电路 科学实验(电路科学实验套装)

 

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认识实验一：电学测量型实验

一、技巧提炼

（一）电阻测量

1.实验内容

【实验目的】测量未知电阻

【实验器材】电池组、电压表、电流表、滑动变阻器、待测电阻、开关各一个，导线若干。

【实验原理】根据欧姆定律：

，可知：

，只要能测出电阻R两端电压和通过R的电流，根据公式即可计算出待测电阻R。

【实验步骤】一、根据给出的电路图，连接实物电路。

二、闭合开关，变阻器在较大位置时测量电流和电压，数据计入表格。

三、继续调节滑动变阻器，重复上述试验三次，数据计入表格。

四、根据公式，求出每次试验电阻值，并计入表格。

五、计算待求电阻平均值。

六、试验表格

七、整理器材。

2.考查内容

（二）测量小灯泡电功率

1.实验内容

【实验目的】测量小灯泡工作时的电功率。

【实验器材】小灯泡、电压表、电流表、滑动变阻器、电源、开关、导线。

【实验原理】根据公式P=UI，用电压表测小灯泡两端的电压，用电流表测小灯泡中的电流，利用公式P＝UI计算电功率，在额定电压下测出的电功率就是额定功率。

【实验步骤】一、按电路图连接好电路

二、闭合开关，调节滑动变阻器，使小灯泡两端的电压恰好等于小灯泡的额定电压2.5V，观察小灯泡的亮度，并记录电流表和电压表的示数。

三、调节滑动变阻器，使小灯泡两端的电压约等于小灯泡额定电压的1.2倍。观察小灯泡的亮度变化，并记录此时电流表和电压表的示数（注意：小灯泡两端的电压不能超过它的额定电压太多）。

四、调节滑动变阻器，使小灯泡两端的电压约等于小灯泡额定电压的0.8倍。观察小灯泡的亮度变化，并记录此时电流表和电压表的示数。

五、计算出三种情况下小灯泡的电功率。

六、整理器材。

七、实验表格

【实验结论】（1）不同电压下，小灯泡的功率不同；实际电压越大，小灯泡功率越大。（2）小灯泡的亮度由小灯泡的实际功率决定，实际功率越大，小灯泡越亮。

2.考查内容

二、真题展示

（一）伏安法测电阻

【典例1】（2021·黑龙江中考真题）小芳利用如图所示的电路测量未知电阻Rx的阻值，阻值大约为5Ω。

（1） 请你根据电路图，用笔画线代替导线，在如图中完成实验电路的连接______．

（2） 闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片置于___________端（选填A或B）．

（3） 闭合开关，发现电压表和电流表均无示数．小芳利用另一只完好的电压表进行检测，把电压表分别接在a、b之间和b、c之间，电压表均有示数；接在a、c之间，电压表无示数．如果电路连接完好，只有一个元件有故障，该故障是__________．

（4） 排除故障后，调节滑动变阻器，记录多组数据．画出了待测电阻Rx的I-U图像，如图所示．由图像可得Rx=__________Ω．

（5）小芳又设计了一种方案，也测出了Rx的阻值．电路如图所示，R0为阻值已知的定值电阻，电源电压未知且恒定不变．测量步骤如下：

①当开关__________时，电流表读书为I1;

②当开关S1、S2都闭合时，电流表读书为I2；

③待测电阻Rx=__________．（用已知和测出的物理量符号表示）

【答案】如图；B；滑动变阻器断路；4；S1闭合、S2断开；

。

【解析】（1）电源为两节干电池，最大电压3V，所以电压表应选0—3V，根据图像可以看出电路中的最大电流为0.6A，所以电流表应选0—0.6A量程；答案如下图：

（2）连接电路时，应断开开关，闭合开关前滑片应置于阻值最大处．根据滑动变阻器的接法，滑片滑到B端阻值最大；

（3）闭合开关，发现电压表和电流表均无示数．说明电路开路；小芳利用另一只完好的电压表进行检测，把电压表分别接在a、b之间和b、c之间，电压表均有示数，接在a、c之间，电压表无示数．说明根据上述现象，就可以判断出滑动变阻器断路；

（4）从图像取一个点（2.0,0.5），根据欧姆定律就可以算出

；

（5）由图可知，闭合开关S1，断开开关S2，则两个电阻串联，此时R0两端的电压

，当两个开关均闭合时，电阻Rx被短路，则电源电压

，则Rx两端的电压

；

则

。

故答案为：如图；B；滑动变阻器断路；4；S1闭合、S2断开；

。

【典例2】（2021·江苏中考真题）要测量一个约为数百欧的电阻Rx的阻值。器材有：干电池两节，电压表（量程为0～3V、O～15V）、滑动变阻器（100Ω 2A）和电阻箱（0-9999Ω）各一个，开关、导线若干，测量电路如图甲所示。

（1）和通常使用的伏安法不同，这次实验没有选用电流表，请你简要说明原因：____________。

（2）在接通电路前，应将滑动变阻器的滑片P移到____________端.

