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初中二年级物理

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    在做“伏安法测量定值电阻”的实验中,小明同学设计了如图甲所示的电路,请你完成下列问题.

    (1)该实验的原理是_________
    (2)连接电路时,应将开关_________;闭合开关前,滑动变阻器的滑片应滑到最_________(填“左”或“右”).
    (3)连接完电路后,闭合开关,无论怎样移动滑片,电流表指针均无偏转,电压表的指针有明显的偏转,这可能是由于_________
    (4)调节滑动变阻器,把测量的几组数据描成如图乙所示的图象,则该电阻的阻值R=_________
    (5)完成上述实验后,小明还想测量一段电炉丝的电阻Rx,可是在连接电路时,发现电流表和滑动变阻器都已损坏.于是小明就利用刚才已测得的定值电阻R,重新设计并连接了如下图所示的电路.电源电压未知且恒定不变.请把下列实验步骤补充完整:
    ①只闭合开关S1 _________
    _________
    电阻表达式:Rx= _________

    本题信息:2012年专项题物理实验题难度较难 来源:张秀锦
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本试题 “在做“伏安法测量定值电阻”的实验中,小明同学设计了如图甲所示的电路,请你完成下列问题.(1)该实验的原理是_________.(2)连接电路时,应将开关________...” 主要考查您对

伏安法测电阻

电路故障分析

其他方法测电阻

滑动变阻器

等考点的理解。关于这些考点您可以点击下面的选项卡查看详细档案。
  • 伏安法测电阻
  • 电路故障分析
  • 其他方法测电阻
  • 滑动变阻器
实验原理:
根据欧姆定律的变形公式R=U/I,用电压表和电流表分别测出待测电阻两端的电压和通过其中的电流,就可以求出这段导体的电阻,这种方法叫做伏安法。

伏安法测导体电阻:
(1)实验器材:电源、开关、电压表、电流表、滑动变阻器、待测电阻、若干导线;

(2)实验电路图如图所示


(3)实验步骤:
①按电路图正确连接实物图;
②闭合开关,移动滑动变阻器的滑片位置,记下导体两端的电压和通过导体的电流,连续测三组对应的电压值U1、U2、U3和电流值I1、I2、I3;
③根据记录的数据正确计算导体的电阻值R1、R2、R3和平均值R
(4)滑动变阻器在本实验中的作用:
①保护电路; ②改变导体两端的电压,使其成倍数地增加;③多次测量求平均值。

伏安法测小灯泡电阻:
(1)实验电路图和记录实验数据的表格

(2)实验需要的器材:电压表、电流表、电源、开关、滑动变阻器和导线。
(3)注意事项:测小灯泡的电阻的实验是一个重要实验,本实验中涉及的内容非常丰富,既有间接测量的实验方法,又有实验基本技能,如电路的连接,电流表、电压表、滑动变阻器的使用等,还有对实验数据的分析。因此从学习物理知识和方法的角度考虑,这个实验是非常重要的。掌握好本实验,要注意以下五个方面:
①在选取器材时,电流表所选用量程的满偏值要大于电路中的最大电流;滑动变阻器的最大阻值应略大于或接近小灯泡的电阻,以使效果明显。
②连接电路时要断开开关,并按照电压表、电流表、滑动变阻器的使用规则,将它们正确地接入电路。电压表、电流表要注意量程的选择、连接和读数,使用滑动变阻器也要注意规格的选择。
③进行实验时,在闭合开关前,要把滑动变阻器的滑片调到最大阻值处,使电路中的电流最小,目的是保证电路中的灯泡、滑动变阻器、电压表、电流表等仪器的安全。
④把每次测量的结果和小灯泡的发光情况记录下来.以便最后分析、总结。
⑤分析处理数据,对于测得的各组电流和电压值,计算出相应的电阻,然后比较几次实验测得的电阻,找出其中的规律。


“伏安法”测电阻实验中常见故障的排除法:
伏安法测电阻的原理如下图所示。

故障一:闭合开关,灯泡不亮,示数是零,电压表示数很大。
分析原因:电压表直接接在了电源两极上,小灯泡开路。
排除方法:更换好的小灯泡或检查灯泡与底座是否接触良好。

