初中物理串联电路的电压规律实验题

某同学把电压表（三只）、电流表（两只）、定值电阻R₁、R₂（阻值已知）等器材按图15所示连接成实验电路，研究串联电路中的电流、电压、电阻的特点。实验中测得各电压表、电流表的示数记录如下表：

序号	R1阻值(欧)	R2阻值(欧)	A1表示数(安)	A2表示数(安)	V1表示数(伏)	V2表示数(伏)	V表示数(伏)
1	5	10	0.4	0.4	2	4	6
2	3	9	0.5	0.5	1.5	4.5	6
3	2	8	0.6	0.6	1.2	4.8	6

 
（1）根据表中   （15）   的示数关系（填写表中的电表符号），可得到的初步结论是：在串联电路中，电流处处相等。
（2）根据表中电压表V₁、V₂和V的示数关系可得到的初步结论是：__ __(16)__________。
（3）根据表中R₁、R₂的阻值和电压表V、电流表A₂示数比值的关系可归纳出的结论是：
                 （17）                         。
（4）分析实验次数1、2和3中电压表V₁和电流表A₁示数的比值及电阻R₁的阻值关系，可得出的结论是：                 （18）                         。

在如图所示的电路中，电源两端的电压U保持不变，将滑动变阻器的滑片P置于某位置a，其接入电路的电阻值为R_a，闭合开关S₁、断开开关S₂、S₃，电阻R₁消耗的电功率P₁=0.8W，电压表V₁的示数为U₁，电流表A的示数为I₁；将滑动变阻器的滑片P置于最左端，闭合开关S₁、断开开关S₂、S₃，电阻R₁消耗的电功率P′₁=1.8W，电路消耗的总功率为P，电流表A的示数为I₂；将滑动变阻器的滑片P置于某位置b，其接入电路的电阻值为R_b，闭合开关S₁、断开开关S₂、S₃，电路消耗的总功率为P′，电压表V₂的示数为U₂。已知：P:P′=2:1，U₁:U₂=4:5。求：

（1）I₁与I₂的比值；
（2）R_a与R_b的比值；
（3）当滑动变阻器的滑片P置于位置a或位置b，并通过开关的断开或闭合改变电路结构，使电路消耗的电功率最大，则此最大电功率为多大。

如图所示的电路中，电压表所用的量程不明，当电路闭合后，V₁和V₂的示数分别如
图所示.则V₁用的量程是    伏，V₂用的量程是   伏，小灯泡L₁上的电压U₁＝    .

如图的图a所示的电路，电源电压保持不变，闭合开关S，调节滑动变阻器，两电压表的示数随电路中电流的变化的图像如图b所示，根据图像的信息可知：_________（选填“甲”或 “乙”）是电压表V₁示数变化的图像，电源电压为       V，电阻R₁的阻值为       Ω
  

小亮通过实验分别测出了两个电阻R₁、R₂中电流与其两端电压的一组数据，并画出了U-I图像如图所示。将R₁、R₂串联后接入电路，当通过R₁的电流为0．2A时，R₁与R₂两端的总电压是      V；将R₁、R₂并联后接入电路，当通过R₂的电流为0．4A时，R₁两端的电压是     V。

小明同学将滑动变阻器R₁和定值电阻R₂串联在电源电压为9V且保持不变的电源两端，如图所示，小明多次调节滑动变阻器的滑片改变R₁两端的电压U₁，记录电压表V₂的读数U₂，得到如下表所示的实验数据，请根据表中数据，归纳出U₂和U₁的关系：在串联电路中电源电压9V不变的条件下，U₂ =　　　　    。

如图所示是某同学在测电路中的电压，据右图电压表的读数，试分别指出在这个电路中，总电压是     ，L₁两端的电压是     ,L₂两端的电压是      。

如图所示，电压表测量的是　_________　的电压，如果电源电压为6V，电压表的示数为2.5V，则L₁两端的电压为　_________　V，L₂两端的电压为　_________　V．

如图所示，用电压表分别测量L₁两端的电压U₁、L₂两端的电压U₂以及L₁、L₂串联的总电压U，请根据表盘读数回答下列问题：

（1）L₁两端的电压U₁是      V；（2）L₂两端的电压U₂是       V
（3）L₁、L₂串联的总电压U是       V；（4）电源电压是       V

阅读短文，回答问题：
力传感器在电子秤中的应用
电子秤所使用的测力装置是力传感器，常见的一种力传感器由弹簧钢和应变片组成，其结构示意图如图甲所示，弹簧钢右端固定，在其上、下表面各贴一个相同的应变片，若在弹簧钢的自由端施加向下的作用力F，则弹簧钢发生弯曲，上应变片被拉伸，下应变片被压缩，力越大，弹簧钢的弯曲程度越大．应变片结构如图乙所示，其中金属电阻丝的阻值对长度变化很敏感，给上、下金属电阻丝提供相等且大小不变的电流，上应变片两引线间电压为U₁，下应变片两引线间电压为U₂，传感器把这两个电压的差值U（U＝U₁－U₂）输出，用来反映力F的大小．金属电阻丝的阻值随温度会发生变化，其变化情况如图丙所示．为消除气温变化对测量精度的影响，需分别在上、下应变片金属电阻丝与引线之间串联一只合适的电阻，进行温度补偿，串联合适的电阻后，使测量结果不再受温度影响．

（1）这种力传感器是将力的大小转换为    （电流／电压）的装置．
（2）外力F增大时，下列说法正确的是    ．

A．上、下应变片金属电阻丝电阻都增大

B．上、下应变片金属电阻丝电阻都减小

C．上应变片金属电阻丝电阻减小，下应变片金属电阻丝电阻增大

D．上应变片金属电阻丝电阻增大，下应变片金属电阻丝电阻减小

（3）传感器输出的电压U随外力F增大而   
（4）进行温度补偿时，应给上金属电阻丝串联阻值随温度升高而    的电阻，下金属电阻丝串联阻值随温度升高而    的电阻．
（5）如果未进行温度补偿，自由端受到相同的力F作用，该传感器下应变片两端的电压U₂冬天比夏天    （大／小）．

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” $)$。

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　　 $\mathit{kg}$。

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 $R_x=$　　 $\Omega$。

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。