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导线PM断路
0.52 A
向左移动变阻器的滑片,使电压表的示数为2.0 V
$\dfrac{1}{R}$
电阻
断开
B
0.3
9
探究在电阻不变时,电流与电压的关系

滑动变阻器接入电路中的阻值过大,电路中电流很小
3.3
8.3

滑片移动至阻值最大端时,灯泡两端的电压、通过的电流最小,灯泡不发光,温度最低,测量的灯泡的电阻更接近未通电时灯泡的电阻
【分析】
这道题是电学探究类实验题,我们可以按小问逐个梳理思路:
1. 第(1)问连接实物图:先对照甲图的串联逻辑,明确定值电阻、滑动变阻器、电流表串联,电压表并联在定值电阻两端,结合后续实验电流不超过0.6A的特点选择对应量程接线即可。
2. 第(2)问故障判断:两表都无示数说明电路大概率是断路故障,用外接电压表逐段检测,若电压表有示数说明电压表两端到电源两极是通路,无示数说明对应段外存在断路,逐步推导就能锁定断路位置。
3. 第(3)问电流表读数:先确定量程是0~0.6A,明确分度值为0.02A,对应指针位置读数即可。
4. 第(4)问实验操作:更换更大的定值电阻后,根据串联分压规律,定值电阻两端电压会升高,本实验要控制定值电阻两端电压不变,所以需要调大滑动变阻器接入的阻值,让定值电阻电压回落至设定值2V。
5. 第(5)问绘制图像:先把每组电阻值换算为1/R,对应描出所有数据点,再用直线拟合得到过原点的图像即可。
6. 第(6)问结论推导:过原点的I-1/R直线说明两个量成正比,反向推导就能得到电流和电阻的反比例关系。
【解析】
(1) 按照电路图的串联关系,将滑动变阻器左下接线柱接入电路,电流表选择0~0.6A量程串联在电路中,电压表并联在定值电阻两端,完成实物连线。
(2) 闭合开关后电流表、电压表均无示数,说明电路存在断路故障;外接电压表接M、N示数为0,说明M到电源负极、N到电源正极至少一处断路;接N、O示数为0,说明N到电源负极、O到电源正极至少一处断路;接O、P示数为3V等于电源电压,说明O到电源正极、P到电源负极均为通路,因此断路位置为导线PM断路。
(3) 电流表选用0~0.6A量程,分度值为0.02A,指针对应读数为0.52A。
(4) 用5Ω电阻替换4Ω电阻后,定值电阻阻值变大,根据串联分压规律,定值电阻两端电压大于2V,为控制定值电阻两端电压保持2V不变,需要向左移动变阻器的滑片,增大滑动变阻器接入阻值,使电压表的示数回到2.0V。
(5) 先根据表格数据计算每组R对应的1/R值,将(I,1/R)对应坐标点逐一描在坐标系中,用平滑直线拟合所有点,得到过原点的I-1/R图像。
(6) I-1/R图像是过原点的直线,说明电压一定时,通过导体的电流与电阻的倒数成正比,即电流与电阻成反比。
【答案】
(1) 如图1所示 (2) 导线PM断路 (3) 0.52 A (4) 向左移动变阻器的滑片,使电压表的示数为2.0 V (5) 如图2所示 (6) $\dfrac{1}{R}$ 电阻
【知识点】
探究电流与电阻关系,电路故障分析,串联分压规律
【点评】
本题是电学核心探究实验的经典考题,覆盖了实物连线、故障排查、电表读数、实验操作、图像处理多个考点,重点考察控制变量法在本实验中的应用,通过I-1/R图像的设计引导学生理解反比例关系的线性转化,是中考电学实验的高频题型,需要学生熟练掌握实验全流程的细节逻辑。
【难度系数】
0.6
【分析】
这是一道伏安法测定值电阻的常规实验题,我们可以按照实验操作的逻辑逐步思考:
1. 第一问属于电学实验的基础安全规范,连接电路时如果开关闭合,接线过程中很容易出现误碰短路的情况,损坏元件,因此连接前必须断开开关。
