内容正文:
期末冲刺 (实验题30道)
1.小明用如图甲所示的实验器材探究“电流与电阻的关系”。电源电压恒为3V,滑动变阻器上标有“20Ω;2A”字样,阻值分别为5Ω、10Ω、20Ω、50Ω的定值电阻各一个。
(1)小明连接的电路如图甲,检查电路发现有一处连接错误,将连接错误的导线画“×” ;
(2)排除错误后,小明将5Ω定值电阻接入电路,闭合开关后,发现电流表有示数,而电压表无示数,则电路中的故障可能是 (写出一种);排除故障后,闭合开关,调节滑动变阻器的滑片,使电流表的示数如图乙所示,此时电路中的电流为 A;
(3)将5Ω定值电阻换成10Ω定值电阻,闭合开关,为了保持电压表的示数不变,应该将滑动变阻器的滑片 (填“左”或“右”)端移动,记录此时电流表的示数;
(4)将10Ω定值电阻换成20Ω定值电阻,重复步骤(3);
(5)实验记录的多组数据如下表所示,分析数据可得出结论:当电压一定时,通过导体的电流与电阻成 比;
实验次数
定值电阻(Ω)
电流表示数(A)
1
5
2
10
0.18
3
20
0.09
(6)实验结束,小明问老师在此实验中能否换用50Ω的定值电阻进行实验?老师指导小明分析了不能更换的原因。你认为其原因 ;
(7)小明用阻值未知的小灯泡替换图甲中的定值电阻,想利用图甲电路测量小灯泡的电阻,为了减小误差,小明认为应该多次测量求平均值,小明的做法是否正确? (填“是”或“否”),理由是 。
【答案】 定值电阻短路(或电压表短路或电压表断路) 0.36 左 反 滑动变阻器的最大阻值太小 否 灯丝电阻随温度的变化而变化
【详解】(1)[1]原电路图中,电压表并联在滑动变阻器和定值电阻两端是错误的,在该实验中,定值电阻、滑动变阻器和电流表串联,电压表并联在定值电阻两端,如图所示:
(2)[2]闭合开关后,发现电流表有示数,说明电路是通路;电压表无示数,说明电压表并联的电路短路或电压表短路或电压表断路。
[3]闭合开关,调节滑动变阻器的滑片,电流表选用小量程,分度值是0.02A,其示数为0.36A。
(3)[4]根据控制变量法,研究电流与电阻的关系时,需控制定值电阻两端的电压不变,实验中,当把5Ω的电阻换成10Ω的电阻后,由分压原理可知,电阻两端的电压变大,需要把滑动变阻器两端的电压变大,所以,应把滑动变阻器滑片向左滑动。
(5)[5]由表中数据可知,定值电阻两端电压为
UV=IR=0.36A×5Ω=0.18A×10Ω=0.09×20Ω=1.8V
为一定值,所以,结论是当电压一定时,通过导体的电流与电阻成反比。
(6)[6]实验中使用的定值电阻阻值最大为50Ω,定值电阻两端的电压始终保持
UV=1.8V
根据串联电路电压的规律可知,滑动变阻器两端的电压是
U滑=U﹣UV=3V﹣1.8V=1.2V
滑动变阻器分得的电压为电压表示数的倍,当接入50Ω电阻时,滑动变阻器连入电路中的阻值是
而滑动变阻器的最大值为20Ω,所以不能换用50Ω的定值电阻进行实验。
(7)[7][8]不正确,因为灯丝电阻随温度的变化而变化,不是定值,求灯丝电阻的平均值没有意义。
2.小亮同学做测量“小灯泡的电阻”实验时,所用器材有:电源、符合实验要求的电表(均使用小量程)、开关和导线。如图(甲)是小亮同学没有连接完整的电路。
(1)本实验的实验原理是 ;
(2)请你用笔画线代替导线,将图(甲)所示的电路连接完整 ;
(3)小亮同学连好电路后,闭合开关,移动滑动变阻器滑片P,发现小灯泡始终不亮,电压表无示数,电流表有示数且随着滑片移动有明显变化,则故障可能是 ;
(4)小亮移动滑片P在某处时的电流与电压读数如图(乙)(丙)所示,则此时灯泡的电阻为 Ω;
(5)小亮继续移动滑动变阻器,通过测量的数据发现灯泡的电阻在变化,原因是 。
【答案】 灯泡短路 10 灯泡的电阻随温度的升高而增大
【详解】(1)[1]实验目的是测量小灯泡的电阻,是通过测量电压和电阻,利用电阻的计算公式计算电阻,所以该实验的实验原理是
(2)[2]根据题意可知,将电流表0.6A的接线柱与灯泡左接线柱相连,如图所示:
(3)[3]闭合开关,移动滑动变阻器滑片P,发现电流表有示数且随着滑片移动有明显变化,说明电路通路,小灯泡始终不亮,电压表无示数,说明灯泡短路。
(4)[4]电流表量程是0到0.6A,分度值是0.02A,示数是0.2A;电压表量程是0到3V,分度值是0.1V,示数是2V,灯泡的电阻
(5)[5]由于灯泡的亮度改变时,温度发生改变,所以使得灯丝的电阻改变。
3.在“探究电荷的种类和相互作用规律”的实验中:
(1)小明发现用干燥丝绸摩擦过的玻璃棒和用干燥毛皮摩擦过的橡胶棒都能吸引纸屑,这说明它们都带了电,这种使物体带电的方式叫作 ;
(2)如图所示,将上述带电棒相互靠近,相互排斥的是图 ,相互吸引的是图 ;
(3)小明思考,除了正电荷和负电荷之外,到底有没有第三种电荷呢?他分析:如果能找到既能和上述带电玻璃棒相互吸引,又能和上述带电橡胶棒相互吸引的物体,则说明有第三种电荷存在。你认为小明的想法是否正确并说明理由: 。
【答案】 摩擦起电 甲、乙 丙 见解析
【详解】(1)[1]用摩擦的方式使物体带电叫做摩擦起电。
(2)[2]用干燥丝绸摩擦过的有机玻璃棒,带同种电荷;用干燥毛皮摩擦的橡胶棒也带同种电荷,因为同种电荷相互排斥,所以甲、乙两图都会相互排斥。
[3]用干燥丝绸摩擦过的有机玻璃棒和用干燥毛皮摩擦的橡胶棒,带异种电荷,因为异种电荷相互吸引,所以丙图会相互吸引。
(3)[4]因为不带电的轻小物体可以被带电体吸引,所以他的分析不正确。
4.物质的吸热性能
实验器材
两个相同的烧杯、水、食用油、两个规格相同的电加热器、两支相同的温度计、秒表、天平等
实验装置
实验步骤
(1)在两个相同的烧杯中分别加入 相同的水和食用油;
(2)用温度计测量加热前水和食用油的初始温度;
(3)用 规格的电加热器加热;
(4)让水和食用油升高相同的温度,记录并比较加热时间
分析与论证
分析:对质量相同的水和食用油加热,使水和食用油升高相同的温度,对 加热的时间更长。
实验结论:质量相同的不同物质,升高相同的温度,吸收的热量一般 ;质量相同的不同物质,吸收相同的热量,升高的温度一般
【答案】 质量 相同 水 不同 不同
【详解】[1]在探究不同物质的吸热性能时,为了保证实验结果的科学性,需要控制两种物质的质量相同。因为质量不同会影响吸收热量的多少,若质量不同,就无法准确比较水和食用油的吸热性能。
[2]用相同规格的电加热器加热,这是因为相同规格的电加热器在相同时间内放出的热量相同,从而能保证水和食用油在相同时间内吸收的热量相同。只有这样,我们才能通过比较加热时间来判断它们的吸热性能。
[3]水的比热容较大,质量相同的水和食用油升高相同的温度,根据 Q=cmΔt,水的比热容 c 大,所以水吸收的热量多,对水加热的时间更长。
[4]质量相同的不同物质,升高相同的温度,由于不同物质的比热容不同,根据 Q=cmΔt,吸收的热量一般不同。
[5]质量相同的不同物质,吸收相同的热量,因为比热容不同,根据 ,升高的温度一般不同。
5.如图是“探究影响导体电阻大小因素”的实验装置。实验板上固定了四根金属丝。a、c、d为镍铬合金,b为铜;a、b、c长度相同,d的长度小于a;a、b、d横截面积相同,c的横截面积大于a。分别将:
(1)a和b接入电路,是探究导体电阻与导体 的关系;
(2)a和c接入电路,是探究导体电阻与导体 的关系;
(3)a和d接入电路,是探究导体电阻与导体 的关系。
【答案】 材料 横截面积 长度
【详解】(1)[1]比较a、b两根金属丝,发现两根金属丝的长度与横截面积相同,材料不同,探究的是导体的电阻与材料的关系。
(2)[2]对比a、c两根金属丝可知,两根金属丝的材料、长度相同,而横截面积不同,探究的是导体的电阻与横截面积的关系。
(3)[3]对比a、d两根金属丝可知,两根金属丝的材料,横截面积相同,而长度不同,探究的是导体的电阻与长度的关系。
6.如图甲是小明测量小灯泡电阻的电路,电源电压恒为6V,小灯泡上标有“2.5V”的字样。
(1)请用名画线代替导线,将甲图中的电路补充完整,要求导线不交叉 ;
(2)电路连接完成后闭合开关,发现电流表有示数、电压表无示数、小灯泡不亮,出现此现象的原因可能是 ,(写出一种原因即可)
(3)排除故障后,实验测量数据如下表,第4次实验时电流表示数如图乙为 A;由表中数据可判断小明实验时选用的滑动变阻器是 (选填序号:①“20Ω;1A”②“50Ω;1A”);
(4)小明测量第4组数据后,要测量小灯泡正常发光时的电阻,滑动变阻器的滑片应向 (选填“左”或“右”)滑动;
序号
1
2
3
4
电压U/V
0.5
1
1.5
2
电流I/A
0.16
0.2
0.24
(5)此时他发现电流表损坏,于是设计了如图丙的电路也测出了小灯泡正常发光时的电阻,已知定值电阻R0阳值为5.4Ω。实验步骤如下:
①闭合开关S0,单刀双掷开关S接1,移动滑动变阻器滑片P,使电压表示数为 V;
②保持有片P位置不变,将开关S接2,电压表示数如图丁,则小灯泡正常发光时的电阻RL= Ω。
【答案】 灯泡短路(或电压表短路) 0.26 ② 右 2.5 9
【详解】(1)[1]根据实验目的可知,电压表要并联在灯泡的两端,所以电压表的负接线柱接到灯泡的右边接线柱,如图所示:
(2)[2]电流表有示数,说明电路故障类型为短路,电压表无示数,小灯泡不亮,说明故障可能是灯泡短路(或电压表短路)。
(3)[3]如图乙所示,电流表的量程是0到0.6A,分度值是0.02A,读数为0.26A。
[4]由表中第1组数据可知,当灯泡两端电压为0.5V,通过灯泡的电流为0.16A时,则滑动变阻器接入电路的阻值为
所以他选用的滑动变阻器规格是0~50Ω,即②。
(4)[5]由第4组数据可知,电压表示数小于灯泡额定电压2.5V,要测量小灯泡正常发光时的电阻,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,故滑动变阻器滑片应向右滑动。
(5)①[6]闭合开关S0,单刀双掷开关S接1,移动滑动变用器滑片P,使电压表示数为灯泡的额定电压,为2.5V。
