張彥紅
近年中招考試對于電學實驗的考查主要有:串并聯(lián)電路中電流電壓規(guī)律、探究電阻大小與哪些因素有關(guān)、探究電流與電壓電阻的關(guān)系、伏安法測電阻、伏安法測電功率、探究電流產(chǎn)生的熱量與哪些因素有關(guān)、探究影響電磁鐵磁性強弱有關(guān)的因素、探究磁場對通電導體的作用、探究電磁感應現(xiàn)象等。考題中多以電路圖作為實驗設(shè)計,用實物電路圖展現(xiàn)實驗,以電表的讀數(shù)和表格作實驗數(shù)據(jù)的記錄,從中歸納小結(jié),對探究結(jié)果進行正確的描述解釋,對電路中的故障進行分析,對實驗中發(fā)現(xiàn)的新問題進行進一步實驗,對實驗誤差進行分析,對實驗方法進行改進等。
預計2014年中招試題中電學實驗必然占有一席之地,尤其是伏安法測電阻和電功率的實驗是必考內(nèi)容。對電學實驗考查的重點仍為:實物電路圖的連接、實驗操作分析、實驗故障的判斷、表格數(shù)據(jù)分析等。
(一)探究電路中的電流、電壓規(guī)律
實驗突破
1.串并聯(lián)電路中電流規(guī)律
(1)在串聯(lián)電路中選擇電路中的不同位置,分別將電流表接入電路,閉合開關(guān)后記錄電流表的示數(shù);換用不同規(guī)格的小燈泡重復實驗,得出I=I1=I2。
(2)在并聯(lián)電路中選擇干路和不同支路的位置分別將電流表接入電路,閉合開關(guān)后記錄電流表的示數(shù);換用不同規(guī)格的小燈泡重復實驗,得出I=I1+I2。
(3)實驗注意:①電流表應串聯(lián)在被測電路中,注意電流表要選擇合適的量程,根據(jù)被測電流的大小,合理選擇電流表量程,如果選擇不當,會造成很大的測量誤差。被測的電流不能超過電流表的量程;實驗中小量程改用大量程不會燒壞電流表,只是測得的電流值誤差較大,電流值在小量程范圍內(nèi)用小量程,能使讀數(shù)更精確。②正負接線柱不要接反,反接時會發(fā)生指針反轉(zhuǎn),損壞電流表。③實驗中要用不同規(guī)格的小燈泡多次測量,這可使得到的實驗結(jié)論具有普遍性。
2.串并聯(lián)電路中電壓規(guī)律
(1)在串聯(lián)電路中,分別把電壓表接在不同的用電器兩端和電源兩端閉合開關(guān)記錄電壓表的示數(shù);換用不同規(guī)格的小燈泡重復這個實驗,得出U=U1+U2。
(2)在各支路兩端和電源兩端分別接入電壓表,閉合開關(guān)記錄電壓表的示數(shù);換用不同規(guī)格的小燈泡重復這個實驗,得出U=U1=U2。
(3)電壓表使用時的注意事項:①電壓表與被測電路并聯(lián),要測哪部分電路的電壓,電壓表就和哪部分電路并聯(lián)。②電壓表接入電路時,應當使電流從“+”接線柱流入,從“—”接線柱流出。③注意觀察電壓表的量程,被測電壓不允許超過電壓表的量程。④電壓表可以直接接在電源兩端,測的是電源電壓。
試題演練
1.(2013?湛江)小明同學對串聯(lián)電路電壓規(guī)律進行了探究。
【猜想與假設(shè)】串聯(lián)電路總電壓等于各用電器兩端的電壓之和。
【設(shè)計與進行實驗】
(1)按圖1所示的電路圖連接電路。
圖1(2)閉合開關(guān),排除故障,用電壓表測出L1兩端的電壓。
(3)在測L2兩端的電壓時,小明為了節(jié)省時間,采用以下方法:電壓表所接的B接點不動,只斷開A接點,并改接到C接點上。
(4)測出AC間的電壓,得出結(jié)論。
【交流與評估】
(1)在拆接電路時,開關(guān)必須。
