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型专练重难点24实验探究（三）——电磁学重点实验【解题思路】一、电学实验探究主要有：1.探究串联电路中电压的规律；2.探究并联电路中电流的规律；3.探究影响电阻大小的因素；4.探究电流与电压和电阻的关系；5.电阻的测量；6.焦耳定律；7.测量小灯泡的功率；8.探究影响电磁铁磁性强弱的因素；9.产生感应电流的条件。其中常考题时3、4、5、7.二、解电学探究题的基本方法与其它探究题相同。但共同点更多，了解共同点，再注意细节特点，会事半功倍。这些共同点如下：1.连接电路时，开关必须处于“断开”状态。2.闭合开关前，滑动变阻器的滑片要处于“最大阻值处”，即滑片和与接滑动变阻器下端相连接的那一边各处滑动变阻器的一端。滑动变阻器的连接要“一上一下”的连入电路。3.电流
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和电压表都不能将正负接线柱接反。正接线柱与电源正极相连，负接线柱与电源负极相连。4.要控制电路中的电流相等，采用串联；要控制电压相等，需要并联。5.导体电阻的大小与两端的电压和通过的电流大小都无关。6.小灯泡的电阻和电功率都不能求“平均值”。因为小灯泡的灯丝电阻随温度的升高而增大，所以电压不同，小灯泡的电阻和电功率不同。7.测量原理与相应的基本计算公式一致，如测电功率的原理就是P=UI.例1.（2019吉林省）在探究电流与电压和电阻的关系实验中，电路图如图所示，电源电压为4.5V保持不变，三个定值电阻分别为Rx、10Ω、20Ω（忽略温度对电阻的影响）。（1）在开关闭合前，滑动变阻器的滑片应放在________端；（2）将电阻Rx连入电路，调节滑片位置进行三次实验，数据如下表所示，分析数据可得出结论：在电阻一定时，通过导体的电流与导体两端的电压成________；实验次数123电压U/V1.02.03.0电流I/A0.20.40.6（3）做完第三次实验后，保持滑片位置不变，断开开关，将电阻Rx换成10Ω的电阻，再闭合开关，此时电压表的示数________3V，调节滑片位置，使电压表的示数仍为3V，读出电流表的示数，此时滑动变阻器接入电路的阻值为R1；（4）再断开开关，将10Ω的电阻换成20Ω的电阻，闭合开关，调节滑片位置，使电压表的示数仍为3V，读出电流表的示数，此时滑动变阻器接入电路的阻值为R2，则R1________R2。【答案】（1）A（2）正比（3）大于（4）＜【简析】（1）闭合开关前，滑动变阻器的滑片要处于“最大阻值处”，即滑片和与接滑动变阻器下端相连接的那一边各处滑动变阻器的一端。这里下端连接的是右端（B端），所以滑片要处在滑动变阻器的另一端左端，即A端。（2）从表中的数据可以看出是记录的“电压与对应的电流的关系”，对比分析数据发现：电压升高，电流与电压成等比值的增大，比值为5，所以可以得到结论：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）保持滑片位置不变，那么滑动变阻器连入电路中的阻值不变。由（2）中表格数据可知RX=UX/IX=1.0V/0.2A=5Ω.将电阻由5Ω换成10Ω时，由于阻值变大，所以分得的电压升高，电压表的示数会变大，即大于3V。（4）将10Ω的电阻换成20Ω的电阻后，定值电阻Rx的阻值变大，根据串联电路的分压规律可知，这时它两端的电压肯定大于3V。电压表的示数要再次变成3V，它的示数就要减小；根据U总=Ux+U变可知，滑动变阻器两端的电压就要增大，根据串联电路的分压规律可知，变阻器的阻值要变大，即R2>R1，那么R1
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模拟）小明、小红和小亮在做“探究影响导体的电阻大小因素”实验时，做出了如下猜想．猜想一：导体的电阻可能与导体的长度有关．猜想二：导体的电阻可能与导体的横截面积有关．猜想三：导体的电阻可能与导体的材料有关．实验室提供了4根电阻丝，其规格、材料如下表所示．编号材料长度/m横截面积/mm2A镍铬合金0.251.0B镍铬合金0.501.0C镍铬合金0.252.0D锰铜合金0.251.0（1）如图所示电路，闭合开关后，在M、N之间分别接上不同导体，通过观察相关现象来比较导体电阻大小，小明、小红和小亮对图中的电路设计提出了自己的观点：小明认为：电流表是多余的，只需观察灯泡的亮度就可以判断导体电阻的大小．