专题四电学实验探究(原卷版+解析)

专题四电学实验探究[考点导航]伏安法测电阻⭐⭐伏安法测电功率⭐⭐电路设计⭐⭐⭐[例题1][伏安法测电阻]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。[练习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]①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。[例题2][伏安法测电功率]现有电压表一个、电流表一个（均已调零）、电压为6V的蓄电池、滑动变阻器R1（5Ω，1A）、R2（20Ω，0.5A）、开关一个、导线若干。请你设计一个实验测量一只标有“0.3A”、正常发光时电阻约为8.2Ω的小灯泡正常发光时的功率。实验次数123电流I（A）0.140.20.3电压U（V）1.01.52.5（1）在答卷的虚线框内画出实验电路图，并标明所选用的滑动变阻器的符号；（2）将下面的实验步骤补充完整：①按图连接电路，连接电路时保持开关断开；②，闭合开关；③；④应用P＝UI计算小灯泡的额定功率。（3）小金在实验过程中测得了如上表所示的数据，由数据可知，小灯泡的额定功率为，小灯泡正常发光时的电阻为。（结果保留两位小数）[练习2]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？。[例题3][电路设计]某兴趣小组探究滑动变阻器消耗的电功率大小与滑动变阻器阻值大小之间的关系。老师提供的器材有：定值电阻R1＝20Ω、R2＝30Ω、R3＝40Ω，标有“50Ω3A”滑动变阻器R，电压表（量程0～3V、0～15V），电流表（量程0～0.6A、0～3A），电压为12V的电源，开关、导线若干。（1）根据实验要求，连接实物图。（2）请补充完整实验步骤①之后的其它步骤，并说明对测量数据的处理方法。①连接实物；……②。[练习3]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）。

[猜押题专练]1．某实验小组为研究电流与电压、电阻之间的关系，开展了探究活动。已有器材：一个阻值为10Ω的电阻R、滑动变阻器、电压表、电流表、电压恒定的电源、开关、导线若干。实验中，获得了如表中所示的几组数据。（1）根据实验要求，将实物图连接完整。（2）你认为记录表中，“？”处该填。实验次序123电压U（伏）246电流I（安）0.20.40.6？（3）同学们要研究电流与电阻的关系：还要补充的实验器材：。2．在“测定导体电阻”的实验中，电源使用二节新干电池，被测电阻的阻值约为5Ω，滑动变阻器的规格是“10Ω1.5A”。（1）图甲是实验电路，在连接电路过程中，开关应该先。（2）某次实验中，电压表的示数如图乙所示，读数为。（3）电路连接正确，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。实验序号1234电压/V0.61.21.82.4电流/A0.120.240.360.48（4）实验中，某同学认为在没有电流表的情况下，利用电压表和已知阻值的定值电阻R0也可以测量未知电阻Rx阻值，并设计了电路图，下列图中不可以实现测量Rx阻值的电路图是。3．小兵用如图1所示电路来探究“电压一定时，电流与电阻的关系”。（1）将R调为5Ω，闭合开关，移动滑动变阻器至适当位置，记录两电表示数，其中电压表的指针所指位置如图2所示，它的示数为V。（2）将R调为20Ω，小兵在记录数据前，他应。（3）多次实验后，小兵得到电流和电阻R的倒数的关系图象如图3所示，由此他得到的实验结论是：当电压一定时，电流与电阻成（选填“正比”或“反比”）。（4）小兵身旁有一只仅能看清“▄0.25A”字样的小灯泡，为了知道其额定功率，他根据图3得到0.25A对应的电阻值为8Ω，从而算出该小灯泡的额定功率P＝0.5W，你认为小兵求小灯泡额定功率的方法是否正确：（选填“正确”或“不正确”），你的理由是：。