专题09 电学实验题重难点突破(培优专练)(8大考点)(全国通用)2026年中考物理一轮复习高效培优系列
2026-01-22
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内容正文:
专题09 电学实验题重难点突破
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考点1 探究串并联电路电流的特点
考点2 探究串并联电路电压的特点
考点3 探究影响电阻大小的因素
考点4 探究电流与电压、电阻的关系
考点5 伏安法测电阻
考点6 测量小灯泡的电阻
考点7 测量小灯泡的电功率
考点8 探究影响电流通过导体产生热量的因素
练思维 聚焦过程,优化策略
测综合 跨界融合,挑战创新
■刷考点
考点1 探究串并联电路电流的特点
1.(2025·吉林长春·中考真题)在“探究串联电路中各处电流的关系”的实验中:
数据序号
点电流
点电流
点电流
1
0.30
0.30
2
0.28
0.28
0.28
3
0.22
0.22
0.22
(1)请根据图甲所示的电路图,用笔画线代替导线将图乙所示的实物图连接完整,使电流表测量点的电流。
(2)连接电路时开关应 。正确连接电路后,闭合开关,电流表的示数如图丙所示,为 A,继续测量、两点的电流,填入表格中。
(3)换用不同规格的灯泡,再测出两组实验数据,并填在表格中。请指出表格设计的不足之处: 。
(4)完善表格后,分析实验数据,得出结论:在串联电路中电流处处 。
【答案】(1)
(2) 断开 0.3
(3)电流的测量值没有单位
(4)相等
【详解】(1)由图甲可知电路为串联电路,电流表测量点的电流,则应将电流表接电源负极,两个灯泡串联,连接如下图所示:
(2)[1]为了保护电路,连接电路时开关应处于断开状态。
[2]由图丙可知电流表接小量程,分度值为0.02A,示数为0.3A。
(3)表格中电流没有单位,即表格设计的不足之处为:电流的测量值没有单位。
(4)由表格数据可知,串联电路中各点的电流相等,故可得出结论:在串联电路中电流处处相等。
2.(2025·广东广州·中考真题)“探究串联电路中电流的特点”实验。
(1)连接电路:用笔画线表示导线,把图甲的滑动变阻器串联接入电路 (要求:连线不要交叉:滑片P向D移动,电路的电流增大)。
(2)发现问题:电源(输出电压为6V)、电流表、滑动变阻器、开关、导线完好,电路正确连接。闭合开关,观察到灯泡(3.8V,0.4A)和(2.5V,0.3A)不发光,电流表示数为零;
(3)排查故障:在不拆开导线且闭合开关的情况下,用图乙所示的电压表进行检测,将鳄鱼夹 (选填“a””b”)接电源“+”极、另一鳄鱼夹先后夹在E、G接线柱,电压表前后两次的指针位置都如图丙所示,其示数为 V;
(4)作出猜想:
猜想一:由于灯泡不发光,电压表示数不为零,断路,短路。
猜想二:由于电流表示数为零,电压表示数不为零,断路,无故障。
(5)验证猜想:取下,换上完好的灯泡(3.8V,0.4A),观察到发光,仍然不发光。由此可知, (选填“猜想一”“猜想二”)正确;
(6)继续实验:
①排除故障后,闭合开关,移动滑片P,多次进行实验。某次(记为第一次)实验三个电流表示数如图。
②为得到串联电路中电流的特点,设计记录实验数据的表格,并将第一次的数据填入表格中 。
【答案】 b 6 猜想一
实验次数
IA/A
IB/A
IC/A
1
0.5
0.5
0.5
2
3
【详解】[1]滑动变阻器应串联在电路中,滑片P向D移动时电流增大,说明接入电阻减小,故应将变阻器的B接线柱与电源负极相连。连线时注意导线不交叉,具体连接方式如图所示:
[2]电压表检测时应将鳄鱼夹b接电源"+"极,因为b连接电压表的正接线柱,这样电压表指针不会反偏。
[3]电压表前后两次接入电路中量程皆为大量程,分度值为0.5V,示数为6V。
[4]电压表两次测量均显示6V,说明从电源负极到E、G点的线路完好,可以让电压表形成回路,所以故障点在正极到G之间,可能是L1断路。换上L3后,L3发光而L2不发光,说明L1断路导致整个串联电路不通,且L2是短路的,不然L3代替断路的L1后,L2也会亮,故猜想一正确。
[5]第一次实验电流表量程为0~0.6A,分度值0.02A,示数为0.5A。设计表格时应包含实验次数、A1表的示数IA、A2表的示数IB、A3表的示数IC等栏目,第一次数据填入对应位置。
实验次数
IA/A
IB/A
IC/A
1
0.5
0.5
0.5
2
3
3.(2025·河南洛阳·二模)阳阳同学设计了如图甲所示的电路探究“并联电路的电流规律”。
(1)请根据图甲所示的电路,用笔画线代替导线完成图乙中的电路连接。要求:灯L1和L2并联,电流表测灯L2中的电流;
(2)正确连接电路后,闭合开关,发现灯泡L1发光,灯泡L2不发光,电流表无示数,电路可能存在的故障是 ;排除故障后,闭合开关,电流表的指针的位置如图丙,则的电流为 A;
(3)在完成第一次测量后,为了寻找普遍规律,阳阳接下来的操作应该是 ;
(4)经过测量,阳阳得到下表中的三组数据。以下对数据的处理方法更合理的是______;
次数
1
0.10
0.20
0.30
2
0.24
0.24
0.48
3
0.22
0.46
0.7
A.尊重实验事实,允许测量误差的存在
B.分析数据时,排除第3次实验的数据
【答案】(1)
(2) 灯泡L2断路 0.24
(3)换用不同规格的灯泡进行多次实验
(4)A
【详解】(1)灯L1和L2并联,电流表测灯L2中的电流,则电流表与灯L2串联,电流表可选用小量程,如图所示:
(2)[1]闭合开关,发现灯泡L1发光,灯泡L2不发光,电流表无示数,说明电流表所在支路断路,故障可能是灯泡L2断路。
[2]由图丙可知,电流表的量程为0-0.6A,分度值为0.02A,示数为0.24A。
(3)为了寻找普遍规律,需要多次实验,故应该换用不同规格的灯泡多次测量。
(4)处理实验数据时,应该尊重实验事实,允许测量误差的存在,故A符合题意,B不符合题意。
故选A。
4.(2025·陕西西安·模拟预测)小明在探究并联电路的电流规律实验中,如图—1是设计的实验电路图。
测量次数
1
0.10
0.24
0.34
2
0.20
0.26
0.46
3
0.25
0.30
0.55
(1)连接电路时,开关应处于 状态;
(2)他先将电流表接A处,闭合开关后,观察到灯发光,但灯不发光,电流表的示数为零,电路可能存在的故障是灯 ;
(3)在解决了以上问题后,将电流表分别接入A、B、C三点处,闭合开关,测出了三组电流并记录在表格中,得出了并联电路的电流规律: (写表达式);
(4)小明又利用器材设计了如图—2所示的电路,在不拆电路的情况下,只通过控制开关,直接测量和的电流大小,他的方案 (选填“可行”或“不可行”)。
【答案】(1)断开;
(2)断路;
(3);
(4)不可行
【详解】(1)连接电路时,为保护电路,开关应处于断开状态。
(2)他先将电流表接A处,闭合开关后,由图1可知,两灯并联,如果电路中发生短路,两灯均不发光。题目中观察到灯发光,但灯不发光,且电流表的示数为零,电流表与灯串联,故电路可能存在的故障是灯断路。
(3)电流表分别接入A、B、C三点处,闭合开关,分析三组电流可知,第一组数据
第二组数据
第三组数据
可知干路电流等于各支路电流之和,即并联电路的电流规律:
(4)在不拆电路的情况下,只通过控制开关,直接测量和的电流大小,他的方案不可行,原因是有一次电流从电流表负接线柱流入了。
5.(2025·吉林长春·二模)为了探究并联电路的电流规律,实验小组设计了如图甲所示的电路进行实验。
(1)要用电流表测出A、B、C三处的电流,请设计一个记录实验数据的表格。
(2)图乙实物图中,电流表测量图甲中 处电流。连接好电路闭合开关,发现发光,不发光,电流表有示数,则发生的故障是 。
(3)排除故障后,为了继续测量C处的电流,请在图乙中将移动的导线画“”,并用笔画线代替导线正确连接电路。
(4)电流表测量C处电流的示数如图丙所示,则电流表的示数为 A。
(5)小组同学用电流表测出A、B、C三处的电流,得到一组电流值并记录下来,然后他就得出了并联电路的电流规律,实验需要改进的是 。
【答案】(1)
次数
1
2
3
4
(2) A 断路
(3)
(4)
(5)换用不同规格的灯泡多次测量
【详解】(1)要用电流表测出A、B、C三处的电流,为得出普遍性的规律要多次测量,设计一个记录实验数据的表格如下所示:
次数
1
2
3
4
(2)[1]图乙实物图中,两灯泡并联,电流表接在干路上,即电流表测量干路中电流,所以电流表测量图甲中A处电流。
[2]连接好电路,闭合开关,两灯并联,发现发光,电流表有示数,可知干路和支路为通路,不发光,则发生的故障是断路。
(3)排除故障后,为了继续测量C处的电流,使电流表测量的是流过L2的电流,则电流表应串联在灯泡L2所在的支路中,即电流表与串联,如下图所示:
(4)电流表测量C处电流的示数如图丙所示,电流表选择小量程,分度值为,则电流表的示数为。
(5)由于一组数据得出的结论具有偶然性,为了使结论具有普遍性,实验需要改进的是换用不同规格的灯泡多次测量。
考点2 探究串并联电路电压的特点
6.(2025·宁夏·中考真题)某兴趣小组按照图所示电路进行电学实验探究,其中为定值电阻,闭合开关S,通过调节滑动变阻器的阻值,测得表中实验数据。
实验次数
的示数/V
的示数/V
V的示数U/V
A的示数I/A
1
1.0
4.0
5.0
0.2
2
1.5
3.5
5.0
0.3
3
2.0
3.0
5.0
0.4
(1)分析表中数据,可归纳出串联电路中电压的规律是 ;
(2)进一步对表格中电压表V1和电流表A的数据分析,可得出:在电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成 ;的阻值为 Ω;
(3)将图中换成额定电压为3.8V的小灯泡,闭合开关,电压表V1的示数为3.2V,为使小灯泡正常发光,滑动变阻器的滑片应向 (选填“左”或“右”)移动。当电压表V1的示数为3.8V时,电流表A的示数如图所示,通过小灯泡的电流是 A,小灯泡的额定功率是 W。实验中发现,小灯泡两端的电压增大时,电压表V1示数与电流表A示数的比值也增大,原因是 。
【答案】(1)串联电路的总电压等于各部分电路两端电压之和
(2) 正比 5
(3) 左 0.32 1.216 灯丝的电阻随温度的升高而增大
【详解】(1)从表格数据来看,
比如第一次实验数据:
第二次实验数据:
第三次实验数据:
所以可归纳出串联电路中电压的规律是:串联电路的总电压等于各部分电路两端电压之和。
(2)[1]由表格中的数据可知,对于电压表和电流表A的数据,比如第一次实验数据:
第二次实验数据:
第三次实验数据:
当电阻一定时,电压增大,电流也随之增大,且电压与电流的比值是一个定值,所以在电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比。
[2]根据欧姆定律,取第一次实验数据,,,则的阻值
(3)[1]由电路图和题意可知,小灯泡与滑动变阻器串联,电压表V1测小灯泡两端电压,电压表V2测滑动变阻器两端电压,电压表V测电源电压,电流表A测电路电流。小灯泡额定电压为3.8V,现在电压表V1示数为3.2V,要使小灯泡正常发光,需要增大小灯泡两端的电压。根据串联电路分压原理,应减小滑动变阻器两端的电压,即减小的阻值,所以滑片应向左移动。
[2]由电流表可知,其量程为0~0.6A,分度值为0.02A,示数为0.32A,所以通过小灯泡的电流是0.32A。
[3]小灯泡的额定功率
[4]小灯泡两端的电压增大时,灯泡发光变亮,灯丝的温度升高,灯丝的电阻变大,根据可知,电压表V1示数与电流表A示数的比值就是小灯泡的电阻值,因此电压表V1示数与电流表A示数的比值增大的原因是灯丝的电阻随温度的升高而增大。
7.(2025·四川资阳·中考真题)为了“探究串联电路中用电器两端的电压与电源两端电压的关系”,某实验小组准备了如下实验器材:
A.蓄电池组一个(电压为6V)
B.小灯泡两类规格(额定电压分别为3.8V,3V)各若干个
C.电压表三个(量程0-3V,0-15V)
D.开关一个,导线若干
(1)通过讨论,实验小组设计了如图甲所示的电路图,均选用额定电压为3V的小灯泡,由于实验前未明确两端的电压大小,故电压表的量程应选 (选填“0-3V”或“0-15V”),待完成电压值的初步测量后,最终选定的量程;
(2)之后接入电压表V,完成实物连线如图乙所示,经检查有一根导线连接错误,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 ;
(3)正确连接电路后,闭合开关S,发现不亮,几乎不偏转,过亮,超量程,造成这一现象的原因可能是发生了 (选填“短路”或“断路”);
(4)故障排除后,测量结果如下表所示,的读数如图丙所示,请将相应的读数填入下表
电压表
V
电压U/V
2.6
5.5
(5)结合上述测量结果,实验小组提出如下猜想:在实验误差允许的范围内,电源两端电压等于串联电路中用电器两端的电压之和,且用电器两端电压均分电源两端电压。你认为该猜想 (选填“可靠”或“不可靠”),理由是 。
【答案】(1)0-15V
(2)
(3)短路
(4)2.7
(5) 不可靠 见解析
【详解】(1)实验前未明确两端的电压大小,故确定电压表的量程,应采用大量程试触法决定量程,故选用0-15V。
(2)如图乙所示,电压表并联在小灯泡两端,电压表V测量两个灯泡两端的总电压,故电压表V需要并联在两个小灯泡的两端,故如图所示:
(3)两个灯泡串联,闭合开关S,发现L1不亮,V1几乎不偏转,L2过亮,V2超量程,若灯泡L1断路,则两个灯泡都不亮,与题意不符,若灯泡L1短路,L2过亮,V2超量程,L1不亮,V1几乎不偏转,与题意相符。
(4)的读数如图丙所示,选择小量程,分度值为0.1V,读数为2.7V。
(5)[1][2]结合上述测量结果,结论是不可靠的,仅仅做了一次实验,实验次数太少。而且实验中使用了规格相同的灯泡进行实验,结论具有偶然性,不具有普遍性。
8.(2025·湖南长沙·模拟预测)同学们在进行探究串联电路的电压规律的实验.
(1)小聪同学按图甲所示的电路图连接电路,用一个电压表分别测、、间的电压.连接电路时,开关应处于 状态;其中测间的电压时,电压表的示数如图乙所示,示数为 V.
(2)为了快速测量,小明同学找来了两个电压表,同时测量电压.如图丙所示,当他测完了间和间的电压,为了测量间的电压,断开开关,接下来可以______.
A.保持A处接线不动,将电压表连线由B处改接到C处
B.保持B处接线不动,将电压表连线由A处改接到C处
C.保持C处接线不动,将电压表连线由A处改接到B处
【答案】(1) 断开 1.2
(2)C
【详解】(1)[1]为了保护电路中各用电器的安全,连接电路时,开关应处于断开状态。
[2]图乙所示电压表的量程是小量程,分度值为0.1V,所以电压表示数为1.2V。
(2)A.保持A处接线不动,将电压表连线由B处改接到C处,电压表并联在灯泡和灯泡的两端,测的是灯泡和灯泡两端的总电压,故A不符合题意;
B.保持B处接线不动,将电压表连线由A处改接到C处,这样会导致电压表的正负接线柱接反,故B不符合题意;
C.保持C处接线不动,将电压表连线由A处改接到B处,这样电压表与灯泡并联,正负接线柱也没接反,刚好测量间的电压,故C符合题意。
故选C。
9.(2025·甘肃嘉峪关·一模)小英同学在“探究串联电路的电压规律”的实验中,采用的电路如图甲所示。
(1)根据电路图,小英进行电路连接,当她连接好最后一根导线时两灯立即发光,说明小英连接电路时开关处于 状态。她还观察到电压表示数如图乙所示,为了使实验结果更准确,接下来她应该断开开关, 。
(2)小英应选择多只规格 (填“相同”或“不同”)的小灯泡进行多次测量,目的是 。
(3)小英在测灯泡L1两端的电压时,为了节省时间,在图甲实验基础上将电压表B点不动,只断开A点,并改接到C点上。她用这种方法 (填“能”或“不能”)测出L2两端的电压。
(4)通过分析表中的三次实验数据,可得出结论: (用表中字母写出表达式)。
实验次数
L1两端的电压
L2两端的电压
L1和L2两端总电压
1
1.3
1.5
2.8
2
1.2
1.6
2.8
3
1.1
1.7
2.8
【答案】(1) 闭合 将电压表改接量程
(2) 不同 寻找普遍规律
(3)不能
(4)
【详解】(1)[1]为了保护电路,连接电路时开关应断开;小英进行电路连接时,连接好最后一根导线时两灯立即发光,说明连接电路时开关处于闭合状态。
[2]如图乙,电压表选用量程,指针偏转角度过小,为了使实验结果更准确,接下来她应该断开开关,电压表换用的量程。
(2)[1][2]在探究串联电路的电压规律的实验中,应该选择规格不同的小灯泡进行实验,目的是寻找普遍规律,避免得到错误的结论。
(3)已测出L1两端的电压,与A相连的为电压表负接线柱,与B相连的为电压表的正接线柱,在图甲实验基础上将电压表B点不动,只断开A点,并改接到C点上,她用这种方法不能测出L2两端的电压,理由是电压表正负接线柱接反了.
