还剩22页未读，
继续阅读
2021学年五 电压同步练习题
展开
这是一份2021学年五 电压同步练习题，共25页。
12.1学生实验：探究——电路与电压、电阻的关系
一．选择题（共11小题）
1．用如图所示电路研究电流跟电压的关系。为了改变定值电阻R两端电压，设计了三种方案。
甲：多节干电池串联接入MN；
乙：电池与滑动变阻器串联接入MN；
丙：电池先后与不同定值电阻R′串联接入MN。
可行的方案是（ ）
A．仅有甲 B．仅有乙
C．仅有甲、乙两种 D．甲、乙、丙都可行
【答案】D。
【解析】研究电流跟电压的关系时，应控制电阻的阻值不变，改变电阻两端的电压，则
甲：多节干电池串联接入MN时，改变干电池串联的节数时电源的电压发生变化，R两端的电压发生变化，方法可行；
乙：电池与滑动变阻器串联接入MN时，移动滑动变阻器滑片P改变接入电路中的电阻，从而改变电路中的电流和R两端的电压，方法可行；
丙：电池先后与不同定值电阻R′串联接入MN，定值电阻R′的阻值不同，分得的电压不同，定值电阻R两端的电压不同，方法可行；
综上可知，甲、乙、丙三种方案均可行。
2．关于电流与电压，电阻的关系正确的是（ ）
A．导体中的电流与导体两端的电压成反比
B．导体中的电流与导体的电阻成反比
C．在导体两端的电压一定时，导体的电阻与导体中的电流成反比
D．在导体的电阻一定时，导体中的电流与导体两端所加电压成正比
【答案】D。
【解析】AD、由欧姆定律可知，在导体的电阻一定时，导体中的电流跟导体两端的电压成正比，故A错误，D正确；
B、在电压一定时，导体中的电流跟导体的电阻成反比，故B错误；
C、电阻是导体本身的一种性质，决定于导体的材料、长度、横截面积和温度，与导体两端的电压和通过的电流无关，所以不能说在导体两端的电压一定时，导体的电阻与导体中的电流成反比，故C错误；
3．在探究“电流与电阻关系”实验中，某同学根据实验数据作出如图所示的图象，下列说法正确的是（ ）
A．导体中的电流与导体的电阻成正比
B．电源至少选用两节新干电池
C．换用2Ω电阻做实验时，需要更换电压表量程
D．多次实验是为了求平均值，以减小实验误差
【答案】B。
【解析】A、探究“电流与电阻关系”实验中要控制电阻的电压不变，A错误；
B、由图知，这个不变的电压为：
U＝IR＝0.4A×5Ω＝2V；电源至少选用两节新干电池（3V），B正确；
C、换用2Ω电阻做实验时，控制电阻的电压不变，故不需要更换电压表量程，C错误；
D、多次实验是为了得出普遍性的规律，D错误。
4．为了探究运动与静止的鸡蛋撞击时谁更容易破，小明让鸡蛋分别从斜面上的A、B、C三处由静止释放，撞击静止在水平面上的另一只相同的鸡蛋。实验结果是，第一次两只蛋都破；第二次甲蛋完好乙蛋破；第三次两蛋都不破。接下来的步骤是（ ）
A．得出“与鸡蛋动静无关的”结论
B．得出“静止的鸡蛋更易破”的结论
C．在B处释放再重复做几次实验
D．分别在A、B、C处释放再重复做几次实验
【答案】C。
【解析】经过简单的三次实验不能得出规律性的结论，而A处位置高，机械能较大，可能每次滚下两个鸡蛋都会破，比较不出正确结论，同理C处位置低，能量小，两个鸡蛋都不会破，所以应接下来应在B处释放再重复多次实验，才能得出结论。
5．小明在探究“电阻一定时，电流与电压关系”的实验中，连接了如图所示的电路，正准备闭合开关，旁边的小兰急忙拦住他，说接线错了且只要改接一根导线就可以。请你帮助小明指出错误的接线以及正确的改法是（ ）
A．导线①错了，应将导线①左端改接在电压表最右边的接线柱
B．导线②错了，应将导线②上端改接在电流表中间的接线柱
C．导线③错了，应将导线③上端改接在电压表最左边的接线柱
D．导线④错了，应将导线④上端改接在滑动变阻器左上的接线柱
【答案】D。
【解析】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，
故导线④错了，应将导线④上端改接在滑动变阻器左上的接线柱，如下所示，只有D正确。
6．关于课本中的力学实验，下列说法错误的是（ ）
A．“探究影响滑动摩擦力大小的因素”实验，可用小车代替木块
B．“探究二力平衡的条件”实验，将小车转动一定角度是为了探究小车处于平衡状态时二力是否在同一条直线上
C．“探究阻力对物体运动的影响”实验，小车受到阻力越小，小车速度减小得越慢
D．“探究动能的大小与哪些因素有关”实验，木块被小车推得越远，说明小车动能越大
【答案】A。
【解析】A、探究影响滑动摩擦力大小的因素”实验中，若用小车代替木块，变滑动为滚动，减小了摩擦力，从而对测量摩擦力大小带来了困难，A错误；
B、“探究二力平衡的条件”实验，将小车转动一定角度，小车在水平方向上受到两个力不在同一直线上，是为了探究小车处于平衡状态时二力是否在同一条直线上，B正确；
C、由实验现象可以看出：小车受的阻力越小，小车运动的路程越远，速度减小得越慢，C正确；
D、“探究动能的大小与哪些因素有关”实验，根据转换法，木块被小车推得越远，说明小车动能越大，D正确。
7．小明利用图甲的电路探究“通过导体的电流与电阻的关系”，根据实验的数据绘出了I﹣图象，如图乙，由图可知（ ）
A．定值电阻两端电压控制为2V不变
B．当电流为0.2A时，电阻R为0.1Ω
C．当滑片向右移时，电压表数变大
D．当电流分别为0.25A和0.5A时，接入电路的导体的电阻之比为1：2
【答案】A。
【解析】（1）由图象可知，当电流为0.1A时，＝0.05Ω﹣1，此时导体的电阻R＝20Ω；
由图象可知，I与成正比，则导体两端的电压不变，
由I＝可得，小明控制导体两端的电压：
U＝IR＝0.1A×20Ω＝2V，即定值电阻两端电压控制为2V不变，A正确；
（2）当电流为0.2A时，＝0.1Ω，R＝10Ω，B错误；
（3）当滑片向右移时，变阻器连入电路的电阻变大，由串联电阻的规律，串联的电阻变大，根据欧姆定律，电路中的电流变小，根据U＝IR，电压表数变小，C错误；
（4）因定值电阻两端电压控制不变，根据U＝IR，电流与电阻成反比，
＝＝＝，即电阻之比为2：1，D错误。
8．小雨同学非常善于观察生活，她发现有些越野车的轮胎花纹比普通家庭用车的轮胎花纹凸起程度更大，她了解到越野车比普通家庭用车的抓地性能更好。针对这一现象，小雨和同学们提出下列四个问题，其中最有探究价值且易于探究的科学问题是（ ）
A．轮胎花纹的凸起程度和开车时的稳定程度有什么关系？
B．轮胎花纹的凸起程度和所受摩擦力的大小有什么关系？
C．物体所受摩擦力的大小和接触面粗糙程度有什么关系？
D．物体所受摩擦力的大小和开车距离的大小有什么关系？
【答案】C。
【解析】越野车的轮胎花纹比普通家庭用车的轮胎花纹凸起程度更大，更能增大轮胎和地面之间的粗糙程度来增大摩擦力，从而提高抓地性能，故最有探究价值且易于探究的科学问题是物体所受摩擦力的大小和接触面粗糙程度有什么关系，故ABD错误，C正确。
9．小明利用如图的电路探究“导体中电流跟电阻的关系”电源电压保持不变，更换阻值不同的电阻R2，通过调节滑动变阻器接入电路的电阻R1，正确完成实验，记录各次实验中电压表示数U和电流表示数I．描点画出下列四幅图，其中最接近实际的是（ ）
A． B．
C． D．
【答案】D。
【解析】（1）由图知，R1、R2、电流表串联在电路中，电流表测电路中的电流；电压表测R2两端电压，因电压不变时，导体中电流跟电阻的关系成反比，故A错误；
（2）由控制变量法知，探究“导体中电流跟电阻的关系”时应控制R2两端电压保持不变，故C错误；
（3）探究“导体中电流跟电阻的关系”时应控制R2两端电压保持不变，根据串联电路电压的规律，变阻器的电压也不变，由分压原理，两电阻之比为一定值，故图象为过原点的直线，D正确。
（4）由D知，R1随R2的增大而变大，由电阻的串联和欧姆定律，当R1增大时，电路中的电流变小，故B错误；
10．在探究“通过导体中的电流与电阻的关系”实验中，电源电压恒为10V，滑动变阻器R'的规格为“40Ω1A”，小刚分别用20Ω、30Ω、40Ω、50Ω、60Ω定值电阻R完成了5次实验。以下说法正确的是（ ）
A．为了提高读数的准确性，实验时应该选用小量程进行测量
B．用 30Ω代替20Ω的电阻做实验时，应将滑动变阻器的滑片 P 从上一位置向左滑动
C．实验中滑动变阻器 R'两端电压与不同定值电阻 R 两端电压的比值是个定值
D．若5次实验控制电压为 5V，可得出结论为导体两端电压一定时，通过导体的电流与电阻成反比
【答案】C。
【解析】探究“通过导体中的电流与电阻的关系”时，要控制电阻的电压不变：
AD、设电阻控制的电压为UV，根据串联电路电压的规律及分压原理有：
＝﹣﹣﹣﹣①
①式左边为一定值，故右边也为一定值，故当定值电阻最大时（变阻器分得的电压最大，电阻的电压最小），变阻器连入电路的电阻最大，即
＝，
故电阻控制的最小电压为：
UV＝6V＞3V，故电压表要选用大量程，A错误；
控制电阻的电压最小为6V，故若5次实验控制电压为 5V是不可能，D错误；
B、根据串联分压原理可知，将定值电阻由20Ω改接成30Ω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，使电压表的示数不变，B错误；
C、因本实验中电阻的电压保持不变，根据串联电路电压的规律，变阻器的电压也保持不变，故实验中滑动变阻器 R'两端电压与不同定值电阻 R两端电压的比值是个定值，C正确。
11．图甲是探究“通过导体的电流与电阻关系“的电路图（电源电压保持不变），电源电压为6V，滑动变阻器（50Ω，1A）、图乙是依据五次实验的数据描点绘制的I﹣R图象。以下说法不正确的是（ ）
A．分析图象可得结论：电压一定时，电流与电阻成反比
B．当R由 10Ω换为 15Ω时，需将滑动变阻器接入电路的阻值调得更大
