初中物理实验电压的测量（初中物理-认识实验一）

认识实验一：电学测量型实验

一、技巧提炼

（一）电阻测量

1.实验内容

【实验目的】测量未知电阻

【实验器材】电池组、电压表、电流表、滑动变阻器、待测电阻、开关各一个，导线若干。

【实验原理】根据欧姆定律：

，可知：

，只要能测出电阻R两端电压和通过R的电流，根据公式即可计算出待测电阻R。

【实验步骤】一、根据给出的电路图，连接实物电路。

二、闭合开关，变阻器在较大位置时测量电流和电压，数据计入表格。

三、继续调节滑动变阻器，重复上述试验三次，数据计入表格。

四、根据公式，求出每次试验电阻值，并计入表格。

五、计算待求电阻平均值。

六、试验表格

试验次数	电压/V	电流/A	待求电阻Rx/ῼ	平均值Rx/ῼ
1
2
3

七、整理器材。

2.考查内容

考查方向	解答思路
补充电路	以某一电器为起点，观察一周，先连主电器，后连测量电器，注意连线不能交叉
测量前变阻器的位置、目的	处于最大位置、为了保护电路
变阻器连接	一上一下
开关状态	断开状态
补充测量数据	根据实验原理和测量数据规律补齐表格中空格
小灯泡电阻测量结果相差较大原因	小灯泡的电阻随温度的升高而变大
电路故障	电流表无示数，某处断路；电压表无示数，被测电器短路或电压表连线未接好
电流表、电压表反偏	正负极反接
分析测量数据求电阻	根据欧姆定律进行计算
测量结果误差较大原因	电流表或电压表有内阻
电流表对测量误差的影响	内接时测量结果偏大、外接时测量结果偏小

（二）测量小灯泡电功率

1.实验内容

【实验目的】测量小灯泡工作时的电功率。

【实验器材】小灯泡、电压表、电流表、滑动变阻器、电源、开关、导线。

【实验原理】根据公式P=UI，用电压表测小灯泡两端的电压，用电流表测小灯泡中的电流，利用公式P＝UI计算电功率，在额定电压下测出的电功率就是额定功率。

【实验步骤】一、按电路图连接好电路

二、闭合开关，调节滑动变阻器，使小灯泡两端的电压恰好等于小灯泡的额定电压2.5V，观察小灯泡的亮度，并记录电流表和电压表的示数。

三、调节滑动变阻器，使小灯泡两端的电压约等于小灯泡额定电压的1.2倍。观察小灯泡的亮度变化，并记录此时电流表和电压表的示数（注意：小灯泡两端的电压不能超过它的额定电压太多）。

四、调节滑动变阻器，使小灯泡两端的电压约等于小灯泡额定电压的0.8倍。观察小灯泡的亮度变化，并记录此时电流表和电压表的示数。

五、计算出三种情况下小灯泡的电功率。

六、整理器材。

七、实验表格

实验次数	实验要求	发光情况	电流/A	电压/V	电功率/W
1	额定电压	正常发光
2	额定电压1.2倍	较亮
3	额定电压0.8倍	较暗

【实验结论】（1）不同电压下，小灯泡的功率不同；实际电压越大，小灯泡功率越大。（2）小灯泡的亮度由小灯泡的实际功率决定，实际功率越大，小灯泡越亮。

2.考查内容

考查方向	解答思路
补充电路	以某一电器为起点，观察一周，先连主电器，后连测量电器，注意连线不能交叉
测量前变阻器的位置、目的	处于最大位置、为了保护电路
变阻器连接	一上一下
开关状态	断开状态
电路故障	电流表无示数，某处断路；电压表无示数，被测电器短路或电压表连线未接好
电流表、电压表反偏	正负极反接
影响小灯泡亮度的因素	由小灯泡实际功率决定，功率越大，亮度越高
确定划片移动方向和接入电阻大小	根据电阻与长度成正比接线
实际功率大小	根据公式： 进行计算
分析图像求额定功率	根据额定电压确定电流，计算即得额定功率
分析图象不同电压下灯丝电阻值不同	原因是灯丝电阻随温度的变化而变化

二、真题展示

（一）伏安法测电阻

【典例1】（2021·黑龙江中考真题）小芳利用如图所示的电路测量未知电阻Rx的阻值，阻值大约为5Ω。

（1） 请你根据电路图，用笔画线代替导线，在如图中完成实验电路的连接______．

（2） 闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片置于___________端（选填“A”或“B”）．

