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1、11.電學(xué)實驗專題
中考中的電學(xué)實驗題通常圍繞歐姆定律、電阻、電功率及電熱等重要的電學(xué)實驗展開,通過這些科學(xué)探究題來既考查學(xué)生對電流、電壓、電阻與電功率等電學(xué)概念的掌握程度同時還側(cè)重考查學(xué)生對電流表、電壓表與滑動變阻器的熟練使用以及根據(jù)實際需要設(shè)計電路等綜合能力。這就需要學(xué)生對上述知識不但能夠熟練應(yīng)用還要在此基礎(chǔ)上有一定的遷移能力,同時也要能夠熟練運用常見的實驗方法:控制變量法、轉(zhuǎn)換法、比較法等。
要想輕松解答電學(xué)實驗問題,必須扎實掌握以下幾方面的知識:
1、清楚歐姆定律、測電阻、測電功率這三個重要實驗的實驗原理,能根據(jù)實驗原理設(shè)計出電路圖,并說出滑動變阻器在這三個實驗中的作用。
2、
2、能根據(jù)電路圖連接實物圖,并選擇合適的器材(尤其是滑動變阻器的規(guī)格),以及在連實物圖時,能正確選擇電壓表、電流表的量程。
3、知道實驗過程中,滑動變阻器移動時的現(xiàn)象,以及能根據(jù)出現(xiàn)的異?,F(xiàn)象(比如燈泡的亮暗、電壓表與電流表示數(shù)等)推測出電路中存在的故障。
4、會讀電壓表、電流表,能看懂U-I圖象并會進(jìn)行數(shù)據(jù)分析,能用準(zhǔn)確的語言描述結(jié)論。
5、在缺少電壓表或電流表時,能利用所學(xué)電學(xué)知識測出電阻或電功率。
6、能對自己或他人的實驗過程作出合理評估。
解題方法
典例分析
例1、(2020河北)圖1是小明設(shè)計的測量一小燈泡額定功率的電路圖。已知定值電阻Ro=15,滑動變阻器R(20 1
3、A),電源電壓為18V,小燈泡的額定電壓為6V、額定功率約為3W。
(1)閉合開關(guān)S前,滑片P應(yīng)滑到最_______。(選填“左端”或“右端”)
(2)請用筆畫線代替導(dǎo)線將圖2的實物圖補充完整。
(3)小明正確連接電路后,進(jìn)行實驗。小燈泡正常發(fā)光時,電流表的指針如圖3所示,通過小燈泡的電流為___A,其額定功率為______W。
圖3
圖1
圖2
(4)電路中定值電阻Ro的作用是:______________ 。
(5)小明完成上述實驗后,小紅發(fā)觀電流表已壞,她利用剩余器材和老師又給的兩個開關(guān)S1、S2及導(dǎo)
4、線,也完成了對小燈泡額定功率的測量。請你畫出小紅完成實驗設(shè)計的電
路圖。
解析: (1)右端 (2)如下圖
(3)0.48 2.88 (4)分壓,能夠完成對燈泡額定功率的測量 (5)如上圖
可以說本題是初中物理電學(xué)知識的大綜合,題目涉及到的知識點覆蓋了電壓表、電流表與滑動變阻器的正確使用、額定功率的計算、歐姆定律的熟練應(yīng)用、電路設(shè)計等,重要的電學(xué)知識幾乎全部考查到了,本題的難點是第(5)問,需要通過幾個開關(guān)的配合,實現(xiàn)電路的兩個狀態(tài):(1)電壓表并聯(lián)在燈泡兩端,通過調(diào)節(jié)變阻器,使燈泡正常發(fā)光;(2)電壓表還要能并聯(lián)在燈泡和定值電阻的兩端,運用串聯(lián)分壓求出
5、燈泡的額定功率。
【針對訓(xùn)練】
1、(2020河北)探究電流與電壓、電阻的關(guān)系。
【提出問題】通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體兩
端電壓及導(dǎo)體電阻的大小有什么系?
