专题19 电学综合实验(解析版)-2020年中考物理压轴题揭秘

决胜2020年中考物理压轴题全揭秘专题19电学综合实验【考点1】：探究电流与电压电阻关系【例1】（2019?荆州）小阳利用如图甲的电路探究“电流与电阻的关系”。已知电源电压为4.5V且保持不变，实验用到的定值电阻阻值分别为25Ω、20Ω、15Ω、10Ω、5Ω，滑动变阻器的规格为“0～50Ω”。（1）如图乙的实物电路中存在连线错误，而且只要改接一根导线就可以了，请你把接错的那根导线打上“×”，再画线把它改到正确位置上（导线不允许交叉）。（2）电路改正以后，闭合开关前应将滑动变阻器滑片调至最端（选填“左”或“右”）。（3）连接好电路后，如果将电流表和电压表在电路中位置交换，则闭合开关后，会发现两表中只有表有示数（选填“电流”或“电压”）。（4）为了用上所有的定值电阻正确完成五次实验，应利用滑动变阻器控制定值电阻两端的电压至少保持V不变。第1页，总48页（5）实验中将5Ω的定值电阻更换为10Ω的定值电阻后，闭合开关，应将滑动变阻器滑片向填“左”或“右”）适当滑动，使电压表示数恢复到原来的值。（选（6）小阳同学每次随机选取一个定值电阻，进行了五次实验，根据所得数据画出电流与电阻关系的图象如图丙，且实验中各电路元件完好，读数、记录均正确。但老师发现五次实验中有一次未移动滑动变阻器滑片控制电压表示数一定，根据图丙中的数据分析，阻值为片，这次实验之前的那一次实验，小阳选取的是阻值为Ω的定值电阻连入电路时未移动滑Ω的定值电阻。【答案】（1）如上所示；（2）右；（3）电压；（4）1.5；（5）右；（6）20；10。【解析】（1）原电路中，电流表与电阻并联，电压表串联在电路中是错误的，电流表应与电阻串联，电压表与电阻并联，如下所示：（2）电路改正以后，闭合开关前应将滑动变阻器滑片调至阻值最大处，即最右端；（3）连接好电路后，如果将电流表和电压表在电路中位置交换，电压表串联在电路中测电源电压，因电压表内阻很大，电流表没有示数，则闭合开关后，会发现两表中只有电压表有示数；（4）设控制定值电阻两端的电压至少保持UV，由串联电路的规律和分压原理有：＝，当定值电阻最大时，对应的变阻器连入电路最大，电压表示数最小，即＝，故UV＝1.5V；（5）根据串联分压原理可知，将定值电阻由5Ω改接成10Ω的电阻，电阻增大，其分得的电压增大；探究电流与电阻的实验中应控制电压不变，应保持电阻两端的电压不变，根据串联电路电压的规律可知应增大滑动变阻器分得的电压，由分压原理，应增大滑动变阻器连入电路中的电阻，所以滑片应向右端移动，使电压表示数恢复到原来的值；（6）根据如图丙画出的电流与电阻关系的图象知，除定值电阻为20Ω外，电流与电阻之积为：UV＝IR＝0.6A×5Ω＝﹣﹣﹣﹣﹣0.12×25Ω＝3V，故阻值为20Ω的定值电阻连入电路时未移动滑片，由串联电路的规律及欧姆定律，这时，变阻器的电阻为：第2页，总48页R滑＝＝﹣20Ω＝5Ω，因定值电阻的电压为变阻器的＝2倍，由分压原理，定值电阻为2×5Ω＝10Ω，这次实验之前的那一次实验，小阳选取的是阻值为10Ω的定值电阻。【点评】本题探究“电流与电阻的关系”，考查电路连接、操作过程、电路分析、控制变量法和数据分析。（2019?朝阳）东东同学学习了电学知识以后，选用三节新的干电池作为电源，并设计了如下【变式1-1】的电学实验。（1）探究导体中电流与导体电阻的关系。选用的定值电阻的阻值分别是5Ω、10Ω、15Ω、20Ω。①按照甲图所示的电路图，把乙实物电路补充完整，当滑动变阻器的滑片向左滑动时，电流表示数增大。②闭合开关后，东东发现电流表没有示数，电压表有示数，电路中出现的故障可能是。③东东排除故障后，把5Ω的电阻接入电路，闭合开关，适当调节滑片的位置，电流表的示数如图丙所示，其示数为A。（填“左”或“右”）端移④断开开关S，把5Ω的电阻换成10Ω的电阻，再次闭合开关后，滑片应向动。⑤在此实验中，滑动变阻器接入电路的阻值范围是。