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第3讲 电学实验
考向01 测量未知电阻
1．（2024秋 滨江区期末）同学们通常用“伏安法”测量并计算某导体的电阻。科学兴趣小组设计并制作了一个可以直接测量电阻阻值的仪器。他们设计了如图甲所示的电路，a、b为接线柱用于接待测电阻。当a、b接入电阻阻值不同时，电流表示数也随之改变，在电流表相应位置标上对应电阻值。已知电源电压恒为9V，电流表量程为0.6A。
（1）根据电路图甲用笔画线代替导线在图乙中完成实物图的连接，使滑片P向右移时阻值变小。
（2）标零。用导线将a、b直接连起来，移动滑动变阻器R的滑片P，使电流表指针正好偏转到满刻度0.6A处，在此刻度处标为“0Ω”，如图丙所示，此时变阻器接入电路中的阻值R＝　 　 。
（3）标刻度。调零后保持滑动变阻器阻值不变，将一个阻值为30Ω的定值电阻接入a、b接线柱后，计算此时电流表示数应为 　 　 A，在电流表该刻度处标上“30Ω”。据此原理，可把电流表改为测量电阻的仪器。
（4）测量。使用制作的测电阻仪器测未知导体的电阻。
【答案】（1）见解答；（2）15Ω；（3）0.2。
【解答】解：（1）电源电压3V，故电压表选用小量程并联在待测电阻两端；滑动变阻器上下各选一个接线柱接入电路且串联在电路中，滑动变阻器滑片P向右移动时，电流表示数变小，说明此时变阻器接入电路中的电阻变大，则变阻器左下方接线柱必须接入电路中，如下图所示：
（2）滑动变阻器接入电路中的电阻：R15Ω；
（3）保持变阻器R接入电路中阻值不变，在a、b间接入被测电阻30Ω，此时两电阻串联，
则此时的总电阻：R总＝15Ω+30Ω＝45Ω，
由欧姆定律可得，电路的电流，即电流表的示数：I'。
2．（2023秋 滨江区期末）小明和小聪分别做“测小灯泡电阻”和“测定值电阻的阻值”的实验。图甲所示是小明测小灯泡电阻的实验电路图，图乙是根据实验数据绘出的U﹣I图。小灯泡标有“2V”字样。
（1）闭合开关前，小明应将滑动变阻器的滑片移到 　 　 端。该实验中，滑动变阻器的作用是保护电路和 　 　 。
（2）实验过程中，要让灯发光变暗，应将滑动变阻器的滑片向 　 　 调节。
（3）小灯泡正常发光时，灯丝电阻为 　 　 Ω。
（4）同桌小聪在测量一个定值电阻RX的阻值。但他发现电压表已经损坏而无法使用，于是他设计并进行了如下实验：①按丙电路图连接好实物电路；②闭合开关S1，断开S2，读出电流表的示数I1；③闭合开关S2，断开S1，读出电流表的示数I2；④写出RX的表达式：RX＝　 　 。（电源电压恒定）
（5）小明认为小聪测得的定值电阻RX的阻值还不够精确，因为他没有进行多次测量求平均值；小聪也认为小明的实验结果一样不可靠，因为小明也没有求小灯泡电阻的平均值。你认为：小明的分析是 　 　 的，小聪的分析是 　 　 的。（选填“正确”“不正确”）
【答案】（1）b（或右）；调节灯泡两端的电压；（2）b（或右）；（3）4；（4）；（5）正确；不正确。
【解答】解：（1）由图知，滑动变阻器的下面接了左端的a接线柱，所以闭合开关前，小明应将滑动变阻器的滑片移到b端或右端，使其阻值最大；
该实验中，滑动变阻器的作用是保护电路和调节电灯泡两端的电压；
（2）要使灯泡变暗，应增大滑动变阻器的阻值，将滑片向b（或右）端调节；
（3）由图乙知，当U＝2V时，I＝0.5A，所以R4Ω；
（4）由题意知，Ux＝U＝I1R0，
所以Rx；
（5）小聪测量的定值电阻的阻值，其阻值是不变的，为使测量结果更加准确，减小误差，通常多测几组数据求平均值；
小明测量的是灯泡的电阻，灯丝的电阻与温度有关，随两端电压的变化而变化，所以其电阻是变化的，不能求其平均值。
3．（2025春 余姚市月考）小明利用如图甲所示电路测定小灯泡正常工作时的电阻。被测小灯泡正常工作时的电压为2.5V，电阻约为10Ω左右。实验室有如下器材：电压恒定为6V的电源、电流表（0﹣0.6A，0﹣3A）、电压表（0﹣3V.0﹣15V）、开关各一个、导线若干、滑动变阻器三只：R1（20Ω 0.5A）、R2（50Ω 0.5A）、R3（500Ω 21A）。
（1）正确连接电路闭合开关后，发现无论怎样移动滑动变阻器滑片，灯泡都不亮，电压表示数接近6V，电流表示数几乎为0，电路的故障可能是　 　 。
（2）排除电路故障后，闭合开关，滑动滑片，多次测量，小明画出了小灯泡中电流随其两端电压变化的关系图像（如图乙），则电压表的示数增大时，电压表与电流表的示数之比　 　 （选填“变大”、“变小”、“不变”）。
（3）灯泡的电阻测量完毕，小明用5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω的定值电阻更换电路中的灯泡，探究电流跟电阻的关系，得到如图丙所示的电流I随电阻R变化的图像。若某次实验中滑动变阻器连入电路的阻值为14Ω，则实验中所选定值电阻的阻值为　 　 Ω。
【答案】（1）小灯泡断路；（2）变大；（3）10。
