综合02 电学实验综合突破培优（竞赛精练）-2024-2025学年初中物理竞赛能力培优精练（九年级）+习题+答案

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一、实验题
1．回答下列问题（一）如图所示，在一根榻跨河流两岸的硬塑料管内穿有三根完全相同的电线。为了辨别哪两个线头为同一根导线的两端。可以用图示的测通器来测试，其操作过程如下：
(1)将导线的A和B两端相连，将测通器的m连接在D上，当n连接F时小灯泡发光，连接E时小灯泡不发光，由此可以确定 为同一导线的两端（填字母，下同）。
(2)为了弄清另两根导找的两端，可连接A和C，测通器的一端必须与 相连时，另一端只需接触一根导线就能将另两根导线辨别开。
（二）图甲是安装在木板正面的部分电路，其中a、b、c，d是穿越木板的接线柱，两个灯座的两端分别接在两个接线柱上，安装两个相同的小灯泡L1、L₂。木板背面的部分接线柱之间有导线相连着，从而使木极正背两面的电路组成一个完整的电路。闭合开关通电后，两灯都能正常发光。
(3)小明说出了判断两灯是串联还是并联的正确方法：用手将其中一个小灯泡取掉，若另一灯泡仍发光，则说明两灯的连接方式是 ，否则是另一种连接方式。
(4)小丽在电源和开关之间串联接入电流表，闭合开关，两灯发光，电流表示数如图乙所示，可初步判断通过灯泡的电流可能是 A，也可能是 A。
2．“国庆”假期，小明一家驾驶他家的油电混合动力汽车外出旅游。
(1)小明的爸爸打开了空气净化器，其原理如图甲所示。闭合开关、后，风扇旋转吸入含有颗粒物空气，当颗粒物质接近带有负电荷的光洁金属网C时会被快速吸引过来，这是因为带电体具有 的性质；当颗粒物快速通过光洁金属网C后，会带上负电荷，然后被带有正电荷的棉芯D吸附住，这是因为 。
(2)小明发现，汽车在转弯前，爸爸拨动转向横杆，汽车同侧前后两个转向灯同时亮、同时灭，但其中一个损坏时，另外一个仍能正常工作，则转向杆相当于电路中的 （填“电源”、“开关”或“用电器”）。
(3)经过十字路口时，交通指挥灯有序指挥车辆和行人（如图乙），路口交通指示灯是 （填“串联”或“并联”）的。小明还发现，有时红灯快结束时黄灯也同时亮了，此时电路中的总电流 （填“变大”、“不变”或“变小”）。
(4)小明发现轿车的驾驶位和副驾驶位都没有安全带提醒电路，若汽车点火开关S未接通，电路不工作。S接通后，只要有人坐在其中一个座位上，座位下对应的动合开关或受力后接通，安全带指示灯点亮同时铃响（灯与铃工作互不影响），提醒他系上安全带后（即将安全带的插头插入连接插座内），安装在插座内对应的动断开关或断开，安全带指示灯熄灭同时铃不响，下面的电路设计符合要求的是__________。
A．B．
C．D．
3．“探究影体响导电阻大小的因素”的实验装置如图所示，在实验中使用四根电阻丝， 材料规格如下表所示。
(1)实验中通过观察 比较电阻丝电阻的大小。
(2)实验中采用的研究方法是 和 。
(3)分别将编号为 的电阻丝接入电路进行实验，可得出结论：导体的电阻大 小与导体的材料有关。分别将编号为B 、C 的电阻丝接入电路进行实验，可得出结论：导体的电阻大小与导体的 有关 。
(4)分别将编号为C、D的电阻丝接入电路进行实验，其得到的实验结论被实际应用到 ___________ （填字母）的工作原理中。
A．电压表B．电流表C．滑动变阻器
4．Ⅰ、小明用两节干电池做“探究串联电路的电压关系”实验，设计实验电路图如图甲所示。
(1)根据电路图，小明进行电路连接，当他连接好最后一根导线时两灯立即发光，小明在实验操作过程中出现的错误是 。
(2)小明用电压表正确测量灯两端的电压后，保持电压表的B连接点不动，只将A连接点改接到C连接点上，来测量灯两端的电压。他这样操作 （选填“能”或“不能”）测出灯两端的电压。
