題型三電磁學實驗電學探究題主要集中在伏安法測電阻和電功率的測量,在測電阻和電功率的實驗中通常以課本上的實驗為基礎(chǔ),側(cè)重電路圖的連接(電路的設(shè)計)、實驗步驟的補全、實驗數(shù)據(jù)的處理、電表內(nèi)阻對實驗數(shù)據(jù)的影響、特殊法測電阻等幾個方面?？疾樾问绞菍嶒炘砗蛯嶒炦^程相結(jié)合,探究方法和創(chuàng)新能力相結(jié)合進行考查,題目比較新穎。其他電和磁的實驗在安徽省中考出現(xiàn)的較少,但是也很重要,應(yīng)該引起我們的足夠重視。1.電阻的測量例1(2016遼寧阜新中考,25)小明在做“用伏安法測量某定值電阻R的阻值”的實驗中:(1)請你按照圖甲所示的電路圖,以筆畫線代替導線,將圖乙小明未連接好的電路連接完整。(2)實驗前,為保護電路,滑動變阻器的滑片應(yīng)置于(選填“A”或“B”)端。(3)閉合開關(guān),移動滑動變阻器滑片P,發(fā)現(xiàn)電壓表始終無示數(shù),電流表有示數(shù),其原因可能是(填序號)。A.滑動變阻器斷路B.R斷路C.R短路(4)排除故障后,當電壓表的示數(shù)如圖丙所示時,電流表的示數(shù)如圖丁所示,則通過定值電阻的電流大小為A,它的阻值是。(5)通常情況下要進行多次測量并取平均值,其目的是為了。答案:(1)如解析圖所示(2)B(3)C(4)0.3 9(5)減小誤差解析 : (1)滑動變阻器接入電路時要用“一上一下”的接法,如圖所示:(2)實驗前,為保護電路,應(yīng)將滑動變阻器的滑片置于阻值最大處,結(jié)合實物圖可知,滑片應(yīng)滑到B端。(3)閉合開關(guān),移動滑動變阻器滑片P,電流表有示數(shù)說明電路是通路,發(fā)現(xiàn)電壓表始終無示數(shù),即R兩端無電壓,說明R短路,故選C。(4)電流表量程為00.6A,指針指在0.3A,故電流為0.3A;電壓表量程為03V,分度值為0.1V,則電壓表的示數(shù)為(2+0.17)V=2.7V;(5)要多次測量定值電阻的阻值并取平均值,其目的是減小誤差。方法歸納本題考查了滑動變阻器的使用、電路的連接、變阻器對電路電流的影響、電路的故障等,解題時要重點突破。2.電功率的測量例2(2016黑龍江齊齊哈爾中考,26)在“測量小燈泡的額定功率”實驗中,燈泡上標有“3.8V”的字樣,電源電壓恒定不變。(1)請你用筆畫線代替導線,將甲圖中的實物電路補充完整,要求滑片向左移動時燈泡變亮。(2)閉合開關(guān),移動滑動變阻器滑片,發(fā)現(xiàn)燈泡始終不亮,電流表有示數(shù),電壓表無示數(shù),其故障原因可能是。(3)排除故障后,開始實驗,閉合開關(guān),電壓表的示數(shù)為2.5V,此時應(yīng)將變阻器滑片向(選填“左”或“右”)端調(diào)節(jié),在移動變阻器滑片的過程中,眼睛應(yīng)注視的示數(shù),直至燈泡正常發(fā)光,此時電流表的示數(shù)為0.4A,則燈泡的額定功率為W。(4)完成上述實驗后,又找來了一個阻值為R0的電阻和兩個開關(guān),并借助部分現(xiàn)有的實驗器材,設(shè)計了如圖乙所示的電路,也測出了小燈泡的額定功率。請完成下列的實驗步驟:閉合開關(guān),移動滑片,當電壓表的示數(shù)為V時,停止移動滑片,然后再斷開閉合的開關(guān);保持滑片的位置不動,再閉合開關(guān),讀出此時電壓表的示數(shù)為U;燈泡額定功率的表達式為P額=(用已知量和測量量表示)。解析 : (1)根據(jù)滑片向左滑動,燈泡變亮,說明電路中電流變大,滑動變阻器電阻變小,滑片應(yīng)靠近下接線柱,則應(yīng)接左邊下接線柱,如圖所示。(2)閉合開關(guān),電流表有示數(shù),說明電路是通路,電壓表無示數(shù),說明與電壓表并聯(lián)的小燈泡短路。