初中电学实验专题.docx
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初中电学实验专题
电学实验专题
一、探究题（共10题；共64分）
1、在探究“电流与电压的关系”的实验中，实验器材有：
电源（电压恒为6V）、滑动变阻器、开关、流电表、电压表、10Ω电阻各一个，导线若干．
（1）如图是小明连接的实物电路图，要用电压表测量R1两端的电压，导线a、b、c中有一根连接错误，这根导线是________．
（2）电路连接正确后，闭合开关，滑动变阻器滑片P从A端滑到B端过程中，电压表的示数________（选填“变大”或“变小”）．
（3）将变阻器的滑片从一端移动到另一端的过程中，电压表示数变化范围是3～6V，记录的几组实验数据如表所示．
电阻R/Ω
10
电压U/V
3
4
5
6
电流I/A
0.3
0.4
0.5
0.6
①分析表中数据可得：
________．
②根据表中数据计算可得，本实验所用的滑动变阻器电阻最大值为________Ω．
2、（2016•金华）拓展性学习小组的同学合作进行探究“串联电路的电压特点”，设计了图Ⅰ电路，并连接了图Ⅱ电路．
（1）图Ⅱ的实验电路连接中有一处错误，无法完成试验，连接错误的导线是________（填“a”、“b”或“c”）．
（2）正确连接后，继续实验，根据测得的实验数据，绘制了如图Ⅲ所示的曲线图．①图Ⅲ中甲、乙两条曲线是根据图Ⅰ电路测得的实验数据所绘制的曲线，其中与图Ⅰ电路中电压表
对应的曲线是________（填“甲”或“乙”）．
②已知电源电压恒为6V，根据探究目的分析图Ⅲ中的曲线，得出的实验结论是________．
（3）拓展探究：
同学们根据串联电路的电压特点，重新设计如图Ⅳ电路（电源电压未知），利用电压表和定值电阻R0（已知阻值）测量未知定值电阻Rx的阻值，闭合开关S后，接下来的操作是________（只需写出操作过程和测量的科学量，不需写出表达式）．
3、（2012·金华）小金在做“测定小灯泡电功率”的实验时，所用电源电压为4.5伏，小灯泡额定电压为2.5伏。
（1）按电路图连接成实物图后，闭合开关，发现小灯泡不亮、电流表指针不动、电压表指针有明显的偏转，则电路故障原因可能是________ ；
（2）故障排除后重新闭合开关，移动滑动变阻器滑片P到某一位置时，电压表的示数如图乙，若要测量小灯泡的额定功率，应将图甲中滑片P向________ （填“A”或“B”）端移动，使电压表的示数为2.5伏；
（3）小金同学移动滑片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图像。
根据图像信息，可计算出小灯泡的额定功率是________ 瓦。
该图像不是直线，主要原因是________ 。
4、在做“测定小灯泡电功率”的实验中，待测小灯泡上标有“0.3A”字样清晰可见，实验桌上还有若干节新干电池、电流表、电压表、滑动变阻器“10Ω 2A”和“20Ω 2A”各一个、电键和导线等器材可供选择．
（1）小明同学选取器材连接如图1所示电路，当他接上一根导线时发现小灯几乎不发光；他移动滑动变阻器的滑片P，小灯逐渐变亮，但无论怎样移动滑片P，都无法观察到小灯正常发光．请你在图1中用笔线代替导线将滑动变阻器连入电路；并请仔细观察图1并思考，说明发生此现象的原因是________．
（2）该同学思考后解决了实验中的问题，又重新正确连接电路进行实验，再次闭合电键，观察到电压表示数如图2所示．当小灯正常发光时，此时电压表的示数变化了0.2伏，则待测小灯的额定功率为________瓦．
（3）完成上述实验后，他将本实验与“用电流表电压表测电阻”实验进行比较，提出“在不增加其它器材的情况下，本次实验是否也可以不用滑动变阻器，而能达到测定此小灯泡额定功率的目的？
