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压轴题05 实验探究——物理电学实验设计
浙江中考科学试题中物理的实验题一直都是以电路为主，而电路的设计实验在试题的灵活度上大，且对学生的能力考查要求高，实验考察的重点也从原来的考察原理、步骤、数据处理、误差分析等，逐步演变为要求考生会运用学过的实验原理、方法，使用过的仪器、装置来解决立意新颖、灵活的实验问题，即设计型实验问题。其中电学实验设计是中考的难点和重点。
1、本专题是考试必考题，也是难度较大一块问题。常考有伏安法测电阻，伏安法测电功率，也会有其他电学实验的出现，如：串并联电路特点、电阻大小的影响因素、电路动态分析、电路设计问题等，占分多，重要程度高。
2、答好此类型问题电路基础知识要掌握清楚，课本实验的原理、过程要清晰，才能去解答一些特殊题型。
一、电学实验设计原则
①科学性：实验方案所依据的原理应当正确，符合物理学的基本规律，
②安全性：实验方案的实施要安全可靠，不会对仪器、器材及人身造成危害。
③精确性：实验误差允许的范围内，应尽可能选择误差较小的方案
④可操作性：实验应便于操作和读数，便于进行数据处理。
二、实验设计方法
①分析清楚三个物理量，利用控制变量法，控制一个量不变的前提下，研究因变量随自变量的变化。
②明确在实验中采取什么措施来使自变量在实验中不断变化，明确如何知道它大小的方法。
③在自变量不断变化时，知道在实验中采取什么措施来保证控制不变的量在实验中一直保持不变。
④用工具测量或通过公式计算知道因变量在实验中的大小变化。
三、实验步骤书写时的注意事项
①实验前，要调节好电表。
②明确实验步骤书写的基本格式，按步骤进行实验并记录数据。
③实验中要把每次实验中的自变量和因变量都记录在表格中。
④若不能直接测量因变量，则要写出计算因变量大小的过程。
⑤规律性实验，实验次数要多次，必要时可求平均值。
【回顾高频知识点】
知识点一、探究电流与电压的关系
设计实验：运用控制变量法，控制导体（电阻）的阻值不变，通过调节滑动变阻器改变电阻两端电压，观察并记录电流表的示数，分析电流随电压的变化规律。实验电路如图所示。
实验器材：电压表、电流表、滑动变阻器、10Ω的定值电阻、电源、开关、导线若干。
实验步骤：
（1）按照电路图连接实物电路。
（2）闭合开关前检查电路中各元件的连接是否正确，并将滑动变阻器的滑片移动定值最大处。
（3）电路连接无误后闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，使电压表示数分别为1V、2.0V、3.0V、4.0V、5.0V、6.0V，从电流表上读出相应的电流值，并记录在表中。
定值R/Ω 10Ω
电压U/V 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0
电流I/A 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6
（4）在坐标系中，根据各电流值与对应的电压值描点，并用平滑曲线连接各点，画出I-U关系图像，如图所示。
实验结论：电阻不变时，通过电阻的电流与加在电阻两端的电压成正比。
知识点二、探究电流和电阻的关系
设计实验：
（1）要研究电流与电阻的关系，需要改变接入电路的电阻的大小，在实验时更换不同阻值的电阻接入电路即可；
（2）在该实验中，更换电阻后要控制电阻两端电压不变，我们可以在电路中串联一个滑动变阻器，通过调节滑动变阻器使不同的电阻两端电压相等；
（3）实验电路图如图所示。
实验步骤：
（1）按实验电路图连接实物电路，将5Ω电阻接入电路中；
（2）闭合开关前，检查电路中各元件的连接是否正确，并将滑动变阻器短片移到阻值最大处；
（3）确定电路连接无误后，闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，是一点半示数为3V，再读出电流表的示数并填入表中；
（4）断开开关，将阻值为5Ω的定值电阻更换为10Ω、15Ω的定值电阻，调节滑动变阻器的滑片，是电压表示数保持在3V不变，分别读出对应电流表的读数并填入表中；
电压U/V 3V
电阻R/Ω 5 10 15
电流I/A 0.6 0.3 0.2
（5）在坐标系中，根据各电流值和对应的电阻值描点，并用平滑的曲线连接各点，画出I-R关系图像，如图所示。
实验结论：电压不变时，通过电阻的电流与电阻的阻值成反比。
知识点三、伏安法测电阻
（1）实验目的：用电流表和电压表测未知电阻的阻值。
（2）实验原理：。对于一个未知电阻，用电压表测其两端电压U，用电流表测出通过未知电阻的电流I，应用欧姆定律，就可以求出其电阻值。这种测量方法称为“伏安法”。
（3）实验器材：电源、开关、电流表、电压表、滑动变阻器、待测电阻和导线。
（4）设计实验：实验电路图和实物图如图所示，其中滑动变阻器用来改变待测电阻两端电压和通过待测电阻的电流，多次测量电压和电流，求出每次的电阻值，最后求平均值。
（5）实验步骤：
①按图所示电路图连接图中的实物电路；
②检查所连接的电路，确定无误后，将滑动变阻器的滑片调至阻值最大处，以保护电路；
③利用试触法电流表和电压表的量程；
④闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，改变待测电阻两端的电压，并记下相应的电流值和电压值，填入实验表格中；
⑤断开开关，整理器材。
知识点四、用电流表、电压表测量小灯泡电功率
（1）实验原理和方法：
①原理：P=UI。
②根据电功率的计算公式P=UI，用电压表测量小灯泡两端电压，用电流表测通过小灯泡的电流，就可以求出小灯泡的电功率。
（2）实验电路图和实物图：
（3）实验步骤：
①根据实验要求，设计电路，画出电路图。
②按照图所示电路图连接实物电路。在开关闭合之前，将滑动变阻器的滑片移到阻值最大处（保护电路）。
③检查连接无误后，闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，使电压表的示数等于小灯泡的额定电压，观察此时小灯泡的发光情况，记下此时电压表和电流表的示数，填在实验数据记录表中。
④调节滑动变阻器的滑片（改变小灯泡两端电压，实现多次测量），使小灯泡两端电压低于额定电压，观察此时小灯泡的发光情况与在额定电压下的发光情况有什么不同，记下此时电压表和电流表的示数，数据记录表中。
⑤调节滑动变阻器的滑片，使电压表的示数约为额定电压的1.2倍，观察此时小灯泡的发光情况与在额定电压下的发光情况有什么不同，记下此时电压表和电流表的示数，数据记录表中。
⑥实验结束后，断开开关，将连接电路的导线拆开，并整理好实验器材。
⑦根据测出的三组数据（不是为了求平均值，而是为了得到不同电压下的实际功率），计算出小灯泡在不同发光情况下的电功率，并填在实验数据表中。
01 规律探究类
1．小舟和小嘉两位同学分别探究“电流和电阻的关系”。小舟探究过程如下
[实验步骤]
I.根据设计的方案将阻值为5欧的电阻接入电路，闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，观察并记录相关数据；
II.换用阻值为10欧、20欧的电阻，重复上述过程。
（1）请你用笔画线代替导线，将电压表接入图甲电路中。
（2）[得出结论]小舟对记录的数据进行处理，并绘制成图乙，据此得出的结论是　
。
（3）[交流反思]小嘉用和小舟同样的器材进行实验却无法得出正确结论，其记录的数据如丙，请你帮他分析原因：　 　。
02物理量影响因素类
2．在探究“导体的电阻跟哪些因素有关”时，老师引导学生作了如下的猜想：
①导体的电阻可能跟导体的横截面积有关；
②导体的电阻可能跟导体的长度有关；
③导体的电阻可能跟导体的材料有关；
如图为他们进行实验探究的器材，演示板上固定了四条金属电阻丝，规格如表所示。
金属丝 材料 长度/m 横截面积/mm2
a 锰钢 1 20
b 镍铬 1 20
c 锰钢 1 30
d 锰钢 0.5 20
（1）在探究电阻跟横截面积的关系时，可依次把M、N跟　 　的两端连接，闭合开关，分别记下电流表的示数，分析比较这两根金属丝电阻的大小，可以得到结论。
（2）依次把M、N跟a、d的两端连接，闭合开关，分别记下电流表示数，分析比较a、d两根金属丝电阻的大小，可探究电阻跟　 　的关系。
（3）该实验用到了控制变量法，试再举一个用此科学方法的实验：　 　。
（4）请指出本实验电路设计中的不足之处　 　。
03 测量物理量类
3．在“测定小电灯额定功率”的实验中。小丽用电源电压恒为、滑动变阻器、小灯泡(额定电压3.8V)、电流表(量程为0~0.6A，0~3A)、电压表(量程为0~3V，0~15V)、开关及导线若干开展实验。
（1）请用笔画线代替导线将图甲补充完整；　 　
（2）小丽连接完电路，闭合开关时，观察到灯闪亮一吓后立即熄灭，则她在操作过程中的不当之处是　 　；
（3）小丽正确操作后，测得电流与电压的值并绘制出图乙，则小灯泡的额定功率为　 　瓦；
（4）据图乙分析，实验中滑动变阻器接入电路的阻值范围为　 　。
04 伏安法测电阻、电功率的变形
4．某同学利用如图1所示的电路来测量小灯泡的电功率（电源电压3V，小灯泡的额定电压2.5V）。
（1）闭合开关发现两电表指针处于图2所示位置，此时灯泡　 　（选填“不发光”“微弱发光”或“比正常亮”）
（2）故障排除后，从滑动变阻器接入电路阻值最大时开始记录数据，得到小灯泡图象如图3所示，则小灯泡的额定功率是　 　W。
（3）他做完以上实验后，又想测出一个未知电阻的阻值，连接电路时发现电压表已损坏，于是他又设计了如图4所示的电路，也测出了电阻的阻值（是已知阻值的定值电阻）。请你帮他完成下列步骤。
