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【名师导航】中考物理一轮复习学案
实验部分二 电学综合实验
考点分布 考查频率 考点内容 命题趋势
1. 探究串、并联电路中电流、电压的规律 ★★★ 1. 实验原理. 2. 实验主要器材 3.设计与进行实验 4. 实验操作 5. 实验方法 6. 分析现象和数据,总结结论:实验结论总结、交流与反思、实验误差分析 2023年物理实验仍然是必考知识点。所占比例整张物理卷的40%左右。
2. 探究电流与电压的关系 ★★★★
3. 探究电流与电阻的关系 ★★★★
4. 测量定值电阻的阻值 ★★★★
5. 测量小灯泡的电阻 ★★★
6. 测量小灯泡的电功率 ★★★★
实验一: 探究串、并联电路中电流、电压的规律
【设计与进行实验】
1. 实验注意事项
(1)连接电路前开关应_断开_
(2)进行实验前,应先进行试触,同时观察电表是否正常工作
(3)实验结束后,应先___断开开关__,再将电路中的接线拆除
2. 电表指针异常偏转的原因
(1)闭合开关前指针有偏转→电表没有_调零__
(2)使用过程中偏转异常(①幅度过小→电表量程选择过_大_,则需要换用较_小_量程;②幅度过大→电表量程选择过_小_,则需要换用较_大_量程;③指针反向偏转→电表正负接线柱_接反__)
(3)常见电路故障分析(根据电流表确定电路故障类型,根据电压表确定故障位置。
3. 多次实验的操作及目的
(1)操作:改变电源电压或换用__不同_(选填“相同”或“不同”)规格的灯泡
(2)目的:避免偶然性,得到普遍结论
【分析现象和数据,总结结论】
▲4. 实验结论:(1)串联电路中各处的电流_相等__,并联电路中,干路中的电流等于___各支路中电流的总和___;
(2)串联电路两端的电压等于___各部分电路两端电压的总和____;并联电路中各支路两端的电压__相等_.
【交流与反思】
5. 实验评估:根据是否可以正确测量,实验数据是否具有普遍性等进行分析。
如图所示,在探究“并联电路的电流特点”的实验中,小明设计了如图甲所示的电路进行实验:
(1)实验中,小明应该选择两个小灯泡规格是 (选填“相同”或“不相同”)的。
(2)请用笔画线代替导线,按图甲中的电路图把图乙中的实物电路连接完整(导线不得交叉)。
(3)小明在连接电路时,开关应处于 (选填“闭合”或“断开”)状态。
(4)小明先将电流表接在L1所在的支路上,闭合开关,观察到灯L2发光,但灯L1不亮,电流表的示数为零,电路可能存在的故障是 (选填“灯L1断路”或“灯L1短路”)。
(5)排除故障后,他测出了L1支路上的电流I1=0.8A,然后他把电流表依次接入电路分别测量出L2支路电流I2、干路电流I,两次测得的结果都如图丙所示,则I2= A、I= A。小明由此数据得出并联电路中干路电流和各支路电流的关系是 (写关系式即可)。
(6)本次实验的不足之处是: 。
参考答案:1. (1)不相同;(2)如图;(3)断开;(4)灯L1断路;(5)0.2;1;I=I1+I2;(6)只做一次实验,结论具有偶然性。
实验二:探究电流与电压的关系
实验三 探究电流与电阻的关系
实验四 测量定值电阻的阻值
实验五 测量小灯泡的电阻
通用命题点对比分析
实验二 探究电流与电压的关系
【设计与进行实验】
1.多次实验的操作和目的(操作:更换阻值不同的定值电阻,重复实验,测出多组电流与电压数据;目的:_______________________________)
2. 电路故障分析
3.实验数据表格设计(含电压、电流项且要有单位,至少需要记录3次数据)
【分析现象和数据,总结结论】
▲4. 实验结论:保持电阻不变时,电流跟电压成__正比_关系.
【交流与反思】
5. 实验方案评估(从控制变量法的要求角度评估,实验中是否保持定值电阻不变)
6. 实验改进:若电压表示数不能降低到某一数值,可通过减小电源电压、串联一个电阻或换用阻值更大的滑动变阻器等。
2.在“探究电流与电压关系”实验中,小峰所用电路如图甲所示。
(1)电路连接完整后,闭合开关前应将滑动变阻器的滑片P滑到 (填“a”或“b”)端。
(2)闭合开关,移动滑片,依次进行实验,小峰记录的数据如下表所示。其中第二次实验时,电流表指针如图乙所示,则电流表的示数为 A。
实验序号 1 2 3 4
电压U/V 0.8 1.6 2.4 3.0
电流I/A 0.16 0.48 0.58
(3)分析表中数据,得到的结论是 。
(4)实验结束,小峰整理器材时发现定值电阻很热,他联想到处理数据时,第四组数据之间的关系与前三组数据之间的关系存在差异,他和同组的小华就此展开讨论,认为数据差异可能是 造成的。由此反思实验过程:实验时每次读取数据后要 (写具体操作),再记录数据,减小此因素对测量结果的影响。
参考答案:2. (1)a;(2)0.32;(3)在电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比;(4)温度变化导致R变大;断开开关并冷却到室温后。
实验三 探究电流与电阻的关系
【设计与进行实验】
1. 实验数据表格设计(含电阻、电流项且要有单位,至少需要记录3次数据)
【分析现象和数据,总结结论】
▲2. 实验结论:保持电压不变时,电流跟电阻成_反比_关系.
3. 根据表格数据描绘I-U图像(先描点,再用平滑的曲线连接)
【交流与反思】
4. 实验评估(从控制变量法的要求角度评估,实验操作和结论是否保持电阻两端的电压不变)
5. 实验改进
(1)对实验电路进行评估与改进:将定值电阻换为电阻箱,使操作更简便
(2)I-R曲线无法直观判断定量关系:作出I-图像.
3.图甲是探究“电流与电阻关系”的电路,电源电压4.5V,有4个阻值分别为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω的定值电阻供选用,滑动变阻器的规格为“10Ω 2A”。
(1)用笔划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向左移动时,电路中电流变大,导线不得交叉)。
(2)连好电路,闭合开关,发现电压表、电流表均无示数,电路故障可能是 。(填选项)
A.定值电阻R短路 B.定值电阻R断路 C.滑动变阻器断路
(3)依次将5Ω、10Ω、15Ω、20Ω电阻接入电路进行实验,获得数据如表:
实验次数 1 2 3 4
电阻/Ω 5 10 15 20
电流/A 0.60 0.30 0.15
其中第3次实验时,电流表的示数如图乙所示,其示数是 A。根据表中数据可知,实验中电压表的示数是 V。
(4)为提高结论的可靠性,又增加一个30Ω的电阻继续实验,其他器材不变。为保持电压表示数不变,电路中需要再串联一个定值电阻才能完成实验,上述4个定值电阻中符合要求的有 。
(5)下列图像中不能大致反映实验中各物理量之间关系的是 。
参考答案:3. (1)如图所示;(2)C;(3)0.20;3;(4)5Ω、10Ω、15Ω;(5)B。
实验四 测量定值电阻的阻值
【设计与进行实验】
1. 实验原理:__R=__
2. 多次测量的操作和目的(操作:移动滑动变阻器的滑片,__改变待测电阻两端的电压__;
目的:求电阻的平均值,_减小误差__).
3.设计实验表格[至少测3组数据,记录测量量(每次移动滑片后电流表、电压表示数),计算量(每次定值电阻阻值、电阻平均值),物理量要有符号和单位]
【分析现象和数据,总结结论】
4. 电阻计算(R=,电阻平均值
【交流与反思】
5. 电压表和干电池内阻的计算(电压表看作显示电压值的大电阻,干电池看作理想电源与一个电阻串联)
6.数据呈现出“电流随电压的增大而减小”的原因(电压表并联在__滑动变阻器__两端)
7. 特殊方法测电阻(缺电流表时,利用电压表并联定值电阻等效替代电流表;缺电压表时,利用电流表串联定值电阻等效替代电压表)
4.小志用如下器材;电压恒为6V的电源、电压表、电流表、规格为“60Ω 1A”的滑动变阻器、阻值为5Ω、10Ω、15Ω,20Ω的定值电阻、开关、导线,探究电流和电阻关系。
(1)小志连接了如图甲所示电路,开关闭合前,滑片应调到 (填“A”或“B”)端。
(2)闭合开关前,小志发现有一根导线连接错误,请在图甲中错误的导线上画“×”,并用笔画线代替导线把电路连接正确。
(3)当5Ω电阻接入电路后,闭合开关,调节滑片,电流表指针指在如图乙所示位置,电流表示数 A,电压表示数应为 V。
(4)保持滑片位置不动,当把5Ω电阻换成10Ω电阻后,闭合开关,为使电压表示数与第一次实验示数相同,应将滑片向 (填“A”或“B”)端移动。为使4个电阻单独连入电路中都能完成实验,定值电阻两端控制不变的电压不应小于 V。
(5)根据多次实验数据,分析得出结论;电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成 。
(6小志又设计了如图丙所示的电路,测出了额定电流为0.3A小灯泡的额定功率。电源电压未知(大于小灯泡的额定电压),滑动变阻器R2的最大阻值为25Ω,滑动变阻器R1的最大阻值未知,但可以满足实验要求。
闭合S,S1接b,将R1、R2的滑片都移到最左端,电流表的示数为0.36A,电源电压为 V。
②将R1滑片调到阻值最大处,闭合S,S1接a,移动R1滑片,使电流表的示数为 A,小灯泡正常发光。
闭合S,S1接b,使R1滑片 (填“移到左端”“移到右端”或“保持不动”),将R2滑片在最左端保持不动,电流表示数为0.2A。
④小灯泡的额定功率P额= W。
参考答案:4. (1)B;(2)如图(3)0.4;2;(4)B;1.5;(5)反比;(6)①9;②0.3;③保持不动;④0.9。
实验五 测量小灯泡的电阻
【设计与进行实验】
1. 使小灯泡正常发光的操作(移动滑片位置,同时观察电压表的示数,当电压表的示数为小灯泡的__额定电压_时,小灯泡正常发光)
2. 多次实验的操作及目的(操作:移动滑片P,改变小灯泡两端电压;目的:测量__小灯泡在不同电压下的电阻__)
3. 设计实验表格[至少测3组数据,记录测量量(每次移动滑片时电流表、电压表示数),计算量(每次灯泡的阻值),物理量要带单位(U/V、I/A、R/Ω)]