(2)閉合開關(guān),發(fā)現(xiàn)電壓表示數(shù)為零,則小燈泡的故障可能是或。
(3)小明用上面的方法能否測出L2兩端的電壓?,為什么?。
UAB/VUBC/VUAC/V2.41.43.8(4)方法改進后,測出AB、BC、AC間的電壓記錄在表格中,小明分析實驗數(shù)據(jù)得出結(jié)論:串聯(lián)電路總電壓等于各用電器兩端電壓之和。此實驗在設(shè)計方案上存在的不足之處是,改進方法。
圖22.小明等三人實驗小組用如圖2所示的電路來探究并聯(lián)電路中電流的關(guān)系。其實驗過程如下:
(1)把電流表分別接入到電路的A、B、C處,將第一次測出的電流值填入下表:
實驗次數(shù)A處的電流IAB處的電流IBC處的電流IC10.100.120.2220.200.240.4430.250.300.55(2)為了防止個別偶然因素的影響,他們采取了以下兩種方法之一來重復實驗,完成了第二次和第三次測量。
方法一:改變電源電壓。
方法二:更換其中一條支路中的燈泡(規(guī)格不同)。
請你根據(jù)他們的實驗步驟和有關(guān)數(shù)據(jù)回答下列問題:
①在拆接電路時,開關(guān)必須。
②上面設(shè)計的表格中存在的不足之處是。
③表格補充完整后,通過對上面數(shù)據(jù)的分析可知:
后面兩次實驗是采用方法來進行的,實驗的結(jié)論是:并聯(lián)電路中干路的電流等于
。
3.在探究串聯(lián)電路中電壓規(guī)律的實驗中,小紅同學將電阻R1、R2串聯(lián)后接到電源上,如圖3(a)所示。
(1)小紅依照圖3(a)所示的電路連接圖3(b)中的元件,其中有一根導線尚未連接,請以筆畫線代替導線補上。
圖3圖4實驗序號UAB(V)UBC(V)UAC(V)13.52.5622463156(2)連接好電路后,閉合開關(guān)S,發(fā)現(xiàn)電壓表的指針偏轉(zhuǎn)如圖4所示,這時他應立刻開關(guān),并換接電壓表的量程。
(3)小紅更換電阻并多次實驗,將實驗數(shù)據(jù)記錄在上表中,分析表中數(shù)據(jù)可以得出初步結(jié)論:。
4.小華同學做“探究串聯(lián)電路特點”的實驗,他從實驗室拿了圖5甲所示的一些器材準備進行實驗(說明:圖5中的固定電阻阻值大小均為已知,X、Y代表某一定值)。
圖5(1)為探究“串聯(lián)電路中電壓的規(guī)律”,應選用的器材是電池、固定電阻R1和R2、、開關(guān)、導線若干。
(2)為探究“串聯(lián)電路電阻的規(guī)律”,小華用兩節(jié)干電池作為電源,并將R1=5Ω和R2=10Ω的電阻串聯(lián)接入電路中進行實驗,其研究過程如圖5乙所示。接下來的實驗步驟應該是:撤去串聯(lián)電阻R1和R2,從圖甲的固定電阻中替代串聯(lián)電阻R1和R2,要求:觀察到電路中的,這個起替代作用的電阻就叫做這個。
(3)若他用圖5甲給定的四個固定電阻觀察到了預想的結(jié)果,那么R3和R4中有一個電阻的阻值可能是Ω;為了能找到“串聯(lián)電路電阻的規(guī)律”,接下來他們應該做的是:。
5.某小組同學為了研究“串、并聯(lián)電路的電阻特點”做了如下實驗:他們利用兩節(jié)干電池作為電源,在電路中分別接入阻值不同的R1、R2電阻進行實驗,如圖6中的(a)、(b),然后分別將R1、R2組成并聯(lián)和串聯(lián)電路,如圖6(c)、(d)所示。請仔細觀察和比較圖中的裝置、操作和電流表指針的偏轉(zhuǎn)角度,然后歸納得出初步結(jié)論。
