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文档简介
【高频考点】专题15伏安法测电阻实验探究题各地真题汇编一、实验与探究题1.(2026八上·鄞州期末)小华同学用“伏安法”来测量一只阻值约为5Ω的定值电阻Rx,实验室有如下器材供选用:A.两节干电池B.开关一个和导线若干C.电压表(0~3V,0~15V)D.电流表(0~0.6A,0~3A)E.滑动变阻器(0~10Ω)F.滑动变阻器(0~100Ω)小华同学完成实验电路设计后,为了操作顺利和方便,除了A、B、C和D外,小华同学还需选用E器材;(1)根据设计的实验电路要求,请用笔划线代替导线连接图甲中最后的两根导线;(2)如图甲所示,连接好电路,在闭合开关前,为保护电路,滑动变阻器的滑片P应该滑至端(选填“B”或“C”);(3)小华在闭合开关后,移动滑动变阻器的滑片P时,发现电流表示数始终为零,而电压表有示数但不发生变化,此时电路中的一处故障是___________;A.滑动变阻器断路 B.滑动变阻器短路C.定值电阻Rx断路 D.定值电阻Rx短路(4)排除故障后,电流表示数为0.40A,电压表示数如乙图所示,则本次实验测得的定值电阻Rx的阻值是Ω。2.(2026八上·浙江期末)图甲是用伏安法测未知电阻R的实验图。(1)请用笔画线代替导线,将图甲中实物电路连接完整;(2)闭合开关,将滑片P向左滑动时,此时电压表示数为2.4V,电流表示数如图乙所示,其读数为I=A,则未知电阻R=Ω;(3)实验中只有一个电压表和一个已知电阻R0,小明设计了如图丙所示的电路,同样可以测量未知电阻R①闭合S、断开S1,用电压表测出待测电阻Rx两端的电压为②,用电压表测出电源的电压U;③请写出用测量值U,U1及R0来表示Rx的表达式:3.(2026八上·丽水期末)小科和小丽同学想测量小灯泡的电阻,设计了如图甲所示的电路图。(1)请用笔画线代替导线,按照图甲所示的电路图,在图乙中将实物电路连接完整(要求连线不得交叉,滑动变阻器的滑片向左移动时,小灯泡变亮);(2)小科同学正确连接电路后,闭合开关,发现小灯泡不发光,电流表、电压表均有示数,则小科接下来的操作是;(3)下表是正确操作后测得三次数据,其中第一次测得的电流如图丙所示,请记录表中;实验次数123电压U/V2.03.03.8电流I/A0.380.40(4)完成实验后小科提出:利用上述设计的电路还可以“探究电流跟电压的关系”,但小丽同学提出了反对意见,你认为小丽同学反对的理由是。4.(2026八上·镇海区期末)小蛟和小甬同学想利用“伏安法测小灯泡”的电阻(不考虑灯泡电阻会随温度变化而变化)。提供的器材有:两个小灯泡(一个字迹模糊,一个标有“1.5V”)、两种规格滑动变阻器(“0~10Ω”“0~30Ω”)、两个电源(电压相等且保持不变)、电流表和电压表各两个、两个开关、导线若干。(1)小蛟同学设计了如图甲所示的电路图。①请用笔画线代替导线将实物电路图乙连接完整,要求滑动变阻器的滑片P向左滑动时电路中的电流变大。②小蛟同学按如图甲所示连接电路时,开关应该,将滑动变阻器的滑片移动到最端。(2)小甬同学提出根据图丙所示的电路图,只要电流表选择合适的量程,不需要电压表就能完成小灯泡电阻的测量。已知滑动变阻器最大阻值为R。①闭合开关后,滑动变阻器滑片在最左端时,电流表示数为I1;②滑动变阻器滑片在最右端时,电流表示数为I2;③灯泡电阻Rx=(用I1、I2、R表示)。(3)小川和小江同学选择了不同的滑动变阻器,根据图丙连接好电路后,再把电压表并联接入电路。两位同学调节滑片过程中两电表示数和灯泡亮度都发生变化,当滑动变阻器的滑片都恰好在中点时,电压表示数均为1.5V,电流表示数也相同,如图丁所示,此时小川同学的灯泡比小江同学的暗(已知电流相同时,灯泡两端电压越高,灯泡越亮)。则电源电压为V,小江同学所测灯泡电阻为Ω。5.(2026八上·越城期末)在“伏安法测电阻”的实验中,某同学用图1所示的电路测R1的阻值,已知电源电压为4.5伏且保持不变。(1)正确连接电路,闭合开关,发现电流表示数为0,电压表的示数如图2所示,则电路中存在的故障可能是。(2)排除故障进行实验。当电压表示数为2V,电流表示数为0.2A,则R1=欧。实验中三次改变R1两端的电压测量电阻,目的是。(3)该同学继续用三个未知电阻进行实验,将每个电阻两端的电压和通过的电流在如图3所示的坐标系中描出甲、乙、丙三个点,其中点对应的阻值最大。6.(2026八上·余姚期末)小余同学设计并制作了一个可以直接测量电阻阻值的仪器,如图甲为他所设计的电路图。当a、b接入不同阻值的电阻时,电流表指针就会指在相应位置上。已知电源电压恒为6V,电流表量程为0~0.6A。(1)用笔画线代替导线在图乙中完成实物图的连接,使滑片P向左移时阻值变小。(2)标零。用导线将a、b直接连起来,移动滑动变阻器R的滑片P,使电流表指针正好偏转到满刻度0.6A处,在此刻度处标为“0Ω”,如图丙所示。
