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浙教版八年级科学上册讲练课堂压轴题05实验探究-物理电学实验设计(原卷版+解析)
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这是一份浙教版八年级科学上册讲练课堂压轴题05实验探究-物理电学实验设计(原卷版+解析)，共19页。
压轴题05 实验探究——物理电学实验设计在中考试题中物理的实验题一直都是以电路为主，而电路的设计实验在试题的灵活度上大，且对学生的能力考查要求高，实验考查的重点也从原来的考查原理、步骤、数据处理、误差分析等，逐步演变为要求考生会运用学过的实验原理、方法，使用过的仪器、装置来解决立意新颖、灵活的实验问题，即设计型实验问题。其中电学实验设计是中考的难点和重点。电学实验设计原则科学性：实验方案所依据的原理应当正确，符合物理学的基本规律。安全性：实验方案的实施要安全可靠，不会对仪器、器材及人身造成危害。精确性：实验误差允许的范围内，应尽可能选择误差较小的方案。可操作性：实验应便于操作和读数，便于进行数据处理。一、实验设计方法：1.分析清楚三个物理量.利用控制变量法，控制一个量不变的前提下，研究因变量随自变量的变化； 2.明确在实验中采取什么措施来使自变量在实验中不断变化，明确如何知道它大小的方法； 3.在自变量不断变化时，知道在实验中采取什么措施来保证控制不变的量在实验中一直保持不变；4.用工具测量或通过公式计算知道因变量在实验中的大小变化.二、实验步骤书写时的注意事项：1.实验前，要调节好电表； 2.每一个主要步骤前的准备工作要强调到位； 3.明确实验步骤书写的基本格式，按步骤进行实验并记录数据； 4.实验中要把每次实验中的自变量和因变量都记录在表格中； 5.若不能直接测量因变量，则要写出计算因变量大小的过程； 6.规律性实验，实验次数至少要6次. 三、实验表格的设计；1.实验表格由两部分组成：表头+空格；2.表头部分由两部分组成：物理量的字母/单位；3.表头中的物理量应由实验中的直接测量量和间接测量量组成； 4.空格的个数与实验次数相符.1．小科在“探究影响导体电阻大小因素”的实验中，提出了如下猜想：猜想一：导体电阻的大小跟导体长度有关。猜想二：导体电阻的大小跟导体的横截面积有关。猜想三：导体电阻的大小跟导体的材料有关。小科利用图示电路进行探究，实验材料除图示元件外，还有多根规格、材料不同的电阻丝。（1）实验是通过观察 来比较电阻的大小。（2）小明在实验时仅选用一根电阻丝，他不能完成验证的猜想有 。（3）针对猜想二，请你设计出记录实验数据的表格。2．现有一个电压约为36V的电源(电压保持不变)，一个量程为0~1A的电流表，两个阻值已知的电阻R1(20Ω)、R2(30Ω)，开关和导线若干。请合理选择器材设计实验，比较精确地测出约为10Ω的未知电阻Rx的阻值。要求：（1）画出实验电路图；（2）写出主要的实验步骤和需要测量的物理量；（3）写出待测电阻Rx的数学表达式 (用已知量和测量量表示)。3．现有一阻值为10Ω的定值电阻、一个开关、若干根导线和一个电压表,该电压表表面上有刻度但无刻度值.另有一个电源箱（如图），要求设计一个能测定某电源内阻r的阻值的实验方案(已知电压表内阻很大,其量程大于电源电压,r约为几欧)要求:（1）在答题卷指定框内完成实验电路图；（2）简要写出完成接线后的实验步骤；（3）写出用测得的量计算r的表达式。4．“测定小灯泡的额定功率”实验的电路图如图甲所示。电源电压为 6V，小灯泡 L 的额定电压为 2.5V，电阻约为 10Ω，可供选用的滑动变阻器 R1 和 R2 的最大阻值分别为 10Ω 和 50Ω。 甲 乙（1）图乙是根据实验数据绘成的U—I 图象，根据图象提供的信息可计算出小灯泡的额定功率为 ；当滑动变阻器的滑片向左移动过程中，小灯泡的电阻将 。（选填“变大”、“变小”或“不变”）（2）还有一组同学没有电压表，而是利用两只电流表和一个阻值已知的电阻 R0，其它元件与前面相同，仍然完成了实验。请在虚线方框内画出该组同学实验的电路图并写出实验方案。5．某兴趣小组探究滑动变阻器消耗的电功率大小与滑动变阻器阻值大小之间的关系。老师提供的器材有：定值电阻R1=20Ω、R2=30Ω、R3=40Ω，标有“50Ω 3A”滑动变阻器R，电压表（量程0--3V、0--15V），电流表（量程0--0.6A、0--3A），电压为12V的电源，开关、导线若干。（1）根据实验要求，连接实物图。 （2）请补充完整实验步骤①之后的其它步骤，并说明对测量数据的处理方法。①连接实物；……② 6．为了探究氯化钠溶液的溶质质量分数对其导电能力（电阻）的影响，请利用下列提供的实验仪器和药品，完成任务。可供选择的实验仪器有：干电池3节，电流表1个，电压表1个，滑动变阻器1个，小灯泡1个，开关1个，氯化钠溶液导电装置（如图所示，在电路图中用“ ”表示），氯化钠固体若干，蒸馏水若干，天平一架，量筒（200毫升）1个，烧杯（250毫升）若干。实验步骤要求：①不必叙述氯化钠溶液配制过程，只需说明配制后氯化钠溶液的溶质质量分数，建议氯化钠溶液质量分数在10%~25%之间。②步骤中包括预测实验现象（若是数据，可用字母表示），并根据实验现象推测实验结论。（1）请完成实验步骤：①按照如下的电路图连接电路：②……（2）小明进一步实验时发现，向同一杯氯化钠溶液进行实验时，将装置中的a、b距离变大，则导电能力（电阻）也会随之变化，从影响导体电阻大小的因素分析，这是 对导体电阻的影响。7．小丽要测量未知电阻RX的阻值，她利用符合实验要求的电源一个、已调零的电压表一块、滑动变阻器、电阻箱各一个、开关两个、导线若干，小丽设计了如图所示的实验电路图，并写出了如下的实验步骤。请你将小丽的实验步骤补充完整。①开关S1和S2均断开，按电路图连接电路，将滑动变阻器滑片P移到阻值最大端。②只闭合开关 ，调节滑动变阻器的滑片P到适当位置，记录电压表的示数U1；③断开开关 ，闭合 ，保持 不变，调节 ，使电压表的示数仍为U1；④记录此时电阻箱的示数R0，则待测电阻的阻值Rx=R0。8．实验桌上有如下器材：符合实验要求的电源一个、电流表和电压表各一只、开关一个、各种阻值已知的定值电阻和导线若干。要求从实验桌上选择适当器材，设计一个实验证明：“当通过电阻的电流保持不变时，电阻消耗的电功率与该电阻的阻值成正比”。请根据上述要求，画出实验电路图，并写出实验步骤，画出实验数据记录表。9．实验桌上有满足实验要求的电源、电阻箱、滑动变阻器、开关各一个，已调零的电压表和电流表各一块，导线若干。小华利用以上器材探究“在导体两端电压不变时，导体中的电流跟导体的电阻成反比”。小华设计的实验电路图如图。以下是他的部分实验步骤，请你依据他的实验设计图把步骤补充完整。实验步骤：⑴开关断开，按照电路图连接电路，电阻箱调适当值 为R，滑动变阻器的滑片置于最大阻值处；⑵闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，使电压表的示数 为U，用电流表测通过电阻R的电流为I，记录 和电流I的数据。