用电压表和电流表测量电阻实验解读
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新课标没规定但重要学生实验
____用电压表和电流表测电阻实验解读
一.初中升学本实验理论考试需要掌握的基本问题
(一)测量小灯泡的电功率实验报告
1.实验目的:_________________________________________________
2.实验器材:_____、_____、______、_____、______、____、_______。
3.实验电路图:
4.实验原理:______________________
5.实验注意事项:
①连接电路时,在待测电阻值无法估计时,电流表、电压表都应处于最大量程,滑动变阻器的电阻处于电阻最大的状态,开关应断开。
②连接完毕,可以试触一下,闭合开关,如发现指针摆动过大,指针反向偏转等情况,
应立即断开电源,避免损坏电表。
③用滑动变阻器改变电路中电流时,电表的量程要恰当,选择电表的量程过大,指针
偏转过小,会影响读数的精确度,电表每次的读数相差要尽量大些,以减小实验误差。
④数据处理可采用计算法,即根据每一组的电压和电流强度值,根据R=U/I计算电阻
值,再取平均值。
6.实验步骤:
A.按电路图连接线,此时电键应处于断开状态,且让滑动变阻器,处于最大电阻值。
B.估算或用试触确定所选伏特表和安培表量程是否恰当,若不当,则调整。
C.检查电路无误后,接通电路,开始实验。
D.闭合开关,观察和记录安培表,伏特表的示数填入下面表格中(或自己设计表格)。
E.改变滑动变阻器滑动片的位置,重复步骤D,并根据欧姆定律计算出三次测量的
平均值。
(3)计算出Rx的三次阻值,求出Rx的平均值。
Rx=(Rx1+Rx2+Rx3)/3
7.实验结果:Rx=(R1+R2+R3)/3=_______________________=________欧姆
8.整理器材:实验完毕要整理好仪器。
要求:积极动手,按要求操作,记录数据、计算结果要实事求是。
实验完毕后,将导线取下捆成一捆,并将仪器排放整齐。
(二)实验中的物理科学方法
科学探究法、等效法等。
(三)本实验中考命题视觉:
(1)从考查实验原理、器材、步骤入手命题;
(2)给出电路图连接实物图;
(3)电表读数;
(4)电路故障分析;
(5)注意事项;
(6)以图像为手段,分析物理量变化情况;
(7)特殊方法测电阻等。
二.初中升学本实验操作性考试需要掌握的基本问题
(一)初中毕业生升学考试物理实验操作试题
用电压表和电流表测量电阻(考试时间:10分钟)
【实验目的】正确设计并连接实验电路,用电压表和电流表测出电阻的值。
【实验原理】根据欧姆定律I=U/R得R=U/I。
【实验器材】
电压表(0-3V、0-15V),电流表(0-0.6A、0-3A),待测电阻(10-30Ω),开关,导线,2节干电池(或学生电源),滑动变阻器。
【实验操作要求】
1.检查器材,观察电流表、电压表的量程和分度值。
2.设计并画出实验电路图。
3.正确连接电路,移动滑动变阻器的滑片到阻值最大值处,试触开关,检查电路是否正确。
4.闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,让电流表、电压表有适当的示数,记录此时的电流、电压值。
5.移动滑动变阻器的滑片,测出第二、三组电流值和电压值。
6.整理器材。
【实验记录】
1.连入电路中的电压表量程,电流表量程。
2.画出实验电路图如下:
实验结论:待测电阻的阻值为。
【反思与拓展】为什么本实验要使用滑动变阻器?。
(二)初中毕业生升学考试物理实验操作试题评分标准
用电压表和电流表测量电阻实验评分表
[实验目的]正确设计并连接实验电路,用电压表和电流表测出电阻的值。
[实验器材]电压表(0-3V、0-15V),电流表(0-0.6A、0-3A),待测电阻(10-30Ω),开关,导线,2节干电池(或学生电源),滑动变阻器。
实验电路图
监考教师:
确认成绩学生签字:
(三)初中毕业生升学考试物理实验操作试题
伏安法测小灯泡的电阻(考试时间:10分钟)
【实验器材】电池盒、1号干电池3节、2.5V小灯泡1个、小灯座1个、滑动变阻器1个(20Ω)、电流表1个(0-0.6-3A)、电压表1个(0-3-15V)、开关1个、导线8根。
闭合开关,移动滑动变阻器滑片,使电压表的示数为2.5V,读出此时电
【说明】
1. 考生只需在表格中填写相关数据,不要求书写完整实验报告。
2. 要真实记录实验数据,捏造数据相应扣分。
3. 计算结果保留一位小数。
(四)伏安法测小灯泡的电阻评分细则
实验总得分
监考教师签字
考试日期: 2015年月日
时电流表的示数如图丙所示,电流表的读数是 A,小灯泡的阻值是Ω(小数点后保留一位);
(3)当电压值改变的时候,小灯泡的阻值(选填“变化”或“不变”);
实验步骤: A .按照设计的电路图连接电路
B .断开S 2、闭合S 1记录电流表示数为I 1
C .
