【备考2023】浙教版科学“冲刺重高”压轴训练（十二）：电学实验探究【word，含答案】

1．小明用如图甲所示的电路来探究导体中的电流与电阻的关系。已知电源电压恒为6伏，电路中分别接入4个不同阻值的电阻R，得到四组电流I与对应的电阻R的数据，并用黑点描在乙图中。当电阻R为20欧时，滑动变阻器的最大阻值恰好能满足实验要求。
（1）实验过程中，移动变阻器的滑片时，眼睛应注视 　 　。
（2）图乙中涂黑部分面积表示的科学含义是 　 　。
（3）小明将如图甲中的电阻R分别选择为10欧、8欧、6欧和4欧的定值电阻与原电路中的滑动变阻器串联重新进行实验探究。实验时每次还是保持电压表示数为2伏，为了能顺利完成实验，选择的电源电压最大值为 　 　伏。
2.物理实验兴趣小组组织实验探究活动，通过使用电源（电压恒为3V），电流表、电压表，开关，规格不同的定值电阻（5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω），滑动变阻器（规格分别为“10Ω 1A”的R1和“15Ω 1A”的R2），以及导线来探究电流与电阻关系的实验，实验前同学们设计了如图甲所示电路图。
（1）按照电路图连接实物图时，开关应 　 　；
（2）为确保实验顺利进行，电压表应选用的量程是 　 　（选填“0～3V”或“0～15V”）；连接好电路后，他检查电路时发现电压表、电流表位置接反了，若此时闭合开关，电流表 　 　（选填“会”或“不会”）被烧坏；
（3）正确连好电路后，闭合开关前要将滑动变阻器的滑片P移到阻值 　 　处。闭合开关，此时电路中电流表无示数，电压表示数接近电源电压，移动滑动变阻器的滑片P，电流表、电压表示数均无变化，则故障可能是 　 　；
A．定值电阻R短路 B．定值电阻R断路
（4）排除故障后，多次改变R的阻值，调节滑动变阻器的滑片P，使电压表示数保持不变，记下电流表的示数，画出如图乙所示的电流随电阻R变化的图像，由图像可以得出结论：　 　；
（5）上述实验所选用的滑动变阻器是 　 　（选填“R1”或“R2”）；
（6）另一组同学用不同的实验器材（电源电压未知，但不变），仍然利用甲图所示的电路探究“电流与电阻的关系”时获得下表的实验数据，在进行第四次实验时将定值电阻的阻值由30Ω调为40Ω后就直接读出电流表的示数，这个示数可能是 　 　。
R/Ω 10 20 30 40 50
I/A 0.6 0.3 0.2 0.12
A．0.2 B．0.17 C．0.15 D．0.13
3．小灯泡的电阻受温度的影响较大，为探究小灯泡的电阻与温度的关系，小宝选择了一个规格为“3V”的小灯泡，按如图所示的电路图连接电路进行测量，测量结果如表。实验中电源电压保持6V不变。
实验次数 1 2 3 4 5
电压/V 1 1.5 2.0 2.5 3.0
电流/A 0.20 0.26 0.30 0.34 0.37
电阻/Ω 5.0 5.77 6.67 7.35 8.11
（1）分析表的实验数据，可以得出灯泡两端的电压越高，通过小灯泡的电流越大，其电阻就越大，请你对此作出解释：　 　。
（2）实验中滑动变阻器的作用是：　 　。
（3）实验中有三种规格的滑动变阻器：甲（15Ω，1A）、乙（30Ω，1.5A）、丙（40Ω，0.3A）。分析小宝的实验，你认为小宝选择了：　 　滑动变阻器。（选填“甲”、“乙”或“丙”）
4.在探究影响导体电阻大小的因素时，小明作出了如下猜想：
猜想一：导体的电阻可能与导体的长度有关；
猜想二：导体的电阻可能与导体的横截面积有关；
猜想三：导体的电阻可能与导体的材料有关。
实验室提供了4根电阻丝，其规格、材料如表所示：
编号 材料 长度/m 横截面积/mm2
