专题70 电学冷门创新实验（原卷版+解析版）--【夺分宝典】中考物理冷门创新探究实验（专练）

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专题70 电学冷门创新实验
1. 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，实验记录如下表所示。
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、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）
2．为探究影响水果电池电压大小的因素，小科利用铜片、锌片作电极的水果电池（图甲）和电压传感器（精密电压测量仪）等器材进行实验。数据记录如下表：
(1)为探究电极之间距离对水果电池电压大小的影响，应选用实验______（填组别）进行对比；
(2)分析实验数据，可以得出的结论是______；
(3)干电池与水果电池原理类似，其结构如图乙。若要改变一节干电池的电压，根据本实验的结论，你的做法是______。
3．为了测量电源电压和定值电阻，某物理小组设计了如图甲所示的电路。
（1）根据图甲所示电路，用笔画线表示导线，将实物电路补充完整；
（2）闭合开关前，滑动变阻器的滑片应放在 （选填“a”或“b”）端；
（3）假设电源电压恒为U0，定值电阻的阻值为R1．如果电压表示数用U表示，电流表示数用I表示，则U与I的关系式为U＝ （用U0、I、R1表示）；
（4）检查电路无误后，闭合开关S，移动滑动变阻器的滑片P，进行多次实验，记录电流表和电压表的读数，并画出了U﹣I图象，如图丙所示。图象是一条直线，与U、I坐标轴分别交于3V和0.6A处。由此可知，电源电压U0＝ V，定值电阻R1＝ Ω。
4. 某兴趣小组在探究额定电压为2.5V的小灯泡的电阻随温度变化规律时，他们先进行了如下猜想：
猜想一：小灯泡的电阻可能随温度的升高而增大；
猜想二：小灯泡的电阻可能随温度的升高而减小；
猜想三：小灯泡电阻不随温度的变化而变化。接下来他们设计了如图所示的实验电路进行探究，他们具体的探究过程为：
（1）完成电路连接，闭合开关前，滑动变阻器的滑片应移到最______（填“左”或“右”）端；
（2）闭合开关后，发现小灯泡不亮，电压表无示数，电流表有示数，移动滑动变阻器的滑片时，电流表的示数发生变化，则故障原因可能是小灯泡______（填“断路”或“短路”）；
（3）故障排除后，进行实验并记录了前4组数据如下表所示，第5次实验的电流值如图所示，则电流大小为______A；
（4）根据上表记录的实验数据，在如图所示的坐标中绘出小灯泡的电流随电压变化的大致图像______。通过图像分析可知，小灯泡的电阻随温度的升高而______（填“增大”“不变”或“减小”）。
5. 小科开展了课外探究活动：串联电路中，滑动变阻器的电功率与其接入电路电阻的关系。

【建立猜想】猜想1：滑动变阻器的电功率会随其接入电路电阻的增大而增大；
猜想2：滑动变阻器的电功率会随其接入电路电阻的增大而减小；
猜想3：滑动变阻器的电功率会随其接入电路电阻的增大先增大后减小。
【进行实验】将5欧的定值电阻、“”的滑动变阻器R、电压恒为15伏的电源、数字电流表和电压表、开关、若干导线按如图甲所示电路图连接。
（1）图甲中电压表测______ 两端的电压；
（2）实验中，将滑动变阻器滑片向______ 移动填“左”或“右”，电流表示数变小；
（3）实验中，R分别取0欧、1欧欧接入电路，观察记录并处理数据，得到下表，请将表中缺失的数据补充完整；
【得出结论】根据实验数据，作出滑动变阻器的电功率随其接入电路电阻变化的曲线如图乙，小科得出结论：猜想3成立，且当时，滑动变阻器的电功率最大。
【交流评价】
（4）小科只通过上述探究得出实验结论可靠吗？并说明理由______ 。