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．在测量小灯泡功率的实验中，相关电学器材如下：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，滑动变阻器1只（规格是“20欧1安培”），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。序号1234电压/伏123.84.2电流/安0.110.240.350.38（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，其中一组数据有伪造的嫌疑，请指出并说明判断依据：。7．小王做“测量小灯泡电功率”的实验所用器材有：标有“2.5V”字样、正常发光时阻值约为13Ω的完全相同的小灯泡两个，电压恒为3V的学生电源，标有“20Ω，1A”的滑动变阻器，电流表，电压表，开关及导线若干。（1）图甲是实验电路图，图乙是实物连接图，接线过程中有一处连接错误，请在错误的接线上打“×”并用笔画线代替导线进行改正，要求改正后滑动变阻器接入电路的阻值最大。（2）小王在实验之前检查仪表时发现：电流表有电流通过时能自由偏转；电流表未接入电路时，电流表指针如图丙所示，出现这种现象的原因是。（3）按电路图正确连接后，闭合开关，灯不亮，电压表示数接近电源电压，电流表无示数造成这种现象的原因可能是（填正确选项前的字母）A．滑动变阻器断路B．开关接触不良C．小灯泡与灯座接触不良D．电流表断路8．小红用一只标有“3.0V字样的小灯泡练习测定小灯泡的电功率。（1）小红完成的电路迕接如图所示。某时刻发现电压表示数为2.5V，小红应怎样调节滑动变阻器：。（2）小红闭合开关，发现灯泡不亮，电压表有示数，电流表无示数，任意移动滑动变阻器的滑片，电压表示数不变。经检查电路连接无误，且导线无接触不良之处，产生这种故障原因是。（3）小红还想利用上述实验装置测量一段电炉丝的电阻Rx，可是连接电路时发现电流表已烧坏，原电路不能使用。请你利用现有器材（电压未知的电源、量程合适的电压表、最大阻值已知为R0的滑动变阻器、开关各一个，导线若干），帮助设计一个不用改变电压表位置就能测出这段电炉丝电阻的电路。把你设计的实验电路图画在虚线框内（电炉丝的符号用电阻的符号表示）。9．小江在测量小灯泡电功率的实验中，发现小灯泡的额定电压是2.5V，小灯泡正常发光时的电阻为10Ω。（1）小江按图甲所示连接完电路，闭合开关，发现电压表满偏，且灯不亮，同桌小滨告诉他，只需要改动一根导线即可，请你在图甲中将需要改动的导线打“×”，并重新连接那条导线。（2）重新连接后，小江闭合开关，移动滑片P到某一位置时，电压表示数如图乙所示，若他想测量小灯泡的额定功率，应将图甲中滑动变阻器的滑片P向端移动。（3）小江同学继续移动滑片P，记下多组对应的电压表和电流表的示数，并绘制成图丙所示的I﹣U关系图象，根据图象信息，可计算出小灯泡的额定功率是W。10．在“测量小灯泡额定功率”实验中，小灯泡的额定电压U额＝2.5V．（1）图甲是测量小灯泡额定功率的实物电路图，图中有一根线连接错误，请在这根线上打“×”，并在图中改正。（2）闭合开关前，滑片P应位于（选填“A”或“B”）端。（3）闭合开关，移动滑片P直到电压表示数为2.5V，此时电流表示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率为W。（4）小华设计了如图丙所示的电路也完成了该实验，实验步骤如下（电源电压不变，R1和R2为滑动变阻器，R2的最大电阻为R0）。①只闭合开关S、S1，调节R2，使电压表的示数为2.5V；②只闭合开关S、S2，调节R1，使电压表的示数仍为2.5V；③接着将R2的搰片P调至最左端，记下电压表的示数为U1；再将R2的滑片P调至最右端，记下电压表的示数为U2；则小灯泡额定功率的表达式P额＝（用U额、R0、U1、U2表示）。11．一个额定电压是2.5V的小灯泡，正常工作时的电阻约为10Ω．小明想测量它的额定功率。