小红认为：灯泡是多余的，根据电流表示数的变化就可以判断导体电阻的大小．小亮认为：灯泡和电流表同时使用更好，因为灯泡可以保护电路，从而防止烧坏电流表．你赞同________（选填“小明”“小红”或“小亮”）的观点．（2）为了验证猜想二，可依次把M、N跟________（选填“A、B、C、D”）的两端相连，闭合开关，记下电流表的示数，分析比较这两根电阻丝电阻的大小．（3）依次把M、N跟电阻丝A、B的两端连接，闭合开关，电流表的示数不同，分析比较A、B两根电阻丝电阻的大小，可探究电阻跟________的关系，其结论是：________．（4）小丽在探究同样的课题时，手边只有一根电阻丝，那么，她利用这根电阻丝和上述电路，不能够完成猜想________（选填“一”“二”或“三”）的实验验证．（5）以上方法在研究物理问题时经常用到，被称为控制变量法．下列4个实验中用到此方法的是________。A.探究电流与电压、电阻的关系实验B.探究影响压力作用效果的因素实验C.探究平面镜成像的特点实验D.探究影响摩擦力大小的因素实验【答案】（1）小亮（2）A、C（3）导体的长度在导体的材料、横截面积相同时，导体的长度越长，电阻越大（4）三A、B、D【简析】（1）在M、N之间分别接上不同的导体，通过观察电流表示数来比较导体电阻的大小比用灯泡亮度的变化来比较更准确，方便。因为在电流变化较小时，灯泡亮度的变化不是很明显，不易观察、区分，而电流表是比较精密的仪器，较小的电流变化就能通过数据反映出来。同时，由于电阻丝的电阻比较小，可能导致电路中的电流过大，损坏仪表、器材，所以将电灯泡接入，既可以起到辅助观察电阻大小的变化，还能起到保护电路的作用，因此小亮的观点正确。（2）要验证猜想二：“导体的电阻可能与导体的横截面积有关”，需要控制导体材料和长度相同，而横截面积不同，由表中数据可知：编号为A、C的两根电阻丝符合要求。（3）由表中数据可知：A、B两根电阻丝的材料相同、横截面积相同，长度不同，根据“控制变量法”探究问题的知识可知：可变的量才是正在探究的量，所以可以探究导体的电阻与导体的长度的关系。分析表中A、B两组数据：发现在导体材料和横截面积相同时，导体的长度不同，电流表的示数不同，说明：当材料和横截面积相同时，导体的电阻与导体的长度有关，导体的长度越长，电阻越大。（4）要探究电阻大小与导体材料的关系时，需保证电阻丝的长度、横截面积相同，材料不同，小丽在探究同样的课题时，手边只有一根电阻丝，那么，她利用这根电阻丝和上述电路不能完成的探究是与材料的关系，因为无法改变电阻丝的材料，所以无法完成猜想三。（5）在探究实验中，一个物理量受几个因素的影响，我们在研究其中的一个因素的影响时，要排除其它因素的干扰，即控制其它因素不变，这就是“控制变量法”。分析A中探究电流与电压、电阻的关系：电流受2个因素影响，需要用到控制变量法；B中压力的作用效果跟压力大小、受力面积2个因素有关，需运用了控制变量法；C中在探究“平面镜成像特点”实验中主要用到的是等效替代法；D中摩擦力与压力、接触面的粗糙程度2个因素有关，需运用了控制变量法．所以选A、B、D。5.（2019益阳市）测电阻Rx的电路如图甲所示，电源电压恒定，R0为定值电阻，部分实验步骤如下：（1）开关闭合前，滑动变阻器R的滑片P应该移到（选填“A”或“B”）端；（2）连接好电路，闭合开关，移动滑动变阻器滑片P，某次电流表A2的示数如图乙所示，A2读数为A。（3）若测得电流表A1的示数为I1，电流表A2的示数为I2，则Rx=（用题中字母表示）；（4）多次移动滑动变阻器的滑片P，记录每次实验中电流表A1、A2的示数，得到了如图丙所示的I1 I2图象。若R0=20Ω，由图象求得被测电阻的阻值Rx= Ώ【答案】（1）B（2）0.34（3）（4）10【简析】（1）在实验开始前，应该使滑动变阻器的滑片处于最大阻值处，即滑片离下端接入处最远的一端，由图下端接入的是A端，所以滑片应处于B端。（2）由图乙可知，电流表选的是0-0.6A的量程，要读下面的刻度，其值为0.34A。（3）由图甲可知：A1测RX支路的电流，为I1;A2测干路电流，为I2，所以通过R0的电流I0=I2-I1。电源电压恒定，因此有U=I1RX=I0R0=（I2-I1）R0。解得：RX=由图丙可得：当I1=0.20A时，I2=0.30A。将数据代入计算得：RX===10Ω6.（2019德阳市）用如图所示的电路研究通过导体的电流与电压、电阻的关系。