16．在“探究电流与电阻的关系”的实验中，小强选用了4Ω、8Ω、10Ω、20Ω四个定值电阻，电源电压恒为3V。
(1)按如图甲所示连接电路，闭合开关时，发现电流表无示数，移动滑动变阻器的滑片，电压表示数始终接近电源电压，造成这一现象的原因可能是电阻R0。
(2)排除电路故障后，闭合开关，移动滑片，当选用4Ω的电阻时，电流表示数如图乙所示，记为A；以后每更换一个阻值更大的电阻后，闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，使电压表的示数为V，同时记下对应的电流值。
(3)该电路图还能完成什么电学实验（写一个即可）。
【答案】(1)断路；(2) 0.5 2；(3)探究电流与电压的关系实验
【详解】（1）闭合开关时，发现电流表无示数，说明电路断路，移动滑动变阻器的滑片，电压表示数始终接近电源电压，说明与电压表并联的部分电路断路，即定值电阻R0断路；
（2）[1]由图丙可知，电流表选择的量程为0～0.6A，分度值为0.02A，此时电流表示数为0.5A。
由 得，电阻R0两端的电压U0 =IR0 = 0.5A×4Ω = 2V，即电压表示数保持2V 不变，以后每更 换一个阻值更大的电阻后，闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，使电压表的示数为2V，同时记下对应的电流值。
（3）该实验装置中电压表测电阻两端电压，电流表测量通过电路的电流，所以还可以让电阻不变，通过移动滑片改变电路中的电流和电阻两端的电压，探究电流与电压的关系。
17．如图甲所示，这是小华测量未知电阻Rx（阻值约为5Ω)的部分实验电路，滑动变阻器的规格为“20Ω 1A”，电源电压恒为3V。
实验次数 1 2 3
电压U/V 1.6 2.0
电流I/A 0.20 0.24 0.30
(1)请在图甲中用笔画线代替导线，将实验电路连接完整。
(2)闭合开关，将滑动变阻器滑片移至适当位置，记下电流表和电压表示数，接下来再次移动滑动变阻器滑片，测出3 组电压、电流数值。在第3次测量时，电压表示数如图乙所示，则此时电阻Rx两端的电压为V。
(3)根据这三次测得的数据，则定值电阻Rx 的阻值为Ω。（保留一位小数）
(4)若将实验中的定值电阻换成小灯泡，在多次测量电阻的过程中，发现当电压表示数增大时，电压表示数与电流表示数的比值也增大，造成这一现象的原因是。
【答案】(1) ；(2)2.4；(3)8.1；(4)小灯泡发光时温度升高，电阻增大【详解】（1）电压表并联在未知电阻两端，电源电压恒为3V，则电压表量程选择0~3V，如图所
示：
（2）由图甲可知，此时电压表选择0~3V 量程，由图乙可知，电压表分度值为0.1V，示数为2.4V。
（3）第三次电阻阻值
同理可得出第1、2次测量的电阻值分别为8Ω、8.3Ω,为减小误差，取平均值作为测量结果
（4）电压表与电流表示数的比值增大，即灯丝的电阻增大，由于灯泡两端的电压增大，导致了灯丝的功率增大，灯丝的温度升高，从而造成了灯丝的电阻增大。
18．小明、小红和小亮在做”探究影响导体电阻大小的因素“实验时，提出了如下猜想：猜想一：导体的电阻可能与导体的长度有关。
猜想二：导体的电阻可能与导体的横截面积有关。
猜想三：导体的电阻可能与导体的材料有关。
实验室提供了4 根电阻丝，其规格、材料如表所示；
编号 材料 长度/m 横截面积/mm2
A 镍铬合金 0.25 1.0
