专题21 中考实验之电(一)(举一反三复习讲义)(全国通用)2026年中考物理二轮复习
2026-04-27
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内容正文:
专题21 中考实验之电(一)
第一部分 核心考点精讲
【考点01】 探究串、并联电路电流的特点
【考点02】 探究串、并联电路电压的特点
【考点03】 探究导体电阻的影响因素
【考点04】 探究导体中电流与电压、电阻的关系
【考点05】 伏安法测未知电阻
第二部分 题海精炼
考点 01 探究串、并联电路电流的特点
常见的模型
已知实验器材:电源、开关、不同规格的灯泡、电流表、导线若干。通过连接串联和并联电路,测量电路中不同位置的电流,探究串、并联电路中电流的分布规律。
情境示例:如图所示,是探究串、并联电路电流特点的实验装置,先将两个不同规格的灯泡串联在电路中,将电流表分别接入电路的电源正极、两个灯泡之间、电源负极处,闭合开关,记录三次电流表的示数;再将两个灯泡并联在电路中,将电流表分别接入干路和两个支路中,闭合开关,记录干路和各支路电流表的示数,更换灯泡规格多次实验,分析实验数据得出串、并联电路电流的特点。
解题策略:
实验核心是控制变量法和多次实验法,确保实验结论具有普遍性。
实验器材作用:电源提供电能;开关控制电路的通断;不同规格的灯泡避免实验偶然性;电流表用于测量电路中的电流,使用时需串联在电路中,电流从正接线柱流入、负接线柱流出,选择合适的量程。
实验操作时,连接电路前要断开开关,电流表量程选择要合适(先试触,避免量程过小损坏电表);串联电路中,电流表接入不同位置时,要保证电路连接正确,避免短路;并联电路中,要区分干路和支路,电流表接入干路时测总电流,接入支路时测对应支路电流;多次更换灯泡规格实验,避免实验结论具有偶然性。
现象与结论:串联电路中,各处的电流都相等(I=I1=I2);并联电路中,干路电流等于各支路电流之和(I=I1+I2)。
拓展知识点:电流表不能直接接在电源两极上,否则会造成电源短路,损坏电流表和电源;串、并联电路电流特点是电路分析的基础,常结合欧姆定律进行综合考查。
【典例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
【解析】(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。
【变式1-1】(2026·湖北鄂州·一模)如图所示,同学小明小组正在探究“并联电路中干路电流与各支路电流的规律”。
(1)在连接电路时,他们发现刚接好最后一根导线,电流表的指针就发生了偏转,原因是_________。
(2)图甲是他们某次测量时连接的实验电路,此时电流表测量的是_________(选填“干路”、“L1”或“L2”)的电流。
(3)小明要测量通过L1的电流时只移动了一根导线,请你在移动的导线上画“×”,并用笔画线代替导线连接正确的电路。
(4)分析下表数据可初步得出结论:在并联电路中,干路电流等于___________;对该实验不完善之处,请提出建议____________。
干路电流/A
L1所在的支路电流/A
L2所在的支路电流/A
0.5
0.3
0.2
(5)另一小组的小龙同学在实验结束后又连接了如图乙所示的串联电路,他用电流表测出图乙C点处的电流如图丙所示为_________A。小龙观察发现灯泡L2比L1更亮,他想:若仅对调两个小灯泡在电路中的位置,灯泡的亮度会怎样呢?对调两个小灯泡位置,闭合开关,观察现象是_________(选填“L1更亮”、“L2更亮”或“一样亮”)。
【答案】(1)连接电路时开关未断开 (2)干路 (3) (4)各支路电流之和 更换不同规格的灯泡进行多次实验 (5)0.2 一样亮
【解析】(1)为保护电路,连接电路时开关必须断开。刚接好最后一根导线电流表就偏转,说明电路处于通路状态,原因是连接电路时开关没有断开。
(2)图甲中电流表接在干路位置,测量的是干路电流。
(3)要测量通过L1的电流,需将电流表与L1串联,然后再与L2并联,将连接L1和L2左侧的导线改接为L2左侧和电流表的“-”接线柱连接。作图如下:
(4)并联电路中,干路电流等于各支路电流之和;实验仅测了一组数据,结论具有偶然性,建议更换不同规格的灯泡进行多次实验,避免偶然性,得出普遍规律。
(5)图丙中电流表量程为0∼0.6A,分度值为0.02A,示数为0.2A;图乙为串联电路,串联电路中电流处处相等,灯泡亮度由实际功率决定,L2更亮是因为L2电阻更大,对调位置后,电流仍相等,电阻大小不变,实际功率不变,故观察现象是一样亮。
【变式1-2】(2026·天津和平·一模)小明设计了图甲电路来探究“并联电路中电流的规律”。
(1)根据图甲电路图连接实物电路时,开关应___________;在不能估测电路中的电流大小时,电流表应先选用___________(选填“大”或“小”)的测量范围“试触”,然后根据情况判断电流的大小,再选用合适的测量范围。
(2)选用合适的测量范围后,如果电流表测量图甲中处的电流,请完成图乙的电路连接。
(3)小明更换规格不同的小灯泡又进行了多次实验,实验数据如表所示,第一组实验的B处电流如图丙所示,请将表格①②补充完整。①___________②___________。
实验次序
处电流
处电流
处电流
1
0.2
①
②
2
0.4
0.8
1.2
3
0.5
1.2
1.7
【答案】(1)断开 大 (2) (3)0.3 0.5
【解析】(1)[1]连接电路时,为保护电路,开关必须断开。
[2]当无法估测电流大小时,为防止电流表烧坏,应选用大量程试触,再选择合适量程。
(2)由图甲可知,C点在并联电路的干路,因此电流表要串联在干路中,按电流“正进负出”的规则连接实物,使两个灯泡并联,电流表接干路即可,据此作图。
(3)[1][2]图丙电流表选用0~0.6A量程,分度值为0.02A,读数为0.3A,因此B处电流;根据并联电路电流规律,可得干路电流
【变式1-3】(2026·上海松江·二模)“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。
发现问题:电源(输出电压为6V)、电流表、滑动变阻器、开关、导线均完好,电路正确连接。闭合开关,观察到灯泡(3.8V,0.4A)和(2.5V,0.3A)都不发光,电流表示数为零;
(2)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.a”或“B.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,则可以确定的故障是___________。为进一步检测是否还存在故障,取下已确定的故障小灯换上完好的小灯(3.8V,0.4A),请写出两灯发光情况及电路判断结果。___________
【答案】(1) (2)B 6.0 断路 取下故障的,换上完好的小灯:若两灯都发光,说明电路无其他故障,仅断路;若仍不发光,说明电路还存在其他断路故障。
【解析】(1)滑片P向D移动时,电路电流增大,说明滑动变阻器接入电路的电阻减小,因此应接右下接线柱B,将B接线柱与电路中电源负极连接,电流表的负接线柱滑动变阻器的上端相连,连线不交叉即可,据此作图。
(2)[1]电压表使用时,电流需从正接线柱流入、负接线柱流出,因此应将鳄鱼夹b接电源“+”极,故选B。
[2]图丙中电压表选用0~15V量程,分度值为0.5V,指针指向第12小格,示数为6.0V。
[3]闭合开关后两灯都不发光、电流表示数为零,说明电路断路;将鳄鱼夹“b”接电源“+”极、另一鳄鱼夹先后夹在E、G接线柱,示数均等于电源电压,说明从G接线柱到负极之间的电路是通路,则M、G之间存在断路,因此故障可能为灯泡断路,断路后,电压表串联在电路中,测电源电压。
[4]见答案
考点 02 探究串、并联电路电压的特点
常见的模型
已知实验器材:电源、开关、不同规格的灯泡、电压表、导线若干。通过连接串联和并联电路,测量电路中不同用电器两端及电源两端的电压,探究串、并联电路中电压的分布规律。
情境示例:如图所示,是探究串、并联电路电压特点的实验装置,先将两个不同规格的灯泡串联在电路中,将电压表分别并联在电源两端、第一个灯泡两端、第二个灯泡两端,闭合开关,记录三次电压表的示数;再将两个灯泡并联在电路中,将电压表分别并联在电源两端、两个灯泡两端,闭合开关,记录电压表的示数,更换灯泡规格多次实验,分析实验数据得出串、并联电路电压的特点。
解题策略:
实验核心是控制变量法和多次实验法,确保结论具有普遍性。
实验器材作用:电压表用于测量用电器两端或电源两端的电压,使用时需并联在被测电路两端,电流从正接线柱流入、负接线柱流出,选择合适的量程;其他器材作用与探究串、并联电路电流特点实验一致。
实验操作时,连接电路前断开开关,电压表量程选择要合适(先试触);电压表并联时,要确保正负接线柱连接正确,避免指针反向偏转;串联电路中,要分别测量各用电器两端电压和电源电压,对比分析;并联电路中,测量各支路用电器两端电压和电源电压,观察是否相等;多次更换灯泡规格实验,排除偶然因素。
现象与结论:串联电路中,电源两端的总电压等于各用电器两端电压之和(U=U1+U2);并联电路中,各支路用电器两端的电压都相等,且等于电源两端的电压(U=U1=U2)。
拓展知识点:电压表可以直接接在电源两极上,测量电源电压;串联电路中,各用电器分压与电阻成正比,这是后续探究欧姆定律的基础。
【典例2】(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
【解析】(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。
【变式2-1】(2026·福建福州·一模)在探究“串联电路电压关系”的实验中。
(1)连接电路:根据实验所设计的电路图连接实物电路。连接时,开关必须_________;电压表应与灯泡________(选填“串联”或“并联”)。
(2)发现问题:电源、电压表、开关、导线完好,电路正确连接。闭合开关,观察到小灯泡和不发光,电压表示数为零。
(3)排查故障:在不拆开导线且闭合开关的情况下,用一导线将________(选填“”或“”)的两端连接起来,可以观察到电压表示数接近电源电压。
(4)作出猜想:根据导线连接后观察到的现象,可初步判定的故障是_______________。
(5)验证猜想:取下故障灯,换上完好的灯泡观察到两灯均发光,验证猜想正确;为了使实验结论更具有合理性,所更换灯规格要与________(选填“”或“”)灯的规格不同。
(6)继续实验:为了______(选填“寻找普遍规律”或“减小实验误差”),小组完成了三次实验,数据如下表所示。分析实验数据,可得到串联电路的电压关系是:串联电路的总电压等于_________;
次数
两端电压/V
两端电压/V
两灯间总电压/V
1
1.8
1.0
2.8
2
1.2
1.6
2.8
3
1.1
1.7
2.8
【答案】断开 并联 断路 寻找普遍规律 各部分电路两端电压之和
【解析】(1)为了保护电路,连接电路时,开关要断开,根据电压表的使用方法可知,电压表和灯泡并联。
(3)闭合开关,观察到小灯泡和不发光,电压表示数为零,可能电路中出现断路,在不拆开导线且闭合开关的情况下,用一导线将的两端连接起来,将灯泡L2短路,此时只有L1的简单电路,电压表测量电源电压,电压表的示数接近电源电压。
(4)将灯泡L2短路,电压表的示数接近电源电压,可能灯泡断路。
(5)取下故障灯,换上完好的灯泡观察到两灯均发光,为了使实验结论更具有合理性,所更换灯规格要与灯的规格不同。
(6)为了使实验结论具有普遍性,避免偶然性,完成三次实验,由第1次数据可知
由第2次数据可知
由第3次数据可知
可得到串联电路的电压关系是:串联电路的总电压等于各部分电路两端电压之和。
【变式2-2】(2026·贵州·一模)如图是小华和小东同学“探究串联电路的电压规律”实验电路图。
/V
/V
/V
1.5
1.5
3
(1)在连接电路时,开关应处于______(选填“闭合”或“断开”)状态;
(2)闭合开关S后,小华发现两只灯泡都不亮,且电压表示数为0,若将更换成电流表,能正常发光,电压表接近电源电压,则故障是______;
(3)排除故障后,小华用电压表分别测量了灯两端的电压、灯两端的电压和灯、两端的总电压,并将三次的实验数据填入表格中,如上表所示.分析表格中的数据,小华得出的初步结论:______;
(4)为了使实验结论更具有普遍性,小东计划增加一节电池再测量分析,请评价小东方案是否合理________(选填“合理”或“不合理”),理由__________。
【答案】(1)断开 (2)L2断路 (3)串联电路的总电压等于各串联部分两端的电压之和 (4)不合理 仅增加电池改变电源电压,仍使用相同规格的灯泡,电压成倍数增加,无法避免实验的特殊性,不能得出普遍规律;应更换不同规格的灯泡多次实验,才能使结论具有普遍性。
【解析】(1)连接电路时,为了避免连线错误损坏电路元件,保护电路,开关必须处于断开状态。
(2)两只灯泡串联,两只灯泡都不亮,说明电路发生断路;原电压表测两端电压示数为0,说明电压表无法连通电源两极;将更换为电流表后,正常发光且电压表示数接近电源电压,说明电路接通,因此故障是断路。
(3)由表格数据可得
由此得出串联电路的电压规律:串联电路总电压等于各串联部分两端电压之和。
(4)略
【变式2-3】(2026·辽宁抚顺·一模)在探究“串联电路中的电压特点”实验中,图甲是某小组设计的电路图。
(1)图乙是他们连接的实物电路图,闭合开关,电压表测量___________两端的电压;
(2)闭合开关前,电压表的指针出现如图丙所示的现象,原因是___________;
