初中物理伏安法测电阻的探究实验试题

实验室购买了一卷标有长度为 $100m$的铜芯漆包线，小科想通过实验测定其实际长度。他首先测得导线横截面积 $S$为 $1m{m}^2$，查阅资料得知现温度下这种导线每米的电阻值为 $0.017\Omega$。

（1）利用图甲所示的实物图测出铜导线的电阻。

①实验中，小科在闭合开关前应将滑片 $P$置于最　　端。（填“左”或“右” $)$。

②小科通过移动滑片 $P$，测得多组数据，绘制成 $U-I$图象如图乙，据此可以判定这卷导线的实际长度　　 $100m$。（填“大于”、“等于”或“小于” $)$

（2）小思认为用电子秤测出这卷导线的质量 $m$，利用铜的密度 $\rho$也可以算出实际长度。请你写出这卷导线实际长度 $L$的计算式： $L=$　　（用字母表示）。

小敏用图甲所示电路来测定某定值电阻的阻值：

实验次数	$U/v$	$I/A$	$R/\Omega$
1	2.0	0.20	10.0
2	2.5
3	2.9	0.28	10.4

（1）闭合开关前，要将滑动变阻器滑片滑到　　（选填“ $A$”或“ $B$” $)$端

（2）闭合开关后，发现只有一只电表的指针发生偏转，请结合图甲电路分析产生此现象的原因是　　。

（3）排除故障后，进行三次实验，测得数据如上表。表中第二次实验的电流可从图乙中读取，根据这三次测得的数据求得此电阻的阻值为　　欧（保留一位小数）

（4）下列实验电路图丙中，也能够得出定值电阻 $R_x$阻值的电路有　　。

小科按照实验要求，设计测量未知定值电阻 $R_x$阻值（范围为 $400~600\Omega )$的实验。

器材：干电池两节（总电压为 $2~3V)$，电压表（量程 $0~3V$、 $0~15V)$、电流表（量程 $0~0.6A$、 $0~3A)$、滑动变阻器 $(500\Omega 0.5A)$各一个，开关、导线若干。

（1）要求一：测算出 $R_x$，且实验过程中不能拆接电路。

小科设计实验电路如图甲。请分析：

①     小科在设计实验前通过估算发现，用所提供的电流表无法测量出电路中的电流，其原因是　               

②实验时，先将变阻器滑片 $P$移到某一位置 $a$处，读出电压表示数为 $U_1$， $U_1$即为电源电压；再将变阻器滑片 $P$移到另一位置 $b$处，读出电压表示数为 $U_2$，则 $U_1-U_2$就是此时滑动变阻器两端的电压。根据相关数据计算 $R_x$的阻值。实验中滑片 $P$所在的 $a$、 $b$处分别对应的位置是：　　。

（2）要求二：增加一个电学器材实现 $R_x$阻值的直接读取，且电路只能连接一次。

小科增加了一个阻值可连续调节且可读数的变阻器 $Y$，重新设计了图乙电路。实验步骤如下：

①先闭合开关 $S$、 $S_1$，调节滑动变阻器使电压表示数为 $2V$；

②再断开开关 $S_1$，闭合开关 $S_2$，　　，读取此时 $Y$的数值。 $Y$的示数即为 $R_x$的阻值。

科学兴趣小组的同学利用学过的知识，测量定值电阻 $R_x$的阻值。

（1）同学们利用电路甲测量 $R_x$的阻值，测量数据和结果如下表一：

实验次数	电压 $U$（伏 $)$	电流 $I$（毫安）	电阻 $R$（欧 $)$
1	2.0	2.30	870
2	2.5	2.90	862
3	4.0	4.70	851

根据表格中的数据可求得该电阻的阻值是　。

（2）同学们发现该电阻的标定阻值为1000欧，为什么测量值与标定值之间有较大偏差？他们查资料寻找原因，发现平时认为电阻为零的电流表和电阻无穷大的电压表实际上都有一定的内阻，只是电压表的内阻比较大，电流表的内阻比较小，但都会对测量结果产生影响。然后，同学们找来他们使用的电流表和电压表的说明书，说明书显示：