①只闭合开关S1，电流表的示数为；②开关S1、S2闭合后，电流表的示数为；
③请写出未知电阻的阻值表达式：　 　（用、和表示）。
05 电路设计类
5．在“探究电流跟电阻关系”的实验中，小明设计的实验电路如右图所示。
已知电源电压恒为3V，滑动变阻器上标有“15Ω 1A” 字样。
（1）根据实物图在答题卷中画出对应的电路图．
（2）实验中，移动滑动变阻器的滑片，使电压表的示数为1.5V，并记下电流值：再将5Ω的电阻改接成10Ω的电阻，发现电压表示数大于1.5V，于是他下一步的操作是：　 　，并记下电流值。
（3）当他再将10Ω的电阻改接成20Ω的电阻重复上述实验时，却发现无论如何电压表的示数总是大于1.5V，其原因是　 　。
1．小宁同学进行“测量小灯泡电功率”实验，已知电源电压是3V，小灯泡的额定电压是2.5V。
小宁同学通过调节滑动变阻器，进行几次实验，得到部分U和Ⅰ的数据如下表所示：
电压U/V 0.5 1.0 2.0 2.5 2.8
电流I/A 0.18 0.20 0.30 0.34
电功率P/W 0.09 0.20 0.60 0.952
灯泡发光情况 不亮 发暗光 发较亮光 正常发光 发出强光
（1）在对数据进行分析时发现：小灯泡灯丝电阻随温度的升高而　 （填“增大”“减小”或“不变”）。
（2）灯泡正常发光时，电流表的示数如图乙所示，则灯泡的额定功率为　 　W。
（3）实验中多次测量的目的是________。
A．探究灯泡亮度与灯泡实际功率的关系 B．多次测量求平均值，减小误差
2．为探究影响电阻大小的因素，同学们用同种材料做的3条电阻丝a、b、c进行实验，其中a、b长度相同，b、c粗细相同，如图甲所示。连接电路，分别接通a、b、c，灯泡3次亮度见表乙所示。
（1）小嘉根据表乙的实验现象，可归纳出影响电阻大小的因素有　 　。
（2）小禾想利用这套实验器材对电热与电阻的关系进行探究。考虑到没有计时工具，他用小木棍蘸取等量蜡烛油分别粘放在a、b、c电阻丝的中点处，然后让a、b、c同时通电，如图丙。小禾是根据　 　来比较电阻丝产热量的大小关系。
（3）小禾结合实验现象和小嘉实验得到的a、b、c电阻大小关系，推测出：通电时间相同的情况下，电阻大的电阻丝产生的电热越少，发现该结论与已学的焦耳定律矛盾，原因是　 　。
3．在“测量小灯泡的电功率”实验中，实验器材有：两节新干电池、电流表、电压表、额定电压2.5V的小灯泡、滑动变阻器、开关、导线若干，部分实物电路如图甲所示。
（1）请用笔画线代替导线，将图甲中的实物电路连接完整（要求：滑片P向右移动时小灯泡变亮）。
（2）移动滑动变阻器的滑片到某一位置，电压表的示数如图乙所示；若要测量小灯泡的额定功率，滑动变阻器的滑片P应向　 　（选填“A”或“B”）端移动。
（3）图丙是由实验数据描出的小灯泡的I﹣U图像，若将该实验中的两个相同的小灯泡串联在3V的电源上，则电路消耗的总功率为　 　W。
（4）若用第（2）题中所测得数据算出灯泡电阻RL，再根据P＝U2/RL计算灯泡的额定功率。请分析按此方法算出的小灯泡的额定功率比真实值　 　（填“偏大”或“偏小”），并说明理由。　 　。
4．小滨在“测量小灯泡电功率”的实验中，电源电压恒定为3V，小灯泡的额定电压为2.5V，所用滑动变阻器的规格为“20Ω 1A”。
（1）请用笔画线代替导线，将图甲中的实物电路连接完整。
（2）连接好电路后，小滨闭合开关，发现两电表指针处于图乙所示， 则电路中发生的故障是 　。排除故障后，小滨改变滑动变阻器的阻值测量出了5组数据，并描点画出了小灯泡中电流随其两端电压变化的关系图像，则小灯泡的额定功率为　 　W。
（3）某同学还想探究电流与电阻的关系，于是将甲图中的小灯泡换成定值电阻R，并使电压表的示数始终保持2V不变，记录各次电流表的示数，在不更换其他器材的情况下，他更换的定值电阻R的阻值不能大于　 　Ω。
5．探究“电流与电阻的关系”时，可供实验的器材有：三节新干电池、电流表、电压表、滑动变阻器（标有“20Ω，2A”字样）、定值电阻5个（5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、50Ω）、开关一个、导线若干。实验小组的同学设计了如图甲所示的电路图。
（1）请按图甲所示电路图用笔画线代替导线将图乙中的实物图连接完整。
（2）闭合开关前，滑动变阻器的滑片应移到　 　端（填“A”或“B”）。
（3）图丙是根据实验数据画出的定值电阻的I—R图像，则图像中阴影部分的“面积”表示的物理量是　 　。
（4）实验中，在接入50Ω的定值电阻后，实验小组的同学发现：无论怎样移动滑片，都不能使电压表的示数达到原来数值，原因是　 　。
6．卤肉色、香、味俱佳，符合温州人的口味。调查发现，卤肉制作过程中卤水的盐度值（溶质质量分数）保持在1.5%~1.6%，卤肉口感较好。某项目化小组为制作量程为0~1.8%的盐度计，用于测量卤水盐度，设计模拟电路如图甲。
（1）制作盐度计运用了“盐度→导电能力→电流大小”的转换思维，实验室中体现转换思维的测量工具还有： ；（请举一例）
【数据分析】
组别 盐度值 电流表示数/A
1 0.9% 0.100
2 0.675% 0.075
3 0.45% 0.050
4 0.225% 0.025
5 0.1125% 0.013
（2）小科利用制作的盐度计测试不同盐度值的生理盐水，所测数据如表，根据以上数据，可以得出的规律是： ；
【制作刻度】（3）以小科同学的数据为依据，在乙图表盘中画出盐度为1.6%时的电流表指针位置。 。
7．一个额定电压是2.5V的小灯泡，正常工作时的电阻约为8Ω。小金想测量它的额定功率。实验室有如下器材：电源（电压恒为6V）、电流表、电压表、开关各1个、规格分别为“10Ω 1A”和“50Ω 0.5A”的滑动变阻器各1个，导线若干。
（1）小金设计了图甲所示电路，他应选用规格为 的滑动变阻器；
（2）图乙是小金根据电路图连接的实物图，闭合开关后，移动滑动变阻器的滑片，发现小灯泡不亮，经检查是由于一根导线连接错误，请你在图乙中连接错误的导线上打“×”并补画出正确的连线。 ；
（3）小金正确连线后，继续实验。当电压表的示数为2.5V时，电流表的示数如图丙所示，小灯泡的额定功率是 W；
（4）若要继续完成“电流与电阻关系”的探究实验，针对上述提供器材应做的更换或调整是 。
8．在“测量小灯泡电功率”的实验中，小东所在的实验小组用的电源电压为9V，小灯泡的额定电压为3.8V，电阻大约为10Ω。
（1）请用笔画线代替导线，将图甲中的实物电路连接完整 ；
（2）有两个规格为“10Ω；1A”和“20Ω；2A”的滑动变阻器可供选择。本实验中应选择规格 ；
（3）观察图乙，该实验小组发现无法准确判断电压表指针是否指向3.8V。于是他们重复做3次实验，每次实验都认为电压表示数最接近3.8V。相关实验记录及数据处理见下表：
实验序号 电流表示数/A 测得灯泡的额定功率/W 测得灯泡额定功率的平均值/W
1 0.28 1.06
2 0.30 1.14
3 0.31 1.18
你认为这样处理数据的方法是否合理？请说明理由 ；
（4）实验结束后，小东在整理实验器材时发现滑动变阻器的BP部分比PC部分热，这是因为 。
9．课后服务社团活动中，“创新”兴趣小组在“测定小灯泡的电功率”的实验中连接如图甲所示的实物图（未完成）进行实验，其中电源电压为4.5V，小灯泡额定电压为2.5V（正常发光时电阻约为12Ω）。
（1）请用笔画线代替导线，在图甲中将实物电路连接完整 （要求连线不得交叉）；
（2）为能顺利完成该实验，下列不同规格的滑动变阻器应选用 ；
A．“10Ω 0.5A”的滑动变阻器 B．“20Ω 0.1A”的滑动变阻器 C．“5Ω 1A”的滑动变阻器
（3）电路连接完成后，闭合开关S，移动滑动变阻器R的滑片P到某一位置时，电压表示数如图乙所示。要测量小灯泡L的额定功率，滑片P应向 （填“左”或“右”）端移动；
（4）通过小灯泡的电流随它两端电压变化的关系如图丙所示，则小灯泡的额定功率为 W。
10．【实验名称】用伏安法测小灯泡电功率。
【实验器材】待测小灯泡（额定电压为，电阻约为），干电池两节，电流表、电压表、开关、滑动变阻器各一个，导线若干。
【实验步骤】
（1）请根据图甲的实物图在图乙中画出电路图 。
（2）正确连接电路后闭合开关，移动滑动变阻器的滑片P到某一点，电压表示数为，若要测量小灯泡正常发光时的功率，此时应将滑动变阻器的滑片P向 （填“左”或“右”）端移动．调节滑动变阻器的滑片P，测得通过小灯泡的电流随其两端电压变化的关系图像如图丙所示，则小灯泡的额定功率为 W。
【交流与反思】做完实验后，小明和小华交流，用该实验的器材，只要把小灯泡换成阻值不同的几个电阻，还可以做“探究电流与电阻的关系”实验．在实验中，每次更换电阻后，可以通过调节滑动变阻器滑片，使电阻两端电压保持不变，实验得出的结论是 。
11．小刚做“测量小灯泡电功率”实验中，所用电源电压恒为6V，小灯泡的螺旋套上标有“2.5V”字样，其额定功率小于1W，滑动变阻器的规格是“40Ω；1A”。
（1）请你用笔画线代替导线，将图丙中未完成的电路连接好。（要求连好线后能立即闭合开关）；
（2）闭合开关，发现灯泡不亮，电流表无示数，电压表有示数，电路的故障可能是 ；
A．灯泡短路　　B．滑动变阻器短路　　C．灯泡断路　　D．滑动变阻器断路
（3）测完小灯泡的电功率之后，他还想要绘制出该用电器的和图像，如图，则可能正确的是 ；
A． B．C．D．
（4）另一组同学不改变其它电路元件及电路连接，探究电流与电阻的关系：用6Ω、10Ω、15Ω的定值电阻分别替代灯泡，若设定不变的电压值为1.2V，为顺利完成实验，可以在电路中再串联一个定值电阻，则该定值电阻的取值范围是 Ω。
