1、第16讲 欧姆定律(二),考点,图解物理,考点根据欧姆定律测量导体的电阻 1.实验原理:根据欧姆定律的变形公式 ,用电压表和电流表 分别测出待测电阻两端的电压和通过其中的电流,就可以求出这段导体的电阻。这种方法也叫做伏安法 测电阻。 2.实验器材:电源、开关、电压表、电流表、滑动变阻器、待测电阻、若干导线。 3.实物图和电路图如图所示:,考点,图解物理,4.实验步骤: (1)按电路图正确连接实物图; (2)闭合开关,移动滑动变阻器的滑片位置,记下导体两端的电压和通过导体的电流,连续测三组对应的电压值U1、U2、U3和电流值I1、I2、I3; (3)根据记录的数据正确计算导体的电阻值R1、R2、
2、R3和平均值5.滑动变阻器在本实验中的作用:保护电路 ;改变导体两端的电压,便于多次测量求平均值 。,考点,图解物理,考点,图解物理,考法,考法欧姆定律的应用 典题(2018河南)小芳利用图1所示的电路测量未知电阻Rx的阻值,阻值大约为5 。,考法,(1)请你根据电路图,用笔画线代替导线,在图2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)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ab之间和bc之间,电压表均有示数;接在ac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
3、。 (4)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Rx的I-U图象,如图3所示。由图象可得Rx= 。,考法,(5)小芳又设计了一种方案,也测出了Rx的阻值。电路如图4所示,R0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I1; 当开关S1、S2都闭合时,电流表读数为I2; 待测电阻Rx= 。(用已知和测出的物理量符号表示),考法,答案:(1)如图所示:(2)B (3)滑动变阻器断路 (4)4 (5)S1闭合、S2断开 方法归纳 这类题目主要考查伏安法测电阻的实验,但同时会涉及电路的连接、滑动变阻器的使用、电路故障分析和欧姆定律的应用等。
4、就本题而言,难点是第(5)问特殊方法测电阻,无论用到哪种方法或仪器测量电阻,其实都是围绕测电阻的基本原理 展开的。,考法,对应练1(2018山西)小亮同学用伏安法测量一个定值电阻Rx的阻值。实验器材有:待测定值电阻Rx(约10 )、电压表、电流表、滑动变阻器(20 1 A)、开关、电源(电压恒定)各一个,导线若干。 (1)该实验的原理是_。 (2)如图甲所示,是小亮连接的部分电路,请你用笔画线代替导线,在图中将电路连接完整。要求:当滑动变阻器的滑片P向右移动时,电路中的电流变大。,考法,(3)请你为实验需要测量和计算的物理量,设计一个实验数据记录表格。 (4)闭合开关后,发现电压表的示数约为电
5、源电压,调节滑动变阻器滑片,电压表示数无明显变化,电流表示数为零,造成该故障的可能原因是 。 (5)排除故障,通过实验测出了两组数据后,电压表突然坏了。请你利用现有器材,帮助他设计电路,再测一次该定值电阻的阻值,并在图乙虚线框中画出你设计的电路图 。(开放性试题,答案合理即可),考法,答案: (1) (2)(3)见解析 (4)电阻Rx处断路 (5)见解析 解析: (1)伏安法测电阻的原理是 ; (2)当滑动变阻器的滑片P向右移动时,电路中的电流变大,说明滑动变阻器电阻在逐渐减小,所以应该接在右下角的接线柱,如图所示:,考法,(3)按“伏安法测电阻”的物理量设计表格,并且应测量多次,表格如下:(
6、4)闭合开关后,发现电压表的示数约为电源电压,调节滑动变阻器滑片,电压表示数无明显变化,电流表示数为零,说明电路断路或电流表短路;所以可能电阻Rx处断路;,考法,(5)排除故障,通过实验测出了两组数据后,电压表突然坏了。只能考虑使用电流表和现有器材来设计满足要求的电路;滑动变阻器的最大阻值已知,电源电压恒定,可以利用电流表和滑动变阻器的滑片放在不同的特殊位置就可以测出定值电阻的阻值,故设计电路如下。,考法,对应练2(2017内蒙古包头)某实验小组设计了图甲所示的电路,测量一个阻值约为100 的电阻Rx的阻值,实验室中提供的器材有:两节完全相同的旧干电池,两个开关S1、S2,导线若干。另外还有可
