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模块四　电和磁
第27讲
伏安法测电阻和电功率
新课标 内容要求 1.会应用欧姆定律测量电阻。
2.会测量小灯泡的电功率。
【教材导航】 人教教材九年级P80～82；粤沪教材九上P84～86
考点　 伏安法测电阻
1.测量工具：〔1〕 　电压表　 、〔2〕 　电流表　 、〔3〕 　滑动变阻器　 、开关、电源、待测电阻、导线。
2.原理：〔4〕 　R＝　 。
电压表
电流表
滑动变阻器
R＝
3.电路图：（如图所示）
4.电路连接：
（1）连接电路时，开关处于〔5〕 　断开　 状态；滑动变阻器调节至〔6〕 　阻值最大　 处。
（2）先将电流表〔7〕 　串　 联在电路中，再将电压表〔8〕 　并　 联在被测电阻的两端。
断开
阻值
最大
串
并
5.滑动变阻器的作用：（1）保护电路；（2）改变电路中的电流和被测电阻两端的电压，获取多组电流值、电压值。
6.评估与交流：
（1）测定电阻的阻值时多次测量，是为了〔9〕 　求平均值　 ，减小实验误差。
（2）测量小灯泡的电阻时，由于灯丝的电阻受〔10〕 　温度　 的影响，故不能将多次测量结果求平均值作为灯丝的电阻。
求平均值
温度
1.在“用电流表、电压表测电阻”的实验中，下列注意事项中错．误．的是（　A　）
A.连接电路之前，先闭合开关
B.连接电路时，可以先从电源的负极开始
C.在无法估计被测值大小时，电流表、电压表应选用较大的量程
D.电压表与待测电阻并联
2.某同学指出：在“用伏安法测量电阻”的实验中，连接电路时，必须注意以下几点。其中不．必．要．的一条是（　D　）
A.连接滑动变阻器时，应该使滑片位于滑动变阻器阻值最大的位置
B.连接电路时，应该将开关断开
C.电压表应与待测电阻并联，电流表应与待测电阻串联
D.开关应该接在靠近电源电流流出的一端
A
D
3.在“用伏安法测量定值电阻的阻值”实验中，当逐渐移动滑动变阻器滑片到某一位置时，并联在电阻两端的电压表的示数如图甲所示，与电阻串联的电流表的示数如图乙所示，则电压表的示数为 　2.5　 V，电流表的示数为 　0.3　 A，测得电阻的阻值为 　8.3　 Ω（保留一位小数）。
2.5
0.3
8.3
实验25　测量小灯泡的电阻
学习了“伏安法测电阻”后，小龙同学动手测量了小灯泡L和定值电阻Rx的阻值。测量过程如下：
【实验原理】伏安法测量电阻的原理是 　R＝　 。
　　　 答图
R＝
答图
测量灯泡正常发光时的阻值：
（1）小龙打算用图甲所示电路测量额定电压为2.5 V的小灯泡正常工作时的电阻，请用笔画线代替导线将电路补充完整。（导线不能交叉）
（2）按图甲连接电路时，应先 　断开　 开关，并将滑动变阻器的滑片P移到最 　右　 （填“左”或“右”）端。
（3）小龙连接完电路后闭合开关，发现灯泡不亮，且电流表、电压表都有较小的示数，移动滑动变阻器的滑片P，灯泡仍然不亮，且电流表、电压表的示数都不变，则小龙连接的电路存在的问题是 　将滑动变阻器下面两个接线柱连入了电路中　 。
（4）排除故障后，为了测量小灯泡正常发光时的电阻，小龙接下来应该进行的操作是 　移动滑动变阻器的滑片，使电压表的示数为2.5 V，记下电流表的示数I，求出小灯泡正常发光时的电阻　 。
断开
右
将滑动变阻器下面两个接线柱连
入了电路中
移动滑动变阻器的滑片，使电压表的示数为2.5 V，记下电流表的示数I，求
出小灯泡正常发光时的电阻
（5）接下来小龙又测出了小灯泡在不同电压下的电阻值，并求出了电阻的平均值，如下表所示。小龙处理数据的方法是否合理？为什么？ 　不合理，灯丝的电阻随温度的变化而变化，不可求平均值　 。
电压/V 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0
电流/A 0.10 0.16 0.20 0.23 0.25 0.27
电阻/Ω 5.0 6.3 7.5 8.7 10.0 11.1
平均电阻/Ω 8.1 （6）紧接着小龙又将小灯泡L换成定值电阻Rx，更换时开关必须要 　断开　 。正确操作后，小龙闭合开关，电流表示数为0.25 A，他移动滑动变阻器的滑片P，电流表示数有变化，而电压表示数始终为零。电路中的故障可能是 　电压表断路　 。
