2024河北物理中考备考重难专题：伏安法测电阻、电功率实验对比复习（课后练）

这是一份2024河北物理中考备考重难专题：伏安法测电阻、电功率实验对比复习（课后练），共6页。试卷主要包含了39等内容，欢迎下载使用。
小组同学在做测量小灯泡的电阻实验中，有如下器材：电压表、电流表、开关、电压恒为3 V的电源、标有“2.5 V”的小灯泡，滑动变阻器及导线若干．

图1 图2
[实验操作]
(1)用笔画线代替导线，将图2中的实物电路按照图1所示的电路图连接完整．
(2)闭合开关前，应将滑动变阻器滑片移到最________(选填“左”或“右”)端．
(3)闭合开关，向左移动滑片P，直到观察到________________时，表明小灯泡正常发光，读出电流表示数，可测得其电阻．
[故障分析]
(4)连接好电路闭合开关，移动滑片，发现小灯泡始终不亮，电流表无示数，但电压表示数接近电源电压，则故障的原因可能是_________________________．
变式1 小明连接好电路后，闭合开关，移动滑片，发现小灯泡始终不亮，两电表均无示数，为判断原因，将电压表与滑动变阻器并联，电压表有示数，则故障的原因是_________________________．
变式2 小丽连接好电路后，闭合开关，发现电流表有示数、电压表无示数，小灯泡正常发光，则故障的原因可能是________________.
变式3 小红连接好电路后，闭合开关，小灯泡亮度很暗，移动滑片小灯泡亮度不变，则故障的原因可能是________________________.
[实验设计与分析]
(5)排除故障后，闭合开关，移动滑片，将实验数据记录在下表中：
①图3是第1次实验时电压表的示数，为________V，则此时小灯泡的电阻为______Ω.(保留两位小数)
图3
②多次改变滑动变阻器滑片的位置，记录了多组电压U、电流I的对应数据，然后画出小灯泡的I－U曲线如图乙所示，符合实际的是______．
[交流与合作]
(6)为了测量小灯泡的电阻，小组间讨论表格中需不需要设计一栏“平均电阻/Ω”？_______为什么？_________________________________________.
(7)实验结束后，小组继续用该电路来测量小灯泡的电功率，为了研究小灯泡发光情况与电功率的关系，除了表中记录电表示数和电功率，还需要增加记录的内容是______________．
(8)全国新考法 对实验数据进一步分析可知：小灯泡的实际功率越大，小灯泡越亮．但某同学发现：标有“220 V 8.5 W”的LED灯与标有“220 V 60 W”的普通白炽灯都正常发光时，亮度几乎相当．请分析造成这一现象的原因可能是________．
A. 两灯的实际功率相同
B. 相同时间内，电流通过两灯做功不同
C. 两灯将电能转化为光能的效率不同
【拓展】实验完成后，小组再用标有“1.5 V”字样的小灯泡L1替换L，然后调节滑动变阻器使L1正常发光，读取电流表示数从而得到L1的额定功率．若L与L1的额定功率差ΔPL与对应的滑动变阻器的功率差ΔP滑相等，则L1的额定功率为________W.
实战演练
1.(2022河北定心卷)小明在实验室做伏安法测电阻实验，现有恒为3 V的电源电压、待测电阻R、电流表、电压表、滑动变阻器、开关各一个以及导线若干，电路连接情况如图甲所示.

