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中考考前优生特训：电学探究题
一、实验探究题
1．在探究“串联电路各点间电压关系”的实验时，有多个不同规格的灯泡可供选择，小明把其中两只灯泡L1、L2串联起来接到电源上，如图所示。
（1）当分别把电压表连在图中AB两点、BC两点及AC两点时，闭合开关后测得的数据是：UAB=12 V、UBC=0 V、UAC=12 V，则故障可能是　 　。(答出一处即可)
（2）故障排除后，小明进行了实验，测得UAB=4 V、UBC=8 V、UAC=12 V，于是他就得到结论：串联电路中，总电压等于各部分电路两端电压之和。请你对他的实验进行评估：　 　。
2．（2022八下·慈溪期中）小宁用如图所示电路研究电阻的并联
（1）按电路图连接电路，闭合开关S，电流表A1、A2、A3的 示数分别为0A、0.40A和1.20A。如果电路元件完好，接线时发生了错误，该错误是　 　。
（2）使用电流表时，当被测电流值大于电流表量程的一半时， 能减小实验误差。本实验所用电源电压为8V，电流表有两个量程（0 0.6A、0 3A）。为减小实验误差，小宁重新选择定值电阻，实验室里可供选择的定值电阻的阻值有：5Ω、10Ω、20Ω、50Ω，应该选用的2个电阻阻值分别为　 　。
3．（2023八下·鄞州期中）小煦和小科一起探究电流与电阻的关系。器材有新干电池两节，5Ω、10Ω、20Ω的定值电阻各一只，“20Ω 1A”的滑动变阻器、电压表、电流表、开关各一只，导线若干。
（1）用笔画线代替导线将甲图中电路补充完整，使滑动变阻器滑片向左移动时电阻减小；
（2）将滑动变阻器滑片移动到最大阻值处。闭合开关，小煦发现电压表示数接近电源电压，可能是定值电阻R出现了　 　故障；
（3）排除故障后，移动滑动变阻器滑片，直至电压表示数为1V，此时电流表示数如图乙所示，大小为　 　A；
（4）小煦逐一将10Ω和20Ω的电阻接入电路，继续进行实验。当　 　Ω的电阻接入电路后，无法将电压表示数调节到1V。于是，他改变定值电阻两端电压，重新依次进行实验。调节后的电压值应该不低于　 　V；
4．（2022八上·定海期末）如图所示电路中，电源电压为4.5V，滑动变阻器的规格为“50Ω 1A”。
（1）某同学想用该电路研究“电流与电阻的关系”，请帮他把电路连接完整。
（2）以下是该同学的一些操作步骤：
①将阻值为10Ω的定值电阻R1接入电路，将滑动变阻器置于阻值最大的位置，闭合开关，调节滑动变阻器，当电压表示数为2.0V时，读出电流表示数并记录；
②断开开关，拆下R1，接上阻值为20Ω的定值电阻R2，　 　，读出电流表示数并记录；
③断开开关，拆下R2，接上阻值为30Ω的定值电阻R3，重复②的操作。
（3）实验中需要对数据进行记录和处理，下表是该同学设计的记录表，请你完成第一行“”处填写的内容。
记录表：恒定电压（U＝2V）时通过不同电阻的电流
实验次数 电阻/欧 电流/安 　 　
1 10 　 　
2 20 　 　
3 30 　 　
5．（2023·宁波模拟）小宁同学利用如图甲所示的电路测量定值电阻Rx的电功率，已知电源电压为6 V，电流表有0~0.6 A和0~3 A两个量程，电压表有0~3 V和0~15V两个量程，滑动变阻器的铭牌上标有“20欧 1 A”字样。
（1）请用笔画线代替导线，按照甲所示的电路图，将实物电路连接完整。(要求：闭合开关前，滑动变阻器的滑片移到最右端)
（2）闭合开关，调节滑动变阻器，电流表和电压表的示数如图乙所示，则此时电阻Rx的电功率为　 　W。
（3）小明发现，闭合开关后，移动滑片P，电流表和电压表的指针能同时达到满刻度线，则该实验中Rx的电功率与电流的关系图象可能是下图中的____。
A． B．
C． D．
6．（2023·永嘉模拟）为测量待测电阻Rx的阻值，小明设计并连接如图甲所示的电路，所用学生电源电压为3伏(恒定不变) ，滑动变阻器Rp最大阻值为15欧。实验步骤如下：闭合开关，移动滑动变阻器滑片，当电压表示数为1.5伏时，读出此时电流表的示数如图乙。
（1）电流表示数是　 　安。
（2）小红提出不需要电流表，也可测量待测电阻Rx的阻值。她移除电流表，接通电路，移动滑动变阻器，发现电压表示数始终在0.7伏~3伏范围内变化，计算出电阻值Rx的阻值为　 　欧。(计算精确到0.1 欧)
（3）在小红的方案中用定值电阻R0替换Rp也可以测量出待测电阻Rx的阻值，请说明理由　 　。
7．（2023·宁波模拟）在学习了欧姆定律以后，小宁想通过“伏安法”来测小灯泡正常发光时的电阻大小。已知待测小灯泡的额定电压是2.5 V。
（1）用笔画导线，将图甲所示的实验电路连接完整。
（2）分析图乙可知，小灯泡正常发光时的电阻是　 　欧。
8．（2021八上·温州期中）在探究电流与电阻的关系的实验过程中，小明选择了5欧、10欧、20欧、25欧四个定值电阻进行实验，电路图如图甲所示。最后记录数据绘成如图丙所示的坐标图
（1）请用笔画线代替导线完成图乙中未完成的电路。(导线不能交叉)
（2）连接好电路，闭合开关，发现电流表没有示数，移动滑动变阻器的滑片，电压表示数始终接近电源电压。造成这一现象的原因可能是　 　。
（3）排除电路故障进行实验 ，当完成5欧的电阻后，现将用10欧的电阻实验，写出他完成此次实验的操作 　 　。
9．（2020八上·柯桥期末）在某次STEM活动中，老师展示一个如图甲所示的黑盒子，绝缘外壳上有A、B、C三个接线柱。老师告诉同学们，盒内由两个相同定值电阻R连接而成。STEM 小组设计电路图如图乙，并连接电路测量各个接线柱之间的电阻，将数据记录在表格。请回答下列问题：
（1）STEM小组的同学在某次实验中连接好最后一根导线后， 发现电流表和电压表的指针立即有明显的偏转，请指出该同学操作．上可能存在的错误： 　 　。
（2）纠正后，STEM小组的同学继续实验。在测B、C接线柱之间的电阻时，电压表的示数如图丙所示，请读出并填入表格中。
实验次数 M、N连接点 U/伏 I/安
① A、B 1 0.2
② B、C 　 　 0.54
③ A、C 2 0.2
（3）根据上表数据，画出黑盒子内两个等值电阻的连接方式，并标注电阻的阻值。
（4）STEM小组的同学分析表中数据，认为还能得到电流与电压或电阻的关系，比较①②两次实验数据，可以得出的结论是　 　。
10．在探究“影响电磁铁磁性强弱的因素”实验中，小明用铁钉制成简易电磁铁甲、乙，并设计了如图所示的电路。
（1）实验中是通过吸引大头针的数量来显示电磁铁磁性的强弱，当滑动变阻器滑片向左移动时，电路中的电流　 　 (填“增大”“不变”或“减小”)，电磁铁吸引大头针的个数增多，说明电流越　 　，电磁铁磁性越强。
（2）根据图示的情景可知，电磁铁甲的上端是　 　极；电磁铁　 　 (填“甲”或“乙”)的磁性较强，说明电流一定时，线圈匝数　 　，电磁铁磁性越强；实验发现被电磁铁吸引的大头针下端是分散的，其原因是大头针被磁化，　 　。
（3）实验结束后，小明发现电池使用说明中有一条提示：“请一次性更换所有电池，以免新旧电池混用”。他想新旧电池混用和不混用有什么区别呢？于是，他做了如下探究，他用一节新电池代替图中原来的电源，闭合开关后，用电压表测出电路的总电压，并观察电磁铁吸引大头针的数量，记录在下表中，然后再分别把两个新电池、一新一旧电池串联起来，替换原来的电源，重复上述实验，实验记录如下表所示。
电源 电路的总电压/伏 吸引大头针数量
一个新电池 1.5 较多
两个新电池串联 3.0 最多
一新一旧电池串联 1.3 较少
分析表中数据可知，串联的一新一旧电池给电路提供的电压　 　 (填“大于”“等于”或“小于”)一节新电池提供的电压，原因是：根据串联电路中电源电压等于各部分电路两端的电压之和，用一新一旧电池供电的电路中，废旧电池相当于在以一节新电池为电源的电路中串联了一个　 　，所以新旧电池混用，废旧电池会消耗新电池的部分能量。
11．（2020九上·余杭开学考）看图并回答下列问题：
（1）小金设置了两层花盆，如甲图，内层花盆底部开有孔，将多余的水流入外层花盆与内层花盆之间储存，可以几个月不用浇水。但浇水量超过图中水位线会引起烂根的原因是　 　。
（2）图乙和图丙都是电磁限流器的示意图。当电路中电流过大时，电磁铁吸引衔铁B，
接点C、D被弹簧拉起(C、D为动触点)，电路切断。电路切断后，　 　(选填“图乙”或“图丙”)所示的电磁限流器能自动复原。
（3）如图丁所示，1911年卢瑟福等人为了探究原子内部结构的奥秘进行了上述实验，他们用一束带正电、质量比电子大得多的高速运动的ɑ粒子轰击金箱，发现：①大多数ɑ粒子能穿过金箔而不改变原来的运动方向；②一小部分ɑ粒子改变了原来的运动方向；③有极少数ɑ粒子被弹了回来。请你根据原子结构的认识，分析上述现象的原因：现象①的原因是原子核很小，原子内部有很大空间。现象②的原因是原子核带　 　(选填“正＂或“负”) 电，ɑ粒子轰击金原子核时，受到斥力而改变了运动方向。现象③的原因是　 　。
12．如图是小宇家的部分照明电路图。
（1）该电路中接错的元件是　 　(填写元件符号名称)。
（2）一天小宇发现灯L不亮了，而灯泡没坏。于是他闭合开关S，用测电笔分别测试a、b、……f各点，发现测试a、b、c三点时测电笔氖管发光，而测试d、e、f时不发光。这说明　 　两点间发生了　 　，于是他很快修好了该电路。
（3）星期六晚上，小宇正在家里看电视，突然电灯、电视机都停止工作，聪明的小宇立刻用测电笔进行测试，他测出家里的插座的两个孔都能使氖管发光，小宇感到很纳闷。请你帮他分析一下，其原因可能是　 　。
13．2021枣庄
学习了电磁感应现象后，小雨同学还想进一步探究感应电流的大小与哪些因素有关。他使用的装置如图所示：铁块E、F上绕有导线并与开关、滑动变阻器、电源、灯泡组成电路。线框abcd与灵敏电流计G相连。(线框abcd在铁块E、F上方，实验过程中线框不扭转)
[猜想与假设]
小雨做出了如下猜想：
A．感应电流的大小与磁场的强弱有关；
B．感应电流的大小与导体切割磁感线的速度有关。
[设计与进行实验]
（1）小雨探究猜想A的设计思路如下：改变电磁铁的　 　进行多次实验，每次实验保持线框沿竖直向下穿过电磁铁磁场的速度相等，观察并记录每次实验中灵敏电流计G指针偏转的格数。
（2）要探究猜想B，实验时应保持电磁铁　 　不变，改变线框切割磁感线的速度进行多次实验，分别记下每次实验中灵敏电流计G指针偏转的格数，实验数据记录如表所示。
实验次数 切割磁感线的速度 电流计指针偏转格数
1 慢速 1.5格
2 中速 2.5格
3 快速 4格
[分析论证]
（3）分析表格数据可得出的结论是：其他条件都相同时， 　 　，闭合电路中产生的感应电流越大。
（4）实验中用电磁铁代替永磁体的好处是：　 　。
（5）按照小雨的设计思路探究猜想A，实验时在操作上存在的困难是：　 　 。
14． 小勇利用如图所示的实验装置“探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件”，他将实验中观察到的现象记录在下表中．
次数 开关 磁场方向 导体AB的 运动方向 电流表指针的偏转方向
1 断开 上N下S 向右运动 不偏转
2 闭合 上N下S 向右运动 向左偏转
3 闭合 上N下S 向左运动 向右偏转
4 闭合 上N下S 向上运动 不偏转
5 闭合 上S下N 向下运动 不偏转
6 闭合 上S下N 向右运动 向右偏转
7 闭合 上S下N 向左运动 向左偏转
（1）分析得出：　 　 电路中的部分导体在磁场里做切割磁感线运动时，导体中就会产生感应电流
（2）比较实验2和3（或6和7）可知：在磁场方向一定时，感应电流的方向与　 　 有关
（3）比较实验　 　 可知：在导体切割磁感线运动方向不变时，感应电流的方向与磁场方向有关
（4）这个现象在生产和生活中的重要应用是　 　
