初中物理串联电路的电压规律实验题

某物理学习小组为了探究“电流与电阻的关系”，设计了如图甲所示的实验电路。他们在学校实验室找来了如下一些实验器材：电压恒为 $3V$的电源，电流表、电压表各一只，一个开关，阻值分别为 $5\Omega$、 $10\Omega$、 $15\Omega$、 $20\Omega$的定值电阻各一个，滑动变阻器“ $20\Omega 1A$”一个，导线若干。实验时连接的电路如图乙所示。

（1）连接电路前，开关应　       　（选填“断开”或“闭合”）；

（2）实验中，改变滑动变阻器阻值的目的是使定值电阻两端的电压　       　；

（3）将 $5\Omega$、 $10\Omega$、 $15\Omega$、 $20\Omega$的定值电阻分别接入电路中，每一次都控制定值电阻两端的电压为 $2.5V$；当拆下 $5\Omega$的定值电阻换成 $10\Omega$的定值电阻接入电路时，如果保持滑动变阻器滑片的位置不变，会发现电压表的示数　       　（选填“大”或“小”）于 $2.5V$，接下来应该移动滑片，使电压表示数回到 $2.5V$，读出电流表的示数并记录数据 $\dots \dots$通过多次实验测得多组数据，并利用这些数据得到如图丙所示的电流 $I$随电阻 $R$变化的图像，由数据和图像可以得到的结论是　                                  　；

（4）以上几次实验中记录电表示数时，当定值电阻消耗的电功率最小时，滑动变阻器接入电路的阻值为　      　 $\Omega$。

物理兴趣小组为了“测量液体的密度”，设计了如图甲所示的实验装置。特制容器底部是一个压敏电阻 $R$（厚度不计），通过导线与电路相连。电源电压恒为 $12V$，定值电阻 $R_0=20\Omega$，电流表的量程 $0~0.6A$．压敏电阻 $R$上表面涂有绝缘漆，其阻值随所受液体压强的大小变化关系如图乙所示。工作时容器底部始终保持水平。 $({\rho }_{水}=1.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$， $g$取 $10N/\mathit{kg})$

（1）闭合开关，电流表示数为 $0.08A$．缓慢向容器内注水，电流表示数将　   　（填“变大”、“变小”或“不变”） ，注入深度为 $50\mathit{cm}$的水时，水对压敏电阻的压强是　    　 $\mathit{Pa}$，电流表示数为　    　 $A$。

（2）断开开关，将水倒出，擦干容器，置于水平操作台上。注入深度为 $50\mathit{cm}$的待测液体，闭合开关，电流表示数为 $0.24A$．则待测液体的密度　      　水的密度，该液体的密度是　     　 $\mathit{kg}/m^3$。

（3）若注入待测液体时俯视读数，该液体密度的测量值　    　真实值。

为了探究小灯泡电流与电压的关系，小明选择额定电压为2.5伏的小灯泡，电压为4伏的电源以及其他相关器材按图甲连接电路，进行实验。

（1）闭合开关移动滑动变阻器的滑片，当观察到　　时，可以判断此时小灯泡正常发光。

（2）在实验过程中，小明将滑动变阻器的滑片从 $A$端开始移动，直到灯泡正常发光，在此过程中测得小灯泡电流和电压的几组数据，并正确画出曲线 $a$，如图乙所示，该实验小明选择的滑动变阻器可能是　　。

$A$、滑动变阻器 $R_1(20$欧，3安） $B$、滑动变阻器 $R_2(50$欧，2安） $C$、滑动变阻器 $R_3(2000$欧，0.25安）

（3）小明在图乙中还画出了本实验中滑动变阻器的电流随电压变化的曲线 $b$，老师据图指出该曲线是错误的，其理由　　。

压力传感器是电子秤中的测力装置，可视为阻值随压力而变化的压敏电阻。小刚从某废旧电子秤上拆下一个压力传感器，探究其阻值与所受压力大小（不超过 $250N)$的关系，如图是小刚设计的实验电路图。电源电压恒定， $R_0$为定值电阻， $R_1$为压力传感器。

（1）连接电路时开关应　　，电路中 $R_0$的作用是　　。

（2）闭合开关，发现电流表无示数，电压表示数接近电源电压，电路出现的故障是　　；排除故障后，逐渐增大 $R_1$受到的压力，闭合开关，读出电流表和电压表的示数，计算出对应的 $R_1$的阻值，记录如表，第5次测量时，电压表示数为 $4V$．电流表示数为 $0.2A$．此时 $R_1$的阻值为　　欧。请根据表中的数据在图2中画出 $R_1$随 $F$变化的关系图象。

