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实验4 伏安法测电阻
实验目的 测量定值电阻的阻值 测量小灯泡的电阻
实验原理
实验电路
图与实物
图
电路连接(见P81常考类型剖析)
实验目的 测量定值电阻的阻值 测量小灯泡的电阻
电路故障分析(见P88实验突破)
滑动变阻 改变定值电阻两端的电压和通过它的的
改变灯泡两端的电压和通过它的的电流
器的作用 电流
电表的使用与读数(电流表见P79要点精讲，电压表见P83要点精讲)
多次测量 获得多组数据，探究灯丝的电阻与温度之间
获得多组数据求平均值，减小误差
的目的 的变化关系
实验目的 测量定值电阻的阻值 测量小灯泡的电阻
U－I曲线
图
小灯泡的电阻等于小灯泡的额定电压与额定
导体的电阻等于导体两端的电压与通过
实验结论 电流之比；小灯泡的电阻随温度的升高而增
导体的电流之比
大
实验方案的反思与评价[见例1(3)，例2补充设问(2)]
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一、测量定值电阻的阻值
例1：在“伏安法测定值电阻”的实验中．小明同学所用电源电压恒定不变．但电源电压未知，滑动变阻器标
有“20 Ω，1.5 A”的字样，电压表和电流表的量程合适，他已连接了部分电路，如图所示．请你接着完成下列
问题：
(1)用笔画线代替导线，将图甲中的电路连接完整，电压表选用0～3 V量程(连线不得交叉)．
(2)当电压表的示数为2.4 V时．电流表的示数如图乙所示．定值电阻R的电阻为______Ω.
x
(3)进行了上步计算后，小明认为实验完成了，小亮则认为仅这样就得出电阻的阻值不够可靠．原因是
__________________________________________________.
(4)实验过程中电流表突然损坏．小明利 用现有器材，在无需换接电压表的情况下设计并完成了实验．请你在
虚线框内画出小明实验设计的电路图, 并完善下列步骤及测量定值电阻的表达式．
①按照电路图连接好电路；
② 调节滑动变阻器的滑片，使其接入电路的阻值为_____Ω时，读出电压表的示数U；
1
③ 再调节滑动变阻器的滑片，使其接入电路的阻值为_____Ω时，读出电压表的示数U；
2
④根据已知条件和测量结果，写出定值电阻的表达式：R＝________Ω(用符号表示)．
x
答案：
10；只测量一次电阻值，结果具有偶然性，可能存在误差；
0；20；
二、测量小灯泡的电阻
例2：小亮用“伏安法”测小灯泡的电阻，小灯泡的额定电压2.5 V，电源电压4.5 V.
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(1)请用笔画线代替导线，将图甲所示的实物电路连接完整．
