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電阻測量實驗題歸類例析
伏安法測電阻是歐姆定律的重要應用，也是中考考查的重點，命題內容主要有：實驗原理，儀器、器材的選擇，電壓表和電流表的用法及讀數，滑動變阻器的連接和作用，電路圖及實物圖的連接，操作步驟，記錄、分析數據等。對各省、市中考物理試題分析發現，根據電路圖或具體要求連接實物圖，電壓表或電流表的讀數，實驗過程中電路故障的排除等都是命題頻率較高的知識點，而且考查的綜合性很強，往往一道題同時覆蓋以上多個考查點。下面，筆者對各個考查點進行歸類例析，希望廣大師生在學習加以注意。
一、連接電路
1．把電路圖（或實物圖）補充完整
例1：在用“伏安法”測量小燈泡工作時的電阻Rx的實驗中，使用下列器材進行實驗：
A．電流表一個(量程0～0.6A，0～3A)；
B．電壓表一個(量程0～3V，0～15V)；
C．串聯的干電池三節；
D．滑動變阻器R(阻值為0～12Ω)；
E．待測小燈泡Rx，(阻值約為6Ω)；
F．開關一個；導線若干。則：
（1）該實驗依據的原理是 (用課本中的字母表示)；并根據題意在右上邊的圖1虛線方框內畫出所需要的實驗電路圖(其中部分已畫好)。
（2）根據所畫的電路圖，用鉛筆畫線代替導線將實物圖（圖2）連接完整(其中部分導線已連接好)。
解析：（1）“伏安法”是測量小燈泡電阻最基本的方法，它的原理是用電壓表測出小燈泡兩端的電壓，用電流表測出小燈泡中的電流，根據歐姆定律計算出小燈泡的電阻值。該題考查了學生用“伏安法”測電阻的基本技能，難度不大，須注意的是題中要求“用課本中的字母表示”，即。題中給出了部分電路，在此基礎上學生很容易畫出完整的電路圖。
（2）在連接實物之前，必須先確定電流表、電壓表的量程。由于電源是三節干電池串聯，電壓為4.5V，許多同學可能會選擇電壓表0～15V的量程，但是，當小燈泡兩端電壓為4.5V時，電流表示數，即電流表須選擇0～3A量程，這樣，電流表指針偏轉的角度很小，誤差較大，所以電壓表選擇0～15V量程不是最佳選擇。其實，滑動變阻器在電路中的作用除了改變小燈泡兩端的電壓之外，還有保護電路的作用，因此，電壓表選0～3V量程，電流表選0～0.6A量程，同時滑動變阻器的滑片應拔到最大阻值位置。
答案：（1）　　如圖3所示　　　　（2）如圖4所示
2．根據電路圖連接實物（或根據實物圖畫電路圖）
例2：如圖5所示是小明同學設計的測電阻R的電路圖。請根據這個電路圖用筆畫線代替導線，將圖6中的元件連成電路。要求：滑動變阻器的滑片P向左移動時，電流表的示數變大。(電壓表選用0～3V量程，電流表選用0～0.6A量程，導線不能交叉)
解析：這是伏安法測電阻的電路圖，由于題中已確定了電壓表和電流表的量程，所以只要保證正、負接線柱連接正確即可。題中要求滑動變阻器的滑片P向左移動時，電流表的示數變大，即滑動變阻器的阻值變小，所以必須把滑動變阻器電阻絲左邊的接線柱連入電路。
答案：（如圖7）
小結：連接電路實驗題主要考查學生使用電壓表、電流表和滑動變阻器等器材組成實驗電路測量電阻的能力。連接電路時要特別注意：①電流表和電壓表的正、負接線柱是否接反，量程選擇的是否合適；②滑動變阻器連接的是否正確。
二、分析故障
1．指出電路圖（或實物圖）中的錯誤
例3：為了測量一只約15Ω的電阻Rx的精確阻值，小明把三節干電池串聯起來作為電源，連成如圖8所示的電路。電路中有三處接錯了，請你在接錯處的導線上打“×”，并畫出正確連線。
