内容正文:
猜压09 电磁学实验(实验题)
题型1:探究电流与电压和电阻的关系(5题)
题型2:伏安法测电阻实验(6题)
题型3:特殊方法电阻的测量(5题)
题型4:测量小灯泡的电功率(8题)
题型5:探究影响电流通过导体产生的热量的因素(3题)
题型6:探究通电螺线管的磁场特点(3题)
题型7:探究感应电流产生的条件(3题)
猜押考点
考情分析
押题依据
电学实验
电学实验也是我省中考的重点考察内容之一。这部分题目通常涉及电路的连接、电流、电压和电阻的测量,以及欧姆定律、焦耳定律等电学原理的应用。题型设计既考察学生对基础知识的掌握程度,也强调其实验操作和数据分析的能力。
近年来,电学实验题型更加注重与实际生活的联系,如通过分析家庭电路、电器工作原理等实际问题,考察学生对电学原理的理解和应用。这要求学生不仅要具备扎实的理论基础,还要能够将所学知识灵活应用于实际情境中,解决生活中的电学问题。
磁学实验
磁学实验同样是我省中考不可忽视的考察重点。这部分题目通常围绕磁场的性质、磁感线的分布、电磁感应现象以及电磁铁的工作原理等核心知识点展开。题型设计旨在检验学生对磁学基础概念的理解深度,以及运用磁学原理解决实际问题的能力。
近年来,磁学实验题型逐渐倾向于综合性和应用性的考察,常常结合力学、电学等多个知识点,设计复杂多变的实验情境。例如,通过分析电动机、发电机的工作原理,或者探究磁场对通电导线的作用力等实验,来考察学生对磁学原理的掌握程度和应用能力。
电学实验和磁学实验是中考物理的重要部分,以下是对这两部分实验的押题分析与解题技巧:
一、押题分析
中考电学实验题和磁学实验题主要考察学生对实验原理、实验步骤、实验器材的使用以及实验数据的处理和分析能力。常见的电学实验包括探究电流与电压的关系、探究电流与电阻的关系、伏安法测定值电阻、伏安法测小灯泡电阻和功率等。磁学实验则可能涉及探究通电螺线管的极性与电流方向的关系、探究影响电磁铁磁性强弱的因素等。
在押题时,可以重点关注以下方面:
1.实验方法:控制变量法、转换法、等效替代法和科学推理法是物理实验中常用的方法,电学和磁学实验也不例外。特别是控制变量法,在探究物理规律时经常需要用到。
2.实验步骤和器材:熟悉常见电学和磁学实验的实验步骤和所需器材,能够准确描述实验过程。
3.实验数据处理:掌握实验数据的记录、处理和分析方法,能够根据实验数据得出正确的结论。
4.实验故障分析:了解电路故障的常见类型和分析方法,能够判断并排除实验中的故障。
二、解题技巧
1.认真审题:明确实验目的、实验器材和实验步骤,注意题目中的关键信息,如控制变量、转换法等提示。
2.理清思路:根据实验原理和方法,理清实验步骤和数据处理流程,确保实验过程准确无误。
3.规范操作:在实验过程中,要规范使用实验器材,注意实验安全,避免操作失误导致实验失败。
4.准确记录:认真记录实验数据,注意数据的准确性和完整性,以便后续的数据处理和分析。
5.科学分析:根据实验数据,运用科学的方法进行分析和处理,得出正确的结论。在分析过程中,要注意控制变量的影响,确保结论的准确性。
6.检查答案:在得出答案后,要仔细检查答案的完整性和正确性,确保无误后再提交。
综上所述,电学实验和磁学实验在中考中占据重要地位,需要考生认真准备和复习。通过掌握押题分析和解题技巧,考生可以更好地应对中考物理中的电学和磁学实验题。
1.(2024·山东枣庄·中考真题)某实验小组用铁屑和小磁针来探究“通电螺线管外部磁场的方向”。
(1)在闭合开关前,小磁针静止时,N极指向地理的 (选填“南极”或“北极”),说明地球周围存在磁场。
(2)在玻璃板上均匀地撒满铁屑,将螺线管连入电路,闭合开关,轻敲玻璃板面,观察到铁屑分布情况如图甲所示,铁屑的分布情况与 磁体周围铁屑的分布情况相似。
(3)把小磁针放在通电螺线管四周不同的位置,小磁针静止时N极所指方向如图乙所示,对调电源正负极,闭合开关,小磁针静止时N极指向与图乙中小磁针N极指向相反,说明通电螺线管的极性与 的方向有关。
(4)实验时发现通电螺线管的磁场较弱,铁屑规则排列的效果不明显,为增强螺线管的磁场,可行的措施: (写出一种方法即可)。
(5)为了研究通电螺线管的磁极性质,同学们一起对螺线管的电流方向和绕线方式进行了实验,得到了如图所示的四种情况。实验说明通电螺线管的磁极极性只与 有关,且这个关系可以用 来判断。
2.(2024·山东青岛·中考真题)小明用如图所示的装置,探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件。
(1)比较 两图可知,产生感应电流时电路应闭合;
(2)比较 两图可知,产生感应电流时导体要在磁场中做切割磁感线运动;
(3)比较乙、丁两图可知,感应电流的方向与 方向有关。
3.(2024·山东临沂·中考真题)用电压表和电流表等器材探究电流与电阻的关系,电源电压为4.5V,所用定值电阻的阻值分别为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω、30Ω。
(1)先将30Ω的电阻接入图甲所示电路,闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片移到最 (选填“左”或“右”)端;
(2)图甲所示电路有一条导线连接错误,请在该导线上打“×”,并用笔画一条线代替导线,将电路连接正确;
(3)改正错误后闭合开关,电流表无示数,电压表有示数,可能是定值电阻 路;
(4)排除故障后闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,当电压表的示数为3.0V时,电流表的示数为0.1A。断开开关,将30Ω的电阻换成25Ω的后再闭合开关,应将滑动变阻器的滑片向 (选填“左”或“右”)移动,直至电压表示数为3.0V,此时,电流表的示数如图乙所示,为 A;
(5)实验数据如下表所示,请在图丙中描绘出的关系图象;
实验次数
1
2
3
4
5
6
电阻R/Ω
30
25
20
15
10
5
电流I/A
0.1
0.15
0.2
0.3
0.6
(6)为顺利完成该实验,所用滑动变阻器的最大阻值应大于 Ω。
4.(2024·山东滨州·中考真题)某兴趣小组设计了图甲所示电路进行“探究电流与电压的关系”实验
(1)请用笔画线代替导线将图乙电路连接完整,要求滑动变阻器滑片向左移动时电流表示数变大 ;
(2)连接电路时,开关应处于 状态。把某定值电阻接入电路,将滑动变阻器的滑片调至最 (选填“左”或“右”)端。闭合开关,发现电压表无示数,电流表有示数,其原因可能是定值电阻 ;
(3)排除故障后,闭合开关,调节滑片P,当电压表示数为1.2V时,电流表示数如图丙所示,则此时通过定值电阻的电流为 A。调节滑动变阻器,继续进行实验,并将实验数据记录在下表中;
数据序号
1
2
3
4
5
6
电压U/V
0.6
0.9
1.2
1.8
2.4
3
电流I/A
0.12
0.19
1.8
0.48
0.6
小州同学发现这些数据中有一组是明显错误的,跟其他数据的规律完全不同,可能是读取这组数据时粗心所引起的,分析时需要把它剔除掉。这组数据是第 (填序号)组;
(4)分析数据得出结论:在电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成 ;
(5)小滨用电流表和一个已知最大阻值为的滑动变阻器测量未知电阻的阻值,设计了如图丁所示的电路图,电源电压未知且保持不变。实验操作如下:
①将滑动变阻器的滑片P移动到最右端b点,记录此时电流表示数为;
②将滑动变阻器的滑片P移动到最左端a点,记录此时电流表示数为;
③则 (用已知和测出的物理量、、表示)。
5.(2024·山东枣庄·中考真题)如图甲所示为“测量小灯泡电阻”的实验装置,已知小灯泡标有2.5V字样。
(1)请用笔画线代替导线,在图甲中将实验电路连接完整(要求:滑动变阻器的滑片向右移动时灯泡变亮);
(2)在检查电路无误后进行实验,当电压表的示数如图乙时,为了测量小灯泡正常发光的电阻,应将滑动变阻器的滑片P向 (选填“A”或“B”)端移动,同时眼睛注意观察 (选填“电压表”、“电流表”或“灯泡”),直至灯泡正常发光;
(3)通过移动滑动变阻器的滑片P,进行多次测量记录数据,并绘制U-I图像如图丙所示,由此可得小灯泡正常发光时的电阻是 Ω;
(4)根据图丙可知小灯泡的电阻是 (选填“变化”或“不变”),你认为原因是 ;
(5)根据小灯泡的U-I图像和观察到的亮度变化,还可以发现 。
6.(2024·山东菏泽·中考真题)某班级在“探究电流与电压的关系”分组实验中,所用电源电压为3V,定值电阻R阻值为5Ω,滑动变阻器的规格为“20Ω 1A”,各仪器均完好。请完成下列问题:
实验次数
第1次
第2次
第3次
第4次
电压/V
0.5
1
1.2
2
电流/A
0.1
0.2
0.24
0.4
(1)用笔画线代替导线,将图甲电路连接完整,要求:滑动变阻器滑片P向右移动时电阻变大,导线不交叉 ;
(2)检查电路时,发现电流表指针如图乙所示,接下来正确的操作是 ;
(3)闭合开关进行实验,移动滑片P到某一位置,电压表的示数如图丙所示,示数为 V;
(4)一小组展示实验数据如表格所示,其他小组发现有一次实验数据是拼凑的,请你指出是第 次实验数据,依据是: ;
(5)分析表格中有效实验数据,初步得出:导体的电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成 。
7.(2024·山东聊城·中考真题)在“制作定值电阻”的实践活动中,同学们在实验室找到一捆镍铬合金丝,其包装上标有“横截面积1mm²,长度10m”的字样。为了利用这捆镍铬合金丝制作一个8Ω的定值电阻,同学们先将这拥镍铬合金丝两端的绝缘皮刮掉接到接线柱上,然后进行了如下操作:
(1)根据甲图的电路图,以笔画线将乙图的实物电路连接完整 (要求:导线不能交叉)。
(2)闭合开关后,移动滑动变阻器滑片的过程中发现电流表、电压表均有示数,但始终不变化,出现这一现象的原因可能是________(填字母)。
A.镍铬合金丝短路 B.镍铬合金丝断路 C.滑动变动器短路 D.滑动变阻器断路
(3)排除故障后闭合开关,移动滑动变阻器的滑片改变这捆镍铬合金丝两端的电压,测得多组电压及电流的值,将数据填入表格中。第三次实验时,电流表的示数如下图所示,则测得的电流为 A,计算该次的电阻值为 Ω(计算结果保留两位小数)。
次数
电压U/V
电流I/A
电阻R/Ω
1
1.0
0.10
10.00
2
2.0
0.21
9.52
3
3.0
(4)为了确定这捆镍铬合金丝的电阻,上表在设计时还应增加的一项内容为 。
(5)根据实验的计算结果,制作8Ω的定值电用应截取长度约为 m的镍铬合金丝。
8.(2024·山东济宁·中考真题)某物理兴趣小组将电源(电压为)、小灯泡(额定电压为)、电流表、滑动变阻器、开关串联后,将电压表并联接入电路。实验时,将电压表的示数,电流表的示数,以及两者的乘积记录下来,表中所示为部分数据。
序号
1
2.0
1.2
2
4.0
3
6.0
1.8
结合以上信息,按要求回答下列问题:
(1)请在图的虚线框内画出上述实验的电路图 ;
(2)小灯泡两端电压为时的电阻 ;(保留两位小数)
(3)小灯泡的额定功率 W。
9.(2024·山东济南·中考真题)小红在学习了电磁感应的知识后,用如图所示的装置重新做了“怎样产生感应电流”的实验。
(1)她发现,如果开关处于 状态,无论磁体怎样放置、导体棒怎样运动,灵敏电流计指针均不偏转,这说明闭合电路是产生感应电流的必要条件;
(2)如图所示,电路闭合后,下列实验操作能使灵敏电流计指针发生偏转的是___________;
A.磁体不动,导体棒水平向右运动
B.磁体不动,导体棒向斜上方运动
C.导体棒不动,磁体竖直向下运动
D.导体棒不动,磁体水平向左运动
(3)小红在实验中有了新的思考:如果把灵敏电流计换成 ,就能继续探究磁场对通电导体的作用了。
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, 。
12.(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 。
13.(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 。
14.(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)。
15.(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)。
16.(2024·山东东营·中考真题)某小组在“探究并联电路中电压的特点”实验中。
(1)如图甲,根据电路图,用笔画线表示导线,将实物连接起来 ;
(2)连接电路时,开关处于 状态;
(3)正确连接好电路后,闭合开关,电压表的示数如图乙所示,为 V;
(4)测得灯泡L1两端电压后,再测得灯泡L2两端电压和A、B两端电压,记录数据。改变两个小灯泡的规格,重复以上操作,其目的是 ;
(5)评估交流环节,有同学提出:实验中连接完电路,闭合开关,发现电压表指针反向偏转,原因是 。
17.(2024·山东威海·中考真题)小明在“测量小灯泡电阻”的实验中,准备的器材有电源(电压恒为6V)、小灯泡(额定电压为2.5V)、滑动变阻器、、电流表、电压表、开关及导线若干。
(1)请用笔画线代替导线,将图甲的电路补充完整 (要求滑片向右移动时电流表示数变大);
(2)电路连接后,闭合开关发现小灯泡不亮,观察电流表和电压表,发现两表指针偏转角度均较小,原因可能是 ;
(3)实验中,调节滑片使电压表示数为 V,此时小灯泡正常发光,电流表的示数如图乙所示,则小灯泡的电阻为 Ω(结果保留一位小数),实验中选择的滑动变阻器应为 (选填“”“”)。
(4)图甲实验装置能否探究“电流与电压的关系” ?(选填“能”“否”)。
18.(2024·山东烟台·中考真题)在“测量小灯泡正常发光时的电阻”实验中,器材如下:电源(电压恒为6V)、小灯泡(额定电压3.8V,正常发光时的电阻约10Ω)、电流表(0~0.6A,0~3A)、电压表(0~3V,0~15V)、滑动变阻器(50Ω 0.2A)滑动变阻器(20Ω 1A),开关和导线若干。
(1)请在答题卡的相应位置画出该实验的电路图。(各元件不必标注字母)
(2)为了完成实验,电流表应选择 量程,电压表应选择 量程,滑动变阻器应选择 (选填“”或“”)。
(3)闭合开关,移动滑动变阻器的滑片P,使电压表示数为3.8V,此时电流表的示数如图所示,则小灯泡正常发光时的电阻为 Ω。
(4)完成上述实验之后,老师提出:如果没有电压表,用一个电流表和一个定值电阻,仍可完成本实验。兴趣小组经过讨论设计了如图所示的电路,并进行了如下操作:
①闭合开关S、,移动滑动变阻器滑片P,使电流表示数为,此时小灯泡正常发光;
②保持滑动变阻器滑片P的位置不变,断开,闭合,电流表示数为,则小灯泡正常发光时的电阻 (用,、表示)。
19.(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。
题型1:探究电流与电压和电阻的关系(5题)
1.(2025·山西长治·模拟预测)探究电流与电压、电阻的关系时,器材有:电源(恒为4V)、电压表(0~3V)、电流表(0~0.6A)、电阻R(5Ω、10Ω、20Ω)、滑动变阻器(20Ω 2A)、开关、导线若干。
(1)用笔画线表示导线将图甲的实物电路连接完整;
(2)闭合开关前,将滑动变阻器的滑片P移到最 端,起到 的作用;
(3)闭合开关,电流表示数为零,电压表示数等于电源电压,经检查电表完好,则电路故障可能是 。排除故障后,继续实验;
(4)探究电流与电压的关系,实验数据如表,其中第3次实验的电压表示数如图乙所示,为 V。分析数据可得: 。实验中所选的电阻阻值为 Ω;
序号
电压U/V
电流I/A
1
1.0
0.20
2
1.5
0.30
3
0.40
(5)探究电流与电阻的关系时,将5Ω电阻接入电路,记录电流表的示数为0.3A;将电阻更换为10Ω,移动滑片直至电压表示数为 V,记录电流表的示数;
(6)此实验器材还能完成的实验有 。(写出一个即可)
2.(2025·河南周口·一模)在探究“通过定值电阻的电流跟其两端电压的关系”时,小明连接了如图甲所示的实验电路。实验器材:两节新干电池、开关、定值电阻、滑动变阻器R1(10Ω1A)、滑动变阻器R2(25Ω1A)、导线若干。
(1)实验电路中有一个元件连接错误,请在图甲中只改变一根导线,使该元件正常工作 ;(注:用“×”标出需要改动的导线,并画出正确连接的导线,要求:滑片在最右端时接入电路中的电阻最大)
(2)改正电路以后,试触开关,发现电流表无示数,电压表有示数,原因可能是 ;
(3)小明确认实验电路正确无误后,闭合开关,移动滑片,当电压表示数为时,电流表如图乙所示,电流表示数为 A。他将实验数据记入下表,请在图丙中画出表中各组数据对应的点,并作出I﹣U图像 ;
实验次数
1
2
3
4
电压U/V
1.0
2.0
2.2
2.4
电流I/A
0.10
0.22
0.24
(4)为了完成该实验,所选的滑动变阻器为 (选填“R1”或“R2”)。分析实验数据和图像,得出的结论是 ;
(5)利用上述实验器材,多次实验也可以测量出某未知电阻的阻值,多次实验的目的是 ;
(6)在没有电压表的情况下,小明又设计了如图丁所示的电路测量未知电阻的阻值,R0的阻值已知,实验步骤如下:
①闭合开关S和S1,读出电流表示数I1;
② ,读出电流表示数I2;
③则未知电阻= (用已知量和测量量的符号表示)。
3.(2025·重庆垫江·模拟预测)旭用如图甲所示的电路测量标有“2.5V”字样的小灯泡的额定功率,电源电压恒为4.5V,滑动变阻器的规格为“10Ω 1A”。
(1)在连接电路时,开关应当处于 状态。
(2)如图甲所示的电路中有一根导线接错了,请你在图甲中错误的那根导线上打一个“×”,然后用笔画线代替导线使电路正确 。
(3)纠正错误后闭合开关,电压表有示数,电流表无示数。原因可能是( )
A.电流表断路
B.灯座内部出现了短路
C.灯泡的灯丝断了
(4)排除故障后,移动滑动变阻器的滑片到某处时,电压表的示数为2V,则应该向 (选填“左”或“右”)端调节滑片,直至小灯泡正常发光,电流表的示数如图乙所示,为 A,小灯泡的额定功率为 W。
(5)在实验过程中,调节滑动变阻器的滑片使其接入电路中的阻值减小,同时小灯泡的阻值变化了,则 (选填“>”“=”或“<”)。
(6)接着小蜀找来四个定值电阻替换小灯泡探究“电流与电阻关系”。
①接入5Ω的电阻,移动滑片使电压表的示数为2.5V,记录电流表的示数;
②接入10Ω的电阻,移动滑片使电压表的示数为2.5V,记录电流表的示数;
③接入20Ω的电阻,移动滑片时发现电压表的示数始终不能调到2.5V;
