2024福建省中考物理培优专题5——电学实验创新压轴题

2024福建省中考物理培优专题5——电学实验创新压轴题 一、实验题 1．小明在做探究“电流与电阻的关系”实验时，准备了以下器材：三节新干电池，定值电阻四个（5Ω、10Ω、20Ω、25Ω），电流表（0~0.6A）、电压表、滑动变阻器“20Ω 0.8A”和开关各一个、导线若干。 （1）图甲中有一根导线连接错误，请在该导线上画“×”，并在图上改正；( ) （2）改正电路后，先将5Ω的定值电阻接入电路，调节滑片，使电流表的示数如图乙所示；将5Ω的电阻换成10Ω的，他应调节滑片，使电压表的示数保持 V不变，再读电流表的示数；把20Ω的电阻接入电路时，小明发现无论怎样调节滑动变阻器都不能完成实验，为使四个电阻单独接入电路都能完成实验，他应控制电压表的示数范围为 ~ V； （3）正确实验后，可以得到结论： 。 （4）利用如图丙所示电路，能测出Rx的阻值。其中R为定值电阻，R'为电阻箱。请在横线上填上合适内容。 ①闭合开关前，将滑动变阻器滑片滑到b端，电阻箱调为某一阻值R1； ②闭合开关，调节滑动变阻器，使电压表和电流表示数为合适的值； ③断开开关，再将电压表与待测电阻C端间的导线改接到D端（图中虚线所示），闭合开关，反复调节 ，使两表的示数与②中相同，记录此时电阻箱的阻值R2，断开开关； ④待测电阻的阻值Rx= 。 2．许多用电器的电阻值往往会随着条件的变化而变化，例如小灯泡的电阻与其工作电压有关，热敏电阻对温度非常敏感。科创学习小组采用不同方法分别研究了一只正常工作时电压为2.5V的小灯泡电阻和一只热敏电阻的变化情况，请结合他们的研究回答问题。 实验一：测定小灯泡在不同电压时的电阻，选用如图甲所示的器材，其中电源电压为6V，小灯泡正常工作时电压为2.5V（灯丝电阻约为12Ω左右）： （1）为了能测量小灯泡正常工作时的电阻，下列两种规格的滑动变阻器应选用 ； A．10Ω 1A       B．50Ω 0.5A      C．100Ω 0.1A （2）用笔画线代替导线，将图甲所示的实物电路连接完整；( ) （3）检查电路连接无误后，闭合开关S，灯泡不亮，电压表有示数，电流表无示数，产生这一现象的原因可能是 ； （4）移动滑片，发现电压表的示数如图乙所示，其读数是 V； （5）通过小灯泡的电流随它两端电压变化的关系如图丙所示，分析图像可知该小灯泡正常发光时的电阻为 Ω； 实验二：测量热敏电阻在某一温度下的阻值。用如图所示的器材，将温控室的温度设置好，电阻箱R0调为某一阻值R01，闭合开关S，调节滑动变阻器R1，使电压表和电流表的指针偏转到某一位置，记录此时电压表和电流表的示数和电阻箱的阻值R01，断开开关S； （6）将电压表和热敏电阻C端间的导线改接到D端，闭合开关S，反复调节 （选填“R0”、“R1”或“R0和R1”），使电压表和电流表的示数与上述记录的示数相同，记录此时电阻箱的阻值R02，断开开关S； （7）实验中记录的阻值R01 （选填“大于”、“等于”或“小于”）R02，热敏电阻的阻值RT= （用字母表示）。 3．如图所示是小明探究电流与电压、电阻的关系的实验电路，电源（电压恒为4.5V），电流表（0~0.6A、0~3A）、电压表（0~3V、0~15V）各一只，开关一个，定值电阻（5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω），滑动变阻器（20Ω，1A）一个，导线若干。 （1）小明检查时电路时发现有一处导线连接错误，请你在甲图中连接错误的导线上打“×”，用笔画线代替导线正确连接电路（注意导线不要交叉）； （2）正确连接电路后，闭合开关，发现电流表无示数，电压表指针超过量程，电路中出现的故障是 ； （3）排除故障后继续实验，通过改变定值电阻R两端的电压，测得电流、电压的值如表，根据实验数据可得出结论： ； 实验次数 1 2 3 4 电压U/V 1.6 2.0 2.6 3.0 电流I/A 0.16 0.20 0.26 0.30 （4）在探究电流与电阻的关系时，小明将电阻分别接入电路，多次实验后得到了电流与电阻的关系如图乙所示。实验中，小明做完5Ω电阻的实验后，将10Ω电阻接入电路，闭合开关后需要将滑动变阻器的滑片向 （选填“左”或“右”）端移动，直至电压表示数为 V； （5）小明再将30Ω的电阻接入电路时，无论怎样移动滑片，都不能使电压表的示数达到控制的电压值，为了完成实验，下列操作合理的有 ； A．