故障二:闭合开关后发现小灯泡不亮,都没有示数。
分析原因:电路中除小灯泡外的某处接触不良或同时小灯泡的灯丝断了。
排除方法:将连接各个电路元件的接线处重新连接,若同时小灯泡的灯丝断了则更换好的小灯泡。

故障三:闭合开关S,发现小灯泡不亮,同时电流表和电压表有示数,但非常小。
分析原因:电流表和电压表有示数说明电路是通路,小灯泡不亮,是因为加在小灯泡两端的电压太小,导致通过小灯泡的电流太小而不亮,可能是电源电压太低或滑动变阻器接入电路中的阻值过大。
排除方法:可以适当提高电源电压或将滑动变阻器接入电路中的阻值调小。

故障四:闭合开关s后,小灯泡亮,发现电流表和电压表的指针向左偏转。
分析原因:指针向左偏转说明电流表和电压表的正负接线柱接反了。
排除方法:将电流表和电压表的正负接线柱对调即可

故障五:连接好实验电路后,闭合开关并移动滑动变阻器的滑片,发现小灯泡变亮,电流表示数变大时,电压表示数反而变小;小灯泡变暗,电流表示数变小时,电压表示数反而变大。
分析原因:电路是通路,但是小灯泡变亮,电流表示数变大时,电压表示数反而变小,是由于电压表并联在滑动变阻器两端。
排除方法:只要将电压表改接到小灯泡的两端即可。

故障六:将实验电路连接好后,闭合开关s,发现小灯泡特别亮,并且无论怎样移动变阻器滑片,灯泡亮度不变。
分析原因:滑动变阻器接线有误。
排除方法:将滑动变阻器一个接线柱接法纠正即可。



串联电路的故障现象:
一般归纳为两类:
1.开路:(亦作“断路”).所有用电器都不工作,电流表无示数,只有垮在断点两边的电压表有示数,且示数接近(或等于)电源电压。
2.短路:被短路的部分用电器不工作,电流表有示数,接在被短路用电器两端的电压表无示数,接在其他用电器两端的电压表有示数。
电路故障分析:
一、常见故障:
故障1:闭合开关后,灯泡忽明忽暗,两表指针来回摆动;
原因:电路某处接触不良;
排除方法:把松动的地方拧紧。

故障2:闭合开关前灯泡发光闭合开关后灯泡不亮了两表也无示数
原因:开关与电源并联导致所有东西都被短路
后果:极容易烧坏电源

故障3(也就是做题最常见的故障):闭合开关后灯泡不亮电流表几乎无示数电压表所呈示数几乎为电源电压
原因1:灯泡断路故电压表串联到了电路中
说一下啊一般判断电路时都是把电压表当做断路是应为它的电阻很大很大所以呢如果电压表与一灯泡并联而这个灯泡断路了就相当于直接把这个电压表串联在电路中I=U/R因为电压是恒定的电阻巨大所以电流表的示数就很小了而串联式靠电阻分压的由于电压表的电阻巨大在这么大的电阻前灯泡的电阻就显得微不足道所以电压表显示的几乎是电源电压;
原因2:电流表与电压表位置互换
这样灯泡就被几乎没有电阻的电流表(它接到了电压表的位置上)短路故不亮电路中只串联了一个电流表和一个电压表因为电压表的电阻很大所以几乎分到了全部电压而由于电压表的电阻大所以电流表几乎无示数;
补充一下啊:有时做题会问你如果在测小灯泡电阻的实验中(或是电路图中只有一个灯泡两表)如果电流表与电压表位置互换会有什么后果就答:灯泡不亮电流表几乎无示数(其实就是没示数)电压表所示几乎为电源电压(其实就是电源电压)


故障4:闭合开关后无论怎样移动滑动变阻器的滑片灯泡亮度与两表示数均无改变;
原因:变阻器没有按照一上一下的方法来接
补充一下:变阻器全接上接线柱时:相当于导线(这是极不安全的容易造成电路电流过大)变阻器全接下接线柱是:相当于一个定值电阻。