②[7]在步骤①中,灯泡、定值电阻和滑动变阻器串联,电压表测灯泡两端电压,移动滑动变阻器滑片P,使电压表示数为2.5V,此时灯泡正常发光;在步骤②中,灯泡、定值电阻和滑动变阻器仍串联,电压表测灯泡和定值电阻两端电压,保持滑片P的位置不变,因此时各电阻的大小和电压不变,灯仍正常工作,其两端电压为2.5V,故电压表应选大量程,分度值0.5V,其示数为4V;根据串联电路电压的规律,此时定值电阻两端的电压
由串联电路电流特点和欧姆定律可知,电路中的电流为
则小灯泡L正常发光时电阻
7.实验小组用伏安法测量小灯泡的电阻,连接了如图甲所示的电路,小灯泡的额定电压为2.5V,电源电压恒定。
(1)图甲中有一根导线连接错误,请在该导线上打“×”,并用笔重新画一根正确连接的导线 ;
(2)改正错误后,闭合开关,发现电流表有示数,电压表无示数,出现该现象的原因可能是( )(填字母代号)
A.小灯泡短路 B.电流表短路 C.滑动变阻器断路
(3)移动滑片至某位置时,电压表的示数为2V,为测量小灯泡正常发光时的电阻,应将滑片P向 (选填“A”或“B”)端移动;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(保留1位小数);
(4)小组同学计划用该装置测量某定值电阻阻值时,发现电压表损坏,于是设计了如图丙所示的电路,测出了的阻值。实验步骤如下:
①将滑片移到a端,闭合开关S,读出电流表的示数,记为;
②将滑片移到b端,闭合开关S,读出电流表的示数,记为;
③读出滑动变阻器的最大阻值为R,则 (用、和R表示)
【答案】(1)
(2)A
(3) B 9.6
(4)
【详解】(1)伏安法测量小灯泡的电阻,电压表应测小灯泡两端电压,所以原电路中电压表测电源电压错误;将电压表“”接线柱与滑动变阻器左上接线柱连接的导线打“×”,再将电压表“”接线柱与小灯泡左侧接线柱用导线连接。如图所示:
(2)A.由题意,电流表有示数,说明电路是通路,电压表无示数,说明可能是电压表被短路或电压表测量的对象被短路或电压表断路等。电路改正后,电压表测量小灯泡两端的电压,所以小灯泡短路,电压表被短路无示数。故A符合题意;
B.若电流表短路,电流表无示数,电压表有示数,故B不符合题意;
C.若滑动变阻器断路,电路中无电流,电流表无示数,电压表无示数,故C不符合题意。
故选A。
(3)[1]闭合开关,移动滑片至某位置电压表示数为2V,小于小灯泡额定电压2.5V,为测量小灯泡正常发光时电阻,应增大小灯泡两端的电压,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,由电路图知,滑动变阻器接入右下接线柱,故应将滑片向B端移动。
[2]当小灯泡正常发光时,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0.26A,则此时小灯泡的电阻
(4)电源电压恒定,当滑片在端,此时为只有定值电阻的简单电路,电流表测电路电流为,则电源电压
当滑片在端,定值电阻和滑动变阻器的最大阻值串联,电流表测此时电路电流为,则电源电压
则
则定值电阻
8.小明用标有“2.5V”字样的小灯泡做“测量小灯泡的电功率”实验,设计了如图甲所示的电路图。
(1)请用笔画线代替导线,将图甲中的实物电路连接完整;
(2)闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片置于 (选填“A”或“B”)端。闭合开关后,移动滑片,发现小灯泡不亮,则电路故障可能是滑动变阻器 (选填“短路”或“断路”);
(3)排除故障后,某次实验电压表的示数如图乙所示,为 V;为了让小灯泡达到正常发光状态,此时滑动变阻器的滑片应向 (选填“A”或“B”)端滑动;
(4)小明测得多组数据,并画出如图丙所示的图像。由图像可知小灯泡正常发光时的电阻为 Ω,小灯泡的额定功率为 W。
【答案】(1)
(2) B 断路
(3) 1.2 A
(4) 6.25 1
【详解】(1)实验中,应将灯泡和滑动变阻器串联,且滑动变阻器要“一上一下”接线,电流表串联在电路中,电压表并联在灯泡两端,且“正进负出”,故电路图如图所示:
<>
(2)[1]为保护电路,闭合开关前,滑片应置于阻值最大处,即B端。
[2]若滑动变阻器短路,则电路中有电流,此时灯泡会亮,当滑动变阻器断路时,电路中无电流,此时灯泡不亮。
(3)[1]由图乙可知,电压表选小量程,其分度值为0.1V,故此时电压表的示数为1.2V。
[2]此时灯泡两端电压小于其额定电压2.5V,故需增大灯泡两端电压,即减小滑动变阻器两端的电压,根据串联分压可知,应减小滑动变阻器接入电路中的阻值,故滑片应向A端移动。
(4)[1][2]灯泡正常发光时的电压U=2.5V,由图丙可知,此时通过灯泡的电流为I=0.4A,则灯泡正常发光时的电阻为
小灯泡的额定功率为
9.小华想探究“电流通过导体产生的热量跟电流大小是否有关”。实验桌上有三个完全相同的烧瓶,烧瓶内装有质量和初温都相同的煤油、完全相同的温度计,其中2个烧瓶内装有阻值为5Ω的电阻丝,另1个烧瓶内装有阻值为10Ω的电阻丝。实验桌上还有满足实验要求的电源、开关各一个,电流表两块,滑动变阻器两个,导线若干。小华将相关实验器材连接成图所示的电路,甲烧瓶中装的电阻丝的阻值为5Ω。
(1)如图所示的电路中,装入烧瓶乙中的电阻丝的阻值应是 Ω;
(2)实验中电流通过导体产生的热量是通过 (选填“温度计示数的变化”或“通电时间”)体现的;
(3)滑动变阻器在该实验中除了具有保护电路的作用外,还有 的作用。
【答案】(1)5
(2)温度计示数的变化
(3)改变通过电阻丝的电流大小
【详解】(1)探究“电流通过导体产生的热量跟电流大小是否有关”的实验,根据控制变量法可知甲、乙烧瓶内电阻丝的电阻相等(和通电时间相同),故烧瓶乙中的电阻丝的阻值应是5Ω。
(2)实验中电流通过导体产生的热量是通过温度计示数的变化体现的,这是转换法。
(3)探究“电流通过导体产生的热量跟电流大小是否有关”,要改变电路的电流,滑动变阻器在该实验中除了具有保护电路的作用外,还有改变通过电阻丝的电流大小的作用。
10.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,电源电压恒定。
(1)连接电路时开关应处于 状态;
(2)连接好电路后,闭合开关,发现电流表无示数,电压表接近电源电压,故障可能是 ;
(3)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(结果保留一位小数);
(4)小组同学计划用该装置测量某定值电阻阻值时,发现电压表损坏,于是设计了如图丙所示的电路,测出了Rx的阻值。电源电压不变,滑动变阻器的最大阻值为R0,a、b为滑动变阻器两端点,实验步骤如下:
①将滑片移到a端,闭合开关S,读出电流表的示数,记为;
②将滑片移到b端,闭合开关S,读出电流表的示数,记为;
③计算待测电阻Rx。
你认为该方案可行吗?若可行,请用、和R0表示出Rx;若不可行,请提出改进方案 、 。
【答案】(1)断开
(2)小灯泡断路
(3)9.6
(4) 该方案可行 新增答案空
【详解】(1)连接电路时,为保护电路,开关应处于断开状态。
(2)闭合开关后,电流表无示数,说明电路可能断路;电压表接近电源电压,说明电压表与电源两端连通,即电压表所测部分断路,即小灯泡断路。因此,故障可能是小灯泡断路。
(3)小灯泡正常发光时电压为2.5V。由图乙可知,电流表选用0~0.6A量程,分度值0.02A,示数为0.26A。此时电阻为
(4)[1][2]该方案可行:
当滑片移到a端,此电路为的简单电路,闭合开关S,读出电流表的示数,记为,由可得电源电压为
将滑片移到b端,此时与串联,读出电流表的示数,记为,则
联立可得,待测电阻的阻值为
11.(共6分)探究串并联电路中电流、电压规律:
(1)连接电路如图甲,探究并联电路的电流规律:
①闭合开关,L1发光,L2不发光,电流表有示数,电路故障可能是 ;
②排除故障后进行实验,测得通过L1的电流0.22A,通过L2的电流0.18A,测量干路电流时,应当选择电流表的测量范围为 A;
③实验后,小园发现灯泡上L1标注有“3.8V 0.3A”,什么原因造成通过L1的电流不是0.3A,请说明原因: ;
(2)如图乙,探究串联电路中电压的规律。
①请在图乙中用笔画线代替导线将电路补充完整;
②实验中换用不同小灯泡进行多次实验并记录数据如表。
次数
L1两端电压U1/V
L2两端电压U2/V
L1轴L2两端电压U/V
1
1.3
1.5
2.8
2
1.2
1.6
2.8
3
1.4
1.4
2.8
4
1
1.7
2.8
分析表中数据,有同学提出第4次实验中记录的数据结果和前三次有所不同,应将U1改为1.1,其他同学反对这一做法,理由是 ;解决上述问题后,可得出串联电路电压的规律为: 。(可用公式表示)
【答案】(1) L2断路 0﹣0.6 灯的电压小于3.8V
(2) 实验存在误差,记录数据应实事求是,不能修改数据 U=U1+U2
【详解】(1)[1]如图甲所示,L1与L2并联,两者间互不影响,电流表与L1串联,测量通过L1的电流,闭合开关后,L1发光,L2不发光,电流表有示数,说明L1所在支路为通路,则可知故障可能是灯L2断路。
[2]由题意可知,通过L1的电流与通过L2的电流均小于0.3A,两者的电流之和小于0.6A,范围较小,所以应使用小量程0-0.6A接入电路中。
[3]由图甲可知,电源由两节干电池串联组成,电源电压为3V,小于灯泡L1的额定电压,那么小灯泡L1两端的实际电压是不可能达到3.8V的,则通过小灯泡的电流也达不到额定电流的值。
(2)[1] 因为要探究串联电路中电压的规律,所以灯泡L1与L2应串联接入电路中,应当将灯泡L1的右接线柱与灯泡L2的右接线柱相连,如下图所示:
[2]实验过程中会存在实验误差,比如读数误差等等,这些都是属于实验中的正常现象,我们应实事求是的记录数据,不能试验结束后再修改数据。
[3]分析表中实验数据可知,每次实验中,灯泡L1两端的电压值与灯泡L2两端电压值相加都约等于L1、L2两端的电压值,则可得到结论:串联电路两端的总电压等于各用电器两端电压之和,用公式表示为:U=U1+U2
