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专题08 电学实验探究
一、规律探究类
电流与电压、电阻的关系(欧姆定律)，串、并联电路的规律
例如：电阻一定时，通过导体的电流与导体两端的电压存在什么关系
猜想与假设 由电压可知，电压时产生的电流的原因，同一个小灯泡，在以一节干电池供电时，小灯泡发光较暗，用两节干电池供电时，小灯泡发光较亮，所以有两种猜想：①导体两端电压越大，导体中电流越大；②通过导体的电流与导体两端电压成正比。
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
进行实验 （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/Ω10Ω电压U/V1.02.03.04.05.06.0电流I/A0.10.20.30.40.50.6
（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。
分析论证 分析实验数据和I-U图像可以看出：定值一定时，通过电阻的电流与其两端电压有关，电流随电压的最大而增大；电压变为原来的几倍，电流也变为原来的几倍，电流与电压的比值为一定值。
实验结论 在电压一定的情况下，通过导体的电流与导体两端电压成正比，即电阻R不变时，
二、研究物理量影响因素类
导体电阻大小的影响因素、电热的影响因素(焦耳定律)
三、测量物理量类
伏安法测电阻阻值、伏安法测小灯泡电功率
例如：伏安法测电阻
（1）实验原理：R=U/I。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”。
（2）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。
（3）设计实验：实验电路图和实物图如图甲、乙所示，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。
甲 乙
（4）实验步骤：
①按图甲所示电路图连接图乙中的实物电路；
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。
滑动变阻器在实验中的作用
（1）保护电路；
（2）改变待测电阻两端电压，实现多次测量。
四、电路设计(电路图设计，实验方案设计)、误差分析类
Ⅰ、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.
Ⅱ、实验步骤书写时的注意事项
1.实验前，要调节好电表
2.每一个主要步骤前的准备工作要强调到位
3.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
4.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
5.若不能直接测量因变量，则要写出计算因变量大小的过程
6.规律性实验，实验次数至少要6次
Ⅲ、实验表格的设计
1.实验表格由两部分组成:表头+空格
2.表头部分由两部分组成:物理量的字母/单位
3.表头中的物理量应由实验中的直接测量量和间接测量量组成
4.空格的个数与实验次数相符
题型1探究电流与电压、电阻的关系 4
题型2伏安法测电阻 10
题型3测量小灯泡的电功率 20
题型4探究影响电流通过导体时产生热量的因素 29
题型1探究电流与电压、电阻的关系
1．用如图甲所示的电路探究“通过导体的电流与电压的关系”，电源电压为3V，定值电阻R的阻值为10Ω，滑动变阻器R′的最大阻值为20Ω。
（1）用笔画线代替导线把图乙所示的实物图连接完整，要求滑片P向右移动时电流表示数变小。
（2）闭合开关前将滑动变阻器的滑片调至B端的目的是 。闭合开关，移动滑片，发现电流表有示数，电压表示数为零。若电路仅有一处故障，故障是 。
（3）排除故障后，调节滑动变阻器，记录数据如表。请在图丙所示的坐标纸中把未标出的两个点描出来并画出I﹣U图像。
序号 1 2 3 4 5
电压U/V 1.2 20 2.2 2.4 2.8
电流I/A 0.12 0.20 0.22 0.24 0.28
分析图像可得：电阻一定时，通过导体的电流与导体两端的电压成正比。
（4）若探究“通过导体的电流与电阻的关系”，需要用到阻值为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω的电阻。先将10Ω的电阻两端的电压调为1.5V，记录此时电流表的示数；接着将10Ω换成15Ω，应将滑动变阻器的滑片向 端（选填“A”或“B”）移动，使得电压表示数仍为1.5V，再次记录此时电流表的示数。换用25Ω的电阻进行实验时，发现无论怎样移动滑片，都无法使电压表的示数达到1.5V，原因是滑动变阻器的最大阻值 （选填“过大”或“过小”）。
2．学习小组探究电流与电压和电阻的关系：
（1）为探究电流与电压关系，小组成员各自设计了如下电路图，并进行交流：
①图甲中，电源由数节新干电池串联而成，可通过 改变R1两端电压。
②图乙，由于 不可用于该实验。
③在前面的学习，知道串联电路中阻值越大的定值电阻，两端电压越大，则图丙 （选填“可以”、“不可以”）可得出“电阻一定，电压越大，电流越大”的结论。
④最后选用了图丁进行实验，滑动变阻器作用是保护电路、 ，多次实验，避免偶然性。
（2）继续用图丁进行探究电流与电阻定量关系。
①为改变R1电阻，可以更换不同阻值定值电阻，也可用 替代R1。（选填“滑动变阻器”、“变阻箱”）
②实验时电源电压6V且恒定不变，可更换的定值电阻阻值分别是5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω，滑动变阻器规格“15Ω 1A”。
a．先把5Ω定值电阻连入电路，按照实验规范操作，闭合开关，电压表示数为1.5V，小组同学想控制R1两端电压为1V，下一步操作正确的是 。
A．将滑动变阻器滑片右移，使R1两端电压减小为1V
B.更换电压更大的电源
C.更换一个最大阻值更大的滑动变阻器
b．在不更换、增加器材并保证所有定值电阻均可进行实验的情况下，R1两端保持不变的电压的取值范围是 。
3．在探究“通过导体的电流与电阻关系”实验中，电源电压为6V且保持不变，另有滑动变阻器和5个不同阻值的定值电阻，图乙是依据五次实验的数据描点绘制的I﹣R图像。
（1）实验中将电阻接入电路中，连接的电路如图甲所示，经检查发现有一根导线连接错误，请你在这根导线上打“×”，并用笔画线代替导线画出正确的接法；
（2）本次实验控制了定值电阻两端电压为 V不变；
（3）为了完成实验，滑动变阻器的最大阻值不能小于 Ω；
（4）分析图像可得结论： 。
4．小华同学用图甲的电路图探究“电流与电阻的关系”，实验中所用的定值电阻分别是5Ω、10Ω、15Ω、20Ω，电源电压为6V不变，滑动变阻器“20Ω，1A”。
（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。
（2）连接正确后开始实验，实验过程中，需要改变定值电阻，观察电流的变化，为科学地得出实验结论，当每次更换电阻后，都要移动滑动变阻器的滑片，此时他眼睛应注意观察 （填序号）；
A.变阻器滑片 B.电压表 C.电流表 D.电源
（3）同组的两个同学先后进行实验，并作出I﹣R图象如图（2）所示， 图（选填“甲”或“乙”）实验操作中不符合要求，是： ；
（4）按照上述正确的一组数据继续探究：小华用30Ω的定值电阻代替原来的电阻进行实验，发现无论怎样移动滑片电压表示数都 （选填“大于”或“小于”）3V，为了能够继续完成实验，并能使电压表示数调到3V，他可以 。
（5）在上述实验中当接入的定值电阻为10Ω时，滑动变阻器和该电阻的功率之比为k1，若接入20Ω电阻时该比值为k2，则k1 k2（选填“＞”“＝”或“＜”）。
题型2伏安法测电阻
5．在测量电阻的实验中：
（1）小华设计的测量电路如图甲所示，待测电阻Rx约10Ω。
①用笔画线代替导线，将图甲补充完整；
②在开关闭合前，滑动变阻器的滑片应置于最 端；
