人教版九年级物理伏安法测电阻的探究.docx
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人教版九年级物理伏安法测电阻的探究
实验06探究电流与电压、电阻的关系
6.小华用如图所示的电路探究电流与电阻的关系.已知电源电压为6V,滑动变阻器R2的最大电阻为20Ω,电阻R1为l0Ω.实验过程中,将滑动变阻器滑片移到某一位置时,读出电阻R1两端电压为4V,并读出了电流表此时的示数。
紧接着小华想更换与电压表并联的电阻再做两次实验,可供选择的电阻有l5Ω、30Ω、45Ω和60Ω各一个,为了保证实验成功,小华应选择的电阻是Ω和Ω.
9.小红按图甲所示的电路探究电阻上的电流跟两端电压的关系。
(1)根据图甲,将图乙中的实物电路连接好,要求变阻器滑片向右移动时,电流表的示数变小;
(2)连接好电路后,闭合开关,发现无论怎样移动滑片P,电流表示数始终为0,电压表示数约为3V,则电路中出现的故障可能是______________;
(3)排除故障后,调节滑动变阻器,测出通过电阻R的电流和对应的电压值,如下表所示,分析数据后发现表格中电流值与电压值不成正比,检查两电表均无故障,你认为可能的原因是______________;
U/V
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
I/A
0.14
0.24
0.34
0.44
0.54
0.64
(4)现将图乙中的电阻R换成一个额定电压为3.8V、阻值约为10Ω的小灯泡后,若要测出该小灯泡的额定功率,则原实验器材中必须改动的是______________;
(5)经检查无误后,闭合开关,调节变阻器的滑片使小灯泡正常发光,电流表示数如图丙所示,则此时流过灯泡的电流是________A,灯泡的额定功率是__________W。
(结果保留两位小数)
12.小华和小海为了探究通过导体电流跟它两端电压的关系,设计了如图甲所示电路图。
小华同学连接了如图乙所示实物电路(电源电压3V恒定),其中有一处连接错误或不妥
导体
实验序号
电压/V
电流/A
A
1
1.0
0.2
2
2.0
0.4
3
3.0
0.6
(1)请你在连接错误或不妥处打“×”,并画出正确的连线(导线不能交叉);
(2)小海纠正电路连接后,在闭合开关之前把滑动变阻器的阻值调到最大,这是为了;
(3)小海用A导体进行实验,调节滑片改变导体两端的电压大小,并将测量的数据记录在下表中。
分析处理数据得出结论:
a.同一导体,通过导体的电流大小跟加在导体两端电压大小成正比;b.A导体的电阻为Ω。
(4)如果电流表内阻对电路的影响不能忽略,而实验操作规范正确,则A导体的电阻测量值比真实值(选填“偏小”或“偏大”).
14.(2011年中考·辽宁大连卷)在探究“导体中的电流与导体电阻的关系”实验中,小明猜想导体中的电流还与导体两端的电压有关。
实验室可供选择的器材如下:
6V稳压电源、0~20Ω滑动变阻器、电流表、电压表、开关各一个;4Ω、5Ω、6Ω、l0Ω、15Ω、20Ω、25Ω、30Ω的定值电阻各一个;导线若干。
(1)画出实验电路图。
(2)本实验中,应该选择的电阻分别为:
__________________________________。
(3)使用某个电阻做实验时,闭合开关后,发现电流表无示数,电压表的示数是6V,则电路故障可能是__________(电路只有一处故障)。
(4)本实验要保持电阻两端电压相同,小明将电压选择为某值U0,但实验中发现更换电阻后,无法使每个电阻两端的电压都达到U0,他更改了电压值U0,才完成实验。
小明在学习了欧姆定律之后,他才知道本实验中控制不变的电压值U0应该在______V至_______V范围之内选择。
