2024年中考物理一轮复习考点梳理学案 第29讲　电学实验(测量类)（有答案）

第29讲　电学实验(测量类)
命题分析　
广东省近五年中考物理命题分析
考点 2023 2022 2021 2020 2019
伏安法测电阻 ___ 省题18 ___ ___ ___
测量小灯泡的电功率 ___ ___ ___ 省题22 省题18
【课程标准】
4．1.7　用电流表测量电流。
例　用实验室指针式电流表，测量直流电路中的电流。
4．1.8　用电压表测量电压。
例　用实验室指针式电压表，测量直流电路中的电压。
4．1.9　用电流表和电压表测量电阻。
例　用电流表、电压表、滑动变阻器等，测量小灯泡正常发光时的电阻。
实验一　用电流表和电压表测量电阻(伏安法)
实验原理　R＝
实验电路　
例1　物理兴趣小组用如图甲所示电路测量电阻的阻值，电源电压保持3 V不变，滑动变阻器的最大阻值为20 Ω。
　　
[设计与进行实验]
(1)请用笔画线代替导线，将图甲中电路连接完整。要求滑片向右移动时，接入电路中的电阻变大，导线不能交叉。
(2)连接电路时，开关应处于______状态。闭合开关前，滑动变阻器的滑片应移到最______端的位置。
(3)电路中滑动变阻器除对电路有保护作用外，另一个作用是__________________。
(4)完成电路连接后，闭合开关，发现电流表指针如图乙所示，则下一步的实验操作是________________________________________________________________________。
[分析与论证](重点)
(5)电路连接正确后，闭合开关，滑片置于某位置时，电压表示数突然变为0，而电流表示数不变，产生这一现象的原因是_______________________________________。
(6)排除故障后，调节滑动变阻器滑片，若向右移动滑片时，会观察发现电压表示数________(选填“变大”“变小”或“不变”)。
(7)当电压表示数为2.5 V时，电流表示数如图丙所示，则定值电阻的阻值为________ Ω。你认为这个实验结果可靠吗？________，理由是________________________________________。
为了使得出的结果更准确，接下来应该__________________________________________。
(8)小明测得的部分数据如表所示，老师看了小明的数据后，发现有一组数据不是本实验中测得的，它是第________组(填实验序号)，你判断的依据是______________________________。
实验次序 1 2 3 4
电压U/V 0.5 1.5 2 2.5
电流I/A 0.1 0.3 0.4
[交流与评估](难点)
(9)排除错误的数据后，小明根据表中数据求出电压的平均值和电流的平均值，再运用欧姆定律求出电阻的平均值，请判断该方法是否可行，并说明理由：___________________。
(10)根据表中数据可知，在电阻一定时，通过导体的电流与导体两端的电压成________。
(11)在物理实验中，经常要对物理量进行多次测量，下列实验与本次实验进行多次测量的目的相同的是________(填序号)。
A．用刻度尺测量物理课本的长与宽
B．探究杠杆的平衡条件
C．测量小灯泡的电阻
(12)同组的小华测得的实验数据如下表所示，小华实验中存在的问题可能是______________。
实验次序 1 2 3
电压U/V 1 1.5 2.5
电流I/A 0.4 0.3 0.1
[拓展设问]
(13)实验后，小组同学还想测量未知电阻Rx的阻值，发现电压表损坏，思考后讨论利用现有器材，设计了如图丁所示的电路也能测出未知电阻Rx的阻值，请将实验步骤补充完整。
①闭合开关S，将滑片P滑至A端，读出电流表示数为I1。
②________，读出电流表示数为I2。
③未知电阻Rx阻值的表达式：Rx＝________(用I1、I2、R表示)。
(14)他们又对实验进行了拓展，利用电源(电压未知且恒定不变)、已知阻值为R0的定值电阻、电压表、开关等器材，设计了如图戊所示的电路，也测出了R的阻值，请你完成下列实验步骤：
①闭合开关S1，断开S2，读出电压表的示数U1；