标刻度。调零后保持滑动变阻器阻值不变,将一个阻值为20Ω的定值电阻接入a、b接线柱后,计算此时电流表示数应为A,在电流表该刻度处标上“20Ω”。据此原理,可把电流表改为测量电阻的仪器。(3)测量。将未知阻值的电阻接入电路中,电流表指针恰好偏转到刻度盘正中央,则该电阻的阻值为。7.(2026八上·海曙期末)用如图甲所示的电路测量定值电阻Rₓ的阻值。(1)正确连接电路,闭合开关之前,应将滑动变阻器的滑片P置于(填“A”或“B”)端;(2)实验时,闭合开关,发现电流表和电压表示数都为0。用一根导线在图甲中先后连接接线柱G与F、F与E时,电压表和电流表示数仍为0,连接接线柱E与D时。电压表和电流表指针明显偏转,则电路的故障是;(3)排除故障后实验,电压表示数为2V时,电流表示数如图乙所示,则定值电阻Rₓ=Ω;(4)如果没有电压表,电源电压未知,可以用最大阻值为R0的滑动变阻器和如图丙所示电路,来测量电阻R2的阻值。闭合开关后,滑动变阻器滑片在最左端时,电流表示数为l1,滑动变阻器滑片在最右端时,电流表示数为l2,则电阻lRx=8.(2026八上·萧山期末)小蛟利用如图所示电路研究电学实验,他准备了以下器材:两节干电池、学生电源、电流表、电压表、滑动变阻器、定值电阻、开关、导线若干。(1)在按电路图连接实物时,开关必须处于状态;在实物图中,滑动变阻器的滑片要移到最端(选填“右”或“左”)。(2)小川在一旁观察后指出小蛟没有按照电路图正确连接实物,请你在实物图乙上对连接错误的一根导线打“×”,并用笔补画一根线代替导线将电路连接正确。(3)开关闭合前,小川发现电流表的指针如图丙所示,他又指出了问题是。(4)问题解决后,他们接入10Ω的电阻进行实验,并得出下表中的数据,对数据进行分析后得出实验结论是。电压U/V11.522.5电流I/A0.10.150.20.25(5)小蛟同学用上述器材继续研究导体中电流与电阻的关系。在实验中他将电源更换成学生电源,但是由于刻度磨损,他不清楚电源电压,但依然完成了实验,实验过程如下:①电路中接入15Ω的电阻,使电阻两端电压达到某一固定值,测出电流;②将15Ω的电阻替换为10Ω,要使10Ω两端电压达到固定值,变阻器接入的阻值应比前次实验;(选填“变大”、“变小”或“不变”)。③将电阻10Ω替换为5Ω再次进行实验。三次实验数据如下表所示。交流时小科发现第③次实验数据有误,这是由于接入5Ω后忘记调节变阻器,滑片仍在第②次实验的位置,此时变阻器接入的阻值是Ω。此实验中滑动变阻器的作用是。实验次数①②③R/Ω15BAI/A0.20.30.49.(2025八上·吴兴期末)同学们用“伏安法”测小灯泡的电阻,已知小灯泡正常工作电压为2.5伏,电源电压恒定不变,有规格为"10Ω2A"和"20Ω2(1)如图甲所示,选用"10Ω2A"规格的滑动变阻器进行实验。连接好电路,闭合开关前需将滑动变阻器的滑片P置于如图所示位置,其目的是(2)接着闭合开关迅速试触。灯泡发光,电压表示数如图乙,此时灯泡两端电压伏。为了使灯泡正常发光,接下来的操作是(3)当灯泡正常发光时,小吴读取并记录电流表的示数为0.30A,然后计算出灯泡的电阻为8.3Ω。而小兴认为应调节滑片P,进行多次测量,记录的多组数据及灯泡电阻的计算过程如下表。你认为这样处理数据是否合理,并说明理由。实验序号U/VI/AR/ΩR的平均值12.50.308.3R=22.20.287.932.00.267.710.(2025八上·丽水期末)小丽和实验小组的同学用图甲所示的电路测未知电阻的阻值,电源电压不变。
(1)正确连接电路后,闭合开关,发现电流表无示数,电压表指针超过量程,电路中出现的故障可能是()(填字母)。A.电阻R短路 B.电阻R开路C.滑动变阻器处开路 D.滑动变阻器处短路(2)闭合开关S,将滑动变阻器的滑片P移到某处时,电压表的示数为3V,电流表的示数如图乙所示,则被测电阻R的阻值为Ω。(3)完成上述计算后小丽认为实验完成了,小科却认为这样的结果不可靠,你认为接下去小科的具体操作应是。11.(2025八上·滨江期末)同学们通常用“伏安法”测量并计算某导体的电阻。科学兴趣小组设计并制作了一个可以直接测量电阻阻值的仪器。他们设计了如图甲所示的电路,a、b为接线柱用于接待测电阻。当a、b接入电阻阻值不同时,电流表示数也随之改变,在电流表相应位置标上对应电阻值。已知电源电压恒为9V,电流表量程为0.6A。
(1)根据电路图甲用笔画线代替导线在图乙中完成实物图的连接,使滑片P向右移时阻值变小。(2)标零。用导线将a、b直接连起来,移动滑动变阻器R的滑片P,使电流表指针正好偏转到满刻度0.6A处,在此刻度处标为“0Ω”,如图丙所示,此时变阻器接入电路中的阻值R=Ω。(3)标刻度。调零后保持滑动变阻器阻值不变,将一个阻值为30Ω的定值电阻接入a、b接线柱后,计算此时电流表示数应为A,在电流表该刻度处标上“30Ω”。据此原理,可把电流表改为测量电阻的仪器。测量。使用制作的测电阻仪器测未知导体的电阻。12.(2025八下·余姚期末)小余同学在进行“测量小灯泡电阻”实验时,提供的实验器材有:3节新干电池、开关、滑动变阻器(50Ω1.0A)、电压表、电流表、小灯泡、导线若干。所有器材完好,电路图如图甲所示:(1)根据图甲的电路图,完成图乙中的实物连接图。