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专题12 电路探究--决胜2020年中考物理压轴题全揭秘(原卷版)

2021-08-09 来源:客趣旅游网
决胜2020年中考科学压轴题全揭秘专题12电路探究【考点1】欧姆定律探究【例1-1】在“探究一定电压下,电流与电阻的关系”的实验中,老师提供的实验器材有:电源(电压恒为4.5Ⅴ),电流表、电压表各一个,开关一个,四个定值电阻(5Ω、10Ω、15Ω、20Ω),两只滑动变阻器(规格分别为“20Ω2A”、“50Ω1A”),导线若干。(1)请根据图甲的电路图用笔画线将图乙实物图连接完整(注意电流表的量程选择)。(2)小李实验时,在c、b间先接入5Ω的电阻,闭合开关,移动滑片P,使电压表的示数为1.5Ⅴ,并记下相应的电流值;再改接10Ω的电阻,此时滑片P应向F端移动,小李移动变阻器滑片P的目的是:________。(3)小李为完成用四个定值电阻进行实验,他应选择的滑动变阻器规格是50Ω,1A。他这样选择的理由是:________。【例1-2】.小科按照实验要求,设计测量未知定值电阻Rx阻值(范围为400~600Ω)的实验。器材:干电池两节(总电压为2~3V),电压表(量程0~3V、0~15V)电流表(量程0~0.6A、0~3A)、滑动变阻器(500Ω0.5A)各一个,开关、导线若干。(1)要求一:测算出Rx

,且实验过程中不能拆接电路。1小科设计实验电路如图甲。请分析:①小科在设计实验前通过估算发现,用所提供的电流表无法测量出电路中的电流,其原因是________。②实验时,先将变阻器滑片P移到某一位置a处,读出电压表示数为U1

阻器滑片P移到另一位置b处,读出电压表示数为U2

,U1即为电源电压;再将变,则U1-U2就是此时滑动变阻器两端的电压。根据相关数据计算Rx的阻值。实验中滑片P所在的a、b处分别对应的位置是:________。(2)要求二:增加一个电学器材实现Rx阻值的直接读取,且电路只能连接一次。小科增加了一个阻值可连续调节且可读数的变阻器Y,重新设计了图乙电路。实验步骤如下:①先闭合开关S、S1

,调节滑动变阻器使电压表示数为2V;②再断开开关S1

,闭合开关S2

,________,读取此时Y的数值。Y的示数即为Rx的阻值。【变式1-2】在伏安法测电阻的实验中,小明同学连接的电路如图所示.(1)电路中有一根导线连接错了,请你在接错的导线上打一个叉,并画出正确的连线.(2)请在图乙方框内画出改正后的电路图.(3)改正后当滑片P在某点时,电压表的示数是1.7V,电流表示数如图丙所示,则被测电阻R的阻值是________.(4)电路正确连接后若闭合开关后发现电流表指针偏转,电压表指针没有偏转,该故障的原因是A.电阻R接线短路C.电源接触不良B.电阻R接线断路D.电流表接线短路.【考点2】小灯泡额定功率探究【例2-1】在测量小灯泡电功率的实验中,电源电压恒为6V,小灯泡的额定电压为25V,正常发光时灯丝电阻约为10Ω,所用滑动变阻器的最大阻值为40Ω。2(1)请用笔画线代替导线,将图甲的实物图连接完整,要求滑动变阻器滑片P向右移动时小灯泡变亮。(2)正确连接电路后,闭合开关,发现小灯泡不亮,电流表有示数,电压表无示数,原因可能是________。(3)另有一只额定电流为0.2A的小灯泡,小黄设计了图乙所示电路测量其额定功率。【实验步骤】①闭合开关S1