【解答】解：（1）正确连接电路闭合开关后，发现无论怎样移动滑动变阻器滑片，灯泡都不亮，电流表示数几乎为0，说明电路可能断路，电压表示数接近6V，说明说明电压表与电源连通，电压表被串联在电路中，则与电压表并联的电路以外的电路是完好的，则与电压表并联的电路断路了，即电路的故障可能是小灯泡断路；
（2）由图象知，当电压为0.5V时，对应的电流为0.1A，电压与电流比值大小为5Ω；当电压为2.5V时，对应的电流为0.25A，电压与电流的比值为10Ω…，所以，当电压表的示数增大时，电压表与电流表的示数之比变大；
（3）由图丙知，定值电阻两端电压为UV＝IR＝0.5A×5Ω＝……＝0.1A×25Ω＝2.5V；
研究电流与电阻的关系时，需控制定值电阻两端的电压不变，根据串联电路电压规律可知，滑动变阻器两端电压为U滑＝U﹣UV＝6V﹣2.5V＝3.5V，
由串联电路的分压原理知，，即，解得：R＝10Ω，即选择的定值电阻阻值为10Ω。
4．（2025春 余姚市期末）小余同学在进行“测量小灯泡电阻”实验时，提供的实验器材有：3节新干电池、开关、滑动变阻器（50Ω 1.0A）、电压表、电流表、小灯泡、导线若干。所有器材完好，电路图如图甲所示：
（1）根据图甲的电路图，完成图乙中的实物连接图。
（2）小余同学一闭合开关，小灯泡发光后迅速熄灭，为了判断小灯泡是否烧坏，他断开开关，拆下小灯泡，用自制的工具连接该小灯泡后进行测试，下列自制工具可以选择的是 　 　 （填字母），经测试，发现小灯泡烧坏，小灯泡烧坏的可能原因是 　 　 。
A. B. C.
（3）小余更正了自己的错误，并更换完好的小灯泡再次实验，小余根据所得的数据绘制了如图丙所示图像，并计算了4组灯泡阻值的平均值，你认为由此得出的小灯泡电阻值是否合理，并说明原因：　 　 。
【答案】（1）；（2）A；闭合开关前，滑动变阻器的滑片没有滑到阻值最大处；（3）不合理，灯丝的电阻随温度的升高而增大。
【解答】解：（1）由图甲可知，滑动变阻器滑片向右移动时阻值变大，故图乙滑动变阻器选用左下接线柱与灯泡串联在电路中；由图丙可知，电压表最大示数为3V，故电压表选用小量程并联在灯泡两端，如下图所示：
；
（2）基本的电路由电源、用电器、导线、开关四部分组成，由图可知，BC缺电源，故选：A；
小灯泡发光后迅速熄灭，可能是电路中电流太大，总电阻太小，滑动变阻器的滑片没在最大阻值处，即闭合开关前，滑动变阻器的滑片没有滑到阻值最大处；
（3）由图丙可知，当灯泡两端电压增大，通过灯泡的电流也增大，根据P＝UI可知，灯泡实际功率变大，温度升高，灯丝的电阻随温度的升高而增大，不是一定值，因此不能计算4组灯泡阻值的平均值作为小灯泡电阻值。
考向02 电流与电压、电阻的关系
1．（2022秋 拱墅区期末）在探究“电压一定时，电流跟电阻关系”的实验中，小乐设计的电路如图所示。其中电源电压恒为5V，滑动变阻器的规格为“50Ω 1A”。以下是小乐的一些操作步骤。
①将阻值为5Ω的电阻R1接入电路，将滑动变阻器置于阻值最大处，闭合开关，发现电流表有示数，电压表没有示数。检查电路后排除故障，调节滑动变阻器，当电压表示数为2.0V时，读出电流表示数并记录。
②断开开关，拆下电阻R1，接上阻值为10Ω的电阻，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片至合适位置，读出电流表示数并记录。
③断开开关，拆下R2，接上阻值为20Ω的电阻R3，移动滑动变阻器的滑片至合适位置，读出电流表示数并记录。
通过实验，小乐得到如下表数据。
实验次数 1 2 3
电阻R/Ω 5 10 20
电流I/A 0.4 0.2 0.1
（1）请在答题卡中将小乐的电路连接补充完整。
（2）出现步骤①中故障的原因可能是 　 　 。
A.电流表坏了 B.滑动变阻器短路 C.定值电阻接触不良 D.定值电阻短路
（3）由表中数据可得出的结论是：　 　 。
（4）小乐在②和③两次操作中都没有将变阻器的滑片重新调到阻值最大处再闭合开关，结果两个电表都没有超过量程。通过计算可知两次闭合开关后，电压表的示数均为 　 　 。（答案保留一位小数）
【答案】（1）见解答图；（2）D；（3）当电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻成反比；（4）2.9V。
【解答】解：（1）将电压表并联在定值电阻两端，如下图所示：
；
（2）闭合开关，发现电流表有示数，说明电路是通路，电压表没有示数，说明电压表并联的电路短路或电压表短路或电压表断路，即故障的原因可能是定值电阻短路，故选：D；
（3）由表中数据可知，电流与电阻的乘积为UV＝IR＝0.4A×5Ω＝0.2A×10Ω＝0.1A×20Ω＝2V，为一定值，故可得出的结论是：当电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻成反比；
（4）由（3）可知，定值电阻两端电压保持2V不变；在第①次操作中，根据串联电路电压规律，滑动变阻器两端电压为U滑1＝U﹣UV＝5V﹣2V＝3V，滑动变阻器接入电路的阻值为：
R滑17.5Ω；
在第②次操作中，将10Ω电阻接入电路，没有调节滑动变阻器，根据串联分压原理可知，
