一、初三物理 欧姆定律 易错压轴题（难）
1．要测量一个阻值约为几百欧的电阻Rx。实验室提供的器材有：电源（电压为3V）、学生用电流表（量程为0~0.6A、0~3A）、学生用电压表（量程为0~3V、0~15V）、滑动变阻器R1和电阻箱R2（0~9999Ω5A）各一个，开关、导线若干。
(1)小明用伏安法测量该电阻，如图是小明连接的电路。接通电路后，观察到电流表指针不偏转，示数为零，电压表示数为2V。请你判断：
电路中哪一个元件发生了什么故障？答：______；
(2)在排除故障换用新元件后，经检查电路完好。闭合开关，逐渐减小滑动变阻器的接入电阻至最小，电压表有示数，但电流表的指针几乎不偏转，电流太小的原因是______。所以按小明所选的器材不能用伏安法测出该电阻的值；
(3)请你帮助小明在实验室所提供的器材中选择合适的器材，设计实验方案测出该电阻的值；
(a)画出实验电路图______；
(b)实验步骤：按图连接好电路；闭合S1调节滑动变阻器，使电压表显示合适的值；断开S1闭合S2，______；读出电阻箱的阻值R； (c)写出待测电阻Rx的表达式：______。
【答案】电流表短路 待测电阻阻值太大 保持滑片位置不
变，调节电阻箱阻值，使电压表示数与闭合S1时相同 Rx=R 【解析】 【分析】
(1)常见电路故障有断路与短路，根据电路故障现象分析电路故障原因。
(2)根据欧姆定律，在电压不变的情况下，若电路的电阻增大，则电路中的电流减小，若电阻值很大，则电路中的电流会很小。若电流值小于电流表的分度值时，将无法准确地测出电流值。
(3)根据实验电路图可知，实验时有电压表，没有电流表，可根据并联电路各支路两端的电压特点进行实验，即：连接好电路图后，用电压表测出待测电阻两端电压，再将开关与电阻箱连接并调节电阻箱的阻值使电压表的示数不变，根据并联电路的电压相等和欧姆定律可知待测电阻的阻值与电阻箱的阻值相等；据此设计实验步骤。 【详解】
(1)[1]接通电路，电流表指针不偏转，示数为零，而电压表示数为2V，说明电流表被短路。
(2)[2]由于电源电压为3V，而电阻Rx的阻值大约为几百欧，根据欧姆定律电路中的电流太小。
(3)[3]可以应用等效法测待测电阻阻值，待测电阻与电阻箱并联，实验电路图如图所示：
[4]实验步骤：按图连接好电路；闭合S1调节滑动变阻器，使电压表显示合适的值；断开S1闭合S2，保持滑片位置不变，调节电阻箱阻值，使电压表示数与闭合S1时相同；读出电阻箱的阻值R。
[5]写出待测电阻Rx的表达式
Rx=R 【点评】
本题的难点较多，一是电流表量程的选取，二是故障原因的判断，三是没有电压表测电阻的方法：根据并联电路各支路两端的电压相等这一特点设计实验，着重体现了等效替代法
在实验中的具体应用。
2．小华做“用电流表、电压表测电阻”实验，现有电源（电压小于24伏且保持不变）、待测电阻Rx、电压表、电流表（只有0.6安量程可用）、滑动变阻器（标有“1安”字样）、阻值为10欧的定值电阻R1、阻值为30欧的定值电阻R2、开关及导线若干。实验器材均完好。 ．．．
(1)小华经过思考，先进行一次实验测电源电压，实验电路图及闭合开关S后对应的电压表的示数如图所示。小华实验所用电源电压为_________伏；
(2)小华根据第一次实验结果进行思考后开始第二次实验，他正确串联电源、待测电阻、电
流表、滑动变阻器和开关，然后把电压表并联接入电路。闭合开关后，将变阻器滑片从一端滑到另一端的过程中，发现电流表示数由0.20安增大到0.58安，此过程中电压表示数减小了4.0伏。当移动变阻器滑片到某个位置时，电压表、电流表的示数分别如图（a）、（b）所示，电压表示数为_______V，电流表示数为_________A。
根据图（a）、（b）所示电压表、电流表示数，计算待测电阻Rx=__________Ω。
（3）小明分析了小华的实验数据与计算结果，他认为是小华电压表所选量程不对。小明在小华电路基础上，将电压表换为另一量程并联在Rx两端。为了使实验过程中电表指针能不
1，他应串联电阻___________（选填R1或R2），滑动变阻器阻值接入范围4为____________。
【答案】6 4.0 0.2 10 R1 0~20Ω 【解析】 【分析】 【详解】
低于刻度盘的
(1)[1]假设电压表的量程是0~15V，这时电压表的示数是7.5V，从电路图可以看到，这是一个串联电路，电压表并联在电阻R1两端，电路中的电流
I?电阻R2两端的电压
U17.5V??0.75A R110ΩU2?IR2=0.75A?30Ω?22.5V
电源电压
U?U1?U2?7.5V?22.5V?30V?24V
这与题意不符合，所以电压表的量程不是0~15V；那么电压表的量程是0~3V，它的读数是1.5V，电路中的电流
I?电阻R2两端的电压
U11.5V??0.15A R110ΩU2?IR2=0.15A?30Ω?4.5V
电源电压
U?U1?U2?1.5V?4.5V?6V?24V
这与题意相符合，所以小华实验所用电源电压为6V。
(2)[2]由题意可知，将变阻器滑片从一端滑到另一端的过程中，电压表示数减小了4.0V，那么电压表的量程不可能是0~3V，电压表的量程是0~15V，从图（a）可以看到，电压表示
数是4V。
[3]电流表的量程只能是0~0.6A，从图（b）可以看到，电流表的示数是0.2A。 [4]由题意可知，将变阻器滑片从一端滑到另一端的过程中，电流表示数变大，根据R?UI可知，电路的总电阻变小，待测电阻Rx阻值不变，那么滑动变阻器接入电路的阻值在变小，待测电阻Rx的电压在变大，变阻器的电压在变小，由于此过程中电压表示数减小了4.0V，那么电压表是并联在变阻器两端的，电源电压是6V，那么待测电阻Rx的电压是
Ux?6V-4V?2V
电路中的电流大小是0.2A，那么待测电阻Rx的大小
Rx?待测电阻Rx的大小是10Ω。
Ux2V??10Ω Ix0.2A(3)[5][6]由题意可知，这时电压表的量程是0~3V，假设串联电阻R2，那么电路中的电流大小
I?6V6V??0.15A
10Ω?30Ω?R滑40Ω1，电流表的量程是0~0.6A，指针不能低4于0.15A，所以不能串联电阻R2；串联电阻R1，那么电路中的电流大小要求
但是要求实验过程中电表指针能不低于刻度盘的
0.15A?I?待测电阻Rx的电压
6V6V??0.3A
10Ω?10Ω?R滑20Ω0.75V?Ux?IRx?3V
解得
0?R滑?20Ω
即他应串联电阻R1，滑动变阻器阻值接入范围为0~20Ω。
3．小红和同学们用“伏安法”测小灯泡正常发光时的电阻，小灯泡额定电压为3.8V，电源电压保持9V不变，滑动变阻器规格为“40Ω、1A”，连接电路如图甲所示。 (1)如图甲是小红同学连接的实物电路图。图中只有一处连接错误，请在错误处画“×”，并用笔画线代替导线将电路连接正确_________________(注意不能与其它导线交叉)； (2)改正错误后，闭合开关，过了一段时间，灯突然熄灭，电流表、电压表示数均变为0，则产生的故障可能是_________________(只有灯泡或滑动变阻器发生故障)；
(3)排除故障后，调节滑动变阻器滑片，并绘制出了小灯泡的电流随电压变化的图像如图乙所示，则灯泡正常发光时的电阻为____________________Ω(保留一位小数)。向右调节滑动变阻器滑片的过程中，小灯泡变化的阻值?RL滑动变阻器变化的阻值______________?R滑(选填“大于”、“小于”或“等于”)；
(4)小红又找来10Ω、20Ω、40Ω定值电阻想要继续探究“电流与电阻的关系”，只将10Ω的定值电阻代替小灯泡连入电路，调节滑动变阻器使定值电阻两端电压为U0=4V。接下来断开开关，取下10Ω的定值电阻，换成20Ω的定值电阻，保持滑动变阻器滑片P位置不变，则闭合开关后，应将滑动变阻器的滑片向_________________(选填“左”或“右”)移动。在用40Ω的定值电阻替换20Ω的定值电阻时，他发现电压表示数始终不能调为U0。为完成四次探究，小红设计了如下方案，你认为不可行的一项是_________； A．如果只更换电源，则更换的电源电压范围是4～8V
B．如果只调整电压表的示数，则应该控制电压表示数U0的范围为4.5～9V
C．如果只更换滑动变阻器，则更换的滑动变阻器最大阻值至少为50Ω，允许通过的最大电流至少为0.4A
D．如果只更换定值电阻，则更换的定值电阻阻值范围是6.67～32Ω
(5)实验结束后，小红还想知道所用的滑动变阻器的最大值与铭牌标注是否一致，但是发现电源意外损坏了，于是他找来另一个未知电压的电源(电压恒定不变)，并设计了如图丙所示的电路，请你将他的实验步骤补充完整(已知定值电阻的阻值为R0)。 ①将滑动变阻器滑片P移到最右端，闭合开关，记录此时电流表示数为I1； ②再将滑动变阻器滑片P移到__________，记录此时电流表示数为I2；
③滑动变阻器的最大阻值R滑动=__________(用测出的物理量和已知量的字母表示)。
【答案】 滑动变阻器断路 12.7 小于 左 C
最左端
?I2-I1?R0I1
【解析】 【分析】 【详解】
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