②________________________________________________________________________，读出电压表的示数U2；
③待测电阻的阻值R＝______________(用已知量和测得量的字母表示)。
答案　(1)如图所示　(2)断开　右　(3)改变定值电阻两端的电压　(4)断开开关，对调电流表正负接线柱　(5)电压表断路　(6)变小　(7)5　不可靠　只进行一次实验，误差太大　移动滑片，多测几组电流值与电压值，求出电阻的平均值　(8)1　当电流为0.1 A时，滑动变阻器接入电路中的电阻为25 Ω，而滑动变阻器的最大阻值只有20 Ω　(9)不可行。运用欧姆定律时，公式中的I、U、R必须是同一时刻、同一导体所对应的数值　(10)正比　(11)A　(12)电压表接在滑动变阻器两端　(13)②再将滑片P滑至B端　③R　(14)闭合开关S2　R0
实验二　测量小灯泡的电功率
实验原理　P＝UI
实验电路　
例2　在“测小灯泡额定电功率”的实验中，提供的器材有：电压恒为4.5 V的电源，额定电压为2.5 V的待测小灯泡，电阻约为8 Ω，电流表(0～0.6 A,0～3 A)，电压表(0～3 V,0～15 V)，开关和导线若干。另有标有“30 Ω　2 A”的滑动变阻器R1和标有“5 Ω　1 A”的滑动变阻器R2。
[设计与进行实验]
(1)小明检查仪器时，发现电流表指针如图甲所示，则应该______________________________。
(2)若小明设计电路如图乙所示，请选择合适的电表量程，并用笔画线代替导线将图乙的实验电路图连接完整，并根据实物图将电路图画在虚线框内。
(3)本实验选择的滑动变阻器是________(选填“R1”或“R2”)。
(4)小明按电路图连接电路，当完成最后一根导线的连接时，小灯泡立即发出耀眼的光并很快熄灭。检查后发现连线正确，请你指出实验中操作不当之处。
①________________________________________________________________________；
②________________________________________________________________________。
(5)排除电路故障后闭合开关，移动滑动变阻器的滑片P。当滑动变阻器的滑片P移到某一位置时，观察到电压表示数如图丙所示，根据所选正确量程，其示数为________ V。为使小灯泡两端电压达到额定电压，应将滑动变阻器滑片P向________端移动。
[分析与论证](重点)
(6)小明设计表格并记录数据如下：
实验次序 1 2 3 4 5
电压 0.5 1.3 2.1 2.5 2.9
电流 0.16 0.22 0.26 0.30
发光情况 不发光 较暗 较亮 正常发光 强烈发光
①小明设计的实验表格有没有问题？如果有，是什么？____________________________；
②小灯泡正常发光时，电流表示数如图丁所示，则小灯泡的额定功率为________ W；
③第一次实验中，发现小灯泡不发光，原因是_____________________________________；
④小明根据实验数据描绘出的小灯泡的U－I图象是一条曲线而不是直线的原因：________。
(7)实验中多次测量的目的是______________________________________。
(8)若在实验过程中，小灯泡的灯丝突然被烧断，则电压表的示数______(选填“变大”“变小”或“不变”)。
(9)小明在进行实验数据处理时，算出了小灯泡的平均功率，你认为这样处理数据是________(选填“合理”或“不合理”)的，理由：________________________________。
[交流与评估](难点)
(10)若电路连接正确，电压表、电流表、滑动变阻器均可正常使用，在实验中闭合开关，无论怎样移动滑动变阻器的滑片，电压表示数始终达不到小灯泡的额定电压，则可能的原因是________________________________________________________________________。
