2026年天津市中考物理二轮复习 专题练习九 电学综合题

2026年天津市中考物理二轮复习专题练习九中考压轴25题电学综合题 1．在探究影响导体电阻的大小因素的实验中得到：电阻的大小与导体材料（ρ）、长度（l）、横截面积（S）有关，关系式为。现取一根粗细均匀电阻值为R0的合金丝ab，将其接在电压恒为U0的电源上如图甲所示，此时电流表的示数为I0。实验小组为获得不同的电流值，对电路进行改进设计，如图乙、图丙所示：从合金丝ab的中点处c引出一条导线cd（a.b.d三处为接线柱），将合金丝ab以不同方式连接在电压恒为U0的电源上，使得图乙电路中电流表示数为I1、图丙电路中电流表示数为I2，且I0＜I1＜I2。 （1）求Rac的电阻； （2）请分别将图乙、图丙中各元件连接成符合改进要求的电路； （3）对上述三种设计的电路进行多次实验，得出数据画出I与R对应关系的部分图像如图丁所示，求图丙中I2的值。 【分析】在探究影响导体电阻的大小因素的实验中得到，电阻的大小与导体材料、长度、横截面积的关系式为，当电阻丝的材料、横截面积不变时，导体的电阻与长度成正比； 根据欧姆定律可知，当导体两端的电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻成反比。 【解答】解：（1）由可知，当电阻丝的材料、横截面积不变，长度变为原来的一半，电阻将为原来的一半，所以Rac； （2）电源的电压相同，由于I0＜I1＜I2，根据欧姆定律可知R0＞R1＞R2，所以图乙中ac或bc连入电路，图丙中ac与bc并联接入电路，电路图如下： （3）由图像可知，R0对应的电流是2I0，由于Rac、Rbc是并联的，且阻值都等于R0，所以通过Rac、Rbc的电流都是 2I0，因此I2＝Iac+Ibc＝4I0。 故答案为：（1）Rac的电阻为R0；（2）电路图见解析；（3）图丙中I2的值为4I0。 2．物理课外小组的同学们在课外活动中，自制了一个“电阻测量盒”（如图甲所示），内有电源（电压不变且未知）、已知阻值为R0的定值电阻、开关和电流表，并引出两根导线E、F到盒外。当开关断开时，电阻测量盒不能工作。使用时将盒外的两根导线E、F直接连接，闭合开关读出电流表的示数I1；然后断开开关，将盒外的两根导线E、F分别与待测电阻Rx的两端相连，闭合开关读出电流表的示数I2，就可以算出Rx的阻值。 请你解答如下问题： （1）在图乙的虚线框内画出测量盒中符合设计要求的电路图；并推导出待测电阻Rx的数学表达式。 （2）实验室有一个电学黑箱，同学们利用这个“电阻测量盒”进行探究。电学黑箱其外形如图丙所示，箱体外有三个接线柱，箱盖上有一个塑料滑块。已知黑箱内部元件只有一个滑动变阻器和一个定值电阻，滑动变阻器只有两个接线柱接入电路。同学们把“电阻测量盒”外的两根导线E、F直接连接、再分别与黑箱外的接线柱相连，闭合开关，移动滑块，记下的数据如表，再根据测出的数据，推测内部的连接情况。请在图丁虚线框内画出箱内各元件连接电路图，并在定值电阻旁标明其阻值。 测试次数 连接情况 电流表示数 第1次 E、F直接连接 I1 第2次 E、F与A、B分别连接 I1 第3次 E、F与A、C分别连接 I1～I1 第4次 E、F与B、C分别连接 I1～I1 （3）将黑箱外的其中的两个接线柱分别接在电压恒为U的电源两端，移动滑动变阻器滑片，求黑箱内定值电阻的最小电功率。（最小功率不为零） 【分析】（1）根据电流表与被测电路串联、当开关断开时，电阻测量盒不能工作可知测量盒内的电路连接；根据欧姆定律表示出两次电源电压，解方程求出待测电阻Rx的数学表达式； （2）根据E、F与A、B分别连接，闭合开关，移动滑块，电流表示数不变可知A、B间为定值电阻；根据E、F与A、C分别连接，闭合开关，移动滑块，电流表示数变化可知A、C间为滑动变阻器；根据E、F与B、C分别连接，闭合开关，移动滑块，电流表示数变化且示数比E、F与A、C分别连接时示数小可知B、C间为定值电阻与滑动变阻器串联，因此画出电学黑箱内的电路连接，根据串联电路的电阻特点和欧姆定律求出定值电阻的阻值和滑动变阻器的最大阻值； （3）根据P＝UI＝I2R可知，当电路中的电流最小时黑箱内定值电阻的电功率最小，根据欧姆定律可知电路中电阻最大时，电路中的电流最小，根据欧姆定律求出电路中的最小电流，根据P＝UI＝I2R求出黑箱内定值电阻的最小电功率。 【解答】解：（1）由电流表与被测电路串联、当开关断开时，电阻测量盒不能工作可知，测量盒内的电源、定值电阻R0、开关和电流表串联，如图所示： ； 将盒外的两根导线E、F直接连接，闭合开关读出电流表的示数I1，由欧姆定律可知，此时电源电压UE＝I1R0……① 断开开关，将盒外的两根导线E、F分别与待测电阻Rx的两端相连，闭合开关读出电流表的示数I2，此时Rx与R0串联，由欧姆定律可知，此时电源电压UE＝I2（R0+Rx）……② 由①②解得待测电阻：Rx•R0； （2）由E、F与A、B分别连接，闭合开关，移动滑块，电流表示数不变可知，A、B间为定值电阻；由E、F与A、C分别连接，闭合开关，移动滑块，电流表示数变化可知，A、C间为滑动变阻器；由E、F与B、C分别连接，闭合开关，移动滑块，电流表示数变化且示数比E、F与A、C分别连接时示数小可知，B、C间为定值电阻与滑动变阻器串联，因此电学黑箱内的电路连接如图所示： ； 当E、F与A、B分别连接，闭合开关，电流表的示数为I1，此时定值电阻与R0串联，由欧姆定律可知，此时电源电压UEI1（R0+R）……③ 由①③解得定值电阻的阻值：R＝2R0； 当E、F与A、C分别连接，闭合开关，电流表的最小示数为I1，此时滑动变阻器的最大阻值与R0串联，由欧姆定律可知，此时电源电压UEI1（R0+R滑）……④ 由①④解得滑动变阻器的最大阻值：R滑＝3R0； （3）由P＝UI＝I2R可知，当电路中的电流最小时黑箱内定值电阻的电功率最小，由欧姆定律可知电路中电阻最大时，电路中的电流最小，此时定值电阻与滑动变阻器的最大阻值串联，由串联电路的电阻特点和欧姆定律可知，电路中的最小电流：I，则黑箱内定值电阻的最小电功率：P＝UI＝I2R＝（）2×2R0。 答：（1）电路图见解答图；待测电阻Rx的数学表达式为Rx•R0； （2）箱内各元件连接电路图见解答图； （3）黑箱内定值电阻的最小电功率为。 3．小明利用图甲所示电路研究“电流与电压关系”时，闭合开关S，滑动变阻器的滑片从右端移动到左端的整个过程中，定值电阻的U﹣I关系图象如图乙所示。其中U0、Um、I0均为已知量，电源电压不变。 请解答如下问题： （1）写出电源电压值； （2）在乙图所示的坐标系中，画出滑片整个移动过程中滑动变阻器的U﹣I关系图象，并通过计算（要求：写出计算过程）在图象中标出端点的坐标。 【分析】（1）滑动变阻器的滑片移动到左端时，滑动变阻器阻值为0，此时定值电阻单独接入电路，定值电阻两端电压最大，为电源电压； （2）当滑动变阻器在最右端时，阻值最大，电流最小，结合图乙和串联电路特点可以算出左端点坐标； 滑动变阻器的滑片移动到左端时，滑动变阻器阻值为0，此时定值电阻单独接入电路，利用欧姆定律可算出右端点坐标。 【解答】解：（1）滑动变阻器的滑片移动到左端时，滑动变阻器阻值为0，此时定值电阻单独接入电路，定值电阻两端电压最大，为电源电压，分析图乙可知电源电压值是Um； （2）当滑动变阻器在最右端时，阻值最大，电流最小，结合图乙分析可知电流为I0；定值电阻R0，滑动变阻器和定值电阻串联，所以滑动变阻器两端的电压UP＝Um﹣U0； 滑动变阻器的滑片移动到左端时，滑动变阻器阻值为0，此时定值电阻单独接入电路，此时电流I′； 。 