④接入25Ω的电阻,移动滑片时同样发现电压表的示数始终不能调到2.5V。
小旭稍加思考后,想到了③④中问题的解决方法:在修改正确后如图甲的电路中,在AB间接入20Ω或25Ω的定值电阻之后,在电路中(不在AB间)再串联一个定值电阻,即可完成实验。则小蜀串联入电路的定值电阻的阻值范围为 Ω。
4.(2025·河南濮阳·一模)实验小组在“探究电流与电阻的关系”的实验中,实验器材有:两节新干电池、定值电阻(5Ω、10Ω、15Ω、20Ω各一个)电流表、电压表、滑动变阻器(大阻值为R0)和若干导线。
(1)请用笔画线代替导线,将图甲所示的电路连接完整,要求闭合开关S,滑片P向右移动时,电流表的示数变大。
(2)连接电路的过程中,开关应处于 选填“闭合”或“断开”状态。
(3)连接好电路,试触时同学们发现电流表无示数,电压表示数接近3V,则电路故障可能是定值电阻R (选填“断路”或“短路”)。
(4)排除故障后,将5Ω、10Ω、15Ω、20Ω的定值电阻分别接入电路,通过调节滑动变阻器的滑片,使 保持不变,记录实验数据如下表。在存在测量误差的前提下,其中错误的数据是 ,造成该错误的原因是 。通过对正确实验的数据分析可知,在导体两端电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成 (选填“正比”或“反比”)。
实验序号
1
2
3
4
电阻
5
10
15
20
电流
(5)在实验拓展活动中,同学们设计如图乙所示的实验电路(电源电压未知且保持不变),测量出了未知电阻的阻值。请将实验方案补充完整:
①闭合开关,将滑片P移至A端,读出电压表示数;
②再将滑片P移至B端,读出电压表示数;
③则未知电阻的阻值的表达式: (用、、表示)
5.(2025·山西朔州·一模)小梦同学设计了“探究电流与电阻关系”的实验,器材如下:电源电压恒为6V,五个定值电阻R分别为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω及25Ω,滑动变阻器的规格为“20Ω1A”,还有符合测量要求的电压表和电流表各1只,开关1只,导线若干。请解答:
(1)请根据实验需要将如图甲所示实物电路连接完整,并使滑动变阻器滑片P在图示位置时处于最大阻值处(要求:导线不允许交叉);
(2)按照连接好的甲图进行实验时,闭合开关后,电压表有示数,且接近电源电压,电流表无示数,电路故障可能是 ;
(3)小梦将5Ω、10Ω、15Ω、20Ω的四个定值电阻分别接入如图甲所示电路,通过调节滑片,保持定值电阻两端的电压一定,读出对应的电流表示数,由四组数据绘制出如图乙所示I-R图像,由图像可得出结论: ;
(4)为了使上述结论更具普遍性,小梦又接入25Ω的定值电阻继续实验,发现滑动变阻器滑片P移到阻值最大位置仍不能达到乙图中控制的电压值,此时可更换最大阻值不小于 Ω的滑动变阻器完成上述实验;
(5)小明将实验电路改装为如图丙所示,测量Rx的阻值,电源电压不变,定值电阻R1的阻值已知。实验步骤如下:
①闭合开关S1,断开开关S2,记录电流表示数I1;
②再闭合开关S2,记录电流表示数I2;
③写出待测电阻的表达式Rx= Ω。(用含有I1、I2、R1的字母表示)
题型2:伏安法测电阻实验(6题)
6.(2025·湖北十堰·模拟预测)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)如图甲中,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 ;
(6)刘军同学想测量一个未知电阻的阻值,但发现电流表已经损坏。小红同学帮她找来一个定值电阻并设计了一个实验方案,如图丁所示:
①先闭合开关S、,记下电压表示数;
②再断开,记下电压表示数,则 (表达式用表示)。
7.(24-25九年级下·甘肃武威·开学考试)如图1所示的是“测量小灯泡的电阻”的实物电路图,小灯泡正常发光时的电压为2.5V,电阻约为,学生电源电压调为3V。
(1)连接好电路后,闭合开关,发现电流表,电压表指针均有偏转,但灯泡不亮,此时灯泡中 (选填“有”或“没有”)电流通过。
(2)调节滑片到某一位置后,电压表的示数为1V,若要得到正常发光时小灯泡的电阻,此时应向 (选填“左”或“右”)移动滑动变阻器的滑片,当电压表示数为2.5V时记录此时电流表的示数。利用实验数据绘制成了如图2所示的I-U关系图像,可知小灯泡正常发光时的电阻值为 。
(3)观察图2发现小灯泡电阻不是定值,这是因为灯丝电阻受到 的影响。
(4)将图1中的小灯泡更换为一个阻值未知的定值电阻,正确操作后得到了三组数据,并将数据填入下列表格中。请根据表中数据在图2中绘制相应的图像。
序号
电压表示数
电流表示数
电阻阻值
1
1
0.1
10
2
2
0.2
10
3
3
0.3
10
(5)分析图像可以发现,对于定值电阻来说,通过的电流与其两端电压成 。
(6)根据以上实验数据,分析可知在探究电流与电压的关系时我们应该选择 (选填“小灯泡”或“定值电阻”)。
8.(2025·甘肃兰州·一模)实验小组用伏安法测量小灯泡正常发光时的电阻,连接了如图甲所示的电路,小灯泡的额定电压为2.5V。
(1)如图甲所示是该实验小组开始时连接的电路,仔细观察发现该电路存在连接错误,但只需改动一根导线,即可使电路连接正确,请你在应改动的导线上打“×”,并用笔画线代替导线画出正确的接法;
(2)电路连接正确后,闭合开关,发现小灯泡不发光,电流表无示数,电压表示数接近电源电压。电路中出现的故障可能是__________(请选填序号);
A.小灯泡短路 B.小灯泡断路 C.电流表断路 D.滑动变阻器短路
(3)闭合开关,移动滑片至某位置时,电压表的示数为2V,为使灯泡L正常发光,应将滑片向 (选填“”或“”)端移动;
(4)小灯泡正常发光时,电流表的示数如图乙所示,此时小灯泡的电阻是 Ω;(计算结果保留一位小数)
(5)小灯泡的关系如图丙所示,则当温度升高时灯丝的电阻将 (选填“变大”或“变小”)。
9.(2025·河南郑州·一模)小张用伏安法测量额定电压为2.5V的小灯泡的电阻时,实物电路如图甲所示。
(1)请用笔画线代替导线,将上图的实物电路图甲连接完整 。
(2)连好电路,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,发现电流表有示数,电压表无示数,小灯泡不亮,则电路故障可能是 。
(3)排除电路故障后,调节滑动变阻器的滑片使小灯泡正常发光,此时电路中电流表的读数如图乙所示,为 A,则此时小灯泡的电阻为 Ω(结果保留一位小数)。
(4)小张又进行了多次实验,并根据实验数据画出了电流表示数随电压表示数变化的图像如图丙,分析图像可知,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”“不变”或“变小”),说明 。
(5)小张又对实验进行了拓展,利用电源(电压未知且恒定不变)、阻值已知为R0的定值电阻、电压表、开关等器材,设计了如图丁所示的电路,可以测出待测电阻Rx的电阻值。请你完成下列实验步骤:
①闭合开关S1、断开开关S2,读出电压表的示数为U1(电源电压);
② ,读出电压表的示数为U2(串联电路时,R0两端的电压);
③待测电阻Rx= (用已知量和测量的量来表示)。
10.(2025·辽宁大连·一模)小明利用图甲所示的电路测量未知电阻Rₓ的阻值,阻值大约为5Ω。
(1)请你根据电路图,用笔画线代替导线,在图乙中完成实验电路的连接;
(2)闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片置于 端(选填“A”或“B”);
(3)闭合开关,发现电压表和电流表均无示数。小明利用另一只完好的电压表进行检测,把电压表分别接在a、b之间和b、c之间,电压表均有示数;接在a、c之间,电压表无示数。如果电路连接完好,只有一个元件有故障,该故障是 ;
(4)排除故障后,调节滑动变阻器,记录多组数据。画出了待测电阻,的 图象,如图丙所示。由图象可得Rx= Ω;
(5)小明又设计了一种方案,也测出了Rₓ的阻值。电路如图丁所示,为阻值已知的定值电阻,电源电压未知且恒定不变。测量步骤如下:
①当开关 时,电流表读数为I1;
②当开关S1、S2都闭合时,电流表读数为I2;
③待测电阻Rx= 。(用已知和测出的物理量符号表示)
11.(2025·广东广州·一模)小明和他的实验小组用图甲所示的电路测未知电阻的阻值,电源两端的电压不变。
(1)小明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)正确连接电路后,闭合开关,发现电流表无示数,电压表指针超过量程,电路中出现的故障可能是 ;
(3)闭合开关S,将滑动变阻器的滑片P移到某处时,电压表的示数为3V,电流表的示数如图乙所示,则被测电阻R的阻值为 Ω;
(4)小组的同学在实验中又测出了几组数据,请你帮他们设计一个实验记录表格 。
(5)小明在测量未知电阻的阻值实验过程中电压表已损坏,老师从实验室拿来一只最大阻值为R0的滑动变阻器,并设计了如图丙所示的实验电路,按如下步骤进行实验:
①闭合开关S,调节滑片位于最左端a,读出电流表的示数为I1;
②闭合开关S, ,读出电流表的数为I2;
③未知电阻的阻值:Rx= (用字母表示)。
实验次数
电压U/V
电流I/A
电阻R/Ω
电阻的平均值/Ω
1
2
3
题型3:特殊方法电阻的测量(5题)
12.(2025·河北石家庄·模拟预测)为探究“电流与电压的关系”,器材有:滑动变阻器、开关、电源(电压恒为3V)、电流表、电压表各一块,导线若干。
(1)如图甲是小明连接的实物电路,图中有一根导线连接错误,请你在连接错误的导线上打“×”并补画出正确的连线。
实验次数
一
二
三
电压
电流
(2)小明排除故障后,通过实验获得的部分实验数据如表,分析表中数据可得出结论 。
(3)小明在某次实验中观察到电流表的示数如图乙所示,通过分析可得电压表的示数为 V。
(4)实验提供的滑动变阻器规格为R1“5Ω 2A”、R2“20Ω 1A”、R3“20Ω 0.1A”,小明选择的是 (选填“R1”“R2”或“R3”)完成了上述实验。
(5)小丽用另一组同规格的器材进行实验,根据获得的数据做出U-I关系如图丙,发现与预期结果不一样,实验过程中可能存在的问题是 。
(6)小丽完成实验后,发现桌上有一个额定电压为2.5V的小灯泡,于是他利用手边的部分器材又找来一个定值电阻R0(R0=6Ω),设计了如图丁所示的电路,测出了小灯泡正常发光的电阻,请你帮他完成实验步骤。
①只闭合S、S2,移动滑片P,使电压表的示数为 V;
②只闭合S、S1,保持滑片P不动,读出电压表的示数为2.25V;
③小灯泡正常发光时的电阻为 Ω。
13.(2025·湖北荆州·模拟预测)在测量一个阻值未知的定值电阻的实验中,电源电压保持不变,实验探究小组设计了如图甲所示的电路图,并进行了实验。
(1)闭合开关后,发现无论怎样移动滑片P,电流表都没有示数,电压表示数接近电源电压,则故障可能是 (选填“短路”或“断路”);
(2)排除故障后继续实验,当电压表示数为时,电流表示数如图乙所示,则 ;
(3)接下来探究小组的同学继续移动滑动变阻器的滑片,又测出两次对应的电压和电流值,并求出电阻,两次测得的电阻值分别为,,则实验测得的阻值为 ;进行多次实验的目的是 (选填“减小误差”或“寻找普遍规律,避免偶然性”);
(4)利用此实验器材还能够完成的实验有: (写出一个实验名称即可);
(5)该小组的同学们进一步拓展,利用电源(电压未知但恒定不变)、阻值已知为的定值电阻、电流表、开关等器材测量的阻值,设计了如图丙所示实验电路图,测量步骤如下:
①闭合开关、断开,读出电流表的示数;
②同时闭合开关和,读出电流表的示数;
③根据实验数据,计算出待测电阻 。(用、、表示)
14.(2025·福建福州·模拟预测)小江想测一个额定电压为U额的小灯泡正常发光时的电阻,在保证电路安全的前提下,设计了如图所示的电路(电源电压恒定且大于U额,定值电阻阻值为R0)。将实验步骤补充完整:
(1)闭合S、S2,断开S1,移动滑片P,使电流表示数为 时,小灯泡正常发光;
(2) ,保持滑片P位置不变,读出电流表的示数为I;
(3)小灯泡正常发光时的电阻RL= 。
15.(2025·湖北孝感·一模)在“用伏安法测小灯泡电功率”的实验中,待测小灯泡额定电压为2.5V,电源电压恒为3V不变。
(1)请根据题意将甲图中的实物图补充完整。
(2)闭合开关后发现小灯泡不亮,电流表几乎无示数,电压表有示数,电路中可能发生的故障 (选填序号:A.灯泡断路 B.灯泡短路)。
(3)排除故障后,通过移动滑动变阻器的滑片,观察小灯泡的亮度,并根据记录的多组数据作出了如图丙所示的图像。实验表明:小灯泡的亮度是由它的 决定的。由图像可知小灯泡的额定功率 W,小灯泡变暗时,小灯泡灯丝的电阻 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。
(4)小明又想测某未知电阻的阻值(约600Ω),利用图甲部分器材和. 与 的定值电阻设计了如图乙所示的电路, 为已知阻值的定值电阻,请帮小明完善如下实验步骤:
A.按照丙图连接电路, 选 (选填“R₁”、“R₂”) 合适。
B.只闭合S1记录电压表示数为 U1;
C.断开S1闭合S2记录电压表示数为 U2;
D.利用测得数据和 写出待测电阻. 的表达式. (定值电阻用 表示)。
16.(24-25九年级上·河南驻马店·期末)小明利用伏安法测量未知电阻的阻值,实验器材如图甲所示。
(1)图甲是他已连接的部分实验电路,请你用笔画线代替导线完成实验电路的连接,要求滑动变阻器的滑片右移时,电流表示数变小 。
(2)连接电路的导线时,开关应处于 状态,滑动变阻器的滑片应置于 (选填“A”或“B”)端。
(3)电路连接完后,闭合开关,发现电压表和电流表均无示数。小明利用另一只完好的电压表进行检测,把电压表分别接在、之间和、之间时,电压表均有示数,接在、之间,电压表无示数。如果电路只有一个元件有故障,则该故障是 。
(4)排除故障后,闭合开关,移动滑片,当电压表示数为2.5V时,电流表示数如图乙所示,则被测电阻的阻值是 Ω。小明多次测量,然后取平均值作为测量结果,其目的是 。
(5)小明不用电流表,添加一个阻值已知的定值电阻,设计了如图丙所示的电路,同样测出了未知电阻的阻值,请你完成下列实验步骤:
①闭合开关S、断开,读出此时电压表的示数为;
② ,读出此时电压表的示数为;
③电阻 (用测量量和已知量的符号表示)。
题型4:测量小灯泡的电功率(8题)
17.(2025·山东东营·三模)实验小组在“测量小灯泡额定功率”的实验中,用到的实验器材有:电压恒定为6V的电源、电流表、电压表、额定电压为2.5V的小灯泡(正常发光时灯丝的电阻约为12Ω)、滑动变阻器、开关和若干导线。
(1)请根据实验要求将图甲所示的电路连接完整(导线不能交叉);
(2)电路连接完整,闭合开关S前,应将滑动变阻器的滑片P移到 (选填“A”或“B”)端;
(3)小组同学将电路连接无误后闭合开关,观察到小灯泡不亮且电流表有示数、电压表示无数,电路中只有一处故障,则故障可能是灯泡 ;
(4)排除故障后,闭合开关,电压表示数为1.8V,此时应将滑动变阻器的滑片向 (选填“左”或“右”)移动。小灯泡正常发光时,电流表的示数如图乙所示,小灯泡的额定功率为 W;
(5)小组同学测量另一个灯泡正常发光时的电功率,电压表意外损坏,经讨论后,选用阻值为R0的定值电阻进行实验,设计如图丙所示的电路,已知灯泡额定电压为U额。请将实验步骤补充完整:
①闭合开关S、S1,断开开关S2,移动滑动变阻器的滑片P,使电流表的示数为 ;
②保持滑动变阻器的滑片P不动,只闭合开关S、S2,读出电流表的示数为I;
③小灯泡正常发光时的电功率PL= 。(用U额、I、R0表示)
18.(2025·重庆巴南·一模)小江做“测量小灯泡的电功率”实验。实验器材有:可调电压的电源、小灯泡(额定电压为2.5V,正常发光时灯丝电阻约为,滑动变阻器上标有“”字样,电流表、电压表、开关、导线。
(1)小江将电源电压调为6V且保持不变后开始进行实验。图甲是小江连接的实物图,经检查有一根导线接错,请你在图甲中错误的那根导线上打一个“”,然后用笔画线代替导线使电路连接正确 ;
(2)正确连接电路后闭合开关,小江移动滑动变阻器的滑片P至某处时,电压表的示数为2V,要测量小灯泡的额定功率,应将滑片P适当地向 (选填“A”或“B”)端移动,直到小灯泡正常发光,此时电流表的示数如图乙所示,则小灯泡的额定功率是 W;
(3)小江移动滑片,多次记录小灯泡的电压和电流,并依据实验数据,描出灯泡的图像(如图丙所示)。由图像可知小灯泡的电阻随温度的升高而 (选填“增大”、“不变”或“减小”);在曲线上任取一点,构成如图丁所示的矩形(阴影部分),则矩形面积表示的物理含义是 ;
(4)小江还想探究“电流与电阻的关系”,于是在原有器材的基础上将电源电压调为且保持不变,并将小灯泡分别更换为、、、、的定值电阻。小江同学每次随机选取一个定值电阻进行实验,根据所得数据描点在坐标系中,如图戊所示,且实验中各电路元件完好,读数、记录均正确。但老师发现五次实验中有一次未移动滑片控制电压表示数一定,就开始读数,根据图戊中的数据分析,该次实验选取的定值电阻为 ,通过计算可得,小江前一次实验选取的定值电阻为 。
19.(2025·四川资阳·二模)小华利用如图甲所示的电路来测量小灯泡的电功率,已知电源电压3V且保持不变,小灯泡额定电压为2.5V。
(1)请在图甲中用笔画线代替导线,将实物图连接完整 (要求:滑片P向右端移动时,灯变亮);
(2)闭合开关后,小华发现小灯泡不发光,电流表示数几乎为零,电压表示数接近3V,则电路故障可能是 ;
(3)排除电路故障后,重新开始实验,小华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-U图像如图乙所示,则小灯泡的额定功率为 W;
(4)测出小灯泡的额定功率后,小华又把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 P0(选填“大于”或“小于”);
(5)实验中,有甲“15Ω;2A”、乙“25Ω;2A”、丙“30Ω;2A”三种规格的滑动变阻器供选择,小华在该实验中选用的是 (选填“甲”“乙”或“丙”)。
20.(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)。
21.(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)
22.(2025·广东深圳·一模)如图甲,是芳芳同学测量小灯泡的电功率的实验电路,电源电压为3V且保持不变,小灯泡L的额定电压为2.5V。