6. 为了比较方便地测量出未知电阻的阻值，物理兴趣小组的同学设计了一个“电阻测量盒”：将一个电源（电压不变）､一个阻值为的定值电阻､一个开关和一个电流表用导线连接起来装入一个盒内，并引出两根导线到盒外，如图所示｡未使用时，盒内开关断开，电流表无示数｡使用时，将盒外的两根导线分别与待测电阻的两端相连，读取开关闭合时电流表的示数､开关断开时电流表的示数，经计算得知的阻｡
请你解答如下问题：
(1)在下图的虚线框内画出测量盒中符合上述设计要求的两种可能的电路图（ ）；
(2)在你所设计的电路中任选一种，推导出待测电阻的数学表达式______｡（请注明所选择的电路，表达式用已知量和测量量表示）
7. 有两个阻值未知的定值电阻R1、R2（R1约6Ω，R2约500Ω）和一个电水壶，要求测出未知电阻的阻值和电水壶的额定功率。
(1)图甲是测量R1阻值的部分实物图，电源为两节干电池；
①用一根导线将电路连接完整（连线不得交叉）；
②闭合开关前，滑动变阻器的滑片P应滑到______（选填“A”或“B”）端；
③闭合开关，移动滑片P，发现电压表有示数，电流表无示数，故障可能是导线______（选填“a”“b”或“c”）内部断路；
④排除故障后，闭合开关，移动滑片P，当电压表示数为1.2V时，电流表示数如图乙所示，则R1=______Ω；
(2)小明从图甲中的器材和电阻箱（符号规格“0~9999Ω 5A”）、若干开关及导线中选择器材，连成图丙所示的电路，测出了R2的阻值请将所选元件符号填入虚线框内
(3)小华利用家里的电子式电能表和秒表估测电水壶的额定功率。她只让电水壶正常工作，记下电能表的指示灯闪烁n1次所用时间为t1，由于电能表常数被遮挡，她借助额定功率为P0的电热水器，只让电热水器正常工作，记下指示灯闪烁n2次所用时间为t2，则电水壶的额定功率为______。
8．归纳式探究——研究带电粒子在电场中的运动：
给两块等大、正对、靠近的平行金属板加上电压，两板之间就有了电场．带电离子在电场中受到力的作用，速度的大小和方向都可能发生变化．
（1）甲图中两板间电压为U，若一个质量为m，电荷量为q的负离子，在力的作用下由静止开始从负极板向正极板运动，忽略重力的影响，到达正极板时的速度v与质量m、电荷量q和电压U的关系数据如表一．则带电离子到达正极板时速度的平方v2=k1 ．
（2）在其他条件一定时，若第二次实验中的带电粒子以不同的速度沿着乙图中的两板中线方向入射到电场中，带电离子就会发生偏转，离开电场时偏移距离y与入射初速度v的关系数据如表二．则偏移距离y=k2 ．将数据的表格形式变成公式形式，运用了 法．
表一：
表二：
（3）将甲、乙两装置组合，如图丙所示．甲装置两板间电压为2V，质量为4×10﹣30 kg，带1.6×10﹣19C电荷量的负粒子，自甲装置负极板由静止开始运动，则其最终离开乙装置时偏移距离y= m．
9. 在探究影响导体电阻大小的因素时,小明作出了如下猜想:导体的电阻可能与(1)导体的长度有关、(2)导体的横截面积有关、(3)导体的材料有关.实验室提供了4根电阻丝,其规格、材料如下表所示.
(1)按照图所示“探究影响导体电阻大小因素”的实验电路,在M、N之间分别接上不同的导体,则通过观察 来比较导体电阻的大小,这种研究方法称为 ．
(2)为了验证上述猜想(1),应该选用编号 两根电阻丝分别接入电路进行实验.
(3)分别将A和D两电阻丝接入图M、N两点间,电流表示数不相同,由此,初步得到的结论是:当长度和横截面积相同时,导体电阻跟 有关.
(4)要进一步研究导体材料的导电性能,就需要测量导体的电阻,小明的实验方案和操作过程均正确,两表的连接和示数如图所示.但通过观察发现电流表指针偏转过小,这样会导致实验误差 ,解决这一问题的措施是 ．
(5)若实验中要继续探究温度对电阻的影响,则需要选择 根电阻丝,改变 进行探究,整个过程用到的实验方法有 (写出一种).
