分層訓練：15.3“伏安法”測電阻-(解析版)

學而優(yōu)教有方第十五章探究電路課時15.3“伏安法”測電阻素養(yǎng)目標素養(yǎng)目標物理觀念伏安法測電阻：利用電壓表和電流表間接測量電阻的方法。科學思維學會間接測量的思維，將歐姆定律變形公式以作為實驗原理，進行設計實驗，測出電阻?？茖W態(tài)度與責任在實驗操作過程中，養(yǎng)成認真嚴謹、實事求是的科學態(tài)度。題型匯總：“伏安法”測定值電阻、“伏安法”測小燈泡電阻、“伏安法”測電阻實驗中的故障分析。知識梳理知識梳理用“伏安法”測電阻1、實驗原理：。用電壓表和電流表測量分別測量出未知電阻的電壓和電流，然后用計算出電阻的阻值。表示導體的電阻在數(shù)值上等于加在導體兩端的電壓與通過它的電流的比值。該式是用比值來定義導體的電阻的，是電阻的定義式，不是決定式，提供了一種測量電阻的方法，叫伏安法測電阻。2、電路圖：3、滑動變阻器的作用①通過改變電路中的電阻，逐漸改變電路中的電流和部分電路兩端的電壓。②保護電路。4、減小實驗誤差多測幾組不同的電流和相應電壓的數(shù)據(jù)，就可以得到多個電阻的測量值，從而可以通過取平均值的方法，去掉測量過程中可能出現(xiàn)的偶然誤差，提高物理量的測量精確度。5、進行實驗（1）實驗要求①寫出實驗步驟及實驗數(shù)據(jù)記錄表格。②按電路圖連接電路，并進行測量。③將測量的數(shù)據(jù)記錄在自己設計的記錄表中。④根據(jù)測得的數(shù)據(jù)，利用歐姆定律算出電阻值。⑤多測幾組數(shù)據(jù)，看看測得的電阻值是否一樣。（2）實驗步驟①調節(jié)電流表、電壓表的指針到零刻度；按電路圖連接實物。調節(jié)滑動變阻器到阻值最大端。②閉合開關，調節(jié)滑動變阻器的滑片至適當位置，分別讀出電流表的示數(shù)I、電壓表的示數(shù)U，并記錄在表格中。③根據(jù)公式計算出R的值，并記錄在表格中。④調節(jié)滑動變阻器的滑片改變待測電阻中的電流及兩端的電壓，再測幾組數(shù)據(jù)，并計算R的值。（3）注意事項①在連接電路前要調節(jié)電流表、電壓表到零刻度。②連接電路時開關要斷開，連接完電路要調節(jié)滑動變阻器到阻值最大端。③連接好電路，在檢查電路連接無誤后要用開關試觸，在確定電路完好后再閉合開關S。④電壓表和電流表要注意選擇適當?shù)牧砍獭？键c突破考點突破考點一伏安法測電阻小芳利用圖甲中的電路測量未知電阻的阻值?；瑒幼冏杵髯畲笞柚禐椋埌匆蠡卮鹣铝袉栴}：

閉合開關前，應將滑動變阻器的滑片置于阻值______端選填“最大”或“最小”。

閉合開關，發(fā)現(xiàn)電壓表和電流表均無示數(shù)。小芳利用另一只完好的電壓表進行檢測，把電壓表分別接在、之間和、之間，電壓表均有示數(shù)；接在、之間，電壓表無示數(shù)。如果電路連接完好，且只有一個元件有故障，該故障是______。

