电路实验探究题.docx
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电路实验探究题
电路实验探究题2020年10月19日
一、实验探究题(共10题;共84分)
1.(12分)(2020·长宁模拟)小明要测定某导体的电阻,小华要测定标有“3.5V”字样小灯的额定电功率,他们分别选择了电流表、电压表,开关、“20Ω2A”的滑动变阻器及若干导线、选样电源时,发现总共只有5节新干电池,他们在争抢时不慎把一个变阻器摔坏。
老师对他们教育后提出:
合理分配现有器材,若依然能各自独立完成实验,可原谅其过失。
两位同学讨论后对电池节数和一个变阻器的分配达成了一致,并最终都出色完成了老师的要求。
(1)如何最合理地分配电池节数并说明理由。
________
(2)画出小明实验的电路图。
(3)两位同学都正确连接电路并规范操作。
闭合开关,他们分别填写了表一、表二中序号1的部分数据,他们继续实验又填写了序号2的部分数据。
请根据信息,将表中空项处的内容补充完整。
表一小明
电压
电流
电阻
________
1
1.5
0.14
10.7
________
2
3.0
0.26
11.5
表二小华
电压
电流
功率
1
________
0.14
________
2
________
0.26
________
2.(6分)(2018九上·朝阳期中)某实验探究小组用图甲所示电路测小灯泡的电阻:
(1)闭合开关前,变阻器连入电路的电阻值应________,即滑片应位于________端.(填“
”或“
”端)
(2)闭合开关后,发现灯泡不亮,电压表示数,电流表无示数,则电路中可能出现的故障是__________.
A.滑动变阻器开路
B.电压表短路
C.灯短路
D.灯断路
(3)排除故障后,电流表示数很小,这种情况实验可以进行的操作是________.
(4)该实验电路电表示数如图,电阻大小是________欧姆.(结果保留整数)
3.(7分)(2019·内江)某同学为了探究“电阻丝的电阻R与长度L、横截面积S和材料的关系”,进行了如下实验操作:
(1)如图甲所示,是取一段新的电阻丝紧密绕制,用刻度尺测量出它的直径示意图。
由此可知,电阻丝的直径为________mm,从而计算出电阻丝的横截面积S。
(2)在实验中,先保持电阻丝的横截面积S和材料不变,探究电阻丝的电阻R与长度L的关系,这种方法叫做________法(选填“等效替代”或“控制变量”)。
(3)为了探究电阻丝的电阻R与L的关系,实验室备有以下实验器材:
A.电源E(电压U=1.5V)
B.电流表A1(量程0~100mA)
C.电流表A2(量程0~0.6A)
D.电阻箱R0(阻值0~999.9Ω)
E.待测电阻丝R(阻值约为10Ω)
F.开关一个,导线若干,则:
为了提高实验的精确程度,在实验中电流表应选的是 (选填器材前的字母代号)。
(4)把电阻丝拉直后,将其两端固定在刻度尺的接线柱a和b上,在电阻丝上夹一个金属夹P,移动金属夹P的位置,就可改变接入电路中金属丝的长度L,把这些实验器材按乙图的电路连接起来。
闭合开关S前,电阻箱的阻值应调整到________Ω。
(5)闭合开关S后,将电阻箱调到适当位置不动,多次改变金属夹P的位置,得到多组I、L的数据。
根据实验测量数据在坐标平面内,以电流的倒数1/I为纵坐标、电阻丝的长度L为横坐标,得出图象如图丙所示,根据实验图象说明,横截面积S相同的同种材料的电阻丝,接入长度L越长,电流I越小,电阻R________。
(6)该电阻丝1cm长度的阻值为________Ω。
4.(5分)(2020九上·苏州期末)叶子姐姐利用学过的物理知识设计了一个拉力计,图甲是其原理图,金属弹簧左端固定,右端和金属滑片结合在一起(弹簧的电阻不计,P与ab间的摩擦不计),ab是一根长为5cm的均匀电阻丝,其阻值为25Ω,已知该弹簧伸长的长度Δl与所受拉力F间的关系如图乙所示(拉力为0时,滑动触头P在电阻丝最左端a点),电源电压U=3V,电流表的量程为0~0.6A,请回答:
(1)拉力越大,接入电路中的电阻越________;
(2)为了保证电流表安全使用,拉力F的最大值是________N;
(3)当拉力为200N时图甲中电流表的示数为________A;
(4)弹簧的劲度系数,一般用k表示,在数值上等于弹簧伸长(或缩短)单位长度时的弹力.根据图乙,该弹簧的劲度系数k=________N/m;
(5)该电子拉力计上电流表的示数I与拉力F的大小有关,写出I与F的关系式为________(代入已知量,结果用F表示).
