资源简介

中小学教育资源及组卷应用平台
专题03 电学实验探究题
1．（2023 温州）用图甲电路研究电热与电流的关系，若要比较不同设定电流值时的电热多少，调节电流大小过程中，电热丝已经开始加热，因而会影响实验的准确性。为解决这一问题，小明设计图乙电路进行研究。
图中电路包括调试电路和实验电路，R1和R2是阻值都为20欧的电热丝，R2放置在装有煤油的保温容器中。实验中通过调试电路，使电热丝R2在调试过程中不发热。实验步骤如下：
①用数字温度计测量并记录装有R2的保温容器内煤油的温度。
②将开关S与“1”连接，调节滑动变阻器，直至电流表示数为0.2安。
③将开关S拨至“2”，使R2工作50秒，断开开关S，测量并记录 。
④再将电流值分别设定为0.3安、0.4安、0.5安、0.6安，重复上述步骤。记录相关数据，并计算每次升高的温度Δt（Δt可反映电热的多少），整理Δt、I2的数据如图丙。
（1）将步骤③补充完整。
（2）在答题纸图丙中画出Δt与I2的关系图像。
（3）小明想改变电热丝阻值，用上述实验中设定的电流值，继续研究电热与电流的关系：保持R1不变，将R2更换为30欧的电热丝，重复上述步骤。他的做法是否合理，说明理由： 。
2．（2023 宁波）图甲是小宁的哥哥测定小灯泡额定功率的电路，小灯泡上标有“3.8V”字样。
（1）测小灯泡电压的电压表有“0～3V”、“0～15V”两个量程，小宁的哥哥正确选用了“ ”量程。
（2）闭合开关，移动滑动变阻器滑片，使电压表的示数为3.8V，此时，电流表的示数如图乙所示。实验测得的该小灯泡的额定功率为 W。
（3）小宁发现，与我们教材中测小灯泡电功率的电路相比，哥哥的实验电路多了一根导线。这根导线是 。（用图甲中导线旁的字母表示）
3．（2024秋 路桥区期末）为测定小灯泡的额定功率，小柯利用电压恒为3伏的电源、滑动变阻器、标有“2.5V”的小灯泡等器材，按图甲方式连接电路进行实验。
（1）闭合开关，小柯将滑动变阻器的滑片移到某一位置后，观察到电压表示数为2.2V，为了使小灯泡正常发光，需将滑动变阻器的滑片向 （选填“A”或“B”）端移动。
（2）根据图乙可知，该小灯泡的额定功率为 W。
（3）小柯做完实验，断开开关，整理器材时发现电压表指针如图丙所示，则小柯计算得到的小灯泡额定功率相比于真实值 （选填“偏大”“相等”或“偏小”）。
4．（2024秋 鹿城区期末）图甲电路中电源电压为6V，小灯泡上标有“2.5V”字样。小明将电路连接完整后，测定小灯泡电功率，测得实验数据如表：
实验次数 1 2 3
电压U/V 1.5 2.5 3.0
电流I/A 0.15 0.23
小灯泡亮度 较暗 正常 较亮
（1）请画线代替导线，将图甲中的电路实物图连接完整。
（2）第1次实验后电压表示数为1.5V，接下来测定小灯泡的额定功率，应进行的操作是 。
（3）第2次实验电流表数据如图乙所示，则小灯泡的额定功率是 。
（4）本实验中可选择的滑动变阻器规格为 。（可多选）
A.“10Ω 0.5A”
B.“20Ω 0.5A”
C.“30Ω 1A”
D.“50Ω 1A”
5．（2024秋 余姚市期末）某校学习小组在老师的指导下探究电流通过导体时产生热量大小跟什么因素有关。实验器材如图所示，两个透明容器中密封着等量空气，U形管中液面最初相平，两个密闭容器中都有一段电阻丝。
（1）实验中通过观察U形管的液面高度变化来反映电流通过导体时产生热量的大小，这种方法在科学上称为 。
（2）图甲电路通电一段时间后，若发现右侧U形管液面高度几乎不变，已知电路正常，则出现该现象的原因可能是 。
（3）将装置调整后重新开始实验，一段时间后实验现象如图甲所示，则实验结论是 。
（4）将3个电阻按照如图乙所示方式连接，替换图甲中的装置连接到电路中，重新进行实验。在通电时间相同的情况下，观察U形管中液面的高度变化，该实验探究的是电流通过导体时产生热量的大小跟 因素的关系。
6．（2025春 江北区校级期末）小金同学欲测量一只小灯泡的额定功率。器材如下：待测小灯泡（额定电压为2.5V）、电源（电压约6V左右）、电流表、电压表、滑动变阻器、开关、导线若干。
请回答：
（1）如图中所示是小金尚未连接完整的电路，请用笔画线代替导线在原图上补全。
（2）当小灯泡正常发光时，电流表示数如图乙所示，小灯泡的额定功率为 W。
（3）下面是小金同学在没有电流表的情况下测定电功率的几种方案。
方案一：如图丙，步骤①将开关S1闭合，S2与a接线柱接通，移动滑动变阻器滑片，使电压表的示数为U额；步骤②滑动变阻器滑片位置保持与步骤①中相同，将开关S1闭合，S2与b接线柱接通，调节电阻箱Rx使电压表的示数保持U额，记录此时电阻箱的阻值为Rx1，计算小灯泡的额定功率为P额。
该方案中主要用到的科学方法是 （填字母）。
A.控制变量法
B.类比法
C.等效替换法
D.累积法
方案二：如图丁，步骤①将开关S1闭合，S2、S3断开，P滑至最左端，读出电压表示数U0；步骤②将开关S1、S2闭合，S3断开，移动滑动变阻器滑片，使电压表的示数为U额；步骤③滑动变阻器滑片位置保持与步骤②中相同，并将开关S1、S3闭合，S2断开，读出电压表示数U1；计算小灯泡的额定功率P额＝ （用字母U0、U额、U1、R0表示）。
7．（2024秋 义乌市校级期末）宾宾同学利用如图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，此时电路中存在的故障可能是： ；
（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U﹣I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Rx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（R0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时，电流表的示数为I1。
②再闭合开关S2后，电流表的示数为I2。
③请写出未知电阻Rx的阻值表达式：Rx＝ （用I1、I2和R0表示）。
（4）在图1中滑动变阻器滑片移动过程中，电路消耗的总功率、小灯泡的功率随电流变化如图5所示，请判断随电流增大，滑动变阻器的功率大小变化是 。
8．（2024秋 越城区期末）科学兴趣小组在探究“电热丝产生的热量与电阻的定量关系”时，连接了如图甲所示电路，其中电热丝接在有机玻璃盒内，盒内装有一定质量的煤油和电子温度计，盒外用优质保温材料包裹（如图乙）。已知电源电压为6V，开关、电流表、秒表各1个，可供选择的电热丝有3Ω、6Ω、9Ω、12Ω、15Ω各1个，另有两种规格的滑动变阻器可供选择：R1（10Ω，1A）和R2（20Ω，0.6A）。
实验过程如下：
①将阻值为3Ω的电热丝接入有机玻璃盒内，读出电子温度计的示数t1。
②闭合开关，移动滑片，使电流表示数为0.4A，读出通电100s后电子温度计的示数t2，计算出煤油升高的温度Δt。
③断开开关，待电子温度计示数重新降到t1时，换用不同阻值的电热丝R重复操作②。整理数据并绘制图像如图丙。请回答下列问题：
（1）本实验应选用滑动变阻器 （选填“R1”或“R2”）。
（2）实验通过观察 来判断电热丝产生的热量多少。
（3）根据图丙信息，可以得出的结论是： 。
（4）与图丁实验电路相比，采用图甲电路有哪些优点与不足 （各写一点）。
9．（2024秋 德清县期末）在“测量小灯泡额定功率”实验中，小德按图甲所示电路进行实验。
（1）用如图甲所示的电路测量额定电压为2.5伏的小灯泡L1的额定功率，实验时闭合开关发现灯泡L1不亮，为初步判断原因，接下来最合理的操作是 。
A.更换小灯泡
B.检查电路是否短路
C.观察电流表和电压表的示数
（2）排除故障后，调节变阻器，使电压表读数为2.5伏时，电流表示数如图乙所示，则小灯泡L1的额定功率P1为 瓦。
（3）小德根据多次实验数据画出了如图丙所示的图像，小德分析图丙后得到了小灯泡L1的电流与其两端的电压并不成正比的结论，原因是小灯泡L1的电阻可能与 有关。
（4）小德想比较另一个额定电压为2.5伏的小灯泡L2的额定功率P2与小灯泡L1的额定功率P1的大小关系，他断开开关，保持滑动变阻器滑片位置不变，用L2替换L1，闭合开关后，发现电压表示数为2.3伏。依据上述现象，可推断出P1 P2（选填“＞”、“＝”或“＜”），他继续完成了P2的测量后，验证了推断。
10．（2024秋 衢州期末）在测量小灯泡电功率的实验中，小科准备了以下器材：电源电压恒为4.5V，小灯泡（额定电压为2.5V、正常发光时电阻约10Ω），滑动变阻器（最大阻值为20Ω）。
（1）用笔画线代替导线，将图甲实物连接完整（在答卷上作答）。要求：当滑动变阻器的滑片向左移动时，灯泡变亮。
（2）正确连接如图电路后，闭合开关发现灯泡不亮，电压表、电流表均有示数。接下来应该 。
A.检查小灯泡是否短路
B.检查滑动变阻器是否断路
C.移动滑动变阻器的滑片P
D.将滑动变阻器换成最大阻值为5欧
（3）小科多次测量，根据电压表和电流表示数，绘制成图乙所示的I﹣U 关系图像。根据图像可知小灯泡的额定功率是 W。
（4）当滑片P滑到某一位置，电压表示数为2.2V，但忘记读出电流表示数。此时小灯泡的实际电功率为多大？小科的解法：，，小敏的解法：从乙图读出2.2V对应的电流值约为0.18A，P＝UI＝2.2V×0.18A＝0.396W。谁的解法错误？请说明原因： 。
11．（2024秋 奉化区期末）小科用如图所示的实验装置探究“电流通过导体产生的热量与电阻的关系”，甲、乙两个完全相同的玻璃瓶内有阻值分别为R甲、R乙的电阻丝（R甲＞R乙），瓶中插入温度计a、b。
（1）选择比热容较 的液体作为被加热物体，实验现象会更加明显。
（2）在开关闭合前，滑动变阻器P要处于 位置（选填“A”或“B”）。
（3）实验过程中，小科根据 来判断电阻丝产生热量的多少。
（4）实验一段时间后，请你根据所学知识预测可能观察到的现象 。
12．（2024秋 嘉兴期末）兴趣小组的同学在研究“电流通过导体产生热量的多少与哪些因素有关”时，制作了如图甲所示的实验装置：双层有机玻璃盒（中间填充泡沫），内有电阻丝、水和温度传感器。
（1）图甲中的容器采用双层有机玻璃盒，且填充泡沫，这样做的目的是减少实验过程中的 散失。
（2）请用笔画线代替导线，帮兴趣小组同学将图乙中的电路连接完整。
（3）在两个双层有机玻璃盒内装入等质量的水，密封后闭合开关，记录容器中的水温变化和通电时间，对记录的数据处理后绘制成图像丙，其中R1＞R2。根据图像，兴趣小组能得出的实验结论是 。
13．（2024秋 浙江期末）做“测定小灯泡的电功率”实验时，小明设计了如图所示的电路，已知电源电压为3V，小灯泡上标有“2.5V”字样，滑动变阻器规格为“25Ω　0.5A”。
序号 ① 电流/A 功率/W 灯泡亮度变化
1
2
3
（1）右上实验记录表中①所在的方格内应补写的科学量是 。
（2）闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，当观察到 时，可以判断此时小灯泡正常发光。