闭合开关S,移动滑动变阻器的滑片P,多次实验并将数据和现象记录在如表中。分析表中信息,回答(1)-(5)题。
实验序号
电压
电流
小灯泡的亮度
电功率
1
不亮
2
暗
3
较暗
4
正常亮
5
很亮
(1)该实验的实验原理是 。
(2)小灯泡L在额定电压下工作时,电流表的指针位置如图乙所示,则小灯泡L的额定功率为 W。
(3)第1次实验中,小灯泡L不亮的原因是 。
(4)分析数据还发现,通过小灯泡L的电流与其两端的电压不成正比,其原因是 。
(5)为了测量小灯泡的电功率,在具体的实验操作中,手和眼睛的分工应该是( )
A.手移动滑动变阻器的滑片,眼睛观察电流表
B.手移动滑动变阻器的滑片,眼睛观察电压表
C.手移动滑动变阻器的滑片,眼睛观察灯泡是否发光
D.手按开关,眼睛观察小灯泡
(6)另一小组实验时,发现电流表已经损坏,为了测出该小灯泡的额定功率,小组在实验室选了一个的电阻和一个单刀双掷开关,设计了如图丙所示的电路并完成了该实验(电源电压不变):
①闭合开关S,开关接 (选填a或b),调节滑动变阻器使小灯泡正常发光,记录电压表示数;
②闭合开关S,滑动变阻器滑片保持不动,接a,记录电压表示数。则小灯泡额定功率 (用字母、、表示)。
23.(2025·安徽合肥·一模)小明利用如图甲所示的电路探究“保持电阻不变时,电流跟电压的关系”。实验器材:电源(电压恒为),电流表、电压表各一只,一个开关,一个定值电阻,一只滑动变阻器,导线若干。
(1)请根据图甲所示的电路图,用笔画线代替导线把图乙所示的实物电路连接完整(要求滑动变阻器滑片右滑时电阻变大)。
(2)小明通过实验得到多组实验数据,由这些数据画出如图丙所示的图像,由图像可得结论:保持电阻不变时, 。
(3)若电流表损坏请你利用余下实验器材测量一个额定电压为的小灯泡的额定功率(灯丝的电阻会随温度变化),并把如下的实验步骤补充完整:①在原实验电路中,断开开关S,拆去电流表,用小灯泡替换定值电阻,连接好电路②闭合开关S,移动滑片P,直至电压表的示数为 V时,小灯泡正常发光;③保持滑动变阻器滑片不动,断开开关,用已知阻值的定值电阻替换成灯泡,闭合开关后读出此时电压表示数;④小灯泡的额定功率的表达式 (已知电源电压U、定值电阻、小灯泡额定电压,用已知数据和测量的物理量符号表示、可不用写单位)。
24.(2025·陕西·一模)在“测量小灯泡额定功率”实验中,小灯泡的额定电压。
(1)实验电路如图甲所示,正确连接电路后闭合开关,发现小灯泡不亮,电流表、电压表都有示数,接下来应进行的操作是________(填序号);
A.更换小灯泡
B.检查电路是否断路或短路
C.移动滑动变阻器滑片,观察小灯泡是否发光
(2)正确操作后,小明移动滑片P到某一位置,电压表示数如图乙所示为 V;此时要测量小灯泡的额定功率,应将滑片P向 (选填“左”或“右”)端移动;
(3)移动滑片P,记下多组数据,并绘制图丙所示的图像,由图像可知,小灯泡的额定电流是 A,额定功率是 W;
(4)如图丙所示,通过小灯泡的电流与小灯泡两端电压不成正比,造成这种变化的原因是 ;
(5)小刚用相同的器材进行该实验时发现电压表已损坏,他找来一只阻值为的定值电阻,设计了如图丁所示的电路,也可测出小灯泡(已知)的额定功率。主要的操作步骤如下:
①把电流表接在a处,闭合开关,调节滑片P,使电流表的示数为
②保持滑片P的位置不变,断开开关,把电流表接在b处,闭合开关,读出电流表的示数为I;
③计算得出小灯泡的额定功率 (用、、I表示)。
题型5:探究影响电流通过导体产生的热量的因素(3题)
25.(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·℃)]。
26.(2025·安徽合肥·一模)在探究“电流产生的热量跟什么因素有关”的实验中,两个密闭容器中都接有一段电阻丝,接通电路前,两个U形管的液面相均平:
(1)图甲中通电一段时间后,观察到b管内液柱上升的较快,说明: ;
(2)如图乙所示的装置,是探究电流通过导体产生的热量跟 关系;
(3)如图丙、丁所示,电阻R1、R2、R3、R4均为发热电阻。请根据实验结果分析推理:图丙、丁中的最大功率和最小功率均相同,则电阻R1 R3;(选填“>”、“<”或“=”)
27.(2025·湖北孝感·一模)孙政同学在电学学习中,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、、、、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)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”);
(3)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 ;
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,设计了如图丙、丁所示的实验装置(电源、开关未画出);
(4)其中图 是探究电流大小对产生热量多少的影响的;另一幅图是探究 对产生热量多少的影响的。
题型6:探究通电螺线管的磁场特点(3题)
28.(2025·安徽合肥·一模)学习小组利用铁屑、小磁针、定值电阻、电池、通电螺线管等实验器材,探究通电螺线管外部的磁场是怎样的。实验装置及现象如图所示。
(1)将多个小磁针摆放在螺线管周围。闭合开关,小磁针发生偏转,静止时的指向如图乙所示。分析可知,通电螺线管周围的磁场和 (选填“条形”或“U形”)磁体的磁场相似;
(2)在图乙中,发现螺线管中间部位上下两侧的小磁针没有发生偏转,而其他位置的小磁针均发生了偏转,这两处小磁针不偏转的可能原因是: 。
29.(2025·陕西西安·模拟预测)小明和同学在“探究电流周围磁场”的实验中:
(1)如图甲所示,小磁针放置在桌面上静止时,将直导线沿 (选填“东西”、“南北”或“任意”)方向放置在小磁针正上方,实验时效果最明显。开关闭合后,小磁针N极(小磁针黑色端为N极)转向纸外,说明了 ;根据图甲中小磁针静止时的指向可以判断图乙中的小磁针N极的转动情况是 (选填“转向纸内”“转向纸外”或“保持不动”);
(2)将小磁针放在螺线管周围的不同位置,记录通电螺线管周围各点的磁场方向。实验现象如图丙所示。此时,螺线管的左端是 极。观察铁屑的排列形状以及小磁针的指向,说明通电螺线管外部磁场与 磁体的磁场相似。小明将电源的正负极对调,观察小磁针的旋转方向,是为了探究通电螺线管外部磁场方向与 方向的关系;
(3)另一同学提出:在学完通电直导线周围的磁场后,她把通电台灯(60W)的导线与小磁针平行放置:
A.台灯线内有两根导线,且电流方向相反,产生的磁性相互抵消;
B.台灯线内电流太小,产生的磁场太弱,不足以让小磁针偏转;
带着疑问,老师让同学们用两节干电池(3V)和一段电阻丝(15Ω),结果发现小磁针偏转了。由此说明: 观点是错误的(填“A”或“B”)。
30.(2025·湖北十堰·一模)近年来智能门锁因方便、安全运用越来越广泛,智能门锁的核心是通电螺线管,为探究其外部磁场方向,小乐进行了如下实验:
(1)实验准备:
器材:电源、开关、导线、大铁钉、漆包线、 。(需一种能直观显示磁场方向的器材)
绕制:将漆包线紧密绕在大铁钉上制成螺线管,绕制过程中要保证漆包线间 (选填“绝缘”或“导通”)。
(2)实验操作:
连接电路,把小磁针放在螺线管周围不同位置。闭合开关,观察小磁针指向如图乙,此时通电螺线管的 边为N极。改变 (填操作),再次观察小磁针指向变化。
(3)实验分析:对比不同位置小磁针指向,发现通电螺线管外部磁场与 磁体磁场相似,外部磁场方向和电流有关。
题型7:探究感应电流产生的条件(3题)
31.(2025·江西上饶·二模)“探究什么情况下磁可以生电”的实验装置如图所示。
【证据】
(1)实验时先闭合开关,让导体棒AB在磁场中上下运动、左右运动、前后运动,观察并记录灵敏电流计指针是否偏转及偏转方向;
(2)改变磁场方向,再一次让导体棒AB在磁场中上下运动、左右运动、前后运动,观察并记录灵敏电流计指针是否偏转及偏转方向;
【解释】
(1)闭合电路的部分导体在磁场中做 运动时,导体中会产生感应电流;
(2)感应电流的方向与 方向和 方向有关;
【交流】
(1)实验时,通过观察灵敏电流计的 来判断电路中是否产生了感应电流;
①闭合开关,当导体棒AB沿图中v1方向向上运动时,指针 (填“会”或“不会”)偏转;
②闭合开关,当导体棒AB沿图中v2方向水平运动时,指针 (填“会”或“不会”)偏转;
(2)如果将电流计换成 ,可以探究磁场对通电导体的作用。
32.(2025·安徽合肥·一模)小斌在做“科学探究:怎样产生感应电流”的实验,装置如图所示,蹄形磁体水平放置。
(1)小斌利用此装置进行了多次实验,观察灵敏电流计的指针是否偏转,实验现象如下表:
实验次数
开关状态
磁体运动情况
导体ab运动情况
灵敏电流计指针偏转情况
1
断开
静止
左右运动
不偏转
2
闭合
静止
左右运动
偏转
3
闭合
静止
上下运动
不偏转
4
闭合
静止
前后运动
不偏转
5
闭合
左右运动
静止
分析第1—4次实验得出结论:当闭合电路中的部分导体在磁场中做切割磁感线运动时,导体中会产生感应电流。请判断在第5次实验中,灵敏电流计 (选填“偏转”或“不偏转”)。
(2)他想进一步探究感应电流的方向与什么因素有关,于是利用原有实验器材又做了3次实验,实验现象如下表:
实验次数
开关状态
磁极位置
导体ab运动方向
灵敏电流计指针偏转方向
6
闭合
上N下S
向左运动
向右偏转
7
闭合
上S下N
向左运动
向左偏转
8
闭合
上S下N
向右运动
向右偏转
分析6、7、8三次实验可知,感应电流的方向与 方向及导体切割磁感线的方向有关。
33.(2025·吉林长春·一模)如图乙,在“探究感应电流产生的条件”实验中。
(1)请在图甲中画出经过A 点的磁感线方向。
(2)图乙中 ab 棒的材料是 (选“铜棒”、“铁棒”或“陶瓷”)。
(3)当导体 ab沿 方向运动时,电路中会有感应电流产生。
(4)为了探究感应电流方向与磁场方向的关系,应如何操作 。
(5)若将装置中的灵敏电流计换成电源可探究 的工作原理。
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猜压09 电磁学实验(实验题)
题型1:探究电流与电压和电阻的关系(5题)
题型2:伏安法测电阻实验(6题)
题型3:特殊方法电阻的测量(5题)
题型4:测量小灯泡的电功率(8题)
题型5:探究影响电流通过导体产生的热量的因素(3题)
题型6:探究通电螺线管的磁场特点(3题)
题型7:探究感应电流产生的条件(3题)
猜押考点
考情分析
押题依据
电学实验
电学实验也是我省中考的重点考察内容之一。这部分题目通常涉及电路的连接、电流、电压和电阻的测量,以及欧姆定律、焦耳定律等电学原理的应用。题型设计既考察学生对基础知识的掌握程度,也强调其实验操作和数据分析的能力。
近年来,电学实验题型更加注重与实际生活的联系,如通过分析家庭电路、电器工作原理等实际问题,考察学生对电学原理的理解和应用。这要求学生不仅要具备扎实的理论基础,还要能够将所学知识灵活应用于实际情境中,解决生活中的电学问题。
磁学实验
磁学实验同样是我省中考不可忽视的考察重点。这部分题目通常围绕磁场的性质、磁感线的分布、电磁感应现象以及电磁铁的工作原理等核心知识点展开。题型设计旨在检验学生对磁学基础概念的理解深度,以及运用磁学原理解决实际问题的能力。
近年来,磁学实验题型逐渐倾向于综合性和应用性的考察,常常结合力学、电学等多个知识点,设计复杂多变的实验情境。例如,通过分析电动机、发电机的工作原理,或者探究磁场对通电导线的作用力等实验,来考察学生对磁学原理的掌握程度和应用能力。
电学实验和磁学实验是中考物理的重要部分,以下是对这两部分实验的押题分析与解题技巧:
一、押题分析
中考电学实验题和磁学实验题主要考察学生对实验原理、实验步骤、实验器材的使用以及实验数据的处理和分析能力。常见的电学实验包括探究电流与电压的关系、探究电流与电阻的关系、伏安法测定值电阻、伏安法测小灯泡电阻和功率等。磁学实验则可能涉及探究通电螺线管的极性与电流方向的关系、探究影响电磁铁磁性强弱的因素等。
在押题时,可以重点关注以下方面:
1.实验方法:控制变量法、转换法、等效替代法和科学推理法是物理实验中常用的方法,电学和磁学实验也不例外。特别是控制变量法,在探究物理规律时经常需要用到。
2.实验步骤和器材:熟悉常见电学和磁学实验的实验步骤和所需器材,能够准确描述实验过程。
3.实验数据处理:掌握实验数据的记录、处理和分析方法,能够根据实验数据得出正确的结论。
4.实验故障分析:了解电路故障的常见类型和分析方法,能够判断并排除实验中的故障。
二、解题技巧
1.认真审题:明确实验目的、实验器材和实验步骤,注意题目中的关键信息,如控制变量、转换法等提示。
2.理清思路:根据实验原理和方法,理清实验步骤和数据处理流程,确保实验过程准确无误。
3.规范操作:在实验过程中,要规范使用实验器材,注意实验安全,避免操作失误导致实验失败。
4.准确记录:认真记录实验数据,注意数据的准确性和完整性,以便后续的数据处理和分析。
5.科学分析:根据实验数据,运用科学的方法进行分析和处理,得出正确的结论。在分析过程中,要注意控制变量的影响,确保结论的准确性。
6.检查答案:在得出答案后,要仔细检查答案的完整性和正确性,确保无误后再提交。
综上所述,电学实验和磁学实验在中考中占据重要地位,需要考生认真准备和复习。通过掌握押题分析和解题技巧,考生可以更好地应对中考物理中的电学和磁学实验题。
1.(2024·山东枣庄·中考真题)某实验小组用铁屑和小磁针来探究“通电螺线管外部磁场的方向”。
(1)在闭合开关前,小磁针静止时,N极指向地理的 (选填“南极”或“北极”),说明地球周围存在磁场。
(2)在玻璃板上均匀地撒满铁屑,将螺线管连入电路,闭合开关,轻敲玻璃板面,观察到铁屑分布情况如图甲所示,铁屑的分布情况与 磁体周围铁屑的分布情况相似。
(3)把小磁针放在通电螺线管四周不同的位置,小磁针静止时N极所指方向如图乙所示,对调电源正负极,闭合开关,小磁针静止时N极指向与图乙中小磁针N极指向相反,说明通电螺线管的极性与 的方向有关。
(4)实验时发现通电螺线管的磁场较弱,铁屑规则排列的效果不明显,为增强螺线管的磁场,可行的措施: (写出一种方法即可)。
(5)为了研究通电螺线管的磁极性质,同学们一起对螺线管的电流方向和绕线方式进行了实验,得到了如图所示的四种情况。实验说明通电螺线管的磁极极性只与 有关,且这个关系可以用 来判断。
【答案】 北极 条形 电流 调节滑片,增大螺线管中的电流/提高电源电压 电流方向 安培定则
【详解】(1)[1]小磁针静止时N极所指的方向为磁场的方向,地球外部磁场的方向为从地磁的北出来回到地磁的南极,故小磁针静止时N极指向地磁的南极即地理的北极。
(2)[2]由图甲所示的铁屑分布情况可知,通电螺线管周围铁屑的分布情况与条形磁体周围铁屑的分布情况相似。
(3)[3]对调电源正负极,电路中电流方向改变,小磁针静止时N极所指方向也改变,说明通电螺线管的极性与电流的方向有关。
(4)[4]通电螺线管周围磁场的强弱和电流大大小有关,电流越大,磁场越强,可以调节滑片,增大螺线管中的电流(提高电源电压)从而增强磁场。
(5)[5]四个螺线管中电路中,甲乙的绕线方式相同,电流的方向不同,根据小磁针的指向可知,甲的右端是N极,乙的右端是S极,同理乙丙也是如此,所以实验说明当绕线方式相同时,极性只与电流的方向有关;故通电螺线管的磁极极性只与电流方向有关。
[6]通电螺线管周围磁场的方向和电流方向的关系可以根据安培定则来判断。
2.(2024·山东青岛·中考真题)小明用如图所示的装置,探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件。
(1)比较 两图可知,产生感应电流时电路应闭合;
(2)比较 两图可知,产生感应电流时导体要在磁场中做切割磁感线运动;
(3)比较乙、丁两图可知,感应电流的方向与 方向有关。
【答案】(1)甲、乙
(2)乙、丙
(3)磁场
【详解】(1)在甲图和乙图中,磁场的方向相同,导体AB均向左运动,甲中开关断开,指针没有摆动,没有感应电流,而乙中开关闭合,指针向右偏转,有感应电流,因此比较甲、乙两图可知,产生感应电流时电路应闭合。
(2)蹄形磁铁中,磁感线由N极出发回到S极,在乙图和丙图中,磁场的方向相同,当导体AB向左运动切割磁感线时,指针摆动,产生感应电流,当导体AB向上运动,没有切割磁感线,指针没有摆动,没有感应电流,因此比较乙、丙两图可知,产生感应电流时导体要在磁场中做切割磁感线运动。
(3)比较乙、丁两图可知,当导体运动的方向不变,磁场方向改变时,指针摆动的方向相反,即产生的感应电流方向相反,因此可知感应电流的方向与磁场方向有关。
3.(2024·山东临沂·中考真题)用电压表和电流表等器材探究电流与电阻的关系,电源电压为4.5V,所用定值电阻的阻值分别为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω、30Ω。
(1)先将30Ω的电阻接入图甲所示电路,闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片移到最 (选填“左”或“右”)端;
(2)图甲所示电路有一条导线连接错误,请在该导线上打“×”,并用笔画一条线代替导线,将电路连接正确;
(3)改正错误后闭合开关,电流表无示数,电压表有示数,可能是定值电阻 路;
(4)排除故障后闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,当电压表的示数为3.0V时,电流表的示数为0.1A。断开开关,将30Ω的电阻换成25Ω的后再闭合开关,应将滑动变阻器的滑片向 (选填“左”或“右”)移动,直至电压表示数为3.0V,此时,电流表的示数如图乙所示,为 A;
(5)实验数据如下表所示,请在图丙中描绘出的关系图象;
实验次数
1
2
3
4
5
6
电阻R/Ω
30
25
20
15
10
5
电流I/A
0.1
0.15
0.2
0.3
0.6
(6)为顺利完成该实验,所用滑动变阻器的最大阻值应大于 Ω。
【答案】 左 或 开(或断) 右 0.12 15
【详解】(1)[1]为了保护电路,在闭合开关前,变阻器的滑片应置于阻值最大的最左端。
(2)[2]探究电流与电阻的关系,定值电阻与滑动变阻器串联,电压表测定值电阻两端的电压,电流表测电路中的电流,图甲电路图中,定值电阻及电压表未接入电路,所以连接开关与定值电阻间的导线将定值电阻及电压表短路了,应将这根导线接在定值电阻左接线柱的一端改接到右接线柱或接到电压表的正接线柱,作图如下:
或