12．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。则当小灯泡正常发光时，滑动变阻器接入电路的电阻为 欧姆，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 。
13．“探究导体中电流跟电阻的关系”的实验中，实验器材有：学生电源（6V），电流表（0~0.6A，0~3A）、电压表（0~3V，0~15V）、定值电阻（5Ω、10Ω、20Ω各一个）、开关、滑动变阻器（甲“50Ω 1A”，乙“10Ω 2A”）和导线若干。
（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图（要求连线不得交叉）；
（2）连接电路后，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，电压表有示数，电流表始终无示数，造成这一现象的原因可能是 （填“A~D”字母）；
A．定值电阻R短路 B．定值电阻R开路 C．滑动变阻器开路 D．电流表开路
（3）实验中依次接入三个定值电阻，调节滑动变阻器的滑片，保持电压表示数不变，记下电流表的示数，利用描点法得到如图丙所示的电流I随电阻R变化的图像；
（4）上述实验中，小强用R=5Ω电阻做完实验后，保持滑动变阻器滑片的位置不变，接着把R换为10Ω的电阻接入电路，闭合开关，他应向 （填“A”或“B”）移动滑片；
（5）为完成整个实验，应该选取哪种规格的滑动变阻器 （填“甲”或“乙”）。
14．小明利用如图甲所示电路测量小灯泡的功率，被测小灯泡的额定电压为，电阻约为左右，实验室有如下器材：电源（），电流表（），电压表（），滑动变阻器、电阻箱各一只，单刀单掷、单刀双掷开关各一个，导线若干。
（1）图甲是小明刚连好的实物图，正要闭合开关。小华却发现有两处不合实验规范。请指出来 ；
（2）闭合开关，移动滑动变阻器滑片P，发现小灯泡始终不亮，电流表有示数，电压表的示数为0，则出现故障的原因可能是 ；
（3）完善电路后，闭合开关，小明改变滑动变阻器的阻值测量出了5组数据，并描点画出了小灯泡中电流随其两端电压变化的关系图像，如图乙，小灯泡的额定功率为 ；
（4）实验中所使用的滑动变阻器的规格可能为 ；
A．；　　 B．；　　 C．；
（5）实验中，将滑片从阻值最大处移至合适位置的过程中，小组记录了多组电压表和电流表的数据，描绘出图丙所示的I—U图像。其中U0表示电源电压，若图中的阴影部分表示电压表为时，灯泡消耗的实际功率大小，请帮助小组同学在图中将表示此时滑动变阻器实际消耗功率的区域涂黑 。
15．使用天平测质量操作较为繁琐，因此某项目化学习小组提出制作一个简易电子秤。
【产品设计】学习小组设计了电子秤的结构图，用电压表来显示物体质量的大小，如图甲所示，其中U0=6V，R0=15Ω，电压表选用0~3V，AB是一段阻值为15Ω，长度为15cm的均匀电阻丝。弹簧上端固定在铁架台上，下端挂托盘且与滑片Р相连，滑片P能随弹簧一起上下移动，弹簧伸长盘工与拉力F的关系如图乙所示。
【功能调试】
（1）调零：闭合开关S后，发现托盘不放物体电压表也有示数。为了调零，需要进行的操作为 。
（2）标刻度：
①计算电压表示数为3V时对应的物体质量 （请写出计算过程）；
②根据刻度均匀性在表盘上标注其他刻度所对应的质量值 。
【产品优化】
（3）如果需要测量更精确的数值，可通过一系列的措施将该电子秤优化。请同学们参考下列的评价量表，提出电子秤精确度的改进措施 。（提示：改进指施用文字或作图说明均可）
评价量表 1分（合格） 2分（良好） 3分（优秀）
能初步提出改进思路 能定性提高精确度 能定量将精确度提高2倍
16．拓展性学习小组的同学合作进行“探究串联电路的电压特点”实验，设计了如图1所示电路，并按图1连接了如图2所示电路。
（1）图2的实验电路连接中有一处错误，使实验无法完成，连接错误的导线是 （填“a”“b”或“c”）；
（2）按图1所示电路图正确连接电路后，继续实验，根据实验测得的数据绘制了如图3所示的电流与电压关系图；已知电源电压恒为6V，根据探究目的分析图3所示的关系图，得出的实验结论是 ；
（3）拓展探究：同学们根据串联电路的特点，重新设计了如图4所示电路（电源电压未知），利用电压表和定值电阻R0（已知阻值）测量未知定值电阻Rx的阻值，闭合开关S后，接下来的操作可行的是 （填序号）。
①先闭合S1，断开S2，读出电压表示数U1；后闭合S2，断开S1，读出电压表示数U2；
②先闭合S1，断开S2，读出电压表示数U1；后闭合S1、S2，读出电压表示数U2
17．小乐用如图甲电路进行“测量小灯泡的电功率”的实验，实验室有如下器材：电源（恒定电压为6V），小灯泡L（额度电压为2.5V，灯丝的电阻约为10欧姆），电流表，电压表、开关、滑动变阻器。
（1）请用笔画线代替导线，帮小华同学将图甲中的电路连接完整；
（2）连接电路后，闭合开关，发现小灯泡不亮，电流表有示数，电压表无示数，原因可能是 ；
（3）移动滑动变阻器滑片P的位置，获得多组对应的电压值和电流值，绘制小灯泡图像如图乙所示，小灯泡的额定功率为 W；
（4）小华打算增加一个阻值为15Ω的定值电阻R0，只利用一只电表，通过操作图中单刀双掷开关（单刀双掷开关分别接“a”、“b”各一次）测量小灯泡的额定电功率，图丙、图丁是他设计的两种不同方案的电路图，则以下判断正确的是 。
A．两种方案都能 B．两种方案都不能
C．丙方案能，丁方案不能 D．丙方案不能，丁方案能
18．为了探究电流与电阻的关系，小实同学设计了图甲所示电路。电源电压3V保持不变，滑动变阻器上标有“50Ω；2A”，调节电阻箱阻值大小范围为0-999.9Ω，并可直接读出阻值大小。他在实验中控制电压表示数为U0不变。
（1）闭合开关进行实验，小实发现无论怎样调节滑动变阻器，电压表示数始终为3V，而电流表示数始终为零。已知仅一处导线接触不良，试判断接触不良的导线是导线 ；（选填“①”“②”或“③”）
（2）小实调节电阻箱阻值R，进行多次实验，所绘制的I与的关系图线如图乙所示，据图分析可知U0= ；
（3）小组另外两位同学利用图甲电路和器材也对电流与电阻的关系进行了探究。他们将电阻箱阻值R调至5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω分别进行了实验，并分别绘制了I与的关系图，如图丙M、N曲线所示。小实经分析发现N曲线是错误的，原因是 。
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压轴题05 实验探究——物理电学实验设计
浙江中考科学试题中物理的实验题一直都是以电路为主，而电路的设计实验在试题的灵活度上大，且对学生的能力考查要求高，实验考察的重点也从原来的考察原理、步骤、数据处理、误差分析等，逐步演变为要求考生会运用学过的实验原理、方法，使用过的仪器、装置来解决立意新颖、灵活的实验问题，即设计型实验问题。其中电学实验设计是中考的难点和重点。
1、本专题是考试必考题，也是难度较大一块问题。常考有伏安法测电阻，伏安法测电功率，也会有其他电学实验的出现，如：串并联电路特点、电阻大小的影响因素、电路动态分析、电路设计问题等，占分多，重要程度高。
2、答好此类型问题电路基础知识要掌握清楚，课本实验的原理、过程要清晰，才能去解答一些特殊题型。
一、电学实验设计原则
①科学性：实验方案所依据的原理应当正确，符合物理学的基本规律，
②安全性：实验方案的实施要安全可靠，不会对仪器、器材及人身造成危害。
③精确性：实验误差允许的范围内，应尽可能选择误差较小的方案
④可操作性：实验应便于操作和读数，便于进行数据处理。
二、实验设计方法
①分析清楚三个物理量，利用控制变量法，控制一个量不变的前提下，研究因变量随自变量的变化。
②明确在实验中采取什么措施来使自变量在实验中不断变化，明确如何知道它大小的方法。
③在自变量不断变化时，知道在实验中采取什么措施来保证控制不变的量在实验中一直保持不变。
④用工具测量或通过公式计算知道因变量在实验中的大小变化。
三、实验步骤书写时的注意事项
①实验前，要调节好电表。
②明确实验步骤书写的基本格式，按步骤进行实验并记录数据。
③实验中要把每次实验中的自变量和因变量都记录在表格中。
④若不能直接测量因变量，则要写出计算因变量大小的过程。
⑤规律性实验，实验次数要多次，必要时可求平均值。
【回顾高频知识点】
知识点一、探究电流与电压的关系
设计实验：运用控制变量法，控制导体（电阻）的阻值不变，通过调节滑动变阻器改变电阻两端电压，观察并记录电流表的示数，分析电流随电压的变化规律。实验电路如图所示。
实验器材：电压表、电流表、滑动变阻器、10Ω的定值电阻、电源、开关、导线若干。
实验步骤：
（1）按照电路图连接实物电路。
（2）闭合开关前检查电路中各元件的连接是否正确，并将滑动变阻器的滑片移动定值最大处。
（3）电路连接无误后闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，使电压表示数分别为1V、2.0V、3.0V、4.0V、5.0V、6.0V，从电流表上读出相应的电流值，并记录在表中。
定值R/Ω 10Ω
电压U/V 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0
电流I/A 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6
（4）在坐标系中，根据各电流值与对应的电压值描点，并用平滑曲线连接各点，画出I-U关系图像，如图所示。
实验结论：电阻不变时，通过电阻的电流与加在电阻两端的电压成正比。