17.小敏用如图甲所示的电路图,研究通过导体的电流与导体电阻的关系,电源电压恒为6V。
改变电阻R的阻值,调节滑动变阻器滑片,保持R两端的电压不变,记下相应的4次实验的电流和电阻值,描绘在乙图中。
(1)实验过程中,移动变阻器滑片时,眼睛应注视___________(选填序号);
A.变阻器滑片B.电压表示数C.电流表示数
(2)在丙图中,用笔线代替导线,将电压表正确连入电路;
(3)实验中,他所选择的变阻器是_____(选填序号);
A.10Ω0.5AB.20Ω1AC.50Ω2A
(4)乙图中阴影部分面积表示的科学量是____________;
(5)实验过程中,如果出现了电流表示数为0,电压表示数接近6V,电路发生的故障可能是:
________________________________________________________。
19.西宁市某中学兴趣小组的同学利用图甲所示电路,进行如下的实验探究。
I、定值电阻中的电流跟两端电压的关系。
II、额定电压已经模糊、额定功率为1W的小灯泡中的电流跟两端电压的关系。
(1)闭合S1、断开S2,滑动变阻器在此电路中除保护电路外,还有__________的作用;移动滑动变阻器的滑片,电流表的示数较小且不变,原因是,排除故障后进行实验,得到右上表格中的三组数据,通过数据分析,可归纳出的结论是;由表格中的数据可知电阻R=Ω(结果保留一位小数)。
(2)断开S1、闭合S2,移动滑动变阻器的滑片进行有关测量,根据记录到的灯泡L的电压和电流的数据,绘制成电压和电流的关系图像(如图乙),小灯泡的额定电压为V,根据图像,当电压表示数为2.5V时,50s时间内,灯泡L消耗的电能是J。
对比定值电阻和灯泡的电阻,灯的电阻变化的原因是。
实验07探究影响导体电阻大小的因素
7.小张在探究导体电阻与长度的关系实验时,器材有:
6伏蓄电池、电压表(0--3V,0--15V)、滑动变阻器(50Ω1.5A)、开关各一个,导电性能较差的镍铬合金线MN(电阻较大),刻度尺一把,导线若干。
(1)上图是实验时没有连接完整的电路,请完成电路的连接。
(2)连接电路时,滑动变阻器的滑片要滑到端(选填“A”或“B”),在实验中小张同学记录了下表一组实验数据,请你分析表中实验数据,得出导体两端的电压与长度的关系是。
而小张认为由这些实验数据就可以得到导体电阻与导体长度成正比的结论。
请你为他说明理由
9.(2011年中考·湖北荆门卷)在实验探究中,经常可以用同样的实验装置完成不同的探究课题。
如图所示,两电阻丝串联在电路中,将其放入同样大小的烧瓶中,可以对瓶中液体加热。
现有如下课题:
A.探究不同物质的吸热能力
B.探究导体电阻大小与材料是否有关
C.探究通电导体产生的热量与电阻大小的关系
D.探究导体电阻大小与长度是否有关
(1)如果两瓶中电阻丝电阻大小相等,烧瓶中装着相同质量的水和煤油,则可以探究
课题。
(填课题对应的字母)
(2)如果烧瓶中都装着相同质量的水,但电阻丝电阻大小不同,则可以探究课题。
(填课题对应的字母)
(3)在与
(2)条件相同的基础上应选择相同,材料不同的电阻就可以探究课题B。
10.(2011年中考·黑龙江哈尔滨卷)同学们在做教材上的电学实验时,发现2B、HB铅笔芯的软硬不同,其实验效果亦不同.他们猜想铅笔芯的电阻可能与其软硬程度有关.于是同学们做实验来检验其猜想是否正确.
(1)林清同学的设计思路如图所示,请指出她设计中的错误和不足.
(2)伟鹏同学说:
“不如直接用‘伏安法’测量它们的电阻进行比较”.请你写出他的实验方案.要求:
①画出电路图;(铅笔芯用“
”表示);②写出实验步骤;③进行分析沦征.