（5）针对这个实验，小勇进行了进一步的探究，他提出了“感应电流的大小可能与导体切割磁感线的运动速度有关”的猜想，于是他设计了如下的实验方案：①保持磁场强弱不变，让导体AB以　 　 （填“相同”或“不同”）的速度沿相同方向做切割磁感线运动，观察电流表指针偏转幅度大小．
②如果电流表指针偏转幅度不同，说明感应电流的大小与导体切割磁感线运动速度　 　 （填“有关”或“无关”）
15．（2023·浙江模拟）小科设计了如图甲所示电路和如下实验记录表来研究“小灯泡的亮度与电功率的关系”，电路中 的电源由 3 节新干电池串联而成，小灯泡的额定电压为 2.5V。
实验次数 电压 U/V 电流 I/A 电功率 P/ W 待填
1 2.2 0.24 　 　
2 2.5 0.26 　 　
3 2.8 0.28 　 　
（1）实验记录表除了记录电表示数和电功率外，还需要增加记录的内容是　 　。
（2）闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，依次测得如表所示数据，由表中数据可知小灯泡的额 定功率为　 　W。
（3）完成上述实验后，小科又设计了如图乙所示电路，用原来的电源和电压表测量原小灯泡的
额定功率。方案如下：
①调节滑动变阻器使小灯泡正常发光；②　 　，将电压表改接在定值电阻R0两端，读出电压表示数；
③计算得到小灯泡的额定功率。现有阻值为5Ω、10Ω、20Ω的定值电阻，为了能测出小灯泡的额定功率，结合题中的数据分析，R0应选用　 　Ω的定值电阻
16．（2023·杭州模拟）小金做“测量小灯泡额定电功率”实验时，小灯泡铭牌上写着“3.8伏”字样，小灯泡电阻约为10欧，电源电压为6伏，滑动变阻器的规格为“20欧，2安”。
（1）由于电压表0~15伏量程的最小刻度为0.5伏，不够精确，小金计划将电压表0~3伏的量程接入电路(如图甲)，当观察到　 　时，可以判断此时小灯泡正常发光；
（2）按图甲所示电路进行实验，为确保各元件安全，开关S闭合前，滑动变阻器的滑片Р应大致停留在　 　处（选填“A’、“B”、“C”或“D”) ；
（3）小灯泡正常发光时，电流表示数如图乙所示，则该小灯泡的额定功率为　 　瓦。
17．（2023·拱墅模拟）在测定额定电压为2.5V的小灯泡的额定功率时，所用电路如图甲所示，其中电源电压恒为3V。
（1）连接电路后，将滑动变阻器滑片移到最右端。闭合开关，发现电压表指针如图乙所示，出现这种故障的原因可能是　 　。
（2）排除故障后，闭合开关，移动滑动变阻器滑片，当电压表示数如图丙所示时，为了测定小灯泡的额定功率，接下来的操作是　 　。
（3）当小灯泡正常发光时，电流表的示数如图丁所示，则小灯泡的额定功率是　 　W。
18．（2023·杭州模拟）在“测量小灯泡电功率”的实验中，电源电压恒为3.0伏，小灯泡的额定电压为2.5伏，滑动变阻器的规格为“20欧，1安”。
（1） 闭合开关，小金发现小灯泡不亮，电流表示数很小，电压表示数较大。则接下来应进行的操作是____（填字母）。
A．更换小灯泡 B．向左移动滑动变阻器滑片
C．检查开关是否接触不良 D．检查电压表是否断路
（2）小金移动滑动变阻器的滑片过程中，测量出了5组实验数据，描点并绘制出了关于滑动变阻器的I-U图像，如图乙所示。则小灯泡的额定功率为　 　瓦。
（3）同组的小胡通过计算指出曲线上所标出的E点并不是实验直接测得的数据，她的理由是　 　。
19．（2022九上·象山月考）小金利用图甲的电路测量小灯泡的电功率。小灯泡的额定电压为2.5伏。
（1）闭合开关，调节滑动变阻器，使小灯泡两端电压为2.5伏，此时电流表示数如图乙。则小灯泡的额定功率为
　 　瓦；
（2）调节滑动变阻器，记录多组电压、电流数据，计算小灯泡对应功率，完成实验，图丙是小金作出的小灯泡I﹣U图象。关于小灯泡的功率P与通过其电流的平方I2的关系。如图所示的图象中最合理的是 　 　。
（3）小灯泡的亮度是由实际功率决定的，若将标有“220V 40W”灯泡L1和标有“220V 60W”灯泡L2串联后接到家庭照明电路中，灯泡 　 　更亮。
20． 小明利用如图所示的装置，探究电流通过导体时产生热量的多少与电阻大小的关系：在两个相同的烧瓶中盛着质量和温度都相同的煤油，煤油中都浸泡着一段金属丝，甲烧瓶中的金属丝是铜丝，电阻比较小，乙烧瓶中的金属丝是镍铬合金丝，电阻比较大．
（1）通电一段时间后，小明发现　 　 烧瓶中温度计的示数大，表明其它条件相同时，导体的电阻越　 　 ，产生的热量越多．
（2）本实验使用了控制变量的科学方法：通过两段金属丝串联的方式，控制　 　 及　 　 相同；还使用了转换的科学性，实验中采取的措施是　 　 ．
（3）小明想把该装置改成探究物质吸热能力的实验装置，则他应将其中一个烧瓶中的煤油换成　 　 相同的水，将甲烧瓶中的铜丝换成与乙烧瓶中镍铬合金丝的　 　 相等的镍铬合金丝，并将两个烧瓶中的金属丝做绝缘处理．
21．（2020九上·温州月考）小马同学对研究焦耳定律的实验装置进行了改装，如图所示，可以测量未知液体的比热容C。测量时，分别往甲乙两瓶中装入质量相同的水和待测液体，闭合开关一段时间后，再用温度计分别测出这段时间内水和待测液体升高温度△t水和△t，在不计热量损失的情况下，就可以求得待测液体的比热容。
资料1：质量为m的某种物质，温度升高△t，吸收热量为Q吸=Cm△t。
资料2：水的比热容为4.2ⅹ103焦∕千克˙℃
（1）闭合开关后，发现水和待测液体的温度升高得较慢。为了使温度升高得更快，他应将滑动变阻器的滑片向　 　端滑动（填“A”或”B”）。
（2）本实验需要控制这段时间内水和待测液体吸收的热量相等，小马设计的电路中必须满足的条件是　 　。
（3）下表是实验中测得的数据
时间（分钟） 水升高的温度Δt水（℃） 待测液体升高的温度Δt（℃）
2 9 21
4 18 42
6 27 60
根据上表中的数据，可以得到待测液体的比热容为　 　焦∕千克˙℃
22．（2023·龙湾模拟）小龙用如图甲所示的电路探究影响电流热效应的影响因素，把热熔胶棒竖直压在两根阻值不同、但长度和直径均相同的电阻丝上， R1和R2的阻值之比为3：2 (夹持仪器未画出)。用刻度尺测量两根热熔胶棒下降高度，分别记为L1和L2，来比较电阻丝产生热量的多少。
（1）本实验通过设计串联电路来研究电阻对电流产生热量的影响，可以控制哪些变量相同 　 　。
（2）在探究电流的热效应与电阻大小的关系时，小龙记录数据如下表所示。分析表中数据，判断通电时间和电阻大小哪个因素对电流产生热量的影响更大，并从表中选择组别作为证据。　 　。
组别 1 2 3 4 5 6
电阻 R1 R2
通电时间/分 1 2 3 2 3 4
热熔胶棒的下降高度/毫米 9 18 27 12 18 23
（3）小龙继续延长通电时间，获得更多组数据，并画出L (L1、L2之和)随通电时间的变化情况，得到如图乙所示的曲线。请解释在to时间后曲线L增速变缓的原因。　 　。
答案解析部分
1．【答案】（1）L2短路，或L1开路，或L2短路同时L1开路(答出任一种即可)
（2）没有更换不同规格的灯泡进行多次实验，实验结论不具有普遍性
【知识点】串、并联电路的电压特点
【解析】【分析】（1）当电压表有示数时，说明它的两个接线柱与电源正负极之间正常连接，据此对故障进行分析即可。
（2）在科学探究中，往往需要换用不同的实验器材反复进行多次实验，从而收集多组数据，这样得到的结论会更客观，具有普遍意义。
【解答】（1）根据图片可知，两个灯泡串联。当电压表接在BC两端时，电压表的示数为零，说明此时灯泡L2没有分担电压，即L2可能发生短路。此外，当灯泡L1断路时，电压表和灯泡L2串联，由于电压表的内阻很大，因此它几乎分得全部电源电压，此时AB之间电压也是12V，则故障可能是：L2短路，或L1开路，或L2短路同时L1开路。
（2）我认为它的实验结论不具有普遍意义，理由是：没有更换不同规格的灯泡进行多次实验。
2．【答案】（1）电流表短路
（2）5Ω、20Ω
【知识点】串、并联电路的电流特点；串、并联电路的电压特点；欧姆定律及其应用
【解析】【分析】（1）分析电路的连接，根据并联电路电流特点及A1示数为零分析作答；
（2）根据欧姆定律计算两个支路和干路的电流，对照电流表量程分析作答。
【解答】（1）由图可知，闭合开关后，R1与R2并联，A1测量R1中电流I1，A2测量R2中电流I2，A3测量干路中的电流I。若电路正常，根据并联电路的电流特点可知，A3的示数大于A1示数，A3的示数大于A2的示数；
现A1的示数为零，可能：
①R1支路断路，电路为R2接在电源上的简单电路，因A2与A3是串联，它们示数应相同，这与已知矛盾；
②A1短路，则A3测量干路电流，A2在支路测量支路电流，A3示数大于A2的示数，与已知相符。
故电路故障为：接线时使电流表A1短路；
（2）根据并联电路的电压特点可知，各支路两端的电压等于电源电压：U1=U2=U=8V，
若两个支路均选用同量程电流表，当被测电流值大于电流表量程的一半时，干路电流大于支路所选量程，干路需选大量程（0～3A），支路选小量程（0～0.6A），可支路电流即使都达到电流表量程，干路的电流最大为0.6A+0.6A=1.2A＜1.5A；综合分析可知，干路和一个支路都需选大量程电流表，另一支路需选用小量程电流表。
由题意知，支路中电流要大于所选电流表量程的一半，
对于选大量程电流表的支路，根据欧姆定律可知，
即支路电阻需小于等于5.3Ω，由可供选择电阻可知选R1=5Ω；
小量程支路的电流要小于等于0.6A，
根据欧姆定律可知，
且支路的电流要大于等于0.3A，则，
故13.3Ω≤R2≤26.7Ω，
因此R2=20Ω。
3．【答案】（1）
（2）断路
（3）0.24
（4）20；1.5
【知识点】欧姆定律及其应用；探究电流与电压、电阻的关系实验
【解析】【分析】（1）根据变阻器的阻值变化规律确定接线情况，根据电源电压确定电压表的量程，注意电表的串并联即可。
（2）当定值电阻R断路时，电压表串联在电路中。由于电压表的内阻很大，而串联电路中电压与电阻成正比，因此电压表的示数几乎等于电源电压。
（3）根据电流表选用小量程确定分度值读数，并读数即可；
（4）研究电流与电阻的关系时，要控制电阻的电压不变，根据串联电路电压和分压原理得出定值电阻最大时对应的变阻器连入电路中的电阻。由串联电路电压的规律及分压原理得出电压值应该不低于多少。【解答】（1）滑动变阻器滑片向左移动时电阻减小，故变阻器左下接线柱连入电路中与电阻串联，电源电压为3V，故电压表选用小量程与电阻并联，如下图所示：
（2）闭合开关，电压表示数接近电源电压，说明电压表与电源连通，则与电压表并联的电阻之外的电路是连通的，与电压表并联的定值电阻断路了；
（3）由图乙可知，电流表选用0~0.6A量程，分度值是0.02A，电流表的示数是0.24A；
（4）若电压表示数为1V，根据串联电路电压的特点，变阻器分得的电压为：U滑1=3V-1V=2V。
变阻器分得的电压是电阻电压的2倍，将20Ω的电阻接入电路后，为保持电压不变，根据分压原理，变阻器连入电路中的阻值为：2×20Ω=40Ω。
而题中变阻器的最大阻值为20Ω，所以，滑动变阻器连入电路中的电阻最大，也不能使电压表示数为1V。
由串联电路电压的规律及分压原理有：
，
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，电阻的电压最小，
即：，
解得：UV=1.5V，
所以调节后的电压值应该不低于1.5V。
4．【答案】（1）
（2）将滑动变阻器移到最大阻值处，闭合开关，调节滑动变阻器的滑片使电压表示数为2V
（3）电压/V
【知识点】探究电流与电压、电阻的关系实验
【解析】【分析】（1）根据电压表的使用方法分析解答。
（2）在探究通过导体的电流与电阻的关系时，需要控制定值电阻两端的电压相等，据此分析解答。
（3）根据实验过程确定要记录的物理量即可。