⑶ ；⑷ 。10．如图是小明只用一个电压表和一个已知电阻R0的定值电阻，设计的电路，测量未知电阻R0，请在空格内将实验步骤补充完整。① ，用电压表测出待测电阻Rx两端的电压为U1；② ，用电压表测出电源的电压U：③请写出用测量值U、U1及R0来表示Rx的表达式：Rx= 11．小丽用伏安法测量标有“2.5V 0.5A”的小灯泡L的电功率，她正确连接如图所示实物电路后，闭合开关S，发现小灯泡L不发光．于是她认为：小灯泡L不发光，一定是由于小灯泡L所在电路断路或小灯泡L短路造成的．经老师检查发现，图中电路元件均无故障，且电路连线完好．请你选用图所示电路中的元件，设计一个实验证明小丽的观点是错误的．请你画出实验电路图，并简述实验步骤和实验现象．12．在物理实验中常用到等效替代法，例如将一个7Ω的电阻替换电路中2Ω和5Ω串联的电阻。在用如图所示电路测量未知电阻的实验中，用的就是等 效替代法。其中R x是待测电阻（阻值大约几百欧），R是滑动变阻器，R0是电阻箱（电阻箱的最大电阻值大于Rx）。请根据实验电路如图把下列主要实验步骤中的空白填齐。⑴按电路图连好电路，并将电阻箱R0的电阻值调至最大。⑵闭合开关S1前，滑片P置于 端。（选填“a”或“b”）⑶闭合开关S1．⑷闭合开关 ，调节滑片P，使电压表指针指在适当的位置，记下此时电压表的示数U。⑸先断开开关 ，再闭合开关 ，保持 的电阻不变，调节 ，使电压表的示数仍为U。⑹读出电阻箱的阻值，则Rx阻值与电阻箱的阻值相等。 压轴题05 实验探究——物理电学实验设计在中考试题中物理的实验题一直都是以电路为主，而电路的设计实验在试题的灵活度上大，且对学生的能力考查要求高，实验考查的重点也从原来的考查原理、步骤、数据处理、误差分析等，逐步演变为要求考生会运用学过的实验原理、方法，使用过的仪器、装置来解决立意新颖、灵活的实验问题，即设计型实验问题。其中电学实验设计是中考的难点和重点。电学实验设计原则科学性：实验方案所依据的原理应当正确，符合物理学的基本规律。安全性：实验方案的实施要安全可靠，不会对仪器、器材及人身造成危害。精确性：实验误差允许的范围内，应尽可能选择误差较小的方案。可操作性：实验应便于操作和读数，便于进行数据处理。一、实验设计方法：1.分析清楚三个物理量.利用控制变量法，控制一个量不变的前提下，研究因变量随自变量的变化； 2.明确在实验中采取什么措施来使自变量在实验中不断变化，明确如何知道它大小的方法； 3.在自变量不断变化时，知道在实验中采取什么措施来保证控制不变的量在实验中一直保持不变；4.用工具测量或通过公式计算知道因变量在实验中的大小变化.二、实验步骤书写时的注意事项：1.实验前，要调节好电表； 2.每一个主要步骤前的准备工作要强调到位； 3.明确实验步骤书写的基本格式，按步骤进行实验并记录数据； 4.实验中要把每次实验中的自变量和因变量都记录在表格中； 5.若不能直接测量因变量，则要写出计算因变量大小的过程； 6.规律性实验，实验次数至少要6次. 三、实验表格的设计；1.实验表格由两部分组成：表头+空格；2.表头部分由两部分组成：物理量的字母/单位；3.表头中的物理量应由实验中的直接测量量和间接测量量组成； 4.空格的个数与实验次数相符.1．小科在“探究影响导体电阻大小因素”的实验中，提出了如下猜想：猜想一：导体电阻的大小跟导体长度有关。猜想二：导体电阻的大小跟导体的横截面积有关。猜想三：导体电阻的大小跟导体的材料有关。小科利用图示电路进行探究，实验材料除图示元件外，还有多根规格、材料不同的电阻丝。（1）实验是通过观察 来比较电阻的大小。（2）小明在实验时仅选用一根电阻丝，他不能完成验证的猜想有 。（3）针对猜想二，请你设计出记录实验数据的表格。【答案】（1）电流表的示数（2）猜想三（3）【解答】（1）实验是通过观察电流表的示数来比较电阻的大小。 （2）探究猜想一时，需控制横截面积和材料相同而改变长度。同一根电阻丝，材料和横截面积相等，只需接入一半和整根，就可以改变长度，则猜想一可以验证； 探究猜想二时，需要控制长度和材料相同，而改变横截面积。同一根电阻丝，材料相同，将它对折，第一次接入其中的一半，第二次并联接入，这样可以改变横截面积，则猜想二可以验证； 探究猜想三时，需要控制长度和横截面积相同而改变材料，只有一根电阻丝无法实现。 因此它不能完成验证的猜想是猜想三。 （3）探究猜想二时，需要控制长度和材料相同，而改变横截面积，且需要通过电流表的示数反映电阻大小，则需要记录的内容为：材料、长度、横截面积和电流表的示数。因为实验要进行多次，因此最前面增设一列为实验次数，那么表格如下：2．现有一个电压约为36V的电源(电压保持不变)，一个量程为0~1A的电流表，两个阻值已知的电阻R1(20Ω)、R2(30Ω)，开关和导线若干。请合理选择器材设计实验，比较精确地测出约为10Ω的未知电阻Rx的阻值。要求：（1）画出实验电路图；（2）写出主要的实验步骤和需要测量的物理量；（3）写出待测电阻Rx的数学表达式 (用已知量和测量量表示)。【答案】（1）（2）①按电路图连接电路 ②只闭合开关S1，读出电流表的示数I1③只闭合开关S2，读出电流表的示数I2（3）I1×50ΩI2−30Ω【解答】（1）首先将定值电阻R1与待测电阻Rx并联，在两个支路上各放置一个开关，再与定值电阻R2和电流表串联在干路上，如下图所示： （2）实验步骤为： ①按电路图连接电路 ； ②只闭合开关S1，读出电流表的示数I1； ③只闭合开关S2，读出电流表的示数I2 。 （3） 只闭合开关S1，R1与R2串联，读出电流表的示数I1 ； 总电压为：U总=I总R总=I1×（R1+R2）=I1×50Ω； 只闭合开关S2，待测电阻Rx与R2串联，读出电流表的示数I2 ； 此时的总电阻为：R总'=U总I总'=I1×50ΩI2； 那么待测电阻的阻值为：Rx=R总-R2=I1×50ΩI2−30Ω。3．现有一阻值为10Ω的定值电阻、一个开关、若干根导线和一个电压表,该电压表表面上有刻度但无刻度值.另有一个电源箱（如图），要求设计一个能测定某电源内阻r的阻值的实验方案(已知电压表内阻很大,其量程大于电源电压,r约为几欧)要求:（1）在答题卷指定框内完成实验电路图；（2）简要写出完成接线后的实验步骤；（3）写出用测得的量计算r的表达式。【答案】（1）（2）①断开开关,记下电压表偏转格数N1, ②合上开关,记下电压表偏转格数N2,（3）断开开关时设电源电动势U=N1,闭合开关后应有U=N2+N2r/R,联立两式计算得出 r=（N1−N2）RN2【解答】（1）将10Ω的定值电阻与电源串联，再将电压表与定值电阻串联，如下图所示： （2）实验步骤： ①断开开关，记下电压表偏转格数N1； ②合上开关，记下电压表偏转格数N2, （3）断开开关时，电压表的示数就是电源总电压，即U=N1； 根据串联电路U总=U1+U2得到：U=N2+N1=N2+N2R×r； 解得：r=（N1−N2）RN2。4．“测定小灯泡的额定功率”实验的电路图如图甲所示。电源电压为 6V，小灯泡 L 的额定电压为 2.5V，电阻约为 10Ω，可供选用的滑动变阻器 R1 和 R2 的最大阻值分别为 10Ω 和 50Ω。 