专题07 测电阻、电功率的方法 电路设计问题（测试）-【上好课】2025年中考科学二轮复习讲练测（浙江专用）

专题07 测电阻、电功率的方法 电路设计问题 （试题分值：80分 测试时间：75分钟） 探究题(本题12小题，每空2分，共80) 1．小科用如图所示的实验装置探究“电流通过导体产生的热量与电阻的关系”，甲、乙两个完全相同的玻璃瓶内有阻值分别为R甲、R乙的电阻丝（R甲＞R乙），瓶中插入温度计a、b。 （1）选择比热容较 的液体作为被加热物体，实验现象会更加明显。 （2）在开关闭合前，滑动变阻器P要处于 位置（选填“A”或“B”）。 （3）实验过程中，小科根据 来判断电阻丝产生热量的多少。 （4）实验一段时间后，请你根据所学知识预测可能观察到的现象 。 【解答】解：（1）选择比热容较小的液体作为被加热物体，当吸热相同的热量时，质量相同的液体，根据Q＝cmΔt可知，比热容小的升温高，实验现象会更加明显。 （2）在开关闭合前，为保护电路，变阻器连入电路的电阻应最大，应滑动变阻器P要处于B位置； （3）根据转换法，实验过程中，小科根据温度计升高的示数来判断电阻丝产生热量的多少。 （4）两电阻串联，通过的电流和通电时间相同，实验一段时间后，已知R甲＞R乙，根据Q＝I2Rt可知，故甲电阻丝产生热量多，由转换法，温度计a升高的示数大。 故答案为：（1）小； （2）B； （3）温度计升高的示数；（4）温度计a升高的示数大。 2．某同学为测定小灯泡的额定功率，进行了如下实验。已知小灯泡的额定电压为2.5V，电阻约为10Ω。 （1）该同学连接了如图甲所示的电路（电源电压恒为6V），此电路有一根导线连接有误，请在这根导线上打“×”，并用笔画线代替导线，画出正确的电路连线。 （2）排除故障后，移动滑片至某一位置时电压表的示数如图乙所示，为使小灯泡正常发光，应将滑片向 （选填“左”或“右”）移动。 （3）实验中发现电流表不能准确示数，于是该同学设计了如图丙所示的电路测量小灯泡的额定功率，已知定值电阻阻值R0＝5Ω，将下列实验步骤补充完整。 ①闭合开关S，移动滑片P， ； ②保持滑片P不动，改接电压表至R0两端，若此时电压表示数为1V ③小灯泡额定功率P额＝ W。 【解答】解：（1）原电路图中，灯泡与电流表并联，电压表串联在电路中是错误的，在测小灯泡的额定功率实验中，灯泡、滑动变阻器和电流表串联，电压表并联在灯泡两端，如下图所示： ； （2）排除故障后，移动滑片至某一位置时电压表的示数如图乙所示，电压表选用小量程，分度值0.1V，其示数为0.8V，小于灯泡额定电压2.5V，为使小灯泡正常发光，应增大灯泡两端电压，根据串联电路电压规律，应减小滑动变阻器两端电压，根据分压原理，应减小滑动变阻器接入电路的阻值，故应将滑片向左移动； （3）实验步骤： ①闭合开关S，移动滑片P，使电压表示数为2.5V； ②保持滑片P不动，改接电压表至R0两端，若此时电压表示数为1V； ③在步骤①中，灯泡、R0和滑动变阻器串联，电压表测灯泡两端电压，移动滑片P，使电压表示数为2.5V，此时灯泡正常发光； 在步骤②中，灯泡、R0和滑动变阻器仍串联，电压表改接至R0两端为1V；因电路的连接关系没有改变，各电阻的大小和通过的电流不变，灯仍正常发光，根据串联电路电流特点结合欧姆定律可知，灯泡额定电流为： I额＝I00.2A， 则小灯泡额定功率为： PL＝ULIL＝2.5V×0.2A＝0.5W。 故答案为：（1）见解答图；（2）左；（3）①使电压表示数为2.5V；③0.5。 3．某同学利用如图1所示的电路来测量小灯泡的电功率（电源电压3V，小灯泡的额定电压2.5V）。 （1）闭合开关，发现两电表指针处于图2所示位置，此时灯泡 （选填“不发光”“微弱发光”或“比正常亮”）。 （2）故障排除后，从滑动变阻器接入电路阻值最大时开始记录数据，得到小灯泡U﹣I图象如图3所示，则小灯泡的额定功率是 W。 （3）他做完以上实验后，又想测出一个未知电阻Rx的阻值，连接电路时发现电压表已损坏，于是他又设计了如图4所示的电路，也测出了电阻的阻值（R0是已知阻值的定值电阻）。请你帮他完成下列步骤。 ①只闭合开关S1时，电流表的示数为I1。 ②再闭合开关S2后，电流表的示数为I2。 ③请写出未知电阻Rx的阻值表达式：Rx＝ （用I1、I2和R0表示）。 （4）在图1中滑动变阻器滑片移动过程中，电路消耗的总功率、小灯泡的功率随电流变化如图5所示，请判断随电流增大，滑动变阻器的功率大小变化是 。 【解答】解：（1）由图2可知，电流表示数为0，电路可能断路，电压表示数为电源电压，电压表与电源连通，则与电压表并联的灯之外的电路是连通的，则与电压表并联的灯断路了，小灯泡不发光； （2）故障排除后，从滑动变阻器接入电路阻值最大时开始记录数据，得到小灯泡I一U图象如图3所示，则灯额定电压下的电流为0.3A，则小灯泡的额定功率是： P＝UI＝2.5V×0.3A＝0.75W。 （3）实验步骤： ①只闭合开关S1，两电阻串联，电流表测量电路中的电流，电流表的示数为I1； ②再闭合开关S2后，只有电阻R0工作，电流表测量电路中的电流，电流表的示数为I2； ③两次实验中电源电压为：U＝I2R0＝I1（R0+Rx）， 未知电阻Rx的阻值表达式： Rx。 （4）电路消耗的总功率P总＝P滑+P灯，则滑动变阻器消耗的功率P滑＝P总﹣P灯，从图丙中可知，在电流逐渐增大的过程中，P总与P滑的差先增大，后减小为零，故滑动变阻器的功率大小变化是先增大，后减小为零。 故答案为：（1）不发光；（2）0.75；（3）③；（4）先增大，后减小为零。 4．为探究小灯泡亮度与电功率的关系，兴趣小组利用电压恒为4伏的电源、滑动变阻器、标有“2.5V”字样的小灯泡等器材按图甲进行实验。 序号 1 2 3 4 U/V 1.5 2.0 2.5 2.8 I/A 0.21 0.22 0.25 0.26 灯泡亮度 微光 微亮 亮 很亮 （1）请你用笔画线代替导线，在图中把电路连接完整（要求：滑片向右移动，灯泡变亮）。 （2）连接好电路，闭合开关，发现小灯泡不发光，电流表无示数，电压表有示数，则电路故障可能是小灯泡 。 （3）排除故障后重新实验，测得数据如表所示。 ①此小灯泡的额定功率为 瓦。 ②以电流的平方（F）为横坐标，以实际功率（P）为纵坐标，下列坐标图（实线部分）与实验数据相符的是 。（选填字母） A.B. C.D. 【解答】解：（1）滑动变阻器滑片向右移动时，小灯泡变亮，说明电路中电流变大，滑动变阻器连入电路的阻值变小，所以应选择右下接线柱串联入电路中，如图所示： ； （2）连好电路，闭合开关，发现小灯泡不发光，电压表有示数，电流表无示数，说明与电压表并联部分断路，故障的原因可能是小灯泡断路； （3）①根据表格数据知小灯泡正常发光时的电流为0.25A，小灯泡额定功率为： P＝UI＝2.5V×0.25A＝0.625W； ②根据P＝I2R，若R不变，则P与I2成正比，图线为过原点的直线，因灯的电阻随电流变大而变大，当电流小于I0时，此时电阻小于R，其功率小于P，图线应在直线的下方；当电流大于I0时，此时电阻大于R，其功率大于P，图线应在直线的上方，所以P与I2的关系图线应向上弯曲，故D正确. 故选：D。 故答案为：（1）见解答图；（2）小灯泡断路；（3）①0.625；②D。 5．用图甲电路研究电热与电流的关系，若要比较不同设定电流值时的电热多少，调节电流大小过程中，电热丝已经开始加热，因而会影响实验的准确性。为解决这一问题，小明设计图乙电路进行研究。图中电路包括调试电路和实验电路，R1和R2是阻值都为20欧的电热丝，R2放置在装有煤油的保温容器中。实验中通过调试电路，使电热丝R2在调试过程中不发热。实验步骤如下： ①用数字温度计测量并记录装有R2的保温容器内煤油的温度。 ②将开关S与“1”连接，调节滑动变阻器，直至电流表示数为0.2安。 ③将开关S拨至“2”，使R2工作50秒，断开开关S，测量并记录温度计示数。 ④再将电流值分别设定为0.3安、0.4安、0.5安、0.6安，重复上述步骤。记录相关数据，并计算每次升高的温度Δt（Δt可反映电热的多少），整理Δt、I2的数据如图丙。 （1）将步骤③中通过温度计的示数来反映电阻产生的热量多少，其中涉及到的实验方法是： 。 （2）通过图丙中画出的Δt与I2的关系图像可以得出什么结论： 。 （3）小科想改变电热丝阻值，用上述实验中设定的电流值，继续研究电热与电流的关系：保持R1不变，将R2更换为30欧的电热丝，重复上述步骤。他的做法是否合理并说明理由： 。 【解答】解：（1）由电流的热效应可知，电流通过R2时，会产生热量，煤油吸收其产生的热量，温度升高，因此步骤③为将开关S拨至“2”，使R2工作50秒，断开开关S，测量并记录煤油的温度； （2）根据Q吸＝cmΔt可知，煤油的比热容一定，质量不变，因此煤油吸收的热量与其温度的变化量Δt成正比；根据焦耳定律可知，在电阻一定和相同的时间内，电流通过导体产生的热量与12成正比，由此可知，Δt与I2应成正比例关系，其图像应为一条过原点的直线，由于存在实验误差，则图像如下图所示： ； （3）由于调试电路的电流为设定值时，开关S由“1”拔至“2”，根据欧姆定律可知，通过30欧电热丝的电流不是设定值，电流发生变化，对实验结果产生影响，故小明的想法是不合理的。 故答案为：（1）转换法；（2）见解答；在通电时间和电阻相同时，电阻产生的热量与电流平方成正比；（3）不合理，R1、R2阻值不同，开关S从1拨至2时，实验电路电流和调试电路电流不同。 6．现有规格为“6V，6W”的小灯泡L1，“6V，3W”的小灯泡L2，因为铭牌模糊无法辨别。请选择合适器材、设计实验方案同时进行比较辨别。器材有：6V电源、开关、导线若干。 （1）请选择合适的元件，画出电路图。 （2）简要写出实验过程及判断方法。 【解答】解： （1）由题意可知，两灯的额定电压相同、额定功率不同，所以，可将两灯并联后接在6V电源上，开关接在干路上，通过比较两灯工作时的亮度分辨其规格，如图所示： ； （2）实验过程：按电路图连接电路，闭合开关，观察两灯的亮度； 判断方法：因为两灯的额定电压都是6V，所以两灯并联在6V电源上都能正常发光，功率都达到各自的额定功率，所以额定功率大的灯泡亮一些； 即：闭合开关后，亮一些的是“6V，6W”的小灯泡L1，暗一些的是“6V，3W”的小灯泡L2。 故答案为：（1）见上图； （2）实验过程：按电路图连接电路，闭合开关，观察两灯的亮度； 判断方法：亮一些的是“6V，6W”的小灯泡L1，暗一些的是“6V，3W”的小灯泡L2。 7．为了探究“电流与电阻的关系”，小明用阻值不同的定值电阻、电压恒为3伏的电源、滑动变阻器（20Ω 2.5A）等器材按图甲方式连接电路，进行如下实验。 【实验步骤】 ①将5欧的定值电阻R1接入电路，闭合开关，移动滑动变阻器滑片P，当电压表示数如图乙所示时，记录电流表的示数。 ②断开开关，把滑片P移到A端。 ③依次用阻值为10欧和20欧的定值电阻R2和R3替换R1，重复步骤①和②。 ④分析处理数据。 【异常现象】 a.小明发现，每次实验中将滑片P向右移动过程中，刚开始电流表和电压表的示数均为0， 当滑片P移到某一位置C点时，两电表才有示数。 b.在完成R3电阻的实验后，再用阻值为30欧定值电阻R4替换R3，重复实验时，当电压表有示数后，其示数一直大于2伏。 请根据上述信息回答下列问题： （1）图乙中电压表的示数为 伏。 （2）实验中出现异常现象a的原因是电路中存在故障，该故障是 。 （3）为了能继续完成30欧的定值电阻实验，小明设想：只要将与滑动变阻器B端相连的导线改接在A端即可。请问小明想法是否可行并简要说明理由： 。 【解答】解：（1）有图知电压表选择的是0﹣3V的量程，分度值为0.1V，故读数为2V； （2）电流表示数为0，可判断电路为断路，电压表也为0，说明不是和电压表并联的电阻断路，所以是滑动变阻器部分存在断路；当滑片P移到某一位置C点时，两电表才有示数，说明滑过C点后故障消失，因此故障在C点之前，故障为C点之前断路； （3）有b知，电压表示数一直大于2V，故C点时为电压表示数为2V，即定值电阻R4的电压U4＝2V， 由串联电路分压可知：U滑＝U源﹣U4＝3V﹣2V＝1V， 串联电路等比例分压， R滑R415Ω， 因为滑动变阻器C点断路，故这15Ω为C点之后的阻值， 故C点之前的阻值为20Ω﹣15Ω＝5Ω， 当B点连入A点时，可用部分为C点之前的电阻，且当滑动变阻器接入的电阻最大即AC全部接入时，电压表示数最小，串联电路按比例分压， 电压表最小示数为：VminU源3V＝2.57V， 最小电压依旧大于2V，故无法完成实验。 