例1:某同學利用如圖所示
的電路做「伏安法測電阻」的實驗,已知電源電壓恆為6V,滑動變阻器標有「20Ω 1A」字樣,實驗中該同學填寫的實驗數據如表所示。下列關於實驗的幾種說法中正確的是( )
①序號「1」的實驗數據不是本實驗中測得的
②序號「4」的實驗中,滑動變阻器與待測電阻的阻值之比為1:2
③序號「2」和「5」的實驗數據表明待測電阻Rx不是定值電阻
④僅用該同學的實驗器材就能探究電流與電阻的關係
A、①② B、③④C、①②④ D、①③④
分析:①③由表中數據,考慮到誤差因素求出第2、3、4、5組實驗中電阻大小,由電阻的串聯規律和歐姆定律求出電路的最小電流;
②序號「4」的實驗中可知待測電阻的電壓值,根據串聯電路電壓的規律和分壓原理求出滑動變阻器與待測電阻的阻值之比;
④探究電流與電阻的關係,要控制電壓不變,記錄電流電阻的變化關係,據此分析。
解答:①③由表中數據,考慮到誤差因素,電阻大小為:R=U3/I3=2.0V/0.21A=3.0V/0.30V=4.0V/0.40A=5.0V/0.49A=10Ω;③錯誤;
由電阻的串聯規律和歐姆定律,電路的最小電流:I小=U/R+R滑大=6V/10Ω+20Ω=0.2A,序號「1」的實驗數據不是本實驗中測得的,①正確;
②序號「4」的實驗中,待測電阻的電壓為:U4=4V,根據串聯電路電壓的規律,變阻器的電壓為:U滑=UU4=6V4V=2V,由分壓原理,滑動變阻器與待測電阻的阻值之比為:2V:4V=1:2;②正確;
④探究電流與電阻的關係,要控制電壓不變,記錄電流隨電阻的變化關係,因只一個電阻,故僅用該同學的實驗器材就不能探究電流與電壓的關係,④錯誤。故選:A。
例2:用「伏安法測電阻」的實驗中,丹丹分別選用定值電阻和小燈泡為測量對象,在處理實驗數據時,分別畫出了UI的圖象,如圖甲、乙所示。對於圖象的分析,以下說法錯誤的是( )
A、圖甲是定值電阻的UI圖象,圖乙是小燈泡的UI圖象
B、由圖象可知,通過定值電阻的電流和定值電阻兩端的電壓成正比
C、由乙圖及實驗現象可知小燈泡的電阻隨燈絲溫度的增加而增大
D、為了減小誤差,應該用多次測量的方法,計算小燈泡的電阻
分析:(1)電阻一定時,電流與電壓成正比;由此分析圖象可知兩圖象是哪個的UI圖象,並分析燈泡UI圖象可知燈泡電阻與溫度關係;(2)根據圖乙判斷燈絲電阻的特點,然後分析多次測量小燈泡電阻的目的。
解答:A、根據圖甲可知,電壓與電流成正比,因此該電阻為定值電阻,所以圖甲是定值電阻的UI圖象,則圖乙是燈泡的UI圖象,故A正確;
B、由圖象甲可知,通過定值電阻的電流和定值電阻兩端的電壓成正比,故B正確;
C、由乙圖可知,電流與電壓不成正比,且電壓變化比電流變化快,所以燈泡電阻逐漸增大,燈泡電壓和電流越大,其實際功率越大,溫度越高,由此可知,小燈泡的電阻隨燈絲溫度的增加而增大,故C正確;
D、燈泡的電阻是變化的,不能取多次測量的平均值減小誤差,是為了尋找燈絲電阻與溫度的關係,故D錯誤。
例3:小明同學練習用伏安法測電阻,他所測電阻的阻值約為2Ω,電壓表的量程為3V,電流表的量程為3A.測量結束後,他得到的結論是待測電阻的阻值為10Ω,則他在測量中所出現的錯誤可能是( )
A、電壓表和電流表的位置接反了
B、他沒有多次測量取平均值,致使誤差過大
C、電壓表按15V量程讀數,電流表按0.6A量程讀數
D、電壓表按15V量程讀數,電流表按3A量
分析:①電流表相當於導線,串聯在電路中測量電路電流;電壓表相當於斷路,需要與用電器並聯,測量用電器兩端電壓;
②測量值與真實值之間的差異叫誤差,測量值可能不等於真實值,但差別很小;
③電流表和電壓表都有兩個量程,大小量程之間電流、電壓的大小關係為5:1。
解答:A、如果電流表和電壓表位置接反了,電路相當於斷路,電壓表測量電源電壓,電流表示數接近為零。故A錯誤;
B、已知待測電阻的阻值約為2Ω,測量值應該接近或等於2Ω,不可能為10Ω,與測量次數多少沒有關係。故B錯誤;
C、電壓表按15V量程讀數,電流表按0.6A量程讀數,得到的電壓是實際電壓的5倍,電流是正確電流的1/5,測量的電阻是實際電阻的25倍。故C錯誤;
D、電壓表按15V量程讀數,電流表按3A量程讀數,得到的電壓是實際電壓的5倍,所以本該是2Ω的電阻測成了10Ω.故D正確。