人教版中考物理二轮复习——精讲精练(7.3 电学实验)
展开【中考精粹】2022中考物理二轮学案
7.3 电学实验
课标要求
1. 经历观察物理现象的过程,能简单描述所观察物理现象的主要特征,能在观察和学习中发现问题,具有初步的观察能力及提出问题的能力;
2.通过参与科学探究活动,学习拟订简单的科学探究计划和实验方案,有控制实验条件的意识,能利用不同渠道收集信息,能通过实验收集数据,有初步的信息收集能力;
3.经历信息处理过程,有对信息的有效性、客观性做出判断的意识,学习从收集的信息中分析、归纳规律,尝试解释根据调查或实验数据得出的结论,有初步的分析概括能力;
4.能书面或口头表述自己的观点,能与他人交流,有自我反思和听取反馈意见的意识,有初步的信息交流能力及不断改进的意识;
5.通过学习物理知识,提高分析问题与解决问题的能力,逐步养成自学能力,学习物理学家在科学探索中的研究方法,并能在解决问题中尝试应用科学研究方法。
在义务教育阶段物理课程的学习中,对学生科学探究能力的基本要求主要体现在以下几个方面:
科学探究要素
对科学探究能力的基本要求
提出问题
●能从日常生活、自然现象或实验观察中发现与物理学有关的问题;
●能书面或口头表述发现的问题;
●了解发现问题和提出问题在科学探究中的意义。
猜想与假设
●尝试根据经验和已有知识对问题的成因提出猜想;
●对探究的方向和可能出现的探究结果进行推测与假设;
●了解猜想与假设在科学探究中的意义。
设计实验与制订计划
●明确探究目的和已有条件;
●尝试考虑影响问题的主要因素,有控制变量的意识;
●经历设计实验与制订计划的过程,尝试选择科学探究方法及所需要的器材、设计探究步骤;
●了解设计实验与制订计划在科学探究中的意义。
进行实验与收集证据
●能通过观察、实验和公共信息资源收集证据;
●会阅读简单仪器的说明书,能按要求进行操作;
●会使用简单仪器进行实验,会正确记录实验数据;
●具有安全操作的意识;
●了解进行实验与收集证据在科学探究中的意义。
分析与论证
●能对收集的信息进行适当整理;
●能进行简单分析推理;
●尝试对探究结果进行描述和解释,经历从物理现象和实验中归纳科学规律的过程;
●了解分析论证在科学探究中的意义。
评估
●有评估探究过程科学性的意识;
●有评估探究结果合理性的意识;
●能关注探究活动中出现的新问题;
●了解评估在科学探究中的意义。
表达与交流
●有准确表达自己观点的意识,能表述探究的问题、过程和结果;
●敢于发表自己的观点,善于倾听别人的意见;
●了解表达与交流在科学探究中的意义。
考点梳理
题型解析
类型一、【选择题】
1.(2021•青岛)用如图所示电路探究串联电路的电压规律,下列说法正确的是( )
A.电压表不能直接测量电源电压
B.若测量L1两端电压,需将电压表并联在A、B两点间,且电压表正接线柱接A点
C.实验得到的结论为:串联电路电压处处相等
D.改变两个小灯泡的规格,重复实验,是为了减小实验误差
【分析】(1)电压表测量电压时,与待测电路并联;(2)电压表接入电路中时,电流从正接线柱流入,从负接线柱流出;电压表应与用电器并联;(3)在串联电路中,电源电压等于各部分电路两端电压之和;(4)在物理学规律性实验中,如果只通过一组数据来得出结论,具有偶然性,为使结论具有普遍性,应更换一些条件再进行多次测量实验。
【解析】A、电压表可以直接并联在电源两端,测量电源电压,故A错误;B、若测量L1两端电压,需将电压表并联在A、B两点间,电流从正接线柱流入,从负接线柱流出,所以电压表正接线柱接A点,故B正确;C、本实验的结论为:在串联电路中,电源电压等于各部分电路两端电压之和,故C错误;D、多次测量的目的是使结论具有普遍性,避免偶然性,不是减小误差,故D错误。
【答案】B。
类型二、【填空题】
2.(2021•镇江)图甲是探究电流和电压关系的实验电路,电流表和电压表量程分别为“0~0.6A”“0~3V”,定值电阻R1阻值为10Ω,滑动变阻器R2标有“20Ω 1A”,电源电压恒为6V。根据图乙所示图像可得结论:保持导体 一定,通过导体的电流与它两端电压成 比,向左移动滑片, 表先达到最大刻度,此时滑动变阻器接入电路的阻值为 Ω。
【分析】(1)探究“电流跟电压、电阻的关系”实验重点的是考查控制变量法,研究电流跟电压关系时,控制电阻不变,研究电流跟电阻关系时要保持电压不变;(2)由图可知,滑动变阻器和定值电阻串联,已知电流表和电压表量程分别为“0~0.6A”、“0~3V”,先计算电压表达到最大刻度时电路中的电流,并与电流表的量程比较即可判断;由欧姆定律求出此时的总电阻,根据电阻的串联可知,此时滑动变阻器接入电路的阻值。
【解析】(1)由图象可知,横坐标表示导体两端的电压,纵坐标表示通过导体的电流,两者的关系图像是一条直线,即电压越大,电流也越大,且两者的比值为一定值,故可以得出的结论是:电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比;(2)由图可知,滑动变阻器和定值电阻串联,已知电流表和电压表量程分别为“0~0.6A”、“0~3V”,当电压表达到最大刻度时,即U1=3V,此时电路中的电流I=I1=U1R1=3V10Ω=0.3A<0.6A,此时电流表还没有达到最大刻度,所以是电压表先达到最大刻度;此时电路中的总电阻:R总=U总I=6V0.3A=20Ω,根据电阻的串联可知,此时滑动变阻器接入电路的阻值:R滑=R总-R1=20Ω-10Ω=10Ω。
【答案】电阻;正;电压;10。
类型三、【实验探究题】
3.(2021•桂林)如图甲所示的串联电路中,闭合开关S时,小桂发现灯泡L1比L2更亮,他猜想可能有以下原因:
猜想一:经过L1的电流比L2大。
猜想二:L1更加靠近电源正极。
为验证猜想,他做了以下探究。
(1)为了验证猜想一,小桂用电流表分别测出图甲A、B、C三处的电流,电流表示数均如图乙所示,为 A,说明猜想一错误。同时他发现:该电路中任意一处断开,L1、L2均不能发光,说明串联电路有 条通路。
(2)为了验证猜想二,小桂对调两个小灯泡在电路中的位置,操作时开关应该处于 状态,最后发现仍是L1比L2更亮,说明猜想二 。
(3)开关闭合状态下,小桂不小心将一根导线把B、C连接,发现L2熄灭、L1比之前更亮,由此进一步猜想:灯泡的亮度可能跟 有关。
【分析】(1)电流表示数均如图乙所示,电流表选用小量程,分度值为0.02A,为0.2A,据此分析。同时他发现:该电路中任意一处断开,L1、L2均不能发光,则电路为断路,据此分析。(2)为了验证猜想二,小桂对调两个小灯泡在电路中的位置,为保护电路,操作时开关应该处于断开状态。最后发现仍是L1比L2更亮,说明灯的亮度与灯是否靠近电源正极无关。(3)开关闭合状态下,小桂不小心将一根导线把B、C连接,L2短路,L2熄灭,此时电路为L1的简单电路,此时L1的电压为电源电压(由串联电路电压的规律,原来L1的电压小于电源电压),发现L1比之前更亮,据此分析。
【解析】(1)电流表示数均如图乙所示,电流表选用小量程,分度值为0.02A,为0.2A,说明猜想一错误。同时他发现:该电路中任意一处断开,L1、L2均不能发光,则电路为断路,说明串联电路有一条通路。(2)为了验证猜想二,小桂对调两个小灯泡在电路中的位置,为保护电路,操作时开关应该处于断开状态。最后发现仍是L1比L2更亮,说明灯的亮度与灯是否靠近电源正极无关,说明猜想二错误。(3)开关闭合状态下,小桂不小心将一根导线把B、C连接,L2短路,L2熄灭,此时电路为L1的简单电路,此时L1的电压为电源电压(由串联电路电压的规律,原来L1的电压小于电源电压),发现L1比之前更亮,由此进一步猜想:灯泡的亮度可能跟电压有关.
【答案】(1)0.2;1;(2)断开;错误;(3)电压。
真题在线
1.(2021•武汉)利用如图所示的电路探究影响导体电阻大小的因素,演示板上固定有a、b、c、d四根合金丝,长度关系为La=Lb=Lc=Ld,横截面积关系为Sa=Sb=Sc=Sd,其中a、c、d均为镍铬合金丝,b为锰铜合金丝。将导线P、Q分别接在同一根合金丝两端的接线柱上,下列说法正确的是( )
A.选用a和b进行实验,可以探究导体电阻跟导体材料的关系
B.选用c和d进行实验,可以探究导体电阻跟导体长度的关系
C.选用a和c进行实验,可以探究导体电阻跟横截面积的关系
D.选用b和d进行实验,可以探究导体电阻跟导体材料的关系
2.(2021•青岛)用如图所示电路探究串联电路的电压规律,下列说法正确的是( )
A.电压表不能直接测量电源电压
B.若测量L1两端电压,需将电压表并联在A、B两点间,且电压表正接线柱接A点
C.实验得到的结论为:串联电路电压处处相等
D.改变两个小灯泡的规格,重复实验,是为了减小实验误差
3.(2021•威海)甲、乙、丙三个导体串联在电路中,它们材料相同、均为圆柱体,规格如表所示。通电1min,电流通过甲、乙、丙做的功分别为W甲、W乙、W丙,则( )
导体
长度/cm
横截面积/cm2
甲
5
1
乙
10
1
丙
5
2
A.W乙>W甲>W丙 B.W甲=W乙=W丙
C.W甲>W乙>W丙 D.W丙>W甲>W乙
4.(2021•安徽)图示为直流电动机的工作原理图。线圈abcd处于向右的磁场中,两个铜半环E和F跟线圈两端相连,可随线圈一起转动,两半环中间断开,彼此绝缘;A和B是电刷,它们分别跟两个半环接触,使电源和线圈组成闭合电路,在图示位置,电流沿dcba流过线圈,dc边受到磁场的作用力向下,则( )
A.线圈在图示位置时,ab边受到磁场的作用力向下
B.线圈由图示位置转过180°时,电流沿dcba流过线圈
C.线圈由图示位置转过180°时,dc边受到磁场的作用力向下
D.线圈由图示位置转过180°时,ab边受到磁场的作用力向下
5.(2021•攀枝花)如图所示四个电路图中,能正确测量通过L1电流的电路是( )
A.B.C.D.
6.(2021•大连)如图是研究电磁感应的实验装置。闭合开关后,导体棒ab保持静止,下列措施中能使电路中产生感应电流的是( )
A.磁铁保持静止
B.磁铁竖直向上运动
C.磁铁沿导体棒ab水平运动
D.磁铁垂直导体棒ab水平运动
7.(2021•荆门)在探究“电功率与电阻关系”时,实验准备了阻值分别为5Ω、15Ω的A、B两个同一类型的灯泡。同学们按图甲、图乙设计了两个实验电路进行探究。不考虑温度对灯丝电阻的影响,下列说法正确的是( )
A.图甲中A灯泡比B灯泡亮
B.图甲中滑动变阻器滑片向左滑动过程中,两个灯泡的亮度都变亮
C.图乙中A灯泡比B灯泡亮
D.图乙中滑动变阻器滑片向左滑动过程中,两个灯泡的亮度都变亮
(多选)8.(2021•北京)勤思考、爱交流的小琴对电磁的知识进行了总结,并与小文进行交流,小文认为小琴总结的结论有的正确,有的错误。小琴总结的下列结论中正确的是( )
A.导体中的负电荷在做定向移动时一定产生磁场
B.改变磁场的方向,通电导线在磁场中的受力方向就发生改变
C.闭合回路的导体在磁场中做切割磁感线运动时,导体中就产生感应电流
D.指南针在地磁场中静止时,指南针的N极受到地磁场的作用力
(多选)9.(2021•河北)如图所示电路,电源电压不变,滑动变阻器R2的最大阻值与R1的阻值均为R0,a、b、c分别为电阻(阻值为R0)、电流表、电压表其中之一,且不相同。当S1、S3闭合时,移动滑片P,电路中消耗的功率始终为I02R0。下列有关说法正确的是( )
A.b一定是电流表,c一定是电压表
B.开关都闭合时,电路消耗功率为2I02R0
C.只闭合S1,若b为电压表,P向右移动,b的示数可能变小
D.将a、c互换,开关都闭合时,电路中的电流可能为3I0
10.(2021•济宁)将两个不同的小灯泡串联在电路中,发现一个较亮,另一个较暗,则通过较亮灯泡的电流 (选填“大于”“等于”或“小于”)通过较暗灯泡的电流,判断依据是 。
11.(2021•内江)导体电阻的大小不仅跟材料和温度有关,还与其 和 有关。
12.(2021•泸州)如图所示是探究电磁铁磁性特点的电路图,闭合开关后,其电磁铁的A端是 极,当滑动变阻器的滑片P向a端滑动时,电流表的示数 (选填“变大”“变小”或“不变”),电磁铁的磁性 (选填“变强”“变弱”或“不变”)。
13.(2021•嘉兴)电动机在现代生产、生活中有广泛的应用。
(1)如图所示是电动机原理图,将通电线圈abcd置于磁场中,线圈的ab、cd边受到 ,使线圈转动起来。
(2)某电动车是利用电动机来驱动车轮转动的,遇到障碍时,只要按下倒车开关就能改变线圈中 来实现倒车。
14.(2021•湘西州)导体虽然容易导电,但是对电流也有一定的阻碍作用。影响导体电阻大小的因素有导体温度、材料、 、横截面积。
15.(2021•徐州)如图所示,在“探究感应电流产生的条件”实验中,闭合开关,让导体AB静止在磁场中,回路中是否有感应电流产生? 。让导体AB做切割磁感线运动,回路中是否有感应电流产生? 。当回路中有感应电流时,将磁极对调,改变磁场方向,感应电流的方向是否改变? 。
16.(2021•衢州)小科利用器材探究通过M、N之间导体的电流与电压的关系,部分电路如图所示。
(1)图中M、N之间应连入 (填“定值电阻”或“小灯泡”);
(2)图中M、N之间若接入定值电阻,闭合开关,当滑动变阻器滑片向左移动时,滑动变阻器两端的电压 (填变化情况)。
17.(2021•河池)如图所示,用A、B两个金属夹子夹住一段铅笔芯,当闭合开关后,小灯泡亮,说明铅笔芯是 ;固定夹子A,左右移动夹子B,小灯泡的亮度会随着变化,说明铅笔芯电阻大小跟 有关。
18.(2021•广西)家庭装修中遇到导线不够长时,有的装修师傅把两根导线连接起来使用,但连接处往往比别处更容易发热,加速老化,甚至引起火灾。这是因为与别处相比,连接处接触电阻较 ,电能转化为热的功率较 。
19.(2021•广元)某同学利用如图电路,探究“电压一定时,通过导体的电流跟电阻的关系”,已知电源电压为6V,实验用到的电阻分别为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω.实验中电阻R由小到大进行更换,并且保持电压表示数为2.5V不变,则需要调节变阻器的滑片P应该 (选填“向左端移动”、“向右端移动”或“不动”)。为了能够完成整个实验,滑动变阻器的最大阻值应不小于 Ω。
20.(2021•河北)小明利用图1所示的电路来探究串联电路的部分特点,已知R1=2Ω、R2=4Ω、R3=5Ω、R4=10Ω,电源电压可调。
(1)请根据图1所示电路图用笔画线代替导线将图2所示实物图补充完整。(此时电源电压为3V)
(2)电路连接完成后,闭合开关S,发现电压表、电流表均无示数;小明又将电压表并联在R2两端,闭合开关S,发现电压表有示数、电流表无示数。则电路中一定存在的故障是 (选填字母)。
A.R1处短路 B.R2处断路 C.电流表处短路
(3)排除故障后,继续实验,实验中,小明调节了电源电压,换用了规格不同的电阻,分别将电压表并联在AB、BC和AC两端,收集的数据如表。
I/A
UAB/V
UBC/V
UAC/V
1
R1与R2串联
0.5
1
2
3
2
R2与R3串联
0.2
0.8
1
1.8
3
R3与R4串联
0.3
1.5
3
4.5
4
R1与R4串联
1
5
6
①表格中第4次实验空格处的数据为 。
②探究串联电路中电压的关系时,分析表中数据可得其规律是 。
③探究串联电路中电阻的关系时,分析表中数据可得其规律是 。
④探究串联电路中电压与电阻关系时,分析表中数据可得其关系是 。
【拓展】完成实验后,小红连接了如图3所示电路,已知Rx>R1。调整电源电压,将电压表分别并联在AB、BC和AC两端,电压表指针三次偏转中,其中一次满偏,一次偏转的角度为满偏的三分之二。则所有符合上述情况的Rx的最大值与最小值之比是 。
21.(2021•兴安盟)某同学在“探究电流与电压的关系”的实验中:
电压/V
0.5
1
1.5
2
2.5
电流/A
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
(1)请用笔画线表示导线,将甲图中的实物图连接完整,要求滑片P向B端滑动时,滑动变阻器连入电路的电阻变大;
(2)闭合开关前,发现电流表指针在零刻线左端,接下来应进行的操作是 ;
(3)正确连接电路后,闭合开关,移动滑片P到某一位置时电流表示数如图乙所示,此时通过电阻的电流为 A;若要增大电阻两端的电压,应将滑片P向 (选填“A”或“B”)端移动。
(4)实验中测得多组数据如上表。分析表中数据可得:电流与电压的关系是 。
22.(2021•成都)在“探究并联电路中的电流规律”实验中:
(1)小罗同学设计的实验电路如图甲所示,她选用的电源电压是3V。关于小灯泡规格的选择,下列说法正确的是
。
A.没有限制,可以任意选取 B.小灯泡的额定电压必须为3V
C.小灯泡的规格应该不同 D.必须保证小灯泡的额定电流相同
(2)小罗同学将电流表接在A处,闭合开关,电流表指针位置如图乙所示。她的电流表量程选择正确吗?答: 。
