专题7电学探究实验(原卷版+解析)

专题7电学探究实验热点搜寻:电学实验中,除了出现频率最多的测量电功率,出现比较频繁的探究实验是欧姆定律、焦耳定律、影响电阻大小的因素、灯泡亮暗与什么因素有关等实验。主要考查的是控制变量法、运用串并联电路特点控制变量和分析、设计电路的能力。【例题精析】类型1规律探究类实验【例1】在做“研究相同电压下不同导体中电流与电阻的关系”实验时，电源电压恒为3V，滑动变阻器规格为“20Ω1.0A”，还有多个阻值不小于5Ω的定值电阻可供选择。（1）实验电路如图所示，小科检查电路时发现有一个元件连接错误（其它元件连接正确），该元件和错误分别是。（2）改正错误后，正确操作，测得实验数据如下表所示。实验次数第一次第二次第三次定值电阻/Ω510★电流表示数/A0.400.200.10表中“★“处所选用定值电阻的阻值是Ω。（3）小科用更多不同阻值的定值电阻重复上述实验，并将滑动变阻器的功率P变与其电阻值R变的关系绘制图象。该图象最接近于下列图象中的。【变式1】在学习了并联电路特点和欧姆定律后，科学兴趣小组为研究并联电路总电阻和各分电阻之间的关系，开展了以下探究。[实验步骤]①设计电路，根据电路图连接实物；②闭合开关，分别读出电压表和电流表的示数并记录；③计算总电阻并填入表格；④换用不同规格的电阻重复上述实验。实验次数电阻R1/Ω电阻R2/Ω电压U/V电流I/A总电阻R/Ω1103030.47.52303030.2153301530.310请你在答题卷中用笔画线代替导线，将实物图连接完整。[得出结论]并联电路总电阻小于任何一个分电阻。[思考讨论]请根据影响导体电阻大小的因素解释上述结论。。②分析表中数据，若增大其中一个分电阻的阻值，则总电阻将。类型2研究物理量影响因素类【例2】在探究影响导体电阻大小的因素时，小明做出了如下猜想：导体的电阻可能与①导体的长度有关；②导体的横截面积有关；③导体的材料有关。实验室提供了4个相同的小灯泡、4根电阻丝。电阻丝规格、材料如表所示。编号材料长度/m横截面积/mm2A镍铬合金0.50.5B镍铬合金1.00.5C镍铬合金0.51.0D锰铜合金0.50.5（1）按照如图所示连接电路，在电路中分别接上不同的导体，则通过观察来比较导体电阻的大小。（2）为了验证上述猜想①，应该闭合开关。（3）闭合开关S1和S4是为了探究猜想。（4）闭合开关S1和S3，观察到灯泡L1和L3发光，且L3比L1亮，初步得到的结论是：其它条件相同的情况下，电阻越大。（5）实验中发现实验现象不明显，小明将灯泡换成了（填“电流表”或“电压表”），电表的示数越大，说明表所在支路的导体电阻越。连接电表时，为避免电表超量程损坏，应采用的方法来判断电表应该选择的量程。【变式2】爱米想知道灯丝电阻随温度变化的规律，他利用实验室的器材设计了图甲所示的电路。（1）闭合开关后，发现小灯泡不发光，经检查是由于某根导线断了造成的。他又利用图乙的电路对图甲的电路进行检测。检测时他应该将图甲中的开关，若检验灯发光说明被检测导线（选填“断了”或“没断”）。（2）更换导线后，正确进行实验并将数据填入下表（电源电压恒为4V）。分析实验数据发现：温度越高，灯丝电阻越。根据表中的数据分析，下列滑动变阻器的规格符合实验要求的是。A.30Ω0.2AB.20Ω1AC.10Ω1AD.5Ω0.5A（3）爱米查找资料，发现大多数金属的电阻都具有和灯丝电阻随温度变化规律相同的性质。他用一段具有这种性质的金属丝代替小灯泡接入图甲的电路中，并将滑动变阻器的滑片调到适当位置固定不动，设计了一个简易的测温装置。若要满足温度升高时测温装置的示数变大，应将图甲中表的表盘改装成测温装置的刻度盘。物理量次数1234U/V2.52.01.51.0I/A0.300.260.240.20R/Ω8.37.76.35.0类型3物理量测量类【例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5Ω）、两节干电池、电流表、电压表、滑动变阻器、开关及导线若干°（1）用笔画线代替导线，将图1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0.50A，电压表的示数如图2，该示数为V，则Rx＝Ω。（4）某同学利用电源（电压未知）、电阻箱（0﹣999.9Ω）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3。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，标记电流表指针所指的位置；③，记下电阻箱阻值R0；④电阻Rx＝。（用测得量的符号表示）【变式3】在测量小灯泡功率的实验中，器材如下：电压表、电流表各1只，小灯泡（额定电压3.8V、阻值约为10欧），开关1只，新干电池3节，“15Ω1A”滑动变阻器1只，导线若干。（1）小科连接的实验电路图如图甲所示，其中有一条导线连接错误，请在错误的导线上画“×”，并用笔画线代替导线，画出正确的连线。（2）实验前在检查仪器时，发现电流表指针如图乙所示，则接下来的操作是。（3）正确电路连接好后，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，发现小灯泡始终不亮，但电压表有示数，电流表无示数，则故障的原因可能是。