现有如下器材：电源（电压恒为6V）、电流表、电压表、开关各1个、规格分别为“10Ω1A”和“50Ω0.5A”的滑动变阻器2个，导线若干。（1）小明设计了图甲所示电路，他应选用规格为的滑动变阻器。（2）图乙是小李连接的实物图，闭合开关后，移动滑动变阻器的滑片，发现小灯泡不亮，经检查是由于一根导线连接错误，请你在图乙中连接错误的导线上打“×”并补画出正确的连线。（3）小李移动滑片，获得多组对应的电压、电流值，绘出如图丙所示的I﹣U图象，则小灯泡的额定功率为W，正常发光时的电阻为Ω．当滑片向左移动时，小灯泡的电阻值将（选填“增大”或“减小”）。（4）完成实验后，小明又利用其他器材对这只小灯泡的额定功率进行了测定。图丁是他设计的电路，其中的“”为变阻箱符号，变阻箱不但能像滑动变阻器一样调节变阻，还能读出任何时候的电阻值，请补充完整实验步骤并写出测定额定功率的表达式。实验步骤：①首先闭合S1，移动滑动变阻器的滑片P，使电压表的示数为2.5V；②断开S1，闭合S2，保持变阻器的滑片P不动，；p额＝。12．在“测量小灯泡的电功率”实验中，小灯泡额定电压为2.5V（电阻值约为5Ω）。（1）请你用笔画线代替导线，将图甲中的实物电路连接完整。（2）连接好电路后闭合开关，发现小灯泡不亮，电流表有示数，电压表无示数，则出现故障的原因是（选填“小灯泡断路”或“小灯泡短路”）。（3）故障排除后，闭合开关，移动滑动变阻器滑片P到某处时，电压表示数为2V，为了测量小灯泡的额定功率，应将滑片P向（选填“左”或“右”）端移动，使电压表示数为2.5V，此时电流表指针位置如图乙所示，则小灯泡的额定功率为W。（4）若此实验中电流表坏了，为了测出小灯泡的额定功率，小组同学们增加了一个R0＝5Ω的定值电阻，设计了如图丙所示的电路和如下实验方案：①调节滑片，使电压表的示数为小灯泡的额定电压；②保持滑片位置不变，只将电压表a点该接到c点，测出定值电阻R0两端的电压U0，通过计算就可得到小灯泡的额定功率。请你指出该设计方案中存在的问题：。13．测定额定电压是2.5伏小灯泡额定功率的实验，电路如图甲，电源电压为4伏。（1）闭合开关，电压表指针如图乙所示，这时小灯泡两端电压是伏。（2）图丙是根据实验记录数据画出的小灯泡U﹣I曲线。由图可知，小灯泡的额定功率是瓦，小灯泡的电阻随两端电压的增大而。（3）在某次调节中，滑动变阻器接入电路的阻值减小了△R1，小灯泡电阻变化了△R2，则△R1△R2（选填“大于”、“等于”或“小于”），并说明理由。专题四电学实验探究[考点导航]伏安法测电阻⭐⭐伏安法测电功率⭐⭐电路设计⭐⭐⭐[例题1][伏安法测电阻]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，则电路故障可能是定值电阻断路。（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，得到的结论是在电压不变时，电流与电阻成反比。（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A端移动（选填“A”或“B”），使电压表示数为2.5V。【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。[练习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]①请根据影响导体电阻大小的因素解释上述结论。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分析表中数据，若增大其中一个分电阻的阻值，则总电阻将增大。【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。[例题2][伏安法测电功率]现有电压表一个、电流表一个（均已调零）、电压为6V的蓄电池、滑动变阻器R1（5Ω，1A）、R2（20Ω，0.5A）、开关一个、导线若干。请你设计一个实验测量一只标有“0.3A”、正常发光时电阻约为8.2Ω的小灯泡正常发光时的功率。