表达式:R x = (用已知和测量的物理量的符号表示)
【解析】(1)按照电路图连接实物图,主要先看灯泡和滑动变阻器串联的,然后注意电压表和灯泡并联,电流表串联接入电流,同时注意电表接线柱正负极。
(2)观察电流表示数,要先看量程的使用。
结合欧姆定律计算电阻。
(3)灯泡阻值随着温度要变化的。
(4)根据并联电路,支路电压相等,列方程科得出未知电阻表达式。
【答案】(1)答案如下图所示 (2)0.3 8.3 (3)变化(4)断开S 1时,闭合S 2,记录电流表的示数为I 2(或S 1、S 2都闭合时,记录电流表的示数为I 2) (5)
10
2
I R I
【点评】本题是一个利用测量电阻的实验,综合考查了实物图的连接、电流表读数要领、欧姆定律的应用、特殊办法测电阻等问题。
是一道考查学生多方面能力的好题。
【例题2】某同学在“测量小灯泡电阻”的实验中,设计了如图甲所示的电路图。
小灯泡上标有“2.5V 0.3A ”字样,电源电压为3V 。
请完成下列回答。
(1)根据电路图,在图乙中用笔画线代替导线连接实物图。
(2)某次测量,电流表与电压表的示数如图所示,计算此时小灯泡灯丝的电阻值为 。
【解析】(1)连接实物图前,先选择电表的量程,电流表选取0.6A 的量程,电压表选择3V 的量程,然后从电源的正极开始按照电路图依次将各元件连接起来,注意滑动变阻器要“一上一下”连接,电表要“+”入“-”出,如上图所示。
(2)根据图可知,两电表的示数分别是I =0.2A ,U =1.6V ,根据欧姆定律I=U/R ,可求出,此时小灯泡灯丝的电阻值为8Ω. 【答案】(1)如图所示。
(2)8Ω
【点评】本题考查电路实物图连接和电表读数问题。
是中考重点问题。
四.用电压表和电流表测电阻实验达标拓展训练题
1.如左图所示是某实验小组在“测量小灯泡的电阻”实验中设计的电路图,所用小灯泡标有“
2.5V ”字样。
(1)该实验的原理是 。
(2)该组同学连接好电路的最后一根导线时,小灯泡立刻发出微弱的光亮。
导致上述现象的不规范操作是 。
(3)若某次测量时电压表的示数为2V ,电流表的示数如右图所示,则电流表的示数为 A ,此时灯泡的电阻为 Ω。
接着用这个电路测小灯泡的额定功率,滑片应向 (选填“左”或“右”)移动。
(4)该组同学分别记录三组电压和电流值,通过计算发现灯丝电阻是不同的,他们还了解到其他组同学也得到类似的结果。
出现这种结果的原因是 。
1.(1)R =U /I (或欧姆定律) (2)连接电路时开关闭合 (3)0.2;10;左 (4)灯丝的电阻大小与温度有关
2.小岩利用“伏安法”测量未知电阻R x 的阻值。
(1)小岩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,请你添加一条导线将实验电路补充完整;
(2)电路连接正确后,闭合开关S ,滑动变阻器滑片P 滑动到某位置时,电压表的示数如图甲所示,电流表的示数如图乙所示,则电压表的示数为___V ,电流表的示数为__A ,电阻R x 的阻值为_____Ω。
答案:(1)略 (2)2.5 0.5 5
3.在“用电压表和电流表测电阻的实验”中.
