【每日一题•中考专栏】电学伏安实验

壹  真题再现

（2024•湖北）21.（伏安法测变值电阻） 某小组想测量标有“2.5V  0.3A”小灯泡在不同工作状态下的电阻，设计了如图甲所示实验电路，电源电压不变。

（1）请用笔画线表示导线将图甲中实物电路连接完整。

思路点拨：滑动变阻器要“一上一下”连接，远下阻大。

（2）移动滑动变阻器的滑片至最_________端后闭合开关，使电路中的电流在开始测量时最小。向另一端移动滑片，观察到小灯泡在电压达到0.42V时开始发光，此时电流表示数如图乙，读数为_________A。

思路点拨：闭合开关前，滑变要调到阻值最大处（远下阻大）；读电流表时，一看量程，二看分度值，三数格数。

（3）根据实验数据绘制U-I图像如图丙，小灯泡未发光时电阻可能为_________。

A．0Ω    B.3.1Ω    C.3.5Ω    D.8.3Ω

思路点拨：由（2）数据算出开始发光阻值3.5Ω，再根据灯泡电阻随温度升高而增大（U-I图像可知），判断未发光阻值（注意：常规条件下，阻值不能为0）。

（4）随着电流增大，滑动变阻器两端电压_________，小灯泡的电阻_________，整个电路中的电阻________。（填“增大”“减小”或“不变”）

思路点拨：由U-I图像知：灯阻值增大、电压增大，结合串联电压规律（电源电压不变是桥梁），可得滑变电压的变化；整个电路阻值直接用电源电压/电流判断。

【答案】（1）略  （2）左  0.12   （3）B  （4）减小  增大  减小

贰  举一反三

（1）图甲为小福连接的实物图，其中有一条导线连接错误，请在图甲中的错误导线上画“×”，并用笔画线代替导线将电路连接正确（导线不能交叉）；

思路点拨：关注电表连接方式及结点A、B位置即定值电阻是否接入电路中。

（2）正确连接电路后，将学生电源输出电压调至6V，使用5Ω的定值电阻进行实验，闭合开关，移动滑动变阻器滑片，电流表的示数如图乙，为A，换用10Ω的定值电阻后，滑动变阻器滑片应向（选填“左”或“右”）端移动；

思路点拨：读电表时，一看量程，二看分度值，三数格数；串联分压(大阻分大压)，定值电阻换大，滑变也应调大（定大滑大），才能保证定值电阻两端电压不变。

（3）继续更换定值电阻，重复实验，记录数据如下表：

由数据可得：导体两端的电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻成（选填“正”或“反”）比；

思路点拨：寻找数据间加减乘除的数量关系

（4）当定值电阻更换为25Ω后，发现无论如何移动滑动变阻器滑片，都无法完成实验，为顺利完成实验，保持电压表示数为2V，只更换滑动变阻器，则所更换的滑动变阻器最大阻值不小于Ω。

思路点拨：大阻分大压，定值电阻换大时，滑变阻值也换大，才能控制电压不变

【答案】（1）

（2）0.4；左  （3）反   (4)50

2.（伏安法测定值电阻）小勤从废旧收音机上拆下一个完好的定值电阻R，他想知道该电阻的阻值，采用“伏安法”进行测量，图甲实验所用电源电压为3V。

（1）请用笔画线表示导线，补全图甲实物电路的连接；

思路点拨：电压表应并联在定值电阻两端，量程依题而定（如电源、额定电压等）。

（2）闭合开关前，滑动变阻器的滑片应位于端（选填“A”或“B”）；

思路点拨：闭合开关前，滑动变阻器要调到阻值最大处（远下阻大）。

（3）闭合开关后，发现电压表有示数，电流表无示数，由此可判断产生的故障是；

思路点拨：电流表无示数为断路，配合电压表有示数推理断路位置。

（4）排除故障后，正确连接电路。移动滑动变阻器滑片到某一位置时，发现电流表示数为0.24A，电压表示数如图乙所示，为V，则定值电阻R的阻值为Ω；

思路点拨：读电表时，一看量程，二看分度值，三数格数；电阻由欧姆定律计算。

（5）为减小实验误差，小勤应采取的措施是：；

思路点拨：测量实验误差不可避免，可多次实验求平均值减小误差。

（6）小勤不小心将电压表损坏，爸爸告诉小勤，仅利用电流表和已知阻值的定值电阻也可测电阻。小勤设计图丙所示电路（电源电压未知）来测量另一个待测电阻R_x阻值，电流表选0~0.6A的量程，定值电阻R₀的阻值为10Ω。

