专题14 电学压轴实验题(上海专用)-【好题汇编】5年(2021-2025)中考1年模拟物理真题分类汇编
2025-07-23
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2份
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70页
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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-试题汇编 |
| 知识点 | 电磁学 |
| 使用场景 | 中考复习-真题 |
| 学年 | 2026-2027 |
| 地区(省份) | 上海市 |
| 地区(市) | - |
| 地区(区县) | - |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 5.14 MB |
| 发布时间 | 2025-07-23 |
| 更新时间 | 2025-07-23 |
| 作者 | 爱啥自由不如学小书 |
| 品牌系列 | 好题汇编·中考真题分类汇编 |
| 审核时间 | 2025-07-23 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/53178692.html |
| 价格 | 4.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
|---|
内容正文:
专题14 电学压轴实验题
1.(2025·上海·中考真题)【更换电路元件】物理兴趣小组小徐同学在做“测定小灯泡的电功率”实验,现有2个电源(电源电压未知),滑动变阻器2个分别标有A“10Ω 2A” B“20Ω 2A”字样,待测小灯(标有“6.0V”字样)、电流表、电压表、开关及导线若干。小徐正确串联连接电路,将滑动变阻器A的滑片移至最大阻值处,闭合开关S后,此时电压表示数、电流表示数如图所示。
(1)补全实验电路图;
(2)电压表所示示数为 伏;
(3)小徐仅更换电源与滑动变阻器,重新实验,记录数据如下表,其中有一组数据,小灯泡正常发光。请根据相关信息计算出小灯泡的额定功率P额。(需写出主要推理和计算过程)
实验序号
电流表示数(安)
电压表示数(伏)
1
0.38
6.5
2
0.46
5.5
3
0.52
4.5
4
0.54
4.0
一.表格类
1.(2023·上海·中考真题)物理王兴趣小组的同学小徐做“测小灯泡电功率”的实验,他将电源(电源电压为2伏的整数倍)、待测小灯(额定电压为2.5伏)、滑动变阻器(A:20Ω 2A和B:10Ω 2A各一个)、电流表、开关串联。并将电压表并联入电路,最后完成了实验。实验时,他将电压表的示数,电流表的示数,以及两者的商记录下来,表格中为部分数据。
序号
(伏)
(安)
)
1
3.0
0.18
2
2.5
0.26
3
5
①此实验的实验原理: ;
②通过计算说明,小徐选的滑动变阻器是: ;
③求出小灯的额定电功率 (需写出主要计算过程)。
2.(2022·上海·中考真题)某同学做“测小灯泡电功率”的实验,他将电源(电源电压为2伏的整数倍)、待测小灯(额定电压为6伏,如果实际电压超过7.5伏时小灯会损毁)、电流表、开关串联。并将电压表并联入电路。实验时,他将电压表的示数UV,电流表的示数IA,以及两者的乘积 UVIA记录下来,表格中为部分数据。
序号
UV(伏)
IA(安)
UVIA(瓦)
1
2.0
1.2
2
4.0
3
6.0
1.8
(1)电压表并联在 两端(选填“小灯泡”或“滑动变阻器”);
(2)求出电源电压U (需写出主要计算过程);
(3)求出小灯的额定电功率P额 (需写出主要计算过程)。
二.电表示数类
3.(2021·上海·中考真题)小华做“测定小灯泡的电功率”实验,现有两个小灯泡(分别标有“2.2V 0.3A”,“3.8V 0.3A”字样),他选择其中一个与电源(电压为2伏的整数倍且保持不变)、电流表、滑动变阻器、开关串联,然后将电压表并联在电路中,移动滑片P至最大阻值处。小华闭合开关,观察到电压表示数如图所示,然后移动变阻器滑片P至某位置,使小灯正常发光,此过程中电压表指针向左偏转6小格。
(1)小华判断小灯正常发光的依据是 ;
(2)小华将电压表并联在 两端(选填“小灯泡”或“滑动变阻器”);
(3)写出图中电压表示数并说明理由 ;
(4)小灯泡的额定功率为 瓦。
三.电表示数+表格类
4.(2024·上海·中考真题)物理王兴趣小组的同学小徐和小王做“测定小灯泡的电功率”实验,现有电源(电源电压未知且不变)、滑动变阻器两个分别标有A“5Ω 3A”B“20Ω 2A”字样,待测小灯(标有“2.5V”字样)、电流表、电压表、开关及导线若干。小徐选取其中一个变阻器进行实验,将电流表串联在电路中,将电压表并联在待测小灯泡两端,将滑动变阻器的滑片移至最大阻值处;闭合开关S后,此时电压表如图所示,他发现无法继续实验。小王选取另一个变阻器进行实验,并将电压表并联在电路中某处;移动滑片,进行实验,记录数据如下表,并用其中一组数据成功计算出小灯泡的额定电功率。
物理量实验序号
电压U(伏)
电流I(安)
1
3.0
0.22
2
2.0
0.28
3
1.5
0.30
①测定小灯泡电功率的实验原理是 ;
②请通过以上信息判断,小王同学所选滑动变阻器规格为 ,电压表并联在 两端(选填“电源”或“待测小灯泡”或“滑动变阻器”);
③请根据相关信息计算出小灯泡的额定功率P额。(需写出主要推理和计算过程)( )
一.综合题—实验题
1.(2025•杨浦区二模)小杨做“测定小灯泡电功率”实验,现有电源三个(电压分别为3伏、4.5伏、7.5伏)、待测小灯泡一个(标有“0.24A”字样)、滑动变阻器一个(标有“10Ω,1A”字样)、电压表一个(仅0﹣3伏量程完好),其它元件齐全且完好。小杨正确连接电路并规范操作,闭合开关后,观察到电压表的示数如图(a)所示,此时小灯泡亮度很暗。小杨经过思考,更换了电源电压,调整了电路连接后,重新实验,将滑动变阻器的滑片移至某端点,观察到电压表示数如图(b)所示。接着他又将滑片移至变阻器中间附近某位置,观察到电压表示数如图(c)所示。小杨利用后两次的电压表示数中的一次数据计算出了小灯泡的额定功率。
根据相关信息,完成以下问题。
(1)请写出小杨对电路连接的调整方法;
(2)求小杨调整电路前的电源电压U;(请写出计算或推理过程)
(3)求小灯泡的额定功率P额。(请写出计算或推理过程)
2.(2025•奉贤区二模)小明和小华做“测定小灯泡的电功率”实验,现有相同的电源(电压为2伏的整数倍且不变)、相同规格的待测小灯(标有“0.3A”字样)、两个滑动变阻器(分别标有“10Ω 2A”、“20Ω 2A”字样),其他器材齐全且完好。他们各选取一个滑动变阻器,连接电路进行实验,小明正确连接电路且实验步骤正确,闭合开关后,观察到电压表的示数如图所示。小华连好电路后闭合开关,移动滑动变阻器的滑片进行实验,实验数据如下表所示。
实验序号
电压U(伏)
电流I(安)
1
2.8
0.24
2
1.5
0.30
①“测定小灯泡电功率”的实验原理是 。
②根据表中实验数据可知,小华将电压表并联在 (选填“待测小灯”、“滑动变阻器”或“电源”)两端。
③求小灯泡的额定功率P额(请写出计算和推理过程)。
3.(2025•浦东新区二模)小珠做“测定小灯泡的电功率”实验,她将电源(可调节至2V、4V、6V、8V)、待测小灯(额定电压为“5V”或“6V”)、滑动变阻器(标有“10Ω 2A”字样)、电流表和开关串联,并将电压表并联在电路中。小珠将滑动变阻器的滑片移至一端,闭合开关,小灯恰好正常发光。她断开开关,仅调小电源电压,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片至某一位置时,小灯再次正常发光。两次小灯正常发光时,电压表的指针位置均如图所示。(两次实验过程中,电表均选择了合适的量程)
(1)该实验的实验原理是 。
(2)求小灯泡的额定功率P额。(需写出解答过程)
4.(2025•宝山区二模)小宝做“测定小灯泡的电功率”实验,所用器材有电源(电压有4伏和8伏两挡)、待测小灯(额定电压为“2.5V”或“4.5V”)、滑动变阻器(分别标有“20Ω,2A”“50Ω,1A”字样)、电压表、电流表、开关以及导线若干。他选用某挡电源电压,正确串联实验器材,并将电压表并联在电路中。闭合开关后,将变阻器滑片从一端向另一端移动的过程中,观察到小灯的亮度逐渐增加,但始终较暗,电压表的示数逐渐变小。
(1)请通过以上信息判断小宝同学将电压表并联在 (选填“电源”“待测小灯”或“滑动变阻器”)两端。
(2)经过思考,小宝仅对电源的挡位进行调整,重新实验,当变阻器的滑片位于中点附近时,小灯正常发光,电流表的示数如图所示。请通过计算说明:
①电流表的示数。 。
②小灯的额定功率。 。
③所用滑动变阻器规格。 。
5.(2025•嘉定区二模)小嘉做“测定小灯泡的电功率”实验,现有滑动变阻器两个(分别标有“10Ω 2A”“20Ω 1A”字样),其他器材齐全且完好。小嘉选取其中一个变阻器与电源(电压为1.5伏的整数倍)、待测小灯(额定电压为“2.5V”或“4.5V”)、电流表、开关串联,将电压表并联在电路中,滑片移至变阻器一端。闭合开关,观察到电压表的示数如图(a)所示,小灯泡发光较亮,移动滑片,电压表示数变大,发现无法完成实验。他思考后做出调整,重新连接电路,并使变阻器接入电路中的电阻最大。闭合开关,观察到电流表示数如图(b)所示,移动滑片,小灯泡正常发光时,电流表的指针恰好指在表盘正中央。
(1)调整前,电压表并联在 两端。
(2)小嘉做出的调整为 。
(3)分析计算电源电压U及小灯泡的额定功率P额。
6.(2025•崇明区二模)在做“测量小灯泡的电功率”实验时,实验室提供如下器材:电源(电压恒为6伏)、小灯泡L(额定电压为3伏)、电流表、电压表、开关,规格分别为“10Ω 1A”和“30Ω 0.5A”的滑动变阻器R各一个,导线若干。小明同学选择恰当的器材先正确连接好串联电路,并把电压表并联连接在电路中。实验过程中测得的实验数据记录在下表中
实验序号
电压(V)
电流(A)
1
4.0
0.20
2
3.5
0.24
3
3.0
0.26
(1)在规定位置上画出小明的实验电路图。
(2)实验中如何判断小灯泡处于额定功率发光工作的?
(3)根据表中测得的数据,则小明选用的滑动变阻器为 (选填“10Ω 1A”或“30Ω 0.5A”)。小灯泡的额定功率为 瓦特。
(4)由表中数据可知,第2次实验与第1次实验相比,滑动变阻器功率的变化量ΔP滑与小灯泡功率的变化量ΔP灯相比较,则ΔP滑 (选填“>”“<”或“=”)ΔP灯。若小灯泡两端电压恰好为1.5伏,则灯的功率可能是 (选填对应选项的符号:A.0.195W;B.0.230W;C.0.240W;D.0.390W)。
7.(2025•长宁区二模)小明和小华做“测定小灯泡的电功率”实验。他们所用电源电压相同(电源电压为2伏的整数倍),标有“2.2V”和“3.8V”字样的待测小灯泡各一个,小灯泡的额定功率一个大于1瓦,另一个小于1瓦,两个开关、两个标有“20Ω,1A”字样的滑动变阻器,数字式电压表、电流表及导线若干。他们各自选好小灯,正确串联电路,将电压表并联在电路中。闭合开关后,移动滑动变阻器的滑片,分别将测得的三组数据记录在表1、表2中。其中各有一组数据对应小灯正常发光。
表1:小明
序号
电压表示数(伏)
电流表示数(安)
电功率(瓦)
1
2.2
0.32
2
2.5
0.30
3
3.8
0.22
表2:小华
序号
电压表示数(伏)
电流表示数(安)
电功率(瓦)
1
2.2
0.20
2
2.5
0.22
3
2.8
0.24
(1)上述实验中,将电压表并联在滑动变阻器两端的是 (选填“小明”或“小华”)。
(2)小明和小华所用电源的电压为 伏。
(3)求出小明所选小灯的额定功率,并说明理由。
8.(2025•青浦区二模)小李做“测定小灯泡的电功率”实验,他先将电源(电压保持不变)、小灯泡(标有“0.3A”字样)、电流表、滑动变阻器(标有“20Ω,2A”字样)串联,再将电压表(只有0~3伏挡完好)并联在电路中。闭合开关,移动变阻器滑片,电流表指针始终指在0.2安位置不变,他重新连接电路,将变阻器滑片置于电阻最大处,闭合开关,观察到电压表示数如图(a)所示,移动滑片,发现无法完成实验;于是改变了电压表并联的位置,闭合开关,移动滑片,发现当小灯泡正常发光时,电压表示数如(b)所示。
(1)求电源电压U总。
(2)求小灯泡的额定功率P。
9.(2025•闵行区二模)小明同学做“测定小灯泡电功率”实验,所用器材齐全且完好,电源电压为4.5伏保持不变,滑动变阻器标有“20欧 1安”字样,待测小灯标有“0.3安”字样。他先把电源、待测小灯、滑动变阻器、电流表和开关用导线串联连接,再把电压表并联在电路中,并将滑片移至某一端。闭合开关,移动滑片,小灯亮度发生改变,在此过程中,电路中电流能达到的最小值为0.24安,且小灯正常发光时电压表的示数如图所示。
(1)当小明观察到电流表示数为0.30安时,可以判定小灯处于 状态。
(2)请根据相关信息计算出小灯的额定功率P额。
10.(2025•普陀区二模)在图1所示的电路中,电源电压为12伏且保持不变,R1的阻值为5欧,闭合开关S,通过电路中的电流为0.6安。
(1)求R1两端的电压U1;
(2)当滑片P移到某位置时,电压表示数如图2所示,若待选的滑动变阻器的规格如表所示,请通过计算说明符合上述要求的变阻器,并求出变阻器接入的电阻值。
编号
滑动变阻器规格
A
10Ω 2A
B
20Ω 1A
C
50Ω 1A
11.(2025•静安区二模)小华做“测定小灯泡的电功率”实验。他将学生电源(电压有4、6、8V三挡)、待测小灯泡(标有“0.3A”字样)、滑动变阻器(标有“20Ω,2A”字样)、电流表和开关串联在电路中,将电压表(只有0~3V挡完好)并联在小灯泡两端。然后,将变阻器的滑片移至连入的阻值最大的一端,闭合开关,小灯泡发光较暗,电压表、电流表示数如图(a)所示。小华经过思考、分析,调整了电源挡位,重新连接电路,闭合开关,移动滑片,当小灯泡正常发光时,电压表示数如图(b)所示。
(1)小华判定小灯泡正常发光的依据是 。
(2)通过计算说明更换后的电源电压U和小灯泡的额定功率P额。
12.(2025•金山区二模)小华做“测定小灯泡的电功率”实验,现有两个小灯泡(分别标有“2.2V 0.3A”、“3.8V 0.3A”字样),滑动变阻器两个(其中A标有“10Ω 1A”字样,B标有“20Ω 1A”字样),他选择其中一个小灯泡与电源(电压为2伏的整数倍且保持不变)、电流表、其中一个滑动变阻器、开关串联,然后将电压表并联在电路中。小华闭合开关,移动变阻器的滑片,在草稿纸上记录了两组实验数据,如图所示。
(1)判定小灯正常发光的依据是 。
(2)请根据相关信息求出电源电压U,并判断小华选用的滑动变阻器的规格。(需写出解答过程)
(3)小灯的额定功率为 瓦。
13.(2025•徐汇区二模)小徐和小华做“测定小灯泡的电功率”实验,现有输出电压分别为3伏和6伏的电源各1个,滑动变阻器2个,同样的待测小灯(标有“0.28A”字样)、电压表、电流表、开关各2个,导线若干。小徐和小华分配器材,分别进行实验。
小华使用自己分配到的器材连接电路,进行实验。他将滑动变阻器的滑片移到一端后闭合开关,然后再移动变阻器的滑片,发现电压表的示数由闭合开关后的2伏逐渐减小至零,电流表在此过程中示数的最小值为0.1安,无法使小灯正常发光。
小徐使用自己分配到的器材连接电路,进行实验,闭合开关后,移动变阻器的滑片直到小灯正常发光,他记录和处理的数据见表。
电压表示数/伏
电流表示数/安
额定功率/瓦
2.2
0.28
0.616
①小徐判定小灯泡正常发光的依据是 。
②可选的滑动变阻器有A、B两个,分别标有“10Ω 2A”“20Ω 2A”字样,本次实验中小华选用的变阻器是 (选填“A”或“B”)。(需写出解答过程)