(1)小明没有检查电路就闭合了开关，发现两电表指针的偏转情况是___________.
(2)仔细检查电路后，发现有一根导线连接错误，请你在图甲错误的导线上打“×”，并用笔画线代替导线补画一根正确的导线.
(3)正确连接电路，闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片P移动到________(选填“A”或“B”)
处.闭合开关，移动滑片P，当电压表的示数为2.4 V时，电流表的示数如图乙所示，实验中其他数据如表格所示，请将表格中横线部分补充完整；通过数据可知，该待测电阻R的阻值为________Ω.
(4)同桌小红提出：“把小明正确连接的电路中的滑动变阻器去掉，在不损坏待测电阻R的前提下，通过更改电源电压来获取三组数据，再求出待测电阻R的阻值”.请你对小红的方案作出科学性评价： .
【拓展】同组的小华利用小明实验中除电压表外的其他器材设计了如图丙所示的电路，也测出了另一未知电阻Rx的阻值.已知滑动变阻器的最大阻值为R0，具体步骤如下：
①闭合开关，移动滑片P至最左端，记录电流表示数为I0；
②移动滑片P至最右端，记录电流表示数为I1；
则未知电阻Rx＝__________(用I0、I1和R0表示).
参考答案
典例精讲
(1)如答图所示 (2)右 (3)电压表示数为2.5 V
答图
(4)小灯泡断路
变式1 滑动变阻器断路
变式2 电压表断路
变式3 滑动变阻器接了下面的两个接线柱
(5)①2.2 9.17 ②A
(6)不需要 因为灯丝电阻温度随温度的升高而增大，求平均值没有意义
(7)小灯泡的亮度
(8)C
【拓展】0.39
【解析】(1)根据题意，滑动变阻器“一上一下”连接串联接入电路，电压表与小灯泡并联，小灯泡的额定电压为2.5 V，所以电压表选0～3 V的量程，电路连接如答图所示；
(2)闭合开关前，滑动变阻器的滑片应置于阻值最大的一端，即右端；
(3)闭合开关前，移动滑动变阻器的滑片，当电压表的示数等于小灯泡的额定电压2.5 V时，小灯泡正常发光，读出电流表的示数，根据R＝eq \f(U,I)、P＝UI就可计算出小灯泡的电阻、额定功率；
(4)闭合开关，移动滑片，发现小灯泡始终不亮，电流表无示数，但电压表示数接近电源电压，说明电压表测量的是电源电压，则故障的原因可能是小灯泡断路；
变式1 闭合开关，移动滑动变阻器滑片，发现小灯泡始终不亮，两电表均无示数，说明干路某处断路；将电压表与滑动变阻器并联，电压表有示数，说明此时电路接通，电压表测量的是电源电压，则故障的原因是滑动变阻器断路；
变式2 闭合开关，发现电流表有示数、电压表无示数，小灯泡正常发光，说明电路接通，干路无故障，则故障的原因可能是电压表断路；
变式3 闭合开关，小灯泡亮度很暗，说明电路中的电流很小，接入的电阻太大；移动滑片小灯泡亮度不变，则故障的原因可能是滑动变阻器接了下面的两个接线柱；
(5)①图中电压表的分度值为0.1 V，示数为U＝2.2 V，小灯泡的电阻R＝eq \f(U,I)＝eq \f(2.2 V,0.24 A)≈9.17 Ω；
②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；
(6)因为灯丝电阻随温度的升高而增大，求平均值没有意义，所以表格中不需要设计“平均电阻”一栏；
(7)要研究小灯泡发光情况与电功率的关系，所以表格中除了电功率以外，还需要增加一栏“小灯泡的亮度”；
(8)标有“220 V 8.5 W”的LED灯与标有“220 V 60 W”的普通白炽灯都正常发光时，亮度几乎相当，即转化的光能相同，普通白炽灯转化的内能更多，消耗的电能多，LED灯消耗的电能少，即LED灯电能转化为光能的效率更高，故选C；
【拓展】由上表的数据可得，小灯泡L正常发光时的电功率为2.5 V×0.26 A＝0.65 W，此时滑动变阻器的电功率P滑1＝U滑1I＝(3 V－2.5 V)×0.26 A＝0.13 W；小灯泡L1标有“1.5 V”字样，表示L1的额定电压为1.5 V；L1正常发光时，ΔPL＝ΔP滑，所以1.5 V×I1－0.65 W＝0.13 W－(3 V－1.5 V)×I1，解得I1＝0.26 A，所以L1的额定功率P1＝U1I1＝1.5 V×0.26 A＝0.39 W.
实战演练
1.(1)电流表指针不偏转，电压表指针偏转
(2)如答图所示
(3)B 0.24 10
(4)方案可行，改变电源电压相当于调节滑动变阻器，都可以实现改变待测电阻两端的电压和通过的电流的目的
【拓展】eq \f(I1R0,I0-I1)
【解析】 (1)图甲电路中电流表和电压表串联，电压表电阻很大，相当于断路，电流表电阻很小，相当于导线，闭合开关后，电流表指针不偏转，电压表测定值电阻两端的电压，所以电压表指针偏转；
(2)电压表应该并联在待测电阻R两端，电流表应该串联接入电路，改错如答图所示；
(3)闭合开关前滑动变阻器的滑片应移至阻值最大处，所以滑片P应移至B处；由图乙可知电流表接小量程，电流表示数为0.24 A，再结合表格数据，R1＝eq \f(2.4 V,0.24 A)＝10 Ω，R2＝eq \f(2.6 V,0.26 A)＝10 Ω，R3＝eq \f(2.8 V,0.28 A)＝10 Ω，所以待测电阻的阻值R＝eq \f(R1+R2+R3,3)＝eq \f(10 Ω+10 Ω+10 Ω,3)＝10 Ω；
(4)小红通过更改电源电压来获得三组数据的方案是可行的，更改电源电压时电阻两端的电压也改变，由欧姆定律可知，通过电阻的电流也改变，与调节滑动变阻器滑片的效果一样；
【拓展】闭合开关，移动滑片P至最左端，此时滑动变阻器R0与电阻Rx并联接入电路，记录电流表示数为I0，根据并联电路的电压、电流规律可知，通过电阻Rx的电流为I0－I1，电阻Rx两端的电压为电源电压；移动滑片P至最右端，此时电阻Rx被短路，只有滑动变阻器以最大阻值接入电路，记录电流表示数为I1，可得电源电压为I1R0；所以电阻Rx的阻值Rx＝eq \f(I1R0,I0-I1).
实验次数
电压U/V
电流I/A
电阻R/Ω
1
0.24
2
2.5
0.26
3
2.8
0.28
实验序号
电压表示数U/V
电流表示数I/A
1
2.0
0.2
2
2.4
_____
3
2.6
0.26
4
2.8
0.28