电学实验专题
1.如图所示的电路中，R1、R2均为定值电阻，实验时，干电池两端电压会随电路中电阻的变化而改变。在不拆改电路的情况下，下列选项中的探究问题，利用这个电路进行实验能完成的是（ ）。
A．电路中的电流一定时，电阻两端的电压与电阻成正比吗？
B．电阻一定时，通过电阻的电流与电阻 两端的电压成正比吗？
C．电阻两端电压一定时，通过电阻的电 流与电阻成反比吗？
D．电阻一定时，电阻消耗的电功率与电阻两端的电压的平方成正比吗？
故选BD。
2.图甲是小刚在“探究电流与电压关系”的实验中所连接的实物图。
（1）①将甲图中的滑动变阻器（0-20Ω）阻值调到最大，闭合开关时，会看到下列哪种现象。
A．电压表指针几乎不偏转，电流表指针也几乎不偏转；
B．电压表指针偏转较大，电流表指针几乎不偏转；
C．电压表指针偏转较大，电流表指针也偏转较大；
②图甲中有一根导线接错了，请在错误处画“×”，并在图上改正。
（2）用改正后的电路测小灯泡的电阻，将定值电阻换成一只标有“2.5V”的小灯泡，闭合开关后，调节滑动变阻器，某时刻电流如图乙所示，由图可得小灯泡的电流为A，从丙图中小灯泡的U-I图象可知，小灯泡的电阻随电压增大而。
（3）小刚同学还设计了图丁所示的电路，其中电源电压恒为1.5V，将M、N用导线连接，调节滑动变阻器，使电流表指针指在0.6A处，则此时滑动变阻器接入电路的电阻是 Ω。保持滑动变阻器滑片位置不变，若在M、N之间加入电阻Rx，电流表示数如图乙所示，则电阻Rx阻值是。
答案为：（1）①B；②如上所示；（2）0.2、增大；（3）2.5、5Ω。
3.现有下列器材：学生电源（6V），电流表（0-0.6A，0-3A）、电压表（0-3V，0-15V）、定值电阻（5Ω、10Ω、20Ω各一个）、开关、滑动变阻器和导线若干，利用这些器材探究“电压不变时，电流与电阻的关系”。
（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连接成完整电路。（要求连线不得交叉）
（2）实验中依次接入三个定值电阻，调节滑动变阻器的滑片，保持电压表示数不变，记下电流表的示数，利用描点法得到如图丙所示的电流I随电阻R变化的图象。由图象可以得出结论： 。
（3）上述实验中，小强用5Ω的电阻做完实验后，保持滑动变阻器滑片的位置不变，接着把R换为10Ω的电阻接入电路，闭合开关，向（选填“A”或“B”）端移动滑片，使电压表示数为V 时，读出电流表的示数。
（4）为完成整个实验，应该选取哪种规格的滑动变阻器。
A.50Ω、1.0A；B.30Ω、1.0A；C.20Ω 1.0A。
【答案】（1）如图所示；（2）电压一定时，导体中的电流与电阻成反比；（3）A；2；（4）A。
4.小尧为探究“电流与电阻的关系”，设计了如图甲所示的电路，用到的器材有：电源（电压3V不变），标有”20Ω、1A“字样的滑动变阻器、电流表、电压表、三个阻值分别为5Ω、10Ω、15Ω的定值电阻、开关及导线若干。
（1）电路连接完毕，闭合开关前，滑动变阻器的滑片应置于端（选填A或B）；
（2）闭合开关，发现电流表示数几乎为零，电压表示数不为零，出现这种现象的原因可能是定值电阻R （选填“断路”或“短路”）；
（3）小尧排除故障后，电路中接入5Ω电阻时，移动滑动变阻器的滑片使电压表示数为U，此时电流表的示数如图乙所示；接着用10Ω电阻替换5Ω电阻接入电路再次实验，此时应将电压表的示数调为V，再记录此时电流表的示数；然后用15Ω电阻替换10Ω电阻继续实验，她发现无论如何调节滑动变阻器的阻值，电压表示数都无法调至U，原因可能是（答一种情况即可）。
