人教版九年级物理全册专题复习训练：“伏安法”

“伏安法”实验的分析与拓展

类型一伏安法测量的误差分析

1.在“伏安法测电阻”的实验中,待测电阻R x的阻值约为20 Ω,电压表的内阻约为2 kΩ,电流表的内阻约为10 Ω,

计算得小明设计了两种方案进行测量,其电路中的电表连接方式分别如图ZT8-1甲、乙所示,结果由公式R x=U

I

出,式中U与I分别为电压表和电流表的示数。如果按照上述的计算方法,甲、乙实验方案都能测量出待测电阻R x的阻值。考虑电表内阻的情况,你认为方案误差较小,方案测量出来的电阻值偏大。(均选填“甲”或“乙”,忽略读数误差)

图ZT8-1

2.利用伏安法测量未知电阻阻值时,由于电表自身的内阻而导致测量的误差无法避免。小明设计了如图ZT8-2甲、乙所示的两种电路连接方式。为了探究使用哪一种连接方式能更加准确地测量R x的值,小明利用电压表试触点1、2的方法做了如图丙所示的实验探究。

图ZT8-2

(1)实验发现电压表的变化量大于电流表的变化量,则选择图(选填“甲”或“乙”)进行实验使测量误差更小。其根本原因是R x的阻值和(选填“电压表”或“电流表”)的内阻比较接近,导致选择另一种接法误差更大。

(2)若某次实验中使用的电压表内阻R V=3 kΩ,电流表的内阻R A=0.5 Ω,则测量一个阻值约为10 Ω的未知电阻阻

值,选择图(选填“甲”或“乙”)的连接方式误差更小。

类型二伏安法测量的拓展

3.在“测定导体电阻”的实验中,电源使用两节新干电池,被测电阻的阻值约为5 Ω,滑动变阻器的规格是“10 Ω1.5 A”。

(1)如图ZT8-3甲所示是实验电路,在连接电路过程中,开关应处于状态。

图ZT8-3

(2)某次实验中,电压表的示数如图乙所示,该示数为。

(3)电路连接正确,实验数据记录如下表所示,老师发现其中有一组数据有拼凑的嫌疑,该组数据是第

组。

实验组数1234

电压/V0.61.31.82.4

电流/A0.120.240.360.48

(4)实验中,某同学认为在没有电流表的情况下,利用电压表和已知阻值的定值电阻R0也可以测量未知电阻R x阻值,并设计了电路图,图ZT8-4中不可以实现测量R x阻值的电路图是。

图ZT8-4

4.[2020·合肥一模]小明同学要测量某未知电阻的阻值(整个实验过程电源电压保持不变)。

(1)在接通电路前,如图ZT8-5甲所示,小明将滑片P移至最大电阻值位置。再闭合开关,改变滑片的位置,使电流表和电压表的示数如图乙所示,则R0=Ω。

图ZT8-5

(2)实际上电压表的内阻并不是无穷大,因此测出来的R0与实际值相比是(选填“偏大”“偏小”或“无差异”)的。

(3)小明想用这些器材测量另一个未知电阻R x的阻值,但发现电流表已经损坏,小华帮他设计了另一个实验方案:利用如图ZT8-6所示的电路,先闭合开关S和S1,记下电压表的示数为U1,再断开开关S1,记下电压表的示数为U2,则R x=。

图ZT8-6

5.在“测量小灯泡电阻”的实验中,小灯泡的额定电压U=2.5 V。

(1)请用笔画线代替导线,将图ZT8-7甲中的实物电路连接完整,要求滑片向右滑动时灯泡变亮。

图ZT8-7

(2)某小组闭合开关前,发现电流表指针如图乙所示,接下来应该进行的操作是。

(3)排除故障后,闭合开关,移动滑片P使电压表示数为2.5 V,电流表示数如图丙所示,则小灯泡的电阻R=

Ω。

(4)做完实验后,小明看到实验台上有一个定值电阻R,上边的数字模糊不清,想测出它的阻值,可是发现电压表已损坏,经过小组讨论设计了如图丁和戊所示的两个电路图,小明认为利用前面的数据和这两个电路图,都能测出R的阻值。你认为能测出R阻值的电路图是。

6.[2020·安徽信息交流卷]在测量某电子元件的额定功率的实验中,提供的器材有:标有“1 V”的待测电子元件R x(阻值约为100 Ω)、电源(电压6 V)、滑动变阻器R(0~500 Ω)、电阻箱R0(0~9999 Ω)、电流表(0~0.6 A、0~3 A)、电压表(0~3 V、0~15 V)、开关及导线若干。

(1)小明同学设计了如图ZT8-8甲所示的电路,老师告诉他这个电路不能较准确地测出R x的阻值,理由是

。

图ZT8-8

(2)小华设计了如图乙所示的电路。

①根据图乙电路,在图丙中用笔画线代替导线将实物图连接完整。

②正确连接电路后,将电阻箱阻值调到最大值。

③闭合开关S1,将开关S2拨至“2”位置,并将滑动变阻器的滑片调至合适位置,当电阻箱的旋钮调至如图丁所示

位置时,电子元件两端的电压为1 V,则电阻箱接入电路的阻值R0=Ω。

④保持滑动变阻器滑片的位置不变,再将开关S2拨至“1”位置,此时电压表示数为2.9 V,则电子元件的额定功率P=W。

【参考答案】

1.乙 甲

[解析]甲方案中,待测电阻与电流表串联后再与电压表并联,电压表示数为U ,电流表示数为I ,因待测电阻与电流表串联,R x 的阻值约为20 Ω,电流表的内阻约为10 Ω,由分压原理可知,待测电阻两端的电压为电流表两端电压的2倍,由串联电路电压的规律可知,待测电阻的实际电压为U x =

2

2+1

U=2

3

U ;电流表的示数I 即为通过待测电阻的实

际电流,由欧姆定律,待测电阻的实际电阻大小为R x 实1=23

U I

=23

×U

I

≈0.67R x ①。乙方案中,电压表与待测电阻并联,电

流表测并联电路的总电流I ,电压表测量的电压是准确的;由并联电路电压的规律,电压表的电压等于待测电阻的电压,由欧姆定律可知,R V ×I V =R x ×I x ,故I V I x

=R x R V

=20Ω2000Ω=1

100②;由并联电路电流的规律可知,I V +I x =I ③,由②③得通过

待测电阻的实际电流I x =

100101

I ,由欧姆定律可知,待测电阻的实际电阻大小R x 实2=U I x

=U 100I 101

=

101100

×U I

=1.01R x ④。比较

①④可知,乙方案误差较小,甲方案测量出来的电阻值偏大。 2.(1)甲 电流表 (2)甲 3.(1)断开 (2)1.5 V (3)1 (4)B 4.(1)6 (2)偏小 (3)

U 1-U 2U 2

R 0

5.(1)如图所示

(2)电流表调零 (3)5 (4)丁

[解析](4)图丁中,只闭合右上面的开关时,R 与小灯泡并联后再与滑动变阻器串联,电流表测小灯泡的电流,移动滑片使电流表示数等于小灯泡正常发光的电流0.5 A,由并联电路电压的规律,此时R 两端电压等于小灯泡的额定电压2.5 V;然后断开右上面的开关,再闭合左边的开关,各电阻大小和电压大小不变,灯仍正常发光,此时电流