初中物理电流表、电压表在判断电路故障中的应用实验题

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　　 $\mathit{kg}$。

要测量一个额定电压为 $3.8V$小灯泡的功率，小灯泡工作时的电阻约为 $10\Omega$．现有电流表、电压表、开关各一个，规格分别为“ $10\Omega 1A$ “、“ $50\Omega 0.5A$”和 $500\Omega 0.1A$”的滑动变阻器各一个，导线若干，电源 $\left(8V\right)$一个

（1）为完成实验，应该选取规格为　　的滑动变阻器；

（2）选出合适的滑动变阻器后，将实验器材连成如图所示的实验电路，闭合开关，将滑动变阻器滑片向右移动，观察到的现象是　　（多选）；

$A$．小灯泡变亮，电压表示数变大

$B$．电流表示数为零，小灯泡不亮

$C$．电流表示数变大，电压表示数变小 $D$．电压表示数接近 $8V$，且示数不变

（3）造成上述现象的原因是其中有一条导线连接错误，请将该导线打上“ $\times$”号；并用笔画线代替导线把它改到正确的位置上；

（4）线路改正后，移动滑片，记录多组电流和电压 $U$，并在坐标纸上做出 $1-U$关系图象，如图所示。由图可知小灯泡的额定功率为　　 $W$；当小灯泡两端电压为 $3V$时，灯泡电阻为　　 $\Omega$。

小黎同学测定标有“ $2.5V$”字样（正常工作电流大约是 $0.25A)$小灯泡的额定功率，现有器材：电源（电压恒为 $6V)$，电流表（量程 $0-0.6A)$，电压表（量程 $0-3V)$，开关、导线若干，另有三种规格的滑动变阻器可供选择： $R_1\left(10\Omega 1A\right)$、 $R_2(20\Omega 0.5A)$、 $R_3(100\Omega 0.1A)$。按如图甲的实验电路进行实验，请完成下列问题：

（1）通过估算，滑动变阻器应选用　　，连接好电路后，闭合开关 $S$，小黎同学发现无论怎样移动滑动变阻器滑片 $P$，小灯泡都不发光，此时电流表示数为零，但电压表有示数，则故障为　　；

$A$．灯泡断路   $B$．灯泡短路

$C$．变阻器断路   $D$．电阻器短路

（2）排除故障后，闭合开关 $S$，电压表示数为 $2.0V$，此时应将滑片 $P$向　　（选填“ $A$”或“ $B$” $)$端移动，使电压表示数为　　 $V$，再读出电流表示数，即可求出小灯泡的额定功率。老师告诉小黎，电压表有示数时内部有微弱的电流通过，如果考虑这个微弱电流的影响，所测小灯泡的额定功率偏　　（选填“大”或“小” $)$

（3）同组的小李用甲图实验中的电源、电压表、滑动变阻器，另选单刀双掷开关， $R_0=30\Omega$的定值电阻，按乙图所示的电路来测量该小灯泡的额定功率，你认为此方案　　（选填“可行”或“不可行” $)$

小华在做“测量小灯泡电功率”的实验中，实验室有如下器材：电源（电压恒为 $6V)$，小灯泡 $L$（额定电压为 $2.5V$，灯丝电阻约为 $10\Omega )$，电流表、电压表、开关、规格分别为“ $10\Omega 1A$”的滑动变阻器 $R_1$和“ $50\Omega 0.5A$”的滑动变阻器 $R_2$各一个，导线若干。

（1）请用笔画线代替导线，帮小华同学将图甲中的电路连接完整；

（2）为了顺利完成实验，小华应选用规格为　　（选填“ $R_1$”或“ $R_2$” $)$的滑动变阻器；

（3）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，原因可能是　　；

（4）排除故障后，移动滑动变阻器滑片 $P$的位置，获得多组对应的电压值和电流值，绘制小灯泡 $U-I$图像如图乙所示，小灯泡的额定功率为　　 $W$，分析乙中图像发现小灯泡电阻是变化的，影响其变化的主要原因是　　；

（5）小华打算增加一个阻值为 $15\Omega$的定值电阻 $R_0$，只利用一只电表，通过操作图中单刀双掷开关（单刀双掷开关分别接“ $a$”、“ $b$”各一次）测量小灯泡的额定电功率，图丙、图丁是他设计的两种不同方案的电路图，则以下判断正确的是　　。

$A$．两种方案都能

$B$．两种方案都不能

$C$．丙方案能，丁方案不能

$D$．丙方案不能，丁方案能

在“测量小灯泡的电功率”实验中，电源由三节新干电池串联组成，小灯泡额定电压为 $2.5V$，阻值约为 $8\Omega$，滑动变阻器的规格为“ $20\Omega 1A$”。图甲是某实验小组未连接完整的实验电路。

（1）请用笔画线代替导线，将图甲中的电路连接完整，导线不能交叉。

（2）闭合开关，无论怎样移动滑片，灯泡都不发光，电流表和电压表均无示数。小组成员找来一个两端接有导线的定值电阻（阻值为 $10\Omega )$，一端接在电源负极接线柱上，另一端依次触碰接线柱 $A$、 $B$、 $C$，只有触碰到 $C$时，灯泡才发光。若导线无断路，且导线和器材连接均完好，电路只有一处故障，则故障是　          　。