【答案】（1）B；（2）断路；（3）1；滑动变阻器最大值太小。
5.在“探究电流与电阻的关系”的实验中，小强选用了4Ω、8Ω、10Ω、20Ω四个定值电阻，电源电压恒为3V。
（1）请按图甲所示的电路图，将实物图乙连接完整。
（2）闭合开关接触时，发现电流表无示数，移动滑动变阻器的滑片，电压表示数始终接近电源电压，造成这一现象的原因可能是。
（3）排除电路故障后，闭合开关，移动滑片，当选用4Ω的电阻时，电流表示数如图丙所示，记为A；以后每更换一个阻值更大的电阻后，闭合开关，应将滑动变阻器的滑片向（选填“A”或“B”）端移动，使电压表的示数，同时记下对应的电流值。
（4）根据实验数据，小强做出了如图丁所示的I-R图象，由于此图线为曲线，小强认为不便直观判断I与R的定量关系，于是对图象中的坐标进行了巧妙变换，从而直观判断出了I与R的关系．你认为小强的改进方法是：。
答案为：（1）见上图；（2）电阻R0开路；（3）0.5；B；2V；（4）将I﹣R图象的横坐标R变为（或R﹣1）。
6.在“探究串联电路的电压”实验中，小涵同学设计了如图所示的电路。
（1）在连接电路中，开关应该处于（选填“闭合”或“断开”）状态。
（2）根据如图连接好电路，闭合开关后，她发现两只灯泡都不亮，且电压表示数为0，若只有L1或L2中的一处发生故障，则故障是（选填“L1开路”、“L1短路”、“L2开路”、“L2短路”）。
（3）故障排除后，小涵选用不同的灯泡，完成了三次实验，并记录了数据。分析下表中的数据，可得出的结论为：串联电路两端的电压串联电路中各部分电路两端的电压之和。
实验次数
L1两端的电压/V
L2两端的电压/V
串联总电压/V
1
1.4
1.4
2.8
2
1.2
1.6
2.8
3
1.1
1.7
2.8
答案为：（1）断开；（2）L2开路；（3）等于。
7.如图甲所示，小华用电阻箱和滑动变阻器研究通过导体的电流与电阻的关系。
（1）图甲中电阻箱R1和滑动变阻器R2的连接方式是联。
（2）连接电路前，开关应处于状态。
（3）第1次实验时，电流表示数如图乙所示，则电流为A。
（4）经过3次测量，得到表格中的实验数据，由此总结出电流与电阻的关系，请你指出小华实验过程中存在的问题： 。
次数
R1/Ω
I/A
1
3.0
2
6.0
0.33
3
9.0
0.25
答案为：（1）串；（2）断开；（3）0.5；（4）小华每次改变电阻的阻值后，没有移动滑动变阻器滑片保持电阻两端的电压保持不变。
8.做“串联与并联电路中电流、电压的关系”实验时，实验用的两个灯泡L1、L2上分别标有“2.5V”和“3.8V”字样，电源电压恒为2.5V。
（1）串联时，小科连接了如图甲所示的电路。闭合开关，两灯均不发光。小科猜想是灯泡L1灯丝断了，就用一根导线的两端在灯泡L1两端接线柱处同时试触，若看到灯泡L2，说明小科猜想正确。
（2）并联时，小科连接了如图乙所示的电路．闭合开关前，小科检查发现电路连接有误，但只要改动一根导线即可．请你在要改动的这根导线上打“×”。并用笔画线代替导线，将图乙中的电路连接正确。
（3）改正电路后继续实验，小柯记录的实验数据如下表：
物理量
电流
电压
串联电路
IA=0.16A
IB=0.16A
IC=0.16A
UL1=0.9V
UL2=1.6V
U总=2.5V
并联电路
IL1=0.34A
IL2=0.20A
I总=0.54A
UL1=2.5V
UL2=2.5V
U总=2.5V
