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专题8 伏安法和特殊方法测量电阻
考点透视
伏安法测电阻是欧姆定律重要的一个应用,也是各省市考试的一个主要实验题目,主要考查电路的连接、电路故障、电流表和电压表的读数、设计记录表格、实验数据分析和处理,而由此实验衍生出的特殊方法测量电阻实验,则侧重考查根据已知的器材设计电路图、实验步骤和表达式的书写等,更多的省市把伏安法测电阻和特殊方法测电阻结合起来考查,综合性很强。通过伏安法和特殊方法测量电阻不仅能促进学生对欧姆定律的正确理解,还能通过实验扩展学生的思维,很好的考查学生的应用能力和创新能力。
迷津点拨与点对点讲
一、伏安法测定值电阻的阻值:
1、原理:通过电压表测电压,电流表测电流,利用公式计算得出电阻的阻值。
2、实验方法:伏安法。
3、实验器材(七种)及电路图:
电流用电流表测量,电压用电压表测量, 还必须有电源、开关、导线,另外还有电阻(或小灯泡)、滑动变阻器,共七种。电路图如下图:
4、实验设计及记录表格:
移动滑动变阻器的滑片,改变电阻两端的电压,从而改变通过电阻的电流,测出不同电压下的电阻的阻值。实验表格如下:
实验次数
电压/V
电流/A
电阻/Ω
电阻的平均值/Ω
1
2
3
5、计算定值电阻的阻值:测定值电阻的阻值的实验中,通过移动滑动变阻器的滑片,从而改变电阻两端的电压、改变电路中的电流,然后计算出三个电阻值,再取三次电阻的平均值作为待测电阻的阻值,这样可以减小实验误差。
例题1 (2021山东淄博)电阻是组成电路的重要元件,在进行电路实验时,通常需要知道电阻的阻值。小雨利用电源(恒定不变)、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、等器材,测电阻R的阻值。
(1)图甲是小雨连接的部分电路,请用笔画线代线将电路连接完整。
(2)闭合开关前,滑动变阻器的滑片P应调到______(填“A”或“B”)端。滑动滑片P,两表指针均不动。产生这一现象的原因是______。
(3)改正错误后,闭合开关,将滑片P移到某位置,记下电压表和电流表的示数。接下来的操作是______(填字母)
A.结束实验,整理器材
B.将滑片P移到另外几个位置,分别记下电压表和电流表的示数
C.换用另一个定值电阻将滑片P移到某位置,记下电压表和电流表的示数
(4)小雨将实验数据记录在下表中。
实验次数
电压U/V
电流I/A
电阻R/Ω
1
1
0.2
2
2
0.42
3
3
①第3次实验时,将滑片P移到A端,电流表的指针位置如图乙所示,此时,电流表的示数为______。
②算出每次的电阻后,为得到电阻R的阻值,还应______。
(5)小雨想利用现有器材继续测量一个阻值约为500Ω的电阻,正确连接电路,闭合开关,移动滑片P,发现实验无法进行,原因是______。
【答案】(1)见解析 (2)B 滑动变阻器短路(或将滑动变阻器下边两个接线柱同时接入电路 (3)B (4)0.6 求平均值 (5)电路中的最大电流小于电流表的最小分度值
【解析】(1)甲图中电阻R与滑动变阻器串联,且滑动变阻器应“一上一下”接入电路,即导线连接滑动变阻器D接线柱与电阻R右端相连,连线如下图所示:
(2)闭合开关前,滑片应该调至最大阻值处B端;表均有示数且移动滑片两表示数均不变,则故障可能是滑动变阻器短路或同时将滑动变阻器下边两个接线柱接入电路。
(3)实验需要多次测量来减小误差,故选B。
(4)由图甲知,电流表选用00.6A量程,分度值为0.02A,由图乙可知电流表的示数为 0.6A;算出每次的电阻后,还应求平均值以减小误差。
(5)无法实验的原因是电路中的最大电流小于电流表的分度值。
【点拨】(1)电压表量程的选择根据电源电压选取,而电流表的量程根据电路中的最大电流(当滑动变阻器连入电路中的电阻为0时)确定。
(2)在伏安法测定值电阻的实验中,滑动变阻器的主要作用是:改变电阻两端的电压,从而改变电路中的电流,以达到多次测量取平均值,减小误差的目的。
对点练:(2020四川宜宾节选)小马同学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)请根据图甲所示的电路图,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__(选填“A”或“B”)端。
(3)实验过程中得到的部分数据如下表所示。第3次测量时,电流表的示数如图丙所示,请将读数填入表格中。
实验序号
1
2
3
……
电压U/V
0.8
1.6
2.4
……
电流I/A
0.16
0.32
______
……
(4)在图丁中,把上表中的数据在I—U坐标系上描点并连线________。