(3)燈泡兩端實際電壓為2.5V,小于額定電壓3.8V,為了測量額定電壓,電壓表示數(shù)應(yīng)變大,根據(jù)串聯(lián)分壓,滑動變阻器電阻應(yīng)變小,滑片應(yīng)向左滑動;為了確定燈泡兩端電壓等于額定電壓,眼睛應(yīng)注視電壓表;燈泡額定功率P=UI=3.8V0.4A=1.52W。方法歸納本題考查了電路連接、故障分析、功率的計算、電路設(shè)計,特別是電路設(shè)計對學生來說是難點也是必考點。1.(2016貴州畢節(jié)中考,21)在測量小燈泡的電功率后,同學們進一步思考:在電流一定時,小燈泡的功率跟電阻有什么關(guān)系呢?實驗小組利用如圖甲所示電路,選用三個額定電流在0.3A左右的小燈泡L1、L2、L3進行探究。(1)他將燈L1接入圖甲電路,請你用筆畫線代替導線,將實物電路連接完整。(2)閉合開關(guān),移動滑動變阻器滑片P時發(fā)現(xiàn)燈不亮,電流表沒有示數(shù),電壓表有明顯的示數(shù),則發(fā)生故障的原因可能是小燈泡斷路。(3)排除故障,檢查電路無誤后,閉合開關(guān),調(diào)節(jié)滑動變阻器滑片P,使電流表示數(shù)為0.2A,此時電壓表示數(shù)如圖乙所示,為 0.8V,則燈L1的電阻是 4,實際功率是 0.16W。(4)一位同學在上述實驗電路中直接拆下燈L1改換成燈L2,此時觀察到電流表示數(shù)變小,為保持電流表示數(shù)為0.2A,應(yīng)將滑動變阻器滑片P向B(選填“A”或“B”)端移動,該同學直接拆接存在操作錯誤,正確的操作是拆接電路時開關(guān)必須斷開,滑動變阻器調(diào)到最大值。(5)分別正確換接燈L2、L3做實驗,保持電流表示數(shù)為0.2A,分別測出燈L2、L3兩端電壓。計算出燈L2、L3的電阻和實際功率,并將實驗數(shù)據(jù)記錄在表中,分析表中數(shù)據(jù)得出結(jié)論:電流一定時,小燈泡的實際功率跟電阻成正比的關(guān)系。解析:(1)因三個小燈泡額定電流在0.3A左右,所以電流表選用小量程,如圖所示:(2)移動滑動變阻器滑片P時發(fā)現(xiàn)燈不亮,電流表沒有示數(shù),說明電路斷路或電路的總電阻很大;電壓表有明顯的示數(shù),說明電壓表與電源連通,所以故障的原因可能是燈泡斷路了。(3)電壓表為小量程,分度值為0.1V,示數(shù)為0.8V,燈的電阻,燈的實際功率P=UI=0.8V0.2A=0.16W。(4)電流表示數(shù)變小,要保持電流大小不變,根據(jù)歐姆定律,要減小電路中的總電阻,所以應(yīng)減小滑動變阻器連入電路中的電阻,所以滑片向B端移動。該同學直接拆接存在操作錯誤,正確的操作是拆接電路時開關(guān)必須斷開,滑動變阻器阻值調(diào)到最大值。(5)縱向比較表中數(shù)據(jù),可得出,在電流不變的情況下,電阻是原來的幾倍,電功率變?yōu)樵瓉淼膸妆?即電流一定時,小燈泡的實際功率跟電阻成正比的關(guān)系。2.(2016黑龍江佳木斯中考,30,8分)在“測小燈泡功率”的實驗中,小燈泡標有“2.5V”字樣。(1)連接電路時開關(guān)應(yīng)斷開,滑動變阻器的滑片應(yīng)移至最大阻值處。(2)甲組同學連接好電路后,閉合開關(guān),發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮,電流表無示數(shù),但電壓表有示數(shù),電路故障可能是小燈泡處斷路(選填“短路”或“斷路”)。(3)乙組同學連接的電路如圖甲所示,其中有一根導線接錯了,請在接錯的導線上打“”,再把它改接到正確的位置上。(4)乙組同學正確連接電路后,先測小燈泡兩端電壓為2V時的電功率,若要繼續(xù)測量小燈泡的額定功率,此時應(yīng)將滑動變阻器的滑片向右移動,當小燈泡正常發(fā)光時,電流表示數(shù)如圖乙所示,此時電路中的電流是 0.3A,小燈泡的額定功率為 0.75W,小燈泡正常發(fā)光時的電阻為 8.3(保留一位小數(shù))。