，即，
解得：U2≈2.9V；
调节滑动变阻器，使10Ω电阻两端电压为2V，根据串联电路电压规律，滑动变阻器两端电压为U滑2＝U﹣UV＝5V﹣2V＝3V，滑动变阻器接入电路的阻值为：
R滑215Ω；
在第③次操作中，将20Ω电阻接入电路，没有调节滑动变阻器，根据串联分压原理可知，
，即，
解得：U3≈2.9V；
通过计算可知两次闭合开关后，电压表的示数均为2.9V。
2．（2024秋 滨江区期末）在“探究电流与电压的关系”实验中，小江设计并连接了如图甲所示的电路，其中电源为三节新的干电池（每节电池电压为1.5V，且保持不变）。
（1）连接电路后，可以先用开关进行试触，若试触时，发现电压表的指针有明显偏转，而电流表的指针没有偏转。则出现这种现象的原因可能是定值电阻 　 　 。（选填“断路”或“短路”）
（2）检查好电路后，移动滑动变阻器的滑片，进行6次实验，并将测得的实验数据记录在表格中。
实验次数 1 2 3 4 5 6
电压U/V 1.0 1.6 2.2 2.8 3.4 4.0
电流I/A 0.10 0.16 0.22 0.28 0.34 0.40
分析表中数据可知：在电阻一定的情况下，　 　 。
（3）同桌的小滨分别用两个阻值未知的电阻R1和R2进行实验，得到两个电阻的I﹣U图象，如图乙所示。由图象可判断出R1　 　 R2（选填“＞”“＜”或“＝”）。
【答案】（1）断路；（2）通过导体的电流与导体两端电压成正比；（3）＜。
【解答】解：（1）闭合开关后，电流表的指针几乎没有偏转，说明故障可能是断路，电压表的指针有明显的偏转，说明电压表与电源连通，则并联部分断路，即定值电阻断路；
（2）分析表中数据，结合欧姆定律可知：在电阻一定的情况下，通过导体的电流与导体两端的电压成正比；
（3）由图象可知，在电流相同时，R2两端的电压大于R1两端的电压，根据R可知R1＜R2。
3．（2024秋 西湖区期末）在探究“电流与电阻的关系”实验中，小科利用如图所示实验器材进行实验，其中电源电压恒为6V。电阻R的阻值分别为5Ω、10Ω、15Ω、30Ω。
实验序号 1 2 3 4
电阻R/Ω 5 10 15 30
电流I/A 0.6 0.3 0.2 0.1
（1）请完成实物图的连接（要求滑片在最右端时滑动变阻器接入阻值最大）。
（2）闭合开关后，发现无论怎么移动滑动变阻器滑片，电流表都没有示数，但电压表有示数，则电路故障可能是 　 　 。
（3）排除故障后，按要求进行实验。实验过程中，小科将5Ω的电阻换成10Ω的电阻后，闭合开关，接下来的操作是 　 　 ，记下相应的电流值。
（4）小科由小到大依次更换定值电阻继续探究，为了完成表中的4次实验，滑动变阻器的最大值至少为 　 　 （选填字母）。
A.15Ω B.25Ω C.30Ω D.40Ω
【答案】（1）如图；（2）定值电阻断路；（3）向右移动滑动变阻器的滑片，使电压表的示数保持不变；（4）C。
【解答】解：
（1）滑动变阻器串联接入电路，要求滑片在最右端时滑动变阻器接入阻值最大，可将滑动变阻器的左下接线柱和电源的“﹣”接线柱相连，如图；
（2）闭合开关后，发现无论怎么移动滑动变阻器滑片，电流表都没有示数，则电路可能断路，电压表有示数，则电压表和电源接通，电路故障可能是定值电阻断路。
（3）实验中应保持定值电阻两端的电压不变，实验过程中，小科将5Ω的电阻换成10Ω的电阻后，根据串联分压特点可知定值电阻两端的电压变大，为保持定值电阻两端的电压不变，可让滑动变阻器两端的电压变大，根据串联分压特点可知，应让滑动变阻器接入电路的阻值变大，闭合开关，接下来的操作是向右移动滑动变阻器的滑片，使电压表的示数保持不变，记下相应的电流值。
（4）根据表格数据结合欧姆定律可知定值电阻两端的电压U＝IR＝0.6A×5Ω＝...＝3V；
电源电压恒为6V，根据串联分压特点可知：，
定值电阻的最大阻值为30Ω，为了完成表中的4次实验，滑动变阻器的最大值至少为30Ω，故选C。
4．（2024秋 拱墅区校级期末）兴趣小组的同学在探究“电流与电阻的关系”的实验中，设计了如图所示的电路。已知电源电压为4.5伏且保持不变，所给定值电阻的阻值分别为10欧、20欧、30欧、40欧，控制不同定值电阻两端的电压恒为2.5伏。
（1）按如图所示电路图，用笔画线代替导线完成实物图的连接；
（2）在连接电路的过程中，开关应处于　 　 状态，滑动变阻器的滑片P应位于　 　 （填“A”或“B”）端；
（3）他们在电路连接好后，闭合开关，若发现电压表无示数，电流表有明显示数，则故障原因可能是　 　 （填字母）；若发现电压表有示数，电流表无示数，则故障原因可能是　 　 ；（填字母）
A.R2断路 B.R1断路 C.R1短路
（4）本实验中滑动变阻器的作用是　 　 、　 　 ；
（5）实验中，他们将10欧的定值电阻换成20欧的定值电阻后，观察　 　 ，同时应将滑动变阻器R2的滑片P向　 　 （填“A”或“B”）端移动到适当位置；
（6）为了使所给的四个定值电阻都能进行实验，滑动变阻器R2的最大阻值至少应该为　 　 欧。