（4）排除故障后，调节滑动变阻器，读出两只电表的示数，实验数据记录如表所示，其中一组数据有拼凑的嫌疑，请指出并说明判断依据：。序号1234电压/伏123.84.2电流/安0.120.240.350.38类型4电路设计类【例4】在“测量小灯泡的额定功率”实验中，已连接的部分电路如图a所示。图中电源电压恒定，小灯泡上只能看到“3.8V”字样。（1）请你用笔画线代替导线，将图中的实物电路连接完整。（2）正确连接实验电路后，开关试触时，发现灯泡不亮，电流表无示数，电压表有示数。其故障原因可能是：。（3）故障排除后开始实验，当变阻器滑片滑到图示位置时，电压表的示数为3.0V．接着应将滑片向（填“左”或“右’）滑动，直至灯泡两端电压为额定电压，此时电流表的示数如图b所示。则灯泡的额定功率为W。（4）实验时某小组学生发现电流表损坏，他们想设计一个不用电流表测定该小灯泡额定功率的实验。于是向老师要了一个阻值为R0的定值电阻（阻值适当）和一个单刀双掷开关（符号为：），借助原有的实验器材，顺利完成了实验。假如由你来做该实验，要求电路只连接一次，请设计实验方案。①在虚线框c内画出实验电路图。②简述实验步骤：a．。b．。③写出灯泡额定功率的表达式P额＝。（用已知量和测量量表示）。【变式4】如图所示并联电路中，R0不变，Rx增大时，电路的总电阻R会增大（选填“增大”“减小”或“不变”）。现有如下器材：符合实验要求的电源，已调零的电流表和电压表各一个，开关一个，阻值已知且不同的四个定值电阻R1、R2、R3和R4，导线若干。请设计一个实验来验证上述结论。要求：（1）画出实验的电路图；（2）写出实验的步骤以及记录数据的表格。【针对训练】1．小金利用如图甲所示的电路，探究通过“导体的电流跟电阻的关系”。实验器材：电源（电压恒为4.5V），电流表、电压表各一只，开关，三个定值电阻（5Ω、10Ω、15Ω），两只滑动变阻器（甲“10Ω2A”、乙“20Ω1A”），导线若干。（1）用笔画线代替导线完成图甲电路的连接。（2）实验中小金发现，无论怎样移动滑动变阻器的滑片，两电表的指针始终处于图乙所示的状态，则电路故障可能是。（3）排除故障后，多次改变R的阻值，根据实验数据画出如图丙所示的I﹣R图象，得到的结论是。（4）在上述实验中，小金用10Ω的电阻替换5Ω的电阻，为了完成实验，他应该将滑动变阻器的滑片向端移动（选填“A”或“B”），使电压表示数为V。2．某实验小组的同学决定设计一个简易的身高测量仪，可用器材有电压恒定的电源、电压表、电阻丝、定值电阻、开关、导线（若干）等。他们的设想是：用滑片在绷直的电阻丝上滑动代替滑动变阻器；将电压表改装成身高显示仪﹣﹣所测身高越大，显示仪示数越大，且刻度均匀。（1）同学们设计了如图所示电路，老师指出他们的设计有不够合理的地方。你认为下列分析正确的是。A．移动滑片P时电路的总电阻没有变化B．当所测身高越大时，电压表的示数越小C．电压表的示数变化量跟身高变化量不成正比D．电压表的示数不能由零变化到最大刻度值（2）在老师的引导下，同学们设计出了正确的电路，是图中的丁电路。3．为了探究并联电路的电流规律，小薇设计了如图所示的电路进行实验。（1）小薇先画出了电路图，请你在图2中用笔画线代替导线分别将导线a、b正确地连接到相应的接线柱上。（2）小薇先将电流表接在L1所在的支路上，闭合开关后，看到灯L2发光，但灯L1不发光，电流表的示数为零，电路可能存在的故障是。（3）排除故障后，小薇测出通过L1的电流I1之后，想测量干路中的电流I，她思考一会儿后，就在原来已连接好的电路中将导线（即在本题第2小问题完成后的图中）进行改动，请你写出她具体的操作。（4）干路中的电流如图3所示，可读出：I＝A．接着她又测出通过L2的电流I2，就想根据这组数据分析得出结论，但同组的小林认为该实验还没有结束，他在表格中记录数据后，他接下来的具体操作是。4．小金和同桌准备用电源、滑动变阻器、电流表、电压表、电阻若干、开关、导线等来探究“通过导体的电流与电阻的关系”。（1）请画出实验电路图，并根据电路图说明如何操作；（2）如表是实验时记录的数据。在坐标系中画出通过导体电流随电阻变化的图象，并得出结论。实验序号12345电阻R/Ω2.55102025电流I/A0.80.40.20.10.085．为了研究小灯泡电流与电压的关系，小叶选择额定电压为2.5V的小灯泡、电压恒为4V的电源以及其他相关器材连接了图甲电路，进行实验。（1）请在答案上用笔画线将图甲电路连接完整。（2）实验过程中，小叶将滑动变阻器的滑片从B端开始移动，直到灯泡正常发光，在此过程中测得小灯泡电流和电压的各组数据，并正确画出曲线a，如图乙所示。由此可以得出结论为，另外可知小灯泡的额定功率为。（3）请根据图乙曲线a画出滑动变阻器中的电流与电压关系图并标注为b。由图可知该实验中小叶选择的滑动变阻器可能是。A．滑动变阻器R1（20欧，3安）B．滑动变阻器R2（50欧，2安）C．滑动变阻器R3（2000欧，0.25安）6．小明和同学在打扫实验室时，发现实验桌上有一个灯泡，灯泡上标明额定电压为4V，额定功率看不清楚。小明很想知道它的额定功率，刚好桌上还有电阻箱、电流表、开关、12V的稳压电源各一个，小明用它们连成了如图所示的电路，其中R为电阻箱，小明测出了电流表示数随电阻箱阻值变化的几组值，并将其记录在如下的表格中。