(3)为了使探究得出的结论具有普遍意义，灯、应该选择规格 （选填“相同”或“不相同”）的小灯泡或者 。
(4)小明记录的几组数据如下表，分析表中数据得出结论： 。
(5)评估过程中，小明提出本次实验连接电压表时，可以不进行大量程试触。你认为可行吗？请说明理由。 。
Ⅱ、小明所在的兴趣小组的其他同学想继续探究并联电路中电流的规律。
(6)图乙是他们设计的电路图，实验时需要测量D、E、F三处的电流，图丙是他们某次测量时连接的实物电路，此时电流表测量的是 （选填“D”“E”或“F”）处的电流。
(7)要测量通过的电流，只需将图丙中导线 （选填“a”或“b”）的一端移动到电流表的负接线柱上。重新连接好电路后，闭合开关，电流表的示数如图丁所示，则通过的电流为 A。
5．如图所示， 小江为探究电流与电压和电阻的关系， 进行了如下实验（电源电压恒定为4.5V）：
(1)加一根导线补全甲实物图，要求滑动变阻器的滑片向左滑动时，电流表示数变小；
(2)正确连接电路后， 闭合开关前，滑动变阻器的滑片P应置于最 （选填“左”或“右”） 端；
(3)闭合开关，改变滑片位置，记录实验数据如下表，第3次实验时， 电流表示数如图乙所示为 A；
(4)由表可得实验结论： ；
(5)接着小江利用原有实验器材及阻值分别为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、30Ω的定值电阻探究电流与电阻的关系， 根据测得的实验数据绘制了如图丙所示的电流I随电阻R变化的图像，此实验中滑动变阻器除了保护电路外，还有 的作用；
(6)实验中，若将10Ω电阻接入电路完成实验之后， 断开开关且滑片位置不变；再换成15Ω电阻时， 闭合开关，此时应将滑动变阻器的滑片相对于上次的位置向 （选填“左”或“右”） 移动，直到电压表的示数为 V； 为了顺利完成全部实验， 则滑动变阻器的最大阻值至少是 Ω。
6．小朱在“探究电流与电压、电阻的关系”实验中，选择的实验器材有：学生电源（电压可调）、 电压表、 电流表、定值电阻R₀（5Ω、 10Ω、20Ω、25Ω）、滑动变阻器R（40Ω 1A）、开关及若干导线。
(1)在“探究电流与电压的关系”实验时，选择了某一定值电阻R₀：
①请根据图甲的电路图，用笔画线代替导线将图乙中的实物电路连接完整。 （要求：向左移动滑动变阻器滑片时，电路中的电流变小）
②正确连接好电路，闭合开关，电流表有示数，电压表无示数，出现这一故障的原因可能是 。
③将学生电源调至 6V，多次改变滑片位置，记录实验数据如下表，第5次实验中的电流表的示数如图丙所示，为 A； 分析表格中的数据，得出结论：电阻一定时， 。由表中的数据可知，电路中接入的定值电阻R₀的阻值为 Ω。
(2)“探究电流与电阻关系”实验：
①在上述实验过程中，保持电源电压为6V，当小朱移动滑动变阻器的滑片P，使电压表示数为2V后，断开开关，仅将定值电阻R₀更换成20Ω，再闭合开关时，电压表的示数会 （选填“大于”“小于”或“等于”） 2V，他应将滑动变阻器的滑片P向 （选填“A”或“B”）端移动，才能使电压表示数保持2V不变。
②当小朱将定值电阻R₀更换成25Ω进行实验时，发现无论怎样移动滑动变阻器的滑片都无法使电压表的示数为2V。通过思考，她想到可以 ，便可继续完成实验探究。
7．为测量某待测电阻Rₓ的阻值，实验探究小组设计了如图甲所示的电路图，并进行了实验。
(1)在连接电路时，开关S应处于 状态；
(2)闭合开关，移动滑片P，当电压表示数为2V时，电流表示数如图乙所示，则 Ω；
(3)下列实验电路图中，不能够得出定值电阻Rₓ阻值的电路是___________。
A．B．
C．D．
8．小吴同学利用如图甲中的器材探究导体A、B中电流与其电压的关系，其中电源电压可调。