C．利用五个电阻均能完成探究，定值电阻控制电压范围可以为 2V～3V
D．若电源电压可调，完成本次实验的电源电压最大为 15V
【答案】D。
【解析】A、由图知，电阻两端的电压始终保持：
UV＝IR＝0.2A×15Ω＝﹣﹣﹣﹣＝0.6A×5Ω＝3V﹣﹣﹣﹣﹣①，为一定值，故电压一定时，电流与电阻成反比，A正确；
B、根据串联分压原理可知，将定值电阻由10Ω改接成15Ω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，需将滑动变阻器接入电路的阻值调得更大；B正确；
C、电压表示数为UV，根据串联电路的规律及分压原理有：
＝﹣﹣﹣﹣﹣②
即＝＝2，故最小电压为UV＝2V，
由①知，当定值电阻最小时，变阻器分得的电压，电路中的电流最大，最大电压为3V，故利用五个电阻均能完成探究，定值电阻控制电压范围可以为 2V～3V；C正确；
D、根据串联电路的规律及分压原理，由②得：
＝＝2，故U′＝9V，最大电压为9V，D错误。
二．实验探究题（共11小题）
12．建筑节能保温，材料的选择是关键。小明选择钟表、烧杯、冷水、热水、温度计，还有用塑料、纸、泡沫制成相同的带盖子的杯子，探究不同材料的隔热性能。
步骤1：在塑料杯盖上扎个小洞，向杯中倒入半杯冷水。
步骤2：将杯盖盖好，在盖子的小洞中插一支温度计，将塑料杯放入烧杯中，再在烧杯中加入热水至塑料杯盖下方约1cm（如图所示）观察并记录水温上升5℃所用的时间。
步骤3：选择另外两个杯子重复上述步骤进行实验。
（1）实验装置中，杯子可以代表建筑物的墙壁， 热水 可代表外界大气，实验通过 杯中冷水上升5℃所用的时间 反映材料隔热性能的优劣。
（2）请你设计一个记录实验数据的表格。
（3）分析实验方案，请你提出改进建议 应控制冷水的初温相同、倒入杯中冷水的质量相同、温度计的玻璃泡不要与容器底和壁接触 。
【答案】（1）热水；杯中冷水上升5℃所用的时间；
（2）如下表所示；
（3）应控制冷水的初温相同、倒入杯中冷水的质量相同、温度计的玻璃泡不要与容器底和壁接触。
【解析】（1）根据类比法，实验装置中，杯子可以代表建筑物的墙壁，热水可代表外界大气，实验通过杯中冷水上升5℃所用的时间反映材料隔热性能的优劣；
（2）根据实验要求，记录实验数据的表格如下：
杯中冷水上升5℃所用的时间t/s
塑料杯
纸杯
泡沫杯
（3）改进建议：应控制冷水的初温相同、倒入杯中冷水的质量相同、温度计的玻璃泡不要与容器底和壁接触。
13．小飞在做“探究电流与电压、电阻的关系”实验时，淮备了以下器材：两节新的干电池，电流表、电压表、滑动变阻器、定值电阻（5Ω，10Ω，15Ω，20Ω）、开关、导线若干。
（1）在按电路图连接实物时，开关必须处于 断开 状态；在实物图中，滑动变阻器的滑片要移到 最左端 （选填“最右端”或“最左端”）。
（2）图1是小飞连接好的实验电路，闭合开关后，他发现移动滑片的过程中，电流表的示数 不变 ，电压表的示数 不变 。（选填“变大”、“变小”或“不变”）
（3）小冲在一旁观察后指出小飞没有按照电路图正确连接实物，请你在实物图上对连接错误的一根导线打“×”，并用笔补画一根线代替导线将电路连接正确。
（4）问题解决后，他们接入10Ω的电阻进行实验，并得出下表中的数据，对数据进行分析后得出实验结论是： 当电阻一定时，电流与电压成正比 。
电压U/V
1
1.5
2
2.5
电流I/A
0.1
0.15
0.2
0.25
（5）接下来他们分别接入其它电阻再次对电流与电阻关系进行探究，并作出了如图2所示图象，请你通过图象中所给信息计算出实验过程中滑动变阻器两端的电压U＝ 1.25 V。
【答案】（1）断开，最左端：（2）不变，不变：（3）如图；（4）当电阻一定时，电流与电压成正比；（5）1.25。
【解析】（1）在按电路图连接实物时，为了保护电路，开关必须处于断开状态；滑动变阻器的滑片要处于阻值最大处，即要移到最左端；
（2）由图可知，滑动变阻器与电压表串联后再与电阻并联在一起，根据电压表的特点可知，通过滑动变阻器的电流为0，当移动滑动变阻器器时，电压表测量的是电阻两端的电压，也是电源电压，保持不变，电流也保持不变，故电流表、电压表示数都不变；
（3）定值电阻与滑动变阻器应串联在电路中，电压表应测量定值电阻两端的电压，故电路的错误之处和改进方法如图：
（4）接入10Ω的电阻进行实验，根据实验数据可知，在电阻一定时，电压越大，电流越大，电流与电压成正比；
（5）由图可知，该图象为反比例函数，当电流为0.35A时，电阻为5Ω，则电压为：U＝IR＝0.35A×5Ω＝1.75V；
滑动变阻器两端的电压应为：3V﹣1.75V＝1.25V。
14．利用所学知识完成下面的电学实验。
探究电流与电阻关系
（1）用四个定值电阻（5Ω、10Ω、15Ω、20Ω）、电压恒为8V的电源、“40Ω 1A”的滑动变阻器、量程为0～0.6A的电流表和量程合适的电压表连接了如图甲所示电路。闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片调至最 右 （填“左”或“右”）端。实验中分别将四个定值电阻单独接入电路，并调节滑动变阻器的滑片，控制定值电阻两端电压保持不变并记录对应的电流值，为了完成四次实验，实验中定值电阻两端控制不变的电压最高不应超过 3 V。
（2）根据实验数据绘制了如图乙所示的图象，通过分析图象得出结论：当 电压 一定时，通过导体的电流与导体的电阻成 反比 。
【答案】（1）右；3；（2）电压；反比。
【解析】（1）为了保护电路，闭合开关前滑动变阻器的滑片要放在阻值最大处，即最右端；
电流表的量程为0﹣0.6A，当电路中的最大电流为0.6A时，电路中的总电阻最小，即此时电路中应接入定值电阻为5Ω的电阻，
根据欧姆定律I＝得，
此时定值电阻两端的电压：U＝IR＝0.6A×5Ω＝3V；
所以为了完成四次实验，实验中定值电阻两端控制不变的电压最高不应超过3V；
（2）根据图乙所示的图象知，当电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻成反比。
15．在“探究电流与电压的关系”的实验中，小明设计了如图甲所示的电路图。
（1）小明探究通过定值电阻的电流与其两端电压的关系。 ①在连接实验电路时，开关应 断开 ；
②实验过程中，小明调节滑动变阻器使电压表的示数为1V，记录此时电流表的示数；接着他向 B （选填“A”或“B”）端移动滑动变阻器的滑片，使电压表的示数增大为2V，记录此时电流表的示数；继续移动滑动变阻器的滑片，使电压表的示数为3V，记录此时电流表的示数。小明分析所测数据，得出结论：在电阻一定时，通过导体的电流与导体两端的电压成正比：
③此实验中多次测量的目的与下面的 A （选填“A”或“B”）实验中多次测量的目的相同。
A．探究串联电路的电压规律
B．测量定值电阻的阻值
（2）如图乙所示，小明将定值电阻换成额定电压为2.5V的小灯泡，探究通过小灯泡的电流与其两端电压的关系。
①小明闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，发现小灯泡发光，但是电压表的示数始终为0V．经检查后发现是电路中一根导线断路，则发生断路的导线是a、b、c、d中的 c （填字母）；
②更换导线后，小明完成了三次实验测量，并把数据填写在表格中。其中第一次测量时，电流表的示数如图丙所示，此时的电流为 0.24 A；
次数
电压U/V
电流I/A
1
1.5
2
2.0
0.28
3
2.5
0.30
③又进行了几次实验后，小明根据实验测得的数据，绘制出小灯泡的I﹣U图象应与图丁中图象 b （选填“a”或“b”）相似。
【答案】（1）①断开；②B； ③A；（2）①c；②0.24；③b。
【解析】（1）①在连接电路时，开关必须断开；
②实验过程中，小明调节滑动变阻器使电压表的示数为1V，记录此时电流表的示数，要使电压表的示数为2V，需要将滑动变阻器的电阻减小，滑动变阻器分压减少，他应向B端移动滑动变阻器的滑片，使电压表的示数增大为2V；
③此题是探究电流与电压的关系，多次测量是为了找出普遍规律；
A、探究串联电路的电压规律，多次测量找普遍规律，故A符合题意；
B．测量定值电阻的阻值，多次测量是为了减小误差，故B不符合题意；
（2）①小明闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，发现小灯泡发光，说明电路为通路，电压表的示数始终为0V．说明与灯泡并联的电压表出有断路，故可能是c导线断路了；
②图中电流表的量程为0﹣0.6A，分度值为0.2A，示数为0.24A；
③因为灯的电阻随温度的变化而变化，通过小灯泡的电流与其两端的电压不成正比，其图象不是直线，故b符合题意。
16．善于奇思妙想的小强及其兴趣小组在实验室（温度为20℃）进行综合实验。
（1）该小组想研究“密度计的工作原理”。图甲所示是密度计的简化模型，在一根粗细均匀的玻璃管内放一些小铅粒使其能竖直漂浮在液体中，设玻璃管浸入液体的深度为h液，该液体密度为ρ液，密度计漂浮在水中时浸入水中的深度为h水，水的密度为ρ水，则浸入液体的深度h液＝ （用给出的物理量表示），由此可知，此密度计漂浮在煤油（密度为0.8×103kg/m3）中时浸入深度h煤油＝ 1.25 h水（填数值），密度计刻度特点是 ①④ （选填选项前序号①上小下大 ②上大下小 ③均匀 ④上疏下密 ⑤上密下疏）。
（2）该小组想继续探究“某液体的密度和温度的关系”，设计了如图乙所示装置，长为0.6m的绝缘轻质杠杆ab悬挂在高处，可绕O点转动。杠杆a端的轻质细线悬挂一体积为1×10﹣3m3的实心合金块，浸没在烧杯内的液体中。b端轻质细线悬挂的铜柱在上下移动时能带动滑片P移动。滑片P重力和摩擦不计。