7、供选择的器材有: A.电压表V1(量程03 V) B.电压表V2(量程015 V) C.定值电阻R1(阻值5 ) D.定值电阻R2(阻值160 ) (1)为了准确测出Rx的阻值,实验时,在图甲中的电压表应选用A ,定值电阻R应选用D 。(均选填字母序号) (2)将实验器材按照电路图连接好电路,先闭合S2 ,电压表示数如图乙所示,是1.2 V,再闭合S1 ,电压表的示数为2.8 V。 (3)根据实验的数据,可计算出Rx=120 。 (4)实验中使用的干电池每节电压是1.4 V。,考法,解析: (1)电源为两节旧干电池,电压最高为3 V,故电压表可以选择03 V量程,即电压表应选A;因被测电阻阻值
8、约为100 ,为了便于测量,定值电阻应选择与其阻值相近的定值电阻,即选择定值电阻D; (2)由电路图可知,开关S1与定值电阻R并联,闭合时,该电阻短路,电压表测量电源电压,即2.8 V;闭合S2时,两电阻串联接入电路,电压表测量Rx两端电压;选择03 V量程,所以读数为1.2 V; (3)只闭合S2时,两电阻串联,电阻R两端的电压:U=2.8 V-1.2 V=1.6 V;,命题点,命题点伏安法测小灯泡电阻 (1)实验电路图(2)实验需要的器材:电压表、电流表、电源、开关、滑动变阻器和导线。 (3)注意事项: 在选取器材时,电流表所选用量程的满偏值要大于电路中的最大电流。 连接电路时要断开开关,
9、并按照电压表、电流表、滑动变阻器的使用规则,将它们正确地接入电路。电压表、电流表要注意量程的选择、连接和读数,使用滑动变阻器也要注意规格的选择。,命题点,进行实验时,在闭合开关前,要把滑动变阻器的滑片移到最大阻值处,使电路中的电流最小,目的是保证电路中的灯泡、滑动变阻器、电压表、电流表等仪器的安全。 把每次测量的结果和小灯泡的发光情况记录下来,以便最后分析、总结。 分析处理数据,对于测得的各组电流和电压值,计算出相应的电阻,然后比较几次实验测得的电阻,找出其中的规律。,命题点,典题小明想测量标有“2.5 V”小灯泡的电阻,请解答下列问题:(1)请用笔画线代替导线,将图中的实物电路连接完整。(导
10、线不能交叉) (2)连好电路后,闭合开关前,滑动变阻器的滑片应处于最 (选填“左”或“右”)端。,命题点,(3)闭合开关后,发现电流表、电压表均有示数。但灯泡不亮,原因可能是 。 A.小灯泡断路 B.小灯泡短路 C.滑动变阻器断路 D.滑动变阻器接入电路的阻值过大 (4)调节滑动变阻器,测得实验数据如下表所示: 在分析实验数据时,发现一个数据有明显的错误,这个数据是 ;若此错误是看错电表量程导致的,则该数据的正确值应是 。,命题点,(5)根据实验数据可知,小灯泡正常发光时的电阻是 。 (6)实验完成后,分析数据发现,小灯泡电阻呈逐渐增大趋势,其原因可能是 。,答案:(1)如图所示(2)左 (3
11、)D (4)1.00 0.20 (5)8.33 (6)灯丝电阻随温度升高而增大,命题点,解析:(1)将电压表并联在灯泡两端即可,根据灯泡的额定电压为2.5 V,所以连接电压表的“3 V”接线柱到灯泡的右端,再连接电压表的负接线柱到灯泡的左端。 (2)连好电路后,闭合开关前,滑动变阻器的滑片应置于阻值最大端,所以滑片应位于左端。 (3)选项分析:小灯泡断路时,电流表不会有示数,故A项错误;小灯泡短路时,电压表不会有示数,故B项错误;滑动变阻器断路时,电压表、电流表都不会有示数,故C项错误;滑动变阻器接入电路的阻值过大时,电流过小,小灯泡的实际功率小,所以小灯泡不发光,电流表、电压表均有示数,故D
12、项正确。,命题点,(4)分析实验数据,电压从1 V增大到2.5 V的过程中,电流从0.14 A增大到0.30 A,在误差范围内,电压与电流成正比,而第二次的电流为1.00 A,所以这一个数据有明显的错误,即1.00 A是错误的,明显不符合实际;因为电流表的两个量程为5倍的关系,即该数据的正确值 (5)灯泡的额定电压为2.5 V,根据实验数据可知,此时电流为0.30 A,所以小灯泡正常发光时的电阻 (6)实验完成后,分析数据发现,小灯泡电阻呈逐渐增大趋势,原因是当电压增大时,灯泡的实际功率变大,灯丝温度升高,而通常的金属电阻随温度的升高电阻变大。,命题点,方法归纳 伏安法测电阻的实验是初中物理的