,开关S2接b,R1阻值调到0,电流表的示数为0.3A②将R1阻值调到最大,闭合开关S1,S2接a,再调节R1使电流表示数为0.2A③保持R1的阻值不变,闭合开关S1,开关S2接b,电流表的示数为0.15A。已知R0=20Ω,根据以上实验数据,可求得该灯泡的额定功率为________。【变式2-1】小明同学利用图甲所示的电路测量小灯泡的电功率。电源电压保持不变,小灯泡的额定电压是2.5V。(1)连接好电路,闭合开关,小灯泡发光,但电压表示数为0,经检查,图中a、b、c、d四根导线有一根断了,则该导线是________。(2)排除故障后,实验中小明同学移动滑动变阻器的滑片P到某位置时,电压表示数如图乙所示,若他想测量小灯泡的额定功率,应将图甲中滑片P向________(选填“左”或“右”)端适当移动。(3)按正确的步骤进行实验,小明进行了三次重复实验,每次电压表的示数均为2.5V,电流表的示数分别为0.30A、0.30A、0.32A,则小灯泡的额定功率为________。(4)完成实验后,老师告诉同学们,电压表的内阻很大,它并联在电路中时,有极小的电流通过电压表,可以忽略不计,我们就是用上述方法测量小灯泡电功率的,假如考虑了电压表的影响,你们测量的小灯泡额定功率比小灯泡真实的额定功率________(选填“偏大”、“偏小”、“相等”)3【变式2-2】小华在做“测量小灯泡电功率”的实验中,实验室有如下器材:电源(电压恒为6V),小灯泡L(额定电压为2.5V,灯丝电阻约为10Ω),电流表、电压表、开关、规格分别为“10Ω1A”的滑动变阻器R1和“50Ω0.5A”的滑动变阻器R2各一个,导线若干。(1)请用笔画线代替导线,帮小华同学将图甲中的电路连接完整;(2)为了顺利完成实验,小华应选用规格为________(填“R1”或“R2”)的滑动变阻器;(3)分析乙中图像发现小灯泡电阻是变化的,影响其变化的主要原因是________;(4)小华打算增加一个阻值为150Ω的定值电阻Ro,只利用一只电表,通过操作图中单刀双掷开关(单刀双掷开关分别接“a”、“b”各一次)测量小灯泡的额定电功率,图丙、图丁是他设计的两种不同方案的电路图,则以下判断正确的是A.两种方案都能B.两种方案都不能C.丙方案能,丁方案不能D.丙方案不能,丁方案【考点3】焦耳定律探究。【例3-1】某科学小组对电流通过导体产生热的多少与哪些因素有关进行了研究。装置如图,2只烧瓶内装满煤油,瓶塞上各插1根玻璃管,瓶内各装1根阻值不同的电阻丝R甲和R乙。猜想一:电热跟电流的大小有关,电流越大电热越多;猜想二:电热跟导体的电阻大小有关,电阻越大电热越多。为验证猜想一,设计以下方案:4①将电阻丝R甲和R乙串联在电路中,标出2根玻璃管内液面的位置,闭合开关记下电流表的读数l1