【交流与反思】
4. I-U图像为曲线、求小灯泡电阻平均值不合理的原因(灯丝电阻随温度的升高而_变大__)。
5.小明所在的物理实验小组,利用图甲所示的电路测量额定电压为3.8V的小灯泡正常发光时的电阻。
(1)图甲中小明将一根导线连接错误,若此时闭合开关,小灯泡 (选填“发光”或“不发光”)。请你在接错的导线上打“×”,并用笔画线代替导线将电路连接正确。
(2)小明将电路改接正确后,闭合开关,调节滑动变阻器的滑片,使小灯泡正常发光。此时电流表示数如图乙所示,则小灯泡正常发光时的电阻是 Ω。
(3)小明测量了小灯泡在不同电压下的电流,并绘制了如图丙所示的图像,根据图像可知电流与电压并不成正比。原因是灯丝的电阻随温度升高而 。在这个图像中,横轴应该表示的物理量是 (选填“电压”或“电流”)。
(4)小明又设计了图丁所示的电路,只用电压表测量额定电压为2.5V小灯泡的额定功率。已知滑动变阻器R最大阻值为15Ω。电源电压恒定,其测量过程如下:
①闭合开关S1、S2,断开S3,将滑动变阻器的滑片移到右端,电压表示数为4.5V;
② (填三个开关闭合与断开情况)移动滑动变阻器的滑片,使电压表示数为 V,这时小灯泡正常发光。
闭合开关S1、S2,断开S3,保持滑动变阻器滑片的位置不变,此时电压表示数为3V;
小灯泡的额定功率P额= W。
参考答案:5. (1)不发光;如图;(2)9.5;(3)增大;电压;(4)②闭合开关S1、S3,断开S2;2;④0.5。
实验六:测量小灯泡的电功率
命题点:
【设计与进行实验】
1. 实验原理:_P=UI__
▲2. 实验电路(实物电路的连接、找错并改正,画电路图)
3. 滑动变阻器的主要作用[(1)保护电路;(2)改变___小灯泡两端的电压___]
4. 使小灯泡正常发光的操作(移动滑片,直至电压表的示数等于小灯泡的__额定电压__)
5. 多次测量的操作和目的(操作:多次移动滑动变阻器的滑片进行测量;目的:测量小灯泡在不同电压下的实际功率)
6. 实验表格设计、补全表格及记录数据[记录测量量(移动滑片后电流表、电压表示数),计算量(小灯泡的电功率)、实验现象,至少测3组数据,物理量及单位(U/V、I/A、P/W)]
【分析现象和数据,总结结论】
▲7. 图像或表格数据分析:
(1)小灯泡两端电压越高,实际功率越__大___
(2)小灯泡的实际功率越大,小灯泡的亮度越__亮___
(3)I-U图像不是一条直线的原因:灯丝电阻随温度的升高而__增大___。
【交流与反思】
8. 实验测量误差分析:电压表有内阻,使电流测量值偏大,导致所测电功率偏大。
9. 特殊方法测小灯泡正常发光时的电功率(缺电压表时,利用电流表与定值电阻串联等效替代电压表;缺电流表时,利用电压表并联定值电阻等效替代电流表)。
6.如图所示,小明在做“测量小灯泡电功率”的实验。实验室有如下器材:电源(设电压恒为6V不变)、小灯泡(额定电压为2.5V,灯丝的电阻约为10Ω)、电流表、电压表、开关各一个,规格分别为R1“10Ω 1A”和R2“30Ω 0.5A”的滑动变阻器各一个,导线若干。
(1)连接电路时,小明应选用规格为 (选填“R1”、“R2”)的滑动变阻器。
(2)连接好电路后,闭合开关前,在甲图中滑动变阻器的滑片P应置于 端(选填“A”或“B”);闭合开关,发现小灯泡不亮,电流表有示数,电压表无示数,则故障原因可能是小灯泡发生 (选填“短路”或“断路”)。
(3)排除故障,闭合开关,移动滑片P到某位置时,电压表的示数为2.2V,若想测量小灯泡的额定功率,应将滑片P向 (选填“A”或“B”)端移动,使电压表的示数为 V;通过实验,小灯泡的U-I图像如图乙所示,则小灯泡的额定功率为 W。
(4)由图乙可知,小灯泡灯丝电阻大小的变化可能与 有关。
参考答案:6. (1)R2;(2)A;短路;(3)B;2.5;0.625;(4)灯丝温度。
1.(2022 大连)某同学在探究“串联电路电流的特点”时,将两个规格不同的小灯泡L1、L2串联起来,实验电路图如图甲所示。
(1)根据实验电路图,用笔画线将图乙中的实物连接起来,电流表测A处电流。
(2)该同学连接好电路后,用开关“试触”观察到电流表指针迅速偏转到零刻线左侧,则他连接的电路存在的问题是 。
(3)正确连接电路后,闭合开关S,发现L1灯不发光,L2灯发光。该同学猜想可能是L1灯被短接了。他拿来一根导线进行检验,根据看到的现象判断出他的猜想是错误的。
①请写出他检验时的做法及观察到的现象。
做法: 。
现象: 。
②请你对L1灯不发光提出一个合理的猜想: 。
2.(2022 桂林)小桂和小林在“探究并联电路中电流的规律”的实验中:
(1)他们按如图甲的电路图连接电路,在图乙的实物图中还差一根导线没有连接,请在图中画出该条导线。
(2)在实验过程中,L2突然熄灭,L1亮度不变,电路可能出现的故障是L2 路。
(3)排除故障后,用电流表测出通过L1、L2和干路的电流,记录如下表,第三次实验时电流表A1指针指在如图丙的位置,其读数应为 A;小桂分析实验数据后得出结论:并联电路干路电流等于各支路电流之和,且各支路电流相等。小林认为小桂的结论可能不正确,为了验证这个结论是否正确,他们应该更换规格 (选填“相同”或“不同”)的灯泡再次实验。
实验次数 1 2 3
电流表A1的示数/A 0.18 0.2
电流表A2的示数/A 0.18 0.2
电流表A的示数/A 0.36 0.4
(4)本实验要进行多次实验的目的是 。
3.(2022 陕西)在“探究并联电路电流特点”的实验中,小华设计了如图﹣1所示的电路进行实验。
(1)连接电路时,开关应处于 状态。
(2)实验中,在A、B、C三处各接入一个电流表,并选择合适的量程。闭合开关,测得A、B、C三处的电流分别为IA、IB、IC。更换多组 (选填“相同”或“不同”)规格的灯泡重复实验,部分实验数据如表所示。
实验序号 IA/A IB/A IC/A
1 0.46 0.18 0.28
2 0.36 0.20 0.16
3 0.7 0.32 0.38
(3)分析实验数据可得:在并联电路中,干路电流与各支路电流的关系是 (写出关系式)。
(4)小华在某次实验时,测得C处电流IC为0.30A,观察到A处电流表指针位置如图﹣2所示,则A处电流大小为 A。
4.(2022 德阳)如图所示,有“3.8V”字样的两个小灯泡串联并接在电源电压为3V的电路中,在闭合开关时,两个小灯泡都发光。如果把一根完好导线接在小灯泡L2的两端,你所看到两小灯泡的变化情况是:(1)L1 ;(2)L2 (选填“熄灭”“变亮”或“变暗”)。
5.(2022 贺州)在“探究影响导体电阻大小的因素”中,小明猜想导体电阻大小可能与下列因素有关:
A.导体的材料 B.导体的长度 C.导体的横截面积
为了验证上述猜想,他用如图甲所示的器材进行实验,编号①②③是镍铬合金导体,④是锰铜导体。
(1)实验前开关应处于 状态。
(2)选用①②两根导体分别接入电路进行实验,可验证猜想 (选填猜想因素选项“A”“B”或“C”)。
(3)选用①④两根导体分别接入图中M、N两点间,闭合开关电流表的示数不同,可知在导体的长度和横截面积相同时,导体电阻大小跟导体的 有关。
(4)用②导体接在M、N两点间后,用电压表测出其两端电压如图乙所示,读数为 V,此时电路中电流表的示数为0.2A,则②导体的电阻为 Ω。
6.(2022 朝阳)小明利用两节干电池、电流表、电压表、开关、滑动变阻器、阻值为5Ω、10Ω和20Ω的定值电阻各一个以及导线若干等器材,进行了“探究电流与电阻的关系”的实验:
(1)请用笔画线代替导线将图甲实物图连接完整,要求滑动变阻器的滑片向左移动时电流表示数变大。
(2)先把5Ω的电阻接入电路中,将滑片移至阻值最大端,闭合开关后,发现电压表有示数且接近电源电压,电流表无示数,其原因可能是 。
次数 电阻R/Ω 电流I/A
1 5
2 10 0.2
3 20 0.1
(3)排除故障后继续实验,电流表示数如图乙,为 A;接下来换上10Ω的电阻进行实验,闭合开关后,滑片应该向 端移动,使电压表的示数保持不变。
(4)通过表中实验数据可以得出的结论是: 。
(5)上述实验完成后,他想测量另一个铭牌模糊不清的滑动变阻器Rx的最大阻值,在保证电路安全的情况下,设计了如图丙所示的电路(电源电压恒定但未知,定值电阻的阻值为R0),请将他的实验步骤补充完整:
①闭合开关S,将滑动变阻器的滑片移至最左端,读出电压表的示数为U1;
② ,读出电压表的示数为U2;
③滑动变阻器最大阻值Rx= (用已知量和测量量的符号表示)。
7.(2022 株洲)用图甲所示的电路探究“电流与电阻的关系”,电源为两节干电池,实验室提供了阻值分别为30Ω、15Ω、10Ω、7.5Ω的电阻各一个。
实验次数 1 2 3 4
电阻R/Ω 30 15 10 7.5
电流I/A 0.08 0.16 0.24
(1)用笔画线代替导线,在图甲中请将实验电路连接完整。(要求滑片向右移,电流表示数变大)
(2)实验时,从大到小依次更换不同的定值电阻,调节滑动变阻器,保证电阻两端电压不变,分别记录每次电阻R和电流表示数I,数据如上表,其中第4次实验的电流表示数如图乙所示,读数为 A;电压表示数应为 V。
(3)在现有实验器材不变的条件下,某同学通过实验还获得一组“5Ω,0.48A”的数据,请写出他所使用的方法 。
8.(2022 锦州)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,定值电阻的阻值分别为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 Ω;
(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 。
(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。
9.(2022 营口)在“探究电流与电阻关系”的实验中,可供使用的实验器材有:电源(电压恒为3V)、电流表、电压表、滑动变阻器、开关各一个,三个阻值不同的定值电阻(5Ω、10Ω、20Ω)和导线若干。
(1)用笔画线表示导线,把图甲实物图连接完整(要求:向左移动滑片电流表示数变大)。
(2)连接电路前,开关应处于 状态。