(3)调整后,测出小灯泡两端的电压,还需要测量小灯泡两端的电压。为节约时间,他准备把电压表接在A点的导线改接到C点,让电压表跟并联。这种做法是否可行?___________;原因是___________;
(4)他们将电压表正确并联在两端,闭合开关,发现灯泡不亮,灯泡发光,电压表有较小示数,下列分析合理的是___________。
A.断路 B.短路 C.电阻比电阻小 D.电阻比电阻大
【答案】(1)电源 (2)电压表指针未调零 (3)不可行 电压表的正负接线柱接反了,不但测不出电压,还可能损坏电压表 (4)C
【解析】(1)电压表并联在L1和L2两端,所以测量和两端的总电压,也即电源电压。
(2)闭合开关前指针不在零刻度线,原因是电压表没有调零。
(3)[1][2]不可行;原因是将接A点的导线改接到C点后,电压表的正负接线柱会接反,指针会反向偏转,无法正确测量电压。
(4)A.若L2断路,电路断开,L1也不发光,故A不符合题意;
B.若L2短路,电压表也被短路,示数为0,故B不符合题意;
CD.串联电路中电流处处相等,根据,L2两端电压小,说明其电阻比L1小,根据分析,可得L2实际功率小所以不亮,L1电阻大、从而导致实际功率大所以发光。故C符合题意;D不符合题意。
故选C。
考点 03 探究导体电阻的影响因素
常见的模型
已知实验器材:电源、开关、不同材料、不同长度、不同横截面积的导体、电流表、定值电阻、导线若干。通过控制变量法,探究导体电阻与材料、长度、横截面积的关系,掌握电阻的特性。
情境示例:如图所示,是探究导体电阻影响因素的实验装置,将电源、开关、电流表、定值电阻与待测导体串联在电路中,通过电流表的示数反映导体电阻的大小(电流越小,电阻越大);保持导体的长度、横截面积相同,改变导体的材料(如铜丝、铁丝、镍铬合金丝),记录电流表的示数;保持导体的材料、横截面积相同,改变导体的长度,记录电流表的示数;保持导体的材料、长度相同,改变导体的横截面积,记录电流表的示数,分析实验数据得出导体电阻的影响因素。
解题策略:
实验核心是控制变量法,每次只改变一个影响因素,控制其他因素不变,通过转换法(用电流表示数反映电阻大小)完成实验。
实验器材作用:不同规格的导体用于改变材料、长度、横截面积;定值电阻用于保护电路,避免电流过大损坏电表;电流表用于间接测量导体电阻大小。
实验操作时,连接电路前断开开关,确保电路连接正确,避免短路;更换导体时,要断开开关,防止触电或损坏器材;每次实验前,要检查电路连接,确保控制变量到位;多次实验,寻找普遍规律,避免实验偶然性。
现象与结论:导体的电阻是导体本身的一种性质,与导体的材料、长度、横截面积有关;同种材料的导体,长度越长、横截面积越小,电阻越大;导体的电阻与导体两端的电压、通过导体的电流无关。
拓展知识点:导体的电阻还与温度有关,大多数导体的电阻随温度的升高而增大(如灯丝);电阻的单位是欧姆(Ω),常用的定值电阻可用于电路保护和调试。
【典例3】(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
【解析】(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
【变式3-1】(2026·广西南宁·一模)图甲是研究影响导体电阻大小因素的电路。实验所用的铅笔芯规格如下表所示。
铅笔芯代号
A
B
C
D
E
型号
2B
HB
2B
4B
HB
长度/cm
10
15
10
10
5
横截面积/mm2
3
0.8
0.8
0.8
0.8
(1)连接电路时,开关应处于_________状态,在电路的M、N之间分别接入不同的铅笔芯,闭合开关后,通过观察_________来比较铅笔芯电阻的大小。
(2)为了研究铅笔芯的电阻与长度的关系,选择铅笔芯B和_________分别接入电路,这种研究方法是_________法。
(3)如果想测量铅笔芯电阻的阻值,还需要增加一个_________表。
(4)研究铅笔芯电阻与温度的关系时,保持电源电压不变,用酒精灯给铅笔芯加热,发现灯泡越来越亮,可知铅笔芯电阻随温度升高而_________。
(5)用铅笔芯和一个电压表改装成一个温度计,设计的电路如图乙所示(电压表未画出),要使电压表示数随温度升高而增大,则电压表应与_________并联。
【答案】(1)断开 灯泡的亮度(或电流表的示数) (2) E 控制变量 (3)电压 (4)减小 (5)定值电阻
【解析】(1)[1]连接电路时,开关应处于断开状态,防止电路连接过程中出现短路损坏元件。
[2]闭合开关后,通过观察电流表示数或灯泡亮度来比较电阻大小,电阻越大,电流越小,灯泡越暗,这是应用了转换法。
(2)[1]研究铅笔芯的电阻与长度的关系,需要控制材料、横截面积相同,长度不同,表格中铅笔芯E符合条件。
[2]这种控制其他变量不变,只改变一个变量的研究方法是控制变量法。
(3)如果想测量铅笔芯电阻的阻值,根据欧姆定律可知,还需要增加一个电压表测量电压。
(4)用酒精灯给铅笔芯加热,发现灯泡越来越亮,说明电路中电流变大,电源电压不变,根据可知,铅笔芯电阻随温度升高而减小。
(5)图乙中定值电阻和铅笔芯串联,当温度升高:时,铅笔芯电阻减小,根据串联电路分压规律可知,铅笔芯两端电压减小, 要使电压表示数随温度升高而增大,电压表应与定值电阻并联。
【变式3-2】(2026·重庆·一模)为探究盐水的电阻与哪些因素有关,某物理兴趣小组利用玻璃管(管中带有接线柱的活塞可以左右移动)、电源、开关、小灯泡等器材,组装成如图所示的装置进行实验。他们提出了如下猜想:
猜想一:盐水的电阻可能与盐水的浓度有关。猜想二:盐水的电阻可能与盐水柱的横截面积有关。猜想三:盐水的电阻可能与盐水柱的长度有关。
(1)玻璃管中的活塞应该选用_________(选填“金属”或“塑料”)活塞。
(2)向玻璃管内注满盐水,闭合开关后,灯泡发光。探究猜想一时,为了改变盐水的浓度,向玻璃管中添加_________(选填“盐”或“清水”)并搅拌均匀更好一些。
(3)用注射器缓慢地从注水口处抽出部分盐水,同时调节活塞,使玻璃管中仍充满盐水,此过程中发现灯泡逐渐变亮,说明盐水的电阻逐渐变_________,由此可以验证猜想_________。
(4)同学们在实验中发现:当盐水的电阻变化很小时,灯泡的亮度变化不明显。小红建议将灯泡更换为电流表,小亮建议在原电路中串联接入电流表。交流讨论后,同学们一致认为_________的改进方案更好,理由是_________。
(5)同学们还发现,使用相同浓度的热盐水和冷盐水进行实验时,电流表的示数不同。据此他们认为盐水的电阻与盐水的_________有关。
【答案】(1)金属 (2)盐 (3)小 三 (4) 小亮 灯泡能起到保护电路的作用 (5)温度
【解析】(1)由图可知,当开关闭合后,为了能使电流流经玻璃管内的盐水使电路处于通路,活塞应该导电,故应选用金属活塞。
(2)由题意可知,玻璃管内已经注满盐水,为了改变盐水的浓度,只能向玻璃管中添加盐,并搅拌均匀,此时玻璃管内的盐水还是满的,可以通过观察灯泡的亮度变化,来判断盐水电阻与盐水浓度的关系。
(3)[1][2]用注射器缓慢地从注水口处抽出部分盐水,同时调节活塞,使玻璃管中仍充满盐水,此时盐水柱的横截面积不变,玻璃管内盐水柱的长度变小,灯泡变亮,说明电路中的电流变大,盐水的电阻变小,所以盐水的浓度和盐水柱的横截面积一定时,盐水的电阻与盐水柱的长度有关,故可以验证猜想三。
(4)[1][2]将灯泡换成电流表后,若盐水的电阻太小,由欧姆定律可知,电路中的电流会过大,可能会损坏电源和电流表;在原电路中串联一个电流表,既能知道电路中电流的变化,灯泡还能起到保护电路的作用,故小亮的改进方案更好。
(5)当使用相同浓度的热盐水和冷盐水进行实验时,盐水的温度不同,电流表的示数不同,据此还可以探究的问题是:盐水的电阻与盐水的温度有什么关系。
【变式3-3】(2026·陕西西安·二模)请完成下列填空。
(1)如图1,是探究物体的动能大小与___________有关。
(2)如图2,用力将空气压缩引火仪的活塞迅速下压,筒内硝化棉由于温度升高达到着火点而燃烧,此过程中空气的内能是通过___________方式改变的。
(3)如图3,是“探究影响导体电阻大小的因素”的实验装置,若要探究导体电阻大小与横截面积的关系,应选择___________(选填图中导体左侧字母)两段导体接入电路。
(4)如图4,若将滑动变阻器的两接线柱分别与连接,使用时,闭合开关后将滑片向右移动,则通过小灯泡将___________(选填“变亮”、“变暗”、“不变”)。
【答案】(1)速度 (2)做功 (3)BC (4)变亮
【解析】(1)如图1,是让同质量的物体从不同高度的斜面上滚下,使物体到达斜面底部时的初速度不同,所以该图探究的是物体的动能大小与速度有关。
(2)如图2,用力将空气压缩引火仪的活塞迅速下压,活塞对筒内的空气做功,从而使空气的内能增大。
(3)如图3,若要探究导体电阻大小与横截面积的关系,需要选择材料和长度相同、横截面积不同的导体进行实验,所以应选择B、C两段导体接入电路。
(4)如图4,若将滑动变阻器的C、B两接线柱分别与M、N连接,闭合开关后将滑片向右移动,接入电路中的电阻将变小,所以电路中的电流会变大,因此小灯泡变亮。
考点 04 探究导体中电流与电压、电阻的关系
常见的模型
已知实验器材:电源、开关、定值电阻、滑动变阻器、电流表、电压表、导线若干。通过控制变量法,分别探究导体中电流与电压的关系(控制电阻不变)、电流与电阻的关系(控制电压不变),为欧姆定律奠定基础。
情境示例:如图所示,是探究电流与电压、电阻关系的实验装置,将电源、开关、定值电阻、滑动变阻器、电流表串联,电压表并联在定值电阻两端。探究电流与电压的关系时,保持定值电阻不变,调节滑动变阻器,改变定值电阻两端的电压,记录电压表和电流表的示数,多次实验;探究电流与电阻的关系时,更换不同规格的定值电阻,调节滑动变阻器,保持定值电阻两端的电压不变,记录电压表和电流表的示数,多次实验,分析实验数据得出结论。
解题策略:
实验核心是控制变量法,关键是通过滑动变阻器调节电路,控制变量不变。
实验器材作用:滑动变阻器用于调节电路中的电流和定值电阻两端的电压,保护电路;电流表测电路中的电流,电压表测定值电阻两端的电压;定值电阻用于提供固定电阻(探究电流与电压关系)或改变电阻(探究电流与电阻关系)。
实验操作时,连接电路前断开开关,滑动变阻器调至最大阻值处,保护电路;探究电流与电压关系时,确保定值电阻不变,多次调节滑动变阻器,记录多组数据;探究电流与电阻关系时,更换定值电阻后,需及时调节滑动变阻器,使定值电阻两端电压恢复到原来的值,再记录数据;多次实验,归纳普遍规律。
现象与结论:电阻一定时,导体中的电流与导体两端的电压成正比;电压一定时,导体中的电流与导体的电阻成反比。
拓展知识点:该实验是欧姆定律的实验基础,欧姆定律的表达式为I=U/R;实验中滑动变阻器的作用是保护电路和调节电压/电流,这是中考高频考点。
【典例4】(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
【解析】(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
【变式4-1】(2026·湖南岳阳·一模)在“探究电流与电阻的关系”实验中,已知电压为6V的电源,滑动变阻器一个,10Ω、20Ω、30Ω、50Ω的定值电阻各一个,其他器材如图。
(1)用笔画线代替导线将甲图中的电路连接完整,要求滑动变阻器滑片向左移动时电流变小;
(2)闭合开关后,发现电流表无示数,电压表指针超过测量范围,则电路的故障可能是电阻R______;
(3)排除故障后,先将10Ω定值电阻接入电路,移动滑动变阻器滑片过程中,眼睛应注意观察______(选填“电流表”或“电压表”);
(4)多次改变R的阻值,调节变阻器的滑片,得到如图乙所示的电流I随电阻R变化的图像,可得出结论:电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成_______。
【答案】(1) (2)断路 (3)电压表 (4)反比
【解析】(1)要求滑片向左移,电流变小,说明滑动变阻器接入电阻需要变大。滑动变阻器“一上一下”接线,接入右下接线柱时,滑片左移,接入的电阻丝长度变长,电阻变大,符合要求,据此作图。
(2)电流表无示数,说明电路发生断路;电压表指针超过量程,说明电压表直接接在电源两端,因此故障是与电压表并联的定值电阻断路。
(3)本实验的控制变量要求是保持定值电阻两端电压不变,因此移动滑片时,眼睛需要观察电压表,确保电压不变。
(4)由图乙可知,电流与电阻的乘积为定值,因此结论为:电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成反比。
【变式4-2】(2026·甘肃定西·一模)在“探究电流与电阻的关系”实验中,实验电路如图甲所示,使用的器材如下:电压恒为6V的电源,规格为“50Ω 1.2A”的滑动变阻器,阻值为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω的定值电阻各1个。
(1)请用笔画线代替导线将图甲电路连接完整。(要求:滑片向左移动时,电流表的示数变小)
(2)在连接电路前,开关应处于____________状态,滑动变阻器的滑片应置于___________(选填“A”或“B”)端。
(3)小华先将5Ω的电阻接入电路,闭合开关,发现电压表有示数,电流表无示数,则电路故障是定值电阻______(选填“短路”或“断路”)。排除故障后,移动滑动变阻器的滑片,使电压表的示数为2V,并记下对应的电流表示数。断开开关,将5Ω的定值电阻换成10Ω的定值电阻后,闭合开关,应将滑动变阻器的滑片向__________(选填“左”或“右”)移动,直到电压表的示数为___________V,记录此时电流表的示数。