③分析以上信息,指出两位同学实验中的错误。
④求小灯泡的额定功率P额。(需写出解答过程,结果保留两位小数)
14.(2025•虹口区二模)小华做“测定小灯泡的电功率”实验,现有电源(电压保持不变)、LED灯(正常工作电流为0.02安)、普通待测小灯泡(标有“1.5V”字样)、电流表、电压表、滑动变阻器、开关各一个,以及导线若干。他首先选择LED灯连接电路,如图(a)所示。闭合开关,LED灯不发光,电流表指针不发生偏转,电压表示数为3伏。小华询问老师后得知,LED灯具有正极和负极,电流只有从正极流入、负极流出时灯才能发光,反之则几乎没有电流通过。于是小华仅改变了通过LED灯的电流方向,闭合开关,观察到电流表示数为0.02安、电压表示数为2.8伏。接着他改用普通小灯泡接入原电路,移动滑动变阻器的滑片,观察到小灯泡正常发光时,电流表示数如图(b)所示,此时滑片在中点附近,小灯泡比LED灯正常发光时暗。
①通过分析说明电源电压U的大小。
②计算普通小灯泡的额定电功率P额。
③从节能的角度,在两灯中选择一个作为日常照明设备,通过计算说明理由。
15.(2025•松江区二模)小松同学做“测小灯泡的电功率”实验,他将电源(电压为1.5伏的整数倍且保持不变)、待测小灯(如图所示)、滑动变阻器、电流表、开关串联,并将电压表并联入电路。闭合开关,移动变阻器滑片,记录的部分数据及现象见如表。
序号
电压表示数(伏)
电流表示数(安)
电压表示数与电流表示数的比值(欧)
1
0.22
10
2
1.7
0.24
①小松判定小灯正常发光的依据是 。
②实验中,电压表并联在 两端(选填“小灯”或“滑动变阻器”)理由是 。
③根据相关信息计算出电源电压U、小灯泡的额定功率P额。(需写出主要推理和计算过程)
16.(2025•黄浦区二模)小红和小华做“测定小灯泡的电功率”实验,现有两个滑动变阻器(A标有“10Ω,3A”、B标有“20Ω,2A”字样)可选,其余所有器材完全相同,且电压表只有0~3伏档完好。他们分别选用其中一个滑动变阻器与电源(电压为2伏整数倍保持不变)、开关、小灯泡(标有“3.8V”字样)、电流表正确串联。小红将电压表并联在小灯泡两端,移动变阻器滑片移至最大阻值处,闭合开关,观察到电压表示数如图所示,无法测出小灯泡的额定功率。小华也将电压表接入电路后进行实验,部分实验数据记录在表中,其中序号1实验时,电压表示数超过量程。他们交流讨论后,根据实验现象和测量数据得出了小灯泡的额定功率。
物理量
实验序号
电压表示数(伏)
电流表示数(安)
电压表与电流表示数的比值(欧)
1
0.24
2
3.0
0.40
3
5.0
(1)测定小灯泡电功率实验原理是 。
(2)小华实验中电压表并联在 两端(选填“小灯泡”“滑动变阻器”或“电源”)。
(3)求小灯泡的额定功率P额(需写出解答过程)。
17.(2025•闵行区一模)小明做“伏安法测电阻”实验,将电源(电压为1.5伏整数倍且保持不变)、开关、滑动变阻器(标有“20欧 1安”字样)、待测电阻Rx、电流表串联,再将电压表并联在电路中。连接电路时小明发现滑动变阻器的滑片被卡在图示位置无法移动。小明经过思考,认为可以通过改接滑动变阻器的接线柱完成实验。他首先连接滑动变阻器A、C接线柱,闭合开关,电压表和电流表示数分别为3.5伏和0.32安。接着他分别连接A、B接线柱和B、C接线柱。闭合开关后,其中一次电压表示数为4.5伏,另一次电流表示数为0.24安。
(1)“伏安法测电阻”的实验原理是 。
(2)请在实验数据记录表空白处完成相关数据及栏目的填写。
实验序号
电压(伏)
电流(安)
电阻(欧)
1
0.32
2
0.24
3
18.(2025•崇明区一模)在“用电流表、电压表测电阻”的实验中,所用的电路图如图(a)所示,已知电源电压U保持不变,滑动变阻器的最大阻值为R0。
(1)实验时在闭合开关S前,变阻器的滑片P应调至 (选填“A”、“中间”或“B”)端。
(2)闭合开关S,移动变阻器滑片,当电压表示数为2.5伏时,电流表示数如图(b)所示,则待测电阻的阻值为 欧。接着继续改变滑片位置,测量电压和电流值,实验中测量多组电压和电流值的目的是 (选填“A”验证实验结果是否正确;“B”寻找普遍规律;“C”减小测量误差)。
(3)完成测电阻后,小明同学思考这样一个问题,假如没有电流表,应该也能测出待测电阻的阻值。于是他就设计出如图(c)所示电路,请你帮助他将实验步骤补充完整。
①首先 前,将滑动变阻器的滑片移至 ;
②然后闭合开关S,读出此时电压表的读数为Ux;
③待测电阻阻值的表达式是Rx= (用已知量和所测物理量的符号来表示)。
19.(2025•徐汇区一模)某小组做“用电流表、电压表测电阻”实验,现有待测电阻R1(阻值在5欧左右)、滑动变阻器R2(标有“50Ω 1A”字样)、电流表(表盘如图1(a)所示)、开关、学生电源(3伏、6伏、9伏、12伏可选)和导线若干。小明按图1(b)所示电路图连接电路,调整学生电源选择输出电压为3伏,闭合开关后,他观察到电流表A的示数为0.58A,他由此计算出待测电阻R1的阻值。
①求小明得出的待测电阻R1的阻值(保留两位小数)。
②小明的实验存在什么问题?应该如何改进(从电路设计、分析数据等方面建议)。
③小徐比较小明实验中得出的R1的阻值和R1的真实阻值,发现二者有差异。经过查阅资料,他得知电流表内部也有电阻,本次实验结果的差异是受电流表内部电阻的影响导致的。若将电流表等效为由理想电流表(没有电阻)和内部电阻构成,他猜想二者可能有两种连接方式,分别如图2(a)(b)所示。
(a)判断理想电流表和内部电阻连接方式,并说明理由。
(b)用滑动变阻器代替待测电阻,按图3所示电路图连接电路,通过调整学生电源的输出电压和滑动变阻器的阻值,能否求出电流表内部电阻的阻值R内(请做判断并说明理由)。
20.(2025•金山区一模)小红和小华做“用电流表、电压表测电阻”实验,他们所用滑动变阻器有A、B两个,A标有“5欧 3安”字样、B标有“20欧 2安”字样,其它实验器材齐全且相同(电源电压为2伏的整数倍且保持不变)。他们各自选取一个变阻器进行实验,小红正确连接电路,操作规范,闭合开关,观察到电压表示数如图所示。小华将器材正确串联之后,将电压表并联在电路中,闭合开关移动滑动变阻器滑片,发现两个电表的示数一个变大一个变小,当滑片移至某一位置时,测量得到一组实验数据记录在表序号1中。
表 小华的实验数据
序号
电压表示数(伏)
电流表示数(安)
1
3.0
0.20
2
3
(1)画出小红实验的电路图。
(2)小华实验中电压表并联在 (选填“待测电阻”或“滑动变阻器”)两端。
(3)通过推理计算说明实验时所用的电源电压U和实验序号1中待测电阻的阻值。(需写出解答过程)
21.(2025•虹口区一模)小虹和小唐做“用电流表、电压表测电阻”实验,现有两个滑动变阻器(分别标有“5Ω,3A”“20Ω,2A”字样),其余实验器材均相同。他们分别选择其中一个变阻器与电源(电压未知且保持不变)、待测电阻、电流表、开关串联。小虹将电压表并联在待测电阻两端,移动变阻器滑片P至最大阻值处,闭合开关后,观察到电压表的示数如图所示。小唐将电压表并联在电路中,将测得的三组数据记录在下表中。他们交流数据后,共同得出了实验结果。
实验序号
电压U(伏)
电流I(安)
1
3.0
0.16
2
2.5
0.20
3
1.5
0.30
①通过计算判断小唐实验时使用滑动变阻器的规格。
②计算电源电压U。
③计算待测电阻Rx的阻值(精确到0.1欧)。
22.(2025•黄浦区一模)小明做“用电流表、电压表测电阻”实验,现有两个滑动变阻器(分别标有“5欧 3安”和“10欧 2安”)。他选用某一滑动变阻器与电源(电压有6伏和7.5伏两挡可选)、待测电阻Rx、电流表、开关正确串联。他移动滑片至阻值最大处,将电压表(只有0~3伏挡完好)并联在待测电阻两端,闭合开关,观察到的现象如图所示,然后他将电压表并联在滑动变阻器两端,观察到的现象仍如图所示。为了完成实验,他调整电源电压,移动变阻器滑片,又做了两次实验,实验数据记录在表中,根据三次实验数据测出了待测电阻的阻值。
序号
电压表示数(伏)
电流表示数(安)
1
2
2.4
0.36
3
2
0.40
(1)图(a)中电流表的示数为 安。
(2)根据题中信息判断调整后的电源电压。(需写出判断过程)
(3)求待测电阻Rx的阻值。(需写出计算过程,精确到0.1欧)
23.(2025•杨浦区一模)小红和小华做“用电流表、电压表测电阻”实验。现有待测导体两个(分别是电阻R和小灯泡L),其余的器材相同且完好,其中滑动变阻器上均标有“1A”字样。他们分别选择一个待测导体,与电源、电流表、开关正确串联,其中一人将电压表并联在待测导体两端,另一人将电压表并联在滑动变阻器两端。小红和小华均规范操作,并将刚闭合开关时的电压表示数记录实验序号1中。实验过程中,两位同学观察到电流表示数的最小值均为0.2安,电流表示数的最大值分别为0.58安、0.3安。他们讨论后分别计算出了定值电阻R的平均值与小灯泡L电阻的平均值,表1、表2中记录了两人的实验部分数据。
表1小红实验数据
实验序号
电压(伏)
电流(安)
1
4.0
2
2.8
0.3
3
0
表2小华实验数据
实验序号
电压(伏)
电流(安)
1
2.0
2
3.5
0.24
3
根据上述信息
(1) 将电压表并联在滑动变阻器(选填“小红”或“小华”),理由是: 。
(2)求小红和小华实验所用电源的电压U。(写出主要的推理和分析过程)
(3)求定值电阻R的平均值。(精确到0.1欧姆)
(4)将小灯泡L电阻的平均值作为小灯泡的电阻,你认为这样做合理吗?为什么?
24.(2025•宝山区一模)在“测量小灯泡额定电功率”的实验中,小灯泡标有“2.2V”字样,实验电路图如图(a)所示:
(1)该实验的原理是 (用公式表示)。
(2)图(a)电路中AB和CD间分别接入 (选填“A”或“B”)。
A.电流表和电压表
B.电压表和电流表
(3)正确连接电路后,闭合开关,发现小灯泡不亮,但电流表有示数。接下来应进行的操作是 。
A.更换小灯泡
B.检查电路是否断路
C.移动滑动变阻器滑片,观察小灯泡是否发光
(4)实验中滑动变阻器滑片移到某个位置时,电压表示数如图(b)所示。若要测量小灯泡的额定功率,应将滑动变阻器的滑片向 (填“a”或“b”)端移动。
(5)下表为某同学的实验记录分析表:
实验次数
电压表示数U(V)
电流表示数I(A)
功率P(W)
额定功率P额(W)
1
1.5
0.22
0.33
0.67
2
2.2
0.30
0.66
3
3.0
0.34
1.02
你认为该同学处理数据过程是否合理?若合理,请说明这样处理的目的;若不合理,请给出处理过程并说明理由。
25.(2025•青浦区一模)小华同学做“用电流表、电压表测电阻”实验,电源电压保持不变,实验器材齐全并完好,滑动变阻器上标有“20Ω 2A”的字样,待测电阻Rₓ。小华连接电路后,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片时,观察到电压表、电流表的示数不变,电压表的示数为2伏,电流表的示数为0.2安。小华思考后,重新连接了电路进行实验,闭合开关,当滑动变阻器滑片从某点开始移动过程中,发现电压表的示数从2.6伏变化到1.5伏,对应的电流表示数从0.32安变化到0.42安。
①计算说明实验中电源的电压U。
②请根据相关信息,求待测电阻Rx的平均值。(精确到0.1欧)(解答过程应有必要的说明和计算)
26.(2025•松江区一模)小红和小华做“用电流表、电压表测电阻”的实验,现有两个滑动变阻器A、B,A标有“5欧 3安”字样、B标有“20欧 2安”字样,其它实验器材齐全且相同,两电压表只有0~3伏挡完好。他们各自选取一个变阻器进行实验,将电源(电压保持不变)、待测电阻、滑动变阻器、电流表、开关串联连接。小红将电压表并联在待测电阻两端,并把滑动变阻器滑片移至阻值最大处,闭合开关,观察到电压表示数如图所示,她发现无法继续实验。小华将电压表并联在电路中,闭合开关后移动滑动变阻器滑片,测量得到三组实验数据记录在下表中。他们分析了相互的数据后,共同得出了待测电阻的阻值。
序号
电压表示数(伏)
电流表示数(安)
1
2.8
0.18
2
2.0
0.26
3
1.5
0.30
①小红实验中所用的滑动变阻器规格是 (选填“A”或“B”)。
②小华实验中电压表并联在 (选填“待测电阻”或“滑动变阻器”)两端。
③求待测电阻Rx的阻值。(需写出解答过程,计算电阻时精确到0.1欧)
27.(2025•嘉定区一模)如图小嘉在物理课上做“用电流表、电压表测电阻”实验,实验桌上有标有“20Ω 2A”和“5Ω 1A”的2个滑动变阻器可选。小嘉选取了一个滑动变阻器与待测电阻Rx、开关、电流表、电源(电压不变)正确串联,再将电压表并联在电路中。闭合开关,观察到两电表的示数分别为3.0伏和0.24安。移动滑片过程中,观察到两电表的指针偏转方向相反,移至某位置时,电压表示数突然增大为6.0V,电流表示数突然减小为0A。小嘉思考后,更换了另一个变阻器进行实验。闭合开关,滑片从变阻器一端移到另一端的过程中,观察到电压表示数的最大值如图所示。
(1)实验中所用电源的电压为 伏。
(2)更换变阻器前,电压表并联在 (选填“电源”“待测电阻Rx”或“滑动变阻器”)两端。
(3)分析计算当电压表为如图所示的示数时待测电阻Rx的电阻值。(精确到0.1欧)
28.(2025•长宁区一模)小华通过实验分别测量两个未知阻值的电阻R1和R2,电源电压保持不变(电压为2伏的整数倍),滑动变阻器RP标有“20Ω 2A”字样,实验所需的其它器材齐全且完好。
(1)小华先测量电阻R1的阻值。他正确连接电路,且实验步骤正确,移动滑片进行了三次实验,将电压表和电流表的示数记录在如表中。请将表格中①、②的内容填写完整。
序号
电压(V)
电流(A)
电阻(Ω)
电阻平均(Ω)
1
4
0.20
20.0
②
2
6
0.32
18.8
3
8
0.40
①
(2)接着,小华测量电阻R2的阻值。他仍然正确连接电路,且实验步骤正确,闭合开关后,他发现无论如何移动滑片电流表的示数始终几乎为0,电压表的示数始终几乎为12伏,经过检查发现电路并没有发生故障。
①发生上述现象的原因是 。
A.电阻R2的阻值太大
B.电阻R2的阻值太小
②通过公式推理说明你判断的理由。
③为了测出电阻R2的阻值,小华将一个已知阻值的电阻R3与电阻R2串联,实验电路对应的电路图如图(a)所示。闭合开关后,发现电压表的示数如图(b)所示,则可以判断电阻R2的阻值为 R3。
29.(2025•静安区一模)超载存在安全隐患,交通部门常用地磅秤检测车辆是否超载。地磅秤的工作原理可以看作是由电源、定值电阻R1、力敏电阻R2、一个电流表(或电压表)以及开关、导线组成的电路。
(1)力敏电阻R2的阻值会随其上方所受压力F大小而发生变化,其关系如下表所示。
压力F(N)
0
20
40
60
75
力敏电阻R2(Ω)
30
22
14
6
0
分析比较表中的数据,可得出的初步结论是: 。
(2)(a)根据上述信息,尝试画出能反映该地磅秤工作原理的电路图,并在电路图旁边注明地磅秤的示数是由哪个电路元件反映的。(电路图中的力敏电阻R2可用“”表示)
(b)若该电路中,电源电压为12V,定值电阻R1的阻值为10Ω,根据你所画的电路图及相关信息,求出当地磅秤上显示的示数为60N时,对应的电表示数。
30.(2025•普陀区一模)小明做“用电流表、电压表测电阻”的实验。现有电源(电压保持不变)、待测电阻Rx、电流表、电压表、开关,滑动变阻器(标有“20欧 1安”字样)各一个,以及导线若干。小明把滑动变阻器的滑片置于一端,并将变阻器与开关、电流表和待测电阻串联接在电源两端,再将电压表并联接在待测电阻两端,各连接处接触良好。小明闭合开关S后,观察到电压表、电流表示数分别为6伏和0.58安,在滑片向另一端移动过程中,两电表示数始终不变。思考后他正确连接电路并进行实验,当滑片置于一端时,电流表示数如图(a)所示,他继续向另一端移动滑片,并将测得的两组实验数据记录在草稿纸上,如图(b)所示。