解析:(1)連接電路前,開關(guān)應(yīng)斷開,滑片滑到最大阻值處,保護電路。(2)電流表無示數(shù),說明電路中存在斷路,電壓表有示數(shù),說明與電壓表并聯(lián)的燈泡斷路。(3)檢查電路發(fā)現(xiàn),電壓表串聯(lián)在電路中,電流表并聯(lián)在燈泡兩端,要求改動一根導線,暫時不管電壓表,結(jié)合電流表正進負出,讓電流表、燈泡、滑動變阻器串聯(lián),再檢查電壓表是否并聯(lián)在燈泡兩端,如圖所示。(4)燈泡的額定電壓為2.5V,現(xiàn)在燈泡的實際電壓為2V,需要使燈泡兩端電壓變大,根據(jù)串聯(lián)分壓的規(guī)律可知,滑動變阻器兩端電壓應(yīng)變小,滑動變阻器接入電路的阻值應(yīng)變小,所以滑片應(yīng)該向右端移動。根據(jù)題圖乙可知,電流表量程為00.6A,電流表示數(shù)I=0.3A,燈泡額定功率P=UI=2.5V0.3A=0.75W,3.(2015福建莆田中考)小希用如圖所示電路來探究串聯(lián)電路的電壓特點。(1)在拆接電路時,開關(guān)必須斷開。(2)實驗中最好選擇規(guī)格不相同(選填“相同”或“不相同”)的小燈泡。(3)用電壓表分別測出A與B、B與C、A與C兩點間的電壓為UAB、UBC、UAC。經(jīng)過多次實驗,得到的數(shù)據(jù)記錄在下表中。分析實驗數(shù)據(jù),你可得到串聯(lián)電路的電壓特點是UAC=UAB+UBC(用公式表示)。(4)小希進行多次實驗的主要目的是(填序號)。尋找普遍規(guī)律減小實驗誤差解析:(1)為保護電路安全,在拆接電路時,開關(guān)必須斷開。(2)探究串聯(lián)電路的電壓特點,為了尋找規(guī)律,必須換用不同規(guī)格的小燈泡進行多次實驗,這樣得出的規(guī)律才有說服力。(3)AB兩點間的電壓為L1兩端的電壓,BC兩點間的電壓為L2兩端的電壓,AC兩點間的電壓為電路兩端的總電壓。由表中的數(shù)據(jù)可以看出:第一次實驗:UAC=3V,UAB+UBC=0.8V+2.2V=3V;第二次實驗:UAC=3V,UAB+UBC=1.0V+2.0V=3V;第三次實驗:UAC=3V,UAB+UBC=1.2V+1.8V=3V。因此可以得出:串聯(lián)電路兩端的總電壓等于各串聯(lián)電阻兩端的電壓之和,即UAC=UAB+UBC。(4)實驗過程中,小明測量得到多組電壓值的目的是總結(jié)規(guī)律,避免結(jié)論的片面性。4.(2016安徽滁州天長模擬)圖甲為研究并聯(lián)電路電流規(guī)律的實驗電路圖。(1)若要測量干路電流,則電流表應(yīng)串聯(lián)在甲圖中的C(選填“A”“B”或“C”)處。(2)若要測量A處的電流,連好電路閉合開關(guān)前,發(fā)現(xiàn)電流表指針位置如圖乙所示。調(diào)整正確后閉合開關(guān),發(fā)現(xiàn)指針又偏向圖乙位置,其原因是電流表正負接線柱接反。(3)糾正(2)中錯誤后,測出A、B、C三處的電流值如表所示。由此得出結(jié)論:并聯(lián)電路中,干路電流等于各支路電流之和,且各支路的電流相等。這個實驗在設(shè)計方案上還存在的不足之處是選兩個規(guī)格相同的小燈泡太特殊;只測量了一次就得出結(jié)論不具有普遍性(寫出一條)。解析:(1)電流表測電流時,應(yīng)與被測電路串聯(lián);要測量并聯(lián)電路中干路的電流,題圖中A、B、C三點中C點在干路上,A、B兩點都在支路上,因此將C點斷開接入電流表。(2)由題圖乙所示電流表可知,電流表指針反向偏轉(zhuǎn),這是由于電流表正負接線柱接反造成的。(3)由表中實驗數(shù)據(jù)可知,兩支路電流相等,說明所選燈泡規(guī)格相同;只有一組實驗數(shù)據(jù),只進行了一次實驗,實驗次數(shù)太少,得出的結(jié)論不具有普遍性。5.