实验23伏安法测未知电阻实验解析版.docx
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实验23伏安法测未知电阻实验解析版
实验剖析
实验二十三、伏安法测未知电阻
【实验目的】用电流表、电压表测出未知电阻(或小灯泡)的阻值
【实验器材】电源、开关、电压表、电流表、待测电阻、滑动变阻器、若干导线等。
【实验原理】R=
【实验步骤】
按图连好电路,注意连接时开关要断开,开关闭合之前要把滑动变阻器调到阻值最大处;
检查无误后,闭合开关,调节滑动变阻器滑片P的位置,改变电阻两端电压分别为U1、U2、U3观察电流表每次对应的数值,I1、I2、I3分别填入设计的记录表格;
次数
电压U/V
电流I/A
电阻R/Ω
1
2
3
根据每次记录的电压和电流值,求它的对应的电阻值,再求出它们的平均值
;
整理器材。
【考点方向】:
1、原理:
欧姆定律变形式。
2、滑动变阻器的作用:
①;②;
3、电压表量程的选择:
。
4、电流表的量程选择:
;
5、滑动变阻器规格选取:
;
6、使小灯泡正常发光的操作:
。
7、测定值电阻的阻值,它需要求平均值,。
8、测小灯泡阻值,它不需求平均值,。
9、测量结果偏小是因为:
。
10、如果在实验中,无论如何移动滑动变阻器,电压表,或电流表的示数没有任何变化,那么可能的原因是:
。
11、闭合开关后,如果发现灯泡不亮,接下来的操作是:
。
12、通过移动滑动变阻器的滑片P记录了多组数据,并作出了的I﹣U图象,发现其图像并不是一条直线,是因为:
。
经典母题
小芳利用图甲所示的电路测量未知电阻Rx的阻值,阻值大约为5Ω.
(1)请你根据电路图,用笔画线代替导线,在图乙中完成实验电路的连接.
(2)闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片置于_____(填“A”或“B”)端,这样操作的目的是:
。
(3)闭合开关,发现电压表和电流表均无示数.小芳利用另一个完好的电压表进行检测,把电压表分别接在a、b之间和b、c之间,电压表均有示数;接在a、c之间,电压表无示数.如果电路连接完好,只有一个元件有故障,该故障是。
(4)排除故障后,调节滑动变阻器,记录多组数据.画出了待测电阻Rx的I-U图象,如图丙所示.由图象可得Rx=_____Ω.由该图像你还可以得出结论:
。
(5)小芳的同学小华此时在利用该装置,进行测量小灯泡的未知电阻实验,测量几组数据后,发现同一个小灯泡得出的每一组数据,计算得出的阻值都不同,原因是:
。
(6)聪明的小芳说不使用电压表也能完成实验,又设计了一种方案,测出了Rx的阻值.电路如图丁所示,R0为阻值已知的定值电阻,电源电压未知且恒定不变.测量步骤如下:
①当开关______________________________________时,电流表读数为I1;
②当开关S1、S2都闭合时,电流表读数为I2;
③待测电阻Rx=。
(用已知和测出的物理量符号表示)
(5)
练习1:
(2020·眉山)小亮做“测小灯泡电阻”的实验时,所用器材有电压为6V的电源,额定电压为2.5V的小灯泡,以及符合实验要求的滑动变阻器、电压表、电流表、开关和导线。
(1)在图甲中请你用笔画线代替导线,将实验电路连接完整。
(2)小亮连接电路时,刚接好最后一根线,就发现小灯泡发光了,产生这一现象的原因是 。
(3)在改正
(2)的错误后,在实验开始前应将滑动变阻器的滑片先调到甲图所示的最 端(选填“左”或“右”)。
(4)小亮滑动滑片P,分别记下了多组对应的电压表和电流表的示数,并绘制了如图乙所示的U﹣I图象,根据图象提供的信息,小灯泡正常工作时的电阻约为 Ω。
(5)完成上述实验后,小亮进一步思考,只用一只仪表结合已知最大阻值为R滑的滑动变阻器,在不超过2.5V恒定的电源电压下,不考虑温度对电阻的影响,能否测出小灯泡的阻值呢?
