电学实验之找错误数据

电学实验中的找错误数据问题，是考试中的高频考点。下面总结了3种找错误数据题型，对于过程的理解非常重要，理解越透彻，在考试中运用才能更加自如。

1.表格中记录的电流数据，小于电路中能通过的最小电流；

2.探究电流与电压关系实验中：电流与电压的比值相差太大或者电流随着电压的增大而增大有反常情况；

3.探究小灯泡电功率实验中：发现通过计算得到灯泡电阻随电压增大而增大出现反常。

【典例引领】

测出电流表示数随电阻箱阻值变化的几组数值如表。记录的数据中有一个电流值有错误，这个错误数据是_________。

解析：已知电源电压12V。

本题一眼是看不出来的。到底谁错了，不好下手，是不是。

一般看到小灯泡，要遵循一个规律：灯泡电阻值随温度的升高而增大。所以，这里就要去计算灯丝电阻的变化。

由电路图知，灯泡与电阻箱串联，根据欧姆定律和串联电路的特点，可求出电阻箱两端的电压及灯泡两端的电压和灯泡的电阻，如下表所示：

表中右上角“+”表示数据在此基础上多一点。

从表中数据分析可知，通过灯泡的电流逐渐减小，计算出的电阻也应该减小，但电流值为“0.22A”的却是增大，故“0.22A”是错误的。

【典例训练】

一、表格中记录的电流数据，小于电路中能通过的最小电流

1.某同学利用图甲所示的器材探究电流与电压的关系。已知电源电压恒为6.0V，滑动变阻器规格为“20Ω 1.0A”。

（1）请将甲图中的实物电路连接完整，要求滑动变阻器的滑片向右滑动时电路中的电流变小，且导线不允许交叉。

（2）下表是该同学记录的部分实验数据，其中第5次实验中电压表的指针位置如图乙所示，其示数是______V。

（3）第1至第4次实验中，有一次实验数据是拼凑的，这次实验是：________。剔除掉拼凑的数据后分析可知，该同学选用的定值电阻阻值是______Ω，在余下的4次实验中，定值电阻消耗的最大功率是_______W。

解析：（1）滑动变阻器的滑片向右滑动时电路中的电流变小，即电阻变大，故变阻器左下接线柱连入电路中与电阻串联，电压表与电阻并联，如下所示：

（2）下表是该同学记录的部分实验数据，其中第5次实验中电压表的指针位置如图乙所示，电压表选用小量程，分度值为0.1V，其示数是2.2V：

（3）由欧姆定律，定值电阻的大小为：，变阻器的最大电阻为20Ω

根据电阻的串联和欧姆定律，电路中的最小电流：

故第1次实验数据是拼凑的，

该同学选用的定值电阻阻值是5Ω，在余下的4次实验中，根据，当电阻的电压最大时，定值电阻消耗的功率最大，其最大功率是：。

答案：（１）如图所示；（2）2.2；（3）第1次；5；0.968

2.在探究“电流与电压的关系”的实验中，小明同学连接的电路如图所示，已知电源电压恒为6V，滑动变阻器规格为“50Ω 0. 5A”。

（1）请将图中的实物电路连接完整，要求滑动变阻器的滑片向左滑动时电压表示数变大，且导线不允许交叉。

（2）实验前，电压表指针在零刻度线左侧，原因是______。将问题解决后，小明通过调节滑动变阻器的滑片P，测出通过定值电阻R的电流和对应的电压值，并记录在下表中。老师看了表中的实验数据后，却说其中有一次实验的数据是错误的，出错的是第______次。

（3）小明接着用该装置探究电流与电阻的关系，控制电压表的示数为2.5V保持不变，可供选择的定值电阻为4Ω、5Ω、6Ω、10Ω、30Ω、40Ω。他不能选用的定值电阻是______________。

（4）若小明选用10Ω的定值电阻来探究“电流与电压的关系”，电路、电源电压和滑动变阻器的规格均不变。电流表与电压表的量程分别为0~0.6A和0~3V，在不损坏电路元件的情况下，电路消耗的最大电功率为______W。

解析：（1）滑动变阻器的滑片向左滑动时电压表示数变大，由可知，电路中的电流变大，因此变阻器下面的接线柱是左边接线柱接入电路，且与电阻串联，如图所示：

（2）开关闭合前，若发现电压表的指针在零刻度线左侧，则原因是电压表没调零；

根据实验数据可知，当U1=0.5V时，I1=0.1A，根据欧姆定律可知，定值电阻的阻值为：

小明同学把5Ω的电阻接入电路中，而变阻器的最大电阻为50Ω时，由电阻的串联和欧姆定律，电路的最小电流为：

故出错的是第1次实验的数据；

（3）滑动变阻器规格为“50Ω 0.5A”，表示变阻器的最大电阻为50Ω，允许通过的最大电流为0.5A；

电阻两端的电压始终保持UV=2.5V，根据串联电路电压的规律，变阻器分得的电压：

U滑=U－Uv=6V－2.5V=3.5V，定值电阻分得的电压为变阻器分得电压倍，根据分压原理，当变阻器的最大电阻50Ω接入电路中时，定值电阻对应的最大值为：

……………………①

变阻器允许通过的最大电流为0.5A小于电流表的允许通过的最大电流，故电路中的最大电流为0.5A，由欧姆定律，此时的电路的最小电阻：

由分压原理，定值电阻的阻值为变阻器连入电阻的倍，

故定值电阻允许的最小电阻为：

…………………………②

由①②知，他不能选用的定值电阻是4Ω、40Ω。

答案：（1）如上图所示；（2）电压表没有调零；1；（3）4Ω、40Ω。

二、探究电流与电压关 系实验中，电流与电压的比值相差太大或者电流随着电压的增大而增大有反常情况

1.（2021武汉元调）某同学利用如图甲所示的器材探究电流与电压的关系，得到的实验数据如下表所示。

（1）甲图电路中还有两根导线没有连接。请你蒋电路连接完整。（要求：导线不允许交）

（2）为分析电流与电压的定量关系，请你在图乙的方格中制定其标度，把表中数据在坐标系中描点。从图象中可以看出，电流为_______A的这组数据明显是错误的，分析时需要把它剔除掉。

