初中物理欧姆定律实验题

在学习了并联电路特点和欧姆定律后，科学兴趣小组为研究并联电路总电阻和各分电阻之间的关系，开展了以下探究。

$[$实验步骤 $]$

①设计电路，根据电路图连接实物；

②闭合开关，分别读出电压表和电流表的示数并记录；

③计算总电阻并填入表格；

④换用不同规格的电阻重复上述实验。

实验次数	电阻 $R_1/\Omega$	电阻 $R_2/\Omega$	电压 $U/V$	电流 $I/A$	总电阻 $R/\Omega$
1	10	30	3	0.4	7.5
2	30	30	3	0.2	15
3	30	15	3	0.3	10

请你在答题卷中用笔画线代替导线，将实物图连接完整。

$[$得出结论 $]$并联电路总电阻小于任何一个分电阻。

$[$思考讨论 $]$

①请根据影响导体电阻大小的因素解释上述结论。　　。

②分析表中数据，若增大其中一个分电阻的阻值，则总电阻将　　。

在研究导体电阻与哪些因素有关的实验中，小明采用了图中所示的电路。闭合开关，夹子 $P$向左滑动时，电阻丝连入电路的长度变长，观察到电流表示数变小，灯的亮度变暗。小明在得出导体电阻与长度关系的同时，还得出”灯泡的亮度由电流大小决定“的结论。

（1）你认为小明关于灯泡的亮度由电流大小决定的结论是　的。

（2）小丽用 $L_1$ “ $6V3W$ “和 $L_2$” $6V2W$ “的两个小灯泡及 $6V$的电源等器材，设计如下实验来验证小明的结论是否正确，请你帮她将实验步骤填写完整：

①将两个小灯泡串联，接到 $6V$的电路中，则通过两灯的电流　　；灯　　两端的电压较大；可观察到灯　　较亮；

②将两个小灯泡并联，接到 $6V$的电路中，则两灯两端的电压　　；通过灯　　的电流较大，可观察到灯　　较亮。

（3）由以上实验可以得出灯泡的亮度由　　决定。

图甲是测量定值电阻 $R$阻值的实验电路图。

（1）闭合开关 $S$，当电压表的示数为 $2.4V$时，电流表示数如图乙所示，则 $R$的阻值为　    　 $\Omega$；调节滑片 $P$的位置，进行多次测量，其目的是　       　。

（2）实验过程中，发现电流表示数突然变大，电压表示数几乎为零，则电路故障可能是　      　。

（3）实验结束后，小明想探究“什么情况下磁能生电”，于是他在蹄形磁铁的磁场中悬挂一根导线，导线的两端跟电流计连接，组成闭合电路，如图丙所示。

①保持导线在磁场中静止，观察到电流计的指针没有偏转，小明认为可能是电流太小，于是换成更加灵敏的电流计，观察到指针仍没有偏转。他认为也有可能是由于磁铁磁性不够强，没有电流产生，于是更换了磁性更强的磁铁进行探究，在更换磁铁的同时，发现电流计的指针动了一下后又静止了。你认为电流计指针“动了一下”的原因是什么？

②当导线水平向右运动时，电流计指针反向偏转，为使电流计指针正向偏转，可以如何操作？请说出两种方法：　            　；　             　。

③根据图丙装置原理人们制成了　         　机。

方方做了“研究通过定值电阻的电流与它两端电压的关系”的实验后，欲探究通过小灯泡的电流与小灯泡两端电压的关系。现有电压为 $9V$的电源、规格为“ $6V3.6W$”的小灯泡、规格为“ $2A10\Omega$”的滑动变阻器、导线、开关、电流表和电压表等器材。方方根据图甲所示电路实验时发现无论怎么调节滑动变阻器，电压表示数始终较大，无法探究电压更小时小灯泡的电流与电压的关系。方方在老师的指导下，设计了如图乙所示的电路图，继续实验。

