专题5电学实验（人教版）（解析版）.docx

更多资料添加微信号：DEM2008 淘宝搜索店铺：优尖升教育 网址： 专题05 电学实验 知识导航 方法点拨 1．影响导体电阻大小的因素：导体的材料、长度、横截面积和温度，在探究电阻与其中某个因素的关系时， 要采用控制变量法的思想，要探究导体的电阻大小与一个量之间的关系，需要保持其他量不变。 2．“伏安法”测电阻实验是百色物理中考考查的高频实验，题位为第25题，其中的第(3)小问或第(4)小问常考查电路故障问题，还常常考查电流表、电压表的使用与读数。有时候会在最后一小问涉及特色方法测电阻，在缺少电流表或电压表，多一个已知电阻时，测量未知电阻或小灯泡正常发光的电阻，设计实验不管是“安阻法”还是“伏阻法”，都是“伏安法”衍生出来的方法，其基本原理都是R＝。比如，在缺少电压表时，我们就要利用“并联等压”的方法间接测出电压。 题型训练 类型一　探究电阻的大小与哪些因素有关 1．在探究“电阻的大小与哪些因素有关”的实验中，采用如图甲所示的实验装置，a、b、c是镍铬合金制成的三根导线，a、b长度相同但粗细(横截面积)不同，a、c粗细相同而长短不同，导线d由锰铜合金制成，长短、粗细与导线b相同。 （1）实验中电流表的示数越大，对应的导线电阻 。 （2）将导线a接在M、N之间，闭合开关，电流表示数如图乙所示，此时电流为 A。 （3）依次将导线b、c、d替换导线a接入电路，电流表对应的示数如下表所示： 导线代号 a b c d 电流表的示数 － 1.3 A 2.2 A 2.7 A 　　①选导线a、b比较是为了探究导线电阻的大小与粗细(横截面积)的关系；探究导线电阻的大小与材料的关系，应选用的两根导线是 (填写导线代号)； ②由此可知：导线电阻的大小与材料有关，用相同材料制成的导线长度越长， 。 （4）若想进一步用“伏安法”测量导线a的电阻，除了如图甲所示的器材外，至少还需要在此电路接入一个电压表和 ，连好电路后，经多次测量，绘得导线a的U­I图像如图丙所示，则其电阻为 Ω。 【答案】 (1)越小　(2)1.1　(3)① b、d；② ，横截面积越小，电阻越大　(4)1.25 【解析】　(1)电流表串联在电路中，电源电压一定，当电路接入不同的导线时，可通过观察电流表示数来比较导线电阻的大小。导线电阻越大，电路电流越小。(2)电流表的读数方法：看清所选量程及对应分度值，电表示数＝指针偏过的格数×分度值。(3)a、b的材料相同，长度相同但粗细不同，是为了探究导线电阻的大小与粗细(横截面积)的关系。探究导线电阻的大小与材料的关系，应选择长度、粗细相同的导线。(4)“伏安法”测电阻的是根据R＝算出电阻的阻值，由如图甲所示的器材可知还需要接入电压表，为了保护电路，需要接入滑动变阻器。由导线a的U­I图像可以找出已知坐标的电压值和对应的电流值，根据R＝算出导线a的阻值。 2. 小青同学在家里发现了一个废弃的定值电阻，把它带到学校实验室，检查完好后，再对它进行电阻的测量． （1）连接电路时，开关应处于________(选填“断开”或“闭合”)状态． （2）如图，完成电路连接后，闭合开关，发现电压表的指针反向偏转．请指出造成该现象的原因是__________________． （3）改接电路并检查无误后进行实验，下表是记录的实验数据．通过计算，该定值电阻的阻值约是________Ω.(计算结果保留一位小数) 实验次数 1 2 3 电压(V) 1 1.5 2.0 电流(A) 0.20 0.28 0.36 （4）在上一小题的计算中，小青同学发现三次算得的电阻阻值并不相同，这种情况下是因为持续通电使电阻的________(选填“长度”“横截面积”或“温度”)发生变化，影响了它的阻值大小． 