解析：從電路中找錯誤，可以按照電路中電流方向依次查找。首先，電流從電源正極出來，通過滑動變阻器，觀察滑動變阻器的接法，不難發現，圖中連入電路的只是一根金屬桿，這是第一處錯誤。當電流通過開關，流入被測電阻時，要求電壓表必須和被測電阻并聯，而圖中的電壓表與電流表并聯，這是第二處錯誤。由于電源是三節干電池串聯，電壓為4.5V，故電壓表選0～15V量程，此時電路中的電流約為，所以，電流表應選0～0.6A的量程，而圖中選用的是0～3A的量程，這是第三處錯誤。
答案：滑動變阻器接錯；電壓表接錯；電流表量程接線柱接錯
2．根據電表示數分析故障
例4：某同學欲測量一只額定電壓為2.5V的小燈泡正常工作時的電阻，請你與他一起邊實驗邊思考，并回答下列問題。
（1）圖9是即將完成的該實驗的電路圖。請在圖中三個“○”內正確填入“燈泡”、“電流表”和“電壓表”的電路符號，完成該電路圖。
（2）按電路圖連接完電路。閉合開關快速試觸的瞬間，電流表和電壓表出現了如圖10所示的情況，經檢查，所有儀器、元件均完好。請分析出現以上現象的可能原因（兩表各寫一條）。
①電流表：　　　　　　　　　　　　　；
②電壓表：　　　　　　　　　　　　　。
解析：（1）只要熟悉電流表和電壓表的使用方法，即電流表要串聯在電路中，電壓表要與被測用電器并聯，就可以正確填入符號。
（2）我們首先觀察電流表，發現指針向零刻度的左側偏轉，而指針正常是向右偏轉，說明此時電流是反向通過電流表，即電流表的正、負接線柱接反了；再看電壓表，發現指針轉到了最大刻度的右側，即超出了電壓表的最大刻度，說明加在電壓表兩端的電壓超出了電壓表所選的量程。
答案：
（1）如圖11所示；
（2）①電流表的正負接線柱接反了；②加在電壓表兩端的電壓超出了電壓表所選的量程。
小結：在分析電路故障時，必須熟練掌握電流表、電壓表和滑動變阻器的使用規則和方法，結合題中具體要求，從細微處入手，發現錯誤，排除故障。
三、處理數據
1．利用歐姆定律計算電阻值
例5：某同學欲測量一只額定電壓為2.5V的小燈泡正常工作時的電阻，請你與他一起邊實驗邊思考，并回答下列問題。
（3）問題解決后，再次接通電路，為使小燈泡能正常發光，應調節滑動變阻器使電壓表示數為　　　　V。小燈泡正常發光時，電流表的示數如圖12所示，則流過小燈泡的電流為　　　　　A，該燈泡正常工作時的電阻為　　　　Ω。
解析：解答該題的關鍵是能夠正確讀取電流表示數。首先觀察所選的量程，然后確定每小格表示的數值，進行正確讀數。該題中電流表選用0～0.6A的量程，所以每小格表示0.02A，電流表示數為0.34A，由歐姆定律可得。
答案：2.5　　　0.34　　　7.4
2．分析處理實驗中記錄的數據
例6：在測量某一定值電阻Rx阻值的實驗中，張楠同學選定了如圖所示的器材進行實驗．實驗過程中，由于李驊同學的疏忽，做完實驗后他才發現，把測量的電流值都寫在草稿紙上而忘記填人記錄表格中。
（1）請你幫助李驊同學把記錄在草稿紙上的電流值對應填人表格中，并寫出你所依據的物理規律是　　　　　　　　　　
（2）根據測量數據計算該定值電阻的阻值為　　　　Ω（保留一位小數）
實驗次數 1 2 3 4 5
電壓U／V 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5
電流I／A
解析：（1）根據電路特點可知，電阻一定時，當加在兩端的電壓升高，電流增大，因此可按由小到大的順序依次將草稿紙上的數字由左向右填入表格。
