初中物理伏安法测电阻的探究实验实验题

小艳同学在测量定值电阻 $R_x$（大约几十欧）实验中，实验室只有如下器材：电源、开关导线若干、定值电阻 $R_0=15\Omega$、两个电压表 $V_1$和 $V_2$、滑动变阻器。

她设计的电路图如图1所示，物理孙老师检查后，认为不完整。

（1）请你将正确完整的电路图画出来；

（2）闭合开关之前，滑动变阻器的滑动端应滑至　        　（选填“最左端”或“最右端”或“任意位置”）；

（3）她经过这次实验后，自己进一步设计出没有电压表，只有两个电流表的实验电路图三个（如图2所示），若已知电流表 $A_1$的电阻，你认为　   　种设计测量更精确（选填“ $A$”或“ $B$”或“ $C$”）。

要测量一个阻值约为几欧的电阻Rx，实验室提供的器材有：电源（电压为3V）、学生用电流表（量程为0～0.6 A、0～3 A）、学生用电压表（量程为0～3 V、0～15 V）、滑动变阻
器R₁一个，开关、导线若干．
（1）小明用伏安法测量该电阻，如图是小明连接的电路．连接电路时，小明注意到了开关应        ；接通电路后，观察到电流表指针不偏转，示数为零，电压表示数为3V．则故障原因可能是                                              ．

（2）请把第二次测量时，所示的电压表和电流表示数填入表中相应的空格。

次数	1	2	3
电压／V	1.1		2.3
电流／A	0.22		0.46

（3）处理表2中所记录的各次实验数据，得出待测电阻R的阻值为_________Ω。
（4）小红在实验室所提供的器材中选择合适的器材，设计如下电路测出该电阻的值．如下图所示的四个电路中，R₀为已知阻值的定值电阻，不能测出未知电阻Rx的电路是（ ）

小科按照实验要求，设计测量未知定值电阻 $R_x$阻值（范围为 $400~600\Omega )$的实验。

器材：干电池两节（总电压为 $2~3V)$，电压表（量程 $0~3V$、 $0~15V)$、电流表（量程 $0~0.6A$、 $0~3A)$、滑动变阻器 $(500\Omega 0.5A)$各一个，开关、导线若干。

（1）要求一：测算出 $R_x$，且实验过程中不能拆接电路。

小科设计实验电路如图甲。请分析：

①     小科在设计实验前通过估算发现，用所提供的电流表无法测量出电路中的电流，其原因是　               

②实验时，先将变阻器滑片 $P$移到某一位置 $a$处，读出电压表示数为 $U_1$， $U_1$即为电源电压；再将变阻器滑片 $P$移到另一位置 $b$处，读出电压表示数为 $U_2$，则 $U_1-U_2$就是此时滑动变阻器两端的电压。根据相关数据计算 $R_x$的阻值。实验中滑片 $P$所在的 $a$、 $b$处分别对应的位置是：　　。

（2）要求二：增加一个电学器材实现 $R_x$阻值的直接读取，且电路只能连接一次。

小科增加了一个阻值可连续调节且可读数的变阻器 $Y$，重新设计了图乙电路。实验步骤如下：

①先闭合开关 $S$、 $S_1$，调节滑动变阻器使电压表示数为 $2V$；

②再断开开关 $S_1$，闭合开关 $S_2$，　　，读取此时 $Y$的数值。 $Y$的示数即为 $R_x$的阻值。

在探究影响导体电阻大小的因素时，小明作出了如下猜想：
导体的电阻可能与：①导体的长度有关，②导体的横截面积有关，③导体的材料有关。实验室提供了4根电阻丝，其规格、材料如下表所示．

（1）按照图甲所示“探究影响导体电阻大小因素”的实验电路，在M、N之间分别接上不同的导体，通过观察                来比较导体电阻的大小，这种实验方法叫               法。
（2）为了验证上述猜想①，应该选用编号         两根电阻丝分别接入电路进行实验。
（3）分别将A和D两电阻丝接入图甲电路中M、N两点间，电流表示数不相同，由此，初步得到的结论是：当长度和横截面积相同时，导体电阻跟             有关。
（4）要进一步研究导体材料的导电性能，就需要测量导体的电阻，小明的实验方案和操作过程均正确，两表的连接和示数如图乙所示．但通过观察发现电流表指针偏转过小，这样会导致实验误差          ，解决这一问题的措施是                    。