③连好电路闭合开关后，小华发现无论怎样调节滑动变阻器，电压表示数不为零且保持不变，而电流表示数始终为零，已知导线及各处连接完好，则电路故障为 。
（2）小清设计的测量另一待测电阻R阻值的电路如图乙所示
①他的测量步骤如下：
第1步：将Rx接在电路中A、B两点间，闭合开关S，调节滑动变阻器滑片P至适当位置，此时电压表的示数如图丙所示，示数为 V；断开开关S，移走Rx；
第2步：再将电阻箱R接在A、B两点间，闭合开关S，保持滑动变阻器的滑片P位置不变，调节电阻箱使电压表的示数仍如图丙所示，此时电阻箱接入电路中阻值R＝48Ω。则小清测得R的阻值为 Ω。
②在第2步中，若小清无意中将滑动变阻器的滑片P向右移了小许，则他测得Rx的阻值将偏 ，设滑片P的右移使滑动变阻器接入电路的阻值增大2Ω，则小清测得Rx的值为 Ω。
6．用两节旧的干电池、两个开关、一个电压表、一只阻值为R0＝20Ω的定值电阻、导线若干，测量未知电阻Rx的阻值，电路实物图如图甲所示。
（1）用笔画线代替导线将图甲中的电压表接在R0两端。
（2）正确连接电路，闭合开关S1和S电压表示数为U1，如图乙，U1＝ V。
（3）断开S1，闭合S，电压表示数为U2，若电源电压不变，忽略电阻大小对温度影响，则Rx＝ （用题中给的字母表示）。
7．某实验小组利用如图甲所示的电路测量小灯泡正常发光时的电阻。已知小灯泡的额定电压为3.8V，电源电压恒为6V。
（1）他们连接的电路有接线错误，请你在错误的连线上画“×”并补画出正确的导线。
（2）连好电路后，闭合开关，向左调节滑动变阻器的滑片P，当电压表的示数为3.8V时，电流表示数如图乙所示，则小灯泡电阻为 Ω。
（3）实验过程中发现小灯泡两端的电压越大，其亮度越亮，原因是 。
【拓展】完成上述实验后，他们又找来了两个开关和一个最大电阻为R的滑动变阻器R1，设计了不用电流表测量这个小灯泡正常发光时电阻的电路，如图丙。请你将操作步骤补充完整并写出小灯泡正常发光时电阻的表达式。
①只闭合S和S1， ，使电压表的示数为3.8V；
②只闭合S和S2， ；
③ ，记录电压表的示数U'。
④电源电压用U表示，则小灯泡正常发光时的电阻RL＝ （用已知量和测量量的符号表示）。
8．物理兴趣小组活动时在实验室发现一个标有“1*Ω、2A”的定值电阻Rx，同学们猜测其阻值在10Ω～19Ω之间，为了确定其阻值，在实验室找到如下实验器材：电源（电压约为9V）、电压表（量程为0～3V）、三个开关、三个定值电阻（阻值分别为R1＝200Ω、R2＝40Ω、R3＝20Ω）、滑动变阻器R（最大阻值为200Ω）、导线若干。请利用上述器材设计一个合理的实验方案，能够比较精确地测出定值电阻Rx的阻值（注：电表指针偏转需达到满偏的处以上为精确测量，不可重组电路，本实验中只选择1个已知阻值的定值电阻）。
（1）画出实验电路图；
（2）写出主要实验步骤和需要测量的物理量； 。
（3）写出待测电阻Rx的数学表达式。（用已知量和测量量表示）Rx＝ 。
9．在测量未知电阻Rx（阻值约为150Ω）的实验中，提供的实验器材有：电源（电压3V）、滑动变阻器R（0～50Ω）、电阻箱R0（0～9999Ω）、电流表（0～0.6A）、电压表（0～3V）、开关及导线若干。
（1）小虎同学设计了图甲所示的电路，他 （填“能”或“不能”）较准确测出Rx的阻值，理由是 。
（2）小明同学设计了图乙所示的电路进行测量。
①请根据图乙所示的电路，在图丙中用笔画线代替导线将实物图连接完整。
②正确连接电路后，小明先将开关S拨至“1”，调节变阻器的滑片至某一位置，此时电压表的示数如图丁所示，读数为U1＝ V。
③再将开关S拨至“2”，当电阻箱的阻值调至R0＝148Ω时，电压表的示数恰为U1，则待测电阻的阻值Rx＝ Ω。
④实验中，若将开关拨至“2”时，不小心将滑动变阻器的滑片向左移动了少许，其他操作正确，则Rx的测量值 （填“大于”、“小于”或“等于”）真实值。
（3）小丽同学另选器材，设计了如图戊所示电路，也测出Rx的阻值。其中R为定值电阻，R'为电阻箱。请在空白处填上合适内容。
①闭合开关前，将滑动变阻器滑片滑到b端，电阻箱调为某一阻值R1。
②闭合开关，调节滑动变阻器，使电压表和电流表示数为合适的值。
③断开开关，再将电压表与待测电阻C端间的导线改接到D端（图中虚线所示），闭合开关，反复调节 使两表的示数与②中相同，记录此时电阻箱的阻值R2，断开开关。
④待测电阻的阻值Rx＝ 。
10．小文利用阻值为R0的定值电阻和一块电流表测量未知电阻Rx的阻值。他选择了满足这个实验要求的器材，并连接了部分实验电路，如图所示。
（1）为了测出电阻Rx的阻值，请你添加两根导线完成如图所示的实验电路的连接。
（2）当开关S、S1闭合时，电流表示数为I1；当开关S闭合，开关S1断开时，电流表示数为I2。请写出Rx的表达式为Rx＝ 。
题型3测量小灯泡的电功率
11．在“测定小灯泡的电功率”的实验中，小华同学选用如图甲所示的器材，其中电源电压为6V，小灯泡的额定电压为2.5V（灯丝电阻约为12Ω）。
（1）请用笔画线代替导线，将图甲所示的实物电路连接完整。
（2）为了能够顺利完成实验探究，下列两种规格的滑动变阻器应选用 。
A.“10Ω，1A”的滑动变阻器
B.“50Ω，0.5A”的滑动变阻器
（3）小华同学连接好电路后，闭合开关，发现小灯泡不亮，电压表无示数，电流表有示数，则电路的故障可能是小灯泡 （填“断路”或“短路”）。
（4）解决该问题后，小华同学闭合开关，移动滑片，电压表的示数如图乙所示，其读数是 V；为了测量小灯泡的额定功率，应将滑动变阻器的滑片向 （填“A”或“B”）端移动。
（5）根据实验测得的数据，绘制出小灯泡的电流随它两端电压变化的关系图像（如图丙所示），分析图像可知小灯泡的额定功率为 W。同组的小明发现通过小灯泡的电流与它两端的电压 （填“成”或“不成”）正比，其原因是 。
12．小明在“测量小灯泡电功率”实验中，选用如图1所示的器材和电路。其中电源电压恒为6V，小灯泡的额定电压为2.5V。
（1）请用笔画线代替导线将滑动变阻器连入电路，要求：向右移动滑片P，灯泡变亮；
（2）连接电路时，开关应处于 状态；
（3）连接好电路闭合开关后，灯泡不亮，电压表和电流表均偏转，则下一步操作应该是 ；
A.更换小灯泡 B.检查电路是否断路 C.更换电池 D.移动滑片
（4）根据测得的数据绘制的通过小灯泡的电流随它两端电压变化的关系图像如图﹣2所示，分析图像可知：小灯泡的额定功率为 W；
（5）利用图1中器材和电路 （选填“能”或“不能”）探究电流与电压的关系；
（6）完成上述试验后，小明进一步思考，在没有电流表的情况下能否测量小灯泡的额定功率呢？他想利用一个定值电阻R0接在原电路电流表的位置，设计的电路图如图3所示，然后调节滑动变阻器滑片使电压表示数为U额，接着保持滑片位置不变，将电压表 点（选填“A”或“B”）的接线改接到C点，观察并记录电压表示数为U，则小灯泡的额定功率可表示为P额＝ （用R0、U额、U等物理量符号表示）。
（7）完成上述实验后，另有同学设计了如图4所示的电路，测出了额定电流为I的小灯泡的额定功率。电源电压不变，滑动变阻器R1的最大阻值为R，实验方案如下：
①按电路图连接电路；
②只闭合开关S1，移动R1的滑片，使电流表的示数为I额，灯泡正常发光；
③只闭合开关S2，保持 的滑片不动，移动 的滑片，使电流表的示数为I额；
④保持R2的滑片位置不动，将R1的滑片移到最左端，电流表的示数为I1，再将R1的滑片移到最右端，电流表的示数为I2；
⑤小灯泡额定功率的表达式为：P额＝ （用I额、I1、I2、R表示）。
13．一实验小组的同学想利用“伏安法”测量标有“3.8V”字样的小灯泡的额定功率，请你帮他们一起完成下面的实验。
（1）请用笔画线代替导线，将图中的实物电路连接完整；
（2）若闭合开关，发现小灯泡不亮，电流表无示数，而电压表指针却有明显的偏转，则故障可能是 （填“小灯泡断路”或“滑动变阻器断路”）；
（3）排除故障后，实验过程中发现电压表示数为2V，要想让小灯泡正常发光，应向 （填“左”或“右”）移动滑动变阻器滑片，直至灯泡正常发光，此时电流表的示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率是 W；
