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- 2021-11-11 发布
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1
考点 19 电学实验探究题
★考点列表
序号 考点 考点释义 备注
1 电路电流与电压和电阻的关系
通过实验、分析和探索电流与电
压、电阻的关系
2 伏安法测电阻
测定小灯泡电阻实验的整个探究
方法、过程
重点
3 测量小灯泡的电功率
实验的方案设计、实验原理、电路
图的画法、数据的处理及其得出实
验结论
重点
4 影响电流热效应的因素 验证影响电流热效应的因素
★三年真题
一、电路电流与电压和电阻的关系
1.(2020·河南)某实验小组探究电流与电压和电阻的关系。实验中电源电压恒为 3V,
滑动变阻器最大阻值为 20Ω。
(1)他们先用 5Ω 的定值电阻探究电流与电压的关系,实验电路图如图 13 所示。
①请根据图 13 的电路图把图 14 的实物电路连接完整。
②连接完毕后,小丽建议要对电路进行检查后再闭合开关,请你提出其中一项需要检查
的内容: 。
③检查完毕后,闭合开关,调节滑动变阻器,记录了 5 组数据。测第 6 组数据时,电
压表的示数为 2.6 V,
电流表的示数如图 15 所示。请在图 16 的坐标系中描绘出第 6 组数据对应的点,并根据描
出的 6 个数据点画出定值电阻的I-U 图像。
2
④分析断出的I-U图像可得出结论:在电阻一定时,。
⑤为了使结论具有普遍性,还应进行的操作是:。
(2)接着他们在原有5Ω定值电阻的基础上,又准备了阻值为10Ω、15Ω、20Ω的三个
定值电阻,以探究电压一定时电流与电阻的关系。为了控制电压不变,每次更换定值电阻后
需要调节滑动变阻器,使定值电阻两端的电压达到相同的值。这个电压控制在多少合适呢?
实验小组的同学分别提出了0.5V、1V和2V三个电压值,为使实验顺利进行,大家进行了分析
与讨论,你认为应选这三个电压值中的V。
【答案】(1)①如图;②滑动变阻器是否在最大阻值处;③如图;④电流与电压成正比。
⑤更换阻值不同的定值电阻进行多次实验;(2)2V。
【解析】(1)
①滑动变阻器遵循“一上一下”链接原则,并且根据电路图,滑片向左移动,滑变电阻
变小,滑变右上已经连接,所以应该连接左下接线柱,导线另一端可以连接到定值电阻右侧,
或者电压表 3V 接线柱上。
②电路闭合前要检查滑动变阻器是否在最大阻值处,防止电路中电流过大损坏电路元件。
3
③根据读数,电流为 0.52A,图像如上图。
④根据图像可知,当电阻一定是,通过导体的电流与导体两端电压成正比。
⑤为了具有普遍性,我们应该更换阻值不同的定值电阻,多次实验
(2)根据串联分压原则,滑动变阻器最大阻值为 20Ω,定值电阻最大阻值为 20Ω,电源
电压为 3V,所以,当定值为 20Ω 时,最小电压为 1.5V,故定值电阻只能选择 2V 的电压保持
不变。
2.(2020·贵州黔东南)某学习小组在“探究通电导体中的电流与电阻的关系”实验中,
连接了如图甲所示的电路(电源电压保持 4.5V 不变)。
(1)用笔画线代替导线将图甲实物电路连接完整;(要求:滑动变阻器的滑片 P 向左移动
时,电路中电流变大;导线不得交叉)( )
(2)连接好电路,闭合开关,发现电压表示数等于电源电压,电流表有示数,移动滑片,
电表示数不变,则故障为滑动变阻 R_________;
(3)探究通电导体中的电流与电阻的关系实验要在电压一定时进行,图乙是小组根据测
得的实验数据绘制的电流 I 随电阻 R 变化的图像。由图像可知 R 两端的电压为________V;
当 R 的电阻由 5Ω更换为 10Ω时,闭合开关后,为使 R 两端的电压________ (选填“改变”
或“不变”),滑动变阻器的滑片应向____(选填“左”或“右”)端滑动;若实验中 R 的阻
值分别是 5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω,为了保证完成实验,则滑动变阻器的阻值至少是
________Ω。
【答案】(1)如图;(2)被短路;(3)3;(4)不变;(5)右;(6)12.5。
【解析】(1)滑动变阻器的滑片 P 向左移动,电路中电流变大,即电阻变小,故变阻器
左下接线柱连入电路中与电阻串联,如下所示
4
(2)连接好电路,闭合开关,电流表有示数,即电路中有电流通过,则故障类型为短路,
电压表示数等于电源电压,只能是滑动变阻 R被短路。
(3)图乙是小组根据测得的实验数据绘制的电流 I 随电阻 R 变化的图象,由图象可知 R
两端的电压为:U=IR=0.6A×5Ω=3V
探究电流与电阻的实验中应控制电压不变,即保持电阻两端的电压不变。
根据串联电路电压的规律可知,应增大滑动变阻器分得的电压,由分压原理,应增大滑
动变阻器连入电路中的电阻,所以滑片应右端移动,使电压表的示数仍为 3V。
电压表控制的电压为 3V,根据串联电路电压的规律,变阻器分得的电压
U 滑=4.5V-3V=1.5V
变阻器分得的电压为电压表示数的 0.5 倍,根据分压原理,当接入 25Ω电阻时,变阻
器连入电路中的电阻为:R 滑=0.5×25Ω=12.5Ω
故为了完成整个实验,应该选取最大阻值至少为 12.5Ω的滑动变阻器。
3.(2020·贵州黔西南)小明用如下图所示的实验电路探究“电流与电阻的关系”。
(1)在方框内画出此实验电路图。________
5
(2)连接电路时,开关应处于_______状态,连接好电路后,闭合开关前滑动变阻器的滑
片 P 应置于_______端。
(3)闭合开关,移动滑动变阳器的滑片 P 发现:电压表始终无示数,电流表有示数。其
原因可能是_______(填序号).
A.滑动变阻器断路 B.电阻 R 短路 C.电阻 R 断路
(4)排除故障后,用 5Ω的电阻替换 R 接入电路,闭合开关,调节滑动变阻器,使电压
表示数为 1.5V 时,电流表指针位置如图乙所示,将电流表示数填入下表中。________
(5)将 5Ω的电阻换成 10Ω的电阻后,闭合开关,调节滑动变阻器的滑片 P 到合适位置
时,记录电流数据。此操作中调节滑动变阻器的目的是_________________。
(6)再将电阻换成 15Ω,重复上述操作。
(7)进行多次实验,其目的是为了得到_________________。
(8)分析表格中的数据可得出结论:_________一定时,_____________。
【答案】(1)如图;(2)断开;(3)右;(4)B;(5) 0.3;(6)使电阻 R 两端的电压
保持不变;(7)普遍规律;(8)电压;(9)通过导体的电流与导体的电阻成反比。
【解析】(1)按照实物图,先将开关,电流表、滑动变阻器,电阻串联接入电路,再将
电压表并联接入电路,作电路图如图所示:
(2)接电路时,开关应处于断开状态,滑动变阻器移到阻值最大处,即置于右端,以保
护电路。
6
(3)闭合开关,移动滑动变阳器的滑片 P,电流表有示数,说明不可能是电路断路,电
压表始终无示数,说明与电压表并联的电路短路,即电阻 R 短路。
故选 B。
(4)由图乙可知,电流表此时的量程为 0~0.6A,分度值为 0.02A,此时电流的示数为 0.3A。
(5)探究电流与电阻关系实验中,要控制电压不变,将 5Ω的电阻换成 10Ω的电阻后,
滑动变阻器两端的电压会变大,要节滑动变阻器的滑片 P 到合适位置,控制电阻 R 两端的电
压保持不变。
(7)进行多次实验,其目的是为了得到普遍规律。
(8)分析表格中的数据,电流与电阻的乘积是定值,可得出结论:电压一定时,通过导
体的电流与导体的电阻成反比。
4.(2020·江苏泰州)在“探究电流与电压关系”实验中,小明所用电路如图所示。
(1)请用笔画线代替导线,将实物电路连接完整。要求:开关闭合前无需移动滑片
________;
(2)闭合开关,电流表有示数,电压表无示数,小明检查发现仅导线有故障,则故障为
________;
A.导线④断路
B.导线③断路
C.导线②断路
D.导线①断路
(3)排除故障后,闭合开关,移动滑片,当电压表示数为 1V 时,读出电流表示数并记录
在上表中;继续移动滑片,分别读出电阻两端电压为 2V 和 3V 时电流表的示数,并依次记录
在表格中。
实验序号 U/V I/A
① 1.0 0.20
7
② 2.0 0.40
③ 3.0 0.58
(4)分析表中数据,可得出的结论是:________;
(5)实验结束,小明整理器材时发现定值电阻很热,他联想到:处理数据时,第三组数
据之间的关系与前两组数据之间的关系存在差异,他和同组小华就此展开讨论,认为数据差
异可能是由于________造成的。由此反思实验过程:实验时每次读取数据后要________(写
具体操作),再记录数据,减小此因素对测量结果的影响。
【答案】(1)如图;(2) B;(3)见详解;(4)温度变化导致 R 变大;(5)断开开关。
【解析】(1)由题意可知,开关闭合前无需移动滑片,即闭合开关前,滑动变阻器需要
移动到阻值最大处,如图
(2) A.若导线④断路,则电流表没有示数,故 A 不符合题意;
B.若导线③断路则,则电流表有示数,电压表无示数,故 B 符合题意;
CD.若导线①②断路,则电流表没有示数,故 CD 不符合题意。故选 B。
(4)分析表中数据可知,当电阻的阻值一定时,电流随着电压的增大而增大,即电流与
电压成正比。
(5)由欧姆定律可知,第三组数据测量出电阻的阻值是:
3
3
3 3V
0.58A 5.2ΩU
IR
第二组数据测量出电阻的阻值是: 2
2
2
2V
0.4 5A ΩU
IR
由于电阻受温度的影响,所以数据差异可能是由于温度变化导致 R 变大造成的。
每次读取数据后要及时断开开关,避免长时间通电导致电阻温度过高,从而对实验结果
造成影响。
5.(2020·重庆 B)小倩同学在探究“电流与电压关系”的实验中,选用器材有:学生
电源(电压恒为 4.5V)电流表、电压表、定值电阻 R,导线若干和标有“50Ω、0.5A”字样滑
8
动变阻器 'R 。
(1)用笔画线代替导线,将图甲中的电路连接完整_________;(要求:滑片 P 向 D 端移
动时,电路中的电流变大,且导线不能交叉。)
(2)连接电路时,开关必须_________(选填“断开”或“闭合”)。在电路连接完整后,
闭合开关 S 前应将滑动变阻器的滑片 P 移到________(选填“A”或“B”)端;
(3)闭合开关 S 后,移动滑片 P 时发现电压表无示数,电流表有示数且不断变化,则电
路故障可能是定值电阻 R 发生了_________(选填“断路”或“短路”);
(4)排除故障后闭合开关 S,移动滑片 P,当电流表的示数为 0.28A 时,电压表指针位置
如图乙所示,则定值电阻 R 的阻值为_________Ω。多次改变滑动变阻器滑片 P 的位置,记
录的实验数据如下:
实验次数 1 2 3 4
电压 U/V 1.0 1.4 2.0 2.4
电流 I/A 0.10 0.14 0.20 0.24
根据实验数据分析,可初步得出结论:在电阻一定的情况下,通过导体的电流与这段导
体的两端的电压成_________比;
(5)在实验过程中,滑动变阻器 R 接入电路的阻值不得小于_________Ω。
【答案】(1)如图;(2)断开;(2)A;(3)短路;(4)10;(5)正;(6)5。
【解析】(1)由题意可知,实验中最大的电流不超过 0.3A,所以电流表选择 0-0.6A 的
量程,而且要求滑片 P 向 D 端移动时,电路中的电流变大,即滑片 P 向 D 端移动时,滑动变
阻器接入电路的电阻变小,实物图连接如图
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(2)连接电路时,为了保证电路的安全,开关必须断开。
闭合开关应该将滑动变阻器的滑片移动到阻值最大处,即滑片 P 移到 A 端。
(3)如果定值电阻 R 发生短路,电路是通路,电流表有示数,电压表指针不偏转,故发
生这种故障的原因可能是定值电阻 R 处发生短路。
(4)由图乙可知,电压表的量程是 0-3V,分度值是 0.1V,故此时电压表的示数是 2.8V;
由欧姆定律得,定值电阻 R 的阻值为: 2.8V
0.28A 10ΩU
IR
由表格中的数据可知,在电阻的阻值不变的情况下,通过导体的电流随着导体两端电压
的增大而增大,即通过导体的电流与这段导体的两端的电压成正比。
(5)由表格中的数据可知,定值电阻 R 的阻值为: 2.4V
0.24A 10ΩU
IR
当定值电阻两端电压为 3V 时,电路中的电流最大,为:
3V 0.3A10Ω
UI R
大
大
当电路中的电流最大时,滑动变阻器接入电路的电阻最小,为:
4.5V 3V
0 5.3 ΩAR U
I
滑动小
滑动小
大
即滑动变阻器 'R 接入电路的阻值不得小于 5Ω 。
6.(2020·四川南充)用如下图甲所示的电路“探究电流与电阻的关系”,电源电压恒
为 6V,定值电阻 R 备有(5Ω、10Ω、20Ω、40Ω)各一个。
(1)闭合开关前,滑动变阻器的滑片 P 应滑到最___________(选填“左“或“右”)端;
(2)将 5Ω的定值电阻接入电路闭合开关,移动滑片 P 发现电流表示数始终为零,电压
表示数不为零,其原因可能是___________(填选项);
A.定值电阻 R 短路
B.定值电阻 R 断路
C.滑动变阻器短路
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(3)不改变滑动变阻器滑片的位置,将 5Ω的电阻换成 10Ω的电阻,闭合开关后,为保
证电压表示数与更换前相同,滑片 P 应向___________(选填“左”或“右”)端滑动;
(4)实验中依次接入定值电阻,调节滑片使定值电阻两端电压相同,记下电流表读数,
绘出电流 I 与电阻倒数 1
R