圖6(1)觀察比較圖6(c)與(a)(b)中實驗情況可得。
(2)觀察比較圖6(d)與(a)(b)中實驗情況可得:。
(3)本實驗中所用的實驗方法為:。
(二)探究決定電阻大小的因素
實驗突破
3.探究決定電阻大小的因素
(1)決定電阻大小的因素有:長度、材料、橫截面積、溫度。
(2)實驗方法:要研究導體的電阻跟橫截面積的關(guān)系,需要保持不同導體的材料、長度和溫度相同(一般條件下的實驗,溫度因素可以認為一樣),這是控制變量法;若通過燈泡的亮度或電流表示數(shù)得出電阻的大小,這是轉(zhuǎn)換法。
4.滑動變阻器的用法
(1)使用滑動變阻器時應注意的問題:①應注意銘牌:某滑動變阻器標有“50Ω1.5A”字樣,50Ω表示該滑動變阻器的最大阻值為50Ω或變阻范圍為0~50Ω;1.5A表示滑動變阻器允許通過的最大電流為1.5A。②使用滑動變阻器時要采用“一上一下”的接法,一般是把它串聯(lián)在電路中。③在閉合開關(guān)前應使滑動變阻器連入電路的阻值最大。④了解其優(yōu)缺點:能夠逐漸改變連入電路的電阻,但不能表示連入電路的阻值。
(2)滑動變阻器在電路中的作用:保護電路,改變定值電阻兩端的電壓和電路中的電流。
試題演練
1.(2013?常州)為探究影響導體電阻大小的因素,小明找到了不同規(guī)格的導線,如表所示:
導線材料長度橫截面積A鎳鉻l0S0B鎳鉻2l0S0C鎳鉻2S0D錳銅l0S0(1)要探究電阻大小與導體長度的關(guān)系,應選擇和兩根導線進行實驗。
(2)要探究電阻大小與導體材料的關(guān)系,應選擇和兩根導線進行實驗。
(3)小明用AC兩根導線探究了電阻大小與導線橫截面積的關(guān)系,則導線C的長度為。
2.小張在探究導體的電阻與長度的關(guān)系實驗時,器材有:6V蓄電池、電壓表(0~3V,0~15V)、滑動變阻器(50Ω1.5A)、開關(guān)各一個,導電性能較差的鎳鉻合金線MN(電阻較大),刻度尺一把,導線若干。
圖7(1)圖7是實驗時沒有連接完整的電路,請完成電路的連接。
(2)連接電路時,滑動變阻器的滑片要滑到(填“A”或“B”)端,在實驗中小張同學記錄了下表一組實驗數(shù)據(jù),請你分析表中實驗數(shù)據(jù),得出導體兩端的電壓與長度的關(guān)系是
。
小張認為由這些實驗數(shù)據(jù)就可以得到導體的電阻與導體長度成正比的結(jié)論。請你為他說明理由。
實驗次數(shù)12345電壓表兩端間鎳鉻合金線的長度(cm)1020304050電壓表的讀數(shù)(V)0.20.40.60.81.03.(2012? 溫州)科學興趣小組為了探究導電液體在體積相同時,其電阻與長度的關(guān)系。于是選取一段可拉伸的乳膠管(乳膠管是絕緣體),灌滿某種導電液體,兩端用金屬塞堵住管口,形成一段長為10cm的封閉液柱。選擇合適的電壓表、電流表、滑動變阻器、電源等器材連接電路如圖8,電源電壓保持12V不變。圖8(1)閉合開關(guān)前,滑動變阻器的滑片應處在端。
(2)閉合開關(guān),移動滑動變阻器的滑片,當電壓表示數(shù)為9V時,記錄第1次電流表示數(shù)并計算出液柱的電阻。將乳膠管均勻拉長,重復上述實驗,數(shù)據(jù)記錄如下表。實驗中第1次電流表的示數(shù)應是A。
實驗次數(shù)1234液柱長度l/cm10152025液柱電阻R/Ω30067012041870(3)查閱資料得知:當材料和橫截面積一定時,導體的電阻與其長度成正比。但是通過多次實驗發(fā)現(xiàn),當液柱長度變?yōu)樵瓉淼?倍時,其電阻大大超過原來的2倍。請對此作出合理的解釋:。