A 镍铬合金 0.5 0.5
B 镍铬合金 1.0 0.5
C 镍铬合金 0.5 1.0
D 锰铜合金 0.5 0.5
（1）如图所示的是“探究影响导体电阻大小因素”的实验电路，在M、N之间分别接上不同的导体，通过观察相关的现象可以比较导体电阻的大小，有三位同学对图中的电路设计分别提出了自己的观点：
甲：电流表多余的，观察灯泡的亮度就可以判断导体电阻的大小
乙：灯泡是多余的，根据电流表示数的变化可以判断导体电阻的大小
丙：灯泡和电流表同时使用更好，因为灯泡可以保护电路，从而防止烧坏电流表
你赞同 　 　（选填“甲”、“乙”或“丙”）的观点。
（2）为了验证猜想一，应该选用编号 　两根电阻丝分别接入电路进行实验；
（3）为了验证猜想二，应该选用编号 　 　两根电阻丝分别接入电路进行实验；
（4）分别将A和D两电阻丝接入电路中M、N两点间，电流表示数不相同，由此，初步得到的结论是：当长度和横截面积相同时，导体电阻跟 　 　有关。
（5）小钢在探究同样的课题时，手边只有一根电阻丝，那么，他利用这根电阻丝和上述电路不能完成对猜想 　 （选填“一”、“二”或“三”）的实验验证。
（6）以上研究所采用的科学方法是 　 　。
5．小亮同学在做“伏安法测电阻”的实验中：
（1）请你按照图甲所示的电路图，以笔画线代替导线，将图乙电路连接完整。
（2）实验前，为了保护电路，滑动变阻器的滑片应置于 　　（选填“A”或“B”）端。
（3）闭合开关，移动滑动变阻器的滑片P，发现电压表始终无示数，电流表有示数，其原因可能是 　 　。
（4）排除故障后，电压表示数为2.5V，电流表示数如图丙所示，则通过定值电阻R的电流是 　 　A，它的电阻是 　 　Ω。
（5）实验中多次移动滑动变阻器的滑片多次测量的目的是 　 　。
（6）小亮还想用该电路图“测量电流与电阻的关系”的实验，可供实验的电阻有5Ω、10Ω、20Ω三个阻值的电阻。
①该实验中，滑动变阻器的作用是保护电路和 　保持定值电阻两端电压不变　。
②实验中，小亮发现，当他用5Ω的电阻做完实验，换用10Ω后，无论怎样调节滑动变阻器的滑片，都不能使正常偏转的电压表示数达到理想值，请你说说可能的原因是 　 　。（多选）
A.滑动变阻器最大阻值太小了B.最初所选的电压表示数太小了C.电源电压太高了
6.小明用图1所示电路来测量小灯泡的电功率（部分器材的规格已标明）。
（1）闭合开关进行实验，小明发现无论怎样调节滑动变阻器，电压表示数始终为3V，而电流表示数始终为零。已知仅图1中导线①、②或③中的一根发生故障，请指出发生故障的导线，并写出故障名称： 　。
（2）小明进行了六次实验，记录实验数据并在U﹣I图像中描点，得到小灯泡两端的电压与电流的关系图像如图2所示。则根据记录的数据和图像可知：
①小灯泡的额定功率为 　W。
②实验中所使用的滑动变阻器的规格可能为 　 　。
A.5Ω 2A B.10Ω 2A C.20Ω 1A D.30Ω 1A
（3）实验结束后，小明继续对滑动变阻器两端电压与通过它的电流关系进行探究，画出了对应的U﹣I图像（如图3），请你在图中“①”、“②”或“③”三条虚线中选择正确的一条，并说明你选择的依据 　 　。
7．实验小组的同学正在进行“测量小灯泡电功率”的实验，其中小灯泡的额定电压U额为2.5V。
（1）如图甲是小美同学连接的实物电路图，图中只有一根导线连接错误，请在图中用“×”标出这根错误的导线并改正，使电路连接正确（导线不能交叉）
（2）闭合开关后发现小灯泡不亮，她接下来合理的操作是先 　 　，再根据现象，　 　或检查小灯泡和灯座等元件的接触是否良好（选填字母）。
A.断开开关S
B.调节滑动变阻器，观察小灯泡是否能发光
