初中物理,中考电学测量与探究实验题型归纳

中考电学测量与探究实验题型归纳 模块一 实验数据的归纳 例题精讲 【例1】★ 下表是小红在研究“电阻消耗的电功率与该电阻阻值之间的关系”时记录的实验数据．请你对表格中的数据进行分析，归纳出电功率与电阻阻值之间的关系式：__________． R/Ω 10 20 30 40 50 60 I/A 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 U/V 3 6 9 12 15 18 P/W 0.9 1.8 2.7 3.6 4.5 5.4 考点：
电功率与电压、电流的关系． 解析：
当电流保持0.3A一定时：
在第一组中，电功率与电阻的比值为＝0.09；

在第二组中，电功率与电阻的比值为＝0.09；

在第三组中，电功率与电阻的比值为＝0.09；

在第四组中，电功率与电阻的比值为＝0.09；

… 所以电功率与电阻阻值直接的关系式为：当电流等于0.3A且不变时，P＝0.09R． 答案：
当电流等于0.3A且不变时P＝0.09R． 【测试题】 小宝在探究电路中电压关系时，根据实验数据绘制了电压U2随电压U1变化的图像，如图所示，请你根据该图像写出电压U2和U1的关系式：U2＝___________． 考点：
串联电路的电压规律． 解析：
由图像可知，当U1增大时U2在减小，根据串联电路电压规律和并联电路电压规律可知，这两个电阻的连接方式为串联；

当U1＝3V时，U2＝6V；
当U1＝4V时，U2＝5V；
当U1＝5V时，U2＝4V；
当U1＝6V时，U2＝3V；

由此可知，它们串联的总电压为9V；
根据串联电路电压规律可得：U1＋U2＝9V，所以U2＝9V－U1． 答案：
9V－U1 模块二 焦耳定律实验 例题精讲 【例2】★ 图1所示为研究焦耳定律的实验装置．在两个相同的烧瓶中装满煤油，瓶中电阻丝的阻值关系为R甲＞R乙．闭合开关一段时间，实验现象如图2所示．这表明，在_______________相同时，_________越大，电流产生的热量越多． 考点：
焦耳定律． 解析：
因为本实验的目的是在保持电流和通电时间相同的前提下，探究热量与电阻的关系，根据电路图知两个电阻丝是串联关系，通过它们的电流相同，通电时间也相同，它们的电阻不同，产生的热量不同，产生热量多的电阻阻值大． 答案：
电流和通电时间，电阻． 【测试题】 如图所示是在两个相同的烧瓶中装满煤油，透过瓶塞插入一根两端开口的细玻璃管，当管中煤油受热膨胀时，会看到细玻璃管中有煤油柱上升，瓶中电阻丝的阻值关系为R甲＞R乙．闭合开关一段时间，实验现象可看到_______瓶中煤油柱升得较高． 考点：
焦耳定律；
并联电路的电压规律． 解析：
由图可知，电阻丝为并联，根据并联电路电热的比是电阻比的反比可知，电阻小的产生的热量反而多．瓶中电阻丝的阻值关系为R甲＞R乙所以乙瓶产生热量多． 答案：
乙 【例3】★★ 为探究“通电导体产生的热量与电阻的关系”，小强设计了如图所示的实验．甲、乙两个相同的烧瓶里装满煤油，煤油中插入温度计． ⑴合上开关，经过一段时间，两电阻丝产生热量的多少是通过_______________反映出来． ⑵电阻丝甲与乙采用串联的连接方式，其目的是_______________________． ⑶电阻丝的阻值R甲＞R乙，通电一段时间后，_________烧瓶中的温度上升较高，这个现象表明___________________________． ⑷保持电源电压不变，利用该实验装置，还可以探究通过该导体产生的热量与________的关系(写出一种即可)． 考点：
焦耳定律． 解析：
⑴电流产生热量的多少不易直接测量，因此在两个烧瓶内分别插入温度计是为了用温度计的示数来反映煤油吸收热量的多少． ⑵因为串联电路电流处处相等，电阻丝甲与乙采用串联的连接方式，其目的是保证电路中的电流相等；

