資源簡介

第15章 電學模塊突破（模塊3 電學三大實驗對比復習）
【考情聚焦】
考試 命題 年份 重要考點 分值 題型 熱度
2014~2023 探究電流跟電阻、電壓的關系 7 實驗探究題
用電壓表和電流表測量電阻
測量小燈泡的電功率
【回歸教材】
知識清單
考點1 “探究電流與電壓的關系”對比“探究電流與電阻的關系”
實驗名稱 探究電流與電壓的關系 探究電流與電阻的關系
設計實驗電路
連接電路 (1)開關:連接電路時,開關應處于 狀態。 (2)滑動變阻器:“ ”接入電路(下接線柱的接法應與題中要求相符)。 (3)電表連接:電流從正極流入,負極流出;電流表與被測元件 聯,電壓表與被測元件 聯
電流表量 程的選擇 (1)根據題目中的實驗數據判斷; (2)根據題圖中的電表量程判斷
電壓表量 程的選擇 根據電源電壓U判斷 根據控制不變的電壓U0判斷
滑動變阻 器的作用 (1)保護電路; (2) (1)保護電路; (2)控制
實驗操作 閉合開關前,滑動變阻器的滑片應移至阻值最大處(滑片離下端接線越遠,阻值越大)
閉合開關后,控制定值電阻的阻值不變,移動滑動變阻器,改變定值電阻兩端的電壓,觀察并記錄兩表示數(為了方便分析數據,每次實驗時,電壓表示數成整數倍變化) 閉合開關后,換用不同阻值的定值電阻,移動滑動變阻器的滑片,控制定值電阻兩端的電壓不變,觀察并記錄電流表示數
滑動變阻器的阻值應按由大到小的順序變化 當小電阻換成大電阻時,滑動變阻器滑片應向阻值變大的方向移動
實驗操作 移動滑片時,眼睛應觀察電壓表的示數,當電壓表得到想要的示數時,才停止移動滑片
多次測量的目的 得出普遍規律
設計記錄實驗數 據的表格 實驗次數R/ΩU/VI/A123
實驗次數U/VR/ΩI/A123
實驗圖像
實驗結論 電阻一定時,通過導體的電流與導體兩端的電壓成 電壓一定時,通過導體的電流與導體的電阻成
【答案】考點1:斷開　一上一下　串　并　改變電阻R兩端的電壓　電阻R兩端的電壓不變　正比　反比
考點2 “測電阻實驗”對比“測電功率實驗”
實驗名稱 測定值電阻的阻值 測小燈泡的電阻 測小燈泡的功率
實驗原理 　　　
實驗電路
連接電路 (1)開關:應處于斷開狀態 (2)滑動變阻器:①串聯接入電路;②接線柱的連接應“ ”,補連電路時,應注意最大阻值處的要求 (3)電表連接:電流從正極流入,負極流出;電流表與被測元件 聯,電壓表與實驗對象(R或L) 聯
電流表量 程的選擇 根據估測實驗對象(R或L)在實驗過程中通過的電流判斷(具體使用見電流表的使用,一般情況下,初中的實驗中,電流表選擇的是小量程)
電壓表量 程的選擇 根據電源電壓U判斷(一般情況下不會讓學生選擇) 根據小燈泡的額定電壓U額判斷(該實驗中,讓學生連接電路時需要選擇電壓表量程的情況較多)
滑動變阻 器的作用 (1)保護電路 (2) (1)保護電路 (2)
實驗操作 閉合開前,滑動變阻器的滑片應移至阻值最大處(滑片離下端接線越遠,阻值越大)
閉合開關后,移動滑動變阻器的滑片來改變待測電阻R兩端的電壓和通過的電流,記下相應的電流表示數和電壓表示數,并需要多次測量 閉合開關后,移動滑片,分別使電壓表的示數略小于、等于和略大于(不超過額定電壓的1.2倍)小燈泡的額定電壓,讀出每次電壓表及對應電流表的示數
滑動變阻器滑片P移動的方向:要使電壓表示數變大,滑片P應靠近下端接線移動,反之,滑片P應遠離下端接線方向移動。 移動滑片時,眼睛應觀察電壓表的示數,當電壓表得到想要的示數時,才停止移動滑片
多次測量 的目的 多次測量,求平均值, 測量不同電壓下燈絲電阻(注意:不能求電阻的平均值) 測量小燈泡在不同電壓下的實際功率
