2025年中考物理人教版一轮复习考点探究（河南） 第3节 伏安法测电阻、电功率对比复习

第3节 伏安法测电阻、电功率对比复习 【知识清单】 实验名称 测定值电阻的阻值 测小灯泡的电阻 伏安法测小灯泡的功率 实验原理 ①　　　　　　 ②　　　　　　 实验电路　　 连接电路 (1)开关:应处于断开状态。 (2)滑动变阻器:①串联接入电路;②接线柱的连接应“③　　　　　　”,补连电路时,应注意最大阻值处的要求。  (3)电表连接:电流从正极流入,负极流出;电流表与实验对象(R或L)④　　　　　　联,电压表与实验对象(R或L)⑤　　　　　　联  电流表量 程的选择 根据估测实验对象(R或L)在实验过程中通过的电流判断。(具体使用见电流表的使用,一般情况下,初中的实验中,电流表选择的是小量程) 电压表量 程的选择 根据电源电压U判断。(一般情况下不会让学生选择) 根据小灯泡的额定电压U额判断。(该实验中,让学生连接电路时需要选择电压表量程的情况较多) 滑动变阻 器的作用 (1)保护电路 (2)⑥　　　　　　 (1)保护电路 (2)⑦　　　　　　 实验操作 闭合开关前,滑动变阻器的滑片应移至阻值最大处(滑片离下端接线越远,阻值越大) 闭合开关后,移动滑动变阻器的滑片来改变实验对象(R或L)两端的电压和通过的电流,记下相应的电流表示数和电压表示数,并需要多次测量 闭合开关后,移动滑片,分别使电压表的示数略小于、等于和略大于(不超过额定电压的1.2倍)小灯泡的额定电压,读出每次电压表及对应电流表的示数 滑动变阻器滑片移动的方向:要使电压表的示数变大,滑片应靠近下端接线移动;反之,滑片应远离下端接线移动。 移动滑片时,眼睛应观察电压表的示数,当电压表得到想要的示数时,才停止移动滑片 多次测量 的目的 多次测量,求平均值,⑧　　　　　　 测量不同电压下灯丝电阻。(注意:不能求电阻的平均值) 测量小灯泡在不同电压下的实际功率 实验数据 记录表格 实验 次数 U/V I/A R/Ω 平均值 1 2 3 实验 次数 U/V I/A R/Ω 1 2 3 实验 次数 U/V I/A P/W 亮度 1 2 3 实验图像 实验结论 \ 小灯泡的电阻随温度的升高而⑨　　　　　　 小灯泡的亮暗由实际功率决定,实际功率越大,小灯泡越⑩　　　　　　 电表引起 的实验误 差分析 电压表:电压表测量值为实验对象(R或L)的值,所以电压测量值不会偏大或偏小;电流表:由于电流表测量值为干路电流(电压表与实验对象并联),所以电流表测量值相比与测量对象通过的电流,总是偏　　　　　　的。这样的误差会导致电阻的测量值偏　　　　　　,电功率的测量值偏　　　　　　。(初中阶段的实验中,测量对象的电阻均比较小,电压表分流的影响可以忽略不计)  实验探究 —— 学科核心素养提升 【围绕课标】 知识线：实验导航 实验一:伏安法测量小灯泡的电阻(2023.18,2021.19,2018.19) 1.实验原理:根据欧姆定律的变形公式R=。 2.实验方法:　　　　　　。  3.实验器材:电源、开关、　　　　　　、　　　　　　、小灯泡、滑动变阻器、导线。  4.实验电路:如表所示。 电路图 实物电路 5.实验步骤: (1)按电路图正确连接实物电路。 (2)检查电路无误后,闭合开关,移动滑片P,使小灯泡两端电压示数等于正常工作电压,观察小灯泡亮度,同时记下对应的电流值。 (3)继续移动滑片P,使小灯泡两端电压逐渐变小,再测两组电压和对应的电流值,观察小灯泡的亮度变化。 (4)利用R=求出每次灯泡的阻值。 6.实验结论:小灯泡灯丝的电阻随温度的升高而　　　　　　。  7.