C.观察电流表的示数是否为零，判断电路是否断路
（3）调整好后，她多次测量小灯泡两端的电压及对应的电流值，并绘制了如图乙所示的l﹣U图像，根据图像可得小灯泡的额定功率为 　 　W。
（4）同组的小丽在实验时发现电压表损坏了，老师给了她一个已知阻值为R0的定值电阻和若干个开关，小丽重新设计了如图丙所示的电路，来测量小灯泡的额定功率。
①在图中AB间填上开关S2，CD间填上电流表，并按照电路图正确连接电路；
②断开开关S3，闭合开关S1、S2，调节滑动变阻器，使得电流表读数为 　　，此时灯泡正常发光；
③　 　，断开开关S2，闭合开关S1、S3，记下电流表的读数为I；
④则小灯泡额定功率的表达式为P额＝　 　（用已知和测量的物理量所对应的得符号表示）。
8.小乐通过实验测量标有“2.5V”字样的小灯泡的额定功率，回答问题：
（1）小乐按图甲所示电路图连接电路，闭合开关S，移动滑动变阻器的滑片，当电压表示数为2.5V时，电流表的示数如图乙所示，可得小灯泡的额定功率为 　 　W。
（2）小乐在实验中发现电流表损坏了，但她认为不使用电流表也能完成实验，于是她又向老师要了一个阻值为R0的定值电阻和2个开关，重新设计了如图丙所示的电路，正确连接电路后的实验步骤是：
①闭合开关S、S1，断开开关S2，移动滑动变阻器的滑片，使电压表示数为2.5V；
②保持滑动变阻器的滑片位置不变，　 　，记下电压表的示数为U1；
③小灯泡的额定功率P＝　 （写出字母表达式，用灯泡额定电压U0及R0、U1表示）。
9．在探究“电阻中的电流跟两端电压的关系”的实验中。
（1）小朱同学做出了以下猜想：
A.电流与电压成正比
B.电流与电压成反比
C.电流与电压无关
小毛认为合理的猜想是A，小毛认为猜想A合理的依据是 　 。
（2）为了检验猜想A是否正确，小朱设计了如图甲所示的电路图，其中电源为两节干电池，电阻R为10Ω，变阻器R′上标有“20Ω 1A”字样。
①请你帮他选量程，电流表应选 　 　量程。
②按电路图将乙图中未连接处补画上。
③如表是小朱记录的数据，从数据中可以看出小朱是将变阻器的逐渐滑片向 　 　（选填“左”或“右”）移动的。请你替小朱写出结论，填在表中。
实验次数 1 2 3
电压U/V 1 2 3
电流I/A 0.1 0.2 0.3
结论 　 　
10．小明在测量小灯泡电功率的实验中，选用的电源电压为4.5V，小灯泡的额定电压为2.5V，电阻约为5Ω。
（1）闭合开关前，图甲中滑动变阻器的滑片应位于 　　（选填“A”或“B”）端。
（2）闭合开关，滑片移动到某位置时，电压表的示数如图乙所示。要获得小灯泡的额定功率的数据，滑片应向 　　（选填“A”或“B”）端移动。
（3）改变滑片的位置，获得多组对应的电压、电流值，绘制了如图1所示的I﹣U图像。由图像可知，小灯泡的额定功率P额＝　　W，小灯泡的电阻与其两端电压变化的规律：　 　。
（4）小明打算增加个阻值为R0的电阻，用图2所示的电路测量小灯泡的电功率。闭合开关S、S1，移动滑片P使电压表的示数为U1；保持滑片P位置不动，只断开开关S1，闭合开关S2，记下电压表的示数为U2，则小灯泡的电功率为 　 。（用已知字母表示）
参考答案
1．解：（1）研究导体中的电流与电阻的关系，要控制电阻的电压不变，实验过程中，移动变阻器的滑片时，眼睛应注视电压表示数；
（2）乙图中“涂黑”部分面积S＝IR，由欧姆定律U＝IR，故“涂黑”部分面积表示的物理含义是：电阻两端的电压；
（3）实验时每次保持电压表示数为2伏，根据串联电路电压的规律，变阻器分得的电压：U滑＝U﹣UV＝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＝2×2Ω＝40Ω，故为了完成整个实验，则滑动变阻器最大电阻为40Ω；