①若电源电压为3V，滑动变阻器标有“100Ω 1A”字样。在电路中串联一个量程为0～15mA的电流表，为保证电路安全，定值电阻R的最小阻值是 200 Ω。
②小强在给该液体加热过程中发现，电流表示数减小，则可得出该液体的密度随温度升高而 减小 （选填“增大”、“减小”或“不变”）（除烧杯内的液体外，装置中其他物体的热胀冷缩忽略不计，合金块始终浸没）。
（3）该小组还想利用此装置继续测量该合金块的密度。已知该烧杯中液体在温度为20℃时计的密度为1.1×103kg/m3．杠杆水平平衡时，铜柱质量为2kg，点O距杠杆b端0.2m。则的密度是 2.1×103 kg/m3．（g取10N/kg）
【答案】（1）；1.25h水；①④；（2）200；减小；（3）2.1×103。
【解析】（1）密度计在水中和在被测液体中都是漂浮的，所以浮力相等，F水浮＝F液浮，ρ水gV排水＝ρ液gV排液，ρ水gSh水＝ρ液gSh液，
所以，密度计浸入液体的深度：h液＝。
煤油的密度为：ρ液＝0.8×103kg/m3
此密度计漂浮在煤油中时浸入深度：
h煤油＝＝＝1.25h水，
因为ρ水gSh水＝ρ液gSh液，所以，ρ水h水＝ρ液h液，液体密度和进入的深度成反比，液体密度越大，浸入深度越小，所以密度计下端刻度大，并且刻度是不均匀的，上疏下密。
（2）①滑动变阻器阻值为零时，电路最大电流是：I＝15mA＝0.015A，所以定值电阻最小阻值：R＝＝＝200Ω。
②电流表示数变小→滑动变阻器阻值变大→杠杆右端向上运动→杠杆左端下沉→浮力减小→液体密度变小。
（3）合金块受到重力、浮力和拉力作用，物体间力的作用是相互的，同时合金块给杠杆一个力，
杠杆在水平位置平衡，（G合金﹣F浮）×oa＝G铜×ob，又因为物体浸没，物体排开液体的体积等于物体的体积，
（ρgV﹣ρ液gV）×oa＝m铜g×ob，（ρV﹣ρ液V）×oa＝m铜×（ab﹣oa），（ρ×1×10﹣3m3﹣1.1×103kg/m3×1×10﹣3m3）×0.4m＝2kg×（0.6m﹣0.4m），
解得：ρ＝2.1×103kg/m3。
17．我市风能资源丰富，现各地陆续安装了风力发电机。风力发电机的原理是利用自然风吹动发电机风叶转动，带动内部发电机组发电。某兴趣小组提出了一个问题：风力发电机的发电功率大小可能与哪些因素有关？他们针对这个问题提出如下猜想：
猜想一：风力发电机的发电功率大小可能与风速大小有关
猜想二：风力发电机的发电功率大小可能与风叶长度有关
猜想三：风力发电机的发电功率大小可能与风叶个数有关
猜想四：……
针对以上猜想一和猜想二，该兴趣小组设计了实验方案，准备了以下主要实验器材：小型风力发电机（含形状相同长度分别为10cm、15cm、20cm的风叶共三组）、电吹风、电压表、导线若干。
实验过程中，先将电压表连接在小型发电机输出电路两端，电压表示数可反映发电机的发电情况。用电吹风吹出的风模拟自然风，正对发电机风叶吹风，进行多次实验，实验数据记录如下：
实验序号
风叶长度/cm
电吹风档位
风叶个数
电压表示数/v
1
10
弱
3
0.5
2
10
中
3
0.8
3
10
强
3
1.2
4
15
中
3
1.3
5
20
中
3
1.8
根据以上实验回答下列问题：
（1）本实验是通过 电压表示数 来反映发电机发电功率大小的；
（2）比较实验序号为 1、2、3 （填上表中实验序号）三次实验所得数据，可验证猜想 一 （选填“一”或“二”），结论是：其他条件都相同时，风速越大，风力发电机的发电功率越大。
（3）比较实验序号为2、4、5三次实验所得数据，可验证猜想 二 （选填“一”或“二”），结论是： 其他条件都相同时，风叶长度越大，风力发电机的发电功率越大 。
【答案】（1）电压表示数；
（2）1、2、3；一；
（3）二；其他条件都相同时，风叶长度越大，风力发电机的发电功率越大。
【解析】（1）由“将电压表连接在小型发电机输出电路两端，电压表示数可反映发电机的发电情况”知，本实验是通过电压表示数的变化来反映发电机发电功率大小的：示数越大，发电功率越大；
（2）从实验结论可以看出，实验探究的是发电功率大小与风速的关系，所以要保持风叶长度和风叶个数相同，改变风速，因此选择的是实验序号的1、2、3；
（3）在2、4、5三次实验过程中，电吹风档位相同，也就是风速相同，风叶个数相同，但风叶长度不同，并且发现：风叶长度越大，电压表示数越大，说明发电功率与风叶长度有关。所以结论为：其他条件都相同时，风叶长度越大，风力发电机的发电功率越大。
18．小明和同学们探究“电流与电阻的关系”的实验：
（1）小明选择了如下器材：电源（电压恒为4.5V）、滑动变阻器“20Ω 2A“、电流表、电压表、开关、定值电阻（5Ω、10Ω、15Ω、20Ω的各一个）、导线若干。
①小明在检查实验仪器时，发现电流表的指针偏向“0”刻度线的左侧，小明应 将电流表指针调零 ；
②请用笔画线代替导线帮助小明完成图甲电路的连接；
③开关闭合前，小明应将滑动变阻器的滑片置于 B （选填“A”或“B“）端；闭合开关后，发现电流表有示数，电压表示数为零。经检查，电流表、电压表正常且连接完好，则电路存在的故障可能是 电阻短路 。
④排除故障后，小明先将5Ω电阻接入电路，调节滑动变阻器滑片使电阻两端的电压为2V，再将5Ω电阻换成10Ω电阻后，小明接下来的操作是 向右移动变阻器的滑片，使电压表示数为2V ；当把10Ω的电阻换成20Ω的电阻后，无论怎样调节滑动变阻器滑片都无法使电压表示数达到控制值，说明 变阻器的最大电阻太小 。
⑤更换器材后重新实验，小明得出的结论是：当电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻成 反 比。
（2）上述实验结束后，小明和同学们想要测量额定电流为0.3A小灯泡的额定功率，却发现电压表已经损坏，
于是他们利用“20Ω 2A”的滑动变阻器以及原有器材，又设计了如图乙所示电路，测量过程如下：
① 只闭合开关S2 （填开关通断情况），移动滑动变阻器的滑片，当电流表的示数为0.3A时，小灯泡正常发光；
②保持滑动变阻器的滑片位置不动， 闭合开关S1，断开开关S2 （填开关通断情况），记下电流表的示数为0.3A；
③则小灯泡的额定电功率为 0.9 W。
【答案】（1）①将电流表指针调零；②如上所示；
③B；电阻短路；
④向右移动变阻器的滑片，使电压表示数为2V；变阻器最大电阻太小；⑤反；（2）①只闭合开关S2；②闭合开关S1，断开开关S2；③0.9。
【解析】①小明在检查实验仪器时，发现电流表的指针偏向“0”刻度线的左侧，小明应将电流表指针调零；
②由④电压表示数为2V，故电压表选用小量程与电阻并联，由欧姆定律，电流最大值为：
I大＝＝＝0.4A，故电流表选用小量程与电阻串联，如下所示：
③开关闭合前，小明应将滑动变阻器的滑片置于阻值最大处的B端；闭合开关后，发现电流表有示数，则电路为通路，电压表示数为零，经检查，电流表、电压表正常且连接完好，则电路存在的故障可能是电阻短路；
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，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，使电压表的示数为2V；
电压表控制的电压为2V，根据串联电路电压的规律，变阻器分得的电压：
U滑＝4.5V﹣2V＝2.5V，变阻器分得的电压为电压表示数的＝1.25倍，根据分压原理，当接入20Ω电阻时，变阻器连入电路中的电阻为：
R滑＝1.25×20Ω＝25Ω＞20Ω，故当把10Ω的电阻换成20Ω的电阻后，无论怎样调节滑动变阻器滑片都无法使电压表示数达到控制值，说明变阻器的最大电阻太小；
⑤更换器材后重新实验，小明得出的结论是：当电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻成反比；
（2）①只闭合开关S2，移动滑动变阻器的滑片，当电流表的示数为0.3A时，小灯泡正常发光；
②保持滑动变阻器的滑片位置不动，闭合开关S1，断开开关S2，记下电流表的示数为0.3A；
③在①中，变阻器滑片以左电阻丝与灯串联后再与电流表串联，灯正常发光；
在②中，只有变阻器滑片以右电阻丝连入电路中，由欧姆定律，
R滑右＝＝＝15Ω，则R滑左5Ω，由欧姆定律，在①中，滑片以左电阻丝的电压为：
U滑左＝IR滑左＝0.3A×5Ω＝1.5V；
根据串联电流电压的规律，灯的额定电压为：
U额定＝4.5V﹣1.5V＝3V，灯的额定功率为：
P额定＝U额定I＝3V×0.3A＝0.9W。
19．六一儿童节，小明的爷爷特制了三个大小不同、外观镀有相同颜色的实心金属球，并在球上刻有对晚辈祝福的话，要分别送给小明和他的两个妹妹。爷爷对小明说，三个小球中两个材质相同的送给妹妹，另一个材质不同的送给小明，要小明自己想办法找出。请你设计实验，帮助小明找出这个小球。
（1）实验器材： 电子秤、自制溢出杯、水、小杯 ；
（2）实验步骤： ①用电子秤分别测出其中一个小球、空小杯的质量，记作m1、m2；
②在溢水杯中装满水，让小球浸没，将溢出的水收集到小杯中，用电子秤测出小杯和溢出水的总质量，记作m3；
③小球的体积即溢出水的体积：
V＝，
小球的密度为：
ρ1＝＝＝ρ水。
④用同样的方法分别测出另外两个小球的密度ρ2、ρ3 。
（3）实验结论： 比较ρ1、ρ2、ρ3，其中密度不同的小球是给小明的 。
【答案】（1）电子秤、自制溢出杯、水、小杯；
（2）①用电子秤分别测出其中一个小球、空小杯的质量，记作m1、m2，
②在溢水杯中装满水，让小球浸没，将溢出的水收集到小杯中，用电子秤 测出小杯和溢出水的总质量，记作m3；
③小球的体积即溢出水的体积：V＝，
小球的密度为：ρ1＝＝＝ρ水。
