天津市2005-2020年中考物理真题分类汇编专题：21电学实验含解析

天津市2005-2020年中考物理真题分类汇编专题：21电学实验含解析

专题21电学实验1.（2005天津，29）给你电流表(0.6A、3A两档)一个，电压表(3V、15V两档)一个，干电池四节，开关一个，滑动变阻器(10Ω、2A)一个，导线若干，为测定额定电压为2.5V，额定功率大约为1.2W的小灯泡L的额定电功率，请完成下列任务：(1)电压表应选用的量程为__________，电流表应选用的量程为_________。(2)画出电路图。【答案】（1）3V，0.6A；（2）图见解析。【解析】（1）测量小灯泡的电功率时，电压表并联在灯泡两端，灯泡额定电压为2.5V，故电压表选用0～3V量程；电流表串联在电路中，灯泡额定电流为I=P/U=1.2W/2.5V=0.48A，故电流表选用0～0.6A量程；（2）设计的电路图如下：2.（2006天津，29）根据图甲所示的电路图，将图乙中的实物图用笔画线表示导线连接起来。在闭合开关后，如果A1的示数为0.5A，A2的示数为0.3A，通过L1、L2的电流各为________A、_______A.【答案】（1）图见解析；（2）0.2、0.3。【解析】（1）从正极开始连接，经过开关、电流表A1后分支，一支经灯泡L1回到负极；另一支经电流表A2和L2回到负极，电路图如图所示：22 （2）从电路图中可以看出，两只灯泡并联，电流表A1测量总电流；电流表A2测量通过灯泡L2的电流，根据并联电路电流关系，即干路电流等于各个支路电流之和，可得灯泡L2的电流为0.3A，灯泡L1的电流为0.5A-0.3A=0.2A。3.（2007天津，29）用电流表和电压表测量电阻的实验电路，如图所示。为了减小误差，需要进行三次测量求平均值。请你设计一个记录数据的表格。【答案】见解析。【解析】电阻的测量是一种间接测量方法，要用到欧姆定律，测量出导体两端的电压与此时对应的电流，然后求出导体的电阻及平均值。根据一个物理量占据一列，每一次实验占据一行的原则去设计表格。直接测量的物理量有电压、电流，计算电阻，做三次实验求平均值。设计表格见下表：4.（2008天津，28）某同学想利用电磁继电器制成一个温度自动报警器，实现对温控箱内的温度监控．用如图所示带金属触丝的水银温度计和电磁继电器组装成自动报警器，正常情况下绿灯亮，当温控箱内温度升高到一定温度时红灯亮（绿灯熄灭）。请按此要求连接电路（红、绿灯的额定电压相同）。22 【答案】图见解析。【解析】当在正常工作的温度范围内时，水银与金属丝断开，电磁铁断电没有磁性，绿灯所在电路接通，绿灯亮；当温度升高，水银达到金属丝下端时，水银是导体，电磁铁通电有磁性，把衔铁吸引下来，红灯所在电路接通，红灯亮，发出报警信号．电路图如下：5.（2009天津，23）在“测量未知电阻R的阻值”实验中：(1)请你用笔画线代替导线把图中的器材连接成实验电路。(2)请把第二次测量时，下图所示的电压表和电流表示数填入表中相应的空格。次数12322 电压／V1.12.3电流／A0.220.46（3）处理表中所记录的各次实验数据，得出待测电阻R的阻值为Ω。【答案】（1）图见解析；（2）1.6、0.32；（3）5【解析】（1）把干电池串联，由表格知，电压表选择0～3V量程，电流表选择0～0.6A量程。电流表与电阻串联，电压表与电阻并联，电流从电压表和电流表的正接线柱流入，从负接线柱流出。