【解答】（1）在探究通过导体的电流与电阻的关系时，电压表应该与定值电阻并联。根据图片可知，电压表的“3”接线柱已经与定值电阻的右端相连，此时只需将定值电阻的左端与电压表的“-”接线柱相连即可，如下图所示：
（2）②断开开关，拆下R1，接上阻值为20Ω的定值电阻R2，将滑动变阻器移到最大阻值处，闭合开关，调节滑动变阻器的滑片使电压表示数为2V，读出电流表示数并记录；
（3）在探究电流与电阻关系的实验中，要保持定值电阻两端电压相等，再分别记录电阻和对应的电流，因此表格空白处应该为“电压/V”。
5．【答案】（1）
（2）1.058
（3）D
【知识点】伏安法测电阻的探究实验；电功率计算公式的应用
【解析】【分析】（1）根据题意确定滑动变阻器的接线方法；
（2）根据乙图确定Rx的电压和电流，根据P=UI计算此时它的电功率；
（3）根据电功率的计算式P=I2R分析判断。
【解答】（1）闭合开关前，滑动变阻器的阻值要调到最大，因此当滑片在最右端时阻值最大，因此应该将它左下角的接线柱接入，如下图所示：
（2）根据乙图可知，电流表选择量程0~0.6A，分度值为0.02A，示数为0.46A。
电压表选择量程0~3V，分度值为0.1V，示数为2.3V；
则电阻Rx的电功率为：P=UI=2.3V×0.46A=1.058W。
（3）小明发现，闭合开关后，移动滑片P，电流表和电压表的指针能同时达到满刻度线，则通过Rx的最大电流为0.6A时，它两端的电压为3V，因此它的最大功率P=UI=3V×0.6A=1.8W。
根据P=I2R可知，定值电阻Rx的电功率与通过它的电流的平方成正比，即图像为开口向上的一条抛物线。当滑动变阻器的阻值最大时，通过Rx的电流肯定大于0，此时它的电功率肯定不为零，故D正确，而A、B、C错误。
故选D。
6．【答案】（1）0.3
（2）4.6
（3）闭合开关，读出电压表示数UX，根据= ，求出R=
【知识点】伏安法测电阻的探究实验
【解析】【分析】（1）根据图乙确定电流表的量程和分度值，然后读出电流表的示数；
（2）当变阻器接入的阻值为0时，此时只有定值电阻，则此时电压表的示数等于电源电压3V。当变阻器全部接入时，此时电压表的示数为0.7V，可根据U变=U总-Ux计算出变阻器两端的电压，再根据“串联电路电压与电阻成正比“列方程计算Rx的阻值。
（3）根据串联电路的电流特点和欧姆定律列式计算即可。
【解答】（1）根据图乙可知，电流表选择量程0~0.6A，分度值为0.02A，则此时示数为0.3A；
（2）当变阻器接入的阻值为0时，此时只有定值电阻，则此时电压表的示数等于电源电压3V。
当变阻器全部接入时，此时电压表的示数为0.7V，
此时变阻器两端的电压为：U变=U总-Ux=3V-0.7V=2.3V；
根据串联电路的分压规律得到：；
；
解得；Rx=4.6Ω。
（3）定值电阻R0与Rx串联，电压表的示数为Ux，
则R0两端的电压为：U0=U总-Ux；
在串联电路中各处电流都相等，
即Ix=I0；
即： = ；
解得：。
7．【答案】（1）
（2）10
【知识点】伏安法测电阻的探究实验
【解析】【分析】（1）根据电压表的使用方法分析解答；
（2）根据图乙确定灯泡正常发光时的电流，然后根据公式计算出它正常发光时的电阻即可。
【解答】（1）在“伏安法测电阻”的实验中，电压表应该与灯泡并联，因为灯泡额定电压为2.5V，所以选择量程0~3V，如下图所示：
（2）根据图乙可知，当灯泡电压为2.5V时，通过灯泡的电流为0.25A，则此时灯泡的电阻为：。
8．【答案】（1）
（2）电阻断路
（3）断开开关，将5欧换成10欧，闭合开关，调节滑动变阻器，使电压表示数为2.5V，记录电流表的示数。
【知识点】电流表、电压表在判断电路故障中的应用；电路的动态分析
【解析】【分析】（1）探究“电流与电阻的关系”的实验，电源、开关、待测电阻、电流表串联接入电路，电压表并联在待测电阻两端，据此作出电路图。
（2）探究“电流与电阻的关系”的实验，应保持电阻两端电压不变，更换电阻后，调节滑动变阻器接入电路的阻值，使电阻两端电压保持不变，滑动变阻器与定值电阻串联，根据串联电路电压特点、滑动变阻器阻值与定值电阻间的大小关系分析答题。
(3)排除电路故障进行实验 ，操作步骤分析解答。
【解答】 (1)图乙中未完成的电路 ：
(2)连接好电路，闭合开关，发现电流表没有示数，移动滑动变阻器的滑片，电压表示数始终接近电源电压。造成这一现象的原因可能是电阻断路 。
(3)排除电路故障进行实验 ，当完成5欧的电阻后，现将用10欧的电阻实验，写出他完成此次实验的操作断开开关，将5欧换成10欧，闭合开关，调节滑动变阻器，使电压表示数为2.5V，记录电流表的示数。
9．【答案】（1）开关没有断开
（2）2.7
（3）
（4）导体电阻相同时，电流与电压成正比
【知识点】电路的动态分析
【解析】【分析】1、连接电路图时开关要断开，滑动变阻器滑片P要移到阻值最大处；
2、根据电压表所接的量程由刻度盘上的指针的位置可得出电压大小；
3、根据表格中的电压U与电流I可以计算出电阻R，根据A、B，B、C，A、C之间的电阻可以得出黑盒内两个等值电阻的连接方式；
4、由欧姆定律可得到电流与电压电阻的关系。
【解答】（1）由题意可知，存在的错误是连接电路时开关没有断开；
（2）由表盘中指针的位置可知B、C的电压为2.7V；
（3）由表格数据可知，A、B之间的电阻为5Ω，B、C之间的电阻为Ω，A、C之间的电阻为10Ω。由此可知这两个等值电阻的阻值为5Ω。连接方式如下图所示：
（4）比较①②两次实验数据，可以得出的结论是，导体电阻相同时，电流与电压成正比。
故答案为：（1）开关没有断开 （2）2.7 （3）（4）导体电阻相同时，电流与电压成正比
10．【答案】（1）增大；大
（2）南(或S)；乙；越多；同名磁极相互排斥
（3）小于；电阻
【知识点】通电螺线管的磁场；探究影响通电螺线管磁性强弱的因素的实验
【解析】【分析】本题为实验探究题，结合本节所学知识，分析实验即可得出答案。
通电螺线管的磁性强弱跟下列因素有关：
电流大小，通电螺线管中的电流越大，磁性越强；电流增大，磁性增强。
匝数多少，当通电螺线管中的电流一定时，匝数越多，磁性越强；匝数增加，磁性增强。
有无铁芯，在通电螺线管中插入铁芯后，通电螺线管周围的磁场会大大增强。
【解答】（1）由图可知：甲、乙串联，乙的线圈匝数比甲的多，当滑动变阻器滑片向左移动时，滑动变阻器接入电路的电阻变小，电路中的电流增大，电磁铁吸引大头针的个数增多，说明电流越大，电磁铁磁性越强。（2）甲的线圈中的电流从左端流入，从右端流出，根据右手螺旋定则可知：甲的上端为 S极，下端为 N极；乙吸引的大头针数多，说明乙的磁性强，这说明：在电流一定时，线圈匝数越多，电磁铁磁性越强；大头针被磁化，同一端的磁性相同，互相排斥，所以下端分散。（3）从表中可以看到：串联的一新一旧电池电路提供的电压小于一节新电池提供的电压，这是因为在用一新一旧电池供电的电路中，废旧电池相当于在以一节新电池为电源的电路中串联了一个电阻，所以新旧电池混用，废旧电池会消耗新电池的部分能量。
故答案为：（1）增大；大；（2）南(或S)；乙；越多；同名磁极相互排斥；（3）小于；电阻
11．【答案】（1）根部缺氧
（2）丙
（3）正；金原子核质量比α粒子大很多，且体积很小
【知识点】植物的根系及其结构与功能；电磁继电器的组成、原理和特点；原子的构成与探索过程
【解析】【分析】（1）植物的根部需要呼吸作用。
（2）电流过大后，图乙所示的电磁限流器会使电路处于通断不停的状态，有可能损坏电路；图甲所示的电磁限流器切断电流后，电路不会出现通断不停的现象，可以更好地保护电路。
（3）根据原子核质量相对较大，但占据的空间很小；同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引；金原子核质量比α粒子大很多。
【解答】（1）图甲中设置了水位线，当浇水量超过水位线时，植物的根并不能吸收空气中的氧气进行呼吸作用，导致植物出现烂根的现象。
（2）在图乙中，当电路中电流过大时，电磁铁A的磁性增强，对衔铁B的吸引力增大，使衔铁B逆时针旋转，从而失去了对闸刀S的控制作用，弹簧收缩把闸刀S拉起，切断电流，保护电路。在图丙中，电流过大时，也能切断电路，但切断电路之后，电磁铁随即断电没有了磁性，衔铁在尾部弹簧拉力的作用下逆时针转动，触点C、D再次接触，电路又连通，而后再断开……电路将一直处于通断不停的状态，因此电路切断后，图丙所示的电磁限流器能自动复原。
（3）现象②的原因是：原子核和α粒子都带正电，由于同种电荷相互排斥，α粒子途经金原子核附近时，受到斥力而改变了运动方向。 现象②的原因是：尽管原子核很小，原子内部有很大空间，但有极少数α粒子仍可能碰到金原子核，金原子核质量比α粒子大很多，当α粒子正碰到金原子核被弹了回来。
故答案为：（1）根部缺氧（2）丙（3）正；金原子核质量比α粒子大很多，且体积很小
12．【答案】（1）S2
（2）c、d；断路
（3）进户零线断路
【知识点】家庭电路的故障分析
【解析】【分析】（1）根据家庭电路的接线方法判断；
（2）测电笔接触火线或与火线连通的位置时，氖管发光；接触零线或与零线连通的位置时，氖管不发光，据此分析解答。
（3）测电笔接触插座时会发光，说明进户线的火线肯定完好。在正常情况下，插座的左孔与零线相连，测电笔接触肯定不发光。如果进户线的零线断路时，那么插座的左孔通过闭合的电灯或电视机与火线相连，因此测电笔接触时也会发光。
【解答】（1）在家庭电路中，控制用电器的开关应该接在火线和用电器之间，与用电器串联。根据图片可知，开关S2与灯泡、插座并联，一旦闭合会发生断路，则错误的元件是S2。
（2）测电笔接触a、b、c点时发光，则它们都与火线连通。而接触d、e、f时不发光，说明c、d之间存在断路。
（3）星期六晚上，小宇正在家里看电视，突然电灯、电视机都停止工作，聪明的小宇立刻用测电笔进行测试，他测出家里的插座的两个孔都能使氖管发光，小宇感到很纳闷，其原因可能是：进户零线断路。
13．【答案】（1）磁性强弱
（2）磁性强弱
（3）导体切割磁感线的速度越大 [交流评估]
（4）易于改变磁体的磁性强弱
（5）难以控制每次移动线框的速度相等
【知识点】探究电磁感应现象的实验
【解析】【分析】（1）根据猜想A确定变化的因素即可；
（2）根据控制变量法的要求解答；
（3）根据表格分析变化的因素；
（4）电磁铁的优点：①磁极方向可以改变；②磁场强弱可以改变；③通电有磁性，断电无磁性；
（5）探究猜想A，即探究感应电流大小与磁场强弱的关系时，需要控制线圈的速度相同，而这个很难控制，据此分析解答。
【解答】（1）猜想A探究感应电流大小与磁场强弱的关系，则：改变电磁铁的磁场强弱进行多次实验，每次实验保持线框沿竖直向下穿过电磁铁磁场的速度相等，观察并记录每次实验中灵敏电流计G指针偏转的格数。
（2）要探究猜想B，即探究感应电流大小与切割磁感线速度的关系时，实验时应保持电磁铁磁性强弱不变，改变线框切割磁感线的速度进行多次实验，分别记下每次实验中灵敏电流计G指针偏转的格数。
（3）根据表格可知，变化的因素为切割磁感线的速度，则：其他条件都相同时，导体切割磁感线的速度越大，闭合电路中产生的感应电流越大。
（4）实验中用电磁铁代替永磁体的好处是：易于改变磁体的磁性强弱。
（5）按照小雨的设计思路探究猜想A，实验时在操作上存在的困难是：难以控制每次移动线框的速度相等。
14．【答案】（1）闭合
（2）导体切割磁感线运动方向（导体运动方向）
（3）2、6或3、7
（4）发电机
（5）不同；有关
【知识点】探究电磁感应现象的实验
【解析】【解答】解：（1）分析可知，产生感应电流的现象中，闭合电路中的部分导体在磁场里的运动方向与磁场方向垂直，即导体中产生感应电流时闭合电路中的部分导体在磁场里做切割磁感线运动．
（2）比较实验2和3（或6和7）可知：在磁场方向一定时，导体切割磁感线运动方向改变，感应电流的方向就改变．