(3)正确连接电路后,闭合开关,发现电压表和电流表均无示数,用一根导线分别与定值电阻和电流表并联,两表仍无示数,当导线与滑动变阻器并联时,发现两表指针有明显偏转,故障原因是 。
(4)排除故障后,闭合开关,电压表的示数为0.6V,电流表的示数如图乙所示,则电流为 A,使用的定值电阻阻值为 Ω。
(5)图丙是根据测量的数据绘制的电流与电阻关系的图像,分析图像可得出结论:导体两端电压一定时, 。
(6)小明利用电源(电压恒定)、电流表、阻值为R0的定值电阻、铭牌磨损的滑动变阻器、开关和单刀双掷开关各一个,设计了如图丁所示的电路,测量未知电阻Rx的阻值,请将实验步骤补充完整:
①开关S闭合,开关S1接a时,移动变阻器的滑片到某一位置,此时电流表的示数为I1;
②开关S闭合,开关S1接b时,变阻器的滑片 (选填“移到最左端”、“移到最右端”或“保持不动”),此时电流表的示数为I2;
③电阻Rx= (用I1、I2和R0表示)。
10.(2022 湖北)在探究电流与电压关系的实验中,实验器材有:电源、电流表、电压表、定值电阻、滑动变阻器、开关、导线若干。
(1)如图甲所示,请用笔画线代替导线,将电路连接完整。要求滑动变阻器的滑片向左移动时,接入电路的电阻变大。
(2)连接电路后,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,发现电流表无示数,电压表有示数。则电路故障可能是定值电阻 (选填“短路”或“断路”)。
(3)排除故障后,完成实验。根据实验数据绘制的I﹣U图象如图乙所示。分析图象初步得到:电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成 。
(4)若用小灯泡(灯丝电阻受温度影响)代替定值电阻进行上述实验, (选填“能”或“不能”)达到实验目的。
11.(2022 临沂)用5Ω、10Ω、20Ω的三个定值电阻探究电流与电阻的关系,实验所用电源电压为6V。
(1)请用笔画线代替导线将图甲所示电路连接完整(滑动变阻器的滑片向右移动时电流表的示数变大)。
(2)先将5Ω的定值电阻接入电路,闭合开关后,电流表有示数,电压表无示数,可能是定值电阻 路。
(3)排除故障后进行实验,移动滑动变阻器的滑片,当电流表的示数如图乙所示时记录数据,则本实验中控制的定值电阻两端的电压为 V。
(4)断开开关,将5Ω的定值电阻换成10Ω的定值电阻,闭合开关,应将滑动变阻器的滑片向 (选填“左”或“右”)端移动;移动滑片的过程中,眼睛应观察 表的示数。
(5)根据实验数据描绘出电流与电阻倒数的图象如图丙所示,由图象可知,电压一定时,电流与电阻成 比。
(6)分析实验数据可知,本实验所用滑动变阻器的最大阻值应不小于 Ω。
12.(2022 河北)在“探究通过导体的电流与电压和电阻的关系”实验中,小明利用可调电压电源(可调为1.5V、3.0V、4.5V、6.0V之一)、5个定值电阻(阻值分别为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、30Ω)、滑动变阻器(10Ω 1A)、电压表和电流表做了如下实验:
(1)他根据图甲所示电路图连接成了图乙所示的实物电路,其中只有一根导线连接错误,请在这根导线上打“×”,并用笔重新画一根正确连接的导线。(连线不要交叉)
(2)改正图乙电路后,闭合开关前,滑动变阻器的滑片应置于 端。
(3)实验时小明设计了如下表格,通过表格可以看出,他的实验目的是探究通过导体的电流与 的关系。
实验次数 1 2 3 4 5
R/Ω 5 10 15 20 30
I/A
(4)小明将电源电压调为3V时,按(3)设计的方案进行实验。
①图丙是第2次实验时电流表的示数,示数为 A。
②当其中某个定值电阻接入电路时,无法满足实验条件,这个定值电阻的阻值为 Ω。
(5)小明根据实验数据描绘出了如图丁所示的图象,可以得出结论: 。
【拓展】小红利用现有器材又做了下面的实验:
①按图甲连接电路,将电源电压调到某个值,在电路安全条件下闭合开关,移动滑片直到电压表示数为2.5V。
②保持滑片不动,换接入另一个定值电阻,调节电源电压,在电路安全条件下闭合开关,发现电压表示数恰好为2.5V。通过以上实验现象可以推断:此时滑动变阻器接入电路的阻值为 Ω。
13.(2022 金华)研究小组同学设计实验探究“电流与电阻的关系”。
【实验器材】
两节新干电池,滑动变阻器(10Ω,1A),电流表(0~0.6A、0~3A),电压表(0~3V、0~15V),定值电阻(2Ω、4Ω、6Ω、8Ω),开关,导线若干(所有器材均完好)。
【实验探究】
小组同学连接的电路如图甲所示,检查后发现有一根导线连接错误。
(1)图甲电路开关闭合后,电流表、电压表会出现的现象是 ;
(2)找出图甲中连接错误的导线并画“×”,再补充一根导线,使电路连接正确;
(3)正确连接电路,依次接入电阻进行实验,实验中出现如图乙所示情况,为了此次读数更精确,在不更换电路元件的前提下,需要做的调整是 ;
【问题讨论】
(4)为确保电路安全,并能使所有定值电阻接入电路都能完成实验,定值电阻两端电压最大不能超过 V。
14.(2022 丽水)为研究“电流与电压的关系”,小科和小丽设计了如图甲的电路,其中电源电压恒定不变,定值电阻R为5欧。
请回答:
实验次数 一 二 三
电压/伏 1.0 1.5 2.0
电流/安 0.2 0.3 0.4
(1)如图甲,若滑片P向右移时接入的阻值变小,则待接导线应与 相连(填字母);
(2)闭合开关,小科发现电压表指针不偏转,电流表指针偏转,则故障可能是 ;
(3)小科排除故障后,通过实验获得数据如表,分析数据可得出的结论是 ;
(4)小丽用另一组同规格器材进行实验,获得的数据作出U﹣I关系如图乙,发现与预期结果不一样,分析实验过程中可能存在的问题有 。
15.(2022 资阳)在“测量小灯泡的电功率”实验中,实验室提供的实验器材如下:
A.待测小灯泡一个(额定电压3.8V,电阻约为10Ω)
B.电源一个(电压6V)
C.电流表一个(量程0~0.6A和0~3A)
D.电压表一个(量程0~3V和0~15V)
E.滑动变阻器R(最大阻值10Ω,额定电流1A)
F.开关一个,导线若干
(1)图甲是已经完成部分连线的实物电路图,请用笔画线代替导线将实物电路连接完整(要求当滑动变阻器的滑片P向C端移动时,接入电路的电阻变小);
(2)电路连接完成之后,在开关S闭合之前,从安全性原则出发,应将滑动变阻器的滑片P置于 端(选填“C”或“D”);
(3)正确连接电路后,闭合开关S,发现小灯泡不发光,电压表有示数但电流表无明显示数,且移动滑动变阻器滑片P时,两表示数均无显著变化。造成这一现象的原因可能是 ;
A.小灯泡发生短路 B.小灯泡发生断路
C.滑动变阻器发生短路 D.滑动变阻器发生断路
(4)排除故障继续实验,闭合开关S,移动滑动变阻器滑片P,当电压表读数U=3.8V时,小灯泡正常发光,电流表示数如图乙所示,则可以求得小灯泡的额定功率P0= W。
16.(2022 盐城)小聪做“测量小灯泡电功率”实验,灯泡上标有“2.5V”字样。
(1)用笔画线代替导线将甲图连接完整,要求:当滑片P向右滑动时,灯泡变亮。
(2)电路连接正确且无故障,闭合开关,两电表示数如图乙所示,电压表的示数为 V,造成此现象的原因是 。
(3)调整后继续实验,数据如下:
1 2 3 4 5 6 7
电压/V 0.3 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 2.8
电流/A 0.12 0.16 0.21 0.26 0.30 0.32 0.33
小灯泡的额定功率为 W。
(4)根据实验数据在图丙中画出灯泡的电流与电压的关系图像,由图像可知,当灯泡两端电压为2.2V时,通过灯泡的电流为 A。
(5)小华小组在做此实验的过程中,正确连接电路,无论怎样调节滑动变阻器滑片都不能使小灯泡正常发光,请对这一现象产生的原因提出合理的猜想 。
17.(2022 鄂尔多斯)物理实验小组利用图甲所示器材来测量小灯泡的额定功率,小灯泡的额定电压2.5V,电源电压值为3V。
(1)图甲中缺少一根导线,请你用笔画线代替导线将实物图补充完整。
(2)电路连接正确后,滑动变阻器的滑片P从阻值最大处开始移动,逐渐改变小灯泡两端的电压,利用测得的数据绘制出灯泡的I﹣U图像,如图乙。由图像可知,小灯泡的额定功率为 W,该电路所选的滑动变阻器为 。
A.10Ω 1.5A B.15Ω 1A C.25Ω 0.5A D.30Ω 0.5A
(3)同学们观察图像,发现通过小灯泡的电流与其两端的电压不成正比,其原因可能是 。
(4)为了测量额定电压为U0的小灯泡的额定功率,同组的小玲设计了如图丙所示的电路(R0为已知阻值的定值电阻,R为滑动变阻器),实验操作如下:
①闭合开关S和S2,断开开关S1,移动滑动变阻器滑片P,使电流表示数为 时小灯泡恰好正常发光。
②保持变阻器滑片P位置不变,闭合开关S和S1,断开开关S2,记下电流表示数I,则小灯泡L的额定功率P额= 。(均用U0、R0和I表示)
18.(2022 襄阳)请你完成以下“测量额定电压为2.5V小灯泡电功率”实验的任务。
(1)请用笔画线代替导线,将图甲中的实物电路连接完整。
(2)小强同学连接好电路后,闭合开关时发现灯泡特别亮,这表明他在闭合开关前没有把滑动变阻器 ;
(3)闭合开关,移动滑片P到电压表示数为2.5V时,电流表示数如图乙所示,则小灯泡的额定功率为 W;
(4)上述实验过程中,当电压表、电流表的示数逐渐变大时,小灯泡的电阻也逐渐变大,滑动变阻器接入电路的电阻逐渐变小,则小灯泡电阻的变化量ΔRL (选填“大于”“小于”或“等于”)滑动变阻器电阻的变化量ΔR;
(5)利用图甲所示电路,依据 (原理)也可测出小灯泡正常工作时的电阻。如果考虑电表的电阻,此时电流表测量值比通过灯泡电流真实值 (选填“偏大”或“偏小”)。
19.(2022 遵义)某同学用如图甲所示的实物图测量额定电压为2.5V的小灯泡的电功率,其中电源为两节新干电池。
(1)请用笔画线代替导线帮该同学完成电路连接;
(2)正确连接电路后,闭合开关,调节滑动变阻器,当小灯泡正常发光时,电流表的示数如图乙所示。此时小灯泡的电功率为 W;
