初中物理电流表、电压表在判断电路故障中的应用实验题

在“测量小灯泡的电功率”实验中，提供的器材有： $6V$的电源一个， $2.5V$的小灯泡（电阻约为 $10\Omega )$一个，电流表 $(0~0.6A,0~3A)$和电压表 $(0~3V,0~15V)$各一个，“ $50\Omega 2A$”的滑动变阻器 $A$和“ $10\Omega 1A$”的滑动变阻器 $B$各一个，开关一个，导线若干。

（1）通过估算，你应选用的滑动变阻器是　       　（选填“ $A$”或“ $B$”）。

（2）闭合开关前，经检查发现某同学连接的电路有一根导线连接错误，请你在图甲中错误的连线上画“ $\times$”，并只移动一根导线，用笔画线代替导线将电路连接正确。

（3）连接好电路后，闭合开关，发现小灯泡不亮，电流表有示数，电压表无示数，则故障原因可能是小灯泡　         　（选填“短路”或“断路”）。

（4）故障移除后，移动变阻器的滑片，当电压表的示数为 $2.5V$时，电流表的示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率是　      　 $W$，小灯泡正常工作时的电阻是　     　 $\Omega$，（小数点后保留1位小数）

（5）根据测出的数据，作出了小灯泡的电流 $I$与电压 $U$的关系图线，发现该图线不是一条直线，如图丙所示，其原因是温度升高，灯丝电阻　     　（选填“增大”或“减小”）。

利用图所示的电路图，既可以测小灯泡的电阻（下称前者），又可以测小灯泡的电功率（下称后者）。

（1）两个实验都需要移动变阻器的滑片。前者的作用是　              　；后者的作用是　                  　。

（2）两个实验都需要测出三组电压值和电流值。前者的目的是　              　；后者的目的是　                      　。

（3）某同学按该电路图连接好实验电路闭合开关时，发现灯泡不亮，电流表指针几乎不偏转，而电压表指针有明显偏转，分析指出故障的原因。

（4）排除故障后，闭合开关时，发现小灯泡特别亮分析指出产生这种现象的原因。

某实验小组用图甲所示电路测量小灯泡的电功率。实物中，小灯泡标有“ $3.8V$”，滑动变阻器标有“ $12\Omega 1.5A$”，电源电压 $6V$。

（1）请用笔画线代替导线，按照图甲所示电路，将图乙的实物电路连接完整，使滑动变阻器的滑片向左移动时小灯泡变暗。

（2）小明同学负责实物连线，他连接好最后一根导线时，灯泡立即发出明亮耀眼的光并很快熄灭。小明连线过程中肯定出现的错误是　                                   　。

还可能出现了以下错误中的　         　（填字母序号）。

$A$．电压表串联在了电路中

$B$．电流表并联在了小灯泡两端

$C$．连接滑动变阻器时，用了 $C$、 $D$两个接线柱

$D$．连接滑动变阻器时，用了 $A$、 $B$两个接线柱

（3）小灯泡熄灭后，发现电压表有示数，该示数接近　       　 $V$。

（4）更换上完全相同的小灯泡，正确连好电路，通过完全正确的操作获得数据如表。

实验次数	1	2	3	4
电压 $U/V$	2.0	3.0	3.8	4.2
电流 $I/A$	0.33	0.34	0.40	0.42
小灯泡亮度	不亮	较暗	正常	较亮
小灯泡电阻	6.0	8.8	9.5	10.0

由表中数据可知小灯泡正常工作时的功率为　      　 $W$。

从表中数据还可以看出小灯泡的电阻随温度升高而　      　。

（5）小明还想测量小灯泡不亮时的电阻，但是无论怎样调节滑动变阻器，小灯泡两端的电压也不能低于 $2V$．经过分析，至少有两种方案可行：一是，其它条件均不变时，换用总阻值较　     　的滑动变阻器；二是，其它条件均不变时，换用电压较　      　的电源。

在“测量小灯泡的额定功率”实验中，提供如下实验器材：电源（输出电压恒为 $6V)$、小灯泡（额定电压 $2.5V$电阻约为 $10\Omega )$、滑动变阻器 $\left(50\Omega 1A\right)$、电压表（量程 $0~3V$， $0~15V)$、电流表（量程 $0~0.6A$， $0~3A)$、开关、导线若干。

（1）请用笔画线代替导线在图甲中完成实物电路的连接；

（2）正确连接后闭合开关，发现小灯泡不发光，电压表和电流表均无示数。小宁利用另一只完好的电压表进行检测，把电压表分别接在 $A$、 $E$之间和 $A$、 $F$之间，电压表均有示数；接在 $C$、 $F$之间，电压表无示数。如果电路连接完好，只有一个元件有故障，该故障是　　（选填“小灯泡断路”、“小灯泡短路”或“滑动变阻器断路”）；