故答案为：（1）2；（2）C点之前断路；（3）不可行，电压表最小示数依然大于2V。 8．某科学兴趣小组想研究通过小灯泡的电流和它两端电压的关系。已知所用小灯泡上标有“2.5V 0.3A”，滑动变阻器标有“20Ω 1A”，电源为两节新的干电池。小灯泡两端允许加的最大电压为额定电压的1.2倍。 （1）电路如图甲所示，指出电路中的连接错误： 。 （2）纠正错误后，移动滑动变阻器的滑片，记录多组小灯泡两端不同的电压及对应通过小灯泡的电流值，根据数据绘制出如图乙所示图像。分析图像发现：通过小灯泡的电流与灯泡两端的电压不成正比，这是因为小灯泡的电阻随温度升高而 。（选填“变大”或“变小”） （3）根据图乙所示图像，阴影部分的面积S1表示当小灯泡两端电压为1V时小灯泡的实际功率；则图中阴影部分的面积S2表示当小灯泡正常发光时 。 【解答】解：（1）电流表量程从图中电流表的表盘接入情况，判断电流表选择0～0.6A量程，但是电流从电流表的负接线柱流入，从正接线柱流出是错误的； （2）观察乙图的图象，通过小灯泡的电流和小灯泡两端的电压不成正比，根据I，R不是定值，这是因为灯丝的电阻随温度的升高而变大； （3）阴影部分S2面积可用：（U电源﹣U灯泡）I表示，滑动变阻器的电功率P滑＝（U电源﹣U灯泡）I，所以阴影部分面积表示此时滑动变阻器的电功率。 故答案为：（1）电流表正负接线柱接反了；（2）变大；（3）滑动变阻器的功率。 9．小明利用图甲电路研究电流与电压的关系，其中滑动变阻器最大阻值为500欧，定值电阻R0阻值为10欧。闭合开关，当滑片从最右端慢慢向左移动，发现最初电压表指针几乎不动，直到接近左端时电压表指针才开始有所偏转，继续左移，指针偏转角度迅速变大，即该滑动变阻器引起电压表示数发生明显变化的调节区级很小。本实验中，要使滑片每移动一段距离，都能引起电压表示数较为明显的变化，应选择怎样的滑动变阻器？小明用不同的电阻丝代替滑动变阻器，按图乙进行如下实验： ①取3条长度都为10厘米的粗细均匀电阻丝A、B、C，阻值分别为1欧、20欧、400欧。 ②将电阻丝A接入图乙电路，闭合开关，滑片P从最右端移到最左端，记录电压表示数U随滑片移动长度x变化的相关数据，多次测量。 ③分别用电阻丝B、C代替A，重复步骤②。 ④处理相关数据，获得“电压表示数U随移动长度x变化的关系”如图丙。 （1）图甲实验中，闭合开关，如R0断路，由看到的实验现象为 。 （2）分析图丙，实验过程中电压表示数变化范围与电阻丝阻值的关系是 。 （3）若利用图乙研究通过R的电流与其两端电压的关系，在A、B、C三条电阻丝中，你认为选择哪一条电阻丝最合适并说明理由： 。 【解答】解：（1）图甲中，电阻R0与滑动变阻器串联，电压表测量R0的两端的电压，电流表测量电路中电流；实验中，闭合开关，如R0断路，电路断路，则电流表无示数，电压表两个接线柱与电源两极通路，电压表示数接近电源电压； （2）图乙中，电阻R0与电阻丝A串联，电压表测量R0的两端的电压，由于串联电路中电阻的阻值越大，分得的电压越大；所以，当电阻丝阻值变大时，电阻丝两端的电压变大，电阻两端的电压变小，即电压表的示数变小；所以，电阻丝阻值越大时电压表示数变化范围越大； （3）由图丙可知：在A、B、C三条电阻丝中，电阻丝的滑片移动过程中，使用B电阻丝时，电压表示数始终能发生较明显的变化；且示数变化范围较大，故选择B电阻丝。 故答案为：（1）电流表无示数，电压表有示数且接近电源电压；（2）电阻丝阻值越大时电压表示数变化范围越大；（3）B，理由是：电阻丝的滑片移动过程中，使用B电阻丝时，电压表示数始终能发生较明显的变化；且示数变化范围较大。 10．在电学实验中，电压表、电流表本身具有一定电阻，由于电表本身电阻的影响，使得测量结果总存在误差。某校课外兴趣小组进行了消除电表电阻对测量影响的探究。