初中物理电流表、电压表在判断电路故障中的应用实验题

在测量小灯泡额定功率的实验中，电源电压为 $6V$，现有一个额定电压为 $2.5V$，电阻大约为 $10\Omega$的小灯泡，实验电路如图。

（1）实验室里有规格为甲“ $10\Omega 1A$”和乙“ $50\Omega 1A$”的滑动变阻器，为了完成该实验，你认为应该选择　　（选填“甲”、“乙” $)$滑动变阻器。

（2）在实验器材选择无误，电路连接正确的情况下，闭合开关，电压表和电流表都有示数，小灯泡不亮，其原因是　　。调整电路正常后，在调节滑动变阻器的过程中，灯泡突然熄灭，电流表示数突然变为0，电压表的指针偏转超过最大刻度，你判断故障可能是　　。

（3）请根据实验数据绘出的小灯泡的 $I-U$图象，计算出小灯泡的额定功率是　　 $W$。

为测定“额定电压为 $3.8V$的小灯泡电功率”的实验中，电源电压保持不变。

（1）按图甲所示的电路图连接电路。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 $3V$，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，则小灯泡的额定功率为　　 $W$，

通电 $10\mathit{min}$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 $6V$的电路中，电路的总功率为　　 $W$。

小华在“探究电流跟电阻的关系”的实验中，设计了如图甲的电路。

（1）请根据图甲，用笔画线代替导线，将图乙中的电路连接完整。

（2）闭合开关后发现，电流表示数为零，电压表有明显偏转，则该电路故障是　　处断路。

（3）小华排除电路故障后，先将 $5\Omega$的定值电阻接入电路中，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，使电压表的示数如图丙，记下此时的电流值。取下 $5\Omega$的电阻，再分别接入 $10\Omega$、 $15\Omega$的电阻，移动滑动变阻器的滑片，使电压表的示数均为　　 $V$，记下对应的电流值。通过实验可得出的结论是：当电压一定时，电流与电阻成　　。

某兴趣小组在“测量小灯泡的电功率”实验中，电源电压为 $6V$，小灯泡上标有“ $3.8V$”的字样。

（1）根据图甲，用笔画线代替导线，将图乙连接完整；

（2）闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片移到　　端（选填“ $A$”或“ $B$” $)$；

（3）闭合开关，发现小灯泡不发光，电流表无示数，电压表示数接近电源电压，根据这些现象，判断电路中出现的故障是小灯泡　　（选填“短路”或“断路” $)$；

（4）当小灯泡正常发光时，如图丙所示电流表示数为　　 $A$，小灯泡的额定电功率是　　 $W$。

甲、乙两个实验小组先后完成了如下实验：

（1）甲小组根据图 $-1$所示电路图连接成图 $-2$的实物电路，探究“通过导体的电流与电阻的关系”。

①连接电路时，开关应　　，滑动变阻器的滑片应置于　　（选填“ $A$”或“ $B$” $)$端。

②检查连接无误后，闭合开关，发现电流表、电压表均无示数。他们将导线 $\mathit{EF}$的 $E$端取下，依次接在滑动变阻器的 $C$、 $A$接线柱上时，观察到两种情况下电流表均无示数、电压表示数均为电源电压，则电路故障可能为　　。

$A$．滑动变阻器短路   $B$．电阻 $R$断路 $C$． $\mathit{AE}$间导线断路

③排除故障后，开始实验，实验时始终保持　　表示数不变，记录数据如下，请根据表中数据，在图 $-3$中用描点法画出通过导体的电流 $I$与电阻 $R$的关系图象。

实验序号	1	2	3	4
电阻 $R/\Omega$	5	10	20	25
电流 $I/A$	0.4	0.2	0.1	0.08

分析图象发现：在此实验中，当定值电阻阻值较大时，通过它的电流较小，进一步分析发现随着阻值的增大，电流的变化量越来越　　，可见，若连入电路的定值电阻阻值均太大，不易发现通过导体的电流随电阻的变化规律。

（2）甲小组实验后，乙小组用该实物电路测新买的电热毯（规格“ $220V40W$” $)$的电热丝阻值。在连接电路检查无误后，闭合开关，无论怎样移动滑片，发现电流表示数始终很小，电压表的指针始终接近最大测量值，说明：电热毯的阻值远比滑动变阻器的最大阻值　　，不能较准确测量，更换合适电源并改变电压表所选量程后，较准确地测得电热毯的阻值约为 $120\Omega$，这个测量值与电热毯正常工作时的阻值相差10倍左右，这是因为导体的电阻与　　有关。

实验：测量小灯泡的电功率

实验中选择的小灯泡的额定电压为 $2.5V$。

【实验步骤】

（1）请你用笔画线代替导线，把图1中的电路连接完整（导线不准交叉），并要求滑动变阻器的滑片向左移动时，小灯泡会变亮；

（2）正确连接电路后，闭合开关，电流表指针不动，但用手按住开关，发现电流表指针摆动，出现这种现象的原因是　　。

（3）查明原因，排除故障，正确操作，得到下表所示数据。请将表中内容补充完整：

实验序号	电压 $U/V$	电流 $I/A$	电功率 $P/W$	灯泡亮度
1	2.0	0.28	0.56	发光暗淡
2	2.5	0.32	0.80
3	3.0	0.36	1.08	发光强烈

