【实战中考】2024重难典题型综合突破子专题2实验重难典突破一、教材重点实验类型三 (3)

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（1）电路当中小灯泡不亮的主要原因
①小灯泡自身发生了故障
②小灯泡之外的电器元件发生了断路故障
③电路当中的电流以及电压没有达到小灯泡的发光要求
（2）小灯泡发光的相关判断
①若小灯泡很亮，一会儿后熄灭，则说明电路中电流过大，然后烧坏小灯泡，即一开始电路的电阻很小
②若小灯泡在连接完最后一根导线时突然亮了，则说明在连接电路时开关没有断开
③若小灯泡的亮度始终保持发光较暗的情况．则说明电路中除小灯泡外的电路电阻太大了
（1）缺电流表
设计思路：利用电压表并联阻值已知的定值电阻等效替代电流表，通过移动滑片使得灯泡正常发光
注：在等效替代的过程中，当小灯泡正常发光后，电路中的电流不能发生变化，即电路中的电阻不能发生变化
（2）缺电压表
设计思路：
①利用电流表串联定值电阻（或者已知最大阻值的滑动变阻器）等效替代电压表，调节滑片的位置，使电流表的示数等于
②利用电流表测出通过小灯泡的电流
（3）电阻箱替代法
设计思路：利用电阻箱替代正常发光的小灯泡，使得此时电路中电流表或电压表的示数不发生变化。
1．实践小组的同学们进行“伏安法测量小灯泡电阻”的实验，连接了如图所示的实物图，请你帮助解决小组同学在测量过程中遇到的问题：
（1）开关闭合后，发现小灯泡不亮，同学们猜想了一些可能的原因，见下表，请你根据电流表和电压表的示数情况将他们提出的猜想补充完整；（猜想即是电路可能出现的故障）
（2）闭合开关后，电流表与电压表的指针均发生偏转，而小灯泡不亮，其原因可能是 ；
（3）闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，发现小灯泡始终不亮，两电表均无示数，为判断故障原因，将电压表与滑动变阻器并联，电压表有示数，则电路发生故障的原因是 ；
（4）闭合开关，小灯泡很亮，一会儿后熄灭，则产生该现象的原因可能是 。
（设问源自2022山西晋中模拟）
2．在测小灯泡电阻的实验中，由于缺少电流表，小明找老师借了一个已知最大阻值为R0的滑动变阻器R'，设计了如图所示的实验电路，也测出了已知额定电压为U额的小灯泡在正常发光时的电阻RL。请你补全实验步骤：
①闭合开关，先调节滑动变阻器R'的滑片到最 （选填“左”或“右”）端，再调节滑动变阻器R的滑片，直到电压表的读数为U额；
② ，读出这时电压表的读数，用U表示；
③小灯泡正常发光时电阻的表达式RL= 。（用已知量和测量量表示）
3．小琳设想如果没有电压表，能否再找一只电流表和一个定值电阻来代替电压表，于是她设计了如图所示的电路原理图（定值电阻的阻值为R0），连接电路并检查无误后闭合开关S，调节滑动变阻器R使小灯泡正常发光，此时电流表A1、A2示数分别为I1、I2时，灯丝电阻RL= （用R0、I1、I2表示测量结果）。
（设问源自2022泰安中考）
4．小敏在测量一个额定电流为的小灯泡的电阻时，发现没有电压表，老师给她两个开关和一个电阻箱，小敏设计的电路图如图所示，请你将小敏的实验步骤补充完整：
①只闭合开关，移动滑动变阻器滑片，使电流表示数为 ；
② ，保持滑片的位置不变，调节电阻箱，当电流表示数为 时，读出电阻箱连入电路中的电阻为R；
③小灯泡正常发光时的阻值 （用已知量和测量量表示）。
5．实践小组的同学们在测量额定电压为的小灯泡正常发光时的电阻（小灯泡的阻值约为），滑动变阻器规格为“ ”。
（1）请你用笔画线代替导线，将图甲中的电路连接完整（导线不得交叉） ；
（2）同学们把电器元件接入电路，刚连接好最后一根导线，小灯泡立即发光，请你分析产生这种现象的原因： ；