故答案为：（1）电源电压值是Um； （2）。 4．小明利用图1所示电路研究“电流与电压关系”时，闭合开关S，滑动变阻器的滑片从右端移动到左端的整个过程中，定值电阻的U﹣I关系图象如图2所示，其中U0、UM、I0均为已知量，电源电压不变。请解答如下问题： （1）写出电源电压值； （2）在图2所示的坐标系中，画出滑片整个移动过程中滑动变阻器的U﹣I关系图象，并标出端点的坐标； （3）滑片移动过程中，当电流表示数由I1变为I2时，电压表V1示数增加了ΔU，请你推导出定值电阻的电功率变化最ΔP的数学表达式（用I1、I2和ΔU表示）。 【分析】（1）滑动变阻器的滑片移动到左端时，滑动变阻器阻值为0，此时定值电阻单独接入电路，定值电阻两端电压最大，为电源电压； （2）当滑动变阻器在最右端时，阻值最大，电流最小，结合图乙和串联电路特点可以算出左端点坐标； 滑动变阻器的滑片移动到左端时，滑动变阻器阻值为0，此时定值电阻单独接入电路，利用欧姆定律可算出右端点坐标； （3）设定值电阻为R，ΔP，通过代数运算可以得到数学表达式。 【解答】解：（1）滑动变阻器的滑片移动到左端时，滑动变阻器阻值为0，此时定值电阻单独接入电路，定值电阻两端电压最大，为电源电压，分析图乙可知电源电压值是Um； （2）当滑动变阻器在最右端时，阻值最大，电流最小，结合图乙分析可知电流为I0；定值电阻R0，滑动变阻器和定值电阻串联，所以滑动变阻器两端的电压UP＝Um﹣U0； 滑动变阻器的滑片移动到左端时，滑动变阻器阻值为0，此时定值电阻单独接入电路，此时电流I′； （3）设定值电阻为R，定值电阻的电功率变化量： ΔP（U2﹣U1）（）＝ΔU（I1+I2）； 答：（1）电源电压值是Um； （2）： （3）ΔP＝ΔU（I1+I2）。 5．在某次科技活动中，老师给同学们展示一个如图甲所示的黑盒子，绝缘外壳上有A、B、C三个接线柱。老师告诉同学们，盒内电路由两个定值电阻连接而成。小海同学设计了如图乙所示的电路来研究盒内电阻的连接情况。已知电源电压恒定不变，R0是阻值为3Ω的定值电阻，R1是滑动变阻器。小海进行了如下的实验操作： （1）把BC两个接线柱接到MN之间，只闭合开关S，将R1的滑片移至最左端时，电压表示数为1.8V，电流表示数为0.6A； （2）用导线把AC连接起来，再将AB接线柱接入MN之间，闭合开关S和S1，此时电流表的示数为1.8A；请根据操作画出黑盒子内的电路图，并标明各电阻的阻值。 【分析】（1）把BC两个接线柱接到MN之间，只闭合开关S，将R1的滑片移至最左端时，电压表测BC两端的电压，电流表测电路中的电流，根据欧姆定律求出黑盒子BC间的电阻； （2）把BC两个接线柱接到MN之间，只闭合开关S，将R1的滑片移至最左端时，根据串联电路的电压特点和欧姆定律求出电源的电压；用导线把AC连接起来，再将AB接线柱接入MN之间，闭合开关S和S1，电路为黑盒子的简单电路，根据欧姆定律求出电阻的大小。 【解答】解：把BC两个接线柱接到MN之间，只闭合开关S，将R1的滑片移至最左端时，电压表测BC两端的电压，电流表测电路中的电流， 由I可得，黑盒子BC间的电阻RBC3Ω； BC两个接线柱接到MN之间，只闭合开关S，将R1的滑片移至最左端时，根据串联电路的电压关系可知，电源电压为： U＝UBC+IR0＝1.8V+0.6A×3Ω＝3.6V； 用导线把AC连接起来，再将AB接线柱接入MN之间，则黑匣子的电阻为：R2Ω； 由题意可知，黑匣子里有两个电阻，且BC间的电阻为3Ω，又将导线把AC连接起来，再将AB接线柱接入MN之间，黑匣子的电阻为2Ω；故AB之间的电阻与BC之间的电阻并联时，它们的等效电阻为2Ω，BC间的电阻为3Ω，根据并联电路的电阻关系可知：，则RAB＝6Ω； 综上可知，BC间的电阻为3Ω，AB间的电阻为6Ω，由此得出黑盒子内电路图如图所示： . 6．跨学科实践：制作简易调光台灯 【项目提出】 台灯是生活中最常见的家用电器之一。生活中为了保护视力，在不同使用场景（例如书写文字和使用电脑）时，对光亮度有着不同的需求，因此很多台灯都有可调亮度的功能。同学们学习了电学知识后也想制作一个简易调光台灯。 【项目分析】 要制作一个简易调光台灯，需要完成以下任务。 1：了解简易调光台灯的工作原理。 2：设计一台简易调光台灯。 3：选择元件，完成制作。 【项目实施】 1：了解简易调光台灯的工作原理。 由电学知识可知，灯泡的发光亮度由电灯的实际电功率决定。因此只要改变灯泡的实际电功率，就可以实现调节灯泡亮度的功能。 2：设计一台简易调光台灯 电源电压不变，为了改变灯泡的实际电功率，可以将灯泡与一个滑动变阻器 　 　 联（填“串”或“并”）。通过改变滑动变阻器接入电路的电阻，从而改变灯泡的实际功率，实现调光的目的。 3：选择元件，完成制作 某同学选择电源、开关、滑动变阻器、小灯泡各一个，导线若干。连接如图甲所示电路。 进行调试时，闭合开关，移动滑动变阻器滑片，发现小灯泡忽明忽暗，出现这种现象的原因是 　 　 。 由于滑动变阻器体积较大，于是同学们找来电位器来代替滑动变阻器，电位器的结构图如乙所示，A、B、C为电位器的三个接线柱，转动旋钮可以改变接入电路的电阻。为了顺时针旋转旋钮时电灯变亮，则应该连接的接线柱为（ 　 ） A.A和B B.B和C C.A和C 【展示交流】 1：同学们展示了自己制作的调光台灯，闭合控制开关，旋转电位器的旋钮，小灯泡可以改变亮度，当旋钮旋转到一端时，发现小灯泡不发光。小组同学思考既然可以通过旋转旋钮调节小灯泡从发光到不发光，就可以去掉电路中的控制开关，不必断电。从节能的角度思考，他们这样做是否正确？　 　 。 2：有的同学发现有的台灯还配有声控开关，可以用按钮开关或声控开关分别控制台灯，则下列开关部分电路的设计图正确的是（ 　 　 ） 3：有的同学发现生活中为了适应不同的使用场景，更快的将台灯调到一定亮度，某台灯的电路如图丙所示，将开关接1触点时为断路，开关接2触点或接4触点时，电灯的电功率分别为P1和P3，电灯电阻为RL（灯丝电阻不随温度变化），电阻R1阻值为R0，若P1：P3＝1：9，则电阻R3＝ 　 （用RL和R0表示）。 【分析】电路设计图的步骤： ①明确设计要求；②判断用电器的连接方式：用电器不同时工作时一般为并联，用电器同时工作时，可能为串联也可能是并联；③开关的连接方式：判断开关的作用是控制干路还是支路；④画出电路图并验证电路图是否正确。 功率的综合计算题型‌主要考查学生对电功率相关知识的综合应用能力，包括电功率的定义、计算方法、以及在实际问题中的应用。 【解答】解：【项目实施】 2：设计一台简易调光台灯 电源电压不变，为了改变灯泡的实际电功率，可以将灯泡与一个滑动变阻器串联。通过改变滑动变阻器接入电路的电阻，从而改变灯泡的实际功率，实现调光的目的。 3：选择元件，完成制作： 进行调试时，闭合开关，移动滑动变阻器滑片，发现小灯泡忽明忽暗，出现这种现象的原因是滑动变阻器滑片与电阻丝接触不良。 由于滑动变阻器体积较大，于是同学们找来电位器来代替滑动变阻器，电位器的结构图如乙所示，A、B、C为电位器的三个接线柱，转动旋钮可以改变接入电路的电阻。为了顺时针旋转旋钮时电灯变亮，则接入电路的电阻变小，因此应该连接的接线柱为B和C，故选B。 【展示交流】 1：从节能角度看，不能因为能通过旋转旋钮调节小灯泡从发光到不发光就去掉电路中的控制开关。