内容正文:
实验二十一、探究影响导体电阻大小的因素
【知识点回顾】
实验名称
测量定值电阻的阻值
测量小灯泡的阻值
测量小灯泡的电功率
实验原理
电路图
实验操作
多次移动滑动变阻器的滑片来改变待测电阻两端的电压,记下相应的电流表示数和电压表示数
移动滑动变阻器的滑片,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,记下每次的电压表示数和对应的电流表示数
变阻器滑片移动方向的判断
要增大滑动变阻器两端的电压,滑片向阻值 的方向移动
要增大小灯泡两端的电压(小灯泡变亮),滑片向阻值 的方向移动
多次测量的目的
求平均值减小误差
测量小灯泡在不同电压下的电阻
测量小灯泡在不同电压下的实际功率
图像
1、滑动变阻器的作用(1)保护电路。(2)改变待测电阻(小灯泡)两端的电压
2、小灯泡电阻测量结果相差较大原因: ;
3、测量小灯泡工作的电阻时,能否通过多次测量求平均值的方法来减小误差: 。 ;
4、计算电阻的平均值时,不能用电压的平均值除以电流的平均值:因为 ;
5、测量小灯泡的电功率【实验结论】
(1)不同电压下,小灯泡的功率不同;实际电压越大,小灯泡功率越大。
(2)小灯泡的亮度由小灯泡的实际功率决定,实际功率越大,小灯泡亮度越亮。
6、在测小灯泡额定功率的实验中,手和眼各自的分工是什么:手移动滑片的位置,同时眼睛观察 ,当示数达到小灯泡的 时,停止移动滑片;
7、分析图象不同电压下灯丝电阻值不同:原因是 ;
8、能否用多次测量求出的电功率的平均值作为小灯泡的额定功率: 。
额定功率为小灯泡在额定电压下的电功率,且在不同的电压下小灯泡的 不同,小灯泡的电功率随外加电压的变化而变化,故不能求平均值;
9、 伏安法测电阻和伏安法测电功率在处理数据上的不同:
测电阻最后要求测出三个电阻值的平均值, ;而测电功率时,在小于、等于、大于额定电压的情况下,目的是 。求出不同电压下电功率值的含义是不同的,不能用来求平均值。只有在额定电压下求得的功率才为额定功率;
10、用实验数据绘制U-I图象如图,为什么图象为一条曲线灯泡的U—I图象为一条曲线:因为 。
【精练】
1.用如图甲所示的电路测量未知电阻Rx的阻值(阻值约为10 Ω),电源电压为3 V。
(1)请用笔画线代替导线,将电路连接完整。要求:滑动变阻器的滑片向右移动时,电流表的示数变小。(导线不允许交叉)
(2)电路连接完成后,闭合开关,发现电流表有示数,电压表无示数,出现此现象的原因可能是 (写出一种原因即可)。
(3)排除故障后,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片至某一位置,电压表的示数为2.7 V,电流表的示数如图乙所示是 A,则测得未知电阻Rx= Ω。
(4)实验中通过移动滑片的位置得到多组实验数据并计算出Rx的平均值,这样做的目的是 。
(5)另一组同学利用如图丙所示的电路也完成了该实验。电源电压不变,滑动变阻器的最大阻值为R0,a、b为滑动变阻器的两端点,请把实验步骤补充完整:
①闭合开关S,移动滑动变阻器的滑片P至a端,读出电压表示数U1;
②闭合开关S, ,读出电压表示数U2,则待测电阻的表达式:Rx= (用R0、U1、U2表示)。
2.在测量小灯泡电阻的实验中,小会选用标有“2.5 V”字样的小灯泡进行实验。
(1)请用笔画线代替导线,将如图甲所示电路补充完整。
(2)连接电路时,开关应处于 状态。连接好电路,将滑片P移至最右端,接通电路后,发现小灯泡不发光,电压表示数约为3 V,其原因可能是小灯泡 。
(3)排除故障后,闭合开关,移动滑片P,电压表的示数如图乙所示为 V,为测量小灯泡正常发光时的电阻,应将滑片P向 端移动。
(4)闭合开关后,缓慢移动滑动变阻器的滑片,同时眼睛要观察 (选填“电压表”或“电流表”)示数的变化。
(5)下表是记录的实验数据,则小灯泡正常发光时的电阻约为 Ω(结果保留小数点后1位)。
实验次数
1
2
3
4
U/V
1
2
2.5
2.8
I/A
0.18
0.28
0.30
