给学生第十五章探究电路专题训练----实验探究题

1第十五章探究电路专题训练实验探究题一、探究影响电阻大小的因素（一）典例解析【例题】（2018•湖州）某科学兴趣小组在探究影响导体电阻大小及灯泡亮暗的因素时。做了如甲图所示的实验：将鳄鱼夹从较长的镍铬合金丝的A端逐渐滑向B端时，发现电流表示数逐渐增大，同灯泡逐渐变亮。（1）通过实验可得出结论：导体的电阻大小与有关；灯泡的亮暗与通过灯泡的电流大小有关。（2）小明认为决定灯泡亮暗的因素只是电流大小，请你设计一个实验来否定小明的观点（只需在相应的方框内画出电路图）。实验材料：两个不同规恪的灯泡L1和L2，电泡组、开关S及导线若干。（3）接下来，小明又做了如下实验：将整条镍合金丝AB接入电路，闭合开关，然后用大功率吹风机先对镍铬合金丝吹一段时间热风，再改用冷风档对镍铬合金吹冷风。在整个过程中观察电流表示数的变化情况，小明所做的这一实验基于的假设是。【分析】（1）将鳄鱼夹从较长的镍铬合金丝的A端逐渐滑向B端时，AB接入电路的长度发生了变化，而导体的材料和横截面积相同，通过电流表示数的变化判断电阻的变化，从而得出导体电阻与长度的关系；（2）探究决定灯泡亮暗的因素是否只与电流有关，应使电流相同而其它条件不同，观察灯泡的亮度是否相同；（3）实验中，导体的材料、长度和横截面积相同，只改变了导体的温度，观察电流表示数是否变化，可得出电阻的大小是否与温度有关。【解答】解：（1）将鳄鱼夹从较长的镍铬合金丝的A端逐渐滑向B端时，电阻丝接入电路中的长度变短了，发现电流表示数逐渐增大，同灯泡逐渐变亮，这说明导体的电阻减小了，即电阻大小与导体的长度有关；（2）实验中，可以将两个不同规恪的灯泡L1和L2组成串联电路，此时通过两灯的电流是相同的，然后通过观察灯泡的亮度来验证小明的观点；如图所示：（3）用大功率吹风机先对镍铬合金丝吹一段时间热风，再改用冷风档对镍铬合金吹冷风，此时会改变导体的温度，根据电流表示数变化可以得出电阻大小与温度的关系；故小明所做的这一实验基于的假设是导体的电阻与温度有关。故答案为：（1）导体长度；（2）如图所示；（3）导体的电阻与温度有关。（二）对应练习1.（2018·乌鲁木齐）某实验小组的同学用铅笔芯探究导体的电阻与长度的关系，如图所示是该实验的电路图。（1）闭合开关,向右移动铅笔芯上的滑片P1，电路中的电流①（选填“变大”“变小”或“不2导体代号长度/m横截面积/mm²材料A10.2锰铜B10.4锰铜C10.6锰铜D0.50.4锰铜E1.50.4锰铜F10.6镍铬合金G10.6铁变”）。（2）如果滑片P1滑动到铅笔芯最右端时，电压表示数很小，应该将滑动变阻器的滑片P2向①移动。（3）移动铅笔芯上面的滑片P1，记录铅笔芯AP1之间的距离和电压表的示数，数据如下：通过数据反映出的规律和①可以推出导体的电阻与导体的长度成②比的结论。若图示位置时电压表示数为0.9V，滑片P2向右移动一段距离，电压表示数变为1.2V，滑片P2再向右移动一段相同的距离，电压表示数为③V。2.（2018·天津）在“探究影响导体电阻大小的因素”时,某实验小组想利用如图所示的电路,分别对导体电阻跟它的长度、横截面积、材料有关的猜想进行实验验证:（1）为验证“导体电阻跟长度有关”,下表中可选用的三种导体是______(填导体代号)；（2）若实验中将电路中的电流表更换为小灯泡,通过观察________也可以判断导体电阻大小,但不足之处是____________________。二、探究电流与电压、电阻的因素（一）典例解析【例题】（2018•苏州）某班同学做“探究电流与电阻的关系”的实验，某小组连接了如图甲所示的实物电路。（1）请在答题卡的方框内画出对应的电路图（2）连接电路时，开关应断开。连好电路后，将电阻箱调至某一阻值，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，使电压表示数为一个适当的值U0，记录电流表的示数和。（3）改变电阻箱的阻值，调节滑动变阻器的滑片，使，并记录相应数据。