19.电学中考实验题精选-2025科学中考真题分类精选
2025-02-26
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内容正文:
电学中考实验题精选
一、实验题
1.(2024·青海西宁·中考真题)小宁和同学们在“测量小灯泡电阻”的实验中,选用额定电压为2.5V的小灯泡、三节新干电池、电流表、电压表、滑动变阻器(50Ω 1A)、开关、导线等实验器材进行实验。
(1)请用笔画线代替导线,将图甲中的实物电路连接完整,要求滑动变阻器的滑片向右滑动时,小灯泡变亮。
(2)连接电路时,开关应该 ,滑动变阻器的滑片调到阻值最大处。
(3)闭合开关,在移动滑动变阻器滑片的过程中,发现两个电表指针都左右摆动,同时看到小灯泡闪烁,用手捏紧滑动变阻器的滑片后,电路恢复正常,则电路故障的原因可能是 。
(4)排除故障后,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,记录多组数据,并绘制出图乙所示的I-U关系图象。当电压表的示数为 V时小灯泡正常发光,此时的电阻为 Ω。
(5)同学们交流后,发现该实验还可以测量小灯泡的电功率,并分析出小灯泡的实际电压为额定电压的一半时,小灯泡的实际功率 (选填“大于”“等于”或“小于”)额定功率的四分之一,其根本原因是 。
2.(2024·内蒙古通辽·中考真题)某物理学习小组在“探究导体中电流与电阻的关系”实验中,连接了如图甲所示的电路(电源电压保持4.5V不变)。
表乙
实验次数
1
3
4
电阻R/Ω
5
10
15
电流I/A
0.60
0.26
0.20
(1)请用笔画线代替导线将图甲实物电路连接完整(要求:滑动变阻器滑片P向右移动,电路中的电流变大);
(2)连接好电路,闭合开关发现电压表示数接近于电源电压,电流表几乎无示数,则故障可能是定值电阻R (选填“断路”或“短路”);
(3)实验时改变 的阻值,通过移动滑动变阻器的滑片P来控制 保持不变,测出多组数据进行分析,得出结论;
(4)表乙是实验数据记录表格,分析可知实验操作存在的问题是 ;
(5)完成实验后该组同学又想到了用“等效替代法”测量一个额定电压为U额的小灯泡正常发光时的电阻,设计了图丙所示的电路,其中为电阻箱;请把下面步骤②中未完成的操作补充完整;
①将开关S与a连接,移动滑动变阻器的滑片P,使电压表的示数为U额;
② ,使电压表示数仍为U额,读出电阻箱阻值即为小灯泡正常发光时的电阻。
3.(2024·山东淄博·中考真题)在“测量小灯泡的电功率”实验中,小灯泡的额定电压为2.5V(正常发光时的电阻约为9Ω)。
(1)图甲是小明连接的电路,请指出不妥之处: ;
(2)重新连好电路,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,进行多次测量,将数据及现象记录在表格中。
实验次数
电压表示数/V
电流表示数/A
小灯泡的实际功率/W
小灯泡亮度
1
0.5
0.16
不亮
2
1.3
0.22
较暗
3
2.1
0.26
较亮
4
2.5
明亮
5
3.0
0.36
耀眼强光
①实验多次测量的目的是 ;
②第4次实验时电流表的示数如图乙所示,小灯泡的额定功率为 W;接下来要完成第5次实验,滑片应向 移动;
③通过实验发现,小灯泡两端的电压越大,实际功率 ,小灯泡越亮;
④小聪发现表格中有一个电流数据有误,该数据是 ;
(3)完成实验后,小明取一个阻值为的定值电阻,设计了如图丙所示的电路,测量小灯泡正常发光时的电阻。请把实验步骤补充完整。
①闭合开关S,移动滑片P,直至电压表示数为 V;
②断开开关S,保持滑片P位置不变, ,再闭合开关,记录电压表示数;
小灯泡正常发光时的电阻 (用所测的量和已知量表示)。
4.(2024·山东德州·中考真题)探究“电流与电阻的关系”时,实验器材有:学生电源、电流表、电压表、滑动变阻器(标有“20Ω 2A”字样)、定值电阻5个(5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、50Ω)、开关一个、导线若干。
(1)请用笔画线代替导线将图甲中的实物图连接完整,要求:滑片P向右移动时电压表示数变大,导线不交叉。
(2)连接好电路,将电源电压调至4.5V,滑动变阻器阻值调到最大,闭合开关S,移动滑片P,发现电流表无示数,电压表示数始终接近电源电压,导致这一现象的原因可能是_________(填序号)。
A.滑动变阻器断路 B.定值电阻R断路 C.定值电阻R短路
(3)排除故障后利用前四个定值电阻进行实验,图乙是根据实验数据得到的I-R图像:
①其中阴影部分面积表示的物理量是 ,其值为 ;
②由实验图像可得出结论:在电压一定时, 。
(4)实验时更换为50Ω的定值电阻后,无论怎样移动滑动变阻器的滑片都不能使电压表示数达到原来的数值,为了能完成这次实验,下列措施可行的是_________(填序号)。
A.调高电源电压
B.将电压表改接到滑动变阻器两端
C.在电源和开关之间串联一个15Ω的电阻
(5)实验结束后,该小组用电压表和一个已知最大阻值为R0的滑动变阻器,测量未知电阻Rx的阻值。他们设计了如图丙所示电路图,实验操作如下:
①将滑动变阻器滑片P移到最右端,闭合开关S,此时电压表的示数为U1;
②将滑动变阻器滑片P移到最左端,此时电压表的示数为U2;
③则Rx= (用R0、U1、U2表示)。
5.(2024·山东日照·中考真题)小明在电学学习中,对电学的神奇和电能对人类生产生活产生的巨大影响深感敬畏,他通过下列实验对电学知识进行了进一步的探究。实验一:如图甲所示,在“探究电流与电阻关系”的实验时选用了如下器材:电压恒为6V的电源,阻值为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω的定值电阻,电流表、电压表、开关、滑动变阻器各1个,导线若干。
(1)在检查电路时,他发现有一根导线连接错误,请你在答题卡的甲图中将连接错误的那条导线上画“×”,并用笔画线代替导线将电路连接正确 ;
(2)要完成该实验,滑动变阻器应该选用以下哪种规格:______(填下列选项前的字母);
A.20Ω,0.5A B.40Ω,0.2A C.50Ω,1A
(3)改正电路,闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片滑至最 (选填“左”或“右”)端。闭合开关,发现电流表无示数,电压表示数较大;移动滑动变阻器的滑片,两表的示数无变化,可能是定值电阻发生 (填“断路”或“短路”);
(4)更换正常电阻后,A、B两同学根据各自的实验数据作出了如图乙所示的图像,分析图像,你认为 (选填“A”或“B”)同学的实验操作是错误的,他操作中的问题是: ;
(5)改正错误后,他们都正确完成了实验,并记录相关数据,描绘出合理的图像,据此得出结论:在电压一定时, ;
(6)实验二:为了探究电流通过导体产生的热量跟哪些因素有关,设计了如图所示的实验装置(电源、开关未画出)。图丙是控制通过导体的电流和通电时间相同,探究 对产生热量多少的影响;图丁是控制导体电阻和通电时间相同,探究 对产生热量多少的影响。这两套装置进行实验的过程中都采用的研究方法是 。
6.(2024·山东青岛·中考真题)小明用图甲所示的实验装置探究电流和电阻的关系.电源电压为,三个定值电阻阻值分别为和,两个滑动变阻器规格分别为“”和“”。
(1)图甲电路连接不完整,请用笔画线代替导线将电路连接完整 。
(2)闭合开关前,滑动变阻器的滑片应移到 (选填“左”或“右”)端。
(3)正确连接电路后,小明依次使用三个定值电阻进行实验.每次更换定值电阻后,移动滑动变阻器的滑片,使电压表示数与前二次实验相同,记录相应电流表示数,绘制出图像如图乙所示,实验中电压表的示数为 V。
(4)小明找来一个未知阻值的电阻,重复上述实验,电流表表盘如图丙所示,其示数为 A,该电阻的阻值为 。
(5)根据以上实验数据,实验中小明选择的滑动变阻器规格应为 。
7.(2024·江苏淮安·中考真题)小明用阻值为的三个定值电阻探究电流与电阻关系,电源电压为且保持不变。
(1)用笔画线代替导线,将图甲所示电路连接完整(要求滑动变阻器的滑片向右滑动时电流表示数变大);
(2)连接电路时,开关应处于 状态;
(3)将的定值电阻接入电路,闭合开关,电流表无示数,电压表有示数,电路出现的故障是 ;
(4)根据实验数据描绘电流与电阻的倒数关系图像,如图乙所示。由图像可知,电阻R两端的电压为 V。得出的结论是:电压一定时,电流与电阻成 比;
(5)本实验中滑动变阻器的作用是 。分析实验数据可知,本实验所选用的滑动变阻器的最大阻值应不小于 。
8.(2024·四川巴中·中考真题)图甲是小明探究电流与电压、电阻的关系的实验电路图,选用的实验器材有电源(3V)、电流表(0~0.6A)、电压表(0~3V)、滑动变阻器(20Ω 2A)、阻值分别为5Ω、10Ω、20Ω三个定值电阻、开关导线若干。
(1)探究电流与电压的关系