甲 乙（1）图乙是根据实验数据绘成的U—I 图象，根据图象提供的信息可计算出小灯泡的额定功率为 ；当滑动变阻器的滑片向左移动过程中，小灯泡的电阻将 。（选填“变大”、“变小”或“不变”）（2）还有一组同学没有电压表，而是利用两只电流表和一个阻值已知的电阻 R0，其它元件与前面相同，仍然完成了实验。请在虚线方框内画出该组同学实验的电路图并写出实验方案。【答案】（1）0.5W；变大（2）把定值电阻与灯泡并联，当定值电阻两端的电压为灯泡的额定电压时灯泡正常工作， 用电流表测两支路的电流或测出一条之路和干路电流，根据并联电路的电流特点得 出通过灯泡的电流，根据 P=UI 即可得出小灯泡的额定功率．电路图如下图： 【解答】（1）当灯泡电压为2.5V时，电流是0.2A，那么灯泡的额定功率为：P=UI=2.5V×0.2A=0.5W； 当滑动变阻器的滑片向左移动过程中， 变阻器电阻变小，电路电流变大，灯泡灯丝温度升高，电阻变大。 （2） 把定值电阻与灯泡并联，当定值电阻两端的电压为灯泡的额定电压时灯泡正常工作， 用电流表测两支路的电流或测出一条之路和干路电流，根据并联电路的电流特点得 出通过灯泡的电流，根据 P=UI 即可得出小灯泡的额定功率．电路图如下图： 故答案为：（1）0.5W，变大；（2）同解析5．某兴趣小组探究滑动变阻器消耗的电功率大小与滑动变阻器阻值大小之间的关系。老师提供的器材有：定值电阻R1=20Ω、R2=30Ω、R3=40Ω，标有“50Ω 3A”滑动变阻器R，电压表（量程0--3V、0--15V），电流表（量程0--0.6A、0--3A），电压为12V的电源，开关、导线若干。（1）根据实验要求，连接实物图。 （2）请补充完整实验步骤①之后的其它步骤，并说明对测量数据的处理方法。①连接实物；……② 【答案】（1）（2）②移动滑片到最右端，闭合开关S，读出电压表和电流表示数并记录在表格中。 ③向左移动滑片，读出电压表和电流表的示数并记录在表格中。 ④继续向左移动滑片，重复第③步多次，读出电压表和电流表的示数并记录在表格中。 ⑤依次用R2、R3代替R1，重复以上步骤。 ⑥计算每次滑动变阻器的功率与电阻，记录在表格中。分析数据、得出结论。【解答】（1）电压表要与变阻器并联，电流表要与变阻器串联，其它的都串联。因为电源电压是12V，所以电压表选择0~15V的量程；因为I=12V20Ω=0.6A，所以电流表选择0~0.6A量程，如下图所示： （2）实验步骤为： ①连接实物； ②移动滑片到最右端，闭合开关S，读出电压表和电流表示数并记录在表格中。 ③向左移动滑片，读出电压表和电流表的示数并记录在表格中。 ④继续向左移动滑片，重复第③步多次，读出电压表和电流表的示数并记录在表格中。 ⑤依次用R2、R3代替R1，重复以上步骤。 ⑥计算每次滑动变阻器的功率与电阻，记录在表格中。分析数据、得出结论。 故答案为：（1）同解析；（2）同解析6．为了探究氯化钠溶液的溶质质量分数对其导电能力（电阻）的影响，请利用下列提供的实验仪器和药品，完成任务。可供选择的实验仪器有：干电池3节，电流表1个，电压表1个，滑动变阻器1个，小灯泡1个，开关1个，氯化钠溶液导电装置（如图所示，在电路图中用“ ”表示），氯化钠固体若干，蒸馏水若干，天平一架，量筒（200毫升）1个，烧杯（250毫升）若干。实验步骤要求：①不必叙述氯化钠溶液配制过程，只需说明配制后氯化钠溶液的溶质质量分数，建议氯化钠溶液质量分数在10%~25%之间。②步骤中包括预测实验现象（若是数据，可用字母表示），并根据实验现象推测实验结论。（1）请完成实验步骤：①按照如下的电路图连接电路：②……（2）小明进一步实验时发现，向同一杯氯化钠溶液进行实验时，将装置中的a、b距离变大，则导电能力（电阻）也会随之变化，从影响导体电阻大小的因素分析，这是 对导体电阻的影响。【答案】（1）①按照如下的电路图连接电路②配制溶质质量分数为10%、15%、20%和25%的氯化钠溶液；③将10%的氯化钠溶液装入导电装置，接入电路中，读出电流表示数I1与电压表的示数U1，计算电阻值R1a并记录，改变滑动变阻器的滑片位置，测量得出R1b、R1c，计算出平均值R1；④将不同溶质质量分数的溶液分别装入导电装置，重复步骤③，计算出电阻的平均值R2、R3、R4；⑤比较R1 、R2 、R3 和R4，若R1 >R2 >R3 >R4，则可得出结论：氯化钠溶液的溶质质量分数越大，其导电能力越强（电阻越小）。说明：①对比实验3组或以上；②电路中观测对象电流表、电压表、灯泡三者只取其一，结果定性判断逻辑合理也可；（2）导体长度【解答】（1）该题主要是探究NaCl溶液的溶质质量分数对其导电能力的影响，所以溶质质量分数是变量；实验的第一步是准备器材和不同的溶液； 故答案为：①按照如下的电路图连接电路②配制溶质质量分数为10%、15%、20%和25%的氯化钠溶液；③将10%的氯化钠溶液装入导电装置，接入电路中，读出电流表示数I1与电压表的示数U1，计算电阻值R1a并记录，改变滑动变阻器的滑片位置，测量得出R1b、R1c，计算出平均值R1；④将不同溶质质量分数的溶液分别装入导电装置，重复步骤③，计算出电阻的平均值R2、R3、R4；⑤比较R1 、R2 、R3 和R4，若R1 >R2 >R3 >R4，则可得出结论：氯化钠溶液的溶质质量分数越大，其导电能力越强（电阻越小）。说明：①对比实验3组或以上；②电路中观测对象电流表、电压表、灯泡三者只取其一，结果定性判断逻辑合理也可；； （2）影响导体电阻的因素有长度、横截面积、材料种类；而该实验中改变了ab之间的距离，所以是导体长度对电阻的影响；故答案为：导体长度； 故答案为：（1）①按照如下的电路图连接电路②配制溶质质量分数为10%、15%、20%和25%的氯化钠溶液；③将10%的氯化钠溶液装入导电装置，接入电路中，读出电流表示数I1与电压表的示数U1，计算电阻值R1a并记录，改变滑动变阻器的滑片位置，测量得出R1b、R1c，计算出平均值R1；④将不同溶质质量分数的溶液分别装入导电装置，重复步骤③，计算出电阻的平均值R2、R3、R4；⑤比较R1 、R2 、R3 和R4，若R1 >R2 >R3 >R4，则可得出结论：氯化钠溶液的溶质质量分数越大，其导电能力越强（电阻越小）。说明：①对比实验3组或以上；②电路中观测对象电流表、电压表、灯泡三者只取其一，结果定性判断逻辑合理也可；；（2）导体长度。7．小丽要测量未知电阻RX的阻值，她利用符合实验要求的电源一个、已调零的电压表一块、滑动变阻器、电阻箱各一个、开关两个、导线若干，小丽设计了如图所示的实验电路图，并写出了如下的实验步骤。请你将小丽的实验步骤补充完整。①开关S1和S2均断开，按电路图连接电路，将滑动变阻器滑片P移到阻值最大端。②只闭合开关 ，调节滑动变阻器的滑片P到适当位置，记录电压表的示数U1；③断开开关 ，闭合 ，保持 不变，调节 ，使电压表的示数仍为U1；④记录此时电阻箱的示数R0，则待测电阻的阻值Rx=R0。【答案】S1；S1；S2；滑片的位置；电阻箱的阻值【解答】②③本实验采用的等效替代法。