（3）排除不当操作后，当小灯泡正常发光时，电流表的示数如图乙所示，电流大小为 A，小灯泡正常发光时的电阻为 （电阻的计算结果保留一位小数）；
（4）若实验中电流表坏了，为了测量小灯泡正常发光时的电阻，好学的小华同学又向老师要了一个的定值电阻，设计了如图丙所示的电路及实验方案：
①闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，使电压表示数等于小灯泡的额定电压；
②保持滑片位置不变，只将电压表的a点接线改接到c点，测出定值电阻两端的电压，通过计算得出小灯泡的电阻。
请指出他设计方案中存在的两个问题：
问题一： ；
问题二： 。
（设问源自2021江西中考）
（5）在实验中，小组的小明除了记录其正常发光时的数据之外，还记录了5组流过小灯泡的电流以及灯泡两端电压（包括略高于额定电压），他准备用记录的数据计算电阻取平均值作为小灯泡的电阻，同组的小刚认为这样处理不正确，理由是：____________。
（设问源自2021宁夏中考）
（6）在某次测量中，调节滑动变阻器滑片到某一位置时，电压表示数为，要测小灯泡正常发光时的电阻，应将滑片适当地向___________（选填“左”或“右”）端移动，同时眼睛应观察___________示数。
（7）（测量仪器对实验的影响评估）在完成上述实验后，小组同学还想测量另一额定功率为的小灯泡正常发光时的电阻，他们换用了电压恒为的电源，为了测出小灯泡正常发光时的电阻，关于下一步的操作，小组中的小丽和小溪同学展开了讨论：
①小丽认为电压表换为的量程即可测出小灯泡正常发光时的电阻，爱思考的小溪说电压表仍选也能测出小灯泡正常发光时的电阻，请在图丁所示的虚线框内画出小溪的电路图_________。
②小丽和小溪谁的测量结果更精确，为什么？_________。
【一题多设问】答案：（5）小灯泡的电阻随温度变化而变化，所以取平均值是没有意义的 （6）左电压表 （7）①如答图乙所示 ②小溪的方案测量结果更精确；因为电压表的大量程为，其分度值为，读数时误差较大，使测量结果偏差较大，而电压表的小量程为，分度值为，读数时误差较小，使测量结果偏差较小，故小溪的方案测量结果更精确．
（4）考虑电学设计方案是否合理，应该从下面几个方面去考虑：①电压表的量程选择以及能不能达到所要求的电压；②各个电器元件的连接方式是否有误；③实验操作的步骤是否正确等
（5）求平均值的作用是减小误差而小灯泡的阻值随温度的变化而变化，不是一个固定值
注：另有题目在实验数据表格中设计电阻平均值一栏，这也是错误的
（7）①判断电路当中能不能求出小灯泡正常发光时的电阻，则需要测量出小灯泡的额定电压和额定电流，只要能测量出这两个量，就可计算出小灯泡正常发光时的阻值
②对于评价实验测量结果的精确度，所秉承的原则是：看测量仪器的分度值，分度值越小，越精确
6．学校科技创新小组用伏安法测量小灯泡的电阻，电源电压恒为3V，待测小灯泡的额定电压为2.5V；
（1）请用笔画线代替导线，完成图中实物电路图的连接（滑片P向右移动时，电流表的示数变小） ；
（2）闭合开关后小灯泡亮度很暗，移动滑片小灯泡亮度不变，则电路中的故障是 ；
（3）排除故障后，接通电路，向左移动滑动变阻器的滑片P，直到观察到 ，表明小灯泡正常发光，此时电流表的读数是0.3A，则小灯泡正常发光时的阻值为 Ω（计算结果保留一位小数）。继续向左移动滑片，则可能出现的现象有 （写出一条即可）。
7．在测量标有2.5V字样的小灯泡电阻的实验中，图甲是小明连接好的实物电路。
（1）要用电压表测量小灯泡两端的电压，图甲电路中有一处导线连接错误，请在错误的导线上打“×”，并用笔画线代替导线将电路连接正确。