实验08伏安法测电阻
典例1(2011年·四川达州卷)在“用伏安法测电阻”的实验中:
(1)实验原理是。
(2)在下左图中将滑动变阻器正确连入电路(未知电阻大于5Ω)
(3)如某次测量中,老师只提供了下列器材:
电压恒定的电源一个(电压未知)、电流表一只、定值电阻R0一个(电阻已知)、单刀开关两只、导线若干。
测待测电阻Rx的值,请用给定的器材(可不用完)按下列要求完成实验:
①在上右图的虚线框内画出你设计的电路图
②扼要写出实验的主要步骤(指出物理量的名称并用相应的符号表示)
a..
b..
③Rx的数学表达式为:
Rx=(用所测量的物理量及相应的符号表示)。
A卷基础训练
7.(2011年中考·湖北荆门卷)用电压表和电流表可以测未知导体R的电阻值(即伏安法测电阻),图a为一种测量方案的原理图。
(1)某次实验时电压表和电流表的读数如图b所示,电流表的读数为A,电压表的读数为V;
(2)如果考虑到电流表的电阻不为零,则用该测量方案测出的结果必然存在误差,那么用这种实验方案测量出来的电阻值电阻的真实值(选填“大于”、“小于”或“等于”)。
已知电流表的内阻为1Ω,要求用此方案测出的电阻值与真实值间的差异不大于真实值的1%,则对待测电阻的阻值要求为。
10.(2011年中考·四川成都卷)实验室备有下列器材:
A.待测定值电阻Rx:
阻值在7~9Ω之间
B.滑动变阻器:
最大阻值500Ω
C.滑动变阻器:
最大阻值10Ω
D.定值电阻R0:
阻值10Ω
E.电流表A:
测量范围0~0.6A,0~3A
F.电源E:
电源电压U恒为4V
G.单刀双掷开关(双向开关)S及导线若干
为了较精确地测出待测电阻Rx的电阻,小聪、小亮和小英共同设计了下图所示的电路。
(1)在他们设计的电路中,电流表的量程应选_______A,滑动变阻器应选_______(填器材前面的序号字母)。
(2)小亮设计的实验操作主要步骤是:
Ⅰ.将开关掷向a,移动滑片P至某一位置,使A表的指针指到表盘上某一适当位置;读出电路稳定后A表的示数(记为I1);
Ⅱ.将开关掷b,移动滑片P至另一位置,使A表的指针指到表盘上另一适当位置;读出电路稳定后A表的示数(记为I2);
小聪和小英认为小亮设计的步骤Ⅱ中有不妥当之处,正确的步骤Ⅱ应该是:
将开关掷向b,___________________________________________。
(3)按正确的操作,他们测出了步骤Ⅰ、Ⅱ中A表的示数(记为I1、I2)。
请你写出用测得的物理量I1、I2和已知物理量U、R0表示的Rx的表达式:
Rx=______________。
19.(2011年中考·贵州遵义卷)某课外实验活动小组到实验室做“测定小灯泡L电阻”的实验。
被测小灯泡L的额定电压为3.8V,电阻约为10Ω,实验室有如下器材:
电源(电压为6V)、电流表A量程(“0~0.6A”,“0~3A”)、电压表V量程(“0~3V”,“0~15”)、开关各一只,导线若干,滑动变阻器三只:
R1(5Ω,0.5A),R2(20Ω,0.5A),R3(500Ω,0.1A)。
同学们设计的电路如图所示:
(1)此实验的测量原理_____________;
(2)电压表应选用_______档,滑动变阻器应选_______(选填“R1”、“R2”或“R3”);
(3)电表完好,按电路图连好实验电路,闭合开关S后,发现灯L不亮,A表有示数,V表无示数。
移动滑动变阻器的滑片P,A表示数发生变化,但灯L仍不亮,V表仍无示数,其故障是_________。
B卷能力提高
2.(2011年中考·湖南省株洲卷)小朱在测量一电阻的阻值时,用相同的器材设计了两个电路,电路图如图所示.若把滑动变阻器的滑片从最左端移到最右端(电压表、电流表均未超过量程),下列说法正确的是( )
A.甲图的电压表示数变化范围大B.乙图的电压表示数变化范围大
C.甲图的电流表示数变化范围大D.甲图和乙图的电流表示数变化范围一样大
8.(2011年中考·江苏扬州卷)在测量定值电阻R的阻值的实验中.
