2023年中考物理一轮复习讲义--《电学实验动态变化归类分析》

这是一份2023年中考物理一轮复习讲义--《电学实验动态变化归类分析》，共14页。学案主要包含了滑动变阻器接入范围选择，电学实验，不合理实验数据选择等内容，欢迎下载使用。
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2.提高“回头率”：为了防止遗忘，就要采用提高“回头率”的`方法，即看完一节、一章、一部分之后，再回头扫视一遍，这样知识得到了系统的巩固，效果很好。
3.“空想法”：所谓空想法就是不看课本回想看过的内容;或看课本的大纲填充细节。
4.树形图：复习时，可以在每门考试科目众多的参考书中，选出一本较有代表性的参考书，通读全书后，理出该领域研究的主要线索。
5.梳理错题法：把综合复习阶段做过的所有习题重新浏览一遍。把曾经做错并改正后的题重点看一遍。
6.“齐头并进”法：在复习过程中，由于要复习的学科多，所以必须合理安排时间。学科和学科之间不可偏废。可将每天的时间划分为大致相等的5部分，用于7门课的复习，弱科花的时间稍多一些。
电学实验动态变化归类分析
一、滑动变阻器接入范围选择
计算滑动变阻器连入电路的阻值不小于多少（可拓展为选滑动变阻器的规格、计算可选择的定值电阻、计算电源电压的最大值……）
1.在测小灯泡的额定功率（或电阻）、探究电流与电压的关系、测量定值电阻的阻值的实验中，选取电流最小的实验数据（若只有一组数据，则就用这一组数据），结合电源电压运用欧姆定律进行计算。
例1.测量小灯泡（U额=2.5V）的实验中，得到的数据如表所示，为了完成这5次实验，应该选取最大阻值不小于________Ω的滑动变阳器（ 电源电压为4V）。
简析：R滑最大时—→I最小：Imin=0.1A
Imin=0.1A，UL=0.5V—→
Imin=0.1A，UR=4V－0.5V=3.5V—→
∴ R滑≥35Ω
例2.探究电流跟电压的关系，电源电压为6V不变，得到实验数据如表所示。根据表甲数据计算，滑动变阳器接入电路的最大阻值为________Ω，三次实验中，滑动变阻器消耗的功率变化了________W。
简析：定值：
Imin=0.1A，此时R滑最大
Imin=0.1A，UR=1V R定=10Ω
U滑=6V－1V=5V
①I1=0.1A，U滑1=5V P滑1=U滑1I1=0.5W
②I3=0.3A，U滑3=3V P滑3=U滑3I3=0.9W
∴ ΔP= P滑3－P滑1=0.4W
例3.为了测定某定值电阻的阻值，现提供如下器材：待测电阻，电压表，电流表，滑动变阻器（规格分别为“10Ω 1A”、“20Ω 2A”、“50Ω 1.5A”），开关，学生电源和若干条导线。
小明连接完电路后闭合开关，把滑动变阻器的滑片从一端移到另一端的过程中，共测得了如下表所示的三组数据。若电源电压在实验过程中不变，请你根据这些数据，解答下列问题：
（1）在导体电阻一定时，导体中的电流应随导体两端电压的增大而增大，可实验中电压表的示数越大，电流表的示数却越小，其原因可能是________________________________。
（2）该实验中所用电源电压是________V， 定值电阻的阻值是________Ω。
（3）从实验数据来看，小明所选的滑动变阻器的规格应当是________________。
简析：（1）电压表接在了滑动变阻器两端；
（2）设电源电压为U，由得：，解得：U=4V
于是，
（3）U电源=4V Imin=0.1A U滑=3V ∴ R滑≥30Ω
2.在探究电流与电阻的关系的实验中，根据定值电阻两端电压不变，运用串联分压的比例式，找到电源电压和定值电阻两端保持不变的电压，选取定值电阻最大阻值或者滑动变阻器的最大阻值进行计算。
2.1 电压分配比一定，滑动变阻器范围选择
例4.探究电流与电阻的关系的实验时，电源电压恒为3.0V，可供选择的定值电阻的阻值为5Ω、10Ω、15Ω、25Ω和30Ω。电路连接正确后，先用5Ω的定值电阻进行实验，移动滑动变阻器的滑片，记下电流表的示数为0.3A。为使用所有定值电阻完成实验，滑动变阻器的最大阻值不小于________Ω。
