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2. （新情境实验）“色环电阻”一般应用于工业生产，其表面涂上一定颜色的色环，来代表这个电阻的阻值。其中四环电阻第1色环代表十位数，第2色环代表个位数，第3色环代表倍率（$10^n$），第4色环代表相对误差，色别对应的数值规格如表所示。例如图甲中电阻前三色环为橙棕红代表其阻值为 $31×10^2\ \Omega$。
(1)小明从工具箱中寻到一个四环电阻，前三色环分别为黑棕棕，该电阻的理论值为 $\_\_\_\_\_\_\ \Omega$，由于第4色环磨损严重，他用“伏安法”来测量该电阻的大小，如图乙所示。
(2)请用笔画线代替导线将实物电路补充完整。
(3)闭合开关前，滑动变阻器的滑片应滑至 ______（填“A”或“B”）端。
(4)闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，发现电流表无示数，电压表有示数，其原因可能是 ______。
(5)排除故障后，闭合开关，移动滑动变阻器滑片，当电压表示数为2.2 V时，电流表示数为0.24 A，则电阻的测量值为 $\_\_\_\_\_\_\ \Omega$。（结果保留一位小数）
(6)根据公式：$\mathrm{相对误差}=\frac{\mathrm{测量值}-\mathrm{理论值}}{\mathrm{理论值}}×100\%$，则第4色环是 ______ 色。
(7)实验评估：(5)中应移动滑动变阻器滑片进行多次测量，目的是 ______（填字母）。
A.取平均值，减少误差
B.得到普遍规律
(1)小明从工具箱中寻到一个四环电阻，前三色环分别为黑棕棕，该电阻的理论值为 $\_\_\_\_\_\_\ \Omega$，由于第4色环磨损严重，他用“伏安法”来测量该电阻的大小，如图乙所示。
(2)请用笔画线代替导线将实物电路补充完整。
(3)闭合开关前，滑动变阻器的滑片应滑至 ______（填“A”或“B”）端。
(4)闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，发现电流表无示数，电压表有示数，其原因可能是 ______。
(5)排除故障后，闭合开关，移动滑动变阻器滑片，当电压表示数为2.2 V时，电流表示数为0.24 A，则电阻的测量值为 $\_\_\_\_\_\_\ \Omega$。（结果保留一位小数）
(6)根据公式：$\mathrm{相对误差}=\frac{\mathrm{测量值}-\mathrm{理论值}}{\mathrm{理论值}}×100\%$，则第4色环是 ______ 色。
(7)实验评估：(5)中应移动滑动变阻器滑片进行多次测量，目的是 ______（填字母）。
A.取平均值，减少误差
B.得到普遍规律
答案
(1)10 (2)
(3)A (4)四环电阻断路 (5)9.2 (6)银 (7)A解析
【分析】
本题结合色环电阻的新知识考查伏安法测电阻的实验，需分步骤思考：
1. 色环电阻阻值计算：牢记四环电阻规则，第1色环为十位数值、第2为个位、第3为倍率（10ⁿ），对应颜色的数值（黑0、棕1等），代入计算理论值；
2. 实物电路补充：伏安法测电阻时，电压表需并联在待测电阻两端，遵循“正进负出”原则，补充导线连接电压表与电阻右端；
3. 滑动变阻器操作：闭合开关前，滑动变阻器调至最大阻值处，看接入的下接线柱，滑片远离下接线柱时阻值最大；
4. 电路故障分析：电流表无示数→电路断路，电压表有示数→电压表接电源两端，故故障为待测电阻断路；
5. 电阻测量：用欧姆定律R=U/I，代入电压电流计算；
6. 相对误差计算：代入公式算出误差，对应色环的误差范围确定第4色环；
