第十六章 电压 电阻

王梅军

一、知识点例析

（一）电压表的使用

【例1】（2015·吉林）如图161所示，能正确地测出小灯泡L1两端电压的电路是（ ）

图161解析：A选项中，电压表虽然并联在小灯泡L1两端，但电流不是从“+”接线柱流入电压表，从“—”接线柱流出电压表，因此不能正确地测出小灯泡L1两端电压。B选项中，电压表与小灯泡L1和小灯泡L2两端并联，测量的是小灯泡L1和小灯泡L2两端的总电压。C选项中，电压表并联在小灯泡L2两端，测量的是小灯泡L2两端的电压。D选项中，电压表并联在小灯泡L1两端，而且电流是从“+”接线柱流入电压表，从“—”接线柱流出电压表，因此能正确地测出小灯泡L1两端电压。

答案：D

点评：使用电压表时，要注意以下几点：（1）测某段电路两端的电压时，应将电压表并联在该电路两端；（2）应使电流从电压表的“+”接线柱流入，从“-”接线柱流出；（3）被测电路两端的电压不能超过电压表的量程。在不能估计被测电压高低的情况下，可采用快速试触的方法来确定。

（二）串、并联电路中电压的规律

【例2】（2015·常德）小明按图162甲所示的电路进行实验，当闭合开关用电器正常工作时，电压表V1和V2的指针完全一样，如图162乙所示，则L1两端的电压为

图162解析：从图162甲中可以看出，当开关S闭合后，电压表V2并联在小灯泡L2两端，所以它测量的是灯L2两端的电压U2；电压表V1测量的是电源电压U总，即电路的总电压。根据串联电路中电压的规律可知，电压表V1的示数应比电压表V2的示数大，由图162乙中指针的位置可知，电压表V1连接入电路中的量程是0～15V，则V1表的示数为10V；电压表V2连接入电路中的量程是0～3V，则V2表的示数为2V，即灯L2两端的电压为2V。根据串联电路的电压规律可知：灯L1两端的电压U1=U总-U2=10V-2V=8V。

答案：8 2

点评：该题综合考查了电压表测量对象的判定，电压表的正确读数，串联电路中电压的规律等知识点，这就要求学生具有较强的分析推理能力。

（三）影响电阻大小的因素

【例3】（2015·齐齐哈尔）小明、小红和小亮在做“探究影响导体的电阻大小因素”实验时，做出了如下猜想。

猜想一：导体的电阻可能与导体的长度有关。

猜想二：导体的电阻可能与导体的横截面积有关。

猜想三：导体的电阻可能与导体的材料有关。

实验室提供了4根电阻丝，其规格、材料如下表所示：

3（1）如图163所示的电路，闭合开关后，在M、N之间分别接上不同导体，通过观察相关现象来比较导体电阻大小，小明、小红和小亮对图中的电路设计提出了自己的观点：

小明认为：电流表是多余的，观察灯泡的亮度就可以判断导体电阻的大小。

小红认为：灯泡是多余的，根据电流表示数的变化就可以判断导体电阻的大小。

小亮认为：灯泡和电流表同时使用更好，因为灯泡可以保护电路，从而防止烧坏电流表。

你赞同

（填“小明”、“小红”或“小亮”）的观点。

（2）为了验证猜想二，可依次把M、N跟

（填“A”“B”“C”或“D”）的两端相连，闭合开关，记下电流表的示数，分析比较这两根电阻丝电阻的大小。

（3）依次把M、N跟电阻丝A、B的两端连接，闭合开关，电流表的示数不同，分析比较A、B两根电阻丝电阻的大小，可探究电阻跟

的关系，其结论是

（4）小丽在探究同样的课题时，手边只有一根电阻丝，那么，她利用这根电阻丝和上述电路，不能够完成猜想

（填“一”“二”或“三”）的实验验证。

（5）以上方法在研究物理问题时经常用到，被称为控制变量法。下列4个实验中没有用到此方法的是（ ）

A.探究电流与电压、电阻的关系实验

B.探究影响压力作用效果的因素实验

C.探究平面镜成像的特点实验

D.探究影响摩擦力大小的因素实验

解析：（1）灯泡和电流表同时使用更好，因为灯泡可以保护电路，从而防止烧坏电流表。即小亮的观点是正确的。

（2）在本题所给的情景中，已经猜想到导体的电阻可能与导体的长度、材料和横截面积有关。因而根据控制变量的思路，在探究导体电阻与其中某一因素的关系时，就应该控制其他因素不变。如在探究猜想二时，就应该控制导体的长度和材料不变，仔细分析表格可知，A、C两根电阻丝符合上述要求。

（3）而选用编号为A、B的两根电阻丝进行了实验，控制了电阻丝的材料和横截面积相同，因而可探究电阻跟长度的关系，其结论是在导体的横截面积和材料相同时，导体越长，导体的电阻越大。