（3）排除故障后，小宁看到电压表示数为 $2V$，此时小灯泡的功率　        　（选填“大于、“小于”或“等于”）额定功率，要使灯泡 $L$正常发光，滑动变阻器的滑片 $P$应向　   　（选填“ $A$”或“ $B$”）端移动，当灯正常发光时，电流表示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率是　    　 $W$。

（4）测出小灯泡额定功率后，该同学又把灯泡两端的电压调为额定电压的0.6倍，发现测得的实际功率并不等于其额定功率的0.36倍，请你帮他分析出现这种现象的主要原因是　         　；

（5）把上面电路中的小灯泡换成定值电阻，用这一电路还可以完成的实验有　      　（写出一个即可）。

某实验小组用图甲所示电路进行“探究电流与电阻的关系”实验。

（1）请将图甲连接完整，要求滑动变阻器滑片向右移动时电阻变大。

（2）闭合开关前，滑动变阻器滑片 $P$应该位于　      　端（选填“ $A$”或“ $B$”）。

（3）闭合开关后，同学们发现，无论怎样调节滑动变阻器的滑片，电流表始终没有示数，电压表示数接近电源电压，原因可能是　      　。

（4）排除故障后，先将 $5\Omega$定值电阻接入电路，闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，使电压表的示数为某一定值，此时电流表的示数如图乙所示，为　     　 $A$。

（5）接下来断开开关，取下 $5\Omega$的定值电阻，换成 $10\Omega$的定值电阻，闭合开关，应向　　（选填“ $A$”或“ $B$”）端移动滑片，直至电压表示数为　    　 $V$时，读出电流表的示数。再更换 $20\Omega$定值电阻继续实验，实验数据记录在表格中。由实验数据可知：当导体两端的电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻成　      　。

实验次数	1	2	3
$R/\Omega$	5	10	20
$I/A$		0.2	0.1

（6）该小组想用一块电流表和一个定值电阻 $R_0$，测未知电阻 $R_x$的阻值。于是他们设计了如图丙所示的电路图，并进行如下实验操作：

①闭合 $S$和 $S_1$，此时电流表的示数为 $I_1$。

②闭合 $S$断开 $S_1$，此时电流表的示数为 $I_2$。

③请用已知量 $R_0$和测出量 $I_1$、 $I_2$表示出未知电阻 $R_x$的表达式，则 $R_x=$　       　。

如图所示，小亮利用电流表、电压表、滑动变阻器、开关、电源、阻值不同的电阻及导线等实验器材，探究电流与电压、电阻的关系。

（1）请你用笔画线代替导线，帮小亮完成实物电路的连接。要求滑动变阻器滑片 $P$向左移动时，电流表的示数变小，导线不能交叉；

（2）小亮正确连接电路后，闭合开关，无论怎样移动滑片 $P$，电流表的示数始终为0，电压表的示数约为 $3V$，实验所用导线完好无损，则电路中出现的故障是　　。

（3）实验中，滑动变阻器具有保护电路的作用。另外，在探究电流与电压的关系时，通过移动滑片 $P$来改变　　；在探究电流与电阻的关系时，通过移动滑片 $P$来控制　　；

（4）小亮将电阻 $R$换成一个额定电压为 $3.8V$、阻值约为 $10\Omega$的小灯泡，想测量它的额定功率。为此，需要对原电路进行两处改动：一是　　，二是　　。

学习了电功率后，小明利用如图1所示的电路图来探究小灯泡功率跟电阻的关系。 $L_1$规格为“ $2.5V0.25A$”、 $L_2$额定电压是 $4.5V$、 $L_3$额定电压是 $6V$，可调电压电源。图3是小灯泡 $L_2$和 $L_3$的 $I-U$图象。

（1）请根据图1所示电路图用笔画线代替导线将图2所示实物图补充完整。

（2）电路连接完成后，小明只闭合开关 $S_1$，发现电流表有示数，但小灯泡不发光，原因是　          。

（3）如表是实验中的相关数据。

实验次数	开关状态	电源电压	电流表示数	小灯泡电阻	小灯泡功率
1	只 $S_1$闭合	$U$	$0.25A$	$R_1=10\Omega$	$P_1=0.625W$
				$R_2=2\Omega$	$P_2=0.125W$
				$R_3$	$P_3=0.25W$
2	只 $S_1$、 $S_2$闭合	$2.5V$	$0.50A$	$R_3=5\Omega$	$P_3=1.25W$
3	只 $S_1$、 $S_3$闭合		$0.25A$	$R_1=10\Omega$	$P_1=0.625W$
4	$S_1$、 $S_2$、 $S_3$均闭合		$1.30A$	$R_2=4.55\Omega$	$P_2=1.375W$