三、伏安法測電阻
實驗突破
5.伏安法測電阻
(1)器材的選擇:電流表、電壓表的量程;電源電壓、滑動變阻器的規(guī)格。
(2)實物電路的連接:連接電路時要注意斷開開關(guān),變阻器要“一上一下”連入電路。滑片放在阻值最大處,電流表、電壓表量程選擇正確即正負接線柱不能接反。
(3)變阻器在電路中的作用:保護電路;若測定值電阻的阻值,則調(diào)節(jié)電流,便于多次測量求平均值,減小實驗誤差;若測小燈泡電阻,便于改變小燈泡兩端的電壓。
(4)實驗數(shù)據(jù)的分析處理:若是測定值電阻的阻值,利用公式R=U/I求出電阻值,然后再求平均值;若是測小燈泡的電阻,由于燈絲電阻受溫度影響,使得電流與小燈泡兩端電壓關(guān)系的圖象不是正比例函數(shù)圖象。
6.特殊方法測電阻
總體要求:不改變電路的連接方式及元件位置電路設(shè)計具體操作與測量表達式
①如左圖連接電路,滑片位于阻值最小的位置,閉合開關(guān),記下電壓表的示數(shù)U2;②滑片位于阻值最大的位置,記下電壓表的示數(shù)U1Rx=U1R0U2-U1
電壓表損壞時①如左圖連接電路,滑片位于阻值最小的位置,閉合開關(guān),記下電流表的示數(shù)I1;②滑片位于阻值最大的位置,記下電流表的示數(shù)I2Rx=I2R0I1-I2電表與定值電
阻
電流表用一次①如左圖連接電路,閉合兩開關(guān),記下電流表示數(shù)I1;②斷開開關(guān)S2,記下電流表示數(shù)I2Rx=I2R0I1-I2電流表用一次①如左圖連接電路,閉合兩開關(guān),記下電流表示數(shù)I1;②斷開開關(guān)S2,記下電流表示數(shù)I2Rx=I2R0I1-I2電表與電阻箱
電壓表用一次①如左圖連接電路,閉合兩開關(guān),記下電壓表示數(shù)U1;②斷開開關(guān)S2,記下電壓表示數(shù)U2Rx=R0U2U1-U2
①如左圖連接電路,閉合開關(guān)S1,將S2撥到a,記下電流表的示數(shù)I;②再將S2撥到b,調(diào)節(jié)電阻箱的阻值,使電流表示數(shù)與I相等,這時電阻箱的示數(shù)Rx即與被測電阻的阻值相等Rx=R0試題演練
1.(2013?鄂州)如圖9甲所示的電路,電源電壓保持不變。閉合開關(guān)S,調(diào)節(jié)滑動變阻器,兩電壓表的示數(shù)隨電路中電流變化的圖象如圖9乙所示,根據(jù)圖象的信息可知:(填“甲”或“乙”)是電壓表示數(shù)V2變化的圖象,電源電壓為V,電阻R1的阻值為Ω。
圖92.探究“電流跟電壓、電阻關(guān)系”的過程中,某同學按如圖10所示的電路圖連接實物,請你用筆畫線代替導線幫助他將實物電路連接好。要求滑片在右端時滑動變阻器的阻值最大。
圖10步驟1:保持定值電阻R的阻值不變,閉合開關(guān)S后,使R兩端的電壓成倍數(shù)變化,如2V、4V、6V,分別讀出并記錄對應于不同電壓下的電流表示數(shù),比較每次電流表的示數(shù)是否成整數(shù)倍的變化。
步驟2:保持每次定值電阻兩端的電壓不變,換用不同的定值電阻,使電阻成整數(shù)倍的變化,如5Ω、10Ω、15Ω,分別讀出并記錄對應于不同阻值的電流表的示數(shù),比較每次的電阻值與電流值的乘積是否相等。
(1)“步驟1”的設(shè)計目的是為了探究
。