(3)在得出实验结论时,我们将图甲中A、B处的电流称为支路中的电流,C处的电流称为 电流。
23.(2021•兰州)在探究“影响导体电阻大小因素”的实验中,保持电源电压不变,如图所示,在M、N两点之间分别接入不同的电阻丝,其规格如表所示:
编号
材料
长度/m
横截面积/mm2
A
镍铬合金
0.5
0.5
B
镍铬合金
1.0
0.5
C
镍铬合金
0.5
1.0
D
锰铜合金
0.5
0.5
(1)实验中应通过观察 来比较电阻的大小,这种实验方法叫 ;
(2)选用编号为A、B的两根电阻丝进行实验,可以探究导体电阻大小与 的关系;
(3)选用编号为A、C的两根电阻丝进行实验,可以探究导体电阻大小与 的关系;
(4)为了探究导体电阻大小与导体材料的关系,应选用编号为 的两根电阻丝进行实验。
24.(2021•连云港)在“测定额定电压为2.5V小灯泡电功率”的实验中,电源电压保持不变。
(1)请你用笔画线代替导线,将图1中的实物电路连接完整(导线不得交叉)。
(2)实验时,移动滑动变阻器的滑片,发现小灯泡始终不亮,电压表无示数,电流表有示数,则故障可能是 。
(3)故障排除后,闭合开关,将滑动变阻器滑片P移至某处时,电压表示数如图甲所示,若想测量小灯泡的额定功率,应将滑动变阻器滑片P向 端(选填“左”或“右”)移动,直到电压表的示数为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)在该实验结束后,将小灯泡换成一个定值电阻,还可探究 的关系(选填“A”或“B”)。
A.电流与电阻 B.电流与电压
25.(2021•大连)已知导体的电阻大小与导体的长度和横截面积有关。某同学探究“导体的电阻大小与导体的材料是否有关”,实验器材有:3V稳压电源、电流表、5Ω的定值电阻、开关、刻度尺、钳子(用于截断金属丝)各一个,横截面积相同的镍铬、康铜和铜三种金属丝足量,导线若干。
(1)请设计电路图,在如图的基础上补充完整。
(2)实验中,他将长度和横截面积均相同的三种金属丝分别接入电路,测出的电流分别为I镍铬、I康铜、I铜,它们的关系为I镍铬<I康铜<I铜。则可得出的探究结论是: 。通过分析实验信息,该同学还可以判断出:镍铬材料和康铜材料比较, 的导电性较强。
(3)该同学利用上述实验器材进一步探究“导体的电阻大小与导体的长度的关系”,请画出记录实验信息的表格,表中要有必要的信息。
26.(2021•西宁)用如图甲所示的电路探究电流与电压关系。
(1)请你用笔画线代替导线,将图甲中的电路连接完整。(要求滑片向左滑动时,变阻器连入电路的电阻变大,且导线不能交叉)
(2)实验时,闭合开关,将滑片移动到某位置,记下电压表和电流表的示数。接下来的操作是 。(填字母)
A.换用另一个定值电阻,将滑片移动到某位置,记下电压表和电流表的示数
B.将滑片移动到另外几个位置,分别记下电压表和电流表的示数
(3)小明根据实验数据画出I—U图象,如图乙所示。分析可知,通过定值电阻的电流与其两端的电压成 。
(4)小明同学还想测量小灯泡的电功率,于是他将上面实验中的定值电阻换成额定电压为2.5V的小灯泡。正确连接电路后,闭合开关,发现小灯泡不亮,电流表无示数,电压表示数接近电源电压,出现这种故障的原因是 。
(5)排除故障后,小明调节滑片,使小灯泡正常发光时,电流表的示数如图丙所示,电流大小为 A,小灯泡正常发光时的电功率为 W。
(6)小明通过改变滑动变阻器滑片的位置,多次进行了小灯泡电功率的测量,这样做的目的是 。(填字母)
A.求出灯泡在不同电压下的功率的平均值,这样可以减小误差
B.找出灯泡的亮度与灯泡实际功率之间的关系
27.(2021•绵阳)在探究电阻一定时电流与电压关系的实验中,小兰同学把定值电阻、电流表、电压表、滑动变阻器、开关和电源连接成了如图甲所示的电路。请继续完成实验:
(1)闭合开关前,检查电路。小兰发现有接线错误,且只需要改接一根导线就可以,请在接错的导线上打“×”并画线把它改到正确的位置上。
(2)之后,小兰测得的实验数据如表所示。请在图乙的坐标系中制定标度,把表中数据在坐标系中描点,画出电流与电压的关系图线,得到电阻一定时电流与电压的关系。
数据序号
1
2
3
4
5
6
电压U/V
0.4
0.8
1.2
1.6
2.0
2.4
电流I/A
0.07
0.15
0.22
0.24
0.36
0.44
(3)从描点得到的图中可以看出,有一组数据是明显错误的。这组数据序号是 。
28.(2021•滨州)在“探究电流与电压关系”的实验中,图甲是某实验小组设计的电路,电源电压3V保持不变。
(1)请用笔画线代替导线,在图甲中完成电路连接,要求滑片P向B端滑动时,电流表的示数变小。
(2)连接电路时,开关应该 。闭合开关前,滑动变阻器的滑片P应置于 (选填“A”或“B”)端。
(3)检查无误后,闭合开关发现电流表几乎无示数,电压表示数接近3V。移动滑片P,两电表示数均无变化,则电路故障可能是 。
(4)排除故障后,移动滑片P到某一位置时电流表示数如图乙所示,此时通过定值电阻R的电流为 A。
(5)实验中测得五组数据,并绘制出定值电阻R的I﹣U图象如图丙所示。由图象可得:
①实验中所用定值电阻R的阻值为 Ω;
②实验结论: 。
(6)结合所测数据分析,本实验所用滑动变阻器的最大阻值应不小于 Ω。
29.(2021•德阳)小兰在探究“电流与电阻的关系”实验中,有如下器材:电压表、电流表、滑动变阻器、开关、电源、定值电阻R(分别为5Ω、10Ω、20Ω)及导线若干。
(1)小兰设计了如图甲所示电路,请用笔画线代替导线将图乙所示的实物图连接完整。
(2)正确连接电路后,闭合开关,发现移动滑动变阻器的滑片,电流表有示数变化,电压表示数始终为零,此时电路出现的故障可能是 。
A.电阻R短路 B.电阻R断路 C.滑动变阻器短路
(3)小兰排除故障后继续实验,先后将3个定值电阻分别接入电路,闭合开关,调节滑动变阻器的滑片,直至电压表示数为2.0V,记下相应电流表示数(见下表),分析表中数据,得出的结论是: 。
实验次数/物理量
电压/V
电阻/Ω
电流/I
1
2.0
5
0.40
2
2.0
10
0.20
3
2.0
20
0.10
(4)本实验探究采用的研究方法是 。
30.(2021•自贡)小健同学选用电源电压为6V的铅蓄电池组、电流表、电压表等器材测量定值电阻Rx的阻值,他已连接了部分电路,如图甲所示,请你接着完成下列步骤:
(1)用笔画线代替导线完成实物图的连接。
(2)电路连接完整后闭合开关S,移动滑片P时发现电压表无示数,电流表有示数且不断变化,则电路故障可能是 。
(3)排除故障后再次闭合开关S,移动滑片P,当电压表示数为3.6V时,电流表的示数如图乙所示,这时电路中的电流为 A,电阻Rx的阻值为 Ω。通过调节滑动变阻器,测得多组Rx的电压和电流值,最后算出Rx阻值的平均值,这样做的目的是 。
(4)利用上面已连好的电路,还可以完成的实验是 。
(5)在完成R阻值的测量后,将电阻Rx换成小灯泡,继续调节滑动变阻器,测得多组小灯泡的电压和电流值,根据前后所得数据描绘出电阻Rx及小灯泡的U﹣I图像,如图丙、丁所示,其中 (选填“丙”或“丁”)图是小灯泡的U﹣I图像。
31.(2021•武汉)某同学用如图所示的装置研究电磁感应。
(1)如图甲所示,保持蹄形磁体竖直放置,使导体AB从图示位置向上运动,电路中 (填“无”或“有”)感应电流。
(2)如图乙所示,保持线圈不动,使蹄形磁体快速向左运动,电流表指针 (填“不会”或“会”)偏转。
(3)利用电磁感应原理工作的装置有 (填“电铃”“扬声器”“电磁起重机”或“动圈式话筒”)。
32.(2021•贺州)如图所示,在探究“并联电路的电流特点”的实验中,小明设计了如图甲所示的电路进行实验:
(1)实验中,小明应该选择两个小灯泡规格是 (选填“相同”或“不相同”)的。
(2)请用笔画线代替导线,按图甲中的电路图把图乙中的实物电路连接完整(导线不得交叉)。
(3)小明在连接电路时,开关应处于 (选填“闭合”或“断开”)状态。
(4)小明先将电流表接在L1所在的支路上,闭合开关,观察到灯L2发光,但灯L1不亮,电流表的示数为零,电路可能存在的故障是 (选填“灯L1断路”或“灯L1短路”)。
(5)排除故障后,他测出了L1支路上的电流I1=0.8A,然后他把电流表依次接入电路分别测量出L2支路电流I2、干路电流I,两次测得的结果都如图丙所示,则I2= A、I= A。小明由此数据得出并联电路中干路电流和各支路电流的关系是 (写关系式即可)。
(6)本次实验的不足之处是: 。
33.(2021•聊城)小华同学在“探究电流与电阻关系”的实验时,电阻R有5Ω、10Ω,20Ω三种规格,滑动变阻器有型号一“20Ω 2A”和型号二“50Ω 1A”两种规格,电源电压保持6V不变,他设计的电路图如图甲所示。
(1)根据电路图,用笔画线将乙图的实物图连接完整。
(2)小华完成第一次实验后,做第二次实验时将电阻由5Ω更换为10Ω,闭合开关,应调节滑动变阻器的滑片P向 (选填“A”或“B”)端移动,直到 为止,按照同样的方法,完成了第三次实验,三次实验的数据如表所示,整个实验过程中应选择型号 的滑动变阻器。
次数
第一次
第二次
第三次
电阻R/Ω
5
10
20
电流I/A
0.4
0.2
0.1
(3)根据实验数据,小华得到如下实验结论: 。
(4)利用这个电路还能完成的实验有: 。(写出一条即可)
34.(2021•南通)实验小组做探究“电流与电阻关系”的实验,提供的器材有:电源(电压3V)、电流表、电压表、电阻箱R(0~999.9Ω)、滑动变阻器R1,开关及导线若干。
(1)请用笔画线代替导线把图甲电路连接完整。
(2)闭合开关,发现电流表、电压表均无示数,将电压表改接在R1两端,发现电压表的示数为3V,由此判断电路的故障是 。
(3)排除故障后,调节R的阻值,并移动R1的滑片,使电压表的示数为某一值,记录R的阻值和电流表示数,继续实验,当R的阻值变大时,R1的滑片应向 移动,以使 示数不变。将多次实验测得的数据描绘成图乙所示的I﹣图线。
①图在图丙中画的出当R的阻值为10Ω时,电流表指针所在位置。
②处理数据描绘的是I﹣图线,而不是I﹣R图线,这样做的优点是: 。
(4)实验小组要用已有器材继续测量一个阻值为数百欧的电阻Rx,他们设计了的图丁中A、B两个实验方案,其中能准确测量Rx阻值的是 。
35.(2021•赤峰)在“探究电流与电压关系”实验中,小峰所用电路如图甲所示。
(1)电路连接完整后,闭合开关前应将滑动变阻器的滑片P滑到 (填“a”或“b”)端。
(2)闭合开关,移动滑片,依次进行实验,小峰记录的数据如下表所示。其中第二次实验时,电流表指针如图乙所示,则电流表的示数为 A。
实验序号
1
2
3
4
电压U/V
0.8
1.6
2.4
3.0
电流I/A
0.16
0.48
0.58
(3)分析表中数据,得到的结论是 。
(4)实验结束,小峰整理器材时发现定值电阻很热,他联想到处理数据时,第四组数据之间的关系与前三组数据之间的关系存在差异,他和同组的小华就此展开讨论,认为数据差异可能是 造成的。由此反思实验过程:实验时每次读取数据后要 (写具体操作),再记录数据,减小此因素对测量结果的影响。
36.(2021•凉山州)某学习小组在“探究通电导体中电流与电阻的关系”的实验中,小丽连接了如图甲所示的电路(电源电压保持4.5V不变)。
(1)请你用笔画线代替导线将甲图实物电路连接完整(要求:滑动变阻器的滑片P向右移动时电路中电流变大,导线不能交叉)。
(2)连接好电路,闭合开关,发现电压表示数接近于电源电压,电流表几乎无示数,则故障为定值电阻R (选填“断路”或“短路”)。
(3)图乙是小组根据测得的实验数据绘制的电流I随电阻R变化的图像,由图像可知R两端的电压为 V;当R的电阻由5Ω更换为10Ω时,闭合开关后,应该将滑动变阻器的滑片P向 (选填“左”或“右”)端滑动从而达到控制R两端的 不变的目的;若实验中R的阻值分别是5Ω、10Ω、15Ω,则滑动变阻器的最大阻值至少是 Ω。
37.(2021•阜新)小亮在“探究电流与电阻的关系”实验中,使用的实验器材有:电池组、电流表、电压表、开关、5Ω、10Ω、15Ω、20Ω的定值电阻、滑动变阻器各一个、导线若干。
(1)先将5Ω的电阻接入如图甲所示电路中,将滑动变阻器的滑片放到 端;小亮在检查电路时,发现错接了一根导线,请你在这根导线上打“×”,并补画出正确的那根导线。
(2)电路正确后,闭合开关,同时调节滑动变阻器,当电压表示数如图乙所示时,此时记下的电流表示数应为 A。
(3)断开开关,将电阻由5Ω换成10Ω;再闭合开关,同时调节滑动变阻器, ,记下电流表示数(将实验过程补充完整);更换不同阻值电阻重复实验。
(4)小亮用如图丙所示电路,测量额定电压为U额的小灯泡正常发光时的电阻(U额小于电源电压),电阻R0已知,将下面实验步骤补充完整。
①只闭合开关 ,移动滑动变阻器滑片使电压表示数为U额;
②只闭合开关 ,保持滑动变阻器滑片位置不变,读出电压表示数为U1;
③小灯泡电阻RL= 。(用物理量符号表示)
38.(2021•大连)某同学探究“电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压的关系”,实验器材有:两节干电池,滑动变阻器、电流表、电压表、10Ω的定值电阻及开关各一个,导线若干。
(1)图甲是该同学连接的部分电路,请用笔画线,将图中的实验电路连接完整。
(2)闭合开关后,将滑动变阻器的滑片从b端向a端滑动,观察到电流表示数逐渐变大。当滑片滑到a端时,电流表示数如图乙所示,接下来的操作是: 。
(3)进行实验,记录的实验数据如表:
电阻R=10Ω
实验次数
1
2
3
4
5
6
电压U/V
0.6
1.0
1.4
1.8
2.2
2.6
电流I/A
0.06
0.10
0.14
0.18
0.22
0.26
①请在图丙方格纸上画出电流I与电压U的关系图象。
②分析图象得出的探究结论是: 。
39.(2021•盐城)如图甲所示,小明测量接线柱AB间镍铬合金丝的电阻。
(1)如图甲,请指出小明在连接电路前,操作中的一处不妥之处: 。
(2)用笔画线代替导线将电路补充完整,使滑动变阻器滑片向右移动电阻增大。
(3)实验时,将滑动变阻器的滑片从阻值最大处移到最小处的过程中,发现电流表示数逐渐变大但不超过量程,电压表始终无示数。经检查是电压表出现了故障,故障应是电压表发生了 。
(4)排除故障后,第一次实验中电压表示数为0.5V,电流表的示数如图乙所示,该示数为 A,此时合金丝的电阻为 Ω。
(5)继续实验,根据测量需要及时调换电表量程,测得数据如下表。请在图丙中画出该镍铬合金丝的电流随电压的变化关系图像。
实验序号
1
2
3
4
5
6
7
电压U/V
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
电流I/A
/
0.16
0.24
0.30
0.37
0.42
0.45
(6)请推测若在该合金丝两端加4V的电压,电流表示数最可能为 (选填“0.45A”“0.47A”或“0.52A”)。
40.(2021•昆明)小明家用双芯导线,铺设了一条从他家到水上养殖场的家庭用电线路,全长2千多米。由于磨损,输电线上某处发生了短路。正在上初中的小明想用学过的物理知识找出短路发生的地点,于是他拿出实验仪器盒里的器材:一个电流表、一个电压表、1.5V干电池一节、开关、导线若干(电阻忽略不计)以及家里一个量程15kg的电子秤。家里还分别有一卷和一根2m长的同规格双芯导线(如图1甲、乙所示)。请你加入进来,利用现有的器材,帮助小明一起测算出短路点离他家的距离。
(1)①用电子秤测出2m长那根导线的质量m=190g,算出这种双芯导线单位长的质量为 g/m;
②用电子秤称出那一卷导线的质量M=11400g,则这卷双芯导线的长度为 m;
③如图2所示,将电池、电流表、电压表、开关接到那一卷导线一端A的两个线头上,再将另一端B的两个线头用导线连接起来。闭合开关后,电压表的示数是1.4V,电流表的示数是1.37A。则那一卷双芯导线里面每一根电线的电阻为 Ω,每一根单位长上的电阻为 Ω/m(两空均用最简分数表示);
④通过上面的计算,不能直接测量2m长那根导线电阻的原因是 。
(2)接下来还要做的工作是:
①小明在家里将电池、电流表、电压表、开关接到他家发生短路的线路一端的两个线头上,还有一根导线未连接,如图3所示。请你用笔画线代替导线,将电路连接完整;
②设计这个电路的目的是为了测量 、 和由这两个物理量计算得到的 ;(均用物理量符号表示)
③图4是测量后小明随手记录在纸上的两个数据,则短路点离他家的距离为 m。
41.(2021•怀化)小张同学进行“伏安法测电阻”的实验,实物图如图甲所示。
(1)请你用笔画线代替导线,将图甲中的电路连接完整。(导线不得交叉)
(2)闭合开关前,滑动变阻器的滑片应滑到最 (选填“左”或“右”)端。