（2）东东同学在电源电压未知，缺少电流表的情况下，设计了如图丁所示的电路图（R0阻值已知），来测量未知电阻Rx的阻值。①闭合S、S1，断开S2，适当调节滑片的位置，电压表示数为U1。②闭合S、S2，断开S1，滑动变阻器滑片的位置保持不变，电压表示数为U2。③未知电阻的阻值Rx＝（用字母表示）。【答案】（1）①如上所示；②电阻断路（或电流表短路）；③0.4；④右；⑤6.25Ω﹣25Ω；（2）R0。【解析】（1）①滑动变阻器的滑片向左滑动时，电流表示数增大，即电阻变小，故变阻器左下接线柱连入电路中，如下所示：第3页，总48页②闭合开关后，东东发现电流表没有示数，电压表有示数，电路中出现的故障可能是电阻断路（或电流表短路）；③东东排除故障后，把5Ω的电阻接入电路，闭合开关，适当调节滑片的位置，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，其示数为0.4A；④根据串联分压原理可知，将定值电阻由5Ω改接成10Ω的电阻，电阻增大，其分得的电压增大；探究电流与电阻的实验中应控制电压不变，即应保持电阻两端的电压不变，根据串联电路电压的规律可知应增大滑动变阻器分得的电压，由分压原理，应增大滑动变阻器连入电路中的电阻，所以滑片应向右端移动；⑤当电阻5Ω的电阻接入电路，最大电流为0.4A，由串联电阻的规律和欧姆定律，变阻器连入电路的最小电阻为：R滑小＝﹣R1＝﹣5Ω＝6.25Ω；根据串联电路的规律及分压强原理：有＝，即＝，故R滑大＝25Ω；在此实验中，滑动变阻器接入电路的阻值范围是6.25Ω﹣﹣﹣25Ω；（2）东东同学在电源电压未知，缺少电流表的情况下，设计了如图丁所示的电路图（R0阻值已知），来测量未知电阻Rx的阻值。①闭合S、S1，断开S2，适当调节滑片的位置，电压表示数为U1。②闭合S、S2，断开S1，滑动变阻器滑片的位置保持不变，电压表示数为U2。③在①中，电压表测待测电阻和定值电阻的总电压，在②中，电压表定值电阻的总电压，因此时各电阻的大小和电压不变，根据串联电路电压的规律，待测电阻的电压为：U1﹣U2．，由分压原理有：＝，第4页，总48页未知电阻的阻值：Rx＝R0。【点评】本题研究电流与导体电阻的关系，考查电路连接、故障分析、电流表读数、操作过程和控制变量法及设计方案测电阻的能力。【变式1-2】（2020?东莞市一模）小鹏在探究“通过导体的电流与导体两端电压的关系”时，电路如图甲所示，电源电压保持不变，R为定值电阻。（1）请用笔画线代替导线，将图乙中的电路按图甲连接完整（要求导线不交叉）。（2）为了保护电路，实验前滑动变阻器的滑片应位于（选填“A”或“B”）端。（选（3）电路连接正确后，闭合开关，发现电压表有示数但电流表无示数，此时出现的故障可能是填字母）。A．滑动变阻器短路B．电流表断路C．电阻R短路D．电阻R断路（4）排除故障后，小鹏又取了两个定值电阻，想利用这些器材继续探究“电压不变时，电流与电阻的关系”。实验中所用电阻的阻值分别为5欧、10欧、20欧，电源电压为6V，分别接入三个定值电阻，调节滑动变阻器的滑片，记录数据，得到了如图丙所示的图象。由图象可以得出结论：（5）上述实验中，①小鹏用5Ω的电阻做完实验后，保持滑动变阻器滑片的位置不变。接着把R换为10Ω的电阻接入电路，闭合开关，应向示数。②小鹏又把R换为20Ω的电阻接入电路，闭合开关，无论怎样移动滑片，电压表都不能达到所控制的电压值，是因为A．“50Ω1.0A，为完成整个实验，应该选取滑动变阻器B．“30Ω1.0A”C．“20Ω1.0A”（选填字母）（选填“A”或“B”）端移动滑片，直至电压表示数为V时，读出电流表的。【答案】（1）如上图；（2）A；（3）D；（4）当电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻成反比；（5）①A；2；②滑动变阻器的最大阻值过小；A。【解析】（1）将电压表并联在定值电阻两端，滑动变阻器要求一上一下连接，如图所示：第5页，总48页