(3)[3]在串联电路中,电流表无示数,可能电路出现断路,而电压表有示数,说明电压表与电源接通,是电压表并联部分断路,所以可能是定值电阻断路了。
(4)[4]将25欧定值电阻替代30欧电阻,据串联电路的分压特点知,定值电阻两端的电压变小,而在探究电流与电阻的关系时,应保持定值电阻两端的电压不变,所以变阻器的滑片应向右移动,让变阻器接入电路的阻值变小,分得的电压变小。
[5]定值电阻接入电路的阻值为30欧时,电流表示数为0.1A,则电流表选用的是小量程。图乙中,电流表对应的分度值为0.02A,示数为0.12A。
(5)[6]将表格中对应的数据在坐标轴中描出对应的点,用线将各点相连。作图如下:
(6)[7]实验中,定值电阻两端的电压保持为3.0V,则变阻器两端的电压
U变=U-U定=4.5V-3.0V=1.5V
据串联电路的分压特点知,定值电阻接入电路的阻值最大为30欧时,变阻器所需接入电路的阻值也最大,则有
解得,变阻器的最大阻值R大=15Ω。
4.(2024·山东滨州·中考真题)某兴趣小组设计了图甲所示电路进行“探究电流与电压的关系”实验
(1)请用笔画线代替导线将图乙电路连接完整,要求滑动变阻器滑片向左移动时电流表示数变大 ;
(2)连接电路时,开关应处于 状态。把某定值电阻接入电路,将滑动变阻器的滑片调至最 (选填“左”或“右”)端。闭合开关,发现电压表无示数,电流表有示数,其原因可能是定值电阻 ;
(3)排除故障后,闭合开关,调节滑片P,当电压表示数为1.2V时,电流表示数如图丙所示,则此时通过定值电阻的电流为 A。调节滑动变阻器,继续进行实验,并将实验数据记录在下表中;
数据序号
1
2
3
4
5
6
电压U/V
0.6
0.9
1.2
1.8
2.4
3
电流I/A
0.12
0.19
1.8
0.48
0.6
小州同学发现这些数据中有一组是明显错误的,跟其他数据的规律完全不同,可能是读取这组数据时粗心所引起的,分析时需要把它剔除掉。这组数据是第 (填序号)组;
(4)分析数据得出结论:在电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成 ;
(5)小滨用电流表和一个已知最大阻值为的滑动变阻器测量未知电阻的阻值,设计了如图丁所示的电路图,电源电压未知且保持不变。实验操作如下:
①将滑动变阻器的滑片P移动到最右端b点,记录此时电流表示数为;
②将滑动变阻器的滑片P移动到最左端a点,记录此时电流表示数为;
③则 (用已知和测出的物理量、、表示)。
【答案】 断开 右 短路 0.24 4 正比
【详解】(1)[1]在本实验中应将滑动变阻器串联接入电路,且根据题干要求滑动变阻器滑片向左移动时电流表示数变大,说明此时滑动变阻器接入电路的电阻减小,由此判断左下部分电阻接入电路,据此完成电路连接如下图
(2)[2][3]为了保护电路,在连接电路时,应就将开关断开且将滑动变阻器滑片置于阻值最大端,即最右端。
[4]闭合开关,发现电流表有示数,说明电路是通路,而电压表无示数,说明可能的故障原因是与电压表并联部分电路出现了短路,即定值电阻短路。
(3)[5]由图丙知道,电流表选用的是0~0.6A的小量程,对应的分度值为0.02A,读数为0.24A。
[6]分析表格数据有
据此分析只有根据第4次实验数据算出来的电阻阻值不同,因此,说明第4组数据有误。
(4)[7]分析表格数据知道,当电阻一定时,电阻两端的电压增大为原来的几倍,通过电阻的电流就增大为原来的几倍,由此可得出实验结论为: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)[8]①将滑动变阻器的滑片P移动到最右端b点,记录此时电流表示数为I1;
②将滑动变阻器的滑片P移动到最左端a点,记录此时电流表示作数为I2;
③在②中为Rx的简单电路,由欧姆定律得电源电压
在①中,两电阻串联,由电阻的串联和欧姆定律得电源电压
因电源电压不变,故
解得Rx的表达式为
5.(2024·山东枣庄·中考真题)如图甲所示为“测量小灯泡电阻”的实验装置,已知小灯泡标有2.5V字样。
(1)请用笔画线代替导线,在图甲中将实验电路连接完整(要求:滑动变阻器的滑片向右移动时灯泡变亮);
(2)在检查电路无误后进行实验,当电压表的示数如图乙时,为了测量小灯泡正常发光的电阻,应将滑动变阻器的滑片P向 (选填“A”或“B”)端移动,同时眼睛注意观察 (选填“电压表”、“电流表”或“灯泡”),直至灯泡正常发光;
(3)通过移动滑动变阻器的滑片P,进行多次测量记录数据,并绘制U-I图像如图丙所示,由此可得小灯泡正常发光时的电阻是 Ω;
(4)根据图丙可知小灯泡的电阻是 (选填“变化”或“不变”),你认为原因是 ;
(5)根据小灯泡的U-I图像和观察到的亮度变化,还可以发现 。
【答案】 B 电压表 10 变化 灯泡的电阻随温度的变化而变化 灯泡的亮度与实际功率有关,实际功率越大,灯泡越亮
【详解】(1)[1]根据题意,要求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,则滑动变阻器阻值变小,故滑动变阻器选用右下接线柱与灯泡串联在电路中,如图所示:
(2)[2][3]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1.8V,小于灯泡额定电压2.5V,要测量小灯泡正常发光时的电流,应增大灯泡两端的电压,根据串联电路电压规律,应减小滑动变阻器两端的电压,根据分压原理,应减小滑动变阻器接入电路的阻值,故应将图甲中滑动变阻器的滑片向B端移动,直至电压表示数为2.5V,所以眼睛一直观察电压表。
(3)[4]由图丙可知,当灯泡两端电压为2.5V时,通过的电流为0.25A,则小灯泡正常发光时的电阻为
(4)[5][6]由图丙可知,灯泡的U-I图像不是一条直线,因此灯泡的电阻是变化的,变化的原因是灯泡的电阻随温度的变化而变化。
(5)[7]根据小灯泡的U-I图像和观察到的亮度变化可知,灯泡两端的电压越大,通过的电流越大,根据P=UI可知,灯泡的实际功率越大,灯泡越亮,因此可知,灯泡的亮度与实际功率有关,实际功率越大,灯泡越亮。
6.(2024·山东菏泽·中考真题)某班级在“探究电流与电压的关系”分组实验中,所用电源电压为3V,定值电阻R阻值为5Ω,滑动变阻器的规格为“20Ω 1A”,各仪器均完好。请完成下列问题:
实验次数
第1次
第2次
第3次
第4次
电压/V
0.5
1
1.2
2
电流/A
0.1
0.2
0.24
0.4
(1)用笔画线代替导线,将图甲电路连接完整,要求:滑动变阻器滑片P向右移动时电阻变大,导线不交叉 ;
(2)检查电路时,发现电流表指针如图乙所示,接下来正确的操作是 ;
(3)闭合开关进行实验,移动滑片P到某一位置,电压表的示数如图丙所示,示数为 V;
(4)一小组展示实验数据如表格所示,其他小组发现有一次实验数据是拼凑的,请你指出是第 次实验数据,依据是: ;
(5)分析表格中有效实验数据,初步得出:导体的电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成 。
【答案】 对电流表调零 1.6 1 见解析 正比
【详解】(1)[1] 要求滑动变阻器滑片P向右移动时电阻变大,则变阻器应选择左下接线柱串联到电路中,作图如下:
(2)[2] 如图乙所示,闭合开关前电流表指针未指在零刻度线处,则应对电流表调零。
(3)[3] 如图丙所示,电压表选用小量程,分度值为0.1V,示数为1.6V。
(4)[4][5] 定值电阻R阻值为5Ω,滑动变阻器的规格为“20Ω 1A”,电路中最小电流为
所以第1次实验数据是拼凑的。
(5)[6] 分析表格中有效实验数据可知,对应电压与电流的比值为
比值为一个定值,所以可得: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。
7.(2024·山东聊城·中考真题)在“制作定值电阻”的实践活动中,同学们在实验室找到一捆镍铬合金丝,其包装上标有“横截面积1mm²,长度10m”的字样。为了利用这捆镍铬合金丝制作一个8Ω的定值电阻,同学们先将这拥镍铬合金丝两端的绝缘皮刮掉接到接线柱上,然后进行了如下操作:
(1)根据甲图的电路图,以笔画线将乙图的实物电路连接完整 (要求:导线不能交叉)。
(2)闭合开关后,移动滑动变阻器滑片的过程中发现电流表、电压表均有示数,但始终不变化,出现这一现象的原因可能是________(填字母)。
A.镍铬合金丝短路 B.镍铬合金丝断路 C.滑动变动器短路 D.滑动变阻器断路
(3)排除故障后闭合开关,移动滑动变阻器的滑片改变这捆镍铬合金丝两端的电压,测得多组电压及电流的值,将数据填入表格中。第三次实验时,电流表的示数如下图所示,则测得的电流为 A,计算该次的电阻值为 Ω(计算结果保留两位小数)。
次数
电压U/V
电流I/A
电阻R/Ω
1
1.0
0.10
10.00
2
2.0
0.21
9.52
3
3.0
(4)为了确定这捆镍铬合金丝的电阻,上表在设计时还应增加的一项内容为 。
(5)根据实验的计算结果,制作8Ω的定值电用应截取长度约为 m的镍铬合金丝。
【答案】(1)
(2)C
(3) 0.28 10.71
(4)R的平均值
(5)7.94
【详解】(1)由电路图可知,滑动变阻器与定值电阻R串联接入电路,滑动变阻器滑片P向右移动时,滑动变阻器接入电路的电阻变大,故应将镍铬合金丝右端与滑动变阻器左下接线柱相连,如图所示:
(2)电流表有示数,说明电路是通路,电压表有示数,说明镍铬合金丝未短路,故出现这一现象的原因可能是滑动变阻器短路,故C符合题意,ABD不符合题意。
故选C。
(3)[1]由图可知,电流表的量程为0~0.6A,分度值为0.02A,示数为0.28A。
[2]该次的电阻值为
(4)探究性实验需要多次测量求平均值,减小误差,提高测量准确性,因此,为了确定这捆镍铬合金丝的电阻,上表在设计时还应增加的一项内容为R的平均值。
(5)由题意可知,10m长的镍铬合金丝电阻为
镍铬合金丝1m的电阻为,制作8Ω的定值电阻应截取镍铬合金丝的长度为
8.(2024·山东济宁·中考真题)某物理兴趣小组将电源(电压为)、小灯泡(额定电压为)、电流表、滑动变阻器、开关串联后,将电压表并联接入电路。实验时,将电压表的示数,电流表的示数,以及两者的乘积记录下来,表中所示为部分数据。
序号
1
2.0
1.2
2
4.0
3
6.0
1.8
结合以上信息,按要求回答下列问题:
(1)请在图的虚线框内画出上述实验的电路图 ;
(2)小灯泡两端电压为时的电阻 ;(保留两位小数)
(3)小灯泡的额定功率 W。
【答案】(1)
(2)6.67
(3)3.6
【详解】(1)分析表格中的数据:当电压表示数为2V时,电压表与电流表的乘积(电功率)为1.2W,则电流为
同理可知,当电压表示数为6V时,电流表示数为
可知,电压表示数越大,电流表示数越小,根据欧姆定律可知,灯泡两端的电压越小,根据串联电路电压特点可知,电压表测量的是滑动变阻器两端的电压,电路图如下:
(2)小灯泡两端电压为时,滑动变阻器电压,即电压表示数为
8V-2V=6V
此时电路电流为I3=0.3A,小灯泡电阻
(3)当小灯泡两端电压为额定电压6V时,滑动变阻器电压,即电压表示数为
8V-6V=2V
此时电路电流为I1=0.6A,则小灯泡的额定功率
9.(2024·山东济南·中考真题)小红在学习了电磁感应的知识后,用如图所示的装置重新做了“怎样产生感应电流”的实验。
(1)她发现,如果开关处于 状态,无论磁体怎样放置、导体棒怎样运动,灵敏电流计指针均不偏转,这说明闭合电路是产生感应电流的必要条件;
(2)如图所示,电路闭合后,下列实验操作能使灵敏电流计指针发生偏转的是___________;
A.磁体不动,导体棒水平向右运动
B.磁体不动,导体棒向斜上方运动
C.导体棒不动,磁体竖直向下运动
D.导体棒不动,磁体水平向左运动
(3)小红在实验中有了新的思考:如果把灵敏电流计换成 ,就能继续探究磁场对通电导体的作用了。
【答案】(1)断开
(2)ABD
(3)电源
【详解】(1)如果实验时,开关处于断开状态,电路是断路状态,无论磁体怎样放置、导体棒怎样运动,灵敏电流计指针均不偏转,说明电路中没有感应电流产生,说明断路状态不能产生感应电流,闭合电路是产生感应电流的必要条件。
(2)由电磁感应现象可知,闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时,电路中才能产生感应电流;
A.磁体不动,导体棒水平向右运动,则导体棒在磁场中做切割磁感线运动,所以电路会产生感应电流,故能使灵敏电流计指针发生偏转,故A符合题意;
B.磁体不动,导体棒向斜上方运动,则导体棒在磁场中做切割磁感线运动,所以电路会产生感应电流,故能使灵敏电流计指针发生偏转,故B符合题意;
C.导体棒不动,磁体竖直向下运动,则导体棒不能做切割磁感线运动,所以电路不会产生感应电流,故灵敏电流计指针不会发生偏转,故C不符合题意;
D.导体棒不动,磁体水平向左运动,则导体棒在磁场中做切割磁感线运动,所以电路会产生感应电流,故能使灵敏电流计指针发生偏转,故D符合题意。
故选ABD。
(3)要继续探究磁场对通电导体的作用,则导体棒中有电流通过,所以电路中需要有电源,故把灵敏电流计换成电源,就能继续探究磁场对通电导体的作用了。
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 。
【答案】(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.(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, 。
【答案】(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。
12.(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 。
【答案】(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“”。
13.(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 。
【答案】(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。
14.(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)。
【答案】(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
15.(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)。
【答案】(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
16.(2024·山东东营·中考真题)某小组在“探究并联电路中电压的特点”实验中。
(1)如图甲,根据电路图,用笔画线表示导线,将实物连接起来 ;
(2)连接电路时,开关处于 状态;
(3)正确连接好电路后,闭合开关,电压表的示数如图乙所示,为 V;
(4)测得灯泡L1两端电压后,再测得灯泡L2两端电压和A、B两端电压,记录数据。改变两个小灯泡的规格,重复以上操作,其目的是 ;
(5)评估交流环节,有同学提出:实验中连接完电路,闭合开关,发现电压表指针反向偏转,原因是 。
【答案】(1);
(2)断开;(3)2.8(4)多次测量,以得到普遍的规律;(5)电压表正、负接线柱接反
【详解】(1)由图甲电路图可知,L1、L2并联,电压表测L1两端电压。可以根据电流路径法连接实物电路,电流从电源正极出发,先分为两条路径,分别经过L1、L2,之后汇合,再经过开关,回到电源负极;最后将电压表并联在L1两端,因电源为2节干电池,电源电压约为3V,所以电压表选择0~3V量程,注意电流从“3”接线柱流入、从“-”接线柱流出。作图如下:
(2)为保护电路,连接电路时,开关应处于断开状态。
(3)由图乙可知,电压表量程为0~3V,分度值为0.1V,示数为2.8V。
(4)探究并联电路中电压的特点,多次实验的目的是多次测量,以得到普遍的规律。
(5)闭合开关,电压表指针反向偏转,说明电流从“-”接线柱流入、从“+”接线柱流出,原因是电压表正、负接线柱接反。
17.(2024·山东威海·中考真题)小明在“测量小灯泡电阻”的实验中,准备的器材有电源(电压恒为6V)、小灯泡(额定电压为2.5V)、滑动变阻器、、电流表、电压表、开关及导线若干。
(1)请用笔画线代替导线,将图甲的电路补充完整 (要求滑片向右移动时电流表示数变大);
(2)电路连接后,闭合开关发现小灯泡不亮,观察电流表和电压表,发现两表指针偏转角度均较小,原因可能是 ;
(3)实验中,调节滑片使电压表示数为 V,此时小灯泡正常发光,电流表的示数如图乙所示,则小灯泡的电阻为 Ω(结果保留一位小数),实验中选择的滑动变阻器应为 (选填“”“”)。
(4)图甲实验装置能否探究“电流与电压的关系” ?(选填“能”“否”)。
【答案】(1);
(2)滑动变阻器接入电路的电阻过大;(3) 2.5 8.3Ω ;(4)否
【详解】(1)滑动变阻器的滑片向右移动时小灯泡变亮,说明电路中电流变大,滑动变阻器阻值变小,故滑动变阻器应选右下接线柱与开关串联在电路中,如下图
(2)闭合开关,发现小灯泡仍不亮,电流表和电压表均有示数,指针偏转角度均较小,则说明电路为通路,但电路中的电流过小,滑动变阻器接入电路的电阻过大。
(3)[1][2]根据题意知道,小灯泡的额定电压为2.5V,所以,实验中,调节滑片使电压表示数为2.5V,此时小灯泡正常发光,根据图甲知道,电流表量程为0~0.6A,分度值0.02A,所以电流表的示数为0.3A,由欧姆定律知道,此时小灯泡的电阻为
滑动变阻器接入电路的电阻
所以,实验中选择的滑动变阻器应为。
(4)探究电流与电压的关系时,需要保持电阻不变,而小灯泡的电阻随着温度的变化而变化,故此装置无法探究电流与电压的关系。
18.(2024·山东烟台·中考真题)在“测量小灯泡正常发光时的电阻”实验中,器材如下:电源(电压恒为6V)、小灯泡(额定电压3.8V,正常发光时的电阻约10Ω)、电流表(0~0.6A,0~3A)、电压表(0~3V,0~15V)、滑动变阻器(50Ω 0.2A)滑动变阻器(20Ω 1A),开关和导线若干。
(1)请在答题卡的相应位置画出该实验的电路图。(各元件不必标注字母)
(2)为了完成实验,电流表应选择 量程,电压表应选择 量程,滑动变阻器应选择 (选填“”或“”)。
(3)闭合开关,移动滑动变阻器的滑片P,使电压表示数为3.8V,此时电流表的示数如图所示,则小灯泡正常发光时的电阻为 Ω。