（2）闭合开关前，滑动变阻器的滑片应置于最 选填（“左”或“右”）端。
（3）闭合开关后，发现小灯泡不亮，接下来应该进行的操作是 （填序号）。
A．检查导线连接是否良好B．移动滑动变阻器的滑片观察小灯泡是否发光
C．断开开关 D．观察电流表和电压表是否有示数
（4）多次改变滑动变阻器滑片的位置，小明记录了多组电压U、电流I的对应数据，然后画出小灯泡的U-I曲线如图乙所示，符合实际的是 。
（5）(补全特殊方法测量电路）在实验进行一段时间后，小明发现电流表损坏了，他利用一阻值已知的定值电阻R0也能测量出已知额定电压为U额的小灯泡正常发光时的电阻，请在图丙所示的电路图中的虚线框内填入合适的电路元件符号 。
①闭合开关S1、S2，断开S，移动滑动变阻器的滑片，使电表的示数为 。
② ，保持滑片的位置不动，读出电表的示数为U1。
③小灯泡正常发光时的电阻为RL= 。（用已知量和测量量表示）
8．小组同学在做测量“小灯泡的电阻”的实验中，有如下器材：电压表、电流表、开关、电压为的电源、标有“”的小灯泡（阻值约为），滑动变阻器及导线若干。
（1）按如图甲所示的电路，用笔画线代替导线将图乙中的实验器材全部连接起来 ；
（2）连接好电路后，“试触”时，发现电压表指针偏转角度很小，移动滑动变阻器滑片，发现指针偏转角度仍很小，为了准确地测量这一电压，接下来应进行的操作是 ；
（3）实验测得的数据记录如表：由表格可知小灯泡正常发光时的电阻为 （保留一位小数）；请你根据表中的数据在图丙中的坐标纸上作出小灯泡的图像 ；
【点睛】
（4）创新题·观点质疑 小组的小军看了实验测得的数据，发现当电压越高时，所计算出来的电阻越大，同其他同学交流，发现其他小组也都有类似的现象，结合小灯泡发光发热的特性，小军突然意识到小灯泡的电阻可能与 有关，而同组的小民则认为，实验肯定会有误差，为什么不能说是误差造成的呢？小军说如果是测量误差的原因，电阻的多次测量值会表现出 的特点。
9．某科学兴趣小组在测量额定电压为2.5V的小灯泡灯丝的电阻时发现，小灯泡两端的电压越大，测得电阻的阻值也越大，针对上述现象，同学们进行了如下的探究：
【提出猜想】①灯丝两端的电压增大导致电阻增大；
②灯丝的温度升高导致电阻增大；
【实验器材】干电池2节，额定电压为2.5V的小灯泡1只，电流表1个，电压表1个，滑动变阻器1个，开关1个，装满水的塑料瓶，导线若干；
【进行实验】
①按图连接好电路，将灯丝插入瓶口浸入水中，使灯丝的温度保持不变；
②闭合开关S，读出电压表和电流表示数，计算相应的电阻值，记录在表格中；
③多次改变滑动变阻器的阻值，重复步骤②；
连接电路时，电压表量程选择0~3V而不是0~15V的目的是 ；
请设计实验数据记录表格 ；
【得出结论】若猜想①被否定，则实验中得到的结果是 ；
若猜想②是正确的，那么接下来所应该进行的操作以及实验现象是 ；
【交流反思】通过实验现象我们发现，灯丝电阻改变的本质原因是灯丝温度的变化。自然界在呈现真相的同时，也常会带有一定假象，同学们要善于透过现象看本质。例如，用活塞抽水机抽水时，表面上看是依靠活塞的吸力，而本质是依靠 。
猜想
电压表示数情况
电流表示数情况
①
示数接近电源电压
示数为零
②
示数为零
有示数
次数
1
2
3
4
电压
1.3
1.7
2.1
2.5
电流
0.22
0.24
0.26
0.28
参考答案：
1． 小灯泡断路 小灯泡短路 滑动变阻器接入电路的阻值太大 滑动变阻器断路 闭合开关前滑动变阻器的滑片不在最大阻值处
【详解】（1）[1][2]当开关闭合后，发现小灯泡不亮，分析实物图可知，电压表测量小灯泡两端电压，电流表测量电路中的电流，分析电路故障时，先用电流表定性，再用电压表定位。①首先根据电流表的示数为零，可以判断出电路中出现断路的情况，再根据电压表的示数接近电源电压，与电流表的示数变化情况相反，可判断出是小灯泡断路；②首先根据电流表有示数，可以判断出电路中出现短路的情况，再根据电压表的示数为零，与电流表的示数变化情况相反，可判断出是小灯泡短路。