由串联电路的规律及分压原理有：，
方程左边为一定值，故右边也为一定值，当变阻器连入电路的电阻最大时，对应的定值电阻应最大，此时，对应的电源电压最大，
即，
解得：U＝10V，为了能顺利完成实验，电源电压最大为10V。
故答案为：（1）电压表；（2）电阻两端的电压；（3）10。
2.解：（1）按照电路图连接实物图时，为保护电路，开关应断开。
（2）电压恒为3V，为确保实验顺利进行，电压表应选用的量程是0～3V。
连接好电路后，他检查电路时发现电压表、电流表位置接反了，即电压表串联在电路中，因电压表内阻很大，电路的电流几乎为0，故若此时闭合开关，电流表不会被烧坏。
（3）正确连好电路后，闭合开关前，为保护电路，要将滑动变阻器的滑片P移到阻值最大处。
闭合开关，若电流表示数为0，说明电路可能断路；电压表示数接近电源电压，说明电压表与电源连通，则与电压表并联的电路以外的电路是完好的，则与电压表并联的电路断路了，则故障可能是定值电阻R断路，故A不符合题意，B符合题意。
故选B。
（4）由图乙知，电阻的电流与电阻之积为：
UV＝IR＝0.4A×5Ω＝2V
为一定值，故由图像可以得出结论：电压一定时，电流与电阻成反比；
（5）电阻两端的电压始终保持UV＝2V，根据串联电路电压的规律，变阻器分得的电压为：U滑＝U﹣UV＝3V﹣2V＝1V，
变阻器分得的电压为电压表示数的0.5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＝0.5×25Ω＝12.5Ω，
故为了完成整个实验，应该选取最大阻值至少12.5Ω的滑动变阻器，上述实验所选用的滑动变阻器是R2。
（6）研究通过导体的电流与电阻的关系要保持导体两端的电压不变，
电阻两端的电压U电阻箱＝I1R1＝0.6A×10Ω＝6V，
当电阻R的阻值为40Ω时，电路中的电流应该为：I′0.15A，
小华将电阻R的阻值从30Ω调为40Ω后，要保持电阻两端电压不变，
应向右移动滑动变阻器滑片，使滑动变阻器接入电路的阻值变大，滑动变阻器分压变大，
从而使电阻两端电压减小保持不变，因此，当未移动滑动变阻器时，电路中的电流应该大于0.15A而小于0.2A，故选B。
故答案为：（1）断开；（2）0～3V；不会；（3）最大；B；（4）在电压一定时，导体中的电流跟导体的电阻成反比； （5）R2；（6）B。
3．解：（1）灯泡两端的电压越高，灯丝的电阻越大，这是因为电流变大灯泡亮度增加，钨丝温度升高，钨丝受温度影响所致，温度越高，钨丝电阻越大；
（2）滑动变阻器的作用：保护电路；改变灯泡两端的电压。
（3）根据第一次实验计算，滑动变阻器分得的电压为6V﹣1V＝5V，滑动变阻器连入电路中的电阻为 R25Ω，
根据第五次实验可知，流经电路中的电流为0.37A，丙滑动变阻器最大电流为0.3A，所以滑动变阻器的最大阻值不小于25Ω．故应选乙。
故答案为：（1）灯丝的电阻受温度的影响，即温度越高，电阻越大；（2）改变灯泡两端的电压；（3）乙。
4.解：（1）在M、N之间分别接上不同的导体，则通过观察电流表示数来比较导体电阻的大小，故选丙；
（2）要验证猜想一：导体的电阻可能与导体的长度有关，应控制导体材料与横截面积相同而长度不同，由表中数据可知，应选编号为A、B的两根电阻丝进行实验；
（3）要验证猜想二：导体的电阻与导体的横截面积有关，应控制导体材料与长度相同而横截面积不同，由表中数据可知，应选编号为A、C的两根电阻丝进行实验