(1)根据如图甲所示的电路图,用笔画线代替导线将图乙的实物连接起来.
(2)待测电阻的表达式R =____.
(3)开关S 闭合前,滑动变阻器的滑片P 应调至最___端(选填“左”或“右”). (4)开关S 闭合后,滑动变阻器的滑片P 移到某处时,电压表的示数为3V ,电流表的示数如图丙所示,读数为____A ,待测电阻R 的阻值为____Ω. 答案:(1)如图所示 (2)U /I (3)右 (4)0.3 10
4.在“用电流表和电压表测量定值电阻的阻值”的实验中,按图所示的电路连接进行实验.已知电源电压不变。
(1)在闭合开关S 前,先将滑动变阻器的滑片P 置于__(选填“A ”或“B ”)端。
(2)检查电路连接无误后,闭合开关S ,观察和记录每次实验电压表和电流表的读数。
①将滑片P 置于最初位置,电压表和电流表的读数如表格所示;
3
甲 乙 丙
②将滑片P 移动到某一位置,电压表和电流表的读数如表格所示;
③将滑片P 移动到另一位置,电压表的读数如图所示,即是__V ,电流表的读数如表格所示。
(3)根据上述数据计算:被测电阻R x 的阻值是____Ω(结果保留一位小数)。
(4)实验进行了多次测量,其目的是____。
答案:(1)B (2)4 (3)12.4 (4)取平均值,减小误差
5.在“用电压表和电流表测电阻”的实验中,提供的器材有:待测电阻R (阻值约为5Ω)、两节就干电池、电压表(量程“0~3V”、“0~15V”)、电流表(“0~0.6A”、“0~3A”)、滑动变阻器、开关、导线若干。
(1)电压表的量程应选___V
(2)小兰同学按如图所示的电路图连接好电路后,闭合开关,发现电压表的指针偏转角度很大,接近量程,而电流表的指针偏转角度很小,不到量程的1/5。
小兰检查电路后发现自己连接电路时出现了两个问题:一是把滑动变阻器的滑片放在了___(a 或b )位置,二是___(电压表、电流表)的量程选择不当。
(3)小勇同学自己连接好电路后通过实验得到多组数据,并作出如图所示的U -I 图像,则小勇同学把电压表并联在了___(电阻R 或滑动变阻器)的两端。
根据U -I 图像,可求得待测电阻R =___Ω。
答案:(1)0~3V (2)a 电流表(3)滑动变阻器 5.5
6.在“测量小灯泡的电阻”实验中,电源电压为 4.5V ,灯泡上标有“3.8V”、滑动变阻器上标有“10Ω 1A”字样。
(1)请用笔代替导线把图甲电路连接完整。
(2)在电路连接完整后,闭合开关前,滑动变阻器的滑片P 应滑到____处
(3)小东同学闭合开关后,发现灯泡不亮,电流表指针有明显偏转,电压表示数为零,造成这种现象的原因是____________________。
(4)要测小灯泡正常发光时的电阻,应调节滑动变阻器,使电压表示数为____V ,此时电流表示数如图乙所示,其电流为____A ,小灯泡正常发光时的电阻为____Ω。
(5)接下来,小东同学移动滑动变阻器的滑片,又测得几组I 、U 的数据并计算出对应的电阻,发现灯丝的阻值明显不同,原因是_______________。
0.2
甲 乙 答案:(1)电路连接如下图所示 (2)最右端 (3)灯泡被短路 (3)3.8 0.4 9.5 (4)灯丝电阻的大小随温度的变化而变化