12.小王同学在学习使用电压表时进行了如下实验。
(1)上图是小王刚连接好的电路,电压表此时测量的是灯 两端的电压。
(2)同组的同学认为这个电路开关断开时电压表已有示数,这样的设计是不规范的,应该将导线A接到 (选填“a”“b”或“c”)处。
(3)闭合开关后,只有一盏灯亮,若电压表的示数大于2V,则亮的是灯 。
【答案】(1)
(2)b
(3)
【详解】(1)电压表与灯L2并联,因此此时测量的是灯L2两端的电压。
(2)为了使开关断开时电压表无示数,应让电压表在开关断开时不接入电路。将导线 A 接到b处,这样开关断开时电压表就不会与电源连通,设计更规范。
(3)由电路可知 L1 和L2 串联,电压表测 L2两端的电压。若只有一盏灯亮,且电压表示数大于 2V,若L1 短路,L2会亮,此时电压表测电源电压(大于 2V),符合条件;若 L2短路,电压表无示数,不符合。因此亮的是灯L2。
13.在用电流表测电流的实验中:
(1)小明在闭合开关前发现电流表的表盘如图甲所示,则小明接下来的操作应是 ;
(2)同组的小华同学闭合开关后,发现电流表指针如图乙所示,则小华接下来的操作应是 ;
(3)正确连接电路进行实验,电流表示数如图丙所示,但是在读数时,粗心的小明按照0~0.6A量程读数了,则他认为此时电流表的分度值为 A,读数为 A,并记录。同组的小华同学看到后指出了错误,则正确读数为 A。
【答案】 电流表调零 选用0~3A的量程 0.02 0.36 1.8
【详解】(1)[1]由图甲可知,在闭合开关前发现电流表的表盘如图所示,说明电流表未调零,应该先调零。
(2)[2]由图乙可知,指针偏转角度过大,说明电流表所选量程过小,应该选用0~3A的量程。
(3)[3][4][5]小明按照0~0.6A量程读数,分度值是0.02A,电流表的示数是0.36A,而图丙中电流表的量程是0~3A,分度值是0.1A,电流表的示数是1.8A。
14.小明用如图甲所示的电路探究“影响电阻大小的因素”,图乙是备用的几种导体(A、B、C、D代表导体,S代表导体的横截面积)。请你回答以下问题:
(1)在图甲中M、N之间接入不同导体时,可通过 来判断导体的电阻大小,这种研究方法叫 法;
(2)为了探究导体的电阻与导体长度的关系,M、N之间应接入图乙中的 (选填导体的代表字母)。之所以这样做,是为了控制 相同,这种研究方法叫 法,实验可得到的结论是: ;
(3)若在M、N之间接入导体A、B可探究导体的电阻与 的关;
(4)若要探究导体的电阻与横截面积的关系,M、N之间应接入导体 (选填导体的代表字母),得到的结论是: ;
(5)实验中,如果接入M、N之间的导体电阻阻值比较接近而无法通过灯泡的亮暗判断电阻大小,你的解决办法是: ;
(6)完成上述实验后,小明进一步进行了如图丙所示的实验,他把M、N与废日光灯管中的钨丝连接,闭合开关S后,用酒精灯给钨丝加热,可以观察到电流表示数变小,这表明:温度升高,钨丝的电阻 。
【答案】 灯泡亮暗 转换 B、D 材料和横截面积 控制变量 当导体的材料和横截面积一定时,导体越长,电阻越大 材料 B、C 当导体的材料和长度一定时,导体的横截面积越大,导体的电阻越小 增加一个电流表串联到甲电路中 增大
【详解】(1)[1][2]M、N之间的电阻越大,电路中的电流越小,灯泡亮度越小(暗),故可以通过灯泡的亮暗来判断M、N之间接入的导体的电阻大小,这是转换法的应用。
(2)[3][4][5]探究导体的电阻与导体长度的关系,应该控制材料、横截面积相同,长度不同,故应该选择B、D来探究导体长度对电阻的影响,这种探究方法是控制变量法。
[6] 结论应为:当导体的材料和横截面积一定时,导体越长,电阻越大。
(3)[7]A、B的长度、横截面积相同,材料不同,故可以探究导体的材料对电阻的影响。
(4)[8]探究导体的电阻与横截面积的关系,应该控制长度、材料相同,横截面积不同,故可以探究导体的横截面积对电阻的影响。
[9]结论应为:当导体的材料和长度一定时,导体的横截面积越大,导体的电阻越小。
(5)[10]当M、N之间接入的导体电阻比较接近,人眼无法分辨灯泡的亮暗,可以增加一个电流表串联接入到电路中,通过电流表读数大小来判断。
(6)[11]电流变小说明钨丝的电阻随温度的升高而增大。
15.如图甲所示是小明连接的“串联电路”的实物图。
(1)在连接图甲电路的过程中,开关必须 ;
(2)如图甲所示,闭合开关,当两灯亮后,若将L1从灯座上取下,观察到的现象是L2熄灭,说明在串联电路中,各用电器之间 (选填“互不”或“相互”)影响;
(3)如图乙所示,为了形成并联电路且开关同时控制灯L1和L2,可以把导线的另一端连接到电路中的 点或 点(以上两空选填“A、B、C、D”);
(4)如图乙所示,在(3)中连接好的并联电路中,闭合开关,当两灯亮后,若将一根导线接在小灯泡的两端,则观察到的现象是 (选填“发光”或“熄灭”)。
【答案】(1)断开
(2)相互
(3) B D
(4)熄灭
【详解】(1)为了保护电路元件,按照电路图连接电路的过程中,开关应该是断开的。
(2)如图甲,两灯串联,电流只有一条路径,当两灯亮后,若将L1从灯座上取下,L2会熄灭,说明在串联电路中,各用电器之间相互影响。
(3)为了形成并联电路且开关同时控制灯L1和L2,开关应接在干路上,需要把导线c的另一端连接到电路中的B点或D点,接A点,开关只控制L1,接C点,L2被短路。
(4)若将一根导线接在小灯泡L1的两端,电流不经用电器直接回负极,造成电源短路,这是不允许的,则观察到的现象是熄灭。
16.用“伏安法”测量定值电阻Rx阻值的实验中,某同学设计的部分电路如图甲所示。
(1)请把图甲中电路补充完整(要求滑动变阻器滑片向左移动时电压表示数变小);
(2)该同学连接好电路,闭合开关后发现电流表无明显示数,电压表有较大示数,近似为电源电压,故障原因可能是 ;
(3)没有电压表,只有电流表也能测出定值电阻。Rx的阻值。图乙是该同学设计的另一种实验电路图,R0是已知阻值的电阻,S是单刀双掷开关,电源电压为U。实验的步骤如下:
①把S和触点“1”接触,移动滑动变阻器的滑片到某一位置(不在最左端),读出电流表的示数为I1;
②把S和触点“2”接触, ,读出电流表的示数为I2;
③则测出的定值电阻阻值Rx= (用已知量和测量量的字母表示)。
【答案】(1)
(2)Rx断路
(3) 保持滑动变阻器的滑片不动
【详解】(1)电压表测量Rx两端电压,所以其“-”接线柱与Rx左接线柱相连。滑动变阻器滑片向左移动时电压表示数变小,由串联分压原理知,滑动变阻器的阻值变大,所以滑动变阻器其中一个上接线柱与Rx右接线柱相连,右下接线柱与电流表“-”接线柱相连。如图所示:
(2)电流表无明显示数,说明电路出现了断路;电压表有较大示数,且接近电源电压,说明电压表与电源相通,其测量对象断路,即Rx断路。
(3)[1][2]把S和触点“1”接触,滑动变阻器与Rx串联,移动滑动变阻器的滑片到某一位置(不在最左端),读出电流表的示数为I1;此时Rx两端电压为Ux=I1Rx
电源电压
把S和触点“2”接触,保持滑动变阻器的滑片不动,读出电流表的示数为I2;此时R0两端电压为U0=I2R0
电源电压
则滑动变阻器接入电路中的阻值为
定值电阻阻值为
17.小伟在“测量定值电阻的阻值”的实验中(电源电压U保持不变,滑动变阻器的最大阻值为R0)。
(1)如图甲所示是他连接的实验电路,其中有一根导线连接错误。请你在错误的导线上画“×”,并用笔画线代替导线画出正确的导线 ;
(2)电路连接正确后,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;
(3)完成测电阻实验后,小伟想,假如没有电流表,应该也能测出电阻的阻值,于是他设计了如图丙所示的电路,请你帮助他将实验步骤补充完整。
① ;
②未知电阻阻值的表达式 (用已知量和所测物理量的符号表示);
(4)利用图甲中的器材还可以探究“电流与电压的关系”,请你帮小伟为此探究实验设计一个记录实验数据的表格 。
【答案】 5 将滑片置于阻值最大处,闭合开关,读出此时电压表示数
实验次数
电压U/V
电流I/A
1
2
3
【详解】(1)[1]在“测量定值电阻的阻值”的实验中,待测电阻,滑动变阻器和电流表要串联,电压表要并联在待测电阻两端,故正确电路如图所示:
(2)[2]由图乙可知,电流表的所选量程为0~0.6A,分度值为0.02A,则读数为0.5A,则被测电阻的阻值
(3)[3]利用图丙测未知电阻的阻值,需要借助滑动变阻器的最大值和最小值,当滑动变阻器的滑片置于阻值最小处时,只有未知电阻接入电路,此时电压表的示数为电源电压U,故需要补充实验步骤为:
①将滑动变阻器的滑片阻值最大处,闭合开关,读出此时电压表的示数Ux。
[4]当滑动变阻器的滑片移到阻值最大处,滑动变阻器两端的电压为
通过Rx的电流等于滑动变阻器的电流
则未知电阻阻值
(4)[5]探究“电流与电压的关系”,要保持电阻不变,改变滑动变阻器接入电路的电阻,从而改变电路中的电流,改变定值电阻两端的电压,故实验过程中要测量多组电压值跟电流值,所以实验数据的记录表格如下:
实验次数
电压U/V
电流I/A
1
2
3
18.用如图甲所示的电路可以测量一个未知电阻的阻值,其中为待测电阻,为电阻箱,为单刀双掷开关,为定值电阻。李兵同学用该电路进行实验,主要步骤有:
A.把开关接,调节电阻箱,使电流表的示数仍为;
B.根据电路图,连接实物,将电阻箱的阻值调至最大;
C.把开关接,读出电流表的示数为;
D.读出电阻箱的示数。
(1)上述步骤的合理顺序是 (只需填写序号)。
(2)步骤A中电阻箱调节好后示数如图乙所示,若已知的阻值为,则待测电阻的阻值为 。
(3)该实验所采用的物理实验方法叫 (选填“控制变量法”或“等效替代法”)。
【答案】(1)BCAD
(2)1893
(3)等效替代法
【详解】(1)这是用电阻箱替代法测电阻,应
先按电路图连接实物,电阻箱阻值调至最大(B)。
把开关 S 接 a 点() ,读出电流表示数(C)。
把开关 S 接 b 点(电阻箱),调节电阻箱使电流表示数仍为(A)。
读出电阻箱示数,则(D)。
所以顺序是 BCAD。
(2)如图乙,电阻箱读数为,即