13、重点考查实验,本实验中涉及的内容非常丰富,既有间接测量的实验方法,又有实验基本技能,如电路的连接,电流表、电压表、滑动变阻器的使用等,还有对实验数据的分析。因此从学习物理知识和方法的角度考虑,这个实验都是非常重要的。,1,2,3,1.(2017甘肃兰州)如图所示的电路,电源电压均不变,R0为定值电阻,R为最大阻值已知的滑动变阻器,利用下列电路图能够测出待测电阻Rx阻值的是( D ),1,2,3,解析: 逐图分析:A.滑动变阻器滑片移动时,电压能测出电路中的电压值,但无法求出通过未知电阻的电流,无法求出电阻,故A错误;B.由于无法知道R0的电流,故无法求出待测电阻的电流和电压,无法求出电阻,故B
14、错误;C.根据图可知,利用电流表无法求出电源电压,故无法求出待测电阻两端的电压,无法求出电阻,故C错误;D.由电路图可知,先把滑片移到最左端,滑动变阻器阻值全部接入电路,RP=R0,滑动变阻器与待测电阻串联,测出电路电流I,则电源电压U=I(R0+Rx);把滑动变阻器滑片移到最右端时RP=0,即只有Rx接入电路,由电流表测出电路电流I,则电源电压U=IRx,由可以求出Rx,1,2,3,2.(2018甘肃兰州诊断)请根据“伏安法测电阻”实验,完成下列问题:(1)根据图甲所示电路图将图丙的实物图补画完整。,1,2,3,(2)滑片移到某位置,电压表、电流表的示数如图乙所示,则这次测得的Rx= 。 (
15、3)某同学在实验中,不小心将滑动变阻器损坏,一时又找不到其他变阻器。此时该同学将滑动变阻器从电路中撤下后,假如还能测出Rx的阻值,那么没有滑动变阻器,可能对实验结果的影响是 。 (4)为了克服上述缺点,除了换用新的滑动变阻器外,还有什么方法 。,1,2,3,(2)因为电池只有两节,所以电压表选取的量程是03 V,所以电压为2.0 V,电流为0.5 A, (3)滑动变阻器撤走后,不能多次测量,实验只能得到一组数据,只有一个电阻阻值,误差较大。 (4)可以通过改变电池的节数,改变电阻两端的电压和通过的电流,完成多次测量,求电阻的平均值来减小误差。(或者改变电源电压或串联另处的定值电阻),解析: (
16、1)如图所示,1,2,3,3.(2018甘肃省卷)某实验小组的同学通过图甲所示的电路进行实验探究。(1)断开开关S3,闭合开关S1和S2,移动滑动变阻器滑片P,发现电压表始终无示数,电流表有示数,其原因可能是C (填符号) A.滑动变阻器断路 B.R断路 C.R短路,1,2,3,(2)故障排除后断开开关S3,闭合开关S1和S2,通过调节滑动变阻器,读出多组相应的电压表和电流表的示数。甲同学根据测量数据绘成如图乙所示图象。由图象可知定值电阻R=10 ; (3)乙同学根据测量数据分别计算出多个R的阻值并取平均值,其目的是为了减小误差 ; (4)断开开关S2,闭合开关S1和S3,通过多次调节滑动变阻
17、器,测量灯L的电压和电流,根据测量数据绘成如图丙所示的图象。若灯L的额定电压为2.0 V,则它的额定功率为0.8 W; (5)由图丙可看出灯丝的U-I图象不是一条直线,原因是灯丝电阻会随温度而发生变化 。,1,2,3,解析: (1)若滑动变阻器断路,则整个电路断路,两表都没有示数,A不符合题意;若R断路,则电流表没有示数,电压表与变阻器串联,测电源电压有示数,B不符合题意;若R短路,则电压表没有示数,电流表有示数,C符合题意; (2)根据测量数据绘成如图乙所示的直线,由欧姆定律,由图象可知定值电阻 (3)乙同学根据测量数据分别计算出多个R的阻值并取平均值,其目的是为减小误差; (4)根据测量数据绘成如图丙所示的图象,当灯L的额定电压为2.0 V,通过的电流为0.4 A,则它的额定功率为P=UI=2 V0.4 A=0.8 W; (5)因灯丝电阻会随温度而发生变化,不是一个定值,故灯丝的U-I图象不是一条直线。,
