專題09電學(xué)實驗探究

專題09電學(xué)實驗探究【解題技巧】初中物理電學(xué)學(xué)常見實驗一、規(guī)律探究類電流與電壓、電阻的關(guān)系(歐姆定律)，串、并聯(lián)電路的規(guī)律例如：電流電壓，電阻關(guān)系①探究I與R的關(guān)系時，改變電阻調(diào)節(jié)變阻器，保持電壓表不變，建立數(shù)據(jù)分析表格②分析電壓表達不到對應(yīng)電壓原因：滑動變阻器阻止太大或太小二、研究物理量影響因素類導(dǎo)體電阻大小的影響因素、電熱的影響因素(焦耳定律)三、測量物理量類伏安法測電阻阻值、伏安法測小燈泡電功率例如：伏安法測電阻①調(diào)整滑動變阻器記錄電流與電壓，取電阻平均值（除去錯誤值，考慮錯誤原因）②測量未知阻值時，涉及實驗方案，Rx=Ux/Ix，根據(jù)電路觀察能否用已知物理量得出Ux與Ix，如缺少電流表測電阻的問題，要用到數(shù)學(xué)的推理思維，常以電流處處相等為突破口，利用已知阻值的R0和開關(guān)的控制，推導(dǎo)出通過RX中的電流例如：測小燈泡額定功率①考慮燈泡阻值隨溫度改變，需要在額定電壓時測定電流，不能用平均值求功率②若額定電壓超過電壓表量程，測量串聯(lián)電路的另一電壓③測額定功率的故障分析，超過/未到額定功率的原因④確實電流表測量時，利用已知阻止推導(dǎo)燈泡電流，帶入計算四、電路設(shè)計(電路圖設(shè)計，實驗方案設(shè)計)、誤差分析類【例題精析】一．探究串并聯(lián)電路中的電流特點實驗1．實驗名稱：探究并聯(lián)電路中電流的關(guān)系，電路圖如圖所示。（1）實驗步驟如下：①把兩個小燈泡L1和L2并聯(lián)起來接到電源上，使燈泡發(fā)光，在連接時開關(guān)應(yīng)該斷開。②小薇先將電流表接在圖所示A處，閉合開關(guān)后，觀察到燈L2發(fā)光，但燈L1不發(fā)光，電流表的示數(shù)為零，電路可能存在的故障是燈L1斷路或電流表斷路。③排除故障后，用電流表分別測出A、B、C三處電流，讀出這三次測量中每次電流表示數(shù)，并記入表格中。④在不改變電源及電路連接的基礎(chǔ)上，還應(yīng)當換用不同的燈泡，重做上述實驗。這一步多次測量的目的是得出普遍性的結(jié)論。⑤下表是某同學(xué)設(shè)計該實驗的記錄表格，該表格中存在什么缺陷？電流無單位測量次序A處的電流IAB處的電流IBC處的電流IC10.100.120.2220.200.240.4430.250.300.55分析數(shù)據(jù)得出結(jié)論，并聯(lián)電路干路中的電流等于各支路電流之和?！窘獯稹拷猓孩僭谶B接電路時，開關(guān)應(yīng)處于斷開狀態(tài)。②閉合開關(guān)后，觀察到燈L2發(fā)光，說明干路和L2支路是通路，因燈L1不發(fā)光，電流表的示數(shù)為零，說明L1所在支路存在斷路，則電路故障是燈L1斷路或電流表斷路。④在不改變電源及電路連接的基礎(chǔ)上，為避免偶然性，得出普遍性的結(jié)論，應(yīng)采用不同規(guī)格的燈泡進行多次實驗；⑤表格存在的缺陷：電流無單位；C處的電流IC即干路電流，A、B處的電流IA、IB即兩個支路電流，分析表中數(shù)據(jù)可知，并聯(lián)電路干路中的電流等于各支路電流之和。故答案為：①斷開；②燈L1斷路或電流表斷路；③換用不同規(guī)格的燈泡；得出普遍性的結(jié)論；⑤電流無單位；各支路電流之和。二．探究串、并聯(lián)電路中的電壓規(guī)律實驗2．如圖甲所示，小明在探究“串聯(lián)電路的電壓特點”時，將兩盞標有“2.5V，0.3A”的小燈泡串聯(lián)起來，接到可調(diào)直流電源兩端。（1）請用筆畫線代替導(dǎo)線，按如圖甲所示的電路圖連接實物。要求：電壓表測量L1的電壓，且導(dǎo)線不能交叉。（2）小明在閉合開關(guān)后，發(fā)現(xiàn)電壓表的指針偏轉(zhuǎn)如圖丙所示，這是因為選擇0～15V的量程；上述問題糾正后，小明正確操作測出了L1的電壓。在測L2兩端的電壓時，為了節(jié)省實驗時間，小明采用了以下方法：電壓表所接的B接點不動，只斷開A接點，并改接到C接點上，小明用上面的方法能否測出L2兩端的電壓？為什么？答：不能，改接后電壓表正負接線柱接反。（3）調(diào)節(jié)直流電源兩端的電壓，使兩燈泡都正常發(fā)光（即燈泡兩端的電壓均為2.5V）。突然，原來正常發(fā)光的兩盞燈同時熄滅。①發(fā)生這種故障的原因是什么呢？指導(dǎo)老師經(jīng)過分析檢查，給出下列兩種原因供小明選擇，你認為可能的是A。A．一盞燈斷路，另一盞燈完好B．一盞燈短路，另一盞燈完好②為了檢測故障，指導(dǎo)老師又提供了下列四種器材：A．規(guī)格仍為“2.5V，0.3A”的燈泡B．符合要求的電壓表C．符合要求的電流表D．一根導(dǎo)線從它們中間每次選擇一種器材來檢測故障，你認為不適用的有CD（填器材前的字母代號），理由是用它們檢測電路故障容易燒壞另一個燈泡?！窘獯稹拷猓海?）從正極開始連接，經(jīng)過開關(guān)、L2、L1回到負極，電壓表并聯(lián)在L1兩端。