(3)某次实验中,移动滑片使电压表示数为2.0V,此时电流表的指针位置如图乙所示,则电流表的示数为 A,本次测得R1的阻值为 Ω。
(4)实验后,小张同学设计了另外一种测电阻的方法,电路图如图丙所示。Rx为待测电阻,电源电压恒定,定值电阻R0=20Ω。实验步骤如下:
①保持开关S2断开,闭合开关S、S1,读出并记录电流表示数I1=0.3A;
②断开开关S1,闭合开关S、S2,读出并记录电流表示数I2=0.5A。
处理实验数据,可求得Rx= Ω。
42.(2021•德州)在“测量小灯泡额定功率”的实验中,小灯泡的额定电压为2.5V。
(1)请你用笔画线代替导线将图甲中的实物电路连接完整,要求:滑动变阻器的滑片P向A端移动时,电流表示数变大,连线不得交叉。
(2)正确连接电路后,闭合开关,发现小灯泡不亮,电流表有示数,电压表无示数,出现该状况的原因是 。(填字母序号)
A.电流表内部断路了 B.灯座内部出现了短路 C.灯泡的灯丝断了
(3)排除故障后,闭合开关,调节滑动变阻器的滑片P,使电压表的示数为2.5V,此时电流表的示数如图乙所示,其读数为 A,小灯泡的额定功率为 W。
(4)该实验装置不能完成的实验是 。(填字母序号)
A.探究串联电路中的电流规律 B.探究串联电路中的电压规律 C.探究电流与电压的关系
(5)另一组的小芳在进行实验时发现电流表已损坏无法使用,老师给她一个已知阻值为R0的定值电阻,同学们设计了如图丙所示的电路,并正确测出小灯泡的额定功率,已知电源电压不变,实验步骤如下:
①闭合开关S、S1,断开S2,调节滑动变阻器的滑片P使电压表读数为小灯泡额定电压U额;
②闭合开关S,断开S1,再闭合S2,保持滑动变阻器滑片P位置不动,读出此时电压表的示数为U;
③小灯泡额定功率的表达式P额= 。(用U额、U、R0表示)
43.(2021•娄底)小明用如图甲所示电路来测量额定电压为2.5V的小灯泡的额定功率(部分实验器材的规格已在图中标明)。
(1)连接电路时,开关应 ;
(2)实验中,小明发现无论怎样调节滑动变阻器,两电表指针始终处于图乙所示位置,可能是小灯泡出现了 (选填“短路”或“断路”)故障;
(3)故障排除后,小明移动滑动变阻器的滑片,记录电表的数据,得到小灯泡U﹣I图象如图丙所示,则小灯泡的额定功率是 ;
(4)实验中电压表意外损坏,小明决定用阻值较大的定值电阻(阻值为R0)和两个电流表,按如图丁所示电路完成实验。现测得电流表A1和电流表A2的示数分别为I1和I2,可求得小灯泡的实际功率为 。
44.(2021•眉山)在测量额定电压为2.5V小灯泡额定功率的实验中,电源电压恒定不变。
(1)请用笔画线代替导线,将图甲中电路连接完整,要求实验时向右移动滑片P小灯泡亮度变暗。
(2)实验过程中,某小组的同学将所测得相关数据和现象记录如表:
物理量
次数
电压U/V
电流I/A
灯泡亮度
灯泡实际电功率P/W
灯泡电功率的平均值P/W
1
0.5
0.18
不亮
P1
P=
2
1
0.2
发暗光
P2
3
2
0.3
发较亮光
P3
4
2.5
0.32
正常发光
P4
5
2.8
0.34
发光强烈
P5
①小灯泡的额定功率为 W。
②表格中有一处设计不合理,请指出不合理的设计是 ;
③分析表中数据还发现灯丝电阻跟 有关。
(3)测量额定电压为U0的小灯泡额定功率,物理科代表设计了图乙所示的电路(R0为已知的定值电阻,R为滑动变阻器)。
①断开开关S1,闭合开关S2,移动滑动变阻器滑片P,当电流表示数为 时,小灯泡恰好正常发光;
②保持滑动变阻器滑片P位置不变,闭合开关S1,断开开关S2,记下电流表示数为I;
③推导出小灯泡L的额定功率表达式P额= (用物理量U0、R0和I表示)。
45.(2021•苏州)在“测量小灯泡的电功率”实验中,小灯泡的额定电压为2.5V,电源电压为4.5V。
(1)用笔画线代替导线,将电路连接完整;
(2)连接好电路闭合开关后,发现灯泡不亮,检查电路发现电压表、电流表均有示数,则接下来的操作应是 ;
(3)问题解决后,移动滑动变阻器滑片,当电压表示数为2.3V时,为了让灯泡正常发光,此时应将滑片向 (左/右)侧移动;
(4)当灯泡正常发光时,电流表示数如图乙所示,则小灯泡额定功率为 W;
(5)下表是实验中测量的几组数据,其中一个电流数据有误,此数据为 。
U/V
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
I/A
0.2
0.25
0.28
0.37
(6)要完成上述表中数据测量,实验中滑动变阻器的总阻值至少为 Ω;
(7)小明打算只利用两电表中的电流表来测量小灯泡的额定功率。他增加了一个阻值为10Ω的定值电阻R0和两个开关。设计了如图丙所示电路,请将电阻R0、电流表和灯泡的符号填入虚线框中使其能完成实验。
46.(2021•南充)如图所示,某同学计划利用甲图所示的器材测量小灯泡的电功率,已知小灯泡的额定电压是2.5V。
(1)实验中有一根导线连接错误,请在连接错误的导线上画“×”并用笔划线代替导线完成电路的正确连接。
(2)闭合开关前滑动变阻器的滑片位置应放在 端(选填“A”或“B”)。
(3)实验数据如下表所示,在完成第1次实验后,若还需测量小灯泡的额定功率,需将滑动变阻器滑片向 端移动(选填“A”或“B”),直到电压表示数为2.5V,若此时电流表的示数如图乙所示,则小灯泡的额定功率为 W。
实验次数
电压
电流
电功率
灯泡亮暗情况
1
2.0V
0.28A
0.56W
较暗
2
2.5V
正常发光
3
2.8V
0.34A
0.95W
较亮
(4)小明对数据分析后认为还可以得出通过灯泡的电流和灯泡两端电压成正比的结论。这种说法 (选填“正确”或“错误”),理由是 。
47.(2021•绍兴)在“测量小灯泡的功率”实验中,电源为2节干电池,小灯泡标有“2.5V”字样。
(1)按图甲方式连接好电路,小敏刚要闭合开关时,同组同学提醒他的操作有一个不妥之处,请你帮他指出: 。
(2)闭合开关后,无论怎样调节滑动变阻器,小敏发现小灯泡始终不发光,电压表示数接近于3V保持不变,电流表示数始终为零,则故障原因可能是 。
(3)排除故障后,小敏闭合开关进行实验,当电压表示数为2.5V时,电流表示数如图乙所示,则小灯泡的额定功率为 W。
(4)实验结束后,小组同学对测量结果进行误差分析,考虑到电压表中也有电流通过,该电路所测小灯泡的额定功率与真实值相比 (选填“偏大”或“偏小”)。
48.(2021•柳州)小夕用如图甲的装置探究电磁感应现象。
(1)他上下移动单根导线时,观察到灵敏电流计的指针 ;左右移动该导线时,观察到灵敏电流计的指针 。
(2)他通过这个实验现象得出初步结论:闭合电路的一部分导体在磁场里做 磁感线的运动时,导体中就会产生电流。
(3)为了进一步验证这个结论,他又用如图乙的装置进行实验,发现将条形磁铁向下插入线圈时,灵敏电流计的指针 ;保持条形磁铁在线圈中不动,向上提起线圈时,灵敏电流计的指针 ,结果符合上述实验结论。
49.(2021•达州)为探究导体电阻大小的影响因素,某同学利用同种合金材料制成的a、b、c三条电阻丝(不考虑温度对电阻的影响)进行实验,a、b长度相同,b、c粗细相同,如图1所示。连接电路,分别接入电阻丝a、b、c,闭合开关后电流表的三次示数如图2所示。
(1)根据示数可以得出以下结论:
①电阻大小不仅跟导体横截面积有关,还跟导体 有关。
② 电阻丝的阻值最小(选填“a”“b”“c”)。
(2)该同学更换了电源和电流表,添加了电压表和滑动变阻器,设计了图3(甲)所示的电路来测量电阻丝的电阻。
①图3(乙)是根据图3(甲)连接的实物图,请在错误的导线上打“×”并连接正确。
②闭合开关后,当滑片P向右移动时,电压表示数 (选填“变大”“变小”“不变”);当滑片P移到某一位置时,电压表的示数为1.2V,电流表的示数如图丙所示,则Ra= Ω;接着他多次改变滑片位置测量a电阻丝的电阻值,并求出平均值Ra′,其目的是 ;
③若电源电压为6V,Ra′=Ra且保持不变,要使图3(乙)连接方式中各电路元件安全,则滑动变阻器的最大值应不小于 Ω。
50.(2021•鄂州)晓东用如图所示的电路,探究“通过导体的电流与电压、电阻的关系”,电源电压不变。
(1)晓东设计了如图甲所示电路图,请用笔画线代替导线将实物电路图乙连接完整。要求:滑动变阻器的滑片向左滑动时,电路中的电流变大。
(2)在探究“电流与电压的关系”实验中,选定某一定值电阻进行实验,多次调节滑动变阻器的目的是 。
(3)在探究“电流与电阻的关系”实验中。
①每次改变电阻R的阻值后,要进行的操作是 ,并记下对应的电流表示数。
实验次数
1
2
3
4
5
R/Ω
5
10
15
20
25
I/A
0.6
0.3
0.2
0.12
②在做第4次实验时,将电阻R的阻值从15Ω调为20Ω后,就直接记录电流表示数,这个示数可能是 (选填A、B、C、D选项)。
A.0.2A B.0.18A C.0.15A D.0.13A
③晓东同学及时更正错误,完成实验后,通过分析实验数据,初步得出的结论是 。
51.(2021•丹东)小明做“探究电流与电阻关系”实验,实验器材有:电源(电压恒为6V)、定值电阻(5Ω、10Ω、15Ω、20Ω各一只)、滑动变阻器(规格为“30Ω 0.5A”)、电压表(0~3V)、电流表(0~0.6A)、开关、导线若干。
(1)小明连接好如图所示的电路,闭合开关前,应将滑动变阻器滑片移到最 (选填“左”或“右”)端。闭合开关,小明发现电压表示数接近电源电压,可能是定值电阻R出现了 (选填“短路”或“断路”)故障。
(2)排除故障后,多次改变R的阻值,移动滑动变阻器滑片,使电压表示数保持不变,记下电流表示数,得到如图乙所示的电流I随电阻R的变化图象。
①由图象可得:导体两端的电压一定时,导体中的电流与导体的电阻成 。
②该实验采用的研究方法是 。
(3)为了顺利完成本次实验,则定值电阻两端的电压可调范围为 V。
(4)在使用10Ω和20Ω电阻实验时,滑动变阻器消耗的电功率之比为 。
52.(2021•郴州)图甲为小明同学探究“电流与电压的关系”的实验原理图。已知电源电压为4.5V,且保持恒定,定值电阻R0=10Ω。
(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电路连接完整(导线不允许交叉);
(2)连接好电路后,闭合开关S,发现电流表指针几乎没有偏转,电压表指针迅速偏转到满偏刻度外。出现这一现象的原因可能是 (假设电路只有一处故障);
A.定值电阻R0短路 B.定值电阻R0断路 C.滑动变阻器R断路 D.滑动变阻器R短路
(3)排除故障后,闭合开关S进行实验,并将实验数据记录在下表中。
一
二
三
U(V)
3
2
1
I(A)
0.3
0.2
实验中,小明发现无论怎样调节滑动变阻器,都无法使定值电阻R0两端的电压达到1V或1V以下。其原因可能是
A.定值电阻R0的阻值太小 B.电源电压太低
C.滑动变阻器R最大阻值太小 D.滑动变阻器R最大阻值太大
(4)解决上述问题后,继续实验,当电压表读数为1V时,电流表的示数如图丙所示,读数为 A。
(5)请根据实验记录的数据,在图丁中画出定值电阻R0的U﹣I图象;
(6)实验结论:当导体电阻不变时,通过导体的电流与导体两端的电压成 。
53.(2021•威海)小红和小明进行“测量小灯泡的额定功率”的实验,实验室提供的器材有:不同规格的小灯泡和滑动变阻器、1.5V的干电池(若干)和其他常用器材。
(1)图甲是小红进行实验的实物电路图,小灯泡额定电压为3.8V,滑动变阻器的规格为“10Ω 1A”,请用笔画线代替导线,将图中的电路连接完整,使闭合开关时滑动变阻器连入电路的阻值最大。
(2)连接好电路之后,闭合开关,移动滑片,发现小灯泡始终不发光,小红猜想可能的原因:①小灯泡的灯丝断了;②小灯泡短路;③滑动变阻器断路。她再观察,发现电流表示数为零,由此可判断猜想 是错误的;又进一步观察到电压表有示数,最终确定猜想 是正确的。(两空均选填“①”、“②”或“③”)
(3)排除故障后,小红移动滑片,使电压表的示数达到小灯泡的额定电压,此时电流表的指针如图乙所示,小灯泡的额定功率为 W。
(4)小明用小红的实验电路接着测量规格为“2.5V 0.3A”小灯泡的额定功率。闭合开关,保证小灯泡发光的情况下,无论如何移动滑片,电压表示数始终高于2.5V,为此必须对实验器材进行调整,下列措施可行的是: 、 。(填字母代号)
A.换最大阻值较小的滑动变阻器 B.串联定值电阻 C.减少电池个数 D.增加电池个数
54.(2021•丹东)在“测量小灯泡的电功率”实验中,小明设计了如图甲所示的电路图。已知小灯泡的额定电压为2.5V,滑动变阻器的规格为“20Ω 1A”,电源电压恒为3V。
(1)小明同学连接电路后闭合开关,在移动滑动变阻器滑片的过程中发现,小灯泡变亮时电压表示数反而减小,小灯泡变暗时电压表示数反而增大,经检查所用器材均完好,你认为原因可能是 。
(2)重新正确连接好电路后闭合开关,调节滑动变阻器滑片,使电压表示数为2.5V,电流表示数如图乙所示,则小灯泡额定功率为 W。
(3)接下来,小明想测量小灯泡两端的电压略低于额定电压时的电功率,滑动变阻器的滑片应向 (选填“A”或“B”)端调节。
(4)小明又设计了如图丙所示的电路,测量小灯泡的额定功率。已知滑动变阻器R1最大阻值为R0,小灯泡额定电压为U额(U额小于电源电压)。请将实验步骤补充完整。
①闭合开关S1、S3,调节滑动变阻器R2滑片,使电压表示数为U额,小灯泡正常发光。
②闭合开关S1、S2,使滑动变阻器R2滑片 (选填“保持不动”、“滑到最左端”或“滑到最右端”),滑动变阻器R1滑片 (选填“保持不动”、“滑到最左端”或“滑到最右端”),记下此时电压表示数为U1。
③闭合开关 ,滑动变阻器R2滑片 (选填“保持不动”、“滑到最左端”或“滑到最右端”),记下此时电压表示数为U2。
④小灯泡额定功率P额= (选用字母U1、U2、U额、R0表示)。
55.(2021•常德)小明利用如图甲所示电路测量小灯泡的功率,被测小灯泡的额定电压为2.5V,电阻约为10Ω左右,实验室有如下器材:电源(U=6V),电流表(0~0.6A,0~3A),电压表(0~3V,0~15V),滑动变阻器、电阻箱各一只,单刀单掷、单刀双掷开关各一个,导线若干。
(1)图甲是小明刚连好的实物图,实验前小华帮他检查了一遍,发现有两处不合实验规范。
请你指出来:① ;② 。
(2)完善电路后,闭合开关,小明改变滑动变阻器的阻值测量出了5组数据,并描点画出了小灯泡中电流随其两端电压变化的关系图像,如图乙所示,则小灯泡的额定功率为 W。
(3)实验中所使用的滑动变阻器的规格可能为 。
A.10Ω 3A B.30Ω 1A C.60Ω 1A
(4)在实验过程中,电压表发生故障,若已知灯的额定电流为I额,小明和小华增加一只电阻箱和一个单刀双掷开关设计出了丙、丁两种电路图,则能测出小灯泡额定电功率的是 。
56.(2021•鞍山)在“测量小灯泡电功率”的实验中,电源电压恒为3V,小灯泡的额定电压为2.5V,滑动变阻器的规格为“20Ω 1A”。
(1)如图甲所示,闭合开关后,发现只有 有示数,经检查发现有根导线连接错误。请在错误导线上打“×”,并用笔画线代替导线,将电路连接正确;
(2)改正错误后,移动滑动变阻器的滑片到某一位置,电压表的示数如图乙所示。要测量小灯泡的额定功率,应将滑片适当向 (选填“左”或“右”)滑动;
(3)图丙是小灯泡的电流随电压变化关系的图象,根据图象可知,小灯泡的额定功率为 W;
(4)测量小灯泡的电功率 (选填“需要”或“不需要”)多次测量求平均值,原因是 ;
(5)在实际测量过程中,调节滑动变阻器使其接入电路中的电阻减小ΔR1,相应的小灯泡的阻值变化ΔR2,则ΔR1 ΔR2(选填“>”、“<”或“=”);
(6)实验结束后,某同学设计了如图丁的电路来测定额定电压为3V的小灯泡的额定功率。已知电源电压为9V,定值电阻R的阻值为10Ω。请帮助他完成以下实验步骤:
①开关S、S1闭合,S2断开,调节滑动变阻器的滑片,使电压表的示数为 V时,灯泡正常发光;
②保持滑片位置不动,开关S、S2闭合,S1断开,此时电压表示数为4V;再将滑动变阻器的滑片移至最 (选填“左”或“右”)端,此时电压表示数为7V;
③小灯泡的额定功率为P额= W。
57.(2021•湖州)小萍同学想利用如图甲所示电路研究通过小灯泡(额定电压为3伏)的电流与它两端电压的关系。她根据图甲完成图乙的部分连接,待连接完整后,移动滑动变阻器滑片,记录了多组数据,作出了图像a,还作出了电流大小与电源电压大小的关系图像b(如图丙所示)。(已知滑动变阻器最大阻值为20欧)。
(1)根据图甲将图乙中的实物图连接完整。(要求:滑动变阻器滑片向右移动,小灯泡变亮)
(2)根据图像a,描述通过小灯泡的电流与小灯泡两端电压的关系。
(3)当电流表示数为0.12A时,电压表的示数为多少?