（4）若只有一根电阻丝，则无法改变导体的材料，即不能探究电阻跟材料的关系。

（5）探究电流与电压、电阻的关系实验、探究影响压力作用效果的因素实验和探究影响摩擦力大小的因素实验均应用了控制变量法实施探究。而探究平面镜成像的特点实验应用了等效替代法实施探究。

答案：（1）小亮 （2）A、C （3）长度 在导体的横截面积和材料相同时，导体越长，导体的电阻越大 （4）三 （5）C

点评：在应用控制变量法研究时，先确定作为研究对象的物理量，然后逐一研究这一物理量和另一物理量的关系，必须设法把除了这两个物理量用人为的方法控制起来使它保持不变，然后来比较这两个物理量之间的关系，最后将这些单一的关系综合起来。

图164（四）导体的导电性能

【例4】（2015·汕尾）某物理兴趣小组学习了导体电阻的知识后，对食盐水溶液的导电性能与什么因素有关提出了以下猜想：

①食盐水溶液的导电性能与溶液的浓度有关；

②食盐水溶液的导电性能与溶液的质量有关；

③食盐水溶液的导电性能与溶液中两金属片间的距离有关。

为了验证猜想，他们设计了如图164 所示的装置，将电路中的a、b两金属片分别插入如图165甲、乙、丙、丁溶液中所示的位置（金属片a、b每次插入溶液中的深度都相同）进行探究：

图165（1）在连接电路时，开关必须

，本实验电路中接入电阻R0的目的是

。

（2）食盐水溶液的导电性能可以由

来判断。

（3）将金属片a、b分别插入如图165甲、乙所示位置可探究猜想

（选填序号），为了探究猜想②，应将金属片a、b分别插入

两图所示位置。

（4）将金属片a、b分别插入如图165乙、丁所示位置，若I乙≠I丁，由此可得到的结论是：

。

解析：（1）在连接电路时，为了防止电路出现短路等故障，开关必须处于断开状态。为了使电路中的电流较小，可在电路中接入电阻R0，起到保护电路的作用。

（2）为了比较食盐水溶液的导电性能可应用转换法来显示，即由电流表示数的大小来判断。

（3）由于影响食盐水溶液的导电性能因素较多，可采取控制变量法实施探究。将金属片a、b分别插入如图165甲、乙所示位置，控制了溶液的质量和溶液中两金属片间的距离相同，改变了溶液的浓度，即探究猜想①食盐水溶液的导电性能与溶液的浓度的关系。为了探究猜想②食盐水溶液的导电性能与溶液的质量关系，应控制溶液的浓度和溶液中两金属片间的距离相同，改变溶液的质量，即应将金属片a、b分别插入甲、丙两图所示位置。

（4）将金属片a、b分别插入如图165乙、丁所示位置，控制了溶液的质量和溶液的浓度相同，改变了溶液中两金属片间的距离，即探究猜想③食盐水溶液的导电性能与溶液中两金属片间的距离的关系。因为I乙≠I丁，由此可得到的结论是：食盐水溶液的导电性能与溶液中两金属片间的距离有关。

答案：（1）断开 保护电路 （2）电流表示数的大小 （3）① 甲、丙 （4）食盐水溶液的导电性能与溶液中两点间的距离有关

点评：物理学中有的物理现象不便于直接观察，有的物理量不便于直接测量，通过转换为容易观察或测量的与之相等或与之相关联的物理现象，从而获得结论的研究方法叫转换法。转换法中被转换的对象很多，可以是物理模型、研究对象和研究方法，也可以是某个图形、某个物理量。

（五）滑动变阻器的使用

【例5】（2015·天津）图166是滑动变阻器的结构和连入电路的示意图，当滑片P向右滑动时，连入电路的电阻变小的是（ ）

图166解析：滑动变阻器的接法为“一上一下、各接一个”，上面的两个接线柱间是一根金属棒，电阻可以忽略不计，关键是下面的接线柱的接法。根据题目的要求，当滑片P向右滑动时，连入电路的电阻变小，电阻线的长度变短。只有选项D符合要求。

答案：D

点评：在将滑动变阻器连入电路中，选择不同的接线柱，滑动变阻器接入电路中的电阻线长度也不同，通过移动滑片改变接入的阻值也就不同。在分析时，应先确定是哪一部分电阻线连入电路，进而最终确定连入电路的接线柱。

