1、第三节 测量小灯泡的电阻 【重点难点提示】 用电压表和电流表测量小灯泡的电阻的原理 要测量小灯泡的电阻，应使小灯泡中通过电流，并且测出电流值和小灯泡两端的电压值，应用欧姆 定律就能算出小灯泡的电阻 用电压表测出小灯泡两端的电压，用电流表测出小灯泡中的电流，根据欧姆定律算出小灯泡的电阻 值的方法，叫做伏安法 【重点难点解析】 1伏安法测量小灯泡电阻的方法步骤 实验电路图如图 6-65 所示. 实验需要的器材：干电池三节、电压表、电流表、滑动变阻器、小灯泡和开关各一个，导线若干 条 实验步骤： (1)按电路图连接实验电路连接电路过程中，开关要处于断开状态开关闭合前，滑动变阻器的滑 片要处在使连入电
2、路的电阻最大的位置 (2)检查无误后，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片位置，三次改变变阻器连入电路的电阻值，分别 读出三次的电压表和电流表的示数，把读取的数据填入下表中 (3)算出三次小灯泡的电阻值，求出小灯泡电阻的平均值填入表中 (4)整理实验器材 2滑动变阻器在实验电路中的作用 实验电路中接入的滑动变阻器的作用有两个：开关闭合接通电路前，调节滑动变阻器的滑片位置， 使滑动变阻器连入电路的电阻等于变阻器的最大电阻值，即使电路的电阻最大开关闭合、电路连通时， 电路中的电流最小，起到限制电流、保护电路，即保护电源、电表和用电器不致因电流过大而被损坏的 作用连通电路后，移动滑动变阻器的滑片，通过改变
3、接入电路的电阻，改变小灯泡两端的电压和电 路中的电流，可以测量几组不同的电流和电压的数据，得到多个电阻测量值，从而可以通过取平均值的 方法，去掉测量的偶然误差，提高电阻的测量精确度，这里滑动变阻器起到改变电路中电流的作用 3灯丝电阻大小跟温度的关系 用电压表和电流表测量小灯泡的电阻时，闭合开关后，通过调节滑动变阻器的滑片，使小灯泡两端 的电压，即电压表示数等于小灯泡的额定电压或低于小灯泡的额定电压，获得几组电压和电流的数 据从实验数据可以看到：小灯泡中的电流随它两端电压的降低而减小对比根据欧姆定律计算得出的 几个电阻值，发现小灯泡两端电压越低，小灯泡中的电流越小，小灯泡的电阻越小说明灯泡灯丝的
4、电 阻跟温度有关温度越高，灯丝电阻越大；温度降低，灯丝电阻减小大量实验事实告诉我们，金属导 体的电阻随温度的升高而增大 【典型热点考题】 例 1 要测一个标有“3.8V”字样小灯泡的电阻，除电源、导线、开关： (1)你选择的仪器还有_. (2)在虚线框内画出实验电路图 (3)若连接好电路闭合开关后，发现灯泡很亮，但随即又熄灭了，造成这种现象的原因可能是 _. (2003 年，甘肃) 分析与解答：根据欧姆定律，要测量小灯泡的电阻，就需要用电压表测量灯泡两端的电压，用电流 表测量灯泡中的电流为了减小测量的误差，需要测量三组对应的电压值和电流值，求得小灯泡电阻的 平均值，这就需要在电路中串联接入滑动
5、变阻器，通过移动滑片改变灯泡两端的电压和灯泡中的电流， 以满足实验测量的要求连接好电路闭合开关后，灯泡很亮，随即又熄灭了，说明灯泡两端电压超过了 额定电压 3.8V，灯泡中的电流很大，滑动变阻器连入电路的电阻很小或电源电压过高 由以上分析可得本题的答案：(1)选择的仪器还有电流表、电压表和滑动变阻器；(2)实验电路图如 图 665 所示；(3)造成题述现象的原因可能是：电源电压太高；滑动变阻器连入电路的是金属杆两 端的两个接线柱；开关闭合前滑动变阻器的滑片没有处在使连入电路电阻最大的位置 点评：本题考查根据实际需求设计实验电路、选择实验器材的能力和根据欧姆定律分析电路故障的 能力解题时必须明确
6、两点：利用欧姆定律，把电阻的测量问题转化为电压和电流的测量问题；利 用欧姆定律，从电流大小的决定因素电压和电阻两个方面寻求灯泡过亮以至灯丝烧断的可能原因 例 2 南京市某中学初三年级课外兴趣小组的同学按照图 667 甲所示的实物连接图做“测定小灯 泡的电阻”实验(小灯泡标有“2.5V”字样)，在实验过程中得到了如下表所示的一组 U 和 I 的数据： (1)根据实物图，在方框内画出对应的电路图 (2)灯泡正常发光时，电流表的示数如图 667 乙所示，请将读数填入表格中的空格处，此时小灯泡 的电阻是_(小数点后保留一位数字) (3)分析比较表格中的数据可以看出，在灯丝中电流逐渐增大的过程中，灯丝的
