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1. “伏安法和歐姆定律測量電阻”專題
伏安法測電阻是初中物理的一個重要實驗,和“測量小燈泡的功率”一樣,集中了幾乎所有初中電學的重點知識,如串聯電路的電流、電壓特性、電流表、電壓表的使用與讀數、電學實驗的操作步驟、實驗故障、滑動變阻器的使用、歐姆定律、電阻的計算、表格的設計等。
例子:閱讀文章并回答下面的問題。
在“探究電阻上電流與電壓的關系”過程中初中物理電學實驗專題,有同學做出如下猜想:
假設A:施加在電阻器兩端的電壓越大,流過電阻器的電流越小。
假設B:電阻兩端的電壓越大,流過電阻的電流越大;
假設C:電阻兩端的電壓增加,但流過電阻的電流保持不變。
為了驗證上述猜想是否正確,小明利用了定值電阻和恒壓電源,以及相關實驗設備。
根據實驗要求,采用材料,設計電路,測量相關物理量。
(1)為完成本實驗,需用到的測量儀器有:。
(2)表格中是小明在實驗中測得的數據,其中R為固定電阻,阻值分別為20Ω、10Ω、5Ω,U為電阻R兩端的電壓,I為流過電阻R的電流。
實驗編號
電阻/Ω
紫外線
我/
0.05
R=20Ω
0.1
0.15
0.1
R=10Ω
0.2
0.3
0.2
R=5Ω
0.4
0.6
通過對實驗數 據的分析比較,可以知道猜測是否正確(填入“A”、“B”或“C”)。
(3)通過分析、比較以上數據,您還發現。
答案:(1)電流表;電壓表;
(2)1、2、3或4、5、6或7、8、9;B;
(3)當電壓相同時,電阻越大,電流越小。
2. 測量小燈泡的功率
“測量小燈泡功率”這道題之所以成為初中考試的熱門題目,是因為它涵蓋了串聯電路的電流與電壓特性、電流表和電壓表的使用與讀數、電工實驗的操作步驟、實驗故障、滑動變阻器的使用、歐姆定律、電功率的計算、電源的合理選擇、表格的設計等幾乎所有初中電學的重點知識。
例子:
在測定小燈泡額定功率的實驗中(所用燈泡的額定電壓為U0=3.8V):
(1)王強團隊采用如圖1所示方案,這種測量方法叫;測量時發現,合上開關后,無論怎樣撥動滑動變阻器P,燈都不亮,電流讀數始終為0,電壓讀數在6V左右。電路中的故障可能為:;排除故障后,調節滑動變阻器,直到電壓表讀數為3.8V,此時電流讀數如圖2所示,小燈泡的額定功率為;
(2)姚遠團隊設計了另一種實驗方案(其中電源電壓未知,電阻R阻值已知):
實驗步驟:
①電路如圖3所示,請根據電路圖用筆在圖4中畫線,連接電路;
②將開關S置于1位置,移動滑塊P至任意位置,讀取電流指示數I1;
③將開關S置于位置2,保持滑塊P在原位,讀取電流指示數I2。
數據處理:先計算燈泡的電阻RL=(請用被測物理量表示)留學之路,然后根據
,計算燈的額定功率。
(3)他們按照這個方案進行測量,發現實驗結果與真實值有明顯差異。原因是:__
(4)經過仔細分析,他們認為,要想準確測量燈泡的額定功率,只需將上述步驟2改為。
答案:(1)伏安法;電燈泡的燈絲斷了;1.14
(2)如圖所示;(略)
(3)燈絲的阻值隨溫度變化,測得的R值并非正常工作時的阻值
(4)將開關 S 轉到位置 1,移動滑塊,直到當前讀數
3. 電路動態分析
電路動態分析題和電路故障分析題是初中生物理學習過程中比較難的一個環節,究其原因,這兩類題型對學生的能力要求較高,電路故障分析必須以電路動態分析能力為基礎,而電路故障分析是電路動態分析的載體。因此,我們將這兩類分析題整合成一個專題進行復習,有利于提高復習效率。在編排順序上,我們以電路動態分析為主線,以電路故障為引起電路動態變化的原因。
1、串聯電路中滑動變阻器滑塊P位置變化引起的變化
例:如圖所示,這是典型的伏安法測電阻的實驗電路圖,當滑塊P向右移動時,請測定A表和V表的變化。
分析:本題中,為了簡化分析和表達,我們約定一組符號:“→”表示電路發生變化;“↑”表示物理量增加或電氣表示增加;“↓”表示物理量減少或電氣表示減少。
P右移→R2↑→R總↑→I↓→A表↓。
R1保持不變→IR1↓→U1↓→V表↓。
(也可根據串聯電路分壓原理來分析V表的變化:R2↑→U2↑→U1↓→V表↓。)
2、并聯電路中滑動變阻器滑塊P位置變化引起的變化
例:如圖所示,當滑塊P向右移動時,A1表,A2表,V表會如何變化?
分析:并聯電路各支路兩端電壓相等,等于電源電壓,所以電壓表V讀數保持不變。
由于并聯電路各支路獨立工作,互不干擾,當滑動變阻器的滑塊P向右移動時,對R1支路沒有任何影響,因此電流表A1的讀數保持不變。
當滑塊P向右移動時,R2變大初中物理電學實驗專題,而兩端電壓不變,所以電流變小,主電路中的電流也變小,所以A2的讀數也會變小。
3.電路故障引起電路中電物理量的變化及故障原因分析
例1:圖中,閉合開關K時,兩個小燈泡亮,電壓顯示讀數為4伏。2分鐘后,電壓顯示讀數為0。經檢查,除小燈泡外,其他設備連接均良好。請分析造成此情況的可能原因。
分析:電壓表顯示0,原因有三種:1、電壓表沒接好或者損壞;2、小燈L2短路;3、小燈L1開路。剛開始電壓表顯示有數值,說明原因1的情況不存在。那么可能有兩種情況。
答案是:小燈L2短路;小燈L1開路。
例2:如圖所示電路中,電源電壓不變,閉合開關K后,燈L1、L2均亮,經過一段時間后,其中一盞燈突然熄滅,而電流表、電壓表的讀數卻不變。出現此現象的可能原因是( )
(A) 燈 L1 短路 (B) 燈 L2 短路 (C) 燈 L1 開路 (D) 燈 L2 開路
分析:可以用排除法,如果小燈L2短路,電壓讀數會減小,電流讀數會增大;如果小燈L2壞了,電流讀數會變成0;如果小燈L1短路,兩個燈都不會亮;如果有一個燈滅了,電流讀數不變,只有小燈L1壞了才有可能。本題正確答案為C。