【答案】 (1)断开　(2)电压表的正负接线柱接反了　(3)5.3　(4)温度 【解析】(1)防止在接线过程中因操作错误烧坏电源和其他用电器，因此连接电路时应断开开关；(3)第一次测量的电阻为：R1＝＝＝5.0 Ω；同理R2≈5.4 Ω；R2≈5.6 Ω；所以，＝≈5.3 Ω；(4)小青同学发现三次算得的电阻值并不相同，这种情况主要是因为持续通电，电阻的温度发生变化，影响了它的阻值大小． 3. 现要测量电阻Rx的阻值，提供的实验器材有：待测电阻Rx(约5 Ω)、两节干电池、电流表、电压表、滑动变阻器、开关及导线若干． 甲 乙 （1）用笔画线代替导线，将图甲中的实物图连接完整，要求滑动变阻器的滑片P向接线柱D移动时接入电路的阻值变小． （2）正确连线后，闭合开关，移动滑片P，电流表示数几乎为零，电压表示数接近电源电压且几乎不变．若电路中只有一处故障，可判断该故障是______________． （3）排除故障继续实验，某次测量，电流表的示数为0.50 A，电压表的示数如图乙，该示数为______V，则Rx＝________Ω. （4）某同学利用电源(电压未知)、电阻箱(0～999.9 Ω)和电流表(指针能正常偏转，但刻度盘示数模糊不清)等器材，测电阻Rx的阻值，设计的电路如图丙．完成下列实验步骤： ①正确连接电路，断开S1、S2，将电阻箱R阻值调至最大； ②________________________________________________________________________； ③________________________________________________________________________； ④电阻Rx＝________．(用测得量的符号表示) 【答案】 (1)如答图所示　(2)Rx断路　(3)2.6　5.2　(4)②闭合S1，标记电流表指针所指的位置　③断开S1，闭合S2，调节电阻箱，使电流表指针指在标记的位置，记下电阻箱阻值R0　④R0 4. 小明欲测量一个阻值标识模糊的定值电阻，图甲所示是他设计的测量电路，图乙是未完成连接的实验电路． （1）请你按照电路图，用笔画线代替导线，帮助小明把滑动变阻器和电压表正确连入图乙所示的实验电路； 　　丙 （2）小明将电路连接正确后，闭合开关调节变阻器的滑片，按照正确的操作测得数据如下表所示． 实验序号 电压U(V) 电流I(A) 电阻R(Ω) 1 1.0 0.10 10.0 2 1.5 0.12 12.5 3 2.0 0.20 10.0 4 2.5 0.24 10.4 5 2.8 0.28 根据表中数据，第5次测量的电阻值R5＝________Ω. （3）图丙中已经把前4次测得的电压U和电流I的值对应点描出，请你在图丙中补描出第5次测量的电压U和电流I值对应的点A，并依据所描的点在图丙中作出该定值电阻的U－I图像． 【答案】 (1)如答图甲所示　(2)10　 (3)如答图乙所示 【解析】(1)根据实验测量的表中数据可得出电压表选择的是0～3 V量程，且“3”接线柱接到被测电阻的右端；滑动变阻器应“一上一下”接入电路，且根据电路图，右下接线柱接到被测电阻的左端；(2)第5次测量的电阻值R5＝＝＝10 Ω；(3)在坐标图像中，将第5次的电压和电流对应的数值在坐标曲线上标出，然后画出直线并尽量使更多的点散落在直线上． 类型二　“伏安法”测电阻 1. 小明用“伏安法”测量一个定值电阻Rx的阻值(约为20 Ω)。实验器材有：定值电阻Rx、电压表(量程0～3 V和0～15 V)、电流表(量程0～0.6 A和0～3 A)、滑动变阻器(20 Ω　1 A)、开关、学生电源各一个，导线若干。 （1）“伏安法”测电阻的原理是 。 （2）如图a所示是“伏安法”测电阻的实验电路图，图中甲、乙为两个电表，其中甲为 。 （3）本实验电源电压选用 V，电压表应该选用 V量程，电流表选用 A量程；连接如图b所示的电流表时，应该使电流从“ ”接线柱流入电流表。 （4）闭合开关后，发现电压表的示数约为6 V，电流表示数为零；移动滑动变阻器滑片，电压表示数有明显变化，但电流表示数为零，则发生故障的元件是 。 （5）排除故障后，接通电路，移动滑动变阻器滑片，当电流表的示数如图b所示时，通过电阻Rx的电流大小是 A。 （6）经多次测量，小明由实验数据绘制得如图c所示的U­I图像，由图像可知，电阻Rx＝ Ω(保留一位小数)。 （7）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 (填字母)。 A．用刻度尺测量物理课本的长与宽 B．探究杠杠的平衡条件 C．测量小灯泡的电功率 【答案】（1）R＝（2）电压表（3）12 ，0～15 ，0～0.6，0.6（4）电流表（5）0.34（6）22.2（7）A 【解析】　(1)用“伏安法”测电阻，需用电压表与电阻并联测出电压，电流表与电阻串联测出电流，根据R＝计算出电阻值，由于要多测几次求平均值，所以电路中需用到滑动变阻器，注意电流从电表的正接线柱流入、负接线柱流出。(2)图a是“伏安法”测电阻的实验电路图，根据图中甲、乙电表的连接方式可以判断出甲电表的类型。(3)本实验电源电压选用12 V，根据题中所给滑动变阻器(20 Ω　1 A)、定值电阻Rx的阻值(约为20 Ω)，由I＝可估算得I总min＝＝0.3 A，I总max＝＝0.6 A；被测定值电阻Rx两端的电压最小为URx＝6 V，所以电压表应该选用0～15 V量程，电流表选用0～0.6 A量程；连接如图b所示的电流表时，应该使电流从正接线柱流入，即从“0.6”接线柱流入电流表。(4)闭合开关，发现电压表的示数约为6 V，电流表示数为零；移动滑动变阻器滑片，电压表示数有明显变化，说明电路连通，但电流表示数为零，则发生故障的元件是电流表。(5)排除故障后，接通电路，移动滑动变阻器滑片，当电流表的示数如图b所示时，根据电流表选用0～0.6 A量程，则通过电阻Rx的电流大小是0.34 A。(6)经多次测量，小明由实验数据绘制得如图c所示的U­I图像，由图可知电阻Rx＝≈22.2 Ω(保留一位小数)。(7)本次实验对电阻R进行多次测量取平均值，减少实验误差，分析每个选项，即可得出答案。 2. “伏安法测电阻”的实验中，小明同学连接了如图甲所示的电路(电路元件完好，接线柱接线牢固)． (1)在未检查电路连接是否正确的情况下，闭合开关，调节滑动变阻器滑片，电流表的示数将________，电压表的示数将________．(选填“发生变化”或“保持不变”) (2)检查电路，发现有一处连接错误，请指出连接错误的导线是________(选填“a”、“b”、“c”或“d”)． (3)纠正错误后，闭合开关，测得几组数据如下表. 实验次数 1 2 3 电压U/V 1.5 2.1 2.8 电流I/A 0.10 0.14 电阻R/Ω 15.0 第3次实验时电流表示数如图乙所示，电流表的示数为________A．第2次实验后，算出的电阻值是________ Ω，第3次实验后，算出的电阻值是________ Ω，待测电阻值为________ Ω. 【答案】 (1)发生变化　保持不变　(2)d　(3)0.18　15.0　15.6　 15.2 【解析】(1)由实物图知电流表与电阻、滑动变阻器串联在电路中，滑动变阻器滑片移动时，接入电路的电阻发生变化，所以电路电流发生变化，电流表示数相应改变；因为电源电压不变，此时电压表测量电源电压，所以示数不变；(2)由实物图知，电压表测量的是电源电压，应该测量定值电阻两端电压，所以错误的是导线d，下端应该连接定值电阻左端的接线柱；(3)由表格知，前两组电流较小，选择的是小量程，第三次电压略高，所以电流表选择的仍然是小量程；此时电流表的示数为I＝0.18 A；R2＝＝＝15.0 Ω；R3＝＝≈15.6 Ω，则这三次电阻的平均值即为待测电阻值，R＝＝15.2 Ω. 3. 