34：电学设计性实验—2020中考物理核心考点抢分练

（3）未知电阻 Rx 的表达式为（此表达式 1 分） 13 / 13
2020 中考物理核心考点抢分练 34：电学设计性实验
一、无滑动变阻器的实验设计（无电压表） 1.某 同 学 在 没 有 电 压 表 的 情 况 下 ，利 用 电 流 表 和 已 知 阻 值 的 定 值 电 阻 R0，测 量 未 知 电阻 Rx 阻值，如图中可实现测量 Rx 阻值的正确电路图是（ ）
（1）在虚框内画出你所设计的实验电路图；(电路不可重组)
（2）写出主要实验步骤及要测量的物理量； （3）写出额定功率的数学表达式。（用已知量和测得量表示） 答案：（1）见图答 （2）①按图连接电路，闭合开关 S1、S2，断开开关 S3，调整滑 动变阻器滑片的位置，使电压表的示数为 2.5 V；
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③保持滑片位置不变，用电压表测出 R0 两端的电压为U 0 。
⑶ Rx 的数学表达式为： Rx
= Ux U0
Rx
2.在“测量小灯泡额定功率”的实验中，被测小灯泡上只能看到“3.8 V”字样，某小组还发现电流 表已经损坏，于是他们利用下列器材只连接了一次电路就测出了小灯泡的额定功率。
实验器材：一块量程合适的电压表、滑动变阻器、一个阻值为 R0 的定值电阻、开关和导线若干。 请完成以下任务：
（2）实验步骤：
①按照电路图连接电路；
②闭合开关 S，读出电压表的示数 U1。
（3）表达式
电源电压U
=
R1 + R2 R1
U1
三、有滑动变阻器的实验设计（无电流表）
1.现手头有一个阻值为 10Ω 的定值电阻 R0 ，一个电压大约为 18V 的电源，一个量程只有 0～3V
的电压表，一个最大阻值大约为 120Ω 的滑动变阻器，请设计一个实验，比较准确的测量一个阻值
R=U/I2=
I1R0 I2
，根据电阻的串联，待测电阻的电阻：RX=R﹣R0=
I1R0 I2
﹣R0，即 Rx
=
I1 − I2 I1
R0
二、无滑动变阻器的实验设计（无电流表）
1．某同学在没有电流表的情况下，利用电压表和已知阻值的定值电阻R0，测量未知电阻Rx阻值， 图8中可实现测量R阻值的正确电路图是（ ）
（3）表达式： P
=
3.8 (U − 3.8) R0
3.物理课上，老师拿来一个额定电压为 2.5 V 的小灯泡，请同学们测出它的额定功率。老师提供 的器材有：电源一个（电压恒定且未知）、阻值为 R0 的定值电阻一个、滑动变阻器一个、电压表一 只、开关 3 个、导线若干。（以上器材均满足实验需求）请你帮同学们完成下列内容（实验时不能忽 略灯丝电阻随温度发生的变化）：
I2；（3） Rx
=
I1
− I2 I1
R0
【解析】（1）将电流表和已知电阻串联在干路上，将待测电路接在一个支路上，如下所示：
（2）①按上图连接电路；②将开关的刀掷向 1，记下电流表的示数 I1；③将开关的刀掷向 2， 记下电流表的示数 I2；
（3）在②中，由欧姆定律的变形公式，电源电压 U=I1R0； 在③中，两电阻串联，电流表测电路中的电流，由欧姆定律的变形公式，电路的总电阻：
约为 20Ω 的待测电阻 Rx 的阻值。
要求：⑴画出电路图；
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⑵写出实验步骤及表明需要测量的物理量； ⑶用测量的物理量推导出待测电阻的数学表达式。 答案：⑴电路图如图所示。
V
V
R0
Rx
S
P
R1
⑵实验步骤：①按图连接电路，变阻器调至最大；
②先将电压表并联在 Rx 两端，闭合开关，
调节变阻器使电压表的示数为U x ；
2.如 图 所 示 ， 几 个 同 学 在 只 有 电 流 表 或 电 压 表 时 ， 利 用 一 个 已 知 阻 值 的 电 阻 R0设 计 了四个测未知电阻Rx的电路，其中不可行的是（ ）
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3.某同学要测出一个电压约为 40V 的电源电压（电压保持不变），可供选用的器材如下：待测电 源；一块电压表（量程 0-15V）;四个阻值已知的电阻，分别为 R1(100Ω)、R2(150Ω)、R3(200Ω)、和 R4(4kΩ)；一个开关及若干导线，请合理选择器材，设计一个实验精确测出电压电压。要求：