(3)该同学还想利用此电路探究“电流与电阻的关系”,他分别用5Ω、10Ω、15Ω和20Ω的定值电阻替换小灯泡,并控制定值电阻两端电压始终为1.5V,则要完成实验,所用滑动变阻器的最大阻值不小于 Ω。
20.(2022 丹东)“测量小灯泡的电功率”实验,小丹同学设计了如图甲所示的电路图。所用电学器材如下:电源(6V)、额定电压为2.5V的小灯泡(正常发光时电阻约为11Ω)、电流表(0~0.6A,0~3A)、电压表(0~3V,0~15V)、滑动变阻器R1标有“10Ω 1A”、滑动变阻器R2标有“20Ω 1.5A”、开关、导线若干。
(1)进行实验
①连接电路时,应选用滑动变阻器 (选填“R1”或“R2”)进行实验,电流表量程应选 (选填“0~0.6A”或“0~3A”)更合理。
②闭合开关,调节滑动变阻器滑片P,使小灯泡两端的电压分别低于、等于、高于额定电压,记下电压值和电流值,并观察小灯泡的亮度,把实验数据和观察到的现象记录在表格里。
次数 电压U/V 电流I/A 电功率P/W 小灯泡亮暗情况
1 2 0.2 较暗
2 2.5 0.22 正常
3 3 0.24 较亮
(2)分析与归纳
由表格中数据可得:
①小灯泡额定功率为 W。
②小灯泡亮度由 功率决定。
(3)完成上述实验后,小丹同学在缺少电压表的情况下,为了测量另一个额定电流为0.25A的小灯泡的额定功率,设计了如图乙所示的电路。电源电压(未知)保持不变。请完成实验步骤:
①闭合开关,移动滑动变阻器滑片P,使电流表示数为0.25A。
②断开开关,用5Ω的定值电阻替换灯泡,滑动变阻器滑片P (选填“向左移动”、“向右移动”或“保持不动”)。闭合开关,电流表的示数为0.3A。
③将滑动变阻器滑片P移到最左端,电流表示数为0.9A,可得电源电压为 V。
④小灯泡的额定功率为 W。
21.(2022 辽宁)电学实验课上,老师提供了“20Ω 1A”字样的滑动变阻器R1、定值电阻(5Ω、10Ω、15Ω、20Ω)、标有“0.5A”字样的小灯泡、两节干电池等器材。利用所学的知识,请你帮助小鹏同学完成下面的实验。
(1)探究电流与电阻关系
①小鹏连接了如图甲所示的电路。其中有一根导线连接错误,请在错误的导线上画“×”并用笔画线代替导线,将电路连接正确。
②正确连接电路后,根据现有器材,为了让四个电阻单独接入电路都可完成实验,定值电阻两端的电压不能低于 V。
③电路中接入5Ω定值电阻,闭合开关前,将滑动变阻器的滑片移至最 端。闭合开关,移动滑片,电流表的示数如图乙所示,为 A。
④用10Ω电阻替换5Ω电阻后,滑片应该向 调节。经过多次实验,分析实验数据,得出结论:电压一定时,电流与电阻成 。
(2)小鹏想测量标有“0.5A”字样小灯泡的额定功率。老师从实验室中拿出最大阻值未知的滑动变阻器R2和一个电压未知的电源(以上两器材均能满足实验要求),经过思考,利用原有的“20Ω 1A”的滑动变阻器R1和电流表等器材,小鹏设计了如图丙所示的电路,请你帮他完成实验。
①为了完成实验,请在图丙的虚线框内填上滑动变阻器R1、R2。
②先将R1、R2的滑片移至最右端。闭合开关S、S1,断开开关S2,再将R2的滑片移至最左端,电流表的示数为0.3A。
③将R2的滑片移至最右端。断开开关S1,闭合开关S、S2,向左移动 的滑片,直至电流表的示数为0.5A。
④ ,断开开关S2,闭合开关S、S1,电流表的示数恰好为0.24A。
⑤小灯泡的额定功率P额= W。
22.(2022 通辽)如图所示,甲同学在做“测量小灯泡的电功率”实验。实验器材:电源(电压恒为6V)、小灯泡(额定电压为2.5V,正常发光时灯丝电阻约为10Ω)、电流表、电压表、开关各一个,规格分别为R1(10Ω 1A)和R2(30Ω 0.5A)的滑动变阻器各一个,导线若干。
(1)连接电路时,滑动变阻器应选 (选填“R1”或“R2”)。
(2)连接好电路后,闭合开关,发现小灯泡不亮,电流表有示数,电压表无示数,电路故障原因是 。
(3)排除故障,闭合开关,移动滑片P至某位置时,电压表的示数为2.2V,若想测量小灯泡的额定功率,应将滑片P向 端移动(选填“A”或“B”)。通过实验绘制出小灯泡的U﹣I图象,如图乙所示,小灯泡的额定功率为 W。
(4)乙同学设计了如图丙所示电路,来测量另一只小灯泡的额定功率(已知灯泡的额定电压为U额),R0阻值已知。
①断开开关S3,闭合开关S1、S2,调节滑动变阻器滑片P,使得电流表示数为 (用字母表示),此时灯泡正常发光;
②保持滑动变阻器滑片P位置不变,断开开关S2,闭合开关S1、S3,记下电流表的读数为I;
③小灯泡额定功率的表达式P额= (用字母U额、I、R0表示)。
23.(2022 西藏)物理是以观察、实验为基础的科学,根据下列实验回答对应的问题。
(1)将图1烧瓶中的水加热至沸腾,迅速用橡皮塞塞住瓶口,把烧瓶倒置并向瓶底浇冷水,我们会看到烧瓶中的水又 了。这是因为浇冷水使烧瓶内水蒸气液化,减小了瓶内气压,使水的 降低。
(2)手握如图2所示的两张纸,让纸自然下垂。在两张纸的中间向下吹气,我们会看到这两张纸相互 ,这是因为两张纸中间空气的流速增大, 减小。
(3)如图3所示,将一枚转动灵活的小磁针置于水平桌面上,在小磁针上方放一条直导线,使导线与电池触接,电路连通瞬间,会看到小磁针发生偏转,这个实验说明通电导线周围存在 ,这个现象是1820年丹麦物理学家 首先发现的。
24.(2022 淮安)如图所示,探究通电螺线管外部磁场的方向。
(1)玻璃板上均匀撒上铁屑,放上小磁针。闭合开关后, 玻璃板,铁屑分布情况表明,螺线管的外部磁场与 磁体周围的磁场相似。
(2)接通电路,小磁针静止时 极的指向是该点的磁场方向。
(3)调换电源的正负极,闭合开关,小磁针反方向偏转,说明通电螺线管外部的磁场方向与 有关。
25.(2022 青岛)小明对电流表指针偏转的原因产生了兴趣,他在实验室找到一只可拆卸的电
流表,进行了如下探究。
(1)打开外壳,观察电流表的内部结构,示意图如图所示。按照操作规范将电流表 联接入电路,通电后线圈转动,带动指针偏转;撤去磁体再次通电,指针不动。这说明电流表指针偏转的原因是通电线圈在 中受力转动,这与 的工作原理相同。
(2)若让电流从电流表的“﹣”接线柱流入,“+”接线柱流出,指针偏转方向会与(1)中的偏转方向 ,因此使用电流表时不能把接线柱接反。
(3)若在电流表“+”“﹣”接线柱之间连接一根导线,用手拨动电流表指针,导线中会产生感应电流,这种现象叫做 ,据此可制成 。
26.(2022 东营)如图所示是“探究影响通电螺线管磁性强弱的因素”的实验装置。
(1)正确连接好电路,闭合开关前,滑动变阻器的滑片应置于最 (选填“左”或“右”)端;
(2)闭合开关,调节滑片位置,电流表的指针如图所示,则电流表的示数为 A,此时通电螺线管的下端是 (选填“N”或“S”)极;
(3)下列操作能减弱通电螺线管磁性的是 (选填字母);
A.抽去铁芯 B.电源两极对调 C.减少线圈的匝数
(4)电磁铁的用途很多,如电磁起重机,试再列举至少2项电磁铁在实际中的应用: 、 。
27.(2022 攀枝花)法国科学家阿尔贝 费尔和德国科学家彼得 格林贝格尔由于发现了巨磁电阻(GMR)效应,荣获了诺贝尔物理学奖。巨磁电阻效应是指某些材料的电阻在磁场中急剧变化的现象,这一发现大大提高了磁电之间信号转换的灵敏度,从而引发了现代硬盘生产的一场革命。实验小组设计了如图所示的电路,来探究某GMR的阻值与磁场的关系。
(1)闭合开关S1,电磁铁的左边是 (选填“N”或“S”)极。滑动变阻器R1的滑片向右端滑动,电磁铁的磁性 (选填“增强”或“减弱”)。
(2)断开开关S1,闭合开关S2,无论怎样移动滑动变阻器R2的滑片,电流表指针几乎不偏转,电压表有示数但不变。请分析电路故障 。
(3)排除电路故障后,闭合开关S1、S2,保持R2滑片位置不变,将滑动变阻器R1的滑片向左端滑动,观察到电流表示数增大,电压表示数 (选填“增大”、“减小”或“不变”)。
(4)分析上述实验现象可知:该GMR的阻值随其周围磁场的增强而 (选填“增大”、“减小”或“不变”)。
28.(2022 日照)某校九年级一班物理兴趣小组的同学,学习了磁现象的知识后,深受物理学家奥斯特和法拉第科学探索精神的影响,怀着极大的兴趣对下列实验进行了探究。
(1)如图甲,将小磁针放在南北方向的直导线正下方,小磁针静止,N极指向北。如图乙触接电源,小磁针的N极向纸外偏转。断开连接后,小磁针恢复到图甲位置。如图丙,将电源正负极对调,再次触接电源,小磁针的N极向纸内偏转。则:
①通电导线周围存在磁场,且磁场的方向与 有关。
②断开电源后,小磁针恢复到图甲状态,这是因为小磁针受到了 的作用。
③如图丁所示,高速电子束飞过小磁针上方时,小磁针将发生如图 所示方向的偏转,原因是 。
(2)利用图戊所示的装置,让闭合电路中的一部分导体AB在磁场中运动,观察电流表指针的偏转情况,记录在表中。已知当电流从电流表的左侧接线柱流入时,指针向左偏转;从右侧接线柱流入时,指针向右偏转。
实验次数 导体棒移动情况 电流表指针偏转情况
1 竖直向上 不偏转
2 竖直向下 不偏转
3 水平向左 向右偏转
4 水平向右 向左偏转
根据表中记录的实验信息,完成下列问题:
④由第1、2两次实验可知,导体棒AB平行于磁感线运动,闭合回路中 (填“会”或“不会”)产生感应电流。
⑤由第3、4两次实验可知,导体棒AB中感应电流的方向与 的方向有关。如果固定导体棒AB,水平向右移动磁铁,电流表的指针向 偏转。
⑥本实验的设计不完整,不能探究感应电流的方向与磁场方向的关系。为了使探究过程更加完整,应 。
⑦小明将电流表换成完好的小灯泡,再做第3、4两次实验时小灯泡不亮,最可能的原因是 。
⑧发电机的原理与本实验的原理一样,己图为发电机的示意图,图中时刻线框水平,箭头为线框旋转的方向,此时ab边中的电流方向 (填“由a到b”或“由b到a”)。
29.(2022 长春)在“探究通电螺线管外部磁场的方向”的实验中:
(1)开关闭合前,小磁针均指南北,说明地球周围存在 。
(2)开关闭合后,小磁针的指向如图所示,可知:通电螺线管的左端为 极,电源的左端为 极。
(3)将连接电源正、负极的导线对调,小磁针的指向也改变了,说明通电螺线管的磁场方向与 方向有关。
(4)为了使通电螺线管的磁场增强,可采取的有效措施是 。(写出一条即可)