改变这种现象可以采取的相应的措施是______________________________________。
(11)老师说：虽然电压表的内阻很大，但电路接通后仍有微小电流流过电压表；虽然电流表的内阻很小，但是电路接通后电流表的两端仍有微小的电压。请你根据这一事实并结合电路图分析判断，该电路主要是由于所测________(选填“电流”或“电压”)值偏________(选填“大”或“小”)而引起测量的小灯泡电功率偏________(选填“大”或“小”)。
(12)小明想用该电路继续测量额定电压为3.8 V的小灯泡的额定功率，但是发现电压表0～15 V量程不能使用，你认为利用上述器材怎样测定该3.8 V的小灯泡的额定功率？请写下你的设计步骤：_____________________________________________________。
[拓展设问]
(13)实验结束后小明又设计了如图戊所示的一种不用电流表测量小灯泡额定功率的方案。
实验步骤：
①检查电路无误后，闭合开关S和S1，断开开关S2，移动滑动变阻器滑片P，使电压表的示数为U额；
②________，闭合开关S和S2，断开开关S1，读出电压表的示数U1；
③小灯泡额定功率的表达式：P额＝______________(用U额、U1、R表示)。
(14)在实验时，电压表出现了故障不能使用，小明向老师借了一只已知阻值为R0的定值电阻，设计了如图己所示的电路，继续测量小灯泡的额定功率，请你将下列实验步骤补充完整。
①闭合S、S1，断开S2，调节滑动变阻器的滑片，使电流表示数为________；
②________________________________________________________________________，记录电流表的示数为I；
③小灯泡的额定功率P额＝________________(用R0、I和U额表示)。
答案　(1)对电流表进行调零　(2)如图a、b所示　(3)R1　(4)①连接电路时未断开开关　②滑动变阻器的滑片未移到阻值最大处　(5)2　右　(6)①有问题，电压、电流没有带单位(或未设置电功率一栏)　②0.7　③实际功率太小　④小灯泡的电阻随温度的升高而变大　(7)探究不同电压下小灯泡的实际功率　(8)变大　(9)不合理　小灯泡在不同电压下的实际功率不同，求平均值无意义　(10)电源电压太低　提高电源电压　(11)电流　大　大　(12)将电压表0～3 V量程接到滑动变阻器两端，当电压表示数为0.7 V时，小灯泡正常发光　(13)②保持滑动变阻器的滑片不动　③U额·　(14)①　②闭合S、S2，断开S1，保持滑片位置不动　③U额×(I－)
实验一　用电流表和电压表测量电阻(伏安法)
1．(科学思维)(2023·江西)[实验名称]　测量小灯泡正常发光时的电阻。
[实验器材]　额定电压为2.5 V的小灯泡(正常发光时电阻约10 Ω)、两节新干电池、电流表、电压表、滑动变阻器(20 Ω　1 A)、开关、导线若干。
[实验原理]　__________________________________________。
[实验步骤]
(1)如图甲所示，是某同学连接的电路。他检查电路连接完好后，正准备闭合开关，同组的另一同学及时提醒他，这样操作存在不足，其不足之处是_________________________。
(2)正确操作后，闭合开关，发现灯泡不亮，电流表和电压表均无示数；断开开关，将电压表接在C接线柱上的导线改接到B接线柱上，闭合开关，电压表指针有明显偏转而电流表仍无示数，则故障是________________________________________________________________。
(3)排除故障后，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，当电压表的示数为2.5 V时，电流表示数如图乙所示，则小灯泡正常发光时的电流为________ A，小灯泡正常发光时的电阻为________ Ω(计算结果保留一位小数)。
[拓展]　该同学实验兴致正浓，他又分别测出了2 V和3 V电压下小灯泡的电阻，然后用这三次电阻的平均值作为小灯泡正常发光时的电阻值。他的这种做法是________(选填“正确”或“错误”)的，理由是___________________________________________。