(4)由表中第1组实验数据可得
由表中第2组实验数据可得
由表中第3组实验数据可得
由以上分析可得出结论
10.(2025·宁夏银川·一模)某同学按图所示电路进行实验:R1为定值电阻,闭合开关S,通过改变滑动变阻器R2滑片的位置,使电压表V的示数分别为2V、4V、6V,电压表V1和V2及电流表的示数如下表所示:
项目
第一次
第二次
第三次
电压表V1的示数U1/V
2
4
6
电压表V2的示数U2/V
6
4
2
电压表V的示数U/V
8
8
8
电流表A的示数I/A
0.2
0.4
0.6
(1)某同学连接完电路后,闭合开关,发现电流表A有示数,电压表V1无示数,电路故障可能是 ;
(2)排除故障后,测得数据如表格所示,对表格中每次实验三只电压表的数据分析,可归纳得出串联电路中的电压规律是: (可用U、U1、U2的关系式表示);
(3)对表格中电压表V1和电流表A的数据分析,可归纳得出的结论是:在电阻一定的情况下,通过导体的电流与导体两端的电压成 (选填“正比”或“反比”);
(4)从表中数据可知,电源电压为 V,R1的阻值为 Ω;
(5)若将上面实验中的定值电阻R1换成额定电压为2.5V的小灯泡,在多次测量小灯泡电阻的过程中,发现当电压表V1示数增大时,电压表V1示数与电流表A示数比值将逐渐增大,造成这一现象的原因是: 。调节滑动变阻器,使灯泡正常发光,此时电流表A的示数如图所示,为 A,小灯泡的额定功率为 W。
【答案】(1)电阻R1短路
(2)U=U1+U2
(3)正比
(4) 8 10
(5) 灯丝的电阻随温度的升高而增大 0.32 0.8
【详解】(1)闭合开关,发现电流表A有示数,说明电路是通路,电压表V1无示数,说明电路故障可能是电阻R1短路。
(2)由电路图可知,电压表V1测电阻R1两端的电压,电压表V2测电阻R2两端的电压,电压表V测电源电压。由表格中数据可知,三次实验中,电压表V1的示数与V2示数之和等于电压表V的示数,即U=U1+U2。
(3)由电路图可知,电压表V1测电阻R1两端的电压,电流表测电路中的电流;电阻R1是定值电阻,阻值不变,由表中实验数据可知,电压表V1示数与电流表示数的比值不变,故可归纳得出的结论是:在电阻一定的情况下,通过导体的电流与导体两端的电压成正比。
(4)[1]电压表V测电源电压,由表中实验数据可知,电压表V的示数是8V,则电源电压是8V。
[2]由表中数据可知,电阻R1的阻值为
(5)[1]随着灯泡两端的电压增大,通过灯泡的电流也增大,灯泡实际功率增大,灯泡温度升高,灯泡电阻变大。故造成这一现象的原因是:灯丝的电阻随温度的升高而增大。
[2][3]由图示电流表可知,电流表量程是0~0.6A,分度值是0.02A,电流表示数是0.32A,此时灯泡两端的电压为额定电压2.5V,所以灯泡的额定功率为P=UI=2.5V×0.32A=0.8W
考点3 探究影响电阻大小的因素
11.(2025·黑龙江·中考真题)小王同学在学习了电学知识后,利用实验室的器材做了一些电学实验,根据题意,回答下列问题。
(1)小王同学用如图1甲所示的电路探究影响导体电阻大小的因素。如图1乙,导体A、B、D的横截面积为S,C的横截面积为2S,导体A、B、C的长度相同。
①为了探究导体的电阻与其横截面积的关系,小王同学在MN之间接入的两段导体应是 (选填导体的字母名称)。
②实验中可以通过观察 来粗略地比较导体电阻的大小。若接入MN之间的导体的阻值比较接近而无法判断它们的阻值大小时,请你给小王同学提一条解决方案: 。
(2)在探究“电流与电阻的关系”的实验中,设计了如图2甲所示的电路,电源电压恒为6V,滑动变阻器规格为“40Ω,1A”,阻值分别为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω的定值电阻R。
①根据图2甲,用笔画线代替导线将图2乙中的电路连接完整;
②根据图2丙,该实验保持定值电阻两端的电压为 V不变;
③闭合开关后,无论如何移动滑动变阻器的滑片,电流表和电压表均无示数,电路中可能出现的故障是: (写出一个即可);
④用5Ω的电阻进行实验后,再换用10Ω的电阻继续实验,若想保持定值电阻两端的电压不变,滑片应该适当向 (填“左”或“右”)移动;
⑤当接入25Ω的定值电阻时,无论如何移动滑动变阻器的滑片都无法完成实验,需要在电路中串联一个 Ω的电阻才能完成实验。
【答案】(1) B、C 灯泡亮度 在原电路中再串联一个电流表
(2) 2 滑动变阻器断路 左 10
【详解】(1)[1]探究导体的电阻与其横截面积的关系,应改变横截面积,保证其它条件相同,接入的两段导体应是B、C。
[2]实验中可以通过观察灯泡的亮度来粗略地比较导体电阻的大小,灯泡越亮,电阻越小,灯泡越暗,电阻越大。
[3]若接入MN之间的导体的阻值比较接近,灯泡亮度接近而无法判断它们的阻值大小,则在原电路中再串联一个电流表。
(2)[1]应该将滑动变阻器一上一下串联在电路中,如图所示:
[2]由图2丙可知,定值电阻两端的电压为
应控制电压保持2V不变。
[3]电流表和电压表均无示数,说明电路断路,若电阻断路,电压表会测量电源电压,有示数,不合题意,当滑动变阻器断路或者开关断路,电路无电流,电压表和电流表均无示数。
[4]用5Ω的电阻进行实验后,再换用10Ω的电阻继续实验,若滑片不动,则电路中的电流变小,定值电阻两端的电压减小,滑动变阻器两端的电压增大,为了控制定值电阻两端的电压不变,应该将滑动变阻器的阻值调大,滑片向左移动。
[5]当接入25Ω的定值电阻时,根据串联电路的特点有
此时滑动变阻器接入电路的最大阻值为
而原来滑动变阻器的规格为“40Ω,1A”,所以需要串联一个电阻的阻值为
12.(2025·湖北·中考真题)有横截面积相同的1.0m长的镍铬丝、0.8m长的锰铜丝和0.5m长的康铜丝各一根,小晶通过实验研究材料、长度对金属丝电阻的影响。其他器材有:干电池、开关、带夹子的导线若干、电流表、1m长的刻度尺。
长度/cm
60.0
40.0
20.0
…
电流/A
1.33
2.61
…
(1)请用笔画线代替导线将图甲的实物电路连接完整。
(2)要研究长度对电阻的影响,应选择 (填“同一”或“不同”)金属丝。当镍铬丝接入电路的长度为60.0cm时,电流表示数如图乙,读数为 A。改变长度并记录电流值填入上表,随着长度减小,电路中电流变 ,表明电阻变 。
(3)要研究材料对电阻的影响,可使上述三根金属丝接入电路的长度均为 m(填“0.4”“0.7”或“0.9”)。
(4)完成探究后,小晶将镍铬丝与小灯泡串联接入电路,模拟一个简易调光台灯。当观察到小灯泡变暗时,可推断镍铬丝接入电路的长度变 。
【答案】(1)
(2) 同一 0.9 大 小
(3)0.4
(4)大
【详解】(1)电路必须形成完整回路,电流才能流通。实物电路(图甲)应包括干电池提供电压,开关控制通断,电流表测量电流(注意正负接线柱,避免反接),金属丝接入电路中(通过夹子固定)。连接原则是电流从电源正极出发,经开关保护电路,通过电流表测量后,流经金属丝,最后返回电源负极。这样连接后,改变金属丝长度或材料时,电流表可读数值。如图所示:
(2)[1]研究长度影响需控制变量,材料必须相同,只改变长度,若用不同材料,材料差异会干扰结论。
[2]电流表的量程为0~3A,分度值为0.1A,读数为0.9A。
[3][4]由表格可知,随着长度减小,电流增大,根据转换法,电阻的变化通过电流表示数变化来反映,故电流增大,说明电阻变小。
(3)根据控制变量法,研究材料影响需控制变量,长度必须相同,只改变材料。排除0.7m和0.9m,因为有的材料无法达到相同长度,故选择0.4m。
(4)镍铬丝与小灯泡串联,灯泡亮度取决于电流(电流I减小时亮度变暗)。欧姆定律可知,总电阻增大时电流减小。因此灯泡变暗指电流减小,即镍铬丝长度增大导致总电阻增大。反之,长度减小时电阻减小,电流增大,灯泡变亮。
13.(2025·四川南充·一模)如图甲是研究“影响导体电阻大小的因素”的实验装置。实验中用四根电阻丝作被测导体,将电阻丝两端接入电路后,通过调节滑动变阻器,保持电阻丝两端电压相同,进行测量并记录,数据如下表。
实验组
电阻丝
材料
长度
直径
电流
1
a
康铜丝
57.20
0.50
2
b
镍铬丝
57.20
0.50
0.14
3
c
镍铬丝
57.20
0.70
0.26
4
d
镍铬丝
28.60
0.70
0.54
(1)将电阻丝a的两端接入电路,闭合开关后,电流表指针位置如图乙所示,其示数为 A;
(2)为研究导体电阻大小与长度的关系,可选择实验组 进行对比;
(3)实验得出,导体电阻大小与导体的材料、长度和横截面积有关。此外,导体电阻还与温度有关;
①科学研究发现某种金属电阻和温度的关系如图丙所示。描述该金属电阻在降温过程中的现象: ;
②探索新材料是高科技研究领域中永恒的主题之一。若常温下某种新材料的电阻为零,该新材料可用于制造 (写出一种),以减少能量损耗。
【答案】(1)0.32A
(2)3和4
(3) 该金属电阻随温度降低先减小,当温度降低到一定值时,电阻突然变为0 输电线(或电动机线圈等)
【详解】(1)图乙中电流表选用小量程(0~0.6A),分度值为0.02A,指针指向0.32A,故示数为0.32A。
(2)研究电阻与长度的关系时,需控制材料、横截面积相同,长度不同。实验组3(电阻丝c)和4(电阻丝d)的材料均为镍铬丝、直径(横截面积)相同,长度不同,符合控制变量要求。
(3)[1]图丙显示,温度降低过程中,电阻先缓慢减小,在某一低温下突然降为0,这是超导现象(电阻为0)。
[2]常温下电阻为0的材料是超导体,用其制造输电线可避免电流的热损耗,提高输电效率。
14.(2025·贵州贵阳·二模)科技小组想研究“小灯泡不发光和发光时灯丝的电阻有多大差距”,于是利用实验室中的器材和两只标有“2.5V 0.5A”字样的小灯泡L1、L2 (其中L2的玻璃壳已去除,工作时几乎不发光),连接了如图甲所示的电路进行实验。
实验次序
1
2
3
电流表的示数/A
0.16
0.20
0.24
电压表的示数/V
0.78
1.20
1.80
电压表的示数/V
0.20
0.30
0.52
(1)在连接电路的过程中,开关应处于 (选填“闭合”或“断开”)状态。
(2)检查电路,确认连接无误后闭合开关S,小灯泡L1发光、L2几乎不发光,移动滑动变阻器滑片至某一位置时,电流表示数如图乙所示,为 。
(3)多次改变滑动变阻器滑片的位置,记下多组数据如表所示,利用公式 ,分别计算出小灯泡L1、L2 的阻值并比较,可以得出结论:小灯泡不发光时灯丝的电阻 (选填“大于”“小于”或“等于”)发光时灯丝的电阻;从实验数据中,我们还发现,随着灯泡两端电压的增大,灯丝的电阻也在增大,据此猜测灯丝的电阻还与 有关。
(4)完成实验后,小组中的小星同学突发奇想,再次闭合开关S,对着电路中的小灯泡L2吹气,观察到的示数突然变小、电流表的示数突然变大,原因可能是 。
【答案】(1)断开
(2)0.22A
(3) 小于 温度
(4)吹气加快了小灯泡灯丝表面的空气流速,使灯丝散热速度更快,灯丝温度降低,从而使灯丝的电阻变小
【详解】(1)在连接电路的过程中,为了保护电路,开关应处于断开状态。
(2)由乙图可知,电流表量程选的是0~0.6A,则读出电流表示数为0.22A。
(3)[1][2]题目研究的是“小灯泡不发光和发光时灯丝的电阻有多大差距”,根据图表信息,给出的是两个灯泡的电流和电压,所以用来计算电阻,以第2次实验为例,小灯泡的电阻为
小灯泡的电阻为
已知小灯泡发光、几乎不发光,通过计算可知,小灯泡不发光时灯丝的电阻小于发光时灯丝的电阻。
[3]随着灯泡两端电压的增大,灯丝的电阻也在增大,据此猜测灯丝的电阻还与温度有关。
(4)对着电路中的小灯泡吹气,观察到的示数突然变小、电流表的示数突然变大,说明随着的温度降低其电阻减小,所以原因可能是吹气加快了小灯泡灯丝表面的空气流速,使灯丝散热速度更快,灯丝温度降低,从而使灯丝的电阻变小
15.(2025·贵州铜仁·模拟预测)小华在探究“液体电阻大小与哪些因素有关”,他提出了如下猜想:
猜想一:可能与液体的浓度有关;
猜想二:可能与液体的体积有关。
实验器材:两端接有金属接线柱的塑料管、电池、开关、小灯泡、导线,将上述器材组装成如图所示的电路进行实验。
(1)利用此装置还能提出一个可进行实验探究的合理猜想是:液体电阻大小可能与液体的 有关。
(2)小华将适量盐水从注水口倒入塑料管中并闭合开关,观察到小灯泡发光,由此说明盐水是 (选填“导体”或“绝缘体”)。
(3)实验中电阻大小是根据 进行判断。
(4)探究猜想二时,用注射器缓慢地从塑料管中抽取部分盐水,灯泡的亮度逐渐变暗。于是得出结论:
液体浓度一定时,体积越小,电阻越大。分析操作过程,根据所学“影响导体电阻大小的因素”的知识,这一实验过程是否能完整验证猜想二? (选填“能”或“不能”),原因: 。
【答案】(1)横截面积
(2)导体
(3)灯泡亮度的变化
(4) 不能 没有控制横截面积不变
【详解】(1)利用此装置进行实验,可以通过加入盐水的多少,改变液体的横截面积,可以探究液体电阻大小与液体的横截面积的关系,所以猜想为:液体电阻大小可能与液体的横截面积有关。
(2)将适量盐水从注水口倒入塑料管中并闭合开关,观察到小灯泡发光,说明盐水容易导电,所以盐水是导体。
(3)实验中电阻大小是根据灯泡亮度的变化进行判断,这里采用了转换法;倘若盐水浓度变化小,盐水的电阻变化比较小,电路中电流变化小,灯泡的亮度变化也小,灯泡亮度的微小变化不容易观察。
(4)[1][2]因为电阻的大小受横截面积的影响,用注射器缓慢地从塑料管中抽取部分盐水,盐水的体积变小,盐水的横截面积也变小,没有控制盐水的横截面积,不能探究盐水电阻跟体积的关系,得到的实验结论是不可靠的。
考点4 探究电流与电压、电阻的关系
16.(2025·辽宁·中考真题)在探究电流与电阻的关系实验中,实验器材如下:学生电源、电流表、电压表、滑动变阻器“40Ω 1.5A”、开关各一个,五个定值电阻(5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω),导线若干。
(1)图甲为使用5Ω定值电阻连接的实验电路。某同学检查电路时发现有一条导线连接错误。请在图甲中错误的导线上画“×”,并用笔画线代替导线将电路连接正确(导线不能交叉)。
(2)改正错误后,将滑动变阻器的滑片P移到最 端。闭合开关,移动滑片P使电压表的示数达到所要控制的电压U0时,电流表的示数如图乙所示,为 A。
(3)将不同阻值的定值电阻分别接入电路中,重复实验,记录的数据如下表。
数据序号
1
2
3
4
5
电阻R/Ω
5
10
15
20
25
电流I/A
0.24
0.16
0.12
0.10
分析表中数据,在误差允许范围内,电流值与其对应的电阻值的乘积近似 (选填“相等”或“不相等”),从而得出结论:在导体两端的电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成 比。
(4)利用本实验提供的器材 (选填“能”或“不能”)探究电流与电压的关系。
【答案】(1)
(2) 右 0.48
(3) 相等 反
(4)能
【详解】(1)在探究电流与电阻关系的实验中,要用电流表来测量通过电阻的电流,用电压表来测量定值电阻两端的电压,所以电压表应该与定值电阻并联。图中电压表负接线柱到电流表0.6接线柱之间的导线连接错误,应该从电压表负接线柱到定值电阻左端连接导线,如图所示:
(2)[1] 闭合开关前,滑片应移到阻值最大处。对于这个滑动变阻器,闭合开关前滑片应该移到最右端。
[2] 图乙所示的电流表连接的是0~0.6A的量程,分度值是0.02A,此时电流表的读数0.48A。
(3)计算出每一次实验所用的电阻值与对应的电流值的乘积,这个乘积相差很小,在误差允许的范围内,可认为这个电流值与其对应的电阻值的乘积相等,也就是定值电阻两端电压相等。可得出结论,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。
(4)要研究电流与电压的关系,按照控制变量的要求,需要控制电阻一定。从本实验器材中的5个定值电阻中选择其中1个定值电阻,就能探究电流与电压的关系。
17.(2025·海南·中考真题)某实验小组用以下电路探究电流与电压的关系,电源电压保持不变,R为定值电阻。
(1)连接电路时,开关应处于 (选填“闭合”或“断开”)状态;
(2)闭合开关S后,向左移动滑动变阻器的滑片P,发现电压表无示数,电流表示数不断变小,则电路故障可能是定值电阻发生了 (选填“断路”或“短路”);
(3)排除故障后,进行实验得到实验数据如表所示。分析数据可得出结论: 。
实验次数
电压
电流
1
1.0
0.10
2
1.4
0.14
3
2.0
0.20
4
2.6
0.26
(4)物理实验常常需要多次测量,以下实验多次测量的目的与本实验相同的是 (选填“①”“②”或“③”)。
①探究电流与电阻的关系
②测量定值电阻的阻值
③测量物体的长度
【答案】(1)断开
(2)短路
(3)当电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比。
(4)①
【详解】(1)连接电路时,为了防止电路出现短路等故障损坏仪器,开关应处于断开状态。
(2)闭合开关后,向左移动滑动变阻器滑片P,电流表示数不断变小,说明电路是通路但电阻变大;同时电压表无示数,若定值电阻R短路,它相当于一根导线,则电压表相当于测 “导线电压”(示数为 0),且电路总电阻为滑动变阻器接入电路中的阻值。向左移动滑片,接入电路中的阻值变大,则电流表示数不断变小,符合题意。故故障为R短路。(若R断路,电流表无示数,电压表有示数。)
(3)分析表格数据:电压U增大时,电流I也随之增大,且的值保持不变。因此可得出结论:当电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比。
(4)本实验探究电流与电压的关系,多次测量是为了寻找普遍规律。
①探究电流与电阻的关系:需多次实验寻找 “电压一定时,电流与电阻的反比关系”,目的是寻找普遍规律,与本实验相同。
②测量定值电阻的阻值:多次测量是为了求平均值减小误差。
③测量物体的长度:多次测量是为了求平均值减小误差。
因此多次测量的目的与本实验相同的是①。
18.(2025·山东滨州·中考真题)小滨在“探究电流与电压的关系”时,设计了如下实验。
(1)请用笔画线代替导线,将图甲电路连接完整(滑片向右移动时,电流表示数变大)。
(2)闭合开关,小滨发现电流表没有示数,电压表示数接近电源电压,原因可能是定值电阻 (选填“短路”或“断路”)。
(3)排除故障后,进行实验,当电压表示数为0.6V时,电流表的示数如图乙所示,则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
电压U/V
0.6
1
1.2
8
2
电流I/A
0.1
0.12
0.16
0.2
分析数据时,小滨发现一组数据是有问题的,可能是读数时出现了错误,它是第 (填数据序号)组。
(4)剔除错误数据进一步分析,小滨得出如下结论:当电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成 。
(5)将定值电阻分别换成小灯泡和发光二极管,移动滑动变阻器继续进行实验:
①通过实验,记录通过灯泡的电流和灯泡两端的电压,绘制成图丙所示的图像,分析图像,发现通过小灯泡的电流与电压关系不符合(4)得出的结论,其原因是灯泡的电阻随 变化而改变;
②测量小灯泡和发光二极管在不同电压下的电功率,通过观察亮度和电功率数值发现,在亮度相同的情况下,发光二极管的电功率要小于小灯泡的电功率,分析其原因是发光二极管工作时将电能主要转化为光能,从节能角度来看,在照明亮度相当的情况下,我们应选用 (选填“小灯泡”或“发光二极管”)作为照明灯具。
(6)小滨整理器材时发现一只铭牌模糊的滑动变阻器,在不使用电压表的情况下,测出了该滑动变阻器的最大电阻值,电路设计如图丁所示,电源电压未知且恒定不变,R0为已知阻值的定值电阻。请把以下测量步骤补充完整:
①闭合开关S,当滑片P处于最左端时,电流表示数为I1;
②闭合开关S,当 时,电流表示数为I2;
③则滑动变阻器的最大阻值为 (用R0、I1、I2表示)。
【答案】(1)
(2)断路
(3) 0.06 4
(4)正比
(5) 温度 发光二极管
(6) 滑片P处于最右端
【详解】(1)将滑片向右移动时电流表示数变大,即滑动变阻器接入电路的电阻变小,故滑动变阻器接右下接线柱,如图所示
(2)如图甲所示,串联电路中,电流表没有示数,说明电路中存在断路,电压表示数接近电源电压,说明电压表两端与电源电压连通,所以故障可能是定值电阻断路。