①具体操作如下：a.闭合开关S₁，断开开关S₂，读出电流表示数为0.40A；

b.，读出电流表示数为0.50A（请将实验操作补充完整）；

②由以上数据可得，待测电阻R_x的阻值为Ω；

③小勤研究发现，在电源电压和电流表量程不变的情况下，利用该电路能测出的最小阻值为Ω，原因是。

思路点拨：缺少电压表，可用安阻法代替；根据并联电路电压相等和欧姆定律间接计算电阻；电表接入电路时，要遵循“保护弱者”原则，电流最大0.6A对应最小电阻的极值求解。

【答案】（1）

(2)A  （3）电阻R处断路  (4)2.4；10   （5）多次测量求平均值

（6）闭合开关S₁、S₂；40；20；当待测电阻20Ω时，电流表达到最大量程

3.（伏安法测功率）小华同学在“测量正常发光小灯泡的电功率”实验中，用到的器材有：新干电池两节（提示：3V）、小灯泡（标有“0.5A”字样）、电流表、电压表、滑动变阻器、开关各1个，导线若干。

思路点拨：电压表要并联、正进负出、量程依题而定；滑动变阻器要“一上一下”连接（远下阻大）。

（2）连接好电路，闭合开关，发现灯不亮，电流表无示数，电压表示数接近3V，造成这一现象的原因可能是（选填序号）。

①小灯泡短路 ②小灯泡断路  ③滑动变阻器短路   ④滑动变阻器断路。

思路点拨：灯“不亮”除断路外，还可能实际功率太小，由电流表无示数知断路，由电压表测电源电压知断路具体位置。

（3）排除故障进行实验，当电流表示数如图乙时，为测量小灯泡的正常发光时的阻值，应将滑动变阻器滑片P向（选填“A”或“B”）端移动，当电流表示数达到0.5A 时，电压表示数如图丙，则小灯泡正常发光电功率为W。

思路点拨：电流小于额定电流，应减小滑变阻值（近下阻小），使电流增大；正常发光的电功率由正常发光时的电流和电压乘积计算。

（4）小刚用相同的电表测量未知电阻时发现电流表损坏，他找来一只阻值为R₀的定值电阻，设计了如图丁所示的电路，可测出未知电阻。

主要的操作步骤如下：

①闭合开关S，读出电压表的示数为U₁；

②闭合开关S、S₁，读出此时电压表的示数为U₂；

③计算得出被测电阻的阻值（用R₀、U₁、U₂表示）。

思路点拨：利用串联电路电流处处相等建立桥梁，由欧姆定律间接算出R_X 。

【答案】（1）

(2)②    (3)A;1.25    

(4)（U₂-U₁）R/U₂

三  学法指导

1.实验前（填空题第一问）

①连接电路时，开关应断开；

②电流表、电压表连接时应“正进负出”并选择正确量程；

③闭合电路前，滑动变阻器应调到阻值最大处。

④电表故障分析：电流表无示数为断路（具体故障根据电压表有无示数判断），电压表无示数除断路外，需考虑电压表所测对象短路情况。

2.探究类（探究电流与电阻、电流与电压的关系）

①进行实验时

【I与U的关系】控制电阻不变，改变定值电阻两端电压。

【I与R的关系】控制电阻两端电压不变，改变电阻大小。当定值电阻由10Ω更换为20Ω时，为使U不变，滑动变阻器阻值应（选填“增大”“不变”或“减小”）（提示：大阻调大）。

②滑动变阻器的作用：

【I与U的关系】：改变定值电阻两端电压。

【I与R的关系】：控制电阻两端电压不变。

调节滑动变阻器时，应观察（选填“电压表”或“电流表”）示数。

③多次实验目的：避免单次实验结论的偶然性，使结论具有普遍性。

④实验结论：

【I与U的关系】：当导体电阻一定时，通过导体的电流与导体两端电压成正比。

【I与R的关系】当导体电压一定时，通过导体的电流与导体两端电阻成反比。

3.测量类（测量定值导体电阻、测量小灯泡电阻、测量小灯泡电功率）

①实验原理

测定值电阻或小灯泡电阻：R=U/I测小灯泡电功率：P=UI

②多次测量

【定值电阻】：多次测量求平均值以减小实验误差；

【小灯泡】：电阻随温度升高而变大，不能求平均值，多次测量得普遍规律。

③特殊法测电阻

类型一：缺少电流表

类型二：缺少电压表

类型三：等效替代法