电压表：量程 $0~6$伏，内阻6000欧

电流表：量程 $0~10$毫安，内阻40欧

根据这些信息，可判断甲电路中由于　　 $($ “电流表”或“电压表” $)$内阻的影响，使测量结果产生较大偏差。

（3）小组同学经过思考，改成电路乙进行实验，测量数据和结果如下表：

实验次数	电压 $U$（伏 $)$	电流 $I$（毫安）	电阻 $R$（欧 $)$
1	2.0	1.92	1042
2	2.5	2.45	1020
3	4.0	3.75	1067

比较两次测量结果，同学们做出了以下分析，你认为正确的是　　。

$A$．测量该定值电阻选择电路乙更合适

$B$．用电压表和电流表测量得到的电阻阻值都会偏大或偏小

$C$．选择合适的电路，测得的电阻值偏差会减小，更接近真实值

（4）拓展应用根据以上的探究，如果需要测量阻值约20欧的小阻值电阻时，选用了合适量程的电压表和电流表后，为了使测量结果更精确，应选择甲和乙中的哪一电路？并说明理由。　　

在“测量小灯泡的电阻”的实验中，电源电压保持不变，小灯泡的额定电压为 $2.5V$。

（1）图甲是小亮同学连接的实物电路，图中有一处导线连接错误。请在连接错误的导线上画“ $\times$”，并用笔画线代替导线在图上画出正确的连线。

（2）闭合开关前，滑动变阻器的滑片调至最大阻值处，是为了　            　。

（3）改正电路后，他将测得的数据及计算结果填写在表格中。则小灯泡正常发光时的电阻为　            　欧（结果保留一位小数）。

实验次数	1	2	3	4
电压 $/V$	1.0	1.5	2.0	2.5
电流 $/A$	0.20	0.22	0.26	0.30
电阻 $/\Omega$	5.0	6.8	7.7

（4）小亮从数据中发现，小灯泡的电阻是变化的，你认为影响小灯泡电阻变化的主要原因是　          　。

（5）完成上述实验后，小亮还想测另一小灯泡的额定功率，他设计了如图丙所示的电路图并连接了电路。（已知小灯泡的额定电压为 $U_{额}$， $R_1$的最大阻值为 $R_0$，电源电压保持不变）具体操作如下：

①闭合开关　         　，调节 $R_1$接入电路的电阻，使电压表的示数为 $U_{额}$。

②保持 $R_1$的滑片位置不变，断开开关　        　，再闭合开关　        　，调节 $R_2$接入电路的电阻，使电压表的示数仍为 $U_{额}$。

③接着将 $R_1$的滑片调至最右端，电压表的示数为 $U_1$；再将 $R_1$的滑片调至最左端，电压表的示数为 $U_2$。

④小灯泡的额定功率 $P_{额}=$　        　（用 $U_{额}$、 $R_0$、 $U_1$、 $U_2$表示）

在“伏安法测电阻”的实验中，小亮连成如图所示电路，正准备实验时，同组的小明检查发现电路连接有错误。

（1）若在错误的电路中，闭合开关后，电压表的指针将　      　（选填“正向偏转”、“反向偏转”、“不动”）。

（2）请你将接错的那根导线打“ $\times$”，画出正确连线。

（3）电路连接正确后，要使定值电阻两端的电压从小到大变化，滑动变阻器的滑片应该向　      　侧调整。

（4）选用规格为“ $50\Omega 1A$”的滑动变阻器进行实验，记录数据如表：

实验次数	1	2	3	4	5	6
$U/V$	1	2	3	1	2	3
$I/A$	0.2	0.4	0.6	0.1	0.2	0.3
$R/\Omega$	5			10

若换用规格为“ $20\Omega 1A$”的滑动变阻器，不能完成表格中第　          　次实验。

（5）在本次实验中滑动变阻器的主要作用　           　。

（6）多次测量的目的是　            　。

小明同学做测量小灯泡电阻的实验，所用小灯泡的额定电压为 $2.5V$实验电路连接如图甲所示。

（1）正确连接电路后，闭合开关，发现小灯不亮，电流表、电压表均有示数。接下来他应该进行的操作是　     　（只填字母）。

$A$．检查电路是否通路 $B$．更换小灯泡 $C$．移动滑动变阻器的滑片

（2）某次测量时，滑动变阻器的滑片移动到某一位置，电压表的示数为 $2.2V$，想得到小灯泡在额定电压下的电阻值，应将滑片向　     　（填“左”或“右”）移动。