④用同样的方法分别测出另外两个小球的密度ρ2、ρ3；
（3）比较ρ1、ρ2、ρ3，其中密度不同的小球是给小明的。
【解析】（1）实验器材：电子秤、自制溢出杯、水、小杯；
（2）实验步骤：
①用电子秤分别测出其中一个小球、空小杯的质量，记作m1、m2，
②在溢水杯中装满水，让小球浸没，将溢出的水收集到小杯中，用电子秤测出小杯和溢出水的总质量，记作m3；
③小球的体积即溢出水的体积：V＝，
小球的密度为：ρ1＝＝＝ρ水。
④用同样的方法分别测出另外两个小球的密度ρ2、ρ3；
（3）实验结论：比较ρ1、ρ2、ρ3，其中密度不同的小球是给小明的。
20．思与行是学习物理的核心素养，在一次物理课上，老师演示了甲图所示的一个物理现象，小孙同学由此思考，水的落地点到瓶子的水平距离与哪些因素有关呢？接着他在脑海中构建了这个问题的物理模型，如图乙所示：即实际上问题就是被水平抛出的小球，它的落地点到初始点的水平距离可能与哪些因素有关？经过观察思考并结合课上所学的内容，小孙做了如下猜想：
猜想一：小球落地点到初始点的水平距离s可能与小球的高度H有关；
猜想二：小球落地点到初始点的水平距离s可能与被抛出时的初速度v有关；
然后，小孙选取了一个钢球，利用高度可调的桌子，与比较光滑的斜面组成图丙所示的装置，并进行了实验和相关测量，得到了部分数据如下表所示。
同一钢球，H＝1.0m
次数
小珠高度h/m
落地点到初始点的水距离s/m
1
0.1
0.63
2
0.2
0.89
3
0.3
1.09
（1）在实验中让钢球从斜面的不同高度由静止滚下，其目的是下列选项中的 A （选填“A”或“B“）；
A．使钢球到达桌面的速度不同 B．使钢球到达桌面的速度相同
（2）这里用到的实验方法是 控制变量法 （选填“等效替代法”或“控制变量法”）；
（3）分析表中数据可知猜想 二 （选填“一”或“二”）是正确的。
【答案】（1）A；（2）控制变量法；（3）二。
【解析】（1）在实验中让钢球从斜面的不同高度由静止滚下，其目的是使钢球到达桌面的速度不同，选A；
（2）这里用到的实验方法是控制变量法；
（3）分析表中数据可知，小球的高度H相同，钢球从斜面不同的高度由静止滚下，故水平初速度不同，落地点到初始点的水距离不同，故猜想二是正确的。
21．小久利用电压恒为6V的电源，额定电压为3.8V的小灯泡，10Ω、20Ω、30Ω、40Ω、50Ω的定值电阻，铭牌上标有“20Ω 1A”的滑动变阻器，电压表电流表，开关，导线完成了下列电学实验。
（1）探究电流与电阻关系。
①他设计的电路图如图甲所示，闭合开关前，滑动变阻器的滑片应调到最 右 （填“左”或“右”）端。他将10Ω的定值电阻接入电路中，调节滑动变阻器的滑片，使定值电阻两端电压为4V读出电流表示数。保
持滑动变阻器的滑片位置不变，把10Ω的定值电阻换成20Ω的定值电阻，为了使电压表的示数保持不变，应将滑动变阻器的滑片向 右 （填“左”或“右”）端移动。
②他将定值电阻分别单独接入电路中，保持定值电阻两端电压为4V，最多可以完成 4 次实验。通过实验可得出结论：电压一定时，导体中的电流与导体的电阻成 反比 。
（2）测量小灯泡额定功率。
①小久设计了如图乙所示的电路。闭合开关，观察到小灯泡不发光，电流表无示数，则电压表示数为 6 V。
②小久检查电路时，发现所连接电路存在一处错误。请你在错误的导线上画“×”，用笔画线代替导线，画出正确的连线。
③排除故障后闭合开关，移动滑动变阻器的滑片。当电压表示数为3.8V时，电流表的示数如图丙所示，则电流表示数为 0.3 A，小灯泡的额定功率为 1.14 W。
（3）小久找来额定电压为2.5V的小灯泡和开关，利用上述实验用过的电压为6V的电源和“20Ω 1A”的滑动变阻器，设计了如图丁所示的电路，测出了额定电压为2.5V小灯泡的额定功率。请帮他将实验过程补充完整：
①闭合开关S、S1、S2，调节滑动变阻器的滑片，使电压表示数为 3.5 V时，小灯泡正常发光。
②闭合开关S、S1，断开S2，保持滑片位置不变，读出电压表示数为2.5V。
③ 闭合开关S、S2，断开S1 （填所有开关的闭合或断开状态），读出电压表的示数为5V。
④小灯泡的额定功率P额＝ 0.875 W．
【答案】（1）①右；右；②4；反比；（2）①6；②见上图；③0.3；1.14；（3）①3.5；③闭合开关S、S2，断开S1；④0.875。
【解析】（1）①为了保护电路，闭合开关前滑动变阻器的滑片在阻值最大处，即最右端；
将10Ω电阻换成20Ω电阻时，根据分压原理可知，电压表示数将增大，为保持电压表示数不变（应使电压表示数减小为原来的电压值），根据串联电路电压的规律，应增大变阻器分得的电压，应增大变阻器连入电路中的电阻大小，即滑片向右移动，直到电压表示数为4V；
②根据串联电路电压的规律知，滑动变阻器两端的电压为：U滑＝U﹣UR＝6V﹣4V＝2V，
通过电路的最小电流为：I最小＝＝＝0.1A，
定值电阻的最大值为R最大＝＝＝40Ω，
所以只有10Ω、20Ω、30Ω、40Ω的定值电阻可以适用，故最多可以完成4次实验；
通过实验可得出结论：电压一定时，导体中的电流与导体的电阻成反比；
（2）①若电流表示数为0，灯不亮，说明电路可能断路，此时电压表有示数，且等于电源电压，为6V；
②分析实物图可知，变阻器与电流表串联后与灯并联，电压表串联在电路中，是错误的，
电流表应与灯串联，变阻器与灯串联，电压表与灯并联，将小灯泡右侧连线改接到电压表的负接线柱，如下图所示：
③图丙中电流表的量程为0﹣0.6A，分度值为0.02A，示数为0.3A，
灯泡的额定功率为：P＝UI＝3.8V×0.3A＝1.14W；
（3）①开关S、S1闭合、S2断开，调节滑动变阻器滑片，此时电压表测量滑动变阻器两端的电压，根据串联电路电压的规律知，使电压表示数为6V﹣2.5V＝3.5V时，灯泡正常发光；
②闭合开关S、S1，断开S2，保持滑片位置不变，读出电压表示数为2.5V。
③闭合开关S、S2，断开S1，此时电压表测量滑动变阻器两端的电压，读出电压表的示数为5V，此时电压表的示数为“闭合开关S、S1，断开S2”时的2倍，由图知这两次电路的连接不变，电流大小不变，只是电压表的测量范围变化了，根据串联电路的分压作用知此时滑片在中间位置，即闭合开关S、S1、S2，滑动变阻器的滑片在中点处，即滑动变阻器的电阻为10Ω，
通过滑动变阻器的电流为：I＝＝＝0.35A时，小灯泡正常发光。
④小灯泡的额定功率P额＝UI＝2.5V×0.35A＝0.875W。
22．小兵利用图1电路来探究电流与电阻的关系，他在实验中控制电压表示数为U0不变，相关器材规格已在图中标明。
（1）请用笔画线代替导线将电压表接入电路；
（2）开关闭合前，滑动变阻器的滑片应置于图中最 左 （选填“左”或“右”）端；
（3）闭合开关，将电阻箱调至某阻值，调节滑动变阻器时，他发现电压表示数始终为零而电流表示数有明显变化，经检查是由于某处被短路而造成的，被短路的是 电阻箱 ；
（4）小兵调节电阻箱阻值R，进行多次实验，所绘制的I与关系图线如图2所示，由此可知U0＝ 2
V，实验结论是：在电压一定时， 通过导体的电流与导体的电阻成反比 ；
（5）若由于电池电量不足，小兵换用4.5V电源后继续实验，进行了如下操作：
①将电阻箱阻值先调至4Ω进行实验，实验完成后断开开关；
②再将电阻箱阻值调至15Ω后，闭合开关进行实验；
则由于小兵在上述操作中的一个疏漏，将会导致 电阻箱两端的电压超过电压表量程 。
（6）小华利用图1电路和器材也对电流与电阻的关系进行了探究在5Ω～25Ω范围内，他将电阻箱阻值R调至5个不同的值分别进行了实验，则他根据实验数据描点所绘制的与I与关系图线不可能是图3中的 乙 （选填“甲”或“乙”），理由是 当电阻箱阻值为25Ω时，滑动变阻器的最大阻值不能满足图线乙所需控制不变的电压0.75V 。
【答案】（1）见下图；（2）左；（3）电阻箱；（4）2；通过导体的电流与导体的电阻成反比；（5）电阻箱两端的电压超过电压表量程；（6）乙；当电阻箱阻值为25Ω时，滑动变阻器的最大阻值不能满足图线乙所需控制不变的电压0.75V。
【解析】（1）将电压表并联在电阻箱的两端，且保证正进负出，如下图所示：
（2）为保护电路，闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片调到阻值最大处，即最左端；
（3）电流表示数不为0，说明电路是短路，电压表示数为0，说明与电压表并联的部分短路，即电阻箱短路了；
（4）由I与关系图线知，当电流为0.1A时，为0.05，则R＝20Ω，关图线可知U0＝IR＝0.1A×20Ω＝2V；
根据图象知，电流与导体电阻的倒数成正比，则电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻成反比；
（5）断开开关，当把电阻箱的电阻从4Ω换为15Ω时，必须把滑动变阻器调到阻值最大处的位置，如果没有调，使得电阻箱分得的电压过大，会超过电压表的量程；
（6）对于图3乙图线，当电阻为5Ω是，倒数为0.2，对应的电流为0.15A，则电阻箱两端的电压U′0＝I′R′0＝0.15A×5Ω＝0.75V，此时滑动变阻器两端的电压为3V﹣0.75V＝2.25V，此时滑动变阻器两端的电压为电阻箱两端电压的3倍，滑动变阻器接入电路的电阻也为电阻箱接入电路的3倍，当电阻箱接入电路的电阻是25Ω时，滑动变阻器接入电路的电阻必须调到75Ω才能满足要求，而滑动变阻器的最大电阻只有50Ω，因此此图线不可能是实验测量的。
12.1学生实验：探究——电路与电压、电阻的关系
一．选择题（共11小题）
1．用如图所示电路研究电流跟电压的关系。为了改变定值电阻R两端电压，设计了三种方案。
甲：多节干电池串联接入MN；
乙：电池与滑动变阻器串联接入MN；