（3）比较实验2和6（或3和7）可知：在导体切割磁感线运动方向（或导体运动方向）不变时，磁场方向改变，感应电流的方向就改变．
（4）实验中采用的是控制变量法，闭合电路中电流表中的电能是由于导体的运动而产生的，可见消耗的是机械能，所以实验过程中是机械能转化成电能，其重要应用是发电机的发明．
（5）探究感应电流的大小与导体切割磁感线运动速度是否有关，应该保持磁场强弱不变，让导体AB以不同的速度沿相同方向做切割磁感线运动，观察电流表指针偏转幅度大小．如果电流表指针偏转幅度不同，说明感应电流的大小与导体切割磁感线运动速度有关，如果电流表指针偏转幅度相同，说明感应电流的大小与导体切割磁感线运动速度无关．
故答案为：（1）闭合；
（2）导体切割磁感线运动方向（导体运动方向）；
（3）2、6或3、7；
（4）发电机；
（5）①不同；②有关
【分析】（1）产生感应电流的三个条件：闭合电路；一部分导体；切割磁感线运动．
（2）根据图示分析感应电流的方向是在什么方向的变化下而变化的，若在磁场方向不变时，只有导体运动方向再改变，感应电流也在变化，则说明感应电流的方向一定与导体运动方向有关；
（3）电磁感应现象实现了机械能向电能的转化，重要应用是发电机．
（4）探究感应电流的大小与导体切割磁感线运动速度是否有关，应采用控制变量法
15．【答案】（1）小灯泡的亮度
（2）0.65
（3）保持滑片位置不变；5
【知识点】测定小灯泡的功率
【解析】【分析】（1）根据实验目的分析解答；
（2）根据P额=U额I额计算灯泡的额定功率；
（3）根据乙图可知，定值电阻R0与灯泡串联，则通过它们的电流相等。调节变阻器的滑片，让电压表的示数等于2.5V，此时灯泡正常发光，此时通过灯泡的额定电流等于通过R0的电流。保持滑片的位置不变，将电压表改接在R0两端时，可以得到它的电压U0，那么灯泡的额定电流I额=I0=，据此可以测量出灯泡的额定功率。
（4）根据U=U总-UL计算出R0与变阻器的总电压，再根据公式计算出R0与变阻器的总电阻，最后进行判断即可。
【解答】（1）根据“探究小灯泡的亮度与电功率的关系”可知，实验时还要记录灯泡的亮度，则需要增加记录的内容为： 小灯泡的亮度 。
（2）根据表格可知，灯泡的额定电压为2.5V，额定电流为0.26A，则灯泡的额定功率：P额=U额I额=2.5V×0.26A=0.65W。
（3）②保持滑片位置不变，将电压表改接在定值电阻R0两端，读出电压表示数；
（4）当灯泡正常发光时，R0与变阻器的总电压为：U=U总-UL=4.5V-2.5V=2V；
则二者的总电阻为：；
那么R0的阻值肯定小于7.69Ω，故选5Ω。
16．【答案】（1）2.2V
（2）C
（3）1.216
【知识点】测定小灯泡的功率
【解析】【分析】（1）根据图片可知，电压表测变阻器两端的电压，当灯泡正常发光时，灯泡两端的电压为3.8V，根据U变=U总-UL计算电压表的示数即可。
（2）根据串联电路的分压规律计算出变阻器接入的最大阻值即可；
（3）根据图乙确定电流表的量程和分度值，从而确定灯泡的额定电流，然后根据P=UI计算灯泡的额定功率。
【解答】（1）根据图甲可知，当灯泡正常发光时，灯泡的电压为3.8V，此时滑动变阻器两端的电压为：U变=U总-UL=6V-3.8V=2.2V。
（2）电压表的最大示数为3V，此时灯泡两端的电压为：U=U总-U变=6V-3V=3V；
根据串联电路电压与电阻成正比得到：；
；
解得：R变=10Ω。
导体的电阻与长度成正比，则变阻器接入的长度大约为总长度的：；
故选C。
（3）根据乙图可知，电流表选择量程0~0.6A，分度值为0.02A，则灯泡的额定电流为0.32A；
那么灯泡的额定功率：P=UI=3.8V×0.32A=1.216W。
17．【答案】（1）电压表的正负接线柱接反了
（2）向左移动滑动变阻器的滑片，直到电压表的示数为2.5V
（3）0.5
【知识点】测定小灯泡的功率
【解析】【分析】（1）根据电压表的使用方法分析解答；
（2）根据丙图确定电压表的示数，再与灯泡的额定电压进行比较，从而确定电压表的变化方向，再根据U总=U+U变确定变阻器的电压变化，最后根据“串联电路电压与电阻成正比”的规律确定变阻器的阻值变化，弄清滑片的移动方向。
（3）根据丁图确定灯泡的额定电流，再根据P=UI计算灯泡的额定功率。
【解答】（1）闭合开关，发现电压表的指针反向偏转，出现这种故障的原因可能是：电压表的正负接线柱接反了。
（2）根据丙图可知，电压表选择量程0~3V，分度值为0.1V，则电压表的示数为2V。由于2V<2.5V，所以电压表的示数要增大，根据U总=U+U变可知，此时变阻器的电压要减小。根据串联电路的分压规律可知，此时变阻器的阻值要减小，那么接下来的操作为：向左移动滑动变阻器的滑片，直到电压表的示数为2.5V。
（3）根据丁图可知，电流表选择量程0~0.6A，分度值为0.02A，那么灯泡的额定电流为0.2A，因此灯泡的额定功率为：P=UI=2.5V×0.2A=0.5W。
18．【答案】（1）B
（2）0.625
（3）滑动变阻器的最大阻值太小（E点需滑动变阻器接入电路的电阻25Ω大于滑动变阻器的最大阻值20Ω）
【知识点】小灯泡电功率的影响因素
【解析】【分析】（1）在闭合开关前，为了防止电流过大而烧毁用电器，要求变阻器的滑片在阻值最大的位置，据此分析判断；
（2）根据图乙确定灯泡的额定电流，然后根据P=UI计算灯泡的额定功率；
（3）根据图乙确定E点时变阻器接入的阻值，然后与变阻器的最大阻值比较即可。
【解答】（1）闭合开关，小金发现小灯泡不亮，电流表示数很小，电压表示数较大，应该是滑动变阻器的阻值太大所致，则接下来应进行的操作是：向左移动滑动变阻器滑片，故选B。
（2）根据图乙可知，当变阻器的电压为0.5V时，灯泡两端的电压恰好为：UL=U总-U变=3V-0.5A=2.5V，即灯泡正常发光，此时它的电流为0.25A，那么灯泡的额定功率PL=ULIL=2.5V×0.25A=0.625W。
（3）根据图乙可知，当变阻器电压为2.5V时，通过变阻器的电流为0.1A，那么此时变阻器接入的阻值为：>20Ω，则：同组的小胡通过计算指出曲线上所标出的E点并不是实验直接测得的数据，她的理由是：滑动变阻器的最大阻值太小（E点需滑动变阻器接入电路的电阻25Ω大于滑动变阻器的最大阻值20Ω）。
19．【答案】（1）0.6
（2）B
（3）L1
【知识点】欧姆定律及其应用；电功率计算公式的应用；小灯泡电功率的影响因素
【解析】【分析】（1）根据图乙确定电流表的量程和分度值，根据指针位置读出灯泡的额定电流，最后根据P=UI计算灯泡的额定功率。
（2）根据P=I2R和灯丝电阻随温度的升高而增大的规律判断；
（3）在串联电路中，电功率的大小与电阻成正比，据此比较灯泡实际功率大小，确定哪个灯泡更亮。
【解答】（1）根据图乙可知，电流表的量程为0~0.6A，分度值为0.02A，则灯泡的额定电流为0.24A，那么灯泡的额定功率为：P=UI=2.5V×0.24A=0.6W。
（2）根据公式P=I2R可知，当灯泡的电阻不变时，灯泡的电功率与I2成正比，即电功率与I2的变化图像为一条通过坐标原点的斜线。但是灯泡的电阻会随着电流的增大而增大，即当电流相同时，实际功率会大于前面电阻不变时的功率，那么此时二者的图像为曲线，且越来越向纵轴靠拢。
故选B。
（3）根据公式可知，当电压相同时，灯泡的电阻与电功率成反比；
则电阻R1>R2；
在串联电路中，各处电流都相等，则电功率与电阻成正比；
那么串联时，P1>P2；
即灯泡L1更亮。
20．【答案】（1）乙；大
（2）电流大小；通电时间；观测煤油温度的变化多少
（3）质量；电阻
【知识点】焦耳定律的计算公式及其应用
【解析】【解答】解：
（1）因为两电阻串联，所以通过它们的电流相等；由焦耳定律Q=I2Rt得，电阻大的在相同时间产生的热量多，升高的温度快．因此，甲烧瓶中温度计的示数升高快；
（2）实验时，将铜丝和镍铬合金丝串联接入电路中，这是为了控制通过两电阻的电流相同；
实验中，我们通过温度计的示数变化反应导体产生热量的多少，即采用转换法；
（3）探究“比较水和煤油比热容的大小”的实验，控制水和煤油两种物质的质量相等，吸收相等的热量，通过比较温度变化量来比较比热，或控制水和煤油两种物质的质量相等，升高相同的温度，通过吸收热量的多少来比较比热．所以将其中一烧瓶的煤油换成质量相等的水，将乙烧瓶中的铜丝换成与甲烧瓶中镍铬合金丝的电阻相等的镍铬合金丝．
故答案为：（1）乙；大；（2）电流大小；通电时间；观测煤油温度的变化多少；（3）质量；电阻．
【分析】（1）根据图示可知，两电阻串联，即通过它们的电流相等，由焦耳定律可知阻值越大的电阻产生的热量越多，温度升高越快；
（2）通电导体产生热量的多少与通过导体的电流、导体的电阻和通电时间有关，为了研究与电阻大小的关系，让通过的电流和通电时间相同，即采用控制变量法；
实验中，我们通过温度计的示数变化反应导体产生热量的多少，即采用转换法；
（3）探究“比较水和煤油比热容的大小”的实验，根据Q=cm△t，控制水和煤油两种物质的质量相等，吸收相等的热量，通过比较温度变化量来比较比热，或控制水和煤油两种物质的质量相等，升高相同的温度，通过吸收热量的多少来比较比热．
21．【答案】（1）闭合开关后，为使温度升高得更快，由焦耳定律Q=I2Rt可知，可以增大电路中的电流，滑动变阻器向A端移动
（2）要使在相同的时间内，电阻产生的热量相同，由焦耳定律Q=I2Rt可知，电流要相同，所以两阻丝串联，且电阻大小相同
（3）1.8ⅹ103J∕(Kg˙℃)
【知识点】热量的计算；焦耳定律的计算公式及其应用
【解析】【分析】（1）根据Q=cm△t可知，水温升高的较慢应该是相同的时间内产生的热量太少所致。根据焦耳定律Q=I2Rt可知，要增大电流产生的热量就必须增大电流，而减小变阻器的电阻，据此确定变阻器的滑片移动方向；
（2）根据焦耳定律Q=I2Rt分析需要控制的条件；
（3）相同的时间内，水和液体吸收的热量相等，根据公式Q=cm△t列出方程计算液体的比热容即可。
【解答】（1）为了使温度升高得更快，就要增大通过电路的电流，减小变阻器的电阻，即他应将滑动变阻器的滑片向A端滑动；
（2）本实验需要控制这段时间内水和待测液体吸收的热量相等，由焦耳定律Q=I2Rt可知，小马设计的电路中必须满足的条件是：电流要相同，所以两阻丝串联，且电阻大小相同
（3）在2min内水和液体吸收的热量相等，
即Q水=Q液体；
c水m△t水=cm△t；
c水△t水=c△t；
4.2ⅹ103J∕(Kg˙℃)ⅹ9℃=c×21℃；
解得：c=1.8ⅹ103J∕(Kg˙℃)。
22．【答案】（1）通电时间、电流大小
（2）一样大。或2、3、5 (其它合理答案也可)
（3）随着通电时间变长，电阻丝的温度升高，电阻变大，根据Q=t，在通电时间、电源电压相同时，电阻变大，电热丝产生的热量变少
【知识点】影响电流热效应的因素（焦耳定律）
【解析】【分析】（1）根据焦耳定律的公式Q=I2Rt分析控制的变量即可。
（2）根据控制变量法的要求选择对照实验，根据热熔胶棒下降的高度判断产生热量多少，进而分析解答。
（3）在加热的过程中，随着温度的升高，电阻也在增大，此时反而会引起电流大小，可根据焦耳定律的变形式 分析解答。
【解答】（1）根据Q=I2Rt可知，探究电阻对导体产生热量多少的实验中，需要控制通电时间和电流大小相同，只改变电阻。在串联电路中，各处电流都相等，且开关同时闭合同时断开，因此设计串联电路可以控制通电时间和电流大小相同。
（2）比较实验3和5可知，此时电流和通电时间相等（3min），电阻之比为：3：2，热熔胶棒降低的高度之比为27：18=3：2；
比较实验2和3可知，此时电阻和电流相等，通电时间之比为：3：2，热熔胶降低的高度之比为27：18=3：2。
比较可知，通电时间和电阻对产生热量的影响是相同的。
（3）在t0时间后曲线L增速变缓的原因：随着通电时间变长，电阻丝的温度升高，电阻变大，根据可知，在通电时间、电源电压相同时，电阻变大，电热丝产生的热量变少。