（4）在实验过程中，通过移动滑片记录多组数据，绘出了小灯泡的I﹣U图像如图丙所示，该图像不是直线说明了灯泡的电阻随 发生了变化；
（5）另一实验小组发现电流表损坏不能使用，他们利用一个已知电阻R0和一个单刀双掷开关，设计了如图丁所示的电路，也测出了标有“3.8V”字样的小灯泡的额定功率。请完成下列实验步骤：
①闭合开关S1，将S2拨到触点2，调节滑动变阻器，使电压表的示数为 V；
②保持滑片P的位置不动，再将开关S2拨到触点1，读出此时电压表的示数U；
③小灯泡额定功率的表达式为P额＝ （用已知量和测量的量表示）。
14．小豪做“测定小灯泡电功率”的实验，所选小灯泡的额定电压为2.5V，电阻约为10Ω。
（1）如甲图所示是他连接的实验电路。其中有一根导线连接错误。为了使电压表能测小灯泡两端的电压，请你在错误的导线上画“×”，并用笔画线代替导线画出正确的导线；
（2）电路连接正确后，闭合开关，发现小灯泡不亮，电压表有示数，电流表指针几乎不动，产生这种现象的原因可能是 ；（写出一种原因即可）
（3）排除故障后，继续实验，并根据实验数据画出如乙图所示的I﹣U图像，计算出小灯泡的额定功率是 W；
（4）小豪在完成几组实验后，电流表发生故障无法使用，于是他利用一个定值电阻R0接在原电路中电流表的位置，设计了如图丙所示电路，来测量小灯泡的额定功率。首先调节滑动变阻器的滑片使电压表示数为U额，然后接着保持滑片的位置不变，将电压表B点的接线改到C点，观察并记录电压表的示数为U，则小灯泡的额定功率可表示为P额＝ （用R0、U额、U等物理量表示）。
15．在做“探究小灯泡的亮度和实际电功率关系”的实验中有如下器材：电源（电压恒为6V）、小灯泡L（额定电压为2.5V，灯丝电阻约为10Ω）、电流表、电压表、滑动变阻器各一个，开关若干、导线若干。
（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）闭合开关前，滑动变阻器滑片应置于 （选填“A”或“B”）端。闭合开关，灯泡不亮，电压表和电流表都有示数，但示数较小，接下来的操作是 。
（3）小华同学多次改变滑动变阻器滑片的位置，并根据实验数据画出了小灯泡的U﹣I关系图象如图乙所示。由图象可知小灯泡的额定功率为 W。
（4）在实验操作中，发现电压表突然损坏不能使用，聪明的小明利用阻值已知的定值电阻 R 和另一只电流表也测出了小灯泡的额定功率。请你在方框内画出相应的电路图。
题型4探究影响电流通过导体时产生热量的因素
16．为了探究电流产生的热量跟什么因素有关，小军设计了如图所示的甲、乙两种装置，他将两根阻值不同的电阻丝（R1＜R2）分别密封在两个完全相同的烧瓶中，并通过短玻璃管与相同的气球相连，两次实验电源电压不变。
（1）实验中通过 变化来比较电流通过电阻丝产生的热量的多少。
（2）甲装置可探究电流产生的热量与 的关系，电路中将两根电阻丝串联的目的是控制电流和通电时间相等。
（3）在装置甲、乙的两次实验中，通过比较相同时间里气球B与D的变化情况，可探究电流产生的热量与 的关系。
（4）甲、乙两装置同时实验，在相同的通电时间里，与 （选填气球字母标号）气球相通的电阻丝产生的热量最多。
（5）电烘箱高温和低温两挡的调节是通过改变接入电路中电阻丝的长度来实现的。由上述实验可知：低温挡接入电路的电阻丝比高温挡要 （选填“长”或“短”）一些。
17．探究电热影响因素用如图1所示的装置探究电流通过导体产生的热量与电流的关系。相同烧瓶内装满了煤油。
（1）烧瓶中装入的煤油是 （选填“导体”或“绝缘体”）。
（2）为达到实验目的，选用的两电阻丝R1与R2的阻值应 （选填“相同”或“不同”），通过R1的电流 通过R2的电流。
（3）通电一段时间后，乙烧瓶中玻璃管内液面上升的高度较大。说明 。
（4）小红用如图2所示的装置，进一步探究“电流通过导体产生的热量与电流的关系”。经多次实验测量，收集实验数据，绘制了烧瓶中玻璃管内液面上升的高度h与电流I的关系图象。根据焦耳定律可知，如图3中能正确反映h﹣I关系的是 。
【拓展】
用Q＝I2Rt可以计算电流通过任何用电器产生的热量，能用Q＝UIt计算通过任何用电器产生的热量吗？ ，请用实例说明原因。 。专题08 电学实验探究
一、规律探究类
电流与电压、电阻的关系(欧姆定律)，串、并联电路的规律
例如：电阻一定时，通过导体的电流与导体两端的电压存在什么关系
猜想与假设 由电压可知，电压时产生的电流的原因，同一个小灯泡，在以一节干电池供电时，小灯泡发光较暗，用两节干电池供电时，小灯泡发光较亮，所以有两种猜想：①导体两端电压越大，导体中电流越大；②通过导体的电流与导体两端电压成正比。
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
进行实验 （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/Ω10Ω电压U/V1.02.03.04.05.06.0电流I/A0.10.20.30.40.50.6
（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。
分析论证 分析实验数据和I-U图像可以看出：定值一定时，通过电阻的电流与其两端电压有关，电流随电压的最大而增大；电压变为原来的几倍，电流也变为原来的几倍，电流与电压的比值为一定值。
实验结论 在电压一定的情况下，通过导体的电流与导体两端电压成正比，即电阻R不变时，
二、研究物理量影响因素类
导体电阻大小的影响因素、电热的影响因素(焦耳定律)
三、测量物理量类
伏安法测电阻阻值、伏安法测小灯泡电功率
例如：伏安法测电阻
（1）实验原理：R=U/I。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”。
（2）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。
（3）设计实验：实验电路图和实物图如图甲、乙所示，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。
甲 乙
（4）实验步骤：
①按图甲所示电路图连接图乙中的实物电路；
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。
滑动变阻器在实验中的作用
（1）保护电路；
（2）改变待测电阻两端电压，实现多次测量。
四、电路设计(电路图设计，实验方案设计)、误差分析类
Ⅰ、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.
Ⅱ、实验步骤书写时的注意事项
1.实验前，要调节好电表
2.每一个主要步骤前的准备工作要强调到位
3.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
4.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
5.若不能直接测量因变量，则要写出计算因变量大小的过程
6.规律性实验，实验次数至少要6次
Ⅲ、实验表格的设计
1.实验表格由两部分组成:表头+空格
2.表头部分由两部分组成:物理量的字母/单位
3.表头中的物理量应由实验中的直接测量量和间接测量量组成
4.空格的个数与实验次数相符
题型1探究电流与电压、电阻的关系 4
题型2伏安法测电阻 10
题型3测量小灯泡的电功率 20
题型4探究影响电流通过导体时产生热量的因素 29
题型1探究电流与电压、电阻的关系
1．用如图甲所示的电路探究“通过导体的电流与电压的关系”，电源电压为3V，定值电阻R的阻值为10Ω，滑动变阻器R′的最大阻值为20Ω。
（1）用笔画线代替导线把图乙所示的实物图连接完整，要求滑片P向右移动时电流表示数变小。
（2）闭合开关前将滑动变阻器的滑片调至B端的目的是 。闭合开关，移动滑片，发现电流表有示数，电压表示数为零。若电路仅有一处故障，故障是 。