(3)[1]如图乙所示,电流表选用的是0~0.6A的量程,对应的分度值为0.02A,电流表的读数为0.06A,即通过定值电阻的电流为0.06A。
[2]分析表格数据可得,1、2、3、5这4组数据的电压与电流的比值约为10Ω,第4组数据的电压与电流的比值约为50Ω;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,因此可知第4组数据有误,读数时将电压读错了。
(4)分析表格数据可知,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: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)[1]小灯泡灯丝的电阻在变化,其原因是灯泡的电阻随温度的变化而变化。
[2]在亮度相同的情况下,发光二极管的电功率要小于小灯泡的电功率,分析其原因是发光二极管工作时将电能主要转化为光能,从节能角度来看,在照明亮度相当的情况下,我们应选用发光二极管作为照明灯具。
(6)[1][2]如图丁所示,电源电压未知且恒定不变,R0为已知阻值的定值电阻。闭合开关S,当滑片P处于最左端时,电流表示数为I1;此时的电源电压为
闭合开关S,当滑片P处于最右端时,电流表示数为I2;此时的电源电压为
根据电源电压不变可得,
解得滑动变阻器的最大阻值为
19.(2025·山东淄博·中考真题)为探究电流与电压、电阻的关系,小明连接的电路如图甲所示,R为定值电阻,电源电压为3V保持不变。
(1)小明发现电路中有一根导线连接错误,请在这根导线上画上“”,再用笔画线表示导线,改接到正确的位置上;
(2)电路连接正确后,闭合开关,探究电阻一定时电流与电压的关系,得到下表所示的实验数据。请在图乙中完善坐标系,根据下表数据在坐标系中描点,从图中看出序号为 的数据与其他数据的规律不同,是错误数据,剔除错误数据后请作出电阻一定时电流随电压变化的图像 ;
序号
1
2
3
4
5
6
电压U/V
0.3
0.6
0.9
1.2
1.5
1.8
电流I/A
0.06
0.12
0.18
0.24
0.26
0.36
(3)小明继续使用图甲电路探究电压一定时电流与电阻的关系,并计划与上表中序号为6的数据进行比较。他用一只10Ω的定值电阻替换原电阻,闭合开关后发现电压表示数变大,接下来向 移动滑动变阻器的滑片,直到 为止,读取电流表示数,记录数据。再次更换电阻进行实验,比较分析后得出结论;
(4)整个实验中使用的滑动变阻器规格可能是以下哪一种?______(填字母)。
A.50Ω,1A
B.30Ω,1A
C.30Ω,2A
【答案】(1)
(2) 5
(3) 左 电压表示数为1.8V
(4)A
【详解】(1)原电路中电流表与定值电阻并联后再与电压表串联是错误的,探究电流与电压、电阻的关系,电流表应与定值电阻串联,电压表与定值电阻并联。将电流表“0.6”接线柱与定值电阻右接线柱连接的导线打“×”,将定值电阻右接线柱与电压表“-”接线柱用导线连接,改正后的电路图,如图所示:
(2)[1][2]设横坐标每小格为0.1V,纵坐标每小格为0.02A,根据表格中数据描点,用平滑的曲线连接起来,如图所示:
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,即电阻的图像为一条过原点的直线,根据所作图像可知,第5组数据不在直线上,故第5组数据是错误的。
(3)[1][2]在“电压一定时电流与电阻的关系”探究实验中,定值电阻的两端电压应保持不变;由欧姆定律可得,原电路定值电阻
用的电阻替换原电阻后,闭合开关,发现电压表示数变大,由于需控制定值电阻的两端电压保持不变,则需减小定值电阻的两端电压,根据串联电路的电压规律可知,需增大滑动变阻器两端的电压,根据分压原理,需增大滑动变阻器连入电路的电阻,由电路图可知,滑动变阻器右下接线柱接入电路,所以此时应向左移动滑片,由于与上表中序号为6的数据进行比较,因此直到电压表示数为1.8V,读出电流表示数并记录数据。
(4)电源电压保持不变,由串联电路分压原理,根据表格实验数据,定值电阻分压最小,电路电流时,滑动变阻器分压最大,滑动变阻器接入电路阻值最大,此时滑动变阻器阻值
所以为了满足实验需要,应选用滑动变阻器的规格为“”,故A符合题意,BC不符合题意。
故选A。
20.(2025·青海西宁·中考真题)小西和小宁共同“探究电流与电阻的关系”时,实验器材有:电源电压为4.5V且保持不变,的三个定值电阻,“”的滑动变阻器、电流表、电压表、开关及导线若干。
(1)用笔画线代替导线,将图甲所示电路连接完整,要求滑动变阻器的滑片向右滑动时电流表示数变小;
(2)将的定值电阻接入电路,闭合开关后,小西发现无论怎样调节滑动变阻器滑片,电流表和电压表的示数都不变且较小,则可能的原因是 ;
(3)正确连接电路后,闭合开关,移动滑动变阻器滑片使电压表示数为2V,并记下电流值;再断开开关,只将电阻换成,电压示数如图乙所示为 V,此时应向 (选填“左”或“右”)移动滑动变阻器滑片,直至电压表示数为2V;
(4)小宁继续将的定值电阻接入电路,发现无论怎样调节滑动变阻器滑片,仍无法使电压表的示数达到2V,出现这种现象的原因可能是 ;
实验次数
1
5
0.4
2
10
0.2
3
20
0.1
(5)解决上述问题完成实验后,小西和小宁分析数据、绘制图像得出结论:当导体两端电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成 比。
【答案】(1)
(2)滑动变阻器接了两个下接线柱
(3) 2.7 右
(4)滑动变阻器的最大阻值过小
(5)反
【详解】(1)根据实验,电路是串联的,滑动变阻器的滑片向右移动时,电流变小,说明变阻器接入电路的电阻将变大,所以滑动变阻器的左下接线柱接入电路;如图所示:
(2)闭合开关,发现无论怎样调节滑动变阻器的滑片,电流表和电压表的示数都不变且较小,说明变阻器无法变阻,且变阻器接入电路阻值较大,则出现这种现象的原因是滑动变阻器选择了下方的两个接线柱。
(3)[1]电压表量程为0~3V,分度值为0.1V,电压表示数为2.7V。
[2]只将电阻换成,由串联分压原理可知,定值电阻两端电压会变大,要探究电流与电阻的关系,需保持电压表的示数不变,则滑动变阻器两端电压要变大,应增大滑动变阻器的阻值,将滑片向右端滑动,直到电压表的示数为2V。
(4)根据串联电路的分压原理可知,当将10Ω定值电阻换为20Ω定值电阻接入电路时,根据串联分压原理可得
解得,而滑动变阻器的最大阻值是20Ω,因此无法使电压表的示数达到2V,是由于滑动变阻器的最大阻值太小。
(5)由表中数据和图像可知,导体的电阻增大,通过导体的电流减小,通过导体的电流与导体的电阻的乘积保持不变,故可得出结论:电压一定时,通过导体的电流与其电阻成反比。
考点5 伏安法测电阻
21.(2025·江苏镇江·中考真题)小华在实验室中测量铅笔芯的电阻大小。测量电路如图1所示,电源电压为4.5V。
(1)闭合开关前,图1中的滑动变阻器滑片应置于最 端;
(2)请按照图1的电路图将图2的实物图连接完整 ;
(3)将滑动变阻器滑片从初始位置移动到另一端,逐次记录电压表示数U和电流表示数I,完成后作出图像,如图3所示,由图可知,铅笔芯的阻值为 Ω,滑动变阻器的最大阻值为 Ω;
(4)小华想用实验室一只刻度线清晰,但所标数字模糊不清的电流表,制作一个可直接测定电阻的仪器,他设计的电路如图4所示,电路中电源电压恒定且未知,操作如下。
①在a、b接线柱间接入导线,闭合开关,移动滑动变阻器滑片,直到电流表指针指到最大刻度;
②保持滑片位置不变,ab间改接入10Ω的定值电阻,此时电流表指针偏转到最大刻度的处;
③取下ab间的定值电阻,接入待测电阻,电流表指针偏转到最大刻度的处,可知待测电阻的大小为 Ω;
④在电流表表盘刻度线处标相应的电阻值,则电阻值分布是 (选填“均匀”或“不均匀”)的。
【答案】(1)右
(2)
(3) 5 10
(4) 15 不均匀
【详解】(1)为了电路安全,开关闭合前滑片应滑到阻值最大处,则闭合开关前,图1中的滑动变阻器滑片应置于最右端。
(2)由图1得,滑动变阻器滑片置于最右端时滑动变阻器的阻值最大,说明滑动变阻器接的是左下接线柱,将电源的正极与滑动变阻器的左下接线柱相连,如图所示:
(3)[1]由图1得,电压表测量铅笔芯的电压,电流表测量铅笔芯的电流;由图3得,铅笔芯的电阻为定值,且当其电压为4V时,电流为0.8A,由欧姆定律得,铅笔芯的阻值为
[2]滑动变阻器与铅笔芯串联,当变阻器接入电路中电阻最大,电路电阻最大,由欧姆定律得,此时电路电流最小,串联电路电流处处相等,由图3得,电路电流最小为0.3A,此时铅笔芯的电压为1.5V,由串联电路电压特点得,此时滑动变阻器的电压为
由欧姆定律得,滑动变阻器的最大阻值为
(4)[1]①在a、b接线柱间接入导线,闭合开关,移动滑动变阻器滑片,直到电流表指针指到最大刻度,此时电路为滑动变阻器的简单电路,由欧姆定律得,电源电压为┄┄①
②保持滑片位置不变,ab间改接入10Ω的定值电阻,滑动变阻器与定值电阻串联,且滑动变阻器接入电路中电阻不变,此时电流表指针偏转到最大刻度的处,由欧姆定律得,电源电压为┄┄②
③取下ab间的定值电阻,接入待测电阻,滑动变阻器与待测电阻串联,且滑动变阻器接入电路中电阻不变,此时电流表指针偏转到最大刻度的处,,由欧姆定律得,电源电压为┄┄③
由①②得,滑动变阻器接入电路中电阻为
则待测电阻的阻值大小为
[2]由第一小问得,当电流表的偏转角度由最大变为时,电路电阻增大
当电流表的偏转角度由最大变为时,电路电阻增大
由于
即电流表指针偏转角度的改变量的比值与电阻改变量的比值不相等,说明在电流表表盘刻度线处标相应的电阻值,则电阻值分布是不均匀的。
22.(2025·山东潍坊·中考真题)在“伏安法测电阻”的实验中,某同学准备了下列器材:待测电阻、干电池两节(每节电压为)、滑动变阻器、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实物电路连接完整,要求闭合开关后滑片向右移动时电流表的示数变大;
(2)正确连接好电路后,为了减小实验误差,他调整滑片进行了三次测量,测量的数据如下表所示。
次数
电压()
电流
1
1.21
0.12
2
1.52
0.15
3
2.14
0.21
根据实验数据,回答下列问题:
①待测电阻的阻值为 (结果保留1位小数);
②实验中选择的滑动变阻器应为 (选填“”或“”);
③第3次测量,滑动变阻器连入电路的阻值为 (结果保留1位小数)。
【答案】(1)
(2) 10.1 R2 4.1
【详解】(1)滑动变阻器需采用“一上一下”的接线方式串联在电路中,题目要求闭合开关后滑片向右移动时电流表示数变大,电流变大意味着电路总电阻变小,即滑动变阻器接入电路的电阻变小。因此需将滑动变阻器的右下接线柱接入电路。如图所示:
(2)[1]伏安法测电阻中,为减小误差,需根据每次实验的电压和电流数据,用欧姆定律的变形式分别计算待测电阻的阻值,再求平均值。
第一次测量,
第二次测量,
第三次测量,
待测电阻的平均值
[2]电源总电压为3V,根据串联电路电压规律,滑动变阻器两端电压U滑=U-UR。当待测电阻两端电压最小时(第1次实验UR =1.21V),滑动变阻器两端电压最大,此时滑动变阻器接入的电阻也最大。第一次实验中,电路电流 I1=0.12A,滑动变阻器两端电压U滑=3V-1.21V=1.79V
根据解得
滑动变阻器R1最大阻值为10Ω,无法满足此次实验中需要接入约14.9Ω电阻的要求;而滑动变阻器R2最大阻值为20Ω,既能满足阻值需求,且此次实验电流 0.12A小于R2的最大允许电流 0.5A,因此实验中选择的滑动变阻器应为R2。
[3]第3次测量时,电源电压U=3V,待测电阻两端电压U3=2.14V,电路电流 I3=0.21A。根据串联电路电压规律,滑动变阻器两端电压U滑3=U-U3=3V-2.14V=0.86V
滑动变阻器连入电路的阻值
23.(2025·四川广元·中考真题)“格物”学习小组在“伏安法测电阻”实验中,连接了如图所示的实物电路,其中电源两端电压恒为3.0V,电阻丝的质地和粗细都均匀且长为40cm。
(1)开始实验时,他们将鳄鱼夹夹在电阻丝的N端,闭合开关,发现电流表和电压表均无示数。老师检查后告知故障在电源正极经开关到电阻丝之间。以下是同学们检查电路具体故障的操作,你认为最不必要的一项是( )
A.取下电压表,闭合开关,观察电流表示数
B.取下电压表,将其并联在开关两端,闭合开关,观察两表示数
C.将鳄鱼夹夹在开关的B接线柱上,闭合开关,观察两表示数
(2)他们排除故障后继续实验,改变鳄鱼夹在电阻丝上的位置,测得实验数据如表,则未知电阻的阻值是 Ω;(结果保留一位小数)
次数
1
2
3
U/V
1
2
3
I/A
0.20
0.40
0.58
电阻丝接入电路的长度l/cm
40
0
(3)实验中,多次测量的目的是 ;
(4)根据表中数据,第二次测量中电阻丝接入电路的长度是 cm。
【答案】(1)A
(2)5.1
(3)减小误差
(4)10
【详解】(1)A.由于电压表内阻很大,串联在电路中时相当于断路,取下电压表后电路依然是断路状态,闭合开关电流表还是无示数,无法据此判断故障原因,所以该操作最不必要。故A符合题意;
B.将其并联在开关两端,若电压表有示数,说明开关处断路,因为此时电压表与电源两极连通,当开关断路时,测量的是电源电压;若电压表无示数,说明开关以外的其他地方断路,该操作可以判断故障是否在开关处。故B不符合题意;
C.将鳄鱼夹夹在开关的B接线柱上,闭合开关,这样操作相当于缩短了电阻丝接入电路的长度,若电流表和电压表有示数,说明故障在原电阻丝部分;若还是无示数,说明故障在电源到开关部分,该操作可以缩小故障范围。故C不符合题意。
故选A。
(2)根据欧姆定律,由表格中第一组数据,当U=1V,I=0.20A时,
当U=2V,I=0.40A时,
当U=3V,I=0.58A时,
为减小误差,取平均值作为测量结果,则未知电阻的阻值是
(3)在本实验中,多次改变鳄鱼夹在电阻丝上的位置进行测量,是为了多次测量取平均值来减小误差。
(4)第一次接入电路中的长度为40cm,电阻为
第二次接入电路中的电阻为
电阻丝质地、粗细均匀,电阻与长度成正比,则第二次测量中电阻丝接入电路的长度为
24.(2025·四川德阳·中考真题)某实验小组在测量未知电阻阻值的实验中,用到的实验器材有:学生电源、未知电阻、电压表、电流表、开关、滑动变阻器、导线若干。
(1)请画一根导线把图甲所示的实验电路补充完整,并且使滑动变阻器接入电路的阻值最大;
(2)电路连接正确后,闭合开关,发现电流表无示数而电压表有示数,则电路中的故障可能是未知电阻 (选填“断路”或“短路”);
(3)排除故障后闭合开关,当电流表示数为时,电压表示数如图乙所示,由该组数据初步计算被测电阻的阻值为 ;通过调节滑动变阻器,测得多组电压值和电流值,最后算出的电阻平均值,这样做的目的是 ;
(4)完成上述实验后,实验小组的同学利用阻值已知的定值电阻和另一个电压表,设计了如图丙所示的电路来测量额定电压为的小灯泡正常发光时的阻值。
①闭合开关,调节滑片的位置,使电压表的示数为 ;
②保持滑片位置不变,读出电压表的示数为;
③计算出小灯泡正常发光时的阻值 。
【答案】(1)
(2)断路
(3) 5 减小误差
(4) 2.5
【详解】(1)滑动变阻器串联接入电路中,滑动变阻器采用一上一下的接法,使滑动变阻器接入电路的阻值最大,变阻器的滑片在最左端,连接变阻器B接线柱,如图所示:
(2)闭合开关,发现电流表无示数,可能电路中出现断路,电压表有示数,说明电压表和电源的两极是通路,可能与电压表并联的电阻Rx断路。
(3)[1]由图乙可知,电压表的量程是0~3V,分度值是0.1V,电压表的示数是1.5V,被测电阻的阻值为
[2]因为定值电阻的阻值不变,所以多次测量求平均值的目的是减小误差。
(4)①[1]由图丙可知,灯泡和电阻R0串联,电压表V测量灯泡两端的电压,电压表V0测量R0两端的电压,闭合开关,调节滑片的位置,使电压表的示数为2.5V,此时灯泡正常发光。
③[2]保持滑片位置不变,读出电压表的示数为,通过电路的电流
小灯泡正常发光时的阻值
25.(2025·甘肃·中考真题)小勤从废旧收音机上拆下一个完好的定值电阻R,他想知道该电阻的阻值,采用“伏安法”进行测量,图甲实验所用电源电压为3V。
(1)请用笔画线表示导线,补全图甲实物电路的连接;
(2)闭合开关前,滑动变阻器的滑片应位于 端(选填“A”或“B”);
(3)闭合开关后,发现电压表有示数,电流表无示数,由此可判断产生的故障是 ;
(4)排除故障后,正确连接电路。移动滑动变阻器滑片到某一位置时,发现电流表示数为0.24A,电压表示数如图乙所示,为 V,则定值电阻R的阻值为 Ω;
(5)为了减小实验误差,小勤应采取的措施是: ;
(6)小勤不小心将电压表损坏,爸爸告诉小勤,仅利用电流表和已知阻值的定值电阻也可以测电阻。小勤设计了图丙所示的电路(电源电压未知)来测量另一个待测电阻Rx的阻值,电流表选0~0.6A的量程,定值电阻R0的阻值为10Ω。
①具体操作如下:
a.闭合开关S1,断开开关S2,读出电流表示数为0.40A;
b. ,读出电流表示数为0.50A(请将实验操作补充完整);
②由以上数据可得,待测电阻Rx的阻值为 Ω;
③小勤研究发现,在电源电压和电流表量程不变的情况下,利用该电路能测出的最小阻值为 Ω,原因是 。
【答案】(1)
(2)A
(3)电阻R处断路
(4) 2.4 10
(5)多次测量求平均值
(6) 闭合开关S1、S2 40 20 当待测电阻阻值为20Ω时,电流表中的电流已达到0.6A最大量程
【详解】(1)如图,伏安法测电阻的实验中,电压表接在电阻R两端,电源电压为3V,电压表选用小量程,电路如图:
(2)闭合开关前,为了电路安全,滑动变阻器的电阻应接入最大值,滑片应位于A端。
(3)闭合开关后,电流表无示数,电路可能断路,电压表有示数,说明电压表与电源接通,由此可判断产生的故障可能是与电压表并联的电阻断路。
(4)[1][2]如图乙,电压表接入小量程,分度值为0.1V,读数为2.4V,电阻的值
(5)为了减小实验误差,小勤应采取的措施是:改变电路中的电流,多次测量电阻两端的电压和通过电阻的电流,求出电阻的平均值。
(6)a.闭合开关S1,断开开关S2,电路为R0的简单电路,电流表测电路中的电流,读出电流表示数为0.40A,电源电压
b.[1]闭合开关S1、S2,两个电阻并联,电流表测干路电流,读出电流表示数为0.50A;电阻R0两端的电压不变,通过电阻R0的电流不变,通过Rx的电流
②[2]待测电阻Rx的阻值为
③[3][4]在电源电压和电流表量程不变的情况下,电路中电流为0.6A最大时,电路中的电阻最小,通过电阻R0的最大电流
利用该电路能测出的最小阻值
考点6 测量小灯泡的电阻
26.(2025·山东德州·中考真题)在用电流表和电压表测量小灯泡电阻的实验中,电源电压为3V,待测小灯泡L的额定电压为2.5V,正常发光时阻值约为8Ω。
实验次数
电压U/V
电流I/A
灯泡发光情况
1
1.5
0.24
较暗
2
2.5
0.30
正常发光
3
2.8
0.32
较亮
(1)请用笔画线代替导线将图甲电路补充完整(导线不得交叉) ;
(2)闭合开关,移动滑片P至某位置,电压表示数如图乙所示,为 V。为测量小灯泡正常发光时的电阻,应将滑动变阻器的滑片向 (选填“左”或“右”)端滑动;
(3)多次实验后,实验数据如表所示,可知小灯泡L正常发光时的阻值为 Ω(结果保留一位小数);
(4)根据表中数据可推测闭合开关前小灯泡阻值可能为______;
A.0Ω B.3Ω C.6.3Ω D.10Ω
(5)根据表中数据,可得小灯泡正常发光时的电功率为 W。结合实验数据和发光情况,可知小灯泡的亮度取决于其 。
【答案】(1)
(2) 2.3 右
(3)8.3
(4)B
(5) 0.75 实际功率
【详解】(1)由题意,电源电压为 3V,小灯泡额定电压为 2.5V,正常发光时电阻约为 8Ω,所以额定电流约为
所以电流表应选 0~0.6A 量程,电压表选 0~3V 量程。滑动变阻器要串联在电路中,用来调节小灯泡两端电压。如图所示:
(2)[1][2]如图乙,电压表量程为0~3V,分度值为0.1V,故读数为2.3V,小于小灯泡额定电压,要使灯泡电压增大到 2.5V,应减小滑动变阻器连入电阻,滑动变阻器接入右下接线柱 ,故应将滑动变阻器的滑片向右端移动。
(3)由表中第 2 次实验数据:,,则小灯泡正常发光时的电阻
(4)闭合开关前,灯丝温度低,电阻比正常发光时小。由第1次实验数据:,,对应电阻
但这是通电后较暗时的电阻,比闭合开关前小灯泡阻值大。闭合开关前小灯泡温度更低,小灯泡阻值比 6.25Ω 更小,但不会为0,故闭合开关前小灯泡阻值可能为3Ω,故ACD不符合题意,B符合题意。