（4）再次改变电阻箱阻值，发现无论怎样调节滑动变阻器的滑片都不能达到（3）中的要求，引起这种情况的直接原因是。（5）重复步骤（3）多次实验，根据所得数据画出电流随电阻变化的图象如图乙所示。你认为该小组实验时的U0=V。3（6）进一步研究发现由图线上的任一点和坐标轴围成的矩形“面积”大小都相等，由此可以得出的实验结论是。（7）实验结束后，小组间交流时，发现邻组在相同的坐标系中画出的图象如图丙所示，你认为图象不同的原因是。【分析】（1）根据实物图，分析电路结构，画出地应的电路图；（2）为保护电路，在连接电路的过程中，开关应处于断开状态。在探究电流与电阻的关系时，记录的数据是电阻和电流的大小。（3）在“探究电流与电阻的关系”的实验中，更换不同的电阻后，通过调节滑动变阻器，使电阻两端的电压不变；（4）发现无论怎样调节滑动变阻器的滑片都不能达到（3）中的要求，就是电压表的示数无法调节到U0，原因可能是滑动变阻器的电阻太小或接入的电阻阻值过大。（5）根据图乙的数据，任意取一组电流和电阻值，根据欧姆定律计算得出；（6）图线上的任一点和坐标轴围成的矩形“面积”大小都相等，实际是电流与电阻的积相等，从此得出电流与电阻的关系；（7）比较乙、丙两图，在电阻相同时的电流不同，说明电阻两端的电压不同。【解答】解：（1）根据图甲，由电路元件的连接顺序可得电路图如右所示：（2）为保护电路，在连接电路的过程中，开关应处于断开状态；因为要探究电流与电阻的关系，所以须记录电流及电阻的数据进行分析，即要记录电阻箱的阻值；（3）要探究电流与电阻的关系，在改变电阻时要保持电阻箱两端的电压不变，即电压表的示数仍为U0；（4）电阻越大，分得的电压越多，但电阻箱的电阻不断变大时，要使电阻箱两端电压达到U0，须使变阻器的电阻值变大，但不能达到U0时，表明滑动变阻器提供的电阻已达最大值，因而是电阻箱的电阻调得太大了；（5）由图可知：U0=IR=3.0V×2A=6V；（6）由图乙可知，其横轴和纵轴所表示的物理量分别为电阻R及通过的电流I，面积不变，即IR的乘积不变，故表明：当电压一定时，电流与电阻成反比；（7）由图两可知，电阻箱两端的电压U0'=I'R'=3A×1Ω=3V≠U0．即两个小组所画出的图象不同，是因为他们所控制的电阻箱两端电压不同。（二）对应练习1.（2018•天津）在探究电阻一定时电流与电压关系的实验中：（1）请根据图甲所示的电路图，用笔画出导线完成图乙的电路连接：（2）实验过程中得到的部分数据如下表所示。第3次测时，电流表的示数如图丙所示，请将该数据填入表格中实验序号123…电压U/V0.81.62.4…电流I/A0.160.32…（3）在图丁中的坐标轴上标出适当的标度，把上表中的数据在坐标系中描点并连线。42.（2018•菏泽）如图所示，用电流表（0﹣0.6A，0﹣3A）、电压表（0﹣3V，0﹣15V）、定值电阻（5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、30Ω各一个）、滑动变阻器（0﹣50Ω）、电源（6V）、开关和导线若干，探究电流与电阻的关系。（1）请你根据甲图所示的电路图，将乙图中的电路连接完整。（2）滑动变阻器在电路中的作用是。（3）小强做此实验时，在电流表使用无误的情况下，收集测量数据，记录表格如下：小强的五次实验操作中有一次是错误的，请你对小强记录的数据进行分析，你发现第次测量的数据是错误的，错误的原因是。（4）请你根据表中正确的数据，在丙图中绘制出电流随电阻变化的图象。三、伏安法测电阻（一）典例解析【例题】（2018·泰安）某物理兴趣小组利用图甲所示实验电路图同时测量电源电压U0的大小和电阻Rx的阻值，电源电压U0约为2V～3V，Rx的阻值约为6Ω～7Ω。实验室提供如下器材：导线若干、开关、电流表（量程0～0.6A，0～3A）、电压表（量程0～3V，0～15V）、滑动变阻器R（最大阻值为30Ω）。请你思考完成下列问题：（1）按照图甲用笔画线代替导线，连接好图乙中的实物图。