5.(5分)(2017九上·成都期中)实验室中要测量一个阻值约为数百欧的电阻。
提供的器材有:
电源(电压约5V)、学生用电压表(0~6V)、电阻箱R(0~9999Ω 5A)、开关S1和S2、导线若干。
现要测量待测电阻Rx的阻值,设计了如图甲所示的实验电路图。
(1)小虎进行的实验过程如下:
①根据实验电路图,连接成如图乙所示的实物电路,但存在连接错误,只需改动一根导线,即可使电路连接正确,请在接错的导线上打“ד,并用笔画线代替导线画出正确的接法________。
②电路连接正确后,闭合S1,将S2拨到触点1时,电压表的读数为U1,则电源电压为________。
③闭合S1,将S2拨到触点2,当电阻箱的阻值调为R0时,电压表的示数为U2,则待测电阻的阻值Rx=________。
(2)如果实验器材中没有提供电压表,现再提供一只电流表(0~0.6A),利用上述器材,你认为________(选填“能”或“不能”)较准确测出该待测电阻的阻值,原因是________。
6.(15分)如图甲所示是小明测量小灯泡(U额=2.5V)电阻的电路,电源电压恒为4V。
(1)请将图甲中的电路连接完整。
(要求滑片P向右滑动时电灯变亮,导线不允许交叉)
(2)实验中,滑动变阻器除了保护电路外,还可以________。
(3)若连好电路闭合开关,发现小灯泡不亮,但电流表有示数。
接下来应进行的操作是_____。
A.更换开关
B.更换小灯泡
C.移动滑动变阻器滑片,观察小灯泡是否发光
D.检查电路是否断路
(4)电路正常后,他们分别测出了小灯泡的几组电压和电流值。
记录如下:
实验次数
电压U/V
电流I/A
灯泡亮度
1
2.0
0.20
几乎不亮
2
2.5
0.24
发光正常
3
3.0
0.26
发光强烈
①小灯泡正常工作时的电阻大小约为________Ω.(结果保留一位小数)
②该组同学通过计算发现几次实验灯丝电阻是不同的,能否取三次测量的平均值作为灯泡的电阻大小呢?
答:
________;这是因为________。
(5)完成实验后,小伟想用原电路测某一定值电阻Rx的阻值,他用该电阻替换灯泡后,发现电压表损坏了,便将其拆除。
请你在不改变其他元件连接的方式下,帮他完成实验。
①实验步骤:
A.________;B.________。
②表达式:
________。
(用所测物理量符号表示,已知滑动变阻器最大阻值为R0)
(6)做完以上实验后,他还用该实验装置来探究电流与电压的关系,计划测量当Rx两端电压分别为1V、2V、3V时对应的电流,但发现无论调节滑动变阻器都不能使Rx两端电压达到1V,原因可能是________。
7.(6分)(2020·成都)小华找到了一张测定汽车油箱内油量的装置图,如图所示,他与同组同学对相关问题进行了探究。
(1)把油量信息转化为电信息,有利于信息的传递。
装置中,信息转化的关键环节为:
油量变化→杠杆绕O点转动→电路的________变化→电流变化;
(2)若圆弧形电阻丝最大阻值为100Ω,其他可供选择的器材有:
恒压电源E1(电压3V)和E2(电压18V);电流表A1(量程0~0.6A)和A2(量程0~0.1A);定值电阻R1=5Ω、R2=30Ω和R3=100Ω。
为了节约能源,并且实现油量最大时,电流表示数最大,器材选择的最佳组合为______;
A.E2、A2、R3
B.E1、A2、R2
C.E1、A2、R1
D.E2、A1、R3
(3)合理选择器材后,他们通过测量,得到了下表所示的结果(其中V是油箱的容积,Ig是电流表的最大示数):
液体体积
V
0
电流表示数
Ig
依据测量结果,可以将电流表的刻度改为油量体积。
分析数据可知,当液体体积为
时,电流表示数________(选填“大于”、“等于”或“小于)
;
(4)关于探究过程的反思,下列说法中不正确的是( )
A.调整圆弧形电阻丝的位置,要让圆心在O点
B.为保证安全和方便,测量时用水来灌装油箱
C.为节约空间,应该使电路元件尽量靠近油箱
D.该装置还存在一些缺陷,应继续探究并改进
8.(7分)(2018九上·江都期末)如图所示是探究“电流与电阻关系”的电路图,滑动变阻器R2的规格为“10Ω0.5A”,电源电压保持不变.