学习了欧姆定律以后，小科发现：根据串联电路中的数据，可计算得到RL1=5.63Ω，根据并联电路中的数据，可计算得到RL2=7.35Ω。造成这一差异的根本原因是灯丝电阻的大小随着的升高而增大。
答案为：（1）发光；（2）如图；（3）温度。
9.我市中考实验操作考试时，实验员为“测量小灯泡的额定电功率”实验准备了以下器材：额定电压为2.5V的小灯泡（正常发光时电阻约为10Ω）、规格为“12Ω、1A”的滑动变阻器、开关、电流表、电压表各1个，新干电池4节，导线若干。
（1）图甲中有一根导线的连接是错误的，请你在错误的导线上打“×”；
（2）闭合开关前，应将滑片P移到最（填“左”或“右”）端；
（3）经检查，电路连接无误，各元件完好，闭合开关后，无论怎样移动滑片P，电压表的示数都调不到2.5V，出现这种现象的原因是；
（4）解决上述问题后，移动滑片使电压表的示数为2.5V时，小灯泡正常发光，此时电流表的示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率是W；
（5）测出小灯泡的额定功率后，同学们又把灯泡两端的电压调为额定电压的一半，发现测得的实际功率不等于其额定功率的，请你帮助分析出这种现象的原因是。
【解析】（1）分析电路连接错误之处改正；（2）为保护电路，闭合开关前，应将滑片P移到阻值最大处；（3）根据串联电路电压的规律和分压原理确定变阻器连入电路中的阻值大小与题中变阻器规格比较；（4）根据电如图乙流表小量程读数，根据P=UI求小灯泡的额定功率；（5）根据灯的电阻随温度的降低而减小分析。
答案为：（1）如图；（2）右；（3）变阻器的最大阻值过小；（4）0.6；（5）灯的电阻随温度的降低而减小。
10.小明和小华测量定额电压为2.5V的小灯泡的额定功率。
（1）①图甲是他们连接的部分电路请用笔画线代替导线将电路连接完整。
②闭合开关前，应将滑动变阻器处在最（填写“左”或“右”）端。
③闭合开关后，发现无论怎样调节滑动变阻器的滑片，灯泡都不亮，电压表和电流表均无示数，小明找来一根完好的导线，一端连在电源负极，另一端触碰接线柱A、B、C，当发现只有触碰接线柱C时，灯泡才发光，若电路中只有一处故障，且各器材，导线均完好，则电路故障可能是。
④排除故障后，闭合开关，移动滑动变阻器，当电压表为2.5V时，电流表示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率为W。
（2）小明和小华观察电流表和电压表均标有电阻值，请教老师后得知这是电表的电阻，为了在接好的图甲中较准确的测量出小灯泡的电功率，他们对电压表的负接线柱应该接在C处还是D处进行了探究，他们将开关闭合，移动滑动变阻器的滑片使灯泡发光，不添加器材，请你说出接下来的操作及判断方法。
①操作；
②如何判断： 。
（3）小明和小华重新设计了一种测量小灯泡额定功率的电路，如图丙所示，电源电压保持3.5V不变，R0为阻值为10Ω的定值电阻，连接好电路后进行如下操作：1）断开开关S2，闭合开关S和、S1，移动滑动变阻器滑片P，使电压表示数为2.5V；2）保持滑动变阻器滑片P位置不变，断开开关S1，闭合开关S、S2，读出电压表示数为2.6V；小灯泡的额电功率为W（计算结果保留两位小数）。
答案为：（1）①如所示；
②左；③变阻器断路；④0.75。
（2）①分别将电压表的负接线柱接在C处和D处，分别记下电压表的示数和电流表的示数UC、IC，UD、ID滑片，比较和的大小；
