2021年中考物理重点难点专练26电学测量类实验探究含解析.docx

专项六实验探究重难点26电学测量类实验探究【知识梳理】一、定值电阻的测量1.常考点（1）伏安法测电阻的原理：欧姆定律I=U/R。（2）连接部分实物图。（3）求电阻的平均值。（4）滑动变阻器的作用：保护电路；改变定值电阻两端的电压，多次测量求平均值，减小测量误差。（5）故障分析。【易混淆点】1.按要求连接滑动变阻器时，连接错误。2.对滑动变阻器的作用认识错误。3.连接实物图时，电表连接错误。4.故障分析时，获得相反的结论。二、小灯泡电阻的测量1.常考点（1）测量电阻的一般问题（2）是否可以对电阻求平均值：不可以，因为小灯泡灯丝的电阻随温度的升高而增大。在不同电压下的电阻是在不同的温度下取得的。（3）对小灯泡的伏安曲线的解读。（4）实验记录表的设计：不能有“求平均值”一项。【易混淆点】1.对小灯泡的电阻随温度而变化认识不足。2.对电阻求平均值。三、测量小灯泡的额定功率1.常考点（1）连接实物图，对电表量程的选择和滑动变阻器的连接：电压表的量程由小灯泡的额定电压决定，需大于额定电压。电流表根据小灯泡的电阻和额定电压，用公式I=U额/R估算确定。（2）故障分析。（3）电表示数的认读。（4）寻找与额定电功率对应的额定电压和额定电流，并计算额定功率。（5）如何调节滑动变阻器，使其达到小灯泡的额定电压：若电压表示数的电压低于额定电压，则需将滑动变阻器向连入电路阻值变小的方向滑动，直到电压表示数等于额定电压为止。【易混淆点】1.电表量程选择错误；滑动变阻器连接错误。2.调节滑动变阻器使其达到额定电压时，滑片调节方向错误。【典例分析】【例1】（2020菏泽23）课外活动小组的同学一起做“测量小灯泡电阻”的实验，实验器材有：电源、电流表、电压表、开关、滑动变阻器、导线若干，待测小灯泡的额定电压为2.5V，正常发光时电阻约为8。（1）为使实验数据精确，电流表应选择 （选填“00.6A”或“03A”）的量程。（2）甲图中的电路尚未连接完整，请用笔画线代替导线，将电流表和滑动变阻器正确接入电路，要求滑动触头向左移动时接入电路的电阻逐渐减小。（3）正确进行实验，根据记录的实验数据，画出小灯泡的UI图像，如图乙所示，分析图像可知，小灯泡电阻的变化情况是： 。（4）由图像还可得，通过小灯泡的电流为0.2A时，小灯泡的实际功率为 W。【答案】（1）00.6A（2）（3）灯丝温度越高，电阻越大（4）0.2。【分析】（1）根据欧姆定律知电路的电流为：I=U/R=2.5V/8=0.3125A0.6A，所以电流表应选择00.6A的量程。（2）电流表与灯泡串联且选用00.6A的量程，滑动变阻器一上一下的串联在电路中，且滑动变阻器的滑片向左移动时，接入电路的电阻逐渐减小，故滑片左边电阻丝连入电路中，如答案图所示。（3）图线弯曲说明灯泡的电阻值是变化的，不是定值，这是因为电压越大，通过灯的电流越大，灯泡的实际功率越大，灯丝温度越高，电阻越大。（4）由图象可知：通过小灯泡的电流为0.2A时，小灯泡两端的电压为1.0V，小灯泡的实际功率为：PUI1.0V×0.2A0.2W。【思路小结】注意对电流的估算方法：I=U额/R灯。计算额定功率时，必须是额定电压与额定电流的乘积。若已知伏安曲线，要在伏安曲线上去找额定电压下对应的电流值。【例2】(2020福建30)“测量小灯泡的额定功率”实验中，器材有电源、滑动变阻器、两个电流表、小灯泡（U额为3.8V）、定值电阻R0（阻值为10）、开关及若干导线。（1）根据图甲，用笔画线代替导线，将图乙中未画出的两条导线补充完整。（2）闭合开关前，滑动变阻器滑片P应置于  （选填“A”或“B”）端（3）正确连接电路后，闭合开关，发现灯不亮，两电流表有示数且相同，故障可能是     或      。（4）排除故障后，为了测量小灯泡的额定功率，移动滑动变阻器的滑片，直到电流表A2示数为    A时小灯泡正常发光，电流表A1的示数如图丙，该示数为    A，则小灯泡的额定功率为     W。