初中物理电流表、电压表在判断电路故障中的应用实验题

小华同学为了探究“电流与电阻的关系”，设计了如图甲的实验电路，她在学校实验室找来了如下一些实验器材：电压恒为 $3V$的电源，电流表、电压表各一只，一个开关，阻值分别为 $10\Omega$， $20\Omega$， $50\Omega$的定值电阻各一个，滑动变阻器上标有“ $20\Omega 1A$”字样，导线若干。

（1）请你用笔画线代替导线，将图乙中的实物连接完整。

（2）在连接实验电路时，小华应将开关处于　　状态。闭合开关前，应将滑动变阻器滑片滑到最　　端（选填“左”或“右” $)$。

（3）小华连接好电路，闭合开关后，移动滑动变阻器滑片时，发现电流表指针正常偏转，电压表示数为零，则发生这种故障的原因可能是　　。

（4）故障排除后，小华先把 $10\Omega$的电阻接入电路，移动滑动变阻器滑片，使电压表示数为 $2V$，读出电流表示数后，断开开关，她直接拆下 $10\Omega$的电阻，改换成阻值为 $20\Omega$的电阻继续做实验，闭合开关，电压表示数如图丙所示，其示数是　　 $V$，要完成这次实验，接下来她应将变阻器滑片向　　端（选填“左”或“右” $)$移动，使电压表的示数为　　 $V$。

（5）当小华改用 $50\Omega$的电阻继续实验时，发现无论怎样移动滑动变阻器滑片，都无法使电压表示数达到实验要求的值，你认为“电压表的示数无法达到实验要求的值”的原因可能是 $($　　 $)$

$A$．滑动变阻器的阻值太大   $B$．电压表量程选小了

$C$．滑动变阻器的阻值太小   $D$．滑动变阻器烧坏了

（6）小华解决了上述问题后，完成了实验。利用收集到的多组数据。作出了如图丁所示的电流 $I$随电阻 $R$变化的关系图象。分析图象得出了电流与电阻的关系是　　。

在探究电流与电压、电阻的关系中：
提出问题：通过导体的电流与导体两端电压及导体电阻的大小有什么关系？
猜想：导体两端的电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻成反比。
实验器材：电源（电压恒为4.5V），电流表、电压表各一只，开关一个，三个定值电阻（5Ω、10Ω、15Ω），三只滑动变阻器（10Ω 1.5A、20Ω 1.5A、50Ω 1A），导线若干。
实验过程：
（1）在虚线框内画出图所示实物图的电路图。

（2）小明按图14正确连接电路后，闭合开关前，应把滑动变阻器的滑片滑到最_________端(选填“左”或“右”)，闭合开关后，发现电流表示数为0，电压表指针超过量程。你认为造成这一现象的原因是           。
（3）小红在探究时，先将5Ω的电阻连入电路中，闭合开关，移动滑片，使电压表的示数为1.5 V，并记下电流值。接着断开开关，取下5Ω电阻，改接10Ω的电阻（滑动变阻器滑片位置未动），当他接入10Ω电阻后，闭合开关，应将滑动变阻器滑片向            端移动（选填“左”或“右”），直至           ，再次记下电流值。
（4）接着小红换用15Ω的电阻重复上述实验，得到了下表中的实验数据，分析数据得出：导体两端的电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻成反比。

电阻R/Ω	5	10	15
电流 I/A	0.30	0.15	0.10

 
（5）小红实验时所选择的滑动变阻器规格是                。

小张为了研究“当电阻R两端的电压不变时，通过R的电流与其电阻的关系”，设计了如图甲所示的电路，并选用了若干只不同阻值的定值电阻。
（1）请按图甲所示的电路，用笔画线代替导线，把图乙中的实物连接图补充完整；
（2）闭合开关后，发现电压表示数接近电源电压，电流表指针有明显偏转，但无论怎样移动变阻器的滑片，两表示数均不变。原因是：_________________；
（3）排除故障后，重新做实验。每次更换不同的定值电阻R后，都应移动变阻器的滑片，使________的示数不变（选填“电压表”或“电流表”）。他记下了4次实验的电阻值和对应的电流值，描绘成图丙；
（4）由图丙可知，定值电阻R两端的电压是_________V；
（5）由图丙可我们可得到结论：____________________________________。