(4)多次改变定值电阻的阻值,调节滑动变阻器的滑片,使电压表的示数保持不变,记下电流表的示数。下表完整记录了前3组数据,第4组电流表的示数如图乙所示,为__________A。
实验序号
1
2
3
4
R/Ω
5
10
15
20
I/A
0.40
0.20
0.14
(5)分析表格中的数据可知:导体两端的电压一定时,通过导体的电流跟导体的电阻成___________。
(6)若计划将定值电阻两端的电压U取1.5V,是否仍能依次用上述4个定值电阻完成实验?请判断并说明理由:_____________________。
(7)完成上述实验后,小华用电流表和一个已知最大阻值为R0的滑动变阻器测量未知电阻Rx的阻值,设计了如图丙所示的电路图,电源电压未知且保持不变。实验操作如下:
①将滑动变阻器的滑片P移到最右端,记录此时电流表的示数为I1;
②将滑动变阻器的滑片P移到最左端,记录此时电流表的示数为I2;
③则Rx=_____________(用已知和测出的物理量R0、I1、I2表示)。
【答案】(1) (2)断开 B (3) 断路 左 2 (4)0.1 (5)反比 (6)不能,变阻器的最大电阻小于60Ω (7)
【解析】(1)滑片向左移动时,电流表的示数变小,说明变阻器连入电路的电阻变大,将变阻器的A接线柱和开关右端接线柱连接。
(2)为了保护电路,连接实物电路时,开关应断开,变阻器连入电路时滑片应调到阻值最大处,即B端。
(3)正确连接电路后,闭合开关,电流表无示数,可能电路存在断路,电压表有示数,说明电压表两接线柱到电源间是通路,故障可能是定值电阻R断路。
将5Ω的定值电阻换成10Ω的定值电阻后,由于串联电路起分压作用,因此定值电阻两端电压变大,即电压表的示数变大,要保持电压表示数不变,需增大滑动变阻器两端电压,由串联电路分压规律可知,需增大滑动变阻器接入电路的阻值,故将滑片向左端移动,直到电压表的示数为2V。
(4)由图乙可知,电流表的量程是0~0.6A,分度值是0.02A,电流表的示数是0.1A。
(5)由表中数据可知,电流和电阻的乘积为
保持不变,可以得到导体两端的电压一定时,通过导体的电流跟导体的电阻成反比。
(6)若计划将定值电阻两端的电压U取1.5V,据串联电路电压的规律,变阻器分得的电压
变阻器分得的电压为定值电阻两端电压的3倍,根据分压原理,当接入20Ω电阻时,变阻器连入电路中的电阻为
不能依次用上述4个定值电阻完成实验,因变阻器的最大电阻小于60Ω。
(7)将滑动变阻器的滑片P移到最右端,电阻Rx和变阻器R0串联,由电阻的串联和欧姆定律得电源电压
将滑动变阻器的滑片P移到最左端,为Rx的简单电路,由欧姆定律得电源电压
因电源电压不变,所以
解得Rx的表达式为
【变式4-3】(2026·山东东营·一模)某小组在做探究“通过导体的电流与导体两端电压的关系”的实验,电路如图甲所示,电源电压保持不变,R为定值电阻。
实验序号
1
2
3
4
电压U/V
0.5
1.0
2.0
2.5
电流I/A
0.1
0.2
0.4
0.5
(1)连接电路时,开关应该处于________状态;滑动变阻器滑片调到________端(选填“A”或“B”);
(2)电路连接正确后,闭合开关,发现电压表有示数,但电流表无示数,此时出现的故障可能是________;
(3)通过实验,测得了定值电阻R的多组电压和电流数据,则定值电阻R的阻值为________Ω,分析表中数据可以得出初步结论:导体电阻一定时,通过导体的电流与导体两端电压成________。
【答案】(1)断开 A (2)定值电阻R断路 (3)5 正比
【解析】(1)[1]连接电路时,为了保护电路,避免连接过程中短路损坏元件,开关必须处于断开状态。
[2]滑动变阻器需要调节到最大接入阻值处,由图乙可知,滑动变阻器下接线柱接的是B端,滑片移到A端时,接入的电阻丝最长、电阻最大,因此滑片调到A端。
(2)电流表无示数说明电路断路,电压表有示数说明电压表两端可以连通到电源两极,因此故障是与电压表并联的定值电阻R断路。
(3)[1]根据实验数据计算定值电阻R的阻值
[2]分析数据可得:导体电阻一定时,导体两端电压增大为原来的几倍,通过导体的电流也增大为原来的几倍,因此结论是:导体电阻一定时,通过导体的电流与导体两端电压成正比。
考点 05 伏安法测未知电阻
常见的模型
已知实验器材:电源、开关、未知电阻、滑动变阻器、电流表、电压表、导线若干。利用伏安法(测量电阻两端的电压和通过电阻的电流),根据欧姆定律计算未知电阻的阻值,掌握伏安法测电阻的方法和误差分析。
情境示例:如图所示,是伏安法测未知电阻的实验装置,将电源、开关、未知电阻、滑动变阻器、电流表串联,电压表并联在未知电阻两端。闭合开关,调节滑动变阻器,使电压表和电流表的示数处于合适范围,记录一组电压U和电流I的数据;多次调节滑动变阻器,记录多组不同的U和I数据,根据公式R=U/I计算每次的电阻值,求平均值,减小实验误差,确定未知电阻的阻值。
解题策略:
实验原理为欧姆定律的变形公式R=U/I,核心是准确测量未知电阻两端的电压和通过的电流,多次实验求平均值减小误差。
实验器材作用:滑动变阻器用于调节电路中的电流和未知电阻两端的电压,保护电路,同时便于多次测量;电流表测通过未知电阻的电流,电压表测未知电阻两端的电压。
实验操作时,连接电路前断开开关,滑动变阻器调至最大阻值处;电流表串联在电路中、电压表并联在未知电阻两端,确保正负接线柱连接正确,量程选择合适;调节滑动变阻器时,缓慢移动滑片,使电表读数清晰、准确,记录多组数据;计算电阻时,多次测量求平均值,减小偶然误差。
误差分析:电流表和电压表的读数误差、滑动变阻器的接触电阻、导线电阻等,会导致测量值与真实值存在偏差;若电压表并联在电流表和未知电阻两端,会导致测量的电压偏大,电阻测量值偏大。
拓展知识点:伏安法测电阻是中考重点实验,常结合电路故障分析(如电表无示数、指针偏转异常)考查;多次测量的目的是减小实验误差,不同于探究实验中“寻找普遍规律”的目的。
【典例5】(2025·江苏常州·中考真题)小组同学测量定值电阻R0的阻值;实验器材为:3节新干电池(每节电池的电压恒为1.5V)、开关S、定值电阻R0、电流表、电压表、滑动变阻器RX、导线;
(1)请在图甲中以笔画线完成电路连接,要求:
①电流表、电压表均使用大量程(测量时再选择合适的量程);
②闭合开关S前,滑动变阻器的滑片P处于B端。
(2)闭合开关,发现电流表有示数、电压表无示数,电路故障可能是______;
(3)排除电路故障,移动滑动变阻器的滑片P,测得多组数据,进行实验①时,电压表的示数如图乙所示,请将表格填写完整;
实验序号
①
②
③
U0/V
______
2.8
4.5
I0/A
0.1
0.2
0.3
R0/Ω
______
14
15
R0的平均值/Ω
______
(4)用该定值电阻R0、额定电压为5V的灯泡L连接电路如图丙所示,灯泡的I-U关系图像如图丁所示,闭合开关S,灯泡的实际功率为其额定功率的,则电源电压为______V。
【答案】(1)或者 (2)R0处短路 (3)1.6 16 15 (4)10.5
【解析】(1)由题意可知,电路中电流表测量通过R0的电流,要与R0串联,滑动变阻器改变R0两端电压大小,R0与滑动变阻器串联,在连接电路时,滑动变阻器的滑片要移到最大阻值处,题中要求闭合开关S前,滑动变阻器的滑片P处于B端,即滑片在B端时,滑动变阻器阻值最大,则滑动变阻器需要连接左下接线柱(即A端),如图所示:
或者
(2)闭合开关S,发现电流表有示数,则电路是通路,电压表无示数,说明电压表被短路,电路故障可能是R0短路。
(3)[1]进行实验①时,电压表的示数如图乙所示,量程为0~3V,分度值为0.1V,此时示数为1.6V。
[2]根据欧姆定律可得,此时电阻R0的阻值为
[3] R0的平均值为
(4)由图丁可知,当小灯泡电压为5V时,通过小灯泡的电流为0.6A,电路中L与R0串联,可得小灯泡的额定功率为
闭合开关S,灯泡的实际功率为其额定功率的,灯泡的实际功率为
对照丁图可知,此时小灯泡两端的实际电压为3V,电路中的电流为0.5A,则电源电压为
【变式5-1】(2026·湖南永州·一模)某实验小组测量未知电阻器Rₓ的阻值,器材有:干电池、未知电阻器Rₓ、电压表、电流表、开关、滑动变阻器以及导线若干。
(1)请在图甲中用笔画线代替导线补全电路;
(2)电路正确连接后,闭合开关S,发现电流表指针有明显偏转而电压表指针几乎不偏转,则电路中存在的故障可能是未知电阻器Rₓ发生了________;
(3)排除故障后,移动滑动变阻器滑片到某一位置时,发现电压表示数为1.4V,电流表示数如图乙所示,则本次测得Rₓ的阻值为________Ω;
(4)小组同学想要利用本实验的器材继续探究电压一定时电流与电阻的关系,为完成该实验,你认为还需要增加的器材是__________________________。
【答案】(1) (2)短路 (3)5 (4)多个阻值不同的定值电阻/电阻箱
【解析】(1)由于电路的电源由两节干电池串联组成(总电压约为3V),电压表应选择0~3V量程,观察图甲可知,只需将电压表上未连接的“3”接线柱,用导线连接到Rₓ的右侧节点上,即可正确补全电路。
(2)电路正确连接并闭合开关后,电流表指针有明显偏转,这表明整个干路是连通的,并未发生断路;与此同时,电压表指针几乎不偏转,说明与电压表并联的未知电阻器两端几乎没有电压,由此可以推断电路中存在的故障可能是未知电阻器Rₓ发生了短路。
(3)观察图乙可知,电流表底部连入电路的是“-”和“0.6”接线柱,因此量程为0~0.6A,其表盘分度值为0.02A,此时指针指示的电流测量值为0.28A,结合题目中已知的电压表示数为1.4V,计算出本次测得未知电阻
(4)若要继续探究电压一定时电流与电阻的关系,实验的核心在于能够改变接入电路的电阻大小并观察电流变化。原有的实验器材中仅提供了一个固定的未知电阻器Rₓ,为了完成该探究实验,必须引入能够改变阻值的变量,因此还需要增加的器材是多个阻值不同的定值电阻,或是可以直接改变接入阻值的电阻箱。
【变式5-2】(2026·贵州毕节·二模)如图1所示的注水猪肉,是部分商贩为牟取私利、漠视他人生命健康,违规向生猪肉中注水的产品。这种行为既违背了诚信原则,更是对生命安全的不负责任:注水后的猪肉不仅肉质变差易腐烂、营养价值大幅降低,还可能携带有害病菌,食用后会直接威胁人体的生命健康、损害身体健康。猪肉注水后含水量增加,其电阻会发生变化。小钟设计了如图2所示的实验电路,将注水猪肉条接入电路的M、N两点,来测量它的电阻大小。
(1)该实验的实验原理是______;
(2)连接好电路,开关试触时发现电流表无示数,电压表指针偏转很大,若电路只有一处故障,原因可能是______;
A.滑动变阻器发生开路 B.滑动变阻器发生短路
C.猪肉电阻处发生开路 D.猪肉电阻处发生短路
(3)排除故障后,将一条未注水的猪肉条接入电路,测量猪肉条两端电压及电流,记录数据。向该猪肉条注入一定量的水后再次接入电路,测量电压及电流,记录数据。实验数据如表下所示。表格第2次实验中,注水0.1mL的猪肉的电阻为______Ω。由表中数据,小钟总结出猪肉条的电阻和注水量之间的关系:猪肉的注水量越大,电阻越______;
实验序号
注水情况
电压表示数U/V
电流表示数I/mA
电阻R/Ω
1
未注水
3.0
0.75
4000
2
注水0.1mL
3.0
0.80
3
注水0.2mL
3.0
0.90
3333
(4)我们用图2的电路测量注水猪肉的电阻,不仅是学习物理实验方法,更是用知识学会保护生命健康:通过科学手段识别有害食品,既守护自己的身体,也能提醒身边的人避开风险。有同学说通过上述实验得到的实验结论不够严谨。如何改进实验,使实验结论更可靠______。
【答案】(1) (2)C (3)3750 小 (4)应该控制猪肉条的长度和横截面积相同,还要多次测量
【解析】(1)在实验中,用电压表和电流表分别测猪肉条两端电压和通过猪肉条的电流,根据可得猪肉条的电阻。
(2)开关试触时发现电流表无示数,说明电路中无电流,电路存在断路故障。电压表指针偏转很大,说明电压表正负接线柱到电源之间是连通的,若电路只有一处故障,原因可能是“猪肉电阻处发生开路”。
故选C。
(3)[1]表格第2次实验中,注水0.1mL的猪肉的电阻为
[2]分析表中数据可知,猪肉注水量越大,电阻越小。
(4)因为导体电阻与导体的材料、长度、横截面积有关,要通过测量猪肉条的电阻来确定猪肉是否注水,应该控制猪肉条的长度和横截面积相同,还要多次测量。
【变式5-3】(2026·广东中山·一模)小明同学在“测量定值电阻的阻值”实验中,电路图如图甲所示,请回答以下问题。
(1)连接电路时,开关应处于_____状态。闭合开关前,滑动变阻器的滑片应置于_______端(选填“A”或“B”);闭合开关后指针如图甲原因是_____;
(2)闭合开关,调节滑动变阻器滑片,当电压表的示数为2.5V时,电流表示数如图丙所示,则电阻的阻值为_____。小明进行了多次测量,计算出R的阻值的平均值,目的是_____;
(3)实验后,小明要利用上述器材测量未知电阻的阻值,设计的实验电路如图丁所示,电源电压保持不变,定值电阻的阻值记为,请将实验步骤补充完整:
①闭合开关、,断开开关,读出电流表的示数为;
②_____,读出电流表的示数为;
③未知电阻阻值的表达式:_____(用、和表示)。
【答案】(1)断开 B 电流表正负接线柱接反了 (2)5 减小误差 (3)闭合开关S、S2、断开S1
【解析】(1)[1]为了保护电路安全,连接电路时开关必须处于断开状态。