实验拓展:此实验的电路和测量小灯泡电功率实验的电路相同,所需测量的物理量也相同。若将小灯泡换成定值电阻,此实验电路可用于探究电流和电压的关系。 知识线：实验母题 小华做“测量定值电阻Rx阻值”的实验,现有器材:待测电阻Rx、两节干电池、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线若干。 甲　　乙 丙　　丁 证据 (1)请按图甲所示的电路图,以笔画线代替导线,将图乙中的电路连接完整。 (2)连接电路时,开关断开,并将滑动变阻器的滑片置于阻值　　　　　　处。  解释 (3)正确连接电路,闭合开关,发现无论怎样移动滑片P,电流表都没有示数,而电压表的示数接近3 V,则故障可能是　　　　　　(选填标号)。  A.滑动变阻器断路 B.Rx断路 C.Rx短路 (4)排除故障后,当电压表的示数为1.3 V时,电流表的示数如图丙所示,则通过Rx的电流大小为　　　　　　A,它的阻值是　　　　　　Ω。  交流 (5)本实验要多次测量取平均值,目的是　　　　　　。  (6)小华对实验进行进一步拓展,利用电源(电压未知但恒定不变)、阻值为R0的定值电阻、电流表、开关等器材,设计了如图丁所示的电路也能测出Rx的阻值,请你完成下列实验步骤: ①按电路图正确连接电路,闭合开关S,断开开关S1,读出电流表的示数I1; ②　　　　　　,读出电流表的示数I2;  ③根据实验数据,计算出待测电阻阻值Rx=　　　　　　(用R0、I1、I2表示)。  知识线：实验导航 实验二:测量小灯泡的电功率(2019.19) 1.实验原理:P=UI。 2.实验电路(如表所示)。 电路图 实物电路 3.滑动变阻器的作用: (1)保护电路。 (2)改变小灯泡两端的电压。 4.实验步骤: (1)根据电路图连接实物电路。 (2)闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,使电压表的示数为小灯泡的额定电压,记下对应的电流值。 (3)再次移动滑动变阻器滑片,使小灯泡两端的电压略大于或略小于其额定电压,记下电压值以及对应的电流值。 (4)通过P=UI计算出小灯泡的电功率。 5.实验结论:小灯泡的亮度随实际功率的改变而改变。实际功率越大,小灯泡越　　　　　　,反之则越　　　　　　。  温馨提示:此实验的电路、测量的物理量和测量小灯泡电阻的实验相同,但数据处理方法不同,同学们可以自行比较这两个实验的异同,以加深理解。 知识线：实验母题 在“测量小灯泡的电功率”实验中,小明设计了如图甲所示的电路图,连接了如图乙所示的实物电路。已知电源电压恒为6 V,灯泡的额定电压为3.8 V,滑动变阻器标有“20 Ω　1 A”字样。 甲　　乙 丙　　丁 证据 (1)小明连接好实物电路之后,闭合开关,灯泡不亮,经检查,发现有一根导线连接错误。请你在连接错误的导线上打“×”,并补画出正确的连线。 解释 (2)排除故障后,小明想测量小灯泡的额定功率。他闭合开关,发现电压表的示数只有1.5 V,此时他应向　　　　　　(选填“左”或“右”)移动滑动变阻器的滑片,使电压表的示数为3.8 V;当电压表的示数为3.8 V时,电流表的示数如图丙所示,则小灯泡的额定功率为　　　　　　W,此时滑动变阻器连入电路中的阻值约为　　　　　　Ω。  交流 (3)小明测量了小灯泡不同电压下的电功率之后　　　　　　(选填“需要”或“不需要”)求电功率的平均值。随后小明又计算了小灯泡不同电压下的电阻,发现不同电压下灯泡的阻值不同,原因是　　　　　　。  (4)完成上述实验后,小明又想测量额定电压为U额的小灯泡的额定功率,但发现电流表已经损坏,于是他又找来了两个开关和一个阻值为R0的定值电阻,设计了如图丁所示的电路。