(3)用电阻箱替代待测电阻,使电流表示数相同,从而,这是等效替代法。
19.请同学们跟老师一起走进“水果电池”实验课堂,如图将金属铜片(正极)和金属锌片(负极)插入各种水果中就可以制作成水果电池。老师提出“水果电池电压的大小与哪些因素有关”的问题,同学们猜想水果电池电压的大小可能与水果种类、水果质量、金属片间的距离、金属片插入水果的深度等因素有关。
实验室中挑选了质量相同的火龙果和橙子各一个,铜片、锌片、电压表以及导线若干等实验器材,其中铜片和锌片的形状完全相同。同学们想利用以上器材设计实验来验证“水果电池电压的大小与水果种类是否有关”。实验时按图将铜片和锌片作为电极,用导线与电压表相连, ,用电压表分别测量出两种水果电池两端的电压,如果观察到 ,则说明水果电池电压的大小与水果种类有关。
【答案】 见解析 电压表的示数不同
【详解】[1][2]要验证“水果电池电压的大小与水果种类是否有关”,可以使用质量相同的火龙果和橙子进行实验,故实验开始时将两组相同的铜片和锌片分别插在质量相同的火龙果和橙子中,控制金属片间的距离、金属片插入水果的深度相同,接下来用电压表分别测量出两种水果电池两端的电压,如果观察到电压表的示数不同,两种水果电池两端的电压不同,则说明水果电池电压的大小与水果种类有关。
20.小倩同学现有一个标有“3.8V”字样的小灯泡,她想知道小灯泡的额定功率,于是连接了如图甲所示的实验电路(不完整),电源电压恒为6V。
(1)请用笔画线代替导线,完成图甲中实物电路的连接。(连线时导线不能交叉)
(2)此实验中滑动变阻器最主要的作用是 。
(3)实验时,移动滑片P到某处,电压表示数为2.5V。要测量小灯泡的额定功率,应将滑片P向 (选填“A”或“B”)端移动。当电压表示数为3.8V时,电流表的示数如图乙所示,则小灯泡的额定功率是 W。
(4)在实验操作中,发现电流表损坏不能使用。小倩利用阻值已知的定值电阻R0,设计了如图丙所示的电路,测量额定电压为U额的另一小灯泡的额定功率。操作如下:
①闭合开关S、S1,断开S2,调节滑动变阻器,使电压表的示数为 ;
②保持滑动变阻器滑片位置不变,闭合开关S、S2,断开S1,读出电压表示数为U;
③小灯泡的额定功率P额= 。(用U、U额和R0表示)
【答案】(1)
(2)通过滑片调节阻值,使小灯泡达到额定电压
(3) A 1.14
(4) U额
【详解】(1)因为是测量小灯泡的额定功率,所以电压表要并联在小灯泡的两端,且灯的额定电压为3.8V,故电压表选用大量程与灯并联,如图所示:
(2)实验中滑动变阻器最主要的作用是通过滑片调节阻值,使小灯泡达到额定电压,故而计算出小灯泡的额定功率。
(3)[1]灯在额定电压下正常发光,示数2.5V小于灯的额定电压3.8V,应增大灯的电压,根据串联电路电压的规律,应减小变阻器的电压,由分压原理,应减小变阻器连入电路中的电阻大小,故滑片向A移动,直到电压表示数为额定电压。
[2]当电压表示数为3.8V时,电流表的示数如图乙所示,电流表选用小量程,分度值为0.02A,电流0.3A,则小灯泡的额定功率为P=UI=3.8V×0.3A=1.14W
(4)[1]闭合开关S、S1,断开S2,电压表测的是小灯泡的电压,所以调节滑动变阻器,使电压表的示数为U额。
[2]闭合开关S、S2,断开S1,读出电压表示数为U,此时的U为定值电阻和小灯泡的总电压,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,此时定值电阻的电压为U0=U-U额
由欧姆定律可知,灯的额定电流为
所以小灯泡的额定功率
21.在探究并联电路电流规律的实验中:
(1)图甲是设计的电路图,图乙是测量电流连接的实验电路,电流表测量的是 (选填“A”“B”或“C”)处的电流。
(2)接下来,请在图乙中改动一根导线,使电流表测量的是流过的电流。在改动的导线上画“×”,并用笔画线代替导线连接正确的电路(要求导线不能相交)。
(3)完成题(2)的电路改线,闭合开关后,观察到发光,但灯不发光,电流表的示数为零,电路可能存在的故障是 (故障只有一处,只发生在或)。
(4)排除故障后,实验时要用电流表分别测出A、B、C三点的电流。请在虚线框内设计一个记录实验数据的表格。
(5)为了结论更具有普遍意义,换用不同规格灯泡进行多次实验,最终得到并联电路的电流规律为,在并联电路中, 。
【答案】(1)C
(2)
(3)断路
(4)见解析
(5)见解析
【详解】(1)由图乙可知,电流表串联在干路中,测量的是干路的电流,由图甲可知C处中干路中,即电流表测量的是C处的电流。
(2)使电流表测量的是流过的电流,电流表应串联在灯泡L2所在的支路中,如图所示:
(3)闭合开关后,观察到L1发光,但灯L2不发光,电流表的示数为零,说明L2支路没有电流通过,则可能是灯泡L2断路。
(4)排除故障后,实验时要用电流表分别测出A、B、C三点的电流,为得出普遍性的结论要多次测量,记录实验数据的表格如下所示:
实验次数
A点电流IA/A
B点电流IB/A
C点电流IC/A
1
2
3
(5)实验中,为了使结论具有普遍性,换用不同规格灯泡进行多次实验,由实验数据可知,每组数据中,A点电流加B点电流都等于C点电流,可得并联电路电流的规律为,在并联电路中,干路电流等于各支路电流之和。
22.某实验小组同学利用如图甲所示的电路测量未知电阻的阻值,阻值大约为5Ω。
(1)该实验的原理是 ;
(2)用笔画线代替导线将图甲实物电路连接完整 (要求:导线不交叉,滑动变阻器的滑片向左滑动时,电流表的示数变大);
(3)连接好电路,闭合开关,发现电压表没有示数,移动滑动变阻器的滑片,电流表的示数随之变化。造成这一现象的原因可能是 ;
(4)排除故障后,调节滑动变阻器的滑片,若两端所加电压如图乙所示,此时通过的电流为0.6A,则的阻值为 Ω;(结果保留一位小数)
(5)多次调节滑动变阻器的滑片,正确记录多组数据后,在坐标系中画出了待测电阻的图像,如图丙所示,你认为该图像不是一条过原点的直线的原因可能是 。
【答案】(1)
(2)
(3)见解析
(4)4.2
(5)见解析
【详解】(1)测量未知电阻阻值时,需要测量电阻两端的电压和通过电阻的电流,根据欧姆定律的变形公式计算出电阻,故本实验的实验原理是
(2)本实验中电流表、未知电阻、滑动变阻器需串联在电路中;滑动变阻器要求滑片向左滑动时电流表示数变大,即电路总电阻变小,滑动变阻器接入电路的电阻应变小,需将左下接线柱接入电路;电源为两节干电池,电压为3V,未知电阻约5Ω,电路中最大电流约
故电流表选0~0.6A量程。 连接的实物电路如图所示:
(3)闭合开关后,电流表有示数,移动滑片电流表示数变化,说明电路接通,滑动变阻器正常;电压表无示数,则没有电流经过电压表,故电路可能的故障是电压表本身短路、或者与电压表并联的用电器被短路,故电路故障可能是电压表短路或电阻Rx短路。
(4)如图乙所示,因为电压表连接的是0~3V的量程,所以其分度值为0.1V,电压表读数为2.5V,则此时两端电压,的阻值
(5)理想情况下定值电阻的I−U图像是过原点的直线,但实际中电阻会随温度变化、测量时读数有误差等,使得电压与电流的比值变化,图像不是过原点的直线。
23.教学楼的楼梯间安装有消防应急照明灯,当外部电路有电时应急灯不亮,停电时应急灯正常发光,如图所示。林红同学想知道应急灯的两个灯泡是怎样连接的,为此她进行了如下实验探究。
【证据】
探究一 连接串联电路;
(1)林红连接了如图所示的实物电路,请你在虚线框中画出对应的电路图;
(2)连接好电路后闭合开关S,林红发现两只灯泡都不亮,她用一根导线接在灯泡两个接线柱上,两灯仍然都不亮,将导线接在灯泡两个接线柱上,只有灯 亮,则故障可能是 (选填“L1”或“L2”) 灯丝断了;
(3)排除故障后,闭合开关两灯同时亮,断开开关两灯同时灭;将开关S换接到 和 之间、L₂和电源负极之间,观察到同样的现象。
探究二 连接并联电路;
(1)林红设计了如图所示电路,连接实物电路进行实验;
(2)闭合开关两灯同时亮,断开开关两灯同时灭,说明开关可以控制L1和L2的工作;
(3)把开关接在一条支路a处,闭合、断开开关,发现开关可以控制L1,而L2的工作不受影响;
(4)把开关接在一条支路b处,闭合、断开开关,发现开关可以控制L2。而 L1的工作不受影响。
【解释】
(1)在串联电路中,各用电器 独立工作;在并联电路中,各用电器 独立工作;(均选填“能”或“不能”)
(2)在串联电路中,开关的作用与位置 ;在并联电路中,开关的作用与位置 。(均选填“有关”或“无关”)
【交流】如图所示,物理老师做了一个消防应急照明灯模拟电路:一个看不见内部的小盒,小盒上有两只小灯泡。闭合开关,两只灯泡都亮;断开开关,两只灯泡都灭。根据以上实验结论,不打开小盒,你 (选填“能”或“不能”)判断出小灯泡的连接情况。
【答案】 L2 不能 能 无关 有关 不能
【详解】(1)[1]实物图中,电流从电源的正极出来,逐一经开关、灯泡L1、灯泡L2,回到电源负极,则两个灯泡组成串联电路,则电路图如下图所示:
(2)[2]两灯串联,闭合开关,两灯不亮,导线接在L1的两个接线柱上,两灯仍不亮,则L1没有故障,可能是灯L2断路了;导线接在L2的两个接线柱上,只有L1亮,则L1正常,故障是L2灯丝断了。
(1)[3]在串联电路中,任何一个用电器断路,整个电路中的用电器都不能工作,所以各用电器不能独立工作,相互影响。
[4]在并联电路中,任何一个用电器断路,其它用电器的工作不受影响,仍能正常工作,所以各用电器能独立工作,互不影响。
(2)[5]在串联电路中,开关在任何位置都同时控制所有用电器,所以串联电路的开关的作用与位置无关。
[6]在并联电路中,开关接在干路上,同时控制所有用电器,接在某一支路上,只能控制某一支路的用电器,所以在并联电路中,开关的作用与位置有关。
[7]图示中,不打开小盒,不能判断出小灯泡的连接方式,因为两灯串联时,开关能同时控制两灯,两灯并联时,开关接在干路上,也能同时控制两灯。
24.在做“比较两个灯泡的亮暗”实验时,可以根据灯泡的亮暗程度比较相同时间内电流做功的多少,如图是进行该实验的电路之一。