[2]闭合开关前,滑动变阻器的滑片应置于阻值最大端。根据图乙,滑片应置于B端。
[3]闭合开关后,若电流表指针反向偏转(向左偏),说明电流从电流表的负接线柱流入、正接线柱流出了。
(2)[1]根据图丙,电流表量程为0~0.6 A,分度值0.02 A,指针指在0.5 A处,电流。电压,由欧姆定律得电阻:
[2]在本实验中,测量的定值电阻阻值是个定值,多次测量求平均值的目的是减小误差,使测量结果更接近真实值。
(3)步骤①两电阻并联,电流表测量通过R0的电流,可得电源电压(等于定值电阻两端电压)
步骤②应为闭合开关、,断开开关使待测电阻与定值电阻并联,电流表测干路电流I2,电源电压不变,则根据并联电路电流特点,通过的电流为
电源电压不变,由并联电路电压规律及欧姆定律得:
可得未知电阻:
1.(2026·陕西咸阳·二模)实验小组用如图甲所示的电路来探究并联电路中电流的关系,其实验思路如下:接好电路后,把电流表分别接入到A、B、C三处,测出第一组数据。为防止个别偶然因素的影响,他们采用以下两种方法之一来重复实验,并完成第二次和第三次测量。
方法一:改变电源电压;
方法二:更换其中一条支路中的灯泡(规格不同)。
(1)实验时,接好电路后,闭合开关发现两灯都亮。但由于连线较乱,一时无法确定两灯是串联还是并联,小阳灵机一动,随意拆下一根导线,发现两灯都熄灭,因此他认定两灯是串联的,小阳的结论是______(“可靠”或“不可靠”)的。
(2)如图乙是同学们连接的并联电路的局部图,某次实验中,测量完干路C处电流之后,某同学想测量通过L1的电流,为接入电流表,a、b、c、d四个接点中,最方便的导线拆接点是______点,同时注意,在拆接电路时,开关必须保持______状态。
(3)通过实验,同学们获得下表所示的实验数据。该表格设计中存在的不足之处是:______。分析表格中的数据,可知同学们后面两次实验是采用方法______(选填“一”或“二”)进行实验的,并可得出实验结论:在并联电路中,______(用文字描述)。
实验次序
A处的电流IA
B处的电流IB
C处的电流IC
第一次测量
0.12
0.18
0.30
第二次测量
0.16
0.24
0.40
第三次测量
0.24
0.36
0.60
(4)实验前,在不确定所测电流大小时,同学们先用电流表的大量程进行了“试触”,发现电流表指针由“0”刻度线偏向左侧,如图丙所示,接下来应进行的操作是______。
【答案】(1)不可靠 (2)d 断开 (3)电流没有单位 一 干路电流等于各支路电流之和
(4)断开开关,将电流表的正负接线柱对调
【解析】(1)两灯泡串联时,拆开一根导线,电路断路,两灯泡熄灭;两灯泡并联时,若拆开干路中的一根导线,两灯泡也会同时熄灭。所以仅根据拆开一根导线两灯都熄灭,不能判定两灯是串联的,小阳的结论不可靠。
(2)[1]在测量完干路C处电流后,要测量通过L1的电流,电流表需与L1串联,如图乙所示,在d点拆接,可以将拆接下的与L2相连的导线直接连接在电流表的标“0.6”的接线柱上,此时能以最少的改动接入电流表。所以最方便的导线拆接点是d点。
[2]在拆接电路时,为了保护电路,开关必须保持断开状态。
(3)[1]观察表格可知,其中记录的电流数据没有标明单位。
[2]分析表中数据,第二次和第三次测量的电流值与第一次测量的电流值相比,只是数值上发生了倍数变化,符合改变电源电压时电流的变化规律,所以后面两次实验是采用方法一进行的。
[3]分析表中数据可知,三次实验中,均有
故可得出结论:在并联电路中,干路电流等于各支路电流之和。
(4)实验前试触时,电流表指针由“0”刻度线偏向左侧,说明电流表的正负接线柱接反了,接下来应进行的操作是:断开开关,将电流表的正负接线柱对调。
2.(2026·吉林·一模)在“探究并联电路电流特点”的实验中,小明设计了如图所示的电路进行实验。
(1)要用电流表测量干路的电流,请用笔画线代替导线,根据图甲所示的电路图将图乙的电路连接完整。
(2)连好电路检查无误后,开始实验。某次测量中,电流表示数如图丙所示,为___________A;要测量通过灯的电流,应将电流表接在图甲中的___________处。
(3)换用不同规格的小灯泡进行实验,用电流表多次测量A、B、C三处的电流,记录的实验数据填入表格中。分析实验数据,得出结论:___________。
数据序号
A处的电流
B处的电流
C处的电流
1
0.34
0.12
0.22
2
0.46
0.20
0.26
3
0.58
0.28
0.30
【答案】(1) (2)0.24 B (3)并联电路中干路电流等于各支路电流之和
【解析】(1)根据电路图连接实物图,需将两灯并联,电流表测干路电流,所以要把电流表串联在干路中,由下面实验数据可知,电流表选用小量程。从电源正极出发,经开关后分支,一支经L1,另一支经L2,两支路汇合后经电流表回到电源负极,连接方式如答案图所示。
(2)[1]图丙可知,电流表选用小量程,分度值为0.02A,根据指针位置可读出电流为0.24A。
[2]要测量通过灯L1的电流,电流表应与L1串联,所以应接在图甲中的B处。
(3)分析实验数据,第一组数据:;第二组数据:;第三组数据:。由此可得并联电路中干路电流等于各支路电流之和的结论。
3.(2026·河南周口·一模)小华和实验小组的同学们进行“探究串联电路中电压的规律”的实验,其实验过程如下。
(1)小华在检查实验器材时发现电压表的指针位置如图甲所示,接下来她要对电压表进行的操作是______;根据电路图乙,小华进行电路连接,当她连接好最后一根导线时两灯立即发光,小华实验过程中操作不当之处是______;
(2)问题解决后,小华按图乙连接好电路,她用电压表分别测量两端的电压,两端的电压和、两端的总电压,更换不同灯泡,再做两次实验,将三次测出的电压填入下表;
实验次数
第一次
0.8
2.2
3
第二次
1.0
2.0
3
第三次
1.2
1.8
3
请你根据她的实验过程和有关数据回答下列问题:
①上面设计的表格中存在的不足之处是______;
②分析表格中的数据,得出实验结论:______;(用公式表示)
(3)实验中,使用不同规格的小灯泡的目的是______;
(4)小华他们发现灯泡两端的电压总比大,从而得出“越靠近电源正极的位置电压越大”的结论,要想验证该结论是否正确,最简单的实验操作是______。
【答案】(1)将电压表进行调零 在连接电路时没有断开开关 (2)未标注电压单位 (3)寻找普遍规律,避免偶然性 (4)断开开关,交换两个灯泡的位置,闭合开关后重新测量和两端的电压
【解析】(1)[1]在实验进行前,电压表如图甲所示未在零刻度线处,因此小华接下来应该将电压表进行调零。
[2]小华进行电路连接时需将开关断开,若她连接好最后一根导线时两灯立即发光,说明她连接电路时没有将开关断开。
(2)[1]由实验表格中可知,表头中的物理量电压(、、)均未标注单位。
[2]由实验表格中的三次数据分析可知,、两端的总电压的值都等于两端的电压与两端的电压之和,用公式表示即为。
(3)实验中使用不同规格的小灯泡的目的是,通过多次实验寻找普遍规律,避免偶然性。
(4)实验时,小华发现灯泡两端的电压总比大,从而得出“越靠近电源正极的位置电压越大”的结论,要想验证该结论是否正确,最简单的操作方法是断开开关,交换两个灯泡的位置,闭合开关后重新测量和两端的电压,对比分析灯泡两端的电压是否总比大。
4.(2026·四川成都·一模)实验小组探究“串联电路电压的规律”,连接了如图所示电路。
表1
位置
AB间
BC间
AC间
CD间
AD间
电压U/V
2.7
0
2.7
2.7
0
表2
实验次数
电压UAB/V
电压UBC/V
电压UAC/V
1
1.1
1.1
2.2
2
0.5
1.7
2.2
3
1.2
1.0
2.2
(1)连接电路时,开关应___________;
(2)闭合开关后,两个灯泡都不亮,用电压表检查电路故障,测量结果如表1所示。若电路故障只有一处,根据表中数据可知,发生的故障是___________;
(3)排除故障后,闭合开关,L1较亮,L2较暗,原因是灯泡L1的电阻___________L2的电阻(选填“大于”、“等于”或“小于”);
(4)用多个小灯泡多次实验,测量数据如表2。分析实验数据,得到初步结论:串联电路两端的总电压等于___________。
【答案】(1)断开 (2)AB间断路 (3)大于 (4)各用电器两端电压之和
【解析】(1)为了保护电路,防止连接电路过程中出现短路等异常情况损坏电路元件,连接电路时,开关应断开。
(2)闭合开关后,两个灯泡都不亮,说明电路中可能存在断路故障。用电压表检查电路故障,由表1数据可知:AB间电压为2.7V,说明A到电源正极、B到电源负极的电路是连通的。BC间电压为0,说明B到电源正极、C到电源负极的电路是未接通的。AC间电压为2.7V,说明A到电源正极、C到电源负极的电路是连通的。CD间电压为2.7V,说明C到电源正极、D到电源负极的电路是连通的。AD间电压为0,说明A到电源正极、D到电源负极的电路是未连通的。AD间电压为0,说明D点与电源负极之间存在断路或者A点与电源正极之间存在断路,结合前面分析可知,故障是AB间断路。
(3)排除故障后,闭合开关, L1较亮,L2 较暗。在串联电路中,电流处处相等,根据可知,在电流相同的情况下,电阻越大,实际功率越大,灯泡越亮。因为L1较亮,所以L1的实际功率大于L2 的实际功率,那么灯泡L1的电阻大于L2 的电阻。
(4)根据表格数据可知、、
分析实验数据,得到初步结论:串联电路两端的总电压等于各用电器两端电压之和。
5.(2026·陕西咸阳·一模)按要求完成填空。
(1)如图甲所示,电压表的示数为___________V;
(2)如图乙所示,用一张硬纸片盖住装满水的杯口,将杯子倒置过来,水和纸片都不下落,该现象证明了___________的存在;
(3)如图丙所示,在“探究影响导体电阻大小的因素”实验中,通过观察___________来比较导体的电阻大小会更加准确。实验中将A、C两根导线分别接入电路,测出的电流分别为、,它们的关系为,则可得出结论:其他条件一定时,导体的___________,电阻越大。
【答案】(1)0.5 (2)大气压 (3)电流表的示数 横截面积越小
【解析】(1)由图可知,电压表选择0~3V的测量范围,分度值为0.1V,示数为0.5V。
(2)倒置后水和纸片都不下落,是因为杯外的大气压强托住了纸片和水,这个现象直接证明了大气压强的存在。
(3)[1]探究影响导体电阻大小的因素时,利用了转换法,通过观察灯泡的亮度变化或电流表的示数变化比较导体的电阻大小,如果两次电阻相差不大,灯泡的亮度变化不明显,因此观察电流表的示数判断电阻大小更准确。
[2]由图可知,A、C两根导线材料和长度相同,A的横截面积比C小,由题意可知,通过A的电流相对较小,说明A的电阻相对较大,因此可得出结论:其他条件一定时,导体的横截面积越小,电阻越大。
6.(2026·黑龙江绥化·模拟预测)小明想要探究“盐水的导电性与哪些因素有关”,于是他设计了如下实验。
浓度(%)
电流(A)
5
0.18
10
0.20
15
0.36
20
0.48
25
0.54
乙
(1)选用学生电源、开关、电流表、铜片(2个)、导线若干、烧杯、水、盐等实验器材。
①小明要配制浓度为5%的盐水,先用托盘天平称出了95g水,还需要加入______g盐。将配制好的盐水倒入烧杯中。(浓度:这里指的是溶液中所含溶质的质量的占比)
②按图甲连接实验电路,把铜片插入盐水并固定在烧杯内壁上,由于不确定电路中的电流大小,小明应该______。
③保持电源电压不变,小明分别用不同浓度的盐水进行实验,将收集到的数据记录在图乙的表格中,依据表格中的数据小明可以得出初步结论:______。小强认为小明的实验有安全隐患,若两个铜片固定不牢,容易碰到一起烧坏电流表,为了避免这一问题的出现,可以采取的措施是:_______。
(2)小明在某次实验中,未将铜片插入盐水就先把开关闭合,再将铜片插入盐水中后发现,随着铜片插入盐水中的深度越深,电流表的示数逐渐变大,因此小明猜想“铜片在盐水中的深度”也可能会对盐水的导电性产生影响,于是他绘制了表格进行实验验证自己的猜想。保持铜片之间的距离不变,改变铜片插入深度,多次实验后记录的实验数据如下表所示,根据表格中的信息可以发现,当其他条件相同时,______,盐水的导电性越好。
铜片在盐水中的深度/cm
1
2
3
4
电流/A
浓度/%
5
0.10
0.14
0.16
0.18
10
0.12
0.16
0.18
0.20
15
0.18
0.24
0.32
0.36
20
0.20
0.30
0.40
0.48
25
0.24
0.38
0.42
0.54
(3)小明觉得盐水的导电性可能还与两个铜片之间的距离有关,为了探究它们之间的关系,结合上述实验过程,小明应该_____。
【答案】(1) 5 电流表接0~3A的测量范围进行试触 盐水的浓度越大,盐水的导电性越好 在电路中串联一个阻值合适的定值电阻 (2)铜片在盐水中的深度越深 (3)控制其他条件相同时,改变铜片之间的距离进行多次实验
【解析】(1)[1]设需要加入盐的质量为,根据浓度公式
可得加入盐的质量
[2]由于不确定电路中的电流大小,小明应该先选用电流表的大量程(0~3A)进行试触,观察指针偏转角度,若偏转角度过小再换用小量程。
[3]在电压、铜片间距和深度等条件相同时,盐水浓度越高,导电性越好,电流越大。
[4]在电路中串联一个阻值合适的定值电阻来保护电路。
(2)根据表格数据可知,当其他条件相同时,铜片在盐水中的深度越深,盐水的导电性越好,电流越大。
(3)探究盐水导电性与铜片间距的关系时,小明应该:保持盐水浓度、铜片插入深度、电源电压不变,改变两个铜片之间的距离,记录每次实验的电流大小,分析电流与间距的关系。