他们设计了如图所示的电路，利用该电路能够测量电源E1的电压U（可认为电源E1电压恒定）和电阻R的阻值，E2是辅助电源，A、B两点间接有一灵敏电流表G．步骤如下： （1）闭合开关S1、S2，调节滑动变阻器R1、R2，使得灵敏电流表G的示数为零，读出电流表A和电压表V的示数为I1、U1，此时流过电源E1的电流为 （2） （3）写出电源E1的电压U和电阻R的表达式：U＝ ，R＝ 。 【解答】解：（1）根据灵敏电流计的示数为零可知，A、B两点的电势差为0，则A、B两点电势相等，电路中的电流只有一条路径，因此通过电源E的电流等于电流表的示数I1。 （2）改变滑动变阻器R1、R2的阻值，重新使得灵敏电流计的示数为零，A、B两点电势相同，相当于一点，如图： 电流表和电压表的示数为I2、U2。 （3）灵敏电流表没电流时，说明AB两点电动势（电压）相等，就可以将AB这条线缩成一点，所以左右两边各成回路，根据串联电路的电压特点可得： U＝U1+I1R﹣﹣﹣﹣﹣① U＝U2+I2R﹣﹣﹣﹣﹣② 联立两式可得： U； R。 11．项目化小组同学准备设计一个自动雨刮器控制系统，能使汽车挡风玻璃上的雨刮器随着单位时间降雨量的变化而自动改变摆动的速度。雨停后，雨刮器自动停止工作，如图甲所示。 （1）工作原理如图乙：M表示电动机，将雨水检测网接入电路。他们通过观察 的变化来判断电动机转速的变化，从而反映出雨刮器刮水速度的变化。 （2）设计系统：设计小组的同学准备用平行金属电阻丝来设计控制系统，如图丙。将检测网浸入雨水中进行实验，在不同深度处记录数据如下： 检测浸入雨水中部分 未浸入 浸入 浸入 全部浸入 电流表的示数/安 0 0.16 0.20 0.32 根据表中的现象和数据，解释雨刮器自动加速的原理是 。 （3）优化设计。活动小组设计的电路在无雨水时，电动机不转动，这样无法实现无雨时车窗的清洗，若要解决此问题，可对图丁电路进行修改优化，请你在电路上画上你的修改。 【解答】解：（1）电流表和电动机串联接入电路，由题意可知通过观察电路中的电流表示数（电流）的变化来判断电动机转速的变化，电流越大，转速越快； （2）根据欧姆定律可知，在电压一定时，电流表的示数增大时，电路中电阻减小，这说明a、b间接入电路的电阻在变小；影响导体电阻大小的因素有导体的材料、长度、横截面积，另外还与温度有关；根据题意可知：a、b间接入电路的电阻变化是由导体的横截面积变化引起的。 （3）在检测网处并联一个开关，可以实现在无雨水时电动机可以工作，如图所示： 故答案为：（1）电流表示数；（2）a、b间接入电路的电阻横截面积变大，总电阻变小；（3）如上图所示。 12．小明设计了一个水位自动检测装置，如图所示。其中电源电压恒定，电流表的量程为0～0.6A。R是长1m、最大电阻值为100Ω的均匀电阻丝。R0是压敏电阻，所受压力每增大10N，电阻减小5Ω。R0下方固定了一个轻质绝缘硬杆，硬杆位置始终不动。轻质金属滑杆PQ可以在金属棒EF上自由滑动，PQ下方通过轻质绝缘杆与高4m、横截面积0.01m2的圆柱体M固定在一起。当水位上升时，PQ随圆柱体M向上移动且保持水平。（PQ和EF的电阻不计，整个装置不考虑摩擦，ρ河水＝1.0×103kg/m3） （1）闭合开关，水位上升，PQ向上移动时，电流表示数 （填“变小”、“不变”或“变大”）。 （2）当PQ恰好位于R最下端时为警戒水位，此时电流表示数为0.06A，圆柱体M漂浮。当PQ上升到R的最上端，刚好与硬杆接触且对杆无压力，此时为三级预警。水位继续上升，电流表示数为0.15A时为二级预警。当水位再上升0.4m时为一级预警，此时电流表示数为0.20A。求在保证电路安全的情况下，该装置能测量的最高水位高于警戒水位多少米？ （3）若要增大一级预警的水位高度，可以采取的措施有 。