初中物理电流表、电压表在判断电路故障中的应用实验题

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“ $20\Omega 1A$”，图甲所示是该实验小组没有连接完整的电路。

（1）请你用笔画线代替导线，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）排除故障后，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” $)$值偏大引起小灯泡电功率偏大的。

利用所学的知识，完成下面的电学试验。

（一 $)$探究电流与电压、电阻关系

（1）小霞连接了如图甲所示的部分实验电路，请用笔画线代替导线，将电源正确接入电路。

（2）连接好电路，用开关试触，发现电压表指针能转到右侧无刻度处，电流表指针几乎不动。故障原因可能是定值电阻发生　　（填“短路”或“断路）。

（3）排除故障后，正确进行实验，测得三组实验数据，如上表所示。分析表中数据，可得出结论：在电阻一定时，导体中的电流跟导体两端的电压成　　。

试验次数	1	2	3
电压 $U/V$	1.0	2.0	3.0
电流 $I/A$	0.1	0.2	0.3

（4）小霞继续用图甲电路探究电流与电阻的关系。分别接入三个不同阻值的电阻，保持电源电压 $6V$不变，调节滑动变阻器的滑片，保持电压表示数不变，记下电流表示数，绘制了如图乙所示图象并得出结论。

①实验中小霞选取的滑动变阻器是　　（填“ $60\Omega 0.5A$”“ $30\Omega 1.0A$”或“ $20\Omega 1.2A$” $)$。结合所选的滑动变阻器，把三个定值电阻分别接入电路完成实验，电阻两端控制不变的电压最大是　　 $V$。

②把 $5\Omega$和 $20\Omega$的电阻分别接入电路，控制电阻两端的电压不变，先后两次滑动变阻器的电功率之比是　　。

（二 $)$测量额定电流为 $0.5A$小灯泡 $L_1$的额定功率

小霞选用了一只电压表，一个“ $6V3W$”的小灯泡 $L_2$，设计了如图丙所示的实验电路，其中电源电压恒为 $12V$，请完成下面实验步骤：

（1）如图丙所示，图中 $a$、 $b$处虚线框内，分别为电压表或开关 $S_2$，则在 $a$框内应是　　

（2）正确选择元件并连接电路后，闭合开关 $S$、 $S_1$，断开开关 $S_2$，调节滑动变阻器滑片，使电压表示数为　　 $V$．此时小灯泡 $L_1$正常发光。

（3）再闭合开关 $S$、 $S_2$，断开 $S_1$，滑动变阻器滑片的位置不变，读出电压表示数如图丁所示，为　　 $V$。

（4）则小灯泡 $L_1$的额定功率为　　 $W$。

小霞在伏安法测电阻的实验中，选用器材如下：电压为 $6V$的电源、规格为“ $10\Omega 1A$”的滑动变阻器 $R_1$、待测电阻 $R_x$、电流表、电压表、开关、导线若干。

（1）小霞连接的实验电路如图甲所示，其中有一条导线连接有误，若此时闭合开关电压表所测量的电压　　（填“会”或“不会” $)$超过它的量程。请将连接错误的导线画“ $\times$”，并用笔画线代替导线将电路连接正确。

（2）正确连接电路后，先将滑动变阻器的滑片移到最　　（填“左”或“右” $)$端，闭合开关，电流表的示数为 $0.2A$，调节滑片发现电流表的示数发生变化，电压表的示数始终为零。电路中的故障可能是电压表　　（填“短路”或“断路” $)$。

（3）排除故障后，小霞进行三次实验测出的电阻值分别为 $20.1\Omega$、 $20\Omega$、 $19.9\Omega$，待测电阻的阻值应为　　 $\Omega$。

（4）小霞将待测电阻 $R_x$换成额定电压为 $2.5V$的小灯泡，测量其额定功率。已知小灯泡正常发光时的电阻约为 $10\Omega$，通过分析发现实验无法完成，小霞发现实验桌上有三个阻值分别为 $10\Omega$、 $20\Omega$、 $30\Omega$的定值电阻，可将其中　　 $\Omega$的电阻串联在电路中，进行实验。

（5）闭合开关调节滑动变阻器的滑片，当电压表的示数为 $2.5V$时，电流表的示数如图乙所示为　　 $A$，小灯泡的额定功率为　　 $W$。

（6）小霞又设计了如图丙所示的电路，来测量额定电流为 $0.4A$小灯泡的额定功率。电源电压未知，定值电阻 $R_0$的阻值为 $10\Omega$．请你将下面的实验步骤补充完整。