（2）用物理量U0、Rx、电流表的示数I写出表示电压表示数U大小的关系式：U=。（3）①正确连接电路后，闭合开关前应使滑动变阻器连入电路的阻值为（选填“最大”或“零”）；②移动滑动变阻器的滑片，读出4组电流表和电压表示数，分别以电流表的示数I电压表的示数U为横坐标和纵坐标，在坐标纸上描点，把这4个点连接起来大致为一条直线（并虚线延长到纵轴），如图丙所示。从图丙中信息可求得：电源电压U0=V，电阻Rx=Ω。5【分析】（1）根据电路图，按照电流顺序连接实物电路，最后再连接电压表。（2）根据串联电路的电压特点和欧姆定律可求电流表的示数I写出表示电压表示数U大小的关系式；（3）①为了保护电路，闭合开关前应使滑动变阻器连入电路的阻值为最大值；②从图丙中选两个点，根据欧姆定律列出方程可解。【解答】解：（1）连接实物图时，根据电流方向，按正极、开关、电流表、变阻器、电阻、负极的顺序连接，最后把电压表与变阻器并联。如下图所示：（2）已知电源电压U0，电阻Rx和滑动变阻器串联，电路中电流为I，电压表测量滑动变阻器的电压，由串联电路的电压特点和欧姆定律；电压表的示数：U=U0﹣Ux=U0﹣IRx；（3）①为了保护电路，闭合开关前应使滑动变阻器连入电路的阻值为最大值；②电阻Rx和滑动变阻器串联，根据欧姆定律可得，U0=U+IRx；U0=2.4V+0.1A×Rx；ⅠU0=1.8V+0.2A×Rx；Ⅱ由Ⅰ、Ⅱ可得，U0=3V；Rx=6Ω。故答案为：（1）如上图；（2）U0﹣IRx；（3）①最大；②3；6。（二）对应练习1.(2018·福建A)用“伏安法”测量电阻Rx的阻值，提供的实验器材有：待测电阻Rx，两节干电池，电流表、电压表、滑动变阻器、开关及导线若干。（1）根据图甲的电路图，用笔画线代替导线将图乙中的实物图连接完整。（2）闭合开关后，移动滑动变阻器的滑片，电压表示数较大且几乎不变，电流表示数始终为零，电路故障可能是_________________。（3）排除故障后，测得多组实验数据，各组数据对应的点已经描在丙图中，请在图中画出Rx的I-U图线，由图可知Rx=_________Ω。（结果保留1位小数）；（4）电流表的电阻随然很小，但也会影响本实验中Rx的测量结果，用丁图的电路进行测量可消除这个影响，R0为定值电阻，实验步骤如下：6①按照丁图的电路图连接电路，将滑动变阻器的滑片置于最大阻值处；②闭合开关S1、S2，移动滑动变阻器滑片，读出电压表的示数U1和电流表的示数I1；③____________，移动滑动变阻器滑片，读出电压表的示数U2和电流表的示数I2；④可得待测电阻Rx=___________（用U1、I1、U2和I2表示）2.（2018赤峰）图甲是测量标有“2.5V”小灯泡电阻的实验。（1）用笔画线代替导线，把实物图连接完整。（2）电路图连接完整后，闭合开关，发现小灯泡不发光，电压表有示数，电流表无示数，原因是小灯泡（选填“短路”、“断路”）。（3）更换小灯泡后，调节滑动变阻器，让小灯泡两端电压逐次下调，测得数据如下表，第2次电压表的示数，如图乙所示，读出数据填入表中相应空白处。实验序号12345电压U/V2.51.71.30.9电流I/A0.280.250.240.210.19算出的电阻R/Ω（4）根据表中电压和电流数据计算出第2次的电阻值填入表中。（5）分析表中数据，得出结论：灯丝电阻值随降低而减小。7第十五章探究电路专题训练实验探究题参考答案一、探究影响电阻大小的因素1.（1）①不变（2）①右（3）①欧姆定律②正③1.82.（1）BDE（2）灯泡的亮度；不能较准确地反映电路中电流的变化二、探究电流与电压、电阻的因素1.（1）如下左；（2）0.48；（3）如图所示。2.（1）如下左；（2）控制电阻的电压不变；（3）2；没有控制电阻的电压不变；（4）如下右所示。三、伏安法测电阻1.（1）如下左图（2）电流表断路（电阻Rx断路）（3）5.5（4）断开S2；2121UUII82.（1）如下图所示；（2）断路；（3）2；（4）8；（5）电压的。