实验次数123电流I（A）0.140.20.3电压U（V）1.01.52.5（1）在答卷的虚线框内画出实验电路图，并标明所选用的滑动变阻器的符号；（2）将下面的实验步骤补充完整：①按图连接电路，连接电路时保持开关断开；②将变阻器连入电路的电阻最大，闭合开关；③移动变阻器的滑片，使电流表示数为0.3A，记下电压表示数；④应用P＝UI计算小灯泡的额定功率。（3）小金在实验过程中测得了如上表所示的数据，由数据可知，小灯泡的额定功率为0.75W，小灯泡正常发光时的电阻为8.33Ω。（结果保留两位小数）【解答】解：（1）根据P＝UI，电压表测灯的电压，电流表测灯的电流，滑动变阻器串联在电路中；电压为6V的蓄电池、灯的额定电流为0.3A，正常发光时电阻约为8.2Ω，由串联电路的规律及欧姆定律，灯正常发光时变阻器连入电路的电阻：R滑=UI−RL=6V0.3A−8.2如下所示：（2）①按图连接电路，连接电路时保持开关断开；②将变阻器连入电路的电阻最大，闭合开关；③移动变阻器的滑片，使电流表示数为0.3A，记下电压表示数；④应用P＝UI计算小灯泡的额定功率；（3）灯在额定电流下对应的电压为2.5V，由数据可知，小灯泡的额定功率为：P＝ULIL＝2.5V×0.3A＝0.75W；由欧姆定律，小灯泡正常发光时的电阻为：R=ULI故答案为：（1）如上所示；（2）②将变阻器连入电路的电阻最大；③移动变阻器的滑片，使电流表示数为0.3A，记下电压表示数；（3）0.75W；8.33Ω。[练习2]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“5Ω，1A”，理由灯正常发光，变阻器连入电路的电阻约为1.6Ω，考虑到操作的方便性，故变阻器应选用“5Ω，1A”。（2）小灯泡的额定功率为0.8W。（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？定值电阻R0阻值应比电压表内阻小很多。【解答】解：（1）灯的额定电压为2.5V，正常发光时的电阻约为8Ω，由欧姆定律，灯的额定电流约为：IL=UR滑=UIL−R′=3V0.3125A−（2）灯在额定电压2.5V时正常发光，由表中数据，此时灯的电流为0.32A，小灯泡的额定功率为：P＝UI＝2.5V×0.32A＝0.8W；（3）①有同学将电压表连接成如图2所示的电路，灯与电流表串联，电流表测量的电流是准确的，因电流表也有内阻，由串联电路电压的规律，电压表示数大于灯的实际电压，根据P＝UI，则这种连接测量出的额定功率与实际额定功率相比偏大；②将变阻器滑片移到到最左端，闭合S1，将S2掷于d，S3掷于e，电压表测灯的电压，移动变阻器的滑片，使灯的电压为2.5V，保持变阻器的滑片位置不动，将S2掷于c，S3掷于f，这时电压表测R0的电压U′，在开关转换过程中，电路连接没有改变，灯仍正常工作，由欧姆定律可得出通过定值电阻的电流即灯的额定电流：IL=U'因电压表与待测电阻并联，根据并联电阻的规律，通过灯的电流等于通过电压表与定值电阻电流之和，故为了使实验更准确，即通过电压表的电流应很小，在定值电阻R0阻值应比电压表内阻小很多。故答案为：（1）“5Ω，1A”；灯正常发光，变阻器连入电路的电阻约为1.6Ω，考虑到操作的方便性，故变阻器应选用“5Ω，1A”；（2）0.8；（3）①偏大；②定值电阻R0阻值应比电压表内阻小很多。[例题3][电路设计]某兴趣小组探究滑动变阻器消耗的电功率大小与滑动变阻器阻值大小之间的关系。老师提供的器材有：定值电阻R1＝20Ω、R2＝30Ω、R3＝40Ω，标有“50Ω3A”滑动变阻器R，电压表（量程0～3V、0～15V），电流表（量程0～0.6A、0～3A），电压为12V的电源，开关、导线若干。（1）根据实验要求，连接实物图。（2）请补充完整实验步骤①之后的其它步骤，并说明对测量数据的处理方法。①连接实物；……②将滑动变阻器的滑片滑到最大值处，闭合开关，调节变阻器的滑片，使变阻器连入阻值分别小于、等于、大于定值电阻的阻值多次测量，分别读出每一次移动滑片后电压表和电流表的示数填入表格中，并计算出变阻器消耗的电功率；③换用不同定值电阻，重复步骤②的实验（表二、表三略）；④分析滑动变阻器的电功率变化情况，总结结论。