初中物理伏安法测电阻的探究实验试题

现有一个阻值为30Ω的定值电阻R₀，一个电压约为12V的电源，一个只有0～3V量程的电压表，一个最大阻值约为200Ω的滑动变阻器，开关及导线若干．请你设计一个实验，比较精确地测出一个约为20Ω的未知电阻R_x的阻值（电路可重组）．要求：
（1）画出实验电路图：
（2）写出主要实验步骤和需测量的物理量；
（3）写出待测电阻R_x的数学表达式（用已知量和测量量表示）．

在研究性学习活动中，小美同学用如图所示的电路探究导体的电阻跟哪些因素有关．她选取了6根金属丝，其材料、规格和测得的电压、电流值如下表所示，并计算出了每一根金属丝的电阻值．


（1）请你利用代号为①②③的三组数据，在坐标纸中画出R—L图线．
（2）金属丝代号为＿＿的3根导线，是用来探究导体电阻与横截面积的关系．金属丝代号为＿＿＿的2根导线．是用来探究导体电阻与材料的关系．
（3）根据表中数据所反映出的规律，可推知代号为⑦的金属丝的电阻值，为＿＿＿＿＿Ω．

（多选）下列四个图中，电阻R₀的阻值已知，电源电压未知且保持不变，以下四个图中能测出R_x阻值的是（ ）

A．

B．

C．

D．

科学兴趣小组的同学利用学过的知识，测量定值电阻 $R_x$的阻值。

（1）同学们利用电路甲测量 $R_x$的阻值，测量数据和结果如下表一：

实验次数	电压 $U$（伏 $)$	电流 $I$（毫安）	电阻 $R$（欧 $)$
1	2.0	2.30	870
2	2.5	2.90	862
3	4.0	4.70	851

根据表格中的数据可求得该电阻的阻值是　。

（2）同学们发现该电阻的标定阻值为1000欧，为什么测量值与标定值之间有较大偏差？他们查资料寻找原因，发现平时认为电阻为零的电流表和电阻无穷大的电压表实际上都有一定的内阻，只是电压表的内阻比较大，电流表的内阻比较小，但都会对测量结果产生影响。然后，同学们找来他们使用的电流表和电压表的说明书，说明书显示：

电压表：量程 $0~6$伏，内阻6000欧

电流表：量程 $0~10$毫安，内阻40欧

根据这些信息，可判断甲电路中由于　　 $($ “电流表”或“电压表” $)$内阻的影响，使测量结果产生较大偏差。

（3）小组同学经过思考，改成电路乙进行实验，测量数据和结果如下表：

实验次数	电压 $U$（伏 $)$	电流 $I$（毫安）	电阻 $R$（欧 $)$
1	2.0	1.92	1042
2	2.5	2.45	1020
3	4.0	3.75	1067

比较两次测量结果，同学们做出了以下分析，你认为正确的是　　。

$A$．测量该定值电阻选择电路乙更合适

$B$．用电压表和电流表测量得到的电阻阻值都会偏大或偏小

$C$．选择合适的电路，测得的电阻值偏差会减小，更接近真实值

（4）拓展应用根据以上的探究，如果需要测量阻值约20欧的小阻值电阻时，选用了合适量程的电压表和电流表后，为了使测量结果更精确，应选择甲和乙中的哪一电路？并说明理由。　　

为了测量小灯泡的电阻，小明连接图所示电路。(小灯泡的额定电压为3.8V)
(1)同组的小丽给他补接了一根导线使电路完整，请你将这根导线画出来。(导线不能交叉)
(2)闭合开关前，应将滑片移到滑动变阻器的________(选填“A”或“B”)端。
(3)小明利用连接完整的电路测小灯泡的电阻。已经记录三组数据如下表，通过计算得出表格中甲的电阻是________Ω。(结果保留两位小数)

实验次数	1	2	3
电压／V	3.0	3.5	3.8
电流／A	0.28	0.30	0.31
电阻／Ω	10.71	甲	12.26
灯泡亮度	暗	较亮	亮

(4)小明处理完数据后发现，三次测得的灯丝阻值相差较大，其他同学在实验中也发现相同的情况，产生这种情况的原因是：_________________________________________________。

在探究影响导体电阻大小的因素时，小兵、小红两位同学作出了如下猜想：①导体的电阻与导体的长度有关      ②导体的电阻与导体的横截面积有关
③导体的电阻与导体的材料有关
实验室提供了4根电阻丝，规格、材料如下表：