(4)图丙阴影部分的面积表示 。
参考答案与试题解析
1.【解答】A、选用a和b进行实验,a和b长度相同,横截面积相同,而材料不同,所以可以探究导体电阻跟导体材料的关系,故A正确;
B、选用c和d进行实验,c和d长度相同,材料相同,而横截面积不同,所以可以探究导体电阻跟导体横截面积的关系,故B错误;
C、选用a和c进行实验,a和c材料相同,横截面积相同,而长度不同,所以可以探究导体电阻跟长度的关系,故C错误;
D、选用b和d进行实验,b和d长度不同,横截面积不同,材料不同,有三个变量,所以不可以探究导体电阻跟导体材料的关系,故D错误。
故选:A。
2.【解答】
A、电压表可以直接并联在电源两端,测量电源电压,故A错误;
B、若测量L1两端电压,需将电压表并联在A、B两点间,电流从正接线柱流入,从负接线柱流出,所以电压表正接线柱接A点,故B正确;
C、本实验的结论为:在串联电路中,电源电压等于各部分电路两端电压之和,故C错误;
D、多次测量的目的是使结论具有普遍性,避免偶然性,不是减小误差,故D错误。
故选:B。
3.【解答】甲、乙、丙三个导体材料相同、均为圆柱体,由表中数据知,甲和乙横截面积相等,乙比甲长度大,所以R乙>R甲,
甲和丙长度相等,甲的横截面积小于丙,所以R甲>R丙,
所以三个导体的大小关系为:R乙>R甲>R丙;
甲、乙、丙三个导体串联在电路中,所以通过它们的电流相等,通电都为1min,
根据W=UIt=I2Rt可知,W乙>W甲>W丙。
故选:A。
4.【解答】(1)图示位置,电流沿dcba流过线圈,dc边受到磁场的作用力向下,ab边与dc边中电流方向相反,磁场方向不变,所以ab边受到磁场的作用力向上,故A错误;
(2)线圈由图示位置转过180°时,ab转到右侧,dc转到左侧,线圈中电流沿abcd流过线圈,故B错误;
磁场方向不变,此时dc边电流方向与图示中dc边电流方向相反,所以dc边受到磁场力方向向上,故C错误;
ab边电流方向与图示中ab边电流方向相反,所以ab边受到磁场的作用力向下,故D正确。
故选:D。
5.【解答】A、电流表的正负接线柱接反了,故A错误。
B、电流表串联在干路上,测量干路电流,故B错误。
C、电流表和L1串联,电流从正接线柱流入,从负接线柱流出,故电流表测量L1的电流,故C正确。
D、电流表和L2串联,电流从正接线柱流入,从负接线柱流出,故电流表测量L2的电流,故D错误。
故选:C。
6.【解答】A、磁铁静止,导体棒ab没有做切割磁感线运动,不会产生感应电流,故A不合题意;
B、磁铁竖直向上运动,导体棒ab做切割磁感线运动,电路中有感应电流产生,故B符合题意;
C、磁铁沿导体棒ab水平运动,导体棒ab没有做切割磁感线运动,不会产生感应电流,故C不合题意;
D、磁铁垂直导体棒ab水平运动,导体棒ab没有做切割磁感线运动,不会产生感应电流,故D不合题意。
故选:B。
7.【解答】A、甲图中两灯串联,串联电路中电流相等,灯泡消耗的实际电功率P=UI=I2R,因为RA<RB,所以PA<PB,因此甲灯泡比乙灯泡暗,故A错误;
B、甲图中滑动变阻器滑片向左滑动过程中,滑动变阻器的接入电阻变大,电路中的总电阻变大,电路中的电流变小,根据P=I2R可知,每个小灯泡消耗的电功率变小,两个灯泡的亮度都变暗,故B错误;
C、乙图中两灯并联,所以两灯泡两端的电压相等,灯泡消耗的实际电功率P=UI=,因为RA<RB,所以PA>PB,因此甲灯泡比乙灯泡亮,故C正确;
D、乙图中滑动变阻器接在干路上,当滑片向左滑动时,变阻器接入电阻变大,根据分压原理,变阻器两端分得的电压变大,两灯泡两端的电压变小,根据P=可知,灯泡的实际电功率变小,两个灯泡亮度都变暗,故D错误。
故选:C。
8.【解答】
A、导体中的负电荷在做定向移动时会产生电流,电流的周围存在磁场,故A正确;
B、改变磁场的方向,同时电流的方向改变,则通电导线在磁场中的受力方向不会发生改变,故B错误;
C、闭合回路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时,导体中就产生感应电流,故C错误;
D、指南针在地磁场中静止时指示一定的方向,其原因是指南针的N极受到地磁场的作用力,故D正确。
故选:AD。
9.【解答】
A、当S1、S3闭合时,移动滑片P,电路中消耗的功率始终为I02R0,说明滑动变阻器没有接入电路,a和c串联接入电路,据此分析出a是电阻,c与b都是既可能为电流表,也可能为电压表,且电源电压U=I0R0,故A错误;
B、开关都闭合时,滑动变阻器被短路,a和R2并联,此时总电阻R总=,I===2I0,P=I2R=(2I0)2×=2I02R0,故B正确;
C、只闭合S1,若b为电压表,a和滑动变阻器串联,电压表b测量滑动变阻器两端的电压,因a是电阻,则电阻和滑动变阻器串联;P向右移动时,滑动变阻器接入电路的阻值变大,根据串联分压特点可知b的示数变大,故C错误;
D、a是电阻,c可能是电流表,也可能是电压表,当c为电流表时,若将a、c互换,开关都闭合时,a与R2并联,则通过a的电流为I0,若电路中的电流为3I0,根据并联电路的电流特点可知通过R2的电流为:3I0﹣I0=2I0,
此时滑动变阻器接入电路的阻值为R2′==,小于滑动变阻器的最大阻值R0,故D正确。
故选:BD。
10.【解答】由题知,两个不同的小灯泡串联在电路中,所以通过两灯的电流是相等的,依据是串联电路中电流处处相等。
故答案为:等于;串联电路中电流处处相等。
11.【解答】导体电阻的大小跟导体的材料、温度、长度、横截面积有关。
故答案为:长度、横截面积。
12.【解答】(1)伸出右手握住螺线管,四指弯曲指示电流的方向,大拇指所指的方向即螺线管的B端为通电螺线管的N极,A端是S极;
(2)当滑动变阻器的滑片P向a端滑动时,接入电路中的电阻变大,电流减小,所以电流表示数减小,当匝数一定时,电流减小,电磁铁的磁性减弱。
故答案为:S;变小;变弱。
13.【解答】(1)将通电线圈abcd置于磁场中,线圈的ab、cd在磁场中受到磁力的作用,ab、cd的受力方向相反,使得线圈转动起来;
(2)某电动车是利用电动机来驱动车轮转动的,遇到障碍时,磁场的方向不变,只要按下倒车开关就能改变线圈中电流的方向,从而改变磁场力的方向,来实现倒车。
故答案为:(1)力的作用;(2)电流的方向。
14.【解答】影响导体电阻大小的因素有导体温度、材料、长度、横截面积。
故答案为:长度。
15.【解答】在“探究感应电流产生的条件”实验中,闭合开关,让导体AB静止在磁场中,导体没有做切割磁感线运动,回路中没有感应电流产生;
让导体AB做切割磁感线运动,则回路中会有感应电流产生;
当回路中有感应电流时,将磁极对调,改变磁场方向,由于感应电流的方向与导体运动的方向和磁场的方向有关,则感应电流的方向会改变。
故答案为:否;是;是。
16.【解答】(1)电流与电压和电阻都有关系。研究电流与电压的关系,需要保持电阻一定。而小灯泡灯丝电阻随温度变化而变化。所以在M、N之间需要连入定值电阻;
(2)图中M、N之间若接入定值电阻,闭合开关,当滑动变阻器滑片向左移动时,滑动变阻器接入电路电阻减小。因电路的总电阻减小,根据欧姆定律可知,电路中的电流增大,定值电阻两端的电压最大,根据串联电路的电压规律可知,滑动变阻器两端的电压减小。
故答案为:(1)定值电阻;(2)变小。
17.【解答】(1)如图所示的电路中,闭合开关后,小灯泡发光,说明铅笔芯是导体;
(2)固定夹子A,左右移动夹子B,小灯泡的亮度会随着变化,这表明电路中的电流也发生变化,接入电路的电阻发生变化,即铅笔芯的电阻大小与长度有关。
故答案为:导体;长度。
18.【解答】在家庭电路中,导线相互连接处因接触不良,该处的电阻较大,串联在电路中,通过导体的电流相等、通电时间相等,根据Q=I2Rt,连接处产生的热量较多,电能转化为热的功率较大。
故答案为:大;大。
19.【解答】
(1)根据串联分压原理可知,将小到大进行更换,其分得的电压增大;
探究电流与电阻的实验中,应控制电压表的示数不变,即应保持电阻两端的电压不变,根据串联电路电压的规律可知应增大滑动变阻器分得的电压,由分压原理,应增大滑动变阻器连入电路中的电阻,所以滑片应向右端移动,使电压表的示数为2.5V;
(2)电阻两端的电压始终保持UV=2.5V,
根据串联电路电压的规律,变阻器分得的电压:U滑=U﹣UV=6V﹣2.5V=3.5V,
则变阻器分得的电压为电压表示数的=1.4倍,根据分压原理可知=,则当接入25Ω的最大定值电阻时,变阻器连入电路中的电阻为:R滑=1.4R定=1.4×25Ω=35Ω,
故为了完成整个实验,滑动变阻器的最大阻值应不小于35Ω。
故答案为:向右端移动;35。
20.【解答】
(1)已知电源电压为3V,当R1、R2串联接入电路时,电路中的总电阻最小,则此时电路中的电流最大,为I====0.5A<0.6A,所以电流表选用的量程为0~0.6A。电流表要串联接入电路,且电流要从“+”接线柱流入,“﹣”接线柱流出,如图所示。
(2)电路连接完成后,电压表测R1两端电压,闭合开关S,发现电压表、电流表均无示数,说明电路中存在断路;将电压表并联在R2两端,电压表测R2两端电压,闭合开关S,发现电压表有示数、电流表无示数,说明电压表所在电路是通路,与电压表并联的这部分电路存在断路。
(3)①当R1、R4串联接入电路时,通过它们的电流相等,为。
②探究串联电路中电压的关系时,分析表中数据可以发现:UAC=UAB+UBC,则可得出结论:串联电路两端电压等于各部分电路两端电压之和。
③探究串联电路中电阻的关系时,分析表中数据可以发现:RAC=RAB+RBC,则可得出结论:串联电路的总电阻等于各分电阻之和。
④在串联电路中,通过电路的电流为I==,则可得:=,将表格中数据代入上式子后,可以确认关系成立,故可得出结论:在串联电路中,各部分电路两端电压之比等于各电路的电阻之比。
【拓展】已知Rx>R1,则Rx两端电压>R1两端电压。
①当电压表选用0~3V量程时,若UAC=3V,UBC=2V,则UAB=1V,符合题意;
根据=、R1=2Ω、UBC=2V、UAB=1V可求得RBC=4Ω,即Rx=4Ω。
②当电压表选用0~15V量程时,若UAC=15V,UBC=10V,则UAB=5V,符合题意;
根据=、R1=2Ω、UBC=10V、UAB=5V可求得RBC=4Ω,即Rx=4Ω。
③当测量UAC使用0~15V量程,测量UAB使用0~3V量程时,若UAC=15V、UAB=2V,则UBC=13V,同上求得RBC=13Ω,即Rx=13Ω;
若UAC=10V、UAB=3V,则UBC=7V,同上求得RBC=,即Rx=;
若UBC=10V、UAB=3V,则UAC=13V,同上求得RBC=Ω,即Rx=Ω;
若UAB=2V(0~3V量程)、UBC=3V(0~3V量程),则UAC=5V,同上求得RBC=3Ω,即Rx=3Ω。
综上所述,Rx最小为3Ω,最大为13Ω。则Rx的最大值与最小值之比是13:3。
故答案为:(1)如上图所示。
(2)B。
(3)①0.5;②串联电路两端电压等于各部分电路两端电压之和;③串联电路的总电阻等于各分电阻之和;④在串联电路中,各部分电路两端电压之比等于各电路的电阻之比。
【拓展】13:3。
21.【解答】(1)滑片P向B端滑动时,滑动变阻器接入电路的电阻变大,故变阻器左下接线柱A连入电路中与电阻串联,如下所示:
(2)闭合开关前,发现电流表指针在零刻线左端,接下来应进行的操作是将电流表指针调零;
(3)电流表选用小量程,分度值为0.02A,此时通过电阻的电流为0.12A;若要增大电阻两端的电压,根据U=IR,应增大电路的电流,根据I=,应减小电路的电阻,故应将滑片P向A端移动;
(4)由表格数据可知,电压变大,电流也变大,且电压与电流的比值不变,故可得电流与电压的关系是: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。
故答案为:(1)如上图所示;(2)将电流表指针调零;(3)0.12A;A;(4)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。
22.【解答】(1)实验中为了防止偶然性的发生,寻找普遍的规律,应选用不同规格的灯泡多次实验,故C正确;
(2)由图可知,指针偏转的角度正常,不偏大也不偏小,量程选择正确;
(3)由图可知,C在干路中,则C处的电流为干路电流。
故答案为:(1)C;(2)正确;(3)干路。
23.【解答】(1)电阻是对电流的阻碍作用,电阻越大,电流表的示数越小,通过观察电流表的示数可以判断电阻的大小,应用了转换的思想,叫转换法;
(2)观察表中A、B实验组,材料和横截面积相同、长度不同,探究导体电阻大小与长度的关系;
(3)察表中A、C实验组,材料和长度相同、横截面积不同,探究导体电阻大小与横截面积的关系;
(4)要探究导体电阻大小与导体材料的关系,变量是材料,控制长度和横截面积相同,观察表中A、D两组符合条件。
故答案为:(1)电流表的示数;转换法;(2)长度;(3)横截面积;(4)A、D。
24.【解答】(1)小灯泡的额定电压为2.5V,所以电压表的小量程应并联到小灯泡的右接线柱上,如图所示:
(2)若电流表有示数,说明电路可能短路;电压表无示数,说明与电压表并联的灯泡短路了;
(3)灯在额定电压下正常发光,图甲中电压选用小量程,分度值为0.1V,示数为0.5V,小于灯的额定电压2.5V,应增大灯的电压,根据串联电路电压的规律,应减小变阻器的电压,由分压原理,应减小变阻器连入电路中的电阻大小,故滑片向右移动,直到电压表示数为额定电压2.5V;
图乙中电流表选用小量程,分度值为0.02A,此时电流大小为0.3A,则灯额定功率:P=UI=2.5V×0.3A=0.75W;
(4)A、研究电流与电阻的关系,要控制电压不变,改变定值电阻的大小,因只有一个电阻,故A不可探究;
B、研究电流与电压关系时,要控制电阻大小不变,故在该试验后把小灯泡换成一个定值电阻,还可探究电流与电压的关系,故选B。
故答案为:(1)如上图所示;(2)小灯泡短路;(3)右;0.75;(4)B。
25.【解答】(1)某同学探究“导体的电阻大小与导体的材料是否有关”,要取相同长度、相同横截面积的不同材料的电阻丝与定值电阻以及电流表串联,通过电流表的示数看出电阻丝电阻的大小。由欧姆定律得,电路电流越大,电路总电阻越小,由串联电路特点得,电流越大,电阻丝电阻越小,如下图所示:
(2)实验中,他将长度和横截面积均相同的三种金属丝分别接入电路,测出的电流分别为I镍铬、I康铜、I铜,它们的关系为I镍铬<I康铜<I铜,
说明长度和横截面积相同时,镍铬电阻最大、铜的电阻最小,因此可得结论:当电阻丝的长度和横截面积相同时,电阻丝的电阻与材料有关;
长度和横截面积相同时,通过镍铬的电流小于通过康铜的电流,镍铬电阻大于康铜的电阻,说明康铜的导电性较强;
(3)探究“导体的电阻大小与导体的长度的关系”,要控制导体的材料和横截面积相同,改变导体的长度进行实验,为了得到普遍规律,还应换用不同的材料的导体重复进行多组实验。应该记录的数据有所用的导体,对应导体的横截面积、长度和电流,表格如图所示。
故答案为:(1)如上图;(2)当电阻丝的长度和横截面积相同时,电阻丝的电阻与材料有关;康铜;(3)如上表。
26.【解答】(1)要求滑片向左滑动时,变阻器连入电路的电阻变大,所以变阻器应选择右下接线柱串联入电路中,如图所示:
;
(2)探究电流与电压关系的实验,要控制电阻不变,记下电流随电压的变化关系,为得出普遍性的结论,要多次测量,故实验时,闭合开关,将滑片移动到某位置,记下电压表和电流表的示数。接下来的操作是将滑片移动到另外几个位置,分别记下电压表和电流表的示数,故选B;
(3)由图乙知,电阻一定时,通过导体的电流与其两端电压的图象是正比例图象,可知,电阻一定时,通过定值电阻的电流与其两端的电压成正比;
(4)正确连接电路后,闭合开关,发现小灯泡不亮,电流表无示数,说明电路有断路,电压表示数接近电源电压,说明与电压表并联部分电路断路,电压表两接线柱到电源间是通路,所以故障原因是小灯泡断路;
(5)由图丙知电流表的量程为0﹣0.6A,分度值为0.02A,示数为0.28A
小灯泡正常发光时的电功率为:P=UI=2.5V×0.28A=0.7W;
(6)灯泡在不同电压下的功率不同,求功率的平均值无意义;
小红在实验中进行了多次测量,其测量目的是找出灯泡的亮度与灯泡实际功率之间的关系。故选B。
故答案为:(1)见上图;(2)B;(3)正比;(4)小灯泡断路;(5)0.28;0.7;(6)B。
27.【解答】(1)实验中,电压表应并联在定值电阻两端,电流表应与定值电阻串联,而图中电压表串联在电路中,电流表与定值电阻并联了,可将电阻连接到变阻器的导线,改为电阻与电压表3接线柱连接,如图所示:
;
(2)根据表中实验数据,制定标度,描点连线画出电流与电压关系的图线,如图所示:
;
(3)由图线知,电流与电压关系图线是正比例图线,即电阻一定时,电流与电压成正比,而第4次实验数据的点不在该图线上,所以这组数据是错误的。
故答案为:(1)见上图;(2)见上图;(3)4。
28.【解答】(1)滑片P向B端滑动时,电流表的示数变小,说明变阻器连入电路的阻值变大,所以应选择C接线柱将其串联入电路中,如图所示:
(2)为了保护电路,连接电路时,应断开开关,将变阻器滑片置于最大值B端;
(3)闭合开关,发现灯泡不亮,电流表几乎无示数,说明电路可能有断路,
电压表有示数,接近电源电压,说明电压表与电源连通测电源电压,则导致这种现象可能的原因是R断路,这样电压表被串联入电路中,所以移动滑片,两表示数无变化;
(4)由图乙知,电流表选用小量程,分度值为0.02A,读数是0.3A;
(5)①由图象知,当R两端电压为2V时,通过的电流为0.4A,
根据I=可得,R===5Ω;
②由图丙知,绘制出电阻R的I﹣U图象为过原点的直线,据此可得结论:导体电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比;
(6)根据图象知,五次实验中,R两端电压最小为0.5V,根据串联电路的特点知,此时变阻器两端电压为3V﹣0.5V=2.5V,通过变阻器的电流为0.1A,
此时变阻器连入电路的阻值R滑===25Ω,
实验所用滑动变阻器的最大阻值应不小于25Ω。
故答案为:(1)见上图;(2)断开;B;(3)R断路;(4)0.3;(5)①5;②导体电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比;(6)25。
29.【解答】
(1)①变阻器按一上一下接入电路中与电阻串联,电压表与电阻并联,如下所示:
(2)闭合开关,发现无论如何移动滑动变阻器的滑片,电流表有示数,则电路为通路,电压表示数为零,此时电路出现的故障可能是R短路,故选A;
(3)根据表格数据,电流与电阻之积为:
UV=IR=0.4A×5Ω=0.2A×10Ω=0.1A×20Ω=2V;故得出的结论:电压一定时,电流与电阻成反比;
(4)研究电流与电阻的关系时,要控制电阻两端的电压不变,采用控制变量法。
故答案为:(1)如上图;(2)A;(3)电压一定时,电流与电阻成反比;(4)控制变量法。
30.【解答】(1)根据分析连接实物图如图所示;
(2)闭合开关S后,移动滑片P时电流表有示数且不断变化,则电路为通路,发现电压表无示数,则电路故障可能是定值电阻Rx发生了短路或电压表断路或电压表短路;
(3)根据图乙知,电流表的量程为0~0.6A,分度值为0.02A,所以示数为0.3A,
则电阻丝的电阻为:R===12Ω;
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)用此实验还可以探究电流跟电压的关系;
