题目
小明手头现有一只灯泡L（灯泡上标有“220V，25W”）他想用电流表和电压表测量该灯泡的阻值，请你利用下列器材帮助小明测出该灯泡的电阻值．
器材：电源（6伏）、电压表、毫安表（电流表）、滑动变阻器（最大阻值为10欧）、开关、导线若干．要求：滑动变阻器能有效地改变L两端的电压，以便多次测量取平均值．在虚线框内画出电路图，写出实验步骤． |
所属题型：问答题
试题难度系数：中档
答案
毫安表与灯泡串联，测灯泡电流，
灯泡与滑动变阻器右半段并联，使并联部分电阻比滑动变阻器的右半段还小，再与滑动变阻器左半段串联，分担6V的电压，电压表测灯泡的电压，如图．
步骤：①、按电路图连接好实物图，变阻器的滑片移至使电表最安全的位置．
②、闭合开关，移动滑片，读取两表合适的值，运用欧姆定律算出电阻值．
③、再多次移动滑片，读取多组数据，算出各次阻值求平均值． |
考点梳理
初中三年级物理试题“小明手头现有一只灯泡L（灯泡上标有“220V，25W”）他想用电流表和电”旨在考查同学们对
欧姆定律及其应用、
伏安法测电阻、
创新电路的设计、
串联电路的电压规律、
滑动变阻器、
……等知识点的掌握情况，关于物理的核心考点解析如下：
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- 欧姆定律及其应用
- 伏安法测电阻
- 创新电路的设计
- 串联电路的电压规律
- 滑动变阻器
考点名称：欧姆定律及其应用
欧姆定律
欧姆定律是电学中的基本定律和核心内容，是贯穿整个电学的主线。在同一电路中，通过导体的电流跟导体两端的电压成正比，跟导体的电阻阻值成反比，这就是欧姆定律，基本公式是I=U/R，U表示导体两端的电压，单位是V;R表示导体的电阻，单位是Ω;I表示通过导体的电流，单位是A。
欧姆定律学习的重难点
1、要理解欧姆定律的内容
(1)欧姆定律中的关于成正比、成反比的结论是有条件的。如果说导体中的电流与导体两端的电压成正比，条件就是对于同一个电阻，也就是说在电阻不变的情况下;如果说导体中的电流与导体的电阻成反比，条件就是导体两端的电压不变。
(2)注意顺序，不能反过来说，电阻一定时，电压跟电流成正比。这里存在一个逻辑关系，电压是原因，电流是结果。是因为导体两端加了电压，导体中才有电流，不是因为导体中通了电流才有了电压，因果关系不能颠倒。同样也不能说导体的电阻与通过它的电流成反比。我们知道，电阻是导体本身的一种性质，即使导体中不通电流，它的电阻也不会改变，更不会因为导体中电流的增大或减小而使它的电阻发生改变。
2、要知道欧姆定律的公式和单位 欧姆定律的表达式I=U/R，可变形为U=IR和R=U/I，但这三个式子是有区别的。
(1)I=U/R，是欧姆定律的表达式，它反映了通过导体的电流的大小跟导体两端所加的电压这个外部原因和导体本身的电阻这个内部原因之间的因果关系。
(2)U=IR，当电流一定时，导体两端的电压跟它的电阻成正比。不能说成导体的电阻一定时导体两端的电压与通过的电流成正比，因为电压是形成电流的原因。电压的大小由电源决定，跟I、R无关，此式在计算比值时成立，不存在任何物理意义。
(3)R=U/I，此公式也是一个量变式，不存在任何物理意义。不能误认为导体的电阻跟导体两端的电压成正比，跟导体中的电流成反比。公式中的I、U、R都要用国际单位，即电流的单位为安培，符号A;电压的单位为伏特，符号V;电阻的单位为欧姆，符号Ω。
3.要明白定律的适用范围
(1)定律只适用于金属导电和液体导电，对于气体、半导体导电一般不适用。
(2)定律只适用于纯电阻电路。如：电路中只接有电阻器、电热器、白炽灯等用电器的电路。对于非纯电阻电路，如：电动机电路、日光灯电路等，则不能直接应用。