（3）连接好电路，小明将滑动变阻器滑片P移到A端，闭合开关，发现小灯泡不亮，他仔细检查电路中各元件的工作状态，发现电路既不断路，又不短路，则小灯泡不亮的原因是 。
（4）实验中，小明将滑片从阻值最大处移至阻值最小处，记录多组电压表和电流表的数据后，描绘出如图所示的I﹣U图像。若图中阴影部分面积表示电压为U1的情况下，灯泡消耗的实际功率的大小，请将表示此时滑动变阻器所消耗的电功率的区域涂黑。
14.某兴趣小组同学想要进一步探究电流通过导体所产生的热量与电阻、电流和时间的定量关系，按照如图1所示的实验装置（完整电路图如图2所示）进行实验，实验数据记录在表中。
组别 电阻R/Ω 电流I/A 煤油升高的温度℃ 煤油吸收的热量Q/ 通电时间t/s
1 R1＝5 1 7.3 2500 500
2 R2＝10 1 14.4 5000 500
3 R3＝5 ▲ 1.8 625 500
4 R1＝5 1 3.6 1250 250
（1）第三次数据记录电流表的示数如图3，大小为 A。
（2）实验中选用煤油作为吸热物质的主要原因是煤油的 较小，温度变化更明显，实验现象更直观。
（3）结合第1、3组数据，可以得出的结论是
。
（4）焦耳当时也做了类似的实验，但是误差较大，本实验在哪些方面使实验的结论更趋于精准？答： （列举一点）。
15.图甲是小科“测量灯泡的电功率”实验的电路图，图乙是即将连接完成的实验电路。其中电源为四节新的干电池，灯泡的额定电压为4V，灯丝的电阻约为10Ω，滑动变阻器标有“20Ω　1 A”的字样。
（1）对照电路图，用笔画线代替导线，将实物图乙中未完成的部分连接好。
（2）小科刚闭合电路的开关，就出现灯泡很亮的现象，此时电压表示数为5V。请指出他操作上的错误： 。
（3）实验中，当灯泡正常发光时，电流表示数如图丙所示，则该灯泡的额定功率为 W。
（4）小科移动滑动变阻器的滑片，使灯泡两端的电压为2V，此时电流为0.18A，电压表示数与电流示数的比值与灯泡正常发光时不同。请帮他解释产生这个现象的原因： 。
16.小林同学想探究小灯泡的额定功率，他发现小灯泡上标有“2.5V”的字样，其他都模糊不清了。
（1）如图甲所示是他连接的电路图，经检查发现电路接线有误，只需做一处改动就可以进行实验。请在错的导线上打“×”，并改正；
（2）正确连接电路后，闭合开关，发现小灯泡不亮。小林观察到两电表的示数情况是 ，由此判断故障是小灯泡断路；
（3）当电压表的示数为2.5V时，电流表的示数如图乙所示，则该小灯泡的额定功率为 W；
（4）他还进一步设计出了只有电流表没有电压表来解决这个问题的方法，其电路如图丙所示，R0＝5Ω，其中关键的一步是必须调节滑动变阻器，使电流表A2的示数为 A时，再读出电流表A1的示数，才能计算小灯泡的额定功率。
17.为了测量小灯泡的电功率，小庆进行了如下实验。电源电压为3V，小灯泡上标有“2.5V”的字样。
（1）用笔画线代替导线将图甲中的实物图连接完整。要求：滑动变阻器的滑片在最左端时阻值最大；
（2）闭合开关，调节滑片到某一位置时，电压表示数如图乙所示，要测量小灯泡的额定功率，应将滑片向 （选填“左”或“右”）移动；
（3）改变滑片的位置，测出多组电流和电压的数据，画出了如图丙所示的图像。由图像可知，小灯泡的额定功率为 ；
（4）小庆分析图像发现，随着电压的升高，小灯泡的电阻在变化，小庆认为电阻变化是测量误差引起的。他和同学们讨论后认为这个猜想是错误的，理由是 。
18.如图甲为测量小灯泡的电功率实验的电路实物图，其中电源电压为7V恒定不变，小灯泡的额定电压为2.5V。
请回答：
（1）请用笔画线代替导线将图甲电路连接完整（要求滑动变阻器滑片向左移动时灯泡变亮）。
（2）闭合开关，移动滑片，使小灯泡正常发光，此时电流表示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率为 W。
（3）实验中滑动变阻器的最大阻值不能小于 Ω。
（4）如图丙是只用电压表就能测量额定电压为U额的小灯泡额定功率的电路图。其中电源电压恒定，R0为已知阻值的定值电阻。在完成“闭合S和S1，断开S2，移动滑动变阻器滑片P，使电压表示数为U额''的实验操作后，下一步的操作是 。
19.小科在验证“电阻丝产生的热量与电阻、电流及通电时间的关系”时，采用了一种“变色测温贴”（产品介绍如图甲所示），常温下将测温贴贴在电阻上，并连接如图乙所示的实验电路，闭合开关，记录测温贴变色所用的时间。断开开关，待测温贴 ，调节滑动变阻器，闭合开关，继续测量测温贴变色所用时间，所得结果如表：
实验序号二 变色所用的时间/s
R1 R2
1 9 18
2 12 24
3 21 42
（1）题干中“？”处应填 。
（2）根据表中数据可知，从实验1到实验3滑动变阻器滑片是向 移动的。
（3）考虑电阻散热，不同电阻使测温贴升高相同温度时，实际消耗的电能是不同的。因此在烧开水时，从节约用电角度考虑应选择下列哪种电热水壶？ 。
A.“220V，1000W”
B.“220V，1500W”
（4）从安全角度考虑，家庭电路中大功率用电器使用更粗导线的原因是： 。
20.小明设计了一款恒温电热水壶，工作原理如图甲所示：连有撑杆的搭钩可绕0点转动，撑杆下端与水平的双金属片接触，搭钩左侧搭在铁质锁扣上，锁扣由弹簧拉紧固定，此时触点b与c接触（如图甲）。闭合开关S，发热电阻R1工作，电热水壶给水加热，双金属片受热向上弯曲，撑杆受到向上的力，当水加热到沸腾时，搭钩刚好与锁扣脱离，弹簧带动锁扣和St向左运动，触点b与c分离，加热电路断开，触点b与a接触，保温电路处于工作状态。已知发热电阻R1阻值为22欧，保温电阻R2阻值为1100欧。
（1）将双金属片放置在水平位置，a端固定，均匀加热后平直的双金属片会发生弯曲（如图乙）。则图甲中双金属片的金属设计正确的应是图中的 。
A.
B.
C.
D.
（2）在220伏的电压下，电热水壶将一壶水加热到沸腾需要5分钟，求这段时间内发热电阻R1消耗的电能？
（3）某次保温电阻R2工作一段时间后断开S，当水冷却至室温时，双金属片恢复原状。重新闭合开关S，哪一电阻处于工作状态？结合工作原理图判断说明依据 。
21.小科用如图1所示电路来测量小灯泡的电功率（部分实验器材的规格已标明）。
（1）用笔画线代替导线将图1电路连接完整，使滑片在最右端时接入电路的阻值最大。
（2）实验中，小科发现无论怎样调节滑动变阻器，两电表指针始终处于图2所示位置，则故障是 之间发生断路（填序号）。
（3）故障排除后，小科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U﹣I图象如图3所示，所用滑动变阻器的规格是下列四个选项中的 。
A.“5Ω 2A”
B.“20Ω 2A”
C.“25Ω 2A”
22.小明学习了焦耳定律表达式Q＝I2Rt之后很好奇，电流流过导体产生的热量与导体两端电压是否有关，在老师的指导下，完成了如下实验：
①取两只同型号的直流电动机（不计工作过程中电刷与换向器摩擦产生的热量），按如图方式连接，并且在每只电动机金属外壳的相同位置固定一个电子温度计，同时记录两支电子温度计的初始温度值。
②闭合开关，发现两只电压表示数相同，然后对电动机M1施加一个阻力，使其转动速度变慢，发现电压表V1示数变小，V2示数变大。
③维持V1、V2示数不变（U1＜U2），每隔30s记录一次温度计示数，记录数据T1、T2如表所示。
④换用其他两个同型号的直流电动机重复上述实验。
t（min） 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5
T1（℃） 17.8 18.4 19.0 19.5 20.0 20.7 21.2 21.6 21.9 22.2 22.4
T2（℃） 17.8 18.5 19.1 19.6 20.0 20.7 21.2 21.7 22.0 22.4 22.6
试回答下列问题：
（1）两个电动机采用串联连接方式的目的是 。
（2）小明分析了该实验，认为在电流相等，通电相同时间时U1＜U2，两个电动机（R相同）所产生的热量（由T1、T2体现）却基本相等。由此可得出结论是 。
（3）从能量转化及功的角度分析，当电动机M1受到阻力转速变慢后，U1＜U2的原因是 。
23.小科用如图所示装置探究电流通过导体产生的热量与导体电阻、电流大小的关系。甲、乙两个完全相同的烧瓶内装有等量的煤油，瓶内电阻的阻值分别为5Ω和10Ω，A、B是相同的玻璃管，管内初始液面位置相同。
实验一：闭合开关，通电1分钟记录液面上升的高度，分别记作h1和h2。
实验二：断开开关，当两根玻璃管中的液面降回到原来的高度后，减小滑动变阻器连入电路的阻值。再闭合开关，通电1分钟记录液面上升的高度，分别记作h3和h4。
（1）除电流表和秒表外，本实验中还需要用到的测量工具为 。
（2）实验中，将电阻丝串联连接的目的是为了保证实验时 相同。
（3）多次重复实验均发现h1＜h3＜h4，则可以得出的结论为
。
（4）该同学将玻璃管换成温度计，重新实验，测得数据如表所示，得出“在通电时间不变时，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”的结论，则表中Δt2的值为 。
实验序号 电流表读数 4分钟后甲瓶升高的温度/℃ 4分钟后乙瓶升高的温度/℃
11 1 5.0 10.0
2 1.5 Δt1 Δt2
23 2 20.0 40.0
…… …… …… ……
24.小张同学欲测量一只小灯泡的额定功率。器材如下：待测小灯泡（额定电压为2.5V）、电源（电压为6V）、电流表、电压表、滑动变阻器、开关、导线若干。请回答：
（1）如图甲所示是小张尚未连接完整的电路，请用笔画线代替导线在原图上补全。
（2）当小灯泡正常发光时，电流表示数如图乙所示，小灯泡的额定电流为 A。
（3）下面是小张同学在没有电流表的情况下测定电功率的几种方案。
方案一：如图丙，步骤①将开关S1闭合，S2与a接线柱接通，移动滑动变阻器滑片，使电压表的示数为U额；步骤②滑动变阻器滑片位置保持与步骤①中相同，将开关S1闭合，S2与b接线柱接通，调节电阻箱Rx1，使电压表的示数保持U额，记录此时电阻箱阻值为Rx1，计算小灯泡的额定功率为P额。该方案中主要用到的科学方法是 （填字母）。
A.控制变量法
B.类比法
C.等效替换法
D.累积法
方案二：如图丁，步骤①将开关S1闭合，S2、S3断开，P滑至最左端，读出电压表示数6V；步骤②将开关S1、S2闭合，S3断开，移动滑动变阻器滑片，使电压表的示数为2.5V；步骤③滑动变阻器滑片位置保持与步骤②中相同，并将开关S1、S3闭合，S2断开，读出电压表示数3.5V，已知R0的阻值为35Ω；计算小灯泡的额定功率P额＝ W。
25.同学们开展了探究：串联电路中，滑动变阻器的电功率与其接入电路电阻的关系。
【建立猜想】滑动变阻器的电功率会随其接入电路电阻的增大而____。
猜想1：增大
猜想2：减小
猜想3：先增大后减小
【进行实验】将5欧的定值电阻R0、“10Ω 3A”的滑动变阻器R、电压恒为15伏的电源、电流表和电压表、开关、若干导线按如图所示电路图连接。