更换一个最大阻值为25Ω的滑动变阻器 B．增大定值电阻两端的电压，控制电压3V不变 C．控制的定值电阻两端的电压值保持不变，只将电源电压减小到4V （6）小明完成上述实验后，发现邻组的小红在做“伏安法测电阻”实验，实验器材：学生电源，开关、电压表、电流表、电阻箱各一个，待测电阻R2，导线若干。她按图丙连接好电路，闭合开关后，改变电阻箱接入的阻值进行多次测量。记录下电阻箱的阻值R及对应的电压表示数U，并根据记录的数据绘制出图像如图丁所示，则电阻R2的阻值为 Ω。 4．爱动脑的小明想利用物理知识将电流表改装成电子拉力计，图甲是其电路原理图。弹簧右端和金属滑片P固定在一起（弹簧的电阻不计），定值电阻，a、b是一根长为的均匀电阻丝（其电阻大小与长度成正比），阻值为，电源电压，电流表的量程为；当不拉拉环时，金属滑片P刚好处于a端。已知该弹簧伸长的长度与所受拉力F的关系如图乙所示。 （1）将电流表的表盘改为拉力计的表盘，可以把拉力的大小信息转化为电流信息，更加方便简洁，信息转化的关键环节为：拉力大小变化滑片P的位置变化电路的 变化电流的变化； （2）当不拉拉环时，电路中的电流是 A； （3）在电路中连入的目的是 ； （4）为了保证电路安全，还需要对电阻丝接入电路的范围进行限制，其允许接入的阻值范围是 ，该拉力计能够测量的最大拉力是 N； （5）在不改变电表的条件下，要增大电子拉力计测量范围，以下调整方案可行的是 ； A．增大电源电压　　B．减小电阻的阻值　　C．在电路中再串联一个电阻 （6）在图丙所示的电流表盘上标出拉力为时指针的位置 ； （7）小红同学设计了将电压表改装电子拉力计的电路，如图丁所示，弹簧伸长的长度与所受拉力F的关系如图乙所示，已知电源电压为U，定值电阻的阻值为，是长为的均匀电阻丝，阻值为，此方案中的电压表示数与被测拉力F之间的关系式： V。（用、、、、和F表示）。 5．学校“种植小屋”的蔬菜适宜生长的温度在10~30℃之间，项目式学习小组利用热敏电阻和电阻箱设计温度报警电路，电阻箱是可以调节并显示阻值的变阻器。 （1）利用图甲所示电路探究热敏电阻Rt阻值随环境温度t变化的规律； 温度t/℃ 0 10 20 30 40 阻Rt/Ω 2800 1800 1200 800 600 ①连接电路的过程中，应将开关 ，将电阻箱的阻值调至最大； ②将热敏电阻置于0℃的环境中，闭合S1、断开S2，记录电流表示数I0，然后 （描述开关状态），调节电阻箱R0直至电流表示数为 ，此时Rt=R0； ③将热敏电阻Rt置于不同温度的环境中，重复步骤②，测得的数据如上表： 分析数据可得：热敏电阻的阻值随温度的升高而 ； （2）根据上述探究结果，设计报警电路： 实验器材：电源（恒为12V）、热敏电阻Rt、电阻箱R0（0~9999Ω）、数字电压表（U≥7.2V时报警）、数字电流表（I≥6mA时报警）、开关一个、导线若干。 设计要求：小屋温度t≥30℃或t≤10℃时都有一个电表报警。 ①虚线框中的电路图是学习小组设计的报警电路，但它不能完全满足要求，请你根据设计要求将电路图补画完整；( ) ②设计的电路中，电阻箱R0应调为 Ω，可保证小屋温度t≥30℃时一个电表报警； ③当温度降低到10℃时电路报警，此时电流表的示数为 mA。 6．小明在“探究电流与电阻的关系”的实验中，电源是两节新的干电池，小明选择、、、的定值电阻，滑动变阻器的规格为“，1A”。    （1）小明用的定值电阻连接了如图甲所示的部分电路，请你将实验电路连接完整，且使滑动变阻器连入电路中阻值最大 ； （2）连好电路后，闭合开关后，移动滑动变阻器的滑片，使电阻两端的电压为2V；断开开关，保持滑动变阻器的滑片位置不变，用的电阻替换后直接闭合开关，电压表示数将 （填“变大”或“变小”），应向 （填“左”或“右”）移动滑动变阻器的滑片才能达到实验要求：小明更换其他电阻，完成实验； （3）上述实验完成后，为更好得出普遍规律，小明又找来一个阻值为的定值电阻接在电路中，继续实验。