2. 第二问补全实物电路:观察现有电路,开关仅接入了电源正极侧的导线,空余的接线柱还未连接后续电路,滑动变阻器已经接了下端A接线柱,按照“一上一下”的接线要求,只需要把开关的空余接线柱和滑动变阻器上端的C或D接线柱相连,就能形成完整通路,同时保证电流表串联、电压表并联在定值电阻两端,符合实验要求。
3. 第三问判断滑动变阻器初始位置:闭合开关前要将滑片移到接入阻值最大的位置,起到保护电路的作用。本电路滑动变阻器下接线柱接的是A端,滑片移到B端时,接入电路的电阻丝长度最长,阻值最大。
4. 第四问读取电流并计算电阻:电流表选用的是0~0.6A量程,该量程分度值为0.02A,指针指向0.3A刻度线处,得到电流值后,代入欧姆定律R=U/I即可算出定值电阻的阻值。
5. 第五问拓展实验:该电路中定值电阻阻值固定,滑动变阻器可以多次改变定值电阻两端的电压和对应电流,无需额外器材就可以完成探究电流与电压关系的实验。
【解析】
(1)电学实验连接电路前,为避免短路损坏元件,必须断开开关。
(2)实物连线操作:用导线将开关的右侧接线柱与滑动变阻器的上端C(或D)接线柱相连,即可完成完整电路的连接,满足滑动变阻器一上一下的接线规则。
(3)闭合开关前滑动变阻器滑片要置于最大阻值处,本电路接入下接线柱为A,滑片移到B端时接入电阻最大,因此选B。
(4)电流表选用0~0.6A量程,分度值0.02A,读数为0.3A;根据欧姆定律计算定值电阻:$R=\frac{U}{I}=\frac{2.7\ \mathrm{V}}{0.3\ \mathrm{A}}=9\ \Omega$。
(5)保持定值电阻阻值不变,通过滑动变阻器多次改变电阻两端电压,记录多组电压、电流数据,就可以探究电阻不变时电流与电压的关系。
【答案】
(1) 断开
(2) 导线连接开关右接线柱与滑动变阻器上端C(或D)接线柱(图略)
(3) B
(4) 0.3;9
(5) 探究在电阻不变时,电流与电压的关系
【知识点】
伏安法测电阻
滑动变阻器使用
欧姆定律计算
【点评】
本题围绕伏安法测定值电阻的核心实验展开,覆盖了电学实验基础操作、电表读数、欧姆定律计算、实验拓展多个考点,侧重考察学生对常规电学实验原理和操作逻辑的掌握,易错点是0~0.6A量程电流表的分度值判断,整体属于基础实验类考题。
【难度系数】
0.8
【分析】
这是一道伏安法测定值电阻的常规实验题,我们可以按照实验操作的逻辑逐步思考:
1. 第一问属于电学实验的基础安全规范,连接电路时如果开关闭合,接线过程中很容易出现误碰短路的情况,损坏元件,因此连接前必须断开开关。
2. 第二问补全实物电路:观察现有电路,开关仅接入了电源正极侧的导线,空余的接线柱还未连接后续电路,滑动变阻器已经接了下端A接线柱,按照“一上一下”的接线要求,只需要把开关的空余接线柱和滑动变阻器上端的C或D接线柱相连,就能形成完整通路,同时保证电流表串联、电压表并联在定值电阻两端,符合实验要求。
3. 第三问判断滑动变阻器初始位置:闭合开关前要将滑片移到接入阻值最大的位置,起到保护电路的作用。本电路滑动变阻器下接线柱接的是A端,滑片移到B端时,接入电路的电阻丝长度最长,阻值最大。
4. 第四问读取电流并计算电阻:电流表选用的是0~0.6A量程,该量程分度值为0.02A,指针指向0.3A刻度线处,得到电流值后,代入欧姆定律R=U/I即可算出定值电阻的阻值。
5. 第五问拓展实验:该电路中定值电阻阻值固定,滑动变阻器可以多次改变定值电阻两端的电压和对应电流,无需额外器材就可以完成探究电流与电压关系的实验。
【解析】
(1)电学实验连接电路前,为避免短路损坏元件,必须断开开关。
(2)实物连线操作:用导线将开关的右侧接线柱与滑动变阻器的上端C(或D)接线柱相连,即可完成完整电路的连接,满足滑动变阻器一上一下的接线规则。
(3)闭合开关前滑动变阻器滑片要置于最大阻值处,本电路接入下接线柱为A,滑片移到B端时接入电阻最大,因此选B。
