初中物理电流表、电压表在判断电路故障中的应用实验题

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 $R_x=$　       　。

小强做测定“小灯泡的电功率”实验时，所用器材有电压为6V的电源，额定电压为2.5V的小灯泡，以及符合实验要求的滑动变阻器、电压表、电流表、电键和导线。如图是小强连接完成的实物电路。

（1）小强连好电路闭合电键，移动变阻器滑片P，发现小灯泡始终不亮，但电压表有示数，电流表无示数，则故障的原因可能是                         。
（2）小强排除故障后闭合电键，移动滑片P到某处，电压表的示数为2.2V，要测量小灯泡的额定功率，应将滑片P向      端滑动（选填“左”或“右”）。
（3）小强通过移动滑P，分别记下了多组对应的电压表和电流表的读数,并绘制成了图所示的U－I图像。结果发现图线不是过原点的倾斜直线，原因是                 。
根据U－I图像提供的信息，可计算出小灯泡的额定功率是       瓦。

“测量小灯泡的电功率”：选用小灯泡L（额定电压为3.8V）、电压表、电流表、滑动变阻器R和干电池4节等。

（1）在图甲的虚线框内把实验电路图补充完整。

（2）在连接电路时，开关应处于　 　状态。

（3）完成电路连接，试触时发现电压表指针向右偏转，电流表指针向左偏转，原因是　     　。

（4）纠正错误后，闭合开关S，移动滑片P电压表示数如图乙所示，为测量小灯泡的额定功率，滑片P应向　   　（选填“a”或“b”）端移动，直至电压表的示数等于　 　V，电流表的示数如图丙所示为　 　A，则小灯泡的额定功率为　   　W。

在测定“小灯泡电功率”的实验中，电源电压为4.5V，小灯泡额定电压为2.5V、电阻约为10Ω。
(1)电流表的量程应选0       A。
(2)请你用笔画线代替导线，将图甲中的实物电路连接完整。
(3)闭合开关前，图甲中滑动变阻器的滑片P应位于    （选填“A”或“B”）端。
(4) 小叶同学闭合开关，移动滑片P到某一点时，电压表示数（如图乙所示）为      V。
(5)小向同学移动滑片P，记下多组对应的电压表和电流表的示数，并绘制成图乙所示的I－U图像，根据图像信息，可计算出小灯泡的额定功率是        W。
(6)小勇同学在实验中连接好电路，闭合开关，移动变阻器滑片P，发现小灯泡始终不亮，电压表有示数，电流表无示数，原因可能是                   （写出一种即可）。

小张同学在做“测量小灯泡电阻”的实验中，所用器材如下：两节新干电池，标有2.5 $V$相同规格的小灯泡若干，两个滑动变阻器 $R_1$ “ $10\Omega 1A$”、 $R_2$ “ $20\Omega 2A$”，开关、导线若干。

（1）请你根据图甲，用笔画线代替导线，将图乙中的电路连接完整（要求：滑动变阻器滑片 $P$右移灯泡变亮，且导线不交叉）。

（2）闭合开关前，应将滑片于　　（选填“ $A$”或“ $B$” $)$端。正确连接电路后，闭合开关 $S$，移动滑片 $P$，小张发现小灯泡始终不亮，电流表指针几乎未偏转，电压表有示数，则故障原因可能是　　

$A$．小灯泡短路 $B$．滑动变阻器短路 $C$．小灯泡断路 $D$．滑动变阻器断路

（3）排除故障后，移动滑片 $P$，依次测得6组数据，如表一所示。其中第2次实验时电流表表盘如图丙，此时电路中的电流为　　 $A$；第4次实验时灯泡电阻值为　　 $\Omega$．由表一中的数据可知，小张选用的滑动变阻器应是　　（选填“ $R_1$”或“ $R_2$” $)$。

（4）小张将这6组数据算得的电阻值取平均值作为小灯泡的电阻，这种数据处理方式是　　（选填“合理”或“不合理” $)$的。

表一

实验次数	1	2	3	4	5	6
电压 $V/V$	0.5	1.0	1.5	2.0	2.5	2.8
电流 $I/A$	0.16		0.22	0.25	0.28	0.29
电阻 $R/\Omega$	3.1		6.8		8.9	9.7

表二

实验次数	1	2	3
电阻 $R/\Omega$	5	10	20
电流 $I/A$	0.30	0.20	0.12

（5）小张继续用图乙所示装置来探究“电流与电阻的关系”。他分别把阻值准确的 $5\Omega$、 $10\Omega$、 $20\Omega$的定值电阻接入原小灯泡的位置，通过实验，记录电流表示数如表二所示。他发现通过导体的电流跟电阻不成反比，其原因可能是：　　。

小明想测定额定电压是6V（正常工作时通过的电流约为0.3A）的小灯泡的额定功率，于是借来了电源(电压为12V)、 电流表、电压表、开关、三个规格为甲：“10Ω  1A”、乙：“50Ω  0.5A”和丙：“lkΩ  1A”的滑动变阻器，导线若干。