(1)利用如图所示电路,可控制变量 相等,验证 对电流做功多少的影响;
(2)对于“电流做功多少与通电时间的关系”,是否必需通过实验去验证? (选填“不必”或者“必须”)简要说明你的观点 。
【答案】(1) 电流和通电时间 电压
(2) 不必 同种规格的灯泡,通电时间越长,消耗的电能越多,电流做功越多
【详解】(1)[1]利用如图所示电路,两个灯泡串联在同一个电路中,同时通电,且电流相等,所以可控制变量电流和通电时间相等。
[2]通过调节滑动变阻器滑片位置,两个灯泡的电流和通电时间相等,改变两个灯泡两端的电压表示数,即灯泡的电压改变,观察灯泡亮度,所以能验证电压对电流做功多少的影响。
(2)[1][2]对于“电流做功多少与通电时间的关系”, 不必通过实验去验证;由于同种规格的灯泡,正常工作,电功率相同,通电时间越长,由可知,消耗的电能越多,电流做功越多。
25.“诚信”学习小组的同学们用如图甲所示装置比较不同物质的比热容。用铁夹将温度传感器及分别盛有水和食用油的两个试管固定在铁架台上,温度传感器的探头部分与试管内的水和食用油良好接触,两只温度传感器通过数据采集线与计算机相连接。对盛有水和食用油的试管进行加热,测得数据的对应图像如图乙所示。
(1)实验前除让两个试管内的水和食用油初温相同外,还必须控制水和食用油的 相同;
(2)若 ,通过图像计算食用油的比热容为 J/(kg·℃);
(3)质量为500g;初温为20℃的水吸收了1.89×105J的热量,水的温度升高了 ℃(气压为一标准大气压)。
【答案】(1)质量
(2)2.1×103
(3)80
【详解】(1)根据比较吸热能力的方法,要控制不同物质的质量相同,实验前除让两个试管内的水和食用油初温相同外,还必须控制水和食用油的质量相同。
(2)根据乙可知,加热3分钟(吸热相同),a、b升高的温度分别为Δta=30℃-10℃=20℃,Δtb=20℃-10℃=10℃
根据比较吸热能力的方法,b的吸热能力强,比热容较大,b为水,根据Q=cmΔt可知,在质量和吸热相同的情况下,比热容与升高的温度之积为一定值,升高的温度与比热容成反比,则食用油的比热容
(3)根据Q吸=cmΔt可得,水升高的温度
因为标准大气压下水的沸点为100℃, 所以水的温度只能升高到100℃,实际升高的温度Δt‘=100℃-20℃=80℃
26.小春猜想电功可能与电压、电流以及通电时间有关,于是他设计了如图所示的实验装置。甲、乙是完全相同的密闭容器,容器内封闭有等质量的空气,电阻丝R甲=10Ω,R乙=5Ω,实验前A、B两U形管内液面相平:
(1)由于电功不易直接测量,因此在实验中利用电功等于消耗的电能,将电能转化为 能加热密闭空气,通过U形管中液面高度的变化来显示容器内空气温度的变化,这里采用的物理研究方法是 。
(2)他将R甲与R乙串联在恒压电源两端,是为了控制 相等,探究电功与 (均选填“电流”或“电压”)的关系。
(3)他将R甲与R乙并联在恒压电源两端,如图观察A、B中液面高度的变化,则电流对 (选填“R甲”或“R乙”)做功较多。则在导体两端电压和通电时间相同时,电流越 (选填“大”或“小”),电流对导体做功越多。
【答案】 内 转换法 电流 电压 R乙 大
【详解】(1)[1]由于电功不易直接测量,因此在实验中利用电能转化成内能来加热密闭空气。当气体温度升高,压强会变大,U形管两侧的液面高度会发生变化,且温度越高,高度差越明显。
[2]实验中是将不易直接测量的电功,转换为可以直接观测的液面高度差,因此采用的物理研究方法是转换法。
(2)[3][4]串联电路电流处处相等,且串联时电流路径只有一条,可以保证通电时间相同。因此将R甲与R乙串联在恒压电源两端时,是为了控制电流相等,从而探究电功与电压的关系。
(3)[5]将R甲与R乙并联在恒压电源两端,则电压相同,从而探究电功与电流的关系。因为R甲大于R乙,因此流过R乙的电流更大。观察到B中液面高度差更大,说明B中产生的热量更多,即电流做功更多。因此电流对R乙做功更多。
[6]通过实验,可以得出结论:在导体两端电压和通电时间相同时,电流越大,电流对导体做功越多。
27.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,滑片向右移时灯变亮;
(2)电路连接前,开关S 应该要 ;
(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 (用 U额、 I、 R0表示)
【答案】(1)
(2)断开
(3)小灯泡短路
(4) 右 0.5
(5)
【详解】(1)小灯泡的额定电压为2.5V,电流表与滑动变阻器串联在电路中,电压表选用小量程并联在灯泡两端,滑片向右移时灯变亮,说明电路中的电流变大,电阻变小,因此滑动变阻器右下接线柱接入电路,如图
(2)电路连接前,为了保护电路,开关S 应该要断开。
(3)电路连接无误后闭合开关,观察到电流表有示数,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,叫故障可能是小灯泡短路。
(4)[1]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,即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。
[2]由乙可知,电流表选用小量程,电流表分度值0.02A,其示数为0.2A,则小灯泡额定功率为
(5)①[1]闭合开关S、S1、 断开开关S2,电阻R0与灯泡并联后再和滑动变阻器串联,电流表测R0电流,移动滑动变阻器的滑片P, 使电流表的示数为,此时灯泡两端的电压为U额;
②保持滑动变阻器的滑片 P不动, 只闭合开关S、S2,电阻R0与灯泡并联后再和滑动变阻器串联,电流表测干路电流,读出电流表的示数为I,灯泡正常发光时的电流;
③[2]小灯泡正常发光时的电功率
28.小丽在“测量小灯泡的电功率”实验中,实验器材有:电压恒为3V的电源一个,小灯泡(额定电压为2.5V)、电压表、电流表、滑动变阻器、开关各一个,导线若干。
(1)如图甲所示是小丽连接的实物电路,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;
(2)连接电路过程中,开关应该 (选填“断开”或“闭合”),滑动变阻器的滑片应该移动到 (选填“最左”或“最右”)端;
(3)正确连接电路后闭合开关,发现小灯泡不亮,电流表无示数,电压表有示数,则电路的故障可能是___________(填字母);
A.灯泡短路 B.灯泡开路
C.滑动变阻器短路 D.滑动变阻器开路
(4)电路故障排除后,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,电流表指针如图乙所示,此时通过小灯泡的电流是 A;
(5)电路连接并正确操作后,小灯泡发光,此时电压表的示数为2.0V,为了测量小灯泡的额定功率,这时应该向 (选填“左”或“右”)端移动滑动变阻器的滑片;
(6)小丽根据记录画出了小灯泡中的电流随其两端电压变化的关系图像如图丙所示,则小灯泡的额定功率为 W;
(7)小丽根据图丙中小灯泡的I-U图像,分析出小灯泡的电阻随两端电压的增大而 (选填“增大”“减小”或“不变”),你认为原因是 ;
【拓展设问】
(8)小红设计了如图丁所示的电路,也测出了另一只小灯泡的额定功率。已知两个滑动变阻器的最大阻值均为,小灯泡的额定电流,请将以下实验步骤补充完整:
①闭合开关S、,移动的滑片,使电流表示数为;
②闭合开关S、,保持 (选填“”或“”)的滑片位置不动,移动另一个滑动变阻器的滑片,使电流表的示数为;
③保持 (选填“”或“”)的滑片位置不动,将另一个滑动变阻器的滑片移至最左端,记下电流表的示数;再将此滑动变阻器的滑片移至最右端,记下电流表的示数;
④小灯泡额定功率的表达式:= (用、、、表示)。
【答案】(1)
(2) 断开 最左
(3)B
(4)0.14
(5)右
(6)0.625
(7) 增大 灯丝电阻随温度的升高而增大
(8)
【详解】(1)根据实验,电路是串联的,电压表测灯泡两端电压,并联在灯泡两端,电流表测电路中的电流,串联在电路中,而甲图中电流表与灯泡并联,因此改接的电路如下图所示:
(2)[1][2]连接电路过程中,为了保护电路,开关应断开,且滑动变阻器的滑片移至阻值最大处,即最左端。
(3)闭合开关,发现小灯泡不亮,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,因此有示数,故选B。
(4)乙图中电流表选择的是小量程,分度值是0.02A,读数为0.14A。
(5)已知灯泡额定电压为2.5V,此时电压表的示数为2.0V,为了测量小灯泡的额定功率,应使灯泡两端电压变大,则滑动变阻器两端电压变小,由串联分压原理可知,滑动变阻器的阻值变小,即滑片向右移动滑片。
(6)丙图中,当灯泡电压是2.5V时,通过灯泡的电流为0.25A,则小灯泡的额定功率为
(7)[1][2]由图丙可知,随着小灯泡两端电压增大,小灯泡两端的电压值与流过小灯泡的电流值之比逐渐增大,即小灯泡的电阻随两端电压的增大而增大, 出现这种情况的原因是小灯泡的电阻随温度的升高而增大。
(8)[1]闭合开关S、,电路为灯泡和滑动变阻器串联,使电流表示数为,此时灯泡正常发光;接下来闭合开关S、,保持的滑片位置不动,移动另一个滑动变阻器的滑片,使电路中的电流仍为;此时灯泡阻值与变阻器阻值大小相等,即。
[2]保持的滑片位置不动,将另一个滑动变阻器的滑片移至最左端,此时电路为R2单独串联,记下电流表的示数,此时电源电压可表示为①
再将此滑动变阻器的滑片移至最右端,此时电路为R2和最大阻值串联,记下电流表的示数,此时电源电压可表示为②
联立①②解得,由于,则小灯泡额定功率的表达式
29.在“测量小灯泡的电功率”实验中,所测小灯泡的额定电压为2.5V。小弘发现电压表损坏了,于是他利用一个阻值已知的电阻,设计了另一种测小灯泡额定功率的实验方案,电路如图所示,其中电源电压保持不变但未知,具体操作如下:
(1)开关S拨到“1”时,移动滑动变阻器的滑片P至某一位置,读出电流表的示数。
(2)保持滑动变阻器的滑片P位置不动,将开关S拨到“2”,读出电流表的示数。