(1)请你将图甲中的实物电路用笔划线代替导线连接完整.
(2)实验时,若只有Rx断路,开关闭合后,电路中可能出现的一种现象是:
.
(3)在实验过程中,发现电压表不能使用,小明将滑动变阻器调到最大值作为定值电阻R0使用(R0值已知),设计了如图乙所示的电路测量Rx阻值.测量时,只闭合S2电流表示数为Il,只闭合S2电流表示数为I2,则电阻Rx两端的电压为,电阻
Rx=.(用Il、I2和R0表示)
(4)因图乙未能测量多组数据,于是小明向老师借了一只定值电阻R0(R0值已知),设计了如图丙所示的实验电路,重复(3)中的测量步骤和计算方法,并多次测量求出了电阻Rx的阻值.小明得出的Rx阻值是(正确/错误)的,理由是.
12.(2011年中考·贵州铜仁卷)如下图所示,其中“
”是电阻箱,电源电压恒定但未知,现再给你一只电压表,请你想法测出未知电阻Rx的大小。
(1)请把电压表画在右图中的合理位置上。
(2)实验步骤:
a.;
b.。
(3)Rx经的表达式:
Rx=。
(4)此实验过程中运用的探究方法是。
实验06探究电流与电压、电阻的关系
6.15;30解析:
本题考查对探究欧姆定律的理解。
在探究电流与电阻的关系时,需要采用控制变量法,即保证R1电压不变,实验过程中,将滑动变阻器滑片移到某一位置时,读出电阻R1两端电压为4V,并读出了电流表此时的示数.紧接着小华想更换与电压表并联的电阻再做两次实验,需要选择l5Ω、30Ω,因为如果选择45Ω和60Ω,这时电压表示数将会超过4V。
9.
(1)如下图所示
(2)电阻R断路(3)电流表使用前没有校零(4)电源;0.36;1.37
12.
(1)如图所示
(2)保护电表(3)5(4)偏大
解析:
(1)电压表量程选错了,因为电源电压是3V,所以选取3V量程,如图所示。
(2)在闭合开关之前把滑动变阻器的阻值调到最大,这是为了避免闭合开关时,电路电流过大,损坏电表。
(3)A导体的电阻R=U/I=2.0V/0.4A=5Ω。
(4)根据实验电路图,电流表能够准确测量流过A导体的电流,但电压表实际测量的是A导体两端的电压与电流表两端电压之和,即A导体两端的电压的测量值大于真实值,根据R=U/I可知,A导体的电阻测量值比真实值偏大.
14.
(1)如图所示(内接法也给分)
(2)5Ω、l0Ω、15Ω、20Ω、25Ω、30Ω(3)电阻断路(内接法时,“电流表断路”也给分)(4)3.6;6(或6;3.6)
17.
(1)B
(2)如图所示(3)C(4)电压(5)电阻R处有断路
解析:
(1)本实验中,需要改变电阻R的阻值,调节滑动变阻器滑片,保持R两端的电压不变,所以移动变阻器滑片时,眼睛应注视电压表示数,选项B正确。
(2)连接实物图时,关键是电压表量程的选取。
根据乙图的实验数据,可知,本实验需要保持电阻R两端的电压为2V,所以电压表应选择0-3V的量程。
实物连接图如上图所示。
(3)电源电源为6V,电阻R两端的电压为2V,所以滑动变阻器两端的电源为4V,根据
及串联电路中电流处处相等的规律可知,滑动变阻器接入电路的电阻值等于电阻R阻值的2倍,四次实验中,电阻R最大的阻值为20Ω,所以滑动变阻器的最大阻值应不小于40Ω,本题答案为C.
(4)乙图中阴影部分面积表示:
S=IR,可见其表示电压。
(5)电压表示数接近6V,说明除了电阻R,其他部分的连接完好;电流表示数为0,说明电路中电阻无限大或者出现了断路。
综合可知,电阻R处有断路。
19.