二、习题演练

（一）课后巩固

图1671.（2015·泰安）如图167是玩具汽车的电路图，以下有关说法中正确的是（ ）

A.开关S2控制整个电路

B.电动机与灯泡是串联的

C.电动机与灯泡工作时两端的电压不相等

D.电动机与灯泡是并联的

2.（2015·长春）如图168所示，电路中a、b是电表，闭合开关要使两灯发光，则（ ）

图168A.a是电压表，b是电流表

B.a、b都是电压表

C.a是电流表，b是电压表

D.a、b都是电流表

3.（2014·淄博）在如图169所示的电路中，用滑动变阻器调节灯的亮度，若要求滑片P向右端滑动时灯逐渐变亮，应选择下列哪种接法（ ）

图169A.M接A，N接B

B.M接C，N接D

C.M接C，N接B

D.M接A，N接D

4.（2015·郴州）如图1610所示，电源电压为 6V，闭合开关后，电压表的示数为 4V，下列描述不正确的是（ ）

图1610A.L1两端电压为2V

B.L1两端电压为4V

C.L2两端电压为4V

D.L1和L2两端电压之和为6V

5.（2014·常州）小明将铜片、锌片插入土豆，制成土豆电池。如图1611甲所示，闭合开关S1，发光二极管发光，此装置的能量转化方式主要是：

能→

能→

能。为判断土豆电池的正、负极，他连接电路如图乙所示，试触开关S2，发现电压表的指针向左偏转，铜片是土豆电池的

极。

图16116.（2015·成都）在探究决定电阻大小因素时，研究小组中甲、乙、丙三位同学作出如下猜想：

甲：导体的电阻与导体的长度有关。

乙：导体的电阻与导体的材料有关。

丙：导体的电阻与导体的横截面积有关。

实验室备有几种电阻丝，参数如下表。

编号 材料 长度/m 横截面积/mm2

a 镍铬合金丝 1.0 0.2

b 镍铬合金丝 1.0 0.1

c 镍铬合金丝 0.5 0.1

d 锰铜合金丝 0.5 0.1

如图1612所示，是为完成探究连接的实验电路。

图1612（1）实验中应通过比较

的大小，来比较电阻丝电阻的大小，达到验证猜想的目的。

（2）若要验证乙同学的猜想，则应该选用

两根电阻丝（填编号）进行对比实验。

（3）选用b、c两根电阻丝进行对比实验，是为了验证

同学的猜想。

（二）能力提升

1.（2015·北京）通常情况下，关于一段粗细均匀的镍铬合金丝的电阻，下列说法中正确的是（ ）

A.合金丝的电阻跟该合金丝的长度有关

B.合金丝的电阻跟该合金丝的横截面积无关

C.合金丝两端的电压越大，合金丝的电阻越小

D.通过合金丝的电流越小，合金丝的电阻越大

2.（2015·菏泽）在如图1613所示的电路连接中，下列说法正确的是（ ）

图1613A.灯泡L1和L2并联，电流表测的是L1支路的电流

B.灯泡L1和L2并联，电压表测量的是电源电压

C.灯泡L1和L2串联，电压表测的是L2的电压

D.灯泡L1和L2串联，电压表测的是L1的电压

图16143.（2015·福州）如图1614所示，闭合开关S，两灯均不亮，电流表无示数，电压表有示数，则故障是（ ）

A.灯L1开路

B.灯L2开路

C.灯L1短路

D.灯L2短路

图16154.（2014·湖北）如图1615所示为“探究影响导体电阻大小因素”的实验电路图，A、B之间接电阻。

（1）本实验通过观察

比较电阻的大小。

（2）小明发现手边只有一根较长的电阻丝，他可以探究导体的电阻是否与导体的

和

有关。

5.（2015·陕西）雨天乘车时，小华发现小车前挡风玻璃上的刮水器随着雨的大小，刮动的速度相应地发生变化。雨停后，刮水器自动停止工作。小华查阅相关资料后，发现它的工作电路中安装有“雨水检测金属网”装置。小华想，该装置究竟在刮水器工作中起到了什么作用，于是他自制了如图1616所示的雨水检测金属网（以下简称检测网），并设计了如图1617所示模拟电路进行探究。

（1）小华按照所设计的电路图连接电路，实验时，检测网未放入雨水中，电路处于断开状态，若将检测网放入雨水中，电路接通，表明雨水是

（填“导体”或“绝缘体”）。小华通过观察电路中

的变化，来判断电动机转速的变化，从而反映刮水器刮水速度的变化。

（2）将检测网竖立并浸入雨水中不同深度处进行实验，记录如下数据：

检测网浸入雨水中部分 未浸入 1/3浸入 2/3浸入 全部浸入

电流表的示数/A 0.16 0.20 0.32

①结合上述实验将表格中的数据补充完整。

②分析数据可知，检测网浸入雨水中深度越深，电流表示数越大。这说明a、b间接入电路的电阻在

（填“变大”或“变小”）。根据影响导体电阻大小的因素可知：a、b间接入电路的电阻变化是由导体的

变化引起的。

（3）小华设计的电路在无雨水时，电动机不能转动，无法实现车窗的清洗。请你在不拆卸原电路的基础上，在该电路中加装一个电路元件，以解决此问题。

加装的元件是：