7. 多次测量目的：测定值电阻阻值时，多次测量是为了取平均值减小误差。
【解析】
(1) 四环电阻规则：第1色环黑对应十位0，第2色环棕对应个位1，第3色环棕对应倍率10¹，故理论值=0×10 +1×10¹=10Ω；
(2) 伏安法测电阻，电压表需并联在待测电阻两端，原图中电压表负接线柱已接电阻左端，将电压表的“3”接线柱（正接线柱）连接到待测电阻的右端接线柱即可；
(3) 闭合开关前，滑动变阻器应调至最大阻值处，由图可知滑动变阻器接B端下接线柱，滑片滑至A端时接入电阻丝最长，阻值最大，故填A；
(4) 电流表无示数说明电路断路，电压表有示数说明电压表与电源连通，故障为四环电阻断路（此时电压表串联在电路中测电源电压）；
(5) 根据欧姆定律R=U/I，代入U=2.2V，I=0.24A，得R=2.2V/0.24A≈9.2Ω；
(6) 相对误差=(测量值-理论值)/理论值×100%=(9.2Ω-10Ω)/10Ω×100%=-8%，四环电阻第4色环误差：银对应±10%，金±5%，无色±20%，8%在银的误差范围内，故为银色；
(7) 本实验测定值电阻的阻值，多次测量的目的是取平均值减小误差，故选A。
【答案】
(1)10 (2) (3)A (4)四环电阻断路 (5)9.2 (6)银 (7)A
【知识点】
色环电阻阻值计算、伏安法测电阻、电路故障分析
【点评】
本题将色环电阻的新知识与伏安法测电阻实验结合，综合考查了电阻读数、电路连接、滑动变阻器操作、故障分析、欧姆定律应用及实验目的等知识点，是一道综合性较强的基础实验题，需学生掌握实验核心要点和新知识的应用。
【难度系数】
0.6
本题结合色环电阻的新知识考查伏安法测电阻的实验，需分步骤思考：
1. 色环电阻阻值计算：牢记四环电阻规则，第1色环为十位数值、第2为个位、第3为倍率（10ⁿ），对应颜色的数值（黑0、棕1等），代入计算理论值；
2. 实物电路补充：伏安法测电阻时，电压表需并联在待测电阻两端，遵循“正进负出”原则，补充导线连接电压表与电阻右端；
3. 滑动变阻器操作：闭合开关前，滑动变阻器调至最大阻值处，看接入的下接线柱，滑片远离下接线柱时阻值最大；
4. 电路故障分析：电流表无示数→电路断路，电压表有示数→电压表接电源两端，故故障为待测电阻断路；
5. 电阻测量：用欧姆定律R=U/I，代入电压电流计算；
6. 相对误差计算：代入公式算出误差，对应色环的误差范围确定第4色环；
7. 多次测量目的：测定值电阻阻值时，多次测量是为了取平均值减小误差。
【解析】
(1) 四环电阻规则：第1色环黑对应十位0，第2色环棕对应个位1，第3色环棕对应倍率10¹，故理论值=0×10 +1×10¹=10Ω；
(2) 伏安法测电阻，电压表需并联在待测电阻两端，原图中电压表负接线柱已接电阻左端，将电压表的“3”接线柱（正接线柱）连接到待测电阻的右端接线柱即可；
(3) 闭合开关前，滑动变阻器应调至最大阻值处，由图可知滑动变阻器接B端下接线柱，滑片滑至A端时接入电阻丝最长，阻值最大，故填A；
(4) 电流表无示数说明电路断路，电压表有示数说明电压表与电源连通，故障为四环电阻断路（此时电压表串联在电路中测电源电压）；
(5) 根据欧姆定律R=U/I，代入U=2.2V，I=0.24A，得R=2.2V/0.24A≈9.2Ω；
(6) 相对误差=(测量值-理论值)/理论值×100%=(9.2Ω-10Ω)/10Ω×100%=-8%，四环电阻第4色环误差：银对应±10%，金±5%，无色±20%，8%在银的误差范围内，故为银色；
(7) 本实验测定值电阻的阻值，多次测量的目的是取平均值减小误差，故选A。
【答案】
(1)10 (2)
(3)A (4)四环电阻断路 (5)9.2 (6)银 (7)A【知识点】