变化的图像乙,由图乙可知:电压一定时电流与电阻成
___________比;
(5)为完成整个实验,应该选择___________(填选项)种规格的滑动变阻器。
A.50Ω、1.0A
B.100Ω、1.2A
C.200Ω、0.6A
【答案】(1)左;(2)B;(3)左;(4)反;(5)B。
【解析】(1)由电路图知道,在连接电路时,闭合开关前,滑动变阻器的滑片应滑至阻
值最大处的左端。
(2)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,说明电路可
能断路,而电压表有示数,说明与电压表并联部分断路,即此时电路可能的故障是定值电阻
R 断路。故选 B。
(3)由串联分压原理知道,将定值电阻由 5Ω改接成 10Ω的电阻,电阻增大,其分得的
电压增大;由于探究电流与电阻的实验中应控制电阻两端的电压不变,所以,此时应增大滑
动变阻器分得的电压,由分压原理,应增大滑动变阻器连入电路中的电阻,所以滑片应向左
端移动。
(4)由于电流 I 与电阻倒数 1
R
变化的图像乙,说明电压一定时电流与电阻的倒数成正比,
即说明导体中的电流跟导体的电阻成反比。
(5)由图像知道,电阻两端的电压始终保持 U=IR =2V,由串联电路电压的规律知道,变
阻器分得的电压:U 滑 =6V-2V=4V
即变阻器分得的电压为电压表示数的 2 倍,由分压原理知道,当接入 40Ω电阻时,变
阻器连入电路中的电阻为:R 滑 =2×40Ω=80Ω
故为了完成整个实验,应该选取最大阻值至少 80Ω的滑动变阻器。故选 B。
7.(2020·四川遂宁)小红与小刚实验小组在探究“电流与电阻的关系”实验时,选择
的实验器材有:电源(电压恒定为 3V)、电流表、电压表、开关、电阻箱、滑动变阻器(规
格为“20Ω 2A”)和导线若干。
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(1)图甲是他们设计的实验电路图,小刚根据电路图连接了如图乙的实验电路,小红
检查时发现有一根导线连接错误,请你在连接错误的导线上打“×”,用笔划线代替导线正
确连接(注意:导线不能交叉)。
(2)改正错误后,他们将滑动变阻器阻值调到最大,电阻箱阻值调到 5Ω,闭合开关,
发现电压表有示数,电流表无示数,造成这一现象的原因可能是 (写出一条即可)。
(3)排除故障后进行实验,得到第一次实验数据如表接者他们将电阻箱阻值调到 10Ω,
闭合开关,调节滑片,直到电压表的示数为 V,此时电流表的示数如图丙所示,读数为
——A。
电阻 R/Ω 5 10
电流 I/A 0.4 0.1
(4)第三次实验,电阻箱接入电阻如图丁所示,读数为 20 Ω。
(5)分析表中数据得出的结论是:电压一定时,导体中的电流与导体的电阻成 。
(6)为了验证以上规律的可靠性,可以测量更多组数据,但电阻箱接入电路的阻值不
得超过 Ω。
【答案】(1)如图;(2)电阻箱断路;(3)2;0.2;(4)20;(5)反比;(6)40。
【解析】(1)图中电阻箱被短路,应该将电阻箱串联在电路中,电压表并联在电路中,
如下图所示:
(2)电流表无示数说明电路中有断路,电压表有示数说明电压表两端与电源两极相连;
因此电路故障为电阻箱断路;
12
(3)由 I= 可知,电阻箱两端电压:U=IR=0.4A×5Ω=2V;
由图乙知电流表的量程为 0﹣0.6A,分度值为 0.02A,电流表的示数为 0.2A;
(4)电阻箱的读数为 0×1000+0×100+2×10+0×1=20Ω;
(5)根据表中数据可知,当电阻变为原来的几倍时,电流变为原来的几分之一,因此
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反比关系;
(6)根据串联电路电压的规律知,滑动变阻器两端的电压为 3V﹣2V=1V,
所以电阻箱与滑动变阻器的电压之比为 2V:1V=2:1,
根据串联电路的分压作用,
所以可以得出: = = ,
解得:R 箱=40Ω。
故答案为:(1)见上图;(2)电阻箱断路;(3)2;0.2;(4)20;(5)反比;(6)40。
8.(2020·重庆)图 15 甲是“探究电流与电压关系”的实验电路,三个小组的同学分
别用 5Ω,10Ω.15Ω的定值电阻进行探究。
(1)请用笔画线代替缺少的 2 根导线,将图 15 甲的电路连接完整(要求:导线不能交叉,
滑片 P 向 B 端移移动时,电路中的电流变大)。
(2 正确连接电路,闭合开关, 移动滑片 P,发现电流表无示数,电压表有示数,可能
的故障是定值电阻 R (选填断路”或“短路");排除故障后,缓慢移动滑片 P 到某位置时,
电压表的示数如图 5 乙所示,为 V。
(3)将不同小组的可数据汇总后,得到表 1 的数据,分析可得:在电阻定的情况下,通过
导体的电流和导体体两端的电压成 比。
表 1:实验数据
R1 5Ω R2 10Ω R3 15Ω
U/V 0.8 1.0 15 2.0 U/V 1.2 1.8 22 2.6 U/V 1.5 1.8 2.1 2.4
13
I/A
0.1
6
0.2
0
0.3
0
0.4
0
I/A
0.1
2
0.1
8
0.2
2
0.2
6
I/A 0.1
0.1
2
0.1
4
0.1
6
(4)在进步探究” 电流与电阻的关系”实验中:
①若保持定值电阻两端的电压为 1.5V 不变,在表 1 的数据中有可用于分析。
②为得到更多的实验数据,老师给每个小组再次提供一个 30Ω的定值电阻 R0,某小组
在实验中,无论怎样移动滑片 P 都不能将 R0 两端电压压调为 1.5V.其原因是滑动变阻器的
最大值太(选填"“大“或“小 ) 该小组组所使用的滑动变阳器的规格可能是(选填下列
选项前的字母)。
A.10Ω 3A B.20Ω 2A C.50Ω 1A
【答案】(1)连接图中滑动变阻器 B 接线柱以及电阻左边接线柱(作图题,需要在图中
连接);(2)断路、1.8V;(3)正;(4)2、小、B。
【解析】(1)滑动变阻器 P 向 B 端移动,电流增大,说明电阻减小,故接滑动变阻器 B
接线柱以及电阻左边接线柱;
(2)电流表无示数,电路极有可能断路,如果是 R 发生断路,因为电压表内阻极大,
则电压表有示数且示数接近于电源电压。故断路;接线柱接 0—3V,故读数为 1.8V;
(3)由表格可知:电阻相同时,电流与导体两端电压成正比;
(4)探究电流与电阻关系实验时,控制电压不变,现在需要控制在 1.5V 不变,由图可
知,选取 5Ω和 15Ω时可行,故为 2 组;
由
滑
定
滑
定
R
R
U
U
= 可知,增大 R 定,则需要增大 R 滑,现在无论如何都不能将定值电阻电压调
节到 1.5V,是因为滑动变阻器的最大阻值太小;
由图可知,实验选取的电源为 2 节干电池,故电源电压为 3V,所以 VUU 1.5== 滑定 ,
实验中,选取 15Ω的电阻是能达到 1.5V 电压的,故选择的滑动变阻器电阻大于或者等于 15
Ω,当选取 30Ω的电阻时 Ω30=⇒Ω30=1.5
1.5
滑
滑
RRV
V ,说明 C 是可行的,A 是不可能的,所
以选 B。
9.(2020·广东)做“探究电流与电阻的关系”实验时,可供选择的器材有:电压为
6V 的电源,电流表(0~0.6A),电压表(0~3V),开关,阻值分别为 5Ω、10Ω、15Ω 和 20
Ω的定值电阻各 1 个,最大阻值分别为 10Ω和 50Ω的滑动变阻器各 1 个,导线若干。
14
(1)如图所示的实验电路中,正确的是______,应选用最大阻值为______Ω的滑动变阻
器;
(2)若按图乙所示电路图连接好电路后,闭合开关,可观察到电流表的指针______(选
填“向右”“反向”或“几乎不”偏转;
(3)按正确电路图连接电路,闭合开关,电流表和电压表均有示数,但移动滑动变阻器
的滑片时,两表的示数均保持不变,经判断是接线有误,错误可能是______;
(4)纠正错误后,依次更换定值电阻,并控制定值电阻两端电压为 2.5V 进行实验。请将
记录实验数据的表格补充完整。
①U ______V。
实验序号 1 2 3 4
②______ 20 15 10 5
③______
【答案】(1)甲;(2)50;(3)几乎不;(4)滑动变阻器下面的两个接线柱接入电路;
(5)2.5;(6) ΩR电阻 ;(7) AI电流 。
【解析】(1)探究电流与电阻的关系,电阻、滑动变阻器、电流表串联于电路,电流表
测整个电路的电流,电压表测电阻两端的电压;再根据电流表、电压表的接线方法知,实验
电路中,正确的是甲。
当接入阻值为 20Ω的定值电阻时,其两端的电压不能超过 3V,根据串联电路分压的特
点可得:
minmin
1 1
RUR
R U
15
则变阻器接入电路的最小阻值为:
min 1
min 1 1
1 1
6V 3V 20Ω 20Ω3V
RU U UR R RU U
故选应选用最大阻值为 50Ω的滑动变阻器。
(2)由图乙知,电压表串联接入了电路,因电压表的内阻很大,接入电路时,相当于电
路断路,故电流表的指针几乎不动。
(3)按正确电路图连接电路,闭合开关,电流表和电压表均有示数,说明电路是通路,
两表连接没有问题,但移动滑动变阻器的滑片时,两表的示数均保持不变,说明滑动变阻器
以最大值接入了电路,即滑动变阻器下面的两个接线柱接入电路。
(4)①探究电流与电阻的关系时,应保持电阻的两端的电压不变,本实验,电阻两端的
电压控制在 2.5V,故: 2.5VU
②由表格数据知,此格内容应为: ΩR电阻 。
③因探究的是电流与电阻的关系,为了获得电流与电阻的关系,还应记录每次通过定值
电阻的电流值,故表格内容为: AI电流 。
10.(2020·武汉)在探究电阻一定时电流与电压关系的实验中,小强和小红设计的电
路如图甲所示,电源电压 3V 保持不变。
(1)闭合开关前,滑动变阻器的滑片 P 应该置于_________(填“a”或“b”)端。
(2)小强同学按图甲正确连接电路,闭合开关 S,调节滑片 P,得到的实验数据如下表:
实验序号 1 2 3 4 5
电压 U/V 0.6 0.9 1.2 1.5 1.8
电流 I/A 0.15 0.32 0.30 0.38 0.45
分析数据可知,应将实验序号_________的一组数据剔除,进而得出结论:电阻一定时,
16
______________,为了能够顺利完成上述实验,所用滑动变阻器的最大阻值不小于
__________Ω。
(3)小红同学连接的电路如图乙所示小强同学发现接错了一根导线,请在这根导线上打
“x”,并补画出正确的那根导线。( )
【答案】(1)a;(2)2;(3)电流跟电压成正比;(4)16 ;(5)如图。
【解析】(1)为了保护电路,闭合开关之前应将滑动变阻器调到阻值最大的地方,即滑
片 P 应该置于 a 端。
(2)分析数据得知,第 2 组数据电压与电流比值,明显不同其他组的比值,故第 2 组数
据错误,应剔掉,实验结论电阻一定时,电流跟电压成正比。
由第一组数据分析得知,定值电阻电压为 0.6V,则滑动变阻器至少要分得 2.4V 电压,
即滑动变阻器分得的电压是定值电阻的 4 倍,因此滑动变阻器的阻值为定值电阻阻值的 4
倍,根据公式 UR I
可算出定值电阻的阻值为: 0.6V= =4Ω0.15A
UR I
因此滑动变阻器最大阻值为 16Ω。
(3)如图乙所示的电路连接,此时滑动变阻器没有接入电路,正确画法,如图所示。
11.(2020·南充)用如下图甲所示的电路“探究电流与电阻的关系”,电源电压恒为
6V,定值电阻 R 备有(5Ω、10Ω、20Ω、40Ω)各一个。
(1)闭合开关前,滑动变阻器的滑片 P 应滑到最 (选填“左”或“右”)端。
(2)将 5Ω的定值电阻接入电路闭合开关,移动滑片 P 发现电流表示数始终为零,电
压表示数不为零,其原因可能是 (填选项)。
A.定值电阻 R 短路 B.定值电阻 R 断路 C.滑动变阻器短路
(3)不改变滑动变阻器滑片的位置,将 5Ω的电阻换成 10Ω的电阻,闭合开关后,为
保证电压表示数与更换前相同,滑片 P 应向 (选填“左”或“右”)端滑动。
(4)实验中依次接入定值电阻,调节滑片使定值电阻两端电压相同,记下电流表读数,
17
绘出电流 I 与电阻倒数 变化的图象乙,由图乙可知:电压一定时电流与电阻成 比。
(5)为完成整个实验,应该选择 (填选项)种规格的滑动变阻器。
A.50Ω 1.0A
B.100Ω 1.2A
C.200Ω 0.6A
【答案】(1)左;(2)B;(3)左;(4)反;(5)B。
【解析】(1)为了保护电路,开关闭合前,滑动变阻器的滑片 P 应滑到阻值最大处,即
最左端;
(2)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,说明电路
可能断路,而电压表有示数,说明与电压表并联部分断路,则此时电路可能的故障是定值电
阻 R 断路,故选 B。
(3)将 5Ω的电阻换成 10Ω的电阻接入电路,根据串联分压原理可知,电阻增大,其
分得的电压增大;
探究电流与电阻的实验中应控制电压不变,即应保持电阻两端的电压不变,根据串联电
路电压的规律可知应增大滑动变阻器分得的电压,
由分压原理,应增大滑动变阻器连入电路中的电阻,所以滑片应向左端移动,使电压表
的示数与原来相同;
(4)由图乙知,在电压一定时,电流 I 与电阻倒数 成正比,所以电压一定时电流与
电阻成反比;
(5)当定值电阻为 5Ω时,电阻的倒数为 =0.2Ω﹣1,由图乙知,此时的电流为 0.4A,
电阻两端的电压为:U=IR=0.4A×5Ω=2V,
根据串联电路电压的规律,变阻器分得的电压:
U 滑=U 总﹣U=6V﹣2V=4V,
变阻器分得的电压为电阻两端的电压的 =2 倍,
根据分压原理,当接入最大的 40Ω电阻时,变阻器连入电路中的电阻为:R 滑=2×40
Ω=80Ω,
故为了完成整个实验,应该选取最大阻值至少 80Ω的滑动变阻器,但又不能太大,故
选 B。