⑶在这个实验中，乙烧瓶中温度计的示数升高快，由此可得在电流与通电时间相等的情况下，导体的电阻越大，电阻产生的热量越多． ⑷由Q＝I2Rt＝可得，在电压一定时，导体的发热量与通电时间、导体的电阻有关，故可回答：通电时间． 答案：
⑴用温度计的示数；
⑵保证电路中的电流相等；
⑶甲；
导体的电阻越大，产生的热量越多；
⑷通电时间． 【测试题】 在研究电流通过导体产生的热量与电阻之间的关系时，某实验小组组装了图所示的实验电路．两个相同的烧瓶内装满煤油，其中甲瓶中的电阻比乙瓶中的电阻大．甲、乙两烧瓶中的电阻丝是______联在电路中的．闭合开关一段时间后，可以看到甲瓶中煤油液面升得较高，实验表明：______瓶中电阻丝的阻值较大；
实验中，控制了通电时间和_______保持不变． 考点：
焦耳定律． 解析：
探究“电流产生热量的多少与电阻大小的关系”时，由公式Q＝I2Rt可知，应控制两电阻丝的电流和通电时间相等，而电阻不相等，从图中可知，甲和乙两根电阻丝串联，因此通过它们的电流和通电时间相等，所以甲乙两烧瓶中的电阻丝阻值应不相等；
在试验中发现甲瓶中煤油的液面升得较高，故说明甲瓶中的电阻所产生的电热多，据 Q＝I2Rt能看出，甲瓶中的电阻丝的阻值较大． 答案：
串；
甲；
电流． 模块三 焦耳定律实验的计算 例题精讲 【例4】★★ 两个电路元件A和B中的电流与其两端电压的关系如图所示，则元件A的电阻RA＝____Ω．若把它们串联起来，接在某电源上，电路中的电流是0.3A，则B元件此时的电阻值大小是______Ω，电源电压是______V． 考点：
探究电流与电压、电阻的关系实验． 解析：
⑴由I－U图像可知，∵I＝， ∴元件A的阻值RA＝＝5Ω；

⑵由I－U图像可知，当I＝0.3A时，UB＝2V，UA＝1.5V， ∵I＝，∴元件B的阻值RB＝≈6.67Ω， A与B串联，电源电压U＝UB＋UA＝2V＋1.5V＝3.5V． 答案：
5；
6.67；
3.5 【测试题】 定值电阻R消耗的电功率P随通过R的电流I变化的图像如图所示．请根据图像判断：当通过R的电流I为0.3A时，电阻R消耗的电功率P为_________． 考点：
电功率的计算． 解析：
从图像可知，当电流为I1＝0.6A时，电阻消耗的电功率为P1＝36W，电阻R＝＝100Ω， 当通过R的电流为I＝0.3A时，电阻消耗的功率为P＝I2R＝(0.3A)2×100Ω＝9W． 答案：
9W 【例5】★★★ 某兴趣小组利用图甲电路进行如下的实验探究． ⑴闭合S1，断开S2，调节电源电压进行有关测量，根据记录到的电流表和电压表的数据绘制成电压和电流的关系图像(如图乙)．根据图像，求电阻R的电阻；

⑵断开S1，闭合S2，调节电源电压进行有关测量．根据记录的灯泡L的电压和电流的数据绘制成电压和电流的关系图像(如图乙)．根据图像，当电压表示数为0.5V，在50s时间内，灯泡L消耗了多少电能？ ⑶同时闭合S1和S2，调节电源电压，当灯泡L的功率为1W时，R与RL的总功率是多大？ 考点：
欧姆定律的应用；
电功的计算；
电功率的计算． 解析：
⑴由图像可知，当U＝2V时，通过电阻R的电流I＝0.2A，根据欧姆定律可知， 电阻R＝＝10Ω， ⑵断开S1，闭合S2，由图像可知，当电压表示数为0.5V时，对应的电流I＝0.2A， 则W＝UIt＝0.5V×0.2A×50s＝5J；

⑶同时闭合S1和S2，电阻R与灯泡L并联，从图像可查出，当灯泡功率为1W时， 灯泡两端电压U＝2.5V，通过灯泡的电流I＝0.4A， 因为电阻与灯泡并联时电压相等，所以 PR＝， ∴总功率为P总＝PR＋P灯＝1W＋0.625W＝1.625W． 答案：
⑴电阻R的阻值为10Ω；