30.(2022 河南)在探究通电螺线管外部磁场方向的实验中:
(1)在装有螺线管的硬纸板上均匀撒满铁屑,通电后铁屑分布无明显变化,这时需 纸板,观察到铁屑排列成如图所示的形状。可见,通电螺线管外部磁场与 磁体的磁场相似。
(2)用小磁针探究磁场方向时,发现小磁针没有标N、S极,请写出一种判断小磁针N、S极的做法: 。
(3)对调螺线管所接电源正、负极,周围小磁针的指向也随之对调,说明通电螺线管的极性与螺线管中电流的 有关。
31.(2022 海南)某实验小组用自制电磁铁探究影响电磁铁磁性强弱的因素。他们用相同的漆包线和铁钉绕制成两个电磁铁A和B,B铁钉上绕有更多匝数的线圈,实验装置如图所示。
(1)如图甲,闭合开关,电磁铁A的钉尖是 极(选填“N”或“S”);将滑动变阻器的滑片P向右移动,能吸引 的大头针(选填“更多”“不变”或“更少”)。
(2)如图乙,把电磁铁A和B串联,闭合开关,多次移动滑动变阻器的滑片P,发现电磁铁B总能吸引更多的大头针,通过比较,得出的结论是 。
(3)电磁铁在生活中应用广泛,请举一例: 。
32.(2022 湖州)学习了“电生磁”的知识后,小柯在家里进行实验探究。实验器材主要有:全新干电池若干节、铁钉3枚、大头针若干、长导线1根。
实验过程:
①用细线把3枚铁钉捆绑在一起,再用长导线缠绕铁钉6圈,连接在1节全新干电池两端(如图所示),制成简易的电磁铁。用电磁铁尖端去靠近大头针,观察吸引大头针的数目(通电时间不超过10秒钟,下同)。
②将电磁铁连接在2节串联的全新干电池两端,重复实验。
③将电磁铁连接在3节串联的全新干电池两端,重复实验。
④增加电磁铁的线圈匝数至9匝,连接在1节全新干电池两端,重复实验。
⑤增加电磁铁的线圈匝数至12匝,连接在1节全新干电池两端,重复实验。
(1)1节全新干电池的电压是 伏。
(2)小柯的实验想要探究的问题是: 。
(3)本实验用电磁铁吸引大头针的数目来比较电磁铁的磁性强弱,此科学方法属于 (选填“类比法”或“转换法”)。
(4)请帮助小柯设计用于记录实验数据的表格。
33.(2022 牡丹江)【分析归纳,拓展提升】如图甲是小雪自制的小风扇,使用时发现小风扇转动,但风却向后吹。小雪设计了如图乙所示的实验,探究其原因。
(1)闭合开关,给铜棒ab通电,发现铜棒ab向右运动,这表明铜棒ab在磁场中受到 的作用。
(2)保持磁场方向不变,将电源正负极对调后接入电路,闭合开关,发现铜棒ab向左运动,这表明 。
(3)保持电流方向不变,将磁体的两极对调,闭合开关,发现铜棒ab向右运动,这表明 。
(4)根据实验,要改变小风扇转动方向,小雪应该 。
(5)请列举一个和小风扇工作原理相同的用电器 。
34.(2022 河池)学习电磁感应现象后,小昌同学想进一步探究感应电流的大小跟哪些因素有关。他使用如图所示的装置,让导体棒ab在U形磁铁中做切割磁感线运动而产生感应电流,记录的实验数据如下表所示。
实验次数 1 2 3 4 5
磁场强弱(磁铁个数) 1个 1个 1个 2个 3个
导体切割磁感线速度 慢速 中速 快速 慢速 慢速
电流计指针偏转格数 1格 2.5格 4格 2格 3格
(1)比较1、2、3三组数据,可以探究感应电流的大小与导体切割磁感线速度的关系。当磁场强弱一定时,导体切割磁感线速度越 ,感应电流越大;
(2)比较 三组数据,可以探究感应电流的大小与磁场强弱的关系。当导体棒切割磁感线速度一定时,磁场越 ,感应电流越大。
35.(2022 武汉)某同学用如图甲所示的装置探究什么情况下磁可以生电。在蹄形磁体的磁场中放置一根导线,导线两端跟电流表连接组成闭合回路。
(1)让导线AB在磁场中静止,观察到电流表指针 ;让导线AB在磁场中静止,换用磁性更强的蹄形磁体,观察到电流表指针 ;保持蹄形磁体静止,让导线AB从图中所示位置水平向右运动,观察到电流表指针 。(填“偏转”或“不偏转”)
(2)图乙中的a表示垂直于纸面的一根导线,它是闭合电路的一部分。它在磁场中按箭头方向运动时,会产生感应电流的是 (填标号)。
36.(2022 衡阳)如图,在“探究什么情况下磁可以生电”实验中:
序号 实验操作 电流表指针偏转情况
1 保持导体与磁体静止 不偏转
2 保持磁体静止,导体水平向左切割磁感线 向右偏转
3 保持磁体静止,导体水平向右切割磁感线 向左偏转
……
(1)比较1、2(或1、3)实验现象可知,闭合电路的一部分导体在磁场中做 运动时,导体中就产生电流;
(2)要使感应电流方向发生改变,可采取的具体措施是 ;(选填字母)
A.使用磁性更强的磁体
B.保持磁体静止,只改变导体水平运动的方向
C.上下调换磁极,同时改变导体水平运动的方向
(3)从能量的角度来分析,感应电流的产生过程是 能转化为电能;
(4)如果将电流表换成 ,可以探究磁场对通电导体的作用。
37.(2022 攀枝花)为测量某定值电阻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)请根据实验电路图,用笔画线代替导线将图乙的实物连线图补充完整。
(2)为不损坏电路元件,在闭合开关S前,调节滑动变阻器,让通过电流表的电流最 (选填“大”或“小”)。
(3)闭合开关S,调节滑动变阻器,记录电压表和电流表的读数,其中某次测量数据如图丙所示,此次电压表读数为 V。
(4)根据实验数据,该小组作出了电压U随电流I的变化图像,如图丁所示,根据图像,可得电阻Rx= Ω。
38.(2022 牡丹江)【规范操作,精准测量】小冰在测量小灯泡电阻的实验中,用标有“20Ω 2A”的滑动变阻器、电压表、电流表、开关、导线、3节干电池和额定电压为2.5V的小灯泡,进行实验。
(1)根据电路图甲,请用笔画线代替导线,将图乙中的实物电路补充完整。
(2)小冰连接好最后一根导线,小灯泡立即发光,请你指出实验中操作的不当之处 。
(3)排除电路故障后,闭合开关,移动滑片,先后测量得到2组数据如下表所示。小冰要继续测量小灯泡正常发光时的电阻,接下来的操作是 。当电压表示数为2.5V时,记录电流表示数如图丙所示,为 A,此时小灯泡的电阻值为 Ω(保留1位小数)。
次数 电压U/V 电流I/A 电阻R/Ω
1 1.2 0.22
2 2.2 0.28
3 2.5
(4)根据测得的数据,小冰发现小灯泡在不同电压下的电阻值不相等,其原因是 。
39.(2022 河池)某实验小组用伏安法测量待测电阻Rx的阻值,设计的实验电路如图甲所示。
(1)根据图甲用笔画线代替导线将图乙的实物图补充完整;
(2)该实验的原理是 ;
(3)某次测量时,电压表的示数为1.5V,电流表的示数为0.3A,则待测电阻的阻值为 Ω;实验时应多测几组数据,求电阻的平均值,目的是 ;
(4)若撤去电压表和滑动变阻器,新增一个阻值为R0的定值电阻,利用如图丙所示的实验电路,也可以测量待测电阻Rx的阻值。实验步骤如下:
①首先,闭合开关S1、S2,记录电流表的示数I1;
②接着,断开开关 ,记录电流表的示数I2;
则待测电阻的阻值Rx= (用R0、I1、I2表示)。
参考答案与试题解析
1.【解答】(1)根据甲图按顺序连接实物,如下图所示;
(2)用开关“试触”观察到电流表指针迅速偏转到零刻线左侧,即电流表指针向左偏转,表明电流表正负接线柱接反了;
(3)①做法:用一根导线接在L2两端;现象:观察到L1发光了;
②L1灯不发光提出一个合理的猜想:电功率太小造成的。
故答案为:(1)图见解答;(2)电流表正负接线柱接反了;(3)①用一根导线接在L2两端;观察到L1发光了;②电功率太小造成的。
2.【解答】(1)根据实物图可知,该电路为并联电路,电流表A2与L2先串联,再并联在L1和电流表A1的两端,见下图:
;
(2)由电路图知灯泡L1和L2并联,在实验过程中,L2突然熄灭,L1亮度不变,所以电路可能出现的故障是L2断路,若L2短路时,L1也会同时被短路,不会发光;
(3)(4)由图丙知电流表的量程为0~0.6A,分度值为0.02A,所以电流表示数为0.24A;
为了寻找普遍规律,应该换用不同规格的器材多次实验;之所以得出:并联电路中,干路电流等于各支路电流之和,且各支路的电流相等,是因为选两个规格相同的小灯泡,该结论不具有普遍性。
故答案为:(1)见解答图;(2)断;(3)0.24;不同;(4)寻找普遍规律。
3.【解答】(1)为了保护电路,连接电路时开关应断开;
(2)为了使结论更具普遍性,应使用不同规格的灯泡进行实验;
(3)分析表格中实验数据可知,在并联电路中,干路电流等于各支路电流之和,表达式为:IA=IB+IC;
(4)由电路图可知,C处为支路,A处为干路,由并联电路的电流特点可知,A处的电流应大于C处的电流,
由图2中电流表的指针位置可知,若电流表选用0~0.6A的量程,分度值为0.02A,示数为0.16A<0.30A,不符合条件,因此电流表应选用的是0~3A的量程,分度值为0.1A,示数为0.8A,因此A处电流大小为0.8A。
故答案为:(1)断开;(2)不同;(3)IA=IB+IC;(4)0.8。
4.【解答】由图知:闭合开关,两只灯泡串联,都发光。
若把一根导线接在小灯泡L2的两端,L2被短路不能发光,但L1仍然有电流通过,照常发光。同时电源电压全部加在L1两端,所以L1变亮。
故答案为:变亮;熄灭。
5.【解答】(1)为了保护电路,实验前开关应处于断开状态;
(2)选用①②两根导体分别接入电路进行实验,根据题意可知,①②两根导体材料、横截面积相同,而长度不同,所以是验证B电阻与导体长度的关系;
(3)①④两根导体,长度、横截面积相同,材料不同,而电流表的示数不同,说明两导体的电阻不同,所以导体电阻大小跟导体的材料有关;
(4)用②导体接在M、N两点间后,用电压表测出其两端电压如图乙所示,电压表选用小量程,分度值0.1V,其示数为2.2V;此时电路中电流表的示数为0.2A,则②导体的电阻为:
R===11Ω。
故答案为:(1)断开;(2)B;(3)材料;(4)2.2;11。
6.【解答】(1)滑动变阻器的滑片向左移动时电流表示数变大,说明电路中电阻变小,故变阻器应选左下接线柱与电源串联在电路中,如下图所示:
;
(2)闭合开关后,发现电流表无示数,说明电路可能断路;电压表有示数且接近电源电压,说明电压表与电源连通,则与电压表并联的支路以外的电路是完好的,则与电压表并联的支路断路了,故其原因可能是定值电阻断路;