(1)连接电路时,开关应处于________状态,开关闭合前,滑动变阻器R2的滑片P应移至最________(左/右)端.
(2)在某次实验中,规范操作实验,闭合开关后,发现电流表没有示数,电压表示数为3V,且故障只发生在R1或R2上,则电路故障是________,还可以得出电源电压为________V.
(3)小爽同学先后取R1为5Ω、10Ω、20Ω进行实验,每次实验时电压表示数均为2V,当继续将R1换为40Ω时,发现无论如何调节滑动变阻器,电压表示数总是________(大于/小于/等于)2V.在不改变原来电路连接,且不更换或增减器材的前提下,小俊同学提出:
可以每次将电压表示数都控制为UV﹦________V,将滑动变阻器调至最大阻值,恰好能将R1换成40Ω完成第四次实验.在小俊提出的方案中,为确保电路中各元件的安全,UV不能超过________V.
9.(14分)(2019九上·荔湾期末)“测量未知定值电阻Rx的阻值”实验中,请回答如下问题:
(1)请按图的电路图连接对应的实物图.
(2)闭合开关前,滑动变阻器的滑片P应移至________(选填“a”或“b”)端;用开关试触发现电流表、电压表分别出现了如下图甲、乙所示情况,则电流表产生此现象的原因是________;电压表产生此现象的原因是________.
(3)实验时,若要让电流表示数变大,滑动变阻器的滑片P 应向________端滑动.(选填“a”或“b”)
(4)小明将电压表、电流表改接正确后,合上开关,调节变阻器的滑片到某位置时,电压表和电流表的指示如图所示,则电压表的读数是________V,电流表的读数是________A,被测电阻Rx的阻值是________Ω.
(5)小明为全班首先获得测得结果而高兴,准备整理实验器材结束实验.你认为他们的实验真的结束了吗?
你会给他们提出什么建议呢?
________.
(6)在本实验中,移动变阻器的滑片P,主要是改变________.