简析：当R=5Ω时：I=0.3A
U=IR=0.3A×5Ω=1.5V
∴ 定值电阻两端电压为1.5V
U电源=3V：定R 1.5V R定
滑R 1.5V R滑
⇒ R滑=R定 ⇒ R定max=30Ω ⇒ R滑=30Ω
∴ R滑≥30Ω
熟能生巧
1.（2022年湖北荆州）某学习小组计划探究电流与电阻的关系。可供使用的实验器材有：电源（电压恒为6V）、电流表、电压表、滑动变阻器、开关各一个，阻值分别为5Ω、15Ω、25Ω的定值电阻各一个、导线若干。

（1）连接电路时开关应该________（选填“断开”或“闭合”）。
（2）如图甲所示的实物电路中存在错误，小兰发现只需要改接一根导线就可以了，请在那一根错误的导线上画“×”，再画线把它改到正确的位置上。（导线不允许交叉）
（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的变化图像，由图像可知电阻R两端的电压为________V，为保证分别使用三个定值电阻均能顺利完成实验，滑动变阻器的最大阻值至少是________Ω。
2.小明在“探究电流与电阻关系”的实验中，所用电源是两节新的干电池，定值电用的阻值分别为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω。
（1）小明将5Ω的定值电阻接入如图甲所示的电路中，闭合开关，向右移动滑动变阻器的滑片，电压表示数________（选填“变大”、“变小”或“不变”）。经检查发现电路中有一根导线连接错误，请你在错误的导线上画“×”，并用笔画线代替导线将电路连接正确。
（2）改正电路后，闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，当电压表的示数为某一值时，电流表示数如图乙所示。接着小明用10Ω电阻替换5Ω电阻，并移动滑动变阻器的滑片，使电压表的示数仍为________V；
（3）小明将5Ω和15Ω电阻分别接入电路，并将电压表示数调到所控制的电压时，两次实验整个电路消耗的电功率之比为________；
（4）为确保所给的定值电阻接入电路后都能正常进行实验，那么，滑动变阻器的最大阻值至少为________；
（5）通过实验探究，小明得出的结论是：当电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻成________。
（6）实验结束后，小明想测一个额定电压为2.5V小灯泡的额定功率，但电流表损坏。他用四节新干电池串联作电源，另有规格为“20Ω 1A”的滑动变阻器R1和一个铭牌不清的滑动变阻器R2，设计了如图丙所示的电路。请你帮他完成测量过程：
①闭合开关，将滑动变阻器R1的滑片移至最左端，调节滑动变阻器R2的滑片，使电压表示数为________V，小灯泡正常发光；
②保持滑动变阻器R2的滑片位置不动，将滑动变阻器R1的滑片移至最右端，读出电压表的示数为0.5V；
③小灯泡的额定功率为________W。
2.2 电压分配比一定，定值电阻范围选择
例5.探究电流与电阻的关系的实验时，电源电压恒为4.5V，滑动变阻器规格为“20Ω 1A”，可供选择的定值电阻的阻值为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω和30Ω。某同学正确连接电路后，先用5Ω定值电阻进行实验，闭合开关后，移动滑动变阻器的滑片，此时电流表示数为0.4A。该同学还想多测量几组数据，但是他不能选用的定值电阻是________、________、________。
简析：如图所示：
电压：U定=IR=0.4A×5Ω=2V⇒U滑=2.5V
⇒⇒⇒∵ R滑max=20Ω ∴
∴ R定≤16Ω
熟能生巧
3.小玲做“探究电流与电阻的关系”实验。实验中电源电压为4.5V恒定不变，电流表选用“0~0.6A”量程，电压表选用“0~3V”量程，滑动变阻器规格为50Ω 1A。
