
1. 進一步掌握使用電流表、電壓表的方法。
2. 學會用伏安法測電阻。
3. 加深對歐姆定律及其應用的理解。
【學習重點】
根據(jù)實驗原理設計電路圖,并且能用滑動變阻器來改變待測電阻兩端的電壓是本節(jié)的教學重點。
【學習難點】
分析實驗數(shù)據(jù),發(fā)現(xiàn)規(guī)律,加深對電阻概念的認識。
【自主預習】閱讀教材,完成以下問題:
1. 設計實驗
(1)實驗原理:根據(jù)歐姆定律的變形公式R=U/I。
(2)實驗方法:是用電壓表測出電阻兩端的電壓,用電流表測出流過電阻的電流,然后根據(jù)R=U/I計算出阻值,此方法稱伏安法。
(3)實驗電路圖:
(4)實驗器材:電源、小燈泡 、定值電阻、電壓表、電流表、滑動變阻器、開關、導線。
2. 進行實驗
(1)根據(jù)電路圖連接電路,此時開關應斷開,滑動變阻器的滑片調到阻值最大的位置。
(2)閉合開關,移動滑動變阻器的滑片來改變待測電阻兩端的電壓,記下相應的電壓表示數(shù)和電流表示數(shù)并填在表中。
(3)算出待測電阻的阻值大小及電阻的平均值并填入表中。
【合作探究】
探究一、伏安法測電阻
【想一想】如何測定一個定值電阻的阻值大???需要哪些實驗器材?為了減小誤差,應該采取什么方法?
【設計實驗】由歐姆定律的變形公式R=UI可知,用電流表測出通過定值電阻的電流I,用電壓表測出定值電阻兩璃的電壓U,把實驗數(shù)據(jù)代入R=UI ,即可求出定值電阻的阻值大小。
為了減少實驗誤差,實際測量中要改變待測電阻兩端的電壓,多次測量電壓及電流的值,求出每次的電阻值,最后求電阻的平均值。
我們可以在電路中串聯(lián)一個滑動變阻器,移動滑片,就可以改變定值電阻兩端的電壓和流過的電流。電路設計如圖所示,當變阻器的滑片P向左移動時,變阻器連入電路的阻值變小,則待測電阻兩端的電壓變大,通過的電流也變大。
【實驗器材】電池組、開關、導線若干、定值電阻、電流表、電壓表、滑動變阻器。
【設計表格】
【進行實驗】
①根據(jù)電路圖連接電路。
②閉合開關,移動滑動變阻器的滑片來改變待測電阻兩端的電壓,記下相應的電壓表示數(shù)和電流表示數(shù)并填在表中。
③斷開開關,整理器材,結束實驗。
④算出待測電阻的阻值大小及電阻的平均值并填入表中。
【數(shù)據(jù)處理】
將每次測量的電壓、電流值代入公式,求出待測電阻的阻值R1、R2、R3,計算出它們的平均值。
R =(R1+R2+R3)/3
【分析與討論】
當定值電阻兩端的電壓改變時,通過它的電流也隨之而改變,但電壓與電流的比值不變,即電阻不變,同時證明了導體的電阻是由自身的性質所決定的,與電壓和電流無關(選填“有關”或“無關”)。
【例題1】如圖是“伏安法測電阻”電路圖,下列說法中錯誤的是( )
A.在連接電路時,應將變阻器滑片調至最右端
B.連接電路時,要使電流從電壓表和電流表的“+”接線柱流入,“-”接線柱流出
C.多次測量是為了求平均值減小誤差
D.向左移動滑動變阻器的滑片時,電流表、電壓表的示數(shù)都變大,R的阻值也變大
【答案】D.
