内容正文:
重难02 伏安法测电阻(重难训练)
内容导航
第一部分 重难考向解读
核心模块 重难考向 考法解读/考向预测
第二部分 重难要点剖析
要点梳理 典例验知 技巧点拨 类题夯基
模块01 基础电路(正常连接的电路)
模块02 需要判断电压表位置的电路
模块03 电源电压与滑动变阻器规格推断类
模块04 数据记录与表格补全类
重●难●考●向●解●读
核心模块
重难考向
考法解读
/预测
模块01
基础测量类
伏安法测电阻是一种基于欧姆定律的常用电阻测量方法,其核心原理是通过直接测量待测电阻两端的电压和流经的电流,利用公式计算出电阻值。这种方法操作简便、适用范围广,是电学实验中的基础内容。
伏安法测电阻是安徽中考物理实验题中的高频考点,主要考查学生对电路连接、电表读数、数据处理、误差分析以及电压表位置判断等综合能力。是安徽中考的高频考点,几乎是必考题,难度较大,常以压轴题考查。
模块02
电压表位置判断类
这类题目通常不直接说明电压表并联在哪个元件两端,而是通过电表示数的变化规律来推断其连接位置。
判断依据:若电压表与待测电阻并联,移动滑片时,电流表与电压表示数“同大同小”。
若电压表与滑动变阻器并联,电流表与电压表示数“一大一小”,即电流增大时电压减小或电流减小时电压减小增大。
若电压表与电源并联,无论滑片如何移动,电压表示数不变。
模块03
电源电压与滑动变阻器规格推断类
题目常给出滑片在不同位置时的电表示数,要求反推电源电压或滑动变阻器的最大阻值。
解题关键:利用滑片在极端位置(最大阻值或零阻值)时的数据建立方程。
结合“电源电压为1.5V或2V整数倍”的设定进行合理取值。
例如:当滑片在最大阻值处,电压表读数为U₁,电流为I,则电源电压 U=𝑈1+𝐼×𝑅滑 max
模块04
数据记录与
表格补全类
给出部分实验数据,要求填写完整表格并计算电阻值。
典型要求:根据计算每组电阻值,精确到0.1Ω。求平均电阻作为最终测量结果(仅适用于定值电阻)。
重●难●要●点●剖●析
模块01 基础测量类
要点梳理
1.实验目的:用电流表、电压表测电阻。
2.实验原理:。
3.实验器材:待测电阻Rx,电压表,电流表,电池组,开关,滑动变阻器和导线若干。
4.实验电路图与实物图如下:
A
Rx
S
V
5.实验步骤:
①根据电路图正确连接电路,连接电路时要断开开关。
②闭合开关之前,为了保护电路,需移动滑动变阻器滑片P,使变阻器接入电路的电阻值最大。
③闭合开关,移动滑动变阻器滑片,改变待测电阻Rx两端的电压及通过待测电阻Rx的电流,记下对应的电压值和电流值若干组。
④根据,计算出几组电阻的大小,最后求出电阻的平均值。
6.数据表格设计:
物理量
实验序号
电压Ux
(伏)
电流Ix
(安)
电阻(欧)
电阻平均值(欧)
1
———
———
———
———
2
———
———
———
3
———
———
———
典例验知
【典例01】小红和小明做“用电流表、电压表测电阻”的实验,现有新干电池若干,待测导体两个(分别是电阻R和小灯泡L),滑动变阻器标有“ ”字样。小红选择待测电阻R,与电源、电流表、滑动变阻器、开关正确串联,并将电压表并联在电路中,操作正确,闭合开关,观察到电压表示数为,电流表示数为0.20A;继续移动滑片到中点位置时,电流表示数为0.30A;当滑片移到另一端时,电流表示数为0.58A。小明选择待测小灯泡L,正确连接电路,将所测得的数据记录在表2中。
(1)“用电流表、电压表测电阻”的实验原理是 。
(2)请在表1实验数据记录表空白处完成相关数据的填写。(电阻计算结果保留一位小数)
表1 小红实验数据
实验序号
电压()
电流()
电阻()
1
0.20
2
0.30
3
0.58
表2 小明实验数据
实验序号
电压()
电流()
1
1.1
0.16
2
1.7
0.24
3
2.5
0.26
(3)根据表2分析小灯泡由暗到亮的过程中,电阻特点是 ,其原因是 。
技巧点拨
1. “正确连接电路”的含义
是指待测电阻与滑动变阻器串联,电流表串联在电路中,电压表与待测电阻并联。判断的方法是:移动滑动变阻器的滑片时,电流表与电压表的示数同时变大(或变小),当滑动变阻器连入电路的阻值为0时,电压表的示数为电源电压。
2. “操作规范”、“实验步骤正确”的含义
指闭合开关时,滑动变阻器接入电路的阻值最大。
3. 滑动变阻器的作用
(1)保护电路:初始时限制电流,防止元件损坏;
(2)改变电压和电流:实现多次测量。
4. 不同实验目的下的数据处理方式
(1)测定值电阻:多次测量取平均值,减小误差;注意:不能用“平均电压除以平均电流”来计算电阻,必须先算每组的𝑅=𝑈/𝐼,再求平均值。
(2)测小灯泡电阻:因灯丝电阻随温度升高而增大,需探究其变化规律,不取平均值。
类题夯基
1.(2025·安徽淮北·三模)小明利用如图所示的电路测量未知电阻Rx的阻值,电源电压未知但保持不变,。只闭合开关S1时,电流表的示数为0.2A,开关S1和S2均闭合时,电流表的示数为0.6A,则电阻Rx的阻值为__________。
2.(2025·安徽六安·三模)某实验小组利用电流表和电压表测量定值电阻的阻值。
(1)下图为连接的实物图,其中有一根导线连接错误,请你在错误的导线上画“×”,并用笔画线代替导线画出正确的连线(导线不得交叉)。
(2)改正电路并检查,发现电流表指针如图所示,接下来正确的操作是____________________。
(3)闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,读取电压表、电流表的示数并记录在表格中,分析表中数据可知,待测电阻的阻值为__________Ω。(结果精确到0.1Ω)
实验次数
1
2
3
4
电压U/V
1.0
1.6
2.0
2.4
电流I/A
0.10
0.16
0.20
0.23
(4)进一步分析表中数据,还可以得出:在导体的电阻一定时,_________。
3.(2025·安徽阜阳·模拟预测)在“测量小灯泡电阻”的实验中,电源电压恒为,滑动变阻器R的规格未知,小灯泡的额定电压为,已连接部分实物电路如图甲所示。
(1)请用笔画线代替导线,将图甲中的实物电路补充完整。(要求:滑片P向左移动时灯泡变亮)
(2)实验中,调节滑动变阻器,分别记录电压表和电流表的示数如下表所示,第3次测量时电流表示数如图乙所示,小灯泡正常发光时的电阻是______。(保留一位小数)
实验次数
电压
电流
电阻
1
1.0
0.14
7.1
2
1.5
0.18
8.3
3
2.5
(3)结合表格中的数据,请分析图内图像中符合小灯泡电阻变化的是图______。
(4)从第1次到第3次实验,小灯泡阻值变化量的大小为,滑动变阻器接入电路的阻值变化量大小为,它们的大小关系是______。
4.(2025·安徽六安·三模)小明利用图甲所示电路测量定值电阻的阻值,已知电源电压保持不变,为滑动变阻器。
(1)闭合开关S前,小明应将滑动变阻器的滑片移到最___________(选填“左”或“右”)端。
(2)闭合开关,小明发现电流表和电压表均无示数;他又将一根导线一端接在点,另一端依次接在点,发现只有接在点时电压表无示数,只有接在点时电流表有示数。则电路中的故障可能是___________。
(3)小明又找来了阻值为的定值电阻和单刀双掷开关、,利用图乙所示电路测量的阻值。请根据图乙电路,用笔画线代替导线将图丙中的实物图连接完整(导线不能交叉)。
(4)闭合开关S,开关、均向左闭合,电压表示数为;保持S、状态不变,只将向右闭合,电压表示数为。则待测电阻___________(用字母表示)。
5.(2025·安徽铜陵·三模)如图甲所示,电源电压保持不变,电阻的阻值为10Ω,电阻的阻值为15Ω,闭合开关S,电流表的示数为0.6A。
(1)求电流表A的示数I;
(2)若将和并联后的部分用来替代(如图乙所示),再将与电阻箱串联接入原来的电源两端(如图丙所示),当电流表A的示数为时,电阻箱的阻值是多少?