【解答】解：（1）定值电阻R1＝20Ω，电源电压为12V，电路的最大电流为：I=U要探究变阻器电功率与其阻值的大小关系，应测量变阻器消耗的电功率，根据P＝UI，电源电压12V，所以电压表应选择0﹣15V量程与变阻器并联，如下所示：（2）实验步骤：①连接实物；②将滑动变阻器的滑片滑到最大值处，闭合开关，调节变阻器的滑片，使变阻器连入阻值分别小于、等于、大于定值电阻的阻值多次测量，分别读出每一次移动滑片后电压表和电流表的示数填入表格中，并计算出变阻器消耗的电功率；表一（使用定值电阻R1）实验次数12345电流表示数/A电压表示数/U滑动变阻器功率/P③换用不同定值电阻，重复步骤②的实验（表二、表三略）；④分析滑动变阻器的电功率变化情况，总结结论。故答案为：（1）见上图；（2）见解析过程。[练习3]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：灯泡断路或灯座断路。（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．接着应将滑片向右（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1.52W。（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．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写出灯泡额定功率的表达式P额＝3.8V×U−3.8VR【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

[猜押题专练]1．某实验小组为研究电流与电压、电阻之间的关系，开展了探究活动。已有器材：一个阻值为10Ω的电阻R、滑动变阻器、电压表、电流表、电压恒定的电源、开关、导线若干。实验中，获得了如表中所示的几组数据。（1）根据实验要求，将实物图连接完整。（2）你认为记录表中，“？”处该填电压U（V）/电流I（A）。实验次序123电压U（伏）246电流I（安）0.20.40.6？（3）同学们要研究电流与电阻的关系：还要补充的实验器材：若干个定值电阻。【解答】解：（1）滑动变阻器按一下一上连入电路中与电阻串联，由表中数据电压为6V，故电压表选用大量程与电阻并联，如下所示：（2）根据表中数据，研究电流与电压之间的关系，为得出电压与对应的电流之比是否为一定值，故“？”处该应为：电压U（V）/电流I（A）；（3）要研究电流与电阻的关系时，要控制电阻的电压不变，记录电流随电阻的变化关系，为得出普遍性的结论，要多次测量，故还要补充的实验器材为若干个定值电阻。故答案为：（1）如上图所示；（2）电压U（V）/电流I（A）；（3）若干个定值电阻。2．在“测定导体电阻”的实验中，电源使用二节新干电池，被测电阻的阻值约为5Ω，滑动变阻器的规格是“10Ω1.5A”。（1）图甲是实验电路，在连接电路过程中，开关应该先断开。（2）某次实验中，电压表的示数如图乙所示，读数为1.5V。（3）电路连接正确，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第1组数据有拼凑的嫌疑，电路的最小电流为0.2A。实验序号1234电压/V0.61.21.82.4电流/A0.120.240.360.48（4）实验中，某同学认为在没有电流表的情况下，利用电压表和已知阻值的定值电阻R0也可以测量未知电阻Rx阻值，并设计了电路图，下列图中不可以实现测量Rx阻值的电路图是B。【解答】解：（1）图甲是实验电路，在连接电路过程中，开关应该先断开；（2）某次实验中，电压表的示数如图乙所示，电压表选用小量程，分度值为0.1V，读数为1.5V；（3）由滑动变阻器的规格是“10Ω1.5A”，可知变阻器的最大电阻为10Ω，被测电阻的阻值约为5Ω，由电阻的串联规律和欧姆定律，电路的最小电流为：I=U故第1组数据有拼凑的嫌疑，因电路的最小电流为0.2A；（4）A、当开关闭合时，R0短路，电压表测电源电压，设此时示数为U1；当开关断开时，R0与RX串联，电压表测RX的电压，设此时示数为U2，则此时R0两端的电压为U1﹣U2。