【猜 想】①導(dǎo)體的電阻一定時,通過導(dǎo)體的電流與其兩端電壓成正比。
②導(dǎo)體的電阻一定時,通過導(dǎo)體的電流與其兩端電壓的平方成正比。
③導(dǎo)體兩端的電壓一定時,通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體的電阻成反比。
【實驗器材】電源(電壓恒為4.5?V),
電流表、電壓表各一只,開關(guān)一個,三個定值電阻(5?Ω、10?Ω、15?Ω),兩只滑動變阻器(20?Ω 2?A、50?Ω 1?A),導(dǎo)線若干。
【實驗過程】
圖15
+
-
0.
6、6
3
A
3
V
?15
圖4
(1)根據(jù)圖4所示實物圖在虛線框內(nèi)畫出電路圖。
(2)小明按圖4正確連接電路后,閉合開關(guān),發(fā)現(xiàn)電流表有示數(shù),電壓表指針超過量程。小明操作中的錯誤是 。
(3)小明改正錯誤后繼續(xù)實驗,通過改變定值電阻R兩端的電壓,測得電流、電壓的值如表一。分析數(shù)據(jù)可得出猜想 是正確的。
表一
電壓U/V
1.2
1.6
2.0
2.4
2.8
電流I/A
0.122
0.16
0.20
0.24
0.28
7、
表二
電阻R/Ω
5
10
15
電流 I/A
0.30
0.15
0.10
電阻R/Ω
5
10
15
電流 I/A
0.30
0.15
0.10
(4)小紅在探究猜想③時,先將5?Ω的電阻連入電路中,閉合開關(guān),移動滑片,使與電阻并聯(lián)的電壓表的示數(shù)為1.5?V,并記下電流值;再分別改接10?Ω、15?Ω的電阻,重復(fù)上述實驗,得到了表二中的實驗數(shù)據(jù)。分析數(shù)據(jù)得出,猜想③是正確的。實驗中,小紅多次移動變阻器滑片的目的是 。
(5)小華在探究猜想③時,重新設(shè)計
了電路,保持電壓表的示數(shù)為3?V
8、,得到了與表二相同的數(shù)據(jù),也完成了實驗探究。小華與小紅的實驗相比不同之處是:
。
【知識拓展】
(1)小明實驗時選擇的是 Ω電阻。
(2)小紅實驗時選擇的變阻器規(guī)格是 。
2、(2020河北)小明想測額定電壓為2.5V,正常工作電流小于0.3A的小燈泡的電阻。
(1)圖5是小明沒有連接完的實物電路,請你用筆畫
9、線代替導(dǎo)線將實物圖補充完整。(要求滑動變阻器連入電路的阻值最大)
次數(shù)
U/V
I/A
R/ Ω
1
1.5
0.17
2
2.0
0.18
3
2.5
1.0
4
3
0.23
圖5
(2)連接好電路后,小明進(jìn)行了實驗,記錄的數(shù)據(jù)如下表所示。
請仔細(xì)分析分析實驗數(shù)據(jù),回答以下問題:
①表中有一個明顯的錯誤數(shù)據(jù),請指出錯誤數(shù)據(jù)并分析產(chǎn)生的原因。
。
②小燈泡正常發(fā)光時的電阻為 Ω
10、。
(3)完成上述實驗后,小明想用原電路測量一段電阻絲Rx的阻值(約10Ω)。他用電阻絲替換了燈泡,閉合開關(guān),發(fā)現(xiàn)電壓表已損壞,將其拆除,不改變其他電路元件的連接方式,小明也完成了實驗。請簡述實驗步驟并寫出計算Rx的最后表達(dá)式。(已知滑動變阻器的最大阻值為R0)
實驗步驟:
11、 .。
表達(dá)式:Rx= 。
3、(2020重慶)小雷想知道小燈的亮暗程度與什么因素有關(guān)。于是找來額定電流均小于0.6 A,額定電壓是2.5V的燈L1和額定電壓是3.8V的燈L2,先后接在電源電壓恒為6V的電路中,按照如圖6所示的電路開始探究。
圖6
圖7
(1)請你用筆畫線代替導(dǎo)線,根據(jù)圖6所示的電路圖,將圖7所示實物圖連接完整。