4.要理解欧姆定律的注意事项
(1)物理量的同一性。叙述欧姆定律时，在两个 “跟”字后面都强调了“这段导体”四个字，它是指对电路中同一导体或同一电路而言。所以在运用欧姆定律I=U/R等进行计算时，必须注意同一性，即I、R、U必须是 同一导体或同一段电路中的物理量。在表示I、U、R 时，注意脚标的一一对应。
(2)物理量的同时性。由于电路的连接方式发生改变，开关的断开或闭合，或滑动变阻器滑片的左右移动都可能使电路中总电阻发生变化，从而可能引起电路中电流和各部分电阻两端的电压发生变化。因此，必须注意在同一时刻、同一过程中的电压、电阻与电流的相互对应，不可将前后过程的I、R、U随意混用。
欧姆定律知识框架：
欧姆定律解题技巧
根据串、并联电路的特点和欧姆定律的公式可进行有关计算。
解题的方法是：
(1)根据题意画出电路图，看清电路的组成(串联还是并联);
(2)明确题目给出的已知条件与未知条件，并在电路图上标明;
(3)针对电路特点依据欧姆定律进行分析;
(4)列式解答。
考点名称：伏安法测电阻
伏安法测电阻实验原理：
根据欧姆定律I=U/R，我们知道：只要用电压表测量出小灯泡两端的电压，用电流表测量出通过小灯泡的电流，就可以求出小灯泡的电阻，这就是测量电阻的伏安法。伏安法测量小灯泡的电阻在原理上非常简单，但由于电压表和电流表本身都有电阻，电路连入了电流表和电压表之后，不可避免地改变了电路本身，这就给测量结果带来了误差。通常我们采用把电压表和电流表连入电路的方法，这时由于电压表的分流，电流表测出的电流比通过小灯泡的电流要大些，这样计算出的电阻值就要比真实值小些。
伏安法测电阻电路图
伏安法测导体电阻实验步骤：
(1)实验器材：电源、开关、电压表、电流表、滑动变阻器、待测电阻、若干导线;
(2)实验电路图如图所示
(3)实验步骤：
①按电路图正确连接实物图;
②闭合开关，移动滑动变阻器的滑片位置，记下导体两端的电压和通过导体的电流，连续测三组对应的电压值U1、U2、U3和电流值I1、I2、I3;
③根据记录的数据正确计算导体的电阻值R1、R2、R3和平均值R
。
(4)滑动变阻器在本实验中的作用：
①保护电路; ②改变导体两端的电压，使其成倍数地增加;③多次测量求平均值。
“伏安法”测电阻实验中常见故障的排除法：
故障一：闭合开关，灯泡不亮，A示数是零，电压表示数很大。
分析原因：电压表直接接在了电源两极上，小灯泡开路。
排除方法：更换好的小灯泡或检查灯泡与底座是否接触良好。
故障二：闭合开关后发现小灯泡不亮，A、U都没有示数。
分析原因：电路中除小灯泡外的某处接触不良或同时小灯泡的灯丝断了。
排除方法：将连接各个电路元件的接线处重新连接，若同时小灯泡的灯丝断了则更换好的小灯泡。
故障三：闭合开关S，发现小灯泡不亮，同时电流表和电压表有示数，但非常小。
分析原因：电流表和电压表有示数说明电路是通路，小灯泡不亮，是因为加在小灯泡两端的电压太小，导致通过小灯泡的电流太小而不亮，可能是电源电压太低或滑动变阻器接入电路中的阻值过大。
排除方法：可以适当提高电源电压或将滑动变阻器接入电路中的阻值调小。
故障四：闭合开关s后，小灯泡亮，发现电流表和电压表的指针向左偏转。
分析原因：指针向左偏转说明电流表和电压表的正负接线柱接反了。
排除方法：将电流表和电压表的正负接线柱对调即可
故障五：连接好实验电路后，闭合开关并移动滑动变阻器的滑片，发现小灯泡变亮，电流表示数变大时，电压表示数反而变小;小灯泡变暗，电流表示数变小时，电压表示数反而变大。
