認識實驗一：電學測量型實驗

一、技巧提煉

（一）電阻測量

1.實驗内容

【實驗目的】測量未知電阻

【實驗器材】電池組、電壓表、電流表、滑動變阻器、待測電阻、開關各一個，導線若幹。

【實驗原理】根據歐姆定律：

，可知：

，隻要能測出電阻R兩端電壓和通過R的電流，根據公式即可計算出待測電阻R。

【實驗步驟】一、根據給出的電路圖，連接實物電路。

二、閉合開關，變阻器在較大位置時測量電流和電壓，數據計入表格。

三、繼續調節滑動變阻器，重複上述試驗三次，數據計入表格。

四、根據公式，求出每次試驗電阻值，并計入表格。

五、計算待求電阻平均值。

六、試驗表格

七、整理器材。

2.考查内容

（二）測量小燈泡電功率

1.實驗内容

【實驗目的】測量小燈泡工作時的電功率。

【實驗器材】小燈泡、電壓表、電流表、滑動變阻器、電源、開關、導線。

【實驗原理】根據公式P=UI，用電壓表測小燈泡兩端的電壓，用電流表測小燈泡中的電流，利用公式P＝UI計算電功率，在額定電壓下測出的電功率就是額定功率。

【實驗步驟】一、按電路圖連接好電路

二、閉合開關，調節滑動變阻器，使小燈泡兩端的電壓恰好等于小燈泡的額定電壓2.5V，觀察小燈泡的亮度，并記錄電流表和電壓表的示數。

三、調節滑動變阻器，使小燈泡兩端的電壓約等于小燈泡額定電壓的1.2倍。觀察小燈泡的亮度變化，并記錄此時電流表和電壓表的示數（注意：小燈泡兩端的電壓不能超過它的額定電壓太多）。

四、調節滑動變阻器，使小燈泡兩端的電壓約等于小燈泡額定電壓的0.8倍。觀察小燈泡的亮度變化，并記錄此時電流表和電壓表的示數。

五、計算出三種情況下小燈泡的電功率。

六、整理器材。

七、實驗表格

【實驗結論】（1）不同電壓下，小燈泡的功率不同；實際電壓越大，小燈泡功率越大。（2）小燈泡的亮度由小燈泡的實際功率決定，實際功率越大，小燈泡越亮。

2.考查内容

二、真題展示

（一）伏安法測電阻

【典例1】（2021·黑龍江中考真題）小芳利用如圖所示的電路測量未知電阻Rx的阻值，阻值大約為5Ω。

（1） 請你根據電路圖，用筆畫線代替導線，在如圖中完成實驗電路的連接______．

（2） 閉合開關前，應将滑動變阻器的滑片置于___________端（選填“A”或“B”）．

（3） 閉合開關，發現電壓表和電流表均無示數．小芳利用另一隻完好的電壓表進行檢測，把電壓表分别接在a、b之間和b、c之間，電壓表均有示數；接在a、c之間，電壓表無示數．如果電路連接完好，隻有一個元件有故障，該故障是__________．

（4） 排除故障後，調節滑動變阻器，記錄多組數據．畫出了待測電阻Rx的I-U圖像，如圖所示．由圖像可得Rx=__________Ω．

（5）小芳又設計了一種方案，也測出了Rx的阻值．電路如圖所示，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當開關__________時，電流表讀書為I1;

②當開關S1、S2都閉合時，電流表讀書為I2；

③待測電阻Rx=__________．（用已知和測出的物理量符号表示）

【答案】如圖；B；滑動變阻器斷路；4；S1閉合、S2斷開；

。

【解析】（1）電源為兩節幹電池，最大電壓3V，所以電壓表應選0—3V，根據圖像可以看出電路中的最大電流為0.6A，所以電流表應選0—0.6A量程；答案如下圖：

（2）連接電路時，應斷開開關，閉合開關前滑片應置于阻值最大處．根據滑動變阻器的接法，滑片滑到B端阻值最大；

（3）閉合開關，發現電壓表和電流表均無示數．說明電路開路；小芳利用另一隻完好的電壓表進行檢測，把電壓表分别接在a、b之間和b、c之間，電壓表均有示數，接在a、c之間，電壓表無示數．說明根據上述現象，就可以判斷出滑動變阻器斷路；