B 镍铬合金 0.50 1.0
C 镍铬合金 0.25 2.0
D 锰铜合金 0.25 1.0
(1)小亮设计了如图所示电路。实验时，他在M、N之间分别接上不同的导体，闭合开关后，通过观察或来比较导体电阻大小。小明认为：电流表是多余的，小红却认为：灯泡是多余的。你认为小红设计的电路不合理的理由是：；
(2)为了验证猜想二，可依次把M、N分别跟（选填导体的编号）的两端相连，闭合开关，记下电流表的示数，分析并比较这两根电阻丝电阻的大小；
(3)小丽在探究同样的问题时，手边只有一根电阻丝。她利用这根电阻丝和上述电路，不能够完成猜想（选填“一”、“二”或“三”）的实验验证；
(4)要使电阻丝接入电路的阻值变大，可采用的方法是_______。
A．增大电阻丝两端的电压 B．减小通过电阻丝的电流
C．将电阻丝拉长后接入电路 D．将电阻丝对折后接入电路
【答案】(1) 灯泡的亮度 电流表的示数 有可能造成短路；(2)A、C；(3)三；(4)C
【详解】（1）[1]当导体电阻大，电路中的电流变小，小灯泡变暗，所以还可以通过观察小灯泡的亮度知道导体电阻的大小。
[2]实验时，在M、N 之间分别接上不同的导体，闭合开关后，电路连通，形成小灯泡与导体的串联电路，电源电压一定，导体电阻越大，电流表示数越小，所以通过观察电流表示数可以知道导体电阻的大小。
[3]灯泡和电流表同时使用更好，通过观察电流表示数来比较导体电阻的大小，灯泡可以保护电路，从而防止烧坏电流表，造成短路。
（2）要验证猜想二，应控制导体材料与长度相同而横截面积不同，由表中数据可知，应选编号为
A、C的两根电阻丝进行实验。
（3）要探究电阻大小与导体材料的关系时，需保证电阻丝的长度、横截面积相同，材料不同，小丽在探究同样的课题时，手边只有一根电阻丝，那么，她利用这根电阻丝和上述电路不能完成对猜想三的实验验证。
（4）AB．导体的电阻是导体阻碍电流的性质，与导体两端的电压和通过的电流无关；故AB 均不符合题意；
C．将这根导线拉长，长度变长、横截面积变小，电阻变大，可以使连入电路的导线电阻变大，故C符合题意；
D．将导线对折后接入电路，长度变小、横截面积变大，导体的电阻变小，故D 不符合题意。故选C。
19．某实验小组利用电压恒为4.5V的学生电源、开关、电流表、电压表、滑动变阻器、阻值分别为5Ω、10Ω、20Ω的定值电阻、导线若干探究“电流与电压、电阻的关系”。
(1)探究电流与电压的关系
①小组同学设计了图中甲、乙、丙三个电路图，经小组讨论，最终确定用图丙电路进行实验，原因是该电路不仅能保持不变，还能很容易改变；
②图丁是小组实验时连接的部分电路，请你用笔画线代替导线按照图丙将电路连接完整；③小组同学先将5Ω的定值电阻接入电路，闭合开关，调节滑动变阻器滑片，得到如表数据。由表中数据得到的结论是。
实验次数 1 2 3
电压U/V 1.0 1.5 2.0
电流I/A 0.2 0.3 0.4
(2)探究电流与电阻的关系
①小组同学分别接入三个不同阻值的定值电阻，调节滑动变阻器的滑片，保持电压表示数不变，记下电流表示数，绘制了如图戊所示的图像，由图像可知小明在实验中控制定值电阻两端电压为V；
②分别选取5Ω、10Ω、20Ω的定值电阻进行实验，当用10Ω电阻替换5Ω电阻时，闭合开关，电流表示数将（选填“变大”、“变小”或“不变”），滑动变阻器的滑片应向（选填“A”或“B”）端移动；为顺利完成图戊中的数据采集，实验中选取的滑动变阻器最大阻值不能低于Ω。