根据串联电路电流处处相等可列出等式：U1−U2RB、当开关闭合时，RX被短路，电压表测电源电压，当开关断开时，RX与R0串联，电压表仍测电源电压，无法推导出通过RX的电流，故此电路不能测出RX阻值。C、当开关掷到1档时，只有RX接入电路，电压表示数等于电源电压，设此时示数为U1，当开关掷到2档时，RX与R0串联，电压表测RX的电压，设此时示数为U2，则此时R0两端电压为U1﹣U2，根据串联电路电流处处相等可列出等式：U2RX=UD、当开关掷到1档时，只有R0接入电路，电压表示数等于电源电压，设此时示数为U1，当开关掷到2档时，RX与R0串联，电压表测R0的电压，设此时示数为U2，则此时RX两端电压为U1﹣U2．根据串联电路电流处处相等可列出等式：U2RX=U故选B。故答案为：（1）断开；（2）1.5V；（3）第1组数据有拼凑的嫌疑，电路的最小电流为0.2A；（4）B。3．小兵用如图1所示电路来探究“电压一定时，电流与电阻的关系”。（1）将R调为5Ω，闭合开关，移动滑动变阻器至适当位置，记录两电表示数，其中电压表的指针所指位置如图2所示，它的示数为2V。（2）将R调为20Ω，小兵在记录数据前，他应滑动变阻器的滑片；电压表的示数仍为2V。（3）多次实验后，小兵得到电流和电阻R的倒数的关系图象如图3所示，由此他得到的实验结论是：当电压一定时，电流与电阻成反比（选填“正比”或“反比”）。（4）小兵身旁有一只仅能看清“▄0.25A”字样的小灯泡，为了知道其额定功率，他根据图3得到0.25A对应的电阻值为8Ω，从而算出该小灯泡的额定功率P＝0.5W，你认为小兵求小灯泡额定功率的方法是否正确：不正确（选填“正确”或“不正确”），你的理由是：该图象是在U＝2V的情况下得到的，而当小灯泡两端的电压为2V时，通过小灯泡的电流不一定是0.25A。【解答】解：（1）由图可知，电压表的量程是0﹣3V量程，分度值为0.1V，根据指针位置可得电压U＝2V；（2）将R调为20Ω，小兵在记录数据前，要保持电阻两端的电压不变，他应先调节滑动变阻器的滑片，使电压表的示数仍为2V；（3）由图3可知，电流与1R（4）该图象是在U＝2V的情况下得到的，而当小灯泡两端的电压为2V时，通过小灯泡的电流不一定是0.25A，所以小兵求小灯泡额定功率的方法是不正确的故答案为：（1）2；（2）滑动变阻器的滑片；电压表的示数仍为2V；（3）反比；（4）不正确；该图象是在U＝2V的情况下得到的，而当小灯泡两端的电压为2V时，通过小灯泡的电流不一定是0.25A。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，并得出结论电压一定时，电流与电阻成反比。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灯的电阻是变化的，另外可知小灯泡的额定功率为0.75W。（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B。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−U1I1=4V−0.5V故答案为：（1）如上所示；（2）灯的电阻是变化的；0.75W；（3）B。6．在测量小灯泡功率的实验中，相关电学器材如下：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，滑动变阻器1只（规格是“20欧1安培”），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，则接下来的操作是对电流表调零。序号1234电压/伏123.84.2电流/安0.110.240.350.38（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小灯泡断路。