0.31
(6)实验中发现小灯泡越亮,温度越高。结合实验数据可知:灯丝温度越高,电阻越 。
(7)若把电路元件接入电路,刚接好最后一根导线,小灯泡就立即发光,发生这种现象的两个原因是① ;② 。
(8)若连接完电路后,闭合开关,发现小灯泡发光较暗,且无论怎样移动滑动变阻器的滑片P,小灯泡的亮度都不变,则原因可能是 。
(9)若电路正确连接后,闭合开关,发现无论怎样调节滑动变阻器,小灯泡两端的电压始终大于额定电压,原因可能是 (电器元件完好)。
3.小芳利用图甲所示的电路测量未知电阻的阻值,阻值大约为
请你根据电路图,用笔画线代替导线,在图乙中完成实验电路的连接。
闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片置于______端选填“”或“”。
闭合开关,发现电压表和电流表均无示数。小芳利用另一只完好的电压表进行检测,把电压表分别接在、之间和、之间,电压表均有示数;接在、之间,电压表无示数。如果电路连接完好,只有一个元件有故障,该故障是______。
排除故障后,调节滑动变阻器,记录多组数据。画出了待测电阻的图象,如图丙所示。由图象可得______。
小芳又设计了一种方案,也测出了的阻值。电路如图丁所示,为阻值已知的定值电阻,电源电压未知且恒定不变。测量步骤如下:
当开关______时,电流表读数为;
当开关、都闭合时,电流表读数为;
待测电阻______。用已知和测出的物理量符号表示
4.在测量阻值约为的定值电阻的实验中,小明用如图甲所示的器材进行实验,电源电压保持不变。
如图甲所示,在图中用笔画线代替导线,将实验电路连接完整,要求滑动变阻器的滑片向右滑动时连入电路的电阻变小。
小明把最后一根导线连接完毕后,看到电压表和电流表立即都有较大示数,他在实验操作中的两处错误是______和______。
在实验中出现:电流表有示数,电压表示数为的现象,其故障可能是______
A.电流表的正、负接线柱接反 电压表的量程选小了
C.电阻发生了短路 把滑动变阻器下端两接线柱连入电路
改正错误后,小明改变两端的电压和电流。两次测得的电阻值分别为,第三次测量时,电压表的示数为,电流表的示数如图乙所示,则______,实验测得值应为______结果保留一位小数
若将图甲中的电阻换为小灯泡,当滑动变阻器接入电路的电阻变小时,电压表与电流表示数的比值将______选填“变大”、“变小”或“不变”。
小红在实验室所提供的器材中选择合适的器材,设计如下电路测出该电阻的值。如图丙所示四个电路中,为已知阻值的定值电阻,不能测出未知电阻的电路是______
5.物理兴趣小组在做“测量小灯泡的电阻”实验时,准备了以下器材:小灯泡额定电压为、电流表、电压表、开关、两节干电池、滑动变阻器、导线若干。如图甲为该小组连接的实物图。
请指出实物图连接的两处错误。
____________
正确连接电路后,闭合开关,当滑动变阻器的滑片置于某位置时,电流表和电压表的示数如图乙、丙所示,电流表示数为______,则小灯泡电阻为______计算结果保留一位小数
改变滑动变阻器滑片的位置,记录下不同时刻的电压值和电流值,并计算出小灯泡在不同电压下的电阻值,数据处理表格如下所示,其中有一处是不恰当的,这一处是______,原因是______。
实验次数
电压
电流
电阻
平均电阻
该小组又利用这个电路测量小灯泡的额定功率,应调节滑动变阻器滑片使电压表示数为______,若此时电流表示数为,则小灯泡的额定功率为______。
6.小丽在“测量小灯泡的电功率”实验中,实验器材有:电压恒为3 V的电源、小灯泡(额定电压为2.5 V)、电压表、电流表、滑动变阻器、开关各一个,导线若干。
【电路连接】
(1)如图甲所示是小丽连接的实物电路,图中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。
(2)在连接电路的过程中,开关应该 (选填“断开”或“闭合”),滑动变阻器的滑片应该移到 (选填“最左”或“最右”)端。