②若，说明电流表的分压较电压表的分流作用大，为避免电流表分得的电压对电压表测量的影响，要将电压表的负接线柱应该接D处；
若，说明电压表的分流较电流表的分压作用大，为避免电压表的分流对电流表测量的影响，要将电压表的负接线柱应该接C。
（3）0.72。
11.在“测量小灯泡的电功率“的实验中，电源电压为3V，灯泡额定电压为2.5V。
（1）请根据图甲，将图乙所示的实物电路用笔画线连接完整；
（2）在连接电路时，开关应，滑动变阻器的滑片P应置于端（选填“A”或“B”）；
（3）移动滑片P，当电压表的示数为1.5V时，电流表的示数如图丙所示，其示数为A，小灯泡此时的电功率为W。要测量小灯泡的额定功率，需将滑片P向端移动（选填“A”或“B”）直到电压表的示数为2.5V；
（4）实验中，小灯泡突然熄火，电流表示数为零，电压表示数变大，电路中的故障可能是。
答案为：（1）如图；（2）断开、B；（3）0.24、0.36、A；（4）灯泡断路。
12.有一个小灯泡标有5.0V字样，要测定它的额定功率，已知小灯泡正常发光时的电阻值约10Ω，电源电压为6V。
（1）请你用笔画线代替导线，连接完成实验电路。
（2）闭合开关前，滑动变阻器滑片应该在端（选填“a”或“b”）。
（3）某次连接线路后，闭合开关灯不亮，电流表有示数，电压表没有示数，猜想以下3种故障，其中可能的是。
A．可能是灯丝断了；B．可能是开关接线处断路；C．可能是小灯泡的灯座短路
为避免出现上述故障时损坏电流表，选择的滑动变阻器的最大阻值应不小于Ω。
（4）排除故障后，移动变阻器滑片，观察当表示数为时，再记录另一个电表的示数，可以计算小灯泡的额定功率。
【解析】（1）从小灯泡的型号可以得出电压表应该选用0～15V这一量程的并联在小灯泡两端；根据小灯泡的额定电压和电阻求出电流，从而判定电流表量程；滑动变阻器采用一上一下的接法；（2）闭合开关前，滑动变阻器滑片调至阻值最大位置；（3）电流表有示数，说明电路出现了短路，电压表无示数，说明与电压表并联部分短路；根据电流表的最大电流求出滑动变阻器的最小阻值；（4）要注意电压表示数，当电压表示数等于灯泡额定电压时，灯泡正常发光。
答案为：（1）如图；（2）a；（3）C、10；（4）电压、5V。
13.在“测量小灯泡额定功率”实验中，小灯泡的额定电压U额=2.5V。
（1）图甲是小明测量小灯泡额定功率的实物电路图，图中有一根线连接错误，请在这根线上 打“×”，并在图中改正。
（2）闭合开关前，滑片P应位于 （选填“A”或“B”）端。
（3）闭合开关，移动滑片P直到电压表示数为2.5V，此时电流表示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率为 W。
（4）小华设计了如图丙所示的电路也完成了该实验，请完成下列填空（电源电压不变，R1和R2为滑动变阻器，R2的最大电阻为R0）。
①只闭合开关 ，调节R2，使电压表的示数为2.5V；
②只闭合开关 ，调节 ，使电压表的示数仍为2.5V；
③接着将R2的滑片P调至最左端，记下电压表的示数为U1，再将R2的滑片P调至最右端，记下电压表的示数为U1。则小灯泡额定功率的表达式P额= （用U额、R0、Ul、U2表示）。
【解答】（1）分析实物图可知，此时灯泡与电流表并联后又与电压表串联，故此时没有电流通过，小灯泡不发光，电压表测的是电源电压约为3V；为让灯泡与电流表串联，电压表测灯泡两端电压，将小灯泡右侧连线改接到电压表左侧，如下图：
（2）为了保护电路，开关闭合前，滑动变阻器的滑片应为于阻值最大处，即B端。