(2)小余同学一闭合开关,小灯泡发光后迅速熄灭,为了判断小灯泡是否烧坏,他断开开关,拆下小灯泡,用自制的工具连接该小灯泡后进行测试,下列自制工具可以选择的是(填字母),经测试,发现小灯泡烧坏,小灯泡烧坏的可能原因是。(3)小余更正了自己的错误,并更换完好的小灯泡再次实验,小余根据所得的数据绘制了如图丙所示图像,并计算了4组灯泡阻值的平均值,你认为由此得出的小灯泡电阻值是否合理,并说明原因:。13.(2025八上·苍南期末)厚膜电阻是一种被广泛用于高温电子设备中的定值电阻,具有耐高温的特性。小明想测定某一型号的厚膜电阻的大小,设计如图甲实验。连接电路后,闭合开关,移动滑动变阻器滑片,测量并记录实验数据如表所示。(1)请完成实物图甲的连接(要求滑动变阻器滑片在最左端时连入的阻值最大);(2)请根据图乙,第三次实验的电压是V;(3)分析表中数据,请写出得出厚膜电阻阻值的方法;实验次数电压(伏)电流(安)14.90.129.80.23
0.25(4)查阅资料发现:该厚膜电阻材料为导电金属陶瓷,滑动变阻器金属丝材料为镍铬合金丝,两种材料电阻随温度变化如丙图所示。保持滑片不变,开关闭合一段时间后,小明发现电压表示数减小,请解释其原因:。14.(2024八上·平湖期末)小石用“伏安法”测量未知电阻R的阻值。(1)根据电路图甲,用笔画线代替导线,将图乙的实物图补充完整。要求滑动变阻器滑片P向左滑动时电阻增大。(2)电压表的示数为1.8V时,电流表的示数为0.3A,则电阻R的阻值为Ω。(3)测出电阻R的阻值后,小石还想测量标有2.5V的小灯泡的电阻。当他将电阻R更换成小灯泡后,发现电压表有示数,灯泡不亮且电流表没有示数,则该电路的故障是:。15.(2024八下·镇海区期末)小科用电压表和电流表测导体R0实验次数U/VI/AR/Ω11.00.502.021.50.1410.732.00.1910.542.50.2310.9(1)表中数据有一组是错误的,剔除后可得出导体的电阻R0=(2)实验中,通过调节滑动变阻器的阻值获得多组数据,这样操作的目的是;(3)根据表中数据,在实验过程中,滑动变阻器滑片P移动的方向是(填“向左”或“向右”)。16.(2024八下·嘉善期末)在伏安法测小灯泡电阻的实验课上,细心的小明发现:当小灯泡两端电压变化时,小灯泡的电阻也随之改变。针对该现象,小明提出了两种猜想,猜想一:小灯泡的电阻随两端电压的变化而变化。猜想二:小灯泡的电阻随灯丝温度的变化而变化。他按如图甲所示电路来验证猜想,具体步骤如下:①取小灯泡内灯丝连接成如图甲电路,在水槽中加入0℃的绝缘油,将灯丝完全浸没;②闭合开关,移动滑动变阻器滑片,进行多次测量,记录数据;③断开开关,将水槽中的物质分别换为50℃、100℃的绝缘油,重复步骤②;④将测得的数据绘制成如图乙所示图像。(1)用笔画线代替导线将图甲实物图连接完整。根据你连接的电路,当滑动变阻器的滑片往左移时,电流表示数将;(2)根据图乙数据可知,当温度升高时,灯丝的电阻随温度的升高而,你还可得到的结论。17.(2024八上·衢州期末)小科用伏安法测小灯泡的电阻:(1)请在图甲中正确连接好电压表。(2)在闭合开关之前,图中滑动变阻器的滑片应放在端(选填“A”或“B”)。(3)小方检查电路连接正确无误,闭合开关S,发现灯不发光,电流表有示数,电压表示数为0。若电路中只有一处故障,且电源、开关S、电流表、电压表均无故障。请你判断电路出现的故障可能是:。实验次数电压(V)电流(A)11.00.2222.00.3033.00.34(4)排除电路故障后,小方某次测量时电压表和电流表的示数如图乙,则电压表的示数为V,电流表的示数为A,灯泡的电阻RL=Ω。(5)小明用相同的灯泡测得3组数据记录在表中:小明通过数据分析后,发现小灯泡的电阻不同的。这是因为导体的电阻除了跟材料、长度、横截面积有关,还跟有关。18.(2024·浙江)小科用“伏安法”测量未知电阻R的阻值。(1)根据图甲的电路图,用笔画线代替导线,将图乙的实物图补充完整。要求滑动变阻器滑片向右滑动时它的电阻增大、电压表选择合适的量程。(2)电压表的示数为1.5V时,电流表的示数如图丙所示,则电阻R的阻值为Ω。(3)他接着移动滑动变阻器的滑片测出多组电压和电流的值,算出对应的电阻值及电阻的平均值。计算电阻的平均值的目的是。(4)测出电阻R的阻值后,小科还对标有2.5V的小灯泡的电阻进行了测量,他测量了多组数据,如下表所示。次数12345电压U/V2.52.11.70.90.1电流I/A0.280.260.240.190.05电阻R/Ω8.938.087.084.742.00小灯泡亮度亮度越来越暗小科发现5次测量的电阻值相差较大,和其他小组交流发现都存在类似情况,且小灯泡的电阻随电压减小而减小,亮度也变暗。同学们认为这种情况不是误差造成的,而是小灯泡电阻受影响。19.(2023九上·鹿城期末)用如图甲所示电路测量额定电压为2.5V的小灯泡的电阻,根谐头实验数据绘制出小灯泡的1-U图象如图乙所示。(1)连接电路时,开关应。