【解析】A.為保護電路,連接電路時,應將滑片移至阻值最大處,即調至最右端,故A正確;
B.連接電路時,要使電流從電壓表和電流表的“+”接線柱流入,“-”接線柱流出,否則指針會反向偏轉而損壞電表,故B正確;
C.定值電阻的阻值不變,多次測量求平均值是為了減小誤差,故C正確;
D.向左移動滑片,變阻器的阻值變小,由I=U/R可知,電路中的電流變大,由UR=IR可知,定值電阻兩端的電壓變大,但電阻的阻值不變,故D錯誤。故選D。
【例題2】用如圖甲的電路測量定值電阻R的阻值。
(1)實驗原理是 ________。
(2)將圖乙電路完成,要求滑片向左滑時電阻變小。_____
(3)正確連接電路后,閉合開關前,滑動變阻器的阻值應處于____端。
(4)閉合開關,將圖乙中的滑動變阻器的滑片P向左移動時,電流表的示數(shù)會 ____(填“變大”或“變小”),當滑片P滑到某一位置時,電流表的示數(shù)為0.5A,電壓表的示數(shù)如圖丙。由此可知被測電阻的阻值R=___Ω。
(5)完成一次實驗后,為確保測量結果的準確性,接下來的操作是___。
A.換用阻值不同的電阻再進行幾次測量
B.調節(jié)滑動變阻器的滑片P到不同位置再進行
【答案】(1)R=U/I;(2)見解析;(3)右;(4)變大,5;(5)B.
【解析】(1)伏安法測電阻,用電壓表測電阻兩端電壓,用電流表測通過電阻的電流,根據(jù)原理 R=U/I 計算電阻。
(2)滑動變阻器接一個上接線柱和一個下接線柱串聯(lián)在電路中,滑片向左移動時,接入電路的電阻變小,滑動變阻器應接左下端接線柱,如圖所示。
(3)為保護電路,閉合開關前,變阻器的阻值應處于阻值最大處,即最右端。
(4)將圖甲中的滑動變阻器的滑片P向左移動時,滑動變阻器接入電路的阻值變小,電路中的總電阻變小,由I=U/IR可知,電路中的電流變大,即電流表的示數(shù)變大。
由圖乙所示可知,電壓表示數(shù)為2.5V,則電阻R0的阻值為 R0 =UI =2. 5V0.5A=5 Ω
(5)多次測量取平均值作為測量結果可減小誤差。該同學完成一次實驗后,為確保測量結果的準確性,接下來的操作是調節(jié)滑動變阻器的滑片P到不同位置,改變電阻的電壓和電流再進行幾次測量。故選B。
探究二、 伏安法測小燈泡的電阻
將上述實驗中的定值電阻換成小燈泡,用同樣的方法測量小燈泡的電阻。
【實驗目的】用電壓表、電流表測小燈泡的電阻
【實驗原理】 R=UI
【實驗器材】電源、電壓表、電流表、滑動變阻器、開關、導線、小燈泡。
【實驗步驟】
①按電路圖連接實物。
②閉合開關,調節(jié)滑動變阻器的滑片,記錄電壓表、電流表的示數(shù)。
③多次調節(jié)滑動變阻器的滑片,重復上述實驗。
【數(shù)據(jù)處理】
將測量的電壓值、電流值代入公式R=UI,分別求出小燈泡的阻值R1、R2、R3。
【分析與討論】
(1)比較計算出的幾個電阻值,電阻的大小相同嗎?不相同。
(2)由計算結果可知,當小燈兩端電壓越大時,燈絲電阻越大。原因是當燈兩端電壓變大時,燈絲溫度升高。
伏安法測定值電阻與伏安法測小燈泡電阻的實驗比較:
【例題3】在“測量小燈泡電阻”的實驗中,已知小燈泡的額定電壓為2. 5V,正常工作時阻值大約為8Ω。
(1)如圖甲所示,小濤同學即將連好最后一根導線A,他的同桌制止了他,說小濤連接的電路有兩處錯誤,分別是:_______________;___________。小濤根據(jù)同桌的意見進行了改正;
(2)實驗過程中某一時刻,電壓表指針位置如圖乙所示,示數(shù)為____V;
(3)小濤將數(shù)據(jù)記錄在下表,數(shù)據(jù)都正確,請你指出他設計的表格中的錯誤:__________。
【答案】(1)連接電路時開關沒有斷開,電流表選了大量程;(2)1.7;(3)求小燈泡電阻的平均值了。
【解析】(1)連接電路時,為了保護電路,開關應該處于斷開狀態(tài),所以小濤所連接電路的其中一處錯誤是連接電路時開關沒有斷開;
已知小燈泡的額定電壓為2. 5V,正常工作時阻值大約為8Ω,則燈泡正常工作時的電流大約為
I =UR =2. 5V8Ω=0.3A
為了讀數(shù)更精確,電流表應選小量程,故另一錯誤是電流表選了大量程.