知识点二、探究电流和电阻的关系
设计实验：
（1）要研究电流与电阻的关系，需要改变接入电路的电阻的大小，在实验时更换不同阻值的电阻接入电路即可；
（2）在该实验中，更换电阻后要控制电阻两端电压不变，我们可以在电路中串联一个滑动变阻器，通过调节滑动变阻器使不同的电阻两端电压相等；
（3）实验电路图如图所示。
实验步骤：
（1）按实验电路图连接实物电路，将5Ω电阻接入电路中；
（2）闭合开关前，检查电路中各元件的连接是否正确，并将滑动变阻器短片移到阻值最大处；
（3）确定电路连接无误后，闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，是一点半示数为3V，再读出电流表的示数并填入表中；
（4）断开开关，将阻值为5Ω的定值电阻更换为10Ω、15Ω的定值电阻，调节滑动变阻器的滑片，是电压表示数保持在3V不变，分别读出对应电流表的读数并填入表中；
电压U/V 3V
电阻R/Ω 5 10 15
电流I/A 0.6 0.3 0.2
（5）在坐标系中，根据各电流值和对应的电阻值描点，并用平滑的曲线连接各点，画出I-R关系图像，如图所示。
实验结论：电压不变时，通过电阻的电流与电阻的阻值成反比。
知识点三、伏安法测电阻
（1）实验目的：用电流表和电压表测未知电阻的阻值。
（2）实验原理：。对于一个未知电阻，用电压表测其两端电压U，用电流表测出通过未知电阻的电流I，应用欧姆定律，就可以求出其电阻值。这种测量方法称为“伏安法”。
（3）实验器材：电源、开关、电流表、电压表、滑动变阻器、待测电阻和导线。
（4）设计实验：实验电路图和实物图如图所示，其中滑动变阻器用来改变待测电阻两端电压和通过待测电阻的电流，多次测量电压和电流，求出每次的电阻值，最后求平均值。
（5）实验步骤：
①按图所示电路图连接图中的实物电路；
②检查所连接的电路，确定无误后，将滑动变阻器的滑片调至阻值最大处，以保护电路；
③利用试触法电流表和电压表的量程；
④闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，改变待测电阻两端的电压，并记下相应的电流值和电压值，填入实验表格中；
⑤断开开关，整理器材。
知识点四、用电流表、电压表测量小灯泡电功率
（1）实验原理和方法：
①原理：P=UI。
②根据电功率的计算公式P=UI，用电压表测量小灯泡两端电压，用电流表测通过小灯泡的电流，就可以求出小灯泡的电功率。
（2）实验电路图和实物图：
（3）实验步骤：
①根据实验要求，设计电路，画出电路图。
②按照图所示电路图连接实物电路。在开关闭合之前，将滑动变阻器的滑片移到阻值最大处（保护电路）。
③检查连接无误后，闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，使电压表的示数等于小灯泡的额定电压，观察此时小灯泡的发光情况，记下此时电压表和电流表的示数，填在实验数据记录表中。
④调节滑动变阻器的滑片（改变小灯泡两端电压，实现多次测量），使小灯泡两端电压低于额定电压，观察此时小灯泡的发光情况与在额定电压下的发光情况有什么不同，记下此时电压表和电流表的示数，数据记录表中。
⑤调节滑动变阻器的滑片，使电压表的示数约为额定电压的1.2倍，观察此时小灯泡的发光情况与在额定电压下的发光情况有什么不同，记下此时电压表和电流表的示数，数据记录表中。
⑥实验结束后，断开开关，将连接电路的导线拆开，并整理好实验器材。
⑦根据测出的三组数据（不是为了求平均值，而是为了得到不同电压下的实际功率），计算出小灯泡在不同发光情况下的电功率，并填在实验数据表中。
01 规律探究类
1．小舟和小嘉两位同学分别探究“电流和电阻的关系”。小舟探究过程如下
[实验步骤]
I.根据设计的方案将阻值为5欧的电阻接入电路，闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，观察并记录相关数据；
II.换用阻值为10欧、20欧的电阻，重复上述过程。
（1）请你用笔画线代替导线，将电压表接入图甲电路中。
（2）[得出结论]小舟对记录的数据进行处理，并绘制成图乙，据此得出的结论是　
。
（3）[交流反思]小嘉用和小舟同样的器材进行实验却无法得出正确结论，其记录的数据如丙，请你帮他分析原因：　 　。
【答案】（1）
（2）导体两端的电压一定时，导体中的电流与这段导体的电阻成反比
（3）没有控制电阻两端的电压相同
【知识点】探究电流与电压、电阻的关系实验
【解析】【分析】 欧姆定律是指在同一电路中，通过某段导体的电流跟这段导体两端的电压成正比，跟这段导体的电阻成反比。该定律是由德国物理学家乔治·西蒙·欧姆1826年4月发表的《金属导电定律的测定》论文提出的。研究电流和电阻的关系，需要控制电阻两端的电压相同；
【解答】（1）探究“电流和电阻的关系”，电压表并联在定值电阻两端，从乙图中可以看出，电压表并联的电阻两端的电压为2V，所以选0-3V的两成即可，连接如下：
（2） [得出结论]小舟对记录的数据进行处理，并绘制成图乙，据此得出的结论是导体两端的电压一定时，导体中的电流与这段导体的电阻成反比；
（3）从丙的数据中可以看出小嘉没有控制电阻两端的电压相同，因为研究电流和电阻的关系，需要控制电阻两端的电压相同；
故答案为：（1）（2） 导体两端的电压一定时，导体中的电流与这段导体的电阻成反比 （3） 没有控制电阻两端的电压相同
02物理量影响因素类
2．在探究“导体的电阻跟哪些因素有关”时，老师引导学生作了如下的猜想：
①导体的电阻可能跟导体的横截面积有关；
②导体的电阻可能跟导体的长度有关；
③导体的电阻可能跟导体的材料有关；
如图为他们进行实验探究的器材，演示板上固定了四条金属电阻丝，规格如表所示。
金属丝 材料 长度/m 横截面积/mm2
a 锰钢 1 20
b 镍铬 1 20
c 锰钢 1 30
d 锰钢 0.5 20
（1）在探究电阻跟横截面积的关系时，可依次把M、N跟　 　的两端连接，闭合开关，分别记下电流表的示数，分析比较这两根金属丝电阻的大小，可以得到结论。
（2）依次把M、N跟a、d的两端连接，闭合开关，分别记下电流表示数，分析比较a、d两根金属丝电阻的大小，可探究电阻跟　 　的关系。
（3）该实验用到了控制变量法，试再举一个用此科学方法的实验：　 　。
（4）请指出本实验电路设计中的不足之处　 　。
【答案】（1）ac
（2）长度
（3）研究电流与电压、电阻之间的关系等
（4）电路中缺少保护电阻，有可能会造成电流过大损坏电路
【知识点】影响电阻大小的因素
【解析】【分析】（1）根据控制变量法的要求选择对照实验；
（2）根据表格分析a、d中哪个因素不同即可；
（3）根据自己对初中物理实验研究方法的认识解答。
（4）注意分析电路中是否会造成电流过大的情形即可。
【解答】（1）探究导体电阻与横截面积的关系时，需要控制导体的材料和长度相同，只改变导体的横截面积，故选ac；
（2）根据表格可知，a、d中导体的材料额横截面积相同，只有长度不同，因此可以探究电阻根据长度的关系；
（3）使用控制变量法的实验：研究电流与电压、电阻之间的关系，探究影响浮力大小的因素，探究影响压力作用效果的因素和探究滑动摩擦力大小的因素的实验。
（4）根据图片可知，电路中只有电阻丝，一旦电阻太小时，可能会造成电流过大而烧毁电路，则实验设计电路的不足之处为：电路中缺少保护电阻，有可能会造成电流过大损坏电路。
03 测量物理量类
3．在“测定小电灯额定功率”的实验中。小丽用电源电压恒为、滑动变阻器、小灯泡(额定电压3.8V)、电流表(量程为0~0.6A，0~3A)、电压表(量程为0~3V，0~15V)、开关及导线若干开展实验。
（1）请用笔画线代替导线将图甲补充完整；　 　
（2）小丽连接完电路，闭合开关时，观察到灯闪亮一吓后立即熄灭，则她在操作过程中的不当之处是　 　；
（3）小丽正确操作后，测得电流与电压的值并绘制出图乙，则小灯泡的额定功率为　 　瓦；
（4）据图乙分析，实验中滑动变阻器接入电路的阻值范围为　 　。
【答案】（1）（灯泡的右接线柱与相连也可）
（2）闭合开关前未将滑片置于阻值最大处
（3）1.14
（4）
【知识点】欧姆定律及其应用；测定小灯泡的功率
【解析】【分析】（1）根据滑动变阻器的使用方法分析解答；
（2）灯泡闪亮，说明电流很大，此时总电阻很小，即滑动变阻器接入的阻值太小，据此分析操作的不当之处；
（3）根据图像确定灯泡的额定电流，根据P=UI计算灯泡的额定功率；
（4）根据图像确定电路的最大和最小电流，以及电压表的示数，根据欧姆定律计算变阻器接入的最大或最小阻值即可。
【解答】（1）在测量小灯泡额定功率的实验中，滑动变阻器与灯泡串联，且接线一上一下，如下图所示：
（灯泡的右接线柱与相连也可） 。
（2）小丽连接完电路，闭合开关时，观察到灯闪亮一吓后立即熄灭，则她在操作过程中的不当之处是：闭合开关前未将滑片置于阻值最大处。
（3）根据图乙可知，灯泡的额定电流为0.3A，则额定功率P=UI=3.8V×0.3A=1.14W。
（4）根据图乙可知，电路的最大电流为0.32A，此时电压表示数为4.5V，
那变阻器接入的最小阻值为：；
电路的最小电流为0.2A，此时电压表示数为2V，
那么变阻器接入的最大阻值为：；
则变阻器接入的阻值范围4.68Ω~20Ω。
04 伏安法测电阻、电功率的变形
4．某同学利用如图1所示的电路来测量小灯泡的电功率（电源电压3V，小灯泡的额定电压2.5V）。
（1）闭合开关发现两电表指针处于图2所示位置，此时灯泡　 　（选填“不发光”“微弱发光”或“比正常亮”）
（2）故障排除后，从滑动变阻器接入电路阻值最大时开始记录数据，得到小灯泡图象如图3所示，则小灯泡的额定功率是　 　W。
