【中考物理】2023届北京市第二轮复习分类专题—电学实验探究（提升篇）含解析

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【中考物理】2023届北京市第二轮复习分类专题—电学实验探究
（提升篇）
题型精练
　　　　　　　　　　　　　　　　　　
1.(2021通州一模)如图甲是“用伏安法测量电阻Rx的阻值”所连接的部分电路。请回答下列问题:


(1)若闭合开关前,滑片P要置于滑动变阻器最左端,图甲中未连接好的接线头应该接在滑动变阻器的　 　(选填“A”或“B”)接线柱上。 
(2)正确连接后,闭合开关,将滑动变阻器的滑片P从一端移动到另一端的过程中,发现电流表示数逐渐变大,电压表示数始终为零,则电路出现的故障可能是　 　。 
A.电流表处有短路
B.电阻Rx处有短路
C.电阻Rx处有断路
D.滑动变阻器处有断路
(3)找到故障并排除后,在实验中,某次电流表和电压表的示数如图乙、丙所示,测得的Rx=　 　Ω。 

2.(2021西城一模)小勇猜想“电流通过导体产生的热量与导体的电阻有关”,为了验证猜想,他准备A、B两个完全相同的烧瓶,烧瓶内装有质量相等的同种煤油,并将两段阻值不同的电阻丝R1、R2浸在煤油中,再用带有规格完全相同的温度计的橡胶塞封住瓶口,如图甲所示。然后他将电源、开关、电流表、滑动变阻器、图甲中的烧瓶A、导线连成如图乙所示的电路。请你分析并回答下列问题:

甲

乙
(1)小勇还需要添加的实验器材是　　 　; 
(2)以下是小勇设计的部分实验步骤,请你帮他补充完整:
①闭合开关,移动滑动变阻器滑片到适当位置,使电流表的示数为I,读取温度计示数t0,30 s后读取温度计示数t,记录相关数据;
②断开开关,　　 　　 　　,闭合开关,　　 　　 　　 　,读取温度计示数t0,　　 　　 　　 　,记录相关数据; 
③根据公式Δt=t-t0计算出Δt并记录。

3.(2021天津中考)现准备自制一个最大阻值为Rm的滑动变阻器,要购买涂有绝缘层的电阻丝,需提前借助实验得知所用电阻丝的长度。可供选择的器材有:一段长为l0的电阻丝样品(阻值在2 ～ 3 Ω之间,两端留有接线头),电压约为12 V的电源(电源电压不变),阻值为5 Ω的定值电阻R0,一个量程为0 ～ 0.6 A的电流表,一个量程为0 ～ 15 V的电压表,开关和导线若干。
请你合理选择器材设计实验方案,确定出制作变阻器的电阻丝长度L。要求:
(1)画出实验电路图(电阻丝用“”表示);




(2)写出主要的实验步骤和需要测量的物理量;

(3)写出电阻丝长度L的数学表达式(用已知量和测量量表示)。

4.用图甲所示的电路探究“电流与电阻的关系”,电源电压为3 V,滑动变阻器的规格为“20 Ω　1.5 A”。

甲

乙

丙
(1)实验时,依次更换不同的电阻,调节　　 　　 　　,保证电阻两端电压不变,分别记录每次电阻R和电流表示数I,数据如表: 
实验次数
1
2
3
4
5
电阻R/Ω
30
20
15
10
5
电流I/A
0.08
0.12
0.16

0.48
电阻的
倒数1R/Ω-1
0.033
0.050
0.067
0.100
0.200
(2)第4次实验的电流表示数如图乙所示,读数为　　 　　A; 
(3)为了更精确地描述I与R的关系,在表中增加了 1R的数据,并根据I、 1R的值在图丙的坐标纸中描出了相应的点。请你在图丙中补充第4次的实验数据点,并作出I- 1R图像;
(4)根据图像可以得到的实验结论是:　　 　　 　　 　　 　　 　　 　　。 

5.(2019海淀一模)为了验证通过导体的电流大小跟导体两端的电压大小有关,小陆选用了下列符合实验要求的实验器材:电源、开关、导线、滑动变阻器、电压表、电流表、定值电阻,并按照要求设计了如图所示的实验电路图。

