17.3 电阻的测量（解析版）.docx

更多资料添加微信号：DEM2008 淘宝搜索店铺：优尖升教育 网址： 第十七章 欧姆定律 17.3 电阻的测量 一、学习目标 1．知道使用电流表和电压表（伏安法）测量电阻的实验原理 2．会同时使用电流表和电压表测量导体的电阻 3．理解滑动变阻器在电路中的作用 4．了解灯丝电阻的特性。  5.利用电流表、电压表测量小灯泡的电阻 6.设计实验电路图和实验操作步骤 二、学习过程 一）、知识点梳理 知识要点 伏安法测电阻 原理 导体的电阻可以通过对_______和_______的测量来间接地测出。表达式可以写成：__________ 器材 电源、开关、导线、滑动变阻器、定值电阻、电压表、电流表 设计电路 实物图：　　　　　             　电路图：　　　 实验步骤 A.对照电路图连接好实物电路； B.将滑动变阻器的阻值调到最大值； C.闭合开关； D.调节滑动变阻器，记录三组对应的电压值与电流值，将测量的数据填入表格中； E.断开开关； F.计算被测电阻阻值； G.整理器材 注意事项 （1）为了减小误差，实际测量中要改变待测电阻两端的_______，多次测量_______及_______的值，根据每次电压及电流的值算出电阻，最后求出电阻的__________； （2）在伏安法测电阻中，用________________来改变待测电阻两端的电压，闭合开关之前应该先使电路中的电流在开始测量时________； （3）电压表和电流表要注意选择适当的_______ 【注意】实验操作规范： （1）连接电路时，开关要处于断开状态；（2）若定值电阻阻值已知，可采用估算法选择电流表、电压表量程；若电阻阻值未知，则需采用试触法选择电流表、电压表量程；（3）电压表、电流表的正、负接线柱接法要正确；（4）闭合开关前，滑动变阻器接入电路的阻值应调到最大。 【答案】 电流　电压　R＝U/I　 (1)电压　电流　电压平均值 (2)滑动变阻器　最小　(3)量程 【拓展1】 （1）滑动变阻器的作用：①_______电路；②改变通过被测电阻的_______及加在电阻两端的_______。 （2）测量定值电阻的阻值时，应多次测量求平均值，以减小实验误差；测量小灯泡的电阻时，由于灯丝的电阻受温度影响，所以不能将多次测量的结果求平均值作为灯丝的电阻。 【答案】 (1)保护　电流　电压 【拓展2】特殊方法测电阻 仪器 电路图 步骤 表达式 电压表、定值电阻 （1）如图，被测电阻R与已知电阻R0串联接入电路； （2）用电压表分别测R、R0两端的电压U1、U2　　　　 R＝_______  （1）如图连接电路，闭合两开关，记下电压表示数U1； （2）断开S2，记下电压表示数U2 　　　　 R＝ __________  电流表、定值电阻 （1）如图，被测电阻R与已知电阻R0并联接入电路；（2）用电流表分别测R、R0的电流I1、I2 R＝ __________ （1）如图连接电路，闭合两开关，记下电流表示数I1；（2）断开S2，记下电流表示数I2　　 R＝ __________ 电压表、滑动变阻器 （1）如图连接电路，滑片置于阻值最小的位置，闭合开关，记下电压表示数U1；（2）滑片置于阻值最大的位置，记下电压表示数U2 R＝_______　　　　　 （R0为滑动变阻器的最大阻值） 电流表、滑动变阻器 （1）如图连接电路，滑片置于阻值最小的位置，闭合开关，记下电流表示数I1；（2）滑片置于阻值最大的位置，记下电流表示数I2 R＝_______　　　　　 （R0为滑动变阻器的最大阻值） 电流表、电阻箱 （1）如图连接电路，调节电阻箱R0，使电流表指针指向一个适当的位置，记下这时R0的阻值R1；（2）把R从电路中取下，调节R0的电阻，使电流表的指针指向刚才测量的位置，记下这时R0的阻值R2 R＝_______ 电流表、电阻箱 （1）如图连接电路，断开开关S2，闭合开关S1，记下电流表示数I；（2）断开开关S1，闭合开关S2，调节电阻箱电阻的大小，观察电流表示数，使电流表示数为I，读出此时电阻箱电阻大小R0 R＝______ 【答案】 U1R0/U2　U1-U2/U2R0　I2R0/I1　I2R0/I1-I2 U2R0/U1−U2 I2R0/I1−I2 R2－R1　R0 二）、例题 练习 例1 在“用电压表和电流表测量定值电阻Rx的阻值”的实验中： （1）、请你用笔画线代替导线完成图甲中的电路连接； 【答案】 【解析】滑动变阻器应一上一下接入电路，所以用线把滑动变阻器的B或A接线柱与电键右端接线柱相连，如图所示。 （2）、闭合开关S后，调节滑动变阻器的滑片至某一位置时，电压表、电流表的示数如图乙所示，则定值电阻Rx的阻值为 Ω； 【答案】5 【解析】由图知，电压表量程是0-3V，最小分度值是0.1V，由图知电压表读数U=2.4V；电流表量程是0-0.6A，最小分度值是0.02A，电流表读数I=0.48A。由欧姆定律得RX=UI=2.4V0.48A=5Ω （3） 在此电路中，滑动变阻器的作用是 （正确选项多于一个）。 A．保护电路 B、控制待测电阻Rx两端的电压不变 C、改变电压和电流的数值，多次测量取平均值，减小误差 D．改变电压和电流的数值，探究电流与电压的规律 【答案】A C 【解析】滑动变阻器的使用可以起到保护电路的作用，另外本实验中还可以改变电压和电流的数值，多次测量求电阻的平均值，减小误差，故选AC。 练1.1 某同学列出伏安法测电阻实验几点注意事项，其不必要的是（ ） A： 在连接电路过程中，开关始终是断开的 B： 连接电路应从电源正极开始，开关应靠近电源正极 C： 使用电流表和电压表前要选择合适的量程 D： 开关闭合通电前，先将变阻器滑片调到电阻最大的位置上 【答案】B 【解析】连接电路时，既可以从电源正极出发，也可以从电源负极出发，开关可以串联接在电路中任何位置，不一定要靠近电源正极。 练1.2、小岩利用“伏安法”测量未知电阻Rx的阻值。 （1）、小岩选择了满足实验要求的实验器材，连接的实验电路如图所示，请你添加一条导线将实验电路补充 完整； 【答案】 【解析】由图知，大部分用电器已经正确连接，只要取一条导线将电压表和待测电阻左端的两个接线柱连接即可。 （2）、实验前，为保护电路，滑动变阻器的滑片应置于 端（选填“左”或“右”）。电路连接正确后， 闭合开关S，滑动变阻器滑片P滑动到某一位置时，电压表的示数如图甲所示，电流表的示数如图乙所示，则电压表的示数为 V，电流表的示数为 A，电阻Rx的阻值为 Ω； 【答案】 左 2.5 0.50 5 【解析】电压表选择的是0～3V量程，对应的分度值为0.1V，此时的示数为2.5V；电流表选择的是0～ 0.6A 量 程 ， 对 应 的 分 度 值 为 0.02A ， 此 时 的 电 流 为 0.50A； 待 测 电 阻 阻 值 为R=UI=2.5V0.50A=5Ω （3）、通常情况下要进行多次测量并取平均值，其目的是 。 【答案】减小误差 【解析】多次测量求平均值以减小误差。 例2 有一个小灯泡在2.5V的电压下可以正常发光，可用伏安法测出它正常发光时的电阻。 （1）、实验原理是 ； 【答案】 R=UI （2）、在方框内画出伏安法测电阻的电路图；并 完成实物图的连接； 【答案】 （3）、在连接电路的过程中，开关应该是 ；连接电路完毕，在开关闭合前，应将图中滑动变阻器的滑片移至变阻器的 （选填“A”或“B”）端； 【答案】断开 A 【解析】在连接电路的过程中，开关应该断开；由实物电路图知，滑片在A端时，滑动变阻器接入电路 的阻值最大。 （4）、小灯泡两端电压为2.7V时，电流表的示数如图，为 A，此时灯泡阻值为 Ω； 【答案】0.30 9 【解析】由图知，电流表量程是0-0.6A，最小分度值是0.02A，电流表给示数是0.30A；此时灯泡的阻值R=UI=2.70.30A=9Ω （5）下表为小阳做这个实验时记录的数据，小叶指出他的表格设计有不妥之处，不妥之处是 ； 实验序号 1 2 3 4 5 6 7 电压U/V 1.1 1.7 1.9 2.3 2.5 2.7 2.9 电流I/A 0.20 0.24 0.25 0.28 0.29 0.30 0.31 电阻R/Ω 5.5 7.1 7.6 8.2 8.6 9.0 9.4 灯泡电阻平均值R/Ω 【答案】求灯泡的平均电阻 （6）、小阳测出小灯泡正常发光时的电阻为 Ω； 【答案】8.6 【解析】由表知，灯泡在额定电压下正常工作时的阻值是8.6Ω。 （7）、由实验数据可知，小灯泡的电阻发生了较为明显的变化，你觉得可能的原因是 。 【答案】灯丝电阻受温度影响 【解析】实验时，灯泡灯丝的材料、长度、横截面积不变，随实验的进行，灯丝电阻温度不断升高，灯丝电阻变化，因此灯丝电阻变化的原因是：灯丝电阻受温度影响。 练2.1 如图所示是大梦同学在“测量小灯泡电阻的实验”中所设计的电路图（假设小灯泡电阻不随温度变化）， 当大梦调节滑动变阻器之后电流表、电压表的读数分别为I1、U1，在表格中记录数据后，下一步应该做的是 （ ） A： 整理器材，分析数据，得出结论 B： 换一个小灯泡，再读出一组数据 C： 移动滑片，多读几组数据 D： 更换电压表和电流表量程，继续读数 【答案】C 【解析】由题可知该实验是为了准确测得小灯泡的电阻；实验中只有一组数据，所以下一步应该做的是：移动滑动变阻器的滑片，多读几组电流值和电压值，求出每次实验的电阻，再求出平均电阻，减小实验误差。 练习2.2、小亮用“伏安法”测小灯泡的电阻，小灯泡正常工作时的电压是2.5V，电源电压4.5V。 （1）、请用笔画线代替导线，将图1所示的实物电路连接完整； 【答案】 （2）、在连接电路时，开关应 ，滑动变阻器滑片应位于 （选填“A”或“B”）端； 【答案】断开 A 【解析】在连接电路时，为保护电路，开关应断开，应将滑动变阻器的最大电阻连入电路中，即滑动变阻器滑片P应位于A端。 （3）、闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，当电压表的示数为2.5V时，电流表示数如图2所示，此时小灯泡的电阻约为 Ω（保留一位小数）；他把多次测量的电流值和电压值绘制成I-U 图象，发现I-U 图象是一条曲线，原因是 ； 【答案】10.4 灯丝电阻受温度影响 【解析】图中电充表使用小量程，分度值为0.02A示数为0.24A，由I=UR可此时不灯泡的电阻RL=UI=2.5V0.24A=10.4Ω; 发现不灯泡的I--U图象是一条曲线，根据欧姆定律I=UR可知，灯丝的电阻不是定值，原因是小灯泡的电阻随温度的变化而变化。 （4）、如果还想测量正常工作的电压为3.8V的小灯泡正常发光时的电阻，但是电压表的15V量程已经损坏，在不改变原器材的情况下，你的办法是 ； 【答案】将电压表并联在滑动变阻器两端 【解析】考虑到电源电压为4.5V，当灯正常发光时，根据串联电路的总电压等于各部分电压和，变阻器的电压为：U变＝U﹣UL＝4.5V﹣3.8V＝0.7V；所以，可将电压表并联在滑动变阻器的两端， 移动滑动变阻器的滑片，当电压表示数为0.7V时，小灯泡一定正常发光，记下此时的电流可测出小灯泡正常发光时的电阻。 （5）、另一同学分别测出小灯泡在不同亮度下的电阻，然后求出平均值作为小灯泡的电阻，他的做法对吗？ 答 ，其原因是： 。 【答案】不对 不同亮度下温度不同，而灯丝电阻受温度影响 【解析】因灯丝电阻受温度影响，所以不能多次测量求平均值。 例3 、小亮想利用如图所示的电路测量未知电阻Rx的大小（R0阻值已知且电源电压不变），请你帮助他完成实验步骤，并写出电阻Rx的表达式。 将电路连接完毕后： ①闭合开关S、S2，断开开关S1，读出电压表示数为U1； ② ，读出电压表示数为U2。 请用U1、U2和R0表示出待测电阻Rx= 【答案】（1）闭合开关S，S1。断开开关S2 （2） U2R0(U1-U1) 【解析】闭合开关S，S2断开S1，两电阻串联，电压表测电源电压；闭合S，S1，断开S2时，两电阻串联，电压表测RX两端电压。 例4 、如图所示电路中，闭合开关S后，发现小灯泡L不亮，电压表示数较大，电流表无示数。若电路中只有一处故障，可能是（ ）；闭合开关S后，发现小灯泡不亮，电压表和电流表都没有示数，若只有一处故障， 可能是（ ）；闭合开关S后，发现小灯泡不亮，电压表无示数，电流表有示数，若只有一处故障，可能是 （ ） A： 小灯泡L断路 B： 电阻R 断路 C： 小灯泡L短路 D： 电阻R 短路 【答案】A B C 【解析】小灯泡L断路时，电流表示数为0，电压表测电源电压；电阻R 断路时，整个电路处于断路状态，两表均无示数；小灯泡L短路时，电流表有示数，电压表相当于测导线电压为0；电阻R 短路，两表均有示数。 练4.1 如图所示电路，闭合开关S后，灯泡L1发光，电压表和电流表均有示数，但灯L2不亮，这可能是（ ） A： 灯L2的灯丝断了，或灯L2与灯座未接通 B： 电流表被烧坏，断路了 C： 电流表的两个接线柱之间被导线头的细铜丝接通短路了 D： 灯L2的两个接线柱间连通了 【答案】 D 【解析】串联电路中，当电路存在断路时，电流表示数为0；灯泡L1发光且两表有示数说明电路中无断路， 可能是L2短路。 练4.2 如图所示的电路，闭合开关，两只灯泡都不发光，且电流表和电压表均没有示数。现仅将L1和L2两灯泡的位置对调，再次闭合开关，发现两只灯泡仍不发光，电流表无示数，电压表指针有明显偏转。则下列判断正 确 的 是 （ ） A： 灯泡L1的灯丝断了 B： 电流表内部出现断路 C： 灯泡L2的灯丝断了 D： 电源接线处接触不良 【答案】C 【解析】闭合开关，两只灯泡都不亮，电流表无示数，说明电路中有开路；电压表无示数，说明电压表两端到电源的正负极之间有开路；即可能是灯L2灯丝断了或电流表烧坏；将电灯L1、L2的位置对调，闭合开关，电流表无示数，说明电路中有开路；电压表有示数，说明电压表两接线柱到电源的正负极之间是通路，即电压表两接线柱两端发生断路，即灯L2灯丝断了。 例5 、在电学实验中，遇到断路时，常用电压表来检测。某同学连接了如图所示的电路，闭合开关S后，发现灯不亮，为检查电路故障，他用电压表进行测量，结果是Uae=3V，Uab=0，Ubd=0，Ude=3V，则此电路的故 障 可 能 是 （ ） A： 开关S接触不良 B： 小灯泡灯丝断了 C： d、e间出现断路 D： e、f间出现断路 【答案】C 【解析】由题意可知，Uae=3V，说明e与电源的正极之间、a与电源的负极之间是连通的；Uab=0，说明开 关是完好的；Ubd=0，说明灯泡完好或被短路；Ude=3V，说明d、e两点间是断开的；所以，电路故障可能是灯泡被短路，可能是d、e间出现断路。 