【答案】（1）（2）A（3）小灯泡处断路R处短路（4）0.380.70（或0.7）1.216【分析】（1）电流表和R0串联后与灯泡并联，当滑动变阻器要“一上一下接”，电路图如答案图所示。（2）闭合开关前滑动变阻器应该置于阻值最大处，由图可知：滑到A处阻值最大。（3）闭合开关，发现灯不亮，两电流表有示数且相同，说明此时两个电流表串联，则可能小灯泡处断路或者R处短路。（4）电流表和R0串联后与灯泡并联，在此实验中充当电压表的作用。为了测量小灯泡的额定功率，移动滑动变阻器的滑片，直到灯泡两端电压为额定电压。由欧姆定律I=UR=3.8V10=0.38A，可求出A2的示数为0.38A。根据题意，由图直接读出A1示数为0.7A，电流A1表示数减去A2即灯的额定电流为0.32A，根据P=UI求出小灯泡额定功率为P=UI=3.8V×0.32A=1.216W。【思路小结】要注意，连接电路时，开关要断开；闭合开关前，滑动变阻器的滑片要处于最大阻值处。合理选择电表量程。不同电压下的电功率不可以求平均值。故障分析与欧姆定律中根据电表示数分析故障一致：电流表确定故障类型有示数，短路；无示数断路。电压表确定位置有示数，电压表所测部分断路；无示数，电压表所测部分短路或以外断路。【真题操练】1.(2020青岛13)“用电流表测量小灯泡的电流”的部分电路如图所示下列说法正确的是（）A. 用导线连接c、e，电流表只能测量通过灯泡L1的电流B. 用导线连接d、e，电流表只能测量通过灯泡L2的电流C. 用两根导线分别连接a、d和c、e，电流表只能测量通过灯泡L1的电流D. 用两根导线分别连接b、d和c、e，电流表只能测量通过灯泡L2的电流【答案】AC【解析】A用导线连接c、e，此时电路为L1的简单电路，电流表测量通过灯泡L1的电流，A正确。B用导线连接d、e，此时电路为L1、L2串联的电路，电流表测量通过灯泡L1、L2的电流，B错。C用两根导线分别连接a、d和c、e，此时电路为L1、L2并联的电路，电流表测量通过灯泡L1支路的电流，C正确。D用两根导线分别连接b、d和c、e，此时电路为L1、L2并联的电路，电流表测量干路电流，D错。选AC。2.（2020陕西20）如图1是小明测量未知电阻R1阻值的实物图。（1）闭合开关前，滑动变阻器的滑片应滑到最 （选填“左”或“右”）端。（2）某次实验中，移动滑片使电压表示数为2.0V，此时电流表的指针位置如图2所示，则电流表的示数为 A，本次测得R1的阻值为 。（3）现有另一个未知电阻R2（阻值约为400），若仅将图1中的R1替换为R2，其它器材和电路连接不变，则不能测出R2的值，其原因是实验中 表无法读数。【答案】（1）右 （2）0.1612.5（3）电流【解析】（1）闭合开关前，滑动变阻器的滑片应滑到阻值最大处，即最右端。（2）某次实验中，移动滑片使电压表示数为2.0V，此时电流表的指针位置如图2所示，电流表选用小量程，分度值为0.02A，则电流表的示数为0.16A，由欧姆定律，R1U/I=2.0V/0.16A12.5。（3）电源电压为3V，现有另一个未知电阻R2（阻值约为400），由欧姆定律，电路的最大电流为：IU/R2=3V/4000.0075A，小于电流表分度值0.02A，若仅将图1中的R1替换为R2，其它器材和电路连接不变，则不能测出R2的值，其原因是实验中电流表无法读数。3.(2020天津26)为了比较方便地测量出未知电阻的阻值，物理兴趣小组的同学设计了一个“电阻测量盒”：将一个电源（电压不变）一个阻值为的定值电阻一个开关和一个电流表用导线连接起来装入一个盒内，并引出两根导线到盒外，如图所示未使用时，盒内开关断开，电流表无示数使用时，将盒外的两根导线分别与待测电阻的两端相连，读取开关闭合时电流表的示数开关断开时电流表的示数，经计算得知的阻值请你解答如下问题：(1)在下图的虚线框内画出测量盒中符合上述设计要求的两种可能的电路图（）；(2)在你所设计的电路中任选一种，推导出待测电阻的数学表达式_（请注明所选择的电路，表达式用已知量和测量量表示）【答案】 (1). (2)第一种电路RX= （I1-I2）R0I2第二种电路RX= I2R0I1-I2【解析】(1)第一种电路图设计，让待测电阻RX与定值R0并联，开关控制R0所在支路，电流表测干路电流，如答案图所示。