如圖：（2）電壓表指針偏轉(zhuǎn)太小，說明選擇了大量程，即選擇0～15V的量程，應(yīng)改接小量程；當電壓表B點不動，只斷開A點，并改接到C點上時，雖然電壓表此時與L2并聯(lián)，但電壓表的正負接線柱卻是反的，閉合開關(guān)后，指針會反向偏轉(zhuǎn)，所以不能測出L2兩端的電壓；（3）①把兩盞燈串聯(lián)起來接入電路中，若其中一盞燈斷路后，另一個燈泡也不發(fā)光；若其中一盞燈泡短路后，另一盞燈泡仍然發(fā)光，并且更亮，故原來正常發(fā)光的兩盞燈同時熄滅的原因是其中一盞燈斷路，A正確；②A、用“2.5V，0.3A”的燈泡分別替換原來的兩盞燈，若替換后另一盞燈能發(fā)光，說明被替換的燈泡斷路；若替換后另一盞燈不能發(fā)光，則說明另一盞燈泡斷路了，故該方法能檢測電路故障；B、用符合要求的電壓表分別并聯(lián)在兩盞燈的兩端，若電壓表有示數(shù)，說明與電壓表并聯(lián)的燈泡斷路；若電壓表無示數(shù)，說明另一盞燈泡斷路了，故該方法能檢測電路故障；CD、當檢查電路故障時，不能斷開電路，因此只能把檢驗器材并聯(lián)在電路里；電流表和導(dǎo)線的電阻很小，它并聯(lián)在用電器兩端時，會造成該用電器短路，電路中的電流過大而燒壞另一盞燈，即不適用的有CD。故答案為：（1）如圖所示；（2）選擇0～15V的量程；不能，改接后電壓表正負接線柱接反；（3）①A；②CD；用它們檢測電路故障容易燒壞另一個燈泡。三．影響電阻大小的因素3．學(xué)習(xí)了電學(xué)知識后，小明對影響電阻大小的部分因素進行了進一步的探究，器材有：開關(guān)、電流表、電源（電壓恒為1.5V）各一個，三根完全相同的合金絲，導(dǎo)線若干。實驗電路如圖1所示，將合金絲以不同方式分別接入電路A、B之間，閉合開關(guān)S后，記錄的數(shù)據(jù)如下表。根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，回答下列問題：連接方式一根兩根串聯(lián)三根串聯(lián)兩根并聯(lián)三根并聯(lián)電流表讀數(shù)/A0.30.21.21.8（1）本實驗是通過比較電流的大小來比較導(dǎo)體電阻的大小；（2）圖2是一根合金絲接入電路時電流表的讀數(shù)，是0.6A；（3）其他條件相同時，導(dǎo)體長度越長，橫截面積越小，導(dǎo)體的電阻越大；（4）此實驗還可以得出導(dǎo)體中通過的電流與導(dǎo)體電阻的關(guān)系是：在電壓一定時，通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體的電阻成反比；（5）用上述合金材料制成長度1m，橫截面積1mm2的電阻絲的阻值為1Ω．實驗中所用合金絲的橫截面積為0.5mm2，則一根合金絲的電阻為2.5Ω，長度為1.25m?！窘獯稹拷猓海?）在電壓相同時，電阻越大，電流越小。因此，可以通過電流的大小（電流表的示數(shù)）來反映電阻的大小，這種研究問題的方法叫做轉(zhuǎn)換法；（2）圖2中電流表的量程為0～3A，分度值為0.1A，示數(shù)為0.6A；（3）導(dǎo)體的電阻由導(dǎo)體的材料、長度、橫截面積決定；其他條件相同時，導(dǎo)體越長、橫截面積越小，電阻越大；（4）由實驗數(shù)據(jù)可知，導(dǎo)體兩端的電壓不變，導(dǎo)體的電阻增大到原來的幾倍，電流減小到原來的幾分之一，故可得出結(jié)論：在電壓一定時，通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體的電阻成反比；（5）一根合金絲接入電路時電流表的讀數(shù)為0.6A，電源電壓恒為1.5V，由歐姆定律可知，一根合金絲的導(dǎo)體電阻為R=UI=因為在材料相同時，導(dǎo)體的電阻跟長度成正比，跟橫截面積成反比，所以，對于相同合金材料制成的電阻絲，其電阻值可記為R=LS×1Ω?mm代入上面關(guān)系式可得：2.5Ω=L0.5mm2×1Ω解得L＝1.25m。故答案為：（1）電流的大??；（2）0.6；（3）長；??；（4）在電壓一定時，通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體的電阻成反比；（5）2.5；1.25。四．歐姆定律的應(yīng)用4．電加熱眼罩對緩解眼疲勞有一定效果。小明查閱一款市場上的電加熱眼罩使用說明書，其相關(guān)參數(shù)如表。型號***額定充電電壓4.8V充電電流500mA（1）據(jù)表，該電加熱眼罩充電時的內(nèi)部總電阻是9.6Ω。（2）圖甲是小明設(shè)計的可以手動調(diào)節(jié)加熱的電熱眼罩原理圖。若要將該電路改裝成R1和R2的并聯(lián)電路，則小明該如何操作？閉合S1、S2，S3接b。（3）小明還想設(shè)計一個開關(guān)外觀如圖乙所示的電熱眼罩，可通過“手動金屬旋轉(zhuǎn)滑片”連續(xù)微調(diào)加熱，其電路設(shè)計要求：①電阻忽略不計的金屬旋轉(zhuǎn)滑片OP能起到開關(guān)通斷的作用，不能出現(xiàn)短路；②滑片OP順時針旋轉(zhuǎn)時電流表的示數(shù)增大（即升溫）。