色环电阻阻值计算、伏安法测电阻、电路故障分析
【点评】
本题将色环电阻的新知识与伏安法测电阻实验结合，综合考查了电阻读数、电路连接、滑动变阻器操作、故障分析、欧姆定律应用及实验目的等知识点，是一道综合性较强的基础实验题，需学生掌握实验核心要点和新知识的应用。
【难度系数】
0.6
1. [苏州中考]某科技小组要设计冬季植物大棚控温系统。
【任务与要求】当环境温度$t≤20\ °\mathrm{C}$，加热设备开启工作；温度$t≥30\ °\mathrm{C}$，停止工作，大棚内的温度维持在一定范围。
【设计与实施】①器材有电压为$6\ \mathrm{V}$的电源、定值电阻、可控加热设备、热敏电阻(阻值随温度变化的关系如图甲)等。②设计的电路如图乙，加热设备是否工作由其两端的电压$U_{AB}$来控制，当$U_{AB}≥4\ \mathrm{V}$时，加热设备开启工作，当$U_{AB}≤ U_0$时，加热设备不工作。(不考虑加热设备对电路的影响)
【分析与思考】
(1)电路中的
(2)定值电阻的阻值为
(3)$U_0=$
(4)长时间使用后，电源电压降低，系统控制的最高温度将
【任务与要求】当环境温度$t≤20\ °\mathrm{C}$，加热设备开启工作；温度$t≥30\ °\mathrm{C}$，停止工作，大棚内的温度维持在一定范围。
【设计与实施】①器材有电压为$6\ \mathrm{V}$的电源、定值电阻、可控加热设备、热敏电阻(阻值随温度变化的关系如图甲)等。②设计的电路如图乙，加热设备是否工作由其两端的电压$U_{AB}$来控制，当$U_{AB}≥4\ \mathrm{V}$时，加热设备开启工作，当$U_{AB}≤ U_0$时，加热设备不工作。(不考虑加热设备对电路的影响)
【分析与思考】
(1)电路中的
$R_1$
(填“$R_1$”或“$R_2$”)是热敏电阻。(2)定值电阻的阻值为
80
$\Omega$。(3)$U_0=$
3
$\mathrm{V}$。(4)长时间使用后，电源电压降低，系统控制的最高温度将
降低
。答案
(1)$R_1$ (2)80 (3)3 (4)降低 【点拨】(1)由图乙可知，$R_1$与$R_2$串联，加热设备并联在$R_1$两端。由图甲可知，当温度降低时，热敏电阻的阻值变大，根据串联电路的分压关系可知，热敏电阻两端的电压变大，当温度降低到一定程度时，AB两端的电压增大到一定程度，此时加热设备要开启工作，故电路中的$R_1$是热敏电阻。(2)由图甲可知，当$t=20\ ℃$时，热敏电阻的阻值$R_1=160\ \Omega$，此时$U_{AB}=4\ \mathrm{V}$，根据串联电路的电压特点可得，定值电阻两端的电压$U_2=U-U_{AB}=6\ \mathrm{V}-4\ \mathrm{V}=2\ \mathrm{V}$，根据串联电路的分压关系可得，定值电阻的阻值$R_2=\frac{U_2}{U_{AB}}×R_1=\frac{2\ \mathrm{V}}{4\ \mathrm{V}}×160\ \Omega=80\ \Omega$。(3)由图甲可知，当$t'=30\ ℃$时，热敏电阻的阻值$R_1'=80\ \Omega$，根据串联电路的电阻特点和欧姆定律可得，电路中的电流$I=\frac{U}{R_1'+R_2}=\frac{6\ \mathrm{V}}{80\ \Omega+80\ \Omega}=\frac{3}{80}\ \mathrm{A}$，此时AB两端的电压$U_0=U_{AB}'=IR_1'=\frac{3}{80}\ \mathrm{A}×80\ \Omega=3\ \mathrm{V}$。(4)长时间使用后，电源电压降低，而加热设备不工作时的电压$U_{AB}$不变，根据串联电路的电压规律可知，定值电阻两端的电压$U_2$变小，根据$R_1=\frac{U_{AB}}{U_2}×R_2$可知，在$U_{AB}$和$R_2$一定时，$U_2$变小，系统控制的最高温度对应热敏电阻$R_1$的阻值变大，则由图甲可知，系统控制的最高温度降低。