于是他设计了两种情况的电路如图丙、丁所示。
其步骤如下:
A.在丙图中将滑动变阻器滑片滑到a端,记下电压表示数Ua,再滑到b端记下电压表示数Ub。
B.小亮通过这两个数据和R滑可计算出灯泡电阻R灯1,其表达式为R灯1= 。
C.在丁图中将滑动变阻器滑片滑到a端,记下电流表示数Ia,再滑到b端记下电流表示数Ib。
D.小亮通过这两个数据和R滑也可计算出灯泡的电阻R灯2,其表达式为R灯2= 。
练习2:
(2020·南京)有两个阻值未知的定值电阻R1、R2(R1约6Ω,R2约500Ω)和一个电水壶,要求测出未知电阻的阻值和电水壶的额定功率。
(1)图甲是测量R1阻值的部分实物图,电源为两节干电池;
①用一根导线将电路连接完整(连线不得交叉)();
②闭合开关前,滑动变阻器的滑片P应滑到______(选填“A”或“B”)端;
③闭合开关,移动滑片P,发现电压表有示数,电流表无示数,故障可能是导线______(选填“a”“b”或“c”)内部断路;
④排除故障后,闭合开关,移动滑片P,当电压表示数为1.2V时,电流表示数如图乙所示,则R1=______Ω;
(2)小明从图甲中的器材和电阻箱(符号
规格“0~9999Ω5A”)、若干开关及导线中选择器材,连成图丙所示的电路,测出了R2的阻值请将所选元件符号填入虚线框内
(3)小华利用家里的电子式电能表和秒表估测电水壶的额定功率。
她只让电水壶正常工作,记下电能表的指示灯闪烁n1次所用时间为t1,由于电能表常数被遮挡,她借助额定功率为P0的电热水器,只让电热水器正常工作,记下指示灯闪烁n2次所用时间为t2,则电水壶的额定功率为______。
练习3:
小明和小华在进行“测量定值电阻的阻值”实验,器材有:
干电池两节,开关、电压表、电流表、滑动变阻器(20Ω1.5A)、电阻箱(0-9999Ω5A)各一个,待测电阻R1、R2,导线若干。
(1)连接电路前,小明发现电流表指针如图甲所示,于是他将电流表指针调至______。
(2)①图乙是他们连接的测量R1阻值的部分电路。
请用笔画线代替导线,将电路连接完整______。
②闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片P置于最______(选填“左”、“右”)端。
③在正确完成上述操作后,闭合开关移动滑片P,当电流表示数为0.2A时,电压表示数如图丙所示,则电阻两端的电压为______V。
多次实验所测量的结果如表所示,则R1的阻值为_______Ω。
实验序号
电压表示数U/V
电流表示数I/A
电阻R1/Ω
①
0.2
②
0.6
0.3
③
0.88
0.4
④测量R1阻值的过程中,老师提醒他们要尽量缩短通电时间,并用较小的电流来测量,这样做的理由是:
______。
(3)为测量电阻R2的阻值,他们在已连接好的图乙的电路中,用R2替换R1接入电路。
测量过程中,发现电流表示数始终小于分度值。
于是,他们按照如图丁所示的电路图,重新连接了电路,闭合开关后,改变电阻箱接入的阻值进行多次测量。
记录下电阻箱的阻值R及对应的电压表示数U,并根据记录的数据绘制出
图象,如图戊所示,则所测电阻R2的阻值为______Ω。
练习4.(2020·荆门)学习了“电阻的测量”后,小华同学设想将电流表改装成可直接测量电阻的仪表,并设计了如图甲所示的电路,M、N是连接待测电阻的接线柱。
电流表选定量程为0.6A,电源电压为6V。
(1)闭合开关前,滑动变阻器的滑片P应置于______(选填“A”或“B”)端;
(2)将M、N直接用导线相连,调节滑动变阻器的滑片P,使电流表满偏(示数为0.6A),此时滑动变阻器接入电路的阻值为______Ω,此后保持滑片P的位置不变;
(3)在M、N之间接入一个电阻,电流表的指针位置如图乙所示,则电流的大小为______A,接入电阻的阻值为______Ω;
(4)综上可知,若通过电流表的电流为I,M、N之间接入电阻的阻值表达式为R=______(用题目给定量、计算已得量表示,不标注单位)。
依据R与I的对应关系,将电流表表盘上的刻度对应改为M、N之间所接电阻的阻值,从而完成将电流表改装成直接测量电阻的仪表。
将电流表改装成直接测量电阻的仪表后,仪表盘上的刻度是______(选填“均匀”或“不均匀”)的。
练习5.(2020·聊城)小明做“测量小灯泡的电阻”实验时,使用的小灯泡额定电压为2.5V,电源电压为3V。
小明现已连接了部分电路,如图甲所示。
(1)在已连接的电路中,有一不当之处是______;
(2)请用笔画线代答导线。
将图甲中的电路连接完整;______
(3)当小灯泡正常发光时,电流表的示数如图乙所示,电流大小为______A。
小灯泡正常发光时的电阻为______Ω(电阻的计算结果保留一位小数);