【答案】（1）如上图所示；（2）断开；B；（3）C；B；（4）保护电路；保持定值电阻两端电压不变；（5）电压表；B；（6）32。
【解答】解：（1）根据电路图可知电路是串联的，电压表测R1两端电压，电流表测电路中的电流，实验中定值电阻两端电压固定为2.5V，最小定值电阻的阻值为10欧，电路中的电流最大为：，因此电流表选择小量程，连接的电路如下图所示：
（2）在连接电路的过程中，为了保护电路，开关需要断开，且变阻器的滑片移至阻值最大处，即B端。
（3）据图可知，电路是串联的，电压表测定值电阻R1两端电压，电流表测电路中的电流，闭合开关，电流表有明显示数，说明电路是通路，电压表无示数，则可能是定值电阻R1发生短路，电压表相当于测导线电压，因此无示数，故C符合题意。
若电流表无示数，说明电路发生断路，电压表有示数，则可能是定值电阻R1发生断路，电压表串联接入电路，测电源电压，因此有示数，故B符合题意。
（4）实验前将滑动变阻器调至阻值最大处为了保护电路，实验过程中需要调节滑动变阻器保持定值电阻两端电压不变，因此滑动变阻器在这个实验中的作用是保护电路和保持定值电阻两端电压不变。
（5）实验中将10欧的定值电阻换成20欧的定值电阻后，根据串联分压原理可知，定值电阻两端电压会变大，而该实验需要保持定值电阻两端电压不变，由串联电压规律，变阻器两端电压要变大，变阻器的阻值变大，因此需要观察电压表，将滑动变阻器R2的滑片P向B端移动到适当位置。
（6）为了使所给的四个定值电阻都能进行实验，根据串联分压原理可得：，当定值电阻阻值最大时，变阻器的阻值最大，将最大定值电阻代入上式可得，则滑动变阻器R2的最大阻值至少应该为32欧。
5．（2024秋 上城区校级期末）为研究“电流与电压的关系”，小科和小丽设计了如图甲的电路，其中电源电压恒定不变，定值电阻R为5欧。
请回答：
实验次数 一 二 三
电压/伏 1.0 1.5 2.0
电流/安 0.2 0.3 0.4
（1）如图甲，若滑片P向右移时接入的阻值变小，则待接导线应与 　 　 相连（填字母）；
（2）闭合开关，小科发现电压表指针不偏转，电流表指针偏转，则故障可能是 　 　 ；
（3）小科排除故障后，通过实验获得数据如表，分析数据可得出的结论是 　 　 ；
（4）小丽用另一组同规格器材进行实验，获得的数据作出U﹣I关系如图乙，发现与预期结果不一样，分析实验过程中可能存在的问题有 　 　 。
【答案】（1）A；（2）电阻R短路；（3）电阻一定时，电流和电压成正比；（4）电压表没有调零，指针偏右，或者是电流表没有调零，指针偏左。
【解答】解：（1）滑片P向右移时接入的阻值变小，说明接入阻值长度变短，由此可知，滑动变阻器是右下接线柱接入电路；
（2）电流表指针偏转说明有电流通过，排除断路，电压表没有示数说明R被短路；
（3）由数据可知，电压变大，电流变大，比值不变。所以结论为电阻一定时，电流和电压成正比；
（4）图乙中，当电流为0时，电压表有示数，意味着电压表没有调零，指针偏右，或者是电流表没有调零，指针偏左。
6．（2024秋 西湖区校级期末）小敏用如图甲所示的电路图，研究“通过导体的电流与导体电阻的关系”，电源电压恒为6V。改变电阻R的阻值，记下相应的4次实验的电流和电阻值，描绘在乙图中。
（1）在丙图中，用笔线代替导线，将电压表正确连入电路。
（2）实验过程中，移动变阻器滑片时，眼睛应注视 　 　 （选填序号）。
A.变阻器滑片B.电压表示数C.电流表示数
（3）实验中，他所选择的变阻器规格是 　 　 （选填序号）。
A.10Ω 0.5A B.20Ω 1A C.50Ω 2A
（4）实验过程中，如果出现了电流表示数为0，电压表示数接近6V，电路发生的故障可能是 　 　 。
【答案】（1）如上图所示；（2）B；（3）C；（4）电阻R处有断路。
【解答】解：（1）由图乙所给出的点可知，电压表的示数为2V不变，所以电压表的量程为0～3V，然后把电压表并联在乙图中定值电阻的两端，如下图所示：
（2）探究电压一定时，电流与电阻的关系时，在不断的改变定值电阻的同时，必须不断的移动滑动变阻器，使得电压表的示数是一个定值，故在移动滑片的同时，眼睛观察电压表的示数；
（3）根据图乙可知定值电阻两端的电压U＝IR＝0.4A×5Ω＝2V，
根据串联电路的电压特点及串联分压特点可知：；
定值电阻的最大阻值为20Ω，则滑动变阻器需要接入电路的阻值为2×20Ω＝40Ω，
故选：C；
（4）如果电路中出现电流表的示数为零，说明在电路中出现了断路，电压表有示数说明是电阻R处出现了断路。
能力提升
1．（2024秋 西湖区期末）酱鸭是杭州的一道特色名吃，调查发现，酱鸭制作过程中需要用卤水腌制，且卤水的盐度（溶质质量分数）保持在1.5%﹣1.6%，风味最佳。某项目小组制作了量程为0%﹣2%的盐度计，用于测量卤水盐度，项目实施如下：
【产品设计】如图所示为盐度计工作电路图，两个铜片分别固定在烧杯内壁两侧，已知R0是阻值为20Ω的定值电阻，电源电压为6V，电压表的量程为0～3V。当烧杯内倒入卤水时，可通过电压表的示数来反映食盐溶液的质量分数。