（1）图中电压表测 两端的电压。
（2）实验中，将滑动变阻器滑片向 移动（填“左”或“右”），电流表示数变小。
（3）实验中，R分别取0欧、1欧……10欧接入电路，观察记录并处理数据，得到如表。请将表中缺失的数据补充完整。
R阻值/欧 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
电流/安 3.00 2.50 2.14 1.88 1.67 1.50 1.36 1.24 1.14 1.06 1.00
电压/伏 0.00 2.50 4.28 5.64 6.68 7.50 8.16 8.68 9.12 9.54 10.00
电功率/瓦 0.00 6.25 9.16 10.60 11.16 11.10 10.76 10.40 10.11 10.00
【得出结论】根据数据，作出滑动变阻器的电功率随其接入电阻变化的曲线，得出结论：猜想3成立，且当R＝R0时，滑动变阻器的电功率最大。
26.小科在复习时发现：电学的几个重要实验的电路图基本相同，如图甲所示。他利用下列器材进行实验：电源电压恒定3伏不变，电流表量程为0～0.6安，滑动变阻器规格为“20欧，1安”。
【实验一】探究“电流与电压关系”，实验中选用R为定值电阻。
（1）请按图甲将图乙的电路连接完整。
（2）本实验中选择了定值电阻为器材，能否改用小灯泡进行实验？并说明理由： 。
【实验二】测量小灯泡的电功率。把图甲中的R替换为额定电压为2.5伏的小灯泡。
（3）实验时，小科发现无论怎样调节滑动变阻器，小灯泡均不亮，两电表指针始终处于图丙所示位置，由此判断电路故障是 。
（4）排除故障后，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，描绘出如图丁所示图像。则该小灯泡的功率变化范围是 。
27.小明利用图甲电路研究“电流与电压的关系”。其中R为定值电阻，电源电压恒定为U。小明在连接好电路后，先将滑动变阻器移到阻值最大处，再闭合开关，移动滑动变阻器，记录实验数据，绘图得到图乙中的直线a。
（1）在本实验中，滑动变阻器的作用是 。
（2）分析图乙的直线a，可以得出结论： 。
（3）当电流由I1逐渐增大到I2的过程中，小明通过绘制网格将图乙进行处理：分出6块区域，面积分别为S1﹣S6。
①当电流为I1时，电阻R的实际功率可以用图乙中的面积 表示。
②电流由I1逐渐增大到I2的过程中，滑动变阻器的实际功率变化量ΔP＝ 。
28.项目化学习小组以“校园直饮水机结构探秘”为主题，开展了项目化实践活动。
【项目一】水的净化
（1）如图甲为水的净化过程，得到直饮水需经过①②③三个步骤，步骤②相当于 实验操作。
【项目二】加热原理
（2）现用电热片a、b接入图乙电路模拟电热开水器的电路。已知电热片a、b的阻值为2Ω或18Ω，但因铭牌不清无法确定，项目化小组同学利用图乙确认电热片阻值大小。已知电源电压恒为6V，变温油墨纸片温度升高到一定值时红色会褪去。将红色油墨纸片同时放在a、b上面，闭合开关S，发现b上的油墨纸片红色先褪去，则b的阻值为 Ω；
（3）根据上述实验结果，计算图乙电路的加热功率为多少？
【项目三】热交换器设计
项目化小组的同学想到，将电热开水器中的开水变成温开水，需要冷却放热。若将冷却放出的热量利用起来，用于提高进电热开水器前水的温度，可以节约电能。于是小组同学设计如图丙所示的方案。
（4）该方案用波纹管比直管冷却效果更佳的原因是 。
【项目四】节能效果
（5）校园直饮水机就是采用上述热交换的方式，使进水管的常温自来水从20℃变成80℃的热水，再通电加热至100℃。要得到10kg的100℃开水，相较于将20℃的自来水直接烧开，可节约电能多少J？[不计热量损失，（kg ℃）]
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
21世纪教育网(www.21cnjy.com)中小学教育资源及组卷应用平台
专题03 电学实验探究题
1．（2023 温州）用图甲电路研究电热与电流的关系，若要比较不同设定电流值时的电热多少，调节电流大小过程中，电热丝已经开始加热，因而会影响实验的准确性。为解决这一问题，小明设计图乙电路进行研究。
图中电路包括调试电路和实验电路，R1和R2是阻值都为20欧的电热丝，R2放置在装有煤油的保温容器中。实验中通过调试电路，使电热丝R2在调试过程中不发热。实验步骤如下：
①用数字温度计测量并记录装有R2的保温容器内煤油的温度。
②将开关S与“1”连接，调节滑动变阻器，直至电流表示数为0.2安。
③将开关S拨至“2”，使R2工作50秒，断开开关S，测量并记录 　煤油的温度　 。
④再将电流值分别设定为0.3安、0.4安、0.5安、0.6安，重复上述步骤。记录相关数据，并计算每次升高的温度Δt（Δt可反映电热的多少），整理Δt、I2的数据如图丙。
（1）将步骤③补充完整。
（2）在答题纸图丙中画出Δt与I2的关系图像。
（3）小明想改变电热丝阻值，用上述实验中设定的电流值，继续研究电热与电流的关系：保持R1不变，将R2更换为30欧的电热丝，重复上述步骤。他的做法是否合理，说明理由：　不合理，由于调试电路的电流为设定值时，开关S由“1”拔至“2”，根据欧姆定律可知，通过30欧电热丝的电流不是设定值，电流发生变化，对实验结果产生影响　 。
【答案】（1）煤油的温度；（2）见解答图；（3）不合理，由于调试电路的电流为设定值时，开关S由“1”拔至“2”，根据欧姆定律可知，通过30欧电热丝的电流不是设定值，电流发生变化，对实验结果产生影响。
【解答】解：（1）由电流的热效应可知，电流通过R2时，会产生热量，煤油吸收其产生的热量，温度升高，因此步骤③为将开关S拨至“2”，使R2工作50秒，断开开关S，测量并记录煤油的温度；
（2）根据Q吸＝cmΔt可知，煤油的比热容一定，质量不变，因此煤油吸收的热量与其温度的变化量Δt成正比；根据焦耳定律可知，在电阻一定和相同的时间内，电流通过导体产生的热量与12成正比，由此可知，Δt与I2应成正比例关系，其图像应为一条过原点的直线，由于存在实验误差，则图像如下图所示：；
（3）由于调试电路的电流为设定值时，开关S由“1”拔至“2”，根据欧姆定律可知，通过30欧电热丝的电流不是设定值，电流发生变化，对实验结果产生影响，故小明的想法是不合理的。
故答案为：（1）煤油的温度；（2）见解答图；（3）不合理，由于调试电路的电流为设定值时，开关S由“1”拔至“2”，根据欧姆定律可知，通过30欧电热丝的电流不是设定值，电流发生变化，对实验结果产生影响。
2．（2023 宁波）图甲是小宁的哥哥测定小灯泡额定功率的电路，小灯泡上标有“3.8V”字样。
（1）测小灯泡电压的电压表有“0～3V”、“0～15V”两个量程，小宁的哥哥正确选用了“　0～15V　 ”量程。
（2）闭合开关，移动滑动变阻器滑片，使电压表的示数为3.8V，此时，电流表的示数如图乙所示。实验测得的该小灯泡的额定功率为 　1.14　 W。
（3）小宁发现，与我们教材中测小灯泡电功率的电路相比，哥哥的实验电路多了一根导线。这根导线是 　b　 。（用图甲中导线旁的字母表示）
【答案】（1）0～15V；（2）1.14；（3）b。
【解答】解：（1）小灯泡上标有“3.8V”字样，表示额定电压3.8V，大于电压表的小量程，选择0～15V的量程；
（2）闭合开关，移动滑动变阻器滑片，使电压表的示数为3.8V，此时，电流表的示数如图乙所示。电流表的分度值为0.02A，示数为0.3A，则灯泡的额定功率P＝UI＝3.8V×0.3A＝1.14W；
（3）图中是灯泡与滑动变阻器的部分电阻并联，而课本上滑动变阻器与灯泡串联，因而把导线b去掉，就与课本电路相同，故多了的一根导线是b。
故答案为：（1）0～15V；（2）1.14；（3）b。
3．（2024秋 路桥区期末）为测定小灯泡的额定功率，小柯利用电压恒为3伏的电源、滑动变阻器、标有“2.5V”的小灯泡等器材，按图甲方式连接电路进行实验。
（1）闭合开关，小柯将滑动变阻器的滑片移到某一位置后，观察到电压表示数为2.2V，为了使小灯泡正常发光，需将滑动变阻器的滑片向 　A　 （选填“A”或“B”）端移动。
（2）根据图乙可知，该小灯泡的额定功率为 　0.625　 W。
（3）小柯做完实验，断开开关，整理器材时发现电压表指针如图丙所示，则小柯计算得到的小灯泡额定功率相比于真实值 　偏小　 （选填“偏大”“相等”或“偏小”）。
【答案】（1）A；（2）0.625；（3）偏小。
【解答】解：（1）闭合开关，滑动变阻器滑片移动到某一位置后，电压表示数为2.2V，小于小灯泡的额定等于2.5V，要使小灯泡正常发光，就要增大小灯泡两端的电压，减小滑动变阻器两端的电压，由串联电路的分压规律可知，就要减小滑动变阻器接入的电阻阻值，由甲图可知减小滑动变阻器接入的电阻阻值，滑片应向左移动；
（2）从图像乙可知，小灯泡在额定电压U额＝2.5V时，电流I＝0.25A，
小灯泡的额定功率P＝IU额＝0.25A×2.5V＝0.625W；
（3）做完实验，断开开关，整理器材时发现电压表指针如图丙，电压表使用时没有调零，指针在零刻度线的右侧，这样测量的电压U额比实际值偏小，电流I也偏小，由额定功率P＝IU额知，测量的额定功率的值比实际值偏小。
故答案为：（1）A；（2）0.625；（3）偏小。
4．（2024秋 鹿城区期末）图甲电路中电源电压为6V，小灯泡上标有“2.5V”字样。小明将电路连接完整后，测定小灯泡电功率，测得实验数据如表：
实验次数 1 2 3
电压U/V 1.5 2.5 3.0
电流I/A 0.15 0.23
小灯泡亮度 较暗 正常 较亮
（1）请画线代替导线，将图甲中的电路实物图连接完整。
（2）第1次实验后电压表示数为1.5V，接下来测定小灯泡的额定功率，应进行的操作是 　向左移动滑动变阻器的滑片P，使电压表发示数为2.5V　 。
（3）第2次实验电流表数据如图乙所示，则小灯泡的额定功率是 　0.5W　 。
（4）本实验中可选择的滑动变阻器规格为 　CD　 。（可多选）
A.“10Ω 0.5A”
B.“20Ω 0.5A”
C.“30Ω 1A”
D.“50Ω 1A”
【答案】（1）见解答；（2）向左移动滑动变阻器的滑片P，使电压表的示数为2.5V；（3）0.5W；（4）CD。
【解答】解：（1）电压表并联在小灯泡两端，电流从正接线柱流入，不接线柱流程，从表中实验数据，电压表所选量程0～3V，连接电路实物图如下：
（2）第1次实验后电压表示数是1.5V，接下来要测定小灯泡的额定功率，要使小灯泡两端的电压为额定电压2.5V，就要调节滑动变阻器分得较小的电压，减小滑动变阻器接入的电阻阻值，故接下来的阻值是，向左移动滑动变阻器的滑片P，使电压表的示数为2.5V；
（3）图乙总电流表的量程是00.6A，分度值是0.02A，电流表的示数I＝0.2A，
小灯泡的额定功率P额＝IU额＝0.2A×2.5V＝0.5W；
（4）实验1中，电路中的电流最小，此时滑动变阻器接入的电阻最大，故选择CD。