(4)小明的实验记录和有关计算如下表所示。
从表格设计看,小明计划把四次电阻的平均值作为小灯泡的电阻值。
他认为这样可以减小误差。
你认为小明的做法是______(选填“正确”或“错误”)的。
从表中数据看,不同电压下小灯泡的电阻值不同,这是灯丝电阻______影响导致的。
实验序号
电压U/V
电流I/A
电阻R/Ω
电阻平均值R/Ω
1
2.5
2
2.1
0.26
8.1
3
1.7
0.24
7.1
4
1.3
0.21
6.2
练习6.(2020·天津)为了比较方便地测量出未知电阻的阻值,物理兴趣小组的同学设计了一个“电阻测量盒”:
将一个电源(电压不变)、一个阻值为R0的定值电阻、一个开关和一个电流表用导线连接起来装入一个盒内,并引出两根导线到盒外,如图所示。未使用时,盒内开关断开,电流表无示数。使用时,将盒外的两根导线分别与待测电阻RX的两端相连,读取开关闭合时电流表的示数I1、开关断开时电流表的示数I2,经计算得知RX的阻值。
请你解答如下问题:
(1)在下图的虚线框内画出测量盒中符合上述设计要求的两种可能的电路图;
(2)在你所设计的电路中任选一种,推导出待测电阻RX的数学表达式______。(请注明所选择的电路,RX表达式用已知量和测量量表示)
练习7.(2020·郴州)小明在学校实验室用伏安法测量电阻的阻值,设计并连接电路如图所示,经实验得到表格数据(电源电压U额=3V)。
实验数据记录表
序号
电压表示数U/V
电流表示数I/A
待测电阻Rx/Ω
1
2.0
0.08
25.0
2
1.5
0.13
11.5
3
1.0
0.15
6.7
4
0.5
0.22
2.3
(1)实验中电压表应选取_____V的量程。
(2)数据分析发现,根据实验原理Rx=
测得Rx的阻值(如记录表中第四列所示)远超过误差允许范围,产生这一错误的原因是小明在连接电路时_____。
(3)小明认真分析后,认为利用以上数据也可求得待测电阻的阻值,则正确计算待测电阻阻值的表达式为R'x=_____(用U额、U、I)表示,代入数据可得R'x=_____Ω(计算结果保留1位小数)。
练习8.(2020·黄石)课外兴趣小组要测量一个未知电阻Rx的阻值,现有下列器材:
电源、两个量程均为0~0.6A的相同电流表A1,A2、一个已知阻值的定值电阻R0=9Ω、开关、导线若干。
兴趣小组同学们开动脑筋,积极思考,设计出了一个测量Rx的方法。
(1)同学们设计出的测量电路图如图,请根据电路图把未完成的实物图连接线补充完整();
(2)连接好电路,闭合S之前,滑动变阻器的滑片P应滑到______(选填“a”“b”)端;
(3)调节滑动变阻器,使两个电流表有一个恰当的读数,如图,两表A1、A2的读数分别为I1=______A,I2=______A;
(4)根据两电流表读数可得出被测电阻Rx=______Ω;
(5)调节滑动变阻器,使A1和A2表的读数都变大,为保证A2表不被烧坏,则A1表的读数不能超过______A;
(6)有同学认为,改用下面电路图也可以测出Rx的值,你认为是否可行?
答:
______(选填“是”“否”)。
练习9:
(2020·新疆建设兵团)在测量小灯泡的电阻实验中,有两个规格相同的小灯泡,将其中一个小灯泡接入测量电路,通过实验得到的实验数据如下列表格所示。
将另一个小灯泡的玻璃罩敲碎,把保存完好的灯丝接入测量电路,并将灯丝浸没在常温纯净水中,通过实验得到灯丝的I-U图像如图所示:
U/V
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
I/A
0.10
0.18
0.23
0.26
0.28
0.30
(1)请画出测量小灯泡的电阻的电路图;
(2)在测量灯丝的电阻时,开关闭合前,滑动变阻器的滑片应调到阻值_________(填“最大”或“最小”)处;将灯丝浸没在常温纯净水中,且每次测量时,电表指针稳定后立即读数并断开开关,目的是为了控制灯丝的_________不变;
(3)小灯泡两端的电压为3V时的电阻是常温时小灯泡电阻的_______倍;某一手电筒的小灯泡与上述实验中的小灯泡相同,手电筒的开关闭合后小灯泡的电功率_______(填字母代号)。
A.一直增大B.一直减小C.先增大后不变D.先减小后不变
练习10:
(2020·陕西)如图1是小明测量未知电阻R1阻值的实物图。
(1)闭合开关前,滑动变阻器的滑片应滑到最________(选填左或右)端;
(2)某次实验中,移动滑片使电压表示数为2.0V,此时电流表的指针位置如图2所示,则电流表的示数为________A,本次测得R1的阻值为________Ω;