”你的观点是________要用到滑动变阻器（选填“一定”或“不一定”），理由是________．
（4）将外壳、尺寸相同，灯泡L1规格为“2.5V 0.1W”的LED灯（LED灯即发光二极管，可以直接把电转化为光），灯泡L2是规格“2.5V 0.75W”的白炽灯，均接入2.5V额定电压下正常工作，发现灯泡L2的亮度比灯泡L1的亮度小很多，造成此现象的原因是 ．
A、灯L2的电阻比灯L1的电阻小
B、灯L2的实际功率比灯L1的实际功率小
C、两灯将电能转化为光能的效率不同
D、流过灯L2的电流比流过灯L1的电流大．
5、 在探究“电阻中的电流跟导体电阻的关系”时．小东连接了如图（甲）的实验电路．
（1）请在乙图方框内画出实验电路图，在甲图中用笔画线代替导线将图中的电路连接完整，导线不能交叉．
（2）在开关闭合之前，滑动变阻器的滑片P应置于________ 端（选填“A”或者“B”）；在实验过程中通过调节________ 保持定值电阻两端的电压不变．
小东的测量的数据如下表：
实验序号
R/Ω
U/A
I/A
1
5
1.5
0.3
2
10
1.5
0.15
3
15
1.5
0.1
（3）分析实验数据后可以得出的结论是________ ．
6、在“测量小灯泡电功率”的实验中，电源电压恒定为6V，小灯泡的额定电压为2.5V，正常发光时的电阻约为10Ω，所用滑动变阻器的规格为“50Ω，1A”．
（1）请用笔画线代替导线把甲图中未完成的实物电路连接完整；
（2）连接电路后闭合开关，发现小灯泡不发光，电压表无示数，电流表有示数，则电路中发生的故障是________（选填“小灯泡断路”或“小灯泡短路”）；
（3）排除故障后，继续进行实验：
闭合开关前，滑片应移到________（选填“A”或“B”）端，闭合开关后，移动滑片P向________（选填“A”或“B”）端，移动向使灯泡L正常发光，此时电流表的示数如图乙所示，则小灯泡的额定电功率是________ W；
（4）某同学还想探究电流与电阻的关系，于是将甲图中的小灯泡换成定值电阻R，并使电压表的示数始终保持3V不变，多次更换阻值不同的定值电阻，记录各次电流表的示数，在不更换其他器材的情况下，为了能够完成实验，他更换的定值电阻R的阻值不能大于________Ω．
7、在测量小灯泡额定功率的实验中，某科学兴趣小组利用相关电学器材进行实验探究：
小灯泡1只（额定电压为3.8V、阻值约为10欧），电压表、电流表各1只，滑动变阻器1只，开关1只，新干电池3节，导线若干。
连接电路如下图：
试回答下列问题：
（1）电路连接好后，闭合开关，发现电压表示数为电源电压，但小灯泡不亮，电流表示数为0，发生这种现象的原因是________。
（2）排除故障后，调节滑动变阻器，观察小灯泡的亮度变化，读出两只电表的示数，分别记录在表中；并计算出三种情况下小灯泡的功率，则表格中“空白”处值为________W。
（3）实验中，为了能调节到表内所示的各电压值，滑动变阻器的规格应为________ （选填“5Ω1A”、“10Ω1A”或“20Ω1A”）。
序号
电压（伏）
电流（安）
功率（瓦）
发光
1
2
0.24
0.48
暗
2
3.8
0.35
正常
3
4.2
0.38
1.60
亮
（4）若要在实验中使小灯泡由暗到亮变化，则滑动变阻器的滑片P应从图中位置逐渐向________移动。
（选填“左”或“右”）
8、小科想测量某个仅标有“0.25A”字样的灯泡的额定功率。
电源电压为6V且恒定。
（1）检查器材时，小科发现电压表存在图甲所示的两个问题：
一是指针位置不对；二
是部分刻度模糊。
出现指针位置不对的原因是________。
（2）小科认为不更换电压表也能测出灯泡的额定功率，他进行了如下操作：
①解决了指针问题后，按规范步骤连接的部分电路如图乙，请你用笔画线代替导线帮他连接完整。