（3）排除故障后，闭合开关，移动滑片，使电压表示数为　       　 $V$，小灯泡正常发光，电流表示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率为　     　 $W$。

（4）某同学想利用该电路“测量定值电阻 $R$的阻值”。于是取下小灯泡，将电阻 $R_x$接入小灯泡所在位置，滑动变阻器滑片移至最大阻值处，闭合开关，移动滑片，测量四组对应的电压和电流值。数据如下表：

数据序号	1	2	3	4
电压 $U/V$	1.2	1.6	2.0	2.4
电流 $I/A$	0.24	0.32	0.39	0.48

由数据可得，电阻 $R_x$的阻值为　      　 $\Omega$。

（5）能否将阻值约为 $50\Omega$的电阻接入图甲中小灯泡所在位置（其他连接均不变），测量其阻值。你的判断是　     　，理由是　                    　。

小明在探究“电流与电阻的关系”实验时，选取了如下器材：电源（电压恒为 $6V)$、定值电阻 $(5\Omega$、 $10\Omega$、 $15\Omega$、 $20\Omega$的各一个）、滑动变阻器标有“ $30\Omega 2A$”、电流表、电压表、开关、导线若干。

（1）要探究“电流与电阻的关系”，必须改变接入电路的定值电阻阻值大小，通过调节滑动变阻器接入电路的阻值来控制定值电阻两端的　　不变，测量并记录不同电阻所对应的电流。

（2）按电路图正确连接电路，闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片移到　　（选填“阻值最小”或“阻值最大” $)$端；闭合开关后，发现电压表有示数，电流表无示数。经检查，电流表、电压表连接无误，则电路存在故障可能是　　（选填“开关断路”、“定值电阻断路”或“滑动变阻器断路” $)$。

（3）排除故障后，小明首先将 $5\Omega$的定值电阻接入电路，调节滑动变阻器的滑片，使定值电阻两端的电压控制值为 $2V$，再将定值电阻由 $5\Omega$换成 $10\Omega$后，接下来应将滑动变阻器的滑片向　　（选填“靠近”或“远离” $)$滑动变阻器接入电路的下接线柱方向移动，使电压表示数仍为 $2V$；当把 $15\Omega$的定值电阻换成 $20\Omega$的定值电阻进行第四次实验时，无论怎样调节滑动变阻器的滑片，电压表示数都超过 $2V$．若仍想成功完成第四次实验，在不更换现有电源和滑动变阻器的前提下，应重新设置定值电阻两端的控制电压的最小值为　　 $V$。

（4）小明完成实验，分析记录的实验数据后，得出的结论是　　。

王君同学设计了如图（a）所示的电路来探究“通过小灯泡的电流与其两端电压的关系”。选用的器材有阻值为 $5\Omega$的小灯泡一个，两节干电池组成的电池组， $0~0.6A$的电流表、 $0~3V$的电压表、滑动变阻器 $\left(10\Omega 2A\right)$和开关各一个，导线若干等。

（1）该同学根据电路图在连接电路的过程中，开关应该是　　的。（选填“断开”或“闭合” $)$

（2）闭合开关后，电压表指针有明显摆动，电流表指针几乎不动，造成这一现象的原因是　　。

（3）排除故障后，该同学移动滑动变阻器的滑片，记录数据，在某次测量时电流表的示数如图（b）所示，此时电压表的示数为　　 $V$。

（4）该同学进行该实验时，采用的科学实验方法是　　。

在如图甲所示的“测量小灯泡电功率”的实验电路图中，小灯泡 $L$的额定电压为 $2.5V$，灯丝的电阻约为 $10\Omega$。

（1）请用笔画线代替导线，将图甲中的器材连接成完整的电路。

（2）连接好电路后，闭合开关，发现小灯泡不亮，电压表无示数，电流表有示数。若电路中只有一处故障，则电路故障可能是　            　。

（3）排除故障后，闭合开关，移动滑片，电压表的示数如图乙所示，其示数为　    　 $V$．为了测量小灯泡的额定功率，应将滑动变阻器的滑片向　       　（选填“ $A$端”或“ $B$端”） 滑动。

（4）根据实验测量的数据，绘制出通过小灯泡的电流 $I$随它两端电压 $U$变化的图像，如图丙所示。分析可知：

①小灯泡的额定功率为　      　 $W$

②小灯泡灯丝的电阻是变化的，主要是受　      　的影响。

小聪同学做“测量小灯泡的电功率”的实验，所用器材有电压恒为 $6V$的电源。额定电压为 $2.5V$的小灯泡以及符合实验要求的电表，开关和导线，如图甲是小聪没有连接完整的电路。

（1）请你用笔画线代替导线，将图甲的电路连接完整。

（2）小聪同学连接电路后闭合并关，移动滑动变阻器滑片 $P$，发现小灯泡始终不亮，电压表指针明显偏转，电流表指针无偏转，故障可能是　　

$A$．小灯泡短路；

$B$．小灯泡断路；

$C$．滑动变阻器短路；

$D$．滑动变阻器断路

（3）小聪同学纠正错误后闭合开关，移动滑动变阻器滑片 $P$，使小灯泡正常发光，电流表示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率为　　 $W$。

（4）老师告诉小聪，与小灯泡的电阻相比较，电流表的电阻非常小，电压表的电阻非常大，由于电流表、电压表电阻的影响，测量后计算出的电功率值会　　（选填“偏大”“偏小”或“不变” $)$。

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