①闭合开关 $S$，调节滑动变阻器的滑片，使电压表的示数为　　 $V$，小灯泡正常发光。

②保持滑动变阻器滑片的位置不变，将一根导线连接在电路中 $b$、 $d$两点之间，电压表的示数为 $6V$。

③取下 $b$、 $d$间的导线，将其连接在　　两点之间，电压表的示数为 $5V$。

④小灯泡的额定功率为　　 $W$。

小明在探究“电流与电阻的关系”实验时，选取了如下器材：电源（电压恒为 $6V)$、定值电阻 $(5\Omega$、 $10\Omega$、 $15\Omega$、 $20\Omega$的各一个）、滑动变阻器标有“ $30\Omega 2A$”、电流表、电压表、开关、导线若干。

（1）要探究“电流与电阻的关系”，必须改变接入电路的定值电阻阻值大小，通过调节滑动变阻器接入电路的阻值来控制定值电阻两端的　　不变，测量并记录不同电阻所对应的电流。

（2）按电路图正确连接电路，闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片移到　　（选填“阻值最小”或“阻值最大” $)$端；闭合开关后，发现电压表有示数，电流表无示数。经检查，电流表、电压表连接无误，则电路存在故障可能是　　（选填“开关断路”、“定值电阻断路”或“滑动变阻器断路” $)$。

（3）排除故障后，小明首先将 $5\Omega$的定值电阻接入电路，调节滑动变阻器的滑片，使定值电阻两端的电压控制值为 $2V$，再将定值电阻由 $5\Omega$换成 $10\Omega$后，接下来应将滑动变阻器的滑片向　　（选填“靠近”或“远离” $)$滑动变阻器接入电路的下接线柱方向移动，使电压表示数仍为 $2V$；当把 $15\Omega$的定值电阻换成 $20\Omega$的定值电阻进行第四次实验时，无论怎样调节滑动变阻器的滑片，电压表示数都超过 $2V$．若仍想成功完成第四次实验，在不更换现有电源和滑动变阻器的前提下，应重新设置定值电阻两端的控制电压的最小值为　　 $V$。

（4）小明完成实验，分析记录的实验数据后，得出的结论是　　。

某小组在“测量小灯泡的电功率”实验中，备有器材规格如下：电源电压恒为 $6V$，小灯泡的额定电压为 $2.5V$，电阻约为 $10\Omega$，变阻器 $A$的规格为“ $10\Omega 1A$“， $B$的规格为“ $50\Omega 2A$”。

（1）用笔画线代导线，将图甲的电路连接完整，要求滑动变阻器滑片 $P$向右滑动时小灯泡变亮。

（2）该组同学选用的滑动变阻器应是　       　（选填“ $A$”或” $B$“）。

（3）闭合开关后，发现小灯泡不亮，电流表无示数，电压表有示数，则故障可能是　      　。

（4）通过小灯泡的电流随它两端电压的变化如图乙所示，分析图象可知，小灯泡的额定功率为　      　 $W$；小组同学分析图象后发现：通过灯泡的电流与其两端电压不成正比。形成这一现象的原因是　       　。

（5）他们想继续探究“电流与电压的关系”，请你帮他们设计一个实验电路，将电路图画在图丙的虚线框中。

在如图甲所示的“测量小灯泡电功率”的实验电路图中，小灯泡 $L$的额定电压为 $2.5V$，灯丝的电阻约为 $10\Omega$。

（1）请用笔画线代替导线，将图甲中的器材连接成完整的电路。

（2）连接好电路后，闭合开关，发现小灯泡不亮，电压表无示数，电流表有示数。若电路中只有一处故障，则电路故障可能是　            　。

（3）排除故障后，闭合开关，移动滑片，电压表的示数如图乙所示，其示数为　    　 $V$．为了测量小灯泡的额定功率，应将滑动变阻器的滑片向　       　（选填“ $A$端”或“ $B$端”） 滑动。

（4）根据实验测量的数据，绘制出通过小灯泡的电流 $I$随它两端电压 $U$变化的图像，如图丙所示。分析可知：

①小灯泡的额定功率为　      　 $W$

②小灯泡灯丝的电阻是变化的，主要是受　      　的影响。

小明利用如图实验装置探究“电流跟电压的关系”，电源电压恒为 $3V$，电阻 $R$阻值为 $5\Omega$，滑动变阻器标有“ $20\Omega 1A$”字样。