在“探究通过导体的电流与电压和电阻的关系”实验中，有如下器材：电压表、电流表、滑动变阻器、开关、两节干电池、定值电阻R（分别为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω）、导线若干。小明在实验时连接的电路如图甲所示。

（1）在探究“电流与电压的关系”实验中：
①闭合开关前，要将滑动变阻器滑片移至         （填“A”或“B”）端；电路中滑动变阻器起到保护电路元件安全和                         的作用；
②闭合开关S，无论如何移动滑动变阻器的滑片P，发现电流表示数几乎为零，电压表示数约为3V，此时，电路出现的故障可能是                     ；小明排除故障后继续实验。
（2）在探究“电流与电阻的关系”实验中：
①电路中滑动变阻器起到保护电路元件安全和                    的作用；
②小明先将R=10Ω的电阻接入，闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，直到电压表示数为2.5V，记下电流表示数；接着在滑动变阻器的滑片位置不变，把R换为15Ω的电阻时，应向_____（填“A”或“B”）方向移动滑动变阻器的滑片P，才能使电压表示数为2.5V，同时记下电流表的示数；
③若要使所给的5个定值电阻分别接入电路中都能正常进行实验，应该选取至少标有          Ω的滑动变阻器；
④根据多次测量数据描绘出电流随电阻变化的曲线如图乙所示，小明由图像得出的结论是：                                                 。

（3）若继续使用该实验电路，还可以进行的实验有                   （只要求填写一个实验名称）。

如图中所示是测量额定电压为 $2.5V$小灯泡额定功率的电路实物图。

（1）请你用笔画线代替导线将电路补充完整，要求：滑动变阻器连入电路的阻值最大，导线不允许交叉；

（2）正确连接好电路后，闭合开关 $S$，移动变阻器滑片 $P$，小灯泡始终不发光，电压表有明显示数，电流表无示数，导致这种情况出现的可能原因是小灯泡　　（选填“短路”或“断路” $)$；

（3）排除故障后，调节滑动变阻器，使电压表示数达到额定电压时，电流表指针的位置如图乙所示，则通过小灯泡的电流是　　 $A$，小灯泡的额定功率是　　 $W$；

（4）利用测出的几组数据，算出小灯泡的电阻，发现灯泡电阻有较明显的变化，说明灯丝的电阻与　　有关。

小强利用如图甲所示电路测定小灯泡的电阻，被测小灯泡的正常发光的电压为2.5V。实验室有如下器材：电源（电压为6V）、电流表（0～0.6A  0～3A）、电压表（0～3V  0～15V）、开关各一个、导线若干、滑动变阻器三只：R₁（20Ω 0.5A）、R₂（50Ω 0.5A）、R₃（500Ω 1A）。

（1）实验前在检查仪器时，发现电流表指针如图乙所示，则接下来的操作是__________。正确连接电路，闭合开关，发现无论怎样移动滑片，灯泡都不亮，电压表的示数接近6V，而电流表的示数几乎为0，则电路可能出现的故障是                       。
（2）排除电路故障后，闭合开关，改变滑动变阻器的阻值，多次测量，小明画出了小灯泡中电流随其两端电压变化的关系图像（如图丙），则小灯泡正常发光的电阻为_______Ω。在多次测量中，小明还发现：当电压表的示数减小时，电压表与电流表的示数之比              。（选填“变大”、“变小”或“不变”）。
（3）灯泡的电阻测量完毕，小强用5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω的定值电阻更换电路中的灯泡，探究电流跟电阻的关系，得到如图丁所示的电流I随电阻R变化的图像，则小明应选用滑动变阻器____（选填“R₁”、“R₂”或“R₃”）。若某次实验中滑动变阻器连入的阻值为21Ω， 则所选定值电阻的阻值为       Ω。

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　        　。

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。

（1）小明按图1连接实物、接通电路，电流表有示数，电压表示数为，当移动滑动变阻器滑片时，电压表示数不变，检查发现只有滑动变阻器接线出错，该错误是　　。

（2）按图1在图2中正确连接实物。

（3）正确连接后，小灯泡刚好发光时电压表、电流表的示数如图3所示，完成下表。

小灯泡的实验数据

发光情况	刚发光	较亮	很亮
		2.00	3.00
		0.30	0.38
		0.60	1.14
		6.67	7.89

（4）根据表中，归纳小灯泡电阻变化的规律。　　。