丙：电池先后与不同定值电阻R′串联接入MN。
可行的方案是（ ）
A．仅有甲 B．仅有乙
C．仅有甲、乙两种 D．甲、乙、丙都可行
【答案】D。
【解析】研究电流跟电压的关系时，应控制电阻的阻值不变，改变电阻两端的电压，则
甲：多节干电池串联接入MN时，改变干电池串联的节数时电源的电压发生变化，R两端的电压发生变化，方法可行；
乙：电池与滑动变阻器串联接入MN时，移动滑动变阻器滑片P改变接入电路中的电阻，从而改变电路中的电流和R两端的电压，方法可行；
丙：电池先后与不同定值电阻R′串联接入MN，定值电阻R′的阻值不同，分得的电压不同，定值电阻R两端的电压不同，方法可行；
综上可知，甲、乙、丙三种方案均可行。
2．关于电流与电压，电阻的关系正确的是（ ）
A．导体中的电流与导体两端的电压成反比
B．导体中的电流与导体的电阻成反比
C．在导体两端的电压一定时，导体的电阻与导体中的电流成反比
D．在导体的电阻一定时，导体中的电流与导体两端所加电压成正比
【答案】D。
【解析】AD、由欧姆定律可知，在导体的电阻一定时，导体中的电流跟导体两端的电压成正比，故A错误，D正确；
B、在电压一定时，导体中的电流跟导体的电阻成反比，故B错误；
C、电阻是导体本身的一种性质，决定于导体的材料、长度、横截面积和温度，与导体两端的电压和通过的电流无关，所以不能说在导体两端的电压一定时，导体的电阻与导体中的电流成反比，故C错误；
3．在探究“电流与电阻关系”实验中，某同学根据实验数据作出如图所示的图象，下列说法正确的是（ ）
A．导体中的电流与导体的电阻成正比
B．电源至少选用两节新干电池
C．换用2Ω电阻做实验时，需要更换电压表量程
D．多次实验是为了求平均值，以减小实验误差
【答案】B。
【解析】A、探究“电流与电阻关系”实验中要控制电阻的电压不变，A错误；
B、由图知，这个不变的电压为：
U＝IR＝0.4A×5Ω＝2V；电源至少选用两节新干电池（3V），B正确；
C、换用2Ω电阻做实验时，控制电阻的电压不变，故不需要更换电压表量程，C错误；
D、多次实验是为了得出普遍性的规律，D错误。
4．为了探究运动与静止的鸡蛋撞击时谁更容易破，小明让鸡蛋分别从斜面上的A、B、C三处由静止释放，撞击静止在水平面上的另一只相同的鸡蛋。实验结果是，第一次两只蛋都破；第二次甲蛋完好乙蛋破；第三次两蛋都不破。接下来的步骤是（ ）
A．得出“与鸡蛋动静无关的”结论
B．得出“静止的鸡蛋更易破”的结论
C．在B处释放再重复做几次实验
D．分别在A、B、C处释放再重复做几次实验
【答案】C。
【解析】经过简单的三次实验不能得出规律性的结论，而A处位置高，机械能较大，可能每次滚下两个鸡蛋都会破，比较不出正确结论，同理C处位置低，能量小，两个鸡蛋都不会破，所以应接下来应在B处释放再重复多次实验，才能得出结论。
5．小明在探究“电阻一定时，电流与电压关系”的实验中，连接了如图所示的电路，正准备闭合开关，旁边的小兰急忙拦住他，说接线错了且只要改接一根导线就可以。请你帮助小明指出错误的接线以及正确的改法是（ ）
A．导线①错了，应将导线①左端改接在电压表最右边的接线柱
B．导线②错了，应将导线②上端改接在电流表中间的接线柱
C．导线③错了，应将导线③上端改接在电压表最左边的接线柱
D．导线④错了，应将导线④上端改接在滑动变阻器左上的接线柱
【答案】D。
【解析】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，
故导线④错了，应将导线④上端改接在滑动变阻器左上的接线柱，如下所示，只有D正确。
6．关于课本中的力学实验，下列说法错误的是（ ）
A．“探究影响滑动摩擦力大小的因素”实验，可用小车代替木块
B．“探究二力平衡的条件”实验，将小车转动一定角度是为了探究小车处于平衡状态时二力是否在同一条直线上
C．“探究阻力对物体运动的影响”实验，小车受到阻力越小，小车速度减小得越慢
D．“探究动能的大小与哪些因素有关”实验，木块被小车推得越远，说明小车动能越大
【答案】A。
【解析】A、探究影响滑动摩擦力大小的因素”实验中，若用小车代替木块，变滑动为滚动，减小了摩擦力，从而对测量摩擦力大小带来了困难，A错误；
B、“探究二力平衡的条件”实验，将小车转动一定角度，小车在水平方向上受到两个力不在同一直线上，是为了探究小车处于平衡状态时二力是否在同一条直线上，B正确；
C、由实验现象可以看出：小车受的阻力越小，小车运动的路程越远，速度减小得越慢，C正确；
D、“探究动能的大小与哪些因素有关”实验，根据转换法，木块被小车推得越远，说明小车动能越大，D正确。
7．小明利用图甲的电路探究“通过导体的电流与电阻的关系”，根据实验的数据绘出了I﹣图象，如图乙，由图可知（ ）
A．定值电阻两端电压控制为2V不变
B．当电流为0.2A时，电阻R为0.1Ω
C．当滑片向右移时，电压表数变大
D．当电流分别为0.25A和0.5A时，接入电路的导体的电阻之比为1：2
【答案】A。
【解析】（1）由图象可知，当电流为0.1A时，＝0.05Ω﹣1，此时导体的电阻R＝20Ω；
由图象可知，I与成正比，则导体两端的电压不变，
由I＝可得，小明控制导体两端的电压：
U＝IR＝0.1A×20Ω＝2V，即定值电阻两端电压控制为2V不变，A正确；
（2）当电流为0.2A时，＝0.1Ω，R＝10Ω，B错误；
（3）当滑片向右移时，变阻器连入电路的电阻变大，由串联电阻的规律，串联的电阻变大，根据欧姆定律，电路中的电流变小，根据U＝IR，电压表数变小，C错误；
（4）因定值电阻两端电压控制不变，根据U＝IR，电流与电阻成反比，
＝＝＝，即电阻之比为2：1，D错误。
8．小雨同学非常善于观察生活，她发现有些越野车的轮胎花纹比普通家庭用车的轮胎花纹凸起程度更大，她了解到越野车比普通家庭用车的抓地性能更好。针对这一现象，小雨和同学们提出下列四个问题，其中最有探究价值且易于探究的科学问题是（ ）
A．轮胎花纹的凸起程度和开车时的稳定程度有什么关系？
B．轮胎花纹的凸起程度和所受摩擦力的大小有什么关系？
C．物体所受摩擦力的大小和接触面粗糙程度有什么关系？
D．物体所受摩擦力的大小和开车距离的大小有什么关系？
【答案】C。
【解析】越野车的轮胎花纹比普通家庭用车的轮胎花纹凸起程度更大，更能增大轮胎和地面之间的粗糙程度来增大摩擦力，从而提高抓地性能，故最有探究价值且易于探究的科学问题是物体所受摩擦力的大小和接触面粗糙程度有什么关系，故ABD错误，C正确。
9．小明利用如图的电路探究“导体中电流跟电阻的关系”电源电压保持不变，更换阻值不同的电阻R2，通过调节滑动变阻器接入电路的电阻R1，正确完成实验，记录各次实验中电压表示数U和电流表示数I．描点画出下列四幅图，其中最接近实际的是（ ）
A． B．
C． D．
【答案】D。
【解析】（1）由图知，R1、R2、电流表串联在电路中，电流表测电路中的电流；电压表测R2两端电压，因电压不变时，导体中电流跟电阻的关系成反比，故A错误；
（2）由控制变量法知，探究“导体中电流跟电阻的关系”时应控制R2两端电压保持不变，故C错误；
（3）探究“导体中电流跟电阻的关系”时应控制R2两端电压保持不变，根据串联电路电压的规律，变阻器的电压也不变，由分压原理，两电阻之比为一定值，故图象为过原点的直线，D正确。
（4）由D知，R1随R2的增大而变大，由电阻的串联和欧姆定律，当R1增大时，电路中的电流变小，故B错误；
10．在探究“通过导体中的电流与电阻的关系”实验中，电源电压恒为10V，滑动变阻器R'的规格为“40Ω1A”，小刚分别用20Ω、30Ω、40Ω、50Ω、60Ω定值电阻R完成了5次实验。以下说法正确的是（ ）
A．为了提高读数的准确性，实验时应该选用小量程进行测量
B．用 30Ω代替20Ω的电阻做实验时，应将滑动变阻器的滑片 P 从上一位置向左滑动
C．实验中滑动变阻器 R'两端电压与不同定值电阻 R 两端电压的比值是个定值
D．若5次实验控制电压为 5V，可得出结论为导体两端电压一定时，通过导体的电流与电阻成反比
【答案】C。
【解析】探究“通过导体中的电流与电阻的关系”时，要控制电阻的电压不变：
AD、设电阻控制的电压为UV，根据串联电路电压的规律及分压原理有：
＝﹣﹣﹣﹣①
①式左边为一定值，故右边也为一定值，故当定值电阻最大时（变阻器分得的电压最大，电阻的电压最小），变阻器连入电路的电阻最大，即
＝，
故电阻控制的最小电压为：
UV＝6V＞3V，故电压表要选用大量程，A错误；
控制电阻的电压最小为6V，故若5次实验控制电压为 5V是不可能，D错误；
B、根据串联分压原理可知，将定值电阻由20Ω改接成30Ω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，使电压表的示数不变，B错误；
C、因本实验中电阻的电压保持不变，根据串联电路电压的规律，变阻器的电压也保持不变，故实验中滑动变阻器 R'两端电压与不同定值电阻 R两端电压的比值是个定值，C正确。
11．图甲是探究“通过导体的电流与电阻关系“的电路图（电源电压保持不变），电源电压为6V，滑动变阻器（50Ω，1A）、图乙是依据五次实验的数据描点绘制的I﹣R图象。以下说法不正确的是（ ）
A．分析图象可得结论：电压一定时，电流与电阻成反比
B．当R由 10Ω换为 15Ω时，需将滑动变阻器接入电路的阻值调得更大
C．利用五个电阻均能完成探究，定值电阻控制电压范围可以为 2V～3V
D．若电源电压可调，完成本次实验的电源电压最大为 15V
【答案】D。
【解析】A、由图知，电阻两端的电压始终保持：
UV＝IR＝0.2A×15Ω＝﹣﹣﹣﹣＝0.6A×5Ω＝3V﹣﹣﹣﹣﹣①，为一定值，故电压一定时，电流与电阻成反比，A正确；