故障5:闭合开关后,无论怎样移动滑片灯泡都不亮
原因1:电路某一处断路
原因2:灯泡被导线或电流表短路

故障6:灯泡亮两表指针反向偏转;
原因:两表的正负接线柱接反了
“症状”1:用电器不工作。诊断:
(1)若题中电路是串联电路,看其它用电器能否工作,如果所有用电器均不能工作,说明可能某处发生了断路;如果其它用电器仍在工作,说明该用电器被短路了。
(2)若题中电路是并联电路,如果所有用电器均不工作,说明干路发生了断路;如果其它用电器仍在工作,说明该用电器所在的支路断路。
“症状”2:电压表示数为零。诊断:
(1)电压表的两接线柱到电源两极之间的电路断路;
(2)电压表的两接线柱间被短路。
“症状”3:电流表示数为零。诊断:
(1)电流表所在的电路与电源两极构成的回路上有断路。
(2)电流表所在电路电阻非常大,导致电流过小,电流表的指针几乎不动(如有电压表串联在电路中)。
(3)电流表被短路。
“症状”4:电流表被烧坏。诊断:
(1)电流表所在的电路与电源两极间直接构成了回路,即发生了短路。
(2)电流表选用的量程不当。

初中物理电学故障只有几类:短路(包括电源短路和局部用电器短路);断路;电流、电压表正负接反;电压表串接等等。
首先,看它给出的电路图或者实物图,用电流的流向法(电流从电源正极出发,通过用电器,流回负极)判断,各个用电器的工作情况。具体问题具体分析吧。 常用到的一些重要方法有:电流表看成导线,电压表看成断路。
例如:灯不亮,用电器不工作,可能的原因有:
1)断路。电路中有个地方断开了,包括开关、用电器自身,接触不良等等;
2)短路。用电器被某条导线或者电流表短路了。

涉及到电压表的一些问题:
1)电压表有读数。但电流表无读数(或很弱),灯不亮,用电器不工作,原因:与电压表并联的部分(电压表是并联使用的)断路。这样,电压表相当于串联在电路中。
2)电压表无读数。
a.电流表无读数,灯不亮,用电器不工作,则,与电压表并联的电路**以外**的地方断路。
b.电流表有读数,与电压表并联部分不工作,则,与电压表并联部分被短路,这时,电压表相当与与导线并联,导线两端的电压为0.
等效电路图的意思:比如,我说当开关闭合,灯泡1和灯泡2串联,则,我们就可以在草稿纸上面就可以直接画灯泡1和灯泡2串联,闭合的开关当作导线,这样就可以简化电路。方便我们计算和分析。
如果电压表有示数,说明电压表的两个接线柱与电源两极间连接良好,并且电压表没被短路。
如果电流表有示数,说明电流表所在电路是通路,电路故障很可能是某处短路。

二、开路,短路的判断:
(一)开路的判断
1、如果电路中用电器不工作(常是灯不亮),且电路中无电流,则电路开路。
2、具体到那一部分开路,有两种判断方式:
①把电压表分别和各处并联,则有示数且比较大(常表述为等于电源电压)则电压表两接线柱之间的电路开路(电源除外);
②把电流表分别与各部分并联,如其他部分能正常工作,电流表有电流,则当时与电流表并联的部分断开了。(适用于多用电器串联电路)

