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(共38张PPT)
专题二 实 验 专 题
类型6 电磁学探究型实验
考点精练
一、探究影响电阻大小的因素
【例1】在“探究影响导体电阻大小的因素”实验中，实验室提供了4根电阻丝，它们的规格如下表所示，小兵、小红两位同学的猜想如下：①导体的电阻与导体的长度有关；②导体的电阻与导体的横截面积有关；③导体的电阻与导体的材料有关。为了验证上述猜想，他们设计了如图2-2-64所示的实验电路。
编号 材料 长度/m 横截面积/mm2
A 镍铬合金 0.5 0.5
B 镍铬合金 1.0 0.5
C 镍铬合金 0.5 1.0
D 锰铜合金 0.5 0.5
【基础设问】
（1）在M、N之间分别接上不同的电阻丝，然后通过观察________________来比较导体电阻的大小。
（2）为了验证上述猜想③，应该选用编号为__________的两根电阻丝进行实验。
（3）如果选用编号为A、C的两根电阻丝进行实验，是为了验证猜想__________（填序号）。
电流表的示数
A、D
②
（4）为了验证猜想①，小红分别将A和B两根电阻丝接入电路中M、N之间，发现电阻丝A接入时电流表的示数较大，说明其电阻较__________；由此，得到的结论是材料与横截面积都相同的电阻，长度越__________，电阻越大。
小
长
【拓展设问】
（5）为了探究温度对电阻的影响，小红进行了如下实验（如图2-2-65）。
①实验器材：酒精灯、电流表、细铁丝、电源、开关等;
②实验步骤：闭合开关后，用酒精灯给细铁丝加热，在细铁丝温度逐渐升高并发红的过程中，观察电流表的示数变化;
③实验现象：随着细铁丝的温度升高，电流
表的示数减小;
④实验结论：导体的电阻大小与它的温度高
低有关，金属导体的电阻通常随温度的升
高而__________。
增大
【素养设问】
（6）小兵在科普杂志中看到：矿泉水中含有多种矿物质，导电能力强，电阻小；纯净水是用自来水过滤得到的，矿物质含量少，导电能力差，电阻大。这时他想到教室饮水机中的水是矿泉水还是纯净水呢？他设计了如图2-2-66所示电路，选取两根长度、横截面积都相同的玻璃管P、Q，在P、Q管内分别装满优质的矿泉水和“教室水”，
并将P、Q管连入电路。实验中，将单刀双掷开关
S从1拨到2时，若观察到电压表数__________
（填“变大”或“变小”），则Q内是纯净水，
否则Q内是矿泉水。
变小
二、探究串联电路和并联电路中电流、电压的特点
【例2】小海和小梅一起做“探究并联电路中电流的特点”实验。图2-2-67甲是他们设计的电路图。
位置 A B C
电流I/A 0.30 0.24 0.54
【基础设问】
（1）实验中，为了防止损坏电流表，在不能事先估计电流大小的情况下，应先进行__________，以正确选择电流表的量程。
（2）小海在连接电路时，发现刚接好最后一根导线，电流表的指针就发生了偏转，且指针向零刻度线的左侧偏转，连接电路时存在的错误有①_______________________________________;
②______________________________________。
试触
开关未断开
电流表的正负接线柱接反了
（3）图2-2-67乙是他们测量电流时连接的实验电路，此时电流表测量的是__________（填“A”“B”或“C”）处的电流。
（4）在实验过程中，L2突然熄灭，L1亮度不变，电路可能出现的故障是__________。
（5）他们测出A、B、C三处的电流如表格所示，由此得出初步结论：_____________（只写表达式）。小梅指出：为了得出普遍的规律，应当进行多次实验。操作方法是____________________
_____________________________________________________________。
C
L2断路
IC=IA+IB
换用不同规格的灯泡进行多次实验
【拓展设问】
（6）如图2-2-68所示，小梅在“探究串联电路中电压的特点”的实验中:
①如图甲所示，实验中应选择规格__________（填“相同”或“不同”)的小灯泡。
不同
②某次测量时，电压表的示数如图乙所示,则此时灯泡L1两端的电压为__________V。
③闭合开关后,小梅发现灯泡L1、L2均不发光，电压表有示数且大小接近3 V，则电路中出现的故障可能是灯泡L1发生了__________（填“短路”或“断路”)。
④排除故障后,小梅在测量了灯泡Ll两端的电压后,断开开关，然后将AE导线的A端松开，接到D端接线柱上，闭合开关，测量灯泡L2两端的电压。小梅的做法是__________（填“正确”或“错误”）。
⑤小梅进行多次实验的主要目的是为了___________________。
1.9
断路
错误
寻找普遍规律
三、探究电流与电压、电阻的关系
【例3】在“探究通过导体的电流与电阻的关系”实验中，有两个可供选用的滑动变阻器分别为A（1 A20 Ω），B（1 A50 Ω）。
【基础设问】
（1）用笔画线代替导线，将图2-2-69甲的电路连接完整，要求开关闭合后，滑动变阻器的滑片P向右移动时，电流表的示数变大。
如答图2-2-2所示。
（2）闭合开关后，发现电压表和电流表均没有示数。此时实验电路出现的故障可能是__________（双选）。
