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“测定小灯泡的电功率”的实验中，选用如图甲所示的器材，其中电源电压为 $6V$，小灯泡的额定电压为 $2.5V$（灯丝电阻约为 $12\Omega )$

（1）为了能够顺利完成实验探究，下列两种规格的滑动变阻器应选用　　。

$A$．“ $10\Omega 0.4A$”的滑动变阻器　　 $B$．“ $20\Omega 0.4A$”的滑动变阻器

（2）用笔画线代替导线，将图甲所示的实物电路连接完整。

（3）闭合开关后，移动滑动变阻器的滑片，发现小灯泡始终不发光，电压表有示数，电流表无示数，若电路只有一处故障，则故障的原因是　　。

（4）排除故障后，闭合开关，移动滑片，发现电压表的示数如图乙所示，其读数是　　 $V$，为了测量小灯泡的额定功率，应将滑动变阻器的滑片向　　端移动（选填“ $A$”或“ $B$” $)$

（5）通过灯泡的电流随它两端电压变化如图丙所示，分析图像可知，该灯泡正常发光时的电阻是　　 $\Omega$，额定功率为　　 $W$。

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” $)$。

物理兴趣小组的同学们在探究“电流与电阻的关系”的实验中，设计了如图所示的电路。已知电源电压为 $4.5V$保持不变，所给的定值电阻的阻值分别为 $10\Omega$、 $20\Omega$、 $30\Omega$、 $40\Omega$，不同的定值电阻两端的控制电压恒为 $2.5V$。

（1）在连接电路的过程中，开关应处于　　状态。

（2）他们在电路连接好后，闭合开关，发现电压表无示数，电流表有明显示数，且电路中只有一处故障，则故障原因可能是　　。

（3）实验中，他们将 $10\Omega$的定值电阻换成 $20\Omega$的定值电阻后，同时应将滑动变阻器 $R_2$的滑片 $P$向　　端移动到适当位置。（选填“ $A$”或“ $B$” $)$

（4）为了使所给的四个定值电阻都能进行实验，滑动变阻器 $R_2$的最大阻值至少应为　　 $\Omega$。

某课外科技小组设计了如图所示的电路来测量电源 $U$和待测电阻 $R_x$的值，已知滑动变阻器的最大阻值为 $20\Omega$，其实验步骤如下：

（1）这个小组的同学按电路图连接好电路后，将滑动变阻器滑片 $P$滑到最右端 $b$点，闭合开关 $S_1$，断开开关 $S_2$，无论怎样移动滑片 $P$发现电压表有示数但始终保持不变。电路故障的原因可能是　　（写出一种原因即可）

（2）排除故障后，将滑动变阻器的滑片 $P$滑到最右端的 $b$点，闭合开关 $S_1$和 $S_2$．电压表的示数为 $3V$；再断开开关 $S_2$，此时电压表的示数为 $2.4V$，则电源电压 $U=$　　 $V$，待测电阻 $R_x=$　　 $\Omega$

（3）保持 $S_1$闭合， $S_2$断开，当滑片 $P$恰好滑到滑动变阻器的中点时，电压表的示数应为　　 $V$，待测电阻 $R_x$的电功率为　　 $W$。

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

某实验小组探究电流与电压的关系。实验中电源电压恒为3V，定值电阻R为5Ω，实验电路图如图甲所示。

实验序号	1	2	3
U/V	0.5	1.0	2.0
I/A	0.1	0.2	0.4

（1）请根据电路图，用笔画线表示导线，连接图乙所示的实物电路（要求导线不能交叉）；

（2）连接好电路后，闭合开关，发现无论怎样移动滑片，电压表的示数约为3V保持不变，电流表的示数几乎为零，则电路的故障可能是 　         　（选填"定值电阻R短路""定值电阻R断路"或"滑动变阻器断路"）；

（3）排除故障后，将多次实验测得的数据记录在表格中，请根据表格中的数据，在图丙的坐标图中画出定值电阻R的I﹣U图像；

（4）分析图像可知，电阻一定时，电流与电压成 　         　比。

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　        　。

小聪同学用伏安法测电阻，实验电路图如图甲所示。

（1）该实验的原理是　   。

（2）闭合开关 $S$前，滑动变阻器滑片 $P$应置于　　端（选填“ $a$”或“ $b$” $)$。

（3）假如小聪同学用完好的器材按如图甲所示实验电路图正确连接电路，实验时正确操作，刚一“试触”，就发现电流表的指针迅速摆动到最大刻度，其原因可能是：

①　　；②　　。

（4）调整后，小聪同学重新按图甲所示的实验电路图正确连接电路，进行实验，某次实验中电压表示数如图乙所示，电流表示数如图丙所示，被测电阻 $R_x=$　　 $\Omega$。

