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微專題七　伏安法實驗 【專題概述】 伏安法實驗是遼寧各地市必考實驗，主要的考查內容有：探究歐姆定律、測量未知電阻(小燈泡)的電阻、測量小燈泡的電功率．考查的重點有：連接或設計實驗電路、連接實物圖、表格數(shù)據(jù)和結果的分析及評估、電表的讀數(shù)和結果的計算、實驗操作(滑動變阻器、多次測量)的分析、電路故障分析、設計實驗等． 類型一　探究電流與電壓、電阻的關系 1. (2016朝陽)小強為了探究“電流與電阻的關系”，設計了如圖甲所示的電路，采用的器材有：電源(電壓3 V)、標有“20 Ω　1 A”字樣的滑動變阻器、電流表、電壓表三個阻值分別為5 Ω、10 Ω、20 Ω的定值電阻、開關及導線若干． (1)圖甲中部分導線已連接好，請用筆畫線代替導線將實物圖連接完整． (2)實驗中多次改變R的阻值，但通過調節(jié)滑動變阻器保持電阻R兩端電壓始終不變，這種方法是控制變量法． (3)正確連接電路，閉合開關后，發(fā)現(xiàn)電壓表指針有明顯偏轉，電流表完好但示數(shù)為零，電路故障可能是定值電阻處斷路． (4)排除故障后，小強將5 Ω電阻接入電路，移動滑動變阻器的滑片至某一位置，記錄電流表示數(shù)(如圖乙)，則電流表示數(shù)為0.24A. (5)用10 Ω電阻替換5 Ω電阻，接入電路，移動滑片使電壓表示數(shù)仍然為1.2V，再記錄電流表示數(shù)．接著在不改變實驗器材的情況下小強換用20 Ω電阻不能(選填“能”或“不能”)繼續(xù)完成實驗． 2. (2016重慶B卷)小薇和小亮兩位同學在“探究電流與電壓的關系”的實驗中，電源使用兩節(jié)新干電池，滑動變阻器R′的規(guī)格是“20 Ω　2 A”． (1)如圖甲所示是小薇畫出的電路圖，小亮進行實物連線如圖乙所示，請你在虛線框內把電路圖補畫完整(要求所補畫的元件與實物電路對應)． 解： (2)開關閉合前，小亮發(fā)現(xiàn)電流表的指針在零刻度線左端，如圖丙所示，其原因是A(選填“A”或“B”) A. 電流表沒調零　　B. 電流表正負接線柱接反了 (3)確認電路無誤后，閉合開關進行實驗，第4次實驗時電流表示數(shù)為0.5 A，電壓表示數(shù)如圖丁所示，記為2.5V；他們記錄的數(shù)據(jù)如下表所示，老師指出其中一組數(shù)據(jù)有拼湊的嫌疑，你認為是第①組(填寫實驗序號)，理由是滑動變阻器的最大阻值偏小，無法使電流小到0.1_A； 實驗序號 ① ② ③ ④ 電壓/V 0.5 1.2 1.8 電流/A 0.10 0.24 0.34 0.5 (4)排除有拼湊嫌疑的數(shù)據(jù)后，分析數(shù)據(jù)可以得到的結論是：在電阻不變時，通過導體的電流與導體兩端的電壓成正比； (5)小薇利用實驗數(shù)據(jù)還計算出定值電阻R的阻值為5.1 Ω(結果保留一位小數(shù))； (6)以下實驗與“探究電流與電壓的關系”進行多次測量的目的不相同的是C． A. 探究影響滑動摩擦力大小的因素 B. 探究杠桿的平衡條件 C. 刻度尺測物體的長度 類型二　測電阻實驗 3. (2016聊城A卷)在“伏安法測電阻”的實驗中，小明同學連接了如圖甲所示的電路(電路元件完好，接線柱接線牢固)． (1)在未檢查電路連接是否正確的情況下，閉合開關，調節(jié)滑動變阻器滑片，電流表的示數(shù)將發(fā)生變化，電壓表的示數(shù)將保持不變．(選填“發(fā)生變化”或“保持不變”) (2)檢查電路，發(fā)現(xiàn)有一處連接錯誤，請指出連接錯誤的導線是d(選填“a”“b”“c”或“d”)． (3)糾正錯誤后，閉合開關，測得幾組數(shù)據(jù)如下表． 實驗次數(shù) 1 2 3 電壓U/V 1.5 2.1 2.8 電流I/A 0.10 0.14 電阻R/Ω 15.0 第3次實驗時電流表示數(shù)如圖乙所示，電流表的示數(shù)為0.18 A．第2次實驗后，算出的電阻值是15.0 Ω，第3次實驗后，算出的電阻值是15.6 Ω，待測電阻值為15.2 Ω. 4. (2016樂山)小芳在測量額定電壓為2.5 V的小燈泡電阻的實驗中，已知電源電壓為4.5 V，電路圖如圖所示： (1)根據(jù)電路圖，將實物圖連線補充完整． (2)小芳閉合開關，發(fā)現(xiàn)小燈泡較暗，電壓表和電流表均有示數(shù)，但無論如何移動滑動變阻器滑片，小燈泡亮度、電壓表和電流表示數(shù)均不發(fā)生變化，其原因是：滑動變阻器全接了下面兩個接線柱． (3)故障排除后，小芳移動滑動變阻器滑片，分別記錄電壓表，電流表示數(shù)，并描繪出燈泡泡L的I－U圖像，如圖像中甲所示，則小燈泡正常發(fā)光時的電阻為12.5Ω.