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7 [2024 南通中考]在“探究电流与电阻的关系”实验中，提供的器材有：电源(电压6 V)、定值电阻(5 Ω、10 Ω、15 Ω、20 Ω、25 Ω)、滑动变阻器(0 ~ 20 Ω)、电流表、电压表、开关及导线若干。
(1)用笔画线代替导线将图甲电路连接完整，要求：滑片P向右移动时，变阻器接入电路的阻值变大。
(2)闭合开关，移动滑片，发现电流表有示数，电压表无示数，则可能发生的故障是。
(3)排除故障后，移动滑片P使电压表示数为4 V；将5 Ω电阻换成10 Ω，按规范调整电路，继续操作，使电压表示数仍为4 V，此时滑动变阻器接入电路的阻值比上一次。
(4)将测得的数据在图丙中描点连线，发现有一组数据错误，究其原因可能是。
(5)仅用电阻箱(最小倍率是“×1”)替换滑动变阻器，仍控制定值电阻两端电压为4 V，利用上述器材能否完成实验探究，简述你的判断依据：。
(1)用笔画线代替导线将图甲电路连接完整，要求：滑片P向右移动时，变阻器接入电路的阻值变大。
(2)闭合开关，移动滑片，发现电流表有示数，电压表无示数，则可能发生的故障是。
(3)排除故障后，移动滑片P使电压表示数为4 V；将5 Ω电阻换成10 Ω，按规范调整电路，继续操作，使电压表示数仍为4 V，此时滑动变阻器接入电路的阻值比上一次。
(4)将测得的数据在图丙中描点连线，发现有一组数据错误，究其原因可能是。
(5)仅用电阻箱(最小倍率是“×1”)替换滑动变阻器，仍控制定值电阻两端电压为4 V，利用上述器材能否完成实验探究，简述你的判断依据：。
答案
(1)如图所示。
(2)定值电阻R短路
(3)大
(4)电流表选用小量程,但按大量程读数,造成读数错误
(5)无法完成实验。若控制定值电阻两端电压为4 V,则电阻箱两端的电压为2 V,根据分压原理可知,在串联电路中电压之比等于电阻之比;因为定值电阻两端的电压是电阻箱两端电压的2倍,所以电阻箱接入电路的阻值是定值电阻阻值的一半;当定值电阻为5 Ω、15 Ω、25 Ω时,电阻箱接入电路的阻值为2.5 Ω、7.5 Ω、12.5 Ω,但用来替换变阻器的电阻箱最小倍率是“×1”,无法调出0.5 Ω,所以无法完成实验。
【解析】
(2)闭合开关,移动滑片,发现电流表有示数,说明有电流通过,没有断路的情况;电压表无示数,若不是电压表本身损坏,故障可能是与电压表并联的定值电阻短路。
(3)在“探究电流与电阻的关系”实验中,需要采用控制变量法使定值电阻两端的电压保持不变;若将5 Ω电阻换成10 Ω,根据串联电路分压规律可知,更换较大的定值电阻后,定值电阻两端的电压会增大,为了使定值电阻两端的电压保持在4 V不变,就需要适当增大滑动变阻器两端的电压,方法是适当增大滑动变阻器接入电路的阻值。
(4)由题图丙可知,错误的一组数据应该是当定值电阻为20 Ω时,通过的电流为1 A,出现这种情况的原因可能是电流表选用0~0.6 A量程,但仍按0~3 A量程读数,造成读数错误。
解析
【分析】
本题围绕“探究电流与电阻的关系”实验展开，需结合滑动变阻器的使用规则、电路故障判断、控制变量法、欧姆定律等知识逐一分析：
1. 连接滑动变阻器时，要求滑片P右移时接入阻值变大，需遵循“一上一下”接线原则，下接线柱接左端，保证滑片右移时接入电阻丝变长；