滑动变阻器选择一上一下与灯泡串联，开关串联在电路中，根据各元件连接方式连接电路，如图：（2）电压表使用的0～3V量程，每一个大格代表1V，每一个小格代表0.1V，电压为1.6V；电流表使用的0～0.6A量程，每一个大格代表0.2A，每一个小格代表0.02A，电流为0.32A。（3）根据R=U/I计算实验1、2、3的电阻分别为：5Ω、5Ω、5Ω，得出待测电阻R的阻值为5Ω。6.（2010天津，25）现有电流表(量程0.6A、3A)，电压表(量程3V、15V)，滑动变阻器(阻值范围0~20Ω)，两节干电池(电压3V)，开关，导线若干。请你利用这些器材测未知电阻R(阻值约为10Ω)．要求：(1)在虚线框内画出实验电路图；(2)在右图中，根据电路图用笔画线代替导线连接实物图。【答案】见解析【解析】（1）作图时，先把电池、开关、电流表、待测电阻与滑动变阻器串联起来，然后把电压表并联在待测电阻两端。电路图如图1；（2）因为电源电压是3V，所以电压表的量程选择0～3V；因为电阻的阻值大约是10Ω，根据欧姆22 定律可知电路中的最大电流只有0.3A，所以电流表的量程选择0～0.6A。连接时，电流表要串联在电路中，电压表要并联在电阻两端，电流要从电表的正接线柱进、从负接线柱出，滑动变阻器的接法要“一上一下”。答案如图2：图1图27.（2010天津，27）某同学复习中用图甲所示的电路再次探究串联电路电压的规律，实验时意外发现：“当变阻器滑片P向左移时，两电压表的读数之和减小”。他产生了疑惑，在老师的引导下，知道了用久的普通干电池内部有不可忽略的电阻，可将它看作一个理想电源(电压U恒定，电阻为0)与一个电阻r的串联(如图乙所示)。请你帮他选择适当器材，设计测量干电池电阻r的实验方案。可供选用的器材：一个电压表，符合实验要求的已知阻值的定值电阻R1、R2(R1≠R2），导线和开关若干，一节旧干电池。要求R1、R2在同一电路中不能同时工作。请完成：(1)面出实验电路图；(2)根据你设计的电路写出主要的实验步骤和需测量的物理量：(3)写出电阻r的数学表达式(用已知量和测量量表示)。【答案】见解析【解析】方案一：（1）利用串联电路电流和电压规律，将R1与电源（r）串联起来，将电压表并联在R1两端。当S22 断开时，电压表测的是电源电压；当S闭合时，电压表测的是R1两端电压。实验电路如图：（2）实验步骤：①按照电路图连接电路，记下开关S断开时电压表的示数U；②闭合开关S，记下电压表的示数U1．（3）因为串联电路电流相等：则，整理得方案二：（1）根据定值电阻R1、R2需要分别与电源（r）串联起来，将电压表并联在定值电阻R1、R2两端，所以应采取定值电阻R1、R2分别串联一个开关，然后与电压表并联，最后通过开关接在电源上，如图：（2）实验步骤：①按照电路图连接电路；②当S1闭合，S2断开时，记下电压表的示数为U1；③当S2闭合，S1断开时，记下电压表的示数为U2。（3）只S1闭合时有；只S2闭合时有；联立可得。8.（2011天津，24）某同学在“测量小灯泡电阻”的实验中，设计了如图甲所示的电路图。小灯泡上标有“2.5V0.3A”字样，电源电压为3V。请完成下列回答。22 （1）根据电路图，在图乙中用笔画线代替导线连接实物图。（2）某次测量，电流表与电压表的示数如下图所示，计算此时小灯泡灯丝的电阻值为。【答案】（1）见解析图；（2）8Ω【解析】（1）已知电源电压为3V，所以电压表的量程为0～3V；小灯泡的额定电流为0.3A，所以电流表的量程为0～0.6A；将电流表、被测电阻以及滑动变阻器串联连接，电压表并联在被测电阻两端；注意滑动变阻器按一上一下的原则接线，如下图所示：（2）由图丙可知，通过小灯泡的电流I=0.2A，小灯泡两端的电压U=1.6V，此时小灯泡灯丝的电阻值R=U/I=1.6V/0.2A=8Ω。