（3） 闭合开关，发现电压表和电流表均无示数．小芳利用另一只完好的电压表进行检测，把电压表分别接在a、b之间和b、c之间，电压表均有示数；接在a、c之间，电压表无示数．如果电路连接完好，只有一个元件有故障，该故障是__________．

（4） 排除故障后，调节滑动变阻器，记录多组数据．画出了待测电阻Rx的I-U图像，如图所示．由图像可得Rx=__________Ω．

（5）小芳又设计了一种方案，也测出了Rx的阻值．电路如图所示，R0为阻值已知的定值电阻，电源电压未知且恒定不变．测量步骤如下：

①当开关__________时，电流表读书为I1;

②当开关S1、S2都闭合时，电流表读书为I2；

③待测电阻Rx=__________．（用已知和测出的物理量符号表示）

【答案】如图；B；滑动变阻器断路；4；S1闭合、S2断开；

。

【解析】（1）电源为两节干电池，最大电压3V，所以电压表应选0—3V，根据图像可以看出电路中的最大电流为0.6A，所以电流表应选0—0.6A量程；答案如下图：

（2）连接电路时，应断开开关，闭合开关前滑片应置于阻值最大处．根据滑动变阻器的接法，滑片滑到B端阻值最大；

（3）闭合开关，发现电压表和电流表均无示数．说明电路开路；小芳利用另一只完好的电压表进行检测，把电压表分别接在a、b之间和b、c之间，电压表均有示数，接在a、c之间，电压表无示数．说明根据上述现象，就可以判断出滑动变阻器断路；

（4）从图像取一个点（2.0,0.5），根据欧姆定律就可以算出

；

（5）由图可知，闭合开关S1，断开开关S2，则两个电阻串联，此时R0两端的电压

，当两个开关均闭合时，电阻Rx被短路，则电源电压

，则Rx两端的电压

；

则

。

故答案为：如图；B；滑动变阻器断路；4；S1闭合、S2断开；

。

【典例2】（2021·江苏中考真题）要测量一个约为数百欧的电阻Rx的阻值。器材有：干电池两节，电压表（量程为0～3V、O～15V）、滑动变阻器（100Ω 2A）和电阻箱（0-9999Ω）各一个，开关、导线若干，测量电路如图甲所示。

（1）和通常使用的“伏安法”不同，这次实验没有选用电流表，请你简要说明原因：____________。

（2）在接通电路前，应将滑动变阻器的滑片P移到____________端.

（3）连接好电路，闭合开关，移动滑动变阻器滑片，使电压表示数如图乙所示为__________V。

（4）接下来把电路中的待测电阻Rx替换为电阻箱，然后要进行的操作是：___________。

【答案】电路电流太小，小于电流表的最小分度值，无法准确读数；b；2.5；调节电阻箱接入电路中的电阻直到电压表的示数显示为2.5V。

【解析】（1）[1]电路选用两节干电池做电源，电源电压约为3V，但是电路最小电阻都有数百欧，电路电阻较大，电路电流太小，小于电流表的最小分度值，无法准确读数。

（2）[2]在接通电路前，应将滑动变阻器的滑片P移到最大阻值处，分析图可知，应将滑片移到最b端。

（3）[3]电压表所选量程为0~3V，分度值为0.1V，读出此时电压表示数为2.5V。

（4）[4]把电路中的待测电阻Rx替换为电阻箱后，调节电阻箱接入电路中的电阻，当电压表的示数显示为2.5V时，Rx的阻值就和此时电阻箱接入电路的电阻大小相等。

（二）测量小灯泡电功率

【典例1】（2021·辽宁中考真题）测量小灯泡电功率。

（1）小明在测量额定电压为2.5V小灯泡L1电功率时，选择了电压恒定的电源、滑动变阻器、电压表和电流表等器材，设计了如图甲所示的电路。

①图甲中有一根导线尚未连接，请你用笔画线代替导线将电路补充完整______。正确连接电路后，闭合开关前应将滑动变阻器的滑片滑至最______（填“左”或“右”）端。闭合开关后，发现电流表和电压表的指针均不发生偏转，则电路出现的故障可能是滑动变阻器______。

②排除故障闭合开关，适当调节滑动变阻器的滑片，电压表的示数如图乙所示，为了测量小灯泡的额定功率，应使滑动变阻器连入电路的阻值______（填“变大”或“变小”）。小灯泡正常发光时，电流表的示数如图丙所示为______A，小灯泡的额定功率为______W。

③继续调节滑动变阻器的滑片，多次实验，小明发现灯丝的电阻是随功率变化的，当小灯泡的电阻为8Ω时，小灯泡的实际功率______（填“大于”、 “小于”或“等于”）额定功率。