(1)连接好如图甲电路，试触开关，发现电流表无示数，电压表指针偏转到最大值，原因可能是导体A发生 。排除故障后，闭合开关进行实验，某次实验时电流表如图乙，示数为 A；
(2)多次改变导体A两端的电压，并记录对应的 。换用导体B重复上述实验，根据实验数据绘制图像如图丙。分析图像发现，同一导体两端的电压与通过电流的比值是 的，因此，得出结论： ；
(3)学习过欧姆定律后，小欣同学根据图丙算出B的阻值为 Ω。用上述器材验证导体中电流与电阻的关系，保持电源电压不变，为了精确控制导体两端的电压，于是串联接入滑动变阻器进行实验。
①电路中接入15Ω的电阻，使电阻两端电压达到某一固定值，测出电流；
②将15Ω的电阻替换为B，要使B两端电压达到固定值，变阻器接入的阻值应比前次实验 ；
③将电阻B替换为A 再次进行实验。三次实验数据如表所示，交流时小欣发现第③次实验数据有误，这是由于接入A 后忘记调节变阻器，滑片仍在第②次实验的位置，此时变阻器接入的阻值是 Ω，调节滑动变阻器正确操作后，准确测得A的电流应该为 A。
9．如图甲所示是测量小灯泡的电功率实验电路图，已知小灯泡的额定电压为2.5V：
(1)小明根据测得的数据绘制了小灯泡的电流随电压变化的图像如图乙所示，由图像可知灯丝的电阻随温度的升高而 ；
(2)当小灯泡正常发光时功率为P额，若电流为0.15A时小灯泡功率为P，则P ；
(3)小明用定值电阻代替小灯泡能测出电阻Rx的阻值，电路图如图丙所示，已知滑动变阻器的最大阻值为R0，操作如下：
①将滑动变阻器的滑片调到中央位置，记录电压表示数为U1：
②将滑动变阻器的滑片调到阻值最大处，记录电压表示数为U2，则U1 （填“大于”、“小于”或“等于”），未知电阻的表达式Rx= 。
10．课后服务社团活动中，“创新”兴趣小组在“测定小灯泡的电功率”的实验中先用如图甲所示的器材进行实验，其中电源电压为6V，小灯泡额定电压为2.5V（正常发光时电阻约为12Ω）。
(1)请将电路连接完整（要求滑动变阻器滑片左移时，灯泡变亮）。
(2)为能顺利完成该实验，下列不同规格的滑动变阻器应选用_________（选填字母）。
A．“10Ω 0.5A”的滑动变阻器
B．“20Ω 2A”的滑动变阻器
C．“5Ω 1A”的滑动变阻器
(3)闭合开关后，发现电压表示数接近电源电压，电流表无示数，小灯泡不亮。那么出现该故障的原因是 。
(4)故障排除后重新连接电路，闭合开关，移动滑片，电压表的示数如图乙所示，为了测量小灯泡的额定功率，应将滑动变阻器的滑片向 端移动（选填“左”或“右”）。
(5)通过小灯泡的电流随它两端电压变化的关系如图丙所示，则小灯泡的额定功率为 W。
(6)实验结束后，某同学设计了如图丁所示的电路来测量额定电压为6V的小灯泡的额定功率。已知电源电压为18V，定值电阻R的阻值为20Ω。实验步骤如下：
①开关S、S1闭合，S2断开，调节滑动变阻器R′的滑片，使小灯泡正常发光；
②保持滑片位置不动，开关S、S2闭合，S1断开，此时电压表的示数为8V；
③再将 ，此时电压表的示数为14V；
④小灯泡的额定功率P额= W。
11．在测额定电压为3.8V的小灯泡（电阻约为10）电功率的实验时，小明连接了如图所示的电路，其中电源电压为6V。
(1)若在连接电路时，有A（5 0.6A）、B（10 0.5A）和C（20 0.3A）三个滑动变阻器可供选择，则应该选择变阻器 （A/B/C）连入电路，才能保证实验顺利进行。
(2)下表为某小组的实验记录表：
老师认为数据处理过程有误，你认为错误之处是： ，正确测量结果P额= W。
(3)整个实验过程中，若小灯泡电阻变化量的绝对值是ΔR1，滑动变阻器接入电路的电阻变化量的绝对值是ΔR2，则ΔR1和ΔR2大小关系是：ΔR1 ΔR2，（选填“＞”“＜”“＝”）.