①根据图甲将图乙实物电路连接完整(要求滑片向左移动时电流表示数变大);( )
②探究电流与电压的关系时要保持 不变;
③实验中滑动变阻器的作用是 和 ;
(2)探究电流与电阻的关系
①在实验中,首先确定一个保持不变的电压值U,当AB间的电阻R由5Ω换成10Ω时,保持滑片位置不变,闭合开关后将滑动变阻器的滑片向 (选填“左”或“右”)端移动,使电压表示数为U;
②当AB间换接20Ω电阻时,发现无论怎样移动滑动变阻器滑片,电压表示数都无法达到U。为了完成实验,U的取值不能小于 V;
③下表为实验得到的数据。请分析,第3组实验数据不符合“导体两端电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成反比”的实验规律,是由 (选填“测量错误”或“测量误差”)造成的。
实验序号
R/Ω
I/A
1
5
0.40
2
10
0.20
3
20
0.11
9.(2024·山东泰安·中考真题)某同学利用有关器材测量定值电阻的阻值。可选用的器材有电源(电压恒为)、三个滑动变阻器(规格分别为a:“”、b:“”和c:“”)、电流表(有,两个量程)、电压表(有,两个量程)、开关、导线等。该同学根据甲电路图,进行了正确的实验操作,当滑动变阻器滑片P处于中间位置附近时,电表示数如乙图所示。请你根据以上信息回答问题:
(1)实验中选择的滑动变阻器是 (选填“a”“b”或“c”);
(2)乙图中电压表的示数为 ,电流表的示数为 A,本次测量的阻值为 (精确到);
(3)请根据甲电路图,正确选择电表量程,用笔画线代替导线,完成图丙所示实物图的连接 ;
(4)该同学进行了实验创新,利用阻值为的定值电阻和电压表等器材,测量的阻值。设计了如丁图所示的电路,经检查无误后进行实验。请将实验过程补充完整:
①闭合开关、,断开开关,读出电压表的示数,记为;
②保持处于闭合状态,断开开关,闭合开关,使电压表测 (选填“”或“”)两端电压,记为;
③用已知物理量和测量量的符号表示出的电阻, 。
10.(2024·山东济南·中考真题)学习了“伏安法”测电阻后,某小组想进一步探究“导体的电阻与导体长度的关系”。他们选择了图甲所示的器材,并连接了部分电路。将固定在木板上长为15cm的铅笔芯作为研究对象,并标记为等长的五段,a、f为铅笔芯的两个端点,中间四点分别标记为b、c、d、e、
(1)若使滑动变阻器的滑片P向D端滑动时电流表的示数增大。需用一根导线将电源的正极接线柱与滑动变阻器的 (选填“A”“B”或“C”)接线柱连接;
(2)将电路连接完整后,把线夹夹在f点,闭合开关,发现无论如何调节滑动变阻器,电压表和电流表始终无示数。用一根导线检测电路故障,将导线的两端分别接到开关两端的接线柱上时,电压表和电流表仍无示数;将导线的两端分别接到滑动变阻器接入电路的两接线柱上时,电压表和电流表均有示数。若电路中只有一处元件故障,则故障是
(3)该小组排除故障后继续实验,闭合开关后快速记录电流表和电压表的示数,然后立即断开开关。电流表的示数如图乙所示,该读数为 A。调节滑动变阻器,多次测量并计算出电阻的平均值;
(4)将线夹分别夹在e、d、c、b点,重复步骤(3),得到铅笔芯接入长度l和对应的铅笔芯接入电阻的平均值R的数据,如表所示:
线夹位置
b
c
d
e
f
铅笔芯接入长度l/cm
3
6
9
12
15
铅笔芯接入电阻的平均值R/Ω
2.0
4.0
5.9
8.0
10.0
①请在坐标纸上描点,并画出铅笔芯接入电阻的平均值R和铅笔芯接入长度l的关系图像;
②通过分析图像可得实验结论:在材料和横截面积一定的条件下, ;
(5)在实验评估环节,有的同学认为,只通过对铅笔芯电阻与其长度的探究得到的结论具有偶然性,为了使证据更充分,接下来还应该 。
11.(2024·山东潍坊·中考真题)为测定一只标有“2.5V”字样的小灯泡正常工作时的电阻,某同学准备了下列器材:待测小灯泡、干电池3节、滑动变阻器、电流表、电压表、开关、导线若干。
(1)请用笔画线代替导线将图甲中的电路补充完整 ;
(2)闭合开关后,滑片P位于某一位置时,电压表示数如图乙所示,为了让小灯泡正常发光,应将滑动变阻器的滑片P向 (填“左”或“右”)移动;
(3)滑片P调整到适当位置,电压表示数为2.5V,此时电流表示数如图丙所示,则该小灯泡正常工作时的电阻为 ,此时滑动变阻器接入电路的电阻为 ;
(4)小华认为不用电流表也能测出小灯泡正常工作时的电阻,他又找来一个电阻箱和一个单刀双掷开关,设计了如图丁所示的电路,两虚线框中一处接入电阻箱,另一处接入滑动变阻器,然后进行了下列操作:
①闭合开关S,将单刀双掷开关掷于位置1,调整b处电阻,使电压表示数为2.5V;
②将单刀双掷开关掷于位置2,保持b处电阻不变,调整a处电阻,使电压表示数为 V,此时电阻箱的示数即为小灯泡正常工作时的电阻。电阻箱应接在丁图中的 (填“a”或“b”)位置。
12.(2024·甘肃兰州·中考真题)小林用如图甲所示的电路“探究电流与电阻之间的关系”。实验器材如下:电压恒为4.5V的电源一个,电流表、电压表各一个,阻值分别为5Ω、10Ω、15Ω、25Ω、30Ω的定值电阻各一个,滑动变阻器两个:(10Ω,2A)、(20Ω,1A),开关一个,导线若干。
(1)若小林选择器材、连接电路均正确,闭合开关后发现,无论怎样移动滑动变阻器的滑片P,两电表均无示数,取下电压表,使其分别接触电路中的a、b两点,c、d两点和d、e两点时,电压表均无示数,由此可判断电路中发生的故障可能是 ;
(2)排除故障后,小林在c、d两点间依次接入5Ω、10Ω、15Ω、25Ω和30Ω的定值电阻,得到表中的五组数据,完成实验并得出实验结论,则他选用的滑动变阻器是 (选填“”或“”);
实验次数
1
2
3
4
5
R/Ω
5
10
15
25
30
I/A
0.60
0.30
0.20
0.12
0.10
(3)实验中,小林将25Ω的定值电阻换成30Ω接入c,d两点间后,直接闭合开关,电压表的示数会 (选填“变大”或“变小”),接下来他应该将滑动变阻器的滑片P向 (选填“左”或“右”)移动,直至电压表的示数为 V;
(4)小林又设计了如图乙所示的电路测量未知电阻的阻值,已知电流表的量程为0~0.6A,电源电压恒为4.5V,他先将A、B两点直接用导线连接,调节滑片P,当电流表的示数为0.6A时,保持滑片P的位置不动,再将未知电阻接入A、B之间,此时发现电流表的指针恰好指在刻到度盘的正中央位置,则的阻值为 Ω。
13.(2024·青海·中考真题)为测量小灯泡正常发光时的电阻,“飞天”兴趣小组利用图甲所示的实验器材进行了如下实验(小灯泡额定电压为2.5V):
(1)用笔画线代替导线将图甲的实验电路连接完整 ;
(2)闭合开关前,滑动变阻器滑片应滑到 端(选填“A”或“B”);闭合开关后发现小灯泡不亮,电流表无示数,电压表有示数,电路中出现的故障可能是小灯泡 (选填“短路”或“断路”);
(3)排除故障后,闭合开关,移动滑片,测量得出了如下数据:
实验次数
电压U/V
电流I/A
电阻R/Ω
1
1.0
0.20
5.00
2
1.5
0.24
6.25
3
2.0
0.26
7.70
4
2.5
5
3.0
0.30
10.00
当电压表示数为2.5V时,电流示数如图乙所示,示数是 A,此时小灯泡的电阻值为 Ω(结果保留两位小数);
(4)根据实验数据绘制了如图丙所示小灯泡的I-U图像,结合数据和图像分析小灯泡的电阻值发生变化的原因: 。
14.(2024·四川南充·中考真题)小红想测量标有“1.5V”字样小灯泡正常发光时的电阻,从实验室找来了电源、电压表、电流表、滑动变阻器、开关和导线若干,进行了如下实验;
(1)用笔画线代替导线,将图甲电路连接完整;
(2)检查无误后,闭合开关,发现电流表无示数,小灯泡不亮,电压表示数接近电源电压;造成这一故障的原因可能是小灯泡 (选填“断路”或“短路”);
(3)排除电路故障后,闭合开关,移动滑片,当小灯泡正常发光时,电流表示数如图乙所示,则小灯泡正常发光时的电阻为 ;接下来她又测量了几组对应的电压值和电流值,并绘制了小灯泡的图象,如图丙所示;
(4)小红认为不能利用图甲的装置探究电流与电压的关系,理由是 ;
(5)小红还想测出另一个额定电压为的小灯泡正常发光时的电阻,在保证电路安全的前提下,设计了如图丁所示的电路(电源电压恒定大于且未知,滑动变阻器R最大阻值未知,定值电阻阻值为R0);请将实验步骤补充完整:
①闭合、,断开,移动滑片,使电流表示数为 时,小灯泡正常发光;
②闭合、,断开,保持滑片位置不变,读出电流表的示数为;
③小灯泡正常发光时的电阻RL= 。(用、、R0表示)
15.(2024·四川遂宁·中考真题)老师带领芳芳所在的班到实验室进行分组实验,利用两节干电池、电流表、电压表、滑动变阻器(最大阻值为)等器材测量未知电阻的阻值,实验所用的电路如甲图。
(1)根据甲图,用笔画线代替导线,在乙图中完成实物电路的连接(要求滑片P向右移动时,滑动变阻器阻值变小);
(2)芳移动滑片P到最大阻值处,闭合开关后发现电压表无示数,电流表有示数,电路故障可能是出现了 (选填“开路”或“短路”);