(1)以下是他的部分实验步骤,请你帮他补充完整:
①将电压表、电流表调零,断开开关S,按电路图连接电路,调节滑动变阻器的滑片P使其接入电路的电阻值最大;
②闭合开关S,调节滑动变阻器的滑片P到适当位置,读出并记录此时定值电阻R两端的电压U1及通过它的电流I1,并将数据记录在表格中,断开开关S;
③闭合开关S,　　 　　 　　 　　,读出并记录此时定值电阻R两端电压U2及通过它的电流I2,并将数据记录在表格中,断开开关S。 
(2)请根据小陆的实验步骤画出实验数据记录表格。
(3)分析实验数据,在U2≠U1的条件下,若I2　 　I1(选填“=”或“≠”),可以验证“通过导体的电流大小跟导体两端的电压大小有关”。 

6.(2022福建中考)小华用如图甲所示电路,测量标有“2.5 V”字样小灯泡的电阻,现有器材:电源(3 V)、电流表、电压表、滑动变阻器(20 Ω　2 A)、开关、导线若干。
甲
乙
(1)根据图甲,用笔画线表示导线,将图乙中的实物图连接完整。
(2)闭合开关前,滑动变阻器滑片P应调至　 　端。 
(3)闭合开关,移动滑片P,发现灯泡始终不亮,电流表示数为零,电压表示数等于电源电压,可判断故障是　　 　　 　　。 
(4)排除故障后进行实验。移动滑片P,当电压表示数为2.2 V时,电流表示数如图丙,为　　 　A,此时小灯泡的电阻为　　 　　Ω(结果保留一位小数)。 
(5)根据实验数据,分别画出小灯泡和滑动变阻器的I-U图像,如图丁。根据图像可知:小灯泡两端电压越大,电阻越　　 　;当滑动变阻器电阻与小灯泡电阻相等时,小灯泡消耗的功率是　 　W。 
丙　丁
(6)小华发现无论如何移动滑片,小灯泡两端的电压都无法调到0.5 V。现增加一个阻值为20 Ω的定值电阻R和一个开关,对原电路进行改进,使小灯泡两端电压能在0.5 V～3.0 V之间变化,测出小灯泡在不同电压下的电阻。请画出电路图,要求电路连接后不再拆接。

7.(2022广西北部湾中考)在水果中平行插入两片不同金属制成的极板,就组成了一个水果电池,如图所示。物理兴趣小组的同学在课外实践活动中探究影响水果电池电压大小的因素,实验前,他们的部分实验猜想如下:

猜想一:水果电池电压可能与水果的种类有关
猜想二:水果电池电压可能与极板的材料有关
(1)为了验证猜想一和猜想二,在不同水果中插入不同金属制成的极板,并保持两块极板间的距离、极板插入水果的深度不变,分别测出电压,实验记录如表所示。
实验
序号
水果
种类
两极板间电压U/V
铁—锌
铁—铜
铜—锌
1
苹果
0.6
0.7
1.0
续表
实验
序号
水果
种类
两极板间电压U/V
铁—锌
铁—铜
铜—锌
2
菠萝
0.5
0.6
0.9
3
梨
0.4
0.5
0.8
4
橙
0.7
0.8
1.1
①为了验证猜想一,保持　　 　　 　　不变,改变水果种类,多次实验后,得出结论:猜想一是　　 　　(选填“正确”或“错误”)的。 
②分析数据可知,水果电池电压与极板材料有关,表中效果最好的两极板材料是　　 　　 　。 
③图中,与电压表标有“3”字样的接线柱相连的极板是水果电池的　 　　极,若要使电压表指针偏转角度更大,可将多个水果电池　　 　　联。 
(2)将两极板插入水果更深些,发现电压表示数发生了变化,由此,可以提出一个可探究的科学问题是　　 　　 　　 　　 　　 　　 　　 　　 　　。 
(3)兴趣小组的同学将两极板都换成铜片,发现两铜极板间无电压,于是提出一个新的探究问题:水果的电阻是多大?为此,利用一个电源(未知电压)、已知阻值的定值电阻R0、导线、三个开关及原有的电压表进行电路设计,测出此时水果的电阻。请在虚线框内画出可行的电路图。(水果的电阻用“”这样的符号表示)



答案解析
题型精练
　　　　　　　　　　　　　　　　　　
1.(2021通州一模)如图甲是“用伏安法测量电阻Rx的阻值”所连接的部分电路。请回答下列问题:


(1)若闭合开关前,滑片P要置于滑动变阻器最左端,图甲中未连接好的接线头应该接在滑动变阻器的　B　(选填“A”或“B”)接线柱上。 
(2)正确连接后,闭合开关,将滑动变阻器的滑片P从一端移动到另一端的过程中,发现电流表示数逐渐变大,电压表示数始终为零,则电路出现的故障可能是　B　。 
A.电流表处有短路
B.电阻Rx处有短路
C.电阻Rx处有断路
D.滑动变阻器处有断路
(3)找到故障并排除后,在实验中,某次电流表和电压表的示数如图乙、丙所示,测得的Rx=　4　Ω。 
解析　(1)开关闭合前,滑片放到变阻器连入电路的阻值最大处,是离所接下接线柱最远的位置,所以下接线柱接右侧的B接线柱。(2)电流表有示数,电压表没有示数只能是短路,而且电压表被短接,所以是Rx短路。(3)Rx=Ux/I=2 V/0.5 A=4 Ω
2.(2021西城一模)小勇猜想“电流通过导体产生的热量与导体的电阻有关”,为了验证猜想,他准备A、B两个完全相同的烧瓶,烧瓶内装有质量相等的同种煤油,并将两段阻值不同的电阻丝R1、R2浸在煤油中,再用带有规格完全相同的温度计的橡胶塞封住瓶口,如图甲所示。然后他将电源、开关、电流表、滑动变阻器、图甲中的烧瓶A、导线连成如图乙所示的电路。请你分析并回答下列问题:

甲

乙
(1)小勇还需要添加的实验器材是　秒表　; 
(2)以下是小勇设计的部分实验步骤,请你帮他补充完整:
①闭合开关,移动滑动变阻器滑片到适当位置,使电流表的示数为I,读取温度计示数t0,30 s后读取温度计示数t,记录相关数据;
②断开开关,　用烧瓶B替换烧瓶A　,闭合开关,　移动滑动变阻器滑片到适当位置,仍使电流表的示数为I　,读取温度计示数t0,　30 s后读取温度计示数t'　,记录相关数据; 
③根据公式Δt=t-t0计算出Δt并记录。
解析　(1)根据题意可知,本次实验需要秒表计时,从而控制通电时间相同。
(2)此题中没有将A、B电阻丝串联来控制电流大小,而是需要将A、B电阻丝分别单独接入电路中,因此,将烧瓶B替换烧瓶A,需要移动滑动变阻器滑片到适当位置,控制电流相同,依据步骤①通电30 s,控制通电时间相同。
3.(2021天津中考)现准备自制一个最大阻值为Rm的滑动变阻器,要购买涂有绝缘层的电阻丝,需提前借助实验得知所用电阻丝的长度。可供选择的器材有:一段长为l0的电阻丝样品(阻值在2 ～ 3 Ω之间,两端留有接线头),电压约为12 V的电源(电源电压不变),阻值为5 Ω的定值电阻R0,一个量程为0 ～ 0.6 A的电流表,一个量程为0 ～ 15 V的电压表,开关和导线若干。
请你合理选择器材设计实验方案,确定出制作变阻器的电阻丝长度L。要求:
(1)画出实验电路图(电阻丝用“”表示);
(2)写出主要的实验步骤和需要测量的物理量;
(3)写出电阻丝长度L的数学表达式(用已知量和测量量表示)。
答案　(1)电路图如图所示

(2)①按照电路图连接电路;
②闭合开关S1,读出电压表的示数U1;
③再闭合开关S2,读出电压表的示数U2。
(3)电阻丝长度L=U1Rm(U2−U1)R0l0
说明:其他方法正确也可得分。
解析　(1)电阻丝阻值与长度成正比,故本题需要测量电阻丝样品阻值。由题干所给器材得知,当定值电阻R0与电阻丝样品串联接入电路时,电流最小值约为12V8Ω=1.5 A,而电流表量程太小无法使用,故应采用伏阻法测量电阻丝样品的阻值。本题中电源电压准确值未知,为避免拆装,同时也为了测量准确,电压表应测量电源电压和定值电阻两端电压(电压表示数超过量程的13时,测得数据误差小),可设计电路图如答案图所示。
(3)定值电阻R0与电阻丝样品串联,串联电路电流相同,I=U1R0,电阻丝样品两端电压U=U2-U1,电阻丝样品的阻值R=UI。电阻丝阻值与长度成正比,故有RRm=l0L,代入数据可求得电阻丝长度。
4.用图甲所示的电路探究“电流与电阻的关系”,电源电压为3 V,滑动变阻器的规格为“20 Ω　1.5 A”。