10.如图所示，在探究影响导体电阻大小因素的实验中，导线a、b、c粗细相同，b、d粗细不同； a、b、d长度相同，根据实验回答下列问题。
(1)该实验是通过观察________的示数间接比较导线电阻的大小；此种研究方法是： 。
(2)电流表使用时选用小量程的原因是： 。
(3)如果实验时发现电流表有故障可以选用 来代替，粗略地比较电阻大小，从而来完成实验。
(4)选用导线a、b分别接入电路中，是为了探究电阻大小跟导体的________有关。
(5)选用导线b、c分别接入电路中，是为了探究电阻大小跟导体的________有关；其具体关系是： 。
(6)选用导线________分别接入电路中，是为了探究电阻大小跟导体的横截面积有关。
(7)导体的电阻大小除了与上述因素有关外，还可能跟________有关；如果探究其中的具体关系，应该采用 法来研究。
11. 小明探究铅笔芯的电阻大小与长度的关系时，找来一支铅笔芯，测量其长度并用两枚金属回形针夹住其两端进行实验。
（1）图甲是测铅笔芯电阻的电路，请用笔画线代替导线将其连接完整 。
①闭合开关，发现两电表均无示数，为排查故障他将电压表改接在变阻器两端，发现电压表有示数，则电路故障可能是________｡
②排除故障，移动滑片P，电流表示数为0.14A时，电压表示数如图乙，为_______V，测出的电阻为_______Ω｡
（2）移动回形针，改变并测量铅笔芯接入电路的长度，实验时发现电流表损坏，他又设计了图丙电路测量电阻。
①正确连好电路，闭合开关S，将开关S1先拨至b，移动滑动变阻器滑片P，使电压表示数为U。
②再将S1拨至a，调节电阻箱旋钮至图丁位置，观察到电压表示数略大于U，他把“×1”挡的旋钮又旋了一格，发现电压表示数略小于U，此时他________（选填“应”或“不应”）再调节滑动变阻器，以使电压表的示数恰好为U。
③推断铅笔芯接入电路的阻值________（填写范围）。
（3）小明由上述两次实验，得出铅笔芯电阻与长度的关系，请评价他在探究过程中的不足之处∶______｡

12.某科技兴趣小组在实验室看到若干长方体金属导体。它们的材料相
同，外形都如图甲所示，他们想探究该种导体电阻与厚度及边长的关系。在老师的帮助下，
他们测量了部分导体厚度h、边长a和电阻R，并记录在表格中。（在测量电阻时，老师要
求导体都要按照图乙所示的方式通过导线接入电路；实验时环境温度保持不变。）根据以上
信息，请回答下面问题：
（1）分析表格中的数据可得：该种导体电阻大小与边长a （选填“有关”或“无关”），与厚度h成 （选填“正比”或“反比”）。
（2）从该种导体中，选取了厚度h之比为2：3、边长a之比为2：1的两个导体R1、R2，按图丙方式串联后接在闭合电路中，设两端的电压为U1，R2两端的电压为U2，则U1：U2＝ 。
（3）现代集成电路技术需要电子元件微型化，且集成度越高，电子元件越需要微小。现某集成电路需要一只阻值为1.6×10﹣3Ω的该种导体，小华从边长a为5mm、10mm、15mm、20mm的四个导体中选择了边长为5mm的导体。与其它三个导体相比，请分析该导体工作时的优缺点： 。
13.（2023福建省） 学校“水培种植小屋”的蔬菜适宜生长的温度在10~30℃之间，项目式学习小组利用热敏电阻和电阻箱设计温度报警电路，电阻箱是可以调节并显示阻值的变阻器。
（1）利用图甲所示电路探究热敏电阻Rt阻值随环境温度t变化的规律；

①根据图甲，用笔画线表示导线，将图乙中的实物电路连接完整_________；
②连接电路的过程中，应将开关________，将电阻箱的阻值调至最大，起到__________的作用；
③将热敏电阻置于0℃的环境中，闭合S1、断开S2，记录电流表示数I0，然后_________（描述开关状态），调节电阻箱R0直至电流表示数为__________，此时Rt=R0；
④将热敏电阻Rt置于不同温度的环境中，重复步骤③，测得的数据如下表：
分析数据可得：热敏电阻的阻值随温度的升高而________；
（2）根据上述探究结果，设计报警电路。
实验器材：电源（恒为12V）、热敏电阻Rt、电阻箱R0（0~9999Ω）、数字电压表（U≥7.2V时报警）、数字电流表（I≥6mA时报警）、开关一个、导线若干。
设计要求：小屋温度t≥30℃或t≤10℃时都有一个电表报警。

①虚线框中的电路图是学习小组设计的报警电路，但它不能完全满足要求，请你根据设计要求将电路图补画完整________；