(1) 小明设计了如图甲所示电路图，你认为小明应选用_____（甲/乙/丙）滑动变阻器；
(2) 小明已连接了部分电路如图乙所示，请用笔画线代替导线，将电路连接完整；
(3) 小明将电路补充连接后，闭合开关，发现灯泡发光较暗，电流表有示数。任意移动滑动变阻器的滑片，电压表示数不变(示数不为零)且小于6V，具体原因是       ；
(4) 小明排除故障后继续实验，实验中眼睛应观察__________(电压表/电流表/小灯泡)满足_____时，记下此时电流表的示数算出小灯泡的额定功率。

如图所示，在"探究通过导体的电流与导体两端的电压的关系"实验中，某小组选用两节新干电池为电源，规格为"20Ω 1A"的滑动变阻器等器材进行实验：

（1）请根据图甲的实物图将图乙的电路图补充完整；

（2）连接电路时开关应该 　 　。闭合开关，发现电压表无示数，电流表有示数但没超出量程，则产生故障的原因可能是导体电阻 　    　（选填"断路"或"短路"）；

（3）排除故障后，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，若电流表的示数如图丙所示，其读数为 　    　A；

（4）改变滑动变阻器滑片的位置，测得多组对应的电压、电流值，如下表所示，由测得数据可知，当电阻一定时，导体中的电流与电压成正比，导体电阻为 　    　Ω（结果保留一位小数）：

实验次数	1	2	3	4	5	6
电压U/V	0.6	1.0	1.5	2.0	2.4	2.8
电流I/A	0.12	0.20	0.32	0.38	0.48	0.56

（5）进行实验时，该小组发现：调节滑动变阻器无法使电压表示数为0.5V，为了解决这个问题，可采取的方法是 　                                    　（写出一种即可）

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 $R_{\mathit{AB}}=$　　 $\Omega$。

图甲为小明同学探究"电流与电压的关系"的实验原理图。已知电源电压为 $4.5V$ ，且保持恒定，定值电阻 $R_0=10\Omega$ 。

（1）请根据图甲所示的电路图，用笔画线代替导线将图乙所示的电路连接完整（导线不允许交叉）；

（2）连接好电路后，闭合开关 $S$ ，发现电流表指针几乎没有偏转，电压表指针迅速偏转到满偏刻度外。出现这一现象的原因可能是 　　（假设电路只有一处故障）；

$A.$ 定值电阻 $R_0$ 短路

$B.$ 定值电阻 $R_0$ 断路

$C.$ 滑动变阻器 $R$ 断路

$D.$ 滑动变阻器 $R$ 短路

（3）排除故障后，闭合开关 $S$ 进行实验，并将实验数据记录在下表中。

	一	二	三
$U\left(V\right)$	3	2	1
$I$ （A）	0.3	0.2

实验中，小明发现无论怎样调节滑动变阻器，都无法使定值电阻 $R_0$ 两端的电压达到 $1V$ 或 $1V$ 以下。其原因可能是 　　

A．	$A.$ 定值电阻 $R_0$ 的阻值太小
B．	$B.$ 电源电压太低
C．	$C.$ 滑动变阻器 $R$ 最大阻值太小
D．	$D.$ 滑动变阻器 $R$ 最大阻值太大

（4）解决上述问题后，继续实验，当电压表读数为 $1V$ 时，电流表的示数如图丙所示，读数为 　　 $A$ 。

（5）请根据实验记录的数据，在图丁中画出定值电阻 $R_0$ 的 $U-I$ 图象；

（6）实验结论：当导体电阻不变时，通过导体的电流与导体两端的电压成 　　。

在探究通过导体的电流与导体两端电压的关系时，小明设计了如图 $-1$ 所示电路。电源电压为 $3V$ 且保持不变， $R$ 为定值电阻。

（1）连接电路时，开关应处于 　　状态；闭合开关前滑动变阻器的滑片 $P$ 应处于 　　处。

（2）闭合开关 $S$ ，发现电压表示数接近 $3V$ ，电流表指针几乎不偏转，移动滑片 $P$ 的过程中，两表示数均无变化。已知导线、仪表均完好，且接触良好，则故障原因是 　　。

