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专题7 电学探究实验
热点搜寻:电学实验中,除了出现频率最多的测量电功率,出现比较频繁的探究实验是欧姆定律、焦耳定律、影响电阻大小的因素、灯泡亮暗与什么因素有关等实验。主要考查的是控制变量法、运用串并联电路特点控制变量和分析、设计电路的能力。
【例题精析】
类型1 规律探究类实验
[例题1] 小明同学在“探究通过导体的电流与电阻的关系“时,他用如图所示的电路进行实验,可供选择的定值电阻分别为2.5Ω、5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω.实验中电阻R两端的电压始终保持3V不变,滑动变阻器的规格为“15Ω 1A”。
(1)请用笔画线代替导线,将图中实物电路连接完整,要求滑动变阻器的滑片P向B端移动时接入电路的电阻变大。
(2)连接电路时开关应该 ,闭合开关前,滑动变阻器的滑片应该移至 (A/B)端,闭合开关后,小明发现电流表示数为0,电压表示数很大,故障原因可能是 。
(3)实验中,不能被选用的电阻为 Ω,若要全部电阻都能继续实验,需要换一个最大电流至少是 的滑动变阻器。
(4)保证可用电阻均能正常进行实验,电源电压应该控制在 V至 V之间。
(5)正确实验结束后,得出的结论是 。
[练习1] 物理实验兴趣小组组织实验探究活动,通过使用电源(电压恒为3V),电流表、电压表,开关,规格不同的定值电阻(5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω),滑动变阻器(规格分别为“10Ω 1A”的R1和“15Ω 1A”的R2),以及导线来探究电流与电阻关系的实验,实验前同学们设计了如图甲所示电路图。
(1)按照电路图连接实物图时,开关应 ;
(2)为确保实验顺利进行,电压表应选用的量程是 (选填“0~3V”或“0~15V”);连接好电路后,他检查电路时发现电压表、电流表位置接反了,若此时闭合开关,电流表 (选填“会”或“不会”)被烧坏;
(3)正确连好电路后,闭合开关前要将滑动变阻器的滑片P移到阻值 处。闭合开关,此时电路中电流表无示数,电压表示数接近电源电压,移动滑动变阻器的滑片P,电流表、电压表示数均无变化,则故障可能是 ;
A.定值电阻R短路
B.定值电阻R断路
(4)排除故障后,多次改变R的阻值,调节滑动变阻器的滑片P,使电压表示数保持不变,记下电流表的示数,画出如图乙所示的电流随电阻R变化的图像,由图像可以得出结论: ;
(5)上述实验所选用的滑动变阻器是 (选填“R1”或“R2”);
(6)另一组同学用不同的实验器材(电源电压未知,但不变),仍然利用甲图所示的电路探究“电流与电阻的关系”时获得下表的实验数据,在进行第四次实验时将定值电阻的阻值由30Ω调为40Ω后就直接读出电流表的示数,这个示数可能是 。
R/Ω
10
20
30
40
50
I/A
0.6
0.3
0.2
0.12
A.0.2
B.0.17
C.0.15
D.0.13
类型2 研究物理量影响因素类
[例题2] 在研究导体电阻与哪些因素有关时,小明采用了如图1所示的电路进行探究,其中他选用的电阻丝MN电阻较大。
(1)该实验中,导体电阻大小主要用 来体现,小灯泡的主要作用是 。
(2)闭合开关,小灯泡不亮,电流表也没有示数,小明用电压表并在小灯泡两端检查,却发现电压表有偏转,则小灯泡不亮的原因是 。
(3)故障排出后,闭合开关,小明将右边夹子向左滑动时,观察到电流表示数变大,由此小明可得出导体电阻大小与 有关;同时发现,当电流表示数明显变大时,小灯泡亮度变亮。于是他还得出了“灯泡的亮度由电流大小决定,电流越大灯泡越亮”的结论。
(4)随着后续的学习,小明发现利用图1的实验装置研究导体电阻与哪些因素有关时存在不妥之处,你认为不妥之处是 ,改进的办法是 。
(5)为了验证小明“灯泡的亮度由电流大小决定,电流越大灯泡越亮”的结论,小红同学将“6V 3W”、“6V 2W”的两个小灯泡L1和L2串联在6V的电源上,闭合开关观察,发现两个小灯泡的亮度却不同。正在大家感到困惑时,老师给同学们做了以下实验:
将这两个小灯泡按图2甲、乙所示电路图分别接入电路中,调节滑动变阻器,让两灯亮度相当时,记录各自的电压、电流值。
观察了记录结果后,同学们发现灯泡两端的电压和通过的电流都不同,但是 大致相同的,结合同学们的探究可以得出灯泡的亮暗决定于 。
[练习2] 在探究影响导体电阻大小的因素时,小明作出了如下猜想:
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