(2)由圖甲可知,電壓表選擇的是小量程,此時示數(shù)為1.7V。
(3)小燈泡的阻值隨燈絲溫度的變化而變化,實驗中小燈泡兩端的電壓不同,燈絲的溫度不同,燈泡的電阻發(fā)生變化,所以求燈泡阻值的平均值沒有意義。所以他設計的表格中的錯誤是求燈泡電阻的平均值了。
【例題4】如圖甲所示是“測量小燈泡電阻”的實驗電路,已知小燈泡正常發(fā)光電壓為3.8V。
(1)實驗中電壓表所選的量程是______V;
(2)正確連接實物圖,閉合開關,要將滑動變阻器滑片向______移動(選填“左”或“右”),完成第二次測量,表格中第3次電流表示數(shù)如圖乙所示______A;
(3)由表格數(shù)據(jù)算出小燈泡正常發(fā)光的電阻為______Ω(保留一位小數(shù)),同時可知燈絲電阻是變化的,可能是受______的影響。
【答案】(1)0~15;(2)0.3;(3)12.7,溫度;
【詳解】(1)燈的額定電壓為3.8V,所以電壓表選擇大量程,故實驗中電壓表所選的量程是0~15V。
(2)由表格數(shù)據(jù)可知,第二次與第一次相比,小燈泡中的電流變大,所以滑動變阻器接入電路的電阻減小,故滑片向左移動。
由圖乙可知,電流表選用小量程,所以電流表的示數(shù)為0.3A。
(3)小燈泡正常發(fā)光電壓為3.8V,則小燈泡正常發(fā)光時的電阻
R=U/I=3.8伏/0.3安=12.7歐
根據(jù)表格數(shù)據(jù)由歐姆定律計算可知,第一次實驗燈絲的電阻
R1=U1/I1=1伏/0.2安=5歐
第二次實驗燈絲的電阻
R2=U2/I2=2伏/0.25安=8歐
電阻逐漸增大,可能是受溫度的影響。
探究三、特殊方法測電阻
在只有電壓表或電流表時,可利用一個已知定值電阻R0(或已知規(guī)格的滑動變阻器R)完成待測電阻的測量。
1. 單伏法測電阻(利用電壓表測量)
(1)方法一:
① 把定值電阻R0和未知電阻Rx串聯(lián)起來接入電路,如圖所示。
②用電壓表分別測量出兩者的電壓U0、Ux。
③計算出未知電阻Rx阻值的表達式:
因為I0 =Ix 即 U0R0 = Ux Rx 所以 Rx= Ux U0 R0
(2)方法二:
①如下圖所示,首先將開關S、S0閉合,讀出電壓表的示數(shù),記為U;然后斷開開關S0,讀出電壓表的示數(shù)為Ux。
②計算未知電阻RX阻值的表達式:
定值電阻R0兩端的電壓為U-Ux,則電路中的電流為 Ix =I0= U-UxR0
未知電阻 Rx = Ux Ix = UxU-Ux R0
方法二 方法三
(3)方法三
①可把未知電阻Rx和滑動變阻器R' 和串聯(lián)起來,如圖所示。
②如圖所示,滑片置于阻值最小的位置,閉合開關,記下電壓表示數(shù)U1;滑片置于阻值最大的位置,記下電壓表示數(shù)U2。
③計算出未知電阻RX阻值的表達式為:
因為Ix = IR' U2Rx = U1-U2R' 所以 Rx = U2R'U1-U2
2. 單安法測電阻(利用電流表測量)
(1)方法一:
①如圖所示,閉合S和S1,記錄電流表的示數(shù)為I1;
②閉合S斷開S1,記錄電流表的示數(shù)為I2;
③用R0和測量出來的物理量表示Rx。
閉合S和S1,電流表測量R0和Rx并聯(lián)的總電流的示數(shù)為I1;閉合S斷開S1,電流表測量通過Rx的電流為I2,根據(jù)U=IR求出并聯(lián)電路各支路兩端的電壓U=(I1-I2)R0
所以 Rx= (I1-I2)R0I2
(2)方法二
如圖所示,閉合開關S1、S2,記下電流表示數(shù)為Ix;斷開開關S2,記下電流表示數(shù)為I。推導Rx阻值的表達式:
電源電壓為U=IxRx
斷開開關S2,電流為I,電源電壓為U=I(Rx+R0)
電阻Rx的阻值 Rx=IR0 Ix-I
方法二 方法三
(3)方法三:如圖所示,滑片置于阻值最小的位置,閉合開關,記下電流表示數(shù)為Ix;滑片置于阻值最大的位置,記下電流表示數(shù)為I,則未知電阻Rx阻值的表達式為:
Rx= IR'Ix- I (R′為滑動變阻器的最大阻值)
【例題5】某物理實驗小組正在使用“伏安法”測量未知電阻Rx阻值,實驗電路如圖甲所示(電源電壓3V)。
(1)請你用筆畫線代替導線,將圖甲中電路連接完整,導線不得交叉______;閉合開關S前,應將滑動變阻器滑片P移到最______端(選填“左”或“右”)。
(2)閉合開關后,發(fā)現(xiàn)電流表無示數(shù),電壓表有示數(shù)且示數(shù)接近3V,則電路故障原因可能是______。
(3)排除故障后,當滑片移到某一位置時,電壓表示數(shù)為1.6V,電流表示數(shù)如圖乙所示,其讀數(shù)為______A,則未知電阻Rx______Ω。接下來測量多組實驗數(shù)據(jù)算出Rx平均值,這是為了減小測量帶來的______。
(4)實驗中電流表突然損壞,小組同學經(jīng)過討論設計了一種實驗方案也可測出Rx阻值。電路如圖丙所示,電源電壓未知且恒定不變,a、b為滑動變阻器左右兩個端點,滑動變阻器最大阻值為Rmax,請你把以下測量步驟補充完整。
①閉合開關S,滑片p移到a端時,讀出電壓表示數(shù)為U1;
②閉合開關S,______,讀出電壓表示數(shù)為U2;
③待測電阻Rx______(用已知和測量出的物理量符號表示)。
【答案】(1)見下圖,右;(2)Rx斷路;(3)0.16,10,誤差;(4)滑片P移到b端時,
EQ \F(U2, U1- U2) Rmax
【詳解】(1)因為電源電壓為3V,所以電壓表選擇0~3V的量程,使用“伏安法”測量未知電阻 Rx 的阻值時,應將電壓表并聯(lián)與被測電阻并聯(lián),如圖所示
為了保護電路,閉合開關前,應將滑動變阻器的滑片置于阻值最大的一端,故應將將滑動變阻器滑片P移到阻值最大的右端。
(2)電流表無示數(shù),說明電路中出現(xiàn)斷路,電壓表有示數(shù),且示數(shù)接近于電源電壓,說明與電壓表并聯(lián)的地方出現(xiàn)斷路,則電路故障原因可能是Rx斷路。
(3)由乙圖可知,電流表選0~0.6A的量程,分度值為0.02A,示數(shù)為0.16A。未知電阻的阻值為
R= EQ \F(U,I) = EQ \F(1.6V,0.16A) =10Ω
多次測量就平均值可以有效的減小誤差,所以接下來測量多組實驗數(shù)據(jù),算出Rx平均值,這是為了減小測量帶來的誤差。
(4)未知電阻是一個定值電阻,利用滑動變阻器可以改變電路中的電流,記錄多組電壓、電流值,所以還可以探究電阻一定時,電流與電壓的關系,故A符合題意,B不符合題意。
故選A。
(5)①閉合開關S,滑片P移到a端時,滑動變阻器接入電路中的阻值為0,即只有Rx接入電路,此時電壓表測電源電壓,讀出電壓表示數(shù)為U1,即電源電壓U′=U1。
②閉合開關S,滑片P移到b端時,滑動變阻器與Rx串聯(lián),且滑動變阻器接入電路中的阻值最大為Rmax,此時電壓表測Rx兩端的電壓,讀出電壓表示數(shù)為Ux=U2。則此時滑動變阻器兩端的電壓為
U滑=U′-Ux=U1-U2
電路中的電流為I= EQ \F(U滑, Rmax) = EQ \F(U1- U2, Rmax)
③則未知電阻的阻值為