发现无论怎样调节滑动变阻器滑片都无法使电压表示数达到原来控制的电压值，于是小明在如图乙所示电路的 （填“a”或“b”）点串联了 （填“”或“”）电阻也完成了此次实验； （4）分析实验数据，小明得出结论：电压一定时，电流与电阻成反比； （5）小明又将定值电阻换成了标有“”字样的小灯泡，移动滑动变阻器的滑片，当电压表的示数为2V时，电流表的示数如图丙所示为 A，则小灯泡此时电阻为 ，实验发现小灯泡正常发光时电阻大于此时的电阻，原因是 ； （6）上述实验结束后，小明又设计如图丁所示电路，来测量额定电流是小灯泡正常发光时的电阻，已知滑动变阻器的最大电阻是，电源电压未知。步骤如下： ①闭合开关S、，断开开关，将滑动变阻器的滑片调到最右端，电流表示数为； ②闭合开关S、，断开开关，调节滑动变阻器的滑片，使电流表示数为； ③ （填两开关的通断情况），保持滑动变阻器滑片的位置不变，记下电流表示数为； ④小灯泡正常发光时的电阻 。 7．金属铂的电阻对温度变化很灵敏，可以制成电阻温度计，生活在泸州的小明找到一个铂丝电阻，铂丝电阻Rt，将其置于装有液体的烧杯内，通过外界改变液体的温度，用如图甲所示的电路测量其电阻值与温度的关系。 （1）开关闭合前，滑动变阻器的滑片应移至 （A或B）端； （2）为了安全完成实验且使实验现象明显，下列液体，适合加在烧杯中的是 ； A．食盐溶液 B．色拉油 C．水银 D．酱油 （3）小明将烧杯置于常温（20℃）环境时，调节滑动变阻器，使电压表示数为6V，此时电流表示数如图乙所示，此时Rt阻值为 Ω（保留1位小数）； （4）小明继续实验，测出铂丝电阻阻值与温度的关系如下表，请在图丙中作出铂丝电阻Rt的阻值与温度的关系图像． 。由图像可知，当环境温度为70℃时，铂丝电阻的阻值为 Ω； 温度/℃ 0 20 40 60 80 100 电阻/Ω 10.0 11.6 12.4 13.2 14.0 （5）小明查阅资料发现该电阻通常用恒流源供电，从实验室找来了一个直流恒流电源，正常工作时，其输出电流恒定为0.3A，不随外部条件的变化而变化，利用该恒流源以及电压表、开关、导线、阻值为R0=18Ω的定值电阻和该铂丝电阻设计一个简易电阻温度计，其原理图如图丁所示。若此时环境温度升高，则电压表示数将 （选填“变大”、“变小”或“不变”），当电压表示数为3.6V时，环境温度为 ℃。 8．学校研究性学习小组的同学决定设计一个简易的身高测量仪，可用器材有:电压恒定的电源、电压表、电阻丝、定值电阻、开关、导线（若干）等。他们的设想是:用滑片在细直的电阻丝上滑动代替滑动变阻器，将电压表改装成身高显示仪。    （1）在老师的引导下，同学们设计出了如图所示电路，该设计的特点是:所测身高越大，显示仪示数 （选填“越大”“越小”或“不变”），显示仪刻度 （选填“均匀”或“不均匀”）； （2）按如图的电路设计方案后，小组成员开始对器材的参数进行选择。他们采用了电压为9V的电源、一根长为60 cm的均匀电阻线（0.5Ω/cm）、电压表（电压表有“0~3V”和“0~15N”两个量程）。为了让测量仪测量身高的范围能达到最大，且测量精确度最高，电压表应选择 量程，选择的定值电阻R1的阻值应该为 Ω； （3）在滑片随着人的身高向上移动过程中，R1的电流 （选填“变大”、“变小”或“不变”）； （4）电池使用一段时间后，其电压会降低，为使该测量仪仍能准确测量，可以将该电路进一步改进，改进方案最佳的是 。 A．仅降低电源电压 B．将该电路中的R1更换为一个阻值合适的滑动变阻器 9．小希做“探究电流与电阻的关系”的实验，连接的电路如图甲所示，电源电压可调，有四个定值电阻，阻值分别为5Ω、10Ω、20Ω 和，滑动变阻器的规格为“”。 （1）有一条导线连接错误，请你在错误的导线上打“×”，并画出正确的导线； （2）改正连接错误后，闭合开关，发现电流表有示数，而电压表无示数，则电路故障可能的原因是定值电阻 （选填“断路”或“短路”）； （3）图乙是小希根据测得的实验数据绘制的电流I随电阻R的变化图像，由图像可知电阻R两端的电压为 V，她用的电阻完成实验后，保持滑动变阻器的滑片位置不动，换上的电阻，闭合开关后，此时应将滑片适当向 调（选填“左”或“右”），使电压表示数和前一次实验相同； （4）小希想进一步探究“电阻大小与导体长度的关系”的定量关系。