（1）当使用图甲电路进行实验，滑动变阻器阻值调到最大时，电压表示数为4伏，此时电流表示数为　　。

（2）方方根据电路图乙，连接实物电路如图丙所示。老师说少连了一根导线，请你帮她在图中添上这根导线。

（3）方方按图乙正确连接后进行实验，采集数据，绘制了小灯泡电流与电压关系的曲线图，如图丁所示。

① $\mathit{AB}$段是直线，可得出的探究结论是：在电压较小时，　　。

② $\mathit{BC}$段明显发生弯曲，是因为　　。

小柯用如图甲电路进行实验。

（1）请在图甲中导线 $\mathit{AB}$上用箭头标出通电后导线 $\mathit{AB}$中的电流方向。

（2）闭合开关后，电流表的示数如图乙，则通过灯泡 $L$的电流为　　安。

（3）图丙为通过电阻 $R$的电流与它两端电压的关系图，则 $R$的阻值为　　欧。

要测量一个额定电压为 $4.5V$小灯泡的电功率，小灯泡正常工作时的电阻约为 $10\Omega$．现有器材：电源（电压恒为 $8V)$，电流表，电压表，开关、导线若干，另有两种规格的滑动变阻器可供选择： $R_1(5\Omega ,1A)$、 $R_2(20\Omega ,1A)$。请完成下列问题：

（1）滑动变阻器应选用　     　。

（2）选出合适的滑动变阻器后，某同学将实验器材连成如图甲所示的实验电路，闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片 $P$移至　     　端（选填“ $a$”或“ $b$”）。闭合开关后，逐渐向另一端移动滑片 $P$，观察到的现象是　      　。（多选）

$A$．小灯泡变亮，电压表示数变大

$B$．小灯泡变亮，电流表示数变大

$C$．小灯泡不发光，电流表示数接近0

$D$．小灯泡不发光，电压表示数接近 $8V$

（3）造成上述现象的原因是其中有一条导线连接错误，请将该条错误导线打上” $\times$“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 $P$，当电压表的示数为　      　 $V$时，小灯泡正常发光，此时电流表的示数如图乙所示，则该小灯泡的额定功率为　      　 $W$。

小科用如图甲所示的实验仪器探究“电流与电阻的关系”，滑动变阻器的规格为“ $10\Omega 1A$”， $\mathit{AB}$间接入的定值电阻的阻值为 $25\Omega$。

【实验步骤】

①连接电路：完成图甲中的连线，使滑动变阻器接入电路的阻值最大；

②闭合开关，移动滑动变阻器的滑片 $P$，使电压表示数为 $3.0V$，读出电流表示数并记录，此时滑片 $P$在中点附近

③断开开关，在 $\mathit{AB}$间换接 $20\Omega$的定值电阻；

④闭合开关，读出电流表示数并记录；

⑤断开开关，在 $\mathit{AB}$间分别换接 $15\Omega$、 $10\Omega$和 $5\Omega$的定值电阻，依次重复步骤④。

【实验数据】

电阻 $R/\Omega$	25	20	15	10	5
电流 $I/A$	0.12	0.14	0.16	0.20	★

$\mathit{AB}$间接 $5\Omega$的定值电阻时，电流表示数如图乙所示，则表中“★”处的数值为　　。

【数据分析】小科找不出上述数据的定量关系。而其他同学都通过实验得出了“电压不变时，通过导体的电流与这段导体的电阻成反比”的正确结论。

【实验反思】

（1）小科得不到正确结论的原因是　　，需要重新实验。

（2）根据小科的实验数据，通过进一步分析计算可以发现，当 $\mathit{AB}$间的阻值变小时，电池组两端的电压将　　（填“变大”、“变小”或“不变” $)$。