②连接好电路并检查无误后，闭合开关，在移动变阻器滑片时，眼睛要注视电流表的变化，当灯泡正常发光时，滑片正好在变阻器的中点。
在变阻器滑片移动过程中，电流表示数从0.2A增大到0.25A，而电压表示数从2.0伏开始增大。
（3）小科的同桌依据实验数据计算如下方框内,小科认为同桌的算法有错。
于是他用正确的方法计算出了灯泡的额定功率是________W。
9、学校实验室新进了一批“2.5V 0.75W”的小灯泡，小华想通过实验探究小灯泡的额定功率是否符合规格．实验员提供了以下器材：
待测小灯泡、铭牌为“10Ω 2A”、“50Ω 1A”的滑动变阻器各一个、电流表、电压表、二节1.5V的干电池、开关、导线。
（1）请根据图甲所示的电路图，用笔画线代替导线把图乙所示的实物电路补充完整。
（2）按图连接实物电路图时，滑动变阻器应该________
（3）正确连接电路后，闭合开关S，发现小灯泡不亮，电流表有示数，电压表无示数，可能是因为________ ，排除故障后继续实验。
小明在实验过程中发现小灯泡两端的电压调节范围小，原因是________ ；应换用铭牌为________ 的滑动变阻器。
（4）小明更换器材后完成实验，应用实验数据作出“U﹣I”关系图象如图丙所示，由图可得小灯泡实测的额定功率为________ W，该小灯泡________ （选填“符合”或“不符合”）制造规格。
（5）由“U﹣I”关系图象可知，当小灯泡两端的电压为0.5V时，它的电阻是________ Ω；进一步分析图象可得小灯泡的电阻随着它 两端电压的升高而升高________ （选填“增大”、“减少”或“不变”）。
10、小明做测“小灯泡电功率”实验时，所用器材有电压为6V的电源，额定电压为2.5V的小灯泡，以及符合实验要求的滑动变阻器、电压表、电流表、开关和导线。
（1）如图甲所示是小明没有连接完整的实物电路，请你用笔画线代替导线，帮小明将电路连接完整。
（2）小明连好电路闭合开关后，发现小灯泡不发光，电流表和电压表都有示数但示数很小，无论如何移动滑动变阻器滑片P，小灯泡始终没有发光，则原因可能是________。
（3）小明正确连接电路后闭合开关，移动滑片P到某处。
小灯泡正常发光，电流表的示数如图乙所示，小灯泡的额定功率是________W。
（4）测完小灯泡的额定功率后，在不改变变阻器滑片P情况下，仅将小灯泡换成5Ω定值电阻，若要电压表的示数仍为2.5V，滑片P应向________移动（选填“左”或“右”）。
二、解答题（共2题；共10分）
11、（2015•金华）如图所示电路中，电源电压为4.5V，滑动变阻器的规格为“30Ω 1A”
（1）小丽想用该电路研究“电流与电阻的关系”，请帮她把电路连接完整。
（2）以下是小丽的一些操作步骤：
①将阻值为10Ω的定值电阻R1接入电路， ，闭合开关，调节滑动变阻器，当电压表示数为2.0V时，读出电流表示数并记录；
②断开开关，拆下R1，接上阻值为20Ω的定值电阻R2…，使电压表示数为2.0V，读出电流表示数并记录；
③断开开关，拆下R2，接上阻值为30Ω的定值电阻R3，重复②的操作。
小丽发现无论如何移动滑动变阻器的滑片都无法使定值电阻两端电压达到2.0V，经检查电路完好．为顺利完成实验，可行的措施有 。
（写一种即可）
（3）小王同学选用另一组规格相同的实验器材，进行“测定小灯泡额定功率”的实验（小灯泡额定电压为3.8V）．小王按小丽的电路，将定值电阻换成小灯泡，电压表量程改为“0﹣15V”，连接好电路进行实验．闭合开关后，出现以下现象：
电灯的亮暗
电流表示数I/A
电压表示数U/V
不亮
0
1.0
出现以上现象的原因可能是 （填字母编号）
A．小灯泡断路 B．小灯泡短路 C．电流表断路 D．电流表短路