7.(2026·黑龙江哈尔滨·一模)某实验小组利用以下器材探究电流与电阻的关系。
器材:学生电源;阻值分别为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω的定值电阻;标有“30Ω 2A”的滑动变阻器:电压表、电流表、开关及导线。
(1)实验时将5Ω的电阻接入图甲所示的电路中,学生电源电压调至6V,滑动变阻器的滑片调至最右端,闭合开关后,发现电流表、电压表均无示数。若故障只出现在或R,则故障是______;
(2)排除故障后,移动滑动变阻器滑片到某一适当位置。此时电流表示数如图乙所示,电流为______A;
(3)将定值电阻由5Ω更换为10Ω,如果拆接电路时开关未断开,会损坏______。更换完电阻后闭合开关,他们应该调节滑片,直至电压表示数为______V,然后读出对应电流表示数;
(4)当换用20Ω电阻后,发现无论怎样移动滑片,电压表示数始终无法与上一次实验相同。同学们想出了两种不同的解决方法;
方法一:更换一个最大阻值至少为______Ω的滑动变阻器;
方法二:调节电源电压,使其最大不超过______V;
(5)通过实验获得数据如表,分析数据可以得出结论:电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成______。
次数
1
2
3
4
电阻R/Ω
5
10
15
20
电流I/A
0.4
0.2
0.14
0.1
【答案】(1)滑动变阻器断路 (2)0.4 (3)电压表 2 (4)40 5 (5)反比
【解析】(1)闭合开关后,发现电流表无示数,说明发生断路。若R断路,电压表会接入电路,有示数,不符合题意,所以是滑动变阻器断路。
(2)如图乙所示,电流表选用小量程,分度值为0.02A,示数为0.4A。
(3)[1]定值电阻阻值为5Ω时,电流表示数为0.4A,则定值电阻两端电压为
则电压表选用的是小量程。将定值电阻由5Ω更换为10Ω,如果拆接电路时开关未断开,电压表会串联到电路中,测电源电压,电源电压为6V,所以会损坏电压表。
[2]探究电流与电阻的关系,应控制定值电阻两端电压不变。所以,更换完电阻后闭合开关,他们应该调节滑片,直至电压表示数为2V,然后读出对应电流表示数。
(4)[1]换用20Ω电阻后,根据串联分压原理则有
解得,所以可以更换一个最大阻值至少为40Ω的滑动变阻器。
[2]换用20Ω电阻后,将变阻器的最大阻值(30Ω)接入电路,根据串联分压原理则有
解得,所以另一种解决办法是调节电源电压,使其最大不超过5V。
(5)分析表格数据则有,,,
误差允许的范围内,电流与电阻的乘积为定值,可得:电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成反比。
8.(2026·河南郑州·二模)小明同学为了探究“电流与电压、电阻的关系”,设计了如图所示的实验电路,她在学校实验室找来了如下这些实验器材:电压恒为3V的电源。阻值分别为10Ω、20Ω、25Ω的定值电阻各一个,两个滑动变阻器上A标有“20Ω 1A”和B标有“50Ω 1A”字样。
(1)根据图甲电路图连接好图乙的实物图,检查时发现有一根导线接错,请在这根导线上打“×”,并画出正确接法(导线不交叉);
(2)闭合开关,电压表无示数,电流表有示数,则产生故障的原因可能是_______;
(3)小明利用该电路先探究电流与电阻关系,先把5Ω的电阻接入电路,闭合开关后调节滑动变阻器,根据I-R图像可知要移动滑动变阻器的滑片使电压表示数为____V,读出电流表示数后,断开开关,她改换成10Ω的电阻继续做实验。闭合开关,发现电压表示数变大了,接下来她向______(填“左”或“右”)调节滑动变阻器的滑片,直至电压表示数恢复原来的示数;
(4)接下来小明又使用该电路探究电流与电压关系数据记录如表。为完成实验应选择__________(选填选填“A”或“B”)滑动变阻器;
次数
1
2
3
4
5
电压U/V
0.8
1.0
1.2
1.4
1.6
电流I/A
0.08
0.10
0.12
0.14
0.16
(5)分析实验数据可得结论:当导体的电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成__________;
(6)某同学用小灯泡代替电阻重复上述实验,发现无法得出(5)中的结论,原因是__________。
【答案】(1) (2)定值电阻短路 (3)2 左 (4)B (5)正比 (6)灯丝电阻随温度变化而变化
【解析】(1)由图乙可知,电流表与定值电阻并联,电压表串联在电路中,电流表应串联在电路中,电压表应与定值电阻并联,如图所示:
(2)闭合开关,电流表有示数,说明电路中有电流,定值电阻和滑动变阻器都没有断路,电压表无示数,说明故障可能是定值电阻短路,导致电压表测导线电压。
(3)[1]实验提供的定值电阻有、和,由图丙可知,当电流为时,电阻为;当电流为时,电阻为,则
因此要移动滑动变阻器的滑片使电压表示数为。
[2]闭合开关,发现电压表示数变大了,根据串联分压,接下来他向左调节滑动变阻器的滑片,增大滑动变阻器接入电路中的电阻,直至电压表示数恢复原来的示数。
(4)用该电路探究电流与电压关系,电流表测串联电路中的电流,电压表测定值电阻两端的电压,当滑动变阻器阻值最大时,电路中的电流最小,由数据表格可知,当定值电阻两端电压为时,电路中的最小电流为,根据串联分压规律可知,滑动变阻器两端的电压
滑动变阻器的阻值为
因此为完成实验应选择滑动变阻器。
(5)由数据表格可知,电压与电流的比值是一个定值,可得结论:当导体的电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比。
(6)小灯泡的阻值是变化的,某同学用小灯泡代替电阻重复上述实验,发现无法得出(5)中的结论,原因是灯丝电阻随温度变化而变化。
9.(2026·内蒙古包头·一模)为了“探究电流与电阻的关系”,好学的小锋同学从实验室选取以下器材:电压恒为3V的电源、电流表、电压表、开关、规格为“40Ω,1A”的滑动变阻器各一个,5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω的定值电阻各一个,导线若干。
(1)小锋同学先将5Ω的定值电阻接入电路,如图(甲)所示。他在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)电路连接正确后,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片P时发现:电流表始终无示数,电压表有示数,其原因可能是____________;
(3)故障排除后,再次闭合开关并调节滑动变阻器的滑片P;电压表的示数如图(乙)所示,为______V。接着,滑动变阻器滑片P的位置不变,断开开关,用10Ω的电阻替换5Ω的电阻后,再闭合开关,为保证电压表的示数不变,应向______(选填“A”或“B”)端移动滑片P;
(4)通过实验收集到的数据,小锋同学绘制了电流I随电阻R变化的关系图像如图(丙)所示。通过对图像的形状和部分数据分析,可以得出初步结论是: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;
(5)爱动脑的明明同学使用的实验器材,除了滑动变阻器的规格(“50Ω,1A”)与小锋同学的不同外,其他的器材都完全相同。他为了也能顺利完成上面的探究实验,在实验的过程中应控制R两端电压不低于______V;
(6)学习非常积极的小宇同学想测量一个未知电阻的阻值,但发现电流表已经损坏。同组的小涛同学帮他找来一个定值电阻并设计了一个实验方案,电路图如图(丁)所示,具体思路如下:
①先闭合开关S、,记下电压表示数
②再断开,记下电压表示数,则______(表达式用、、表示)。
【答案】(1) (2)定值电阻断路 (3)2.5 A (4)反 (5)1 (6)
【解析】(1)根据实验,电路是串联的,电压表测定值电阻两端电压,电流表测电路中的电流,图中电压表测量导线电压。错误导线及正确连接如图所示:
(2)闭合开关,移动滑动变阻器的滑片P,电流表始终无示数,说明电路发生断路,电压表有示数,且接近电源电压,则可能是定值电阻断路,电压表串联接入电路,测电源电压。
(3)[1]乙图中电压表的量程是0~3V,分度值是0.1V,读数为2.5V。
[2]用10Ω的电阻替换5Ω的电阻后,闭合开关,由串联分压原理可知,定值电阻两端电压会变大,而探究电流与电阻关系的实验中需要保持电压不变,应增大滑动变阻器两端电压,增大滑动变阻器接入电路中的阻值,因此滑片向A端移动。
(4)分析丙图可知,电流与电阻的乘积是定值,且当电阻变大时,电流会变小,因此可得结论为: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。
(5)已知电源电压是3V,定值电阻最大阻值是25Ω,滑动变阻器最大阻值是50Ω,根据串联分压原理可得
解得,即在实验的过程中应控制R两端电压不低于1V。
(6)据丁图可知,先闭合开关S、S1,电路是R0单独串联,电压表测电源电压,即电源电压是U1;再断开S1,电路是R0、Rx串联,电压表测R0两端电压,可得电路中的电流为
待测电阻两端电压为
则Rx的阻值为
10.(2026·江苏无锡·一模)学习欧姆定律后,小明利用跨学科实践设计制作一个环境温度测量仪,利用AI获得PTC热敏电阻在实验温度范围内,其电阻Rt与温度t的关系为Rt=R0+kt,其中R0为0 ℃时PTC热敏电阻的阻值,k为温度系数,为测量R0和k的大小,步骤如下:
(1)控制PTC热敏电阻所处环境温度为0 ℃,设计如图甲所示电路测量电阻R0。
①请用笔画线代替导线,将实物图连接完整______。要求:滑片向右移,电流表示数变小。
②连好电路,闭合开关,发现电流表、电压表均无示数,电路中可能存在的故障为________。
A.R0断路 B.RP断路 C.电压表断路
③排除故障后,闭合开关,电压表示数为12 V,电流表示数如图乙所示,为________A,由此计算出0 ℃时PTC热敏电阻的阻值R0为________Ω。
(2)测量温度系数k。
提高热敏电阻Rt所处环境温度,发现电流表示数急剧下降,小于分度值,于是小明设计了丙图电路进行测量.电源电压未知,Rt为热敏电阻,调节电阻箱R1阻值为200 Ω并保持不变,改变Rt的温度t,读出电压表示数U,将数据记录在图示表格中,分析表格数据,温度系数k=________Ω/℃,电源电压U0为________V。
温度t/℃
20
40
60
电压表示数U/V
3.0
2.4
2.0
(3)制作环境温度测量仪。结合上述探究结果,将量程为0~3 V电压表改装成温度显示仪,要降低该测量仪能测量的最低温度,可适当________电阻箱R1阻值。
【答案】(1) B 0.12 100 (2)5 6 (3)调小
【解析】(1)[1]滑动变阻器满足“滑片右移电流变小”,即接入电阻变大,因此将开关接线端连接到滑动变阻器的左下接线柱(一上一下接入,滑片右移时接入电阻丝变长,电阻变大),据此作图。
[2] A.断路时,电压表串联接入电路,会接近电源电压有示数,故A不符合题意;
B.滑动变阻器断路时,整个电路断开,电流表、电压表均无电流,都无示数,故B符合题意;
C.电压表断路时,电流表仍为通路,有示数,故C不符合题意。
故选B。
[3][4] 电流表选用量程,分度值,读数为;根据欧姆定律
(2)[1][2]丙图中与串联,电压表测电压,已知,根据串联分压;表格数据(20 ,3.0)代入得,,,整理得:······①表格数据(40 ,2.4)代入得,,,整理得:······②,①②联立解得:温度系数,电源电压(验证第三组数据符合,结果正确)。
(3)温度越低,越小,电压表(测电压)示数越大,最大示数为电压表量程(对应最低可测温度)。要降低最低温度,即允许更小的(更低温度)且电压不超量程,根据,减小阻值可以使相同下电压表示数降低,因此可适当调小(减小)电阻箱阻值。
11.(2026·山西大同·一模)小明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,于是他采用书中学到的“伏安法”进行测量。
实验思路:
(1)“伏安法”测电阻,是利用电压表测量定值电阻两端电压,用电流表测出通过定值电阻的电流,再利用公式______计算出该电阻的阻值;
实验过程及结果:
(2)图甲为小明连接的部分电路,请你用笔画线代替导线帮小明补充完整(要求滑动变阻器的滑片向左移动时,电流表示数变大):
(3)闭合开关后,小明发现电流表无示数,电压表有示数且接近电源电压,则电路故障可能是______;
(4)排除故障后,移动滑动变阻器滑片到某一位置时,此时电流表示数为0.24A,电压表示数如图乙所示,为______V,则定值电阻R的阻值为______;
评价交流:
(5)请对小明的测量实验进行评价,并简述理由。______
【答案】(1) (2) (3)定值电阻断路 (4)2.4 10
(5)小明只测量了一次,测量结果可能存在较大的误差,可以改变滑片位置,多测几组数据求取平均值,减小误差
【解析】(1)利用电压表测量定值电阻两端电压,用电流表测出通过定值电阻的电流,再根据欧姆定律的变形公式计算出该电阻的阻值。
(2)电流表测通过定值电阻的电流时应与定值电阻串联,且由第(4)小问中电流表示数为0.24A,故选用小量程。滑动变阻器的滑片向左移动时,电流表示数变大,滑动变阻器阻值变小,故应将左下端接线柱接入电路,电路图连接如下
。
(3)闭合开关后,发现电流表无示数,说明电路可能断路,电压表有示数,说明电压表与电源连通,电压表被串联在电路中,则与电压表并联的电路以外的电路是完好的,则与电压表并联的电路断路了,即由此可判断产生的故障可能是电阻R断路。