A.电池的电压 B.滑动变阻器的电流
C.R两端的电压 D.R的电阻
10.(7分)(2019九上·南通期中)小明用如图所示的电路做“探究一定电压下,电流与电阻的关系”实验时,保持定值电阻两端的电压为2V不变,多次更换定值电阻进行实验,实验室提供的实验器材有:
电源(3节新干电池串联),电流表、电压表各一个,开关一个,五个定值电阻(5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω),一个滑动变阻器(规格为“20Ω 1.5A”),导线若干。
(1)请你用笔画线代替导线将图中的实物电路连接完整;
(2)如图所示,电路连接完整后,小明应将滑动变阻器的滑片移至________(选填A或B)端后,再闭合开关进行实验。
(3)在接入25Ω的电阻进行实验时,小明发现,不管怎样移动滑片,都不能使电压表的示数变为2V。
小明通过在原电路中增加或减少实验室提供的原有器材,解决了上述问题,并完成了实验。
他采取的操作可能是:
________(列举一种方法即可。
)
答案解析部分
一、实验探究题
1.【答案】
(1)小明2节,小华3节。
理由:
小华所测小灯额定功率为3.5伏,要顺利完成实验,电压需大于3.5伏,至少需要3节。
小明没有滑动变阻器,需要通过改变电源电压的方式来实现多次测量,所以至少需要2节。
(2)
(3)平均电阻(欧);11.1;1.7;0.238;3.5;0.91
【考点】欧姆定律及其应用,伏安法测电阻的探究实验,电功率的计算
【解析】【解答】
(1)由于小明要测定某导体的电阻,小华要测定标有“3.5V”字样小灯泡的额定电功率,而小华为了顺利完成实验,电压需大于3.5伏,且需要滑动变阻器,故至少需要3节。
小明没有滑动变阻器,需要通过改变电源电压的方式来实现多次测量,所以,至少需要2节。
(2)由伏安法知道,小明的实验电路如下
;(3)小明测量的是某导体的电阻,由表格数据知道,分别使用一节和两节电池,改变电测量出通过电阻的电流,计算对应的电阻,为了减小误差,可以采用求平均值的办法,故将表中空项序号1处的数据的补充的内容应是:
平均电阻(欧);
根据数据知道,序号2处的数据是平均电阻值,大小是
(4)根据题意知道,表二序号1的数据应是滑动变阻器的电阻全部接入电路时数据,由欧姆定律知道,此时滑动变阻器两端的电压是
由串联电路的特点知道,小灯泡两端的电压
由
知道,小灯泡的功率
根据题意,表二序号2的数据应是小灯泡处于额定状态的数据,此时灯泡两端的电压是3.5V,由
知道,小灯泡的额定功率
【分析】
(1)电源电压要比用电器的额定电压大,用电器才能保证正常工作;
(2)利用电压表和电流表测量未知电阻大小,电压表和电阻并联,电流表串联;(3)测量电阻时利用电压和电流的比值,需要计算平均值;利用电流和电阻的乘积计算电压,结合串联电路电压规律计算分压,利用电压和电流的乘积计算电功率。
2.【答案】
(1)最大;b
(2)D
(3)调节滑动变阻器滑片
(4)27
【考点】伏安法测电阻的探究实验
【解析】【解答】
(1)闭合开关前,变阻器连入电路的电阻值应最大,由图示电路图可知,滑片应位于b端。
(2)闭合开关后,灯泡不亮,可能是灯泡短路或电路存在断路;电流表无示数,说明电路存在断路;电压表有示数,说明电压表与电源两极相连,电压表并联电路之外电路不存在断路,断路位置在电压表的并联部分,则电路故障可能是灯泡断路,
故答案为:
D.(3)排除故障后,电流表示数很小,接下来的操作是将滑片逐渐向左移动,直到灯泡发光。
(4)该实验电路,电表示数如图:
从图上可读出:
,
,则:
【分析】用伏安法测电阻,涉及到电路的连接(电流表串联在电路中,示数是否变化,在电源电压一定时,决定于电路电阻的变化;电压表与导体并联,示数是否变化决定于所测量的位置;伏安法测电阻实验,需要电流表、定值电阻和滑动变阻器与电源、开关组成串联电路,电压表测量定值电阻两端电压)、电流表的读数、数据处理(根据欧姆定律的应用分别求出三次的阻值,然后求平均值得出待测电阻的阻值)和故障分析(闭合开关后,小灯泡不亮,电流表无示数,说明电路故障为灯泡断路;电压表示数接近电源电压,说明电压表的正负接线柱与电源两极相连)等知识.