分析原因：电路是通路，但是小灯泡变亮，电流表示数变大时，电压表示数反而变小，是由于电压表并联在滑动变阻器两端。
排除方法：只要将电压表改接到小灯泡的两端即可。
故障六：将实验电路连接好后，闭合开关s，发现小灯泡特别亮，并且无论怎样移动变阻器滑片，灯泡亮度不变。
分析原因：滑动变阻器接线有误。
排除方法：将滑动变阻器一个接线柱接法纠正即可。
考点名称：创新电路的设计
电路设计：是指通过一定规则和方法设计出符合使用要求的电路。主要是设计一些生活上比较新颖的电路：例如：探究抢答器电路、病房呼叫电路的设计、简易交通灯电路的设计等。
电路设计中常见的方法：
1、用若干个开关控制同一个用电器：要求不管哪个开关闭合，用电器都能工作，那么这若干个开关一定是并联的，并且用电器在它们的干路上。
2、开关的短路用法：要求当开关闭合时，一灯发光，开关断开时两灯都发光，就要把这两盏灯串联，把开关与其中一灯并联，在开关闭合时造成这盏灯短路，从而达到只有一盏灯发光的目的。
3、单刀双掷开关的应用：
(1)改变电路的连接方式，使用电器由并联变为串联，或由串联变为并联。
(2)方便控制一盏灯。把开关安置在两个不同的位置，随意拨动任何一个开关，都能使灯由亮变灭，由灭变亮。
4、简单的混联：每个支路上的用电器工作时，总有一个特殊的用电器与它们一起工作，这个特殊的用电器就要安装在它们的干路上。
电路设计的基本步骤：
1、 明确设计任务要求：
充分了解设计任务的具体要求如性能指标、内容及要求，明确设计任务。
2、 方案选择：
根据掌握的知识和资料，针对设计提出的任务、要求和条件，设计合理、可靠、经济、可行的设计框架，对其优缺点进行分析，做到心中有数。
3、 根据设计框架进行电路单元设计、参数计算和器件选择：
具体设计时可以模仿成熟的电路进行改进和创新，注意信号之间的关系和限制;接着根据电路工作原理和分析方法，进行参数的估计与计算;器件选择时，元器件的工作、电压、频率和功耗等参数应满足电路指标要求，元器件的极限参数必须留有足够的裕量，一般应大于额定值的1.5倍，电阻和电容的参数应选择计算值附近的标称值。
4、 电路原理图的绘制：
电路原理图是组装、焊接、调试和检修的依据，绘制电路图时布局必须合理、排列均匀、清晰、便于看图、有利于读图;信号的流向一般从输入端或信号源画起，由左至右或由上至下按信号的流向依次画出务单元电路，反馈通路的信号流向则与此相反;图形符号和标准，并加适当的标注;连线应为直线，并且交叉和折弯应最少，互相连通的交叉处用圆点表示，地线用接地符号表示。
电子电路故障检查的一般方法
对于新设计组装的电路来说，常见的故障原因有：
(1)实验电路与设计的原理图不符;元件使用不当或损坏;
(2)设计的电路本身就存在某些严重缺点，不能满足技术要求，连线发生短路和开路;
(3)焊点虚焊，接插件接触不良，可变电阻器等接触不良;
(4)电源电压不合要求，性能差;
(5)仪器作用不当;
(6)接地处理不当;
(7)相互干扰引起的故障等。
检查故障的一般方法有：直接观察法、静态检查法、信号寻迹法、对比法、部件替换法旁路法、短路法、断路法、暴露法等，下面主要介绍以下几种：
1. 直接观察法和信号检查法：与前面介绍的调试前的直观检查和静态检查相似，只是更有目标针对性。
2. 信号寻迹法：在输入端直接输入一定幅值、频率的信号，用示波器由前级到后级逐级观察波形及幅值，如哪一级异常，则故障就在该级;对于各种复杂的电路，也可将各单元电路前后级断开，分别在各单元输入端加入适当信号，检查输出端的输出是否满足设计要求。
3. 对比法：将存在问题的电路参数与工作状态和相同的正常电路中的参数(或理论分析和仿真分析的电流、电压、波形等参数)进行比对，判断故障点，找出原因。