（3）小灯泡在额定电压下的电流，如图乙所示，此时小灯泡的灯丝电阻为　     　 $\Omega$。（结果保留一位小数）

（4）他第一次测量时，电压等于 $2.5V$，小灯泡正常发光，以后调节滑动变阻器，让电压逐次下调，使灯丝温度不断降低，灯泡变暗直至完全不发光，测量数据及计算出每次的电阻如表。

数据序号	1	2	3	4	5	6	7
电压 $U/N$	2.5	2.1	1.7	1.3	0.9	0.5	0.1
电流 $I/A$	$/$	0.26	0.24	0.21	0.15	0.16	0.05
电阻 $R/\Omega$	$/$	8.1	7.1	6.2	4.7	3.1	2.0

由表格中的数据得出概括性的结论是：不同电压下，小灯泡的电阻值不同，灯丝的电阻随　    　。

（5）整理器材时，小明发现滑动变阻器的滑片左侧部分比滑片右侧部分热，其原因是　                            　。

（6）小明做完实验后，又设计了一个利用已知最大阻值为 $R_0$的滑动变阻器，来测额定电流为 $I_{额}$的小灯泡（灯丝电阻随温度变化）额定功率的方案，电路图如图丙所示。

①只闭合开关　     　，调节 $R_1$滑片，使小灯泡正常发光，电流表示数为 $I_{额}$。

②只闭合开关 $S$、 $S_2$，保持 $R_1$滑片不动，调节 $R_0$的滑片到最右端，电流表的示数为 $I$。

③只闭合开关 $S$， $S_2$，将　      　的滑片滑到最右端，将　    　的滑片滑到最左端，电流表的示数为 $I\text{'}$。

④小灯泡额定功率的表达式为 $P_{额}=$　　    。（用 $R_0$、 $I_{额}$、 $I$、 $I\text{'}$表示）

小明做了“伏安法测电阻”的实验。实验电路如图甲所示，电源电压6V不变，测量的数据如表1所示。

实验次数	1	2	3	4	5	6
电压表示数（V）	1	2	3	4	5	6
电流表示数（A）	0.1	0.2	0.3	0.4	0.5	0.6

（1）为了保护电路，开关闭合前，应将滑动变阻器的滑片滑至　      　（填“A”或“B”）端。

（2）有三个滑动变阻器，它们的规格如下：R₁（10Ω 1A）、R₂（50Ω 1A）和R₃（100Ω 0.5A），实验应选用　       　（填“R₁“、“R₂”或“R₃”）。

（3）实验中需要移动滑动变阻器的滑片进行多次测量，其目的是　                                                    　。

（4）由表1知，所测电阻的阻值为　       　Ω。

（5）小明想利用该装置测额定电压为2.5V的小灯泡的功率，他用小灯泡替换了定值电阻，正确连接电路：

①闭合开关，发现电流表、电压表的示数都很小，小灯泡不亮，其原因是滑动变阻器连入电路中的　     　很大，小灯泡的　       　很小。

②移动滑动变阻器的滑片，使小灯泡正常发光，电流表示数如图乙所示，小灯泡的额定功率为　     　W。

③小明进行了多次实验，观察现象并记录数据如表2所示，发现在不同电压下，小灯泡的亮度　              　（填“有明显变化”或“无明显变化”）。

实验次数	1	2	3
电压表示数（V）	1	2.2	3
电流表示数（A）	0.2	0.27	0.32

④通过实验小明还发现灯丝电阻是变化的、其原因可能是灯丝的电阻受　     　影响。

在“探究电流与电阻的关系”的实验中，小宇设计了如图甲所示的电路图，用阻值分别为5Ω、10Ω、15Ω的定值电阻进行探究，滑动变阻器有A（5Ω 1A）和B（10Ω 1A）两种规格可供选择。

（1）请在图乙所示的实物图中用笔画线代替导线，将电路连接完整（导线不能交叉）；

（2）连接电路过程中，开关应该是　 　的，滑动变阻器的滑片应调到最　    　（选填“左”或“右”）端；

实验次数	1	2	3
电阻R/Ω	5	10	15
电流I/A	0.36	0.18	0.12

（3）探究得到的实验数据如表所示：分析表中数据：可以得到的结论是：　                                                                    　；