（7）排除故障以后，小龙四次测量的电阻值分别为15 Ω、15.1 Ω、18 Ω、14.9 Ω，则待测电阻Rx的阻值为 　15　 Ω。
不合理，灯丝的电阻
随温度的变化而变化，不可求平均值
断开
电压表断路
15
实验26　测量小灯泡的电功率
小明为了探究“小灯泡亮度与实际功率的关系”，设计了如图甲所示的实验电路，小灯泡标有“2.5 V”的字样。
　　　 答图
（1）图甲是小明连接的实验电路，同组的小红发现图中有一根导线连接错误，请你在这根导线上打“×”，并在图中改正。（导线不能交叉）
答图
（2）电路连接正确后，闭合开关，发现小灯泡不亮，而电流表有示数，电压表没有示数，则电路可能出现的故障是 　小灯泡短路　 。
（3）排除故障后继续实验，小明进行了4次测量，并将有关数据及现象记录在如下表格中。当电压表的示数为1.7 V时，电流表的示数如图乙所示，请把电流表的示数填写在下表中，并把表格补充完整。
实验序号 电压U/V 电流I/A 电阻R/Ω 电功率P/W 灯泡的亮度
1 0.5 0.16 3.1 0.08 不亮
2 1.7 　0.24　 　7.1　 　0.41　 较暗
3 2.5 0.28 8.9 　0.70　 正常
4 3.0 0.30 10.0 0.90 很亮
（4）小灯泡的额定功率为 　0.70　 W。
小灯泡短路
0.24　
7.1　
0.41　
0.70　
0.70
（5）根据实验目的分析实验数据及现象，可得出的结论是：
①当实际电压小于额定电压时，实际功率 　＜　 （填“＞”“＜”或“＝”）额定功率；
②当实际电压等于额定电压时，实际功率 　＝　 （填“＞”“＜”或“＝”）额定功率；
③当实际电压大于额定电压时，实际功率 　＞　 （填“＞”“＜”或“＝”）额定功率；
④灯泡的亮度随实际功率的增大而 　增强　 （填“增强”或“减弱”）。
（6）实验中小灯泡的电阻变化的原因是 　灯丝的电阻随温度的变化而变化　 。
（7）此实验中将小灯泡换成定值电阻，还能完成的探究实验是 　探究电阻一定时，电流与电压的关系　 。
＜
＝
＞
增强
灯丝的电阻随温度的变化而变化
探究电阻一定
时，电流与电压的关系
疑 难 点　 单表法测电阻
1.小明想用一块电流表和一个定值电阻R0测未知电阻Rx的阻值，于是他和同组同学设计了如图所示的电路图，并进行如下实验操作：
②闭合S、断开S1，此时电流表的示数为I1；
③求未知电阻Rx的表达式为：Rx＝ 　　 。（用R0、I、I1表示）
【突破指引】当缺少电流表或电压表进行伏安法测量时，通常利用开关的断开和闭合，或者滑动变阻器滑片位置的变化，使电路处于两种不同的状态，从而使电流表或电压表有两个不同的读数，再利用欧姆定律和电路特点间接求出未知电阻或待测功率，实质上是利用提供的已知阻值的电阻和现有电表，运用等效替代的方法，达到目的。
①闭合S、S1，此时电流表的示数为I；
2.（2021·徐州）要测量一个约为数百欧的电阻Rx的阻值，器材有：干电池两节，电压表（量程为0～3 V、0～15 V）、滑动变阻器（100 Ω　2 A）和电阻箱（0～9 999 Ω）各一个，开关、导线若干。测量电路如图甲所示。
（4）接下来把电路中的待测电阻Rx替换为电阻箱，然后要进行的操作是 　保持滑动变阻器滑片P的位置不变，调节电阻箱，使电压表的示数仍为2.5 V　 。
保持滑
动变阻器滑片P的位置不变，调节电阻箱，使电压表的示数仍为2.5 V
（1）和通常使用的“伏安法”不同，这次实验没有选用电流表。请你简要说明原因 　电路中的电流很小，不能用电流表准确测出电流的大小　 。
（2）在接通电路前，应将滑动变阻器的滑片P移到 　b　 端。
（3）连接好电路，闭合开关，移动滑动变阻器滑片，使电压表示数如图乙所示为 　2.5　 V。
电路中的电流很小，不能用电流表准确测出电流的大小
b
2.5
3.某同学利用如图所示的电路来测量某一未知电阻Rx的阻值。
　　　
答图
答图
（1）请用笔画线代替导线，将图甲中的实物电路连接完整。（要求：滑片P向右移时电流变小，导线不能交叉）
