伏安法测电阻考题例析

伏安法测电阻考题例析上海市黄浦学校物理组朱岩伏安法测电阻是初中物理电学中的重要实验，也是中考的热点和考点。由于考查的目的不同，涉及的题型也不同。考点一、考查实验原理和方法的掌握例1：用伏安法测额定电压为2.5伏的小灯泡电阻。（1）在未完成的电路中图1中，导线的接头M应连在滑动变阻器的_______接线柱上。图1（2）闭合电键K后，伏特表的示数为0.5伏特，要使小灯泡正常发光滑片P向______移动。图2（3）小灯泡正常发光时，安培表示数如图2所示，是______安培。（4）小灯泡正常发光时的电阻R＝______欧姆。解析：本题考查学生对伏安法测电阻实验的原理和实验方法的掌握情况，要求能正确接线、正确使用滑动变阻器，正确读数和计算。答案是：(1)A(或B)、(2)A(或B)、(3)0.5安培、(4)5欧姆。本题值得注意的是：①滑动变阻器的接线与它在电路中所起的作用；②正确选择电表的量程与正确读数；③小灯泡正常发光意味着其两端电压达到了额定电压。考点二、考查实验过程出现故障的分析能力例2、某同学用小灯泡代替电阻做“伏安法”测电阻的实验。选用的器材有：电源是4节新的干电池、小灯泡上标有“0.3A”字样、电流表、电压表、滑动变阻器、电键和若干导线。他正确地连接好电路后，记录的数据和情况如下表。实验次数电流(安)电压(伏)灯泡的发光情况电阻(欧)l1.43.8比正常发光时暗21.53.5正常发光31.63.2比正常发光时亮（1）这位同学在实验中犯了两个错误，请指出他的错误：①_______________________________________________________。②_______________________________________________________。（2）请分别计算出小灯泡在不同发光情况下的电阻，它的不同的原因？_____________________________________________________________________________。（3）滑动变阻器在实验中的作用：①_______________________________________________________。②_______________________________________________________。解析：本题考查实验过程出现故障的分析以及影响导体电阻大小的因素。(1)①小灯泡上标有“0.3A”字样，而记录的小灯正常发光时的电流值为1.5安，所以第一个错误是接了小量程，却错读了大量程的数据；②发光亮时电压表示数小，发光暗时电压表示数大，说明电压表测量的是滑动变阻器两端的电压；小灯两端的电压分别应该是：2.2伏、2.5伏、2.8伏；通过小灯泡的电流分别是：2.8安、0.3安、0.32安。(2)R1＝7.9欧，R2＝8.3欧，R3＝8.8欧；灯泡越亮，说明灯丝的温度越高，灯丝的电阻随温度的升高而增大；(3)①改变电路中的电流大小；②改变小灯泡两端的电压。本题值得注意的是：明确小灯泡上标有“0.3A”的涵义是灯泡正常发光的电流；仔细观察给出的数据特点，找到产生的原因。考点三、考查学生对测电阻实验报告内容的了解例3、某同学做了“用电压表电流表测电阻”的实验后，写了下面报告，仔细阅读这份实验报告，并回答问题。实验报告(1)实验目的：测量电阻R的阻值(2)实验步骤：1)根据实验目的画出电路图(图3)。2)按照电路图连接电路。图33)接通电键读出电压表和电流表的示数4)根据测得的电压、电流值，算出R的值。（3）实验记录：（4）实验结论：待测电阻R的值为7Ω回答问题：(1)你认为这份报告是否完整?如果不完整，应该添上的项目是①____________②_________(2)从实验步骤看，实验主要缺陷是：①______________________；②____________________。(3)滑动变阻器在实验中所起的作用是①______________，②__________________________。解析：本题除考查学生对伏安法测电阻具体操作情况外，同时还考查对一般物理实验报告的内容写法是否了解。答案是：(1)①实验原理；②实验器材。（2）①闭合电键前没有把滑动变阻器的滑片放到阻值最大的位置上。②应按实验原理设计实验电路和需要多次测量求平均值。（3）①保护电路。②调节R两端电压和通过R的电流，多次测量求平均值。本题实验中学生极易忽视的是：(1)电学实验用到滑动变阻器时，实验前把滑动变阻器的滑片放到阻值最大的位置上。(2)正确使用变阻器取得多组不同数据以求平均值，使实验误差得到减少。考点四、考查数据的处理能力例4、某同学用电源、电压表、电流表、滑动变阻器、电键和若干导线，测定电阻R的值．所有元件均完好，电源电压为6.0伏且不变，滑动变阻器标有“20Ω，2A字样，电路连接正确．闭合电键，该同学在移动滑动变阻器滑片的过程中，发现电流表示数的变化范围为0.20～0.58安；当滑片在中点附近某个位置时，电压表、电流表的示数分别如图4所示．(1)请在下表中补上实验数据表格的有关栏目；(2)根据该同学的实验器材及观察到的现象，将有关的数据填入表格内，并求出只。的阻值．(计算电阻时，精确到0.1欧)图4解析：伏安法测电阻实验，要求会设计记录实验数据的表格，能读出电流值和电压值，会用滑动变阻器改变电流和电压值，测三次取平均值以减小误差．