12、（2015•温州）某兴趣小组在研究“串联电路特点”的活动中，将一个阻值约为10欧的普通小灯泡L和一个LED灯串联后接入电路（如图甲），闭合开关S1，发现LED灯亮而小灯泡L不亮，针对这种现象，同学们提出了以下猜想：
猜想一：
小灯泡L处发生短路
猜想二：
LED灯电阻很大导致电路电流很小
为了验证猜想，小组同学进行如下实验：
实验一：
将一根导线并联在图甲电路中LED灯的两端，根据观察到的现象否定了猜想一，
实验二：
利用电流表和电压表，按图乙所示的电路对LED灯的电阻进行测量，闭合开关，依次移动滑动变阻器的滑片，获得多组数据如下表，经分析，结果支持猜想二。
实验次数
电压（伏）
电流（毫安）
电阻（欧）
1
1.4
12
116.7
2
1.6
14
114.3
3
1.8
16
112.5
…
…
…
…
（1）实验一中观察到的现象是 。
（2）实验二中，某次测量时电压表示数如图丙所示，此时电压表示数为 伏。
（3）在实验二测定LED灯电阻的过程中，滑动变阻器的滑片向 端移动。
答案解析部分
一、探究题
1、【答案】
（1）c
（2）变大
（3）在电阻一定时，通过电阻的电流与其两端的电压成正比；15
【考点】探究电流与电压、电阻的关系实验
【解析】【分析】
（1）电压表的正确使用方法：
①电压表与被测用电器并联连接；②电流必须从电压表的正极流入，负极流出；③所测量的电压不能超过电压表的量程；
（2）由电路图可知，滑动变阻器与定值电阻串联，电流表测量电路中的电流，电压表测量定值电阻两端的电压；根据滑动变阻器的滑片向左移动时，连入电路中的电阻的变化并结合欧姆定律分析电压表示数的变化；（3）①在探究电流跟电压关系时，应采用控制变量法进行研究．即电阻不变时，研究电流与电压之间的关系，据此进行解答；
②当电路中的电流最小时，滑动变阻器接入电路中阻值最大，先根据阻R总=
求出总电阻，在根据串联电路中的总电阻等于各串联电阻大小之和即可求出．
【解答】解：
（1）由图可知，电压表测量R1两端的电压，由题意知，应该选择0﹣15V量程，则需要接入的是“一”和“15”两个接线柱，所以错误的这根导线是c．
（2）由图可知滑动变阻器与定值电阻串联，当滑动变阻器的滑片向左移动时，连入电路中的电阻变小，电路中的电流变大，则定值电阻两端的电压变大，即电压表的示数变大．（3）①由表中数据可知：
保持电阻R=10Ω时，电压越来越大，电流的大小也是越来越大，而且电压与电流的比值都等于10，因此在电阻一定时，通过电阻的电流与其两端的电压成正比．
②根据欧姆定律可知，当电路中的电流最小时，总电阻最大，即滑动变阻器接入电路中阻值最大；由I=
得，总电阻R总=
=
=30Ω，
则所用的滑动变阻器电阻最大值R滑=R总﹣R1﹣R2=30Ω﹣10Ω﹣5Ω=15Ω．
故答案为：
（1）c；
（2）变大；（3）①在电阻一定时，通过电阻的电流与其两端的电压成正比；②15．
2、【答案】
（1）b
（2）甲；串联电路中总电压等于各分电压之和
（3）闭合开关S、S1，断开S2时，测得电压表的示数U1；闭合开关S2、断开开关S1（或同时闭合S1、S2）时，测得电压表的示数U2
【考点】探究串、并联电路中的电压规律实验，伏安法测电阻的探究实验
【解析】【分析】
（1）由图I可知，R1与R2串联，电压表V1测R1两端的电压，电压表V2测R2两端的电压，据此进行判断；
（2）①当滑动变阻器接入电路中的电阻为零时，电路中的电流最大，电压表V2的示数最小，据此判断V2对应的图线，然后得出V1对应的图线；
②分析两电阻两端的电压关系然后得出结论；（3）根据欧姆定律可知，要测未知电阻的阻值，就是想法设法测出电阻两端的电压和通过的电流；由图可知：