(3)排除故障后,闭合开关,调节滑片P,直到电压表、电流表示数如丙图所示,则的阻值为 Ω;
(4)改变待测电阻两端电压进行多次测量,目的是 (选填序号);
A.避免偶然性,寻找普遍规律 B.求平均值减少误差
(5)另一实验小组的电流表损坏不能使用,小组成员找老师更换电流表。老师向他们指出:不用电流表,利用现有器材也能进行测量。测量电路如丁图,操作步骤如下:
①闭合开关,滑片P移至A端,电压表示数为;
②再将滑片P移至B端,电压表示数为;
③则 (用、、表示)。
16.(2024·广东·中考真题)探究串联电路中电压的规律;
(1)根据图甲所示的电路图,用笔画线代替导线将图乙所示电路连接完整;
(2)连接电路时,开关应处于 状态,正确连接电路后,闭合开关,若灯断路,则两端 (选填“有”或“无”)电压;
(3)用电压表分别测出电压和。其中测时,电压表的示数如图丙所示,示数为 V。接着更换不同规格的灯泡并多次实验,数据记录见表;
实验次序
电压/V
电压/V
电压/V
1
1.7
2.9
2
1.3
1.6
2.9
3
1.1
1.8
2.9
①分析表中数据,得到初步结论:串联电路两端的总电压等于各部分电路两端电压 ;
②为使结论更具普遍性,小明将灯泡换成其他类型用电器并多次实验。此外,还可以 。
17.(2024·吉林·中考真题)小明同学在“探究电流与电阻的关系”实验中,连接了如图甲所示的电路,其中电源电压恒定不变,滑动变阻器的规格为“20Ω 1A”,选用的三个定值电阻阻值分别为5Ω、10Ω、20Ω。
(1)在连接电路的过程中,开关应处于 状态;
(2)分别将5Ω、10Ω的定值电阻接入电路,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,两次实验均使电压表示数为1.2V,记下每次对应的电流表示数;
(3)断开开关,将滑片移到滑动变阻器的阻值最大处,接入20Ω的定值电阻进行第三次实验,闭合开关,电压表示数如图乙所示,小明分析之后发现无法将电压表示数调至1.2V,但可以求出电源电压为 V;
(4)为了使电压表示数仍为1.2V,顺利完成第三次实验,如果只更换滑动变阻器,应选取最大阻值不小于 Ω的滑动变阻器;
(5)更换合适的滑动变阻器后继续实验,根据实验数据绘制图像如图丙所示,分析图像可得:导体两端的电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成 比。
18.(2024·四川内江·中考真题)在“测量定值电阻阻值”的实验中,提供的实验器材有:
A.两节新干电池;
B.电压表(量程0~3V,0~15V);
C.电流表(量程0~0.6A,0~3A);
D.滑动变阻器R(20Ω,1A);
E.待测电阻Rx(阻值约为几欧);
F.开关一个,导线若干。
(1)图甲是实验中设计的电路图,请在图中圆圈内正确填写表示电表的字母符号 ;
(2)连接电路前,发现电流表指针位置如图乙所示,此时需要进行的操作是 。连接电路时,开关应该 (选填“断开”或“闭合”);
(3)根据图甲的电路图,请用笔画线代替导线,把图丙中的实物图连接成完整电路(有两条导线未连接),要求开关闭合时电流表示数最小,测量时电表示数尽可能精确 ;
(4)测得的部分数据已记录在表格中,表格中第一行的最后空格栏内应填写的内容是 。在第3次测量时,电压表的示数如图丁所示,根据这三次测得的数据,Rx阻值的平均值为 Ω。
实验次数
电压U/V
电流I/A
电阻Rx/Ω
1
1.6
0.20
8.0
2
2.0
0.24
8.3
3
0.30
19.(2024·黑龙江鸡西·中考真题)(1)在“探究电流与电压的关系”实验中,电源为两节干电池,滑动变阻器的规格是“25Ω 2A”。
①开关闭合前,发现电流表的指针在零刻度线左端,如图乙,其原因是 。
②确认无误后,闭合开关进行实验,第4次实验时电流表示数为0.5A,电压表示数如图丙所示,计算出R的阻值 Ω。
实验次数
1
2
3
4
电压U/V
0.6
1.2
1.8
电流I/A
0.12
0.24
0.36
0.5
③记录的数据如上表所示,分析数据可以得到结论:导体的电阻一定时, 。
(2)用图甲所示电路“测量小灯泡额定电功率”。待测小灯泡的额定电压为2.5V,额定功率小于1W,电源为两节干电池,滑动变阻器R的规格为“20Ω 1A”。
①请你用笔画线代替导线,在图甲中把电路连接完整(滑片向右移动,灯泡变亮) 。
②正确连接完电路,闭合开关,向右逐渐移动滑片,小灯泡逐渐变亮,突然小灯泡熄灭,电流表示数几乎为零,电压表示数接近3V,原因是小灯泡 (选填“短路”或“断路”)。
③排除故障后,闭合开关,缓慢移动滑动变阻器的滑片,同时观察 表示数的变化,当小灯泡正常发光时,电流表示数如图乙所示,小灯泡的额定功率为 W。
④小灯泡用久了,钨丝会变细,在2.5V电压下,小灯泡实际功率 (选填“大于”“小于”或“等于”)额定功率。
20.(2024·广西·中考真题)小明用标有“2.5V”字样的小灯泡做“测量小灯泡的电功率”实验,设计了如图甲所示的电路图。
(1)闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片置于 (选填“a”或“b”)端,闭合开关后,发现小灯泡不亮,则电路故障可能是滑动变阻器 (选填“短路”或“断路”);
(2)排除故障后,某次实验电压表的示数如图乙所示,为 V;小明测得多组数据,并画出如图丙所示的图像,由图像可知小灯泡正常发光时的电阻为 ,小灯泡的额定功率为 W;
(3)图丙的图像是一条曲线的原因是小灯泡的电阻随温度升高而 (选填“增大”或“减小”)。
(4)受到上述实验的启发,为测量高温物体的温度,小明将图甲电路改装成一个简易的温度传感器。思路如下:将图甲中的小灯泡换成与灯丝同种材料的电阻丝,选择图中一个电表改装为温度显示仪。你建议他选哪个电表?请说明理由(从电表的示数随待测物体的温度变化关系进行阐述)。
答:
21.(2024·甘肃白银·中考真题)在“探究电流与电阻的关系”的实验中,小明使用阻值为的定值电阻各一个,电压为的电源等器材进行探究。
(1)请用笔画线代替导线将甲图电路连接完整 (要求:滑片P向右移动时电路中电流变大);
(2)正确连接并规范操作后,闭合开关,两电表均无示数。为了检查电路故障,小华将电压表接在滑动变阻器两端时无示数,接在开关两端时有示数,则电路的故障是 (选填“A”、“B”或“C”);
A.开关断路 B.滑动变阻器断路 C.定值电阻断路
(3)图乙是改正故障后根据测得的实验数据绘制的电流I随电阻R变化的图像,由图像可知R两端的电压为 V;当R的电阻由更换为时,闭合开关后,应该将滑动变阻器的滑片P向 端(选填“左”或“右”)滑动;要完成该实验滑动变阻器的最大阻值至少是 Ω;由图像得到实验结论为:当 一定时,导体中的电流与导体的电阻成 ;
(4)同组的珊珊同学用未知电阻替换电阻R,移动变阻器的滑片P至某一位置,此时电压表示数为,如图丙所示电流表示数为 A,该电阻的阻值为 。
22.(2024·四川达州·中考真题)小明在老师的指导下对“电流与电阻的关系”进行探究,现提供如下器材:电压恒定为4.5V的电源;阻值分别为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω的五个定值电阻;标有“15Ω 2A”的滑动变阻器和“30Ω 1A”的滑动变阻器;电压表(0~3V)、电流表(0~0.6A)、开关各1只,导线若干。
(1)小明同学设计了如图甲所示的实验电路图,请根据电路图帮助他将图乙中的实物图连接完整。
(2)若电路连接正确,小明在闭合开关前,发现电流表指针如图丙所示,那么他接下来的操作应该是 。
(3)排除电路故障后,将滑动变阻器的滑片P移动到最右端,闭合开关,调节滑片P,使电压表的示数为2.5V时,电流表的指针如图丁所示,此时电路中电流为 A,他此时接入电路的定值电阻R的阻值为 Ω。
(4)完成步骤(3)后,若保持滑片P位置不变,断开开关,将定值电阻替换成10Ω,闭合开关,向 (选填“左”或“右”)移动滑片P直到电压表示数再次变为2.5V为止,并读出此时电流表的示数。
(5)多次改变接入电路的定值电阻R,并重复步骤(4)。最终得出电流与电阻的关系。
(6)为确保后续所有定值电阻接入电路后都能完成该探究内容,应选择滑动变阻器 (选填“”或“”)接入电路。
(7)在完成上述探究内容后,小明将电路中的定值电阻替换成未知电阻,并利用伏安法成功测量出了的阻值。在他兴奋地向老师汇报成果后,老师告诉他还有其他的方法也能够测出未知电阻的阻值,下列电路不能成功测出未知电阻阻值的是 (阻值已知,电源电压不变)
23.(2023·青海西宁·中考真题)小西和同学们在“探究电流与电压的关系”的实验中,实验电路如图甲所示,电源电压恒为3V,定值电阻R的阻值为5Ω。
实验序号
1
2
3
4
5
U/V
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