因为旋钮旋转到使灯泡不发光时，电路中仍有电流通过电位器等元件，会消耗电能，而控制开关可在不需要使用台灯时彻底切断电源，达到节能目的。 2：有的同学发现有的台灯还配有声控开关，可以用按钮开关或声控开关分别控制台灯，则两开关应该并联，故电路的设计图正确的是A。 3：有的同学发现生活中为了适应不同的使用场景，更快的将台灯调到一定亮度，某台灯的电路如图丙所示，将开关接1触点时为断路，开关接2触点时灯泡与电阻R1串联，接4触点时灯泡与R3串联，则，则，解得电阻R3＝ 。 故答案为：【项目实施】2.串；3.滑动变阻器滑片与电阻丝接触不良；B；【展示交流】1.否；2.A；3.。 7．在“探究电流与电阻的关系”时，小华同学用如图甲所示的电路进行实验。器材有：电源（电压恒为6V）、电流表、电压表、定值电阻R（5Ω、10Ω、15Ω、20Ω各一个）、滑动变阻器（“30Ω 1A”）、开关、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）连接好电路，闭合开关，发现电流表无示数，电压表指针明显偏转，仔细检查，电路连接无误，则电路存在的故障可能是R 　 　 ； （3）故障排除后，多次更换不同的定值电阻R，闭合开关后移动滑动变阻器的滑片，使电压表示数保持不变，如图乙所示的是电流表示数I与定值电阻R的关系图像。当把电阻15Ω更换成20Ω时，闭合开关后，变阻器的滑片本应向 　 　 （选填“A”或“B”）端滑动，但是小华却发现移动变阻器的滑片不能保持电压表示数不变，为了继续完成该实验，他可以更换电压不高于 　 　 V的电源； （4）小红利用图丙所示电路测出了Rx的阻值，已知灯泡L2的额定电压为UL、额定功率为PL，R0为电阻箱，请在空白处填上适当内容： ①将Rx接入图丙虚线框a位置中，b虚线框中接入导线，R0调至适当阻值后，闭合开关S1； ②将开关S2接“1”接线柱，仅调节滑动变阻器R的滑片P，直至电流表的示数I= 　（用已知量或测量量的符号表示），读出电阻箱的示数为R1； ③将开关S2接“2”接线柱，仅调节电阻箱，可使电流表的示数仍与上一次相同，读出此时电阻箱的示数为R2； ④则Rx＝ 　 　 ；（用已知量或测量量的符号表示） ⑤如果实际测量过程中，步骤②③中电流表的示数相等但均小于I， 则所测的电阻Rx阻值 　　 （选填“大于”、“小于”或“等于”）真实值。 【分析】（1）因为滑动变阻器应“一上一下”接入电路，结合题中条件：变阻器滑片向右移动时电流表示数变小，接入电路的电阻变大，说明滑动变阻器左下部分接入电路，据此连接电路； （2）实验中无论怎么移动滑片P，发现电流表没有示数，说明电路是断路，电压表有示数，说明电压表并联的电路断路； （3）在探究电流与电阻关系实验中，应保持定值电阻两端的电压不变，根据串联分压原理确定定值电阻两端的电压变化，为保持定值电阻两端的电压不变，根据串联电路电压规律和分压原理确定滑片的移动方向，同时要观察电压表才可能达到实验目的； 由乙图数据计算定值电阻两端的电压，根据选用的最大电阻计算所需更换的电源电压； （4）要测Rx的阻值，首先要使Rx与灯泡串联；调节变阻器R，使电流表示数为I，通过开关的转换，调节电阻箱R0，保持电流不变，根据等效替代法结合电阻的串联进行分析回答；灯泡的电阻受温度的影响。 【解答】解：（1）因为滑动变阻器应“一上一下”接入电路，结合题中条件：变阻器滑片向右移动时电流表示数变小，接入电路的电阻变大，说明滑动变阻器左下部分接入电路，连接图如图所示： ； （2）连接好电路，闭合开关，发现电流表无示数，电压表指针明显偏转，仔细检查，电路连接无误，则电路存在的故障可能是R断路； （3）由图乙可知，定值电阻两端的电压U＝IR＝5Ω×0.4A＝10Ω×0.2A＝2V，所以控制的电压是2V。当把15Ω的电阻换成20Ω时，根据串联分压，电阻变大，其两端电压会变大，为了保持电压表示数为2V不变，需要增大滑动变阻器的电阻，所以滑片应向A端滑动。现在发现移动滑片不能保持电压不变，说明滑动变阻器的最大电阻不够。滑动变阻器的最大电阻为30Ω，定值电阻为20Ω，根据串联电路电压特点可得， 代入数据得； 解得滑动变阻器的最大电压U滑大＝3V，故最大电源电压U源大＝UR+U滑大＝2V+3V＝5V 所以可以更换电压不高于5V的电源； （4）已知灯泡L2的额定电压为UL、额定功率为PL，灯泡的额定电流，将开关S2接“1”接线柱，R0与变阻器R串联，仅调节滑动变阻器R的滑片P，直至电流表的示数为灯泡的额定电流，读出电阻箱的示数为R1； 将开关S2按“2”接线柱，Rx、灯泡、R0与变阻器R串联，仅调节电阻箱，使电流表的示数仍然为灯泡的额定电流，读出电阻箱的示数为R2，此时灯泡正常发光，由可知，灯泡的电阻为，由于电流前后不变，变阻器R阻值不变，根据等效替代法结合电阻的串联可知，电阻箱原来的示数R1等于Rx、灯泡的阻值和此时电阻箱的示数R2之和，即， 解得， 灯泡的电阻受温度的影响，温度越高灯泡电阻越大；若实际测量过程中，步骤②③中电流表的示数相等但均小于I，灯泡的功率变小，温度降低，小灯泡实际电阻比计算的小，由表达式可知，所测电阻Rx将比真实值偏小。 故答案为：（1） （2）断路； （3）A；5； （4）； ；小于。 8．若架设在两地之间的输电线发生了短路，如何方便快捷地确定短路的位置？针对这一实际问题，物理兴趣小组构建模型，模拟真实情景，如图甲，他们用两条足够长的电阻丝模拟输电线（图中L、N两条电阻丝每米阻值为0.5Ω），把一个电压不变的电源、一个保护电阻R、一块电压表和一块电流表用导线连接起来装入盒内，制成检测装置盒：检测时将盒外的两根导线分别与L、N模拟输电线的接线柱相连，用导线将短路处输电线连接，计算可得短路处到检测处的距离（短路处导线和检测盒内导线电阻忽略不计）。 （1）短路位置距检测装置盒越远，电流表示数 　 　 ，电压表示数 　 　 （均选填“越大”“越小”或“不变”）； （2）当电压表的示数为3V时，电流表的示数为0.5A，则短路处距离检测处 　 　 m； （3）若保护电阻的阻值为4Ω，根据（2）中数据，电源电压为 　 　 V； （4）不用电流表，且其它元件不变的情况下，即（3）中数据可用，仍要达到上述检测目的，请在乙图的虚线框内画出你设计的检测电路图，并推导出短路处到检测处距离L与电压表示数UV的关系式。（结果可不用带单位） 【分析】（1）短路位置距甲地越远，电路总电阻越大，电源电压不变，根据欧姆定律可知电流表、电压表示数的变化； （2）由图可知：当检测电路时，电压表测量输电线的电阻两端的电压，电流表测量输电线上的电流，根据欧姆定律即可求出输电线的电阻，根据电阻丝每米的阻值求出输电线的长度，据此得出短路处距离检测处的距离； （3）由图可知，检测电路时，输电线的电阻与保护电阻串联，根据串联电路的电阻特点和欧姆定律即可求出电源电压； （4）根据检测盒里的电路元件，根据串并联的特点判断他们的连接分式，据此得出连接情况的电路图； 当使用测量时，由于外部导线与检测盒里的电阻R构成串联电路；根据欧姆定律和电阻的串联特点求出AB之间的电阻；然后根据电阻与长度的关系即可得出。 