（3）他做完以上实验后，又想测出一个未知电阻的阻值，连接电路时发现电压表已损坏，于是他又设计了如图4所示的电路，也测出了电阻的阻值（是已知阻值的定值电阻）。请你帮他完成下列步骤。
①只闭合开关S1，电流表的示数为；②开关S1、S2闭合后，电流表的示数为；
③请写出未知电阻的阻值表达式：　 　（用、和表示）。
【答案】（1）不发光
（2）0.75W
（3）
【知识点】伏安法测电阻的探究实验；电功率计算公式的应用；测定小灯泡的功率
【解析】【分析】（1）在测灯泡电功率的实验中，如果灯泡发生断路，那么电压表串联在电路中，此时测电源电压。由于电压表的内阻很大，因此电流表的示数几乎为零。
（2）根据图3确定灯泡的额定电流，然后根据P=UI求出额定功率；
（3）在没有电压表时，使定值电阻与待测电阻串联，根据开关的状态、电流表的示数以及欧姆定律得出电源电压，根据电源电压不变列等式表示出未知电阻Rx的阻值表达式。
【解答】（1）根据图2可知，闭合开关后，电压表的示数等于电源电压，而电流表的示数几乎为零，那么说明此时灯泡可能发生断路，即灯泡不发光；
（2）根据图3可知，灯在额定电压下2.5V时的电流为0.3A，则小灯泡的额定功率是：
P=UI=2.5V×0.3A=0.75W。
（3）实验步骤：
①只闭合开关S1，两电阻串联，电流表测量电路中的电流，电流表的示数为I1；
②开关S1、S2闭合后，只有电阻R0工作，电流表测量电路中的电流，电流表的示数为I2；
③两次实验中电源电压不变，则得到：U=I2R0=I1（R0+Rx），
那么未知电阻Rx的阻值表达式：。
05 电路设计类
5．在“探究电流跟电阻关系”的实验中，小明设计的实验电路如右图所示。
已知电源电压恒为3V，滑动变阻器上标有“15Ω 1A” 字样。
（1）根据实物图在答题卷中画出对应的电路图．
（2）实验中，移动滑动变阻器的滑片，使电压表的示数为1.5V，并记下电流值：再将5Ω的电阻改接成10Ω的电阻，发现电压表示数大于1.5V，于是他下一步的操作是：　 　，并记下电流值。
（3）当他再将10Ω的电阻改接成20Ω的电阻重复上述实验时，却发现无论如何电压表的示数总是大于1.5V，其原因是　 　。
【答案】（1）
（2）向左移动滑片使电压表示数为1.5V
（3）滑动变阻器的最大阻值太小
【知识点】欧姆定律及其应用
【解析】【分析】（1）根据实物图画电路图时，不但要保持电器元件的串并联关系一致，还要保证连接顺序一致。
（2）根据电压表的示数变化确定电流表的示数变化，再根据“电流与电阻的反比关系”确定变阻器的阻值变化，确定滑片的移动方向即可。
（3）在串联电路中，电压的分配与电阻成正比，即。在实验过程中，电压表的示数不变，则变阻器两端的示数也应该不变，则二者的比值不变。那么当定值电阻的阻值增大时，滑动变阻器的阻值也要相应增大才行。如果变阻器的阻值太小，那么会导致它分担的电压较小，而电压表的示数偏大。
【解答】（1）根据图片可知，定值电阻与变阻器串联，电压表测定值电阻的电压，电流表测总电流。
电流从正极出发，依次经过开关、变阻器、定值电阻、电流表，回到电源负极，然后将电压表并联在定值电阻两端即可，如下图所示：
（2）探究电流与电阻的关系时，要控制电压表的示数不变。此时电压表的示数大于1.5V，则需要减小电压表的示数。根据U=IR可知，此时要减小通过电路的电流。根据“电流与电阻的反比关系”可知，此时要增大变阻器的阻值，即向左移动滑片使电压表的示数为1.5V。
（3）当他再将10Ω的电阻改接成20Ω的电阻重复上述实验时，却发现无论如何电压表的示数总是大于1.5V，其原因是：滑动变阻器的最大阻值太小。
1．小宁同学进行“测量小灯泡电功率”实验，已知电源电压是3V，小灯泡的额定电压是2.5V。
小宁同学通过调节滑动变阻器，进行几次实验，得到部分U和Ⅰ的数据如下表所示：
电压U/V 0.5 1.0 2.0 2.5 2.8
电流I/A 0.18 0.20 0.30 0.34
电功率P/W 0.09 0.20 0.60 0.952
灯泡发光情况 不亮 发暗光 发较亮光 正常发光 发出强光
（1）在对数据进行分析时发现：小灯泡灯丝电阻随温度的升高而　 （填“增大”“减小”或“不变”）。
（2）灯泡正常发光时，电流表的示数如图乙所示，则灯泡的额定功率为　 　W。
（3）实验中多次测量的目的是____。
A．探究灯泡亮度与灯泡实际功率的关系
B．多次测量求平均值，减小误差
【答案】（1）增大
（2）0.8
（3）A
【知识点】小灯泡电功率的影响因素
【解析】【分析】（1）利用公式分别计算出灯泡在不同电压下的电阻，然后比较即可。
（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）根据实验中多次测量的目的分析判断。
【解答】（1）根据公式分别计算出灯泡的电阻依次为：2.8Ω、5Ω、6.67Ω，那么得到： 小灯泡灯丝电阻随温度的升高而增大。
（2）根据乙图可知，电流表的量程为0·0.6A，分度值为0.02A，则示数为0.32A，那么灯泡的额定功率P=UI=2.5V×0.32A=0.8W。
（3） 实验中多次测量的目的探究灯泡亮度与实际功率的大小关系，故选A。
2．为探究影响电阻大小的因素，同学们用同种材料做的3条电阻丝a、b、c进行实验，其中a、b长度相同，b、c粗细相同，如图甲所示。连接电路，分别接通a、b、C，灯泡3次亮度见表乙所示。
（1）小嘉根据表乙的实验现象，可归纳出影响电阻大小的因素有　 　。
（2）小禾想利用这套实验器材对电热与电阻的关系进行探究。考虑到没有计时工具，他用小木棍蘸取等量蜡烛油分别粘放在a、b、c电阻丝的中点处，然后让a、b、c同时通电，如图丙。小禾是根据　 　来比较电阻丝产热量的大小关系。
（3）小禾结合实验现象和小嘉实验得到的a、b、c电阻大小关系，推测出：通电时间相同的情况下，电阻大的电阻丝产生的电热越少，发现该结论与已学的焦耳定律矛盾，原因是　 　。
【答案】（1）导体长度、粗细
（2）木棍掉落的先后顺序
（3）没有控制电流大小相同
【知识点】影响电阻大小的因素；焦耳定律的计算公式及其应用
【解析】【分析】电阻的影响因素有长度，粗细，材料和温度等，长度越长，越细，温度越高，导体的电阻越大；材料不同，电阻不同；焦耳定律是定量说明传导电流将电能转换为热能的定律。内容是：电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电的时间成正比。焦耳定律数学表达式：Q=I Rt；对于纯电阻电路可推导出：Q=W=Pt；Q=UIt；Q=(U /R)t。
【解答】（1）电阻的影响因素有长度，粗细，材料和温度等，长度越长，越细，温度越高，导体的电阻越大；材料不同，电阻不同； 小嘉根据表乙的实验现象，可归纳出影响电阻大小的因素有导体长度、粗细；
（2）焦耳定律是定量说明传导电流将电能转换为热能的定律。内容是：电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电的时间成正比。焦耳定律数学表达式：Q=I Rt；对于纯电阻电路可推导出：Q=W=Pt；Q=UIt；Q=(U /R)t。小禾是根据木棍掉落的先后顺序来比较电阻丝产热量的大小关系。
（3）通电时间相同的情况下，电阻大的电阻丝产生的电热越少，发现该结论与已学的焦耳定律矛盾，原因是没有控制电流大小相同。
故答案为：（1） 导体长度、粗细 （2） 木棍掉落的先后顺序 （3） 没有控制电流大小相同
3．在“测量小灯泡的电功率”实验中，实验器材有：两节新干电池、电流表、电压表、额定电压2.5V的小灯泡、滑动变阻器、开关、导线若干，部分实物电路如图甲所示。
（1）请用笔画线代替导线，将图甲中的实物电路连接完整（要求：滑片P向右移动时小灯泡变亮）。
（2）移动滑动变阻器的滑片到某一位置，电压表的示数如图乙所示；若要测量小灯泡的额定功率，滑动变阻器的滑片P应向　 　（选填“A”或“B”）端移动。
（3）图丙是由实验数据描出的小灯泡的I﹣U图像，若将该实验中的两个相同的小灯泡串联在3V的电源上，则电路消耗的总功率为　 　W。
（4）若用第（2）题中所测得数据算出灯泡电阻RL，再根据P＝U2/RL计算灯泡的额定功率。请分析按此方法算出的小灯泡的额定功率比真实值　 　（填“偏大”或“偏小”），并说明理由。　 　。
【答案】（1）
（2）B
（3）0.6
（4）偏大；灯两端电压小于额定电压时，电阻偏小，由P=U2/R得功率偏大
【知识点】电功率计算公式的应用；测定小灯泡的功率
【解析】【分析】（1）滑片P向右移动时小灯泡变亮，说明电路 中电流变大，滑动变阻器阻值变小，据此确定 滑动变阻器选用的下端接线柱；
（2）根据电压表选用量程确定分度值读数， 比较电压表示数与灯泡额定电压的大小，根据 串联电路电压规律和分压原理确定滑动变阻器 滑片移动方向；
（3）根据串联电路的分压规律求出每个灯泡 两端的电压；根据图像得出此时的电流，根据P=UI求出总功率的大小；
（4）根据图丙同时结合欧姆定律比较两个电压下灯泡电阻的关系，再根据P=U2/R得出此方案算出灯泡的额定功率与真实值的关系。
【解答】（1）滑片P向右移动时小灯泡变亮，说明 电路中电流变大，滑动变阻器阻值变小，故滑 动变阻器选用右下接线柱与开关串联在电路 中；
（2）移动滑动变阻器的滑片到某一位置，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，小于灯泡额定电压2.5V；若要测量小灯泡的额定功率，应增大灯 泡两端的电压，根据串联电路电压规律，应减 小滑动变阻器两端的电压，根据分压原理，应减小滑动变阻器接入电路的阻值，故滑动变阻 器的滑片P应向B端移动；