B、根据串联分压原理可知，将定值电阻由10Ω改接成15Ω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，需将滑动变阻器接入电路的阻值调得更大；B正确；
C、电压表示数为UV，根据串联电路的规律及分压原理有：
＝﹣﹣﹣﹣﹣②
即＝＝2，故最小电压为UV＝2V，
由①知，当定值电阻最小时，变阻器分得的电压，电路中的电流最大，最大电压为3V，故利用五个电阻均能完成探究，定值电阻控制电压范围可以为 2V～3V；C正确；
D、根据串联电路的规律及分压原理，由②得：
＝＝2，故U′＝9V，最大电压为9V，D错误。
二．实验探究题（共11小题）
12．建筑节能保温，材料的选择是关键。小明选择钟表、烧杯、冷水、热水、温度计，还有用塑料、纸、泡沫制成相同的带盖子的杯子，探究不同材料的隔热性能。
步骤1：在塑料杯盖上扎个小洞，向杯中倒入半杯冷水。
步骤2：将杯盖盖好，在盖子的小洞中插一支温度计，将塑料杯放入烧杯中，再在烧杯中加入热水至塑料杯盖下方约1cm（如图所示）观察并记录水温上升5℃所用的时间。
步骤3：选择另外两个杯子重复上述步骤进行实验。
（1）实验装置中，杯子可以代表建筑物的墙壁， 热水 可代表外界大气，实验通过 杯中冷水上升5℃所用的时间 反映材料隔热性能的优劣。
（2）请你设计一个记录实验数据的表格。
（3）分析实验方案，请你提出改进建议 应控制冷水的初温相同、倒入杯中冷水的质量相同、温度计的玻璃泡不要与容器底和壁接触 。
【答案】（1）热水；杯中冷水上升5℃所用的时间；
（2）如下表所示；
（3）应控制冷水的初温相同、倒入杯中冷水的质量相同、温度计的玻璃泡不要与容器底和壁接触。
【解析】（1）根据类比法，实验装置中，杯子可以代表建筑物的墙壁，热水可代表外界大气，实验通过杯中冷水上升5℃所用的时间反映材料隔热性能的优劣；
（2）根据实验要求，记录实验数据的表格如下：
杯中冷水上升5℃所用的时间t/s
塑料杯
纸杯
泡沫杯
（3）改进建议：应控制冷水的初温相同、倒入杯中冷水的质量相同、温度计的玻璃泡不要与容器底和壁接触。
13．小飞在做“探究电流与电压、电阻的关系”实验时，淮备了以下器材：两节新的干电池，电流表、电压表、滑动变阻器、定值电阻（5Ω，10Ω，15Ω，20Ω）、开关、导线若干。
（1）在按电路图连接实物时，开关必须处于 断开 状态；在实物图中，滑动变阻器的滑片要移到 最左端 （选填“最右端”或“最左端”）。
（2）图1是小飞连接好的实验电路，闭合开关后，他发现移动滑片的过程中，电流表的示数 不变 ，电压表的示数 不变 。（选填“变大”、“变小”或“不变”）
（3）小冲在一旁观察后指出小飞没有按照电路图正确连接实物，请你在实物图上对连接错误的一根导线打“×”，并用笔补画一根线代替导线将电路连接正确。
（4）问题解决后，他们接入10Ω的电阻进行实验，并得出下表中的数据，对数据进行分析后得出实验结论是： 当电阻一定时，电流与电压成正比 。
电压U/V
1
1.5
2
2.5
电流I/A
0.1
0.15
0.2
0.25
（5）接下来他们分别接入其它电阻再次对电流与电阻关系进行探究，并作出了如图2所示图象，请你通过图象中所给信息计算出实验过程中滑动变阻器两端的电压U＝ 1.25 V。
【答案】（1）断开，最左端：（2）不变，不变：（3）如图；（4）当电阻一定时，电流与电压成正比；（5）1.25。
【解析】（1）在按电路图连接实物时，为了保护电路，开关必须处于断开状态；滑动变阻器的滑片要处于阻值最大处，即要移到最左端；
（2）由图可知，滑动变阻器与电压表串联后再与电阻并联在一起，根据电压表的特点可知，通过滑动变阻器的电流为0，当移动滑动变阻器器时，电压表测量的是电阻两端的电压，也是电源电压，保持不变，电流也保持不变，故电流表、电压表示数都不变；
（3）定值电阻与滑动变阻器应串联在电路中，电压表应测量定值电阻两端的电压，故电路的错误之处和改进方法如图：
（4）接入10Ω的电阻进行实验，根据实验数据可知，在电阻一定时，电压越大，电流越大，电流与电压成正比；
（5）由图可知，该图象为反比例函数，当电流为0.35A时，电阻为5Ω，则电压为：U＝IR＝0.35A×5Ω＝1.75V；
滑动变阻器两端的电压应为：3V﹣1.75V＝1.25V。
14．利用所学知识完成下面的电学实验。
探究电流与电阻关系
（1）用四个定值电阻（5Ω、10Ω、15Ω、20Ω）、电压恒为8V的电源、“40Ω 1A”的滑动变阻器、量程为0～0.6A的电流表和量程合适的电压表连接了如图甲所示电路。闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片调至最 右 （填“左”或“右”）端。实验中分别将四个定值电阻单独接入电路，并调节滑动变阻器的滑片，控制定值电阻两端电压保持不变并记录对应的电流值，为了完成四次实验，实验中定值电阻两端控制不变的电压最高不应超过 3 V。
（2）根据实验数据绘制了如图乙所示的图象，通过分析图象得出结论：当 电压 一定时，通过导体的电流与导体的电阻成 反比 。
【答案】（1）右；3；（2）电压；反比。
【解析】（1）为了保护电路，闭合开关前滑动变阻器的滑片要放在阻值最大处，即最右端；
电流表的量程为0﹣0.6A，当电路中的最大电流为0.6A时，电路中的总电阻最小，即此时电路中应接入定值电阻为5Ω的电阻，
根据欧姆定律I＝得，
此时定值电阻两端的电压：U＝IR＝0.6A×5Ω＝3V；
所以为了完成四次实验，实验中定值电阻两端控制不变的电压最高不应超过3V；
（2）根据图乙所示的图象知，当电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻成反比。
15．在“探究电流与电压的关系”的实验中，小明设计了如图甲所示的电路图。
（1）小明探究通过定值电阻的电流与其两端电压的关系。 ①在连接实验电路时，开关应 断开 ；
②实验过程中，小明调节滑动变阻器使电压表的示数为1V，记录此时电流表的示数；接着他向 B （选填“A”或“B”）端移动滑动变阻器的滑片，使电压表的示数增大为2V，记录此时电流表的示数；继续移动滑动变阻器的滑片，使电压表的示数为3V，记录此时电流表的示数。小明分析所测数据，得出结论：在电阻一定时，通过导体的电流与导体两端的电压成正比：
③此实验中多次测量的目的与下面的 A （选填“A”或“B”）实验中多次测量的目的相同。
A．探究串联电路的电压规律
B．测量定值电阻的阻值
（2）如图乙所示，小明将定值电阻换成额定电压为2.5V的小灯泡，探究通过小灯泡的电流与其两端电压的关系。
①小明闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，发现小灯泡发光，但是电压表的示数始终为0V．经检查后发现是电路中一根导线断路，则发生断路的导线是a、b、c、d中的 c （填字母）；
②更换导线后，小明完成了三次实验测量，并把数据填写在表格中。其中第一次测量时，电流表的示数如图丙所示，此时的电流为 0.24 A；
次数
电压U/V
电流I/A
1
1.5
2
2.0
0.28
3
2.5
0.30
③又进行了几次实验后，小明根据实验测得的数据，绘制出小灯泡的I﹣U图象应与图丁中图象 b （选填“a”或“b”）相似。
【答案】（1）①断开；②B； ③A；（2）①c；②0.24；③b。
【解析】（1）①在连接电路时，开关必须断开；
②实验过程中，小明调节滑动变阻器使电压表的示数为1V，记录此时电流表的示数，要使电压表的示数为2V，需要将滑动变阻器的电阻减小，滑动变阻器分压减少，他应向B端移动滑动变阻器的滑片，使电压表的示数增大为2V；
③此题是探究电流与电压的关系，多次测量是为了找出普遍规律；
A、探究串联电路的电压规律，多次测量找普遍规律，故A符合题意；
B．测量定值电阻的阻值，多次测量是为了减小误差，故B不符合题意；
（2）①小明闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，发现小灯泡发光，说明电路为通路，电压表的示数始终为0V．说明与灯泡并联的电压表出有断路，故可能是c导线断路了；
②图中电流表的量程为0﹣0.6A，分度值为0.2A，示数为0.24A；
③因为灯的电阻随温度的变化而变化，通过小灯泡的电流与其两端的电压不成正比，其图象不是直线，故b符合题意。
16．善于奇思妙想的小强及其兴趣小组在实验室（温度为20℃）进行综合实验。
（1）该小组想研究“密度计的工作原理”。图甲所示是密度计的简化模型，在一根粗细均匀的玻璃管内放一些小铅粒使其能竖直漂浮在液体中，设玻璃管浸入液体的深度为h液，该液体密度为ρ液，密度计漂浮在水中时浸入水中的深度为h水，水的密度为ρ水，则浸入液体的深度h液＝ （用给出的物理量表示），由此可知，此密度计漂浮在煤油（密度为0.8×103kg/m3）中时浸入深度h煤油＝ 1.25 h水（填数值），密度计刻度特点是 ①④ （选填选项前序号①上小下大 ②上大下小 ③均匀 ④上疏下密 ⑤上密下疏）。
（2）该小组想继续探究“某液体的密度和温度的关系”，设计了如图乙所示装置，长为0.6m的绝缘轻质杠杆ab悬挂在高处，可绕O点转动。杠杆a端的轻质细线悬挂一体积为1×10﹣3m3的实心合金块，浸没在烧杯内的液体中。b端轻质细线悬挂的铜柱在上下移动时能带动滑片P移动。滑片P重力和摩擦不计。
①若电源电压为3V，滑动变阻器标有“100Ω 1A”字样。在电路中串联一个量程为0～15mA的电流表，为保证电路安全，定值电阻R的最小阻值是 200 Ω。
②小强在给该液体加热过程中发现，电流表示数减小，则可得出该液体的密度随温度升高而 减小 （选填“增大”、“减小”或“不变”）（除烧杯内的液体外，装置中其他物体的热胀冷缩忽略不计，合金块始终浸没）。