②保持滑动变阻器滑片位置不动，开关 S1 仍闭合，断开开
关 S2，闭合开关 S3，记下此时电压表的示数为 U；
（3）
P额
=
2.5U − R0
6.25
R0
S2
S3
V
S1
图答
4.某课外科技小组要测量某定值电阻的值，提供的实验器材有：电源、一个最大阻值为 R0 滑动 变阻器、两只开关、一只电压表（符合实验要求），待测电阻 RX，导线若干。请在方框内画出实验 电路图（连接电路后不得拆改电路），写出实验步骤和电阻 RX 的表达式。
（3）串联电路中各处的电流相等，根据欧姆定律可得：U0/R0=Ux/Rx，解得 Rx=UxR0/U0。 四、有滑动变阻器的实验设计（无电压表） 1.电流表一个，滑动变阻器，已知阻值的电阻 R0 一个，待测电阻 Rx,电源、开关若干。（电路 可重组）
2. 电流表一个，滑动变阻器，已知阻值的电阻 R0 一个，待测电阻 Rx,电源、开关若干。（电路 不可重组）
（1）画出实验电路图； （2）写出主要的实验步骤和需要测量的物理量； （3）写出待测电阻 Rx 的数学表达式（用已知量和测量量表示）。
答案：1.ACD；2.ABD 3.【答案】（1）见解析图；（2）①按电路图连接电路；②将开关的刀掷向 1，记下电流表的示数 I1；
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③将开关的刀掷向
2，记下电流表的示数
【解析】（1）定值电阻 R0 和未知电阻 Rx、滑动变阻器串联，分别利用电压表测出定值电阻 R0 和未知电阻 Rx 两端的电压，电路图如下图所示：
（2）①按照电路图连好电路，将滑动变阻器滑片调到阻值最大处。闭合开关，调节滑动变阻器， 使电压表的示数接近满偏，记下电压表的示数 U0；
②断开开关，保持滑片位置不动，将电压表改接在待测电阻两端。闭合开关，记下电压表的示 数 Ux。
答案： 四、有滑动变阻器的实验设计（无电压表） 1.
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2.
3.（1）见图答 1 （2）①按图连接电路，将滑动变阻器滑片 P 置于 a 端，闭合开关 S1、S2，记下电流表的示数为 I1； ②先断开 S1、S2，将滑动变阻器滑片 P 置于 b 端，再闭合开关 S1，记下电流表的示数为 I2；
（3）U额 =
20 P额 I1 I2
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P
Rx
a b S2
A
S1
图答 1
4.【解析】 方案一：
（1）利用串联电路电流和电压规律，将 R1 与电源（r）串联起来，将电压表并联在 R1 两端。 当 S 断开时，电压表测的是电源电压；当 S 闭合时，电压表测的是 R1 两端电压。实验电路如图：
五、有滑动变阻器的实验设计（两表都有） 5.实验台上有一个阻值约为 100 Ω 的未知电阻 Rx，小明想知道这个电阻 Rx 的具体阻值，现有一 节旧干电池，一个定值电阻 R0=150 Ω，两个开关 S1、S2，导线若干。另外，可供选用的器材如下： 一块电流表 A（量程 0～0.6 A，分度值 0.02 A） 一块电压表 V（量程 0～3 V，分度值 0.1 V） 请你合理选择器材，设计一个实验精确地测出未知电阻 Rx 阻值。要求： （1）画出实验电路图（实验测量过程中不可拆接电路）； （2）写出实验步骤及所需测量的物理量； （3）写出未知电阻 Rx 的表达式（用已知量和测量量表示）。
（1）画出实验电路图 （2）写出实验步骤及所需测量的物理量 （3）写出电源电压的表达式（用已知量和测量量表示） 答案：1.ACD；2.C 3.【解析】（1）电压表（量程 0-15V），电源电压较高，电压表不能测出电压，要准确则出电源 电压，要用串联电路的分压特点，测出较小电阻的电压，算出总电阻，根据串联电路分压特点，算 出电源电压。设计电路如下：
3.物理课上，老师拿来一个电阻元件，上面标有额定功率为 P 额，额定电压模糊不清。若要正确 7 / 13
使用这个元件，需测出它的额定电压。老师提供的实验器材有：满足实验需求的电源一个（电压恒 定但未知），电流表一只，开关两个，滑动变阻器一个（规格为“20Ω 1 A”），导线若干。请你利用 上述器材，帮助同学们测出此元件的额定电压。（不考虑温度对电阻元件的影响）要求：
