高二物理电阻测量

高二物理电阻测量

电阻测量实验题归类例析 伏安法测电阻是欧姆定律的重要应用，也是中考考查的重点，命题内容主要有：实验原理，仪器、器材的选择，电压表和电流表的用法及读数，滑动变阻器的连接和作用，电路图及实物图的连接，操作步骤，记录、分析数据等。笔者对2007年各省、市中考物理试题分析发现，根据电路图或具体要求连接实物图，电压表或电流表的读数，实验过程中电路故障的排除等都是命题频率较高的知识点，而且考查的综合性很强，往往一道题同时覆盖以上多个考查点。下面，笔者对各个考查点进行归类例析，希望广大师生在学习加以注意。‎ 一、连接电路 ‎1．把电路图（或实物图）补充完整 图1‎ 例1：在用“伏安法”测量小灯泡工作时的电阻Rx的实验中，使用下列器材进行实验：‎ A．电流表一个(量程0～‎0.6A，0～‎3A)；‎ B．电压表一个(量程0～3V，0～15V)；‎ C．串联的干电池三节；‎ D．滑动变阻器R(阻值为0～12Ω)；‎ E．待测小灯泡Rx，(阻值约为6Ω)；‎ 图2‎ F．开关一个；导线若干。则：‎ ‎（1）该实验依据的原理是 (用课本中的字母表示)；并根据题意在右上边的图1虚线方框内画出所需要的实验电路图(其中部分已画好)。 ‎ ‎（2）根据所画的电路图，用铅笔画线代替导线将实物图（图2）连接完整(其中部分导线已连接好)。‎ 解析：（1）“伏安法”是测量小灯泡电阻最基本的方法，它的原理是用电压表测出小灯泡两端的电压，用电流表测出小灯泡中的电流，根据欧姆定律计算出小灯泡的电阻值。该题考查了学生用“伏安法”测电阻的基本技能，难度不大，须注意的是题中要求“用课本中的字母表示”，即。题中给出了部分电路，在此基础上学生很容易画出完整的电路图。‎ ‎（2）在连接实物之前，必须先确定电流表、电压表的量程。由于电源是三节干电池串联，电压为4.5V，许多同学可能会选择电压表0～15V的量程，但是，当小灯泡两端电压为4.5V时，电流表示数，即电流表须选择0～3A量程，这样，电流表指针偏转的角度很小，误差较大，所以电压表选择0～15V量程不是最佳选择。其实，滑动变阻器在电路中的作用除了改变小灯泡两端的电压之外，还有保护电路的作用，因此，电压表选0～3V量程，电流表选0～0‎.6A量程，同时滑动变阻器的滑片应拔到最大阻值位置。‎ 答案：（1）　　如图3所示　　　　（2）如图4所示 图3‎ 图4‎ ‎2．根据电路图连接实物（或根据实物图画电路图）‎ 例2：如图5所示是小明同学设计的测电阻R的电路图。请根据这个电路图用笔画线代替导线，将图6中的元件连成电路。要求：滑动变阻器的滑片P向左移动时，电流表的示数变大。(电压表选用0～3V量程，电流表选用0～‎0‎‎.6A量程，导线不能交叉)‎ 图5‎ 图6‎ 解析：‎ 这是伏安法测电阻的电路图，由于题中已确定了电压表和电流表的量程，所以只要保证正、负接线柱连接正确即可。题中要求滑动变阻器的滑片P向左移动时，电流表的示数变大，即滑动变阻器的阻值变小，所以必须把滑动变阻器电阻丝左边的接线柱连入电路。‎ 图7‎ 答案：（如图7）‎ 小结：连接电路实验题主要考查学生使用电压表、电流表和滑动变阻器等器材组成实验电路测量电阻的能力。连接电路时要特别注意：①电流表和电压表的正、负接线柱是否接反，量程选择的是否合适；②滑动变阻器连接的是否正确。‎ 二、分析故障 图8‎ ‎1．指出电路图（或实物图）中的错误 例3：为了测量一只约15Ω的电阻Rx的精确阻值，小明把三节干电池串联起来作为电源，连成如图8所示的电路。