(4)完成上述实验之后,老师提出:如果没有电压表,用一个电流表和一个定值电阻,仍可完成本实验。兴趣小组经过讨论设计了如图所示的电路,并进行了如下操作:
①闭合开关S、,移动滑动变阻器滑片P,使电流表示数为,此时小灯泡正常发光;
②保持滑动变阻器滑片P的位置不变,断开,闭合,电流表示数为,则小灯泡正常发光时的电阻 (用,、表示)。
【答案】 0~0.6A 0~15V R2 9.5
【详解】(1)[1] 实验电路图如图所示:
(2)[2] [3] [4] 小灯泡额定电压3.8V,正常发光时的电阻约10Ω,额定电流约为0.38A,故电流表应选择0~0.6A量程,电压表应选择0~15V量程,因额定电流约为0.38A,超过R1允许通过的最大电流,故滑动变阻器应选择R2。
(3)[5] 闭合开关,移动滑动变阻器的滑片P,使电压表示数为3.8V,此时电流表的示数如图所示为0.4A,则小灯泡正常发光时的电阻为
(4)[6]开关变化前后均是R0与灯泡并联,电压相等,则有
解得
19.(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。
【答案】(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。
题型1:探究电流与电压和电阻的关系(5题)
1.(2025·山西长治·模拟预测)探究电流与电压、电阻的关系时,器材有:电源(恒为4V)、电压表(0~3V)、电流表(0~0.6A)、电阻R(5Ω、10Ω、20Ω)、滑动变阻器(20Ω 2A)、开关、导线若干。
(1)用笔画线表示导线将图甲的实物电路连接完整;
(2)闭合开关前,将滑动变阻器的滑片P移到最 端,起到 的作用;
(3)闭合开关,电流表示数为零,电压表示数等于电源电压,经检查电表完好,则电路故障可能是 。排除故障后,继续实验;
(4)探究电流与电压的关系,实验数据如表,其中第3次实验的电压表示数如图乙所示,为 V。分析数据可得: 。实验中所选的电阻阻值为 Ω;
序号
电压U/V
电流I/A
1
1.0
0.20
2
1.5
0.30
3
0.40
(5)探究电流与电阻的关系时,将5Ω电阻接入电路,记录电流表的示数为0.3A;将电阻更换为10Ω,移动滑片直至电压表示数为 V,记录电流表的示数;
(6)此实验器材还能完成的实验有 。(写出一个即可)
【答案】(1)
(2) 左 保护电路
(3)电阻R断路
(4) 2 电阻一定时,通过导体的电流跟导体两端的电压成正比 5
(5)1.5
(6)测量定值电阻的电功率
【详解】(1)由图可知,滑动变阻器未接入到电路中,所以应该将定值电阻的右端与滑动变阻器相连,如下图所示:
(2)[1][2]为保证电路安全,应该将动变阻器的滑片P移到阻值最大处,即最左端。
(3)电流表示数为零,说明电路出现了断路,电压表示数等于电源电压,说明是与电压表并联的定值电阻出现了断路。
(4)[1]由图可知,电压表所接量程为0~3V,所以分度值为0.1V,即电压表的示数为2V。
[2]由表格数据可知,定值电阻两端的电压与通过定值电阻的电流之比为定值,所以电阻一定时,通过导体的电流跟导体两端的电压成正比。
[3]由欧姆定律公式变形可得实验所选择的电阻阻值
(5)将5Ω电阻接入电路,电流表的示数为0.3A,由欧姆定律公式变形可得电阻两端的电压U=IR=0.3A×5Ω=1.5V
探究电流与电阻的关系时,要控制电阻两端的电压不变,所以将电阻更换为10Ω,移动滑片直至电压表示数为1.5V。
(6)通过测量通过定值电阻的电流和它两端的电压,根据公式P=UI可以得出定值电阻工作时的电功率。
2.(2025·河南周口·一模)在探究“通过定值电阻的电流跟其两端电压的关系”时,小明连接了如图甲所示的实验电路。实验器材:两节新干电池、开关、定值电阻、滑动变阻器R1(10Ω1A)、滑动变阻器R2(25Ω1A)、导线若干。
(1)实验电路中有一个元件连接错误,请在图甲中只改变一根导线,使该元件正常工作 ;(注:用“×”标出需要改动的导线,并画出正确连接的导线,要求:滑片在最右端时接入电路中的电阻最大)
(2)改正电路以后,试触开关,发现电流表无示数,电压表有示数,原因可能是 ;
(3)小明确认实验电路正确无误后,闭合开关,移动滑片,当电压表示数为时,电流表如图乙所示,电流表示数为 A。他将实验数据记入下表,请在图丙中画出表中各组数据对应的点,并作出I﹣U图像 ;
实验次数
1
2
3
4
电压U/V
1.0
2.0
2.2
2.4
电流I/A
0.10
0.22
0.24
(4)为了完成该实验,所选的滑动变阻器为 (选填“R1”或“R2”)。分析实验数据和图像,得出的结论是 ;
(5)利用上述实验器材,多次实验也可以测量出某未知电阻的阻值,多次实验的目的是 ;
(6)在没有电压表的情况下,小明又设计了如图丁所示的电路测量未知电阻的阻值,R0的阻值已知,实验步骤如下:
①闭合开关S和S1,读出电流表示数I1;
② ,读出电流表示数I2;
③则未知电阻= (用已知量和测量量的符号表示)。
【答案】(1)
(2)定值电阻断路
(3) 0.2
(4) R2 当电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比
(5)减小误差
(6) 闭合开关S、断开开关S1
【详解】(1)原电路图中,滑动变阻器连接了两个上端接线柱是错误的,这样移动滑片无法改变电阻。滑动变阻器应“一上一下”选择接线柱,要求滑片在最右端时接入电路中的电阻最大,则应接入左下接线柱,作图如下:
(2)改正电路以后,试触开关,电流表无示数,说明电路可能断路,电压表有示数,说明电压表两端与电源连通,则与电压表并联的电路以外的电路是完好的,即原因可能是定值电阻断路。
(3)[1]如图乙所示,电流表选用小量程,分度值为0.02A,示数为0.2A。
[2]根据表中数据在图中的坐标系中描点,然后连线,作出I﹣U图像如下:
(4)[1]由甲图可知,电源电压为3V。由表中第1次数据可知,当定值电阻两端电压为1.0V时,电流为0.1A,根据串联电路电压规律,此时滑动变阻器电压为U滑=U﹣U1=3V﹣1V=2V
滑动变阻器接入电路的阻值为
故所选的滑动变阻器为R2。
[2]由(3)图可知,电流与电压的关系图线为一条过原点的斜线,为正比例函数图像,可得:电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比
(5)在测量某未知电阻的阻值实验中,多次实验的目的是求平均值以减小误差。
(6)[1][2]①闭合开关S和S1,只有接入电路,电流表测电路电流,读出电流表示数I1,则电源电压为 ①
②闭合开关S、断开开关S1,和串联,电流表测电路电流,读出电流表示数I2,则电源电压为 ②
③联立①②,解得未知电阻。
3.(2025·重庆垫江·模拟预测)旭用如图甲所示的电路测量标有“2.5V”字样的小灯泡的额定功率,电源电压恒为4.5V,滑动变阻器的规格为“10Ω 1A”。
(1)在连接电路时,开关应当处于 状态。
(2)如图甲所示的电路中有一根导线接错了,请你在图甲中错误的那根导线上打一个“×”,然后用笔画线代替导线使电路正确 。
(3)纠正错误后闭合开关,电压表有示数,电流表无示数。原因可能是( )
A.电流表断路
B.灯座内部出现了短路
C.灯泡的灯丝断了
(4)排除故障后,移动滑动变阻器的滑片到某处时,电压表的示数为2V,则应该向 (选填“左”或“右”)端调节滑片,直至小灯泡正常发光,电流表的示数如图乙所示,为 A,小灯泡的额定功率为 W。
(5)在实验过程中,调节滑动变阻器的滑片使其接入电路中的阻值减小,同时小灯泡的阻值变化了,则 (选填“>”“=”或“<”)。
(6)接着小蜀找来四个定值电阻替换小灯泡探究“电流与电阻关系”。
①接入5Ω的电阻,移动滑片使电压表的示数为2.5V,记录电流表的示数;
②接入10Ω的电阻,移动滑片使电压表的示数为2.5V,记录电流表的示数;
③接入20Ω的电阻,移动滑片时发现电压表的示数始终不能调到2.5V;
④接入25Ω的电阻,移动滑片时同样发现电压表的示数始终不能调到2.5V。
小旭稍加思考后,想到了③④中问题的解决方法:在修改正确后如图甲的电路中,在AB间接入20Ω或25Ω的定值电阻之后,在电路中(不在AB间)再串联一个定值电阻,即可完成实验。则小蜀串联入电路的定值电阻的阻值范围为 Ω。
【答案】(1)断开
(2)
(3)C
(4) 左 0.3 0.75
(5)>
(6)10~16
【解析】【小题1】在连接电路时,将开关断开,可避免连接过程中出现短路等异常情况导致电路元件损坏。
【小题2】原电路图中,灯泡和滑动变阻器串联后与电流表并联,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
【小题3】纠正错误后,闭合开关,电流表无示数,说明电路可能断路,电压表有示数,说明电压表与电源连通,则与电压表并联的电路以外的电路是完好的。则与电压表并联的电路断路了,即原因可能是灯泡的灯丝断了,故AB不符合题意,C符合题意。
故选C。
【小题4】[1]排除故障后,移动滑动变阻器的滑片到某处时,当电压表示数为2V,小于灯泡额定电压2.5V,要想使小灯泡正常发光,应增大灯泡的两端电压,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,故应该向左端调节滑片,直至灯泡正常发光。
[2]]电流表的示数如图乙所示,由图甲可知,电流表选用小量程,由图乙可知,电流表分度值0.02A,其示数为0.3A。
[3]小灯泡额定功率为。
【小题5】在实际测量过程中,调节滑动变阻器接入电路中的电阻减小时,电路中的电流增大,电路中的总电阻减小。灯泡的电阻受温度增大而增大,电路的总电阻
只有当滑动变阻器接入电路中的电阻减小量ΔR1大于灯泡的阻值增加量ΔR2才会让总电阻变小,故ΔR1>ΔR2。
【小题6】实验中使用的定值电阻阻值最大为25Ω,定值电阻两端的电压始终保持,根据串联电路电压的规律,滑动变阻器分得的电压为
根据分压原理,当接入25Ω电阻时,滑动变阻器连入电路中的电阻为
解得
即所选择的滑动变阻器的最大阻值不能小于20Ω,而滑动变阻器的最大电阻为10Ω,故串联接入电路的定值电阻R0的最小值为
根据分压原理,当接入20Ω电阻时,滑动变阻器连入电路中的电阻为
解得
根据串联电路分压规律,定值电阻R0的电阻不能大于16Ω,否则当滑动变阻器连入电路中的电阻为0时,20Ω电阻的两端也不能调整到2.5V,即串联接入电路的定值电阻R0的取值范围为10~16Ω。
4.(2025·河南濮阳·一模)实验小组在“探究电流与电阻的关系”的实验中,实验器材有:两节新干电池、定值电阻(5Ω、10Ω、15Ω、20Ω各一个)电流表、电压表、滑动变阻器(大阻值为R0)和若干导线。
(1)请用笔画线代替导线,将图甲所示的电路连接完整,要求闭合开关S,滑片P向右移动时,电流表的示数变大。
(2)连接电路的过程中,开关应处于 选填“闭合”或“断开”状态。
(3)连接好电路,试触时同学们发现电流表无示数,电压表示数接近3V,则电路故障可能是定值电阻R (选填“断路”或“短路”)。
(4)排除故障后,将5Ω、10Ω、15Ω、20Ω的定值电阻分别接入电路,通过调节滑动变阻器的滑片,使 保持不变,记录实验数据如下表。在存在测量误差的前提下,其中错误的数据是 ,造成该错误的原因是 。通过对正确实验的数据分析可知,在导体两端电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成 (选填“正比”或“反比”)。
实验序号
1
2
3
4
电阻
5
10
15
20
电流
(5)在实验拓展活动中,同学们设计如图乙所示的实验电路(电源电压未知且保持不变),测量出了未知电阻的阻值。请将实验方案补充完整:
①闭合开关,将滑片P移至A端,读出电压表示数;
②再将滑片P移至B端,读出电压表示数;
③则未知电阻的阻值的表达式: (用、、表示)
【答案】(1)见解析
(2)断开
(3)断路
(4) 电压 0.7 电流表的量程弄错了 反比
(5)
【详解】(1)实验中,定值电阻与滑动变阻器串联,电压表测量定值电阻的电压,电流表测量电路电流。滑片P向右移动时,电流表的示数变大,说明此时电路电阻变小,变阻器接入电路中电阻变小,则变阻器的B应该接入电路;由表格中数据与欧姆定律得,定值电阻的电压控制为2V,则电压表使用量程,并联在定值电阻两端,如图所示:
(2)连接电路的过程中,为了保护电路,开关应处于断开状态。
(3)连接好电路,试触时同学们发现电流表无示数,电压表示数接近3V,说明电路可能处于断路状态,电压表与电源相连接,则电路故障可能是与电压表并联的定值电阻R断路。
(4)[1]实验中,要控制定值电阻的电压不变,则实验中应通过调节滑动变阻器的滑片,使电压保持不变。
[2][3]实验中,要控制定值电阻的电压不变,第3组实验的定值电阻的电压为
其他组实验的定值电阻的电压为
则
则其中错误的数据是0.7,造成该错误的原因是电流表的量程弄错了。
[4]分析实验数据可知,在导体两端电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻的乘积一定,可得实验结论:在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。
(5)①闭合开关,将滑片P移至A端,未知电阻与定值电阻R0串联,电压表测未知电阻两端的电压,读出电压表示数;
②再将滑片P移至B端,电路为未知电阻的简单电路,电压表测量电源电压,读出电压表示数;
③根据串联电路的电流处处相等与欧姆定律得
则未知电阻的阻值为
5.(2025·山西朔州·一模)小梦同学设计了“探究电流与电阻关系”的实验,器材如下:电源电压恒为6V,五个定值电阻R分别为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω及25Ω,滑动变阻器的规格为“20Ω1A”,还有符合测量要求的电压表和电流表各1只,开关1只,导线若干。请解答:
(1)请根据实验需要将如图甲所示实物电路连接完整,并使滑动变阻器滑片P在图示位置时处于最大阻值处(要求:导线不允许交叉);
(2)按照连接好的甲图进行实验时,闭合开关后,电压表有示数,且接近电源电压,电流表无示数,电路故障可能是 ;
(3)小梦将5Ω、10Ω、15Ω、20Ω的四个定值电阻分别接入如图甲所示电路,通过调节滑片,保持定值电阻两端的电压一定,读出对应的电流表示数,由四组数据绘制出如图乙所示I-R图像,由图像可得出结论: ;
(4)为了使上述结论更具普遍性,小梦又接入25Ω的定值电阻继续实验,发现滑动变阻器滑片P移到阻值最大位置仍不能达到乙图中控制的电压值,此时可更换最大阻值不小于 Ω的滑动变阻器完成上述实验;
(5)小明将实验电路改装为如图丙所示,测量Rx的阻值,电源电压不变,定值电阻R1的阻值已知。实验步骤如下:
①闭合开关S1,断开开关S2,记录电流表示数I1;
②再闭合开关S2,记录电流表示数I2;
③写出待测电阻的表达式Rx= Ω。(用含有I1、I2、R1的字母表示)
【答案】(1)
(2)电阻R断路
(3)在电压一定时,通过导体的电流与电阻成反比
(4)25
(5)
【详解】(1)探究电流与电阻关系时,电流表、滑动变阻器、定值电阻串联,电压表与定值电阻并联。把电压表的负接线柱与定值电阻右侧接线柱连接;为使滑动变阻器滑片P在图示位置时处于最大阻值处,要把右下接线柱连入电路中。如图所示:
(2)按照连接好的甲图进行实验时,闭合开关后,电流表无示数,电路可能断路;同时电压表有示数,且接近电源电压,则电路故障可能是电阻R断路。
(3)由图像可知,换用不同阻值的定值电阻进行四次实验,每次电阻与电流的乘积都相等,可知:在电压不变时,通过导体的电流与电阻成反比。
(4)由图乙可知,实验时控制的电压值为
已知电源电压为6V,则滑动变阻器两端电压为U滑=6V-3V=3V
当小梦接入25Ω的定值电阻时,根据串联分压原理可得
代入数据可得
解得:R滑=25Ω。所以此时可更换最大阻值不小于25Ω的滑动变阻器完成上述实验。
(5)①闭合开关S1,断开开关S2,电路为R1的简单电路,记录电流表示数I1,则电源电压为U=I1R1;
②再闭合开关S2,两电阻并联,电流表测量干路电流,记录电流表示数I2,此时通过Rx的电流为I2-I1;
③则待测电阻为
题型2:伏安法测电阻实验(6题)
6.(2025·湖北十堰·模拟预测)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)如图甲中,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 ;
(6)刘军同学想测量一个未知电阻的阻值,但发现电流表已经损坏。小红同学帮她找来一个定值电阻并设计了一个实验方案,如图丁所示:
①先闭合开关S、,记下电压表示数;
②再断开,记下电压表示数,则 (表达式用表示)。
【答案】(1)
(2)右
(3)2.4
(4) 0.12 20
(5)20Ω 1A
(6)
【详解】(1)要探究电流与电阻的关系,滑动变阻器与定值电阻应串联接入电路,电流表测电路中的电流,电压表测定值电阻两端的电压。由图丙知,电流表选用小量程。滑动变阻器的接线柱应一上一下接入电路,其上端接线柱任一个接入电路都可行。作图如下:
(2)为了保护电路,,闭合开关前,变阻器的滑片应置于其阻值最大的最右端。
(3)由图乙知,每组对应的电流与电阻的乘积分别为,,
所以实验中,电压表的示数为2.4V。
(4)[1]由图丙知,电流表选用小量程,分度值为0.02A,示数为0.12A。
[2]该电阻的阻值
(5)当定值电阻接入电路的阻值最大为20欧时,据串联电路的分压特点知,滑动变阻器需要接入的阻值最大。整个过程中,变阻器两端的电压
据串联电路的分压特点有
解得,变阻器接入电路的最大阻值,所以小明选择的滑动变阻器规格应为20Ω 1A。
(6)图丁中,闭合开关S和S1,则电路中只有R0工作,电压表测电源电压为U1。再断开S1,两个电阻串联在电路中,电压表测R0两端的电压为U2。则Rx两端的电压
电路中的电流
Rx的阻值
7.(24-25九年级下·甘肃武威·开学考试)如图1所示的是“测量小灯泡的电阻”的实物电路图,小灯泡正常发光时的电压为2.5V,电阻约为,学生电源电压调为3V。
(1)连接好电路后,闭合开关,发现电流表,电压表指针均有偏转,但灯泡不亮,此时灯泡中 (选填“有”或“没有”)电流通过。
(2)调节滑片到某一位置后,电压表的示数为1V,若要得到正常发光时小灯泡的电阻,此时应向 (选填“左”或“右”)移动滑动变阻器的滑片,当电压表示数为2.5V时记录此时电流表的示数。利用实验数据绘制成了如图2所示的I-U关系图像,可知小灯泡正常发光时的电阻值为 。
(3)观察图2发现小灯泡电阻不是定值,这是因为灯丝电阻受到 的影响。