（1）连接电路时，开关应________；
（2）在如图甲所示的电路中，闭合开关，移动滑片，发现电流表示数几乎为零，电压表有示数，原因是________________________。分析有一根导线连接错误，请在连接错误的导线上打“×”，并补画出一根导线连接成正确的电路；
（3）小玲连接好正确电路后，在AB间分别接入阻值不同的电阻R，测量了五组实验数据，其中第2组实验的电流表示数如图乙所示为________A；测得的其他四组数据如表所示，小玲检查后发现有一组数据存在错误，导致出错的原因是________________。
（4）小玲根据正确的实验数据得出实验结论：电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻成________；
（5）以上实验控制AB间的电压为________V不变，为了使实验结论更可靠，小玲想继续保持此电压不变再多测几组数据，请计算AB间允许接入电阻R的阻值范围是________Ω。
4.用甲电路探究“电流跟电阻的关系”，电源电压恒为3V，滑动变阻器规格为“50Ω 2A”。
（1）连接电路时开关应________；滑动变阻器滑片移动至________端（选填“A”或“B”）端；
（2）滑片P移至阻值最大处，将5Ω电阻接入电路，闭合开关，移动滑片P发现，电压表始终有示数，电流表始终无示数，其原因可能是________（只填序号）：
A.R短路 B.R断路 C.滑动变阻器短路
（3）故障排除后，移动滑片P使电压表的示数如图乙所示，记下电压表的示数为________。
（4）将5Ω电阻换成10Ω电阻为保持电压表示数不变，滑片P应向________（选填“4”或“B”）端移动，直到电压表的示数为________V，此时电流表的示数为________A；
（5）若每次实验均选用单个定值电阻连入电路，小斌现在有“15Ω、20Ω、25Ω、30Ω、35Ω”5 个电阻，你认为能供继续实验的电阻最多还有________个。
（6）在电学实验中，其中三个实验都用到图丙的电路图，下列说法正确的是________。
A.研究“电流与电压的关系”可以用灯泡代替定值电阻进行实验
B.研究“电流与电阻的关系”每次更换电阻后，都要移动滑动变阻器使电流表示数不变
C.“伏安法”测定值电阻，多次实验的目的是求平均值，减小误差
D.在A、B、C选项的三个实验中，滑动变阻器的作用是完全一样的
5.在“探究电流与电压、电阻的关系”实验中，部分器材选用如下：电压为6V的电源，标有“50Ω，1A”的滑动变阻器，阻值不同的定值电阻若干，其他器材，回答下列问题。
（1）甲图是小明同学连接的实验电路，正准备闭合开关时，旁边的小兰急忙拦住他，说接线错了。小兰发现只要改接一根导线就可以，请把接错的那一根导线找出来，打上“×”，再画线把它改到正确的位置上。
（2）闭合开关后，发现电流表无示数，电压表指针超过量程，则故障可能是定值电阻________（选填 “短路”或“断路”）。
（3）排除故障后，小明同学首先“探究电流与电压的关系”，并得到图乙所示的实验数据，分析数据可得结论：________________________________________________________________。
（4）接着，小明又进行了“探究电流与电阻关系”的实验，先将5Ω定值电阻接入电路，在移动滑片的过程中，眼睛应注意观察__________（选填“电流表”、“电压表"或“滑动变阻器”）。
（5）断开开关，取下5Ω的定值电阻，换成10Ω的值电阻，闭合开关，应移动滑片，直至电压表示数为________V时，读出电流表的示数。记录实验数据，并绘制成图乙所示图像，分析图像可知：当导体两端的电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻成________。