（3）图（乙）中，电流表的量程为0～0.6A，分度值为0.02A，示数为0.26A，则灯泡的额定功率P=UI=2.5V×0.26A=0.65W。
（4）①只闭合小灯泡所在支路，即闭合S、S1，通过调节滑动变阻器R2使灯泡两端电压为额定电压，即2.5V；
②利用等效替代的方法，只闭合R1所在支路，即闭合S、S2，通过调节滑动变阻器R1使R1两端电压为小灯泡的额定电压，即2.5V，此时R1=RL；
③将R2的滑片P调至最左端，记下电压表的示数为U1；再将R2的滑片P调至最右端，记下电压表的示数为U2，根据串联分压的原理：，解得，；
小灯泡额定功率的表达式
故答案为：（1）如上图；（2）B；（3）0.65；（4）①S、S1；②S、S2；R1；③。
14.小明利用如图所给的实验器材“测量小灯泡的额定功率”，已知电源电压恒为6V，小灯泡正常工作时的电压为3.8V，电阻约为12Ω，滑动变阻器的规格为“20Ω、 2A”。
（1）请用笔画线代替导线，完成图1实物电路的连接。
（2）正确连接电路后，用开关试触，灯泡不亮，电压表瞬间满偏，电流表指针几乎不动，电路的故障是。（电路只有一处故障）
（3）排除故障后，继续实验，闭合开关，移动滑片，当电压表的指针在某电压值时，（请在图2中标出相应的电压值），小灯泡正常发光，电流表的示数如图3所示，小灯泡的额定功率是W。
（4）测量完灯泡的额定功率后，小明有测量了几组数据，计算后发现灯丝电阻随其两端电压的增大而增大，原因是。
【评估】小红也利用上述器材对该小灯泡的额定功率进行了测量，实验电路图如图4所示，实验结束后，两人对实验进行了交流与评估。
①小红的实验结果误差较大，理由是。
②小明的实验更不容易操作，理由是。
【解答】（1）测量小灯泡的额定功率实验中，电流表应与灯泡串联，由欧姆定律可知灯泡正常发光的电流约为：I==≈0.32A，由此完成电路连接如图所示：
（2）正确连接电路后，用开关试触，灯泡不亮，电流表指针几乎不动，说明电路可能有断路，电压表瞬间满偏，说明电压表到电源间是通路，所以电路的故障是与电压表并联的滑动变阻器断路了。
（3）小灯泡正常发光，电压表测得是滑动变阻器两端的电压，示数为6V﹣3.8V=2.2V，电压表使用0﹣3V量程，分度值0.1V，由此在图2中标出电压表指针的位置如图所示。
根据图3，电流表的量程为0～0.6A，其分度值为0.02A，所以灯泡正常发光时的电流为0.3A，则灯泡的额定功率：P=UI=3.8V×0.3A=1.14W。
（4）随着电压的变大，通过灯丝的电流变大，灯丝产生的热量变大，灯丝的温度升高，灯丝的电阻值变大，即灯丝电阻随温度升高而增大；
【评估】由题知，电源电压恒为6V，而小灯泡额定电压为3.8V，
①由图4小红的实验电路知，电压表应选择0﹣15V量程，量程过大，所以电压的测量不够精确；
②由图1知，小明的实验中电压表测滑动变阻器两端电压，闭合开关前变阻器阻值要滑到最大值处，
由串联电路的分压原理知：，即：，则，
所以电压表要使用0﹣15V量程，调节滑动变阻器后，因为灯泡正常发光电压3.8V，变阻器两端此时电压为6V﹣3.8V=2.2V，所以为了精确测量再将电压表换成0﹣3V量程，所以操作麻烦。
故答案为：（1）见上图；（2）滑动变阻器断路；（3）见上图、1.14；（4）灯丝电阻随温度升高而增大.
【评估】①电压表应选择0﹣15V量程，量程过大，所以电压的测量不够精确；②电源电压6V，操作中电压表先使用0﹣15V量程，调节变阻器后再使用0﹣3V量程，操作比较麻烦。
|
|