（3）若将该实验中的两个相同的小灯泡串联 在3V的电路中，根据串联电路的分压规律可
知，每个灯泡两端的电压为1.5V，根据图丙可知，此时的电路中的电流为0.2A，则电路消耗
的总功率为：p ' = UI ' = 3v×0.2A = 0.6W；
（4）由图丙可知，因为灯泡两端的电压为2V 时，其通过灯泡的电流小于灯泡两端的电压为额定电压2.5V时的电流，灯泡两端的电压为2V时对应的电阻小于电压为2.5V时对应的电阻，因此若用第（2）小问中所测得数据算出灯泡的电阻RL，即此时灯泡的电阻小于灯泡正常发光时的电阻，按此方案算出灯泡的额定功率比真实值偏大。
4．小滨在“测量小灯泡电功率”的实验中，电源电压恒定为3V，小灯泡的额定电压为2.5V，所用滑动变阻器的规格为“20Ω1A”。
（1）请用笔画线代替导线，将图甲中的实物电路连接完整。
（2）连接好电路后，小滨闭合开关，发现两电表指针处于图乙所示， 则电路中发生的故障是 　 　。排除故障后，小滨改变滑动变阻器的阻值测量出了5组数据，并描点画出了小灯泡中电流随其两端电压变化的关系图像，则小灯泡的额定功率为　 　W。
（3）某同学还想探究电流与电阻的关系，于是将甲图中的小灯泡换成定值电阻R，并使电压表的示数始终保持2V不变，记录各次电流表的示数，在不更换其他器材的情况下，他更换的定值电阻R的阻值不能大于　 　Ω。
【答案】（1）
（2）断路；0.6
（3）40
【知识点】小灯泡电功率的影响因素
【解析】【分析】（1）根据灯泡额定电压确定电压表量程，将电压表并联在灯泡两端；根据小灯泡额定电压以及正常发光时的电阻，由欧姆定律求出灯的额定电流确定电流表选用小量程与灯串联，变阻器按一上一下接入电路中与灯串联；
（2）根据两电表指针判断电路中故障为小灯泡断路；由图丙可知通过小灯泡的额定电流，根据P=UI计算灯泡的额定功率；
（3）根据串联电路特点与欧姆定律分析答题。
【解答】（1）小灯泡标有“2.5V”字样，表示灯的额定电压为2.5V，电压表选择小量程并联在灯泡两端；正常发光时的电阻约为10Ω，由欧姆定律，灯的额定电流约为：，故电流表选用小量程与灯串联，变阻器按一上一下接入电路中串联在电路中，如下所示：
；
（2）根据两电表的指针情况可知，电压表的示数等于电源电压，说明电压表此时测电源电压，电流表的示数为0，说明电流表此时没有电流流过，可判断电路故障为小灯泡断路；由图丙可知小灯泡两端的电压为2.5V时，通过灯泡的电流约为0.24A，则小灯泡的额定功率为：P=UI=2.5V×0.24A=0.6W；
（3）电源电压恒定为3V，电阻两端电压为2V，滑动变阻器分压为1V，
由分压原理有，
所以当滑动变阻器连入阻值最大为20Ω时，定值电阻取值最大为40Ω，即更换的定值电阻R的阻值不能大于40Ω。
故答案为：（1）见解答图；（2）断路；0.6；（3）40。
5．探究“电流与电阻的关系”时，可供实验的器材有：三节新干电池、电流表、电压表、滑动变阻器（标有“20Ω，2A”字样）、定值电阻5个（5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、50Ω）、开关一个、导线若干。实验小组的同学设计了如图甲所示的电路图。
（1）请按图甲所示电路图用笔画线代替导线将图乙中的实物图连接完整。
（2）闭合开关前，滑动变阻器的滑片应移到　 　端（填“A”或“B”）。
（3）图丙是根据实验数据画出的定值电阻的I—R图像，则图像中阴影部分的“面积”表示的物理量是　 　。
（4）实验中，在接入50Ω的定值电阻后，实验小组的同学发现：无论怎样移动滑片，都不能使电压表的示数达到原来数值，原因是　 　。
【答案】（1）
（2）B
（3）（定值电阻两端的）电压
（4）滑动变阻器的最大阻值太小了
【知识点】探究电流与电压、电阻的关系实验；电路的动态分析
【解析】【分析】（1）滑动变阻器接一个上接线柱和一个下接线柱串联在电路中，电压表并联在电路中；
（2）为了保护电路，闭合开关前，滑动变阻器的滑片应移到阻值最大处；
（3）根据画出I-R图象（如图乙）知图中阴影面积为长方形，由欧姆定律分析；
（4）由欧姆定律求出在接入50Ω的电阻进行实验时，滑动变阻器连入电路中的电阻与和电源电压，据此分析。
【解答】（1）滑动变阻器接一个上接线柱和一个下接线柱串联在电路中，电压表并联在电路中，如下图所示：
（2）为了保护电路，闭合开关前，滑动变阻器的滑片应移到阻值最大处，即最右端；
（3）根据画出I-R图象（如图乙）知，图中阴影面积为长方形，其面积等于IR，由欧姆定律得，U=IR，阴影面积表示的物理量是定值电阻两端的电压，其数值为：U=IR=0.6A×5Ω=3V；
（4）为了能完成这次实验，滑动变阻器的最小电阻为：则，解得滑动变阻器的最大电阻为：，所以无论怎样移动滑片，都不能使电压表的示数达到原来数值，原因是滑动变阻器的最大电阻太小。
故答案为：（1）；（2）右；（3）定值电阻两端的电压；（4）滑动变阻器的最大电阻太小。
6．卤肉色、香、味俱佳，符合温州人的口味。调查发现，卤肉制作过程中卤水的盐度值（溶质质量分数）保持在1.5%~1.6%，卤肉口感较好。某项目化小组为制作量程为0~1.8%的盐度计，用于测量卤水盐度，设计模拟电路如图甲。
（1）制作盐度计运用了“盐度→导电能力→电流大小”的转换思维，实验室中体现转换思维的测量工具还有： ；（请举一例）
【数据分析】
组别 盐度值 电流表示数/A
1 0.9% 0.100
2 0.675% 0.075
3 0.45% 0.050
4 0.225% 0.025
5 0.1125% 0.013
（2）小科利用制作的盐度计测试不同盐度值的生理盐水，所测数据如表，根据以上数据，可以得出的规律是： ；
【制作刻度】（3）以小科同学的数据为依据，在乙图表盘中画出盐度为1.6%时的电流表指针位置。 。
【答案】 温度计 见解析
【详解】（1）[1]温度计根据液柱高度的变化来反映温度的高低，U形管压强计根据两侧液体的高度差来反映压强的大小。
（2）[2]分析表格数据可知，盐度值增大几倍，对应的电流表示数增大几倍，因而可以得出的结论是在其他条件相同的情况下，电流大小与盐度计成正比。
（3）[3]盐度为1.6%时，由于电流大小与盐度值成正比，所以
I≈0.18A
如图：
7．一个额定电压是2.5V的小灯泡，正常工作时的电阻约为8Ω。小金想测量它的额定功率。实验室有如下器材：电源（电压恒为6V）、电流表、电压表、开关各1个、规格分别为“10Ω 1A”和“50Ω 0.5A”的滑动变阻器各1个，导线若干。
（1）小金设计了图甲所示电路，他应选用规格为 的滑动变阻器；
（2）图乙是小金根据电路图连接的实物图，闭合开关后，移动滑动变阻器的滑片，发现小灯泡不亮，经检查是由于一根导线连接错误，请你在图乙中连接错误的导线上打“×”并补画出正确的连线。 ；
（3）小金正确连线后，继续实验。当电压表的示数为2.5V时，电流表的示数如图丙所示，小灯泡的额定功率是 W；
（4）若要继续完成“电流与电阻关系”的探究实验，针对上述提供器材应做的更换或调整是 。
【答案】 50Ω 0.5A 0.8 把小灯泡更换为阻值不同的几个定值电阻
【详解】（1）[1]小灯泡正常工作时电路中的电流为
滑动变阻器接入电路阻值为
因为变阻器的最大阻值必须大于这个数值，所以应该选择“50Ω 0.5A”的变阻器。
（2）[2]观察发现，电压表被串联在了电路中，因此需要将电压表并联在小灯泡两端，如下图：
（3）[3]由图丙可知电流表示数为0.32A，则小灯泡额定功率为
（4）[4]要探究电流与电阻的关系，需要控制定值电阻两端电压不变，改变定值电阻的阻值，故应把小灯泡更换为阻值不同的几个定值电阻。
8．在“测量小灯泡电功率”的实验中，小东所在的实验小组用的电源电压为9V，小灯泡的额定电压为3.8V，电阻大约为10Ω。
（1）请用笔画线代替导线，将图甲中的实物电路连接完整 ；
（2）有两个规格为“10Ω；1A”和“20Ω；2A”的滑动变阻器可供选择。本实验中应选择规格 ；
（3）观察图乙，该实验小组发现无法准确判断电压表指针是否指向3.8V。于是他们重复做3次实验，每次实验都认为电压表示数最接近3.8V。相关实验记录及数据处理见下表：
实验序号 电流表示数/A 测得灯泡的额定功率/W 测得灯泡额定功率的平均值/W
1 0.28 1.06
2 0.30 1.14
3 0.31 1.18
你认为这样处理数据的方法是否合理？请说明理由 ；
（4）实验结束后，小东在整理实验器材时发现滑动变阻器的BP部分比PC部分热，这是因为 。
【答案】 20Ω；2A 合理，三次实验电压表的示数都接近3.8V，此时对应的电流都为额定电流，为了减小误差，可以取这三次额定功率的平均值， BP部分是电阻丝，阻值较大，而PC部分电阻较小，
【详解】（1）[1]测量小灯泡电功率的实验中，灯泡与滑动变阻器串联，电压表接在灯泡两端，实物图如图所示
（2）[2]当小灯泡正常发光时，，灯丝电阻约为10Ω，此时电流
滑动变阻器两端的电压为
滑动变阻器接入电路的阻值
所以滑动变阻器应选20Ω；2A。
（3）[3]三次实验电压表的示数都接近3.8V，此时对应的电流都为额定电流，为了减小误差，可以取这三次额定功率的平均值，这样处理数据的方法是合理的。
（4）[4]BP部分是电阻丝，阻值较大，而PC部分电阻较小，甚至可以将它忽略，根据焦耳定律可知，电阻越大，产生的热量越多，所以滑动变阻器的BP部分比PC部分热。
9．课后服务社团活动中，“创新”兴趣小组在“测定小灯泡的电功率”的实验中连接如图甲所示的实物图（未完成）进行实验，其中电源电压为4.5V，小灯泡额定电压为2.5V（正常发光时电阻约为12Ω）。
（1）请用笔画线代替导线，在图甲中将实物电路连接完整 （要求连线不得交叉）；
（2）为能顺利完成该实验，下列不同规格的滑动变阻器应选用 ；