(2)实验进行过程中,当滑动变阻器的滑片位于某一位置时,电流表示数如图丙所示,为测量小灯泡正常发光时的电阻,应将滑片向移动(填左或右)。(3)由图象可知,小灯泡正常发光时的电阻为欧。(4)当电压表的示数增大时,发现电压表与电流表的示数之比变大。造成这种情况的主要原因是。20.(2026·浙江模拟)科学课上,小科同学学习了伏安法测电阻,于是利用这个方法设计了实验,测量小灯泡在不同发光情况下的电阻,如图1所示的电路图,图2是实物图。(1)请将图2中的a导线连接完整。(2)实验过程中,要使电压表示数变大,滑片P应向(填“B”或“^{4}C”)接线柱移动。(3)移动滑片P,进行实验,数据记录及处理结果列于下表。实验序号发光情况U/伏V安R/欧1不发光0.400.123.32发出很微弱的光0.900.165.63发出微弱的光1.500.207.54发出较强的光?0.24①第4次实验中,电压表指针位置如图3所示,其示数为伏。②分析数据,发现小灯泡在不同发光情况下的电阻是变化的,小灯泡的U-I图像与图4中的(填“a”、“b”或“c”)相似。21.(2026·浙江模拟)科学兴趣小组用如图所示的器材测量小灯泡的电阻,所用电源电压为3V,小灯泡的额定电压为2.5V。经过多次实验,测量并记录多组数据,得到小灯泡的I−U图像如图3所示。(1)请用笔画线表示导线,将图1所示电路连接完整。(2)正确连接电路后,某同学闭合开关发现小灯泡很亮。请指出造成该异常现象的不规范操作是。(3)闭合开关后,当滑动变阻器的滑片移至某一位置时,小灯泡正常发光,此时电流表示数如图2所示,小灯泡的电阻为Ω。(计算结果保留一位小数)(4)该同学分析图3发现实验过程中小灯泡的电阻是变化的,其变化特点是。
答案解析部分1.【答案】(1)(2)C(3)C(4)5.5【知识点】伏安法测电阻的探究实验【解析】【分析】(1)伏安法测电阻电路连接与滑动变阻器选型:伏安法测定值电阻,滑动变阻器采用一上一下接线;电源为两节干电池总电压3V,待测电阻约5Ω,选择0~10Ω滑动变阻器调节范围合适,便于操作。开关需串联接入电路,完成电路通路。
(2)滑动变阻器使用规范:闭合开关前,滑片要调到接入电路电阻最大处,目的是增大电路总电阻,减小初始电流,保护电路元件。滑动变阻器接B端下接线柱时,滑片移到C端,接入电阻丝最长,电阻最大。
(3)电路故障分析:电流表示数为0,说明电路断路;电压表有示数不变,说明电压表两端能连通电源两极,故障为电压表并联的定值电阻断路。若滑动变阻器断路,电压表无示数;滑动变阻器短路、定值电阻短路时电流表均有示数。
(4)电压表读数与欧姆定律计算:两节干电池电源电压3V,电压表选用0~3V量程,分度值0.1V;欧姆定律公式:,用读出的电压、已知电流计算定值电阻阻值。
【解答】(1)电路剩余两根导线:一根将开关右侧接线柱连接滑动变阻器上方任意接线柱(P),滑动变阻器采用一上一下接法,下接线柱接B,上接线柱接P,完成串联电路连接,导线不能交叉。
(2)滑动变阻器下接线柱接B,滑片滑至C端时,接入电路的电阻丝长度最长,电路总电阻最大,闭合开关后初始电流最小,能保护电流表、定值电阻等元件,因此滑片P滑至C端。
故填:C。
(3)闭合开关后,移动滑动变阻器的滑片P时,电流表示数始终为零,说明电路存在断路;而电压表有示数但不发生变化,说明电压表与电源接通,此时电路中的一处故障是定值电阻Rx断路,故选C。(4)电流表示数为0.40A,如乙图所示,电压表选用0~3V测量范围,分度值为0.1A,电压表示数为2.2V,则本次实验测得的定值电阻Rx的阻值是(1)测量定值电阻的阻值的实验中,电源电压为3V,电压表选用0~3V(2)连接好电路,在闭合开关前,为保护电路,滑动变阻器的阻值应滑到最大值,即滑片P应该滑至C端。(3)闭合开关后,移动滑动变阻器的滑片P时,电流表示数始终为零,说明电路存在断路;而电压表有示数但不发生变化,说明电压表与电源接通,此时电路中的一处故障是定值电阻Rx断路,故选C。(4)电流表示数为0.40A,如乙图所示,电压表选用0~3V测量范围,分度值为0.1A,电压表示数为2.2V,则本次实验测得的定值电阻Rx的阻值是2.【答案】(1)(2)0.3;8(3)闭合开关S,S1;【知识点】伏安法测电阻的探究实验【解析】【分析】(1)滑动变阻器实物连接规则:滑动变阻器采用“一上一下”接线方式接入电路,滑片移动时接入电路电阻丝长度改变,从而调节电路电流;伏安法测电阻电路中,滑动变阻器串联在电路,起到改变待测电阻两端电压、多次测量减小误差的作用。
(2)电流表读数与欧姆定律计算:电流表选用0~0.6A量程时,分度值为0.02A,根据指针位置读取电流数值;欧姆定律公式为I=UR,导体电阻等于导体两端电压与通过导体电流的比值,可用于计算未知定值电阻阻值。