次数	1	2	3	4	5	6
$F/N$	0	50	100	150	200	250
$R_1/\Omega$	60	50	40	30		10

（3）通过实验探究可归纳出， $R_1$的阻值随压力 $F$大小变化的关系式为　　，当 $R_1$的阻值为 $32\Omega$时， $R_1$上受到的压力是　　 $N$，若此压力为压力传感器在电子称正常工作时受到的压力，则电子秤应显示　　 $\mathit{kg}$。

如图甲，是张勇实验小组在探究“电流与电阻的关系”时的电路图，电源电压恒为 $6V$．电压表、电流表无损坏，有阻值为 $5\Omega$、 $10\Omega$、 $20\Omega$、 $30\Omega$、 $40\Omega$定值电阻5个。

（1）根据图甲，用笔画线代替导线连接完成图乙的实物图。

（2）实验过程中，需要改变定值电阻，观察电流的变化，为了科学地得出实验结论，当每次更换电阻后，都要移动滑动变阻器的滑片，此时眼睛应注意观察　　（选填序号）。

$A$．变阻器滑片   $B$．电压表   $C$．电流表   $D$．电源

（3）某次实验，更换电阻 $R$，合上开关后，电压表示数为0，电流表示数正常，其原因可能是　　。

（4）在老师的引导下，他们将5次实验数据描绘在图丙中。图中阴影部分“面积”表示的物理量是　　（选填序号）。

$A$．电流 $B$．电压 $C$．电阻 $D$．电功率

（5）实验中，他们选择下列哪个滑动变阻器最合适　　（选填序号）。

$A$． $10\Omega 0.5A$ $B$． $50\Omega 0.5A$ $C$． $50\Omega 1A$ $D$． $200\Omega 1A$

（6）请你用平滑曲线将图丙中5个点连接起来，观察图象你可以得出实验结论：当电压一定时，导体中的电流与导体的电阻　　。

某课外科技小组设计了如图所示的电路来测量电源 $U$和待测电阻 $R_x$的值，已知滑动变阻器的最大阻值为 $20\Omega$，其实验步骤如下：

（1）这个小组的同学按电路图连接好电路后，将滑动变阻器滑片 $P$滑到最右端 $b$点，闭合开关 $S_1$，断开开关 $S_2$，无论怎样移动滑片 $P$发现电压表有示数但始终保持不变。电路故障的原因可能是　　（写出一种原因即可）

（2）排除故障后，将滑动变阻器的滑片 $P$滑到最右端的 $b$点，闭合开关 $S_1$和 $S_2$．电压表的示数为 $3V$；再断开开关 $S_2$，此时电压表的示数为 $2.4V$，则电源电压 $U=$　　 $V$，待测电阻 $R_x=$　　 $\Omega$

（3）保持 $S_1$闭合， $S_2$断开，当滑片 $P$恰好滑到滑动变阻器的中点时，电压表的示数应为　　 $V$，待测电阻 $R_x$的电功率为　　 $W$。

磁场的强弱用磁感应强度（用字母“ $B$”表示）的大小来表示，磁感应强度的单位是特斯拉（用字母“ $T$”表示），某种材料的电阻随磁场的增强而增大的现象称为磁阻效应，利用这种效应可以测量磁感应强度，若 $R_B$、 $R_0$分别表示有、无磁场时磁敏电阻的阻值，如图为某磁敏电阻的电阻比值 $\frac{R_B}{R_0}$跟磁感应强度 $B$关系的图像，现在要测量磁敏电阻处于磁场中的电阻值 $R_B$．提供的实验器材如下：一节旧干电池，磁敏电阻 $R_B$（无磁场时阻值 $R_0=100\Omega )$，两个开关 $S_1$、 $S_2$，导线若干，另外，还有可供再选择的以下器材：

$A$．电流表 $A$（量程： $0-0.6A$， $0-3V)$

$B$．电压表 $V$（量程： $0-3V$， $0-15V)$

$C$．定值电阻 $R_1$（阻值： $1.5\mathit{k\Omega })$

$D$．定值电阻 $R_2$（阻值： $80\Omega )$

$E$．定值电阻 $R_3$（阻值： $5\Omega )$

（1）设计一个可以准确测量磁场中该磁敏电阻阻值的电路，磁敏电阻所处磁场磁感应强度 $B$大小约为 $1.0-1.2T$．请你从 $A$、 $B$、 $C$、 $D$、 $E$五种实验器材中再选择两种器材，并根据要求完成下列问题。

①选择的两种器材是　　（填写器材前面字母序号）

②选择电表的量程是　　。

③在答题卡方框中现有电路的基础上画出实验电路图（实验测量过程中不拆接电路）。

（2）若要准确测出该磁敏电阻所处磁场磁感应强度大小约为 $0.1-0.3T$的阻值，在你设计测量的电路中，从 $A$、 $B$、 $C$、 $D$、 $E$五种实验器材中再选择两种器材是　　（填写器材前面字母序号）。