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。　　。

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）。

某实验小组用图甲所示电路测量小灯泡的电功率。实物中，小灯泡标有“ $3.8V$”，滑动变阻器标有“ $12\Omega 1.5A$”，电源电压 $6V$。

（1）请用笔画线代替导线，按照图甲所示电路，将图乙的实物电路连接完整，使滑动变阻器的滑片向左移动时小灯泡变暗。

（2）小明同学负责实物连线，他连接好最后一根导线时，灯泡立即发出明亮耀眼的光并很快熄灭。小明连线过程中肯定出现的错误是　                                   　。

还可能出现了以下错误中的　         　（填字母序号）。

$A$．电压表串联在了电路中

$B$．电流表并联在了小灯泡两端

$C$．连接滑动变阻器时，用了 $C$、 $D$两个接线柱

$D$．连接滑动变阻器时，用了 $A$、 $B$两个接线柱

（3）小灯泡熄灭后，发现电压表有示数，该示数接近　       　 $V$。

（4）更换上完全相同的小灯泡，正确连好电路，通过完全正确的操作获得数据如表。

实验次数	1	2	3	4
电压 $U/V$	2.0	3.0	3.8	4.2
电流 $I/A$	0.33	0.34	0.40	0.42
小灯泡亮度	不亮	较暗	正常	较亮
小灯泡电阻	6.0	8.8	9.5	10.0

由表中数据可知小灯泡正常工作时的功率为　      　 $W$。

从表中数据还可以看出小灯泡的电阻随温度升高而　      　。

（5）小明还想测量小灯泡不亮时的电阻，但是无论怎样调节滑动变阻器，小灯泡两端的电压也不能低于 $2V$．经过分析，至少有两种方案可行：一是，其它条件均不变时，换用总阻值较　     　的滑动变阻器；二是，其它条件均不变时，换用电压较　      　的电源。

拓展性学习小组的同学合作进行探究“串联电路的电压特点”，设计了图Ⅰ电路，并连接了图Ⅱ电路。

（1）图Ⅱ的实验电路连接中有一处错误，无法完成试验，连接错误的导线是 　 （填“ $a$”、“ $b$”或“ $c$” $)$。

（2）正确连接后，继续实验，根据测得的实验数据，绘制了如图Ⅲ所示的曲线图。

①图Ⅲ中甲、乙两条曲线是根据图Ⅰ电路测得的实验数据所绘制的曲线，其中与图Ⅰ电路中电压表 $V_1$对应的曲线是　　（填“甲”或“乙” $)$。

②已知电源电压恒为 $6V$，根据探究目的分析图Ⅲ中的曲线，得出的实验结论是　　。

（3）拓展探究：同学们根据串联电路的电压特点，重新设计如图Ⅳ电路（电源电压未知），利用电压表和定值电阻 $R_0$（已知阻值）测量未知定值电阻 $R_x$的阻值，闭合开关 $S$后，接下来的操作是　　（只需写出操作过程和测量的科学量，不需写出表达式）。

某兴趣小组为探究串联电路中总电阻与分电阻的关系，在拓展课中做了如下实验：

【实验步骤】

①按方案连接电路，闭合开关，用电流表测出电路中的电流，并记录；

②用电压表分别测出 $R_1$、 $R_2$两端电压以及 $R_1$和 $R_2$两端总电压，并记录；

请你用笔画线代替导线，将电流表接入如图电路中。

【数据处理】

①在数据处理时，有同学发现表中的一个数据有误，错误的数据是　　；

②重新测量，根据所测的数据计算 $R_1$、 $R_2$和 $R_{总}$的值。

记录表：

	电流 $/A$	电压 $/V$	电阻 $/\Omega$
$R_1$	0.2	2
$R_2$	0.2	5
$R_{总}$	0.2	3

【得出结论】串联电路的总电阻等于各分电阻之和。

【交流表达】科学研究有时需要等效替代的方法，如在某实验中需要用到 $35\Omega$的电阻，现有阻值为 $15\Omega$、 $20\Omega$、 $50\Omega$的三个电阻，就可以选用其中的　　两个电阻串联替代。