A. 电流表处断路 B. 定值电阻处断路
C. 电压表处断路 D. 滑动变阻器处断路
（3）如果将5 Ω的电阻换成10 Ω的电阻，闭合开关后，电压表的示数将变__________，接下来应该将滑片P向__________（填“A”或“B”）端移动。
AD
大
A
（4）多次更换电阻进行实验，正确操作后，记下电流表的示数，得到电流I随电阻R变化的图像如图2-2-69乙所示，由图像可知，实验过程中电压表的示数为__________V。由图像可得出的结论是____________________________________________________________。
1.5
电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻成反比
【拓展设问】
（5）实验中的电源电压为6 V，所选用的定值电阻的阻值分别为5 Ω、10 Ω、15 Ω，为了顺利完成实验，应该选取的滑动变阻器为__________（填“A”或“B”）。
B
（6）在第（3）问的基础上继续实验，将20 Ω的定值电阻接入电路中后，闭合开关，小静同学无论怎样移动滑动变阻器的滑片，都不能使电压表的示数达到原来的数值，为了能完成这次实验，小静同学应采取的措施是__________（双选）。
A. 调高电源电压
B. 更换一个最大阻值为60 Ω的滑动变阻器
C. 再串联一个10 Ω的电阻
D. 将电压表改接到滑动变阻器两端
BC
【例4】在“探究电流与电压的关系”的实验中，准备的电学器材如下：电源（4.5 V）、电流表、电压表、滑动变阻器R标有“30 Ω1 A”、定值电阻（5 Ω、10 Ω、20 Ω、30 Ω）、开关、导线若干。
【基础设问】
（1）按如图2-2-70甲所示电路图连接实物电路，开始实验后，应将滑动变阻器的滑片P向__________（填“左”或“右”）移动，使电阻R0两端的电压由1.5 V逐渐增大到2 V、2.5 V，读出所对应的电流值。实验数据如表格所示，其中第二次电流表的示数如图2-2-70乙所示，为__________A。
左
实验次序 1 2 3
U/V 1.5 2.0 2.5
I/A 0.15 — 0.25
0.2
（2）分析数据，得出结论：电阻一定时，通过导体中的电流与导体两端的电压成__________。
（3）分析表中的数据可知，该同学所用的定值电阻的阻值为__________Ω。
正比
10
实验次序 1 2 3
U/V 1.5 2.0 2.5
I/A 0.15 — 0.25
【拓展设问】
（4）若在实验的过程中，闭合开关后，发现电流表的示数几乎为0，电压表的示数接近电源电压，则故障可能是__________________________________。
（5）小辉分别用两个阻值未知的电阻R1和R2进
行实验，得到两个电阻的I-U图像如图2-2-71
所示。由图可知，R1__________（填“>”
“<”或“=”）R2。
定值电阻发生了断路
<
（6）若将定值电阻换成小灯泡，不能达到本实验的探究目的，原因是______________________________________________________
_____________________________________________________________。
实验中应控制电阻的阻值不变，而灯泡的电阻会随温度的变化而变化
四、探究焦耳定律
【例5】某学习小组在老师的指导下，探究电流通过导体时产生热量的多少跟什么因素有关。他们用的实验装置如图2-2-72所示，两个透明容器中密封着等量空气，U形管两侧液面最初相平，两个密闭容器中都有一段电阻丝。
【基础设问】
（1）图甲中，将两段阻值不同的电阻丝串联连接，这是为了控制通电时间和_______________相等，探究的是电流产生的热量与__________大小的关系。
（2）将图甲中的开关闭合，通电一段时间后，__________（填“左”或“右”）侧U形管中液面高度的变化较大。
(3)本实验是研究电流的__________效应，从能量转化的角度分析，是__________能转化为__________能。当密闭容器中的空气温度升高时，空气的内能将会__________(填“变大”“变小”或“不变”)。
电流大小
电阻
右
热
电
内
变大
（4）将图甲中的器材进行更换：让两个密闭容器中电阻丝的电阻一样大，在其中一个容器的外部将一个阻值相同的电阻丝和这个容器内的电阻丝并联（如图乙），此时通过两容器中电阻丝的电流__________（填“相等”或“不相等”），在通电时间相同的情况下，__________（填“左”或“右”）侧U形管中液面高度的变化较大，由此得到的结论是________________________
____________________________________________________________。
不相等
左
在电阻和通电时间相同时，电流越大，电流通过导体产生的热量越多
【创新设问】
（5）某兴趣小组在研究电阻丝产生的热量与电阻、电流及通电时间的定量关系时，制作了如图2-2-73甲所示的实验装置：有机玻璃盒内装有电阻丝、水和电子温度计，盒外采用优质保温材料包裹。
①采用优质保温材料的目的是减少实验过程中__________的散失；