【拓展】当将20Ω定值电阻换成30Ω电阻时，无论怎样移动滑片，都无法保证电压不变，原因是滑动变阻器的最大阻值________（选填“过大”或“过小”）。为了完成本实验，接入的定值电阻最大不超过________Ω。
2.3 电压分配比一定，电源电压范围选择
例6.探究电流与电阻的关系时，电源电压保持不变，选用的定值电阻的阻值分别为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω和25Ω，滑动变阻器的规格为“30Ω 1.5 A”。某同学先用5Ω的定值电阻进行实验，闭合开关后，移动滑片，当电流表的示数为0.4A时记下电压表的示数。若实验中电源电压有4V、6V、8V和10V四种可选，则该同学选用的电源电压可能是________V。
简析：定值电阻：U= IR=0.4A×5Ω=2V ⇒定值电阻两端电压2V不变
R定：2V R滑：U电源－2V ⇒ ⇒
∴ R滑max=30Ω，R定max=25Ω ⇒
熟能生巧
6.小明同学在“探究通过导体的电流与电阻的关系”时，他用如图所示的电路进行实验，可供选择的定值电阻分别为2.5Ω、5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω。实验中电阻R两端的电压始终保持3V不变，滑动变阻器的规格为“15Ω 1A”。
（1）请用笔画线代替导线，将图中实物电路连接完整，要求滑动变阻器的滑片P向B端移动时接入电路的电阻变大。
（2）连接电路时开关应该断开，闭合开关前，滑动变阻器的滑片应该移至________（A/B）端，闭合开关后，小明发现电流表示数为0，电压表示数很大，故障原因可能是___________。
（3）实验中，不能被选用的电阻为________Ω，若要全部电阻都能继续实验，需要换一个最大电流至少是________的滑动变阻器。
（4）保证可用电阻均能正常进行实验，电源电压应该________V至________V之间；
（5）正确实验结束后，得出的结论是______________________________________________________。
7.小明利用实验室提供的器材：学生电源、五个定值电阻（R1=5Ω、R2=10Ω、R3=12.5Ω、R4=20Ω、R5= 25Ω）、标有“20Ω 1A”的滑动变阻器R0等实验器材，探究“电流与电阻关系”的实验。
（1）图甲是连接的电路，其中有一根导线连接错误，请你在这根导线上打“×”，并用笔画线代替导线画出正确的连线。
（2）连线正确后闭合开关，电流表无示数，电压表有示数，可能的原因是________。
A.电阻R1短路 B.滑动变阻器R0短路
C.电阻R1断路 D.滑动变阻器R0断路
（3）排除故障后，闭合开关，调节滑动变阻器滑片P到某一位置，记录数据时，电流表示数如图乙中所示为________A；再依次用剩下4个电阻替换5Ω的电阻，调节滑动变阻器滑片P，直到电压表示数为________时，再记录另一只电表的读数。
（4） 当接入R5时，无论如何调节滑动变阻器，均不能调到所需数值，为能完成实验，电源电压选取范围是_________V。调整电源后，多次实验的结果如表所示。
（5）处理数据描绘图像时，小明选取I-作图线，这样做的优点是__________________________。
8.实验小组在“探究电流与电阻关系”的实验中，实验器材：三节新干电池、电流表、电压表、定值电阻（阻值分别为5Ω、10Ω、20Ω、25Ω）、滑动变阻器（规格为“30Ω 1A"）、开关和若干导线：
（1）同学们连接的电路如图所示，检查电路时发现接线有一处错误。请你在图中将连接错误的导线画“×”，并用笔画线代替导线画出一根正确连接的导线。
（2）正确连接电路后，在开关闭合前，应将滑动变阻器的滑片移到________（选填“A”或“B”）端。
（3）闭合开关，同学们发现电流表无示数，电压表指针偏转到最大示数的右侧，其原因可能是定值电阻________（选填“断路”或“短路”）。
（4）排除故障后，分别用5Ω、10Ω、20Ω的电阻进行实验，正确操作，记录的数据如表所示：