（3）该小组还想利用此装置继续测量该合金块的密度。已知该烧杯中液体在温度为20℃时计的密度为1.1×103kg/m3．杠杆水平平衡时，铜柱质量为2kg，点O距杠杆b端0.2m。则的密度是 2.1×103 kg/m3．（g取10N/kg）
【答案】（1）；1.25h水；①④；（2）200；减小；（3）2.1×103。
【解析】（1）密度计在水中和在被测液体中都是漂浮的，所以浮力相等，F水浮＝F液浮，ρ水gV排水＝ρ液gV排液，ρ水gSh水＝ρ液gSh液，
所以，密度计浸入液体的深度：h液＝。
煤油的密度为：ρ液＝0.8×103kg/m3
此密度计漂浮在煤油中时浸入深度：
h煤油＝＝＝1.25h水，
因为ρ水gSh水＝ρ液gSh液，所以，ρ水h水＝ρ液h液，液体密度和进入的深度成反比，液体密度越大，浸入深度越小，所以密度计下端刻度大，并且刻度是不均匀的，上疏下密。
（2）①滑动变阻器阻值为零时，电路最大电流是：I＝15mA＝0.015A，所以定值电阻最小阻值：R＝＝＝200Ω。
②电流表示数变小→滑动变阻器阻值变大→杠杆右端向上运动→杠杆左端下沉→浮力减小→液体密度变小。
（3）合金块受到重力、浮力和拉力作用，物体间力的作用是相互的，同时合金块给杠杆一个力，
杠杆在水平位置平衡，（G合金﹣F浮）×oa＝G铜×ob，又因为物体浸没，物体排开液体的体积等于物体的体积，
（ρgV﹣ρ液gV）×oa＝m铜g×ob，（ρV﹣ρ液V）×oa＝m铜×（ab﹣oa），（ρ×1×10﹣3m3﹣1.1×103kg/m3×1×10﹣3m3）×0.4m＝2kg×（0.6m﹣0.4m），
解得：ρ＝2.1×103kg/m3。
17．我市风能资源丰富，现各地陆续安装了风力发电机。风力发电机的原理是利用自然风吹动发电机风叶转动，带动内部发电机组发电。某兴趣小组提出了一个问题：风力发电机的发电功率大小可能与哪些因素有关？他们针对这个问题提出如下猜想：
猜想一：风力发电机的发电功率大小可能与风速大小有关
猜想二：风力发电机的发电功率大小可能与风叶长度有关
猜想三：风力发电机的发电功率大小可能与风叶个数有关
猜想四：……
针对以上猜想一和猜想二，该兴趣小组设计了实验方案，准备了以下主要实验器材：小型风力发电机（含形状相同长度分别为10cm、15cm、20cm的风叶共三组）、电吹风、电压表、导线若干。
实验过程中，先将电压表连接在小型发电机输出电路两端，电压表示数可反映发电机的发电情况。用电吹风吹出的风模拟自然风，正对发电机风叶吹风，进行多次实验，实验数据记录如下：
实验序号
风叶长度/cm
电吹风档位
风叶个数
电压表示数/v
1
10
弱
3
0.5
2
10
中
3
0.8
3
10
强
3
1.2
4
15
中
3
1.3
5
20
中
3
1.8
根据以上实验回答下列问题：
（1）本实验是通过 电压表示数 来反映发电机发电功率大小的；
（2）比较实验序号为 1、2、3 （填上表中实验序号）三次实验所得数据，可验证猜想 一 （选填“一”或“二”），结论是：其他条件都相同时，风速越大，风力发电机的发电功率越大。
（3）比较实验序号为2、4、5三次实验所得数据，可验证猜想 二 （选填“一”或“二”），结论是： 其他条件都相同时，风叶长度越大，风力发电机的发电功率越大 。
【答案】（1）电压表示数；
（2）1、2、3；一；
（3）二；其他条件都相同时，风叶长度越大，风力发电机的发电功率越大。
【解析】（1）由“将电压表连接在小型发电机输出电路两端，电压表示数可反映发电机的发电情况”知，本实验是通过电压表示数的变化来反映发电机发电功率大小的：示数越大，发电功率越大；
（2）从实验结论可以看出，实验探究的是发电功率大小与风速的关系，所以要保持风叶长度和风叶个数相同，改变风速，因此选择的是实验序号的1、2、3；
（3）在2、4、5三次实验过程中，电吹风档位相同，也就是风速相同，风叶个数相同，但风叶长度不同，并且发现：风叶长度越大，电压表示数越大，说明发电功率与风叶长度有关。所以结论为：其他条件都相同时，风叶长度越大，风力发电机的发电功率越大。
18．小明和同学们探究“电流与电阻的关系”的实验：
（1）小明选择了如下器材：电源（电压恒为4.5V）、滑动变阻器“20Ω 2A“、电流表、电压表、开关、定值电阻（5Ω、10Ω、15Ω、20Ω的各一个）、导线若干。
①小明在检查实验仪器时，发现电流表的指针偏向“0”刻度线的左侧，小明应 将电流表指针调零 ；
②请用笔画线代替导线帮助小明完成图甲电路的连接；
③开关闭合前，小明应将滑动变阻器的滑片置于 B （选填“A”或“B“）端；闭合开关后，发现电流表有示数，电压表示数为零。经检查，电流表、电压表正常且连接完好，则电路存在的故障可能是 电阻短路 。
④排除故障后，小明先将5Ω电阻接入电路，调节滑动变阻器滑片使电阻两端的电压为2V，再将5Ω电阻换成10Ω电阻后，小明接下来的操作是 向右移动变阻器的滑片，使电压表示数为2V ；当把10Ω的电阻换成20Ω的电阻后，无论怎样调节滑动变阻器滑片都无法使电压表示数达到控制值，说明 变阻器的最大电阻太小 。
⑤更换器材后重新实验，小明得出的结论是：当电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻成 反 比。
（2）上述实验结束后，小明和同学们想要测量额定电流为0.3A小灯泡的额定功率，却发现电压表已经损坏，
于是他们利用“20Ω 2A”的滑动变阻器以及原有器材，又设计了如图乙所示电路，测量过程如下：
① 只闭合开关S2 （填开关通断情况），移动滑动变阻器的滑片，当电流表的示数为0.3A时，小灯泡正常发光；
②保持滑动变阻器的滑片位置不动， 闭合开关S1，断开开关S2 （填开关通断情况），记下电流表的示数为0.3A；
③则小灯泡的额定电功率为 0.9 W。
【答案】（1）①将电流表指针调零；②如上所示；
③B；电阻短路；
④向右移动变阻器的滑片，使电压表示数为2V；变阻器最大电阻太小；⑤反；（2）①只闭合开关S2；②闭合开关S1，断开开关S2；③0.9。
【解析】①小明在检查实验仪器时，发现电流表的指针偏向“0”刻度线的左侧，小明应将电流表指针调零；
②由④电压表示数为2V，故电压表选用小量程与电阻并联，由欧姆定律，电流最大值为：
I大＝＝＝0.4A，故电流表选用小量程与电阻串联，如下所示：
③开关闭合前，小明应将滑动变阻器的滑片置于阻值最大处的B端；闭合开关后，发现电流表有示数，则电路为通路，电压表示数为零，经检查，电流表、电压表正常且连接完好，则电路存在的故障可能是电阻短路；
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，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，使电压表的示数为2V；
电压表控制的电压为2V，根据串联电路电压的规律，变阻器分得的电压：
U滑＝4.5V﹣2V＝2.5V，变阻器分得的电压为电压表示数的＝1.25倍，根据分压原理，当接入20Ω电阻时，变阻器连入电路中的电阻为：
R滑＝1.25×20Ω＝25Ω＞20Ω，故当把10Ω的电阻换成20Ω的电阻后，无论怎样调节滑动变阻器滑片都无法使电压表示数达到控制值，说明变阻器的最大电阻太小；
⑤更换器材后重新实验，小明得出的结论是：当电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻成反比；
（2）①只闭合开关S2，移动滑动变阻器的滑片，当电流表的示数为0.3A时，小灯泡正常发光；
②保持滑动变阻器的滑片位置不动，闭合开关S1，断开开关S2，记下电流表的示数为0.3A；
③在①中，变阻器滑片以左电阻丝与灯串联后再与电流表串联，灯正常发光；
在②中，只有变阻器滑片以右电阻丝连入电路中，由欧姆定律，
R滑右＝＝＝15Ω，则R滑左5Ω，由欧姆定律，在①中，滑片以左电阻丝的电压为：
U滑左＝IR滑左＝0.3A×5Ω＝1.5V；
根据串联电流电压的规律，灯的额定电压为：
U额定＝4.5V﹣1.5V＝3V，灯的额定功率为：
P额定＝U额定I＝3V×0.3A＝0.9W。
19．六一儿童节，小明的爷爷特制了三个大小不同、外观镀有相同颜色的实心金属球，并在球上刻有对晚辈祝福的话，要分别送给小明和他的两个妹妹。爷爷对小明说，三个小球中两个材质相同的送给妹妹，另一个材质不同的送给小明，要小明自己想办法找出。请你设计实验，帮助小明找出这个小球。
（1）实验器材： 电子秤、自制溢出杯、水、小杯 ；
（2）实验步骤： ①用电子秤分别测出其中一个小球、空小杯的质量，记作m1、m2；
②在溢水杯中装满水，让小球浸没，将溢出的水收集到小杯中，用电子秤测出小杯和溢出水的总质量，记作m3；
③小球的体积即溢出水的体积：
V＝，
小球的密度为：
ρ1＝＝＝ρ水。
④用同样的方法分别测出另外两个小球的密度ρ2、ρ3 。
（3）实验结论： 比较ρ1、ρ2、ρ3，其中密度不同的小球是给小明的 。
【答案】（1）电子秤、自制溢出杯、水、小杯；
（2）①用电子秤分别测出其中一个小球、空小杯的质量，记作m1、m2，
②在溢水杯中装满水，让小球浸没，将溢出的水收集到小杯中，用电子秤 测出小杯和溢出水的总质量，记作m3；
③小球的体积即溢出水的体积：V＝，
小球的密度为：ρ1＝＝＝ρ水。
④用同样的方法分别测出另外两个小球的密度ρ2、ρ3；
（3）比较ρ1、ρ2、ρ3，其中密度不同的小球是给小明的。
【解析】（1）实验器材：电子秤、自制溢出杯、水、小杯；
（2）实验步骤：
①用电子秤分别测出其中一个小球、空小杯的质量，记作m1、m2，
②在溢水杯中装满水，让小球浸没，将溢出的水收集到小杯中，用电子秤测出小杯和溢出水的总质量，记作m3；