此盐度计的设计运用了“食盐溶液的质量分数→导电能力→电阻大小→电压大小”的转换思维，以下测量工具体现转换思维的是　 　 （选填字母）。
A.体温计 B.量筒 C.刻度尺
【数据调试】20℃时，铜片间距离为10cm时，测得食盐溶液的电阻大小与质量分数的关系如表所示：
质量分数（%） 0.25 0.5 0.75 1 1.25 1.5 1.75 2
电阻（Ω） 280 220 180 130 100 80 60 40
根据以上数据，可得出结论：食盐溶液的质量分数越大，其导电能力越　 　 。
【产品检验】20℃时，当盐度计中电压表示数为1V时，所测的食盐溶液质量分数为　 　 。
【产品评价】该小组讨论并制定了项目成果评价量表，具体如下：
指标等级 优秀 良好 待改进
评价指标 能测量盐度为0%﹣2%的卤水 能测量卤水盐度，但无法满足0%﹣2%的卤水盐度测定 不能测量卤水盐度
根据表格中的调试数据，结合电压表的量程（0～3V），判断该盐度计的评价等级为　 　 。
【答案】【产品设计】A；【数据调试】越强；【产品检验】1.25%；【产品评价】良好。
【解答】解：【产品设计】此盐度计的设计运用了“食盐溶液的质里分数→导电能力→电阻大小→电压大小”的转换思维，以下测量工具体现转换思维的是A选项体温计；体温计是利用液体的热胀冷缩（温度→体积→液柱高度）来测量体温的，与盐度计的转换思维相似，都是通过一系列的物理量转换来实现测量目的；量筒是直接测量液体体积的工具，刻度尺是直接测量长度的工具，它们没有这种转换思维。
【数据调试】从表格数据可以看出，随着食盐溶液质量分数从0.25%逐渐增大到2%，其电阻值从280Ω逐渐减小到40Ω。电阻越小，说明导电能力越强，所以可以得出食盐溶液的质量分数越大，其导电能力越强的结论。
【产品检验】由电路图可知，定值电阻R0与食盐溶液电阻R液串联，电压表测R0两端的电压；根据串联电路的电流特点I（U为电压，R为总电阻），先求出此时电路中的电流I，已知U0＝1V，R0＝20Ω，由I可得I0.05A；再根据串联电路电压特点U ＝ U0+U液，求出食盐溶液两端的电压U液＝U﹣U0＝6V﹣1V＝5V；然后由R求出食盐溶液的电阻R液100Ω；结合数据调试中20℃时的表格数据，虽然这里是120℃，根据表格数据对应关系，当电阻为100Ω时，食盐溶液质量分数为1.25%；
【产品评价】电压表量程为0～3V，结合调试数据，该盐度计能测量盐水盐度，但表格中质量分数仅覆盖到2%，未达到评价表中“优秀”等级要求的0%～2.5%范围，因此符合“良好”等级。
2．（2023秋 拱墅区校级期末）小东同学想利用如图甲所示电路研究通过小灯泡（额定电压为3伏）的电流与它两端电压的关系。根据图甲完成图乙的部分连接，待连接完整后，移动滑动变阻器滑片，记录了多组数据，作出了电流表示数与电压表示数的关系图像如丙所示。已知滑动变阻器最大阻值为20Ω。
（1）根据图甲将图乙中的实物图连接完整；（要求：滑动变阻器滑片向右移动，小灯泡变亮）
（2）当电流表示数为0.12A时，求电压表的示数；
（3）根据图像丙可知，通过小灯泡的电流随电压的增大而增大，但增加相同的电压，电流的增加值越来越小，最可能的原因是：　 　 。
【答案】（1）如上图所示；（2）0.6；（3）小灯泡灯丝的电阻随温度的升高而增大。
【解答】解：（1）滑动变阻器滑片向右移动小灯泡变亮，即电流变大电阻变小，故变阻器滑片右下接线柱连入电路中，如下图所示：
；
（2）由电流表示数与电压表示数的关系图像丙可知，电源电压为3V，
由图甲可知，小灯泡与滑动变阻器串联，电压表测量小灯泡两端电压，电流表测电路中电流，
由图丙可知，电路中电流最小，即电流I＝0.12A时，滑动变阻器全部连入电路，
由欧姆定律可知，滑动变阻器两端的电压为：
U滑＝IR滑＝0.12A×20Ω＝2.4V，
由串联电路中电压规律可知，灯泡两端电压为：
U灯＝U总﹣U滑＝3V﹣2.4V＝0.6V，
即电压表示数为0.6V；
（3）由图知，灯泡的电阻随电压的增大而增大，因灯丝的电阻随温度的升而增大。
故答案为：（1）如上图所示；（2）0.6；（3）小灯泡灯丝的电阻随温度的升高而增大。
3．（2024秋 杭州校级期末）如图是探究“电流与电阻的关系”的实验电路。已知电源电压为5V，滑动变阻器规格为“20Ω 1A”，选择的定值电阻阻值为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω和25Ω。
（1）根据图甲所示实物图在虚线框内丙图中画出电路图。（学生电源符号用电池组符号表示）
（2）小科正确连接电路后，闭合开关S时，发现电流表、电压表指针均指向零刻度。
假设电路只有一处故障，出现这一现象的原因可能是 　 　 （选填字母）。
A．定值电阻短路 B．定值电阻断路 C．滑动变阻器断路 D．滑动变阻器短路
（3）排除故障后，小科测出多组数据并绘制成图乙。实验过程中，当定值电阻由10Ω换成15Ω后，接下来他的操作是 　 　 ，再读出电流表的示数。
（4）小美对小科所绘制的图乙提出质疑，她指出其中一组数据与事实不符。请分析说明小美的判断依据是：　 　 。