下列符合以上設(shè)計要求的電路是C。A.B.C.D.【解答】解：（1）根據(jù)歐姆定律此時電阻為R=UI=（2）要使兩電阻并聯(lián)應(yīng)該閉合S1、S2，再將S3接b；（3）A、當滑片到達B點時電源短路，不合題意。故A錯誤；B、滑片順時針轉(zhuǎn)動時，電阻增大，根據(jù)I=UR此時總電流減小，所以是降溫，不合題意，故C、滑片順時針轉(zhuǎn)動時，電阻減小，根據(jù)I=UR此時總電流增大，所以是升溫，且不會短路，故D、當滑片在關(guān)閉檔時，此時電路中仍然有電流，不合題意，故D錯誤。故答案為：（1）9.6Ω；（2）S1、S2，S3接b；（3）C。5．據(jù)史料記載，歐姆曾用如圖電路來研究電流的影響因素。該電路的溫差電源中，銅與鉍的兩個接觸面分別放在冰水混合物和沸水中，AB兩端存在電壓，其電壓大小由溫度差決定。歐姆將粗細均勻的鐵絲兩端插入水銀中，接通電路。當電路中有電流通過時，小磁針會發(fā)生偏轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)動金屬絲上端手柄，扭轉(zhuǎn)金屬絲，使小磁針回到原位置，記錄手柄轉(zhuǎn)過角度。他用粗細相同、長度不同的鐵絲多次重復(fù)上述實驗，部分數(shù)據(jù)如表。已知手柄轉(zhuǎn)過角度與電流大小成正比，粗細相同的鐵絲電阻阻值與其長度成正比。實驗組別1234鐵絲長度（英寸）24610手柄轉(zhuǎn)過角度（度）305281.5259224（1）在實驗中始終保持“溫差電源”的溫度差不變的目的是保持溫差電源電壓不變。（2）小明查閱資料發(fā)現(xiàn)：除鐵絲外，歐姆還考慮了電路中水銀、銅絲等導(dǎo)體的電阻R′，才得出正確的電流與電阻關(guān)系，結(jié)合表中數(shù)據(jù)，判斷R′的阻值大約相當于本實驗中多少長度鐵絲的阻值？D。A.5英寸B.10英寸C.15英寸D.20英寸（3）歐姆用粗細相同的金絲、鉛絲代替鐵絲重復(fù)上述實驗，發(fā)現(xiàn)當手柄轉(zhuǎn)過角度相同時，金絲的長度比鉛絲長，據(jù)此推測，若金絲和鉛絲的長度與粗細都相同，哪一金屬絲阻值更大？簡要說明理由鉛絲的阻值更大；實驗中長金絲和短鉛絲的阻值相同，又因為橫截面積相同的同種導(dǎo)體的長度越長，其阻值越大，則當金絲和鉛絲的長度與粗細都相同，鉛絲的阻值更大。【解答】解：（1）保持“溫差電源”的溫度差不變的目的是保持溫差電源電壓不變，研究電阻怎樣影響電流的大??；（2）我們可以將電路等效為電阻R和R′串聯(lián)后接入電源，當電源電壓保持不變時，電路中電流與總電阻即R+R′成反比；因為手柄轉(zhuǎn)過角度與電流大小成正比，同種材料的電阻與長度成正比，故手柄轉(zhuǎn)過角度與l+l′成反比，由此可得：2+l'4+l'解得：l′＝21.96，故答案選D；（3）用粗細相同的金絲、鉛絲代替鐵絲重復(fù)上述實驗，發(fā)現(xiàn)當手柄轉(zhuǎn)過角度相同時，金絲的長度比鉛絲長；由題意可知，手柄轉(zhuǎn)過角度與電流大小成正比，而此時手柄轉(zhuǎn)過角度相同，則電路中電流相同，且電源電壓不變、其他部分的電阻不變，由歐姆定律和電阻的串聯(lián)可知，長金絲和短鉛絲的阻值相同；又因為橫截面積相同的同種導(dǎo)體的長度越長，其阻值越大，則當金絲和鉛絲的長度與粗細都相同，金絲的阻值小，鉛絲的阻值更大。故答案為：（1）保持溫差電源電壓不變；（2）D；（3）鉛絲的阻值更大；實驗中長金絲和短鉛絲的阻值相同，又因為橫截面積相同的同種導(dǎo)體的長度越長，其阻值越大，則當金絲和鉛絲的長度與粗細都相同，鉛絲的阻值更大。五．探究電流與電壓、電阻的關(guān)系實驗6．用圖甲所示的電路探究通過導(dǎo)體的電流與電阻的關(guān)系。器材有：電壓為3V的電源、開關(guān)、滑動變阻器（20Ω2A）、電阻箱（0～9999Ω）、電壓表、電流表各一個，導(dǎo)線若干，器材均完好。（1）閉合開關(guān)前，應(yīng)先將滑動變阻器的滑片P移到B（選填“A”或“B”）端。（2）閉合開關(guān)后，電壓表示數(shù)為零，經(jīng)檢查電路連接并無故障，原因是電阻箱接入電路的電阻為零。（3）調(diào)節(jié)電阻箱的阻值為12Ω，閉合開關(guān)，移動滑動變阻器的滑片P至某一位置，電流表示數(shù)如圖乙所示。改變電阻箱接入電路的電阻R，調(diào)節(jié)滑動變阻器，保持電壓表示數(shù)不變，讀出電流表示數(shù)I，多次實驗的結(jié)果如下表所示。實驗序號12345電阻箱阻值R/Ω1210864電流表示數(shù)I/A0.240.30.40.6①圖乙中電流表示數(shù)為0.2A。②圖丙是以電流表示數(shù)I為縱坐標、電阻箱阻值的倒數(shù)1R為橫坐標建立的平面直角坐標系，請根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)，在坐標系中描點，畫出I-③實驗序號中，第1、2、3、4、5次實驗時，滑動變阻器接入R1'、R2'、R3'、R4'、R5'，則D。