模块02 电压表位置判断类
要点梳理
这类题的特点是正确串联待测电阻与滑动变阻器,然后把电压表并联在电路中。一般情况下,有三种情况:
1. 电压表与待测电阻并联
如图1所示,这是正确连接的电路(电压表与滑动变阻器并联),其特点是:在移动滑动变阻器的滑片时,电流表与电压表示数的变化是相同的,即“同大或同小”,并且当滑动变阻器连入电路的电阻值为0时,电压表的示数为电源电压。
A
P
S
R2
Rx
V
图1 图2
A
Rx
S
V
P
2. 电压表与滑动变阻器并联
如图2所示,若把电压表并联在滑动变阻器两端时,其特点是:在移动滑动变阻器的滑片时,电流表与电压表示数的变化是相反的,即“一大一小”,且当滑动变阻器连入电路的电阻为0时,电压表的示数也为0。
3. 电压表与电源并联
如图3所示,若把电压表并联在电源两端时,其特点是:在移动滑动变阻器的滑片时,电流表的示数发生变化,但是电压表的示数不发生变化。
A
Rx
P
R2
S
V1
V2
图3 图4
4. 电压表先后与滑动变阻器、待测电阻并联
如图4所示,这类型题目是电压表使用两次,先是并联在待测电阻或滑动变阻器的两端,后来又并在另一个用电器的两端。应该注意:如果变阻器的滑片在同一位置时(如连入电路的阻值最大),则电压表两次的示数之和就是电源电压。
典例验知
【典例01】小红和小华同时做“用电流表、电压表测电阻”的实验。现有两个滑动变阻器,分别标有“”和“”字样,其它实验器材齐全且相同,两电压表只有0~3V挡完好。他们各自选取一个变阻器进行实验,将电源(电压保持不变)、待测电阻、滑动变阻器、电流表、开关串联连接。小红将电压表并联在待测电阻两端,并把滑动变阻器滑片移至阻值最大处,闭合开关,观察到电压表示数如图所示,她发现无法继续实验。小华将电压表并联在电路中,闭合开关后移动滑动变阻器滑片,测量得到三组实验数据记录在表中。他们分析了各自的数据后,共同得出了待测电阻的阻值。
序号
电压表示数(V)
电流表示数(A)
1
2.8
0.18
2
2.0
0.26
3
1.5
0.30
(1)小华实验中电压表并联在________两端。
A.电源 B.待测电阻 C.滑动变阻器
(2)小红实验中所用的滑动变阻器规格是________。
A.5Ω 3A B.20Ω 2A
(3)分析小红无法继续实验的原因。
(4)求待测电阻Rx的阻值。(需写出解答过程,计算电阻时精确到0.1欧)
技巧点拨
分析此类题目常用到的方法
1. 根据“电流表示数变大时,电压表示数变小”,可以判断电压表接在了滑动变阻器两端。
2. 根据实验过程,找出测量的次数,一定要求待测电阻Rx的平均值。
3. 要根据电流最小的条件,计算求出滑动变阻器的规格。
类题夯基
1.(2025·安徽淮北·三模)实验小组用“伏安法”测量小灯泡的电阻,他们连接了如图甲所示的电路,小灯泡的额定电压为2.5V,电源电压保持不变。
(1)图甲中有一根导线连接错误,请在该导线上画“×”,并用笔画线代替导线,将导线连接在正确的位置上,要求:导线不得交叉。
(2)改正错误后,闭合开关,当滑片P移至某位置时,电压表的示数如图乙所示,为测量小灯泡正常发光时的电阻,应将滑片P向_______(选填“A”或“B”)端移动适当距离。
(3)改变滑动变阻器滑片P的位置,测得多组电流表和电压表数据,并据此作出小灯泡的I-U图像,如图丙所示,则小灯泡正常发光时的电阻是_______。
2.(2025·安徽阜阳·三模)某物理兴趣小组用图甲所示电路测量小灯泡的电功率,小灯泡的额定电压为2.5V。
(1)请用笔画线代替导线将图甲所示电路连接完整。
(2)正确连接电路后,闭合开关,发现小灯泡不亮,但电流表和电压表均有示数,接下来应进行的操作是____________________。
(3)移动滑片进行多次测量,读取电压表和电流表的示数并记录,根据实验数据绘制小灯泡的I-U图像如图乙所示,则小灯泡的额定功率为___W;小灯泡的I-U图像不是一条直线的原因是_______。
3.(2026·安徽·模拟预测)为了测量一额定电压为的小灯泡正常发光时的电阻,某小组根据现有的实验器材,设计出如图甲所示的实验电路图。
(1)请按照图甲,将图乙中的实物图电路连接完整;
(2)正确连接电路后,设置好各开关情况为________,移动滑动变阻器的滑片P,使电压表的示数为;
(3)保持滑片P的位置不动,设置好各开关情况为________,记录电压表示数为;
(4)完成以上(2)、(3)步骤操作后,该小组的同学发现小灯泡正常发光时的电阻刚好能用题干所给的物理量表示,表示为________;
(5)若按照以上(2)、(3)步骤操作,发现灯泡立即发出耀眼光芒并很快熄灭,为了排查原因,请你根据现有的情况提出一条建议:________。
4.(2025·安徽黄山·模拟预测)在“测量小灯泡电功率”的实验中,已知小灯泡的额定电压为2.5V,电源电压为4.5V。
(1)实验电路如图甲所示,其中有一根导线连接错误,请在错误的导线上画“×”,用笔画线代替导线将电路连接正确。
(2)正确连接电路后,闭合开关,将滑动变阻器的滑片移至某处,电压表的示数如图乙所示,要使小灯泡正常发光,接下来的操作是______。
(3)多次测量不同电压下通过灯泡的电流,并观察灯泡的亮度,根据实验数据绘出了小灯泡的图像,如图丙所示,则小灯泡的额定功率是______W。
(4)由图丙可知,小灯泡灯丝的电阻随其两端电压的增大而______(选填“增大”“不变”或“减小”)。
5.(2025·安徽六安·三模)小明利用图甲所示电路测量定值电阻的阻值,已知电源电压保持不变,为滑动变阻器。
(1)闭合开关S前,小明应将滑动变阻器的滑片移到最___________(选填“左”或“右”)端。
(2)闭合开关,小明发现电流表和电压表均无示数;他又将一根导线一端接在点,另一端依次接在点,发现只有接在点时电压表无示数,只有接在点时电流表有示数。则电路中的故障可能是___________。
(3)小明又找来了阻值为的定值电阻和单刀双掷开关、,利用图乙所示电路测量的阻值。请根据图乙电路,用笔画线代替导线将图丙中的实物图连接完整(导线不能交叉)。
(4)闭合开关S,开关、均向左闭合,电压表示数为;保持S、状态不变,只将向右闭合,电压表示数为。则待测电阻___________(用字母表示)。
模块03 电源电压与滑动变阻器规格推断类
要点梳理
伏安法测电阻是安徽中考物理的重点实验之一,判断电源电压和选择滑动变阻器规格是实验设计中的关键环节。以下是基于实验原理和典型题型的分析:
1. 如何判断电源电压?
(1)当滑动变阻器接入电阻为0时,电压表示数等于电源电压。
在串联电路中,若滑片移至阻值最小端,滑动变阻器分压为0,此时待测电阻两端电压等于电源电压。若电压表测的是定值电阻或小灯泡电压,则其最大读数即为电源电压。
(2)利用滑片在最大阻值处的数据估算
闭合开关前,滑动变阻器应置于阻值最大处以保护电路。此时电流最小,电压表示数较小。结合欧姆定律可知,电源电压为待测电阻两端的电压与滑动变阻器两端的电压之和:
U电源=UR+U滑= UR+IR滑max
2. 如何选择滑动变阻器规格?
滑动变阻器的规格由“最大阻值”和“允许通过的最大电流”两部分组成, 最大电流应大于电路中可能出现的最大电流。
(1)电路最大电流出现在滑动变阻器阻值为0时:,所选滑动变阻器的额定电流必须大于此值,否则可能烧毁。
根据实验数据反推法判断滑动变阻器规格
(2)当题目给出实验数据(如电压表、电流表示数变化范围)时,可通过以下步骤反推变阻器规格:
根据“滑片在最左或最右”时的电表示数,判断变阻器接入电路的阻值范围。
利用串联电路电压分配和欧姆定律,计算变阻器两端电压和通过电流。
由最大阻值=最大电压/对应电流,求出变阻器最大阻值。
结合额定电流要求,最终确定规格。
典例验知
【典例01】小虹和小唐做“用电流表、电压表测电阻”实验,现有两个滑动变阻器(分别标有“5Ω 3A”“20Ω 2A”字样),其余实验器材均相同。他们分别选择其中一个变阻器与电源(电压未知且保持不变)、待测电阻、电流表、开关串联。小虹将电压表并联在待测电阻两端,移动变阻器滑片P至最大阻值处,闭合开关后,观察到电压表的示数如图所示。小唐将电压表并联在电路中,将测得的三组数据记录在下表中、他们交流数据后,共同得出了实验结果。
实验序号
电压U(伏)
电流I(安)
1
3.0
0.16
2
2.5
0.20
3
1.5
0.30
(1)通过计算判断小唐实验时使用滑动变阻器的规格。
(2)计算电源电压U。
(3)计算待测电阻Rx的阻值(精确到0.1欧)。
技巧点拨
分析此类题目常用到的方法
1. 根据“电流表示数变大时,电压表示数变小”,可以判断电压表接在了滑动变阻器两端。
2. 根据实验过程,找出测量的次数,一定要求待测电阻Rx的平均值。
3. 要根据电流最小的条件,计算求出滑动变阻器的规格。
类题夯基
1.2024年12月26日,合肥地铁8号线一期已正式开通运营,为我省首条全自动运行线路。小安查阅资料知道:为保证地铁的安全运行,地铁上都安装有“烟雾报警器”,其简化原理图如图所示,电路中电源电压保持18V不变,R0为定值电阻,阻值为,R为光敏电阻,其阻值与光照强度的关系如表所示。当烟雾浓度大于或等于某一值,即电路中电流小于或等于300mA时,烟雾报警器报警。下列说法正确的是( )
光照强度E/cd
1
2
3
4
5
6
光敏电阻R/Ω
80
50
30
24
20
18
A.光敏电阻的阻值随烟雾浓度的增大而减小
B.用电流表表盘改造为烟雾浓度报警器表盘更科学
C.当光照强度小于或等于2cd时,烟雾报警器报警
D.要使报警器在浓度更低的烟雾下报警,R0应该选用更小阻值的电阻
2.(2025·安徽省芜湖市·模拟)在如图所示的电路中,电源电压不变,电阻R1=5Ω,R2=10Ω,R=5Ω。当开关S接1时,电流表的示数为0.6A;则开关S接2时,电流表的示数为________A。