电路中有三处接错了，请你在接错处的导线上打“×”，并画出正确连线。‎ 解析：从电路中找错误，可以按照电路中电流方向依次查找。首先，电流从电源正极出来，通过滑动变阻器，观察滑动变阻器的接法，不难发现，图中连入电路的只是一根金属杆，这是第一处错误。当电流通过开关，流入被测电阻时，要求电压表必须和被测电阻并联，而图中的电压表与电流表并联，这是第二处错误。由于电源是三节干电池串联，电压为4.5V，故电压表选0～15V量程，此时电路中的电流约为，所以，电流表应选0～‎0‎‎.6A的量程，而图中选用的是0～‎3A的量程，这是第三处错误。‎ 答案：滑动变阻器接错；电压表接错；电流表量程接线柱接错 ‎2．根据电表示数分析故障 例4：某同学欲测量一只额定电压为2.5V的小灯泡正常工作时的电阻，请你与他一起边实验边思考，并回答下列问题。‎ 图9‎ 图10‎ ‎（1）图9是即将完成的该实验的电路图。请在图中三个“○”内正确填入“灯泡”、“电流表”和“电压表”的电路符号，完成该电路图。‎ ‎（2）按电路图连接完电路。闭合开关快速试触的瞬间，电流表和电压表出现了如图10所示的情况，经检查，所有仪器、元件均完好。请分析出现以上现象的可能原因（两表各写一条）。‎ ‎①电流表：　　　　　　　　　　　　　；‎ ‎②电压表：　　　　　　　　　　　　　。‎ 解析：（1）只要熟悉电流表和电压表的使用方法，即电流表要串联在电路中，电压表要与被测用电器并联，就可以正确填入符号。‎ 图11‎ ‎（2）我们首先观察电流表，发现指针向零刻度的左侧偏转，而指针正常是向右偏转，说明此时电流是反向通过电流表，即电流表的正、负接线柱接反了；再看电压表，发现指针转到了最大刻度的右侧，即超出了电压表的最大刻度，说明加在电压表两端的电压超出了电压表所选的量程。‎ 答案：‎ ‎（1）如图11所示；‎ ‎（2）①电流表的正负接线柱接反了；②加在电压表两端的电压超出了电压表所选的量程。‎ 小结：‎ 在分析电路故障时，必须熟练掌握电流表、电压表和滑动变阻器的使用规则和方法，结合题中具体要求，从细微处入手，发现错误，排除故障。‎ 三、处理数据 ‎1．利用欧姆定律计算电阻值 图12‎ 例5：某同学欲测量一只额定电压为2.5V的小灯泡正常工作时的电阻，请你与他一起边实验边思考，并回答下列问题。‎ ‎（3）问题解决后，再次接通电路，为使小灯泡能正常发光，应调节滑动变阻器使电压表示数为　　　　V。小灯泡正常发光时，电流表的示数如图12所示，则流过小灯泡的电流为　　　　　A，该灯泡正常工作时的电阻为　　　　Ω。‎ 解析：解答该题的关键是能够正确读取电流表示数。首先观察所选的量程，然后确定每小格表示的数值，进行正确读数。该题中电流表选用0～‎0‎‎.6A的量程，所以每小格表示‎0.02A，电流表示数为‎0.34A，由欧姆定律可得。‎ 答案：2.5　　　0.34　　　7.4‎ ‎2．分析处理实验中记录的数据 例6：在测量某一定值电阻Rx阻值的实验中，张楠同学选定了如图所示的器材进行实验．实验过程中，由于李骅同学的疏忽，做完实验后他才发现，把测量的电流值都写在草稿纸上而忘记填人记录表格中。‎ ‎（1）请你帮助李骅同学把记录在草稿纸上的电流值对应填人表格中，并写出你所依据的物理规律是　　　　　　　　　　 ‎ ‎（2）根据测量数据计算该定值电阻的阻值为　　　　Ω（保留一位小数）‎ 实验次数 ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ ‎5‎ 电压U／V ‎0.5‎ ‎1.0‎ ‎1.5‎ ‎2.0‎ ‎2.5‎ 电流I／A 解析：（1）根据电路特点可知，电阻一定时，当加在两端的电压升高，电流增大，因此可按由小到大的顺序依次将草稿纸上的数字由左向右填入表格。