2. 电流表有示数说明电路通路，电压表并联在定值电阻两端且无示数，故障为定值电阻短路；
3. 更换更大定值电阻后，根据串联分压，定值电阻两端电压会升高，为保持其电压不变（控制变量），需增大滑动变阻器接入阻值以增大其分压；
4. 分析丙图数据，当R=20Ω时电流为1A，计算得定值电阻两端电压为20V，远大于电源电压，说明电流读数错误，原因是电流表小量程按大量程读数；
5. 用电阻箱替换滑动变阻器时，控制定值电阻电压4V，电源电压6V，电阻箱电压为2V，根据串联分压得R箱=R定/2，当R定=5Ω时R箱需2.5Ω，电阻箱最小倍率为×1，无法调出0.5Ω，故无法完成实验。
【解析】
(1) 滑动变阻器接线：滑片P向右移动时接入阻值变大，需接左下接线柱，将滑动变阻器左下接线柱与定值电阻R的右接线柱连接，完成电路。
(2) 电流表有示数说明电路通路，电压表无示数（并联在R两端），故障为定值电阻R短路。
(3) 更换更大定值电阻后，定值电阻分压增大，为保持其两端电压为4V不变，需增大滑动变阻器接入阻值，使滑动变阻器分压增大，从而减小定值电阻分压，故滑动变阻器接入阻值比上一次大。
(4) 丙图中，当R=20Ω时，电流I=1A，定值电阻两端电压U=IR=20Ω×1A=20V，远大于电源电压6V，说明电流读数错误，原因是电流表选用0~0.6A量程，却按0~3A量程读数，导致读数偏大。
(5) 电阻箱替换滑动变阻器后，定值电阻两端电压为4V，电源电压6V，故电阻箱两端电压为2V。串联电路中电压之比等于电阻之比，即U定/U箱=R定/R箱，代入得4V/2V=R定/R箱，故R箱=R定/2。当R定=5Ω时，R箱需2.5Ω，电阻箱最小倍率为“×1”，无法调出0.5Ω，因此无法完成实验。
【答案】
(1) 如图所示。
(2) 定值电阻R短路
(3) 大
(4) 电流表选用小量程,但按大量程读数,造成读数错误
(5) 无法完成实验。若控制定值电阻两端电压为4 V,则电阻箱两端的电压为2 V,根据分压原理可知,在串联电路中电压之比等于电阻之比;因为定值电阻两端的电压是电阻箱两端电压的2倍,所以电阻箱接入电路的阻值是定值电阻阻值的一半;当定值电阻为5 Ω、15 Ω、25 Ω时,电阻箱接入电路的阻值为2.5 Ω、7.5 Ω、12.5 Ω,但用来替换变阻器的电阻箱最小倍率是“×1”,无法调出0.5 Ω,所以无法完成实验。
【知识点】
探究电流与电阻的关系、电路故障分析、欧姆定律
【点评】
本题是中考电学实验典型题型，围绕“探究电流与电阻的关系”实验，综合考查滑动变阻器使用、电路故障判断、控制变量法、欧姆定律应用，要求学生熟练掌握实验原理和操作要点，对综合分析能力有一定要求。
【难度系数】
0.6
本题围绕“探究电流与电阻的关系”实验展开，需结合滑动变阻器的使用规则、电路故障判断、控制变量法、欧姆定律等知识逐一分析：
1. 连接滑动变阻器时，要求滑片P右移时接入阻值变大，需遵循“一上一下”接线原则，下接线柱接左端，保证滑片右移时接入电阻丝变长；
2. 电流表有示数说明电路通路，电压表并联在定值电阻两端且无示数，故障为定值电阻短路；
3. 更换更大定值电阻后，根据串联分压，定值电阻两端电压会升高，为保持其电压不变（控制变量），需增大滑动变阻器接入阻值以增大其分压；
4. 分析丙图数据，当R=20Ω时电流为1A，计算得定值电阻两端电压为20V，远大于电源电压，说明电流读数错误，原因是电流表小量程按大量程读数；