3.(2026·安徽省阜阳市·一模)小明连接如图甲所示的电路,测量额定电压为2.5V的小灯泡正常发光时的电阻。
(1)闭合开关S,发现小灯泡L发光暗淡,观察电压表、电流表均有示数,移动滑动变阻器的滑片,电压表、电流表示数均不变,出现这种现象的原因是____________;
(2)正确连接电路后,移动滑动变阻器的滑片,当电压表示数为2V时,若要测量小灯泡正常发光时的电阻,应再将滑动变阻器的滑片向______(选填“左”或“右”)移动直至电压表示数为2.5V为止,若此时电流表示数如图乙所示,小灯泡正常发光时的电阻约为______Ω(保留一位小数);
(3)实验时,另一组同学发现电流表损坏,他们从滑动变阻器的铭牌上知道了其最大阻值为R0,闭合开关,分别读出滑片在A、B两端时电压表的示数UA、UB,然后计算出小灯泡的阻值,老师指出他们的方案不可行,原因是____________。
4.小微用如图甲所示电路,测量标有“2.5V”字样小灯泡的电阻。
(1)请用笔画线代替导线,将电路连接完整。要求:闭合开关,滑动变阻器的滑片向右滑动时,电流表的示数变小。(导线不允许交叉)
(2)正确连接电路后,调节滑动变阻器的滑片使小灯泡正常发光,此时电流表的示数如图乙所示,示数为________A。小灯泡正常发光时的电阻是________Ω(结果保留一位小数)。
(3)经过多次实验,测出并记录多组电压和电流的值,得到小灯泡的图像如图丙所示。该图线不是一条直线,原因是________。
5.(2025·安徽省合肥市·)如图所示,某物理实验小组设计了用“伏安法”测量未知电阻Rx(约10Ω)的阻值的实验。准备了以下器材:2节新干电池(电压恒定),电流表、电压表各一个,开关一个,待测电阻Rx,滑动变阻器,导线若干。
(1)图甲是他们设计的实物电路图,电路图还没有连接完整,请用笔画线代替导线将其连接完整;
(2)连接好实物图后开始实验,当他们将滑片P移动到某位置时,电压表、电流表的示数如图乙所示,则未知电阻为______Ω;(结果保留一位小数)
(3)测出电阻阻值后同组的小花认为该实验存在不足,请指出该实验的不足之处:________________________。
模块04 数据记录与表格补全类
要点梳理
此类题目的本质是还原实验过程,要求学生根据实验原理和操作步骤,补全缺失的数据或设计合理的记录表格。这类题目不仅考查学生对实验原理的掌握,更注重对实验过程的理解、数据处理能力以及逻辑推理能力。
1. 实验原理清晰
伏安法测电阻的基本原理为欧姆定律:即通过测量待测电阻两端的电压𝑈和通过它的电流𝐼,计算出电阻值𝑅。
2. 数据表格结构规范
标准的数据记录表格应包含以下列项:实验次数、电压U-V、电流I-A、计算得出电阻R-Ω、电阻的平均值𝑅-Ω。
3. 多次测量的目的明确
对于定值电阻:多次测量求平均值,以减小实验误差。
对于小灯泡灯丝电阻:因电阻随温度变化,多次测量是为了研究其变化规律,不求平均值。
典例验知
【典例01】小红和小华做“用电流表、电压表测电阻”实验,他们所用滑动变阻器有A、B两个,A标有“5欧3安”字样、B标有“20欧 2安”字样,其它实验器材齐全且相同(电源电压为2伏的整数倍且保持不变)。他们各自选取一个变阻器进行实验,小红正确连接电路,操作规范,闭合开关,观察到电压表示数如图所示。小华将器材正确串联之后,将电压表并联在电路中,闭合开关移动滑动变阻器滑片,发现两个电表的示数一个变大一个变小,当滑片移至某一位置时,测量得到一组实验数据记录在表一序号1中。
表一小华的实验数据
序号
电压表示数(伏)
电流表示数(安)
1
3.0
0.20
2
3
(1)画出小红实验的电路图 。
(2)小华实验中电压表并联在 (选填“待测电阻”或“滑动变阻器”)两端。
(3)通过推理计算说明实验时所用的电源电压U和实验序号1中待测电阻的阻值 。(需写出解答过程)
技巧点拨
1. 分析表格数据,若发现在移动滑动变阻器的滑片时,电流表与电压表示数的变化是相同的,即“同大或同小”,表明电压表与待测电阻并联。
“电流表示数变大时,电压表示数变小”,可以判断电压表接在了滑动变阻器两端。
2. 分析表格数据,若发现在移动滑动变阻器的滑片时,电流表与电压表示数的变化是相反的,即“一大一小”,表明电压表与滑动变阻器并联。
类题夯基
1.(2025·安徽滁州·模拟预测)在“测量未知电阻的阻值”实验中,小刚设计了如图甲所示的实验电路。
(1)图甲是小刚连接的电路,其中有一根导线连接有误,请在该导线上打“×”,并在原图上用笔画线代替导线画出正确的连线。
(2)正确连接电路后,闭合开关,多次移动滑动变阻器的滑片,将实验数据记录在下表中。
实验序号
1
2
3
4
电压U/V
1.0
1.5
2.0
电流I/A
0.2
0.3
0.38
0.5
电阻R/Ω
5
5
5.3
①第4次实验中电压表的示数如图乙所示,为_____V。
②实验测得电阻的最终阻值为______Ω(结果保留一位小数)。
(3)实验中滑动变阻器除了有保护电路的作用外,还可以起到____________的作用。
2.(2025·安徽·二模)小明和小华进行测电阻活动。
(1)小明测量定值电阻的实验:
①请按照图甲的电路图,用笔画线将图乙中的实物图连接完整___________;
②移动滑动变阻器的滑片,当电压表示数为时,电流表示数如图丙,则通过计算阻值是___________;
(2)小华同学通过上面实验获得灵感,想设计一个能通过电压表测量湿度传感器电阻的电路,并且该电路的电压表示数随着相对湿度的变大而变大。准备了如下器材:一个电源、一个阻值为的湿度传感器(电路符号为,其阻值随相对湿度的增大而减小)、一个阻值为的定值电阻、一只电压表、一个开关、导线若干。请利用以上器材并根据要求,在虚线框内画出对应的电路图___________。根据电路分析可知,当电压表指针指在的位置时,湿度传感器的阻值___________。
3.(2025·安徽合肥·模拟预测)“伏安法测电阻”是初中物理学生必做的测量类实验之一,小聪小组在进行实验时有如下问题:
(1)小聪同学完成如图甲所示的实验电路连接后,小明检查时发现,电路中有一根导线连接错误,请在错误的导线上画“×”,并用笔画线代替导线将正确导线连接完整;
(2)改正错误后,闭合开关,当______(写出电压表和电流表指针偏转情况)时,可以初步判断电路正常;
(3)小组同学们将实验数据记录在下面的表格中,其中第2次电流表示数如图乙所示,则待测电阻Rx的阻值为______Ω(保留一位小数);
实验次数
1
2
3
电压U/V
1.5
2.0
2.5
电流I/A
0.15
0.24
电阻Rx/Ω
10.0
10.4
(4)该小组同学还利用这个实验电路“探究电流与电压的关系”,由于需要测出多组电压及其对应的电流值,所以该小组计划完成如下电压下的数据测量并设计了如下表所示的表格,请指出该同学设计的实验数据有什么不妥之处:______。
实验次数
1
2
3
4
5
6
电压U/V
0.6
0.7
0.8
0.9
1.0
1.1
电流I/A
4.(2025·安徽宿州·三模)如图所示是小明所在实验小组利用“伏安法”测量某电阻的阻值的实物图。
序号
1
2
3
电压表示数
1
2
2.4
电流表示数
0.1
0.18
0.24
(1)小明按电路图正确连接电路,检查无误后,闭合开关,发现电流表没有示数,电压表示数接近电源电压,则电路故障是______;
(2)实验测得数据如上表,根据欧姆定律可知电阻的阻值为______。(小数点后保留两位有效数字)
5.(2025·安徽安庆·三模)小亮利用如图甲所示的电路来测量定值电阻的阻值。
实验次数
电压表示数
电流表示数
(1)用笔画线代替导线将图甲电路补充完整。(要求滑片向右移动时,电流表示数变大)
(2)闭合开关,移动滑动变阻器滑片,将实验数据记录在上表中,当电压表示数为时,电流表示数如图乙所示,则定值电阻的阻值为___。
(3)小亮继续利用现有器材测量一阻值约为的电阻,正确连接电路后闭合开关,并移动滑动变阻器滑片,发现实验无法进行,原因是_________________。
6.(2025·安徽芜湖·三模)小安在探究“电流与电阻的关系”的实验中,设计的电路如图甲所示。
(1)小安连接好电路,闭合开关后,发现电流表没有示数。移动滑动变阻器的滑片,电压表示数始终接近电源电压。造成这一现象的原因可能是 (填选项);
A.电流表断路 B.滑动变阻器短路 C.定值电阻断路 D.定值电阻短路
(2)小安排除故障,正确连接好电路后,多次改变电阻R的阻值,调节滑动变阻器,并记录对应的电流表示数,绘制出的I-R图像如乙图中的A曲线。在实验过程中,将定值电阻由低电阻更换为高电阻,闭合开关,应将滑动变阻器的滑片P向左移至适合位置,这样做的目的是________;
(3)同组的小徽在同一坐标系中绘制出的I-R图像如乙图中的B曲线。善于思考的小徽发现在同一坐标系中绘制出的I-R图像不重合,其原因是:________。
(4)小安又设计了如图丙所示的电路,测量小灯泡正常发光时的电阻,是阻值已知的定值电阻。正确连接好电路后的测量步骤如下:
①闭合开关S,将拨到触点A,移动滑片,使电压表的示数为,小灯泡正常发光;
②保持滑片的位置不动,再将开关拨到另一触点B,读出电压表示数;
③小灯泡正常发光时电阻的表达式R=________。(用表示)
7.(2025·安徽合肥·一模)在测量额定电压为3.8V的小灯泡(电阻约为10Ω)电阻的实验中,小明连接了如图甲所示的电路,其中电源电压为6V且保持不变。
(1)请用笔画线代替导线,将图甲所示电路连接完整。(要求在滑片P向右移动的过程中小灯泡变暗)
(2)小明正确进行实验操作所记录的数据如表所示:
实验序号
电压/V
电流/A
电阻/Ω
1
3.0
0.36
8.33
2
3.8
0.40
?