由表中数据可知，该灯的额定电功率为　　 $W$；

（4）利用上述电路，用定值电阻替换小灯泡，测量该定值电阻的阻值。请在图2虚线方框中设计一个记录数据的表格。

在测标有“ $2.5V$”、正常发光时电阻约为 $8\Omega$的小灯泡功率的实验中：

（1）如图甲所示，某同学连接的电路有一处错误，请帮他指出来：　                   　。

（2）这位同学把错误改正后，闭合开关，发现电流表、电压表都有示数，但却观察不到小灯泡发光，则可能的原因是　        　（填选项序号）。

$A$．小灯泡断路

$B$．小灯泡短路

$C$．变阻器最大阻值较大

$D$．变阻器最大阻值较小

（3）某一时刻，电流表、电压表示数如图乙所示，则此时小灯泡的功率为　        　 $W$。

（4）本实验中，不能完成的任务是　          　（填选项序号）。

$A$．测量小灯泡电阻

$B$．探究小灯泡亮度与实际功率的关系

$C$．探究小灯泡功率与电压的关系

$D$．探究感应电流产生的条件。

在伏安法“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 $6V$，小灯泡额定电压为 $2.5V$（灯丝电阻约为 $12\Omega$）。

（1）连接电路时，开关应断开，闭合开关前，应将图甲中所示的滑动变阻器的滑片滑到　       　端（选填“ $A$”或“ $B$”）。

（2）闭合开关，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，则故障原因可能是　         　。

（3）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，为了测量小灯泡的额定功率，应将滑片向　        　移动（选填“ $A$”或“ $B$”）。

（4）小灯泡的电流随它两端电压变化关系如图丙，分析图象可知：

①小灯泡额定功率是　      　 $W$。

②小灯泡灯丝电阻是变化的。灯丝电阻变化的原因是　      　。

有一个小灯泡标有 $5.0V$字样，要测定它的额定功率。已知小灯泡正常发光时的电阻值约 $10\Omega$，电源电压为 $6V$．

（1）请你用笔画线代替导线，连接完成实验电路。

（2）闭合开关前，滑动变阻器滑片应该在　　端（选填“ $a$”或“ $b$” $)$。

（3）某次连接线路后，闭合开关灯不亮，电流表有示数，电压表没有示数，猜想以下3种故障，其中可能的是　　

$A$．可能是灯丝断了

$B$．可能是开关接线处断路

$C$．可能是小灯泡的灯座短路

为避免出现上述故障时损坏电流表，选择的滑动变阻器的最大阻值应不小于　　 $\Omega$。

（4）排除故障后，移动变阻器滑片，观察当　　表示数为　　时，再记录另一个电表的示数，可以计算小灯泡的额定功率。

小明利用“伏安法”测额定电压为 $2.5V$的小灯泡的灯丝电阻，他设计的实验电路图如图甲所示。

（1）请用笔画线代替导线将图乙中的实物连接完整（滑片 $P$向 $B$端滑动时灯泡变亮）

（2）闭合开关后，小灯泡不亮，电流表无示数，电压表有示数，电路故障可能是　　；

（3）排除电路故障后，小明实验过程中记录的数据如表所示，其中第2次实验时的电流表如图丙所示，则通过小灯泡的电流为　　 $A$；

实验次数	1	2	3	4
$U/V$	1.4	2.0	2.5	2.8
$I/A$	0.20		0.26	0.27
$R/\Omega$

（4）小明分别求出不同电压下小灯泡的电阻，然后求出电阻的平均值，他的这种做法　　（填“合理”或“不合理” $)$

（5）通过实验数据可知，该小灯泡的额定功率为　　 $W$；

（6）小明　　（填“能”或“不能” $)$用本实验器材探究电流与电压的关系。

小金制作了一个利用电压表测物体重力的小作品，它能在电压表盘上读出所放物体重力的大小，如图所示。

（1）当秤盘不放任何重物时，滑片 $P$恰好处于 $a$点。闭合开关，当秤盘上所放钩码个数增多时，电压表示数将　　（填“增大”、“减小”或“不变” $)$；

（2）一段时间后，在秤盘放2牛重的钩码时，表盘读数比2牛大，换不同重的钩码反复试验，每次读数都不同且大于钩码的重力。产生这一现象是由于　　引起的（填字母）。

$A$． $R_1$短路 $B$． $R_1$断路 $C$． $R_2$短路 $D$． $R_2$断路

小明用图甲所示的电路测量额定电压为 $2.5V$的小灯泡的额定功率。

（1）请你用笔画线代替导线，帮小明把图甲电路连接完整，要求滑动变阻器的滑片向左滑动时灯泡变亮。

（2）正确连接电路后，闭合开关，小灯泡不发光，电流表无示数，电压表示数约等于电源电压，则故障原因可能是　         　。

（3）故障排除后，闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，使电压表的示数为 $2.5V$．此时电流表的示数如图乙所示，则通过小灯泡的电流是　           　 $A$，小灯泡的额定功率是　            　 $W$。