(5)小灯泡的电阻随温度的升高而增大,故灯的I﹣U图像为曲线,故能正确反映出小灯泡的电流电压关系的是图丙。
故答案为:(1)如上图所示;(2)定值电阻Rx发生了短路(或电压表断路,或电压表短路);(3)0.3;12;多次测量求平均值减小误差;(4)探究电流跟电压的关系;(5)丙。
31.【解答】(1)由图甲可知,导体AB从图示位置向上运动,闭合电路的一部分做切割磁感线运动,所以电路中就有感应电流。
(2)由图乙可知,线圈不动,蹄形磁铁快速向左运动时,闭合电路的一部分也切割磁感线,电路中也有电流,因此电流表指针会偏转。
(3)扬声器是把电信号转化为声信号,利用通电导体在磁场中受力原理;电铃、电磁起重机的主要部件是电磁铁,利用电流的磁效应;动圈式话筒是把声信号转变成电信号的,声信号的振动带动线圈在磁场中振动,产生电流,是电磁感应原理。
故答案为:(1)有;(2)会;(3)动圈式话筒。
32.【解答】(1)为避免实验的偶然性,要选择两个不同规格的灯泡多次实验;
(2)该电路为并联电路,电流表测量灯泡L1的电流,开关控制整个电路,实物图如图所示:
;
(3)为保护电路安全,连接电路时,开关应断开;
(4)将电流表接在L1所在的支路上,闭合开关后,观察到灯L2发光,说明干路和L2支路是通路,但灯L1不发光,电流表的示数为零,电路可能存在的故障是L1或电流表断路造成的;
(5)因干路电流等于各支路电流之和,所以干路电流大于支路电流,在图丙中,因指针偏转角度相同,测干路电流时应选用大量程,分度值为0.1A,示数为1A;测通过L2支路的电流选用小量程,分度值为0.02A,示数为0.2A;
由数据可得:并联电路中干路电流等于各支路电流之和,并联电路中电流规律的表达式是:I=I1+I2;
(6)本次实验的不足之处是:只做一次实验,结论具有偶然性。
故答案为:(1)不相同;(2)如图;(3)断开;(4)灯L1断路;(5)0.2;1;I=I1+I2;(6)只做一次实验,结论具有偶然性。
33.【解答】(1)滑动变阻器接一个上接线柱和一个下接线柱串联入电路中,电压表并联在定值电阻的两端,如下图所示:
;
(2)由表中第一组实验数据可知,定值电阻两端电压为U=0.4A×5Ω=2V;
在研究电流与电阻关系实验时,应控制电阻两端的电压不变,
由串联电路中电阻越大分得的电压越大可知,将5Ω的定值电阻更换为10Ω的定值电阻,电阻两端的电压变大,即电压表示数大于2V,要使电压表的示数不变,滑动变阻器的滑片应向B移动,增大接入电路中的电阻,减小电阻两端的电压,直至电压表的示数2V为止;
滑动变阻器两端电压U滑=U﹣UR=6V﹣2V=4V,测最后一组实验数据时,滑动变阻器接入电路的阻值:
R滑===40Ω,
所以应该选用“50Ω 1A”的型号二。
(3)根据表中数据可知,导体中的电流与电阻的乘积为一定值,故得出的结论为:在电压一定时,导体中的电流与导体的电阻成反比;
(4)因电压表可测量出电阻的电压,电流表可测量出电阻的电流,根据R=,利用该电路还能完成的实验有伏安法测电阻实验。
故答案为:(1)见上图;(2)B;电压表的示数为2V;二;(3)在电压一定时,导体中的电流与导体的电阻成反比;(4)伏安法测电阻。
34.【解答】(1)电阻、电流表、滑动变阻器串联接入电路,电压表选0~3V的量程与电阻并联接入电路,如图:
;
(2)闭合开关,发现电流表、电压表均无示数,说明电路断路,将电压表改接在R1两端,发现电压表的示数为3V,说明此时电压表串联接入电路,即与电压表并联的滑动变阻器断路,所以电路故障为滑动变阻器断路;
(3)排除故障后,调节R的阻值,并移动R1的滑片,使电压表的示数为某一值,记录R的阻值和电流表示数,继续实验,当R的阻值变大时,需保持电阻两端电压不变,根据串联分压原理可知滑动变阻器接入电路的电阻需变大,所以R1的滑片应向左移动,以使电压表示数不变;
①由乙图可知当电阻为10Ω时,通过电路的电流为0.2A,如图:
;
②处理数据描绘的是I﹣图线,而不是I﹣R图线,这样做的优点是图像是一条直线,比较直观,便于处理数据发现规律;
(4)实验小组要用已有器材继续测量一个阻值为数百欧的电阻Rx,他们设计了的图丁中A、B两个实验方案,其中能准确测量Rx阻值的是B,
A、闭合开关S1,电路为电阻的简单电路,电源电压3V,电阻阻值为数百欧,通过电路的电流太小,电流表无法准确测量通过电路的电流,
B、两电阻串联接入电路,闭合开关S2,电压表测两电阻的总电压U,闭合开关S1,电压表测电阻Rx,两端的电压Ux,串联电路总电压等于各分电压之和,则电阻箱两端的电压为U﹣Ux,由串联分压原理可知=,所以Rx=。
故答案为:(1)如图;(2)滑动变阻器断路;(3)左;电压表;①如图;②图像是一条直线,比较直观,便于处理数据发现规律;(4)B。
35.【解答】(1)为保护电路,闭合开关前应将滑动变阻器的滑片P滑到a端;
(2)由图可知,电流表选用小量程,分度值为0.02A,示数为0.32A;
(3)分析数据知,电压增大为原来的几倍,通过的也增大原来的几倍,即得到的结论是:在电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比;
(4)由欧姆定律可知,第四组数据测量出电阻的阻值是:R3==≈5.2Ω,
同理,前几组数据测量出电阻的阻值都是5Ω,由于电阻受温度的影响,所以数据差异可能是由于温度变化导致R变大造成的。
每次读取数据后要及时断开开关,避免长时间通电导致电阻温度过高,从而对实验结果造成影响。
故答案为:(1)a;(2)0.32;(3)在电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比;(4)温度变化导致R变大;断开开关并冷却到室温后。
36.【解答】(1)滑动变阻器的滑片P向右移动,电路中电流变大,即电阻变小,故变阻器右下接线柱连入电路中与电阻串联,如下所示:
(2)若定值电阻R短路,电压表示数为0,电流表有示数;
若定值电阻R断路,电流表示数为0,电压表串联在电路中测电源电压,有示数。所以故障为定值电阻R断路;
(3)图乙是小组根据测得的实验数据绘制的电流I随电阻R变化的图像,由图像可知R两端的电压为:
U=IR=0.6A×5Ω=﹣﹣﹣=0.2A×15Ω=3V;
当R的电阻由5Ω更换为10Ω时,电阻变大,分压增多,电压表示数增大,根据控制变量法知在探究电流与电阻的实验中应控制电压不变,即应保持电阻两端的电压不变,根据串联电路电压的规律可知应增大滑动变阻器分得的电压,由分压原理,应增大滑动变阻器连入电路中的电阻,所以滑片应向左端移动,使电压表的示数为3V;
根据串联电路电压的规律,变阻器分得的电压:
U滑=4.5V﹣3V=1.5V,变阻器分得的电压为电压表示数的0.5倍,根据分压原理,当接入15Ω电阻时,变阻器连入电路中的电阻为:
R滑=0.5×15Ω=7.5Ω,故为了完成整个实验,应该选取最大阻值至少7.5Ω的滑动变阻器。
故答案为:(1)
;
(2)断路;
(3)3;左;电压;7.5。
37.【解答】(1)先将5Ω的电阻接入电路中,为了保护电路,闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片放到阻值最大的一端,即最左端;
由甲图可知,电流表与R并联了,电压表串联在电路中是错误的,正确的接法是电流表与R串联,电压表与R并联,所以需要把定值电阻右端与电流表连接的导线接到电压表的负接线柱上,如图:
;
(2)由图可知,电压表选用的是小量程,分度值为0.1V,示数为2.2V;
此时电流表测量的是定值电阻的电流,则电流表的示数为:I===0.44A;
(3)断开开关,将电阻由5Ω换成10Ω;该实验中,需要控制定值电阻两端的电压不变,所以再闭合开关后,需要调节滑动变阻器,使电压表的示数保持2.2V不变,然后记下电流表示数,再更换不同阻值电阻重复实验;
(4)实验步骤:
①闭合开关S、S2,调节滑动变阻器R使电压表的示数为U额,此时灯泡正常发光;
②保持滑片的位置不动,闭合开关S、S1,读出此时电压表的示数为U1;
在②中,电压表测灯与定值电阻的电压,因此时各电阻的大小和电压不变,灯仍正常工作,根据串联电路电压的规律,此时定值电阻的电压:
U0=U1﹣U额,
由欧姆定律可灯的额定电流:IL==,
则小灯泡电阻为:RL===R0。
故答案为:(1)最左;如图;(2)0.44;(3)使电压表的示数保持2.2V不变;(4)①S、S2;②S、S1;③R0。
38.【解答】(1)电源电压为3V,故电压表选用小量程与电阻并联,如下图所示:
(2)由图知电流表选用0﹣0.3A的量程,分度值为0.1A,示数为0.3A<0.6A,所以接下来断开开关,将电流表换用0﹣0.6A的小量程;
(3)①根据描点法作图,如下图所示:
②分析数据可知,在电阻一定时,电阻两端的电压增大为原来的几倍,通过电阻的电流也增大为原来的几倍,得出的结论是:在电阻一定,电流与电压成正比。
故答案为:(1)见上图;(2)断开开关,将电流表换用0﹣0.6A的小量程;(3)①见上图;②在电阻一定,电流与电压成正比。
39.【解答】(1)为保护电路,连接电路时,开关应断开;
(2)滑动变阻器要“一上一下”串联接入电路,要使滑动变阻器滑片向右移动电阻增大,故应将左下接线柱接入电路,如图所示:
(3)将滑动变阻器的滑片从阻值最大处移到最小处的过程中,发现电流表示数逐渐变大但不超过量程,则主电路是通路,电压表始终无示数,则电压表断路,电压表不能短路,否则滑动变阻器的滑片从阻值最大处移到最小处的过程中电流要超过量程;
(4)由图可知,电流表选用小量程,分度值为0.02A,示数为0.08A,所示此时合金丝的电阻为:R===6.25Ω;
(5)根据表中数据描点作图如下:
(6)根据表中数据分析可知,电压越大,通过合金丝的电流越大,电阻就越大,故当电压为4V时,合金丝的电阻应该比电压为3.5V时的电阻大一些,根据欧姆定律计算可知,当电压为3.5V,电阻为R==≈7.78Ω,则当电压为4V时,电流大于0.45A,但又要小于≈0.52A,则此时电流可能为0.47A。
故答案为:(1)连接电路前,开关闭合;(2)见解答;(3)断路;(4)0.08;6.25;(5)见解答;(6)0.47。
40.【解答】(1)①单位长的质量为:m'==95g/m;
②这卷双芯导线的长度为:l==120m;
③每一根导线的电阻为:R=×=×=Ω,
所以单位长上的电阻为:R'===Ω/m;
④由上面的计算可知,直接测量2m长那根导线,电阻很小,电流过大,超出电流表的量程;
(2)①在电路中电流从电源正极流出,负极流入,故电路如图所示:
②电流表测量通过电路中的电流I,电压表测量发生短路的线路一端的两个线头间的电压U,根据欧姆定律可知,R=,故计算结果是R;
③根据记录的数据分析可知,0.12为电流值,1.47为电压值,所以发生短路的线路一端的两个线头间的电阻:R===12.25Ω,
所以短路点离他家的距离为:s===1438.5m。
故答案为:(1)①95;②120;③;;④电流过大,超出电流表的量程;(2)①见解答;②I;U;R;③1438.5。
41.【解答】(1)由图可知电源电压为3V,故电压表应选用小量程,且电压表与被测电阻并联,如下图所示:
(2)为保护电路,闭合开关前应将滑片置于滑动变阻器阻值最右端;
(3)由图可知,电流表选用小量程,分度值为0.02A,示数为0.16A,由欧姆定律可知,R1的阻值为:R1===12.5Ω;
(4)①保持开关S2断开,闭合开关S、S1,读出并记录电流表示数I1=0.3A;
②断开开关S1,闭合开关S、S2,读出并记录电流表示数I2=0.5A。
在①中,两电阻并联,电流表测R0的电流,由欧姆定律,电源电压为:U=I1R0,
在②中,电路连接关系没有改变,电流表测干路电流,因通过待测电阻的电流不变,由并联电路电流的规律,通过待测电阻的电流为:Ix=I2﹣I1,
由欧姆定律,待测电阻阻值的表达式为:Rx====30Ω。
故答案为:(1)见解答;(2)右;(3)0.16;12.5;(4)30。
42.【解答】(1)小灯泡的额定电压为2.5V,则电压表选用小量程,滑动变阻器的滑片P向A端移动时,电流表示数变大,电阻变小,故左下接线柱应接入电路,如图所示:
(2)A.若电流表内部断路了,则整个电路断路,两表都没有示数,不符合题意;
B.若灯座内部出现了短路,电压表没有示数,电路为通路,电流表有示数,符合题意;
C.若灯泡的灯丝断了,电流表没有示数,电压表串联在电路中测电源电压,有示数,不符合题意;
故选:B;
(3)由图乙可知,当电压表的示数为2.5V,电流表选用小量程,分度值为0.02A,示数为0.3A,小灯泡的额定功率为:P=UI=2.5V×0.3A=0.75W;
(4)A.将电流表分别串联在电路中的不同位置,可以测出不同位置的电流,故可探究串联电路中的电流规律;
B.用电压表分别测量灯与变阻器的电压以及电路两端的总电压,故可探究串联电路中的电压规律;
C.探究电流与电压的关系,要控制电阻大小不变,而灯的电阻随温度的变化而变化,故不能探究电流与电压的关系;
故选:C;
(5)实验步骤:
①闭合开关S、S1,断开S2,调节滑片P使电压表读数为U额,此时小灯泡正常发光;
②不改变滑动变阻器滑片P的位置,闭合开关S、S2,断开S1,记录电压表此时读数为U;
③在①中,电压表测灯的电压,灯正常发光,在②中,电压表测灯与定值电阻的电压,因此时各电阻的大小和电压不变,灯仍正常工作,
根据串联电路电压的规律,此时定值电阻的电压:U0=U﹣U额,
由欧姆定律可得,灯泡的额定电流:IL=I0=,
所以小灯泡额定功率的表达式:P额=U额IL=U额×。
故答案为:(1)见解答;(2)B;(3)0.3;0.75;(4)C;(5)U额×。
43.【解答】(1)为保护电路,连接电路时,开关应断开;
(2)由图乙知,电流表的示数为零,电压表的示数等于电源电压,说明与电压表并联的灯泡发生了断路现象,即小灯泡断路;
(3)由图丙知,当U=2.5V时,I=0.3A,则灯泡的实际功率为:P=UI=2.5V×0.3A=0.75W;
(4)由图丁可知,定值电阻与待测电阻并联,电流表A1测通过灯L的电流,电流表A2测通过定值电阻R0的电流,
由欧姆定律I=可知,定值电阻两端的电压:U0=I2R0,
并联电路各支路两端电压相等,由并联电路的特点可知,待测电阻两端的电压为:UL=U0,
则小灯泡的实际功率为:PL=ULI1=U0I1=I1I2R0。
故答案为:(1)断开;(2)断路;(3)0.75W;(4)I1I2R0。
44.【解答】(1)要求滑动变阻器滑片向右移动时小灯泡变暗,即此时变阻器连入电路中的电阻变大,所以滑动变阻器滑片以左电阻丝接入电路,将滑动变阻器一上一下串联在电路中,如下图所示:
(2)①已知灯泡额定电压为U额=2.5V,由表格知,此时通过的电流为I=0.32A,
所以小灯泡的额定功率为P额=U额I=2.5V×0.32A=0.8W;
②因为灯泡在不同电压下的功率不同,因此计算功率的平均值是没有意义的,故表格设计不合理;
③当灯泡两端电压增大时,电流增大,小灯泡的功率增大,小灯泡变亮,温度升高,灯丝的电阻变大;
(3)①断开开关S1,闭合开关S2,此时灯泡L与定值电阻R0并联后再与滑动变阻器串联,所以灯泡与定值电阻两端电压相同。
移动滑动变阻器滑片P,当灯泡两端的电压为额定电压U0时,R0两端的电压也为U0,根据欧姆定律可知当电流表的示数为时,小灯泡恰好正常发光;
②保持滑动变阻器滑片P位置不变,闭合开关S1,断开开关S2,记下电流表示数为I,此时通过灯泡的电流I额=I﹣;
③推导出小灯泡L的额定功率表达式P额=U额I额=U0×(I﹣)。
故答案为:(1)如上图;(2)①0.8;②平均电功率的计算;③温度;(3)①;③U0×(I﹣)。
45.【解答】(1)测量小灯泡电功率时,电压表与小灯泡并联,滑动变阻器的正确接法是一上一下;答案如下图:
;
(2)电压表、电流表均有示数,说明电路通路,小灯泡不亮有可能功率太小,接下来应该移动滑片,观察灯泡是否发光;
(3)小灯泡两端电压为2.3V,要使小灯泡正常发光时,两端电压为2.5V,即增加灯泡两端电压,增大电路中电流,减小滑动变阻接入电路中的电阻,滑片应向右滑动;
(4)当小灯泡正常发光时,由图乙知,电流表选用小量程,分度值为0.02A,示数为0.3A,故小灯泡的额定功率为P额=U额I额=2.5V×0.3A=0.75W;
(5)小灯泡的电阻随着温度的升高而增大,即随着灯泡两端的电压的增大而增大,根据欧姆定律可知小灯泡的电阻从左向右依次是5Ω,6Ω、7.14Ω、8.33Ω、8.11Ω,所以最后一组数据有误;
(6)根据表中数据,灯泡两端电压最小为1.0V,此时滑动变阻器接入电路的阻值最大,电压为UR=U﹣UL=4.5V﹣1V=3.5V,此时电路中的电流为0.2A,滑动变阻器的阻值为;
(7)若不用电压表,根据并联电路各支路两端电压相等的特点,应让小灯泡和定值电阻并联,调节滑动变阻器,使通过定值电阻的电流I满足R=2.5V,则此时小灯泡两端电压就是2.5V,所以题图中最上边框内是小灯泡,左下框内是定值电阻R,右下框内是电流表,如下图所示。闭合开关S、S2,断开S1,调节滑片,使电流表示,此时小灯泡两端电压就是2.5V,然后再闭合S1,断开S2,读出电流表的示I',则通过小灯泡的额定电流I﹣0.25A,则小灯泡额定功率P=2.5V×(I﹣0.25A)。
故答案为:(1)见解析;(2)移动滑片,观察灯泡是否发光;(3)右;(4)0.75;(5)0.37;(6)17.5;(7)见解析
46.【解答】(1)在测量小灯泡的电功率的实验中,电压表与小灯泡并联,小灯泡的额定电压为2.5V,故电压表应选小量程,如图所示:
(2)为保护电路,闭合开关前滑动变阻器的滑片置于阻值最大位置B端;
(3)在完成第1次实验后,电压表示数为2V,则灯泡的电压小于额定电压,根据U=IR可知,要增大灯泡两端的电压,应增大电路中的电流,减小电路中的电阻,即减小滑动变阻器接入电路的电阻,所以滑片应向A端移动;
灯泡正常发光时的电压为2.5V;
电流表的量程为0~0.6A,分度值为0.02A,灯泡的额定电流I=0.32A;
灯泡的额定功率:P=UI=2.5V×0.32A=0.8W;
(4)探究出导体中电流和导体两端电压成正比时要控制电阻大小不变,而灯丝电阻随温度的升高而增大,这种说法是错误的。
故答案为:(1)见解答;(2)B;(3)A;0.8;(4)错误;灯丝电阻随温度的升高而增大。
47.【解答】(1)为保护电路,闭合开关前滑动变阻器滑片应置于阻值最大位置,而图甲中,闭合开关前滑片没有置于阻值最大位置;
(2)闭合开关,灯泡不亮,且电压表有示数、电流表示数始终为零,造成这种故障的原因是灯泡处断路;
(3)由图乙可知,电流表选用小量程,分度值为0.02A,示数为0.42A,则小灯泡的额定功率为:P=UI=2.5V×0.42A=1.05W;
(4)由图知,电压表与小灯泡并联,所测电压较准确,而电流表测通过小灯泡和电压表的电流,所测电流偏大,由P=UI可知所测小灯泡的额定功率与真实值相比偏大。
故答案为:(1)滑动变阻器的滑片没有置于阻值最大位置;(2)灯泡处断路;(3)1.05;(4)偏大。
48.【解答】(1)导体沿竖直方向运动(上下移动),运动方向与磁场平行,因为不切割磁感线,所以不会产生感应电流,指针不发生偏转;导体沿水平方向运动(左右移动),运动方向与磁场垂直,因为切割磁感线,所以会产生感应电流,指针发生偏转;
(2)通过这个实验现象得出初步结论:闭合电路的一部分导体在磁场里做切割磁感线的运动时,导体中就会产生电流;
(3)要产生感应电流,需要满足两个条件:①闭合电路,②部分导体做切割磁感线运动。