排除故障后，調節(jié)滑動變阻器，記錄多組數(shù)據(jù)。畫出了待測電阻的圖象，如圖乙所示。由圖象可得______。

當電流表的讀數(shù)不準時，小芳利用實驗中的電壓表和滑動變阻器也測出該電阻。

請你幫她將實驗步驟補充完整：

按照所設計的電路圖連接好電路；

將滑片移至最大阻值處，閉合開關，讀出電壓表的示數(shù)；

______，測得電壓表示數(shù)為。

根據(jù)滑動變阻器最大阻值和所測量的物理量，寫出該電阻的表達式：______。【答案】最大

滑動變阻器R斷路

4

將滑片移至最小阻值處，閉合開關

U1【解析】解：(1)為了保護電路閉合開關前滑片在阻值最大處；

(2)閉合開關，發(fā)現(xiàn)電壓表和電流表均無示數(shù)。小芳利用另一只完好的電壓表進行檢測，把電壓表分別接在a、b之間和b、c之間，電壓表均有示數(shù)，說明與a、b之間和b、c之間并聯(lián)部分是通路；接在a、c之間，電壓表無示數(shù)，說明b、c之間斷路。如果電路連接完好，只有一個元件有故障，該故障是滑動變阻器斷路；

(3)由圖象丙知，當燈的電壓是2.0V時，對應的電流值為0.5A，由I=UR可得Rx=UI=2.0V0.5A=4Ω；

(4)將滑片移至最大阻值處，閉合開關，讀出電壓表的示數(shù)U1；將滑片移至最小阻值處，讀出電壓表的示數(shù)U2；2.小聰同學用伏安法測電阻，實驗電路圖如圖甲所示。

(1)該實驗的原理是______。

(2)閉合開關S前，滑動變阻器滑片P應置于______端(選填“a”或“b”)。

(3)小聰同學按圖甲所示的實驗電路圖正確連接電路，進行實驗，某次實驗中電壓表示數(shù)如圖乙所示，電流表示數(shù)如圖丙所示，被測電阻Rx=______。

(4)若滑動變阻器的最大阻值為R，被測電阻的阻值為Rx，實驗過程中電流表突然燒壞，不能正常使用了，他想出一個方法，應用現(xiàn)有的器材，也能測出電阻Rx的阻值。

實驗步驟如下：

將滑動變阻器滑到a端，閉合開關S，讀出電壓表的讀數(shù)，記為U1；

將滑動變阻器滑到b端，閉合開關S，讀出電壓表的讀數(shù)，記為U2；

讀出滑動變阻器的最大值R；

則被測電阻Rx的阻值為：Rx=______(寫出表達式)【答案】R=UI

b

8

【解析】解：(1)測量電阻的原理是R=UI；

(2)由圖知，滑動變阻器的下面接了左邊的接線柱，為保護電路，閉合開關前，應將滑片移至右邊，即b端，使其阻值最大；

(3)由圖乙知，電壓表的量程為，分度值為0.1V，示數(shù)為2.4V；由圖丙知，電流表的量程為，分度值為0.02A，示數(shù)為0.3A；則；

(4)步驟：

將滑動變阻器滑到a端，閉合開關S，讀出電壓表的讀數(shù)，記為U1；

將滑片移至b端，閉合開關S，讀出此時電壓表的示數(shù)為U2，

在中，為待測電阻的簡單電路，電壓表示數(shù)即為電源電壓；

在中，兩電阻串聯(lián)，電壓表測待測電阻的電壓，由串聯(lián)電路電壓的規(guī)律，則滑動變阻器兩端的電壓為：

；

根據(jù)分壓原理：U1?U2U2=RR分層提分分層提分題組A基礎過關練在科學實驗中，為了減小誤差或尋找普遍規(guī)律，經(jīng)常需要進行多次實驗：

在“測量物體的長度”時，多次測量

在“探究重力的大小跟質量的關系”時，改變鉤碼的個數(shù)，多次測量

在研究“串、并聯(lián)電路中電流的規(guī)律”時，換用不同定值電阻，多次測量

在“伏安法測電阻”的實驗中，多次測量導體兩端電壓和通過導體的電流值

上述實驗屬于減少誤差而進行多次實驗的是(

)A. B. C. D.【答案】B

【解析】解：“測量物體的長度”時，由于測量工具或測量方法等會產生實驗誤差，為了減小誤差采取多次測量求平均值的方法；

在“探究重力的大小跟質量的關系”時，改變鉤碼的個數(shù)，多次測量，是為了獲得普遍的規(guī)律；

“研究串、并聯(lián)電路的電流特點”時，尤其是探究并聯(lián)電路的電流特點時，如果兩個電阻阻值相同，測量的電流也會相同，就會得出“并聯(lián)電路各支路電流相等”的錯誤結論，因此為了尋找普遍規(guī)律，換用不同電阻多次測量。

