初中物理电流表、电压表在判断电路故障中的应用实验题

小希在测额定电压为 $2.5V$的小灯泡电阻时，设计了如图甲所示的电路图。

（1）实验时，小希按电路图连接了电路，闭合开关，在调节滑动变阻器的过程中，发现电压表示数突然变大，电流表无示数，其可能的原因是：　　。排除故障后，小希通过实验测量了多组实验数据并画出了 $I-U$图象，如图乙所示。

（2）小灯泡正常发光时的电阻为　　 $\Omega$。

（3）选取图象中的三组数据，通过计算后发现电阻值相差较大，你对这一现象的解释是　　。

实验室电源电压为 $6V$，要测量小灯泡的额定功率，小伟选择一个额定电压为 $2.5V$，电阻大约为 $10\Omega$左右的小灯泡，小强画出了电路图（图甲）。

（1）小伟看到电路图后提出一个建议：简化实验，去掉滑动变阻器测量小灯泡的额定电功率。你认为小伟的实验方案可行吗？为什么？

（2）若按照小强设计的电路图进行实验，实验室里有最大阻值是 $10\Omega$和 $60\Omega$的滑动变阻器，你认为应该选择最大阻值为　　 $\Omega$的滑动变阻器。

（3）将图乙中的滑动变阻器和电压表（选用合适的量程）接入电路。

（4）在实验器材选择无误，电路连接正确的情况下，闭合开关，小灯泡不亮，但电压表和电流表都有示数，按照图乙的电路连接图判断，要让灯泡发光，你的操作是：　　。调整电路正常后开始实验，在调节滑动变阻器的过程中，灯泡突然熄灭，电流表的示数突然变得无示数，电压表的示数是 $6V$，你判断故障可能是：　　。

（5）为进一步确定小灯泡亮度与电压的关系，做了多次实验，并根据实验数据绘出了小灯泡的 $U-I$图象（如图丙所示）。请根据图象信息计算出小灯泡的额定功率是　　 $W$。

小明同学在做“探究电流与电压的关系”实验时，准备了以下器材：干电池 $(1.5V)$两节，电流表 $(0~0.6A0~3A)$、电压表 $(0~3V0~15V)$、滑动变阻器 $(20\Omega$、 $2A)$、定值电阻 $\left(5\Omega \right)$、开关各一只、导线若干。根据图甲所示的电路图进行实验。

（1）用笔画线代替导线，按照图甲所示电路，将乙图中的实物图连接完整。

（2）连接电路。闭合开关前，滑动变阻器滑片 $P$应处于　　（选填“ $A$”或“ $B$” $)$端。

（3）闭合开关，发现电流表无示数，电压表指针有明显偏转，原因可能是　　。

（4）实验过程中，要使电压表示数逐渐变大，滑动变阻器滑片 $P$应向　　（选填“左”或“右” $)$移动。

（5）实验过程中，电流表的示数如图丙所示，此时电路中的电流为　　 $A$。

（6）试验中通过调节滑动变阻器滑片 $P$，测出通过定值电阻 $R$的不同电流和对应的电压值如表所示。老师看后说其中一次是错误的。帮小明分析出错的是第　　次，原因是　　。

实验次数	1	2	3	4	5	6
电压 $U/V$	0.5	1.0	1.5	2.0	2.5	3.0
电流 $I/A$	0.1	0.2	0.3	0.4	0.5	0.6

用如图甲所示的电路测量定值电阻 $R_x$的阻值，测量数据记录如下表：

实验次数	1	2	3
电压 $U/V$	1.5	2.0	2.5
电流 $I/A$	0.16		0.24
电阻 $R/\Omega$	9.4		10.4

（1）第2次测量时，电流表示数如图乙所示，为　 $A$，对应的电阻值为　　 $\Omega$。

（2）根据三次实验数据可得定值电阻 $R_x=$　　 $\Omega$（结果保留一位小数）。

（3）实验时，闭合开关，发现电流表和电压表指针都不偏转。用一根导线在图甲中先后连接接线柱 $B$与 $C$、 $C$与 $D$时，电压表和电流表示数都为0，连接接线柱 $D$与 $E$时，电压表和电流表指针明显偏转，则电路的故障是　　

（4）如果没有电压表，电源电压未知，可以用最大阻值为 $R$的滑动变阻器，和如图丙所示电路，来测量电阻 $R_x$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 $I_1$；滑动变阻器滑片在最右端时，电流表示数为 $I_2$，则电阻 $R_x=$　　。（用相关物理量的符号表示）