7、电阻_(选填 “变大”、“变小”或“不变”)，进一步分析表明_. (2002 年，江苏) 分析与解答：根据图 667 甲所示的实验电路可知，测定小灯泡的电阻采用的是伏安法灯泡正常 发光时，两端电压等于额定电压，为 2.5V，通过的电流等于电流表此时的示数，为 0.32A，小灯泡的电 阻 8.732.05VIUR 通过分析计算，六次实验测得的灯泡电阻依次是 2.8、4.5、5.8、6.7、7.8 和 8.80，由此可以看出，在灯丝中电流逐渐增大的过程中，灯丝 的电阻逐渐变大，灯丝的电阻随温度升高而变大 由以上分析可得本题的答案：(1)实验电路图如图 668 所示(2)灯泡正常发光时，通过灯泡的电
8、 流是 032A，灯泡的电阻是 78；(3)灯丝电流逐渐增大的过程中，灯丝的电阻变大，灯丝电阻随温 度升高而变大 点评：本题考查根据实验电路画出电路图的能力和读取电流表示数、分析处理实验数据、归纳总结 得出实验结论的能力题目创设了探究电学规律的实验情景，突出了对用科学的方法和态度获取结论的 科学过程的考查，学习过程中要注意这方面能力的培养和提高 例 3 某同学利用如图 669 甲所示的电路测定电阻 xR的阻值，所用滑动变阻器上标有“20 2A”字样，电源电压不变该同学实验步骤正确，闭合开关 S，观察到电流表的示数为 0.14A当他把滑 动变阻器的滑片移到中点位置(即滑动变阻器接入电路的电阻为
9、10)时，电压表、电流表的示数分别为 2.5V、0.20A接着他又移动滑片到某点 A，这时电压表、电流表的示数分别如图 669 乙(a)、(b)所 示 (1)通过分析可知 A 点在滑动变阻器中点的_侧(选填“左”或“右”) (2)请在下表中将该同学尚未记录的数据填写完整，并计算出电阻值(计算电阻时，精确到 0.1) 分析与解答：由实验电路图可知，待测电阻 xR和滑动变阻器串联，由于电路两端的总电压(即电源 电压)不变，根据欧姆定律可得，电路中的电流和电路的电阻成反比变阻器滑片在 A 点时电路中的电流 为 0.18A，小于在中点时电路中的电流，滑片在 A 点时连入电路的电阻较大，A 点应在中点的
10、右侧 滑片在中点位置时，变阻器两端电压 VIU0.210.2，电源电压VUx 5.40.25.2 电阻 52IRx ；电键 S 闭合时， 变阻器连入电路的电阻最大，为 20，变阻器两端电压 A8.241，电压表 示数，即电阻两端电压 Vx 7.811 ，电阻.24.071AVIRx ；变阻器滑片在 A 点时 xR两端电压 Ux.3，通过的电流为8.3 ， 2.18.03IUx 电阻 x三次测量值的平均值 .12).5.()(21xxxR 由以上分析得本题的答案是：(1)A 点在变阻器中点的右侧；(2)计算出的电阻值和电压值见下表： 点评：本题考查用电压表和电流表测量电阻的实验操作技能和对实验数
11、据的记录、分析、处理能 力解题的关键是要亲历实验过程，熟悉实验操作步骤，并能应用欧姆定律和串联电路的电流、电压特 点分析处理实验数据 例 4 现有两个电流表、一个电源、一个已知阻值为 0R的电阻、个开关和些导线，要用以上器 材测未知阻值的电阻 xR，要求开关接在干路上 (1)在下面虚线框内分别画出两种不同方法的电路图 (2)如果实验中电流表 1A、 2的读数分别为 1I、 2，请在横线上写对应的电阻 xR的表达式 (2003 年，广州) 方法一： 方法二： 分析与解答：通常用伏安法测电阻需要电压表、电流表和滑动变阻器，由于题中没有提供电压表和 滑动变阻器，所以需要用其他方法设计实验电路两个电阻
12、若串联在电路中，因电流相等，无法进行下 面的测量，所以待测的电阻 xR和定值电阻 0只有采用并联连接由于两个电阻并联，用两个电流表测 量电流可以从两条支路和干路三个位置选择其中两个位置进行测量，因此实验中测量电流可以有三种组 合方式 方法一：实验电路图如图 670 甲所示， 未知电阻的阻值 2 01Ix 方法二：实验电路图如图 670 乙所示， 未知电阻的阻值 12 0IRx 方法三：实验电路图如图 670 丙所示， 未知电阻的阻值 1 02)(Ix 点评：本题是测定电阻的实验，试题跳出了常规的伏安法测电阻实验的固定模式，突出考查了学生 的创新能力和设计实验电路的能力解题的关键是理解和掌握并联