(3)排除故障后继续实验,电流表示数如图乙,电流表选用小量程,分度值0.02A,其示数为0.4A;
根据串联分压原理可知,将定值电阻由5Ω改接成10Ω的电阻,电阻增大,其分得的电压增大;
探究电流与电阻的实验中应控制电压不变,即应保持电阻两端的电压不变,根据串联电路电压的规律可知应增大滑动变阻器分得的电压,由分压原理,应增大滑动变阻器连入电路中的电阻,所以滑片应向右端移动,使电压表的示数保持不变;
(4)由表中数据可知,电流与电阻的乘积UV=IR=5Ω×0.4A=0.2A×10Ω=0.1A×20Ω=2V,为一定值,故可以得出的结论是:在电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成反比;
(5)实验步骤:
①闭合开关S,将滑动变阻器的滑片移至最左端,读出电压表的示数为U1;
②将滑动变阻器的滑片移至最右端,读出电压表的示数为U2;
③在步骤①中,电路为只有R0的简单电路,电压表测电源电压,其示数为U1;
在步骤②中,R0与变阻器最大阻值Rx串联,电压表测R0两端的电压,其示数为U2;根据串联电路电压规律,变阻器两端电压为U滑=U1﹣U2,根据串联电路分压原理,
=,即=,
解得:Rx=R0。
故答案为:(1)见解答图;(2)定值电阻断路;(3)0.4;右;(4)在电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成反比;(5)②将滑动变阻器的滑片移至最右端;③R0。
7.【解答】(1)电源为两节干电池,电压为3V,故电压表应选用小量程并联在电阻两端;变阻器滑片向右移,电流表示数变大,说明电路中电阻阻值变小,变阻器应选用右下接线柱与开关串联接入电路中,如下图所示:
;
(2)其中第4次实验的电流表示数如图乙所示,电流表选用小量程,分度值0.02A,其示数为0.32A;由表中数据可知,第4次实验时,电阻阻值为7.5Ω,则电压表示数为:U=IR=0.32A×7.5Ω=2.4V;
(3)根据串联分压原理可知,将15Ω与7.5Ω并联得到等效电阻5Ω,电阻减小,其分得的电压减小;
探究电流与电阻的实验中应控制电压不变,即应保持电阻两端的电压不变,根据串联电路电压的规律可知应减小滑动变阻器分得的电压,由分压原理,应减小滑动变阻器连入电路中的电阻,所以滑片应向右端移动,使电压表的示数为2.4V。
故答案为:(1)见解答图;(2)0.32;2.4;(3)15Ω与7.5Ω并联得到等效电阻5Ω,并向右端移动滑动变阻器滑片,使电压表的示数为2.4V。
8.【解答】(1)原电路图中,电压表并联在变阻器和定值电阻两端,相当于测电源电压,由于电源电压不变,故当闭合开关,向右移动滑动变阻器的滑片,电压表示数不变;
在“探究电流与电阻关系”的实验中,电压表应并联在定值电阻两端,如下图所示:
;
(2)当电压表的示数为某一值时,电流表示数如图乙所示,电流表选用小量程,分度值0.02A,其示数为0.3A;由欧姆定律,当定值电阻为5Ω时,定值电阻两端电压为:UV=IR=0.3A×5Ω=1.5V;
根据控制变量法,研究电流与电阻的关系时,需控制定值电阻两端的电压相同,故用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1.5V;
(3)已知定值电阻5Ω和15Ω,根据I=可知,在电压不变时,电流与电阻成反比,故电路的电流之比为3:1;
由P=UI可知,在电压不变时,电功率与电流成正比,故两次实验整个电路的电功率之比为3:1;
(4)由(2)知,电阻两端的电压始终保持UV=1.5V,根据串联电路电压的规律,变阻器分得的电压:
U滑=U﹣UV=3V﹣1.5V=1.5V,变阻器分得的电压为电压表示数的1倍,根据分压原理,当接入25Ω电阻时,变阻器连入电路中的电阻为:
R滑=1×25Ω=25Ω,故为了完成整个实验,应该选取最大阻值至少25Ω的滑动变阻器;
(5)在5次实验中,定值电阻两端的电压始终保持UV=1.5V不变,故得出的结论是:当电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成反比;
(6)①将R1的滑片P1移至最左端,调节R2的滑片P2,此时小灯泡、R1和滑动变阻器R2串联,电压表测量R1和滑动变阻器R2两端的电压,当电压表的示数为6V﹣2.5V=3.5V时,小灯泡L两端的电压为2.5V,灯泡正常发光;
②保持R2的滑片位置不动,将变阻器R1的滑片移至最右端,此时电路的连接不变,电压表只测量滑动变阻器R2两端的电压,读出电压表的示数0.5V,根据串联电路电压的规律知定值电阻R1两端的电压为:U1=3.5V﹣0.5V=3V,
此时电路的电流为:I1===0.15A,根据串联电路电流特点,灯泡的额定电流IL=I1=0.15A;
③小灯泡L的额定功率为:P=U额IL=2.5V×0.15A=0.375W。
故答案为:(1)不变;见解答图;(2)1.5;(3)3:1;(4)25;(5)成反比;(6)3.5;0.375。
9.【解答】(1)滑片向左滑动时,电流表示数变大,说明滑动变阻器连入电路的电阻变小,故滑动变阻器左下接线柱连入电路中,如图所示:
;
(2)为了保护电路,连接电路时开关应断开;
(3)正确连接电路后,闭合开关,发现电压表和电流表均无示数,说明电路中出现了断路,用一根导线分别与定值电阻和电流表并联,两表仍无示数,说明除定值电阻和电流表之外仍然存在断路,当导线与滑动变阻器并联时,发现两表指针有明显偏转,说明除滑动变阻器之外的元件没有故障,因此故障原因是滑动变阻器断路;
(4)图乙中电流表选用小量程,分度值为0.02A,示数为0.12A,使用的定值电阻阻值:R===5Ω;
(5)由图像可知,导体的电阻增大,通过导体的电流减小,通过导体的电流与导体的电阻的乘积保持不变,故可得出结论:导体两端电压一定时,通过导体的电流与其电阻成反比;
(6)①开关S闭合,开关S1接a时,移动变阻器的滑片到某一位置,此时电流表的示数为I1,定值电阻R0与未知电阻Rx并联,电流表测通过未知电阻Rx的电流;
②开关S闭合,开关S1接b时,变阻器的滑片保持不动,此时电流表的示数为I2,定值电阻R0与未知电阻Rx并联,电流表测通过定值电阻R0与未知电阻Rx的总电流;
③由并联电路的电流特点可知,通过R0的电流为:I0=I2﹣I1,
由欧姆定律可知,R0两端的电压:U0=I0R0=(I2﹣I1)R0,
由并联电路的电压特点可知,Rx两端的电压:Ux=U0=(I2﹣I1)R0,
则未知电阻的阻值:Rx==。
故答案为:(1)如图所示;(2)断开;(3)滑动变阻器断路;(4)0.12;5;(5)通过导体的电流与其电阻成反比;(6)保持不动;。
10.【解答】(1)滑动变阻器的滑片向左移动时,接入电路的电阻变大,则滑动变阻器的电阻丝接入电路中的长度增大,所以应该接右下接线柱;如图所示:
;
(2)闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,发现电流表无示数,这说明电路出现了断路故障;电压表有示数,这说明电压表与电源的两极之间是接通的,所以故障是与电压表并联的定值电阻断路;
(3)根据图象可知,I﹣U图像为一条过原点的直线,所以结论为:在电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比;
(4)由于小灯泡的灯丝的电阻受温度的影响,其阻值会发生变化,实验没有控制电阻不变,所以用小灯泡代替定值电阻进行上述实验,不能达到实验目的。
故答案为:(1)见解析;(2)断路;(3)正比;(4)不能。
11.【解答】(1)变阻器上下接线柱各接一个接入电路中,要滑动变阻器的滑片向右移动时电流表的示数变大,则滑动变阻器右下接线柱接入电路,如下所示:
(2)闭合开关,小刚发现电流表有示数,电路为通路,电压表无示数,可能是定值电阻发生了短路;
(3)由图乙可知,电流表量程为0—0.6A,分度值为0.02A,示数为0.4A,所以此时此定值电阻两端的电压U=IR=0.4A×5Ω=2V,则本实验中控制的定值电阻两端的电压为2V;
(4)探究“电流与电阻关系”时要控制定值电阻两端的电压不变,每次更换电阻后,都要移动滑动变阻器的滑片,此时眼睛应注意观察电压表示数;
探究电流与电阻的实验中应控制定值电阻两端的电压不变,实验中控制定值电阻两端的电压为2V,根据串联分压原理可知,将定值电阻由5Ω改换成10Ω的电阻,定值电阻增大,其分得的电压增大,要控制定值电阻两端的电压不变,根据串联电路电压的规律可知应增大滑动变阻器分得的电压,由分压原理知,应增大滑动变阻器连入电路中的电阻,所以滑片应向左端移动,使电压表的示数仍为2V;
(5)由图丙知,电流与电阻的乘积为U=IR=0.1A×Ω=﹣﹣﹣﹣0.4A×Ω=2V,故由图像可以得出结论:电阻两端电压一定时,导体中的电流跟电阻成反比;
(6)变阻器分得的电压:U滑=6V﹣2V=4V,变阻器分得的电压为电压表示数的=2倍,根据分压原理,当接入20Ω电阻时,变阻器连入电路中的电阻为:R滑=2×20Ω=40Ω,故为了完成整个实验,所用的滑动变阻器的最大阻值应不小于40Ω。
故答案为:(1)见解答;(2)短;(3)2;(4)左;电压;(5)反;(6)40。
12.【解答】(1)由图乙可知,图中定值电阻没有接入电路,定值电阻应串联在电路中与电压表并联,电流从电压表的正接线柱流入,负接线柱流出,如图所示:
;
(2)为了保护电路,闭合开关实验前,应将滑动变阻器的滑片移到最大阻值处,由图知,滑片右侧电阻丝接入电路,所以滑片应移到阻值最大的左端;
(3)由表中数据可知,小明改变的是定值电阻的阻值,因此探究通过导体的电流与导体电阻的关系;
(4)①由图乙可知,电流表的量程为0~0.6A,分度值为0.02A,由丙图电流表的指针位置可知,读数为0.2A;
②由表中数据可知,第2次所用定值电阻的阻值为10Ω,由欧姆定律可知,定值电阻两端的电压始终保持UV=IR=0.2A×10Ω=2V,
根据串联电路电压的规律,变阻器分得的电压:U滑=U﹣UV=3V﹣2V=1V,电压表示数为变阻器分得的电压的=2倍,根据分压原理,当变阻器连入电路中的电阻最大为10Ω时,定值电阻的阻值为:R=2×10Ω=20Ω,因此定值电阻的阻值不能超过20Ω,故30Ω的定值电阻无法满足实验条件;
