初中物理串联电路的电压规律实验题

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） $U_0=$　       　。

电加热眼罩对缓解眼疲劳有一定效果，如图甲是一款市场上的产品，小敏查阅使用说明书，其相关参数如下

表乙。

乙

型号	$***$
额定充电电压	$4.8V$
充电电流	$500\mathit{mA}$
电池容量	$800\mathit{mAh}$

（1）当该款眼罩还剩 $10\%$的电池容量时，在额定电压下充电，充满电至少需要多少时间？

（2）图丙是小敏设计的可以手动调节高、中、低三档加热的电热眼罩原理图。电源电压 $U$恒为4.8伏，已

知电热丝 $R_1$阻值为4欧，电热丝 $R_2$阻值为6欧，开关 $S_3$只接 $a$或 $b$。

①丙图电路中 $S_1$闭合， $S_2$断开， $S_3$接 $a$时，加热电路为　　（选填“高”、“中”或“低” $)$温挡。

②中温挡功率为多少瓦？

③高温挡工作20分钟，眼罩消耗的电能为多少焦？

小金制作了一个利用电压表测物体重力的小作品，它能在电压表盘上读出所放物体重力的大小，如图所示。

（1）当秤盘不放任何重物时，滑片 $P$恰好处于 $a$点。闭合开关，当秤盘上所放钩码个数增多时，电压表示数将　　（填“增大”、“减小”或“不变” $)$；

（2）一段时间后，在秤盘放2牛重的钩码时，表盘读数比2牛大，换不同重的钩码反复试验，每次读数都不同且大于钩码的重力。产生这一现象是由于　　引起的（填字母）。

$A$． $R_1$短路 $B$． $R_1$断路 $C$． $R_2$短路 $D$． $R_2$断路

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 $R_x=$　　 $\Omega$。

小金制作了一个利用电压表测物体重力的小作品，它能在电压表盘上读出所放物体重力的大小，如图所示。

（1）当秤盘不放任何重物时，滑片 $P$恰好处于 $a$点。闭合开关，当秤盘上所放钩码个数增多时，电压表示数将　　（填“增大”、“减小”或“不变” $)$；

（2）一段时间后，在秤盘放2牛重的钩码时，表盘读数比2牛大，换不同重的钩码反复试验，每次读数都不同且大于钩码的重力。产生这一现象是由于　　引起的（填字母）。

$A$． $R_1$短路 $B$． $R_1$断路 $C$． $R_2$短路 $D$． $R_2$断路

小金尝试将电流表改装成可直接测电阻的表，并设计了如图所示电路，在 $M$、 $N$中可接待测电阻。已知电流表量程为 $0~0.6$安，电源电压为12伏，请回答：

（1）闭合开关前，滑动变阻器的滑片 $P$应处于　　（选填“ $A$端”或“ $B$端” $)$

（2）先将 $M$， $N$直接用导线连接，并移动滑动变阻器的滑片使电流表满偏，电流表0.6安的刻度上标定的电阻值为　　欧，此时滑动变阻器的阻值为　　欧。若在 $M$、 $N$间接入一个与此时滑动变阻器阻值相同的电阻，电流表示数为　　安。

（3）电流表0.2安刻度处，标定的电阻值为　　欧。

（4）改装后可直接测电阻的表，其表盘刻度　　（选填“均匀”或“不均匀” $)$，理由是　　。

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。

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” $)$。

室内空气干燥时，可用加湿器给空气加湿，如图甲示数是某型号电热加湿器，简化电路图如图乙，部分技术参数如下表，加湿器的发热电阻（虚线框内的部分）浸没在水中，水箱中的水沸腾后，即可喷出蒸汽，增加空气湿度，移动R的滑片P可调节气雾量大小。

额定电压	200V
最大气雾功率	100W
最小气雾功率	22W
水箱容积	30L
适用面积	20﹣40m^2

（1）当R的滑片P在最左端时，加湿器以最大气雾功率正常工作，求R₀的电阻值。

（2）当R的滑片P在最右端时，加湿器以最小气雾功率正常工作，求R的最大阻值。

（3）已知水箱内加入初温为15℃，质量为0.1kg的纯净水，加湿器正常工作了7分钟，水刚好沸腾产生蒸汽，求此过程中加湿器的功率[水的比热容为c＝4.2×10³J（kg•℃），环境为标准大气压，不计热量损失]

图甲是用于焊接塑料水管的热熔器，其电路如图乙所示，加热电阻R₁＝66Ω、R₂＝176Ω，S₁是手动控制开关，S₂是可随温度自动跳转的温控开关，R₀是特殊限流电阻，热熔器加热时R₀的电阻较大，LED指示灯发红光，保温时R₀的电阻较小，LED指示灯发绿光，已知LED灯发光时两端电压保持不变。

（1）开关S₁和S₂都闭合时，热熔器处于　 　（选填“加热”或“保温”）状态；

（2）开关S₁闭合，S₂断开时，R₁的功率　 　R₂的功率（选填“大于”、“等于”或“小于”）；

（3）发红光时LED灯的电流　　发绿光时LED灯的电流（选填“大于”、“等于”或“小于”）；

（4）保温状态时加热电路的电功率为　　W。

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　　 $W$。

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。

小华做"用电流表、电压表测电阻"实验，现有电源（电压为1.5伏的整数倍保持不变）、待测电阻、电流表、电压表、滑动变阻器、开关各一个，以及导线若干。他正确串联电路后，将电压表并联在电路中。闭合开关，移动滑动变阻器滑片，将测得的两组数据记录在表一中。小华观察数据思考后重新连接了电压表，将新测得的两组数据记录在表二中。小华通过数据处理求出了待测电阻的阻值，完成实验。

表一

实验序号	电压表示数（伏）	电流表示数（安）
1	2.6	0.18
2	2.3	0.20

表二

实验序号	电压表示数（伏）	电流表示数（安）
3	2.2	0.20
4	2.6	0.24

①获得表一实验数据的过程中，小华将电压表并联在 　　的两端；

②实验中小华所用的电源电压为 　　伏；

③根据表一中实验序号1的数据，计算此次待测电阻的阻值为 　　欧；（精确到0.1欧）

④根据实验数据，计算并判断所用滑动变阻器的规格能否为"10欧 2安"。 　 　（需写出计算过程）

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　　。