I/A
0.1
0.3
0.4
0.5
(1)连接电路时,开关应 ,闭合开关前应将滑动变阻器滑片P调至 (选填“A”或“B”)端;
(2)连接好电路后,闭合开关,发现电压表有示数,电流表无示数,此时电路的故障可能是定值电阻 路;
(3)排除故障后,第2次实验中电流表的示数如图乙所示,为 A;
(4)将多次实验测得的数据记录在表格中,分析数据可得:在电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成 ;
(5)以下实验中,与此实验中进行多次测量的目的相同的是 ;
A.用刻度尺测量长度
B.探究杠杆的平衡条件
(6)完成此实验后,同学们还想探究“电流与电阻的关系”,又添加了10Ω、15Ω、20Ω、25Ω的电阻,实验中保持定值电阻两端电压为1.5V不变。将5Ω电阻换成10Ω电阻后,为保持电压表的示数仍为1.5V,应将滑动变阻器滑片P向 (选填“A”或“B”)端移动。为了完成本实验,滑动变阻器的最大阻值不得小于 Ω。
24.(2023·湖北襄阳·中考真题)根据你学过的电学知识将下列实验补充完整。
(1)在按电路图连接实物电路时,开关应该处于 状态;某次实验时电流表示数如图甲所示为 A;
(2)把图乙中实物图用笔画线代替导线补接完整,要求滑动变阻器向右滑时电路中的电阻变小;
(3)将图乙电路中的电阻换成一个额定电压为的小灯泡,为了测量小灯泡的额定功率,调节滑动变阻器时,眼睛应该注意观察 ;(选填一个物理器材名称)
(4)将电路图中的电阻换成一个额定电压为的小灯泡,闭合开关后,发现小灯泡不亮,电流表示数为0,电压表示数为,你认为产生该现象的原因是 发生了开路(若故障只发生在小灯泡或滑动变阻器上);
(5)小俊利用电流表、电压表,几节干电池、3个定值电阻(阻值分别为、、、1个阻值为的滑动变阻器、开关和若干导线,又做了下面的实验:
①按乙图所示连接电路,当电源为时,选了一个定值电阻接入电路,移动滑片至电压表示数为;
②保持滑片不动,改变电源电压为,换接入另一个定值电阻,发现电压表示数没变。
则①时选接上的那个定值电阻阻值为 。
25.(2023·山东德州·中考真题)某同学在做“测量小灯泡正常发光时的电阻”的实验时,设计了如图甲所示的实验电路,已知标有“”字样的小灯泡正常发光时的电阻约为,电源电压为,可供选用的滑动变阻器有和。
(1)为了能完成实验,应该选用的滑动变阻器是 (选填“”或“”);
(2)将滑动变阻器调至阻值最大处,闭合开关,发现 (选填“电压表”或“电流表”)无示数。通过分析发现图甲中有一根导线连接错误,请在错误连线上画“”并在图中画出那一根正确的连线;
(3)电路改正后,某次测量时电压表的示数为,为使小灯泡正常发光,应将滑动变阻器的滑片向 (选填“A”或“B”)端滑动。小灯泡正常发光时,电流表的示数如图乙所示,则小灯泡正常发光时的电阻为 ;
(4)该同学又取来的定值电阻,设计了如图丙所示的电路图,闭合开关,调节滑动变阻器的滑片,使电流表的示数为 A时,小灯泡正常发光。此时电路的总功率为 W。
26.(2023·四川巴中·中考真题)用“伏安法”测量已坏收音机里一个电阻的阻值,请完成下列实验探究。
(1)连接电路时开关应处于 状态;闭合开关前,滑动变阻器应滑到 (选填“A”或“B”)端;
(2)用滑动变阻器调节接入电路中的电阻,记录每次对应电流值和电压值,多次测量的目的是 (选填“①”或“②”);
①寻找普遍规律 ②求平均值减小误差
(3)某一次测量时,电流表的指针如图乙所示,其示数为 A,电压表的指针如图丙所示,其示数为 ,根据上述数据计算出Rx的阻值为 ;
(4)要测量额定电压为U0的小灯泡正常工作时的电阻,设计了以下四种方案,电源电压不变,R为已知电阻,在不改变电路连接的情况下可行的是 (仅一项正确)。
A. B. C. D.
27.(2023·山东聊城·中考真题)如图所示,在“测量小灯泡的电功率”实验中,小灯泡的额定电压为2.5V,电阻大约为10Ω,电源电压为6V;
(1)图甲电路中还有一根导线没有连接,请用笔画线代替导线,将电路连接完整(要求:导线不交叉);
(2)连接好电路,检查无误后,将滑动变阻器接入电路的电阻调节到最大,接着闭合开关试触,观察到电压表的示数超过2.5V,其原因可能是该滑动变阻器的最大阻值 (选填“太小”或“太大”);
(3)解决问题后,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片P,使电压表示数为2.5V,小灯泡正常发光,此时电流表示数如图乙所示,则小灯泡的额定功率为 W。若要使小灯泡变得更亮一些,滑动变阻器的滑片应向 (选填“左”或“右”)移动;
实验次数
小灯泡两端的电压U/V
通过小灯泡的电流I/A
小灯泡的亮度
小灯泡的电功率P/W
1
2.2
0.28
比正常发光暗
0.62
2
2.5
正常发光
3
2.8
0.32
比正常发光亮
0.90
(4)将上表数据填完整后进行分析,发现小灯泡亮度是变化的,小灯泡的亮度是由其 (选填“实际功率”或“额定功率”)决定的;
(5)观察表中的数据发现,虽然是同一小灯泡,但通过小灯泡的电流与其两端的电压并不成正比,其原因是 。
28.(2023·辽宁鞍山·中考真题)小明使用阻值为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω的定值电阻各一个,电压为3V的电源以及规格为“10Ω,0.5A”的滑动变阻器等器材,来“探究电流与电阻的关系”。
(1)他首先将5Ω的电阻接入了图甲的电路中,检查时发现电路中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)电路正确连接后,闭合开关时发现,此时电压表和电流表均无示数,他判断产生此现象的原因是 (选填“定值电阻”或“滑动变阻器”)断路。排除故障后移动滑动变阻器的滑片,电流表示数如图乙所示,则此时电压表示数为 V;
(3)当定值电阻由5Ω换为10Ω时,为达到实验要求,需向 (选填“左”或“右”)调节滑动变阻器的滑片。分别将5Ω和10Ω的电阻接入电路,在电压表示数不变的情况下,滑动变阻器消耗的电功率之比为 ;
(4)如果只利用现有器材,让四个电阻单独接入电路都可完成实验,定值电阻两端的电压应控制在2V~ V之间;
(5)小明按上述方法,更换不同阻值的电阻进行了多次实验后,得出结论:当电压一定时,导体中的电流与导体的电阻成 ;
(6)完成上面实验后,小明又设计了图丙所示的电路来测量额定电压为2.5V的小灯泡正常发光时的电阻,已知电源电压为7V,R0的阻值为10Ω,请完成以下实验步骤:
①开关S和S1闭合、S2断开,移动滑动变阻器的滑片,使小灯泡正常发光;
②保持滑动变阻器滑片位置不变,将开关S和S2闭合、S1断开,此时电压表示数为3V;再将滑动变阻器的滑片移到最 (选填“左”或“右”)端,此时电压表示数为5V,电路中的电流为 A;
③小灯泡正常发光时的电阻RL= Ω。(结果保留一位小数)
参考答案
1.(1) (2)断开 (3)滑动变阻器的滑片接触不良 (4) 2.5 10
(5) 大于 灯丝的电阻随温度的升高而增大
【详解】(1)由题知,灯泡额定电压为2.5V,所以电压选用0-3V量程与灯泡并联,滑动变阻器滑片P向右滑动时灯泡变亮,说明电路中电流变大,变阻器连入阻值变小,所以应将滑动变阻器右端接入电路中且与灯泡串联,实物连接如图所示:
(2)为了保护电路,连接电路时,开关必须断开。
(3)在移动滑动变阻器滑片的过程中,发现电表指针左右摆动,同时看到小灯泡闪烁,其原因是移动滑片引起的,所以原因可能是滑动变阻器接触不良。
(4)[1][2]由题知,灯泡额定电压为 2.5V,根据制出如图丙所示的I-U图象,灯的额定电压下的电流为0.25A,则小灯泡正常发光时的电阻是
(5)[1][2]灯丝电阻随灯泡两端的电压升高、灯丝的温度升高而变大,实际电压是额定电压一半时的灯丝电阻小于额定电压时的电阻,由可知,灯泡两端的实际电压为其额定电压的一半时,它的实际功率大于额定功率。
2.(1) (2)断路 (3) 定值电阻R 定值电阻R两端电压
(4)第3次实验中,没有控制定值电阻R两端电压保持不变
(5)将开关S与b连接,保持滑动变阻器的滑片位置不变,调节变阻箱的电阻
【详解】(1)滑动变阻器的滑片P向右移动,电路中电流变大,即滑动变阻器的电阻变小,所以变阻器右下接线柱连入电路中与电阻串联,如下图示数:
(2)连接好电路,闭合开关,电流表几乎无示数,说明电路可能断路,发现电压表示数接近于电源电压,则电压表、滑动变阻器、电流表、开关与电源连通,则与电压表并联的支路以外的电路是完好的,所以故障可能是与电压表并联的定值电阻R断路了。
(3)[1][2]在“探究导体中电流与电阻的关系”实验中,由控制变量法可知,应控制定值电阻两端电压不变,改变定值电阻的阻值,所以实验时改变定值电阻R的阻值,通过移动滑动变阻器的滑片P来控制定值电阻R两端电压保持不变。
(4)分析表中的数据发现,第1、4次实验中,定值电阻R两端电压
