初中物理伏安法测电阻的探究实验解答题

现有一个电压约为 $36V$的电源（电压保持不变），一个量程为 $0~1A$的电流表，三个阻值已知的电阻 $R_1\left(20\Omega \right)$、 $R_2\left(30\Omega \right)$、 $R_3\left(10\mathit{k\Omega }\right)$，开关和导线若干。请合理选择器材设计实验，比较精确地测出约为 $10\Omega$的未知电阻 $R_x$的阻值。要求：

（1）画出实验电路图；

（2）写出主要的实验步骤和需要测量的物理量；

（3）写出待测电阻 $R_x$的数学表达式（用已知量和测量量表示）。

现有一个阻值为 $20\Omega$的定值电阻 $R_0$，一个电压约为 $15V$的电源，一个量程为 $0~1A$的电流表，一个单刀双掷开关及导线若干。请你利用上述器材设计实验，测出约为 $10\Omega$的未知电阻 $R_x$的阻值。要求：

（1）画出实验电路图；

（2）写出主要的实验步骤和需要测量的物理量；

（3）写出待测电阻 $R_x$的数学表达式（用已知量和测量量表示）。

有两只阻值未知的定值电阻 $R_1$、 $R_2$。

（1）图甲是用伏安法测 $R_1$阻值的实物电路，电源电压恒为 $3V$，滑动变阻器最大阻值为 $10\Omega$。

①甲图中有一根导线连接错误，请在该导线上画“ $\times$”并在图上改正（所画的导线用实线且不能交叉）。

②改正电路后，闭合开关，发现无论怎样移动滑动变阻器滑片，两电表均无示数，其原因可能是　　（填字母）。

$A$．滑动变阻器断路 $B$． $R_1$断路     $C$． $R_1$短路

③故障排除后，正确操作实验器材，移动滑片，当电压表示数为 $1.2V$时，电流表示数如图乙所示，则待测电阻 $R_1=$　　 $\Omega$。

④现有以下三组数据，分析可知，不可能通过以上实验获得的数据有　　（填序号）。

实验序号	$U/V$	$I/A$	$R_1/\Omega$
1	0.8	0.2
2	1.6	0.4
3	1.9	0.475

（2）图丙是能巧测 $R_2$阻值的实验电路图。图中 $R$为电阻箱， $R_0$为定值电阻（阻值未知）。要求仅利用电阻箱读数表达 $R_2$的阻值请在空白处填上适当内容。

①将开关接 $a$，调节电阻箱和滑动变阻器滑片 $P$至适当位置，记下　　；

②将开关接 $b$，调节　　，保持　　不变，记下　　；

③则 $R_2=$　　。

在测量电阻的实验中：

（1）小华设计的测量电路如图1所示，待测电阻 $R_x$约 $10\Omega$。

①在开关闭合前，滑动变阻器的滑片应置于最　　端；

②导线 $A$、 $B$、 $C$、 $D$中有一根连接错误，这根导线是　　；

③改正连接错误并闭合开关后，小华发现无论怎样调节滑动变阻器，电压表示数不为零且保持不变，而电流表示数始终为零，已知导线及各处连接完好，则电路中　　出现了　　故障。

（2）小清设计的测量另一待测电阻 $R_x$阻值的电路如图2所示

①他的测量步骤如下

第1步：将 $R_x$接在电路中 $A$、 $B$两点间，闭合开关 $S$，调节滑动变阻器滑片 $P$至适当位置，此时电压表的示数如图3所示，示数为　　 $V$；断开开关 $S$，移走 $\mathit{Rx}$

第2步：再将电阻箱 $R$接在 $A$、 $B$两点间，闭合开关 $S$，保持滑动变阻器的滑片 $P$位置不变，调节电阻箱使电压表的示数仍如图3所示，此时电阻箱接入电路中阻值 $R=48\Omega$，则小清测得 $R_x$的阻值为　　 $\Omega$

②在第2步中，若小清无意中将滑动变阻器的滑片 $P$向右移了少许，则他测得 $R_x$的阻值将偏　　，设滑片 $P$的右移使滑动变阻器接入电路的阻值增大了 $2\Omega$，则小清测得 $R_x$的值为　　 $\Omega$。