3.【答案】
(1)0.8
(2)控制变量
(3)B
(4)999.9
(5)越大
(6)0.3
【考点】影响电阻大小的因素
【解析】【解答】解:
(1)根据刻度尺读出电阻丝的长度为:
l=1.60cm,
则电阻丝的直径为:
d=0.08cm=0.8mm;
(2)电阻的大小在不考虑温度的前提下,有三个决定因素:
材料、长度、横截面积。
因此要研究电阻的大小与每一个因素的具体关系时,要用到控制变量法,在实验中,先保持电阻丝的横截面积S和材料不变,探究电阻丝的电阻R与长度L的关系,这种方法叫做控制变量法;(3)电路中的最大电流I=0.15A=150mA,所以为了提高实验的精确程度,电流表选最量程为100mA的电流表A1(或序号B);(4)闭合开关S前,电阻箱起到保护电路的作用,电阻箱的阻值应调整到阻值最大处,由电阻箱R0(阻值0~999.9Ω)可知,电阻箱的阻值应调整到999.9Ω。
(5)在图象上可以看到,电阻的长度越长,电流的倒数越大,电流越小,在电压一定时,电阻越大。
(6)由图乙知,电阻丝和电阻箱是串联的,由图丙知,当电阻丝接入0cm,就是电阻丝的电阻为零时,电源电压为1.5V,电流倒数为10A﹣1,所以电流为I'=A=0.1A,则电阻箱的电阻为:
R'===15Ω,当电阻丝接入10cm,就是电阻丝的电阻为R时,电源电压为1.5V,电流倒数为12A﹣1,所以电流为I''=A,则电路总电阻为:
R总==
=18Ω,
所以10cm电阻丝的电阻为:
R=R总﹣R'=18Ω﹣15Ω=3Ω,在横截面积和材料一定时,导体的电阻跟导体的长度成正比,所以1cm的电阻丝电阻为:
R1=0.3Ω。
故答案为:
(1)0.8;
(2)控制变量;(4)B;(5)999.9;(6)越大;(7)0.3。
【分析】
(1)结合刻度尺的分度值读数即可,注意刻度尺读数时,要估读到分度值的下一位.
(2)探究影响电阻大小的因素采用了控制变量法(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,要研究导体的电阻大小与一个量之间的关系,需要保持其它量不变)的思想和转化法(电阻大小的变化是通过电流表的示数变化体现的)的思想.
(3)根据电路最大电流选择电流表.
(4)由实验步骤可知,电源电压不变,电路电流始终等于电流表的满偏电流,电路电流不变,由此可知,电路总电阻不变,由图象及串联电路特点可以求出电路总电阻.
(6)应用图象法求电阻率,电流表内阻对实验结果没有影响.
4.【答案】
(1)小
(2)400
(3)0.2
(4)104
(5)
【考点】滑动变阻器的原理及其使用,欧姆定律及其应用,电路的动态分析
【解析】【解答】
(1)根据图像,拉力越大,滑动变阻器接入电路的电阻越小;
(2)根据电压和电流表的最大值,计算最小电阻为
,电阻丝的规格为
,则拉动的距离为
,根据乙图此时的拉力为400N;
(3)当拉力为200N时,拉动的距离为2cm,此时接入电路的电阻为R'=5Ω/cm×(5cm-2cm)=15Ω,电流为
;
(4)根据图乙,拉力为100N时,弹簧形变量为1cm,则k=100N/1cm=104N/m;
(5)根据图乙,弹簧的变化量和力的关系为△l=1cm/100N,减小的电阻为△R=5Ω/cm·△l=5Ω/cm×1cm/100N=0.05F,则电路中的电流为
。
【分析】
(1)滑动变阻器接入电路中的长度改变,电阻改变;
(2)根据电压和电流的比值计算电阻,根据电阻分析拉力的大小;
(3)根据拉力的大小分析弹簧长度的变化,再分析电阻的改变,根据电阻和电压计算电流的大小;
(4)根据长度的变化和力的大小,分析弹簧的弹性系数;
(5)根据电压和电阻的大小分析电流的大小。
5.【答案】
(1)
;U1;
(2)不能;电路中电阻大,电流小,不能准确读出电流表示数
【考点】伏安法测电阻的探究实验
【解析】【解答】
(1)①经分析,当闭合S1,S2接2时,电压表测导线电压,导线电压为0,无意义,电压表应该测RX的电压,如图:
②闭合S1,将S2拨到1时,电压表测RX与R的总电压,即电源电压U1。
③闭合S1,将S2拨到2时,电阻箱调到R0时,电压表测RX电压,所以RX电压为U2,根据串联电路总电压等于各串联导体的电压之和,所以,R0的电压为:
,因为串联电路电流处处相等,所以,
,所以,
。
(2)电源电压约5V,电路电阻很大,根据欧姆定律得,电路电流很小,电流表指针偏转很小,不能准确读出电流值,不能准确测量电阻的阻值。
故答案为:
(1)①如图所示;②U1;③
;
(2)不能;电路中电阻大,电流小,不能准确读出电流表示数。
【分析】 ⑤比例关系:
电压:
U1∶U2=1∶1
缺少电流表测电阻的问题,要用到数学的推理思维,常以电流处处相等为突破口,利用已知阻值的R0和开关的控制,推导出通过RX中的电流;如果缺少电压表测电阻,也常以各支路电压相等为突破口.