答案　R＝　(1)闭合开关前没有将滑动变阻器的滑片移至阻值最大处　(2)滑动变阻器处断路　(3)0.26　9．6　[拓展]错误　灯丝电阻随温度发生变化
解析　由欧姆定律可知，导体电阻大小等于导体两端电压与电流之比，故测电阻的实验原理为R＝；
(1)为保护电路，连接电路时，开关应断开，滑动变阻器的滑片应移至阻值最大处，题图甲闭合开关前没有将滑动变阻器的滑片移至阻值最大处；
(2)闭合开关，却发现灯泡不发光，电流表及电压表示数为0，说明电路可能断路；将电压表接在C接线柱上的导线改接到B接线柱上，电压表并联在灯泡及滑动变阻器两端，闭合开关，电压表指针有明显偏转，而电流表仍无示数，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，与电压表并联的滑动变阻器断路了；
(3)若小灯泡正常工作时电流表示数如题图乙所示，电流表选用小量程，分度值为0.02 A，电流为I＝0.26 A，由欧姆定律，则灯泡正常工作时的电阻为：R＝＝≈9.6 Ω；
[拓展]　灯丝两端的电压越高，温度越高，电阻越大，利用多次测量求平均值的方法来减小误差没有意义。
2．(科学思维)(2023·汕头模拟)小明用如图甲所示的电路测量定值电阻Rx的阻值。
(1)连接电路时开关应________，滑动变阻器的滑片应移动到________(选填“左”或“右”)端。
(2)闭合开关，移动滑片P使电压表示数为2.4 V，电流表示数如图乙所示，其读数为________ A，待测电阻的阻值约为________ Ω。
(3)实验中，改变几次滑动变阻器滑片的位置，并记录相应数据，目的是__________________。
(4)完成实验后，小明按照老师的要求，设计在缺少电压表时测量待测电阻Rx阻值的方案。他选用了一个已知阻值的定值电阻R0和一只电流表等器材，用如图丙所示电路进行测量。步骤如下：
①只闭合开关S1，记录电流表的示数为I1。
②再________________________________________________________________________，记录电流表的示数为I2。
③用I1、I2和R0写出Rx表达式：Rx＝________。
答案　(1)断开　右　(2)0.24　10　(3)多次测量求平均值，减小实验误差　(4)②闭合开关S2　③·R0
解析　(1)为保护电路，在连接电路时，开关应断开；闭合开关前，滑动变阻器的滑片P应置于阻值最大处，即最右端；
(2)电流表的示数如题图乙，电流表选用小量程，分度值为0.02 A，电流为0.24 A；
由欧姆定律可得，待测电阻的阻值约为：Rx＝＝＝10 Ω；
(3)改变几次滑动变阻器滑片的位置，并记录相应数据，从而得到多组数据，以便可以求平均值，达到减小实验误差的目的；
(4)实验步骤：
①闭合开关S1，记录电流表的示数为I1，则Rx两端电压为U＝I1Rx，即电源电压；
②再闭合开关S2，记录电流表的示数为I2，此时两电阻并联，两电阻两端的电压都等于电源电压，
通过Rx的电流不变，根据并联电路的电流特点可得，通过R0的电流为I0＝I2－I1；
③根据并联电路电压特点可得，U＝I1Rx＝I0R0＝(I2－I1)R0，则待测电阻的阻值为：Rx＝·R0。
实验二　测量小灯泡的电功率
3．(2023·深圳模拟)如图甲所示，在测量小灯泡的电功率时，小灯泡的额定电压为2.5 V，正常发光时的电阻约为8 Ω。
(1)如图甲所示，请你用笔画线代替导线，将图中电路连接完整。要求：当滑动变阻器的滑片P向右移动时，电路中的电流变大。
(2)闭合开关后，小灯泡不亮，电流表没有示数，电压表有较大的示数。经检查，导线连接完好，则电路故障可能是小灯泡发生了________(选填“短路”或“断路”)。
(3)排除故障后，将滑片P移动到某一位置时，电压表示数为________ V(图乙)；此时要测量小灯泡的额定功率，应将滑片P向________(选填“左”或“右”)移动。移动滑片P，记下多组对应的电压表和电流表的示数，并绘制成图丙所示的I－U图象。
(4)由图丙可计算出小灯泡的额定功率是________ W。