18
故答案为:(1)左;(2)B;(3)左;(4)反;(5)B。
12.(2019·武威)小欣利用实验探究“电流跟电阻的关系”。已知电源电压为 6V 且保
持不变,实验用到的电阻阻值分别为 5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω。
(1)请根据图甲所示的电路图将图乙所示的实物电路连接完整(导线不允许交叉);
(2)小欣把 5Ω定值电阻接入电路后,闭合开关,发现电流表无示数而电压表有示数,
则电路中的故障可能是______。
A.电阻 R 处短路 B.电阻 R 处断路 C.滑动变阻器处断路
(3)排除故障后进行实验。实验中多次改变 R 的阻值,调节滑动变阻器的滑片,使电
压表示数保持不变,记下电流表的示数,得到如图丙所示的电流 I 随电阻 R 变化的图象。
由图象可以得出结论:电压一定时,______;
(4)将 5Ω定值电阻换成 10Ω定值电阻后,闭合开关,为了保持电压表的示数为______V
不变,应将滑动变阻器的滑片 P 向______(选填“A”或“B”)移动,记录此时各表的示数。
【答案】B;电流与电阻成反比;2.5;A。
【解析】(1)变阻器按一上一下接入电路中,由图知,电阻两端的电压始终保持:
UV=IR=0.1A×25Ω=----=0.5A×5Ω=2.5V-----①,故电压表选用小量程与电阻并联,
如下所示:
(2)小欣把 5Ω定值电阻接入电路后,闭合开关,发现电流表无示数而电压表有示数,
则电路中的故障可能是电阻 R 处断路,选 B;
(3)由①知,电流与电阻之积为一定值,由图象可以得出结论:电压一定时,电流与
电阻成反比;
19
(4)根据串联分压原理可知,将定值电阻由 5Ω改接成 10Ω的电阻,电阻增大,其分
得的电压增大;探究电流与电阻的实验中应控制电压不变,应保持电阻两端的电压为 2.5V
不变,根据串联电路电压的规律可知应增大滑动变阻器分得的电压,由分压原理,应增大滑
动变阻器连入电路中的电阻,所以滑片应向 A 端移动,记录此时各表的示数。
故答案为:(1)如上所示;(2)B;(3)电流与电阻成反比;(4)2.5;A。
13.(2019·潍坊)在“探究电流与电阻的关系”实验中,某小组利用电阻箱等连接了
如图甲所示的实物电路(电源电压恒为 6V)。
序号 电压(V) 电阻(Ω) 电流(A)
1 4 10 0.4
2 20
(1)用笔画线代替导线将图甲中电路连接完整(要求滑动变阻器滑片向 B 端滑动时接
入电路的阻值变大);
(2)将第一次实验得到的数据填入表格,然后将电阻箱接入电路的阻值由 10Ω调至 20
Ω,滑动变阻器的滑片向______(选填“A”或“B”)端移动,直到______为止,此时电流
表指针位置如图乙所示,其示数为______A;
(3)根据以上实验数据得出结论:电流与电阻成反比。
请对上述探究写出一条改进性建议______。
(4)再次改变电阻箱阻值,发现无论怎样调节滑动变阻器都不能达到实验要求,若电
路无故障,则引起这种情况的原因可能是_____。
【答案】(1)电路连接如上图所示;(2)B;电压表的示数为 4V;0.2;(3)进行多次
实验(或结论中添加“电压一定”的前提)(4)电阻箱的阻值调得太大(或滑动变阻器 R
的阻值太小)。
【解析】(1)由于电源电压为 6V,所以电压表的量程选择 0~15V,然后并联到定值电
阻两端,注意正、负接线柱不要接反;滑动变阻器滑片向 B 端滑动时接入电路的阻值变大,
接滑动变阻器下面的 A 接线柱即可,如图所示:
20
(2)实验中应控制电阻两端的电压不变,将电阻箱接入电路的阻值由 10Ω调至 20Ω后,
电阻两端的电压会变大,因此应当减小电路中电流,滑片应向右端(B 端)移动,直到电压
表示数为 4V;电流表使用的量程为 0~0.6A,分度值为 0.02A,此时电流表的示数为 0.2A。
(3)因为实验次数太少,存在很大的偶然性,应该多次测量才能得出普遍规律;在得
出实验结论时,需要加上“电压一定”的条件。
(4)电源电压为 6V,电阻与滑动变阻器串联,根据串联电路电压的特点,当电阻电压
为 4V 时,滑动变阻器两端的电压应为 2V,根据分压原理,则滑动变阻器的阻值为待测电阻
的 2 倍,才能达到要求,所以电阻两端电压达不到 4V,是因为滑动变阻器 R 的阻值太小造
成的或电阻箱的阻值调的过大。
故答案是:(1)电路连接如上图所示;(2)B;电压表的示数为 4V;0.2;(3)进行多
次实验(或结论中添加“电压一定”的前提)(4)电阻箱的阻值调得太大(或滑动变阻器 R
的阻值太小)。
14.(2019·温州)小明利用图甲电路研究电流与电压的关系,其中滑动变阻器最大阻
值为 500 欧,定值电阻 R0 阻值为 10 欧,闭合开关,当滑片从最右端慢慢向左移动,发现最
初电压表指针几乎不动,直到接近左端时电压表指针才开始有所偏转,继续左移,指针偏转
角度迅速变大,即该滑动变阻器引起电压表示数发生明显变化的调节区域很小。本实验中,
要使滑片每移动一段距离,都能引起电压表示数较为明显的变化,应选择怎样的滑动变阻
器?小明用不同的电阻丝代替滑动变阻器,利用图乙进行如下实验:
①取 3 条长度都为 100 厘米的粗细均匀电阻丝 A、B、C,阻值分别为 1 欧、20 欧、400
欧。
②将电阻丝 A 接入图乙电路,闭合开关,滑片 P 从最右端移到最左端,记录电压表示数
U 随滑片移动长度 x 变化的相关数据,多次测量。
③分别用电阻丝 B、C 代替 A,重复步骤②。
④处理相关数据,获得“电压表示数 U 随移动长度 x 变化的关系”如图丙。
(1)图甲实验中,闭合开关,当滑动变阻器滑片处于最左端时,导线 a 与接线柱 M 处
的连接意外断开,此时示数为零的电表是______。
21
(2)分析图丙,实验过程中电压表示数变化范围与电阻丝阻值的关系是______。
(3)若利用图乙研究通过 R0 的电流与其两端电压的关系,在 A、B、C 三条电阻丝中,
你认为选择哪一条电阻丝最合适并说明理由。______
【答案】电压表;电阻丝阻值越大时电压表示数变化范围越大;选择 B 电阻丝最合适;
原因是电阻丝的滑片移动过程中,使用 B 电阻丝时,电压表示数始终能发生较明显的变化;
且示数变化范围较大。
【解析】(1)图甲中:电阻 R0 与滑动变阻器串联,电压表测量 R0 的两端的电压,电流
表测量电路中电流;闭合开关,当滑动变阻器滑片处于最左端时,导线 a 与接线柱 M 处的连
接意外断开,电路中只有 R0 与电流表串联在电源两端,则电流表由示数;电压表由于一个
接线柱没有接通电路,所以没有示数;
(2)图丙中,电阻 R0 与电阻丝 A 串联,电压表测量的两端的电压,由于串联电路中电
阻的阻值越大,分得的电压越大;所以,当电阻丝阻值变大时,电阻丝两端的电压变大,电
阻两端的电压变小,即电压表的示数变大;所以,电阻丝阻值越大时电压表示数变化范围越
大。
(3)由图丙可知:在 A、B、C 三条电阻丝中,电阻丝的滑片移动过程中,使用 B 电阻
丝时,电压表示数始终能发生较明显的变化;且示数变化范围较大,故选择 B 电阻丝。
故答案为:(1)电压表;(2)电阻丝阻值越大时电压表示数变化范围越大;(3)选
择 B 电阻丝最合适;原因是电阻丝的滑片移动过程中,使用 B 电阻丝时,电压表示数始终能
发生较明显的变化;且示数变化范围较大。
15.(2018·黔南)在探究“电压一定时,电流跟电阻的关系”的实验中,设计的电路
如图甲所示。
(1)请根据图甲电路图用笔画线代替导线,将图乙所示实物连接成完整电路(导线不
允许交叉)。
(2)连接好电路,发现电流表没有示数,移动滑动变阻器的滑片,电压表示数始终接
22
近电源电压,造成这一现象的原因可能是 。
(3)排除电路故障后进行实验,多次改变 R 的阻值,调节滑动变阻器,使电压示数保
持不变。若电压表示数偏小,则应将滑动变阻器向 (选填“左”或“右”)滑动实验
数据记录如表,其中第 5 次实验电流表示数如图丙所示,其读数为 A。
实验次数 1 2 3 4 5
电阻 R/Ω 5 10 15 20 25
电流 I/A 0.6 0.3 0.2 0.15
(4)分析实验数据可得实验结论是: 。
【答案】(1)如图;(2)电阻断路;(3)右;0.12;(4)电阻的电压一定时,通过定值
电阻的电流与电阻值成反比。
【解析】(1)根据图甲,将电压表与电阻并联,如下所示:
(2)经分析,连接好电路,发现电流表没有示数,移动滑动变阻器的滑片,电压表示
数始终接近电源电压,造成这一现象的原因可能是电阻断路;
(3)若电压表示数偏小,根据串联电路电压的规律,即变阻器分得的电压过大,由分
压原理,变阻器连入电路中的电阻过大,故应将滑动变阻器向右滑动,以减小变阻器连入电
路中的电阻大小,从而增大电压表示数;
其中第 5 次实验电流表示数如图丙所示,电流表选用小量程,分度值为 0.02A,其读数
为 0.12A;
(4)横向分析表中数据,电阻为原来的几倍,通过的电流为原来的几分之一,故得出
的结论是:电阻的电压一定时,通过定值电阻的电流与电阻值成反比。
23
故答案为:(1)如上;(2)电阻断路;(3)右;0.12;(4)电阻的电压一定时,通过定
值电阻的电流与电阻值成反比。
16.(2018•岳阳)用图甲电路探究“电流跟电阻的关系”,电源电压恒为 3V,滑动变阻
器规格为“50Ω 2A”。
(1)请用笔画线代替导线,将图甲中电压表接入电路,测 R 两端的电压;
(2)滑片 P 移至阻值最大处,将 5Ω电阻接入电路,闭合开关,移动滑片 P 发现,电
压表有示数,电流表始终无示数,其原因可能是__________(只填序号)
A.R 短路 B.R 断路 C.滑动变阻器短路
(3)故障排除后,移动滑片 P 使电压表的示数如图乙所示,记下电压表的示数:
(4)将 5Ω电阻换成 10Ω电阻,为保持电压表示数不变,滑片 P 应向________(选填
“A”或“B”)端移动;
(5)若每次实验均选用单个定值电阻连入电路,实验室有“15Ω,20Ω,30Ω,35Ω,
50Ω”5 个电阻,你认为能供继续实验的电阻最多还有认为表中有___个;
(6)利用可选电阻继续实验,并得到结论:电压一定时,导体中的电流与导体的电阻
成________比。
【答案】(1)见图;(2)B;(4)A;(5)2;(6)反。
【解析】(1)电压表接入电路连线如图所示。
(2)电压表无示数,电流表无示数,电路时开路,可能故障为电阻 R 断路;
(4)电阻从由 5Ω换成 10Ω,电阻变大,为控制电阻两端的电压不变,通过 R 的电流
变小,所以滑片 P 应向 A 端调节。
24
(5)由于电阻 R 两端的电压要控制为 1V,变阻器分压为 U 变=U—UR=3V—1V=2V,即变阻
器分压为 2V,根据串联电路电流处处相等,即变 阻器的电阻的最大阻值为电阻 R 的阻值
的 2 倍;由于变阻器的最大电阻为 50Ω;小于 50Ω的一半的电阻只能选取 20Ω、15Ω。所
以还可以更换两个电阻进行实验探究。
(6)电压一定时,导体中的电流跟导体的电阻成反比。
故答案为:(1)见图;(2)B;(4)A;(5)2;(6)反。
二、伏安法测电阻实验
1.(2020·安徽)一小灯泡额定电压为 2.5V,图 a 是测量其电阻的实验电路图。
(1)请按照图 a,将图 b 中的实物电路连接完整;
(2)闭合开关,调节滑动变阻器,当电压表示数为 2.50V 时,小灯泡正常发光,电流
表示数如图 c 所示,则此时通过小灯泡的电流为__________A;
(3)调节滑动变阻器,让小灯泡两端的电压逐渐减小,会发现灯泡变暗直至完全不发
光。可以猜想此过程中灯丝的温度________(选填“升高”、“不变”或“降低”);
(4)测量数据如下表所示。
分析表中数据,可以发现小灯泡两端的电压越低,其灯丝的电阻越__________。
【答案】(1)如图; (2)0.28;(3)降低;(4)小。
【解析】(1)由图 a 可知,滑片向左移动时滑动变阻器的阻值变大,所以滑动变阻器
的下接线柱接 B;电流表的量程选择 0-0.6A(参考图 c);
25
(2)电流表的分度值是 0.02A,故电流表的示数是 0.28A; (3)灯泡变暗说明灯泡
的实际功率变小,即灯丝的发热功率变小,单位时间内产生的热量变少,灯丝的温度降低;
(4)根据表格中的数据可以算出,随着小灯泡两端电压的降低,灯丝的电阻变小;故
小灯泡两端的电压越低,其灯丝的电阻越小。
2.(2020·江苏泰州)本题有两小题。
(1)如图甲是小红测量小灯泡额定功率的电路图,灯泡额定电压 U 额=3.8V;
①闭合开关,移动滑动变阻器滑片至图甲所示位置,电压表示数为 2V,为测量灯泡的
额定功率,应将滑动变阻器滑片向________端(选填“A”或“B”)移动;
②当灯泡正常发光时,电流表示数如图乙所示,则灯泡的额定电流 I 额=________A,额
定功率 P 额=________W;
(2)小明想利用小红的实验器材测量一未知电阻 Rx 的阻值,发现电流表已经损坏。聪明
的小明利用小红实验中小灯泡的额定电压和测得的额定电流,设计了如图丙所示的电路,测
出了电阻 Rx 的阻值。请你帮助小明补全实验步骤:
①闭合开关 S,将单刀双掷开关 S1 拨向触点________,移动滑动变阻器滑片,________;
②开关 S 仍闭合,再将单刀双掷开关 S1 拨向另一触点,应________(填滑动变阻器滑
片位置的变化情况),读出电压表示数为 U;
③写出 Rx 的表达式:Rx=________(用所测物理量和已知量的符号表示)。
【答案】(1) A;(2)0.3;(3)1.14;(4)2;(5)使电压表示数为U额 ;(6)保持滑
片 P 的位置不动;(7)
U U
I
额
额
。
【解析】(1)①当电压表示数为 3.8V 时,灯泡才正常发光,由题目可知此时电压表示数
为 2V,所以滑动变阻器的阻值要变小,即向 A 端移动,使电压表示数为额定电压值 3.8V。