故选B。
(5)由表可知,小灯泡正常发光时的电功率
结合实验数据和发光情况可知小灯泡的亮度取决于实际功率。
27.(2025·江苏南京·中考真题)现要测量两个小灯泡L1、L2正常发光时的电阻。
(1)图甲是用“伏安法”测量L1(U额=2.5V)正常发光时电阻的实物电路。
①用笔画线代替导线,将图甲电路连接完整(导线不允许交叉) ;
②闭合开关,发现小灯泡不亮,电流表指针几乎不动,电压表指针明显偏转,故障原因可能是小灯泡 (选填“断路”或“短路”);
③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,则小灯泡正常发光时的电阻为 Ω(精确到0.1)。
(2)为了测量额定电流为I0的小灯泡L2正常发光时的电阻,小明和小华设计了图丙所示的电路,定值电阻的阻值为R0,电源电压恒为U。(I0、R0、U已知,且满足测量要求)
①将滑动变阻器R的滑片移至阻值最大端;
②闭合S、S1,断开S2,调节滑片P,使电压表示数为 时,小灯泡正常发光;
③共同完成上述操作后,小明和小华分别只进行了以下一步操作。
小明:保持滑片不动,断开S1,闭合S、S2,读出电压表的示数。
小华:保持滑片不动,闭合S、S1、S2,读出电压表的示数。
综合以上信息,对小明、小华的方案能否测量出小灯泡正常发光时的电阻进行评价 (填字母)。
A.只有小明的方案可行
B.只有小华的方案可行
C.两人的方案都可行
D.两人的方案都不可行
【答案】(1) 断路 8.3
(2) U-I0R0 C
【详解】(1)[1]伏安法测小灯泡正常发光时的电阻,电压表并联在小灯泡两端测电压,电流表串联在电路中测电流,且两表都要使电流从正接线柱流入,负接线柱流出,如图所示;
[2]闭合开关,发现小灯泡不亮,电流表指针几乎不动,电路中出现断路,电压表指针明显偏转,故障原因可能是小灯泡断路。
[3]电流表的量程0~0.6A,分度值为0.02A,电流为I=0.3A,电阻为
(2)闭合S、S1,断开S2,小灯泡、滑动变阻器和定值电阻R0串联;小灯泡正常发光时,电路中的电流为I0,因此调节滑动变阻器滑片P使电压表的示数为U1=U﹣I0R0
①小明:保持滑片不动,断开S1,闭合S、S2,电压表测滑动变阻器两端的电压U2。
小灯泡正常发光时的电压为UL=U1﹣U2=U﹣I0R0﹣U2
小灯泡正常发光时的电阻为
小明的方案可行;
②小华:保持滑片不动,闭合S、S1、S2,读出电压表的示数U3。此时小灯泡被短路,电路由滑动变阻器和定值电阻R0串联;
定值电阻R0两端的电压为U0=U﹣U3
通过定值电阻R0电流为
串联电路各处电流相等,则
滑动变阻器现在的阻值为RP
当闭合S、S1,断开S2,小灯泡、滑动变阻器和定值电阻R0串联时,电压表的示数为U1=U﹣I0R0
电路中的电流为I0,滑动变阻器两端的电压为UP
小灯泡正常发光时的电阻为
小华的方案可行;
故选C。
28.(2025·河南·中考真题)某小组用图甲中的器材测量小灯泡的电阻,所用电源电压为3V,小灯泡的额定电压为2.5V。
(1)请用笔画线表示导线,将图甲中的电路连接完整。
(2)正确连接好电路,闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片P置于 (填“A”或“B”)端。闭合开关后,发现小灯泡不发光,电压表有示数,电流表无示数。已知导线、电表均完好且接触良好,造成这一现象的原因可能是 。
(3)排除故障后进行实验,当滑动变阻器的滑片移至某一位置时,电压表的示数为2.1V,电流表的示数如图乙所示,为 A,此时小灯泡的电阻为 Ω(计算结果保留一位小数)。
(4)经过多次实验,测量并记录多组数据,得到小灯泡的I-U图像如图所示,该图像不是一条直线,其原因是 。接下来,小组成员又对实验过程中通过滑动变阻器的电流与其两端的电压的关系进行了思考,根据图大致画出了滑动变阻器的I-U图像。图为三位同学画出的图像,其中正确的是 (填“A”“B”或“C”),你判断的理由是 。
【答案】(1)
(2) B 灯泡断路
(3) 0.26 8.1
(4) 灯的电阻随温度的升高而变大 C 见详解
【详解】(1)[1]由题知,小灯泡的额定电压为2.5V,所以电压表应选择小量程与灯泡并联,滑动变阻器应该与灯泡、电流表串联,变阻器按一上一下连入电路中,如图所示:
(2)[1]闭合开关前,为了保护电路,应将滑动变阻器的滑片调至阻值最大处,即B端。
[2]闭合开关,观察到电流表无示数,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,已知导线、电表均完好且接触良好,则原因可能是灯泡断路。
(3)[1]由图乙可知,电流表选择小量程,分度值为0.02A,则电流表示数为0.26A。
[2]此时小灯泡的电阻为
(4)[1]由于灯的电阻随温度的升高而变大,所以小灯泡的I-U图象不是一条直线。
[2][3]灯泡与滑动变阻器串联,灯泡两端电压为U灯,滑动变阻器两端电压为U变=U总−U灯
小灯泡的电阻随温度升高而增大,导致其I-U图像向上弯曲,由于U灯随I非线性增加,则U变随I的增加呈现非线性减小,且减小速率逐渐加快,最终滑动变阻器的I-U图像为一条向下弯曲的曲线(开口向下),故C符合题意。
29.(2025·安徽宿州·模拟预测)在“测量小灯泡正常发光时的电阻”实验中,提供的器材有额定电压为2.5V的小灯泡、电压表、电流表、两节新的干电池、滑动变阻器、开关等。
(1)如图甲所示,这是实验小组连接的部分电路,请用笔画线代替导线把电路连接完整。(要求:滑片向左移动时,电流表的示数变大)
(2)正确连接好电路后,调节滑动变阻器的滑片,当小灯泡正常发光时,电流表的示数如图乙所示,则小灯泡正常发光时的电阻是 Ω。(计算结果保留一位小数)
(3)若不用电流表,增加两个开关和一个定值电阻R0,按如图丙所示的电路也能测出小灯泡正常发光时的电阻,操作步骤如下:
①按如图丙所示的电路图正确连接好电路;
②断开开关S,闭合开关S1、S2,移动滑动变阻器的滑片,使小灯泡正常发光;
③保持滑片的位置不变, (填写开关开闭状态),读出电压表的示数为U。小灯泡正常发光时的电阻为 (填写所给字母代数式)。
【答案】(1)
(2)17.9
(3) 闭合S、S1,断开S2
【详解】(1)滑片向左移动时,电流表的示数变大,根据欧姆定律可知总电阻变小,则滑动变阻器接入电路的阻值变小,可将滑动变阻器的左下接线柱和灯泡的右侧接线柱相连,如图所示:
(2)电流表选用小量程,分度值为0.02A,示数为0.14A,根据欧姆定律可知小灯泡正常发光时的电阻
(3)[1][2]断开开关S,闭合开关S1、S2,定值电阻、灯泡和滑动变阻器串联,电压表测量灯泡两端的电压。移动滑动变阻器的滑片,使小灯泡正常发光;保持滑片的位置不变,闭合S、S1,断开S2,定值电阻、灯泡和滑动变阻器串联,电压表测量灯泡和定值电阻两端的电压之和。读出电压表的示数为U。根据串联电路的电压特点可知定值电阻两端的电压
根据欧姆定律可知电路电流
小灯泡正常发光时的电阻为
30.(2025·河南驻马店·三模)小华在测小灯泡电阻的实验中,选择额定电压为2.5V的小灯泡和“20Ω 1A”的滑动变阻器,如图所示。
(1)请用笔画线代替导线,将图甲的实物电路连接完整要求滑动变阻器的滑片向左移动,小灯泡变暗。
(2)小华连接好电路后,在闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片移到 (选填“A”或“B”)端。
(3)闭合开关,小灯泡不亮,电流表有示数,电压表无示数,原因可能是 。
(4)排除故障,小华闭合开关,移动滑片P到某位置时,电压表示数为1.5V,电流表示数如图乙所示,示数为 A,计算出的电阻值为 Ω。接下来,想测出小灯泡正常发光时的电阻;要将滑片P向 端移动。(选填“A”或“B”)
(5)接着,小华按正确操作测得三组数据,并计算出小灯泡的电阻,发现阻值不相等,其原因是 。
(6)小华只用电流表,利用图丙的电路也测出了灯泡的阻值,其中R是定值电阻,实验步骤补充完整:
①断开开关S2、闭合开关S1,记录电流表的示数为
② ;
③小灯泡电阻的表达式:= (用已知量和测量的物理量的符号表示)
【答案】(1)
(2)
(3)灯泡短路
(4)
(5)灯丝的电阻随温度升高而增大
(6) 闭合开关和,记录电流表的示数为
【详解】(1)灯泡额定电压为,故电压表选用小量程并联在灯泡两端,滑动变阻器的滑片向左移动,小灯泡变暗,说明电路中电流变小,滑动变阻器阻值变大大,故滑动变阻器选用右下接线柱与灯泡串联在电路中,如下图所示:
(2)为保护电路,闭合开关前,滑动变阻器的滑片应处于最大阻值处,即端。
(3)闭合开关,电流表有示数,说明电路是通路,小灯泡不亮,电压表无示数,说明电压表并联的电路短路,即原因可能是灯泡短路。
(4)[1][2]由乙图可知,电流表的测量范围为,分度值为,示数为,电阻为
[3]此时灯泡两端电压小于额定电压,要使灯泡正常发光,应增大灯泡两端电压,根据串联电路电压规律,应减小滑动变阻器两端电压,根据分压原理,应减小滑动变阻器接入电路的阻值,故想测出小灯泡正常发光时的电阻;要将滑片向端移动。
(5)因为灯丝的电阻随温度升高而增大,所以小华按正确操作测得三组数据,并计算出小灯泡的电阻,发现阻值不相等。
(6)[1][2]断开开关,闭合开关,记录电流表的示数为,电路为只有灯泡的简单电路,电流表测灯泡的电流,则电源电压为
闭合开关和,记录电流表的示数为,电路为灯泡与并联,电流表测干路中的电流,则电源电压为
由于电源电压不变,则
解得
考点7 测量小灯泡的电功率
31.(2025·上海·中考真题)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)、2个滑动变阻器分别标有A“10Ω 2A”、B“20Ω 2A”字样、以及待测小灯(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。(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
32.(2025·上海·中考真题)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
33.(2025·黑龙江大庆·一模)在“测量小灯泡的功率”的实验中,小明和小红使用的器材中小灯泡的规格不同,其它器材规格相同,小灯泡的额定电压可能是“1.5V”、“2V”或“2.8V”,小灯泡额定功率相差不大。
(1)下图是小明没有连接完的实物电路,请你用笔画线代替导线,将实物电路连接完整,要求滑片向右滑动时灯泡变暗。
物理量实验序号
电压表示数/V
电流表示数/A
小灯泡亮暗程度
1
1.3
0.17
暗
2
2.0
0.22
正常发光
3
3.0
0
不发光
(2)小明正确连接好电路并将滑动变阻器的滑片放在了最大处,闭合开关后,记录了第1组数据;当小灯泡正常发光时记录了第2组数据;当把滑动变阻器的滑片移到一端时,小灯泡刚发出很强的光后立即熄灭了,此时记录了第3组数据。三组数据如上表所示。则他们所用的电源电压为 V,小明所用的小灯泡额定功率为 W。
(3)小红实验时,当她连接好最后一根导线立即看到小灯泡发出明亮的光。请你帮助小红找出实验中两个操作不当之处:① ;② 。
(4)小红改正了错误操作,连接好了电路。当小红所选用的小灯泡正常发光时,电压表的示数如图所示,而滑动变阻器的滑片恰好在中点上,此时滑动变阻器连入电路的阻值为 ,小红所选用的小灯泡正常发光时的电流为 A。
(5)小红又按如图所示的电路探究“导体中的电流跟导体电阻的关系”。她不断改变电阻箱R的阻值,并将电阻值以及对应的电流表的示数记录在表1中。分析表1中的数据可知:电路中的电流I跟电阻R不是反比关系,这一结论与欧姆定律不一致。请你帮助小红分析:
①结论与欧姆定律不一致的原因是 。
②改进实验后,把符合要求的数据填写在表2中的空格内。
表1
次数
R/Ω
I/A
1
5
0.6
2
10
0.4
3
15
0.3
表2
次数
R/Ω
I/A
1
5
0.6
2
10
3
15
【答案】(1)
(2) 3.0 0.44
(3) 连接电路时,开关没有断开 滑动变阻器接入电路的阻值没有调到最大
(4) 5 0.3
(5) 改变电阻箱阻值时,电路中没有串联一个可以调节阻值大小的变阻器来控制电阻箱两端的电压不变 0.3 0.2
【详解】(1)滑动变阻器采用一上一下的连接方式,串联在电路中,滑片向右滑动时灯泡变暗,电路中的电流变小,说明滑动变阻器接入电路的电阻增大,故选择左下接线柱。如图所示:
(2)[1]当滑动变阻器滑片移到一端时,小灯泡发出强光后熄灭,此时电路中电流为0,说明小灯泡烧坏,电路断路,电压表测量电源电压,故电源电压为3.0V。
[2]小灯泡正常发光时的电压为2.0V,电流为0.22A,根据公式P=UI,可得小灯泡的额定功率
(3)[1]连接好最后一根导线,灯泡立即发光,说明连接电路时,开关没有断开。
[2]灯泡发出明亮的光,说明电路中电流过大,滑动变阻器接入电路的阻值没有调到最大。
(4)[1]电源电压为3.0V,小明实验中,第1组数据里滑动变阻器两端电压为
此时电流为0.17A,可得滑动变阻器最大阻值
所以当滑片在中点时,滑动变阻器连入电路的阻值为。
[2]当滑片在中点时,滑动变阻器两端电压为
此时滑动变阻器的阻值为5Ω,可得电路中的电流为
串联电路中电流处处相等,即小灯泡正常发光时的电流为0.3A。
(5)[1]探究导体中的电流跟导体电阻的关系时,需要控制电阻两端的电压不变,小红的实验中电阻箱与定值电阻串联,改变电阻箱阻值时,没有调节滑动变阻器来控制电阻箱两端的电压不变,所以得出的结论与欧姆定律不一致。
[2][3] 第1次实验中,电阻箱两端电压为
控制电阻箱两端电压为3V不变,当电阻箱阻值为10Ω时,电流为
当电阻箱阻值为15Ω时,电流为
34.(2025·河南·一模)小明学习了电功率的知识后,在家中找来了一个标有额定电压为“”的小灯泡,为了测定该小灯泡的额定功率,他在学校的实验室找到了相关器材,并进行了如下实验,已知电源电压恒为。
(1)图甲中有一根导线接错了,请在这根导线上画“×”,并用笔画线代替导线,改到正确的位置;
(2)小明在实际操作中发现小灯泡不亮,电流表示数为零,电压表示数几乎等于电源电压,出现此现象的原因是 ;
(3)排除故障后,闭合开关,发现电压表的示数如图乙所示,接下来他应该将滑动变阻器的滑片向 (选填“A”或“B”)移动,同时眼睛注意观察 (选填“电流表”、“电压表”或“小灯泡”),直到小灯泡正常发光;
(4)经多次测量,小明绘制了小灯泡的图像,如图丙所示,则该小灯泡的额定功率为 ;
(5)若该实验中电压表标有 的接线柱损坏了无法使用,于是他向老师请教,老师告诉他用该电压表仍能测量该小灯泡的额定功率,你认为老师的方案可能是 (选填字母);
A.只将电源电压减小
B.将该电压表并联到滑动变阻器的两端
(6)小敏在测额定电压为U额的小灯泡的额定功率时,在没有电压表的情况下,设计了如图丁所示的电路,其中电源电压恒为,的阻值已知。
①闭合开关和,断开,调节滑动变阻器的滑片,使电流表的示数为;
②闭合开关和,断开, ,记录电流表的示数为;
③小灯泡的额定功率为 (用已知量和测量量的符号表示)。
【答案】(1)
(2)灯泡断路
(3) A 电压表
(4)3
(5)B
(6) 保持滑动变阻器的滑片不动
【详解】(1)图中电压表串联在电路中,小灯泡与滑动变阻器并联,根据电压表和滑动变阻器的使用规则知电压表应与小灯泡并联,滑动变阻器应与小灯泡串联,如下图所示:
(2)闭合开关,小灯泡不亮,电流表示数为零,说明电路出现断路现象;又因为电压表有示数接近电源电压,说明在电压表两接线柱与电源正负极相连,所以故障原因是灯泡断路。
(3)[1][2]排除故障后,闭合开关,发现电压表的示数如图乙所示,电压表选用大量程,分度值,其示数为,小于灯泡额定电压,要使灯泡正常发光,应增大灯泡两端电压,根据串联电路电压规律可知,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,所以接下来他应该将滑动变阻器的滑片向A端移动,同时眼睛注意观察电压表,直到灯泡正常发光。
(4)由图丙可知,当灯泡两端电压为时,通过灯泡的额定电流为,则小灯泡额定功率为
(5)已知电源电压为,灯泡和滑动变阻器串联在电路中,灯泡额定电压为,要使灯泡正常工作,滑动变阻器两端的电压为
可以用电压表量程,将电压表并联在滑动变阻器两端,当滑动变阻器的电压为时,灯泡正常发光。
故选B。
(6)①闭合开关和,断开,此时小灯泡和定值电阻并联后与滑动变阻器串联,电流表测定值电阻所在支路的电流,调节滑动变阻器的滑片,使电流表的示数为,此时小灯泡正常发光;
②闭合开关和,断开,电路依然为小灯泡和定值电阻并联后与滑动变阻器串联,此时电流表测干路电流,应保持滑动变阻器滑片不动,此时小灯泡正常发光,电流表的示数为 ,由于并联电路互不影响即分流特点可知,通过小灯泡的电流为
③小灯泡的额定功率为。
35.(2025·山东济宁·二模)在“测量小灯泡的电功率”的实验中,老师给同学们提供的器材有:电压恒为6V的电源,额定电压为2.5V的小灯泡(灯丝电阻约为10Ω),电流表、电压表、开关各一个,导线若干,三种规格的滑动变阻器、、可供选择。
(1)请用笔画线表示导线将电路连接完整。要求:变阻器的滑片P向B端移动时,灯泡变暗;
(2)刚接好最后一根导线,灯泡立即发出刺眼的光,这存在两个不当的实验操作:
① ,② ;
(3)通过估算,滑动变阻器应选择 (选填“”、“”或“”);
(4)根据图乙小灯泡的图像可知,随着电流增大,小灯泡的电阻 (选填“变大”、“变小”或“不变”),小灯泡的额定功率是 W;
(5)当小灯泡两端电压为2V时,小灯泡的实际功率可能是 W(选填“0.32”、“0.36”或“0.45”)。
(6)小亮想测量的阻值,经过讨论设计了如图丙的电路图。已知电源电压不变且未知,定值电阻的阻值为,闭合开关、断开时电流表读数为;同时闭合开关和时电流表读数为,则 (用、、表示)。
【答案】(1)
(2) 连接电路时开关没有断开 滑动变阻器的滑片没有移动到阻值最大处
(3)R2
(4) 变大 0.5
(5)0.36
(6)
【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,电流表测量电路电流。变阻器的滑片P向B端移动时,灯泡变暗,说明滑动变阻器接入电路中的电阻变大,则滑动变阻器的A接线柱接入电路中,如图所示:
(2)[1][2]刚接好最后一根导线,灯泡立即发出刺眼的光,说明连接电路时开关没有断开,且此时电路电流较大,电路电阻较小,滑动变阻器接入电路中电阻小,滑动变阻器的滑片没有移动到阻值最大处。
(3)由串联电路电压特点得,灯泡正常发光时,滑动变阻器的电压为
由图乙得,灯泡的额定电流为0.2A,串联电路电流处处相等,此时滑动变阻器的电流为
由欧姆定律得,此时滑动变阻器接入电路中电阻为
则滑动变阻器应选择。
(4)[1]根据图乙小灯泡的图像与欧姆定律可知,随着电流增大,小灯泡的电阻变大。
[2]小灯泡的额定功率是
(5)当小灯泡两端电压为2V时,灯泡的电流小于其额定电流0.2A,则此时小灯泡的实际功率
灯泡正常发光时的电阻
因为灯泡的电阻随温度升高而减小,当小灯泡两端电压为2V时,此时灯泡的电阻小于正常发光时的电阻,即
由得,小灯泡的实际功率为
则小灯泡的实际功率可能是0.36W。
(6)小亮想测量的阻值,经过讨论设计了如图丙的电路图。已知电源电压不变且未知,定值电阻的阻值为,闭合开关、断开时,与R串联,电流表测量电路电流,电流表读数为;同时闭合开关和时电流表读数为,电路为的简单电路,电源电压不变,由欧姆定律得
则
考点8 探究影响电流通过导体产生热量的因素
36.(2025·黑龙江哈尔滨·模拟预测)在探究“影响电流的热效应的因素”的实验中,小南制作如图甲所示实验装置。
(1)请用画线笔代替导线连接好图乙电路。要求:连接两根导线,使实验现象差别最明显;
(2)正确连接电路后,将滑动变阻器滑片调至 ,再闭合学生电源开关;
(3)实验中温度计示数上升多少反应电流通过电热丝产生 ;
(4)开始实验后,发现两支温度计示数升高速度过快,且存在安全隐患。为了解决这个问题,小南决定将加热容器内空气改为加热合适体积的某种液体,又设计了如下三种方案:
甲:如图乙所示,分别将等体积的A液体装入两容器中,通电1分钟、2分钟、3分钟……记录两支温度计对应的示数和电流表示数。停止加热,待温度恢复初温后,多次调节滑动变阻器到合适阻值重复上述实验,比较数据;
乙:其他条件不变,仅将甲方案中A液体换成B液体;
丙:其他条件不变,仅将甲方案中A液体换成C液体;
液体
比热容
密度
导电性
A
导电
B