为了验证上述猜想，他们设计了如图所示的实验电路。
（1）为了验证上述猜想①，应该选用编号为    两根电阻丝进行实验；如果选用编号为A、C两根电阻丝进行实验，是为了验证猜想    （填序号）；如果选用编号为A、D两根电阻丝进行实验，是为了验证猜想    （填序号）。分别将A和D两电阻丝接入电路中M、N两点间时，电流表示数不相同，由此，初步得到的结论是：长度和横截面积相同时，    。这种探究物理问题的方法叫
（2）有同学认为：可以根据灯泡亮度的变化来判断接入的电阻丝的变化情况。老师指出：此实验中这种方法不可取。这是因为电源电压一定时，若所选电阻丝的阻值相差太小，灯泡亮度变化    （选填“明显”或“不明显”）。
（3）在最近几年，我国城乡许多地区进行了输电线路的改造，将原来细的铝质输电线换成较粗的铝质输电线，这样就    了输电线的电阻，从而可以    输电线上的电能损失（选填“增大”或“减小”）。

图甲为测量电阻阻值的电路图。实验仪器如下：两节干电池、阻值约为 $5\Omega$的待测电阻、电流表、电压表、滑动变阻器、开关、导线等。

（1）请根据电路图，将图乙中实物连接完整。

（2）如果要求当滑动变阻器的滑片自左向右滑动时，加在待测电阻两端的电压增大，在实物图中需将滑动变阻器的两个端点连在电路中，这两个端点是　 （从 $A$、 $B$、 $C$、 $D$中选取）。

（3）实验过程中获得的数据如下表：

序号	1	2	3	4	5
电压 $U/V$	0.6	1.2	1.8	2.4	3.0
电流 $I/A$	0.12	0.22	1.8	0.50	0.60

第三组的电流数据有误，应为 $0.36A$，出现这一错误最可能的原因是：　　。

（4）表格中第1组和第5组数据分别是滑片位于滑动变阻器的两个端点时获得的。根据这两组数据可以求得滑动变阻器的总阻值为　　 $\Omega$。

（5）根据串联电路电流和电压的特点，再加一把刻度尺，利用该电路可以探究“滑动变阻器接入电路部分的电阻阻值与接入电路部分的长度的关系”。这种观点是否可行？为什么？

答：　　，　　。

某科学兴趣小组在测量额定电压为 $2.5V$ 的小灯泡灯丝电阻时发现，小灯泡两端的电压越大，测得电阻的阻值也越大。针对上述现象，同学们进行如下研究：

【建立假设】①灯丝两端的电压增大导致电阻增大；

②灯丝的温度升高导致电阻增大。

【实验器材】干电池2节，额定电压为 $2.5V$ 的小灯泡1只，电流表1个，电压表1个，滑动变阻器1个，开关1个，装满水的塑料瓶，导线若干。

【实验方案】

次数	1	2	3	4	5
电压     $/V$
电流     $/A$
电阻     $/\Omega$

①按图连接好电路，将灯丝插入瓶口浸入水中，使灯丝的温度保持不变；

②闭合开关 $S$ ，读出电压表和电流表示数，记录在表格中；

③多次改变滑动变阻器的阻值，重复步骤②。

连接电路时，电压表量程选择 $0~3V$ 而不是 $0~15V$ 的目的是 　　。

【得出结论】若假设①被否定，则实验中得到的结果是 　　。

【交流反思】进一步探究发现，灯丝电阻改变的本质原因是灯丝温度的变化。自然界在呈现真相的同时，也常会带有一定假象，同学们要善于透过现象看本质。例如，用吸管吸饮料表面上看是依靠嘴的吸力，而本质是依靠 　　。

在中考物理实验操作考试中，小红完成了伏安法测电阻实验，用到的器材有：电源（电压低于 $3V$ 且不变），电流表和电压表各1只、滑动变阻器1只、待测电阻1只（约 $10\Omega )$ 、导线若干、开关1个。请完成以下问题：

（1）图甲是老师预接的部分实验电路，请将电路连接完整（要求滑动变阻器滑片右移时电流表示数变小）。

（2）连接电路时，开关应处于断开状态，闭合开关前，滑动变阻器的滑片应移到 　　（选填" $A$ "或" $B$ " $)$ 端的位置；

（3）闭合开关，发现电流表指针如图乙所示，造成这一现象的原因可能是 　　。

A．	$A$ ．滑动变阻器阻值过小
B．	$B$ ．电阻 $R$ 短路
C．	$C$ ．电池电压过低
D．	$D$ ．电流表正负接线柱接反

（4）排除故障，闭合开关，调节滑动变阻器滑片到适当位置时，两表示数如图丙所示，则该次测得阻值为 　　 $\Omega$ 。为了测量结果更准确，应改变电流电压多次测量求平均值。

（5）如果实验中电压表损坏，小红观察了滑动变阻器铭牌后，认为用余下的器材也能完成测量，设计电路如图丁，主要操作步骤如下：

①连接电路，将滑片移到 $B$ 端，闭合开关，电流表示数为 $I_1$ ；

②再将滑片移到 $A$ 端，电流表示数为 $I_2$ ；

③若滑动变阻器最大阻值为 $R_0$ ，则待测电阻 $R=$ 　　（用字母表示）。

某电学实验小组设计了以下几组实验：

（1）实验一：利用图1电路来探究电流与电阻的关系，实验中控制电压表示数为U ₀不变。

①开关闭合前，滑动变阻器的滑片应置于图中最 　 　（选填"左"或"右"）端；将电阻箱调至某阻值，闭合开关，调节滑动变阻器时，发现电压表示数始终为零而电流表示数有明显变化，经检查是由于 　 　被短路而造成的；

