作用是（　　）

　A．改变待测电阻两端的电压B．改变电路中的电流

　C．保护电路D．改变待测电阻的阻值

7．王丽同学在做“测量小灯泡的电阻”的实验中时，所连接的电路图如图所示，当闭合开关后（　　）

　A．电压表烧坏B．电流表烧坏

　C．电压表有读数，电流表读数为零D．电流表有读数，电压表读数为零

电压U（伏）

电流I（安）

电阻R（欧）

电压U（伏）

电流I（安）

电阻R（欧）

1

1

2

2

3

3

平均值

平均值

表（Ⅰ）

表（Ⅱ）

8．小明、小强在“用电压表和电流表测导体电阻”的实验中为了记录实验数据和计算结果，分别设计了下列两张表格，其中合理规范的是（　　）　A．只有表（I）合理B．只有表（II）合理

　C．表（I）和表（II）均合理D．表（I）和表（II）均不合理

二．填空题（共3小题）

9．用电压表和电流表测电阻的实验中，有下列必要的步骤，它们合理的排列顺序是：

　　。

A．闭合开关；B．将测量出的几组数值填人表格中；C．计算出每次测得的电阻值；

D．读出电压表和电流表的示数；E．断开开关；F．将滑动变阻器的阻值调到最大处；G．按电路图连接电路；H．调节滑动变阻器，使电压表指针指在小灯泡的额定电压值，然后逐次降低；I．求出电阻的平均值．

10．小明设计并连接了如图所示测量电阻的电路，所使用的电源为两节干电池．请指出他在电路设计或连接上存在的两个问题：

（1）　　；

（2）　　．

11．在如图甲所示的电路中，当开关S闭合时，电压表和电流表的示数如图乙所示，则所测电阻R=　　Ω；若移动变阻器滑片，使电压表的示数为3V，则此时电阻R=　　Ω（不考虑温度变化对电阻的影响）．

三．解答题（共7小题）

12．（2012•梧州）小明同学在做“测量定值电阻”实验时，其实物电路连接如图甲所示．

（1）连接电路时，应将开关　　．

（2）当小明准备闭合开关开始实验时，同伴小红提醒她还有一处不妥当，其不妥当之处是　

　．

（3）小明更正后，闭合开关，发现电流表、电压表都没有示数．小明确定电路的接线良好，且电表和电源都完好，为了尽快查出故障原因，小明将连接在开关A端的导线拆下，把它改接在B端，结果电压表和电流表都有示数，则电路故障是　　．

（4）排除故障后，调节滑动变阻器，把测量的几组数据描成如图乙所示的图象，则该电阻的阻值R=　　Ω．

（5）完成上述实验后，小明还想测量一段电炉丝的电阻Rx，可是在连接电路时，发现电压表和滑动变阻器都已损坏．经过思考，小明利用刚才已测得的定值电阻R及原来剩下的器材，再向老师要一个开关S1，重新设计电路进行实验（电源电压未知且恒定不变，电流表量程足够大）．

电路设计：

在丙图中把小明设计末完成的实验电路图补充完整（测量时电路元件接线不能更改）．

实验步骤：

把下列实验步骤补充完整．

①只闭合开关S，读出电流表的示数I1；②　　．电阻表达式：

Rx=　　．

13．（2012•遂宁）小王在用“伏安法”测电阻时，发现小灯泡的亮度不同，小灯泡的电阻也不同．通过与老师的交流明白了：

灯丝的温度影响了灯丝的电阻．“灯丝的电阻式怎样变化的呢？

”带着这个疑问，小王决定选择下列器材去测量小灯泡在不同亮度的电阻：

电源（3V）：

开关1只；滑动变阻器（0～50Ω）1只；电流表（0～0.6A；0～3A）1只；电压表（0