【答案】（1）见解析图；（2）C；（3）滑片应向B端移动；（4）电路中的最小电流＞0.10A。
【解答】解：（1）根据实物图画出电路图；电路图如图所示：
（2）若闭合开关S时，发现电流表指针不动，说明电路可能断路；电压表指针不动，说明故障原因可能是滑动变阻器断路，故选：C；
（3）根据串联分压原理可知，将定值电阻由10Ω改接成15Ω的电阻，电阻增大，其分得的电压增大；
探究电流与电阻的实验中应控制电压不变，即应保持电阻两端的电压不变，根据串联电路电压的规律可知应增大滑动变阻器分得的电压，由分压原理，应增大滑动变阻器连入电路中的电阻，所以滑片应向B端移动，使电压表的示数为2V；
（4）滑动变阻器的最大电阻为20Ω，定值阻值最大为25Ω，由电阻的串联，电路的电阻最大值为：R大＝10Ω+25Ω＝45Ω，由欧姆定律，电路中的最小电流：
I0.11A＞0.10A，故①组数据中的电流大小有拼凑的嫌疑。
故答案为：（1）见解析图；（2）C；（3）滑片应向B端移动；（4）电路中的最小电流＞0.10A。
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第3讲 电学实验
考向01 测量未知电阻
1．（2024秋 滨江区期末）同学们通常用“伏安法”测量并计算某导体的电阻。科学兴趣小组设计并制作了一个可以直接测量电阻阻值的仪器。他们设计了如图甲所示的电路，a、b为接线柱用于接待测电阻。当a、b接入电阻阻值不同时，电流表示数也随之改变，在电流表相应位置标上对应电阻值。已知电源电压恒为9V，电流表量程为0.6A。
（1）根据电路图甲用笔画线代替导线在图乙中完成实物图的连接，使滑片P向右移时阻值变小。
（2）标零。用导线将a、b直接连起来，移动滑动变阻器R的滑片P，使电流表指针正好偏转到满刻度0.6A处，在此刻度处标为“0Ω”，如图丙所示，此时变阻器接入电路中的阻值R＝　 　 。
（3）标刻度。调零后保持滑动变阻器阻值不变，将一个阻值为30Ω的定值电阻接入a、b接线柱后，计算此时电流表示数应为 　 　 A，在电流表该刻度处标上“30Ω”。据此原理，可把电流表改为测量电阻的仪器。
（4）测量。使用制作的测电阻仪器测未知导体的电阻。
2．（2023秋 滨江区期末）小明和小聪分别做“测小灯泡电阻”和“测定值电阻的阻值”的实验。图甲所示是小明测小灯泡电阻的实验电路图，图乙是根据实验数据绘出的U﹣I图。小灯泡标有“2V”字样。
（1）闭合开关前，小明应将滑动变阻器的滑片移到 　 　 端。该实验中，滑动变阻器的作用是保护电路和 　 　 。
（2）实验过程中，要让灯发光变暗，应将滑动变阻器的滑片向 　 　 调节。
（3）小灯泡正常发光时，灯丝电阻为 　 　 Ω。
（4）同桌小聪在测量一个定值电阻RX的阻值。但他发现电压表已经损坏而无法使用，于是他设计并进行了如下实验：①按丙电路图连接好实物电路；②闭合开关S1，断开S2，读出电流表的示数I1；③闭合开关S2，断开S1，读出电流表的示数I2；④写出RX的表达式：RX＝　 　 。（电源电压恒定）
（5）小明认为小聪测得的定值电阻RX的阻值还不够精确，因为他没有进行多次测量求平均值；小聪也认为小明的实验结果一样不可靠，因为小明也没有求小灯泡电阻的平均值。你认为：小明的分析是 　 　 的，小聪的分析是 　 　 的。（选填“正确”“不正确”）
3．（2025春 余姚市月考）小明利用如图甲所示电路测定小灯泡正常工作时的电阻。被测小灯泡正常工作时的电压为2.5V，电阻约为10Ω左右。实验室有如下器材：电压恒定为6V的电源、电流表（0﹣0.6A，0﹣3A）、电压表（0﹣3V.0﹣15V）、开关各一个、导线若干、滑动变阻器三只：R1（20Ω 0.5A）、R2（50Ω 0.5A）、R3（500Ω 21A）。
（1）正确连接电路闭合开关后，发现无论怎样移动滑动变阻器滑片，灯泡都不亮，电压表示数接近6V，电流表示数几乎为0，电路的故障可能是　 　 。
（2）排除电路故障后，闭合开关，滑动滑片，多次测量，小明画出了小灯泡中电流随其两端电压变化的关系图像（如图乙），则电压表的示数增大时，电压表与电流表的示数之比　 　 （选填“变大”、“变小”、“不变”）。
（3）灯泡的电阻测量完毕，小明用5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω的定值电阻更换电路中的灯泡，探究电流跟电阻的关系，得到如图丙所示的电流I随电阻R变化的图像。若某次实验中滑动变阻器连入电路的阻值为14Ω，则实验中所选定值电阻的阻值为　 　 Ω。
4．（2025春 余姚市期末）小余同学在进行“测量小灯泡电阻”实验时，提供的实验器材有：3节新干电池、开关、滑动变阻器（50Ω 1.0A）、电压表、电流表、小灯泡、导线若干。所有器材完好，电路图如图甲所示：
（1）根据图甲的电路图，完成图乙中的实物连接图。
（2）小余同学一闭合开关，小灯泡发光后迅速熄灭，为了判断小灯泡是否烧坏，他断开开关，拆下小灯泡，用自制的工具连接该小灯泡后进行测试，下列自制工具可以选择的是 　 　 （填字母），经测试，发现小灯泡烧坏，小灯泡烧坏的可能原因是 　 　 。