(4)将图1中的小灯泡更换为一个阻值未知的定值电阻,正确操作后得到了三组数据,并将数据填入下列表格中。请根据表中数据在图2中绘制相应的图像。
序号
电压表示数
电流表示数
电阻阻值
1
1
0.1
10
2
2
0.2
10
3
3
0.3
10
(5)分析图像可以发现,对于定值电阻来说,通过的电流与其两端电压成 。
(6)根据以上实验数据,分析可知在探究电流与电压的关系时我们应该选择 (选填“小灯泡”或“定值电阻”)。
【答案】(1)有
(2) 右 10
(3)温度
(4)见详解
(5)正比
(6)定值电阻
【详解】(1)闭合开关,发现电流表、电压表指针均有偏转,说明电路是通路,且灯泡没有短路,灯泡不亮,说明灯泡实际功率太小,因此此时灯泡中有电流通过。
(2)[1]调节滑片到某一位置后,电压表的示数为1V,若要得到正常发光时小灯泡的电阻,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,故此时应向右移动滑动变阻器的滑片,当电压表示数为2.5V时记录此时电流表的示数。
[2]由图-2可知,当灯泡两端电压为2.5V时,通过灯泡的额定电流为0.25A,则小灯泡正常发光时的电阻值为
(3)由图-2可知,当灯泡两端电压增大,通过灯泡的电流也增大,根据P=UI可知,灯泡实际功率变大,温度升高,灯丝的电阻随温度的升高而增大。
(4)根据表中数据利用描点法画出相应的图像,如下图所示:
(5)由表中数据可知,定值电阻的图像为一条过原点的直线,故可得出结论:对于定值电阻来说,通过的电流与其两端电压成正比。
(6)在探究电流与电压的关系实验中,应控制电阻阻值不变,故应选择定值电阻。
8.(2025·甘肃兰州·一模)实验小组用伏安法测量小灯泡正常发光时的电阻,连接了如图甲所示的电路,小灯泡的额定电压为2.5V。
(1)如图甲所示是该实验小组开始时连接的电路,仔细观察发现该电路存在连接错误,但只需改动一根导线,即可使电路连接正确,请你在应改动的导线上打“×”,并用笔画线代替导线画出正确的接法;
(2)电路连接正确后,闭合开关,发现小灯泡不发光,电流表无示数,电压表示数接近电源电压。电路中出现的故障可能是__________(请选填序号);
A.小灯泡短路 B.小灯泡断路 C.电流表断路 D.滑动变阻器短路
(3)闭合开关,移动滑片至某位置时,电压表的示数为2V,为使灯泡L正常发光,应将滑片向 (选填“”或“”)端移动;
(4)小灯泡正常发光时,电流表的示数如图乙所示,此时小灯泡的电阻是 Ω;(计算结果保留一位小数)
(5)小灯泡的关系如图丙所示,则当温度升高时灯丝的电阻将 (选填“变大”或“变小”)。
【答案】(1)
(2)B
(3)A
(4)9.6
(5)变大
【详解】(1)原电路中,电流表与变阻器串联后再与灯并联,电压表串联在干路中是错误的,电流表、滑动变阻器和灯泡应串联在电路中,电压表应与灯并联,因此需将开关与灯泡相连的导线连接错误,需将该导线的左接线柱改接电源负极,如下所示:
(2)闭合开关后,小灯泡不亮,电流表无示数,电压表示数接近电源电压,说明与电压表并联的部分断路,故选B。
(3)串联电路中等流分压,闭合开关,移动滑片至某位置时,电压表的示数为2V,为使灯泡L正常发光,要使得电压表的示数为2.5V,则要减小电阻,应将滑片向A端移动。
(4)由图乙可知,电流表选用小量程,分度值为0.02A,示数为0.26A,则小灯泡正常发光时的电阻
(5)如图丙所示,随灯泡两端电压的增大,通过灯泡的电流也增大,但电流增加的越来越慢,根据欧姆定律变形公式得,电阻是变大的,即当电压表示数增大时,灯丝温度会发生变化,且灯丝电阻将变大。
9.(2025·河南郑州·一模)小张用伏安法测量额定电压为2.5V的小灯泡的电阻时,实物电路如图甲所示。
(1)请用笔画线代替导线,将上图的实物电路图甲连接完整 。
(2)连好电路,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,发现电流表有示数,电压表无示数,小灯泡不亮,则电路故障可能是 。
(3)排除电路故障后,调节滑动变阻器的滑片使小灯泡正常发光,此时电路中电流表的读数如图乙所示,为 A,则此时小灯泡的电阻为 Ω(结果保留一位小数)。
(4)小张又进行了多次实验,并根据实验数据画出了电流表示数随电压表示数变化的图像如图丙,分析图像可知,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”“不变”或“变小”),说明 。
(5)小张又对实验进行了拓展,利用电源(电压未知且恒定不变)、阻值已知为R0的定值电阻、电压表、开关等器材,设计了如图丁所示的电路,可以测出待测电阻Rx的电阻值。请你完成下列实验步骤:
①闭合开关S1、断开开关S2,读出电压表的示数为U1(电源电压);
② ,读出电压表的示数为U2(串联电路时,R0两端的电压);
③待测电阻Rx= (用已知量和测量的量来表示)。
【答案】(1)见解析
(2)灯泡短路
(3) 0.28 8.9
(4) 变大 灯泡的电阻随温度升高而增大
(5) 闭合开关S1、开关S2
【详解】(1)实验中,灯泡与滑动变阻器串联,电压表测量灯泡的电压,灯泡的额定电压为2.5V,则电压表的量程选用0~3V;电流表测量电路电流;变阻器的连线一上一下,如图所示:
(2)连好电路,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,发现电流表有示数,电压表无示数,小灯泡不亮,说明电路处于通路状态,且灯泡没有电流经过,且灯泡的电压为0,则电路故障可能是与电压表并联的灯泡短路。
(3)[1]由图乙得,电流表的分度值为0.02A,示数为0.28A。
[2]由欧姆定律得,此时小灯泡的电阻为
(4)[1][2]由图丙得,当电压表的示数增大时,电压表与电流表的示数之比变大,当灯泡的电压、电流变大时,由得,说明灯泡的电功率变大,此时灯泡的温度升高,灯泡的电阻丝变大,说明灯泡的电阻随温度升高而增大。
(5)[1][2]①闭合开关S1、断开开关S2,读出电压表的示数为U1(电源电压);
②闭合开关S1、开关S2,R0、Rx串联,电压表测量R0的电压读出电压表的示数为U2(串联电路时,R0两端的电压);
③串联电路中电流处处相等,电路电流为
由串联电路电压特点得,待测电阻Rx的电压为
由欧姆定律得,待测电阻
10.(2025·辽宁大连·一模)小明利用图甲所示的电路测量未知电阻Rₓ的阻值,阻值大约为5Ω。
(1)请你根据电路图,用笔画线代替导线,在图乙中完成实验电路的连接;
(2)闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片置于 端(选填“A”或“B”);
(3)闭合开关,发现电压表和电流表均无示数。小明利用另一只完好的电压表进行检测,把电压表分别接在a、b之间和b、c之间,电压表均有示数;接在a、c之间,电压表无示数。如果电路连接完好,只有一个元件有故障,该故障是 ;
(4)排除故障后,调节滑动变阻器,记录多组数据。画出了待测电阻,的 图象,如图丙所示。由图象可得Rx= Ω;
(5)小明又设计了一种方案,也测出了Rₓ的阻值。电路如图丁所示,为阻值已知的定值电阻,电源电压未知且恒定不变。测量步骤如下:
①当开关 时,电流表读数为I1;
②当开关S1、S2都闭合时,电流表读数为I2;
③待测电阻Rx= 。(用已知和测出的物理量符号表示)
【答案】(1)
(2)B
(3)滑动变阻器断路
(4)5
(5) S1闭合、S2断开
【详解】(1)据甲图可知,电路是串联的,电压表测定值电阻两端电压,电流表测电路中的电流,连接的实物图如下图所示:
(2)闭合开关之前,为了保护电路,滑动变阻器的滑片应处于阻值最大处即B端。
(3)闭合开关,发现电压表和电流表均无示数,只有一个元件有故障,说明电路可能断路。小明利用另一只完好的电压表进行检测,把电压表分别接在a、b之间和b、c之间,电压表均有示数,并接在a、b之间测电源电压,说明a、b之间电路完好;并接在b、c之间有示数,说明bc以外电路连接是完好的;接在a、c之间,电压表无示数,说明ac以外部分存在断路,综上所述,该故障是滑动变阻器断路。
(4)由图象知,当未知电阻的电压是时,对应的电流值为,由可得
(5)[1][2]电路如图丁所示,为阻值已知的定值电阻,电源电压未知且恒定不变,当开关闭合、断开时,电流为两电阻串联,电流表读数为,电源电压可表示为-----①
当开关、都闭合时,电路为单独串联,电流表读数为,电源电压可表示为------②
联立①②,解得待测电阻。
11.(2025·广东广州·一模)小明和他的实验小组用图甲所示的电路测未知电阻的阻值,电源两端的电压不变。
(1)小明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)正确连接电路后,闭合开关,发现电流表无示数,电压表指针超过量程,电路中出现的故障可能是 ;
(3)闭合开关S,将滑动变阻器的滑片P移到某处时,电压表的示数为3V,电流表的示数如图乙所示,则被测电阻R的阻值为 Ω;
(4)小组的同学在实验中又测出了几组数据,请你帮他们设计一个实验记录表格 。
(5)小明在测量未知电阻的阻值实验过程中电压表已损坏,老师从实验室拿来一只最大阻值为R0的滑动变阻器,并设计了如图丙所示的实验电路,按如下步骤进行实验:
①闭合开关S,调节滑片位于最左端a,读出电流表的示数为I1;
②闭合开关S, ,读出电流表的数为I2;
③未知电阻的阻值:Rx= (用字母表示)。
【答案】(1)
(2)电阻断路
(3)10
(4)见解析
(5) 调节滑动变阻器的滑片位于最右端
【详解】(1)由图甲可知,电流表并联在电路中,电压表串联在电路中,因此是错误的。电压表应并联在被测电阻的两端,电流表串联在电路中,如图所示:
(2)正确连接电路后,闭合开关,发现电流表无示数,说明电路中某处断路;电压表指针超过量程,电压表有示数,说明与电压表并联的那部分断路,所以电路中出现的故障是电阻R断路。
(3)由电路图可知,电流表量程为0~0.6A,分度值为0.02A,示数为0.30A。根据欧姆定律可得,被测电阻R的阻值为
(4)测量定值电阻的阻值,需要记录多组电流、电压的值,分别算出电阻值,最后求电阻的平均值,设计记录表格如下:
实验次数
电压U/V
电流I/A
电阻R/Ω
电阻的平均值/Ω
1
2
3
(5)[1][2]丙图中,第一次将滑动变阻器移至最左端,此时电路为定值电阻的简单电路,根据欧姆定律可得电源电压为U=I1Rx
接下来需要将滑动变阻器移至最右端,电路为定值电阻与滑动变阻器串联,根据串联电路的特点和欧姆定律可得电源电压可表示为U=I2Rx+I2R0
联立以上两式,未知电阻的阻值为
题型3:特殊方法电阻的测量(5题)
12.(2025·河北石家庄·模拟预测)为探究“电流与电压的关系”,器材有:滑动变阻器、开关、电源(电压恒为3V)、电流表、电压表各一块,导线若干。
(1)如图甲是小明连接的实物电路,图中有一根导线连接错误,请你在连接错误的导线上打“×”并补画出正确的连线。
实验次数
一
二
三
电压
电流
(2)小明排除故障后,通过实验获得的部分实验数据如表,分析表中数据可得出结论 。
(3)小明在某次实验中观察到电流表的示数如图乙所示,通过分析可得电压表的示数为 V。
(4)实验提供的滑动变阻器规格为R1“5Ω 2A”、R2“20Ω 1A”、R3“20Ω 0.1A”,小明选择的是 (选填“R1”“R2”或“R3”)完成了上述实验。
(5)小丽用另一组同规格的器材进行实验,根据获得的数据做出U-I关系如图丙,发现与预期结果不一样,实验过程中可能存在的问题是 。
(6)小丽完成实验后,发现桌上有一个额定电压为2.5V的小灯泡,于是他利用手边的部分器材又找来一个定值电阻R0(R0=6Ω),设计了如图丁所示的电路,测出了小灯泡正常发光的电阻,请你帮他完成实验步骤。
①只闭合S、S2,移动滑片P,使电压表的示数为 V;
②只闭合S、S1,保持滑片P不动,读出电压表的示数为2.25V;
③小灯泡正常发光时的电阻为 Ω。
【答案】(1)
(2)电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比
(3)0.8
(4)R2
(5)见解析
(6) 2.5 10
【详解】(1)为探究“电流与电压的关系”,电流表要串联在电路中,电压表并联在定值电阻两端,连接电路如下:
(2)从表中数据可知,电阻一定时,导体两端的电压与通过导体的电流的比值是一个定值,即电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比。
(3)定值电阻的阻值
电流表使用的量程为,分度值为,图乙中电流表的示数为,此时定值电阻两端的电压为
(4)电流为时,定值电阻两端电压为,此时滑动变阻器接入的电阻为
实验中的最大电流为,故滑动变阻器选用的是 R2“20Ω 1A”。
(5)由图中数据求出的电阻值偏大,随着电流表、电压表示数的增大,电阻变小,由公式可知,实验前电表没有调零,电压表指针在零刻度线右侧或者电流表指针在零刻度线的左侧。
(6)[1]①只闭合S、,变阻器与灯泡串联,电压表测量灯泡的电压,移动滑片P,使小灯泡两端电压等于小灯泡的额定电压。
[2]②只闭合S、,变阻器与R0串联,电压表测量R0的电压,保持滑片P不动,读出电压表的示数为,电源电压已知,由串联电路中电压的分配规律得
③小灯泡正常发光时的电流
小灯泡正常发光时的电阻
13.(2025·湖北荆州·模拟预测)在测量一个阻值未知的定值电阻的实验中,电源电压保持不变,实验探究小组设计了如图甲所示的电路图,并进行了实验。
(1)闭合开关后,发现无论怎样移动滑片P,电流表都没有示数,电压表示数接近电源电压,则故障可能是 (选填“短路”或“断路”);
(2)排除故障后继续实验,当电压表示数为时,电流表示数如图乙所示,则 ;
(3)接下来探究小组的同学继续移动滑动变阻器的滑片,又测出两次对应的电压和电流值,并求出电阻,两次测得的电阻值分别为,,则实验测得的阻值为 ;进行多次实验的目的是 (选填“减小误差”或“寻找普遍规律,避免偶然性”);
(4)利用此实验器材还能够完成的实验有: (写出一个实验名称即可);
(5)该小组的同学们进一步拓展,利用电源(电压未知但恒定不变)、阻值已知为的定值电阻、电流表、开关等器材测量的阻值,设计了如图丙所示实验电路图,测量步骤如下:
①闭合开关、断开,读出电流表的示数;
②同时闭合开关和,读出电流表的示数;
③根据实验数据,计算出待测电阻 。(用、、表示)
【答案】(1)断路
(2)5
(3) 5.2 减小误差
(4)探究电流与电压的关系
(5)
【详解】(1)发现无论怎样移动滑片P,电流表都没有示数,说明发生断路,电压表示数接近电源电压,则电压表的两端与电源相通,所以故障可能是断路。
(2)排除故障后继续实验,当电压表示数为时,电流表的示数如图乙所示,电流表选用小量程,分度值0.02A,其示数为0.2A,则的阻值为
(3)[1][2]为求平均值,减小误差,要进行多次实验,则实验测得的阻值为
(4)利用此实验器材还能够完成的实验有:探究电流与电压的关系。
(5)①闭合开关、断开,和串联,电流表测电路电流,读出电流表的示数,则电源电压为 ①
②同时闭合开关和,单独接入电路,电流表测电路电流,读出电流表的示数,则电源电压为 ②
③联立①②,解得待测电阻。
14.(2025·福建福州·模拟预测)小江想测一个额定电压为U额的小灯泡正常发光时的电阻,在保证电路安全的前提下,设计了如图所示的电路(电源电压恒定且大于U额,定值电阻阻值为R0)。将实验步骤补充完整:
(1)闭合S、S2,断开S1,移动滑片P,使电流表示数为 时,小灯泡正常发光;
(2) ,保持滑片P位置不变,读出电流表的示数为I;
(3)小灯泡正常发光时的电阻RL= 。
【答案】(1)
(2)闭合开关S、,断开
(3)
【详解】(1)闭合开关S、S2,断开S1,灯泡L和电阻R0并联,再与滑动变阻器R串联,电流表测量通过R0的电流,移动滑片P,使电流表示数为,此时并联电路中的电压为U额,则小灯泡正常发光。
(2)闭合开关S、S1,断开S2,保持滑片P的位置不变,电路状态不变,电流表测量干路中的电流,电流表的示数为I,小灯泡正常发光时的电流
(3)小灯泡正常发光时的电阻
15.(2025·湖北孝感·一模)在“用伏安法测小灯泡电功率”的实验中,待测小灯泡额定电压为2.5V,电源电压恒为3V不变。
(1)请根据题意将甲图中的实物图补充完整。
(2)闭合开关后发现小灯泡不亮,电流表几乎无示数,电压表有示数,电路中可能发生的故障 (选填序号:A.灯泡断路 B.灯泡短路)。
(3)排除故障后,通过移动滑动变阻器的滑片,观察小灯泡的亮度,并根据记录的多组数据作出了如图丙所示的图像。实验表明:小灯泡的亮度是由它的 决定的。由图像可知小灯泡的额定功率 W,小灯泡变暗时,小灯泡灯丝的电阻 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。
(4)小明又想测某未知电阻的阻值(约600Ω),利用图甲部分器材和. 与 的定值电阻设计了如图乙所示的电路, 为已知阻值的定值电阻,请帮小明完善如下实验步骤:
A.按照丙图连接电路, 选 (选填“R₁”、“R₂”) 合适。
B.只闭合S1记录电压表示数为 U1;
C.断开S1闭合S2记录电压表示数为 U2;
D.利用测得数据和 写出待测电阻. 的表达式. (定值电阻用 表示)。
【答案】(1)
(2)A
(3) 实际功率 0.625 变小
(4)
【详解】(1)小灯泡额定电压为2.5V,故电压表应选择小量程并联在灯泡两端,由图丙可知,电路中最大电流不超过0.3A,故电流表选用小量程与灯泡串联在电路中,如图
(2)闭合开关后发现小灯泡不亮,电流表几乎无示数,说明电路可能断路;电压表有示数,说明电压表与电源连通,电压表被串联在电路中,则与电压表并联的电路以外的电路是完好的,与电压表并联的电路断路,即电路中可能发生的故障灯泡断路,故选A。
(3)[1]观察小灯泡的亮度可知,小灯泡两端电压越大,通过小灯泡的电流越大,小灯泡越亮,灯泡的功率,因此小灯泡的亮度由灯泡的实际功率决定。
[2]由图像可知,当电压为2.5V时,通过小灯泡的电流为0.25A,则小灯泡的额定功率为
[3]小灯泡变暗时,实际功率变小,灯丝温度降低,故灯丝的电阻变小。
(4)A.[1]由图可知,电路为电阻R0与Rx串联电路,通过改变开关,可以测量不同电阻两端的电压,由串联分压原理可知,为使电压表示数变化明显,应选择阻值差距较小的电阻,故选择R1。
B.只闭合S1,电路为电阻R0与Rx串联电路,电压表测量Rx两端的电压,记录电压表示数为 U1;
C.断开S1闭合S2,电阻R0与Rx串联,电压表测电源电压,记录电压表示数为 U2;此时电路中的电流
D.[2]C、D两个步骤中,电阻R0与Rx串联,电路的总电阻不变,电流不变,的表达式.