(1)请说明电压表示数为2.8伏时对应电流表示数,并计算待测电阻的阻值。(电阻值精确到0.1欧)
(2)请通过计算判断第一次实验过程中两电表示数始终不变的原因。
31.(2025•奉贤区一模)小华同学做“用电压表、电流表测电阻”实验,实验器材有:若干节新干电池(电压为1.5伏整数倍)、电压表、电流表、待测电阻、开关、滑动变阻器(标有“20欧1安”字样)及导线若干。小华正确串联实验器材,并将滑片放置于变阻器的一端,然后将电压表并联在电路中。闭合开关后,电流表示数为0.12A,移动变阻器的滑片,观察到电压表的示数逐渐变小,直至为零。他分析数据发现电路连接存在问题,于是重新正确连接电路,操作步骤正确,当他将变阻器的滑片移动到中点附近时,电压表示数如图所示。
(1)该实验原理是 ;
(2)小华第一次连接电路时,将电压表并联在 的两端(选填“待测电阻”、“滑动变阻器”或“电源”);
(3)通过计算说明小华所用电源的电压 。
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专题14 电学压轴实验题
1.(2025·上海·中考真题)【更换电路元件】物理兴趣小组小徐同学在做“测定小灯泡的电功率”实验,现有2个电源(电源电压未知),滑动变阻器2个分别标有A“10Ω 2A” B“20Ω 2A”字样,待测小灯(标有“6.0V”字样)、电流表、电压表、开关及导线若干。小徐正确串联连接电路,将滑动变阻器A的滑片移至最大阻值处,闭合开关S后,此时电压表示数、电流表示数如图所示。
(1)补全实验电路图;
(2)电压表所示示数为 伏;
(3)小徐仅更换电源与滑动变阻器,重新实验,记录数据如下表,其中有一组数据,小灯泡正常发光。请根据相关信息计算出小灯泡的额定功率P额。(需写出主要推理和计算过程)
实验序号
电流表示数(安)
电压表示数(伏)
1
0.38
6.5
2
0.46
5.5
3
0.52
4.5
4
0.54
4.0
【答案】(1)
(2)6.5
(3)见详解
【详解】(1)“测定小灯泡的电功率”实验中,将电源、开关、滑动变阻器、灯泡、电流表串联,由图可知,电压表选择0~15V量程,分度值为0.5V,电压表示数为6.5V;由图可知,电流表选择0~0.6A量程,分度值为0.02A,电流表示数为0.54A;滑动变阻器A的滑片移至最大阻值处,最大阻值为10Ω,则滑动变阻器两端电压
则电压表示数为6.5V测量的是灯泡两端电压,如下图所示:
(2)由图可知,电压表选择0~15V量程,分度值为0.5V,电压表示数为6.5V。
(3)电压表示数为6.5V,电流表示数为0.54A时,灯泡电压超过小灯泡的额定电压;由表中数据可知,电流表示数为0.54A时,电压表示数为4V,由于通过灯泡的电流为0.54A时,灯泡两端电压为6.5V,则电压表测量滑动变阻器两端电压,则电源电压
由表中数据可知,电压表示数为4.5V时,灯泡两端电压为6V,电流表示数为0.52A,小灯泡正常发光,则小灯泡的额定功率
一.表格类
1.(2023·上海·中考真题)物理王兴趣小组的同学小徐做“测小灯泡电功率”的实验,他将电源(电源电压为2伏的整数倍)、待测小灯(额定电压为2.5伏)、滑动变阻器(A:20Ω 2A和B:10Ω 2A各一个)、电流表、开关串联。并将电压表并联入电路,最后完成了实验。实验时,他将电压表的示数,电流表的示数,以及两者的商记录下来,表格中为部分数据。
序号
(伏)
(安)
)
1
3.0
0.18
2
2.5
0.26
3
5
①此实验的实验原理: ;
②通过计算说明,小徐选的滑动变阻器是: ;
③求出小灯的额定电功率 (需写出主要计算过程)。
【答案】 P=UI 见解析
0.75W
【详解】①[1]“测小灯泡电功率”的实验原理是测出小灯泡两端的电压跟通过的电流,再根据P=UI计算出灯泡的电功率,即实验原理是P=UI。
②[2]由表中序号1和序号2的数据可知,电压表的示数减小,电流表的示数增大。如果电压表并联在小灯泡两端,当滑动变阻器的电阻增大时,电流表的示数减小,电压表的示数也减小,与表中数据矛盾,故电压表并联在滑动变阻器两端。由序号1的数据可知,此时滑动变阻器接入电路的阻值为
故小徐选的滑动变阻器是A。
③[3]根据串联电压规律可知,又因为小灯泡的额定电压是2.5V,则
为了小灯泡的安全,小灯泡两端的电压不能超过它的额定电压,故电源电压小于5V;而电源电压为2V的整数倍,故电压源电压为4V。当电压表的示数为3V、2.5V时,小灯泡都不能正常发光,所以小灯泡正常发光时应是序号3的数据,由可知,此时滑动变阻器的电压
电路中的电流
小灯的额定电功率
2.(2022·上海·中考真题)某同学做“测小灯泡电功率”的实验,他将电源(电源电压为2伏的整数倍)、待测小灯(额定电压为6伏,如果实际电压超过7.5伏时小灯会损毁)、电流表、开关串联。并将电压表并联入电路。实验时,他将电压表的示数UV,电流表的示数IA,以及两者的乘积 UVIA记录下来,表格中为部分数据。
序号
UV(伏)
IA(安)
UVIA(瓦)
1
2.0
1.2
2
4.0
3
6.0
1.8
(1)电压表并联在 两端(选填“小灯泡”或“滑动变阻器”);
(2)求出电源电压U (需写出主要计算过程);
(3)求出小灯的额定电功率P额 (需写出主要计算过程)。
【答案】 滑动变阻器 8伏 3.6瓦
【详解】(1)[1]当UV=2V,UVIA=1.2W时,电路电流
I1=0.6A
当UV=6V,UVIA=2W时,电路电流
I2=0.3A
可知,随着被测电路两端电压升高,电路中电流变小,电压表应测量滑动变阻器。
(2)[2]根据串联电路电压规律可知
U=2V+UL
U=6V+U′L
由如果灯泡实际电压超过7.5伏时小灯会损毁,可知
6V<U<9.5V
电源电压为2伏的整数倍,则电源电压为8V。
(3)[3]当UV=2V时灯泡两端电压为6V额定电压,电路中电流为0.6A,灯泡的额定功率为
二.电表示数类
3.(2021·上海·中考真题)小华做“测定小灯泡的电功率”实验,现有两个小灯泡(分别标有“2.2V 0.3A”,“3.8V 0.3A”字样),他选择其中一个与电源(电压为2伏的整数倍且保持不变)、电流表、滑动变阻器、开关串联,然后将电压表并联在电路中,移动滑片P至最大阻值处。小华闭合开关,观察到电压表示数如图所示,然后移动变阻器滑片P至某位置,使小灯正常发光,此过程中电压表指针向左偏转6小格。
(1)小华判断小灯正常发光的依据是 ;
(2)小华将电压表并联在 两端(选填“小灯泡”或“滑动变阻器”);
(3)写出图中电压表示数并说明理由 ;
(4)小灯泡的额定功率为 瓦。
【答案】 见解析 滑动变阻器两端 2.8V 1.14W
【详解】(1)[1]因电路中有电流表,且两灯泡的额定电流都是0.3A,因此能够判断小灯正常发光的依据是电流表的示数为0.3A。
(2)(3)[2][3]一开始滑动变阻器处在最大阻值处,移动滑动变阻器,即滑动变阻器接入电路中的阻值变小,电压表指针向左偏转6小格,电压表的示数变小,根据串联分压原理可知,电压表并联在滑动变阻器两端;由于不确定电压表的量程,因此移动6格后,电压表读数为11V或2.2V;根据题意,灯泡正常发光时的电压为2.2V或3.8V,滑动变阻器加上小灯两端为电源电压,由于电源电压为2伏的整数倍且保持不变,因此电源电压为
电压表的示数是2.2V,说明实验中选择的是额定电压为3.8V的小灯泡。
根据上述分析可知,电压表的读数是2.2V,电压表选择的是小量程,分度值是0.1V,图中电压表的读数为2.8V。
(4)[4]已知灯泡选择的是“3.8V 0.3A”字样规格的,则小灯额定功率为
三.电表示数+表格类
4.(2024·上海·中考真题)物理王兴趣小组的同学小徐和小王做“测定小灯泡的电功率”实验,现有电源(电源电压未知且不变)、滑动变阻器两个分别标有A“5Ω 3A”B“20Ω 2A”字样,待测小灯(标有“2.5V”字样)、电流表、电压表、开关及导线若干。小徐选取其中一个变阻器进行实验,将电流表串联在电路中,将电压表并联在待测小灯泡两端,将滑动变阻器的滑片移至最大阻值处;闭合开关S后,此时电压表如图所示,他发现无法继续实验。小王选取另一个变阻器进行实验,并将电压表并联在电路中某处;移动滑片,进行实验,记录数据如下表,并用其中一组数据成功计算出小灯泡的额定电功率。
物理量实验序号
电压U(伏)
电流I(安)
1
3.0
0.22
2
2.0
0.28
3
1.5
0.30
①测定小灯泡电功率的实验原理是 ;
②请通过以上信息判断,小王同学所选滑动变阻器规格为 ,电压表并联在 两端(选填“电源”或“待测小灯泡”或“滑动变阻器”);
③请根据相关信息计算出小灯泡的额定功率P额。(需写出主要推理和计算过程)( )
【答案】 P=UI B 滑动变阻器 0.7W
【详解】(1)[1]测定小灯泡电功率的实验原理是P=UI。
(2)[2][3]根据表格中的数据分析可知:电路中的电流越大,电压表的示数越小,所以电压表并联在滑动变阻器两端。 由表中数据可知,当电路中的电流为0.22A时,滑动变阻器两端的电压为3V, 由欧姆定律可得,实验中变阻器连入电路中的电阻
故选择的滑动变阻器B;
(3)[4]因为小徐电路将滑片移至阻值最大处,所以R滑1=5Ω,由电压表示数可得U灯=3V。由小王的序号3数据可知,U3=1.5V,I3=0.3A时,小王电路中
此时小徐所接电路和小王3号电路一致,则电源电压
U总=U灯+U3=3V+1.5V=4.5V
由2号数据知U2=2V时
U灯=U总-U2=4.5-2V=2.5V=U额
所以小灯泡的额定功率为
P额=U额I额=2.5V×0.28A=0.7W
一.综合题—实验题
1.(2025•杨浦区二模)小杨做“测定小灯泡电功率”实验,现有电源三个(电压分别为3伏、4.5伏、7.5伏)、待测小灯泡一个(标有“0.24A”字样)、滑动变阻器一个(标有“10Ω,1A”字样)、电压表一个(仅0﹣3伏量程完好),其它元件齐全且完好。小杨正确连接电路并规范操作,闭合开关后,观察到电压表的示数如图(a)所示,此时小灯泡亮度很暗。小杨经过思考,更换了电源电压,调整了电路连接后,重新实验,将滑动变阻器的滑片移至某端点,观察到电压表示数如图(b)所示。接着他又将滑片移至变阻器中间附近某位置,观察到电压表示数如图(c)所示。小杨利用后两次的电压表示数中的一次数据计算出了小灯泡的额定功率。
根据相关信息,完成以下问题。
(1)请写出小杨对电路连接的调整方法;
(2)求小杨调整电路前的电源电压U;(请写出计算或推理过程)
(3)求小灯泡的额定功率P额。(请写出计算或推理过程)
【分析】(1)电压表量程为0﹣3V,小杨正确连接电路并规范操作,说明灯泡与变阻器串联,电压表与灯泡并联;闭合开关前,变阻器的滑片位于阻值最大处;闭合开关后,观察到电压表的示数如图(a)所示,根据电压表选用量程确定分度值读数,因灯泡亮度很暗,说明灯泡的额定电压大于3V,根据串联电路电压规律分析电源电压大小;调整了电路连接后,根据两次电压表示数判断电压表的位置;
(2)调整电路前,电源电压大于3V,小灯泡亮度很暗,说明电路中电流小于0.24A,根据串联电路电压规律判断电源电压最大值;调整电路前,滑动变阻器的滑片位于阻值最大处,所以滑动变阻器的电压不为零,因此调整电路前,电源电压大于3V,且小于5.4V,据此确定电源电压;
(3)调整电路前的电源电压U=4.5V,所以调整后的电源电压U′=7.5V;根据串联电路电压规律结合分压原理确定灯泡正常发光时额定电压,利用P=UI求出小灯泡额定功率。
【解答】解:(1)小杨正确连接电路并规范操作,说明灯泡与变阻器串联,电压表与灯泡并联;闭合开关前,变阻器的滑片位于阻值最大处;闭合开关后,观察到电压表的示数如图(a)所示,电压表量程为0﹣3V,分度值为0.1V,其示数为3V,此时小灯泡亮度很暗,说明灯泡的额定电压大于3V,根据串联电压规律可知,电源电压大于3V;
调整了电路连接后,重新实验,将滑动变阻器的滑片移至某端点,观察到电压表示数如图(b)所示,电压表量程为0﹣3V,其示数为2.2V,接着又将滑片移至变阻器中间附近某位置,观察到电压表示数如图(c)所示,电压表量程为0﹣3V,其示数为1.1V;小杨利用后两次的电压表示数中的一次数据计算出了小灯泡的额定功率,说明将滑动变阻器的滑片移至某端点或将滑片移至变阻器中间附近某位置这两种情况中,灯泡正常发光过,而灯泡的额定电压大于3V,所以小杨对电路连接的调整方法是:将电压表与滑动变阻器并联,测滑动变阻器两端电压;
(2)调整电路前,电源电压大于3V,小灯泡亮度很暗,说明电路中电流小于0.24A,所以电源电压U=UL+U滑=UL+IR滑大<3V+0.24A×10Ω=5.4V;
调整电路前,滑动变阻器的滑片位于阻值最大处,所以滑动变阻器的电压不为零,因此调整电路前,电源电压大于3V,且小于5.4V,所以调整电路前的电源电压为U=4.5V;
(3)调整电路前的电源电压U=4.5V,所以调整后的电源电压U′=7.5V;调整后,灯泡与变阻器串联,电压表与滑动变阻器并联;此时,滑动变阻器阻值越小,总电阻越小,根据可知,电路中电流越大,根据串联分压原理,电压表示数越小。所以电压表示数为1.1V时,灯泡正常发光,则灯泡的额定电压为U额=U'﹣UV=7.5V﹣1.1V=6.4V,
故小灯泡的额定功率为:
P额=U额I额=6.4V×0.24A=1.536W。
答:(1)小杨将电压表与滑动变阻器并联;
(2)小杨调整电路前的电源电压为4.5V;
(3)小灯泡的额定功率为1.536W。
【点评】本题测定小灯泡的电功率,考查串联电路的规律、欧姆定律、电功率公式的运用及分析推理的能力,关键是挖掘题中隐含的条件。
2.(2025•奉贤区二模)小明和小华做“测定小灯泡的电功率”实验,现有相同的电源(电压为2伏的整数倍且不变)、相同规格的待测小灯(标有“0.3A”字样)、两个滑动变阻器(分别标有“10Ω 2A”、“20Ω 2A”字样),其他器材齐全且完好。他们各选取一个滑动变阻器,连接电路进行实验,小明正确连接电路且实验步骤正确,闭合开关后,观察到电压表的示数如图所示。小华连好电路后闭合开关,移动滑动变阻器的滑片进行实验,实验数据如下表所示。
实验序号
电压U(伏)
电流I(安)
1
2.8
0.24
2
1.5
0.30
①“测定小灯泡电功率”的实验原理是 P=UI 。
②根据表中实验数据可知,小华将电压表并联在 滑动变阻器 (选填“待测小灯”、“滑动变阻器”或“电源”)两端。
③求小灯泡的额定功率P额(请写出计算和推理过程)。
【分析】①根据P=UI可得出小灯泡电功率。
②小明正确连接电路且实验步骤正确的隐含条件是:灯与变阻器串联,闭合开关后,变阻器连入电路的电阻最大,电压表测灯的电压;根据电压表选用大量程确定分度值得出电压示数;小华连好电路后闭合开关,当电路的电流变大时,根据U=IR可知,灯的电压应变大,变阻器的电压变小,确定电压表的连接。
③根据表中第1次数据,由欧姆定律得出变阻器连入电路的电阻大小,结合已知条件确定小华、小明选用的变阻器规格。小明的实验中灯的电压为3.5V,确定灯的额定电压取值范围,在小华的实验中,根据串联电路电压的规律确定电源电压取值范围。小明的实验中,变阻器的最大电阻为10欧姆,小于小华第1次实验的电阻,确定小明实验中变阻器的电压应小于2.8V,由串联电路电压的规律确定电源电压的取值范围,由已知条件,进而确定电源电压大小,在小华第1次实验中,得出灯的额定电压,根据实验原理得出小灯泡的额定功率。
【解答】解:①“测定小灯泡电功率”的实验原理是P=UI。
②小明正确连接电路且实验步骤正确,灯与变阻器串联,闭合开关后,变阻器连入电路的电阻最大,电压表测灯的电压,观察到电压表的示数如图所示,电压表选用大量程,分度值为0.5V,电压表示数为3.5V;小华连好电路后闭合开关,移动滑动变阻器的滑片进行实验,当电路的电流变大时,根据U=IR可知,灯的电压应变大,变阻器的电压变小,由表中数据可知,电流变大时,电压表示数变小,故电压表一定并联在变阻器的两端了。
③根据表中第1次数据,由欧姆定律可知,变阻器连入电路的电阻为:
R滑
故小华实验中选用的变阻器为“20Ω 2A”,小明选用的为“10Ω 2A”;