先将待测电阻单独接入电路，将滑动变阻器滑片移动到合适位置时记下电压表示数；然后用电阻箱来替代待测电阻接入电路，在保持滑动变阻器阻值不变的情况下，调节电阻箱阻值，使它在电路中达到和待测电阻一样的效果，即使电压表示数仍为原来的示数；所以，实验的步骤为：只闭合开关S1，调节滑动变阻器的滑片P到适当位置，记录电压表的示数U1；然后断开开关S1，闭合S2，保持滑动变阻器滑片的位置不变，调节电阻箱的电阻值，使电压表的示数仍为U1；记录此时电阻箱的示数R0，则待测电阻的阻值Rx=R0。8．实验桌上有如下器材：符合实验要求的电源一个、电流表和电压表各一只、开关一个、各种阻值已知的定值电阻和导线若干。要求从实验桌上选择适当器材，设计一个实验证明：“当通过电阻的电流保持不变时，电阻消耗的电功率与该电阻的阻值成正比”。请根据上述要求，画出实验电路图，并写出实验步骤，画出实验数据记录表。【答案】实验电路图：实验步骤：①按电路图将电流表、电压表和六个阻值不同的电阻R1、R2、R3、R4、R5和R6接入电路中，并把这六个电阻的阻值记录在表格中；②闭合开关S，测出R1两端的电压和通过R1的电流，并把数据记录在表格中；③断开开关S，把电压表并联在R2两端，仿照步骤②，测出R2两端的电压和通过R2的电流，并把数据记录在表格中；④仿照步骤③，分别测出电阻R3、R4、R5、R6两端的电压和相应的电流，并把数据记录在表格中；⑤利用公式P=UI分别计算出R1、R2、R3、R4、R5和R6消耗的电功率，并把数据记录在表格中。实验数据记录表：实验数据表格应包括电阻阻值、电阻两端的电压值、流过电路的电流、各电阻的功率，由电阻的个数确定表格的列数．实验数据记录表如下：9．实验桌上有满足实验要求的电源、电阻箱、滑动变阻器、开关各一个，已调零的电压表和电流表各一块，导线若干。小华利用以上器材探究“在导体两端电压不变时，导体中的电流跟导体的电阻成反比”。小华设计的实验电路图如图。以下是他的部分实验步骤，请你依据他的实验设计图把步骤补充完整。实验步骤：⑴开关断开，按照电路图连接电路，电阻箱调适当值 为R，滑动变阻器的滑片置于最大阻值处；⑵闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，使电压表的示数 为U，用电流表测通过电阻R的电流为I，记录 和电流I的数据。⑶ ；⑷ 。【答案】电阻箱的阻值；断开开关，改变电阻箱R的阻值，调节滑动变阻器的滑片，使电压表示数保持不变仍为U，读出电流表的电流I，记录电阻R和电流I的数据；仿照步骤（3），再改变4次电阻箱的阻值R，调节滑动变阻器的滑片，使电压表示数保持不变仍为U，读出电流表的电流I，记录电阻R和电流I的数据。【解答】解：（2）闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，使电压表的示数为U，用电流表测通过电阻R的电流为I，记录电阻箱的阻值和电流I的数据。（3）断开开关，改变电阻箱R的阻值，调节滑动变阻器的滑片，使电压表示数保持不变仍为U，读出电流表的电流I，记录电阻R和电流I的数据；（4）仿照步骤（3），再改变4次电阻箱的阻值R，调节滑动变阻器的滑片，使电压表示数保持不变仍为U，读出电流表的电流I，记录电阻R和电流I的数据。故答案为：（2）电阻箱的阻值；（3）断开开关，改变电阻箱R的阻值，调节滑动变阻器的滑片，使电压表示数保持不变仍为U，读出电流表的电流I，记录电阻R和电流I的数据；（4）仿照步骤（3），再改变4次电阻箱的阻值R，调节滑动变阻器的滑片，使电压表示数保持不变仍为U，读出电流表的电流I，记录电阻R和电流I的数据。10．如图是小明只用一个电压表和一个已知电阻R0的定值电阻，设计的电路，测量未知电阻R0，请在空格内将实验步骤补充完整。① ，用电压表测出待测电阻Rx两端的电压为U1；② ，用电压表测出电源的电压U：③请写出用测量值U、U1及R0来表示Rx的表达式：Rx= 【答案】闭合S，断开S1；闭合开关S、S1；Rx=U1U−U1R0【解答】根据电路图，设计实验为：①闭合S，断开S1，电压表测量Rx的电压；②闭合开关S、S1，R0短路，电压表测量电源电压，③则Rx的阻值为Rx=U1U−U1R0。 故答案为：闭合S，断开S1；闭合开关S、S1；Rx=U1U−U1R0。 11．小丽用伏安法测量标有“2.5V 0.5A”的小灯泡L的电功率，她正确连接如图所示实物电路后，闭合开关S，发现小灯泡L不发光．于是她认为：小灯泡L不发光，一定是由于小灯泡L所在电路断路或小灯泡L短路造成的．经老师检查发现，图中电路元件均无故障，且电路连线完好．请你选用图所示电路中的元件，设计一个实验证明小丽的观点是错误的．请你画出实验电路图，并简述实验步骤和实验现象．【答案】解：如图所示：实验步骤和实验现象：按图连接电路，将滑动变阻器的滑片移到阻值最大端，闭合开关S，观察到小灯泡L不发光．移动滑动变阻器的滑片，使滑动变阻器连入电路中的电阻逐渐减小，观察到小灯泡L逐渐变亮．这一实验现象说明小丽的观点是错误的．【解答】实验步骤和实验现象：按图2连接电路，将滑动变阻器的滑片移到阻值最大端，闭合开关S，观察到小灯泡L不发光。 移动滑动变阻器的滑片，使滑动变阻器连入电路中的电阻逐渐减小，观察到小灯泡L逐渐变亮。 这一实验现象说明小丽的观点是错误的。12．在物理实验中常用到等效替代法，例如将一个7Ω的电阻替换电路中2Ω和5Ω串联的电阻。在用如图所示电路测量未知电阻的实验中，用的就是等 效替代法。其中R x是待测电阻（阻值大约几百欧），R是滑动变阻器，R0是电阻箱（电阻箱的最大电阻值大于Rx）。请根据实验电路如图把下列主要实验步骤中的空白填齐。⑴按电路图连好电路，并将电阻箱R0的电阻值调至最大。⑵闭合开关S1前，滑片P置于 端。（选填“a”或“b”）⑶闭合开关S1．⑷闭合开关 ，调节滑片P，使电压表指针指在适当的位置，记下此时电压表的示数U。⑸先断开开关 ，再闭合开关 ，保持 的电阻不变，调节 ，使电压表的示数仍为U。⑹读出电阻箱的阻值，则Rx阻值与电阻箱的阻值相等。【答案】a；S2；S2；S3；滑动变阻器；电阻箱【解答】为保护电路，连接电路时，变阻器置于阻值最大的位置．原电路中，电压表可分别测RX、R0的电压，先使RX与变阻器串联，RX两端电压即电压表示数；然后保持滑片位置不变，再让电阻箱接入电路中，通过调节电阻箱的旋钮，使电压表示数保持不变，此时，电阻厢的阻值即为RX的大小，这种研究问题的方法叫等效替代法．在上面分析的基础上，实验步骤如下：①按电路图连接好电路，并将电阻箱R0的阻值调到最大；②为保护电路，闭合开关S1前，滑动变阻器滑片P应置于阻值最大处，即a端；③闭合开关S1；④闭合开关S2此时变阻器与RX串联，调节滑片P，使电压表指针指在适当位置，记下此时电压表示数U；⑤先断开开关S2，再闭合开关S3，此时变阻器与电阻箱串联，保持变阻器连入电路中的电阻不变，调节电阻箱的旋钮，使电压表的示数仍为U.在④和⑤中，变阻器连入电路中的电阻不变，因电压表示数不变，所以，此时待测电阻的大小等于电阻箱对应的阻值。 故答案为：a，S2，S2，S3，滑动变阻器，电阻箱. 次数 材料长度l/m横截面积S/mm2电流表的示数I/A1相同相同 2相同相同 3相同相同 次数材料长度l/m横截面积S/mm2电流表的示数I/A1相同相同 2相同相同 3相同相同 R/ΩU/V I/A P/W