即控制定值电阻R两端电压保持3V不变,第3次实验中,定值电阻R两端电压
则第3次实验中,没有控制定值电阻R两端电压保持3V不变。
(5)②分析电路图可知,将开关S与a连接,滑动变阻器与灯泡串联,移动滑动变阻器的滑片P,使电压表的示数为U额,则灯泡正常发光;将开关S与b连接,滑动变阻器与变阻箱串联,保持滑动变阻器的滑片位置不变,调节变阻箱的电阻,直至电压表示数仍为U额,则变阻箱的电阻等于小灯泡正常发光时的电阻。
3.(1)电流表选用的量程太大
(2) 得出小灯泡的实际电压、实际功率、亮度之间的普遍规律 0.7 右 越大 0.36
(3) 2.5 将电压表改接在定值电阻两端
【详解】(1)小灯泡的额定电压为2.5V,正常发光时的电阻约为9Ω,则小灯泡正常发光时通过的电流约为
由图甲可知,电流表选用0~3A量程,分度值为0.1A,则小灯泡正常发光时,电流表指针偏转角度过小,误差太大,故电流表选用量程太大了,应换用0~0.6A量程。
(2)①[1]实验中多次改变小灯泡两端的电压,多次测量小灯泡的实际功率并比较其亮度,目的是得出小灯泡的实际电压、实际功率、亮度之间的普遍规律。
②[2]根据表格数据可知,第4次实验中,电压表示数即小灯泡两端电压等于其额定电压,则此时小灯泡的功率为其额定功率,由图乙可知,电流表选用0~0.6A量程,分度值为0.02A,故电流表的示数为0.28A,则小灯泡的额定功率为
[3]接下来要完成第5次实验,由表中数据可知,调节滑片使电压表示数由2.5V变为3.0V,电源电压不变,根据串联分压的规律可知,应减小滑动变阻器的阻值,滑片应向右移动。
③[4]分析表格数据可知,从第1次实验到第5次实验中,小灯泡的实际功率依次为、、、、,故小灯泡两端电压越来越大,实际功率越来越大,小灯泡的亮度越亮。
④[5]分析表格数据,根据可得,5次实验中小灯泡的电阻依次为、、、、,因为小灯泡越亮,灯丝温度越高,灯丝电阻随温度的升高而变大,所以第5次实验中电流数据0.36A有误。
(3)[1]由图丙可知,定值电阻、小灯泡、滑动变阻器串联,电压表测小灯泡两端电压,实验目的是测量小灯泡正常发光时的电阻,因此应调节滑片,使小灯泡两端电压即电压表示数等于其额定电压2.5V。
[2][3]小灯泡两端电压已知,根据可知,还需要测出通过小灯泡的电流,根据串联电路中电流处处相等可知,只需测出通过定值电阻的电流,因此将电压表改接在定值电阻两端,测出两端电压,则电路中的电流,小灯泡正常发光时的电阻为
4.(1) (2)B (3) 电压 通过导体的电流与导体的电阻成反比
(4)C (5)
【详解】(1)由图甲可知,电压表测定值电阻两端电压,滑片P向右移动时电压表示数变大,根据欧姆定律可知,通过定值电阻的电流变大,则滑动变阻器与定值电阻串联,滑片P向右移动时其连入电路的阻值变小,因此将滑动变阻器的右下接线柱与定值电阻的右接线柱连接,如图所示:
(2)电流表无示数,说明电路中某处断路,电压表示数始终接近电源电压,说明电压表两接线柱到电源两极之间是通路,则可能的原因是定值电阻R断路,故B符合题意,AC不符合题意。
故选B。
(3)[1][2]由图乙可知,图中阴影部分的面积为I×R,则表示的物理量是电压,其值为 I×R=0.2A×15Ω=3V
[3]由图乙可知,图像上各点电流与电阻的乘积 0.6A×5Ω=3V 0.3A×10Ω=3V 0.2A×15Ω=3V
乘积为一定值,可得出结论:在电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成反比。
(4)A.根据串联电路电流、电压特点和欧姆定律可得
则。实验时更换为的定值电阻,即变大,则变大,下一步应减小至原来的数值,可减小或增大,调高电源电压,即增大,则增大,故A错误;
B.将电压表改接到滑动变阻器两端,不能改变定值电阻两端电压,故B错误;
C.在电源和开关之间串联一个的电阻,相当于增大了,则减小,故C正确。
故选C。
(5)步骤②,滑动变阻器连入电路的阻值为0,则电源电压等于此时电压表的示数;步骤①,根据串联电路的电压特点可知,两端电压
根据欧母定律可知,电路中的电流
则
5.(1) (2)C (3) 左 断路 (4) A 没有控制定值电阻两端的电压一定
(5)通过电阻的电流与导体的电阻成反比 (6) 电阻 电流 控制变量法
【详解】(1)由于电压表测定值电阻的电压,则可知电路连接正确如下图所示:
(2)由于电压表的小量程接入电路中,其能测量的最大的电压为3V,而电路中定值阻值的阻值为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω,则电路的最大电流为
由于电源电压为6V,则滑动变阻器分得的最小电压为3V,定值电阻的最大阻值为25Ω,根据串联电路的电压与电阻的规律可知,滑动变阻器最小阻值为25Ω,综上所述,为了要完成该实验,滑动变阻器应选50Ω,1A,故AB不符合题意,C符合题意。
故选C。
(3)[1]为了保护电路,闭合开关前,滑动变阻器接入电路的阻值应最大,即应将滑动变阻器的滑片滑至最左端。
[2]闭合开关,发现电流表无示数,这说明电路断路,电压表示数较大;移动滑动变阻器的滑片,两表的示数无变化,说明定值电阻发生断路。
(4)[1][2]探究“电流与电阻关系”的实验,实验过程中应控制定值电阻两端的电压一定,而A同学所绘制的图像可得电压为
可知实验过程中,定值电阻两端的电压发生了变化,没有控制定值电阻两端的电压一定。
(5)根据图像,据此得出结论:在电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成反比。
(6)[1]图丙是控制通过导体的电流和通电时间相同,导体的电阻不同,所以探究导体电阻对产生热量多少的影响。
[2]图丁是控制导体电阻和通电时间相同,通过导体电阻的电流不同,所以探究电流对产生热量的影响。
[3]探究电流与电阻的关系时,保证了定值电阻两端的电压是一定的,而探究电流通过导体产生的热量跟哪些因素有关时,当探究电流与导体产生的热量的关系,保证了导体的电阻和通电时间相同,当探究电阻与导体产生的热量的关系,保证了导体的电流和通电时间相同,所以这两套装置进行实验的过程中都保证其它因素相同,所以都采用的研究方法是控制变量法。
6.(1) (2)右 (3)2.4 (4) 0.12 20 (5)
【详解】(1)实验时,电流表、电阻、滑动变阻器串联接在电路中,由乙图可知,电流表的量程选用0~0.6A,电压表并联在电阻两端测量电阻两端电压,因此将开关的右接线柱与电流表“0.6”接线柱连接,滑动变阻器的右上接线柱和电阻的左接线柱连接,实物图如下图所示:
(2)为了保护电路,闭合开关前,滑动变阻器的滑片应移到阻值最大端,即最右端。
(3)探究电流和电阻的关系时,电阻两端的电压保持不变,由乙图可知,当电阻的阻值为10Ω时,通过电阻的电流为0.24A,则电阻两端的电压为
即实验中电压表的示数为2.4V。
(4)[1][2]由丙图可知,电流表的量程为0~0.6A,分度值为0.02A,读数为0.12A,则该电阻的阻值为
(5)根据串联电路的电压规律可知,定值电阻和滑动变阻器的阻值与分压之比可表示为
由于定值电阻两端的电压一定,则滑动变阻器两端的电压也一定,所以滑动变阻器的阻值需要随定值电阻的阻值增大而增大,在(4)中,当定值电阻的阻值为20Ω时
解得,滑动变阻器接入电路的阻值大于10Ω,因此实验中小明选择的滑动变阻器的规格为“”。
7.(1) (2)断开 (3)的定值电阻断路 (4) 2 反
(5) 保护电路和控制定值电阻的电压不变 10
【详解】(1)滑动变阻器上下接线柱各选一个接入电路中,题目要求当滑动变阻器的滑片向右移动时电流表的示数变大,即当滑动变阻器的滑片向右移动时接入电路的电阻变小,接入电路的电阻丝长度变小,所以滑动变阻器右下接线柱接入电路,如下图所示:
(2)为保护电路,连接电路时,开关应处于断开状态。
(3)将的定值电阻接入电路,闭合开关,电流表无示数,说明发生断路,电压表有示数,说明电压表的两端与电源相通,则电路出现的故障是的定值电阻断路。
(4)[1]由图像可知,当,即时,电流为0.4A,则电阻R两端的电压为
[2]由图像可知,电流与电阻的倒数成正比,则得出的结论是:电压一定时,电流与电阻成反比。
(5)[1]本实验中滑动变阻器的作用是保护电路和控制定值电阻的电压不变。
[2]将的电阻接入电路,根据串联分压原理则有
解得,所以本实验所选用的滑动变阻器的最大阻值应不小于。
8.(1) 电阻 保护电路 改变电阻两端电压,便于多次测量寻找普遍规律
(2) 右 1.5 测量误差
【详解】(1)[1]滑片向左移动时电流表示数变大,则滑动 变阻器应该连接左下端,如图所示:
[2]探究电流与电压的关系时需要控制定值电阻不变,从而比较定值电阻两端电流与电压的关系。
[3][4]连接电路时滑动变阻器需要处于阻值最大处,起 到保护电路的作用;探究电流与电压的关系时,通过多次调节滑动变阻器,从而改变定值电阻两端电压,获得多组实验数据;故滑动变阻器的作用是保护电路和改变定值电阻两端电压。