故答案为：（1）见解答；（2）向左移动滑动变阻器的滑片P，使电压表的示数为2.5V；（3）0.5W；（4）CD。
5．（2024秋 余姚市期末）某校学习小组在老师的指导下探究电流通过导体时产生热量大小跟什么因素有关。实验器材如图所示，两个透明容器中密封着等量空气，U形管中液面最初相平，两个密闭容器中都有一段电阻丝。
（1）实验中通过观察U形管的液面高度变化来反映电流通过导体时产生热量的大小，这种方法在科学上称为 　转换法　 。
（2）图甲电路通电一段时间后，若发现右侧U形管液面高度几乎不变，已知电路正常，则出现该现象的原因可能是 　右侧U形管漏气　 。
（3）将装置调整后重新开始实验，一段时间后实验现象如图甲所示，则实验结论是 　当电流大小和通电时间相同时，电流通过导体时产生热量大小随电阻增大而增大　 。
（4）将3个电阻按照如图乙所示方式连接，替换图甲中的装置连接到电路中，重新进行实验。在通电时间相同的情况下，观察U形管中液面的高度变化，该实验探究的是电流通过导体时产生热量的大小跟 　电流大小　 因素的关系。
【答案】（1）转换法；（2）右侧U形管漏气；
（3）当电流大小和通电时间相同时，电流通过导体时产生热量大小随电阻增大而增大；
（4）电流大小。
【解答】解：（1）电流通过导体产生热量的多少不能直接观察，但液体温度的变化可以通过液面高度差的变化来反映，这种研究方法叫转换法；
（2）通电一段时间后，若发现图甲中右侧U形管的液面高度几乎不变，出现该现象的原因可能是右侧U形管漏气；
（3）由甲图可知，两段阻值不同的电阻丝串联，通过两电阻丝的电流相同、通电时间相同，由焦耳定律可知，由Q＝I2Rt可知，在电路和通电时间相同时，右侧电阻较大，产生的热量较多，密闭空气吸收热量后，体积膨胀，右侧气体膨胀更大所以右侧中的液面较高，故可得：当电流大小和通电时间相同时，电流通过导体时产生热量大小随电阻增大而增大；
（4）在乙装置中一个5Ω的电阻与两个5Ω的电阻并联后再串联，根据串联电路的电流特点可知，B端两个电阻的总电流和左端的电阻电流相等，即I右＝I左，两个5Ω的电阻并联，根据并联电路的电流特点知I右＝I1+I2，两电阻阻值相等，则支路中电流相等，I1＝I2，所以右边容器中的通过电阻的电流是左侧通过电流的一半，故探究的是电流通过导体时产生热量的大小跟电流大小的关系。
故答案为：（1）转换法；（2）右侧U形管漏气；
（3）当电流大小和通电时间相同时，电流通过导体时产生热量大小随电阻增大而增大；
（4）电流大小。
6．（2025春 江北区校级期末）小金同学欲测量一只小灯泡的额定功率。器材如下：待测小灯泡（额定电压为2.5V）、电源（电压约6V左右）、电流表、电压表、滑动变阻器、开关、导线若干。
请回答：
（1）如图中所示是小金尚未连接完整的电路，请用笔画线代替导线在原图上补全。
（2）当小灯泡正常发光时，电流表示数如图乙所示，小灯泡的额定功率为 　0.85　 W。
（3）下面是小金同学在没有电流表的情况下测定电功率的几种方案。
方案一：如图丙，步骤①将开关S1闭合，S2与a接线柱接通，移动滑动变阻器滑片，使电压表的示数为U额；步骤②滑动变阻器滑片位置保持与步骤①中相同，将开关S1闭合，S2与b接线柱接通，调节电阻箱Rx使电压表的示数保持U额，记录此时电阻箱的阻值为Rx1，计算小灯泡的额定功率为P额。
该方案中主要用到的科学方法是 　C　 （填字母）。
A.控制变量法
B.类比法
C.等效替换法
D.累积法
方案二：如图丁，步骤①将开关S1闭合，S2、S3断开，P滑至最左端，读出电压表示数U0；步骤②将开关S1、S2闭合，S3断开，移动滑动变阻器滑片，使电压表的示数为U额；步骤③滑动变阻器滑片位置保持与步骤②中相同，并将开关S1、S3闭合，S2断开，读出电压表示数U1；计算小灯泡的额定功率P额＝ 　。　 （用字母U0、U额、U1、R0表示）。
【答案】（1）见解析；（2）0.85；（3）C；。
【解答】解：（1）正确的连接应为：将电源，开关、滑动变阻器、电流表串联在电路中，电压表并联在灯泡两端（注意两表的正负极），如图所示：
（2）由图可知，电流表选用小量程，分度值为0.02A，示数为0.34A，小灯泡的额定功率为：P＝UI＝2.5V×0.34A＝0.85W；
（3）方案一：
当开关S2与b接线柱接通且电压表示数保持U额时，电阻箱阻值Rx1等于灯泡正常发光时的电阻；小灯泡的额定功率计算公式为：P额。该方案中主要用到的科学方法是等效替换法，
故选：C。
方案二：
步骤①将开关S1闭合，S2、S3断开，P滑至最左端，读出电压表示数U0，此时电压表测电源电压；
步骤③滑动变阻器滑片位置保持与步骤②中相同，并将开关S1、S3闭合，S2断开，电压表测电阻R0两端电压，读出电压表示数U1，
此时R0与滑动变阻器串联，根据串联电路电压特点，滑动变阻器两端电压U滑＝U0﹣U1，此时电路中的电流IR0，
滑动变阻器接入电路的电阻为：R滑；
步骤②将开关S1、S2闭合，S3断开，移动滑动变阻器滑片，使电压表的示数为U额；此时滑动变阻器与灯泡串联，根据串联电路电压特点，滑动变阻器两端电压U′滑＝U0﹣U额，此时电路中的电流I，此电流即为灯泡的额定电流，所以灯泡的额定功率为：P额＝U额I。
故答案为：（1）见解析；（2）0.85；（3）C；。
7．（2024秋 义乌市校级期末）宾宾同学利用如图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，此时电路中存在的故障可能是：　灯泡断路　 ；
（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U﹣I图象如图3所示，则小灯泡的额定功率是 　0.75　 W。
（3）他做完以上实验后，又想测出一个未知电阻Rx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（R0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时，电流表的示数为I1。
②再闭合开关S2后，电流表的示数为I2。
③请写出未知电阻Rx的阻值表达式：Rx＝ 　　 （用I1、I2和R0表示）。
（4）在图1中滑动变阻器滑片移动过程中，电路消耗的总功率、小灯泡的功率随电流变化如图5所示，请判断随电流增大，滑动变阻器的功率大小变化是 　先增大，后减小为0　 。
【答案】（1）灯泡断路；（2）0.75；（3）；（4）先增大，后减小为0。
【解答】解：（1）由图2知，电流表示数为0，电路可能断路，电压表示数为电源电压，则电压表与电源连通，故此时电路中存在的故障可能是：灯泡断路。
（2）根据小灯泡U﹣I图象可知，灯在额定电压下的电流为0.3A，则小灯泡的额定功率是：
P＝U灯I灯＝2.5V×0.3A＝0.75W；
（3）③在①中，只闭合开关S1时，两电阻串联，电流表测电路中的电流，电流表的示数为I1。在②中，只有R0工作，电流表测量电路的电流，电流表的示数为I2。根据串联电阻的规律及欧姆定律，两次实验中电源电压为U＝I2R0＝I1（R0+Rx）
未知电阻Rx的阻值表达式为；
（4）电路消耗的总功率P总＝P滑+P灯，则变阻器的功率为P滑＝ P总﹣P灯，从图5可知，在电流变大的过程中，P总和P灯的差先变大后减小为0，故滑动变阻器的功率大小变化是先增大，后减小为0。
故答案为：（1）灯泡断路；（2）0.75；（3）；（4）先增大，后减小为0。
8．（2024秋 越城区期末）科学兴趣小组在探究“电热丝产生的热量与电阻的定量关系”时，连接了如图甲所示电路，其中电热丝接在有机玻璃盒内，盒内装有一定质量的煤油和电子温度计，盒外用优质保温材料包裹（如图乙）。已知电源电压为6V，开关、电流表、秒表各1个，可供选择的电热丝有3Ω、6Ω、9Ω、12Ω、15Ω各1个，另有两种规格的滑动变阻器可供选择：R1（10Ω，1A）和R2（20Ω，0.6A）。
实验过程如下：
①将阻值为3Ω的电热丝接入有机玻璃盒内，读出电子温度计的示数t1。
②闭合开关，移动滑片，使电流表示数为0.4A，读出通电100s后电子温度计的示数t2，计算出煤油升高的温度Δt。
③断开开关，待电子温度计示数重新降到t1时，换用不同阻值的电热丝R重复操作②。整理数据并绘制图像如图丙。请回答下列问题：
（1）本实验应选用滑动变阻器 　R2 （选填“R1”或“R2”）。
（2）实验通过观察 　煤油升高的温度　 来判断电热丝产生的热量多少。
（3）根据图丙信息，可以得出的结论是：　在电流和通电时间一定时，电阻越大，产生的热量越多　 。
（4）与图丁实验电路相比，采用图甲电路有哪些优点与不足 　图甲不能直观的进行对比　 （各写一点）。
【答案】（1）R2；（2）煤油升高的温度；（3）在电流和通电时间一定时，电阻越大，产生的热量越多；（4）图甲不能直观的进行对比。
【解答】解：（1）当电流是0.4A时，总电阻R15Ω，此时滑动变阻器的阻值Rp＝R﹣R0＝15Ω﹣3Ω＝12Ω，故选用滑动变阻器R2合适；
（2）实验通过观察煤油升高的温度来判断电热丝产生的热量多少，体现了转换法；
（3）根据图丙信息可知，Δt与R成正比，说明其它因素不变时，电阻阻值越大，煤油温度变化越大，即产生的热量越多，故可得结论：在电流和通电时间一定时，电阻越大，产生的热量越多；
（4）图丁实验，两个不同阻值的电阻串联，故可以直观进行对比，图甲不能直观的进行对比。
故答案为：（1）R2；（2）煤油升高的温度；（3）在电流和通电时间一定时，电阻越大，产生的热量越多；（4）图甲不能直观的进行对比。
9．（2024秋 德清县期末）在“测量小灯泡额定功率”实验中，小德按图甲所示电路进行实验。
（1）用如图甲所示的电路测量额定电压为2.5伏的小灯泡L1的额定功率，实验时闭合开关发现灯泡L1不亮，为初步判断原因，接下来最合理的操作是 　C　 。
A.更换小灯泡
B.检查电路是否短路
C.观察电流表和电压表的示数
（2）排除故障后，调节变阻器，使电压表读数为2.5伏时，电流表示数如图乙所示，则小灯泡L1的额定功率P1为 　0.7　 瓦。
（3）小德根据多次实验数据画出了如图丙所示的图像，小德分析图丙后得到了小灯泡L1的电流与其两端的电压并不成正比的结论，原因是小灯泡L1的电阻可能与 　温度　 有关。
（4）小德想比较另一个额定电压为2.5伏的小灯泡L2的额定功率P2与小灯泡L1的额定功率P1的大小关系，他断开开关，保持滑动变阻器滑片位置不变，用L2替换L1，闭合开关后，发现电压表示数为2.3伏。依据上述现象，可推断出P1　＜　 P2（选填“＞”、“＝”或“＜”），他继续完成了P2的测量后，验证了推断。
【答案】（1）C；（2）0.7；（3）温度；（4）＜。
【解答】解：（1）闭合开关，灯泡不亮，可能是电路存在断路或灯泡短路或电路电流太小（导致灯泡功率太小不足以使灯泡发光），灯泡不亮，应先观察电流表，看电流表是否有示数，判断电路是否存在断路，故选：C；
如果电流表有示数，应调节滑动变阻器滑片，看灯泡是否能发光；
如果电流表无示数，再观察电压表有无示数，若电压表也无示数，可能电路存在断路，若电压表有示数且接近电源电压，可能灯泡断路；