（3）排除故障后，调节滑动变阻器，记录数据如表。请在图丙所示的坐标纸中把未标出的两个点描出来并画出I﹣U图像。
序号 1 2 3 4 5
电压U/V 1.2 20 2.2 2.4 2.8
电流I/A 0.12 0.20 0.22 0.24 0.28
分析图像可得：电阻一定时，通过导体的电流与导体两端的电压成正比。
（4）若探究“通过导体的电流与电阻的关系”，需要用到阻值为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω的电阻。先将10Ω的电阻两端的电压调为1.5V，记录此时电流表的示数；接着将10Ω换成15Ω，应将滑动变阻器的滑片向 端（选填“A”或“B”）移动，使得电压表示数仍为1.5V，再次记录此时电流表的示数。换用25Ω的电阻进行实验时，发现无论怎样移动滑片，都无法使电压表的示数达到1.5V，原因是滑动变阻器的最大阻值 （选填“过大”或“过小”）。
【解答】解：（1）滑片P向右移动时电流表示数变小，说明电阻变大，滑动变阻器要接左半段，故接入滑动变阻器的A接线柱。
如图，从电源正极出发，经开关、滑动变阻器，先经过电流表的正接线柱，从电流表负接线柱流出，再经过定值电阻，回到电源的负极，此时电压表与定值电阻并联，电压表测量定值电阻两端的电压，电路连接如下图。
（2）闭合开关前将滑动变阻器的滑片调至B端，滑动变阻器接入电路的电阻最大，电路电流最小，滑动变阻器起到保护电路的作用。
闭合开关，移动滑片，发现电流表有示数，说明电路是通路，电压表无示数，说明与电压表并联的部分是短路，故障是定值电阻短路。
（3）在I﹣U图像上描出（2.0V，0.20A），（2.4V，0.24A），用线连接各点，如图。
根据图像可以得到：电阻一定时，通过导体的电流与导体两端的电压成正比。
（4）定值电阻和滑动变阻器串联在3V电源上，定值电阻两端的电压是1.5V，则滑动变阻器两端的电压是1.5V，滑动变阻器和定值电阻的阻值之比是1：1，当定值电阻是10Ω时，滑动变阻器的电阻是10Ω，当定值电阻是15Ω时，滑动变阻器的电阻也是15Ω，故滑动变阻器滑片向B端移动使滑动变阻器的阻值变大。
当定值电阻是25Ω时，滑动变阻器的电阻也应该是25Ω，才能保持电压表示数是1.5V，由于滑动变阻器的阻值是20Ω，电压表的示数总是大于1.5V，所以无法使电压表的示数达到1.5V的原因是滑动变阻器的最大阻值过小。
故答案为：（1）如上图；（2）保护电路；定值电阻短路；（3）如上图；（4）B；过小。
2．学习小组探究电流与电压和电阻的关系：
（1）为探究电流与电压关系，小组成员各自设计了如下电路图，并进行交流：
①图甲中，电源由数节新干电池串联而成，可通过 改变R1两端电压。
②图乙，由于 不可用于该实验。
③在前面的学习，知道串联电路中阻值越大的定值电阻，两端电压越大，则图丙 （选填“可以”、“不可以”）可得出“电阻一定，电压越大，电流越大”的结论。
④最后选用了图丁进行实验，滑动变阻器作用是保护电路、 ，多次实验，避免偶然性。
（2）继续用图丁进行探究电流与电阻定量关系。
①为改变R1电阻，可以更换不同阻值定值电阻，也可用 替代R1。（选填“滑动变阻器”、“变阻箱”）
②实验时电源电压6V且恒定不变，可更换的定值电阻阻值分别是5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω，滑动变阻器规格“15Ω 1A”。
a．先把5Ω定值电阻连入电路，按照实验规范操作，闭合开关，电压表示数为1.5V，小组同学想控制R1两端电压为1V，下一步操作正确的是 。
A．将滑动变阻器滑片右移，使R1两端电压减小为1V
B.更换电压更大的电源
C.更换一个最大阻值更大的滑动变阻器
b．在不更换、增加器材并保证所有定值电阻均可进行实验的情况下，R1两端保持不变的电压的取值范围是 。
【解答】解：（1）①图甲中没有变阻器，要改变R1两端电压可以通过改变电源电压实现，即增减干电池数量；
②探究电流与电压的关系时，需保持电阻不变，图乙中使用灯泡替代电阻，由于灯泡的阻值随温度变化，不是定值，故不可用于该实验；
③图丙中没有电压表，可以用定值电阻和电流表替代电压表，当电流越大，根据U＝IR，定值电阻两端的电压也越大，故可以用图丙得出“电阻一定，电压越大，电流越大”的结论；
④在探究电阻不变，电流与电压的关系时，为了改变电阻两端的电压，就需要通过改变滑动变阻器接入电路的阻值来实现，故变阻器除了保护电路以外还有改变R1两端电压的作用；
（2）①在探究电流与电阻定量关系时，需要知道电阻阻值的大小，而滑动变阻器无法得出电阻大小，变阻箱可以读出电阻的大小，故可以用变阻箱替代R1；
②a．先把5Ω定值电阻连入电路，按照实验规范操作，说明变阻器的滑片处于阻值最大处；闭合开关，电压表示数为1.5V，小组同学想控制R1两端电压为1V，根据串联分压原理，要减小R1两端电压，应增大变阻器两端电压，增大变阻器的阻值，而变阻器的滑片已处于阻值最大处，故要实现该操作需更换一个最大阻值更大的滑动变阻器，故选C；
b．滑动变阻器的规格是“15Ω 1A”，表示变阻器允许的最大电流为1A，若电流表选用大量程0﹣3A，根据串联电路电流的规律，电路中允许通过的最大电流为1A，由欧姆定律，此时电路中的总电阻最小，所对应的定值电阻为最小电阻：R1＝5Ω，此时变阻器连入电路中电阻最小，分得的电压最小，故电压表控制的最大电压：
U表＝I大R小＝1A×5Ω＝5V，
即定值电阻两端的最大电压为5V；
当变阻器的最大电阻连入电路中时，变阻器分得的电压最大，根据串联电路电压的规律，电压表示数最小为UV，
设电压表控制的小示数为UV，根据串联电路电压的规律，变阻器分得的电压：
U滑＝U﹣UV，
由分压原理：①，
①左边为一定值，故右边也为一定值，故当定值电阻取最大值25Ω时，变阻器连入电路中的电阻应最大，
即 ，故UV＝3.75V；
在不更换、增加器材并保证所有定值电阻均可进行实验的情况下，R1两端保持不变的电压的取值范围是3.75～5V。
故答案为：
3．在探究“通过导体的电流与电阻关系”实验中，电源电压为6V且保持不变，另有滑动变阻器和5个不同阻值的定值电阻，图乙是依据五次实验的数据描点绘制的I﹣R图像。
（1）实验中将电阻接入电路中，连接的电路如图甲所示，经检查发现有一根导线连接错误，请你在这根导线上打“×”，并用笔画线代替导线画出正确的接法；
（2）本次实验控制了定值电阻两端电压为 V不变；
（3）为了完成实验，滑动变阻器的最大阻值不能小于 Ω；
（4）分析图像可得结论： 。
【解答】解：（1）由电路图可知，电压表应并联在定值电阻两端，电阻接滑动变阻器的导线错，改为接电源负极或者电压表负接线柱，如图所示：
（2）由图乙可知，当定值电阻为5Ω时，电流为0.6A，电压为U1＝I1R1＝0.6A×5Ω＝3V
当定值电阻为10Ω时，电流为0.3A，电压为U2＝I2R2＝0.3A×10Ω＝3V
故本次实验控制了定值电阻两端电压为3V不变。
（3）由图乙可知，定值电阻最大为R大＝25Ω，由于实验控制了定值电阻两端电压为U0＝3V不变，因此此时定值电阻两端电压为3V，滑动变阻两端电压为U滑＝U﹣UR＝6V﹣3V＝3V，根据串联电路分压原理可得，即，故R滑大＝25Ω，滑动变阻器的最大阻值不能小于25Ω。
（4）由图乙可知，当电压一定时，随着电阻的增大，电流逐渐变小，即电压一定时，电流与电阻成反比。
故答案为：（1）见解析；（2）3；（3）25；（4）电压一定时，电流与电阻成反比。
4．小华同学用图甲的电路图探究“电流与电阻的关系”，实验中所用的定值电阻分别是5Ω、10Ω、15Ω、20Ω，电源电压为6V不变，滑动变阻器“20Ω，1A”。
（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。
（2）连接正确后开始实验，实验过程中，需要改变定值电阻，观察电流的变化，为科学地得出实验结论，当每次更换电阻后，都要移动滑动变阻器的滑片，此时他眼睛应注意观察 （填序号）；
A.变阻器滑片 B.电压表 C.电流表 D.电源
（3）同组的两个同学先后进行实验，并作出I﹣R图象如图（2）所示， 图（选填“甲”或“乙”）实验操作中不符合要求，是： ；