(3)串联电路电压、电流规律与单表测电阻原理:串联电路总电压等于各用电器两端分电压之和,串联电路各处电流相等;利用已知定值电阻\(R_0\)与待测电阻\(R_x\)串联,通过电压表分别测出总电压、待测电阻分压,先求出电路电流,再结合欧姆定律推导待测电阻表达式。(2)乙图中,电流表的量程为0~0.6A,其分度值为0.02A,读数为0.3A。[由公式I=UR(3)闭合开关S、断开S1,电路为两电阻串联,电压表测出待测电阻Rx两端的电压为U1;闭合开关S、S1,定值电阻R0被短路,电路为未知电阻单独串联的简单电路,电压表测电源的电压U;因串联电路中总电压等于各分电压之和,所以R0两端的电压因串联电路中各处的电流相等,所以I=即U−解得Rx(1)根据实验,电路是串联的,电压表测定值电阻两端电压,电流表测电路中的电流,且滑动变阻器应一上一下接入电路,所以将定值电阻右端与滑动变阻器左上接线柱相连,连接实物图如下图所示:(2)[1]乙图中,电流表的量程为0~0.6A,其分度值为0.02A,读数为0.3A。[2]由公式I=UR(3)[1][2]闭合开关S、断开S1,电路为两电阻串联,电压表测出待测电阻Rx两端的电压为U1;闭合开关S、S1,定值电阻R0被短路,电路为未知电阻单独串联的简单电路,电压表测电源的电压U;因串联电路中总电压等于各分电压之和,所以R0两端的电压因串联电路中各处的电流相等,所以I=即U−解得R3.【答案】(1)(2)移动滑动变阻器的滑片(3)0.32(4)小灯泡的电阻不是定值【知识点】伏安法测电阻的探究实验【解析】【分析】(1)根据灯泡亮度确定电流变化,根据欧姆定律分析变阻器接入阻值变化,再结合滑片的移动方向确定变阻器选择的接线柱即可;
(2)根据电流表和电压表的示数变化确定故障的种类和位置;
(3)根据图片确定电流表的量程和分度值,然后根据指针位置读出示数;
(4)根据控制变量法的要求,结合灯丝电阻随温度的变化规律分析。
【解答】(1)滑动变阻器滑片向左移动时灯泡变亮,则电流变大,说明滑动变阻器接入电路的电阻减小,因此应将滑动变阻器的左下接线柱与灯泡左端相连,如下图所示:
(2)根据题意可知,电流表、电压表均有示数,说明电路通路,无断路或短路。灯泡不发光可能是实际功率过小所致,那么可能是变阻器接入的阻值太大所致,那么接下来的操作为:调节滑动变阻器滑片,减小接入电阻,观察灯泡是否发光。故填:移动滑动变阻器的滑片。
(3)根据丙图可知,电流表的量程为0-0.6A,分度值为0.02A,则示数为0.32A;
(4)探究电流与电压的关系时,需要控制电阻大小相同。但是灯泡的电阻随温度的升高而增大,因此不能完成探究,故填:小灯泡的电阻不是定值。4.【答案】(1);断开;B(2)I(3)9;3【知识点】欧姆定律及其应用;伏安法测电阻的探究实验【解析】【分析】(1)①根据电流变化确定变阻器接入阻值的变化,进而确定变阻器选择的接线柱,然后补充光路图即可;
②根据电路连接的注意事项解答。
(2)根据描述分析两种情况下电路的串并联情况,根据欧姆定律和电阻串联的知识列出两个方程,然后联立求解即可;
(3)在两组同学移动滑片的过程中,电表示数和灯的亮度都发生变化,可确定灯与变阻器串联,电压表不可能并联在电源两端,电流表串联在电路中:
根据当滑动变阻器的滑片都移到中点时电压表示数均为1.5V,根据电流表选用小量程,确定分度值为读出甲、乙两组实验电路的电流大小;
根据灯泡亮度确定两个电路总电阻大小,进而确定两个同学所选用的滑动变阻器规格;
根据欧姆定律U总=UL+U滑得出小川同学实验中电源电压的数值和灯泡电阻即可。
【解答】(1)①利用“伏安法测小灯泡”的电阻的实验中,变阻器应该与灯泡串联,且接线“一上一下”。滑动变阻器的滑片P向左滑动时电路中的电流变大,则此时电阻变大,那么应该将左下角的接线柱A与灯泡右端相连即可,如下图所示:
②如图甲所示连接电路时,为了避免电路时通时断烧毁用电器,则开关应断开。为了避免电流过大而烧毁用电器,则应将变阻器的滑片移动到阻值最大的B端。
(2)闭合开关后,滑动变阻器滑片在最左端时,此时变阻器的阻值为0,只有灯泡L,电流表示数为I1;
根据U=IR得到:U总=I1Rx①;
滑动变阻器滑片在最右端时,灯泡与变阻器串联,电流表示数为I2;
根据U=IR得到:U总=I2(Rx+R)②;
①②联立解得:Rx=I2RI1−I2。
(3)小川和小江按如图丙连接好电路后,再把电压表并联,调节滑片过程中两电表示数和灯的亮度都发生变化,故电压表都没有接在电源两端;
当滑动变阻器滑片位置都恰好在中点时,电流表示数也相同,
此时小川的灯泡比小江的暗,说明UL川<UL江,
根据U总=UL+U滑可知,U滑川>U滑江,
根据串联电路电压的规律,则R滑川>R滑江,
因为滑动变阻器滑片位置都恰好在中点,所以小川滑动变阻器连入电路中的电阻为15Ω,小江中滑动变阻器连入电路中的电阻为5Ω,
因电压表示数均为UV=1.5V,
电流表的量程为0-0.6A,分度值为0.02A,示数为0.5A;
小川的实验中,滑动变阻器的电压为:U滑川=IR滑川=0.5A×15Ω=7.5V;
故小川的实验中电压表只能并联在灯的两端,
那么电源电压为U总5.【答案】(1)R1断路(2)10;取平均值,减小误差(3)甲【知识点】电流表、电压表在判断电路故障中的应用;欧姆定律及其应用;伏安法测电阻的探究实验【解析】【分析】(1)故障:电流表没有示数,电压表有示数时的故障一般为:电压表测量对象断路;电流表有示数,电压表没有示数时的故障一般为电压表测量对象短路。电流表和电压表都没有示数,可能是电压表测量对象以外的部分断路。