9.（2012天津，23）根据要求完成测小灯泡电阻的实验．器材：电池组、电流表、电压表、滑动变阻器、小灯泡、开关个一个、导线若干．（1）请在虚线框内画出电路图，用笔划线代替导线完成图1电路连接．22 （2）实验中，电流表和电压表的示数如图2所示，电流表的示数为　　A，灯泡的电阻为　　Ω．【答案】（1）见解析图；（2）0.24，10【答案】（1）伏安法测小灯泡电阻的实验电路图如图甲所示，实物电路图如图乙所示；甲乙由图2知：电流表的量程是0.6A，最小分度值是0.02A，电流表示数是0.24A；电压表量程是3V，最小分度值是0.1V，电压表示数是2.4V；灯泡电阻为R=U/I=2.4V/0.24A=10Ω。10.（2013天津，27）现有一个阻值为30Ω的定值电阻R0，一个电压约为12V的电源，一个只有0~3V量程的电压表，一个最大阻值约为200Ω的滑动变阻器，开关及导线若干。请你设计一个实验，比较精确地测出一个约为20Ω的位置电阻Rx的阻值（电路可重组）。要求：（1）画出实验电路图；（2）写出主要实验步骤和需测量的物理量；（3）写出待测电阻Rx的数学表达式（用已知量和测量量表示）。【答案】见解析【解析】（1）定值电阻R0和未知电阻Rx、滑动变阻器串联，分别利用电压表测出定值电阻R0和未知电阻Rx两端的电压，电路图如下图所示：22 （2）①按照电路图连好电路，将滑动变阻器滑片调到阻值最大处。闭合开关，调节滑动变阻器，使电压表的示数接近满偏，记下电压表的示数U0；②断开开关，保持滑片位置不动，将电压表改接在待测电阻两端。闭合开关，记下电压表的示数Ux。（3）串联电路中各处的电流相等，根据欧姆定律可得：U0/R0=Ux/Rx，解得Rx=UxR0/U0。11.（2014天津，21）明天的物理课上，九年一班的同学们要用如图的器材测量小灯泡的电功率，灯泡的额定电压U额为2.5V，额定功率估计在0.8W左右．现在，请你和他们一起完成如下内容的实验预习．（1）在图中用笔画线代替导线，完成测量该小灯泡的额定功率时的电路连接．（2）本次试验需要测量小灯泡两端电压分别为U额、0.8U额、1.2U额这三种情况下的电功率，请设计出实验记录表格．【答案】见解析【解析】（1）灯泡额定电压为2.5V，电压表选0～3V量程，灯泡额定电流约为I=P/U=0.8W/2.5V=0.32A，电流表选0～0.6A量程，把电源、开关、灯泡、电流表、滑动变阻器串联接入电路，电压表并联在灯泡两端，实物电路图如图所示：22 （2）实验需要记录电压、电流、灯泡功率，实验数据记录表格如下表所示：实验次数电压U/V电流I/A功率P/W12312.（2014天津，22）在“探究影响导体电阻大小的因素”实验中，某实验小组提出了如下猜想：猜想一：导体电阻跟导体长度有关；猜想二：导体电阻跟导体粗细有关；猜想三：导体电阻跟导体材料有关．同学们想利用如图的电路和表中的导体验证上述猜想．导体代号长度/m横截面积/mm2材料A1.00.2锰铜B1.00.4锰铜C1.00.6锰铜D0.50.4锰铜E1.50.4锰铜22 F1.00.6镍铬合金G1.00.6铁（1）请将猜想一的实验设计思维路补充完整．选取　　和　　相同、　　不同的导体，分别将其接入如图电路中．通过比较电路中　　的大小，判断导体电阻的大小．