②保持水的质量和电流大小不变，换用不同阻值的电阻丝R，记录水温变化量ΔT和通电时间t的数据，整理部分数据并绘制图像，如图2-2-73乙所示；
③根据上述实验数据，可以得出结论：_______________________
______________________________________________________________。
热量
当电流和通电时间一定时，电流通过导体产生的热量跟导体的电阻成正比
五、探究通电螺线管外部磁场的方向
【例6】小沈和同学们一起探究通电螺线管外部磁场的特点。
【基础设问】
（1）如图2-2-74甲所示，在闭合开关前,小磁针静止时，N极指向地理的__________（填“南极”或“北极”)，说明地球周围存在磁场。接通电路后,将小磁针放在螺线管周围的不同位置，记录通电螺线管周围各点的磁场方向，实验现象如图2-2-74乙所示。（小磁针黑色的一端为小磁针的N极)
北极
（2）把电池的正负极对调，再重复上述步骤，实验现象如图2-2-74丙所示。
（3）由以上现象可知:①通电螺线管外部的磁场分布与__________磁体的磁场分布相似；②通电螺线管外部的磁场方向与__________方向有关。
（4）下列研究问题的方法与本实验所用的方法相同的是__________（填字母）。
A. 用光线来描述光的传播路径 B. 用水压类比电压
C. 用灯泡亮暗反映电流做功多少
条形
电流
C
【拓展设问】
（5）小沈之所以用小磁针代替铁屑探究通电螺线管外部磁场特点,原因是____________________________________。(写出一条即可)
（6）实验后,进行交流评价。有同学提出他在螺线管外部A、B两处放置小磁针,如图2-2-74丁所示,闭合开关,发现A处的小磁针发生偏转，而B处的小磁针不偏转。关于出现该现象的原因，有同学指出是因为中间的磁场太弱。除此之外，使B处的小磁针不偏转的原因是____________________________________________。
小磁针可以显示磁场的方向
B处的磁场方向与地磁场的方向相同
【创新设问】
（7）另一位同学提出：在学完通电直导线周围的磁场后,她把通电台灯（60 W）的导线与小磁针平行放置,结果发现小磁针也未发生偏转。同学们对此有两种不同的观点:
A.台灯线内有两根导线，且电流的方向相反，产生的磁性相互抵消
B.台灯线内的电流太小，产生的磁场太弱,不足以让小磁针偏转带着疑问,老师让同学们用两节新干电池（3 V)和一段电阻丝（15 Ω）重新做这个实验，结果发现小磁针发生了偏转，由此说明：__________(填“A”或“B”)观点是错误的。
B
六、探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件
【例7】如图2-2-75所示，在蹄形磁体产生的磁场中放置一根导线，导线的两端跟灵敏电流计连接，小丽用这个装置做“探究什么情况下磁可以生电”的实验。
【基础设问】（1）实验时，小丽通过观察
________________________________________
来判断电路中是否产生感应电流。
灵敏电流计的指针是否偏转
（2）让导线在磁场中上下运动，或者保持导线静止，让磁铁上下运动，灵敏电流计的指针均__________（填“会”或“不会”）发生偏转。
（3）让导线在磁场中左右运动，或者保持导线静止，让磁铁左右运动，灵敏电流计的指针均__________（填“会”或“不会”）发生偏转。
不会
会
(4)由以上实验现象可以得出结论：闭合电路的一部分导体在磁场中做____________________运动时，电路中就产生感应电流。根据本实验中探究出来的实验结论工作的装置有__________（双选）。
A. 手摇发电机 B. 扬声器
C. 动圈式话筒 D. 电磁继电器
切割磁感线
AC
（5）小丽改用线圈代替直导线，用相同的速度在磁场中左右运动，发现灵敏电流计的指针偏转角度变大，说明感应电流的大小与____________________________________________________有关。
（6）小丽想探究感应电流的方向与导体运动的方向是否有关，她应进行的操作是____________________________________________
________，观察__________________________________________。
导体在磁场中做切割磁感线运动时的长度
让导线在静止的磁场中分别水平向左、向右运动
灵敏电流计的指针偏转的方向是否改变
【拓展设问】
(7)若将图中的灵敏电流计换成__________，该装置还可以用来研究通电导体在磁场中受到力的作用，并据此制成了__________（填“发电机”或“电动机”）。
(8)将扬声器与灯泡连接成如图2-2-76所示电路，闭合开关，快速按动纸盆，小灯泡__________（填“可能”或“不可能”）
电源
电动机
可能
（9）下图中的a表示垂直于纸面的一根导线，它是闭合电路的一部分。它在磁场中按箭头方向运动时，会产生感应电流的是__________（双选）。
CD

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