已知电源电压恒为U(U>U额),请你完成下面的实验步骤。 ①闭合开关S、S1,断开开关S2,调节滑动变阻器的滑片,使电压表的示数为　　　　　　;  ②闭合开关S、S2,断开开关S1,保持滑动变阻器的滑片不动,读出电压表的示数为U1; ③小灯泡额定功率的表达式为P额=　　　　　　(用测量量和已知量的符号表示)。  真题精粹——河南6年真题精选及真题百变 考向1伏安法测电阻阻值　 1.(2023·河南)在“测量小灯泡的电阻”实验中,选用的器材有:两节新干电池,额定电压为2.5 V的待测小灯泡、滑动变阻器、电流表、电压表、开关和若干导线。 (1)请用笔画线代替导线,将图甲中的实物电路连接完整。 (2)正确连接好电路,闭合开关前,滑动变阻器的滑片应置于　　　　　　(选填“A”或“B”)端。  (3)闭合开关,发现小灯泡不发光,电压表无示数,电流表有示数,造成这一现象的原因可能是　　 　　　　(选填字母代号)。  A.电流表短路 B.小灯泡短路 C.滑动变阻器断路 (4)排除故障后,移动滑片P,某次实验时,电压表的示数为2.5 V,电流表的示数如图乙所示,则通过小灯泡的电流为　　　　　　A,小灯泡正常发光时的电阻约为　　　　　　(结果保留一位小数)Ω。  (5)经过多次实验,测出并记录多组电压和电流的值。得到小灯泡的I-U图像如图丙所示;通过分析图像,写出一条你发现的结论:　　　　　　。  (变条件)①闭合开关,发现小灯泡不发光,电压表有示数,电流表无示数,造成这一现象的原因可能是　　　　　　(选填字母代号)。  A.电流表短路 B.小灯泡断路 C.滑动变阻器断路 ②闭合开关,发现小灯泡会发光,电压表无示数,电流表有示数,造成这一现象的原因可能是　　 　　　　(选填字母代号)。  A.电压表断路 B.小灯泡短路 C.滑动变阻器断路 ③闭合开关,发现小灯泡会发光,电压表有示数,电流表无示数,造成这一现象的原因可能是　　　　　　(选填字母代号)。  A.电流表短路 B.小灯泡断路 C.滑动变阻器断路 2.(2021·河南)为测量一定值电阻的阻值,某实验小组选用的实验器材有待测电阻Rx、两节干电池、电流表、电压表、滑动变阻器、开关及导线若干。 (1)请你用笔画线代替导线,将图甲中的实物电路连接完整。 (2)小组设计了一个记录与处理数据的表格,请将表中①②处的内容填写完整。 实验次数 ①　　　　　　 ②　　　　　　 电阻R/Ω 1 2 3 (3) 某次测量时,电压表的示数为2.5 V,电流表指针位置如图乙所示,则电流表的示数为　　 　　　　A,本次测得Rx的阻值为　　　　　　Ω。  (4)本实验进行了多次测量,其目的与下列实验中多次测量的目的相同的是　　　　　　(填字母代号)。  A.用刻度尺测量铅笔的长度 B.测量小灯泡的电阻 C.测量小灯泡的电功率 (5)他们又对实验进行了拓展,利用电源(电压未知且恒定不变)、阻值为R0的定值电阻、电压表、开关等器材,设计了如图丙所示的电路,也测出了Rx的阻值,请你完成下列实验步骤: ①闭合开关S1,断开S2,读出电压表的示数U1; ②　　　　　　,读出电压表的示数U2;  ③待测电阻的阻值Rx=　　　　　　(用已知量和测得量的字母表示)。  3.在“测量小灯泡的电阻”实验中,小灯泡的额定电压为2.5 V(灯丝电阻约为10 Ω)。 (1)请你用笔画线代替导线,将图甲中的电源正确连入电路。 (2)连接好电路闭合开关后,发现灯泡不亮,检查电路发现电压表、电流表均有示数,则接下来的操作应是　　　　　　。  (3)故障排除后,移动滑动变阻器滑片,当电压表示数为2.3 V时,如果要测量小灯泡正常发光时的电阻,此时应将滑片向　　　　　　(选填“左”或“右”)侧移动。小灯泡刚好正常发光时,电流表的示数如图乙所示,此时小灯泡的电阻约为　　　　　　Ω。  (4)进行多次实验,通过实验数据描点绘出了通过小灯泡的电流随其两端电压变化关系图像,如图丙所示。发现通过小灯泡的电流和小灯泡两端的电压不成正比,请你帮忙分析其中原因:　　　　　　。  (5)在实验拓展环节,用两只电流表和一个阻值为R0的定值电阻,也能测出额定电压为U额的小灯泡正常发光时的电阻值,如图丁所示,实验步骤如下: ①闭合开关S,调节滑动变阻器的滑片使电流表A1的示数为I1=　　　　　　时,小灯泡正常发光;  ②小灯泡正常发光时,读出此时电流表A2的示数为I2; ③则小灯泡正常发光时的阻值为RL=　　　　　　(用I1、I2、R0表示)。  考向2测量小灯泡电功率　 4.(2022·河南)在“测量额定电压为2.5 V小灯泡的电功率”实验中,电源是三节新干电池。 甲 　　　　 乙 丙 (1)请用笔画线代替导线,将图甲的电路连接完整。 (2)闭合开关前,滑动变阻器的滑片应置于　　　　　　(选填“左”或“右”)端。  (3)闭合开关,移动滑片,当电压表的示数为　　　　　　V时,小灯泡正常发光,读出电流表的示数,可测得额定功率。  (4)继续移动滑片,电压表的示数如图乙所示,为　　　　　　V,此时电流表的示数为0.24 A,小灯泡的实际功率为　　　　　　W。为了研究小灯泡发光情况与电功率的关系,除了表中记录的电表示数和电功率,还需要增加记录的内容是　　　　　　。  实验次数 电压U/V 电流I/A 电功率P/W 1 2.5 0.26 2 0.24 3 2.8 0.28 (5)分析实验数据可以发现,小灯泡两端的电压越高,它的实际功率　　　　　　。  (6)完成上述实验后,某小组设计了图丙所示的电路,用原来的电源和电压表测量原小灯泡的额定功率。方案如下: ①把定值电阻R0接入电路,调节滑动变阻器使小灯泡正常发光; ②保持滑片位置不变,将电压表改接在R0两端,读出电压表的示数; ③算出小灯泡的额定功率。现有阻值为5 Ω、10 Ω、20 Ω的定值电阻,为了能测出小灯泡的额定功率,结合题中的数据分析,定值电阻R0应选　　　　　　Ω的。  5.(2019·河南)在“探究小灯泡在不同电压下工作时的电功率是否相同”的实验中,实验室提供了如下器材:电源(电压U恒为8 V),滑动变阻器(规格为“20 Ω　2 A”),小灯泡(额定电压U额=2.5 V,额定功率小于1.2 W),两个阻值分别为10 Ω、20 Ω的定值电阻R0。 (1)为使小灯泡两端的电压有一较大的调节范围,小聪设计了如图甲所示的电路,请用笔画线代替导线,完成图乙中实物电路的连接。 (2)正确连接电路后,进行实验,记录的数据如表所示。当电压表的示数为2.5 V时,电流表的示数如图丙所示,小灯泡的额定功率为　　　　　　W。  实验次数物理量 1 2 3 4 5 电压/V 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 电流/A 0.24 0.32 0.38 0.44 电功率/W (3)分析表中数据可得出结论:小灯泡工作时,消耗的电功率随电压的增大而　　　　　　。根据数据还可判断出,小聪在实验中选用的是R0=　　　　　　Ω的定值电阻。  (4)完成实验后,爱动脑筋的小聪又想出一种测量小灯泡额定功率的方法,设计了如图丁所示的电路,所用电压表量程为“0~15 V”,请将以下实验步骤补充完整。 ①检查电路无误后,闭合开关S,将开关S1拨至“1”,调节滑动变阻器滑片直至电压表示数为　　　　　　;  ②滑片不动,再将开关S1拨至“2”,读出电压表的示数为U0; ③小灯泡的额定功率P额=　　　　　　(用U额、U0、R0表示)。  若步骤②中,在将开关S1拨至“2”时,不小心将滑片向右移动了少许,其他操作正确,则测出的小灯泡的额定功率比真实值　　　　　　(选填“大”或“小”)。  【参考答案】 回归教材 知识清单 ①R=　②P=UI　③一上一下　④串　⑤并　⑥改变定值电阻两端的电压和通过R的电流　⑦改变小灯泡两端的电压　⑧减小误差　⑨增大　⑩亮　大　小　大 实验探究 围绕课标 实验一: 知识线　实验导航 2.伏安法 3.电流表　电压表 6.增大 考点线　实验母题 (1)如图所示: (2)最大 (3)B (4)0.26　5 (5)减小误差 拓展设问　(6)再闭合开关S1　 实验二: 知识线　实验导航 5.亮　暗 考点线　实验母题 (1)如图所示: (2)左　1.672　5 (3)不需要　灯丝电阻受温度的影响 拓展设问　(4)U-U额　U额× 真题精粹 1.(1)如图所示: (2)A (3)B (4)0.28　8.9 (5)小灯泡的电阻随温度的升高而增大 真题百变　B　A　A 2.(1)如图所示: (2)电压U/V　电流I/A (3)0.5　5 (4)A (5)闭合开关S1、S2　 【解析】(1)将滑动变阻器、定值电阻、电流表、开关串联在电路中,电压表与定值电阻并联,滑动变阻器一上一下串联在电路中。 (2)根据R=知表中①②处的内容应该为“电压U/V”和“电流I/A”。 (3)当电压表的示数为2.5 V时,由题图乙知电流表的量程为0~0.6 A,分度值为0.02 A,示数为0.5 A,由欧姆定律I=知待测电阻阻值R===5 Ω。 (4)本实验进行了多次测量,其目的是减小误差;用刻度尺测量铅笔的长度时多次测量是为了求平均值减小误差,故A符合题意;测量小灯泡的电阻时多次测量是为了找出电阻与温度的关系,故B不符合题意;在测量小灯泡的电功率时测量多组对应的电压和电流值,利用P=UI得到多个功率,总结灯泡亮度与功率大小的关系,故C不符合题意。 (5)分析题图丙的电路可知,只闭合S1时,电路为断路,电压表测量电源电压,示数为U1,再闭合开关S2,R0与Rx串联,电压表测R0两端的电压U2;根据串联电路电流的规律知Ix=I,根据串联电路电压的规律和欧姆定律有=,所以待测电阻的阻值Rx=。 3.(1)如图所示: (2)移动滑片,观察灯泡是否发光 (3)右　5.21 (4)灯丝的电阻受温度影响,温度越高电阻越大 (5)①　③ 【解析】(1)电流表和小灯泡串联,电流表测量小灯泡的电流,小灯泡的额定电压是2.5 V,小灯泡的电阻约为10 Ω,根据欧姆定律得小灯泡的额定电流约为I==0.25 A,所以电流表选择0~0.6 A量程;(2)电压表、电流表均有示数,说明电路通路,小灯泡不亮有可能功率太小,接下来应该移动滑片,观察灯泡是否发光;(3)小灯泡两端电压为2.3 V,要使小灯泡正常发光时,两端电压为2.5 V,即增加灯泡两端电压,增大电路中电流,减小滑动变阻器接入电路中的阻值,滑片应向右滑动,图中电流表选用小量程,分度值为0.02 A,电流表的读数是0.48 A,小灯泡的阻值是R==≈5.21 Ω;(4)由通过小灯泡的电流随其两端电压变化关系图像可知,通过小灯泡的电流与电压不成正比,电压的变化率大于电流变化率,故电阻随灯泡两端电压的增大而增大,原因是灯丝的电阻受温度影响,温度越高电阻越大;(5)由图可知小灯泡和定值电阻R0并联,小灯泡L正常发光时,定值电阻R0两端电压也为U额,A1的示数I1即为通过R0的电流,则U额=I1R0;A2所测的是干路电流I2,根据并联电路分流的特点,小灯泡L正常发光时的电流IL=I2-I1=I2-小灯泡L正常发光时的电阻RL==。 