在物理学中，用磁感应强度（用字母 $B$表示，国际单位：特斯拉，符号是 $T)$表示磁场的强弱。磁感应强度 $B$越大表明磁场越强： $B=0$表明没有磁场。有一种电阻，它的大小随磁场强弱的变化而变化，这种电阻叫作电阻。图 $a$表示是某磁电阻 $R$的阻值随磁感应强度 $B$变化的图像。某实验小组用该磁敏电阻测量通电螺线管外部的磁感应强度，设计了如图 $b$所示的电路进行实验，电源电压 $U_1$、 $U_2$保持不变。请回答下列问题：

（1）由图 $a$可知磁敏电阻的阻值随磁感应强度 $B$的增大而　　；

（2）请用笔画线代替导线，根据图 $b$中的乙电路图将图 $c$中未完成的电路连接完整；

（3）当 $S_1$断开， $S_2$闭合时，电压表的示数为 $3V$，则此时电流表的示数为　　 $A$；只闭合 $S_1$，通电螺线管的左端为　　极；

（4）闭合 $S_1$，调节滑动变阻器 $R_1$的滑片 $P$在某一位置不动后，闭合 $S_2$，移动滑动变阻器 $R_2$的滑片，测得电流表示数为 $0.05A$时，电压表的示数为 $9V$，此时该磁敏电阻所在位置的磁感应强度为　　 $T$；

（5）闭合 $S_1$、 $S_2$，保持 $R_2$不变，将滑动变阻器 $R_1$的滑片 $P$向左移动，通电螺线管的磁性　　（选填“增强”或“减弱” $)$，那么电流表的示数　　，电压表的示数　　（选填“增大”、“减小”或“不变” $)$。

现有如下实验器材：待测电源（电压大约在 $16V~18V$之间）、一个实验室用量程为 $0~15V$的电压表、一个开关、三个定值电阻（分别为 $R_1=1\mathit{k\Omega }$、 $R_2=10\Omega$、 $R_3=20\Omega )$、导线若干。

请你利用实验器材，并从三个电阻中选择两个电阻，设计实验测量出电源电压值，根据要求完成下列问题。

（1）选择的两个电阻是　       　和　        　。

（2）在虚线框中画出实验电路图（实验测量过程中不拆接电路）。

（3）测量步骤及所需测量的物理量（用字母表示）　          　。

（4）电源电压值的表达式（用已知物理量字母和测量物理量字母表示） $U_0=$　       　。

某物理兴趣小组利用图甲所示实验电路图同时测量电源电压 $U_0$的大小和电阻 $R_x$的阻值，电源电压 $U_0$约为 $2V~3V$， $R_x$的阻值约为 $6\Omega ~7\Omega$．实验室提供如下器材：导线若干、开关、电流表（量程 $0~0.6A$， $0~3A)$、电压表（量程 $0~3V$， $0~15V)$、滑动变阻器 $R$（最大阻值为 $30\Omega )$。请你思考完成下列问题：

（1）按照图甲用笔画线代替导线，连接好图乙中的实物图。

（2）用物理量 $U_0$、 $R_x$、电流表的示数 $I$写出表示电压表示数 $U$大小的关系式： $U=$　　。

（3）正确连接电路后，移动滑动变阻器的滑片，读出4组电流表和电压表示数，分别以电流表的示数 $I$和电压表的示数 $U$为横坐标和纵坐标，在坐标纸上描点，把这4个点连接起来大致为一条直线（并虚线延长到纵轴），如图丙所示。从图丙中信息可求得：电源电压 $U_0=$　　 $V$，电阻 $R_x=$　　 $\Omega$。

某实验小组利用图甲所示电路图探究某热敏电阻的特性，虚线框为一温控装置，热敏电阻 $R$处于其中。已知电源电压为 $6V$．实验过程如下：

（1）小凯实物图如图乙。此时闭合开关，电压表指针偏转　　，电流表指针偏转　　（均填“明显”或“不明显）。

（2）小兰发现实物图连接错误，只要改接一根导线就可以。请你将小兰需要改接的导线打上“ $\times$”，再画线把它改到正确的位置。

（3）正确连接电路后，保持温控箱温度 ${30}^{°}\text{C}$不变，调整滑动变阻器的滑片处在不同位置，记录不同位置对应的电压和电流，如下表：

实验次数	1	2	3	4	5
电压 $U/V$	2	3	4	5	6
电流 $I/A$	0.2	0.3	0.4	0.5	0.6

由表中数据分析可知，温度不变时，该热敏电阻的阻值随电压增加而　　（选填“变大”、“变小”或“不变” $)$。

（4）逐渐升高温控箱内的温度，并适当调节滑动变阻器的阻值，保持电压表示数 $3V$不变，记录不同温度时对应的电流，如下表：

温度 ${/}^{°}\text{C}$	30	60	90	120	150
电压 $U/V$	3	3	3	3	3
电流 $I/A$	0.3	0.32	0.36	0.44	0.58