(4)如图乙所示,此时电压表接入电路的量程为小量程,分度值为0.1V,电压表示数2.4V。
根据欧姆定律可知,定值电阻R的阻值为
(5)小明只测量了一次,测量结果可能存在较大的误差,可以改变滑片位置,多测几组数据求取平均值,减小误差。
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专题21 中考实验之电(一)
第一部分 核心考点精讲
【考点01】 探究串、并联电路电流的特点
【考点02】 探究串、并联电路电压的特点
【考点03】 探究导体电阻的影响因素
【考点04】 探究导体中电流与电压、电阻的关系
【考点05】 伏安法测未知电阻
第二部分 题海精炼
考点 01 探究串、并联电路电流的特点
常见的模型
已知实验器材:电源、开关、不同规格的灯泡、电流表、导线若干。通过连接串联和并联电路,测量电路中不同位置的电流,探究串、并联电路中电流的分布规律。
情境示例:如图所示,是探究串、并联电路电流特点的实验装置,先将两个不同规格的灯泡串联在电路中,将电流表分别接入电路的电源正极、两个灯泡之间、电源负极处,闭合开关,记录三次电流表的示数;再将两个灯泡并联在电路中,将电流表分别接入干路和两个支路中,闭合开关,记录干路和各支路电流表的示数,更换灯泡规格多次实验,分析实验数据得出串、并联电路电流的特点。
解题策略:
实验核心是控制变量法和多次实验法,确保实验结论具有普遍性。
实验器材作用:电源提供电能;开关控制电路的通断;不同规格的灯泡避免实验偶然性;电流表用于测量电路中的电流,使用时需串联在电路中,电流从正接线柱流入、负接线柱流出,选择合适的量程。
实验操作时,连接电路前要断开开关,电流表量程选择要合适(先试触,避免量程过小损坏电表);串联电路中,电流表接入不同位置时,要保证电路连接正确,避免短路;并联电路中,要区分干路和支路,电流表接入干路时测总电流,接入支路时测对应支路电流;多次更换灯泡规格实验,避免实验结论具有偶然性。
现象与结论:串联电路中,各处的电流都相等(I=I1=I2);并联电路中,干路电流等于各支路电流之和(I=I1+I2)。
拓展知识点:电流表不能直接接在电源两极上,否则会造成电源短路,损坏电流表和电源;串、并联电路电流特点是电路分析的基础,常结合欧姆定律进行综合考查。
【典例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___________。
【变式1-1】(2026·湖北鄂州·一模)如图所示,同学小明小组正在探究“并联电路中干路电流与各支路电流的规律”。
(1)在连接电路时,他们发现刚接好最后一根导线,电流表的指针就发生了偏转,原因是_________。
(2)图甲是他们某次测量时连接的实验电路,此时电流表测量的是_________(选填“干路”、“L1”或“L2”)的电流。
(3)小明要测量通过L1的电流时只移动了一根导线,请你在移动的导线上画“×”,并用笔画线代替导线连接正确的电路。
(4)分析下表数据可初步得出结论:在并联电路中,干路电流等于___________;对该实验不完善之处,请提出建议____________。
干路电流/A
L1所在的支路电流/A
L2所在的支路电流/A
0.5
0.3
0.2
(5)另一小组的小龙同学在实验结束后又连接了如图乙所示的串联电路,他用电流表测出图乙C点处的电流如图丙所示为_________A。小龙观察发现灯泡L2比L1更亮,他想:若仅对调两个小灯泡在电路中的位置,灯泡的亮度会怎样呢?对调两个小灯泡位置,闭合开关,观察现象是_________(选填“L1更亮”、“L2更亮”或“一样亮”)。
【变式1-2】(2026·天津和平·一模)小明设计了图甲电路来探究“并联电路中电流的规律”。
(1)根据图甲电路图连接实物电路时,开关应___________;在不能估测电路中的电流大小时,电流表应先选用___________(选填“大”或“小”)的测量范围“试触”,然后根据情况判断电流的大小,再选用合适的测量范围。
(2)选用合适的测量范围后,如果电流表测量图甲中处的电流,请完成图乙的电路连接。
(3)小明更换规格不同的小灯泡又进行了多次实验,实验数据如表所示,第一组实验的B处电流如图丙所示,请将表格①②补充完整。①___________②___________。
实验次序
处电流
处电流
处电流
1
0.2
①
②
2
0.4
0.8
1.2
3
0.5
1.2
1.7
【变式1-3】(2026·上海松江·二模)“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。
发现问题:电源(输出电压为6V)、电流表、滑动变阻器、开关、导线均完好,电路正确连接。闭合开关,观察到灯泡(3.8V,0.4A)和(2.5V,0.3A)都不发光,电流表示数为零;
(2)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.a”或“B.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,则可以确定的故障是___________。为进一步检测是否还存在故障,取下已确定的故障小灯换上完好的小灯(3.8V,0.4A),请写出两灯发光情况及电路判断结果。___________
考点 02 探究串、并联电路电压的特点
常见的模型
已知实验器材:电源、开关、不同规格的灯泡、电压表、导线若干。通过连接串联和并联电路,测量电路中不同用电器两端及电源两端的电压,探究串、并联电路中电压的分布规律。
情境示例:如图所示,是探究串、并联电路电压特点的实验装置,先将两个不同规格的灯泡串联在电路中,将电压表分别并联在电源两端、第一个灯泡两端、第二个灯泡两端,闭合开关,记录三次电压表的示数;再将两个灯泡并联在电路中,将电压表分别并联在电源两端、两个灯泡两端,闭合开关,记录电压表的示数,更换灯泡规格多次实验,分析实验数据得出串、并联电路电压的特点。
解题策略:
实验核心是控制变量法和多次实验法,确保结论具有普遍性。
实验器材作用:电压表用于测量用电器两端或电源两端的电压,使用时需并联在被测电路两端,电流从正接线柱流入、负接线柱流出,选择合适的量程;其他器材作用与探究串、并联电路电流特点实验一致。
实验操作时,连接电路前断开开关,电压表量程选择要合适(先试触);电压表并联时,要确保正负接线柱连接正确,避免指针反向偏转;串联电路中,要分别测量各用电器两端电压和电源电压,对比分析;并联电路中,测量各支路用电器两端电压和电源电压,观察是否相等;多次更换灯泡规格实验,排除偶然因素。
现象与结论:串联电路中,电源两端的总电压等于各用电器两端电压之和(U=U1+U2);并联电路中,各支路用电器两端的电压都相等,且等于电源两端的电压(U=U1=U2)。
拓展知识点:电压表可以直接接在电源两极上,测量电源电压;串联电路中,各用电器分压与电阻成正比,这是后续探究欧姆定律的基础。
【典例2】(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______。
【变式2-1】(2026·福建福州·一模)在探究“串联电路电压关系”的实验中。
(1)连接电路:根据实验所设计的电路图连接实物电路。连接时,开关必须_________;电压表应与灯泡________(选填“串联”或“并联”)。
(2)发现问题:电源、电压表、开关、导线完好,电路正确连接。闭合开关,观察到小灯泡和不发光,电压表示数为零。
(3)排查故障:在不拆开导线且闭合开关的情况下,用一导线将________(选填“”或“”)的两端连接起来,可以观察到电压表示数接近电源电压。
(4)作出猜想:根据导线连接后观察到的现象,可初步判定的故障是_______________。
(5)验证猜想:取下故障灯,换上完好的灯泡观察到两灯均发光,验证猜想正确;为了使实验结论更具有合理性,所更换灯规格要与________(选填“”或“”)灯的规格不同。
(6)继续实验:为了______(选填“寻找普遍规律”或“减小实验误差”),小组完成了三次实验,数据如下表所示。分析实验数据,可得到串联电路的电压关系是:串联电路的总电压等于_________;
次数
两端电压/V
两端电压/V
两灯间总电压/V
1
1.8
1.0
2.8
2
1.2
1.6
2.8
3
1.1
1.7
2.8
【变式2-2】(2026·贵州·一模)如图是小华和小东同学“探究串联电路的电压规律”实验电路图。
/V
/V
/V
1.5
1.5
3
(1)在连接电路时,开关应处于______(选填“闭合”或“断开”)状态;
(2)闭合开关S后,小华发现两只灯泡都不亮,且电压表示数为0,若将更换成电流表,能正常发光,电压表接近电源电压,则故障是______;
(3)排除故障后,小华用电压表分别测量了灯两端的电压、灯两端的电压和灯、两端的总电压,并将三次的实验数据填入表格中,如上表所示.分析表格中的数据,小华得出的初步结论:______;
(4)为了使实验结论更具有普遍性,小东计划增加一节电池再测量分析,请评价小东方案是否合理________(选填“合理”或“不合理”),理由__________。
【变式2-3】(2026·辽宁抚顺·一模)在探究“串联电路中的电压特点”实验中,图甲是某小组设计的电路图。
(1)图乙是他们连接的实物电路图,闭合开关,电压表测量___________两端的电压;
(2)闭合开关前,电压表的指针出现如图丙所示的现象,原因是___________;
(3)调整后,测出小灯泡两端的电压,还需要测量小灯泡两端的电压。为节约时间,他准备把电压表接在A点的导线改接到C点,让电压表跟并联。这种做法是否可行?___________;原因是___________;
(4)他们将电压表正确并联在两端,闭合开关,发现灯泡不亮,灯泡发光,电压表有较小示数,下列分析合理的是___________。
A.断路 B.短路 C.电阻比电阻小 D.电阻比电阻大
考点 03 探究导体电阻的影响因素
常见的模型
已知实验器材:电源、开关、不同材料、不同长度、不同横截面积的导体、电流表、定值电阻、导线若干。通过控制变量法,探究导体电阻与材料、长度、横截面积的关系,掌握电阻的特性。
情境示例:如图所示,是探究导体电阻影响因素的实验装置,将电源、开关、电流表、定值电阻与待测导体串联在电路中,通过电流表的示数反映导体电阻的大小(电流越小,电阻越大);保持导体的长度、横截面积相同,改变导体的材料(如铜丝、铁丝、镍铬合金丝),记录电流表的示数;保持导体的材料、横截面积相同,改变导体的长度,记录电流表的示数;保持导体的材料、长度相同,改变导体的横截面积,记录电流表的示数,分析实验数据得出导体电阻的影响因素。
解题策略:
实验核心是控制变量法,每次只改变一个影响因素,控制其他因素不变,通过转换法(用电流表示数反映电阻大小)完成实验。
实验器材作用:不同规格的导体用于改变材料、长度、横截面积;定值电阻用于保护电路,避免电流过大损坏电表;电流表用于间接测量导体电阻大小。
实验操作时,连接电路前断开开关,确保电路连接正确,避免短路;更换导体时,要断开开关,防止触电或损坏器材;每次实验前,要检查电路连接,确保控制变量到位;多次实验,寻找普遍规律,避免实验偶然性。
现象与结论:导体的电阻是导体本身的一种性质,与导体的材料、长度、横截面积有关;同种材料的导体,长度越长、横截面积越小,电阻越大;导体的电阻与导体两端的电压、通过导体的电流无关。
拓展知识点:导体的电阻还与温度有关,大多数导体的电阻随温度的升高而增大(如灯丝);电阻的单位是欧姆(Ω),常用的定值电阻可用于电路保护和调试。
【典例3】(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。
【变式3-1】(2026·广西南宁·一模)图甲是研究影响导体电阻大小因素的电路。实验所用的铅笔芯规格如下表所示。
铅笔芯代号
A
B
C
D
E
型号
2B
HB
2B
4B
HB
长度/cm
10
15
10
10
5
横截面积/mm2
3
0.8
0.8
0.8
0.8
(1)连接电路时,开关应处于_________状态,在电路的M、N之间分别接入不同的铅笔芯,闭合开关后,通过观察_________来比较铅笔芯电阻的大小。
(2)为了研究铅笔芯的电阻与长度的关系,选择铅笔芯B和_________分别接入电路,这种研究方法是_________法。
(3)如果想测量铅笔芯电阻的阻值,还需要增加一个_________表。
(4)研究铅笔芯电阻与温度的关系时,保持电源电压不变,用酒精灯给铅笔芯加热,发现灯泡越来越亮,可知铅笔芯电阻随温度升高而_________。
(5)用铅笔芯和一个电压表改装成一个温度计,设计的电路如图乙所示(电压表未画出),要使电压表示数随温度升高而增大,则电压表应与_________并联。
【变式3-2】(2026·重庆·一模)为探究盐水的电阻与哪些因素有关,某物理兴趣小组利用玻璃管(管中带有接线柱的活塞可以左右移动)、电源、开关、小灯泡等器材,组装成如图所示的装置进行实验。他们提出了如下猜想:
猜想一:盐水的电阻可能与盐水的浓度有关。猜想二:盐水的电阻可能与盐水柱的横截面积有关。猜想三:盐水的电阻可能与盐水柱的长度有关。
(1)玻璃管中的活塞应该选用_________(选填“金属”或“塑料”)活塞。
(2)向玻璃管内注满盐水,闭合开关后,灯泡发光。探究猜想一时,为了改变盐水的浓度,向玻璃管中添加_________(选填“盐”或“清水”)并搅拌均匀更好一些。
(3)用注射器缓慢地从注水口处抽出部分盐水,同时调节活塞,使玻璃管中仍充满盐水,此过程中发现灯泡逐渐变亮,说明盐水的电阻逐渐变_________,由此可以验证猜想_________。
