专项训练5 电阻、电功率的测量

专项训练5 电阻、电功率的测量
测量定值电阻的阻值或电功率
1.在用“伏安法测定值电阻阻值”的实验中，备有以下规格的器材：定值电阻Rx一只(阻值未知)、电流表一只(量程0～0.6A,0～3A)、电压表一只(量程0～3V,0～15V)、干电池两节、滑动变阻器一只(0～20Ω)、开关一个、导线若干。

(1)某同学按图甲所示的电路图连好电路,闭合开关,发现两表的指针均不动,下列判断正确的是 A 。

A.电流表断路或它的接线接触不良
B.电压表断路或它的接线接触不良
C.开关短路
D.滑动变阻器短路
(2)估计待测电阻R x的阻值约为10Ω,为使测量比较准确,则电流表选用的量程是0～0.6A ,电压表选用的量程是0～3V 。

(3)实验时,两表读数如图乙所示,则通过R x的电流为0.2 A,R x两端的电压为 2 V,实验测出R x的阻值为10 Ω。

(4)通常情况下要通过移动滑动变阻器的滑片进行多次测量取平均值，其目的是减小误差。

2.实验桌上提供了符合要求的电源一个，阻值未知的定值电阻一只，已调零的电流表和电压表各一只，开关一个，滑动变阻器一只（铭牌上标有“20Ω1A”），导线若干。

用这些器材设计测量未知定值电阻阻值的实验探究，请你完成下列问题：
（1）下列问题中，不属于可探究的科学问题是 C 。

A.改变通过电阻的电流，电阻的电功率会改变吗？
B.改变导体两端电压，通过导体的电流会改变吗？
C.应该倡导市民使用节能灯照明吗？
D.导体产生的热量跟通电时间有关吗？
（2）在测量定值电阻阻值的实验中，璐璐选择了满足实验要求的实验器材，连接的实验电路如图所示，请你添加两条导线将实验电路补充完整。

（3）连接电路后闭合开关，发现电压表无示数，电流表有示数，则电路中发生的故障可能是电阻Rx短路。

（4）排除故障后，璐璐调节滑动变阻器的滑片P，当电压表的示数为2.4V时，电流表的示数如图乙所示，电阻的阻值为 5 Ω。

（5）测出电阻后，璐璐认为实验完成了，小妍则认为仅这样就得出电阻的阻值不够可靠，原因是只做一次实验，得到的数据误差大。

（6）璐璐正准备继续实验，发现电流表已损坏。

她利用电压表和滑动变阻器对该电阻R x再次测量。

请你帮她将实验步骤补充完整：
①按照所设计的电路图连接好电路；
②将滑片P移至最大阻值处，闭合开关S，读出电压表的示数U1；
③闭合开关S，调节滑动变阻器的滑片P，使滑动变阻器接入电路的阻值为零，读出电压表的示数U2；
④根据已知条件和测量结果，写出此方法所测得的该电
阻的表达式：（滑动变阻器最大阻值用R表示）。

3.用“伏安法”测量电阻R x的阻值，提供的实验器材有：待测电阻R x、两节干电池、电流表、电压表、滑动变阻器、开关及若干导线。

（1）根据图甲的电路图，用笔画线代替导线将图乙中的实物图连接完整。

（2）闭合开关后，移动滑动变阻器的滑片，电压表示数较大且几乎不变，电流表示数始终为零，电路故障可能是电流表断路（电阻Rx断路）。

（3）排除故障后，测得多组实验数据。

各组数据对应
的点已描在图丙中，请在图中画出R x的I-U图线。

由图可得Rx= 5.6 Ω。

（结果保留一位小数）
（4）电流表的电阻虽然很小，但也会影响本实验中R x 的测量结果。

用图丁的电路进行测量可消除这个影响，R0为定值电阻。

实验步骤如下：
①按照图丁的电路图连接电路，将滑动变阻器的滑片置于最大阻值处；
②闭合开关S1、S2，移动滑动变阻器滑片，读出电压表的示数U1和电流表的示数I1；
③断开S2，移动滑动变阻器滑片，读出电压表的示数U2和电流表的示数I2；
④可得待测电阻R x=（用U1、I1、U2和I2表示）。