分析实验数据可知：①实验中控制电压表的示数为________V不变；②当电压一定时，导体中的电流与导体的电阻成________关系；③当使用25Ω的定值电阻做实验时，为了使电压表的示数与前三次相同，电源电压应不高于________V。
二、电学实验，不合理实验数据选择
火眼金睛，识别不合理数据（或者解释不合常规数据产生的原因）。
常见不合理数据：滑动变阻器的最大阻值太小，不能使定值电阻两端电压为××V；灯丝电阻的变化不符合“随温度的升高而增大”的规律；探究“电流与电阻的关系”时，未保持定值电阻两端电压一定……
常见不合常规的数据：电压表示数增大时，电流表示数减小（电压表并联在滑动变阻器两端）。
例7.某同学探究电流与电压的关系已知电源电压恒为6.0V， 滑动变阻器规格为“20Ω 1.0A”。实验中得到的数据如下。其中第________次实验的数据为拼凑的，理由是________________________。
简析：
R总max=R定+R滑max=5Ω+20Ω25Ω
所以，第一次实验的数据为拼凑的，理由是定值电阻两端的电压无法达到1V。
例8.某同学在探究电阻一定时电流与电压关系时得到的数据如表，这些数据中第________组是明显错误的，分析时需要把它剔除掉。
简析：根据表格电压、电流数据可求出电阻R：
可见，第4组是明显错误的。
例9.小灯泡电压为2.5V。记录的部分数据如下表所示，其中有一组数据明显存在错误，这组数据是________（填数据序号）。
简析：通过灯的电流随电压的增大而增大，根据P=UI知，灯的功率变大，灯丝的温度升高，灯丝的电阻变大，即灯的电阻随电压的增大而增大。
根据表格电压、电流数据可求出电阻R：
而表中灯的电压大小关系是：U4>U1>U2>U3，第2次灯的电阻却为最大，不符合这个规律。
思考：若滑动变阻器的规格为“100Ω 0.5A”，剔除掉错误数据，分析后可以得出实验中电源电压不会超过_______V。
解析：灯与变阻器串联，变阻器连入电路中的电阻越大，总电阻越大，由欧姆定律，电路中的电流越小，在第3次实验变阻器连入电路中的电阻最大，变阻器的电压小于：
U3滑=I3R滑=0.05A×100Ω=5V
由串联电路电压的规律，电源电压：U总＜U3滑+U3=5V+0.1V=5.1V
熟能生巧
9.在探究电流与电阻的关系时：
（1）图甲是实验电路图的一部分，要完成实验，请在此基础上将实验电路图补充完整：

（2）按补充完整后的图甲进行实验，闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片置于________端；
（3）闭合开关后，发现电流表的指针如图乙所示，造成这一现象的原因是_______________________；
（4）通过实验，得到的实验数据如下表所示，这些数据中，有一组是明显错误的，错误数据的序号是________。
熟能生巧参考答案：
1.简析：（1）断开；（2）如图所示：
（3）由图乙可知，电阻两端的电压始终为：U定=IR定=0.1A×25Ω=0.5A×5Ω=2.5V
滑动变阻器分得的电压：U滑=6V－2.5V=3.5V
—→
2.简析：（1）变大；如图所示：
（2）I=0.3A，R=5Ω⇒U=IR=0.3A×5Ω=1.5V
（3）U=1.5V⇒R1=5Ω，I1=0.3A；R2=15Ω，I2=0.1A⇒
（4）U电源=3V⇒U定=1.5V，U滑=1.5V⇒⇒R滑=R定
∵ R定max=25Ω ∴ R滑=25Ω⇒R滑≥25Ω
（5）反比
（6）R1+RL：U总=3.5V RL：UL=0.5V ∴ U1=3V，R1=20Ω
∴ PL=ULI=2.5V×0.15A=0.375W
3.简析：（1）断开；（2）如图所示：
（3）0.3A；读错电流表量程；（4）反比；
（5）①U电源=4.5V⇒R定：3V R滑：1.5V⇒⇒R定=2R滑≤100Ω
②Imax=0.6A，当Imax=0.6A，U定=3V，
∴ 5Ω≤R定≤100Ω