3
4.5
0.42
10.71
分析表中数据可知:小灯泡正常发光的电阻为______Ω。
(3)如果实验过程中电流表突然出现了故障不能使用,小明向老师借了一只定值电阻R0(阻值已知)、一个单刀双掷开关,同时借助部分现有的实验器材,设计了如图乙所示的实验电路,也测量出小灯泡正常发光的电阻。实验操作步骤如下:①连接好电路,闭合开关S1并将开关S2拨到触点2,移动滑片P,使电压表的示数变为小灯泡额定电压U额;②保持滑动变阻器滑片的位置不变,再将开关S2拨到触点1,读出电压表的示数为U1;③则小灯泡正常发光,其电阻的表达式RL额= ____________(用R0、U额和U1表示)。
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重难02 伏安法测电阻(重难训练)
内容导航
第一部分 重难考向解读
核心模块 重难考向 考法解读/考向预测
第二部分 重难要点剖析
要点梳理 典例验知 技巧点拨 类题夯基
模块01 基础电路(正常连接的电路)
模块02 需要判断电压表位置的电路
模块03 电源电压与滑动变阻器规格推断类
模块04 数据记录与表格补全类
第三部分 重难提分必刷
重●难●考●向●解●读
核心模块
重难考向
考法解读
/预测
模块01
基础测量类
伏安法测电阻是一种基于欧姆定律的常用电阻测量方法,其核心原理是通过直接测量待测电阻两端的电压和流经的电流,利用公式计算出电阻值。这种方法操作简便、适用范围广,是电学实验中的基础内容。
伏安法测电阻是安徽中考物理实验题中的高频考点,主要考查学生对电路连接、电表读数、数据处理、误差分析以及电压表位置判断等综合能力。是安徽中考的高频考点,几乎是必考题,难度较大,常以压轴题考查。
模块02
电压表位置判断类
这类题目通常不直接说明电压表并联在哪个元件两端,而是通过电表示数的变化规律来推断其连接位置。
判断依据:若电压表与待测电阻并联,移动滑片时,电流表与电压表示数“同大同小”。
若电压表与滑动变阻器并联,电流表与电压表示数“一大一小”,即电流增大时电压减小或电流减小时电压减小增大。
若电压表与电源并联,无论滑片如何移动,电压表示数不变。
模块03
电源电压与滑动变阻器规格推断类
题目常给出滑片在不同位置时的电表示数,要求反推电源电压或滑动变阻器的最大阻值。
解题关键:利用滑片在极端位置(最大阻值或零阻值)时的数据建立方程。
结合“电源电压为1.5V或2V整数倍”的设定进行合理取值。
例如:当滑片在最大阻值处,电压表读数为U₁,电流为I,则电源电压 U=𝑈1+𝐼×𝑅滑 max
模块04
数据记录与
表格补全类
给出部分实验数据,要求填写完整表格并计算电阻值。
典型要求:根据计算每组电阻值,精确到0.1Ω。求平均电阻作为最终测量结果(仅适用于定值电阻)。
重●难●要●点●剖●析
模块01 基础测量类
要点梳理
1.实验目的:用电流表、电压表测电阻。
2.实验原理:。
3.实验器材:待测电阻Rx,电压表,电流表,电池组,开关,滑动变阻器和导线若干。
4.实验电路图与实物图如下:
A
Rx
S
V
5.实验步骤:
①根据电路图正确连接电路,连接电路时要断开开关。
②闭合开关之前,为了保护电路,需移动滑动变阻器滑片P,使变阻器接入电路的电阻值最大。
③闭合开关,移动滑动变阻器滑片,改变待测电阻Rx两端的电压及通过待测电阻Rx的电流,记下对应的电压值和电流值若干组。
④根据,计算出几组电阻的大小,最后求出电阻的平均值。
6.数据表格设计:
物理量
实验序号
电压Ux
(伏)
电流Ix
(安)
电阻(欧)
电阻平均值(欧)
1
———
———
———
———
2
———
———
———
3
———
———
———
典例验知
【典例01】小红和小明做“用电流表、电压表测电阻”的实验,现有新干电池若干,待测导体两个(分别是电阻R和小灯泡L),滑动变阻器标有“ ”字样。小红选择待测电阻R,与电源、电流表、滑动变阻器、开关正确串联,并将电压表并联在电路中,操作正确,闭合开关,观察到电压表示数为,电流表示数为0.20A;继续移动滑片到中点位置时,电流表示数为0.30A;当滑片移到另一端时,电流表示数为0.58A。小明选择待测小灯泡L,正确连接电路,将所测得的数据记录在表2中。
(1)“用电流表、电压表测电阻”的实验原理是 。
(2)请在表1实验数据记录表空白处完成相关数据的填写。(电阻计算结果保留一位小数)
表1 小红实验数据
实验序号
电压()
电流()
电阻()
1
0.20
2
0.30
3
0.58
表2 小明实验数据
实验序号
电压()
电流()
1
1.1
0.16
2
1.7
0.24
3
2.5
0.26
(3)根据表2分析小灯泡由暗到亮的过程中,电阻特点是 ,其原因是 。
【答案】(1);(2)2.0,10.0,3.0,10.0,6.0,10.3;(3)逐渐变大,灯泡电阻随温度的升高而增大
【解析】(1)根据得出电阻阻值,故实验原理是。
(2)实验中,定值电阻和滑动变阻器串联,电流表测量电路电流,电压表并联在定值电阻两端,且实验之前,滑动变阻器滑片位于阻值最大处。闭合开关,观察到电压表示数为2.0V,电流表示数为0.20A,此时滑动变阻器接入电路的阻值最大,根据欧姆定律可知,变阻器两端的电压
根据串联电路的电压特点可知,电源电压
根据欧姆定律可知,定值电阻的阻值为
继续移动滑片到中点位置时,电流表示数为0.30A,根据欧姆定律可知,滑动变阻器两端的电压
根据串联电路的电压特点可知,定值电阻两端的电压
根据欧姆定律可知,定值电阻的阻值为
当滑片移到另一端时,滑动变阻器接入电路的阻值为0,电流表示数为0.58A,电压表的示数等于电源电压
根据欧姆定律可知,定值电阻的阻值为
(3)根据数据可知,小灯泡电阻
小灯泡L由暗到亮的过程中,电阻特点是逐渐变大,其原因是小灯泡电阻随温度的升高而增大。
技巧点拨
1. “正确连接电路”的含义
是指待测电阻与滑动变阻器串联,电流表串联在电路中,电压表与待测电阻并联。判断的方法是:移动滑动变阻器的滑片时,电流表与电压表的示数同时变大(或变小),当滑动变阻器连入电路的阻值为0时,电压表的示数为电源电压。
2. “操作规范”、“实验步骤正确”的含义
指闭合开关时,滑动变阻器接入电路的阻值最大。
3. 滑动变阻器的作用
(1)保护电路:初始时限制电流,防止元件损坏;
(2)改变电压和电流:实现多次测量。
4. 不同实验目的下的数据处理方式
(1)测定值电阻:多次测量取平均值,减小误差;注意:不能用“平均电压除以平均电流”来计算电阻,必须先算每组的𝑅=𝑈/𝐼,再求平均值。
(2)测小灯泡电阻:因灯丝电阻随温度升高而增大,需探究其变化规律,不取平均值。
类题夯基
1.(2025·安徽淮北·三模)小明利用如图所示的电路测量未知电阻Rx的阻值,电源电压未知但保持不变,。只闭合开关S1时,电流表的示数为0.2A,开关S1和S2均闭合时,电流表的示数为0.6A,则电阻Rx的阻值为__________。
【答案】20
【解析】当只闭合开关S1时,两电阻串联,电流表读数为I1,则电源电压为①
当开关S1、S2都闭合时,Rx短路,电路为R0的简单电路,电流表读数为I2,则电源电压为②
联立①②并代入数据可得待测电阻为
2.(2025·安徽六安·三模)某实验小组利用电流表和电压表测量定值电阻的阻值。
(1)下图为连接的实物图,其中有一根导线连接错误,请你在错误的导线上画“×”,并用笔画线代替导线画出正确的连线(导线不得交叉)。
(2)改正电路并检查,发现电流表指针如图所示,接下来正确的操作是____________________。
(3)闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,读取电压表、电流表的示数并记录在表格中,分析表中数据可知,待测电阻的阻值为__________Ω。(结果精确到0.1Ω)
实验次数
1
2
3
4
电压U/V
1.0
1.6
2.0
2.4
电流I/A
0.10
0.16
0.20
0.23
(4)进一步分析表中数据,还可以得出:在导体的电阻一定时,_________。
【答案】(1);(2)将电流表调零;(3)10.1;(4)通过导体的电流与导体两端的电压成正比
【解析】(1)原电路中,滑动变阻器未接入电路,应按“一上一下”接入电路,将滑动变阻器左下接线柱与定值电阻右端接线柱连接的导线画“×”,把滑动变阻器右上接线柱与定值电阻右端接线柱用导线相连,如图所示:
(2)检查电路时,开关是断开的,发现电流表指针不在零刻度线,接下来正确的操作是将电流表调零。
(3)根据欧姆定律可知,
待测电阻的阻值为
(4)根据题表数据可知,电压与电流的比值不变,故可得出:在导体的电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比。
3.(2025·安徽阜阳·模拟预测)在“测量小灯泡电阻”的实验中,电源电压恒为,滑动变阻器R的规格未知,小灯泡的额定电压为,已连接部分实物电路如图甲所示。
(1)请用笔画线代替导线,将图甲中的实物电路补充完整。(要求:滑片P向左移动时灯泡变亮)
(2)实验中,调节滑动变阻器,分别记录电压表和电流表的示数如下表所示,第3次测量时电流表示数如图乙所示,小灯泡正常发光时的电阻是______。(保留一位小数)
实验次数
电压
电流
电阻
1
1.0
0.14
7.1
2
1.5
0.18
8.3
3
2.5
(3)结合表格中的数据,请分析图内图像中符合小灯泡电阻变化的是图______。
(4)从第1次到第3次实验,小灯泡阻值变化量的大小为,滑动变阻器接入电路的阻值变化量大小为,它们的大小关系是______。
【答案】(1);(2)9.6;(3)c;(4)
【解析】(1)当滑动变阻器的滑片向左移动时,小灯泡亮度变大,说明电路中电流变大,滑动变阻器的电阻变小,且滑动变阻器接线柱要“一上一下”的接,故连接方式如下图:
(2)由乙图可知,电流表选择的是小量程,分度值为0.02A,故电流表示数为0.26A,根据欧姆定律可知,小灯泡正常发光时的电阻是
(3)由可知,在图像上某点与原点连线的斜率的倒数表示电阻,由表中的数据可知,随电压的增大,电阻变大;曲线c斜率的倒数在变大,所以图丙图像中符合小灯泡电阻变化的是图c。
(4)第1次实验:该电路中小灯泡与滑动变阻器串联,根据串联电路中电流处处相等,可知
根据串联电路的电压规律,滑动变阻器两端的电压为
滑动变阻器的阻值为
由表中数据可知,小灯泡阻值为
第3次实验:根据串联电路中电流处处相等,可知
根据串联电路的电压规律,滑动变阻器两端的电压为
滑动变阻器的阻值为
由第(2)解析可知,小灯泡阻值为
所以,小灯泡阻值变化量的大小为
滑动变阻器接入电路的阻值变化量大小为
因此,它们的大小关系是
4.(2025·安徽六安·三模)小明利用图甲所示电路测量定值电阻的阻值,已知电源电压保持不变,为滑动变阻器。
(1)闭合开关S前,小明应将滑动变阻器的滑片移到最___________(选填“左”或“右”)端。
(2)闭合开关,小明发现电流表和电压表均无示数;他又将一根导线一端接在点,另一端依次接在点,发现只有接在点时电压表无示数,只有接在点时电流表有示数。则电路中的故障可能是___________。
(3)小明又找来了阻值为的定值电阻和单刀双掷开关、,利用图乙所示电路测量的阻值。请根据图乙电路,用笔画线代替导线将图丙中的实物图连接完整(导线不能交叉)。
(4)闭合开关S,开关、均向左闭合,电压表示数为;保持S、状态不变,只将向右闭合,电压表示数为。则待测电阻___________(用字母表示)。
【答案】(1)右;(2)滑动变阻器断路;(3);(4)
【解析】(1)滑动变阻器串联接入电路,为了保护电路,闭合开关前需将滑片移到阻值最大端。根据图甲的电路图,滑动变阻器连接了左下接线柱,而滑动变阻器的阻值变化规律是滑片离下接线柱越远,接入电阻越大,因此滑片移到右端时,接入的电阻丝长度最长,阻值最大,能避免开关闭合时电流过大损坏元件。
(2)电流表和电压表均无示数,表明电路故障是断路。将一根导线一端接在a点,另一端依次接在b、c、d点:接在b点时,电压表仍无示数、电路保持断路,说明b点到电源的路径未接通;接在c点时,电流表有示数、电路通路,说明故障位于b到c之间的部分。结合电路结构,b到c是滑动变阻器的接入部分,因此电路中的故障可能是滑动变阻器断路。
(3)根据图乙的电路图,将图丙中的实物图连接完整,确保每个电路元件一一对应,导线不能交叉,如图所示:
(4)与串联,开关改变电压表所测的电压:闭合开关S,开关、均向左闭合,电压表测两端电压
保持S、状态不变,只将向右闭合,电压表测电源电压,即
因此两端电压
根据欧姆定律,串联电路电流相等,则电路电流
代入得
整理后可得待测电阻
5.(2025·安徽铜陵·三模)如图甲所示,电源电压保持不变,电阻的阻值为10Ω,电阻的阻值为15Ω,闭合开关S,电流表的示数为0.6A。
(1)求电流表A的示数I;
(2)若将和并联后的部分用来替代(如图乙所示),再将与电阻箱串联接入原来的电源两端(如图丙所示),当电流表A的示数为时,电阻箱的阻值是多少?