4.某科技小组同学发现实验室有一只标有“xkΩ”的电阻（x为模糊不清的一个数字），为了测出这只电阻的阻值，他们进行了如下探究：
（1）首先设计的实验电路如图甲所示，使用的器材有：两节新干电池、待测电阻Rx、电压表V（0～3V、0～15V 量程）、电流表A（0～0.6A、0～3A量程）、滑动变阻器（标有“50Ω1A”）、开关、导线若干。

实验后发现，该方案无法测出电阻R x的值，其主要原因是电流太小，无法用
电流表直接测出。

（2）经讨论后他们利用原有器材并补充适当的器材，重新设计测量电阻R x的实验方案。

小李设计的电路图如图乙所示，其中定值电阻R0=2kΩ。

他连接电路后，闭合S1，断开S2，想先测出电源电压，但读出电压表示数U=2V，与两节干电池能提供的电压相差很大。

请教老师后才知道，电压表相当于一个能显示自身两端电压的定值电阻。

则根据小李的测量数据和电源电压（取3V），可估算出电压表自身的电阻为 4 kΩ。

（3）小组其他同学设计的实验电路如图丙所示，在电源电压恒定且已测出的条件下，能先测出电压表自身电阻后，再测出R x阻值的电路是 C 。

（4）他们选择正确方案测出R x的阻值后，又有同学提出，应该通过多次测量求平均值来减小误差。

在正确方案的基础上，通过下列操作，能实现多次测量R x阻值的是 A 。

A.改变电源电压
B.将R0换成50Ω的定值电阻
C.将电压表换成“0～0.6A”的电流表
5.如图所示，将“测小灯泡的电功率”实验装置改为“测量定值电阻的电功率”，实验室提供下列器材：电流表、电压表、滑动变阻器（阻值0～20Ω）、阻值为6Ω的待测电阻R（电阻不随温度变
化）、电源（电压为4.5V
且保持不变）、开关S
及导线若干。

（1）由电路图和实验室提供的器材可判断，实验时通过电阻R的最小电流约为0.17 A；加在电阻两端的最大电压为 4.5 V。

（2）小明按图甲连接好电路后进行实验，发现闭合开关时电压表无示数，经查明只有一处故障，为查出电路故障，小明进一步观察并检查电路。

当检查到电源、开关、电压表、电流表、导线及其连接都完好时，小明结合前面的观察，就可判断出电路的故障：如果小明再观察到电流表无示数，则故障是滑动变阻器断路；如果小明再观察到电流表有示数，则故障是定值电阻R 短路。

（均选填“定值电阻R”或“滑动变阻器”）
（3）排除故障后，小明继续进行实验，测得其中一组数据中电流表示数如图乙所示，那么此时定值电阻的实际功率为0.96 W。

（4）在对变阻器滑片处于不同位置时的测量数据进行记录和处理时，同组的小强设计了如下表格。

你认为这张表格的设计是不合理（选填“合理”或“不合理”）的，原因是在不同电压下，电阻的电功率不同，求不同功率的平均值没有意义。

（5）实验结束后老师提出一个疑问：若实验中所选电流表的量程为0～0.6A、电压表的量程为0～3V，实验要求测量时通过定值电阻的电流至少为电流表满刻度的三分之一，则测出的定值电阻的功率范围只能是0.24～1.5W 。

测量小灯泡的电阻或电功率
6.小明想测量标有“2.5V”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左（选填“左”或“右”）端。

（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 D 。

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 1.00 ；若此错误是看错电表量程导致的，则该数据的正确值应是0.20 。