不导电
C
不导电
你认为以上哪个方案合理且能最明显地比较出电流产生热量多少?请说明理由。
【答案】(1)
(2)最右端
(3)热量的多少
(4)见解析
【详解】(1)根据题意可知,若两个容器内的两电热丝连接方式相同(两容器内电热丝的总电阻相同),则无论两个容器是并联还是串联接入电路中,通过两容器的电流相等,不符合控制变量法的要求;所以,要符合控制变量法的要求,且使实验现象差别最明显,可使两个容器串联在电路中,且两个容器内电热丝的总电阻不同,即一个容器内两电热丝串联,另一个容器内两电热丝并联,如图所示:
(2)为保护电路安全,正确连接电路后,将滑动变阻器滑片调至阻值最大处,即最右端。
(3)电流通过电热丝产生热量,容器内的空气吸收热量,温度升高,温度计示数变大,所以,实验中温度计示数上升多少反应电流通过电热丝产生热量的多少,这是转换法的应用。
(4)A液体导电会影响实验结果,并且存在安全隐患,所以甲方案不合理,B、C液体不导电,可符合实验要求;根据和可得,液体吸热后的温度变化量为
在体积V和吸收热量Q一定时,越小,越大;根据表格数据可得
对于B液体有
对于C液体有
可知,,则,即乙方案两容器内温度计示数升高差较大,所以,乙方案合理且能最明显地比较出电流产生热量多少。
37.(2025·广东深圳·二模)在“探究电流产生的热量与什么因素有关”的实验中,现有实验器材:电源(3节干电池)、电热丝(5Ω、10Ω各1根)、红外电子测温枪(2支)、秒表(1个)、开关(1个)、导线若干。
序号
通电时间 t/min
0
1
2
3
4
1
温度 t1/℃
15.3
19.6
23.1
25.2
26.7
2
温度 t2/℃
15.3
23.8
29.8
32.5
35.0
(1)探究电流产生的热量与电阻的关系,电路如图1所示:
①实验通过 实现控制通过电热丝R1、R2的电流与通电时间均相同;
通过红外电子测温枪测量并计算得出电热丝温度的变化量来反映 的多少。
②实验数据记录如上表,分析得出结论: 。
(2)探究电流产生的热量与电流的关系:以R1为研究对象,需要改变电流,在不增加器材的情况下,你的方法是: 。(写出一种方法即可)
(3)小荔了解到汽车智能后视镜具有防雾、除露、化霜功能,能保障行车安全,车主可以通过旋钮开关实现不同功能切换。如图2所示是模拟加热的原理图,四个加热电阻的阻值均为5Ω。若开关旋至“2”挡,电路中干路电流为2A,则电源电压为 V;选择合适挡位,整个电路1min最多能产生 J的热量。
(4)小荔用如图3所示的装置,进一步探究“电流通过导体产生的热量与电流的关系”,烧瓶中装入的煤油是 (选填“导体”或“绝缘体”)。经多次实验测量,收集实验数据,绘制了烧瓶中玻璃管内液面上升的高度h与电流I的关系图像,根据焦耳定律可知,图4中能正确反映h-I关系的是 。
【答案】(1) 电阻串联 电阻产生的热量 电流和通电时间相同,电阻越大,电流产生的热量越多
(2)改变电源的电压
(3) 10 2400
(4) 绝缘体 A
【详解】(1)[1]由图1可知,两电阻串联,故闭合开关后,通过R1、R2的电流与通电时间均相等,故实验通过电阻串联实现控制通过电热丝R1、R2的电流与通电时间均相同。
[2]电阻产生的热量无法直接观察获得,可以通过红外电子测温枪测量电热丝温度的变化最来反映,这里利用了转换法。
[3]由表格数据可知,电流和通电时间相同,电阻越大,电流产生的热量越多。
(2)探究电流产生的热量与电流的关系,需控制电阻不变,改变通过电阻的电流,以R1为研究对象,可以通过改变电源的电压,改变其电流大小。
(3)[1]开关旋至“2”挡,只有一个电阻接入电流,电路中的电阻为5Ω,此时电路中电流为2A,则电源电压为U=IR=2A×5Ω=10V。
[2]当开关旋至“1”时,两个电阻并联,电阻最小,此时并联的总电阻为
根据可知,此时电功率最大,整个电路1min产生的热量最多,为
(4)[1]烧瓶中装入的煤油是不容易导电,是绝缘体。
[2]用如图3所示的装置,进一 步探究“电流通过导体产生的热量与电流的关系”,要控制电阻与通电时间相同,经多次实验测量,收集实验数据,绘制了烧瓶中玻璃管内液面上升的高度h与电流I的关系图像,根据转换法,煤油吸热越多,膨胀程度越大,液柱升高的越多,且膨胀程度与吸热多少成正比,根据焦耳定律可知,Q=I2Rt, Rt常数,且Rt>0,故由数学知识可知,Q是关于I的抛物线,且开向上,故图4中能正确反映h- I关系的是A。
38.(2022·北京房山·一模)如图A所示,实验桌上有两个完全相同的烧瓶,烧瓶内装有质量相等、初温相同的煤油、完全相同的温度计,烧瓶内还分别装有阻值R为10Ω和5Ω的电阻丝。实验桌上还有满足实验要求的电源、电阻箱()、停表和开关各一个,导线若干。小新利用上述实验器材证明“电流通过电阻产生的热量跟电阻阻值大小有关”。
请你将小新的实验步骤补充完整:
(1)将图A的甲装置、电阻箱及其它元件按图B所示电路图接入电路,将电阻箱R0的阻值调为5Ω,记录此时温度计示数t0;闭合开关,同时按下停表开始计时,通电2min停止计时。断开开关,记录此时温度计的示数t和电阻R阻值的数据;
(2) ,记录此时温度计示数t0。闭合开关,同时按下停表开始计时,通电 停止计时。断开开关,记录此时温度计的示数t和电阻R阻值的数据;
(3)由公式 计算出的数据记入表格;
(4)请你画出实验数据记录表格 。
【答案】 将电路中甲装置替换为乙装置,将电阻箱R0的阻值调为10Ω 2min
物理量实验次数
电阻的阻值R/Ω
煤油的初温t0/℃
煤油的末温t/℃
煤油的温度变化量/℃
1
2
【详解】(2)[1][2]为了验证电流通过电阻产生的热量跟电阻阻值大小有关,根据,此时应该控制电路中电流大小不变,加热时间相同。而原实验接入的阻值为
电源电压恒定,要保证第二次实验中电流大小相同,根据欧姆定律,此时第二次实验中接入总阻值应也为15Ω,故此时电阻箱阻值应接入为
第一次实验加热2min,故第二次也应该加热2min,故接下来的操作为:将电路中甲装置替换为乙装置,将电阻箱R0的阻值调为10Ω,记录此时温度计示数t0。闭合开关,同时按下停表开始计时,通电2min停止计时。断开开关,记录此时温度计的示数t和电阻R阻值的数据。
(3)[3]若电阻产生的热量被煤油完全吸收,煤油的质量相等、初温相同,则根据可知,电阻放出热量的多少与温度的变化量成正比,所以通过公式
计算出温度的变化量,从而可得出在电流相同时,电阻放出热量的多少与电阻的大小关系。
(4)[4]实验中要记录的数据有,电阻丝的阻值,煤油的初温,煤油的末温以及煤油温度的变化量,故设计表格如下:
物理量实验次数
电阻的阻值R/Ω
煤油的初温t0/℃
煤油的末温t/℃
煤油的温度变化量/℃
1
2
39.(2024·广东深圳·一模)小南想“探究电流通过导体产生的热量与电流、电阻、通电时间是否有关”。他设计的实验电路如图甲所示,图乙为实验电路的装置示意图,两个完全相同的烧瓶内分别装有质量和初温都相同的液体。
(1)在“探究导体产生的热量跟电阻的关系中”:
①在两个烧瓶中分别接入阻值 (选填“相同”或“不同”)的电阻丝R1和R2;
②该实验是通过 来反映电流通过电阻丝产生热量的多少;
③为了使实验现象更加明显。烧瓶内的液体应选用 (选填“水”、“煤油”)。
(2)将乙图中两烧瓶内分别装入质量和初温都相同的不同液体a和b,并接入阻值大小相同的电阻,用来“探究不同物质的吸热能力”。根据测得的实验数据绘制的图象如丁图所示,由图象可知,液体a的比热容 (选填“大于”、“小于”或“等于”)液体b的比热容。
(3)请你为以上实验设计一个实验数据记录表格 :
0
1
2
3
4
【答案】 不同 温度计示数的变化 煤油 小于 见解析
【详解】(1)[1]探究导体产生的热量跟电阻的关系,要控制电流、通电时间相同,改变电阻,故两个烧瓶接入阻值不同的电阻。
[2]电流产生热量的多少不能直接观察,而是通过温度计的示数的变化反映电流产生热量的多少,这是转换法。
[3]为了在较短的时间内达到明显升温的实验效果,应该选择比热容较小的液体,故选择煤油实验现象更明显。
(2)[4]如图可知,加热6min,质量相等的两种液体吸收热量相同,液体a的温度升高得快,故a的比热容小于液体b的比热容。
(3)[5]在探究电流大小和通电时间相同,电流通过导体产生的热量与电阻的大小是否有关时,应控制电阻不同,其它因素相同。表格如下:
电流I
通电时间t
电阻R/Ω
煤油初温t1/℃
煤油末温t2/℃
煤油升高的温度Δt/℃
相同
相同
40.(2024·北京·模拟预测)小勇猜想“电流通过导体产生的热量与导体的电阻有关”,为了验证猜想,他准备A、B两个完全相同的烧瓶,烧瓶内装有质量相等的煤油,并将两段阻值不同的电阻丝R1、R2浸在煤油中,再用带有规格完全相同的温度计的橡胶塞封住瓶口,如图甲所示。然后他将电源、开关、电流表、滑动变阻器、图甲中的烧瓶A、导线连成如图乙所示的电路。请你分析并回答下列问题:
(1)小勇还需要添加的实验器材是 ;
(2)实验中用 来表示电流产生的热量。
(3)以下是小勇设计的部分实验步骤,请你帮他补充完整:
① 闭合开关,移动滑动变阻器滑片到适当位置,使电流表的示数为I,读取温度计示数t0,30s后读取温度计示数t,记录相关数据;
②断开开关, ,记录相关数据;
③ 根据公式 计算出Δt并记录。
【答案】 秒表 烧瓶内煤油的温度变化 用烧瓶B替换烧瓶A
【详解】(1)[1]电流通过导体产生的热量与电流、电阻和通电时间有关,所以研究电流通过导体产生的热量与电阻关系时,要改变电阻并保证电流和通电时间相同,所以实验中需要用秒表记录时间,即需要添加的实验器材是秒表。
(2)[2]电流产生的热量无法直接测量,根据转换法,可通过测量烧瓶内煤油的温度,然后通过温度变化量来比较电流产生热量的多少。
(3)[3][4]研究电流通过导体产生的热量与电阻的关系时,要改变电阻并保证电流和通电时间相同,所以用烧瓶A做完实验后,应该用烧瓶B替换烧瓶A,并移动滑动变阻器的滑片到适当位置,仍使电流表的示数为I,保证电流相同,30s后读取温度计示数t,以便通过煤油温度的变化确定电流通过导体产生的热量。根据公式计算出并记录。
■测思维
41.(2024·黑龙江大庆·模拟预测)小娜同学在物理实践活动中,设计了如图甲所示的电子质量测量仪。其中,电源电压恒定为为粗细均匀的导体棒,阻值随长度均匀变化,总阻值为,总长度为。R是电阻箱,电压表量程为,电流表量程为。金属弹簧上端固定并通过导线与电压表连接,下端通过金属指针与导体棒始终保持良好接触。已知,电路中所用弹簧的弹力F与其伸长量L之间的关系如图乙所示。实验中弹簧的形变始终不超弹性限度,弹簧及指针质量不计,取。现闭合开关S,调节,请回答以下问题:
(1)不挂重物时,指针恰好指在的最上端。此时电压表示数为 V,电流表示数为 A。
(2)悬挂重物后,电流表的示数 (选填“变大”“不变”或“变小”)。当弹簧下端悬挂某待测物体时,指针向下移动,则待测物体质量 ,电压表示数为 V。
(3)在保证电路安全的情况下,该电子质量测量仪所能测得物体的最大质量为 。通过调节电阻箱R的阻值,可以调节该测量仪的量程。如果要增大量程,应该将电阻箱R的阻值 (选填“调大”“保持不变”或“调小”)。
【答案】(1) 0 0.1
(2) 不变 5 1
(3) 15 调大
【详解】(1)[1][2]由图得,当指针恰好指在的最上端时,变阻器的最大电阻与电阻箱串联,电流表测量电路电流,电压表被短路,则此时电压表示数为,电流表的示数为;
(2)[1][2][3]悬挂重物后,滑片向下移动,变阻器接入电路中电阻不变,由欧姆定律得,电流表的示数不变。由图像得,当指针向下移动时,弹力为,此时弹力等于待测物体的重力,由得,待测物体质量为;滑片移动过程中,变阻器接入电路中电阻不变,电压表测量变阻器上半部分的电压,当指针向下移动时,电压表并联部分的电阻的阻值为,由欧姆定律得,电压表示数为;
(3)[1][2]当电压表的示数为时,该电子质量测量仪所测得物体的最大质量,由欧姆定律得,此时电压表测量的电阻的阻值为,此时弹簧的伸长量为,由图像得,此时弹簧的弹力为,由得,最大测量的物体的质量为;通过调节电阻箱R的阻值,可以调节该测量仪的量程。如果要增大量程,则滑片向下移动的长度增大,电压表并联部分的电阻的阻值增大,电压表的最大测量值不变,由欧姆定律得,通过变阻器的电流应变小,则电路中电阻增大,应该将电阻箱R的阻值调大。
42.(2024·宁夏银川·二模)小张、小李、小周、小郑四位同学合作完成“探究电流与电压的关系”实验,实验小组用电压表测得电源电压为3V,并连接了如图甲所示的部分电路:
(1)观察图甲,请指出小张同学电路连接过程中的不妥之处: ;
(2)改正后,请用笔画线代替导线,在图甲上完成剩余电路的连接(要求:向右移动滑动变阻器的滑片P,其阻值增大);
(3)闭合开关后,观察电压表示数接近电源,电流表无示数,出现该故障的原因是 ;
(4)排除故障后开始测量,并将实验数据记录表中,当电压表示数为2.0V时,电流表示数如图乙所示,请将表格填完整;
电压U/V
1.0
1.5
2.0
2.5
电流I/A
0.10
0.15
0.25
(5)根据表中的实验数据,得出的实验结论是 ;
(6)实验完成后,小李同学又取出5Ω和20Ω的两个定值电阻,想继续完成“探究电流与电阻的关系”实验。小李同学首先用5Ω的定值电阻更换掉原先的定值电阻R后,闭合开关,向 移动滑片P,使电流表示数为0.2 A;
(7)小周同学按小郑同学的建议,又重新设计了如图丙电路,闭合开关S,电流表A1和A2的示数分别为I1和I2。已知定值电阻的阻值为R0,则未知电阻RX= (用I1、I2和R0表示);
(8)小郑同学利用该方法还可以确定远距离输送电时发生短路的位置,利用电压表、电流表和电源接成如下图所示的电路进行测量,已知甲、乙两地的每根输电线每千米的电阻为R0,电压表示数为U、电流表示数为I,则短路位置到甲地的距离为 千米。(用已知物理量的符号表示)
【答案】(1)连接电路时,开关未断开
(2)
(3)定值电阻R断路
(4)0.2
(5)见解析
(6)左
(7)
(8)
【详解】(1)为了保护电路,在连接电路时,开关应断开,图甲中,连接电路时,开关未断开。
(2)在探究电流与电压的关系时,滑动变阻器与定值电阻应串联接入电路。滑片向右移动,变阻器接入电路的阻值增大,则变阻器的左下接线柱接入电路,作图如下:
(3)实验电路中,变阻器与定值电阻串联连接,电流表测电路中的电流,电压表测定值电阻两端的电压。闭合开关,电流表无示数,电路可能出现断路,电压表示数接近电源电压,说明电压表与电源接通,所以出现该故障的原因是定值电阻断路了。
(4)由图乙知,电流表选用小量程,分度值为0.02A,示数为0.2A。则表格中空白处的电流值为0.2A。
(5)由表格数据知,每组对应的电压与电流的比值都相等,所以可得:电阻一定时,通过电阻的电流与其两端的电压成正比。
(6)用5欧电阻更换原先的定值电阻后,移动滑片使电流表示数为0.2A,此时定值电阻两端的电压
与更换前定值电阻两端的电压相同,若滑片保持的位置保持不变,据串联电路的分压特点知,变阻器两端的电压变大,定值电阻两端的电压变小,所以应向左移动滑片,让变阻器接入的阻值变小。
(7)由图丙知,两个电阻并联接入电路,电流表A1测干路的电流,A2测通过R0的电流。则通过未知电阻的电流
电源电压U=I2R0
未知电阻的阻值
(8)输电线的电阻
输电线的长度
短路位置到甲地的距离
43.(2024·江苏苏州·二模)跨学科实践小组想设计一款电子量角器;他们从废旧电位器上拆下了一个半圆形电阻体EF(电阻体的电阻与弧长成正比,阻值约几千欧姆)及滑片OP,OP能够围绕圆心O转动,P与EF接触良好,a、b、c均为接线柱,其简化图如图甲。器材:12V恒压电源、滑动变阻器R1、电阻箱R2(0~9999Ω)、电阻体EF(含滑片OP)、电流表(0~0.6A)、电压表(0~15V)各一个,导线、开关若干。要求:能根据电表示数,计算出∠EOP的角度,并将角度标注在电压表表盘对应的刻度上。
(一)测量电阻体EF的阻值
(1)小赵想用如图乙所示电路测量EF的阻值,但小钱认为不可行,原因是 ;
(2)经过小组讨论,尝试用图丙电路进行测量,步骤如下:
(a)按图连接电路,先闭合开关S1、S2,读出电压表示数;
(b)断开开关 (S1/S2),调节电阻箱接入电路阻值,直到电压表示数为(a)中的一半,读出此时电阻箱的阻值为2400Ω;
(c)计算电阻体EF的阻值为 Ω。
(二)电子量角器电路设计
(3)小组根据上面的讨论认为,反映角度大小的电表只能用电压表,不能用电流表;他们受上面测量电阻的电路启发,设计了如图丁所示电路;具体调试步骤如下:
①在连接电路时,断开开关S1,OP转到E端,将电阻箱R2调到某一阻值;
②连接好电路后,闭合开关S1,此时电压表示数为0V,在此电压处标注0°;
③保持电阻箱阻值不变,OP转到与EF连线垂直,电压表示数如图戊所示,为 V,在此电压处标注90°;根据以上数据回答;
(4)电阻箱R2的阻值为 Ω;
(5)保持电阻箱阻值不变,电压表示数为6V,应标注的∠EOP度数是 °。
(三)改进:完成标注后,小赵发现刻度不均匀,为了使标注的刻度均匀,小组重新设计了电路,请用笔画线代替导线,在己图中完成电路的连接 (要求指针指向E时,电压表为0V)。
【答案】(1)电阻太大导致电流太小,小于电流表分度值
(2) S2 2400
(3)7.5
(4)720
(5) 54
【详解】(1)用现有器材测量一个阻值约几千欧姆的电阻,电源电压恒为12V,假设该电阻为1000Ω,则电路中最大电流为
即电路电流小于电流表分度值,无法准确测量电流值,所以该方案不可行。
(2)[1][2]实验步骤:(a)按图连接电路,先闭合开关S1、S2,读出电压表示数;(b)断开开关S2,调节电阻箱接入电路阻值,直到电压表示数为(a)中的一半,读出此时电阻箱的阻值为2400Ω;(c)在步骤(a)中,电路为只有电阻体EF的简单电路,电压表测电源电压;在步骤(b)中,电阻箱和电阻体EF串联,电压表测电阻体EF两端的电压;调节电阻箱接入电路阻值,直到电压表示数为(a)中的一半,即电阻体EF两端电压为电源电压的一半,根据串联电路电压规律,此时电阻箱两端电压为电源电压一半,根据串联电路分压原理可知,电阻体EF的阻值等于电阻箱的阻值,即电阻体EF的阻值为2400Ω。
(3)保持电阻箱阻值不变,OP转到与EF连线垂直,电压表示数如图戊所示,电压表选用大量程,分度值0.5V,其示数为7.5V。
(4)OP转到与EF连线垂直时,电阻体EF接入电路的长度为总长度的一半,即
电压表示数为7.5V,根据串联电路电压规律,电阻箱两端电压为
U2=U-UE'=12V-7.5V=4.5V
由串联分压原理可知
即
解得R2=720Ω。
(5)[1]保持电阻箱阻值不变,电压表示数为6V,根据串联电路电压规律,电阻箱两端电压为
U2'=U-UE''=12V-6V=6V
由串联分压原理可知
RE''=R2=720Ω
当OP转到与EF连线垂直,在此电压处标注90°,由于电阻体EF旋转的角度与电阻成正比,故应标注的度数为
[2]为了使得刻度均匀,即电压与电阻成正比,必须电流不变,因而电阻始终全部接入电路,如图所示:
44.(2024·河北邯郸·模拟预测)课后服务社团活动中,“创新”兴趣小组在“测定小灯泡的电功率”的实验中先用如图甲所示的器材进行实验,其中电源电压为6V,小灯泡额定电压为2.5V(正常发光时电阻约为12Ω)。
(1)请将电路连接完整(要求滑动变阻器滑片左移时,灯泡变亮)。
(2)为能顺利完成该实验,下列不同规格的滑动变阻器应选用_________(选填字母)。
A.“10Ω 0.5A”的滑动变阻器
B.“20Ω 2A”的滑动变阻器
C.“5Ω 1A”的滑动变阻器
(3)闭合开关后,发现电压表示数接近电源电压,电流表无示数,小灯泡不亮。那么出现该故障的原因是 。
(4)故障排除后重新连接电路,闭合开关,移动滑片,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 端移动(选填“左”或“右”)。
(5)通过小灯泡的电流随它两端电压变化的关系如图丙所示,则小灯泡的额定功率为 W。
(6)实验结束后,某同学设计了如图丁所示的电路来测量额定电压为6V的小灯泡的额定功率。已知电源电压为18V,定值电阻R的阻值为20Ω。实验步骤如下:
①开关S、S1闭合,S2断开,调节滑动变阻器R′的滑片,使小灯泡正常发光;
②保持滑片位置不动,开关S、S2闭合,S1断开,此时电压表的示数为8V;
③再将 ,此时电压表的示数为14V;
④小灯泡的额定功率P额= W。
【答案】(1)
(2)B
(3)小灯泡断路
(4)左
(5)0.5
(6) 滑动变阻器的滑片移至最右端 1.8