在“伏安法测电阻”实验中，某小组的实验电路如图甲所示． (1) 本实验是根据________算出电阻Rx的阻值； (2) 由两节新干电池串联成的电源两端电压大约是________V； (3) 闭合开关前，应将变阻器滑片放在其最______端(选填“左”或“右”)．闭合开关后，发现两个电表中只有一个电表有示数，初步检查确认：接线完好和两个电表无故障，则发生故障的元件应是________(选填“电源”、“电阻Rx”或“变阻器”)； (4) 排除故障后，经过多次测量得到的实验数据如下表所示 数据序号 1 2 3 4 5 电压U/V 0.75 1.0 1.5 2.0 2.5 电流I/A 0.09 0.14 0.22 0.28 0.32 ①为减小实验误差，小明依据多次测量取平均值的做法进行了如下的运算： Rx＝≈7.38 Ω 由此得电阻Rx＝7.38 Ω.这样的算法是________(选填“合理”或“不合理”)的； ②小芳把表中的数据在坐标系中描点、连线，得到如图乙所示的U－I图像，由图可得电阻Rx＝______Ω. (5) 由于没有电压表，小红设计了如图丙所示的电路图，其中电阻R0＝20 Ω，电流表、为两个完全相同的电流表，连接好电路后，闭合开关，发现两个电流表指针均偏转了相同的角度，如图乙所示．则通过电阻Rx′的电流是________ A，Rx′＝________ Ω. 【答案】 (1)欧姆定律(R＝)　(2)3　(3)右　电阻Rx　 (4)不合理　7.5　(5)1.6　5 类型三　测量小灯泡的电功率 1．小明用如图甲所示的电路来测量一个标有“2.5 V”字样的小灯泡的电功率。 (1)本实验电源由两节新干电池提供，一节新的干电池两端电压大约是1.5V。 (2)在闭合开关前，变阻器的滑片应放在变阻器的A(选填“A”或“B”)端。 (3)闭合开关，调整变阻器滑片，小灯泡始终不发光，小明用另一个电压表分别测量电路中A与C、A与D、C与E、D与E间的电压，发现：UAC＝UDE＝0，UAD＝UCE≠0，则电路中故障是小灯泡的灯丝断了(或小灯泡坏了，小灯泡断路，小灯泡接触不良等)。 (4)排除故障后，闭合开关，小灯泡发光，此时通过小灯泡电流的方向是D→C(选填“C→D”或“D→C”)。 (5)实验中，当电压表的示数如图乙所示，此时小灯泡两端的电压是2.3V，为了能测出小灯泡正常发光时的功率，应将变阻器的滑片往变阻器B(选填“A”或“B”)端移动，使电压表的示数为2.5 V。 (6)当小灯泡正常发光时，电流表示数如图丙所示，此时通过小灯泡的电流是0.3A，小灯泡的功率是0.75W。 【解析】　(1)一节新的干电池两端的电压大约是1.5 V。(2)在闭合开关前，变阻器的滑片应置于阻值最大位置。(3)闭合开关，调整变阻器滑片，小灯泡始终不发光，说明电路断路，电压表有示数，表明和电压表并联部分出现断路。(4)电源外部电流的方向是从正极流向负极，通过小灯泡的电流方向是D→C。(5)当电压表的示数如图乙所示，此时小灯泡两端的电压是2.3 V，为了测小灯泡的额定功率，应使电压表示数为2.5 V，需减小滑动变阻器分得的电压，即减小滑动变阻器接入电路的电阻，由此可知滑动变阻器滑片的移动方向。(6)小灯泡正常发光时，由图丙读出通过小灯泡的电流，再由P＝UI可计算出小灯泡的功率。 2. 