A.R1'＝5R3'B.R1'＜R4'+R5'C.R1'﹣R2'＞R3'﹣R4'D.R【解答】解：（1）為了保護電路，閉合開關(guān)前，應(yīng)先將滑動變阻器的滑片P移到最大阻值處的B端；（2）閉合開關(guān)后，電壓表示數(shù)為零，經(jīng)檢查電路連接并無故障，說明電路不存在短路或斷路現(xiàn)象，原因是電壓表并聯(lián)部分的電阻為零造成的，即電阻箱接入電路的電阻為零；（3）①由圖乙可知，電流表的量程為0～0.6A，分度值為0.02A，示數(shù)為0.2A；②由表格數(shù)據(jù)可知，通過電阻箱的電流為0.2A、0.24A、0.3A、0.4A、0.6A，對應(yīng)電阻箱阻值的倒數(shù)1R依次為0.083Ω﹣1、0.1Ω﹣1、0.125Ω﹣1、0.167Ω﹣1、0.25Ω﹣1則I-1R③探究通過導(dǎo)體的電流與電阻的關(guān)系時，應(yīng)控制電壓不變，由表格數(shù)據(jù)可知，電阻箱兩端的電壓為2.4V不變，由串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和可得，滑動變阻器兩端的電壓U滑＝U﹣U電阻箱＝3V﹣2.4V＝0.6V，由I=UR的變形式R=UI可得，第1、2、3、4、5次實驗時，滑動變阻器接入阻值依次為R1'＝3Ω、R2'＝2.5Ω、R3'＝2Ω、R4'＝1.5Ω、R5'則A．由R1'＝3Ω和5R3'＝5×2Ω＝10Ω可知，R1'≠5R3'，故A錯誤；B．由R1'＝3Ω和R4'+R5'＝1.5Ω+1Ω＝2.5Ω可知，R1'＞R4'+R5'，故B錯誤；C．由R1'﹣R2'＝3Ω﹣2.5Ω＝0.5Ω和R3'﹣R4'＝2Ω﹣1.5Ω＝0.5Ω可知，R1'﹣R2'＝R3'﹣R4'，故C錯誤；D．由R1'R4'=3Ω1.5Ω=故選：D。故答案為：（1）B；（2）電阻箱接入電路的電阻為零；（3）①0.2；②如上圖所示；③D。六．伏安法測電阻的探究實驗7．某些固體材料受到外力后除了產(chǎn)生形變，其電阻也會發(fā)生變化，這種由于外力的作用而使材料電阻發(fā)生變化的現(xiàn)象稱為“壓阻效應(yīng)”?，F(xiàn)用如圖所示的電路研究某長薄板電阻Rx的壓阻效應(yīng)，實驗室中有下列符合要求的器材：A.電源（3V）B.電流表A1和A2（量程均為0～0.6A，分度值均為0.02A，內(nèi)阻1Ω，表示為r1＝r2＝1Ω）C.開關(guān)SD.保護電阻R（阻值未知）E.定值電阻R0（阻值已知）（1）為了測量電阻Rx的阻值，請在圖甲中虛線框內(nèi)補全電路圖。（2）在電阻Rx上加一個豎直向下的力F，閉合開關(guān)S，記下電流表A1的示數(shù)I1、電流表A2的示數(shù)I2，則：Rx＝I2r（3）如表記錄了在施加不同壓力F時所測得的Rx：F/N01234Rx/Ω108642請根據(jù)表中數(shù)據(jù)在圖乙中用描點法繪制出Rx與F的關(guān)系圖像，寫出Rx與F的關(guān)系式為Rx＝10Ω﹣2FΩ/N。（4）為了保證實驗中電路安全，保護電阻R的阻值應(yīng)該選用C。A.1ΩB.2ΩC.4ΩD.5Ω（5）平時我們忽略了電流表自身也有一定阻值這個事實，其實電流表相當于一個能顯示流過自身電流的定值電阻，若考慮電流表A2自身電阻對實驗的影響，上述操作所測得Rx的值比真實值無影響（偏大/偏小/無影響）。【解答】解：（1）由于題目中沒有電壓表，為了比較準確測量電阻Rx，知道電流表A2的阻值，所以用電流表A2作為電壓表使用，電流表A1在干路上，即可求出電阻Rx的阻值。電路圖的設(shè)計：（2）電流表A2的內(nèi)阻用r2表示，并聯(lián)電路各支路兩端電壓相等，并聯(lián)電路干路電流等于各支路電流之和，由歐姆定律得：I2r2＝（I1﹣I2）Rx，Rx=I（3）描點畫出圖線，如下圖：由圖象可知，電阻與壓力是一次函數(shù)關(guān)系，設(shè)為Rx＝R0+kF，由圖象可知：R0＝10Ω，把Rx＝8Ω，F(xiàn)＝1N代入關(guān)系式解得：k＝﹣2Ω/N，則關(guān)系式為：Rx＝10Ω﹣2FΩ/N；（4）電路最小總電阻為：R最小=UImax則保護電阻阻值約為：R0＝R最小﹣r＝5Ω﹣1Ω＝4Ω，故選C。（5）測電阻阻值需要測出電阻兩端電壓與通過電阻的電流，所給實驗器材沒有電壓表，可以用已知內(nèi)阻的電流表A2與待測電阻并聯(lián)，測出電阻兩端電壓，另一個電流表A1串聯(lián)在電路中測電路電流，所以考慮電流表A2自身電阻，對實驗的沒有影響。故答案為：（1）如上圖所示；（2）I2r2I1-I2；（3）見上圖；10Ω﹣2FΩ8．在測量未知電阻Rx（阻值約為180Ω）的實驗中，提供的實驗器材有：電源（電壓3V）、滑動變阻器R（0～50Ω）、電阻箱R0（0～9999Ω）、電流表（0～0.6A）、電壓表（0～3V）、開關(guān)及導(dǎo)線若干。（1）小虎同學(xué)設(shè)計了圖甲所示的電路，他不能（能/不能）較準確的測出Rx的阻值，理由是電路中的電流小于電流表的分度值。（2）小明同學(xué)設(shè)計了圖乙所示的電路進行測量。（圖丙是小明根據(jù)圖乙連接的實物圖）①在圖丙中畫出正確的導(dǎo)線連接。②正確連接電路后，小明先將開關(guān)S撥至“1”，調(diào)節(jié)變阻器的滑片至某一位置，此時電壓表的示數(shù)為U1。