（3）连接好电路，闭合开关，移动滑动变阻器滑片，使电压表示数如图乙所示为__________V。

（4）接下来把电路中的待测电阻Rx替换为电阻箱，然后要进行的操作是：___________。

【答案】电路电流太小，小于电流表的最小分度值，无法准确读数；b；2.5；调节电阻箱接入电路中的电阻直到电压表的示数显示为2.5V。

【解析】（1）[1]电路选用两节干电池做电源，电源电压约为3V，但是电路最小电阻都有数百欧，电路电阻较大，电路电流太小，小于电流表的最小分度值，无法准确读数。

（2）[2]在接通电路前，应将滑动变阻器的滑片P移到最大阻值处，分析图可知，应将滑片移到最b端。

（3）[3]电压表所选量程为0~3V，分度值为0.1V，读出此时电压表示数为2.5V。

（4）[4]把电路中的待测电阻Rx替换为电阻箱后，调节电阻箱接入电路中的电阻，当电压表的示数显示为2.5V时，Rx的阻值就和此时电阻箱接入电路的电阻大小相等。

（二）测量小灯泡电功率

【典例1】（2021·辽宁中考真题）测量小灯泡电功率。

（1）小明在测量额定电压为2.5V小灯泡L1电功率时，选择了电压恒定的电源、滑动变阻器、电压表和电流表等器材，设计了如图甲所示的电路。

①图甲中有一根导线尚未连接，请你用笔画线代替导线将电路补充完整______。正确连接电路后，闭合开关前应将滑动变阻器的滑片滑至最______（填左或右）端。闭合开关后，发现电流表和电压表的指针均不发生偏转，则电路出现的故障可能是滑动变阻器______。

②排除故障闭合开关，适当调节滑动变阻器的滑片，电压表的示数如图乙所示，为了测量小灯泡的额定功率，应使滑动变阻器连入电路的阻值______（填变大或变小）。小灯泡正常发光时，电流表的示数如图丙所示为______A，小灯泡的额定功率为______W。

③继续调节滑动变阻器的滑片，多次实验，小明发现灯丝的电阻是随功率变化的，当小灯泡的电阻为8Ω时，小灯泡的实际功率______（填大于、 小于或等于）额定功率。

（2）小明设计了如图丁所示的电路，用一个电压表或电流表，测量额定电压为U额的小灯泡L2的额定功率，已知定值电阻的阻值为R0、电源电压未知。请你完成下面的步骤。

①将______（填电压表并联在ab间、 电流表串联在a点或电流表串联在b点），只闭合开关S和S1，调节滑动变阻器的滑片使电表的示数为______，灯泡正常发光；

②只闭合开关S和S2，变阻器滑片位置______（填保持不动、 向右移动或向左移动）读出电表的示数U或者是I；

③小灯泡L2的额定功率表达式为P额=______。

【答案】如图；右；断路；变小；0.4；1；大于；电流表串联在b点；

；保持不动；

。

【解析】（1）①[1]电压表和灯泡并联，如图所示：

[2]为了保护电路，闭合开关前应将滑动变阻器的滑片滑至阻值最大处，即最右端。

[3]闭合开关后，发现电流表和电压表的指针均不发生偏转，说明电路中出现断路，可能是滑动变阻器断路。

②[4]适当调节滑动变阻器的滑片，电压表的示数如图乙所示，电压表的量程是0~3V，电压表的示数是2V，小灯泡的额定电压是2.5V，为了测量小灯泡的额定功率，应使滑动变阻器连入电路的阻值变小。

[5][6]由图丙可知，电流表的量程是0~0.6A，分度值是0.02A，电流表的示数是0.4A，小灯泡的额定功率P=UI=2.5V×0.4A=1W

③[7]小灯泡正常发光时的电阻

温度越高，小灯泡越亮，小灯泡功率越大，小灯泡的电阻越大，当小灯泡的电阻为8Ω时，小灯泡的温度比正常发光时温度高，小灯泡的实际功率比额定功率大。

（2）①[8][9]测量额定电压为U额的小灯泡L2的额定功率，电流表串联在b点，只闭合开关S和S1，调节滑动变阻器的滑片使电流表的示数为

。

②[10]只闭合开关S和S2，变阻器滑片位置保持不动，此时电流表测量灯泡和定值电阻R0的总电流，读出电表的示数I，灯泡的额定电流为I额=I-

③[11]小灯泡L2的额定功率表达式为P额=U额I额=U额(I-

)。

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【典例2】（2021·湖南常德市）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2.5V，电阻约为10Ω左右，实验室有如下器材：电源（U＝6V），电流表（0～0.6A，0～3A），电压表（0～3V，0～15V），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，实验前小华帮他检查了一遍，发现有两处不合实验规范。请你指出来：①______；②______。

（2）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，如图乙所示，则小灯泡的额定功率为______W。

（3）实验中所使用的滑动变阻器的规格可能为______。

A．10Ω 3A B．30Ω 1A C．60Ω 1A

（4）在实验过程中，电压表发生故障，小明和小华增加一只电阻箱和一个单刀双掷开关设计出了丙、丁两种电路图，则能测出小灯泡额定电功率的是______。

【答案】闭合开关前滑片P没有处于阻值最大处；电流表所选量程太大；0.625；B；丙。

【解析】（1）[1][2]为了保护电路，闭合开关前，滑片P没有处于阻值最大处；小灯泡的电流在0.3A作用，不会超过0.6A，故电流表的量程选择的太大了。

（2）[3]测量小灯泡的额定电功率，需要选择小灯泡的额定电压，额定电压为2.5V，此时的电流为0.25A，故小灯泡的额定电功率为

小灯泡的额定电压为

。

（3）[4]电源电压为6V，小灯泡的额定电压为2.5V，则滑动变阻器需要分担的电压为

则滑动变阻器的最小阻值为

再尽可能的选择小电阻，故选B。

（4）[5]选择丙，开关S2接a，调节滑动变阻器，使电流表的示数为0.25A，小灯泡正常发光，保持滑动变阻器位置不动，开关S2接b，调节电阻箱，使电流表的示数为0.25A，则通过电阻箱和电流表就可以求出额定电压，即可求出小灯泡的额定电功率。

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