請設計記 錄實驗數 據的表格 實驗 次數U/VI/AR/Ω平均 值123
實驗 次數U/VI/AR/Ω123
實驗 次數U/VI/AP/W亮度123
實驗圖像
實驗結論 / 小燈泡的電阻隨溫度的升高而 小燈泡的亮暗由實際功率決定,實際功率越大,小燈泡越
電表引起 的實驗誤 差分析 電壓表:電壓表測量值為實驗對象(R或L)的值,所以電壓測量值不會總是偏大或偏小。電流表:因為電流表測量值為干路電流(電壓表與實驗對象并聯),所以電流表測量值與測量對象通過的電流相比,總是偏 的。這樣的誤差會導致電阻的測量偏 ,電功率的測量偏 (初中階段的實驗中,測量對象的電阻均比較小,一般在10 Ω左右,電壓表分流的影響可以忽略不計)
【答案】考點2:R=　P=UI　一上一下　串　并　改變定值電阻兩端的電壓和通過R的電流　改變小燈泡兩端的電壓　減小誤差　增大　亮　大　小　大
核心突破
例題1 探究“電流與電阻的關系”時,可供選擇的實驗器材有三節新的干電池(電壓為4.5 V)、電流表、電壓表、滑動變阻器(標有“20 Ω　2 A”字樣)、定值電阻5個(5 Ω、10 Ω、15 Ω、20 Ω、50 Ω)、開關一個、導線若干。小靜等同學設計了如圖甲所示的電路圖。
☆制訂計劃與進行實驗
(1)請用筆畫線代替導線將圖乙中的實物圖連接完整,要求:滑片向右移動時電阻變大。
(2)閉合開關,電流表無示數,電壓表有示數且接近電源電壓,則故障原因是 。
☆ 分析論證
(3)排除故障后,將定值電阻由5 Ω更換為10 Ω時,應向 (選填“左”或“右”)適當調節滑動變阻器的滑片,使電壓表示數保持不變。
(4)圖丙是根據實驗數據畫出的定值電阻的I-R圖像,其中陰影部分面積表示的物理量是 ,其數值為 。
☆ 評估
(5)實驗中,在接入50 Ω的定值電阻后,小靜同學無論怎樣移動滑片,都不能使電壓表示數達到原來的數值,為了能完成這次實驗,小靜采取的措施可行的是 。(多選)
A.增大電源電壓
B.更換一個最大阻值為30 Ω的滑動變阻器
C.再串聯一個10 Ω的電阻
D.將電壓表改接到滑動變阻器兩端
拓展設問
(6)下列圖像中能大致反映本實驗中各物理量之間關系的是 。
A　　　　B
C　　　　D　　
例題2 小華做測量定值電阻Rx阻值的實驗,現有器材:待測電阻Rx、兩節干電池、電壓表、電流表、滑動變阻器、開關、導線若干。
☆制訂計劃與進行實驗
(1)請按圖甲所示的電路圖,以筆畫線代替導線,將圖乙中的電路連接完整。
(2)連接電路時,開關斷開,并將滑動變阻器滑片置于阻值 處。
☆分析論證
(3)正確連接電路,閉合開關,發現無論怎樣移動滑片P,電流表都沒有示數,而電壓表示數接近3 V,則故障可能是 (選填標號)。
A.滑動變阻器斷路
B.Rx斷路
C.Rx短路
(4)排除故障后,當電壓表示數為1.3 V時,電流表示數如圖丙所示,則通過Rx的電流大小為 A,它的阻值是 Ω。
☆評估
(5)本實驗要多次測量取平均值,目的是 。
拓展設問
(6)小華對實驗進行進一步拓展,利用電源(電壓未知但恒定不變)、阻值為R0的定值電阻、電流表、開關等器材,設計了如圖丁所示的電路,也能測出Rx的阻值,請你完成下列實驗步驟:
①按電路圖正確連接電路,閉合開關S,斷開開關S1,讀出電流表示數I1;
② ,讀出電流表示數I2;
③根據實驗數據,計算出待測電阻Rx=　　　　(用R0、I1、I2表示)。　　
例題3 在測量小燈泡的電功率實驗中,小明設計了如圖甲所示的電路圖,然后連接了如圖乙所示的實物電路。已知電源電壓恒為6 V,燈泡的額定電壓為3.8 V,滑動變阻器標有“20 Ω　1 A”字樣。
☆制訂計劃與進行實驗