（4）按照上述正确的一组数据继续探究：小华用30Ω的定值电阻代替原来的电阻进行实验，发现无论怎样移动滑片电压表示数都 （选填“大于”或“小于”）3V，为了能够继续完成实验，并能使电压表示数调到3V，他可以 。
（5）在上述实验中当接入的定值电阻为10Ω时，滑动变阻器和该电阻的功率之比为k1，若接入20Ω电阻时该比值为k2，则k1 k2（选填“＞”“＝”或“＜”）。
【解答】解：（1）图中应该把电压表的负接线柱与定值电阻的右端相连：
（2）探究电流与电阻的关系时，应该固定定值电阻两端的电压一定，所以当接入不同阻值的电阻后，应该移动滑动变阻器滑片，眼睛注视着电压表。
（3）图甲中电压值为：5Ω×0.6A＝10Ω×0.3A＝15Ω×0.2A＝3V，图乙中电压值：5Ω×0.6A≠10Ω×0.4A，没有固定定值电阻两端的电压不变。所以操作乙不符合要求。
（4）通过（3）中图甲可知，定值电阻两端的电压应该固定为3V不变，又因为电源电压为6V，根据串联电路电压之比等于电阻之比，当定值电阻接30Ω时，要使电压固定3V不变，滑动变阻器的阻值也应该为30Ω，而滑动变阻器的最大阻值是20Ω，所以，电压表的示数要大于3V，要想完成实验可以换用阻值更大的滑动变阻器或减小电源电压。
（5）通过（4）中分析，实验时滑动变阻器的阻值始终等于定值电阻的阻值，因为滑动变阻器和定值电阻始终串联，电流相等，它们的功率之比等于电阻之比，始终等于1。
故答案为：（1）如图所示；（2）B；（3）乙；没有移动滑动变阻器，使R两端电压不变；（4）大于；换用阻值更大的滑动变阻器（或减小电源电压）；（5）＝。
题型2伏安法测电阻
5．在测量电阻的实验中：
（1）小华设计的测量电路如图甲所示，待测电阻Rx约10Ω。
①用笔画线代替导线，将图甲补充完整；
②在开关闭合前，滑动变阻器的滑片应置于最 端；
③连好电路闭合开关后，小华发现无论怎样调节滑动变阻器，电压表示数不为零且保持不变，而电流表示数始终为零，已知导线及各处连接完好，则电路故障为 。
（2）小清设计的测量另一待测电阻R阻值的电路如图乙所示
①他的测量步骤如下：
第1步：将Rx接在电路中A、B两点间，闭合开关S，调节滑动变阻器滑片P至适当位置，此时电压表的示数如图丙所示，示数为 V；断开开关S，移走Rx；
第2步：再将电阻箱R接在A、B两点间，闭合开关S，保持滑动变阻器的滑片P位置不变，调节电阻箱使电压表的示数仍如图丙所示，此时电阻箱接入电路中阻值R＝48Ω。则小清测得R的阻值为 Ω。
②在第2步中，若小清无意中将滑动变阻器的滑片P向右移了小许，则他测得Rx的阻值将偏 ，设滑片P的右移使滑动变阻器接入电路的阻值增大2Ω，则小清测得Rx的值为 Ω。
【解答】解：（1）①压表与定值电阻并联，电流表测量在电路中，滑动变阻器一上一下串联接入电路，如图：
②为保护电路，在闭合开关前，滑动变阻器的滑片应滑至最大阻值处即最右端；
③连好电路，闭合开关，移动变阻器滑片P，发现电压表有示数且保持不变，电流表无示数，说明在电压表两接线柱之间的电路是断路，即Rx处断路；
（2）①由图可知，电压表测用0﹣3V量程，最小刻度为0.1V，可读出示数为2V；保持变阻器接入电路的电阻和电压表示数不变，则变阻器两端电压U变＝U﹣2V仍不变，根据串联电路的分压规律可知，变阻箱此时接入电路中的阻值与Rx值相等，即Rx＝48Ω；
②如果向右移动滑片，则此时变阻器接入电路的电阻变大，根据串联电路可知，不变时，R滑变大，则R箱也相应变大，即他测得Rx的阻值将变大；
由，变阻器未移动时接入电路的阻值，R滑Rx48Ω＝24Ω，
滑片P的右移使滑动变阻器接入电路的阻值增大了2Ω，即R'滑＝24Ω+2Ω＝26Ω时，
，即Rx＝2R'滑＝2×26Ω＝52Ω。
故答案为：（1）①见解析；②右；③Rx断路；（2）①2；48；②大；52。
6．用两节旧的干电池、两个开关、一个电压表、一只阻值为R0＝20Ω的定值电阻、导线若干，测量未知电阻Rx的阻值，电路实物图如图甲所示。
（1）用笔画线代替导线将图甲中的电压表接在R0两端。
（2）正确连接电路，闭合开关S1和S电压表示数为U1，如图乙，U1＝ V。
（3）断开S1，闭合S，电压表示数为U2，若电源电压不变，忽略电阻大小对温度影响，则Rx＝ （用题中给的字母表示）。
【解答】解：（1）由题知，要求图甲中的电压表接在R0两端，因两节干电池的最大电压为3V，所以电压表应选用“0～3”量程，注意电流从“+”接线柱流入，从“ ”接线柱流出，如图所示：
（2）由（1）可知电压表选用“0～3V”量程，分度值为 0.1V，图乙中指针指在2.8刻度线上，读数为2.8V；
（3）闭合开关S1和S时，RX被短路，电路为R0的简单电路，电压表测电源电压，则电源电压为2.8V；
断开S1，闭合S，则RX和R0串联，电压表测R0两端的电压，U0＝U2，
根据串联电路的电压特点，Rx两端的电压为UX＝U1 U2＝2.8V U2，
由串联分压知识得：，则RX。
故答案为：（1）如上图所示；（2）2.8；（3）。
7．某实验小组利用如图甲所示的电路测量小灯泡正常发光时的电阻。已知小灯泡的额定电压为3.8V，电源电压恒为6V。
（1）他们连接的电路有接线错误，请你在错误的连线上画“×”并补画出正确的导线。
（2）连好电路后，闭合开关，向左调节滑动变阻器的滑片P，当电压表的示数为3.8V时，电流表示数如图乙所示，则小灯泡电阻为 Ω。
（3）实验过程中发现小灯泡两端的电压越大，其亮度越亮，原因是 。
【拓展】完成上述实验后，他们又找来了两个开关和一个最大电阻为R的滑动变阻器R1，设计了不用电流表测量这个小灯泡正常发光时电阻的电路，如图丙。请你将操作步骤补充完整并写出小灯泡正常发光时电阻的表达式。
①只闭合S和S1， ，使电压表的示数为3.8V；
②只闭合S和S2， ；
③ ，记录电压表的示数U'。
④电源电压用U表示，则小灯泡正常发光时的电阻RL＝ （用已知量和测量量的符号表示）。
【解答】解：（1）原电路中，滑动变阻器接了两个上接线柱，应该一上一下的接，如下图所示：
（2）电流表的量程为0﹣0.6A，分度值为0.02A，示数为0.38A，
根据I得，
小灯泡的电阻：R10Ω；
（3）小灯泡两端的电压越大，电流越大，实际功率越大，其亮度越亮；
【拓展】
①只闭合S和S1，调节R1的滑片，使电压表的示数为3.8V，此时小灯泡两端的电压为额定电压，小灯泡正常发光；
②只闭合S和S2，保持R1的滑片位置不动，调节R0的滑片，使电压表的示数仍为3.8V，此时R0两端的电压就是小灯泡两端的电压，R0的电阻就是小灯泡的电阻，这用到了等效替代法；
③保持R0的滑片位置不动，将R1的滑片调至最右端，此时滑动变阻器R1的电阻最大，记录电压表的示数U′。
④电源电压用U表示，将R1的滑片调至最右端时，R1两端的电压为U﹣U′，电路的电流为：I
此时滑动变阻器的R0接入电路的电阻为：R0
所以小灯泡正常发光时的电阻RL。
故答案为：（1）见解析；（2）10；（3）小灯泡两端的电压越大，电流越大，实际功率越大，其亮度越亮；
【拓展】①调节R1的滑片；②保持R1的滑片位置不动，调节R0的滑片，使电压表的示数仍为3.8V；③保持R0的滑片位置不动，将R1的滑片调至最右端；④。
8．物理兴趣小组活动时在实验室发现一个标有“1*Ω、2A”的定值电阻Rx，同学们猜测其阻值在10Ω～19Ω之间，为了确定其阻值，在实验室找到如下实验器材：电源（电压约为9V）、电压表（量程为0～3V）、三个开关、三个定值电阻（阻值分别为R1＝200Ω、R2＝40Ω、R3＝20Ω）、滑动变阻器R（最大阻值为200Ω）、导线若干。请利用上述器材设计一个合理的实验方案，能够比较精确地测出定值电阻Rx的阻值（注：电表指针偏转需达到满偏的处以上为精确测量，不可重组电路，本实验中只选择1个已知阻值的定值电阻）。
（1）画出实验电路图；
（2）写出主要实验步骤和需要测量的物理量； 。
（3）写出待测电阻Rx的数学表达式。（用已知量和测量量表示）Rx＝ 。
【解答】解：