4. 部件替换法：用同型号的好器件替换可能存在故障的部件。
5. 加速暴露法：有时故障不明显，或时有时无，或要较长时间才能出现，可采用加速暴露法，如敲击元件或电路板检查接触不良、虚焊等，用加热的方法检查热稳定性差等等。
考点名称：串联电路的电压规律
串联电路电压规律：
在串联电路中，总电压等于各用电器两端的电压之和，即U=U1+U2+…+Un。
实验探究串联电路电压规律：
1.实验器材：电源、导线、开关、灯座、小灯泡、电压表。
2.实验电路图：如图甲所示。
3.实验步骤：
(1)按实验电路图连接好电路。连接电路过程中，开关应处于断开状态。
(2)将电压表并联在灯L1两端，测出Ll两端电压U1。在不超过量程的前提下，电压表量程应首选“0～3V”。
(3)合上开关后，将电压表的示数记录在下表中。
(4)用电压表分别测出L2两端电压U2、电路总电压U总，记下电压表示数，并填入表中。
4. 结论：串联电路中U总=U1+U2
考点名称：滑动变阻器
滑动变阻器：滑动变阻器是电路中的一个重要元件，它可以通过移动滑片的位置来改变自身的电阻，从而起到控制电路的作用。在电路分析中，滑动变阻器既可以作为一个定值电阻，也可以作为一个变值电阻。
(1)构造：滑动变阻器的构成一般包括接线柱、滑片、电阻丝、金属杆和瓷筒等五部分。
(2)符号：常用Rx表示，元件符号位
(3)工作原理：通过改变接入电路中电阻丝的长度，可以逐渐改变电阻。
(4)优缺点：
优点：能连续地改变接人电路的电阻值;缺点：不能直接读出电阻值的大小。
滑动变阻器的作用
连接在电路中的滑动变阻器，能够起很多作用.
(1)若利用图甲研究欧姆定律，则在该实验中：“探究导体中的电流与导体两端的电压的关系”时，滑动变阻器的作用是改变导体两端电压;
“探究导体中的电流与导体的电阻的关系”时，滑动变阻器的作用是保持导体两端电压不变。
(2)若图乙是伏安法“测小灯泡电阻”的实验，则在该实验中，滑动变阻器的作用是为了进行多次测量，从而可以发现电压的大小对小灯泡灯丝电阻有影响;图乙也是伏安法测小灯泡额定电功率的实验，在该实验中，滑动变阻器的作用是为了使小灯泡两端的电压达到额定电压，从而使小灯泡正常发光.
(3)不论甲、乙两个电路研究目的是什么，滑动变阻器对两个电路起的共同作用是保护电路。
滑动变阻器的接法
1、限流式连接方式的特点
滑动变阻器用作限流时，其连接如图1所示。它是把滑动变阻器串联在电路中，用以控制或调节电路中的电流。使用时，连接滑动变阻器的导线应分别接金属杆一端和电阻线圈一端的接线柱。此电路中，待测电阻Rx两端电压的调节范围约为E·Rx/(R+Rx)和E之间。
2、分压式连接方式的特点
滑动变阻器用作分压时，其连接如图2所示。它是从滑动变阻器上分出一部电压在待测电阻上。其优点是当它的滑动触头从a端向b端滑动时，待测电阻Rx上可分得从零开始连续变化的所需电压(限流式不能)，电压的调节范围是0和E之间，比用作限流时调节范围要大。
用滑动变阻器改变电流的方法
1.根据实际需要对滑动变阻器进行选择。每个滑动变阻器都有规定的最大电阻值和允许通过的最大电流值，通过它的电流不能超过最大电流值。
例如：滑动变阻器铭牌上的“20 Ω2A”是指滑动变阻器连入电路的最大阻值为20Ω，通过滑动变阻器的电流不能超过2A。
2.滑动变阻器一般与被控制部分串联。
3.为了保护电路，在闭合开关前要使滑片处于滑动变阻器阻值最大的位置。
4.滑动变阻器在接入电路时必须采用两个接线柱 “一上一下”的连接方法。
5.要使灯泡的亮度变亮，即需要使电路中的电流变大，则应该让滑动变阻器连入电路中的阻值变小。