如图所示：电源电压为 $3V$，甲图为伏安法测某未知电阻的电路图；乙图为连接不完整的实物图。

（1）对照电路图甲，用笔画线代替导线将乙图中的电压表连入电路。

（2）闭合开关　　（填“前”或“后” $)$，滑动变阻器的滑片应调到　　（填“右端”“左端”或“中间” $)$位置。

（3）实验过程中，电压表的示数为 $1.5V$，电流表的示数如图丙所示，此时，电路中的电流是　　 $A$，测得未知电阻的阻值 $R_x=$　　 $\Omega$。

（4）该实验电路还能测出电阻消耗的　　，实验原理是 $P=$　　。

在探究影响导体电阻大小的因素时，小明作出了如下猜想：导体的电阻可能与①导体的长度有关、②导体的横截面积有关、③导体的材料有关。实验室提供了4根电阻丝，其规格、材料如下表所示。

（1）按照如图所示“探究影响导体电阻大小因素”的实验电路，在M、N之间分别接上不同的导体，则通过观察                      来比较导体电阻的大小。

（2）为了验证上述猜想①，应该选用编号_____两根电阻丝分别接入电路进行实验。
（3）分别将A和D两电阻丝接入图1电路中M、N两点间，电流表示数不相同，由此，初步得到的结论是：当长度和横截面积相同时，导体电阻跟           有关。
（4）要进一步研究导体材料的导电性能，就需要测量导体的电阻，小明的实验方案和操作过程均正确，两表的连接和示数如图2所示。但通过观察发现电流表指针偏转过小，这样会导致实验误差        ，解决这一问题的措施是                      。

小明测量未知电阻R_x的阻值，已知电源电压为6V且保持不变。

（1）请用笔画线代替导线，将图中实物图补充完整（导线不允许交叉），要求滑动变阻器的滑片P向右移动时电流表的示数变大；

（2）正确连接电路后，小明闭合开关，发现电压表无示数，电流表有示数，故障的原因可能是电阻R_x　     　（填“短路”或“断路”）。

（3）排除故障后，小明闭合开关，调节滑动变阻器，测量了三组电压值和对应的电流值，根据每组电压及电流的值，算出每组电阻R_x的阻值，要想得到最终的测量结果，他接下来的做法是　                         　。

（4）实验结束后，小明和同组的小刚想测量小灯泡的额定功率，他们将定值电阻换成额定电压为3.8V，电阻大约为10Ω的小灯泡，实验中他们发现电压表0～15V量程损坏，他们关于实验方案展开了讨论。

小刚：将图中的电阻R_x换成小灯泡后，调节滑动变阻器的滑片，使小灯泡两端的电压为2V，读出电流表的示数，计算出小灯泡的电阻后，利用公式 $P=\frac{U_{额}{}^{\text{2}}}{R}$计算出小灯泡的额定功率。

小明：应该将电压表并联在滑动变阻器的两端，调节滑动变阻器的滑片，当电压表的示数为　    　V时，小灯泡两端的电压为额定电压，读出此时电流表的示数，计算出小灯泡的额定功率。

①请你将小明的方案补充完整；

②小刚和小明用各自的方法进行了测量和计算，发现测量结果相差较大，这是什么原因呢？

求助老师后，老师提醒他们，导体的电阻受温度的影响，于是他们利用小刚的实验电路，让小灯泡两端的电压逐次下调，使灯丝的温度不断降低，灯泡变暗直至完全不发光，测得小灯泡的电阻逐渐变小，于是他们明白了，由于灯丝的电阻随温度降低发生变化，导致小刚的测量结果比小明的测量结果　     　（填“大”或“小”）。

小明利用如图甲电路图来测量电源电压 $U$和电阻 $R_1$的阻值

（1）请按照图甲的电路图，用笔画线表示导线，在图乙中完成实物连接。要求：闭合开关后，当滑动变阻器滑片 $P$向右移动时，电流表示数增大；

（2）小明调节滑动变阻器的滑片 $P$，当电流表如图丙时，其读数为　　 $A$；并将在移动滑片 $P$的过程中得到的多组电压表、电流表读数，绘成图丁的图象。由图象得出电源的电压 $U=$　　 $V$和电阻 $R_1$的阻值 $R_1=$　　 $\Omega$；

