初中物理伏安法测电阻的探究实验计算题

【实验名称】用电流表和电压表测电阻

【实验器材】电压恒为 $3V$的电源、电压表、电流表、标有“ $20\Omega 2A$”字样的滑动变阻器，待测电阻 $R_x$、开关、导线若干。

【实验原理】　 $R=\frac{U}{I}$　

【实验步骤】

（1）小明按如图甲所示的电路图连接电路；

（2）闭合开关，发现电流表示数如图乙所示，则下一步的实验操作是：先　　，然后　　。

（3）小明测出待测电阻的阻值后，向老师汇报，老师指出他实验设计中存在着不足，其不足是　　。

（4）改进后，小明继续实验并将数据记录在表中，分析数据可知待测电阻的阻值为　　 $\Omega$；还可以初步得出：电阻一定时，通过导体的电流与导体两端的电压成　　；

实验次数	电压 $U/V$	电流 $I/A$
1	2.4	0.24
2	2.0	0.20
3	1.5	0.15

（5）实验过程中，若小明将滑片 $P$移到了如图丙所示位置，闭合开关，此时电流表的示数为　　。

小红家有一支电子体温计，查阅说明书得知，电子体温计的探测器是热敏电阻，其阻值随着温度的变化而变化。小红买来一个热敏电阻，准备设计和制作一支模拟电子体温计。她计划先测出此热敏电阻在不同温度时的阻值，按照图甲所示连接了实验电路。 $R_T$为热敏电阻，实验时， $R_T$置于温控箱（图中虚线区域）中电源电压保持不变， $R_1$为定值电阻， $R_2$为电阻箱 $(0~9999\Omega )$， $S_2$单刀双掷开关，开关 $S_1$和 $S_2$闭合前，小红将电阻箱 $R_2$的阻值调到最大。

（1）小红首先调节温控箱的温度，使 $R_T$温度为 ${42.0}^{°}\text{C}$，闭合 $S_1$，将 $S_2$接2，读出电压表的示数为 $3V$。

①为测量此时 $R_T$的阻值，接下来的操作是：将 $S_2$接　　（选填“1”或“2” $)$，调节电阻箱 $R_2$的阻值，使电压表示数为　　 $V$，读出此时 $R_2$的阻值即为 ${42.0}^{°}\text{C}$时 $R_T$的阻值。

②逐渐降低温控箱的温度，根据上述方法测量出 $R_T$在不同温度时的阻值，若依据小红所测数据画出的 $R_T$阻值随温度变化的图象如图乙所示，且当 $R_T$的温度降至 ${32.0}^{°}\text{C}$时，闭合 $S_1$，将 $S_2$接2，电压表示数为 $2.4V$．求电阻 $R_1$的阻值。

（2）在获得如图乙所示的 $R_T$阻值随温度变化的关系后，为了自制模拟电子体温计，小红将 $S_2$始终接2，闭合 $S_1$后，通过电压表的示数大小来显示温度高低，如果将 $R_T$用绝缘布包好后置于正常人腋窝中央，保持腋窝合拢，闭合 $S_1$，当电压表示数稳定后，电压表示数最接近　　。

$A.2.25\mathit{VB}.2.45\mathit{VC}.2.65\mathit{VD}.2.85V$

小明要测量定值电阻 $\mathit{Rx}$的阻值（约十几欧）现有器材：电源 $\left(6V\right)$、滑动变阻器、电流表、电压表、开关各一个，导线若干。

（1）他设计并连接了如图甲所示电路。请用笔画线代替导线，将该电路连接完整；

（2）电路连好后，闭合开关前，应将滑动变阻器滑片移至最　　端闭合开关，移动滑片到某一位置，电压表示数如图乙所示，此时 $R_x$两端的电压为　　 $V$。

（3）当小明准备读取电流表示数时，发现两电表示数突然都变为0．他用一条导线检查电路故障，当将该导线两端分别接到 $a$、 $d$接线柱上，发现电流表有示数，电压表示数仍为0；当将该导线两端分别接到 $c$、 $f$接线柱上，发现电压表有示数，电流表示数仍为0；则由此可以判断故障是：　　；

（4）排除故障后继续实验，却不慎将电流表损坏。小明发现桌上有一根标有长度刻度、总长为 $20.0\mathit{cm}$、总阻值为 $10\Omega$的均匀电阻丝，还有一根带有鳄鱼夹的导线（如图丙所示）。查阅资料了解到，均匀电阻丝阻值与长度成正比，经过思考，重新设计了如图丁所示的电路 $(\mathit{AB}$为电阻丝， $C$为鳄鱼夹），继续进行实验。

①根据已知条件判断，电压表量程应选用　　 $V$；

②按照图丁所示电路连接好器材，多次实验测得数据如下表所示

次数	1	2	3
$\mathit{AC}$长度 $\left(\mathit{cm}\right)$	4.0	14.0	20.0
电压表示数 $\left(V\right)$	0.8	2.0	2.4