（2）排除故障后，调节变阻器，使电压表读数为2.5V时，电流表示数如图乙所示，电流表选用小量程，分度值0.02A，其示数为0.28A，则小灯泡L1的额定功率为：
P1＝U1I1＝2.5V×0.28A＝0.7W；
（3）由图丙可知，当灯泡两端电压增大，通过灯泡的电流也增大，根据P＝UI可知，灯泡实际功率变大，温度升高，灯丝的电阻随温度的升高而增大，因此小灯泡L1的电流与其两端的电压并不成正比；
（4）电路电源电压不变，电压表示数由2.5V降为2.3V，由串联电压规律知滑动变阻器两端的电压增加0.2V，滑动变阻器接入电路的阻值不变，根据欧姆定律可知电路电流增加，由欧姆定律可知，电路总电阻减小，则电压表并联的电阻减小，即灯泡L2的阻值小于灯泡L1的阻值，两灯泡的额定电压相同，由P得P1＜P2。
故答案为：（1）C；（2）0.7；（3）温度；（4）＜。
10．（2024秋 衢州期末）在测量小灯泡电功率的实验中，小科准备了以下器材：电源电压恒为4.5V，小灯泡（额定电压为2.5V、正常发光时电阻约10Ω），滑动变阻器（最大阻值为20Ω）。
（1）用笔画线代替导线，将图甲实物连接完整（在答卷上作答）。要求：当滑动变阻器的滑片向左移动时，灯泡变亮。
（2）正确连接如图电路后，闭合开关发现灯泡不亮，电压表、电流表均有示数。接下来应该 　C　 。
A.检查小灯泡是否短路
B.检查滑动变阻器是否断路
C.移动滑动变阻器的滑片P
D.将滑动变阻器换成最大阻值为5欧
（3）小科多次测量，根据电压表和电流表示数，绘制成图乙所示的I﹣U 关系图像。根据图像可知小灯泡的额定功率是 　0.5　 W。
（4）当滑片P滑到某一位置，电压表示数为2.2V，但忘记读出电流表示数。此时小灯泡的实际电功率为多大？小科的解法：，，小敏的解法：从乙图读出2.2V对应的电流值约为0.18A，P＝UI＝2.2V×0.18A＝0.396W。谁的解法错误？请说明原因：　小科的解法错误，因为灯丝的电阻随温度的变化而变化　 。
【答案】（1）见解答图；（2）C；（3）0.5；（4）小科的解法错误，因为灯丝的电阻随温度的变化而变化。
【解答】解：（1）当滑动变阻器的滑片向左移动时，灯泡变亮，说明电路中电流变大，滑动变阻器阻值变小，故滑动变阻器选用左下接线柱与开关串联在电路中，如下图所示：
；
（2）正确连接如图电路后，闭合开关发现电压表、电流表均有示数，说明电路是通路，且灯泡没有短路，灯泡不亮，说明灯泡实际功率太小，因此接下来应该移动滑动变阻器的滑片P，观察灯泡是否发光，故选：C；
（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0.2A，则小灯泡额定功率为：
PL＝ULIL＝2.5V×0.2A＝0.5W；
（4）不同电压下，灯泡实际功率不同，温度不同，灯丝的电阻随温度的变化而变化，因此小科的解法错误。
故答案为：（1）见解答图；（2）C；（3）0.5；（4）小科的解法错误，因为灯丝的电阻随温度的变化而变化。
11．（2024秋 奉化区期末）小科用如图所示的实验装置探究“电流通过导体产生的热量与电阻的关系”，甲、乙两个完全相同的玻璃瓶内有阻值分别为R甲、R乙的电阻丝（R甲＞R乙），瓶中插入温度计a、b。
（1）选择比热容较 　小　 的液体作为被加热物体，实验现象会更加明显。
（2）在开关闭合前，滑动变阻器P要处于 　B　 位置（选填“A”或“B”）。
（3）实验过程中，小科根据 　温度计升高的示数　 来判断电阻丝产生热量的多少。
（4）实验一段时间后，请你根据所学知识预测可能观察到的现象 　温度计a升高的示数大　 。
【答案】（1）小； （2）B； （3）温度计升高的示数；（4）温度计a升高的示数大。
【解答】解：（1）选择比热容较小的液体作为被加热物体，当吸热相同的热量时，质量相同的液体，根据Q＝cmΔt可知，比热容小的升温高，实验现象会更加明显。
（2）在开关闭合前，为保护电路，变阻器连入电路的电阻应最大，应滑动变阻器P要处于B位置；
（3）根据转换法，实验过程中，小科根据温度计升高的示数来判断电阻丝产生热量的多少。
（4）两电阻串联，通过的电流和通电时间相同，实验一段时间后，已知R甲＞R乙，根据Q＝I2Rt可知，故甲电阻丝产生热量多，由转换法，温度计a升高的示数大。
故答案为：（1）小； （2）B； （3）温度计升高的示数；（4）温度计a升高的示数大。
12．（2024秋 嘉兴期末）兴趣小组的同学在研究“电流通过导体产生热量的多少与哪些因素有关”时，制作了如图甲所示的实验装置：双层有机玻璃盒（中间填充泡沫），内有电阻丝、水和温度传感器。
（1）图甲中的容器采用双层有机玻璃盒，且填充泡沫，这样做的目的是减少实验过程中的 　热量　 散失。
（2）请用笔画线代替导线，帮兴趣小组同学将图乙中的电路连接完整。
（3）在两个双层有机玻璃盒内装入等质量的水，密封后闭合开关，记录容器中的水温变化和通电时间，对记录的数据处理后绘制成图像丙，其中R1＞R2。根据图像，兴趣小组能得出的实验结论是 　电流与通电时间一定时，电阻越大，产生的热量越多　 。
【答案】（1）热量；（2）见解析图；（3）电流与通电时间一定时，电阻越大，产生的热量越多。
【解答】解：（1）图甲中的容器采用双层有机玻璃盒，且填充泡沫，起到绝热的性能，减少实验过程中的热量损失；
（2）滑动变阻器接入电路中时，滑片应该移到阻值最大处，故应该将滑动变阻器的右下接线柱与开关串联，如图所示：
（3）串联电路电流相等，由图丙可知，加热相同时间，R1的温度变化大，由Q＝cmΔt可知，R1所在容器产生的热量多，可得出结论：电流与通电时间一定时，电阻越大，产生的热量越多。
故答案为：（1）热量；（2）见解析图；（3）电流与通电时间一定时，电阻越大，产生的热量越多。
13．（2024秋 浙江期末）做“测定小灯泡的电功率”实验时，小明设计了如图所示的电路，已知电源电压为3V，小灯泡上标有“2.5V”字样，滑动变阻器规格为“25Ω　0.5A”。
序号 ① 电流/A 功率/W 灯泡亮度变化
1
2
3
（1）右上实验记录表中①所在的方格内应补写的科学量是　电压　 。
（2）闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，当观察到　电压表的示数为2.5V　 时，可以判断此时小灯泡正常发光。
（3）连接好电路，小明将滑动变阻器滑片P移到A端，闭合开关，发现小灯泡不亮，他仔细检查电路中各元件的工作状态，发现电路既不断路，又不短路，则小灯泡不亮的原因是　滑动变阻器电阻过大，小灯泡两端电压过小，小灯泡的实际功率过小　 。
（4）实验中，小明将滑片从阻值最大处移至阻值最小处，记录多组电压表和电流表的数据后，描绘出如图所示的I﹣U图像。若图中阴影部分面积表示电压为U1的情况下，灯泡消耗的实际功率的大小，请将表示此时滑动变阻器所消耗的电功率的区域涂黑。
【答案】（1）电压；
（2）电压表示数等于2.5V；
（3）滑动变阻器电阻过大，小灯泡两端电压过小，小灯泡的实际功率过小；
（4）。
【解答】解：（1）做“测定小灯泡的功率”实验时，由P＝UI可知，需要测量灯泡两端的电压和电路中的电流，则录表中①所在的方格内应补写的科学量是电压。
（2）灯泡的额定电压2.5V，因为灯泡在额定电压下正常发光，所以当观察到电压表的示数为2.5V时，可以判断此时小灯泡正常发光。
（3）小明将滑动变阻器滑片P移到A端，闭合开关，发现小灯泡不亮，他仔细检查电路中各元件的工作状态，发现电路既不断路，又不短路，所以小灯泡不亮的原因可能是滑动变阻器连入电路阻值过大，灯泡能够分得的电压很小所致，小灯泡的实际功率过小。
（4）当滑片在阻值最小处时电路中的电流最大，电压表的示数最大，为电源电压，由图乙知此时电压表的示数为U0；
当电压为U1时，根据串联电路电压的规律知滑动变阻器两端的电压为
U滑＝U0﹣U1
电流与小灯泡的电流相同，由P＝UI知滑动变阻器的功率为
P滑＝U滑I＝（U0﹣U1）I
此时滑动变阻器所消耗的电功率的区域为：
故答案为：
（1）电压；
（2）电压表示数等于2.5V；
（3）滑动变阻器电阻过大，小灯泡两端电压过小，小灯泡的实际功率过小；
（4）。
14.某兴趣小组同学想要进一步探究电流通过导体所产生的热量与电阻、电流和时间的定量关系，按照如图1所示的实验装置（完整电路图如图2所示）进行实验，实验数据记录在表中。
组别 电阻R/Ω 电流I/A 煤油升高的温度℃ 煤油吸收的热量Q/ 通电时间t/s
1 R1＝5 1 7.3 2500 500
2 R2＝10 1 14.4 5000 500
3 R3＝5 ▲ 1.8 625 500
4 R1＝5 1 3.6 1250 250
（1）第三次数据记录电流表的示数如图3，大小为 　0.5　 A。
（2）实验中选用煤油作为吸热物质的主要原因是煤油的 　比热容　 较小，温度变化更明显，实验现象更直观。
（3）结合第1、3组数据，可以得出的结论是 　在电阻和通电时间相同时，电流通过导体所产生的热量与
电流的平方成正比　 。
（4）焦耳当时也做了类似的实验，但是误差较大，本实验在哪些方面使实验的结论更趋于精准？答：　采用双层保温杯，减小了热损失　 （列举一点）。
【答案】（1）0.5；（2）比热容；（3）在电阻和通电时间相同时，电流通过导体所产生的热量与电流的平方成正比；（4）采用双层保温杯，减小了热损失。
【解答】解：（1）第三次数据记录电流表的示数如图3，电流表选用小量程，分度值为0.02A，大小为0.5A。
（2）实验中选用煤油作为吸热物质的主要原因是煤油的比热容较小，相同条件下，煤油温度变化更明显，实验现象更直观。
（3）结合第1、3组数据可知，第1次实验电流是第3次的2倍，在电阻和通电时间相同的条件下，第1次实验煤油吸收的热量是第3次实验吸热的4倍，可以得出的结论是在电阻和通电时间相同时，电流通过导体所产生的热量与电流的平方成正比。
（4）本实验使实验的结论更趋于精准的措施：采用双层保温杯，减小了热损失。
故答案为：
（1）0.5；（2）比热容；（3）在电阻和通电时间相同时，电流通过导体所产生的热量与电流的平方成正比；（4）采用双层保温杯，减小了热损失。
15.图甲是小科“测量灯泡的电功率”实验的电路图，图乙是即将连接完成的实验电路。其中电源为四节新的干电池，灯泡的额定电压为4V，灯丝的电阻约为10Ω，滑动变阻器标有“20Ω　1 A”的字样。
（1）对照电路图，用笔画线代替导线，将实物图乙中未完成的部分连接好。
（2）小科刚闭合电路的开关，就出现灯泡很亮的现象，此时电压表示数为5V。请指出他操作上的错误：　滑动变阻器滑片未移到最大阻值处　 。
（3）实验中，当灯泡正常发光时，电流表示数如图丙所示，则该灯泡的额定功率为　1.2　 W。
（4）小科移动滑动变阻器的滑片，使灯泡两端的电压为2V，此时电流为0.18A，电压表示数与电流示数的比值与灯泡正常发光时不同。请帮他解释产生这个现象的原因：　灯泡的电阻随温度变化而变化　 。
【答案】（1）；
（2）滑动变阻器滑片未移到最大阻值处；
（3）1.2；
（4）灯泡的电阻随温度变化而变化。
【解答】解：（1）将电压表并联在灯泡两端；滑动变阻器上下各选一个接线柱与灯泡串联在电路中，如图所示：