电流/A0.900.800.500.360.280.20电阻/Ω81020304050（1）当电路中电流为0.8A时，小灯泡的电阻是Ω；（2）根据表中数据，小灯泡的额定功率为；（3）小明的同学看了小明的实验数据后算出了小灯泡正常工作的电阻，根据这个电阻值分析出表格中电流为0.2A的数据是错的，理由是；小明的同学认为利用图示器材还能进行下列实验，其中无法完成的是。A．探究小灯泡的亮度与灯泡功率的关系B．探究导体中的电流与电压的关系C．探究串联电路中电流的特点7．某兴趣小组的同学利用甲图所示的电路进行了多个电学实验。实验中电源电压为6V且恒定不变；滑动变阻器在电路中除了保护电表即保护电路以外，在不同的实验中作用各不相同。（1）第一小组的同学要测量电阻R的阻值，他们在A、B间接入待测电阻R，请你用笔画线代替导线，将图乙中的实物图连接完整。（2）第二小组的同学要测量额定电压为2.5V的小灯泡的额定功率。他们在A、B间接入额定电压为2.5V的小灯泡，正确连接电路，实验步骤及操作都正确。闭合开关后，发现电压表的示数始终大于小灯泡的额定电压，小灯泡发光较亮，出现这种现象的原因是。（3）第三小组的同学要研究“电流与电阻的关系”。该实验中滑动变阻器除了保护电路的作用外，另一个重要的作用是。实验步骤如下：按照电路图连接电路接入定值电阻R1，滑动变阻器滑片在阻值最大处，闭合开关；移动滑片，使电压表为某个固定值，记下此时电流表的电流I1；断开开关，摘下R1，接入阻值稍大的电阻R2；闭合开关，，记下此时电流表的电流I2；改用R，重复步骤③，记下此时电流表的电流I3；比较R1I1、R2I2、R3I3的数值，得出验证结论。8．大头要测定小灯泡的功率。现有如下器材：额定电压为2.5V的小灯泡一只（正常发光时的电阻约为8Ω）；电流表一只、电压表一只、滑动变阻器两只（“5Ω，1A”、“20Ω，2A”），其余开关、导线、干电池两节，实验电路如图1所示，获得数据如表所示。电压U/V1.52.02.53.0电流I/A0.240.280.320.34功率P/W0.360.56灯泡发光情况灯丝暗红微弱发光正常发光发光很亮（1）根据题目要求，变阻器应选用，理由。（2）小灯泡的额定功率为W。（3）大头在评价交流时发现几个问题：①有同学将电压表连接成如图2所示的电路，则这种连接测量出的额定功率与实际额定功率相比（“偏大”、“偏小”“不变”）。②有同学的电流表坏了，设计了如图3所示的电路，只用一个电压表也可以测量小灯泡的额定功率。只是为了使实验更准确，在定值电阻R0阻值大小的选择上有什么要求？。9．某同学想知道标有“3.8V”字样的小灯泡的额定功率，连接了如图甲所示的电路，电源电压恒为6伏，滑动变阻器规格为“50Ω1A”。（1）正确连接电路，闭合开关，发现小灯泡不亮，电流表无示数。该同学拆下电压表连接到各元件两端，数据记录如下，由此判断故障是。电压表测量元件电池组小灯泡滑动变阻器开关电压表示数/V6060（2）排除故障后，他获得了如下实验数据：实验次数12345电压U/V1233.84.5电流I/A0.20.220.250.300.34由表中数据可得，小灯泡的额定功率是瓦。（3）为了进一步研究电流和电压的规律，该同学根据以上数据绘制了如下曲线，abc三条曲线中属于滑动变阻器的是哪一条，并说明理由。10．在测量小灯泡电功率的实验中，已知灯泡额定电压U额＝2.5V，电源电压保持不变。（1）用笔画线代替导线把甲图电路连接完整。（2）调节滑动变阻器，使小灯泡正常发光，则可根据此时电流表示数（如图乙）计算出小灯泡的额定功率是W。（3）如果没有电压表，用如图丙所示电路也可测小灯泡的额定功率，其中，定值电阻的阻值为R0．先断开开关S2，闭合开关S、S1调节滑动变阻器的滑片，使电流表的示数为U额R0；再保持变阻器滑片的位置不变，只断开开关、闭合其他开关，读出电流表示数为I，灯泡额定功率的表达式为P额＝（用R0专题7电学探究实验热点搜寻:电学实验中,除了出现频率最多的测量电功率,出现比较频繁的探究实验是欧姆定律、焦耳定律、影响电阻大小的因素、灯泡亮暗与什么因素有关等实验。主要考查的是控制变量法、运用串并联电路特点控制变量和分析、设计电路的能力。【例题精析】类型1规律探究类实验【例1】在做“研究相同电压下不同导体中电流与电阻的关系”实验时，电源电压恒为3V，滑动变阻器规格为“20Ω1.0A”，还有多个阻值不小于5Ω的定值电阻可供选择。（1）实验电路如图所示，小科检查电路时发现有一个元件连接错误（其它元件连接正确），该元件和错误分别是。（2）改正错误后，正确操作，测得实验数据如下表所示。实验次数第一次第二次第三次定值电阻/Ω510★电流表示数/A0.400.200.10表中“★“处所选用定值电阻的阻值是Ω。（3）小科用更多不同阻值的定值电阻重复上述实验，并将滑动变阻器的功率P变与其电阻值R变的关系绘制图象。该图象最接近于下列图象中的。【解答】解：（1）在使用电流表时，电流必须从正接线柱流入，负接线柱流出，根据图可知，电流表的正负接线柱接反了；（2）研究相同电压下不同导体中电流与电阻的关系时，需要控制电压不变，根据欧姆定律可知，定值电阻两端的电压为：U＝IR＝0.4A×5Ω＝2V；当电流为0.10A时，接入的电阻的阻值为：R'=U（3）小科用更多不同阻值的定值电阻重复上述实验，实验中控制定值电阻两端的电压不变，根据串联电路的电压的规律可知，滑动变阻器两端的电压保持不变，根据P=U故答案为：（1）电流表；正负接线柱接反；（2）20；（3）A。【变式1】在学习了并联电路特点和欧姆定律后，科学兴趣小组为研究并联电路总电阻和各分电阻之间的关系，开展了以下探究。