⑵在50s时间内，灯泡L消耗了5J的电能；

⑶R与RL的总功率是1.625W． 【测试题】 某兴趣小组利用图甲所示电路进行如下的探究活动．当闭合开关S1、断开开关S2时，调节电源电压，得到下表中三组数据；
当断开开关S1、闭合开关S2时，调节电源电压进行有关测量，根据记录灯泡L的电压和电流的数据绘制成电压和电流的关系图像(如图乙)；
同时闭合开关S1和S2，调节电源电压，当灯泡L的功率为1W时，R与RL的总功率是________W． 次数 1 2 3 U/V 2 4 5 I/A 0.2 0.38 0.52 考点：
电功率的计算；
并联电路的电压规律；
欧姆定律的变形公式． 解析：
从表格中可知，R1＝＝10Ω，R2＝≈10.5Ω，R3＝≈9.6Ω， R＝≈10Ω， 从关系图可知， 当灯泡L的功率为1W时，通过灯泡的电流为0.4A，灯泡两端的电压为2.5V， 又因为电阻R和L并联， 所以U＝UR＝UL＝2.5V， PR＝， P＝PL＋PR＝1W＋0.625W＝1.625W． 答案：
1.625 模块四 测定小灯泡的额定功率 例题精讲 【例6】★★ 在做“测定小灯泡的电功率”实验时，选用的器材有电压为6V的电源，额定电压为2.5V的小灯泡，以及滑动变阻器、电流表、电压表、开关和导线等．下图是没有连接完的实物电路． ⑴请你用笔画线代替导线，将实物电路连接完整． ⑵连好电路闭合开关，发现电压表指针偏转很小，其原因可能是________________　(写出一种即可)． ⑶经适当调整后，闭合开关，移动滑片P到某处，发现电压表的示数为2.2V，要测量小灯泡的额定功率，应将滑片P向______端滑动． ⑷通过移动滑片P，测得多组数据，绘制成U－I，图像如上图．据此可计算出小灯泡正常发光时，滑动变阻器消耗的功率是______W(设电源电压保持不变)． 考点：
探究用电器的电功率实验；
实物的电路连接；
电功率的测量． 解析：
⑴因为小灯泡的额定电压为2.5V，所以电压表的量程选择3V或者15V都行，连接后如下图所示；

⑵电压表选择量程过大会导致电压表指针偏转小，电压值太小也会出现电压表指针偏转小的现象，那就是小灯泡两端的电压太小，电路中的电流太小，滑动变阻器接入电路的阻值太大了；

⑶电压表的示数显示2.2V，低于灯泡的额定电压2.5V，要测量额定功率，必须提高电压，也就是增大电路中的电流，减小滑动变阻器接入电路的阻值，滑片应向右移动；

⑷小灯泡正常发光时的电压是2.5V，从图上找出2.5V电压对应的电流值是0.2A，电源有四节干电池串联组成，电源电压是1.5V×4＝6V，根据串联电路电压和电流的特点，滑动变阻器两端的电压是6V－2.5V＝3.5V，因此滑动变阻器消耗的功率为P＝UI＝3.5V×0.2A＝0.7W． 答案：
⑴如下图；
⑵滑动变阻器阻值太大(或电压表选用量程过大)；
⑶右；
⑷0.7． 【测试题】 小明按图示电路测量小灯泡功率，备有器材规格如下：电源电压恒为6V，小灯泡额定电压为2.5V，灯泡正常发光时灯丝电阻约为10Ω，变阻器甲的规格“10Ω 1A”、乙的规格“50Ω 0.5A”，电流表量程有“0～0.6A”、“0～3A”，电压表量程有“0～3V”、“0～15V”，下列说法不正确的是(　　) A． 当电压表示数为2.5V时，灯泡消耗的功率等于额定功率 B． 为减小误差，电压表量程选“0～3V”，电流表量程选“0～0.6A” C． 变阻器应选择甲“10Ω 1A” D． 由本实验可发现，灯泡在不同电压下，实际功率不同，亮度不同 考点：
欧姆定律的应用；
串联电路的电流规律；
串联电路的电压规律；
电功率的计算；
探究用电器的电功率实验． 解析：
A、当电压表示数为2.5V即灯泡两端的电压为2.5V时，灯泡消耗的功率等于额定功率，故A正确，不符合题意；