(2)根据欧姆定律计算电阻的阻值大小;改变电压,则电路中电流也会改变,从而可以获得多组数据,通过取平均值可以减小误差。
(3)根据R=UI进行分析,电压越大、电流越小,对应的电阻阻值越大。
【解答】(1)由电路图可知,电路为串联电路,电压表测量R1两端电压,闭合开关,电流表示数为零,可知电路中存在断路,电压表指针向右超出量程,说明示数大于3V,故障可能是R1断路,电压表串联进电路,由于电压表阻值很大,所以电路中几乎没有电流,故电流表示数为零,电压表分压很大,约为电源电压。
(2)R1的阻值为R1=U1I=2V6.【答案】(1)(2)0.2(3)10Ω【知识点】变阻器的原理及其使用;欧姆定律及其应用;伏安法测电阻的探究实验;电阻的串联、并联【解析】【分析】(1)滑动变阻器一上一下接进电路,通过改变连入电路中的有效长度来改变连入电路的阻值,连入电路的有效长度越长,说明连入电路的阻值越大。
(2)(3)串联电路总电阻等于各用电器电阻之和,电源电压除以总电阻等于电路中的电流。
【解答】(1)滑片P向左移时阻值变小,即左移后连入电路的有效长度减小,由图可知,应将A接线柱与电流表的0.6A接线柱相连,如图所示
。
(2)当电流为0.6A时,变阻器连入电路的阻值为R滑=UI=6V0.6A=10Ω7.【答案】(1)A(2)滑动变阻器断路(3)10(4)I【知识点】变阻器的原理及其使用;电流表、电压表在判断电路故障中的应用;欧姆定律及其应用;伏安法测电阻的探究实验;电路的动态分析【解析】【分析】(1)滑动变阻器一上一下接进电路,通过改变连入电路中的有效长度来改变连入电路的阻值,连入电路的有效长度越长,说明连入电路的阻值越大。
(2)故障:电流表没有示数,电压表有示数时的故障一般为:电压表测量对象断路;电流表有示数,电压表没有示数时的故障一般为电压表测量对象短路。电流表和电压表都没有示数,可能是电压表测量对象以外的部分断路。
(3)根据图像读出电流表示数,再由欧姆定律计算阻值大小。
(4)串联电路总电阻等于各用电器电阻之和,结合欧姆定律计算阻值大小。
【解答】(1)在闭合开关之前,应将滑动变阻器的滑片P置于阻值最大的位置,以保护电路。根据电路图,滑动变阻器的滑片P置于A端时阻值最大。
(2)用导线连接G与F、F与E时,电压表和电流表仍无示数,说明故障不在G-F或F-E段。连接E与D时,电压表和电流表有明显偏转,说明故障在E-D段,即滑动变阻器断路。
(3)电流表连接的是小量程,分度值为0.02A,示数为0.2A,电阻为Rx=UI=2V0.2A=10Ω。
(4)闭合开关后,滑动变阻器滑片在最左端时,此时变阻器连入电路的阻值等于其最大阻值,电流表示数为l1,则I18.【答案】(1)断开;左(2)(3)电流表的正负接线柱接反了(4)在电阻一定时,电流与电压成正比(5)变小;10;控制定值电阻两端的电压为3V不变【知识点】欧姆定律及其应用;探究电流与电压、电阻的关系实验;伏安法测电阻的探究实验【解析】【分析】欧姆定律指出:通过导体两端的电流与导体两端的电压成正比,比例常数被称为电阻。公式为I=U/R。在交流电中,欧姆定律仍然适用,电压与电流的比例常数被称为阻抗,阻抗的概念是电阻的推广。【解答】(1)、在按电路图连接实物时,开关必须处于断开状态;在实物图中,滑动变阻器的滑片要移到最左端,以阻值最大处接入电路)。(2)
(3)开关闭合前,小川发现电流表的指针如图丙所示,他又指出了问题是电流表的正负接线柱接反了,指针反像偏转;
(4)问题解决后,他们接入10Ω的电阻进行实验,并得出下表中的数据,对数据进行分析后得出实验结论是在电阻一定时,电流与电压成正比;
(5)①电路中接入15Ω的电阻,使电阻两端电压达到某一固定值,测出电流;②将15Ω的电阻替换为10Ω,要使10Ω两端电压达到固定值,变阻器接入的阻值应比前次实验变小因,因为定值电阻两端的电压需要控制不变,定值电阻改为10欧,两端电压会减小,所以要减小滑动变阻器的阻值,从而来减小他两端的电压;(选填“变大”、“变小”或“不变”)。③将电阻10Ω替换为5Ω再次进行实验。三次实验数据如下表所示。交流时小科发现第③次实验数据有误,这是由于接入5Ω后忘记调节变阻器,滑片仍在第②次实验的位置,此时变阻器接入的阻值是5Ω,因为②和③的滑动变阻器阻值相同;U=0.3R滑+3V;U=0.4R滑+2V,所以R滑=10欧姆;此实验中滑动变阻器的作用是控制定值电阻两端的电压为3V不变;。
故答案为:(1)断开;左(2)(3)电流表的正负接线柱接反了(4)在电阻一定时,电流与电压成正比(5)变小;10;控制定值电阻两端的电压为3V不变9.【答案】(1)保护电路(2)2.8;将滑动变阻器的滑片向A端移动,直到电压表示数为2.5V(3)不合理,小灯泡的灯丝电阻会随温度升高而增大,不同电压下小灯泡的灯丝温度不同,电阻本身就不相等,求不同电压下电阻的平均值没有实际物理意义。【知识点】伏安法测电阻的探究实验【解析】【分析】(1)滑动变阻器使用规范:连接电路闭合开关前,滑片调到最大阻值处。电路接通瞬间总电阻最大,电路电流最小,避免电流过大损坏元件,起到保护电路的作用。