(2)在连接电路时，开关应_____，滑动变阻器滑片P应位于____(选填“A”或“B”)端．
(3)闭合开关，移动滑动变阻器的滑片P，当电压表的示数为2.5 V时，电流表示数如图乙所示，此时小灯泡
的电阻约为_____Ω(保留一位小数)；他把多次测量的电流值和电压值绘制成I－U图像，发现I－U图线是一
条曲线，原因是_______________________________________．
(4)如果还想测量额定电压为3.8 V的小灯泡正常发光时的电阻，但是电压表的15 V量程已经损坏，在不改变
原器材的情况下，你的办法是___________________________________________________________
答案：
断开；A；10.4；灯丝的电阻与温度有关；把电压表并联在滑动变阻器的两端
补充设问：
(1)连接电路后闭合开关，发现无论如何移动滑动变阻器的滑片小灯泡的亮度不变，电流表和电压表的示数不
变，故障可能是_________________________________．
(2)小亮处理数据时，取多次测量所得的结果求平均值作为灯泡的电阻，他的做法是否正确？_______．理由是
____________________________ ______________________________.
(3)实验过程中发现电流表损坏，小亮利用原有元件加上一个单刀双掷开关和一个已知阻值的定值电阻R也
0
测出了额定电压为2.5 V的小灯泡正常发光时的电阻，请将实验电路及步骤补充完整．
①闭合开关S，将S 接a，移动滑动变阻器滑片使电压表示数为_____V；
1
② 保持滑片位置不变，S 接b，记录电压表示数U；
1
③ 灯泡正常工作时的阻值R＝___________(用已知量和测量量表示)．
答案：(1)滑动变阻器同时接了上(下)接线柱；(2)不正确；灯泡的电阻受温度的影响，不能取电阻的平均值作
为灯泡的电阻；(3)
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2.5;
电路连接类
测电阻（功率）实验中，电路中有一根导线连接错误，请你在连接错误的导线上打“×”，并补画正确连线。
电路故障类
1. 物理学习小组进行“伏安法测电阻”的实验：
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甲 乙 丙
（1）请你用笔画线代替导线，将图甲中实验电路连接完整，使滑动变阻器滑片 P 移动到 A端时，变阻器连
入电路阻值最大（要求导线不交叉）．
（2）开关闭合前，发现电流表的指针在零刻度线左端，如图乙所示． 小红同学认为电流表正负接线柱接反
了，小华同学认为电流表没调零，你认为________ （选填“小红”或“小华”）同学说法正确．
（3）全部检查电路无误后，闭合开关，移动滑动变阻器滑片 P 使电压表示数为2.5 V 时，电流表示数如图丙
所示，则被测电阻本次测量值为_______ Ω．
（4）本小组完成实验后，讨论该电路还能完成哪些实验，在如下列出的四个实验中，你认为正确的是实验
_______（填选项字母）．
A. 探究电流产生热量与电阻的关系
B.探究电流磁场强弱与电流大小的关系
C.探究电流与电压的关系
D. 探究电流与电阻关系
答案：（1）如答图所示 （2）小华 （3）5 （4）C
（接线错误）2.小明同学在测量小灯泡电阻的过程中，如果出现小灯泡发光很暗，移动滑片，电压表和电流
表示数都不变且很小，则连接电路过程中出现的错误是_________________________________________________
答案：同时接了滑动变阻器下面两个接线柱
2.
仪器使用类
（选择滑动变阻器）1. 小张同学在做“测量小灯泡电阻”的实验中，所用器材如下：两节新干电池，标有 2.5
V相同规格的小灯泡若干，两个滑动变阻器R “10Ω 1A”、R “20Ω 2A”，开关、导线若干．
1 2
（1）请你根据图甲，用笔画线代替导线，将图乙中的电路连接完整（要求：滑动变阻器滑片P右移灯泡变
亮，且导线不交叉）．
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（2）闭合开关前，应将滑片于____________（选填“A”或“B”）端．正确连接电路后，闭合开关S，移动滑片
P，小张发现小灯泡给终不亮，电流表指针几乎末偏转，电压表有示数，则故障原因可能是____________
A．小灯泡短路 B．滑动变阻器短路 C．小灯泡断路 D．滑动变阻器断路
（3）排除故障后，移动滑片P，依次测得6组数据，如表一所示．其中第2次实验时电流表表盘如图丙，此
时电路中的电流为___A；第4次实验时灯泡电阻值为___Ω．由表一中的数据可知，小张选用的滑动变器应是
_________ （选填“R ”或“R ”）． 表一
1 2
实验次数 1 2 3 4 5 6
电压V/V 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 2.8
电流I/A 0.16 0.22 0.25 0.28 0.29
电阻R/Ω 3.1 6.8 8.9 9.7
（4）小张将这6组数据算得的电阻值取平均值作为小灯泡的电阻，这种数据处理方式是____________ （选填
“合理”或“不合理”）的．
（5）小张继续用图乙所示装置来探究“电流与电阻的关系”．他分别把阻值准确的 5Ω、10Ω、20Ω的定值电
阻接入原小灯泡的位置，通过实验，记录电流表示数如表二所示．他发现通过导体的电流跟电阻不成反比，
其原因可能是：_________________________________________________________．
表二
实验次数 1 2 3
电阻R/Ω 5 10 20
电流I/A 0.30 0.20 0.12
答案：（1）如图；
（2）A；C；（3）0.2；8；R ；（4）不合理；（5）没有保持电阻两端的电压不变．
2
2.