③再將開關(guān)S撥至“2”，當電阻箱的阻值調(diào)至R0＝175Ω時，電壓表示數(shù)恰為U1，則待測電阻的阻值Rx＝175Ω。④實驗中，若將開關(guān)撥至“2”時，不小心將滑動變阻器的滑片向左移動了少許，其它操作正確，則Rx的測量值小于（選填“大于”、“小于”或“等于”）真實值。【解答】解：（1）如甲圖定值電阻Rx和滑動變阻器串聯(lián)在電路中，如果滑動變阻器的阻值為零時，Rx阻值約為180Ω，電源電壓是3V，根據(jù)歐姆定律得，電路中的電流I=UR=3V180Ω≈0.017A，如果滑動變阻器阻值不為零，電路中電流會更小，電流表的量程是0～0.6A（2）①電壓表與滑動變阻器并聯(lián)，電壓表選擇0～3V量程，把滑動變阻器和開關(guān)的單刀S相連，實物圖連接如圖。②小明先將開關(guān)S撥至“1”，定值電阻Rx和滑動變阻器串聯(lián)在電路中，電壓表測量滑動變阻器兩端的電壓，調(diào)節(jié)變阻器的滑片至某一位置，滑動變阻器兩端的電壓為U1。③再將開關(guān)S撥至“2”，電阻箱R0和滑動變阻器串聯(lián)在電路中，電壓表測量滑動變阻器兩端的電壓，保持滑動變阻器滑片的位置不變，調(diào)節(jié)電阻箱的阻值，當電阻箱的阻值調(diào)至R0＝175Ω時，電壓表示數(shù)恰為U1，此時電阻箱等效于定值電阻Rx，故則待測電阻的阻值Rx＝175Ω。④若將開關(guān)撥至“2”時，不小心將滑動變阻器的滑片向左移動了少許，滑動變阻器接入電路的阻值變小，根據(jù)串聯(lián)電路中各電阻兩端的電壓之比等于各電阻的阻值之比，則滑動變阻器兩端的電壓減小，要使電壓表示數(shù)不變，就需要減小電阻箱的阻值，故則Rx的測量值小于真實值。故答案為：（1）不能；電路中的電流小于電流表的分度值；（2）①如上圖；③175；④小于。9．小明在“伏安法”測小燈泡的電阻實驗中，連接了如圖甲所示的實物圖。（1）閉合開關(guān)前，應(yīng)向A端（A/B）調(diào)整滑動變阻器的滑片，使電路中的電流在開始測量時最小。（2）閉合開關(guān)S后，發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮，但電流表和電壓表均有示數(shù)，接下來首先應(yīng)該操作的是C。A．檢查電路是否斷路B．檢查電路是否短路C．移動滑動變阻器的滑片P，觀察小燈泡是否發(fā)光（3）測量過程中，某一次的電流值如圖乙所示，則電流值是0.26A。實驗中若燈絲某時刻突然燒斷，則電壓表的示數(shù)變大（變大/變小/不變）。換相同規(guī)格的燈泡，重新實驗，并繪出I﹣U圖象如圖丙的A所示，是一條曲線，而不是一條直線，是因為燈絲的電阻隨溫度的升高而增大。（4）另外一組同學(xué)用相同的器材和電路圖也做這實驗時，由于接線錯誤，根據(jù)測量的數(shù)據(jù)繪出的I﹣U圖象如圖丙的B所示。你認為錯誤的原因可能是電壓表并在滑動變阻器的兩端。（5）小明同時利用器材測出定值電阻與小燈泡的阻值并繪制出I﹣U圖象，如圖丁中a、b所示，試分析圖象中A、B、C三電阻RA、RB、RC由大到小關(guān)系為RB＞RC＞RA?！窘獯稹拷猓海?）為了保護電路元件，閉合開關(guān)前，滑動變阻器的滑片P應(yīng)調(diào)至最大電阻處，使電路中的電流在開始測量時最小，應(yīng)向A端調(diào)整滑動變阻器的滑片；（2）發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮，但電流表和電壓表均有示數(shù)，出現(xiàn)此現(xiàn)象的原因可能是小燈泡兩端的電壓和通過的電流過小，故接下來首先應(yīng)該操作的是移動滑動變阻器的滑片P，觀察小燈泡是否發(fā)光；故選：C；（3）如圖乙所示，電流表的量程為0～0.6A，分度值為0.02A，電流表示數(shù)為0.26A，燈絲突然燒斷，燈泡處斷路，此時電壓表測量的是電源電壓，故電壓表的示數(shù)變大；換相同規(guī)格的燈泡，重新實驗，并繪出I﹣U圖象如圖丙的A所示，是一條曲線，而不是一條直線，是因為燈泡的電阻受溫度的影響，隨溫度的升高而變大；（4）丙圖中的B圖像隨著電流的增大電壓減小，正好與A圖像相反，因滑動變阻器和燈泡串聯(lián)在電路中，由串聯(lián)電路電壓和規(guī)律則有：U滑＝U﹣UL，當燈泡電壓增大時，滑動變阻器電壓減小，故B圖像符合滑動變阻器兩端電壓的變化規(guī)律，因此電壓表接在了滑動變阻器的兩端。（5）a圖象是正比例圖線，所以B點電阻與a、b相交處電阻相等，由圖線b可知，燈泡電阻隨電壓的增大而增大，所以R交點＞RC＞RA，即：RB＞RC＞RA。故答案為：（1）A；（2）C；（3）0.26；變大；燈絲的電阻隨溫度的升高而增大；（4）電壓表并在滑動變阻器的兩端；（5）RB＞RC＞RA。七．電功率的測量實驗10．小華做“測量小燈泡電功率”實驗，有如下器材：電源（電壓恒為6V）、小燈泡L1（額定電壓為2.5V）、電流表、電壓表、開關(guān)各一個、規(guī)格分別為R1“10Ω，1A”和R2“50Ω，5A”的滑動變阻器各一個、導(dǎo)線若干。（1）請用筆畫線代替導(dǎo)線將圖甲所示的實物電路連接完整。