练5.1 张兰同学在做“探究串联电路的电压规律”实验时，连接好电路后闭合开关，灯L1和L2都不亮。她用电压表去检测电路的故障，她将电压表先并联在灯L1两端时发现电压表没有示数，灯都不亮；然后并联在灯L2 两端时发现两灯均不亮，但电压表有示数，则（ ） A： 灯L1短路 B： 灯L1断路 C： 灯L2断路 D： 灯L2短路 【答案】C 【解析】串联电路中，两灯泡不亮说明电路中有断路或两灯均被短路；电压表接在L2两端时有示数，两灯均不亮，说明此时电压表两接线柱到电源的正负极之间是通路，且不可能是两灯均被短路，所以故障为L2断路。 练5.2 、某实验小组在探究“金属丝电阻大小与长度的关系”实验中，取一段粗细均匀的金属丝拉直连接在A、B接线柱上，在金属丝上安装一个可滑动的金属夹P。实验室还提供了下列器材：电压表、电流表、电池组（电压3V）、滑动变阻器（20Ω 2A）、刻度尺、开关和导线若干。该实验小组闭合开关后，小天同学观察发现电 压 表 的 读 数 为 3V ， 电 流 表 的 指 针 几 乎 没 有 发 生 偏 转 ， 则 电 路 可 能 出 现 的 故 障 是 。 【答案】电阻丝断路 【解析】电压表读数为3V，表明电压表测量电源电压，此时电压表串联在了电路中，所以故障可能是电阻丝断路。 【课后作业】 1、如图是小灯泡的电流与两端电压的关系图象，下列说法正确的是( ) A．小灯泡的电阻不变，是7.6Ω B．小灯泡的电流随两端电压的增大而增大的越来越慢 C．小灯泡的电阻与两端电压有关，随电压的增大而减小 D．小灯泡的实际功率与两端电压有关，随电压的增大而减小 【答案】B 【解析】ABC．小灯泡的电流随电压的增大而增大，但增大的越来越慢，不成正比，所以小灯泡电阻是变大。故AC错误，B正确； D．由于P=UI，电压增大时电流也在增大，所以电压增大时小灯泡实际功率也增大。故D错误。 2、图是R1、R2两电阻的U-I图像。将R1、R2并联后接入电路，结合图中信息可知（　　） A．R1的阻值比R2的阻值小 B．通过R1、R2的电流相等 C．R1的电压比R2的电压小 D．R1的功率比R2的功率小 【答案】D 【解析】A．图中R1的斜率更大，所以R1的阻值更大，故A错误； B．两电阻并联，而两电阻阻值不同，所以通过R1、R2的电流不同，故B错误； C．两电阻并联，所以两电阻两端电压相同，故C错误； D．根据可得，R1的功率比R2的功率小，故D正确。 故选D。 3、某同学想测量一个阻值约为500Ω的电阻Rx，可供选用的器材有：干电池两节、电压表(量程为0~3V、0~15V)、电流表(量程为0~0.6A、0~3A)、滑动变阻器(10Ω 2A)和电阻箱R0(0~9999Ω 5A)各一个、开关、导线若干。下列四个设计方案中，能测出Rx阻值的最合理的方案是(　　) A． B． C． D． 【答案】D 【解析】AB．由于Rx的电阻约为500Ω，电源电压为两节干电池电压约为3V，所以电路中电流小于等于0.006A，那电流表无法显示其读数，故AB不合理，不符合题意 C．电压表测电源电压，无论怎样调节开关和电阻箱R0，也无法测出Rx的阻值，故C不合理，不符合题意 D．通过S1、S2的控制，可求出R0的电压，即可求得电路中的电流，Rx两端电压除以通过它的电流即可求出的阻值，故D合理，符合题意 4、小周同学设计了以下四种电路，其中电源电压不变且未知，R0是已知阻值的定值电阻。