（4）别将A和D两电阻丝接入电路中M、N两点间，电流表示数不相同，由此，初步得到的结论是：当长度和横截面积相同时，导体电阻跟材料有关；
（5）要探究电阻大小与导体材料的关系时，需保证电阻丝的长度、横截面积相同，材料不同，小钢在探究同样的课题时，手边只有一根电阻丝，那么，他利用这根电阻丝和上述电路不能完成对猜想三的实验验证；
（6）以上研究所采用的科学方法是控制变量法。
故答案为：（1）丙；（2）A、B； （3）A、C；（4）材料；（5）三；（6）控制变量法。
5．解：（1）滑动变阻器应选择一上一下两个接线柱串联接入电路，如图：
（2）闭合开关前，滑动变阻器的滑片应位于阻值最大处，即B端；
（3）闭合开关，移动滑动变阻器的滑片P，发现电压表始终无示数，电流表有示数，说明电压表未接入电路或电压表与导线并联接入电路，所以故障可能是电压表断路或定值电阻短路；
（4）电流表接入电路的是小量程，分度值为0.02A，示数为0.5A，由欧姆定律可得定值电阻的阻值为：R5Ω；
（5）实验中多次移动滑动变阻器的滑片多次测量的目的是求平均值减小误差；
（6）①“测量电流与电阻的关系”的实验应保持定值电阻两端电压不变；
②实验中，小亮法现，当他用5Ω的电阻做完实验，换用10Ω后，无论怎样调节滑动变阻器的滑片，都不能使正常偏转的电压表示数达到理想值，根据串联分压原理可知滑动变阻器两端的电压较小，所以可能是滑动变阻器最大阻值太小了或最初所选的电压表示数太小了或电源电压太高了，故选ABC。
故答案为：（1）如图；（2）B；（3）电压表断路或定值电阻短路；（4）0.5；5；（5）求平均值减小误差；（6）①保持定值电阻两端电压不变；②ABC。
6.解：（1）电流表示数始终为零，电路可能断路，电压表示数始终为3V，说明电压表与电源连通，已知仅导线发生故障，则图1中导线①发生了断路，导致电压表串联在电路中了；
（2）①根据U﹣I图像知，灯泡两端电压等于额定电压2.5V正常发光，此时通过它的电流为0.3A，小灯泡的额定功率为：P额＝U额I＝2.5V×0.3A＝0.75W；
②根据U﹣I图像知，灯泡两端的电压为0.5V时，电流为0.1A，
串联电路总电压等于各部分电压之和，串联电路各处电流相等，
根据欧姆定可得此时实验中所使用的滑动变阻器连入电路的电阻为：R滑25Ω，变阻器的规格可能为30Ω 1A，故选D；
（4）由题知，电源电压为3V，灯的U﹣I图像与变阻器电流随电压的变化关系图像交点，表示灯的电压与变阻器的电压相等（串联电路各处的电流相等），故由串联电路电压的规律，此时灯与变阻器的电压都为1.5V，
由下图知，只有图3中的虚线①符合这个条件。
故答案为：（1）①；断路；（2）①0.75；②D；（3）①；电源电压为3V，灯的U﹣I图像与变阻器电流随电压的变化关系图像交点，表示灯的电压与变阻器的电压相等，由串联电路电压的规律可知此时灯与变阻器的电压都为1.5V。
7．解：（1）图甲中，电压表串联在电路中，电流表与变阻器串联后再与灯并联，该接法是错误的，电流表应串联在电路中，电压表应与灯并联，如下左图所示：
（2）闭合开关，灯泡不亮，可能是电路存在断路或灯泡短路或电路电流太小（导致灯泡功率太小不足以使灯泡发光），灯泡不亮，应先观察电流表，看电流表是否有示数，判断电路是否存在断路，故选C；
如果电流表有示数，应调节滑动变阻器滑片，看灯泡是否能发光；
如果电流表无示数，先检查灯泡与灯座接触是否良好；故选B；
（3）根据图乙知，灯在额定电压下的电流为0.2A，小灯泡的额定功率为：
P＝UI＝2.5V×0.2A＝0.5W；
（4）要测灯的额定功率，应先使灯正常发光，在没有电压表的情况下，电流表与定值电阻R0应起到电压表的测量作用，故将R0与电流表串联后再与灯并联，则C、D处应接电流表，A、B处应接开关S2，如下图所示：