5. 用电阻箱替换滑动变阻器时，控制定值电阻电压4V，电源电压6V，电阻箱电压为2V，根据串联分压得R箱=R定/2，当R定=5Ω时R箱需2.5Ω，电阻箱最小倍率为×1，无法调出0.5Ω，故无法完成实验。
【解析】
(1) 滑动变阻器接线：滑片P向右移动时接入阻值变大，需接左下接线柱，将滑动变阻器左下接线柱与定值电阻R的右接线柱连接，完成电路。
(2) 电流表有示数说明电路通路，电压表无示数（并联在R两端），故障为定值电阻R短路。
(3) 更换更大定值电阻后，定值电阻分压增大，为保持其两端电压为4V不变，需增大滑动变阻器接入阻值，使滑动变阻器分压增大，从而减小定值电阻分压，故滑动变阻器接入阻值比上一次大。
(4) 丙图中，当R=20Ω时，电流I=1A，定值电阻两端电压U=IR=20Ω×1A=20V，远大于电源电压6V，说明电流读数错误，原因是电流表选用0~0.6A量程，却按0~3A量程读数，导致读数偏大。
(5) 电阻箱替换滑动变阻器后，定值电阻两端电压为4V，电源电压6V，故电阻箱两端电压为2V。串联电路中电压之比等于电阻之比，即U定/U箱=R定/R箱，代入得4V/2V=R定/R箱，故R箱=R定/2。当R定=5Ω时，R箱需2.5Ω，电阻箱最小倍率为“×1”，无法调出0.5Ω，因此无法完成实验。
【答案】
(1) 如图所示。
(2) 定值电阻R短路
(3) 大
(4) 电流表选用小量程,但按大量程读数,造成读数错误
(5) 无法完成实验。若控制定值电阻两端电压为4 V,则电阻箱两端的电压为2 V,根据分压原理可知,在串联电路中电压之比等于电阻之比;因为定值电阻两端的电压是电阻箱两端电压的2倍,所以电阻箱接入电路的阻值是定值电阻阻值的一半;当定值电阻为5 Ω、15 Ω、25 Ω时,电阻箱接入电路的阻值为2.5 Ω、7.5 Ω、12.5 Ω,但用来替换变阻器的电阻箱最小倍率是“×1”,无法调出0.5 Ω,所以无法完成实验。
【知识点】
探究电流与电阻的关系、电路故障分析、欧姆定律
【点评】
本题是中考电学实验典型题型，围绕“探究电流与电阻的关系”实验，综合考查滑动变阻器使用、电路故障判断、控制变量法、欧姆定律应用，要求学生熟练掌握实验原理和操作要点，对综合分析能力有一定要求。
【难度系数】
0.6
8 某学习小组想测一只小灯泡正常发光时的电阻,于是设计了下面的实验,可供选择的器材有:待测小灯泡(额定电压为2.5 V)、电源(电压恒为6 V)、电流表(0~0.6 A,0~3 A)、电压表(0~3 V,0~15 V)、滑动变阻器 $ R_1 $ (20 Ω 1 A)、开关各一个,导线若干。
(1)如图甲所示,小陈同学在检查电路连接时,发现其中有一根导线连接错误,请你在错误的导线上画“×”,并用笔画线代替导线画出正确的一根导线。
(2)开关闭合前,小陈发现电流表的指针如图乙所示,接下来他要对电流表进行的操作是。
(3)故障排除后,闭合开关进行实验,在移动滑动变阻器 $ R_1 $ 的滑片 P 的过程中,他应注视(填“电压表”“电流表”或“滑动变阻器”)的变化情况,并绘制了小灯泡的电流随其两端电压变化的关系图像如图丙所示,则小灯泡正常发光时的电阻为Ω,将滑片 P 缓慢向右端滑动,小灯泡的亮度将变(填“亮”或“暗”)。