1 / 1中考考前优生特训：电学探究题
一、实验探究题
1．在探究“串联电路各点间电压关系”的实验时，有多个不同规格的灯泡可供选择，小明把其中两只灯泡L1、L2串联起来接到电源上，如图所示。
（1）当分别把电压表连在图中AB两点、BC两点及AC两点时，闭合开关后测得的数据是：UAB=12 V、UBC=0 V、UAC=12 V，则故障可能是　 　。(答出一处即可)
（2）故障排除后，小明进行了实验，测得UAB=4 V、UBC=8 V、UAC=12 V，于是他就得到结论：串联电路中，总电压等于各部分电路两端电压之和。请你对他的实验进行评估：　 　。
【答案】（1）L2短路，或L1开路，或L2短路同时L1开路(答出任一种即可)
（2）没有更换不同规格的灯泡进行多次实验，实验结论不具有普遍性
【知识点】串、并联电路的电压特点
【解析】【分析】（1）当电压表有示数时，说明它的两个接线柱与电源正负极之间正常连接，据此对故障进行分析即可。
（2）在科学探究中，往往需要换用不同的实验器材反复进行多次实验，从而收集多组数据，这样得到的结论会更客观，具有普遍意义。
【解答】（1）根据图片可知，两个灯泡串联。当电压表接在BC两端时，电压表的示数为零，说明此时灯泡L2没有分担电压，即L2可能发生短路。此外，当灯泡L1断路时，电压表和灯泡L2串联，由于电压表的内阻很大，因此它几乎分得全部电源电压，此时AB之间电压也是12V，则故障可能是：L2短路，或L1开路，或L2短路同时L1开路。
（2）我认为它的实验结论不具有普遍意义，理由是：没有更换不同规格的灯泡进行多次实验。
2．（2022八下·慈溪期中）小宁用如图所示电路研究电阻的并联
（1）按电路图连接电路，闭合开关S，电流表A1、A2、A3的 示数分别为0A、0.40A和1.20A。如果电路元件完好，接线时发生了错误，该错误是　 　。
（2）使用电流表时，当被测电流值大于电流表量程的一半时， 能减小实验误差。本实验所用电源电压为8V，电流表有两个量程（0 0.6A、0 3A）。为减小实验误差，小宁重新选择定值电阻，实验室里可供选择的定值电阻的阻值有：5Ω、10Ω、20Ω、50Ω，应该选用的2个电阻阻值分别为　 　。
【答案】（1）电流表短路
（2）5Ω、20Ω
【知识点】串、并联电路的电流特点；串、并联电路的电压特点；欧姆定律及其应用
【解析】【分析】（1）分析电路的连接，根据并联电路电流特点及A1示数为零分析作答；
（2）根据欧姆定律计算两个支路和干路的电流，对照电流表量程分析作答。
【解答】（1）由图可知，闭合开关后，R1与R2并联，A1测量R1中电流I1，A2测量R2中电流I2，A3测量干路中的电流I。若电路正常，根据并联电路的电流特点可知，A3的示数大于A1示数，A3的示数大于A2的示数；
现A1的示数为零，可能：
①R1支路断路，电路为R2接在电源上的简单电路，因A2与A3是串联，它们示数应相同，这与已知矛盾；
②A1短路，则A3测量干路电流，A2在支路测量支路电流，A3示数大于A2的示数，与已知相符。
故电路故障为：接线时使电流表A1短路；
（2）根据并联电路的电压特点可知，各支路两端的电压等于电源电压：U1=U2=U=8V，
若两个支路均选用同量程电流表，当被测电流值大于电流表量程的一半时，干路电流大于支路所选量程，干路需选大量程（0～3A），支路选小量程（0～0.6A），可支路电流即使都达到电流表量程，干路的电流最大为0.6A+0.6A=1.2A＜1.5A；综合分析可知，干路和一个支路都需选大量程电流表，另一支路需选用小量程电流表。
由题意知，支路中电流要大于所选电流表量程的一半，
对于选大量程电流表的支路，根据欧姆定律可知，
即支路电阻需小于等于5.3Ω，由可供选择电阻可知选R1=5Ω；
小量程支路的电流要小于等于0.6A，
根据欧姆定律可知，
且支路的电流要大于等于0.3A，则，
故13.3Ω≤R2≤26.7Ω，
因此R2=20Ω。
3．（2023八下·鄞州期中）小煦和小科一起探究电流与电阻的关系。器材有新干电池两节，5Ω、10Ω、20Ω的定值电阻各一只，“20Ω 1A”的滑动变阻器、电压表、电流表、开关各一只，导线若干。
（1）用笔画线代替导线将甲图中电路补充完整，使滑动变阻器滑片向左移动时电阻减小；
（2）将滑动变阻器滑片移动到最大阻值处。闭合开关，小煦发现电压表示数接近电源电压，可能是定值电阻R出现了　 　故障；
（3）排除故障后，移动滑动变阻器滑片，直至电压表示数为1V，此时电流表示数如图乙所示，大小为　 　A；
（4）小煦逐一将10Ω和20Ω的电阻接入电路，继续进行实验。当　 　Ω的电阻接入电路后，无法将电压表示数调节到1V。于是，他改变定值电阻两端电压，重新依次进行实验。调节后的电压值应该不低于　 　V；
【答案】（1）
（2）断路
（3）0.24
（4）20；1.5
【知识点】欧姆定律及其应用；探究电流与电压、电阻的关系实验
【解析】【分析】（1）根据变阻器的阻值变化规律确定接线情况，根据电源电压确定电压表的量程，注意电表的串并联即可。
（2）当定值电阻R断路时，电压表串联在电路中。由于电压表的内阻很大，而串联电路中电压与电阻成正比，因此电压表的示数几乎等于电源电压。
（3）根据电流表选用小量程确定分度值读数，并读数即可；
（4）研究电流与电阻的关系时，要控制电阻的电压不变，根据串联电路电压和分压原理得出定值电阻最大时对应的变阻器连入电路中的电阻。由串联电路电压的规律及分压原理得出电压值应该不低于多少。【解答】（1）滑动变阻器滑片向左移动时电阻减小，故变阻器左下接线柱连入电路中与电阻串联，电源电压为3V，故电压表选用小量程与电阻并联，如下图所示：
（2）闭合开关，电压表示数接近电源电压，说明电压表与电源连通，则与电压表并联的电阻之外的电路是连通的，与电压表并联的定值电阻断路了；
（3）由图乙可知，电流表选用0~0.6A量程，分度值是0.02A，电流表的示数是0.24A；
（4）若电压表示数为1V，根据串联电路电压的特点，变阻器分得的电压为：U滑1=3V-1V=2V。
变阻器分得的电压是电阻电压的2倍，将20Ω的电阻接入电路后，为保持电压不变，根据分压原理，变阻器连入电路中的阻值为：2×20Ω=40Ω。
而题中变阻器的最大阻值为20Ω，所以，滑动变阻器连入电路中的电阻最大，也不能使电压表示数为1V。
由串联电路电压的规律及分压原理有：
，
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，电阻的电压最小，
即：，
解得：UV=1.5V，
所以调节后的电压值应该不低于1.5V。
4．（2022八上·定海期末）如图所示电路中，电源电压为4.5V，滑动变阻器的规格为“50Ω 1A”。
（1）某同学想用该电路研究“电流与电阻的关系”，请帮他把电路连接完整。
（2）以下是该同学的一些操作步骤：
①将阻值为10Ω的定值电阻R1接入电路，将滑动变阻器置于阻值最大的位置，闭合开关，调节滑动变阻器，当电压表示数为2.0V时，读出电流表示数并记录；
②断开开关，拆下R1，接上阻值为20Ω的定值电阻R2，　 　，读出电流表示数并记录；
③断开开关，拆下R2，接上阻值为30Ω的定值电阻R3，重复②的操作。
（3）实验中需要对数据进行记录和处理，下表是该同学设计的记录表，请你完成第一行“”处填写的内容。
记录表：恒定电压（U＝2V）时通过不同电阻的电流
实验次数 电阻/欧 电流/安 　 　
1 10 　 　
2 20 　 　
3 30 　 　
【答案】（1）
（2）将滑动变阻器移到最大阻值处，闭合开关，调节滑动变阻器的滑片使电压表示数为2V
（3）电压/V
【知识点】探究电流与电压、电阻的关系实验
【解析】【分析】（1）根据电压表的使用方法分析解答。
（2）在探究通过导体的电流与电阻的关系时，需要控制定值电阻两端的电压相等，据此分析解答。
（3）根据实验过程确定要记录的物理量即可。
【解答】（1）在探究通过导体的电流与电阻的关系时，电压表应该与定值电阻并联。根据图片可知，电压表的“3”接线柱已经与定值电阻的右端相连，此时只需将定值电阻的左端与电压表的“-”接线柱相连即可，如下图所示：
（2）②断开开关，拆下R1，接上阻值为20Ω的定值电阻R2，将滑动变阻器移到最大阻值处，闭合开关，调节滑动变阻器的滑片使电压表示数为2V，读出电流表示数并记录；
（3）在探究电流与电阻关系的实验中，要保持定值电阻两端电压相等，再分别记录电阻和对应的电流，因此表格空白处应该为“电压/V”。
5．（2023·宁波模拟）小宁同学利用如图甲所示的电路测量定值电阻Rx的电功率，已知电源电压为6 V，电流表有0~0.6 A和0~3 A两个量程，电压表有0~3 V和0~15V两个量程，滑动变阻器的铭牌上标有“20欧 1 A”字样。
（1）请用笔画线代替导线，按照甲所示的电路图，将实物电路连接完整。(要求：闭合开关前，滑动变阻器的滑片移到最右端)
（2）闭合开关，调节滑动变阻器，电流表和电压表的示数如图乙所示，则此时电阻Rx的电功率为　 　W。
（3）小明发现，闭合开关后，移动滑片P，电流表和电压表的指针能同时达到满刻度线，则该实验中Rx的电功率与电流的关系图象可能是下图中的____。
A． B．
C． D．
【答案】（1）
（2）1.058
（3）D
【知识点】伏安法测电阻的探究实验；电功率计算公式的应用
【解析】【分析】（1）根据题意确定滑动变阻器的接线方法；
（2）根据乙图确定Rx的电压和电流，根据P=UI计算此时它的电功率；
（3）根据电功率的计算式P=I2R分析判断。
【解答】（1）闭合开关前，滑动变阻器的阻值要调到最大，因此当滑片在最右端时阻值最大，因此应该将它左下角的接线柱接入，如下图所示：
（2）根据乙图可知，电流表选择量程0~0.6A，分度值为0.02A，示数为0.46A。
电压表选择量程0~3V，分度值为0.1V，示数为2.3V；
则电阻Rx的电功率为：P=UI=2.3V×0.46A=1.058W。
（3）小明发现，闭合开关后，移动滑片P，电流表和电压表的指针能同时达到满刻度线，则通过Rx的最大电流为0.6A时，它两端的电压为3V，因此它的最大功率P=UI=3V×0.6A=1.8W。
根据P=I2R可知，定值电阻Rx的电功率与通过它的电流的平方成正比，即图像为开口向上的一条抛物线。当滑动变阻器的阻值最大时，通过Rx的电流肯定大于0，此时它的电功率肯定不为零，故D正确，而A、B、C错误。
故选D。
6．（2023·永嘉模拟）为测量待测电阻Rx的阻值，小明设计并连接如图甲所示的电路，所用学生电源电压为3伏(恒定不变) ，滑动变阻器Rp最大阻值为15欧。实验步骤如下：闭合开关，移动滑动变阻器滑片，当电压表示数为1.5伏时，读出此时电流表的示数如图乙。
（1）电流表示数是　 　安。
（2）小红提出不需要电流表，也可测量待测电阻Rx的阻值。她移除电流表，接通电路，移动滑动变阻器，发现电压表示数始终在0.7伏~3伏范围内变化，计算出电阻值Rx的阻值为　 　欧。(计算精确到0.1 欧)
（3）在小红的方案中用定值电阻R0替换Rp也可以测量出待测电阻Rx的阻值，请说明理由　 　。
【答案】（1）0.3
（2）4.6
（3）闭合开关，读出电压表示数UX，根据= ，求出R=
【知识点】伏安法测电阻的探究实验
【解析】【分析】（1）根据图乙确定电流表的量程和分度值，然后读出电流表的示数；
（2）当变阻器接入的阻值为0时，此时只有定值电阻，则此时电压表的示数等于电源电压3V。当变阻器全部接入时，此时电压表的示数为0.7V，可根据U变=U总-Ux计算出变阻器两端的电压，再根据“串联电路电压与电阻成正比“列方程计算Rx的阻值。
（3）根据串联电路的电流特点和欧姆定律列式计算即可。
【解答】（1）根据图乙可知，电流表选择量程0~0.6A，分度值为0.02A，则此时示数为0.3A；