7.小明在做“用伏安法测电阻”的实验中,所用的器材有3V 的电源,最大阻值为10Ω的滑动变阻器R ,待测电阻R x 及如图甲所示的其它器材。
(1)如图甲,实验电路还未连接完整,请用笔画线代替导线在图中将实验电路连接完整,要求滑动变阻器滑片向右移动时,电流表的示数增大。
(2)连接电路时,开关应处于____状态。
(3)调节滑动变阻器进行多次测量,其中一次当电压表的示数为2.5V 时,电流表对应的示数如图乙所示,则本次测得的待测电阻R x =____Ω。
(保留两位有效数字)
(4)做完以上实验后,小明还用该实验装置来探究电流与电压的关系,计划测量当R x 两端电压分别为1V 、2V 、3V 时对应的电流,但发现无论调节滑动变阻器都不能使R x 两端电压达到1V ,原因可能是____。
答案:(1)
(2)断开 (3)9.6 (4)R x 的阻值过大或R 的阻值过小
3
8.在“测量小灯泡电阻”的实验中,电源电压为3V ,小灯泡的额定电压为2.5V 。
(1)实验前在检查实验器材时,发现电压表的指针指在了零刻线的左侧,接下来的操作是:___。
(2)请你用笔画线代替导线把图甲中的电压表连入电路。
(3)在一次实验中,为使小灯泡正常发光,应调节滑动变阻器的滑片使电压表的示数 为___V ,此时电流表示数如图乙所示,则小灯泡正常发光时的电阻为___Ω。
(4)若使小灯泡两端电压逐次降低,应将滑动变阻器的滑片向______端移动。
下表是改变滑动变阻器滑片位置后得到的另外两组数据,发现每次测得的电阻值都不相同.你认为产生这种现象的原因是____________。
(2)如图。
(3)2.5 8.3
(4)右 灯丝电阻随温度的升高而增大
9.小亮同学在“测量小灯泡电阻”的实验中,设计了如图甲所示的电路图。
小灯泡上标有“3.8V 0.3A”字样,电源电压为6V 。
请完成下列回答:
(1)连接电路时开关应_____。
(2)图乙是小亮未连接好的电路,请你用笔画线代替导线,将实物图补充完整。
甲 乙
甲 乙
(3)小亮连接好电路,并按正确的顺序操作,但闭合开关后小灯泡不亮,聪明的小亮猜想:
A .可能小灯泡短路
B .可能电流表开路
C .可能是灯丝断了
D .可能滑动变阻器开路
小亮根据图中的电流表和电压表是否有示数来验证自己的猜想,请你帮小亮填好上表中的空格。
(4)某次测量,电流表与电压表的示数如图所示,此时小灯泡的电阻为_____。
(5)小亮分别测出了几组小灯泡的电压和电流值。
从数据中发现,灯泡的电阻是变化的,你认为影响其变化的主要因素是_____。
(6)小亮还想利用这个电路图测出这个小灯泡的额定功率,假如电压表的0~15V 量程已损坏,请你在上面的方框内帮小亮设计出能完成这一实验的电路图。
答案:(1)断开 (2)如图所示
(3)电流表有示数,电压表无示数 电流表和电压表均无示数 (4)12.5Ώ (5)温度 (6)如图所示
10.如图(甲)所示是测量定值电阻R x 阻值的实验电路. (1)请将实验电路用笔划线代替导线连接完整.
(2)连好电路后闭合开关,发现电流表无示数,电压表有示数,电路的故障可能是__断路.排除故障后,移动滑动变阻器的滑片,当电压表的示数为2.4V 时,电流表的示数如图(乙)所示,则通过电阻R x 的电流为____A ,R x 的阻值为____Ω.