②设计的电路中，电阻箱R0应调为_________Ω。当温度降低到10℃时电路报警，此时电流表的示数为_________mA。
14．如图是探究电流通过导体时产生热量的多少跟什么因素有关的实验装置。甲、乙是完全相同的密闭容器，里面密封着等量的空气，U形管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化，闭合开关前，A、B两U形管内液面相平。
（1）实验中，乙容器外部的电阻的作用是为了使左右容器内导体的 不相等；
（2）由于电流产生的热量不易直接测量，因此在实验中是通过观察U形管中液面高度的变化来显示甲、乙容器内空气温度的变化，这里采用的物理研究方法是 ；
（3）通过对比观察， （选填“甲”或“乙”）容器中导体的电阻产生的热量较多。由此可知，在电阻和通电时间相同时，电流越 ，导体产生的热量越多。
15. 在“探究电流产生的热量与哪些因素有关”的实验中，实验电路如图1所示，其中R1>R2。
实验一：探究电流产生的热量与电阻大小的关系；
（1）请按照图1中的电路图将图2实物图连接完整；_______
（2）实验电路按照图1中的电路图连接是为了控制通电时间相同和控制_______；电阻丝放出热量的多少，通过_______来进行判断。
（3）为了便于比较两根电阻丝通过电流后产生热量的多少，a、b两瓶中要装入_______相等、初温相同的同种液体。为了在较短时间内达到明显的实验效果，实验时选用煤油而不选水，是因为煤油的比热容_______水的比热容（选填“大于”、“等于”或“小于”）；
实验二：探究电流产生的热量与电流大小的关系
（4）闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，使电路中的电流变成实验一中电流的2倍，且通电时间相同。实验发现：用电阻丝R1加热的煤油，在实验一中温度升高Δt1，在实验二中温度升高Δt1′，则Δt1′_____2Δt1（选填“大于”、“等于”或“小于”），该实验说明电流产生的热量与电流大小______正比例关系（选填“成”或“不成”）。实验中，用电阻丝R2加热煤油重复以上实验步骤，也可以得出相同的结论。
（5）如果在两烧瓶中分别装入质量相等的不同液体，并接入两根阻值_______的电阻丝（选填“相同”或“不同”），就可用这个装置来探究两种不同液体的吸热性质。假设a烧瓶中液体的质量为m，瓶中电阻丝的阻值为R，测出通过它的电流为I，通电一段时间t后，温度计的示数变化量为Δt，若不计热量损失，则a液体的比热容为________（用所给出的物理量写出比热容的表达式）。
16．如图所示，物理实验小组探究“电流通过导体产生热量的多少与什么因素有关”的实验装置。两个透明容器中封闭着等量的空气，且都有一段电阻丝。将透明容器与U形管相连，接入电路。
（1）组装之前，U形管内注入适量红墨水，U形管 （选填“属于”或“不属于”）连通器。
（2）图甲是探究在通电时间相同和 相同的情况下，导体产生的热量与 大小是否有关的装置。
（3）实验中通过观察 的变化反映密闭空气温度的变化，在研究许多物理问题时都会用到这种方法，下列研究实例采用研究方法与此相同的是 。
A．探究电流与电压、电阻的关系B．用铁屑显示磁体周围磁场分布 C．研究光的传播时，引入“光线”D．扩散现象表明分子在不停地做无规则运动
（4）由图乙所示，电流表的示数为 A，在这种情况下，右侧容器中定值电阻在10s内产生的热量是 J。
（5）某实验小组发现通电一段时间后，其中一个U形管中的液面高度几乎不变，发生此现象的原因可能是 。
17. 已知电流通过导体产生的热量跟电流、电阻和通电时间有关．在探究“电流通过导体产生的热量跟电流的关系”时，可供选择的器材有：8V稳压电源一个；20Ω和50Ω的滑动变阻器各一个；停表和开关各一个；塑料盒与U形管相连的实验装置一个，盒内密封着空气，盒内电阻丝的阻值为20Ω；导线若干．
（1）该实验选用 Ω的滑动变阻器更好．
（2）连接好的实验图如图所示．每次实验（即获得一组数据）后，都要断开开关，打开盒盖上的通气孔，U形管内两液面迅速回到原位，等片刻后，关闭通气孔，再进行下一次实验．请画出实验用的表格，表中要有必要的信息．
（3）某同学对实验方案进行了重新设计：第一次实验记录高度差后，立即移动滑片增大电流做第二次实验，……．每次实验加热时间相同，记录的U形管内两液面高度差依次为Δh1、Δh2……．在处理数据时，该同学想用Δh2来间接反映第二次实验电流通过导体产生的热量，他这样处理数据是否正确？ ．理由是 ．