求出第1次实验时电路中的电流 $I_1=$　　 $A$；利用表中所有数据求出待测电阻 $R_x=$　　 $\Omega$。

如图为"研究小灯泡灯丝的阻值变化特点"的电路图。实验所选用的器材均能符合实验要求，其中部分器材的规格如下：（小灯泡额定电压 $3.8V$ ，额定电流 $0.32A)$ ；电压表（量程 $3V$ ，内阻 $3000\Omega )$ ；电流表（量程 $500\mathit{mA}$ ，内阻 $0.5\Omega )$ ，定值电阻 $R_0$ （限值 $1000\Omega )$ 。按电路图连接好电路，闭合开关，调节滑动变阻器的滑片至某一位置时，发现电压表的示数为 $2.7V$ ，电流表的示数为 $315\mathit{mA}$ ．求此时：

（1）小灯泡两端的电压；

（2）通过小灯泡的电流；

（3）小灯泡灯丝的阻值。

一根粗细均匀，用同种材料制成的电阻丝，阻值为R₁=20。若将其对折多次后，其长度变为原来的，其阻值为R₂; 若将其均匀拉长为原来的5倍，其阻值为R₃。（已知电阻丝的阻值和它的长度成正比，和它的横截面积成反比）求：
（1）R₂和R₃阻值大小；
（2）若将R₁、R₂和R₃这样的三个电阻串联接在电路中，三个电阻的电功率之比；
（3）若将R₁、R₂和R₃这样的三个电阻并联接在电路中，三个电阻的电功率之比。

“赛龙舟”是端午节里的传统节目．小安同学自制了一个卡通龙舟，她想用亮度可调节的红、绿灯做它的眼睛．她选用规格为“12V 6W”的红灯和“12V 12W”的绿灯及“24Ω 2A”的滑动变阻器等元件设计了如图电路．当闭合开关S、S₁、S₂，且滑动变阻器的滑片P移至b端时，两灯都正常发光（电源电压不变，不考虑灯丝电阻的变化）．求：

（1）两灯都正常发光时电流表的示数为多少？
（2）该电路中最大电功率和最小电功率分别为多少？

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的位置电阻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）。

两个电阻R₁、R₂并联的总电阻为，有同学据此认为三个电阻R₁、R₂、R₃并联后的总电阻，但是这个想法是错误的，请运用所学的电学知识加以证明。

电压表也存在很大电阻。图甲所示为常用的“伏安法测电阻”实验电路的一部分，它主要用于电压表的电阻远大于R_X的阻值时测算该电阻值。利用此电路，由于流经电压表的电流很小，我们仅根据电压表和电流表数值算出的R_X阻值，其实只是R_X实际阻值的一种近似。若电压表的电阻为R₀，我们忽略电压表测量电压的功能，图甲所示电路可以等效成如图乙所示。则根据该等效方法，当电压表读数为U，电流表读数为I时，R_X的实际阻值应为多少？

王明同学在修理电子玩具时，需要用一个75Ω的电阻，现手边有阻值为300Ω、100Ω、60Ω、40Ω、35Ω的电阻各一个，他可以选择其中      Ω和      Ω两个电阻并联来获得。

某导体两端电压是6V时，通过它的电流是300，那么，这个导体的电阻是多大？若导体两端的电压增加到9V时，通过导体的电流是多大？

两个电阻串联在一电源两端，它们的阻值分别是R1和R2，请推证他们串联后其总电阻为：  R总 =" R1" + R2

在电工学中常用物理量“电导”（符号为G）来表示导体的导电能力。导电能力强，则电导G的值大；导电能力弱，则电导G的值小。对于同一导体，其电导G和电阻R的关系为G=1/R。现有甲、乙两个导体，已知导体甲的电导为G₁，导体乙的电导为G₂，请推导出导体甲和导体乙串联时的总电导G_总．

如图所示电路，电源两端电压保持不变，灯L标有“6V 6W”字样。只断开开关S₁时，电压表的示数为U；只闭合S₁时，电流表的示数为I；开关全断开时，电压表的示数为U ¢，电流表的示数为I ¢，灯L的实际功率为1.5W。已知：U∶U ¢＝7∶5，I∶I ¢＝2∶1，不考虑灯丝电阻R_L的变化。求：

（1）定值电阻R₂的电阻值；
（2）电路消耗的最大功率。

(8分)小明用如图甲所示的电路，研究通过导体的电流与导体电阻的关系．电源电压恒为6V．实验过程中，他做了六次实验，每次改变电阻箱R’的阻值后．通过调节滑动变阻器始终保持R’两端的电压不变，记下相应的电流值．根据记录的六组数据，他在方格纸上描出了电流I与电阻箱阻值R’的关系图线，如图乙．
(1) 记录第一组数据时，电阻箱R’的阻值为4Ω，此时电流表示数是多少?
(2) 小明在实验过程中，控制电阻箱R’两端的电压是多大?
(3) 记录第二组数据时，小明记下电流表的示数为0.4 A，此时电阻箱消耗的功率是多少?
(4) 记录第四组数据时，电阻箱和滑动变阻器消耗的功率之比是多少?