（4）根据他的探究过程，可以判断它选择的滑动变阻器是　     　（选填“A”或“B”）

（5）当用5Ω、10Ω的电阻探究时，保持电压表示数均为1.8V，滑动变阻器连入阻值分别为R₁、R₂，则R₁　    　R₂（选填“＞”、“＝”或“＜”）；

（6）这个电路图还可以完成的实验有：　                       　（说出一个即可）

小明测量未知电阻R_x的阻值，已知电源电压为6V且保持不变。

（1）请用笔画线代替导线，将图中实物图补充完整（导线不允许交叉），要求滑动变阻器的滑片P向右移动时电流表的示数变大；

（2）正确连接电路后，小明闭合开关，发现电压表无示数，电流表有示数，故障的原因可能是电阻R_x　     　（填“短路”或“断路”）。

（3）排除故障后，小明闭合开关，调节滑动变阻器，测量了三组电压值和对应的电流值，根据每组电压及电流的值，算出每组电阻R_x的阻值，要想得到最终的测量结果，他接下来的做法是　                         　。

（4）实验结束后，小明和同组的小刚想测量小灯泡的额定功率，他们将定值电阻换成额定电压为3.8V，电阻大约为10Ω的小灯泡，实验中他们发现电压表0～15V量程损坏，他们关于实验方案展开了讨论。

小刚：将图中的电阻R_x换成小灯泡后，调节滑动变阻器的滑片，使小灯泡两端的电压为2V，读出电流表的示数，计算出小灯泡的电阻后，利用公式 $P=\frac{U_{额}{}^{\text{2}}}{R}$计算出小灯泡的额定功率。

小明：应该将电压表并联在滑动变阻器的两端，调节滑动变阻器的滑片，当电压表的示数为　    　V时，小灯泡两端的电压为额定电压，读出此时电流表的示数，计算出小灯泡的额定功率。

①请你将小明的方案补充完整；

②小刚和小明用各自的方法进行了测量和计算，发现测量结果相差较大，这是什么原因呢？

求助老师后，老师提醒他们，导体的电阻受温度的影响，于是他们利用小刚的实验电路，让小灯泡两端的电压逐次下调，使灯丝的温度不断降低，灯泡变暗直至完全不发光，测得小灯泡的电阻逐渐变小，于是他们明白了，由于灯丝的电阻随温度降低发生变化，导致小刚的测量结果比小明的测量结果　     　（填“大”或“小”）。

小明要测定标有“3.8V”小灯泡正常发光时的电阻，选择一些器材连接了如图甲所示电路。

（1）同组的小芳发现小明所选的器材不能完成此实验，其原因是　                　。并且电路连接也有错误，如果此时闭合开关，小灯泡　     　（选填“发光”或“不发光”），电压表　     　（选填“有示数”或“无示数”）。请你在接错的那根导线上打“×”，并另画一根导线，使电路连接正确。

（2）小明重新选择合理器材，将电路改接正确后，闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，使小灯泡正确发光，此时电流表示数如图乙所示，则小灯泡正常发光时的电阻是　   　Ω。

（3）小明还测量了小灯泡在不同电压下的电流，并根据所测得数据绘制了小灯泡的I﹣U图象，如图丙所示，根据图象可知电流与电压并不成正比，原因是灯丝的电阻随温度升高而　   　。在这个图象中，横轴应该表示的是　   　（选填“电压”或“电流”）

（4）上述实验结束后，小明又设计了如图丁所示的电路，只用电压表来测量额定电压为2.5的小灯泡的额定功率。已知滑动变阻器R的最大阻值为15Ω，电源电压恒定，其测量过程如下：

①闭合开关S、S₂，断开S₁，将滑动变阻器的滑片移到最上端，电压表示数为4.5V。

②　               　（填三个开关闭合与断开情况），移动滑动变阻器的滑片，使电压表示数为　    　V，这时小灯泡正常发光。

③闭合开关S、S₂，断开S₁，保持滑动变阻器滑片的位置不变，电压表示数为3V。

④小灯泡的额定功率P_额＝　    　W。

如图甲是阳阳同学设计的根据欧姆定律测电阻的实验电路。

（1）检查无误后，闭合开关。他将滑片P向左滑动时，电压表示数将　      　（选填“增大”、“减小”或“不变”）；当P滑到某一位置时，两表读数如图乙所示，由此可知电阻R＝　      　Ω．你认为这个结果可靠吗？　      　，理由是　                                                　。

