初中物理电流表、电压表在判断电路故障中的应用实验题

某同学做“测定小灯泡的电功率”实验，电源电压 $3V$且保持不变，滑动变阻器标有“ $3A$、 $5\Omega$”的字样，所用小灯泡是额定电压为“ $1.5V$”和“ $2.5V$”中的一个。

（1）电路如图所示，图中尚有一根导线未连接，请用笔画线代替导线补上。

（2）连接电路时，开关 $S$应处于　     　状态，滑动变阻器上的滑片应移到　    　端。（选填“左”或“右”）

（3）电路连接无误后，闭合开关 $S$，灯泡不亮，电流表无示数，电压表有明显偏转，产生这一现象的原因可能是　      　。

（4）排除故障，闭合开关后，移动滑动变阻器的滑片，发现滑片在滑动变阻器的中点位置时，小灯泡正常发光，此时电流表示数为 $0.2A$，则该实验中所用小灯泡的额定功率为　     　 $W$．继续移动滑动变阻器的滑片，发现小灯泡发出耀眼的亮光，则此时小灯泡的功率　      　额定功率。（选填“大于”“等于”或“小于”）

（2014·衡阳）某同学想探究通过铅笔芯的电流与其两端电压的关系，设计了如图1所示的电路，选用的器材有：阻值约为4Ω的铅笔芯一根，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（10Ω，2A），开关，导线等．

（1）该问学根据电路图连接电路，在闭合开关前应将滑动变阻器的滑片P移到   端（选填“a”或“b”）．
（2）闭合开关后，两电表的指针都发生了偏抟，但无论怎样移动滑片，两电表的示数均保持不变且都在量程范围内．则产生故障的原因是   ．
A．滑动变阻器最上端两个接线柱接入电路   B．滑动阻器最下端两个接线柱接入电路
（3）排除故障后．该间学移动滑动变阻器的滑片，将获得的几组数据记录在右表中，当采集第三组据时，电压表指针的偏转情况如图2所示．此时电流表的示数为   A．
由表中数据可知，通过铅笔芯的电流与其两端电压成   比．

实验序号	U/V	I/A
①	0.4	0.1
②	0.8	0.2
③	1.2
④	1.6	0.4
⑤	2.0	0.5

 

小丽同学在测量小灯泡电阻的实验中，电源电压为4.5V，小灯泡的额定电压为2.5V，小灯泡正常发光时的电阻约为10Ω．

（1）请你帮她用笔画线代替导线，将图甲中的实物图连接完整．要求：当滑片向左移动时，连入电路的电阻变大；连线不得交叉．
（2）闭合开关，移动滑动变阻器滑片，她发现灯泡始终不亮，电流表有示数，电压表无示数，则故障的原因为：      ．
（3）小丽同学继续移动滑片P，记下多组对应的电压表和电流表的示数，并绘制成如图乙所示的I﹣U关系图象．根据图象，可知灯泡的电阻是      （选填“变化”或“不变”）；你认为出现这样现象的原因是：      ．
（4）假如实验过程发现电流表坏了，小丽向老师要了一个已知阻值为R₀的定值电阻和一个单刀双掷开关，借助部分现有的实验器材，设计了如图丙所示的实验电路图，测出了小灯泡的正常发光时的电阻，请你帮她完成下列实验步骤：
①连接好实验电路，闭合开关S₁，将开关S₂拨到触点      （选填“1”或“2”），移动滑片，使电压表的示数为      V．
②保持滑片位置不动，再次将开关S₂拨到触点      （选填“1”或“2”），读出电压表的示数为U．
③小灯泡正常发光时电阻的表达式为：R_灯=R₀（用已知量和测量量表示）．

某实验小组用图甲所示器材测量小灯泡的电功率，电源电压恒为 $4.5V$，待测小灯泡 $L$的额定电压为 $2.5V$，滑动变阻器 $R$的规格为“ $20\Omega 1A$”。

（1）图甲是该实验小组没有连接完整的电路，请用笔画出导线，在图甲中完成电路连接，要求滑动变阻器滑片向右移动时电阻变大，导线不交叉。

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

（3）连接完电路，闭合开关后，发现无论怎样移动滑片，小灯泡不亮，电流表示数变化明显，电压表无示数。仔细检查，连接无误，那么出现该状况的原因可能是小灯泡发生　       　（选填“断路”或“短路”）。

