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12.小红用如图1所示的电路测量定值电阻$R_x$的阻值.
(1)在图1中连接错误的一根导线上打“×”并改正(要求:滑片P左移时,电流表的示数变大).
(2)正确连接电路,闭合开关后,发现无论怎样移动滑动变阻器的滑片P,电流表始终无示数,电压表示数接近电源电压,其原因是
(3)小红继续测量小灯泡的阻值,但发现电压表已损坏,于是找来一个电阻箱,设计了如图3所示电路.操作如下:
①将待测的小灯泡接入电路中M、N两点间,闭合开关,电流表的示数为$I$;
②取下小灯泡,将电阻箱接入M、N两点间,调节电阻箱,使
(1)在图1中连接错误的一根导线上打“×”并改正(要求:滑片P左移时,电流表的示数变大).
(2)正确连接电路,闭合开关后,发现无论怎样移动滑动变阻器的滑片P,电流表始终无示数,电压表示数接近电源电压,其原因是
$R_x$断路
.排除故障后,移动滑片P,当电压表的示数为1.5V时,电流表的示数如图2所示,则定值电阻$R_x=$5
Ω.小红认为电阻值已经测出,便开始整理实验器材,她的实验不足之处是只做一次实验便得出结论,电阻误差大
.(3)小红继续测量小灯泡的阻值,但发现电压表已损坏,于是找来一个电阻箱,设计了如图3所示电路.操作如下:
①将待测的小灯泡接入电路中M、N两点间,闭合开关,电流表的示数为$I$;
②取下小灯泡,将电阻箱接入M、N两点间,调节电阻箱,使
电流表的示数仍为$I$
,此时电阻箱示数如图4所示,则小灯泡的阻值约为8.2
Ω.答案
12.(1)如答图所示
(2)$R_x$断路 5 只做一次实验便得出结论,电阻误差大
(3)②电流表的示数仍为$I$ 8.2
解析
【分析】
本题为测量电阻的电学实验题，分三小问：(1)需依据滑动变阻器“一上一下”接线规则，结合滑片左移电流变大（接入电阻变小）的要求改正电路；(2)根据电流表无示数、电压表示数接近电源电压的现象判断故障，利用欧姆定律计算定值电阻阻值，分析实验不足；(3)利用等效替代法，通过调节电阻箱使电流相同来测量小灯泡阻值，需正确读取电阻箱示数。
【解析】
(1) 滑动变阻器要求滑片P左移时电流变大，说明接入电路的电阻变小，因此需将滑动变阻器的下接线柱改接A端，原连接在B端的导线错误，在该导线上打“×”，将其改接到A接线柱，如答图所示。
(2) 电流表无示数说明电路断路，电压表示数接近电源电压，说明电压表串联在电路中，故障为定值电阻$R_x$断路；电流表选用0~0.6A量程，分度值0.02A，示数为0.3A，根据欧姆定律$R_x=\frac{U}{I}=\frac{1.5V}{0.3A}=5Ω$；实验中只测量了一次电阻值，误差较大，应多次测量求平均值减小误差。
(3) 采用等效替代法，将小灯泡换成电阻箱后，调节电阻箱使电流表示数与原来相同，此时电阻箱的阻值等于小灯泡的阻值；电阻箱读数：×0.1档为2，×1档为8，×10档为0，×100档为0，总阻值$=8×1Ω + 2×0.1Ω=8.2Ω$，故小灯泡阻值约为8.2Ω。
【答案】
12.(1)如答图所示
(2)$R_x$断路 5 只做一次实验便得出结论,电阻误差大
(3)②电流表的示数仍为$I$ 8.2
【知识点】
伏安法测电阻、滑动变阻器使用、等效替代法测电阻
【点评】
本题是电学实验的典型题型，涵盖电路连接、故障分析、欧姆定律应用及等效替代法，需掌握滑动变阻器接线规则、电路故障判断方法和等效替代法原理，考查学生的实验操作与分析能力。
【难度系数】
0.5
本题为测量电阻的电学实验题，分三小问：(1)需依据滑动变阻器“一上一下”接线规则，结合滑片左移电流变大（接入电阻变小）的要求改正电路；(2)根据电流表无示数、电压表示数接近电源电压的现象判断故障，利用欧姆定律计算定值电阻阻值，分析实验不足；(3)利用等效替代法，通过调节电阻箱使电流相同来测量小灯泡阻值，需正确读取电阻箱示数。
【解析】
(1) 滑动变阻器要求滑片P左移时电流变大，说明接入电路的电阻变小，因此需将滑动变阻器的下接线柱改接A端，原连接在B端的导线错误，在该导线上打“×”，将其改接到A接线柱，如答图所示。
(2) 电流表无示数说明电路断路，电压表示数接近电源电压，说明电压表串联在电路中，故障为定值电阻$R_x$断路；电流表选用0~0.6A量程，分度值0.02A，示数为0.3A，根据欧姆定律$R_x=\frac{U}{I}=\frac{1.5V}{0.3A}=5Ω$；实验中只测量了一次电阻值，误差较大，应多次测量求平均值减小误差。
(3) 采用等效替代法，将小灯泡换成电阻箱后，调节电阻箱使电流表示数与原来相同，此时电阻箱的阻值等于小灯泡的阻值；电阻箱读数：×0.1档为2，×1档为8，×10档为0，×100档为0，总阻值$=8×1Ω + 2×0.1Ω=8.2Ω$，故小灯泡阻值约为8.2Ω。
【答案】
12.(1)如答图所示
(2)$R_x$断路 5 只做一次实验便得出结论,电阻误差大
(3)②电流表的示数仍为$I$ 8.2
【知识点】
伏安法测电阻、滑动变阻器使用、等效替代法测电阻
【点评】
本题是电学实验的典型题型，涵盖电路连接、故障分析、欧姆定律应用及等效替代法，需掌握滑动变阻器接线规则、电路故障判断方法和等效替代法原理，考查学生的实验操作与分析能力。
【难度系数】
0.5
13.如图甲所示电路,电源电压不变,$R_1$为定值电阻,闭合开关S,将滑动变阻器$R_2$的滑片P从最右端移动到最左端的过程中,电压表和电流表的示数变化情况如图乙所示.求:
(1)滑动变阻器$R_2$的最大阻值.