(3)正确连接电路后闭合开关,发现小灯泡不亮,电流表无示数,电压表有示数,则电路的故障可能是 (填字母)。
A.小灯泡短路 B.小灯泡断路 C.滑动变阻器短路 D.滑动变阻器断路
(4)若正确连接电路后,用开关进行试触,发现电压表指针不偏转,而电流表指针明显偏转,故障原因可能是 。
(5)电路故障排除后,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,电流表指针如图乙所示,则此时通过小灯泡的电流是 A。
(6)正确操作后,小灯泡发光,此时电压表的示数为2.0 V,为了测量小灯泡的额定电功率,这时应该向 (选填“左”或“右”)端移动滑动变阻器的滑片。
(7)小丽根据记录的多组I-U数据,画出了通过小灯泡的电流随其两端电压变化的关系图像(如图丙所示),则小灯泡的额定功率为 W。
(8)小丽根据小灯泡的I-U图像(如图丙所示),分析出小灯泡的电阻随其两端电压的增大而
(选填“增大”“减小”或“不变”),你认为原因是 。
(9)若电路连好后,闭合开关,发现小灯泡不亮,但电流表、电压表均有示数,接下来首先应进行的操作是 。
(10)若连接电路时,把电流表与电压表的位置互换了,闭合开关后会造成 (填字母)。
A.电流表烧坏 B.电压表烧坏 C.小灯泡烧坏 D.小灯泡不亮
参考答案
【知识点回顾】
实验名称
测量定值电阻的阻值
测量小灯泡的阻值
测量小灯泡的电功率
实验原理
P=UI
电路图
实验操作
多次移动滑动变阻器的滑片来改变待测电阻两端的电压,记下相应的电流表示数和电压表示数
移动滑动变阻器的滑片,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,记下每次的电压表示数和对应的电流表示数
变阻器滑片移动方向的判断
要增大滑动变阻器两端的电压,滑片向阻值 变大 的方向移动
要增大小灯泡两端的电压(小灯泡变亮),滑片向阻值 变小 的方向移动
多次测量的目的
求平均值减小误差
测量小灯泡在不同电压下的电阻
测量小灯泡在不同电压下的实际功率
图像
1、滑动变阻器的作用(1)保护电路。(2)改变待测电阻(小灯泡)两端的电压
2、小灯泡电阻测量结果相差较大原因:小灯泡的电阻随温度的升高而变大;
3、测量小灯泡工作的电阻时,能否通过多次测量求平均值的方法来减小误差:不能。因为小灯泡两端的电压不同时,小灯泡灯丝的温度不同,其电阻值也不同;
4、计算电阻的平均值时,不能用电压的平均值除以电流的平均值:因为不满足欧姆定律的适用条件“同时性”;
5、测量小灯泡的电功率【实验结论】
(1)不同电压下,小灯泡的功率不同;实际电压越大,小灯泡功率越大。
(2)小灯泡的亮度由小灯泡的实际功率决定,实际功率越大,小灯泡亮度越亮。
6、在测小灯泡额定功率的实验中,手和眼各自的分工是什么:手移动滑片的位置,同时眼睛观察电压表的示数,当示数达到小灯泡的额定电压时,停止移动滑片;
7、分析图象不同电压下灯丝电阻值不同:原因是灯丝电阻随温度的变化而变化;
8、能否用多次测量求出的电功率的平均值作为小灯泡的额定功率:不能。
额定功率为小灯泡在额定电压下的电功率,且在不同的电压下小灯泡的电功率不同,小灯泡的电功率随外加电压的变化而变化,故不能求平均值;
10、 伏安法测电阻和伏安法测电功率在处理数据上的不同:
测电阻最后要求测出三个电阻值的平均值,目的是减小实验误差;
而测电功率时,在小于、等于、大于额定电压的情况下,目的是探究灯泡亮度与实际功率的关系。求出不同电压下电功率值的含义是不同的,不能用来求平均值。只有在额定电压下求得的功率才为额定功率;
10、用实验数据绘制U-I图象如图,为什么图象为一条曲线灯泡的U—I图象为一条曲线:因为灯丝的电阻随灯丝温度的升高而增大。
【精练】
1.用如图甲所示的电路测量未知电阻Rx的阻值(阻值约为10 Ω),电源电压为3 V。
(1)请用笔画线代替导线,将电路连接完整。要求:滑动变阻器的滑片向右移动时,电流表的示数变小。(导线不允许交叉)
(2)电路连接完成后,闭合开关,发现电流表有示数,电压表无示数,出现此现象的原因可能是 (写出一种原因即可)。