（4）排除故障后，按图甲所示的电路继续进行实验。闭合开关，移动滑片 $P$，使小灯泡 $L$发光，测出小灯泡 $L$的相关物理量，记录和计算结果如表，则小灯泡的额定功率为　     　 $W$．由表中信息可知：灯泡实际功率越　     　，灯泡越亮。

实验次数	1	2	3	4	5
电压 $U/V$	1	1.5	2	2.5	3
电流 $I/A$	0.14	0.18	0.22	0.26	0.30
实际功率 $P/W$	0.14	0.27	0.44		0.90
灯泡亮度	逐渐变亮

（5）另一小组用相同器材实验时，发现电流表不能正常使用。他们选用一个定值电阻 $R_0$，设计了如图乙所示的电路图，并进行如下实验操作：

①按图乙连接电路，检查无误后，闭合开关 $S$、 $S_1$，调节滑动变阻器滑片直至电压表示数为　       　 $V$；

② $S$处于闭合状态，滑片不动，断开 $S_1$、闭合 $S_2$，读出电压表示数为 $U_0$；

③小灯泡的额定功率： $P_{额}=$　      　（用 $U_{额}$、 $U_0$、 $R_0$表示）。

【湖北省鄂州市2015年中考物理试题】某实验小组想探究并联电路中电流的规律，晓丹同学猜想：并联电路中各支路电流相等。她设计了如图所示的电路，准备测量a、b、c三处的电流，并从实验室取来电流表3只、灯泡2只、开关1个、电池和导线若干进行实验。（1）画好电路图后，晓丹同学开始连接电路，在连接电路过程中，开关应该是           的。检查电路连接无误后，她开始实验，并读出电流表示数记录在表格中。

Ib/A	Ic/A	Ia/A
0.18	0.18	0.36

晓丹同学分析数据后得出结论：并联电路中各支路电流相等。
（2）晓丹得出错误的实验结论，主要原因是                               。
（3）请你对接下来的实验提出改进措施（一条即可）                           。
（4）晓丹同学在实验过程中还发现：闭合开关时电流表指针迅速偏转较大角度，紧接着指针再偏回一定角度后，示数才稳定下来；同组的小刚同学同时发现，闭合开关瞬间灯泡亮度较大，紧接着变暗一点后，亮度才稳定下来。造成这种现象的原因是                                  。

小科连接好如图1所示电路，闭合开关，按一定操作来测量“小灯泡的电阻”，获得实验数据如表：

实验次数	1	2	3	4
电压 $U/$伏	2.5	2.0	1.5	1.0
电流 $I/$安	0.22	0.20	0.17	0.13
电阻 $R/$欧	11.36	？	8.82	7.69

（1）表中第2次实验时，小灯泡电阻为　　欧；

（2）将表中电流、电压数据转换为 $I-U$图象（图 $2)$，正确的是　　；

（3）小科发现第3、4两次实验小灯泡不发光，出现这种现象的原因是　　；

（4）小君按小科的方法连接好电路，闭合开关后发现小灯泡不发光，电流表指针不偏转，电压表指针偏转。若此电路只有一处故障，你认为该故障是　　。

小明学习了电功率后，用额定电压分别为2.5V、6V的灯泡L₁和L₂设计了如图所示的电路图，来探究灯泡的发光亮度与哪些因素有关。

（1）小灯泡发光时，将电能转化为      能和光能。
（2）探究L₁的亮度时，只闭合S、S₁，发现电压表有示数，电流表无示数，则电路故障可能是：          。
排除故障后，继续实验，收集的数据及现象如表一。

（3）探究L₂的亮度时，只闭合S、S₂，进行实验，收集的数据及现象如表二。
（4）分析两表可知，同一规格的小灯泡发光亮度与     有关，不同规格的小灯泡发光亮度还应与       的转化效率有关。

在“探究电流与电压的关系”实验中：

（1）请用笔画线代替导线，将甲图中电路连接完整，要求滑片 $P$向 $B$端滑动时，滑动变阻器接入电路的电阻变大（连线时导线不允许交叉）；

（2）正确连接好电路后，闭合开关发现电压表示数为 $2.8V$，电流表无示数，滑动滑片 $P$两表示数均无变化，则故障原因是　　；

（3）小明排除故障后，移动滑片 $P$到某一位置时电流表示数如乙图所示，此时通过电阻的电流为　　 $A$．若要增大电阻两端的电压，应将滑片 $P$向　　（选填“ $A$”或“ $B$” $)$端移动；