实验探究

（1）探究电流与电压和电阻的关系

器材与电路	①实验器材：阻值为 $5\Omega$、 $10\Omega$、 $15\Omega$的定值 电阻各一个， $20\Omega 2A$的滑动变阻器，电流表电路电压表、开关各一个，干电池三节，导线若干。 请设计电路，并在方框中画出实验电路图。
过程与结论	②探究电流与电压的关系 实验数据如表，分析得出结论：在电阻一定时，　               　。 次数 1 2 3 4 电压 $U/V$ 1.6 2.0 2.5 3.0 电流 $I/A$ 0.16 0.20 0.25 0.30
③探究电流与电阻的关系 如果用三节干电池做电源，将 $5\Omega$的电阻接入电路中，调节滑动变阻器，使电压表示数为 $1.8V$，读出电流表示数；分别更换 $10\Omega$、 $15\Omega$的电阻重复实验，需要控制电阻两端电压　       　。实验中发现，当接入 $15\Omega$的电阻时，调节滑动变阻器无法使电压表示数 $1.8V$．下列给出解决方案的是　        　（只有一个选项正确，填写对应字母） $a$．换用最大阻值较小的变阻器 $b$。降低电源电压 $c$。减小需要控制的电压值

（2）测量小灯泡的电功率

电路与步骤	①测量额定电压为 $2.5V$小灯泡电功率的电路如图甲，请连接完整。 ②实验步骤如下： $a$．调节滑动变阻器的滑片，使小灯泡两端的电压与等于额定电压， 观察小灯泡的亮度，这时它的实际功率等于它的　         　； $b$．调节滑片，使小灯泡两端的电压低于额定电压，观察小灯泡的亮度，测量它的实际功率； $c$．调节滑片，使小灯泡两端电压为 $3.0V$，电流表表盘示数如图乙，算出它的实际功率是　       　。
表格	③请根据上述实验步骤，设计出数据记录表格。

电灯是一项伟大的发明，没有人能独享这份荣耀，它经历着如下的“进化史”；

1879年，托马斯 $·$爱迪生发明碳丝灯，通电后碳丝温度高达 ${2000}^{°}\text{C}$左右，进入白炽状态而发光，所以也称“白炽灯”。

1910年，美国通用电气实验室发现用钨丝制造的灯既便宜又明亮。

1934年，欧文 $·$米兰尔进一步改进，将灯丝烧成螺旋形，使发出的光更明亮。

20世纪30年代，人们研制出了荧光灯，利用发光气体发出的光使灯里的涂膜发亮。它比普通灯温度低并省电。

最近，人们还发明了大功率 $\mathit{LED}$灯，它更省电，寿命更长。

请回答：

（1）为了安全用电，控制灯的开关必须接在家庭电路的　　线上。

（2）如图，灯丝烧成螺旋形的原因是　　（选填“增加”或“减少” $)$散热。

（3）5瓦的 $\mathit{LED}$灯与100瓦的白炽灯正常发光时的亮度相当。若用1只5瓦的 $\mathit{LED}$灯代替100瓦的白炽灯使用4万小时，请通过计算说明选择哪种灯比较经济？

注：目前电费0.53元 $/$千瓦时，其他数据如表。

灯的种类	额定功率	使用寿命	市场价格
白炽灯	100瓦	1万小时	3元 $/$只
$\mathit{LED}$灯	5瓦	4万小时	20元 $/$只

如图为某些型号玩具电动机的工作电路图，电动机铭牌上标有“ $6V6W$，线圈电阻 $2\Omega$”字样，当开关闭合的瞬间，电动机尚未转动，此时通过电动机的电流称为启动电流，为了保护电动机，启动电流不得超过 $2A$，求：

（1）启动时，变阻箱 $R$的阻值至少多大？

（2）当电动机启动后，再次调节变阻箱 $R$，使电动机进入正常工作状态，此时 $R$消耗的电功率为多大？