（4）從圖像取一個點（2.0,0.5），根據歐姆定律就可以算出

；

（5）由圖可知，閉合開關S1，斷開開關S2，則兩個電阻串聯，此時R0兩端的電壓

，當兩個開關均閉合時，電阻Rx被短路，則電源電壓

，則Rx兩端的電壓

；

則

。

故答案為：如圖；B；滑動變阻器斷路；4；S1閉合、S2斷開；

。

【典例2】（2021·江蘇中考真題）要測量一個約為數百歐的電阻Rx的阻值。器材有：幹電池兩節，電壓表（量程為0～3V、O～15V）、滑動變阻器（100Ω 2A）和電阻箱（0-9999Ω）各一個，開關、導線若幹，測量電路如圖甲所示。

（1）和通常使用的“伏安法”不同，這次實驗沒有選用電流表，請你簡要說明原因：____________。

（2）在接通電路前，應将滑動變阻器的滑片P移到____________端.

（3）連接好電路，閉合開關，移動滑動變阻器滑片，使電壓表示數如圖乙所示為__________V。

（4）接下來把電路中的待測電阻Rx替換為電阻箱，然後要進行的操作是：___________。

【答案】電路電流太小，小于電流表的最小分度值，無法準确讀數；b；2.5；調節電阻箱接入電路中的電阻直到電壓表的示數顯示為2.5V。

【解析】（1）[1]電路選用兩節幹電池做電源，電源電壓約為3V，但是電路最小電阻都有數百歐，電路電阻較大，電路電流太小，小于電流表的最小分度值，無法準确讀數。

（2）[2]在接通電路前，應将滑動變阻器的滑片P移到最大阻值處，分析圖可知，應将滑片移到最b端。

（3）[3]電壓表所選量程為0~3V，分度值為0.1V，讀出此時電壓表示數為2.5V。

（4）[4]把電路中的待測電阻Rx替換為電阻箱後，調節電阻箱接入電路中的電阻，當電壓表的示數顯示為2.5V時，Rx的阻值就和此時電阻箱接入電路的電阻大小相等。

（二）測量小燈泡電功率

【典例1】（2021·遼甯中考真題）測量小燈泡電功率。

（1）小明在測量額定電壓為2.5V小燈泡L1電功率時，選擇了電壓恒定的電源、滑動變阻器、電壓表和電流表等器材，設計了如圖甲所示的電路。

①圖甲中有一根導線尚未連接，請你用筆畫線代替導線将電路補充完整______。正确連接電路後，閉合開關前應将滑動變阻器的滑片滑至最______（填“左”或“右”）端。閉合開關後，發現電流表和電壓表的指針均不發生偏轉，則電路出現的故障可能是滑動變阻器______。

②排除故障閉合開關，适當調節滑動變阻器的滑片，電壓表的示數如圖乙所示，為了測量小燈泡的額定功率，應使滑動變阻器連入電路的阻值______（填“變大”或“變小”）。小燈泡正常發光時，電流表的示數如圖丙所示為______A，小燈泡的額定功率為______W。

③繼續調節滑動變阻器的滑片，多次實驗，小明發現燈絲的電阻是随功率變化的，當小燈泡的電阻為8Ω時，小燈泡的實際功率______（填“大于”、 “小于”或“等于”）額定功率。

（2）小明設計了如圖丁所示的電路，用一個電壓表或電流表，測量額定電壓為U額的小燈泡L2的額定功率，已知定值電阻的阻值為R0、電源電壓未知。請你完成下面的步驟。

①将______（填“電壓表并聯在ab間”、 “電流表串聯在a點”或“電流表串聯在b點”），隻閉合開關S和S1，調節滑動變阻器的滑片使電表的示數為______，燈泡正常發光；