【答案】(1)1A;(2)6Ω
【解析】(1)由甲可知,电阻和并联,电流表测量通过的电流。根据并联电路电压的特点及欧姆定律 可得,电源电压
通过电阻的电流
电流表A测量干路电流I,根据并联电路电流的特点,电流表A的示数
(2)电阻和并联后的等效电阻为,根据并联电阻的计算公式,可得
由图丙可知,与电阻箱R串联,电流表A测量电路中的总电流
此时电路的总电阻
根据串联电路电阻的特点,则电阻箱的阻值
模块02 电压表位置判断类
要点梳理
这类题的特点是正确串联待测电阻与滑动变阻器,然后把电压表并联在电路中。一般情况下,有三种情况:
1. 电压表与待测电阻并联
如图1所示,这是正确连接的电路(电压表与滑动变阻器并联),其特点是:在移动滑动变阻器的滑片时,电流表与电压表示数的变化是相同的,即“同大或同小”,并且当滑动变阻器连入电路的电阻值为0时,电压表的示数为电源电压。
A
P
S
R2
Rx
V
图1 图2
A
Rx
S
V
P
2. 电压表与滑动变阻器并联
如图2所示,若把电压表并联在滑动变阻器两端时,其特点是:在移动滑动变阻器的滑片时,电流表与电压表示数的变化是相反的,即“一大一小”,且当滑动变阻器连入电路的电阻为0时,电压表的示数也为0。
3. 电压表与电源并联
如图3所示,若把电压表并联在电源两端时,其特点是:在移动滑动变阻器的滑片时,电流表的示数发生变化,但是电压表的示数不发生变化。
A
Rx
P
R2
S
V1
V2
图3 图4
4. 电压表先后与滑动变阻器、待测电阻并联
如图4所示,这类型题目是电压表使用两次,先是并联在待测电阻或滑动变阻器的两端,后来又并在另一个用电器的两端。应该注意:如果变阻器的滑片在同一位置时(如连入电路的阻值最大),则电压表两次的示数之和就是电源电压。
典例验知
【典例01】小红和小华同时做“用电流表、电压表测电阻”的实验。现有两个滑动变阻器,分别标有“”和“”字样,其它实验器材齐全且相同,两电压表只有0~3V挡完好。他们各自选取一个变阻器进行实验,将电源(电压保持不变)、待测电阻、滑动变阻器、电流表、开关串联连接。小红将电压表并联在待测电阻两端,并把滑动变阻器滑片移至阻值最大处,闭合开关,观察到电压表示数如图所示,她发现无法继续实验。小华将电压表并联在电路中,闭合开关后移动滑动变阻器滑片,测量得到三组实验数据记录在表中。他们分析了各自的数据后,共同得出了待测电阻的阻值。
序号
电压表示数(V)
电流表示数(A)
1
2.8
0.18
2
2.0
0.26
3
1.5
0.30
(1)小华实验中电压表并联在________两端。
A.电源 B.待测电阻 C.滑动变阻器
(2)小红实验中所用的滑动变阻器规格是________。
A.5Ω 3A B.20Ω 2A
(3)分析小红无法继续实验的原因。
(4)求待测电阻Rx的阻值。(需写出解答过程,计算电阻时精确到0.1欧)
【答案】(1)C;(2)A;(3)见解析;(4)9.8Ω
【解析】(1)从小华的实验数据可知,电流表示数变大时,电压表示数变小,小华电压表接在了滑动变阻器两端,故选C。
(2)在实验序号1中,滑动变阻器接入的电阻为,即小华所用的滑动变阻器为B,故小红实验中所用的滑动变阻器为A。
(3)小红将电压表并联在待测电阻两端,并把滑动变阻器滑片移至阻值最大处,闭合开关,观察到电压表示数如图所示,电压表选用小量程,分度值0.1V,其示数为3V,由于此时滑动变阻器接入电路的阻值最大,说明无法通过调节滑动变阻器的阻值来减小电阻两端电压,因此小红无法继续实验。
(4)从小华的第三组实验可知,此时滑动变阻器接入的电阻为
小红做实验时滑动变阻器接入最大值5Ω,由此可知此时小红实验中滑动变阻器两端的电压为1.5V,由图中可知定值电阻两端的电压为3V,故电源电压
所以小红测试实验中待测电阻为
小华的实验1中待测电阻的阻值为
小华的实验2中待测电阻的阻值为
小华的实验3中待测电阻的阻值为
所以待测电阻的阻值为
技巧点拨
分析此类题目常用到的方法
1. 根据“电流表示数变大时,电压表示数变小”,可以判断电压表接在了滑动变阻器两端。
2. 根据实验过程,找出测量的次数,一定要求待测电阻Rx的平均值。
3. 要根据电流最小的条件,计算求出滑动变阻器的规格。
类题夯基
1.(2025·安徽淮北·三模)实验小组用“伏安法”测量小灯泡的电阻,他们连接了如图甲所示的电路,小灯泡的额定电压为2.5V,电源电压保持不变。
(1)图甲中有一根导线连接错误,请在该导线上画“×”,并用笔画线代替导线,将导线连接在正确的位置上,要求:导线不得交叉。
(2)改正错误后,闭合开关,当滑片P移至某位置时,电压表的示数如图乙所示,为测量小灯泡正常发光时的电阻,应将滑片P向_______(选填“A”或“B”)端移动适当距离。
(3)改变滑动变阻器滑片P的位置,测得多组电流表和电压表数据,并据此作出小灯泡的I-U图像,如图丙所示,则小灯泡正常发光时的电阻是_______。
【答案】(1);(2)B;(3)10
【解析】(1)在用“伏安法”测量小灯泡的电阻的实验中,电压表应并联在小灯泡的两端,可知电压表负接线柱与滑动变阻器左端接线柱这根连线错误,正确连线如图所示:
(2)改正错误后,闭合开关,移动滑片至某位置时,电压表连接小量程,分度值为0.1V,此时电压表示数为2.2V,小于灯泡额定电压2.5V,为测量小灯泡正常发光时的电阻,应增大灯泡两端的电压,根据串联电路电压规律,应减小变阻器两端的电压,根据分压原理,应减小变阻器接入电路的阻值,故应将滑片向B端移动。
(3)如图丙所示,当小灯泡正常发光时,通过小灯泡的电流为0.25A,则此时小灯泡的电阻为
2.(2025·安徽阜阳·三模)某物理兴趣小组用图甲所示电路测量小灯泡的电功率,小灯泡的额定电压为2.5V。
(1)请用笔画线代替导线将图甲所示电路连接完整。
(2)正确连接电路后,闭合开关,发现小灯泡不亮,但电流表和电压表均有示数,接下来应进行的操作是____________________。
(3)移动滑片进行多次测量,读取电压表和电流表的示数并记录,根据实验数据绘制小灯泡的I-U图像如图乙所示,则小灯泡的额定功率为___W;小灯泡的I-U图像不是一条直线的原因是_______。
【答案】(1);(2)向右移动滑动变阻器的滑片,观察小灯泡是否发光;(3)1.25 小灯泡的电阻随温度的升高而增大
【解析】(1)测量小灯泡电功率的实验中,电流表、滑动变阻器与小灯泡串联在电路中,电压表并联在小灯泡两端,如图所示:
(2)正确连接电路后,闭合开关,电流表和电压表均有示数,说明电路是通路且小灯泡没有被短路。小灯泡不亮,说明小灯泡的实际功率太小,接下来应进行的操作是向右移动滑动变阻器的滑片,观察小灯泡是否发光。
(3)[1]小灯泡的额定电压为2.5V,由题图乙可知,当U=2.5V时,I=0.5A,则小灯泡的额定功率
(4)[2]小灯泡的电阻随温度的升高而增大,所以小灯泡的I-U图像不是一条直线。
3.(2026·安徽·模拟预测)为了测量一额定电压为的小灯泡正常发光时的电阻,某小组根据现有的实验器材,设计出如图甲所示的实验电路图。
(1)请按照图甲,将图乙中的实物图电路连接完整;
(2)正确连接电路后,设置好各开关情况为________,移动滑动变阻器的滑片P,使电压表的示数为;
(3)保持滑片P的位置不动,设置好各开关情况为________,记录电压表示数为;
(4)完成以上(2)、(3)步骤操作后,该小组的同学发现小灯泡正常发光时的电阻刚好能用题干所给的物理量表示,表示为________;
(5)若按照以上(2)、(3)步骤操作,发现灯泡立即发出耀眼光芒并很快熄灭,为了排查原因,请你根据现有的情况提出一条建议:________。
【答案】(1);(2)S、S1闭合,S2断开;(3)S、S2闭合,S1断开;(4)
(5)完成步骤(2),调整开关的状态时,保持滑片位置不变,先断开开关S、S1,闭合S2,然后再闭合S,记录电压表示数为
【解析】(1)对比图甲和图乙可知,图乙中缺少一根导线将电阻连入电路,根据电流路径法可知,应将定值电阻R0右端连接到开关S2与S之间,即定值电阻R0右端与开关S2的左端接线柱连线或将电阻R0右端连接到开关S的右侧接线柱,如图所示:
(2)要测量小灯泡正常发光时的电阻,应使灯泡正常发光,所以先闭合S、S1,断开S2,灯泡、滑动变阻器、电阻R0串联,移动滑动变阻器的滑片P,使电压表的示数为U额,此时灯泡正常发光。
(3)保持滑片P位置不变,闭合S、S2,断开S1,此时电路的结构和各用电器接入电路中的电阻不变,电压表测量灯泡和定值电阻R0两端的电压,记录电压表示数为U1,R0两端的电压
(4)电路中的电流
小灯泡正常发光时的电阻
(5)若按照以上(2)、(3)步骤操作,发现灯泡立即发出耀眼光芒并很快熄灭,可能是完成步骤(2)调整开关的状态时,进行的操作中先闭合了开关S2,导致定值电阻R0短路,使通过灯泡的电流过大,灯泡烧坏,所以建议完成步骤(2)后,保持滑片位置不变,先断开开关S、S1,闭合S2,然后再闭合S,记录电压表示数为。
4.(2025·安徽黄山·模拟预测)在“测量小灯泡电功率”的实验中,已知小灯泡的额定电压为2.5V,电源电压为4.5V。
(1)实验电路如图甲所示,其中有一根导线连接错误,请在错误的导线上画“×”,用笔画线代替导线将电路连接正确。
(2)正确连接电路后,闭合开关,将滑动变阻器的滑片移至某处,电压表的示数如图乙所示,要使小灯泡正常发光,接下来的操作是______。
(3)多次测量不同电压下通过灯泡的电流,并观察灯泡的亮度,根据实验数据绘出了小灯泡的图像,如图丙所示,则小灯泡的额定功率是______W。