A．“10Ω 0.5A”的滑动变阻器 B．“20Ω 0.1A”的滑动变阻器 C．“5Ω 1A”的滑动变阻器
（3）电路连接完成后，闭合开关S，移动滑动变阻器R的滑片P到某一位置时，电压表示数如图乙所示。要测量小灯泡L的额定功率，滑片P应向 （填“左”或“右”）端移动；
（4）通过小灯泡的电流随它两端电压变化的关系如图丙所示，则小灯泡的额定功率为 W。
【答案】 A 左 0.5
【详解】（1）[1]滑动变阻器选择“一上一下”的接法接入电路中，如图所示
（2）[2]灯泡额定电流大约为
根据串联电路的电压特点可得，滑动变阻器的两端电压为
根据欧姆定律可得，变阻器的最大阻值为
故A符合题意，BC不符合题意。
故选A。
（3）[3]由乙图可知，电压表选0~3V的量程，分度值为0.1V，电压表示数为1.8V，小灯泡的额定电压为2.5V，要测额定功率，小灯泡两端电压应该等于额定电压2.5V，也就是使小灯泡两端电压变大，使通过小灯泡的电流变大，电路中的电阻变小，由图甲可知，滑片应该向左移动，才能使其接入电路的电阻变小，一直到小灯泡两端的实际电压等于其额定电压2.5V，小灯泡的实际功率才等于额定功率，才能测量额定功率。
（4）[4]由图丙可知，当小灯泡电压为2.5V时，通过小灯泡的电流为0.2A，额定功率为
10．【实验名称】用伏安法测小灯泡电功率。
【实验器材】待测小灯泡（额定电压为，电阻约为），干电池两节，电流表、电压表、开关、滑动变阻器各一个，导线若干。
【实验步骤】
（1）请根据图甲的实物图在图乙中画出电路图 。
（2）正确连接电路后闭合开关，移动滑动变阻器的滑片P到某一点，电压表示数为，若要测量小灯泡正常发光时的功率，此时应将滑动变阻器的滑片P向 （填“左”或“右”）端移动．调节滑动变阻器的滑片P，测得通过小灯泡的电流随其两端电压变化的关系图像如图丙所示，则小灯泡的额定功率为 W。
【交流与反思】做完实验后，小明和小华交流，用该实验的器材，只要把小灯泡换成阻值不同的几个电阻，还可以做“探究电流与电阻的关系”实验．在实验中，每次更换电阻后，可以通过调节滑动变阻器滑片，使电阻两端电压保持不变，实验得出的结论是 。
【答案】 右 0.625 电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻成反比
【详解】（1）[1]根据实物图画电路图，须一一对应，如下图：
（2）[2]小灯泡的额定电压为，移动滑动变阻器的滑片P到某一点，电压表示数为，若要测量小灯泡正常发光时的功率，应增大小灯泡两端电压，根据串联分压的规律，需减小滑动变阻器两端电压，减小滑动变阻器接入电路电阻，由图可知此时应将滑动变阻器的滑片P向右移动。
[3]由图丙可知小灯泡正常发光时电流为0.25A，则小灯泡的额定功率为
[4]探究电流与电阻的关系实验，在实验中，每次更换电阻后，通过调节滑动变阻器滑片，使电阻两端电压保持不变，实验得出的结论是：电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻成反比。
11．小刚做“测量小灯泡电功率”实验中，所用电源电压恒为6V，小灯泡的螺旋套上标有“2.5V”字样，其额定功率小于1W，滑动变阻器的规格是“40Ω；1A”。
（1）请你用笔画线代替导线，将图丙中未完成的电路连接好。（要求连好线后能立即闭合开关） ；
（2）闭合开关，发现灯泡不亮，电流表无示数，电压表有示数，电路的故障可能是 ；
A．灯泡短路　　B．滑动变阻器短路　　C．灯泡断路　　D．滑动变阻器断路
（3）测完小灯泡的电功率之后，他还想要绘制出该用电器的和图像，如图，则可能正确的是 ；
A． B．C．D．
（4）另一组同学不改变其它电路元件及电路连接，探究电流与电阻的关系：用6Ω、10Ω、15Ω的定值电阻分别替代灯泡，若设定不变的电压值为1.2V，为顺利完成实验，可以在电路中再串联一个定值电阻，则该定值电阻的取值范围是 Ω。
【答案】 C B
【详解】（1）[1]滑动变阻器应与灯泡串联，要求连好线后能立即闭合开关，滑动变阻器连入电路的阻值应最大，滑片在最左侧，则滑动变阻器应接右下接线柱，实物电路图如图
（2）[2]连接电路后闭合开关，发现灯泡不亮，电流表无示数，说明电路出现了断路现象，电压表有示数，说明电压表与电源之间是接通的，所以故障是灯泡断路，故选C。
（3）[3]AC．由可知，若R不变，则P与U2成正比，由于灯丝的电阻随温度升高而增大，功率比正比例函数变化较慢，且功率的变化速度小于U2的变化速度，AC错误；
BD．由知，若R不变，则P与I2成正比，由于灯丝电阻随温度的升高而增大，所以P的变化速度大于I2的变化速度，故 B正确，D错误。
故选B。
（4）[4]用6Ω、10Ω、15Ω的定值电阻分别替代灯泡，他们设定不变的电压值为1.2V，根据串联电路的分压规律可知，电阻越大，分担的电压越大，当接入15Ω的电阻，滑动变阻器阻值调到最大值时，电源电压不变，滑动变阻器两端的电压为
滑动变阻器的电阻
所需滑动变阻器的值为60Ω，滑动变阻器的规格是40Ω；1A，需在电路中串联20Ω的定值电阻；
当电路中接入6Ω的电阻时，通过电路中的电流为，此时电路
滑动变阻器接入电路的电阻为
若此时滑动变阻器的值为0，需接入定值电阻的最大值为24Ω，故接入定值电阻的阻值范围为。
12．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。则当小灯泡正常发光时，滑动变阻器接入电路的电阻为 欧姆，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】 B 2 0.625 见解析
【详解】（1）[1]闭合开关后电流表示数小，说明电路是通路，图中电压表并联在滑动变阻器两端，电压表示数较大可能是滑动变阻器连入电阻太大所致，下一步操作：向左移动滑动变阻器滑片，减小接入电路的阻值，观察小灯泡是否发光，故B符合题意，ACD不符合题意。
故选B。
（2）[2]小灯泡正常发光时，小灯泡两端电压为2.5V，根据串联分压规律知滑动变阻器两端电压为0.5V，由图乙可知电路中电流为0.25A，滑动变阻器接入电阻为
[3]小灯泡的额定功率为
（3）[4]由图乙可知E点时滑动变阻器接入电阻阻值为
由题可知滑动变阻器最大阻值为20Ω，故E点并不是实验直接测得的数据。
13．“探究导体中电流跟电阻的关系”的实验中，实验器材有：学生电源（6V），电流表（0~0.6A，0~3A）、电压表（0~3V，0~15V）、定值电阻（5Ω、10Ω、20Ω各一个）、开关、滑动变阻器（甲“50Ω 1A”，乙“10Ω 2A”）和导线若干。
（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图 （要求连线不得交叉）；
（2）连接电路后，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，电压表有示数，电流表始终无示数，造成这一现象的原因可能是 （填“A~D”字母）；
A．定值电阻R短路 B．定值电阻R开路 C．滑动变阻器开路 D．电流表开路
（3）实验中依次接入三个定值电阻，调节滑动变阻器的滑片，保持电压表示数不变，记下电流表的示数，利用描点法得到如图丙所示的电流I随电阻R变化的图像；
（4）上述实验中，小强用R=5Ω电阻做完实验后，保持滑动变阻器滑片的位置不变，接着把R换为10Ω的电阻接入电路，闭合开关，他应向 （填“A”或“B”）移动滑片；
（5）为完成整个实验，应该选取哪种规格的滑动变阻器 （填“甲”或“乙”）。
【答案】 B A 甲
【详解】（1）[1]电压表与电阻并联，变阻器按一下一上接入电路中，如图所示：

（3）[2]A．若定值电阻R短路，则电压表示数为0，电流表有示数，故A不符合题意；
B．若定值电阻R开路，电流表示数为0，此时电压表串联在电路中测电源电压，则电压表有示数，故B符合题意；
C．若滑动变阻器开路，则电路为断路，两表都没有示数，故C不符合题意；
D．若电流表开路，则电路为断路，两表都没有示数，故D不符合题意；
故选B。
（4）[3]根据串联分压原理可知，将定值电阻由5Ω改接成10Ω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，即应保持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A端移动，使电压表的示数不变，读出电流表的示数。
（5）[4]由图丙可知，电阻两端的电压始终保持
U=0.4A×5Ω=2V
根据串联电路电压的规律，变阻器分得的电压
U滑=6V-2V=4V
变阻器分得的电压为电压表示数的2倍，根据分压原理，当接入20Ω电阻时，变阻器连入电路中的电阻为
R滑=2×20Ω=40Ω
故为了完成整个实验，应该选取最大阻值至少40Ω的滑动变阻器，故选甲滑动变阻器。
14．小明利用如图甲所示电路测量小灯泡的功率，被测小灯泡的额定电压为，电阻约为左右，实验室有如下器材：电源（），电流表（），电压表（），滑动变阻器、电阻箱各一只，单刀单掷、单刀双掷开关各一个，导线若干。
（1）图甲是小明刚连好的实物图，正要闭合开关。小华却发现有两处不合实验规范。请指出来 ；
（2）闭合开关，移动滑动变阻器滑片P，发现小灯泡始终不亮，电流表有示数，电压表的示数为0，则出现故障的原因可能是 ；

（3）完善电路后，闭合开关，小明改变滑动变阻器的阻值测量出了5组数据，并描点画出了小灯泡中电流随其两端电压变化的关系图像，如图乙，小灯泡的额定功率为 ；
（4）实验中所使用的滑动变阻器的规格可能为 ；
A．；　　B．；　　C．；