②[根据电流表指针位置和所接量程可知 0.3AI 额 ,则额定功率
3.8V 0.3A 1.14WP U I 额 额 额
(2)闭合开关 S,将 S1 拨到触点 2,移动滑动变阻器的滑片,使电压表的示数为 3.8V,
26
此时小灯泡正常发光,电路中的电流是 I额 ②再将开关 S1 拨到另一触点 1,保持滑动变阻器
的滑片 P 位置不动,读出电压表的示数为 U;③在②中,电压表测灯与未知电阻的总电压,
因此时各电阻的大小和电压不变,灯仍正常工作,根据串联电路电压的规律,此时未知电阻
Rx 的电压为: xU U U 额
此时流过未知电阻 Rx 的电流为 I额 ,Rx 的表达式: x
U UR I
额
额
。
3.(2020·山东聊城)小明做“测量小灯泡的电阻”实验时,使用的小灯泡额定电压为
2.5V,电源电压为 3V。小明现已连接了部分电路,如图甲所示。
(1)在已连接的电路中,有一不当之处是______;
(2)请用笔画线代答导线。将图甲中的电路连接完整;______
(3)当小灯泡正常发光时,电流表的示数如图乙所示,电流大小为______A。小灯泡正常
发光时的电阻为______Ω(电阻的计算结果保留一位小数);
(4)小明的实验记录和有关计算如下表所示。从表格设计看,小明计划把四次电阻的平
均值作为小灯泡的电阻值。他认为这样可以减小误差。你认为小明的做法是______(选填“正
确”或“错误”)的。从表中数据看,不同电压下小灯泡的电阻值不同,这是灯丝电阻______
影响导致的。
实验序号 电压 U/V 电流 I/A 电阻 R/Ω 电阻平均值 R/Ω
1 2.5
2 2.1 0.26 8.1
3 1.7 0.24 7.1
27
4 1.3 0.21 6.2
【答案】(1)开关闭合;(2)如图:(3) 0.28;(4)8.9;(5)错误;(6)温度。
【解析】(1)连接电路时,为了保护电路,开关要断开,图甲中开关是闭合的,是错误
的。
(2)电压表和灯泡并联,如图所示:
(3)电流表的示数如图乙所示,选择小量程,分度值是 0.02A,电流大小为 0.28A。
灯泡正常发光时的电阻为:R= 2.5V
0.28A
U
I
≈8.9Ω
(4)由表中数据可知,不同电压下小灯泡的电阻值不同,由于灯丝的电阻与温度有关,
所以不能将四次电阻的平均值作为小灯泡的电阻值,小明的做法是错误的。
4.(2020·四川甘孜州)在“用电流表和电压表测电阻”的实验中,电路如图甲所示。
(1)开关闭合前,滑动变阻器的滑片 P 要移动到________ (选填“a”或“b”) 端;
(2)闭合开关,发现电流表示数为零,但电压表指针发生明显偏转,则电路发生的故障
可能是以下四种中的_________
A. xR 处断路 B.滑动变阻器处断路 C. xR 处短路
(3)排除故障后,闭合开关,调整滑片 P 到某一位置后,若两表的示数分别如图乙、丙
所示,其中电流表的示数为________ A, 此次测得电阻的结果为 xR _______Ω。
【答案】(1)b ;(2)A;(3)0.4;(5)5。
28
【解析】(1)由电路图知,为保护电路,在闭合开关前,滑动变阻器的滑片应位于最大
值端,即滑片应移动到 b 端。
(2)电流表示数为零,说明电路形成了断路,电压表指针发生明显偏转,说明电压表串
联接入了电路,故故障可能是 x R 处断路 。故选 A。
(3)由乙图知,电压表的量程为 0~3V,分度值为 0.1V,示数为 2V;由丙图知,电流表
的量程为 0~0.6A,分度值为 0.02A,示数为 0.4A。由欧姆定律知 x R 的阻值为
x
2V 5Ω0.4A
UR I
5.(2020·山东泰安)现有如下实验器材:待测电源(电压大约在 16V~18V 之间)、一
个实验室用的量程为 0~15V 的电压表、一个开关、三个定值电阻(分别为 R1=1kΩ、R2=10
Ω、R3=20Ω)、导线若干。
请你利用实验器材,并从三个电阻中选择两个电阻,设计实验测量出电源电压值,根据
要求完成下列问题。
(1)选择的两个电阻是______和______;
(2)在虚线框中画出实验电路图(实验测量过程中不拆接电路)。______
(3)测量步骤及所需测量的物理量(用字母表示)______;
(4)电源电压值的表达式(用已知物理量字母和测量物理量字母表示)U0=______。
【答案】(1)R2 ;(2)R3 ;(3)如图;(4)见解析;(5) 2 3
1
2
R R UR
或 U1+ 3
1
2
R UR 。
【解析】(1)由于 R1=1kΩ,阻值较大,分得的电压较大,所以选择电阻 R2 和 R3。
(2)将 R2 和 R3 串联,电压表测量 R2 两端的电压,如图所示:
(3)闭合开关 S,读出电压表的示数 U1。
29
(4)由串联电路电流的规律和欧姆定律可知通过电路的电流:I=I2= 1
2
U
R
电源电压:U=I(R2+R3) = 1
2
U
R (R2+R3)= U1+ 3
1
2
R UR 。
6.(2020·新疆)在测量小灯泡的电阻实验中,有两个规格相同的小灯泡,将其中一个
小灯泡接入测量电路,通过实验得到的实验数据如下列表格所示。将另一个小灯泡的玻璃罩
敲碎,把保存完好的灯丝接入测量电路,并将灯丝浸没在常温纯净水中,通过实验得到灯丝
的 I-U 图像如图所示:
U / V 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0
I / A 0.10 0.18 0.23 0.26 0.28 0.30
(1)请画出测量小灯泡的电阻的电路图;
(2)在测量灯丝的电阻时,开关闭合前,滑动变阻器的滑片应调到阻值_________(填“最
大”或“最小”)处;将灯丝浸没在常温纯净水中,且每次测量时,电表指针稳定后立即读
数并断开开关,目的是为了控制灯丝的_________不变;
(3)小灯泡两端的电压为 3V 时的电阻是常温时小灯泡电阻的_______倍;某一手电筒的
小灯泡与上述实验中的小灯泡相同,手电筒的开关闭合后小灯泡的电功率_______(填字母
代号)。
A.一直增大 B.一直减小 C.先增大后不变 D.先减小后不变
【答案】(1)如图:(2)最大;(3)温度;(4)10;(5)C。
【解析】(1)采用伏安法测小灯泡电阻,滑动变阻器与待测灯泡串联在电路,电压表测
量小灯泡两端电压,电路图如图所示:
30
。
(2)在测量灯丝的电阻时,开关闭合前,滑动变阻器的滑片应调到阻值最大处,保障实
验安全。
由于温度对灯丝电阻有较大影响,故每次测量时,电表指针稳定后立即读数并断开开关,
目的是为了控制灯丝的温度不变。
(3)根据灯丝的I-U 图像可知,常温时小灯泡电阻为: 0
2.5V 1Ω2.5A
UR I
而由表中数据可知,小灯泡两端的电压为 3V 时的电阻是 10,故是常温时小灯泡电阻
的 10 倍。
由图表可知,若某一手电筒的小灯泡与上述实验中的小灯泡相同,手电筒的开关闭合后
小灯泡的电功率先增大,之后再保持不变。故选 C。
7.(2020·北京)如图甲所示是测量未知电阻 Rx 的实验电路,电源两端电压不变,定
值电阻 R0=30Ω。请补充完成主要实验步骤,并进行数据处理。
(1)实验步骤
①只闭合开关 S、S1,读出并记录电流表示数 I1;
②______读出并记录电流表示数 I2(如图乙所示);
③计算 Rx 的阻值。
(2)数据记录与处理(请你补充完整表中①②位置的数据)
实验数据记录表(定值电阻 R0=30Ω)
I1/A I2/A Rx/Ω
0.2 ①______ ②______
【答案】(1)只闭合开关 S、S2 ;(2)0.5;(3)20。
【解析】(1)②只闭合开关 S、S1,两个电阻并联,电流表测量通过 R0 的电流,电流表
31
示数 I1;只闭合开关 S、S2,两个电阻并联,电流表测量干路中的电流,电流表示数 I2。
(2)由图乙可知,电流表的量程是 0-0.6A,电流表的分度值是 0.02A,电流表的示数是
0.5A。
由并联电路电流的规律可知通过 Rx 的电流:Ix=I2-I1=0.5A-0.2A=0.3A
电源电压:U=U0=I1R0=0.2A×30Ω=6V
Rx 的阻值:Rx= 6V
0.3Ax
U
I
=20Ω。
8.(2019·益阳)测电阻 Rx 的电路如图甲所示,电源电压恒定,R0 为定值电阻,部分实
验步骤如下:
(1)开关闭合前,滑动变阻器 R 的滑片 P 应该移到______(选填“A”或“B”)端;
(2)连接好电路,闭合开关,移动滑动变阻器滑片 P,某次电流表 A2 的示数如图乙所
示,A2 读数为______A。
(3)若测得电流表 A1 的示数为 I1,电流表 A2 的示数为 I2,则 Rx=______(用题中字母
表示);
(4)多次移动滑动变阻器的滑片 P,记录每次实验中电流表 A1、A2 的示数,得到了如
图丙所示的 I1-I2 图象。若 R0=20Ω,由图象求得被测电阻的阻值 Rx=______Ω。
【答案】(1)B;(2)0.34;(3) ;(4)10。
【解析】(1)开关闭合前,滑动变阻器 R 的滑片 P 应该移到阻值最大处的 B 端;
(2)连接好电路,闭合开关,移动滑动变阻器滑片 P,某次电流表 A2 的示数如图乙所
示,电流表选用小量程,分度值为 0.02A,A2 读数为 0.34A。
(3)电流表 A1 测待测电阻的电流,电流表 A2 测干路电流,若测得电流表 A1 的示数为
I1,电流表 A2 的示数为 I2,根据并联电路电流的规律,定值电阻的电流为:I0=I2-I1,由欧
32
姆定律,电源电压为:
U=I0R0=(I2-I1)×R0,由欧姆定律,则 ;
(4)多次移动滑动变阻器的滑片 P,记录每次实验中电流表 A1、A2 的示数,得到了如
图丙所示的 I1-I2 图象,由图知这个图象为过原点的直线,故为正比例函数,由图知,当
I2=0.6A 时,I1=0.4A,故 I2=1.5I1;
通过 R0 的电流为:I0=I2-I1=1.5I1-I1=0.5I1,
根据 U=IR,在电压不变时,电流与电阻成反比,故 Rx=0.5R0=0.5×20Ω=10Ω。
故答案为:(1)B;(2)0.34;(3) ;(4)10。
9.(2019·岳阳)利用图甲测小灯泡的电阻,小灯泡的额定电压为 2.5V,电源电压恒
定不变。
(1)闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片 P 置于______端(填“A”或“B”),目的是
保护电路。
(2)闭合开关后,发现小灯泡不亮,则接下来合理的操作是______(填字母代号)。
A.断开开关,更换小灯泡 B.移动滑动变阻器,观察小灯泡是否发光
(3)当小灯泡正常发光时,电流表示数如图乙,则小灯泡正常发光时的电流为______A,
小灯泡正常发光时的电阻为______Ω(计算结果保留一位小数)。
(4)某同学根据记录的部分实验数据,计算出小灯泡的电阻,发现有一组测量数据存
在错误。请指出错误数据的序号并说明判断依据______。
序号 1 2 3 4
U/V 0.1 1.3 2.1 3.0
I/A 0.05 0.11 0.26 0.3
R/Ω 2 11.8 8.1 10
【答案】(1)B;(2)B;(3)0.28;8.9;(4)2,灯的电阻随温度的升高而变大。
33
【解析】(1)闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片 p 置于阻值最大处的 B 端,目的是
保护电路。
(2)闭合开关后,发现小灯泡不亮,则接下来合理的操作是移动滑动变阻器,观察小
灯泡是否发光 ,选 B;
(3)当小灯泡正常发光时,电流表示数如图乙,电流表选用小量程,分度值为 0.02A,
则小灯泡正常发光时的电流为 0.28A,由欧姆定律,小灯泡正常发光时的电阻为:
;
(4)灯的电阻随温度的升高而变大,但表中第 2 组数据明显违反这个特点,故是错误
的。
故答案为:(1)B;(2)B;(3)0.28;8.9;(4)2,灯的电阻随温度的升高而变大。
10.(2019·泸州)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 Rx
的阻值。已知定值电阻的阻值为 R0、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、S1 闭合,S2 断开时,电流表示数为 I1;则电源的电压
U=______。
(3)当开关 S、S2 闭合,S1 断开时,电流表示数为 I2;则待测电阻 Rx=______。
(4)不改变甲图所示的电路,若开关 S1 始终处于断开状态,仅对开关 S、S2 进行操作
______(选填“仍能”或“不能”)测量电源电压和未知电阻 Rx 的阻值。
【答案】I1R0;
12
01
II
RI
;仍能。
【解析】(1)根据甲图,将 S2 的右接线柱与电流表负接线柱连接起来,如下所示:
34
(2)电路正确连接后,当开关 S、S1 闭合,S2 断开时,两电阻并联,电流表测定值电阻
的电流,由欧姆定律,电流表示数为 I1,则电源的电压 U=I1R0;
(3)当开关 S、S2 闭合,S1 断开时,两电阻并联,电流表测干路电流,由并联电路各支
路互不影响,通过待测电阻的电流为:I0=I2-I1,由欧姆定律,则待测电阻:Rx= = 。
(4)不改变甲图所示的电路,若开关 S1 始终处于断开状态,只闭合 S,电流表测通过
定值电阻的电流,由欧姆定律可得出电源电压;
开关 S、S2 闭合,电流表测干路,根据并联电路各支路不影响,由并联电路电流的规律,
可求出通过待测电阻的电流,由欧姆定律可求出未知电阻 Rx 的阻值。
故答案为:(1)如上;(2)I1R0;(3)
12
01
II
RI
;(4)仍能。
11.(2019·苏州)小明要测量定值电阻 Rx 的阻值(约十几欧)现有器材:电源(6V)、