(2)定值电阻$R_1$的阻值.
(3)电源电压.
(4)滑动变阻器的滑片P在中点时,电流表的示数.
(1)滑动变阻器$R_2$的最大阻值.
(2)定值电阻$R_1$的阻值.
(3)电源电压.
(4)滑动变阻器的滑片P在中点时,电流表的示数.
答案
13.解:(1)(2)(3)由电路图可知,当滑片P在a端时,滑动变阻器全部接入电路,$R_1$与$R_2$串联,则电路中的电流最小,由图像可知此时电路中的电流$I_a=0.2\mathrm{A}$,$R_2$两端的电压$U_2=4\mathrm{V}$,滑动变阻器$R_2$的最大阻值$R_2=\frac{U_2}{I_a}=\frac{4\mathrm{V}}{0.2\mathrm{A}}=20\Omega$,
电源电压$U=I_aR_1+U_2=0.2\mathrm{A}× R_1+4\mathrm{V}$①.
当滑片P在b端时,滑动变阻器没有连入电路,电压表的示数为零,
由图像可知这时电路中的电流为$I_b=0.6\mathrm{A}$,电源电压$U=I_bR_1=0.6\mathrm{A}× R_1$②.
电源电压不变,由①②解得$R_1=10\Omega$,$U=6\mathrm{V}$.
(4)当滑动变阻器的滑片P在中点时,滑动变阻器连入电路的阻值
$R_2'=\frac{1}{2}R_2=\frac{1}{2}×20\Omega=10\Omega$,
则电路中的电流,即电流表的示数
$I'=\frac{U}{R}=\frac{U}{R_1+R_2'}=\frac{6\mathrm{V}}{10\Omega+10\Omega}=0.3\mathrm{A}.$
电源电压$U=I_aR_1+U_2=0.2\mathrm{A}× R_1+4\mathrm{V}$①.
当滑片P在b端时,滑动变阻器没有连入电路,电压表的示数为零,
由图像可知这时电路中的电流为$I_b=0.6\mathrm{A}$,电源电压$U=I_bR_1=0.6\mathrm{A}× R_1$②.
电源电压不变,由①②解得$R_1=10\Omega$,$U=6\mathrm{V}$.