（2）验证猜想三时，若需对比三个实验数据，则应从上表中选取导体　　（填写导体代号来进行实验）．【答案】（1）材料；横截面积；长度；电流；（2）C、F、G。【解析】①为了研究导体电阻与导体长度的关系，则需使导体的材料和横截面积相同，长度不同，应选用的三种导体是B、D、E，分别将其接入如图电路中．比较电路中电流的大小，判断导体电阻的大小；②为了研究导体电阻与横截面积的关系，则需使导体的材料和长度相同，横截面积不同，应选用的三种导体是A、B、C，分别将其接入如图电路中．通过比较电路中电流的大小，判断导体电阻的大小；③为了研究导体电阻与导体材料的关系，则需使导体的长度和横截面积相同，材料不同，应选用的三种导体是C、F、G，分别将其接入如图电路中．通过比较电路中电流的大小，判断导体电阻的大小．13.（2015天津，22）用伏安法测量某定值电阻R的阻值。（1）请按照图1所示的电路图，以笔画线代替导线，完成图2的电路连接。（2）根据实验需求设计一个记录表格；并将某次实验的电表示数（图3所示）及计算结果填入表中。22 【答案】见解析【解析】（1）已知电源电压为3V，所以电压表的量程为0～3V；电流表的量程为0～0.6A；将电流表、被测电阻以及滑动变阻器串联连接，电压表并联在被测电阻两端；注意滑动变阻器按一上一下的原则接线；如下图所示：（2）用伏安法测量某定值电阻R的阻值，需要设计实验次数3次，记录电压表的读数，由图可知，电压表所选量程为0～3V，由指针位置可知，电压表的示数为2.4V；由图可知，电流表所选量程为0～0.6A，由指针位置可知，电流表的示数为0.24A；由I=U/R，可得电阻的数值R=U/I=2.4V/0.24A=10Ω，计算电阻的平均值等栏目，如下所示：14.（2015天津，24）某同学要测出一个电压约为40V的电源电压（电压保持不变），可供选用的器材如下：待测电源；一块电压表（量程0-15V）；四个阻值已知的电阻，分别为R1(100Ω)、R2(150Ω)、R3(200Ω)、和R4(4kΩ)；一个开关及若干导线，请合理选择器材，设计一个实验精确测出电源电压。要求：（1）画出实验电路图（2）写出实验步骤及所需测量的物理量（3）写出电源电压的表达式（用已知量和测量量表示）【答案】见解析22 【解析】（1）电压表（量程0-15V），电源电压较高，电压表不能测出电压，要准确则出电源电压，要用串联电路的分压特点，测出较小电阻的电压，算出总电阻，根据串联电路分压特点，算出电源电压。设计电路如下：（2）实验步骤：①按照电路图连接电路；②闭合开关S，读出电压表的示数U1。（3）表达式电源电压15.（2016天津，22）在研究并联电路的电流规律时，某次实验所用的实验器材如图1所示，请根据要求完成下列任务：（1）按照图2所示的电路图，以笔画线代替导线，完成图1的电路连接。图1图2（2）实验时，电流表A1、A2的示数如图3所示，通过L1的电流为___________A；如不计实验误差，请在图4中标出此时电流表A3的指针位置。22 图3图4【答案】（1）见解析图；（2）0.3，指针位置如下【解析】（1）根据图丙可确定3个电流表的量程；由电路图可知，开关S、电流表A3在干路上，电流表A1与L1串联，电流表A2与L2串联，两灯并联，根据电路图连接实物图，如下图所示：（2）由图丙可知，电流表A1、A2选用小量程，A1的示数为0.3A，A2的示数为0.5A，两灯并联，A3测电路的总电流，根据并联电路电流的特点可得，A3的示数为0.3A+0.5A=0.8A，A3使用大量程，1个大格为1A，在图中标出此时电流表A3的指针位置如下图所示：16.