第1次实验中电源电压 $U=$　　 $V$， $L_3$的阻值 $R_3=$　　 $\Omega$。

（4）分析表中数据可得出，规格不同的小灯泡消耗的实际功率跟电阻的关系是：

①　　；

②　　。

【拓展】完成实验后，老师告诉小明用一个稳压电源和一个滑动变阻器可以制作成一个可调电压电源。将自制的可调电压电源（稳压电源电压恒为 $6V)$、电流表、小灯泡 $L_3$和开关串联，如图4所示。将滑片置于阻值最大处，闭合开关，向左移动滑片，当滑片从 $A$点滑到最左端 $B$点时 $(A$、 $B$两点图中未标出），电流表示数变化了 $0.1A$，则 $R_{\mathit{AB}}=$　　 $\Omega$。

小丽同学用电压表、电流表、滑动变阻器、导线、开关及干电池等实验器材，测量额定电压为 $2.5V$的额定功率，请解答下列问题。

（1）如图是小丽同学已连接的实验电路，其中有一根导线连接错误，请在错误的导线上画“ $\times$”，并用笔画线代替导线在电路中画出正确的连线。

（2）电路连接正确后，闭合开关发现小灯泡不亮，电压表有示数，电流表无示数，产生这种现象的原因可能是　　。

（3）故障排除后，再闭合开关，移动滑动变阻器滑片，同时注意观察　　（选填“电流表”或“电压表” $)$示数的变化，当电压达到 $2.5V$时，电流表的示数如图所示， $I=$　　 $A$，小灯泡的额定功率 $P=$　　 $W$。

小明在“测量小灯泡电功率”的实验中，所用器材如下：两节干电池，电流表，电压表，滑动变阻器，额定电压为 $2.5V$的小灯泡，开关，导线若干。

（1）用笔画线代替导线将图甲的电路连接完整（要求滑片向右移动小灯泡变亮）。

（2）正确连接电路后，闭合开关发现小灯泡不亮，电流表有示数，电压表无示数，若电路中只有一处故障，这个故障可能是　　。

（3）排除故障后小明继续实验，当电压表示数为 $2.1V$时，要测量小灯泡的额定功率，应将滑片 $P$向　　（选填“ $A$”或“ $B$” $)$端移动使电压表示数为 $2.5V$，此时电流表的示数如图乙所示，则电流表的示数是　　 $A$，小灯泡的额定功率 $J$是　　 $W$。

（4）若将小灯泡换成定值电阻，该电路还可进行的实验有　　（请写出一个）。

“测量小灯泡的电功率”的实验电路图如图甲所示，电源电压恒为 $6V$，小灯泡的额定电压为 $2.5V$。

（1）请用笔画线代替导线将图乙中的实物连接完整。

（2）现有滑动变阻器 $R_1(5\Omega 0.3A)$和 $R_2\left(50\Omega 1A\right)$，实验时应选用滑动变阻器　　；

（3）闭合开关 $S$前，应将滑动变阻器的滑片 $P$滑到　　端（填“ $A$”或“ $B$” $)$；

（4）闭合开关后，小明发现小灯泡不亮，但电流表和电压表均有示数，接下来他首先应该操作的是　　

（填序号）

$A$．检查电路是否开路

$B$．检查电路是否短路

$C$．移动滑动变阻器的滑片，观察小灯泡是否发光

（5）实验过程中，移动滑动变阻器的滑片 $P$的同时，眼睛应注视　　（填序号）

$A$．电压表示数     $B$．电流表示数     $C$．滑动变阻器滑片

（6）调节滑片 $P$至某位置时，小灯泡恰好正常发光，此时电流表示数如图丙所示，则小灯泡的额定功率为　　 $W$；

（7）图丁是小明根据实验数据绘制的小灯泡的电流与电压关系图象。由图象可知，小灯泡的阻值随电压的增大而　　（填“增大”、“减小”或“不变” $)$。

小希在测额定电压为 $2.5V$的小灯泡电阻时，设计了如图甲所示的电路图。

（1）实验时，小希按电路图连接了电路，闭合开关，在调节滑动变阻器的过程中，发现电压表示数突然变大，电流表无示数，其可能的原因是：　　。排除故障后，小希通过实验测量了多组实验数据并画出了 $I-U$图象，如图乙所示。

（2）小灯泡正常发光时的电阻为　　 $\Omega$。

（3）选取图象中的三组数据，通过计算后发现电阻值相差较大，你对这一现象的解释是　　。

实验室电源电压为 $6V$，要测量小灯泡的额定功率，小伟选择一个额定电压为 $2.5V$，电阻大约为 $10\Omega$左右的小灯泡，小强画出了电路图（图甲）。