(1)改变定值电阻两端的电压和电路中的电流;滑动变阻器连成了定值电阻,阻值最大且不变;电阻一定时,电阻中电流跟电阻两端的电压成正比;10.2Ω
(2)2.5V;50J;灯丝的电阻受温度的影响
实验07探究影响导体电阻大小的因素
7.
(1)如图所示
(2)B导体两端的电压与长度成正比根据欧姆定律可得,在电流强度相等时,导体两端的电压与导体的电阻成正比,所以导体电阻与导体长度成正比。
解析:
(1)如图所示,电压表与镍铬合金线MN并联,且是“+”入“-”出。
(2)连接电路时,滑动变阻器的滑片要滑到最大阻值处,即B端;根据表中数据可以看出,导体两端的电压与长度成正比;根据欧姆定律可得,在电流强度相等时,导体两端的电压与导体的电阻成正比,所以导体电阻与导体长度成正比。
注意:
本实验中,在改变接入电路的电阻丝的长度时,滑动变阻器滑片的位置保持不变。
9.
(1)A
(2)C(3)长度和横截面积
10.
(1)错误:
没控制两支铅笔芯的长度和横截面积相同;不足:
先后两次观察比较灯的亮度不如同时观察比较灯的亮度更直观、更明显。
(或若阻值相近,灯的亮度变化不明显)(或通过视觉判断灯的亮度不可靠)
(2)①如图所示
②实验步骤:
1.按照电路图连接实物电路.取长度和横截面积相同的2B、HB铅笔芯分别接入A、B间;2.闭合开关S,读出电压表和电流表的示数分别为U和I,并把数据记录在表格中;3.根据R=U/I计算出2B、HB铅笔芯的电阻值,并进行比较.
③分析论证:
若2B、HB铅笔芯的电阻值相等,则铅笔芯的电阻与其软硬程度无关;若2B、HB铅笔芯的电阻值不相等,则铅笔芯的电阻与其软硬程度有关.
实验08伏安法测电阻
解析:
(1)实验原理:
欧姆定律I=
(或R=
)。
(2)电源电压为3V,电路最小电阻为5Ω,所以电路中电流最大为:
R=
,所以,电流表选择0~0.6A.滑动变阻器在上面和下面各选一个接线柱接入电路.所以把电流表的“0.6”接线柱连接滑动变阻器的D(或C),开关右端相连滑动变阻器的A(或B).如图所示。
(3)①如下图右图所示。
②a.闭合S1断开S2,读出电流表A的示数I0;b.闭合S2断开S1,读出电流表A的示数Ix(或a.先用电流表A测出R0的电流I0;b.再用电流表A测出Rx的电流Ix)③I0R0/Ix
答案:
(1)欧姆定律I=
(或R=
)
(2)见解析图所示(滑动变阻器采取“一上一下”即可,电流表必须接0.6)(3)①如上图右图所示。
②a.闭合S1断开S2,读出电流表A的示数I0;b.闭合S2断开S1,读出电流表A的示数Ix(或a.先用电流表A测出R0的电流I0;b.再用电流表A测出Rx的电流Ix)③I0R0/Ix
点评:
伏安法是测电阻的最基本的方法,在只有电压表时,利用定值电阻和被测电阻并联,电压相等,求被测电阻Rx;在只有电流表时,利用定值电阻和被测电阻串联,电流相等,求被测电阻Rx.
7.
(1)0.28;1.2
(2)大于;大于等于100Ω
10.
(1)0.6A;C
(2)将开关掷向b,保持滑动变阻器的滑片位置不变,使A表的指针指到表盘上另一适当位置;读出电路稳定后A表的示数(记为I2)(3)R0+[U(I2-I1)/(I1I2)]
解析:
(1)被测电阻阻值约为7Ω~9Ω,电源电压为4V,电路最大电流为:
I=
=
=0.57A<0.6A,所以电流表选择0~0.6A量程,滑动变阻器在电路中分担电压,如果滑动变阻器的阻值比被测电阻大很多,分担电压很大,被测电阻分担电压很小,被测电阻的电流很小,无法准确测量电流,故选滑动变阻器C。
(2)S掷向b时,测出电路电流I2,U=I2(R+R0),所以R=
﹣R0,S掷向a时,测出电路电流I1,U=I1(R'+RX),有两个未知量,无法表示出Rx.要测出Rx,当S掷向b时,保持滑动变阻器的滑片不变.