（2017天津，24）现有一个阻值为20Ω的定值电阻R0，一个电压约为15V的电源，一个量程为0～1A的电流表，一个单刀双掷开关及导线若干．请你利用上述器材设计实验，测出约为10Ω的未知电阻Rx的阻值．要求：22 （1）画出实验电路图；（2）写出主要的实验步骤和需要测量的物理量；（3）写出待测电阻Rx的数学表达式（用已知量和测量量表示）．【答案】（1）见解析图；（2）①按电路图连接电路；②将开关的刀掷向1，记下电流表的示数I1；③将开关的刀掷向2，记下电流表的示数I2；（3）【解析】（1）将电流表和已知电阻串联在干路上，将待测电路接在一个支路上，如下所示：（2）①按上图连接电路；②将开关的刀掷向1，记下电流表的示数I1；③将开关的刀掷向2，记下电流表的示数I2；（3）在②中，由欧姆定律的变形公式，电源电压U=I1R0；在③中，两电阻串联，电流表测电路中的电流，由欧姆定律的变形公式，电路的总电阻：R=U/I2=，根据电阻的串联，待测电阻的电阻：RX=R﹣R0=﹣R0，即17.（2018天津，20）在探究电阻一定时电流与电压关系的实验中：（1）请根据图甲所示的电路图，用笔画出导线完成图乙的电路连接：（2）实验过程中得到的部分数据如下表所示。第3次测时，电流表的示数如图丙所示，请将该数据填入表格中实验序号123…电压U/V0.81.62.4…22 电流I/A0.160.32…（3）在图丁中的坐标轴上标出适当的标度，把上表中的数据在坐标系中描点并连线。【答案】（1）见解析图；（2）0.48；（3）见解析图。【解析】（1）电源电压为3V，故电压表选用小量程与电阻并联，由图丙知，电流表选用小量程与R串联，将变阻器滑片以左电阻丝连入电路中与电阻串联，如下左所示：（2）第3次测时，电流表的示数如图丙所示，电流表选用小量程，分度值为0.02A，示数为0.48A；（3）横坐标小格表0.4V，纵坐标每小格表示0.08A，根据表中数据在图中找出对应的点，连线，如上右图所示。18.（2018天津，21）在“探究影响导体电阻大小的因素”时，某实验小组想利用下图所示的电路分别对导体电阻跟它的长度、橫截面积、材料有关的猜想进行实验验证：（1）为验证“导体电阻跟长度有关”，下表中可选用的三种导体是　　（填导体代号）；22 （2）若实验中将电路中的电流表更换为小灯泡，通过观察　　也可以判断导体电阻大小，但不足之处是　　。【答案】（1）B、D、E；（2）灯泡的亮度；当电路中电阻变化不大时，只凭灯泡的亮暗不易区分。【解析】（1）为了研究导体电阻与导体长度的关系，则需使导体的材料和横截面积相同，长度不同，应选用的三种导体是B、D、E；（2）实验中可通过通过观察灯泡亮度来判断电阻的大小，但是当电路中电阻变化不大时，只凭灯泡的亮暗不易区分，所以不科学。19.（2019天津，24）现有一个电压约为36V的电源（电压保持不变），一个量程为0~1A的电流表，三个阻值已知的电阻（20）、（30）、（10k），开关和导线若干。请合理选择器材设计实验，比较精确地测出约为10的未知电阻的阻值。要求：（1）画出实验电路图；（2）写出主要的实验步骤和需要测量的物理量；_____（3）写出待测电阻的数学表达式_____（用已知量和测量量表示）。【答案】（1）图见解析（2）实验步骤：①按电路图连接电路；②只闭合开关，读出电流表的示数为；③只闭合开关22 ，读出电流表的示数为（3）表达式：或【解析】（1）由于只有1个电流表，故而可以使待测电阻与某个定值电阻即电流表串联；由于电流表内阻未知，故而需要先测量电流表在电路中分担的电压。