(4)由图丙可知,小灯泡灯丝的电阻随其两端电压的增大而______(选填“增大”“不变”或“减小”)。
【答案】(1);(2)向左移动滑动变阻器的滑片,使灯泡两端的电压升至 2.5V;(3)0.625;(4)增大
【解析】(1)电压表应并联在灯泡两端,故图中电压表和滑动变阻器相连的导线错误,需要将灯泡的右侧接线柱和电压表“3”接线柱相连,如图所示:
(2)正确连接电路后,闭合开关,将滑动变阻器的滑片移至某处,电压表的示数如图乙所示,为1.8V。要使小灯泡正常发光,需增大灯泡两端的电压至额定电压2.5V;根据串联分压特点,应减小滑动变阻器接入电路的阻值。结合图甲中滑动变阻器接了左下接线柱,接下来的操作是向左移动滑动变阻器的滑片,减小其接入电阻,使灯泡两端的电压升至2.5V。
(3)已知小灯泡额定电压为,观察图丙,此时灯泡的额定电流为,根据电功率公式,得小灯泡的额定功率是
(4)根据实验数据,当电压增大时,通过灯泡的电流也增大,由电功率公式可知,灯泡的功率会随之增大,灯丝的温度因此升高;而灯丝的电阻随温度的升高而变大,因此小灯泡灯丝的电阻随其两端电压的增大而增大。
5.(2025·安徽六安·三模)小明利用图甲所示电路测量定值电阻的阻值,已知电源电压保持不变,为滑动变阻器。
(1)闭合开关S前,小明应将滑动变阻器的滑片移到最___________(选填“左”或“右”)端。
(2)闭合开关,小明发现电流表和电压表均无示数;他又将一根导线一端接在点,另一端依次接在点,发现只有接在点时电压表无示数,只有接在点时电流表有示数。则电路中的故障可能是___________。
(3)小明又找来了阻值为的定值电阻和单刀双掷开关、,利用图乙所示电路测量的阻值。请根据图乙电路,用笔画线代替导线将图丙中的实物图连接完整(导线不能交叉)。
(4)闭合开关S,开关、均向左闭合,电压表示数为;保持S、状态不变,只将向右闭合,电压表示数为。则待测电阻___________(用字母表示)。
【答案】(1)右;(2)滑动变阻器断路;(3);(4)
【解析】(1)滑动变阻器串联接入电路,为了保护电路,闭合开关前需将滑片移到阻值最大端。根据图甲的电路图,滑动变阻器连接了左下接线柱,而滑动变阻器的阻值变化规律是滑片离下接线柱越远,接入电阻越大,因此滑片移到右端时,接入的电阻丝长度最长,阻值最大,能避免开关闭合时电流过大损坏元件。
(2)电流表和电压表均无示数,表明电路故障是断路。将一根导线一端接在a点,另一端依次接在b、c、d点:接在b点时,电压表仍无示数、电路保持断路,说明b点到电源的路径未接通;接在c点时,电流表有示数、电路通路,说明故障位于b到c之间的部分。结合电路结构,b到c是滑动变阻器的接入部分,因此电路中的故障可能是滑动变阻器断路。
(3)根据图乙的电路图,将图丙中的实物图连接完整,确保每个电路元件一一对应,导线不能交叉,如图所示:
(4)与串联,开关改变电压表所测的电压:闭合开关S,开关、均向左闭合,电压表测两端电压
保持S、状态不变,只将向右闭合,电压表测电源电压,即
因此两端电压
根据欧姆定律,串联电路电流相等,则电路电流
代入得
整理后可得待测电阻
模块03 电源电压与滑动变阻器规格推断类
要点梳理
伏安法测电阻是安徽中考物理的重点实验之一,判断电源电压和选择滑动变阻器规格是实验设计中的关键环节。以下是基于实验原理和典型题型的分析:
1. 如何判断电源电压?
(1)当滑动变阻器接入电阻为0时,电压表示数等于电源电压。
在串联电路中,若滑片移至阻值最小端,滑动变阻器分压为0,此时待测电阻两端电压等于电源电压。若电压表测的是定值电阻或小灯泡电压,则其最大读数即为电源电压。
(2)利用滑片在最大阻值处的数据估算
闭合开关前,滑动变阻器应置于阻值最大处以保护电路。此时电流最小,电压表示数较小。结合欧姆定律可知,电源电压为待测电阻两端的电压与滑动变阻器两端的电压之和:
U电源=UR+U滑= UR+IR滑max
2. 如何选择滑动变阻器规格?
滑动变阻器的规格由“最大阻值”和“允许通过的最大电流”两部分组成, 最大电流应大于电路中可能出现的最大电流。
(1)电路最大电流出现在滑动变阻器阻值为0时:,所选滑动变阻器的额定电流必须大于此值,否则可能烧毁。
根据实验数据反推法判断滑动变阻器规格
(2)当题目给出实验数据(如电压表、电流表示数变化范围)时,可通过以下步骤反推变阻器规格:
根据“滑片在最左或最右”时的电表示数,判断变阻器接入电路的阻值范围。
利用串联电路电压分配和欧姆定律,计算变阻器两端电压和通过电流。
由最大阻值=最大电压/对应电流,求出变阻器最大阻值。
结合额定电流要求,最终确定规格。
典例验知
【典例01】小虹和小唐做“用电流表、电压表测电阻”实验,现有两个滑动变阻器(分别标有“5Ω 3A”“20Ω 2A”字样),其余实验器材均相同。他们分别选择其中一个变阻器与电源(电压未知且保持不变)、待测电阻、电流表、开关串联。小虹将电压表并联在待测电阻两端,移动变阻器滑片P至最大阻值处,闭合开关后,观察到电压表的示数如图所示。小唐将电压表并联在电路中,将测得的三组数据记录在下表中、他们交流数据后,共同得出了实验结果。
实验序号
电压U(伏)
电流I(安)
1
3.0
0.16
2
2.5
0.20
3
1.5
0.30
(1)通过计算判断小唐实验时使用滑动变阻器的规格。
(2)计算电源电压U。
(3)计算待测电阻Rx的阻值(精确到0.1欧)。
【答案】(1)“20Ω 2A”;(2)4.5V;(3)9.85Ω
【解析】(1)从小唐的实验数据,电压减小电流增大,可知电压表接在了滑动变阻器两端,由实验数据1,滑动变阻器接入的电阻
由此可知小唐选用的滑动变阻器的规格是“20Ω 2A”。
(2)由小唐的实验数据3知,当滑动变阻器两端电压为1.5V,电流为0.3A,接入的电阻为
两次实验中,变阻器阻值相同时,电路处于同一状态
电源电压U=U1+ U2=3V+1.5V=4.5V
(3)待测电阻
待测电阻的阻值
技巧点拨
分析此类题目常用到的方法
1. 根据“电流表示数变大时,电压表示数变小”,可以判断电压表接在了滑动变阻器两端。
2. 根据实验过程,找出测量的次数,一定要求待测电阻Rx的平均值。
3. 要根据电流最小的条件,计算求出滑动变阻器的规格。
类题夯基
1.2024年12月26日,合肥地铁8号线一期已正式开通运营,为我省首条全自动运行线路。小安查阅资料知道:为保证地铁的安全运行,地铁上都安装有“烟雾报警器”,其简化原理图如图所示,电路中电源电压保持18V不变,R0为定值电阻,阻值为,R为光敏电阻,其阻值与光照强度的关系如表所示。当烟雾浓度大于或等于某一值,即电路中电流小于或等于300mA时,烟雾报警器报警。下列说法正确的是( )
光照强度E/cd
1
2
3
4
5
6
光敏电阻R/Ω
80
50
30
24
20
18
A.光敏电阻的阻值随烟雾浓度的增大而减小
B.用电流表表盘改造为烟雾浓度报警器表盘更科学
C.当光照强度小于或等于2cd时,烟雾报警器报警
D.要使报警器在浓度更低的烟雾下报警,R0应该选用更小阻值的电阻
【答案】C
【解析】A.据表格数据可知,当光照强度越大时,光敏电阻的阻值越小;当烟雾浓度的增大时,光照强度减弱,则光敏电阻的阻值变大,故A错误;
B.据图可知,电路是串联的,电压表测R两端电压,电流表测电路中的电流,当烟雾浓度的增大时,光敏电阻的阻值变大,由串联分压原理可知,光敏电阻两端电压会变大,即电压表的示数变大,而电路中的电阻变大,电路中的电流会变小,电流表的示数会变小,因此用电压表表盘改造为烟雾浓度报警器表盘更科学,故B错误;
C.当光照强度等于2cd时,光敏电阻的阻值为50Ω,此时电路中的总电阻为
电路中的电流为
当光照强度小于2cd时,光敏电阻的阻值变大,总电阻变大,电路中的电流将变小,即小于300mA,此时烟雾报警器报警,即当光照强度小于或等于2cd时,电路中电流小于或等于300mA,烟雾报警器报警。故C正确;
D.要使报警器在浓度更低的烟雾下报警,若报警电路中的电流不变,根据可知,电路中的总电阻不变,即不变,浓度更低的烟雾,光敏电阻阻值变小,则R0阻值应变大,故D错误。
故选C。
2.(2025·安徽省芜湖市·模拟)在如图所示的电路中,电源电压不变,电阻R1=5Ω,R2=10Ω,R=5Ω。当开关S接1时,电流表的示数为0.6A;则开关S接2时,电流表的示数为________A。
【答案】0.4
【解析】当开关接时,电路为与串联,电流表测电路电流。根据欧姆定律,串联电路总电阻
已知电流,则电源电压
当开关接时,电路为与串联,总电阻
电源电压不变,,根据欧姆定律,此时电路电流
因此,开关接时,电流表的示数为。
3.(2026·安徽省阜阳市·一模)小明连接如图甲所示的电路,测量额定电压为2.5V的小灯泡正常发光时的电阻。
(1)闭合开关S,发现小灯泡L发光暗淡,观察电压表、电流表均有示数,移动滑动变阻器的滑片,电压表、电流表示数均不变,出现这种现象的原因是____________;
(2)正确连接电路后,移动滑动变阻器的滑片,当电压表示数为2V时,若要测量小灯泡正常发光时的电阻,应再将滑动变阻器的滑片向______(选填“左”或“右”)移动直至电压表示数为2.5V为止,若此时电流表示数如图乙所示,小灯泡正常发光时的电阻约为______Ω(保留一位小数);
(3)实验时,另一组同学发现电流表损坏,他们从滑动变阻器的铭牌上知道了其最大阻值为R0,闭合开关,分别读出滑片在A、B两端时电压表的示数UA、UB,然后计算出小灯泡的阻值,老师指出他们的方案不可行,原因是____________。
【答案】(1)将滑动变阻器下面两个接线柱连入了电路中;(2)左 7.8;(3)灯丝的电阻随温度的升高而增大