(4)同学们在实验中发现:当盐水的电阻变化很小时,灯泡的亮度变化不明显。小红建议将灯泡更换为电流表,小亮建议在原电路中串联接入电流表。交流讨论后,同学们一致认为_________的改进方案更好,理由是_________。
(5)同学们还发现,使用相同浓度的热盐水和冷盐水进行实验时,电流表的示数不同。据此他们认为盐水的电阻与盐水的_________有关。
【变式3-3】(2026·陕西西安·二模)请完成下列填空。
(1)如图1,是探究物体的动能大小与___________有关。
(2)如图2,用力将空气压缩引火仪的活塞迅速下压,筒内硝化棉由于温度升高达到着火点而燃烧,此过程中空气的内能是通过___________方式改变的。
(3)如图3,是“探究影响导体电阻大小的因素”的实验装置,若要探究导体电阻大小与横截面积的关系,应选择___________(选填图中导体左侧字母)两段导体接入电路。
(4)如图4,若将滑动变阻器的两接线柱分别与连接,使用时,闭合开关后将滑片向右移动,则通过小灯泡将___________(选填“变亮”、“变暗”、“不变”)。
考点 04 探究导体中电流与电压、电阻的关系
常见的模型
已知实验器材:电源、开关、定值电阻、滑动变阻器、电流表、电压表、导线若干。通过控制变量法,分别探究导体中电流与电压的关系(控制电阻不变)、电流与电阻的关系(控制电压不变),为欧姆定律奠定基础。
情境示例:如图所示,是探究电流与电压、电阻关系的实验装置,将电源、开关、定值电阻、滑动变阻器、电流表串联,电压表并联在定值电阻两端。探究电流与电压的关系时,保持定值电阻不变,调节滑动变阻器,改变定值电阻两端的电压,记录电压表和电流表的示数,多次实验;探究电流与电阻的关系时,更换不同规格的定值电阻,调节滑动变阻器,保持定值电阻两端的电压不变,记录电压表和电流表的示数,多次实验,分析实验数据得出结论。
解题策略:
实验核心是控制变量法,关键是通过滑动变阻器调节电路,控制变量不变。
实验器材作用:滑动变阻器用于调节电路中的电流和定值电阻两端的电压,保护电路;电流表测电路中的电流,电压表测定值电阻两端的电压;定值电阻用于提供固定电阻(探究电流与电压关系)或改变电阻(探究电流与电阻关系)。
实验操作时,连接电路前断开开关,滑动变阻器调至最大阻值处,保护电路;探究电流与电压关系时,确保定值电阻不变,多次调节滑动变阻器,记录多组数据;探究电流与电阻关系时,更换定值电阻后,需及时调节滑动变阻器,使定值电阻两端电压恢复到原来的值,再记录数据;多次实验,归纳普遍规律。
现象与结论:电阻一定时,导体中的电流与导体两端的电压成正比;电压一定时,导体中的电流与导体的电阻成反比。
拓展知识点:该实验是欧姆定律的实验基础,欧姆定律的表达式为I=U/R;实验中滑动变阻器的作用是保护电路和调节电压/电流,这是中考高频考点。
【典例4】(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)。
【变式4-1】(2026·湖南岳阳·一模)在“探究电流与电阻的关系”实验中,已知电压为6V的电源,滑动变阻器一个,10Ω、20Ω、30Ω、50Ω的定值电阻各一个,其他器材如图。
(1)用笔画线代替导线将甲图中的电路连接完整,要求滑动变阻器滑片向左移动时电流变小;
(2)闭合开关后,发现电流表无示数,电压表指针超过测量范围,则电路的故障可能是电阻R______;
(3)排除故障后,先将10Ω定值电阻接入电路,移动滑动变阻器滑片过程中,眼睛应注意观察______(选填“电流表”或“电压表”);
(4)多次改变R的阻值,调节变阻器的滑片,得到如图乙所示的电流I随电阻R变化的图像,可得出结论:电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成_______。
【变式4-2】(2026·甘肃定西·一模)在“探究电流与电阻的关系”实验中,实验电路如图甲所示,使用的器材如下:电压恒为6V的电源,规格为“50Ω 1.2A”的滑动变阻器,阻值为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω的定值电阻各1个。
(1)请用笔画线代替导线将图甲电路连接完整。(要求:滑片向左移动时,电流表的示数变小)
(2)在连接电路前,开关应处于____________状态,滑动变阻器的滑片应置于___________(选填“A”或“B”)端。
(3)小华先将5Ω的电阻接入电路,闭合开关,发现电压表有示数,电流表无示数,则电路故障是定值电阻______(选填“短路”或“断路”)。排除故障后,移动滑动变阻器的滑片,使电压表的示数为2V,并记下对应的电流表示数。断开开关,将5Ω的定值电阻换成10Ω的定值电阻后,闭合开关,应将滑动变阻器的滑片向__________(选填“左”或“右”)移动,直到电压表的示数为___________V,记录此时电流表的示数。
(4)多次改变定值电阻的阻值,调节滑动变阻器的滑片,使电压表的示数保持不变,记下电流表的示数。下表完整记录了前3组数据,第4组电流表的示数如图乙所示,为__________A。
实验序号
1
2
3
4
R/Ω
5
10
15
20
I/A
0.40
0.20
0.14
(5)分析表格中的数据可知:导体两端的电压一定时,通过导体的电流跟导体的电阻成___________。
(6)若计划将定值电阻两端的电压U取1.5V,是否仍能依次用上述4个定值电阻完成实验?请判断并说明理由:_____________________。
(7)完成上述实验后,小华用电流表和一个已知最大阻值为R0的滑动变阻器测量未知电阻Rx的阻值,设计了如图丙所示的电路图,电源电压未知且保持不变。实验操作如下:
①将滑动变阻器的滑片P移到最右端,记录此时电流表的示数为I1;
②将滑动变阻器的滑片P移到最左端,记录此时电流表的示数为I2;
③则Rx=_____________(用已知和测出的物理量R0、I1、I2表示)。
【变式4-3】(2026·山东东营·一模)某小组在做探究“通过导体的电流与导体两端电压的关系”的实验,电路如图甲所示,电源电压保持不变,R为定值电阻。
实验序号
1
2
3
4
电压U/V
0.5
1.0
2.0
2.5
电流I/A
0.1
0.2
0.4
0.5
(1)连接电路时,开关应该处于________状态;滑动变阻器滑片调到________端(选填“A”或“B”);
(2)电路连接正确后,闭合开关,发现电压表有示数,但电流表无示数,此时出现的故障可能是________;
(3)通过实验,测得了定值电阻R的多组电压和电流数据,则定值电阻R的阻值为________Ω,分析表中数据可以得出初步结论:导体电阻一定时,通过导体的电流与导体两端电压成________。
考点 05 伏安法测未知电阻
常见的模型
已知实验器材:电源、开关、未知电阻、滑动变阻器、电流表、电压表、导线若干。利用伏安法(测量电阻两端的电压和通过电阻的电流),根据欧姆定律计算未知电阻的阻值,掌握伏安法测电阻的方法和误差分析。
情境示例:如图所示,是伏安法测未知电阻的实验装置,将电源、开关、未知电阻、滑动变阻器、电流表串联,电压表并联在未知电阻两端。闭合开关,调节滑动变阻器,使电压表和电流表的示数处于合适范围,记录一组电压U和电流I的数据;多次调节滑动变阻器,记录多组不同的U和I数据,根据公式R=U/I计算每次的电阻值,求平均值,减小实验误差,确定未知电阻的阻值。
解题策略:
实验原理为欧姆定律的变形公式R=U/I,核心是准确测量未知电阻两端的电压和通过的电流,多次实验求平均值减小误差。
实验器材作用:滑动变阻器用于调节电路中的电流和未知电阻两端的电压,保护电路,同时便于多次测量;电流表测通过未知电阻的电流,电压表测未知电阻两端的电压。
实验操作时,连接电路前断开开关,滑动变阻器调至最大阻值处;电流表串联在电路中、电压表并联在未知电阻两端,确保正负接线柱连接正确,量程选择合适;调节滑动变阻器时,缓慢移动滑片,使电表读数清晰、准确,记录多组数据;计算电阻时,多次测量求平均值,减小偶然误差。
误差分析:电流表和电压表的读数误差、滑动变阻器的接触电阻、导线电阻等,会导致测量值与真实值存在偏差;若电压表并联在电流表和未知电阻两端,会导致测量的电压偏大,电阻测量值偏大。
拓展知识点:伏安法测电阻是中考重点实验,常结合电路故障分析(如电表无示数、指针偏转异常)考查;多次测量的目的是减小实验误差,不同于探究实验中“寻找普遍规律”的目的。
【典例5】(2025·江苏常州·中考真题)小组同学测量定值电阻R0的阻值;实验器材为:3节新干电池(每节电池的电压恒为1.5V)、开关S、定值电阻R0、电流表、电压表、滑动变阻器RX、导线;
(1)请在图甲中以笔画线完成电路连接,要求:
①电流表、电压表均使用大量程(测量时再选择合适的量程);
②闭合开关S前,滑动变阻器的滑片P处于B端。
(2)闭合开关,发现电流表有示数、电压表无示数,电路故障可能是______;
(3)排除电路故障,移动滑动变阻器的滑片P,测得多组数据,进行实验①时,电压表的示数如图乙所示,请将表格填写完整;
实验序号
①
②
③
U0/V
______
2.8
4.5
I0/A
0.1
0.2
0.3
R0/Ω
______
14
15
R0的平均值/Ω
______
(4)用该定值电阻R0、额定电压为5V的灯泡L连接电路如图丙所示,灯泡的I-U关系图像如图丁所示,闭合开关S,灯泡的实际功率为其额定功率的,则电源电压为______V。
【变式5-1】(2026·湖南永州·一模)某实验小组测量未知电阻器Rₓ的阻值,器材有:干电池、未知电阻器Rₓ、电压表、电流表、开关、滑动变阻器以及导线若干。
(1)请在图甲中用笔画线代替导线补全电路;
(2)电路正确连接后,闭合开关S,发现电流表指针有明显偏转而电压表指针几乎不偏转,则电路中存在的故障可能是未知电阻器Rₓ发生了________;
(3)排除故障后,移动滑动变阻器滑片到某一位置时,发现电压表示数为1.4V,电流表示数如图乙所示,则本次测得Rₓ的阻值为________Ω;
(4)小组同学想要利用本实验的器材继续探究电压一定时电流与电阻的关系,为完成该实验,你认为还需要增加的器材是__________________________。
【变式5-2】(2026·贵州毕节·二模)如图1所示的注水猪肉,是部分商贩为牟取私利、漠视他人生命健康,违规向生猪肉中注水的产品。这种行为既违背了诚信原则,更是对生命安全的不负责任:注水后的猪肉不仅肉质变差易腐烂、营养价值大幅降低,还可能携带有害病菌,食用后会直接威胁人体的生命健康、损害身体健康。猪肉注水后含水量增加,其电阻会发生变化。小钟设计了如图2所示的实验电路,将注水猪肉条接入电路的M、N两点,来测量它的电阻大小。
(1)该实验的实验原理是______;
(2)连接好电路,开关试触时发现电流表无示数,电压表指针偏转很大,若电路只有一处故障,原因可能是______;
A.滑动变阻器发生开路 B.滑动变阻器发生短路
C.猪肉电阻处发生开路 D.猪肉电阻处发生短路
(3)排除故障后,将一条未注水的猪肉条接入电路,测量猪肉条两端电压及电流,记录数据。向该猪肉条注入一定量的水后再次接入电路,测量电压及电流,记录数据。实验数据如表下所示。表格第2次实验中,注水0.1mL的猪肉的电阻为______Ω。由表中数据,小钟总结出猪肉条的电阻和注水量之间的关系:猪肉的注水量越大,电阻越______;
实验序号
注水情况
电压表示数U/V
电流表示数I/mA
电阻R/Ω
1
未注水
3.0
0.75
4000
2
注水0.1mL
3.0
0.80
3
注水0.2mL
3.0
0.90
3333
(4)我们用图2的电路测量注水猪肉的电阻,不仅是学习物理实验方法,更是用知识学会保护生命健康:通过科学手段识别有害食品,既守护自己的身体,也能提醒身边的人避开风险。有同学说通过上述实验得到的实验结论不够严谨。如何改进实验,使实验结论更可靠______。
【变式5-3】(2026·广东中山·一模)小明同学在“测量定值电阻的阻值”实验中,电路图如图甲所示,请回答以下问题。
(1)连接电路时,开关应处于_____状态。闭合开关前,滑动变阻器的滑片应置于_______端(选填“A”或“B”);闭合开关后指针如图甲原因是_____;
(2)闭合开关,调节滑动变阻器滑片,当电压表的示数为2.5V时,电流表示数如图丙所示,则电阻的阻值为_____。小明进行了多次测量,计算出R的阻值的平均值,目的是_____;
(3)实验后,小明要利用上述器材测量未知电阻的阻值,设计的实验电路如图丁所示,电源电压保持不变,定值电阻的阻值记为,请将实验步骤补充完整:
①闭合开关、,断开开关,读出电流表的示数为;
②_____,读出电流表的示数为;
③未知电阻阻值的表达式:_____(用、和表示)。
1.(2026·陕西咸阳·二模)实验小组用如图甲所示的电路来探究并联电路中电流的关系,其实验思路如下:接好电路后,把电流表分别接入到A、B、C三处,测出第一组数据。为防止个别偶然因素的影响,他们采用以下两种方法之一来重复实验,并完成第二次和第三次测量。
方法一:改变电源电压;
方法二:更换其中一条支路中的灯泡(规格不同)。
(1)实验时,接好电路后,闭合开关发现两灯都亮。但由于连线较乱,一时无法确定两灯是串联还是并联,小阳灵机一动,随意拆下一根导线,发现两灯都熄灭,因此他认定两灯是串联的,小阳的结论是______(“可靠”或“不可靠”)的。
(2)如图乙是同学们连接的并联电路的局部图,某次实验中,测量完干路C处电流之后,某同学想测量通过L1的电流,为接入电流表,a、b、c、d四个接点中,最方便的导线拆接点是______点,同时注意,在拆接电路时,开关必须保持______状态。