（要求：滑動變阻器的滑片向右移動時燈泡變暗）（2）電路正確連接閉合開關(guān)后，發(fā)現(xiàn)僅有一只電表指針明顯偏轉(zhuǎn)，造成該現(xiàn)象的原因可能是C；A.滑動變阻器斷路B.滑動變阻器短路C.燈泡斷路D.開關(guān)短路（3）閉合開關(guān)后，移動滑動變阻器滑片在不同位置，小燈泡U﹣I圖象如圖乙所示，影響燈泡電阻變化的主要原因是燈泡電阻受溫度影響很大，小燈泡的額定功率為0.625W，她應(yīng)選用規(guī)格為R2_的滑動變阻器（選填“R1”或“R2”）；（4）滑動變阻器采用粗細均勻的電阻絲繞成線圈制成，其接入電阻與線圈長度成正比。若電壓表示數(shù)在0.5V～1.5V之間變化時，滑動變阻器滑片移動的距離恰好為5cm。當小燈泡正常發(fā)光時，滑動變阻器接入電路的電阻絲的長度為2.1cm（結(jié)果保留一位小數(shù)）；（5）實驗結(jié)束后，為測量另一額定電壓為Um的小燈泡額定功率，同組的小明設(shè)計了丙圖的電路，已知他使用的電源電壓恒為U，定值電阻的阻值為R0，將以下實驗步驟補充完整：①檢查電路無誤后，閉合開關(guān)S，將開關(guān)S1撥至“1”，調(diào)節(jié)滑動變阻器滑片直至電壓表示數(shù)為U﹣Um。②滑片不動，再將開關(guān)S1撥至“2”時，讀出電壓表示數(shù)為U0。③小燈泡的額定功率：P＝Um?U0R【解答】解：（1）由乙圖可知電流表選擇0～0.6A的量程接入電路，電流表與滑動變阻器、燈泡串聯(lián)，滑動變阻器選擇一上一下兩個接線柱接入電路，要求滑動變阻器的滑片向右移動時燈泡變暗，即滑動變阻器的滑片向右移動時接入電路的電阻變大，所以選擇左下接線柱，如圖：；（2）A、若滑動變阻器斷路則電路不通，電壓表和電流表均無示數(shù)，故A不合題意；B、若滑動變阻器電路，電路為燈泡的簡單電路，電壓表和電流表均有較大示數(shù)，故B不合題意；C、若燈泡斷路，此時電壓表串聯(lián)接入電路，電壓表測電源電壓，電壓表有較大示數(shù)，電流表示數(shù)幾乎為0，故C符合題意；D、若燈泡斷路，電路為滑動變阻器的簡單電路，滑動變阻器此時接入電路的為最大阻值，由歐姆定律可知此時電流表示數(shù)較小，電壓表與導(dǎo)線并聯(lián)，所以電壓表示數(shù)為0，故D不合題意。故選：C。（3）影響燈泡電阻變化的主要原因是燈泡電阻受溫度影響很大；由乙圖可知，當燈泡兩端的電壓等于額定電壓2.5V時，通過燈泡的電流為0.25A，燈泡的額定功率：P＝ULIL＝2.5V×0.25A＝0.625W；閉合開關(guān)，燈泡和滑動變阻器串聯(lián)接入電路，串聯(lián)電路總電壓等于各分電壓之和，燈泡正常發(fā)光時燈泡兩端的電壓為2.5V，滑動變阻器兩端的電壓為：UH＝U﹣UL＝6V﹣2.5V＝3.5V，串聯(lián)電路各處電流相等，滑動變阻器接入電路的阻值：RH=UHIL=3.5V0.25A=14（4）當燈泡兩端的電壓為0.5V時，滑動變阻器兩端的電壓：UH1＝U﹣UL1＝6V﹣0.5V＝5.5V，由乙圖可知燈泡兩端的電壓為0.5V時。通過燈泡的電流為0.1A，串聯(lián)電路各處電流相等，由歐姆定律可得此時滑動變阻器接入電路的電阻：RH1=UH1I當燈泡兩端的電壓為1.5V時，滑動變阻器兩端的電壓：UH2＝U﹣UL2＝6V﹣1.5V＝4.5V，由乙圖可知燈泡兩端的電壓為1.5V時。通過燈泡的電流為0.25A，此時滑動變阻器接入電路的電阻：RH2=UH2I則△RH＝RH1﹣RH2＝55Ω﹣22.5＝32.5Ω，該過程中滑動變阻器滑片移動的距離恰好為5cm，則1cm的電阻絲的阻值為：32.5Ω5cm=6.5Ω燈泡正常發(fā)光時滑動變阻器接入電路的阻值為14Ω，則電阻絲接入電路的長度為：14Ω6.5Ω/cm≈（5）要測量小燈泡的額定功率，需使小燈泡兩端的電壓等于其額定電壓Um：①閉合開關(guān)S，將開關(guān)S1撥至“1”，小燈泡、R0和滑動變阻器串聯(lián)，電壓表測R0和滑動變阻器兩端的總電壓，調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片，當燈泡正常發(fā)光時，電壓表的示數(shù)：U﹣Um；②滑片不動，再將開關(guān)S1撥至“2”，電壓表測R0兩端的電壓U0，此時電路中的電流即為小燈泡的額定電流：I額=U③則小燈泡的額定功率：P額＝UmI額＝Um?U0故答案為：（1）如上圖；（2）C；（3）燈泡電阻受溫度影響很大；0.625；R2；（4）2.1；（5）U﹣Um；Um?U011．在“測小燈泡電功率實驗”中，電源電壓為3V，小燈泡額定電壓為2.5V。（1）小明連接了如圖甲所示的電路圖，小芳認為該電路連接有錯誤，請你在接錯的那根導(dǎo)線上打“×”，并另畫一根導(dǎo)線，使電路連接正確。（2）正確連接電路后，閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)燈泡不亮，電流表有示數(shù)，電壓表無示數(shù)，則故障可能原因是燈泡短路。（3）故障排除后，閉合開關(guān)，移動滑片，當電壓表示數(shù)為1.5V時，電流表示數(shù)如圖乙所示，則此時小燈泡的功率為0.48W。