(2016浙江紹興中考,10)如圖是探究“電流通過導體產(chǎn)生的熱的多少跟哪些因素有關(guān)”的實驗電路(燒瓶、煤油質(zhì)量和玻璃管均相同)。瓶中的電阻采用金屬絲。(1)完成電路的連接,要求滑動變阻器滑片向左移動時,電流表示數(shù)變小。(2)實驗中,通過觀察玻璃管內(nèi)液面上升的高度來判斷電流通過導體產(chǎn)生熱的多少。(3)在電流與通電時間相同的條件下,選用長度和橫截面積都相同的兩種材料進行實驗,為了使實驗現(xiàn)象最明顯,可以選用表中的銅與鎳鉻合金進行對比。(4)要進一步探究導體產(chǎn)生的熱的多少與電流是否有關(guān),可以采取的方法是使電阻并聯(lián)進行實驗(允許改變元件位置,更換元件等,只要求寫出一種)。解析:(1)滑動變阻器滑片向左移動時,電流表示數(shù)變小,即連入的電阻變大,下面選右邊接線柱,如圖所示:(2)燒瓶、煤油質(zhì)量和玻璃管均相同,加熱時間相同,電阻產(chǎn)生的熱量多,溫度升高得多,煤油體積膨脹得大,玻璃管內(nèi)煤油面上升得高,可見是通過觀察玻璃管內(nèi)液面上升的高度來判斷電流通過導體產(chǎn)生熱的多少的。(3)為了使實驗現(xiàn)象最明顯,要使兩種導線的阻值相差最大,在電流與通電時間相同的條件下,導線的長度和橫截面積相同,銅和鎳鉻合金的電阻相差最大。所以選表中的銅與鎳鉻合金進行對比。(4)要進一步探究導體產(chǎn)生的熱的多少與電流是否有關(guān),可以使電阻并聯(lián)進行實驗;或保持其他不變,改變滑動變阻器連入電路的阻值,進行相同時間的二次實驗;或者保持其他不變,增加電源電壓,進行相同時間的二次實驗。6.(2016安徽亳州利辛模擬)為探究“影響電磁鐵磁性強弱的因素”,小明用電池(電壓一定)、滑動變阻器、數(shù)量較多的大頭針、鐵釘以及較長導線為主要器材,進行如圖所示的簡易實驗。(1)他將導線繞在鐵釘上制成簡易電磁鐵,并巧妙地通過吸起大頭針的多少來顯示電磁鐵磁性的強弱,下面的實驗也用這種方法的是C。A.認識電壓時,我們可以用水壓來類比B.用光線來描述光通過的路徑C.把敲響的音叉接觸水面,看有沒有濺起水花,來判斷音叉有沒有振動D.用斜面、小車研究阻力對物體運動的影響(2)連接好電路,使變阻器連入電路的阻值較大,閉合開關(guān),觀察到如圖甲所示的情景;接著,移動變阻器滑片,使其連入電路的阻值變小,觀察到圖乙所示的情景。比較圖甲和乙,可知圖甲中的電流較小,從而發(fā)現(xiàn),通過電磁鐵的電流越大(選填“大”或“小”),磁性越強。解析:(1)電磁鐵磁性強弱通過比較電磁鐵吸引大頭針的多少來反映,電磁鐵吸引的大頭針越多,電磁鐵磁性越強。此實驗運用的是轉(zhuǎn)換法;選項A用的是類比法,不符合題意;選項B用的是理想模型法,不符合題意;把敲響的音叉接觸水面,看有沒有濺起水花,來判斷音叉有沒有振動,把音叉的振動通過水花來體現(xiàn),運用了轉(zhuǎn)換法,選項C符合題意;水平面越光滑,小車所受阻力越小,運動距離越遠,如果小車不受力,小車將做勻速直線運動,用的是實驗推理的研究方法,選項D不符合題意。(2)乙的滑動變阻器電阻小于甲的電阻,所以乙中通過線圈的電流大于甲中的電流,從題圖上可以看出,乙吸引的大頭針較多,說明乙的磁性較強。7.(2016安徽合肥壽春中學模擬)如圖所示,在“探究磁場對通電直導線的作用”實驗中,小明把一根輕質(zhì)的鋁棒AB用細線懸掛后置于蹄形磁體的磁場中。(1)接通電源,鋁棒AB向左運動。說明磁場對電流有力的作用,電動機(選填“電動機”或“發(fā)電機”)利用這一原理工作的。(2)若只將磁體的兩極對調(diào),接通電源,觀察到鋁棒AB向右(選填“左”或“右”)運動,說明力的方向與磁場的方向有關(guān)。(3)小明猜想磁場對通電直導線作用力的大小可能與導線中電流大小有關(guān)。請在圖中器材的基礎(chǔ)上,添加一只器材,設(shè)計一個簡單實驗,探究這一猜想。添加器材:滑動變阻器。解析:(1)把一根輕質(zhì)的鋁棒作為直導線放在蹄形磁體的磁場里,接通電源,看到直導線向左運動,說明磁場對通電導線有力的作用;電動機就是利用該原理制成的。