②隻閉合開關S和S2，變阻器滑片位置______（填“保持不動”、 “向右移動”或“向左移動”）讀出電表的示數U或者是I；

③小燈泡L2的額定功率表達式為P額=______。

【答案】如圖；右；斷路；變小；0.4；1；大于；電流表串聯在b點；

；保持不動；

。

【解析】（1）①[1]電壓表和燈泡并聯，如圖所示：

[2]為了保護電路，閉合開關前應将滑動變阻器的滑片滑至阻值最大處，即最右端。

[3]閉合開關後，發現電流表和電壓表的指針均不發生偏轉，說明電路中出現斷路，可能是滑動變阻器斷路。

②[4]适當調節滑動變阻器的滑片，電壓表的示數如圖乙所示，電壓表的量程是0~3V，電壓表的示數是2V，小燈泡的額定電壓是2.5V，為了測量小燈泡的額定功率，應使滑動變阻器連入電路的阻值變小。

[5][6]由圖丙可知，電流表的量程是0~0.6A，分度值是0.02A，電流表的示數是0.4A，小燈泡的額定功率P=UI=2.5V×0.4A=1W

③[7]小燈泡正常發光時的電阻

溫度越高，小燈泡越亮，小燈泡功率越大，小燈泡的電阻越大，當小燈泡的電阻為8Ω時，小燈泡的溫度比正常發光時溫度高，小燈泡的實際功率比額定功率大。

（2）①[8][9]測量額定電壓為U額的小燈泡L2的額定功率，電流表串聯在b點，隻閉合開關S和S1，調節滑動變阻器的滑片使電流表的示數為

。

②[10]隻閉合開關S和S2，變阻器滑片位置保持不動，此時電流表測量燈泡和定值電阻R0的總電流，讀出電表的示數I，燈泡的額定電流為I額=I-

③[11]小燈泡L2的額定功率表達式為P額=U額I額=U額(I-

)。

【典例2】（2021·湖南常德市）小明利用如圖甲所示電路測量小燈泡的功率，被測小燈泡的額定電壓為2.5V，電阻約為10Ω左右，實驗室有如下器材：電源（U＝6V），電流表（0～0.6A，0～3A），電壓表（0～3V，0～15V），滑動變阻器、電阻箱各一隻，單刀單擲、單刀雙擲開關各一個，導線若幹。

（1）圖甲是小明剛連好的實物圖，實驗前小華幫他檢查了一遍，發現有兩處不合實驗規範。請你指出來：①______；②______。

（2）完善電路後，閉合開關，小明改變滑動變阻器的阻值測量出了5組數據，并描點畫出了小燈泡中電流随其兩端電壓變化的關系圖像，如圖乙所示，則小燈泡的額定功率為______W。

（3）實驗中所使用的滑動變阻器的規格可能為______。

A．10Ω 3A B．30Ω 1A C．60Ω 1A

（4）在實驗過程中，電壓表發生故障，小明和小華增加一隻電阻箱和一個單刀雙擲開關設計出了丙、丁兩種電路圖，則能測出小燈泡額定電功率的是______。

【答案】閉合開關前滑片P沒有處于阻值最大處；電流表所選量程太大；0.625；B；丙。

【解析】（1）[1][2]為了保護電路，閉合開關前，滑片P沒有處于阻值最大處；小燈泡的電流在0.3A作用，不會超過0.6A，故電流表的量程選擇的太大了。

（2）[3]測量小燈泡的額定電功率，需要選擇小燈泡的額定電壓，額定電壓為2.5V，此時的電流為0.25A，故小燈泡的額定電功率為

小燈泡的額定電壓為

。

（3）[4]電源電壓為6V，小燈泡的額定電壓為2.5V，則滑動變阻器需要分擔的電壓為

則滑動變阻器的最小阻值為

再盡可能的選擇小電阻，故選B。

（4）[5]選擇丙，開關S2接a，調節滑動變阻器，使電流表的示數為0.25A，小燈泡正常發光，保持滑動變阻器位置不動，開關S2接b，調節電阻箱，使電流表的示數為0.25A，則通過電阻箱和電流表就可以求出額定電壓，即可求出小燈泡的額定電功率。

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