(4)小陈从图像中还发现,电压表的示数与电流表的示数之比发生了明显变化,其原因是小灯泡的电阻受的影响。
(5)完成上述实验后,小陈又找到了另外一个滑动变阻器 $ R_2 $,并借助部分现有的实验器材设计了如图丁所示的电路,继续测量另一个额定电压为 $ U_{额} $ 的小灯泡 L 正常发光时的电阻 $ R_L $,测量时:
①把滑动变阻器 $ R_1 $ 的滑片移到最大阻值处,先闭合开关 S 和 $ S_2 $,调节滑动变阻器 $ R_2 $,使电压表示数为 $ U_{额} $;
②接着将 $ S_2 $ 断开,闭合 $ S_1 $,读出电压表的示数为 U,则小灯泡正常发光时的电阻 $ R_L = $(用含有 $ U、U_{额} $ 和 $ R_1 $ 的式子表示)。
(1)如图甲所示,小陈同学在检查电路连接时,发现其中有一根导线连接错误,请你在错误的导线上画“×”,并用笔画线代替导线画出正确的一根导线。
(2)开关闭合前,小陈发现电流表的指针如图乙所示,接下来他要对电流表进行的操作是。
(3)故障排除后,闭合开关进行实验,在移动滑动变阻器 $ R_1 $ 的滑片 P 的过程中,他应注视(填“电压表”“电流表”或“滑动变阻器”)的变化情况,并绘制了小灯泡的电流随其两端电压变化的关系图像如图丙所示,则小灯泡正常发光时的电阻为Ω,将滑片 P 缓慢向右端滑动,小灯泡的亮度将变(填“亮”或“暗”)。
(4)小陈从图像中还发现,电压表的示数与电流表的示数之比发生了明显变化,其原因是小灯泡的电阻受的影响。
(5)完成上述实验后,小陈又找到了另外一个滑动变阻器 $ R_2 $,并借助部分现有的实验器材设计了如图丁所示的电路,继续测量另一个额定电压为 $ U_{额} $ 的小灯泡 L 正常发光时的电阻 $ R_L $,测量时:
①把滑动变阻器 $ R_1 $ 的滑片移到最大阻值处,先闭合开关 S 和 $ S_2 $,调节滑动变阻器 $ R_2 $,使电压表示数为 $ U_{额} $;
②接着将 $ S_2 $ 断开,闭合 $ S_1 $,读出电压表的示数为 U,则小灯泡正常发光时的电阻 $ R_L = $(用含有 $ U、U_{额} $ 和 $ R_1 $ 的式子表示)。
答案
(1)如图所示。
(2)调零
(3)电压表 12.5 亮
(4)温度
(5)$\dfrac{U_{额}R_1}{U-U_{额}}$
【解析】
(1)观察题图甲中的电路连接会发现,将小灯泡和电流表并联了,故应将小灯泡右接线柱上的导线接开关的一端改接到电流表的负接线柱上。
(2)闭合开关前,观察电流表的指针不在零刻度线处,因此接下来应对电流表进行调零。
(3)为了测出小灯泡在不同电压下的电阻,在移动滑动变阻器$R_1$的滑片P的过程中,眼睛应观察电压表示数的变化,读取不同电压下电流表的示数,以便绘制小灯泡的电流随其两端电压变化的图像。由题意可知,小灯泡的额定电压为2.5 V,观察图像可知,此时通过小灯泡的电流$I_灯=0.2 A$,所以小灯泡正常发光时的电阻$R_灯=\dfrac{U_灯}{I_灯}=\dfrac{2.5 V}{0.2 A}=12.5 \Omega$。将滑片P缓慢向右端滑动,滑动变阻器接入电路的电阻变小,根据$I=\dfrac{U}{R}$可知,电路中的电流变大,因此小灯泡变亮。
(4)从题图丙中发现,电压表的示数与电流表的示数之比随电压的增大而增大,其原因是小灯泡的电阻受温度影响,当小灯泡两端电压变大时小灯泡温度升高,电阻变大。