(2)當某同學在按“步驟2”做實驗時,選一個“5Ω”的電阻,測得電流表示數(shù)為0.2A,當換“10Ω”來做時,發(fā)現(xiàn)電流表的示數(shù)不是0.1A,(不考慮溫度對電阻的影響),你認為電流表的讀數(shù)將會(填“大于”或“小于”)0.1A,滑片應該向(填“左”或“右”)移動,此時,手和眼睛的分工是:手;眼。
3.(2012?成都)在探究“電流與電壓、電阻的關(guān)系”的過程中,兩小組同學提出了以下猜想:小組1猜想:電流可能跟電壓成正比;小組2猜想:電流可能跟電阻成反比。
(1)小組1的做法是:按圖11甲所示連接電路,此時開關(guān)應處于(填“斷開”或“閉合”)狀態(tài)。保持定值電阻R=10Ω不變,閉合開關(guān)S后,調(diào)節(jié)滑動變阻器R′,得到多組數(shù)據(jù)。在分析數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上得出正確結(jié)論。
(2)小組2連接了如圖11乙所示的電路圖。
圖11正確的實驗步驟為:
①讓5Ω電阻接入電路,閉合開關(guān),調(diào)節(jié)滑動變阻器,使電壓表的示數(shù)為1.5V,記錄電流表示數(shù);
②將5Ω電阻換成10Ω電阻,閉合開關(guān)后發(fā)現(xiàn)電壓表示數(shù)大于1.5V,應將滑動變阻器的滑片向(填“左”或“右”)移動,當觀察到電壓表示數(shù)為V時,記錄電流表示數(shù)。
③將10Ω電阻換成15Ω電阻,閉合開關(guān)后發(fā)現(xiàn):當滑動變阻器的滑片移動到最右端時,電流表和電壓表的示數(shù)如圖12所示。出現(xiàn)上述情況的原因可能是()
圖12A.滑動值太大
B.滑動變阻器最大阻值太小
C.滑動變阻器斷路
D.定值電阻短路
4.(2013?淄博)小娟利用如圖13所示的器材測量小燈泡的電阻,已知小燈泡的額定電壓為2.5V。
(1)請用筆畫線代替導線將電壓表正確接入電路。
圖13圖14(2)在閉合開關(guān)前,滑動變阻器的滑片應調(diào)到最(填“左”或“右”)端,電路連接正確后閉合開關(guān),小娟發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮、電壓表無示數(shù)、電流表有示數(shù),移動滑動變阻器的滑片時,電流表的示數(shù)會變化,則故障原因可能是小燈泡(填“斷路”或“短路”)。
(3)故障排除后,小娟根據(jù)測得的數(shù)據(jù)繪制了小燈泡的電流隨電壓變化的圖象(如圖14所示)。由圖象可知,小燈泡正常工作時的電阻是Ω,當小燈泡兩端的電壓為1V時,小燈泡的電阻是Ω。進一步分析圖象可以發(fā)現(xiàn)小燈泡的電阻不斷變化,這是因為燈絲的電阻隨溫度的升高而(填“增大”或“減小”)。
5.(2013?黑河)物理學習小組在“測量定值電阻阻值”的實驗中:
(1)請用筆畫線代替導線,將圖15中的實物圖連接完整。
圖15(2)閉合開關(guān)前,滑動變阻器的滑片P應移到(填“A”或“B”)端。
圖16(3)該小組同學在連線時,不小心將線連錯了,開關(guān)閉合后,移動滑動變阻器的滑片P時,發(fā)現(xiàn)電流表示數(shù)變大,電壓表示數(shù)卻變小,產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因是。糾正錯誤后,移動滑動變阻器的滑片P,使電壓表的示數(shù)為3V時,電流表的示數(shù)如圖16所示,則該定值電阻阻值為Ω。他們認為這個結(jié)果就是定值電阻的準確阻值,你認為合理嗎?,理由是。