过一段时间后标出2根玻璃管内液面的位置;,经②当2根玻璃管中的液面降到原来的高度后,减小滑动变阻器的阻值,闭合开关记下电流表的读数l2,经过相同时间后标出2根玻璃管内液面的位置。请回答下列问题:(1)为使实验现象明显,经常会采用转换或放大的思想。为比较电热丝产生热量的多少,实验中体现这些思想的设计有________(写出一条即可)。(2)为验证猜想一,必须比较同一个烧瓶中前后两次实验玻璃管内液面上升的高度,原因是________。(3)科学研究倡导有依据的猜想,请说出生活中支持猜想二的一个实例:________。【变式3-1】小红和小明分别用下图所示的装置,探究电流一定时,电流产生的热量与电阻的关系。他们分别将两段阻值不同的电阻丝(R1<R2)密封在完全相同的烧瓶中,并通过短玻璃管与气球相连。(设他们所用的各种同类器材性能相同)(1)在这个实验中电流产生热量的多少是通过什么现象体现出来的?________(2)他们同时开始进行实验,在a、b、c、d四个气球中,鼓起来最快的是________。(3)小红和小明的实验方案中有一个是错误的,是哪一个?________为什么?________。【变式3-2】如图是探究“电流通过导体产生的热的多少跟哪些因素有关”的实验电路(烧瓶、煤油质量和玻璃管均相同)。瓶中的电阻采用金属丝。(1)完成电路的连接,要求滑动变阻器滑片向左移动时,电流表示数变小。(2)实验中,通过观察________来判断电流通过导体产生热的多少。(3)在电流与通电时间相同的条件下,选用长度和横截面积都相同的两种材料进行实验,为了使实验现5象最明显,可以选用表中的铜与________进行对比。材料铜铝钨镍铬合金电阻(欧)0.01750.0290.0531.0(4)要进一步探究导体产生的热的多少与电流是否有关,可以采取的方法是________(允许改变元件位置,更换元件等,只要求写出一种)。1.小明利用图甲电路研究电流与电压的关系,其中滑动变阻最大阻值为500欧,定值电阻R0阻值为10欧。闭合开关,当滑片从最右端慢慢向左移动,发现最初电压表指针几乎不动,直到接近左端时电压表指针才开始有所偏转,继续左移,指针偏转角度迅速变大,即该滑动变阻器引起电压表示发生明显变化的调节区级很小。本实验中,要使滑片每移动一段距离,都能引起电压表示数较为明显的变化,应选择怎样的滑动变阻器?小明用不同的电阻丝代替滑动变阻器,利用图乙进行如下实验:①取3条长度都为10厘米的粗细均匀电阻丝A、B、C,阻值分别为1欧、20欧、400欧。②将电阻丝A接入图2乙电路,闭合开关,滑片P从最右端移到最左端,记录电压表示数U随滑片移动长度x变化的相关数据,多次测量。③分别用电阻丝B、C代替A,重复步骤②。④处理相关数据,获得“电压表示数U随移动长度x变化的关系”如图丙。(1)图甲实验中,闭合开关,当滑动变阻器滑片处于最左端时,导线a与接线柱M处的连接意外断开,此时示数为零的电表是________。(2)分析图丙,实验过程中电压表示数变化范围与电阻丝阻值的关系是________。(3)若利用图乙研究通过R0的电流与其两端电压的关系,在A、B、C三条电阻丝中,你认为选择哪一条电阻丝最合适并说明理由。________。2.小科利用仅有的一个规格为“10Ω1.0A”的滑动变阻器和其他器材来“检验欧姆定律”,该变阻器的电阻丝上有一处断点。实验电路如图所示,电源电压恒为3V。实验步骤如下:6①用4Ω的定值电阻进行实验,连接电路。②闭合开关,调节滑动变阻器,使定值电阻两端电压为2V,读出电流表的示数并记录。断开开关,把滑片P移到A端。③依次用阻值为6Ω、8Ω和10Ω的定值电阻替换原来的电阻,重复步骤②。(1)小科设计上述实验步骤,是要研究通过导体的电流与________之间的关系。(2)小科发现,滑片P向右移动过程中,每次实验开始时电压表都没有示数,移到某一点(该点记为C)时突然有了示数。但在完成8Ω电阻的实验后,再做10Ω电阻的实验时,当电压表有示数后,示数一直大于2V。分析可得,电阻丝BC的阻值RBC的范围是________。(3)为了完成10Ω电阻实验,将滑片P移到C点,只要在原来电路的接线柱上再接上一根导线,就能继续完成实验。请你在答题卷的图中用笔画线补上这根导线。3.小明探究“通过导体的电流与电压的关系”时,设计了图(甲)所示电路,电源电压6V保持不变,R1为定值电阻,电流表A选用0~0.6A量程,电压表V,选用为0~3V量程,电压表V.选用为0~15V量程(三个电表均完好),滑动变阻器R2上标有“50Ω1A”的字样。(1)闭合开关S,发现电流表A与电压表V2的示数为零,电压表V1的示数不为零,则电路只存在一处的故障是________。(2)排除故障后,继续进行实验,记录电流表A与电压表V2的示数,得到一组实验数据,如乙图所示,请在图乙中画出电流表A与电压表V1