压轴题05 实验探究——物理电学实验设计在中考试题中物理的实验题一直都是以电路为主，而电路的设计实验在试题的灵活度上大，且对学生的能力考查要求高，实验考查的重点也从原来的考查原理、步骤、数据处理、误差分析等，逐步演变为要求考生会运用学过的实验原理、方法，使用过的仪器、装置来解决立意新颖、灵活的实验问题，即设计型实验问题。其中电学实验设计是中考的难点和重点。电学实验设计原则科学性：实验方案所依据的原理应当正确，符合物理学的基本规律。安全性：实验方案的实施要安全可靠，不会对仪器、器材及人身造成危害。精确性：实验误差允许的范围内，应尽可能选择误差较小的方案。可操作性：实验应便于操作和读数，便于进行数据处理。一、实验设计方法：1.分析清楚三个物理量.利用控制变量法，控制一个量不变的前提下，研究因变量随自变量的变化； 2.明确在实验中采取什么措施来使自变量在实验中不断变化，明确如何知道它大小的方法； 3.在自变量不断变化时，知道在实验中采取什么措施来保证控制不变的量在实验中一直保持不变；4.用工具测量或通过公式计算知道因变量在实验中的大小变化.二、实验步骤书写时的注意事项：1.实验前，要调节好电表； 2.每一个主要步骤前的准备工作要强调到位； 3.明确实验步骤书写的基本格式，按步骤进行实验并记录数据； 4.实验中要把每次实验中的自变量和因变量都记录在表格中； 5.若不能直接测量因变量，则要写出计算因变量大小的过程； 6.规律性实验，实验次数至少要6次. 三、实验表格的设计；1.实验表格由两部分组成：表头+空格；2.表头部分由两部分组成：物理量的字母/单位；3.表头中的物理量应由实验中的直接测量量和间接测量量组成； 4.空格的个数与实验次数相符.1．小科在“探究影响导体电阻大小因素”的实验中，提出了如下猜想：猜想一：导体电阻的大小跟导体长度有关。猜想二：导体电阻的大小跟导体的横截面积有关。猜想三：导体电阻的大小跟导体的材料有关。小科利用图示电路进行探究，实验材料除图示元件外，还有多根规格、材料不同的电阻丝。（1）实验是通过观察 来比较电阻的大小。（2）小明在实验时仅选用一根电阻丝，他不能完成验证的猜想有 。（3）针对猜想二，请你设计出记录实验数据的表格。2．现有一个电压约为36V的电源(电压保持不变)，一个量程为0~1A的电流表，两个阻值已知的电阻R1(20Ω)、R2(30Ω)，开关和导线若干。请合理选择器材设计实验，比较精确地测出约为10Ω的未知电阻Rx的阻值。要求：（1）画出实验电路图；（2）写出主要的实验步骤和需要测量的物理量；（3）写出待测电阻Rx的数学表达式 (用已知量和测量量表示)。3．现有一阻值为10Ω的定值电阻、一个开关、若干根导线和一个电压表,该电压表表面上有刻度但无刻度值.另有一个电源箱（如图），要求设计一个能测定某电源内阻r的阻值的实验方案(已知电压表内阻很大,其量程大于电源电压,r约为几欧)要求:（1）在答题卷指定框内完成实验电路图；（2）简要写出完成接线后的实验步骤；（3）写出用测得的量计算r的表达式。4．“测定小灯泡的额定功率”实验的电路图如图甲所示。电源电压为 6V，小灯泡 L 的额定电压为 2.5V，电阻约为 10Ω，可供选用的滑动变阻器 R1 和 R2 的最大阻值分别为 10Ω 和 50Ω。 甲 乙（1）图乙是根据实验数据绘成的U—I 图象，根据图象提供的信息可计算出小灯泡的额定功率为 ；当滑动变阻器的滑片向左移动过程中，小灯泡的电阻将 。（选填“变大”、“变小”或“不变”）（2）还有一组同学没有电压表，而是利用两只电流表和一个阻值已知的电阻 R0，其它元件与前面相同，仍然完成了实验。请在虚线方框内画出该组同学实验的电路图并写出实验方案。5．某兴趣小组探究滑动变阻器消耗的电功率大小与滑动变阻器阻值大小之间的关系。老师提供的器材有：定值电阻R1=20Ω、R2=30Ω、R3=40Ω，标有“50Ω 3A”滑动变阻器R，电压表（量程0--3V、0--15V），电流表（量程0--0.6A、0--3A），电压为12V的电源，开关、导线若干。（1）根据实验要求，连接实物图。 （2）请补充完整实验步骤①之后的其它步骤，并说明对测量数据的处理方法。①连接实物；……② 6．为了探究氯化钠溶液的溶质质量分数对其导电能力（电阻）的影响，请利用下列提供的实验仪器和药品，完成任务。可供选择的实验仪器有：干电池3节，电流表1个，电压表1个，滑动变阻器1个，小灯泡1个，开关1个，氯化钠溶液导电装置（如图所示，在电路图中用“ ”表示），氯化钠固体若干，蒸馏水若干，天平一架，量筒（200毫升）1个，烧杯（250毫升）若干。实验步骤要求：①不必叙述氯化钠溶液配制过程，只需说明配制后氯化钠溶液的溶质质量分数，建议氯化钠溶液质量分数在10%~25%之间。②步骤中包括预测实验现象（若是数据，可用字母表示），并根据实验现象推测实验结论。（1）请完成实验步骤：①按照如下的电路图连接电路：②……（2）小明进一步实验时发现，向同一杯氯化钠溶液进行实验时，将装置中的a、b距离变大，则导电能力（电阻）也会随之变化，从影响导体电阻大小的因素分析，这是 对导体电阻的影响。7．小丽要测量未知电阻RX的阻值，她利用符合实验要求的电源一个、已调零的电压表一块、滑动变阻器、电阻箱各一个、开关两个、导线若干，小丽设计了如图所示的实验电路图，并写出了如下的实验步骤。请你将小丽的实验步骤补充完整。①开关S1和S2均断开，按电路图连接电路，将滑动变阻器滑片P移到阻值最大端。②只闭合开关 ，调节滑动变阻器的滑片P到适当位置，记录电压表的示数U1；③断开开关 ，闭合 ，保持 不变，调节 ，使电压表的示数仍为U1；④记录此时电阻箱的示数R0，则待测电阻的阻值Rx=R0。8．实验桌上有如下器材：符合实验要求的电源一个、电流表和电压表各一只、开关一个、各种阻值已知的定值电阻和导线若干。要求从实验桌上选择适当器材，设计一个实验证明：“当通过电阻的电流保持不变时，电阻消耗的电功率与该电阻的阻值成正比”。请根据上述要求，画出实验电路图，并写出实验步骤，画出实验数据记录表。9．实验桌上有满足实验要求的电源、电阻箱、滑动变阻器、开关各一个，已调零的电压表和电流表各一块，导线若干。小华利用以上器材探究“在导体两端电压不变时，导体中的电流跟导体的电阻成反比”。小华设计的实验电路图如图。以下是他的部分实验步骤，请你依据他的实验设计图把步骤补充完整。实验步骤：⑴开关断开，按照电路图连接电路，电阻箱调适当值 为R，滑动变阻器的滑片置于最大阻值处；⑵闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，使电压表的示数 为U，用电流表测通过电阻R的电流为I，记录 和电流I的数据。⑶ ；⑷ 。10．如图是小明只用一个电压表和一个已知电阻R0的定值电阻，设计的电路，测量未知电阻R0，请在空格内将实验步骤补充完整。① ，用电压表测出待测电阻Rx两端的电压为U1；② ，用电压表测出电源的电压U：③请写出用测量值U、U1及R0来表示Rx的表达式：Rx= 11．