甲

乙

丙
(1)实验时,依次更换不同的电阻,调节　滑动变阻器滑片　,保证电阻两端电压不变,分别记录每次电阻R和电流表示数I,数据如表: 
实验次数
1
2
3
4
5
电阻R/Ω
30
20
15
10
5
电流I/A
0.08
0.12
0.16

0.48
电阻的
倒数1R/Ω-1
0.033
0.050
0.067
0.100
0.200
(2)第4次实验的电流表示数如图乙所示,读数为　0.24　A; 
(3)为了更精确地描述I与R的关系,在表中增加了 1R的数据,并根据I、 1R的值在图丙的坐标纸中描出了相应的点。请你在图丙中补充第4次的实验数据点,并作出I- 1R图像;
(4)根据图像可以得到的实验结论是:　电压一定时,电流与电阻的倒数成正比(或电压一定时,电流与电阻成反比。其他合理答案均给分)　。 
答案　(3)见解析
解析　(1)实验时,依次更换不同的电阻,通过调节滑动变阻器的滑片使定值电阻两端电压不变;
(2)由图甲可知电流表选择的是小量程,分度值是0.02 A,则第4次实验的电流表示数为0.24 A;
(3)第4次实验在图像中的坐标为(0.100 Ω-1,0.24 A),描出这个点,将各点连接作出图像如图所示:

(4)由图像知,电压一定时,电流与电阻的倒数成正比,还可以说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。
5.(2019海淀一模)为了验证通过导体的电流大小跟导体两端的电压大小有关,小陆选用了下列符合实验要求的实验器材:电源、开关、导线、滑动变阻器、电压表、电流表、定值电阻,并按照要求设计了如图所示的实验电路图。

(1)以下是他的部分实验步骤,请你帮他补充完整:
①将电压表、电流表调零,断开开关S,按电路图连接电路,调节滑动变阻器的滑片P使其接入电路的电阻值最大;
②闭合开关S,调节滑动变阻器的滑片P到适当位置,读出并记录此时定值电阻R两端的电压U1及通过它的电流I1,并将数据记录在表格中,断开开关S;
③闭合开关S,　调节滑动变阻器的滑片P到另一适当位置　,读出并记录此时定值电阻R两端电压U2及通过它的电流I2,并将数据记录在表格中,断开开关S。 
(2)请根据小陆的实验步骤画出实验数据记录表格。
(3)分析实验数据,在U2≠U1的条件下,若I2　≠　I1(选填“=”或“≠”),可以验证“通过导体的电流大小跟导体两端的电压大小有关”。 
答案　(2)如表所示
U/V


I/A


解析　(1)实验中需要调节滑动变阻器,改变滑片的位置,改变定值电阻两端的电压,故调节滑动变阻器的滑片P到另一适当位置,读出并记录此时定值电阻R两端电压U2及通过它的电流I2,并将数据记录在表格中。(2)表格中需要记录每次的电压和电流。(3)分析实验数据,若U2≠U1,I2≠I1,可以验证“通过导体的电流大小跟导体两端的电压大小有关”。
6.(2022福建中考)小华用如图甲所示电路,测量标有“2.5 V”字样小灯泡的电阻,现有器材:电源(3 V)、电流表、电压表、滑动变阻器(20 Ω　2 A)、开关、导线若干。
甲
乙
(1)根据图甲,用笔画线表示导线,将图乙中的实物图连接完整。
(2)闭合开关前,滑动变阻器滑片P应调至　右　端。 
(3)闭合开关,移动滑片P,发现灯泡始终不亮,电流表示数为零,电压表示数等于电源电压,可判断故障是　小灯泡断路(或小灯泡开路)　。 
(4)排除故障后进行实验。移动滑片P,当电压表示数为2.2 V时,电流表示数如图丙,为　0.24　A,此时小灯泡的电阻为　9.2　Ω(结果保留一位小数)。 
(5)根据实验数据,分别画出小灯泡和滑动变阻器的I-U图像,如图丁。根据图像可知:小灯泡两端电压越大,电阻越　大　;当滑动变阻器电阻与小灯泡电阻相等时,小灯泡消耗的功率是　0.3　W。 
丙　丁
(6)小华发现无论如何移动滑片,小灯泡两端的电压都无法调到0.5 V。现增加一个阻值为20 Ω的定值电阻R和一个开关,对原电路进行改进,使小灯泡两端电压能在0.5 V～3.0 V之间变化,测出小灯泡在不同电压下的电阻。请画出电路图,要求电路连接后不再拆接。
答案　(1)如图(示例)