（1）本实验用到电压表与已知电阻的定值电阻测量未知电阻的阻值，应采用串联方式，利用电压表和串联电路电压、电流特点和欧姆定律求解未知电阻的阻值；电压表需达到满偏的处以上，电源电压约9V，则电压表的量程选择0～3V，已知Rx的阻值在10Ω～19Ω之间，为了使电压表的指针偏转处以上，则定值电阻的阻值应选择40Ω的，设计的电路图如图所示：
（2）由电路图可知，闭合开关S、S1，断开S2，滑动变阻器、定值电阻R2、待测电阻Rx串联，电压表测量定值电阻R2和待测电阻Rx的总电压，为了满足此后测R2两端电压时使电压表的指针偏转到处以上，应调节滑片的位置，使电压表达到最大示数3V，再断开S1，闭合S2，此时电压表测R2两端的电压，3个电阻仍然串联（即连接方式不变），不改变滑片位置，则电路中电流不变，各电阻分得电压也不变，
由串联分压的规律可得，设Rx＝19Ω，此时Rx最大，Rx分得电压最大，而R2分得电压最小，
代入数据有：，解得U2≈2.03V，满足电压表的指针偏转到处以上。
主要实验步骤和需要测量的物理量如下：
①按照电路图连接电路，将滑动变阻器R的滑片移至最大阻值处；
②闭合开关S、S1，断开S2，调节滑动变阻器使电压表示数达到最大值3V；
③保持滑片不动，断开S1，闭合S2，读出此时电压表的示数为U；
（3）根据步骤③可知，电路中的电流为I，
由串联电路的电压特点可得，Rx两端的电压：Ux＝3V﹣U，
由欧姆定律可得，待测电阻Rx的阻值：Rx40Ω。
故答案为：（1）如图所示；
（2）①按照电路图连接电路，将滑动变阻器R的滑片移至最大阻值处；
②闭合开关S、S1，断开S2，调节滑动变阻器使电压表示数达到最大值3V；
③保持滑片不动，断开S1，闭合S2，读出此时电压表的示数为U；
（3）40Ω。
9．在测量未知电阻Rx（阻值约为150Ω）的实验中，提供的实验器材有：电源（电压3V）、滑动变阻器R（0～50Ω）、电阻箱R0（0～9999Ω）、电流表（0～0.6A）、电压表（0～3V）、开关及导线若干。
（1）小虎同学设计了图甲所示的电路，他 （填“能”或“不能”）较准确测出Rx的阻值，理由是 。
（2）小明同学设计了图乙所示的电路进行测量。
①请根据图乙所示的电路，在图丙中用笔画线代替导线将实物图连接完整。
②正确连接电路后，小明先将开关S拨至“1”，调节变阻器的滑片至某一位置，此时电压表的示数如图丁所示，读数为U1＝ V。
③再将开关S拨至“2”，当电阻箱的阻值调至R0＝148Ω时，电压表的示数恰为U1，则待测电阻的阻值Rx＝ Ω。
④实验中，若将开关拨至“2”时，不小心将滑动变阻器的滑片向左移动了少许，其他操作正确，则Rx的测量值 （填“大于”、“小于”或“等于”）真实值。
（3）小丽同学另选器材，设计了如图戊所示电路，也测出Rx的阻值。其中R为定值电阻，R'为电阻箱。请在空白处填上合适内容。
①闭合开关前，将滑动变阻器滑片滑到b端，电阻箱调为某一阻值R1。
②闭合开关，调节滑动变阻器，使电压表和电流表示数为合适的值。
③断开开关，再将电压表与待测电阻C端间的导线改接到D端（图中虚线所示），闭合开关，反复调节 使两表的示数与②中相同，记录此时电阻箱的阻值R2，断开开关。
④待测电阻的阻值Rx＝ 。
【解答】解：（1）由已知条件可知，未知电阻Rx的阻值约为150Ω，因为电源电压为3V，由I可知电路中的电流太小，用电流表不能准确测出电流的大小，所以不能用伏安法较准确地测出该电阻的阻值；
①根据电路图，从滑动变阻器左下端引出的导线接在单刀双掷开关的中间位置，电压表“3”接线柱与变阻器上端的接线柱相连（电压表测变阻器两端的电压），如图所示；
；
②电压表选择0～3V量程，分度值为0.1V，电压表示数为0.4V；
③再将开关S拨至另一位置，当电阻箱的阻值调至R0＝148Ω时，电压表示数恰为U1，根据欧姆定律可知，Rx与R0相等，电阻箱的示数R0＝148Ω，所以电阻Rx＝148Ω；
④滑动变阻器的滑片向左移动，接入电路中的电阻R变小，根据串联电路的分压原理，要使滑动变阻器两端的电压UR保持不变，需要减小变阻箱R0的阻值，所以测得的Rx的值小于真实值；
（3）③断开开关，再将电压表与待测电阻C端间的导线改接到D端（图中虚线所示），闭合开关，此时电压表测电阻箱、定值电阻、待测电阻两端的电压；要使两表的示数与②中相同，即电流表和电压表示数均与②中相同，而电源电压不变，由欧姆定律可知此时总电阻与②中相同，根据题意可知一定要调节电阻箱的阻值，且仍然是4个电阻元件串联，所以还需要调节滑动变阻器才能使总电阻不变，才能使电流表示数不变，记录此时电阻箱的阻值R2，断开开关；
④此时电路中的电流、电流两端的电压与②中相同，即电阻箱减少的电阻就等于待测电阻Rx的阻值，根据等效替代法可知，Rx＝R1﹣R2。
故答案为：（1）不能；电路中的电流太小，用电流表不能准确测出通过电流的大小，所以不能用伏安法测出该电阻的阻值；（2）①见解答；②0.4；③148；④小于；（3）③电阻箱和滑动变阻器；④R1﹣R2。
10．小文利用阻值为R0的定值电阻和一块电流表测量未知电阻Rx的阻值。他选择了满足这个实验要求的器材，并连接了部分实验电路，如图所示。
（1）为了测出电阻Rx的阻值，请你添加两根导线完成如图所示的实验电路的连接。
（2）当开关S、S1闭合时，电流表示数为I1；当开关S闭合，开关S1断开时，电流表示数为I2。请写出Rx的表达式为Rx＝ 。
【解答】解：（1）为了测出电阻Rx的阻值，结合原图可知，应将两电阻并联，S1只控制R0，S接在干路上，电流表接在干路上，通过开关的转换，电流表可测并联电路的总电流和通过Rx支路的电流，如下图所示：
；
（2）当开关S、S1闭合时，电流表测量干路电流为I1，当开关S闭合，开关S1断开时，电流表测量通过Rx支路的电流为I2，则通过R0的电流为I1﹣I2，
Rx两端的电压等于R0两端的电压，故Rx两端的电压为Ux＝U0＝I0R0＝（I1﹣I2）R0，
Rx的阻值。
故答案为：（1）如上图所示；（2）。
题型3测量小灯泡的电功率
11．在“测定小灯泡的电功率”的实验中，小华同学选用如图甲所示的器材，其中电源电压为6V，小灯泡的额定电压为2.5V（灯丝电阻约为12Ω）。
（1）请用笔画线代替导线，将图甲所示的实物电路连接完整。
（2）为了能够顺利完成实验探究，下列两种规格的滑动变阻器应选用 。
A.“10Ω，1A”的滑动变阻器
B.“50Ω，0.5A”的滑动变阻器
（3）小华同学连接好电路后，闭合开关，发现小灯泡不亮，电压表无示数，电流表有示数，则电路的故障可能是小灯泡 （填“断路”或“短路”）。
（4）解决该问题后，小华同学闭合开关，移动滑片，电压表的示数如图乙所示，其读数是 V；为了测量小灯泡的额定功率，应将滑动变阻器的滑片向 （填“A”或“B”）端移动。
（5）根据实验测得的数据，绘制出小灯泡的电流随它两端电压变化的关系图像（如图丙所示），分析图像可知小灯泡的额定功率为 W。同组的小明发现通过小灯泡的电流与它两端的电压 （填“成”或“不成”）正比，其原因是 。
【解答】解：（1）电压表和小灯泡并联，电压表测量小灯泡两端的电压，小灯泡的额定电压是2.5V，所以电压表选择0～3V的量程接入电路；
电流表和小灯泡串联，电流表测量小灯泡的电流，小灯泡的额定电压是2.5V，小灯泡的电阻约为12Ω，根据欧姆定律得小灯泡的额定电流约为I0.2A，所以电流表选择0～0.6A量程；滑动变阻器选择一上一下两个接线柱串联接入电路，实物图连接如图。
；
（2）电源电压为U＝6V，小灯泡的额定电压为UL＝2.5V，
串联电路总电压等于各部分电压之和，则滑动变阻器两端的电压是UP＝U﹣UL＝6V﹣2.5V＝3.5V，
串联电路中电阻起分担电压的作用，电阻分担的电压之比等于电阻之比，即UL：UP＝RL：RP，
代入数据可得2.5V：3.5V＝10Ω：RP，解方程可得RP＝14Ω，
灯泡正常发光时通过电路的电流为0.25A，所以选择“50Ω 0.5A”的滑动变阻器，故选B；
（3）闭合开关S后，发现电流表有示数，说明电流表两接线柱与电源是连通的；小灯泡不亮，电压表无示数，说明小灯泡断路或短路，若小灯泡处断路，则电压表有示数，不符合题意，若小灯泡处短路，则电压表无示数，符合题意，所以电路的故障可能是小灯泡短路。