（3）排除故障后，闭合开关 $S$ ，小明改变电阻 $R$ 两端的电压，进行了多次实验，实验数据记录如下表。

实验次数	1	2	3	4
电压表示数     $U/V$	1.0	1.5	2.0	2.5
电流表示数     $I/A$	0.10	0.15	0.20	0.25

①请根据表中数据，在图 $-2$ 中用描点法画出导体中的电流 $I$ 与导体两端电压 $U$ 的关系图象。

②分析数据可得：当导体电阻一定时，导体中的电流与导体两端的电压成 　　。

（4）在此实验中改变电阻 $R$ 两端的电压是通过改变 　　来实现的。

（5）此实验中多次测量寻找普遍规律的目的与下面的 　　（选填" $A$ "或" $B$ " $)$ 实验中多次测量的目的相同。

$A.$ 探究电流与电阻的关系

$B.$ 测量未知电阻的阻值

如图1所示，是小红做“测量额定电压为 $2.5V$小灯泡电功率”的实验电路。

（1）请用笔画线代替导线，将图1中的实验电路连接完整。

（2）闭合开关后，小红发现电流表和电压表均有示数但都很小，且小灯泡发光很暗，其原因是　                              　。

（3）根据实验测量的数据，绘制出小灯泡的电流随它两端电压变化关系的图象，如图2所示。分析图象可知：小灯泡的额定功率是　       　 $W$。

（4）小红利用图象计算出了小灯泡在不同电压下的电阻，发现小灯泡在不同电压下电阻不同，出现这一现象的原因是　        　。

如图甲所示是小明同学测定额定电压为 $2.5V$，额定功率不大于 $1W$的小灯泡功率的实物连接图。

（1）在小明连接好的电路中存在错误或不妥之处，请你找出其中的两处：①　　；②　　。

（2）改正错误和不妥之处后，闭合开关，发现电流表和电压表均有示数，但小灯泡不亮，可能的原因是　　（填写选项中的字母）。

$A$．小灯泡短路

$B$．连接小灯泡的导线接触不良

$C$．滑动变阻器接入电路的电阻过大

（3）小明调节滑动变阻器，依次正确读取三组实验数据，随手写在了草稿纸上（如图乙所示）。如表是小明在老师指导下设计的记录数据及现象的表格，请你补出③处所缺的内容，分析数据后得到小灯泡的额定电流为　　 $A$，额定功率为　　 $W$。

次数	小灯泡两端电压 $U/V$	通过灯丝电流 $I/A$	小灯泡的电功率 $P/W$	③
1
2
3

（4）实验后，小明将一只 $5\Omega$的定值电阻与标有“ $20\Omega 1A$”的滑动变阻器串联接在电压恒定为 $3V$的电源上，请你帮小明计算出滑动变阻器消耗的最大功率为　　 $W$。

如图所示，在测量小灯泡的电功率的实验中（小灯泡的额定电压为 $2.5V)$。

（1）在电路连接时，开关闭合前滑动变阻器的滑片 $P$应滑到　　（选填“ $A$”或“ $B$ “ $)$端。

（2）图甲是未连接好的实验电路，请你用笔画线代替导线将它连接完成。

（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）故障排除后，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　　（保留一位小数）。

（5）根据测出的数据，画出了小灯泡的电流与电压的关系图象，如图丙所示，发现图线是弯曲的，其主要原因是温度升高、灯丝电阻　　（选填“增大”或“减小” $)$。

（6）若把这样的两只灯泡串联接在 $4V$的电源上，则此时两个小灯泡消耗的实际功率总和是　　 $W$。

在“测量额定电压为 $2.5V$的小灯泡的电功率”的实验中：

（1）用笔画线代替导线，将图甲补充完整。

（2）正确连线后闭合开关，小灯泡不亮，电流表无示数，电压表有示数，电路故障可能是小灯泡　       　。

（3）排除故障后，移动滑片至某一位置时电压表的示数为 $2.2V$，为使小灯泡正常发光，应将滑片向　       　（选填“左”或“右”）移动。

（4）当电压表的示数为 $2.5V$时，电流表的示数如图乙所示，则小灯泡的额定电流为　   　 $A$，额定功率为　      　 $W$。

（5）如表记录了部分实验数据。分析数据可知，小灯泡的电阻随电压的增大而　　     （选填“增大”“减小”或“不变”）。

实验序号	电压 $U/V$	电流 $I/A$	电功率 $P/W$	灯泡亮度
1	1.0	0.14	0.14	很暗
2	1.7	0.22	0.374	较暗
3	2.5			正常
4	3.0	0.32	0.96	较亮

（6）若将小灯泡换成阻值为 $5\Omega$的定值电阻，利用本实验器材还能完成下列哪个实验　       　（选填序号）。

$A$．探究电流与电阻的关系

$B$．探究电流与电压的关系

在测量额定电压为 $\mathbf{3}\mathbf{.}\mathbf{8}\mathit{V}$ 的小灯泡电功率实验中，小明同学连接了如图甲所示的电路（电源电压 $\mathbf{4}\mathbf{.}\mathbf{5}\mathit{V}$ 保持不变，电路元件完好，接线柱接线牢固）。

（1）在未检查电路连接是否正确的情况下，闭合开关，调节滑动变阻器滑片，电流表的示数将 　 　，电压表的示数将 　　（两空均选填"变化"或"不变"）。

（2）检查电路发现一处错误，指出连接错误的导线是 　　（填" $\mathit{a}$ "、" $\mathit{b}$ "、" $\mathit{c}$ "或" $\mathit{d}$ "）。

（3）排除故障后，继续实验，分别记下了多组对应的电压表和电流表的示数，并绘制了如图乙所示的 $\mathit{I}\mathbf{-}\mathit{U}$ 图象。某次实验时电流表示数如图丙所示，电流表的示数为 　　 $\mathit{A}$ ，此时小灯泡的电阻是 　　 $\mathit{\Omega }$ ；当小灯泡正常发光时，它的额定功率是 　　 $\mathit{W}$ 。

（4）若实验过程中电压表的大量程损坏，在不添加任何器材的情况下，请你在答题卡中的方框内设计能测量小灯泡额定功率的实验电路图。