（写一种方法即可） 【解答】解：（1）电阻丝R与R0串联，电流表测量串联电路中的电流，闭合开关，当水位上升，PQ向上移动过程中，R连入电路中的电阻丝变短，电阻变小，则总电阻变小，根据欧姆定律可知电路中的电流变大，即电流表的示数变大； （2）闭合开关，当PQ恰好位于R最下端时，为警戒水位，电流表示数为0.06A； 此时根据串联电路的特点和欧姆定律可得，电源电压为： U＝I（R+R0）＝0.06A×（100Ω+R0）﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣① PQ上升到R的最上端，即升高1m，刚好与硬杆接触，且对杆无压力时，此时电路中只有压敏电阻R0连入电路， 此时电源电压为：U＝I′R0＝0.12A×R0﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣② 解①②可得：R0＝100Ω，U＝12V； 因为R0所受压力每增加10N，电阻减小5Ω，即每增加1N电阻减小0.5Ω， 则受到压力为F时，压敏电阻的阻值为：R压＝R0﹣0.5Ω/N×F； 在保证电路安全的情况下，为保证电流表不能超量程，电路中最大电流为0.6A， 假设此时电流已经达到最大0.6A，根据欧姆定律可得： 此时压敏电阻：R压20Ω， 根据R压＝100Ω﹣0.5Ω/N×F可得：F160N； 由于PQ向上移动到R的最上端，刚好与硬杆接触，且对杆无压力时，则水位继续上升时杆对R0产生压力与此后圆柱体M受到的浮力增大量相等，则：ΔF浮＝F＝160N， 根据F浮＝ρ水gV排可得：1.6×10﹣2m3， 压力为160N时增加的深度为：Δh1.6m， 由于警戒水位的高度应再加上电阻R的长度， 所以，h高＝Δh+1m＝1.6m+1m＝2.6m； （3）若要增大一级预警的水位高度，则此时M受到的浮力更大，硬杆对压敏电阻的压力更大，其阻值更小，总电阻更小，而一级预警时电流表示数为0.20A不变，根据U总＝IR总可知可以降低电源电压。 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题07 测电阻、电功率的方法 电路设计问题 （试题分值：80分 测试时间：75分钟） 探究题(本题12小题，每空2分，共80) 1．小科用如图所示的实验装置探究“电流通过导体产生的热量与电阻的关系”，甲、乙两个完全相同的玻璃瓶内有阻值分别为R甲、R乙的电阻丝（R甲＞R乙），瓶中插入温度计a、b。 （1）选择比热容较 的液体作为被加热物体，实验现象会更加明显。 （2）在开关闭合前，滑动变阻器P要处于 位置（选填“A”或“B”）。 （3）实验过程中，小科根据 来判断电阻丝产生热量的多少。 （4）实验一段时间后，请你根据所学知识预测可能观察到的现象 。 2．某同学为测定小灯泡的额定功率，进行了如下实验。已知小灯泡的额定电压为2.5V，电阻约为10Ω。 （1）该同学连接了如图甲所示的电路（电源电压恒为6V），此电路有一根导线连接有误，请在这根导线上打“×”，并用笔画线代替导线，画出正确的电路连线。 （2）排除故障后，移动滑片至某一位置时电压表的示数如图乙所示，为使小灯泡正常发光，应将滑片向 （选填“左”或“右”）移动。 （3）实验中发现电流表不能准确示数，于是该同学设计了如图丙所示的电路测量小灯泡的额定功率，已知定值电阻阻值R0＝5Ω，将下列实验步骤补充完整。 ①闭合开关S，移动滑片P， ； ②保持滑片P不动，改接电压表至R0两端，若此时电压表示数为1V ③小灯泡额定功率P额＝ W。 3．某同学利用如图1所示的电路来测量小灯泡的电功率（电源电压3V，小灯泡的额定电压2.5V）。 （1）闭合开关，发现两电表指针处于图2所示位置，此时灯泡 （选填“不发光”“微弱发光”或“比正常亮”）。 （2）故障排除后，从滑动变阻器接入电路阻值最大时开始记录数据，得到小灯泡U﹣I图象如图3所示，则小灯泡的额定功率是 W。 （3）他做完以上实验后，又想测出一个未知电阻Rx的阻值，连接电路时发现电压表已损坏，于是他又设计了如图4所示的电路，也测出了电阻的阻值（R0是已知阻值的定值电阻）。请你帮他完成下列步骤。 ①只闭合开关S1时，电流表的示数为I1。 ②再闭合开关S2后，电流表的示数为I2。 ③请写出未知电阻Rx的阻值表达式：Rx＝ （用I1、I2和R0表示）。 （4）在图1中滑动变阻器滑片移动过程中，电路消耗的总功率、小灯泡的功率随电流变化如图5所示，请判断随电流增大，滑动变阻器的功率大小变化是 。 4．为探究小灯泡亮度与电功率的关系，兴趣小组利用电压恒为4伏的电源、滑动变阻器、标有“2.5V”字样的小灯泡等器材按图甲进行实验。 序号 1 2 3 4 U/V 1.5 2.0 2.5 2.8 I/A 0.21 0.22 0.25 0.26 灯泡亮度 微光 微亮 亮 很亮 （1）请你用笔画线代替导线，在图中把电路连接完整（要求：滑片向右移动，灯泡变亮）。 （2）连接好电路，闭合开关，发现小灯泡不发光，电流表无示数，电压表有示数，则电路故障可能是小灯泡 。 （3）排除故障后重新实验，测得数据如表所示。 ①此小灯泡的额定功率为 瓦。 ②以电流的平方（F）为横坐标，以实际功率（P）为纵坐标，下列坐标图（实线部分）与实验数据相符的是 。（选填字母） A.B. C.D. 5．用图甲电路研究电热与电流的关系，若要比较不同设定电流值时的电热多少，调节电流大小过程中，电热丝已经开始加热，因而会影响实验的准确性。为解决这一问题，小明设计图乙电路进行研究。图中电路包括调试电路和实验电路，R1和R2是阻值都为20欧的电热丝，R2放置在装有煤油的保温容器中。实验中通过调试电路，使电热丝R2在调试过程中不发热。实验步骤如下： ①用数字温度计测量并记录装有R2的保温容器内煤油的温度。 ②将开关S与“1”连接，调节滑动变阻器，直至电流表示数为0.2安。 ③将开关S拨至“2”，使R2工作50秒，断开开关S，测量并记录温度计示数。 ④再将电流值分别设定为0.3安、0.4安、0.5安、0.6安，重复上述步骤。记录相关数据，并计算每次升高的温度Δt（Δt可反映电热的多少），整理Δt、I2的数据如图丙。 （1）将步骤③中通过温度计的示数来反映电阻产生的热量多少，其中涉及到的实验方法是： 。 （2）通过图丙中画出的Δt与I2的关系图像可以得出什么结论： 。 （3）小科想改变电热丝阻值，用上述实验中设定的电流值，继续研究电热与电流的关系：保持R1不变，将R2更换为30欧的电热丝，重复上述步骤。他的做法是否合理并说明理由： 。 6．现有规格为“6V，6W”的小灯泡L1，“6V，3W”的小灯泡L2，因为铭牌模糊无法辨别。请选择合适器材、设计实验方案同时进行比较辨别。器材有：6V电源、开关、导线若干。 （1）请选择合适的元件，画出电路图。 （2）简要写出实验过程及判断方法。 7．为了探究“电流与电阻的关系”，小明用阻值不同的定值电阻、电压恒为3伏的电源、滑动变阻器（20Ω 2.5A）等器材按图甲方式连接电路，进行如下实验。 【实验步骤】 ①将5欧的定值电阻R1接入电路，闭合开关，移动滑动变阻器滑片P，当电压表示数如图乙所示时，记录电流表的示数。 ②断开开关，把滑片P移到A端。 ③依次用阻值为10欧和20欧的定值电阻R2和R3替换R1，重复步骤①和②。 ④分析处理数据。 【异常现象】 a.小明发现，每次实验中将滑片P向右移动过程中，刚开始电流表和电压表的示数均为0， 当滑片P移到某一位置C点时，两电表才有示数。 b.在完成R3电阻的实验后，再用阻值为30欧定值电阻R4替换R3，重复实验时，当电压表有示数后，其示数一直大于2伏。 请根据上述信息回答下列问题： （1）图乙中电压表的示数为 伏。 （2）实验中出现异常现象a的原因是电路中存在故障，该故障是 。 （3）为了能继续完成30欧的定值电阻实验，小明设想：只要将与滑动变阻器B端相连的导线改接在A端即可。请问小明想法是否可行并简要说明理由： 。 8．某科学兴趣小组想研究通过小灯泡的电流和它两端电压的关系。已知所用小灯泡上标有“2.5V 0.3A”，滑动变阻器标有“20Ω 1A”，电源为两节新的干电池。小灯泡两端允许加的最大电压为额定电压的1.2倍。 （1）电路如图甲所示，指出电路中的连接错误： 。 （2）纠正错误后，移动滑动变阻器的滑片，记录多组小灯泡两端不同的电压及对应通过小灯泡的电流值，根据数据绘制出如图乙所示图像。分析图像发现：通过小灯泡的电流与灯泡两端的电压不成正比，这是因为小灯泡的电阻随温度升高而 。（选填“变大”或“变小”） （3）根据图乙所示图像，阴影部分的面积S1表示当小灯泡两端电压为1V时小灯泡的实际功率；则图中阴影部分的面积S2表示当小灯泡正常发光时 。 9．小明利用图甲电路研究电流与电压的关系，其中滑动变阻器最大阻值为500欧，定值电阻R0阻值为10欧。闭合开关，当滑片从最右端慢慢向左移动，发现最初电压表指针几乎不动，直到接近左端时电压表指针才开始有所偏转，继续左移，指针偏转角度迅速变大，即该滑动变阻器引起电压表示数发生明显变化的调节区级很小。本实验中，要使滑片每移动一段距离，都能引起电压表示数较为明显的变化，应选择怎样的滑动变阻器？小明用不同的电阻丝代替滑动变阻器，按图乙进行如下实验： ①取3条长度都为10厘米的粗细均匀电阻丝A、B、C，阻值分别为1欧、20欧、400欧。 ②将电阻丝A接入图乙电路，闭合开关，滑片P从最右端移到最左端，记录电压表示数U随滑片移动长度x变化的相关数据，多次测量。 ③分别用电阻丝B、C代替A，重复步骤②。 ④处理相关数据，获得“电压表示数U随移动长度x变化的关系”如图丙。 （1）图甲实验中，闭合开关，如R0断路，由看到的实验现象为 。 （2）分析图丙，实验过程中电压表示数变化范围与电阻丝阻值的关系是 。 （3）若利用图乙研究通过R的电流与其两端电压的关系，在A、B、C三条电阻丝中，你认为选择哪一条电阻丝最合适并说明理由： 。 10．在电学实验中，电压表、电流表本身具有一定电阻，由于电表本身电阻的影响，使得测量结果总存在误差。某校课外兴趣小组进行了消除电表电阻对测量影响的探究。他们设计了如图所示的电路，利用该电路能够测量电源E1的电压U（可认为电源E1电压恒定）和电阻R的阻值，E2是辅助电源，A、B两点间接有一灵敏电流表G．步骤如下： （1）闭合开关S1、S2，调节滑动变阻器R1、R2，使得灵敏电流表G的示数为零，读出电流表A和电压表V的示数为I1、U1，此时流过电源E1的电流为 （2） （3）写出电源E1的电压U和电阻R的表达式：U＝ ，R＝ 。 11．项目化小组同学准备设计一个自动雨刮器控制系统，能使汽车挡风玻璃上的雨刮器随着单位时间降雨量的变化而自动改变摆动的速度。雨停后，雨刮器自动停止工作，如图甲所示。 （1）工作原理如图乙：M表示电动机，将雨水检测网接入电路。他们通过观察 的变化来判断电动机转速的变化，从而反映出雨刮器刮水速度的变化。 （2）设计系统：设计小组的同学准备用平行金属电阻丝来设计控制系统，如图丙。将检测网浸入雨水中进行实验，在不同深度处记录数据如下： 检测浸入雨水中部分 未浸入 浸入 浸入 全部浸入 电流表的示数/安 0 0.16 0.20 0.32 根据表中的现象和数据，解释雨刮器自动加速的原理是 。 （3）优化设计。活动小组设计的电路在无雨水时，电动机不转动，这样无法实现无雨时车窗的清洗，若要解决此问题，可对图丁电路进行修改优化，请你在电路上画上你的修改。 12．小明设计了一个水位自动检测装置，如图所示。其中电源电压恒定，电流表的量程为0～0.6A。R是长1m、最大电阻值为100Ω的均匀电阻丝。R0是压敏电阻，所受压力每增大10N，电阻减小5Ω。R0下方固定了一个轻质绝缘硬杆，硬杆位置始终不动。轻质金属滑杆PQ可以在金属棒EF上自由滑动，PQ下方通过轻质绝缘杆与高4m、横截面积0.01m2的圆柱体M固定在一起。当水位上升时，PQ随圆柱体M向上移动且保持水平。（PQ和EF的电阻不计，整个装置不考虑摩擦，ρ河水＝1.0×103kg/m3） （1）闭合开关，水位上升，PQ向上移动时，电流表示数 （填“变小”、“不变”或“变大”）。 （2）当PQ恰好位于R最下端时为警戒水位，此时电流表示数为0.06A，圆柱体M漂浮。当PQ上升到R的最上端，刚好与硬杆接触且对杆无压力，此时为三级预警。水位继续上升，电流表示数为0.15A时为二级预警。当水位再上升0.4m时为一级预警，此时电流表示数为0.20A。求在保证电路安全的情况下，该装置能测量的最高水位高于警戒水位多少米？ （3）若要增大一级预警的水位高度，可以采取的措施有 。（写一种方法即可） 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 $$