(5)分析题图丁的电路图可知,这是一个串联电路,先闭合开关S和$S_2$,滑动变阻器$R_1$、$R_2$和小灯泡串联,调节滑动变阻器$R_2$,使电压表示数为$U_额$,即为小灯泡的额定电压;接着将$S_2$断开,闭合$S_1$,读出电压表的示数为U,即小灯泡和滑动变阻器$R_1$两端的总电压,由于滑动变阻器$R_2$接入电路的阻值不变,此时小灯泡两端的电压仍然是额定电压,故滑动变阻器$R_1$两端的电压$U_1=U-U_额$,通过小灯泡的电流$I_L=I_1=\dfrac{U_1}{R_1}=\dfrac{U-U_额}{R_1}$,则小灯泡正常发光时的电阻$R_L=\dfrac{U_额}{I_L}=\dfrac{U_额}{\dfrac{U-U_额}{R_1}}=\dfrac{U_额R_1}{U-U_额}$。
解析
【分析】
本题是测小灯泡正常发光时电阻的电学实验题，需分步骤分析：
1. 电路纠错：先观察甲图，发现小灯泡与电流表并联，不符合串联要求，需调整导线使电路正确串联，保证电流表测电流、电压表测灯泡电压。
2. 电流表使用：开关闭合前电流表指针未归零，需进行调零操作。
3. 额定电阻测量：实验中需让灯泡电压达额定值，因此移动滑片时注视电压表；从丙图找额定电压对应的电流，用欧姆定律计算电阻；滑片右移时滑动变阻器接入电阻变小，电路电流变大，灯泡变亮。
4. 电阻变化原因：灯丝电阻随温度变化，电压改变时温度变化，导致电阻变化，故电压与电流的比值（电阻）变化。
5. 特殊法测电阻：利用串联电路电流相等，两次开关操作，先让灯正常发光，再测灯和滑动变阻器R₁的总电压，算出R₁的电流即灯的额定电流，进而求电阻。
【解析】
(1) 甲图中，小灯泡与电流表并联，错误导线为小灯泡右接线柱连接电流表的导线，应将该导线改接到电流表的负接线柱，使电路串联，电流表测电路电流，电压表并联在灯泡两端。
(2) 开关闭合前，电流表指针未指在零刻度线，需对电流表进行调零操作。
(3) 实验中需控制灯泡两端电压为额定电压2.5V，因此移动滑动变阻器滑片时应注视电压表；由丙图可知，额定电压2.5V对应的电流为0.2A，根据欧姆定律，小灯泡正常发光时的电阻$R=\frac{U}{I}=\frac{2.5V}{0.2A}=12.5\Omega$；将滑片P缓慢向右端滑动，滑动变阻器$R_1$接入电路的电阻变小，电路总电阻变小，电源电压不变，由$I=\frac{U}{R}$可知电路电流变大，灯泡实际功率变大，亮度变亮。
(4) 灯丝的电阻随温度升高而增大，当灯泡两端电压变化时，灯丝温度变化，导致电阻变化，因此电压表与电流表示数之比（即电阻）发生明显变化。
(5) 闭合开关S和$S_2$时，滑动变阻器$R_1$、$R_2$与小灯泡串联，调节$R_2$使电压表示数为$U_{额}$（小灯泡额定电压）；断开$S_2$、闭合$S_1$时，小灯泡与$R_1$串联，电压表测两者总电压U，故$R_1$两端电压$U_1=U-U_{额}$，串联电路电流相等，电路电流$I=I_1=\frac{U_1}{R_1}=\frac{U-U_{额}}{R_1}$，即小灯泡的额定电流，因此小灯泡正常发光时的电阻$R_L=\frac{U_{额}}{I}=\frac{U_{额}R_1}{U-U_{额}}$。
【答案】
(1) 如图所示。