③小球的体积即溢出水的体积：V＝，
小球的密度为：ρ1＝＝＝ρ水。
④用同样的方法分别测出另外两个小球的密度ρ2、ρ3；
（3）实验结论：比较ρ1、ρ2、ρ3，其中密度不同的小球是给小明的。
20．思与行是学习物理的核心素养，在一次物理课上，老师演示了甲图所示的一个物理现象，小孙同学由此思考，水的落地点到瓶子的水平距离与哪些因素有关呢？接着他在脑海中构建了这个问题的物理模型，如图乙所示：即实际上问题就是被水平抛出的小球，它的落地点到初始点的水平距离可能与哪些因素有关？经过观察思考并结合课上所学的内容，小孙做了如下猜想：
猜想一：小球落地点到初始点的水平距离s可能与小球的高度H有关；
猜想二：小球落地点到初始点的水平距离s可能与被抛出时的初速度v有关；
然后，小孙选取了一个钢球，利用高度可调的桌子，与比较光滑的斜面组成图丙所示的装置，并进行了实验和相关测量，得到了部分数据如下表所示。
同一钢球，H＝1.0m
次数
小珠高度h/m
落地点到初始点的水距离s/m
1
0.1
0.63
2
0.2
0.89
3
0.3
1.09
（1）在实验中让钢球从斜面的不同高度由静止滚下，其目的是下列选项中的 A （选填“A”或“B“）；
A．使钢球到达桌面的速度不同 B．使钢球到达桌面的速度相同
（2）这里用到的实验方法是 控制变量法 （选填“等效替代法”或“控制变量法”）；
（3）分析表中数据可知猜想 二 （选填“一”或“二”）是正确的。
【答案】（1）A；（2）控制变量法；（3）二。
【解析】（1）在实验中让钢球从斜面的不同高度由静止滚下，其目的是使钢球到达桌面的速度不同，选A；
（2）这里用到的实验方法是控制变量法；
（3）分析表中数据可知，小球的高度H相同，钢球从斜面不同的高度由静止滚下，故水平初速度不同，落地点到初始点的水距离不同，故猜想二是正确的。
21．小久利用电压恒为6V的电源，额定电压为3.8V的小灯泡，10Ω、20Ω、30Ω、40Ω、50Ω的定值电阻，铭牌上标有“20Ω 1A”的滑动变阻器，电压表电流表，开关，导线完成了下列电学实验。
（1）探究电流与电阻关系。
①他设计的电路图如图甲所示，闭合开关前，滑动变阻器的滑片应调到最 右 （填“左”或“右”）端。他将10Ω的定值电阻接入电路中，调节滑动变阻器的滑片，使定值电阻两端电压为4V读出电流表示数。保
持滑动变阻器的滑片位置不变，把10Ω的定值电阻换成20Ω的定值电阻，为了使电压表的示数保持不变，应将滑动变阻器的滑片向 右 （填“左”或“右”）端移动。
②他将定值电阻分别单独接入电路中，保持定值电阻两端电压为4V，最多可以完成 4 次实验。通过实验可得出结论：电压一定时，导体中的电流与导体的电阻成 反比 。
（2）测量小灯泡额定功率。
①小久设计了如图乙所示的电路。闭合开关，观察到小灯泡不发光，电流表无示数，则电压表示数为 6 V。
②小久检查电路时，发现所连接电路存在一处错误。请你在错误的导线上画“×”，用笔画线代替导线，画出正确的连线。
③排除故障后闭合开关，移动滑动变阻器的滑片。当电压表示数为3.8V时，电流表的示数如图丙所示，则电流表示数为 0.3 A，小灯泡的额定功率为 1.14 W。
（3）小久找来额定电压为2.5V的小灯泡和开关，利用上述实验用过的电压为6V的电源和“20Ω 1A”的滑动变阻器，设计了如图丁所示的电路，测出了额定电压为2.5V小灯泡的额定功率。请帮他将实验过程补充完整：
①闭合开关S、S1、S2，调节滑动变阻器的滑片，使电压表示数为 3.5 V时，小灯泡正常发光。
②闭合开关S、S1，断开S2，保持滑片位置不变，读出电压表示数为2.5V。
③ 闭合开关S、S2，断开S1 （填所有开关的闭合或断开状态），读出电压表的示数为5V。
④小灯泡的额定功率P额＝ 0.875 W．
【答案】（1）①右；右；②4；反比；（2）①6；②见上图；③0.3；1.14；（3）①3.5；③闭合开关S、S2，断开S1；④0.875。
【解析】（1）①为了保护电路，闭合开关前滑动变阻器的滑片在阻值最大处，即最右端；
将10Ω电阻换成20Ω电阻时，根据分压原理可知，电压表示数将增大，为保持电压表示数不变（应使电压表示数减小为原来的电压值），根据串联电路电压的规律，应增大变阻器分得的电压，应增大变阻器连入电路中的电阻大小，即滑片向右移动，直到电压表示数为4V；
②根据串联电路电压的规律知，滑动变阻器两端的电压为：U滑＝U﹣UR＝6V﹣4V＝2V，
通过电路的最小电流为：I最小＝＝＝0.1A，
定值电阻的最大值为R最大＝＝＝40Ω，
所以只有10Ω、20Ω、30Ω、40Ω的定值电阻可以适用，故最多可以完成4次实验；
通过实验可得出结论：电压一定时，导体中的电流与导体的电阻成反比；
（2）①若电流表示数为0，灯不亮，说明电路可能断路，此时电压表有示数，且等于电源电压，为6V；
②分析实物图可知，变阻器与电流表串联后与灯并联，电压表串联在电路中，是错误的，
电流表应与灯串联，变阻器与灯串联，电压表与灯并联，将小灯泡右侧连线改接到电压表的负接线柱，如下图所示：
③图丙中电流表的量程为0﹣0.6A，分度值为0.02A，示数为0.3A，
灯泡的额定功率为：P＝UI＝3.8V×0.3A＝1.14W；
（3）①开关S、S1闭合、S2断开，调节滑动变阻器滑片，此时电压表测量滑动变阻器两端的电压，根据串联电路电压的规律知，使电压表示数为6V﹣2.5V＝3.5V时，灯泡正常发光；
②闭合开关S、S1，断开S2，保持滑片位置不变，读出电压表示数为2.5V。
③闭合开关S、S2，断开S1，此时电压表测量滑动变阻器两端的电压，读出电压表的示数为5V，此时电压表的示数为“闭合开关S、S1，断开S2”时的2倍，由图知这两次电路的连接不变，电流大小不变，只是电压表的测量范围变化了，根据串联电路的分压作用知此时滑片在中间位置，即闭合开关S、S1、S2，滑动变阻器的滑片在中点处，即滑动变阻器的电阻为10Ω，
通过滑动变阻器的电流为：I＝＝＝0.35A时，小灯泡正常发光。
④小灯泡的额定功率P额＝UI＝2.5V×0.35A＝0.875W。
22．小兵利用图1电路来探究电流与电阻的关系，他在实验中控制电压表示数为U0不变，相关器材规格已在图中标明。
（1）请用笔画线代替导线将电压表接入电路；
（2）开关闭合前，滑动变阻器的滑片应置于图中最 左 （选填“左”或“右”）端；
（3）闭合开关，将电阻箱调至某阻值，调节滑动变阻器时，他发现电压表示数始终为零而电流表示数有明显变化，经检查是由于某处被短路而造成的，被短路的是 电阻箱 ；
（4）小兵调节电阻箱阻值R，进行多次实验，所绘制的I与关系图线如图2所示，由此可知U0＝ 2
V，实验结论是：在电压一定时， 通过导体的电流与导体的电阻成反比 ；
（5）若由于电池电量不足，小兵换用4.5V电源后继续实验，进行了如下操作：
①将电阻箱阻值先调至4Ω进行实验，实验完成后断开开关；
②再将电阻箱阻值调至15Ω后，闭合开关进行实验；
则由于小兵在上述操作中的一个疏漏，将会导致 电阻箱两端的电压超过电压表量程 。
（6）小华利用图1电路和器材也对电流与电阻的关系进行了探究在5Ω～25Ω范围内，他将电阻箱阻值R调至5个不同的值分别进行了实验，则他根据实验数据描点所绘制的与I与关系图线不可能是图3中的 乙 （选填“甲”或“乙”），理由是 当电阻箱阻值为25Ω时，滑动变阻器的最大阻值不能满足图线乙所需控制不变的电压0.75V 。
【答案】（1）见下图；（2）左；（3）电阻箱；（4）2；通过导体的电流与导体的电阻成反比；（5）电阻箱两端的电压超过电压表量程；（6）乙；当电阻箱阻值为25Ω时，滑动变阻器的最大阻值不能满足图线乙所需控制不变的电压0.75V。
【解析】（1）将电压表并联在电阻箱的两端，且保证正进负出，如下图所示：
（2）为保护电路，闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片调到阻值最大处，即最左端；
（3）电流表示数不为0，说明电路是短路，电压表示数为0，说明与电压表并联的部分短路，即电阻箱短路了；
（4）由I与关系图线知，当电流为0.1A时，为0.05，则R＝20Ω，关图线可知U0＝IR＝0.1A×20Ω＝2V；
根据图象知，电流与导体电阻的倒数成正比，则电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻成反比；
（5）断开开关，当把电阻箱的电阻从4Ω换为15Ω时，必须把滑动变阻器调到阻值最大处的位置，如果没有调，使得电阻箱分得的电压过大，会超过电压表的量程；
（6）对于图3乙图线，当电阻为5Ω是，倒数为0.2，对应的电流为0.15A，则电阻箱两端的电压U′0＝I′R′0＝0.15A×5Ω＝0.75V，此时滑动变阻器两端的电压为3V﹣0.75V＝2.25V，此时滑动变阻器两端的电压为电阻箱两端电压的3倍，滑动变阻器接入电路的电阻也为电阻箱接入电路的3倍，当电阻箱接入电路的电阻是25Ω时，滑动变阻器接入电路的电阻必须调到75Ω才能满足要求，而滑动变阻器的最大电阻只有50Ω，因此此图线不可能是实验测量的。
相关试卷
初中物理北师大版九年级全册二 学生实验：组装电路同步达标检测题： 这是一份初中物理北师大版九年级全册二 学生实验：组装电路同步达标检测题，共11页。试卷主要包含了如图所示的电路连接正确的是，如图所示，电源电压一定等内容，欢迎下载使用。
初中物理北师大版九年级全册三 学生实验：探究----小灯泡的电功率习题： 这是一份初中物理北师大版九年级全册三 学生实验：探究----小灯泡的电功率习题，共9页。
初中物理五 电压巩固练习： 这是一份初中物理五 电压巩固练习，共12页。试卷主要包含了一节新干电池的电压为，如图所示，电源两端电压恒定等内容，欢迎下载使用。