【解析】(1)滑动变阻器需“一上一下”接线才能改变电阻,若同时接下面两个接线柱,接入电路的电阻为最大阻值且移动滑片时电阻不变。根据欧姆定律可知,此时电路电流小,灯泡暗,且电表示数不变。因此出现这种现象的原因是将滑动变阻器下面两个接线柱连入了电路中。
(2)[1]电压表示数为2V,小于额定电压2.5V,需增大灯泡两端电压。根据串联电路分压规律,滑动变阻器两端电压需减小,即其接入电阻需减小。由图甲可知,滑片向左移时,滑动变阻器接入电路的电阻减小。
[2]由图乙可知,电流表选用0~0.6A量程,分度值0.02A,示数为0.32A。则小灯泡正常发光时的电阻约为
(3)小灯泡的灯丝电阻随温度升高而增大。根据欧姆定律可知,滑片在A端时,小灯泡电压大、电流大,温度高,电阻较大;滑片在B端时,小灯泡电压小、电流小,温度低,电阻较小。两次测量时小灯泡温度不同,电阻不同,因此不能用这两个状态的电压计算小灯泡的电阻。
4.小微用如图甲所示电路,测量标有“2.5V”字样小灯泡的电阻。
(1)请用笔画线代替导线,将电路连接完整。要求:闭合开关,滑动变阻器的滑片向右滑动时,电流表的示数变小。(导线不允许交叉)
(2)正确连接电路后,调节滑动变阻器的滑片使小灯泡正常发光,此时电流表的示数如图乙所示,示数为________A。小灯泡正常发光时的电阻是________Ω(结果保留一位小数)。
(3)经过多次实验,测出并记录多组电压和电流的值,得到小灯泡的图像如图丙所示。该图线不是一条直线,原因是________。
【答案】(1);(2)0.28 8.9;(3)小灯泡的灯丝电阻随温度的升高而增大
【解析】(1)根据要求,闭合开关,滑动变阻器的滑片向右滑动时,电流表的示数变小,这意味着滑动变阻器接入电路的电阻变大。所以应将滑动变阻器左下接线柱与小灯泡右侧接线柱连接,这样就能满足滑片右滑电阻变大的要求。
(2)[1]由图乙可知,电流表选用小量程,其分度值为0.02A,指针指向0.28A处,所以示数为0.28A。
[2]已知小灯泡额定电压为2.5V,根据欧姆定律,可得小灯泡正常发光时的电阻
(3)因为小灯泡的灯丝电阻随温度的升高而增大,不是一个定值,所以通过小灯泡的电流与它两端的电压不成正比,那么小灯泡的I - U图像不是一条直线。
5.(2025·安徽省合肥市·)如图所示,某物理实验小组设计了用“伏安法”测量未知电阻Rx(约10Ω)的阻值的实验。准备了以下器材:2节新干电池(电压恒定),电流表、电压表各一个,开关一个,待测电阻Rx,滑动变阻器,导线若干。
(1)图甲是他们设计的实物电路图,电路图还没有连接完整,请用笔画线代替导线将其连接完整;
(2)连接好实物图后开始实验,当他们将滑片P移动到某位置时,电压表、电流表的示数如图乙所示,则未知电阻为______Ω;(结果保留一位小数)
(3)测出电阻阻值后同组的小花认为该实验存在不足,请指出该实验的不足之处:________________________。
【答案】(1);(2)7.9;(3)实验只进行一次测量,实验数据太少,误差大。
【解析】(1)滑动变阻器应与未知电阻、电流表串联在电路中,并按照“一上一下”原则连接,电源电压由两节干电池串联,未知电阻约,电路中最大电流约为
则电流表选用小量程,如图所示:
(2)由图甲可知,电压表选用小量程,由图乙可知,分度值为,读数为,由图甲可知,电流表选用小量程,由图乙可知,分度值为,读数为,则未知电阻
(3)实验的不足之处为只测量一次数据便结束实验,测出的电阻值可能不准确,实验误差大。
模块04 数据记录与表格补全类
要点梳理
此类题目的本质是还原实验过程,要求学生根据实验原理和操作步骤,补全缺失的数据或设计合理的记录表格。这类题目不仅考查学生对实验原理的掌握,更注重对实验过程的理解、数据处理能力以及逻辑推理能力。
1. 实验原理清晰
伏安法测电阻的基本原理为欧姆定律:即通过测量待测电阻两端的电压𝑈和通过它的电流𝐼,计算出电阻值𝑅。
2. 数据表格结构规范
标准的数据记录表格应包含以下列项:实验次数、电压U-V、电流I-A、计算得出电阻R-Ω、电阻的平均值𝑅-Ω。
3. 多次测量的目的明确
对于定值电阻:多次测量求平均值,以减小实验误差。
对于小灯泡灯丝电阻:因电阻随温度变化,多次测量是为了研究其变化规律,不求平均值。
典例验知
【典例01】小红和小华做“用电流表、电压表测电阻”实验,他们所用滑动变阻器有A、B两个,A标有“5欧3安”字样、B标有“20欧 2安”字样,其它实验器材齐全且相同(电源电压为2伏的整数倍且保持不变)。他们各自选取一个变阻器进行实验,小红正确连接电路,操作规范,闭合开关,观察到电压表示数如图所示。小华将器材正确串联之后,将电压表并联在电路中,闭合开关移动滑动变阻器滑片,发现两个电表的示数一个变大一个变小,当滑片移至某一位置时,测量得到一组实验数据记录在表一序号1中。
表一小华的实验数据
序号
电压表示数(伏)
电流表示数(安)
1
3.0
0.20
2
3
(1)画出小红实验的电路图 。
(2)小华实验中电压表并联在 (选填“待测电阻”或“滑动变阻器”)两端。
(3)通过推理计算说明实验时所用的电源电压U和实验序号1中待测电阻的阻值 。(需写出解答过程)
【答案】(1)见下图;(2)滑动变阻器;(3)见解析
【解析】(1)用电流表、电压表测电阻,小红正确连接电路,操作规范,故电路图是伏安法测电阻的常规电路,如下所示:
(2)上图中,电压表与电流表示数之比为一定值,故电压表示数变大(小)时,电流表示数也变大(小)。小华将器材正确串联之后,将电压表并联在电路中,闭合开关移动滑动变阻器滑片,发现两个电表的示数一个变大一个变小,可知小华应该是把电压表并联在滑动变阻器两端了(因电源电压不变,不可能并联在电源两端),这样连接电路,实验过程中,当滑动变阻器阻值调大时,电压表示数变大,电流表示数变小;反之如果滑动变阻器阻值调小时,电压表示数变小,电流表示数变大。
(3)根据表中序号1的数据,滑动变阻器连入电路的阻值为
所以,小华使用的滑动变阻器是标有“20欧 2安”字样的B,小红使用的是滑动变阻器A“5欧3安”;小红正确连接电路,操作规范,闭合开关时,滑动变阻器连入电路的阻值应最大为RA=5Ω,小于15欧,和小华的电路对比,由分压原理可知,变阻器此时的电压小于3伏,上图中电压表选用大量程,分度值为0.5V,电压表示数为Ux=4.5V,电源电压U=Ux+UA<4.5V+3V
即U<7.5V,所以4.5V<U<7.5V,又因为电源电压为2伏的整数倍,所以电源电压U=6V
根据串联电路电压的规律,由小华的实验数据可得U= Ux+UB
根据欧姆定律有6V=0.2A×Rx+3V
解之得Rx =15Ω
技巧点拨
1. 分析表格数据,若发现在移动滑动变阻器的滑片时,电流表与电压表示数的变化是相同的,即“同大或同小”,表明电压表与待测电阻并联。
“电流表示数变大时,电压表示数变小”,可以判断电压表接在了滑动变阻器两端。
2. 分析表格数据,若发现在移动滑动变阻器的滑片时,电流表与电压表示数的变化是相反的,即“一大一小”,表明电压表与滑动变阻器并联。
类题夯基
1.(2025·安徽滁州·模拟预测)在“测量未知电阻的阻值”实验中,小刚设计了如图甲所示的实验电路。
(1)图甲是小刚连接的电路,其中有一根导线连接有误,请在该导线上打“×”,并在原图上用笔画线代替导线画出正确的连线。
(2)正确连接电路后,闭合开关,多次移动滑动变阻器的滑片,将实验数据记录在下表中。
实验序号
1
2
3
4
电压U/V
1.0
1.5
2.0
电流I/A
0.2
0.3
0.38
0.5
电阻R/Ω
5
5
5.3
①第4次实验中电压表的示数如图乙所示,为_____V。
②实验测得电阻的最终阻值为______Ω(结果保留一位小数)。
(3)实验中滑动变阻器除了有保护电路的作用外,还可以起到____________的作用。
【答案】(1);(2)①2.6 ②5.1;(3)改变待测电阻R两端的电压
【解析】(1)实验中,电压表测定值电阻两端的电压,原图连接方式把定值电阻短路了,电压表显示为零,正确连接方式应是电流从滑动变阻器出来后流经定值电阻,再过电流表回到电源负极,如图所示:
(2)[1]从图甲中可知电压表所选量程是0~3V,观察图乙可知分度值是0.1V,电压表的示数是2.6V。
[2]第四次实验中,测量的未知电阻的阻值
多次测量求平均值以减小误差,未知电阻的阻值
(3)在“测量未知电阻的阻值”实验中,滑动变阻器有两个作用:保护电路,闭合开关前将滑片移至最大阻值处,可避免电路中电流过大,防止电表或元件损坏;调节未知电阻R两端的电压,通过移动滑片改变滑动变阻器接入电路的电阻,从而改变电路中的电流,最终实现对未知电阻两端电压的调节,便于多次测量,减小误差。
2.(2025·安徽·二模)小明和小华进行测电阻活动。
(1)小明测量定值电阻的实验:
①请按照图甲的电路图,用笔画线将图乙中的实物图连接完整___________;
②移动滑动变阻器的滑片,当电压表示数为时,电流表示数如图丙,则通过计算阻值是___________;
(2)小华同学通过上面实验获得灵感,想设计一个能通过电压表测量湿度传感器电阻的电路,并且该电路的电压表示数随着相对湿度的变大而变大。准备了如下器材:一个电源、一个阻值为的湿度传感器(电路符号为,其阻值随相对湿度的增大而减小)、一个阻值为的定值电阻、一只电压表、一个开关、导线若干。请利用以上器材并根据要求,在虚线框内画出对应的电路图___________。根据电路分析可知,当电压表指针指在的位置时,湿度传感器的阻值___________。
【答案】(1) 10;(2)