(1)小明連接好實物電路之后,閉合開關,燈泡不亮,經檢查,發現有一根導線連接錯誤。請你在連接錯誤的導線上打“×”,并補畫出正確的連線。
☆分析論證
(2)排除故障后,小明想測量小燈泡的額定功率。他閉合開關,發現電壓表的示數只有1.5 V,此時他應向 (選填“左”或“右”)移動滑動變阻器的滑片,使電壓表示數為3.8 V;當電壓表示數為3.8 V時,電流表示數如圖丙所示,則小燈泡的額定功率為 W,此時滑動變阻器連入電路中的阻值約為 Ω。
☆評估
(3)小明測量了小燈泡不同電壓下的電功率之后 (選填“需要”或“不需要”)求電功率的平均值。小明又計算了小燈泡在不同電壓下的電阻,發現不同電壓下燈泡的阻值不同,原因是 。
拓展設問
(4)完成上述實驗后,小明又想測量額定電壓為U額的小燈泡的額定功率,但發現電流表已經損壞,于是他又找來了兩個開關和一個阻值為R0的定值電阻,設計了如圖丁所示的電路。已知電源電壓恒為U(U>U額),請你完成下面的實驗步驟。
①閉合開關S、S1,斷開開關S2,調節滑動變阻器的滑片,使電壓表示數為 ;
②閉合開關S、S2,斷開開關S1,保持滑動變阻器的滑片不動,讀出電壓表示數為U1;
③小燈泡額定功率的表達式為P額=　　　　(用測量量和已知量的符號表示)。
【答案】
例1　(1)如圖所示:
(2)定值電阻斷路　(3)右　(4)電阻兩端的電壓　3 V　(5)BC
拓展設問　(6)C
例2　(1)如圖所示:
(2)最大　(3)B　(4)0.26　5　(5)減小誤差
拓展設問　(6)②再閉合開關S1　③
例3　(1)如圖所示:
(2)左　1.672　5　(3)不需要　燈絲電阻受溫度的影響
拓展設問　(4)①U-U額　③U額×
【真題精粹】
命題點1 探究電流與電壓、電阻的關系(10年3考)
1.(2022·河北)在“探究通過導體的電流與電壓和電阻的關系”實驗中,小明利用可調電壓電源(可調為1.5 V、3.0 V、4.5 V、6.0 V之一)、5個定值電阻(阻值分別為5 Ω、10 Ω、15 Ω、20 Ω、30 Ω)、滑動變阻器(10 Ω　1 A)、電壓表和電流表做了如下實驗:
(1)他根據圖甲所示電路圖連接成了圖乙所示的實物電路,其中只有一根導線連接錯誤,請在這根導線上打“×”,并用筆重新畫一根正確連接的導線。(連線不要交叉)
(2)改正圖乙電路后,閉合開關前,滑動變阻器的滑片應置于 端。
(3)實驗時小明設計了如下表格,通過表格可以看出,他的實驗目的是探究通過導體的電流與 的關系。
實驗次數 1 2 3 4 5
R/Ω 5 10 15 20 30
I/A
(4)小明將電源電壓調為3 V時,按(3)設計的方案進行實驗。
①圖丙是第2次實驗時電流表的示數,示數為 A。
②當其中某個定值電阻接入電路時,無法滿足實驗條件,這個定值電阻的阻值為 Ω。
(5)小明根據實驗數據描繪出了如圖丁所示的圖像,可以得出結論: 。
【拓展】小紅利用現有器材又做了下面的實驗:
①按圖甲連接電路,將電源電壓調到某個值,在電路安全條件下閉合開關,移動滑片直到電壓表示數為2.5 V。
②保持滑片不動,換接入另一個定值電阻,調節電源電壓,在電路安全條件下閉合開關,發現電壓表示數恰好為2.5 V。通過以上實驗現象可以推斷:此時滑動變阻器接入電路的阻值為 Ω。
2.(2023·河北)在探究電阻一定時電流與電壓關系的實驗中,小明把電源、定值電阻、滑動變阻器、電壓表、電流表和開關連成電路進行實驗。
(1)圖1是小明連接的部分電路,請你用筆畫線代替導線將電路補充完整。
(2)連接好電路后,閉合開關,調節滑動變阻器的滑片,電壓表和電流表的指針都不偏轉。圖中a為電源的正極,b、c分別為滑動變阻器上電阻絲右側的接線柱和金屬桿右端的接線柱,用一條導線的兩端分別連接a和b、a和c進行檢測,結果如表一所示。發生故障的元件是 。