“用電壓表和電流表測導體的電阻”時，測量的是定值電阻的阻值，測量值是個定值，多次測量可以比較測量值減小誤差。

用“伏安法測電阻”的實驗中，小雪和曉彤分別選用定值電阻和小燈泡為測量對象，在處理實驗數(shù)據(jù)時，分別畫出了U—I的圖像，如圖甲、乙所示。對于圖像的分析，以下說法錯誤的是(

)A.由甲圖可知，定值電阻的阻值為

B.由甲圖可知，電阻不隨其兩端的電壓和導體中的電流而改變

C.由乙圖及實驗現(xiàn)象可知：小燈泡的電阻隨燈絲溫度的增加而增大

D.為了減小誤差，應該用多次測量的方法，計算小燈泡的電阻【答案】D

【解析】根據(jù)圖甲可知，電流與電壓成正比，因此該電阻為定值電阻，即電阻是導體自身的性質，它不隨導體兩端的電壓和導體中的電流改變而改變，根據(jù)圖示可知，當電阻兩端電壓為時，通過的電流為，定值電阻的阻值故AB正確，不符合題意；C.由乙圖可知，電流與電壓不成正比，即當燈泡兩端電壓發(fā)光改變時，燈泡的阻值也隨之發(fā)生變化，且電壓變化比電流變化快，因此小燈泡的電阻隨燈絲溫度的增加而增大，故C正確，不符合題意；D.測定小燈泡的電阻時，多次測量是為了尋找燈絲電阻與溫度的關系，不能求平均值減小誤差，故D錯誤，符合題意。

題組B能力提升練3.小英按如圖所示的電路圖連接實驗電路，測量電阻的阻值。閉合開關，滑動變阻器滑片滑動到某一位置時，電壓表的示數(shù)如圖甲所示，電流表的示數(shù)如圖乙所示，則電壓表的示數(shù)為______，電流表的示數(shù)為______，電阻的阻值為______。

【答案】；；

【解析】根據(jù)圖可知，電壓表選擇的是量程，對應的分度值為，此時的示數(shù)為；

電流表選擇的是量程，對應的分度值為，此時的電流為；

由可知，電阻的阻值：。

讀取電流表或電壓表示數(shù)時，首先要明確它們選擇的量程和對應的分度值，讀數(shù)時視線與指針所在刻線相垂直。

已知待測電阻兩端電壓和通過的電流，利用公式得到電阻阻值。

此題考查電流表、電壓表的讀數(shù)以及歐姆定律的應用，關鍵會正確讀取電流表和電壓表的示數(shù)。4.實驗小組在做“伏安法測電阻”的實驗中，設計并連接了如圖甲所示的電路。

在閉合開關S前，應將滑動變阻器的滑片P置于______端；(選填“A”或“B”)

閉合開關S后，發(fā)現(xiàn)電流表無示數(shù)，電壓表有明顯偏轉。若電路中只有一處故障，則該故是______；

排除故障后閉合開關S，調節(jié)滑動變阻器的滑片P到某位置時，觀察兩電表的示數(shù)如圖乙、丙所示，電壓表示數(shù)為______V，電流表示數(shù)為______A，則電阻R為______?！敬鸢浮?；斷路；；；

【解析】在閉合開關前，應將滑動變阻器的滑片置于阻值最大處的端；

閉合開關后，發(fā)現(xiàn)電流表無示數(shù)，電路可能斷路，電壓表有明顯偏轉，則電壓表與電源連通，若電路中只有一處故障，則該故障是斷路；

調節(jié)滑動變阻器的滑片到某位置時，觀察兩電表的示數(shù)如圖乙、丙所示，電壓表選用小量程，分度值為，示數(shù)為；電流表選用小量程，分度值為，示數(shù)為，由歐姆定律可得，電阻。

在閉合開關前，為保護電路，應將滑動變阻器的滑片置于阻值最大處；

若電流表示數(shù)為，說明電路可能斷路；電壓表示數(shù)接近電源電壓，說明電壓表與電源連通，則與電壓表并聯(lián)的支路以外的電路是完好的，則與電壓表并聯(lián)的電路斷路了；