[实验步骤]①设计电路，根据电路图连接实物；②闭合开关，分别读出电压表和电流表的示数并记录；③计算总电阻并填入表格；④换用不同规格的电阻重复上述实验。实验次数电阻R1/Ω电阻R2/Ω电压U/V电流I/A总电阻R/Ω1103030.47.52303030.2153301530.310请你在答题卷中用笔画线代替导线，将实物图连接完整。[得出结论]并联电路总电阻小于任何一个分电阻。[思考讨论]请根据影响导体电阻大小的因素解释上述结论。。②分析表中数据，若增大其中一个分电阻的阻值，则总电阻将。【解答】解：根据表中数据可知，电流表量程选择0～0.6A，使电流表串联在干路中，两电阻并联，电压表与电阻并联，如下图所示：①并联后相当于增大了导体的横截面积，在导体材料、长度、温度不变时，横截面积越大，导体电阻越小。②根据表中1、2实验数据可知，当R2的不变，R1的阻值增大时，电路的总电阻变大，因此并联电路中，增大其中一个分电阻的阻值，则总电阻会增大。故答案为：如上图所示；①并联后相当于增大了导体的横截面积，在导体材料、长度、温度不变时，横截面积越大，导体电阻越小。②增大。类型2研究物理量影响因素类【例2】在探究影响导体电阻大小的因素时，小明做出了如下猜想：导体的电阻可能与①导体的长度有关；②导体的横截面积有关；③导体的材料有关。实验室提供了4个相同的小灯泡、4根电阻丝。电阻丝规格、材料如表所示。编号材料长度/m横截面积/mm2A镍铬合金0.50.5B镍铬合金1.00.5C镍铬合金0.51.0D锰铜合金0.50.5（1）按照如图所示连接电路，在电路中分别接上不同的导体，则通过观察来比较导体电阻的大小。（2）为了验证上述猜想①，应该闭合开关。（3）闭合开关S1和S4是为了探究猜想。（4）闭合开关S1和S3，观察到灯泡L1和L3发光，且L3比L1亮，初步得到的结论是：其它条件相同的情况下，电阻越大。（5）实验中发现实验现象不明显，小明将灯泡换成了（填“电流表”或“电压表”），电表的示数越大，说明表所在支路的导体电阻越。连接电表时，为避免电表超量程损坏，应采用的方法来判断电表应该选择的量程。【解答】解：（1）按照如图所示连接电路，在电路中分别接上不同的导体，则通过观察灯泡亮度来比较导体电阻的大小，运用了转换法。（2）要验证猜想①：导体的电阻可能与导体的长度有关，在一定温度下，应控制导体材料与横截面积相同，而长度不同，由电路图和表中数据可知，应选编号为A、B的两根电阻丝进行实验，应闭合开关S1和S2。（3）由电路图和表中数据可知，闭合开关S1和S4，选编号为A、D的两根电阻丝进行实验，在一定温度下，控制导体长度与横截面积相同，而材料不同，探究导体的电阻与导体的材料的关系，验证猜想③。（4）闭合开关S1和S3，分别将A和C两电阻丝接入电路中，观察到灯泡L1和L3发光，且L3比L1亮，在一定温度下，此时导体的长度、材料都相同，但横截面积不同，故得到的结论是：其它条件相同的情况下，横截面积越小，电阻越大。（5）将灯泡换成电流表，根据欧姆定律I=U故答案是：（1）灯泡亮度；（2）S1和S2；（3）③；（4）横截面积越小；（5）电流表；小；试触。【变式2】爱米想知道灯丝电阻随温度变化的规律，他利用实验室的器材设计了图甲所示的电路。（1）闭合开关后，发现小灯泡不发光，经检查是由于某根导线断了造成的。他又利用图乙的电路对图甲的电路进行检测。检测时他应该将图甲中的开关，若检验灯发光说明被检测导线（选填“断了”或“没断”）。（2）更换导线后，正确进行实验并将数据填入下表（电源电压恒为4V）。分析实验数据发现：温度越高，灯丝电阻越。根据表中的数据分析，下列滑动变阻器的规格符合实验要求的是。A.30Ω0.2AB.20Ω1AC.10Ω1AD.5Ω0.5A（3）爱米查找资料，发现大多数金属的电阻都具有和灯丝电阻随温度变化规律相同的性质。他用一段具有这种性质的金属丝代替小灯泡接入图甲的电路中，并将滑动变阻器的滑片调到适当位置固定不动，设计了一个简易的测温装置。若要满足温度升高时测温装置的示数变大，应将图甲中表的表盘改装成测温装置的刻度盘。物理量次数1234U/V2.52.01.51.0I/A0.300.260.240.20R/Ω8.37.76.35.0【解答】解：（1）防止甲图中的电源烧坏检验灯，检测时要将甲图中的开关断开；若导线的两个接头之间的电路连通时，就能使检验灯亮，说明被检测导线没断；（2）由表中数据看出，灯两端的电压越高、灯丝的电阻越大，而灯两端的电压越高、实际电功率越大，灯越亮、温度越高，可见灯丝温度越高，灯丝电阻越大；根据表中的数据可知，从第一次到第四次实验，小灯泡两端的电压减小，电流减小，说明滑动变阻器阻值变大，故从第一次到第四次实验，小明是将滑片逐渐向B端移动；由表中第四列数据，设此时变阻器连入电路的电阻为R，因为U＝UL+UR，即：4V＝1V+0.2A×R，所以滑动变阻器连入电路的电阻为15Ω，由表中数据看出，电路中的电流最小为0.2A，A滑动变阻器不符合要求，故只有B滑动变阻器符合要求；（3）用一段具有这种性质的金属丝代替小灯泡接入图甲的电路中，将滑动变阻器的滑片调到适当位置固定不动，金属丝温度升高，金属丝的电阻变大，金属丝分压变大，电压表的示数变大，电路中的电流会变小，电流表的示数变小，所以，若要满足温度升高时测温装置的示数变大，应选电压表的表盘改装成测温装置的刻度盘。