B、灯泡的额定电压为2.5V，所以电压表选0～3V的量程；
根据欧姆定律可得，灯泡的额定电流为IL＝＝0.25A，所以电流表的量程选0～0.6A，故B正确，不符合题意；

C、灯泡正常发光时，变阻器两端的电压UR＝U－UL＝6V－2.5V＝3.5V，变阻器接入电路中的电阻R＝＝14Ω＞10Ω，所以变阻器选“50Ω 0.5A”，故C不正确，符合题意；

D、由本实验可发现，灯泡在不同电压下，实际功率不同，亮度不同，故D正确，不符合题意． 答案：
C 【例7】★★★ 某课外实验小组在测定小灯泡额定功率的实验中，实验桌上已经备有下列器材：额定电压为2.5V的小灯泡、电压未知的电源(两端电压不变)、一个已知阻值为R的电阻、一个滑动变阻器、一只电流表、3个单刀单掷开关、导线若干． ⑴小亮同学设计的实验电路如图1所示，请你写出本实验主要测量步骤及所测物理量． ①______________________________________________________________，②______________________________________________________________． ⑵本实验中，计算小灯泡额定功率的表达式P＝_____________________． ⑶若将电流表换为一只电压表而其他器材不变，要再设计一种方案测量小灯泡的额定功率，同组的小刚同学已连接了一部分实验电路(如图2所示)，请你设计完成剩余实验电路的连接，并用笔画线代替导线在图2中完成实物电路图其余元件的连接． 考点：
探究用电器的电功率实验． 解析：
⑴实验步骤：①根据电路图连接电路，闭合开关S1、S2，断开S3，移动滑动变阻器的滑片P， 使电流表的示数，并记录I1；

③保持滑动变阻器的滑片P位置不变，断开开关S2，闭合开关S3、S1，记录电流表示数I2． ⑵由实验步骤可知，通过灯泡的电流IL＝I2－I1，灯泡额定功率PL＝ULIL＝2.5V×(I2－I1)． ⑶利用串联电路电流处处相等测出灯泡正常发光时的电流，然后由P＝UI求出灯泡额定功率，定值定值、灯泡、滑动变阻器串联接入电路，利用开关分别测定值电阻与灯泡两端电压，电路图如图所示． 答案：
⑴①根据电路图连接电路，闭合开关S1、S2，断开S3，移动滑动变阻器的滑片P，使电流表的示数，并记录I1；

②保持滑动变阻器的滑片P位置不变，断开开关S2，闭合开关S3、S1，记录电流表示数I2． ⑵P＝2.5V×(I2－I1)；

⑶电路设计如图所示． 【测试题】 如图所示电路中，电源电压、灯丝电阻、变阻器最大电阻都未知，但灯丝电阻及电源电压都可视作定值．对于该电路的下列认识中正确的是(　　) ①电流表可测量流过灯L的电流，电压表测量变阻器两端的电压 ②闭合开关的一瞬间，电流先通过电流表后通过灯泡L ③利用这个电路可以测量变阻器的电功率，但不能测出灯泡L的功率 ④利用这个电路既可以测量变阻器接入电路的电阻，也能够得出灯丝的电阻 ⑤在这个电路中，无需移动滑片就可以测出电源的电压． A．①② B． ①④ C． ③⑤ D． ④⑤ 考点：
欧姆定律的应用． 解析：
⑴由电路图可知，灯泡与滑动变阻器串联，电压表测滑动变阻器两端的电压，电流表测电路中的电流，故①正确；

因串联电路中各处的电流相等，所以，通过变阻器和灯泡的电流相等，故②不正确；

⑵调节滑动变阻器，使其接入电路中的电阻为0，读出电流表的示数，利用欧姆定律表示出电源的电压；
然后调节滑动变阻器的滑片使其接入电路中的电阻最大，读出电压表和电流表的示数，根据欧姆定律可求滑动变阻器的最大阻值， 根据串联电路的特点和欧姆定律表示出电源的电压，联立等式即可求出电源的电压和灯泡的电阻，故④正确；