(4)当滑动变阻器的滑片P在中点时,滑动变阻器连入电路的阻值
$R_2'=\frac{1}{2}R_2=\frac{1}{2}×20\Omega=10\Omega$,
则电路中的电流,即电流表的示数
$I'=\frac{U}{R}=\frac{U}{R_1+R_2'}=\frac{6\mathrm{V}}{10\Omega+10\Omega}=0.3\mathrm{A}.$
解析
【分析】
本题为串联电路结合U-I图像的欧姆定律应用问题。首先明确电路结构：$R_1$与$R_2$串联，电流表测电路电流，电压表测$R_2$两端电压。解题时，需根据滑动变阻器滑片在两端的状态，从U-I图像中提取对应的电流、电压值，利用串联电路电压规律和欧姆定律，结合电源电压不变的特点，列方程求解各物理量，最后计算滑片在中点时的电流。
【解析】
由图甲可知，$R_1$与$R_2$串联，电流表测电路电流，电压表测$R_2$两端电压。
(1) 当滑片P在a端时，滑动变阻器$R_2$全部接入电路，此时电路总电阻最大，电流最小。由图乙可知，此时电流$I_a=0.2\mathrm{A}$，$R_2$两端电压$U_2=4\mathrm{V}$。根据欧姆定律，滑动变阻器的最大阻值：
$R_2=\frac{U_2}{I_a}=\frac{4\mathrm{V}}{0.2\mathrm{A}}=20\Omega$。
(2)(3) 当滑片P在b端时，滑动变阻器$R_2$接入电阻为0，电压表示数为0，此时电路总电阻最小，电流最大。由图乙可知，此时电流$I_b=0.6\mathrm{A}$。
根据串联电路电压规律，电源电压$U$满足：
当滑片在a端时：$U=I_aR_1 + U_2=0.2\mathrm{A}×R_1 +4\mathrm{V}$ ①；
当滑片在b端时：$U=I_bR_1=0.6\mathrm{A}×R_1$ ②；
联立①②，因电源电压不变，故$0.2R_1 +4=0.6R_1$，解得$R_1=10\Omega$，代入②得电源电压$U=0.6\mathrm{A}×10\Omega=6\mathrm{V}$。
(4) 当滑片P在中点时，滑动变阻器接入电阻：$R_2'=\frac{1}{2}R_2=\frac{1}{2}×20\Omega=10\Omega$；
电路总电阻：$R_{总}=R_1 + R_2'=10\Omega +10\Omega=20\Omega$；
根据欧姆定律，电流表的示数：$I'=\frac{U}{R_{总}}=\frac{6\mathrm{V}}{20\Omega}=0.3\mathrm{A}$。
【答案】
(1)滑动变阻器$R_2$的最大阻值为20Ω；(2)定值电阻$R_1$的阻值为10Ω；(3)电源电压为6V；(4)滑片在中点时电流表的示数为0.3A。
【知识点】
欧姆定律、串联电路电压规律、串联电路电流规律
【点评】
本题结合U-I图像考查串联电路特点与欧姆定律的应用，核心是从图像中提取滑片在两端时的电流、电压信息，利用电源电压不变建立方程求解，需学生掌握串联电路的分析方法和欧姆定律的应用，属于中等难度的电学综合题。
【难度系数】
0.5
本题为串联电路结合U-I图像的欧姆定律应用问题。首先明确电路结构：$R_1$与$R_2$串联，电流表测电路电流，电压表测$R_2$两端电压。解题时，需根据滑动变阻器滑片在两端的状态，从U-I图像中提取对应的电流、电压值，利用串联电路电压规律和欧姆定律，结合电源电压不变的特点，列方程求解各物理量，最后计算滑片在中点时的电流。
【解析】
由图甲可知，$R_1$与$R_2$串联，电流表测电路电流，电压表测$R_2$两端电压。
(1) 当滑片P在a端时，滑动变阻器$R_2$全部接入电路，此时电路总电阻最大，电流最小。由图乙可知，此时电流$I_a=0.2\mathrm{A}$，$R_2$两端电压$U_2=4\mathrm{V}$。根据欧姆定律，滑动变阻器的最大阻值：
$R_2=\frac{U_2}{I_a}=\frac{4\mathrm{V}}{0.2\mathrm{A}}=20\Omega$。
(2)(3) 当滑片P在b端时，滑动变阻器$R_2$接入电阻为0，电压表示数为0，此时电路总电阻最小，电流最大。由图乙可知，此时电流$I_b=0.6\mathrm{A}$。
根据串联电路电压规律，电源电压$U$满足：
当滑片在a端时：$U=I_aR_1 + U_2=0.2\mathrm{A}×R_1 +4\mathrm{V}$ ①；
当滑片在b端时：$U=I_bR_1=0.6\mathrm{A}×R_1$ ②；
联立①②，因电源电压不变，故$0.2R_1 +4=0.6R_1$，解得$R_1=10\Omega$，代入②得电源电压$U=0.6\mathrm{A}×10\Omega=6\mathrm{V}$。
(4) 当滑片P在中点时，滑动变阻器接入电阻：$R_2'=\frac{1}{2}R_2=\frac{1}{2}×20\Omega=10\Omega$；
电路总电阻：$R_{总}=R_1 + R_2'=10\Omega +10\Omega=20\Omega$；
根据欧姆定律，电流表的示数：$I'=\frac{U}{R_{总}}=\frac{6\mathrm{V}}{20\Omega}=0.3\mathrm{A}$。
【答案】
(1)滑动变阻器$R_2$的最大阻值为20Ω；(2)定值电阻$R_1$的阻值为10Ω；(3)电源电压为6V；(4)滑片在中点时电流表的示数为0.3A。
【知识点】
欧姆定律、串联电路电压规律、串联电路电流规律
【点评】
本题结合U-I图像考查串联电路特点与欧姆定律的应用，核心是从图像中提取滑片在两端时的电流、电压信息，利用电源电压不变建立方程求解，需学生掌握串联电路的分析方法和欧姆定律的应用，属于中等难度的电学综合题。
【难度系数】
0.5