（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，其中一组数据有伪造的嫌疑，请指出并说明判断依据：第一次实验的电流不可能低至0.11A。【解答】解：（1）由原电路图知，电流表与灯泡并联，电压表串联在电路中，故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0.11A。7．小王做“测量小灯泡电功率”的实验所用器材有：标有“2.5V”字样、正常发光时阻值约为13Ω的完全相同的小灯泡两个，电压恒为3V的学生电源，标有“20Ω，1A”的滑动变阻器，电流表，电压表，开关及导线若干。（1）图甲是实验电路图，图乙是实物连接图，接线过程中有一处连接错误，请在错误的接线上打“×”并用笔画线代替导线进行改正，要求改正后滑动变阻器接入电路的阻值最大。（2）小王在实验之前检查仪表时发现：电流表有电流通过时能自由偏转；电流表未接入电路时，电流表指针如图丙所示，出现这种现象的原因是电流表指针没有调零。（3）按电路图正确连接后，闭合开关，灯不亮，电压表示数接近电源电压，电流表无示数造成这种现象的原因可能是C（填正确选项前的字母）A．滑动变阻器断路B．开关接触不良C．小灯泡与灯座接触不良D．电流表断路【解答】解：（1）原电路中，将变阻器的金属杆连入电路是错误的，因要求改正后滑动变阻器接入电路的阻值最大，故变阻器左下接线柱连入电路中，如下所示：（2）小王在实验之前检查仪表时发现：电流表有电流通过时能自由偏转；电流表未接入电路时，电流表指针如图丙所示，出现这种现象的原因是电流表指针没有调零；（3）ABD．若滑动变阻器断路或开关接触不良或电流表断路，则整个电路断路，两表都没有示数，不符合题意；C．若小灯泡与灯座接触不良，灯所在支路断路，灯不亮，电流表无示数，电压表串联在电路中与电源连通测电源电压，电压表示数接近电源电压，符合题意，故选C；故答案为：（1）如上所示；（2）电流表指针没有调零；（3）C。8．小红用一只标有“3.0V字样的小灯泡练习测定小灯泡的电功率。（1）小红完成的电路迕接如图所示。某时刻发现电压表示数为2.5V，小红应怎样调节滑动变阻器：滑动变阻器的滑片向右调节，使电压表的示数为3.0V。（2）小红闭合开关，发现灯泡不亮，电压表有示数，电流表无示数，任意移动滑动变阻器的滑片，电压表示数不变。经检查电路连接无误，且导线无接触不良之处，产生这种故障原因是灯泡断路。（3）小红还想利用上述实验装置测量一段电炉丝的电阻Rx，可是连接电路时发现电流表已烧坏，原电路不能使用。请你利用现有器材（电压未知的电源、量程合适的电压表、最大阻值已知为R0的滑动变阻器、开关各一个，导线若干），帮助设计一个不用改变电压表位置就能测出这段电炉丝电阻的电路。把你设计的实验电路图画在虚线框内（电炉丝的符号用电阻的符号表示）。【解答】解：（1）由于电压表的示数为2.5V，小于额定电压3.0V，故应使电流变大，滑动变阻器的滑片向右调节，电阻变小，灯的两端的电压变大；（2）闭合开关，发现灯泡不亮，电流表无示数，电路可能有断路发生，电压表有示数，说明电压表到电源间是通路，且任意移动滑动变阻器的滑片，电压表示数不变而经检查导线无接触不良之处，电路连接正确，产生这种故障原因是灯泡断路；（3）如图所示：把滑动变阻器和待测电阻串联，电压表和待测电阻并联。故答案为：（1）滑动变阻器的滑片向右调节，使电压表的示数为3.0V；（2）灯泡断路；（3）见上图。9．小江在测量小灯泡电功率的实验中，发现小灯泡的额定电压是2.5V，小灯泡正常发光时的电阻为10Ω。（1）小江按图甲所示连接完电路，闭合开关，发现电压表满偏，且灯不亮，同桌小滨告诉他，只需要改动一根导线即可，请你在图甲中将需要改动的导线打“×”，并重新连接那条导线。（2）重新连接后，小江闭合开关，移动滑片P到某一位置时，电压表示数如图乙所示，若他想测量小灯泡的额定功率，应将图甲中滑动变阻器的滑片P向左端移动。（3）小江同学继续移动滑片P，记下多组对应的电压表和电流表的示数，并绘制成图丙所示的I﹣U关系图象，根据图象信息，可计算出小灯泡的额定功率是0.5W。