（5）根据实验数据可知，小灯泡正常发光时的电阻是8.33 Ω。

（6）实验完成后，分析数据发现，小灯泡电阻呈逐渐增大趋势，其原因可能是温度越高，小灯泡的电阻越大。

7.小宏在做“测定小灯泡功率”的实验中，器材齐全且完好，学生电源有2、4、6、8、10、12V六挡供选择，滑
动变阻器有A、B两个（A标有“10Ω1A”字样、B标有“20Ω2A”字样），待测小灯泡标有“2.5V”字样。

小宏选用电源的6V挡，并选取一个变阻器进行实验。

（1）小宏连接实物时未完工，请你用笔画线代替导线将图2中滑动变阻器连入电路，要求滑片向右滑动时阻值变大。

（2）测定小灯泡的额定功率需要测量和记录的物理量是额定电压和电流，判定该小灯泡正常发光的方法是电压表示数为额定电压“2.5V”。

（3）小宏正确连接电路且实验步骤正确。

当滑动变阻器阻值调到最大值时闭合开关，发现小灯泡发光较亮（发光异常），电压表、电流表的示数分别如图3甲、乙所示，其中电流表的示数是0.32 A，出现这种情况的原因是他选
用了 A （选填“A”或“B”）滑动变阻器；此时若要测出该小灯泡的额定功率，你的方法是更换4V挡电压来实验（或更换成B滑动变阻器来实验）（答出一点即可）。

8.小明在“测量小灯泡的电阻和额定功率”的实验中，可用器材：相同规格的小灯泡（其电阻约为10Ω，额定电压为2.5V）若干、量程为0～3V的电压表一个、开关一个、滑动变阻器一个、电源电压3V的电源一个、导线若干。

另可供选择的电流表有：A.量程为0~100mA的电流表；B.量程为0~0.6A的电流表；C.量程为0~3A的电流表。

（1）为保证测量准确，电流表应选 B （选填字母代号）。

（2）实验电路如图1所示，图中甲是电流表（选填“电流表”“电压表”或“小灯泡”），连接电路时，开关应断开（选填“断开”或“闭合”），滑动变阻器的滑片应处于最右（选填“左”或“右”）端。

（3）根据电路连好实物，闭合开关，发现灯不亮。

电流表无示数，电压表示数接近3V。

取下灯泡，两表的示数不变。

出现故障的原因可能是灯泡断路（选填“灯泡短
路”或“灯泡断路”）。

（4）故障排除后，开始进行实验，根据测出的数据，小明画出了小灯泡的电流、电压关系图像（如图2），由此可以判断小灯泡的电阻随温度的增大而增大（选填“增大”“减小”或“不变”）。

（5）小明还作出了小灯泡的功率与电压二次方、电流二次方的关系图像（如图3），其中正确的图像是BC 。

9.小华想测量U额＝2.5V的
小灯泡的额定功率。

因为电流
表损坏，小华设计了如图所示
的电路做该实验（电源电压不
变，R1和R2为滑动变阻器，已
知R2的最大阻值为R0），他的
操作具体如下：
（1）只闭合开关S、S1 ，调节R2的滑片P，使电压表的示数为 2.5 V。

（2）只闭合开关S、S2 ，调节R1的滑片P，使电压表的示数为 2.5 V。

（3）保持R1的滑片位置不变，将R2的滑片P调至最左端，记下电压表的示数为U1；再将R2的滑片P调至最右端，记下电压表的示数为U2，则小灯泡额定功率的表达式
P额＝（用U额、R0、U1、U2表示）。

10.小明同学利用电流表和电阻箱测量小灯泡的电功率，设计并连接了如图甲所示的实物电路。

（1）为了保护电路，闭合开关S1前，应将滑片P移到滑动变阻器的 B （选填“A”或“B”）端。

（2）闭合开关S1，将单刀双掷开关S2扳向“1”，调节滑动变阻器使电流表的示数为I1，如图乙所示，I1＝0.2 A。

（3）将开关S2扳向“2”，保持滑动变阻器的阻值不变，调节电阻箱的阻值R，使电流表的示数仍为I1，此时R ＝5Ω；则步骤（2）中小灯泡的电阻R1＝ 5 Ω，测量小
灯泡电阻的方法是等效替代法（选填“控制变量法”或“等效替代法”）。