（2）[3]闭合开关后，电流表与电压表的指针均发生偏转，而小灯泡不亮，其原因可能是滑动变阻器接入电路的阻值太大，而导致整个电路中的电流过小和小灯泡两端分得的电压过低，没有达到小灯泡的发光功率。
（3）[4]小灯泡不亮，两电表无示数，电路中有断路的情况发生，将电压表并联接在滑动变阻器两端，发现电压表有示数，则说明断路的是滑动变阻器。
（4）[5]连好电路闭合开关，发现小灯泡先很亮后熄灭，说明电路电流太大，电路电阻太小，小灯泡烧坏这是因为闭合开关前，滑动变阻器滑片没有移到阻值最大处。
2． 左 保持滑动变阻器R的滑片不变，接着调节滑动变阻器R'的滑片到最右端
【详解】①[1]为了使灯泡正常发光测量灯泡电阻，所以应闭合开关，先调节滑动变阻器R′的滑片到最左端，再调节滑动变阻器R的滑片，直到电压表的读数达到灯泡的额定电压，即U额。
②[2]为了测电路中的电流，应保持滑动变阻器R的滑片不变，接着调节滑动变阻器R′的滑片到最右端，读出这时电压表的读数，用U表示。
③[3]因串联电路中总电压等于各分电压之和，所以R'两端的电压
因串联电路中电流处处相等，所以电路中的电流
所以小灯泡正常发光时的电阻
3．
【详解】由图可知灯泡和定值电阻并联后与滑动变阻器串联接入电路，电流表A1测干路电流，电流表A2测通过定值电阻R0的电流，闭合开关S，调节滑动变阻器R，当电流表A1、A2示数分别为I1，I2时，因为R0与L并联，并联电路干路电流等于各支路电流之和，则通过灯泡的电流
IL=I1-I2
并联电路各支路两端电压相等，根据欧姆定律可得灯泡两端的电压
UL=U0=I2R0
灯丝电阻
4． I额
断开、闭合 I额 R
【详解】①[1]只闭合开关，移动滑动变阻器滑片，使电流表示数为，此时电路为滑动变阻器与小灯泡串联，小灯泡正常发光。
②[2]由于①中灯泡串联在电路中，所以需要断开、闭合，将电阻箱串联在电路中，保持滑片的位置不变，调节电阻箱，当电流表示数为，此时电路为滑动变阻器与电阻箱串联。
③[3]由于前两个步骤中，电路中电流相等，所以此时电阻箱连入的阻值R等于小灯泡正常发光时的电阻。
5． 连接电路时开关未断开 0.28 8.9 小灯泡两端的电压不能达到额定电压 电压表的正负接线柱接反
【详解】（1）[1]测量小灯泡的电阻，灯泡应与滑动变阻器串联，电压表测量灯泡电压，电流表测量灯泡电流，灯泡额定功率为2.5V，则电压表的量程选择0~3V即可，如图所示：

（2）[2]同学们把电器元件接入电路，刚连接好最后一根导线，小灯泡立即发光，说明连完最后一条导线，电路就处于通路状态，开关没有断开。
（3）[3]电流表的量程为，分度值为0.02A，所以电流表的读数是。
[4]由欧姆定律得，小灯泡正常发光时的电阻
（4）[5][6]①闭合开关，移动滑动变阻器的滑片使其接入电路的阻值为0时，此时电路的电流
此时灯泡两端的电压
所以，灯泡两端的电压不能达到额定电压。
②保持滑片位置不变，电压表所接的b接点不动，只断开a接点，改接到c接点上，会造成电压表正负接线柱接反，不能测定值电阻两端的电压。
6． 滑动变阻器接了下面的两个接线柱 电压表示数为2.5V 8.3 小灯泡被烧毁
【详解】（1）[1]滑片P向右移动时，电流表的示数变小，说明整个电路中的电阻变大。用伏安法测量小灯泡的电阻时，电路为灯泡和滑动变阻器的串联电路，根据串联电路的特点可知，滑片P向右移动时，滑动变阻器接入电路的阻值变大，故将灯泡右端接线柱与滑动变阻器的A接线柱相连，如图所示：