根据串联电路电压规律，电路中用电器分担的电压与用电器电阻有关，故而，为了能够更为准确的测出待测电阻，测量电流表分压值时，电路中的定值电阻应该与待测电阻接近，故R3不合适，不选。电源电压36V，电流表量程0~1A，则根据欧姆定律电路中最小电阻为Rmin=；与电流表和待测电阻串联的电阻应选R2；按照上述思路，电路设计如图所示：（2）根据电学实验的一般步骤和本实验原理，实验步骤如下：①按电路图连接电路；②只闭合开关，读出电流表的示数为；③只闭合开关，读出电流表的示数为；（3）只闭合开关，电流表分担的电压UA=36V﹣(+)；只闭合开关，待测电阻两端电压等于U=36V﹣﹣UA=(+)﹣，根据欧姆定律，得待测电阻Rx==，代入=20、=30，得：20.（2020天津，22）在测量小灯泡电功率的实验中：(1)请按照图所示的电路图，以笔画线代替导线，完成实物图的电路连接；22 (2)下图所示是某次实验中电表的示数，电流表的示数为______A，电压表的示数为______V，此时小灯泡的电功率为______W；【答案】(1).(2).0.3；2.5；0.75【解析】(1)[1]由电路图知，开关、滑动变阻器、小灯泡、电流表串联于电路中，电流表测整个电路的电流，电压表测小灯泡两端的电压，滑动变动器的滑片向右移动时接入电路的阻值增加；由(2)中图知，电流表选择的量程为0～0.6A，电压表选择的量程为0～3V，故将电源正极与开关的左接线柱相连，开关的右接线柱与变阻器右上接线柱相连，变阻器的左下接线柱与小灯泡的右接线柱相连，小灯泡的左接线柱与电流表0.6A接线柱相连，电流表的负接线柱与电源负极相连；电压表负接线柱与小灯泡的左接线柱相连，电压表3V接线柱与小灯泡的右接线柱相连，如下图所示。22 (2)[2]由图知，电流表的量程为0～0.6A，分度值为0.1A，示数为0.3A。[3]由图知，电压表的量程为0～3V，分度值为0.5V，示数为2.5V。[4]由可得小灯泡的功率21.（2020天津，26）为了比较方便地测量出未知电阻的阻值，物理兴趣小组的同学设计了一个“电阻测量盒”：将一个电源（电压不变）､一个阻值为的定值电阻､一个开关和一个电流表用导线连接起来装入一个盒内，并引出两根导线到盒外，如图所示｡未使用时，盒内开关断开，电流表无示数｡使用时，将盒外的两根导线分别与待测电阻的两端相连，读取开关闭合时电流表的示数､开关断开时电流表的示数，经计算得知的阻值｡请你解答如下问题：(1)在下图的虚线框内画出测量盒中符合上述设计要求的两种可能的电路图；(2)在你所设计的电路中任选一种，推导出待测电阻的数学表达式______｡（请注明所选择的电路，表达式用已知量和测量量表示）【答案】(1).(2).第一种电路；第二种电路【解析】22 (1)第一种电路图设计，让待测电阻与定值电阻并联，开关控制所在支路，电流表测干路电流，如下图所示。第二种电路图设计，让待测电阻与定值电阻串联，开关与并联，电流表测整个电路的电流，如下图所示(2)第一种电路，当开关断开时，电路中只有待测电阻接入电路，两端的电压即为电源电压，即①当开关闭合时，待测电阻与定值电阻并联，电流表测干路的电流，两电阻两端电压为电源电压，即②联立①②解得第二种路，当开关断开时，待测电阻与定值电阻串联，通过电阻的电流为；此时电源电压为③当开关闭合时，定值电阻被短路，电路中只有接入电路，则电源电压为22 ④联立③④解得22