(二)短路的判断
1、串联电路或者串联部分中一部分用电器不能正常工作,其他部分用电器能正常工作,则不能正常工作的部分短路。
2、把电压表分别和各部分并联,导线部分的电压为零表示导线正常,如某一用电器两端的电压为零,则此用电器短路。
※根据近几年中考物理中出现的电路故障,总结几条解决这类问题的常用的主要判断方法:
“症状”1:用电器不工作。
诊断:
(1)若题中电路是串联电路,看其它用电器能否工作,如果所有用电器均不能工作,说明可能某处发生了断路;如果其它用电器仍在工作,说明该用电器被短路了。
(2)若题中电路是并联电路,如果所有用电器均不工作,说明干路发生了断路;如果其它用电器仍在工作,说明该用电器所在的支路断路。
“症状”2:电压表示数为零。诊断:
(1)电压表的两接线柱到电源两极之间的电路断路;
(2)电压表的两接线柱间被短路。
“症状”3:电流表示数为零。诊断:
(1)电流表所在的电路与电源两极构成的回路上有断路。
(2)电流表所在电路电阻非常大,导致电流过小,电流表的指针几乎不动(如有电压表串联在电路中)。
(3)电流表被短路。
“症状”4:电流表被烧坏。诊断:
(1)电流表所在的电路与电源两极间直接构成了回路,即发生了短路。
(2)电流表选用的量程不当。

三、分析归纳:
串联电路中,断路部位的电压等于电源电压,其它完好部位两端电压为0V;
串联电路中,短路部位的电压等于0V,其它完好部位两端有电压,且电压之和等于电源电压。
不管“短路、断路”成因是多么复杂,其实质却很简单,我们可以认为“短路”的用电器实质就是电阻很小,相当于一根导线,“断路”的用电器实质就是电流无法通过相当于断开的电键。在分析中用导线代替“短路”的用电器,用断开的电键代替“断路”的用电器,往往会收到意想不到的效果。
形成故障的原因很多,比如“短路”有可能是用电器两个接线柱碰线造成,也可能是电流过大导致某些用电器内部击穿,电阻为零;“断路”有可能是导线与用电器接触不良造成,也可能是电流过大将用电器某些部分烧断造成。

实验过程中如何分析电路故障:
   在做探究串、并联电路中电流的规律的实验时,可能会遇到各种各样的电路故障,一般可以根据故障的现象推断产生的原因。以下就此实验中可能出现故障的现象进行分析诊断。
1.在串联电路(甲图)中的故障

(1)只有一个灯泡亮,如L1亮,其他电路完好,说明问题出在不发光的灯泡L2上,检查灯泡L2的灯丝和灯座是否有短路故障。
(2)两灯都不亮,则电路中一定有断路,可以用一只好灯泡检测故障部位,将检验灯泡分别与灯泡L1、 L2、电流表、开关、电源并联,或与多个元件并联,直到检验灯泡发光,说明所并电路部分存在着断路故障。例如:将检验灯泡L与灯泡L1并联(乙图),如果L发光,说明灯泡L1处断路;如果L不亮,则其他元件处有断路情况。

2. 在并联电路(丙图)中的故障

(1)只有一个灯泡亮,如L1亮,只能是不发光的灯泡L2支路上存在断路故障,检查灯丝是否烧断,灯座、导线是不是没有接好。
(2)两灯都不亮,一般属于干路故障,检查电源、开关、电流表及干路导线中是否断路,也有可能是两条支路同时断路。

伏安法测电阻实验是初中物理最重要的实验之一,但除此方法外,还有几种测量电阻阻值的特殊方法。

有电流表,无电压表的“另类方法”
 
1.安安法
若器材要求只能用两个电流表,且有一只已知阻值的定值电阻。方法如下:(如图1所示):

(1)闭合开关,测出通过R0和Rx的电流I2和I1
Rx的计算式:


2.安滑法
若器材要求只能用一个电流表,且有一只滑动变阻器,方法如下:(如图2所示):

(1)闭合开关,测出通过当滑动变阻器阻值最大(最大电阻为Rm)时的电流值I1和当滑动变阻器阻值最小时的电流值I2
(2)Rx的计算式:


3.安阻法
若器材要求只能用一个电流表,且有一只已知阻值的定值电阻,方法如下:(如图3所示):

(1)当S1闭合,S2断开时,电流表测的是通过R0的电流I0
(2)当S1断开,S2闭合时,电流表测的是通过Rx的电流Ix
(3)Rx的计算式:


有电压表,无电流表的“另类方法”
此类测电阻的方法,其设计思想是:由于不能利用电流表测出电流,所以必须应用电压表多次测电压,运用串联电路中电流相等求出电流,进行等效电路设计。
1.伏伏法

(1)闭合开关,测出R0和Rx两端的电压U1和U2
 (2)Rx的计算式:


2.伏滑法
若器材要求只能用一个电压表,且有一只滑动变阻器,方法如下:(如图5所示):

(1)闭合开关,测出当滑动变阻器阻值最大(最大电阻为Rm)时Rx两端的电压值U1和当滑动变阻器阻值最小时的电压值U2
(2)Rx的计算式:


3.伏阻法
若器材要求只能用一个电压表,且有一只已知阻值的定值电阻,方法如下:(如图6所示):

(1)当S1闭合,S2断开时,电压表测的是R0两端电压U0
 (2)当S1、S2都闭合时,电压表测的是电源电压U。
 (3)Rx的计算式:

一、有电流表,无电压表的“另类方法”
 
1.安安法
若器材要求只能用两个电流表,且有一只已知阻值的定值电阻。方法如下:(如图1所示):

(1)闭合开关,测出通过R0和Rx的电流I2和I1
Rx的计算式:

2.安滑法
若器材要求只能用一个电流表,且有一只滑动变阻器,方法如下:(如图2所示):

(1)闭合开关,测出通过当滑动变阻器阻值最大(最大电阻为Rm)时的电流值I1和当滑动变阻器阻值最小时的电流值I2
(2)Rx的计算式:

3.安阻法
若器材要求只能用一个电流表,且有一只已知阻值的定值电阻,方法如下:(如图3所示):

(1)当S1闭合,S2断开时,电流表测的是通过R0的电流I0
(2)当S1断开,S2闭合时,电流表测的是通过Rx的电流Ix
(3)Rx的计算式:

二、有电压表,无电流表的“另类方法”
此类测电阻的方法,其设计思想是:由于不能利用电流表测出电流,所以必须应用电压表多次测电压,运用串联电路中电流相等求出电流,进行等效电路设计。
1.伏伏法

(1)闭合开关,测出R0和Rx两端的电压U1和U2
 (2)Rx的计算式:

2.伏滑法
若器材要求只能用一个电压表,且有一只滑动变阻器,方法如下:(如图5所示):

(1)闭合开关,测出当滑动变阻器阻值最大(最大电阻为Rm)时Rx两端的电压值U1和当滑动变阻器阻值最小时的电压值U2
(2)Rx的计算式:

3.伏阻法
若器材要求只能用一个电压表,且有一只已知阻值的定值电阻,方法如下:(如图6所示):

(1)当S1闭合,S2断开时,电压表测的是R0两端电压U0
 (2)当S1、S2都闭合时,电压表测的是电源电压U。
 (3)Rx的计算式:


定义:
    滑动变阻器是电路中的一个重要元件,它可以通过移动滑片的位置来改变自身的电阻,从而起到控制电路的作用。在电路分析中,滑动变阻器既可以作为一个定值电阻,也可以作为一个变值电阻。


构造:
滑动变阻器的构成一般包括接线柱、滑片、电阻丝、金属杆和瓷筒等五部分。

符号:常用Rx表示,元件符号位
结构示意图:

工作原理:通过改变接入电路中电阻丝的长度,可以逐渐改变电阻。

作用:改变电流、调节电压和保护用电器。

使用方法:滑动变阻器一般串联在电路中。连接时应“一上一下”的把接线柱接人电路中。连接电路时应把滑动变阻器的滑片滑至阻值最大处。

铭牌:观察滑动变阻器的铭牌,能够了解它的最大阻值和允许通过的最大电流。例如铭牌上标有 “20Ω  1.5A”的字样,说明该滑动变阻器的最大阻值是20Ω,允许通过的最大电流是1.5A。