闭合开关S后，当闭合开关S1，断开S2时，R0与Rx串联，电压表测Rx两端的电压，读出电流表的示数；当开关S1闭合、S2断开（或同时闭合S1、S2）时，电压表测电源的电压，读出电流表的示数，然后根据串联电路的特点和欧姆定律求出Rx的阻值．本题考查了实物电路图连接错误的判断和串联电路特点应用以及测电阻电路的设计，明确各设计电路的特点和图线的特点是关键．
【解答】解：
（1）由图I可知，R1与R2串联，电压表V1测R1两端的电压，电压表V2测R2两端的电压，
由图Ⅱ可知，电压表V2被短路，连接错误的导线是b，b导线应与滑动变阻器的左下方接线柱相连；
（2）①当滑动变阻器接入电路中的电阻为零时，电路中的电流最大，电压表V2的示数最小，据此可知乙是V2对应的图线，则甲是V1对应的图线；
②由图象可知，两电压表的示数之和均为6V即电源的电压，故可得结论：
串联电路中总电压等于各分电压之和；（3）根据欧姆定律可知，要测未知电阻的阻值，就是想法设法测出电阻两端的电压和通过的电流；
由Ⅳ电路图可知，闭合开关S后，再闭合开关S1，断开S2时，Rx和R0串联，电压表测Rx两端的电压，电压表示数为U1；
闭合开关S2、断开开关S1时，Rx和R0串联，电压表测电源的电压，电压表示数为U2（或同时闭合S1、S2，电路为Rx的简单电路，电压表也测电源的电压U2），
因串联电路中总电压等于各分电压之和，所以，R0两端的电压U0=U2﹣U1，
因串联电路中各处的电流相等，
所以，电路中的电流I=
=
，即
=
，解得：
Rx=
．
故实验步骤为：
闭合开关S、S1，断开S2时，测得电压表的示数U1；闭合开关S2、断开开关S1（或同时闭合S1、S2）时，测得电压表的示数U2．
故答案为：
（1）b；
（2）①甲；②串联电路中总电压等于各分电压之和；（3）闭合开关S、S1，断开S2时，测得电压表的示数U1；闭合开关S2、断开开关S1（或同时闭合S1、S2）时，测得电压表的示数U2．
3、【答案】
（1）小灯泡断路
（2）B
（3）0.5；灯丝电阻随温度升高而增大
【考点】影响电阻大小的因素，电流表、电压表在判断电路故障中的应用，测定小灯泡的功率
【解析】【分析】
（1）用电压表检测电路故障时，当电压表的示数为零时，故障有：
①被测部分电路短路；②其它部分电路断路。
当电压表有示数，且接近电源电压时，故障是：
①被测部分电路断路；②其它部分电路短路。
（2）由串联电路的电压特点--电压和电阻成正比，来分析滑动变阻器的滑片移动情况。
（3）从图象上找到额定电压对应的点，读出对应的电流，利用P=UI计算额定功率。
该图象不是直线，即电压和电流的比值不是定值，说明小灯泡发光的过程中，影响电阻大小的因素是存在的。
【解答】
（1）闭合开关，发现电压表指针有明显的偏转，此时的故障有两种可能：
①被测部分电路断路；②其它部分电路短路．如果是其它部分短路，小灯泡会亮、电流表指针会动，故不符合要求．因此可以断定电路故障为：
小灯泡（被测部分）断路。
故答案为：
小灯泡断路。
（2）电压表的量程为0～3V，分度值为0.1V，示数为2.2V，而额定电压为2.5V，故应使小灯泡两端的电压增大，就应该让滑动变阻器两端的电压减小，就必须把滑动变阻器的阻值调小，即滑片向B移动。
故答案为：
B。
（3）由图象知，当灯的电压是2.5V时，对应的电流值为0.2A，额定功率P=UI=2.5V×0.2A=0.5W。
小灯泡的电流随电压变化的图象不是一条直线，说明小灯泡的电阻不是定值，并且灯丝的电阻随电压的增大而升高，即灯丝的电阻随温度的升高而增大。
故答案为：
0.5；灯丝电阻随温度升高而增大。
4、【答案】
（1）开关忘记连接到电路中、电源电压太小
（2）0.75
（3）一定；每节新干电池的电压为1.5伏，因此电源电压为1.5伏的整数倍，若不用滑动变阻器，则无法使小灯两端的电压为额定电压
（4）C
【考点】测定小灯泡的功率
【解析】【分析】
（1）滑动变阻器在电路中起到调节灯泡两端电压作用；一节干电池电压为1.5V；