,的关系图。(3)在保证实验器材安全的前提下,该电路的最大功率为________W。4.在探究“电压一定时,电流跟电阻关系”的实验中,设计电路图如图甲所示。7(1)根据图甲用笔画线代替导线将图乙实物连接成完整电路(导线不允许交叉)。(2)本电路还可以完成的实验是:________。(3)连接好电路,闭合开关,发现电流表没有示数,移动滑动变阻器的滑片,电压表示数始终接近电源电压。造成这一现象的原因可能是(A.电流表坏了)B.滑动变阻器短路C.电阻处接触不良D.电阻短路(4)小科通过平时作业中经常提到的“电源电压保持不变”得到启示,用图丙的电路来研究“电压一定时,电流跟电阻关系”。发现在改变R的阻值时,每次电压表的读数都是变化的,并不能保持不变。请你对这种现象提出自己的猜想________。5.小明用如图所示的电路做“探究一定电压下,电流与电阻的关系”实验时,保持定值电阻两端的电压为2V不变,多次更换定值电阻进行实验,实验室提供的实验器材有:电源(3节新干电池串联)、电流表、电压表各一个,开关一个,五个定值电阻(5Ω,10Ω,15Ω,20Ω,25Ω),一个滑动变阻器(规格为“25Ω1.5A”),导线若干。(1)请你用笔画线代替导线将图中的实物图连接完整;(2)如图,电路连接完整后,小明应将滑动变阻器的滑片移至端________(填“A”或“B”)后,再闭合开关进行实验。(3)在接入25Ω的电阻进行实验时,小明发现,不管怎样移动滑片,都不能使电压表的示数变为2V。小明通过在原电路中增加或减少实验室提供的原有器材,解决了上述问题,并完成了实验,他采取的操作可能是:________(列举一种方法即可)。6.在“测定小灯泡功率”的实验中,电源电压为6伏,小灯泡的额定电压为38伏,正常工作时的电阻约为10欧。8(1)请在图甲中用笔画线代替导线,完成电路连接;(2)实验时,将最大阻值为500欧、50欧、5欧的三个滑动变阻器分别接入电路,闭合开关,在将滑动变阻器的滑片从一端缓慢移到另一端的过程中,发现电压表示数U与滑片移动距离x的关系如图乙所示,你认为选择哪个滑动变阻器最合适,并说明理由。________(3)选择合适的滑动变阻器后完成实验,实验记录如下表:实验序号电压表示数/V电流表示数/A功率/W额定功率/W1233.03.84.50.360.40.421.081.521.89P额=󰍳Ǥ󰍲Ͳ󰵅󰍳Ǥ൅󰍴󰵅󰍳ǤͲͷ󰍵=1.50认为这样数据处理是否正确,理由是:________。7.为了探究影响电热的因素,实验室准备了两个装等量煤油的相同烧瓶、两个带有橡皮塞的相同温度计,两根不同阻值的电阻丝(已知R甲>R乙),以及滑动变阻器、开关、导线、电源等。两个实验小组根据提供的实验器材,设计了如图一、二所示的两个方案。(1)两个方案的共同点是通过观察________知道电热的多少。(2)如图一方案,闭合开关,一段时间后,发现温度计示数变化小。为了使温度计示数变化明显,应将滑动变阻器的滑片P向________(选填“A”或“B\")移动。(3)如图二方案,闭合开关,调节滑动变阻器滑片P,一段时间后,发现甲温度计示数小于乙温度计示数。小组成员得出的结论是:电流通过导体时,电阻越小,产生的热量就越多。你对该结论的合理解释与评价是________。9(4)“水比较容易获得,为什么不用水代替煤油?”,对于这个问题,小组成员给出了下列四种理由,你认为合理的是(选填字母)B.煤油有较大的热值C.煤油有较小的密度D.煤油有较小的比热容A.煤油有颜色便于观察8.在测量小灯泡电功率的实验中,已知灯泡额定电压U额=2.5V,电源电压保持不变。(1)用笔画线代替导线把甲图电路连接完整。(2)调节滑动变阻器,使小灯泡正常发光,则可根据此时电流表示数(如图乙)计算出小灯泡的额定功率是________W。(3)如果没有电压表,用如图丙所示电路也可测小灯泡的额定功率,其中,定值电阻的阻值为RO。先断开开关S2,闭合开关S、S1调节滑动变阻器的滑片,使电流表的示数为󰜷额󰜴󰍲

;再保持变阻器滑片的位置不变,只断开开关________、闭合其他开关,读出电流表示数为I,灯泡额定功率的表达式为P额=________(用RO、U额、I的代数式表示)。9.在测定“小灯泡额定电功率”的实验中,小科所在的实验小组选用的实验器材为:电源电压6V,额定电压为3.8V的小灯泡,一个约为10Ω电阻,滑动变阻器(20Ω,1A)。他们所设计的实验电路如图甲所示。(1)请你用笔画线代替导线,将实物电路甲补充完整。(导线不能交叉)(2)小科同学按照电路图进行连接,当他刚把最后一根导线连接好,小灯泡就立刻发出很亮的光,出现这种现象的原因是:________。(3)小科同学按规范要求重新连接好电路,闭合开关后,完成实验。在小灯泡正常发光时,小科同学观察到电流表的示数如图乙所示,小灯泡的额定功率是________。当计算好小灯泡的额定功率后,小科同学准备断开开关时却发现电压表的示数不再指着刚才3.8V的位置了,请帮助他分析一下原因所在,10并对他的实验操作规范提出你的建议________。10.用图1所示的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)请用笔画线代替导线将图1中滑动变阻器连入电路,使之接入电路的阻值最大;(2)实验中,小明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,则故障原因是________;(3)故障排除后,小明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,所用滑动变阻器的规格是下列四个选项中的________(选填选项前字母);A.“5Ω,2A”B.“15Ω,2A”C.“25Ω,2A”D.“30Ω,2A”,则(4)在每次调节中,滑动变阻器接入电路的阻值减小了△R1,小灯泡的阻值变化了△R2