【例題6】現(xiàn)要測量電阻Rx的阻值,提供的實驗器材有:待測電阻Rx(約5Ω)、兩節(jié)干電池、電流表、電壓表、滑動變阻器、開關及導線若干。
圖1 圖2 圖3
(1)正確連線后(如圖1所示),閉合開關,移動滑片P,電流表示數(shù)幾乎為零,電壓表示數(shù)接近電源電壓且?guī)缀醪蛔?。若電路中只有一處故障,可判斷該故障?___________;
(2)排除故障繼續(xù)實驗,某次測量,電流表的示數(shù)為0.50A,電壓表的示數(shù)如圖2,該示數(shù)為_______V,則Rx=______Ω;
(3)某同學利用電源(電壓未知)、電阻箱(0~999.9Ω)和電流表(指針能正常偏轉,但刻度盤示數(shù)模糊不清)等器材,測電阻Rx的阻值,設計的電路如圖3。完成下列實驗步驟:
①正確連接電路,斷開S1、S2,將電阻箱R阻值調至最大;
②___________,標記電流表指針所指的位置;
③___________,記下電阻箱阻值R0;
④電阻Rx=___________。(用測得量的符號表示)
【答案】(1)待測電阻Rx斷路;(2)2.6,5.2;(3)斷開開關S2,閉合開關S1;斷開開關S1,閉合開關S2,調節(jié)電阻箱R的阻值,使電流表指針對準②的標記;R0。
【詳解】(1)若電流表示數(shù)幾乎為零,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)的支路斷路了,即Rx斷路。
(2)圖中電壓表選用小量程,分度值0.1V,因此待測電阻兩端電壓U=2.6V,又待測電阻中通過的電流I=0.5A,根據(jù)歐姆定律公式變形得
R =UI = =5.2Ω
(3)電源電壓不變,斷開開關S2,閉合開關S1,標記電流表指針所指的位置(設為I);斷開開關S1,閉合開關S2,調節(jié)電阻箱R的阻值,使電流表指針對準I標記,即兩次的電流相等,根據(jù)歐姆定律變形公式R=U/I,等效替代可知:待測電阻Rx的阻值等于電阻箱的接入電阻R0。
【精講點撥】
1. 伏安法測電阻是一串聯(lián)電路,按照電路圖連接實物時要遵循一一對應原則,一般從電源正極出發(fā)依次連接,最后將電壓表并聯(lián)在待測電阻的兩端。
2. 伏安法測量定值電阻的阻值和小燈泡的阻值數(shù)據(jù)處理的區(qū)別:測量小燈泡電阻時不能求平均值,因為在不同電壓下燈泡的溫度不同,其電阻是不同的,求平均值沒有意義。測定值電阻的阻值時應該求平均值,因為定值電阻的阻值不變,求平均值可以減小測量誤差。
【歸納整理】
第3節(jié) 電阻的測量
【課堂練習】
1. 實驗“伏安法測電阻”。
(1)請畫出該實驗的電路圖______;
(2)該實驗的原理是__________;
(3)按電路圖連接電路時,開關應_____,滑動變阻器應_______,電表應_____;
(4)實驗中要記錄相關數(shù)據(jù),請設計出你的實驗數(shù)據(jù)記錄表格______;
(5)根據(jù)你所學的知識,在坐標系中大致畫出定值電阻的U-I圖象______ 。
【答案】(1)見下圖;(2)R=U/I;(3)斷開,滑片置于最大阻值處,選擇合適量程
;(4)見下圖;(5)見下圖。
【詳解】(1)根據(jù)實驗原理知:伏安法測電阻時,電源、開關、滑動變阻器、待測電阻、電流表組成串聯(lián)電路,電壓表測待測電阻兩端的電壓,電路圖如圖所示。
(2)伏安法線電阻的原理是R=U/I。
(3)為了保護電路,按電路圖連接電路時,開關應斷開,滑動變阻器滑片置于最大阻值處,電壓表和電流表要選擇合適量程。
(4) 實驗需記錄的數(shù)據(jù)有電壓、電流,計算電阻,另外由于要多次測量,所以設計的表格如圖.