表一:
導線連接點 a和b a和c
電壓表指針是否偏轉 否 是
電流表指針是否偏轉 否 是
(3)排除故障后進行實驗。某次實驗時,電壓表的示數如圖2所示,示數為 V。移動滑動變阻器的滑片,記錄多組數據填入表二。
表二:
數據序號 1 2 3 4 5 6
電壓U/V 1.0 1.2 1.4 1.8 2.0 2.4
電流I/A 0.10 0.12 0.14 0.28 0.20 0.24
(4)小明根據表二中的數據畫出圖像,如圖3所示。從圖像可以看出,第 (選填數據序號)組數據明顯是錯誤的,分析時需要把它剔除掉。
根據以上數據,小明得出結論:電阻兩端的電壓與通過電阻的電流之比為定值。
(5)小紅按圖4連接電路,測量并記錄幾組電壓和電流值,如表三所示,其中R1=10 Ω、R2=5 Ω,U1、U2、I分別表示電壓表V1、V2和電流表A的示數。
表三:
數據序號 1 2 3 4 5
電壓U1/V 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0
電壓U2/V 1.5 3.0 4.5 6.0 7.5
電流I/A 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50
小紅在與小明的交流中,發現用圖像法處理數據可以更直觀地看出兩個量之間的變化關系,于是她也利用表三中的數據在坐標系中畫出了三條直線①②③,如圖5所示,其中 是由表三中的I和U2的數據畫出的。小明認為小紅的實驗相當于探究了三個定值電阻的電流與電壓的關系,證據更充分。交流評估后得出結論:在電阻一定的情況下,通過導體的電流與導體兩端的電壓成正比。
【拓展】某小燈泡L的額定電流是I0,但額定電壓的標識模糊不清,為測定L正常發光時的電阻,小明設計了下列的電路,其中定值電阻R0和滑動變阻器的最大阻值R已知,但電源電壓未知。為保證電路安全,滑動變阻器均不能調到最小阻值。實驗時各電路中的小燈泡L都能調至正常發光。以下電路圖中,能夠達到目的的有圖 。
命題點2 測量小燈泡的電功率(10年4考)
3.(2020·河北)學習了電功率后,小明利用如圖1所示的電路圖來探究小燈泡功率跟電阻的關系。L1規格為“2.5 V　0.25 A”、L2額定電壓是4.5 V、L3額定電壓是6 V,電源電壓可調。圖3是小燈泡L2和L3的I-U圖像。
(1)請根據圖1所示電路圖用筆畫線代替導線將圖2所示實物圖補充完整。
(2)電路連接完成后,小明只閉合開關S1,發現電流表有示數,但小燈泡不發光,原因是 。
(3)實驗中的相關數據如表所示。
實驗 次數 開關 狀態 電源 電壓 電流表 示數 小燈泡 電阻 小燈泡 功率
1 只閉合S1 U 0.25 A R1=10 Ω P1=0.625 W
R2=2 Ω P2=0.125 W
R3 P3=0.25 W
2 只閉合 S1、S2 2.5 V 0.50 A R3=5 Ω P3=1.25 W
3 只閉合 S1、S3 0.25 A R1=10 Ω P1=0.625 W
4 S1、S2、S3 均閉合 1.30 A R2=4.55 Ω P2=1.375 W
第1次實驗中電源電壓U= V,L3的阻值 R3= Ω。
(4)分析表中數據可得出,規格不同的小燈泡消耗的實際功率跟電阻的關系是:
① ;
② 。
【拓展】完成實驗后,老師告訴小明用一個穩壓電源和一個滑動變阻器可以制作成一個可調電壓電源。將自制的可調電壓電源(穩壓電源電壓恒為6 V)、電流表、小燈泡L3和開關串聯,如圖4所示。將滑片置于阻值最大處,閉合開關,向左移動滑片,當滑片從A點滑到最左端B點時(A、B兩點圖中未標出),電流表示數變化了 0.1 A,則RAB= Ω。