在图中,导体(线圈)没有运动,但磁体向下运动;或磁体不动,导体(线圈)向上运动,都属于相对运动,也相当于导体都做切割磁感线运动。故有感应电流产生,灵敏电流计的指针会偏转。
故答案为:(1)不偏转;偏转;(2)切割;(3)偏转;偏转。
49.【解答】(1)①同种合金材料制成的a、b、c三条电阻丝中,a、b长度相同,b、c粗细相同,
不考虑温度对电阻的影响时,三电阻丝分别接入电路时,电流表的示数不同,说明三电阻丝的阻值不相等,
故可得结论:电阻大小不仅跟导体横截面积有关,还跟导体长度有关;
②由图2可知,c电阻丝接入电路中时,电路中的电流最大,电源的电压一定时,由I=可知,c电阻丝的阻值最小。
(2)①根据电流流向法结合甲电路图可知,电流从电源的正极出发,依次经开关、电流表、电阻丝、滑动变阻器回到电源的负极,然后把电压表并联在电阻丝两端,
由甲电路图可知,当滑片左移时,变阻器接入电路中的电阻变小,则滑动变阻器的左下方接线柱和任意上方接线柱串联在电路中,如下图所示:
②闭合开关后,当滑片P向右移动时,变阻器接入电路中的电阻变大,电路的总电阻变大,
由I=可知,电路中的电流变小,a电阻丝两端的电压变小,即电压表的示数变小;
当滑片P移到某一位置时,电压表的示数为1.2V,由图丙可知,电流表的量程为0~0.6A,分度值为0.02A,电路中的电流为0.3A,
则a电阻丝的阻值Ra===4Ω;
接着他多次改变滑片位置测量a电阻丝的电阻值,并求出平均值Ra′,其目的是减小误差;
③若电源电压为6V,Ra′=Ra且保持不变,当电压表的示数Ua=3V时,电路中的电流I===0.75A>0.6A,
所以,电路中的最大电流为0.6A,此时滑动变阻器接入电路中的电阻最小,
此时电路的总电阻R总===10Ω,
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最小阻值R滑小=R总﹣Ra′=10Ω﹣4Ω=6Ω,
则滑动变阻器的最大值应不小于6Ω。
故答案为:(1)①长度;②c;(2)①如上图所示;②变小;4;减小误差;③6。
50.【解答】(1)滑动变阻器的左下方接线柱与开关的右接线柱相连,变阻器的滑片向左滑动时,电路中的电流变大,如下图所示:
(2)在探究“电流与电压的关系”实验中,选定某一定值电阻进行实验,多次调节滑动变阻器改变定值电阻两端的电压和通过的电流;
(3)①在探究“电流与电阻的关系”实验中,每次改变电阻R的阻值后,通过调节滑动变阻器的滑片,使电阻R两端的电压保持不变,并记下对应的电流表示数;
②由表示数据可知,当电阻为15Ω时,通过的电流为0.2A,则电压表示数U=IR=0.2A×15Ω=3V,
因此当电阻的阻值为20Ω时,通过的电流应为I′===0.15A;
将电阻R的阻值从15Ω调为20Ω后,就直接记录电流表示数(即没有移动滑片去控制电压表示数为3V不变),
由于电阻R变大,则R分得的电压变大(大于3V),因此此时电流表的示数大于0.15A,
与第3次实验相比,总电阻增大,则电流会小于0.2A,所以此时的电流在0.15A~0.2A之间,故选B;
③由表中实验数据可知,在电压一定时,电流与电阻的乘积保持不变,是定值,即电流与电阻成反比,
故可得结论:在电压一定时,导体中的电流与导体的电阻成反比。
故答案为:(1)如上图所示;(2)改变定值电阻两端的电压和通过电路的电流;(3)①调节滑动变阻器的滑片,使电阻R两端的电压保持不变;②B;③在电压一定时,导体中的电流与导体的电阻成反比。
51.【解答】(1)闭合开关前,为保护电路,需将滑动变阻器的滑片移到阻值最大处,故将滑片移到最左端;
闭合开关后电压表有示数,说明电压表与电源连通,则与电压表并联的支路以外的电路是完好的,则与电压表并联的定值电阻发生了断路;
(2)①由欧姆定律I=的变形公式:
U=IR=0.5A×5Ω=﹣﹣﹣﹣0.25A×10Ω=2.5V,为一定值,故得出: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;
②在探究电流与电阻关系时控制定值电阻两端的电压不变,改变电阻,这应用了控制变量法;
(3)因为串联电路电流相等,所以I==,当定值电阻最大为20Ω时且滑动变阻器的电阻最大时定值电阻两端的电压最小,最小为:=,
解得UV=2.4V;
由于滑动变阻器的规格为“30Ω 0.5A”,所以电路的最大电流为0.5A,由欧姆定律,因此定值电阻两端允许的最大电压:
U最大=I最大R1=0.5A×5Ω=2.5V;
故定值电阻两端的电压范围为2.4V~2.5V;
(4)由(2)知定值电阻两端的电压为2.5V,当10Ω接入电路时,电路电流为I′===0.25A;当20Ω接入电路时,电路电流为I″===0.125A;
因为定值电阻两端电压相等,电源电压不变,因此滑动变阻器两端电压也相等;
由P=UI可得,滑动变阻器消耗的电功率之比:
P:P′=UI′:UI″=I′:I″=0.25A:0.125A=2:1。
故答案为:(1)左;断路;(2)反比;控制变量法;(3)2.4V~2.5;(4)2:1。
52.【解答】(1)电压表的“3”接线柱已接入电路,需要把“﹣”接线柱接到定值电阻的左边接线柱,使电压表并联在定值电阻两端,连好的实物图如下图所示:
;
(2)发现电流表指针几乎没有偏转,说明电路总电阻很大或断路,电压表指针迅速偏转到满偏刻度外,说明电压表与电源连通,所以原因是定值电阻断路导致电压表串联在电路中,故选B;
(3)滑动变阻器与定值电阻串联,若电源电压一定,由串联电路特点知:①定值电阻越大,电压表示数越大;②滑动变阻器电压越大,定值电阻两端电压越小,电压表示数越小;现在无论如何调节滑动变阻器都不能使定值电阻两端电压达到1V或1V以下,可能是因定值电阻的阻值太大造成的,也可能是因为滑动变阻器分压太小造成的;也可能是电源电压太大造成的;
故选C;
(4)由图丙可知,电流表的量程为0~0.6A,分度值为0.02A,所以电流表的示数为0.1A;
(5)根据表格中的数据利用描点连线的方法做出图像,如下图所示:
;
(6)根据多次测量数据描绘出电流随电压变化的如图所示,由图像是一条过原点的直线可以得出的结论是:当导体电阻不变时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比。
故答案为:(1)如下图:
;
(2)B;(3)C;(4)0.1;
(5)如下图:
;
(6)正比。
53.【解答】(1)连接电路图,使闭合开关时滑动变阻器连入电路的阻值最大,滑动变阻器采用一上一下的连接方式,故选择右下接线柱,因小灯泡的额定电压为3.8V,选择电压表的量程为0~15V,与小灯泡并联连接,连接电路如图所示:
(2)连接好电路之后,闭合开关,移动滑片,发现小灯泡始终不发光,电流表示数为零,可以判断电路是断路,由此可判断猜想小灯泡短路是错误的;又进一步观察到电压表有示数,说明电压表与电源之间的电路连接是通路,最终确定猜想小灯泡的灯丝断了是正确的;
(3)如图乙所示,电流表选用的是小量程,分度值为0.02A,电流表的示数为0.3A,此时小灯泡的电压为额定电压3.8V,根据功率公式计算可得小灯泡的额定功率为:P=UI=3.8V×0.3A=1.14W;
(4)闭合开关,保证小灯泡发光的情况下,无论如何移动滑片,电压表示数始终高于2.5V,说明小灯泡两端的电压较大,应采取措施减小灯泡两端的电压,根据串联电路中电流和电压规律可知,可以通过增加电路中总电阻的方法,降低电路中的电流,使灯泡两端的电压减小,故换最大阻值较大的滑动变阻器和串联定值电阻的方法可行,故A错误,B正确;还可以从电源电压考虑,减小电源电压,即减少电池个数,故C正确,D错误;
故选:BC;
故答案为:(1)如图所示;(2)②;①;(3)1.14;(4)B;C;
54.【解答】
(1)灯泡变亮时,灯泡两端的电压应变大,电压表示数反而减小,说明电压表与滑动变阻器并联了。
(2)根据图乙可知,电流表量程为0~0.6A,分度值为0.02A,电流表读数为0.2A,根据电功率公式:P=UI=2.5V×0.2A=0.5W。
(3)想测量小灯泡两端的电压略低于额定电压,则滑动变阻器分得电压增大,阻值增大。故滑动变阻器的滑片应向A端调节。
(4)①闭合开关S1、S3,滑动变阻器R2与小灯泡串联,电压表测量小灯泡的电压;调节滑动变阻器R2滑片,使电压表示数为U额,小灯泡正常发光。
②闭合开关S1、S2时,R1与R2串联,使滑动变阻器R2滑片保持不动,滑动变阻器R1滑片滑到最右端,为R1最大阻值R0,此时电压表示数为U1,可得此时电流为:。
③闭合开关S1、S2,使滑动变阻器R1滑片不动(其接入电路的阻值仍然为R0),滑动变阻器R2滑片滑到最左端,记下此时电压表示数为U2。此时电路为R1最大阻值的简单电路,电压表示数为电源电压。
根据②③可得②中R2的阻值为:
==,
①中的电流为(即灯泡的额定电流):
==,
则小灯泡的额定功率为:
P=U额I=U额。
故答案为:(1)电压表与滑动变阻器并联了;(2)0.5;(3)A;(4)②保持不动;滑到最右端;③S1、S2;滑到最左端;④U额。
55.【解答】(1)为保护电路,连接电路时,开关要断开,闭合开关前,滑片P应处于连入阻值最大处;
因为灯正常发光时的电流约为:I=≈=0.25A,所以电流表应选0~0.6A量程,所以图中不符合实验规范处有:①闭合开关前滑片P没有处于阻值最大处;②电流表所选量程太大;
(2)由I﹣U图象可得,小灯泡在额定电压下的电流为0.25A,
则小灯泡的额定功率为:
P额=U额I额=2.5V×0.25A=0.625W。
(3)根据I﹣U图像知,小灯泡的电压为0.5V时,电流为0.1A,由串联电路的规律及欧姆定律,此时实验中所使用的滑动变阻器连入电路的电阻为:
R滑====55Ω,故变阻器的规格可能为60Ω 1A,
故选C;
(4)丁图中,将S2置于b,电流表没有接入电路,将S2置于a,电流表测通过电阻箱中的电流,即无论S2置于a、b,灯的电流都不能测量,故不能使灯正常发光,不能测出灯泡额定功率;
丙图中,将S2置于a,移动滑片,使电流表示数为I额,则灯正常发光;
保持滑片的位置不动,将S2置于b,调节电阻箱的旋钮,使电流表的示数仍为I额,记下电阻箱连入电路中的电阻大小R箱,由等效替代法,则灯正常发光时的电阻等于R箱,则灯的额定功率:P=I额2R箱;
故选丙。
故答案为:(1)闭合开关前滑片P没有处于阻值最大处;电流表所选量程太大;(2)0.625;(3)C;(4)丙。
56.【解答】
(1)观察图甲可知由于开关与灯泡之间的导线连接错误,电压表串联在电路中,所以闭合开关后,导致电压表测量电源电压,电压表有示数,由于电压表相当于开路,则电流表的没有示数;要测灯的额定功率,应将电压表并联在灯泡两端,如下图:
(2)图乙中电压表选用小量程,分度值为0.1V,示数为1.8V,小于灯泡的额定电压2.5V,应增大灯泡的电压,根据串联电路电压的规律,应减小滑动变阻器的电压,由分压原理可知,应减小滑动变阻器连入电路中的电阻大小,故滑片向左移动,直到电压表示数为灯泡的额定电压2.5V;
(3)根据图丙所示的小灯泡电流随电压变化的关系图象知,灯在额定电压2.5V时的电流为0.25A,则小灯泡的额定功率是:
P额=U额I额=2.5V×0.25A=0.625W;
(4)测量小灯泡的电功率不需要多次测量求平均值,原因是灯泡在不同电压下的功率不同;
(5)在实际测量过程中,调节滑动变阻器接入电路中的电阻减小时,灯泡两端电压增大,电流也增大,根据欧姆定律可知电路中总电阻变小,
由于灯泡两端电压增大,电流增大,则灯泡的功率变大,由于灯泡电阻受温度的影响,则灯泡的电阻会变大,
根据R=R滑+R灯可知:只有当滑动变阻器接入电路中的电阻减小量ΔR1大于灯泡的阻值增加量ΔR2才会让总电阻变小;
(6)根据上面的分析,具体步骤:
①开关S、S1闭合,S2断开,滑动变阻器滑片右边的电阻与灯泡串联,电压表测变阻器的电压,要使小灯泡正常发光,则灯泡两端的电压:UL=U额=3V,
根据串联电路电压的规律可得:U滑=U﹣UL=9V﹣3V=6V,所以,调节滑动变阻器的滑片,使电压表的示数为6V,则灯泡正常发光;
②保持滑片位置不动,开关S、S2闭合,S1断开,滑动变阻器的全部电阻R′与定值电阻R串联,电压表测量变阻器滑片右边电阻两端的电压,此时电压表示数为U右=4V;
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左端,此时电压表示数为滑动变阻器两端的电压,即U′=7V;
③在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′=9V﹣7V=2V,
由分压原理可得:=,
所以变阻器滑片右边电阻的阻值:
R右=×R=×10Ω=20Ω;
故在①中,灯的额定电流为:
IL===0.3A,
则小灯泡的额定功率:
P额=ULIL=3V×0.3A=0.9W。
故答案为:(1)电压表;如上所示;(2)左;(3)0.625;(4)不需要;灯泡在不同电压下的功率不同;(5)>;(6)①6;②左;③0.9。
57.【解答】(1)因为灯泡的额定电压为3伏,所以电压表选用小量程,滑片向右移动灯泡变亮,即电流变大电阻变小,故变阻器滑片右下接线柱连入电路中,如下图所示:
(2)根据图像a可知,通过小灯泡的电流随电压的增大而增大,但增加相同的电压,电流的增加值越来越小;
(3)由电流大小与电源电压大小的关系图像b可知,电源电压恒为3V,
由图甲可知,小灯泡与滑动变阻器串联,电压表测量小灯泡两端电压,电流表测电路中电流,
由图丙可知,电路中电流最小,即电流I=0.12A时,滑动变阻器全部连入电路,
由欧姆定律可知,滑动变阻器两端的电压为:
U滑=IR滑=0.12A×20Ω=2.4V,
由串联电路中电压规律可知,灯泡两端电压为:
U灯=U总﹣U滑=3V﹣2.4V=0.6V,
即电压表示数为0.6V;
(4)图丙中阴影部分的面积S=(U总﹣U灯)I,由串联电路电压规律可知,U总﹣U灯=U滑,故阴影部分的面积S=(U总﹣U灯)I=U滑I,而P=UI,所以阴影部分的面积表示滑动变阻器的电功率。
故答案为:(1)见解答;(2)通过小灯泡的电流随电压的增大而增大,但增加相同的电压,电流的增加值越来越小;(3)电压表示数为0.6V(解题过程见解答);(4)滑动变阻器的电功率。。
模拟演练
一.选择题(共6小题,满分12分,每小题2分)
1.(2分)如图在探究串联电路中的电压关系时,小华同学用电压表测出ab、bc、ac两端的电压分别为Uab=2V,Ubc=2V,Uac=4V,在表格中记录数据后,下一步应该做的是( )
A.换用不同规格的小灯泡,再测出几组电压值
B.换用电压表的另一量程,再测出一组电压值
C.分析数据,得出结论
D.整理器材,结束实验
2.(2分)如图所示,条形磁铁置于水平面上,电磁铁与其在同一水平面上,右端固定并保持水平,当电路中开关S由断开到闭合时,条形磁体一直保持静止,下列说法中正确的是( )
A.S 闭合时,电磁铁左端是 S 极
B.S 闭合时,滑片 P 向右移动时,电磁铁磁性增强
C.S 断开时,条形磁铁与电磁铁之间没有力的作用
D.S 断开时,条形磁铁受到两对平衡力的作用
3.(2分)如图所示是小冬探究感应电流产生条件的实验装置,其中能够产生感应电流的是( )
A.ab不动,磁铁上下移动
B.ab不动,磁铁左右移动
C.磁铁不动,ab上下移动
D.磁铁和ab同时向左或右移动
4.(2分)如图所示,AB和BC是由同种材料制成的长度相同、横截面积不同的两段导体,将它们串联后连入电路中。比较通过它们的电流的大小,有( )
A.AB段电阻大,电流小
B.BC段电阻大,电流大
C.AB段电阻大,电流与BC段相等
D.BC段电阻大,电流与AB段相等
5.(2分)在探究“影响电阻大小的因素”实验中,小明设计了如图所示电路,a、b、c、d四根电阻丝的规格、材料如表所示,则下列说法中( )
①实验中,电流表示数越大说明电阻越小;
②研究电阻与长度的关系可以选c和d;
③研究电阻与横截面积的关系可以选a和c;
④研究电阻与长度的关系时,选择两条长度不同的电阻丝即可
编号
材料
长度/m
横截面积/mm2
a
锰铜合金
0.5
1
b
镍铬合金
0.5
1
c
镍铬合金
0.5
0.5
d
镍铬合金
1
0.5
A.只有①②正确 B.只有①③正确 C.只有③④正确 D.只有②④正确
6.(2分)探究“电流通过导体时产生热量的多少与哪些因素有关”的实验如图所示,两个透明容器中密封着等质量的空气.下列说法正确的是( )
A.U形管内液面高度变化是由管中液体热胀冷缩引起的
B.图甲是探究电流产生的热量与电阻关系的实验
C.图乙中通电一段时间后右边U形管内液面高度差比左边小
D.图甲中通电一段时间后左、右两个容器内电阻丝产生的热量之比为4:1
二.填空题(共5小题,满分10分,每小题2分)
7.(2分)小明在实验室验证奥斯特实验,当水平导线中通有如图所示的电流时,小磁针S极将偏向纸外,这是因为通电导体周围的 对小磁针产生力的作用:要使实验效果更加明显,应使通电导线沿 (东西南北)方向放置,这是由于考虑到 的影响。
8.(2分)长期以来,磁现象与电现象是分开进行研究的,直到 1820 年丹麦科学家 首先发现了电和磁之间存在关系,他发现电流具有磁效应;事实上,电流除了具有磁效应外,还具有热效应,电热器工作时是将电能转化为 能。
9.(2分)用如图所示的电路图研究“电流与电阻的关系”。电流表量程为“0—0.6A”,电压表量程为“0—3V”,滑动变阻器的规格为“50Ω 1A”,电源电压3伏恒定不变。在AB间分别接入阻值不同的电阻R,移动滑动变阻器的滑片,读出电流表示数并记录。
(1)分析表中数据,可得出的实验结论是 ;
(2)为了使实验结论更可靠,应该 ,再多测几组数据,AB间允许接入电阻R的取值范围是 欧。
实验组次
1
2
3
电阻R/欧
5
10
20
电流I/安
0.4
0.2
0.1
10.(2分)在探究串联电路的电流规律时,小敏同学连成了如图所示的电路。
在连接电路时,开关应 ;电流表要与所测用电器 ;接量程时,要先估计电流值,如果估计不了,要用 量程试触;实验中,选择三个小灯泡的规格应该 (“相同”或“不同”),检查电路无误后,闭合开关,三灯L1、L2、L3均发光,接着她把电流表分别接在a、b、c、d处;实验时,她记录了下表中的实验数据,由表中的实验数据可得出的结论是: 。
测量处
a
b
c
d
电流/A
0.2
0.2
0.2
0.2
11.(2分)小昊同学利用如图甲所示的器材,测量小灯泡的电功率。实验中电源电压恒定不变。灯泡的额定电压为2.5V(电阻约为10Ω),滑动变阻器的规格为(10Ω 1A)。
(1)小昊连接了如图甲所示电路,经检查,发现其中一根导线连接有误,请在该导线上打“×”,并用笔画线代替导线连接正确的电路。
(2)为了顺利完成实验,现有电压为4.5V和6V两种可供选择,则应选择电源电压为 V。
(3)排除电路故障后,闭合开关,移动滑片P到某位置,电压表示数如图乙所示,此时电压为 V;要测量小灯泡的额定功率,应将滑片P向 (选填“左”或“右”)端移动。
(4)小昊按正确的实验步骤进行操作,得到了小灯泡的电流随其两端电压变化的图象如图丙所示,则小灯泡的额定功率是 W。
(5)完成上面实验后,小昊设计了如图丁所示的电路,测量小灯泡的额定功率,已知灯泡的额定电压为U0(低于电源电压),滑动变阻器R2的最大阻值为R0。请帮他将实验过程补充完整:
①只闭合开关S,S1,将滑动变阻器R1的滑片调到最右端,再将R2的滑片调到最 端,读出电压表示数U1,即电源电压;
②将滑动变阻器R1的滑片调到最左端,再调节变阻器R2滑片的位置,直到 ,灯泡正常发光;