（3）小明继续探究，移动滑片 $P$的过程中，电流表的最小示数为 $0.25A$，则滑动变阻器的最大阻值为　　 $\Omega$。

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）。

小明在“探究电流与电阻关系”的实验中，准备了如下实验器材：干电池，标有“ $15\Omega 1A$”字样的滑动变阻器，阻值分别为 $5\Omega$、 $10\Omega$、 $20\Omega$的定值电阻。

（1）小明连接了下面的电路，其中有一条导线连接有误，请将连接错误的导线打“ $\times$”并画出正确连线。

（2）排除故障后，小明将 $5\Omega$定值电阻连入电路，将滑动变阻器的滑片移动到　     　（选填 $a$”或“ $b$”）端，再闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，使电压表的示数为某一定值，此时电流表的示数如图乙，示数为　     　 $A$。

（3）接下来断开开关，取下 $5\Omega$的定值电阻，分别把它换成 $10\Omega$、 $20\Omega$的定值电阻，闭合开关，调节滑动变阻器，控制　      　（选填“电流表”或“电压表”）示数不变，分别读取相应的电流表示数，记录在表中：

实验次数	1	2	3
电阻 $R/\Omega$	5	10	20
电流 $I/A$		0.2	0.1

（4）由数据可知：当导体两端的电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻成　       　。

（5）小明想用一个电流表和一个定值电阻 $R_0$测未知电阻 $R_x$的阻值，于是他和同组同学设计了如图丙所示的电路图，并进行如下实验操作：

①闭合 $S$、 $S_1$，此时电流表的示数为 $I$；

②闭合 $S$、断开 $S_1$，此时电流表的示数为 $I_1$；

③求未知电阻 $R_x$的表达式为： $R_x=$　      　。（用 $R_0$、 $I$、 $I_1$表示）

如图是“测量小灯泡电阻”的实验装置，电源电压恒为 $6V$，小灯泡的额定电压为 $3.8V$。

（1）检查无误后，闭合开关，滑动变阻器的滑片向左移动，请写出 $A$表、 $V$表的示数变化情况：　　。

（2）移动滑片获得了表格中的实验数据：

实验次数	发光情况	电压 $U/V$	电流 $I/A$	灯丝电阻
1	刚发光	1.5	0.2
2	暗	2.5	0.30	8.3
3	亮	3.8	0.42	9.0

请计算出第1次实验时灯丝的电阻， $R_1=$　　 $\Omega$。

（3）分析数据及实验现象可知：灯越亮，灯丝电阻越大，说明灯丝的电阻与　　有关。

（4）现电压表 $0~15V$量程损坏，而 $0~3V$量程完好，在不增减器材的情况下，请设计测量小灯泡额定功率的实验，写出必要的调整步骤：　　。

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　　 $W$。

小科同学用如图甲电路测导体电阻 $R_x:$

（1）请用笔画线代替两根导线，将电路连接完整（导线不能交叉）；

（2）规范连接电路后闭合开关，调节滑动变阻器进行多次测量，并记录数据如表，请根据图乙把表中所缺数据填写完整。

实验序号	电压 $/V$	电流 $/A$
1	1.5	0.16
2	2.0
3	2.5	0.24

（3）小科同学根据上表求出电压的平均值和电流的平均值，再运用欧姆定律求出电阻的平均值。请判断该方法是否可行，并说明理由。　　。

张扬同学在“测量小灯泡的电阻”的实验中，电源电压为3V，小灯泡的额定电压为2.5V，阻值为10Ω左右，滑动变阻器上标有“20Ω 1A”字样．

（1）请你帮他把电路连接完整．
（2）开关闭合时，滑动变阻器的滑片P应移到      （选填“最左”或“最右”）端．
（3）调节滑片P，使电压表示数为2.5V，此时电流表的示数如图乙所示，则小灯泡正常发光时通过的电流为      A，电阻为      Ω．
（4）在完成以上实验后，小明进一步测量并描绘出小灯泡的电流随电压变化的曲线如图丙所示，通过分析图象发现灯丝的电阻是变化的，这是因为导体的电阻随         的变化而变化．