实验组次	1	2	3	4	5
电压 $U/V$	0.5	1.0	1.5	2.0	2.5
电流 $I/A$	0.1	0.2	0.3	0.4	0.5

（1）请用笔画线代替导线将图中实物电路连接完整；

（2）刚连完最后一根导线，发现两电表指针立即发生偏转，其原因可能是　　（只填序号）

$A$．开关未断开      $B$．滑动变阻器短路      $C$．电阻 $R$断路

（3）解决问题后，闭合开关，调节滑动变阻器，小明得到五组数据（如上表） $:$

①获得第3组实验数据后，要想得到第4组数据，应将滑片 $P$向　　（选填“ $A$”或“ $B$” $)$端移动；

②分析论证时，同组小丽通过计算，认为表中有一组可能是错误的，请指出她认为错误的数据组次及原因　　。

③排出错误数据后，分析可得：电阻一定时，导体中的电流跟导体两端电压成　　比。

图甲是测量标有“ $2.5V$”小灯泡电阻的实验。

（1）用笔画线代替导线，把实物图连接完整。

（2）电路图连接完整后，闭合开关，发现小灯泡不发光，电压表有示数，电流表无示数，原因是小灯泡　     　（选填“短路”、“断路”）。

（3）更换小灯泡后，调节滑动变阻器，让小灯泡两端电压逐次下调，测得数据如下表，第2次电压表的示数，如图乙所示，读出数据填入表中相应空白处。

实验序号	1	2	3	4	5
电压 $U/V$	2.5		1.7	1.3	0.9
电流 $I/A$	0.28	0.25	0.24	0.21	0.19
算出的电阻 $R/\Omega$

（4）根据表中电压和电流数据计算出第2次的电阻值填入表中。

（5）分析表中数据，得出结论：灯丝电阻值随　         　降低而减小。

小聪利用如图甲所示的电路测量额定电压为 $2.5V$的小灯泡的额定功率。

（1）请用笔画线代替导线，将图甲的实物图连接完整，要求滑动变阻器滑片 $P$向右移动时小灯泡变亮。

（2）连接电路后，闭合开关，发现小灯泡不发光，电流表示数不为零，电压表示数为零，则故障可能是由于小

灯泡　         　引起的。

（3）当小灯泡正常发光时，电流表示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率是　    　 $W$．在实际测量中，电压表有示数时内部有微弱的电流通过，如果考虑这个微弱电流的影响，则所测小灯泡的额定功率偏　        　。

（4）利用如图丙所示的电路也可以完成该实验，请完成下列填空（电源电压不变， $R_1$和 $R_2$为滑动变阻器， $R_2$

的最大电阻为 $R_0$）。

①只闭合开关 $S$和 $S_1$，调节　          　，使电压表的示数为 $2.5V$。

②只闭合开关　          　，调节 $R_1$，使电压表的示数仍为 $2.5V$。

③接着将 $R_2$的滑片 $P$调至最左端，记下电压表的示数为 $U_1$；再将 $R_2$的滑片 $P$调至最右端，记下电压表的示数为 $U_2$，则小灯泡额定功率的表达式 $P_{额}=$　         　（用 $U_{额}$、 $R_0$、 $U_1$、 $U_2$表示）。

用图所示的电路图测量某电阻丝的电阻，电源电压为 $3V$，滑动变阻器的最大阻值是 $20\Omega$。

次数	第1次	第2次	第3次
$U/V$	0.8	1.0	1.6
$I/A$	0.16	0.20	0.32

（1）连接电路时，开关应处于　　（选填“闭合”或“断开” $)$状态。实验前，应将滑片 $P$移到　　端（选填“ $A$”或“ $B$” $)$。

（2）闭合开关，滑片 $P$向右缓慢移动时，发现电流表示数逐渐增大，电压表示数始终为零，可能是电阻丝处发生了　　（选填“短路”或“断路” $)$故障。

（3）故障排除后，调节滑片 $P$的位置，读取了对应的电压、电流的数值，并记录在表中。由表可知，电阻丝的阻值是　　 $\Omega$。

（4）为了测量“额定电压为 $3.8V$，额定电流小于 $0.6A$的小灯泡”的额定功率，除了将图中的电阻丝更换成小灯泡后外，还必须　　（选填“增大”或“减小” $)$电源电压，并更换　　（选填“电压表”或“电流表” $)$的量程。电路改进并正确操作，当电压表的示数为 $3.8V$时，电流表的示数如图2所示，其示数为　　 $A$，则小灯泡的额定功率是　　 $W$。

某实验小组在做“测量小灯泡电功率”的实验中，所用电源电压为 $3V$，待测小灯泡的额定电压为 $2.5V$，电阻约为 $10\Omega$。

（1）请用笔画线代替导线，完成如图甲实物电路的连接。（要求：连线不得交叉，电流表量程要正确）

（2）检查电路连接无误后，闭合开关 $S$，发现灯泡不亮，电压表有示数，电流表几乎无示数。产生这一现象的原因可能是　　。

$A$．变阻器断路 $B$．电压表短路    $C$．电压表断路    $D$．小灯泡断路

（3）故障排除后，闭合开关，当滑动变阻器滑片 $P$移到某一位置时，电压表示数如图乙所示。要测量小灯泡的额定功率，应将滑动变阻器的滑片 $P$向　　移。（选填“ $A$”或“ $B$” $)$