若使小燈泡正常發(fā)光，應(yīng)將滑片向左（選填“左”或“右”）端移動。（4）完成上述實驗后，小明又重新設(shè)計了如圖丙所示電路，測量另一個額定電壓為U額的小燈泡的額定功率，定值電阻阻值為R0，請根據(jù)以下實驗步驟寫出小燈泡的額定功率表達式。①閉合開關(guān)S和S1，調(diào)節(jié)滑動變阻器，當電流表的示數(shù)為U額R②斷開所有開關(guān)后，再閉合開關(guān)S和S2，讀出此時電流表的示數(shù)為I；③算出小燈泡的額定功率P額＝U額×（I-U額R0）。（用I、U額【解答】解：（1）原電路中，電壓表串聯(lián)在電路中，變阻器與電流表串聯(lián)后再與燈并聯(lián)是錯誤的，電路中的電流為0，故燈不發(fā)光，電壓表應(yīng)與燈并聯(lián)，變阻器與電流表和燈串聯(lián)，如下所示：（2）電流表有示數(shù)，則電路是通路，而燈泡不亮，電壓表無示數(shù)，說明燈泡短路；（3）由圖乙知，電流表的量程是0.6A，最小分度值是0.02A，電流表示數(shù)是0.32A，則燈泡的額定功率P額＝U額I額＝1.5V×0.32A＝0.48W；若使小燈泡正常發(fā)光，應(yīng)該使燈泡兩端的電壓增大到2.5v，則電路中的電流也要相應(yīng)地增大，此時滑動變阻器接入的電阻應(yīng)減小，因此滑片應(yīng)向左端移動；（4）①閉合開關(guān)S、S1，斷開S2，調(diào)節(jié)滑動變阻器，使電流表示數(shù)為U額②閉合開關(guān)S、S2，斷開S1，保持滑動變阻器滑片位置不變，讀出此時電流表的示數(shù)為I。③因電路的連接關(guān)系沒有改變，各電阻的大小和通過的電流不變，燈仍正常發(fā)光，根據(jù)并聯(lián)電路電流的規(guī)律，燈的額定電流為：I額＝I-U額R0，燈的額定功率的表達式：P額＝U額故答案為：（1）如上圖所示；（2）燈泡短路；（3）0.48；左；（4）①U額R0；②S2；③U額×（12．小華同學(xué)利用圖甲所示的電路測量小燈泡的電功率。實驗中電源電壓保持不變，小燈泡的額定電壓是2.5V。（1）請在圖甲中用筆畫線代替導(dǎo)線，完成剩余部分的電路連接（要求：滑片向左移動時，小燈泡變亮）；（2）正確連接電路后，用開關(guān)進行試觸，發(fā)現(xiàn)電流表指針不偏轉(zhuǎn)，而電壓表指針明顯偏轉(zhuǎn)，則故障原因可能是C；A.電流表斷路B.滑動變阻器斷路C.小燈泡斷路D.小燈泡短路（3）排除故障后，按正確的步驟進行實驗，小燈泡正常發(fā)光時，電流表的示數(shù)如圖乙所示，則小燈泡的額定功率是0.75W，此時小燈泡的電阻是8.33Ω（結(jié)果保留兩位小數(shù)）；（4）由于電壓表損壞，小華又設(shè)計了如圖丙所示的電路，測出了另一小燈泡的額定功率。已知該小燈泡的額定電流為I0，滑動變阻器的最大阻值均為R0。請將以下實驗步驟補充完整：①只閉合開關(guān)S、S1，移動滑動變阻器R1的滑片，使電流表示數(shù)為I0；②接著斷開開關(guān)S1，閉合開關(guān)S2，調(diào)節(jié)滑動變阻器R2的滑片使電流表示數(shù)為I0；③再將R1的滑片調(diào)至最上端，記下電流表的示數(shù)I1；將R1的滑片調(diào)至最下端，記下電流表的示數(shù)I2；④寫出小燈泡額定功率的表達式：P＝I額2I2R0I1-I2（用R【解答】（1）根據(jù)滑片向左移動時，小燈泡變亮，則應(yīng)讓滑動變阻器接入電路中的電阻變小，故變阻器左下接線柱連入電路中與燈串聯(lián)，如下圖所示：（2）電流表指針不偏轉(zhuǎn)，說明電路是斷路，電壓表指針明顯偏轉(zhuǎn)，說明電壓表與電源連通，則與電壓表并聯(lián)的電路出現(xiàn)了斷路，即小燈泡斷路，故選C；（3）小燈泡正常發(fā)光時，電流表的示數(shù)如圖乙所示，電流表選用小量程，分度值為0.02A，讀出電流為0.3A，則小燈泡的額定功率為：P＝UI＝2.5V×0.3A＝0.75W；此時小燈泡的電阻為：R=UI=（4）①只閉合開關(guān)S和S1，此時變阻器R1與燈泡串聯(lián)，移動滑動變阻器R1的滑片，使電流表示數(shù)為I0，此時燈泡正常發(fā)光；②接著斷開開關(guān)S1，閉合開關(guān)S2，此時兩個滑動變阻器串聯(lián)，保持滑動變阻器R1滑片位置不變，調(diào)節(jié)滑動變阻器R2的滑片，使電流表示數(shù)為I0；根據(jù)等效替代法，則此時R2的電阻等于燈泡正常發(fā)光時的電阻；③再將R1的滑片調(diào)至最上端，記下電流表的示數(shù)I1；將R1的滑片調(diào)至最下端，記下電流表的示數(shù)I2；根據(jù)滑片在最上端和最下端電源電壓相等，由串聯(lián)電阻的規(guī)律和歐姆定律可得：I1R2＝I2（R0+R2），R2的電阻為：R2=I④該燈泡額定功率的表達式：P＝I額2RL＝I額2R2=I故答案為：（1）見上圖；（2）C；（3）0.75；8.33；（4）①I0；②滑動變阻器R2；④I額13．同學(xué)們在測量一批額定電壓為2.5V的小燈泡的電功率和幾只未知電阻阻值。（1）小明按照電路圖甲正確連接電路測量燈泡L1的額定電功率。