2008年中考复习――电学实验探究(湖南省常德市澧县金罗镇中学)

金罗中学物理中考辅导讲座资料
08年中考复习――电学实验探究
班次： 姓名：
电学题型归类
电学实验题所涉及到的题型主要有：实验设计型、实验探究型、实验操作型和原因分析型。
一、实验设计型
例1. 暗箱内有一个电源和一个电阻串联，在电源和电阻两端各引出一根导线置于暗箱外，如图1所示，现给你一个电流表、一个滑动变阻器（已知滑动变阻器的最大电阻为）、一个开关和几根导线，请你设法只连接一次电路就能测出暗箱内电源的电压和电阻的阻值。
（1）根据给出的器材，在图上画出完整的实验电路图。
（2）简要写出主要的实验步骤和需要测量的物理量。
（3）用测得的物理量和已知量写出电源电压U和电阻的表达式：U＝_________，＝__________。
图1
评析：这是一道欧姆定律应用的实验设计题。利用电源电压不变，利用滑动变阻器改变电路中的电阻，从而改变电流解决该题。当R取得最大值时，即，测出电流，根据欧姆定律有：；当R取得最小值时，即，测出电流，则有：。解上述两个方程，即可求出U和。
参考答案：
（1）如图2所示。
图2
（2）将滑动变阻器的滑片移到最右端，读出电流表的示数，再将滑动变阻器的滑片移到最左端，读出电流表的示数。
（3）。
二、实验探究题
例2. 在“研究电磁铁”的实验中：
（1）实验所需要的仪器有：一个线圈匝数可改变的电磁铁、电源、开关，还需要_____________、_____________、_____________。
（2）画出实验电路图。
（3）将实验观察到的现象填入下表。
步骤 不变的量 调节变化的量 实验现象
1 线圈匝数，电流大小 通电、断电
2 线圈匝数 电流先小后大
3 电流大小 匝数先少后多
（4）实验结论：____________________________________________________。
评析：这是一道关于电磁铁的磁性与什么因素有关的探究性试题，考查学生的观察、实验、分析信息、处理信息等方面的能力。
参考答案：
（1）滑动变阻器；电流表；一大堆大头针。
（2）如图3所示。
图3
（3）
步骤 不变的量 调节变化的量 实验现象
1 线圈匝数，电流大小 通电、断电 吸引大头针、不吸引大头针
2 线圈匝数 电流先小后大 吸引大头针由少变多
3 电流大小 匝数先少后多 吸引大头针由少变多
（4）电磁铁通电有磁性，断电无磁性；通入电磁铁的电流越大，磁性越强；在电流一定时，外形相同的螺线管，线圈的匝数越多，它的磁性越强。
三、实验操作型
例3. 如图4所示，在磁场中悬挂一根导体ab，把它的两端跟电流表连接起来，合上开关，让导线ab在磁场中左右运动，你会观察到电流表的指针___________，说明有_________产生，这种现象叫___________，在这种现象中，___________能转化为___________能。用此图所示装置，研究导体中感应电流的方向与磁感线方向是否有关，闭合开关后，应保持___________不变，改变___________方向，观察___________，从而得出感应电流的方向与___________的结论。要研究导体中感应电流的方向与导体运动方向是否有关，其方法是__________________________________________________。 图4
评析：这是一道有关电磁感应现象的实验题，解答本题除了要知道实验所发生的现象以外，还要知道实验中运用的科学研究方法——控制变量法。
参考答案：
发生偏转；电流；电磁感应；机械；电；导体运动的方向；磁感应线的；表针偏转的方向是否改变；磁感应线的方向是否有关；保持磁感应线的方向不变，改变导体运动方向，观察表针偏转的方向是否改变，从而得出结论。
四、原因分析型
例4. 以下是实验遇到的一些情况，请分析出现这些情况的原因。
（1）某同学用图5所示的电路来做“用伏安法测电阻”的实验，电源电压为6V，各元件完好，且电路连接正确，当他刚闭合开关S时，发现电压表的示数为6V，则其原因为__________________________。 图5
（2）某同学在做完“测小灯泡的电功率”实验后（所用小灯泡的额定电压为2.5V），及时完成了实验报告，实验报告中他设计了如下的表格。如该同学对实验现象的观察和数据的记录都正确，请你指出他所设计的表格中的错误：_______________________。
实验次数 小灯泡两端的电压/V 通过灯丝的电流/A 灯泡的亮度 灯泡的电功率/W 灯泡的平均电功率/W
1 2.20 0.28 比正常发光时暗 0.62
2 2.50 0.30 正常发光 0.75 0.76
3 2.80 0.32 比正常发光时亮 0.90
评析：这是一道关于“伏安法测电阻、伏安法测电功率”的实验原因分析题。“测小灯泡的电功率”实验要求测三种情况下的灯泡的电功率，即低于额定电压时，等于额定电压时和高于额定电压时的电功率，其平均值没有任何意义。