（1）画出该组同学设计的电路图；
（2）写出实验步骤；
（3）写出灯泡额定功率的表达式（用已知量和测量量表示）。
答案：（1）电路图如题答 1
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S1
S2 V
S3
图答 1
（2）实验步骤：①按电路图连接实物；
②闭合开关 S1 、S3 ，移动滑动变阻器的滑片，使电压表的示数达到 3.8V；
③滑片位置不动，闭合开关 S1 、S2，测得电压表的示数为 U。
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（2）实验步骤： ①按照电路图连接电路； ②当 S1 闭合，S2 断开时，记下电压表的示数为 U1； ③当 S2 闭合，S1 断开时，记下电压表的示数为 U2。
（3）只
S1 闭合时有U
= U1
+ U1 R1
r
；只
S2 闭合时有U
=U2
+ U2 R2
r ；联立可得
r = R1R2 (U2 −U1) 。 R2U1 −R1U2
（1）在虚线框内画出你所设计的实验电路图；(电路不可重组)
（2）写出主要实验步骤及要测量的物理量； （3）写出额定电压的数学表达式。（用已知量和测得量表示）
4.某同学复习中用图甲所示的电路再次探究串联电路电压的规律，实验时意外发现：“当变阻器 滑片 P 向左移时，两电压表的读数之和减小。”他产生了疑惑，在老师的引导下，知道了用久的普通 干电池内部有不可忽略的电阻，可将它看作一个理想电源(电压 U 恒定，电阻为 0)与一个电阻 r 的串 联(图 16 乙所示)．
（2）实验步骤：
①按照电路图连接电路，记下开关 S 断开时电压表的示数 U；
②闭合开关 S，记下电压表的示数 U1．
（3）因为串联电路电流相等：则 U1 R1
=
U
−U1 r
，整理得 r
=
U −UΒιβλιοθήκη Baidu U1
R1
方案二：
（1）根据定值电阻 R1、R2 需要分别与电源（r）串联起来，将电压表并联在定值电阻 R1、R2 两端，所以应采取定值电阻 R1、R2 分别串联一个开关，然后与电压表并联，最后通过开关接在电源 上，如图：
2.某 同 学 在 没 有 电 压 表 的 情 况 下 ， 只 利 用 电 流 表 和 已 知 阻 值 的 定 值 电 阻 R0， 测 量 未 知电阻Rx阻值，图中可实现测量Rx阻值的正确电路图是（ ）
3.现有一个阻值为 20 Ω 的定值电阻 R0，一个电压约为 15 V 的电源，一个量程为 0～1 A 的 电流表，一个单刀双掷开关及导线若干。请你利用上述器材设计实验，测出约为 10 Ω 的未知电阻 Rx 的阻值。要求：
五、有滑动变阻器的实验设计（两表都有）
（1）实验电路如图答 2 所示，电路正确 2 分
S2
V
R0
RX
S1
图答 2
（2）实验步骤，每个步骤 1 分，共 3 分 ①按图答 2 所示电路连接电路； ②闭合开关 S1、S2，测得此时电压表的读数为 U1； ③只断开关开关 S2，测得此时电压表的读数为 U2； 12 / 13
请你帮他选择适当器材，设计测量干电池电阻 r 的实验方案。
可供选用的器材：一个电压表，符合实验要求的已知阻值的定值电阻 R1、R2(R1≠R2），
导线和开关若干，一节旧干电池。
要求 R1、R2 在同一电路中不能同时工作。请完成：
(1)面出实验电路图；
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(2)根据你设计的电路写出主要的实验步骤和需测量的物理量： (3)写出电阻 r 的数学表达式(用已知量和测量量表示)。
答案：如下：
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8.现有一个阻值为 30Ω 的定值电阻 R0，一个电压约为 12V 的电源，一个只有 0—3V 量程的电压 表，一个最大阻值约为 200Ω 的滑动变阻器，开关及导线若干。请你设计一个实验，比较精确地测 出一个约为 20Ω 的位置电阻 Rx 的阻值（电路可重组）。
要求：（1）画出实验电路图；（2）写出主要实验步骤和需测量的物理量；（3）写出待测电阻 Rx 的数学表达式（用已知量和测量量表示）。