在测量额定电压为“ $2.5V$”小灯泡电功率（正常发光时电阻约为 $10\Omega )$的实验中，电源为两节新干电池。

（1）图甲的实物图连接中有不妥之处，应如何改正：　　。

（2）闭合开关后，移动滑动变阻器滑片，小莉发现小灯泡始终不亮，观察两电表发现，指针始终处于图乙所示位置，其故障原因可能是　　。

（3）改动滑动变阻器滑片 $P$的位置，获得多组对应的电压值和电流值，绘制如图丙所示的图象，由图象可知，小灯泡的额定功率是　　 $W$。

（4）若实验中电流表坏了，为了测量小灯泡的额定功率，小莉选用一个 $R_c=5\Omega$的电阻，设计了如图所示的电路及实验方案：

①调节滑动变阻器滑片使电压表的示数为小灯泡额定电压；

②保持滑片位置不变，只将电压表的 $a$点接线改接到 $c$点，测出 $R_c$两端的电压 $U_c$，通过计算得到小灯泡的额定功率。

指出她的设计方案中存在的两个问题：

问题一：　　；

问题二：　　。

某实验小组的同学用下图所示器材测量小灯泡的电功率。已知电源电压恒为 $6V$不变，待测灯泡的额定电压为 $3.8V$，功率估计在 $1.1W$左右。

（1）请在图甲中用笔画线代替导线，使其成为完整的实验电路。

（2）请根据实物图在右侧虚线框内画出对应电路图。

（3）连接电路时，开关应该　　。

（4）闭合开关前，滑动变阻器滑片 $P$应该位于　　端（选填 $A$或 $B)$。

（5）闭合开关，同学们发现，电流表没有示数，灯泡不亮，电压表示数接近电源电压，此时电路故障为　　。

（6）故障排除后，闭合开关，调节滑动变阻器换片 $P$，使灯泡正常发光，此时电流表示数如图丙所示为　　 $A$，则待测灯泡的额定功率为　　 $W$；

（7）若实验器材中电压表 $0~15V$量程被损坏，利用上图器材怎样测定待测灯泡的额定功率？简要步骤

　　。

探究电流与电阻的关系。小明连接的实验电路如图甲所示。

实验次数	1	2
电阻 $R/\Omega$	5	10
电流 $I/A$	0.40	0.20

（1）闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片置于最　     　端。

（2）闭合开关后，发现电流表示数为零，电压表的示数如图乙所示，为　   　 $V$；改变滑动变阻器滑片的位置，两电表指针的位置不变。电路中有一处故障，可能是　    　（选填序号）

①电流表短路②电压表短路③导线 $a$断路④导线 $b$断路

（3）排除电路故障后，小明先后用 $5\Omega$、 $10\Omega$的定值电阻进行实验。实验中，通过　   　控制定值电阻两端的电压不变，得到的实验数据如表所示。小明据此得出结论：电流与电阻成反比。

请指出实验存在的问题或需要改进的地方　        　（写出一条即可）。

在“测量额定电压为 $2.5V$的小灯泡的电功率”的实验中：

（1）用笔画线代替导线，将图甲补充完整。

（2）正确连线后闭合开关，小灯泡不亮，电流表无示数，电压表有示数，电路故障可能是小灯泡　       　。

（3）排除故障后，移动滑片至某一位置时电压表的示数为 $2.2V$，为使小灯泡正常发光，应将滑片向　       　（选填“左”或“右”）移动。

（4）当电压表的示数为 $2.5V$时，电流表的示数如图乙所示，则小灯泡的额定电流为　   　 $A$，额定功率为　      　 $W$。

（5）如表记录了部分实验数据。分析数据可知，小灯泡的电阻随电压的增大而　　     （选填“增大”“减小”或“不变”）。

实验序号	电压 $U/V$	电流 $I/A$	电功率 $P/W$	灯泡亮度
1	1.0	0.14	0.14	很暗
2	1.7	0.22	0.374	较暗
3	2.5			正常
4	3.0	0.32	0.96	较亮

（6）若将小灯泡换成阻值为 $5\Omega$的定值电阻，利用本实验器材还能完成下列哪个实验　       　（选填序号）。

$A$．探究电流与电阻的关系

$B$．探究电流与电压的关系

在“测量小灯泡的电功率”的实验中，实验室提供的器材有：小灯泡（额定电压为 $2.5V$，正常发光时灯丝电阻约为 $9\Omega )$、电源（电压恒为 $6V)$、电流表、电压表、滑动变阻器、开关各一个，导线若干。

（1）小杨同学检查器材完好后，按图1所示的电路图连接电路，闭合开关前，滑动变阻器的滑片 $P$应置于　　（选填“ $A$”或“ $B$” $)$端。

（2）当闭合开关时，发现电流表指针偏转情况如图2所示，造成这种现象的原因是　　。

（3）小杨同学纠正了错误，正确连接好电路，闭合开关，发现小灯泡不亮，但电流表、电压表均有示数，请分析出现这种现象的原因是　　。

（4）为测量小灯泡的额定功率，接下来的操作应该是调节滑动变阻器，　　，读出并记录电流表的示数。

（5）当电压表的示数如图3所示，电路中的电流为 $0.3A$时，则小灯泡的实际功率为　　 $W$。

小军同学在“测定小灯泡电功率”的实验中，选用如图甲所示的器材和电路，其中电源电压为 $6V$，小灯泡的额定电压为 $2.5V$（灯丝电阻约为 $12\Omega )$