；
（2）闭合电路的开关，灯泡很亮，此时电压表示数为5V，说明电路中的电流较大，由可知电路的总电阻较小，变阻器的连入电路的电阻较小，滑动变阻器滑片未移到最大阻值处；
（3）由图丙可知，电流表选用0～0.6A的量程，分度值0.02A，其示数为0.3A，则小灯泡额定功率为PL＝ULIL＝4V×0.3A＝1.2W；
（4）移动滑动变阻器的滑片，使灯泡两端的电压为2V，此时电流为0.18A，由P＝UI可知灯泡的功率较小，灯泡的亮度较暗，灯泡的电阻与温度有关，灯丝的温度较低，电阻较小，由欧姆定律可知电压表示数与电流示数的比值与灯泡正常发光时不同。
故答案为：
（1）；
（2）滑动变阻器滑片未移到最大阻值处；
（3）1.2；
（4）灯泡的电阻随温度变化而变化。
16.小林同学想探究小灯泡的额定功率，他发现小灯泡上标有“2.5V”的字样，其他都模糊不清了。
（1）如图甲所示是他连接的电路图，经检查发现电路接线有误，只需做一处改动就可以进行实验。请在错的导线上打“×”，并改正；
（2）正确连接电路后，闭合开关，发现小灯泡不亮。小林观察到两电表的示数情况是　电流表无示数、电压表有明显的偏转　 ，由此判断故障是小灯泡断路；
（3）当电压表的示数为2.5V时，电流表的示数如图乙所示，则该小灯泡的额定功率为　0.6　 W；
（4）他还进一步设计出了只有电流表没有电压表来解决这个问题的方法，其电路如图丙所示，R0＝5Ω，其中关键的一步是必须调节滑动变阻器，使电流表A2的示数为　0.5　 A时，再读出电流表A1的示数，才能计算小灯泡的额定功率。
【答案】（1）；（2）电流表无示数、电压表有明显的偏转；（3）0.6；（4）0.5。
【解答】解：（1）原电路图中，电压表接在灯泡与滑动变阻器串联电路两端，电压表连接错误，电压表应与灯泡并联，电路图如下图所示：
；
（2）由题意知道，正确连接电路，闭合开关，发现小灯泡不亮，且判断故障是小灯泡断路，说明电路没有电流，所以电流表应是无示数，电压表测量的是电源电压，电压表有明显的偏转，示数应接近电源电压；
（3）当电压表的示数为2.5V时，电流表的示数如图乙所示，电流表量程是0～0.6A，分度值是0.02A，电流表示数是0.24A，则小灯泡的额定功率为P＝U额I＝2.5V×0.24A＝0.6W；
（4）要使小灯泡正常发光，则并联电路两端的电压为2.5V，则通过定值电阻的电流为：
，即电流表A2的示数为0.5A。
故答案为：（1）；（2）电流表无示数、电压表有明显的偏转；（3）0.6；（4）0.5。
17.为了测量小灯泡的电功率，小庆进行了如下实验。电源电压为3V，小灯泡上标有“2.5V”的字样。
（1）用笔画线代替导线将图甲中的实物图连接完整。要求：滑动变阻器的滑片在最左端时阻值最大；
（2）闭合开关，调节滑片到某一位置时，电压表示数如图乙所示，要测量小灯泡的额定功率，应将滑片向　右　 （选填“左”或“右”）移动；
（3）改变滑片的位置，测出多组电流和电压的数据，画出了如图丙所示的图像。由图像可知，小灯泡的额定功率为　0.5W　 ；
（4）小庆分析图像发现，随着电压的升高，小灯泡的电阻在变化，小庆认为电阻变化是测量误差引起的。他和同学们讨论后认为这个猜想是错误的，理由是　灯丝的电阻受温度的影响　 。
【答案】（1）；
（2）右；
（3）0.5W；
（4）灯丝的电阻受温度的影响。
【解答】解：（1）测量小灯泡的电功率时，滑动变阻器与小灯泡串联，电压表与小灯泡并联，由于小灯泡上标有“2.5V”的字样，则电压表的3V接线柱与小灯泡右端相连；滑动变阻器的滑片在最左端时阻值最大，则滑动变阻器的右下接线柱与小灯泡右端相连，如下图所示：
（2）由图乙可知，电压表使用0﹣3V量程，分度值0.1V，示数为2.2V，小于小灯泡的额定电压2.5V。要测量额定功率，需增大小灯泡两端的电压。根据串联电路分压原理，滑动变阻器两端电压应减小，即滑动变阻器接入电路的电阻应减小，所以应将滑片向右移动，使滑动变阻器接入电路的电阻变小，从而小灯泡两端电压增大到2.5V；
（3）由丙图可知，当小灯泡两端电压为2.5V时，通过小灯泡的电流为0.2A，则小灯泡的额定功率P＝UI＝2.5V×0.2A＝0.5W；
（4）由于灯丝的电阻受温度的影响，随着电压的升高，小灯泡的实际功率增大，小灯泡的亮度增大，则灯丝的温度升高，小灯泡的电阻发生变化。
故答案为：
（1）；
（2）右；
（3）0.5W；
（4）灯丝的电阻受温度的影响。
18.如图甲为测量小灯泡的电功率实验的电路实物图，其中电源电压为7V恒定不变，小灯泡的额定电压为2.5V。
请回答：
（1）请用笔画线代替导线将图甲电路连接完整（要求滑动变阻器滑片向左移动时灯泡变亮）。
（2）闭合开关，移动滑片，使小灯泡正常发光，此时电流表示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率为 　0.75　 W。
（3）实验中滑动变阻器的最大阻值不能小于 　15　 Ω。
（4）如图丙是只用电压表就能测量额定电压为U额的小灯泡额定功率的电路图。其中电源电压恒定，R0为已知阻值的定值电阻。在完成“闭合S和S1，断开S2，移动滑动变阻器滑片P，使电压表示数为U额''的实验操作后，下一步的操作是 　闭合S和S2，断开S1，滑动变阻器位置不变，读出电压表示数U1 。
【答案】（1）见解答图；（2）0.75 （3）15；（4）闭合S和S2，断开S1，滑动变阻器位置不变，读出电压表示数U1。
【解答】解：（1）滑动变阻器采用“一上一下”的连接方式接入电路，且与小灯泡串联，滑动变阻器滑片向左移动时灯泡变亮，即接入电阻变小，故滑动变阻器应选A接线柱，电路连接如图所示：
（2）电流表接在0～0.6A量程，分度值为0.02A，故读数为0.3A，根据P＝UI可求小灯泡的额定功率为P额＝U额I额＝2.5V×0.3A＝0.75W；
（3）灯泡正常发光，滑动变阻器两端的电压为U滑＝U﹣U额＝7V﹣2.5V＝4.5V；
实验中滑动变阻器的最大阻值不能小于：
R滑15Ω；
（4）根据P＝UI知要测量小灯泡的额定功率，需要测量出小灯泡的额定电压和额定电流，由于电压表只能测量电压，要想测量小灯泡的额定电流，需要使小灯泡与定值电阻串联，当小灯泡正常发光时通过定值电阻的电流与小灯泡的电流相同，故步骤为：
①闭合S和S1，断开S2，移动滑动变阻器滑片P，使电压表示数为U额；
此时电压表测小灯泡两端的电压，让小灯泡正常发光；
②闭合S和S2，断开S1，滑动变阻器位置不变，读出电压表示数U1；
此时电压表测待测电阻和灯泡两端的电压，不能移动滑动变阻器的滑片，是为了保证小灯泡正常发光，定值电阻两端电压为U0＝U1﹣U额，
小灯泡的额定电流为：I额；
小灯泡的额定功率为：P额＝U额I额。
故答案为：（1）见解答图；（2）0.75 （3）15；（4）闭合S和S2，断开S1，滑动变阻器位置不变，读出电压表示数U1。
19.小科在验证“电阻丝产生的热量与电阻、电流及通电时间的关系”时，采用了一种“变色测温贴”（产品介绍如图甲所示），常温下将测温贴贴在电阻上，并连接如图乙所示的实验电路，闭合开关，记录测温贴变色所用的时间。断开开关，待测温贴？，调节滑动变阻器，闭合开关，继续测量测温贴变色所用时间，所得结果如表：
实验序号二 变色所用的时间/s
R1 R2
1 9 18
2 12 24
3 21 42
（1）题干中“？”处应填　恢复常温　 。
（2）根据表中数据可知，从实验1到实验3滑动变阻器滑片是向　左　 移动的。
（3）考虑电阻散热，不同电阻使测温贴升高相同温度时，实际消耗的电能是不同的。因此在烧开水时，从节约用电角度考虑应选择下列哪种电热水壶？　B　 。
A.“220V，1000W”
B.“220V，1500W”
（4）从安全角度考虑，家庭电路中大功率用电器使用更粗导线的原因是：　家庭电路中大功率用电器工作时电流较大，根据Q ＝ I2Rt可知，在通电时间和电阻一定时，电流越大，产生的热量越多。如果导线电阻较大，产生的热量过多，容易引发火灾等安全事故。而更粗的导线电阻较小，根据上述公式，在相同电流和通电时间下，产生的热量较少，能减少因导线发热而引发的安全隐患，所以家庭电路中大功率用电器要使用更粗的导线　 。
【答案】（1）恢复常温；（2）左；（3）B；（4）家庭电路中大功率用电器工作时电流较大，根据Q ＝ I2Rt可知，在通电时间和电阻一定时，电流越大，产生的热量越多。如果导线电阻较大，产生的热量过多，容易引发火灾等安全事故。而更粗的导线电阻较小，根据上述公式，在相同电流和通电时间下，产生的热量较少，能减少因导线发热而引发的安全隐患，所以家庭电路中大功率用电器要使用更粗的导线。
【解答】解：（1）要验证电阻丝产生的热量与电阻、电流及通电时间的关系，需要保证每次实验开始时，测温贴的初始状态相同，所以要等测温贴恢复到常温，才能进行下一次实验。
（2）从实验数据可以看出，R1和 R2变色所用时间都在增加，说明它们产生热量的速度变慢了。根据Q ＝ I2Rt，在电阻和通电时间不变的情况下，产生热量变慢是因为电流变小了。而在图乙电路中，滑动变阻器与 R1、R2 串联，要使电流变小，需要增大滑动变阻器接入电路的电阻，所以滑片应向左移动。
（3）根据W＝Pt，在烧开相同质量的水（即需要吸收相同的热量）的情况下，功率越大，所用时间越短。因为考虑电阻散热，不同电阻使测温贴升高相同温度时，实际消耗的电能不同，而功率大的用电器在相同时间内产生的热量多，散热时间相对较短，散失的热量相对较少，所以从节约用电角度考虑，应选择功率大的电热水壶。
（4）家庭电路中大功率用电器工作时电流较大，根据Q ＝ I2Rt可知，在通电时间和电阻一定时，电流越大，产生的热量越多。如果导线电阻较大，产生的热量过多，容易引发火灾等安全事故。而更粗的导线电阻较小，根据上述公式，在相同电流和通电时间下，产生的热量较少，能减少因导线发热而引发的安全隐患，所以家庭电路中大功率用电器要使用更粗的导线。
故答案为：（1）恢复常温；（2）左；（3）B；（4）家庭电路中大功率用电器工作时电流较大，根据Q ＝ I2Rt可知，在通电时间和电阻一定时，电流越大，产生的热量越多。如果导线电阻较大，产生的热量过多，容易引发火灾等安全事故。而更粗的导线电阻较小，根据上述公式，在相同电流和通电时间下，产生的热量较少，能减少因导线发热而引发的安全隐患，所以家庭电路中大功率用电器要使用更粗的导线。
20.小明设计了一款恒温电热水壶，工作原理如图甲所示：连有撑杆的搭钩可绕0点转动，撑杆下端与水平的双金属片接触，搭钩左侧搭在铁质锁扣上，锁扣由弹簧拉紧固定，此时触点b与c接触（如图甲）。闭合开关S，发热电阻R1工作，电热水壶给水加热，双金属片受热向上弯曲，撑杆受到向上的力，当水加热到沸腾时，搭钩刚好与锁扣脱离，弹簧带动锁扣和St向左运动，触点b与c分离，加热电路断开，触点b与a接触，保温电路处于工作状态。已知发热电阻R1阻值为22欧，保温电阻R2阻值为1100欧。
（1）将双金属片放置在水平位置，a端固定，均匀加热后平直的双金属片会发生弯曲（如图乙）。则图甲中双金属片的金属设计正确的应是图中的 　C　 。
A.