（2）当变阻器接入的阻值为0时，此时只有定值电阻，则此时电压表的示数等于电源电压3V。
当变阻器全部接入时，此时电压表的示数为0.7V，
此时变阻器两端的电压为：U变=U总-Ux=3V-0.7V=2.3V；
根据串联电路的分压规律得到：；
；
解得；Rx=4.6Ω。
（3）定值电阻R0与Rx串联，电压表的示数为Ux，
则R0两端的电压为：U0=U总-Ux；
在串联电路中各处电流都相等，
即Ix=I0；
即： = ；
解得：。
7．（2023·宁波模拟）在学习了欧姆定律以后，小宁想通过“伏安法”来测小灯泡正常发光时的电阻大小。已知待测小灯泡的额定电压是2.5 V。
（1）用笔画导线，将图甲所示的实验电路连接完整。
（2）分析图乙可知，小灯泡正常发光时的电阻是　 　欧。
【答案】（1）
（2）10
【知识点】伏安法测电阻的探究实验
【解析】【分析】（1）根据电压表的使用方法分析解答；
（2）根据图乙确定灯泡正常发光时的电流，然后根据公式计算出它正常发光时的电阻即可。
【解答】（1）在“伏安法测电阻”的实验中，电压表应该与灯泡并联，因为灯泡额定电压为2.5V，所以选择量程0~3V，如下图所示：
（2）根据图乙可知，当灯泡电压为2.5V时，通过灯泡的电流为0.25A，则此时灯泡的电阻为：。
8．（2021八上·温州期中）在探究电流与电阻的关系的实验过程中，小明选择了5欧、10欧、20欧、25欧四个定值电阻进行实验，电路图如图甲所示。最后记录数据绘成如图丙所示的坐标图
（1）请用笔画线代替导线完成图乙中未完成的电路。(导线不能交叉)
（2）连接好电路，闭合开关，发现电流表没有示数，移动滑动变阻器的滑片，电压表示数始终接近电源电压。造成这一现象的原因可能是　 　。
（3）排除电路故障进行实验 ，当完成5欧的电阻后，现将用10欧的电阻实验，写出他完成此次实验的操作 　 　。
【答案】（1）
（2）电阻断路
（3）断开开关，将5欧换成10欧，闭合开关，调节滑动变阻器，使电压表示数为2.5V，记录电流表的示数。
【知识点】电流表、电压表在判断电路故障中的应用；电路的动态分析
【解析】【分析】（1）探究“电流与电阻的关系”的实验，电源、开关、待测电阻、电流表串联接入电路，电压表并联在待测电阻两端，据此作出电路图。
（2）探究“电流与电阻的关系”的实验，应保持电阻两端电压不变，更换电阻后，调节滑动变阻器接入电路的阻值，使电阻两端电压保持不变，滑动变阻器与定值电阻串联，根据串联电路电压特点、滑动变阻器阻值与定值电阻间的大小关系分析答题。
(3)排除电路故障进行实验 ，操作步骤分析解答。
【解答】 (1)图乙中未完成的电路 ：
(2)连接好电路，闭合开关，发现电流表没有示数，移动滑动变阻器的滑片，电压表示数始终接近电源电压。造成这一现象的原因可能是电阻断路 。
(3)排除电路故障进行实验 ，当完成5欧的电阻后，现将用10欧的电阻实验，写出他完成此次实验的操作断开开关，将5欧换成10欧，闭合开关，调节滑动变阻器，使电压表示数为2.5V，记录电流表的示数。
9．（2020八上·柯桥期末）在某次STEM活动中，老师展示一个如图甲所示的黑盒子，绝缘外壳上有A、B、C三个接线柱。老师告诉同学们，盒内由两个相同定值电阻R连接而成。STEM 小组设计电路图如图乙，并连接电路测量各个接线柱之间的电阻，将数据记录在表格。请回答下列问题：
（1）STEM小组的同学在某次实验中连接好最后一根导线后， 发现电流表和电压表的指针立即有明显的偏转，请指出该同学操作．上可能存在的错误： 　 　。
（2）纠正后，STEM小组的同学继续实验。在测B、C接线柱之间的电阻时，电压表的示数如图丙所示，请读出并填入表格中。
实验次数 M、N连接点 U/伏 I/安
① A、B 1 0.2
② B、C 　 　 0.54
③ A、C 2 0.2
（3）根据上表数据，画出黑盒子内两个等值电阻的连接方式，并标注电阻的阻值。
（4）STEM小组的同学分析表中数据，认为还能得到电流与电压或电阻的关系，比较①②两次实验数据，可以得出的结论是　 　。
【答案】（1）开关没有断开
（2）2.7
（3）
（4）导体电阻相同时，电流与电压成正比
【知识点】电路的动态分析
【解析】【分析】1、连接电路图时开关要断开，滑动变阻器滑片P要移到阻值最大处；
2、根据电压表所接的量程由刻度盘上的指针的位置可得出电压大小；
3、根据表格中的电压U与电流I可以计算出电阻R，根据A、B，B、C，A、C之间的电阻可以得出黑盒内两个等值电阻的连接方式；
4、由欧姆定律可得到电流与电压电阻的关系。
【解答】（1）由题意可知，存在的错误是连接电路时开关没有断开；
（2）由表盘中指针的位置可知B、C的电压为2.7V；
（3）由表格数据可知，A、B之间的电阻为5Ω，B、C之间的电阻为Ω，A、C之间的电阻为10Ω。由此可知这两个等值电阻的阻值为5Ω。连接方式如下图所示：
（4）比较①②两次实验数据，可以得出的结论是，导体电阻相同时，电流与电压成正比。
故答案为：（1）开关没有断开 （2）2.7 （3）（4）导体电阻相同时，电流与电压成正比
10．在探究“影响电磁铁磁性强弱的因素”实验中，小明用铁钉制成简易电磁铁甲、乙，并设计了如图所示的电路。
（1）实验中是通过吸引大头针的数量来显示电磁铁磁性的强弱，当滑动变阻器滑片向左移动时，电路中的电流　 　 (填“增大”“不变”或“减小”)，电磁铁吸引大头针的个数增多，说明电流越　 　，电磁铁磁性越强。
（2）根据图示的情景可知，电磁铁甲的上端是　 　极；电磁铁　 　 (填“甲”或“乙”)的磁性较强，说明电流一定时，线圈匝数　 　，电磁铁磁性越强；实验发现被电磁铁吸引的大头针下端是分散的，其原因是大头针被磁化，　 　。
（3）实验结束后，小明发现电池使用说明中有一条提示：“请一次性更换所有电池，以免新旧电池混用”。他想新旧电池混用和不混用有什么区别呢？于是，他做了如下探究，他用一节新电池代替图中原来的电源，闭合开关后，用电压表测出电路的总电压，并观察电磁铁吸引大头针的数量，记录在下表中，然后再分别把两个新电池、一新一旧电池串联起来，替换原来的电源，重复上述实验，实验记录如下表所示。
电源 电路的总电压/伏 吸引大头针数量
一个新电池 1.5 较多
两个新电池串联 3.0 最多
一新一旧电池串联 1.3 较少
分析表中数据可知，串联的一新一旧电池给电路提供的电压　 　 (填“大于”“等于”或“小于”)一节新电池提供的电压，原因是：根据串联电路中电源电压等于各部分电路两端的电压之和，用一新一旧电池供电的电路中，废旧电池相当于在以一节新电池为电源的电路中串联了一个　 　，所以新旧电池混用，废旧电池会消耗新电池的部分能量。
【答案】（1）增大；大
（2）南(或S)；乙；越多；同名磁极相互排斥
（3）小于；电阻
【知识点】通电螺线管的磁场；探究影响通电螺线管磁性强弱的因素的实验
【解析】【分析】本题为实验探究题，结合本节所学知识，分析实验即可得出答案。
通电螺线管的磁性强弱跟下列因素有关：
电流大小，通电螺线管中的电流越大，磁性越强；电流增大，磁性增强。
匝数多少，当通电螺线管中的电流一定时，匝数越多，磁性越强；匝数增加，磁性增强。
有无铁芯，在通电螺线管中插入铁芯后，通电螺线管周围的磁场会大大增强。
【解答】（1）由图可知：甲、乙串联，乙的线圈匝数比甲的多，当滑动变阻器滑片向左移动时，滑动变阻器接入电路的电阻变小，电路中的电流增大，电磁铁吸引大头针的个数增多，说明电流越大，电磁铁磁性越强。（2）甲的线圈中的电流从左端流入，从右端流出，根据右手螺旋定则可知：甲的上端为 S极，下端为 N极；乙吸引的大头针数多，说明乙的磁性强，这说明：在电流一定时，线圈匝数越多，电磁铁磁性越强；大头针被磁化，同一端的磁性相同，互相排斥，所以下端分散。（3）从表中可以看到：串联的一新一旧电池电路提供的电压小于一节新电池提供的电压，这是因为在用一新一旧电池供电的电路中，废旧电池相当于在以一节新电池为电源的电路中串联了一个电阻，所以新旧电池混用，废旧电池会消耗新电池的部分能量。
故答案为：（1）增大；大；（2）南(或S)；乙；越多；同名磁极相互排斥；（3）小于；电阻
11．（2020九上·余杭开学考）看图并回答下列问题：
（1）小金设置了两层花盆，如甲图，内层花盆底部开有孔，将多余的水流入外层花盆与内层花盆之间储存，可以几个月不用浇水。但浇水量超过图中水位线会引起烂根的原因是　 　。
（2）图乙和图丙都是电磁限流器的示意图。当电路中电流过大时，电磁铁吸引衔铁B，
接点C、D被弹簧拉起(C、D为动触点)，电路切断。电路切断后，　 　(选填“图乙”或“图丙”)所示的电磁限流器能自动复原。
（3）如图丁所示，1911年卢瑟福等人为了探究原子内部结构的奥秘进行了上述实验，他们用一束带正电、质量比电子大得多的高速运动的ɑ粒子轰击金箱，发现：①大多数ɑ粒子能穿过金箔而不改变原来的运动方向；②一小部分ɑ粒子改变了原来的运动方向；③有极少数ɑ粒子被弹了回来。请你根据原子结构的认识，分析上述现象的原因：现象①的原因是原子核很小，原子内部有很大空间。现象②的原因是原子核带　 　(选填“正＂或“负”) 电，ɑ粒子轰击金原子核时，受到斥力而改变了运动方向。现象③的原因是　 　。
【答案】（1）根部缺氧
（2）丙
（3）正；金原子核质量比α粒子大很多，且体积很小
【知识点】植物的根系及其结构与功能；电磁继电器的组成、原理和特点；原子的构成与探索过程
【解析】【分析】（1）植物的根部需要呼吸作用。
（2）电流过大后，图乙所示的电磁限流器会使电路处于通断不停的状态，有可能损坏电路；图甲所示的电磁限流器切断电流后，电路不会出现通断不停的现象，可以更好地保护电路。
（3）根据原子核质量相对较大，但占据的空间很小；同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引；金原子核质量比α粒子大很多。
【解答】（1）图甲中设置了水位线，当浇水量超过水位线时，植物的根并不能吸收空气中的氧气进行呼吸作用，导致植物出现烂根的现象。
（2）在图乙中，当电路中电流过大时，电磁铁A的磁性增强，对衔铁B的吸引力增大，使衔铁B逆时针旋转，从而失去了对闸刀S的控制作用，弹簧收缩把闸刀S拉起，切断电流，保护电路。在图丙中，电流过大时，也能切断电路，但切断电路之后，电磁铁随即断电没有了磁性，衔铁在尾部弹簧拉力的作用下逆时针转动，触点C、D再次接触，电路又连通，而后再断开……电路将一直处于通断不停的状态，因此电路切断后，图丙所示的电磁限流器能自动复原。
（3）现象②的原因是：原子核和α粒子都带正电，由于同种电荷相互排斥，α粒子途经金原子核附近时，受到斥力而改变了运动方向。 现象②的原因是：尽管原子核很小，原子内部有很大空间，但有极少数α粒子仍可能碰到金原子核，金原子核质量比α粒子大很多，当α粒子正碰到金原子核被弹了回来。
故答案为：（1）根部缺氧（2）丙（3）正；金原子核质量比α粒子大很多，且体积很小
12．如图是小宇家的部分照明电路图。
（1）该电路中接错的元件是　 　(填写元件符号名称)。
（2）一天小宇发现灯L不亮了，而灯泡没坏。于是他闭合开关S，用测电笔分别测试a、b、……f各点，发现测试a、b、c三点时测电笔氖管发光，而测试d、e、f时不发光。这说明　 　两点间发生了　 　，于是他很快修好了该电路。
（3）星期六晚上，小宇正在家里看电视，突然电灯、电视机都停止工作，聪明的小宇立刻用测电笔进行测试，他测出家里的插座的两个孔都能使氖管发光，小宇感到很纳闷。请你帮他分析一下，其原因可能是　 　。
【答案】（1）S2
（2）c、d；断路
（3）进户零线断路
【知识点】家庭电路的故障分析
【解析】【分析】（1）根据家庭电路的接线方法判断；
（2）测电笔接触火线或与火线连通的位置时，氖管发光；接触零线或与零线连通的位置时，氖管不发光，据此分析解答。
（3）测电笔接触插座时会发光，说明进户线的火线肯定完好。在正常情况下，插座的左孔与零线相连，测电笔接触肯定不发光。如果进户线的零线断路时，那么插座的左孔通过闭合的电灯或电视机与火线相连，因此测电笔接触时也会发光。