（1）为了能够顺利完成该实验探究，下列两种规格的滑动变阻器应选用　　（选填“ $A$”或“ $B$” $)$

$A$．“ $10\Omega 5A$”的滑动变阻器

$B$．“ $50\Omega 0.5A$”的滑动变阻器

（2）闭合开关后，移动滑动变阻器的滑片，发现小灯泡始终不发光，电压表有示数，电流表无示数，若电路只有一处故障，则故障原因是　　。

（3）根据实验测得的数据，绘制出小灯泡的电流随它两端电压变化的关系图象（如图乙所示），分析图象可知：小灯泡的额定功率为　　 $W$。

（4）完成上面实验后，小军同学又想测量额定电压为 $U_{额}$的小灯泡的额定功率，但发现电流表已经坏，于是他又找来了两个开关和一定值电阻，设计了如图丙所示的电路，已知电源电压恒为 $U$，定值电阻的阻值为 $R_0$，请你完成下面实验步骤：

①　　（填写 $S$、 $S_1$、 $S_2$的通断情况），调节滑动变阻器的滑片使电压表示数为　　；

②　　（填写 $S$、 $S_1$、 $S_2$的通断情况），保持滑动变阻器的滑片不动，读出电压表示数为 $U_1$；

③灯泡额定功率的表达式为 $P_{额}=$　　。

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“ $3A$、 $5\Omega$”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”）

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“ $20\Omega 1A$”。

（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”）。

（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 $U/V$	1	1.5	2	2.5	3
电流 $I/A$	0.14	0.18	0.22	0.26	0.30
实际功率 $P/W$	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 $R_0$，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 $S$、 $S_1$，调节滑动变阻器滑片直至电压表示数为　       　 $V$；

② $S$处于闭合状态，滑片不动，断开 $S_1$、闭合 $S_2$，读出电压表示数为 $U_0$；

③小灯泡的额定功率： $P_{额}=$　      　（用 $U_{额}$、 $U_0$、 $R_0$表示）。

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 $10\Omega$．现有电流表、电压表、开关各一个，规格分别为“ $10\Omega 1A$ “、“ $50\Omega 0.5A$”和 $500\Omega 0.1A$”的滑动变阻器各一个，导线若干，电源 $\left(8V\right)$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“ $\times$”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，记录多组电流和电压 $U$，并在坐标纸上做出 $1-U$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　　 $\Omega$。

在“探究电流与电压的关系”实验中：

（1）请用笔画线代替导线，将甲图中电路连接完整，要求滑片 $P$向 $B$端滑动时，滑动变阻器接入电路的电阻变大（连线时导线不允许交叉）；

（2）正确连接好电路后，闭合开关发现电压表示数为 $2.8V$，电流表无示数，滑动滑片 $P$两表示数均无变化，则故障原因是　　；

（3）小明排除故障后，移动滑片 $P$到某一位置时电流表示数如乙图所示，此时通过电阻的电流为　　 $A$．若要增大电阻两端的电压，应将滑片 $P$向　　（选填“ $A$”或“ $B$” $)$端移动；

（4）实验中测得多组数据，绘制出电阻 $R$的 $I-U$图象如图丙所示：由图象可得电流与电压的关系是　　；本实验所用电阻的阻值为　　 $\Omega$。

小华在做“测量小灯泡电功率”的实验中，实验室有如下器材：电源（电压恒为 $6V)$，小灯泡 $L$（额定电压为 $2.5V$，灯丝电阻约为 $10\Omega )$，电流表、电压表、开关、规格分别为“ $10\Omega 1A$”的滑动变阻器 $R_1$和“ $50\Omega 0.5A$”的滑动变阻器 $R_2$各一个，导线若干。

（1）请用笔画线代替导线，帮小华同学将图甲中的电路连接完整；

（2）为了顺利完成实验，小华应选用规格为　　（选填“ $R_1$”或“ $R_2$” $)$的滑动变阻器；

（3）连接电路后，闭合开关，发现小灯泡不亮，电流表有示数，电压表无示数，原因可能是　　；

（4）排除故障后，移动滑动变阻器滑片 $P$的位置，获得多组对应的电压值和电流值，绘制小灯泡 $U-I$图像如图乙所示，小灯泡的额定功率为　　 $W$，分析乙中图像发现小灯泡电阻是变化的，影响其变化的主要原因是　　；

（5）小华打算增加一个阻值为 $15\Omega$的定值电阻 $R_0$，只利用一只电表，通过操作图中单刀双掷开关（单刀双掷开关分别接“ $a$”、“ $b$”各一次）测量小灯泡的额定电功率，图丙、图丁是他设计的两种不同方案的电路图，则以下判断正确的是　　。

$A$．两种方案都能

$B$．两种方案都不能

$C$．丙方案能，丁方案不能

$D$．丙方案不能，丁方案能