（5）若滑动变阻器的最大阻值为 $R$，被测电阻的阻值为 $R_x$，实验过程中电流表突然损坏，不能正常使用了，他想出一个方法，在撤掉电流表的情况下，利用现有的器材，也能测出电阻 $R_x$的阻值。

实验步骤如下：

①将滑动变阻器滑到 $a$端，闭合开关 $S$，读出电压表的读数，记为 $U$；

②　　；

③读出滑动变阻器的最大值 $R$；

④则被测电阻 $R_x$的阻值为： $R_x=$　　（写出表达式）。

小芳在测量标有电压为 $2.5V$的小灯泡电阻的实验中，已知电源电压为 $4.5V$，电路图如图1所示：

（1）请根据电路图，将图2实物图连线补充完整。

（2）小芳闭合开关，发现小灯泡很暗，电压表和电流表均有示数，但无论如何移动滑动变阻器滑片，小灯泡亮度、电压表和电流表示数均不发生变化，请分析其原因：　　。

（3）故障排除后，小芳移动滑动变阻器，分别记录电压表、电流表示数，并描绘出灯泡 $L$的 $I-U$图象，如图3中甲所示，则小灯泡正常发光时的电阻为　　 $\Omega$．小芳还发现灯丝的电阻随温度的升高而　　 $($ “增大”、“减小”或“不变” $)$。

（4）如果将该小灯泡与图中乙所示电阻串联起来，接在 $4.5V$的电路中，则它们的总功率为　　 $W$。

小安同学想用“伏安法”测量未知电阻 $R_x$的阻值，所用器材如下：电源（电压恒为 $3V)$、电流表、电压表、滑动变阻器、开关及导线若干。连接电路图如图甲所示，闭合开关后发现电流表无示数，电压表示数为 $3V$，则可能是由于 $R_x$所在支路发生　　故障造成。故障排除后，调节滑动变阻器滑片，当向右移动滑片时，观察发现电压表示数　　（选填“变大”、“变小”或“不变” $)$，停止移动滑片，发现电压表、电流表示数如图乙所示，则 $R_x$的阻值是　　 $\Omega$。

测量标有“ $2.5V$”字样的小灯泡在额定电压下工作时的电阻，小灯泡的额定功率估计在 $0.8W$左右。实验室提供的器材有：两节干电池、电压表 $V$（量程 $0~3V)$、滑动变阻器、导线若干、开关、待测小灯泡。供选择的电流表： $A_1$（量程 $0~0.6A)$、 $A_2$（量程 $0~3A)$。回答下列问题：

（1）电流表应选用　　 $($ “ $A_1$”或“ $A_2$” $)$。

（2）连接好如图甲所示的实验电路，闭合开关，发现灯泡不亮，电流表无示数，电压表有较大的示数。电路的故障可能是　　（选填序号）

$A$．电压表断路

$B$．小灯泡断路

$C$．电压表短路，且小灯泡断路

$D$．电流表短路，且小灯泡断路

（3）排除故障后，闭合开关，调节滑动变阻器使电压表示数为 $2.5V$，电流表示数如图乙所示，小灯泡正常发光时的电阻是　　 $\Omega$（小数点后保留一位数字）。

小佳想要测定小灯泡的额定功率，他选用了以下器材：标有“ $2.5V$”字样的小灯泡（老师告诉他，该小灯泡正常工作电流在 $0.3A$左右），电源为 $6V$的恒稳蓄电池，量程为“ $0-0.6A$”与“ $0-3A$”的电流表，量程为“ $0-3V$”与“ $0-15V$”的电压表，开关，导线。可是在选择滑动变阻器时他犹豫了，因为有三种规格的滑动变阻器，分别标有“ $10\Omega 1A$”、“ $20\Omega 0.5A$”、“ $50\Omega 0.2A$”字样。

（1）估算一下，请你帮小佳选择一只合适的滑动变阻器　　；

（2）如图（甲 $)$所示，小佳连接了一部分电路后又纠结了，请你在不改变他已经连接部分的前提下，再帮他连接完整（用笔画线，注意导线间不要相互交叉）；

（3）连接完整后，小佳按正确程序操作，闭合开关 $S$，发现灯泡不亮，电流表指针偏转明显，而电压表指针几乎不动，仔细检查，连接无误。那么出现该状况的原因应该是　　。（选填“ $A$、 $B$、 $C$、 $D$” $)$

$A$．电压表内部断路了    $B$．灯泡的灯丝断了

$C$．灯座内部出现了短路 $D$．滑动变阻器的电阻线断了

（4）在老师的指点下，小佳自己排除了故障，再闭合开关 $S$，灯泡亮了，但发光很暗，观察电压表示数，仅有 $1.8V$，这时小佳应将滑片 $P$向　　端（选填“ $A$”或“ $B$” $)$适当滑动；

（5）当小灯泡两端的电压达到额定电压后，电流表的示数如图（乙 $)$所示，则小佳测得小灯泡的额定功率是　　 $W$。

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”）。

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　                    　。