【解答】（1）在家庭电路中，控制用电器的开关应该接在火线和用电器之间，与用电器串联。根据图片可知，开关S2与灯泡、插座并联，一旦闭合会发生断路，则错误的元件是S2。
（2）测电笔接触a、b、c点时发光，则它们都与火线连通。而接触d、e、f时不发光，说明c、d之间存在断路。
（3）星期六晚上，小宇正在家里看电视，突然电灯、电视机都停止工作，聪明的小宇立刻用测电笔进行测试，他测出家里的插座的两个孔都能使氖管发光，小宇感到很纳闷，其原因可能是：进户零线断路。
13．2021枣庄
学习了电磁感应现象后，小雨同学还想进一步探究感应电流的大小与哪些因素有关。他使用的装置如图所示：铁块E、F上绕有导线并与开关、滑动变阻器、电源、灯泡组成电路。线框abcd与灵敏电流计G相连。(线框abcd在铁块E、F上方，实验过程中线框不扭转)
[猜想与假设]
小雨做出了如下猜想：
A．感应电流的大小与磁场的强弱有关；
B．感应电流的大小与导体切割磁感线的速度有关。
[设计与进行实验]
（1）小雨探究猜想A的设计思路如下：改变电磁铁的　 　进行多次实验，每次实验保持线框沿竖直向下穿过电磁铁磁场的速度相等，观察并记录每次实验中灵敏电流计G指针偏转的格数。
（2）要探究猜想B，实验时应保持电磁铁　 　不变，改变线框切割磁感线的速度进行多次实验，分别记下每次实验中灵敏电流计G指针偏转的格数，实验数据记录如表所示。
实验次数 切割磁感线的速度 电流计指针偏转格数
1 慢速 1.5格
2 中速 2.5格
3 快速 4格
[分析论证]
（3）分析表格数据可得出的结论是：其他条件都相同时， 　 　，闭合电路中产生的感应电流越大。
（4）实验中用电磁铁代替永磁体的好处是：　 　。
（5）按照小雨的设计思路探究猜想A，实验时在操作上存在的困难是：　 　 。
【答案】（1）磁性强弱
（2）磁性强弱
（3）导体切割磁感线的速度越大 [交流评估]
（4）易于改变磁体的磁性强弱
（5）难以控制每次移动线框的速度相等
【知识点】探究电磁感应现象的实验
【解析】【分析】（1）根据猜想A确定变化的因素即可；
（2）根据控制变量法的要求解答；
（3）根据表格分析变化的因素；
（4）电磁铁的优点：①磁极方向可以改变；②磁场强弱可以改变；③通电有磁性，断电无磁性；
（5）探究猜想A，即探究感应电流大小与磁场强弱的关系时，需要控制线圈的速度相同，而这个很难控制，据此分析解答。
【解答】（1）猜想A探究感应电流大小与磁场强弱的关系，则：改变电磁铁的磁场强弱进行多次实验，每次实验保持线框沿竖直向下穿过电磁铁磁场的速度相等，观察并记录每次实验中灵敏电流计G指针偏转的格数。
（2）要探究猜想B，即探究感应电流大小与切割磁感线速度的关系时，实验时应保持电磁铁磁性强弱不变，改变线框切割磁感线的速度进行多次实验，分别记下每次实验中灵敏电流计G指针偏转的格数。
（3）根据表格可知，变化的因素为切割磁感线的速度，则：其他条件都相同时，导体切割磁感线的速度越大，闭合电路中产生的感应电流越大。
（4）实验中用电磁铁代替永磁体的好处是：易于改变磁体的磁性强弱。
（5）按照小雨的设计思路探究猜想A，实验时在操作上存在的困难是：难以控制每次移动线框的速度相等。
14． 小勇利用如图所示的实验装置“探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件”，他将实验中观察到的现象记录在下表中．
次数 开关 磁场方向 导体AB的 运动方向 电流表指针的偏转方向
1 断开 上N下S 向右运动 不偏转
2 闭合 上N下S 向右运动 向左偏转
3 闭合 上N下S 向左运动 向右偏转
4 闭合 上N下S 向上运动 不偏转
5 闭合 上S下N 向下运动 不偏转
6 闭合 上S下N 向右运动 向右偏转
7 闭合 上S下N 向左运动 向左偏转
（1）分析得出：　 　 电路中的部分导体在磁场里做切割磁感线运动时，导体中就会产生感应电流
（2）比较实验2和3（或6和7）可知：在磁场方向一定时，感应电流的方向与　 　 有关
（3）比较实验　 　 可知：在导体切割磁感线运动方向不变时，感应电流的方向与磁场方向有关
（4）这个现象在生产和生活中的重要应用是　 　
（5）针对这个实验，小勇进行了进一步的探究，他提出了“感应电流的大小可能与导体切割磁感线的运动速度有关”的猜想，于是他设计了如下的实验方案：①保持磁场强弱不变，让导体AB以　 　 （填“相同”或“不同”）的速度沿相同方向做切割磁感线运动，观察电流表指针偏转幅度大小．
②如果电流表指针偏转幅度不同，说明感应电流的大小与导体切割磁感线运动速度　 　 （填“有关”或“无关”）
【答案】（1）闭合
（2）导体切割磁感线运动方向（导体运动方向）
（3）2、6或3、7
（4）发电机
（5）不同；有关
【知识点】探究电磁感应现象的实验
【解析】【解答】解：（1）分析可知，产生感应电流的现象中，闭合电路中的部分导体在磁场里的运动方向与磁场方向垂直，即导体中产生感应电流时闭合电路中的部分导体在磁场里做切割磁感线运动．
（2）比较实验2和3（或6和7）可知：在磁场方向一定时，导体切割磁感线运动方向改变，感应电流的方向就改变．
（3）比较实验2和6（或3和7）可知：在导体切割磁感线运动方向（或导体运动方向）不变时，磁场方向改变，感应电流的方向就改变．
（4）实验中采用的是控制变量法，闭合电路中电流表中的电能是由于导体的运动而产生的，可见消耗的是机械能，所以实验过程中是机械能转化成电能，其重要应用是发电机的发明．
（5）探究感应电流的大小与导体切割磁感线运动速度是否有关，应该保持磁场强弱不变，让导体AB以不同的速度沿相同方向做切割磁感线运动，观察电流表指针偏转幅度大小．如果电流表指针偏转幅度不同，说明感应电流的大小与导体切割磁感线运动速度有关，如果电流表指针偏转幅度相同，说明感应电流的大小与导体切割磁感线运动速度无关．
故答案为：（1）闭合；
（2）导体切割磁感线运动方向（导体运动方向）；
（3）2、6或3、7；
（4）发电机；
（5）①不同；②有关
【分析】（1）产生感应电流的三个条件：闭合电路；一部分导体；切割磁感线运动．
（2）根据图示分析感应电流的方向是在什么方向的变化下而变化的，若在磁场方向不变时，只有导体运动方向再改变，感应电流也在变化，则说明感应电流的方向一定与导体运动方向有关；
（3）电磁感应现象实现了机械能向电能的转化，重要应用是发电机．
（4）探究感应电流的大小与导体切割磁感线运动速度是否有关，应采用控制变量法
15．（2023·浙江模拟）小科设计了如图甲所示电路和如下实验记录表来研究“小灯泡的亮度与电功率的关系”，电路中 的电源由 3 节新干电池串联而成，小灯泡的额定电压为 2.5V。
实验次数 电压 U/V 电流 I/A 电功率 P/ W 待填
1 2.2 0.24 　 　
2 2.5 0.26 　 　
3 2.8 0.28 　 　
（1）实验记录表除了记录电表示数和电功率外，还需要增加记录的内容是　 　。
（2）闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，依次测得如表所示数据，由表中数据可知小灯泡的额 定功率为　 　W。
（3）完成上述实验后，小科又设计了如图乙所示电路，用原来的电源和电压表测量原小灯泡的
额定功率。方案如下：
①调节滑动变阻器使小灯泡正常发光；②　 　，将电压表改接在定值电阻R0两端，读出电压表示数；
③计算得到小灯泡的额定功率。现有阻值为5Ω、10Ω、20Ω的定值电阻，为了能测出小灯泡的额定功率，结合题中的数据分析，R0应选用　 　Ω的定值电阻
【答案】（1）小灯泡的亮度
（2）0.65
（3）保持滑片位置不变；5
【知识点】测定小灯泡的功率
【解析】【分析】（1）根据实验目的分析解答；
（2）根据P额=U额I额计算灯泡的额定功率；
（3）根据乙图可知，定值电阻R0与灯泡串联，则通过它们的电流相等。调节变阻器的滑片，让电压表的示数等于2.5V，此时灯泡正常发光，此时通过灯泡的额定电流等于通过R0的电流。保持滑片的位置不变，将电压表改接在R0两端时，可以得到它的电压U0，那么灯泡的额定电流I额=I0=，据此可以测量出灯泡的额定功率。
（4）根据U=U总-UL计算出R0与变阻器的总电压，再根据公式计算出R0与变阻器的总电阻，最后进行判断即可。
【解答】（1）根据“探究小灯泡的亮度与电功率的关系”可知，实验时还要记录灯泡的亮度，则需要增加记录的内容为： 小灯泡的亮度 。
（2）根据表格可知，灯泡的额定电压为2.5V，额定电流为0.26A，则灯泡的额定功率：P额=U额I额=2.5V×0.26A=0.65W。
（3）②保持滑片位置不变，将电压表改接在定值电阻R0两端，读出电压表示数；
（4）当灯泡正常发光时，R0与变阻器的总电压为：U=U总-UL=4.5V-2.5V=2V；
则二者的总电阻为：；
那么R0的阻值肯定小于7.69Ω，故选5Ω。
16．（2023·杭州模拟）小金做“测量小灯泡额定电功率”实验时，小灯泡铭牌上写着“3.8伏”字样，小灯泡电阻约为10欧，电源电压为6伏，滑动变阻器的规格为“20欧，2安”。
（1）由于电压表0~15伏量程的最小刻度为0.5伏，不够精确，小金计划将电压表0~3伏的量程接入电路(如图甲)，当观察到　 　时，可以判断此时小灯泡正常发光；
（2）按图甲所示电路进行实验，为确保各元件安全，开关S闭合前，滑动变阻器的滑片Р应大致停留在　 　处（选填“A’、“B”、“C”或“D”) ；
（3）小灯泡正常发光时，电流表示数如图乙所示，则该小灯泡的额定功率为　 　瓦。
【答案】（1）2.2V
（2）C
（3）1.216
【知识点】测定小灯泡的功率
【解析】【分析】（1）根据图片可知，电压表测变阻器两端的电压，当灯泡正常发光时，灯泡两端的电压为3.8V，根据U变=U总-UL计算电压表的示数即可。
（2）根据串联电路的分压规律计算出变阻器接入的最大阻值即可；
（3）根据图乙确定电流表的量程和分度值，从而确定灯泡的额定电流，然后根据P=UI计算灯泡的额定功率。
【解答】（1）根据图甲可知，当灯泡正常发光时，灯泡的电压为3.8V，此时滑动变阻器两端的电压为：U变=U总-UL=6V-3.8V=2.2V。
（2）电压表的最大示数为3V，此时灯泡两端的电压为：U=U总-U变=6V-3V=3V；
根据串联电路电压与电阻成正比得到：；
；
解得：R变=10Ω。
导体的电阻与长度成正比，则变阻器接入的长度大约为总长度的：；
故选C。
（3）根据乙图可知，电流表选择量程0~0.6A，分度值为0.02A，则灯泡的额定电流为0.32A；
那么灯泡的额定功率：P=UI=3.8V×0.32A=1.216W。
17．（2023·拱墅模拟）在测定额定电压为2.5V的小灯泡的额定功率时，所用电路如图甲所示，其中电源电压恒为3V。
（1）连接电路后，将滑动变阻器滑片移到最右端。闭合开关，发现电压表指针如图乙所示，出现这种故障的原因可能是　 　。
（2）排除故障后，闭合开关，移动滑动变阻器滑片，当电压表示数如图丙所示时，为了测定小灯泡的额定功率，接下来的操作是　 　。
（3）当小灯泡正常发光时，电流表的示数如图丁所示，则小灯泡的额定功率是　 　W。
【答案】（1）电压表的正负接线柱接反了
（2）向左移动滑动变阻器的滑片，直到电压表的示数为2.5V
（3）0.5
【知识点】测定小灯泡的功率
【解析】【分析】（1）根据电压表的使用方法分析解答；
（2）根据丙图确定电压表的示数，再与灯泡的额定电压进行比较，从而确定电压表的变化方向，再根据U总=U+U变确定变阻器的电压变化，最后根据“串联电路电压与电阻成正比”的规律确定变阻器的阻值变化，弄清滑片的移动方向。
（3）根据丁图确定灯泡的额定电流，再根据P=UI计算灯泡的额定功率。
【解答】（1）闭合开关，发现电压表的指针反向偏转，出现这种故障的原因可能是：电压表的正负接线柱接反了。