第二种电路图设计，让待测电阻RX与定值电阻R0串联，开关与R0并联，电流表测整个电路的电流，如答案图所示。(2)第一种电路，当开关断开时，电路中只有待测电阻RX接入电路，RX两端的电压即为电源电压，即：U=I2RX；当开关闭合时，待测电阻RX与定值电阻R0并联，电流表测干路的电流，两电阻两端电压为电源电压，即：U=IR0RO=（I1-I2）R0；由两式解得：RX= （I1-I2）R0I2。第二种路，当开关断开时，待测电阻RX与定值电阻R0串联，通过电阻RX的电流为I2；此时电源电压为电源电压为：U=I2（RX+R0）,当开关闭合时，定值电阻R0被短路，电路中只有RX接入电路，则电源电压为:U=I1RX。由解得：RX= I2R0I1-I2。4.(2020德州24)某同学做“测定小灯泡的电功率”实验，电源电压3V且保持不变，滑动变阻器标有“3A、5”的字样，所用小灯泡是额定电压为“1.5V”和“2.5V”中的一个。（1）电路如图所示，图中尚有一根导线未连接，请用笔画线代替导线补上。（2）连接电路时，开关S应处于状态，滑动变阻器上的滑片应移到端。（选填“左”或“右”）（3）电路连接无误后，闭合开关S，灯泡不亮，电流表无示数，电压表有明显偏转，产生这一现象的原因可能是。（4）排除故障，闭合开关后，移动滑动变阻器的滑片，发现滑片在滑动变阻器的中点位置时，小灯泡正常发光，此时电流表示数为0.2A，则该实验中所用小灯泡的额定功率为W继续移动滑动变阻器的滑片，发现小灯泡发出耀眼的亮光，则此时小灯泡的功率额定功率。（选填“大于”“等于”或“小于”）【答案】（1）（2）断开左（3）灯泡断路（4）0.5大于【解析】（1）电源电压为3V，故电压表选用小量程与灯并联，如答案图所示。（2）为保护电路，连接电路时，开关S应处于断开状态，滑动变阻器上的滑片应移到阻值最大处的左端。（3）电路连接无误后，闭合开关S，灯泡不亮，电流表无示数，电路可能断路，电压表有明显偏转，电压表与电源连通，产生这一现象的原因可能是灯泡断路。（4）排除故障，闭合开关后，移动滑动变阻器的滑片，发现滑片在滑动变阻器的中点位置时，即变阻器连入电路的电阻为：R滑0.5×52.5，小灯泡正常发光，此时电流表示数为0.2A，由欧姆定律，变阻器的电压为：UVIR滑0.2A×2.50.5V，由串联电路电压的规律，灯的额定电压为：UL3V0.5V2.5V，则该实验中所用小灯泡的额定功率为：PLULIL2.5V×0.2A0.5W；继续移动滑动变阻器的滑片，发现小灯泡发出耀眼的亮光，则此时小灯泡的功率大于额定功率。5.(2020随州18)为测量额定电压为“3V”的小灯泡发光时的电阻，小程连接了如图所示的电路，其中电源电压恒定为6V。(1)小程合理地连接好电路，闭合开关，发现小灯泡不亮，但电流表、电压表示数都不为零，接下来他应进行的操作是_；A检查灯泡是否断路 B检查灯泡是否短路C检查开关是否接触良好 D移动滑动变阻器的滑片(2)下表为小程记录的实验数据：实验序号电压表示数/V电流表示数/A11.000.25022.000.40032.400.50043.000.520小程在测量第一组数据后再测量第二组数据时，滑动变阻器的滑片P应向_端滑动（选填“左"或“右”）。老师发现小程测量的数据中有一组明显有误，则错误的一组是：_（选填序号“1”、“2”、“3”或“4”）；(3)在完成以上实验后，小程还想测量另一个额定电压为3.8V的小灯泡的额定功率，但该电压表“0-15V"量程已损坏，只有“0-3V”量程可用，只更换小灯泡，其他器材不变。请设计出完成该实验的电路图并画在虚线框中。【答案】 (1) D (2)右 3 (3)【解析】(1)电路连接正确后，闭合开关，电流表、电压表均有示数，电路为通路，发现小灯泡不亮，说明电路中的电流过小，故但接下来应进行的操作是：移动滑动变阻器的滑片，观察灯的发光情况，选D。