在“测量小灯泡的功率”的实验中． (1)小明设计了如图甲所示的电路图，按照电路图，已完成部分实物电路连接(如图乙所示)，根据图乙中的信息，电压表量程应选 0～____V; 若开关闭合后，向左移动滑动变阻器滑片P，能使电路中电流变大，应将开关右侧接线柱与滑动变阻器的________(选填“A”、“B”、“C”或“D”)接线柱相连． (2)正确连接好电路，闭合开关后发现，小灯泡不亮，电流表示数为零，而电压表示数接近电源电压．经检查，电流表是完好的，仅滑动变阻器或小灯泡存在故障，则电路中的故障是________________．排除故障后，闭合开关，仍发现小灯泡不亮，电流表指针偏转很小，要使该小灯泡发光只需____________________________． (3)观察小灯泡在不同电压下的亮度，读出电压表、电流表示数，实验记录见下表： 实验序号 电压U/V 电流I/A 小灯泡亮度 实际功率P/W 1 2 0.18 偏暗 0.36 2 2.5 0.2 正常发光 0.5 3 3 偏亮 ①由表格可知，该小灯泡额定电压为________V. ②当小灯泡两端电压为3 V时，小灯泡偏亮，小明担心灯丝会烧断，于是立刻断开开关，未读取电流表示数，同组的小华观察到当时电流表指针的位置如图丙所示，则通过小灯泡的电流为________A，小灯泡的实际功率为________W. (4)本实验电路除了能测出小灯泡的功率，小明认为还能测出小灯泡灯丝的阻值．小华认为还能探究电流与电压的关系，你认为________同学的观点是错误的，理由是：_______________________ _____________________________________________________________. 【答案】 (1)3　A　 (2)小灯泡处断路　 将滑动变阻器的滑片P向左移动一些　 (3)①2.5　②0.22　0.66　(4)小华　无法控制电阻大小不变 【解析】本题考查了测量小灯泡的功率实验；(1)由图乙可看出，电源为二节干电池串联，电源电压为3 V左右，因此，电压表应选用0～3 V量程；向左移动滑动变阻器的滑片P，电路中的电流变大，则说明向左移动滑动变阻器的滑片P，滑动变阻器接入电路中的电阻变小，因此，要把滑动变阻器滑片左侧的电阻丝接入电路，即应把开关右侧接线柱与滑动变阻器的A接线柱相连；(2)闭合开关，小灯泡不亮，电流表示数为零，这说明发生了断路故障；而电压表示数接近电源电压，这说明电压表的正、负接线柱与电源的正、负极接通，所以电路中的故障可能是小灯泡处发生了断路；闭合开关，发现小灯泡不亮，电流表指针偏转较小，这说明通过灯泡的电流太小，所以要使小灯泡发光，只需将滑动变阻器的滑片P向左移动一些；(3)①小灯泡正常发光时的电压叫作额定电压，由表可看出，小灯泡的额定电压为2.5 V；②由图乙知，电流表接的是0～0.6 A量程，此时电流表的分度值为0.02 A，因此，电流表的示数为0.22 A，此时小灯泡的实际功率为P＝UI＝3 V×0.22 A＝0.66 W；(4)小华的观点是错误的，理由是：要探究电流与电压的关系，应控制电阻不变，改变电压，而在改变小灯泡两端的电压时，小灯泡的电阻会发生变化，因而无法利用此电路探究电流与电压的关系． 3.实验室购买了一批规格为“2.5 V　0.8 W”的小灯泡，为检测所购灯泡是否合格，小刚利用其中一只灯泡来做测量小灯泡电功率的实验． (1)在检查仪器时，发现电流表的指针如图甲所示，则需要对电流表进行的操作是___________ _________________________________________________________________． 