（4）电压表使用的0～3V量程，每一个大格代表1V，每一个小格代表0.1V，由图乙可知此时灯泡两端的电压为2.2V，灯泡的额定电压是2.5V，要增大小灯泡两端的电压，根据串联电路电压规律可知要减小滑动变阻器两端的电压，根据串联分压原理可知滑动变阻器接入电路的阻值需变小，所以滑片向A端滑动直到电压表示数为2.5V；
（5）由绘制出小灯泡的电流随它两端电压变化的关系图像可知，灯在2.5V时的电流为0.25A，小灯泡的额定功率为：P＝UI′＝2.5V×0.25A＝0.625W；
从图中的曲线可以判断出，通过小灯泡的电流与它两端电压不成比，其原因是灯丝的电阻不是固定的，它随着温度的升高而增大。
故答案为：（1）见解析；（2）B；（3）短路；（4）2.2；A；（5）0.625；小灯泡的电阻随着温度的升高而增大，不是一个定值。
12．小明在“测量小灯泡电功率”实验中，选用如图1所示的器材和电路。其中电源电压恒为6V，小灯泡的额定电压为2.5V。
（1）请用笔画线代替导线将滑动变阻器连入电路，要求：向右移动滑片P，灯泡变亮；
（2）连接电路时，开关应处于 状态；
（3）连接好电路闭合开关后，灯泡不亮，电压表和电流表均偏转，则下一步操作应该是 ；
A.更换小灯泡 B.检查电路是否断路 C.更换电池 D.移动滑片
（4）根据测得的数据绘制的通过小灯泡的电流随它两端电压变化的关系图像如图﹣2所示，分析图像可知：小灯泡的额定功率为 W；
（5）利用图1中器材和电路 （选填“能”或“不能”）探究电流与电压的关系；
（6）完成上述试验后，小明进一步思考，在没有电流表的情况下能否测量小灯泡的额定功率呢？他想利用一个定值电阻R0接在原电路电流表的位置，设计的电路图如图3所示，然后调节滑动变阻器滑片使电压表示数为U额，接着保持滑片位置不变，将电压表 点（选填“A”或“B”）的接线改接到C点，观察并记录电压表示数为U，则小灯泡的额定功率可表示为P额＝ （用R0、U额、U等物理量符号表示）。
（7）完成上述实验后，另有同学设计了如图4所示的电路，测出了额定电流为I的小灯泡的额定功率。电源电压不变，滑动变阻器R1的最大阻值为R，实验方案如下：
①按电路图连接电路；
②只闭合开关S1，移动R1的滑片，使电流表的示数为I额，灯泡正常发光；
③只闭合开关S2，保持 的滑片不动，移动 的滑片，使电流表的示数为I额；
④保持R2的滑片位置不动，将R1的滑片移到最左端，电流表的示数为I1，再将R1的滑片移到最右端，电流表的示数为I2；
⑤小灯泡额定功率的表达式为：P额＝ （用I额、I1、I2、R表示）。
【解答】解：（1）向右移动滑片P，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灯泡串联在电路中，如下图所示：
（2）为了保护电路，连接电路时，开关应处于断开状态；
（3）连接好电路闭合开关后，灯泡不亮，电压表和电流表均偏转，说明电路是通路，只是电路中电流比较小，灯泡实际功率太小导致不亮，下一步操作应该是移动滑片P，观察灯泡的亮度，故选：D；
（4）由图2可知，当灯泡两端电压为2.5V时，通过灯泡的额定电流为0.25A，则灯泡额定功率为：
PL＝ULIL＝2.5V×0.25A＝0.625W；
（5）在探究电流与电压的关系实验时要保持定值电阻不变，由图2知小灯泡的电阻是变化的，故利用图1中器材和电路不能探究电流与电压的关系；
（6）调节滑动变阻器滑片使电压表示数为U额，接着保持滑片位置不变，此时灯泡正常发光；
根据电流从电压表正接线柱流入，将电压表B点的接线改接到C点，观察并记录电压表示数U，因为各个电阻的大小和电压大小都不变，灯泡仍然正常发光，根据串联电路的电压规律，定值电阻的电压为：U0＝U﹣U额，
由欧姆定律，通过定值电阻的电流：
I0，
根据串联电路的电流规律，通过定值电阻的电流即为小灯泡的额定电流，则小灯泡的额定功率可表示为：
P额＝U额I额＝U额 ；
（7）①按电路图连接电路。
②只闭合开关S1，移动R1的滑片，使电流表的示数为I额，灯泡正常发光。
③只闭合开关S2，保持R1的滑片不动，移动R2的滑片，使电流表的示数为I额。
④保持R2的滑片位置不动，将R1的滑片移到最左端，电流表的示数为I1，再将R1的滑片移到最右端，电流表的示数为I2。
⑤小灯泡额定功率的表达式为P额＝由欧姆定律和串联电路的电阻特点可知，步骤③中滑动变阻器R2接入电路的电阻与步骤②中小灯泡正常发光时的电阻相等；
在④中保持R2的滑片位置不动，将R1的滑片移到最左端，电路中只有滑动变阻器R2接入电路，电流表的示数为I1；将R1的滑片移到最右端，电路中滑动变阻器R1的最大电阻与滑动变阻器R2串联，电流表的示数为I2；
由欧姆定律和电源电压不变可得：
U＝I1R2＝I2（R+R2）；
解得：R2，
则小灯泡额定功率的表达式为：P额＝I额2RL＝I额2R2＝I额2 。
故答案为：（1）见解答图；（2）断开；（3）D；（4）0.625；（5）不能；（6）B；U额；（7）③R1；R2；⑤I额2 。
13．一实验小组的同学想利用“伏安法”测量标有“3.8V”字样的小灯泡的额定功率，请你帮他们一起完成下面的实验。
（1）请用笔画线代替导线，将图中的实物电路连接完整；
（2）若闭合开关，发现小灯泡不亮，电流表无示数，而电压表指针却有明显的偏转，则故障可能是 （填“小灯泡断路”或“滑动变阻器断路”）；
（3）排除故障后，实验过程中发现电压表示数为2V，要想让小灯泡正常发光，应向 （填“左”或“右”）移动滑动变阻器滑片，直至灯泡正常发光，此时电流表的示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率是 W；
（4）在实验过程中，通过移动滑片记录多组数据，绘出了小灯泡的I﹣U图像如图丙所示，该图像不是直线说明了灯泡的电阻随 发生了变化；
（5）另一实验小组发现电流表损坏不能使用，他们利用一个已知电阻R0和一个单刀双掷开关，设计了如图丁所示的电路，也测出了标有“3.8V”字样的小灯泡的额定功率。请完成下列实验步骤：
①闭合开关S1，将S2拨到触点2，调节滑动变阻器，使电压表的示数为 V；
②保持滑片P的位置不动，再将开关S2拨到触点1，读出此时电压表的示数U；
③小灯泡额定功率的表达式为P额＝ （用已知量和测量的量表示）。
【解答】解：（1）由题知，小灯泡的额定电压为3.8V，故电压表选用大量程，电压表与灯并联，如下所示：
（2）发现小灯泡不亮，电流表无示数，说明电路断路；电压表指针有明显偏转说明电压表两接线柱与电源之间是通路，说明电压表并联部分断路，可能是小灯泡断路；
（3）由题知，电压表示数为2V，小于小灯泡的额定电压3.8V，因小灯泡在额定电压下才能正常发光，所以应增大灯的电压，根据分压原理，应减小变阻器连入电路中的电阻，故滑片向左移动；
由图乙知，电流表量程是0.6A，分度值是0.02A，小灯泡正常发光时的电流为0.3A，
灯泡的额定功率：P＝UI＝3.8V×0.3A＝1.14W；
（4）该图像不是直线，说明灯的电阻是变化的，主要原因是灯丝的电阻随温度的变化而变化；
（5）①闭合开关S1，将S2拨到触点2，移动滑片，使电压表的示数为3.8V；
②保持滑片P的位置不动，再将开关S2拨到触点1，读出此时电压表的示数U；
③在①中，小灯泡正常发光，在②中，电路的连接关系没有改变，变阻器连入电路中的电阻不变，因为此时各电阻电压不变，小灯泡仍正常工作，根据串联电路电压的规律，此时定值电阻的电压：U0＝U﹣3.8V，
由串联电路电流的规律和欧姆定律得，小灯泡的额定电流：
IL，
灯泡额定功率的表达式为：
P额＝U额IL＝3.8V。
故答案为：（1）见解答图；（2）小灯泡断路；（3）左；1.14；（4）温度；（5）3.8；3.8V。
14．小豪做“测定小灯泡电功率”的实验，所选小灯泡的额定电压为2.5V，电阻约为10Ω。
（1）如甲图所示是他连接的实验电路。其中有一根导线连接错误。为了使电压表能测小灯泡两端的电压，请你在错误的导线上画“×”，并用笔画线代替导线画出正确的导线；
（2）电路连接正确后，闭合开关，发现小灯泡不亮，电压表有示数，电流表指针几乎不动，产生这种现象的原因可能是 ；（写出一种原因即可）
