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13.小红用如图甲所示的电路测量定值电阻$R_x$的阻值.
(1)在图甲中连接错误的一根导线上打“×”并改正(要求滑片P向左移动时,电流表示数变大).
(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,设计如图丙所示电路.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)在图甲中连接错误的一根导线上打“×”并改正(要求滑片P向左移动时,电流表示数变大).
(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,电流表的示数如图乙所示,则定值电阻$R_x=$5
Ω.小红认为电阻值已经测出,便开始整理实验器材,她的实验不足之处是只做一次实验便得出结论,电阻误差大
.(3)小红继续测量小灯泡的阻值,但发现电压表已损坏,于是找来一个电阻箱,设计如图丙所示电路.操作如下:
①将待测的小灯泡接入电路中M、N两点间,闭合开关,电流表示数为I;
②取下小灯泡,将电阻箱接入M、N两点间,调节电阻箱,使
电流表的示数仍为I
,此时电阻箱示数如图丁所示,则小灯泡的阻值约为8.2
Ω.答案
13.(1)如答图所示
(2)$R_x$断路 5 只做一次实验便得出结论,电阻误差大
(3)②电流表的示数仍为I 8.2
解析
【分析】
本题为电学实验题，围绕电阻测量展开：(1)需根据滑动变阻器“一上一下”接线规则，结合滑片左移电流变大（接入电阻变小）的要求改正电路；(2)根据电流表无示数、电压接近电源电压的现象判断断路故障，利用欧姆定律计算电阻，分析实验单次测量的不足；(3)采用等效替代法，通过控制电流相同，使电阻箱阻值等于小灯泡阻值，读取电阻箱示数得到结果。
【解析】
(1) 滑动变阻器要求滑片P向左移动时电流变大，说明接入电阻变小，因此需将滑动变阻器的下接线柱A接入电路，原电路中连接B的导线错误，在该导线上打“×”，改接至A接线柱，改正后的电路如答图所示。
(2) 电流表无示数说明电路断路，电压表示数接近电源电压，说明电压表串联在电路中，故障为定值电阻$R_x$断路；电流表选用0~0.6A量程，分度值0.02A，示数为0.3A，由欧姆定律得$R_x=\frac{U}{I}=\frac{1.5V}{0.3A}=5Ω$；实验仅测量一次，得出的电阻误差大，不足之处是只做一次实验便得出结论，电阻误差大。
(3) 利用等效替代法，将电阻箱接入M、N间，调节电阻箱使电流表示数仍为I，此时电阻箱阻值等于小灯泡阻值；电阻箱读数为$8×1Ω + 2×0.1Ω=8.2Ω$，故小灯泡阻值约为8.2Ω。
【答案】
13.(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】
本题综合考查电学实验的核心内容，涵盖电路改错、故障分析、电阻计算、实验方法应用，是电学实验的典型题型，注重基础与方法的考查。
【难度系数】
0.5
本题为电学实验题，围绕电阻测量展开：(1)需根据滑动变阻器“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、电压接近电源电压的现象判断断路故障，利用欧姆定律计算电阻，分析实验单次测量的不足；(3)采用等效替代法，通过控制电流相同，使电阻箱阻值等于小灯泡阻值，读取电阻箱示数得到结果。
【解析】
(1) 滑动变阻器要求滑片P向左移动时电流变大，说明接入电阻变小，因此需将滑动变阻器的下接线柱A接入电路，原电路中连接B的导线错误，在该导线上打“×”，改接至A接线柱，改正后的电路如答图所示。
(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，由欧姆定律得$R_x=\frac{U}{I}=\frac{1.5V}{0.3A}=5Ω$；实验仅测量一次，得出的电阻误差大，不足之处是只做一次实验便得出结论，电阻误差大。
(3) 利用等效替代法，将电阻箱接入M、N间，调节电阻箱使电流表示数仍为I，此时电阻箱阻值等于小灯泡阻值；电阻箱读数为$8×1Ω + 2×0.1Ω=8.2Ω$，故小灯泡阻值约为8.2Ω。
【答案】
13.(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】
本题综合考查电学实验的核心内容，涵盖电路改错、故障分析、电阻计算、实验方法应用，是电学实验的典型题型，注重基础与方法的考查。
【难度系数】
0.5
14.(2024·盐城期末)随着我国经济的发展,人民生活水平日益提高,我国出现了越来越多的潜水爱好者.为了保障安全,潜水员潜水时会佩戴如图甲所示的水压表和深度表.图乙是某深度表的工作原理简化电路图,电源电压$U=6V$且恒定不变,定值电阻$R_0=15Ω$,电压表的量程为0～3V,$R_P$是阻值随水的深度变化的电阻,其变化关系图像如图丙所示,$R_P$允许通过的最大电流为0.24A.求:
(1)当电压表的示数为2V时,潜水员下潜的深度.
(2)在保证电路安全的情况下,该深度表能浸入水中的最大深度.
(1)当电压表的示数为2V时,潜水员下潜的深度.
(2)在保证电路安全的情况下,该深度表能浸入水中的最大深度.
答案
14.解:(1)通过$R_0$的电流$I_0=\frac{U_0}{R_0}=\frac{2V}{15Ω}=\frac{2}{15}A$,即电路中的电流$I=I_0=\frac{2}{15}A$,
$R_P$两端的电压$U_P=U-U_0=6V-2V=4V$,
$R_P$的阻值$R_P=\frac{U_P}{I}=\frac{4V}{\frac{2}{15}A}=30Ω$,
由题图丙可知,此时潜水员下潜的深度为10m.