【解答】解：（1）由电路图知电压表测量输电线的电阻两端的电压，短路位置距甲地越远，电路总电阻越大，根据I可知通过电路的电流越小，由U＝IR知电压表示数越大； （2）根据可得输电线的电阻为： ， 因电阻丝每米阻值为0.5Ω，且输电线是双股的，所以，短路处距离检测处的距离为： ； （3）由图可知，检测电路时，由串联电路电阻的规律知电路的总电阻为： R总＝R线+R＝6Ω+4Ω＝10Ω， 根据可得电源电压为： U＝IR总＝0.5A×10Ω＝5V； （4）不用电流表，且其它元件不变的情况下，则将电源、一个保护电阻R和与引出到盒外的两根导线A、B串联，电压表可以测量外部电路AB两端的电压，也可以测量保护电阻R两端的电压，故如下的两种连接方式： 图1中，电压表示数U示为输电线的电阻两端的电压；由于电源电压不变，保护电阻R两端的电压UR＝U﹣U示； 电路中的电流为： ， 根据可得AB之间的电阻为： ， 所以短路处到检测处距离为： ； 图2中，电压表示数U示为保护电阻R两端的电压；电路中的电流，输电线的电阻两端的电压UAB＝U﹣U示； 根据可得AB之间的电阻为： ， 所以短路处到检测处距离： 。 故答案为：（1）越小；越大；（2）6；（3）5；（4）或。 9．如图2甲是一个密封盒，盒内是由两个电阻和一些导线组成的电路，电路与盒外的a、b、c、d四个接线柱相连，而接线柱b、c在盒内已用导线相连。某活动小组欲探究盒内两电阻的阻值和电路结构，他们使用的器材是：能输出稳定电压的电池组、量程是0.6A的电流表、阻值为5Ω的定值电阻R以及若干条导线，并组成图2乙虚线框内所示的探测电路，乙中m、n是从探测电路引出的两根导线。探测时，他们首先将m与n直接连接，观察到电流表的示数为0.6A，接下去的操作程序、方法和所得数据，记录在下表中： 与m、n相连的接线柱 电流表示数/A m、n分接a、b两接线柱 0.3 m、n分接c、d两接线柱 0.2 m、n分接a、d两接线柱 0.15 根据以上的操作和数据，在图2中画出甲盒内的电路图，并标出电阻的阻值。 【分析】要解答本题需掌握：首先根据串联电路的特点和欧姆定律的计算出a与b、b与c、c与d接线柱之间的电阻，然后设计电路，要注意认真审题，弄清题目要达到的目的，然后根据题中所给器材设计解答。 【解答】解：根据题意分析，将m、n直接连接，电流表的示数为0.6A， 由欧姆定律可知电源电压： U＝IR＝0.6A×5Ω＝3V； 根据实验记录分析，将m、n接a、b两接线柱，电流表的示数为0.3A， 此时电路的总电阻： R总10Ω； a、b两接线柱间的电阻： Rab＝R总﹣R＝10Ω﹣5Ω＝5Ω， 根据m、n分接c、d两接线柱时，电流表示数为0.2A， c、d两接线柱间的电阻： RcdR5Ω＝10Ω； 根据将m、n分接a、d两接线柱时，电流表示数为0.15A， a、d两接线柱间的电阻： RadR5Ω＝15Ω， 通过以上分析，即可画出盒内电路结构和求出两个电阻的阻值分别为：Rab＝5Ω，Rcd＝10Ω．则甲盒内的电路图如图所示。 10．嘉祥学校物理兴趣小组的同学们，在创新实践活动中想设计一个电子量角器。通过讨论，他们做了如下的工作： ①把由同种材料制成的粗细均匀的电阻丝AB弯成半圆形，O为圆心，OP为能够绕圆心O转动的金属滑片，P与AB接触良好，如图甲所示 ②选择了一个电流表（量程为0﹣300mA、内阻不计） ③选了R0为保护电阻，理想电源电压U＝3V不变，组成如图乙所示电路 ④选了备用滑动变阻器两个：R1（20Ω，1A）、R2（10Ω，0.2A）。 他们的思路是：选择合适的滑动变阻器连入M、N两接线柱，把电子量角器A、O两个接线柱分别与E、F相接，将电流表表盘上电流的值重新标注成角度后就可以从电流表上直接读出OP的旋转角度。下面是他们具体的步骤： （1）先求出保护电阻的阻值：用导线连接M、N，将A、O分别与E、F相接，闭合开关。当P滑到A处时，电流表示数为200mA：当P滑到B处时，电流表示数为100mA；由此可知保护电阻R0的值。请你写出R0具体的计算过程。 （2）小嘉希望将0°刻度线标在电流表“100mA”刻度处，那么他应该选择的滑动变阻器是哪个？按此要求接好电路并将滑动变阻器滑片调到要求位置，闭合开关，当被测量角度为120°时，电流表的示数应该为多少mA？写出计算过程。 （3）小祥发现这种设计有些问题，同学们经过讨论，问老师要了一个电压表和若干导线想对电压表进行标注。请你帮他们在丙图基础上，正确连入量角器和电压表（注意：只能利用A、B、O、E、F、M、N这几个接线柱），使得电子量角器角度增大，电压表示数增大，同时电压表上标注的刻度要均匀。 【分析】（1）用导线连接M、N，将A、O分别与E、F相接，当P滑到A处时，量角器的电阻为零，电路为R0的简单电路，电流表测电路中的电流，根据欧姆定律求出保护电阻R0的值； （2）量角器0°刻度线对应着其接入电路中的电阻为零，此时R0与滑动变阻器串联，电流表测电路中的电流，根据欧姆定律求出电路中的总电阻，利用电阻的串联求出滑动变阻器接入电路中的电阻，然后确定应该选择的滑动变阻器；用导线连接M、N，将A、O分别与E、F相接，当P滑到B处时，量角器的电阻最大，R0与RAB串联，电流表测电路中的电流，利用欧姆定律和串联电路电阻规律求出RAB，同种材料制成粗细均匀电阻丝的阻值与长度成正比，据此求出被测量角度为120°时量角器接入电路中的电阻，利用电阻的串联和欧姆定律求出此时电流表的示数； （3）由题意可知，电压表上标注的刻度要均匀，根据U＝IR可知U与R应成正比，则电路中的电流不变，据此可知AB间电阻丝应全部接入电路中，根据电子量角器角度增大时电压表示数增大确定电压表并联的位置，据此进行解答。 【解答】解：（1）用导线连接M、N，将A、O分别与E、F相接，当P滑到A处时，量角器的电阻为零，电路为R0的简单电路，电流表测电路中的电流， 此时电路中的电流I1＝200mA＝0.2A，由I可得，保护电阻R0的值：R015Ω； （2）量角器0°刻度线对应着其接入电路中的电阻为零，此时R0与滑动变阻器串联，电流表测电路中的电流， 此时电路中的电流I2＝100mA＝0.1A，电路中的总电阻R30Ω， 因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以滑动变阻器接入电路中的电阻R滑＝R﹣R0＝30Ω﹣15Ω＝15Ω＞10Ω，应该选择滑动变阻器R1； 用导线连接M、N，将A、O分别与E、F相接，当P滑到B处时，量角器的电阻最大，R0与RAB串联，电流表测电路中的电流， 此时电路中的电流I3＝100mA＝0.1A，电路的总电阻为30Ω，则量角器的最大阻值RAB＝15Ω， 因同种材料制成粗细均匀电阻丝的阻值与长度成正比， 所以被测量角度为120°时，量角器接入电路中的电阻RAB′15Ω＝10Ω， 此时电流表的示数I30.075A＝75mA； （3）由题意可知，电压表上标注的刻度要均匀，由U＝IR可知，U与R成正比，则电路中的电流不变， 所以，AB间电阻丝应全部接入电路中， 又因电子量角器角度增大时，电压表示数增大， 所以，电压表应并联在量角器两端，如下图所示： 答：（1）保护电阻R0的值为15Ω，计算过程如解答所示； （2）他应该选择的滑动变阻器是R1；当被测量角度为120°时，电流表的示数应该为75mA，计算过程如解答所示； （3）如上图所示。 11．在探究“电流与电压关系”时，小华同学设计电路图如图甲，闭合开关，滑动变阻器的滑片从最右端移动到最左端的整个过程中，定值电阻的U﹣I关系图像如图乙所示。其中U0、Um、I0均为已知量，电源电压不变。请解答如下问题： （1）写出电源电压值和定值电阻的阻值； （2）请你帮小华求出滑动变阻器的最大阻值和电路中的最大电流。 