参考答案：
（1）滑动变阻器的滑片调到了最右端。
（2）设计了“灯泡的平均电功率”栏。
欧姆定律实验题型
一、电路设计与图象分析能力相联
例1. 我们已进行过“科学探究欧姆定律”的实验
（1） 请你在下边方框画出该实验的电路图。
图1
（2）①由于电路中电流的大小受多种因素的影响，所以我们在探究某一因素变化对电流的影响时，必须保持其它因素不变，即采用了__________法。②图1是某实验小组在探究过程中，根据实验数据绘制的图象，其中表示电压不变时，电流随电阻变化的图象是图__________；表示电阻不变时，电流随电压变化的图象是__________。（选填“甲”或“乙”）
（3）在探究过程中，使用滑动变阻器的目的是__________和__________。
（4）实验的结论是
①______________________________。②______________________________。
解析：探究欧姆定律的电路是电源、开关、滑动变阻器、电流表、电阻串联，电压表并联在电阻两端；由于是探究三个物理量之间的关系，所以要用控制变量法；在保持电压不变时可作出电流与电阻关系图象，在保持电阻不变时可作出电流与电压关系图象；变阻器在电路中的作用一般是改变电流或电压，保护电路的；实验结论可由欧姆定律推导。
答案：（1）电路如图2所示；（2）①控制变量法，②甲，乙；（3）改变电阻两端电压，保护电路；（4）实验的结论是：①保持电阻不变时，电流跟电压成正比。②保持电压不变时，电流跟电阻成反比。
点评：考察“探究欧姆定律”的电路图或连接实物图是中考的常见类型，对图象的分析在实验考察中是不常见的。 图2
二、减小误差的方法与电路错误识别相联
例2. 有一个阻值看不清的电阻，要测出它的电阻值。
（1）小明按图3的电路图连接好电路，检查无误后闭合开关S，观察到电压表的示数为1.6V，电流表的示数如图4所示，则通过电阻器的电流为_________A，的电阻为__________Ω。
图3 图4 图5
（2）实验中，为了减小误差，小明还需进行的操作是______________________。
（3）图5是小虎做这个实验连接的实物图，请你指出其中的三个错误或不妥之处。
①________________________________________________________________
②________________________________________________________________
③________________________________________________________________
解析：伏安法测电阻，必须测出电压值和电流值，由欧姆定律便可算出电阻的大小，为了减小实验误差，除正确使用两个电表的量程外，就是要多次测量求电阻平均值；其电路除电压表外，其它元件都应串联，一般电压表要直接并联在待测电阻的两端，两个电表的量程和正负接线柱要选择正确。
答案：（1）0.32，5；
（2）移动滑片，至少再测出两组电流和电压的值；
（3）①电压表的量程选择偏大。
②把滑动变阻器的电阻线两端接入电路，无法改变接入电路的电阻。
③电压表的正负接线柱接反。
点评：对实验误差的分析或减小误差的方法是实验考察的热点，对电路图正误的识别是中考电学的常见类型。
三、科学探究能力考察型
例3. 铅笔芯的主要成分是石墨。软硬程度不同的铅笔，其用途是不同的，例如作画用6B软铅笔，写字用软硬适中的HB铅笔，制图用6H硬铅笔。铅笔芯是导体，那么铅笔芯的电阻大小与其软硬度有什么关系呢？请你设计一个实验方案对这个问题进行探究。
（1）写出主要实验步骤及所要测量的物理量（用字母表示）。
（2）分析测得的物理量，说明铅笔芯电阻大小与铅笔芯软硬度的对应关系。
解析：本题实际上是将铅笔芯的软硬转化为电阻大小的关系，探究时先猜想，然后设计实验，并且会根据所测物理量进行分析。
答案：（1）a. 用导线将电源、开关和电流表分别与长度和横截面积都相同的软铅笔芯、软硬适中的铅笔芯、硬铅笔芯连成串联电路。b. 闭合开关，分别读出电流表的示数。（2）若，则铅笔芯的电阻大小与软硬无关；若，则长度、横截面积都相同时，铅笔芯的硬度越大，电阻越大；若，则长度、横截面积都相同时，铅笔芯的硬度越大，电阻越小。
点评：对欧姆定律科学探究能力的考察近年来有增加趋势，考察的形式也是变化多样的，但是基本原理都是相同的。
四、综合能力与开放性思维相联
例4. 在“用电压表和电流表测电阻的实验”中，
（1）实验的原理是：________________________。
（2）图6是某次用电压表和电流表测量小灯泡电阻的实物图，请用笔画线代替导线，按照实验的要求完成电路的连接。（要求：滑动变阻器的滑片向右移时电流表示数变大） 图6