【解答】解：（1）原电路中，电流表与灯并联，电压表串联在电路中是错误的，电流表应与灯串联，电压表与灯并联，如下所示：（2）灯在额定电压下正常发光，图乙中电压选用小量程，分度值为0.1V，示数为2.2V，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，故滑片向左移动，直到电压表示数为额定电压；（3）根据绘制成图丙所示的I﹣U关系图象知，当灯泡两端电压为额定电压2.5V时，通过的小灯泡的电流为0.2A，故灯泡的额定功率：P＝UI＝2.5V×0.2A＝0.5W；故答案为：（1）如上所示；（2）左；（3）0.5。10．在“测量小灯泡额定功率”实验中，小灯泡的额定电压U额＝2.5V．（1）图甲是测量小灯泡额定功率的实物电路图，图中有一根线连接错误，请在这根线上打“×”，并在图中改正。（2）闭合开关前，滑片P应位于B（选填“A”或“B”）端。（3）闭合开关，移动滑片P直到电压表示数为2.5V，此时电流表示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率为0.65W。（4）小华设计了如图丙所示的电路也完成了该实验，实验步骤如下（电源电压不变，R1和R2为滑动变阻器，R2的最大电阻为R0）。①只闭合开关S、S1，调节R2，使电压表的示数为2.5V；②只闭合开关S、S2，调节R1，使电压表的示数仍为2.5V；③接着将R2的搰片P调至最左端，记下电压表的示数为U1；再将R2的滑片P调至最右端，记下电压表的示数为U2；则小灯泡额定功率的表达式P额＝U额2(U1−U2)U【解答】解：（1）分析实物图可知，此时变阻器与电流表串联后与灯并联，电压表串联在电路中，是错误的，电流表应与灯串联，变阻器与灯串联，电压表与灯并联，将小灯泡左侧连线改接到电压表左侧，如下图所示：（2）为了保护电路，开关闭合前，滑动变阻器的滑片应位于阻值最大处，即B端；（3）图乙中，电流表的量程为0～0.6A，分度值为0.02A，示数为0.26A，则灯泡的额定功率：P＝UI＝2.5V×0.26A＝0.65W；（4）①只闭合小灯泡所在支路，即闭合S、S1，通过调节滑动变阻器R2使灯泡两端电压为额定电压，即2.5V；②利用等效替代的方法，只闭合R1所在支路，即闭合S、S2，通过调节滑动变阻器R1使R1两端电压为小灯泡的额定电压，即2.5V，此时R1＝RL；③将R2的滑片P调至最左端，记下电压表的示数为U1；再将R2的滑片P调至最右端，记下电压表的示数为U2，在③中，将R2的滑片P调至最左端，R2连入电路中的电阻为0，电压表的示数为U1即为电源电压；再将R2的滑片P调至最右端，此时两变阻器串联，电压表的示数为U2，即为R1的电压，根据串联电路电压的规律和欧姆定律有：U1−U2R小灯泡额定功率的表达式：P额=U额由①②得：P额=U故答案为：（1）如上图；（2）B；（3）0.65；（4）U额11．一个额定电压是2.5V的小灯泡，正常工作时的电阻约为10Ω．小明想测量它的额定功率。现有如下器材：电源（电压恒为6V）、电流表、电压表、开关各1个、规格分别为“10Ω1A”和“50Ω0.5A”的滑动变阻器2个，导线若干。（1）小明设计了图甲所示电路，他应选用规格为“50Ω0.5A”的滑动变阻器。（2）图乙是小李连接的实物图，闭合开关后，移动滑动变阻器的滑片，发现小灯泡不亮，经检查是由于一根导线连接错误，请你在图乙中连接错误的导线上打“×”并补画出正确的连线。（3）小李移动滑片，获得多组对应的电压、电流值，绘出如图丙所示的I﹣U图象，则小灯泡的额定功率为0.5W，正常发光时的电阻为12.5Ω．当滑片向左移动时，小灯泡的电阻值将增大（选填“增大”或“减小”）。（4）完成实验后，小明又利用其他器材对这只小灯泡的额定功率进行了测定。图丁是他设计的电路，其中的“”为变阻箱符号，变阻箱不但能像滑动变阻器一样调节变阻，还能读出任何时候的电阻值，请补充完整实验步骤并写出测定额定功率的表达式。实验步骤：①首先闭合S1，移动滑动变阻器的滑片P，使电压表