故答案为：（1）断开；没断；（2）大；B；（3）电压。类型3物理量测量类【例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5Ω）、两节干电池、电流表、电压表、滑动变阻器、开关及导线若干°（1）用笔画线代替导线，将图1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0.50A，电压表的示数如图2，该示数为V，则Rx＝Ω。（4）某同学利用电源（电压未知）、电阻箱（0﹣999.9Ω）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3。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，标记电流表指针所指的位置；③，记下电阻箱阻值R0；④电阻Rx＝。（用测得量的符号表示）【解答】（1）图中两节干电池，电压3V，待测电阻约5Ω，电路中最大电流约0.6A，所以电流表的正接线柱选择“0.6”；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，因而，滑动变阻器下接线柱选择“B”；电流从电压表的正接线柱流入。故接线图如图所示。（2）若电流表示数几乎为零，说明电路可能断路；电压表示数接近电源电压，说明电压表与电源连通，则与电压表并联的支路以外的电路是完好的，则与电压表并联的支路断路了，本题为Rx断路；（3）读图电压表选用小量程，分度值0.1V，待测电阻两端电压U＝2.6V，待测电阻中通过的电流I＝0.5A，根据欧姆定律公式变形得：R=U（4）电源电压不变，断开开关S2，闭合开关S1，标记电流表指针所指的位置（设为I）；断开开关S1，闭合开关S2，调节电阻箱R的阻值，使电流表指针对准I标记，即两次的电流相等，根据欧姆定律变形公式R=UI，等效替代可知：待测电阻Rx的阻值等于电阻箱的接入电阻R所以答案为：（1）如图所示：（2）待测电阻Rx断路；（3）2.6；5.2；（4）②断开开关S2，闭合开关S1；③断开开关S1，闭合开关S2，调节电阻箱R的阻值，使电流表指针对准②的标记；④R0。【变式3】在测量小灯泡功率的实验中，器材如下：电压表、电流表各1只，小灯泡（额定电压3.8V、阻值约为10欧），开关1只，新干电池3节，“15Ω1A”滑动变阻器1只，导线若干。（1）小科连接的实验电路图如图甲所示，其中有一条导线连接错误，请在错误的导线上画“×”，并用笔画线代替导线，画出正确的连线。（2）实验前在检查仪器时，发现电流表指针如图乙所示，则接下来的操作是。（3）正确电路连接好后，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，发现小灯泡始终不亮，但电压表有示数，电流表无示数，则故障的原因可能是。（4）排除故障后，调节滑动变阻器，读出两只电表的示数，实验数据记录如表所示，其中一组数据有拼凑的嫌疑，请指出并说明判断依据：。序号1234电压/伏123.84.2电流/安0.120.240.350.38【解答】解：（1）由电路图知，电流表与灯泡并联，电压表串联在电路中，电流表与电压表连接错误，电压表应与灯泡并联，电流表应串联在电路中，电路如图所示：（2）电流表指针没有指在零刻度线上，应先对电流表调零；（3）电路正确连接后，闭合开关，移动滑片P，发观灯泡总不亮，且电流表无示数，电压表示数有示数，则故障原因可能是灯泡断路；（4）滑动变阻器的最大电阻为15Ω，小灯泡阻值约为10Ω，由电阻的串联，电路的电阻最大值为：R大＝15Ω+10Ω＝25Ω，由欧姆定律，电路中的最小电流：I=UR大故答案为：（1）见上图；（2）对电流表调零；（3）小灯泡断路；（4）第一次实验的电流不可能低至0.12A。类型4电路设计类【例4】在“测量小灯泡的额定功率”实验中，已连接的部分电路如图a所示。图中电源电压恒定，小灯泡上只能看到“3.8V”字样。（1）请你用笔画线代替导线，将图中的实物电路连接完整。（2）正确连接实验电路后，开关试触时，发现灯泡不亮，电流表无示数，电压表有示数。其故障原因可能是：。（3）故障排除后开始实验，当变阻器滑片滑到图示位置时，电压表的示数为3.0V．接着应将滑片向（填“左”或“右’）滑动，直至灯泡两端电压为额定电压，此时电流表的示数如图b所示。则灯泡的额定功率为W。（4）实验时某小组学生发现电流表损坏，他们想设计一个不用电流表测定该小灯泡额定功率的实验。于是向老师要了一个阻值为R0的定值电阻（阻值适当）和一个单刀双掷开关（符号为：），借助原有的实验器材，顺利完成了实验。假如由你来做该实验，要求电路只连接一次，请设计实验方案。①在虚线框c内画出实验电路图。②简述实验步骤：a．。b．。③写出灯泡额定功率的表达式P额＝。（用已知量和测量量表示）。【解答】解：（1）测灯泡功率实验，电压表测灯泡两端电压，电流表测通过灯泡的电流，实物图连接如下图1所示：（2）发现灯泡不亮，电流表无示数，电压表有示数。其故障原因可能是灯泡断路或灯座断路；（3）电压表示数为3V小于灯泡额定电压，为测灯泡额定电压，应增大灯的电压，减小变阻器分得的电压，根据分压原理，应减小变阻器连入电路中的阻值大小，所以，应向右移动滑片，使电压表示数等于灯泡额定电压3.8V；由图b知，电流表量程为0～0.6A，其分度值为0.02A，示数为0.4A，灯泡额定功率P＝UI＝3.8V×0.4A＝1.52W；（4）①在上面分析的基础上，实验电路图如下图2所示：②实验步骤：a、根据电路图连接电路，闭合开关S1、S2接1，调节滑动变阻器的滑片，使电压表示数为3.8V；b、保持滑动变阻器滑片位置不变，S2接2，读出电压表示数U。