(2)[1]根据串联电路分压规律,每次更换大的电阻后,电压表示数会变大,需要增大滑动变阻器的阻值才能保持电阻两端电压不变,故需要向右移动滑动变阻器。
[2]根据串联电路分压规律,使用20Ω电阻时,滑动 变阻器移动到20Ω可以求得最小电压值,此时电路中电流为
则电压表最小值为
[3]第三组数据理论值为0.10A,但表中测出来的数据为0.11A,偏差值较小,是由于读数造成的测量误差。
9.(1)c (2) 1.9 0.16 11.9 (3)
(4)
【详解】(1)电源电压为6V,所以电压表选用小量程,分度值为0.1V,示数为1.9V;电流表选用小量程,分度值为0.02A,示数为0.16A,则此时变阻器阻值为
则变阻器最大阻值约为
所以实验中选择的滑动变阻器是c。
(2)[1][2][3]电源电压为6V,所以电压表选用小量程,分度值为0.1V,示数为1.9V;电流表选用小量程,分度值为0.02A,示数为0.16A,则本次测量的阻值为
(3)分析甲电路图可知,和变阻器串联,电流表测电路电流,选用小量程,电压表测电压,选用小量程,据此连接实物图如下:
(4)[1][2]①闭合开关、,断开开关,和串联,电压表测电源电压,读出电压表的示数,记为;
②保持处于闭合状态,断开开关,闭合开关,连接方式不变,电压表测电压,记为;
③根据串联分压原理则有
解得。
10.(1) (2)滑动变阻器断路 (3)0.26 (4) 铅笔芯的电阻与长度成正比
(5)选不同规格的铅笔芯和不同材料的导线进行试验,多次测量得到普遍规律
【详解】(1)滑动变阻器按一上一下接入电路,若使滑动变阻器的滑片P向D端滑动时电流表的示数增大,则滑动变阻器的电阻减小,因此滑动变阻器的B接线柱与电源正极相连,如图所示:
(2)闭合开关,发现无论如何调节滑动变阻器,电压表和电流表始终无示数,说明电路可能存在断路,用一根导线检测电路故障,将导线的两端分别接到开关两端的接线柱上时,电路被短路,电压表和电流表无示数;将导线的两端分别接到滑动变阻器接入电路的两接线柱上时,电压表和电流表均有示数,说明故障在滑动变阻器处,若电路中只有一处元件故障,则故障是滑动变阻器断路。
(3)电流表的示数如图乙所示,由图甲可知,电流表接入小量程,分度值0.02A,该读数为0.26A。
(4)①[1]在坐标纸上依次描点各点,用平滑的线把各点连接起来,得到铅笔芯接入电阻的平均值R和铅笔芯接入长度l的关系图像,如图
②[2]图像为一条过原点的直线,导线的长度增大为原来的几倍,电阻也增大为原来的几倍,通过分析图像可得实验结论:在材料和横截面积一定的条件下,铅笔芯的电阻与长度成正比。
(5)只通过对铅笔芯电阻与其长度的探究得到的结论具有偶然性,为了使证据更充分,接下来还应该选不同规格的铅笔芯和不同材料的导线进行试验,多次测量得到普遍规律。
11.(1) (2)左 (3) 6.25 5 (4) 2.5 a
【详解】(1)实验中,电压表并联在灯泡两端,测灯泡两端电压,滑动变阻器按照一上一下的原则接入电路,如图所示:
(2)由图甲可知,电压表使用的小量程,由图乙可知,电压表的分度值为0.1V,示数为2.4V,小于灯泡的额定电压2.5V,因此应增大灯泡两端的电压,根据串联电路电压特点可知,应减小滑动变阻器两端电压,根据串联分压原理可知,应减小滑动变阻器接入电路的阻值,因此应将滑片向左移动。
(3)[1]图甲中电流表使用的小量程,分度值为0.02A,由图丙可知,电流表示数为0.4A,则该小灯泡正常工作时的电阻为
[2]由题意可知,电源电压为
由串联电路电压特点可知,此时滑动变阻器两端电压为
由欧姆定律可知,此时滑动变阻器接入电路的电阻为
(4)[1][2]图丁中,电压表与灯泡或a处电阻并联,测量灯泡或a处电阻两端电压。闭合开关S,将单刀双掷开关掷于位置1,则灯泡与滑动变阻器串联,电压表测灯泡两端电压,调整滑动变阻器电阻,使电压表示数为2.5V,此时灯泡正常发光;将单刀双挪开关掷于位置2时,若a处为电阻箱,b处为滑动变阻器,此时变阻箱与滑动变阻器串联,电压表测电阻箱两端电压,保持b处电阻不变,调节变阻箱,使电压表示数为2.5V,则电阻箱的示数即为小灯泡正常工作时的电阻,使用了等效替代法。若a处为滑动变阻器,b处为电阻箱,则调节a处的滑动变阻器,电阻箱阻值不变,无法得到灯泡灯泡正常发光时的电阻,不合适,因此a处为电阻箱。
12. 电流表断路 变大 左 3 7.5
【详解】(1)[1]闭合开关后,两电表都没有示数,说明电路中存在断路,取下电压表,使其分别接触电路中的a、b两点,c、d两点和d、e两点时,电压表均无示数,说明a、b两点,c、d两点和d、e两点之间都没有断路,则故障可能为b、c之间的电流表断路。
(2)[2]探究电流与电阻之间的关系时,应控制定值电阻两端的电压不变,定值电阻两端的电压为
则滑动变阻器两端的电压为
当电路中的电流为0.1A时,滑动变阻器连入电路的电阻为
则他选用的滑动变阻器是。
(3)[3][4][5]根据串联分压原理可知,将定值电阻由25Ω改接成30Ω的电阻,电阻增大,其分得的电压增大,探究电流与电阻的实验中应控制电压不变,即应保持电阻两端的电压不变,根据串联电路电压的规律可知应增大滑动变阻器分得的电压,由分压原理,应增大滑动变阻器连入电路中的电阻,所以滑片应向左端移动,直至电压表的示数为。
(4)[6]将A、B两点直接用导线连接,调节滑片P,当电流表的示数为0.6A时,滑动变阻器的电阻为
保持滑片P的位置不动,再将未知电阻接入A、B之间,此时发现电流表的指针恰好指在刻到度盘的正中央位置,则此时的电流为0.3A,电路中的总电阻为
则的阻值为
13. B 断路 0.28 8.93 灯泡的电阻随温度升高而变大
【详解】(1)[1] 电流表应与灯泡串联,由乙图可知选用小量程,作图如下:
(2)[2] 闭合开关前,滑动变阻器滑片应滑到阻值最大处,即B端。
[3] 闭合开关,发现小灯泡不亮,电流表无示数则说明可能是电路断路,但电压表有示数,则说明电压表两端与电源相通,则可能是小灯泡断路。
(3)[4][5] 当电压表示数为2.5V时,电流示数如图乙所示,选用小量程,分度值为0.02A,示数是0.28A,则此时小灯泡的电阻值为
(4)[6] 灯泡的电阻随温度升高而变大,是变化的。
14. 断路 5 灯泡的电阻随温度的增大而增大,不能保持一定
【详解】(1)[1]实验中通过调节滑动变阻器的阻值,改变灯泡两端的电压,所以滑动变阻器与灯泡串联,滑动变阻器连接时,按照一上一下连接,如下图所示:
(2)[2]电流表无示数,灯泡不亮,说明电路是断路,电压表示数接近电源电压,说明与电压表并联部分以外的电路是通路,与电压表并联的部分断路,故造成这一现象的原因可能是小灯泡断路。
(3)[3]图乙中电流表选用0~0.6A量程,分度值为0.02A,示数为0.3A,则通过小灯泡的电流为0.3A,则小灯泡正常发光时的电阻
(4)[4]探究电流与电压的关系时,需要控制与电压表并联的电阻的阻值不变,根据图丙可知,小灯泡灯丝的电阻是变化的,所以不能完成实验探究。
(5)①[5]闭合S、S2,断开S1,此时定值电阻与灯泡并联,电流表测量通过定值电阻的电流,为了使灯泡正常发光,则灯泡两端电压达到U额,由于定值电阻与灯泡并联,定值电阻两端电压等于灯泡两端电压,所以通过定值电阻的电流为时,灯泡正常发光,所以移动滑片P使电流表示数为,此时灯泡正常发光。
③[6]闭合S、S1,断开S2,此时定值电阻与灯泡并联,电流表测量干路中的电流,保持滑片P位置不变,灯泡仍正常发光,读出电流表的示数为I,则通过在灯泡的电流
则小灯泡正常发光时的电阻
15. 短路 10 B
【详解】(1)[1]滑动变阻器的滑片P向右移动时,滑动变阻器阻值变小,所以,滑动变阻器接右下接线柱,电压表并联在Rx两端,如下图
(2)[2]闭合开关S后,滑片P到最大阻值处时,电流表有示数,则电路为通路,发现电压表无示数,则说明电路故障可能是定值电阻Rx发生了短路。
(3)[3]由图丙知道,电压表的量程应为0~3V,分度值为0.1V,示数为2.0V,电流表的量程应为0~0.6A,分度值为0.02A,示数为0.20A,由欧姆定律知道,的阻值为
(4)[4]在测电阻的实验中,为了减小误差,应多次测量取平均值,所以本实验中多次测量的目的是求平均值减小误差,故B符合题意,A不符合题意。
故选B。
(5)[5]①闭合开关,Rx与滑动变阻器串联,将滑动变阻器滑片移到A端时,电压表示数为U1,为Rx两端的电压;
②将滑动变阻器滑片移到B端时,只有Rx接入,此时电压表示数为U2,即为电源电压;
③根据串联电路电流规律有
16. 断开 无 1.20 之和 更换电压不同的电源多次实验
【详解】(1)[1]如图所示,电流从电池的正极出发,经过开关、灯泡L1、灯泡L2、回到负极,故用一个导线将灯泡L2的右端接线柱和灯泡L1左端接线柱相连,故电路图如图所示:
(2)[2][3]为了保护电路,开关需要断开;闭合开关,若灯断路,则没有电流灯泡L1,则两端无电压。
(3)[4]电压表的示数如图丙所示,选择小量程,分度值为0.1V,故读数为1.20V。
①[5]分析表格中的数据可知,