(2)若小雷連接好電路后閉合開關(guān),燈L1幾乎不發(fā)光,移動滑片P也不能改變燈的亮度。原因是他把滑動變阻器的_______、_______.(選填“AB”或“CD”)接線柱接
12、入了電路。
(3)小雷排除故障后,按圖7所示的電路繼續(xù)進(jìn)行實驗:
①閉合開關(guān),滑片P向_______(選填“A"或“B")端移動,使燈L1發(fā)光,測出燈L1的相關(guān)物理量,記錄和計算結(jié)果如下表:
次數(shù)
電壓/V
實際功率/W
電阻Ω
1
1.6
O.20
O.32
8.00
2
2.5
O.24
O.60
1O.42
3
2.8
O.26
O.73
1O.77
②請將記錄數(shù)據(jù)時遺漏的物理量和單位填入表格的空格處。
(4)小雷注意到燈L1的亮度變化是:第二次比第一次亮,第三次比第二次更亮。結(jié)合表中數(shù) 據(jù)得出的結(jié)論是小燈泡越亮,它的實際功率越__
13、______。
(5)用L2替換L1重復(fù)上面的實驗時,需要改變_______表的量程,發(fā)現(xiàn)燈L2的亮度變化規(guī)律與燈L1相似。
(6)小雷在實驗結(jié)束后與同學(xué)們討論:
①有同學(xué)認(rèn)為“用上表中燈L1的3次電阻的平均值代表它的電阻更準(zhǔn)確。"這種說法錯誤的原因是小雷忽略了________對小燈電阻的影響。
②有同學(xué)認(rèn)為“把燈L1換成定值電阻,該實驗可以用來研究導(dǎo)體中的電流與電壓的關(guān) 系。"你認(rèn)為這種說法___________(選填“正確”或“錯誤”)。
4.(2020河北)小明為測量小燈泡正常發(fā)光時的電阻(阻值約為10Q?),設(shè)計了圖8所示的電路圖。
已知電源電壓為6v,燈
14、泡的額定電壓為3.8V,滑動變阻器標(biāo)有“20? lA”字樣。
圖8
圖9
(1)圖9是小明根據(jù)電路圖連接的實物圖。閉合開關(guān)后,移動滑動變阻器的滑片,發(fā)現(xiàn)小燈泡 ;經(jīng)檢查,是由于一根導(dǎo)線連接錯誤。請你在實物圖中連接錯誤的導(dǎo)線上打“×”并補畫出正確的連線。
(2)若電壓表0~15v的量程損壞,為完成實驗,請你使用原有器材重新設(shè)計一個串聯(lián)電路,并將設(shè)計的電路圖畫在下面的虛線框內(nèi)。
(3)根據(jù)你的設(shè)計重新連接電路進(jìn)行實驗。閉合開關(guān),移動滑動變阻器的滑片使電壓表示數(shù)為 v,小燈泡正常發(fā)光,此時
15、電流表的示數(shù)為0.4A,則小燈泡的電阻
是 ?。
5、(2020連云港)某實驗小組做“伏安法測量電阻”的實驗,所用的器材有:電壓為3V
的電源,待測電阻Rx ,以及符合實驗要求的滑動變阻器、電流表、電壓表、導(dǎo)線和開
關(guān)。圖10是沒有連接完整的實物電路。圖10甲
(1)、請你用筆畫線代替導(dǎo)線將實物電路連接完整。
(2)連好電路閉合開關(guān)前,應(yīng)將滑動變
阻器滑片P置于_________端(選填“最
左”或“最右”)。
(3)實驗中,閉合開關(guān),移動滑片.電
流表、電壓表均無示數(shù)。為了檢查電路
故障,他們借助一根檢測導(dǎo)線進(jìn)行檢測,
當(dāng)該導(dǎo)線兩端分別接不同點時.對應(yīng)的
現(xiàn)象如下表所示。由此可以判斷電路發(fā)
生的故障是_______________ 。
(4)排除故障后進(jìn)行實驗,當(dāng)電壓表示數(shù)為2.4V時電流表的示數(shù)如圖11所示,這時電流為_____A,他們利用此組數(shù)據(jù)即得出該待測電阻Rx的阻值,結(jié)束了實驗。你認(rèn)為他們這種做法有何不妥?
答________ 。
圖11