小丽用伏安法测量标有“2.5V 0.5A”的小灯泡L的电功率，她正确连接如图所示实物电路后，闭合开关S，发现小灯泡L不发光．于是她认为：小灯泡L不发光，一定是由于小灯泡L所在电路断路或小灯泡L短路造成的．经老师检查发现，图中电路元件均无故障，且电路连线完好．请你选用图所示电路中的元件，设计一个实验证明小丽的观点是错误的．请你画出实验电路图，并简述实验步骤和实验现象．12．在物理实验中常用到等效替代法，例如将一个7Ω的电阻替换电路中2Ω和5Ω串联的电阻。在用如图所示电路测量未知电阻的实验中，用的就是等 效替代法。其中R x是待测电阻（阻值大约几百欧），R是滑动变阻器，R0是电阻箱（电阻箱的最大电阻值大于Rx）。请根据实验电路如图把下列主要实验步骤中的空白填齐。⑴按电路图连好电路，并将电阻箱R0的电阻值调至最大。⑵闭合开关S1前，滑片P置于 端。（选填“a”或“b”）⑶闭合开关S1．⑷闭合开关 ，调节滑片P，使电压表指针指在适当的位置，记下此时电压表的示数U。⑸先断开开关 ，再闭合开关 ，保持 的电阻不变，调节 ，使电压表的示数仍为U。⑹读出电阻箱的阻值，则Rx阻值与电阻箱的阻值相等。 压轴题05 实验探究——物理电学实验设计在中考试题中物理的实验题一直都是以电路为主，而电路的设计实验在试题的灵活度上大，且对学生的能力考查要求高，实验考查的重点也从原来的考查原理、步骤、数据处理、误差分析等，逐步演变为要求考生会运用学过的实验原理、方法，使用过的仪器、装置来解决立意新颖、灵活的实验问题，即设计型实验问题。其中电学实验设计是中考的难点和重点。电学实验设计原则科学性：实验方案所依据的原理应当正确，符合物理学的基本规律。安全性：实验方案的实施要安全可靠，不会对仪器、器材及人身造成危害。精确性：实验误差允许的范围内，应尽可能选择误差较小的方案。可操作性：实验应便于操作和读数，便于进行数据处理。一、实验设计方法：1.分析清楚三个物理量.利用控制变量法，控制一个量不变的前提下，研究因变量随自变量的变化； 2.明确在实验中采取什么措施来使自变量在实验中不断变化，明确如何知道它大小的方法； 3.在自变量不断变化时，知道在实验中采取什么措施来保证控制不变的量在实验中一直保持不变；4.用工具测量或通过公式计算知道因变量在实验中的大小变化.二、实验步骤书写时的注意事项：1.实验前，要调节好电表； 2.每一个主要步骤前的准备工作要强调到位； 3.明确实验步骤书写的基本格式，按步骤进行实验并记录数据； 4.实验中要把每次实验中的自变量和因变量都记录在表格中； 5.若不能直接测量因变量，则要写出计算因变量大小的过程； 6.规律性实验，实验次数至少要6次. 三、实验表格的设计；1.实验表格由两部分组成：表头+空格；2.表头部分由两部分组成：物理量的字母/单位；3.表头中的物理量应由实验中的直接测量量和间接测量量组成； 4.空格的个数与实验次数相符.1．小科在“探究影响导体电阻大小因素”的实验中，提出了如下猜想：猜想一：导体电阻的大小跟导体长度有关。猜想二：导体电阻的大小跟导体的横截面积有关。猜想三：导体电阻的大小跟导体的材料有关。小科利用图示电路进行探究，实验材料除图示元件外，还有多根规格、材料不同的电阻丝。（1）实验是通过观察 来比较电阻的大小。（2）小明在实验时仅选用一根电阻丝，他不能完成验证的猜想有 。（3）针对猜想二，请你设计出记录实验数据的表格。【答案】（1）电流表的示数（2）猜想三（3）【解答】（1）实验是通过观察电流表的示数来比较电阻的大小。 （2）探究猜想一时，需控制横截面积和材料相同而改变长度。同一根电阻丝，材料和横截面积相等，只需接入一半和整根，就可以改变长度，则猜想一可以验证； 探究猜想二时，需要控制长度和材料相同，而改变横截面积。同一根电阻丝，材料相同，将它对折，第一次接入其中的一半，第二次并联接入，这样可以改变横截面积，则猜想二可以验证； 探究猜想三时，需要控制长度和横截面积相同而改变材料，只有一根电阻丝无法实现。 因此它不能完成验证的猜想是猜想三。 （3）探究猜想二时，需要控制长度和材料相同，而改变横截面积，且需要通过电流表的示数反映电阻大小，则需要记录的内容为：材料、长度、横截面积和电流表的示数。因为实验要进行多次，因此最前面增设一列为实验次数，那么表格如下：2．现有一个电压约为36V的电源(电压保持不变)，一个量程为0~1A的电流表，两个阻值已知的电阻R1(20Ω)、R2(30Ω)，开关和导线若干。请合理选择器材设计实验，比较精确地测出约为10Ω的未知电阻Rx的阻值。要求：（1）画出实验电路图；（2）写出主要的实验步骤和需要测量的物理量；（3）写出待测电阻Rx的数学表达式 (用已知量和测量量表示)。【答案】（1）（2）①按电路图连接电路 ②只闭合开关S1，读出电流表的示数I1③只闭合开关S2，读出电流表的示数I2（3）I1×50ΩI2−30Ω【解答】（1）首先将定值电阻R1与待测电阻Rx并联，在两个支路上各放置一个开关，再与定值电阻R2和电流表串联在干路上，如下图所示： （2）实验步骤为： ①按电路图连接电路 ； ②只闭合开关S1，读出电流表的示数I1； ③只闭合开关S2，读出电流表的示数I2 。 （3） 只闭合开关S1，R1与R2串联，读出电流表的示数I1 ； 总电压为：U总=I总R总=I1×（R1+R2）=I1×50Ω； 只闭合开关S2，待测电阻Rx与R2串联，读出电流表的示数I2 ； 此时的总电阻为：R总'=U总I总'=I1×50ΩI2； 那么待测电阻的阻值为：Rx=R总-R2=I1×50ΩI2−30Ω。3．现有一阻值为10Ω的定值电阻、一个开关、若干根导线和一个电压表,该电压表表面上有刻度但无刻度值.另有一个电源箱（如图），要求设计一个能测定某电源内阻r的阻值的实验方案(已知电压表内阻很大,其量程大于电源电压,r约为几欧)要求:（1）在答题卷指定框内完成实验电路图；（2）简要写出完成接线后的实验步骤；（3）写出用测得的量计算r的表达式。【答案】（1）（2）①断开开关,记下电压表偏转格数N1, ②合上开关,记下电压表偏转格数N2,（3）断开开关时设电源电动势U=N1,闭合开关后应有U=N2+N2r/R,联立两式计算得出 r=（N1−N2）RN2【解答】（1）将10Ω的定值电阻与电源串联，再将电压表与定值电阻串联，如下图所示： （2）实验步骤： ①断开开关，记下电压表偏转格数N1； ②合上开关，记下电压表偏转格数N2, （3）断开开关时，电压表的示数就是电源总电压，即U=N1； 根据串联电路U总=U1+U2得到：U=N2+N1=N2+N2R×r； 解得：r=（N1−N2）RN2。4．“测定小灯泡的额定功率”实验的电路图如图甲所示。电源电压为 6V，小灯泡 L 的额定电压为 2.5V，电阻约为 10Ω，可供选用的滑动变阻器 R1 和 R2 的最大阻值分别为 10Ω 和 50Ω。 甲 乙（1）图乙是根据实验数据绘成的U—I 图象，根据图象提供的信息可计算出小灯泡的额定功率为 ；当滑动变阻器的滑片向左移动过程中，小灯泡的电阻将 。（选填“变大”、“变小”或“不变”）（2）还有一组同学没有电压表，而是利用两只电流表和一个阻值已知的电阻 R0，其它元件与前面相同，仍然完成了实验。