(6)如图

解析　(1)根据灯泡额定电压U=2.5 V,电压表选择0～3 V量程,并联在灯泡两端,电流表选用小量程与滑动变阻器串联,滑动变阻器一上一下串联在电路中,如图所示。
(2)闭合开关前,为保护电路,则滑动变阻器滑片P应移至最右端。
(3)闭合开关,移动滑片P,灯始终不亮,电流表没有示数,说明电路中存在断路,电压表示数等于电源电压,则与电压表并联的小灯泡断路。
(4)题图丙中电流表的分度值为0.02 A,电流表示数为0.2 A+2×0.02 A=0.24 A ,R=U1I1=2.2V0.24A≈9.2 Ω。
(5)小灯泡两端的电压越大,图像上的点对应的UI比值越大,电阻越大。由题图丁可知滑动变阻器两端电压等于灯泡两端电压等于1.5 V时,电流为0.2 A,小灯泡功率P=U2I2=1.5 V×0.2 A=0.3 W。
(6)小灯泡两端电压无法调到0.5 V,说明与之串联分压的滑动变阻器的最大阻值较小,所以需要串联一个电阻进行分压,若使小灯泡两端的电压能达到3.0 V,则需要与该定值电阻并联一个开关,能够实现电阻被短路的情况。


方法技巧
　　故障判断方法:在串联电路中,若只有一个用电器工作,则电路中不能发生断路,可能是另一个用电器发生了短路;若发生断路,则整个电路中都不会有电流,所有的用电器都不会工作。在并联电路中,只有一个灯泡不亮,一定是该灯泡断路,而不是短路,否则将会造成电源短路。



7.(2022广西北部湾中考)在水果中平行插入两片不同金属制成的极板,就组成了一个水果电池,如图所示。物理兴趣小组的同学在课外实践活动中探究影响水果电池电压大小的因素,实验前,他们的部分实验猜想如下:

猜想一:水果电池电压可能与水果的种类有关
猜想二:水果电池电压可能与极板的材料有关
(1)为了验证猜想一和猜想二,在不同水果中插入不同金属制成的极板,并保持两块极板间的距离、极板插入水果的深度不变,分别测出电压,实验记录如表所示。
实验
序号
水果
种类
两极板间电压U/V
铁—锌
铁—铜
铜—锌
1
苹果
0.6
0.7
1.0
续表
实验
序号
水果
种类
两极板间电压U/V
铁—锌
铁—铜
铜—锌
2
菠萝
0.5
0.6
0.9
3
梨
0.4
0.5
0.8
4
橙
0.7
0.8
1.1
①为了验证猜想一,保持　两极板的材料　不变,改变水果种类,多次实验后,得出结论:猜想一是　正确　(选填“正确”或“错误”)的。 
②分析数据可知,水果电池电压与极板材料有关,表中效果最好的两极板材料是　铜—锌　。 
③图中,与电压表标有“3”字样的接线柱相连的极板是水果电池的　正　极,若要使电压表指针偏转角度更大,可将多个水果电池　串　联。 
(2)将两极板插入水果更深些,发现电压表示数发生了变化,由此,可以提出一个可探究的科学问题是　水果电池电压可能与两极板插入水果的深度有关　。 
(3)兴趣小组的同学将两极板都换成铜片,发现两铜极板间无电压,于是提出一个新的探究问题:水果的电阻是多大?为此,利用一个电源(未知电压)、已知阻值的定值电阻R0、导线、三个开关及原有的电压表进行电路设计,测出此时水果的电阻。请在虚线框内画出可行的电路图。(水果的电阻用“”这样的符号表示)

答案　(3)(其他设计方案合理即可)

解析　(1)①研究水果电池的电压与水果种类之间的关系时,应控制极板材料不变,改变水果种类进行多次实验,得出结论;由表中数据可得出:极板材料不变时,水果电池的电压与水果种类有关,故猜想一是正确的。②由表中实验数据可得出:水果种类相同时,水果电池的电压与两极板的材料有关,实验数据表中效果最好的是“铜—锌”。③电压表在接入电路中时,必须让电流从正接线柱流入,从负接线柱流出;图中与电压表“3”接线柱相连的极板是水果电池的正极;要使电压表指针偏转角度更大,即电压值更大,可仿照电池组,将多个水果电池串联;(2)将两极板插入水果更深些,发现电压表示数发生了变化,据此提出可探究的科学问题是:水果电池电压可能与两极板插入水果的深度有关。