(4)小組同學做完該實驗后,又思考該電路還能用來研究實驗。(寫出一條即可)
6.(2013?南昌)在測額定電壓為2.5V的小燈泡電阻的實驗中:
圖17(1)如圖17所示,榮榮同學所連接的電路存在錯誤,但只需改動一根導線,即可使電路連接正確。請你在應改動的導線上打“×”,并用筆畫線代替導線在圖中畫出正確的接法。
(2)電路正確連接后,閉合開關(guān),小燈泡不發(fā)光,電流表有示數(shù),電壓表幾乎沒有示數(shù),出現(xiàn)這一故障的原因可能是。
(3)排除故障后,榮榮同學進行了四次測量,并將部分實驗數(shù)據(jù)和現(xiàn)象記錄在下面的表格中,請你幫他將表中未填的數(shù)據(jù)和現(xiàn)象填寫完整。
實驗序號U/VI/AR/Ω燈泡亮度10.50.133.8不亮21.00.185.6燈絲暗紅31.50.217.1微弱發(fā)光42.50.25(4)榮榮同學分析以上實驗數(shù)據(jù),發(fā)現(xiàn)小燈泡的電阻值存在明顯差異,原因可能。
7.(2013?哈爾濱)小明想用“伏安法”測量未知電阻Rx的阻值,所用器材如下:電源(電壓恒為3V),電流表、電壓表、滑動變阻器、開關(guān)各1個。
圖18(1)連接如圖18甲所示的電路,閉合開關(guān)發(fā)現(xiàn)電流表無示數(shù)、電壓表示數(shù)為3V,則可能是由于Rx所在的支路而造成的(填“短路”或“斷路”)。排除故障后,調(diào)節(jié)滑動變阻器滑片,當電壓表示數(shù)是1.6V時,電流表示數(shù)如圖8乙所示,則此時Rx的阻值是Ω。
(2)小明找來若干已知適當阻值的定值電阻(R1、R2、R3…),借助此電路繼續(xù)實驗,探究“串聯(lián)電路的等效電阻”。
①小明要說明某兩個電阻的串聯(lián)電阻與電阻Rx是等效的,請你在第(1)問實驗的基礎(chǔ)上寫出接下來的具體做法:
。
②請你設(shè)計探究“串聯(lián)電路等效電阻”實驗的表格。
圖198.(2013?吉林)為粗略測定一個滑動變阻器的最大電阻R,小明按如圖19正確連成電路。其中電源電壓大于6V,電壓表僅有0~3V量程可用,燈泡L的額定電壓是3V、電阻是R0(阻值不變)。實驗步驟:
(1)使滑片P處于阻值最大的位置,閉合開關(guān)S,電壓表示數(shù)為U1;
(2)調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片P至中間位置,電壓表示數(shù)為U2,此時滑動變阻器連入電路中的電阻為R′。由導體電阻與的關(guān)系可知R′=0.5R,則R=(用相應的字母表示)。假如滑動變阻器的阻值太大,電壓表示數(shù)會,導致誤差太大。這種情況下,只需要再增加(限一種器材),仍可粗略測定滑動變阻器的最大電阻R。
9.(2013?營口)小明用圖20甲所示的電路測量額定電壓為2.5V的小燈泡電阻,圖20乙是小明未完成連接的實驗電路。
圖20(1)請你按照電路圖,用筆畫線代替導線,完成圖20乙中實驗電路的連接。
(2)小明將電路連接正確后,閉合開關(guān),調(diào)節(jié)變阻器的滑片,使小燈泡剛好正常發(fā)光,此時電流表的示數(shù)如圖21甲所示,電流表的示數(shù)是A,小燈泡的阻值是Ω(小數(shù)點后保留一位)。
(3)當電壓值改變的時候,小燈泡的阻值(填“變化”或“不變”)。
(4)小明又想測某未知電阻Rx的阻值,設(shè)計了如圖21乙所示電路(R0為已知阻值的定值電阻),并設(shè)計了如下實驗步驟,請幫他把缺少的步驟補全,并寫出Rx的表達式。
圖21實驗步驟:
A.按照設(shè)計的電路圖連接電路;
B.斷開S2、閉合S1,記錄電流表示數(shù)為I1;
C.。
表達式:Rx=(用已知和測量的物理量的符號表示)。
10.(2013?黃石)在“測量未知定值電阻Rx的阻值”實驗中,請回答如下問題:
圖22(1)請將圖22a連接的實物圖在方框內(nèi)畫出對應的電路圖。
(2)某同學連完電路后,用開關(guān)試觸發(fā)現(xiàn)電流表、電壓表分別出現(xiàn)了如圖b、圖c所示情況,則電流表產(chǎn)生此現(xiàn)象的原因是;電壓表產(chǎn)生此現(xiàn)象的原因是。
(3)某同學將電路錯誤地連接成了如下電路所示(圖23)情形,實驗得到了多組U、I值,如下表格所示,請根據(jù)題中所給數(shù)據(jù)描點作圖(圖24)。12345U/V54321I/A0.10.20.30.40.5圖23圖24(未完待續(xù))
參考答案
一、探究電路中的電流、電壓規(guī)律
試題演練
1.(1)斷開(2)L1短路L2斷路(3)不能電壓表正負接線柱接反了⑷只做了一次實驗更換不同規(guī)格的小燈泡重復該實驗
2.①斷開②電流沒有單位③一各支路電流之和
3.(1)如圖所示(2)斷開0~15V(3)串聯(lián)電路兩端的總電壓等于各串聯(lián)電阻兩端的電壓之和
3題答案圖4.(1)電壓表(2)選取一個電阻接入電路電流為0.2A時串聯(lián)電路的總電阻(3)15尋找更多的電阻繼續(xù)實驗
解析:(1)在探究“串聯(lián)電路中電壓的規(guī)律”中要用到的實驗器材已有了電池、電阻、開關(guān)、導線還要用到電壓表。
(2)在探究“串聯(lián)電路電阻的規(guī)律”的實驗中,要用等效替代的方法來尋找串聯(lián)電路中總電阻和分電阻的關(guān)系,具體做法是,用一個電阻去替代原有電路中串聯(lián)的電阻R1和R2,這個能替代R1和R2的電阻,能在電路中起的作用是電路中的電流為I=U/(R1+R2)=3V/(5Ω+10Ω)=0.2A時,這個電阻就是這個串聯(lián)電路的總電阻。
(3)R總=U/I=3V/0.2A=15Ω;要得到“串聯(lián)電路電阻的規(guī)律”,只憑一組實驗數(shù)據(jù)是不行的,要尋找更多的電阻繼續(xù)實驗。
5.(1)并聯(lián)電路的總電阻小于任何一條支路的電阻(2)串聯(lián)電路的總電阻大于任一串聯(lián)部分的電路的電阻(3)等效替代法
二、探究決定電阻大小的因素
試題演練
1.(1)AB(2)AD(3)l0
2.(1)如圖所示
2題答案圖(2)B導體兩端的電壓與導體的長度成正比根據(jù)歐姆定律可得,在電流相同時,導體兩端的電壓與導體的電阻成正比,所以導體兩端的電壓與導體的長度成正比
3.(1)A(或左)(2)0.03(3)乳膠管被拉長的過程中液柱的橫截面積變小,而橫截面積變小也會導致液柱的電阻變大
解析:(1)此時變阻器的滑片右邊的電阻絲接入電路,故當滑片在最左端時連入電路的電阻最大,故閉合開關(guān)前,滑動變阻器的滑片應處在A端。(2)第1次實驗中的乳膠管兩端的電壓是9V,其電阻是300Ω,此時通過該乳膠管的電流是I=U/R=9V/300Ω=0.03A,即電流表的示數(shù)為0.03A。(3)當材料和橫截面積一定時,導體的電阻與其長度成正比。但是通過多次實驗發(fā)現(xiàn),當液柱長度變?yōu)樵瓉?倍時,其電阻大大超過原來的2倍,因為乳膠管被拉長的過程中液柱的橫截面積變小,故橫截面積變小導致液柱的電阻變大。
三、伏安法測電阻
試題演練
1.乙620