(5)由图丁可知,I﹣的图象为过原点的一条直线,因此电流与电阻的倒数成正比,故可得结论:在导体两端的电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成反比;
【拓展】根据电压表的示数为2.5V,可以排除电源电压为1.5V,
由串联电路的电压特点可知,当电源电压为3V时,滑动变阻器两端的电压为:U滑=U﹣UV=3V﹣2.5V=0.5V,
当电源电压为4.5V时,滑动变阻器两端的电压为:U滑=U﹣UV=4.5V﹣2.5V=2V,
当电源电压为6V时,滑动变阻器两端的电压为:U滑=U﹣UV=6V﹣2.5V=3.5V,
由串联电路的分压原理可知:滑动变阻器接入电路的电阻与定值电阻的阻值之比分别为:===,===,===,
由题意可知,两次实验中滑动变阻器接入电路的阻值不变,因此两次实验中定值电阻的阻值之比可能为:==,==,==,
由器材中的5个定值电阻的阻值可知,只有5Ω和20Ω满足上述条件,故两次的电源电压分别为3V和4.5V,
因为滑动变阻器的最大阻值为10Ω,结合=和=可知,定值电阻R1=20Ω,R2=5Ω,
因此滑动变阻器接入电路的阻值:R滑=×20Ω=4Ω。
故答案为:(1)如图所示;(2)左;(3)导体电阻;(4)30;(5)在导体两端的电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成反比;【拓展】4。
13.【解答】(1)由于电压表的电阻很大,在电路中相当于开路,电路中的电流几乎为零,所以电流表几乎没有示数;电压表此时相当于测量电源电压,所以电压表示数接近3V;
(2)原电路中,电流表与电阻并联,电压表串联在电路中是错误的,电流表应与电阻串联,电压表与电阻并联,电流通过开关回到电源负极,如下图所示:
(3)由图乙指针的偏转情况可知,电流表所接的量程太大,所以要换用0~0.6A的小量程进行实验;
(4)根据题意可知,滑动变阻器允许通过的最大电流为1A,为确保电路安全,电路中的最大电流为I大=1A,
当使用2Ω的定值电阻进行实验时,根据欧姆定律可知,定值电阻两端的电压U大=I大R=1A×2Ω=2V;
当定值电阻两端的电压大于2V时,2Ω的定值就不能用来实验,所以定值电阻两端电压最大不能超过2V。
故答案为:(1)电流表几乎没有示数,电压表示数接近3V;(2)见解析;(3)电流表改接0~0.6A量程;(4)2。
14.【解答】(1)滑片P向右移时接入的阻值变小,说明接入阻值长度变短,由此可知,滑动变阻器是右下接线柱接入电路;
(2)电流表指针偏转说明有电流通过,排除断路,电压表没有示数说明R被短路;
(3)由数据可知,电压变大,电流变大,比值不变。所以结论为电阻一定时,电流和电压成正比;
(4)图乙中,当电流为0时,电压表有示数,意味着电压表没有调零,指针偏右,或者是电流表没有调零,指针偏左;
故答案为:(1)A;(2)电阻R短路;(3)电阻一定时,电流和电压成正比;(4)电压表没有调零,指针偏右,或者是电流表没有调零,指针偏左。
15.【解答】(1)该实验的电路属于串联电路,小灯泡、电流表、滑动变阻器串联,电压表与小灯泡并联;
由题知,待测小灯泡的额定电压为3.8V,电阻约为10Ω,则小灯泡的额定电流大约为:I额===0.38A,为了电流测量值更准确,所以电流表应该选择0~0.6A的量程;
要求当滑动变阻器的滑片P向C端移动时,接入电路的电阻变小,根据图甲知,滑动变阻器应该选择C处的接线柱,则完整的电路连接图如下:
(2)为了保护电路,在开关S闭合之前,滑动变阻器的滑片应置于其阻值最大处,由电路图知,滑动变阻器的滑片P应该置于D端;
(3)该实验的电路属于串联电路,电流表与小灯泡和滑动变阻器串联,电压表与小灯泡并联。当小灯泡不发光,且电流表无明显示数时,电路中发生了断路,而电压表有示数,且移动滑动变阻器滑片P时,两表示数均无显著变化,则原因是与电压表并联的小灯泡发生了断路,故B正确;
(4)由于电流表选择的是0~0.6A的量程,则图乙中电流表的示数为0.3A,则小灯泡的额定功率为:
P0=U额I额′=3.8V×0.3A=1.14W。
故答案为:(1)见解析;(2)D;(3)B;(4)1.14。
16.【解答】(1)当滑片P向右滑动时,灯泡变亮,说明电路中电流变大,电阻变小,故变阻器应选右下接线柱与电源串联在电路中,如下图所示:
;
(2)闭合开关,两电表示数如图乙所示,电压表选用小量程,分度值0.1V,其示数为2.7V;电流表和电压表示数偏大,造成此现象的原因是滑动变阻器接入阻值较小;
(3)由表中数据可知,当灯泡两端电压为2.5V时,通过灯泡的电流为0.32A,小灯泡额定功率为:P=UI=2.5V×0.32A=0.8W;
(4)根据表格数据描点画出图像,如下图所示:
;
由图分析可知,当灯泡两端电压为2.2V时,通过灯泡的电流为0.31A;
(5)无论怎样调节滑动变阻器滑片都不能使小灯泡正常发光,可能是电源电压太小,使得小灯泡两端电压始终小于2.5V,或者滑动变阻器最大阻值太小,使得小灯泡两端电压始终大于2.5V。
故答案为:(1)见解答图;(2)2.7;滑动变阻器接入阻值较小;(3)0.8;(4)见解答图;0.31;(5)电源电压太小或滑动变阻器最大阻值太小。
17.【解答】(1)图甲中,电压表应该并联在灯泡的两端,因为小灯泡的额定电压2.5V,所以电压表可选0~3V量程,如下图所示:
;
(2)由图象乙可知,当灯泡两端电压为2.5V时,灯泡的额定电流为0.3A,小灯泡额定功率为:
P=UI=2.5V×0.3A=0.75W;
电路连接正确后,滑动变阻器的滑片P从阻值最大处开始移动,由图象乙可知,当灯泡两端的电压为0.5V时,电路中的电流为0.1A,
由串联分压可知,此时变阻器两端的电压为:U滑=U源﹣U1=3V﹣0.5V=2.5V,
则变阻器此时的阻值为:R滑===25Ω,即为了实验能顺利进行,滑动变阻器的最大阻值应等于25Ω,故选C;
(3)由图象可知,通过小灯泡的电流与其两端的电压不成正比,这是因为灯丝的电阻随温度的升高而增大;
(4)实验步骤:
①闭合开关S和S2,断开开关S1,移动滑动变阻器滑片P,使电流表示数为时小灯泡恰好正常发光;
②保持变阻器滑片P位置不变,闭合开关S和S1,断开开关S2,记下电流表示数I;
在步骤①中,灯泡L与定值电阻R0并联后再与滑动变阻器串联,所以灯泡与定值电阻两端电压相同;
移动滑动变阻器滑片P,当灯泡两端的电压为额定电压U0时,R0两端的电压也为U0,根据欧姆定律可知当电流表的示数为时,小灯泡恰好正常发光;
在步骤②中,灯泡L与定值电阻R0仍并联,电流表测灯泡L与定值电阻R0的总电流,因电路的连接方式不变,各电阻的大小和通过的电流不变,此时灯泡仍正常发光,根据并联电路电流规律,通过灯泡的电流I额=I﹣,
则小灯泡L的额定功率P额=U额I额=U0×(I﹣)。
故答案为:(1)见解答图;(2)0.75;C;(3)灯丝的电阻随温度的升高而增大;(4)①;②U0×(I﹣)。
18.【解答】(1)小灯泡额定电压为2.5V,故电压表选用小量程并联在灯泡两端,如下图所示:
;
(2)小强同学连接好电路后,闭合开关时发现灯泡特别亮,说明电路中电流较大,总电阻较小,原因是在闭合开关前没有把滑动变阻器滑片调到最大阻值处;
(3)闭合开关,移动滑片P到电压表示数为2.5V时,电流表示数如图乙所示,电流表选用小量程,分度值0.02A,其示数为0.2A,小灯泡的额定功率为:
P=UI=2.5V×0.2A=0.5W;
(4)实验过程中随滑动变阻器阻值减小,小灯泡逐渐变亮,此时灯泡两端电压增大,通过灯的电流也增大,电源电压不变,由R=知,电路的总电阻变小,由P=UI知,灯泡的实际功率增大,灯丝的温度升高,小灯泡阻值随温度的升高而变大,由电阻的串联规律可知:小灯泡阻值增大的值ΔRL小于滑动变阻器电阻的变化量ΔR;
(5)由图甲可知,电压表测灯泡两端的电压,电流表测通过灯泡的电流,根据R=求出小灯泡正常工作时的电阻,故依据R=(原理)也可测出小灯泡正常工作时的电阻;
如图甲,电流表实际测量的是小灯泡与电压表电流之和,故电流表测量值比通过灯泡电流真实值偏大。
故答案为:(1)见解答图;(2)滑片调到最大阻值处;(3)0.5;(4)小于;(5)R=;偏大。
19.【解答】(1)灯泡额定电压为2.5V,故电压表应选小量程并联在灯泡两端,灯泡与变阻器串联在电路中,如下图所示:
;
(2)正确连接电路后,闭合开关,调节滑动变阻器,当小灯泡正常发光时,电流表的示数如图乙所示,电流表选用小量程,分度值0.02A,其示数为0.32A,小灯泡的电功率为:
P=UI=2.5V×0.32A=0.8W;
(3)探究电流与电阻的关系,要保持定值电阻两端的电压一定;根据串联电路分压原理可知,当定值电阻的阻值变大时,其两端的电压将变大,要减小电压,所以滑动变阻器的阻值也要变大,当定值电阻的阻值为20Ω时,此时滑动变阻器的阻值最大,根据串联分压原理,
=,即=,
解得:R滑=20Ω,
故要完成实验,所用滑动变阻器的最大阻值不小于20Ω。
故答案为:(1)见解答图;(2)0.8;(3)20。
20.【解答】(1)①连接电路时,应选用滑动变阻器R2进行实验,因为:=,即=,得出R变=15.4Ω,所以应选R2。
电流表量程应选0~0.6A更合理,因为:I===0.23A,所以应该选择0~0.6A的量程。
(2)①小灯泡额定功率为:P=UI=2.5V×0.22A=0.55W。
②由表格中的数据可得出:小灯泡亮度由实际功率决定。
(3)③将滑动变阻器滑片P移到最左端,电流表示数为0.9A,可得电源电压为:U=IR=0.9A×5Ω=4.5V。
②用5Ω的定值电阻替换灯泡,滑动变阻器滑片P保持不动,闭合开关,电流表的示数为0.3A。此时总电阻为:R总===15Ω;
变阻器接入的电阻为:R变=R总﹣R定=15Ω﹣5Ω=10Ω;
①闭合开关,移动滑动变阻器滑片P,使电流表示数为0.25A。此时总电阻为:R总′===18Ω;
小灯泡的电阻为R灯=R总′﹣R变=18Ω﹣10Ω=8Ω;
则灯泡的额定功率为:P额=I额2R灯=(0.25A)2×8Ω=0.5W。