(3)此时,小灯泡的电阻= ,再根据计算出小灯泡的额定功率。
(4)①小伟认为按此方案测量实验结果与真实值相差较大,原因是 。
②仔细分析后,小伟将上述步骤(1)改为开关S拨到“1”,移动滑动变阻器的滑片P,使电流表的示数为 ,这样就能较准确地测出小灯泡的额定功率P= 。
【答案】 灯丝电阻会随温度的升高而增大
【详解】[1]开关S拨到“1”时,灯泡和定值电阻并联后与变阻器串联,电流表测量通过定值电阻的电流,移动滑动变阻器的滑片P至某一位置,读出电流表的示数。
保持滑动变阻器的滑片P位置不动,将开关S拨到“2”,灯泡和定值电阻并联后与变阻器串联,电流表测量通过定值电阻和灯泡的电流之和,读出电流表的示数。
欧姆定律可知灯泡两端的电压
根据并联电路的电流特点可知通过灯泡的电流
灯泡电阻
[2]小伟认为按此方案测量实验结果与真实值相差较大,原因是灯泡电阻会随温度的升高而增大。
[3][4]仔细分析后,小伟将上述步骤(1)改为开关S拨到“1”,此时灯泡和定值电阻串联,电流表测量通过定值电阻的电流,移动滑动变阻器的滑片P,使电流表的示数为
灯泡的额定电流
小灯泡的额定功率
30.小明利用如图装置,可完成以下两个探究实验:
实验一“探究不同物质吸热升温的现象”
实验二“比较质量相等的不同燃料燃烧放出的热量”
(1)“探究不同物质吸热升温的现象”的实验,甲、乙虚线中应选择的器材组合是 (选填“A”、“B”、“C”、“D”),物质吸收热量的多少通过 来反映,小明设计了两个方案比较不同物质吸热升温的性质,方案一:加热相同时间,比较升高的温度;方案二:升高相同的温度,比较加热的时间,你认为 (选填“方案一”、“方案二”或“两方案都”)可行。
(2)该实验除了图中所示器材,还需要的测量仪器有 和 ;
(3)实验所得数据如图,在图中若液体的比热容为,则液体的比热容为 ,液体 的吸热能力更强;
(4)“比较质量相等的不同燃料燃烧放出的热量”,正确选择实验器材,实验前,应控制烧杯中被加热物质 (选填“质量”或“体积”)相同,实验中是通过 来表示酒精和碎纸片放出热量的多少。所以,实验中两杯水的初温可以不同。若实验过程中燃料还未燃尽时,某一烧杯内水就沸腾了,此时小明立即在该烧杯中添加了少量水继续实验,直至燃料燃尽后测量水温。这样操作是否可行? ,理由是
(5)小明在实验中测算了酒精的热值,燃烧皿中酒精的质量为,烧杯中水的质量为200g,初温为,点燃酒精,当水温升高到时,立即熄灭火焰。该过程水吸收的热量 。她想利用计算酒精的热值,需要进行的实验操作是: ;她所测算出的热值与真实值相比偏 。
(6)这两个实验都需要控制相同的有___________;
A.液体种类 B.燃料种类 C.液体质量 D.燃料质量
【答案】(1) BC 加热时间 两方案都
(2) 天平 秒表
(3) 4.2×103 B
(4) 质量 被加热液体升高的温度 不可行 添加水后,水的质量改变,实验变量不唯一
(5) 1.68×104 让酒精完全燃烧 小
(6)C
【详解】(1)[1]为了比较不同物质的吸热本领的大小,需要燃烧相同的燃料,加热相同的时间,比较质量和初温 相同的不同液体升高的温度,应选择B、C两套装置。
[2]在实验中,使用相同的加热器,加热时间越长,物质吸收的热量就越多,所以物质吸收热量的多少通过加热时间来反映。
[3]方案一加热相同时间,即吸收相同热量,比较升高的温度;方案二升高相同的温度,比较加热的时间也就是比较吸收热量的多少,两方案都可以比较不同物质吸热升温的性质,所以两方案都可行。
(2)[1][2]实验中需要测量质量和时间,除了图中所示器材,还需要的测量仪器有天平(测量物质的质量)和秒表(测量加热时间)。
(3)[1][2]由图像可知,在相同时间内,即吸收相同热量Q时,A升高的温度,B升高的温度
根据Q=cmΔt,因为Q、m相同,所以,则
比热容越大,吸热能力越强,所以B液体的吸热能力更强。
(4)[1]实验前,应控制烧杯中被加热物质质量相同,这样才能通过温度变化比较不同燃料放出热量的多少。
[2]实验中是通过被加热液体升高的温度来表示酒精和碎纸片放出热量的多少。
[3][4]因为添加水后,水的质量改变了,而实验需要控制水的质量相同,这样会导致实验变量不唯一,无法准确比较燃料放出热量的多少,所以不可行。
(5)[1]已知
该过程水吸收的热量
[2][3]想利用Q放=Q计算酒精的热值,需要进行的实验操作是:使酒精完全燃烧放出的热量全部被水吸收;由于在实际实验中,酒精燃烧放出的热量有一部分会散失到空气中,还有一部分被容器吸收,所以她所测算出的热值与真实值相比偏小。
(6)实验一“探究不同物质吸热升温的现象”需要控制液体质量相同;实验二“比较质量相等的不同燃料燃烧放出的热量”也需要控制液体质量相同。所以这两个实验都需要控制相同的是液体质量,故ABD不符合题意,C符合题意。
故选C。
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期末冲刺 (实验题30道)
1.小明用如图甲所示的实验器材探究“电流与电阻的关系”。电源电压恒为3V,滑动变阻器上标有“20Ω;2A”字样,阻值分别为5Ω、10Ω、20Ω、50Ω的定值电阻各一个。
(1)小明连接的电路如图甲,检查电路发现有一处连接错误,将连接错误的导线画“×” ;
(2)排除错误后,小明将5Ω定值电阻接入电路,闭合开关后,发现电流表有示数,而电压表无示数,则电路中的故障可能是 (写出一种);排除故障后,闭合开关,调节滑动变阻器的滑片,使电流表的示数如图乙所示,此时电路中的电流为 A;
(3)将5Ω定值电阻换成10Ω定值电阻,闭合开关,为了保持电压表的示数不变,应该将滑动变阻器的滑片 (填“左”或“右”)端移动,记录此时电流表的示数;
(4)将10Ω定值电阻换成20Ω定值电阻,重复步骤(3);
(5)实验记录的多组数据如下表所示,分析数据可得出结论:当电压一定时,通过导体的电流与电阻成 比;
实验次数
定值电阻(Ω)
电流表示数(A)
1
5
2
10
0.18
3
20
0.09
(6)实验结束,小明问老师在此实验中能否换用50Ω的定值电阻进行实验?老师指导小明分析了不能更换的原因。你认为其原因 ;
(7)小明用阻值未知的小灯泡替换图甲中的定值电阻,想利用图甲电路测量小灯泡的电阻,为了减小误差,小明认为应该多次测量求平均值,小明的做法是否正确? (填“是”或“否”),理由是 。
2.小亮同学做测量“小灯泡的电阻”实验时,所用器材有:电源、符合实验要求的电表(均使用小量程)、开关和导线。如图(甲)是小亮同学没有连接完整的电路。
(1)本实验的实验原理是 ;
(2)请你用笔画线代替导线,将图(甲)所示的电路连接完整 ;
(3)小亮同学连好电路后,闭合开关,移动滑动变阻器滑片P,发现小灯泡始终不亮,电压表无示数,电流表有示数且随着滑片移动有明显变化,则故障可能是 ;
(4)小亮移动滑片P在某处时的电流与电压读数如图(乙)(丙)所示,则此时灯泡的电阻为 Ω;
(5)小亮继续移动滑动变阻器,通过测量的数据发现灯泡的电阻在变化,原因是 。
3.在“探究电荷的种类和相互作用规律”的实验中:
(1)小明发现用干燥丝绸摩擦过的玻璃棒和用干燥毛皮摩擦过的橡胶棒都能吸引纸屑,这说明它们都带了电,这种使物体带电的方式叫作 ;
(2)如图所示,将上述带电棒相互靠近,相互排斥的是图 ,相互吸引的是图 ;
(3)小明思考,除了正电荷和负电荷之外,到底有没有第三种电荷呢?他分析:如果能找到既能和上述带电玻璃棒相互吸引,又能和上述带电橡胶棒相互吸引的物体,则说明有第三种电荷存在。你认为小明的想法是否正确并说明理由: 。
4.物质的吸热性能
实验器材
两个相同的烧杯、水、食用油、两个规格相同的电加热器、两支相同的温度计、秒表、天平等
实验装置
实验步骤
(1)在两个相同的烧杯中分别加入 相同的水和食用油;
(2)用温度计测量加热前水和食用油的初始温度;
(3)用 规格的电加热器加热;
(4)让水和食用油升高相同的温度,记录并比较加热时间
分析与论证
分析:对质量相同的水和食用油加热,使水和食用油升高相同的温度,对 加热的时间更长。
实验结论:质量相同的不同物质,升高相同的温度,吸收的热量一般 ;质量相同的不同物质,吸收相同的热量,升高的温度一般
5.如图是“探究影响导体电阻大小因素”的实验装置。实验板上固定了四根金属丝。a、c、d为镍铬合金,b为铜;a、b、c长度相同,d的长度小于a;a、b、d横截面积相同,c的横截面积大于a。分别将:
(1)a和b接入电路,是探究导体电阻与导体 的关系;
(2)a和c接入电路,是探究导体电阻与导体 的关系;
(3)a和d接入电路,是探究导体电阻与导体 的关系。
6.如图甲是小明测量小灯泡电阻的电路,电源电压恒为6V,小灯泡上标有“2.5V”的字样。
(1)请用名画线代替导线,将甲图中的电路补充完整,要求导线不交叉 ;
(2)电路连接完成后闭合开关,发现电流表有示数、电压表无示数、小灯泡不亮,出现此现象的原因可能是 ,(写出一种原因即可)
(3)排除故障后,实验测量数据如下表,第4次实验时电流表示数如图乙为 A;由表中数据可判断小明实验时选用的滑动变阻器是 (选填序号:①“20Ω;1A”②“50Ω;1A”);
(4)小明测量第4组数据后,要测量小灯泡正常发光时的电阻,滑动变阻器的滑片应向 (选填“左”或“右”)滑动;
序号
1
2
3
4
电压U/V
0.5
1
1.5
2
电流I/A
0.16
0.2
0.24
(5)此时他发现电流表损坏,于是设计了如图丙的电路也测出了小灯泡正常发光时的电阻,已知定值电阻R0阳值为5.4Ω。实验步骤如下:
①闭合开关S0,单刀双掷开关S接1,移动滑动变阻器滑片P,使电压表示数为 V;
②保持有片P位置不变,将开关S接2,电压表示数如图丁,则小灯泡正常发光时的电阻RL= Ω。
7.实验小组用伏安法测量小灯泡的电阻,连接了如图甲所示的电路,小灯泡的额定电压为2.5V,电源电压恒定。
(1)图甲中有一根导线连接错误,请在该导线上打“×”,并用笔重新画一根正确连接的导线 ;
(2)改正错误后,闭合开关,发现电流表有示数,电压表无示数,出现该现象的原因可能是( )(填字母代号)