故结论为串联电路两端的总电压等于各部分电路两端电压之和。
②[6]为使结论更具普遍性,小明将灯泡换成其他类型用电器并多次实验。此外,还可以更换电压不同的电源多次实验,避免偶然性。
17. 断开 3 30 反
【详解】(1)[1]为保护电路,在连接电路的过程中,开关应处于断开状态。
(3)[2]断开开关,将滑片移到滑动变阻器的阻值最大处,接入20Ω的定值电阻进行第三次实验,闭合开关,电压表示数如图乙所示,电压表选用小量程,分度值为0.1V,示数为1.5V,根据串联电路电压的规律,变阻器分得的电压为
根据串联电路电压的规律,电源电压为
(4)[3]为了使电压表示数仍为1.2V,顺利完成第三次实验,根据串联电路电压的规律,变阻器分得的电压为
U滑'= U - U表=3V - 1.2V = 1.8V
根据串联电路电流的规律,通过变阻器的电流为
此时变阻器的最大阻值为
所以,如果只更换滑动变阻器,应选取最大阻值不小于30Ω的滑动变阻器。
(5)[4]更换合适的滑动变阻器后继续实验,根据实验数据绘制图像如图丙所示,分析图像可知,电流与电阻的乘积是一个定值,故可得:导体两端的电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成反比。
18. 调零 断开 Rx阻值的平均值 8.1
【详解】(1)[1]根据电路图可知,上面圈内的电表串联在电路中,为电流表;下面圈内的电表与Rx并联,为电压表,如下图所示:
(2)[2][3]连接电路前,电流表的指针左偏,需要进行的操作是调零,使指针指在零刻线处;连接电路时,开关应该断开。
(3)[4]滑动变阻器要“一上一下”接入电路,要求开关闭合时电流表示数最小,需要将滑动变阻器的左下接线柱与Rx的右接线柱连接;为了使测量时电表示数尽可能精确,电压表选用0~3V 量程,将电压表的“3”接线柱与Rx的左接线柱连接,如下图所示:
(4)[5][6]在伏安法测电阻的实验中,采用多次测量取平均值的方法减小误差,故表格中第一行的最后空格栏内应填写的内容是Rx阻值的平均值;电压表选用的量程是0~3V,分度值为0.1V,示数为2.4V,则第三次Rx的阻值
则Rx阻值的平均值
19. 电流表没有进行调零 5 通过导体的电流与导体两端的电压成正比 断路 电压 0.7 小于
【详解】(1)[1]在开关闭合前,就已经发现电流表的指针在零刻度线左端,这说明电流表没有进行调零。
[2]第4次实验时电流表示数为0.5A,电压表示数如图丙所示,电压表选用小量程,分度值为0.1V,电压表示数为2.5V;根据欧姆定律,电阻大小为
[3]根据表中数据可知,在导体的电阻不变时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比。
(2)[4]对于电路的连接,首先需要将电源、开关、滑动变阻器、灯泡和电流表依次串联起来。注意电流从电源的正极流出,经过开关、滑动变阻器、灯泡和电流表,最后回到电源的负极。此外,滑动变阻器需要采用“一上一下”的接法,确保滑片向右移动时,灯泡变亮,即接入电路的电阻变小。电压表需要并联在灯泡的两端,用来测量灯泡两端的电压,如下图所示:
[5]当向右逐渐移动滑片,小灯泡逐渐变亮时,如果突然小灯泡熄灭,电流表示数几乎为零,说明电路可能是断路,而电压表示数接近3V,说明电压表能与电源正负极连通,由此判断与电压表并联的小灯泡可能生了断路,因为在这种情况下,电压表直接测量了电源电压,而电流由于断路而几乎为零。
[6]为了测量小灯泡的额定功率,我们需要确保小灯泡在额定电压下工作,因此,在移动滑动变阻器的滑片时,我们需要同时观察电压表的示数变化。
[7]当电压表的示数达到2.5V时,小灯泡正常发光,此时根据图乙所示,电流表用小量程,分度值为0.02A,读取电流表的示数为0.28A,因此小灯泡的额定功率为
[8]小灯泡用久了,钨丝会变细,而钨丝的材料和长度不变,所以其电阻变大,由
可知,在不变的2.5V电压下,小灯泡实际功率小于额定功率。
20. b 断路 1.2 6.25 1 增大 见解析
【详解】(1)[1]为了保护电路,闭合开关前,滑动变阻器滑片应移到阻值最大处,即b端。
[2]闭合开关,灯泡不亮,电路可能断路,则电路故障可能是滑动变阻器断路。
(2)[3]电压表选择小量程,分度值为0.1V,所以电压表示数为1.2V。
[4]由图丙可知,小灯泡正常发光时的电流为0.4A,则小灯泡正常发光时的电阻为
[5]根据可知,小灯泡的额定功率为
(3)[6]图丙中,当灯泡电压变大时,通过灯泡的电流也增大,灯泡的功率变大,灯丝温度变高,灯泡的电阻随温度的升高而增大。
(4)[7]温度越高,电阻丝的电阻越大,根据串联电路分压原理可知,电阻丝两端的电压越大,因此选择电压变改装为温度显示仪。
21. A 2 左 50 电压 反比 0.3 5
【详解】(1)[1]滑动变阻器按一上一下的原则串联在电路中,滑片P向右移动时电路中电流变大,说明接入电路中的电阻变小,即右下方接线柱必须接入电路中,定值电阻与滑动变阻器串联连接,实物电路图如图所示:
(2)[2]正确连接并规范操作后,闭合开关,两电表均无示数,说明电路断路。将电压表接在滑动变阻器两端时无示数,说明滑动变阻器之外断路,接在开关两端时有示数,说明电压表与电源之间是通路,故电路故障开关断路。
故选A。
(3)[3]由图象可知,当R=5Ω时,电路中的电流I=0.4A,定值电阻两端的电压
[4]当R的电阻由5Ω更换为10Ω时,电阻变大,分压增多,电压表示数增大,根据控制变量法可知在探究电流与电阻的实验中应控制电压不变,即应保持电阻两端的电压不变,根据串联电路电压的规律可知应增大滑动变阻器分得的电压,由分压原理,应增大滑动变阻器连入电路中的电阻,所以滑片应向左端移动,使电压表的示数为2V。
[5]因串联电路中总电压等于各分电压之和,所以,滑动变阻器两端的电压
当定值电阻的阻值为25Ω时,滑动变阻器接入电路中的电阻最大,此时电路中的电流
此时滑动变阻器接入电路中的阻值
即滑动变阻器的阻值至少为50Ω;
[6][7]如图丙的图像所示,导体两端电压一定时,此时导体中的电流与导体的电阻的乘积是一个定值,故当导体两端电压一定时,导体中的电流跟导体的电阻成反比。
(4)[8]由丙图可知,电流表的量程为0~0.6A,分度值为0.02A,示数为0.3A。
[9]未知电阻的阻值
22. 将电流表指针调零 0.5 5 右 R2 B
【详解】(1)[1]探究“电流与电阻的关系”时,采用电压表测量定值电阻两端电压,故电压表并联在定值电阻两端,电流表测量电路电流,电流表串联进电路中,故将定值电阻右端接线柱与电压表的负接线柱连接,如下图所示:
(2)[2]如图丙所示,在闭合开关前,电流表指针在零刻度线的左侧,说明此时电流表没有调零,故他接下来的操作应该是将电流表指针调零。
(3)[3]如图丁所示,电流表的量程为0~0.6A,分度值为0.02A,示数为0.5A,故此时电路中电流为0.5A。
[4]接入电路的定值电阻R的阻值为
(4)[5]由(3)可知,原定值电阻阻值为5Ω,替换成10Ω后,根据串联分压知识可知,阻值越大,分压越多,即定值电阻两端的分压会变大,在本实验中需要保持定值电阻两端的电压不变,故可以增大变阻器的分压来减小定值电阻两端的电压,即减小变阻器的阻值,故可以向右移动滑片P直到电压表示数再次变为2.5V为止。
(6)[6]根据串联分压知识可知,定值电阻与变阻器两端电压和电阻的关系可表示为
则当定值电阻的阻值最大时,变阻器的阻值也最大,电源电压为4.5V,定值电阻最大阻值为25Ω,故可得
解得,故选择应选择滑动变阻器接入电路。
(7)[7]A.当开关S1、S2闭合时,电压表测量电源电压U,当开关S1闭合、S2断开时,电压表测量未知电阻两端电压U1,根据串联分压知识可知
则未知电阻的阻值为
故A不符合题意;
B.当S1、S2闭合时,电压表测量电源电压,当S1闭合、S2断开时,电压表仍然测量电源电压,无法得到其他信息,无法测量未知电阻的阻值,故B符合题意;
C.当S1闭合,S2接上接线柱时,电流表测量通过R0的电流I2,则电源电压可表示为
当S1闭合,S2接下接线柱时,电流表测量通过未知电阻的电流I3,则未知电阻的阻值为
故C不符合题意;
D.当S1、S2闭合时,未知电阻单独工作,电流表测量通过未知电阻的电流I4,电源电压可表示为 ①
当S1闭合,S2断开时,R0和未知电阻串联,电流表测量串联电路电流I5,则电源电压可表示为 ②
联立①②式可得,未知电阻的阻值为
故D不符合题意。
故选B。
23. 断开 A 断 0.2 正比 B A 25
【详解】(1)[1]为了保护电路,连接电路时,开关必须断开。
[2]正确连好电路后,为保护电路,闭合开关前,要将滑动变阻器的滑片P调至阻值最大处,即A端。
(2)[3]电流表无示数,说明电路可能断路,电压表有示数,说明电压表、电流表、滑动变阻器、开关与电源是通路,故电路故障可能是定值电阻断路。
(3)[4]由图乙可知,电流表选用小量程0-0.6A,分度值为0.02A,示数为0.2A。