A. B. C.
（3）小余更正了自己的错误，并更换完好的小灯泡再次实验，小余根据所得的数据绘制了如图丙所示图像，并计算了4组灯泡阻值的平均值，你认为由此得出的小灯泡电阻值是否合理，并说明原因：　 　 。
考向02 电流与电压、电阻的关系
1．（2022秋 拱墅区期末）在探究“电压一定时，电流跟电阻关系”的实验中，小乐设计的电路如图所示。其中电源电压恒为5V，滑动变阻器的规格为“50Ω 1A”。以下是小乐的一些操作步骤。
①将阻值为5Ω的电阻R1接入电路，将滑动变阻器置于阻值最大处，闭合开关，发现电流表有示数，电压表没有示数。检查电路后排除故障，调节滑动变阻器，当电压表示数为2.0V时，读出电流表示数并记录。
②断开开关，拆下电阻R1，接上阻值为10Ω的电阻，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片至合适位置，读出电流表示数并记录。
③断开开关，拆下R2，接上阻值为20Ω的电阻R3，移动滑动变阻器的滑片至合适位置，读出电流表示数并记录。
通过实验，小乐得到如下表数据。
实验次数 1 2 3
电阻R/Ω 5 10 20
电流I/A 0.4 0.2 0.1
（1）请在答题卡中将小乐的电路连接补充完整。
（2）出现步骤①中故障的原因可能是 　 　 。
A.电流表坏了 B.滑动变阻器短路 C.定值电阻接触不良 D.定值电阻短路
（3）由表中数据可得出的结论是：　 　 。
（4）小乐在②和③两次操作中都没有将变阻器的滑片重新调到阻值最大处再闭合开关，结果两个电表都没有超过量程。通过计算可知两次闭合开关后，电压表的示数均为 　 　 。（答案保留一位小数）
2．（2024秋 滨江区期末）在“探究电流与电压的关系”实验中，小江设计并连接了如图甲所示的电路，其中电源为三节新的干电池（每节电池电压为1.5V，且保持不变）。
（1）连接电路后，可以先用开关进行试触，若试触时，发现电压表的指针有明显偏转，而电流表的指针没有偏转。则出现这种现象的原因可能是定值电阻 　 　 。（选填“断路”或“短路”）
（2）检查好电路后，移动滑动变阻器的滑片，进行6次实验，并将测得的实验数据记录在表格中。
实验次数 1 2 3 4 5 6
电压U/V 1.0 1.6 2.2 2.8 3.4 4.0
电流I/A 0.10 0.16 0.22 0.28 0.34 0.40
分析表中数据可知：在电阻一定的情况下，　 　 。
（3）同桌的小滨分别用两个阻值未知的电阻R1和R2进行实验，得到两个电阻的I﹣U图象，如图乙所示。由图象可判断出R1　 　 R2（选填“＞”“＜”或“＝”）。
3．（2024秋 西湖区期末）在探究“电流与电阻的关系”实验中，小科利用如图所示实验器材进行实验，其中电源电压恒为6V。电阻R的阻值分别为5Ω、10Ω、15Ω、30Ω。
实验序号 1 2 3 4
电阻R/Ω 5 10 15 30
电流I/A 0.6 0.3 0.2 0.1
（1）请完成实物图的连接（要求滑片在最右端时滑动变阻器接入阻值最大）。
（2）闭合开关后，发现无论怎么移动滑动变阻器滑片，电流表都没有示数，但电压表有示数，则电路故障可能是 　 　 。
（3）排除故障后，按要求进行实验。实验过程中，小科将5Ω的电阻换成10Ω的电阻后，闭合开关，接下来的操作是 　 　 ，记下相应的电流值。
（4）小科由小到大依次更换定值电阻继续探究，为了完成表中的4次实验，滑动变阻器的最大值至少为 　 　 （选填字母）。
A.15Ω B.25Ω C.30Ω D.40Ω
4．（2024秋 拱墅区校级期末）兴趣小组的同学在探究“电流与电阻的关系”的实验中，设计了如图所示的电路。已知电源电压为4.5伏且保持不变，所给定值电阻的阻值分别为10欧、20欧、30欧、40欧，控制不同定值电阻两端的电压恒为2.5伏。
（1）按如图所示电路图，用笔画线代替导线完成实物图的连接；
（2）在连接电路的过程中，开关应处于　 　 状态，滑动变阻器的滑片P应位于　 　 （填“A”或“B”）端；
（3）他们在电路连接好后，闭合开关，若发现电压表无示数，电流表有明显示数，则故障原因可能是　 　 （填字母）；若发现电压表有示数，电流表无示数，则故障原因可能是　 　 ；（填字母）
A.R2断路 B.R1断路 C.R1短路
（4）本实验中滑动变阻器的作用是　 　 、　 　 ；
（5）实验中，他们将10欧的定值电阻换成20欧的定值电阻后，观察　 　 ，同时应将滑动变阻器R2的滑片P向　 　 （填“A”或“B”）端移动到适当位置；
（6）为了使所给的四个定值电阻都能进行实验，滑动变阻器R2的最大阻值至少应该为　 　 欧。