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 Rx 两端的电压为______V。
35
(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 20.0cm、总阻值为 10Ω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
(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
AC 长度(cm) 4.0 14.0 20.0
电压表示数(V) 0.8 2.0 2.4
求出第 1 次实验时电路中的电流 I1=______A;利用表中所有数据求出待测电阻
Rx=______Q。
【答案】左;1.2;cd 间断路;0-3;0.4;14。
【解析】(1)变阻器按一下一上连入电路中,如下所示:
(2)电路连好后,闭合开关前,应将滑动变阻器滑片移至阻值最大处,即最左端,闭
合开关,移动滑片到某一位置,电压表示数如图乙所示,电压表选用小量程,分度值为 0.1V,
此时 Rx 两端的电压为 1.2V;
(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,说明电路断路,
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,
36
则说明电流表、变阻器、开关和电源之间是通路;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,说明电源、待测电阻是连通的,电流表示数仍为 0,则由此可以判断故
障是:cd 间断路;
(4)①根据表中电压大小,电压表量程应选用 0-3 V;
②AC 电阻丝与待测电阻串联,电压表则 AC 的电压,电流表测电路中的电流,
AC 部分的电阻:RAC= ×10Ω=2Ω,
由欧姆定律,第 1 次实验时电路中的电流:I1= = =0.4A,
根据串联电路电压的规律和欧姆定律,待测电阻:RX1= = =13Ω;
第 2 次测量,RAC= ×10Ω=7Ω,
由欧姆定律,第 2 次实验时电路中的电流:I2= = ,
根据串联电路电压的规律和欧姆定律,待测电阻:RX2= = =14Ω;
同理,RX3=15Ω;
为减小误差,取平均值作为测量结果:R 测= =14Ω。
故答案为:(1)如上所示;(2)左;(3)cd 间断路;(4)①0-3V;②0.4;14。
12.(2019·湖州)科学兴趣小组的同学利用学过的知识,测量定值电阻 Rx 的阻值。
(1)同学们利用电路甲测量 Rx 的阻值,测量数据和结果如下表一:
实验次数 电压 U(伏) 电流 I(毫安) 电阻 R(欧)
1 2.0 2.30 870
2 2.5 2.90 862
37
根据表格中的数据可求得该电阻的阻值是______。
(2)同学们发现该电阻的标定阻值为 1000 欧,为什么测量值与标定值之间有较大偏
差?他们查资料寻找原因,发现平时认为电阻为零的电流表和电阻无穷大的电压表实际上都
有一定的内阻,只是电压表的内阻比较大,电流表的内阻比较小,但都会对测量结果产生影
响。然后,同学们找来他们使用的电流表和电压表的说明书,说明书显示:
电压表:量程 0~6 伏,内阻 6000 欧
电流表:量程 0-10 毫安,内阻 40 欧
根据这些信息,可判断甲电路中由于______(“电流表”或“电压表”)内阻的影响,
使测量结果产生较大偏差。
(3)小组同学经过思考,改成电路乙进行实验,测量数据和结果如下表:
比较两次测量结果,同学们做出了以下分析,你认为正确的是______。
A.测量该定值电阻选择电路乙更合适
B.用电压表和电流表测量得到的电阻阻值都会偏大或偏小
C.选择合适的电路,测得的电阻值偏差会减小,更接近真实值
(4)拓展应用根据以上的探究,如果需要测量阻值约 20 欧的小阻值电阻时,选用了合
适量程的电压表和电流表后,为了使测量结果更精确,应选择甲和乙中的哪一电路?并说明
理由。______
【答案】861Ω;电压表;ABC;甲,电压表内阻远大于 20Ω,故通过电压表的电流很
小,电流表示数接近真实的电流。
【 解 析 】 ( 1 ) 为 提 高 测 量 的 准 确 程 度 , 取 平 均 值 作 为 测 量 结 果 : R 测
= =861Ω;
(2)甲中,电压表与待测电阻并联,有电流通过电压表,由并联电路电流的规律,电
流表示数大于待测电阻的实际电流,可判断甲电路中由于电压表内阻的影响,使测量结果产
3 4.0 4.70 851
实验次数 电压 U(伏) 电流 I(毫安) 电阻 R(欧)
1 2.0 1.92 1042
2 2.5 2.45 1020
3 4.0 3.75 1067
38
生较大偏差;
(3)小组同学经过思考,改成电路乙进行实验,测量数据和结果如下表:
因电压表:量程 0~6 伏,内阻 6000 欧;
电流表:量程 0-10 毫安,内阻 40 欧;
A、电压表内阻与待测电阻差别不大,故甲中通过电压表的电流较大,电流表示数与待
测电阻的实际电流差别较大,故甲测量误差较大,因待测电阻远大于电流表内阻,故用图乙
测电阻,由分压原理,电压表分得的电压较小,比较接近电压表示数(电流表测量的电流是
准确的),测量该定值电阻选择电路乙更合适;A 正确;
B.用电压表和电流表测量得到的电阻阻值都会偏大或偏小,B 正确
C.选择合适的电路,测得的电阻值偏差会减小,更接近真实值,C 正确;
(4)20 欧的小阻值电阻与电流表内阻差别较小,若用乙图,电流表分得电压较大,误
差较大;
甲中,因电压表内阻远大于 20Ω,故通过电压表的电流很小,电流表示数接近真实的
电流,为了使测量结果更精确,应选择甲电路。
故答案为:(1)861Ω;(2)电压表;(3)ABC;(4)甲;甲,电压表内阻远大于
20Ω,故通过电压表的电流很小,电流表示数接近真实的电流。
13.(2019·衢州)小科按照实验要求,设计测量未知定值电阻 Rx 阻值(范围为 400~
600Ω)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(500Ω 0.5A)各一个,开关、导线若干。
(1)要求一:测算出 Rx,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____。
39
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 U1,U1 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 U2,则 U1﹣U2 就是此时滑动变
阻器两端的电压。根据相关数据计算 Rx 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 Rx 阻值的直接读取,且电路只能连接一次。
小科増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、S1,调节滑动变阻器使电压表示数为 2V;
②再断开开关 S1,闭合开关 S2,____,读取此时 Y 的数值。Y 的示数即为 Rx 的阻值。
【答案】(1)①由欧姆定律,电路中的最大电流约为 I= = =0.0075A<0.02A
(电流表小量程分度值),故电流表无法测量电路中的电流;②a 点在最右端,b 点在最左
端;(2)②调节 Y 的阻值,使电压表示数为 2V。
【解析】(1)①被测电阻大小为 400﹣600Ω,2 节干电池的电压为 3V,由欧姆定律,
电路中的最大电流约为 I= = =0.0075A<0.02A(电流表小量程分度值),故电流
表无法测量电路中的电流;
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 U1,U1 即为电源电
压,可知 a 点在最右端;再将变阻器滑片 P 移到另一位置 b 处,读出电压表示数为 U2,则
U1﹣U2 就是此时滑动变阻器两端的电压。根据相关数据计算 Rx 的阻值,b 点在最左端;
(2)①先闭合开关 S、S1,调节滑动变阻器使电压表示数为 2V;②再断开开关 S1,闭
合开关 S2,调节 Y 的阻值,使电压表示数为 2V,读取此时 Y 的数值;根据等效替代法,Y
的示数即为 Rx 的阻值。
故答案为:(1)①由欧姆定律,电路中的最大电流约为 I= = =0.0075A<0.02A
(电流表小量程分度值),故电流表无法测量电路中的电流;②a 点在最右端,b 点在最左
端;(2)调节 Y 的阻值,使电压表示数为 2V。
14.(2018·福建 A) 用“伏安法”测量电阻 Rx 的阻值,提供的实验器材有:待测电
阻 Rx,两节干电池,电流表、电压表、滑动变阻器、开关及导线若干。
40
(1)根据图甲的电路图,用笔画线代替导线将图乙中的实物图连接完整________。
(2)闭合开关后,移动滑动变阻器的滑片,电压表示数较大且几乎不变,电流表示数
始终为零,电路故障可能是_________________。
(3)排除故障后,测得多组实验数据,各组数据对应的点已经描在丙图中,请在图中
画出 Rx 的 I-U 图线,由图可知 Rx=_________Ω。(结果保留 1 位小数);
(4)电流表的电阻随然很小,但也会影响本实验中 Rx 的测量结果,用丁图的电路进行
测量可消除这个影响,R0 为定值电阻,实验步骤如下:
①按照丁图的电路图连接电路,将滑动变阻器的滑片置于最大阻值处____________;
②闭合开关 S1、S2,移动滑动变阻器滑片,读出电压表的示数 U1 和电流表的示数 I1;
③____________,移动滑动变阻器滑片,读出电压表的示数 U2 和电流表的示数 I2;
④可得待测电阻 Rx=___________(用 U1、I1、U2 和 I2 表示)
【答案】(1)如图;(2)电流表断路(电阻 Rx 断路);(3)如图; (4).5.5;(5)断开 S2 ;
(6). 。
【解析】(1)根据图甲的电路图,电压表并联在 Rx 和电流表两端,实物图连接如下:
(2)闭合开关后,移动滑动变阻器的滑片,电流表示数始终为零,电路可能发生断路,
电压表示数较大且几乎不变,说明电压表和电源是连通的,所以电路故障可能是电流表断路
(电阻 Rx 断路)。
41
(3)根据坐标系内描出的点,画出 Rx 的 I-U 图线如下:
由图可知,当 U=2.0V 时,通过 Rx 的电流 I=0.36A,所以 Rx 的阻值:
(4)②闭合开关 S1、S2,Rx 被短路,电压表测 R0 和电流表两端的电压,电流表测通过
R0 的电流,读出电压表的示数 U1 和电流表的示数 I1,则 ;
③断开 S2,电压表测 Rx、R0 和电流表两端的电压,电流表测通过 Rx、R0 的电流,读出电
压表的示数 U2 和电流表的示数 I2,则 Rx+ ;
④由②③可得,待测电阻 。
三、测量小灯泡电功率实验
1.(2020·贵州黔南)测量小灯泡额定功率的实验电路如图所示,实验器材有∶标有“2.5
V”字样的待测小灯泡、电压恒为 4.5V 的电源、标有“20Ω 1A”的滑动变阻器、电流表(量
程为 0~0.6A、0~3A)、电压表(量程为 0~3 V、0~15 V)、 开关及导线若干:
(1)为保护电路元件安全,连接电路时开关应______; 闭合开关前,滑动变阻器的滑片
P 应调至________(选填“A”或“B”)端;
(2)按图连接好电路后,闭合开关,将滑动变阻器的滑片 P 移到最左端时,灯不亮,电
压表有较大的示数。经检查,导线连接完好,则电路故障是∶__________;
(3)向右移动变阻器滑片 P,会看到灯泡变______ (填 “暗”或“亮”)一些,这说明
灯泡的实际功率与______有关系;
(4)实验中电压表示数如图所示,为测量灯泡的额定功率,应将滑动变阻器的滑片 P 向
42
______ (选填“左”或“右”)移动,直到电压表示数为______时为止;
(5)当小灯泡两端的电压为额定电压时,电流表的示数为 0.3A,则小灯泡的额定功率为
_____ W。
【答案】(1)断开;(2)B;(3)小灯泡断路;(4)暗;(5)灯泡两端的电压;(6)左;
(7) 2.5V;(8)0.75。
【解析】(1)为保护电路,连接电路时,应断开开关,同时将滑动变阻器阻值调至最大,
即滑动变阻器的滑片 P 应调至 B 端。
(2)闭合开关,电路连接完好,将滑动变阻器的滑片移到最左端时,灯不亮,电路中可
能有断路,电压表有较大的示数,说明电压表到电源间是通路,所以电路的故障是灯泡断路
了。
(3)向右移动变阻器滑片 P,变阻器接入电路电阻变大,电路电流变小,根据分压原理,
灯泡两端的电压减小,灯的实际功率减小,灯泡变暗,说明灯泡的实际功率与灯泡两端的电
压有关系。
(4)小灯泡的额定电压为 2.5V,由图像可知,此时灯泡两端的电压小于 2.5V,根据分压
原理,应向左移动变阻器滑片,减小变阻器的电阻,从而增大小灯泡两端的电压,直到电压
表示数为 2.5V 时为止。
(5)小灯泡的额定功率为: =2.5V 0.3A = 0.75WP UI 。
2.(2020·四川乐山)小涛同学利用如图甲所示电路图测量额定电压为 2.5V 的小灯泡
的功率。
(1)请按照图甲所示的电路图,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( );
43
(2)调节滑动变阻器滑片 P,当电压表示数为额定电压时,电流表示数如图丙所示,其
读数为______A,则该小灯泡的额定功率为______W;
(3)小涛同学在调节滑动变阻器滑片 P 的过程中,绘制出电流表与电压表示数变化关系
的图象如图所示。他将电压表换成一个这样相同的小灯泡,这两个小灯泡并联在电路中,当
干路中的电流表示数为 0.2A 时,两个小灯泡的实际总功率为______W。