为保持电压表示数不变，滑动变阻器的滑片应适当向　　（选填“左”或“右” $)$滑动。由表中数据分析可知，该热敏电阻的阻值题温度的升高而　　（选填“变大”、“变小”或“不变” $)$。

热敏电阻用来测量温度的变化，灵敏度较高。某实验小组利用热敏电阻将一电流表改装为温度计，实验电路如图所示。实验室提供的实验器材有：电流表（量程为 $0.6A)$，学生电源输出电压恒为 $24V)$，滑动变阻器 $R_1$（最大阻值为 $10\Omega )$，滑动变阻器 $R_2$（最大阻值为 $50\Omega )$，单刀双掷开关，用防水绝缘材料包裹的热敏电阻 $R_T$，导线若干。已知该热敏电阻的阻值与摄氏温度 $t$的关系为 $R_T=2t-10\left(\Omega \right)$，实验步骤如下：

$a$．按照电路图连接好实验器材；

$b$．为不烧坏电流表，将滑动变阻器的滑片 $P$调节到 $a$端；然后将单刀双掷开关掷于 $c$端，调节滑片 $P$，使电流表指针指在满刻线位置，并在以后的操作中使滑片 $P$位置不变；

$c$．将单刀双掷开关掷于 $d$端，根据热敏电阻的阻值随温度变化的关系，计算出电流表刻度盘各个电流值对应的温度值，重新标注刻度盘，改装成温度计；

$d$．在容器中倒入适量的热水，随着热水温度的下降，读出对应的温度值。

（1）根据实验要求，电路中的滑动变阻器应选　　（选填“ $R_1$”或“ $R_2$” $)$。

（2）该温度计能够测量的温度不能低于　　 ${}^{°}\text{C}$；当电流表示数为 $0.24A$时，对应的温度值为　　 ${}^{°}\text{C}$；热水温度 $t$与电流 $I$之间的函数关系式为 $t=$　　 ${}^{°}\text{C}$。

（3）改装后的刻度盘的特点是低温刻度在刻度盘的　　（选填“左”或“右” $)$侧。

某兴趣小组为探究串联电路中总电阻与分电阻的关系，在拓展课中做了如下实验：

【实验步骤】

①按方案连接电路，闭合开关，用电流表测出电路中的电流，并记录；

②用电压表分别测出 $R_1$、 $R_2$两端电压以及 $R_1$和 $R_2$两端总电压，并记录；

请你用笔画线代替导线，将电流表接入如图电路中。

【数据处理】

①在数据处理时，有同学发现表中的一个数据有误，错误的数据是　　；

②重新测量，根据所测的数据计算 $R_1$、 $R_2$和 $R_{总}$的值。

记录表：

	电流 $/A$	电压 $/V$	电阻 $/\Omega$
$R_1$	0.2	2
$R_2$	0.2	5
$R_{总}$	0.2	3

【得出结论】串联电路的总电阻等于各分电阻之和。

【交流表达】科学研究有时需要等效替代的方法，如在某实验中需要用到 $35\Omega$的电阻，现有阻值为 $15\Omega$、 $20\Omega$、 $50\Omega$的三个电阻，就可以选用其中的　　两个电阻串联替代。

如图电路中，电阻 $R_l$的阻值为 $2\Omega$，当开关闭合后，电压表 $V_1$的示数为 $1V$， $V_2$的示数为 $2V$．求：

（1）电源两端的电压；

（2）通过 $R_1$的电流和 $R_2$的阻值；

（3） $R_2$在 $1\mathit{min}$内产生的热量。

某实验小组的同学用铅笔芯探究导体的电阻与长度的关系，如图所示是该实验的电路图。

（1）闭合开关，向右移动铅笔芯上的滑片 $P_1$，电路中的电流　　（选填“变大”“变小、”或“不变” $)$。

（2）如果滑片 $P_1$滑动到铅笔芯最右端时，电压表示数很小，应该将滑动变阻器的滑片 $P_2$向　　移动。

（3）移动铅笔芯上面的滑片 $P_1$，记录铅笔芯 $A{P}_1$之间的距离和电压表的示数，数据如下：

$A{P}_1/\mathit{mm}$	0	30.0	60.0	90.0	120.0	150.0	180.0
$U/V$	0	0.4	0.8	1.2	1.6	2.0	2.4

通过数据反映出的规律和　　可以推出导体的电阻与导体的长度成　　比的结论。若图示位置时电压表示数为 $0.9V$，滑片 $P_2$向右移动一段距离，电压表示数变为 $1.2V$，滑片 $P_2$再向右移动一段相同的距离，电压表示数为　　 $V$。