（4）通过移动滑动变阻器的滑片 $P$，记录了多组数据，并作出如图丙所示的 $I-U$图像。根据图像可知小灯泡的额定功率为　　 $W$。

如图（甲 $)$所示是测量定值电阻 $R_x$阻值的实验电路，器材可以满足实验要求。

（1）某同学正确连接电路后，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片 $P$，发现电流表示数为0，电压表有示数，则出现故障的原因可能是　　。

（2）排除故障后，调节滑动变阻器，当电压表的示数为 $4V$时，电流表的示数如图（乙 $)$所示为　　 $A$，电阻 $R_x$的阻值为　　 $\Omega$。

（3）进行了多次实验，测出了 $R_x$的阻值。

（4）后来小明设计了另一种测量电阻的方案，电路如图丙所示，方案中定值电阻的阻值为 $R_0$，步骤如下：

①断开开关 $S_2$，闭合开关 $S$、 $S_1$，电压表示数为 $U_1$；

②断开开关 $S_1$，闭合开关 $S$、 $S_2$，电压表示数为 $U_2$，则电阻 $R_x$的阻值表达式为 $R_x=$　　。

如图中所示是测量额定电压为 $2.5V$小灯泡额定功率的电路实物图。

（1）请你用笔画线代替导线将电路补充完整，要求：滑动变阻器连入电路的阻值最大，导线不允许交叉；

（2）正确连接好电路后，闭合开关 $S$，移动变阻器滑片 $P$，小灯泡始终不发光，电压表有明显示数，电流表无示数，导致这种情况出现的可能原因是小灯泡　　（选填“短路”或“断路” $)$；

（3）排除故障后，调节滑动变阻器，使电压表示数达到额定电压时，电流表指针的位置如图乙所示，则通过小灯泡的电流是　　 $A$，小灯泡的额定功率是　　 $W$；

（4）利用测出的几组数据，算出小灯泡的电阻，发现灯泡电阻有较明显的变化，说明灯丝的电阻与　　有关。

在测量“小灯泡的电阻”的实验中，有如下器材：电压表、电流表、开关、电压为 $3V$的电源、标有“ $2.5V$”的小灯泡、滑动变阻器及导线若干。

（1）请用笔画线代替导线，把图中的实物电路连接完整；（导线不能交叉）

（2）闭合开关前，滑动变阻器的滑片 $P$应处于图中最　　端（填“左”或“右）；

（3）连好电路后，闭合开关，发现灯泡不亮，电流表无示数，电压表示数接近电源电压，则此故障的原因可能是　　

$A$．小灯泡断路 $B$．小灯泡短路 $C$．滑动变阻器断路

（4）排除故障后，按正确的操作测得实验数据记录如下：

实验次数	第一次	第二次	第三次
电压 $\left(V\right)$	①2.5	③2.0	⑤1.5
电流（A）	②0.30	④0.25	⑥1.0
电阻 $\left(\Omega \right)$

在分析实验数据时，发现了一个数据有明显错误，这个数据是　　（选填上表中数据前面的序号）。这个数据的正确值是　　；

（5）根据实验数可知小灯泡正常发光时的电阻是　　 $\Omega$．（保留一位小数）

某班同学分成两个小组做了以下不同的实验：

（1）第一小组观察小灯泡的亮度与实际功率的关系，小灯泡的额定电压为 $2.5V$实物电略连接如图所示。

①开关闭合后，会发现　　（选填“电压表”或“电流表” $)$的指针反偏；

②将错误连接改正后，闭合开关，调节滑动变阻器，使电压表的示数为 $0.2V$时，发现灯泡不亮，你认为其原因是　　（填写选项前的字母序号）

$A$：小灯泡断路 $B$：小灯泡的实际功率太小

③继续调节滑动变阻器，使电压表的示数为 $2.5V$，灯泡正常发光，电流表的示数为 $0.30A$；再调节滑动变阻器使电压表的示数达到 $3.0V$，灯泡强烈发光，此时灯泡的实际功率　　（选填“小于”或“等于”或“大于” $)1.08W$。

（2）第二小组测量额定电压为 $3.8V$的小灯泡的额定功率，采用如甲所示的电路图，其中电源电为 $4.5V$， $R=10\Omega$。

①闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，使电流表的示数为　　 $A$，灯泡正常发光；

②保持滑动变阻器滑片的位置不变，断开开关，将电流表改接到灯泡所在的支路，与灯泡串联，闭合开关后，电流表的示数如图乙所示，则此时通过灯泡的电流为　　 $A$；

③灯泡的额定功率为　　 $W$。