③再闭合开关S2,保持变阻器R2的滑片不动,调节变阻器R1的滑片,使电压表示数为 ;
④再保持变阻器R1的滑片不动,再将变阻器R2的滑片调到最右端,电压表数为U2;
⑤小灯泡的额定功率的表达式为 。
三.实验探究题(共17小题,满分72分)
12.(4分)在探究“影响电磁铁磁性强弱的因素”实验中,用铁钉制成简易电磁铁甲、乙,并设计了如图所示的电路。
(1)由图可知,电磁铁甲的磁性 电磁铁乙的磁性(选填“大于”、“小于”或“等于”),这是通过观察 来判断的。
(2)滑片P向右端移动时,甲的磁性将 (选填“变强”、“变弱”或“不变”)。
(3)图中把电磁铁甲和乙串联起来是为了控制 不变,在此条件下可得出的结论是,线圈的匝数 (选填“越多”或“越少”),电磁铁的磁性越强。
13.(4分)探究磁与电的联系如图所示,是灵敏电流计的内部结构。小红同学参加课外实践活动,发现灵敏电流计内部结构与电动机、发电机内部结构类似。出于好奇,她利用如图所示的装置进行了下面的实验。
【进行实验】用手拨动其中一个灵敏电流计指针的同时,另一个灵敏电流计的指针也发生了偏转。
【交流】拨动右侧灵敏电流计的指针时,表内线圈在磁场中 运动,产生了感应电流。于是,左侧灵敏电流计内的线圈同时也会有电流,它在 中受到力的作用,带动指针偏转起来。此时的右侧灵敏电流计相当于 机。
14.(4分)某同学利用如图所示的实验装置探究什么情况下磁可以生电。
(1)实验时应将电流表、导线ab串联起来组成 回路。
(2)该同学进行以下尝试,能使电流表指针偏转的是 (填字母标号)。
A.导线ab在磁场中静止,换用磁性更强的蹄形磁体
B.导线在磁场中静止,但不用单根导线ab,而用匝数很多的线圈
C.蹄形磁体静止,导线ab从图中所示位置水平向左或水平向右运动
D.蹄形磁体静止,导线ab从图中所示位置竖直向上或竖直向下运动
E.蹄形磁体静止,导线ab从图中所示位置斜向上或斜向下运动
(3)如图所示的实验装置中,将电流表换成 进行触接,还可以探究电动机的工作原理。
15.(4分)如图所示,是用来探究”并联电路中电流关系“的实验电路。
(1)实验中,应该选择规格 (选填“相同”或“不相同”)的两个小灯泡;
(2)根据图中所示情况,电流表测量的是 (选填“灯泡L1”、“灯泡L2”或“干路中”)的电流;
(3)根据多次实验的数据可以得出,并联电路中,干路中的电流 (选填“大于”、“小于”或“等于”)各个支路的电流之和。
16.(4分)材料一:1820年,丹麦物理学家奥斯特发现了通电导体周围存在磁场。
材料二:1825年,瑞士物理学家科拉顿做了如下实验:他将一个能反映微小变化的电流表,通过导线与螺旋线圈串联成闭合电路,并将螺旋线圈和电流表分别放置在两个相连的房间,如图。他将一个条形磁铁插入螺旋线圈内,同时跑到另一个房间里,观察电流表的指针是否偏转。
材料三:1831年,英国物理学家法拉第用闭合电路的一部分导体,在磁场里切割磁感线的时候,发现导体中产生电流,从而实现了利用磁场获得电流的愿望。
(1)进行奥斯特实验时,在静止的小磁针上方,分别用图甲和乙两种方式放置一根导线。当导线通电时,小磁针会发生明显偏转的是 (选填“甲”或“乙”)。
(2)在奥斯特发现“电流周围存在磁场”之后,科拉顿、法拉第两位物理学家采用逆向思维,基于 的假设,从而做了如上材料中的实验。
(3)在科拉顿的实验中,实际上已经满足产生感应电流的条件,但他并未观察到,如何操作才能让他观察到电流表指针发生偏转? 。
17.(4分)某同学用如图所示的装置研究电磁感应。
(1)如图甲所示,保持蹄形磁体竖直放置,使导体AB从图示位置向上运动,电路中 (填“无”或“有”)感应电流。
(2)如图乙所示,保持线圈不动,使蹄形磁体快速向左运动,电流表指针 (填“不会”或“会”)偏转。
(3)利用电磁感应原理工作的装置有 (填“电铃”“扬声器”“电磁起重机”或“动圈式话筒”)。
18.(4分)小明在探究并联电路电流规律的实验中,如图甲是实验的电路图。
(1)连接电路时,开关应 (选填“断开”或“闭合”)。
(2)他在测量B处的电流时,发现电流表的指针偏转如图乙所示,原因是 ;在排除故障后,电流表的示数如图丙所示,则电流表的示数为 。
(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,测出了一组电流并记录在表格中,立即得出了并联电路的电流规律。请你指出他们实验应改进的方法是 。
19.(4分)小明在“探究串联电路电压特点”的实验中,实验中使用两节新干电池作为电源,连接好了的实物电路图如图甲所示,请你协助完成。
(1)实验中应选择规格 (填“相同”或“不相同”)的灯泡。
(2)闭合开关后,小明发现灯L1比L2亮,则通过两灯的电流I1 I2(选填“>”、“=”或“<”)。
(3)小明在测量了灯L1两端的电压后,断开开关,然后将导线AE的A端松开,接到D接线柱上,测灯L2两端的电压,小明的做法是 (填“正确”或“错误”)的;在某次按图甲所示测量时,电压表的示数如图乙所示,此时灯L1两端的电压为 V,灯L2两端的电压为 。
(4)用电压表测出L1和L2两端电压及串联总电压的值分别是U1、U2、U,经过多次实验,得到的数据记录在表中。分析实验数据,可以得到串联电路的电压特点是 (用公式表示)。
(5)进行多次实验的主要目的是 (填“A.寻找普遍规律”或“B.减小实验误差”)。
实验次数
U1/V
U2/V
U/V
1
2.3
0.7
3.0
2
2.0
1.0
3.0
3
1.7
1.3
3.0
20.(4分)如图甲,是小勇实验小组在探究“电流与电阻的关系”时的电路图,电源电压恒为6V。电压表、电流表无损坏,有阻值为5Ω、10Ω、20Ω、30Ω、40Ω定值电阻5个。
(1)小勇根据图甲所示电路图,将图乙中的实验器材连接成实验电路,小明在检查时认为,从实验目的来看,电路上有一根导线连接错了,建议改线。请在接错的那根线上打“×”,另画一根导线,使电路连接正确;
(2)实验过程中,需要改变定值电阻,观察电流的变化,为了科学地得出实验结论,当每次更换电阻后,都要移动滑动变阻器的滑片,此时眼睛应注意观察 (选填序号);
A变阻器滑片 B.电压表 C.电流表 D.电源
(3)某次实验,更换定值电阻R,闭合开关后,电压表示数为0,电流表示数如图丙,其原因可能是 。
(4)在老师的引导下,他们将5次实验数据描绘在图丁中。由图可知实验中,每次需要将电压表调为 V,他们选择以下哪个滑动变阻器最合适 。
A.10Ω 0.5A B.5Ω 0.5A C.50Ω 1A D.200Ω 1A
(5)根据实验数据可得,该实验的结论是: 。
21.(4分)如图所示为“探究电磁铁磁性强弱的因素”的电路。实验中使用了若干个相同的大铁钉和一些大头针。
(1)实验中通过观察 来判断电磁铁磁性的强弱;
(2)图一中甲、乙串联的目的是 ;
(3)图二研究的问题是电磁铁的磁性强弱与 有关:
(4)图二实验中,小金想验证大铁钉的尖端为N极,请帮他设计一个验证方案 。
22.(4分)为了验证并联电路的电流特点。小薇设计了如图1所示的电路进行实验。
(1)在连接电路时,开关应处于 状态。
(2)小徽先将电流表接在L1所在的支路上,闭合开关后,观察到灯L2发光,但灯L1不发光,电流表的示数为零,电路可能存在的故障是: 。
(3)排除故障后,她测出了L1、L2支路和干路上的电流分别为I1、I2和I,电流表示数如图2中甲、乙、丙所示,可读出I1=0.5A,I2= A,I= A.根据测量结果。在误差允许范围内你认为并联电路中干路电流和各支路电流的关系是: 。(写出关系式即可)
(4)为了验证结论的普遍性,小薇采用了更换不同灯泡继续实验的方法进行验证,你还可以采用的方法是: 。
23.(4分)小金用图甲所示的电路探究串联电路电压的规律,实验时意外发现:“当变阻器滑片P向左移时,两电压表的读数之和减小。”他产生了疑惑,在老师的引导下,知道了用久的普通干电池内部有不可忽略的电阻,可将它看作一个理想电源(电压U恒定,电阻为0)与一个电阻r的串联(图乙所示),为了测量干电池电阻r,他选择了适当器材,设计出如下的实验方案。
(1)选用的器材:一个电压表,符合实验要求的已知阻值的定值电阻R1,导线和开关若干,一节旧干电池。
(2)设计出了如图丙的实验电路图。
(3)请你根据他所设计的电路图,帮他写出主要的实验步骤和需测量的物理量。 。
(4)请你帮他写出干电池电阻r的数学表达式(用已知量和测量量表示): 。
24.(4分)在“探究并联电路的电压特点”的实验中,小萌同学选用“2.5V 0.3A”和“3.8V 0.3A”两个小灯泡组成了如图1所示的并联电路,然后用一个电压表分别测量两只灯泡和电源两端的电压。
(1)当小萌将电压表以如图2所示的方式接入电路,闭合开关后,会出现的情况是
A.电压表无示数 B.L1不亮、L2亮 C.L1亮、L2不亮 D.L1、L2都不亮
(2)小萌排除故障继续进行实验,电压表的量程应选择0— V;
(3)小萌在得到一组实验数据后,为了使实验结论更具有普遍性,可以通过改变 ,对电源、灯泡两端电压进行多次测量。
25.(5分)小兰同学对串联电路电压规律进行了探究。
(1)根据电路图甲,用笔代替导线连接实物电路图乙。
(2)如图甲所示闭合开关,发现L1不发光,L2比较亮,电压表示数为零,则小灯泡L1的故障是 ;
(3)排除故障后,小兰正确测出了L1两端的电压,在测L2两端的电压时,小兰打算采用以下方法:电压表所接的B接点不动,只断开A接点,并改接到C接点上。此操作可能会导致电压表出现的现象是 。
(4)最后,小兰按照正确的方法测出了L1、L2、AC之间的电压UL1=2.4V,UL2=1.6V,UAC的示数如图丙所示,读出UAC= V,并得出了实验的最终结论。实验结论为:
(5)此实验依然存在着一定的缺陷,你的改进方法是: 。
26.(5分)小涵同学做测定“小灯泡的额定电功率”实验时,所用器材有电压为6V的电源、额定电压为2.5V的小灯泡(小灯泡的额定功率小于1W)、滑动变阻器(50Ω 1A)、以及符合实验要求的电压表、电流表、开关和导线。如图甲是小涵同学连接的实验电路。
(1)闭合开关前,滑动变阻器的滑片应置于 端(选填“A”或“B”);
(2)小涵同学闭合开关后,发现小灯泡不亮,但电流表、电压表均有示数,接下来他首先应进行的操作是 (选填字母序号);
A.检查电路是否断路
B.更换小灯泡
C.移动滑动变阻器的滑片,观察小灯泡是否发光
(3)小涵同学移动滑动变阻器滑片到某处时,调节滑动变阻器的滑片,使电压表的示数刚好为2.5V,电流表示数如图乙所示,小灯泡的额定功率为 W;
(4)小涵又设计了如图丙所示的电路,来测量额定电流为0.3A、额定电压未知的小灯泡额定功率。电源电压不变但未知,定值电阻R0的阻值为10Ω。请你将下面的实验步骤补充完整。
①闭合开关,调节滑动变阻器的滑片,使电压表的示数为 V,小灯泡正常发光;
②保持滑动变阻器滑片的位置不变,将一根导线连接在电路中b、d两点之间,电压表的示数为6V;
③取下b、d间的导线,将其连接在b、c两点,电压表的示数为5V;
④小灯泡的额定功率为 W。
27.(5分)如图甲是小明同学测量电阻实验采用的电路图。电源电压恒定为6V,待测小灯泡标有“2.5V”字样,所用滑动变阻器的规格为“50Ω 1A”。
实验次数
1
2
3
4
5
电压U/V
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
电流I/A
0.10
0.16
0.20
0.23
0.25
电阻/Ω
平均电阻/Ω
(1)闭合开关后,移动滑片,小明发现电流表无示数,电压表有示数。则故障可能是小灯泡 (选填“短路”或“断路”);
(2)排除故障后,小明继续进行实验。某时刻电压表示数如图乙所示,他应将滑片P向 (选填“左”或“右”)端移动,可使小灯泡正常发光,此时小灯泡的电阻为 Ω,相关数据如表所示。
(3)分析数据时,同组的小李发现,其中有一次实验的数据是错误的,出错的是第 次;小红发现表格中设计的“平均电阻/Ω”一栏不合理,因为灯丝电阻随 (选填“电压”或“温度”)的升高而增大,求平均值没有意义。
(4)小华同学想利用小明的实验器材继续探究以下几个电学实验,其中无法完成的是 。
A.探究串联电路的电流特点 B.测量小灯泡的电功率
C.探究串联电路的电压特点 D.探究电流与电压的关系
(5)实验结束时,小明又设计了A、B、C三种电路图,试图测量另一个小灯泡的额定功率(额定电压已知),其中R0为阻值已知的定值电阻,S为单刀双掷开关(S可以连接“a”或“b”),以下测量方案中不可行的是 (选填字母)。
28.(5分)现有电压可调节的电源甲(2伏、4伏、6伏、8伏、10伏和12伏六档)和电压恒为4.5伏的电源乙各一个,电流表、电压表和开关各2个,标有“10Ω 2A”字样的滑动变阻器、约为10欧的待测电阻A和约为50欧的待测电阻B各一个,导线若干。在进行测电阻的实验中,小华选用了电阻A,而小明选用了电阻B,由于只有一个滑动变阻器,两人讨论后开始设计实验方案,并分配了实验器材。
①在设计实验方案的过程中:
(a)小华和小明先选用电源乙,并按照正确连接电路的要求设计电路。如图甲所示,是小华粗略估算的电流表指针偏转的大致范围。根据小华的标识方法,请在图乙中画出小明实验过程中电流表指针偏转的大致范围。
(b)根据上述电流表指针偏转的范围,小明应选择图 进行实验,理由是 。
②经过思考,他们重新合理分配了实验器材。在实验中,小华正确连接电路,实验步骤规范,闭合开关后,发现电流表的指针恰好指在0.22安刻度处,此时小华测得电阻A的阻值为 欧。小明在实验中发现电流表的最大示数为0.22安,则小明测得电阻B的阻值为 欧。(计算结果均保留1位小数)
四.解答题(共1小题,满分6分,每小题6分)
29.(6分)用如图所示的实验装置探究“产生感应电流的条件”。
(1)实验中,通过观察 来判断电路中是否有感应电流。
(2)闭合开关,若导体ab不动,左右移动磁铁,电路中 (选填“有”或“无”)感应电流。
(3)在仪器和电路连接都完好的情况下,某小组的实验现象不太明显。请提出一条改进措施 。
参考答案与试题解析
一.选择题(共6小题,满分12分,每小题2分)
1.【解答】由题意可知,本次实验采用了相同规格的灯泡,单单由本次实验数据不能说明串联电路中电压的普遍关系,还会出现串联电路中各部分电压相等的错误结论;应换用不同规格的小灯泡,再测出几组电压值。
故选:A。
2.【解答】
A、S 闭合时,根据安培定则,右手握住螺线管,四指指向电流的方向,则大拇指指向电磁铁左端,即电磁铁左端为N极,右端为S极,故A错误;
B、滑片P向右滑动的过程中,滑动变阻器接入电路的电阻增大,电路中的电流变小,电磁铁的磁性减弱,故B错误,
C、S 断开时,左边是磁铁,当电磁铁断电后,磁铁和铁芯之间仍然有吸引力存在,故C错误;
D、S 断开时,左边是磁铁,当电磁铁断电后,磁铁和铁芯之间仍然有吸引力存在,条形磁铁静止在水平桌面上,竖直方向上的重力与支持力是一对平衡力,而条形磁铁在水平方向有受到平衡力的作用,所以条形磁铁受到两对平衡力的作用,故D正确;
故选:D。
3.【解答】
产生感应电流的条件是闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动,本题图中也看出是闭合电路的一部分导体在磁场中了,本题就是判断是否做切割磁感线运动。磁感线方向是竖直向上的。
A、保持导体ab静止,将磁铁上下移动,运动方向与磁感线方向平行,所以不会切割磁感线,不会产生感应电流。故A不符合题意。
B、ab不动,磁铁左右移动,导体ab做切割磁感线运动,所以能产生感应电流。故B符合题意。
C、保持磁铁静止,将导体ab上下移动,导体没有切割磁感线,所以不能产生感应电流,故C不符合题意。
D、磁铁和ab同时向左或右移动,磁体和ab保持相对静止,导体ab不会切割磁感线,不会产生感应电流。故D不符合题意。
故选:B。
4.【解答】对于AB和BC是由同种材料制成的长度相同的两段导体,由于AB段的横截面积小,BC段的横截面积大,故AB段的电阻大于BC段的电阻;且此两段电阻串联,据串联电流处处相等的关系可知,这两段导体中的电流是相等的。
故选:C。
5.【解答】
①当不同的导体接入电路时,可通过观察电流表示数来比较导体电阻的大小,电流表示数越大,说明电阻越小,故①正确;
②研究电阻与长度的关系时,需要控制导体的材料和横截面积均相同,长度不同,由表格信息可知,电阻丝c、d的材料、横截面积均相同、而长度不同,所以研究电阻与长度的关系可以选c和d,故②正确;
③要探究电阻大小跟导体的横截面积的关系,需要控制导体的材料和长度均相同,而横截面积不同;由表格信息可知,电阻丝b、c的长度、材料均相同,粗细不同,因此应选用电阻丝b、c分别接入电路中,故③错误;
④研究电阻与长度的关系时,应选择两条材料、横截面积都相同,而长度不同的电阻丝,故④错误;
通过以上分析可知只有①②正确。
故选:A。
6.【解答】A、U形管内液面高度变化是由容器内气体受热膨胀引起的,故A错误;
BD、由图甲可知,两个5Ω的电阻并联后与另一个5Ω的电阻串联,根据串联电路的电流特点可知,右端两个电阻的总电流和左端的电阻电流相等,即I右总=I左,两个5Ω的电阻并联,根据并联电路的电流特点知I右总=I1+I2,两电阻阻值相等,则支路中电流相等,即I1=I2,所以通过右边容器中的电阻的电流是通过左侧电阻的电流的一半,即I左=2I右,所以甲实验是研究电流产生的热量与电流的关系;故B错误;
由Q=I2Rt可知,通电一段时间后左、右两个容器内电阻丝产生的热量之比:====,故D正确;
C、乙装置中,容器中的两个电阻丝串联,通过它们的电流、通电时间都相同,左边容器中的电阻小于右边容器中的电阻,由Q=I2Rt可知,在电流和通电时间相同时,电阻越大,产生的热量越多,右边容器中的电阻产生的热量多,所以右侧容器内U形管中液面高度差大,故C错误。
故选:D。
二.填空题(共5小题,满分10分,每小题2分)
7.【解答】
(1)将通电导线放在小磁针上方时,小磁针会发生偏转,该实验证明了通电导体周围存在磁场;
(2)由于考虑地磁场的影响,所以在验证电流周围有磁场时,应使通电导线沿南北放置,这样导线下方的小磁针偏转会更明显。
故答案为:磁场;南北;地磁场。
8.【解答】1820年丹麦科学家奥斯特发现了电流的磁效应﹣﹣电流周围存在磁场;
电流除了具有磁效应外,还具有热效应,如电热器工作时是将电能转化为内能;
故答案为:奥斯特;内。
9.【解答】(1)根据表中数据知:电流与电阻的乘积都为5Ω×0.4A=10Ω×0.2A=20Ω×0.1A=2V,故可以得出:电压一定时,导体中的电流与导体的电阻成反比;
(2)为了使实验结论更可靠,控制AB间电压2伏不变;
因电流表的量程为0~0.6A,滑动变阻器允许通过的最大电流为1A,
所以,为了保证电路的安全,电路中的最大电流为0.6A,此时定值电阻和滑动变阻器接入电路中的电阻都最小,
根据欧姆定律可知,此时电路中的定值电阻最小为:
R小==≈3.3Ω;
因为滑动变阻器的最大电阻为50Ω,当滑动变阻器的电阻最大时,定值电阻阻值也最大;
根据串联分压原理和欧姆定律可知,此时电流的电流为:
I′====0.02A;
定值电阻的最大值为:
R大===100Ω,
故AB间允许接入电阻R的取值范围是3.3~100Ω。
故答案为:(1)电压一定时,导体中的电流与导体的电阻成反比;(2)保持AB间电压2V不变;3.3~100。
10.【解答】在连接电路过程中,开关应该断开;电流表要与所测用电串联;为了选定电流表的量程,在无法估计待测电流大小的况下,应该先用电流表的大量程量程试触一下,如果指针摆动角度小或超过满刻度,则应换用较小或更大量程的电流表;为了使结果有代表性,应选用三个不同规格的灯泡做实验;由表格中的数据知,Ia=Ib=Ic=Id,故可得结论:串联电路中各处的电流是相同的。