【答案】(1)如图;(2)0.24;(3)0.6;(4)0.1。
【解析】(1)由图甲可知,电压表并联在灯泡两端;灯泡的额定电压为 2.5V,则电压表
选择 0~3V 量程;灯泡与滑动变阻器串联,由于滑动变阻器的滑片向右移动时,电流表示数
增大,说明变阻器连入电路的阻值变小,因此需将滑动变阻器的右下接线柱接入电路,实物
电路如图所示:
(2)如图丙所示,电流表选用小量程,分度值为 0.02A,示数为 0.24A,小灯泡的额定功
率为:P=UI=2.5V 0.24A=0.6W,该小灯泡的额定功率为 0.6W。
(3)由题知,两个相同的小灯泡并联,干路电流为 0.2A,则通过每个小灯泡的电流为 0.1A,
由图像知,当小灯泡的电流为 0.1A 时,小灯泡两端的实际电压为 0.5V,则两个小灯泡的实
际总功率为:P 总=U 实 I 总=0.5V 0.2A=0.1W;两个小灯泡的实际总功率为 0.1W。
3.(2020·四川雅安)小明在“探究小灯泡在不同电压下工作时的电功率”的实验时,
实验室提供了如下器材:电源(电压恒为 8V),一个电流表,一个电压表,滑动变阻器“20
Ω、2A”,小灯泡(额定电压 2.5V,额定功率小于 1.2W),一个阻值已知的定值电阻 R0,开
关及导线若干。
44
(1)请根据图甲所示的电路图,用笔画线代替导线,完成实验电路图乙的连接(要求:
滑动变阻器的滑片 P 向右滑动时灯变亮;连线不能交叉)( )
(2)正确连接电路后,闭合开关进行实验,记录的数据如下表所示。当电压表示数为 2.5V
时,电流表示数如图丙所示,小灯泡的额定功率为_____W。
实验次数物理量 1 2 3 4 5
电压/V 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0
电流/A 0.24 0.32 0.38 0.44
电功率/W
(3)分析表中数据可得出结论:小灯泡工作时,消耗的电功率随电压的增大而____(选
填“增大”、“不变”或“减小”),小灯泡的实际功率由______(选填“额定功率”、“额定电
压”或“实际电压”)决定。
(4)完成实验后,利用上述器材,小明又想出一种测量小灯泡额定功率的方法,设计了
如图所示的电路,所用电压表量程为“0~15V”,请将以下实验步骤补充完整。
①检查电路无误后,闭合开关 S,将开关 S1 拨至“1”,调节滑动变阻器滑片直至电压表
示数为______V ;
②滑动变阻器滑片不动,再将开关 S1,拨至“2”读出电压表示数为 U0;
③小灯泡的额定功率 P 额=______(用 U 额、U0、R0 表示)。若步骤②中,在将开关 S1 拨至
“2”时,不小心将滑片向右移动了少许,其他操作正确,则测出的小灯泡额定功率比真实
45
值_____(选填“偏大”或“偏小”)。
【答案】(1)如图,正确连线,滑动变阻器接线柱接;(2)1.05;(3)增大;(4)实际
电压;(5)5.5;(6) 0
0
UU R
额 ;(7)偏小。
【解析】(1)由电路图知,电流表、灯泡、定值电阻和滑动变阻器串联,由 P=UI 可得灯
泡正常发光电流约为
1.2W 0.48A2.5V
PI U
所以电流表选择 0~0.6A 量程,由此连接实物如图所示:
(2)当电压表示数为 2.5V 时,电流表示数如图丙所示,电流表使用 0~0.6A 量程,分度
值 0.02A,此时通过的电流为 0.42A,所以灯泡的额定功率:
2.5V 0.42A 1.05WP UI
(3)由表中数据知,小灯泡工作时,灯泡两端实际电压越大,通过它的电流也越大,由
P=UI 知灯泡的实际功率越大,即灯泡消耗的电功率随电压的增大而增大。
(4)用如图丁所示的电路测量小灯泡额定功率,所用电压表量程为 0
∼
15V,要测量该小
灯泡的额定功率,需使小灯泡两端的电压等于其额定电压 2.5V,
①闭合开关 S,将开关 S1 拨至“1”,小灯泡、R0 和滑动变阻器串联,电压表测 R0 和滑
动变阻器两端的总电压,调节滑动变阻器的滑片,当灯泡正常发光时,电压表的示数
UV=U−U 额=8V−2.5V=5.5V
②滑片不动,再将开关 S1 拨至“2”,电压表测 R0 两端的电压 U0,此时电路中的电流即
为小灯泡的额定电流: 0
0
UI R
额
③则小灯泡的额定功率: 0
0
UP UIU R
额 额 额 额
在实验步骤②中,在将开关拨至“2”时,不小心将滑片向右移动了少许,变阻器连入
46
电路的阻值变大,由串联电路的分压原理知,变阻器分得电压变大,R0 和灯泡分得的电压都
会变小,由 0
0
UP U R
额 额 知,测出的小灯泡额定功率比真实值偏小。
4.(2020·江苏连云港)在学习《电能表与电功》一节内容时,同学们完成教材上的活
动“比较两个灯泡的亮暗”,小明选用标有“2.5V 0.3A”和“3.8V 0.3A”的灯泡 L1 和 L2,
连接电路如图所示。
(1)闭合开关后,发现两灯均不发光,电压表 V1 的示数很大,电压表 V2 的示数为 0,故
障的可能原因是______;
(2)排除故障后闭合开关,电压表 V1 的示数如图,此时的电压值为______V;
(3)此实验中一定时间内电流做功的多少可以通过观察______来比较,所用的研究方法
为______;
(4)如果将这两只灯泡并联接入电压为 2.5V 的电路中,较亮的灯泡是______。(选填“L1”
或“L2”)
【答案】(1)L1 断路;(2)2.4;(3)灯泡的亮度;(4)转换法;(5)L1。
【解析】(1)由图可知,两个灯泡串联,电压表 V1 测量灯泡 L1 两端的电压,电压表 V2
测量灯泡 L2 两端的电压,闭合开关后,发现两灯均不发光,可能电路中存在断路,电压表
V1 的示数很大,电压表 V2 的示数为 0,可能 L1 断路。
(2)由图可知,电压表 V1 的量程是 0~3V,分度值是 0.02A,电压表的 V1 的示数是 2.4V。
(3)实验中一定时间内电流做功的多少可以通过观察灯泡的亮度来比较,灯泡越亮,说
明电流做功越快,用到转换法。
(4)灯泡 L1 的电阻:R1= 1
1
2.5V
0.3A
U
I
≈8.3Ω
47
灯泡 L2 的电阻:R2= 2
2
3.8V
0.3A
U
I
≈12.6Ω,R1<R2
将这两只灯泡并联接入电压为 2.5V 的电路中,两个灯泡两端的电压相等,由 P=
2U
R
可
知灯泡 L1 的功率较大,灯泡 L1 较亮。
5.(2020•岳阳)在“测量小灯泡的电功率”实验中,选用器材如下:2 节干电池、额
定电压为 2.5V 的小灯泡(额定功率小于 1W)、电流表、滑动变阻器、开关、导线若干。
(1)请用笔画线代替导线将图甲电路连接完整。
(2)正确连接好电路,闭合开关前,滑动变阻器的滑片置于端(选填“A”或“B”)。
(3)闭合开关前,移动滑片,发现小灯泡不亮、电流表无示数、电压表有示数,则该
电路的故障可能是(选填序号)。
A.小灯泡短路 B.小灯泡开路 C.电流表开路
(4)排查故障后,通过正确的操作使小灯泡发光,电流表的示数如图乙所示,则该小
灯泡的额定功率为 W。
(5)实验室,小明组的电流表坏了,他找来了一个已知阻值的定值电阻 R0,设计了图
丙电路测小灯泡的额定功率。连好电路后,操作步骤如下:①断开 S1、闭合 S2,移动滑片,
使电压表的示数等于灯泡的额定电压 U 额;②保持滑片的位置不变,断开 S2、闭合 S1,记下
电压表的示数 U,则小灯泡额定功率表达式:P 额=(用 U 额、U、R0 表示)。
【答案】(1)连线如图所示;(2)A;(3)B;(4)0.65;(5)
额
−
额
。
【解析】(1)因为灯泡的额定电功率小于 1W,灯泡的额定电压为 2.5V,故通过灯泡的
电流应小于 0.5A。电流表的量程应选 0~0.6A 量程,电路图图甲所示。
48
(2)连接电路时,滑动变阻器接入电阻的阻值应处于最大值,滑片 P 应在 A 处。
(3)闭合开关前,移动滑片,发现小灯泡不亮、电流表无示数、电压表有示数,则该
电路的故障可能是小灯泡开路。
(4)排查故障后,通过正确的操作使小灯泡发光,电流表的示数如图乙所示,则该小
灯泡的额定功率为 P=UI=2.5V×0.26A=0.65W。
(5)实验室,小明组的电流表坏了,他找来了一个已知阻值的定值电阻 R0,设计了图
丙电路测小灯泡的额定功率。连好电路后,操作步骤如下:①断开 S1、闭合 S2,移动滑片,
使电压表的示数等于灯泡的额定电压 U 额;②保持滑片的位置不变,断开 S2、闭合 S1,记下
电压表的示数 U,则小灯泡额定功率表达式:P 额=U 额 I 额=U 额 I0=U 额×
额
−
额
。
故答案为:(1)连线如图所示;(2)A;(3)B;(4)0.65;(5)
额
−
额
。
6.(2020·山东滨州)某实验小组用图甲所示器材测量小灯泡的电功率,电源电压恒为
4.5V ,待测小灯泡 L 的额定电压为 2.5V ,滑动变阻器 R 的规格为“ 20 1A”。
(1)图甲是该实验小组没有连接完整的电路,请用笔画出导线,在图甲中完成电路连接,
要求滑动变阻器滑片向右移动时电阻变大,导线不交叉( )。
(2)闭合开关前,滑动变阻器滑片 P 应位于______端(选填“A”或“B”)。
(3)连接完电路,闭合开关后,发现无论怎样移动滑片,小灯泡不亮,电流表示数变化
明显,电压表无示数。仔细检查,连接无误,那么出现该状况的原因可能是小灯泡发生______
(选填“断路”或“短路”)。
49
(4)排除故障后,按图甲所示的电路继续进行实验。闭合开关,移动滑片 P,使小灯泡 L
发光测出小灯泡 L 的相关物理量,记录和计算结果如表,则小灯泡的额定功率为______W。
由表中信息可知:灯泡实际功率越______,灯泡越亮。
实验次数 1 2 3 4 5
电压 / VU 1 1.5 2 2.5 3
电流 / AI 0.14 0.18 0.22 0.26 0.30
实际功率
/WP
0.14 0.27 0.44 0.90
灯泡亮度 逐渐变亮
(5)另一小组用相同器材实验时,发现电流表不能正常使用。他们选用一个定值电阻 0R ,
设计了如图乙所示的电路图,并进行如下实验操作:
①按图乙连接电路,检查无误后,闭合开关 S、 1S ,调节滑动变阻器滑片直至电压表示
数为______V;
②S 处于闭合状态,滑片不动,断开 1S 、闭合 2S ,读出电压表示数为 0U ;
③小灯泡的额定功率: P 额 ______(用U额 、 0U 、 0R 表示)。
【答案】(1)如图;(2)B;(3)短路;(4)0.65;(5)大;(6) 2;(7) 0
0
UU R
额 。
【解析】(1)待测小灯泡 L 的额定电压为 2.5V ,电压表选择 0-3V 的量程,电压表和灯
泡并联,要求滑动变阻器滑片向右移动时电阻变大,使滑动变阻器的 A 接线柱与开关的右接
线柱相连,如下图所示:
50
(2)在连接电路时,开关应断开,滑动变阻器的滑片应位于阻值最大处,即 B 端。
(3)闭合开关后,发现无论怎样移动滑片,小灯泡不亮,电流表示数变化明显,说明电
路是通路,电压表无示数,可能是灯泡短路。
(4)由表中数据可知,灯泡的额定电压是 2.5V,通过灯泡的电流是 0.26A,小灯泡的额
定功率为:P=UI=2.5V×0.26A=0.65W;由表中数据可知,灯泡的实际功率越大,灯泡越亮。
(5)①[6]闭合开关 S、 1S ,电压表测量 R0 和变阻器的总电压,电源电压是 4.5V,灯泡
的额定电压是 2.5V,由串联电路电压的规律可知电压表的示数为:4.5V-2.5V=2V
所以调节滑动变阻器滑片直至电压表示数为 2V。
③[7]S 处于闭合状态,滑片不动,断开 1S 、闭合 2S ,读出电压表示数为 0U ;电压表
测量 R0 两端的电压,通过电路的电流:I=I0= 0
0
U
R
灯泡的额定功率:P 额=U 额 I= 0
0
UU R
额
7.(2020·宁夏)在测量小灯泡电功率的实验中,电源电压为 4.5V,小灯泡的额定电
压为 2.5V,小灯泡正常发光时的电阻约为 10Ω∶
(1)请你用笔画线代替导线、将图甲中的实物电路连接完整。要求∶当滑动变阻器的滑片
向左移动时,连入电路的电阻变大,连线不得交又_________。
(2)连接好电路后,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片 P,发现小灯泡不发光,电压表
无示数,电流表有示数,则故障原因可能是______。
51
(3)排除故障后,闭合开关,移动滑片 P,记下多组对应的电压表和电流表的示数,并
绘制成如图乙所示的 I U 关系图像,根据图像信息∶
①可计算出小灯泡的额定功率是______W;
②小灯泡的实际功率随实际电压的増大而______ (填“増大”“减小”或“不变”);
③发现灯泡电阻是变化的,影响其变化的主要因素是______。
【答案】(1)如图;(2)小灯泡被短路;(3)0.5;(4)增大;(5)小灯泡的电阻丝的电阻
随温度的升高而增大。
【解析】(1)用伏安法测小灯泡的电阻,小灯泡、滑动变阻器、电流表应串联于电路中,
因 小 灯 泡 的 额 定 电 压 为 2.5V , 电 阻 约 10 Ω , 故 通 过 小 灯 泡 的 最 大 电 流 为 :
2.5V 0.25A10Ω
UI R
则电流表量程应选择 0~0.6A,即将电源正极与电流表 0.6A 接线柱相连;因滑动变阻
器的滑片向左移动时,连入电路的电阻变大,故变阻器的 B 接线柱应与小灯泡的左接线柱相
连,电路图如下所示。
(2)电流表有示数,说明电路是通路,发现小灯泡不发光,电压表无示数,说明小灯泡
被短路,则故障原因可能是小灯泡被短路。
(3)①由图乙知,当小灯泡两端的电压为 2.5V 时,通过小灯泡的电流为 0.2A,故小灯
泡的额定功率为: 2.5V 0.2A 0.5WP U I 额 额
②由图乙知,当小灯泡的两端的电压增大时,通过小灯泡的电流也增大,由 P UI 知,