（1）保持电源电压和电阻箱R1的阻值不变，移动滑动变阻器R2的滑片P，测得电流、电压如表1所示；根据表1中的数据，你得出的结论是_______；这时R1的阻值为_____Ω。表1次数U1/VI/A①1.00.20②1.50.30③2.00.40（2）在研究电流与电阻的关系时，先将R1的阻值调为5欧姆进行实验，使电压表的示数为1.5V，然后将R1的阻值调为10欧姆时，某同学没有改变滑动变阻器滑片的位置，合上开关后，电压表的示数将______1.5V（选填“大于”、“小于或“等于”）。因此要向______（选填“右”或“左”）调节滑片，使电压表的示数仍为1.5V。表2次数R1/ΩI/A①3.00.50②6.00.33③9.00.25（3）李明同学用该电路测量电源电压时，将滑动变阻器的滑片到适当位置保持不变，仅改变电阻箱R1的阻值，测得相应的电流值，如表2所示，利用表2中的数据求得电源电压约为______。【答案】（1）在电阻不变时，通过导体的电流与它两端的电压成正比（2）5（3）大于（4）右（5）3【简析】（1）由电路图知道，电压表测量的是R1两端的电压，由表1数据知道，在电阻不变时，R1两端的电压是原来的几倍，通过它的电流也是原来的几倍，即在电阻不变时，通过导体的电流与它两端的电压成正比。由表格数据结合欧姆定律知道，R1的阻值是：。（2）根据题意知道，在研究电流与电阻关系时，先将R1的阻值调为5欧姆进行实验，使电压表的示数为1.5V，然后将R1的阻值调为10欧姆时，没有改变滑动变阻器滑片的位置，即变阻器接入电路中的阻值不变，由串联分压知道，此时R1分得的电压比5Ω时高，电压表的示数将大于1.5V。由于探究电流与电阻的实验中，需控制电压不变，根据串联分压的规律可知，应增大滑动变阻器分得的电压，即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，使电压表的示数仍为1.5V。（3）由表2中的1、3两次实验的数据，结合电阻的串联和欧姆定律知道，电源电压是：U=I11（R11+R滑）=I13（R13+R滑）；代入数据即0.5A×（3Ω+R滑）=0.25A×（9Ω+R滑），解得：R滑=3Ω，U=3V。7．（2019连云港市）小明学习了《电磁感应发电机》一节内容后，他查阅了有关资料，知道在电磁感应现象中闭合电路之所以能产生电流，是因为在电路中产生了电压，为了研究这个电压，他买了一套如图甲所示的装置。图中有机玻璃管长度为1.5m，当圆柱形磁体（直径小于有机玻璃管内径）从有机玻璃管中下落穿过线圈时，与线圈相连的电压显示器可以显示此时电压大小。小明想利用此装置探究电磁感应现象中产生的电压大小与线圈匝数及强磁体运动快慢的关系。他进行了如下实验（忽略强磁体下落过程中所受阻力的影响）：（1）小明将三个匝数相同的线圈和电压显示器的组件固定在有机玻璃管A、B、C处，如图乙所示。他想探究的是电压与_______________________之间的关系。为了使实验效果对比明显，三个线圈之间的距离应该______________（选填“近一些”或“远一点”）；（2）小明分三次在距管口90cm处分别固定匝数为300匝、600匝、900匝的三个线圈和电压显示器的组件，每次都是从管口处由静止开始释放强磁体，记录的实验数据如下表：线圈匝数/V实验次数电压显示器示数U/V电压测量值U/V30012.622.5122.5032.4160015.035.0024.8435.1490017.687.5027.3837.45请根据上表电压测量值和对应的线圈匝数在图丙坐标纸上描点作图。分析图像可知：_____________________________________________________。【答案】（1）强磁体运动快慢远一点（2）如图所示详见解析【简析】（1）将三个匝数相同的线圈和电压显示器的组件固定在A、B、C处，磁体从有机玻璃管中下落经过A、B、C三点的速度不同，可以探究的是电压与磁体运动快慢的关系；A、B、C三点之间的距离远一些，磁体经过三点的速度之差较大，实验效果对比明显；（2）匝数300匝对应电压值是2.51V，600匝对应的电压值是5.00V，900匝对应的电压值是7.50V，根据描点法画出图像，如图所示：由图像可知在此电磁感应现象中，产生的电压大小与线圈匝数成正比。
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