(2)由表格数据可知：第二组数据电压表示数大于第一组电压表示数，即增大灯泡两端的电压，故滑动变阻器的滑片P应向右滑动，减小滑动变阻器连入电路的阻值，减小分压。分析表格数据可知：第3组数据明显有误，因为由4组数据计算可得灯泡的电阻分别为RL1=U1/I1=1V/0.25A=4，RL2=U2/I2=2V/0.4A=5，RL3=U3/I3=2.4V/0.5A=4.8，RL4=U4/I4=3V/0.52A5.77。RL3小于RL2，不符合电压越高，通过灯泡的电流越大，灯丝温度越高，灯丝阻值越大的规律，所以第3组数据是错误的。(3)电源电压恒定为6V，故可用电压表用“03V”的量程测滑动变阻器的电压，电路如答案图所示。6.（2020衡阳24）在“测量小灯泡的电功率”实验中，同学们设计了如图甲所示的电路、其中电源由3节干电池组成，小灯泡额定电压为2.5V，滑动变阻器的规格为“50 2A”，电流表和电压表都是学生实验用普通电表且已选择好合适量程。（1）连接电路时，开关应断开，并将滑片移至滑动变限器的最 端（选填“左”或“右”）。（2）闭合开关后，发现小灯泡不亮，电流表和电压表都有示数，电路 （选填“有”或“没有”）故障。（3）某次实验测量中，电压表示数如图乙所示，要使小灯泡正常发光，应将滑片向 （选填“左”或“右”）移动，直至小灯泡正常发光，记下电流表的示数I1和电压表的示数U1。（4）他们想进一步了解发光二极管的发光情况，于是把电路恢复实验前状态，将小灯泡换成二极管，闭合开关，移动滑片使二极管发光亮度与小灯泡正常发光亮度相当时，记下电流表的示数I2和电压表的示数U2，则U2I2 U1I1（选填“”、“”或“”）。【答案】（1）左 （2）没有 （3）右 （4）【解析】（1）连接电路时，开关应断开，并将滑片移至滑动变限器的阻值最大处，即最左端。（2）闭合开关后，电流表和电压表都有示数，则电路为通路，发现小灯泡不亮，说明电路中的电流过小，变阻器连入电路的电阻较大，电路没有故障。（3）灯在额定电压下正常发光，如图乙中电压选用小量程，分度值为0.1V，示数为1.8V，小于灯的额定电压2.5V，应增大灯的电压，根据串联电路电压的规律，应减小变阻器的电压，由分压原理，应减小变阻器连入电路中的电阻大小，故滑片向右移动，直到电压表示数为额定电压，小灯泡正常发光，记下电流表的示数I1和电压表的示数U1。（4）发光二极管将电能转换成光能的效率更高，功率相同时，发光二极管更亮，故移动滑片使二极管发光亮度与小灯泡正常发光亮度相当时，记下电流表的示数I2和电压表的示数U2，根据PUI，则U2I2U1I1。7.(2020黔南州19)测量小灯泡额定功率的实验电路如图所示，实验器材有标有“2.5 V”字样的待测小灯泡、电压恒为4.5V的电源、标有“20 1A”的滑动变阻器、电流表（量程为00.6A、03A）、电压表（量程为03 V、015 V）、 开关及导线若干：(1)为保护电路元件安全，连接电路时开关应_； 闭合开关前，滑动变阻器的滑片P应调至_（选填“A”或“B”）端；(2)按图连接好电路后，闭合开关，将滑动变阻器滑片P移到最左端时，灯不亮，电压表有较大的示数。经检查，导线连接完好，则电路故障是_；(3)向右移动变阻器滑片P，会看到灯泡变_ （填 “暗”或“亮”）一些，这说明灯泡的实际功率与_有关系；(4)实验中电压表示数如图所示，为测量灯泡的额定功率，应将滑动变阻器的滑片P向_ （选填“左”或“右”）移动，直到电压表示数为_时为止；(5)当小灯泡两端的电压为额定电压时，电流表的示数为0.3A，则小灯泡的额定功率为_ W。【答案】(1)断开 B (2)小灯泡断路 (3)暗 灯泡两端的电压 (4)左 2.5V (5)0.75【解析】(1)为保护电路，连接电路时，应断开开关，同时将滑动变阻器阻值调至最大，即滑动变阻器的滑片P应调至B端。(2)闭合开关，电路连接完好，将滑动变阻器的滑片移到最左端时，灯不亮，电路中可能有断路，电压表有较大的示数，说明电压表到电源间是通路，所以电路的故障是灯泡断路了。