（2）小明设计了如图丁所示的电路，用一个电压表或电流表，测量额定电压为U额的小灯泡L2的额定功率，已知定值电阻的阻值为R0、电源电压未知。请你完成下面的步骤。

①将______（填“电压表并联在ab间”、 “电流表串联在a点”或“电流表串联在b点”），只闭合开关S和S1，调节滑动变阻器的滑片使电表的示数为______，灯泡正常发光；

②只闭合开关S和S2，变阻器滑片位置______（填“保持不动”、 “向右移动”或“向左移动”）读出电表的示数U或者是I；

③小灯泡L2的额定功率表达式为P额=______。

【答案】如图；右；断路；变小；0.4；1；大于；电流表串联在b点；

；保持不动；

。

【解析】（1）①[1]电压表和灯泡并联，如图所示：

[2]为了保护电路，闭合开关前应将滑动变阻器的滑片滑至阻值最大处，即最右端。

[3]闭合开关后，发现电流表和电压表的指针均不发生偏转，说明电路中出现断路，可能是滑动变阻器断路。

②[4]适当调节滑动变阻器的滑片，电压表的示数如图乙所示，电压表的量程是0~3V，电压表的示数是2V，小灯泡的额定电压是2.5V，为了测量小灯泡的额定功率，应使滑动变阻器连入电路的阻值变小。

[5][6]由图丙可知，电流表的量程是0~0.6A，分度值是0.02A，电流表的示数是0.4A，小灯泡的额定功率P=UI=2.5V×0.4A=1W

③[7]小灯泡正常发光时的电阻

温度越高，小灯泡越亮，小灯泡功率越大，小灯泡的电阻越大，当小灯泡的电阻为8Ω时，小灯泡的温度比正常发光时温度高，小灯泡的实际功率比额定功率大。

（2）①[8][9]测量额定电压为U额的小灯泡L2的额定功率，电流表串联在b点，只闭合开关S和S1，调节滑动变阻器的滑片使电流表的示数为

。

②[10]只闭合开关S和S2，变阻器滑片位置保持不动，此时电流表测量灯泡和定值电阻R0的总电流，读出电表的示数I，灯泡的额定电流为I额=I-

③[11]小灯泡L2的额定功率表达式为P额=U额I额=U额(I-

)。

【典例2】（2021·湖南常德市）小明利用如图甲所示电路测量小灯泡的功率，被测小灯泡的额定电压为2.5V，电阻约为10Ω左右，实验室有如下器材：电源（U＝6V），电流表（0～0.6A，0～3A），电压表（0～3V，0～15V），滑动变阻器、电阻箱各一只，单刀单掷、单刀双掷开关各一个，导线若干。

（1）图甲是小明刚连好的实物图，实验前小华帮他检查了一遍，发现有两处不合实验规范。请你指出来：①______；②______。

（2）完善电路后，闭合开关，小明改变滑动变阻器的阻值测量出了5组数据，并描点画出了小灯泡中电流随其两端电压变化的关系图像，如图乙所示，则小灯泡的额定功率为______W。

（3）实验中所使用的滑动变阻器的规格可能为______。

A．10Ω 3A B．30Ω 1A C．60Ω 1A

（4）在实验过程中，电压表发生故障，小明和小华增加一只电阻箱和一个单刀双掷开关设计出了丙、丁两种电路图，则能测出小灯泡额定电功率的是______。

【答案】闭合开关前滑片P没有处于阻值最大处；电流表所选量程太大；0.625；B；丙。

【解析】（1）[1][2]为了保护电路，闭合开关前，滑片P没有处于阻值最大处；小灯泡的电流在0.3A作用，不会超过0.6A，故电流表的量程选择的太大了。

（2）[3]测量小灯泡的额定电功率，需要选择小灯泡的额定电压，额定电压为2.5V，此时的电流为0.25A，故小灯泡的额定电功率为

小灯泡的额定电压为

。

（3）[4]电源电压为6V，小灯泡的额定电压为2.5V，则滑动变阻器需要分担的电压为

则滑动变阻器的最小阻值为

再尽可能的选择小电阻，故选B。

（4）[5]选择丙，开关S2接a，调节滑动变阻器，使电流表的示数为0.25A，小灯泡正常发光，保持滑动变阻器位置不动，开关S2接b，调节电阻箱，使电流表的示数为0.25A，则通过电阻箱和电流表就可以求出额定电压，即可求出小灯泡的额定电功率。

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