(4)在某次实验时，电流表出现了故障不能使用，小明向老师借了一只定值电阻R0（阻值已知）、一个单刀双掷开关，借助部分现有的实验器材，设计了如下图所示的实验电路，测出了小灯泡的额定功率，请你帮她完成下列实验步骤：
①连接好实验电路，闭合开关S1，将开关S2拨到触点 （1/2），移动滑片，使电压表的示数为 V。
②滑动变阻器的滑片的位置 （不动/移动），再将开关S2拨到触点 （1/2），读出电压表的示数为U1。
③小灯泡额定功率的表达式为P额= 。
(5)小明同学经过进一步的实验发现，小灯泡灯丝电阻随温度的升高而增大，他还想比较以下两种情况下灯泡实际电功率的大小关系：
①灯泡实际电压为额定电压一半时的实际电功率P1；
②灯泡实际电流为额定电流的一半时的实际电功率P2；
利用所学物理知识请你帮他比较出P1与P2之间正确关系应该为：P1 P2（大于/小于/等于）。
12．在“测量小灯泡的电功率”的实验中，小灯泡的额定电压为2.5V，正常发光时的电阻约为8Ω。
(1)在图甲中，有一根导线未连接，请用笔画线代替导线将电路连接完整 。
(2)闭合开关后，小灯泡不亮，电流表没有示数，电压表示数超过量程，经检查，导线连接完好，则电路故障可能是小灯泡发生了 （选填“短路”或“断路”）。
(3)排除故障后，移动滑片P到某一位置时，电压表示数如图乙所示，为 V；此时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)移动滑片P，记下多组对应的电压表和电流表的示数，并绘制成图丙所示的I﹣U图像，由图像可计算出小灯泡的额定功率为 W。
(5)完成上述测量后，不用电压表，用如图所示的电路也可以测量已知额定电流的小灯泡的额定功率额，定值电阻的阻值为R0。实验步骤如下，请补充完整：
① ；
②保持滑片位置不动，闭合开关S、S1，断开开关S2，记下此时电流表的示数为I；
③小灯泡的额定功率的表达式为P额＝ 。（用已知量和测得量的字母表示）
13．做“测量小灯泡额定功率”的实验（灯泡的额定电压U额=2.5V，灯丝电阻阻值不变）。
(1)连接电路后，闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，直到电压表示数为2.5V时为止，此时电流表的示数如图乙，则小灯泡的额定电功率为 W。
(2)同组的小月同学设计了一个电路，如图丙，定值电阻的阻值为25Ω，也测出了该小灯泡正常发光时的功率，正确操作步骤如下：
①闭合开关S和 ，调节滑动变阻器滑片使电流表示数为I1= A；
②闭合开关S和 ，断开开关 ，保持滑动变阻器滑片位置不劫，读出电流表示数为I2；
③小灯泡的额定电功率表达式为P额= （用物理量符号表示）。
14．如图甲所示是小花“测量小灯泡的电阻”电路图，小灯泡正常发光的电压为2.5V，电阻约为10Ω，现有两个滑动变阻器A和B，它们的规格分别是：A“10Ω 1A”、B“50Ω 0.5A”，学生电源电压调为6V。
甲 乙 丙
(1)本实验中应选择 （选填“A”或“B”）滑动变阻器进行实验。
(2)闭合开关后，发现电流表指针不动，但电压表指针有明显偏转。若电路中只有一处故障，则故障是 。