（2）根據歐姆定律計算出每次實驗測量的電阻值，然后求出五次的平均值。
答案：
實驗次數 1 2 3 4 5
電壓U／V 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5
電流I／A 0.10 0.18 0.30 0.42 0.50
（1）
電阻一定時，流過電阻的電流隨電壓的增大而增大。（或歐姆定律）
（2）5.1
小結：初中物理課程標準要求學生通過實驗培養初步的信息收集、處理能力和初步的分析概括能力。關于“伏安法”測電阻實驗中數據的處理，重點掌握以下幾點：①能夠準確讀取電流表、電壓表示數；②會利用歐姆定律求電阻值；③利用多次測量求平均值來減小誤差。
四、設計方案
1．“伏安法”測電阻的拓展
例7：某研究小組要測量一只阻值約為100Ω．的電阻R，所提供的器材有：①干電池兩節，②學生用電流表(0—0.6A、0—3A)一只，③學生用電壓表(0～3V、0～15V)一只，④滑動變阻器(100Ω 2A)一只，⑤電阻箱(0—9999Ω 5A，符號為 )一只，⑥開關和導線若干．請你幫助該小組完成下列(1)、(2)兩項步驟，要求在電表讀數時，指針偏轉超過最大刻度值的1/3。
（1）你選擇的實驗器材是：　　　　　(填序號)；
（2）根據所選器材，在右邊虛線框內畫出一個能反映測量方法的電路圖。
解析：測量電阻最基本的方法是伏安法，但也可以通過用電壓表測量電路中的電壓或用電流表測量電路中的電流，利用串聯電路中電流的規律或并聯電路中電壓的規律和歐姆定律，計算得出Rx的阻值。該題是一道開放題，其答案有多種。解答本題時不要受平時學習中做條件充分、答案惟一的封閉型習題的思維定勢的影響，分析問題時思維要放開，不要局限在課本內容之中。
答案：
答案一：
（1）①③⑤⑥
（2）電路圖如圖13所示
答案二
（1）①③④⑤⑥
（2）電路圖如圖14所示
2．實驗步驟及過程的考查
例8：某同學想測定電阻Rx的阻值．供選擇的器材有：一個電源(電壓不變、電壓數值未知)，一個已知電阻R0，電壓表(最大量程大于電源電壓)，單刀雙擲開關．該同學設計了如圖15所示的電路。
(1)要完成該實驗，請你寫出需要測量的物理量及操作步驟。
(2)寫出用測量的物理量計算Rx的表達式。
解析：解答該題，我們可以采用逆向思維。由歐姆定律可知，欲測電阻Rx的阻值，必須測出Rx兩端的電壓和通過Rx的電流。當S接在1位置時，電壓表測出的是R0兩端的電壓U0，當S接在2位置時，電壓表測出的是電源電壓U，而R0與Rx串聯，根據串聯分壓的特點，可以求出Rx兩端電壓為U－U0；又由于串聯電路電流相同，所以通過Rx的電流也就是通過R0的電流，即。這樣，根據歐姆定律就可以求出電阻Rx的阻值。
答案：
（1）①電源電壓U。把S接在位置1上，讀出此時電壓表的示數。②R0兩端的電壓U0。把S接在位置2上，讀出此時電壓表的示數。
（2）
小結：這類設計實驗題考查學生綜合運用歐姆定律、串聯電路和并聯電路的特點解決問題的能力及設計實驗方案測量電阻的能力。解題的關鍵是要理解測量電阻的原理，并且能靈活地把所學的歐姆定律、串聯電路和并聯電路的特點進行一定的綜合和重組，運用到具體的實際問題中。
圖1
圖2
圖3
圖4
圖5
圖6
圖7
圖8
圖9
圖10
圖11
圖12
圖13
圖14
圖15

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