【答案】(1) 电阻阻值 电阻两端的电压 电阻一定时，导体
两端的电压与通过导体的电流成正比
(2) 2变大B25
【详解】（1）①[1][2]探究电流与电压的关系时，应控制电阻阻值不变，记录电流随电压的变化规律，为得出普遍性的规律，要多次测量。甲图中灯泡的电阻随温度的变化而变化；乙图无法改变电阻两端的电压，不能多次测量；丙图不仅能保持电阻阻值不变，还可以通过移动滑动变阻器的滑片改变定值电阻两端的电压，从而多次测量。
②[3]由丙图可知，滑片向右移动，电阻变大，故丁图中，滑动变阻器左下接线柱连入电路中，与
定值电阻串联，电压表与定值电阻并联，如图所示：
③[4]由表中数据可知，随着电压的增大，电流也增大，且电压与电流的比是个常数，故由表中数据得到的结论是：电阻一定时，导体两端的电压与通过导体的电流成正比。
（2）①[1]探究电流与电阻的关系时，要控制电阻的电压不变，根据绘制了如图乙所示的图像可知，电阻的电压为Uv=IR=0.4A×5Ω=0.2A×10Ω=0.1A×20Ω=2V
所以在实验中控制电阻两端电压为2V 不变。
②[2]实验中，当把5Ω的电阻换成10Ω的电阻后，根据分压原理，电阻两端的电压变大。
[3]研究电流与电阻关系时要控制电压不变，根据串联电路电压的规律，要增大滑动变阻器两端的电压，由分压原理，要增大滑动变阻器电阻阻值，故应把滑动变阻器滑片向B 端移动。
[4]定值电阻两端控制的电压为2V，滑动变阻器两端的电压为U 滑=U-UV=4.5V-2V =2.5V
根据串联正比分压可得，当20Ω的电阻接入时，滑动变阻器接入的阻值为R滑，则有 代
入数值得 ，解得R滑=25Ω,故实验中选取的滑动变阻器最大阻值不能低于25Ω。
20．用“伏安法”测量定值电阻Rx阻值的实验中，某同学设计的部分电路如图甲所示。
(1)请把图甲中电路补充完整（要求滑动变阻器滑片向左移动时电压表示数变小）；
(2)该同学连接好电路，闭合开关后发现电流表无明显示数，电压表有较大示数，近似为电源电压，故障原因可能是；
(3)没有电压表，只有电流表也能测出定值电阻。Rx的阻值。图乙是该同学设计的另一种实验电路图，R0是已知阻值的电阻，S 是单刀双掷开关，电源电压为U。实验的步骤如下：
①把S 和触点“1”接触，移动滑动变阻器的滑片到某一位置（不在最左端），读出电流表的示数为
I1；
②把S 和触点“2”接触，，读出电流表的示数为I2；
③则测出的定值电阻阻值Rx=（用已知量和测量量的字母表示）。
【答案】(1)；(2)Rx断路；(3) 保持滑动变阻器的滑片不动 -
【详解】（1）电压表测量Rx两端电压，所以其“-”接线柱与Rx左接线柱相连。滑动变阻器滑片向左移动时电压表示数变小，由串联分压原理知，滑动变阻器的阻值变大，所以滑动变阻器其中一个上接线柱与Rx右接线柱相连，右下接线柱与电流表“-”接线柱相连。如图所示：
（2）电流表无明显示数，说明电路出现了断路；电压表有较大示数，且接近电源电压，说明电压表与电源相通，其测量对象断路，即Rx断路。
（3）[1][2]把S 和触点“1”接触，滑动变阻器与Rx 串联，移动滑动变阻器的滑片到某一位置（不在最左端），读出电流表的示数为I1 ；此时Rx两端电压为Ux=I1Rx
电源电压U =I1RX+I1RP
把S 和触点“2”接触，保持滑动变阻器的滑片不动，读出电流表的示数为I2；此时R0两端电压为U0=I2R0