△R1________△R2

,(选填“>”、“<”或“=”)。11.小红同学在“测量小灯泡电功率”的实验中,选取定电压为2.5V的小灯泡、电压恒为3V的电源,电流表、电压表、开关、导线若干,另有三种规格的滑动变阻器可供选择:R1(10Ω1A)、R2(20Ω0.5A)、R3(50Ω0.2A)。按如图甲的电路图进行实验:(1)请将乙图中的实物电路连接完整(要求:滑动变阻器的滑片向左移动时小灯变亮)。(2)闭合开关,调节滑片的位置,当小灯泡两端电压为2.5V时,电流表的示数如图丙所示,小灯泡的额定功率为________W。(3)下表是小红四次实验的数据.根据数据分析词知:小灯泡的实际功率随________改变而改变;数据序号电压U/V122.51.731.340.511电流I/A电功率P/W0.240.210.160.4080.2730.08(4)请你分析表中的实验数据,判断小红强实验中选用的滑动变阻器是________。12.图甲是“测量小灯泡功率”实验电路,电源电压3V,小灯泡的额定电压为2.5V.(1)连接电路时,图中导线a端应与电压表上标有数字“________”(选填“3”或“15”)的接线柱相连.(2)闭合开关前,应将滑片P置于________端(选填“A”或“B”).(3)若要测量灯泡的额定功率,应移动滑片P,使电压表的示数为________V,时记下电流表的示数.(4)根据实验数据画出I-U图象,如图乙所示,则小灯泡的额定功率是________W.(5)结合图乙的信息思考:能否利用图甲电路,采用控制变量的方法来“探究电流与电压的关系”?并说明理由.________.13.在验证焦耳定律(Q=I²Rt)中电热与电阻的定性关系时,实验小组出现了如图三种电路连接情况(已知R甲烧瓶玻璃管内液面的变化高度电流大小A烧瓶(RA=10欧)B烧瓶(RB=20欧)IΔh1

Δh2

,实验数据如表。132IΔh3Δh4

(1)步骤②中的电流表示数如图乙所示,此时电流为________安。(2)本实验通过设计串联电路来研究电阻对电流产生热量的影响,可以控制哪些变量相同?________。(3)小明认为:只要选择“Δh1、Δh2、Δh3、Δh4”四个量中的某两个量进行比较,就能说明“对电流产生热量多少的影响,电流比电阻更大”,请比较这两个量的大小关系:________。16.如图是探究电流通过导体时产生热量的多少跟什么因素有关的实验装置中的部分电路(所连接5Ω电阻均可上下活动)。两个相同的透明容器中密封着等量的空气,甲、乙两U形管中所有液面初始状态是等高相平,通电一段时间后液面的高度如图所示。(1)本实验利用U形管中液面的高度差的大小反映放出热量的多少,这是利用了装置中________(填“液体”或者“空气”)的热胀冷缩。(2)根据题干中的实验结果,本实验能得到的结论是:________。(3)为了研究电流产生的热量跟电阻的关系。在不增加实验器材和不改变电路接线的前提下,断开开关,U型管中的液面降回到原来液面后,你需要进行的实验操作是________。17.在研究影响电流热效应的因素时,同学们发现用电阻丝对煤油加热,温度计的示数变化过程非常耗时,为了减少实验的时间,他们提出了如下改进的设想:设想一:将煤油换成水来做实验,设想二:通过加热空气来做实验。(1)根据所学知识,他们经过讨论,断定设想一是错误的,你认为他们判断的依据是:________。(2)为了验证设想二,他们设计了下面的实验:①用相同的电阻丝及锥形瓶组成如图A、B的装置,在装置中装入等量的红墨水,使得A瓶中的电热丝放置在液体上空(如图A)。②在塞橡皮塞时发现A装置中有液体进入玻璃管并高出瓶内的液面,为使管内的液柱与瓶内液面相平,14他们用带有针头的注射器通过橡皮塞插入瓶内如图所示,接下来的操作是________。③完成上述实验步骤后,再将它们分别接入相同的电路,如若猜想二是正确,请预测会观察到什么现象?________。15

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