（5）实验中，将滑片从阻值最大处移至合适位置的过程中，小组记录了多组电压表和电流表的数据，描绘出图丙所示的I—U图像。其中U0表示电源电压，若图中的阴影部分表示电压表为时，灯泡消耗的实际功率大小，请帮助小组同学在图中将表示此时滑动变阻器实际消耗功率的区域涂黑 。
【答案】 ①闭合开关前滑片P没有处于阻值最大处；②电流表所选量程太大 小灯泡短路 0.625 C
【详解】（1）[1]为保护电路，连接电路时，开关要断开，闭合开关前，滑片P应处于连入阻值最大处；因为灯正常发光时的电流约为
所以电流表应选0～0.6A量程，故图中不符合实验规范处是：①闭合开关前滑片P没有处于阻值最大处。②电流表所选量程太大。
（2）[2]闭合开关，移动滑动变阻器滑片P，发现小灯泡始终不亮，电流表有示数，说明电路是通路，电压表的示数为零，说明电压表并联部分短路，即小灯泡短路。
（3）[3]由I-U图像知道，小灯泡在额定电压下的电流为0.25A，则小灯泡的额定功率为
（4）[4]由I-U图像知道，小灯泡的电压为0.5V时，电流为0.1A，由串联电路的规律及欧姆定律，此时实验中所使用的滑动变阻器连入电路的电阻为
故变阻器的规格可能为60Ω，故C符合题意，AB不符合题意。
故选C。
（5）[5]若图中的阴影部分表示电压表为2.0V时，灯泡消耗的实际功率大小，根据串联电路电压规律，滑动变阻器两端的电压为
根据串联电路电流特点，通过滑动变阻器的电流与小灯泡的电流相同，由P=UI知道，滑动变阻器的电功率为
此时滑动变阻器所消耗的电功率的区域如下图
15．使用天平测质量操作较为繁琐，因此某项目化学习小组提出制作一个简易电子秤。
【产品设计】
学习小组设计了电子秤的结构图，用电压表来显示物体质量的大小，如图甲所示，其中U0=6V，R0=15Ω，电压表选用0~3V，AB是一段阻值为15Ω，长度为15cm的均匀电阻丝。弹簧上端固定在铁架台上，下端挂托盘且与滑片Р相连，滑片P能随弹簧一起上下移动，弹簧伸长盘工与拉力F的关系如图乙所示。
【功能调试】
（1）调零：闭合开关S后，发现托盘不放物体电压表也有示数。为了调零，需要进行的操作为 。
（2）标刻度：
①计算电压表示数为3V时对应的物体质量 （请写出计算过程）；
②根据刻度均匀性在表盘上标注其他刻度所对应的质量值 。
【产品优化】
（3）如果需要测量更精确的数值，可通过一系列的措施将该电子秤优化。请同学们参考下列的评价量表，提出电子秤精确度的改进措施 。（提示：改进指施用文字或作图说明均可）
评价量表 1分（合格） 2分（良好） 3分（优秀）
能初步提出改进思路 能定性提高精确度 能定量将精确度提高2倍
【答案】 调节弹簧高度直至滑片P对准A端 30g 见解析 见解析
【详解】（1）[1]由图甲可知，调节弹簧高度直至滑片P对准A端。
（2）[2]电路中电流为
R的阻值为
由图乙得，此时F=0.3N，则出
=0.03kg=30g
[3]表盘上其他刻度所对应的质量值如图：
（3）[4]
答题要点 一般 良好 优秀
提出初步改进思路 定量地提出改进措施，并说明理由 定性地提出改进措实点的改进施（必要时请说明使用的注意事项）
答案示例 更换弹簧 更换弹性系数更小（更容易被拉伸）的弹簧 更换弹性系数是原弹簧二分之一的弹簧（合理却可）
更换定值电阻R0 将对值电阻R0换为阻值更小的定值电阻 去掉定值电阻R0，该电子秤的量程变为原量程的二分之一，使用时应注意使滑片P不要超过RAB长度的一半
更换电源 将电源更换为电压更大的电源 将电源更换为12V的电源，使用时注意使滑片P不要超过RAB长度的一半
加装滑轮 在弹簧下端加装动滑轮，增大弹簧所受的拉力
在重物处加装杠杆 未说明OC=CD 说明OC=CD
16．拓展性学习小组的同学合作进行“探究串联电路的电压特点”实验，设计了如图1所示电路，并按图1连接了如图2所示电路。
（1）图2的实验电路连接中有一处错误，使实验无法完成，连接错误的导线是 （填“a”“b”或“c”）；
（2）按图1所示电路图正确连接电路后，继续实验，根据实验测得的数据绘制了如图3所示的电流与电压关系图；已知电源电压恒为6V，根据探究目的分析图3所示的关系图，得出的实验结论是 ；
（3）拓展探究：同学们根据串联电路的特点，重新设计了如图4所示电路（电源电压未知），利用电压表和定值电阻R0（已知阻值）测量未知定值电阻Rx的阻值，闭合开关S后，接下来的操作可行的是 （填序号）。
①先闭合S1，断开S2，读出电压表示数U1；后闭合S2，断开S1，读出电压表示数U2；
②先闭合S1，断开S2，读出电压表示数U1；后闭合S1、S2，读出电压表示数U2
【答案】 b 串联电路中总电压等于各用电器两端电压之和 ①②
【详解】（1）[1]由图1可知R1与R2串联，电压表V1测R1两端的电压，电压表V2测R2两端的电压，由图2可知，连接错误的导线是b，b导线应与滑动变阻器的左下方接线柱相连。
（2）[2]当滑动变阻器接入电路中的电阻为零时，电路中的电流最大，电压表V1的示数最大，可知V1对应的图线为甲，V2对应的图线为乙，根据图3可知，当电流相等时，两表对应的电压之和为
2V+4V=6V
3V+3V=6V
5V+1V=6V
6V+0V=6V
故可得结论：串联电路中总电压等于各用电器两端电压之和。
（3）[3]根据欧姆定律可知，要测未知电阻的阻值，就是想法设法测出电阻两端的电压和通过的电流；由电路图可知，闭合开关S后，再闭合开关S1，断开S2时，Rx和R0串联，电压表测Rx两端的电压，电压表示数为U1；闭合开关S2、断开开关S1时，Rx和R0串联，电压表测电源的电压，电压表示数为U2（或同时闭合S1、S2，电路为Rx的简单电路，电压表也测电源的电压U2），因串联电路中总电压等于各分电压之和，所以，R0两端的电压
因串联电路中各处的电流相等，根据欧姆定律，电路中的电流
解得
①②两种操作都可以使电压表分别测量电源电压和定值电阻Rx两端的电压，都可以测量出未知定值电阻Rx的阻值。故选①②。
17．小乐用如图甲电路进行“测量小灯泡的电功率”的实验，实验室有如下器材：电源（恒定电压为6V），小灯泡L（额度电压为2.5V，灯丝的电阻约为10欧姆），电流表，电压表、开关、滑动变阻器。
（1）请用笔画线代替导线，帮小华同学将图甲中的电路连接完整；
（2）连接电路后，闭合开关，发现小灯泡不亮，电流表有示数，电压表无示数，原因可能是 ；
（3）移动滑动变阻器滑片P的位置，获得多组对应的电压值和电流值，绘制小灯泡图像如图乙所示，小灯泡的额定功率为 W；
（4）小华打算增加一个阻值为15Ω的定值电阻，只利用一只电表，通过操作图中单刀双掷开关（单刀双掷开关分别接“a”、“b”各一次）测量小灯泡的额定电功率，图丙、图丁是他设计的两种不同方案的电路图，则以下判断正确的是 。
A．两种方案都能 B．两种方案都不能
C．丙方案能，丁方案不能 D．丙方案不能，丁方案能
【答案】 小灯泡短路 0.625 B
【详解】（1）[1]灯的额定电压为2.5V，故电压表选用小量程与灯并联，灯丝电阻约为10Ω由欧姆定律，灯泡正常发光时电路中电流约为
所以电流表要选用小量程与灯串联，如下所示：
（2）[2]正确连接电路后闭合开关，发现小灯泡不亮，电流表有示数，说明电路是通路，电压表无示数，说明电压表并联的电路短路或电压表短路，即原因可能是小灯泡短路或电压表短路。
（3）[3]由图像可知，灯泡电压为2.5V时的电流为0.25A，所以灯泡的额定功率
PL=ULI=2.5V×0.25A=0.625W
（4）[4]图丙中，无论开关接a还是接b都无法得知小灯泡是否正常发光，此方案不能测定小灯泡的额定电功率；图丁中，R0、小灯泡、变阻器三者串联，S接a时，电压表测定值电阻的电压，当开关接b时测量灯和定值电阻的总电压，不能通过调节滑动变阻器使灯泡两端的电压为2.5V，所以此方案不能测出小灯的额定电功率，故选B。
18．为了探究电流与电阻的关系，小实同学设计了图甲所示电路。电源电压3V保持不变，滑动变阻器上标有“50；2A”，调节电阻箱阻值大小范围为0-999.9，并可直接读出阻值大小。他在实验中控制电压表示数为U0不变。
（1）闭合开关进行实验，小实发现无论怎样调节滑动变阻器，电压表示数始终为3V，而电流表示数始终为零。已知仅一处导线接触不良，试判断接触不良的导线是导线 ；（选填“①”“②”或“③”）
（2）小实调节电阻箱阻值R，进行多次实验，所绘制的I与的关系图线如图乙所示，据图分析可知U0= ；
（3）小组另外两位同学利用图甲电路和器材也对电流与电阻的关系进行了探究。他们将电阻箱阻值R调至5、10、15、20、25分别进行了实验，并分别绘制了I与的关系图，如图丙M、N曲线所示。小实经分析发现N曲线是错误的，原因是 。
【答案】 ① 2V N曲线控制电阻电压为0.75V，当实验电阻为20欧，25欧时滑动变阻器电阻分别为60欧和75欧，超过其最大电阻，无法完成实验
【详解】（1）[1]电流表示数始终为零，电路可能断路，电压表示数始终为3V，说明电压表与电源连通，已知仅导线发生故障，则图甲中导线①发生了断路，导致电压表串联在电路中了。
（2）[2]由I与关系图线知道，当电流为0.1A时，为0.05，则R=20Ω，由图线知道
（3）[3]对于图丙图线，当电阻为5Ω时，倒数为0.2，N图线对应的电流为0.15A，则电阻箱两端的电压
此时滑动变阻器两端的电压为3V-0.75V=2.25V
此时滑动变阻器两端的电压为电阻箱两端电压的3倍，滑动变阻器接入电路的电阻也为电阻箱接入电路的3倍，当电阻箱接入电路的电阻是20Ω和25Ω时，滑动变阻器接入电路的电阻必须调到对应的60Ω和75Ω才能满足要求，而滑动变阻器的最大电阻只有50Ω，因此此图线不可能是实验测量的。
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