(3)现有另一个未知电阻R2(阻值约为400Ω),若仅将图1中的R1替换为R2,其它器材和电路连接不变,则不能测出R2的阻值,其原因是实验中________表无法读数。
练习11:
(2020·日照)丽丽为了较精确地测出待测电阻Rx的阻值,根据老师提供的下列实验器材,设计了如图甲所示的实物连接电路,老师提供的实验器材:
A.待测定值电阻Rx:
阻值在45~50Ω之间;B.定值电阻R0:
阻值30Ω;
C.电压表V:
测量范围0~3V;D.滑动变阻器:
规格为“20Ω2A”;
E.滑动变阻器:
规格为“100Ω1.5A”;F.电源:
电源电压恒为4.5V;
G.开关及导线若干。
(1)丽丽实验的主要操作步骤和记录的数据如下:
①断开开关S2、闭合开关S1,由________(填“A至B”或“B至A”)移动滑动变阻器的滑片P至某一位置,电压表的示数如图乙所示。
读出电压表的示数为________V。
②保持滑动变阻器的滑片P的位置不变,断开开关S1、闭合开关S2,读出电压表的示数为1.5V。
则在丽丽设计的电路中,滑动变阻器应选________(填序号)。
(2)根据丽丽测量的数据可以得到待测电阻的阻值Rx=________Ω。
练习12:
(2020·山西)实践小组的同学们进行“伏安法测定小灯泡电阻”的实验,小灯泡的额定电压为2.5V(阻值约为10Ω,滑动变阻器规格为“20Ω1A”。
(1)请你用笔画线代替导线,将图甲中的电路连接完整(导线不得交叉);
(2)滑动变阻器在实验中除保护电路外,还有________作用。
同学们把电路元件接入电路,刚接好最后一根导线,灯泡就立即发光,发生这种现象的原因可能是________;
(3)经检查无误后,接通电路,向左移动滑动变阻器的滑片P,观察到________,表明小灯泡正常发光,此时电流表示数如图乙所示,则小灯泡正常发光时的阻值为________Ω。
继续向左移动滑片,则可能出现的现象有________(写出一条即可);
(4)实验结束后,小组同学根据实验数据,绘制了如图丙所示的图象,分析图象可得出结论:
________。
练习13:
(2020·巴中)某学习小组测量未知电阻Rx的阻值,他们分成A、B两组用不同方法进行实验。
(1)A组设计了如图甲所示的电路图。
①请用笔画线代替导线将实物电路图乙连接完整,要求滑动变阻器的滑片P向左滑动时电路中的电流变大。
________
②在开关闭合之前,滑动变阻器的滑片P应滑至最________端(选填“左”或“右”)。
这样做的目的是________。
③闭合开关S,将滑动变阻器的滑片P滑至某一位置后,电压表的示数为2.4V。
电流表的示数I如图丙所示,则I=________A。
待测电阻Rx=________Ω。
(2)B组设计了如图丁所示的电路图,其中电源电压未知且不变,另一定值电阻的阻值为R0。
①闭合S1,断开S2时,电压表的示数为U1;
②闭合S1、S2时,电压表的示数为U2;
③电阻Rx=________(用U1、U2、R0表示)。
(3)评估A、B两组实验,使用A组实验的优点是________。
练习14:
(2020·丹东)小明用图甲所示的电路,做伏安法测定值电阻实验。
(1)按图甲连接电路,闭合开关,调节滑动变阻器滑片后,电流表示数为0.3A,此时电压表的示数如图乙所示,则定值电阻RX的阻值为________Ω;
(2)为了使测量结果更准确,小明进行了多次测量,记录了每次测量中电压表和电流表的数值,计算出每次测量所对应的RX的阻值,再求RX的________;
(3)小明又设计了另一种测量电阻RX的方案,电路图如图丙所示,电路中定值电阻R0的阻值已知,电源电压未知。
请你完善下列相关操作步骤,并写出电阻RX的表达式;
①断开S1,闭合S、S2,用电压表测________两端电压,读出电压表示数为U1;
②________(填各开关的状态),用电压表测RX两端电压,读出电压表示数为U2;
③电阻RX的阻值表达式为RX=________(用U1、U2、R0表示)。
(4)小明在完成实验后,利用图丁所示的电路,测出了额定电流为I额的小灯泡L的额定功率。
电路中定值电阻R0的阻值已知,电源电压和滑动变阻器的最大阻值未知。
请你完善下列相关操作步骤,并写出小灯泡L的额定功率的表达式。
①断开S2,闭合S、S1,调节滑动变阻器的滑片,使电流表示数为________,小灯泡L正常发光;
②断开S1,闭合S、S2,________,读出电流表示数为I1;
③断开S1,闭合S、S2,调节滑片至最左端,读出电流表示数为I2;
④小灯泡的额定功率的表达式为P额=________(用I额、I1、I2、R0表示)。
真题演练
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