小灯泡消耗的实际功率增大,故小灯泡的实际功率随实际电压的増大而增大。
③[5]发现灯泡电阻是变化的,影响其变化的主要因素是:小灯泡的电阻丝的电阻随温
度的升高而增大。
8.(2020·天津)在测量小灯泡电功率的实验中:
(1)请按照图所示的电路图,以笔画线代替导线,完成实物图的电路连接( );
52
(2)下图所示是某次实验中电表的示数,电流表的示数为______A,电压表的示数为
______V,此时小灯泡的电功率为______W;
【答案】(1)如图;(2)0.3;(3)2.5;(4)0.75。
【解析】(1)由电路图知,开关、滑动变阻器、小灯泡、电流表串联于电路中,电流表
测整个电路的电流,电压表测小灯泡两端的电压,滑动变动器的滑片向右移动时接入电路的
阻值增加;由(2)中图知,电流表选择的量程为 0~0.6A,电压表选择的量程为 0~3V,故将
电源正极与开关的左接线柱相连,开关的右接线柱与变阻器右上接线柱相连,变阻器的左下
接线柱与小灯泡的右接线柱相连,小灯泡的左接线柱与电流表 0.6A 接线柱相连,电流表的
负接线柱与电源负极相连;电压表负接线柱与小灯泡的左接线柱相连,电压表 3V 接线柱与
小灯泡的右接线柱相连,如下图所示。
(2)由图知,电流表的量程为 0~0.6A,分度值为 0.1A,示数为 0.3A。
由图知,电压表的量程为 0~3V,分度值为 0.5V,示数为 2.5V。
由 P UI 可得小灯泡的功率: 2.5V 0.3A 0.75WP UI 。
9.(2020·衡阳)在“测量小灯泡的电功率”实验中,同学们设计了如图甲所示的电路、
其中电源由 3 节干电池组成,小灯泡额定电压为 2.5V,滑动变阻器的规格为“50Ω 2A”,
53
电流表和电压表都是学生实验用普通电表且已选择好合适量程。
(1)连接电路时,开关应断开,并将滑片移至滑动变限器的最 端(选填“左”
或“右”)。
(2)闭合开关后,发现小灯泡不亮,电流表和电压表都有示数,电路 (选填“有”
或“没有”)故障。
(3)某次实验测量中,电压表示数如图乙所示,要使小灯泡正常发光,应将滑片向
(选填“左”或“右”)移动,直至小灯泡正常发光,记下电流表的示数 I1 和电压表的示数
U1。
(4)他们想进一步了解发光二极管的发光情况,于是把电路恢复实验前状态,将小灯
泡换成二极管,闭合开关,移动滑片使二极管发光亮度与小灯泡正常发光亮度相当时,记下
电流表的示数 I2 和电压表的示数 U2,则 U2I2 U1I1(选填“>”、“<”或“=”)。
【解析】(1)左;(2)没有;(3)右;(4)<。
【解析】(1)连接电路时,开关应断开,并将滑片移至滑动变限器的阻值最大处,即最
左端;
(2)闭合开关后,电流表和电压表都有示数,则电路为通路,发现小灯泡不亮,说明
电路中的电流过小,变阻器连入电路的电阻较大,电路没有故障。
(3)灯在额定电压下正常发光,如图乙中电压选用小量程,分度值为 0.1V,示数为 1.8V,
小于灯的额定电压 2.5V,应增大灯的电压,根据串联电路电压的规律,应减小变阻器的电
压,由分压原理,应减小变阻器连入电路中的电阻大小,故滑片向右移动,直到电压表示数
为额定电压,小灯泡正常发光,记下电流表的示数 I1 和电压表的示数 U1;
(4)发光二极管将电能转换成光能的效率更高,功率相同时,发光二极管更亮,故移
动滑片使二极管发光亮度与小灯泡正常发光亮度相当时,记下电流表的示数 I2 和电压表的
54
示数 U2,根据 P=UI,则 U2I2<U1I1;
故答案为:(1)左;(2)没有;(3)右;(4)<。
10.(2020·德州)某同学做“测定小灯泡的电功率”实验,电源电压 3V 且保持不变,
滑动变阻器标有“ 3A 、5 ”的字样,所用小灯泡是额定电压为“1.5V ”和“ 2.5V ”中
的一个。
(1)电路如图所示,图中尚有一根导线未连接,请用笔画线代替导线补上( )。
(2)连接电路时,开关 S 应处于______状态,滑动变阻器上的滑片应移到______端。(选
填“左”或“右”)
(3)电路连接无误后,闭合开关 S,灯泡不亮,电流表无示数,电压表有明显偏转,产
生这一现象的原因可能是______。
(4)排除故障,闭合开关后,移动滑动变阻器的滑片,发现滑片在滑动变阻器的中点位
置时,小灯泡正常发光,此时电流表示数为 0.2A ,则该实验中所用小灯泡的额定功率为
______ W 。继续移动滑动变阻器的滑片,发现小灯泡发出耀眼的亮光,则此时小灯泡的功
率______额定功率。(选填“大于”“等于”或“小于”)
【答案】(1)如图;(2)断开;(3)左;(4)小灯泡断路;(5)0.5;(6)大于。
【解析】(1)小灯泡是额定电压为“1.5V ”和“ 2.5V ”中的一个,电压表的量程选择
0-3V,将电压表和灯泡并联,如图所示:
(2)为了保护电路,连接电路时,开关必须是断开的,闭合开关前,应使滑动变阻器的
滑片处于最大阻值处,即图中的最左端。
(3)闭合开关 S,灯泡不亮,电流表无示数,可能电路中出现断路,电压表有明显偏转,
说明灯泡断路。
(4)滑片在滑动变阻器的中点位置时,变阻器连入电路的电阻
55
R= 1
2
×5Ω=2.5Ω
此时电流表示数为 0.2A ,滑动变阻器两端的电压为:U 滑=IR=0.2A×2.5Ω=0.5V
根据串联电路电压的特点,小灯泡两端的电压为:UL=U-U 滑=3V-0.5V=2.5V
故灯泡的额定电压为 2.5V,小灯泡的额定功率为:P=ULI=2.5V×0.2A=0.5W
移动滑片时,小灯泡发出耀眼的亮光,说明小灯泡的实际功率大于额定功率。
11.(2020·自贡)某实验小组用伏安法测量小灯泡的电功率,待测小灯泡的额定电压
为 2.5V。
(1)请用笔画线代替导线,完成图甲实物电路的连接( );
(2)检查电路连接无误后,闭合开关 S 前,滑动变阻器的阻值应处于______的位置。闭
合开关 S 后,灯泡不亮,电压表有示数,电流表指针几乎不动。产生这一现象的原因可能是
______;
(3)故障排除后进行实验,通过移动滑片记录了多组数据,并作出了如图乙所示的 I-U
图像。据图可知小灯泡的额定功率为______W;
(4)现将该小灯泡与一个 10Ω的定值电阻串联后接入电压为 3V 的电源两端,此时小灯
泡的实际功率是______W。
【答案】(1)如图;(2)最大;(3)灯泡断路;(4)0.75;(5)0.2。
【解析】(1)小灯泡的额定电压为 2.5V,电压表选择 0-3V 的量程,电压表和灯泡并联,
如图所示:
(2)为了保护电路,闭合开关 S 前,滑动变阻器的阻值应处于阻值最大处。
56
闭合开关 S 后,灯泡不亮,电流表指针几乎不动,电路中无电流,说明电路有断路,电
压表有示数,则与电压表并联的之外部分一定完好,说明与电压表并联的灯泡部分有断路,
导致电压表串联在电路中了,所以可能的原因是小灯泡断路。
(3)由图乙可知,当灯泡两端电压为 2.5V 时,通过灯泡的电流为 0.3A,所以灯泡的额
定功率:
PL=ULIL=2.5V×0.3A=0.75W
(4)电源由两节干电池组成,电源电压是 3V,由图乙可知,只有当灯泡两端的电压 U 灯
=1.0V,对应的电流 I=0.2A 时,根据串联电路电流的特点,通过定值电阻的电流大小等于
0.2A,此时定值电阻的电压:U 定=IR=0.2A×10Ω=2V
又根据串联电路电压的特点,灯和定值电阻的总电压:U=U 灯+U 定=1V+2V=3V
刚好为电源电压。所以,此时小灯泡的实际功率:P 实=U 灯 I=1V×0.2A=0.2W。
12.(2020·四川凉山)“伏安法”测小灯泡的电阻实验中,连接了如图甲所示的电路。
(1)该实验的原理是 ,实验在连接电路时开关应处于 状态。
(2)若实验中当小灯泡正常发光时,电流表和电压表的示数如图乙所示,则小灯泡正
常发光时的电阻是 Ω。
(3)图丙是根据实验数据画出的通过小灯泡的电流 I 与它两端电压 U 之间的关系图象,
由图象可知:通过小灯泡的电流 I 与它两端电压 U 不成正比,其原因是小灯泡灯丝的电阻受
影响,并非一个定值。
【答案】(1)R= ;断开;(2)12.5;(3)温度。
【解析】(1)该实验的原理是 R= ,为保护电路,在连接电路时开关应处于断开状态;
(2)若实验中当小灯泡正常发光时,电流表和电压表的示数如图乙所示,电流表选用
小量程,分度值为 0.02A,电流为 0.2A;电压表选用小量程,分度值为 0.1V,电压为 2.5V,
由欧姆定律,则小灯泡正常发光时的电阻是:R= = =12.5Ω;
(3)由图象可知:通过小灯泡的电流 I 与它两端电压 U 不成正比,说明灯的电阻不是
一个定值,其原因是小灯泡灯丝的电阻受温度影响。
57
故答案为:(1)R= ;断开;(2)12.5;(3)温度。
13.(2019·海南)在测量小灯泡电功率的实验中,已知灯泡额定电压 U 额=2.5V,电源
电压保持不变。
(1)用笔画线代替导线把甲图电路连接完整。
(2)调节滑动变阻器,使电压表示数为 2.5V,此时电流表示数(如图乙)为______A。
则小灯泡的额定功率为______W。
(3)如果没有电压表,用如图丙所示电路也可测小灯泡的额定功率。其中,定值电阻
的阻值为 R0。先断开开关 S2、闭合开关 S、S1,调节滑动变阻器,使电流表的示数为 ;
再保持变阻器滑片的位置不变,只断开开关_______、闭合其它开关,读出电流表示数为 I,
灯泡额定功率的表达式为 P 额=_________(用 R0、U 额、I 的代数式表示)。
【答案】(1)如图所示;(2)0.28;0.7;(3)S1 。
【解析】(1)由图知,只需用一条导线将滑动变阻器下端的一个接线柱连接到小灯泡右
端的接线柱即可,连接情况如图所示;
(2)由图乙知,电流表使用的量程是 0.6A,则读出的示数为 0.28A,由 P=UI,计算出
小灯泡的额定功率为 ;
(3)根据实验原理 P=UI,为了得出小灯泡的额定功率,需要知道的数据是 U 额和 I 额;
当断开开关 S2、闭合开关 S、S1 时,定值 R0 与小灯泡并联接在电路中,电流表测通过 R0 的电
流 I0,由题意知 (此式表明电阻 R0 与小灯泡两端的电压为 U 额);保持变阻器的滑
片的位置不变,可通过断开 S1,闭合 S 和 S2 使电流表示数等于通过 R0 和小灯泡的电流之和,
然后再利用并联电路的电流规律得出通过小灯泡的电流(因为这样设计开关的通断仍然能保
证 R0 与小灯泡两端的电压为 U 额,所以此时通过小灯泡的电流刚好为 I 额),根据题意可得出
58
,所以灯泡额定功率的表达式为 。
14.(2019·达州)实验老师为“测量小灯泡额定功率”准备了如下器材:电源(电压
恒为 6V)开关、电压表和电流表各一只、额定电压为 2.5V 的待测小灯泡(电阻约为 10Ω)、
滑动变阻器(“20Ω 1A”)、导线若干。
(1)请用笔画线代替导线,将图甲中的实物图连接完整(要求:滑片向右移动灯泡变
亮)。
(2)闭合开关前电流表的指针如图乙所示,其原因是。
(3)故障排除后,调节滑动变阻器的滑片,并绘制了小灯泡的电流随其两端电压变化
的关系如图丙所示,则小灯泡的额定功率为 W。从图象中还发现:当电压表的示数增大时,
电压表与电流表的示数之比(选填“变大”、“变小或“不变”)。
(4)小陈同学为了验证电流跟电阻的关系,他又借到了一个滑动变阻器(50Ω 0.5A)
和五个定值电阻(5Ω、10Ω、15Ω、20Ωg、25Ω),其余器材不变。用定值电阻更换甲图
中的灯泡,小陈同学得到如图丁所示的电流随定值电阻变化的图象,则实验中他所用的滑动
变阻器是(选填字母:A.20Ω 1A B.50Ω 0.5A),若某次实验中滑动变阻器连入的阻值为
14Ω,则所用定值电阻的阻值为Ω。
(5)下课前老师布置了一道课后作业。要求:在只有下列实验器材的前提下测出未知
定值电阻 Rx 的阻值。实验器材:电阻 Rx、电源(电压恒定但未知)、滑动变阻器(已知最大
阻值为 R0)、电流表、开关、导线若干。
小张同学设计了如图戊所示的电路图,用以下步骤测 Rx 的阻值。
①闭合开关 S,移动滑片 P 至 B 端,记下电流表示数 I1;
②移动滑片 P 至 A 端,记下电流表示数 I2(I1 未超过电流表的量程);
③请帮他写出 Rx 的表达式:Rx=(用字母 R0、I1、I2 表示)。
59
【答案】(1)如上所示;(2)电流表指针没有调零;(3)0.625;变大;(4)B;10;(5)
。
【解析】(1)滑片向右移动灯泡变亮,即电流变大电阻变小,故变阻器滑片右下接线柱
连入电路中,如下所示:
(2)闭合开关前电流表的指针如图乙所示,其原因是电流表指针没有调零。
(3)根据绘制的小灯泡的电流随其两端电压变化的关系知,灯在额定电压下的电流为
0.25A,则小灯泡的额定功率为:P=UI=2.5V×0.25A=0.625W;
从图象知,当电压为 0.5V 时,电流为 0.1A,由欧姆定律,灯的电阻为:R1= =
=5Ω,
同理,灯正常发光时的电阻为 10Ω,故当电压表的示数增大时,电压表与电流表的示
数之比 (灯的电阻)变大;
(4)图丁所示的电流随定值电阻变化的图象,电流与电阻之积为:
60
U=IR=0.1A×25Ω=﹣﹣﹣﹣0.5A×5Ω=2.5V,
根据串联电路电压的规律,变阻器分得的电压:U 滑=U﹣UV=6V﹣2.5V=3.5V,变阻器
分得的电压为电压表示数的 =1.4 倍,根据分压原理,当接入 25Ω电阻时,变阻器连
入电路中的电阻为:
R 滑=1.4×25Ω=35Ω,故为了完成整个实验,应该选取最大阻值至少 35Ω的滑动变阻
器,则实验中他所用的滑动变阻器是 50Ω、0.5A,选 B;
若变阻器连入的阻值为 14Ω,
由欧姆定律,电路的电流为:I= = =0.25A,
由欧姆定律,则所用定值电阻的阻值为:R 定= = =10Ω;
(5)①闭合开关 S,移动滑片 P 至 B 端,记下电流表示数 I1;
②移动滑片 P 至 A 端,记下电流表示数 I2(I1 未超过电流表的量程);