（2）闭合开关后，当滑动电阻器的滑片向左移动到某一位置时，电压表的示数为1.2 V，电流表的示数如图乙所示，则I＝ 　0.3　 A，Rx＝ 　4　 Ω。
（3）该同学又设计了如图丙所示的测量电路，同样可以测量未知电阻Rx，其中R0是定值电阻，步骤如下：
①闭合S、S1，用电压表测出电源的电压为U；
② 　闭合开关S，断开S1　 ，用电压表测出待测电阻Rx两端的电压为U1；
③请用测量值U和U1、已知量R0来表示Rx＝ 　　 。
0.3
4
闭合开关S，断开S1
　
考向1　 伏安法测电阻
1.（2022·赤峰）在“测量小灯泡电阻”的实验中，已知小灯泡的额定电压为2. 5 V，正常工作时阻值大约为8 Ω。
（1）如图甲所示，小涛同学即将连好最后一根导线A，他的同桌制止了他，说小涛连接的电路有两处错误，分别是： 　连接电路时开关未断开　 ； 　电流表所选量程大了　 。小涛根据同桌的意见进行了改正。
连接电路时开关未断开
电流表所选量程
大了
（2）实验过程中某一时刻，电压表指针位置如图乙所示，电压表示数为 　1.7　 V。
（3）小涛将数据记录在下表，数据都正确，请你指出他设计的表格中的错误： 　求电阻的平均值　 。
实验次数 电压U/V 电流I/A 电阻R/Ω 电阻平均值R/Ω
1 0.5 0.16 3.1 6.1
2 1.3 0.21 6.2 3 2.5 0.28 8.9 1.7
求电阻的平均值
2.（2022·永州）某物理兴趣小组用如甲所示电路图测量定值电阻的阻值。
答图
答图
（1）根据图甲所示的电路图，进行实物连线如图乙所示，在该实物连线中，电流表上还有一个接线柱没有与其它元件连接，请你用笔画线代替导线，将图乙的实物连线连接完整。
（2）某次测量时，电压表、电流表的指针位置如图丙所示，则电压表读数为 　2　 V，电流表读数为 　0.4　 A，根据测量结果可计算出待测电阻的阻值为 　5　 Ω。
（3）移动滑动变阻器滑片P，改变电压表和电流表的示数，根据实验测得的多组数据，求出电阻的平均值。多次测量求平均值的目的是 　A　 。
A.减小实验误差 B.寻找普遍规律
2
0.4
5
A
考向2　 伏安法测电功率
3.（2022·广元）小莉在测量小灯泡的实际电功率实验中，实验器材有：电压恒为3 V的电源一个、规格相同的小灯泡两个、电压表一个、电流表一个、滑动变阻器一个、开关一个、导线若干。
（1）小莉设计并连接的实物电路如图甲所示，在闭合开关前，为了确保安全，她应将滑动变阻器的滑片P滑到 　右　 （填“左”或“右”） 端。
（2）小莉闭合开关S，移动滑动变阻器的滑片P，观察到电压表的示数接近3 V，电流表的示数几乎为零，请分析电路发生的故障可能是 　小灯泡断路　 。
（3）小莉排除故障后继续实验，经过多次测量，得到小灯泡的I－U图象如图乙所示，请你结合图象计算当U＝2.0 V时，小灯泡的实际功率大小为 　0.56　 W。
（4）完成上述实验操作后，小莉利用已有的实验器材设计了如图丙所示的电路，闭合开关，待电路稳定后，其中一只灯泡的电阻为 　6　 Ω。
右
小灯泡断路
0.56
6
考向3　 单表法测量
4.（2021·衢州）如图所示是小科利用实验室常用仪器，设计测量未知电阻Rx阻值的四种电路，电源电压恒定且未知，R0是已知阻值的定值电阻，滑动变阻器R最大阻值未知，实验中只能闭合或断开开关及移动滑动变阻器滑片，其中能够测量出Rx阻值的电路（　D　）
A.只有① B.只有② C.只有②③ D.只有②③④
D
5.（2021·湖南）如图甲所示是测量未知电阻Rx的实验电路，定值电阻R0＝15 Ω。
　　 　　 答图
（1）请完善实验步骤：
①只闭合开关S、S1，读出并记录电压表示数U1；
②只闭合开关 　S、S2　 ，读出并记录电压表示数U2。
（2）若U1 ＝1.5 V，U2的大小如图乙所示，U2 ＝ 　2.5　 V，则Rx ＝ 　10　 Ω。
（3）为了多测几组实验数据减小实验误差，实验电路应如何改进？请在虚线框内画出改进后的电路图。
答图
S、S2
2.5
10

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