3. 现用“伏安法”测量一个未知电阻Rx的阻值（Rx约为20Ω）．在实验室中，配有的实验器材如下：
A．电源E（电压U=3V恒定）； B．电流表A （量程0～50mA）；
1
C．电流表A （量程0～3A）； D．电压表V （量程0～3V）；
2 1
E．电压表V （量程0～15V）； F．滑动变阻器R（0～80Ω）；
2
G．定值电阻R =40Ω； H．开关一个，导线若干。则：
0
为了测量多组数据使结果尽量准确，在滑动变阻器的整个滑动过程中，要使两电表的测量值范围尽可能大一
1
些，并且两电表的读数均大于其量程的 ．则：
3
（1）根据实验要求，电压表选用 ，电流表选用 。（选填器材前的字母代号）
（2）请在虚线方框内画出实验电路图（其中，部分电路已画出，并标出所选器材的字母）。
（3）根据所画的电路图，用笔画线代替导线，将实物图连接起来。
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（4）若在某次实验中，电压表的示数为 U，电流表的示数为 I，那么，待测电阻阻值的表达式为 R=
x
。
答案：（1）B；D；（2）如上图所示；
U
（3）如右上图所示； （4）R = ﹣R 。
X 0
I
4. 小红同学做“用电流表、电压表测电阻”实验，电源电压保持不变，实验所用器材齐全且完好，滑动变阻器
所标的“1安”字样清晰可见。小红在连接变阻器时将滑片置于一端，使其电阻线全部接入电路中，电路连接
完毕后试触电键，观察到电压表的指针位置如图（a）所示。她经过分析思考，重新正确连接电路，且实验
步骤正确，闭合电键后观察到两电表的示数分别为0.2安、2.0伏。随后根据要求，又进行了两次实验，其
中一次实验是使电路中的电流达到最大，此时两电表的指针位置如图（b）、（c）所示。
① 根据如图（b）、（c）所示，该次实验所测得待测电阻的阻值为______欧。（计算结果精确到0.1欧）
② 根据相关信息，请写出试触电键时电压表接在电路中的可能位置。______
③ 根据相关信息，求本实验所用滑动变阻器的最大阻值。______（写出简要的计算过程或理由）
答案：10.3 电压表并联在电源或滑动变阻器的两端,她经过分析思考，重新正确连接电路，且实验步骤正确，
故变阻器的最大电阻连入了电路中，根据题意知道待测电阻的电压是2V，电路中的电流是0.2A，由串联电
路的规律和欧姆定律知道，变阻器的最大电阻：R =（U−U）/I =（6V−2.0V）/0.2A=20Ω
滑 V 小
图像类
（图像）1.小科连接好如图1所示电路，闭合开关，按一定操作来测量“小灯泡的电阻”，获得实验数据如表：
实验次数 1 2 3 4
电压U/伏 2.5 2.0 1.5 1.0
电流I/安 0.22 0.20 0.17 0.13
电阻R/欧 11.36 ？ 8.82 7.69
（1）表中第2次实验时，小灯泡电阻为 欧；
（2）将表中电流、电压数据转换为I﹣U图象（图2），正确的是 ；
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（3）小科发现第3、4两次实验小灯泡不发光，出现这种现象的原因是 ；
（4）小君按小科的方法连接好电路，闭合开关后发现小灯泡不发光，电流表指针不偏转，电压表指针偏转，
若此电路只有一处故障，你认为该故障是 ．
答案：（1）10；（2）A；（3）小灯泡的实际功率太小；（4）小灯泡断路．
2.
多次测量的目的类
1. 用“伏安法”测电阻的实验有两种情况：一种是测定值电阻阻值的大小，另一种是测小灯泡阻值的大小。测
定值电阻阻值的大小时，多次测量的目的是 _________________ ；测小灯泡阻值的大小时，不能求平均值，原
因是 _____________________________________________________________ ，多次测量的目的 __________________________
___________________ 。
答案：求平均值，减小误差；灯丝电阻随温度而改变；寻找灯丝随温度变化规律
2.