A.小灯泡短路 B.电流表短路 C.滑动变阻器断路
(3)移动滑片至某位置时,电压表的示数为2V,为测量小灯泡正常发光时的电阻,应将滑片P向 (选填“A”或“B”)端移动;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(保留1位小数);
(4)小组同学计划用该装置测量某定值电阻阻值时,发现电压表损坏,于是设计了如图丙所示的电路,测出了的阻值。实验步骤如下:
①将滑片移到a端,闭合开关S,读出电流表的示数,记为;
②将滑片移到b端,闭合开关S,读出电流表的示数,记为;
③读出滑动变阻器的最大阻值为R,则 (用、和R表示)
8.小明用标有“2.5V”字样的小灯泡做“测量小灯泡的电功率”实验,设计了如图甲所示的电路图。
(1)请用笔画线代替导线,将图甲中的实物电路连接完整;
(2)闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片置于 (选填“A”或“B”)端。闭合开关后,移动滑片,发现小灯泡不亮,则电路故障可能是滑动变阻器 (选填“短路”或“断路”);
(3)排除故障后,某次实验电压表的示数如图乙所示,为 V;为了让小灯泡达到正常发光状态,此时滑动变阻器的滑片应向 (选填“A”或“B”)端滑动;
(4)小明测得多组数据,并画出如图丙所示的图像。由图像可知小灯泡正常发光时的电阻为 Ω,小灯泡的额定功率为 W。
9.小华想探究“电流通过导体产生的热量跟电流大小是否有关”。实验桌上有三个完全相同的烧瓶,烧瓶内装有质量和初温都相同的煤油、完全相同的温度计,其中2个烧瓶内装有阻值为5Ω的电阻丝,另1个烧瓶内装有阻值为10Ω的电阻丝。实验桌上还有满足实验要求的电源、开关各一个,电流表两块,滑动变阻器两个,导线若干。小华将相关实验器材连接成图所示的电路,甲烧瓶中装的电阻丝的阻值为5Ω。
(1)如图所示的电路中,装入烧瓶乙中的电阻丝的阻值应是 Ω;
(2)实验中电流通过导体产生的热量是通过 (选填“温度计示数的变化”或“通电时间”)体现的;
(3)滑动变阻器在该实验中除了具有保护电路的作用外,还有 的作用。
10.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,电源电压恒定。
(1)连接电路时开关应处于 状态;
(2)连接好电路后,闭合开关,发现电流表无示数,电压表接近电源电压,故障可能是 ;
(3)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(结果保留一位小数);
(4)小组同学计划用该装置测量某定值电阻阻值时,发现电压表损坏,于是设计了如图丙所示的电路,测出了Rx的阻值。电源电压不变,滑动变阻器的最大阻值为R0,a、b为滑动变阻器两端点,实验步骤如下:
①将滑片移到a端,闭合开关S,读出电流表的示数,记为;
②将滑片移到b端,闭合开关S,读出电流表的示数,记为;
③计算待测电阻Rx。
你认为该方案可行吗?若可行,请用、和R0表示出Rx;若不可行,请提出改进方案 、 。
11.(共6分)探究串并联电路中电流、电压规律:
(1)连接电路如图甲,探究并联电路的电流规律:
①闭合开关,L1发光,L2不发光,电流表有示数,电路故障可能是 ;
②排除故障后进行实验,测得通过L1的电流0.22A,通过L2的电流0.18A,测量干路电流时,应当选择电流表的测量范围为 A;
③实验后,小园发现灯泡上L1标注有“3.8V 0.3A”,什么原因造成通过L1的电流不是0.3A,请说明原因: ;
(2)如图乙,探究串联电路中电压的规律。
①请在图乙中用笔画线代替导线将电路补充完整;
②实验中换用不同小灯泡进行多次实验并记录数据如表。
次数
L1两端电压U1/V
L2两端电压U2/V
L1轴L2两端电压U/V
1
1.3
1.5
2.8
2
1.2
1.6
2.8
3
1.4
1.4
2.8
4
1
1.7
2.8
分析表中数据,有同学提出第4次实验中记录的数据结果和前三次有所不同,应将U1改为1.1,其他同学反对这一做法,理由是 ;解决上述问题后,可得出串联电路电压的规律为: 。(可用公式表示)
12.小王同学在学习使用电压表时进行了如下实验。
(1)上图是小王刚连接好的电路,电压表此时测量的是灯 两端的电压。
(2)同组的同学认为这个电路开关断开时电压表已有示数,这样的设计是不规范的,应该将导线A接到 (选填“a”“b”或“c”)处。
(3)闭合开关后,只有一盏灯亮,若电压表的示数大于2V,则亮的是灯 。
13.在用电流表测电流的实验中:
(1)小明在闭合开关前发现电流表的表盘如图甲所示,则小明接下来的操作应是 ;
(2)同组的小华同学闭合开关后,发现电流表指针如图乙所示,则小华接下来的操作应是 ;
(3)正确连接电路进行实验,电流表示数如图丙所示,但是在读数时,粗心的小明按照0~0.6A量程读数了,则他认为此时电流表的分度值为 A,读数为 A,并记录。同组的小华同学看到后指出了错误,则正确读数为 A。
14.小明用如图甲所示的电路探究“影响电阻大小的因素”,图乙是备用的几种导体(A、B、C、D代表导体,S代表导体的横截面积)。请你回答以下问题:
(1)在图甲中M、N之间接入不同导体时,可通过 来判断导体的电阻大小,这种研究方法叫 法;
(2)为了探究导体的电阻与导体长度的关系,M、N之间应接入图乙中的 (选填导体的代表字母)。之所以这样做,是为了控制 相同,这种研究方法叫 法,实验可得到的结论是: ;
(3)若在M、N之间接入导体A、B可探究导体的电阻与 的关;
(4)若要探究导体的电阻与横截面积的关系,M、N之间应接入导体 (选填导体的代表字母),得到的结论是: ;
(5)实验中,如果接入M、N之间的导体电阻阻值比较接近而无法通过灯泡的亮暗判断电阻大小,你的解决办法是: ;
(6)完成上述实验后,小明进一步进行了如图丙所示的实验,他把M、N与废日光灯管中的钨丝连接,闭合开关S后,用酒精灯给钨丝加热,可以观察到电流表示数变小,这表明:温度升高,钨丝的电阻 。
15.如图甲所示是小明连接的“串联电路”的实物图。
(1)在连接图甲电路的过程中,开关必须 ;
(2)如图甲所示,闭合开关,当两灯亮后,若将L1从灯座上取下,观察到的现象是L2熄灭,说明在串联电路中,各用电器之间 (选填“互不”或“相互”)影响;
(3)如图乙所示,为了形成并联电路且开关同时控制灯L1和L2,可以把导线的另一端连接到电路中的 点或 点(以上两空选填“A、B、C、D”);
(4)如图乙所示,在(3)中连接好的并联电路中,闭合开关,当两灯亮后,若将一根导线接在小灯泡的两端,则观察到的现象是 (选填“发光”或“熄灭”)。
16.用“伏安法”测量定值电阻Rx阻值的实验中,某同学设计的部分电路如图甲所示。
(1)请把图甲中电路补充完整(要求滑动变阻器滑片向左移动时电压表示数变小);
(2)该同学连接好电路,闭合开关后发现电流表无明显示数,电压表有较大示数,近似为电源电压,故障原因可能是 ;
(3)没有电压表,只有电流表也能测出定值电阻。Rx的阻值。图乙是该同学设计的另一种实验电路图,R0是已知阻值的电阻,S是单刀双掷开关,电源电压为U。实验的步骤如下:
①把S和触点“1”接触,移动滑动变阻器的滑片到某一位置(不在最左端),读出电流表的示数为I1;
②把S和触点“2”接触, ,读出电流表的示数为I2;
③则测出的定值电阻阻值Rx= (用已知量和测量量的字母表示)。
17.小伟在“测量定值电阻的阻值”的实验中(电源电压U保持不变,滑动变阻器的最大阻值为R0)。
(1)如图甲所示是他连接的实验电路,其中有一根导线连接错误。请你在错误的导线上画“×”,并用笔画线代替导线画出正确的导线 ;
(2)电路连接正确后,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;
(3)完成测电阻实验后,小伟想,假如没有电流表,应该也能测出电阻的阻值,于是他设计了如图丙所示的电路,请你帮助他将实验步骤补充完整。
① ;
②未知电阻阻值的表达式 (用已知量和所测物理量的符号表示);
(4)利用图甲中的器材还可以探究“电流与电压的关系”,请你帮小伟为此探究实验设计一个记录实验数据的表格 。
18.用如图甲所示的电路可以测量一个未知电阻的阻值,其中为待测电阻,为电阻箱,为单刀双掷开关,为定值电阻。李兵同学用该电路进行实验,主要步骤有:
A.把开关接,调节电阻箱,使电流表的示数仍为;
B.根据电路图,连接实物,将电阻箱的阻值调至最大;
C.把开关接,读出电流表的示数为;
D.读出电阻箱的示数。
(1)上述步骤的合理顺序是 (只需填写序号)。
(2)步骤A中电阻箱调节好后示数如图乙所示,若已知的阻值为,则待测电阻的阻值为 。
(3)该实验所采用的物理实验方法叫 (选填“控制变量法”或“等效替代法”)。
19.请同学们跟老师一起走进“水果电池”实验课堂,如图将金属铜片(正极)和金属锌片(负极)插入各种水果中就可以制作成水果电池。老师提出“水果电池电压的大小与哪些因素有关”的问题,同学们猜想水果电池电压的大小可能与水果种类、水果质量、金属片间的距离、金属片插入水果的深度等因素有关。
实验室中挑选了质量相同的火龙果和橙子各一个,铜片、锌片、电压表以及导线若干等实验器材,其中铜片和锌片的形状完全相同。同学们想利用以上器材设计实验来验证“水果电池电压的大小与水果种类是否有关”。实验时按图将铜片和锌片作为电极,用导线与电压表相连, ,用电压表分别测量出两种水果电池两端的电压,如果观察到 ,则说明水果电池电压的大小与水果种类有关。
20.小倩同学现有一个标有“3.8V”字样的小灯泡,她想知道小灯泡的额定功率,于是连接了如图甲所示的实验电路(不完整),电源电压恒为6V。
(1)请用笔画线代替导线,完成图甲中实物电路的连接。(连线时导线不能交叉)
(2)此实验中滑动变阻器最主要的作用是 。
(3)实验时,移动滑片P到某处,电压表示数为2.5V。要测量小灯泡的额定功率,应将滑片P向 (选填“A”或“B”)端移动。当电压表示数为3.8V时,电流表的示数如图乙所示,则小灯泡的额定功率是 W。