小明的实验中灯的电压为3.5V,可知,灯的额定电压不小于3.5V,在小华的实验中,根据串联电路电压的规律,电源电压一定大于3.5V+1.5V=5V,电源电压可能为6V、8V﹣﹣﹣﹣﹣﹣;小明的实验中,变阻器的最大电阻为10欧姆,小于小华第1次实验变阻器的电阻,故小明实验中变阻器的电压应小于2.8V,由串联电路电压的规律,电源电压小于
2.8V+3.5V=6.3V,
故电源电压为6V,
在小华第1次实验中,灯的额定电压为
U额=6V﹣1.5V=4.5V
小灯泡的额定功率
P额=U额I额=4.5V×0.3A=1.35W
故答案为:①P=UI;②滑动变阻器;③见解析。
【点评】本题测灯的额定电功率,考查串联电路的规律及欧姆定律和电功率公式的运用,对学生的思维能力要求较高。
3.(2025•浦东新区二模)小珠做“测定小灯泡的电功率”实验,她将电源(可调节至2V、4V、6V、8V)、待测小灯(额定电压为“5V”或“6V”)、滑动变阻器(标有“10Ω 2A”字样)、电流表和开关串联,并将电压表并联在电路中。小珠将滑动变阻器的滑片移至一端,闭合开关,小灯恰好正常发光。她断开开关,仅调小电源电压,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片至某一位置时,小灯再次正常发光。两次小灯正常发光时,电压表的指针位置均如图所示。(两次实验过程中,电表均选择了合适的量程)
(1)该实验的实验原理是 P=UI 。
(2)求小灯泡的额定功率P额。(需写出解答过程)
【分析】(1)该实验的实验原理是P=UI;
(2)根据灯泡额定电压确定电源电压可能值,据此确定第1次电源电压和第2次电源电压;根据两次实验仅改变电源电压,且两次实验电压表示数相同,据此确定电压表的位置;根据灯泡额定电压确定电压表量程,据此读数;根据第1次实验利用串联电路电压规律求出灯泡正常发光时滑动变阻器两端电压,根据欧姆定律求出灯泡额定电流,利用P=UI求出小灯泡额定功率。
【解答】解:(1)在“测定小灯泡的电功率”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,根据P=UI求出小灯泡额定功率,故该实验的实验原理是P=UI;
(2)待测小灯额定电压为5V或6V,为了使灯泡正常发光,电源电压只能为6V或8V;小珠将滑动变阻器的滑片移至一端,闭合开关,小灯恰好正常发光,此时滑动变阻器接入电路的阻值最大,即10Ω;她断开开关,仅调小电源电压,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片至某一位置时,小灯再次正常发光,说明第1次实验电源电压为8V,第2次电源电压为6V;两次小灯正常发光时,电压表的指针位置相同,说明电压表并联在灯泡两端,且电压表选用大量程;由图可知,电压表分度值0.5V,其示数为5V,即灯泡额定电压为5V;
在第1次实验中,当灯泡正常发光时,滑动变阻器两端电压为U滑=U1﹣UL=8V﹣5V=3V,根据串联电路电流特点和欧姆定律可知,灯泡额定电流为:
IL=I滑0.3A,
则小灯泡额定功率为:
PL=ULIL=5V×0.3A=1.5W。
故答案为:(1)P=UI;
(2)灯泡的额定功率1.5W。
【点评】本题是“测定小灯泡的电功率”的实验,考查了串联电路的规律、欧姆定律以及分析推理和分类讨论的能力,难度较大。
4.(2025•宝山区二模)小宝做“测定小灯泡的电功率”实验,所用器材有电源(电压有4伏和8伏两挡)、待测小灯(额定电压为“2.5V”或“4.5V”)、滑动变阻器(分别标有“20Ω,2A”“50Ω,1A”字样)、电压表、电流表、开关以及导线若干。他选用某挡电源电压,正确串联实验器材,并将电压表并联在电路中。闭合开关后,将变阻器滑片从一端向另一端移动的过程中,观察到小灯的亮度逐渐增加,但始终较暗,电压表的示数逐渐变小。
(1)请通过以上信息判断小宝同学将电压表并联在 滑动变阻器 (选填“电源”“待测小灯”或“滑动变阻器”)两端。
(2)经过思考,小宝仅对电源的挡位进行调整,重新实验,当变阻器的滑片位于中点附近时,小灯正常发光,电流表的示数如图所示。请通过计算说明:
①电流表的示数。 0.3A,过程见解析 。
②小灯的额定功率。 1.35W,过程见解析 。
③所用滑动变阻器规格。 20Ω,2A;过程见解析 。
【分析】(1)正确串联实验器材,闭合开关后,将变阻器滑片从一端向另一端移动的过程中,观察到小灯的亮度逐渐增加,可知变阻器的滑片从变阻器阻值最大处向阻值为0移动,确定灯的电压变化及变阻器的电压变化,得出电压表的连接;根据灯始终较暗,可知电压小于灯的额定电压,结合已知条件可知确定电源电压及灯的额定电压;
(2)在(1)的基础上,确定调整后电源电压大小,当变阻器的滑片位于中点附近时,小灯正常发光,电流表的示数如图所示,确定电流表示数可能值,根据串联电路电压的规律得出灯正常发光时变阻器的电压,由欧姆定律得出当电流表选用大量程读数时变阻器连入电路的电阻,并与题中两变阻器的规格比较,确定电路的可能大小;根据P=U额I额得出小灯的额定功率;由欧姆定律得出变阻器连入电路的电阻,结合变阻器的滑片位于中点附近中,确定所用滑动变阻器规格。
【解答】解:(1)正确串联实验器材,并将电压表并联在电路中。闭合开关后,将变阻器滑片从一端向另一端移动的过程中,观察到小灯的亮度逐渐增加(滑片从变阻器阻值最大处向阻值为0移动),可知灯的电压变大,变阻器的电压变小,但始终较暗,电压表的示数逐渐变小,故将电压表并联在滑动变阻器两端;因但始终较暗,可知电压小于灯的额定电压,结合已知条件可知,电源电压为4V,灯的额定电压为4.5V;
(2)经过思考,小宝仅对电源的挡位进行调整,换成8V挡,重新实验,当变阻器的滑片位于中点附近时,小灯正常发光,电流表的示数如图所示,若选大量程,电流为1.5A,若选用小量程,示数为0.3A;
根据串联电路电压的规律,变阻器的电压为
U滑=8V﹣4.5V=3.5V
若电流为1.5A,由欧姆定律可知,变阻器连入电路的电阻约为:
R滑中2.3Ω
与题中两变阻器的规律不符合,故电路的电流只能为0.3A,
①电流表的示数为0.3A。
②小灯的额定功率:
P=U额I额=4.5V×0.3A=1.35W
③由欧姆定律可知,变阻器连入电路的电阻约为:
R′滑中11.7Ω
约为20Ω电阻的二分之一,故所用滑动变阻器规格为20Ω,2A。
故答案为:(1)滑动变阻器;(2)0.3A,过程见解析;1.35W,过程见解析;20Ω,2A;过程见解析。
【点评】本题测量灯的电功率,考查串联电路的规律、欧姆定律、电流表读数,对学生的思维能力要求较高。
5.(2025•嘉定区二模)小嘉做“测定小灯泡的电功率”实验,现有滑动变阻器两个(分别标有“10Ω 2A”“20Ω 1A”字样),其他器材齐全且完好。小嘉选取其中一个变阻器与电源(电压为1.5伏的整数倍)、待测小灯(额定电压为“2.5V”或“4.5V”)、电流表、开关串联,将电压表并联在电路中,滑片移至变阻器一端。闭合开关,观察到电压表的示数如图(a)所示,小灯泡发光较亮,移动滑片,电压表示数变大,发现无法完成实验。他思考后做出调整,重新连接电路,并使变阻器接入电路中的电阻最大。闭合开关,观察到电流表示数如图(b)所示,移动滑片,小灯泡正常发光时,电流表的指针恰好指在表盘正中央。
(1)调整前,电压表并联在 小灯泡 两端。
(2)小嘉做出的调整为 将“10Ω 2A”变阻器换成“20Ω 1A”的变阻器 。
(3)分析计算电源电压U及小灯泡的额定功率P额。
【分析】(1)移动滑片,电压表示数变大,说明闭合开关时,已经是滑动变阻器的最大阻值接入电路,且电压表是并联在小灯泡两端的;
(2)根据等流分压进行分析;
(3)将“10Ω 2A”变阻器连入电路且接入阻值最大时,根据分析算出电源电压的范围,小灯泡的额定功率利用公式P额=U额I额进行计算。
【解答】解:(1)由题意知,闭合开关,观察到电压表的示数如图(a)所示,选用0~3V量程,分度值为0.1V,示数为2.8V,小灯泡发光较亮,移动滑片,电压表示数变大,说明闭合开关时,已经是滑动变阻器的最大阻值接入电路,且电压表是并联在小灯泡两端的,且小灯泡发光较亮,说明小灯泡的额定电压为2.5V;
(2)由上述可知,滑动变阻器的最大阻值太小,无法分走更多的电压,使小灯泡两端的电压达到额定电压,因此需要换用最大阻值更大的滑动变阻器,因此做出的调整是将“10Ω 2A”变阻器换成“20Ω 1A”的变阻器。
(3)将“10Ω 2A”变阻器连入电路且接入阻值最大时,电压表示数为2.8V,小灯泡发光较亮,所以小灯泡的额定电压为2.5V。调整电路后,闭合开关,电流表示数为0.22A,小灯泡未正常发光,则电源电压U<U额+U滑1,即U<2.5V+0.22A×20Ω=6.9V,移动滑片,指针指在表盘中央时,小灯泡正常发光,即I额=0.30A。此时,变阻器连入电路的阻值一定大于10Ω,电源电压U>U额+U滑2,即U>2.5V+0.30A×10Ω=5.5V,则5.5V<U<6.9V,电源为1.5伏整数倍,则U=6V,小灯泡的额定功率P额=U额I额=2.5 V×0.30A=0.75W。
故答案为:(1)小灯泡;(2)将“10Ω 2A”变阻器换成“20Ω 1A”的变阻器;(3)电源电压U为6V;小灯泡的额定功率P额为0.75W。
【点评】本题为测量小灯泡额定功率的实验题目,考查了实验注意事项、电功率的计算等,属于基础题目。
6.(2025•崇明区二模)在做“测量小灯泡的电功率”实验时,实验室提供如下器材:电源(电压恒为6伏)、小灯泡L(额定电压为3伏)、电流表、电压表、开关,规格分别为“10Ω 1A”和“30Ω 0.5A”的滑动变阻器R各一个,导线若干。小明同学选择恰当的器材先正确连接好串联电路,并把电压表并联连接在电路中。实验过程中测得的实验数据记录在下表中
实验序号
电压(V)
电流(A)
1
4.0
0.20
2
3.5
0.24
3
3.0
0.26
(1)在规定位置上画出小明的实验电路图。
(2)实验中如何判断小灯泡处于额定功率发光工作的?
(3)根据表中测得的数据,则小明选用的滑动变阻器为 30Ω 0.5A (选填“10Ω 1A”或“30Ω 0.5A”)。小灯泡的额定功率为 0.78 瓦特。
(4)由表中数据可知,第2次实验与第1次实验相比,滑动变阻器功率的变化量ΔP滑与小灯泡功率的变化量ΔP灯相比较,则ΔP滑 < (选填“>”“<”或“=”)ΔP灯。若小灯泡两端电压恰好为1.5伏,则灯的功率可能是 B (选填对应选项的符号:A.0.195W;B.0.230W;C.0.240W;D.0.390W)。
【分析】(1)根据表格数据判断出电压表的位置,据此设计电路;
(2)当滑动变阻器两端的电压为3V时,小灯泡两端的电压等于3V,通过调节变阻器阻值,即可让灯泡两端电压达到额定值3V;
(3)求出灯泡正常发光时滑动变阻器的电压,求出滑动变阻器的电阻,据此判断选用的滑动变阻器规格;根据P=UI求出灯泡的额定功率;
(4)求出实验时滑动变阻器两端的电压,根据P=UI计算第1次和第2次实验时滑动变阻器的电功率;根据公式P=UI分别求出第1次和第2次实验时灯泡的功率,然后进行对比,从而得出答案;
根据表格中的数据分析电流表示数随电压表示数变化的特点,求出1.5V时电流表的示数,然后根据P=UI求出灯泡的实际功率;然后根据P分析灯泡两端的电压为3.0V时和1.5V时灯泡的功率的大小关系,从而得出答案。
【解答】解:(1)由表格数据知随着电压表示数的减小,电流表变大,说明电压表并联在滑动变阻器的两端,电路如下图所示:
;
(2)因为小灯泡与滑动变阻器串联,小灯泡的额定电压为3V,所以小灯泡正常发光时,滑动变阻器两端的电压为U=6V﹣3V=3V,因此当电压表示数为3V时灯泡正常发光;
(3)灯泡正常发光时,滑动变阻器两端的电压为:U1=U﹣UL=6V﹣3.0V=3.0V,
变阻器电阻为:R滑11.5Ω>10Ω,所以,选择滑动变阻器R2(30Ω 0.5A);
灯泡正常发光时的功率为:P额=U额I额=3.0V×0.26A=0.78W;
(4)第1次实验时,滑动变阻器两端的电压U1=U﹣UL=6V﹣2.0V=4V,滑动变阻器消耗的电功率为:P滑1=U1I1=4V×0.20A=0.8W;
第二次实验时,滑动变阻器两端的电压为:U2=U﹣UL=6V﹣2.5V=3.5V,此时滑动变阻器消耗的电功率为:P滑2=U2I额=3.5V×0.24A=0.84W;
所以第2次实验与第1次实验相比,滑动变阻器的功率变大;
第1次实验中,灯泡的功率为:P灯1=U1I1=2.0V×0.20A=0.4W;
第2次实验中,灯泡的功率为:P灯2=U2I2=2.5V×0.24A=0.6W;
滑动变阻器和灯泡的功率变化量分别为:ΔP变=P滑2﹣P滑1=0.84W﹣0.8W=0.04W;ΔP灯=P灯2﹣P灯1=0.6W﹣0.4W=0.2W;由此可知,|ΔP变|<|ΔP灯|;
由表中3次实验数据分析可知,小灯泡两端电压变大时,灯丝电阻变大,即小灯泡的灯丝电阻随温度升高而变大。已知小灯泡的额定电压U0=3V,额定电流I0=0.26A,其额定功率P额=U0I0=0.78W;
大致作出小灯泡的I﹣U图像如下图所示,
由图像可知,当小灯泡两端电压UU0=1.5V时,通过灯泡的电流范围为I0<I<I0﹣﹣﹣﹣①
在①式两端同时乘以U0可得:U0•I0U0IU0I0,即:P额<P实P额,代入数据可得0.195W<P实<0.39W,故A、D均错误;
根据表格中电流与电压变化关系,当电压为1.5V时,电流一定小于0.16A,所以功率应该小于0.24W,故B正确,C错误。
故答案为:(1)见解答图;(2)当电压表示数为3V时灯泡正常发光;(3)30Ω 0.5A;0.78;(3)<;B。
【点评】本题通过“测量小灯泡电功率”的实验,考查了电路图的设计、欧姆定律的应用、电功率公式的应用,综合性较强。
7.(2025•长宁区二模)小明和小华做“测定小灯泡的电功率”实验。他们所用电源电压相同(电源电压为2伏的整数倍),标有“2.2V”和“3.8V”字样的待测小灯泡各一个,小灯泡的额定功率一个大于1瓦,另一个小于1瓦,两个开关、两个标有“20Ω,1A”字样的滑动变阻器,数字式电压表、电流表及导线若干。他们各自选好小灯,正确串联电路,将电压表并联在电路中。闭合开关后,移动滑动变阻器的滑片,分别将测得的三组数据记录在表1、表2中。其中各有一组数据对应小灯正常发光。
表1:小明
序号
电压表示数(伏)
电流表示数(安)
电功率(瓦)
1
2.2
0.32
2
2.5
0.30
3
3.8
0.22
表2:小华
序号
电压表示数(伏)
电流表示数(安)
电功率(瓦)
1
2.2
0.20
2
2.5
0.22
3
2.8
0.24
(1)上述实验中,将电压表并联在滑动变阻器两端的是 小明 (选填“小明”或“小华”)。
(2)小明和小华所用电源的电压为 6 伏。
(3)求出小明所选小灯的额定功率,并说明理由。
【分析】(1)灯与变阻器串联,当电路的电流变大时,根据U=IR确定灯的电压变化,由串联电路电压的规律得出变阻器的电压变化,结合表中数据分析;
(2)根据小华的第1次实验中电流最小为0.20A,此时变阻器连入电路的电阻最大,由欧姆定律和串联电路电压的规律得出电源电压取值范围,根据表1中数据可知,由串联电路电压的规律得出电源电压一定不能为4V,否则,灯的电压都不等于额定电压,确定电源电压大小。
(3)因每个实验中有一组正常发光,根据表2中数据可知,小华的实验中灯的额定电压一定不能3.8V,据此确定所用灯的额定电压,由小明实验所用灯的额定电压为3.8V,结合串联电路电压的规律得了灯的额定电流,根据P=U额I额得出灯正常发光的功率。
【解答】解:(1)灯与变阻器串联,当电路的电流变大时,根据U=IR可知,灯的电压变大,由串联电路电压的规律,变阻器的电压变小,根据表中数据可知,小明的电路中,电压表并联在变阻器的丙两端了,小华的电路中,电压表并联在灯的两端了(不可能并联在电源两端,否则电压表示数不变)。
(2)根据小华的第1次实验中,电流最小为0.20A,此时变阻器连入电路的电阻最大,由欧姆定律和串联电路电压的规律,电源电压不大于