解析
【分析】
要解决这道题，需结合热敏电阻的特性和串联电路的规律逐步分析：首先根据加热设备的工作条件（温度低时AB两端电压大），判断热敏电阻；再利用串联电路的分压关系和欧姆定律计算定值电阻、停止工作时的电压$U_0$；最后分析电源电压降低时，系统控制最高温度的变化。
步骤：1. 确定热敏电阻：温度越低，加热设备需工作，说明AB两端电压越大，结合串联分压规律，温度低时阻值大的电阻是热敏电阻；2. 计算定值电阻：找到$t=20°\mathrm{C}$时热敏电阻的阻值，结合此时AB两端电压，通过串联电路电压、电流关系求定值电阻；3. 计算$U_0$：对应$t=30°\mathrm{C}$时热敏电阻的阻值，计算此时AB两端电压即$U_0$；4. 分析电源电压降低的影响：根据停止工作的电压不变，推导热敏电阻阻值的变化，对应温度的变化。
【解析】
(1) 由图乙可知，$R_1$与$R_2$串联，加热设备并联在$R_1$两端。根据要求，温度$t≤20°\mathrm{C}$时加热设备开启，即AB两端电压$U_{AB}≥4\ \mathrm{V}$。串联电路中，电阻越大分压越大，结合图甲：温度越低，电阻越大，因此$R_1$是热敏电阻（温度低时阻值大，分压大，满足加热设备工作条件）。
(2) 当$t=20°\mathrm{C}$时，由图甲得热敏电阻阻值$R_1=160\ \Omega$，此时$U_{AB}=4\ \mathrm{V}$。串联电路总电压等于各部分电压之和，故$R_2$两端电压$U_2=U - U_{AB}=6\ \mathrm{V}-4\ \mathrm{V}=2\ \mathrm{V}$。串联电路电流处处相等，电路电流$I=\frac{U_{AB}}{R_1}=\frac{4\ \mathrm{V}}{160\ \Omega}=0.025\ \mathrm{A}$，因此定值电阻$R_2=\frac{U_2}{I}=\frac{2\ \mathrm{V}}{0.025\ \mathrm{A}}=80\ \Omega$。
(3) 当温度$t=30°\mathrm{C}$时，加热设备停止工作，此时$U_{AB}=U_0$。由图甲得此时热敏电阻阻值$R_1'=80\ \Omega$，电路总电阻$R_{总}=R_1'+R_2=80\ \Omega+80\ \Omega=160\ \Omega$，电路电流$I'=\frac{U}{R_{总}}=\frac{6\ \mathrm{V}}{160\ \Omega}=0.0375\ \mathrm{A}$，故$U_0=I'×R_1'=0.0375\ \mathrm{A}×80\ \Omega=3\ \mathrm{V}$。
(4) 电源电压降低后，加热设备停止工作的电压$U_0$不变。根据串联分压规律$U_{AB}=\frac{R_1}{R_1+R_2}×U_{总}$，当$U_{总}$减小时，要使$U_{AB}≤U_0$，需$R_1$的阻值比原来对应$30°\mathrm{C}$时的$R_1'=80\ \Omega$更大（$R_1$越大，分压越大，总电压减小时，更大的$R_1$才能让分压不超过$U_0$）。由图甲，$R_1$越大对应温度越低，因此系统控制的最高温度将降低。
【答案】
(1) $R_1$；(2) $80$；(3) $3$；(4) 降低
【知识点】
串联电路分压、欧姆定律、热敏电阻应用
【点评】