4.(1)如图所示: (2)左 (3)2.5 (4)2.2　0.528　小灯泡的亮度 (5)越大 (6)5 【解析】(1)滑动变阻器与小灯泡串联,电压表与小灯泡并联,因为灯泡的额定电压为2.5 V,所以电压表应选0~3 V的量程,滑动变阻器采用“一上一下”的原则接线。 (2)为了保护电路,闭合开关实验前,应将滑动变阻器的滑片移到最大阻值处,由题图甲知,滑片右侧电阻丝接入电路,所以滑片应移到阻值最大的左端。 (3)小灯泡在额定电压下正常发光,因此闭合开关,移动滑片,当电压表的示数为2.5 V时,小灯泡正常发光。 (4)因为电压表选用小量程,由题图乙可知,电压表的分度值为0.1 V,示数为2.2 V,灯泡的实际功率P实=U实I实=2.2 V×0.24 A=0.528 W;研究小灯泡发光情况与电功率的关系时需要比较小灯泡的亮度与小灯泡的电功率,因此表中还需要增加记录的内容为小灯泡的亮度。 (5)由表中数据可知,灯泡两端的电压增大,通过灯泡的电流也增大,由P=UI可知,电压和电流都增大时,电功率增大,说明小灯泡两端的电压越高,它的实际功率越大。 (6)电源为3节新干电池组成,电源电压为4.5 V,灯泡正常发光时电流为I=0.26 A,由串联电路的电压特点可知,定值电阻和滑动变阻器两端的总电压U'=U-U额=4.5 V-2.5 V=2 V,由欧姆定律可知,定值电阻和滑动变阻器的总电阻R'==≈7.7 Ω<10 Ω,因此定值电阻R0应选5 Ω,此时定值电阻R0两端的电压U0=IR0=0.26 A×5 Ω=1.3 V,故R0=5 Ω能满足测量要求。 5.(1)如图所示: (2)1.05　(3)增大　10 (4)5.5 V　U额　小 【解析】(1)由P=UI得,小灯泡的额定电流I额===0.48 A<0.6 A,所以电流表选择0~0.6 A的量程;小灯泡、R0及滑动变阻器串联,故将电流表的“0.6”接线柱与电源的“+”极连接,小灯泡的左接线柱与R0的左接线柱连接。 (2)由(1)可知,电流表选择0~0.6 A的量程,分度值为0.02 A,示数为0.42 A,则小灯泡的额定功率P额=U额I额=2.5 V×0.42 A=1.05 W。 (3)由表中数据可知,随着小灯泡两端电压的增大,电流也增大,根据P=UI可知,小灯泡消耗的电功率增大,即小灯泡工作时,消耗的电功率随电压的增大而增大。由表中数据可知,第5次实验电流最大,此时电路总电阻最小,由I=可得,第5次实验时电路总电阻R总==≈18.2 Ω<20 Ω,因R总=RL+R0+R滑,已知定值电阻R0的阻值为10 Ω或20 Ω,故小聪在实验中选用的是R0=10 Ω。 (4)要测量小灯泡的额定功率,需使小灯泡两端的电压等于其额定电压。①闭合开关S,将开关S1拨至“1”,小灯泡、R0和滑动变阻器串联,电压表测R0和滑动变阻器两端的电压,调节滑动变阻器的滑片,灯泡正常发光时,电压表的示数UV=U-U额=8 V-2.5 V=5.5 V;②滑片不动,再将开关S1拨至“2”,电压表测R0两端的电压U0,此时电路中的电流即为小灯泡的额定电流I额=;③小灯泡的额定功率P额=U额I额=U额。将开关S1拨至“2”,滑片向右移动,滑动变阻器接入电路的阻值变大,根据串联分压知识可知,滑动变阻器两端的电压变大,定值电阻R0两端的电压U0变小,根据P额=U额I额=U额可知,测出的小灯泡的额定功率比真实值小。 学科网（北京）股份有限公司 $$