16.(24-25九年级上·河南驻马店·期末)小明利用伏安法测量未知电阻的阻值,实验器材如图甲所示。
(1)图甲是他已连接的部分实验电路,请你用笔画线代替导线完成实验电路的连接,要求滑动变阻器的滑片右移时,电流表示数变小 。
(2)连接电路的导线时,开关应处于 状态,滑动变阻器的滑片应置于 (选填“A”或“B”)端。
(3)电路连接完后,闭合开关,发现电压表和电流表均无示数。小明利用另一只完好的电压表进行检测,把电压表分别接在、之间和、之间时,电压表均有示数,接在、之间,电压表无示数。如果电路只有一个元件有故障,则该故障是 。
(4)排除故障后,闭合开关,移动滑片,当电压表示数为2.5V时,电流表示数如图乙所示,则被测电阻的阻值是 Ω。小明多次测量,然后取平均值作为测量结果,其目的是 。
(5)小明不用电流表,添加一个阻值已知的定值电阻,设计了如图丙所示的电路,同样测出了未知电阻的阻值,请你完成下列实验步骤:
①闭合开关S、断开,读出此时电压表的示数为;
② ,读出此时电压表的示数为;
③电阻 (用测量量和已知量的符号表示)。
【答案】(1)
(2) 断开 B
(3)滑动变阻器断路
(4) 5 减小测量误差
(5) 闭合开关S和
【详解】(1)根据实物电路可知,电源是由两节干电池串联组成,电压不超过3V。所以电压表应选用0~3V的量程。且要求滑片向右移动时电流表示数变小,则滑动变阻器接入电路中的电阻要变大,应将滑动变阻器的A接线柱接入电路中,如图所示:
(2)[1]为保护电路,连接电路时开关应断开。
[2]为保护电路,实验前滑动变阻器的滑片应处于阻值最大处。结合前面分析可知滑动变阻器下面A接线柱接入电路中,要使滑动变阻器接入电路中的电阻最大,滑片应移到B端。
(3)电路连接完后,闭合开关,发现电压表和电流表均无示数,说明电路发生断路。利用另一只完好的电压表进行检测,把电压表分别接在、之间有示数,说明电压表与电源两极是连通的,即点到电源负极,b点到电源正极之间没有断路。如果电路只有一个元件有故障,则该故障是、之间的滑动变阻器断路。
(4)[1]图中电流表使用的是小量程,分度值为0.02A,此时电流表的示数是0.5A,则所测电阻值为。
[2]小明多次测量,然后取平均值作为测量结果,其目的是减小测量误差。
(5)[1][2]根据设计的实验电路图,当S闭合、S1断开时,Rx与R0串联,电压表测量Rx的电压,再将开关S、S1均闭合时,R0短路,电压表测量电源电压U。可以求得当S闭合、S1断开,Rx与R0串联时R0两端的电压为。通过R0的电流为,由于Rx与R0串联,通过它们的电流相等,所以电阻Rx的阻值表达式为。
题型4:测量小灯泡的电功率(8题)
17.(2025·山东东营·三模)实验小组在“测量小灯泡额定功率”的实验中,用到的实验器材有:电压恒定为6V的电源、电流表、电压表、额定电压为2.5V的小灯泡(正常发光时灯丝的电阻约为12Ω)、滑动变阻器、开关和若干导线。
(1)请根据实验要求将图甲所示的电路连接完整(导线不能交叉);
(2)电路连接完整,闭合开关S前,应将滑动变阻器的滑片P移到 (选填“A”或“B”)端;
(3)小组同学将电路连接无误后闭合开关,观察到小灯泡不亮且电流表有示数、电压表示无数,电路中只有一处故障,则故障可能是灯泡 ;
(4)排除故障后,闭合开关,电压表示数为1.8V,此时应将滑动变阻器的滑片向 (选填“左”或“右”)移动。小灯泡正常发光时,电流表的示数如图乙所示,小灯泡的额定功率为 W;
(5)小组同学测量另一个灯泡正常发光时的电功率,电压表意外损坏,经讨论后,选用阻值为R0的定值电阻进行实验,设计如图丙所示的电路,已知灯泡额定电压为U额。请将实验步骤补充完整:
①闭合开关S、S1,断开开关S2,移动滑动变阻器的滑片P,使电流表的示数为 ;
②保持滑动变阻器的滑片P不动,只闭合开关S、S2,读出电流表的示数为I;
③小灯泡正常发光时的电功率PL= 。(用U额、I、R0表示)
【答案】(1)
(2)A
(3)短路
(4) 右 0.5
(5)
【详解】(1)小灯泡的额定电压为2.5V,小灯泡的电阻约为12Ω,由欧姆定律,灯的额定电流约为
故电流表选用小量程与开关串联在电路中,电压表选用小量程并联在灯泡两端,滑动变阻器“一上一下”接入电路,如下图所示:
(2)为了保护电路,闭合开关S前,应将滑动变阻器的滑片P移到阻值最大处,即最A端。
(3)电流表有示数,说明电路是通路,灯泡不亮,电压表示无数,说明电压表并联的电路短路或电压表短路,若电路中只有一处故障,则故障可能是小灯泡短路。
(4)[1][2]排除故障后,闭合开关,电压表示数为1.8V,小于灯泡额定电压2.5V,要测灯泡额定功率,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,故此时应将滑动变阻器的滑片向右移动;由(1)可知,电流表选用小量程,小灯泡正常发光时,电流表的示数如图乙所示,电流表分度值0.02A,其示数为0.2A,则小灯泡额定功率为PL=ULIL=2.5V×0.2A=0.5W
(5)[1][2]在步骤①中,灯泡和R0并联,电流表测定值电阻的电流,由欧姆定律,定值电阻两端的电压为
根据并联电路电压的规律,灯两端的电压为额定电压,此时灯正常发光;在步骤②中,电流表测灯与R0并联的总电流,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,根据并联电路电流的规律,灯的额定电流
小灯泡正常发光时的电功率
18.(2025·重庆巴南·一模)小江做“测量小灯泡的电功率”实验。实验器材有:可调电压的电源、小灯泡(额定电压为2.5V,正常发光时灯丝电阻约为,滑动变阻器上标有“”字样,电流表、电压表、开关、导线。
(1)小江将电源电压调为6V且保持不变后开始进行实验。图甲是小江连接的实物图,经检查有一根导线接错,请你在图甲中错误的那根导线上打一个“”,然后用笔画线代替导线使电路连接正确 ;
(2)正确连接电路后闭合开关,小江移动滑动变阻器的滑片P至某处时,电压表的示数为2V,要测量小灯泡的额定功率,应将滑片P适当地向 (选填“A”或“B”)端移动,直到小灯泡正常发光,此时电流表的示数如图乙所示,则小灯泡的额定功率是 W;
(3)小江移动滑片,多次记录小灯泡的电压和电流,并依据实验数据,描出灯泡的图像(如图丙所示)。由图像可知小灯泡的电阻随温度的升高而 (选填“增大”、“不变”或“减小”);在曲线上任取一点,构成如图丁所示的矩形(阴影部分),则矩形面积表示的物理含义是 ;
(4)小江还想探究“电流与电阻的关系”,于是在原有器材的基础上将电源电压调为且保持不变,并将小灯泡分别更换为、、、、的定值电阻。小江同学每次随机选取一个定值电阻进行实验,根据所得数据描点在坐标系中,如图戊所示,且实验中各电路元件完好,读数、记录均正确。但老师发现五次实验中有一次未移动滑片控制电压表示数一定,就开始读数,根据图戊中的数据分析,该次实验选取的定值电阻为 ,通过计算可得,小江前一次实验选取的定值电阻为 。
【答案】(1)
(2) B 0.75
(3) 增大 滑动变阻器的电功率
(4) 20 10
【详解】(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“测量小灯泡的电功率”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)[1][2]正确连接电路后闭合开关,小江移动滑动变阻器的滑片P至某处时,电压表的示数为2V,小于灯泡额定电压,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,故应将滑片P适当地向B端移动,直到小灯泡正常发光,此时电流表的示数如图乙所示,电流表选用小量程,分度值,其示数为,则小灯泡额定功率为
(3)[1][2]由图丙可知,当灯泡两端电压增大,通过灯泡的电流也增大,根据可知,灯泡实际功率变大,温度升高;图像向电压轴方向弯曲,则小灯泡两端电压与通过它的电流之比不断增大,即小灯泡的电阻增大,所以,灯丝的电阻随温度的升高而增大;由图丁可知,图中横坐标表示电压,阴影部分宽即电压为
纵坐标表示电流,阴影部分长即电流为I;图中阴影部分面积等于通过滑动变阻器的电流与其两端电压的乘积,由知,矩形的面积表示的物理含义是滑动变阻器的电功率。
(4)[1][2]由图中可知,五次实验中,定值电阻两端电压分别为
可知,其它阻值两端电压均为3V,而阻值为的定值电阻两端电压为,故可知该次实验选取的定值电阻为;由题意可知,的定值电阻两端电压为,则由串联电路的电压规律可得,此时变阻器两端电压为
此时电路中电流为,故由欧姆定律可得,此时滑动变阻器接入电路中的阻值为
因该次实验中未移动滑动变阻器的滑片,故可知上次实验中,滑动变阻器接入电路中的阻值为;由其它次的正确操作可知,定值电阻两端电压控制为3V不变,故滑动变阻器两端电压为
根据串联电路分压原理可知,定值电阻两端电压为滑动变阻器两端电压的2倍,定值电阻的阻值也为滑动变阻器阻值的2倍,所以,上次实验中,定值电阻的阻值为。
19.(2025·四川资阳·二模)小华利用如图甲所示的电路来测量小灯泡的电功率,已知电源电压3V且保持不变,小灯泡额定电压为2.5V。
(1)请在图甲中用笔画线代替导线,将实物图连接完整 (要求:滑片P向右端移动时,灯变亮);
(2)闭合开关后,小华发现小灯泡不发光,电流表示数几乎为零,电压表示数接近3V,则电路故障可能是 ;
(3)排除电路故障后,重新开始实验,小华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-U图像如图乙所示,则小灯泡的额定功率为 W;
(4)测出小灯泡的额定功率后,小华又把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 P0(选填“大于”或“小于”);
(5)实验中,有甲“15Ω;2A”、乙“25Ω;2A”、丙“30Ω;2A”三种规格的滑动变阻器供选择,小华在该实验中选用的是 (选填“甲”“乙”或“丙”)。
【答案】(1)
(2)小灯泡断路
(3)0.75
(4)大于
(5)乙
【详解】(1)滑片P向右端移动时,灯变亮,电流变大,滑动变阻器接入电路阻值变小,则滑动变阻器需要接入右下接线柱,如图所示
(2)小灯泡不发光,电流表示数几乎为零,电压表示数接近电源电压,相当于电压表并联在电源两端,则电路故障可能是小灯泡断路。
(3)灯泡额定电压为2.5V,由图乙可知此时电路电流为0.3A,则小灯泡的额定功率为
(4)若灯泡电阻不变,灯泡两端电压变为额定电压的一半时,根据可知此时灯的实际功率变为额定功率的四分之一,但灯泡的阻值随着温度变化而变化,当灯泡两端电压变为额定电压的一半时,灯泡的温度降低,灯丝阻值减小,根据可知,此时实际功率大于。
(5)灯泡两端电压最小时,滑动变阻器两端电压最大,由图乙可得灯泡两端电压最小为0.5V,此时电路中电流为0.1A,滑动变阻器两端电压为
由欧姆定律可得滑动变阻器最大阻值为
小华在该实验中选用的是乙滑动变阻器。
20.(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
21.(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
22.(2025·广东深圳·一模)如图甲,是芳芳同学测量小灯泡的电功率的实验电路,电源电压为3V且保持不变,小灯泡L的额定电压为2.5V。
闭合开关S,移动滑动变阻器的滑片P,多次实验并将数据和现象记录在如表中。分析表中信息,回答(1)-(5)题。
实验序号
电压
电流
小灯泡的亮度
电功率
1
不亮
2
暗
3
较暗
4
正常亮
5
很亮
(1)该实验的实验原理是 。
(2)小灯泡L在额定电压下工作时,电流表的指针位置如图乙所示,则小灯泡L的额定功率为 W。
(3)第1次实验中,小灯泡L不亮的原因是 。
(4)分析数据还发现,通过小灯泡L的电流与其两端的电压不成正比,其原因是 。
(5)为了测量小灯泡的电功率,在具体的实验操作中,手和眼睛的分工应该是( )
A.手移动滑动变阻器的滑片,眼睛观察电流表
B.手移动滑动变阻器的滑片,眼睛观察电压表
C.手移动滑动变阻器的滑片,眼睛观察灯泡是否发光
D.手按开关,眼睛观察小灯泡
(6)另一小组实验时,发现电流表已经损坏,为了测出该小灯泡的额定功率,小组在实验室选了一个的电阻和一个单刀双掷开关,设计了如图丙所示的电路并完成了该实验(电源电压不变):
①闭合开关S,开关接 (选填a或b),调节滑动变阻器使小灯泡正常发光,记录电压表示数;
②闭合开关S,滑动变阻器滑片保持不动,接a,记录电压表示数。则小灯泡额定功率 (用字母、、表示)。
【答案】(1)
(2)0.9
(3)小灯泡的实际功率太小
(4)小灯泡的电阻随温度的变化而变化
(5)B
(6) b
【详解】(1)在测量小灯泡的额定功率并探究小灯泡亮度与实际功率的关系实验中,用电压表测灯泡两端电压,用电流表测通过灯泡的电流,利用求出灯泡额定功率,故该实验的原理是
(2)小灯泡L在额定电压下工作时,电流表的指针位置如图乙所示,分度值为,示数为,则小灯泡L的额定功率为
(3)第1次实验中,灯的电压和通过灯的电流都小,小灯泡L不亮的原因是小灯泡的实际功率太小。
(4)分析数据还发现,通过小灯泡L的电流与其两端的电压不成正比,灯的电阻不是一个定值,其原因是小灯泡的电阻随温度的变化而变化。
(5)灯在额定电压下正常发光,为了测量小灯泡的电功率,在具体的实验操作中,手和眼睛的分工应该是手移动滑动变阻器的滑片,眼睛观察电压表,ACD不符合题意,B符合题意。
故选B。
(6)[1]在步骤①中,电压表测量灯的电压,小灯泡正常发光, 闭合开关S,开关S1应接b。
[2]在步骤②中,电压表测量灯与定值电阻两端的电压,因此时各电阻的大小和电压不变,灯仍正常工作,根据串联电路电压的规律,此时定值电阻两端的电压
由欧姆定律可求出灯的额定电流
灯的额定功率
23.(2025·安徽合肥·一模)小明利用如图甲所示的电路探究“保持电阻不变时,电流跟电压的关系”。实验器材:电源(电压恒为),电流表、电压表各一只,一个开关,一个定值电阻,一只滑动变阻器,导线若干。
(1)请根据图甲所示的电路图,用笔画线代替导线把图乙所示的实物电路连接完整(要求滑动变阻器滑片右滑时电阻变大)。
(2)小明通过实验得到多组实验数据,由这些数据画出如图丙所示的图像,由图像可得结论:保持电阻不变时, 。
(3)若电流表损坏请你利用余下实验器材测量一个额定电压为的小灯泡的额定功率(灯丝的电阻会随温度变化),并把如下的实验步骤补充完整:①在原实验电路中,断开开关S,拆去电流表,用小灯泡替换定值电阻,连接好电路②闭合开关S,移动滑片P,直至电压表的示数为 V时,小灯泡正常发光;③保持滑动变阻器滑片不动,断开开关,用已知阻值的定值电阻替换成灯泡,闭合开关后读出此时电压表示数;④小灯泡的额定功率的表达式 (已知电源电压U、定值电阻、小灯泡额定电压,用已知数据和测量的物理量符号表示、可不用写单位)。
【答案】(1)
(2)电流与电压成正比
(3) 2.5
【详解】(1)根据电路图,把电流表串联接入电路,要求滑动变阻器滑片右滑时电阻变大,则滑动变阻器左下接线柱接入电路,连接实物电路图如图所示:
(2)U−I图像是一条倾斜的直线,电压U与电流I成正比,由此可得:保持电阻不变时,电流与电压成正比。
(3)[1]拆去电流表,用小灯泡替换定值电阻,连接好电路后闭合开关S,灯泡和滑动变阻器串联,电压表测量灯泡两端电压,当电压表的示数为2.5V时,灯泡正常发光。
[2]已知阻值的定值电阻替换成灯泡,定值电阻与滑动变阻器串联,闭合开关后读出此时电压表示数,则定值电阻替代灯泡后,电路中电流
滑动变阻器接入电路阻值
滑动变阻器接入电路阻值不变,与灯泡串联时电路电流,即灯泡额定电流
小灯泡的额定功率的表达式
24.(2025·陕西·一模)在“测量小灯泡额定功率”实验中,小灯泡的额定电压。
(1)实验电路如图甲所示,正确连接电路后闭合开关,发现小灯泡不亮,电流表、电压表都有示数,接下来应进行的操作是________(填序号);
A.更换小灯泡
B.检查电路是否断路或短路