(3)向右移动变阻器滑片P，变阻器接入电路电阻变大，电路电流变小，根据分压原理，灯泡两端的电压减小，灯的实际功率减小，灯泡变暗，说明灯泡的实际功率与灯泡两端的电压有关系。(4)小灯泡的额定电压为2.5V，由图像可知，此时灯泡两端的电压小于2.5V，根据分压原理，应向左移动变阻器滑片，减小变阻器的电阻，从而增大小灯泡两端的电压，直到电压表示数为2.5V时为止。 (5)小灯泡的额定功率为：P=UI=2.5V×0.3A=0.75W。8.(2020宁夏21)在测量小灯泡电功率的实验中，电源电压为4.5V，小灯泡的额定电压为2.5V，小灯泡正常发光时的电阻约为10(1)请你用笔画线代替导线将图甲中的实物电路连接完整要求当滑动变阻器的滑片向左移动时，连入电路的电阻变大，连线不得交又_。(2)连接好电路后，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片P，发现小灯泡不发光，电压表无示数，电流表有示数，则故障原因可能是_(3)排除故障后，闭合开关，移动滑片P，记下多组对应的电压表和电流表的示数，并绘制成如图乙所示的关系图像，根据图像信息可计算出小灯泡的额定功率是_W；小灯泡的实际功率随实际电压的増大而_ （填“増大”“减小”或“不变”）；发现灯泡电阻是变化的，影响其变化的主要因素是_【答案】 (1)(2)小灯泡被短路 (3)0.5 增大 小灯泡的电阻丝的电阻随温度的升高而增大【解析】(1)用伏安法测小灯泡的电阻，小灯泡、滑动变阻器、电流表应串联于电路中，因小灯泡的额定电压为2.5V，电阻约10，故通过小灯泡的最大电流为：I=U/R=2.5V/10=0.25A,所以电流表量程应选择00.6A，即将电源正极与电流表0.6A接线柱相连；因滑动变阻器的滑片向左移动时，连入电路的电阻变大，故变阻器的B接线柱应与小灯泡的左接线柱相连，电路如答案图所示。(2)电流表有示数，说明电路是通路，发现小灯泡不发光，电压表无示数，说明小灯泡被短路，则故障原因可能是小灯泡被短路。(3)由图乙知：当小灯泡两端的电压为2.5V时，通过小灯泡的电流为0.2A，故小灯泡的额定功率为P额=U额I=2.5V×0.2A=0.5W。由图乙知：当小灯泡两端的电压增大时，通过小灯泡的电流也增大，由P=UI可知：小灯泡消耗的实际功率增大，故小灯泡的实际功率随实际电压的増大而增大。发现灯泡电阻是变化的，影响其变化的主要因素是：小灯泡的电阻丝的电阻随温度的升高而增大。9.（2020乐山24）小涛同学利用如图甲所示电路图测量额定电压为2.5V的小灯泡的功率。(1)请按照图甲所示的电路图，用笔画线表示导线，在图乙中完成实物连接。要求：闭合开关后，当滑动变阻器滑片P向右移动时，电流表示数增大；(2)调节滑动变阻器滑片P，当电压表示数为额定电压时，电流表示数如图丙所示，其读数为_A，则该小灯泡的额定功率为_W；(3)小涛同学在调节滑动变阻器滑片P的过程中，绘制出电流表与电压表示数变化关系的图象如图所示。他将电压表换成一个这样相同的小灯泡，这两个小灯泡并联在电路中，当干路中的电流表示数为0.2A时，两个小灯泡的实际总功率为_W。【答案】 (1)(2) 0.24 0.6 (3)0.1【解析】(1)由图甲可知：电压表并联在灯泡两端；灯泡的额定电压为2.5V，则电压表选择03V量程；灯泡与滑动变阻器串联，由于滑动变阻器的滑片向右移动时，电流表示数增大，说明变阻器连入电路的阻值变小，因此需将滑动变阻器的右下接线柱接入电路，实物电路如但图所示。 (2)如图丙所示，电流表选用小量程，分度值为0.02A，示数为0.24A，小灯泡的额定功率为P=UI=2.5V0.24A=0.6W，该小灯泡的额定功率为0.6W。(3)由题意可知：两个相同的小灯泡并联，干路电流为0.2A，则通过每个小灯泡的电流为0.1A，由图像知，当小灯泡的电流为0.1A时，小灯泡两端的实际电压为0.5V，则两个小灯泡的实际总功率为P总=U实I总=0.5V×0.2A=0.1W，两个小灯泡的实际总功率为0.1W。13