误差分析类
1. 在测量未知电阻R （阻值约为150Ω）的实验中，提供的实验器材有：电源（电压 3V）、滑动变阻器R
x
（0～50Ω）、电阻箱R （0～9999Ω）、电流表（0～0.6A）、电压表（0～3V）、开关及导线若干．
0
（1）小虎同学设计了图甲所示的电路，他_________（选填“能”或“不能”）较准确测出 R 的阻值，理由是
x
_______________________________________________________________
（2）小明同学设计了图乙所示的电路进行测量．
①请根据图乙所示的电路，在图丙中用笔画线代替导线将实物图连接完整．
②正确连接电路后，小明先将开关S拨至“1”，调节变阻器的滑片至某一位置，此时电压表的示数如图丁所
示，读数为U =_________ V．
1
③ 再将开关 S 拨至“2”，当电阻箱的阻值调至 R =152Ω 时，电压表示数恰为 U ，则待测电阻的阻值
0 1
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R=_________ Ω．
x
④实验中，若将开关拨至“2”时，不小心将滑动变阻器的滑片向右移动了少许，其他操作正确，则 R 的测量
x
值_________（选填“大于”、“小于”或“等于”）真实值．
答案：不能；电路中的电流太小，所以不能用伏安法测出该电阻的值；电路如图；0.4；152；大于
2.
内阻类
1.（内阻）小明同学通过实验测定一个阻值约为5Ω的电阻R 的阻值。现有电源（3V，内阻可不计）、
x
滑动变阻器（0～50Ω，额定电流2A）、开关和导线若干，以及下列电表：
A．电流表（0～3A，内阻约0.025Ω）
B．电流表（0～0.6A，内阻约0.125Ω）
C．电压表（0～3V，内阻约3kΩ）
D．电压表（0～15V，内阻约15kΩ）
（1）为减小测量误差，在实验中，电流表应选用 ，电压表应选用 （选填器材前的字母）；实验
电路应采用图中的 （选填“甲”或“乙”）。
（2）丙图是测力R 的实验器材实物图，图中已连接了部分导线，请根据在（1）问中所选的电路图，补充
x
完成图中实物间的连线。
（3）接通开关，发现电流表没有示数，电压表有示数，由此分析，出现这一现象的原因是
。
（4）排队故障后，接通开关，改变滑动变阻器滑片P的位置，并记录对应的电流表示数I、电压表示数U．
U
某次电表示数如图丁所示，可得该电阻的测量值R= = Ω（保留两位有效数字）。
x
I
（5）若在（1）问中选用甲电路，产生误差的主要原因是 ；若在（1）问中选用乙电路，产生误差的
主要原因是 。（选填选项前的字母）
A．电流表测量值大于流经R 的电流值
x
B．电流表测量值小于流经R 的电流值
x
C．电流表测量值小于R 两端的电压值
x
D．电流表测量值大于R 两端的电压值。
x
答案：（1）B；C；甲；（2）如上图所示；（3）电阻R 断路；（4）5.2；（5）A；D。
x
2.
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评估交流类
1. 理课上老师请同学们设计一个测出未知电阻Rx的电路，各组同学都提出了自己的设计方案，下面是其中
两组同学的实验方案：
甲组：(1)器材；电压表、电流表、滑动变阻器、开关、电源(电压未知)未知电阻R 和若干导线；(2)电路如
x
图8所示；(3)设电压表的读数为U，电流表的读数为I，请你写出未知电阻R 的表达式：R=
x x
若在该实验中移动滑动变阻器的滑片，发现两表读数没有随之改变，试分析其可能的原因是：
乙组：(1)器材；电压表、已知阻值电阻R、开关、电源(电压未知)、未知阻值
电阻R 和若干导线；(2)电路如图9所示；(3)设电压表的读数：只闭合S 和S 时为U ；只闭合S 和S 时为
x 1 3 1 1 2
U ：请你写出未知数R 的表达式R
2 x x
请你对以上两组电路设计做出简要评价：
答案：U/I,滑动变阻器的接线柱接错；U2R/(U1-U2)；甲组设计的电路可以方便地进行多次测量求平均值，
减小误差，乙组设计的电路测量误差大。
9