(5)完成上述测量后，不用电压表，用如图丁所示的电路也可测量已知额定电流的小灯泡的额定功率，已知小灯泡的额定电流为I额，定值电阻的阻值为R0。实验步骤如下，请补充完整：
①闭合开关S、S2，断开开关S1，移动滑片P，使电流表示数等于I额；
②闭合开关S、S1，断开开关S2，保持滑片P位置不变，记下此时电流表的示数为I；
③小灯泡的额定功率的表达式为P额＝________(用I额、I、R0表示)。
答案　(1)如图所示　(2)断路　(3)2.2　右　(4)0.75　(5)(I－I额)R0I额
解析　(1)小灯泡的额定电压为2.5 V，故电压表选用小量程并联在灯泡两端；当滑动变阻器的滑片P向右移动时，电路中的电流变大，说明滑动变阻器阻值变小，故滑动变阻器选用右下接线柱与电源串联，如答图所示；
(2)闭合开关后，小灯泡不亮，电流表没有示数，说明电路可能断路；电压表有较大的示数，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，即电路故障可能是小灯泡发生了断路；
(3)排除故障后，将滑片P移动到某一位置时，电压表示数如题图乙所示，电压表选用小量程，分度值0.1 V，其示数为2.2 V，小于灯泡额定电压2.5 V，此时要测量小灯泡的额定功率，应增大灯泡两端电压，根据串联电路电压规律，应减小滑动变阻器两端电压，根据分压原理，应减小滑动变阻器接入电路的阻值，故应将滑片P向右移动；
(4)由题图丙可知，当灯泡两端电压为2.5 V时，通过灯泡的额定电流为0.3 A，则小灯泡额定功率为：PL＝ULIL＝2.5 V×0.3 A＝0.75 W；
(5)实验步骤：
①闭合开关S、S2，断开开关S1，移动滑片P，使电流表示数等于I额；
②闭合开关S、S1，断开开关S2，保持滑片P位置不变，记下此时电流表的示数为I；
③在步骤①中，小灯泡与电流表串联后再与定值电阻并联，通过移动滑动变阻器滑片，使电流表示数为I额，此时灯泡正常发光；在步骤②中，小灯泡与定值电阻并联，电流表测干路电流，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，灯泡仍正常发光，由并联电路电流的规律，定值电阻R0的电流为：I0＝I－I额，由欧姆定律的变形公式，定值电阻R0两端的电压即灯泡的额定电压为：U额＝U0＝I0R0＝(I－I额)R0；则小灯泡的额定功率的表达式为：P额＝U额I额＝(I－I额)R0I额。
4．(2023·深圳福田区三模)小华同学用图甲的电路图探究“电流与电阻的关系”，实验中所用的定值电阻分别是5 Ω、10 Ω、15 Ω、20 Ω，电源电压为6 V不变，滑动变阻器“20 Ω　1 A”。
(1)请根据图甲所示的电路图用笔画线代替导线将图乙所示的实物连接成完整电路。
(2)同组的两个同学先后进行实验，并作出I－R图象如图丙所示，________(选填“甲”或“乙”)同学实验操作中得到的数据不符合要求。
(3)按照上述正确的一组数据继续探究：小华用30 Ω的定值电阻代替原来的电阻进行实验：应换用最大阻值不低于________ Ω的滑动变阻器。如果只有“20 Ω　1 A”的滑动变阻器，为了能够继续完成实验，他还可以将电源电压调至________ V。
(4)实验结束后，小华找到一个标有“2.5 V”字样的小灯泡，他设计了如图丁所示的电路，测量该小灯泡的额定功率，请完成下列步骤：(定值电阻阻值R0已知，电源电压恒定)
①闭合开关S、S1，断开开关S2，调节滑动变阻器R的滑片，使电压表的示数为________ V；
②保持滑动变阻器R的滑片不动，________，读出电压表的示数U1；
③小灯泡的额定功率P额＝________(用已知量和测得量的符号表示)。
答案　(1)如图所示　(2)乙　(3)30　5　(4)①2.5　②闭合开关S、S2，断开开关S1　③2.5 V×
解析　(1)电压表应并联在定值电阻两端，如答图所示；
(2)题图丙中甲的电压值为：U V＝IR＝5 Ω×0.6 A＝10 Ω×0.3 A＝15 Ω×0.2 A＝3 V，乙的电压值：5 Ω×0.6 A≠10 Ω×0.4 A，没有固定定值电阻两端的电压不变，所以乙同学实验操作中得到的数据不符合要求；