【分析】（1）滑动变阻器的滑片移动到左端时，滑动变阻器阻值为0，此时定值电阻单独接入电路，定值电阻两端电压最大，为电源电压，由欧姆定律表示出定值电阻的阻值； （2）当滑动变阻器在最右端时，阻值最大，电流最小，结合图乙和串联电路特点可以算出滑动变阻器的最大阻值； 滑动变阻器的滑片移动到左端时，滑动变阻器阻值为0，此时定值电阻单独接入电路，利用欧姆定律可算出电路中的最大电流。 【解答】解：（1）由图得，定值电阻与变阻器串联，电压表V1测量定值电阻的电压，电压表V2测量变阻器的电压，电流表测量电路电流。当变阻器接入电路中电阻为0时，定值电阻的电压最大为电源电压，由图像得，电源电压值为Um。当定值电阻的电压为U0时，电流为I0。由欧姆定律得，定值电阻的阻值为： ； （2）当变阻器接入电路中电阻最大时，电路电流最小，为I0，此时滑动变阻器的电压为：UP＝Um﹣U0，由欧姆定律得，滑动变阻器的最大阻值为： RP； 当变阻器接入电路中电阻为0时，电路电阻最小，电路电流最大，电路中的最大电流： 。 答：（1）电源电压为 Um；定值电阻的阻值为 ； （2）滑动变阻器的最大阻值为；电路中的最大电流为。 12．如图1所示电路，电源电压保持不变。闭合开关，将滑动变阻器的滑片从最右端向左滑动，滑片到最右端的距离为x，在滑片移动过程中，电压表示数U与x的关系图象如图2所示，电流表示数I与x的关系图象如图3所示。开始时由于滑动变阻器接触不良，滑片从最右端开始向左滑动一段距离后电流表才有读数。其中U0、I0、L0均为已知量，求： （1）电源电压值； （2）定值电阻R0的阻值； （3）滑动变阻器没有故障时的最大阻值。 【分析】（1）（2）由图1可知，滑动变阻器与R0串联，电压表测量滑动变阻器两端的电压，电流表测量电路中电流；由图2、3可知，当滑片与右端距离在0到L0时，电压表示数不变，电流表示数为0，分析变阻器的故障情况； 由图乙可知，当滑片到最右端的距离小于L0时，电压表保持U0不变，从而得到电源电压， 由图乙和图丙可知x＝L0时电压表和电流表示数，由串联电路电压的规律得到R0两端的电压，根据欧姆定律得到R0的阻值； 当x＝2L0时，电压表示数，电流表示数I0，根据欧姆定律计算此时滑动变阻器接入电路的电阻； （3）当滑片P距离最右端等于L0时滑动变阻器未出故障，根据欧姆定律计算滑动变阻器接入电路的最大电阻，进一步计算滑动变阻器没有故障时的最大阻值。 【解答】解：（1）（2）由图1可知，滑动变阻器与R0串联，电压表测量滑动变阻器两端的电压，电流表测量电路中电流； 由图2、3可知，当滑片与右端距离在0到L0时，电压表示数不变，电流表示数为0，说明电压表此时测电源电压，滑动变阻器断路； 当滑片到最右端的距离小于L0时，电压表保持U0不变，则电源电压为U＝U0， 由图2和图3可知x＝L0，电压表和电流表示数分别为，U1，电流为I0， 因为串联电路总电压等于各分电压之和，因此R0两端的电压为UR0＝U0﹣U1＝U0， 根据欧姆定律可得电阻R0的阻值为R0； 当x＝2L0时，电压表示数U2，电流表示数I0，则此时滑动变阻器接入电路的电阻R2； （3）当x＝L0时，根据欧姆定律可得此时滑动变阻器接入电路中的电阻R1， 故滑动变阻器滑动2L0﹣L0＝L0电阻的改变量是ΔR＝R1﹣R2， 所以从断点处滑片P向左滑动的过程中，该滑动变阻器滑片P移动的距离等于L0， 滑动变阻器未出故障时的最大阻值R滑大＝R1+ΔR。 答：（1）电源电压值为U0； （2）定值电阻R0的阻值是； （3）滑动变阻器没有故障时的最大阻值为。 13.在一次科技活动中，老师给同学们展示一个如图1所示的黑盒子，盒内有一个电池组（已知电压为12V）、两个阻值分别为R1和R2的电阻和若干导线组成的电路，盒内电路分别跟盒外的四个接线端A、B、C、D相连接。小腆同学用电流表试触A、B、C、D任意两个接线柱时，发现AD间的电流很大，接着他进行了以下操作：当电流表分别接在AB、CD间时，电流表无示数；电流表接DB间时，读数为1.2A；电流表接AC间时读数为0.8A；电流表接BC间时，读数为0.48A。 根据上述测量结果，完成下列要求： （1）电源接在相邻的　 　 两点间： （2）当电流表接在BC间时，电路中的电阻为多大？ （3）在图1的方框中画出能表示盒内电路连接情况的电路图（标出电阻大小）； （4）小祝同学在B、C之间接一个最大电阻为15欧姆的滑动变阻器R3，再用电流表连接A端和滑动变阻器的滑片P，如图2所示，在滑片P由最下端移至最上端的过程中，电流表示数的最大值和最小值的比值是多少。 【分析】（1）（3）由题意知，电流表在AD间的电流很大，说明AD间没有电阻，但有电源； 当电流表分别接在AB、CD间时，电流表无示数，说明AB、CD间没有电源，则电源在AB、CD之间； 电流表接DB间时，读数为1.2A，根据欧姆定律算出BD间的电阻，且电阻在电源和B之间； 电流表接AC间时读数为0.8A，根据欧姆定律算出AC间的电阻，且电阻在电源和C之间； （2）电流表接BC间时，读数为0.48A，根据欧姆定律算出BC间的电阻； （4）滑片在最下端时，R1和R3被短路，只有电阻R2工作，此时电路的电阻最小，电流最大，根据欧姆定律算出最大电流； 当滑片在最上端时，R1被短路，电阻R2和R3串联，此时电路的电阻最大，电流最小，根据欧姆定律算出最小电流。 【解答】解：（1）由题意知，电流表在AD间的电流很大，说明AD间没有电阻，但有电源； 所以电源接在相邻的AD两点间； （2）当电流表接在BC间时电流为0.48A， 根据欧姆定律I知， 电路中的电阻为： R25Ω； （3）由题意知，电流表接DB间时，读数为1.2A， 根据欧姆定律I知， BD间的电阻为：R110Ω，且电阻在电源和B之间； 当电流表接AC间时读数为0.8A， 根据欧姆定律I知， AC间的电阻为：R215Ω，且电阻在电源和B之间； 暗箱内部连接如图： （4）滑片在最下端时，R1和R3被短路，只有电阻R2工作，此时电路的电阻最小，电流最大， 电路的最大电流为： I大0.8A； 当滑片在最上端时，R1被短路，电阻R2和R3串联，此时电路的电阻最大，电流最小， 最小电流为： I小0.4A， 电流表示数的最大值和最小值的比值是：0.8A：0.4A＝2：1。 答：（1）AD；（2）当电流表接在BC间时，电路中的电阻为25Ω；（3）见上图；（4），电流表示数的最大值和最小值的比值是2：1。 14．某实验探究小组在“用电压表测电压的实验”中，实验方案与教科书建议的方案略有不同，他们先测得干电池组两端的电压为3.0V，然后将两只灯泡L1、L2并联接在该电池组两端，如图1所示。闭合三个开关，用电压表测得L1、L2两端电压U1、U2均为2.5V。 根据他们的实验数据，可以得出结论：并联电路中，各支路两端的电压 　相等　 。 进一步分析实验数据后，实验小组的小瑛同学发现了一个重要问题：并联的两个灯泡的电压小于3.0V，还有0.5V的电压哪里去了呢？难道电池组内部有电阻分得了电压吗？ 通过查阅资料和请教老师，实验小组得到的信息是：电池组内部有电阻r，在正常情况下r为定值；电池组相当于一个电压U恒定的理想电源与r的组合，如图2所示。 学习初中电学内容后，该实验小组继续研究他们发现的问题：实验小组认为，如果上述信息真实可靠，当我们把电路中电池以外的电阻等效成一个电阻R外时，图1所示电路可等效为图3所示电路。如果断开图1中的S2，R外将 　变大　 （选填“变大”、“变小”或“不变”），U外将 　变大　 。实验结果表明，上述分析完全正确。 