(5)通過同一電阻的電流與電壓成正比,則定值電阻的U-I圖象如圖所示。
2.在用“伏安法測電阻”的實驗中,有兩位同學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。則對于圖像的分析,以下說法錯誤的是( )
A.由甲圖可知,定值電阻的阻值為1Ω
B.由甲圖可知,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
C.由乙圖可知,小燈泡的電阻跟燈絲的溫度有關
D.為了減小誤差,應該用多次測量取平均值的方法,測定小燈泡的電阻
【答案】D。
【解析】AB.根據(jù)圖甲可知,電壓與電流成正比,因此該電阻為定值電阻,電阻是導體自身的性質,它不隨導體兩端的電壓和通過導體的電流改變而改變;根據(jù)圖示可知,當電阻兩端電壓為3V時,通過電阻的電流為3A,定值電阻的電阻為
R =UI = 3V3A =1Ω
故AB正確,不符合題意;
C.由乙圖可知,電壓與電流不成正比,當燈泡兩端電壓改變時,燈泡的阻值也隨之發(fā)生變化,因此小燈泡的電阻跟絲的溫度有關,故C正確,不符題意;
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。
所以選D.
4. 如圖是某同學為測量標有“2.2V 0.25A”的燈泡電阻而連接的電路,小華認為電路的連接有下列錯誤:
①滑動變阻器的金屬桿連入電路,不能改變電阻;
②滑動變阻器未置于最大阻值處,不能保護電路;
③電流表的正負接線柱接反,指針會反偏;
④電壓表未選擇0~15V量程,讀數(shù)不準確。
你的判斷是( )
A.①②③ B.②③④C.①③④ D.①②③④
【答案】A。
【解析】①②由圖知,滑動變阻器同時接上面兩個接線柱,接入電路的阻值為0,連接錯誤;閉合開關前,為保護電路,應將滑片滑到最大值處,圖中滑片在中間,故①②符合題意;
③電流必須從電流表的正接線柱流入,負接線柱流出,由圖可知:電流表正負接線柱接反了,故③符合題意;
④由圖知電源電壓是1.5V×2=3V,為了讀數(shù)準確V表應選0~3V量程,故④不符合題意;
綜上所述,正確的有①②③,故BCD不符合題意。所以選A。
4.如何用一個電壓表和一個已知電阻來測量某未知電阻?小明同學關于這一問題設計了如圖所示的電路。已知R1為10Ω,閉合S,斷開S1時,電壓表的讀數(shù)是2.0V,再閉合S1時電壓表的示數(shù)是3.0V。(已知整個實驗過程中電池的電壓不變),求被測電阻R2的阻值。
【答案】5Ω.
【解析】由圖知,開關S、S1閉合時,電路為R1的簡單電路,則電源的電壓U=3V;當開關S閉合、S1斷開時,R1與R2串聯(lián),電壓表測R1兩端的電壓為2V,所以R2兩端的電壓U2=U-U1=3V-2V=1V
因串聯(lián)電路中各處的電流相等,所以,電路中的電流
I =U1R1 =U2R2 2V10Ω =1VR2
解得R2 =5Ω
5. 小明打算測量未知電阻的阻值.
(1)小明連接電路并閉合開關后,如圖1所示,操作中的一處不妥之處為____;
(2)實驗時,小明改變電阻Rx兩端的電壓,進行了三次測量,并記錄數(shù)據(jù)如下表格所示,表格不足之處是________;在第三次測量中電流表的示數(shù)如圖2所示,根據(jù)三次實驗數(shù)據(jù)可得,定值電阻Rx的阻值為______Ω;(結果保留一位小數(shù))
【答案】(1)閉合開關前,沒有將滑動變阻器的滑片調到最大阻值處。(2)物理量后無單位,5.0。
【解析】(1)為了保護電路,閉合開關前,要將滑動變阻器的滑片調到最大阻值處;由圖知,此時變阻器滑片在中央位置,沒有將滑動變阻器的滑片調到最大阻值處。
(2)記錄數(shù)據(jù)的表格應標上物理量的單位,表格不足之處是物理量后無單位。
電流表使用0~0.6A量程,此時讀數(shù)為0.48A,所以第三次測量電阻的測量值為
R3=U3I3= Ω
為減小誤差,多次測量的平均值作為測量結果,為
Rx=R1+R2+R33=4.8Ω+5.0Ω+5.2Ω3 =5.0 Ω
6.在“測量電阻的阻值”實驗中:
①請用筆線代替導線,將圖甲實驗電路補充完整,要求滑動變阻器的滑片P向右移動時,電流表示數(shù)變大___;
②連接完電路后,閉合開關,發(fā)現(xiàn)電流表、電壓表有示數(shù)均很小,無論怎樣移動滑片P都不能改變兩只電表的示數(shù)。出現(xiàn)問題的原因是:______________________;
③解決問題后,閉合開關,移動滑動變阻器的滑片P,進行多次測量。當電壓表示數(shù)為2V時,電流表示數(shù)如圖乙所示為____A,則電阻R的阻值為____Ω;
④把圖甲的電阻R換成小燈泡L,重復上述實驗,測量小燈泡的電阻。圖丙是根據(jù)兩次實驗數(shù)據(jù)繪制的I?U圖像,其中表示小燈泡電阻的圖像是______(選填“a”或“b”),判斷的依據(jù)是______。
【答案】①見下圖;②將變阻器的下面兩個接線柱同時連入了電路中;③0.2,10;④a。
【解析】①滑動變阻器接入電路的要求是一上一下接入電路,又因為滑動變阻器的滑片向右移動時,電流表示數(shù)變大,說明變阻器接入電路的阻值變小,故變阻器應選右下接線柱與右上接線柱接入電路中,并且與電阻串聯(lián),如圖所示:
②連接完電路后,閉合開關,電流表、電壓表示數(shù)均很小,說明電路為通路且電阻兩端的電壓和通過電阻的電流很小,電路中的電阻較大,怎樣移動滑片都不起作用,導致該故障的原因是:將變阻器的下面兩個接線柱同時連入了電路中。
③小燈兩端電壓為2V,電流表選用的量程為小量程,分度值0.02A,所以電流表的示數(shù)為0.2A,可知電阻的阻值為 R =UI = 2V0.2A =10 Ω
④小燈泡的電阻受溫度影響,隨著溫度的升高而增大,不是一個定值,如圖丙所示,表示小燈泡的I?U圖像是圖像a。
7.在“用伏安法測小燈泡電阻”的實驗中,待測小燈泡額定電壓為2.5V。
(1)請用筆畫線代替導線,將圖甲的實物圖未連接部分補充完整(連線不得交叉)________;
(2)當開關閉合后,發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮,電壓表示數(shù)接近電源電壓,電流表無示數(shù),可能是因為________;
(3)根據(jù)I-U圖像,如圖乙所示,分析圖像可知,小燈泡正常工作時電阻為________Ω;
(4)分析圖像,小燈泡燈絲兩端的電壓增大時,其電阻_____(變化/不變)。
【答案】(1)見下圖;(2)燈泡斷路;(3)10;(4)變化。
【詳解】(1)用伏安法測小燈泡電阻時,電流表要串聯(lián)在電路中,電壓表要并聯(lián)在燈泡兩端測燈泡兩端的電壓,依題意可知,待測小燈泡額定電壓為2.5V,沒有超過3V,所以電壓表接0~3V的量程,由乙圖可知,通過小燈泡的電流沒有超過0.6A,所以電流表接0~0.6A的量程,實物圖連接如圖所示:
(2)由電路圖知,燈泡與滑動變阻器串聯(lián),當開關閉合后,燈泡不亮,電流表無示數(shù),則故障是斷路,電壓表示數(shù)接近電源電壓,則故障是燈泡斷路.
(3)由乙圖可知,小燈泡額定電壓為2.5V時,通過小燈泡的電流為0.25A,小燈泡正常工作時電阻為 R =UI = 2V0.2A =10 Ω
(4)I-U圖像的斜率為電阻的倒數(shù),由圖像可知,小燈泡燈絲兩端的電壓增大時,圖像的斜率變小,說明 1R 在變小,即電阻在變大,所以小燈泡燈絲兩端的電壓增大時,其電阻在變化且在變大。
8. 曉亮利用阻值為R0的定值電阻和一塊電流表測量未知電阻Rx的阻值.他選擇了滿足這個實驗要求的器材,并連接了部分實驗電路,如圖所示.
(1)為了測出電阻Rx的阻值,請?zhí)砑右桓鶎Ь€完成圖所示的實驗電路的連接__;
(2)開關S1、S2都閉合時,電流表的示數(shù)為I1;只閉合開關S2時,電流表的示數(shù)為I2,請用I1、I2和R0表示Rx,R x=_______。
【答案】(1)見下圖;(2)I2R0I1-I2.
【詳解】(1)根據(jù)要求,當開關都閉合時,電流表示數(shù)為I1,當只閉合S2時,其示數(shù)要發(fā)生變化,則判斷出一次測量干路電流,一次測量R0支路電流I2,連線如圖所示.