从图像中可以看出，这些数据中第3组数据，即电流为0.28A的这组数据明显是错的，跟其他数据的规律完全不同，分析时需要把它剔除掉。

发现第3组数据电压与电流的比值与其他几组相比相差太大，故错误。

2.在探究电阻一定时电流与电压关系的实验中，小强和小红设计的电路如图甲所示，电源电压3V保持不变。

（1）闭合开关前，滑动变阻器的滑片P应该置于_______（填 “a”或“b”）端。

（2）小强同学按图甲正确连接电路，闭合开关S，调节滑片P， 得到的实验数据如下表：

分析数据可知，应将实验序号______的一组数据剔除，进而得出结论：电阻一定时， 流过该电阻的电流与其两端电压成正比  。为了能够顺利完成上述实验，所用滑动变阻器的最大阻值不小于 16 Ω。

电流随着电压的增大而增大，第2组数据出现反常，故错误。

找Imin=0.15A，则R总max=U/Imin=3V/0.15A=20Ω

则：R滑max=R总max- R定=20Ω-4Ω=16Ω

（3）小红同学连接的电路如图乙所示小强同学发现接错了一根导线，请在这根导线上打“×”，并补画出正确的那根导线。

3.下图是某同学探究电阻一定时电流与电压关系的实验电路。

（1） 请你检查一下电路，把接错的那一根导线找出来，打上“×”，再画线把它改到正确的位置上。

（2）下表是该同学用改正后的电路测得的实验数据，这些数据中第______组是明显错误的，分析时需要把它剔除掉。

电流随着电压的增大而增大，第4组出现反常。或者也可理解为第4组电流与电压的比值与其他组相差太大。

（3）实验表明： 在电阻一定的情况下，通过导体的电流与导体两端的电压成_______。

三、探究小灯泡电功率实验中，发现通过计算得到灯泡电阻随电压增大而增大出现反常

1.某同学利用图甲所示的器材测量小灯泡的电功率。实验中电源电压保持不变，滑动变阻器的规格为“100Ω，0. 5A”，小灯泡的额定电压为2.5V。

（1）如图甲所示，电路中还有两根导线没有连接，请你将电路连接完整。（要求导线不允许交叉）

（2）该同学连接好电路后，按正确的步骤进行实验。小灯泡正常发光时，电流表的示数如上图所示，则小灯泡的额定电流是_______A， 额定功率是_______W。

（3）该同学继续进行实验，记录的部分数据如下表所示，其中有一组数据明显存在错误，这组数据是_______，（填数据序号）。剔除掉这组错误的数据，我们分析后可以得出实验中电源电压不会超过_______V。

【解析】（1）从图中可以看出，电压表和电流表没有接入电路中，电压表测小灯泡两端的电压，正负接线柱应与小灯泡的两端相连，小灯泡的额定电压是2.5V，则电压表应选择0~3V量程；电流表串联在电路中，滑动变阻器允许通过的最大电流是0.5A，故电流表应选择0~0.6A量程。

（2）电流表的分度值是0.02A，此时读数为0.28A，即小灯泡的额定电流I=0.28A，

则小灯泡的额定功率：P额=U额I=2.5V×0.28A=0.7W

（3）小灯泡灯丝的电阻随温度的升高而增大，也就是随电压的增大而增大。

第1次实验时小灯泡灯丝的电阻：，

第2次实验时电压减小，则灯丝的电阻一定变小，

而第2次实验时灯丝的电阻：，

故第2次实验数据错误；

从第3次实验数据知，此时滑动变阻器连入电路的阻值R滑≤100Ω， R滑最大为100Ω，

则滑动变阻器两端的电压U滑=IR滑，当R滑=100Ω时， U滑有最大值5V，

故电源电压Umax=U滑max+U灯=5V+0.1V=5.1V。

2.在“测量小灯泡的电功率”实验中，小灯泡的额定电压为2.5V，电源电压为4.5V。

（1）用笔画线代替导线，将电路连接完整；

（2）连接好电路闭合开关后，发现灯泡不亮，检查电路发现电压表、电流表均有示数，则接下来的操作应是_____________________。

（3）题解决后，移动滑动变阻器滑片，当电压表示数为2. 3V时，为了让灯泡正常发光，此时应将滑片向______（左/右）侧移动；

（4）当灯泡正常发光时，电流表示数如图乙所示，则小灯泡额定功率为_______W；

（5）下表是实验中测量的几组数据，其中一个电流数据有误，此数据为__________。

（6）要完成上述表中数据测量，实验中滑动变阻器的总阻值至少为_______Ω；

（7）小明打算只利用两电表中的电流表来测量小灯泡的额定功率。他增加了一个阻值为10Ω的定值电阻R0和两个开关。设计了如图丙所示电路，请将电阻R0、电流表和灯泡的符号填入虚线框中使其能完成实验。

答案：（1）

（2）移动滑片，观察灯泡是否发光    （3）右    （4）0.75    （5）0.37    （6）17.5

找最小电流Imin =0.2A，R滑max=（U-UL）/Imin=（4.5V-1V）/0.2A=17.5Ω

（7）