(3)排除故障后，闭合开关，调节滑片到某一位置后，电压表的示数如图乙所示，此时应向 （选填“左”或“右”）移动滑动变阻器的滑片，使小灯泡正常发光，记录电压表和电流表的示数，并绘制成图丙所示的I-U关系图像，可计算出小灯泡正常发光时的电阻值为 Ω。
(4)观察图丙还发现小灯泡电阻在增大，这是因为受到 的影响。
(5)在实验过程中，若小灯泡电阻变化量的绝对值是R1，滑动变阻器接入电路中的电阻变化量的绝对值是R2，则：R1和R2大小关系正确的是___________（填选项）。
A．R1=R2B．R1R2
(6)小花同学将小灯泡取下换成阻值未知的定值电阻Rx，并将学生电源电压调为3V，利用“伏安法”测量电阻值，将测量得到的多组数据记录在表中，则她连接电路时可能出现的问题是 ，小花意识到问题后没有改变电路连接，而是用自己的办法正确计算出了三次电阻的值，最终得到Rx= Ω。
15．小黑计划做“探究通过导体的电流跟电阻R的关系”的实验、他根据实验电路图，在实验桌上连接了如图所示实验电路，实验桌上还有多个阻值已知的不同的定值电阻。小属要利用这些器材进行实验探究。
（1）请你在方框中画出正确的实验电路图 。
（2）若滑动变阻器的滑片P向左移动，接入电路的电阻值变小，则应将滑动变阻器的接线柱 连入电路。（选填“A”或“B”）
（3）小屠的探究实验主要步骤如下：
①闭合开关S，调节滑片位置，使电压表有合适的示数U，读出此时电流表的示数I，并把R、U、I记录在数据表格中。
②调节滑动变阻器的滑片，改变R两端的电压，并把U、I记录在数据表格中。
③仿照步骤②，再做四次实验，并把实验数据记录在表格中。
请你根据以上叙述回答下列问题：
（4）小屠计划探究的问题中的自变量是 ；
（5）根据以上实验步骤可知，小屠实际探究的是通过导体的电流l与 的关系；
（6）针对小屠计划探究的问题，在实验步骤②中，正确的操作方法应是：断开开关S换 ，再闭合开关S调节滑动变阻器的滑片位置，使 ，并记录R、I在数据表中。
（7）小屠实验中进行了多组实验，并根据自己的实验数据绘制出通过导体的电流随导体电阻变化规律的图像，如图所示。请你根据图像判断，当导体电阻为3Ω时，通过该导体的电流为 A。
编号
材料
长度/m
横截面积/mm²
灯泡亮度
A
锰铜合金
0.5
0.8
亮
B
镍铬合金
0.5
0.8
较亮
C
镍铬合金
0.5
0.4
较暗
D
镍铬合金
1.0
0.4
暗
实验次数
两端的电压/V
两端的电压/V
串联总电压/V
①
1.4
1.4
2.8
②
1.2
1.6
2.8
③
1.1
1.7
2.8
实验次数
1
2
3
电压U/V
1.0
2.0
3.0
电流I/A
0.10
0.20
—
实验次序
1
2
3
4
5
电压/V
1.2
1.6
2
2.4
2.8
电流/A
0.12
0.16
0.20
0.24

实验次数
①
②
③
R/Ω
15
B
A
I/A
0.2
0.3
0.4
实验序号
电压表示数/V
电流表示数/A
功率/W
额定功率/W
1
3.0
0.36
1.08
2
3.8
0.40
1.52
3
4.5
0.42
1.89
实验次数
1
2
3
电压U/V
1.47
1.80
2.02
电流I/A
0.3
0.24
0.2
电阻Rx/Ω