优缺点:
优点:能连续地改变接人电路的电阻值;缺点:不能直接读出电阻值的大小。


用滑动变阻器改变电流的方法
1.根据实际需要对滑动变阻器进行选择。每个滑动变阻器都有规定的最大电阻值和允许通过的最大电流值,通过它的电流不能超过最大电流值。
例如:滑动变阻器铭牌上的“20 Ω2A”是指滑动变阻器连入电路的最大阻值为20Ω,通过滑动变阻器的电流不能超过2A。
2.滑动变阻器一般与被控制部分串联。
3.为了保护电路,在闭合开关前要使滑片处于滑动变阻器阻值最大的位置。
4.滑动变阻器在接入电路时必须采用两个接线柱 “一上一下”的连接方法。
5.要使灯泡的亮度变亮,即需要使电路中的电流变大,则应该让滑动变阻器连入电路中的阻值变小。

例:李明想用如图所示的器材,设计一个可以调节小灯泡亮度的电路。请你用笔画线代替导线,帮李明把图中的器材连接起来。要求:

(1)滑动变阻器的滑片向右滑动时,灯泡的亮度变暗;
(2)电流表测通过灯泡的电流(灯泡的电阻约为 10Ω),电压表测灯泡两端的电压。李明检查电路连接无误后,闭合开关,电流表和电压表示数如图甲、乙所示,则通过灯泡的电流是____ A,灯泡两端的电压是__V。

解析:本题考查滑动变阻器、电压表、电流表的使用。由于电源为两节干电池,所以电压表的量程选择0~3V,灯泡的电阻约为10Ω,故电流表的量程选择0~0.6A。

答案:电路图如下图0.26   2.4

判断滑动变阻器阻值变化的方法:
    判断电路中滑动变阻器的阻值变化时,一要弄清滑动变阻器的哪部分被连入电路;二是要看清滑动变阻器滑片的移动方向。

例1如图所示的是一种自动测定油箱内油面高度的装置,R是转动式变阻器,它的金属滑片P是杠杆的一端,下列说法正确的是(   )

A.油量表是由电流表改装而成的
B.R、R0在电路中是并联的
C.油位越高,流过R的电流越大
D.油位越高,R两端的电压越大

解析:观察电路可知油量表显然不能是电流表,因为电流表是不能被并联在电路中的,这个油量表应该是电压表。两个电阻是串联在电路中的,油位越高,油量表的示数应该越大,通过电路冈可以看出油量表测的电压是转动式变阻器两端的电压,因此可以判断,油位越高电压越高。

答案:D


滑动变阻器的接法:
限流式
以下情况可选用限流式接法:
①待测用电器电阻接近滑动变阻器电阻(也可选用分压式接法)。
②简化电路,节约能源。


分压式
以下情况必须使用分压式接法:①待测用电器电阻远大于或远小于滑动变阻器电阻。②实验要求待测用电器电流及其两端电压可以由0开始连续变化(例如测小灯泡的伏安特性曲线)。③实验要求待测用电器电流及其两端电压可变范围较大。④采用限流式接法时,无论如何调节变阻器,电流、电压都大于对应电表的量程。
串分压公式:U1/U2=R1/R2
并分流公式:I1/I2=R2/R1

实验室接法
连接的方法有6种,分别为AC、AD、BD、BC、CD、AB。

其中只有AC,AD,BD,BC这四种方法,也就是所谓的“一上一下”,可以改变阻值。剩下的两种不能改变阻值。
具体情况如下:
1.当导线接AD和AC时,滑片P向左移动时电阻变小,电流变大。当滑片P向右移动时,电阻变大,电流变小。
2.当导线接BC和BD时,滑片P向左移动时电阻变大,电流变小。当滑片P向右移动时,电阻变小,电流变大。
3.当划片接CD时,这时的电阻几乎为0.电流十分大。同时电阻的阻值不可以通过移动滑片P来改变,所以这时就相当于一个定值电阻。另外,如果这样直接接到电源上,就会发生短路。
4.当划片接AB时。这时的电阻是最大的,那么通过的电流也很小。同时电阻的阻值也不可以通过移动滑片P来改变,也相当于一个定值电阻。
发现相似题
与“在做“伏安法测量定值电阻”的实验中,小明同学设计了如图甲所...”考查相似的试题有: