初中物理伏安法测电阻的探究实验实验题

在“测量小灯泡的电阻”实验中，小明所用的实验原理图如图甲所示。已知小灯泡的额定电压为 $2.5V$。

（1）请你按照图甲电路图，用笔画线代替导线完成图乙中实验电路的连接。

（2）小明将电路连接正确后，闭合开关，调节滑动变阻器的滑片 $P$，使小灯泡刚好正常发光，此时电流表示数如图丙所示，则通过小灯泡的电流 $I=$　　 $A$，小灯泡的额定功率 $P=$　　 $W$。

（3）小明测得小灯泡正常发光时的阻值 $R=$　　 $\Omega$（保留两位小数）。

小张同学在做“测量小灯泡电阻”的实验中，所用器材如下：两节新干电池，标有2.5 $V$相同规格的小灯泡若干，两个滑动变阻器 $R_1$ “ $10\Omega 1A$”、 $R_2$ “ $20\Omega 2A$”，开关、导线若干。

（1）请你根据图甲，用笔画线代替导线，将图乙中的电路连接完整（要求：滑动变阻器滑片 $P$右移灯泡变亮，且导线不交叉）。

（2）闭合开关前，应将滑片于　　（选填“ $A$”或“ $B$” $)$端。正确连接电路后，闭合开关 $S$，移动滑片 $P$，小张发现小灯泡始终不亮，电流表指针几乎未偏转，电压表有示数，则故障原因可能是　　

$A$．小灯泡短路 $B$．滑动变阻器短路 $C$．小灯泡断路 $D$．滑动变阻器断路

（3）排除故障后，移动滑片 $P$，依次测得6组数据，如表一所示。其中第2次实验时电流表表盘如图丙，此时电路中的电流为　　 $A$；第4次实验时灯泡电阻值为　　 $\Omega$．由表一中的数据可知，小张选用的滑动变阻器应是　　（选填“ $R_1$”或“ $R_2$” $)$。

（4）小张将这6组数据算得的电阻值取平均值作为小灯泡的电阻，这种数据处理方式是　　（选填“合理”或“不合理” $)$的。

表一

实验次数	1	2	3	4	5	6
电压 $V/V$	0.5	1.0	1.5	2.0	2.5	2.8
电流 $I/A$	0.16		0.22	0.25	0.28	0.29
电阻 $R/\Omega$	3.1		6.8		8.9	9.7

表二

实验次数	1	2	3
电阻 $R/\Omega$	5	10	20
电流 $I/A$	0.30	0.20	0.12

（5）小张继续用图乙所示装置来探究“电流与电阻的关系”。他分别把阻值准确的 $5\Omega$、 $10\Omega$、 $20\Omega$的定值电阻接入原小灯泡的位置，通过实验，记录电流表示数如表二所示。他发现通过导体的电流跟电阻不成反比，其原因可能是：　　。

小洋用“伏安法”测未知电阻 $R$的电阻值，他设计的电路图如图甲所示。

实验次数	1	2	3
电压 $/V$	1.2	1.8	2.4
电流 $/A$		0.36	0.5

（1）请用笔画线代替导线，将图乙中未完成的电路补充完整。（要求变阻器滑片向左移动时电流表示数变大）

（2）连接电路时，开关应处于　　（选填“断开”或“闭合” $)$状态。闭合开关前，滑动变阻器的滑片应移到最　　（选填“左”或“右” $)$端的位置。

（3）连接好电路，闭合开关，发现电流表和电压表都有较小的示数，且无论怎样移动滑动变阻器的滑片，电流表和电压表的示数都不变。造成这一现象的原因可能是　　。（选填字母）

$A$．电阻 $R$断路                  $B$．电阻 $R$短路

$C$．滑动变阻器短路          $D$．滑动变阻器接了下面的两个接线柱

（4）小洋排除故障后，重新连接好电路进行实验，表格是他记录的实验数据，第一次实验中电流表的示数如图丙所示，其示数是　　 $A$．通过计算，该定值电阻的阻值约是　　 $\Omega$．（计算结果保留一位小数）

现准备自制一个最大阻值为 $R_m$的滑动变阻器，要购买涂有绝缘层的电阻丝，需提前借助实验得知所用电阻丝的长度。可供选择的器材有：一段长为 $l_0$的电阻丝样品（阻值在 $2~3\Omega$之间，两端留有接线头），电压约为 $12V$的电源（电源电压不变），阻值为 $5\Omega$的定值电阻 $R_0$，一个量程为 $0~0.6A$的电流表，一个量程为 $0~15V$的电压表，开关和导线若干。

请你合理选择器材设计实验方案，确定出制作变阻器的电阻丝长度 $L$。要求：

（1）画出实验电路图（电阻丝用“”表示）；

（2）写出主要的实验步骤和需要测量的物理量；

（3）写出电阻丝长度 $L$的数学表达式（用已知量和测量量表示）。

小琳想知道一只标明“ $220V40W$”白炽灯不发光时的灯丝电阻有多大，她设计了图甲所示电路原理图，并招来器材动手实验。

（1）按照如图甲所示连接电路，检查无误后闭合开关 $S$，调节滑动变阻器 $R$，电压表和电流表的示数分别如图乙、丙所示，此时灯丝电阻为　　 $\Omega$。

（2）小琳设想如果没有电压表，能否再找一只电流表和一个定值电阻来代替电压表，于是她设计了如图丁所示电路原理图 $(R_0$为阻值已知的定值电阻），连接电路并检查无误后闭合开关 $S$，调节滑动变阻器 $R$，当电流表示数分别为 $I_1$， $I_2$时，灯丝电阻 $R_L=$　　（用 $R_0$， $I_1$， $I_2$表示测量结果）。

