《2026年河北中考必备卷物理》

18. （7分）某实验小组用“伏安法”测未知电阻R的阻值，其中小明设计的电路图如图20甲所示。
（1）请用笔画线代替导线，将如图20乙中未完成的电路补充完整（要求变阻器的滑片向右移动时电流表示数变小）。
（2）闭合开关，移动滑动变阻器的滑片P时，电压表有示数，电流表无示数，则故障原因可能是______。
(3)排除故障后，闭合开关S，调节滑动变阻器的滑片P至某一位置，观察到电压表和电流表的示数如图20丙所示，则电压表的示数为2V，根据这组数据可计算出待测电阻R的阻值为4Ω。
(4)小明根据实验数据绘制的定值电阻的I-U图像如图20丁中的A所示，小亮采用相同的器材进行该实验时根据实验数据绘出的I-U图像如图20丁中的B所示。你认为小亮得到的图像与小明得到的图像不同的原因可能是将电压表并联在滑动变阻器的两端。
【拓展】小明完成上述实验后，测量一额定电流为0.3 A的小灯泡L正常工作时的电阻。他设计了如图20戊所示的电路，电源电压为9 V，滑动变阻器的最大阻值为30 Ω，R₀为阻值未知的定值电阻。请完成下列实验步骤：
①开关均闭合，滑片P在最右端时，电压表的示数为3 V。
②只断开开关S₂，调节滑片P，使电压表示数为4.5V。
③保持滑片P位置不变，断开S₁，闭合开关S、S₂，电压表示数为7.5 V。
则小灯泡L正常工作的电阻为10Ω。

答案：
18.
(1)如图所示　
(2)电阻R断路　
(3)2　4　
(4)将电压表并联在滑动变阻器的两端　[拓展]②4.5　③10
[解析]
(1)根据实验要求可知定值电阻与滑动变阻器串联接入电路，电压表并联在定值电阻两端测量定值电阻的电压，电流表测量电路中的电流，因为电源为两节干电池，所以电压表选择的量程应为0～3V，所以应将电压表表示3V的正接线柱与定值电阻的右接线柱相连，又因为要求变阻器的滑片向右移动时电流表示数变小，即滑片向右移动时滑动变阻器接入电路中的阻值变大，所以应将开关的右接线柱与滑动变阻器的左下接线柱相连接，如图所示。
(2)电流表无示数说明电路中存在断路，而电压表有示数说明电压表外侧的电路是通路，说明电路可能存在的故障是电阻R断路。
(3)由题图丙可知，因为选择的电压表的量程为0～3V，所以电压表的示数为2V。根据图丙中的示数可知电阻R两端的电压为2V，通过电阻R的电流为0.5A，所以由欧姆定律可得电阻R的阻值R = $\frac{U}{I}$ = $\frac{2V}{0.5A}$ = 4Ω；
(4)由题图丁可知，小亮得到的实验数据是电流随着电压的增大而减小，分析电路图可知，当滑动变阻器接入电路中的阻值变小时，电路中的电流变大，定值电阻R两端电压变大，而根据串联电路的电压规律可知滑动变阻器两端电压减小，所以可知小亮得到这样图像的原因可能是他将电压表并联在了滑动变阻器两端，测滑动变阻器两端电压，所以电压表示数增大时，电流表示数减小。
[拓展]①开关均闭合，滑片P在最右端时，此时变阻器的最大电阻和定值电阻串联，电压表的示数为3V，由串联电路电压的规律，变阻器的电压U滑 = 9V - 3V = 6V，由分压原理可知R0 = $\frac{3V}{6V}$×30Ω = 15Ω。
②通过灯的电流为0.3A时，灯正常发光，只断开开关S2，变阻器与灯、定值电阻串联，电压表测定值电阻的电压，调节滑片P，使电压表示数UR0 = I1R0 = 0.3A×15Ω = 4.5V，此时电路电流一定为0.3A。
③保持滑片P位置不变，断开S1，闭合开关S、S2，和②相比，电路的连接关系没有改变，各电阻大小不变，电路的电流不变，灯仍正常发光，电压表测灯与定值电阻的电压，示数为7.5V，故灯的额定电压U灯 = 7.5V - 4.5V = 3V，灯泡L正常工作的电阻R灯 = $\frac{U_{灯}}{I_{灯}}$ = $\frac{3V}{0.3A}$ = 10Ω。