《2025年实验班提优训练九年级物理上册苏科版》

12. 中考新考法 实验过程设计 小文设计测量未知定值电阻$R_{x}$的阻值(范围为400~600 Ω)的实验.器材：干电池两节(总电压为2~3 V),电压表(量程0~3 V、0~15 V)、电流表(量程0~0.6 A、0~3 A)、滑动变阻器$R_{0}$(500 Ω 0.5 A)各一个,开关、导线若干.

(1)实验前通过估算发现,用所提供的电流表无法测出电流,其原因是______电路中的电流太小，小于电流表的分度值.
(2)实验要求测$R_{x}$阻值的实验中不能拆接电路,于是小文设计了如图甲所示的实验电路.实验时,先将滑动变阻器滑片P移到某一位置a处,读出电压表示数为$U_{1}$,$U_{1}$即为电源电压；再将滑动变阻器滑片P移到另一位置b处,读出电压表示数为$U_{2}$,则$U_{1}-U_{2}$就是此时滑动变阻器两端的电压,根据相关数据计算$R_{x}$的阻值.实验中滑片P所在的a、b处分别对应的位置是______a点在最右端；b点在最左端,$R_{x}= $______$\frac{U_{2}}{U_{1}-U_{2}}\cdot R_{0}$.
(3)若实验要求增加一个电学器材,实现$R_{x}$阻值的直接读取,且电路只能连接一次,小文重新设计了如图乙所示的电路,增加了一个阻值可连续调节且可读数的变阻器Y.实验步骤如下：
①先闭合开关S、$S_{1}$,调节滑动变阻器,使电压表示数为2 V；
②再断开开关$S_{1}$,闭合开关$S_{2}$,______调节Y的阻值，使电压表示数为2 V,读取此时Y的数值,Y的示数即为$R_{x}$的阻值.

答案：
(1)电路中的电流太小，小于电流表的分度值　
(2)a点在最右端；b点在最左端　$\frac{U_{2}}{U_{1}-U_{2}}\cdot R_{0}$　
(3)②调节Y的阻值，使电压表示数为2 V　[解析]
(1)被测电阻$R_{x}$阻值范围为400~600 Ω，两节干电池的最大电压为3 V，根据欧姆定律可估算出电路中最大电流值为0.0075 A，比电流表分度值0.02 A小得多，故电流表无法测量电路中电流。
(2)实验时，先将滑动变阻器滑片P移到某一位置a处，读出电压表示数为$U_{1}$，$U_{1}$即为电源电压，可知a点在最右端；再将滑动变阻器滑片P移到另一位置b处，读出电压表示数为$U_{2}$，则$U_{1}-U_{2}$就是此时滑动变阻器两端的电压，根据相关数据计算$R_{x}$的阻值，可知b点在最左端；$U_{1}-U_{2}$就是此时滑动变阻器两端的电压，通过$R_{0}$的电流$I=\frac{U_{1}-U_{2}}{R_{0}}$，因为串联电路电流处处相等，故$I_{x}=I=\frac{U_{1}-U_{2}}{R_{0}}$，电阻$R_{x}$的表达式为$R_{x}=\frac{U_{x}}{I_{x}}=\frac{U_{2}}{\frac{U_{1}-U_{2}}{R_{0}}}=\frac{U_{2}}{U_{1}-U_{2}}\cdot R_{0}$。
(3)补全实验过程：①先闭合开关S、$S_{1}$，调节滑动变阻器使电压表示数为2 V；②再断开开关$S_{1}$，闭合开关$S_{2}$，调节Y的阻值，使电压表示数为2 V，读取此时Y的数值。Y的示数即为$R_{x}$的阻值。

13.(2024·潍坊中考)为测定一只标有“2.5 V”字样的小灯泡正常工作时的电阻,某同学准备了下列器材：待测小灯泡、干电池3节、滑动变阻器、电流表、电压表、开关、导线若干.

(1)请用笔画线代替导线将图甲中的电路补充完整.
(2)闭合开关后,滑片P位于某一位置时,电压表示数如图乙所示,为了让小灯泡正常发光,应将滑动变阻器的滑片P向______(填“左”或“右”)移动.
(3)滑片P调整到适当位置,电压表示数为2.5 V,此时电流表示数如图丙所示,则该小灯泡正常工作时的电阻为______Ω,此时滑动变阻器接入电路的电阻为______Ω.
(4)小华认为不用电流表也能测出小灯泡正常工作时的电阻,他又找来一个电阻箱和一个单刀双掷开关,设计了如图丁所示的电路,两虚线框中一处接入电阻箱,另一处接入滑动变阻器,然后进行了下列操作：
①闭合开关S,将单刀双掷开关掷于位置1,调整b处电阻,使电压表示数为2.5 V；
②将单刀双掷开关掷于位置2,保持b处电阻不变,调整a处电阻,使电压表示数为______V,此时电阻箱的示数即为小灯泡正常工作时的电阻.电阻箱应接在图丁中的______(填“a”或“b”).

答案：

(1)如图所示　
(2)左　
(3)6.25　5　
(4)②2.5　a

[解析]
(1)实验中，灯泡与滑动变阻器串联，电压表测量灯泡的电压，电流表测量电路电流。
(2)电压表所选量程为0~3 V，分度值为0.1 V，电压表示数为2.4 V，小于小灯泡的额定电压，则为测量小灯泡正常发光时的电阻，应将滑片向左移动，减小滑动变阻器接入电路中的电阻，使电压表示数为2.5 V。
(3)滑片P调整到适当位置，电压表示数为2.5 V，电流表所选的量程为0~0.6 A，分度值为0.02 A，电流表示数为0.4 A，则该小灯泡正常工作时的电阻为$R_{\text{L}}=\frac{U_{\text{L}}}{I_{\text{L}}}=\frac{2.5\ \text{V}}{0.4\ \text{A}}=6.25\ \Omega$。此时滑动变阻器接入电路的电阻为$R_{\text{滑}}=\frac{U_{\text{滑}}}{I_{\text{L}}}=\frac{U-U_{\text{L}}}{I_{\text{L}}}=\frac{1.5\ \text{V}×3-2.5\ \text{V}}{0.4\ \text{A}}=5\ \Omega$。
(4)①闭合开关S，将单刀双掷开关掷于位置1，调整b处电阻，使电压表示数为2.5 V，此时灯泡正常发光。②根据等效替代的思维，将单刀双掷开关掷于位置2，保持滑动变阻器电阻不变，调节电阻箱，使电压表示数再次为2.5 V，此时电阻箱的示数即为小灯泡正常工作时的电阻，因此电阻箱应接在题图丁中的a处。