电源电压U =I2R0+I2RP
则滑动变阻器接入电路中的阻值为RP=
定值电阻阻值为
21．实验室里有一个标识不清的定值电阻Rx ，小李设计实验测量其电阻。
(1)他连接的电路如图甲所示，有一根导线接错了，请在错误的导线上画“×”, 并用笔画线代替导线，将电路连接正确；
(2)电路连接好后，闭合开关前，应让滑动变阻器的滑片P 移到端（选填“A”或“B”）；
(3)小李设计了如下表格记录实验数据。表格存在的问题是：；
实验次数 1 2 3
电压U / V 1.2 1.8 2.4
电流I / A 0.10 0.15 0.20
电阻R/ Ω 12 12 12
(4)分析表中数据可知：
①定值电阻的阻值Rx=Ω;
②在电阻一定时，电流与电压成。
(5)小李又想测量额定电压是2.5V 的小灯泡正常发光时的电阻。他将定值电阻换成小灯泡接入甲图电路（修改正确后），移动滑动变阻器，使电压表示数为2.5V ，电流表示数如图乙，则小灯泡正常发光时的电阻为Ω；（保留一位小数）
(6)同组的小明思考后提出，不用电压表也可以测出小灯泡正常发光时的电阻。他设计了图丙所示的电路图。其中定值电阻的阻值R = 25Ω,正确操作步骤如下：
①只闭合开关S 和S1 ，调节滑动变阻器滑片使电流表示数为I1 =A ；
②再断开开关S1 ，闭合开关S2，保持滑动变阻器滑片位置不动，读出电流表示数为I2 ；
③小灯泡正常发光时的电阻R灯 =。（用测量的物理量符号表示）
【答案】(1) ；(2)A；(3)缺少电阻的平均值一栏；(4)12 正比
(5)8.9；(6)0.1I2(U)-额I1
【详解】（1）原电路图中，电流表与定值电阻并联，电压表串联在电路中是错误的，伏安法测电阻实验中，定值电阻、滑动变阻器和电流表串联，电压表并联在定值电阻两端，如下图所示：
（2）为了保护电路，开关闭合前，滑动变阻器的滑片P 应滑到最大阻值处，即A 端。
（3）本实验是用伏安法测量某未知电阻的阻值，应多次测量求平均值减小误差，由表格可知没有电阻的平均值数据，所以，此表格设计的问题是没有电阻的平均值。
[2]由表格数据知 = = = = 12Ω
所以在电阻一定时，通过导体的电流与导体两端的电压成正比。
（5）灯泡正常发光时的电压为2.5V，图乙中电流表的量程为0~0.6A，分度值为0.02A，示数为0.28A，则灯泡的电阻
（6）[1]只闭合开关S 和S1，定值电阻R 和灯泡L并联，电流表测定值电阻的电流；灯泡的额定电压为2.5V，调节滑动变阻器的滑片，使电流表示数为
[2]闭合开关S 和S2，保持滑动变阻器滑片的位置不动，此时电路的电阻、结构不发生变化，电流表测干路电流，读出电流表示数为I2，灯的额定电流为I 额=I2-I1
小灯泡的正常发光时的电阻表达式为R灯
四、计算题（共8 分。每题4 分）
22．如图所示的电路，电源电压为6V 且恒定不变，电阻R1的阻值为24Ω,闭合开关S，电流表的示数为0.4A。求：
(1)通过R1的电流；
(2)通过R2 的电流；
(3)电阻R2 的阻值。
【答案】(1)0.25A；(2)0.15A；(3)40Ω
【详解】（1）由电路图知，两电阻并联，电流表A 测干路电流，由于并联电路各支路两端的电压相等，所以R1两端的电压等于电源电压，即U1 = U = 6V
由 得通过电阻R1 的电流
（2）因为并联电路干路中的电流等于各支路电流之和，所以通过电阻R2 的电流
I2 =I-I1 = 0.4A-0.25A = 0.15A