（3）若用其它的方法测量电阻，老师提供了下列器材：电压恒定的电源一个（电压未知），定值电阻R0一个（阻值已知），待测电阻Rx一个，量程合适的电流表一个，单刀开关一个，导线若干。请在给出的器材中选用一些进行组合，完成实验。
①在虚线框内画出实验电路图。
②写出实验的主要步骤。
③写出Rx的表达式。
示例：
实验电路图：（如图7） 图7
实验步骤：①将电流表与R0串联，测出通过R0的电流，记为I1；
②将电流表换为与Rx串联，测出通过Rx的电流，记为I2。
Rx的表达式：
解答：实验电路图（请画在指定的方框中）：
主要步骤： 。
Rx的表达式：Rx=_________________。
解析：伏安法测电阻的原理是欧姆定律，实验时应将滑动变阻器串联接入电路，以改变电路中的电流和小灯泡两端的电压，从而测出三组数据，求电阻平均值。在没有电压表，有电流表和已知电阻的情况下，可以用并联分流规律来进行测算、也可利用电源电压不变及欧姆定律公式来进行测算，用已知电阻与被电阻串联，采用局部短路（开关与某一电阻并联）或已知最大阻值的变阻器来代替已知电阻。
答案：（1）（或欧姆定律）；（2）见图8；（3）①电路图（见图9）
图8 图9
②实验步骤：a、将开关S断开，测出通过R0和Rx的电流I1。B、将开关S闭合，测出通过R0的电流I2。
③Rx的表达式：
点评：综合能力与开放性思维能力的考察是近年来中考发展的一个明显趋势。它要求不仅要记忆知识，还要掌握一定的实验技能，同时要学会运用规律进行分析问题与解决问题。
※跟踪练习：已知有实验器材：电压恒定的电源一个，量程合适的电压表一个，阻值已知为R0的定值电阻一个，阻值未知的电阻Rx一个，单刀开关一个，导线若干，试设计一个实验来测量Rx的阻值大小。要求：
（1）画出实验电路图；
（2）写明具体实验步骤及需要记录的物理量；
（3）写出Rx的计算表达式。
测电功率实验相关问题
例题 如图1所示，在测小灯泡电功率的实验中，即使实验器材完好无缺，经常也会碰到下列几种不正常的情况，请分析原因并设法排除。
问题1 闭合开关后，灯泡发光，但瞬间灯丝被熔断，电路不正常工作，电流表的示数为零，电压表的示数很大。
［解析］变阻器R0接入电路的电阻太小，灯泡两端的电压大于额定电压，较大的电流将灯丝熔断。解决的办法是：将滑动变阻器的滑片移至右端使其接入电路的电阻为最大，更换已烧坏的灯泡。
问题2 当开关闭合后，两个电表的指针左右摆动，灯泡忽亮忽暗。
［解析］线路接触不良。排除方法：逐个接头进行检查，特别检查接线柱下面的螺母是否松动，若松动请将其扭紧。
问题3 当开关闭合后，移动滑动变阻器上的滑片P，灯泡亮度不变且很暗，两电表的示数均保持不变。
［解析］变阻器接线错误，两端接线都接在变阻器下面的两个接线柱上，变阻器在电路中只起到定值电阻（阻值最大）的作用。排除方法：将一上一下两个接线柱接入电路即可。
问题4当开关闭合后，灯泡虽能正常工作，但电流表或电压表的指针却向相反向偏转。
［解析］电流表或电压表的接线错误，排除方法：将电表的两个接线柱的接线对调即可。
问题5当开关闭合后，灯泡虽能正常工作，但电流表或电压表的指针偏转太大（超过了电表的量程）或太小。
［解析］电表的量程选择不当。排除方法：改用合适的量程。
问题6当开关闭合后，灯泡不亮，电流表的示数为零，而电压表的指针却偏转很大。
［解析］出现此故障的原因有两种可能，一是灯丝断了；二是电流表或电压表接错了位置，如图2所示，电路里串联了一只内阻特别大的电压表，通过电路的电流趋于零，而电压表的示数却接近电源电压。排除方法：更换灯泡，把两只电表对调位置。
拓展：在测定小灯泡额定功率的实验中（所用灯泡的额定电压U0＝3．8V）：（1）王强小组采用图3所示的方案，这种测量方法叫做_________________________。
（2）姚远小组设计了另一种实验方案，电路如图4所示（其中电源电压未知，电阻R的阻值已知）：
图5
实验步骤：
①请你按电路图在图5中用笔画线连好电路；
②开关S拨到位置1，移动滑片P至任一位置，读出电流表示数I1；
③开关S拨到位置2，滑片P位置不动，读出电流表示数I2。
数据处理：先算出了灯泡的电阻RL＝________（请你用所测的物理量表示），再根据，计算出灯的额定功率。他们按此方案测量，发现实验结果与真实值相差较大，原因是：________________________。仔细分析后，他们认为要准确测出灯泡的额定功率，只需将上述步骤2改为______________。
（3）若在姚远小组的实验方案中，只将其中的一只电流表改为一只电压表，请你重新设计一个实验电路图，测量小灯泡的额定功率（将实验电路图画在下面，不需要说明实验步骤）。
解析：（1）（2）请参阅上周资料 （3）如图6
（下周内容：08年中考复习――社会与生活热点追踪）
预祝各位考生08中考旗开得胜！
图4