故答案为:断开;串联;大;不同;串联电路中各处的电流是相同的。
11.【解答】(1)在测量小灯泡的电功率实验中,小灯泡与滑动变阻器串联接入电路中,电压表应与小灯泡并联,电流表测量电路中的电流,由图可知,小灯泡和电压表被短路,如下图所示:
;
(2)灯泡正常发光时的电流约为I===0.25A,根据串联电路特点和欧姆定律可知,此时滑动变阻器两端的最大电压U滑=IR滑最大=0.25A×10Ω=2.5V,电源最大电压U=UL+U滑最大=2.5V+2.5V=4.5V<6V,要顺利完成实验,应选择4.5V的电源;
(3)电压表使用0~3V量程,每一个大格代表1V,每一个小格代表0.1V,电压为2.2V;要使灯泡正常工作,灯泡两端电压从2.2V增大到2.5V,应减少变阻器的分压,滑动变阻器的电阻要减小,滑片向左端移动,使电压表的示数为2.5V;
(4)从图像得知,灯泡在2.5V下的电流为0.25A,灯泡的额定功率为:P额=U额I=2.5V×0.25A=0.625W;
(5)①只闭合开关S、S1,将滑动变阻器R1的滑片调到最右端,再将R2的滑片调到最左端,灯泡和R1串联,此时电压表测灯泡和R1两端电压,读出电压表示数U1,即电源电压;
②将滑动变阻器R1的滑片调到最左端,灯泡和R2串联,电压表测灯泡两端的电压,再调节变阻器R2滑片的位置,直到电压表示数为U0时,灯泡正常发光;
③再闭合开关S2,保持变阻器R2的滑片不动,R1与R2串联,调节变阻器R1的滑片,使电压表示数为U0,根据串联分压原理可知,此时R1的电阻和灯泡正常发光的阻值相等,即RL=R1;
④再保持变阻器R1的滑片不动,再将变阻器R2的滑片调到最右端,此时R2的阻值为R0,电压表数为U2,根据串联电路的特点和欧姆定律可知:
=,即R1=;
根据公式 P=可知,小灯泡额定功率的表达式为:
P额====。
故答案为:(1)如上图所示;(2)4.5;(3)2.2;左;(4)0.625;(5)①左;②电压表示数为U0时;③U0;P额=。
三.实验探究题(共17小题,满分72分)
12.【解答】(1)通过观察电磁铁吸引大头针数目的多少,可以判断电磁铁磁性的强弱,由图可知电磁铁甲吸引的大头针比电磁铁乙的少,所以电磁铁甲的磁性小于电磁铁乙的磁性;
(2)当滑动变阻器滑片向右移动时,变阻器接入电路中的电阻变大,电路中的总电阻变大,电路中的电流减小,所以甲电磁铁磁性变弱;
(3)图中把电磁铁甲和乙串联是为了控制电流相同,乙线圈匝数多,乙吸引的大头针个数多,则乙的磁性强,这说明:在电流一定时,线圈匝数越多,电磁铁磁性越强。
故答案为:(1)小于;电磁铁吸引大头针数目的多少;(2)变弱;(3)电流;越多。
13.【解答】拨动右侧灵敏电流计的指针时,表内线圈在磁场中做切割磁感线运动,根据电磁感应原理产生了感应电流。于是,左侧灵敏电流计内的线圈同时也会有电流,通电导体在磁场中受到力的作用,带动指针偏转起来。此时的右侧灵敏电流计相当于发电机。
故答案为:做切割磁感线;磁场;发电。
14.【解答】
(1)磁生电是电磁感应现象,必须使闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动,所以应将电流表、导线ab串联起来组成闭合回路;
(2)电流表发生偏转,说明电路中产生了感应电流,所以导体在磁场中一定做切割磁感线运动;
AB、导线ab在磁场中静止,换用磁性更强的蹄形磁体或匝数很多的线圈,导体在磁场中都没有发生相对运动,不会产生感应电流,故AB都不符合题意。
CE、由图知,导体ab处的磁感线是从上向下的,导体ab水平向左或向右运动,斜向上或斜向上运动,都是做切割磁感线运动,都会产生感应电流,所以会产生感应电流,电流表指针发生偏转,故CE符合题意。
D、导体ab竖直向上或竖直向下运动时,运动方向与磁场方向平行,导体没有做切割磁感线运动,不会产生感应电流,电流表指针不发生偏转,故D不符合题意;
故选CE。
(3)当电流表换成电源时,导体ab就成了通电导体,在磁场中会受到力的作用,可以探究电动机的工作原理。
故答案为:(1)闭合;(2)CE;(3)电源。
15.【解答】(1)为避免实验的偶然性,要选择两个不同规格的灯泡多次实验;
(2)根据实物图可知,电流从电源的正极出来,经过开关后分成两条路径,一条路径经过灯泡L2,另一条路径经过电流表、L1,两条路径的电流汇合后一起回到电源的负极,所以电流表测量的是通过L1的电流;
(3)并联电路中干路电流等于各支路电流之和。
故答案为:(1)不相同;(2)灯泡L1;(3)等于。
16.【解答】(1)当通电导线与小磁针平行时,小磁针发生明显偏转;
(2)科拉顿、法拉第等物理学家相继进行如材料所说的实验研究,是基于磁能产生电的科学猜想;
(3)由所给材料可知在科拉顿的实验中已经满足产生感应电流的条件。要使他能观察到电流表指针偏转可以将电流表等器材置于同一房间。
故答案为:(1)甲;(2)磁能产生电;(3)将电流表等器材置于同一房间。
17.【解答】(1)由图甲可知,导体AB从图示位置向上运动,闭合电路的一部分做切割磁感线运动,所以电路中就有感应电流。
(2)由图乙可知,线圈不动,蹄形磁铁快速向左运动时,闭合电路的一部分也切割磁感线,电路中也有电流,因此电流表指针会偏转。
(3)扬声器是把电信号转化为声信号,利用通电导体在磁场中受力原理;电铃、电磁起重机的主要部件是电磁铁,利用电流的磁效应;动圈式话筒是把声信号转变成电信号的,声信号的振动带动线圈在磁场中振动,产生电流,是电磁感应原理。
故答案为:(1)有;(2)会;(3)动圈式话筒。
18.【解答】(1)为了保护电路,在连接电路时,开关应处于断开状态;
(2)由图乙所示可知,电流表指针反向偏转,这是由于电流表正负接线柱接反了造成的;
由如图丙所示电流表可知,其量程为0~06A,分度值为0.02A,示数为0.24A;
(3)为了验证结论的普遍性,可以采用的方法是换用不同规格的灯泡多次测量。
故答案为:(1)断开;(2)电流表正负接线柱接反了;0.24A;(3)应该换用不同规格的小灯泡,多做几次实验。
19.【解答】(1)为使实验结论具有普遍性,实验中应选择规格不相同的灯泡。
(2)串联电路电流处处相等,通过两灯的电流I1=I2。
(3)电压表使用时,电流应“正进负出”,小明在测量了灯L1两端的电压后,断开开关,然后将导线AE的A端松开,接到D接线柱上,测灯L2两端的电压,则电压表的正负接线柱接反了,故小明的做法是错误的;
由图乙可知,电压表选用小量程,分度值为0.1V,示数为1.9V,电压表测量灯L1两端的电压,故此时灯L1两端的电压为1.9V;
电源为两节新干电池,电源电压为3V,根据串联电路的电压特点可知灯L2两端的电压为:3V﹣1.9V=1.1V。
(4)根据表中数据可知:2.3V+0.7V=3V,2.0V+1.0V=3V,1.7V+1.3V=3V,
故可以得到串联电路的电压特点是U=U1+U2。
(5)进行多次实验的主要目的是寻找普遍规律,故选A。
故答案为;(1)不相同;(2)=;(3)错误;1.9;1.1;(4)U=U1+U2;(5)A。
20.【解答】(1)原电路中,电压表测电源电压是错误的,应测电阻的电压,改正后如下所示:
;
(2)探究“电流与电阻的关系”时,要控制电阻的电压不变,故实验过程中,当每次更换电阻后,都要移动滑动变阻器的滑片,此时眼睛应注意观察电压表,故选B;
(3)某次实验,更换电阻R,合上开关后,电流表示数正常如图丙,说明电路为通路,电压表示数为0,其原因可能是电阻R短路;
(4)由图丁知,电阻两端的电压始终保持:
UV=IR=0.8A×5Ω=﹣﹣﹣﹣=0.1A×40Ω=4V,实验中,每次需要将电压表调为4V;
根据串联电路电压的规律,变阻器分得的电压:
U滑=6V﹣4V=2V,变阻器分得的电压为电压表示数的0.5倍,根据分压原理,当接入40Ω电阻时,变阻器连入电路中的电阻为:
R滑=0.5×40Ω=20Ω,
故为了完成整个实验,应该选取最大阻值至少20Ω的滑动变阻器,考虑到电流为0.8A和变阻器操作的方便性,选用“50Ω 1A”的变阻器最合适,即选C;
(5)用平滑曲线将图丁中5个点连接起来,如下图丁所示:
由(4)知,电流与电阻之积为一定值,故当电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成反比。
故答案为:(1)如上图乙所示;(2)B;(3)电阻R短路;(4)4;C;(5)当电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成反比。
21.【解答】(1)磁性的强弱无法用肉眼直接观察,因此,可借助观察电磁铁能够吸起的大头针的数量来判断其磁性的强弱,这属于转换法的应用。
(2)读图可知,两只电磁铁是串联在电路中的,而串联电路中电流相同,并且两线圈的匝数不同,因此串联的目的是为了保证电流相等,探究电磁铁磁性的强弱与线圈匝数的关系;
(3)根据图二可知,滑动变阻器与线圈串联,改变滑动变阻器接入电路的阻值可改变电路电流的大小,因此该实验是探究电磁铁磁性强弱与电流大小的关系;
(4)拿一个已知极性的磁体,让磁体的N极靠近铁钉的尖端,如果相互排斥,则铁钉的尖端为N极。
故答案为:(1)电磁铁能够吸起的大头针的数量;(2)保证电流相等,探究电磁铁磁性的强弱与线圈匝数的关系;(3)电流大小;(4)拿一个已知极性的磁体,让磁体的N极靠近铁钉的尖端,如果相互排斥,则铁钉的尖端为N极。
22.【解答】(1)根据安全用电的原则,连接电路的过程中电路应该是断开的。
(2)题干中,闭合开关灯L2发光,但灯L1不发光,电流表的示数为零;如果是L1所在的支路出现短路,有三种情况:①如果L1和电流表同时短路,灯泡L2也不会发光,②如果只是L1短路,灯L2不发光,电流表有很大的示数,③如果只是电流表短路,电流表示数为零,但L1和L2都发光;以上三种短路情况都不符合题意,所以L1所在的支路不是短路故障。如果L1所在的支路某处出现开路故障,则不发光,电流表无示数,不影响L2所在的支路,L2照常发光,所以只能是L1或电流表开路。
(3)读出乙和丙的示数分别为I2=0.52A、I=1A在误差范围内I=I1+I2。
(4)为了验证结论的普遍性,改变电路中的电流还可以采用的方法是用改变电源电压继续实验的方法进行验证。
故答案为:(1)断开
(2)L1或电流表开路
(3)0.52、1、I=I1+I2
(4)用改变电源电压继续实验的方法进行验证。(其他合理答案均可)
23.【解答】根据实验电路丙图可知,将R1与电源(r)串联起来,将电压表并联在R1两端。
当S断开时,电压表测的是电源电压;当S闭合时,电压表测的是R1两端电压,利用串联电路电流规律和电压规律即可求解。
所以实验步骤:
①按照电路图连接电路,记下开关S断开时电压表的示数U;②闭合开关S,记下电压表的示数U1。
因为串联电路电流相等:则 =,整理得r=。
故答案为:(3)①按照电路图连接电路,记下开关S断开时电压表的示数U;②闭合开关S,记下电压表的示数U1;(4)。
24.【解答】(1)电压表自身的阻值非常大,观察题中所给的电路图,这是一个混联电路电压表和灯泡L1串联之后又和灯泡L2并联,电流会通过这两条支路,所以灯泡L2会发光,但是由于串联电路分压,电阻越大分得的电压越多,电压表自身的阻值非常大几乎分所有的电压,那么灯泡L1,就几乎分不到电压,所以电压表有示数,但是灯泡L1不会发光,故ACD不符合题意,B符合题意。
故选:B。
(2)因为此时两个小灯泡并联,并联电路电压特点:如果干路上没有任何用电器,各支路的电压相等并且等于电源电压,如果选择3.8V的电源电压,此时“3.8V 0.3A”的灯泡能正常发光,但是“2.5V 0.3A”的灯泡两端也会有3.8V的电压,会把这一只灯泡烧坏,所以电源电压最大只能选择2.5V,所以电压表的量程也选择0﹣3V。
(3)这里得到一组实验数据以后,为了使实验结论更具有普遍性,可以通过改变灯泡的规格,用不同规格的灯泡进行多次实验,以使结论更准确。
故答案为:(1)B;(2)3;(3)灯泡的规格。
25.【解答】(1)由电路图可知,两灯泡串联,电压表测量灯泡L1两端电压,如图所示:
(2)发现L1不发光,L2比较亮,电压表示数为零,说明灯L1的没有电流通过,即L1短路了;
(3)只断开电压表A接点,并改接到C接点上,而B接点不动,电压表正负接线柱接反了,闭合开关后,电压表指针反向偏转,所以不能测出L2两端的电压。
(4)电压表测量AC间电压,所以选择电压表选择的是0~15V量程;电压表分度值为0.5V,所以示数为4V;
由实验数据可知:L1、L2的总电压为:U=UL1+UL2=2.4V+1.6V=4V;
由此可得出实验结论为:串联电路两端的总电压等于各串联部分两端电压之和;
(5)为得出普遍结论,应更换不同规格的灯泡,或改变电源电压,进行多次实验,测出多组实验数据。
故答案为:(1)见上图;(2)短路;(3)电压表指针反向偏转;(4)4;串联电路两端的总电压等于各串联部分两端电压之和;(5)换用不同规格的灯泡多做几次实验。
26.【解答】(1)为了保护电路,滑动变阻器的滑片应置于阻值最大处,即B端;
(2)小涵同学闭合开关后,电流表、电压表均有示数,电路为通路,灯的两端电压不为0,发现小灯泡不亮,说明电路的电流过小,电路的电阻过大,故接下来他首先应进行的操作是:移动滑动变阻器的滑片,观察小灯泡是否发光,故C正确;
(3)由乙可知,电流表量程是0~0.6A,分度值是0.02A,电流表示数是0.2A,灯泡功率P=UI=2.5V×0.2A=0.5W;
(4)①闭合开关S,调节滑动变阻器的滑片,使电压表的示数为U0=IR0=0.3A×10Ω=3V,小灯泡正常发光;
②保持滑动变阻器滑片的位置不变,将一根导线连接在电路中b、d两点电压表的示数为6V。
③取下b、d间的导线,将其连接在b、c 两点,电压表的示数为5V。
④在①中,定值电阻、灯和变阻器串联,在②中,只有R0的简单电路,电压表测电源电压U=6V;在 ③中,定值电阻与变阻器串联,电压表测定值电阻的电压,由串联电路电压的规律,变阻器的电压为:
U滑=U﹣U0=6V﹣5V=1V,由分压原理,变阻器连入电路的电阻:
R滑=×R0=×10Ω=2Ω,在①中,由欧姆定律和串联电路的规律,灯的额定电压为:
U额=U﹣U0﹣U滑=U﹣ILR0﹣ILR滑=6V﹣0.3A×10Ω﹣0.3A×2Ω=2.4V,
小灯泡的额定功率为:
P额=U额IL=2.4V×0.3A=0.72W。
故答案为:(1)B;(2)C;(3)0.5;(4)①3;④0.72。
27.【解答】(1)闭合开关,移动滑片P,小明发现小灯泡始终不亮,电流表无示数,电压表有示数,则故障可能是灯泡断路;
(2)由图乙可知,电压表量程是0~3V,最小分度值是0.1V,电压表示数是2V<2.5V;
要使灯泡正常发光,应向右移动滑动变阻器的滑片,减小滑动变阻器接入电路的阻值,使灯泡两端的电压增大,直到电压表示数等于灯泡额定电压为止;
由表可知,当小灯泡电压为2.5V时,通过小灯泡的电流为0.25A,根据欧姆定律可知,小灯泡的电阻为:
R===10Ω;
(3)当小灯泡电压为0.5V,电流为0.10A时,滑动变阻器两端电压为:
U滑=U源﹣UL=6V﹣0.5V=5.5V,
由欧姆定律可知,滑动变阻器的电阻为:
R滑===55Ω>50Ω,故第1次实验数据错误;
由于灯丝电阻受温度影响,随温度的变化而变化,因此由实验数据可知,灯泡电阻是在变化的;灯泡在不同电压下的电阻不同,求灯泡不同电压下电阻的平均值的做法是没有意义的;
(4)A、将电流表放在不同位置可以探究串联电路的电流特点,移动滑动变阻器可以实现多次测量找普遍规律,故A可以完成;
B、用电流表测量出通过灯泡的电流和灯泡两端的电压,根据R=测量小灯泡的电阻,故B可以完成;
C、将电压表分别并联在灯泡、滑动变阻器以及电源的两端,可以探究串联电路的电压特点,故C可以完成;
D、在探究电流与电压的关系时需要控制电阻不变,而灯泡的电阻随温度的升高而变大,不是定值,所以不能探究电流与电压的关系,故D不可以完成;
故选:D;
(5)分析电路图,判断哪个电路可以用来测量另一个小灯泡的额定功率。
A、小灯泡、定值电阻R0和滑动变阻器三者串联,开关S先接a,通过移动滑片的位置,使灯泡的电压为额定电压,保持滑片位置不动,开关S再接b,电压表和定值电阻应起到测量电流的作用,通过串并联电路中电流和电压的规律可以得到通过小灯泡的额定电流,可以用来测量小灯泡的额定功率,故A可行,不符合题意;
B、小灯泡、定值电阻R0并联后和滑动变阻器进行串联,在没有电压表的情况下,电流表与定值电阻应起到电压表的测量作用,开关S先接b,电流表测量的是定值电阻R0的电流,通过移动滑动变阻器的滑片使电流表的示数为I2=,此时灯泡正常发光,保持滑片位置不动,开关S再接a,电流表测量的是小灯泡和定值电阻R0的总电流,通过串并联电路中电流和电压的规律得到通过小灯泡的额定电流,可以用来测量小灯泡的额定功率,故B可行,不符合题意;
C、小灯泡、定值电阻R0并联后和滑动变阻器进行串联,无论开关S接a还是接b都无法得知小灯泡是否正常发光,故无法测量小灯泡的额定功率,故C不可行,符合题意;
故选:C。
故答案为:(1)断路;(2)右;10;(3)1;温度;(4)D;(5)C。
28.【解答】①(a)由图甲知,电流表量程为0~0.6A,分度值0.02A,小华粗略估算的电流表指针偏转的大致范围为0.22~0.44A,电源电压为4.5V,因此电路中的总电阻范围为:
R1==≈20Ω,
R2==≈10Ω,
因为小华选择了10Ω的待测电阻A和“10Ω 2A”字样的滑动变阻器,根据电路中的总电阻范围可知,小华电路设计方案是将待测电阻和滑动变阻器串联,根据小华的标识方法,小明将50Ω的待测电阻B和滑动变阻器串联,实验过程中电流表指针偏转的大致范围:
Imax===0.09A,
Imin===0.075A,
在图上画出两个电流值,如下图所示:
;
(b)根据上述电流表指针偏转的范围,小明应选择图a进行实验,理由是:若选择4.5V的电源乙和滑动变阻器,电流表指针偏转范围过小,很难读出滑片在不同位置情况下三组有明显差异的电流值;只有选择电源甲,改变电源的电压,才能读出三组较明显差异的电流值;
②在实验中,小华正确连接电路,实验步骤规范,闭合开关后,发现电流表的指针恰好指在0.22A刻度处,此时电路中的电流最小,电阻最大,电路的总电阻为:
R总==≈20.5Ω,
由于电路中的电流最小,电阻最大,说明滑动变阻器的滑片处于阻值最大处,根据串联电路电阻关系,小华测得电阻A的阻值为:
RA=R总﹣R滑大=20.5Ω﹣10Ω=10.5Ω;
由(b)可知,小明采用图a,在实验中发现电流表的最大示数为0.22安,此时电路中电压最大为12V,则小明测得电阻B的阻值为:
RB==≈54.5Ω。
故答案为:①(a)如上图所示;(b)a;若选择4.5V的电源乙和滑动变阻器,电流表指针偏转范围过小,很难读出滑片在不同位置情况下三组有明显差异的电流值;②10.5;54.5。
四.解答题(共1小题,满分6分,每小题6分)
29.【解答】(1)实验时,通过观察电流表的指针是否偏转,来确定电路中是否产生感应电流。
(2)磁铁左右水平运动,以磁铁为参照物,导线就是水平运动的,做的是切割磁感线的运动,所以就会产生感应电流。
(3)我们可以将导体ab换成多匝线圈来增大感应电流,更容易观察;
故答案为:(1)电流计指针的偏转;(2)有;(3)将导体ab换成多匝线圈。
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