③在①中两电阻串联,由电阻的串联和欧姆定律,电源电压:U=I1(Rx+R0)
在②中,为 R0 的简单电路,由欧姆定律:U=I2R0,因电源电压不变,
故:U=I1(Rx+R0)=I2R0,
Rx 的表达式:Rx= 。
故答案为:(1)如上所示;(2)电流表指针没有调零;(3)0.625;变大;(4)B;10;
(5) 。
15.(2019·遂宁)在“测量小灯泡的电功率”实验中,实验器材有:两节新干电池、
电流表、电压表、额定电压 2.5V 的小灯泡,滑动变阻器、开关、导线若干,部分实物电路
如图甲所示。
(1)请用笔画线代替导线,将图甲中的实物电路连接完整(要求:滑片 P 向右移动时
小灯泡变亮)。
(2)连接好电路,闭合开关,发现小灯泡很亮,电压表示数为 3V.断开开关,经检查,
各元件完好,电路连接正确则实验中操作错误之处是______。
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(3)改正错误后进行实验,移动滑动变阻器的滑片到某一位置,电压表的示数如图乙
所示;若要测量小灯泡的额定功率,滑动变阻器的滑片 P 应向______端移动(选填“A”或
“B”)。
(4)图丙是由实验数据描出的小灯泡的 I-U 图象,则小灯泡额定功率是______W。
(5)根据小灯泡的 I-U 图象计算出不同电压下灯丝电阻值不同,原因是灯丝电阻随
______的变化而变化。
(6)若用第(3)小问中所测得数据算出灯泡的电阻 RL,再根据 P= 计算灯泡的
额定功率。按此方案算出灯泡的额定功率比真实值______(选填“偏大”或“偏小”)。
【答案】滑动变阻器的滑片没有调到阻值最大处;B;0.625;温度;偏大。
【解析】(1)滑动变阻器的右下方接线柱与开关相连时,滑片 P 向右移动时小灯泡变
亮,如下图所示:
(2)连接好电路,闭合开关,发现小灯泡很亮,电压表示数为 3V,且各元件完好,电
路连接正确,则实验中操作错误之处是:滑动变阻器的滑片没有调到阻值最大处;
(3)由图乙可知,电压表的量程为 0~3V,分度值为 0.1V,示数为 2V,
若要测量小灯泡的额定功率,应使电压表的示数达到 2.5V,由串联电路的分压特点可
知,应减小滑动变阻器接入电路中的电阻,即滑片 P 应向 B 端移动;
(4)由图丙可知,电压表的示数为 2.5V 时,通过的电流为 0.25A,
则小灯泡额定功率是 P=UI=2.5V×0.25A=0.625W;
(5)根据小灯泡的 I-U 图象计算出不同电压下灯丝电阻值不同,原因是灯丝电阻随温
度的变化而变化;
(6)由图丙可知,灯泡两端的电压为 2V 时,通过的电流为 0.225A,
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由 I= 的变形式 R= 可得,灯泡两端的电压为 2V、2.5V 时的电阻分别为 8.9Ω、10
Ω,
若用第(3)小问中所测得数据算出灯泡的电阻 RL,再根据 P= 计算灯泡的额定功率,
按此方案算出灯泡的额定功率比真实值偏大。
故答案为:(1)如上图所示;(2)滑动变阻器的滑片没有调到阻值最大处;(3)B;
(4)0.625;(5)温度;(6)偏大。
16.(2019·绵阳)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:A1(量程 0-0.6A)、A2(量
程 0-3A)。回答下列问题:
(1)电流表应选用________(“A1”或“A2”)。
(2)连接好如图所示的实验电路,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________Ω(小数点后保留一位数字)。
【答案】故答案为:(1)A1;(2)B、D;(3)8.3。
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【解析】(1)小灯泡的额定电压为 2.5V,额定功率估计在 0.8W 左右,根据 P=UI,灯的
额定电流约为: ,故电流表选用 A1(量程 0-0.6A);
(2)A、若电压表断路,电流有表示数,不符合题意;
B.若小灯泡断路,灯光不发光,电流表示数为 0,电压表串联在电路中测电源电压,
电压表有较大示数,符合题意;
C.电压表短路,电压表示数为 0,不符合题意;
D.电流表短路,电流表示数为 0,且小灯泡断路,灯不发光,电压表串联在电路中测
电源电压,电压表有较大示数,符合题意;
故选 BD;
(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,电流表选用小量程,分度值为 0.02A,电流为 0.3A,由欧姆定律,小灯泡正常发光
时的电阻是: 。
故答案为:(1)A1;(2)B、D;(3)8.3。
17.(2018·潍坊)要测量一个额定电压为 3.8V 小灯泡的功率,小灯泡工作时的电阻约
为 10Ω.现有电流表、电压表、开关各一个,规格分别为“10Ω、1A“、“50Ω、0.5A”和
500Ω、0.1A”的滑动变阻器各一个,导线若干,电源(8V)一个。
(1)为完成实验,应该选取规格为的滑动变阻器;
(2)选出合适的滑动变阻器后,将实验器材连成如图所示的实验电路,闭合开关,将
滑动变阻器滑片向右移动,观察到的现象是(多选);
A.小灯泡变亮,电压表示数变大;
B.电流表示数为零,小灯泡不亮;
C.电流表示数变大,电压表示数变小;
D.电压表示数接近 8V,且示数不变。
(3)造成上述现象的原因是其中有一条导线连接错误,请将该导线打上“×”号;并
用笔画线代替导线把它改到正确的位置上;
(4)线路改正后,移动滑片,记录多组电流和电压U,并在坐标纸上做出I-U关系图象,
如图所示。由图可知小灯泡的额定功率为W;当小灯泡两端电压为 3V时,灯泡电阻为Ω。
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【答案】(1)“50Ω 0.5A”;(2)BD;(3)如上图;(4)1.14、12。
【解析】(1)已知电源电压为 8V且保持不变,实验中小灯泡额定电压为 3.8V,电路中
电流,I= = =0.38A,故变阻器分得的电压为U滑=8V﹣3.8V=4.2V,变阻器电压为小灯
泡的 倍,小灯泡电阻为 10Ω时,根据分压原理,变阻器连入电路中的电阻R滑大=
×10Ω≈11Ω,有三种规格滑动变阻器应选用“50Ω 0.5A”的变阻器;(2)由实物图可知,
电压表串联在电路中,相当于开路,故电流表示数为零,小灯泡不亮,电压表测量电源的电
压,示数为电源电压 8V,故选BD;(3)原电路中,电流表与小灯泡并联,电压表串联在电
路中是错误的,电流表与小灯泡串联,电压表与小灯泡并联,改正后如下所示:
(4)由图象可知:正常工作电灯的额定电压为 3.8V,通过灯泡的电流为 0.3A,此时灯
泡的电功率P=UI=3.8V×0.3A=1.14W,当小灯泡两端电压为 3V时,灯泡的电流,I′=0.25A,
电阻为R= = =12Ω;
答案:(1)“50Ω 0.5A”;(2)BD;(3)如上图;(4)1.14、12。
18.(2018·滨州)某实验小组的同学用图甲所示器材测量小灯泡电功率,待测小灯泡L
的额定电压为 3.8V,额定功率小于 1W,电源电压恒为 6V,滑动变阻器R的规格为“20Ω、
1A”,图甲所示是该实验小组没有连接完整的电路。
65
(1)请你用笔线代替导线,在图甲中把电路连接完整;
(2)正确连接完电路,闭合开关后,发现无论怎样移动滑片,小灯泡不亮,电流表无
示数,电压表示数明显,仔细检查,连接无误,那么出现该状况的原因应该是(选填“A”、
“B”、“C”或“D”)。
A.电流表内部断路了;B.灯泡的灯丝断了;
C.灯座内部出现了短路;D.滑动变阻器的电阻线断了
(3)排出故障后,通过正确操作,当灯泡正常发光时,电流表示数如图乙所示,其值
为A,小灯泡的额定功率为W。
(4)测出小灯泡的额定功率后,再测大于小灯泡额定功率的实际功率,应将滑动变阻
器的滑片向(选填“左”或“右”)端滑动。
(5)测量小灯泡的电功率(选填“需要”或“不需要”)多次测量求平均值,原因是。
(6)图丙是该实验小组的同学测量小灯泡电功率的电路图,测量后他们对测量结果进
行了误差分析,考虑电表本身对电路的影响,该电路主要是由于所测(选填“电压”或“电
流”)值偏大引起小灯跑电功率偏大的。
【答案】(1)如上;(2)B;(3)0.2;0.76;(4)右;(5)不需要;灯在不同电压下的
功率不同;(6)电流。
【解析】(1)灯的额定电压为 3.8V,故电压表选用大量程与灯并联,将变阻器的最大
电阻连入电路中与灯串联,如下所示:
(2)A.若电流表内部断路了,则整个电路断路,两表都没有示数,不符合题意;B.若
灯泡的灯丝断了,灯不亮,电流表没有示数,电压表串联在电路中,电压表测电源电压有示
数,符合题意;C.若灯座内部出现了短路,则电压表没有示数,电流表有示数,不符合题
意;D.若滑动变阻器的电阻线断了,则整个电路断路,两表都没有示数,不符合题意;故
选B;
(3)当灯泡正常发光时,电流表示数如图乙所示,电流表选用小量程,分度值为 0.02A,
其值为 0.2A,小灯泡的额定功率为:P=UI=3.8V×0.2A=0.76W。
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(4)测出小灯泡的额定功率后,再测大于小灯泡额定功率的实际功率,要增大灯电压,
减小变阻器的电压,由分压原理,应将滑动变阻器的滑片向右端滑动。
(5)灯在不同电压下的功率不同,故不需要多次测量求平均值;
(6)根据并联电路电流的规律,电流表示数等于灯的电压与通过电压表电流大小和,
故该电路主要是由于所测电流值偏大引起小灯跑电功率偏大的。
答案:(1)如上;(2)B;(3)0.2;0.76;(4)右;(5)不需要;灯在不同电压下的功
率不同;(6)电流。
19.(2018•玉林)在测量“小灯泡电功率”的实验中,已知电源电压为 3V,小灯泡额
定电压为 2.5V,图甲是未连接完整的实验电路。
(1)请你用笔画线代替导线将实物电路连接完整(要求:滑片 P 向右移动时,小灯泡
变亮)
(2)闭合开关后,缓慢移动滑动变阻器的滑片 P,当电压表的示数如图乙所示时,其
示数为 V。
(3)改变滑片 P 的位置,获得多组对应的电压、电流值,如下表所示。由表可知,随
着电压的增大,小灯泡的电功率 (选填“增大”、“不变”或“减小”)。
(4)根据上表中数据,请在图丙中画出 I﹣U 关系图象。
(5)根据图线可求得,当小灯泡两端电压为 2.2V 时,小灯泡的实际功率为 W(结
果保留一位小数)。
【答案】(1)如上图;(2)2;(3)增大;(4)如上图;(5)1.2。
【解析】(1)要求滑片 P 向右移动,灯泡变亮,即电流变大,变阻器接入电路的电阻变
数据序号 1 2 3 4 5 6 7
发光情况 熄灭 熄灭 微光 较暗 不很亮 较亮 明亮
电压 U/V 0.2 0.5 1.0 1.3 1.7 2.0 2.5
电流 I/A 0.10 0.20 0.38 0.42 0.48 0.52 0.56
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小,故滑片以右电阻丝连入电路中与灯串联,如下图所示:
(2)由图示电压表可知,其量程为 0~3V,分度值为 0.1V,示数为 2V。
(3)由表格数据,灯泡两端电压越大,通过的电流也越大,根据 P=UI 可知:随着电压
的增大,小灯泡消耗的功率增大;
由表中数据,当 U=2.5V 额定电压时,通过灯泡电流为 0.56A,所以灯的额定功率
P=UI=2.5V×0.56A=1.4W;
(4)根据表格中数据描点,根据描点作图,用平滑曲线连接作出 U﹣I 关系图象,如下
图所示:
(5)由 U﹣I 关系图象可知,当小灯泡两端电压为 2.2V 时,小灯泡的电流 I 实=0.55A,
小灯泡的实际功率:P 实=U 实 I 实=2.2V×0.55A≈1.2W。
故答案为:(1)如上图;(2)2;(3)增大;(4)如上图;(5)1.2。
四、影响电流热效应的因素实验
1.(2020·山东济宁)电炉丝通过导线接到电路里,电炉丝和导线通过的电流相同,电
炉丝热得发红,而导线却几乎不发热。为探究其原因,小明连接了如图所示的实验电路,其
中 R1>R2。
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(1)实验中通过______(选填“温度计示数”“加热时间”或“温度计示数的变化”)来
反映电阻丝产生热量的多少。在“探究动能的大小与哪些因素有关”的实验中就用到这种思
想和方法:让同一钢球从光滑斜面上不同高度滚下后撞击木块,通过木块______来反映动能
的大小;
(2)实验表明:在电流和通电时间相同时,电阻越大,电流产生的热量越多。请解释“电
炉丝热得发红,而导线却几乎不发热”的原因:______。
【答案】(1)温度计示数的变化;(2)滑行的距离;(3)电炉丝的电阻比导线的电阻大。
【解析】(1)在探究电炉丝热得发红,而导线却几乎不发热的原因时,利用转换法将电
阻丝产生热量的多少反映到温度计示数的变化来进行比较。
在“探究动能的大小与哪些因素有关”的实验中同样利用了转换法,将动能的大小反映
到木块滑行的距离来进行比较。
(2)电炉丝通过导线接到电路里,根据 Q=I2Rt 可知,电炉丝和导线通过的电流相同,通
电时间相同,而电炉丝热得发红,而导线却几乎不发热,其原因是电炉丝的电阻比导线的电
阻大。
2.(2020·北京)某同学想探究电流通过导体产生的热量与电流、电阻通电时间是否有
关。他连接了如图所示的电路进行实验,其中两个完全相同的烧瓶内分别装有质量和初温都
相同的煤油,以及阻值为 R1 和 R2 的电阻丝(R1