U=U21+I21R滑大=2.2V+0.20A×20Ω=6.2V
根据表1中数据可知,由串联电路电压的规律,电源电压一定不能为4V,否则,灯的电压分别为
1.8V、1.5V和0.2V,都不等于2.2V,或3.8V,灯都不能正常发光,故电源电压只能为6V,
(3)因每个实验中有一组正常发光,根据表2中数据可知,小华的实验中灯的额定电压一定不能3.8V,只能是额定电压为2.2V的电压;小明实验所用灯的额定电压为3.8V,由串联电路电压的规律,当电压表示数为6V﹣3.8V=2.2V时,灯正常发光,故额定功率为
P=U额I额=3.8V×0.32A=1.216W
故答案为:(1)小明;(2)6V; (3)1.216W;见解析。
【点评】本题测量电功率,考查欧姆定律和电功率公式的运用及推理法的运用,对学生思维能力要求好,难度大。
8.(2025•青浦区二模)小李做“测定小灯泡的电功率”实验,他先将电源(电压保持不变)、小灯泡(标有“0.3A”字样)、电流表、滑动变阻器(标有“20Ω,2A”字样)串联,再将电压表(只有0~3伏挡完好)并联在电路中。闭合开关,移动变阻器滑片,电流表指针始终指在0.2安位置不变,他重新连接电路,将变阻器滑片置于电阻最大处,闭合开关,观察到电压表示数如图(a)所示,移动滑片,发现无法完成实验;于是改变了电压表并联的位置,闭合开关,移动滑片,发现当小灯泡正常发光时,电压表示数如(b)所示。
(1)求电源电压U总。
(2)求小灯泡的额定功率P。
【分析】(1)测定小灯泡的电功率”实验中,应将灯泡和滑动变阻器串联,电流表测电路中的电流,电压表与灯泡并联,而电压表只有0~3伏挡完好,闭合开关,移动变阻器滑片,电流表指针始终指在0.2安位置不变,说明滑动变阻器接法错误,即将滑动变阻器的阻值全部接入电路,他重新连接电路,将变阻器滑片置于电阻最大处,则此时滑动变阻器全部接入电路,电路中电流不变,仍为0.2A,根据欧姆定律求出滑动变阻器两端的电压,由图(a)读出电压表的示数,再根据串联电路的电压规律求出电源电压;
(2)因为电压表只有0~3伏挡完好,移动滑片,发现无法完成实验,改变了电压表并联的位置,闭合开关,移动滑片,发现小灯泡能正常发光,说明此时电压表与滑动变阻器并联,由图(b)读出电压表的示数,根据串联电路的电压规律求出小灯泡的额定电压,再根据P=UI求出小灯泡的额定功率。
【解答】解:(1)测定小灯泡的电功率”实验中,应将灯泡和滑动变阻器串联,电流表测电路中的电流,电压表与灯泡并联,而电压表只有0~3伏挡完好,闭合开关,移动变阻器滑片,电流表指针始终指在0.2安位置不变,说明滑动变阻器接法错误,同时将下面两个接线柱接入电路,即将滑动变阻器的阻值全部接入电路,他重新连接电路,将变阻器滑片置于电阻最大处,则此时滑动变阻器全部接入电路,电路中电流仍为0.2A,则滑动变阻器两端的电压为:U滑=IR大=0.2A×20Ω=4V,
由图(a)可知,此时电压表的示数为2V,即此时灯泡两端的电压为:U'L=2V,
则电源电压为:U总=U'L+U滑=2V+4V=6V;
(2)因为电压表只有0~3伏挡完好,移动滑片,发现无法完成实验,改变了电压表并联的位置,闭合开关,移动滑片,发现小灯泡能正常发光,说明此时电压表与滑动变阻器并联,由图(b)可知,则此时滑动变阻器两端的电压为:U'滑=2.2V,
则小灯泡正常发光时的额定电压为:UL=U﹣U'滑=6V﹣2.2V=3.8V,
小灯泡的额定功率为:P=ULIL=3.8V×0.3A=1.14W。
答:(1)求电源电压为6V;
(2)小灯泡的额定功率为1.14W。
【点评】本题主要考查欧姆定律及电功率公式的应用,解答本题的关键是对伏安法测灯泡电功率的原理及电路连接的理解。
9.(2025•闵行区二模)小明同学做“测定小灯泡电功率”实验,所用器材齐全且完好,电源电压为4.5伏保持不变,滑动变阻器标有“20欧 1安”字样,待测小灯标有“0.3安”字样。他先把电源、待测小灯、滑动变阻器、电流表和开关用导线串联连接,再把电压表并联在电路中,并将滑片移至某一端。闭合开关,移动滑片,小灯亮度发生改变,在此过程中,电路中电流能达到的最小值为0.24安,且小灯正常发光时电压表的示数如图所示。
(1)当小明观察到电流表示数为0.30安时,可以判定小灯处于 正常发光 状态。
(2)请根据相关信息计算出小灯的额定功率P额。
【分析】(1)当通过灯泡的电流为额定电流时,灯泡正常发光;
(2)电路中电流能达到的最小值为0.24A,根据欧姆定律求出电路中的总电阻,与滑动变阻器最大阻值比较,据此确定电压表的位置;因电源电压为4.5V,据此确定电压表选用量程,由图确定分度值读数;根据串联电路规律求出灯泡额定电压,利用P=UI求出小灯泡额定功率。
【解答】解:(1)待测小灯标有“0.3安”字样,即灯泡额定电流为0.3A;因电流表和灯泡串联,当小明观察到电流表示数为0.30安时,说明通过灯泡的电流为额定电流,故可以判定小灯处于正常发光状态;
(2)电路中电流能达到的最小值为0.24A,根据欧姆定律可知,电路中的总电阻为:
R总18.75Ω<20Ω,即滑动变阻器不能全部接入电路,说明电压表并联在滑动变阻器两端;因电源电压为4.5V,故电压表选用小量程;小灯正常发光时电压表的示数如图所示,电压表分度值0.1V,其示数为0.7V,根据串联电路电压规律可知,小灯泡额定电压为UL=U﹣U滑=4.5V﹣0.7V=3.8V,则小灯泡额定功率为:
PL=ULIL=3.8V×0.3A=1.14W。
故答案为:(1)正常发光;
(2)小灯的额定功率为1.14W。
【点评】本题用电流表、电压表测电功率,考查电表量程的选择、电表读数、串联电路的规律及欧姆定律的运用,同时考查了推理的能力,难度较大。
10.(2025•普陀区二模)在图1所示的电路中,电源电压为12伏且保持不变,R1的阻值为5欧,闭合开关S,通过电路中的电流为0.6安。
(1)求R1两端的电压U1;
(2)当滑片P移到某位置时,电压表示数如图2所示,若待选的滑动变阻器的规格如表所示,请通过计算说明符合上述要求的变阻器,并求出变阻器接入的电阻值。
编号
滑动变阻器规格
A
10Ω 2A
B
20Ω 1A
C
50Ω 1A
【分析】(1)根据欧姆定律公式计算R1两端的电压U1;
(2)根据(1)计算出R2连入的电阻值,从而排除编号为A滑动变阻器;根据图2读出电压表的示数可能的值为2V或10V,再利用欧姆定律计算出电路中的电流或R2连入的电阻值,综合分析判断出滑动变阻器选择的型号以及连入的阻值大小。
【解答】解:
(1)根据欧姆定律可知,R1两端的电压
U1=IR1=0.6A×5Ω=3V;
(2)在(1)中R1和 R2串联,滑动变阻器R2连入的电阻值
R215Ω>10Ω,所以电路中使用的滑动变阻器的规格不应该是10Ω 2A;
根据图乙可知,电压表的示数可能为2V或10V。
若电压表示数为2V时,电路中的电流
I′2A>1A,所以电路中使用滑动变阻器的规格不可能为20Ω 1A或50Ω 1A,不符合题意;
若电压表示数为10V时,电路中的电流
I″0.4A<1A,所以电路中使用滑动变阻器的规格可能为20Ω 1A或50Ω 1A,
此时滑动变阻器R2连入的电阻值
R225Ω>20Ω,所以电路中使用滑动变阻器的规格不可能为20Ω 1A,即滑动变阻器使用的规格是50Ω 1A的,
答:(1)R1两端的电压U1是3V;
(2)符合上述要求的变阻器是50Ω 1A,变阻器接入的电阻值是25Ω。
【点评】本题考查了串联电路的电压、电流特点和欧姆定律的应用,有一定的综合性。
11.(2025•静安区二模)小华做“测定小灯泡的电功率”实验。他将学生电源(电压有4、6、8V三挡)、待测小灯泡(标有“0.3A”字样)、滑动变阻器(标有“20Ω,2A”字样)、电流表和开关串联在电路中,将电压表(只有0~3V挡完好)并联在小灯泡两端。然后,将变阻器的滑片移至连入的阻值最大的一端,闭合开关,小灯泡发光较暗,电压表、电流表示数如图(a)所示。小华经过思考、分析,调整了电源挡位,重新连接电路,闭合开关,移动滑片,当小灯泡正常发光时,电压表示数如图(b)所示。
(1)小华判定小灯泡正常发光的依据是 通过小灯泡的电流为额定电流0.3A 。
(2)通过计算说明更换后的电源电压U和小灯泡的额定功率P额。
【分析】(1)当通过灯泡的电流为额定电流时,灯泡正常发光;
(2)根据图(a)电表确定分度值读数,利用串联电路电压规律确定第1次选用的电源电压和灯泡额定电压大约值;调整了电源挡位,闭合开关,移动滑片,当小灯泡正常发光时,电压表示数如图(b)所示,根据电压表选用量程确定分度值读数,结合串联电路电压规律和灯泡额定电压大约值确定电源电压;根据串联电路电压规律求出灯泡额定电压,利用P=UI求出灯泡额定功率。
【解答】解:(1)当通过小灯泡的电流为额定电流0.3A时,小灯泡正常发光;
(2)由题意可知,电压表选用小量程,由图(a)可知,电压表指针超过量程,此时小灯泡发光较暗,说明灯泡额定电压大于3V;因灯泡额定电流为0.3A,故电流表选用小量程,由图(a)可知,电流表分度值0.02A,其示数为0.24A,此时滑动变阻器接入电路的阻值最大,根据欧姆定律可知,滑动变阻器两端电压为:
U滑=IR滑=0.24A×20Ω=4.8V,根据串联电路电压规律可知,此时电源电压应大于3V+4.8V=7.8V,说明第1次选用的电源电压为8V;
调整了电源挡位,闭合开关,移动滑片,当小灯泡正常发光时,电压表示数如图(b)所示,电压表分度值0.1V,其示数为1.5V,小于灯泡额定电压,说明电压表测滑动变阻器两端电压,根据串联电路电压规律可知,此时电源电压应大于1.5V+3V=4.5V,即调整后的电源电压应该为6V;
根据串联电路电压规律,灯泡额定电压为UL=U﹣U'滑=6V﹣1.5V=4.5V,则小灯泡额定功率为:
PL=ULIL=4.5V×0.3A=1.35W。
故答案为:(1)通过小灯泡的电流为额定电流0.3A;
(2)电源电压为6V,小灯泡的额定功率为1.35W。
【点评】本题是“测定小灯泡的电功率”的实验,考查了串联电路的规律、欧姆定律以及分析推理和分类讨论的能力,难度较大。
12.(2025•金山区二模)小华做“测定小灯泡的电功率”实验,现有两个小灯泡(分别标有“2.2V 0.3A”、“3.8V 0.3A”字样),滑动变阻器两个(其中A标有“10Ω 1A”字样,B标有“20Ω 1A”字样),他选择其中一个小灯泡与电源(电压为2伏的整数倍且保持不变)、电流表、其中一个滑动变阻器、开关串联,然后将电压表并联在电路中。小华闭合开关,移动变阻器的滑片,在草稿纸上记录了两组实验数据,如图所示。
(1)判定小灯正常发光的依据是 两只小灯泡的额定电流都是0.3A,当电流表读数为0.3A时,小灯泡正常发光 。
(2)请根据相关信息求出电源电压U,并判断小华选用的滑动变阻器的规格。(需写出解答过程)
(3)小灯的额定功率为 1.14 瓦。
【分析】(1)已知小灯泡的额定电流,根据电流表示数可知小灯泡是否正常发光;
(2)根据小灯泡的额定电压和电压表示数判断所选择的小灯泡和电压表的测量对象,根据欧姆定律求滑动变阻器接入电路的阻值,从而确定其规格;
(3)根据P=UI求小灯泡的额定功率。
【解答】解:(1)两只小灯泡的额定电流都是0.3A,当电流表读数为0.3A时,小灯泡正常发光;
(2)假设电压表测小灯泡两端的电压,则小灯泡两端的电压为2.2V时,电流表示数是0.3A,电压为3.5V时,电流表示数应大于0.3A,故假设不成立;
假设电压表测滑动变阻器两端的电压,当滑动变阻器接入电路的阻值较小时,电压表示数为2.2V时,电流表示数为0.3A,此时小灯泡两端的电压为2.2V或3.8V,根据串联电路的电压规律可得,电源电压:
U=UL+U滑=2.2V+2.2V=4.4V(不合题意,舍去),
或U=UL+U滑=3.8V+2.2V=6V(符合题意),
故实验选择的小灯泡规格为“3.8V 0.3A”,
当滑动变阻器两端的电压为3.5V,它接入电路的阻值较大,此时电路中的电流为0.22A,
滑动变阻器接入电路的阻值:R滑15.9Ω>10Ω,
所以选用的滑动变阻器的规格为“20Ω 1A”;
(3)小灯泡的额定功率:P额=U额I额=3.8V×0.3A=1.14W。
故答案为:(1)两只小灯泡的额定电流都是0.3A,当电流表读数为0.3A时,小灯泡正常发光;
(2)选用的滑动变阻器的规格为“20Ω 1A”;
(3)1.14。
【点评】本题考查串联电路的特点和电功率、欧姆定律公式的应用,难度适中。
13.(2025•徐汇区二模)小徐和小华做“测定小灯泡的电功率”实验,现有输出电压分别为3伏和6伏的电源各1个,滑动变阻器2个,同样的待测小灯(标有“0.28A”字样)、电压表、电流表、开关各2个,导线若干。小徐和小华分配器材,分别进行实验。
小华使用自己分配到的器材连接电路,进行实验。他将滑动变阻器的滑片移到一端后闭合开关,然后再移动变阻器的滑片,发现电压表的示数由闭合开关后的2伏逐渐减小至零,电流表在此过程中示数的最小值为0.1安,无法使小灯正常发光。
小徐使用自己分配到的器材连接电路,进行实验,闭合开关后,移动变阻器的滑片直到小灯正常发光,他记录和处理的数据见表。
电压表示数/伏
电流表示数/安
额定功率/瓦
2.2
0.28
0.616
①小徐判定小灯泡正常发光的依据是 当电流表示数达到0.28A时,小灯泡正常发光 。
②可选的滑动变阻器有A、B两个,分别标有“10Ω 2A”“20Ω 2A”字样,本次实验中小华选用的变阻器是 B (选填“A”或“B”)。(需写出解答过程)
③分析以上信息,指出两位同学实验中的错误。
④求小灯泡的额定功率P额。(需写出解答过程,结果保留两位小数)
【分析】①当通过灯泡的电流为额定电流时,灯泡正常发光;
②分析电路连接,根据欧姆定律求出滑动变阻器接入电路的最大阻值,据此确定小华选用的变阻器;
③根据②确定小徐选用的电源电压和滑动变阻器,利用串联电路电压规律结合欧姆定律和表中数据分析滑动变阻器连接方式,据此确定实验中的错误;
④根据③确定灯泡额定电压,利用P=UI求出小灯泡额定功率。
【解答】解:①待测小灯标有“0.28A”字样,即额定电流为0.28A;当电流表示数达到0.28A时,小灯泡正常发光;
②他将滑动变阻器的滑片移到一端后闭合开关,然后再移动变阻器的滑片,发现电压表的示数由闭合开关后的2伏逐渐减小至零,由分压原理可知,当滑动变阻器接入电路的阻值为0时,其两端电压为0,说明小华将电压表并联在滑动变阻器两端,且当滑动变阻器接入电路阻值最大时其两端电压为2V,此时电路中电流最小为0.1A,故滑动变阻器最大电阻为:
R滑20Ω,故本次实验中小华选用的变阻器是B;
因滑动变阻器接入电路的阻值为0时也无法使小灯正常发光,说明小华选用的电源电压较低,即小华选用的电源电压为3V;
③由②可知,小徐选用的电源电压为6V,滑动变阻器为“10Ω 2A”;
若灯泡额定电压为2.2V,根据串联电路电压规律,滑动变阻器两端电压为U'滑=U﹣U'=6V﹣2.2V=3.8V,此时滑动变阻器接入电路的阻值为:
R'滑13.6Ω>10Ω,说明2.2V电压应该是滑动变阻器两端电压,即电压表应并联在滑动变阻器两端,故两位同学实验中的错误是将电压表并联在滑动变阻器两端;
④由③可知,灯泡额定电压为UL=U﹣U'=6V﹣2.2V=3.8V,则小灯泡额定功率为:
PL=ULIL=3.8V×0.28A=1.064W≈1.06W。
故答案为:①当电流表示数达到0.28A时,小灯泡正常发光;②B;③将电压表并联在滑动变阻器两端;④小灯泡的额定功率为1.06W。
【点评】本题测定小灯泡的电功率,考查串联电路的规律和欧姆定律及电功率公式的运用及分类讨论和推理能力,难度大,对学生思维能力要求高。
14.(2025•虹口区二模)小华做“测定小灯泡的电功率”实验,现有电源(电压保持不变)、LED灯(正常工作电流为0.02安)、普通待测小灯泡(标有“1.5V”字样)、电流表、电压表、滑动变阻器、开关各一个,以及导线若干。他首先选择LED灯连接电路,如图(a)所示。闭合开关,LED灯不发光,电流表指针不发生偏转,电压表示数为3伏。小华询问老师后得知,LED灯具有正极和负极,电流只有从正极流入、负极流出时灯才能发光,反之则几乎没有电流通过。于是小华仅改变了通过LED灯的电流方向,闭合开关,观察到电流表示数为0.02安、电压表示数为2.8伏。接着他改用普通小灯泡接入原电路,移动滑动变阻器的滑片,观察到小灯泡正常发光时,电流表示数如图(b)所示,此时滑片在中点附近,小灯泡比LED灯正常发光时暗。