4.(2017·河北)小明利用如圖1所示的實驗器材“測量小燈泡的額定功率”,已知電源電壓恒為6 V,小燈泡正常工作時的電壓為3.8 V,電阻約為12 Ω,滑動變阻器的規格為“20 Ω　2 A”。
　(1)請用筆畫線代替導線,完成圖1實物電路的連接。
(2)正確連接電路后,用開關試觸,燈泡不亮,電壓表瞬間滿偏,電流表指針幾乎不動,電路的故障是 。(電路只有一處故障)
(3)排除故障后,繼續實驗,閉合開關,移動滑片,當電壓表的指針在某電壓值時(請在圖2中標出相應的電壓值),小燈泡正常發光,電流表的示數如圖3所示,小燈泡的額定功率是 W。
(4)測量完燈泡的額定功率后,小明又測量了幾組數據,計算后發現燈絲電阻隨其兩端電壓的增大而增大,原因是 。
【評估】小紅也利用上述器材對該小燈泡的額定功率進行了測量,實驗電路圖如圖4所示,實驗結束后,兩人對實驗進行了交流與評估。
①小紅的實驗結果誤差較大,理由是 ;
②小明的實驗更不容易操作,理由是 。
【答案】1.(1)如圖所示:
(2)左　(3)導體電阻　(4)0.2　②30　(5)在導體兩端的電壓一定時,通過導體的電流與導體的電阻成反比　②4
2.(1)如圖所示:
(2)滑動變阻器　(3)1.2　(4)4　(5)③　【拓展】　ACD
3.(1)如圖所示:
(2)電源電壓太低,小燈泡的實際功率太小　(3)4　4　(4)①當電流相同時,電功率與電阻成正比　②當電壓相同時,電功率與電阻成反比　拓展　7
4.如圖所示:
(2)滑動變阻器斷路　(3)1.14　如圖所示:
(4)燈絲電阻隨溫度升高而增大　電壓表應選擇0~15 V量程,量程過大,所以電壓的測量不夠精確　②電源電壓6 V,操作前電壓表先使用0~15 V量程,調節變阻器后再使用0~3 V量程,操作比較麻煩
本章拓展1　電阻的特殊測量
方法歸納
特殊方法測電阻思維過程
單表法測電阻→實驗原理“R=”→
①缺電壓表→利用實驗所給的其他器材,想辦法得到待測電阻的電壓。
②缺電流表→利用實驗所給的其他器材,想辦法得到待測電阻的電流。
電路設計 實驗步驟及表達式
缺電流表 ①將電壓表接在定值電阻R0兩端測得U0;②再將電壓表接在待測電阻Rx兩端測得Ux。 表達式:Rx=R0
缺電流表 ①將電壓表接在待測電阻Rx兩端,只閉合S1,測得Rx、R0串聯時Rx兩端的電壓Ux;②再閉合S2,將R0短接,測得電源電壓U。 表達式:Rx=R0
缺電流表 ①先將滑片移至變阻器阻值最大(為R0)的一端,測得Rx、R0串聯時Rx兩端電壓Ux;②再將滑片移至變阻器阻值最小(為零)的一端,記下此時電壓表的讀數U(總電壓)。 表達式:Rx=R0
缺電流表 等效替代法 ①只閉合S1記下電壓表的示數U0;②只閉合S2,調節電阻箱,直到電壓表示數再次等于U0;③觀察電阻箱各旋鈕位置,讀出電阻箱連入電路的阻值R。 表達式:Rx=R
缺電壓表 閉合開關S,分別測得已知電阻R0和待測電阻Rx中的電流I0和Ix。 表達式:Rx=
①只閉合開關S1,記錄電流表示數I1;②再閉合S2,記錄電流表示數I2。 表達式:Rx=R0
缺電壓表 ①先將滑片移至變阻器阻值最大(為R0)的一端,記下此時電流表讀數I1;②再將滑片移至變阻器阻值最小(為零)的一端,記下此時電流表的讀數I2。 表達式:Rx=R0
缺電壓表 等效替代法 ①只閉合開關S1,記下電流表示數I;②只閉合開關S2,調節電阻箱直到電流表示數再次為I。③觀察電阻箱各旋鈕位置,讀出電阻箱連入電路的阻值R0。 表達式:Rx=R0