【详解】(1)在“测定小灯泡的电功率”的实验中,除电压表外,其余元件串联,电压表并在小灯泡两端。小灯泡额定电压为2.5V,所以电压表接3V接线柱;滑动变阻器滑片左移时,灯泡变亮,电流变大,滑动变阻器接入的电阻变小,故滑动变阻器应接左下接线柱,作图如下:
(2)小灯泡的额定电压为2.5V,小灯泡的电阻约为12Ω,由欧姆定律可得灯的额定电流约为
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 2A”的滑动变阻器。
故选B。
(3)闭合开关后,电流表无示数,小灯泡不亮,电路中可能存在断路,电压表示数接近电源电压,说明电压表能接到电源两端,故出现该故障的原因是小灯泡断路。
(4)由图乙可知,电压表接的是小量程,分度值为0.1V,电压表示数为2.2V,而小灯泡的额定电压为2.5V,所以为测小灯泡的额定功率,需将滑动变阻器的滑片向左移动,减小滑动变阻器接入的电阻,增大电流,从而增大小灯泡两端的电压,直至到2.5V。
(5)由丙图可知,小灯泡两端的电压为2.5V时,通过小灯泡的电流为0.2A,故小灯泡的额定功率为
P=UI=2.5V×0.2A=0.5W
(6)[1][2]开关S、S1闭合,S2断开,此时滑动变阻器R′与与小灯泡串联,调节R′的滑片,使小灯泡正常发光,即小灯泡两端的电压为6V;保持滑片位置不动,开关S、S2闭合,S1断开,此时滑动变阻器的全部电阻R′与定值电阻R串联,电压表测量滑动变阻器滑片左边电阻两端的电压,此时电压表示数为U左=8V;由于滑动变阻器的全部电阻连入电路,为了间接测出定值电阻R两端的电压,所以需要测出滑动变阻器两端的电压,故再将滑动变阻器的滑片移至最右端,此时电压表示数为滑动变阻器两端的电压,即U'=14V;在步骤②中,滑动变阻器的全部电阻R'与定值电阻R串联,根据串联电路电压的规律可得,R的电压为
UR=U-U'=18V-14V=4V
由分压原理可得,
所以滑动变阻器滑片左边电阻的阻值为
故在步骤①中,灯的额定电流为
则小灯泡的额定功率为
P额=U额I额=6V×0.3A=1.8W
45.(2024·上海宝山·一模)交附物理兴趣小组同学在做“用电压表,电流表测电阻”的实验中,备有:电流表一个,0~0.6A,0~3A两个量程,电压表一个,0~3V、0~15V两个量程;学生电源,电压分别为1.5V、3V、6V、15V;开关一个;定值电阻R1=15Ω,待测电阻Rx,滑动变阻器R上标有“20Ω 2A”的字样,导线若干。
方案①:小交同学按图所示的电路图正确连接电路,当他按操作规范进行实验时,闭合电键K,电流表A的示数为I,然后他调节滑动变阻器滑片P的位置,当滑片P的位置恰好在中点时,电流表A的示数为0.5A。
(1)I的取值为 ;
方案②:如图是小通同学的同学们设计的测量电阻的电路图,他们决定只用一个电表完成测量,闭合开关S时,电流表的示数为0.2A;两个开关都闭合时,电流表的示数变为0.3A。
(2)待测电阻R2(Rx)的阻值约为 ,为了减小电表读数时的误差,要求在几次测量中,电表指针的示数大于量程的,则电源应选用 V,电压表应选用 量程,电流表应选用 量程;
方案③:晓彤同学看到小通同学的方案后,决定保持电路中的其他元件不变,只将电流表换成电压表,来测量待测电阻的阻值
(3)请在框格内画出相应的电路图 (留有1张备用,若要涂改,请在左上角标明哪幅是最终结果)。
【答案】(1)0.27A或0.375A
(2) 30Ω 15 0~15V 0~0.6A
(3)
【详解】(1)由已知条件可知,调节滑动变阻器滑片P的位置,当滑片P的位置恰好在中点时,电流表A的示数为0.5A。根据欧姆定律的变形式可得滑动变阻器两端电压
故电源电压一定大于5V,那么题干中电源电压大于5V的电压只有6V和15V。
当用6V电源电压的时候,则此时待测电阻两端电压
由欧姆定律可得此时待测电阻为
因为按操作规范进行实验时,闭合电键K,此时滑动变阻器接入最大值,电路最小电流,即电流表A的示数为I为
当电源电压为15V时,则此时待测电阻两端电压
由欧姆定律可得此时待测电阻为
因为按操作规范进行实验时,闭合电键K,此时滑动变阻器接入最大值,电路最小电流,即电流表A的示数为I为
(2)[1]由电路图可知,闭合开关S时,电路中只有R1工作,电流表的示数为0.2A,此时R1两端的电压等于电源电压,则电源电压为
U=I1R1=0.2A×15Ω=3V
两个开关都闭合时,R1与R2并联,电流表测干路电流,电流表的示数变为0.3A,根据并联电路电流与电压的特点可知,待测电阻R2的阻值
[2][3][4]由题知,要求在几次测量中,电表指针的示值大于量程的,若按此要求,我们先看看在使用电流表各个量程时,电路中的电流情况:
对于0~0.6A量程,电路中的电流应大于0.4A;对于0~3A量程,电路中的电流应大于2A;由于被测电阻的阻值大约30Ω,可知电流表若用0~0.6A量程,则被测电阻两端电压大于
U1=I1R1=0.4A×30Ω=12V
电流表若用0~3A量程,则被测电阻两端电压大于
U2=I2R2=2A×30Ω=60V
由已知条件可知,电源电压应该选择15V,电压表选择0~15V量程;如果电源电压为15V,由欧姆定律,所以通过电阻的最大电流约为
即电流表选择0~0.6A。
(3)根据可知,要测电阻R2,需直接或间接测出电阻两端的电压和通过电阻的电流,把R1与R2串联,利用电压表直接测R2两端电压,利用开关的控制电压表的测量对象,根据串联电路电流相等的特点,可求出R2的电阻,如图所示:
【点睛】
■练综合
46.(2024·河北邢台·模拟预测)小迪在探究“导体的电流跟电阻的关系”时,准备的实验器材有:电源(电压恒为4.5V),电流表、电压表各一只,一个开关,三个定值电阻(5Ω、10Ω、15Ω),两只滑动变阻器(“10Ω 2A”“20Ω 1A”),导线若干;
(1)用笔画线代替导线完成图甲电路的连接。要求:滑动变阻器的滑片向右滑动时,电流表的示数变小; (导线不允许交叉)
(2)实验中小迪发现,闭合开关后,两电表的指针处于图乙所示的状态,则电路故障可能是 ;
(3)排除故障后,多次改变R的阻值,根据实验数据得到了如图丙所示的图像,得到的结论是: ;
(4)上述实验中,小迪先用5Ω的电阻做完实验后,断开开关,将10Ω的电阻接入电路,闭合开关发现电压表的示数变 ;当小迪改用15Ω的电阻继续实验时,发现无论怎样移动滑动变阻器的滑片,都无法使电压表的示数达到实验要求的值,则小迪选用的滑动变阻器的规格是 ;
【拓展】完成上面实验后,小迪又想测量额定电流为的小灯泡的额定功率,发现电压表已经损坏,不能使用,于是他设计了如图丁所示的电路,已知电源电压为U,定值电阻的阻值为,请完成下面的实验步骤:
①闭合开关S1,开关S2接 ,移动滑动变阻器的滑片,使电流表示数为;
②闭合开关S1,开关S2接另一接线柱,保持滑动变阻器滑片位置不动,读出电流表示数为I;
③小灯泡的额定功率表达式为 。
【答案】 定值电阻断路 电压一定时,导体中的电流与导体的电阻成反比 大 10Ω 2A 1
【详解】(1)[1]滑动变阻器需要串联在电路中,且一上一下,要求滑动变阻器的滑片向右滑动时,电流表的示数变小,说明右下方接线柱接入电路,故如图所示:
(2)[2]实验中小迪发现,闭合开关后,两电表的指针处于图乙所示的状态,电流表不偏转,说明存在断路,电压表满偏,说明电压表与电源两极是通路,故定值电阻R断路。
(3)[3]如图丙所示的图像,电流与电阻的乘积是一个定值,则可得结论:电压一定时,导体中的电流与导体的电阻成反比。
(4)[4][5]探究电流与电阻的关系,需要控制电压不变,小迪先用5Ω的电阻做完实验后,断开开关,将10Ω的电阻接入电路,定值电阻两端的电压增大,为控制定制电阻两端的电压不变,滑动变阻器需要分担更多的电压,故滑动变阻器的阻值需要变大;分析图丙可知,定值电阻两端的控制的电压为
当小迪改用15Ω的电阻继续实验时,滑动变阻器需要分担的电压为
定值电阻与滑动变阻器接入的阻值之比为
此时需要滑动变阻器的阻值为
发现无论怎样移动滑动变阻器的滑片,都无法使电压表的示数达到实验要求的值,则小迪选用的滑动变阻器的规格是“10Ω 2A”。
【拓展】①[6]需要测量额定电流为的小灯泡的额定功率,电流表先测量通过小灯泡的电流,通过调节滑动变阻器的滑片P,让小灯泡正常发光,故闭合开关S1,开关S2接1。
③[7]闭合开关S1,开关S2接2,保持滑动变阻器滑片位置不动,读出电流表示数为I,此时电路的结构不变,仅仅是电流表的测量对象变化了,电流表测量干路电流,则定值电阻两端的电压为
小灯泡的额定电压为
小灯泡的额定功率表达式为
47.(2024·辽宁丹东·三模)小红想测量标有“2.5V”字样小灯泡的电功率,从实验室找来了电源、电压表、电流表、滑动变阻器、开关和导线若干,进行了如下实验。
(1)电路检查无误后,闭合开关,发现电流表无示数,小灯泡不亮,电压表示数接近电源电压。造成这一故障的原因可能是小灯泡 ;
(2)排除电路故障后,闭合开关,移动滑片,当小灯泡正常发光时,电流表示数如图乙所示,则小灯泡的额定功率为 W;接下来她又测量了几组对应的电压值和电流值,并绘制了小灯泡的I-U图象,如图丙所示;
(3)小红认为,利用图甲的装置也可以探究电流与电压的关系。小明认为小红的观点不合理,理由是 ;
(4)小红还想测出另一个额定电压为的小灯泡正常发光时的电阻,在保证电路安全的前提下,设计了如图丁所示的电路(电源电压恒定大于且未知,滑动变阻器R最大阻值未知,定值电阻阻值为),请将实验步骤补充完整:
①闭合S、,断开,移动滑片P,使电压表示数为 ;
②闭合S、,断开,保持滑片P位置不变,读出电压表的示数为;
③闭合S、,断开, ,读出电压表的示数为;
④小灯泡正常发光时的电阻 (用、、、表示)。
【答案】 断路 0.75 灯丝电阻随温度的变化而变化 U额 滑片移动到最左端
【详解】(1)[1]电流表无示数,灯泡不亮,说明电路是断路,电压表示数接近电源电压,说明与电压表并联部分以外的电路是通路,故造成这一现象的原因可能是小灯泡断路。
(2)[2]图中电流表选用小量程,分度值为0.02A,示数为0.3A,则小灯泡的额定功率是
P=UI=2.5V×0.3A=0.75W
(3)[3]探究电流与电压的关系时,需要控制与电压表并联的电阻的阻值不变,根据图丙可知,小灯泡灯丝的电阻是变化的,即灯丝电阻随温度的变化而变化,所以不能完成实验探究。
(4)①[4]闭合S、S2,断开S1,移动滑片P,使电压表示数为U额,此时灯泡正常发光;
②闭合S、S1,断开S2,保持滑片P位置不变,读出电压表的示数为U1,根据欧姆定律可知,此时电路中的电流为
③[5]闭合S、S1,断开S2,滑片移动到最左端,此时电压表测量的是电源电压,读出电压表的示数为U2,则电源电压为U2;
④[6]②中滑动变阻器两端的电压为
U滑=U2-U1
则滑动变阻器接入电路中的阻值为
①中滑动变阻器两端的电压为
此时电路中的电流为
则小灯泡正常发光时的电阻为
48.(2024·安徽·一模)物理兴趣小组使用废旧的针筒设计电路来探究“电流与电阻的关系”,电源电压为15V,滑动变阻器最大阻值为。设计电路如图甲所示,导线连接在固定于针筒内部的两个电极上,将针筒内部的某浓度氯化钠溶液接入电路中。已知针筒内横截面积为S,可通过针筒上的刻度读出针管内溶液的长度L,电压表V的量程为0~15V。
(1)若测得针筒内溶液的阻值为,为了保证数据记录的准确和电路的安全,电流表的量程应当选择 (选填“①”“②”或“③”)来完成实验。
①0~5mA ②0~10mA ③0~0.6A
(2)实验时,依次拉动针筒的活塞进而改变针筒内溶液的阻值R,调节滑动变阻器的滑片以保证针筒内部的两个电极上电压不变,分别记录数据并绘制的图像,如图乙所示。根据图像可以得到的实验结论为: 。
(3)试验结束后,该小组想要去测量电源内阻r,重新设计了如图丙所示电路,改变针筒内溶液的长度L,此时记录电流表的示数I。已知针筒内溶液的阻值R为,可根据欧姆定律写出关于的函数关系式 ,进而求出r的值。忽略操作中的偶然误差,用该电路测出的电源内阻r与其真实值相比 (选填“偏大”“偏小”或“相等”)。
【答案】 ② 当电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成反比 偏大
【详解】(1)[1]由题意知,电源电压为15V,若测得针筒内溶液的阻值为1.5kΩ,根据可知,当滑动变阻器连入电阻为零时,此时电路中有最大电流,即
故电流表的量程应当选择 ②来完成实验。
(2)[2]由图像知,电压一定时,I与成正比,所以当电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成反比。
(3)[3]已知针筒内溶液的阻值R为,则有
解得
[4]由于电流表不是理想电流表,所以计算得到的电源内阻其实是电源内阻和电流表内阻之和,所以用该电路测出的电源内阻r与其真实值相比偏大。
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专题09 电学实验题重难点突破
目 录
刷考点 精准巩固,扫清盲区
考点1 探究串并联电路电流的特点
考点2 探究串并联电路电压的特点
考点3 探究影响电阻大小的因素
考点4 探究电流与电压、电阻的关系
考点5 伏安法测电阻
考点6 测量小灯泡的电阻
考点7 测量小灯泡的电功率
考点8 探究影响电流通过导体产生热量的因素
练思维 聚焦过程,优化策略
测综合 跨界融合,挑战创新
■刷考点
考点1 探究串并联电路电流的特点
1.(2025·吉林长春·中考真题)在“探究串联电路中各处电流的关系”的实验中:
数据序号
点电流
点电流
点电流
1
0.30
0.30
2
0.28
0.28
0.28
3
0.22
0.22
0.22
(1)请根据图甲所示的电路图,用笔画线代替导线将图乙所示的实物图连接完整,使电流表测量点的电流。
(2)连接电路时开关应 。正确连接电路后,闭合开关,电流表的示数如图丙所示,为 A,继续测量、两点的电流,填入表格中。
(3)换用不同规格的灯泡,再测出两组实验数据,并填在表格中。请指出表格设计的不足之处: 。
(4)完善表格后,分析实验数据,得出结论:在串联电路中电流处处 。
2.(2025·广东广州·中考真题)“探究串联电路中电流的特点”实验。
(1)连接电路:用笔画线表示导线,把图甲的滑动变阻器串联接入电路 (要求:连线不要交叉:滑片P向D移动,电路的电流增大)。
(2)发现问题:电源(输出电压为6V)、电流表、滑动变阻器、开关、导线完好,电路正确连接。闭合开关,观察到灯泡(3.8V,0.4A)和(2.5V,0.3A)不发光,电流表示数为零;
(3)排查故障:在不拆开导线且闭合开关的情况下,用图乙所示的电压表进行检测,将鳄鱼夹 (选填“a””b”)接电源“+”极、另一鳄鱼夹先后夹在E、G接线柱,电压表前后两次的指针位置都如图丙所示,其示数为 V;
(4)作出猜想:
猜想一:由于灯泡不发光,电压表示数不为零,断路,短路。
猜想二:由于电流表示数为零,电压表示数不为零,断路,无故障。
(5)验证猜想:取下,换上完好的灯泡(3.8V,0.4A),观察到发光,仍然不发光。由此可知, (选填“猜想一”“猜想二”)正确;
(6)继续实验:
①排除故障后,闭合开关,移动滑片P,多次进行实验。某次(记为第一次)实验三个电流表示数如图。
②为得到串联电路中电流的特点,设计记录实验数据的表格,并将第一次的数据填入表格中 。
实验次数
IA/A
IB/A
IC/A
1
0.5
0.5
0.5
2
3
实验次数
IA/A
IB/A
IC/A
1
0.5
0.5
0.5
2
3
3.(2025·河南洛阳·二模)阳阳同学设计了如图甲所示的电路探究“并联电路的电流规律”。
(1)请根据图甲所示的电路,用笔画线代替导线完成图乙中的电路连接。要求:灯L1和L2并联,电流表测灯L2中的电流;
(2)正确连接电路后,闭合开关,发现灯泡L1发光,灯泡L2不发光,电流表无示数,电路可能存在的故障是 ;排除故障后,闭合开关,电流表的指针的位置如图丙,则的电流为 A;
(3)在完成第一次测量后,为了寻找普遍规律,阳阳接下来的操作应该是 ;
(4)经过测量,阳阳得到下表中的三组数据。以下对数据的处理方法更合理的是______;
次数
1
0.10
0.20
0.30
2
0.24
0.24
0.48
3
0.22
0.46
0.7
A.尊重实验事实,允许测量误差的存在
B.分析数据时,排除第3次实验的数据
4.(2025·陕西西安·模拟预测)小明在探究并联电路的电流规律实验中,如图—1是设计的实验电路图。
测量次数
1
0.10
0.24
0.34
2
0.20
0.26
0.46
3
0.25
0.30
0.55
(1)连接电路时,开关应处于 状态;
(2)他先将电流表接A处,闭合开关后,观察到灯发光,但灯不发光,电流表的示数为零,电路可能存在的故障是灯 ;
(3)在解决了以上问题后,将电流表分别接入A、B、C三点处,闭合开关,测出了三组电流并记录在表格中,得出了并联电路的电流规律: (写表达式);
(4)小明又利用器材设计了如图—2所示的电路,在不拆电路的情况下,只通过控制开关,直接测量和的电流大小,他的方案 (选填“可行”或“不可行”)。
5.(2025·吉林长春·二模)为了探究并联电路的电流规律,实验小组设计了如图甲所示的电路进行实验。
(1)要用电流表测出A、B、C三处的电流,请设计一个记录实验数据的表格。
(2)图乙实物图中,电流表测量图甲中 处电流。连接好电路闭合开关,发现发光,不发光,电流表有示数,则发生的故障是 。
(3)排除故障后,为了继续测量C处的电流,请在图乙中将移动的导线画“”,并用笔画线代替导线正确连接电路。
(4)电流表测量C处电流的示数如图丙所示,则电流表的示数为 A。
(5)小组同学用电流表测出A、B、C三处的电流,得到一组电流值并记录下来,然后他就得出了并联电路的电流规律,实验需要改进的是 。
次数
1
2
3
4
次数
1
2
3
4
考点2 探究串并联电路电压的特点
6.(2025·宁夏·中考真题)某兴趣小组按照图所示电路进行电学实验探究,其中为定值电阻,闭合开关S,通过调节滑动变阻器的阻值,测得表中实验数据。
实验次数
的示数/V
的示数/V
V的示数U/V
A的示数I/A
1
1.0
4.0
5.0
0.2
2
1.5
3.5
5.0
0.3
3
2.0
3.0
5.0
0.4
(1)分析表中数据,可归纳出串联电路中电压的规律是 ;
(2)进一步对表格中电压表V1和电流表A的数据分析,可得出:在电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成 ;的阻值为 Ω;
(3)将图中换成额定电压为3.8V的小灯泡,闭合开关,电压表V1的示数为3.2V,为使小灯泡正常发光,滑动变阻器的滑片应向 (选填“左”或“右”)移动。当电压表V1的示数为3.8V时,电流表A的示数如图所示,通过小灯泡的电流是 A,小灯泡的额定功率是 W。实验中发现,小灯泡两端的电压增大时,电压表V1示数与电流表A示数的比值也增大,原因是 。
7.(2025·四川资阳·中考真题)为了“探究串联电路中用电器两端的电压与电源两端电压的关系”,某实验小组准备了如下实验器材:
A.蓄电池组一个(电压为6V)
B.小灯泡两类规格(额定电压分别为3.8V,3V)各若干个
C.电压表三个(量程0-3V,0-15V)
D.开关一个,导线若干
(1)通过讨论,实验小组设计了如图甲所示的电路图,均选用额定电压为3V的小灯泡,由于实验前未明确两端的电压大小,故电压表的量程应选 (选填“0-3V”或“0-15V”),待完成电压值的初步测量后,最终选定的量程;
(2)之后接入电压表V,完成实物连线如图乙所示,经检查有一根导线连接错误,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 ;
(3)正确连接电路后,闭合开关S,发现不亮,几乎不偏转,过亮,超量程,造成这一现象的原因可能是发生了 (选填“短路”或“断路”);
(4)故障排除后,测量结果如下表所示,的读数如图丙所示,请将相应的读数填入下表
电压表
V
电压U/V
2.6
5.5
(5)结合上述测量结果,实验小组提出如下猜想:在实验误差允许的范围内,电源两端电压等于串联电路中用电器两端的电压之和,且用电器两端电压均分电源两端电压。你认为该猜想 (选填“可靠”或“不可靠”),理由是 。
8.(2025·湖南长沙·模拟预测)同学们在进行探究串联电路的电压规律的实验.
(1)小聪同学按图甲所示的电路图连接电路,用一个电压表分别测、、间的电压.连接电路时,开关应处于 状态;其中测间的电压时,电压表的示数如图乙所示,示数为 V.
(2)为了快速测量,小明同学找来了两个电压表,同时测量电压.如图丙所示,当他测完了间和间的电压,为了测量间的电压,断开开关,接下来可以______.