本题结合大棚控温的实际场景，考查串联电路规律与热敏电阻特性的综合应用，需要学生理解温度与电阻的关系，灵活运用欧姆定律和分压公式分析电路，难度适中。
【难度系数】
0.5
要解决这道题，需结合热敏电阻的特性和串联电路的规律逐步分析：首先根据加热设备的工作条件（温度低时AB两端电压大），判断热敏电阻；再利用串联电路的分压关系和欧姆定律计算定值电阻、停止工作时的电压$U_0$；最后分析电源电压降低时，系统控制最高温度的变化。
步骤：1. 确定热敏电阻：温度越低，加热设备需工作，说明AB两端电压越大，结合串联分压规律，温度低时阻值大的电阻是热敏电阻；2. 计算定值电阻：找到$t=20°\mathrm{C}$时热敏电阻的阻值，结合此时AB两端电压，通过串联电路电压、电流关系求定值电阻；3. 计算$U_0$：对应$t=30°\mathrm{C}$时热敏电阻的阻值，计算此时AB两端电压即$U_0$；4. 分析电源电压降低的影响：根据停止工作的电压不变，推导热敏电阻阻值的变化，对应温度的变化。
【解析】
(1) 由图乙可知，$R_1$与$R_2$串联，加热设备并联在$R_1$两端。根据要求，温度$t≤20°\mathrm{C}$时加热设备开启，即AB两端电压$U_{AB}≥4\ \mathrm{V}$。串联电路中，电阻越大分压越大，结合图甲：温度越低，电阻越大，因此$R_1$是热敏电阻（温度低时阻值大，分压大，满足加热设备工作条件）。
(2) 当$t=20°\mathrm{C}$时，由图甲得热敏电阻阻值$R_1=160\ \Omega$，此时$U_{AB}=4\ \mathrm{V}$。串联电路总电压等于各部分电压之和，故$R_2$两端电压$U_2=U - U_{AB}=6\ \mathrm{V}-4\ \mathrm{V}=2\ \mathrm{V}$。串联电路电流处处相等，电路电流$I=\frac{U_{AB}}{R_1}=\frac{4\ \mathrm{V}}{160\ \Omega}=0.025\ \mathrm{A}$，因此定值电阻$R_2=\frac{U_2}{I}=\frac{2\ \mathrm{V}}{0.025\ \mathrm{A}}=80\ \Omega$。
(3) 当温度$t=30°\mathrm{C}$时，加热设备停止工作，此时$U_{AB}=U_0$。由图甲得此时热敏电阻阻值$R_1'=80\ \Omega$，电路总电阻$R_{总}=R_1'+R_2=80\ \Omega+80\ \Omega=160\ \Omega$，电路电流$I'=\frac{U}{R_{总}}=\frac{6\ \mathrm{V}}{160\ \Omega}=0.0375\ \mathrm{A}$，故$U_0=I'×R_1'=0.0375\ \mathrm{A}×80\ \Omega=3\ \mathrm{V}$。
(4) 电源电压降低后，加热设备停止工作的电压$U_0$不变。根据串联分压规律$U_{AB}=\frac{R_1}{R_1+R_2}×U_{总}$，当$U_{总}$减小时，要使$U_{AB}≤U_0$，需$R_1$的阻值比原来对应$30°\mathrm{C}$时的$R_1'=80\ \Omega$更大（$R_1$越大，分压越大，总电压减小时，更大的$R_1$才能让分压不超过$U_0$）。由图甲，$R_1$越大对应温度越低，因此系统控制的最高温度将降低。
【答案】
(1) $R_1$；(2) $80$；(3) $3$；(4) 降低
【知识点】
串联电路分压、欧姆定律、热敏电阻应用
【点评】
本题结合大棚控温的实际场景，考查串联电路规律与热敏电阻特性的综合应用，需要学生理解温度与电阻的关系，灵活运用欧姆定律和分压公式分析电路，难度适中。
【难度系数】
0.5