（1）小伟看到电路图后提出一个建议：简化实验，去掉滑动变阻器测量小灯泡的额定电功率。你认为小伟的实验方案可行吗？为什么？

（2）若按照小强设计的电路图进行实验，实验室里有最大阻值是 $10\Omega$和 $60\Omega$的滑动变阻器，你认为应该选择最大阻值为　　 $\Omega$的滑动变阻器。

（3）将图乙中的滑动变阻器和电压表（选用合适的量程）接入电路。

（4）在实验器材选择无误，电路连接正确的情况下，闭合开关，小灯泡不亮，但电压表和电流表都有示数，按照图乙的电路连接图判断，要让灯泡发光，你的操作是：　　。调整电路正常后开始实验，在调节滑动变阻器的过程中，灯泡突然熄灭，电流表的示数突然变得无示数，电压表的示数是 $6V$，你判断故障可能是：　　。

（5）为进一步确定小灯泡亮度与电压的关系，做了多次实验，并根据实验数据绘出了小灯泡的 $U-I$图象（如图丙所示）。请根据图象信息计算出小灯泡的额定功率是　　 $W$。

小明同学在做“探究电流与电压的关系”实验时，准备了以下器材：干电池 $(1.5V)$两节，电流表 $(0~0.6A0~3A)$、电压表 $(0~3V0~15V)$、滑动变阻器 $(20\Omega$、 $2A)$、定值电阻 $\left(5\Omega \right)$、开关各一只、导线若干。根据图甲所示的电路图进行实验。

（1）用笔画线代替导线，按照图甲所示电路，将乙图中的实物图连接完整。

（2）连接电路。闭合开关前，滑动变阻器滑片 $P$应处于　　（选填“ $A$”或“ $B$” $)$端。

（3）闭合开关，发现电流表无示数，电压表指针有明显偏转，原因可能是　　。

（4）实验过程中，要使电压表示数逐渐变大，滑动变阻器滑片 $P$应向　　（选填“左”或“右” $)$移动。

（5）实验过程中，电流表的示数如图丙所示，此时电路中的电流为　　 $A$。

（6）试验中通过调节滑动变阻器滑片 $P$，测出通过定值电阻 $R$的不同电流和对应的电压值如表所示。老师看后说其中一次是错误的。帮小明分析出错的是第　　次，原因是　　。

实验次数	1	2	3	4	5	6
电压 $U/V$	0.5	1.0	1.5	2.0	2.5	3.0
电流 $I/A$	0.1	0.2	0.3	0.4	0.5	0.6

用如图甲所示的电路测量定值电阻 $R_x$的阻值，测量数据记录如下表：

实验次数	1	2	3
电压 $U/V$	1.5	2.0	2.5
电流 $I/A$	0.16		0.24
电阻 $R/\Omega$	9.4		10.4

（1）第2次测量时，电流表示数如图乙所示，为　 $A$，对应的电阻值为　　 $\Omega$。

（2）根据三次实验数据可得定值电阻 $R_x=$　　 $\Omega$（结果保留一位小数）。

（3）实验时，闭合开关，发现电流表和电压表指针都不偏转。用一根导线在图甲中先后连接接线柱 $B$与 $C$、 $C$与 $D$时，电压表和电流表示数都为0，连接接线柱 $D$与 $E$时，电压表和电流表指针明显偏转，则电路的故障是　　

（4）如果没有电压表，电源电压未知，可以用最大阻值为 $R$的滑动变阻器，和如图丙所示电路，来测量电阻 $R_x$的阻值。闭合开关后，滑动变阻器滑片在最左端时，电流表示数为 $I_1$；滑动变阻器滑片在最右端时，电流表示数为 $I_2$，则电阻 $R_x=$　　。（用相关物理量的符号表示）

在测量额定电压为“ $2.5V$”小灯泡电功率（正常发光时电阻约为 $10\Omega )$的实验中，电源为两节新干电池。

（1）图甲的实物图连接中有不妥之处，应如何改正：　　。

（2）闭合开关后，移动滑动变阻器滑片，小莉发现小灯泡始终不亮，观察两电表发现，指针始终处于图乙所示位置，其故障原因可能是　　。

（3）改动滑动变阻器滑片 $P$的位置，获得多组对应的电压值和电流值，绘制如图丙所示的图象，由图象可知，小灯泡的额定功率是　　 $W$。

（4）若实验中电流表坏了，为了测量小灯泡的额定功率，小莉选用一个 $R_c=5\Omega$的电阻，设计了如图所示的电路及实验方案：

①调节滑动变阻器滑片使电压表的示数为小灯泡额定电压；

②保持滑片位置不变，只将电压表的 $a$点接线改接到 $c$点，测出 $R_c$两端的电压 $U_c$，通过计算得到小灯泡的额定功率。

指出她的设计方案中存在的两个问题：

问题一：　　；

问题二：　　。