例題1　由于沒有電壓表,小明設計了如圖所示的電路測量未知電阻Rx的阻值。R0為阻值已知的定值電阻,電源電壓未知且恒定不變。測量步驟如下:
①當 時,電流表讀數為I1。
②當開關S1、S2都閉合時,電流表讀數為I2。
③待測電阻Rx=　　　　用已知和測出的物理量符號表示)。
例題2 聰明的小明利用實驗室中已知額定電壓為U額、額定電流為I額的小燈泡,設計了如圖所示的電路,測出了電阻Rx的阻值。請你幫助小明補全實驗步驟:
(1)閉合開關S,將單刀雙擲開關S1撥向觸點 ,移動滑動變阻器滑片, 。
(2)開關S仍閉合,再將單刀雙擲開關S1撥向另一觸點,應 (填滑動變阻器滑片位置的變化情況),讀出電壓表示數為U。
(3)寫出Rx的表達式:Rx=　　　　(用所測物理量和已知量的符號表示)。
例題3　如果沒有電壓表,電源電壓未知,可以用最大阻值為R的滑動變阻器和如圖所示的電路來測量未知電阻Rx的阻值。第一步:閉合開關,滑動變阻器滑片在最左端時,電流表示數為I1;第二步: (填操作方法),電流表示數為I2,則電阻Rx=　　　　(用相關物理量的符號表示)。
例題4　課外興趣小組要測量一個未知電阻Rx的阻值,現有下列器材:電源、兩個量程均為0~0.6 A的相同電流表A1、A2、一個已知阻值的定值電阻R0=9 Ω、開關、導線若干。興趣小組的同學們開動腦筋,積極思考,設計出了一個測量Rx的方法。
(1)同學們設計出的測量電路圖如圖甲所示,請根據電路圖用筆畫線代替導線把未完成的實物圖(圖乙)補充完整。
(2)連接好電路,閉合開關S之前,滑動變阻器的滑片P應滑到 (選填“a”或“b”)端。
(3)調節滑動變阻器滑片,使兩個電流表有一個恰當的讀數,如圖丙,兩表A1、A2的讀數分別為I1= A、I2= A。
(4)根據兩電流表讀數可得出被測電阻Rx= Ω。
(5)調節滑動變阻器的滑片,使A1和A2的讀數都變大,為保證A2不被燒壞,則A1的讀數不能超過 A。
(6)有同學認為,改用圖丁電路圖也可以測出Rx的值,你認為是否可行 請說出你的理由。
例題5　某學習小組測量未知電阻Rx的阻值,他們分成A、B兩組用不同方法進行實驗。
(1)A組設計了如圖甲所示的電路圖。
①請用筆畫線代替導線將實物電路圖乙連接完整。
②在開關閉合之前,滑動變阻器的滑片P應滑至最 (選填“左”或“右”)端,這樣做的目的是 。
③閉合開關S,將滑動變阻器的滑片P滑至某一位置后,電壓表的示數為2.4 V,電流表的示數I如圖丙所示,則I= A,待測電阻Rx= Ω。
(2)B組設計了如圖丁所示的電路圖,其中電源電壓未知且不變,另一定值電阻的阻值為R0。實驗步驟如下:
①閉合S1,斷開S2時,電壓表的示數為U1;
②閉合S1、S2時,電壓表的示數為U2;
③電阻Rx=　　　　(用U1、U2、R0表示)。
(3)評估A、B兩組實驗,使用A組實驗的優點是 。
【答案】例1　①開關S1閉合、開關S2斷開　③
例2　(1)2　使電壓表的示數為U額　(2)保持滑片P的位置不動　(3)
例3　將滑動變阻器滑片移到最右端　×R
例4　(1)如圖所示:
(2)b　(3)0.32　0.48　(4)4.5　(5)0.4　(6)可行。圖丁中,兩電阻并聯,兩電流表分別測兩支路的電流,因各支路的電壓相等,由Rx==可測出Rx的值,該方法可行。
例5　(1)①如圖所示:
②右　保護電路　③0.24　10　(2)③×R0　(3)A組實驗可通過移動變阻器的滑片多次測量取平均值,達到減小誤差的目的,而B組卻不可以
本章拓展2　電功率的特殊測量
方法歸納
電路設計 實驗步驟及表達式
缺電流表 適用條件: 已知U額 ①閉合S、S1,移動滑動變阻器滑片使電壓表的示數為U額; ②斷開S1,閉合S2,電壓表示數為U1。 表達式:P額=U額
適用條件: 已知I額 ①閉合S、S1,移動滑動變阻器滑片使電壓表的示數為I額R0; ②斷開S1,閉合S2,電壓表示數為U1。 表達式:P額=(U1-I額R0)I額
缺電流表 適用條件: 已知U額 ①移動R0的滑片到最左端; ②再調節變阻器R的滑片,使電壓表的示數等于U額; ③保持R滑片位置不變,將R0的滑片移動到最右端,讀出并記錄電壓表的示數U1。 表達式:P額=U額
缺電壓表 適用條件: 已知U額 ①閉合S、S2,移動滑動變阻器使電流表的示數為I=; ②保持滑片位置不動,斷開S2,閉合S1,電流表示數為I1。 表達式:P額=U額(I1-)
缺電壓表 適用條件: 已知I額 ①閉合S、S2,移動滑動變阻器使電流表的示數為I額; ②保持滑片位置不動,斷開S2,閉合S1,電流表示數為I1。 表達式:P額=(I1-I額)R0I額
適用條件: 已知I額 ①只閉合S1,移動滑動變阻器的滑片,使電流表的示數為I額; ②斷開S1,閉合S2,滑片不動,調節電阻箱,當電流表示數等于I額時,讀出電阻箱連入電路中的電阻R0。 表達式:P額=R0
適用條件: 已知電源電 壓U和I額 ①只閉合S,移動滑動變阻器的滑片,使電流表的示數為I額; ②保持滑片位置不動,再閉合S1,此時電流表示數為I。 表達式:P額=(U-I額)I額
例題1　小聰做“測量小燈泡的額定功率”實驗,燈泡上標有“3.8 V”字樣,電源電壓恒定。但由于沒有電流表,小聰向同學借了一個已知阻值為R0的電阻和一個單刀雙擲開關,設計了如圖所示的電路。請你幫他完成下列實驗步驟:
(1)閉合開關S1,將S2撥到觸點 (選填“1”或“2”),移動滑片,使電壓表的示數為 V;
(2)再將開關S2撥到觸點 (選填“1”或“2”),保持滑片的位置不動,讀出電壓表的示數U;
(3)燈泡額定功率的表達式為P額=　　　　(用已知量和測量量表示)。
例題2　為了用電流表、電阻箱R和滑動變阻器測量額定電流為I額的小燈泡的額定電功率,小聰設計了如圖所示的電路。操作步驟為:
(1)閉合開關S、S1,斷開S2,移動滑動變阻器的滑片,使電流表的示數為I額,此時小燈泡正常發光。
(2)保持滑動變阻器滑片的位置不動,閉合開關S、S2,斷開S1,調節電阻箱R,使電流表的示數為I額,讀出此時電阻箱的電阻值為R0,則小燈泡的額定電功率的表達式為P額= 。
例題3　在測量小燈泡額定電功率的實驗中,小燈泡額定電壓U額=2.5 V,若電壓表損壞,小明利用一個定值電阻R0和兩個開關,設計了如圖所示的電路,并進行實驗:
(1)只閉合開關S和S1,調節滑片P,使電流表示數為　　　　。
(2)保持滑片P位置不動,斷開開關 ,閉合S、S2,讀出電流表示數為I。
(3)小燈泡的額定功率表達式為P額=　　　(用已知量和測量量表示)。
例題4　做“測小燈泡額定功率”的實驗時,小明想測量額定電壓為U額的小燈泡的額定功率,卻發現電流表損壞了,他又找來一個滑動變阻器R1(最大阻值為R1),設計了如圖所示的電路,連接電路進行實驗。
(1)小明移動滑片P0到b0端,閉合開關S,接下來操作步驟的合理順序是 (用字母表示)。
A.移動滑片P到a端
B.保持滑片P0位置不動
C.調節滑片P0使電壓表的示數為U額
D.移動滑片P到b端,記錄此時電壓表的示數為U
(2)小燈泡的額定功率P額=　　　　(請用題中符號U額、U、R1表示)。
【答案】例1　(1)2　3.8　(2)1　(3)
例2　(2)R0
例3　(1)　(2)S1 　(3)U額×(I-)
例4　(1)ACBD　(2)
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