①通过分析说明电源电压U的大小。
②计算普通小灯泡的额定电功率P额。
③从节能的角度,在两灯中选择一个作为日常照明设备,通过计算说明理由。
【分析】①闭合开关,LED灯不发光,电流表指针不发生偏转,说明电路可能断路,电压表示数为3V,说明电压表与电源连通,电压表被串联在电路中,测电源电压;
②根据图(a)确定电流表量程,由图(b)确定分度值读数,利用P=UI求出小灯泡的额定电功率;
③根据P=UI求出LED灯额定功率,据此分析。
【解答】解:①闭合开关,LED灯不发光,电流表指针不发生偏转,说明电路可能断路,电压表示数为3V,说明电压表与电源连通,电压表被串联在电路中,测电源电压,故电源电压为3V;
②由图(a)可知,电流表选用小量程;小灯泡正常发光时,电流表示数如图(b)所示,电流表分度值0.02A,其示数为0.32A,则小灯泡的额定电功率为:
P额=U额I额=1.5V×0.32A=0.48W;
③小华仅改变了通过LED灯的电流方向,闭合开关,观察到电流表示数为0.02A、电压表示数为2.8V,此时LED灯正常发光,其额定功率为PL=ULIL=2.8V×0.02A=0.056W,小于小灯泡额定功率0.48W,且比小灯泡灯正常发光时亮,故从节能的角度,应选择LED灯作为日常照明设备。
答:①电源电压U的大小为3V;
②普通小灯泡的额定电功率为0.48W;
③LED灯正常发光,其额定功率为PL=ULIL=2.8V×0.02A=0.056W,小于小灯泡额定功率0.48W,且比小灯泡灯正常发光时亮,故从节能的角度,应选择LED灯作为日常照明设备。
【点评】本题“测定小灯泡的电功率”实验,考查了电路分析和电功率公式的应用。
15.(2025•松江区二模)小松同学做“测小灯泡的电功率”实验,他将电源(电压为1.5伏的整数倍且保持不变)、待测小灯(如图所示)、滑动变阻器、电流表、开关串联,并将电压表并联入电路。闭合开关,移动变阻器滑片,记录的部分数据及现象见如表。
序号
电压表示数(伏)
电流表示数(安)
电压表示数与电流表示数的比值(欧)
1
0.22
10
2
1.7
0.24
①小松判定小灯正常发光的依据是 电流表示数为0.22A 。
②实验中,电压表并联在 滑动变阻器 两端(选填“小灯”或“滑动变阻器”)理由是 由小灯的铭牌可知3V≤U额<4V,I额=0.22A;序号2中电流表示数I=0.24A>I额,而此时电压表示数为1.7V,小于灯泡的额定电压 。
③根据相关信息计算出电源电压U、小灯泡的额定功率P额。(需写出主要推理和计算过程)
【分析】①根据上图知,灯的额定电流为0.22A,据此分析;
②根据小灯的铭牌可知3V≤U额<4V,I额=0.22A;序号2中电流表示数I=0.24A>I额,如果电压表并联在灯泡两端,则此时电压表的示数应大于灯泡的额定电压,结合序号2中电压表的示数可判断电压表并联在哪个元件的两端;
③根据表中第1组数据确定电源电压取值范围,根据已知条件确定电源电压的大小,在第1次实验中得出灯的额定电压,根据P=UI求出灯泡的额定功率。
【解答】解:
①根据上图知,灯的额定电流为0.22A(额定电压不小于3.0V),小松判定小灯正常发光的依据是电流表示数为0.22A。
②由小灯的铭牌可知3V≤U额<4V,I额=0.22A;序号2中电流表示数I=0.24A>I额,而此时电压表示数为1.7V,小于灯泡的额定电压,所以电压表并联在滑动变阻器两端。
③根据表中第1组数据可知,电源电压不小于U1=2.2V+3.0V=5.2V,而小于U2=2.2V+4.0V=6.2V,
电压为1.5伏的整数倍且保持不变,故电源电压只能为U=6V;
在第1次实验中,可知灯的额定电压为:U额=6V﹣2.2V=3.8V,
灯泡的额定功率:P额=U额I额=3.8V×0.22A=0.836W。
故答案为:①电流表示数为0.22A;②滑动变阻器;由小灯的铭牌可知3V≤U额<4V,I额=0.22A;序号2中电流表示数I=0.24A>I额,而此时电压表示数为1.7V,小于灯泡的额定电压;③见解析。
【点评】本题“测小灯泡的电功率”,考查串联电路的规律、欧姆定律及电功率公式的运用,对学生思维能力要求较高。
16.(2025•黄浦区二模)小红和小华做“测定小灯泡的电功率”实验,现有两个滑动变阻器(A标有“10Ω,3A”、B标有“20Ω,2A”字样)可选,其余所有器材完全相同,且电压表只有0~3伏档完好。他们分别选用其中一个滑动变阻器与电源(电压为2伏整数倍保持不变)、开关、小灯泡(标有“3.8V”字样)、电流表正确串联。小红将电压表并联在小灯泡两端,移动变阻器滑片移至最大阻值处,闭合开关,观察到电压表示数如图所示,无法测出小灯泡的额定功率。小华也将电压表接入电路后进行实验,部分实验数据记录在表中,其中序号1实验时,电压表示数超过量程。他们交流讨论后,根据实验现象和测量数据得出了小灯泡的额定功率。
物理量
实验序号
电压表示数(伏)
电流表示数(安)
电压表与电流表示数的比值(欧)
1
0.24
2
3.0
0.40
3
5.0
(1)测定小灯泡电功率实验原理是 P=UI 。
(2)小华实验中电压表并联在 滑动变阻器 两端(选填“小灯泡”“滑动变阻器”或“电源”)。
(3)求小灯泡的额定功率P额(需写出解答过程)。
【分析】(1)测定小灯泡电功率实验原理是 P=UI。
(2)小华的实验中,序号1实验时,电压表示数超过量程,即大于3V,对应的电流为0.24A,结合序号2实验电压表示数和对应的电流,结合串联电路电压的规律确定知电压表的连接。
(3)小华的序号1实验时,电压表示数超过量程,由欧姆定律得出小华的序号1实验此时变阻器连入电路的电阻范围,确定小华使用的变阻器,从而确定小红使用的变阻器;
小华实验中,若电源电压为8V,分析序号为2的实验,因电压表示数为3V时,可知灯的电压为5V,大于灯的额定电压3.8V,可确定电源电压的取值范围;由欧姆定律得出小华序号2实验时变阻器连入电路的电阻大小;
小红实验中,移动变阻器滑片移至最大阻值处(10Ω),闭合开关,观察到电压表示数为2.5V,从而确定故小红实验中此时变阻器的电阻的电压一定大于3V,根据串联电路电压的规律,确定小红实验中电源取值范围,结合已知条件确定电源电压大小;小红的实验中,因电压表并联在小灯泡两端,故不可能确定灯正常发光;在小华的实验中,只有当电压表示数为2.2V,灯的电压为3.8V,从而确定序号3时灯一定正常发光;结合当电压表与电流表示数的比值5Ω时得出灯的额定电流,根据实验原理得出小灯泡的额定功率。
【解答】解:(1)测量出来的电压和电流,根据P=UI可算出灯的电功率,故测定小灯泡电功率实验原理是 P=UI。
(2)小华的实验中,序号1实验时,电压表示数超过量程,即大于3V,对应的电流为0.24A,序号2实验时,电压表示数为3V,对应的电流为0.40A,当电路的电流变大时,灯的电压应增大,由串联电路电压的规律,变阻器的电压变小,故可知电压表并联在变阻器的两端。
(3)小华的实验中,其中序号1实验时,电压表示数超过量程,可知此时变阻器连入电路的电阻
R滑112.5Ω
故小华使用的是B变阻器(标有“20Ω,2A”),小红使用的是变阻器A;
小华实验中,若电源电压为8V,在序号为2的实验中,电压表示数为3V时,灯的电压为5V,大于灯的额定电压3.8V,故电源电压应小于8V;
小华序号2实验时,变阻器连入电路的电阻为
R滑27.5Ω
小红实验中,移动变阻器滑片移至最大阻值处(10Ω),闭合开关,观察到电压表示数如图所示,电压表选用小量程,分度值为0.1V,示数为2.5V,故小红实验中此时变阻器的电阻的电压一定大于3V,根据串联电路电压的规律,小红实验中电源电压大于
U′=3V+2.5V=5.5V
根据已知条件可知,电源电压为6V;
因小红的实验中,因电压表并联在小灯泡两端,故不可能确定灯正常发光;在小华的实验中,当电压表示数为2.2V,灯的电压为3.8V,灯一定正常发光;结合小华的实验可知,故只能是当电压表与电流表示数的比值5Ω时,灯的电压为3.8V,灯正常发光,故可知灯的额定电流为:
I额=I变0.44A
故小灯泡的额定功率
P额=U额×I额=3.8V×0.44A=1.672W
故答案为:(1)P=UI;(2)滑动变阻器; (3)见解析。
【点评】本题测量测定小灯泡的电功率实验,考查实验原理、欧姆定律的运用、实验推理能力,难度大,对思维能力要求高。
17.(2025•闵行区一模)小明做“伏安法测电阻”实验,将电源(电压为1.5伏整数倍且保持不变)、开关、滑动变阻器(标有“20欧 1安”字样)、待测电阻Rx、电流表串联,再将电压表并联在电路中。连接电路时小明发现滑动变阻器的滑片被卡在图示位置无法移动。小明经过思考,认为可以通过改接滑动变阻器的接线柱完成实验。他首先连接滑动变阻器A、C接线柱,闭合开关,电压表和电流表示数分别为3.5伏和0.32安。接着他分别连接A、B接线柱和B、C接线柱。闭合开关后,其中一次电压表示数为4.5伏,另一次电流表示数为0.24安。
(1)“伏安法测电阻”的实验原理是 R 。
(2)请在实验数据记录表空白处完成相关数据及栏目的填写。
实验序号
电压(伏)
电流(安)
电阻(欧)
平均电阻(欧)
1
3.5
0.32
2
2.7
0.24
3
4.5
0.4
【分析】(1)用伏安法测量电阻的原理是电阻等于电源除以电流;
(2)根据首先连接滑动变阻器A、C接线柱,闭合开关,电压表和电流表的示数分别为3.5V和0.32A,接着他分别连接A、B接线柱和B、C接线柱,闭合开关后,其中一次电压表示数为4.5V,另一次电流表示数为0.24A,可以判断电压表接在了待测电阻两端;当滑动变阻器全部电阻接入时,电流表示数应示数应小于0.32A,0.24A是滑动变阻器接A、B接线柱接入的情况,由滑动变阻器的最大电阻值和电源电压是1.5V的整数倍,以及滑动变阻器A、C接线柱,闭合开关,电压表和电流表的示数分别为3.5V和0.32A,可求出电源电压,由欧姆定律求出三次实验的电阻求平均值。
【解答】解:(1)用伏安法测量电阻的原理R;
(2)连接滑动变阻器A、C接线柱,闭合开关,电压表和电流表的示数分别为3.5V和0.32A,假设电压表接在了滑动变阻器两端,此时,滑动变阻器的最大电阻为20Ω,故把滑动变阻器接入B、C接线柱时,电流表示数要大于0.32A,而当把滑动变阻器分别连接A、B接线柱和B、C接线柱,闭合开关后,其中一次电压表示数为4.5V,另一次电流表示数为0.24A,由此可知0.24A是滑动变阻器A、B接线柱接入是的情况,那么4.5V是滑动变阻器B、C接线柱接入的情况,由A、C接线柱接入时电压表的示数为3.5V和B、C接线柱时电压表示数4.5V可知,电压表接待测电阻两端,故待测电阻的阻值约为10.9375Ω,因为滑动变阻器A、B接线柱接入时电流表示数为0.24A,
此时滑动变阻器两端的电压U滑=I2R滑大=0.24A×20Ω=4.8V,电源电压U′=U滑+I2RX1=4.8V+0.24A×10.9375Ω=7.425V,因为电源电压是1.5V的整数倍,
故电源电压U=7.5V,
11.25Ω,
当电压表示数为4.5V时,滑动变阻器接入的电阻R滑1207.5Ω,
此时电路中的电流0.4A,
11.25Ω,
待测电阻的阻值Rx11.15Ω
故答案为:(1);
(2)序号1,电压3.5;电阻为10.9375;
序号2,电压2.7;电阻11.25;
序号3,电压4.5;电流0.4;
平均电阻,11.15。
【点评】本题考了由题目信息判断电压表接入的位置,电源电压大小的确定是解题的关键,也是难点。
18.(2025•崇明区一模)在“用电流表、电压表测电阻”的实验中,所用的电路图如图(a)所示,已知电源电压U保持不变,滑动变阻器的最大阻值为R0。
(1)实验时在闭合开关S前,变阻器的滑片P应调至 B (选填“A”、“中间”或“B”)端。
(2)闭合开关S,移动变阻器滑片,当电压表示数为2.5伏时,电流表示数如图(b)所示,则待测电阻的阻值为 5 欧。接着继续改变滑片位置,测量电压和电流值,实验中测量多组电压和电流值的目的是 C (选填“A”验证实验结果是否正确;“B”寻找普遍规律;“C”减小测量误差)。
(3)完成测电阻后,小明同学思考这样一个问题,假如没有电流表,应该也能测出待测电阻的阻值。于是他就设计出如图(c)所示电路,请你帮助他将实验步骤补充完整。
①首先 闭合开关S 前,将滑动变阻器的滑片移至 阻值最大端 ;
②然后闭合开关S,读出此时电压表的读数为Ux;
③待测电阻阻值的表达式是Rx= (用已知量和所测物理量的符号来表示)。
【分析】(1)为了保护电路,电路连接正确后,闭合开关前,滑动变阻器的滑片应该滑到阻值最大处;
(2)根据电流表选用量程确定分度值读数;根据R=算出电阻,然后求平均值减小误差;
(3)根据串联电路电压规律计算Rx两端的电压,根据串联电路电流特点结合欧姆定律计算电路电流,根据欧姆定律计算待测电阻阻值。
【解答】解:(1)实验时在闭合开关S前,为了保护电路,变阻器的滑片P应调至阻值最大端即B端。
(2)闭合开关S,移动变阻器滑片,当电压表示数为2.5伏时,电流表示数如图(b)所示,电流表所选量程为0~0.6A,分度值为0.02A,示数为0.5A,则待测电阻的阻值为R5Ω。接着继续改变滑片位置,测量电压和电流值,实验中测量多组电压和电流值的目的是减小测量误差,故选C。
(3)完成测电阻后,小明同学思考这样一个问题,假如没有电流表,应该也能测出待测电阻的阻值。于是他就设计出如图(c)所示电路,则:
①首先闭合开关S前,将滑动变阻器的滑片移至阻值最大端;
②然后闭合开关S,读出此时电压表的读数为Ux;
③待测电阻阻值的表达式是Rx。
故答案为:(1)B;(2)5;C;(3)①闭合开关S;阻值最大端;③。
【点评】本题“伏安法”测电阻的实验,考查了电路连接、注意事项、电流表读数以及电阻的计算等知识。
19.(2025•徐汇区一模)某小组做“用电流表、电压表测电阻”实验,现有待测电阻R1(阻值在5欧左右)、滑动变阻器R2(标有“50Ω 1A”字样)、电流表(表盘如图1(a)所示)、开关、学生电源(3伏、6伏、9伏、12伏可选)和导线若干。小明按图1(b)所示电路图连接电路,调整学生电源选择输出电压为3伏,闭合开关后,他观察到电流表A的示数为0.58A,他由此计算出待测电阻R1的阻值。
①求小明得出的待测电阻R1的阻值(保留两位小数)。
②小明的实验存在什么问题?应该如何改进(从电路设计、分析数据等方面建议)。
③小徐比较小明实验中得出的R1的阻值和R1的真实阻值,发现二者有差异。经过查阅资料,他得知电流表内部也有电阻,本次实验结果的差异是受电流表内部电阻的影响导致的。若将电流表等效为由理想电流表(没有电阻)和内部电阻构成,他猜想二者可能有两种连接方式,分别如图2(a)(b)所示。
(a)判断理想电流表和内部电阻连接方式,并说明理由。
(b)用滑动变阻器代替待测电阻,按图3所示电路图连接电路,通过调整学生电源的输出电压和滑动变阻器的阻值,能否求出电流表内部电阻的阻值R内(请做判断并说明理由)。
【分析】①待测电阻的阻值等于电压除以电流;
②小明的实验只测出了一组数据,测量误差较大;根据伏安法测电阻的原理提出改进方法,需要求电阻的平均值以减少测量误差;
③(a)从因电流表有电阻对测量的R1的结果与实际值不同分析判断;
(b)因为图1中,电阻R1阻值为5Ω左右,考虑电流表的内阻,可知电流表的内阻在0.17Ω左右,从0.17Ω引起的电流表的变化就行说明。
【解答】解:
①待测电阻的阻值5.17Ω;
②小明的实验存在的问题:实验中只测出了一组数据,可能误差较大;
改进方法:根据伏安法测电阻的原理,可以在电路中串联滑动变阻器R2,将电压表并联在待测电阻的两端,移动变阻器的滑片,至少测出三组数据,求电阻的平均值以减少实验误差(或者:通过调整电源的输出电压,改变待测电阻两端的电压,至少测出三组数据,求电阻的平均值以减小实验误差);
