用电流表和电压表测电阻是电学中一种基本的测量方法。实验要求学生能综合使用常用的电学器材,提高自己的动手操作能力,加深对欧姆定律的理解。中考重点考查学生设计电路、连接电路及分析实验数据、发现实验规律的能力。
例1(2008荆州市)现有两个电压表、一个电源、一个已知阻值为R0的电阻、一个开关和一些导线,要用以上器材测出未知阻值的电阻RX。要求:
(1)在下面虚线框内分别画出两种不同方法的电路图
(2)如果试验中电压表?1、?2的读数分别为U1、U2,请在横线写上对应的电阻RX的表达式。
方法一:方法二:
方法一的RX=___________________ 方法二的RX=___________________
解析:只要测出RX两端的电压U1和通过它的电流I1,运用公式,就可求出它的电阻。有电压表可测出RX两端的电压U1,但没有电流表测I1。因此,我们只有利用另一块电压表和已知阻值为R0的电阻,间接地得出I1。用电压表测出R0两端的电压U2后,可求出R0的电流为,只要将R0与RX串联,利用串联电路各处电流相等的特点,可得I1=I2,从而得出解决问题的第一种方法。另一种方法则是测出RX与R0两端的总电压U2,利用串联电路电压分配规律,求出R0两端的电压,从而解决问题。
答案:方法一 方法二:
RXR0RXR0
方法一的方法二的
点评:本题重点考查设计实验电路的能力。解决本题我们需要知道串联电路中电流、电压分配的特点,理解伏安法测电阻的原理。
例2(2008宜昌市)在“测量小灯泡电阻”的试验中:
(1)如图是某同学连接的实物图,有两个实物接错了,请指出:;。
(2)某同学正确连接实物图后,合上开关S,发现灯泡不亮,电流表读数为零,但电压表读数等于电源的电压,则出现的故障可能是。某同学在实验中分别测出灯泡在不同亮度下的电阻,然后求其平均值作为小灯泡的电阻,他的做法对吗?,其原因是:。
解析:我们从电源的正极开始,按电流的路径,逐段检查。第一个元件滑动变阻器采用“两下”接法,移动滑片时起不到改变电阻的作用,正确的接法应是“一上一下”。第二个元件灯泡串联在电路中,其两端并联电压表,电流从电压表正接线柱流进,从负接线柱流出,接法是正确的。下一个元件是电流表,虽然串联在电路中,但正负接线柱接法错误。到此,两处接法错误已找出。合上开关S,灯泡不亮,电流表读数为零,说明电路某处断开了。电压表有读数,说明从电压表正接线柱到电源正极是通路,从负接线柱到电源负极是通路。因此,故障出在灯泡断路。在用伏安法测电阻时,如果被测对象为定值电阻,定值电阻在不同电压下工作,导体的阻值是不变的。为了减小测量的误差,可采用多次测量取平均值的方法。但测量小灯泡的电阻时,通过对实验数据的分析和处理,我们会发现温度对导体电阻有明显影响。因此,不能求其平均值。
答案:(1)滑动变阻器的接线柱(或滑动变阻器);电流表的接线柱(或电流表)。(2)灯泡处有断路。不对;因为灯泡在不同温度下其电阻是不一样的。
点评:解决本题的关键是:掌握滑动变阻器、电流表、电压表的正确接法,学会排除电路故障,知道温度对导体阻值有影响。
例3(2008十堰市)在测电阻的实验中选用的器材及连接的部分电路如图所示。
请在方框内画出实验电路图,并把实物图连接完整。
(1)试验中连接电路时,开关应,滑动变阻器的滑片P应置于端(选“A”或“B”)。
(2)实验所得数据如下表:根据表中数据可得RX≈Ω。
试验次数 | 1 | 2 | 3 |
电压(V) | 1.0 | 2.0 | 2.5 |
电流(A) | 0.1 | 0.2 | 0.24 |
解析:进行实物连接时,一般应从电源正极开始,按电流路径,把元件一个个连接起来,最后连到电源负极。在含有电压表的电路中,电压表一般作为最后一个元件接入电路。连接中应注意滑动变阻器采用“一上一下”的接法,电压表、电流表正负接线柱及量程的选择。画电路图则应注意与“实物连接”之间的对应关系。利用,分别计算出3次测量的电阻值,然后再多次测量取平均值。
答案:(1)断开;A;(2)10.1
点评:正确画电路图并根据电路图连接电路是学习电学的基础,连接电路时开关应断开,滑动变阻器的滑片应置于电阻最大位置,这是实验操作中应养成的良好习惯。分析和处理实验数据,有助于培养自己的信息处理能力和探究能力。
练习(2008江汉油田、仙桃市、潜江市):小明实验小组在做“伏安法测电阻”的实验时,连接了如图所示的实验电路。
(1)电路中多连接了一根导线,请你将它去掉(即在多连接的导线上打“×”),并根据改正后的电路,画出电路图。
(2)下表是一位同学实验时记录和计算的数据,同学们发现第三次试验计算的电阻值和前两次的相差太大,可能是测量数据有误。为此,他们再次进行了实验,实验时的电流表和电压表的示数如图,经过分析,他们明白了错误的原因是把表的量程当成了,该电表此时的示数为。
试验次数 | 电压U/V | 电流I/A | 电阻R/Ω |
1 | 1 | 0.10 | 10 |
2 | 3 | 0.30 | 10 |
3 | 5 | 2.50 | 2 |
(3)测出定值电阻的阻值后,他们断开开关,拆下定值电阻,将标有“2.5V”的小灯泡接入定值电阻的位置。为了测出小灯泡的电阻,他们设计的方案是:调节滑动变阻器,使小灯泡两端的电压分别为1V、3V和5V,测出对应的电流值,计算出小灯泡的电阻值。根据该方案进行试验,可能导致的后果是____。
答案:(1)如下图;(2)电流;0~3A或3A;0.5A;(3)烧毁灯泡。
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