(3)实验中使用的定值电阻阻值最大为30 Ω，定值电阻两端的电压始终保持U V＝3 V，根据串联电路电压的规律，滑动变阻器分得的电压：U滑＝U－U V＝6 V－3 V＝3 V，滑动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30 Ω电阻时，滑动变阻器连入电路中的电阻为：R滑＝1×30 Ω＝30 Ω，即所选择的滑动变阻器的最大阻值不能小于30 Ω；若使用滑动变阻器规格是“20 Ω　1 A”，为了能够继续完成实验，定值电阻两端的电压始终保持U V＝3 V；设电源电压为U，根据串联电路电压的规律和分压原理有：＝；当滑动变阻器连入的电阻最大时，定值电阻也最大，此时电源电压最大，＝，解得U＝5 V，即调节电源电压不能超过5 V才能完成本次实验操作；
(4)实验步骤：
①闭合开关S、S1，断开开关S2，调节滑动变阻器R的滑片，使电压表的示数为2.5 V；
②保持滑动变阻器R的滑片不动，闭合开关S、S2，断开开关S1，读出电压表的示数U1；
③在步骤①中，灯泡、定值电阻和滑动变阻器串联，电压表测灯泡两端电压，调节滑动变阻器R的滑片，使电压表的示数为2.5 V，此时灯泡正常发光；
在步骤②中，灯泡、定值电阻和滑动变阻器仍串联，电压表测灯泡和定值电阻两端电压，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，灯泡仍正常发光；根据串联电路电压规律，定值电阻两端电压为U0＝U1－2.5 V，根据串联电路电流特点，灯泡正常发光时的电流为I额＝I0＝＝，
则小灯泡的额定功率P额＝U额I额＝2.5 V×。
5．(科学思维)图甲是小明同学设计的测量小灯泡电阻的实验电路(灯泡额定电流I额＝0.25 A)。
(1)小明所接的实验电路存在连接错误，但只需改动一根导线，即可使电路连接正确，请你在图甲中应改动的导线上打“×”，并用笔画线代替导线画出正确的接法。
(2)正确连接好电路后闭合开关，移动滑动变阻器的滑片进行多次实验，乙图中图线________(选填“①”或“②”)是根据实验数据绘出的灯泡I－U图象，不能得出电流与电压成正比的原因是______________________________________________________________。
(3)分析图象可知小灯泡正常发光时的电阻是________ Ω。
(4)同组的小红没有电流表和电压表，但她借助一个功率表(功率表可直接读出功率值，它与电压表一样，自身的电阻很大且使用时要与待测元件并联)和一个最大阻值为10 Ω的滑动变阻器R1设计了如图丙所示电路也测量出了该灯泡正常发光时的电阻，实验步骤如下：
①只闭合开关S和S1，将R1的滑片调至最右端，调节滑动变阻器R，使功率表示数为P1＝______ W；
②闭合开关S和________，断开开关________，保持R和R1滑片的位置不动，读出功率表示数为P2；
③用测量值P1、P2和小灯泡额定电流I表示小灯泡正常发光时的电阻R灯＝________。
答案　(1)如图所示　(2)①　灯泡的电阻随温度的升高而增大　(3)10　(4)①0.625　②S2　S1　③
解析　(1)灯泡与电流表串联接入电路，电压表与灯泡并联接入电路，如答图所示；
(2)灯泡两端的电压越大，通过灯泡的电流越大，根据P＝UI可知灯泡的功率越大，灯丝的温度越高，电阻就越大，根据欧姆定律可知，电压变化比电流的变化要大一些，故题图乙中①应是根据实验数据绘出的灯泡I－U图象；电流与电压不成正比的原因是灯丝的电阻随温度升高而增大；
(3)由题图乙可知通过灯泡的电流等于额定电流时，灯泡两端的电压为2.5 V，灯泡正常发光时的电阻：R＝＝＝10 Ω；
(4)①只闭合开关S和S1，R、灯泡与R1串联接入电路，功率表测R1的功率，将R1的滑片调至最右端，调节滑动变阻器R，灯泡正常发光时通过灯泡的电流为0.25 A，串联电路各处电流相等，灯泡正常发光时R1的功率P1＝I2R1＝(0.25 A)2×10 Ω＝0.625 W，所以调节滑动变阻器R，使功率表示数为P1＝0.625 W；
②闭合开关S和S2，断开开关S1，功率表测灯泡和R1的总功率，保持R和R1滑片的位置不动，读出功率表示数为P2；
③灯泡正常发光的功率为P2－P1，此时灯泡两端的电压：UL＝＝，
根据欧姆定律可得灯泡正常发光时的电阻R灯＝＝＝。