请在虚线方框内画出该组同学实验的电路图并写出实验方案。【答案】（1）0.5W；变大（2）把定值电阻与灯泡并联，当定值电阻两端的电压为灯泡的额定电压时灯泡正常工作， 用电流表测两支路的电流或测出一条之路和干路电流，根据并联电路的电流特点得 出通过灯泡的电流，根据 P=UI 即可得出小灯泡的额定功率．电路图如下图： 【解答】（1）当灯泡电压为2.5V时，电流是0.2A，那么灯泡的额定功率为：P=UI=2.5V×0.2A=0.5W； 当滑动变阻器的滑片向左移动过程中， 变阻器电阻变小，电路电流变大，灯泡灯丝温度升高，电阻变大。 （2） 把定值电阻与灯泡并联，当定值电阻两端的电压为灯泡的额定电压时灯泡正常工作， 用电流表测两支路的电流或测出一条之路和干路电流，根据并联电路的电流特点得 出通过灯泡的电流，根据 P=UI 即可得出小灯泡的额定功率．电路图如下图： 故答案为：（1）0.5W，变大；（2）同解析5．某兴趣小组探究滑动变阻器消耗的电功率大小与滑动变阻器阻值大小之间的关系。老师提供的器材有：定值电阻R1=20Ω、R2=30Ω、R3=40Ω，标有“50Ω 3A”滑动变阻器R，电压表（量程0--3V、0--15V），电流表（量程0--0.6A、0--3A），电压为12V的电源，开关、导线若干。（1）根据实验要求，连接实物图。 （2）请补充完整实验步骤①之后的其它步骤，并说明对测量数据的处理方法。①连接实物；……② 【答案】（1）（2）②移动滑片到最右端，闭合开关S，读出电压表和电流表示数并记录在表格中。 ③向左移动滑片，读出电压表和电流表的示数并记录在表格中。 ④继续向左移动滑片，重复第③步多次，读出电压表和电流表的示数并记录在表格中。 ⑤依次用R2、R3代替R1，重复以上步骤。 ⑥计算每次滑动变阻器的功率与电阻，记录在表格中。分析数据、得出结论。【解答】（1）电压表要与变阻器并联，电流表要与变阻器串联，其它的都串联。因为电源电压是12V，所以电压表选择0~15V的量程；因为I=12V20Ω=0.6A，所以电流表选择0~0.6A量程，如下图所示： （2）实验步骤为： ①连接实物； ②移动滑片到最右端，闭合开关S，读出电压表和电流表示数并记录在表格中。 ③向左移动滑片，读出电压表和电流表的示数并记录在表格中。 ④继续向左移动滑片，重复第③步多次，读出电压表和电流表的示数并记录在表格中。 ⑤依次用R2、R3代替R1，重复以上步骤。 ⑥计算每次滑动变阻器的功率与电阻，记录在表格中。分析数据、得出结论。 故答案为：（1）同解析；（2）同解析6．为了探究氯化钠溶液的溶质质量分数对其导电能力（电阻）的影响，请利用下列提供的实验仪器和药品，完成任务。可供选择的实验仪器有：干电池3节，电流表1个，电压表1个，滑动变阻器1个，小灯泡1个，开关1个，氯化钠溶液导电装置（如图所示，在电路图中用“ ”表示），氯化钠固体若干，蒸馏水若干，天平一架，量筒（200毫升）1个，烧杯（250毫升）若干。实验步骤要求：①不必叙述氯化钠溶液配制过程，只需说明配制后氯化钠溶液的溶质质量分数，建议氯化钠溶液质量分数在10%~25%之间。②步骤中包括预测实验现象（若是数据，可用字母表示），并根据实验现象推测实验结论。（1）请完成实验步骤：①按照如下的电路图连接电路：②……（2）小明进一步实验时发现，向同一杯氯化钠溶液进行实验时，将装置中的a、b距离变大，则导电能力（电阻）也会随之变化，从影响导体电阻大小的因素分析，这是 对导体电阻的影响。【答案】（1）①按照如下的电路图连接电路②配制溶质质量分数为10%、15%、20%和25%的氯化钠溶液；③将10%的氯化钠溶液装入导电装置，接入电路中，读出电流表示数I1与电压表的示数U1，计算电阻值R1a并记录，改变滑动变阻器的滑片位置，测量得出R1b、R1c，计算出平均值R1；④将不同溶质质量分数的溶液分别装入导电装置，重复步骤③，计算出电阻的平均值R2、R3、R4；⑤比较R1 、R2 、R3 和R4，若R1 >R2 >R3 >R4，则可得出结论：氯化钠溶液的溶质质量分数越大，其导电能力越强（电阻越小）。说明：①对比实验3组或以上；②电路中观测对象电流表、电压表、灯泡三者只取其一，结果定性判断逻辑合理也可；（2）导体长度【解答】（1）该题主要是探究NaCl溶液的溶质质量分数对其导电能力的影响，所以溶质质量分数是变量；实验的第一步是准备器材和不同的溶液； 故答案为：①按照如下的电路图连接电路②配制溶质质量分数为10%、15%、20%和25%的氯化钠溶液；③将10%的氯化钠溶液装入导电装置，接入电路中，读出电流表示数I1与电压表的示数U1，计算电阻值R1a并记录，改变滑动变阻器的滑片位置，测量得出R1b、R1c，计算出平均值R1；④将不同溶质质量分数的溶液分别装入导电装置，重复步骤③，计算出电阻的平均值R2、R3、R4；⑤比较R1 、R2 、R3 和R4，若R1 >R2 >R3 >R4，则可得出结论：氯化钠溶液的溶质质量分数越大，其导电能力越强（电阻越小）。说明：①对比实验3组或以上；②电路中观测对象电流表、电压表、灯泡三者只取其一，结果定性判断逻辑合理也可；； （2）影响导体电阻的因素有长度、横截面积、材料种类；而该实验中改变了ab之间的距离，所以是导体长度对电阻的影响；故答案为：导体长度； 故答案为：（1）①按照如下的电路图连接电路②配制溶质质量分数为10%、15%、20%和25%的氯化钠溶液；③将10%的氯化钠溶液装入导电装置，接入电路中，读出电流表示数I1与电压表的示数U1，计算电阻值R1a并记录，改变滑动变阻器的滑片位置，测量得出R1b、R1c，计算出平均值R1；④将不同溶质质量分数的溶液分别装入导电装置，重复步骤③，计算出电阻的平均值R2、R3、R4；⑤比较R1 、R2 、R3 和R4，若R1 >R2 >R3 >R4，则可得出结论：氯化钠溶液的溶质质量分数越大，其导电能力越强（电阻越小）。说明：①对比实验3组或以上；②电路中观测对象电流表、电压表、灯泡三者只取其一，结果定性判断逻辑合理也可；；（2）导体长度。7．小丽要测量未知电阻RX的阻值，她利用符合实验要求的电源一个、已调零的电压表一块、滑动变阻器、电阻箱各一个、开关两个、导线若干，小丽设计了如图所示的实验电路图，并写出了如下的实验步骤。请你将小丽的实验步骤补充完整。①开关S1和S2均断开，按电路图连接电路，将滑动变阻器滑片P移到阻值最大端。②只闭合开关 ，调节滑动变阻器的滑片P到适当位置，记录电压表的示数U1；③断开开关 ，闭合 ，保持 不变，调节 ，使电压表的示数仍为U1；④记录此时电阻箱的示数R0，则待测电阻的阻值Rx=R0。【答案】S1；S1；S2；滑片的位置；电阻箱的阻值【解答】②③本实验采用的等效替代法。先将待测电阻单独接入电路，将滑动变阻器滑片移动到合适位置时记下电压表示数；然后用电阻箱来替代待测电阻接入电路，在保持滑动变阻器阻值不变的情况下，调节电阻箱阻值，使它在电路中达到和待测电阻一样的效果，即使电压表示数仍为原来的示数；所以，实验的步骤为：只闭合开关S1，调节滑动变阻器的滑片P到适当位置，记录电压表的示数U1；然后断开开关S1，闭合S2，保持滑动变阻器滑片的位置不变，调节电阻箱的电阻值，使电压表的示数仍为U1；记录此时电阻箱的示数R0，则待测电阻的阻值Rx=R0。