（3）根据并联电路电压的规律知，电阻R2两端的电压等于电源电压，即U2 =U =6V由 得电阻R2 的阻值
23．小明用电阻箱替代滑动变阻器，对伏安法测电阻实验进行了改进，按照图所示电路图连接实验电路。当电阻箱Rp阻值调节为10Ω时，电流表示数为0.2A；当电阻箱Rp阻值调节为30Ω时，电压表示数为1V。请根据以上数据计算：
(1)R0的阻值；
(2)电源电压U。
【答案】(1)10Ω；(2)4V
【详解】（1）由电路图知，电阻R0与电阻箱RP串联在电路中，电流表测电路中的电流，电压表测R0两端的电压。当电阻箱接入电路的阻值为10欧，电流表示数为0.2A，则有0.2A×(R0 +10Ω) = U
当电阻箱接入电路的阻值为30欧，则有30Ω :R0 = (U-1V) :1V解以上两式得，电源电压U=4V，R0的阻值为10欧。
（2）由第（1）小题的分析知，电源电压为4V。
五、科普阅读题（共4 分）
24．高铁作为现代化轨道交通建设的重大成果，已成为一张中国递给世界的“亮丽名片”。后高铁时代，中国应如何继续领跑世界？未来交通——高温超导磁悬浮列车将给出答案。
高温超导体（-180.15℃) 相对低温超导体（-268.95℃) 能在相对更高温区下工作。应用高温超导磁 悬浮技术把车轮改为悬浮装置，可制造如图所示的高温超导磁悬浮列车。
在高温超导磁悬浮列车研究中，我国应用先进的高温超导钉扎磁悬浮技术，利用无形的磁场将列车上的超导材料牢牢“钉”在轨道上方。这源于超导材料自身的磁通钉扎特性，如图甲所示，下方永磁轨道产生的磁力线能穿透高温超导体，并被钉扎中心“抓”住。这使得高温超导磁悬浮列车具备了自稳定、自悬浮、自导向的优异特性。如图乙所示，高温超导体上方放置的液氮用于冷却，使得列车运行仅依靠液氮冷却超导体，成本极低。
磁悬浮技术虽然消除了传统列车的机械摩擦阻力，但仍存在制约其速度提升的因素，当列车时速超过400 千米时，空气阻力将占列车运行总阻力的80%以上。那么如何降低空气阻力呢？基于真空管道的磁悬浮列车技术应运而生，真空管道的引入大大降低了列车运行时的空气阻力。
目前，我国高温超导磁悬浮列车关键技术已取得重大突破，可以使列车时速实现1000 千米以上。我们期待不久的将来能乘坐这样的列车驰骋在祖国的大地上。
(1)应用高温超导磁悬浮技术，能将列车上的超导材料牢牢“钉”在轨道上方。
(2)基于的磁悬浮列车技术可以降低列车运行时的空气阻力。
(3)昆明到北京约3000km，若乘坐速度为1000km/h的高温超导磁悬浮列车需要h。
(4)结合所学知识分析列车运行依靠液氮冷却超导体成本极低的原因：。【答案】(1)钉扎；(2)真空管道；(3)3；(4)见解析
【详解】（1）我国应用先进的高温超导钉扎磁悬浮技术，利用无形的磁场将列车上的超导材料牢牢“钉”在轨道上方，这源于超导材料自身的磁通钉扎特性。
（2）列车时速超过400 千米时，空气阻力将占列车运行总阻力的80%以上，基于真空管道的磁悬浮列车技术应运而生，真空管道的引入大大降低了列车运行时的空气阻力。
（3）昆明到北京约3000km，若乘坐速度为1000km/h的高温超导磁悬浮列车需要的时间
（4）液氮冷却超导体成本极低的原因主要是：空气中氮气的含量约为78%，来源广泛；液氮的制取相对简单，通过对空气进行低温液化然后分离即可得到；液氮的沸点约为-196°C，在常压下就能保持低温状态，储存和使用相对方便，所以成本较低。