为了测定r的值，实验小组设计了如图4所示的测量电路。其中R1＝5Ω，R2＝14Ω．当只闭合S1时，电流表示数I1为0.5A；只闭合S2时，电流表示数I2为0.2A。 请你依据上述数据，帮实验小组计算出r的值。要求写出必要的文字说明和表达式。 【分析】（1）用电表测量并联电路两端的电压，并找出的规律是：各支路两端的电压相等； （2）电池内部电阻与外部电阻的关系是串联，串联电路起分压作用，并且根据电阻的比值进行分压，所以当断开图1中的S2，由于减少一条支路，将使R外增大，则外部电路分得的电压，即U外会增大； （3）如图4所示的测定r的电路中，当只闭合S1时，R1与r的串联，电流表示数I1为0.5A；只闭合S2时，R2与r的串联，电流表示数I2为0.2A．两次电路中电源的电压不变，再根据串联电路的电压特点，即可求出电源的内电阻r。 【解答】解：（1）如图1所示，闭合三个开关，用电压表测得L1、L2两端电压U1、U2均为2.5V，因得L1、L2是并联连接的，可以得出结论是：各支路两端的电压相等。 故答案为：相等。 （2）电池内部电阻与外部电阻的关系是串联，串联电路起分压作用，并且根据电阻的比值进行分压，所以当断开图1中的S2，由于减少一条支路，由于并联电路的总电阻小于任一支路上的电阻，所以将使R外增大，则根据串联电路的分压特点可知外部电路分得的电压，即U外会增大； 故答案为：增大、增大。 （3）如图4所示的测定r的电路中，当只闭合S1时，R1与r的串联； 则：U＝I1（R1+r）； 即：U＝0.5A（5Ω+r）﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①； 只闭合S2时，R2与r的串联，电流表示数I2为0.2A， 则：U＝I2（R2+r）； 即：U＝0.2A（14Ω+r）﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②。 解①、②组成的方程组可得：r＝1Ω 答：电池组内部有电阻r为1Ω。 15.若架设在两地之间的输电线发生了短路，如何确定短路的位置？青羊区某学校物理兴趣小组分别进行下面的研究。 他们用AB、CD两根长均为L（L为75cm）的直电阻丝模拟输电线，将导线连在两根电阻丝之间某处模拟输电线短路，在电阻丝的右侧可以安装检测电路，电阻丝单位长度的阻值为r（每厘米的电阻为2Ω），如图甲所示。他们把一个电压恒为U电源（提供4V稳定电压）、一个定值电阻R0（阻值为300Ω）、电阻箱R1（0～999.9Ω）和一块电压表（有两个量程分别0～3V和0～15V）及开关S一个用导线连接起来装入一个盒内，并引出两根导线到盒外，制成检测盒，如图乙所示。检测时将盒外的两根导线分别与模拟输电线B、D端的两接线柱相连，从而构成检测电路。通过读取盒内电压表的示数、经过计算得知短路处到B端的距离。为了减小误差，电压表示数要不小于量程的三分之一（导线电阻忽略不计）。 （1）电压表的量程应选取　 　 V； （2）当电阻箱调为0，电压表示数为3V时，短路处到B端的距离　 　 m； （3）如果短路位置改变，需考虑测量值超电压表量程的可能。既要使电压表的示数不小于量程的三分之一，又要确保不超电压表量程，电阻箱R1的取值范围 　 ； （4）如果电阻箱已经调到要求范围内的某阻值且读数为R1，推导出短路处到B端距离L1与电压表示数U0的关系式：L1= （用r、U、U0、R1、R0表示） 【分析】（1）由题意可知，电压表示数要不小于量程的三分之一，分析不同量程时电压表的示数，然后结合电源的电压得出电压表的量程； （2）当电阻箱调为0，电压表示数为3V时，根据串联电路的电压特点求出输电线两端的电压，根据串联电路的电流特点和欧姆定律得出等式即可求出输电线的电阻，电阻丝单位长度的阻值为r（每厘米的电阻为2Ω），且输电线是双股的，据此求出短路处到B端的距离； （3）①由（2）的计算可知，当电压表示数为3V时，输电线的电阻和电阻箱R1的阻值之和为100Ω，当短路位置为0时，电阻箱R1的取值最小，据此求出其最小值； ②电压表的示数为1V时，根据串联电路的电压特点求出输电线和R1两端的电压之和，根据串联电路的电流特点和欧姆定律得出等式即可求出输电线和R1的阻值之和，当短路位置最远，电阻箱R1的取值最大，根据题意求出输电线的总电阻，然后求出电阻箱R1的最大值，进一步得出电阻箱R1的取值范围； （4）电压表示数为U0时，根据欧姆定律求出电路中的电流，根据电阻的串联求出此时电路中的总电阻，根据题意求出输电线的电阻，然后求出输电线的长度，进一步求出短路处到B端距离。 【解答】解： （1）由题意可知，电压表示数要不小于量程的三分之一，即0～3V的量程不小于1V，0～15V的量程不小于5V， 由电源的电压U＝4V可知，电压表的量程应选取0～3V； （2）当电阻箱调为0，电压表示数为3V时， 因串联电路中总电压等于各分电压之和， 所以，输电线两端的电压： U线＝U﹣U0＝4V﹣3V＝1V， 因串联电路中各处的电流相等， 所以，电路中的电流： I1，即， 解得：R线＝100Ω， 因电阻丝单位长度的阻值为r（每厘米的电阻为2Ω），且输电线是双股的， 所以，短路处到B端的距离：L25cm＝0.25m； （3）①由（2）的计算可知，当电压表示数为3V时，输电线的电阻和电阻箱R1的阻值之和为100Ω， 当短路位置为0时，电阻箱R1的取值最小，则其最小值为100Ω； ②电压表的示数为1V时，输电线和R1两端的电压之和： U1＝U﹣U0′＝4V﹣1V＝3V， 此时电路中的电流： I2，即， 解得：R＝900Ω， 当短路位置最远，电阻箱R1的取值最大， 输电线的总电阻： R线′＝22Ω＝300Ω， 则电阻箱R1的最大值： R1＝R﹣R线′＝900Ω﹣300Ω＝600Ω， 所以，电阻箱R1的取值范围为100Ω～600Ω； （4）电压表示数为U0时，电路中的电流I， 此时电路中的总电阻R总R0， 输电线的电阻R线＝R总﹣R0﹣R1R0﹣R0﹣R1， 输电线的长度Lcmcm， 短路处到B端距离L1Lcm。 故答案为：（1）0～3V；（2）0.25；（3）100Ω～600Ω；（4）cm。 学科网（北京）股份有限公司 $ 2026年天津市中考物理二轮复习专题练习九中考压轴25题电学综合题 1．在探究影响导体电阻的大小因素的实验中得到：电阻的大小与导体材料（ρ）、长度（l）、横截面积（S）有关，关系式为。现取一根粗细均匀电阻值为R0的合金丝ab，将其接在电压恒为U0的电源上如图甲所示，此时电流表的示数为I0。实验小组为获得不同的电流值，对电路进行改进设计，如图乙、图丙所示：从合金丝ab的中点处c引出一条导线cd（a.b.d三处为接线柱），将合金丝ab以不同方式连接在电压恒为U0的电源上，使得图乙电路中电流表示数为I1、图丙电路中电流表示数为I2，且I0＜I1＜I2。 （1）求Rac的电阻； （2）请分别将图乙、图丙中各元件连接成符合改进要求的电路； （3）对上述三种设计的电路进行多次实验，得出数据画出I与R对应关系的部分图像如图丁所示，求图丙中I2的值。 2．物理课外小组的同学们在课外活动中，自制了一个“电阻测量盒”（如图甲所示），内有电源（电压不变且未知）、已知阻值为R0的定值电阻、开关和电流表，并引出两根导线E、F到盒外。当开关断开时，电阻测量盒不能工作。使用时将盒外的两根导线E、F直接连接，闭合开关读出电流表的示数I1；然后断开开关，将盒外的两根导线E、F分别与待测电阻Rx的两端相连，闭合开关读出电流表的示数I2，就可以算出Rx的阻值。 