(2)由题图丙知,$R_P$的阻值随着下潜深度的增加而减小,电压表的量程为0~3V,所以$R_0$两端的电压最大为3V,
此时电路中的电流为$I_大=\frac{U_大}{R_0}=\frac{3V}{15Ω}=0.2A＜0.24A$,
所以电路中的最大电流为0.2A,此时$R_P$两端的电压最小,最小值为
$U_小=U-U_大=6V-3V=3V$,
则$U_小=U_大=3V$,根据串联电路的分压特点可知,此时$R_P=R_0=15Ω$.
由题图丙可知,此时下潜的深度为40m,即该深度表能浸入水中的最大深度为40m.
$R_P$两端的电压$U_P=U-U_0=6V-2V=4V$,
$R_P$的阻值$R_P=\frac{U_P}{I}=\frac{4V}{\frac{2}{15}A}=30Ω$,
由题图丙可知,此时潜水员下潜的深度为10m.
(2)由题图丙知,$R_P$的阻值随着下潜深度的增加而减小,电压表的量程为0~3V,所以$R_0$两端的电压最大为3V,
此时电路中的电流为$I_大=\frac{U_大}{R_0}=\frac{3V}{15Ω}=0.2A＜0.24A$,
所以电路中的最大电流为0.2A,此时$R_P$两端的电压最小,最小值为
$U_小=U-U_大=6V-3V=3V$,
则$U_小=U_大=3V$,根据串联电路的分压特点可知,此时$R_P=R_0=15Ω$.
由题图丙可知,此时下潜的深度为40m,即该深度表能浸入水中的最大深度为40m.
解析
【分析】本题电路为Rp与R0串联，电压表测定值电阻R0两端电压。解题思路：（1）当电压表示数为2V时，利用欧姆定律先求出电路中的电流（串联电路电流处处相等），再算出Rp两端的电压，进而求出Rp的阻值，最后对照图丙的Rp-h图像，找到对应的下潜深度；（2）保证电路安全需满足两个条件：电压表量程不超过3V、Rp允许通过的电流不超过0.24A，分别计算两个条件对应的电路最大电流，取较小值作为电路允许的最大电流，再求出此时Rp的阻值，对照图像得到最大下潜深度。
【解析】(1) 当电压表的示数$U_0=2V$时，电路中的电流：$I=I_0=\frac{U_0}{R_0}=\frac{2V}{15Ω}=\frac{2}{15}A$；
Rp两端的电压：$U_P=U-U_0=6V-2V=4V$；
Rp的阻值：$R_P=\frac{U_P}{I}=\frac{4V}{\frac{2}{15}A}=30Ω$；
由图丙可知，此时对应的下潜深度为10m。
(2) 电路安全需考虑两个限制：
① 电压表量程为0～3V，故R0两端最大电压$U_{0大}=3V$，此时电路电流：$I_1=\frac{U_{0大}}{R_0}=\frac{3V}{15Ω}=0.2A$；
② Rp允许的最大电流为0.24A；
比较得电路最大电流$I_{大}=0.2A$（小于0.24A，符合安全要求）；
此时Rp两端电压：$U_{P小}=U-U_{0大}=6V-3V=3V$；
Rp的阻值：$R_{P小}=\frac{U_{P小}}{I_{大}}=\frac{3V}{0.2A}=15Ω$；
由图丙可知，此时对应的下潜深度为40m，即该深度表能浸入水中的最大深度为40m。
【答案】(1) 10m；(2) 40m
【知识点】串联电路特点、欧姆定律、串联电路电压规律
【点评】本题结合潜水深度表的实际场景，考查串联电路规律和欧姆定律的综合应用，需要学生结合图像分析电阻与深度的关系，同时兼顾电路安全的两个限制条件，体现了物理知识在生活中的应用。
【难度系数】0.5
【解析】(1) 当电压表的示数$U_0=2V$时，电路中的电流：$I=I_0=\frac{U_0}{R_0}=\frac{2V}{15Ω}=\frac{2}{15}A$；
Rp两端的电压：$U_P=U-U_0=6V-2V=4V$；
Rp的阻值：$R_P=\frac{U_P}{I}=\frac{4V}{\frac{2}{15}A}=30Ω$；
由图丙可知，此时对应的下潜深度为10m。
(2) 电路安全需考虑两个限制：
① 电压表量程为0～3V，故R0两端最大电压$U_{0大}=3V$，此时电路电流：$I_1=\frac{U_{0大}}{R_0}=\frac{3V}{15Ω}=0.2A$；
② Rp允许的最大电流为0.24A；
比较得电路最大电流$I_{大}=0.2A$（小于0.24A，符合安全要求）；
此时Rp两端电压：$U_{P小}=U-U_{0大}=6V-3V=3V$；
Rp的阻值：$R_{P小}=\frac{U_{P小}}{I_{大}}=\frac{3V}{0.2A}=15Ω$；
由图丙可知，此时对应的下潜深度为40m，即该深度表能浸入水中的最大深度为40m。
【答案】(1) 10m；(2) 40m
【知识点】串联电路特点、欧姆定律、串联电路电压规律
【点评】本题结合潜水深度表的实际场景，考查串联电路规律和欧姆定律的综合应用，需要学生结合图像分析电阻与深度的关系，同时兼顾电路安全的两个限制条件，体现了物理知识在生活中的应用。
【难度系数】0.5