(1)伏安法测电阻的实验原理是R＝U/I，只要测出待测电阻两端的电压值和通史的电流值，即可求得电阻值．所以表格中第一行的有关栏目是电压(伏)、电流(安)(欧)、R阻值(欧)．因为要测三次，所以表格中第一列的有关栏目是1、2、3．(2)因为电压表的量程未知，所以电压值可能为13.5伏，也可能为2.7伏．由于电源电压为.6.0伏，所以电压值只能为2.7伏．因为电流表的量程未知，所以电流值可能为1.4也可能为0.28电压电流电阻3.5V0.5A7Ω物理量实验序号1安．由于题中已给出的条件是电流表示数的变化范围为0.20～0.58安，电流值只能为0.28安．因为在移动滑动变阻器滑片的过程中，发现电流表的示数的最小值为0.20安，最大值为0.58安．当滑片滑到阻值为零时，电流表的示数为0.58安，这时待测电阻两端的6.0伏．当滑片滑到阻值为最大(即为20欧)时，电流表的示数为0.20安，这时滑动变阻器两端的电压为U滑＝IU＝0.20安×20欧＝4.0伏，待测电阻两端的电压为UR=U-U滑=6.0伏-4.0伏=2.0伏．物理量实验序号电压(伏)电流(安)电阻(欧)RX阻值(欧)12.00.2010.022.70.289.610.036.00.5810.3例5：某同学利用如图5所示的电路测定电阻R的阻值，所用滑动变阻器上标有“20Ω，2A”字样，电源电压不变．该同学实验步骤正确，闭合电键S，观察到电流表的示数为0.14安．当他把滑动变阻器的滑片移到中点位置(即滑动变阻器接人电路的电阻为10欧)时，电压表、电流表的示数分别为2.5伏、0.20安．接着他又移动滑片到某点A，这时电压表、电流表的示数分别如图6(a)、(b)所示．图5图6(1)通过分析可知A点在滑动变阻器中点的_______(选填“左”或“右”)侧；(2)请在下表中将该同学尚未记录的数据填写完整，并计算出电阻值．(计算电阻时精确到0.1欧)分析：先读出滑片P在A点时，电压表和电流表的示数分别为2.2伏和0.18安．可以看出此时电路中的电流比滑片P在中点时的电流值0.20安小，表明滑动变阻器的阻值变由此可以判断出A点一定在滑动变阻器中点的右侧．再由滑片P在中点位置时的电压值和电流值计算出电源电压值U＝2.5伏+0.20安×10欧=4.5伏．由于该同学的实验步骤正确，所以当他闭合电键时，滑动变阻器的滑片P应位于阻值位置最大(即滑动变阻器连入电路的电阻为20欧)，此时滑动变阻器两端的电压为0.14安×20欧=2.8伏，则待测电阻两端的电压为4.5伏一2.8伏＝1.7伏．解答：（1）右。（2）见下表物理量实验序号电压(伏)电流(安)电阻(欧)电阻的平均值(欧)10.1422.50.203物理量实验序号电压(伏)电流(安)电阻(欧)电阻的平均值(欧)12.00.2010.022.70.289.610.036.00.5810.3解答这类题目关键是：明确实验过程，特别是闭合电键时，滑动变阻器放在阻值最大的位置上，这一隐含的条件。其次，电阻的电压等于电源电压减去滑动变阻器的电压。考点五、用电流表（或电压表）和已知电阻测未知电阻，考查设计实验的能力这类题目是在伏安法测电阻的基础上，利用题目所给的器材设计实验，在根据串并联特点完成实验目的。例6：实验桌上放有一个电池组，一个电流表，一个开关，一个最大阻值已知的滑动变阻器R，一个阻值未知的电阻RX和导线若干。请你利用这些器材测出RX的阻值。要求：（1）将测量电路图画在虚线内（2）写出计算公式（3）结合计算公式中各物理量，说出你是怎样利用电流表和滑动变阻器（1）____________________________________________（2）____________________________________________（3）____________________________________________简析：本题电流表和滑动变阻器的使用没有任何限制，可以把电流表和滑动变阻器、未知的电阻放在任何位置。所以答案有多种。解法一：(1)电路图如图(7)(2)计算公式：RX=I2/I1×R（3）电流表和滑动变阻器的利用①将滑动变阻器当作定值电阻（R）使用；图7②将电流表串接入RX之路，测得RX的电流I1③将电流表从RX之路拆下，再接入R之路,测得R的电流I2解法二：(1)电路图如图(8)(2)计算公式：RX=（I1-I2）/I2×R（3）电流表和滑动变阻器的利用①将滑动变阻器当作定值电阻（R）使用；图8②将电流表串接入干路，测得干路的电流I1③将电流表从干路拆下，再将电流表接入RX之路,测得RX的电流I2解法三：(1)电路图如图(9)(2)计算公式：RX=I1/（I2-I1）×R（3）电流表和滑动变阻器的利用图9①将滑动变阻器、待测电阻、电流表串联②将滑动变阻器滑片移到右端测出电路中的电流I1③将滑动变阻器滑片移到左端测出电路中的电流I2例7、有一个阻值看不清电阻Rx，请你用一个电池组，一个电压表，一个已知阻值为R0的定值电阻和几根导线，测未知电阻Rx的阻值。(1)画出实验用的电路图；(2)写出实验步骤；(3)用测出量和已知量写出未知电阻Rx的表达式。图10解析:因只有电压表没有电流表，所以可根据串联电路中电压分配跟电阻成正比解题：(1)电路如图10所示。(2)实验步骤：①按上图连接电路。②用电压表先后测出R0两端电压U0，在用电压表测Rx两端电压Ux，(3)未知电阻Rx的表达式:RX=Ux/U0）×R0通过以上考点的分析，同学们在学习和复习伏安法测电阻知识时，一定要全面透彻的理解。