③(a)因电流表有电阻对测量的R1的结果与实际值不同,若内部结构图2(b)电流表的电阻被短路,对测量结果没有影响,故选(a);
(b)因为图1中,电阻R1阻值为5Ω左右,考虑电流表的内阻,测得待测电阻R1约为5.17Ω,因为电流表的电阻和电阻R1串联,故电流表的内阻在0.17Ω左右,图3中对滑动变阻器来说,只能调至最大值50Ω,当电源电压为3V时,由于内阻的影响电流的变化量ΔI10.0002A,
当电源电压为12V时由于内阻的影响电流的变化量ΔI2,都远小于电流表的分度值0.02A,故不能测出电流表的内阻,
故答案为:①待测电阻的阻值是5.17Ω;②见解答;③(a)(a);若内部结构图2(b)电流表的电阻被短路,对测量结果没有影响;(b)不能测出电流表内阻,理由见解答。
【点评】本题考查了欧姆定律的原因,串联电路中电阻的特点。
20.(2025•金山区一模)小红和小华做“用电流表、电压表测电阻”实验,他们所用滑动变阻器有A、B两个,A标有“5欧 3安”字样、B标有“20欧 2安”字样,其它实验器材齐全且相同(电源电压为2伏的整数倍且保持不变)。他们各自选取一个变阻器进行实验,小红正确连接电路,操作规范,闭合开关,观察到电压表示数如图所示。小华将器材正确串联之后,将电压表并联在电路中,闭合开关移动滑动变阻器滑片,发现两个电表的示数一个变大一个变小,当滑片移至某一位置时,测量得到一组实验数据记录在表序号1中。
表 小华的实验数据
序号
电压表示数(伏)
电流表示数(安)
1
3.0
0.20
2
3
(1)画出小红实验的电路图。
(2)小华实验中电压表并联在 滑动变阻器 (选填“待测电阻”或“滑动变阻器”)两端。
(3)通过推理计算说明实验时所用的电源电压U和实验序号1中待测电阻的阻值。(需写出解答过程)
【分析】(1)小红正确连接电路,操作规范,故电路图是伏安法测电阻的常规电路;
(2)小华应该是把电压表并联在滑动变阻器两端了,这样连接电路,实验过程中,当滑动变阻器阻值调大时,电压表示数变大,电流表示数变小;
(3)根据表中序号1的数据,滑动变阻器连入电路的阻值大于5Ω,所以,小华使用的是滑动变阻器B,小红使用的是滑动变阻器A;小红正确连接电路,操作规范,闭合开关时,滑动变阻器阻值最大为RA=5Ω,小于15欧,所以此时变阻器的电压小于3伏,电压表示数为根据电压表示数,可得电源电压的范围,又因为电源电压为2V的整数倍,可得电源电压;
根据小华的实验数据和串联电路电压规律,可得得Rx的阻值。
【解答】解:(1)小红正确连接电路,操作规范,故电路图是伏安法测电阻的常规电路,如下所示:
(2)小华应该是把电压表并联在滑动变阻器两端了,这样连接电路,实验过程中,当滑动变阻器阻值调大时,电压表示数变大,电流表示数变小;反之如果滑动变阻器阻值调小时,电压表示数变小,电流表示数变变大;
(3)根据表中序号1的数据,滑动变阻器连入电路的阻值为R115Ω>5Ω,所以,小华使用的滑动变阻器是标有“20欧 2安”字样的B,小红使用的是滑动变阻器A;
小红正确连接电路,操作规范,闭合开关时,滑动变阻器阻值最大为RA=5Ω,小于15欧,所以变阻器此时的电压小于3伏,电压表示数为Ux=4.5Ω,电源电压U=Ux+UA<4.5V+3V,即U<7.5V,所以,4.5V<U<7.5V,又因为电源电压为2伏的整数倍,所以电源电压U=6V;
根据小华的实验数据可得:U=Ux+UB,即6V=0.2A×Rx+3V,解之得Rx=15Ω。
故答案为:(1)电路图见解析;(2)滑动变阻器;(3)电源电压为6V;待测电阻的阻值是15Ω。
【点评】本题考查“用电流表、电压表测电阻”实验,题目不是常规题,难度较大。
21.(2025•虹口区一模)小虹和小唐做“用电流表、电压表测电阻”实验,现有两个滑动变阻器(分别标有“5Ω,3A”“20Ω,2A”字样),其余实验器材均相同。他们分别选择其中一个变阻器与电源(电压未知且保持不变)、待测电阻、电流表、开关串联。小虹将电压表并联在待测电阻两端,移动变阻器滑片P至最大阻值处,闭合开关后,观察到电压表的示数如图所示。小唐将电压表并联在电路中,将测得的三组数据记录在下表中。他们交流数据后,共同得出了实验结果。
实验序号
电压U(伏)
电流I(安)
1
3.0
0.16
2
2.5
0.20
3
1.5
0.30
①通过计算判断小唐实验时使用滑动变阻器的规格。
②计算电源电压U。
③计算待测电阻Rx的阻值(精确到0.1欧)。
【分析】①从小唐的实验数据,电压减小电流增大,可知电压表接在了滑动变阻器两端,由实验数据1,求出滑动变阻器接入的电阻判断小唐选用的滑动变阻器的规格;
②由小唐选用的滑动变阻器确定小虹所选用的滑动变阻器为5Ω,3A,由小唐的实验数据3可知,当滑动变阻器两端电压为1.5V,通过的电流为0.3A,接入的电阻为5Ω,由此可知小虹的实验中滑动变阻器两端的电压,定值电阻两端的电压已知,求出电源电压;
③小虹实验中待测电阻两端的电压已知,此时通过的电流从表实验3可知,求出小虹的测得待测电阻阻值,小唐三次实验的待测电阻阻值由欧姆定律求出,这四次实验的平均值为待测电阻的阻值。
【解答】解:①从小唐的实验数据,电压减小电流增大,可知电压表接在了滑动变阻器两端,由实验数据1,滑动变阻器接入的电阻5Ω,
由此可知小唐选用的滑动变阻器的规格是20Ω,2A;
②由①知小唐选用的滑动变阻器的规则给20Ω,2A,故小虹所选用的滑动变阻器为5Ω,3A,由小唐的实验数据3可知,当滑动变阻器两端电压为1.5V,通过的电流为0.3A,接入的电阻为5Ω,由此可知小虹的实验中滑动变阻器两端的电压为1.5V,由图可知电压表的示数为3V,故电源电压U=3V+1.5V=4.5V;
③小虹实验1,待测电阻9.4Ω,
小虹实验2,待测电阻10.0Ω,
小虹实验3,待测电阻,
待测电阻的阻值9.8Ω;
答:①小唐实验时使用的滑动变阻器的规格是20Ω,2A;
②电源电压为4.5V;
③待测电阻Rx的阻值是9.8Ω。
【点评】本题考查了用欧姆定律测量待测电阻的阻值,实验中如何根据实验数据找到数据之间的关系是解题的关键。
22.(2025•黄浦区一模)小明做“用电流表、电压表测电阻”实验,现有两个滑动变阻器(分别标有“5欧 3安”和“10欧 2安”)。他选用某一滑动变阻器与电源(电压有6伏和7.5伏两挡可选)、待测电阻Rx、电流表、开关正确串联。他移动滑片至阻值最大处,将电压表(只有0~3伏挡完好)并联在待测电阻两端,闭合开关,观察到的现象如图所示,然后他将电压表并联在滑动变阻器两端,观察到的现象仍如图所示。为了完成实验,他调整电源电压,移动变阻器滑片,又做了两次实验,实验数据记录在表中,根据三次实验数据测出了待测电阻的阻值。
序号
电压表示数(伏)
电流表示数(安)
1
2
2.4
0.36
3
2
0.40
(1)图(a)中电流表的示数为 0.38 安。
(2)根据题中信息判断调整后的电源电压。(需写出判断过程)
(3)求待测电阻Rx的阻值。(需写出计算过程,精确到0.1欧)
【分析】(1)电流表的量程和分度值已知,可知电流表的示数;
(2)根据滑动变阻器处于最大值,电压表(量程0~3V)并联在待测电阻两端和并联在滑动变阻器两端的电压表示数判断处所选用的电源电源,从而确定调至后的电源电压;
【解答】解:(1)电流表的量程0~0.6A分度值0.02A,电流表的示数是0.38A;
(2)将滑动变阻器处于最大值,电压表量程0~3V并联在待测电阻两端,闭合开关,电流表为0.38A,电压表超过3V,这时把电压表并联在滑动变阻器两端,电压表还是超过3V,由此可知电源电压高于6V,所以电源电压为7.5V,故调整电源电压为6V;
(3)由题意知,测量数据时,电压表测定时滑动变阻器两端的电阻,
当电源电压为7.5V时,电压表接着滑动变阻器两端时,电流为0.38,两端电压大于3V,滑动变阻器最大阻值R滑7.89Ω,故选用的滑动变阻器的规格是10欧 2安,
实验序号1待测电阻9.74Ω
实验序号2:待测电阻两端的电压U1=U﹣U1′=6V﹣2.4V=3.6V,待测电阻;
实验序号3时,待测电阻两端的电压U2=U﹣U2′=6V﹣2V=4V,待测电阻,
待测电阻阻值;
答:(1)0.38;(2)调整后的电源电压为6V,判断过程见解答;(3)待测电阻的阻值为9.9欧。
【点评】本题考查了根据实验电流表、电压表的数据确定电源电压,电流表、电压表示数的读取,欧姆定律的应用,题目新颖。
23.(2025•杨浦区一模)小红和小华做“用电流表、电压表测电阻”实验。现有待测导体两个(分别是电阻R和小灯泡L),其余的器材相同且完好,其中滑动变阻器上均标有“1A”字样。他们分别选择一个待测导体,与电源、电流表、开关正确串联,其中一人将电压表并联在待测导体两端,另一人将电压表并联在滑动变阻器两端。小红和小华均规范操作,并将刚闭合开关时的电压表示数记录实验序号1中。实验过程中,两位同学观察到电流表示数的最小值均为0.2安,电流表示数的最大值分别为0.58安、0.3安。他们讨论后分别计算出了定值电阻R的平均值与小灯泡L电阻的平均值,表1、表2中记录了两人的实验部分数据。
表1小红实验数据
实验序号
电压(伏)
电流(安)
1
4.0
2
2.8
0.3
3
0
表2小华实验数据
实验序号
电压(伏)
电流(安)
1
2.0
2
3.5
0.24
3
根据上述信息
(1) 小红 将电压表并联在滑动变阻器(选填“小红”或“小华”),理由是: 电流增大时,电压变小 。
(2)求小红和小华实验所用电源的电压U。(写出主要的推理和分析过程)
(3)求定值电阻R的平均值。(精确到0.1欧姆)
(4)将小灯泡L电阻的平均值作为小灯泡的电阻,你认为这样做合理吗?为什么?
【分析】(1)根据表格中电压和电流的变化情况确定电压表所连接的位置;
(2)从两人均操作规范,闭合开关时,滑动变阻器都在最大值处,此时电路中的电流最小0.2A,由小红的表中数据实验1滑动变阻器两端电压和小华1的电压数据可知电源电压;
(3)小红把电压表接在了滑动变阻器两端了,小华把电压表接在了待测电阻两端,从表格2数据可判断,小华的待测电阻灯泡,可以推出小红待测电阻为定值电阻,由灯泡的电阻随温度的升高而增大,可知电流表最大值0.58A为小红实验中的电流的最大值,由欧姆定律分别求出小红3次实验电阻,求平均值作为待测电阻的阻值;
(4)因为小灯泡的电阻随温度的变化而变化,故测小灯泡的电阻,求平均值作为小灯泡的电阻,不合理,没有实际意义。
【解答】解:(1)由表1中,实验序号1的电流为0.2A,电流增大时,待测电阻两端电压变大,而表格中的电压表示数变小,故可以判断小红把电压表接在了滑动变阻器两端;
(2)由①知小红把电压表接在了滑动变阻器两端了,小华把电压表接在了待测电阻两端,从两人均操作规范,闭合开关时,滑动变阻器都在最大值处,此时电路中的电流最小0.2A,从两人第一次实验电压数据可知:电源电压U=4.0V+2.0V=6V;
(3)从表格2实验序号1是滑动变阻器接入最大值时对应的数据,电流I小=0.2A,
所以此时待测电阻R21
实验序号,
故小华待测电阻是小灯泡,小红待测电阻定值电阻;
因为两位同学电流表的示数的最大值分别是0.58A、0.3A,
假设滑动变阻器接入电阻位零时,灯泡的最大电流位0.58A,
则此时小灯泡的电阻10.3Ω<R22≈14.6Ω
这与小灯泡的电阻随温度的升高而增大相矛盾,故假设不成立,
所以小红实验3的电流I13=0.58A;
小红的实验1,待测电阻,
小红的实验2,待测电阻10.7Ω
小红的实验3,待测电阻R310.3Ω
待测电阻的阻值R;
(4)灯泡的电阻随温度的升高而增大,求实验结果小灯泡的电阻求平均值没有意义,
故答案为:(1)小红;电流增大时,电压变小;
(2)小红和小华实验中所用的电源电压是6V;
(3)定值电阻R的平均值为10.3Ω;
(4)将小灯泡L电阻的平均值作为小灯泡的电阻,不合理,因为小灯泡的电阻随温度的升高而增大。
【点评】本题考查了由欧姆定律测量待测电阻的阻值,如何从实验数据的信息中找到数据之间的关系是解题的关键。
24.(2025•宝山区一模)在“测量小灯泡额定电功率”的实验中,小灯泡标有“2.2V”字样,实验电路图如图(a)所示:
(1)该实验的原理是 P=UI (用公式表示)。
(2)图(a)电路中AB和CD间分别接入 B (选填“A”或“B”)。
A.电流表和电压表
B.电压表和电流表
(3)正确连接电路后,闭合开关,发现小灯泡不亮,但电流表有示数。接下来应进行的操作是 C 。
A.更换小灯泡
B.检查电路是否断路
C.移动滑动变阻器滑片,观察小灯泡是否发光
(4)实验中滑动变阻器滑片移到某个位置时,电压表示数如图(b)所示。若要测量小灯泡的额定功率,应将滑动变阻器的滑片向 a (填“a”或“b”)端移动。
(5)下表为某同学的实验记录分析表:
实验次数
电压表示数U(V)
电流表示数I(A)
功率P(W)
额定功率P额(W)
1
1.5
0.22
0.33
0.67
2
2.2
0.30
0.66
3
3.0
0.34
1.02
你认为该同学处理数据过程是否合理?若合理,请说明这样处理的目的;若不合理,请给出处理过程并说明理由。
【分析】(1)该实验的原理是P=UI;
(2)根据电表的使用分析回答;
(3)正确连接电路后,闭合开关,发现电流表有示数,说明电路是通路,小灯泡不亮,说明小灯泡可能实际功率太小,据此分析;
(4)根据灯泡额定电压确定电压表量程,由图(b)确定分度值读数,比较电压表示数与灯泡额定电压大小,根据串联电路电压规律和分压原理确定滑动变阻器滑片移动方向;
(5)不同电压下,灯泡实际功率不同,取平均值没有意义。
【解答】解:(1)在“测量小灯泡额定电功率”的实验中,用电压表测灯泡两端电压,用电流表测通过灯泡的电流,根据P=UI求出灯泡额定功率,故该实验的原理是P=UI;
(2)电压表测灯泡两端电压,故电压表并联在灯泡两端;电流表测通过灯泡的电流,故电流表串联在电路中,因此图(a)电路中AB和CD间分别接入电压表和电流表,故选:B;
(3)正确连接电路后,闭合开关,发现电流表有示数,说明电路是通路,小灯泡不亮,说明小灯泡可能实际功率太小,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;
(4)小灯泡额定电压为2.2V,故电压表选用小量程;实验中滑动变阻器滑片移到某个位置时,电压表示数如图(b)所示,电压表分度值0.1V,其示数为1.8V,小于灯泡额定电压2.2V,若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a端移动;
(5)由于灯泡的实际功率不是定值,所以不能通过求平均值的方法来求功率,该同学数据处理过程是不合理的。
故答案为:(1)P=UI:(2)B;(3)C;(4)a;(5)不合理,灯泡的实际功率不是定值。
【点评】本题测小灯泡额定电功率实验,考查了实验原理、电表的使用、电路故障、实验操作和数据处理等知识。
25.(2025•青浦区一模)小华同学做“用电流表、电压表测电阻”实验,电源电压保持不变,实验器材齐全并完好,滑动变阻器上标有“20Ω 2A”的字样,待测电阻Rₓ。小华连接电路后,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片时,观察到电压表、电流表的示数不变,电压表的示数为2伏,电流表的示数为0.2安。小华思考后,重新连接了电路进行实验,闭合开关,当滑动变阻器滑片从某点开始移动过程中,发现电压表的示数从2.6伏变化到1.5伏,对应的电流表示数从0.32安变化到0.42安。
①计算说明实验中电源的电压U。
②请根据相关信息,求待测电阻Rx的平均值。(精确到0.1欧)(解答过程应有必要的说明和计算)
【分析】①连接电路后,闭合开关,移动滑动变阻器滑片时,电压表示数为2V,电流表示数不变,可知滑动变阻器接到下面两个接线柱了,此时电源电压等于待测电阻两个电压2V和滑动变阻器两端电压,滑动变阻器两端电压等于电流乘以电阻;
