2022年中考物理总复习专题限时训练-电学实验（二）

这是一份2022年中考物理总复习专题限时训练-电学实验（二），共10页。
一．课堂训练
1．小明用图甲所示的电路，探究“电流与电阻的关系”，电源电压为3V且保持不变，滑动变阻器规格为“50Ω，2A”，定值电阻10Ω、20Ω、30Ω、50Ω的各一个。
（1）请根据图甲所示的电路图用笔画线代替导线将图乙所示的实物连接成完整电路。
（2）小明首先用10Ω电阻实验，闭合开关后发现，无论怎么移动滑片，电流表指针无偏转，电压表指针迅速满偏，则电路中的故障可能是 （填字母）。
A.开关断路 B.滑片接触不良 C.电阻断路 D.电流表短路
（3）排除故障后，小明在移动滑动变阻器滑片的过程中，眼睛应注意观察 （选填“电流表”、“电压表”或“滑动变阻器”），之后将10Ω电阻换成20Ω电阻，继续调节滑动变阻器滑片向 端（选填“A”或“B”）移动，直至 。
（4）小明根据记录的实验数据，绘制成了图丙所示的图像，由此可得结论： 。
（5）小明又想测量某未知电阻Rx的阻值，设计了如图丁所示的电路（R0为已知阻值为R0的定值电阻），并设计了如下实验步骤，请帮助他把缺少的步骤补全，并写出Rx的表达式。
实验步骤：
A.按照设计的电路图连接电路。
B.开关S断开时，读出电流表的示数，记为I1。
C. 。
表达式：Rx＝ （用已知物理量和测量出的物理量符号表示）。
2．在探究“通过电阻的电流跟其两端电压的关系”时，小明连接成如图甲所示的实验电路。
（1）实验电路中有一个仪器连接错误，请在实物图中只改变一根导线，使该仪器正常工作。（用“×”标出需要改动的导线，并画出改接的导线，要求滑片在最左端时连入电路中的电阻最大）
（2）实验过程中，电流表指针偏转角度很小，如图乙所示，这时小明应该选择 A量程。
（3）小明通过实验得到定值电阻R1、R2对应的I﹣U关系图象，如图丙所示。由图象得出：
①当电阻一定时，通过导体的电流与导体两端的电压成 （选填“正比”或“反比”）关系；
②定值电阻R1 （选填“＞”“＜”或“＝”）R2。
（4）小明还想利用这个电路进一步探究“通过导体的电流与导体电阻的关系”，在实验过程中，小明先后用5Ω，10Ω，15Ω的电阻替换原来的定值电阻R，某次把定值电阻5Ω替换成10Ω时，接下来的操作是 ，使 示数保持不变，然后记录电流表的示数。可以总结出结论：当电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻成 （选填“正比”或“反比”）关系。
3．小红同学在物理实验操作考试中抽到考题《用伏安法测量某未知电阻的阻值》的实验，实验电路图如图甲所示，请你帮他完成下列问题：
（1）根据电路图，把图乙中所缺失的导线连接起来；
（2）开关闭合前，滑动变阻器的滑片应滑到最 （选填“左”或“右”）端；
（3）闭合开关，发现电压表的指针出现反偏，原因是 。
（4）通过三次实验得出的实验数据如表所示：
第三次得出的电流如图丙所示，根据所提供信息求出所测未知电阻的阻值为 Ω。
（5）实验中多次实验的目的是 。
4．在利用“伏安法”测量灯泡电阻值的实验中：
（1）闭合开关S前，应把图甲中滑动变阻器的滑片P置于最 （选填“左”或“右”）端；
（2）连好电路，闭合开关S，灯泡L不亮，电压表示数为零。为找出电路故障，将电压表拆下并分别测量如图甲所示AB两点间以及AC两点间和AD两点间电压。发现UAB＝UAC＝0，UAD＞0。基于此现象，可以初步判断是 发生了断路故障（请写出元器件名称或用两个字母表示具体的导线）。
（3）排除故障并检查电路连接正确后，闭合开关S，滑动变阻器的滑片P滑动到某一位置时，电压表的示数如图乙所示，电流表的示数如图丙所示，电压表的示数为 V，此时灯泡的阻值为 Ω。
二．课后练习
5．小龙同学利用如图甲所示的电路“探究电流与电压、电阻的关系”，所选择的器材有新干电池两节，5Ω、10Ω、15Ω、20Ω的定值电阻各一只，“30Ω 1A”的滑动变阻器，电压表、电流表、开关各一只，导线若干。
（1）如图甲连接的实物图中有一根导线连接错了，请你在按错的那根导线上画“×”，并用笔画线代表导线将电路连接正确（要求导线不能交叉）；
（2）小龙选择了一个10Ω的电阻，将电路正确连接后，闭合开关前发现电流表指针位置如图乙所示，接下来的操作是 。
（3）闭合开关，移动滑片，发现电流表有示数，电压表无示数。可能的故障是定值电阻R （选填“断路”或“短路”）；
（4）排除故障后，小龙首先探究电流与电压的关系。小龙将多次测量所得数据的结果绘制成如图丙所示的U﹣I图像，可得出结论：当电阻一定时，流经导体的电流与导体两端的电压成 ；
（5）小龙继续探究电流与电阻的关系。
①他首先把5Ω电阻接入电路，移动滑片置于阻值最大处，闭合开关，缓慢移动滑片，直到使电压表指针如图丁所示，则电压表示数为 V，接下来用10Ω的电阻代替5Ω的电阻做实验时，应将滑片从上一位置向 （选填“左”或“右”）滑动，使电压表示数保持不变；
②他又分别将15Ω和20Ω的电阻接入电路进行实验，当20Ω的电阻接入电路后，无法将电压表示数调节到用5Ω的电阻进行实验时的控制电压值。为了用以上四个电阻都能完成实验，定值电阻两端所控制的电压应该不低于 V；
③在完成以上四组实验的电路状态中，移动滑片，在保证电路安全的情况下，滑动变阻器可达到的最大功率为P1，定值电阻R的功率最大值为P2，P1：P2的比值为 。
6．某物理兴趣小组在做“伏安法测电阻”实验，设计的电路图如图甲所示。
（1）按电路图连接好电路，闭合开关S后发现电流表指针几乎不动，而电压表示数较大，如果电路中仅有一处故障，则可能是 ；
（2）排除故障后，再闭合开关S，电流表和电压表的示数如图乙所示，则待测电阻R的阻值为 ；（保留一位小数）
（3）在甲图电路中，若考虑电表内阻的影响，则所测量的电阻值 （选填“大于”、“小于”或“等于”）电阻的真实值；
（4）按甲图电路来做实验只能测出一组R的阻值，小明想多测几组数据，通过取平均值来减小误差，请你帮他设计一种可能的方案，完成该实验，并把你设计的电路图画在虚线框内。
7．现用图甲所示电路测量小灯泡的电阻。
（1）连接好实验电路，开关S闭合前，应将滑动变阻器的滑片P移至 端（选填“A”或“B”）。
（2）连接好电路，检查无误后，闭合开关S，发现小灯泡不亮，无论怎样移动滑动变阻器的滑片P，电压表均有示数且接近电源电压，电流表始终无示数，产生这种现象的原因是 。（选填选项前的字母）
A．小灯泡短路
B．小灯泡断路
C．滑动变阻器短路
D．滑动变阻器断路
（3）排除故障后，闭合开关S，调节滑动变阻器的滑片P，电压表示数为2.4V时，电流表的示数如图乙所示，则此时小灯泡的电阻为 Ω。
2022年中考物理总复习专题限时训练-电学实验（二）
参考答案与试题解析
一．实验探究题（共7小题）
1．【解答】解：（1）由电路图可知，电压表与定值电阻并联，滑动变阻器采用“一上一下”的原则与定值电阻串联，如图所示：
；
（2）电流表无示数，说明电路可能断路；电压表指针迅速满偏，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，与电压表并联的定值电阻断路了，故选C；
（3）由图象可知，电阻两端的电压：UV＝IR＝0.1A×2Ω＝﹣﹣﹣﹣﹣＝0.4A×5Ω＝2V，
根据串联电路的分压原理可知，将定值电阻由10Ω改接成20Ω的电阻，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，根据串联电路电压的规律可知，为了保持定值电阻两端电压不变，应增大滑动变阻器分得的电压，由串联分压的分压原理可知，应增大滑动变阻器连入电路中的电阻，所以滑片应向A端移动，眼睛注意观察电压表，使电压表的示数为2V不变；
（4）由图像可知，导体的电阻增大，通过导体的电流减小，通过导体的电流与导体的电阻的乘积保持不变，故可得出结论：电压一定时，通过导体的电流与其电阻成反比；
（5）实验步骤：
A、按照设计的电路图连接电路。
B、开关S断开时，读出电流表的示数，记为I1，此时定值电阻与待测电阻串联，由电阻的串联特点可知：R串＝Rx+R0，由欧姆定律可得：U＝I1（Rx+R0）；
C、闭合开关S，读出电流表的示数，记为I2，此时只有待测电阻连入电路，由欧姆定律可得：U＝I2Rx。
电源电压不变，所以有：I2Rx＝I1（Rx+R0），
解得：Rx＝•R0。
故答案为：（1）如图所示；（2）C；（3）电压表；A；电压表的示数为2V；（4）电压一定时，通过导体的电流与其电阻成反比；（5）闭合开关S，读出电流表的示数，记为I2；•R0。
2．【解答】解：（1）图1中，滑动变阻器上面的两个接线柱接入电路，相当于接入一根导线，起不到保护电路和调节电压的作用，应改为“一上一下”接入电路，滑片在最左端时连入电路中的电阻最大，故应将滑动变阻器右下接线柱与定值电阻串联，如下图所示：
；
（2）实验过程中，电流表指针偏转角度很小，如图乙所示，说明电流表选择量程太大，这时小明应该选择0～0.6A的量程；
（3）①根据绘制出I﹣U图象，图丙中R1、R2为过原点的倾斜直线，故可得出结论：在电阻一定时，通过导体的电流跟导体两端的电压成正比；
②在纵坐标上取一点作横坐标的平行线，与两图象相交于两点，则这两点的电流相同，而R2对应的电压大，R1对应的电压小，说明R1＜R2；
（4）先后用阻值不同的电阻替换原来的定值电阻R，实验中应保持定值电阻两端的电压不变，故应调节滑动变阻器的滑片，使电压表的示数不变；
可以总结出结论：当电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻成反比关系。
故答案为：（1）如上图所示；（2）0～0.6；（3）①正比；②＜；（4）调节滑动变阻器的滑片；电压表；反比。
3．【解答】解：（1）滑动变阻器上下各选一个接线柱与电阻串联在电路中，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滑到阻值最大处，即最左端；
（3）闭合开关，发现电压表的指针出现反偏现象，说明电压表的正负接线柱接反；
（4）第三次得出的电流如图丙所示，电流表选用小量程，分度值0.02A，其示数为0.4A；
三次测得电阻分别为：
R1＝＝＝6Ω，R2＝＝≈5.7Ω，R3＝＝≈6.3Ω，
所测未知电阻的阻值为：
R＝＝＝6.0Ω；
（5）实验中需多次移动滑动变阻器的滑片，多次实验的目的是多次测量取平均值减少误差。
故答案为：（1）如上图所示；（2）左；（3）电压表的正负接线柱接反；（4）0.4；6.0；（5）多次测量取平均值减少误差。
4．【解答】解：（1）为了保护电路，闭合开关S前，应把图甲中滑动变阻器的滑片P置于阻值最大处，即最左端；
（2）观察到灯泡L不发光，电压表示数为零，有可能是灯泡短路或断路造成的，UAD＞0，说明AD以外都是通路，从D点、灯丝、电流表、滑动变阻器到电压的正负极是通路，所以是AD之间发生了断路；又根据，UAB＝UAC＝0，则说明AB，AC中间不可能断路，则说明是CD中间断路；
（3）排除故障并检查电路连接正确后，闭合开关S，滑动变阻器的滑片P滑动到某一位置时，电压表的示数如图乙所示，电压表选用小量程，分度值0.1V，其示数为2V；电流表的示数如图丙所示，电流表选用小量程，分度值0.02A，其示数为0.5A，此时灯泡的阻值为：
R＝＝＝4Ω。
故答案为：（1）左；（2）CD处导线断路；（3）2；4。
5．【解答】解：（1）原电路中，电流表与电阻并联，电压表串联在电路中是错误的，电流表应与电阻串联，电压表与电阻并联，电流通开关回到电源负极，如下图所示：
；
（2）由图乙可知，闭合开关前，电流表指针没有对准零刻度线，原因是电流表没有调零；接下来的操作是：调节电流表的调零螺丝，使指针指到零刻度线处；
（3）电流表有示数，说明电路不是断路，电压表无示数，可能是与电压表并联的支路短路，因此故障可能是与电压表并联的定值电阻R短路了；
（4）分析图丙，发现电流与电压的关系图线是一条经过原点的倾斜的直线，说明二者是成正比例关系，从而可得出结论：电阻一定时，通过导体的电流与导体两端的电压成正比；
（5）①电源为两节新干电池，电源电压为3V，则电压表应接0～3V量程，其分度值为0.1V，电压表的示数为1V；将定值电阻由5Ω改接成10Ω的电阻，根据串联分压原理可知，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；
②由串联电路电压的规律及分压规律有：＝，
实验时控制Uv一定，电源电压U不变，则方程左边为一定值，故右边也为一定值，当变阻器连入电路的电阻最大时，对应的定值电阻应最大，此时，电阻两端的电压最小，即＝，
解得Uv＝1.2V，所以定值电阻两端所控制的电压应不低于1.2V；
③电源电压为3V，电压表接0～3V量程是安全的，因电流表接0～0.6A量程，则电路中最大电流为0.6A；
由P＝UI＝可得，当滑动变阻器接入电路中的阻值为0、定值电阻选最小为5Ω时，此时电路中的电流为：I＝＝＝0.6A，
此时能保证电路安全，电路中定值电阻的电功率最大为：P2＝＝＝1.8W，
滑动变阻器消耗的电功率：P＝I2R滑＝（）2R滑＝＝＝，
当滑动变阻器与定值电阻的阻值相同时，滑动变阻器有最大电功率，此时定值电阻和滑动变阻器平分电源电压，即滑动变阻器有最大电功率时，其两端的电压一定，由P＝UI＝可知，当滑动变阻器电阻取最小为5Ω时，滑动变阻器的电功率最大，
此时滑动变阻器的最大电功率为：P1＝＝＝0.45W，
则P1：P2的比值为：P1：P2＝0.45W：1.8W＝1：4。
故答案为：（1）如图所示；（2）调节电流表的调零螺丝，使指针指到零刻度线处；（3）短路；（4）正比；（5）①1；左；②1.2；③1：4。
6．【解答】解：（1）闭合开关S后发现电流表指针几乎不动，说明电路可能断路；电压表示数较大，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，如果电路中仅有一处故障，则可能是电阻R断路；
（2）排除故障后，再闭合开关S，电流表和电压表的示数如图乙所示，电流表选用小量程，分度值0.02A，其示数为0.3A；电压表选用小量程，分度值0.1V，其示数为2.5V，待测电阻R的阻值为：
R＝＝≈8.3Ω；
（3）电压表与待测电阻并联，电流表测电阻和电压表的电流，所以电流表示数偏大，根据R＝知测量值比真实值偏小，故所测量的电阻值小于电阻的真实值；
（4）按甲图电路来做实验只能测出一组R的阻值，小明想多测几组数据，应在电路中串联一个变阻器，通过变阻器电阻的变化来改变待测电阻两端的电压和通过的电流，设计的电路图画如下所示：
。
故答案为：（1）电阻R断路；（2）8.3Ω；（3）小于；（4）如上图所示。
7．【解答】解：（1）为了保护电路，开关S闭合前，应将滑动变阻器的滑片P移至阻值最大处，即B端；
（2）电流表始终无示数，说明电路可能断路；电压表均有示数且接近电源电压，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，即可能是小灯泡断路，故选B；
（3）排除故障后，闭合开关S，调节滑动变阻器的滑片P，电压表示数为2.4V时，电流表的示数如图乙所示，电流表选用小量程，分度值0.02A，其示数为0.4A，小灯泡的电阻为：
R＝＝＝6Ω。
故答案为：（1）B；（2）B（3）6。
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