(2)电压表读数与串联分压规律:电压表选用0~3V量程,分度值0.1V;小灯泡额定电压2.5V,当前电压2.8V,高于额定电压。串联电路中,想要减小灯泡两端电压,需要增大滑动变阻器接入电阻,分担更多电压。观察实物图,滑片向A移动,接入电阻变大。
(3)灯丝电阻特性:灯丝电阻受温度影响,电压不同时,灯泡实际功率不同,灯丝温度不同,电阻大小不相等。多次测量求平均值适用于定值电阻减小误差;小灯泡电阻随温度变化,求取平均值没有物理意义。
【解答】(1)闭合开关前滑片置于最大阻值处,使初始电路电流最小,防止电流过大损坏电路元件,目的是保护电路;
(2)电压表接入0~3V量程,分度值0.1V,示数为2.8V;灯泡当前电压高于额定电压,需要增大滑动变阻器接入阻值,将滑片向A端移动,直至电压表示数等于2.5V;
(3)处理方式不合理;小灯泡灯丝电阻受温度影响,电压不同,灯丝温度不同,电阻阻值不同,不能通过求平均值计算灯泡电阻,平均值无实际物理意义;
故答案为:(1)保护电路;
(2)2.8;将滑动变阻器的滑片向A端移动,直到电压表示数为2.5V;
(3)不合理,小灯泡灯丝电阻随温度升高而增大,不同电压下灯丝温度不同,电阻不同,计算电阻平均值没有实际物理意义。10.【答案】(1)B(2)10(3)移动滑动变阻器的滑片,测出几组不同的电流和电压值【知识点】电流的测量及电流表的使用;电流表、电压表在判断电路故障中的应用;欧姆定律及其应用;伏安法测电阻的探究实验【解析】【分析】(1)常见故障:电流表没有示数,电压表有示数时的故障一般为:电压表测量对象断路;电流表有示数,电压表没有示数时的故障一般为电压表测量对象短路。
(2)电流表小量程分度值为0.02A,再由欧姆定律计算电阻的阻值。
(3)进行重复实验,再取平均值可以减小误差。
【解答】(1)电流表无示数:说明电路中存在开路(断路)情况,导致电流无法通过。电压表指针超过量程:说明电压表测得的电压远超过其量程,可能是电压表直接接到了电源两端,且电路中几乎没有分压,故障可能是电压表的测量对象R断路,电压表串联在电路中,阻值很大,相当于测量电源电压。
故答案为:B。
(2)由图乙可知,此时电流为0.3A,则电阻的阻值为R=UI=11.【答案】(1)(2)15(3)0.2【知识点】伏安法测电阻的探究实验【解析】【分析】(1)滑动变阻器上下各选一个接线柱接入电路且串联在电路中,滑动变阻器滑片P向右移动时,电流表示数变小,说明此时变阻器接入电路中的电阻变大,据此进行解答;
(2)根据欧姆定律求出滑动变阻器接入电路中的电阻;
(3)由电阻的串联求总电阻,由欧姆定律得出电路的电流,即电流表的示数。
【解答】(1)电源电压3V,故电压表选用小量程并联在待测电阻两端;滑动变阻器上下各选一个接线柱接入电路且串联在电路中,滑动变阻器滑片P向右移动时电阻变小,则变阻器右下方接线柱必须接入电路中,如下图所示:
(2)滑动变阻器接入电路中的电阻:R=UI=9V0.6A=15Ω;
(3)保持变阻器R接入电路中阻值不变,在a、b间接入被测电阻30Ω,此时两电阻串联,
则此时的总电阻:R总12.【答案】(1)(2)A;闭合开关前,滑动变阻器未在最大阻值处,导致电流过大(3)不合理,由图可知,小灯泡的电阻是变化的,因此不能用多次实验取平均值的方法.【知识点】伏安法测电阻的探究实验【解析】【分析】(1)滑动变阻器要一上一下接进电路,且滑片移动后电阻大小变化要与电路图一致。
(2)为了电路安全,在闭合开关前,要将滑动变阻器的滑片移至阻值最大处。
(3)灯泡的电阻会随着温度的变化而变化,所以不能通过取平均值的方式计算灯泡的电阻。
【解答】(1)由电路图可知,电路为串联电路电压表测量灯泡两端电压,滑动变阻器的滑片向右移,电阻变大,如图所示
。
(2)A中将灯泡连入电路,若灯泡不能发光,说明灯泡被烧坏。
BC中均没有电源,不能判断灯泡是否断路。
故答案为:A。
灯泡烧坏的原因可能是闭合开关前,没有将滑动变阻器的滑片移至阻值最大处,电路中电流过大,导致灯泡烧坏。
(3)由图丙可知,灯泡的电阻不是一个定值,所以通过取平均值来表示灯泡电阻大小是不合理的。13.【答案】(1)(2)12(3)分别求出三次实验的电阻,再求平均值(4)开关闭合一段时间后,温度升高,滑动变阻器金属丝的电阻随温度的升高而增大,导电金属陶瓷的电阻几乎不变,根据串联分压原理,分到厚膜电阻的电压减小,所以电压表示数减小。【知识点】影响电阻大小的因素;变阻器的原理及其使用;欧姆定律及其应用;伏安法测电阻的探究实验【解析】【分析】(1)滑动变阻器滑片在最左端时连入的阻值最大,即滑动变阻器连入电路的有效长度最长。
(2)电压表读数时要注意所选量程以及分度值,大量程的分度值为0.5V,小量程的分度值为0.1V。
(3)为了减小误差,应分别计算出三次测得的电阻的阻值,再通过取平均值得出电阻大小。