【解析】(1)[1]根据图甲的电路图,滑动变阻器应 “一上一下” 接线。从电源正极出发,电流经开关、滑动变阻器、Rx 、电流表回到电源负极,电压表并联在Rx两端。如图所示:
[2]如图丙可得电流表的读数为0.26A,根据公式计算阻值
(2)[1]湿度传感器的阻值随相对湿度增大而减小,要求电压表示数随相对湿度增大而变大。因此,将与定值电阻串联,电压表并联在两端。根据串联分压的规律,阻值随相对湿度的增大而减小,两端分到的电压会增大,符合题意,如图所示:
[2]当电压表示数为2V时,根据欧姆定律计算电路的总电阻
电路中的总电阻为
根据串联电路电阻规律
3.(2025·安徽合肥·模拟预测)“伏安法测电阻”是初中物理学生必做的测量类实验之一,小聪小组在进行实验时有如下问题:
(1)小聪同学完成如图甲所示的实验电路连接后,小明检查时发现,电路中有一根导线连接错误,请在错误的导线上画“×”,并用笔画线代替导线将正确导线连接完整;
(2)改正错误后,闭合开关,当______(写出电压表和电流表指针偏转情况)时,可以初步判断电路正常;
(3)小组同学们将实验数据记录在下面的表格中,其中第2次电流表示数如图乙所示,则待测电阻Rx的阻值为______Ω(保留一位小数);
实验次数
1
2
3
电压U/V
1.5
2.0
2.5
电流I/A
0.15
0.24
电阻Rx/Ω
10.0
10.4
(4)该小组同学还利用这个实验电路“探究电流与电压的关系”,由于需要测出多组电压及其对应的电流值,所以该小组计划完成如下电压下的数据测量并设计了如下表所示的表格,请指出该同学设计的实验数据有什么不妥之处:______。
实验次数
1
2
3
4
5
6
电压U/V
0.6
0.7
0.8
0.9
1.0
1.1
电流I/A
【答案】(1);(2)电压表和电流表指针都有较小偏转;(3)10.1;(4)见解析
【解析】(1)在“伏安法测电阻”实验中,电压表应与待测电阻并联,电流表应与待测电阻串联。原电路中电压表串联在电路中,电流表与滑动变阻器并联了,修改后的电路图如下:
(2)改正错误后,闭合开关,由于滑动变阻器接入电路中的阻值最大,则当电压表和电流表指针都有较小幅度的偏转时,说明电路正常。
(3)由图甲可知,电流表在电路中接的是0.6A正接线柱,则分度值为0.02A,图乙中电流表的示数为0.2A。根据计算第二次测量的电阻值
则待测电阻Rx的阻值为
(4)在“探究电流与电压的关系”实验中,为了使实验结论具有普遍性,应改变定值电阻两端的电压,获取多组数据。由表格数据可知,设定的相邻两次的电压值差值较小,电压间隔为0.1V,定值电阻的阻值约为10Ω,由欧姆定律可知,电流的间隔为0.01A,相邻两次实验测得的电流差值小于电流表的分度值0.02A,不同电压下的电流变化不明显,进而难以得出结论。
4.(2025·安徽宿州·三模)如图所示是小明所在实验小组利用“伏安法”测量某电阻的阻值的实物图。
序号
1
2
3
电压表示数
1
2
2.4
电流表示数
0.1
0.18
0.24
(1)小明按电路图正确连接电路,检查无误后,闭合开关,发现电流表没有示数,电压表示数接近电源电压,则电路故障是______;
(2)实验测得数据如上表,根据欧姆定律可知电阻的阻值为______。(小数点后保留两位有效数字)
【答案】(1)电阻断路;(2)10.37
【解析】(1)由实物图可知该电路为串联电路,电流表没有示数,说明电路是断路状态,电压表有示数且接近电源电压,说明电压表两端与电源连通,故电路故障是电阻断路。
(2)由可得,三组数据对应的电阻分别为
则电阻Rx的阻值为
5.(2025·安徽安庆·三模)小亮利用如图甲所示的电路来测量定值电阻的阻值。
实验次数
电压表示数
电流表示数
(1)用笔画线代替导线将图甲电路补充完整。(要求滑片向右移动时,电流表示数变大)
(2)闭合开关,移动滑动变阻器滑片,将实验数据记录在上表中,当电压表示数为时,电流表示数如图乙所示,则定值电阻的阻值为___。
(3)小亮继续利用现有器材测量一阻值约为的电阻,正确连接电路后闭合开关,并移动滑动变阻器滑片,发现实验无法进行,原因是_________________。
【答案】(1);(2)5;(3)见解析
【解析】(1)电源为2节干电池,电压为3V,所以电压表选择小量程与电阻并联接入电路,要求滑片向右移动时,电流表示数变大,根据欧姆定律可知滑片向右移动时,电路总电阻变小,根据串联电路电阻规律可知滑动变阻器接入电路的电阻变小,所以滑动变阻器选择右下接线柱串联接入电路,如图所示:
(2)由图甲可知电流表接入电路的是小量程,分度值为0.02A,示数为0.4A,根据欧姆定律可得定值电阻的阻值为
(3)电源电压为3V,待测电阻的阻值为,根据欧姆定律可得通过电路的最大电流
通过电路的电流小于电流表的分度值,所以无法测得通过电路的电流。
6.(2025·安徽芜湖·三模)小安在探究“电流与电阻的关系”的实验中,设计的电路如图甲所示。
(1)小安连接好电路,闭合开关后,发现电流表没有示数。移动滑动变阻器的滑片,电压表示数始终接近电源电压。造成这一现象的原因可能是 (填选项);
A.电流表断路 B.滑动变阻器短路 C.定值电阻断路 D.定值电阻短路
(2)小安排除故障,正确连接好电路后,多次改变电阻R的阻值,调节滑动变阻器,并记录对应的电流表示数,绘制出的I-R图像如乙图中的A曲线。在实验过程中,将定值电阻由低电阻更换为高电阻,闭合开关,应将滑动变阻器的滑片P向左移至适合位置,这样做的目的是________;
(3)同组的小徽在同一坐标系中绘制出的I-R图像如乙图中的B曲线。善于思考的小徽发现在同一坐标系中绘制出的I-R图像不重合,其原因是:________。
(4)小安又设计了如图丙所示的电路,测量小灯泡正常发光时的电阻,是阻值已知的定值电阻。正确连接好电路后的测量步骤如下:
①闭合开关S,将拨到触点A,移动滑片,使电压表的示数为,小灯泡正常发光;
②保持滑片的位置不动,再将开关拨到另一触点B,读出电压表示数;
③小灯泡正常发光时电阻的表达式R=________。(用表示)
【答案】(1)C;(2)保持定值电阻两端的电压不变;(3)没有控制电阻两端的电压相同;(4)
【解析】(1)A.若电流表断路,整个电路断开,电压表也不会有示数,不符合电压表示数始终接近电源电压的现象,故A不符合题意;
B.若滑动变阻器短路,电路中电阻变小,电流会变大,电流表会有示数, 故B不符合题意;
C.若定值电阻断路,电路处于断路状态,电流表没有示数,而电压表并联在电源两端,所以电压表示数始终接近电源电压,故C符合题意;
D.若定值电阻短路,电路中有电流,电流表有示数,电压表被短路,示数为0,故D不符合题意。
故选C。
(2)在探究“电流与电阻的关系”实验中,要控制定值电阻两端的电压不变。根据串联电路的分压原理,当把定值电阻由低电阻更换为高电阻时,定值电阻两端的电压会变大。为了使定值电阻两端电压不变,应增大滑动变阻器接入电路的电阻,即将滑动变阻器的滑片P向左移,这样做的目的是控制定值电阻两端的电压不变。
(3)在探究“电流与电阻的关系”实验中,要控制电阻两端的电压不变。根据欧姆定律,若图像不重合,说明在改变电阻时,电阻两端的电压不同。因为不同的图像对应的是不同的电阻两端电压值,所以其原因是:没有控制电阻两端的电压相同。
(4)当闭合开关,将拨到触点,移动滑片,使电压表的示数为,此时小灯泡正常发光,电压表测小灯泡两端电压。保持滑片的位置不动,再将开关拨到另一触点,读出电压表示数,此时电压表测小灯泡和定值电阻两端的总电压。那么定值电阻两端的电压,根据欧姆定律,此时电路中的电流
因为串联电路电流处处相等,这个电流也是小灯泡正常发光时的电流。已知小灯泡正常发光时的电压为,根据欧姆定律,则小灯泡正常发光时电阻
7.(2025·安徽合肥·一模)在测量额定电压为3.8V的小灯泡(电阻约为10Ω)电阻的实验中,小明连接了如图甲所示的电路,其中电源电压为6V且保持不变。
(1)请用笔画线代替导线,将图甲所示电路连接完整。(要求在滑片P向右移动的过程中小灯泡变暗)
(2)小明正确进行实验操作所记录的数据如表所示:
实验序号
电压/V
电流/A
电阻/Ω
1
3.0
0.36
8.33
2
3.8
0.40
?
3
4.5
0.42
10.71
分析表中数据可知:小灯泡正常发光的电阻为______Ω。
(3)如果实验过程中电流表突然出现了故障不能使用,小明向老师借了一只定值电阻R0(阻值已知)、一个单刀双掷开关,同时借助部分现有的实验器材,设计了如图乙所示的实验电路,也测量出小灯泡正常发光的电阻。实验操作步骤如下:①连接好电路,闭合开关S1并将开关S2拨到触点2,移动滑片P,使电压表的示数变为小灯泡额定电压U额;②保持滑动变阻器滑片的位置不变,再将开关S2拨到触点1,读出电压表的示数为U1;③则小灯泡正常发光,其电阻的表达式RL额= ____________(用R0、U额和U1表示)。
【答案】(1);(2)9.5;(3)
【解析】(1)要求在滑片P向右移动的过程中小灯泡变暗,就是滑片向右移动,变阻器阻值变大,应该接左下接线柱,电压表与灯泡并联,如图所示:
(2)小灯泡的额定电压为3.8V,由表中数据可知,电流为0.4A,则小灯泡正常发光的电阻
(3)连接好电路,闭合开关S1并将开关S2拨到触点2,灯泡、定值电阻与滑动变阻器串联,电压表测量灯泡两端电压,移动滑片P,使电压表的示数变为小灯泡额定电压U额,灯泡正常发光;保持滑动变阻器滑片的位置不变,再将开关S2拨到触点1,电压表测量灯泡和定值电阻两端的电压,电压表的示数为U1;则R0两端电压
此时电路中电流为
则小灯泡正常发光,其电阻的表达式
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