（3）小琳用公式 $R=\frac{U^2}{P}$计算出灯泡正常发光时的电阻为 $1210\Omega$，比（1）中测量的电阻大得多，请你帮助小琳给出合理的解释　　。

（4）小琳根据图乙和丙的示数，计算了此时灯泡实际消耗的电功率与灯泡额定功率相差　　 $W$。

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。

小明同学用“伏安法”测额定电压为 $2.5V$的小灯泡的电阻，实验电路如图甲。

（1）请用笔画线代替导线，在图甲完成实物电路连接（要求：滑动变阻器滑片 $P$向右移动，小灯泡变暗）。

（2）连接好电路，闭合开关，小明发现电压表有示数，电流表无示数，移动滑片 $P$，两表示数均无变化，则故障为　           　。小明排除故障后按要求完成实验，并根据实验数据绘制成 $U-I$图象，如图乙，则小灯泡正常发光时的电阻为　      　 $\Omega$。

（3）细心的小明发现实验所得 $U-I$图象不是一条直线，其原因是　      　。

（4）实验结束后，小华同学想利用此实验器材测量额定电压为 $3.8V$小灯泡的额定功率。但此时他发现电压表损坏了，于是用一个已知阻值为 $R_0$的定值电阻，利用图丙电路，也测出了小灯泡的额定功率。请完成下列实验步骤：

①闭合开关 $S$、 $S_1$，断开开关 $S_2$，移动滑片，使电流表示数为　         　；

②闭合开关 $S$、 $S_2$，断开开关 $S_1$，保持滑片位置不变，读出电流表示数为 $I$；

③灯泡的额定功率 $P_{额}=$　         　（用已知量和测量量表示）。

如图甲所示，是利用伏安法测量小灯泡 $L$的电阻的实验线路，已知 $L$的额定电压为 $2.5V$，滑动变阻器的最大阻值为 $20\Omega$。

（1）请你用笔画线代替导线，把图甲的实物电路连接完整（要求导线不交叉、闭合开关后，变阻器滑片向左滑动时灯泡变亮）；

（2）闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片置于　　（选填“ $A$端”、“ $B$端”或“ $\mathit{AB}$正中间” $)$；

（3）移动滑片 $P$，当小灯泡 $L$正常发光时，发现电流表示数如图乙所示，则此时电流表的读数为　　 $A$，小灯泡的电阻为　　 $\Omega$（保留一位小数）；

（4）实验操作时，因小灯泡 $L$不慎损坏而出现断路，无论怎样移动滑片 $P$，电压表指针　　（选填“几乎不动”或“明显偏转” $)$。

某学习小组的同学为测量小灯泡在不同电压下的电阻，设计了实验电路并进行了部分连接，如图甲所示。

（1）请将图甲中的实物电路补充完整；

（2）为了保护电路，闭合开关 $S$前，应将滑片 $P$移到滑动变阻器的　　（填“左”或“右” $)$端；

（3）闭合开关 $S$，该小灯泡正常发光，调节滑动变阻器，让电压逐次降低，测量的数据如下表：

数据序号	1	2	3	4	5	6	7
发光情况	明亮	不很亮	不亮	较暗	微光	熄灭	熄灭
电压 $U/V$	2.5	2.1	1.7	1.3	0.9	0.5	0.1
电流 $I/A$	0.28		0.24	0.21	0.19	0.16	0.05
计算的电阻 $R/\Omega$	8.9		7.1	6.2	4.7	3.1	2.0

当电压表的示数为 $2.1V$时，电流表的示数如图乙所示为　　 $A$，此时小灯泡的电阻为　　 $\Omega$；

（4）分析表中数据，可以发现小灯泡的电阻随电压的减小而　　。

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：　　。

小凯和小明为了弄清一个未知电阻的阻值，小凯将未知电阻、电流表、电压表、滑动变阻器、开关和电源连接成了如图甲所示的电路，小凯正准备闭合开关时，旁边的小明急忙拦住他，说线接错了。

①小是发现只要改接一根导线就可以连接正确，请你检查一下电路，指出改接的是　　（选填： $a$、 $b$、 $c$、 $d$、 $e$、 $f$、 $g)$

②故障排除后，电阻两端的电压表示数如图乙所示，其读数为　　 $V$．（保留两位小数）

③小凯在实验中通过调节滑动变阻器滑片，测出通过电阻 $R$的不同电流和对应的电压值，如下表所示：

$U/V$	0.5	1.0	1.6	1.9	2.5
$I/A$	0.1	0.2	0.3	0.4	0.5

根据表中的数据在图丙中画出电阻 $R$的 $I-U$关系图象。

④由③中图象求出该电阻的阻值为　　 $\Omega$．（保留一位小数）

⑤将图甲所示电路改成如图丁所示电路，电源电压保持不变，已知 $R_1:R_2:R_3=2:1:1$，测得开关 $S$断开时 $R_2$中的电流为 $I$，消耗功率为 $P$；则开关 $S$闭合后， $R_1$中的电流值为　　 $I$， $R_3$消耗的功率为　　。