5．（2024秋 上城区校级期末）为研究“电流与电压的关系”，小科和小丽设计了如图甲的电路，其中电源电压恒定不变，定值电阻R为5欧。
请回答：
实验次数 一 二 三
电压/伏 1.0 1.5 2.0
电流/安 0.2 0.3 0.4
（1）如图甲，若滑片P向右移时接入的阻值变小，则待接导线应与 　 　 相连（填字母）；
（2）闭合开关，小科发现电压表指针不偏转，电流表指针偏转，则故障可能是 　 　 ；
（3）小科排除故障后，通过实验获得数据如表，分析数据可得出的结论是 　 　 ；
（4）小丽用另一组同规格器材进行实验，获得的数据作出U﹣I关系如图乙，发现与预期结果不一样，分析实验过程中可能存在的问题有 　 　 。
6．（2024秋 西湖区校级期末）小敏用如图甲所示的电路图，研究“通过导体的电流与导体电阻的关系”，电源电压恒为6V。改变电阻R的阻值，记下相应的4次实验的电流和电阻值，描绘在乙图中。
（1）在丙图中，用笔线代替导线，将电压表正确连入电路。
（2）实验过程中，移动变阻器滑片时，眼睛应注视 　 　 （选填序号）。
A.变阻器滑片B.电压表示数C.电流表示数
（3）实验中，他所选择的变阻器规格是 　 　 （选填序号）。
A.10Ω 0.5A B.20Ω 1A C.50Ω 2A
（4）实验过程中，如果出现了电流表示数为0，电压表示数接近6V，电路发生的故障可能是 　 　 。
能力提升
1．（2024秋 西湖区期末）酱鸭是杭州的一道特色名吃，调查发现，酱鸭制作过程中需要用卤水腌制，且卤水的盐度（溶质质量分数）保持在1.5%﹣1.6%，风味最佳。某项目小组制作了量程为0%﹣2%的盐度计，用于测量卤水盐度，项目实施如下：【产品设计】如图所示为盐度计工作电路图，两个铜片分别固定在烧杯内壁两侧，已知R0是阻值为20Ω的定值电阻，电源电压为6V，电压表的量程为0～3V。当烧杯内倒入卤水时，可通过电压表的示数来反映食盐溶液的质量分数。
此盐度计的设计运用了“食盐溶液的质量分数→导电能力→电阻大小→电压大小”的转换思维，以下测量工具体现转换思维的是　 　 （选填字母）。
A.体温计 B.量筒 C.刻度尺
【数据调试】20℃时，铜片间距离为10cm时，测得食盐溶液的电阻大小与质量分数的关系如表所示：
质量分数（%） 0.25 0.5 0.75 1 1.25 1.5 1.75 2
电阻（Ω） 280 220 180 130 100 80 60 40
根据以上数据，可得出结论：食盐溶液的质量分数越大，其导电能力越　 　 。
【产品检验】20℃时，当盐度计中电压表示数为1V时，所测的食盐溶液质量分数为　 　 。
【产品评价】该小组讨论并制定了项目成果评价量表，具体如下：
指标等级 优秀 良好 待改进
评价指标 能测量盐度为0%﹣2%的卤水 能测量卤水盐度，但无法满足0%﹣2%的卤水盐度测定 不能测量卤水盐度
根据表格中的调试数据，结合电压表的量程（0～3V），判断该盐度计的评价等级为　 　 。
2．（2023秋 拱墅区校级期末）小东同学想利用如图甲所示电路研究通过小灯泡（额定电压为3伏）的电流与它两端电压的关系。根据图甲完成图乙的部分连接，待连接完整后，移动滑动变阻器滑片，记录了多组数据，作出了电流表示数与电压表示数的关系图像如丙所示。已知滑动变阻器最大阻值为20Ω。
（1）根据图甲将图乙中的实物图连接完整；（要求：滑动变阻器滑片向右移动，小灯泡变亮）
（2）当电流表示数为0.12A时，求电压表的示数；
（3）根据图像丙可知，通过小灯泡的电流随电压的增大而增大，但增加相同的电压，电流的增加值越来越小，最可能的原因是：　 　 。
3．（2024秋 杭州校级期末）如图是探究“电流与电阻的关系”的实验电路。已知电源电压为5V，滑动变阻器规格为“20Ω 1A”，选择的定值电阻阻值为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω和25Ω。
（1）根据图甲所示实物图在虚线框内丙图中画出电路图。（学生电源符号用电池组符号表示）
（2）小科正确连接电路后，闭合开关S时，发现电流表、电压表指针均指向零刻度。
假设电路只有一处故障，出现这一现象的原因可能是 　 　 （选填字母）。
A．定值电阻短路 B．定值电阻断路 C．滑动变阻器断路 D．滑动变阻器短路
（3）排除故障后，小科测出多组数据并绘制成图乙。实验过程中，当定值电阻由10Ω换成15Ω后，接下来他的操作是 　 　 ，再读出电流表的示数。
（4）小美对小科所绘制的图乙提出质疑，她指出其中一组数据与事实不符。请分析说明小美的判断依据是：　 　 。
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