②有当闭合开关,移动滑动变阻器滑片时,电压表示数为2V,电流表示数不变,滑动变阻器接到下面两个接线柱时的待测电阻的阻值;当滑动变阻器滑片从某点开始移动过程中,电压表示数从2.6V变化到1.5V,对应的电流表示数从0.32A变化到0.42A,可知实验中电压表接在了滑动变阻器两端,由欧姆定律求出在电压表示数为2.6V和1.5VS时的待测电阻的阻值,最后求出三次实验测定待测电阻的平均值。
【解答】解:①连接电路后,闭合开关,移动滑动变阻器滑片时,电压表示数为2V,电流表示数不变,可知滑动变阻器接到下面两个接线柱了,所以电源电压U=Ux+U滑=Ux+I0R滑大=2V+0.2A×20Ω=6V,
②当滑动变阻器电阻全部接入时,待测电阻
当滑动变阻器滑片从某点开始移动过程中,电压表示数从2.6V变化到1.5V,对应的电流表示数从0.32A变化到0.42A,由此可知,电压表现在测的是滑动变阻器的电压;
当电压表示数为2.6V时,待测电阻两端电压Ux1=U﹣U滑1=6V﹣2.6V=3.4V,待测电阻的阻值10.63Ω,
当电压表示数为1.5V时,待测电阻两端电压Ux2=U﹣U滑2=6V﹣1.5V=4.5V,待测电阻的阻值10.71Ω,
所以待测电阻的阻值10.4Ω;
答:①实验中电源电压为6V;
②待测电阻的阻值为10.4Ω。
【点评】本题考查了根据实验数据判断电路的连接方式这时本题的难点,欧姆定律的应用。
26.(2025•松江区一模)小红和小华做“用电流表、电压表测电阻”的实验,现有两个滑动变阻器A、B,A标有“5欧 3安”字样、B标有“20欧 2安”字样,其它实验器材齐全且相同,两电压表只有0~3伏挡完好。他们各自选取一个变阻器进行实验,将电源(电压保持不变)、待测电阻、滑动变阻器、电流表、开关串联连接。小红将电压表并联在待测电阻两端,并把滑动变阻器滑片移至阻值最大处,闭合开关,观察到电压表示数如图所示,她发现无法继续实验。小华将电压表并联在电路中,闭合开关后移动滑动变阻器滑片,测量得到三组实验数据记录在下表中。他们分析了相互的数据后,共同得出了待测电阻的阻值。
序号
电压表示数(伏)
电流表示数(安)
1
2.8
0.18
2
2.0
0.26
3
1.5
0.30
①小红实验中所用的滑动变阻器规格是 A (选填“A”或“B”)。
②小华实验中电压表并联在 滑动变阻器 (选填“待测电阻”或“滑动变阻器”)两端。
③求待测电阻Rx的阻值。(需写出解答过程,计算电阻时精确到0.1欧)
【分析】①从小华的测量数据判断小华选用的滑动变阻器,从而确定小华所用的滑动变阻器;
②从实验数据电流表示数变大时,电压表示数变小,可知电压表所接入的位置;
③从小红把滑动变阻器处于最大5Ω时,由图可知定则电阻两端的电压,从小华的实验3可知,当滑动变阻器接入5Ω电阻时,滑动变阻器两端的电压,从而确定电源电压,由表中数据可知小红实验中电流也是0.18A,由欧姆定律求出小红实验中待测电阻的阻值,电源电压不变,由欧姆定律再小华三次实验中待测电阻的阻值,四次测量结果的平均值为待测电阻的阻值。
【解答】①从小华的实验数据电流表示数变大时,电压表示数变小,可知小华电压表接在了滑动变阻器两端,实验序号1中,滑动变阻器接入的电阻5Ω,
故小红实验中所用的滑动变阻器为A
②从小华的实验数据电流表示数变大时,电压表示数变小,可知小华把电压表接在了滑动变阻器两端;
③小华实验3,滑动变阻器接入的电阻,
小红做实验时滑动变阻器接入最大值5Ω,由次可知此时小红实验中滑动变阻器两端的电压为1.5V,由图中可知定值电阻两端的电压为3V,
故电源电压U=3V+1.5V=4.5V
所以小红测试实验中待测电阻,
小华的实验1:待测电阻,
小华的实验2:待测电阻Rx29.6Ω,
小华的实验3:待测电阻。
所以待测电阻的阻值9.8Ω;
答:①A;②滑动变阻器;③待测电阻Rx的阻值为9.8Ω。
【点评】本题考查了用欧姆定律测量待测电阻的最值,能根据实验数据找出各数据之间的关系时解题的关键。
27.(2025•嘉定区一模)如图小嘉在物理课上做“用电流表、电压表测电阻”实验,实验桌上有标有“20Ω 2A”和“5Ω 1A”的2个滑动变阻器可选。小嘉选取了一个滑动变阻器与待测电阻Rx、开关、电流表、电源(电压不变)正确串联,再将电压表并联在电路中。闭合开关,观察到两电表的示数分别为3.0伏和0.24安。移动滑片过程中,观察到两电表的指针偏转方向相反,移至某位置时,电压表示数突然增大为6.0V,电流表示数突然减小为0A。小嘉思考后,更换了另一个变阻器进行实验。闭合开关,滑片从变阻器一端移到另一端的过程中,观察到电压表示数的最大值如图所示。
(1)实验中所用电源的电压为 6 伏。
(2)更换变阻器前,电压表并联在 滑动变阻器 (选填“电源”“待测电阻Rx”或“滑动变阻器”)两端。
(3)分析计算当电压表为如图所示的示数时待测电阻Rx的电阻值。(精确到0.1欧)
【分析】(2)根据欧姆定律可知,当电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比,如果电压表并联在待测电阻两端,那么移动滑片的过程中,观察到两表的指针偏转方向应该相同,而实际观察到两电表的指针偏转方向相反,所以,可推知电压表是并联在滑动变阻器的两端的;
(1)实验中,电压表示数突然增大为6.0V,电流表示数突然减小为0A,此时应该是滑动变阻器断路,可得电源电压值;
(3)由两电表的示数分别为3.0伏和0.24安,则此时滑动变阻器连入电路的阻值,可知更换前用的滑动变阻器规格,故可判断更换后滑动变阻器的最大阻值由串联电路中的电流和电压规律可得待测阻值。
【解答】解:(2)根据欧姆定律可知,当电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比,如果电压表并联在待测电阻两端,那么移动滑片的过程中,观察到两表的指针偏转方向应该相同,而实际观察到两电表的指针偏转方向相反,所以,可推知电压表是并联在滑动变阻器的两端的;
(1)实验中,电压表示数突然增大为6.0V,电流表示数突然减小为0A,此时应该是滑动变阻器断路,电压表示数为电源电压U=6V;
(3)由两电表的示数分别为3.0伏和0.24安,则此时滑动变阻器连入电路的阻值为R5Ω,可知更换前用的是“20Ω 2A”的滑动变阻器,
故更换后滑动变阻器的最大阻值是5Ω,此时U滑=1.7V,则Ux=U﹣U滑=6V﹣1.7V=4.3V,
由串联电路中的电流规律得:Ix=I滑,即,,解之得Rx≈12.6Ω。
故答案为:(1)6; (2)滑动变阻器;(3)待测电阻Rx的电阻值为12.6Ω。
【点评】本题考查串联电路的规律及欧姆定律的运用和分析推理的能力,电压表的连接和接入变阻器的规格是关键。
28.(2025•长宁区一模)小华通过实验分别测量两个未知阻值的电阻R1和R2,电源电压保持不变(电压为2伏的整数倍),滑动变阻器RP标有“20Ω 2A”字样,实验所需的其它器材齐全且完好。
(1)小华先测量电阻R1的阻值。他正确连接电路,且实验步骤正确,移动滑片进行了三次实验,将电压表和电流表的示数记录在如表中。请将表格中①、②的内容填写完整。
序号
电压(V)
电流(A)
电阻(Ω)
电阻平均(Ω)
1
4
0.20
20.0
② 19.6
2
6
0.32
18.8
3
8
0.40
① 20
(2)接着,小华测量电阻R2的阻值。他仍然正确连接电路,且实验步骤正确,闭合开关后,他发现无论如何移动滑片电流表的示数始终几乎为0,电压表的示数始终几乎为12伏,经过检查发现电路并没有发生故障。
①发生上述现象的原因是 A 。
A.电阻R2的阻值太大
B.电阻R2的阻值太小
②通过公式推理说明你判断的理由。
③为了测出电阻R2的阻值,小华将一个已知阻值的电阻R3与电阻R2串联,实验电路对应的电路图如图(a)所示。闭合开关后,发现电压表的示数如图(b)所示,则可以判断电阻R2的阻值为 R3。
【分析】(1)根据电阻计算公式R算出电阻,电阻平均值等于三次的电阻的平均值;
(2)应用欧姆定律分析。
【解答】解:(1)根据电阻计算公式R,当U=8V,I=0.40A时,R=20Ω,所以①处填20电阻的平均值等于三次实验结结果的平均19.6Ω;,所以②处填19.6;
(2)在串联电路中,电流I,电源电压U变(为伏整数倍),滑动变阻器RP大阻值为20Ω,由于移动滑片时,电流表的示数始终几乎为0,根据I,要使几乎为,则R总需极大,而RP最大仅20Ω,所以只能是R2的阻值太大,导致R总极大,从而使电流几乎为。此时电压表测量的是电源电压,示数几乎为12V,故选A;③由图(b)可知,电压表量程为0﹣15V,分度值为0.5V,示数UR2=4V因为R3与R2串联,电源电压U=12V,所以UR3=U﹣UR2=12V﹣4V=8V。根据串联电路电压之比等于电阻之比UR3:UR2=R3:R2=2:1,所以R2R3。
故答案为:(1)20Ω;19.6;(2)A;。
【点评】综合考查了电学多个重要知识点,包括欧姆定律的应用、串联电路的电压以及滑动变阻器的使用等。通过对不同测量场景的设置,检验学生对这些知识的理解和运用能力。
29.(2025•静安区一模)超载存在安全隐患,交通部门常用地磅秤检测车辆是否超载。地磅秤的工作原理可以看作是由电源、定值电阻R1、力敏电阻R2、一个电流表(或电压表)以及开关、导线组成的电路。
(1)力敏电阻R2的阻值会随其上方所受压力F大小而发生变化,其关系如下表所示。
压力F(N)
0
20
40
60
75
力敏电阻R2(Ω)
30
22
14
6
0
分析比较表中的数据,可得出的初步结论是: 力敏电阻R2的阻值会随其上方所受压力F增大而减小 。
(2)(a)根据上述信息,尝试画出能反映该地磅秤工作原理的电路图,并在电路图旁边注明地磅秤的示数是由哪个电路元件反映的。(电路图中的力敏电阻R2可用“”表示)
(b)若该电路中,电源电压为12V,定值电阻R1的阻值为10Ω,根据你所画的电路图及相关信息,求出当地磅秤上显示的示数为60N时,对应的电表示数。
【分析】(1)从表格数据可知,汽车重力增大,力敏电阻的阻值变小;
(2)根据串联电路中电压的分配与电阻成正比设计电流;
(3)根据压力知电阻,结合串联分压得出电压表示数。
【解答】解:(1)从表格数据可知,压力增大,力敏电阻的阻值变小;
(2)根据串联电路中电压的分配与电阻成正比,两个电阻串联,电压表测量定值电阻的电压,如图所示;
(3)电源电压为12V,定值电阻R1的阻值为10Ω,当地磅秤上显示的示数为60N时,R2=6Ω,
串联电路中电压的分配与电阻成正,有U:(12﹣U)=10Ω:6Ω,
解得U=7.5V。
答:(1)力敏电阻R2的阻值会随其上方所受压力F增大而减小;
(2)见解答;
(3)当地磅秤上显示的示数为60N时,对应的电表示数是7.5V。
【点评】本题考查串联电路的特点与电路设计,属于中档题。
30.(2025•普陀区一模)小明做“用电流表、电压表测电阻”的实验。现有电源(电压保持不变)、待测电阻Rx、电流表、电压表、开关,滑动变阻器(标有“20欧 1安”字样)各一个,以及导线若干。小明把滑动变阻器的滑片置于一端,并将变阻器与开关、电流表和待测电阻串联接在电源两端,再将电压表并联接在待测电阻两端,各连接处接触良好。小明闭合开关S后,观察到电压表、电流表示数分别为6伏和0.58安,在滑片向另一端移动过程中,两电表示数始终不变。思考后他正确连接电路并进行实验,当滑片置于一端时,电流表示数如图(a)所示,他继续向另一端移动滑片,并将测得的两组实验数据记录在草稿纸上,如图(b)所示。
(1)请说明电压表示数为2.8伏时对应电流表示数,并计算待测电阻的阻值。(电阻值精确到0.1欧)
(2)请通过计算判断第一次实验过程中两电表示数始终不变的原因。
【分析】闭合开关S后,观察到电压表、电流表示数分别为6伏和0.58安,说明电路为通路,在滑片向另一端移动过程中,两电表示数始终不变,说明变阻器都接了上面两个接线柱,或者变阻器都接了下面两个接线柱;通过定值电阻的电流与两端的电压成正比。
【解答】解:(1)正确连接电路,电压表测待测电阻两端的电压,由欧姆定律可知,通过定值电阻的电流随它两端电压的增大而增大,所以电压表示数为2.8伏时对应电流表示数为0.28A,
则此次测得待测电阻的阻值Rx;
(2)由题知,第一次实验时,电压表并联接在待测电阻两端,移动滑片过程中两电表有一定的示数,且示数始终不变,说明变阻器失去了“变阻”的作用,可能是变阻器都接了上面两个接线柱(即接入电路的电阻为零),也可能是变阻器都接了下面两个接线柱(即变阻器的最大电阻接入电路);
假设变阻器都接了下面两个接线柱,则R滑max=20Ω,由题知,此时电压表、电流表示数分别为6V和0.58A,
则电源电压:U=U1+I1R滑max=6V+0.58A×20Ω=17.6V,
重新正确连接电路并进行实验,电压表示数为2.8V时,电流表示数为0.28A,
由串联电路的特点和欧姆定律可得此时变阻器接入电路的电阻:
R滑52.9Ω>20Ω,
所以假设不成立,则变阻器都接了上面两个接线柱。
答:(1)电压表示数为2.8伏时对应电流表示数为0.28A,待测电阻的阻值10.0Ω;
(2)第一次实验过程中两电表示数始终不变的原因是变阻器都接了上面两个接线柱。
【点评】本题考查电路分析,欧姆定律的应用,电路故障分析。
31.(2025•奉贤区一模)小华同学做“用电压表、电流表测电阻”实验,实验器材有:若干节新干电池(电压为1.5伏整数倍)、电压表、电流表、待测电阻、开关、滑动变阻器(标有“20欧1安”字样)及导线若干。小华正确串联实验器材,并将滑片放置于变阻器的一端,然后将电压表并联在电路中。闭合开关后,电流表示数为0.12A,移动变阻器的滑片,观察到电压表的示数逐渐变小,直至为零。他分析数据发现电路连接存在问题,于是重新正确连接电路,操作步骤正确,当他将变阻器的滑片移动到中点附近时,电压表示数如图所示。
(1)该实验原理是 R ;
(2)小华第一次连接电路时,将电压表并联在 滑动变阻器 的两端(选填“待测电阻”、“滑动变阻器”或“电源”);
(3)通过计算说明小华所用电源的电压 4.5V 。
【分析】(1)本实验的原理是R;
(2)待测电阻与滑动变阻器串联,电流表测电路电流,当电流变大时,根据U=IR可知待测电阻的电压变化,由串联电路分压原理可知滑动变阻器电阻变化,据此分析;
(3)根据小红和小华电路中电压表示数和串联电路电压规律确定电源电压范围,结合电源电压为1.5V的整数倍且保持不变求出电源电压。
【解答】解:(1)在“用电流表、电压表测电阻”实验中,用电压表测电阻两端电压,用电流表测通过电阻的电流,R;求出电阻阻值,故本实验的原理是R;
(2)定值电阻和滑动变阻器串联,移动变阻器的滑片,观察到电压表的示数逐渐变小,直至为零。根据串联分压原理可知,定值电阻的电压不可能为零,所以电压表是并联在滑动变阻器的两端。
(3)依题意可知,滑动变阻器接入最大阻值20Ω时,电流表示数为0.12A,则变阻器电压为
U滑=IR滑大=0.12A×20Ω=2.4V
根据串联电压规律可知,电源电压U>2.4V。
正确连接电路,即电压表与未知电阻并联时,将变阻器的滑片移动到中点附近,电压表示数如图所示,选用小量程,分度值为0.1V,示数为2.8V,即未知电阻电压Ux=2.8V。根据串联分压原理,变阻器阻值变小,分压变少,则变阻器电压U滑'<2.4V,所以电源电压为
U=U滑'+Ux<2.4V+2.8V=5.2V
综上,电源电压满足2.4V<U<5.2V,因为电源电压为 1.5伏整数倍,所以电源电压U为3V或4.5V。当电源电压U=3V时,Ux=2.8V,则变阻器电压约为
U滑'=U﹣Ux=3V﹣2.8V=0.2V
则电路中电流约为
变阻器阻值变小,电路中电流应变大,即大于0.12A,所以电源电压U≠3V,所以小华所用电源的电压为4.5V。
故答案为:(1)R;(2)滑动变阻器;(3)4.5V。
【点评】本题用电流表、电压表测电阻实验,考查了实验原理、电路分析和欧姆定律的应用等知识。
声明:试题解析著作权属所有,未经书面同意,不得复制发布日期:2025/7/2
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