（2）根据丙图可知，电压表选择量程0~3V，分度值为0.1V，则电压表的示数为2V。由于2V<2.5V，所以电压表的示数要增大，根据U总=U+U变可知，此时变阻器的电压要减小。根据串联电路的分压规律可知，此时变阻器的阻值要减小，那么接下来的操作为：向左移动滑动变阻器的滑片，直到电压表的示数为2.5V。
（3）根据丁图可知，电流表选择量程0~0.6A，分度值为0.02A，那么灯泡的额定电流为0.2A，因此灯泡的额定功率为：P=UI=2.5V×0.2A=0.5W。
18．（2023·杭州模拟）在“测量小灯泡电功率”的实验中，电源电压恒为3.0伏，小灯泡的额定电压为2.5伏，滑动变阻器的规格为“20欧，1安”。
（1） 闭合开关，小金发现小灯泡不亮，电流表示数很小，电压表示数较大。则接下来应进行的操作是____（填字母）。
A．更换小灯泡 B．向左移动滑动变阻器滑片
C．检查开关是否接触不良 D．检查电压表是否断路
（2）小金移动滑动变阻器的滑片过程中，测量出了5组实验数据，描点并绘制出了关于滑动变阻器的I-U图像，如图乙所示。则小灯泡的额定功率为　 　瓦。
（3）同组的小胡通过计算指出曲线上所标出的E点并不是实验直接测得的数据，她的理由是　 　。
【答案】（1）B
（2）0.625
（3）滑动变阻器的最大阻值太小（E点需滑动变阻器接入电路的电阻25Ω大于滑动变阻器的最大阻值20Ω）
【知识点】小灯泡电功率的影响因素
【解析】【分析】（1）在闭合开关前，为了防止电流过大而烧毁用电器，要求变阻器的滑片在阻值最大的位置，据此分析判断；
（2）根据图乙确定灯泡的额定电流，然后根据P=UI计算灯泡的额定功率；
（3）根据图乙确定E点时变阻器接入的阻值，然后与变阻器的最大阻值比较即可。
【解答】（1）闭合开关，小金发现小灯泡不亮，电流表示数很小，电压表示数较大，应该是滑动变阻器的阻值太大所致，则接下来应进行的操作是：向左移动滑动变阻器滑片，故选B。
（2）根据图乙可知，当变阻器的电压为0.5V时，灯泡两端的电压恰好为：UL=U总-U变=3V-0.5A=2.5V，即灯泡正常发光，此时它的电流为0.25A，那么灯泡的额定功率PL=ULIL=2.5V×0.25A=0.625W。
（3）根据图乙可知，当变阻器电压为2.5V时，通过变阻器的电流为0.1A，那么此时变阻器接入的阻值为：>20Ω，则：同组的小胡通过计算指出曲线上所标出的E点并不是实验直接测得的数据，她的理由是：滑动变阻器的最大阻值太小（E点需滑动变阻器接入电路的电阻25Ω大于滑动变阻器的最大阻值20Ω）。
19．（2022九上·象山月考）小金利用图甲的电路测量小灯泡的电功率。小灯泡的额定电压为2.5伏。
（1）闭合开关，调节滑动变阻器，使小灯泡两端电压为2.5伏，此时电流表示数如图乙。则小灯泡的额定功率为
　 　瓦；
（2）调节滑动变阻器，记录多组电压、电流数据，计算小灯泡对应功率，完成实验，图丙是小金作出的小灯泡I﹣U图象。关于小灯泡的功率P与通过其电流的平方I2的关系。如图所示的图象中最合理的是 　 　。
（3）小灯泡的亮度是由实际功率决定的，若将标有“220V 40W”灯泡L1和标有“220V 60W”灯泡L2串联后接到家庭照明电路中，灯泡 　 　更亮。
【答案】（1）0.6
（2）B
（3）L1
【知识点】欧姆定律及其应用；电功率计算公式的应用；小灯泡电功率的影响因素
【解析】【分析】（1）根据图乙确定电流表的量程和分度值，根据指针位置读出灯泡的额定电流，最后根据P=UI计算灯泡的额定功率。
（2）根据P=I2R和灯丝电阻随温度的升高而增大的规律判断；
（3）在串联电路中，电功率的大小与电阻成正比，据此比较灯泡实际功率大小，确定哪个灯泡更亮。
【解答】（1）根据图乙可知，电流表的量程为0~0.6A，分度值为0.02A，则灯泡的额定电流为0.24A，那么灯泡的额定功率为：P=UI=2.5V×0.24A=0.6W。
（2）根据公式P=I2R可知，当灯泡的电阻不变时，灯泡的电功率与I2成正比，即电功率与I2的变化图像为一条通过坐标原点的斜线。但是灯泡的电阻会随着电流的增大而增大，即当电流相同时，实际功率会大于前面电阻不变时的功率，那么此时二者的图像为曲线，且越来越向纵轴靠拢。
故选B。
（3）根据公式可知，当电压相同时，灯泡的电阻与电功率成反比；
则电阻R1>R2；
在串联电路中，各处电流都相等，则电功率与电阻成正比；
那么串联时，P1>P2；
即灯泡L1更亮。
20． 小明利用如图所示的装置，探究电流通过导体时产生热量的多少与电阻大小的关系：在两个相同的烧瓶中盛着质量和温度都相同的煤油，煤油中都浸泡着一段金属丝，甲烧瓶中的金属丝是铜丝，电阻比较小，乙烧瓶中的金属丝是镍铬合金丝，电阻比较大．
（1）通电一段时间后，小明发现　 　 烧瓶中温度计的示数大，表明其它条件相同时，导体的电阻越　 　 ，产生的热量越多．
（2）本实验使用了控制变量的科学方法：通过两段金属丝串联的方式，控制　 　 及　 　 相同；还使用了转换的科学性，实验中采取的措施是　 　 ．
（3）小明想把该装置改成探究物质吸热能力的实验装置，则他应将其中一个烧瓶中的煤油换成　 　 相同的水，将甲烧瓶中的铜丝换成与乙烧瓶中镍铬合金丝的　 　 相等的镍铬合金丝，并将两个烧瓶中的金属丝做绝缘处理．
【答案】（1）乙；大
（2）电流大小；通电时间；观测煤油温度的变化多少
（3）质量；电阻
【知识点】焦耳定律的计算公式及其应用
【解析】【解答】解：
（1）因为两电阻串联，所以通过它们的电流相等；由焦耳定律Q=I2Rt得，电阻大的在相同时间产生的热量多，升高的温度快．因此，甲烧瓶中温度计的示数升高快；
（2）实验时，将铜丝和镍铬合金丝串联接入电路中，这是为了控制通过两电阻的电流相同；
实验中，我们通过温度计的示数变化反应导体产生热量的多少，即采用转换法；
（3）探究“比较水和煤油比热容的大小”的实验，控制水和煤油两种物质的质量相等，吸收相等的热量，通过比较温度变化量来比较比热，或控制水和煤油两种物质的质量相等，升高相同的温度，通过吸收热量的多少来比较比热．所以将其中一烧瓶的煤油换成质量相等的水，将乙烧瓶中的铜丝换成与甲烧瓶中镍铬合金丝的电阻相等的镍铬合金丝．
故答案为：（1）乙；大；（2）电流大小；通电时间；观测煤油温度的变化多少；（3）质量；电阻．
【分析】（1）根据图示可知，两电阻串联，即通过它们的电流相等，由焦耳定律可知阻值越大的电阻产生的热量越多，温度升高越快；
（2）通电导体产生热量的多少与通过导体的电流、导体的电阻和通电时间有关，为了研究与电阻大小的关系，让通过的电流和通电时间相同，即采用控制变量法；
实验中，我们通过温度计的示数变化反应导体产生热量的多少，即采用转换法；
（3）探究“比较水和煤油比热容的大小”的实验，根据Q=cm△t，控制水和煤油两种物质的质量相等，吸收相等的热量，通过比较温度变化量来比较比热，或控制水和煤油两种物质的质量相等，升高相同的温度，通过吸收热量的多少来比较比热．
21．（2020九上·温州月考）小马同学对研究焦耳定律的实验装置进行了改装，如图所示，可以测量未知液体的比热容C。测量时，分别往甲乙两瓶中装入质量相同的水和待测液体，闭合开关一段时间后，再用温度计分别测出这段时间内水和待测液体升高温度△t水和△t，在不计热量损失的情况下，就可以求得待测液体的比热容。
资料1：质量为m的某种物质，温度升高△t，吸收热量为Q吸=Cm△t。
资料2：水的比热容为4.2ⅹ103焦∕千克˙℃
（1）闭合开关后，发现水和待测液体的温度升高得较慢。为了使温度升高得更快，他应将滑动变阻器的滑片向　 　端滑动（填“A”或”B”）。
（2）本实验需要控制这段时间内水和待测液体吸收的热量相等，小马设计的电路中必须满足的条件是　 　。
（3）下表是实验中测得的数据
时间（分钟） 水升高的温度Δt水（℃） 待测液体升高的温度Δt（℃）
2 9 21
4 18 42
6 27 60
根据上表中的数据，可以得到待测液体的比热容为　 　焦∕千克˙℃
【答案】（1）闭合开关后，为使温度升高得更快，由焦耳定律Q=I2Rt可知，可以增大电路中的电流，滑动变阻器向A端移动
（2）要使在相同的时间内，电阻产生的热量相同，由焦耳定律Q=I2Rt可知，电流要相同，所以两阻丝串联，且电阻大小相同
（3）1.8ⅹ103J∕(Kg˙℃)
【知识点】热量的计算；焦耳定律的计算公式及其应用
【解析】【分析】（1）根据Q=cm△t可知，水温升高的较慢应该是相同的时间内产生的热量太少所致。根据焦耳定律Q=I2Rt可知，要增大电流产生的热量就必须增大电流，而减小变阻器的电阻，据此确定变阻器的滑片移动方向；
（2）根据焦耳定律Q=I2Rt分析需要控制的条件；
（3）相同的时间内，水和液体吸收的热量相等，根据公式Q=cm△t列出方程计算液体的比热容即可。
【解答】（1）为了使温度升高得更快，就要增大通过电路的电流，减小变阻器的电阻，即他应将滑动变阻器的滑片向A端滑动；
（2）本实验需要控制这段时间内水和待测液体吸收的热量相等，由焦耳定律Q=I2Rt可知，小马设计的电路中必须满足的条件是：电流要相同，所以两阻丝串联，且电阻大小相同
（3）在2min内水和液体吸收的热量相等，
即Q水=Q液体；
c水m△t水=cm△t；
c水△t水=c△t；
4.2ⅹ103J∕(Kg˙℃)ⅹ9℃=c×21℃；
解得：c=1.8ⅹ103J∕(Kg˙℃)。
22．（2023·龙湾模拟）小龙用如图甲所示的电路探究影响电流热效应的影响因素，把热熔胶棒竖直压在两根阻值不同、但长度和直径均相同的电阻丝上， R1和R2的阻值之比为3：2 (夹持仪器未画出)。用刻度尺测量两根热熔胶棒下降高度，分别记为L1和L2，来比较电阻丝产生热量的多少。
（1）本实验通过设计串联电路来研究电阻对电流产生热量的影响，可以控制哪些变量相同 　 　。
（2）在探究电流的热效应与电阻大小的关系时，小龙记录数据如下表所示。分析表中数据，判断通电时间和电阻大小哪个因素对电流产生热量的影响更大，并从表中选择组别作为证据。　 　。
组别 1 2 3 4 5 6
电阻 R1 R2
通电时间/分 1 2 3 2 3 4
热熔胶棒的下降高度/毫米 9 18 27 12 18 23
（3）小龙继续延长通电时间，获得更多组数据，并画出L (L1、L2之和)随通电时间的变化情况，得到如图乙所示的曲线。请解释在to时间后曲线L增速变缓的原因。　 　。
【答案】（1）通电时间、电流大小
（2）一样大。或2、3、5 (其它合理答案也可)
（3）随着通电时间变长，电阻丝的温度升高，电阻变大，根据Q=t，在通电时间、电源电压相同时，电阻变大，电热丝产生的热量变少
【知识点】影响电流热效应的因素（焦耳定律）
【解析】【分析】（1）根据焦耳定律的公式Q=I2Rt分析控制的变量即可。
（2）根据控制变量法的要求选择对照实验，根据热熔胶棒下降的高度判断产生热量多少，进而分析解答。
（3）在加热的过程中，随着温度的升高，电阻也在增大，此时反而会引起电流大小，可根据焦耳定律的变形式 分析解答。
【解答】（1）根据Q=I2Rt可知，探究电阻对导体产生热量多少的实验中，需要控制通电时间和电流大小相同，只改变电阻。在串联电路中，各处电流都相等，且开关同时闭合同时断开，因此设计串联电路可以控制通电时间和电流大小相同。
（2）比较实验3和5可知，此时电流和通电时间相等（3min），电阻之比为：3：2，热熔胶棒降低的高度之比为27：18=3：2；
比较实验2和3可知，此时电阻和电流相等，通电时间之比为：3：2，热熔胶降低的高度之比为27：18=3：2。
比较可知，通电时间和电阻对产生热量的影响是相同的。
（3）在t0时间后曲线L增速变缓的原因：随着通电时间变长，电阻丝的温度升高，电阻变大，根据可知，在通电时间、电源电压相同时，电阻变大，电热丝产生的热量变少。
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