(3)排除故障后,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片至某一位置,电压表的示数为2.7 V,电流表的示数如图乙所示是 A,则测得未知电阻Rx= Ω。
(4)实验中通过移动滑片的位置得到多组实验数据并计算出Rx的平均值,这样做的目的是 。
(5)另一组同学利用如图丙所示的电路也完成了该实验。电源电压不变,滑动变阻器的最大阻值为R0,a、b为滑动变阻器的两端点,请把实验步骤补充完整:
①闭合开关S,移动滑动变阻器的滑片P至a端,读出电压表示数U1;
②闭合开关S, ,读出电压表示数U2,则待测电阻的表达式:Rx= (用R0、U1、U2表示)。
【答案】(1)图略(2)电阻Rx短路(或电压表短路或电压表断路)(3)0.3 9
(4)减小误差(5)移动滑动变阻器的滑片P至b端
2.在测量小灯泡电阻的实验中,小会选用标有“2.5 V”字样的小灯泡进行实验。
(1)请用笔画线代替导线,将如图甲所示电路补充完整。
(2)连接电路时,开关应处于 状态。连接好电路,将滑片P移至最右端,接通电路后,发现小灯泡不发光,电压表示数约为3 V,其原因可能是小灯泡 。
(3)排除故障后,闭合开关,移动滑片P,电压表的示数如图乙所示为 V,为测量小灯泡正常发光时的电阻,应将滑片P向 端移动。
(4)闭合开关后,缓慢移动滑动变阻器的滑片,同时眼睛要观察 (选填“电压表”或“电流表”)示数的变化。
(5)下表是记录的实验数据,则小灯泡正常发光时的电阻约为 Ω(结果保留小数点后1位)。
实验次数
1
2
3
4
U/V
1
2
2.5
2.8
I/A
0.18
0.28
0.30
0.31
(6)实验中发现小灯泡越亮,温度越高。结合实验数据可知:灯丝温度越高,电阻越 。
(7)若把电路元件接入电路,刚接好最后一根导线,小灯泡就立即发光,发生这种现象的两个原因是① ;② 。
(8)若连接完电路后,闭合开关,发现小灯泡发光较暗,且无论怎样移动滑动变阻器的滑片P,小灯泡的亮度都不变,则原因可能是 。
(9)若电路正确连接后,闭合开关,发现无论怎样调节滑动变阻器,小灯泡两端的电压始终大于额定电压,原因可能是 (电器元件完好)。
【答案】(1)图略 (2)断开 断路 (3)2.2 左 (4)电压表 (5)8.3 (6)大
(7)连接电路时开关没有断开 、 没有将滑动变阻器的滑片移动至阻值最大处
(8)滑动变阻器接的是下端两接线柱 (9)电源电压过大或滑动变阻器的最大阻值过小
3.小芳利用图甲所示的电路测量未知电阻的阻值,阻值大约为
请你根据电路图,用笔画线代替导线,在图乙中完成实验电路的连接。
闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片置于______端选填“”或“”。
闭合开关,发现电压表和电流表均无示数。小芳利用另一只完好的电压表进行检测,把电压表分别接在、之间和、之间,电压表均有示数;接在、之间,电压表无示数。如果电路连接完好,只有一个元件有故障,该故障是______。
排除故障后,调节滑动变阻器,记录多组数据。画出了待测电阻的图象,如图丙所示。由图象可得______。
小芳又设计了一种方案,也测出了的阻值。电路如图丁所示,为阻值已知的定值电阻,电源电压未知且恒定不变。测量步骤如下:
当开关______时,电流表读数为;
当开关、都闭合时,电流表读数为;
待测电阻______。用已知和测出的物理量符号表示
【答案】
如图;
;滑动变阻器断路;;闭合、断开;。
4.在测量阻值约为的定值电阻的实验中,小明用如图甲所示的器材进行实验,电源电压保持不变。
如图甲所示,在图中用笔画线代替导线,将实验电路连接完整,要求滑动变阻器的滑片向右滑动时连入电路的电阻变小。
小明把最后一根导线连接完毕后,看到电压表和电流表立即都有较大示数,他在实验操作中的两处错误是______和______。
在实验中出现:电流表有示数,电压表示数为的现象,其故障可能是______