小华用如图甲所示电路测量合金丝电阻，电源电压为 $6V$。

（1）在图甲中用笔画线代替导线将实验电路连接完整，使实验中滑动变阻器的滑片向右移动时电流表示数增大。

（2）闭合开关前应将滑动变阻器的滑片移动到　　端。

（3）闭合开关后，将滑动变阻器的滑片从接入电路电阻最大处移动到另一端过程中，发现电压表和电流表的指针只在图乙所示位置发生很小的变化，由此可以推断：电路中　　（选填图中表示接线柱的数字）间发生了　　（断路 $/$短路）。

（4）在电路故障排除后，调节滑动变阻器，当电压表指针如图丙所示时，电流表读数为 $0.5A$，由此，小华算出接入电路合金丝的电阻为　　 $\Omega$。

（5）为准确地测出合金丝的电阻，对实验应作怎样的改进？答：　　。

小华做测量电阻的实验，电源电压为 $6V$，滑动变阻器标有“ $20\Omega 1A$”字样。

（1）在图甲中用笔画线代替导线将实验电路连接完整。

（2）闭合开关前应将滑动变阻的滑片移动　　端。

（3）闭合开关后，电压表示数如图乙所示。为准确测量这一电压，接下来小华应进行的操作是　　。

（4）实验中，滑片置于某位置时，电压表示数突然变为0，而电流表示数不变，产生这一现象的原因是　　。

（5）如表五组数据中有一组数据不是本实验中测得的，它是第　　（填写表格中表示序号的数字）组，你判断的依据是　　。

序号	1	2	3	4	5
$U/V$	1.0	2.0	3.0	4.0	5.0
$I/A$	0.10	0.19	0.30	0.40	0.51

在做"测量小灯泡的电阻"的实验时，小明选用了电压为6V的电源，额定电压为3.8V的小灯泡和其它合适的器材，并连接了部分实验电路，如图所示：

（1）为了完成实验，请你帮他用笔画线代替导线将电路连接完整（要求导线不能交叉，滑动变阻器的滑片向右移动时电流表示数变小）

（2）电路连接好后，在闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片P移到 　    　（选填"A端"或"B端"）；

（3）当闭合开关，移动滑动变阻器的滑片时，灯丝突然烧断，此时电压表的示数 　 　（选填"变大"、"变小"或"不变"）。

（4）换相同规格的灯泡，重新实验并记录数据如下表：

电压/V	2.0	2.5	2.8	3.0	3.2	3.5
电流/A	0.40	0.48	0.53	0.56	0.58	0.61
电阻/Ω	5.0	5.2	5.3	5.4	5.5	5.7
平均电阻/Ω	5.4

根据实验数据，小明确定平均电阻就是小灯泡的电阻，你认为这种做法合理吗？ 　 　（选填"合理"或"不合理"），你的理由是 　                                    　。

（5）小明还想利用现有的实验器材测量小灯泡的额定功率，但此时电压表0～15V量程突然损坏，而0～3V量程完好。请你在不增减器材的情况下，帮他设计测量小灯泡额定功率的实验。要求写出必要的实验步骤，用字母（或数值）记录所测得的物理量并写出小灯泡额定功率的表达式。

实验步骤： 　                                                             　

小灯泡额定功率的表达式： 　                   　。

某同学按照如图所示的电路图测量额定电压为2.5V灯泡的电阻。

（1）开关闭合前，滑片应置于 　 　（选填"A"或"B"）端。

（2）开关闭合后，逐渐移动滑片，并依次记下灯泡的发光情况和电表示数。实验记录如下表：

数据序号	1	2	3	4	5
发光情况	熄灭	熄灭	较暗	不很亮	明亮
电压U/V	0.1	0.5	1.3	2.1	2.5
电流I/A	0.05	0.16	0.21	0.26	0.28
算出的电阻R/Ω		3.13	6.19	8.08	8.93

①表中空格中的数值为 　 　。

②灯泡的额定功率为 　 　W。

③通过计算发现，灯泡在亮度不同时电阻不同，原因可能是 　 　。由此可以推断，家庭电路中，在灯泡刚接通瞬间，灯泡的实际功率比额定功率 　 　，灯泡容易 　 　。

小芳利用图甲所示的电路测量未知电阻 $R_x$的阻值，阻值大约为 $5\Omega$

（1）请你根据电路图，用笔画线代替导线，在图乙中完成实验电路的连接。

（2）闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片置于　　端（选填“ $A$”或“ $B$” $)$。

（3）闭合开关，发现电压表和电流表均无示数。小芳利用另一只完好的电压表进行检测，把电压表分别接在 $a$、 $b$之间和 $b$、 $c$之间，电压表均有示数；接在 $a$、 $c$之间，电压表无示数。如果电路连接完好，只有一个元件有故障，该故障是　　。

（4）排除故障后，调节滑动变阻器，记录多组数据。画出了待测电阻 $R_x$的 $I-U$图象，如图丙所示。由图象可得 $R_x=$　　 $\Omega$。

（5）小芳又设计了一种方案，也测出了 $R_x$的阻值。电路如图丁所示， $R_0$为阻值已知的定值电阻，电源电压未知且恒定不变。测量步骤如下：

①当开关　　时，电流表读数为 $I_l$；

②当开关 $S_1$、 $S_2$都闭合时，电流表读数为 $I_2$；

③待测电阻 $R_x=$　　。（用已知和测出的物理量符号表示）

在“测量小灯泡电阻”实验中，小灯泡的额定电压 $U=2.5V$。

（1）请用笔画线代替导线，将图甲中的实物电路连接完整。

（2）闭合开关后，发现电流表指针如图乙所示，其原因是　          　。

（3）排除故障后，闭合开关，移动滑片 $P$使电压表示数为 $2.5V$，电流表示数如图丙所示 $I=$　　 $A$，则小灯泡的电阻 $R=$　　 $\Omega$。

（4）如图丁所示，是小华同学利用图甲电路做实验时，测绘出的小灯泡的电流随电压变化的关系图象。在图甲电路中，电源电压 $U=4.5V$保持不变，当滑动变阻器取值 $R_p=10\Omega$时，小灯泡电阻值为 $R_L=$　　 $\Omega$（保留两位小数点）

利用图甲所示的电路测量未知电阻 $R_x$的阻值，阻值大约为 $5\Omega$。

$\left(\right])$请你根据电路图用笔画线代导线，将图乙的实验电路连接完整。

（2）闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片置于　　端（选填“ $A$”或“ $B$” $)$。

（3）闭合开关，发现电压表和电流表均无示数。小芳利用另一只完好的电压表进行检测，把电压表分别接在 $a$、 $b$之间和 $b$、 $c$之间，电压表均有示数；接在 $a$、 $c$之间，电压表无示数。如果电路连接完好，只有一个元件有故障，该故障是　　。

（4）排除故障后，调节滑动变阻器，记录多组数据。画出了待测电阻 $R_x$的 $I-U$图象，如图丙所示。由图象可得

$R_x=$　　 $\Omega$。

（5）如图丁所示的实验电路图，不能够得出定值电阻 $R_x$阻值的电路是　　。

某实验小组的同学通过图甲所示的电路进行实验探究。

（1）断开开关 $S_3$，闭合开关 $S_1$和 $S_2$，移动滑动阻器滑片 $P$，发现电压表始终无示数，电流表有示数，其原因可能是　 $C$　（填符号）

$A$．滑动变阻器断路 $B$． $R$断路    $C$． $R$短路

（2）故障排除后断开开关 $S_3$，闭合开 $S_1$和 $S_2$，通过调节滑动变阻器，读出多组相应的电压表和电流表的示数。甲同学根据测量数据绘成如图乙所示图象。由图象可知定值电阻 $R=$　　 $\Omega$；

（3）乙同学根据测量数据分别计算出多个 $R$的阻值并取平均值，其目的是为了　　；

（4）断开开关 $S_2$，闭合开关 $S_1$和 $S_3$，通过多次调节滑动变阻器，测量灯 $L$的电压和电流，根据测量数据绘成如图丙所示的图象。若灯 $L$的额定电压为 $2.0V$，则它的额定功率为　　 $W$。

（5）由图丙可看出灯丝的 $U-I$图象不是一条直线，原因是　　。

在测电阻的实验中，实验的器材有：干电池3节，电流表、电压表各一个，开关2个，滑动变阻器1个，待测电阻2个，导线若干。

（1）如图所示，图甲是实验的电路图。小丽按照电路图连接电路时，开关应　　。

①闭合开关 $S$后，小丽发现电流表和电压表的指针均不动。她断开开关 $S$，检查线路连接无误后，把电压表与 $b$点相连的那根导线改接到 $c$点，再次闭合开关 $S$时，发现电流表的指针仍不动，但电压表的指针有明显的偏转。若电路中只有一处故障，则故障是　　。

②排除故障后，正确连接电路，闭合开关 $S$，移动滑动变阻器的滑片 $P$，当电压表的示数为 $1.6V$时，电流表的示数如图乙所示，则电路中的电流为　　 $A$， $R_x=$　　。

（2）实验时某小组同学利用一只电流表和最大阻值为 $R_0$的滑动变阻器完成对未知电阻 $R_y$的测量。如图2所示是他们按照设计连接的部分实验电路。

①请你依据下面的实验步骤，用画笔线代替导线，将实验电路连接完整。（只添加一条导线）

实验步骤：

$A$．开关 $S_1$和 $S_2$都断开，将变阻器的滑片 $P$移到阻值最大处，观察到电流表无示数；

$B$．保持滑片 $P$位置不动，只闭合开关 $S_1$时，读取电流表的示数为 $I_1$；

$C$．再闭合开关 $S_2$时，读取电流表的示数为 $I_2(I_2>I_1)$。

②请你用 $I_1$、 $I_2$和 $R_0$表示 $R_y$，则 $R_y=$　　。

现要测量电阻 $R_x$ 的阻值，提供的实验器材有：待测电阻 $R_x$ （约 $5\Omega )$ 、两节干电池、电流表、电压表、滑动变阻器、开关及导线若干 $°$

（1）用笔画线代替导线，将图1中的实物图连接完整，要求滑动变阻器的滑片 $P$ 向接线柱 $D$ 移动时接入电路的阻值变小。

（2）正确连线后，闭合开关，移动滑片 $P$ ，电流表示数几乎为零，电压表示数接近电源电压且几乎不变。若电路中只有一处故障，可判断该故障是 　　。

（3）排除故障继续实验，某次测量，电流表的示数为 $0.50A$ ，电压表的示数如图2，该示数为 　　 $V$ ，则 $R_x=$ 　　 $\Omega$ 。

（4）某同学利用电源（电压未知）、电阻箱 $(0~999.9\Omega )$ 和电流表（指针能正常偏转，但刻度盘示数模糊不清）等器材，测电阻 $R_x$ 的阻值，设计的电路如图3．完成下列实验步骤：

①正确连接电路，断开 $S_1$ 、 $S_2$ ，将电阻箱 $R$ 阻值调至最大；

② 　　；

③ 　　；

④电阻 $R_x=$ 　　。（用测得量的符号表示）

用"伏安法"测量电阻 $\mathit{Rx}$ 的阻值，提供的实验器材有：待测电阻 $\mathit{Rx}$ 、两节干电池、电流表、电压表、滑动变阻器、开关及若干导线

（1）根据图甲的电路图，用笔断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 　电阻断路　。

（3）排除故障后，测得多组实验数据。各组数据对应的点已描在图丙中，请在图中画出 $\mathit{Rx}$ 的 $I-U$ 图线。由图可得 $R_x=$ 　　 $\Omega$ ．（结果保留一位小数）

（4）电流表的电阻虽然很小，但也会影响本实验中 $R$ 的测量结果。用图丁的电路进行测量可消除这个影响，

$R_0$ 为定值电阻。实验步骤如下：

①按照图丁的电路图连接电路，将滑动变阻器的滑片置于最大阻值处；

②闭合开关 $S_1$ ， $S_2$ ，移动滑动变阻器滑片，读出电压表的示数 $U_1$ 和电流表的示数 $I_1$ ，

③ 　　，移动滑动变阻器滑片，读出电压表的示数 $U_2$ 和电流表的示数 $I_2$ ；

④可得待测电阻 $R_x=$ 　　（用 $U_1$ 、 $I_1$ 、 $U_2$ 和 $I_2$ 表示）