(2)根據(jù)如圖所示的電路圖,則電源電壓為U=I2R0,通過Rx的電流為I1-I2,故未知電阻的大小為R x= UI = I2R0I1-I2
9.如圖甲所示是測量未知電阻Rx的實驗電路,定值電阻R0=15Ω。
(1)請完善實驗步驟
①只閉合開關S、S1,讀出并記錄電壓表示數(shù)U1;
②只閉合開關___________,讀出并記錄電壓表示數(shù)U2;
(2)若U1 =1.5V,U2的大小如圖乙所示,U2 =______V,則Rx =______ Ω。
(3)為了多測幾組實驗數(shù)據(jù)減小實驗誤差,實驗電路應如何改進?請畫出改進后的電路圖。___________
【答案】(1)②S、S2 ;(2)2.5,10;(3)為了減小實驗誤差,可在電路中串聯(lián)一個滑動變阻器,改變R0、Rx的兩端電壓大小,進行多次測量,電路設計如圖所示。
【詳解】②由甲可知,只閉合開關S、S1時,R0與Rx串聯(lián),電壓表測量R0兩端的電壓,即U0=U1,根據(jù)串聯(lián)電路電流規(guī)律可知 Ix =I0 =U0R0 =U1R0
由甲可知,閉合開關S、S2時,R0與Rx串聯(lián),電壓表測量R0與Rx兩端的總電壓,即U=U2,根據(jù)串聯(lián)電路電壓規(guī)律可知Ux=U-U0=U2-U1
Rx=UxRx=U2-U1U1/R0
(2)由圖乙可知,電壓表所選量程為0~3V,其示數(shù)即U2=2.5V.
Rx的阻值Rx=U2-U1U1/R0 =2.5V-×15Ω=10Ω
(3)為了減小實驗誤差,可在電路中串聯(lián)一個滑動變阻器,改變R0、Rx的兩端電壓大小,進行多次測量,電路設計如圖所示:
10. 如圖所示是小陽測量未知電阻Rx的實驗電路,電源兩端電壓不變,其中R0為阻值已知的定值電阻。當只閉合開關S1時,電流表的示數(shù)為I1;開關S1、S2都閉合時,電流表的示數(shù)為I2。則下列四個選項中,Rx的表達式正確的是( )
A. Rx=I2-I1 I2 R0 B. Rx=I2R0 I1 C. Rx=I1R0 I2-I1 D. Rx=I1R0 I2
【答案】C.
【解析】當只閉合S1時,電流表的示數(shù)為I1,此時只有R0接入電路,
可求得電源電壓為U=I1R0
開關S1、S2都閉合時,R0、Rx并聯(lián),Rx電流為IX=I2?I1
Rx電阻為 Rx=I1R0 I2-I1
故C正確。
【課后反思】
本節(jié)課學習中,你有哪些收獲,還有哪些問題?
實驗序號
電壓U/V
電流I/A
電阻R/Ω
電阻平均值R/Ω
1
2
3
實驗序號
電壓U/V
電流I/A
電阻R/Ω
燈泡亮度
1
2
3
項目
測定值電阻
測小燈泡電阻
實驗原理1
R=U/I
實驗過程
多次測量
多次測量
數(shù)據(jù)處理
分別計算出每次測量的電阻,然后求出平均值
分別計算每次測量的燈泡電阻,然后尋求普遍規(guī)律
實驗結論
平均值為所求的電阻值
當小燈兩端電壓越大時,燈絲電阻越大。
實驗
次數(shù)
電壓
U/V
電流
I/A
電阻
R/Ω
電阻平均值R/Ω
1
0.5
0.16
3.1
6.1
2
1.3
0.21
6.2
3
2.5
0.28
8.9
電壓U/V
電流I/A
燈泡亮度
1
0.2
燈絲暗紅
2
0.25
微弱發(fā)光
3.8
正常發(fā)光
第一次
第二次
第三次
電壓U/V
電流I/A
電阻R/Ω
實驗次數(shù)
電壓U
電流I
電阻R
電阻Rx
1
1.5
0.31
4.8
2
2
0.4
5
3
2.5
這是一份人教版九年級全冊第3節(jié) 電阻的測量導學案,共20頁。學案主要包含了學習目標,學習重點,學習難點,自主預習,合作探究,設計實驗,實驗器材,設計表格等內容,歡迎下載使用。
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