（4）实验中测得多组数据，绘制出电阻 $R$的 $I-U$图象如图丙所示：由图象可得电流与电压的关系是　　；本实验所用电阻的阻值为　　 $\Omega$。

为测定“额定电压为2.5V的小灯泡电功率”的实验中，电源电压保持不变。

（1）如图甲所示，连接电路时开关应处于　   　状态。实验时，若无论怎样移动滑动变阻器的滑片，小灯泡始终不亮，但电压表有示数，电流表示数几乎为零，则故障的原因可能是　    　（选填“电流表与导线”或“灯泡与灯座”）接触不良。

（2）故障排除后，闭合开关，变阻器滑片P在某处时，电压表示数为2V，电流表示数如图乙所示。若想测量小灯泡的额定功率，应将滑动变阻器的滑片P向　   　端（选填“左”或“右”）移动。

（3）当小灯泡正常发光时，电流表示数如图丙所示，其值为　   　A，通电20s小灯泡消耗的电能为　    　J。

（4）把这样的两个灯泡串联在电压为4V的电路中，电路的总功率为　   　W。

在“探究串联电路的电流特点”的实验中，小红同学选用两个不同的小灯泡组成了如图甲所示的串联电路，然后用一个电流表分别接在 $a$， $b$， $c$三处去测量电流。

（1）她先把电流表接在 $a$处，闭合开关后，发现两灯的亮度不稳定，电流表的指针也来回摆动。故障的原因可能是　　。

$A$．某段导线断开

$B$．某接线柱处接触不良

$C$．某灯泡被短路

$D$．电流表被烧坏

（2）她排除故障后，重新闭合开关，电流表的指针指示位置如图乙所示，则所测的电流值为　　 $A$。

（3）她测量了 $a$， $b$， $c$三处的电流，又改变灯泡的规格进行了多次实验，其中一次实验的测量数据如下表，在分析数据时，发现三处的测量值有差异。下列分析正确的是　　。

$I_a/$（A）	$I_b/$（A）	$I_c/$（A）
0.16	0.15	0.14

$A$．可能是因为测量误差造成的

$B$．是因为没有对电流表调零造成的

$C$．串联电路中各处的电流本来就不等

$D$．电流从电源正极流向负极的过程中，电流越来越小

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 $R_{\mathit{AB}}=$　　 $\Omega$。

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）

我市中考实验操作考试时，实验员为"测量小灯泡的额定电功率"实验准备了以下器材：额定电压为2.5V的小灯泡（正常发光时电阻约为10Ω）、规格为"12Ω 1A"的滑动变阻器、开关、电流表、电压表各1个，新干电池4节，导线若干。

（1）图甲中有一根导线的连接是错误的，请你在错误的导线上打"×"；

（2）闭合开关前，应将滑片P移到最 　 　（填"左"或"右"）端；

（3）经检查，电路连接无误，各元件完好，闭合开关后，无论怎样移动滑片P，电压表的示数都调不到2.5V，出现这种现象的原因是 　 　；

（4）解决上述问题后，移动滑片使电压表的示数为2.5V时，小灯泡正常发光，此时电流表的示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率是 　 　W；

（5）测出小灯泡的额定功率后，同学们又把灯泡两端的电压调为额定电压的一半，发现测得的实际功率不等于其额定功率的，请你帮助分析出这种现象的原因是 　 　。

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 $P=$　　 $W$。

小华同学想用"伏安法"来测量定值电阻R _X的阻值，于是他在学校实验室借了一些器材，连接了如图甲所示的电路，电源电压恒定不变。

（1）连接电路时，开关应处于 　  状态。闭合开关，向 　  （选填"A"或"B"）端移动变阻器的滑片能使电流表的示数变大。滑动变阻器除了保护电路外，还有一个重要作用是 　  　。操作中，小华发现两个电表只有一个示数，初步检查确认，电路接线完好，两个电表均无故障，刚发生故障的元件应是 　 　  

A．

电源

B．

电阻R X

C．

滑动变阻器

（2）排出故障后，闭合开关，当电压表示数为2.6V时，电流表示数如图乙所示，计算R _X的阻值为 　  　Ω。

（3）按照上面的操作步骤，小华又测量了一个额定电压为3V的小灯泡的电阻，并描绘了其电流随电压变化的图象（即I﹣U图象），小华发现他所描绘的定值电阻的图象是一条直线，而小灯泡的I﹣U图象如图丙所示，原因可能是小灯泡的电阻与 　  　有关。由图象可知小灯泡的额定功率为 　  　W。