题目内容

18．如图1所示是测量小灯泡电阻的不完整的实物连接图，其中电源是三节新的干电池，（电压为4.5V）灯泡额定电压3.8V，灯丝正常发光时的电阻约10Ω，变阻器上标有“10Ω   lA”的字样，电流表（0-0.6A、0-3A）、电压表（0-3V、0-15V） 

（1）用笔画线代替导线将电路中未连接的部分连接好，使它成为完整的实验电路．要求电表选择合适的时程，滑动变阻器的滑片向右移动时，电路的电流减小．并在如图2方框中画出对应的电路图．
（2）韦韦同学合理地连好电路，并按正确的顺序操作，但闭合开关试触发现灯不亮，聪明的韦韦猜想：灯不亮可能是由于以下几个原因造成的：
A．可能是灯丝断了．
B．可能是滑动变阻器开路
C．可能是小灯泡短路
D．可能是电流表开路
现请你借助图中的电流表和电压表验证韦韦同学的猜想，并将电流表和电压表可能的示数填入如表空格处：
猜想电流表示数/A电爪表示数/V
如果A成立
如果C成立
（3）①假如电压表“0一15V，量程已损坏，韦韦同学仍想测出小灯泡的额定功率，现请你帮她设计可行的电路图（画在如图3的方框内）．
②按新设计的电路图进行实验，调节滑动变阻器的划片，使小灯泡正常发光，此时电压表示数应达到0.7V，如此时电流表示数如图4所示，请将此读数填写到（4）中表格的空格内，并计算出此时小灯泡的电阻为9.5Ω
（4）佳佳同学看了韦韦同学的实验结果，交流了自己的想法，她认为在实验中应改变接入电路的滑动变阻器的阻值，使得灯泡两端的电压先后等于3.8V、3.5V、3V、和2.5V，并得到相应的四组电流数据，如表，请根据表中数据在如图5中画出电流表的示数随电压的示数变化关系图象，通过图象分析灯泡的电阻值，找出电阻有什么规律，并分析可能的原因．
次数1234
U/V3.83.532.5
I/A0.380.350.31

分析 （1）题目中告诉我们本实验灯泡额定电压为3.8V，则可以选择电压表的量程；滑动变阻器要求向右移动时电流减小，故向右移时接入电阻应变大，则可知滑动变阻器的接法；
（2）如果灯丝断则电路中没有电流，但电压表相当于接在电源两端，故可知电压；如果小灯泡短路，则电路中有电流，但电压表与导线并联，示数为0；
（3）①0～15V量程坏，则电压表无法直接测量电灯的电压，总电压为4.5V，灯泡正常发光时电压为3.8V，则可将电压表接到滑动变阻器上，用0～3V的量程即可测量；
②小灯泡正常发光，则滑动变阻器电压为4.5V-3.8V=0.7V，由欧姆定律可求电阻；
（4）由描点法画出图象，由图象进行分析得出电阻的变化．

解答 解：（1）由题意可知，电路中额定电流约为0.38A，故电流表量程可选择0～0.6A；滑动变阻器，向右滑时电流减小，即接入电阻应变大；
（2）如果A成立，则电路中没有电流，而电压表接在电源两端，故电压表示数为4.5V；
如果C成立，则电压表相当于并联在导线上，故电压表示数为0；
（3）①电压表0～15V量程坏，则无法直接测出山灯泡两端的电压，因总电压为4.5V，灯泡上额定电压为3.8V，故滑动变阻器上电压一定小于3V，故可用电压表并联在滑动变阻器两端，先测出滑动变阻器的电压，由计算得出灯泡电压；
②小灯泡正常发光电压为3.8V，总电阻为4.5V，则只属滑动变阻器上电压为0.7V，即可满足条件；由图可读出电流为0.4A，则由欧姆定律得：R=$\frac{U}{I}$=$\frac{3.8V}{0.4A}$=9.5Ω．
（4）将表格中各点在坐标图中描出，用平滑的曲线连上即可得电流与电压的图象，则可得电阻的变化；由图象得：灯泡电阻随其两端的电压增大而增大，即电阻受温度的影响．
故答案为：（1）实物如图：
电路图：
（2）电压表示数如下表：

猜想电流表示数/A电压表示数/V
如果A成立04.5V
如果C成立0.450
（3）①原理图如下：②0.7，9.5

（4）图象如图，由图可知，电阻随电压的增大而增大，原因为电压大则发热量多，物体的温度升高，则电阻大；

点评 电学实验中实验的原理、滑动变阻器的接法、实验中的注意事项及数据的处理等一直为考查的重点，应多作练习．

练习册系列答案
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（4）画出图4电灯所受的力
9．小聪和小明在测量定值电阻Rx阻值的实验中，小聪连接的实物电路如图甲．（已知电源电压为U，滑动变阻器为R1）

（1）实验时，若只有Rx出现断路，则开关闭合后，小聪在电路中能观察的现象是电流表无示数，电压表有示数．（填写一种即可）
（2）在实验过程中，电压表出现故障不能继续使用，小聪和小明马上开动脑筋，设计了如图乙所示的电路测量Rx阻值．测量时，值闭合S1，电流表示数为I1，只闭合S2，电流表示数I2，则电阻Rx=$\frac{{I}_{2}{R}_{1}}{{I}_{1}}$．（用I1、I2和R1表示）
（3）因图乙未能测量多组数据，于是小明向老师借了一只定值电阻R2（R2值已知），设计了如图丙所示的实验电路，重复（2）中的测量步骤，先闭合S1，记录电流表示数I1，适当调节滑动变阻器后，再闭合S2，记录电流表示数I2，如此多次测量求出电阻Rx的阻值．请你分析，小明得出的Rx阻值是错误．（选填“正确”或“错误”）的理由是RX与R2在两种不同的状态下电压不一定相同．
6．如图甲是用伏安法测未知电阻R的实验图．

（1）请用笔画线代替导线，将图甲中实物电路连接完整．
（2）闭合开关，将滑片P向左滑动时，此时电压表示数为1.8V，电流表示数如图乙所示，其读数为I=0.3A，则未知电阻R=6Ω．
（3）若实验中只有一个电压表和一个已知电阻R0，小明设计了如图丙所示的电路，同样可以测量未知电阻Rx，请在空格内将实验步骤补充完整．
①闭合S和S1，用电压表测电源的电压为U；
②闭合开关S、断开S1，用电压表测出待测电阻Rx两端的电压为U1；
③请写出用测量值U、U1及R0来表示Rx的表达式：Rx=$\frac{{U}_{1}{R}_{0}}{U-{U}_{1}}$．
13．某同学想要测量一个未知电阻Rχ，提供的器材包括：电源、电流表、电压表、滑动变阻器、开关、导线若干．
（1）请根据电路图连接实物图．
（2）实验要求改变电阻两端的电压进行多次测量，这样做是为了多次测量求平均，减小误差．
（3）某同学在测量时想：电压表虽然电阻很大，但也会有电流，造成电流表所测的电流并不完全等于待测电阻上电流，这样会造成一定的误差．请你分析一下：按照上述的方法测量待测电阻，所测的值是偏大还是会偏小？写出分析过程．
3．（1）在做“伏安法测电阻”的实验中（电源电压不变），小芸将实验器材连接成实验电路，如图甲所示，但粗心的小芸有一根导线连接错误，请你帮小芸在接错的那根导线上打“×”，然后另画一根导线使电路连接正确．
（2）电路改接正确后，合上开关，调节变阻器的滑片到某位置时，电压表和电流表的示数如图乙所示，则此次实验测得的定值电阻的阻值Rx是6Ω，接下来小芸调整变阻器滑片继续测量，这样做的目的是多次测量求平均值，减小实验误差．
（3）本小组完成实验后，讨论该电路不增加实验器材还能完成哪些实验，在列出的三个实验中，你认为正确的是B实验（填选项字母）
A．探究电流产生热量与电阻的关系
B．探究电流与电压的关系　
C．探究电流与电阻关系
（4）实验后小芸的同桌小龙找了一个阻值已知的定值电阻R0，设计了如图丙所示的测量电路，同样可以测量未知电阻Rx，请在横线内把实验步骤补充完整：
①闭合开关S、S1，用电压表测出电源的电压U；
②闭合开关S，断开开关S1，用电压表测出待测电阻Rx两端的电压U1；
③请用测量值U和U1，已知量R0来表达Rx=$\frac{{U}_{1}{R}_{0}}{U-{U}_{1}}$．
（5）如果将图甲中的定值电阻更换为额定电压为2.5V小灯泡，则该实验也可测量小灯泡的电功率，测量时根据实验数据所画图象如图丁所示，则该小灯泡的额定功率为0.5W．
10．如图甲所示，电源电压为6V，图甲为伏安法测电阻的电路图；图乙为连接不完整的实物图．

（1）对照电路图甲，用笔画线代替导线将图乙中未连接部分连接起来．
（2）如果实验操作中出现：电流表有示数，电压表示数为0的现象．其故障可能是C
A．电流表的正、负接线柱接反　　　　　　B．电压表的量程选小了
C．电阻R发生了短路　　　　　　　　　　D．把滑动变阻器下端两接线柱连入电路
（3）电路连接正确后，闭合开关，将滑片P向右移动时，电压表示数变小（填“变大”、“变小”或“不变”）．
（4）实验过程中，电流表示数为0.5A．电压表的示数如图丙所示，此时测得的Rx=5Ω．
（5）此实验要多次测量电阻值，最后求电阻值的平均值，其目的是减小误差．
7．某同学用如图所示的电路，研究通过导体的电流与导体两端的电压、导体电阻间的关系．若保持电源电压的大小和电阻箱R1的阻值不变，移动滑动变阻器R2的金属滑片 P，可测得不同的电流、电压值，如表1所示．然后，他又改变电阻箱R1的阻值，测得相应的电流值，如表2所示．
（1）分析表1中的数据可知：当电阻相同时，通过导体的电流与导体两端的电压成正比．此时电阻箱接入电路的电阻为5Ω．（保留小数点后一位）
（2）分析表2中的数据可知：电流与电阻不成反比，其原因是没有控制电阻箱（R1）两端的电压相等，正确的操作方法是：改变电阻箱R1的阻值后，移动滑片使电压表示数不变，读出电流表示数．
（3）在实验操作过程中，某同学发现，闭合开关后电压表的示数接近电源电压，电流表的示数为零，则电路的故障可能是电阻箱断路．
表1                             
实验序号 U1/V  I/A
①10.2
②1.50.3
③20.38
表2
实验序号  R1/Ω  I/A
①30.5
②60.33
③90.25
8．马铭同学为了测量一个额定电压为2.5V、额定功率估计为1W的小灯泡的实际功率，准备了如下实验器材：电流表（0～0.6A～3A）、电压表（0～3V～15V）、两节干电池、待测的小灯泡、开关和一些导线．
（1）为完成实验，还需要一个滑动变阻器．
（2）此次实验中，电流表应使用0～0.6A的量程；电压表应使用0～3V的量程．
（3）实验记录的数据如下表所示．其中根据第2次测得的数据计算得出的结果是小灯泡的额定功率；第1次的实验数据是电流表的示数读错了；第3次测得的小灯泡的实际功率为1.26W．
 电压U（V）电流I（A）
12.20V0.55A
22.50V0.40A
32.80V0.45A

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