根據(jù)電表選用小量程確定分度值讀出電壓和電流的大小，由歐姆定律得出電阻大小。

本題用“伏安法測電阻”的實驗，考查注意事項、故障分析、電表讀數(shù)及電阻計算。

題組C培優(yōu)拔尖練5.小明有一個標有“”字樣的小燈泡，他想知道小燈泡正常工作時的電阻，于是設計了如圖甲所示的電路圖，并從學校實驗室找來一些器材，連接實物，進行實驗。小明閉合開關，發(fā)現(xiàn)燈泡不亮，無論怎樣移動滑動變阻器的滑片，電流表、電壓表均有較小示數(shù)且不變，造成這一現(xiàn)象的原因可能是______________________________。小明重新正確連接電路，閉合開關，調節(jié)滑動變阻器的滑片，當小燈泡正常工作時，電流表示數(shù)如圖乙所示，則小燈泡正常工作時的電阻是__________。同組的小亮認為這樣測量的小燈泡的電阻值不準確，應該再多測幾組數(shù)據(jù)求平均值，對此你的看法是什么？小亮的想法是__________(選填“正確”或“錯誤”)的，因為________________________________________________

。做實驗過程中由于電流表發(fā)生故障，小明向老師要來一個已知阻值為R0的定值電阻和一個單刀雙擲開關，借助部分現(xiàn)有的實驗器材，設計了如圖丙所示的電路，同樣測量出了小燈泡正常工作時的電阻。請你幫他完成下列實驗步驟：連接好實驗電路，閉合開關S1，將開關S2撥到觸點__________(選填“1”或“2”)，移動變阻器滑片，使電壓表的示數(shù)U1為__________V；變阻器滑片的位置_______(選填“向左移動”、“向右移動”或“不動”)，再將開關S2撥到另一觸點，讀出電壓表的示數(shù)為U2；則小燈泡正常工作時電阻的表達式為R_________________(用已知量和測量量表示)?！敬鸢浮繉⒆冏杵飨旅鎯蓚€接線柱連入了電路中了；；

錯誤；燈泡的電阻隨溫度的變化而變化；

；；不動；。

【解析】閉合開關，他發(fā)現(xiàn)燈泡不亮，電流表、電壓表均有較小示數(shù)且不變，說明電路電阻較大，滑動變阻器起不到變阻作用，因此其故障原因是：將變阻器下面兩個接線柱連入了電路中了；

由乙圖可知，電流表量程為，其分度值為，示數(shù)為，

由得：燈泡阻值為；

燈的電阻隨溫度的升高

而變大，取平均值沒有意義，所以小華的想法是錯誤的；

根據(jù)電路圖連接電路，閉合開關、接觸點，調節(jié)滑動變阻器，使電壓表示數(shù)為

保持滑動變阻器滑片位置不變，接，讀出電壓表示數(shù)

通過燈泡的電流：，

小燈泡正常發(fā)光時電阻：。

6.現(xiàn)有兩節(jié)新的干電池、電壓表、電流表、滑動變阻器、開關、導線若干。在利用“伏安法”測量定值電阻R1阻值的實驗中：

請你按圖甲所示的電路圖，以筆畫劃線代替導線，將圖乙中的電路連接完整。

實驗前為了保護電路，滑動變阻器的滑片應置于______端(選填“A”或“B“)；

閉合開關，無論怎樣移動滑片P，發(fā)現(xiàn)電流表始終無示數(shù)，電壓表有示數(shù)，其原因可能是______填符號)

A.滑動變阻器斷路

B.R1斷路

C.R1短路

排除故障后，當電壓表示數(shù)為2.7V時，電流表示數(shù)如圖丙所示，則通過R1的電流大小為______。它的阻值是______。

本實驗要多次測量取平均值，是為了______?！敬鸢浮?/p>

減小誤差

【解析】解：滑動變阻器下面的接線柱已經(jīng)選擇，上面選擇哪一個都行，如下圖；

實驗前，為保護電路，應將滑動變阻器的滑片置于阻值