在实验中不拆改电路的情况下，能够测出未知电阻Rx阻值的电路是（　　） A．只有甲 B．只有乙丙 C．只有甲乙丙 D．甲乙丙丁都可以 【答案】C 【解析】甲图：只闭合S2时，两电阻串联，电流表测电路中电流I1；两开关都闭合时只有R0接入电路中，电流表测此时电路中电流I0，根据电源电压不变列式 I1(R0+Rx)=I 0R 0 可求出Rx的阻值，故能测出Rx阻值； 乙图：闭合开关S、S2，两只电阻串联，电压表测量电源电压为U；闭合S，断开S2，闭合S1，电压表测量电阻R0两端电压U0，根据电路电流相等列式 可求出Rx的阻值，故能测出Rx阻值； 丙图：只闭合S1时，电路是只有R0的基本电路，电流表测量通过R0的电流I0；再闭合S2，两只电阻并联，电流表测量干路电流I，根据电源电压不变列式 I0R0=(I﹣I0)Rx 可求出Rx的阻值，故能测出Rx阻值； 丁图：闭合开关S，S1接1，两只电阻串联，电压表测量R0两端电压为U0；S1接2，电压表反接，不能测量Rx两端电压Ux，仅有一个电压值，不能测出Rx阻值。 故ABD不符合题意，C符合题意。 故选C。 5、如图所示，是小明测量未知电阻Rx的实验电路，电源电压不变，其中R0为阻值已知的定值电阻．当闭合开关S1和S2时，电流表的示数为I1；当只闭合开关S1时，电流表的示数为I2．则下列四个选项中， Rx的表达式正确的是 A． B． C． D． 【答案】D 【解析】由电路图可知,当只闭合开关S1时,电路为R0的简单电路,电流表测电路中的电流,则I0=I2；当闭合开关S1和S2时,R0与Rx并联,电流表测干路电流,即I=I1，因并联电路中各支路独立工作、互不影响，所以,通过R0的电流不变，因并联电路中干路电流等于各支路电流之和，所以,通过Rx的电流：Ix=I−I0=I1−I2，因并联电路中各支路两端的电压相等，所以,由I=可得，电源的电压：U=IxRx=I0R0,即(I1−I2)Rx=I2R0，解得：Rx=．故选D． 6、在“伏安法”测电阻的实验中，下列注意事项中不正确的是（　　） A．连接电路时，开关应断开 B．在无法估计被测电压、电流的大小时，可用试触法选取合适的量程 C．将变阻器连入电路时，滑片应放到使电路中电流最大的位置 D．电压表应该与待测电阻并联 【答案】C 【解析】A．为了保护电路，连接电路时，开关应断开， 故A正确，不符合题意； B．为了保护电表和选择合适的量程，在无法估计被测电压、电流的大小时，可用试触法选取合适的量程，故B正确，不符合题意； C．将变阻器连入电路时，滑片应放到阻值最大位置，这样闭合开关电路中电流最小，避免烧毁用电器和电表，若滑片放到使电路中电流最大的位置容易烧毁用电器和电表，故C错误，符合题意； D．根据电压表的使用规则，电压表测量电压时，电压表应与被测电阻并联，故D正确，不符合题意。 故选C。 7、小箫在实验室和同学做实验，她们在伏安法测电阻的实验中需要测量的物理量是 A．电阻和电流 B．电压和电阻 C．电功和电压 D．电压和电流 【答案】D 【解析】在“伏安法测电阻”的实验中,不断调节滑动变阻器的阻值,多次测量电阻两端的电压及对应的电流,可利用公式R=得到多个电阻值,求平均值减小误差,所以测量的物理量是电压和电流．故D正确，ABC错误． 8、某同学说：在用伏安法测量小灯泡电阻的实验中，连接电路时，需要注意以下几点，你认为其中不必要的是 （ ） A．向电路中连接开关时，应该先将开关断开 B．开关应该接在靠近电源正极的位置 C．电压表、电流表的量程选择要合适 D．向电路中连接滑动变阻器时，应该先将滑片位于变阻