（4）步骤（2）小灯泡的实际功率P1＝0.2 W。

（5）若小灯泡的额定电流为I0＝2I1，以下关于灯泡额定功率P0与实际功率P1的数值关系，你认为最有可能的是D 。

A.P0＝2P1
B.P0＝3P1
C.P0＝4P1
D.P0＝5P1
11.一只小灯泡的额定电压为2.0V，正常发光时的电阻约为8Ω。

小明想测量这个小灯泡的额定功率，实验室中有如下器材：一个电压表，一个电流表，一个开关，电压恒为6V的电源，滑动变阻器有A规格：“10Ω2A”、B规格：“30Ω1A”可选，导线若干。

（1）本实验应该选择 B （选填“A”或“B”）规
格的滑动变阻器。

（2）请用笔画线代替导线，将图甲所示电路连接完整（要求滑动变阻器滑片向左滑动时灯变暗）。

（3）小明在试触时，发现电压表指针立刻偏到最大刻度处，小灯泡却不亮，且电流表也没有示数，出现上述故障的原因可能是 A 。

A.灯泡与底座接触不良
B.灯泡短路
C.变阻器滑片与电阻丝接触不良
D.电源供电不足
（4）排除故障后，小明发现他很幸运，电压表并没有因此而损坏。

小明便开始进行测量，调节滑动变阻器滑片位置直到电压表示数为2.0V，小灯泡正常发光，此时电流表示数如图乙所示，则该小灯泡的额定功率为0.52 W。

（5）完成上述实验后，小明进行了反思，如果刚才电压表被损坏了，能不能换成其他的实验器材来完成实验呢？经过思考，他用了一个已知阻值为R0的电阻和一个单刀双掷开关，借助部分现有的实验器材，设计了如图丙所示的电路，也测出了灯泡的额定功率，请完成下列实验步骤：
①闭合开关S1，先将S2拨到触点“ 1 ”，移动滑片，调节电流表为合适的示数I1；
②再将开关S2拨到另一触点，保持滑动变阻器滑片位置
不动，读出电流表的示数I2；
③灯泡额定功率的表达式为P额=2V（I2-I1）（用已知量与所测量表示）。

测量定值电阻的阻值和小灯泡的电功率
12.小明同学运用如图所示的实验器材做测量定值电阻阻值和小灯泡电功率的实验，其中小灯泡上标有“3.8V”的字样。

（1）补画导线，把图甲中的器材连接成实验电路，要求导线不交叉，且滑动变阻器的滑片P向左滑动时，电阻变小。

（2）在连接电路前，应先将开关断开，并将滑动变阻器的滑片P移到 B （选填“A”或“B”）端。

（3）小灯泡正常发光时，电流表的示数如图乙所示，其值为0.32 A。

（4）由实验数据可知，小灯泡正常发光时的灯丝电阻为11.875 Ω。

（5）小灯泡正常发光，小灯泡的额定功率为 1.216 W。

（6）①某同学连接好电路后闭合开关，发现电流表指针向左偏转，其原因是电流表正负接线柱接反了；
②若发现电流表指针偏转角度太小，其原因是电流表量程选大了；
③若闭合开关后，发现电压表有示数，而电流表无示数，可能的原因是小灯泡的灯丝断了。

（7）若将小灯泡换成待测定值电阻，小明同学通过实验测量了一次电流、电压值后，计算得出定值电阻的阻值，小明同学为获得测量结果而高兴，小明准备整理实验器材结束实验。

你认为他的实验真的结束了吗？为得到更可靠的结果，你认为接下来他的具体操作应是移动滑片，改变加在导体两端的电压和通过的电流，再测量几组数据；你提出这个建议的目的是多次测量求平均值，减小误差。