①閉合開關(guān)前，為保證電路安全將滑片P調(diào)到了最右端，請幫他將電路補充完整；②閉合開關(guān)后，發(fā)現(xiàn)燈泡不亮，電壓表有示數(shù)而電流表無示數(shù)，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)某導(dǎo)線斷路了，他更換了b導(dǎo)線（選填“a、b、c、d、e”）后，電路恢復(fù)正常。③排除故障后，再閉合開關(guān)，移動滑動變阻器滑片P，當電壓表示數(shù)為2.5V時，電流表示數(shù)如圖乙所示，則該小燈泡的額定功率為0.75W。（2）小華也連接了圖甲的電路測量燈泡L1的額定電功率，根據(jù)測得的實驗數(shù)據(jù)畫出小燈泡電壓在1.5～2.5V之間的I﹣U圖象如圖丙所示（AB近似看作直線），由圖象可知：小燈泡電壓為1.5V時的電阻小于（選填“大于”、“小于”或“等于”）小燈泡電壓為2.5V時的電阻，燈泡L1的額定功率是0.725W．若小燈泡電壓為1.5V，2.0V，2.5V時小燈泡的功率分別為P1、P2、P3，則P2＜12（P1+P3（3）小剛打算測量某未知電阻Rx（約1kΩ）的阻值，器材有：幾節(jié)舊干電池組成的電池組（電壓約10V），滑動變阻器R（100Ω2A），電流表（僅0～0.6A量程可用），電壓表（僅0～3V量程可用），開關(guān)3只，導(dǎo)線若干，請你幫他設(shè)計方案（要求：1、畫出電路圖；2、寫出測量步驟與電阻Rx的表達式；3、電路只允許連接一次）實驗步驟：①斷開開關(guān)S1，閉合開關(guān)S2、S3，滑動變阻器滑片移到最大阻值處，讀出電流表的示數(shù)I；②斷開開關(guān)S2，閉合開關(guān)S1、S3，讀出電壓表的示數(shù)U。待測電阻Rx表達式：Rx=(I×100Ω-U)U×100【解答】解：（1）①閉合開關(guān)前，為保證電路安全將滑片P調(diào)到了最右端，即變阻器連入電路的電阻最大，則應(yīng)將變阻器的左下接線柱接入電路中，如下左圖所示：②閉合開關(guān)后，發(fā)現(xiàn)燈泡不亮，而電流表無示數(shù)，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)某導(dǎo)線斷路了；電壓表有示數(shù)，說明電壓表與電源連通，則與電壓表并聯(lián)的部分斷路了，所以由圖可知他應(yīng)更換b導(dǎo)線，可使電路恢復(fù)正常。③當電壓表示數(shù)為2.5V時，電流表示數(shù)如圖乙，圖乙中電流表選用0～0.6A量程，分度值是0.02A，此時的電流I＝0.3A，小燈泡的額定功率：P＝UI＝2.5V×0.3A＝0.75W。（2）小燈泡L1的額定電壓為2.5V，由圖象丙知，燈泡電壓為2.5V時的電流為0.29A，所以測得燈泡L1的額定功率：P′＝UI′＝2.5V×0.29A＝0.725W；由圖象知，燈泡兩端電壓由1.5V增大到2.5V時，電壓變化比電流變化快，由此可知燈泡電阻隨電壓增大而增大，所以小燈泡電壓為1.5V時的電阻小于2.5V時的電阻；由圖象知，燈泡電壓1.5V﹣2.5V變化過程中，電流變化是均勻的，若電壓從1.5V增大到2.0V時電流增大△I，則電壓從2.0V增大到2.5V時電流變化也為△I，由P＝UI有：P2＝U2I＝2V×I，P1＝U1I1＝1.5V×（I﹣△I）P3＝U3I3＝2.5V×（I+△I）則：P1+P32=1.5V×(I-△I)+2.5V×(I+△I)2所以P2＜P（3）根據(jù)分析，設(shè)計電路圖如上右圖所示：實驗步驟：①斷開開關(guān)S1，閉合開關(guān)S2、S3，滑動變阻器滑片移到最大阻值處，讀出電流表的示數(shù)I；②斷開S2，閉合開關(guān)S1、S3，讀出電壓表的示數(shù)U；在①中，為變阻器最大電阻的簡單電路，由歐姆定律可得電源電壓U總＝IR＝I×100Ω，在②中，待測電阻Rx與變阻器的最大電阻串聯(lián)，電壓表測變阻器的電壓U，由分壓原理可得：I×100Ω-UU則待測電阻：Rx=(I×100Ω-U)U×故答案為：（1）①如上左圖所示；②b；③0.75；（2）小于；0.725；＜；（3）如上右圖所示；①斷開開關(guān)S1，閉合開關(guān)S2、S3，滑動變阻器滑片移到最大阻值處，讀出電流表的示數(shù)I；②斷開開關(guān)S2，閉合開關(guān)S1、S3，讀出電壓表的示數(shù)U。Rx=(I×100Ω-U)U×八．焦耳定律14．如圖所示，甲、乙完全相同的玻璃瓶內(nèi)有阻值分別為R甲、R乙的電阻絲，瓶中插入溫度計a、b。（1）利用此裝置探究電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與哪些因素有關(guān)時，在兩瓶中加入質(zhì)量、初溫均相同的煤油。閉合開關(guān)一段時間，可以通過觀察溫度計示數(shù)升高的多少情況，判斷電阻絲產(chǎn)生熱量的多少。此方案是探究電流和時間相同時，電流通過電阻產(chǎn)生的熱量與電阻大小的關(guān)系。（2）在甲、乙兩瓶內(nèi)換用質(zhì)量、初溫都相同的不同液體，且電阻絲的阻值R甲等于R