（2）根据电压变化判断出灯泡正常工作时电流，利用P=UI计算额定功率；（3）灯泡额定电压下的功率为额定功率；（4）灯的亮度取决于灯转化为光的功率大小．
【解答】解：
（1）滑动变阻器在电路中起到调节灯泡两端电压作用，应与小灯泡串联，电路如下图所示；连接最后一根导线后小灯就发出微弱光，结合电路可知，该同学未将开关连入电路；
一节干电池电压为1.5V，无论怎样移动滑片P，都无法观察到小灯正常发光，说明电源电压小于灯泡的额定电压，小灯泡的实际功率小于额定功率，所以灯泡不能正常发光；
；
（2）由实物图知，电压表使用的量程为0﹣3V，分度值0.1V，由图2知，示数为2.3V，移动滑片，为使小灯正常发光，应减小变阻器连入阻值，以增大其电流为0.3A，此时灯泡正常发光；
此时灯泡两端电压增大，电压表示数变化了0.2V，即灯泡两端电压增大了0.2V，故：
U额=2.3V+0.2V=2.5V；小灯泡上标有“0.3A”字样，即正常工作时的电流：
I额=0.3A；
小灯泡的额定功率：
P=U额I额=2.5V×0.3A=0.75W．（3）小灯的额定电压为2.5伏，每节新干电池的电压为1.5伏，因此电源电压为1.5伏的整数倍，若不用滑动变阻器，则无法使小灯两端的电压为2.5伏．（4）“2.5V0.1W”的LED灯直接把电转化为光，所以其电能100%转化为光能，而规格“2.5V0.75W”的白炽灯L2，除了要把电能转化为光能外，更多的能量转化为内能了．
所以造成此现象的原因是两灯将电能转化为光能的效率不同．
故答案为：
（1）见上图；开关忘记连接到电路中、电源电压太小；
（2）0.75；（3）一定；每节新干电池的电压为1.5伏，因此电源电压为1.5伏的整数倍，若不用滑动变阻器，则无法使小灯两端的电压为额定电压；（4）C．
5、【答案】
（1） 解：
根据电流流向法，从电源的正极出发依次串联滑动变阻器、电流表、定值电阻、，再把电压表并联在电阻的两端．
将电阻左端接线柱与电压表“﹣”接线柱连接，将滑动变阻器D接线柱与电流表“0.6”接线柱连接，如下图所示：
（2）B；滑动变阻器
（3）电压一定时，导体中的电流跟导体的电阻成反比
【考点】探究电流与电压、电阻的关系实验
【解析】【解答】解：
（2）闭合开关之前，保护电路的滑动变阻器的滑片P位于最大阻值处的B端；
实验过程中，变阻器的作用是保持定值电阻两端的电压不变；
（3）由表中数据可知，导体的电压不变，导体两端的电阻由5Ω增加到10Ω、15Ω，相应导体中的电流也由0.3A减小为0.15A、0.1A，即电流减小的倍数和电阻增大倍数的倒数相等，由此即可得出结论：
电压一定时，导体中的电流跟导体的电阻成反比．
【分析】
（1）要研究电阻中的电流跟导体电阻的关系，则电压表与电阻并联测其两端的电压，电流表与电阻串联测通过的电流，保持电阻两端的电压不变或改变电阻两端电压的滑动变阻器按一上一下的原则串联在电路中，再根据电路图连接电路图；
（2）为防止电路中电流过大烧坏用电器，闭合开关前，滑动变阻器的滑片位于最大阻值处；滑动变阻器在实验中除能起保护电路的作用外，另一个主要作用是保持定值电阻两端的电压不变；
（3）探究电流与电压、电阻的关系时，应采用控制变量法，即电压不变时，研究电流与电阻之间的关系．把握表中数据的相同点与不同点是得出结论的入手点．
6、【答案】
（1）解：
小灯泡的额定电压为2.5V，所以电压表选用0﹣3V量程，正常发光时的电阻约为10Ω，电流I=
=
=0.25A，所以电流表选用0﹣0.6A量程．
测灯泡功率实验中，电源、电流表、灯泡、滑动变阻器、开关串联接入电路，滑动变阻器一上一下接入电路，电压表与灯泡并联，如图所示：
（2）小灯泡短路
（3）b；a；
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