⑶调节滑动变阻器的位置时，根据电压表的示数可知滑动变阻器两端的电压，根据串联电路的电压特点可知灯泡两端的电压，根据电流表的示数可知电路中的电流，利用P＝UI可求灯泡和滑动变阻器的电功率，故③不正确；

⑷在这个电路中，不移动滑片时，无法知道灯泡的电阻即其两端的电压所以，无法测出电源的电压，故⑤不正确， 综上所述可知，B正确，ACD不正确． 答案：
B 【例8】★★★ 下列电路图中，电源电压U保持不变，小灯泡的额定电压为UL，且U＞UL，R0是已知的定值电阻．若只通过开关改变电路的连接方式，并可移动变阻器的滑片，则不能测出小灯泡额定功率的电路是(　　) A． B． C． D． 考点：
电功率的测量． 解析：
A、可以通过移动滑动变阻器，使定值电阻两端的电压等于灯泡的额定电压，但当将灯泡接入电路中时，灯泡两端的电压会发生变化，此时的电流不一定等于灯泡的额定电流，无法测量额定功率；

B、将开关与2相连，可以使灯泡两端的电压等于额定电压，然后将S2与1相连，通过电压表的示数及串分压的知识，求出此时滑动变阻器的阻值，然后求出灯泡正常发光时电路中的电流，便为灯泡的额定电流，可求出小灯泡的额定功率；

C、定值电阻R与灯泡串联流过它们的电流相等，开关处于2的位置时，电压表测量的是灯泡的两端电压，调节滑动变阻器使电压表示数等于灯泡的额定电压UL；
再将单刀双掷开关打到1时，电压表测量的是灯泡和电阻串联后的两端电压U；
则小灯泡的电流为I＝，小灯泡的额定功率表达式是P＝，故该选项能测出灯泡的额定功率；

D、不论怎样闭合、断开各开关，都不能确定灯泡是否正常发光，故不能测出灯泡的额定功率；
测出灯泡两端的电压，S2闭合S3断开时，电流表把灯泡短路，灯泡不发光；
S2断开S3闭合时，电流表把电阻短路；
两个都闭合或断开时，电流表均无示数．测不出灯泡的额定功率． 答案：
AD 【测试题】 在电源电压未知、定值电阻R0已知的情况下，利用下列四个电路图不能测出定电压为3.8V小灯泡的额定功率的是：(　　) A． B． C． D． 考点：
欧姆定律的应用；
并联电路的电流规律；
并联电路的电压规律；
电功率的计算；
额定功率． 解析：
⑴闭合S1、S2，I0＝I－I1，调节滑片使UL＝I0R0＝3.8V，同时I0知道，可行，A对；

⑵调节滑片使UL＝U－I0R0＝3.8V，同时I0知道，电源电压未知，不可行，B错；

⑶闭合S1、S2，调节滑片使UL＝U0＝I0R0＝3.8V，但不能测出I0，不可行，C错；

⑷闭合S2断开S1，调节滑片使UL＝3.8V，闭合S1断开S2，电压表测UL＋U0，根据分压关系求RL，再根据求，可行，D对． 答案：
B 模块五 电学实验设计 【例9】★★ 为了探究灯泡消耗的电功率与电阻的关系，小军利用如图所示的电路做了实验，小军闭合开关S后，发现灯泡L1比L2亮，已知灯泡L1的电阻R1大于灯泡L2的电阻R2，于是小军得出结论：灯泡电阻越大，灯泡消耗的电功率越大．请你利用图电路图中的元件，设计一个实验证明：小军的结论是错误的．要求画出实验电路图，根据实验现象简要说明小刚的结论是错误的． 考点：
探究用电器的电功率实验． 解析：
根据串联电路各处的电流相等和P＝I2R可知电阻越大，电功率越大，灯泡越亮，与小军的结论相符；