C.移动滑动变阻器滑片,观察小灯泡是否发光
(2)正确操作后,小明移动滑片P到某一位置,电压表示数如图乙所示为 V;此时要测量小灯泡的额定功率,应将滑片P向 (选填“左”或“右”)端移动;
(3)移动滑片P,记下多组数据,并绘制图丙所示的图像,由图像可知,小灯泡的额定电流是 A,额定功率是 W;
(4)如图丙所示,通过小灯泡的电流与小灯泡两端电压不成正比,造成这种变化的原因是 ;
(5)小刚用相同的器材进行该实验时发现电压表已损坏,他找来一只阻值为的定值电阻,设计了如图丁所示的电路,也可测出小灯泡(已知)的额定功率。主要的操作步骤如下:
①把电流表接在a处,闭合开关,调节滑片P,使电流表的示数为
②保持滑片P的位置不变,断开开关,把电流表接在b处,闭合开关,读出电流表的示数为I;
③计算得出小灯泡的额定功率 (用、、I表示)。
【答案】(1)C
(2) 1.8 左
(3) 0.4 1
(4)小灯泡灯丝的电阻随温度的升高而增大
(5)
【详解】(1)正确连接电路后闭合开关,发现电流表、电压表都有示数,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,因此接下来应进行的操作是移动滑动变阻器滑片,观察小灯泡是否发光。
故选C。
(2)[1]由题干可知,电压表使用的0~3V量程,每一个大格代表1V,每一个小格代表0.1V,根据图乙可知,此时电压表的示数为1.8V。
[2]此时小灯泡两端的电压是1.8V,要使小灯泡两端的电压是2.5V,根据串联电路分压特点,要增大小灯泡两端电压,滑动变阻器两端的电压要减小,减小滑动变阻器连入电路的电阻,所以滑动变阻器向左移动。
(3)[1][2]由图像知,小灯泡在2.5V下的额定电流是0.4A,则小灯泡的额定功率
(4)由于小灯泡的灯丝随温度的升高而增大,所以通过灯泡的电流与灯泡两端电压无法成正比。
(5)[1][2]据题意可知,干路中的电流为I,通过灯泡的电流即灯泡的额定电流为I额;根据并联电路的电流规律可知,通过定值电阻的电流为
定值电阻两端的电压为
根据并联电路的电压规律可知,灯泡的额定电压为
灯泡的额定功率为
题型5:探究影响电流通过导体产生的热量的因素(3题)
25.(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
26.(2025·安徽合肥·一模)在探究“电流产生的热量跟什么因素有关”的实验中,两个密闭容器中都接有一段电阻丝,接通电路前,两个U形管的液面相均平:
(1)图甲中通电一段时间后,观察到b管内液柱上升的较快,说明: ;
(2)如图乙所示的装置,是探究电流通过导体产生的热量跟 关系;
(3)如图丙、丁所示,电阻R1、R2、R3、R4均为发热电阻。请根据实验结果分析推理:图丙、丁中的最大功率和最小功率均相同,则电阻R1 R3;(选填“>”、“<”或“=”)
【答案】(1)见解析
(2)电流
(3)<
【详解】(1)由图甲可知,两电阻串联,电路中电流的大小相等,右边容器中电阻较大,通过时间相同,b管内液柱上升的较快,说明右边容器中电阻产生的热量较多,则可得电流和通电时间相同时,电阻越大,电流产生的热量越多。
(2)由乙图知,左、右两容器中的电阻相同,右端的两个相同的电阻并联后,再与左端的电阻串联,则通过左端电阻的电流大于通过右端电阻的电流,故探究的是电阻和通电时间相同,电流通过导体产生的热量跟电流的关系。
(3)图丙中,当S与S1都闭合时,只有R1接入电路,电路中电阻最小,根据可知,电功率最大,则最大功率为
当S闭合,S1断开时,R1与R2串联,电路中电阻最大,根据可知,电功率最小,则最小功率为
图丁中,当S与S1都闭合时,R3与R4并联,电路中电阻最小,根据可知,电功率最大,则最大功率为
当S闭合,S1断开时,只有R4接入电路,电路中电阻最大,根据可知,电功率最小,则最小功率为
图丙、丁中的最大功率相同,则有
电源电压相等,则R1<R3
27.(2025·湖北孝感·一模)孙政同学在电学学习中,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、、、、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)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”);
(3)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 ;
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,设计了如图丙、丁所示的实验装置(电源、开关未画出);
(4)其中图 是探究电流大小对产生热量多少的影响的;另一幅图是探究 对产生热量多少的影响的。
【答案】(1)见解析如图
(2) 左 断路
(3) A 没有控制定值电阻两端电压不变
(4) 丁 电阻
【详解】(1)在“探究电流与电阻关系”的实验中,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,连接电路如下:
(2)[1]为了保护电路,闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片滑至阻值最大处,即最左端。
[2]闭合开关,发现电流表无示数,说明电路可能断路,电压表示数较大;说明电压表与电源连通,电压表被串联在电路中,则与电压表并联的电路以外的电路是完好的,则与电压表并联的电路断路了,即可能是定值电阻发生断路。
(3)[1][2]探究电流与电阻关系时要控制电阻的电压不变,由图乙A的图像可知,定值电阻两端的电压
由图乙B的图像可知,定值电阻两端的电压
不变,即A同学没有控制定值电阻两端的电压不变,B同学控制定值电阻两端的电压不变,因此A同学的实验操作是错误的。
(4)[1]图丙是控制通过导体的电流和通电时间相同,探究电阻大小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,探究电流对产生热量多少的影响。
题型6:探究通电螺线管的磁场特点(3题)
28.(2025·安徽合肥·一模)学习小组利用铁屑、小磁针、定值电阻、电池、通电螺线管等实验器材,探究通电螺线管外部的磁场是怎样的。实验装置及现象如图所示。
(1)将多个小磁针摆放在螺线管周围。闭合开关,小磁针发生偏转,静止时的指向如图乙所示。分析可知,通电螺线管周围的磁场和 (选填“条形”或“U形”)磁体的磁场相似;
(2)在图乙中,发现螺线管中间部位上下两侧的小磁针没有发生偏转,而其他位置的小磁针均发生了偏转,这两处小磁针不偏转的可能原因是: 。
【答案】(1)条形
(2)见解析
【详解】(1)由图乙可看出,通电螺线管外部的磁场与条形磁体的磁场相似,两个磁极在两端。
(2)规定小磁针N极所指的方向为该点磁场的方向。闭合开关前,受地磁场影响,螺线管中间部位两侧的小磁针N极指向地磁南极,假如闭合开关后,螺线管的N极指向地磁北极方向,那么螺线管中间部位两侧的小磁针就不会发生偏转。
29.(2025·陕西西安·模拟预测)小明和同学在“探究电流周围磁场”的实验中:
(1)如图甲所示,小磁针放置在桌面上静止时,将直导线沿 (选填“东西”、“南北”或“任意”)方向放置在小磁针正上方,实验时效果最明显。开关闭合后,小磁针N极(小磁针黑色端为N极)转向纸外,说明了 ;根据图甲中小磁针静止时的指向可以判断图乙中的小磁针N极的转动情况是 (选填“转向纸内”“转向纸外”或“保持不动”);
(2)将小磁针放在螺线管周围的不同位置,记录通电螺线管周围各点的磁场方向。实验现象如图丙所示。此时,螺线管的左端是 极。观察铁屑的排列形状以及小磁针的指向,说明通电螺线管外部磁场与 磁体的磁场相似。小明将电源的正负极对调,观察小磁针的旋转方向,是为了探究通电螺线管外部磁场方向与 方向的关系;
(3)另一同学提出:在学完通电直导线周围的磁场后,她把通电台灯(60W)的导线与小磁针平行放置:
A.台灯线内有两根导线,且电流方向相反,产生的磁性相互抵消;
B.台灯线内电流太小,产生的磁场太弱,不足以让小磁针偏转;
带着疑问,老师让同学们用两节干电池(3V)和一段电阻丝(15Ω),结果发现小磁针偏转了。由此说明: 观点是错误的(填“A”或“B”)。
【答案】(1) 南北 电流周围存在磁场 转向纸外
(2) N 条形 电流
(3)B
【详解】(1)[1]如图甲所示,小磁针放置在桌面上静止时指向南北方向,将直导线沿南北方向放置在小磁针正上方,实验时效果最明显,因为这样可避免地磁场的影响。
[2]闭合开关后,导线下方的小磁针N极(小磁针黑色端为N极)转向纸外,小磁针受到磁场力的作用发生偏转,说明通电导体周围存在磁场。
[3]图甲中小磁针的北极指向右,闭合开关后,直导线电流的方向为从左到右,小磁针的N极转向纸外;乙图中小磁针的N极指向左,直导线的电流方向为从右向左,通电导线周围的磁场的方向与电流的方向有关,即乙图中小磁针的指向和电流的方向都改变了,则小磁针N极的转动情况是转向纸外。
(2)[1]由图丙可知螺线管周围各点的磁场方向,由于小磁针静止时N极所指的方向为该点磁场的方向,则螺线管的左端是N极。
[2]由图中小磁针在螺线管不同位置N极的指向,可知通电螺线管周围各点的磁场方向,从而得到通电螺线管外部的磁场分布与条形磁体的磁场分布相似。
[3]把电池的正负极对调,通过螺线管的电流方向发生改变,观察小磁针的旋转方向,说明磁场的方向发生变化,是为了探究通电螺线管外部磁场方向与电流方向有关。
(3)60W台灯的电流
通过电阻的电流
台灯的电流比这段电阻的电流还大,说明B观点是错误的。
30.(2025·湖北十堰·一模)近年来智能门锁因方便、安全运用越来越广泛,智能门锁的核心是通电螺线管,为探究其外部磁场方向,小乐进行了如下实验:
(1)实验准备:
器材:电源、开关、导线、大铁钉、漆包线、 。(需一种能直观显示磁场方向的器材)
绕制:将漆包线紧密绕在大铁钉上制成螺线管,绕制过程中要保证漆包线间 (选填“绝缘”或“导通”)。
(2)实验操作:
连接电路,把小磁针放在螺线管周围不同位置。闭合开关,观察小磁针指向如图乙,此时通电螺线管的 边为N极。改变 (填操作),再次观察小磁针指向变化。
(3)实验分析:对比不同位置小磁针指向,发现通电螺线管外部磁场与 磁体磁场相似,外部磁场方向和电流有关。
【答案】(1) 小磁针 绝缘
(2) 左 电流方向
(3)条形
【详解】(1)[1]小磁针静止时北极所指的方向就是该点磁场的方向,实验中需要小磁针。
[2]将漆包线紧密绕在大铁钉上制成螺线管,绕制过程中要保证漆包线间绝缘,可以增强磁场。
(2)[1]闭合开关,观察小磁针指向如图乙,小磁针的右端是S极,根据磁极间的作用可知,此时通电螺线管的左边为N极。
[2]通电螺线管的磁场方向与电流方向有关,改变电流方向,再次观察小磁针指向变化。
(3)对比不同位置小磁针指向,螺线管周围小磁针的指向和条形磁体周围小磁针的指向相似,说明通电螺线管外部磁场与条形磁体磁场相似。
题型7:探究感应电流产生的条件(3题)
31.(2025·江西上饶·二模)“探究什么情况下磁可以生电”的实验装置如图所示。
【证据】
(1)实验时先闭合开关,让导体棒AB在磁场中上下运动、左右运动、前后运动,观察并记录灵敏电流计指针是否偏转及偏转方向;
(2)改变磁场方向,再一次让导体棒AB在磁场中上下运动、左右运动、前后运动,观察并记录灵敏电流计指针是否偏转及偏转方向;
【解释】
(1)闭合电路的部分导体在磁场中做 运动时,导体中会产生感应电流;
(2)感应电流的方向与 方向和 方向有关;
【交流】
(1)实验时,通过观察灵敏电流计的 来判断电路中是否产生了感应电流;
①闭合开关,当导体棒AB沿图中v1方向向上运动时,指针 (填“会”或“不会”)偏转;
②闭合开关,当导体棒AB沿图中v2方向水平运动时,指针 (填“会”或“不会”)偏转;
(2)如果将电流计换成 ,可以探究磁场对通电导体的作用。
【答案】 切割磁感线 切割磁感线 磁场方向 偏转 不会 会 电源
【详解】(1)[1]导体AB向左或向右运动时,导体做切割磁感线运动,能产生感应电流,电流表指针偏转;AB向上或向下运动时,导体没有做切割磁感线运动,不能产生感应电流,电流表指针不偏转;这说明,闭合电路的部分导体在磁场中做切割磁感线运动时,导体中会产生感应电流。
(2)[2][3]改变磁场方向,当导体向左或向右运动时,电流表的指针偏转不同,说明感应电流方向与导体切割磁感线方向、磁场方向有关。
(1)[4]实验时,通过观察电流表的指针是否偏转,来确定电路中是否产生感应电流,这用到了转换法。
[5]导体棒AB向上或向下运动时,导体没有做切割磁感线运动,不能产生感应电流,电流表指针不偏转。
[6]导体棒AB向左或向右运动时,导体做切割磁感线运动,能产生感应电流,电流表指针偏转。
(2)[7]磁场对通电导体的作用,电路中一定有电源,所以把灵敏电流计换成电源,导体成为通电导体在蹄型磁体的磁场中受力的作用。
32.(2025·安徽合肥·一模)小斌在做“科学探究:怎样产生感应电流”的实验,装置如图所示,蹄形磁体水平放置。
(1)小斌利用此装置进行了多次实验,观察灵敏电流计的指针是否偏转,实验现象如下表:
实验次数
开关状态
磁体运动情况
导体ab运动情况
灵敏电流计指针偏转情况
1
断开
静止
左右运动
不偏转
2
闭合
静止
左右运动
偏转
3
闭合
静止
上下运动
不偏转
4
闭合
静止
前后运动
不偏转
5
闭合
左右运动
静止
分析第1—4次实验得出结论:当闭合电路中的部分导体在磁场中做切割磁感线运动时,导体中会产生感应电流。请判断在第5次实验中,灵敏电流计 (选填“偏转”或“不偏转”)。
(2)他想进一步探究感应电流的方向与什么因素有关,于是利用原有实验器材又做了3次实验,实验现象如下表:
实验次数
开关状态
磁极位置
导体ab运动方向
灵敏电流计指针偏转方向
6
闭合
上N下S
向左运动
向右偏转
7
闭合
上S下N
向左运动
向左偏转
8
闭合
上S下N
向右运动
向右偏转
分析6、7、8三次实验可知,感应电流的方向与 方向及导体切割磁感线的方向有关。
【答案】(1)偏转
(2)磁场
【详解】(1)当导体静止时,磁体左右运动,可以看作是导体相对于磁体左右运动,所以第5次实验和第2次实验一样,灵敏电流计会发生偏转。
(2)由6、7两次实验数据可知,当磁场方向发生改变时,感应电流的方向会发生改变,说明感应电流的方向与磁场方向有关;由7、8两次实验可知,当导体运动方向即导体切割磁感线的方向发生改变时,感应电流的方向会发生改变,故分析6、7、8三次实验可知,感应电流的方向与磁场方向及导体切割磁感线的方向有关。
33.(2025·吉林长春·一模)如图乙,在“探究感应电流产生的条件”实验中。
(1)请在图甲中画出经过A 点的磁感线方向。
(2)图乙中 ab 棒的材料是 (选“铜棒”、“铁棒”或“陶瓷”)。
(3)当导体 ab沿 方向运动时,电路中会有感应电流产生。
(4)为了探究感应电流方向与磁场方向的关系,应如何操作 。
(5)若将装置中的灵敏电流计换成电源可探究 的工作原理。
【答案】(1)
(2)铜棒
(3)水平
(4)见解析
(5)电动机
【详解】(1)在磁体外部磁感线从N极出发回到S极,图甲中经过A 点的磁感线方向向下,如图所示:
(2)在选择导体ab的材料时,因为陶瓷是绝缘体,不容易导电,铁棒会被磁化,影响实验效果,所以应选铜棒。
(3)闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时,电路中就会产生感应电流;当导体 ab沿水平方向运动时,切割磁感线,电路中会有感应电流产生。
(4)为了探究感应电流方向与磁场方向的关系,由控制变量法可知,应保持ab棒运动方向不变,仅将磁体N、S极对调,重复上述实验,观察电流的方向是否发生变化。
(5)当灵敏电流计换成电源时,导体ab就成了通电导体,ab棒在磁场中会受到力的作用而运动,可以探究电动机的工作原理。
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