(4)由串联电路的电压特点可知,电阻越大,其两端的分压越大。【解答】(1)根据实验电路是串联的,要求滑动变阻器滑片在最左端时连入的阻值最大,说明连接的是变阻器的右下接线柱,如下图所示:(2)乙图中电压表的量程是0~15V,分度值是0.5V,读数为12V。(3)实验中为了使测量的电阻更准确,减小误差,应分别求出三次实验的电阻,再求平均值。(4)开关闭合一段时间后,温度升高,滑动变阻器金属丝的电阻随温度的升高而增大,导电金属陶瓷的电阻几乎不变,根据串联分压原理,分到厚膜电阻的电压减小,所以电压表示数减小。(1)根据实验电路是串联的,要求滑动变阻器滑片在最左端时连入的阻值最大,说明连接的是变阻器的右下接线柱,如下图所示:(2)乙图中电压表的量程是0~15V,分度值是0.5V,读数为12V。(3)实验中为了使测量的电阻更准确,减小误差,应分别求出三次实验的电阻,再求平均值。(4)开关闭合一段时间后,温度升高,滑动变阻器金属丝的电阻随温度的升高而增大,导电金属陶瓷的电阻几乎不变,根据串联分压原理,分到厚膜电阻的电压减小,所以电压表示数减小。14.【答案】(1)(2)6(3)灯泡断路【知识点】伏安法测电阻的探究实验【解析】【分析】(1)根据电路图甲,连接实物图,定值电阻和滑动变阻器串联,电压表并联在定值电阻两端,实物图时,滑动变阻器一上一下接线柱接入电路,且滑片P向左移动时,滑动变阻器接入电阻变大;
(2)待测电阻两端的电压和通过的电流已知,由欧姆定律求出待测电阻的阻值;
(3)把电阻R换成小灯泡后,电压表有示数,说明电压表两个接线柱到电源通路,灯泡不亮且电流表没有示数,说明电路断路,由此判断电路的故障原因。
【解答】(1)滑动变阻器滑片向左滑动时它的电阻增大,所以滑动变阻器右下接线柱接入电路,电路连接如图所示:。(2)电阻R的阻值为R=(3)当他将电阻R更换成小灯泡后,发现电压表有示数,灯泡不亮且电流表没有示数,则说明故障可能是小灯泡断路,电压表串联到电路中,所以电压表有示数,又因为电压表的电阻太大,导致电路中电流太小,所以电流表无示数。(1)滑动变阻器滑片向左滑动时它的电阻增大,所以滑动变阻器右下接线柱接入电路,电路连接如图所示:。(2)电阻R的阻值为R=(3)当他将电阻R更换成小灯泡后,发现电压表有示数,灯泡不亮且电流表没有示数,则说明故障可能是小灯泡断路,电压表串联到电路中,所以电压表有示数,又因为电压表的电阻太大,导致电路中电流太小,所以电流表无示数。15.【答案】10.7;取平均值,减小误差;向左【知识点】伏安法测电阻的探究实验【解析】【分析】(1)剔除错误的数据后,计算电阻的平均值作为待测电阻的阻值;
(2)通过调节滑动变阻器的阻值获得多组数据,这样操作的目的是取平均值,减小误差;
(3)根据表中数据结合串联电路电压规律和分压原理确定滑动变阻器滑片移动方向。
【解答】(1)表中第一次实验的数据计算出的电阻值和其它几组电阻值偏差太大,是错误的,原因可能是电流读数错误;剔除第一组错误数据,待测电阻的阻值为R(2)通过调节滑动变阻器的阻值获得多组数据,这样操作的目的是取平均值,减小误差。(3)由表中数据可知,电压表示数变大,根据串联电路电压规律,滑动变阻器两端电压减小,滑动变阻器接入电路的阻值变小,故在实验过程中,滑动变阻器滑片P移动的方向是向左。16.【答案】;增大;电阻一定时,电流与电压成正比【知识点】伏安法测电阻的探究实验【解析】【分析】(1)①根据滑动变阻器的使用方法解答;
②根据图片确定滑片左移时接入电路的阻值变化,根据I=UR分析通过电路的电流大小变化即可。
(2)根据乙图分析灯丝电阻随温度的变化规律即可。
【解答】(1)①根据题意可知,滑动变阻器接线“一上一下”,且与电阻串联,如下图所示:
②当滑动变阻器的滑片往左移时,则接入电路的电阻变小,由I=(2)根据图乙可知,当温度升高时,灯丝的电阻随温度的升高而增大。
电压随电流变化的图像为一条通过坐标原点的直线,那么得到:电阻一定时,电流与电压成正比。17.【答案】(1)(2)A(3)小灯泡短路(4)2.2;0.2;11(5)温度【知识点】伏安法测电阻的探究实验【解析】【分析】(1)电压表与被测用电器并联;
(2)闭合开关前,滑动变阻器应该调节到阻值最大;
(3)闭合开关S,发现小灯泡不发光,电压表示数均为零,电流表有示数,说明电路一定存在短路故障;
(4)电压表和电流表的读数:首先确定量程和分度值,然后根据指针位置读数;根据I=UR求出灯泡的电阻;
(5)灯丝的电阻随温度的升高而增大。
【解答】(1)在图甲中,电压表应与灯泡并联连接,如下图所示:
(2)在闭合开关之前,滑动变阻器应该调节到阻值最大,图中滑动变阻器的滑片应放在A端;
(3)电路连接正确无误,闭合开关S,发现灯不发光,且电压表示数为零,电流表有示数,电路中一定有短路,且电源、开关S、电流表、电压表均无故障,所以故障可能是小灯泡短路;
(4)如图乙所示,电压表选用小量程,分度值为0.1V,示数是2.2V,即小灯泡两端的电压为2.2V;
电流表选用小量程,分度值为0.02A,示数为0.2A,即通过小灯泡的电流为0.2A;
则小灯泡的电阻为:RL=UI18.【
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