2.如圖所示(1)在電阻一定時,電流與電壓的關(guān)系(2)大于右調(diào)節(jié)滑動變阻器觀察電壓表
2題答案圖解析:(1)探究電流與電壓的關(guān)系時,控制電阻R不變,改變導體兩端的電壓,記錄每次通過導體的對應電流?!安襟E1”的設(shè)計目的是為了探究導體的電阻一定時,電流與電壓的關(guān)系。
(2)當某同學在按“步驟2”做時,選一個“5Ω”的電阻,測得電流表示數(shù)為0.2A,當換“10Ω”來做時,“10Ω”兩端的電壓大于1V,電流表的讀數(shù)將大于0.1A,為使電壓表的示數(shù)保持1V不變,應使滑動變阻器的滑片向右移動。此時手和眼睛的分工是:手移動滑動變阻器,眼觀察電壓表示數(shù),直至示數(shù)為1V。
3.(1)斷開(2)②右1.5③B
解析:(1)連接電路時,開關(guān)應處于斷開狀態(tài),從而保護電路。(2)②將5Ω電阻換成10Ω電阻,閉合開關(guān)后發(fā)現(xiàn)電壓表示數(shù)大于1.5V,為保持電壓表的示數(shù)是1.5V不變,應減小電路中的電流,即增大電路中的總電阻,滑動變阻器的滑片應向右移動從而增大連入電路中的電阻。③由圖12可知,將10Ω電阻換成15Ω電阻、滑片移動到最右端時電壓表的示數(shù)大于1.5V,說明定值電阻分得的電壓仍然太大,即電路中的電流仍較大,所以滑動變阻器的最大阻值太小。
4.(1)如圖所示(2)左短路(3)8.35增大
4題答案圖解析:(1)電流表串聯(lián)在電路中,電壓表與小燈泡并聯(lián)。(2)為了防止電路中的電流過大燒毀電表或用電器,在閉合開關(guān)前,應將滑動變阻器的滑片移至阻值最大位置,故將滑片調(diào)到最左端。實驗時發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮、電壓表無示數(shù)、電流表有示數(shù),故障的原因可能是小燈泡短路。(3)小燈泡正常發(fā)光的電壓為2.5V,由小燈泡的電流隨電壓變化的圖象可知,小燈泡正常發(fā)光的電流為0.3A,小燈泡正常工作的電阻是R=U/I=2.5V/0.3A≈8.3Ω,
當小燈泡兩端的電壓為1V時,小燈泡的電阻是R=U/I=1V/0.2A=5Ω。分析圖象可以發(fā)現(xiàn)小燈泡的電阻隨溫度的升高而增大。
5.(1)如圖所示(2)B(3)電壓表與滑動變阻器并聯(lián)了10不合理沒有多次測量取平均值(4)電流與電壓的關(guān)系(其他合理即可得分)
5題答案圖6.(1)如圖所示(2)小燈泡短路(3)10正常發(fā)光(4)燈絲的電阻受溫度影響
6題答案圖7.(1)斷路5
(2)①實驗步驟:a.如圖甲,拆下Rx,將這兩個電阻串聯(lián)接入電路,替換Rx。b.把滑動變阻器的滑片調(diào)到最左端,閉合開關(guān),再把滑片調(diào)回原來位置,觀察電流表仍為原來的示數(shù)
②根據(jù)實驗需要測量的量,實驗數(shù)據(jù)記錄表格如下表所示:
實驗次數(shù)串聯(lián)電阻U/VI/ARx/ΩR等效/Ω1R1、R22R3、R43R5、R68.(2)長度2(U2-U1)2U1-U2?R0太小電流表
9.(1)如圖所示
9題答案圖(2)0.38.3(3)變化(4)斷開S1時閉合S2,記錄電流表的示數(shù)為I2(或S1、S2都閉合時,記錄電流表的示數(shù)為I2)
I1R0I2或I1R0I2-I1
10.(1)如圖所示(2)電路中的電流表所選擇的量程大小電壓表的正負接線柱接反了(3)如圖所示
10題答案圖