初中物理伏安法测电阻的探究实验试题

有一个阻值未知的定值电阻 $R_x$ （阻值 $6\Omega ~10\Omega )$ 和一个标有" $0.3A$ "字样的小灯泡（阻值约为 $10\Omega )$ ，要求测出 $R_x$ 的阻值和小灯泡的额定功率。

（1）图甲是小明用伏安法测量 $R_x$ 阻值的实物电路，电源电压恒为 $3V$ ，滑动变阻器规格是" $10\Omega 2A$ "。

①甲图中有一根导线连接错误，请在该导线上画" $\times$ "，并在图上改正（所画的导线不能交叉）。

②改正电路后，正确操作，当电压表示数为 $1.8V$ 时，电流表的示数如图乙所示，则 $R_x$ 阻值为 　　 $\Omega$ 。

（2）小华利用图丙所示实物电路测出了小灯泡的额定功率。电阻箱 $R_0$ 的规格是" $0~999.9\Omega$ "，电源电压约为 $6V$ 。请在空白处填上适当内容。

①断开 $S_2$ ，闭合 $S_1$ ，调节电阻箱和滑动变阻器，直到 　　，记下此时电阻箱的阻值。

②断开 $S_1$ ，在 $M$ 、 $N$ 间接入一个元件后，正确操作可以完成测量任务。以下四个元件：

$a.$ 一根导线；

$b.5\Omega$ 电阻；

$c.30\Omega$ 电阻；

$d.$ 电阻箱。

其中符合要求的有 　　（填字母），操作过程中， 　　（选填"需要"或"不需要" $)$ 调节滑动变阻器。

我们在实验室常用如图，测量待测电阻 $R$的电阻值。小丽同学说：在电路中，电压表可以当成断路，电流表可以当成短路，根据欧姆定律得到 $R=\frac{U}{I}$，正确读出两个表的读数，就可以精确测量出待测电阻 $R$的电阻值。你认为这种说法是否正确？如果不正确，请判断测量值比真实值偏大还是偏小？通过学过的知识，解释偏大、偏小的原因。

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）。

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）

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“ $C$”）。

小明同学在“伏安法测电阻”的实验中：

（1）在连接电路时，开关 $S$应处于　　的状态，滑动变阻器的滑片 $P$应放在电阻最　　的位置。

（2）小明同学连接了如图甲的电路，闭合开关，电流表　　示数，电压表　　示数。（两空均选填“有”或“无” $)$

（3）他仔细检查电路，发现有一根导线连接错误，请你在答图甲中错误的导线上画“ $\times$”，并用笔画线代替导线画出正确的一根连接导线。

（4）正确连接电路后，闭合开关，调节滑动变阻器滑片 $P$，当电压表的示数为 $2V$时，观察到电流表示数如图乙所示，他记下数据并算出电阻 $R$的阻值为　　 $\Omega$。

（5）同组小斌同学继续向　　（选填“ $A$ “或“ $B$” $)$端移动滑片 $P$，适当增大电阻 $R$两端的电压，并进行了多次测量计算电阻的平均值从而减小实验误差。

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：　　。

小柯利用如图甲所示的电路探究电流与电阻的关系，已知电源电压为 $6V$且保持不变，实验所用电阻 $R$的阻值分别为 $5\Omega$、 $10\Omega$、 $20\Omega$，滑动变阻器的规格为“ $30\Omega 2A$”。

（1）请设计实验数据记录表，画在虚线框内。

（2）小柯将5欧的电阻接入电路，闭合开关，调节滑动变阻器使电压表示数为2伏，读出相应的电流值记录在表格中；然后更换电阻重复上述实验。当接入20欧的电阻时，发现无论怎样调节滑动变阻器，电压表示数都无法达到2伏，其原因是　　。

（3）小柯用图乙所示的电路测未知电阻 $R_X$的阻值，图中 $R_0$为定值电阻，他先将导线 $a$端接到电流表“ $-$”接线柱上，电流表示数为 $I_1$，然后将导线 $a$端接到电流表“3”接线柱上，电流表示数为 $I_2$，则 $R_X$的阻值为　　（用 $I_1$、 $I_2$、 $R_0$表示）

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　　。

小聪同学用伏安法测电阻，实验电路图如图甲所示。

（1）该实验的原理是　   。

（2）闭合开关 $S$前，滑动变阻器滑片 $P$应置于　　端（选填“ $a$”或“ $b$” $)$。

（3）假如小聪同学用完好的器材按如图甲所示实验电路图正确连接电路，实验时正确操作，刚一“试触”，就发现电流表的指针迅速摆动到最大刻度，其原因可能是：

①　　；②　　。

（4）调整后，小聪同学重新按图甲所示的实验电路图正确连接电路，进行实验，某次实验中电压表示数如图乙所示，电流表示数如图丙所示，被测电阻 $R_x=$　　 $\Omega$。

（5）若滑动变阻器的最大阻值为 $R$，被测电阻的阻值为 $R_x$，实验过程中电流表突然损坏，不能正常使用了，他想出一个方法，在撤掉电流表的情况下，利用现有的器材，也能测出电阻 $R_x$的阻值。

实验步骤如下：

①将滑动变阻器滑到 $a$端，闭合开关 $S$，读出电压表的读数，记为 $U$；

②　　；

③读出滑动变阻器的最大值 $R$；

④则被测电阻 $R_x$的阻值为： $R_x=$　　（写出表达式）。

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　　。

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：　　。

测量标有“ $2.5V$”字样的小灯泡在额定电压下工作时的电阻，小灯泡的额定功率估计在 $0.8W$左右。实验室提供的器材有：两节干电池、电压表 $V$（量程 $0~3V)$、滑动变阻器、导线若干、开关、待测小灯泡。供选择的电流表： $A_1$（量程 $0~0.6A)$、 $A_2$（量程 $0~3A)$。回答下列问题：

（1）电流表应选用　　 $($ “ $A_1$”或“ $A_2$” $)$。

（2）连接好如图甲所示的实验电路，闭合开关，发现灯泡不亮，电流表无示数，电压表有较大的示数。电路的故障可能是　　（选填序号）

$A$．电压表断路

$B$．小灯泡断路

$C$．电压表短路，且小灯泡断路

$D$．电流表短路，且小灯泡断路

（3）排除故障后，闭合开关，调节滑动变阻器使电压表示数为 $2.5V$，电流表示数如图乙所示，小灯泡正常发光时的电阻是　　 $\Omega$（小数点后保留一位数字）。

程新同学设计了如图甲所示的电路来测量电源电压 $U$和未知电阻 $R_x$的阻值。已知定值电阻的阻值为 $R_0$、电源两端电压保持不变。请完成下列问题：

（1）根据甲中电路图，用黑色签字笔画线代替导线，将乙中的实物图补充完整。

（2）电路正确连接后，当开关 $S$、 $S_1$闭合， $S_2$断开时，电流表示数为 $I_1$；则电源的电压 $U=$　　。

（3）当开关 $S$、 $S_2$闭合， $S_1$断开时，电流表示数为 $I_2$；则待测电阻 $R_x=$　　。

（4）不改变甲图所示的电路，若开关 $S_1$始终处于断开状态，仅对开关 $S$、 $S_2$进行操作　　（选填“仍能”或“不能” $)$测量电源电压和未知电阻 $R_x$的阻值。

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　　 $\Omega$。