8．实验桌上有如下器材：符合实验要求的电源一个、电流表和电压表各一只、开关一个、各种阻值已知的定值电阻和导线若干。要求从实验桌上选择适当器材，设计一个实验证明：“当通过电阻的电流保持不变时，电阻消耗的电功率与该电阻的阻值成正比”。请根据上述要求，画出实验电路图，并写出实验步骤，画出实验数据记录表。【答案】实验电路图：实验步骤：①按电路图将电流表、电压表和六个阻值不同的电阻R1、R2、R3、R4、R5和R6接入电路中，并把这六个电阻的阻值记录在表格中；②闭合开关S，测出R1两端的电压和通过R1的电流，并把数据记录在表格中；③断开开关S，把电压表并联在R2两端，仿照步骤②，测出R2两端的电压和通过R2的电流，并把数据记录在表格中；④仿照步骤③，分别测出电阻R3、R4、R5、R6两端的电压和相应的电流，并把数据记录在表格中；⑤利用公式P=UI分别计算出R1、R2、R3、R4、R5和R6消耗的电功率，并把数据记录在表格中。实验数据记录表：实验数据表格应包括电阻阻值、电阻两端的电压值、流过电路的电流、各电阻的功率，由电阻的个数确定表格的列数．实验数据记录表如下：9．实验桌上有满足实验要求的电源、电阻箱、滑动变阻器、开关各一个，已调零的电压表和电流表各一块，导线若干。小华利用以上器材探究“在导体两端电压不变时，导体中的电流跟导体的电阻成反比”。小华设计的实验电路图如图。以下是他的部分实验步骤，请你依据他的实验设计图把步骤补充完整。实验步骤：⑴开关断开，按照电路图连接电路，电阻箱调适当值 为R，滑动变阻器的滑片置于最大阻值处；⑵闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，使电压表的示数 为U，用电流表测通过电阻R的电流为I，记录 和电流I的数据。⑶ ；⑷ 。【答案】电阻箱的阻值；断开开关，改变电阻箱R的阻值，调节滑动变阻器的滑片，使电压表示数保持不变仍为U，读出电流表的电流I，记录电阻R和电流I的数据；仿照步骤（3），再改变4次电阻箱的阻值R，调节滑动变阻器的滑片，使电压表示数保持不变仍为U，读出电流表的电流I，记录电阻R和电流I的数据。【解答】解：（2）闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，使电压表的示数为U，用电流表测通过电阻R的电流为I，记录电阻箱的阻值和电流I的数据。（3）断开开关，改变电阻箱R的阻值，调节滑动变阻器的滑片，使电压表示数保持不变仍为U，读出电流表的电流I，记录电阻R和电流I的数据；（4）仿照步骤（3），再改变4次电阻箱的阻值R，调节滑动变阻器的滑片，使电压表示数保持不变仍为U，读出电流表的电流I，记录电阻R和电流I的数据。故答案为：（2）电阻箱的阻值；（3）断开开关，改变电阻箱R的阻值，调节滑动变阻器的滑片，使电压表示数保持不变仍为U，读出电流表的电流I，记录电阻R和电流I的数据；（4）仿照步骤（3），再改变4次电阻箱的阻值R，调节滑动变阻器的滑片，使电压表示数保持不变仍为U，读出电流表的电流I，记录电阻R和电流I的数据。10．如图是小明只用一个电压表和一个已知电阻R0的定值电阻，设计的电路，测量未知电阻R0，请在空格内将实验步骤补充完整。① ，用电压表测出待测电阻Rx两端的电压为U1；② ，用电压表测出电源的电压U：③请写出用测量值U、U1及R0来表示Rx的表达式：Rx= 【答案】闭合S，断开S1；闭合开关S、S1；Rx=U1U−U1R0【解答】根据电路图，设计实验为：①闭合S，断开S1，电压表测量Rx的电压；②闭合开关S、S1，R0短路，电压表测量电源电压，③则Rx的阻值为Rx=U1U−U1R0。 故答案为：闭合S，断开S1；闭合开关S、S1；Rx=U1U−U1R0。 11．小丽用伏安法测量标有“2.5V 0.5A”的小灯泡L的电功率，她正确连接如图所示实物电路后，闭合开关S，发现小灯泡L不发光．于是她认为：小灯泡L不发光，一定是由于小灯泡L所在电路断路或小灯泡L短路造成的．经老师检查发现，图中电路元件均无故障，且电路连线完好．请你选用图所示电路中的元件，设计一个实验证明小丽的观点是错误的．请你画出实验电路图，并简述实验步骤和实验现象．【答案】解：如图所示：实验步骤和实验现象：按图连接电路，将滑动变阻器的滑片移到阻值最大端，闭合开关S，观察到小灯泡L不发光．移动滑动变阻器的滑片，使滑动变阻器连入电路中的电阻逐渐减小，观察到小灯泡L逐渐变亮．这一实验现象说明小丽的观点是错误的．【解答】实验步骤和实验现象：按图2连接电路，将滑动变阻器的滑片移到阻值最大端，闭合开关S，观察到小灯泡L不发光。 移动滑动变阻器的滑片，使滑动变阻器连入电路中的电阻逐渐减小，观察到小灯泡L逐渐变亮。 这一实验现象说明小丽的观点是错误的。12．在物理实验中常用到等效替代法，例如将一个7Ω的电阻替换电路中2Ω和5Ω串联的电阻。在用如图所示电路测量未知电阻的实验中，用的就是等 效替代法。其中R x是待测电阻（阻值大约几百欧），R是滑动变阻器，R0是电阻箱（电阻箱的最大电阻值大于Rx）。请根据实验电路如图把下列主要实验步骤中的空白填齐。⑴按电路图连好电路，并将电阻箱R0的电阻值调至最大。⑵闭合开关S1前，滑片P置于 端。（选填“a”或“b”）⑶闭合开关S1．⑷闭合开关 ，调节滑片P，使电压表指针指在适当的位置，记下此时电压表的示数U。⑸先断开开关 ，再闭合开关 ，保持 的电阻不变，调节 ，使电压表的示数仍为U。⑹读出电阻箱的阻值，则Rx阻值与电阻箱的阻值相等。【答案】a；S2；S2；S3；滑动变阻器；电阻箱【解答】为保护电路，连接电路时，变阻器置于阻值最大的位置．原电路中，电压表可分别测RX、R0的电压，先使RX与变阻器串联，RX两端电压即电压表示数；然后保持滑片位置不变，再让电阻箱接入电路中，通过调节电阻箱的旋钮，使电压表示数保持不变，此时，电阻厢的阻值即为RX的大小，这种研究问题的方法叫等效替代法．在上面分析的基础上，实验步骤如下：①按电路图连接好电路，并将电阻箱R0的阻值调到最大；②为保护电路，闭合开关S1前，滑动变阻器滑片P应置于阻值最大处，即a端；③闭合开关S1；④闭合开关S2此时变阻器与RX串联，调节滑片P，使电压表指针指在适当位置，记下此时电压表示数U；⑤先断开开关S2，再闭合开关S3，此时变阻器与电阻箱串联，保持变阻器连入电路中的电阻不变，调节电阻箱的旋钮，使电压表的示数仍为U.在④和⑤中，变阻器连入电路中的电阻不变，因电压表示数不变，所以，此时待测电阻的大小等于电阻箱对应的阻值。 故答案为：a，S2，S2，S3，滑动变阻器，电阻箱. 次数 材料长度l/m横截面积S/mm2电流表的示数I/A1相同相同 2相同相同 3相同相同 次数材料长度l/m横截面积S/mm2电流表的示数I/A1相同相同 2相同相同 3相同相同 R/ΩU/V I/A P/W
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