③在②中，因电路的连接关系没有改变，各用电器的电压保持不变，所以灯仍正常发光，根据串联电路电压的特点，定值电阻的电压U定＝U﹣3.8V，通过其的电流，即灯泡正常发光时的电流IR0=UP额＝U额IR0＝3.8V×U−3.8V故答案为：（1）见上图1；（2）灯泡断路或灯座断路（3）右；1.52；（4）①见上图2；②a闭合开关S1、S2接1，调节滑动变阻器滑片，使电压表示数为3.8V；b、保持滑动变阻器滑片位置不变，S2接2，读出电压表示数U；③3.8V×U−3.8V【变式4】如图所示并联电路中，R0不变，Rx增大时，电路的总电阻R会增大（选填“增大”“减小”或“不变”）。现有如下器材：符合实验要求的电源，已调零的电流表和电压表各一个，开关一个，阻值已知且不同的四个定值电阻R1、R2、R3和R4，导线若干。请设计一个实验来验证上述结论。要求：（1）画出实验的电路图；（2）写出实验的步骤以及记录数据的表格。【解答】解：因为R0、Rx并联，所以并联电路总电阻的倒数等于各电阻倒数之和，即1R当R0不变，Rx增大时，1Rx减小，则（1）电阻R1与其他电阻并联，电流表测干路电流，电压表测电阻两端的电压，如下图所示：（2）实验步骤：①断开开关S，用调节好的电流表、电压表按图连接电路。将电阻R1与R2并联接入电路，闭合开关S，记下电流表、电压表的示数I1、U1，记录在表格中②断开开关S，将电阻R1与R3并联接入电路，闭合开关S，记下电流表、电压表的示数I2、U2，记录在表格中③断开开关S，将电阻R1与R4并联接入电路，闭合开关S，记下电流表、电压表的示数I3、U3，记录在表格中④由欧姆定律，利用公式R=UI，计算出每次并联电路总电阻值R并1﹣R根据记录的数据设计表格，如下所示：实验次数123R1/Ω并联的电阻R/Ω电压U/V电流I/AR并/Ω故答案为：增大；（1）如上所示；（2）步骤同上；如上表所示。【针对训练】1．小金利用如图甲所示的电路，探究通过“导体的电流跟电阻的关系”。实验器材：电源（电压恒为4.5V），电流表、电压表各一只，开关，三个定值电阻（5Ω、10Ω、15Ω），两只滑动变阻器（甲“10Ω2A”、乙“20Ω1A”），导线若干。（1）用笔画线代替导线完成图甲电路的连接。（2）实验中小金发现，无论怎样移动滑动变阻器的滑片，两电表的指针始终处于图乙所示的状态，则电路故障可能是。（3）排除故障后，多次改变R的阻值，根据实验数据画出如图丙所示的I﹣R图象，得到的结论是。（4）在上述实验中，小金用10Ω的电阻替换5Ω的电阻，为了完成实验，他应该将滑动变阻器的滑片向端移动（选填“A”或“B”），使电压表示数为V。【解答】解：（1）将电压表并联在定值电阻的两端，如图所示；（2）乙图中，左表为电压表，示数满偏，说明电压表与电源连通；右边为电流表示为0，说明电路断路或总电阻很大，由此可知，与电压表并联的定值电阻断路了；（3）由图丙所示图象可知：通过电阻的电流与电阻值的乘积为0.5A×5Ω＝0.25A×10Ω＝﹣﹣﹣﹣﹣＝2.5V保持不变，是一个定值，这说明：在电压不变时，电流与电阻成反比；（4）在探究导体的电流跟电阻的关系时，需要保持电阻两端的电压2.5V不变，当欣欣用10Ω的电阻替换5Ω的电阻时，闭合开关发现电压表的示数变大，为保持电阻的电压不变，应增加变阻器分得的电压，根据分压原理可知，应增大变阻器连入电路中的电阻，他应该将滑动变阻器的滑片向A端移动，使电压表示数为2.5V。故答案为：（1）如上图所示；（2）定值电阻断路；（3）在电压不变时，通过导体的电流与电阻成反比；（4）A；2.5。2．某实验小组的同学决定设计一个简易的身高测量仪，可用器材有电压恒定的电源、电压表、电阻丝、定值电阻、开关、导线（若干）等。他们的设想是：用滑片在绷直的电阻丝上滑动代替滑动变阻器；将电压表改装成身高显示仪﹣﹣所测身高越大，显示仪示数越大，且刻度均匀。（1）同学们设计了如图所示电路，老师指出他们的设计有不够合理的地方。你认为下列分析正确的是。A．移动滑片P时电路的总电阻没有变化B．当所测身高越大时，电压表的示数越小C．电压表的示数变化量跟身高变化量不成正比D．电压表的示数不能由零变化到最大刻度值（2）在老师的引导下，同学们设计出了正确的电路，是图中的丁电路。【解答】解：（1）由电路图可知，定值电阻R1与滑动变阻器R2串联，电压表测V2两端的电压。A．移动滑片P时，R2接入电路中的电阻发生变化，由电阻的串可知，电路的总电阻发生变化，故A错误；B．当所测身高越大时，滑片上移，R2接入电路中的电阻变大，由串联电路的分压特点可知，R2两端分得的电压变大，即电压表的示数越大，故B错误；C．由串联电路的特点和欧姆定律可得，电压表的示数U2＝IR2=UR1+D．