请你解答如下问题： （1）在图乙的虚线框内画出测量盒中符合设计要求的电路图；并推导出待测电阻Rx的数学表达式。 （2）实验室有一个电学黑箱，同学们利用这个“电阻测量盒”进行探究。电学黑箱其外形如图丙所示，箱体外有三个接线柱，箱盖上有一个塑料滑块。已知黑箱内部元件只有一个滑动变阻器和一个定值电阻，滑动变阻器只有两个接线柱接入电路。同学们把“电阻测量盒”外的两根导线E、F直接连接、再分别与黑箱外的接线柱相连，闭合开关，移动滑块，记下的数据如表，再根据测出的数据，推测内部的连接情况。请在图丁虚线框内画出箱内各元件连接电路图，并在定值电阻旁标明其阻值。 测试次数 连接情况 电流表示数 第1次 E、F直接连接 I1 第2次 E、F与A、B分别连接 I1 第3次 E、F与A、C分别连接 I1～I1 第4次 E、F与B、C分别连接 I1～I1 （3）将黑箱外的其中的两个接线柱分别接在电压恒为U的电源两端，移动滑动变阻器滑片，求黑箱内定值电阻的最小电功率。（最小功率不为零） 3．小明利用图甲所示电路研究“电流与电压关系”时，闭合开关S，滑动变阻器的滑片从右端移动到左端的整个过程中，定值电阻的U﹣I关系图象如图乙所示。其中U0、Um、I0均为已知量，电源电压不变。 请解答如下问题： （1）写出电源电压值； （2）在乙图所示的坐标系中，画出滑片整个移动过程中滑动变阻器的U﹣I关系图象，并通过计算（要求：写出计算过程）在图象中标出端点的坐标。 4．小明利用图1所示电路研究“电流与电压关系”时，闭合开关S，滑动变阻器的滑片从右端移动到左端的整个过程中，定值电阻的U﹣I关系图象如图2所示，其中U0、UM、I0均为已知量，电源电压不变。请解答如下问题： （1）写出电源电压值； （2）在图2所示的坐标系中，画出滑片整个移动过程中滑动变阻器的U﹣I关系图象，并标出端点的坐标； （3）滑片移动过程中，当电流表示数由I1变为I2时，电压表V1示数增加了ΔU，请你推导出定值电阻的电功率变化最ΔP的数学表达式（用I1、I2和ΔU表示）。 5．在某次科技活动中，老师给同学们展示一个如图甲所示的黑盒子，绝缘外壳上有A、B、C三个接线柱。老师告诉同学们，盒内电路由两个定值电阻连接而成。小海同学设计了如图乙所示的电路来研究盒内电阻的连接情况。已知电源电压恒定不变，R0是阻值为3Ω的定值电阻，R1是滑动变阻器。小海进行了如下的实验操作： （1）把BC两个接线柱接到MN之间，只闭合开关S，将R1的滑片移至最左端时，电压表示数为1.8V，电流表示数为0.6A； （2）用导线把AC连接起来，再将AB接线柱接入MN之间，闭合开关S和S1，此时电流表的示数为1.8A；请根据操作画出黑盒子内的电路图，并标明各电阻的阻值。 6．跨学科实践：制作简易调光台灯 【项目提出】 台灯是生活中最常见的家用电器之一。生活中为了保护视力，在不同使用场景（例如书写文字和使用电脑）时，对光亮度有着不同的需求，因此很多台灯都有可调亮度的功能。同学们学习了电学知识后也想制作一个简易调光台灯。 【项目分析】 要制作一个简易调光台灯，需要完成以下任务。 1：了解简易调光台灯的工作原理。 2：设计一台简易调光台灯。 3：选择元件，完成制作。 【项目实施】 1：了解简易调光台灯的工作原理。 由电学知识可知，灯泡的发光亮度由电灯的实际电功率决定。因此只要改变灯泡的实际电功率，就可以实现调节灯泡亮度的功能。 2：设计一台简易调光台灯 电源电压不变，为了改变灯泡的实际电功率，可以将灯泡与一个滑动变阻器 　 　 联（填“串”或“并”）。通过改变滑动变阻器接入电路的电阻，从而改变灯泡的实际功率，实现调光的目的。 3：选择元件，完成制作 某同学选择电源、开关、滑动变阻器、小灯泡各一个，导线若干。连接如图甲所示电路。 进行调试时，闭合开关，移动滑动变阻器滑片，发现小灯泡忽明忽暗，出现这种现象的原因是 　 　 。 由于滑动变阻器体积较大，于是同学们找来电位器来代替滑动变阻器，电位器的结构图如乙所示，A、B、C为电位器的三个接线柱，转动旋钮可以改变接入电路的电阻。为了顺时针旋转旋钮时电灯变亮，则应该连接的接线柱为（ 　 ） A.A和B B.B和C C.A和C 【展示交流】 1：同学们展示了自己制作的调光台灯，闭合控制开关，旋转电位器的旋钮，小灯泡可以改变亮度，当旋钮旋转到一端时，发现小灯泡不发光。小组同学思考既然可以通过旋转旋钮调节小灯泡从发光到不发光，就可以去掉电路中的控制开关，不必断电。从节能的角度思考，他们这样做是否正确？　 　 。 2：有的同学发现有的台灯还配有声控开关，可以用按钮开关或声控开关分别控制台灯，则下列开关部分电路的设计图正确的是（ 　 　 ） 3：有的同学发现生活中为了适应不同的使用场景，更快的将台灯调到一定亮度，某台灯的电路如图丙所示，将开关接1触点时为断路，开关接2触点或接4触点时，电灯的电功率分别为P1和P3，电灯电阻为RL（灯丝电阻不随温度变化），电阻R1阻值为R0，若P1：P3＝1：9，则电阻R3＝ 　 （用RL和R0表示）。 7．在“探究电流与电阻的关系”时，小华同学用如图甲所示的电路进行实验。器材有：电源（电压恒为6V）、电流表、电压表、定值电阻R（5Ω、10Ω、15Ω、20Ω各一个）、滑动变阻器（“30Ω 1A”）、开关、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）连接好电路，闭合开关，发现电流表无示数，电压表指针明显偏转，仔细检查，电路连接无误，则电路存在的故障可能是R 　 　 ； （3）故障排除后，多次更换不同的定值电阻R，闭合开关后移动滑动变阻器的滑片，使电压表示数保持不变，如图乙所示的是电流表示数I与定值电阻R的关系图像。当把电阻15Ω更换成20Ω时，闭合开关后，变阻器的滑片本应向 　 　 （选填“A”或“B”）端滑动，但是小华却发现移动变阻器的滑片不能保持电压表示数不变，为了继续完成该实验，他可以更换电压不高于 　 　 V的电源； （4）小红利用图丙所示电路测出了Rx的阻值，已知灯泡L2的额定电压为UL、额定功率为PL，R0为电阻箱，请在空白处填上适当内容： ①将Rx接入图丙虚线框a位置中，b虚线框中接入导线，R0调至适当阻值后，闭合开关S1； ②将开关S2接“1”接线柱，仅调节滑动变阻器R的滑片P，直至电流表的示数I= 　（用已知量或测量量的符号表示），读出电阻箱的示数为R1； ③将开关S2接“2”接线柱，仅调节电阻箱，可使电流表的示数仍与上一次相同，读出此时电阻箱的示数为R2； ④则Rx＝ 　 　 ；（用已知量或测量量的符号表示） ⑤如果实际测量过程中，步骤②③中电流表的示数相等但均小于I， 则所测的电阻Rx阻值 　　 （选填“大于”、“小于”或“等于”）真实值。 8．若架设在两地之间的输电线发生了短路，如何方便快捷地确定短路的位置？针对这一实际问题，物理兴趣小组构建模型，模拟真实情景，如图甲，他们用两条足够长的电阻丝模拟输电线（图中L、N两条电阻丝每米阻值为0.5Ω），把一个电压不变的电源、一个保护电阻R、一块电压表和一块电流表用导线连接起来装入盒内，制成检测装置盒：检测时将盒外的两根导线分别与L、N模拟输电线的接线柱相连，用导线将短路处输电线连接，计算可得短路处到检测处的距离（短路处导线和检测盒内导线电阻忽略不计）。 （1）短路位置距检测装置盒越远，电流表示数 　 　 ，电压表示数 　 　 （均选填“越大”“越小”或“不变”）； （2）当电压表的示数为3V时，电流表的示数为0.5A，则短路处距离检测处 　 　 m； （3）若保护电阻的阻值为4Ω，根据（2）中数据，电源电压为 　 　 V； （4）不用电流表，且其它元件不变的情况下，即（3）中数据可用，仍要达到上述检测目的，请在乙图的虚线框内画出你设计的检测电路图，并推导出短路处到检测处距离L与电压表示数UV的关系式。（结果可不用带单位） 9．如图2甲是一个密封盒，盒内是由两个电阻和一些导线组成的电路，电路与盒外的a、b、c、d四个接线柱相连，而接线柱b、c在盒内已用导线相连。某活动小组欲探究盒内两电阻的阻值和电路结构，他们使用的器材是：能输出稳定电压的电池组、量程是0.6A的电流表、阻值为5Ω的定值电阻R以及若干条导线，并组成图2乙虚线框内所示的探测电路，乙中m、n是从探测电路引出的两根导线。探测时，他们首先将m与n直接连接，观察到电流表的示数为0.6A，接下去的操作程序、方法和所得数据，记录在下表中： 与m、n相连的接线柱 电流表示数/A m、n分接a、b两接线柱 0.3 m、n分接c、d两接线柱 0.2 m、n分接a、d两接线柱 0.15 根据以上的操作和数据，在图2中画出甲盒内的电路图，并标出电阻的阻值。 10．嘉祥学校物理兴趣小组的同学们，在创新实践活动中想设计一个电子量角器。通过讨论，他们做了如下的工作： ①把由同种材料制成的粗细均匀的电阻丝AB弯成半圆形，O为圆心，OP为能够绕圆心O转动的金属滑片，P与AB接触良好，如图甲所示 ②选择了一个电流表（量程为0﹣300mA、内阻不计） ③选了R0为保护电阻，理想电源电压U＝3V不变，组成如图乙所示电路 ④选了备用滑动变阻器两个：R1（20Ω，1A）、R2（10Ω，0.2A）。 他们的思路是：选择合适的滑动变阻器连入M、N两接线柱，把电子量角器A、O两个接线柱分别与E、F相接，将电流表表盘上电流的值重新标注成角度后就可以从电流表上直接读出OP的旋转角度。下面是他们具体的步骤： （1）先求出保护电阻的阻值：用导线连接M、N，将A、O分别与E、F相接，闭合开关。当P滑到A处时，电流表示数为200mA：当P滑到B处时，电流表示数为100mA；由此可知保护电阻R0的值。请你写出R0具体的计算过程。 （2）小嘉希望将0°刻度线标在电流表“100mA”刻度处，那么他应该选择的滑动变阻器是哪个？按此要求接好电路并将滑动变阻器滑片调到要求位置，闭合开关，当被测量角度为120°时，电流表的示数应该为多少mA？写出计算过程。 （3）小祥发现这种设计有些问题，同学们经过讨论，问老师要了一个电压表和若干导线想对电压表进行标注。请你帮他们在丙图基础上，正确连入量角器和电压表（注意：只能利用A、B、O、E、F、M、N这几个接线柱），使得电子量角器角度增大，电压表示数增大，同时电压表上标注的刻度要均匀。 11．在探究“电流与电压关系”时，小华同学设计电路图如图甲，闭合开关，滑动变阻器的滑片从最右端移动到最左端的整个过程中，定值电阻的U﹣I关系图像如图乙所示。其中U0、Um、I0均为已知量，电源电压不变。请解答如下问题： （1）写出电源电压值和定值电阻的阻值； （2）请你帮小华求出滑动变阻器的最大阻值和电路中的最大电流。 12．如图1所示电路，电源电压保持不变。闭合开关，将滑动变阻器的滑片从最右端向左滑动，滑片到最右端的距离为x，在滑片移动过程中，电压表示数U与x的关系图象如图2所示，电流表示数I与x的关系图象如图3所示。开始时由于滑动变阻器接触不良，滑片从最右端开始向左滑动一段距离后电流表才有读数。其中U0、I0、L0均为已知量，求： （1）电源电压值； （2）定值电阻R0的阻值； （3）滑动变阻器没有故障时的最大阻值。 13.在一次科技活动中，老师给同学们展示一个如图1所示的黑盒子，盒内有一个电池组（已知电压为12V）、两个阻值分别为R1和R2的电阻和若干导线组成的电路，盒内电路分别跟盒外的四个接线端A、B、C、D相连接。小腆同学用电流表试触A、B、C、D任意两个接线柱时，发现AD间的电流很大，接着他进行了以下操作：当电流表分别接在AB、CD间时，电流表无示数；电流表接DB间时，读数为1.2A；电流表接AC间时读数为0.8A；电流表接BC间时，读数为0.48A。 根据上述测量结果，完成下列要求： （1）电源接在相邻的　 　 两点间： （2）当电流表接在BC间时，电路中的电阻为多大？ （3）在图1的方框中画出能表示盒内电路连接情况的电路图（标出电阻大小）； （4）小祝同学在B、C之间接一个最大电阻为15欧姆的滑动变阻器R3，再用电流表连接A端和滑动变阻器的滑片P，如图2所示，在滑片P由最下端移至最上端的过程中，电流表示数的最大值和最小值的比值是多少。 14．某实验探究小组在“用电压表测电压的实验”中，实验方案与教科书建议的方案略有不同，他们先测得干电池组两端的电压为3.0V，然后将两只灯泡L1、L2并联接在该电池组两端，如图1所示。闭合三个开关，用电压表测得L1、L2两端电压U1、U2均为2.5V。 根据他们的实验数据，可以得出结论：并联电路中，各支路两端的电压 　 　 。 进一步分析实验数据后，实验小组的小瑛同学发现了一个重要问题：并联的两个灯泡的电压小于3.0V，还有0.5V的电压哪里去了呢？难道电池组内部有电阻分得了电压吗？ 通过查阅资料和请教老师，实验小组得到的信息是：电池组内部有电阻r，在正常情况下r为定值；电池组相当于一个电压U恒定的理想电源与r的组合，如图2所示。 学习初中电学内容后，该实验小组继续研究他们发现的问题：实验小组认为，如果上述信息真实可靠，当我们把电路中电池以外的电阻等效成一个电阻R外时，图1所示电路可等效为图3所示电路。如果断开图1中的S2，R外将 　 　 （选填“变大”、“变小”或“不变”），U外将 　 　 。实验结果表明，上述分析完全正确。 为了测定r的值，实验小组设计了如图4所示的测量电路。其中R1＝5Ω，R2＝14Ω．当只闭合S1时，电流表示数I1为0.5A；只闭合S2时，电流表示数I2为0.2A。 请你依据上述数据，帮实验小组计算出r的值。要求写出必要的文字说明和表达式。 15.若架设在两地之间的输电线发生了短路，如何确定短路的位置？青羊区某学校物理兴趣小组分别进行下面的研究。 他们用AB、CD两根长均为L（L为75cm）的直电阻丝模拟输电线，将导线连在两根电阻丝之间某处模拟输电线短路，在电阻丝的右侧可以安装检测电路，电阻丝单位长度的阻值为r（每厘米的电阻为2Ω），如图甲所示。他们把一个电压恒为U电源（提供4V稳定电压）、一个定值电阻R0（阻值为300Ω）、电阻箱R1（0～999.9Ω）和一块电压表（有两个量程分别0～3V和0～15V）及开关S一个用导线连接起来装入一个盒内，并引出两根导线到盒外，制成检测盒，如图乙所示。检测时将盒外的两根导线分别与模拟输电线B、D端的两接线柱相连，从而构成检测电路。通过读取盒内电压表的示数、经过计算得知短路处到B端的距离。为了减小误差，电压表示数要不小于量程的三分之一（导线电阻忽略不计）。 （1）电压表的量程应选取　 　 V； （2）当电阻箱调为0，电压表示数为3V时，短路处到B端的距离　 　 m； （3）如果短路位置改变，需考虑测量值超电压表量程的可能。既要使电压表的示数不小于量程的三分之一，又要确保不超电压表量程，电阻箱R1的取值范围 　 ； （4）如果电阻箱已经调到要求范围内的某阻值且读数为R1，推导出短路处到B端距离L1与电压表示数U0的关系式：L1= （用r、U、U0、R1、R0表示） 学科网（北京）股份有限公司 $