(4)电流表选用0~0.6A量程,分度值0.02A,读数为0.3A;根据欧姆定律计算定值电阻:$R=\frac{U}{I}=\frac{2.7\ \mathrm{V}}{0.3\ \mathrm{A}}=9\ \Omega$。
(5)保持定值电阻阻值不变,通过滑动变阻器多次改变电阻两端电压,记录多组电压、电流数据,就可以探究电阻不变时电流与电压的关系。
【答案】
(1) 断开
(2) 导线连接开关右接线柱与滑动变阻器上端C(或D)接线柱(图略)
(3) B
(4) 0.3;9
(5) 探究在电阻不变时,电流与电压的关系
【知识点】
伏安法测电阻
滑动变阻器使用
欧姆定律计算
【点评】
本题围绕伏安法测定值电阻的核心实验展开,覆盖了电学实验基础操作、电表读数、欧姆定律计算、实验拓展多个考点,侧重考察学生对常规电学实验原理和操作逻辑的掌握,易错点是0~0.6A量程电流表的分度值判断,整体属于基础实验类考题。
【难度系数】
0.8
【分析】
首先梳理本题的解题思路:1. 第一问连接电路,伏安法测电阻要求电流表串联在电路中,结合灯泡额定电流选择0~0.6A量程,滑动变阻器遵循“一上一下”的接线规则补全电路即可。2. 第二问回忆滑动变阻器的使用规范,闭合开关前滑片要置于最大阻值处,结合当前滑动变阻器的接线判断最大阻值对应的滑片位置;再根据电流表有偏转说明电路通路,电压表示数极小的现象,分析出电路电流过小、灯泡实际功率不足的故障原因。3. 第三问先读取电流表的示数,结合欧姆定律R=U/I分别计算两个状态下的灯泡电阻,注意按要求保留一位小数。4. 第四问结合灯丝电阻随温度升高而增大的特性,要测量未通电时的电阻,就需要让灯丝温度尽可能接近室温,也就是让灯泡的电压、电流尽可能小,对应滑动变阻器阻值最大的状态,由此选出最合理的方案。
【解析】
(1) 伏安法测量灯泡电阻的实验中,电流表需要串联接入电路,灯泡额定电流为0.3A,因此电流表选择0~0.6A量程,将电流表的0.6A接线柱与滑动变阻器上方任意一个接线柱相连,即可完成电路连接。
(2) 闭合开关前,滑动变阻器的滑片应调到接入电路阻值最大的位置,本电路中滑动变阻器接入左下接线柱,因此滑片位于最右端时接入电阻最大;闭合开关后电流表指针偏转说明电路为通路,电压表示数仅为0.3V,说明灯泡两端实际电压远低于额定电压,电路中电流很小,灯泡的实际功率过小,因此灯泡不发光。
(3) 图乙中电流表选用0~0.6A量程,该量程分度值为0.02A,指针指向0.18A;根据欧姆定律$R=\frac{U}{I}$,此时灯泡电阻$R=\frac{0.6\ \mathrm{V}}{0.18\ \mathrm{A}}\approx3.3\ \Omega$;灯泡正常发光时电压为2.5V,额定电流为0.3A,此时灯泡电阻$R_{\mathrm{额}}=\frac{2.5\ \mathrm{V}}{0.3\ \mathrm{A}}\approx8.3\ \Omega$。
(4) 灯丝的电阻随温度升高而增大,灯泡未通电时灯丝温度等于室温,电阻最小。方案二中将滑片移到滑动变阻器阻值最大端,此时电路总电阻最大,电流最小,灯泡两端的电压和通过的电流都最小,灯丝的温度最低,最接近未通电时的室温,测得的电阻最接近灯泡未通电时的真实电阻,因此方案二最合理。
【答案】
(1) 电流表0.6A接线柱与滑动变阻器上方任一接线柱相连(图略)
(2) 右;滑动变阻器接入电路中的阻值过大,电路中电流很小
(3) 3.3;8.3
(4) 二;滑片移动至阻值最大端时,灯泡两端的电压、通过的电流最小,灯泡不发光,温度最低,测量的灯泡的电阻更接近未通电时灯泡的电阻
【知识点】
伏安法测电阻;滑动变阻器使用;灯丝电阻与温度关系
【点评】
本题围绕伏安法测小灯泡电阻的核心实验展开,综合考查了电路连线、实验操作规范、故障分析、欧姆定律计算以及实验方案评估等多个考点,重点突出了灯丝电阻随温度变化的特性,引导学生结合实验目的筛选最优测量方案,能够有效检验学生的实验探究综合能力。
【难度系数】
0.6