（2）[2]小灯泡亮度很暗，说明电路当中的电流很小，移动滑片小灯泡亮度不变，电流大小不变，所以故障为滑动变阻器接了下面两个接线柱。
（3）[3][4]小灯泡在额定电压下正常发光，所以检查无误后，接通电路，向左移动滑动变阻器的滑片P，观察到电压表的示数为2.5V时，表明小灯泡正常发光，电流表示数为0.3A，由欧姆定律可知小灯泡正常发光时的电阻为
[5]滑片继续向左移动，滑动变阻器连入电路的电阻减小，电路的电流增大，小灯泡两端的电压变大，根据P=UI知，小灯泡的实际功率变大，小灯泡的亮度更亮，当大于额定功率过多时，灯泡可能被烧毁。
7． 左 B A U额 闭合开关S1、S，断开S2
【详解】（1）[1]电压表测小灯泡两端的电压，应与小灯泡并联，并且正进负出，如图所示：
（2）[2]滑动变阻器的作用是保护电路，因此闭合开关前，滑片应置于最大阻值处左端。
（3）[3]小灯泡不亮的原因有：a．电路中的电流太小了；b．电路故障，因此闭合开关，小灯泡不亮，接下来就得移动滑片来改变电路中的电流，若观察到小灯泡发光，就说明电路没有问题，若不能，就该考虑电路故障问题了，故选B。
（4）[4]由于小灯泡的电阻随温度的升高而变大，因此其曲线在图像中靠近U轴，故选A。
（5）[5][6][7][8]分析电路：闭合开关S1、S，断开S，与小灯泡并联的元件肯定是电压表，与小灯泡串联的元件是定值电阻R0。滑动变阻器和小灯泡、定值电阻串联，移动滑片使电压表的示数为U额，此时小灯泡正常发光；要想测出小灯泡正常发光时的电阻，那么电路的连接关系不能改变，可以闭合开关S1、S2，断开S，保持滑片的位置不动，此时电压表测小灯泡和定值电阻的总电压U1，因为电路一直都是串联电路，电流处处相等，所以
求得小灯泡正常发光时的电阻为
电路图如图所示：
8． 见解析 断开开关，改接电压表小量程 8.9 见解析 温度 时大时小
【详解】（1）[1]按图甲连接电路，电源为两节干电池，电压表与小灯泡并联，接小量程；电流表串联在电路中，因为小灯泡的阻值约为，故其电路中的电流约为
故电流表的量程应选择，如图甲所示：
（2）[2]电压表指针偏转角度很小，移动滑动变阻器滑片，发现指针偏转角度仍很小，说明电压表所接量程过大，应断开开关，改接电压表小量程。
（3）[3]由表格可知，当电压为时，其电流为，故小灯泡正常发光时的电阻为
[4]将表格中数据在坐标轴中描点，再用平滑的曲线连接起来，如图所示：
（4）[5]小灯泡发光发热，导致温度发生变化，而电阻也随之变化，故可以推测电阻可能与温度有关。
[6]当考虑测量误差时，测得电阻的阻值会表现出时大时小的特点。
9． 读数更精确
所测得的灯丝电阻阻值基本相等 移动滑动变阻器的滑片，使灯丝两端的电压不变，通过升高塑料瓶内水的温度，观察电流表示数，若电流表示数变小，则猜想②正确 大气压强
【详解】[1]测量额定电压为2.5V的小灯泡的电压时，选0~3V量程，测量精确度更高。
[2]由于实验中需要记录灯泡两端电压、通过灯泡的电流和灯泡的阻值，还需要多次实验，观察灯泡阻值的变化规律，如下表所示：
[3]若假设①被否定，现象即灯丝两端的电压增大，但电阻没有发生变化，所测得的灯丝电阻阻值基本相等。
[4]若猜想②是正确的，那么接下来所应该进行的操作是移动滑动变阻器的滑片，使灯丝两端的电压不变，通过升高塑料瓶内水的温度，观察电流表示数，实验现象若是电流表示数变小，则猜想②正确。
[5]用活塞抽水机抽水时，管内气压减小，小于外界大气压，在大气压的作用下水被压入抽水机。
实验次数
1
2
3
4
5
电压/V
电流/A
电阻/Ω
实验次数
1
2
3
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5
电压/V
电流/A
电阻/Ω