当滑片位于R2下端时，接入电路中的电阻为零，电路为R1的简单，电压表的示数为0V，则电压表的示数可以由零变化到最大刻度值，故D错误；故选：C；（2）甲图：R1与R2串联，电压表测R2两端的电压，由电压表的示数U2＝IR2=UR1+乙图：R1与R2串联，电压表测R1两端的电压，所测身高越大时，R2接入电路中的电阻变大，由串联电路的分压特点可知，R2两端分得的电压变大，由串联电路的电压特点可知，R1两端的电压变小，即显示仪（电压表）的示数变小，故B不符合题意；丙图：R1与R2串联，电压表测R2滑片上方电阻丝两端的电压，由电压表的内阻很大、在电路中相当于断路可知，所测身高越大时，滑片上移，电压表所测电阻丝的阻值减小，但接入电路中的电阻不变，根据欧姆定律可知电路中的电流不变，显示仪（电压表）的示数变小，故C不符合题意；丁图：R1与R2串联，电压表测R2滑片下方电阻丝两端的电压，所测身高越大时，滑片上移，电压表所测电阻丝的阻值增大，但接入电路中的电阻不变，根据欧姆定律可知电路中的电流不变，显示仪（电压表）的示数变大，且刻度均匀，故D符合题意。故选：丁。故答案为：（1）C；（2）丁。3．为了探究并联电路的电流规律，小薇设计了如图所示的电路进行实验。（1）小薇先画出了电路图，请你在图2中用笔画线代替导线分别将导线a、b正确地连接到相应的接线柱上。（2）小薇先将电流表接在L1所在的支路上，闭合开关后，看到灯L2发光，但灯L1不发光，电流表的示数为零，电路可能存在的故障是。（3）排除故障后，小薇测出通过L1的电流I1之后，想测量干路中的电流I，她思考一会儿后，就在原来已连接好的电路中将导线（即在本题第2小问题完成后的图中）进行改动，请你写出她具体的操作。（4）干路中的电流如图3所示，可读出：I＝A．接着她又测出通过L2的电流I2，就想根据这组数据分析得出结论，但同组的小林认为该实验还没有结束，他在表格中记录数据后，他接下来的具体操作是。【解答】解：（1）由电路图可知，灯L1与电流表串联，灯L1与电流表作为一个整体和L2并联，如下图所示：（3）灯L2发光，但灯L1不发光，电流表的示数为零，说明L1支路不可能短路，只能是断路，即电路可能存在的故障是L1或电流表开路；（4）要电流表测干路电流，则电流表应串联在干路中，具体的操作：将b导线改接到电流表的负接线柱上时；图3中电流表的量程为0～3A，分度值为0.1A，则干路电流I＝1.2A；实验中只测量了一组数据，就得出结论，不具有普遍性，为了得出普遍结论，应换用不同规格的灯泡，测出多组数据，然后得出结论。故答案为：（1）如上图所示；（2）L1或电流表开路；（3）将b导线改接到电流表的负接线柱上；（4）1.2；换用不同规格的灯泡，测出多组数据，然后得出结论。4．小金和同桌准备用电源、滑动变阻器、电流表、电压表、电阻若干、开关、导线等来探究“通过导体的电流与电阻的关系”。（1）请画出实验电路图，并根据电路图说明如何操作；（2）如表是实验时记录的数据。在坐标系中画出通过导体电流随电阻变化的图象，并得出结论。实验序号12345电阻R/Ω2.55102025电流I/A0.80.40.20.10.08【解答】解：（1）探究“通过导体的电流与电阻的关系”，要控制电阻的电压不变，记录电流随电阻的变化关系，故电压表与定值电阻并联，电流表与定值电阻串联，为得出普遍性的结论，要多次测量，故将滑动变阻器串联在电路中，如下左所示：操作步骤：如上连接电路，将变阻器最大电阻连入电路中，闭合开关，移动变阻器的滑片，使电压表示数为U，记下电流表示数为I；断开开关，将变阻器的最大电阻连入电路中，分别换接不同的定值电阻，移动变阻器的滑片，控制电压表示数不变，记下对应的电流表示数；（2）横坐标每2小格为2.5V，纵坐标每1小格表示0.1A，根据描点法作图，如上右所示：根据表数据，电流与电阻之积为：U＝IR＝0.8A×2.5Ω＝﹣﹣﹣﹣﹣﹣0.08A×25Ω＝2V，电流与电阻之积为一定值，故得出：电压一定时，电流与电阻成反比。故答案为：（1）如上左所示；将变阻器最大电阻连入电路中，闭合开关，移动变阻器的滑片，使电压表示数为U，记下电流表示数；断开开关，将变阻器的最大电阻连入电路中，分别换接不同的定值电阻，移动变阻器的滑片，控制电压表示数不变，记下电流表示数；（2）如上右所示；电压一定时，电流与电阻成反比。5．为了研究小灯泡电流与电压的关系，小叶选择额定电压为2.5V的小灯泡、电压恒为4V的电源以及其他相关器材连接了图甲电路，进行实验。（1）请在答案上用笔画线将图甲电路连接完整。（2）实验过程中，小叶将滑动变阻器的滑片从B端开始移动，直到灯泡正常发光，在此过程中测得小灯泡电流和电压的各组数据，并正确画出曲线a，如图乙所示。由此可以得出结论为，另外可知小灯泡的额定功率为。（3）请根据图乙曲线a画出滑动变阻器中的电流与电压关系图并标注为b。由图可知该实验中小叶选择的滑动变阻器可能是。A．滑动变阻器R1（20欧，3安）B．滑动变阻器R2（50欧，2安）C．滑动变阻器R3（2000欧，0.25安）【解答】解：（1）小灯泡的额定电压为2.5V，故电压表选用小量程与灯并联，如下左图所示：（2）实验过程中，小叶将滑动变阻器的滑片从B端开始移动，直到灯泡正常发光，在此过程中测得小灯泡电流和电压的各组数据，并正确画出曲线a，由图乙知，电流随电压的变化关系为一曲线，可以得出结论为灯的电阻是变化的；灯在额定电压2.5V时的电流为0.3A，小灯泡的额定功率为：P＝UI＝2.5V×0.3A＝0.75W；（3）变阻器与灯串联，根据串联电路的规律，灯的电压与变阻器的电压之和为电源电压，通过变阻器的电流等于灯的电流，故当灯的电压为0.5V、1.0V、1.5V、2.5V时，变阻器的电压分别为3.5V、3.0V、2.5V、1.5V，而对应的电流大小不变，根据描点法作图，用平滑的曲线连接起来，如上右所示：由图乙知，当灯的电压为0.5V时，通过的电流为0.1A，由串联电路的规律及欧姆定律，这时变阻器连入电路的电阻：R滑=U−U1故答案为：（1）如上所示；（2）灯的电阻是变化的；0.75W；（3）B。