故答案为:(1)R2;0~0.6A;(2)0.55;实际;(3)保持不动;4.5;0.5。
21.【解答】(1)①原电路图中,变阻器没有接入电路,电压表并联在定值电阻和变阻器两端是错误的;变阻器应串联在电路中,电压表应并联在定值电阻两端,如下图所示:
;
②研究电流与电阻的关系,要控制电压表示数不变,变阻器与定值电阻串联,设电压表示数为UV,根据串联电路电压的规律,变阻器分得的电压:
U滑=U源﹣UV=3V﹣UV,
根据分压原理有:
=,即=﹣﹣﹣﹣﹣﹣①,
因电压表示数UV为定值,由①式知,方程左边为一定值,故右边也为一定值,故当定值电阻取最大时,变阻器连入电路中的电阻最大,由①式得:=,
解得电压表的示数:U=1.5V,即为完成实验,电压表的最小电压为1.5V;
③为了保护电路,闭合开关前,将滑动变阻器的滑片移至阻值最大处,即最左端;闭合开关,移动滑片,电流表的示数如图乙所示,电流表选用小量程,分度值0.02A,其示数为0.4A;
④实验中,当把5Ω的电阻换成10Ω的电阻后,根据分压原理,电阻两端的电压变大,研究电流与电阻关系时要控制电压不变,根据串联电路电压的规律,要增大变阻器两端的电压,由分压原理,要增大变阻器电阻阻值,故应把变阻器滑片向左调节;
经过多次实验,分析实验数据,得出结论:电压一定时,电流与电阻成反比;
(2)实验步骤:
①为了完成实验,在图丙的虚线框内填上滑动变阻器R1、R2,如下图所示:
;
②先将R1、R2的滑片移至最右端。闭合开关S、S1,断开开关S2,再将R2的滑片移至最左端,电流表的示数为0.3A;
③将R2的滑片移至最右端。断开开关S1,闭合开关S、S2,向左移动R2的滑片,直至电流表的示数为0.5A;
④R2滑片位置不动,断开开关S2,闭合开关S、S1,电流表的示数恰好为0.24A;
⑤在步骤②中,R1与R2串联,且R2的阻值为0,电路为只有R1的简单电路,此时R1的阻值最大,电流表测串联电路电流为0.3A,根据欧姆定律,电源电压为:
U=I1R1=0.3A×20Ω=6V;
在步骤③中,R2与灯泡串联,电流表测串联电路电流;向左移动R2的滑片,使电流表的示数为0.5A,此时灯泡正常发光;
在步骤④中,R1与R2串联,电流表测串联电路电流;保持R2滑片位置不动,R1的阻值最大,此时电流表示数为0.24A,根据欧姆定律,电路中的总电阻为:
R总1===25Ω,
根据电阻的串联,R2=R总1﹣R1=25Ω﹣20Ω=5Ω;
当灯泡正常发光时,根据欧姆定律,电路中的总电阻为:
R总2===12Ω,
灯泡正常发光时的电阻为:
RL=R总2﹣R2=12Ω﹣5Ω=7Ω,
小灯泡的额定功率为:
P额=I额2RL=(0.5A)2×7Ω=1.75W。
故答案为:(1)①见解答图;②1.5;③左;0.4;④左;反比;(2)①见解答图;③R2;④R2滑片位置不动;⑤1.75。
22.【解答】(1)灯泡正常发光时电路电流约为I'===0.25A;
此时滑动变阻器两端的电压U滑=U﹣UL=6V﹣2.5V=3.5V,
此时滑动变阻器接入电路的阻值为R滑===14Ω>10Ω,因此应选规格为“30Ω 0.5A”的R2滑动变阻器;
(2)连接好电路后,闭合开关,发现小灯泡不亮,电流表有示数,说明电路是通路;电压表无示数,说明电压表并联的支路短路,即电路故障原因是小灯泡短路;
(3)排除故障,闭合开关,移动滑片P至某位置时,电压表的示数为2.2V,小于灯泡的额定电压2.5V,若想测量小灯泡的额定功率,应增大灯泡两端的电压,根据串联电路电压规律,应减小变阻器两端的电压,根据分压原理,应减小变阻器接入电路的阻值,故变阻器滑片应向B端移动;
由U﹣I图象可知,当灯泡两端电压为2.5V时,通过灯泡的电流为0.25A,小灯泡额定功率为:
P=ULIL=2.5V×0.25A=0.625W;
(4)实验步骤:
①断开开关S3,闭合开关S1、S2,调节滑动变阻器滑片P,使得电流表示数为,此时灯泡正常发光;
②保持滑动变阻器滑片P位置不变,断开开关S2,闭合开关S1、S3,记下电流表的读数为I;
③在步骤①中,灯泡L与电阻R0并联,电流表测通过R0的电流,调节滑动变阻器滑片P,使得电流表示数为,根据并联电路电压特点和欧姆定律可知,灯的电压为U额,灯正常发光;
在步骤②中,灯泡L与电阻R0仍并联,电流表测通过灯泡和电阻R0的总电流;因电路的连接关系没有改变,各电阻的大小和通过的电流不变,灯仍正常发光,根据并联电路电流的规律,灯的额定电流为:
I额=I﹣,灯的额定功率的表达式:
P额=U额I额=U额×(I﹣)。
故答案为:(1)R2;(2)小灯泡短路;(3)B;0.625;(4)①;③U额×(I﹣)。
23.【解答】(1)在瓶底浇冷水后,瓶内温度降低,烧瓶内水蒸气遇冷液化,瓶内气压降低,由于水的沸点会随气压的减小而降低,因此,水会重新沸腾起来;
(2)如图2所示,用手握着两张纸,让纸自然下垂,在两张纸的中间向下吹气,中间空气流速大,压强小,两侧压强大,这两张纸将相互靠拢;
(3)因为磁场对放入其中的磁体有力的作用,所以导线与电池触接后,观察到小磁针偏转,说明电流周围存在磁场,物理学家奥斯特首先发现通电导线周围有磁场。
故答案为:(1)沸腾;沸点;(2)靠拢;压强;(3)磁场;奥斯特。
24.【解答】(1)闭合开关,轻敲玻璃板,铁屑的分布情况通电螺线管周围的磁场与条形磁体的磁场相似,都有两个磁极。
(2)因为小磁针放入磁场,小磁针静止时N极指向和该点磁场方向相同,所以实验中使用小磁针是为了指示磁场方向,从而判断该点的磁场方向;
(3)调换电源正负极,即改变螺线管中的电流方向,发现小磁针偏转方向改变,说明磁场方向与电流方向有关。
故答案为:(1)轻敲;条形;(2)N;(3)电流方向。
25.【解答】(1)电流表在测量电流时,应串联接入电路;电流表通电后线圈转动,带动指针偏转;撤去磁体再次通电,指针不动,这说明电流表指针偏转的原因是通电线圈在磁场中受力转动,这与电动机的工作原理相同;
(2)若让电流从电流表的“﹣”接线柱流入,“+”接线柱流出,磁场方向不变,电流方向改变,指针偏转方向改变,会与(1)中的偏转方向相反,因此使用电流表时不能把接线柱接反;
(3)若在电流表“+”“﹣”接线柱之间连接一根导线,用手拨动电流表指针,闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动,导线中会产生感应电流,这是电磁感应现象,是发电机的工作原理。
故答案为:(1)串;(2)磁场;电动机;(2)相反;(3)电磁感应现象;发电机。
26.【解答】(1)由图可知,正确连接好电路,闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片置于阻值最大的一端,即最左端。
(2)由图可知,电流表选0~0.6A的量程,分度值为0.02A,电流表的示数为0.5A;由图可知,电流从螺线管的上端流进,下端流出,由安培定则可知,通电螺线管的下端是N极。
(3)影响通电螺线管磁性的强弱的因素有:①电流的大小,②线圈匝数的多少,③有无铁芯。故要减弱通电螺线管的磁性,可以减小电流的大小、减少线圈的匝数和抽去铁芯,故AC符合题意,B不符合题意。
故选AC。
(4)电磁铁在日常生活中的应用有:电磁起重机、电磁继电器、电铃、磁悬浮列车、扬声器等。
故答案为:(1)左;(2)0.5;N;(3)AC;(4)电铃、电磁继电器。
27.【解答】
(1)如图所示,当闭合开关S,电流从左端流入电磁铁,根据安培定则可知电磁铁右端为N极,其左端为S极;将滑动变阻器滑片向右移动时,滑动变阻器连入电路的电阻变大,电路中的电流变小,则电磁铁的磁性减弱。
(2)电流表指针几乎不偏转,说明电路可能断路;电压表有示数但不变,说明电压表与电源连通,则与电压表并联的支路以外的电路是完好的,则与电压表并联的支路断路了。
(3)闭合开关S1、S2,右图中变阻器R2和GMR串联,电压表测GMR两端的电压;
保持R2滑片位置不变,观察到电流表示数增大,由U=IR可知R2两端的电压增大,则根据串联电路电压规律可知GMR两端电压减小,即电压表示数减小。
(4)由(3)可知电流表示数增大,而电压表示数减小,结合串联电路的分压原理可知GMR的阻值减小;而闭合开关S1,将滑动变阻器R1的滑片向左端滑动时,变阻器R1连入电路的电阻变小,左侧电路中的电流变大,电磁铁的磁性增强,由此可知该GMR的阻值随其周围磁场的增强而减小。
故答案为:(1)S;减弱;(2)与电压表并联的支路断路;(3)减小;(4)减小。
28.【解答】
(1)①根据甲乙丙三图可知:通电导线周围存在磁场,且磁场的方向与电流方向有关;
②断开电源后,小磁针静止,N极指向北,是因为受地磁场作用;
③电子在小磁针上方飞过,因为电子束带负电,所以当电子束从左向右运动时,电流的方向应从右向左,与图乙相同。
(2)④由第1、2两次实验可知,导体棒AB平行于磁感线运动时,电流表指针不偏转,说明没有感应电流。
⑤由第3、4两次实验可知,磁场方向不变,导体运动方向改变时,感应电流的方向也发生改变,这说明导体棒AB中感应电流的方向与导体运动的方向有关;
如果固定导体棒AB,水平向右移动磁铁,此时相当于导体棒AB水平向左运动,由表格中的信息可知,电流表的指针将向右偏转。
⑥电流方向不仅与导体运动方向有关,也与磁场方向有关。
⑦小明将电流表换成完好的小灯泡做实验,电路是通路,灯泡不亮,可能原因是电流太小。
⑧根据己图可知,电流方向是由a到b。
故答案是:①电流方向;②地磁场;③乙;电子带负电;④不会;⑤导体运动;右;⑥调换磁体的方向;⑦产生的感应电流太小;⑧由a到b。
29.【解答】(1)地球的周围存在磁场,小磁针静止且能指向南北,这是因为小磁针受到地磁场的作用;
(2)最左侧小磁针的左端为N极,右端为S极,根据异名磁极相互吸引可知,螺线管的左端为N极,右端为S极,根据安培定则可知,电流从螺线管的右端流入,所以电源的左端为负极,右端为正极;
(3)将连接电源正、负极的导线对调,螺线管中电流的方向发生了变化,小磁针的指向也改变了,这说明磁场的方向发生了变化,所以通电螺线管的磁场方向与电流方向有关;
(4)要使通电螺线管的磁场增强,可采取的有效措施是:增加线圈的匝数、增大电流。
故答案为:(1)磁场;(2)N;负;(3)电流;(