B.
C.
D.
（2）在220伏的电压下，电热水壶将一壶水加热到沸腾需要5分钟，求这段时间内发热电阻R1消耗的电能？
（3）某次保温电阻R2工作一段时间后断开S，当水冷却至室温时，双金属片恢复原状。重新闭合开关S，哪一电阻处于工作状态？结合工作原理图判断说明依据 　某次保温电阻R2工作一段时间后断开S，当水冷却至室温时，双金属片恢复原状，此时触点b与c接触；重新闭合开关S，发热电阻R1接入电路，电路处于加热状态　 。
【答案】（1）C；
（2）这段时间内发热电阻R1消耗的电能为6.6×105J；
（3）某次保温电阻R2工作一段时间后断开S，当水冷却至室温时，双金属片恢复原状，此时触点b与c接触；重新闭合开关S，发热电阻R1接入电路，电路处于加热状态。
【解答】解：（1）由图乙可知，平直的双金属片在均匀加热时都会受热膨胀，但是铜比铁膨胀的程度大；由题意可知，双金属片受热向上弯曲，因此双金属片上方是铁，下方是铜，故选：C；
（2）这段时间内发热电阻R1消耗的电能为：
W＝UItt5×60s＝6.6×105J；
（3）某次保温电阻R2工作一段时间后断开S，当水冷却至室温时，双金属片恢复原状，此时触点b与c接触；重新闭合开关S，发热电阻R1接入电路，电路处于加热状态。
故答案为：（1）C；
（2）这段时间内发热电阻R1消耗的电能为6.6×105J；
（3）某次保温电阻R2工作一段时间后断开S，当水冷却至室温时，双金属片恢复原状，此时触点b与c接触；重新闭合开关S，发热电阻R1接入电路，电路处于加热状态。
21.小科用如图1所示电路来测量小灯泡的电功率（部分实验器材的规格已标明）。
（1）用笔画线代替导线将图1电路连接完整，使滑片在最右端时接入电路的阻值最大。
（2）实验中，小科发现无论怎样调节滑动变阻器，两电表指针始终处于图2所示位置，则故障是　⑥　 之间发生断路（填序号）。
（3）故障排除后，小科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U﹣I图象如图3所示，所用滑动变阻器的规格是下列四个选项中的　C　 。
A.“5Ω 2A”
B.“20Ω 2A”
C.“25Ω 2A”
【答案】故答案为：（1）；
（2）⑥；（3）C。
【解答】解：（1）使滑片在最右端时接入电路的阻值最大，则变阻器左下接线柱连入电路中，如下所示：
（2）实验中，小科发现无论怎样调节滑动变阻器，两电表指针始终处于图2所示位置，电流表示数为0，则电路可能断路，而电压表示数为电源电压，电压表与电源连通，则故障是⑥之间发生断路。
（3）根据小灯泡U﹣I图象可知，当灯的电压为0.5V时，通过灯的电流为0.1A，由串联电路的规律及欧姆定律，变阻器连入电路的电阻为
R25Ω
选用25Ω 2A的滑动变阻器，故选：C。
故答案为：（1）；
（2）⑥；（3）C。
22.小明学习了焦耳定律表达式Q＝I2Rt之后很好奇，电流流过导体产生的热量与导体两端电压是否有关，在老师的指导下，完成了如下实验：
①取两只同型号的直流电动机（不计工作过程中电刷与换向器摩擦产生的热量），按如图方式连接，并且在每只电动机金属外壳的相同位置固定一个电子温度计，同时记录两支电子温度计的初始温度值。
②闭合开关，发现两只电压表示数相同，然后对电动机M1施加一个阻力，使其转动速度变慢，发现电压表V1示数变小，V2示数变大。
③维持V1、V2示数不变（U1＜U2），每隔30s记录一次温度计示数，记录数据T1、T2如表所示。
④换用其他两个同型号的直流电动机重复上述实验。
t（min） 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5
T1（℃） 17.8 18.4 19.0 19.5 20.0 20.7 21.2 21.6 21.9 22.2 22.4
T2（℃） 17.8 18.5 19.1 19.6 20.0 20.7 21.2 21.7 22.0 22.4 22.6
试回答下列问题：
（1）两个电动机采用串联连接方式的目的是 　保证电流大小和通电时间相等　 。
（2）小明分析了该实验，认为在电流相等，通电相同时间时U1＜U2，两个电动机（R相同）所产生的热量（由T1、T2体现）却基本相等。由此可得出结论是 　同型号的两只电动机，当电流相等、电压不等时，相同时间内产生的热量相等　 。
（3）从能量转化及功的角度分析，当电动机M1受到阻力转速变慢后，U1＜U2的原因是 　电动机工作时将电能转化为机械能和内能，M1转动较M2慢，M1获得的机械能小于M2，而它们的内能相等，所以相同时间内电流通过M1所做的功小于M2，依据W＝UIt可得U1＜U2 。
【答案】（1）保证电流大小和通电时间相等；
（2）同型号的两只电动机，当电流相等、电压不等时，相同时间内产生的热量相等；
（3）电动机工作时将电能转化为机械能和内能，M1转动较M2慢，M1获得的机械能小于M2，而它们的内能相等，所以相同时间内电流通过M1所做的功小于M2，依据W＝UIt可得U1＜U2。
【解答】解：（1）两个电动机采用串联连接方式，根据串联电流相等可知，控制了电动机通过的电流和通电时间相等；
（2）表格中同一时间，两个电动机金属外壳相同位置上固定的电子温度计的示数变化在误差范围内是相同的，说明同型号的两只电动机，当电流相等、电压不等时，相同时间内产生的热量相等；
（3）电动机工作时将电能转化为机械能和内能，M1转动较M2慢，M1获得的机械能小于M2，而它们的内能相等，所以相同时间内电流通过M1所做的功小于M2，依据W＝UIt可得U1＜U2。
故答案为：（1）保证电流大小和通电时间相等；
（2）同型号的两只电动机，当电流相等、电压不等时，相同时间内产生的热量相等；
（3）电动机工作时将电能转化为机械能和内能，M1转动较M2慢，M1获得的机械能小于M2，而它们的内能相等，所以相同时间内电流通过M1所做的功小于M2，依据W＝UIt可得U1＜U2。
23.小科用如图所示装置探究电流通过导体产生的热量与导体电阻、电流大小的关系。甲、乙两个完全相同的烧瓶内装有等量的煤油，瓶内电阻的阻值分别为5Ω和10Ω，A、B是相同的玻璃管，管内初始液面位置相同。
实验一：闭合开关，通电1分钟记录液面上升的高度，分别记作h1和h2。
实验二：断开开关，当两根玻璃管中的液面降回到原来的高度后，减小滑动变阻器连入电路的阻值。再闭合开关，通电1分钟记录液面上升的高度，分别记作h3和h4。
（1）除电流表和秒表外，本实验中还需要用到的测量工具为　刻度尺　 。
（2）实验中，将电阻丝串联连接的目的是为了保证实验时　电流大小和通电时间　 相同。
（3）多次重复实验均发现h1＜h3＜h4，则可以得出的结论为　在通电时间相同的情况下，通过导体的电流越大、导体电阻越大，则电流通过导体
产生的热量越多　 。
（4）该同学将玻璃管换成温度计，重新实验，测得数据如表所示，得出“在通电时间不变时，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”的结论，则表中Δt2的值为　22.5　 。
实验序号 电流表读数 4分钟后甲瓶升高的温度/℃ 4分钟后乙瓶升高的温度/℃
11 1 5.0 10.0
2 1.5 Δt1 Δt2
23 2 20.0 40.0
…… …… …… ……
【答案】（1）刻度尺；
（2）电流大小和时间；
（3）在通电时间相同的情况下，通过导体的电流越大、导体电阻越大，则电流通过导体产生的热量越多；
（4）22.5。
【解答】解：（1）除电流表和秒表外，因要记录液面上升的高度，本实验中还需要用到的测量工具为刻度尺。
（2）串联电路各处的电流都相等，实验中，将电阻丝串联连接的目的是为了保证实验时电流大小和通电时间相同。
（3）第二次实验中，电路的电阻变小，电流变大，对甲中电阻丝而言而知，因h1＜h3，则有，第二次实验电阻产生热量多；可知，在电阻和通电时间不变时，电流越大，产生的热量越多；根据可知，h3＜h4，可得出在电流和通电时间相同时，电阻越大，产生的热量越多，总之可以得出的结论为：在通电时间相同的情况下，通过导体的电流越大、导体电阻越大，则电流通过导体产生的热量越多。
（4）根据实验序号1可知，4分钟后乙瓶升高的温度10.0℃，序号2中电流为1.5A，通电相同时间，通过10Ω的电流是原来的1.5倍，根据“在通电时间不变时，电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，故此时产生的热量是原来的1.52＝2.25倍，由转换法，则表中Δt2的值为2.25×10cm＝22.5cm。
故答案为：（1）刻度尺；
（2）电流大小和时间；
（3）在通电时间相同的情况下，通过导体的电流越大、导体电阻越大，则电流通过导体
产生的热量越多；
（4）22.5。
24.小张同学欲测量一只小灯泡的额定功率。器材如下：待测小灯泡（额定电压为2.5V）、电源（电压为6V）、电流表、电压表、滑动变阻器、开关、导线若干。请回答：
（1）如图甲所示是小张尚未连接完整的电路，请用笔画线代替导线在原图上补全。
（2）当小灯泡正常发光时，电流表示数如图乙所示，小灯泡的额定电流为 　0.34　 A。
（3）下面是小张同学在没有电流表的情况下测定电功率的几种方案。
方案一：如图丙，步骤①将开关S1闭合，S2与a接线柱接通，移动滑动变阻器滑片，使电压表的示数为U额；步骤②滑动变阻器滑片位置保持与步骤①中相同，将开关S1闭合，S2与b接线柱接通，调节电阻箱Rx1，使电压表的示数保持U额，记录此时电阻箱阻值为Rx1，计算小灯泡的额定功率为P额。该方案中主要用到的科学方法是 　C　 （填字母）。
A.控制变量法
B.类比法
C.等效替换法
D.累积法
方案二：如图丁，步骤①将开关S1闭合，S2、S3断开，P滑至最左端，读出电压表示数6V；步骤②将开关S1、S2闭合，S3断开，移动滑动变阻器滑片，使电压表的示数为2.5V；步骤③滑动变阻器滑片位置保持与步骤②中相同，并将开关S1、S3闭合，S2断开，读出电压表示数3.5V，已知R0的阻值为35Ω；计算小灯泡的额定功率P额＝ 　0.35　 W。
【答案】（1）见解析；（2）0.34；（3）C；0.35。
【解答】解：（1）正确的连接应为：将电源，开关、滑动变阻器、电流表串联在电路中，电压表并联在灯泡两端（注意两表的正负极），如图所示：
（2）由图可知，电流表选用小量程，分度值为0.02A，示数为0.34A；
（3）方案一：
当开关S2与b接线柱接通且电压表示数保持U额时，电阻箱阻值Rx1等于灯泡正常发光时的电阻；小灯泡的额定功率计算公式为：P额。该方案中主要用到的科学方法是等效替换法，
故选：C。
方案二：