13、电路的电流规律和电压规律，并能灵 活运用这些知识把电阻的测量问题转化为两个电流的测量问题 【同步练习】 1有一个小灯泡标有 4.2V 字样，要测定它正常发光时的电阻(约为 3)已知电源电压为 6V回 答： (1)请在虚线框内画出电路图 (2)用笔画线，按电路图完成图 673 中甲图的器材连接 (3)闭合开关，手移动滑动变阻器滑片的同时，眼睛看_表 (4)使电压表示数为_V 时,电流表示数如图中乙图所示,其示数为_A,算出小灯泡正常发 光时的电阻 R_. 2要测出一未知电阻 xR的阻值.现有量程适当的电压表、电流表各一只，已知阻值为 0R的电阻一 只，以及电源、若干开关和导线.请根据以下要求设计
14、两种测量 xR阻值的方法要求： (1)电压表、电流表，已知阻值的电阻 0三个器材，每次只能选用两个； (2)测量器材在一种方法中可以使用两次(即可以测出电路中两个不同部分的值); (3)将实验电路图,测量的物理量及 xR的表达工分别填入下表. 3如图 674 所示是伏安法测小灯泡电阻的实物图 (1)要使滑动变阻器的滑片 P 右移时电流表示数变大，请在图 674 中将滑动变阻器正确接入电路； (2)若电压表、电流表示数如图 675 所示，则小灯泡的电阻为_; (3)若伏安法测小灯泡电阻的实验方案与操作过程均正确，两表的示数如图 676 所示，你认为这个 实验可以改进的地方是_，你这样做的理由是
15、_ 4如图 677(a)是伏安法测电阻的实验电路图 (1)在图中“”内填上电表的符号 (2)依电路图连接如图 677(b)的实物(导线不能交叉) (3)某同学某次实验中两表示数如图 6-77(c)所示，则这时灯泡的电阻是_ ) 5晓明同学在实验室里做电学实验的电路如图 678 所示，实验中电源电压保持不变，R 为定值电 阻 (1)开关 S 闭合前，滑动变阻器的滑片 P 应滑到_端 (2)闭合开关试触时，发现电流表和电压表出现了如图 679 所示的情况，这是因为：电流表 _，电压表_. (3)在他排除故障后，实验记录数据如下表： 通过数据分析得出的结论是：_ 利用这一电路还能完成的实验是：_ 6
16、用 680 是位同学为测量小灯泡的电阻而连的电路 (1)检查其错误，并画线改正 (2)用改正后的电路测量小灯泡的电阻得到如下表格中的数据： 仔细观察该组数据，可以得出初步结论：_ (2002 年，海南) 7在用电压表和电流表测电阻的实验中，用滑动变阻器改变被测电阻两端的电压，读取几组电压值 和电流值，算出电阻，最后求出电阻的平均值若被测电阻的阻值约为 30，备有：电流表 1 个， 00.6A、03A 两个量程；电压表 1 个，03V、015V 两个量程；电源四种，电压分别为 1.5V、3V、6V、15V；导线若干 (1)画出实验电路图； (2)为了组成实验电路，还需要的器材是：_； (3)为了
17、减小电表读数时的误差，要求在几次测量中，电表指针的示值大于量程的 3 2 则电源应选用 _V，电压表应选用_挡量程，电流表应选用_挡量程 8用伏安法测小灯泡 L 的电阻，电路连接如图 681 甲所示 (1)为使滑动变阻器接入电路的电阻值最大，开关 S 闭合前，应将滑片 P 移至_端(填“A”或 “B”) (2)开关 S 闭合后，移动滑片 P，当电压表的示数方 2.4V 时，电流表的示数如图 681 乙所示，通过 小灯泡的电流是_A，小灯泡 L 的电阻是_. (3)小明和小红在做实验时分别遇到以下问题，请你帮助分析出现问题的原因小明连接的实验电路 正确，但灯不亮，电压表示数接近电源电压，而电流表
18、无示数，原因是_.小红连接 的实验电路有误，闭合开关后，灯泡发光，电流表、电压表均有示数，但无论怎样移动滑片，两表的示 数都不变，错误可能是_ 参考答案 1(1)略；(2)略；(3)电压；(4)42；1.2；3.5 2 3(1)线头接在 B 接线柱上；(2)10；(3)电流表换用 00.6A 量程，可以减小测量的误差 4(1) 略；(2)略；(3)4.7 5(1)b；(2)正负接线柱接反，使用的量程太小；(3)导体的电阻一定时，导体中 的电流和它两端的电压成正比；测量小灯泡的电阻 6(1)滑动变阻器的接线柱接错了，连入的是金属 杆两端的两个接线柱(改正后的图略)；(2)对于同个导体，它两端的电压和通过的电流的比值是定值， 不随它两端的电压和通过它的电流的变化而改变 7(1)略；(2)滑动变阻器和开关；(3) 15，015V，00.6A 8(1)A；(2)0.3，8；(3)灯泡灯丝断了，滑动变阻器接入电路的是金属杆两端 的或是电阻线两端的两个接线柱