6．小明和同学在打扫实验室时，发现实验桌上有一个灯泡，灯泡上标明额定电压为4V，额定功率看不清楚。小明很想知道它的额定功率，刚好桌上还有电阻箱、电流表、开关、12V的稳压电源各一个，小明用它们连成了如图所示的电路，其中R为电阻箱，小明测出了电流表示数随电阻箱阻值变化的几组值，并将其记录在如下的表格中。电流/A0.900.800.500.360.280.20电阻/Ω81020304050（1）当电路中电流为0.8A时，小灯泡的电阻是Ω；（2）根据表中数据，小灯泡的额定功率为；（3）小明的同学看了小明的实验数据后算出了小灯泡正常工作的电阻，根据这个电阻值分析出表格中电流为0.2A的数据是错的，理由是；小明的同学认为利用图示器材还能进行下列实验，其中无法完成的是。A．探究小灯泡的亮度与灯泡功率的关系B．探究导体中的电流与电压的关系C．探究串联电路中电流的特点【解答】解：（1）灯泡与电阻箱串联，当电路中电流为0.8A时，根据欧姆定律和串联电路的规律，小灯泡的电阻是：RL=UI1−（2）根据表中第2组数据，由欧姆定律，电阻箱的电压为：U箱＝I1R箱＝0.8A×10Ω＝8V，由串联电路电压的规律，为电压为灯泡额定电压为：12V﹣8V＝4V，灯正常发光，小灯泡的额定功率为：P＝ULIL＝4V×0.8A＝3.2W；（3）灯泡正常工作电阻为5Ω，由表中数据（除最后一组数据），灯的电阻随着电流减小而减小，而电路中电流为0.20A时灯泡电阻为10Ω，分析出表格中电流为0.2A的数据是错的；A．灯泡亮度决定于实际功率，改变滑动变阻器接入电路的电阻，灯泡两端电压发生改变，亮度相应改变，所以此实验可完成；B、探究电流与电压的关系，需要保持电阻一定，而灯泡电阻随电流大小发生改变，所以此实验无法完成；C、将电流表分别串联在电路不同位置，读出电流表示数，改变电阻箱连入电路的电阻，重复上面的实验，故可探究串联电路中电流的特点；选B。故答案为：（1）5；（2）3.2W；（3）灯泡正常工作电阻为5Ω，其电阻随着电流减小而减小，而电路中电流为0.20A时灯泡电阻为10Ω；B。7．某兴趣小组的同学利用甲图所示的电路进行了多个电学实验。实验中电源电压为6V且恒定不变；滑动变阻器在电路中除了保护电表即保护电路以外，在不同的实验中作用各不相同。（1）第一小组的同学要测量电阻R的阻值，他们在A、B间接入待测电阻R，请你用笔画线代替导线，将图乙中的实物图连接完整。（2）第二小组的同学要测量额定电压为2.5V的小灯泡的额定功率。他们在A、B间接入额定电压为2.5V的小灯泡，正确连接电路，实验步骤及操作都正确。闭合开关后，发现电压表的示数始终大于小灯泡的额定电压，小灯泡发光较亮，出现这种现象的原因是。（3）第三小组的同学要研究“电流与电阻的关系”。该实验中滑动变阻器除了保护电路的作用外，另一个重要的作用是。实验步骤如下：按照电路图连接电路接入定值电阻R1，滑动变阻器滑片在阻值最大处，闭合开关；移动滑片，使电压表为某个固定值，记下此时电流表的电流I1；断开开关，摘下R1，接入阻值稍大的电阻R2；闭合开关，，记下此时电流表的电流I2；改用R，重复步骤③，记下此时电流表的电流I3；比较R1I1、R2I2、R3I3的数值，得出验证结论。【解答】解：（1）变阻器按一上一下接入电路中与电阻串联，电压表与电阻并联，如下所示：（2）第二小组的同学要测量额定电压为2.5V的小灯泡的额定功率。他们在A、B间接入额定电压为2.5V的小灯泡，正确连接电路，实验步骤及操作都正确，则灯与变阻器串联，变阻器连入电路的电阻最大，闭合开关后，发现电压表的示数始终大于小灯泡的额定电压，小灯泡发光较亮，则电路的电流过大，由欧姆定律知电路的电阻过小，出现这种现象的原因是选用滑动变阻器规格太小（或滑动变阻器的最大电阻太小）；（3）研究“电流与电阻的关系”要控制电阻的电压不变，该实验中滑动变阻器除了保护电路的作用外，另一个重要的作用是控制电阻两端的电压保持不变（或使电阻两端的电压保持2.5V）；（4）根据串联分压原理可知，摘下R1，接入阻值稍大的电阻R2，电阻增大，其分得的电压增大；探究电流与电阻的实验中应控制电压不变，即应保持电阻两端的电压不变，根据串联电路电压的规律可知应增大滑动变阻器分得的电压，由分压原理，应增大滑动变阻器连入电路中的电阻，所以滑片应向左端移动，使电压表的示数不变。故答案为：（1）如上图；（2）选用滑动变阻器规格太小（或滑动变阻器的最大电阻太小）；（3）控制电阻两端的电压保持不变（或使电阻两端的电压保持2.5V）；③滑片应向左端移动，使电压表的示数不变。8．大头要测定小灯泡的功率。现有如下器材：额定电压为2.5V的小灯泡一只（正常发光时的电阻约为8Ω）；电流表一只、电压表一只、滑动变阻器两只（“5Ω，1A”、“20Ω，2A”），其余开关、导线、干电池两节，实验电路如图1所示，获得数据如表所示。电压U/V1.52.02.53.0电流I/A0.240.280.320.34功率P/W0.360.56灯泡发光情况灯丝暗红微弱发光正常发光发光很亮（1）根据题目要求，变阻器应选用，理由。（2）小灯泡的额定功率为W。（3）大头在评价交流时发现几个问题：①有同学将电压表