(3)I1(Rx+R)=I2(R0+R),把R=
﹣R0代入上式得,所以,Rx=
+R0.
19.
(1)R=U/I(或欧姆定律)
(2)0~15R2(3)灯L短路
2.B解析:
甲图中定值电阻与滑动变阻器串联,则当滑动变阻器短路时,电压表示数最大,等于电源电压,即U1最大=U;由欧姆定律可得:
此时电路中电流I1最大=
;当滑动变阻器全部接入时,电路中电阻最大,则电流最小,由欧姆定律可得:
电路中电流I1最小=
,此时电压表示数为U1最小=I1最小×R1=
×R1;即电流表示数范围为
~
;电压表示数范围为:
×R1~U;乙图中滑动变阻器全部接入电路,电阻与滑片左侧部分并联,则当滑片在最左端时,电阻被短路,此时电压表示数为零;电路中电流也为零;当滑片滑到最右端时,电阻与滑动变阻器全部电阻并联在电源两端,则此时R两端电压为电源电压U,电路中电流I2最大=
;故电流表示数范围为:
0~
;电压表示数范围为0~U.则可得出,乙图中的电压表及电流表示数的变化范围均要大.
点评:
本题考查对电路的分析及欧姆定律的综合应用,要求能正确分析电路,会由电路得出电压及电流值;同时由本题我们可以知道滑动变阻器的两种用法。
3.C
8.
(1)如图所示
(2)电流表示数为0(或:
电压表读数约等于电源电压3V)(3)I2R0;;I2R0/I1(4)错误;Rx与R0在两种不同的状态下电压不一定相同
解析:
(1)电源有2节干电池串联组成,电源电压为3V,电压表选择0~3V量程,电压表与定值电阻并联,滑动变阻器已经选择了上面一个接线柱,任意选择下面一个接线柱串联在电路中,如图所示。
(2)Rx断路,电路断路,电路中无电流,电流表无示数,灯泡不亮,电压表串联在电路中,测电源电压,电压表示数为3V。
(3)只闭合S1时,U=I1Rx,只闭合S2时,U=I2R0,所以,I1Rx=I2R0,所以,Rx=
.
(4)只闭合S1和只闭合S2,滑动变阻器接入电路的电阻相同,RX与R0的阻值不一定相同,在串联电路中分担的电压不一定相同,所以不能根据电压相等列等式求解。
12.
(1)如图所示
(2)a:
闭合开关S,把S1与a接触,适当调节滑动变阻器的滑片,记下电压表示数为U;b:
保持滑片不动,闭合开关S,把S1与b接触,调节电阻箱R0,使电压表示数仍为U,读出此时电阻箱的阻值R0;(3)R0(4)等效替代法
解析:
在研究物理问题时,有时用一个物理量来代替另一物理量,但不会改变物理效果,这种研究问题的方法叫做等效替代法。
分析电路图,电压表放置的位置应当能较方便的测量Rx和电阻箱的电压,注意开关S1的作用.
(1)电压表应并联在既能测Rx的电压,又能测电阻箱的电压的位置,如图:
(2)具体实验步骤是:
a:
闭合开关S,把S1与a接触,适当调节滑动变阻器的滑片,记下电压表示数为U;b:
保持滑片不动,闭合开关S,把S1与b接触,调节电阻箱R0,使电压表示数仍为U,读出此时电阻箱的阻值R0;
(3)开关S1在a与b位置时,电压表示数都为U,所以此时Rx和电阻箱的电压与电流都相同,完全可以替换,即Rx=R0。
(4)等效替代法.
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