(3)通过实验,同学们获得下表所示的实验数据。该表格设计中存在的不足之处是:______。分析表格中的数据,可知同学们后面两次实验是采用方法______(选填“一”或“二”)进行实验的,并可得出实验结论:在并联电路中,______(用文字描述)。
实验次序
A处的电流IA
B处的电流IB
C处的电流IC
第一次测量
0.12
0.18
0.30
第二次测量
0.16
0.24
0.40
第三次测量
0.24
0.36
0.60
(4)实验前,在不确定所测电流大小时,同学们先用电流表的大量程进行了“试触”,发现电流表指针由“0”刻度线偏向左侧,如图丙所示,接下来应进行的操作是______。
2.(2026·吉林·一模)在“探究并联电路电流特点”的实验中,小明设计了如图所示的电路进行实验。
(1)要用电流表测量干路的电流,请用笔画线代替导线,根据图甲所示的电路图将图乙的电路连接完整。
(2)连好电路检查无误后,开始实验。某次测量中,电流表示数如图丙所示,为___________A;要测量通过灯的电流,应将电流表接在图甲中的___________处。
(3)换用不同规格的小灯泡进行实验,用电流表多次测量A、B、C三处的电流,记录的实验数据填入表格中。分析实验数据,得出结论:___________。
数据序号
A处的电流
B处的电流
C处的电流
1
0.34
0.12
0.22
2
0.46
0.20
0.26
3
0.58
0.28
0.30
3.(2026·河南周口·一模)小华和实验小组的同学们进行“探究串联电路中电压的规律”的实验,其实验过程如下。
(1)小华在检查实验器材时发现电压表的指针位置如图甲所示,接下来她要对电压表进行的操作是______;根据电路图乙,小华进行电路连接,当她连接好最后一根导线时两灯立即发光,小华实验过程中操作不当之处是______;
(2)问题解决后,小华按图乙连接好电路,她用电压表分别测量两端的电压,两端的电压和、两端的总电压,更换不同灯泡,再做两次实验,将三次测出的电压填入下表;
实验次数
第一次
0.8
2.2
3
第二次
1.0
2.0
3
第三次
1.2
1.8
3
请你根据她的实验过程和有关数据回答下列问题:
①上面设计的表格中存在的不足之处是______;
②分析表格中的数据,得出实验结论:______;(用公式表示)
(3)实验中,使用不同规格的小灯泡的目的是______;
(4)小华他们发现灯泡两端的电压总比大,从而得出“越靠近电源正极的位置电压越大”的结论,要想验证该结论是否正确,最简单的实验操作是______。
4.(2026·四川成都·一模)实验小组探究“串联电路电压的规律”,连接了如图所示电路。
表1
位置
AB间
BC间
AC间
CD间
AD间
电压U/V
2.7
0
2.7
2.7
0
表2
实验次数
电压UAB/V
电压UBC/V
电压UAC/V
1
1.1
1.1
2.2
2
0.5
1.7
2.2
3
1.2
1.0
2.2
(1)连接电路时,开关应___________;
(2)闭合开关后,两个灯泡都不亮,用电压表检查电路故障,测量结果如表1所示。若电路故障只有一处,根据表中数据可知,发生的故障是___________;
(3)排除故障后,闭合开关,L1较亮,L2较暗,原因是灯泡L1的电阻___________L2的电阻(选填“大于”、“等于”或“小于”);
(4)用多个小灯泡多次实验,测量数据如表2。分析实验数据,得到初步结论:串联电路两端的总电压等于___________。
5.(2026·陕西咸阳·一模)按要求完成填空。
(1)如图甲所示,电压表的示数为___________V;
(2)如图乙所示,用一张硬纸片盖住装满水的杯口,将杯子倒置过来,水和纸片都不下落,该现象证明了___________的存在;
(3)如图丙所示,在“探究影响导体电阻大小的因素”实验中,通过观察___________来比较导体的电阻大小会更加准确。实验中将A、C两根导线分别接入电路,测出的电流分别为、,它们的关系为,则可得出结论:其他条件一定时,导体的___________,电阻越大。
6.(2026·黑龙江绥化·模拟预测)小明想要探究“盐水的导电性与哪些因素有关”,于是他设计了如下实验。
浓度(%)
电流(A)
5
0.18
10
0.20
15
0.36
20
0.48
25
0.54
乙
(1)选用学生电源、开关、电流表、铜片(2个)、导线若干、烧杯、水、盐等实验器材。
①小明要配制浓度为5%的盐水,先用托盘天平称出了95g水,还需要加入______g盐。将配制好的盐水倒入烧杯中。(浓度:这里指的是溶液中所含溶质的质量的占比)
②按图甲连接实验电路,把铜片插入盐水并固定在烧杯内壁上,由于不确定电路中的电流大小,小明应该______。
③保持电源电压不变,小明分别用不同浓度的盐水进行实验,将收集到的数据记录在图乙的表格中,依据表格中的数据小明可以得出初步结论:______。小强认为小明的实验有安全隐患,若两个铜片固定不牢,容易碰到一起烧坏电流表,为了避免这一问题的出现,可以采取的措施是:_______。
(2)小明在某次实验中,未将铜片插入盐水就先把开关闭合,再将铜片插入盐水中后发现,随着铜片插入盐水中的深度越深,电流表的示数逐渐变大,因此小明猜想“铜片在盐水中的深度”也可能会对盐水的导电性产生影响,于是他绘制了表格进行实验验证自己的猜想。保持铜片之间的距离不变,改变铜片插入深度,多次实验后记录的实验数据如下表所示,根据表格中的信息可以发现,当其他条件相同时,______,盐水的导电性越好。
铜片在盐水中的深度/cm
1
2
3
4
电流/A
浓度/%
5
0.10
0.14
0.16
0.18
10
0.12
0.16
0.18
0.20
15
0.18
0.24
0.32
0.36
20
0.20
0.30
0.40
0.48
25
0.24
0.38
0.42
0.54
(3)小明觉得盐水的导电性可能还与两个铜片之间的距离有关,为了探究它们之间的关系,结合上述实验过程,小明应该_____。
7.(2026·黑龙江哈尔滨·一模)某实验小组利用以下器材探究电流与电阻的关系。
器材:学生电源;阻值分别为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω的定值电阻;标有“30Ω 2A”的滑动变阻器:电压表、电流表、开关及导线。
(1)实验时将5Ω的电阻接入图甲所示的电路中,学生电源电压调至6V,滑动变阻器的滑片调至最右端,闭合开关后,发现电流表、电压表均无示数。若故障只出现在或R,则故障是______;
(2)排除故障后,移动滑动变阻器滑片到某一适当位置。此时电流表示数如图乙所示,电流为______A;
(3)将定值电阻由5Ω更换为10Ω,如果拆接电路时开关未断开,会损坏______。更换完电阻后闭合开关,他们应该调节滑片,直至电压表示数为______V,然后读出对应电流表示数;
(4)当换用20Ω电阻后,发现无论怎样移动滑片,电压表示数始终无法与上一次实验相同。同学们想出了两种不同的解决方法;
方法一:更换一个最大阻值至少为______Ω的滑动变阻器;
方法二:调节电源电压,使其最大不超过______V;
(5)通过实验获得数据如表,分析数据可以得出结论:电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成______。
次数
1
2
3
4
电阻R/Ω
5
10
15
20
电流I/A
0.4
0.2
0.14
0.1
8.(2026·河南郑州·二模)小明同学为了探究“电流与电压、电阻的关系”,设计了如图所示的实验电路,她在学校实验室找来了如下这些实验器材:电压恒为3V的电源。阻值分别为10Ω、20Ω、25Ω的定值电阻各一个,两个滑动变阻器上A标有“20Ω 1A”和B标有“50Ω 1A”字样。
(1)根据图甲电路图连接好图乙的实物图,检查时发现有一根导线接错,请在这根导线上打“×”,并画出正确接法(导线不交叉);
(2)闭合开关,电压表无示数,电流表有示数,则产生故障的原因可能是_______;
(3)小明利用该电路先探究电流与电阻关系,先把5Ω的电阻接入电路,闭合开关后调节滑动变阻器,根据I-R图像可知要移动滑动变阻器的滑片使电压表示数为____V,读出电流表示数后,断开开关,她改换成10Ω的电阻继续做实验。闭合开关,发现电压表示数变大了,接下来她向______(填“左”或“右”)调节滑动变阻器的滑片,直至电压表示数恢复原来的示数;
(4)接下来小明又使用该电路探究电流与电压关系数据记录如表。为完成实验应选择__________(选填选填“A”或“B”)滑动变阻器;
次数
1
2
3
4
5
电压U/V
0.8
1.0
1.2
1.4
1.6
电流I/A
0.08
0.10
0.12
0.14
0.16
(5)分析实验数据可得结论:当导体的电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成__________;
(6)某同学用小灯泡代替电阻重复上述实验,发现无法得出(5)中的结论,原因是__________。
9.(2026·内蒙古包头·一模)为了“探究电流与电阻的关系”,好学的小锋同学从实验室选取以下器材:电压恒为3V的电源、电流表、电压表、开关、规格为“40Ω,1A”的滑动变阻器各一个,5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω的定值电阻各一个,导线若干。
(1)小锋同学先将5Ω的定值电阻接入电路,如图(甲)所示。他在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)电路连接正确后,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片P时发现:电流表始终无示数,电压表有示数,其原因可能是____________;
(3)故障排除后,再次闭合开关并调节滑动变阻器的滑片P;电压表的示数如图(乙)所示,为______V。接着,滑动变阻器滑片P的位置不变,断开开关,用10Ω的电阻替换5Ω的电阻后,再闭合开关,为保证电压表的示数不变,应向______(选填“A”或“B”)端移动滑片P;
(4)通过实验收集到的数据,小锋同学绘制了电流I随电阻R变化的关系图像如图(丙)所示。通过对图像的形状和部分数据分析,可以得出初步结论是: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;
(5)爱动脑的明明同学使用的实验器材,除了滑动变阻器的规格(“50Ω,1A”)与小锋同学的不同外,其他的器材都完全相同。他为了也能顺利完成上面的探究实验,在实验的过程中应控制R两端电压不低于______V;
(6)学习非常积极的小宇同学想测量一个未知电阻的阻值,但发现电流表已经损坏。同组的小涛同学帮他找来一个定值电阻并设计了一个实验方案,电路图如图(丁)所示,具体思路如下:
①先闭合开关S、,记下电压表示数
②再断开,记下电压表示数,则______(表达式用、、表示)。
10.(2026·江苏无锡·一模)学习欧姆定律后,小明利用跨学科实践设计制作一个环境温度测量仪,利用AI获得PTC热敏电阻在实验温度范围内,其电阻Rt与温度t的关系为Rt=R0+kt,其中R0为0 ℃时PTC热敏电阻的阻值,k为温度系数,为测量R0和k的大小,步骤如下:
(1)控制PTC热敏电阻所处环境温度为0 ℃,设计如图甲所示电路测量电阻R0。
①请用笔画线代替导线,将实物图连接完整______。要求:滑片向右移,电流表示数变小。
②连好电路,闭合开关,发现电流表、电压表均无示数,电路中可能存在的故障为________。
A.R0断路 B.RP断路 C.电压表断路
③排除故障后,闭合开关,电压表示数为12 V,电流表示数如图乙所示,为________A,由此计算出0 ℃时PTC热敏电阻的阻值R0为________Ω。
(2)测量温度系数k。
提高热敏电阻Rt所处环境温度,发现电流表示数急剧下降,小于分度值,于是小明设计了丙图电路进行测量.电源电压未知,Rt为热敏电阻,调节电阻箱R1阻值为200 Ω并保持不变,改变Rt的温度t,读出电压表示数U,将数据记录在图示表格中,分析表格数据,温度系数k=________Ω/℃,电源电压U0为________V。
温度t/℃
20
40
60
电压表示数U/V
3.0
2.4
2.0
(3)制作环境温度测量仪。结合上述探究结果,将量程为0~3 V电压表改装成温度显示仪,要降低该测量仪能测量的最低温度,可适当________电阻箱R1阻值。
11.(2026·山西大同·一模)小明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,于是他采用书中学到的“伏安法”进行测量。
实验思路:
(1)“伏安法”测电阻,是利用电压表测量定值电阻两端电压,用电流表测出通过定值电阻的电流,再利用公式______计算出该电阻的阻值;
实验过程及结果:
(2)图甲为小明连接的部分电路,请你用笔画线代替导线帮小明补充完整(要求滑动变阻器的滑片向左移动时,电流表示数变大):
(3)闭合开关后,小明发现电流表无示数,电压表有示数且接近电源电压,则电路故障可能是______;
(4)排除故障后,移动滑动变阻器滑片到某一位置时,此时电流表示数为0.24A,电压表示数如图乙所示,为______V,则定值电阻R的阻值为______;
评价交流:
(5)请对小明的测量实验进行评价,并简述理由。______
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