(2) 调零
(3) 电压表；12.5；亮
(4) 温度
(5) $\dfrac{U_{额}R_1}{U-U_{额}}$
【知识点】
欧姆定律、电阻的测量、影响电阻的因素
【点评】
本题围绕“测小灯泡正常发光时的电阻”展开，涵盖电路连接纠错、仪器使用、实验操作、图像分析、特殊方法测电阻等电学核心实验考点，综合性较强，能有效考查学生的实验探究能力和电学知识的应用能力。
【难度系数】
0.5
本题是测小灯泡正常发光时电阻的电学实验题，需分步骤分析：
1. 电路纠错：先观察甲图，发现小灯泡与电流表并联，不符合串联要求，需调整导线使电路正确串联，保证电流表测电流、电压表测灯泡电压。
2. 电流表使用：开关闭合前电流表指针未归零，需进行调零操作。
3. 额定电阻测量：实验中需让灯泡电压达额定值，因此移动滑片时注视电压表；从丙图找额定电压对应的电流，用欧姆定律计算电阻；滑片右移时滑动变阻器接入电阻变小，电路电流变大，灯泡变亮。
4. 电阻变化原因：灯丝电阻随温度变化，电压改变时温度变化，导致电阻变化，故电压与电流的比值（电阻）变化。
5. 特殊法测电阻：利用串联电路电流相等，两次开关操作，先让灯正常发光，再测灯和滑动变阻器R₁的总电压，算出R₁的电流即灯的额定电流，进而求电阻。
【解析】
(1) 甲图中，小灯泡与电流表并联，错误导线为小灯泡右接线柱连接电流表的导线，应将该导线改接到电流表的负接线柱，使电路串联，电流表测电路电流，电压表并联在灯泡两端。
(2) 开关闭合前，电流表指针未指在零刻度线，需对电流表进行调零操作。
(3) 实验中需控制灯泡两端电压为额定电压2.5V，因此移动滑动变阻器滑片时应注视电压表；由丙图可知，额定电压2.5V对应的电流为0.2A，根据欧姆定律，小灯泡正常发光时的电阻$R=\frac{U}{I}=\frac{2.5V}{0.2A}=12.5\Omega$；将滑片P缓慢向右端滑动，滑动变阻器$R_1$接入电路的电阻变小，电路总电阻变小，电源电压不变，由$I=\frac{U}{R}$可知电路电流变大，灯泡实际功率变大，亮度变亮。
(4) 灯丝的电阻随温度升高而增大，当灯泡两端电压变化时，灯丝温度变化，导致电阻变化，因此电压表与电流表示数之比（即电阻）发生明显变化。
(5) 闭合开关S和$S_2$时，滑动变阻器$R_1$、$R_2$与小灯泡串联，调节$R_2$使电压表示数为$U_{额}$（小灯泡额定电压）；断开$S_2$、闭合$S_1$时，小灯泡与$R_1$串联，电压表测两者总电压U，故$R_1$两端电压$U_1=U-U_{额}$，串联电路电流相等，电路电流$I=I_1=\frac{U_1}{R_1}=\frac{U-U_{额}}{R_1}$，即小灯泡的额定电流，因此小灯泡正常发光时的电阻$R_L=\frac{U_{额}}{I}=\frac{U_{额}R_1}{U-U_{额}}$。
【答案】
(1) 如图所示。
(2) 调零
(3) 电压表；12.5；亮
(4) 温度
(5) $\dfrac{U_{额}R_1}{U-U_{额}}$
【知识点】
欧姆定律、电阻的测量、影响电阻的因素
【点评】
本题围绕“测小灯泡正常发光时的电阻”展开，涵盖电路连接纠错、仪器使用、实验操作、图像分析、特殊方法测电阻等电学核心实验考点，综合性较强，能有效考查学生的实验探究能力和电学知识的应用能力。
【难度系数】
0.5