②排除故障后，调节电阻箱阻值R，进行多次实验，得到 $I$ 与 $\frac{1}{R}$ 关系如图2所示，U ₀＝ 　 　V。

（2）实验二：将图1中电阻箱换成标有"2.5V"字样的小灯泡，实验得到图3所示I﹣U图象，则小灯泡的额定功率为 　 　W；当通过小灯泡的电流为0.4A时，小灯泡的电阻为 　 　Ω。

（3）实验三：利用图4所示电路再次测量实验二所测小灯泡的额定功率，已知电源电压恒为10V，定值电阻R ₀＝5Ω。调节变阻器滑片，使电流表A ₂的示数为 　 　A时，读出电流表A ₁的示数，即可算出小灯泡的额定功率。为了确保实验安全，滑动变阻器应选R ₁"10Ω 1.2A"和R ₂"50Ω 0.8A"两种规格中的 　 　（选填"R ₁"或"R ₂"）。

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　　。

如图所示，小强和小冬设计了用“伏安法”测量未知电阻 $R_x$的实验。

（1）图甲是实物电路图，请用笔画线代替导线将其连接完整。（要求滑片向右滑，电压表示数减小）

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

（3）闭合开关，当滑片移动到某位置时；电压表、电流表示数如图乙所示，则未知电阻 $R_x=$　　 $\Omega$．实验中，为了减小误差，还需进行的操作是　　。

（4）小强和小冬还设计了如图丙所示的测量电路：图（a）所示电路中电源电压为 $1.5V$，将 $M$、 $N$两个线头相接，调节滑动变阻器，使电流表指针指在 $0.6A$处；保持滑动变阻器滑片位置不变，若在 $M$、 $N$之间接入另一未知电阻 $R_y$，电流表示数如图（b）所示，则未知电阻 $R_y=$　　 $\Omega$．若把此电流表 $A$上各电流值改成对应的电阻值，你就可以把它改装成能测　　的仪表。

在测量“小灯泡的电阻”的实验中，有如下器材：电压表、电流表、开关、电压为 $3V$的电源、标有“ $2.5V$”的小灯泡、滑动变阻器及导线若干。

（1）请用笔画线代替导线，把图中的实物电路连接完整；（导线不能交叉）

（2）闭合开关前，滑动变阻器的滑片 $P$应处于图中最　　端（填“左”或“右）；

（3）连好电路后，闭合开关，发现灯泡不亮，电流表无示数，电压表示数接近电源电压，则此故障的原因可能是　　

$A$．小灯泡断路 $B$．小灯泡短路 $C$．滑动变阻器断路

（4）排除故障后，按正确的操作测得实验数据记录如下：

实验次数	第一次	第二次	第三次
电压 $\left(V\right)$	①2.5	③2.0	⑤1.5
电流（A）	②0.30	④0.25	⑥1.0
电阻 $\left(\Omega \right)$

在分析实验数据时，发现了一个数据有明显错误，这个数据是　　（选填上表中数据前面的序号）。这个数据的正确值是　　；

（5）根据实验数可知小灯泡正常发光时的电阻是　　 $\Omega$．（保留一位小数）

小明在做测量小灯泡的电阻实验中，电路图如图所示。小灯泡上标有“3.8V”的字样，电源电压为6V。

（1）小明连接好电路，闭合开关，发现灯泡立即发出明亮耀眼的强光，并很快熄灭，则原因可能是　　；

A．电流表短路                     B．小灯泡短路

C．滑动变阻器接入电路的阻值过小     D．电压表断路

（2）解决问题后，闭合开关，移动滑动变阻器的划片，让电压表示数逐渐变大，灯泡逐渐变亮，灯丝温度不断升高，测量数据如表：

实验次数	1	2	3	4
电压（V）	2.0	2.5	3.0	3.8
电流（A）	0.33	0.34	0.35	0.40
电阻（Ω）	6.1	7.4	8.6

表中空缺的数据应为　　，小灯泡正常发光的功率是　　W。

（3）分析如表数据，你发现小灯泡的电阻与灯丝的温度有什么关系？

如图所示，选取一个自动铅笔芯，使铅笔芯一端的a夹子固定，当来回移动另一端的b夹子时，灯泡的亮度发生了变化，这说明了铅笔芯是______（填“导体”或“绝缘体”），还能说明导体的电阻大小与______有关．下列电器中_________（填“电水壶”、“可调光台灯”或“电动机”）应用了而此原理。