‎ ‎（2）根据欧姆定律计算出每次实验测量的电阻值，然后求出五次的平均值。‎ 答案：‎ 实验次数 ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ ‎5‎ 电压U／V ‎0.5‎ ‎1.0‎ ‎1.5‎ ‎2.0‎ ‎2.5‎ 电流I／A ‎0.10‎ ‎0.18‎ ‎0.30‎ ‎0.42‎ ‎0.50‎ ‎（1）‎ 电阻一定时，流过电阻的电流随电压的增大而增大。（或欧姆定律）‎ ‎（2）5.1‎ 小结：初中物理课程标准要求学生通过实验培养初步的信息收集、处理能力和初步的分析概括能力。关于“伏安法”测电阻实验中数据的处理，重点掌握以下几点：①能够准确读取电流表、电压表示数；②会利用欧姆定律求电阻值；③利用多次测量求平均值来减小误差。‎ 四、设计方案 ‎1．“伏安法”测电阻的拓展 例7：某研究小组要测量一只阻值约为100Ω．的电阻R，所提供的器材有：①干电池两节，②学生用电流表(0—‎0.6A、0—‎3A)一只，③学生用电压表(0～3V、0～15V)一只，④滑动变阻器(100Ω ‎2A)一只，⑤电阻箱(0—9999Ω ‎5A，符号为 )一只，⑥开关和导线若干．请你帮助该小组完成下列(1)、(2)两项步骤，要求在电表读数时，指针偏转超过最大刻度值的1/3。‎ ‎（1）你选择的实验器材是：　　　　　(填序号)；‎ ‎（2）根据所选器材，在右边虚线框内画出一个能反映测量方法的电路图。‎ 解析：测量电阻最基本的方法是伏安法，但也可以通过用电压表测量电路中的电压或用电流表测量电路中的电流，利用串联电路中电流的规律或并联电路中电压的规律和欧姆定律，计算得出Rx的阻值。该题是一道开放题，其答案有多种。解答本题时不要受平时学习中做条件充分、答案惟一的封闭型习题的思维定势的影响，分析问题时思维要放开，不要局限在课本内容之中。‎ 答案：‎ 答案一：‎ ‎（1）①③⑤⑥‎ ‎（2）电路图如图13所示 答案二 ‎（1）①③④⑤⑥‎ ‎（2）电路图如图14所示 图13‎ 图14‎ ‎2．实验步骤及过程的考查 图15‎ 例8：某同学想测定电阻Rx的阻值．供选择的器材有：一个电源(电压不变、电压数值未知)，一个已知电阻R0，电压表(最大量程大于电源电压)，单刀双掷开关．该同学设计了如图15所示的电路。‎ ‎(1)要完成该实验，请你写出需要测量的物理量及操作步骤。‎ ‎(2)写出用测量的物理量计算Rx的表达式。‎ 解析：解答该题，我们可以采用逆向思维。由欧姆定律可知，欲测电阻Rx的阻值，必须测出Rx两端的电压和通过Rx的电流。当S接在1位置时，电压表测出的是R0两端的电压U0，当S接在2位置时，电压表测出的是电源电压U，而R0与Rx串联，根据串联分压的特点，可以求出Rx两端电压为U－U0；又由于串联电路电流相同，所以通过Rx的电流也就是通过R0的电流，即。这样，根据欧姆定律就可以求出电阻Rx的阻值。‎ 答案：‎ ‎（1）①电源电压U。把S接在位置1上，读出此时电压表的示数。②R0两端的电压U0。把S接在位置2上，读出此时电压表的示数。‎ ‎（2）‎ 小结：这类设计实验题考查学生综合运用欧姆定律、串联电路和并联电路的特点解决问题的能力及设计实验方案测量电阻的能力。解题的关键是要理解测量电阻的原理，并且能灵活地把所学的欧姆定律、串联电路和并联电路的特点进行一定的综合和重组，运用到具体的实际问题中。‎