(4)[5]分析表中的数据可知,电压与电流的比值是一个定值,故可得出结论: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)[6]本实验中进行多次测量的目的是得出普遍性的规律,用刻度尺测量长度多次测量是为了取平均值从而使结果更准确,探究杠杆的平衡条件时,多次测量也是为了得出普遍性的规律,故选B。
(6)[7]根据串联分压原理可知,将定值电阻由5Ω换成10Ω,电阻增大,其分得的电压也增大,为保持电压表的示数不变,应增大滑动变阻器分得的电压,故需增大滑动变阻器连入电路中的电阻,滑片应向A端移动。
[8]电阻两端的电压始终保持UV=1.5V,根据串联电路电压的规律,变阻器分得的电压为 U滑=U-UV=3V-1.5V=1.5V
变阻器分得的电压与电压表示数相同,根据分压原理,当调到定值电阻的电压为1.5V时,滑动变阻器接入电路中的电阻与定值电阻阻值相同,由题意可知实验用定值电阻的最大阻值为25Ω,所以为了完成本实验,滑动变阻器的最大阻值不得小于25Ω。
24. 断开 0.2 电压表 小灯泡 20
【详解】(1)[1][2]为保护电路,在连接实物图时,开关应该处于断开状态。由图甲可知,电流表选择0-0.6A,分度值为,示数为。
(2)[3]滑动变阻器向右滑时电路中的电阻变小,则B接线柱与开关连接,如图所示:
(3)[4]灯在额定电压下的功率为额定功率,将图乙电路中的电阻换成一个额定电压为的小灯泡,为完成实验,应调节滑动变阻器是小灯泡两端电压等于额定电压,故眼睛应该注意观察电压表,使电压表示数等于2.5V。
(4)[5]电流表无示数,说明电路可能断路;电压表示数接近电源电压,说明电压表与电源连通,则与电压表并联的支路以外的电路是完好的,与电压表并联的小灯泡开路了。
(5)[6]按乙图所示连接电路,当电源为4.5V时,选了一个定值电阻接入电路,移动滑片至电压表示数为3.0V,根据串联电路电流相等及串联电路电压的规律和欧姆定律有
即
可知 ①
保持滑片不动,改变电源电压为6.0V,换接入另一个定值电阻,发现电压表示数没变,同理有
即
解之 ②
由①②得
3个定值电阻阻值分别为、、,则
25. 电流表 B 9.5 0.38 4.68
【详解】(1)[1]已知标有“”字样的小灯泡正常发光时的电阻约为,由欧姆定律得到灯的额定电流约为
根据串联电路电压的规律及欧姆定律,灯正常发光时变阻器连入电路的电阻
故选用。
(2)[2]由图可知,电压表串联在电路中,电流表和灯泡并联,电压表内阻很大,通过电路的电流很小,电流表示数几乎为零。
[3]电压表和灯泡并联,电流表串联在电路中,如图所示:
(3)[4][5]某次测量时电压表的示数为,小灯泡的额定电压是3.8V,要测量小灯泡的额定功率,应增大小灯泡两端的电压,减小滑动变阻器两端的电压,由串联分压原理可知,应减小滑动变阻器接入电路中的电阻,即将滑片向B移动,使灯泡电压等于额定电压;由图乙所示电流表可知,其量程为0~0.6A,分度值是0.02A,示数为0.4A,小灯泡正常发光时的电阻为
(4)[6]图丙中灯泡和电阻并联,由并联电路电压的规律可知灯泡和电阻两端的电压相等,闭合开关,调节滑动变阻器的滑片,使电流表的示数为
[7]小灯泡正常发光,通过灯泡的电流是0.4A,干路中的电流 I=0.4A+0.38A=0.78A
此时电路的总功率为 P=UI=6V×0.78A=4.68W
26. 断开 A ② 0.26 2.6 10 D
【详解】(1)[1]为了防止连接电路时错误导致电路损坏,连接电路时开关应处于断开状态。
[2]闭合开关前,为了防止电流过大而损坏电路,滑动变阻器应处于最大阻值处,即滑到A端。
(2)[3]本实验的目的是为了测量定值电阻的阻值,多次测量的目的是为了求平均值减小误差,故选填②。
(3)[4][5][6]电流表的指针如图乙所示,电流表连接的量程为0~0.6A,分度值为0.02A,其示数为0.26A,电压表的指针如图丙所示,电压表连接的量程为0~3V,分度值为0.1V,其示数为2.6V,根据欧姆定律可得Rx的阻值为
(4)[7]AB.两种方案中都存在电流表与灯泡或定值电阻并联,会导致其短路,故AB不符合题意;
C.此方案电压表存在正负接线柱接反的情况,无法正常测量电压,故C不符合题意;
D.此方案可先将开关置于2,移动滑动变阻器,使小灯泡正常发光,再将开关置于1,测出此时灯泡与R的总电压U,则R两端电压为
此时灯泡正常发光时的电流为
故灯泡正常发光时的电阻为
故D符合题意。
故选D。
27. 太小 0.75 右 实际功率 灯泡的电阻随温度的升高而增大
【详解】(1)[1]测量小灯泡的电功率,灯泡应串联接入电路,小灯泡的额定电压为2.5V电压表并联在灯泡两端且用小量程。故连接电路图如下
(2)[2]连接好电路,检查无误后,将滑动变阻器接入电路的电阻调节到最大,接着闭合开关试触,观察到电压表的示数超过2.5V,根据串联分压的原理知,滑动变阻器分得电压较小,其原因可能是该滑动变阻器的最大阻值太小。
(3)[3]小灯泡正常发光,此时电流表示数如图乙所示,电流表用的是小量程,分度值为0.02A,通过小灯泡的电流为0.3A,则小灯泡的额定功率为
[4]若要使小灯泡变得更亮一些,灯泡两端电压应更大一点,滑动变阻器分得的电压应小一些。根据串联分压原理知,滑动变阻器接入电路阻值应变小,故滑动变阻器的滑片应向右移动。
(4)[5]将上表数据填完整后进行分析,发现小灯泡的电功率越大,小灯泡的越亮,所以小灯泡的亮度是由其实际功率决定的。
(5)[6]观察表中的数据发现,当小灯泡两端电压为2.2V时,小灯泡的电阻为
当小灯泡两端电压为2.5V时,小灯泡的电阻为
当小灯泡两端电压为2.8V时,小灯泡的电阻为
由上分析可知,当电压表的示数增大时,电压表与电流表的示数之比在增大。虽然是同一小灯泡,但通过小灯泡的电流与其两端的电压并不成正比,其原因是灯泡的电阻随温度的升高而增大。
28. 见解析 滑动变阻器 2 右 2∶1 2.5 反比 左 0.2 8.3
【详解】(1)[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,在探究电流与电阻的关系实验中,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)[2]若电流表无示数,说明电路可能断路;电压表无示数,说明电压表与电源之间存在断路,即产生此现象的原因是滑动变阻器断路。
[3]电流表示数如图乙所示,电流表选用小量程,分度值0.02A,其示数为0.4A,则定值电阻两端电压为
UV=I1R1=0.4A×5Ω=2V
即电压表示数为2V。
(3)[4]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,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,要增大滑动变阻器阻值,故应把滑动变阻器滑片向右滑动。
[5]小明将5Ω和10Ω电阻分别接入电路,因定值电阻两端的电压保持不变,根据欧姆定律可知,在电压不变时,电流与电阻成反比,故电路中电流之比为 I1∶I2=10Ω∶5Ω=2∶1
因电源电压和定值电阻两端的电压不变,根据串联电路电压规律,滑动变阻器两端电压不变,由P=UI可知,在电压不变时,电功率与电流成正比,故两次实验滑动变阻器消耗的电功率之比为2∶1。
(4)[6]由图甲可知,电流表选用小量程,滑动变阻器允许通过的最大电流为0.5A,即电路中最大电流为0.5A,当电路中电流最大,定值电阻为5Ω时,定值电阻两端的电压为 UV大=I大R1=0.5A×5Ω=2.5V
当电路中电流最大,定值电阻为15Ω时,定值电阻两端两端的电压为
为确保四个电阻单独接入电路都可完成实验,定值电阻两端的电压应不高于2.5V。
(5)[7]因电流与电阻的乘积为一定值,故可得出结论:当电压一定时,导体中的电流与导体的电阻成反比。
(6)①[8][9]开关S、S1闭合、S2断开,此时灯泡和滑动变阻器串联,电压表测滑动变阻器两端的电压,当灯泡正常发光时,灯泡两端的电压为2.5V;由串联电路的电压规律可知,电压表的示数为 7V﹣2.5V=4.5V
②保持滑动变阻器位置不动,开关S、S2闭合、S1断开,此时滑动变阻器的最大电阻和R0串联,电压表测滑片右侧电阻丝的电压,已知此时电压表示数为3V;再将滑动变阻器滑片调到最左端,滑动变阻器的最大电阻仍然和R0串联,电压表测整个滑动变阻器两端的电压,此时电压表示数为5V,根据串联电路电压的规律,定值电阻两端的电压为
7V﹣5V=2V
由欧姆定律,电路中的电流为
③[10]在②中,因电压表接在滑片上,故电流经滑动变阻器的全部电阻丝后经定值电阻回到电源负极,故在移动滑片过程中,电路中的电流不变,电压表测滑片右侧部分电阻丝的电压;故当电压表示数为3V时,由欧姆定律,滑动变阻器连入电路的电阻
由串联电路电流特点和欧姆定律,在①中,灯正常发光时灯的电流为
小灯泡正常发光时的电阻为
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