(3)实验结束后,老师向同学们提出:“如果不使用电压表,再提供一只已知阻值的定值电阻R 0,能否设计一个也能测量R x 阻值的实验”.如图丙是小明设计的实验电路图,他的做法是:将S 接到a 时,读出电流表的示数I 1;再将S 接到b ,读出电流表的示数I 2;由I 2R x =I 1R 0可得R x =
2
1I R I .试对小明的方案做出评价 ___.(必须简要说明理由) 答案:(1)如图
(2)R x 0.24 10
(3)该方案不正确,两种情况下R x 和R 0两端的电压不等或方案正确,滑动变阻器接入电阻为0时可完成测量
11.有三个阻值不同的完好电阻1R 、2R 和3R ,小华想利用如图所示电路测量1R 的阻值。
(1)测量电阻的实验原理是______。
+
R x
+
甲 乙
丙
(2)根据电路图,用笔画线代替导线,将如图的实物连接完整。
(3)正确连接实物电路图后,开关S 闭合前应将滑片P 置于________;
闭合开关S 后,小华发现,无论怎样移动滑片P ,电压表和电流表都有示数且不变。
经过检查各元件连接正确,故障应是滑动变阻器______(选填“断路”或“短路”)。
(4)为使R 1的测量结果准确,需要获得多组R 1两端电压值及通过R 1的电流值。
在不改变电源的情况下,小华利用R 2、R 3替代滑动变阻器获得了四组数据,如下表。
她的具体做法 是_____。
(5)被测电阻R 1的阻值为___。
答案:(1)R=U/I
(2)
(3)右端(或B 端,或阻值最大处) 短路
(4)测出分别将2R 、3R 、2R 与3R 串联或2R 与3R 并联后接入电路时,1R 的相应电压值和电流值;
(5)6.17
12.某实验小组探究金属丝电阻大小与长度的关系,他们取一段粗细均匀的金属丝拉直后连接在A 、B 接线柱上,在金属丝上安装一个可滑动的金属夹P .实验室还提供了下列器材:电压表、电流表、电池组(电压3V )、滑动变阻器(20Ω 2A )、刻度尺、开关和导线若干. (1)为了测量AP 段的电阻R ,他们连接了如图甲所示的电路,请用笔画线代替导线,把图中还没有连接的一根导线接上,使电路完整.
0.6 3
- 3 15
+
-
A
B
C
D P - - 0.6 3
- 3 15
+ -
A B C D P
(2)闭合开关前,将滑动变阻器的滑片移至变阻器的最___(选填“左”或“右”)端. (3)某次实验中测得电压表的读数为2.1V ,电流表指针偏转如图乙所示,则电流表的读数为I =___A ,此时金属丝的电阻R =___Ω.
(4)实验中移动金属夹
,分别测得段的长度和对应的电阻值,数据如下表:
(5)小虎同学认为,由于电源电压没有超过电压表所选量程的最大值,因此在闭合开关前,可以将变阻器的滑片置于任意位置.你认为他的想法是___(选填“正确”或“错误”)的,理由是:___. 答案:(1)如下图所示 (2)右 (3)0.42 5.0 (4)R 与l 成正比关系
(5)错误 电流表的测量值可能超过所选量程的最大值
13.有一个额定电压为2.5V 、用欧姆表测得阻值约为5Ω的小灯泡,小红同学为了知道其在各种电压下的阻值情况,选用了下列器材:电压为6V 的电源、量程为0~3V 的电压表、量程为0~0.6A 的电流表、若干根导线、开关,还有两只滑动变阻器(A :10Ω、1A ;B :20Ω、1A )供选用。
(1)小红应选用滑动变阻器____。
(选填“A”或“B”) (2)画出小红进行实验的电路图。
(3)测量多组数据后,小红通过计算电阻值,发现各阻值相差较大,其中最大的是12.5Ω,最小的是5.8Ω,请你分析一下,产生这种情况的原因是____。
(4)小红最后用算出的这几次电阻值的平均值作为小灯泡的电阻值,你认为这是____的。
(选填“合理”或“不合理”) 答案:(1)B (2)如图
甲
P A
B
0.2
0.4
0.6
1
2 3
乙
P A
B
(3)灯泡的电阻大小与温度有关 (4)不合理
14.小娟利用下图所示的器材测量小灯泡的电阻,已知小灯泡的额定电压为2.5V 。
(1)请用笔画线代替导线将电压表正确接入电路。