实验步骤：
①按照电路图正确连接电路。
②断开开关S3，闭合开关S1、S2，调节滑动变阻器，使得电流表读数为，即灯泡正常发光。
③保持滑片位置不动，断开开S2，闭合开关S1、S3，记下电流表的读数为I，
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可得，灯的额定电流：
IL＝I，
则测得小灯泡额定功率的表达式为：
P＝U额×IL＝U额×（I）。
故答案为：（1）如上图所示；（2）C；B；（3）0.5；（4）如上图所示；②；③保持滑片位置不动；④U额×（I）。
8.解：（1）由乙图知，电流表的量程为0～0.6A，分度值为0.02A，所以示数为0.3A；
小灯泡的额定电功率：P＝UI＝2.5V×0.3A＝0.75W；
（3）连好电路后，①闭合开关S、S1，断开开关S2，移动滑动变阻器的滑片，使电压表示数为2.5V，即为小灯泡的额定电压U0；
②保持滑动变阻器的滑片位置不变，断开开关S1，闭合开关S、S2，记下电压表的示数为U1；则定值电阻两端的电压U′＝U1﹣U0；
电路中的电流：I，
故小灯泡额定功率的表达式：
P额＝U额I额。
故答案为：（1）0.75；（2）②断开开关S1，闭合开关S、S2；③。
9．解：（1）由日常现象可以发现，电压越高，电路中的电流越大，可以看出电流的大小与电压有关，可能成正比；
（2）①②将电流表与电阻串联，可选0～0.6A的量程；电压表与电阻并联，电源是两节干电池，所以电压表可选择0～3V的量程，如图所示：
；
③根据表格中数据，实验过程中电流变大，说明电阻变小，滑片应向左滑动，靠近下端接线柱，变阻器电阻变小，电路中总电阻变小；由数据知，电阻不变，电压增大为原来的几倍，电流也增大为原来的几倍，即电阻不变，导体中的电流与它两端的电压成正比。
故答案为：（1）定值电阻两端电压越高，电流表示数越大；（2）①0﹣0.6A；②如上图；③在电阻一定时，流过导体的电流与导体两端的电压成正比。
10．解：（1）如图，滑动变阻器右半段接入电路，当滑片处于A端时，滑动变阻器接入电路电阻最大，电路电流最小，滑动变阻器起保护电路作用。
（2）如乙图，电压表使用0～3V的量程，每一大格表示1V，每一小格表示0.1V，读图可知电压表示数是1.8V，小灯泡额定电压是2.5V，测量小灯泡的额定功率，使小灯泡两端的电压为额定电压，所以要增大小灯泡两端的电压，减小滑动变阻器两端的电压，使滑动变阻器接入电路的电阻减小，故滑片向B端移动。
（3）由图像知，小灯泡的额定电压是2.5V，额定电流是0.5A，所以小灯泡的额定功率：P额＝U额I额＝2.5V×0.5A＝1.25W。
由图像知，小灯泡两端的电压为0.5V、1.5V、2.5V时，小灯泡中的电流分别为0.2A、0.4A、0.5A，
根据欧姆电流得，小灯泡的电阻分别为：R2.5Ω，R'3.75Ω，R''5Ω，
由计算知，小灯泡两端的电压增大时，小灯泡的电阻也增大，故小灯泡的电阻随其两端电压的增大而增大。
（4）闭合开关S、S1，电压表测量小灯泡两端的电压，移动滑片P使电压表的示数为U1，即小灯泡两端的电压是U1，
保持滑片P位置不动，只断开开关S1，闭合开关S2，电压表测量小灯泡和定值电阻两端的电压，记下电压表的示数为U2，
定值电阻两端的电压是U0＝U2﹣U1，
定值电阻中的电流I0，
定值电阻和小灯泡串联，根据串联电路电流处处相等，则小灯泡中的电流是I＝I0，
小灯泡的功率：P＝UI＝U1 。
故答案为：（1）A；（2）B；（3）1.25；小灯泡的电阻随其两端电压的增大而增大；（4）U1 。
电学实验探究