小希利用如图丙所示的电路，把如图丁所示的两根电阻丝分别接入MN间，测得电流分别为和，从数据中发现，该电路并不能得出电阻与长度的定量关系，这是因为 ； （5）完成上述实验后，小希又利用电阻箱和单刀双掷开关，设计了如图戊所示的两个电路（电源电压已知，电流表已损坏）来测量的电阻。利用方案A进行实验，应先将开关S拨到 （选填“a”或“b”）。善于思考的小希，总感觉方案A的测量结果没有方案B的准确，请你利用实验中的余下器材帮助小希优化方案A，简要说出改进方法 。 10．某实验小组利用图甲所示电路测量自来水电阻R阻值，其中内径均匀的圆柱形玻璃管侧壁连接一细管，细管上阀门K可以控制管内自来水的水量，玻璃管两端接有导电活塞（活塞电阻可忽略），电源电压约为3V；    （1）连接完图甲所示电路，闭合开关前发现有一根导线连接错误，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）正确连接电路后，闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片P移至 （选填“A”或“B”）端； （3）实验中发现无论如何移动滑片P，电流表示数几乎为0，电压表示数接近3V，检查发现各电路元件完好，出现该现象的原因可能是 ；排除故障后，移动滑动变阻器滑片P到A端，发现电压表示数为3V，电流表示数为0.02A，此时自来水的电阻Rx为 Ω，继续移动滑动变阻器滑片到不同位置，记录多组电压表与电流表的示数，目的是： ；（选填“寻找普遍规律”或“减少实验误差”） （4）为能正确测出玻璃管内自来水的电阻，某同学利用定值电阻R1、定值电阻R2、电阻箱R、单刀双掷开关S、两个相同的电压表（量程为0~3V）等器材，连接了如图乙所示电路，进行了如下实验操作； ①把S拨到1位置，记录电压表V1示数； ②把S拨到2位置，调整 ，使电压表V2示数与电压表V1示数相同，记录此时电阻箱的电阻为R； ③计算玻璃管内自来水的电阻值，则Rx= （用R1、R2、R表示）。 11．如图甲是用电流表和电压表测量定值电阻R阻值的实物电路图。 （1）用笔画线代替导线，将图甲电路连接完整。要求：滑动变阻器的滑片P向右移动时，电流表示数变大 ； （2）连接好电路，闭合开关S，发现电流表的指针向零刻度线的左边偏转，接下来的操作步骤是： ； （3）排除故障后，闭合开关S，移动变阻器的滑片P至某一位置，此时电压表示数为2V，电流表示数如图乙，则定值电阻R为 Ω； （4）如图的电路，电源电压U恒为3V，R为滑动变阻器，定值电阻为10Ω，灵敏电流计G的量程为0~30mA。若把电流计表盘的刻度重新标注，将待测电阻接在A、B两端，便可直接读出所测电阻的阻值。完成下列实验步骤： ①把A、B两端直接连接在一起，移动滑动变阻器的滑片P，使电流计的指针偏转到最大刻度处，此时滑动变阻器连入电路的阻值为 Ω，电流计表盘的最大刻度处标注的示数为 Ω； ②保持滑动变阻器滑片P位置不变，把某定值电阻接在A、B两端，电流计指针刚好处于中间刻度线处，则接入的定值电阻阻值为 Ω； ③把另一待测的电阻接在A、B两端，电流计示数为，表盘指针对应的示数应标注为。则 Ω（用U、、、表示）。 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 参考答案： 1． 2 2.5 3 当电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻成反比 电阻箱和滑动变阻器 R1-R2 2． B L断路 2.2 12.5 R0和R1 大于 R01-R02 3． 定值电阻R断路 当电阻一定时，通过导体的电流与电压成正比 右 2.5 ABC 120 4． 电阻 0.15 保护电路 5∼35 428.6 C 5． 断开 断开S1、闭合S2 I0 减小 1200 4 6．     变大 右 b 10 0.2 10 灯丝的电阻随温度升高而增大 闭合开关S、S2，断开开关S1 14 7． B B 12.8 变大 50 8． 越大 均匀 0~3V 60 不变 B 9． 短路 3 右 见详解 a 见详解 10． B 自来水的阻值太大 150 减少实验误差 电阻箱 11． 见详解 将电流表正负接线柱对调 10 90 0 100 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $$