实验题12 电磁学综合-2025年中考物理二轮热点题型归纳与变式演练(江苏专用)
2025-04-24
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2份
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资源信息
| 学段 | 初中 |
| 学科 | 物理 |
| 教材版本 | - |
| 年级 | 九年级 |
| 章节 | - |
| 类型 | 题集-专项训练 |
| 知识点 | 电磁学 |
| 使用场景 | 中考复习-二轮专题 |
| 学年 | 2025-2026 |
| 地区(省份) | 江苏省 |
| 地区(市) | - |
| 地区(区县) | - |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 15.08 MB |
| 发布时间 | 2025-04-24 |
| 更新时间 | 2025-04-24 |
| 作者 | 理化课代表精品中心 |
| 品牌系列 | 上好课·二轮讲练测 |
| 审核时间 | 2025-04-24 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/51770091.html |
| 价格 | 4.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
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内容正文:
实验题12 电磁学综合
目录
题型综述 1
解题攻略 1
题组01 探究串联电路和并联电路中电流的特点 1
题组02 探究电流与电阻的关系 5
题组03 伏安法测电阻的实验 11
题组04 伏安法测小灯泡的电功率 17
题组05 探究影响电流热效应的因素 24
中考练场 28
1、电路连接与故障分析
(1)滑动变阻器“一上一下”接法,闭合开关前滑片移至阻值最大处。
(2)电表量程选择(如小灯泡额定电压2.5V,电压表选0~3V),正负接线柱正确连接。
(3)断路:电流表无示数,电压表并联处有示数则该处断路。
(4)短路:电流表有示数,用电器不工作(如灯泡不亮但电表有示数)。
2、电流与电压、电阻关系:控制变量法
(1)探究I-U:固定电阻,调节滑动变阻器改变电压,结论“电阻一定时,I∝U”。
(2)探究I-R:固定电压,换不同电阻后调节滑动变阻器保持电压不变,结论“电压一定时,I∝1/R”。
3、伏安法测电阻
(1)定值电阻:多次测量求平均值减小误差。
(2)小灯泡电阻:因温度影响电阻,不做平均,图像为曲线。
4、伏安法测电功率
(1)调节滑动变阻器使电压表示数等于额定电压,读电流计算额定功率。
(2)结论:实际电压>额定电压,实际功率>额定功率(灯泡更亮)。
题组01
【提分秘籍】
1.核心考点速记
(1)实验目的:探究串并联电路中的电流特点实验
(2)探究过程:
①将L1和L2两个不同的小灯泡组成串联电路(如图甲),用电流表分别测量出A、B、C三处的电流,并进行比较。
②将电路改装成并联电路(如图乙),用电流表分别测出a、b、c、d四处的电流,并进行比较分析。
(3)数据分析:串联电路中,各处电流相等,即:IA=IB=IC。
由表二可知,并联电路中,干路中的电流等于各支路电流之和,即:Ia=Id=Ib+Ic。
(4)探究结论:串联电路中,电流处处相等;并联电路中,干路电流等于各支路电流之和。
2.解题技巧
(1)对数据分析处理,从这三次的实验数据中找出共同的规律,就是结论。
(2)实验至少得做三次,使结论更具普遍性。
(3)可以用三个电流表同时对支路和干路电流进行测量。
【典例剖析】
【例1】(2024·江苏苏州·中考真题)探究串联电路中电流的特点
(1)猜想:由于用电器耗电,电流流过用电器会减小;
(2)按图甲接好电路,闭合开关后发现灯不亮,为了找出原因,将电压表接在A、B两点间,闭合开关发现电压表有示数,说明有可能存在 故障;
(3)排除故障后,用电流表测出A点电流,如图乙所示,则 A,再测出B点电流,得到A、B两点电流相等。更换不同规格的灯泡,重复上述实验,都得到相同结论.由此判断猜想是 的;
(4)为进一步得出两个灯串联时电流的规律,小明按图丙连接电路,测量A、B、C三点的电流,得出;小华认为不需要再测量,在(3)结论的基础上,通过推理也可以得出相同结论,请写出小华的推理过程: 。
【答案】 L1断路 0.3 错误 因为,,所以
【详解】(2)[1]电压表有示数说明电压表与电源是连通的,灯不亮说明电路断路,即电压表并联的部分断路,即L1断路。
(3)[2]电流表量程为0~0.6A,分度值为0.02A,示数为0.3A,即IA=0.3A。
[3]串联电路中电流处处相等,故猜想:由于用电器耗电,电流流过用电器会减小是错误的。
(4)[4]串联电路中电流处处相等,由(3)结论可知,IA=IB,又因为串联电路中电流处处相等,所以IB=IC,所以
IA=IB=IC
【变式演练】
【变式1-1】(2024·江苏淮安·模拟预测)小雨同学设计了如图甲所示电路来探究串、并联电路电流规律:
(1)下表是同一电路状态下正确、准确测出A、B、C三处的电流值,由实验数据可以推断三个开关的通断情况是 ;完成此次测量后应进行的是 (只填字母);
0.2
0.2
0.2
A.分析数据得出结论
B.改变开关的状态,探究另一种电路的电流规律
C.换用不同规格的小灯泡,再次测量各点电流
(2)要探究电路另一种连接方式的电流规律,实验中两灯都发光,测得A、C两处电流表的指针均指在如图乙所示的位置,则B处的电流为 A。若此时小灯泡烧断,则C处电流表示数将 (填“变小”、“变大”或“不变”)。
(3)小设计的电路存在的危险是:若将三个开关同时闭合,可能将 (填“A”、“B”或“C”)处电流表烧坏。
【答案】 、断开,闭合 C 1.2 变小 C
【详解】(1)[1]因为
通过各处电流都相等,判断、串联,所以三个开关的通断情况是、断开,闭合,电流表所选的量程是0~0.6A。
[2]为了防止偶然性的产生,完成此次测量后应进行的是换用不同规格的小灯泡,再次测量各点电流,故C符合题意,AB不符合题意。
故选C。
(2)[3]电路的另一种连接方式是两灯泡并联,三个开关的通断情况是、闭合,断开;A处测的是灯泡的电流,C处测的是干路的电流,所以A处电流表量程为0~0.6A,C处电流表量程0~3A,A处电流是0.3A,C处电流为1.5A,根据并联电路的电流规律,B处的电流为
[4]如灯泡烧断,B点处无电流,A点电流值不变,故C处干路电流变小。
(3)[5]若将三个开关同时闭合电源短路,可能会将C处电流表烧坏。
故选C。
【变式1-2】(2024·江苏连云港·一模)某小组在“探究串联电路的电流规律”实验中,选用相同规格的小灯泡L1、L2进行实验,电路图如图甲所示。
(1)闭合开关后,发现两个小灯泡的亮度不稳定,电流表的指针也来回摆动。故障的原因可能是 __________。(选填字母符号)
A.某段导线断开 B.某接线柱处接触不良
C.某个小灯泡被短路 D.电流表被烧坏
(2)故障排除后,电流表A₁ 、A₂ 的示数如图乙、丙所示,通过读数,小华发现两处电流大小分别为0.3A 和0.28A,得出“串联电路中各处的电流不相等”的结论。造成她判断错误的原因是:
(3)实验中,某小组记录的实验数据如下表。小明认为从这组实验数据中就可以得出结论;小华则认为实验存在偶然性,需要再进行实验。你赞同谁的观点,如果赞同小明,请说明理由;如果赞同小华,请写出下一步需要进行的操作。
0.28
0.28
0.28
【答案】(1)B
(2)电流表量程不同
(3)见解析
【详解】(1)A.若某段导线断开,电路断路,则灯不发光,电流表没有示数,故A不符合题意;
B.某接线柱处接触不良,则电路时通时断,会发现两灯的亮度不稳定,电流表的指针也来回摆动,故B符合题意;
C.某灯泡被短路,则该灯泡不发光,由于总电阻变小,电流表示数会变大,故C不符合题意;
D.电流表被烧坏,则电路断路,灯不发光,电流表没有示数,故D不符合题意。
故选B。
(2)乙接大量程,丙接小量程,造成判断错误的原因是电流表量程不一致。
(3)赞同小华的观点,只测一组数据容易存在偶然性,为了避免偶然性,接下来的操作应是换用不同规格的小灯泡进行多次实验,获得普遍规律。
题组02
【提分秘籍】
1.核心考点速记
(1)实验目的:探究通过导体的电流与电阻的关系。
(2)实验方法:控制变量法。
(3)实验器材及图像:干电池、开关、电压表、电流表、不同阻值定值电阻、若干导线、滑动变阻器。
(4)实验步骤
步骤①根据电路图连接电路,注意连接时开关要断开,开关闭合之前要把滑动变阻器调到阻值最大处。
步骤②分别将5Ω、10Ω、15Ω的定值电阻连入电路,检查电路后闭合开关,调节滑动变阻器,使电压表示数保持3V不变,分别记下电流表的示数,填入表格。
步骤③根据数据画出I-R图像。
步骤④整理实验器材。
(5)实验结论及应用:同一导体,其电阻两端的电压一定时,电流与电阻成反比。
2.解题技巧
(1)理解实验方法:在探究电流与电压、电阻关系的实验中,由于两个因素都会对电流产生影响,所以我们采用控制变量法来进行研究,即研究电流与电压关系时要控制电阻一定,研究电流与电阻关系时要控制电压一定。
(2)理解探究过程:研究电流与电压关系时移滑动变阻器的滑片目的是改变定值电阻两端的电压;研究电流与电阻关系时移滑片的目的是使定值电阻两端的电压保持一定。
(3)理解结论描述:
①两个实验的结论前面都要加上条件:“当导体的电阻一定时”、“当导体两端的电压一定时”。
②注意用词先后顺序:“电流与电压”、“电流与电阻”不能说成“电压与电流”、“电阻与电流”。
③“电压”“电流”“电阻”每个词前的修饰语都是不同的:“导体中的电流”,“导体两端的电压”,“导体的电阻”。
【典例剖析】
【例2】(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 。
【答案】(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。
【变式演练】
【变式2-1】(2024·江苏南通·中考真题)在“探究电流与电阻的关系”实验中,提供的器材有:
电源(电压6V)、定值电阻(5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω)、滑动变阻器(0~20Ω)、电流表、电压表、开关及导线若干。
(1)用笔画线代替导线将图甲电路连接完整,要求:滑片P向右移动时,变阻器接入电路的阻值变大;
(2)闭合开关,移动滑片,发现电流表有示数,电压表无示数,故障可能是 ;
(3)排除故障后,移动滑片P使电压表示数为4V;将5Ω电阻换成10Ω,按规范调整电路,继续操作,使电压表示数仍为4V,此时滑动变阻器接入电路的阻值比上一次 ;
(4)将测得的数据在图丙中描点连线,发现有一组数据错误,究其原因可能是 ;
(5)仅用电阻箱(最小倍率是×1)替换滑动变阻器,仍控制定值电阻两端电压为4V,利用上述器材能否完成实验探究,简述你的判断依据: 。
【答案】(1)
(2)定值电阻短路
(3)大
(4)电流表选用小量程,但按大量程读数,造成读数错误
(5)见详解
【详解】(1)在“探究电流与电阻的关系”实验中,定值电阻和滑动变阻器串联,电流表串联在电路中测通过定值电阻的电流,电压表测定值电阻两端的电压,所以电压表与定值电阻并联;题目要求变阻器滑片P向右移动时,变阻器接入电路的阻值变大,所以把滑动变阻器左下接线柱接入,如下图所示:
(2)闭合开关,移动滑片,发现电流表有示数,说明有电流通过,没有断路的情况;电压表无示数,若不是电压表本身损坏,故障就可能是与电压表并联的定值电阻短路。
(3)在“探究电流与电阻的关系”实验中,需要采用控制变量法使定值电阻两端的电压保持不变;若将5Ω电阻换成10Ω,根据串联电路分压规律可知,更换较大的定值电阻后,定值电阻两端的电压会增大,为了使定值电阻两端的电压保持在4V不变,就需要适当增大滑动变阻器两端的电压,方法是适当增大滑动变阻器接入电路的电阻。
(4)由图丙可知,错误的一组数据应该是当定值电阻为20Ω时,通过的电流为1A,出现这种情况的原因可能是电流表改用0~0.6A量程接入电路,但仍按0~3A量程读数,造成读数错误。
(5)若控制定值电阻两端电压为4V,则变阻箱两端的电压为2V,根据分压原理可知在串联电路中电压之比等于电阻之比;因为定值电阻两端的电压是电阻箱两端电压的2倍,所以电阻箱接入电路的阻值是定值电阻阻值的一半;当定值电阻为5Ω、15Ω、25Ω时,变阻箱接入电路的阻值为2.5Ω、7.5Ω、12.5Ω,用来替换变阻器的电阻箱最小倍率是×1,所以无法完成实验。
【变式2-2】(2024·江苏连云港·中考真题)小明在“探究通过导体的电流与电阻的关系”实验时,他用图甲所示的电路进行实验,实验中电阻R两端的电压始终保持2V不变,电路中仪表均完好无损。
(1)连接电路前,小明发现电压表指针如图乙所示,他应先 。
(2)连接好电路后闭合开关,移动滑动变阻器的滑片P,电压表有示数,电流表无示数,则电路故障的原因可能是 。
(3)排除故障后,小明将不同阻值的电阻接入电路进行实验,某次实验时电流表的示数如图丙所示,此时电阻R的阻值为 Ω。
(4)在实验过程中,当把电阻R由20Ω更换为10Ω时,滑动变阻器接入电路中的电阻应 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
【答案】 将电压表指针调至零位 电阻R断路 20 变小
【详解】(1)[1]连接电路前,小明发现电压表指针如图乙所示,此时电压表的指针没有调零,所以他应先将电压表指针调至零位。
(2)[2]由图甲得,电阻R与滑动变阻器串联,电压表测量电阻R的电压,电流表测量电路电流,连接好电路后闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,电压表有示数,电流表无示数,说明电路电路,且电压表与电源相连接,故故障是与电压表并联的电阻R断路。
(3)[3]由图乙得,电流表的量程为0~0.6A,分度值为0.02A,示数为0.1A,由欧姆定律得,此时电阻的阻值为
(4)[4]串联电路中,电阻越小,分到的电压越小。在实验过程中,当把电阻由由20Ω更换为10Ω时,电阻的电压变小,应使滑动变阻器接入电路中的电阻变小,减小滑动变阻器分到的电压,使电阻的电压增大为2V。
题组03
【提分秘籍】
1.考点梳理与辨识要点
(1)实验目的:用电流表、电压表测出未知电阻(或小灯泡)的阻值。
(2)实验原理:。
(3)实验方法:伏安法。
(4)实验器材图像:干电池、开关、电压表、电流表、待测电阻、滑动变阻器、若干导线。
(5)实验步骤
步骤①根据电路图连接实物图,注意连接时开关要断开,开关闭合之前要把滑动变阻器调到阻值最大处。
步骤②检查无误后,闭合开关,调节滑动变阻器滑片 P的位置,改变电阻两端电压分别为U1、U2、U3观察电流表每次对应的数值,I1、I2、I3 分别填入设计的记录表格。
步骤③根据每次记录的电压和电流值,求它的对应的电阻值,再求出它们的平均值。
步骤④整理实验器材。
2.解题关键步骤
(1)定值电阻和与其相并联的电压表起到了电流表的作用,与串联在电路中的电流表具有相同的效果。
(2)定值电阻和与其相串联的电流表起到了电压表的作用,与并联在电路中的电压表具有相同的效果。
(3)测灯泡电阻时不能求平均值,因为在不同电压下灯泡的温度不同,其电阻是不同的,求平均值没有意义。
【典例剖析】
【例3】(2024·江苏无锡·中考真题)小红测量长度为1m的镍铬丝、铜丝的电阻,器材有:电源、开关、滑动变阻器、电流表、电压表、电阻箱(0~9999.9Ω),长度为40cm的导线若干。
(1)①用如图甲所示的电路测量镍铬丝的电阻,请用笔画线代替导线,将电路连接完整 ;
②闭合开关前,将滑动变阻器的滑片P置于 (选填“A”或“B”)端;
③正确连接电路后,闭合开关,移动滑片P,读出电压表的示数U和电流表的示数I,记录在表格中。当电压表示数为2V时,电流表示数如图乙所示为 A,则镍铬丝的电阻为 Ω,分析数据可得:当导体的电阻一定时, 。
实验序号
U/V
I/A
①
1
0.2
②
1.5
0.3
③
2
④
2.5
0.5
(2)小红用连接完整的图甲电路测量铜丝电阻时,发现电压表示数始终很小,于是按照图丙的电路图重新连接电路,R为铜丝,为电阻箱,电源电压不变,闭合开关,调节电阻箱接入电路的阻值,当阻值为0.9Ω时,电压表示数为1V;当阻值为0.2Ω时,电压表示数为2V。则铜丝电阻为 Ω,电源电压为 V。
【答案】 B 0.4 5 见解析 0.5 2.8
【详解】(1)①[1]电源由两节干电池组成,电源电压是3V,电压表选择0~3V的量程,电压表和镍铬丝并联,如图所示:
②[2]为了保护电路,闭合开关前,将滑动变阻器的滑片P置于阻值最大处,即B端。
③[3][4]由图乙可知,电流表的量程是0~0.6A,分度值是0.02A,电流表的示数是0.4A,镍铬丝的电阻为
[5]由表中数据可知,电压增大几倍,对应的电流也增大几倍,可以得到当导体的电阻一定时,电流和电压成正比。
(2)[6]当阻值为0.9Ω时,电压表示数为1V,由欧姆定律得到
①
当阻值为0.2Ω时,电压表示数为2V,由欧姆定律得到
②
由①和②得到
R=0.5Ω,U=2.8V
【变式演练】
【变式3-1】(2024·江苏苏州·中考真题)用如图所示电路测电阻的阻值。
实验步骤如下:
(1)将电压表接在B、C两点间,闭合开关,将滑动变阻器滑片移到b端、电阻箱R调为某一阻值,使电压表和电流表示数为合适的值;
(2)断开开关,将电压表右端由C点改接到D点;
(3)闭合开关,反复调节 使两表的示数与步骤(1)中相同,此时电阻箱的阻值为;
(4)待测电阻的阻值 ;
(5)若操作无误,反复调节始终无法实现两表的示数与步骤(1)中相同,原因可能有: 、 。
【答案】 电阻箱和滑动变阻器 或的阻值太小 滑动变阻器最大阻值小于或滑动变阻器最大阻值不够大
【详解】(3)[1]闭合开关,反复调节电阻箱和滑动变阻器滑片,使两表的示数与步骤(1)中相同,此时电阻箱的阻值为R2。
(4)[2]由题意可知,步骤(1)与步骤(3)中,电路电流与R与Rx两端总电压相等,由欧姆定律可知
解得
Rx=R1-R2
(5)[3][4]若操作无误,反复调节始终无法实现两表的示数与步骤(1)中相同,滑动变阻器最大阻值太小,滑动变阻器分压太小或小于Rx,使电阻R和Rx两端的电压过大造成的。故原因可能有:滑动变阻器最大阻值小于Rx或滑动变阻器最大阻值不够大。
【变式3-2】(2024·江苏盐城·中考真题)实验小组选择电源(电压恒为4.5V)、开关、电流表、电阻箱()、滑动变阻器等器材,测量铅笔芯的电阻。
次数
1
8
4.0
2
10
4.4
3
20
6.7
4
30
8.9
(1)图甲是他们设计的实验电路图,请对照电路图用笔画线代替导线将实物电路连接完整;
(2)在ab处接入待测铅笔芯,闭合开关,将变阻器的滑片调到适当位置,电流表示数如丙图所示,其值为 A;
(3)断开开关,取下铅笔芯,将电阻箱接入ab间,此时应保持 不变。闭合开关,调节电阻箱的阻值,想使电流表的示数仍为,但却发现无论怎样调节电阻箱的阻值,都不能使电流表的示数达到所需值;
(4)由于电阻箱的阻值是不连续的,但可以绘制电流和电阻箱阻值的数据图像,用图像法去解决这个问题。小组同学继续实验,又测出多组数据如表所示。请在丁图中画出电流的倒数随电阻箱阻值变化关系图像。 根据图像 (能/不能)得到铅笔芯精确的电阻值,判断的理由是 。
【答案】 0.2 变阻器滑片位置 不能 见解析
【详解】(1)[1] 由甲图可知,滑动变阻器应按照“一上一下”原则选择接线柱串联到电路中,作图如下:
(2)[2] 如丙图所示,电流表选用小量程,分度值为0.02A,示数为0.2A。
(3)[3] 断开开关,取下铅笔芯,将电阻箱接入ab间,此时应保持变阻器滑片位置不变。闭合开关,调节电阻箱的阻值,使电流表的示数仍为,此时电阻箱阻值即等于铅笔芯电阻。
(4)[4] 根据表格数据描点连线,作出电流的倒数随电阻箱阻值变化关系图像如下:
[5][6] 由表格数据和图像可知,电流的倒数与电阻箱阻值不完全成正比,所以不能得到铅笔芯精确的电阻值。
题组04
【提分秘籍】
1. 核心考点速记
(1)实验目的:用电流表、电压表测出小灯泡在不同电压下的电功率。
(2)实验原理:。
(3)实验方法:伏安法。
(4)实验器材和图像:干电池、小灯泡、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线若干。
(4)实验步骤
步骤①根据电路图连接实物图,注意连接时开关要断开,开关闭合之前要把滑动变阻器调到阻值最大处。
步骤②检查电路无误后,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,当电压表的示数等于2.5V时,停止滑动,记录此时电流表的示数,并观察灯泡的亮度,记录在表格中。
步骤③调节滑动变阻器的滑片,分别使电压表的示数低于2.5V、等于2.5V的1.2倍(注意不能超过小灯泡的额定电压太多,否则会损坏小灯泡),记录每一次对应电流表的示数,并观察灯泡的亮度,记录在表格中。
步骤④将实验中记录的数据分别代入P=UI,算出小灯泡的实际功率,并填人表格中。
步骤⑤整理实验器材。
2.实验分析
(1)小灯泡的发光情况由它的实际功率决定,实际功率越大,灯泡越亮。
(2)灯泡实际消耗的电功率随着加在它两端的电压而改变,电压越大,功率越大。
(3)灯泡的实际功率可以等于额定功率,也可以不等于额定功率。
【典例剖析】
【例4】(2024·江苏宿迁·中考真题)在“测量小灯泡额定功率”的实验中,小灯泡额定电压为2.5V,电源电压为4.5V,滑动变阻器标有“20Ω 1A”字样。
(1)如图甲所示电路,有一根导线连接错误,请在错误的导线上打“”,用笔画线代替导线将电路连接正确 ;
(2)连接电路时,开关应 ,试触时发现,电压表无示数,电流表有示数,小灯泡发光,则电压表发生了 故障;
(3)纠正错误后继续进行实验,移动滑动变阻器滑片,电压表示数为2.5V时,电流表示数如图乙所示,示数为 A,小灯泡额定功率为 W;
(4)利用原有电路,将小灯泡替换为定值电阻(、、、,各一个)探究电流和电阻关系,为了能完成实验,控制电压表示数可能是 。
A.1.7V B.2.2V C. 2.7V
【答案】 见解析 断开 断路 0.24 0.6 C
【详解】(1)[1]实验中,灯泡与变阻器串联,电压表测量灯泡的电压,电流表测量电路电流。
(2)[2]连接电路时,为了保护电路,开关应断开。
[3]试触时发现,电压表无示数,电流表有示数,小灯泡发光,则与灯泡并联的电压表发生了断路故障。
(3)[4]由图乙得,电流表的分度值为0.02A,示数为0.24A。
[5]小灯泡额定功率为
(4)[6]探究电流和电阻关系,要控制定值电阻的电阻应不变,由欧姆定律得
当接入25Ω定值电阻时,变阻器接入电路中电阻最大,为20Ω时,定值电阻的电压最小,此时
由图得,电源电压由3节干电池组成,为4.5V,由串联电路电流特点得
则定值电阻的电压最小电压为
当电压表示数最大为3V时,定值电阻的电压最大,故AB不符合题意,C符合题意。
故选C。
【变式演练】
【变式4-1】(2025·江苏南京·模拟预测)在“测定小灯泡的电功率”的实验中,选用如图甲所示的器材,其中电源电压为6V,小灯泡额定电压U额为2.5V(灯丝电阻约为12Ω):
(1)同组的小红发现电路连接有错误,如果此时闭合开关,小灯泡不发光。请你在接错的那根导线上打“×”,并另画一根导线,使电路连接正确 。为能顺利完成该实验探究,下列两种规格的滑动变阻器应选用 (填字母);
A.“10Ω 0.5A”的滑动变阻器 B.“20Ω 0.5A”的滑动变阻器
(2)闭合开关后,移动滑动变阻器的滑片,发现小灯泡始终不发光,电压表有示数,电流表无示数,若电路只有一处故障,则故障原因是 ;
(3)排除故障,闭合开关,移动滑片,发现电压表的示数如图乙所示,为了测量小灯泡的额定功率,应将滑动变阻器的滑片向 (选填“左”或“右”)端移动;
(4)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:
①该小灯泡正常发光时的额定功率为 W;
②小灯泡灯丝的电阻是变化的,主要是受 变化的影响;
(5)完成上述实验后,小明在缺少电压表的情况下,根据绘制出的小灯泡电流与电压关系图像,设计出了一个测未知定值电阻的电路,如图丁所示。请根据电路图写出其中一次测量的实验步骤:
①开关S1闭合,S2断开,调节滑动变阻器的滑片至电流表的示数I为0.2A;
② 。
③表达式:Rx= (用已知量和所测量的字母符号表示)。
【答案】(1) B
(2)灯泡断路
(3)左
(4) 0.5 温度
(5) 只闭合S2,保持滑片P不动,记下电流表示数为I
【详解】(1)[1]根据实验,电路是串联的,电压表测灯泡两端电压,电流表测电路中的电流,甲图中电压表串联接入电路,因此改接正确的电路如下图所示:
[2]已知灯泡的额定电压为2.5V,电阻约为12Ω,则电路中的电流为
此时变阻器两端电压为
变阻器接入阻值约为
故B符合题意。
(2)串联电路中,闭合开关,电流表无示数,说明电路发生断路,电压表有示数,则可能是灯泡发生断路,电压表串联接入电路,测电源电压。
(3)乙图中电压表的量程是0~3V,分度值是0.1V,读数为2.2V,已知灯泡正常发光时电压为2.5V,为了测量小灯泡的额定功率,需要使灯泡两端电压变大,变阻器两端电压变小,根据串联分压原理可知,变阻器的阻值变小,即滑片向左移动。
(4)[1]丙图中小灯泡正常发光时的电流为0.2A,则额定功率为
[2]灯丝的电阻在实验过程中温度会升高,电阻变大,说明灯丝电阻受温度的影响会发生改变。
(5)[1][2]据丁图可知,开关S1闭合,S2断开,电路为未知电阻和灯泡并联,再与变阻器串联,电流表的灯泡支路电流,调节滑动变阻器的滑片至电流表的示数I为0.2A,此时灯泡正常发光,未知电阻两端电压与灯泡电压相等为2.5V,接下来只闭合S2,保持滑片P不动,电路连接方式不变,电流表此时测灯泡和未知电阻的总电流,电流表的示数为I,可得未知电阻的电流为
未知电阻的阻值为
【变式4-2】(2025·江苏南通·一模)小明在做“测量小灯泡的电功率”实验时,准备了以下器材:电压恒为6V的学生电源、小灯泡(额定电压为,正常发光时的电流约为)、电流表、电压表、滑动变阻器、开关、导线若干。
(1)图甲是小明连接的部分实物电路,请你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左移动时,滑动变阻器接入电路的阻值变大 。
(2)现有规格为A“”、B“”和C“”的三个滑动变阻器可供选择,应选择 (选填字母)滑动变阻器接入电路才能顺利进行实验;连接好电路后,闭合开关,发现小灯泡不亮,电流表和电压表的示数都很小,接下来应进行的操作是 。
(3)问题解决后,继续进行实验,发现电压表的示数如图乙所示,要测量小灯泡的额定功率,应将滑动变阻器的滑片向 (选填“右”或“左”)移动,直到小灯泡正常发光。小明根据测量数据画出了通过灯丝的电流与其两端电压关系的图像(如图丙),由图像可得小灯泡的额定功率为 W。
(4)测出小灯泡的额定功率后,小明又把小灯泡两端的电压调为其额定电压的一半,发现测得的实际功率不等于其额定功率的,此时它的实际功率 (选填“大于”或“小于”),原因是 。
(5)在测量小灯泡电功率的实验过程中,电流表坏了,小明找来一个阻值合适的定值电阻,设计了如图丁的电路图,实验步骤如下:
①闭合开关S1,将开关S2拨到触点1,移动滑动变阻器滑片,使电压表示数等于小灯泡额定电压;
②保持滑动变阻器滑片位置不变,将开关S2拨到触点2,记下此时电压表示数为U,则小灯泡的额定功率表达式 。(用、U和表示)
【答案】(1)
(2) B 移动滑动变阻器滑片,观察灯泡是否发光
(3) 右
(4) 大于 灯丝的电阻随温度的升高而增大
(5)
【详解】(1)小灯泡正常发光时的电流约为0.3A,故电流表选用小量程串联在电路中;滑动变阻器的滑片向左移动时,滑动变阻器接入电路的阻值变大,故滑动变阻器选用右下接线柱与电流表串联在电路中,如下图所示:
(2)[1][2]小灯泡正常发光时的电流约为0.3A;当灯正常发光时,根据串联电路的规律及欧姆定律可知,滑动变阻器连入电路中的电阻为
故为了能够顺利完成实验探究,应选用“20Ω 1A”的滑动变阻器,即选B;闭合开关,发现电流表和电压表的示数都很小,说明电路是通路,且灯泡没有短路,小灯泡不亮,说明灯泡实际功率太小,故接下来应进行的操作是:移动滑动变阻器滑片,观察灯泡是否发光。
(3)[1][2]问题解决后,继续进行实验,发现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1.7V,小于灯泡额定电压2.5V,要测量小灯泡的额定功率,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,故应将滑动变阻器的滑片向右移动,直到小灯泡正常发光;
由图丙可知,灯泡额定电压对应的额定电流为0.25A,则小灯泡额定功率为;
(4)因为灯丝的电阻随温度的升高而增大,根据可知,把小灯泡两端的电压调为其额定电压的一半,灯丝温度低,电阻变小,根据欧姆定律可知通过灯丝的电流大于额定电流的一半,根据可知,测得的实际功率大于其额定功率的。
(5)①闭合开关S1,将开关S2拨到触点1,移动滑动变阻器滑片,使电压表示数等于小灯泡额定电压,小灯泡正常发光;
②保持滑动变阻器滑片位置不变,将开关S2拨到触点2,记下此时电压表示数为U,此时测量的是和小灯泡的电压之和,则定值电阻两端电压为,
根据串联电路电流规律和欧姆定律可知,小灯泡额定电流为
则小灯泡的额定功率表达式
题组05 探究影响电流热效应的因素
【提分秘籍】
1. 核心考点速记
(1)实验器材:密闭容器两个,U形管两个、导线若干、不同阻值电阻丝若干、电源。
(2)实验装置:
(3)探究电流通过导体产生热量的多少与电阻的关系
实验设计:保持电流和通电时间不变,改变电阻。如图甲,把两个不同的电阻串联在电路中。
(4)探究电流通过导体产生热量的多少与电流的关系
实验设计:保持电阻和通电时间不变,改变电流。如图乙,将两个相同的电阻先联,再与另一个电阻串联。
(5)探究电流通过导体产生热量的多少与通电时间的关系
实验设计:保持电阻和电流不变,改变通电时间。
(6)实验结论:
①在电流和通电时间相同的情况下,电阻越大,产生的热量越多;
②在电阻和通电时间相同的情况下,通过电阻的电流越大,产生的热量越多;
③在电阻和通过电阻的电流相同的情况下,通电时间越长,产生的热量越多。
2.解题技巧
(1)U形管内液面高度差越大,产生的热量越多。
(2)使用中,无论条件如何,U形管内液面高度都相同,可能是:装置气密性不好,重新安装,检查气密性是否良好。
(3)实验中加热空气相比加热液体的好处:①空气膨胀体积变大,实验效果明显;②加热空气,耗电量少,实验时间短。
【典例剖析】
【例5】(2024·江苏无锡·中考真题)用如图所示的装置探究影响电流热效应的因素。甲、乙、丙三个相同的容器内均装有质量相等的煤油,电阻丝、、浸没在煤油中,其中、。闭合开关前,记录下煤油的初温度,开关S接a、调节滑动变阻器滑片P,使电流表的示数为1A,记录下第100s和第200s时甲容器中煤油的末温度t;开关S接b,调节滑片P,使电流表的示数为0.5A,记录下第200s时乙、丙容器中煤油的末温度t,断开开关,结果如下表,比较序号①②可得:当通过导体的电流和导体的 相等时,导体产生的热量与通电 有关。比较序号②和 可知导体产生的热量与电流大小有关。实验中,电阻产生的热量为 J。
序号
电阻
I/A
时间/s
/℃
t/℃
①
1
100
20
34
②
1
200
20
48
③
0.5
200
20
27
④
0.5
200
20
34
【答案】 电阻 时间 ③ 250
【详解】[1][2]比较序号①②,电阻和导体中的电流不变,通电时间越长,升高的温度越高,可以得到当通过导体的电流和导体的电阻相等时,导体产生的热量与通电时间有关。
[3]探究导体产生的热量与电流大小的关系,保持电阻和通电时间相同,改变电流大小,R1和R2的阻值相等,所以比较序号②和③得到导体产生的热量与电流大小有关。
[4]开关S接b,R2和R3串联,电路中的电流是0.5A,通电时间是200s,电阻产生的热量为
Q=I2R2t=(0.5A)2×5Ω×200s=250J
【变式演练】
【变式5-1】(2025·江苏南通·一模)如图所示的甲、乙、丙三个实验:(甲实验中;丙实验中三个烧瓶中装入体积相同的液体;实验中不计热量的损失)
(1)上述三个热学实验中,为了“探究不同物质吸热升温现象”的是 (选填“甲”、“乙”或“丙”中的一组或几组,下同)组实验,通过比较温度计示数的变化量来比较吸(放)热多少的是 组实验;乙组实验烧杯中水的质量和初温均相等,发现用酒精加热烧杯中水温升的快, (选填“能”或“不能”)说明酒精的热值大。
(2)丙实验,探究“电流热效应与电流大小的关系”时,滑动变阻器的主要作用是 。若探究“电流热效应与电阻大小的关系”,需要选择 烧瓶接入电路。接着做“探究水和煤油吸热升温现象”的实验,将A烧瓶中与电路中R并联进行实验,存在的问题是 。正确调整后电路通电一段时间,测算出Δt水∶Δt煤油=1∶2,则煤油的比热容 J/(kg·℃)[c水=4.2×103 J/(kg·℃)]。
【答案】(1) 甲 乙、丙 不能
(2) 改变电路中的电流 B 未控制水和煤油的质量相同
【详解】(1)[1]为了“探究不同物质吸热升温现象”,要控制相同时间吸热相同,故选用相同的加热装置,加热不同的液体,即是甲组实验。
[2]为了比较热值大小,要用不同的燃料,加热质量相同的同种液体,根据,液体升温越高,则燃料放出的热量越多,这种燃料热值越大,通过比较温度计示数的变化量来比较吸放热多少的乙组实验;根据转换法,丙实验中通过比较温度计示数的变化量来比较吸放热多少的;
[3]乙实验中,发现用酒精加热烧杯中水温度升得快,但升高的不一定多,不能说明酒精的热值大。
(2)[1]丙图中探究“电流热效应与电流大小的关系”时,需要改变电路中的电流,因此滑动变阻器的作用是改变电路中的电流。
[2]若探究“电流热效应与电阻大小的关系”,需要控制电流相同,电阻不同,因此应将B烧瓶接入电路。
[3]若要探究“探究水和煤油吸热升温现象”的实验,需要控制水和煤油质量相同,而实验中水和煤油的体积相同,质量不同,因此未控制不同物质的质量相同。
[4]正确调整后电路通电一段时间,质量相同的水和煤油吸收的热量是相同的,由于Δt水∶Δt煤油=1∶2
得到
煤油的比热容为
【变式5-2】(2025·江苏苏州·一模)星星同学要探究“电流的热效应与电阻大小的关系”。实验器材:新干电池(若干节)、开关、导线和如图甲所示电阻为R1、R2、R3的三个“自制灯泡”(将瓶盖中间打一孔,插入带有红色液柱的细玻璃管)。已知:R1=R2>R3。
(1)星星组装好如图乙所示电路,他应选择灯泡 ,串联的目的是为了控制 。
(2)星星还想用图乙装置探究“电功率与电压的关系”,请你说明还需要增添的一种器材是: ,可以通过比较 判断电功率大小。
【答案】(1) AC/BC 电流相同,通电时间也相同
(2) 电压表 红色液柱上升的高度
【详解】(1)[1]探究电流的热效应与电阻大小的关系的实验中,应使用阻值不同的电阻,故选择灯泡AC或BC。
[2]探究电流的热效应与电阻大小的关系的实验中,使用不同的电阻,同时控制电流和通电时间相等,因此两电阻串联,即串联的目的是为了控制电流和通电时间相同。
(2)[1]要用图乙装置探究“电功率与电压的关系”,需要电压表测量两电阻两端的电压,所以需要增添的一种器材是电压表。
[2]电功率的大小是无法直接得出,实验中,通电后电阻产生热量,加热容器中的液体,电阻越大相同时间放出的热量越多,红色液柱上升的高度越高,说明电阻的电功率越大,所以通过比较红色液柱上升的高度来判断电功率大小。
1.(2024·江苏泰州·二模)如图是小明“探究并联电路电流特点”的电路图,实验中,他将一只电流表分别接在A、B、C三处,测得的数据如图甲中所示。小明由此得出:并联电路中干路电流等于 ;请指出小明就此得出结论的不科学之处: ,你认为可做出的改进措施是 。
【答案】 各支路电流之和 实验次数太少,结论不具普遍性 改变灯泡规格或改变电池个数或串联滑动变阻器进行多次实验
【详解】[1][2][3]根据电路的连接情况,由测量结果可知干路电流
所以可得出干路电流等于各支路电流之和; 但这一结论的得出并不科学,因为只测量了一组数据,结论具有偶然性,可做出的改进措施是换用不同规格的灯泡多做几次实验。
2.(2023·江苏南京·三模)如图所示是物理课上曾经做过的三个实验,请完成以下问题。(ρ煤油=0.8g/cm3)
(1)如图甲所示是“探究不同物质吸热升温的现象”实验装置,小华选用沙子和水进行实验,用分别装入质量相等的沙子和水,用相同的装置加热。从实验效果考虑,本实验选择 (填“烧杯”或“易拉罐”)作为盛放沙和水的容器较好。本实验可通过加热时间相同,比较 来探究沙和水两种物质吸热升温的特点,根据 的现象可判断出水的比热容比沙子的比热容大;
(2)如图乙实验是“比较质量相等的不同燃料燃烧时发出的热量”,发现用碎纸片加热烧杯中水温度升得快, (选填“能”或“不能”)说明碎纸片的热值大;
(3)小明想对丙装置进行改装,来探究“物质吸热升温的现象”,他应将图丁中 (选填“A”、“B”或“C”)烧瓶内的电阻与图丙中烧瓶内的电阻 (选填“串联”、“并联”或“串联、并联都可以”)。
【答案】 易拉罐 温度计升高的示数 水升温比沙子慢 不能 B 串联、并联都可以
【详解】(1)[1]因金属导热性能好,故以从实验效果考虑,本实验选择易拉罐作为盛放液体的容器较好。
[2]要探究不同物质吸热升温的现象,应使用相同的加热器,控制不同液体相同时间内吸热相同,通过温度的变化来判断不同液体的吸热能力。
[3]实验中,沙子和水的质量相等,由比较吸热能力的方法,根据加热相同的时间(吸收相同热量),水升高的温度小于沙子升高温度的现象,即根据水升温比沙子慢可以得出水的比热容比沙子的比热容大。
(2)[4]乙实验中,控制酒精与碎纸片质量相等,烧杯中水的质量与初温相等,发现用碎纸片加热烧杯中水温度升得快,但升高的不一定多,不能说明碎纸片的热值大。
(3)[5] [6]根据可知,探究不同物质吸热升温的现象,由控制变量法,要控制Q及质量相同,根据Q=I2Rt,应控制电流和通电时间及电阻值大小相同,根据串联电路各处的电流相等,可将图2中B烧瓶内的电阻与丙图中的烧瓶内的电阻串联,根据
控制电阻丝的电压和电阻丝的电阻大小相同及通电时间相同也可以,由并联电路电压的规律,故将图2中B烧瓶内的电阻与丙图中的烧瓶内的电阻并联,故串联、并联都可以。
3.(2024·江苏南京·二模)一个密封盒的表面可见两个接线柱、一个定值电阻R1和一个电阻箱R2的旋钮,盒内没有其他用电器。小明想探究R1和R2的连接方式,连接了如图所示的电路,电源电压恒定,做了三次实验,数据记录如表格所示,则:
实验序号
变阻器电阻R/Ω
电流表示数I/A
①
5
0.6
②
10
0.4
③
20
0.3
(1)R1和R2的连接方式是 联;
(2)该电路的电源电压为 V,R1的阻值是 Ω;
(3)第一次实验中,电阻箱R2工作1min产生的热量是 J。
【答案】 并 2 10 48
【详解】(1)[1]若R1和R2串联,串联电路总电阻等于各部分电阻之和,根据欧姆定律知道,电源电压
代入数据知道
或
解方程知道,两方程所得定值电阻的阻值不同,故两电阻并联接入电路。
(2)[2][3]并联电路干路电流等于各支路电流之和,根据欧姆定律知道,干路电流
代入数据可得
或
或
联立解方程得
U=2V
R1=10Ω
(3)[4]根据知道,第一次实验中,电阻箱R2工作1min产生的热量是
4.(2024·江苏南京·二模)如图所示的三个实验中:
(1)通过比较温度计示数的变化量来比较液体吸热多少的有 (填写图号);
(2)甲实验,加热相同时间,a液体升温比b液体快,则a、b液体吸收热量的大小关系是Qa Qb,吸热能力更强的是 液体;
(3)乙实验,用碎纸片加热时烧杯中的水升温快, (选填“能”或“不能”)说明碎纸片的热值大;
(4)丙实验,将两个电阻串联起来,闭合开关可发现温度计 的示数升高快,仅用丙图中提供的器材, (选填“能”或“不能”)探究电热与电流的关系。
【答案】 乙、丙 = b 不能 2 不能
【详解】(1)[1]图甲是探究不同物质吸热升温现象中,用相同的加热器,相同时间内液体吸收的热量相同,通过加热时间来比较吸收热量的多少;乙图中是比较不同燃料燃烧时放出的热量的实验,根据控制变量法,要使用质量相同的不同燃料完全燃烧后使相同质量的同种液体吸热,通过比较液体升高的温度,根据Q=cmΔt,得出不同燃料放出热量的多少;丙图研究电流的热效应实验中,电阻丝产生的热量不易直接观察,但可使等质量初温相同的煤油吸收热量,根据Q=cmΔt,煤油温度升高越高表示电热丝产生的热量越多。则通过比较温度计示数的变化量来比较吸(放)热多少的有乙、丙。
(2)[2][3]图甲是探究不同物质吸热升温现象中,用相同的加热器,相同时间内液体吸收的热量相同,通过加热时间来比较吸收热量的多少;加热相同时间,a液体升温比b液体快,表明b液体的吸热能力比a液体强。
(3)[4]乙实验中,发现用碎纸片加热烧杯中水温度升得快,但完全燃尽后升高的不一定多,不能说明碎纸片的热值大。
(4)[5][6]丙图中,当电流和通电时间相同时,电阻越大,产生的热量越多,则温度计2的示数升高快;探究电热与电流的关系时,应控制电阻和通电时间都相同,仅用丙图中提供的器材进行实验,虽然可以通过调节滑动变阻器改变电路中电流的大小,但没有秒表测量时间,即不能控制通电时间相同,因此利用该装置不可以探究电热与电流的关系。
5.(2025·江苏无锡·一模)小明做测“小灯泡电功率”实验时,所用器材有:电压可变的电源,额定电压为2.5V的小灯泡,以及滑动变阻器(规格分别为A.“5Ω 1A”、B.“40Ω 1A”和C.“60Ω 0.5A”可选)、电压表、电流表、开关和导线。
(1)如图甲所示是小明连接的电路,检查发现接错了一根导线,请你在这根导线上打“×”,并补画出正确连接的那根导线;
(2)连接好电路,正确操作后,移动滑动变阻器的滑片P,小明发现小灯泡始终不亮,电压表、电流表示数均为0,经检查电表完好。则故障可能是 ___________(填选项符号);
A.灯泡短路 B.滑动变阻器断路 C.灯泡断路
(3)故障排除后,小明将电源电压调为4.5V,然后从滑动变阻器接入电路阻值最大时开始记录数据,得到小灯泡的U﹣I图像,如图乙所示,则小灯泡的额定功率是 W,所用滑动变阻器的规格是 (选填字母)。实际测量时,当电压表有示数时其内部是有微弱电流通过的,若考虑这个微弱电流的影响,则所测小灯泡的额定功率 (选填“偏大”、“偏小”或“不受影响”);
(4)实验过程中,小明向右调节滑动变阻器,若滑动变阻器的功率减小了ΔP1,灯泡的功率变化了ΔP2,则ΔP1 ΔP2(选填“>”“<”或“=”)
(5)爱动脑筋的小明想出另一种测量该小灯泡额定功率的方法,设计了如图丙所示的电路(电源电压为4.5V,灯泡的额定电压为2.5V),请将以下实验步骤补充完整。
①检查电路无误后,闭合开关S,将开关S1拨至“1”,调节滑动变阻器滑片直至电压表示数为 V;
②滑片不动,再将开关S1拨至“2”时,读出电压表示数为U0.
③小灯泡的额定功率:P额= (用U额、U0、R0表示)。
【答案】(1)
(2)B
(3) 0.75 B 偏大
(4)<
(5) 2
【详解】(1)原电路图中,灯泡和电压表没有接入电路是错误的,在测“小灯泡电功率”实验中,小灯泡、滑动变阻器和电流表串联,电压表并联在小灯泡两端,如下图所示:
(2)正确操作后,移动滑动变阻器的滑片P,小灯泡始终不亮,电流表示数为0,说明电路可能断路,电压表示数为0,说明电压表与电源没有连通,经检查电表完好,则故障可能是滑动变阻器断路,故选B。
(3)[1]由图乙可知,小灯泡的额定电压为2.5V,从图中可知,小灯泡的额定电流为0.3A,小灯泡的额定功率PL=ULIL=2.5V×0.3A=0.75W
[2]当滑动变阻器接入电路阻值最大时,电路中的电流最小为I1=0.1A,此时灯泡两端的电压U1=0.5V,根据串联电路的电压特点和欧姆定律可知此时滑动变阻器接入电路的阻值为
故滑动变阻器选B。
[3]实际测量时,电压表并联在灯泡两端,当电压表有示数时其内部是有微弱电流通过的,若考虑这个微弱电流的影响,电流表所测电流大于灯泡的额定电流,根据P=UI可知所测小灯泡的额定功率偏大。
(4)当向右调节滑动变阻器时,滑动变阻器接入电路的阻值减小,由串联电路的特点可知,灯泡两端的电压增大;由图乙可知,通过灯泡的电流也变大,灯泡的实际功率变大;电源电压恒为4.5V,由P=UI可知,电路总功率变大;电路总功率等于各用电器消耗功率之和,故滑动变阻器的功率减小ΔP1小于灯泡的功率变化ΔP2,即ΔP1<ΔP2。
(5)[1]检查电路无误后,闭合开关S,将开关S1拨至“1”,调节滑动变阻器滑片直至电压表示数为2V。
[2]滑片不动,再将开关S1拨至“2”时,读出电压表示数为U0;在步骤①中,小灯泡、R0和滑动变阻器串联,电压表测R0和滑动变阻器两端的电压,调节滑动变阻器的滑片至电压表示数为2V,由串联电路电压的规律,灯两端的电压U灯=U-U'=4.5V-2V=2.5V
灯泡正常发光;在步骤②中,滑动变阻器的滑片不动,再将开关S1拨至“2”,电压表测R0两端的电压为U0,此时电路中的电流即为小灯泡的额定电流
小灯泡的额定功率
6.(2025·江苏常州·一模)某实验小组的同学用图甲所示器材测量小灯泡的电功率,待测小灯泡L的额定电压为3.8V,额定功率小于1W。电源电压恒为6V,滑动变阻器R的规格为“20Ω 1A”,图甲所示是该实验小组没有连接完整的电路:
(1)请你用笔画线代替导线,在图甲中把电路连接完整;
(2)正确连接完电路,闭合开关后,发现无论怎样移动滑片,小灯泡不亮,电流表无示数,电压表示数明显。仔细检查,连接无误,那么出现该状况的原因应该是_____(选填“A”、“B”、“C”或“D”);
A.电流表内部断路 B.灯泡的灯丝断了 C.灯座内部短路 D.滑动变阻器的电阻线断了
(3)排除故障后,通过正确操作,当灯泡正常发光时,电流表示数如图乙所示,其值为 A,小灯泡的额定功率为 W;
(4)测出小灯泡的额定功率后,再测大于小灯泡额定功率的实际功率,应将滑动变阻器的滑片向 (选填“左”或“右”)端滑动;
(5)测量小灯泡的电功率 (选填“需要”或“不需要”)多次测量求平均值。
【答案】(1)
(2)B
(3) 0.2 0.76
(4)右
(5)不需要
【详解】(1)测量小灯泡的电功率时,滑动变阻器与小灯泡及电流表串联接入电路,电压表测小灯泡两端的电压,小灯泡的额定电压为3.8V,电压表选用大量程。小灯泡的额定功率小于1W,则小灯泡正常发光时通过的电流约为,电流表选用小量程,电路连接如下:
(2)闭合开关,无论怎么移动滑片,小灯泡不亮,电流表无示数,电路可能出现了断路,电压表示数明显,说明电压表与电源接通,则可能是小灯泡的灯丝断了,电流表内部断路或变阻器电阻线断了,电压表都无示数,ACD不符合题意,B符合题意。
故选B。
(3)[1]实验中,电流表选用小量程,分度值为0.02A,由图乙知,灯泡正常发光时,电流表示数为0.2A。
[2]小灯泡的额定功率
(4)测出额定功率后,再测大于小灯泡额定功率的实际功率,小灯泡两端的电压应变大,据串联电路的电压特点知,变阻器两端的电压变小,据串联电路的分压特点知,变阻器接入电路的阻值变小,滑片向右移动。
(5)小灯泡两端的实际电压不同,则其实际功率也不同,所以测量小灯泡的电功率不需要多次测量求平均值。
7.(2024·江苏无锡·一模)如图是探究电流与电阻关系的实验,实验器材有:学生电源(电源电压恒定)、电流表、电压表、滑动变阻器、开关、三个定值电阻(、、)、一个未知电阻、导线若干。
(1)小明根据图甲连接了如图乙所示的实物电路,开关闭合后发现电路连接错误。请你在图乙上用“×”画在一根错误的导线上,然后再添加一根正确的导线;
(2)开关闭合后无论怎样移动滑动变阻器的滑片P,电流表无示数,且电压表指针有明显偏转,则电路中故障原因可能是 ;
(3)排除故障后开始实验。先将电阻连入电路,闭合开关前,应把滑动变阻器的滑片移到 (选填“A”或“B”)端。闭合开关后,移动滑片P使电压表的示数为,并记下电流值。接着断开开关,将电阻更换成,滑片P移到阻值最大一端,闭合开关后,接下来应进行的操作是 ,直至电压表示数为 V,并记下此时电流表的示数。依次将这三个定值电阻连入电路完成实验后,可以得到结论:当导体电阻两端电压相同时,电流与电阻成 ;
(4)小红将未知电阻连入原电路测量阻值大小,她在实验中移动滑片P得到了多组数据,画出了关于的图像,如图丙所示。由图像可得 。
【答案】 定值电阻断路 A 将滑片向B端移动 1.5 反比 4
【详解】(1)[1]电流通过电压表应满足“从正接线柱流入,从负接线柱流出”,由图可知,电压表的正负接线柱接反了,故正确实物电路如下图所示:
(2)[2]电流表无示数,故障可能是断路,电压表指针有明显偏转,有示数,则电压表与电源两极是连通的,则故障可能是电压表测量对象定值电阻断路。
(3)[3][4][5][6]为了保护电路,闭合开关前,滑动变阻器的滑片需要移到阻值的最大处,即滑片需要移到A端;该实验需要控制定值电阻两端的电压不变,则将电阻更换成,滑片P移到阻值最大一端,闭合开关后,将滑片向B端移动,使电压表示数为1.5V,并记下此时电流表的示数;根据实验数据可以得到结论:当导体电阻两端电压相同时,电流与电阻成反比。
(4)[7]由图丙可知,电流与电压成正比,则所测电阻为定值电阻,根据的图像可得
8.(2024·山东济宁·一模)小明用“伏安法”测量未知电阻R的阻值。
(1)根据图(a)的电路图,用笔画线代替导线,将图(b)的实物图补充完整。要求滑动变阻器滑片向右滑动时它的电阻增大;
(2)连接电路后,闭合开关,电流表和电压表都有较小示数,无论怎样移动滑片,灯泡都不发光,两表示数均无变化,其原因可能是___________;
A.电阻R短路 B.电阻R开路
C.滑动变阻器短路或开路 D.滑动变阻器连接错误
(3)排除故障后,小明移动滑动变阻器的滑片测出多组电压和电流值,并计入表格。当他将滑片移到滑动变阻器一端时,电压表指针刚好指向15V刻度线,电流表的示数如图所示,据此可算出电阻 ;
(4)小明根据表中记录的电压和电流值,算出对应的电阻值,并求出电阻的平均值,他求电阻平均值的目的是 ;
(5)同组的小红用一个已知阻值的定值电阻和一个单刀双掷开关,设计了如图所示的电路图测量电阻的阻值。闭合开关S后,当接近触头1时,电压表示数为,当接通触头2时,电压表示数为,则被测电阻 (用、、表示)。
【答案】(1)
(2)D
(3)10
(4)减小误差
(5)
【详解】(1)由题意可知,电源为两节干电池,即3V,故电压表选用小量程并联在定值电阻两端;滑动变阻器滑片向右滑动时它的电阻增大,所以滑动变阻器选用左下接线柱与开关串联在电路中,如下图所示:
(2)连接电路后,闭合开关,小灯泡不亮,电流表、电压表都有较小示数,电路为通路,电路的电流较小,电路的电阻较大,无论怎样移动滑动变阻器的滑片,灯泡都不发光,两电表示数均无变化,则变阻器不能起到变阻的作用,可能是将变阻器下面两个接线柱连入了电路中,故选D。
(3)当他将滑片移到滑动变阻器一端时,电压表指针刚好指向15V刻度线,电压表选用小量程,则其示数为3V;如图2所示,电流表量程为小量程,分度值0.02A,电流表的示数为0.3A;根据欧姆定律得,电阻
(4)该实验为了减小误差,需要多次测量求平均值。
(5)闭合开关S后,当S0接通触头1时,电压表测定值电阻R0和待测定值电阻Rx两端的总电压,即定值电阻R0和待测定值电阻Rx两端的总电压为U1;当S0接通触头2时,电压表测定值电阻R0两端的电压,即定值电阻R0两端的电压为U2,此时电路中的电流
由于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,由串联电路的电压规律可知,待测定值电阻两端的电压为
Ux=U1-U2
待测定值电阻Rx的阻值
9.(2025·江苏盐城·二模)一个小灯泡上标着“2.5V 0.3A”,表明这个小灯泡正常工作时的电阻为8.3Ω。
(1)图甲是小明为检验小灯泡的标称电阻是否准确而连接的实验线路。他的连接有三个错误;
①请你写出这三个错误分别错在哪里 ;
②在图甲中改成正确的连接 ;
(2)这个实验中滑动变阻器除了保护电路外,还起到了 的作用;
(3)改成正确的连接后,闭合开关前,小明发现电流表指针如图乙所示,接下来的操作是 ;
(4)正确操作后,闭合开关,调节滑动变阻器,记录了7组数据。其中,电压表的示数为2.5V时,电流表的示数如图丙所示。请读出图丙中电流表的示数,并在图丁的坐标系中描绘出第1组数据对应的点,并根据描出的7个数据点画出小灯泡的图像; 、
数据序号
1
2
3
4
5
6
7
电压
2.5
2.2
2.0
1.8
1.6
1.2
1.0
电流
0.26
0.25
0.24
0.22
0.20
0.18
(5)分析实验数据,可以判定小灯泡的标称电阻是 (选填“准确”或“不准确”)的,依据是 ;
(6)分析图像可以判定,小灯泡的电阻值是 (选填“不变”或“变化”)的。
【答案】(1) 电流表正负接线柱接反 电流表量程选错 滑动变阻器两个上端接线柱连入电路
(2)见解析
(3)将电流表调零
(4) 0.28A
(5) 不准确 见解析
(6)变化
【详解】(1)[1][2][3]电流表串联在电路中,电流应从正接线柱流入,负接线柱流出,而图甲中电流表正负接线柱接反;根据小灯泡的额定电流可知电流表应该选择小量程,故电流表量程选择错误;滑动变阻器应上下各选一个接线柱串联在电路中,而电路中滑动变阻器的接线柱都接在上面金属杆上了。
[4]电流应从电流表正接线柱流进;灯正常发光时的电流为0.3A,电流表应选择小量程;滑动变阻器应“一上一下”接进电路,如图所示
(2)电源为3节干电池,电源电压约为4.5V,电源电压大于灯泡正常发光时的额定电压,所以滑动变阻器还起到改变电路电流从而起到改变灯两端电压的作用。
(3)闭合开关前,电路中没有电流,电流表指针没有指示零刻度线,说明没有将电流表调零,所以接下来的操作是将电流表调零。
(4)[1][2]由图甲可知电流表的量程是0~0.6A,图丙中电流表分度值为0.02A,示数为0.28A,即电路中电流为0.28A,用光滑的曲线将各点连接起来,如图所示:
(5)[1][2]由表中数据可知,小灯泡两端电压为2.5V时,通过的电流不等于标定电流0.3A,故可以判定小灯泡的标称电阻是不准确的。
(6)由图像可知,小灯泡的I-U图像不是一条直线,说明电流与电压不成正比,由可知,灯泡的电阻不是一个定值,故灯泡的阻值是变化的。
10.(2024·江苏泰州·一模)小丽在实验室“探究电流与电压的关系”,实验器材有:三节干电池、电流表、电压表、滑动变阻器规格为“15Ω1A”、定值电阻和开关各一个,导线若干。
①小丽检查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闭合开关前滑动变阻器的滑片应位于 端;闭合开关后发现电流表无示数,电压表指针超过量程,电路中出现的故障是 。
③断开开关,排除故障后,小丽再闭合开关,读出此时电压表的示数为0.7V,电流表的示数为0.2A。
④移动滑动变阻器的滑片,进行多次测量,根据实验数据绘制图像如图乙所示。
⑤通过图像可知:当电阻一定时,通过电阻的电流与电压成 ,该定值电阻的阻值为 Ω, 电源电压为 V。
【答案】 右 电阻R 断路 正比 3.5 3.7
【详解】(1)[1]实验中定值电阻和滑动变阻器串联,电压表测定值电阻两端的电压,电流表测电路电流,故电流从开关出来后应直接到电流表,此处有错误,具体如图所示:
(2)[2][3]为了保护电路,滑动变阻器应置于最大阻值处,即最右端,闭合开关后发现电流表无示数,说明电路断路或电路中电流非常小,又因电压表指针超过量程,说明电压表串联进电路,所以电阻R断路。
(5)[4][5][6]由图乙可得,当电阻一定时,通过电阻的电流与电压成正比,根据欧姆定律可得该定值电阻的阻值为
由第③步可得此状态时滑动变阻器以最大阻值接入电路,则根据欧姆定律及串联电路电流电压原理可得电源电压为
11.(2025·江苏无锡·一模)在“探究电流与电阻的关系”实验中,已知电源为4.5V,电流表的量程为0~0.6A,电压表的量程为0~3V,定值电阻若干,滑动变阻器的规格为“20Ω 0.5A”:
(1)用笔画线代替导线,将图甲中的电路连接完整(要求闭合开关前,滑片处于最左端);
(2)闭合开关,发现电流表无示数,电压表示数接近电源电压,则故障可能为 。排除故障后,先接入5Ω的定值电阻,调节滑动变阻器到某一位置,电流表的示数如图乙,其读数为 A;用10Ω的定值电阻代替5Ω接入电路,移动滑动变阻器的滑片,保持定值电阻两端电压不变,此时滑片的位置位于上一次实验的 (选填“左”或“右”)侧;
(3)通过收集实验数据,得到如图丙所示的图像,进一步得出结论: ;
(4)若所选的定值电阻最小值为5Ω,重新选择定值电阻两端所控制的电压,完成此探究能选用的定值电阻最大阻值为 Ω;小明在开关和电流表之间再串联一个定值电阻R0,使30Ω的电阻也能完成本次探究,此时R0的取值范围是 Ω。
【答案】(1)
(2) 定值电阻断路 0.4 左
(3)电压一定时,电流与电阻成反比
(4) 25 4~24
【详解】(1)电压表与定值电阻R并联。滑动变阻器的滑片在闭合前置于最左端(使其接入电路的阻值最大),以保证刚闭合开关时电流不会过大,保护电路,如下图所示:
(2)[1]电流表始终无示数,说明电路可能断路;电压表有示数且接近电源电压,说明电压表并联以外的部分没有断路,所以故障原因可能是定值电阻断路。
[2]图乙中的电流表小量程接入电路,分度值为0.02A,则其示数约为0.4A。
[3]将5 Ω换成10 Ω并保持定值电阻两端电压不变时,因所需的电流更小,滑动变阻器需接入更大阻值,故滑片应向左移动,此时滑片的位置位于上一次实验的左侧。
(3)由图丙可见,当电压一定时,电流随电阻的倒数的增大而增大,即:在电压一定时,电流与电阻成反比。
(4)[1]由题意可知,滑动变阻器允许通过的最大电流为0.5A,电流表的量程为0-0.6A,由串联电路的电流特点可知,为了电路安全,电路中的最大电流只能为0.5A,由欧姆定律可知,电压一定时,定值电阻的阻值最小时电路中的电流最大,则定值电阻两端所能控制的最大电压为
由串联的电压特点可知,滑动变阻器两端的电压为
电压表示数为变阻器分得电压的
根据分压原理,当变阻器连入电路中的电阻为20Ω时,定值电阻的阻值为
即所选择的定值电阻的最大阻值为25Ω。
[2]由串联电路的分压原理可知,当定值电阻的阻值最大时,滑动变阻器接入电路的电阻最大,滑动变阻器分得的电压为电压表示数的
由串联电路的分压原理可知,当定值电阻为30Ω时,滑动变阻器需要接入电路的最大电阻为
由串联电路的电阻特点,当滑动变阻器接入电路的电阻最大时,串联定值电阻R0最小,为
当滑动变阻器接入电路的电阻为零时,串联定值电阻R0的阻值最大,为
即此时R0的取值范围是4~24。
12.(2024·江苏宿迁·二模)为了验证并联电路的电流特点,小薇设计了如图甲所示的电路进行实验。
(1)在连接电路时,开关应处于 状态,此时电流表的指针如图乙所示,根据你的分析,原因是 ;
(2)小薇先将电流表接在L1所在的支路上,闭合开关后,观察到灯L2发光,但L1不发光,电流表的示数为零,电路可能存在的故障是 ;
(3)排除故障后,她测出了通过L1的电流为I1=1.6A,她又测出了L2支路和干路上的电流分别为I2和I,两次电流表指针均如图丙所示,则I2= A,I= ;
(4)根据测量结果,你认为并联电路中干路电流和各支路电流的关系是: (写出关系式即可)。
【答案】 断开 电流表指针没有调零 灯L1断路 0.4 2A I=I1+I2
【详解】(1)[1] 为保护电路,连接电路时开关应处于断开状态。
[2] 如图乙所示,闭合开关前,电流表指针没有指在零刻度线,说明电流表指针没有调零。
(2)[3] 灯L2发光,说明灯L2支路良好且电路不存在短路情况,但L1不发光,电流表的示数为零,则L1支路存在断路故障,可能是灯L1断路。
(3)[4][5] 由于并联电路中干路电流大于支路电流,两次电流表指针均如图丙所示,则测L2支路电流时使用的量程为0~0.3A,量程为0.02A,故I2=0.4A;测量干路电流时使用的量程为0~3A,分度值为0.1A,示数为2A,即。
(4)[6] 由
1.6A+0.4A=2A
可知,并联电路中干路电流和各支路电流的关系是:并联电路中干路电流等于各支路电流之和,即I=I1+I2。
13.(2025·江苏宿迁·一模)小明利用图甲测定额定电压为“6V”小灯泡的功率。已知灯泡电阻约为左右。另外有如下器材:电源(电压为)、学生用电流表、学生用电压表、开关各一个,导线若干,滑动变阻器三只:(20Ω;0.5A)、(50Ω;1A)、(100Ω;1A)。
(1)实验前在检查仪器时,发现电流表指针如图乙所示,则接下来的操作是 ,正确连接电路闭合开关后,发现无论怎样移动滑动变阻器滑片,灯泡都不亮,电压表示数接近9V,电流表示数几乎为0,电路的故障可能是 。
(2)排除电路故障后,闭合开关,改变滑动变阻器的阻值,多次测量,小明画出了小灯泡中电流随其两端电压变化的关系图像(如图丙),则小灯泡的额定功率为 W。在多次测量中,小明还发现:当电压表的示数增大时,电压表与电流表的示数之比 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
(3)灯泡的功率测量完毕,小明用、、、、的定值电阻更换电路中的灯泡,探究电流跟电阻的关系,得到如图丁所示的电流随电阻变化的图像,则小明应选用滑动变阻器 (选填“”“”或“”)。若某次实验中滑动变阻器连入的阻值为,则此时所用的定值电阻为 Ω。
【答案】(1) 调零 灯丝断路
(2) 3 变大
(3) 5
【详解】(1)[1]观察图乙发现,电流表指针没有指在零刻度线上,那么接下来应该调零;
[2]图甲中电路为串联电路,电流表示数几乎为0,说明电路中发生了断路,而电压表示数与电源电压相近,说明电压表能够连接到电源两端,所以灯丝断路。
(2)[1]小灯泡的额定电压为6V,观察图丙,当小灯泡电压为6V时,小灯泡电流为0.5A,则小灯泡的额定功率为
[2]通过观察图丙,可以发现电压表的示数与电流表的示数比值变大,而比值的实质是小灯泡的电阻,灯丝的电阻会随温度的升高而变大。
(3)[1]由题意可知电源电压不变,电路中的最大电流为0.5A,最小电流为0.1A。当电路中电流最小时,整个电路所需电阻是最大的为
此时选用的定值电阻阻值为25Ω,而滑动变阻器所需阻值为
所以应该选用滑动变阻器R3。
[2] 探究电流跟电阻的关系,需要控制定值电阻两端电压不变,电路为串联电路,且只有定值电阻和滑动变阻器两个用电器,所以滑动变阻器两端电压也不变为
若某次实验中滑动变阻器连入的阻值为13Ω,根据分压原理
则所选定值电阻的阻值为
14.(2024·江苏南京·一模)小明使用可调电压的电源、四个定值电阻(阻值分别为5、10、20、25)、电压表、电流表、标有“20;1A”的滑动变阻器、开关、导线等器材做“探究电流和电阻的关系”实验。
(1)甲图中有一根导线连接错误,请在该导线上画“×”,并在图上改正 ;
(2)排除故障后,当接入电阻时,调节滑动变阻器的滑片到某位置,电流表的示数如图乙所示。依次更换定值电阻进行实验,当接入电阻时,调节滑动变阻器的滑片,使电压表示数保持 V不变,滑动变阻器恰好达到最大阻值,可知电源电压为 V;
(3)将20的电阻更换成25的电阻时,仅将电源电压最高调到 V,就可完成实验;
(4)小明在完成上述实验后,想测量一个未知电阻Rx的阻值,连接了如图丙所示电路。已知定值电阻阻值为R₀,电源电压未知。请完成下列实验步骤:
①只闭合开关S、S1,调节滑动变阻器的滑片P,使电压表示数为1V;
②保持滑动变阻器滑片位置不变,只闭合开关S、S2,读出电压表示数为6V;
③再调节滑动变阻器的滑片P,使电压表的示数为4V;
④保持滑动变阻器滑片位置不变,断开开关S2,闭合开关S1,读出电压表示数为2V;
⑤未知电阻表达式为Rx= (用已知物理量字母表示)。
【答案】 / 2 4 3.6
【详解】(1)[1]根据实验要求,滑动变阻器与定值电阻、电流表串联,电压表与定值电阻并联,需要将电流表与定值电阻相连的接线柱,接在电压表的负接线柱,或定值电阻的另一端,如图:
或
(2)[2]电流表的示数如图乙所示,电流表接入量程为0~0.6A,分度值为0.02A,读数为0.4A。当接入5Ω定值电阻时,电流为0.4A,此时定值电阻两端电压即电压表示数为
[3]根据控制变量法,探究电流与电阻的关系时,应保持定值电阻两端电压一定,故当接入20Ω电阻时,调节滑动变阻器的滑片,使电压表示数保持2V不变,此时电路中电流为
滑动变阻器恰好达到最大阻值,则可知电源电压为
(3)[4]根据串联电路分压的规律,将20Ω的电阻更换成25Ω的电阻时,定值电阻两端电压会变大,根据串联分压规律可知
滑动变阻器的最大阻值为20Ω,控制电压为2V,代入得
解得 ,此时的电源电压为
(4)[5]①只闭合开关S、S1,调节滑动变阻器的滑片P,使电压表示数为1V;根据串联电路电流的特点,此时通过Rx的电流为
②保持滑动变阻器滑片位置不变,只闭合开关S、S2,读出电压表示数为6V,则此时Rx两端的电压为
③再调节滑动变阻器的滑片P,使电压表的示数为4V,则此时Rx两端的电压为
④保持滑动变阻器滑片位置不变,断开开关S2,闭合开关S1,读出电压表示数为2V,根据串联电路电流的特点,此时通过Rx的电流为
⑤未知电阻表达式为
15.(2024·江苏南京·二模)小丽用学生电源、四个定值电阻(5Ω、10Ω、20Ω、25Ω)、一个小灯泡(额定电压2.5V)、“25Ω 1A”的滑动变阻器R1、电流表、电压表、开关及导线若干,完成了下列电学实验。
(一)探究电流与电阻的关系
(1)如图是小丽连接的部分电路,请你用笔画线代替导线将电路连接完整,要求滑片向右移,电流表示数变大 ;
(2)实验中保持电压表示数为2V不变,为保证四个定值电阻分别接入电路都能完成实验,电源的电压值不应超过 V;
(3)本实验多次测量的目的是 ,正确完成实验后,可得出结论:
(二)测量小灯泡正常发光时的电阻
(4)小丽将图中的定值电阻换成小灯泡,继续实验.移动滑片P,使电压表示数分别为2V、2.5V、3V,记录下对应的电流表示数分别为0.26A、0.30A、0.32A,小灯泡正常发光时的电阻为 Ω(结果保留一位小数);
(5)若仅有一只电表,电源电压不变,R为已知电阻,以下方案也能测出该小灯泡正常发光时电阻的是 。
A. B.
C. D.
【答案】 4 寻找普遍规律 电压一定时,电流和电阻成反比 8.3 D
【详解】(1)[1]根据实验,电路为串联电路,电压表测定值电阻两端电压,要求滑片向右移,电流表示数变大,滑动变阻器接入电路中的阻值变小,连接的滑动变阻器右下接线柱,如下所示:
(2)[2]实验中保持电压表的示数为2V不变,根据串联分压原理可知,当滑动变阻器接入电路中的阻值为25Ω时,滑动变阻器两端电压最大为2V,则电源最大值为4V。
(3)[3]探究型的实验进行多次实验的目的是为了得到普遍规律。
[4]连接完电路后,当定值电阻阻值越大时,电路中的电流越小,因此可得结论为:当电压一定时,电流与电阻成反比。
(4)[5]灯泡正常发光时电压为2.5V,电流为0.3A,则小灯泡正常发光时的电阻为
(5)[6]A.图中无论开关S0接1或2位置无法测出灯泡正常发光时的电压,因此无法测出灯泡正常发光的电阻,故A不符合题意;
B.图中开关S2或S3无论怎样闭合,均无法单独测出灯泡或定制电阻的电流,因此无法测量灯泡正常发光的电阻,故B不符合题意;
C.当开关S2或S3分别闭合后,电压表的正负接线柱接反,因此无法测量灯泡正常发光的电阻,故C不符合题意;
D.当开关S0接1时,能够测出灯泡和定值电阻的总电压,当开关S0接2时,可以单独测量灯泡两端电压,只要将滑动变阻器调至灯泡正常发光时的电压,即可测量出灯泡正常发光的电阻,故D符合题意。
故选D。
16.(2024·江苏南京·二模)测定值电阻和的阻值。
实验序号
①
②
③
④
⑤
电压
1.0
1.2
1.5
1.8
2.5
电流
0.10
0.155
0.28
0.24
(1)图甲为伏安法测量定值电阻的电路,电源电压为。
①有一根导线连接错误.请你在错误的导线上画“×”,并改正.
②正确连接电路后,测得5组电压表示数U和电流表示数I的数据记入表中,其中第2次实验电流表示数如图乙所示,其读数为 A.分析可知,不可能通过以上实验获得的数据有 (填序号)。
③滑动变阻器的最大阻值至少为 。
(2)用图丙所示的电路测的阻值。定值电阻阻值已知,R为电阻箱,电源电压恒定。
①闭合S,电压表并联在b、d两点间,记录电压表示数为U,此时电阻箱的阻值为;
②再将电压表并联在a、c两点间,调节电阻箱,使电压表示数仍为U,此时电阻箱的阻值为;
③则 。(用表示)
【答案】 0.12 ③④ 20
【详解】(1)①[1]图甲为伏安法测量定值电阻的电路,所以电压表应并联定值电阻两端,电流表应串联在电路中,故应将电压表的负接线柱“3”与电阻的右接线柱相连,改正后的电路图如下所示:
②[2]电流表使用0~0.6A量程,分度值为0.02A,示数为0.12A。
[3]由表格数据可知,分度值为0.02A,不可能能读出0.155A的电流值;同时由表格数据分析得,电路中的电流随电压的增大而增大,故第③④次实验数据不可能通过以上实验获得。
③[4]由表格可知,当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时,电路中的电流最小,为0.1A,此时滑动变阻器两端的电压
UR=U−Ux=3V−1V=2V
滑动变阻器的最大阻值
(2)[5]闭合S,电压表并联在b、d两点间,记录电压表示数为U,此时电阻箱的阻值为,则此时电路中的电流为
(1)
②再将电压表并联在a、c两点间,调节电阻箱,使电压表示数仍为U,此时电阻箱的阻值为,则此时电路中的电流为
(2)
由(1)(2)两式解得
17.(2025·江苏宿迁·一模)在“探究电流与电压、电阻关系”的实验中,某实验小组选用5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω五个电阻,电压恒为6V的电源,“40Ω1A”的滑动变阻器等器材,设计了如图甲所示的实验电路。
(1)请你根据甲图,将乙图中的部分电路连接完整(要求:滑片向右移动时,电流表示数变大,导线不交叉);
(2)闭合开关后,发现电流表有示数,电压表无示数,则电路存在的故障可能是定值电阻 (选填“短路”或“断路”);
(3)首先,接入10Ω的电阻,探究“电流与电压的关系”,实验过程中,通过多次改变滑片的位置来改变电阻两端电压;当电压表示数为2.8V时,电流表示数如图丙所示,为 A;实验小组记录的数据表格如下,小红分析了数据后,指出有一组数据不符合实际,这组数据对应的实验序号是 。
实验序号
1
2
3
4
5
电压/V
1.0
1.4
2.0
2.4
2.8
电流/A
0.1
0.14
0.20
0.24
分析正确的数据,可得出结论:当导体的电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成 比;
(4)接着小红继续按照图乙所示电路,将5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω这五个电阻随机单独接入电路,探究电流与电阻的关系。
①实验中控制电阻两端的电压为2V不变。她用10Ω的电阻完成实验后,保持滑动变阻器的滑片位置不动,断开开关换上另一个电阻,闭合开关时电流表的示数变成了0.15A,由此可知换上的电阻为 Ω,为了使电阻两端的电压恢复到2V,此时应将滑动变阻器的阻值适当调 (选填“大”或“小”);
②她发现当接入 Ω的电阻时,无论怎样调节滑片,电压表的示数都大于2V,若想完成实验,应更换一个最大阻值不小于 Ω的滑动变阻器。
【答案】(1)
(2)短路
(3) 0.28 1 正
(4) 20 大 25 50
【详解】(1)在“探究电流与电压、电阻关系”的实验中,滑动变阻器与定值电阻串联,滑片向右移动时,电流表示数变大,故变阻器连入电路的电阻变小,故变阻器右下接线柱连入电路中,与电流表串联,电压表与电阻并联,如图
(2)闭合开关后,发现电流表有示数,说明电路为通路,电压表无示数,电压表可能被短路也可能断路,若故障只在定值电阻,电路存在的故障可能是定值电短路。
(3)[1]当电压表示数为2.8V时,电流表如图丙所示,电流表选用小量程,分度值为0.02A,电流为0.28A。
[2]根据串联电阻的规律,电路的最大电阻为
根据欧姆定律,电路的最小电流为
由分析可知,表格中第1组数据不符合实际。
[3]根据表中数据可知,电压与电流的比值大小不变,可得出结论:当导体的电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比。
(4)①[1][2]实验中控制电阻两端的电压为2V不变,用10Ω的电阻完成实验,根据串联电路的分压规律,滑动变阻器接入电路的电阻为
更换电阻后,滑动变阻器两端的电压为
定值电阻两端的电压为
定值电阻两端的电压与滑动变阻器两端的电压相等,根据串联电路分压规律可知,此时定值电阻的阻值与滑动变阻器的阻值相等为20Ω;根据串联电路分压规律,要使定值电阻两端的电压减少恢复到2V,此时应将滑动变阻器的阻值适当调大,使其两端的电压增大。
②[3][4]实验中控制电阻两端的电压为2V不变,根据串联电路电压的规律,变阻器分得的电压为
电阻的电压为变阻器电压的0.5倍,根据分压原理,当接入变阻器连入电路中的电阻最大为40Ω时,对应的定值电阻最大为
故实验中她发现当接入25Ω的电阻进行实验时,无论怎样调节滑动变阻器,电压表的示数都大于2V;若想完成实验,由分压原理,应更换的滑动变阻器的最大阻值不小于
18.(2025·江苏南京·一模)小爽做“探究电流与电阻的关系”的实验,连接的电路如图甲所示,电源电压恒为3V,可用的定值电阻有、、、和。
(1)请你用笔画线代替导线,把图甲所示的实验电路补充完整,并且使滑动变阻器连入电路的阻值最大;
(2)他将的定值电阻接入电路后,闭合开关,发现电流表无示数而电压表有示数,则电路中的故障可能是 ;排除故障后闭合开关,调节滑动变阻器的滑片,达到实验要求时,电流表示数如图乙所示,电流为 A;
(3)将的定值电阻换成的定值电阻后,闭合开关,应将滑动变阻器的滑片向 (选填“左”或“右”)端移动,直到电压表的示数为 V为止,记录电流表的示数;
(4)为了获得普遍规律,他想利用上述五个电阻分别单独接入电路,进行五次实验,则他选择的滑动变阻器的最大阻值不能小于 ;
(5)完成上述实验后,小爽又设计了如图丙所示的电路,来测量一个小灯泡正常发光时的电阻。已知小灯泡的额定电压为,电源电压为U,滑动变阻器A的最大阻值为R0,请完成实验步骤并写出表达式:
①闭合开关S、,断开,移动滑动变阻器A的滑片,使电压表的示数为 ,此时小灯泡正常发光;
②闭合开关S、,断开,保持滑动变阻器A的滑片位置不变, ,使电压表的示数为;再保持滑动变阻器B的滑片位置不变,将滑动变阻器A的滑片移动到 (选填“左”或“右”)端,读出电压表的示数为;
③小灯泡正常发光时电阻表达式为R额= 。
【答案】(1)
(2) 断路 0.4
(3) 左 2
(4)15
(5) U额 移动滑动变阻器B的滑片 右
【详解】(1)电压表并联到电阻的两端,滑动变阻器串联接入电路中,滑动变阻器采用一上一下的接法,如下图
(2)[1]闭合开关S,电流表没有示数,说明电路为断路;电压表有示数,说明电压表与电源两端相连,说明除与电压表并联的部分以外没有断路,即与电压表并联的R断路。
[2]电流表的量程为,分度值为,电流表的示数为。
(3)[1][2]由知道,电阻两端的控制电压为
将的定值电阻换成的定值电阻后,由于串联电路起分压作用,因此定值电阻两端电压变大,即电压表的示数变大,要保持电压表示数不变,需增大滑动变阻器两端电压,由串联电路分压规律知道,需增大滑动变阻器接入电路的阻值,故将滑片向左端移动,直到电压表的示数为2V。
(4)电源电压为3V,定值电阻两端电压为2V,则滑动变阻器两端电压为
串联电路电流相等,电阻两端电压与电阻阻值成正比,电阻两端电压是滑动变阻器两端电压的2倍,电阻阻值是滑动变阻器接入电路阻值的2倍,第5次实验的电阻为,要完成整个实验,滑动变阻器接入电路的最大阻值为。
(5)[1]①闭合开关S、,断开,移动滑动变阻器A的滑片,使电压表的示数为U额,此时小灯泡正常发光。
[2][3]②闭合开关S、,断开,保持滑动变阻器A的滑片位置不变,移动滑动变阻器B的滑片,使电压表的示数为U额,此时滑动变阻器B相当于小灯泡,则灯泡的电阻就等于滑动变阻器B接入电路的电阻;再保持滑动变阻器B的滑片位置不变,将滑动变阻器A的滑片移动到右端,读出电压表的示数为。
[4]③根据串联电路电压的特点知道,滑动变阻器A两端的电压为
滑动变阻器A的电流为
根据串联电路电流处处相等知道,滑动变阻器B的电流为
此时滑动变阻器B的电阻为
灯泡的电阻就等于滑动变阻器B接入电路的电阻为
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实验题12 电磁学综合
目录
题型综述 1
解题攻略 1
题组01 探究串联电路和并联电路中电流的特点 1
题组02 探究电流与电阻的关系 4
题组03 伏安法测电阻的实验 7
题组04 伏安法测小灯泡的电功率 10
题组05 探究影响电流热效应的因素 13
中考练场 16
1、电路连接与故障分析
(1)滑动变阻器“一上一下”接法,闭合开关前滑片移至阻值最大处。
(2)电表量程选择(如小灯泡额定电压2.5V,电压表选0~3V),正负接线柱正确连接。
(3)断路:电流表无示数,电压表并联处有示数则该处断路。
(4)短路:电流表有示数,用电器不工作(如灯泡不亮但电表有示数)。
2、电流与电压、电阻关系:控制变量法
(1)探究I-U:固定电阻,调节滑动变阻器改变电压,结论“电阻一定时,I∝U”。
(2)探究I-R:固定电压,换不同电阻后调节滑动变阻器保持电压不变,结论“电压一定时,I∝1/R”。
3、伏安法测电阻
(1)定值电阻:多次测量求平均值减小误差。
(2)小灯泡电阻:因温度影响电阻,不做平均,图像为曲线。
4、伏安法测电功率
(1)调节滑动变阻器使电压表示数等于额定电压,读电流计算额定功率。
(2)结论:实际电压>额定电压,实际功率>额定功率(灯泡更亮)。
题组01
【提分秘籍】
1.核心考点速记
(1)实验目的:探究串并联电路中的电流特点实验
(2)探究过程:
①将L1和L2两个不同的小灯泡组成串联电路(如图甲),用电流表分别测量出A、B、C三处的电流,并进行比较。
②将电路改装成并联电路(如图乙),用电流表分别测出a、b、c、d四处的电流,并进行比较分析。
(3)数据分析:串联电路中,各处电流相等,即:IA=IB=IC。
由表二可知,并联电路中,干路中的电流等于各支路电流之和,即:Ia=Id=Ib+Ic。
(4)探究结论:串联电路中,电流处处相等;并联电路中,干路电流等于各支路电流之和。
2.解题技巧
(1)对数据分析处理,从这三次的实验数据中找出共同的规律,就是结论。
(2)实验至少得做三次,使结论更具普遍性。
(3)可以用三个电流表同时对支路和干路电流进行测量。
【典例剖析】
【例1】(2024·江苏苏州·中考真题)探究串联电路中电流的特点
(1)猜想:由于用电器耗电,电流流过用电器会减小;
(2)按图甲接好电路,闭合开关后发现灯不亮,为了找出原因,将电压表接在A、B两点间,闭合开关发现电压表有示数,说明有可能存在 故障;
(3)排除故障后,用电流表测出A点电流,如图乙所示,则 A,再测出B点电流,得到A、B两点电流相等。更换不同规格的灯泡,重复上述实验,都得到相同结论.由此判断猜想是 的;
(4)为进一步得出两个灯串联时电流的规律,小明按图丙连接电路,测量A、B、C三点的电流,得出;小华认为不需要再测量,在(3)结论的基础上,通过推理也可以得出相同结论,请写出小华的推理过程: 。
【变式演练】
【变式1-1】(2024·江苏淮安·模拟预测)小雨同学设计了如图甲所示电路来探究串、并联电路电流规律:
(1)下表是同一电路状态下正确、准确测出A、B、C三处的电流值,由实验数据可以推断三个开关的通断情况是 ;完成此次测量后应进行的是 (只填字母);
0.2
0.2
0.2
A.分析数据得出结论
B.改变开关的状态,探究另一种电路的电流规律
C.换用不同规格的小灯泡,再次测量各点电流
(2)要探究电路另一种连接方式的电流规律,实验中两灯都发光,测得A、C两处电流表的指针均指在如图乙所示的位置,则B处的电流为 A。若此时小灯泡烧断,则C处电流表示数将 (填“变小”、“变大”或“不变”)。
(3)小设计的电路存在的危险是:若将三个开关同时闭合,可能将 (填“A”、“B”或“C”)处电流表烧坏。
【变式1-2】(2024·江苏连云港·一模)某小组在“探究串联电路的电流规律”实验中,选用相同规格的小灯泡L1、L2进行实验,电路图如图甲所示。
(1)闭合开关后,发现两个小灯泡的亮度不稳定,电流表的指针也来回摆动。故障的原因可能是 __________。(选填字母符号)
A.某段导线断开 B.某接线柱处接触不良
C.某个小灯泡被短路 D.电流表被烧坏
(2)故障排除后,电流表A₁ 、A₂ 的示数如图乙、丙所示,通过读数,小华发现两处电流大小分别为0.3A 和0.28A,得出“串联电路中各处的电流不相等”的结论。造成她判断错误的原因是:
(3)实验中,某小组记录的实验数据如下表。小明认为从这组实验数据中就可以得出结论;小华则认为实验存在偶然性,需要再进行实验。你赞同谁的观点,如果赞同小明,请说明理由;如果赞同小华,请写出下一步需要进行的操作。
0.28
0.28
0.28
题组02
【提分秘籍】
1.核心考点速记
(1)实验目的:探究通过导体的电流与电阻的关系。
(2)实验方法:控制变量法。
(3)实验器材及图像:干电池、开关、电压表、电流表、不同阻值定值电阻、若干导线、滑动变阻器。
(4)实验步骤
步骤①根据电路图连接电路,注意连接时开关要断开,开关闭合之前要把滑动变阻器调到阻值最大处。
步骤②分别将5Ω、10Ω、15Ω的定值电阻连入电路,检查电路后闭合开关,调节滑动变阻器,使电压表示数保持3V不变,分别记下电流表的示数,填入表格。
步骤③根据数据画出I-R图像。
步骤④整理实验器材。
(5)实验结论及应用:同一导体,其电阻两端的电压一定时,电流与电阻成反比。
2.解题技巧
(1)理解实验方法:在探究电流与电压、电阻关系的实验中,由于两个因素都会对电流产生影响,所以我们采用控制变量法来进行研究,即研究电流与电压关系时要控制电阻一定,研究电流与电阻关系时要控制电压一定。
(2)理解探究过程:研究电流与电压关系时移滑动变阻器的滑片目的是改变定值电阻两端的电压;研究电流与电阻关系时移滑片的目的是使定值电阻两端的电压保持一定。
(3)理解结论描述:
①两个实验的结论前面都要加上条件:“当导体的电阻一定时”、“当导体两端的电压一定时”。
②注意用词先后顺序:“电流与电压”、“电流与电阻”不能说成“电压与电流”、“电阻与电流”。
③“电压”“电流”“电阻”每个词前的修饰语都是不同的:“导体中的电流”,“导体两端的电压”,“导体的电阻”。
【典例剖析】
【例2】(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 。
【变式演练】
【变式2-1】(2024·江苏南通·中考真题)在“探究电流与电阻的关系”实验中,提供的器材有:
电源(电压6V)、定值电阻(5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω)、滑动变阻器(0~20Ω)、电流表、电压表、开关及导线若干。
(1)用笔画线代替导线将图甲电路连接完整,要求:滑片P向右移动时,变阻器接入电路的阻值变大;
(2)闭合开关,移动滑片,发现电流表有示数,电压表无示数,故障可能是 ;
(3)排除故障后,移动滑片P使电压表示数为4V;将5Ω电阻换成10Ω,按规范调整电路,继续操作,使电压表示数仍为4V,此时滑动变阻器接入电路的阻值比上一次 ;
(4)将测得的数据在图丙中描点连线,发现有一组数据错误,究其原因可能是 ;
(5)仅用电阻箱(最小倍率是×1)替换滑动变阻器,仍控制定值电阻两端电压为4V,利用上述器材能否完成实验探究,简述你的判断依据: 。
【变式2-2】(2024·江苏连云港·中考真题)小明在“探究通过导体的电流与电阻的关系”实验时,他用图甲所示的电路进行实验,实验中电阻R两端的电压始终保持2V不变,电路中仪表均完好无损。
(1)连接电路前,小明发现电压表指针如图乙所示,他应先 。
(2)连接好电路后闭合开关,移动滑动变阻器的滑片P,电压表有示数,电流表无示数,则电路故障的原因可能是 。
(3)排除故障后,小明将不同阻值的电阻接入电路进行实验,某次实验时电流表的示数如图丙所示,此时电阻R的阻值为 Ω。
(4)在实验过程中,当把电阻R由20Ω更换为10Ω时,滑动变阻器接入电路中的电阻应 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
题组03
【提分秘籍】
1.考点梳理与辨识要点
(1)实验目的:用电流表、电压表测出未知电阻(或小灯泡)的阻值。
(2)实验原理:。
(3)实验方法:伏安法。
(4)实验器材图像:干电池、开关、电压表、电流表、待测电阻、滑动变阻器、若干导线。
(5)实验步骤
步骤①根据电路图连接实物图,注意连接时开关要断开,开关闭合之前要把滑动变阻器调到阻值最大处。
步骤②检查无误后,闭合开关,调节滑动变阻器滑片 P的位置,改变电阻两端电压分别为U1、U2、U3观察电流表每次对应的数值,I1、I2、I3 分别填入设计的记录表格。
步骤③根据每次记录的电压和电流值,求它的对应的电阻值,再求出它们的平均值。
步骤④整理实验器材。
2.解题关键步骤
(1)定值电阻和与其相并联的电压表起到了电流表的作用,与串联在电路中的电流表具有相同的效果。
(2)定值电阻和与其相串联的电流表起到了电压表的作用,与并联在电路中的电压表具有相同的效果。
(3)测灯泡电阻时不能求平均值,因为在不同电压下灯泡的温度不同,其电阻是不同的,求平均值没有意义。
【典例剖析】
【例3】(2024·江苏无锡·中考真题)小红测量长度为1m的镍铬丝、铜丝的电阻,器材有:电源、开关、滑动变阻器、电流表、电压表、电阻箱(0~9999.9Ω),长度为40cm的导线若干。
(1)①用如图甲所示的电路测量镍铬丝的电阻,请用笔画线代替导线,将电路连接完整 ;
②闭合开关前,将滑动变阻器的滑片P置于 (选填“A”或“B”)端;
③正确连接电路后,闭合开关,移动滑片P,读出电压表的示数U和电流表的示数I,记录在表格中。当电压表示数为2V时,电流表示数如图乙所示为 A,则镍铬丝的电阻为 Ω,分析数据可得:当导体的电阻一定时, 。
实验序号
U/V
I/A
①
1
0.2
②
1.5
0.3
③
2
④
2.5
0.5
(2)小红用连接完整的图甲电路测量铜丝电阻时,发现电压表示数始终很小,于是按照图丙的电路图重新连接电路,R为铜丝,为电阻箱,电源电压不变,闭合开关,调节电阻箱接入电路的阻值,当阻值为0.9Ω时,电压表示数为1V;当阻值为0.2Ω时,电压表示数为2V。则铜丝电阻为 Ω,电源电压为 V。
【变式演练】
【变式3-1】(2024·江苏苏州·中考真题)用如图所示电路测电阻的阻值。
实验步骤如下:
(1)将电压表接在B、C两点间,闭合开关,将滑动变阻器滑片移到b端、电阻箱R调为某一阻值,使电压表和电流表示数为合适的值;
(2)断开开关,将电压表右端由C点改接到D点;
(3)闭合开关,反复调节 使两表的示数与步骤(1)中相同,此时电阻箱的阻值为;
(4)待测电阻的阻值 ;
(5)若操作无误,反复调节始终无法实现两表的示数与步骤(1)中相同,原因可能有: 、 。
【变式3-2】(2024·江苏盐城·中考真题)实验小组选择电源(电压恒为4.5V)、开关、电流表、电阻箱()、滑动变阻器等器材,测量铅笔芯的电阻。
次数
1
8
4.0
2
10
4.4
3
20
6.7
4
30
8.9
(1)图甲是他们设计的实验电路图,请对照电路图用笔画线代替导线将实物电路连接完整;
(2)在ab处接入待测铅笔芯,闭合开关,将变阻器的滑片调到适当位置,电流表示数如丙图所示,其值为 A;
(3)断开开关,取下铅笔芯,将电阻箱接入ab间,此时应保持 不变。闭合开关,调节电阻箱的阻值,想使电流表的示数仍为,但却发现无论怎样调节电阻箱的阻值,都不能使电流表的示数达到所需值;
(4)由于电阻箱的阻值是不连续的,但可以绘制电流和电阻箱阻值的数据图像,用图像法去解决这个问题。小组同学继续实验,又测出多组数据如表所示。请在丁图中画出电流的倒数随电阻箱阻值变化关系图像。 根据图像 (能/不能)得到铅笔芯精确的电阻值,判断的理由是 。
题组04
【提分秘籍】
1. 核心考点速记
(1)实验目的:用电流表、电压表测出小灯泡在不同电压下的电功率。
(2)实验原理:。
(3)实验方法:伏安法。
(4)实验器材和图像:干电池、小灯泡、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线若干。
(4)实验步骤
步骤①根据电路图连接实物图,注意连接时开关要断开,开关闭合之前要把滑动变阻器调到阻值最大处。
步骤②检查电路无误后,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,当电压表的示数等于2.5V时,停止滑动,记录此时电流表的示数,并观察灯泡的亮度,记录在表格中。
步骤③调节滑动变阻器的滑片,分别使电压表的示数低于2.5V、等于2.5V的1.2倍(注意不能超过小灯泡的额定电压太多,否则会损坏小灯泡),记录每一次对应电流表的示数,并观察灯泡的亮度,记录在表格中。
步骤④将实验中记录的数据分别代入P=UI,算出小灯泡的实际功率,并填人表格中。
步骤⑤整理实验器材。
2.实验分析
(1)小灯泡的发光情况由它的实际功率决定,实际功率越大,灯泡越亮。
(2)灯泡实际消耗的电功率随着加在它两端的电压而改变,电压越大,功率越大。
(3)灯泡的实际功率可以等于额定功率,也可以不等于额定功率。
【典例剖析】
【例4】(2024·江苏宿迁·中考真题)在“测量小灯泡额定功率”的实验中,小灯泡额定电压为2.5V,电源电压为4.5V,滑动变阻器标有“20Ω 1A”字样。
(1)如图甲所示电路,有一根导线连接错误,请在错误的导线上打“”,用笔画线代替导线将电路连接正确 ;
(2)连接电路时,开关应 ,试触时发现,电压表无示数,电流表有示数,小灯泡发光,则电压表发生了 故障;
(3)纠正错误后继续进行实验,移动滑动变阻器滑片,电压表示数为2.5V时,电流表示数如图乙所示,示数为 A,小灯泡额定功率为 W;
(4)利用原有电路,将小灯泡替换为定值电阻(、、、,各一个)探究电流和电阻关系,为了能完成实验,控制电压表示数可能是 。
A.1.7V B.2.2V C. 2.7V
【变式演练】
【变式4-1】(2025·江苏南京·模拟预测)在“测定小灯泡的电功率”的实验中,选用如图甲所示的器材,其中电源电压为6V,小灯泡额定电压U额为2.5V(灯丝电阻约为12Ω):
(1)同组的小红发现电路连接有错误,如果此时闭合开关,小灯泡不发光。请你在接错的那根导线上打“×”,并另画一根导线,使电路连接正确 。为能顺利完成该实验探究,下列两种规格的滑动变阻器应选用 (填字母);
A.“10Ω 0.5A”的滑动变阻器 B.“20Ω 0.5A”的滑动变阻器
(2)闭合开关后,移动滑动变阻器的滑片,发现小灯泡始终不发光,电压表有示数,电流表无示数,若电路只有一处故障,则故障原因是 ;
(3)排除故障,闭合开关,移动滑片,发现电压表的示数如图乙所示,为了测量小灯泡的额定功率,应将滑动变阻器的滑片向 (选填“左”或“右”)端移动;
(4)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:
①该小灯泡正常发光时的额定功率为 W;
②小灯泡灯丝的电阻是变化的,主要是受 变化的影响;
(5)完成上述实验后,小明在缺少电压表的情况下,根据绘制出的小灯泡电流与电压关系图像,设计出了一个测未知定值电阻的电路,如图丁所示。请根据电路图写出其中一次测量的实验步骤:
①开关S1闭合,S2断开,调节滑动变阻器的滑片至电流表的示数I为0.2A;
② 。
③表达式:Rx= (用已知量和所测量的字母符号表示)。
【变式4-2】(2025·江苏南通·一模)小明在做“测量小灯泡的电功率”实验时,准备了以下器材:电压恒为6V的学生电源、小灯泡(额定电压为,正常发光时的电流约为)、电流表、电压表、滑动变阻器、开关、导线若干。
(1)图甲是小明连接的部分实物电路,请你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左移动时,滑动变阻器接入电路的阻值变大 。
(2)现有规格为A“”、B“”和C“”的三个滑动变阻器可供选择,应选择 (选填字母)滑动变阻器接入电路才能顺利进行实验;连接好电路后,闭合开关,发现小灯泡不亮,电流表和电压表的示数都很小,接下来应进行的操作是 。
(3)问题解决后,继续进行实验,发现电压表的示数如图乙所示,要测量小灯泡的额定功率,应将滑动变阻器的滑片向 (选填“右”或“左”)移动,直到小灯泡正常发光。小明根据测量数据画出了通过灯丝的电流与其两端电压关系的图像(如图丙),由图像可得小灯泡的额定功率为 W。
(4)测出小灯泡的额定功率后,小明又把小灯泡两端的电压调为其额定电压的一半,发现测得的实际功率不等于其额定功率的,此时它的实际功率 (选填“大于”或“小于”),原因是 。
(5)在测量小灯泡电功率的实验过程中,电流表坏了,小明找来一个阻值合适的定值电阻,设计了如图丁的电路图,实验步骤如下:
①闭合开关S1,将开关S2拨到触点1,移动滑动变阻器滑片,使电压表示数等于小灯泡额定电压;
②保持滑动变阻器滑片位置不变,将开关S2拨到触点2,记下此时电压表示数为U,则小灯泡的额定功率表达式 。(用、U和表示)
题组05 探究影响电流热效应的因素
【提分秘籍】
1. 核心考点速记
(1)实验器材:密闭容器两个,U形管两个、导线若干、不同阻值电阻丝若干、电源。
(2)实验装置:
(3)探究电流通过导体产生热量的多少与电阻的关系
实验设计:保持电流和通电时间不变,改变电阻。如图甲,把两个不同的电阻串联在电路中。
(4)探究电流通过导体产生热量的多少与电流的关系
实验设计:保持电阻和通电时间不变,改变电流。如图乙,将两个相同的电阻先联,再与另一个电阻串联。
(5)探究电流通过导体产生热量的多少与通电时间的关系
实验设计:保持电阻和电流不变,改变通电时间。
(6)实验结论:
①在电流和通电时间相同的情况下,电阻越大,产生的热量越多;
②在电阻和通电时间相同的情况下,通过电阻的电流越大,产生的热量越多;
③在电阻和通过电阻的电流相同的情况下,通电时间越长,产生的热量越多。
2.解题技巧
(1)U形管内液面高度差越大,产生的热量越多。
(2)使用中,无论条件如何,U形管内液面高度都相同,可能是:装置气密性不好,重新安装,检查气密性是否良好。
(3)实验中加热空气相比加热液体的好处:①空气膨胀体积变大,实验效果明显;②加热空气,耗电量少,实验时间短。
【典例剖析】
【例5】(2024·江苏无锡·中考真题)用如图所示的装置探究影响电流热效应的因素。甲、乙、丙三个相同的容器内均装有质量相等的煤油,电阻丝、、浸没在煤油中,其中、。闭合开关前,记录下煤油的初温度,开关S接a、调节滑动变阻器滑片P,使电流表的示数为1A,记录下第100s和第200s时甲容器中煤油的末温度t;开关S接b,调节滑片P,使电流表的示数为0.5A,记录下第200s时乙、丙容器中煤油的末温度t,断开开关,结果如下表,比较序号①②可得:当通过导体的电流和导体的 相等时,导体产生的热量与通电 有关。比较序号②和 可知导体产生的热量与电流大小有关。实验中,电阻产生的热量为 J。
序号
电阻
I/A
时间/s
/℃
t/℃
①
R1
1
100
20
34
②
R1
1
200
20
48
③
R2
0.5
200
20
27
④
R3
0.5
200
20
34
【变式演练】
【变式5-1】(2025·江苏南通·一模)如图所示的甲、乙、丙三个实验:(甲实验中;丙实验中三个烧瓶中装入体积相同的液体;实验中不计热量的损失)
(1)上述三个热学实验中,为了“探究不同物质吸热升温现象”的是 (选填“甲”、“乙”或“丙”中的一组或几组,下同)组实验,通过比较温度计示数的变化量来比较吸(放)热多少的是 组实验;乙组实验烧杯中水的质量和初温均相等,发现用酒精加热烧杯中水温升的快, (选填“能”或“不能”)说明酒精的热值大。
(2)丙实验,探究“电流热效应与电流大小的关系”时,滑动变阻器的主要作用是 。若探究“电流热效应与电阻大小的关系”,需要选择 烧瓶接入电路。接着做“探究水和煤油吸热升温现象”的实验,将A烧瓶中与电路中R并联进行实验,存在的问题是 。正确调整后电路通电一段时间,测算出Δt水∶Δt煤油=1∶2,则煤油的比热容 J/(kg·℃)[c水=4.2×103 J/(kg·℃)]。
【变式5-2】(2025·江苏苏州·一模)星星同学要探究“电流的热效应与电阻大小的关系”。实验器材:新干电池(若干节)、开关、导线和如图甲所示电阻为R1、R2、R3的三个“自制灯泡”(将瓶盖中间打一孔,插入带有红色液柱的细玻璃管)。已知:R1=R2>R3。
(1)星星组装好如图乙所示电路,他应选择灯泡 ,串联的目的是为了控制 。
(2)星星还想用图乙装置探究“电功率与电压的关系”,请你说明还需要增添的一种器材是: ,可以通过比较 判断电功率大小。
1.(2024·江苏泰州·二模)如图是小明“探究并联电路电流特点”的电路图,实验中,他将一只电流表分别接在A、B、C三处,测得的数据如图甲中所示。小明由此得出:并联电路中干路电流等于 ;请指出小明就此得出结论的不科学之处: ,你认为可做出的改进措施是 。
2.(2023·江苏南京·三模)如图所示是物理课上曾经做过的三个实验,请完成以下问题。(ρ煤油=0.8g/cm3)
(1)如图甲所示是“探究不同物质吸热升温的现象”实验装置,小华选用沙子和水进行实验,用分别装入质量相等的沙子和水,用相同的装置加热。从实验效果考虑,本实验选择 (填“烧杯”或“易拉罐”)作为盛放沙和水的容器较好。本实验可通过加热时间相同,比较 来探究沙和水两种物质吸热升温的特点,根据 的现象可判断出水的比热容比沙子的比热容大;
(2)如图乙实验是“比较质量相等的不同燃料燃烧时发出的热量”,发现用碎纸片加热烧杯中水温度升得快, (选填“能”或“不能”)说明碎纸片的热值大;
(3)小明想对丙装置进行改装,来探究“物质吸热升温的现象”,他应将图丁中 (选填“A”、“B”或“C”)烧瓶内的电阻与图丙中烧瓶内的电阻 (选填“串联”、“并联”或“串联、并联都可以”)。
3.(2024·江苏南京·二模)一个密封盒的表面可见两个接线柱、一个定值电阻R1和一个电阻箱R2的旋钮,盒内没有其他用电器。小明想探究R1和R2的连接方式,连接了如图所示的电路,电源电压恒定,做了三次实验,数据记录如表格所示,则:
实验序号
变阻器电阻R/Ω
电流表示数I/A
①
5
0.6
②
10
0.4
③
20
0.3
(1)R1和R2的连接方式是 联;
(2)该电路的电源电压为 V,R1的阻值是 Ω;
(3)第一次实验中,电阻箱R2工作1min产生的热量是 J。
4.(2024·江苏南京·二模)如图所示的三个实验中:
(1)通过比较温度计示数的变化量来比较液体吸热多少的有 (填写图号);
(2)甲实验,加热相同时间,a液体升温比b液体快,则a、b液体吸收热量的大小关系是Qa Qb,吸热能力更强的是 液体;
(3)乙实验,用碎纸片加热时烧杯中的水升温快, (选填“能”或“不能”)说明碎纸片的热值大;
(4)丙实验,将两个电阻串联起来,闭合开关可发现温度计 的示数升高快,仅用丙图中提供的器材, (选填“能”或“不能”)探究电热与电流的关系。
5.(2025·江苏无锡·一模)小明做测“小灯泡电功率”实验时,所用器材有:电压可变的电源,额定电压为2.5V的小灯泡,以及滑动变阻器(规格分别为A.“5Ω 1A”、B.“40Ω 1A”和C.“60Ω 0.5A”可选)、电压表、电流表、开关和导线。
(1)如图甲所示是小明连接的电路,检查发现接错了一根导线,请你在这根导线上打“×”,并补画出正确连接的那根导线;
(2)连接好电路,正确操作后,移动滑动变阻器的滑片P,小明发现小灯泡始终不亮,电压表、电流表示数均为0,经检查电表完好。则故障可能是 ___________(填选项符号);
A.灯泡短路 B.滑动变阻器断路 C.灯泡断路
(3)故障排除后,小明将电源电压调为4.5V,然后从滑动变阻器接入电路阻值最大时开始记录数据,得到小灯泡的U﹣I图像,如图乙所示,则小灯泡的额定功率是 W,所用滑动变阻器的规格是 (选填字母)。实际测量时,当电压表有示数时其内部是有微弱电流通过的,若考虑这个微弱电流的影响,则所测小灯泡的额定功率 (选填“偏大”、“偏小”或“不受影响”);
(4)实验过程中,小明向右调节滑动变阻器,若滑动变阻器的功率减小了ΔP1,灯泡的功率变化了ΔP2,则ΔP1 ΔP2(选填“>”“<”或“=”)
(5)爱动脑筋的小明想出另一种测量该小灯泡额定功率的方法,设计了如图丙所示的电路(电源电压为4.5V,灯泡的额定电压为2.5V),请将以下实验步骤补充完整。
①检查电路无误后,闭合开关S,将开关S1拨至“1”,调节滑动变阻器滑片直至电压表示数为 V;
②滑片不动,再将开关S1拨至“2”时,读出电压表示数为U0.
③小灯泡的额定功率:P额= (用U额、U0、R0表示)。
6.(2025·江苏常州·一模)某实验小组的同学用图甲所示器材测量小灯泡的电功率,待测小灯泡L的额定电压为3.8V,额定功率小于1W。电源电压恒为6V,滑动变阻器R的规格为“20Ω 1A”,图甲所示是该实验小组没有连接完整的电路:
(1)请你用笔画线代替导线,在图甲中把电路连接完整;
(2)正确连接完电路,闭合开关后,发现无论怎样移动滑片,小灯泡不亮,电流表无示数,电压表示数明显。仔细检查,连接无误,那么出现该状况的原因应该是_____(选填“A”、“B”、“C”或“D”);
A.电流表内部断路 B.灯泡的灯丝断了 C.灯座内部短路 D.滑动变阻器的电阻线断了
(3)排除故障后,通过正确操作,当灯泡正常发光时,电流表示数如图乙所示,其值为 A,小灯泡的额定功率为 W;
(4)测出小灯泡的额定功率后,再测大于小灯泡额定功率的实际功率,应将滑动变阻器的滑片向 (选填“左”或“右”)端滑动;
(5)测量小灯泡的电功率 (选填“需要”或“不需要”)多次测量求平均值。
7.(2024·江苏无锡·一模)如图是探究电流与电阻关系的实验,实验器材有:学生电源(电源电压恒定)、电流表、电压表、滑动变阻器、开关、三个定值电阻(、、)、一个未知电阻、导线若干。
(1)小明根据图甲连接了如图乙所示的实物电路,开关闭合后发现电路连接错误。请你在图乙上用“×”画在一根错误的导线上,然后再添加一根正确的导线;
(2)开关闭合后无论怎样移动滑动变阻器的滑片P,电流表无示数,且电压表指针有明显偏转,则电路中故障原因可能是 ;
(3)排除故障后开始实验。先将电阻连入电路,闭合开关前,应把滑动变阻器的滑片移到 (选填“A”或“B”)端。闭合开关后,移动滑片P使电压表的示数为,并记下电流值。接着断开开关,将电阻更换成,滑片P移到阻值最大一端,闭合开关后,接下来应进行的操作是 ,直至电压表示数为 V,并记下此时电流表的示数。依次将这三个定值电阻连入电路完成实验后,可以得到结论:当导体电阻两端电压相同时,电流与电阻成 ;
(4)小红将未知电阻连入原电路测量阻值大小,她在实验中移动滑片P得到了多组数据,画出了关于的图像,如图丙所示。由图像可得 。
8.(2024·山东济宁·一模)小明用“伏安法”测量未知电阻R的阻值。
(1)根据图(a)的电路图,用笔画线代替导线,将图(b)的实物图补充完整。要求滑动变阻器滑片向右滑动时它的电阻增大;
(2)连接电路后,闭合开关,电流表和电压表都有较小示数,无论怎样移动滑片,灯泡都不发光,两表示数均无变化,其原因可能是___________;
A.电阻R短路 B.电阻R开路
C.滑动变阻器短路或开路 D.滑动变阻器连接错误
(3)排除故障后,小明移动滑动变阻器的滑片测出多组电压和电流值,并计入表格。当他将滑片移到滑动变阻器一端时,电压表指针刚好指向15V刻度线,电流表的示数如图所示,据此可算出电阻 ;
(4)小明根据表中记录的电压和电流值,算出对应的电阻值,并求出电阻的平均值,他求电阻平均值的目的是 ;
(5)同组的小红用一个已知阻值的定值电阻和一个单刀双掷开关,设计了如图所示的电路图测量电阻的阻值。闭合开关S后,当接近触头1时,电压表示数为,当接通触头2时,电压表示数为,则被测电阻 (用、、表示)。
9.(2025·江苏盐城·二模)一个小灯泡上标着“2.5V 0.3A”,表明这个小灯泡正常工作时的电阻为8.3Ω。
(1)图甲是小明为检验小灯泡的标称电阻是否准确而连接的实验线路。他的连接有三个错误;
①请你写出这三个错误分别错在哪里 ;
②在图甲中改成正确的连接 ;
(2)这个实验中滑动变阻器除了保护电路外,还起到了 的作用;
(3)改成正确的连接后,闭合开关前,小明发现电流表指针如图乙所示,接下来的操作是 ;
(4)正确操作后,闭合开关,调节滑动变阻器,记录了7组数据。其中,电压表的示数为2.5V时,电流表的示数如图丙所示。请读出图丙中电流表的示数,并在图丁的坐标系中描绘出第1组数据对应的点,并根据描出的7个数据点画出小灯泡的图像; 、
数据序号
1
2
3
4
5
6
7
电压
2.5
2.2
2.0
1.8
1.6
1.2
1.0
电流
0.26
0.25
0.24
0.22
0.20
0.18
(5)分析实验数据,可以判定小灯泡的标称电阻是 (选填“准确”或“不准确”)的,依据是 ;
(6)分析图像可以判定,小灯泡的电阻值是 (选填“不变”或“变化”)的。
10.(2024·江苏泰州·一模)小丽在实验室“探究电流与电压的关系”,实验器材有:三节干电池、电流表、电压表、滑动变阻器规格为“15Ω1A”、定值电阻和开关各一个,导线若干。
①小丽检查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闭合开关前滑动变阻器的滑片应位于 端;闭合开关后发现电流表无示数,电压表指针超过量程,电路中出现的故障是 。
③断开开关,排除故障后,小丽再闭合开关,读出此时电压表的示数为0.7V,电流表的示数为0.2A。
④移动滑动变阻器的滑片,进行多次测量,根据实验数据绘制图像如图乙所示。
⑤通过图像可知:当电阻一定时,通过电阻的电流与电压成 ,该定值电阻的阻值为 Ω, 电源电压为 V。
11.(2025·江苏无锡·一模)在“探究电流与电阻的关系”实验中,已知电源为4.5V,电流表的量程为0~0.6A,电压表的量程为0~3V,定值电阻若干,滑动变阻器的规格为“20Ω 0.5A”:
(1)用笔画线代替导线,将图甲中的电路连接完整(要求闭合开关前,滑片处于最左端);
(2)闭合开关,发现电流表无示数,电压表示数接近电源电压,则故障可能为 。排除故障后,先接入5Ω的定值电阻,调节滑动变阻器到某一位置,电流表的示数如图乙,其读数为 A;用10Ω的定值电阻代替5Ω接入电路,移动滑动变阻器的滑片,保持定值电阻两端电压不变,此时滑片的位置位于上一次实验的 (选填“左”或“右”)侧;
(3)通过收集实验数据,得到如图丙所示的图像,进一步得出结论: ;
(4)若所选的定值电阻最小值为5Ω,重新选择定值电阻两端所控制的电压,完成此探究能选用的定值电阻最大阻值为 Ω;小明在开关和电流表之间再串联一个定值电阻R0,使30Ω的电阻也能完成本次探究,此时R0的取值范围是 Ω。
12.(2024·江苏宿迁·二模)为了验证并联电路的电流特点,小薇设计了如图甲所示的电路进行实验。
(1)在连接电路时,开关应处于 状态,此时电流表的指针如图乙所示,根据你的分析,原因是 ;
(2)小薇先将电流表接在L1所在的支路上,闭合开关后,观察到灯L2发光,但L1不发光,电流表的示数为零,电路可能存在的故障是 ;
(3)排除故障后,她测出了通过L1的电流为I1=1.6A,她又测出了L2支路和干路上的电流分别为I2和I,两次电流表指针均如图丙所示,则I2= A,I= ;
(4)根据测量结果,你认为并联电路中干路电流和各支路电流的关系是: (写出关系式即可)。
13.(2025·江苏宿迁·一模)小明利用图甲测定额定电压为“6V”小灯泡的功率。已知灯泡电阻约为左右。另外有如下器材:电源(电压为)、学生用电流表、学生用电压表、开关各一个,导线若干,滑动变阻器三只:(20Ω;0.5A)、(50Ω;1A)、(100Ω;1A)。
(1)实验前在检查仪器时,发现电流表指针如图乙所示,则接下来的操作是 ,正确连接电路闭合开关后,发现无论怎样移动滑动变阻器滑片,灯泡都不亮,电压表示数接近9V,电流表示数几乎为0,电路的故障可能是 。
(2)排除电路故障后,闭合开关,改变滑动变阻器的阻值,多次测量,小明画出了小灯泡中电流随其两端电压变化的关系图像(如图丙),则小灯泡的额定功率为 W。在多次测量中,小明还发现:当电压表的示数增大时,电压表与电流表的示数之比 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
(3)灯泡的功率测量完毕,小明用、、、、的定值电阻更换电路中的灯泡,探究电流跟电阻的关系,得到如图丁所示的电流随电阻变化的图像,则小明应选用滑动变阻器 (选填“”“”或“”)。若某次实验中滑动变阻器连入的阻值为,则此时所用的定值电阻为 Ω。
14.(2024·江苏南京·一模)小明使用可调电压的电源、四个定值电阻(阻值分别为5、10、20、25)、电压表、电流表、标有“20;1A”的滑动变阻器、开关、导线等器材做“探究电流和电阻的关系”实验。
(1)甲图中有一根导线连接错误,请在该导线上画“×”,并在图上改正 ;
(2)排除故障后,当接入电阻时,调节滑动变阻器的滑片到某位置,电流表的示数如图乙所示。依次更换定值电阻进行实验,当接入电阻时,调节滑动变阻器的滑片,使电压表示数保持 V不变,滑动变阻器恰好达到最大阻值,可知电源电压为 V;
(3)将20的电阻更换成25的电阻时,仅将电源电压最高调到 V,就可完成实验;
(4)小明在完成上述实验后,想测量一个未知电阻Rx的阻值,连接了如图丙所示电路。已知定值电阻阻值为R₀,电源电压未知。请完成下列实验步骤:
①只闭合开关S、S1,调节滑动变阻器的滑片P,使电压表示数为1V;
②保持滑动变阻器滑片位置不变,只闭合开关S、S2,读出电压表示数为6V;
③再调节滑动变阻器的滑片P,使电压表的示数为4V;
④保持滑动变阻器滑片位置不变,断开开关S2,闭合开关S1,读出电压表示数为2V;
⑤未知电阻表达式为Rx= (用已知物理量字母表示)。
15.(2024·江苏南京·二模)小丽用学生电源、四个定值电阻(5Ω、10Ω、20Ω、25Ω)、一个小灯泡(额定电压2.5V)、“25Ω 1A”的滑动变阻器R1、电流表、电压表、开关及导线若干,完成了下列电学实验。
(一)探究电流与电阻的关系
(1)如图是小丽连接的部分电路,请你用笔画线代替导线将电路连接完整,要求滑片向右移,电流表示数变大 ;
(2)实验中保持电压表示数为2V不变,为保证四个定值电阻分别接入电路都能完成实验,电源的电压值不应超过 V;
(3)本实验多次测量的目的是 ,正确完成实验后,可得出结论:
(二)测量小灯泡正常发光时的电阻
(4)小丽将图中的定值电阻换成小灯泡,继续实验.移动滑片P,使电压表示数分别为2V、2.5V、3V,记录下对应的电流表示数分别为0.26A、0.30A、0.32A,小灯泡正常发光时的电阻为 Ω(结果保留一位小数);
(5)若仅有一只电表,电源电压不变,R为已知电阻,以下方案也能测出该小灯泡正常发光时电阻的是 。
A. B.
C. D.
16.(2024·江苏南京·二模)测定值电阻和的阻值。
实验序号
①
②
③
④
⑤
电压
1.0
1.2
1.5
1.8
2.5
电流
0.10
0.155
0.28
0.24
(1)图甲为伏安法测量定值电阻的电路,电源电压为。
①有一根导线连接错误.请你在错误的导线上画“×”,并改正.
②正确连接电路后,测得5组电压表示数U和电流表示数I的数据记入表中,其中第2次实验电流表示数如图乙所示,其读数为 A.分析可知,不可能通过以上实验获得的数据有 (填序号)。
③滑动变阻器的最大阻值至少为 。
(2)用图丙所示的电路测的阻值。定值电阻阻值已知,R为电阻箱,电源电压恒定。
①闭合S,电压表并联在b、d两点间,记录电压表示数为U,此时电阻箱的阻值为;
②再将电压表并联在a、c两点间,调节电阻箱,使电压表示数仍为U,此时电阻箱的阻值为;
③则 。(用表示)
17.(2025·江苏宿迁·一模)在“探究电流与电压、电阻关系”的实验中,某实验小组选用5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω五个电阻,电压恒为6V的电源,“40Ω1A”的滑动变阻器等器材,设计了如图甲所示的实验电路。
(1)请你根据甲图,将乙图中的部分电路连接完整(要求:滑片向右移动时,电流表示数变大,导线不交叉);
(2)闭合开关后,发现电流表有示数,电压表无示数,则电路存在的故障可能是定值电阻 (选填“短路”或“断路”);
(3)首先,接入10Ω的电阻,探究“电流与电压的关系”,实验过程中,通过多次改变滑片的位置来改变电阻两端电压;当电压表示数为2.8V时,电流表示数如图丙所示,为 A;实验小组记录的数据表格如下,小红分析了数据后,指出有一组数据不符合实际,这组数据对应的实验序号是 。
实验序号
1
2
3
4
5
电压/V
1.0
1.4
2.0
2.4
2.8
电流/A
0.1
0.14
0.20
0.24
分析正确的数据,可得出结论:当导体的电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成 比;
(4)接着小红继续按照图乙所示电路,将5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω这五个电阻随机单独接入电路,探究电流与电阻的关系。
①实验中控制电阻两端的电压为2V不变。她用10Ω的电阻完成实验后,保持滑动变阻器的滑片位置不动,断开开关换上另一个电阻,闭合开关时电流表的示数变成了0.15A,由此可知换上的电阻为 Ω,为了使电阻两端的电压恢复到2V,此时应将滑动变阻器的阻值适当调 (选填“大”或“小”);
②她发现当接入 Ω的电阻时,无论怎样调节滑片,电压表的示数都大于2V,若想完成实验,应更换一个最大阻值不小于 Ω的滑动变阻器。
18.(2025·江苏南京·一模)小爽做“探究电流与电阻的关系”的实验,连接的电路如图甲所示,电源电压恒为3V,可用的定值电阻有、、、和。
(1)请你用笔画线代替导线,把图甲所示的实验电路补充完整,并且使滑动变阻器连入电路的阻值最大;
(2)他将的定值电阻接入电路后,闭合开关,发现电流表无示数而电压表有示数,则电路中的故障可能是 ;排除故障后闭合开关,调节滑动变阻器的滑片,达到实验要求时,电流表示数如图乙所示,电流为 A;
(3)将的定值电阻换成的定值电阻后,闭合开关,应将滑动变阻器的滑片向 (选填“左”或“右”)端移动,直到电压表的示数为 V为止,记录电流表的示数;
(4)为了获得普遍规律,他想利用上述五个电阻分别单独接入电路,进行五次实验,则他选择的滑动变阻器的最大阻值不能小于 ;
(5)完成上述实验后,小爽又设计了如图丙所示的电路,来测量一个小灯泡正常发光时的电阻。已知小灯泡的额定电压为,电源电压为U,滑动变阻器A的最大阻值为R0,请完成实验步骤并写出表达式:
①闭合开关S、,断开,移动滑动变阻器A的滑片,使电压表的示数为 ,此时小灯泡正常发光;
②闭合开关S、,断开,保持滑动变阻器A的滑片位置不变, ,使电压表的示数为;再保持滑动变阻器B的滑片位置不变,将滑动变阻器A的滑片移动到 (选填“左”或“右”)端,读出电压表的示数为;
③小灯泡正常发光时电阻表达式为R额= 。
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