小芳還發(fā)現(xiàn)燈絲的電阻隨溫度的升高而增大(“增大”、“減小”或“不變”)． (4)如果將該小燈泡與I－U圖像中乙所示電阻串聯(lián)起來，接在4.5 V的電路中，則它們的總功率為0.9W. 5. (2016福州)小亮用“伏安法”測小燈泡的電阻，小燈泡的額定電壓2.5 V，電源電壓4.5 V. (1)請用筆畫線代替導線，將圖甲所示的實物電路連接完整． (2)在連接電路時，開關應斷開，滑動變阻器滑片P應位于A(選填“A”或“B”)端． (3)閉合開關，移動滑動變阻器的滑片P，當電壓表的示數(shù)為2.5 V時，電流表示數(shù)如圖乙所示，此時小燈泡的電阻約為10.4Ω(保留一位小數(shù))；他把多次測量的電流值和電壓值繪制成I－U圖像，發(fā)現(xiàn)I－U圖線是一條曲線，原因是燈絲的電阻隨溫度的變化而變化． (4)如果還想測量額定電壓為3.8 V的小燈泡正常發(fā)光時的電阻，但是電壓表的15 V量程已經損壞，在不改變原器材的情況下，你的辦法是把電壓表并聯(lián)在滑動變阻器的兩端． 類型三　測量小燈泡的電功率實驗 6. (2016菏澤)實驗室電源電壓為6 V，要測量小燈泡的額定功率，小偉選擇一個額定電壓為2.5 V，電阻大約為10 Ω左右的小燈泡，小強畫出了電路圖(圖甲)． (1)小偉看到電路圖后提出一個建議：簡化實驗，去掉滑動變阻器測量小燈泡的額定電功率．你認為小偉的實驗方案可行嗎？為什么？不可行， 無法實現(xiàn)小燈泡兩端的電壓等于額定電壓． (2)若按照小強設計的電路圖進行實驗，實驗室里有最大阻值是10 Ω和60 Ω的滑動變阻器，你認為應該選擇最大阻值為60 Ω的滑動變阻器． (3)將圖乙中的滑動變阻器和電壓表(選用合適的量程)接入電路． (4)在實驗器材選擇無誤，電路連接正確的情況下，閉合開關，小燈泡不亮，但電壓表和電流表都有示數(shù)，按照圖乙的電路連接圖判斷，要讓燈泡發(fā)光，你的操作是：將滑動變阻器的滑片向左移動． 調整電路正常后開始實驗，在調節(jié)滑動變阻器的過程中，燈泡突然熄滅，電流表的示數(shù)突然變得無示數(shù)，電壓表的示數(shù)是6 V，你判斷故障可能是：小燈泡斷路． (5)為進一步確定小燈泡亮度與電壓的關系，做了多次實驗，并根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪出了小燈泡的U－I圖像(如圖丙所示)．請根據(jù)圖像信息計算出小燈泡的額定功率是0.5 W. 7. (2016連云港改編)在測定“額定電壓為2.5 V的小燈泡電功率”的實驗中，電源電壓保持不變． (1)請你用筆畫線代替導線，將圖中的實物電路連接完整(導線不得交叉)． (2)實驗時，移動滑動變阻器的滑片，發(fā)現(xiàn)小燈泡始終不亮，但電壓表有示數(shù)，電流表無示數(shù)，則故障的原因可能是燈泡開路(斷路)(寫出一種即可)． (3)故障排除后，閉合開關，變阻器滑片P移至某處時，電壓表示數(shù)如圖甲，若想測量小燈泡的額定功率，應將滑動變阻器滑片P向右端(選填“左”或“右”)移動，直到電壓表的示數(shù)為2.5 V，小燈泡正常發(fā)光，此時電流表示數(shù)如圖乙所示，則小燈泡的額定功率為0.75 W. (4)若沒有使用電流表，而是多選用了2個開關和一個已知電阻R0，其他元件與小明的相同，也測出小燈泡的額定功率，請在圖丁虛線框內畫出設計的電路圖． ) 8. 小煒和小梁用如圖所示的電路做“測量小燈泡電功率”的實驗，小燈泡上標有“2.5 V”的字樣，燈絲阻值約為10 Ω. (1)請用筆畫線代替導線，將圖甲所示的實物連接成實驗電路． (2)小煒正確連接電路并檢查無誤后，閉合開關，發(fā)現(xiàn)燈泡不亮，立刻要求老師更換燈泡．他的做法欠妥，正確的做法應該是移動滑動變阻器滑片，觀察燈泡是否發(fā)光． (3)解決了上述問題后，小煒調節(jié)滑動變阻器的滑片，使燈泡正常發(fā)光，此時電流表的讀數(shù)如圖乙所示，則燈泡的額定功率為0.8 W. 丙 (4)完成上述實驗后，小梁設計了如圖丙所示的電路，也測出了燈泡的額定功率．已知R0＝25 Ω，請完成下列實驗步驟： ①閉合開關S1，斷開S2，移動滑片，使電流表的示數(shù)為0.1 A； ②再將開關S2閉合，S1斷開，保持滑片的位置不動，讀出電流表的示數(shù)I； ③燈泡額定功率的表達式為P額＝2.5_V(I－0.1_A)(用已知量和測量量表示)．