根据并联电路各支路两端的电压相等和P＝UI＝可知电阻越大，电功率越小，灯泡越暗，据此设计电路图和说明小军的结论错误的原因． 答案：
⑴两灯泡并联，如图所示 ⑵将L1和L2并联在电路中，R1＞R2，灯泡L1却比L2暗，此时灯泡电阻越小，消耗的电功率越大，所以，小军的说法“灯泡电阻越大，消耗的电功率越大”是错误的． 【测试题】 实验室提供如下的器材：电流表、电压表，滑动变阻器、定值电阻R、开关、电源各一个，导线若干．小强想通过以上的器材进行下列实验，你认为不可行的是(　　) A．验证欧姆定律 B． 验证焦耳定律 C．测定电阻R的阻值 D． 测定电阻R消耗的电功率 考点：
欧姆定律的应用；
电功率的测量；
焦耳定律． 解析：
由实验器材可知，电压表可以测用电器两端的电压，电流表可以测出通过的电流， A、本实验可以验证欧姆定律即验证电流与电压之间的关系，故A正确、不符合要求；

B、验证焦耳定律时需要测量通电时间的钟表，而器材中没有，故B不正确，符合要求；

C、根据R＝可知，本实验可以测量定值电阻的阻值，故C正确，不符合题意；

D、根据P＝UI可知，本实验可以测定电阻R消耗的电功率，故D正确，不符合题意． 答案：
B 【例10】★★★ 实验桌上有如下器材：符合实验要求的电源一个、电流表和电压表各一只、开关一个、各种阻值已知的定值电阻和导线若干．要求从实验桌上选择适当器材，设计一个实验证明：“当通过电阻的电流保持不变时，电阻消耗的电功率与该电阻的阻值成正比”．请画出实验电路图，并写出实验步骤． ⑴实验电路图：
⑵实验步骤：
考点：
电功率与电压、电流的关系． 解析：
⑴让各阻值不同的电阻串联接入电路，用电流表测电路电流，用电压表分别测量各电阻电压并记录各电压值，然后由P＝UI比较功率大小，从而得出结论；
据此设计电路；

⑵根据⑴的实验原理设计实验步骤． 答案：
⑴各电阻串联与电流表串联，电压表并联在待测电阻两端，电路图如图所示；

⑵实验步骤：
①按电路图将电流表、电压表和六个阻值不同的电阻R1、R2、R3、R4、R5和R6接入电路中，并把这六个电阻的阻值记录在表格中；

②闭合开关S，测出R1两端的电压和通过R1的电流，并把数据记录在表格中；

③断开开关S，把电压表连接在R2两端，仿照步骤②，测出R2两端的电压和通过R2的电流，并把数据记录在表格中；

④仿照步骤③，分别测出电阻R3、R4、R5和R6两端的电压和相应的电流，并把数据记录在表格中． ⑤利用公式P＝UI分别计算出电阻R1、R2、R3、R4、R5和R6消耗的功率P1、P2、P3、P4、P5和P6，并把数据记录在表格中． 【测试题】 下列电路图中，电源电压恒定但未知，滑动变阻器标有“20Ω 1A”字样，R0是已知阻值的定值电阻，则不能测出待测电阻的阻值的电路是(　　) A． B． C． D． 考点：
电路图设计；
欧姆定律的应用． 解析：
A、将滑动变阻器接入电路的阻值为零，电流表可以直接测量Rx的电流I，电源电压U＝IRx；
再将滑动变阻器接入电路的阻值为最大值，电流表可以直接测量Rx的电流I′，电源电压U＝I′(R0＋Rx)，将两个关系式联立即可求出电阻．不符合题意． B、电流表可以直接测量Rx的电流；
开关闭合后，根据电流表的示数并利用U＝IR0求出电源电压，再根据串联电路电压的特点求出未知电阻两端电压，最后利用Rx＝ ，求出未知电阻；
不符合题意． C、闭合开关求出读出电源电压，然后断开开关，两电阻串联，利用I＝求出通过未知电阻的电流，再根据电源电压、电压表的示数以及串联电路电压的特点求出未知电阻两端电压，最后利用Rx＝，求出未知电阻；
不符合题意． D、将滑动变阻器接入电路的阻值为零，闭合开关S1、S2，为R0的基本电路，U＝IR0求出电源电压；
再闭合开关S1、S3，为Rx的基本电路，但此时电流表正负接线柱接反了，所以不能求出未知电阻；
符合题意． 答案：
D

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