(2)闭合开关前,滑动变阻器的滑片应调到___(选填“左”或“右”)端,电路连接正确后闭合开关,小娟发现小灯泡不亮、电压表无示数、电流表有示数,移动变阻器的滑片时,电流表的示数会变化,则故障原因可能是小灯泡____(选填“断路”或“短路”)。
(3)故障排除后,小娟根据测得的数据绘制了小灯泡的电流随电压变化的图像(如图所示)。
由图像可知,小灯泡正常工作时的电阻是____Ω,当小灯泡两端的电压为1V 时,小灯泡的电阻是___Ω,进一步分析图像可以发现小灯泡的电阻不断变化,这是因为灯丝的电阻随温度的升高而____(选填“增大”或“减小”)。
答案:(1)
0.50.40.30.20.10V
(2)左 短路
(3)8.3 5 增大
15.图甲是测量小灯泡(U 额=2.5V )电阻的电路。
电源电压恒为4V 。
(1)请将图甲中的电路连接完整。
(要求滑片P 向右滑动时电灯变亮,导线不允许交叉)
(2)实验中,滑动变阻器除了保护电路外,还可以____。
(3)下表是记录的部分实验数据,图乙是第1次实验中电流表的示数,该示数为__A 。
这5次实验中,灯泡电阻的最大值为____Ω(结果保留两位小数)。
为了完成这5次实验,应该选取最大阻值不小于____Ω的滑动变阻器。
答案:(1)
(2)改变流过电路的电流,多测几组数据 (3)0.24 10.42 35
16.在测量电阻约为10Ω的定值电阻R x 的实验中,小明和小亮用如图所示的器材进行实验。
(1)用笔画线代替导线在甲图中完成实物电路连接,要求滑动变阻器的滑片向右滑动时连入电路的电阻变小。
(2)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有较大示数。
小亮认为在实验操作中有两处错误,其中一处是滑动变阻器的滑片没有滑到电阻最大的位置,还有一处是________________。
(3)改正错误后,小明改变R x 两端的电压和电流,两次测得的电阻值分别为R 1=10.1Ω,R 2=10.2Ω,第三次测量时,电流表的示数为0.26A ,电压表的示数如图乙所示。
根据以上三次实验数据,最后得出R x =____Ω。
测量结束后,小亮提出利用这个电路还可以测量小灯泡的电功率,于是小明把定值电阻换成额定电压为2.5V 、电阻约为10Ω的小灯泡进行实验。
闭合开关,改变滑动变阻器滑片P 的位置,使电压表的示数为2.5V 时,此时灯泡的电功率____(填“大于”、“小于”或“等于”)它的额定功率。
答案:(1)如图。
(2)连接电路时,开关没有断开(或开关是闭合的)(3)10.1 (4)等于。
17.为测量电阻R x 的阻值,老师提供了以下器材:待测电阻R x 、已知阻值的定值电阻R 0一个、电压不变但电压值未知的电源一个、电流表一只、开关两个、导线若干。
从中选择器材按下述要求完成实验。
(1)将所设计的电路图画在方框内; (2)写出实验步骤;
(3)利用测得数据写出待测电阻R x 的表达式:R x =________。
答案:方法一:
(1)电路图如图:
R
甲
乙
(2)实验步骤:
①按电路图连接电路。
②闭合开关S 1,断开开关S 2,读出此时电流表的示数I 1。
③闭合开关S 2,断开开关S 1,读出此时电流表的示数I 2。
④根据所测数据计算得出R x 的阻值。
(3)1
2
=
x I R R I 方法二:
(1)电路图如图
(2)实验步骤:
①按电路图连接电路。
②闭合开关S 1、S 2,读出此时电流表的示数I 1。
③闭合开关S 1,断开开关S 2,读出此时电流表的示数I 2。
④根据所测数据计算得出R x 的阻值。
(3)12
02
=
x I I R R I 其它方案只要合理、可行均可得分。
20
(2)小明将电路连接正确后,闭合开关,调节变阻器的滑片,使小灯泡刚好正常发光,此时电流表的示数如图丙所示,电流表的读数是 A ,小灯泡的阻值是 Ω(小数点后保留一位);
实验步骤: A .按照设计的电路图连接电路
B .断开S 2、闭合S 1记录电流表示数为I 1
C .
表达式:R x = (用已知和测量的物理量的符号表示)
答案:(1)答案如下图所示 (2)0.3 8.3 (3)变化(4)断开S 1时,闭合S 2,记录电流表的示数为I 2(或S 1、S 2都闭合时,记录电流表的示数为I 2) (5)
10
2
I R I。