A.电流表的正、负接线柱接反 电压表的量程选小了
C.电阻发生了短路 把滑动变阻器下端两接线柱连入电路
改正错误后,小明改变两端的电压和电流。两次测得的电阻值分别为,第三次测量时,电压表的示数为,电流表的示数如图乙所示,则______,实验测得值应为______结果保留一位小数
若将图甲中的电阻换为小灯泡,当滑动变阻器接入电路的电阻变小时,电压表与电流表示数的比值将______选填“变大”、“变小”或“不变”。
小红在实验室所提供的器材中选择合适的器材,设计如下电路测出该电阻的值。如图丙所示四个电路中,为已知阻值的定值电阻,不能测出未知电阻的电路是______
【答案】
;
连接电路过程中开关没有断开;滑动变阻器滑片没有位于最大阻值处;
;;;变大;
5.物理兴趣小组在做“测量小灯泡的电阻”实验时,准备了以下器材:小灯泡额定电压为、电流表、电压表、开关、两节干电池、滑动变阻器、导线若干。如图甲为该小组连接的实物图。
请指出实物图连接的两处错误。
____________
正确连接电路后,闭合开关,当滑动变阻器的滑片置于某位置时,电流表和电压表的示数如图乙、丙所示,电流表示数为______,则小灯泡电阻为______计算结果保留一位小数
改变滑动变阻器滑片的位置,记录下不同时刻的电压值和电流值,并计算出小灯泡在不同电压下的电阻值,数据处理表格如下所示,其中有一处是不恰当的,这一处是______,原因是______。
实验次数
电压
电流
电阻
平均电阻
该小组又利用这个电路测量小灯泡的额定功率,应调节滑动变阻器滑片使电压表示数为______,若此时电流表示数为,则小灯泡的额定功率为______。
【答案】
电流表的正负接线柱接反了;滑动变阻器同时接了上面两个接线柱;
;;
计算小灯泡的平均电阻;小灯泡的电阻受温度的影响,且随温度的升高而增大,不能求电阻的平均值;
;
6.小丽在“测量小灯泡的电功率”实验中,实验器材有:电压恒为3 V的电源、小灯泡(额定电压为2.5 V)、电压表、电流表、滑动变阻器、开关各一个,导线若干。
【电路连接】
(1)如图甲所示是小丽连接的实物电路,图中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。
(2)在连接电路的过程中,开关应该 断开 (选填“断开”或“闭合”),滑动变阻器的滑片应该移到 最左 (选填“最左”或“最右”)端。
【电路故障分析】
(3)正确连接电路后闭合开关,发现小灯泡不亮,电流表无示数,电压表有示数,则电路的故障可能是 B (填字母)。
A.小灯泡短路 B.小灯泡断路 C.滑动变阻器短路 D.滑动变阻器断路
(4)若正确连接电路后,用开关进行试触,发现电压表指针不偏转,而电流表指针明显偏转,故障原因可能是 小灯泡短路 。
【实验操作】
(5)电路故障排除后,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,电流表指针如图乙所示,则此时通过小灯泡的电流是 0.14 A。
(6)正确操作后,小灯泡发光,此时电压表的示数为2.0 V,为了测量小灯泡的额定电功率,这时应该向 右 (选填“左”或“右”)端移动滑动变阻器的滑片。
【实验数据的分析】
(7)小丽根据记录的多组I-U数据,画出了通过小灯泡的电流随其两端电压变化的关系图像(如图丙所示),则小灯泡的额定功率为 0.625 W。
(8)小丽根据小灯泡的I-U图像(如图丙所示),分析出小灯泡的电阻随其两端电压的增大而 增大 (选填“增大”“减小”或“不变”),你认为原因是 灯丝电阻随温度的升高而增大 。
【交流与反思】
(9)若电路连好后,闭合开关,发现小灯泡不亮,但电流表、电压表均有示数,接下来首先应进行的操作是 移动滑动变阻器的滑片,观察小灯泡是否发光 。
(10)若连接电路时,把电流表与电压表的位置互换了,闭合开关后会造成 D (填字母)。
A.电流表烧坏 B.电压表烧坏
C.小灯泡烧坏 D.小灯泡不亮
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