18．在“探究电流产生的热量与哪些因素有关”的实验中，提供了如图的实验器材，其中R1＞R2
实验一：探究电流产生的热量与电阻的关系
（1）请按照图中的电路图将对应实物图连接完整；
（2）电路中电阻丝的连接方式是为了控制 ；电阻丝放出热量的多少，通过 来进行判断；
（3）闭合开关，经过一定时间，用电阻丝R1加热的煤油温度升高了△t1，用电阻丝R2加热的煤油温度升高了△t2，那么△t1 △t2（选填“大于”，“等于”或“小于“）。
实验二：探究电流产生的热量与电流的关系
（4）闭合开关，移动滑动变阻器的滑动触头，使电路中的电流变成实验一中电流的2倍，且通电时间相同。实验发现：用电阻丝R1（或R2）加热的煤油，温度升高量△t1’（或△t2’） 2△t1（或2△t2）（选填“大于”，“等于”或“小于”），该实验说明电流产生的热量与电流 正比例关系。
（5）你认为做这个实验产生误差的主要原因是 。
19. （2023广西）实验小组在实验时，不慎将灯泡的玻璃外壳碰碎。他们惊奇地发现几乎不发光，与其串联的灯泡不仅没有熄灭，反而更亮。开关断开后的电路如图甲，和都标有“2.5V 0.3A”字样。针对上述现象，探究下列问题：玻璃破碎后，的灯丝电阻发生了什么变化？玻璃外壳究竟起什么作用？

（1）玻璃外壳破碎前的电压和电流分别为1.20V和0.20A；玻璃外壳破碎后，两端的电压变为0.40V，通过的电流变为如图乙所示，则电流为______A。初步分析可知：玻璃破碎后，电阻______（选填“变大”或“变小”）；
（2）为进一步探究玻璃外壳破碎后电阻变化特点，对、的电流和电压进行测量，实验数据记录如下表。分析发现，的电阻______（选填“大于”或“小于”）玻璃外壳破碎后的电阻；
（3）实验中，对着吹气，发现两端电压突然变小、电流突然变大，说明吹气加快灯丝表面空气流速，加快其散热速度，从而使灯丝电阻变小。由此推断，灯丝的电阻大小与______关，玻璃外壳可能起到______的作用；
（4）细心的同学在实验过程中发现，灯丝呈螺旋状，于是提出新的问题：为什么将灯丝设计成螺旋状？你认为这样设计的目的是①______②______。
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
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
实验组别
水果种类
电极插入深度/cm
电极之间距离/cm
测得电压/V
1
哈密瓜
1.0
2.0
0.886
2
哈密瓜
1.0
4.0
0.885
3
哈密瓜
1.0
6.0
0.886
4
苹果
1.0
2.0
1.009
5
苹果
1.5
2.0
1.011
6
苹果
2.0
2.0
1.010
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）
0.18
0.30
0.38
0.44
R阻值欧
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
电流安
电压伏
电功率瓦
次数
m/kg
q/C
U/V
v2/（m2•s﹣2）
1
2×10﹣30
1.6×10﹣19
1
1.6×1011
2
4×10﹣30
1.6×10﹣19
1
0.8×1011
3
4×10﹣30
3.2×10﹣19
1
1.6×1011
4
2×10﹣30
1.6×10﹣19
3
4.8×1011
v2/（m2•s﹣2）
y/m
0.8×1011
3.6×10﹣2
1.6×1011
1.8×10﹣2
4.8×1011
0.6×10﹣2
7.2×1011
0.4×10﹣2
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
次数
厚度h/mm
边长a/mm
电阻R/×10﹣3Ω
1
1
5
1.6
2
1
10
1.6
3
1
15
1.6
4
1
20
1.6
5
2
10
0.8
6
4
10
0.4
7
5
10
0.32
温度t/℃
0
10
20
30
40
阻值Rt/Ω
2800
1800
1200
800
600
灯泡
实验次序
1
2
3
4
5
6
L1、L2
电流Ⅰ/A
0.16
0.18
0.20
0.22
0.24
0.26
L1
电压U1/V
0.78
1.00
1.20
1.50
1.80
2.10
L2
电压U2/V
0.20
0.23
0.30
0.41
0.52
0.80