（2）做完测电阻实验后，阳阳发现桌上还有一个标有额定电流I_额的小灯泡和两个开关，一个已知阻值为R₀的定值电阻，他想：能否在不用电流表的情况下测定小灯泡的额定功率呢？通过与同学讨论，他设计出了如图丙所示的电路图，并完成了小灯泡额定功率的测量。具体操作是：

①闭合开关　      　，断开开关　     　，移动滑动变阻器的滑片，使电压表的示数为　        　；

②保持滑动变阻器的滑片位置不动，断开开关　    　，闭合开关　       　，读出此时电压表示数为U；

③小灯泡的额定功率P_额＝　              　（用已知量和所测物理量符号表示结果）。

利用电压恒为6V的电源、标有“20Ω 1A”字样的滑动变阻器R_P，完成下列电学实验：

（1）探究电流与电阻的关系。

①实验电路图如图甲所示，图乙是它的实物连接图。其中有一条导线连接有误，若闭合开关S，电压表的指针将　     　（填“向左”、“向右”或“不会”）偏转，请将连接错误的导线画“×”，并用笔画线代替导线画出正确连线；

②改正错误后进行实验，先将滑动变阻器的滑片移到最　   　端（填“左”或“右），再分别将10Ω、20Ω、40Ω的电阻接在图甲的A、B间，正确完成三次实验后，电流表指针的位置分别如图丙中a、b、c所示，可知实验中，A、B间控制不变的电压为　    　V，可得结论：当　       　一定时，通过导体的电流与导体的电阻成　         　；

③为了使实验结论更具有普遍性，又将50Ω的电阻接在A、B间，闭合开关S，发现无论怎样调节滑动变阻器的滑片，都不能使电压表的示数与上次实验相同，为了能够完成实验，应该换用最大阻值至少为　      　Ω的滑动变阻器。

（2）利用图丁所示电路测量未知电阻R₀的阻值，所用电源电压仍为6V。

①闭合开关S，断开开关S₁、S₂，将滑动变阻器的滑片移至最左端，电流表的示数为0.2A；

②则可以计算出R₀的阻值为　      　Ω。

（3）利用图丁所示的电路测量额定电流为I_额的小灯泡额定功率。（R₀为已知量）

①将图丁中的开关　     　（填“S₁”或“S₂”）和电流表互换位置，并将开关S和该开关闭合，另一个开关断开调节滑动变阻器的滑片，使电流表的示数为　    　，小灯泡正常发光；

②保持滑动变阻器滑片的位置不变，断开与电流表互换位置的开关，闭合开关S和另一个开关，读出电流表的示数为I；

③小灯泡额定功率的表达式：P_额＝　         　。（用符号或数值表示均可）

在“探究电流与电阻的关系”的实验中：

（1）如图所示是小明连接的实物图，经仔细检查后发现电路中有一根导线连接错误，请在途中连接错误的那根导线上画“×”，并用笔画线代替导线将电路连接正确（导线不可交叉）

（2）解决以上问题后，小明在开关闭合前，先将变阻器的滑片P置于　      　（选填“A”或“B”）端，再闭合开关，此时发现电流表有示数，电压表无示数。随后在将滑片P向终点移动的过程中，发现电流表示数变大，电压表无示数，则发生此现象的原因可能是　         　（填字母）

A．电阻R短路       B．电流表短路

C．电压表断路      D．滑动变阻器断路

（3）电路连接正确后，小明闭合开关调节变阻器的滑片P，直到电压表的示数为3V，记录电流表示数。接下来断开开关，只取下阻值为5Ω的电阻R，把它依次更换成阻值为10Ω、15Ω、20Ω、25Ω的定值电阻，并在实验中分别读取相应的电流表的示数，记录在表中。

试验次数	1	2	3	4	5
电流I/A	0.6	0.4	0.3	0.24	0.2
电阻R/Ω	5	10	15	20	25

（4）在评估交流环节中，小明通过分析表中数据发现上述实验过程并不科学，因为在改变电阻的同时，没有控制　              　不变。

在伏安法测电阻中（　　）

A．实验原理是焦耳定律

B．实验需要多测几组数据，目的是为了寻找普遍规律

C．继续分析实验数据也能得出：电阻一定时，导体中的电流跟导体两端电压成正比

D．若把电阻换成小灯泡，测得不同电压下小灯泡的阻值几乎相同