(4)在实验操作中,发现电流表损坏不能使用。小倩利用阻值已知的定值电阻R0,设计了如图丙所示的电路,测量额定电压为U额的另一小灯泡的额定功率。操作如下:
①闭合开关S、S1,断开S2,调节滑动变阻器,使电压表的示数为 ;
②保持滑动变阻器滑片位置不变,闭合开关S、S2,断开S1,读出电压表示数为U;
③小灯泡的额定功率P额= 。(用U、U额和R0表示)
21.在探究并联电路电流规律的实验中:
(1)图甲是设计的电路图,图乙是测量电流连接的实验电路,电流表测量的是 (选填“A”“B”或“C”)处的电流。
(2)接下来,请在图乙中改动一根导线,使电流表测量的是流过的电流。在改动的导线上画“×”,并用笔画线代替导线连接正确的电路(要求导线不能相交)。
(3)完成题(2)的电路改线,闭合开关后,观察到发光,但灯不发光,电流表的示数为零,电路可能存在的故障是 (故障只有一处,只发生在或)。
(4)排除故障后,实验时要用电流表分别测出A、B、C三点的电流。请在虚线框内设计一个记录实验数据的表格。
(5)为了结论更具有普遍意义,换用不同规格灯泡进行多次实验,最终得到并联电路的电流规律为,在并联电路中, 。
22.某实验小组同学利用如图甲所示的电路测量未知电阻的阻值,阻值大约为5Ω。
(1)该实验的原理是 ;
(2)用笔画线代替导线将图甲实物电路连接完整 (要求:导线不交叉,滑动变阻器的滑片向左滑动时,电流表的示数变大);
(3)连接好电路,闭合开关,发现电压表没有示数,移动滑动变阻器的滑片,电流表的示数随之变化。造成这一现象的原因可能是 ;
(4)排除故障后,调节滑动变阻器的滑片,若两端所加电压如图乙所示,此时通过的电流为0.6A,则的阻值为 Ω;(结果保留一位小数)
(5)多次调节滑动变阻器的滑片,正确记录多组数据后,在坐标系中画出了待测电阻的图像,如图丙所示,你认为该图像不是一条过原点的直线的原因可能是 。
23.教学楼的楼梯间安装有消防应急照明灯,当外部电路有电时应急灯不亮,停电时应急灯正常发光,如图所示。林红同学想知道应急灯的两个灯泡是怎样连接的,为此她进行了如下实验探究。
【证据】
探究一 连接串联电路;
(1)林红连接了如图所示的实物电路,请你在虚线框中画出对应的电路图;
(2)连接好电路后闭合开关S,林红发现两只灯泡都不亮,她用一根导线接在灯泡两个接线柱上,两灯仍然都不亮,将导线接在灯泡两个接线柱上,只有灯 亮,则故障可能是 (选填“L1”或“L2”) 灯丝断了;
(3)排除故障后,闭合开关两灯同时亮,断开开关两灯同时灭;将开关S换接到 和 之间、L₂和电源负极之间,观察到同样的现象。
探究二 连接并联电路;
(1)林红设计了如图所示电路,连接实物电路进行实验;
(2)闭合开关两灯同时亮,断开开关两灯同时灭,说明开关可以控制L1和L2的工作;
(3)把开关接在一条支路a处,闭合、断开开关,发现开关可以控制L1,而L2的工作不受影响;
(4)把开关接在一条支路b处,闭合、断开开关,发现开关可以控制L2。而 L1的工作不受影响。
【解释】
(1)在串联电路中,各用电器 独立工作;在并联电路中,各用电器 独立工作;(均选填“能”或“不能”)
(2)在串联电路中,开关的作用与位置 ;在并联电路中,开关的作用与位置 。(均选填“有关”或“无关”)
【交流】如图所示,物理老师做了一个消防应急照明灯模拟电路:一个看不见内部的小盒,小盒上有两只小灯泡。闭合开关,两只灯泡都亮;断开开关,两只灯泡都灭。根据以上实验结论,不打开小盒,你 (选填“能”或“不能”)判断出小灯泡的连接情况。
24.在做“比较两个灯泡的亮暗”实验时,可以根据灯泡的亮暗程度比较相同时间内电流做功的多少,如图是进行该实验的电路之一。
(1)利用如图所示电路,可控制变量 相等,验证 对电流做功多少的影响;
(2)对于“电流做功多少与通电时间的关系”,是否必需通过实验去验证? (选填“不必”或者“必须”)简要说明你的观点 。
25.“诚信”学习小组的同学们用如图甲所示装置比较不同物质的比热容。用铁夹将温度传感器及分别盛有水和食用油的两个试管固定在铁架台上,温度传感器的探头部分与试管内的水和食用油良好接触,两只温度传感器通过数据采集线与计算机相连接。对盛有水和食用油的试管进行加热,测得数据的对应图像如图乙所示。
(1)实验前除让两个试管内的水和食用油初温相同外,还必须控制水和食用油的 相同;
(2)若 ,通过图像计算食用油的比热容为 J/(kg·℃);
(3)质量为500g;初温为20℃的水吸收了1.89×105J的热量,水的温度升高了 ℃(气压为一标准大气压)。
26.小春猜想电功可能与电压、电流以及通电时间有关,于是他设计了如图所示的实验装置。甲、乙是完全相同的密闭容器,容器内封闭有等质量的空气,电阻丝R甲=10Ω,R乙=5Ω,实验前A、B两U形管内液面相平:
(1)由于电功不易直接测量,因此在实验中利用电功等于消耗的电能,将电能转化为 能加热密闭空气,通过U形管中液面高度的变化来显示容器内空气温度的变化,这里采用的物理研究方法是 。
(2)他将R甲与R乙串联在恒压电源两端,是为了控制 相等,探究电功与 (均选填“电流”或“电压”)的关系。
(3)他将R甲与R乙并联在恒压电源两端,如图观察A、B中液面高度的变化,则电流对 (选填“R甲”或“R乙”)做功较多。则在导体两端电压和通电时间相同时,电流越 (选填“大”或“小”),电流对导体做功越多。
27.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,滑片向右移时灯变亮;
(2)电路连接前,开关S 应该要 ;
(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 (用 U额、 I、 R0表示)
28.小丽在“测量小灯泡的电功率”实验中,实验器材有:电压恒为3V的电源一个,小灯泡(额定电压为2.5V)、电压表、电流表、滑动变阻器、开关各一个,导线若干。
(1)如图甲所示是小丽连接的实物电路,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;
(2)连接电路过程中,开关应该 (选填“断开”或“闭合”),滑动变阻器的滑片应该移动到 (选填“最左”或“最右”)端;
(3)正确连接电路后闭合开关,发现小灯泡不亮,电流表无示数,电压表有示数,则电路的故障可能是___________(填字母);
A.灯泡短路 B.灯泡开路
C.滑动变阻器短路 D.滑动变阻器开路
(4)电路故障排除后,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,电流表指针如图乙所示,此时通过小灯泡的电流是 A;
(5)电路连接并正确操作后,小灯泡发光,此时电压表的示数为2.0V,为了测量小灯泡的额定功率,这时应该向 (选填“左”或“右”)端移动滑动变阻器的滑片;
(6)小丽根据记录画出了小灯泡中的电流随其两端电压变化的关系图像如图丙所示,则小灯泡的额定功率为 W;
(7)小丽根据图丙中小灯泡的I-U图像,分析出小灯泡的电阻随两端电压的增大而 (选填“增大”“减小”或“不变”),你认为原因是 ;
【拓展设问】
(8)小红设计了如图丁所示的电路,也测出了另一只小灯泡的额定功率。已知两个滑动变阻器的最大阻值均为,小灯泡的额定电流,请将以下实验步骤补充完整:
①闭合开关S、,移动的滑片,使电流表示数为;
②闭合开关S、,保持 (选填“”或“”)的滑片位置不动,移动另一个滑动变阻器的滑片,使电流表的示数为;
③保持 (选填“”或“”)的滑片位置不动,将另一个滑动变阻器的滑片移至最左端,记下电流表的示数;再将此滑动变阻器的滑片移至最右端,记下电流表的示数;
④小灯泡额定功率的表达式:= (用、、、表示)。
29.在“测量小灯泡的电功率”实验中,所测小灯泡的额定电压为2.5V。小弘发现电压表损坏了,于是他利用一个阻值已知的电阻,设计了另一种测小灯泡额定功率的实验方案,电路如图所示,其中电源电压保持不变但未知,具体操作如下:
(1)开关S拨到“1”时,移动滑动变阻器的滑片P至某一位置,读出电流表的示数。
(2)保持滑动变阻器的滑片P位置不动,将开关S拨到“2”,读出电流表的示数。
(3)此时,小灯泡的电阻= ,再根据计算出小灯泡的额定功率。
(4)①小伟认为按此方案测量实验结果与真实值相差较大,原因是 。
②仔细分析后,小伟将上述步骤(1)改为开关S拨到“1”,移动滑动变阻器的滑片P,使电流表的示数为 ,这样就能较准确地测出小灯泡的额定功率P= 。
30.小明利用如图装置,可完成以下两个探究实验:
实验一“探究不同物质吸热升温的现象”
实验二“比较质量相等的不同燃料燃烧放出的热量”
(1)“探究不同物质吸热升温的现象”的实验,甲、乙虚线中应选择的器材组合是 (选填“A”、“B”、“C”、“D”),物质吸收热量的多少通过 来反映,小明设计了两个方案比较不同物质吸热升温的性质,方案一:加热相同时间,比较升高的温度;方案二:升高相同的温度,比较加热的时间,你认为 (选填“方案一”、“方案二”或“两方案都”)可行。
(2)该实验除了图中所示器材,还需要的测量仪器有 和 ;
(3)实验所得数据如图,在图中若液体的比热容为,则液体的比热容为 ,液体 的吸热能力更强;
(4)“比较质量相等的不同燃料燃烧放出的热量”,正确选择实验器材,实验前,应控制烧杯中被加热物质 (选填“质量”或“体积”)相同,实验中是通过 来表示酒精和碎纸片放出热量的多少。所以,实验中两杯水的初温可以不同。若实验过程中燃料还未燃尽时,某一烧杯内水就沸腾了,此时小明立即在该烧杯中添加了少量水继续实验,直至燃料燃尽后测量水温。这样操作是否可行? ,理由是
(5)小明在实验中测算了酒精的热值,燃烧皿中酒精的质量为,烧杯中水的质量为200g,初温为,点燃酒精,当水温升高到时,立即熄灭火焰。该过程水吸收的热量 。她想利用计算酒精的热值,需要进行的实验操作是: ;她所测算出的热值与真实值相比偏 。
(6)这两个实验都需要控制相同的有___________;
A.液体种类 B.燃料种类 C.液体质量 D.燃料质量
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