甲 乙 (2)正确操作后，如图乙所示是小刚连接的实验电路，其中有一根导线连接错误，请你在错误的导线上画“×”，并在图中改正(导线不许交叉)． (3)电路连接正确后，闭合开关，发现小灯泡不亮，但电流表和电压表均有示数，接下来他最应该进行的操作是________________________________． (4)小刚设计的实验记录表格如下表，请你指出表格中的问题：___________________________ _____________________________________________________________. 实验次数 电压/V 电流/A 电功率/W 电功率的平均值/W 1 2 3 小刚又根据实验数据绘制成了U－I图像(如图丙)，根据图像提供的信息，可计算出小灯泡正常发光时的电功率是__________W，如果生产这种小灯泡的钨丝长度是一定的，则这个小灯泡的钨丝的横截面积比合格产品________(选填“粗”或“细”)． 图丙 (5)小刚的同学小明选择另一个灯泡，想通过实验来比较灯泡“实际电压是额定电压一半时的电功率P1”和“实际电流是额定电流一半时的电功率P2”的大小．聪明的小刚根据小灯泡灯丝电阻随温度的升高而增大的规律，没有通过实验也比较出了它们的大小是P1________P2(选填“大于”“小于”或“等于”)． (6)若小刚想接着研究电流与电压的关系．需要补充的实验器材是________． 【答案】(1)调零　(2)如答图所示　(3)移动滑动变阻器的滑片观察灯泡是否发光　(4)设计了电功率平均值一栏　0.5　细　(5)大于　(6)定值电阻 4. 同学们在“探究小灯泡的亮度与功率的关系”实验中，所用电源电压为6 V，灯泡的额定电压U0＝3.8 V，额定功率在1～1.5 W的范围内． (1)按图甲所示的电路图，请你用笔画线代替导线将图乙的电路补充完整． (2)小杜同学在实验过程中，将滑动变阻器的滑片P缓慢向B端移动，小灯泡的实际功率将________(选填“变大”、“变小”或“不变”)；同时观察到小灯泡的亮度将变________(选填“亮”或“暗”)． (3)另一组的小张同学在实验过程中发现电流表、电压表示数如图丙所示，此时电流表的示数是________A，电压表的示数是________V；经分析造成这种现象的原因是__________________________ ______________________________． (4)小张同学重新调整电路连接后，继续探究小灯泡在额定功率时的亮度，但发现无法准确读出额定电压，他用第(3)小问中所测数据先算出灯泡的电阻RL，再根据P0＝ 计算灯泡的额定功率．按此方案算出灯的额定功率比真实值偏________(选填“大”或“小”)，原因是____________________ _____________________________． 【答案】 (1)如答图所示　(2)变大　亮　(3)0.2　2　电压表量程接在了0～3 V　(4)大　灯泡的电阻发生了变化 【解析】(1)灯泡的额定电压为3.8 V，电压表的量程应选0～15 V，与灯泡并联；根据滑动变阻器“一上一下”的原则，应将开关右端的接线柱与滑动变阻器上端接线柱连接．如答图所示．(2)由题图甲可知，当滑片P向B端移动时，滑动变阻器接入电路的电阻变小，电路中的电流变大，即通过小灯泡的电流变大，故小灯泡的实际功率变大，亮度变亮．(3)由题图乙可知，电流表所选的量程为0～0.6 A，分度值为0.02 A，则其示数为0.2 A．电压表所选的量程为0～15 V，分度值为0.5 V，则其示数为10 V．而电源电压为6 V，电压表的示数不符合题意；故此时电压表所选的量程为0～3 V，其分度值为0.1 V，则其示数为2 V．(4)灯泡的电阻受温度的影响，灯泡两端的电压越大，电阻越大；灯泡两端电压为2 V时，将其阻值代入公式P＝，由于U0不变，RL偏小，故所算出灯的额定功率比真