（3）排除故障后，继续实验，并根据实验数据画出如乙图所示的I﹣U图像，计算出小灯泡的额定功率是 W；
（4）小豪在完成几组实验后，电流表发生故障无法使用，于是他利用一个定值电阻R0接在原电路中电流表的位置，设计了如图丙所示电路，来测量小灯泡的额定功率。首先调节滑动变阻器的滑片使电压表示数为U额，然后接着保持滑片的位置不变，将电压表B点的接线改到C点，观察并记录电压表的示数为U，则小灯泡的额定功率可表示为P额＝ （用R0、U额、U等物理量表示）。
【解答】解：（1）原电路图中，电压表与电流表串联在电路中是错误的，在测小灯泡的电功率实验中，灯泡、滑动变阻器和电流表串联，电压表并联在灯泡两端，如下图所示：
；
（2）闭合开关，发现小灯泡不亮，电流表指针几乎不动，说明电路可能开路；电压表有示数，说明电压表与电源连通，则与电压表并联的支路以外的电路是完好的，则与电压表并联的电路断路了，即小灯泡开路；
（3）小灯泡的额定电压为U额＝2.5V，对应的额定电流为I额＝0.25A，则小灯泡的额定功率为：
P＝U额I额＝2.5V×0.25A＝0.625W；
（4）电压表测灯的电压，当灯电压为U额时，灯正常发光；接着保持滑片位置不变，根据电流从电压表正接柱流入，将电压表B点的接线改到C点，观察并记录电压表示数U；
因各电阻的大小和电压大小都不改变，根据串联电路电压的规律，定值电阻的电压为：U0＝U﹣U额，
由欧姆定律，通过定值电阻的电流：I0，
根据串联电路电流的规律，灯的额定电流等于定值的电阻的电流，即：I额＝I0，
则小灯泡的额定功率可表示为：P额＝U额I额＝U额 。
故答案为：（1）见解答图；（2）下灯泡开路；（3）0.625；（4）U额 。
15．在做“探究小灯泡的亮度和实际电功率关系”的实验中有如下器材：电源（电压恒为6V）、小灯泡L（额定电压为2.5V，灯丝电阻约为10Ω）、电流表、电压表、滑动变阻器各一个，开关若干、导线若干。
（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）闭合开关前，滑动变阻器滑片应置于 （选填“A”或“B”）端。闭合开关，灯泡不亮，电压表和电流表都有示数，但示数较小，接下来的操作是 。
（3）小华同学多次改变滑动变阻器滑片的位置，并根据实验数据画出了小灯泡的U﹣I关系图象如图乙所示。由图象可知小灯泡的额定功率为 W。
（4）在实验操作中，发现电压表突然损坏不能使用，聪明的小明利用阻值已知的定值电阻 R 和另一只电流表也测出了小灯泡的额定功率。请你在方框内画出相应的电路图。
【解答】解：（1）在做“探究小灯泡的亮度和实际电功率关系”的实验中，灯泡、滑动变阻器和电流表串联，小灯泡额定电压为2.5V，故电压表选用小量程并联在灯泡两端；灯丝电阻约为10Ω，则灯泡正常发光时的电流约为：
I'0.25A，故电流表选用小量程，如下图所示：
；
（2）为了保护电路，闭合开关前，滑动变阻器滑片应置于阻值最大处，即A端；闭合开关，灯泡不亮，电压表和电流表都有示数，说明电路为通路，但示数较小，说明电路中的电阻较大，接下来的操作是：向右移动变阻器的滑片，观察灯泡的发光情况；
（3）由图乙可知，当灯泡两端电压为2.5V时，通过灯泡的额定电流为0.25A，则小灯泡额定功率为：
PL＝ULIL＝2.5V×0.25A＝0.625W；
（4）根据上面的分析，设计的电路如下图所示：
。
故答案为：（1）见解答图；（2）A；向右移动变阻器的滑片，观察灯泡的发光情况；（3）0.625；（4）见解答图。
题型4探究影响电流通过导体时产生热量的因素
16．为了探究电流产生的热量跟什么因素有关，小军设计了如图所示的甲、乙两种装置，他将两根阻值不同的电阻丝（R1＜R2）分别密封在两个完全相同的烧瓶中，并通过短玻璃管与相同的气球相连，两次实验电源电压不变。
（1）实验中通过 变化来比较电流通过电阻丝产生的热量的多少。
（2）甲装置可探究电流产生的热量与 的关系，电路中将两根电阻丝串联的目的是控制电流和通电时间相等。
（3）在装置甲、乙的两次实验中，通过比较相同时间里气球B与D的变化情况，可探究电流产生的热量与 的关系。
（4）甲、乙两装置同时实验，在相同的通电时间里，与 （选填气球字母标号）气球相通的电阻丝产生的热量最多。
（5）电烘箱高温和低温两挡的调节是通过改变接入电路中电阻丝的长度来实现的。由上述实验可知：低温挡接入电路的电阻丝比高温挡要 （选填“长”或“短”）一些。
【解答】解：（1）当电阻丝通电后，电流产生热量使瓶内温度升高，从而使气球膨胀，根据气球膨胀的程度大小可知电流通过电阻丝产生的热量的多少，这种方法叫转换法；
（2）甲中阻值不相等两电阻串联，则两电阻中的电流相等，通电时间也相等，所以可探究电流产生热量与电阻大小的关系；
（3）由乙图可知两电阻并联，而B瓶与D瓶电阻相等，电压不相等，则可知两瓶中的电流不同，可探究电流产生的热量与通过电流的关系；
（4）甲图中两电阻串联，则通过两电阻的电流相等，由焦耳定律可得，电阻大的电阻丝发热较多，即B相通的电阻丝R2发热量要多；
乙图中两电阻并联，则电压相等，由Q＝Wt可得，电阻小的发热量要多，故C比D相通的电阻丝R1发热量要多；
而B、D相通的电阻丝电阻相等，由欧姆定律可得，B相通的电阻丝电流小于D相通的电阻丝电流，故D相通的电阻丝热量要比B相通的电阻丝热量多，故C相通的电阻丝热量最多。
（5）根据W＝Pt＝UItt，可知，为了节省电能接入电路中的总电阻要大，从而使电能转化为内能较少，产生的热量较少，温度较低，所以电烘箱低温挡接入电路的电阻丝比高温挡要长。
故答案为：（1）气球膨胀的程度大小；（2）电阻；（3）电流；（4）C；（5）长。
17．探究电热影响因素用如图1所示的装置探究电流通过导体产生的热量与电流的关系。相同烧瓶内装满了煤油。
（1）烧瓶中装入的煤油是 （选填“导体”或“绝缘体”）。
（2）为达到实验目的，选用的两电阻丝R1与R2的阻值应 （选填“相同”或“不同”），通过R1的电流 通过R2的电流。
（3）通电一段时间后，乙烧瓶中玻璃管内液面上升的高度较大。说明 。
（4）小红用如图2所示的装置，进一步探究“电流通过导体产生的热量与电流的关系”。经多次实验测量，收集实验数据，绘制了烧瓶中玻璃管内液面上升的高度h与电流I的关系图象。根据焦耳定律可知，如图3中能正确反映h﹣I关系的是 。
【拓展】
用Q＝I2Rt可以计算电流通过任何用电器产生的热量，能用Q＝UIt计算通过任何用电器产生的热量吗？ ，请用实例说明原因。 。
【解答】解：（1）烧瓶中装入的煤油是绝缘体。
（2）“电流通过导体产生的热量与电流的关系”，要控制电阻相等，即选用的两电阻丝R1与R2的阻值应相等，根据并联电路电流的规律，通过R1的电流小于通过R2的电流。
（3）通电一段时间后，乙烧瓶中玻璃管内液面上升的高度较大，说明在电阻和通电时间相等时，电流越大产生的热量越多。
（4）小红用如图2所示的装置，进一步探究“电流通过导体产生的热量与电流的关系”，要控制电阻与通电时间相同，经多次实验测量，收集实验数据，绘制了烧瓶中玻璃管内液面上升的高度h与电流的关系图象，根据转换法，煤油吸热越多，膨胀程度越大，液柱升高的越多，且膨胀程度与吸热多少成正比，
根据焦耳定律可知，Q＝I2Rt﹣﹣﹣﹣﹣①，Rt常数，且Rt＞0，故由数学知识①式为Q关于I的抛物线，且开向上，图4中能正确反映h﹣I关系的是A。
【拓展】用Q＝I2Rt可以算电流通过任何用电器产生的热量，而W＝UIt是计算电功的普遍适用的公式，Q＝W的条件是：纯电阻即不含有电动机等的电路（将电能全部转化为内能的电路）。如含有电动机的电路，电流做的功大部分转化为机械能，有一小部分转换化内能，即发热了，W＝UIt＞Q。
W＝UIt不能计算电流通过任何用电器产生的热量。
故答案为：（1）绝缘体；（2）相等；小于；（3）在电阻和通电时间相等时，电流越大产生的热量越多；（4）A；【拓展】不能；含有电动机的电路，电流做的功大部分转化为机械能，有一小部分转换化内能，即发热了，W＝UIt＞Q。

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