步骤①将开关S1闭合，S2、S3断开，P滑至最左端，读出电压表示数U0＝6V，此时电压表测电源电压；
步骤③滑动变阻器滑片位置保持与步骤②中相同，并将开关S1、S3闭合，S2断开，电压表测电阻R0两端电压，读出电压表示数U1＝3.5V，
此时R0与滑动变阻器串联，根据串联电路电压特点，滑动变阻器两端电压U滑＝U0﹣U1＝6V﹣3.5V＝2.5V，此时电路中的电流IR0，
滑动变阻器接入电路的电阻为：R滑；
步骤②将开关S1、S2闭合，S3断开，移动滑动变阻器滑片，使电压表的示数为U额＝2.5V，此时滑动变阻器与灯泡串联，根据串联电路电压特点，滑动变阻器两端电压U′滑＝U0﹣U额，此时电路中的电流I，此电流即为灯泡的额定电流，所以灯泡的额定功率为：P额＝U额I0.35W。
故答案为：（1）见解析；（2）0.34；（3）C；0.35。
25.同学们开展了探究：串联电路中，滑动变阻器的电功率与其接入电路电阻的关系。
【建立猜想】滑动变阻器的电功率会随其接入电路电阻的增大而____。
猜想1：增大
猜想2：减小
猜想3：先增大后减小
【进行实验】将5欧的定值电阻R0、“10Ω 3A”的滑动变阻器R、电压恒为15伏的电源、电流表和电压表、开关、若干导线按如图所示电路图连接。
（1）图中电压表测 　滑动变阻器　 两端的电压。
（2）实验中，将滑动变阻器滑片向 　右　 移动（填“左”或“右”），电流表示数变小。
（3）实验中，R分别取0欧、1欧……10欧接入电路，观察记录并处理数据，得到如表。请将表中缺失的数据补充完整。
R阻值/欧 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
电流/安 3.00 2.50 2.14 1.88 1.67 1.50 1.36 1.24 1.14 1.06 1.00
电压/伏 0.00 2.50 4.28 5.64 6.68 7.50 8.16 8.68 9.12 9.54 10.00
电功率/瓦 0.00 6.25 9.16 10.60 11.16 　11.25　 11.10 10.76 10.40 10.11 10.00
【得出结论】根据数据，作出滑动变阻器的电功率随其接入电阻变化的曲线，得出结论：猜想3成立，且当R＝R0时，滑动变阻器的电功率最大。
【答案】（1）滑动变阻器；（2）右；（3）11.25。
【解答】解：（1）由图甲知道，电压表并联在滑动变阻器两端，所以电压表测量的是滑动变阻器两端的电压；
（2）由图知道，滑动变阻器滑片左侧部分与定值电阻串联，电流表测量电路的电流；当滑动变阻器滑片向右移动时，接入电路的电阻增大，则电路总电阻增大，由欧姆定律I知道，电路电流减小，即电流表示数变小；
（3）分析知道，表格中空缺的是滑动变阻器的电功率，此时的电功率是：P＝UI＝7.5V×1.5V＝11.25W。
故答案为：（1）滑动变阻器；（2）右；（3）11.25。
26.小科在复习时发现：电学的几个重要实验的电路图基本相同，如图甲所示。他利用下列器材进行实验：电源电压恒定3伏不变，电流表量程为0～0.6安，滑动变阻器规格为“20欧，1安”。
【实验一】探究“电流与电压关系”，实验中选用R为定值电阻。
（1）请按图甲将图乙的电路连接完整。
（2）本实验中选择了定值电阻为器材，能否改用小灯泡进行实验？并说明理由：　不能，灯丝的电阻随温度的变化而变化　 。
【实验二】测量小灯泡的电功率。把图甲中的R替换为额定电压为2.5伏的小灯泡。
（3）实验时，小科发现无论怎样调节滑动变阻器，小灯泡均不亮，两电表指针始终处于图丙所示位置，由此判断电路故障是 　小灯泡断路　 。
（4）排除故障后，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，描绘出如图丁所示图像。则该小灯泡的功率变化范围是 　0.25～1.25W　 。
【答案】（1）见解答图；（2）不能，灯丝的电阻随温度的变化而变化；（3）小灯泡断路；（4）0.25～1.25W。
【解答】解：（1）由图甲可知，滑动变阻器滑片向右移动阻值变大，故图乙中滑动变阻器选用左下接线柱与电阻R串联在电路中，如下图所示：
；
（2）在探究“电流与电压关系”实验中，应控制电阻阻值不变，而灯丝的电阻随温度的变化而变化，不是一定值，因此本实验中不能改用小灯泡进行实验；
（3）小灯泡不发光，电流表没有示数，说明电路可能断路，而电压表示数等于电源电压，说明电压表与电源连通，则与电压表并联的电路以外的电路是完好的，则与电压表并联的电路断路了，即电路故障是小灯泡断路；
（4）排除故障后，将滑片从阻值最大处移至合适位置的过程中，由图丁可知，当灯泡两端电压为1.0V时，通过灯泡的电流为0.25A，此时灯泡的实际功率为：
P1＝U1I1＝1.0V×0.25A＝0.25W；
当灯泡两端电压为2.5V时，通过灯泡的电流为0.5A，此时灯泡的实际功率为：
P2＝U2I2＝2.5V×0.5A＝1.25W；
则该小灯泡的功率变化范围是0.25～1.25W。
故答案为：（1）见解答图；（2）不能，灯丝的电阻随温度的变化而变化；（3）小灯泡断路；（4）0.25～1.25W。
27.小明利用图甲电路研究“电流与电压的关系”。其中R为定值电阻，电源电压恒定为U。小明在连接好电路后，先将滑动变阻器移到阻值最大处，再闭合开关，移动滑动变阻器，记录实验数据，绘图得到图乙中的直线a。
（1）在本实验中，滑动变阻器的作用是 　改变电阻R两端的电压　 。
（2）分析图乙的直线a，可以得出结论：　当电阻一定时，通过导体的电流与导体两端的电压成正比　 。
（3）当电流由I1逐渐增大到I2的过程中，小明通过绘制网格将图乙进行处理：分出6块区域，面积分别为S1﹣S6。
①当电流为I1时，电阻R的实际功率可以用图乙中的面积 　S4 表示。
②电流由I1逐渐增大到I2的过程中，滑动变阻器的实际功率变化量ΔP＝　S5﹣S3 。
【答案】（1）改变电阻R两端的电压；（2）当电阻一定时，通过导体的电流与导体两端的电压成正比；（3）①S4；②S5﹣S3。
【解答】解：（1）在研究“电流与电压的关系”实验中，需要改变电阻R两端电压，故在本实验中，滑动变阻器的作用是：改变电阻R两端的电压；
（2）由图乙可知，图线为一条过原点的斜线，故可以得出结论：当电阻一定时，通过导体的电流与导体两端的电压成正比；
（3）①当电流为I1时，由图乙可知，此时电阻R两端电压为U1，电阻R的实际功率为P1＝U1I1，可以用图乙中的面积S4表示；
②当电流为I1时，电阻R的实际功率为P1＝U1I1，可以用图乙中的面积S4表示；
此时电路的总功率：P总＝UI1，由图乙可知P总＝UI1＝S4+S5+S6，
此时滑动变阻器的实际功率：P滑＝P总﹣P1＝S4+S5+S6﹣S4＝S5+S6﹣﹣﹣﹣﹣Ⅰ
当电流为I2时，电阻R的实际功率为P2＝U2I2，由图乙可知P2＝U2I2＝S1+S2+S4+S5，
此时电路的总功率：P总′＝UI2，由图乙可知P总′＝UI2＝S1+S2+S3+S4+S5+S6，
此时滑动变阻器的实际功率：P滑′＝P总′﹣P2＝（S1+S2+S3+S4+S5+S6）﹣（S1+S2+S4+S5）＝S3+S6﹣﹣﹣﹣Ⅱ
根据图乙可知S5＞S3，结合ⅠⅡ两式可知P滑＞P滑′，
所以，电流由I1逐渐增大到I2的过程中，滑动变阻器的实际功率变化量：ΔP＝P滑﹣P滑′＝S5+S6﹣（S3+S6）＝S5﹣S3。
故答案为：（1）改变电阻R两端的电压；（2）当电阻一定时，通过导体的电流与导体两端的电压成正比；（3）①S4；②S5﹣S3。
28.项目化学习小组以“校园直饮水机结构探秘”为主题，开展了项目化实践活动。
【项目一】水的净化
（1）如图甲为水的净化过程，得到直饮水需经过①②③三个步骤，步骤②相当于 　过滤　 实验操作。
【项目二】加热原理
（2）现用电热片a、b接入图乙电路模拟电热开水器的电路。已知电热片a、b的阻值为2Ω或18Ω，但因铭牌不清无法确定，项目化小组同学利用图乙确认电热片阻值大小。已知电源电压恒为6V，变温油墨纸片温度升高到一定值时红色会褪去。将红色油墨纸片同时放在a、b上面，闭合开关S，发现b上的油墨纸片红色先褪去，则b的阻值为 　18　 Ω；
（3）根据上述实验结果，计算图乙电路的加热功率为多少？
【项目三】热交换器设计
项目化小组的同学想到，将电热开水器中的开水变成温开水，需要冷却放热。若将冷却放出的热量利用起来，用于提高进电热开水器前水的温度，可以节约电能。于是小组同学设计如图丙所示的方案。
（4）该方案用波纹管比直管冷却效果更佳的原因是 　波纹管可以大大增加冷、热水的接触面积，延长冷、热水接触时间，提高热交换效率，从而达到节约电能的目的　 。
【项目四】节能效果
（5）校园直饮水机就是采用上述热交换的方式，使进水管的常温自来水从20℃变成80℃的热水，再通电加热至100℃。要得到10kg的100℃开水，相较于将20℃的自来水直接烧开，可节约电能多少J？[不计热量损失，（kg ℃）]
【答案】（1）过滤；（2）18；（3）图乙电路的加热功率为18W；（4）波纹管可以大大增加冷、热水的接触面积，延长冷、热水接触时间，提高热交换效率，从而达到节约电能的目的；（5）可节约电能2.52×106J。
【解答】解：（1）由超滤膜可知该步骤是利用超滤膜滤掉水中活性炭等物质，该步骤为过滤；
（2）由电路图可知电热片a、b串联，通过a、b的电流相等，又由焦耳定律Q＝I2Rt可知，在相同时间内，电阻大的电热片产生的热量多，则温度会更高，油墨纸片红色会先褪去，所以b上的油墨纸片红色先褪去，电热片b的阻值更大，即b的阻值为18Ω。
（3）由图乙可知，只闭合开关S时，电热片a、b串联，电路的总电阻较大；闭合开关S和S1时，电路为a的简单电路，电路的电阻较小，根据P可知，此时电路消耗的功率较大，处于加热状态，且加热功率：P18W；
（4）波纹管可以大大增加冷、热水的接触面积，延长冷、热水接触时间，提高热交换效率，从而达到节约电能的目的；
（5）不计热量损失，节约的电能相当于将10kg的自来水从20℃加热到80℃所需要的热量，
故节约的电能：ΔW＝Q吸＝c水mΔt＝4.2×103J/（kg ℃）×10kg×（80℃﹣20℃）＝2.52×106J。
故答案为：（1）过滤；（2）18；（3）图乙电路的加热功率为18W；（4）波纹管可以大大增加冷、热水的接触面积，延长冷、热水接触时间，提高热交换效率，从而达到节约电能的目的；（5）可节约电能2.52×106J。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
21世纪教育网(www.21cnjy.com)

展开更多......

收起↑