A.保持A处接线不动,将电压表连线由B处改接到C处
B.保持B处接线不动,将电压表连线由A处改接到C处
C.保持C处接线不动,将电压表连线由A处改接到B处
9.(2025·甘肃嘉峪关·一模)小英同学在“探究串联电路的电压规律”的实验中,采用的电路如图甲所示。
(1)根据电路图,小英进行电路连接,当她连接好最后一根导线时两灯立即发光,说明小英连接电路时开关处于 状态。她还观察到电压表示数如图乙所示,为了使实验结果更准确,接下来她应该断开开关, 。
(2)小英应选择多只规格 (填“相同”或“不同”)的小灯泡进行多次测量,目的是 。
(3)小英在测灯泡L1两端的电压时,为了节省时间,在图甲实验基础上将电压表B点不动,只断开A点,并改接到C点上。她用这种方法 (填“能”或“不能”)测出L2两端的电压。
(4)通过分析表中的三次实验数据,可得出结论: (用表中字母写出表达式)。
实验次数
L1两端的电压
L2两端的电压
L1和L2两端总电压
1
1.3
1.5
2.8
2
1.2
1.6
2.8
3
1.1
1.7
2.8
10.(2025·宁夏银川·一模)某同学按图所示电路进行实验:R1为定值电阻,闭合开关S,通过改变滑动变阻器R2滑片的位置,使电压表V的示数分别为2V、4V、6V,电压表V1和V2及电流表的示数如下表所示:
项目
第一次
第二次
第三次
电压表V1的示数U1/V
2
4
6
电压表V2的示数U2/V
6
4
2
电压表V的示数U/V
8
8
8
电流表A的示数I/A
0.2
0.4
0.6
(1)某同学连接完电路后,闭合开关,发现电流表A有示数,电压表V1无示数,电路故障可能是 ;
(2)排除故障后,测得数据如表格所示,对表格中每次实验三只电压表的数据分析,可归纳得出串联电路中的电压规律是: (可用U、U1、U2的关系式表示);
(3)对表格中电压表V1和电流表A的数据分析,可归纳得出的结论是:在电阻一定的情况下,通过导体的电流与导体两端的电压成 (选填“正比”或“反比”);
(4)从表中数据可知,电源电压为 V,R1的阻值为 Ω;
(5)若将上面实验中的定值电阻R1换成额定电压为2.5V的小灯泡,在多次测量小灯泡电阻的过程中,发现当电压表V1示数增大时,电压表V1示数与电流表A示数比值将逐渐增大,造成这一现象的原因是: 。调节滑动变阻器,使灯泡正常发光,此时电流表A的示数如图所示,为 A,小灯泡的额定功率为 W。
考点3 探究影响电阻大小的因素
11.(2025·黑龙江·中考真题)小王同学在学习了电学知识后,利用实验室的器材做了一些电学实验,根据题意,回答下列问题。
(1)小王同学用如图1甲所示的电路探究影响导体电阻大小的因素。如图1乙,导体A、B、D的横截面积为S,C的横截面积为2S,导体A、B、C的长度相同。
①为了探究导体的电阻与其横截面积的关系,小王同学在MN之间接入的两段导体应是 (选填导体的字母名称)。
②实验中可以通过观察 来粗略地比较导体电阻的大小。若接入MN之间的导体的阻值比较接近而无法判断它们的阻值大小时,请你给小王同学提一条解决方案: 。
(2)在探究“电流与电阻的关系”的实验中,设计了如图2甲所示的电路,电源电压恒为6V,滑动变阻器规格为“40Ω,1A”,阻值分别为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω的定值电阻R。
①根据图2甲,用笔画线代替导线将图2乙中的电路连接完整;
②根据图2丙,该实验保持定值电阻两端的电压为 V不变;
③闭合开关后,无论如何移动滑动变阻器的滑片,电流表和电压表均无示数,电路中可能出现的故障是: (写出一个即可);
④用5Ω的电阻进行实验后,再换用10Ω的电阻继续实验,若想保持定值电阻两端的电压不变,滑片应该适当向 (填“左”或“右”)移动;
⑤当接入25Ω的定值电阻时,无论如何移动滑动变阻器的滑片都无法完成实验,需要在电路中串联一个 Ω的电阻才能完成实验。
12.(2025·湖北·中考真题)有横截面积相同的1.0m长的镍铬丝、0.8m长的锰铜丝和0.5m长的康铜丝各一根,小晶通过实验研究材料、长度对金属丝电阻的影响。其他器材有:干电池、开关、带夹子的导线若干、电流表、1m长的刻度尺。
长度/cm
60.0
40.0
20.0
…
电流/A
1.33
2.61
…
(1)请用笔画线代替导线将图甲的实物电路连接完整。
(2)要研究长度对电阻的影响,应选择 (填“同一”或“不同”)金属丝。当镍铬丝接入电路的长度为60.0cm时,电流表示数如图乙,读数为 A。改变长度并记录电流值填入上表,随着长度减小,电路中电流变 ,表明电阻变 。
(3)要研究材料对电阻的影响,可使上述三根金属丝接入电路的长度均为 m(填“0.4”“0.7”或“0.9”)。
(4)完成探究后,小晶将镍铬丝与小灯泡串联接入电路,模拟一个简易调光台灯。当观察到小灯泡变暗时,可推断镍铬丝接入电路的长度变 。
13.(2025·四川南充·一模)如图甲是研究“影响导体电阻大小的因素”的实验装置。实验中用四根电阻丝作被测导体,将电阻丝两端接入电路后,通过调节滑动变阻器,保持电阻丝两端电压相同,进行测量并记录,数据如下表。
实验组
电阻丝
材料
长度
直径
电流
1
a
康铜丝
57.20
0.50
2
b
镍铬丝
57.20
0.50
0.14
3
c
镍铬丝
57.20
0.70
0.26
4
d
镍铬丝
28.60
0.70
0.54
(1)将电阻丝a的两端接入电路,闭合开关后,电流表指针位置如图乙所示,其示数为 A;
(2)为研究导体电阻大小与长度的关系,可选择实验组 进行对比;
(3)实验得出,导体电阻大小与导体的材料、长度和横截面积有关。此外,导体电阻还与温度有关;
①科学研究发现某种金属电阻和温度的关系如图丙所示。描述该金属电阻在降温过程中的现象: ;
②探索新材料是高科技研究领域中永恒的主题之一。若常温下某种新材料的电阻为零,该新材料可用于制造 (写出一种),以减少能量损耗。
14.(2025·贵州贵阳·二模)科技小组想研究“小灯泡不发光和发光时灯丝的电阻有多大差距”,于是利用实验室中的器材和两只标有“2.5V 0.5A”字样的小灯泡L1、L2 (其中L2的玻璃壳已去除,工作时几乎不发光),连接了如图甲所示的电路进行实验。
实验次序
1
2
3
电流表的示数/A
0.16
0.20
0.24
电压表的示数/V
0.78
1.20
1.80
电压表的示数/V
0.20
0.30
0.52
(1)在连接电路的过程中,开关应处于 (选填“闭合”或“断开”)状态。
(2)检查电路,确认连接无误后闭合开关S,小灯泡L1发光、L2几乎不发光,移动滑动变阻器滑片至某一位置时,电流表示数如图乙所示,为 。
(3)多次改变滑动变阻器滑片的位置,记下多组数据如表所示,利用公式 ,分别计算出小灯泡L1、L2 的阻值并比较,可以得出结论:小灯泡不发光时灯丝的电阻 (选填“大于”“小于”或“等于”)发光时灯丝的电阻;从实验数据中,我们还发现,随着灯泡两端电压的增大,灯丝的电阻也在增大,据此猜测灯丝的电阻还与 有关。
(4)完成实验后,小组中的小星同学突发奇想,再次闭合开关S,对着电路中的小灯泡L2吹气,观察到的示数突然变小、电流表的示数突然变大,原因可能是 。
15.(2025·贵州铜仁·模拟预测)小华在探究“液体电阻大小与哪些因素有关”,他提出了如下猜想:
猜想一:可能与液体的浓度有关;
猜想二:可能与液体的体积有关。
实验器材:两端接有金属接线柱的塑料管、电池、开关、小灯泡、导线,将上述器材组装成如图所示的电路进行实验。
(1)利用此装置还能提出一个可进行实验探究的合理猜想是:液体电阻大小可能与液体的 有关。
(2)小华将适量盐水从注水口倒入塑料管中并闭合开关,观察到小灯泡发光,由此说明盐水是 (选填“导体”或“绝缘体”)。
(3)实验中电阻大小是根据 进行判断。
(4)探究猜想二时,用注射器缓慢地从塑料管中抽取部分盐水,灯泡的亮度逐渐变暗。于是得出结论:
液体浓度一定时,体积越小,电阻越大。分析操作过程,根据所学“影响导体电阻大小的因素”的知识,这一实验过程是否能完整验证猜想二? (选填“能”或“不能”),原因: 。
考点4 探究电流与电压、电阻的关系
16.(2025·辽宁·中考真题)在探究电流与电阻的关系实验中,实验器材如下:学生电源、电流表、电压表、滑动变阻器“40Ω 1.5A”、开关各一个,五个定值电阻(5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω),导线若干。
(1)图甲为使用5Ω定值电阻连接的实验电路。某同学检查电路时发现有一条导线连接错误。请在图甲中错误的导线上画“×”,并用笔画线代替导线将电路连接正确(导线不能交叉)。
(2)改正错误后,将滑动变阻器的滑片P移到最 端。闭合开关,移动滑片P使电压表的示数达到所要控制的电压U0时,电流表的示数如图乙所示,为 A。
(3)将不同阻值的定值电阻分别接入电路中,重复实验,记录的数据如下表。
数据序号
1
2
3
4
5
电阻R/Ω
5
10
15
20
25
电流I/A
0.24
0.16
0.12
0.10
分析表中数据,在误差允许范围内,电流值与其对应的电阻值的乘积近似 (选填“相等”或“不相等”),从而得出结论:在导体两端的电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成 比。
(4)利用本实验提供的器材 (选填“能”或“不能”)探究电流与电压的关系。
17.(2025·海南·中考真题)某实验小组用以下电路探究电流与电压的关系,电源电压保持不变,R为定值电阻。
(1)连接电路时,开关应处于 (选填“闭合”或“断开”)状态;
(2)闭合开关S后,向左移动滑动变阻器的滑片P,发现电压表无示数,电流表示数不断变小,则电路故障可能是定值电阻发生了 (选填“断路”或“短路”);
(3)排除故障后,进行实验得到实验数据如表所示。分析数据可得出结论: 。
实验次数
电压
电流
1
1.0
0.10
2
1.4
0.14
3
2.0
0.20
4
2.6
0.26
(4)物理实验常常需要多次测量,以下实验多次测量的目的与本实验相同的是 (选填“①”“②”或“③”)。
①探究电流与电阻的关系
②测量定值电阻的阻值
③测量物体的长度
18.(2025·山东滨州·中考真题)小滨在“探究电流与电压的关系”时,设计了如下实验。
(1)请用笔画线代替导线,将图甲电路连接完整(滑片向右移动时,电流表示数变大)。
(2)闭合开关,小滨发现电流表没有示数,电压表示数接近电源电压,原因可能是定值电阻 (选填“短路”或“断路”)。
(3)排除故障后,进行实验,当电压表示数为0.6V时,电流表的示数如图乙所示,则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
电压U/V
0.6
1
1.2
8
2
电流I/A
0.1
0.12
0.16
0.2
分析数据时,小滨发现一组数据是有问题的,可能是读数时出现了错误,它是第 (填数据序号)组。
(4)剔除错误数据进一步分析,小滨得出如下结论:当电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成 。
(5)将定值电阻分别换成小灯泡和发光二极管,移动滑动变阻器继续进行实验:
①通过实验,记录通过灯泡的电流和灯泡两端的电压,绘制成图丙所示的图像,分析图像,发现通过小灯泡的电流与电压关系不符合(4)得出的结论,其原因是灯泡的电阻随 变化而改变;
②测量小灯泡和发光二极管在不同电压下的电功率,通过观察亮度和电功率数值发现,在亮度相同的情况下,发光二极管的电功率要小于小灯泡的电功率,分析其原因是发光二极管工作时将电能主要转化为光能,从节能角度来看,在照明亮度相当的情况下,我们应选用 (选填“小灯泡”或“发光二极管”)作为照明灯具。
(6)小滨整理器材时发现一只铭牌模糊的滑动变阻器,在不使用电压表的情况下,测出了该滑动变阻器的最大电阻值,电路设计如图丁所示,电源电压未知且恒定不变,R0为已知阻值的定值电阻。请把以下测量步骤补充完整:
①闭合开关S,当滑片P处于最左端时,电流表示数为I1;
②闭合开关S,当 时,电流表示数为I2;
③则滑动变阻器的最大阻值为 (用R0、I1、I2表示)。
19.(2025·山东淄博·中考真题)为探究电流与电压、电阻的关系,小明连接的电路如图甲所示,R为定值电阻,电源电压为3V保持不变。
(1)小明发现电路中有一根导线连接错误,请在这根导线上画上“”,再用笔画线表示导线,改接到正确的位置上;
(2)电路连接正确后,闭合开关,探究电阻一定时电流与电压的关系,得到下表所示的实验数据。请在图乙中完善坐标系,根据下表数据在坐标系中描点,从图中看出序号为 的数据与其他数据的规律不同,是错误数据,剔除错误数据后请作出电阻一定时电流随电压变化的图像 ;
序号
1
2
3
4
5
6
电压U/V
0.3
0.6
0.9
1.2
1.5
1.8
电流I/A
0.06
0.12
0.18
0.24
0.26
0.36
(3)小明继续使用图甲电路探究电压一定时电流与电阻的关系,并计划与上表中序号为6的数据进行比较。他用一只10Ω的定值电阻替换原电阻,闭合开关后发现电压表示数变大,接下来向 移动滑动变阻器的滑片,直到 为止,读取电流表示数,记录数据。再次更换电阻进行实验,比较分析后得出结论;
(4)整个实验中使用的滑动变阻器规格可能是以下哪一种?______(填字母)。
A.50Ω,1A
B.30Ω,1A
C.30Ω,2A
20.(2025·青海西宁·中考真题)小西和小宁共同“探究电流与电阻的关系”时,实验器材有:电源电压为4.5V且保持不变,的三个定值电阻,“”的滑动变阻器、电流表、电压表、开关及导线若干。
(1)用笔画线代替导线,将图甲所示电路连接完整,要求滑动变阻器的滑片向右滑动时电流表示数变小;
(2)将的定值电阻接入电路,闭合开关后,小西发现无论怎样调节滑动变阻器滑片,电流表和电压表的示数都不变且较小,则可能的原因是 ;
(3)正确连接电路后,闭合开关,移动滑动变阻器滑片使电压表示数为2V,并记下电流值;再断开开关,只将电阻换成,电压示数如图乙所示为 V,此时应向 (选填“左”或“右”)移动滑动变阻器滑片,直至电压表示数为2V;
(4)小宁继续将的定值电阻接入电路,发现无论怎样调节滑动变阻器滑片,仍无法使电压表的示数达到2V,出现这种现象的原因可能是 ;
实验次数
1
5
0.4
2
10
0.2
3
20
0.1
(5)解决上述问题完成实验后,小西和小宁分析数据、绘制图像得出结论:当导体两端电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成 比。
考点5 伏安法测电阻
21.(2025·江苏镇江·中考真题)小华在实验室中测量铅笔芯的电阻大小。测量电路如图1所示,电源电压为4.5V。
(1)闭合开关前,图1中的滑动变阻器滑片应置于最 端;
(2)请按照图1的电路图将图2的实物图连接完整 ;
(3)将滑动变阻器滑片从初始位置移动到另一端,逐次记录电压表示数U和电流表示数I,完成后作出图像,如图3所示,由图可知,铅笔芯的阻值为 Ω,滑动变阻器的最大阻值为 Ω;
(4)小华想用实验室一只刻度线清晰,但所标数字模糊不清的电流表,制作一个可直接测定电阻的仪器,他设计的电路如图4所示,电路中电源电压恒定且未知,操作如下。
①在a、b接线柱间接入导线,闭合开关,移动滑动变阻器滑片,直到电流表指针指到最大刻度;
②保持滑片位置不变,ab间改接入10Ω的定值电阻,此时电流表指针偏转到最大刻度的处;
③取下ab间的定值电阻,接入待测电阻,电流表指针偏转到最大刻度的处,可知待测电阻的大小为 Ω;
④在电流表表盘刻度线处标相应的电阻值,则电阻值分布是 (选填“均匀”或“不均匀”)的。
22.(2025·山东潍坊·中考真题)在“伏安法测电阻”的实验中,某同学准备了下列器材:待测电阻、干电池两节(每节电压为)、滑动变阻器、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实物电路连接完整,要求闭合开关后滑片向右移动时电流表的示数变大;
(2)正确连接好电路后,为了减小实验误差,他调整滑片进行了三次测量,测量的数据如下表所示。
次数
电压()
电流
1
1.21
0.12
2
1.52
0.15
3
2.14
0.21
根据实验数据,回答下列问题:
①待测电阻的阻值为 (结果保留1位小数);
②实验中选择的滑动变阻器应为 (选填“”或“”);
③第3次测量,滑动变阻器连入电路的阻值为 (结果保留1位小数)。
23.(2025·四川广元·中考真题)“格物”学习小组在“伏安法测电阻”实验中,连接了如图所示的实物电路,其中电源两端电压恒为3.0V,电阻丝的质地和粗细都均匀且长为40cm。
(1)开始实验时,他们将鳄鱼夹夹在电阻丝的N端,闭合开关,发现电流表和电压表均无示数。老师检查后告知故障在电源正极经开关到电阻丝之间。以下是同学们检查电路具体故障的操作,你认为最不必要的一项是( )
A.取下电压表,闭合开关,观察电流表示数
B.取下电压表,将其并联在开关两端,闭合开关,观察两表示数
C.将鳄鱼夹夹在开关的B接线柱上,闭合开关,观察两表示数
(2)他们排除故障后继续实验,改变鳄鱼夹在电阻丝上的位置,测得实验数据如表,则未知电阻的阻值是 Ω;(结果保留一位小数)
次数
1
2
3
U/V
1
2
3
I/A
0.20
0.40
0.58
电阻丝接入电路的长度l/cm
40
0
(3)实验中,多次测量的目的是 ;
(4)根据表中数据,第二次测量中电阻丝接入电路的长度是 cm。
24.(2025·四川德阳·中考真题)某实验小组在测量未知电阻阻值的实验中,用到的实验器材有:学生电源、未知电阻、电压表、电流表、开关、滑动变阻器、导线若干。
(1)请画一根导线把图甲所示的实验电路补充完整,并且使滑动变阻器接入电路的阻值最大;
(2)电路连接正确后,闭合开关,发现电流表无示数而电压表有示数,则电路中的故障可能是未知电阻 (选填“断路”或“短路”);
(3)排除故障后闭合开关,当电流表示数为时,电压表示数如图乙所示,由该组数据初步计算被测电阻的阻值为 ;通过调节滑动变阻器,测得多组电压值和电流值,最后算出的电阻平均值,这样做的目的是 ;
(4)完成上述实验后,实验小组的同学利用阻值已知的定值电阻和另一个电压表,设计了如图丙所示的电路来测量额定电压为的小灯泡正常发光时的阻值。
①闭合开关,调节滑片的位置,使电压表的示数为 ;
②保持滑片位置不变,读出电压表的示数为;
③计算出小灯泡正常发光时的阻值 。
25.(2025·甘肃·中考真题)小勤从废旧收音机上拆下一个完好的定值电阻R,他想知道该电阻的阻值,采用“伏安法”进行测量,图甲实验所用电源电压为3V。
(1)请用笔画线表示导线,补全图甲实物电路的连接;
(2)闭合开关前,滑动变阻器的滑片应位于 端(选填“A”或“B”);
(3)闭合开关后,发现电压表有示数,电流表无示数,由此可判断产生的故障是 ;
(4)排除故障后,正确连接电路。移动滑动变阻器滑片到某一位置时,发现电流表示数为0.24A,电压表示数如图乙所示,为 V,则定值电阻R的阻值为 Ω;
(5)为了减小实验误差,小勤应采取的措施是: ;
(6)小勤不小心将电压表损坏,爸爸告诉小勤,仅利用电流表和已知阻值的定值电阻也可以测电阻。小勤设计了图丙所示的电路(电源电压未知)来测量另一个待测电阻Rx的阻值,电流表选0~0.6A的量程,定值电阻R0的阻值为10Ω。
①具体操作如下:
a.闭合开关S1,断开开关S2,读出电流表示数为0.40A;
b. ,读出电流表示数为0.50A(请将实验操作补充完整);
②由以上数据可得,待测电阻Rx的阻值为 Ω;
③小勤研究发现,在电源电压和电流表量程不变的情况下,利用该电路能测出的最小阻值为 Ω,原因是 。
考点6 测量小灯泡的电阻
26.(2025·山东德州·中考真题)在用电流表和电压表测量小灯泡电阻的实验中,电源电压为3V,待测小灯泡L的额定电压为2.5V,正常发光时阻值约为8Ω。
实验次数
电压U/V
电流I/A
灯泡发光情况
1
1.5
0.24
较暗
2
2.5
0.30
正常发光
3
2.8
0.32
较亮
(1)请用笔画线代替导线将图甲电路补充完整(导线不得交叉) ;
(2)闭合开关,移动滑片P至某位置,电压表示数如图乙所示,为 V。为测量小灯泡正常发光时的电阻,应将滑动变阻器的滑片向 (选填“左”或“右”)端滑动;
(3)多次实验后,实验数据如表所示,可知小灯泡L正常发光时的阻值为 Ω(结果保留一位小数);
(4)根据表中数据可推测闭合开关前小灯泡阻值可能为______;
A.0Ω B.3Ω C.6.3Ω D.10Ω
(5)根据表中数据,可得小灯泡正常发光时的电功率为 W。结合实验数据和发光情况,可知小灯泡的亮度取决于其 。
27.(2025·江苏南京·中考真题)现要测量两个小灯泡L1、L2正常发光时的电阻。
(1)图甲是用“伏安法”测量L1(U额=2.5V)正常发光时电阻的实物电路。
①用笔画线代替导线,将图甲电路连接完整(导线不允许交叉) ;
②闭合开关,发现小灯泡不亮,电流表指针几乎不动,电压表指针明显偏转,故障原因可能是小灯泡 (选填“断路”或“短路”);
③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,则小灯泡正常发光时的电阻为 Ω(精确到0.1)。
(2)为了测量额定电流为I0的小灯泡L2正常发光时的电阻,小明和小华设计了图丙所示的电路,定值电阻的阻值为R0,电源电压恒为U。(I0、R0、U已知,且满足测量要求)
①将滑动变阻器R的滑片移至阻值最大端;
②闭合S、S1,断开S2,调节滑片P,使电压表示数为 时,小灯泡正常发光;
③共同完成上述操作后,小明和小华分别只进行了以下一步操作。
小明:保持滑片不动,断开S1,闭合S、S2,读出电压表的示数。
小华:保持滑片不动,闭合S、S1、S2,读出电压表的示数。
综合以上信息,对小明、小华的方案能否测量出小灯泡正常发光时的电阻进行评价 (填字母)。
A.只有小明的方案可行
B.只有小华的方案可行
C.两人的方案都可行
D.两人的方案都不可行
28.(2025·河南·中考真题)某小组用图甲中的器材测量小灯泡的电阻,所用电源电压为3V,小灯泡的额定电压为2.5V。
(1)请用笔画线表示导线,将图甲中的电路连接完整。
(2)正确连接好电路,闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片P置于 (填“A”或“B”)端。闭合开关后,发现小灯泡不发光,电压表有示数,电流表无示数。已知导线、电表均完好且接触良好,造成这一现象的原因可能是 。
(3)排除故障后进行实验,当滑动变阻器的滑片移至某一位置时,电压表的示数为2.1V,电流表的示数如图乙所示,为 A,此时小灯泡的电阻为 Ω(计算结果保留一位小数)。
(4)经过多次实验,测量并记录多组数据,得到小灯泡的I-U图像如图所示,该图像不是一条直线,其原因是 。接下来,小组成员又对实验过程中通过滑动变阻器的电流与其两端的电压的关系进行了思考,根据图大致画出了滑动变阻器的I-U图像。图为三位同学画出的图像,其中正确的是 (填“A”“B”或“C”),你判断的理由是 。
29.(2025·安徽宿州·模拟预测)在“测量小灯泡正常发光时的电阻”实验中,提供的器材有额定电压为2.5V的小灯泡、电压表、电流表、两节新的干电池、滑动变阻器、开关等。