(2)只將磁體的兩極對調(diào),接通電源,導體的運動方向會改變,所以觀察到直導線向右運動;說明力的方向與磁場的方向有關(guān)。(3)探究磁場中通電導線作用力大小與導線中電流的大小是否有關(guān),可以在其他條件不變的情況下,添加一滑動變阻器來改變電路中的電流。其做法如下:在題圖所示的電路中串聯(lián)一個滑動變阻器,移動變阻器的滑片,改變導線中電流的大小,觀察通電導線擺動的幅度。判斷方法:比較通電導線擺動的幅度,以此判斷磁場對通電導線作用力大小與導線中電流的大小是否有關(guān)。8.(2016福建漳州中考,33)如圖甲所示是“測量小燈泡電功率”的實驗裝置,電源電壓為4V且保持不變,小燈泡額定電壓為2.5V,電阻約為9,滑動變阻器標有“201A”字樣。(1)請用筆畫線代替導線把圖甲中的實物電路連接完整。(2)閉合開關(guān)前,滑動變阻器滑片應(yīng)調(diào)至B(選填“A”或“B”)端。(3)正確連接電路后,閉合開關(guān),發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮,電流表、電壓表指針均有偏轉(zhuǎn),則小燈泡不發(fā)光的原因是滑動變阻器接入電路的阻值過大,燈泡的實際功率過小。(4)實驗中,電壓表示數(shù)如圖乙所示,要使小燈泡正常發(fā)光,應(yīng)將滑片向左(選填“左”或“右”)移。(5)一實驗小組的數(shù)據(jù)如表:老師在檢查時指出第1次實驗的數(shù)據(jù)無法從實驗中測得,理由是滑動變阻器的最大阻值偏小,不能將燈泡兩端電壓調(diào)為0.3V。該小燈泡的額定功率是0.7W。(6)另一實驗小組在原有器材基礎(chǔ)上,不使用電流表,增加一個阻值已知、大小合適的定值電阻R0和若干開關(guān)、導線也能測出小燈泡的額定功率,請你在圖丙的方框內(nèi)畫出該小組的實驗電路圖。(要求:電路只連接一次并考慮燈絲電阻受溫度變化的影響)解析:(1)滑動變阻器應(yīng)與燈泡串聯(lián),滑動變阻器要采用“一上一下”的接法;如圖所示:(2)閉合開關(guān)前,為了保護電路,滑動變阻器的滑片應(yīng)置于最大阻值處,由甲圖可知滑片應(yīng)滑到B端。(3)正確連接電路后,閉合開關(guān),發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮,電流表、電壓表指針均有偏轉(zhuǎn),則原因可能是滑動變阻器接入電路的阻值過大,燈泡的實際功率過小。(4)小燈泡額定電壓為2.5V,由題圖乙可知,電壓表的示數(shù)為1.9V,低于額定電壓;要使燈泡正常發(fā)光,應(yīng)增大燈泡兩端的電壓,根據(jù)串聯(lián)分壓的規(guī)律可知,應(yīng)減小變阻器兩端的電壓,減小變阻器的阻值,應(yīng)將滑片向左端滑動,直到電壓表的示數(shù)為2.5V。(5)由實驗數(shù)據(jù)知,當燈泡兩端的電壓為0.3V時,滑動變阻器的電壓應(yīng)為4V-0.3V=3.7V,此時電路中的電流為0.06A,則滑動變阻器的電阻應(yīng)為,而滑動變阻器的最大阻值為20,所以不能得到第1組數(shù)據(jù);燈泡的額定電壓為2.5V,由表格數(shù)據(jù)可知,此時燈泡的電流為0.28A,燈泡的額定功率P=UI=2.5V0.28A=0.7W;(6)實驗需要測出燈泡兩端電壓與通過燈泡的電流,可以把燈泡與定值電阻串聯(lián),測出定值電阻兩端電壓,由歐姆定律求出通過定值電阻的電流,由于燈泡與定值電阻串聯(lián),可以求出通過燈泡的電流,然后由P=UI求出燈泡額定功率,實驗電路圖如圖所示:實驗步驟:a.根據(jù)電路圖連接電路,閉合開關(guān)S1,S2接1,調(diào)節(jié)滑動變阻器,使電壓表示數(shù)為2.5V。b.保持滑動變阻器的滑片位置不變,S2接2,讀出電壓表示數(shù)U。