（4）完成实验后，小明又设计了如图丙所示的电路图，只用电压表就测量出额定电压为 $U_{额}$的小灯泡的额定功率。已知电源电压恒为 $U$，定值电阻的阻值为 $R_0$．请将实验步骤补充完整。

①　        　（填三个开关闭合与断开情况），调节滑动变阻器的滑片，使电压表示数为　         　，小灯泡正常发光。

②保持滑动变阻器滑片位置不动，　          　（填三个开关闭合与断开情况），记录电压表示数为 $U_{滑}$。

③小灯泡额定功率的表达式 $P_{额}=$　        　（用已知量和所测物理量符号表示）。

小明同学用如图所示电路测量小灯泡的电功率，实验中电源电压保持不变，小灯泡的额定电压是 $2.5V$ 。

（1）请用笔画线代替导线，将图1中的实物电路连接完整，要求滑动变阻器滑片向右滑时电流表示数变大。

（2）连接电路时，开关应 　 　。

（3）正确连接好电路，闭合开关，发现小灯泡不亮，电流表有示数，电压表无示数。经检查，电压表完好，则故障可能是小灯泡 　　。

（4）排除故障后，在实验中，小明观察到电压表的示数如图2甲所示，此时小灯泡的电压是 　　 $V$ ；为了测出小灯泡的额定功率，小明应向 　　调节滑动变阻器的滑片。

（5）当电压表示数为 $2.5V$ 时。电流表的示数如图2乙所示，则小灯泡的额定功率是 　　 $W$ 。

小谢同学利用三个定值电阻（5Ω、10Ω、20Ω）、规格为“10Ω 1A”的滑动变阻器、电源、电压表、电流表、导线和开关等器材，进行了“探究电流与电阻关系”的实验。

（1）如图甲是小谢连接的实验电路，检查发现电路中有一根导线连接错误，请在图中连接错误的那根导线上打“×”，并用笔画线代替导线将电路连接正确；

（2）改正后，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，发现电流表无示数，电压表示数接近于电源电压，若电路只有一处故障，其故障是　        　；

（3）排除故障后，把5Ω的电阻接入电路，闭合开关，调节滑片到适当位置，电流表示数如图乙所示，其示数为　      　A

（4）滑片位置不动，把5Ω的电阻换成10Ω的电阻，闭合开关，应向　    　（填“左”或“右”）调节滑片，使电压表的示数保持　   　V不变，读取电流表的示数为0.2A。

（5）使三个电阻单独接入电路都能完成实验，选取电源电压最大值不能超过　   　V．三次实验后，可得结论：电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻成　     　

（6）另一小组的小滕同学在只有一只电压表的情况下，连接了如图丙所示的电路，测出了额定电压为U_额的小灯泡正常发光时的电阻。（已知滑动变阻器R₂的最大阻值为R₀，U_额小于电源电压）

①闭合开关S、S₁，断开S₂，将R₁的滑片滑到最右端，R₂的滑片滑到最　    　（填“上”或“下”）端，读出此时电压表的示数U，即为电源电压

②闭合开关S、S₂，断开S₁，将R₁的滑片滑到最右端，调节R₂的滑片，使电压表的示数为　      　，此时小灯泡正常发光。

③同时闭合三个开关，保持R₂的滑片不动，然后调节R₁的滑片，使电压表的示数为　          　。保持R₁的滑片不动，将R₂的滑片滑到最上端，读出此时电压表的示数为U₁；

④小灯泡正常发光时的电阻R_L＝　         　（用字母表示）

琳琳小组在做“测量小灯泡电功率”的实验，实验前他们观察到小灯泡上标有“2.5V”字样。

（1）在电路连接完成后，闭合开关前，同组同学检查电路，发现她有一根导线连接错误，请你在连接错误的导线上打“×”，并在图中正确连线。

（2）正确连接电路后，闭合开关，在移动滑动变阻器滑片的过程中，发现小灯泡始终不发光，电压表有示数，电流表无示数，其原因可能是　     　（选填符号）。

A．灯泡断路 B．灯泡短路

C．滑动变阻器断路 D．滑动变阻器短路

（3）故障排除后，闭合开关，调节滑动变阻器的滑片在某一位置时，电流表、电压表的示数如图乙所示，则此时通过小灯泡的电流是　    　A；小灯泡两端的电压是　 　V；若使小灯泡正常发光，则应调节滑动变阻器使电压表的示数为　     　V。

（4）实验结束，琳琳小组根据实验数据绘制了如图丙所示的图象，则小灯泡正常发光时的电阻大约是　      　Ω（保留一位小数）。