(1)如图甲所示,这是实验小组连接的部分电路,请用笔画线代替导线把电路连接完整。(要求:滑片向左移动时,电流表的示数变大)
(2)正确连接好电路后,调节滑动变阻器的滑片,当小灯泡正常发光时,电流表的示数如图乙所示,则小灯泡正常发光时的电阻是 Ω。(计算结果保留一位小数)
(3)若不用电流表,增加两个开关和一个定值电阻R0,按如图丙所示的电路也能测出小灯泡正常发光时的电阻,操作步骤如下:
①按如图丙所示的电路图正确连接好电路;
②断开开关S,闭合开关S1、S2,移动滑动变阻器的滑片,使小灯泡正常发光;
③保持滑片的位置不变, (填写开关开闭状态),读出电压表的示数为U。小灯泡正常发光时的电阻为 (填写所给字母代数式)。
30.(2025·河南驻马店·三模)小华在测小灯泡电阻的实验中,选择额定电压为2.5V的小灯泡和“20Ω 1A”的滑动变阻器,如图所示。
(1)请用笔画线代替导线,将图甲的实物电路连接完整要求滑动变阻器的滑片向左移动,小灯泡变暗。
(2)小华连接好电路后,在闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片移到 (选填“A”或“B”)端。
(3)闭合开关,小灯泡不亮,电流表有示数,电压表无示数,原因可能是 。
(4)排除故障,小华闭合开关,移动滑片P到某位置时,电压表示数为1.5V,电流表示数如图乙所示,示数为 A,计算出的电阻值为 Ω。接下来,想测出小灯泡正常发光时的电阻;要将滑片P向 端移动。(选填“A”或“B”)
(5)接着,小华按正确操作测得三组数据,并计算出小灯泡的电阻,发现阻值不相等,其原因是 。
(6)小华只用电流表,利用图丙的电路也测出了灯泡的阻值,其中R是定值电阻,实验步骤补充完整:
①断开开关S2、闭合开关S1,记录电流表的示数为
② ;
③小灯泡电阻的表达式:= (用已知量和测量的物理量的符号表示)
考点7 测量小灯泡的电功率
31.(2025·上海·中考真题)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)、2个滑动变阻器分别标有A“10Ω 2A”、B“20Ω 2A”字样、以及待测小灯(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。(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
32.(2025·上海·中考真题)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
33.(2025·黑龙江大庆·一模)在“测量小灯泡的功率”的实验中,小明和小红使用的器材中小灯泡的规格不同,其它器材规格相同,小灯泡的额定电压可能是“1.5V”、“2V”或“2.8V”,小灯泡额定功率相差不大。
(1)下图是小明没有连接完的实物电路,请你用笔画线代替导线,将实物电路连接完整,要求滑片向右滑动时灯泡变暗。
物理量实验序号
电压表示数/V
电流表示数/A
小灯泡亮暗程度
1
1.3
0.17
暗
2
2.0
0.22
正常发光
3
3.0
0
不发光
(2)小明正确连接好电路并将滑动变阻器的滑片放在了最大处,闭合开关后,记录了第1组数据;当小灯泡正常发光时记录了第2组数据;当把滑动变阻器的滑片移到一端时,小灯泡刚发出很强的光后立即熄灭了,此时记录了第3组数据。三组数据如上表所示。则他们所用的电源电压为 V,小明所用的小灯泡额定功率为 W。
(3)小红实验时,当她连接好最后一根导线立即看到小灯泡发出明亮的光。请你帮助小红找出实验中两个操作不当之处:① ;② 。
(4)小红改正了错误操作,连接好了电路。当小红所选用的小灯泡正常发光时,电压表的示数如图所示,而滑动变阻器的滑片恰好在中点上,此时滑动变阻器连入电路的阻值为 ,小红所选用的小灯泡正常发光时的电流为 A。
(5)小红又按如图所示的电路探究“导体中的电流跟导体电阻的关系”。她不断改变电阻箱R的阻值,并将电阻值以及对应的电流表的示数记录在表1中。分析表1中的数据可知:电路中的电流I跟电阻R不是反比关系,这一结论与欧姆定律不一致。请你帮助小红分析:
①结论与欧姆定律不一致的原因是 。
②改进实验后,把符合要求的数据填写在表2中的空格内。
表1
次数
R/Ω
I/A
1
5
0.6
2
10
0.4
3
15
0.3
表2
次数
R/Ω
I/A
1
5
0.6
2
10
3
15
34.(2025·河南·一模)小明学习了电功率的知识后,在家中找来了一个标有额定电压为“”的小灯泡,为了测定该小灯泡的额定功率,他在学校的实验室找到了相关器材,并进行了如下实验,已知电源电压恒为。
(1)图甲中有一根导线接错了,请在这根导线上画“×”,并用笔画线代替导线,改到正确的位置;
(2)小明在实际操作中发现小灯泡不亮,电流表示数为零,电压表示数几乎等于电源电压,出现此现象的原因是 ;
(3)排除故障后,闭合开关,发现电压表的示数如图乙所示,接下来他应该将滑动变阻器的滑片向 (选填“A”或“B”)移动,同时眼睛注意观察 (选填“电流表”、“电压表”或“小灯泡”),直到小灯泡正常发光;
(4)经多次测量,小明绘制了小灯泡的图像,如图丙所示,则该小灯泡的额定功率为 ;
(5)若该实验中电压表标有 的接线柱损坏了无法使用,于是他向老师请教,老师告诉他用该电压表仍能测量该小灯泡的额定功率,你认为老师的方案可能是 (选填字母);
A.只将电源电压减小
B.将该电压表并联到滑动变阻器的两端
(6)小敏在测额定电压为U额的小灯泡的额定功率时,在没有电压表的情况下,设计了如图丁所示的电路,其中电源电压恒为,的阻值已知。
①闭合开关和,断开,调节滑动变阻器的滑片,使电流表的示数为;
②闭合开关和,断开, ,记录电流表的示数为;
③小灯泡的额定功率为 (用已知量和测量量的符号表示)。
35.(2025·山东济宁·二模)在“测量小灯泡的电功率”的实验中,老师给同学们提供的器材有:电压恒为6V的电源,额定电压为2.5V的小灯泡(灯丝电阻约为10Ω),电流表、电压表、开关各一个,导线若干,三种规格的滑动变阻器、、可供选择。
(1)请用笔画线表示导线将电路连接完整。要求:变阻器的滑片P向B端移动时,灯泡变暗;
(2)刚接好最后一根导线,灯泡立即发出刺眼的光,这存在两个不当的实验操作:
① ,② ;
(3)通过估算,滑动变阻器应选择 (选填“”、“”或“”);
(4)根据图乙小灯泡的图像可知,随着电流增大,小灯泡的电阻 (选填“变大”、“变小”或“不变”),小灯泡的额定功率是 W;
(5)当小灯泡两端电压为2V时,小灯泡的实际功率可能是 W(选填“0.32”、“0.36”或“0.45”)。
(6)小亮想测量的阻值,经过讨论设计了如图丙的电路图。已知电源电压不变且未知,定值电阻的阻值为,闭合开关、断开时电流表读数为;同时闭合开关和时电流表读数为,则 (用、、表示)。
考点8 探究影响电流通过导体产生热量的因素
36.(2025·黑龙江哈尔滨·模拟预测)在探究“影响电流的热效应的因素”的实验中,小南制作如图甲所示实验装置。
(1)请用画线笔代替导线连接好图乙电路。要求:连接两根导线,使实验现象差别最明显;
(2)正确连接电路后,将滑动变阻器滑片调至 ,再闭合学生电源开关;
(3)实验中温度计示数上升多少反应电流通过电热丝产生 ;
(4)开始实验后,发现两支温度计示数升高速度过快,且存在安全隐患。为了解决这个问题,小南决定将加热容器内空气改为加热合适体积的某种液体,又设计了如下三种方案:
甲:如图乙所示,分别将等体积的A液体装入两容器中,通电1分钟、2分钟、3分钟……记录两支温度计对应的示数和电流表示数。停止加热,待温度恢复初温后,多次调节滑动变阻器到合适阻值重复上述实验,比较数据;
乙:其他条件不变,仅将甲方案中A液体换成B液体;
丙:其他条件不变,仅将甲方案中A液体换成C液体;
液体
比热容
密度
导电性
A
导电
B
不导电
C
不导电
你认为以上哪个方案合理且能最明显地比较出电流产生热量多少?请说明理由。
37.(2025·广东深圳·二模)在“探究电流产生的热量与什么因素有关”的实验中,现有实验器材:电源(3节干电池)、电热丝(5Ω、10Ω各1根)、红外电子测温枪(2支)、秒表(1个)、开关(1个)、导线若干。
序号
通电时间 t/min
0
1
2
3
4
1
温度 t1/℃
15.3
19.6
23.1
25.2
26.7
2
温度 t2/℃
15.3
23.8
29.8
32.5
35.0
(1)探究电流产生的热量与电阻的关系,电路如图1所示:
①实验通过 实现控制通过电热丝R1、R2的电流与通电时间均相同;
通过红外电子测温枪测量并计算得出电热丝温度的变化量来反映 的多少。
②实验数据记录如上表,分析得出结论: 。
(2)探究电流产生的热量与电流的关系:以R1为研究对象,需要改变电流,在不增加器材的情况下,你的方法是: 。(写出一种方法即可)
(3)小荔了解到汽车智能后视镜具有防雾、除露、化霜功能,能保障行车安全,车主可以通过旋钮开关实现不同功能切换。如图2所示是模拟加热的原理图,四个加热电阻的阻值均为5Ω。若开关旋至“2”挡,电路中干路电流为2A,则电源电压为 V;选择合适挡位,整个电路1min最多能产生 J的热量。
(4)小荔用如图3所示的装置,进一步探究“电流通过导体产生的热量与电流的关系”,烧瓶中装入的煤油是 (选填“导体”或“绝缘体”)。经多次实验测量,收集实验数据,绘制了烧瓶中玻璃管内液面上升的高度h与电流I的关系图像,根据焦耳定律可知,图4中能正确反映h-I关系的是 。
38.(2022·北京房山·一模)如图A所示,实验桌上有两个完全相同的烧瓶,烧瓶内装有质量相等、初温相同的煤油、完全相同的温度计,烧瓶内还分别装有阻值R为10Ω和5Ω的电阻丝。实验桌上还有满足实验要求的电源、电阻箱()、停表和开关各一个,导线若干。小新利用上述实验器材证明“电流通过电阻产生的热量跟电阻阻值大小有关”。
请你将小新的实验步骤补充完整:
(1)将图A的甲装置、电阻箱及其它元件按图B所示电路图接入电路,将电阻箱R0的阻值调为5Ω,记录此时温度计示数t0;闭合开关,同时按下停表开始计时,通电2min停止计时。断开开关,记录此时温度计的示数t和电阻R阻值的数据;
(2) ,记录此时温度计示数t0。闭合开关,同时按下停表开始计时,通电 停止计时。断开开关,记录此时温度计的示数t和电阻R阻值的数据;
(3)由公式 计算出的数据记入表格;
(4)请你画出实验数据记录表格 。
物理量实验次数
电阻的阻值R/Ω
煤油的初温t0/℃
煤油的末温t/℃
煤油的温度变化量/℃
1
2
物理量实验次数
电阻的阻值R/Ω
煤油的初温t0/℃
煤油的末温t/℃
煤油的温度变化量/℃
1
2
39.(2024·广东深圳·一模)小南想“探究电流通过导体产生的热量与电流、电阻、通电时间是否有关”。他设计的实验电路如图甲所示,图乙为实验电路的装置示意图,两个完全相同的烧瓶内分别装有质量和初温都相同的液体。
(1)在“探究导体产生的热量跟电阻的关系中”:
①在两个烧瓶中分别接入阻值 (选填“相同”或“不同”)的电阻丝R1和R2;
②该实验是通过 来反映电流通过电阻丝产生热量的多少;
③为了使实验现象更加明显。烧瓶内的液体应选用 (选填“水”、“煤油”)。
(2)将乙图中两烧瓶内分别装入质量和初温都相同的不同液体a和b,并接入阻值大小相同的电阻,用来“探究不同物质的吸热能力”。根据测得的实验数据绘制的图象如丁图所示,由图象可知,液体a的比热容 (选填“大于”、“小于”或“等于”)液体b的比热容。
(3)请你为以上实验设计一个实验数据记录表格 :
0
1
2
3
4
电流I
通电时间t
电阻R/Ω
煤油初温t1/℃
煤油末温t2/℃
煤油升高的温度Δt/℃
相同
相同
40.(2024·北京·模拟预测)小勇猜想“电流通过导体产生的热量与导体的电阻有关”,为了验证猜想,他准备A、B两个完全相同的烧瓶,烧瓶内装有质量相等的煤油,并将两段阻值不同的电阻丝R1、R2浸在煤油中,再用带有规格完全相同的温度计的橡胶塞封住瓶口,如图甲所示。然后他将电源、开关、电流表、滑动变阻器、图甲中的烧瓶A、导线连成如图乙所示的电路。请你分析并回答下列问题:
(1)小勇还需要添加的实验器材是 ;
(2)实验中用 来表示电流产生的热量。
(3)以下是小勇设计的部分实验步骤,请你帮他补充完整:
① 闭合开关,移动滑动变阻器滑片到适当位置,使电流表的示数为I,读取温度计示数t0,30s后读取温度计示数t,记录相关数据;
②断开开关, ,记录相关数据;
③ 根据公式 计算出Δt并记录。
■测思维
41.(2024·黑龙江大庆·模拟预测)小娜同学在物理实践活动中,设计了如图甲所示的电子质量测量仪。其中,电源电压恒定为为粗细均匀的导体棒,阻值随长度均匀变化,总阻值为,总长度为。R是电阻箱,电压表量程为,电流表量程为。金属弹簧上端固定并通过导线与电压表连接,下端通过金属指针与导体棒始终保持良好接触。已知,电路中所用弹簧的弹力F与其伸长量L之间的关系如图乙所示。实验中弹簧的形变始终不超弹性限度,弹簧及指针质量不计,取。现闭合开关S,调节,请回答以下问题:
(1)不挂重物时,指针恰好指在的最上端。此时电压表示数为 V,电流表示数为 A。
(2)悬挂重物后,电流表的示数 (选填“变大”“不变”或“变小”)。当弹簧下端悬挂某待测物体时,指针向下移动,则待测物体质量 ,电压表示数为 V。
(3)在保证电路安全的情况下,该电子质量测量仪所能测得物体的最大质量为 。通过调节电阻箱R的阻值,可以调节该测量仪的量程。如果要增大量程,应该将电阻箱R的阻值 (选填“调大”“保持不变”或“调小”)。
42.(2024·宁夏银川·二模)小张、小李、小周、小郑四位同学合作完成“探究电流与电压的关系”实验,实验小组用电压表测得电源电压为3V,并连接了如图甲所示的部分电路:
(1)观察图甲,请指出小张同学电路连接过程中的不妥之处: ;
(2)改正后,请用笔画线代替导线,在图甲上完成剩余电路的连接(要求:向右移动滑动变阻器的滑片P,其阻值增大);
(3)闭合开关后,观察电压表示数接近电源,电流表无示数,出现该故障的原因是 ;
(4)排除故障后开始测量,并将实验数据记录表中,当电压表示数为2.0V时,电流表示数如图乙所示,请将表格填完整;
电压U/V
1.0
1.5
2.0
2.5
电流I/A
0.10
0.15
0.25
(5)根据表中的实验数据,得出的实验结论是 ;
(6)实验完成后,小李同学又取出5Ω和20Ω的两个定值电阻,想继续完成“探究电流与电阻的关系”实验。小李同学首先用5Ω的定值电阻更换掉原先的定值电阻R后,闭合开关,向 移动滑片P,使电流表示数为0.2 A;
(7)小周同学按小郑同学的建议,又重新设计了如图丙电路,闭合开关S,电流表A1和A2的示数分别为I1和I2。已知定值电阻的阻值为R0,则未知电阻RX= (用I1、I2和R0表示);
(8)小郑同学利用该方法还可以确定远距离输送电时发生短路的位置,利用电压表、电流表和电源接成如下图所示的电路进行测量,已知甲、乙两地的每根输电线每千米的电阻为R0,电压表示数为U、电流表示数为I,则短路位置到甲地的距离为 千米。(用已知物理量的符号表示)
43.(2024·江苏苏州·二模)跨学科实践小组想设计一款电子量角器;他们从废旧电位器上拆下了一个半圆形电阻体EF(电阻体的电阻与弧长成正比,阻值约几千欧姆)及滑片OP,OP能够围绕圆心O转动,P与EF接触良好,a、b、c均为接线柱,其简化图如图甲。器材:12V恒压电源、滑动变阻器R1、电阻箱R2(0~9999Ω)、电阻体EF(含滑片OP)、电流表(0~0.6A)、电压表(0~15V)各一个,导线、开关若干。要求:能根据电表示数,计算出∠EOP的角度,并将角度标注在电压表表盘对应的刻度上。
(一)测量电阻体EF的阻值
(1)小赵想用如图乙所示电路测量EF的阻值,但小钱认为不可行,原因是 ;
(2)经过小组讨论,尝试用图丙电路进行测量,步骤如下:
(a)按图连接电路,先闭合开关S1、S2,读出电压表示数;
(b)断开开关 (S1/S2),调节电阻箱接入电路阻值,直到电压表示数为(a)中的一半,读出此时电阻箱的阻值为2400Ω;
(c)计算电阻体EF的阻值为 Ω。
(二)电子量角器电路设计
(3)小组根据上面的讨论认为,反映角度大小的电表只能用电压表,不能用电流表;他们受上面测量电阻的电路启发,设计了如图丁所示电路;具体调试步骤如下:
①在连接电路时,断开开关S1,OP转到E端,将电阻箱R2调到某一阻值;
②连接好电路后,闭合开关S1,此时电压表示数为0V,在此电压处标注0°;
③保持电阻箱阻值不变,OP转到与EF连线垂直,电压表示数如图戊所示,为 V,在此电压处标注90°;根据以上数据回答;
(4)电阻箱R2的阻值为 Ω;
(5)保持电阻箱阻值不变,电压表示数为6V,应标注的∠EOP度数是 °。
(三)改进:完成标注后,小赵发现刻度不均匀,为了使标注的刻度均匀,小组重新设计了电路,请用笔画线代替导线,在己图中完成电路的连接 (要求指针指向E时,电压表为0V)。
44.(2024·河北邯郸·模拟预测)课后服务社团活动中,“创新”兴趣小组在“测定小灯泡的电功率”的实验中先用如图甲所示的器材进行实验,其中电源电压为6V,小灯泡额定电压为2.5V(正常发光时电阻约为12Ω)。
(1)请将电路连接完整(要求滑动变阻器滑片左移时,灯泡变亮)。
(2)为能顺利完成该实验,下列不同规格的滑动变阻器应选用_________(选填字母)。
A.“10Ω 0.5A”的滑动变阻器
B.“20Ω 2A”的滑动变阻器
C.“5Ω 1A”的滑动变阻器
(3)闭合开关后,发现电压表示数接近电源电压,电流表无示数,小灯泡不亮。那么出现该故障的原因是 。
(4)故障排除后重新连接电路,闭合开关,移动滑片,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 端移动(选填“左”或“右”)。
(5)通过小灯泡的电流随它两端电压变化的关系如图丙所示,则小灯泡的额定功率为 W。
(6)实验结束后,某同学设计了如图丁所示的电路来测量额定电压为6V的小灯泡的额定功率。已知电源电压为18V,定值电阻R的阻值为20Ω。实验步骤如下:
①开关S、S1闭合,S2断开,调节滑动变阻器R′的滑片,使小灯泡正常发光;
②保持滑片位置不动,开关S、S2闭合,S1断开,此时电压表的示数为8V;
③再将 ,此时电压表的示数为14V;
④小灯泡的额定功率P额= W。
45.(2024·上海宝山·一模)交附物理兴趣小组同学在做“用电压表,电流表测电阻”的实验中,备有:电流表一个,0~0.6A,0~3A两个量程,电压表一个,0~3V、0~15V两个量程;学生电源,电压分别为1.5V、3V、6V、15V;开关一个;定值电阻R1=15Ω,待测电阻Rx,滑动变阻器R上标有“20Ω 2A”的字样,导线若干。
方案①:小交同学按图所示的电路图正确连接电路,当他按操作规范进行实验时,闭合电键K,电流表A的示数为I,然后他调节滑动变阻器滑片P的位置,当滑片P的位置恰好在中点时,电流表A的示数为0.5A。
(1)I的取值为 ;
方案②:如图是小通同学的同学们设计的测量电阻的电路图,他们决定只用一个电表完成测量,闭合开关S时,电流表的示数为0.2A;两个开关都闭合时,电流表的示数变为0.3A。
(2)待测电阻R2(Rx)的阻值约为 ,为了减小电表读数时的误差,要求在几次测量中,电表指针的示数大于量程的,则电源应选用 V,电压表应选用 量程,电流表应选用 量程;
方案③:晓彤同学看到小通同学的方案后,决定保持电路中的其他元件不变,只将电流表换成电压表,来测量待测电阻的阻值
(3)请在框格内画出相应的电路图 (留有1张备用,若要涂改,请在左上角标明哪幅是最终结果)。
■练综合
46.(2024·河北邢台·模拟预测)小迪在探究“导体的电流跟电阻的关系”时,准备的实验器材有:电源(电压恒为4.5V),电流表、电压表各一只,一个开关,三个定值电阻(5Ω、10Ω、15Ω),两只滑动变阻器(“10Ω 2A”“20Ω 1A”),导线若干;
(1)用笔画线代替导线完成图甲电路的连接。要求:滑动变阻器的滑片向右滑动时,电流表的示数变小; (导线不允许交叉)
(2)实验中小迪发现,闭合开关后,两电表的指针处于图乙所示的状态,则电路故障可能是 ;
(3)排除故障后,多次改变R的阻值,根据实验数据得到了如图丙所示的图像,得到的结论是: ;
(4)上述实验中,小迪先用5Ω的电阻做完实验后,断开开关,将10Ω的电阻接入电路,闭合开关发现电压表的示数变 ;当小迪改用15Ω的电阻继续实验时,发现无论怎样移动滑动变阻器的滑片,都无法使电压表的示数达到实验要求的值,则小迪选用的滑动变阻器的规格是 ;
【拓展】完成上面实验后,小迪又想测量额定电流为的小灯泡的额定功率,发现电压表已经损坏,不能使用,于是他设计了如图丁所示的电路,已知电源电压为U,定值电阻的阻值为,请完成下面的实验步骤:
①闭合开关S1,开关S2接 ,移动滑动变阻器的滑片,使电流表示数为;
②闭合开关S1,开关S2接另一接线柱,保持滑动变阻器滑片位置不动,读出电流表示数为I;
③小灯泡的额定功率表达式为 。
47.(2024·辽宁丹东·三模)小红想测量标有“2.5V”字样小灯泡的电功率,从实验室找来了电源、电压表、电流表、滑动变阻器、开关和导线若干,进行了如下实验。
(1)电路检查无误后,闭合开关,发现电流表无示数,小灯泡不亮,电压表示数接近电源电压。造成这一故障的原因可能是小灯泡 ;
(2)排除电路故障后,闭合开关,移动滑片,当小灯泡正常发光时,电流表示数如图乙所示,则小灯泡的额定功率为 W;接下来她又测量了几组对应的电压值和电流值,并绘制了小灯泡的I-U图象,如图丙所示;
(3)小红认为,利用图甲的装置也可以探究电流与电压的关系。小明认为小红的观点不合理,理由是 ;
(4)小红还想测出另一个额定电压为的小灯泡正常发光时的电阻,在保证电路安全的前提下,设计了如图丁所示的电路(电源电压恒定大于且未知,滑动变阻器R最大阻值未知,定值电阻阻值为),请将实验步骤补充完整:
①闭合S、,断开,移动滑片P,使电压表示数为 ;
②闭合S、,断开,保持滑片P位置不变,读出电压表的示数为;
③闭合S、,断开, ,读出电压表的示数为;
④小灯泡正常发光时的电阻 (用、、、表示)。
48.(2024·安徽·一模)物理兴趣小组使用废旧的针筒设计电路来探究“电流与电阻的关系”,电源电压为15V,滑动变阻器最大阻值为。设计电路如图甲所示,导线连接在固定于针筒内部的两个电极上,将针筒内部的某浓度氯化钠溶液接入电路中。已知针筒内横截面积为S,可通过针筒上的刻度读出针管内溶液的长度L,电压表V的量程为0~15V。
(1)若测得针筒内溶液的阻值为,为了保证数据记录的准确和电路的安全,电流表的量程应当选择 (选填“①”“②”或“③”)来完成实验。
①0~5mA ②0~10mA ③0~0.6A
(2)实验时,依次拉动针筒的活塞进而改变针筒内溶液的阻值R,调节滑动变阻器的滑片以保证针筒内部的两个电极上电压不变,分别记录数据并绘制的图像,如图乙所示。根据图像可以得到的实验结论为: 。
(3)试验结束后,该小组想要去测量电源内阻r,重新设计了如图丙所示电路,改变针筒内溶液的长度L,此时记录电流表的示数I。已知针筒内溶液的阻值R为,可根据欧姆定律写出关于的函数关系式 ,进而求出r的值。忽略操作中的偶然误差,用该电路测出的电源内阻r与其真实值相比 (选填“偏大”“偏小”或“相等”)。
故电流表的量程应当选择 ②来完成实验。
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