6.【答案】
(1)解:
如图所示:
(2)改变灯的电压
(3)C
(4)10.4;不能;灯的电阻随温度的变化而变化
(5)闭合开关,使滑动变阻器连入电路的阻值最小(为零),记下电流表的示数I1;将滑动变阻器连入电路的阻值调到最大,记下电流表示数I2;Rx=
R0
(6)滑动变阻器R的最大阻值过小
【考点】伏安法测电阻的探究实验
【解析】【解答】
(1)灯泡额定电压是2.5V,电压表选择0∼3V,与灯泡并联;滑片向右移电阻变大,电灯变亮,则变阻器的阻值需变小,滑动变阻器应接右下接线柱,电路图如图所示:
;
(2)实验中,滑动变阻器除了保护电路外,还可以改变灯泡两端的电压;(3)电流表有示数,而灯泡不发光,可能是电路电流太小,灯泡实际功率太小,不足以引起灯泡发光造成的,可以向右移动滑片,减小滑动变阻器接入电路的阻值,使电路电流变大,灯泡实际功率变大,看灯泡能否发光,C符合题意;(4)①由表格中数据知,U=2.5V时,I=0.24A,则R=
=10.4Ω.②由于灯丝的电阻随温度的升高而增大,不同电压下,灯泡的电功率不同,灯丝的温度不同,所以电阻不同,因此实验中不能取电阻的平均值。
(5)只用一只电流表测电阻,需要测出两个大小不同的电流,再利用滑动变阻器的最大阻值就可以测出待测电阻阻值.两种情况下电源电压没有变,所以I1Rx=I2(Rx+R0),解得Rx=
(6)电源电压为3V,电阻与滑动变阻器串联,根据串分压的知识,当电阻电压为1V时,滑动变阻器两端的电压应为2V,则滑动变阻器的阻值为待测电阻的2倍,所以电阻两端电压达不到1V,是因为滑动变阻器R的阻值太小。
【分析】
(1)根据滑片P向右滑动时电灯变亮确定变阻器的连接与灯并联,电压表与灯并联.
(2)由表中数据,测量灯在不同电压下的电阻,据此分析滑动变阻器除了保护电路外还有的作用.
(3)若连好电路闭合开关,电流表有示数,说明电路为通路,根据小灯泡不亮分析.
(4)①灯在额定电压下正常发光,由表中数据,根据欧姆定律求出小灯泡正常工作时的电阻大小.
②该组同学通过计算发现几次实验灯丝电阻是不同的,故不能取三次测量的平均值作为灯泡的电阻大小;灯的电阻随温度的变化而变化.
(5)滑动变阻器的最大阻值已知,滑动变阻器和被测电阻串联,让滑动变阻器全部接入和不接入,来改变电路的电阻,完成电流表的两次测量,利用两次电路的电源电压相等,列出等式,解出Rx.
(6)滑动变阻器与电阻串联,电源电压一定,根据串联电路电压的特点知变阻器的电压,根据分压原理分析.
7.【答案】
(1)总电阻
(2)B
(3)小于
(4)C
【考点】欧姆定律及其应用,电路的动态分析
【解析】【解答】
(1)杠杆绕O点转动,电阻值接入电路的阻值变化,电路总电阻变化,电流变化。
(2)为了节约能源,需要电压较小的,电流较小,则选择电源E1
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- 电路 实验 探究