4.简析：（1）断开；A；（2）B；（3）0.6A；（4）A；0.6V；0.06A；（5）0
U电源=4V⇒R定：0.6V R滑：2.4V⇒⇒
（6）C
5.简析：（1）如图所示：
（2）断路；（3）当导体的电阻一定时，通过导体的电流与导体两端的电压成正比；（4）电压表；
（5）2V；反比；
拓展：过小；
U电源=6V⇒R定：2V R滑：4V⇒⇒
6.简析：（1）如图所示：
（2）断开；B；R断路；
（3）2.5Ω；1.2A
（4）3V；4.8V
R定：3V R滑：U－3V Rmax=25Ω R滑max=15Ω U电源max
∴ ⇒U电源=4.8V
（5）当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
7.简析：（1）如图所示：
（2）C；（3）0.4A；2V；（4）2~3.6V。
8.简析：（1）如图所示：
（2）A；（3）断路；（4）2V；反比；4.4V。
U电源=U ⇒R定：2V R滑：U－2V ⇒ ⇒U≤4.4V
∴ U≤4.4V
9.简析：（1）探究电流与电阻的关系，需要控制定值电阻两端的电压不变，将电压表并联在定值电阻的两端，实验电路如图所示：
（2）为了保护电路，闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片置于阻值最大处，即a端；
（3）由图乙中可知，此时电流表的指针发生了反向偏转，原因是电流表的正负接线柱接反了；
（4）本实验中，定值电阻两端的电压是不变的，根据U=IR，求出6次实验电阻两端的电压如下表：
可见，第2次实验数据是错误的。实验次数
1
2
3
4
5
电压U/V
2.5
2.0
1.5
1.0
0.5
电流I/A
0.24
0.22
0.19
0.16
0.10
数据序号
1
2
3
电压U/V
1
2
3
电流I/A
0.1
0.2
0.3
实验次数
1
2
3
4
5
6
电压表示数U/V
3.0
2.8
2.5
2.0
1.8
1.5
电流表示灵数I/A
0.10
0.12
0.15
0.20
0.22
0.25
实验组次
1
2
3
4
5
电阻R/Ω
5
10
15
25
30
电流I/A
0.6
1
0.12
0.1
电压U/V
1.2
1.6
2.0
2.4
2.8
电流I/A
0.12
0.16
0.20
0.24
0.28
实验序号
1
2
3
4
5
电阻阻值R/Ω
5
10
12.5
20
25
电流表示数I/A
0.2
0.16
0.1
0.08
电阻倒数/
0.2
0.1
0.08
0.05
0.04
实验组次
1
2
3
4
电阻R/Ω
5
10
20
25
电流I/A
0.4
0.2
0.1
实验组次
1
2
3
4
5
电压U/V
1.0
1.2
1.8
2.0
2.2
电流I/A
0.20
0.24
0.36
0.40
0.44
实验组次
1
2
3
4
5
电压U/V
0.3
0.6
0.9
1.2
1.5
电流I/A
0.08
0.15
0.23
0.40
0.38
实验组次
1
2
3
4
5
电压U/V
0.3
0.6
0.9
1.2
1.5
电流I/A
0.08
0.15
0.23
0.40
0.38
电阻R/Ω
3.8
4.0
3.9
3.0
3.9
实验组次
1
2
3
4
电压U/V
2.1
1.3
0.1
3.0
电流I/A
0.26
0.11
0.05
0.30
实验组次
1
2
3
4
电压U/V
2.1
1.3
0.1
3.0
电流I/A
0.26
0.11
0.05
0.30
电阻R/Ω
8.08
11.82
2
10
数据序号
1
2
3
4
5
6
电阻R/Ω
5
10
15
20
25
30
电流I/A
0.60
0.40
0.20
0.15
0.12
0.10
数据序号
1
2
3
4
5
6
电阻R/Ω
5
10
15
20
25
30
电流I/A
0.60
0.40
0.20
0.15
0.12
0.10
电压U/V
3
4
3
3
3
3