1、热点题型专练重难点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
2、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.电流表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、10、20（
3、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10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10的电阻换成20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
4、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
5、/IX=1.0V/0.2A=5.将电阻由5换成10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10的电阻换成20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R2R1，那么R1R2。【点拨】根据欧姆定律进行定量计算，获得（2）、（3）（4）问的答案，会让我们对此类探究问题的理解更加深刻。例2（2019北京市）某同学测量额定电压为2.5V的小灯泡L在不同电压下的电阻。
6、（1）他连接了如图1所示的实验电路，其中有一个元件与导线连接有误，这个元件是： 。（2）改正（1）中的错误后，闭合开关，调节滑动变阻器，进行多次测量，测量的数据如表所示。电压U/V0.91.31.72.12.5电流I/A0.180.220.240.260.28请完成下列问题：小灯泡L正常发光时的电阻RL （结果保一位小数）若将与上述小灯泡L规格完全相同的两个小灯泡串联接入电路，如图2所示。闭合开关，调节滑动变阻器，使电压表的示数为1.8V，则电流表的示数为 A。【答案】（1）变阻器 （2）8.9 0.18【简析】（1）滑动变阻器要按“一下一上”接入电路中，原电路中同时将上面两个接线柱连入了电路
7、中，实际是将金属杆连入电路中，起不到变阻的作用。（2）灯在额定电压下正常发光，两端的电压值必须等于它的“额定电压2.5V”，由表中数据可知：当U=2.5V时，I=0.28A，小灯泡L正常发光时的电阻：RL8.9。若将与上述小灯泡L规格完全相同的两个小灯泡串联接入电路，闭合开关，调节滑动变阻器，使电压表的示数为1.8V，因两灯的电阻相等，由分压强原理，每个灯的电压为：0.51.8V0.9V，由表中数据可知，当U=0.9V时，I=0.18A。【真题再现】1.（2019广西贵港市）用“伏安法”测未知电阻的阻值。（1）请用笔画线表示导线，将图中甲所示的实物连接成完整电路。要求：滑动变阻器的滑片P向右移
8、动时，电流表示数变小（请勿更改原有导线，导线不能交叉）。（2）连接电路前，开关必须。电路接通前，滑动变阻器的滑片P应该移至图中_处（选填“A”，或“B”）。（3）小林闭合开关后，发现电流表示数为零，但电压表有示数，此时电路中的一处故障是待测电阻Rx_（选填“短路”或“断路”）。（4）小林排除故障后，用滑动变阻器调节接入电路中的电阻，对应每次变化各测一次电流值和相应的电压值并记录到表格中。有一次测量电流表的指针如图乙所示，其示数为_A；另一次测量电压表的指针如图丙所示，其示数为_V。小林根据几组实验数据计算出Rx的值，为了进一步减小误差，绘制了Rx的U-I图像。（5）另一组的小宇用相同的器材进行
9、实验，并根据自己所记录的实验数据绘制了如图丁所示的U-I图像。小林发现小宇绘制的U-I图像和自己绘制的U-I图像不同，你认为其原因是小宇_；小林根据小宇的图像也可计算出待测电阻Rx=_。（实验过程中电源电压保持不变）。【答案】（1）见下图（2）B （3）断路 （4）0.28 2.6 （5）电压表并联在了滑动变阻器两端 10【简析】（1）滑动变阻器的连接要“一上一下”的连入电路，图中已将上面接线柱接好，我们只需接入下面的一个接线柱。题目要求“滑动变阻器的滑片P向右移动时，电流表示数变小”，即P向右滑动时，电路中的电阻要增大。所以要将滑动变阻器的左下端的接线柱接入，如上图。（2）闭合开关前，滑动变
10、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。因此要将滑片P滑向A的另一端B。（3）电流表示数为零，故障类型为断路；电压表有示数，说明是电压表所测部分断路。所以是RX断路。（4）乙表中的电流表取的是0-0.6A的量程，所以读刻度盘下端的刻度，值为0.28A；丙表中的电压表取的是0-3V的量程，所以读刻度盘下端的刻度，值为2.6V。（5）从丁图可以发现，电压越低，电流越大，最后电压为0时，电流最大。造成这个结果的原因是实验时将电压表与滑动变阻器相并联了，这样，当滑动变阻器连入电路的阻值越小，分到的电压越低，但是整个电路的阻值却是越来越小，电流越来大
11、。由丁图可知当滑动变阻器全部接入电路时U变=2.5V,I变=0.05A，R变=U变/I变=2.5V/0.05A=50。当只有RX接入电路中时，电流I=0.3A。实验过程中电源电压保持不变，所以有U=I变（R变+RX）=IRX,即0.05A（50+ RX）=0.3ARX.解得RX=10.2.（2019铜仁市）小李为了探究“电流与电压的关系”，请你与他合作并完成以下实验步骤。（1）请你在虚线框中设计出相应的电路图。（2）小李在探究电流与电压的关系时，要控制 不变。通过实验探究，得到以下数据。在进行数据分析时，小李发现表格中有一组错误的数据，请你找出第 组数据是错误的。序号12345电压U/V0.8
12、1.21.62.02.4电流I/A0.160.240.320.440.48（3）为了分析电流与电压的定量关系，请你利用正确的数据，在坐标中绘制出电流与电压关系的图像。【答案】（1） （2）电阻 4 （3）【简析】（1）探究“电流与电压的关系”实验中，要保持“电阻一定”，所以要选取定值电阻。要探究定值电阻中的电流与两端的电压的关系，电压表需测定值电阻的电压，引入滑动变阻器，改变定值电阻两端的电压，同时保护电路。电路图设计如上图。（2）在探究电流与电压的关系时，要控制电阻不变。比较表中的数据发现，第1、2、3、5组中的数据的电压与电阻的比值相等，为5，而4中的数据的电压与电流之比不等于5，所以第4
13、组数据有问题。（3）根据正确的4组数据描点，用平滑曲线连接即可，如上图。3（2019河北省）小文在做“测量小灯泡的额定功率”实验，已知灯泡的额定电压为2.5V，请你回答：（1）如图甲所示是他没有连接完整的实物电路。请你用笔画线代替导线把图甲中的实物电路连接完整。（2）连接电路时，开关应处于 状态。（3）右表是小文进行第一次测量后记录的数据，他认为可通过这组数据算出小灯泡的电阻，再进一步算出小灯泡的额定功率，老师指出他的想法是 的（选填“正确”或“错误”），原因是 。电压/V电流/A电功率/W30.240.72（4）在第二次测量时，小文调节滑动变阻器的滑片，使电压表的示数为2.5V，电流表的示数
14、如图乙所示，则小灯泡的额定功率是 W。（5）同桌小冬利用一个阻值为10的电阻R0，设计了一个测未知电阻Rx的电路，如图丙所示，他发现两个电流表的指针偏转角度相同，由此可知Rx 。【答案】（1）（2）断开 （3）错误 灯丝电阻随温度升高而增大 （4）0.55 （5）40【简析】（1）将变阻器的最大电阻连入电路中与灯串联，电压表与灯并联，如上所示。（2）连接电路时，开关应处于断开状态。（3）由于灯丝电阻随温度升高而增大，2.5V时灯丝的电阻与3V时灯丝的电阻不同，所以根据P，求出的3V时的电阻去计算2.5V时的功率是错误的。（4）在第二次测量时，小文调节滑动变阻器的滑片，使电压表的示数为2.5V，
15、电流表的示数如图乙所示，电流表选用的是0-0.6A的量程，应该读下面的刻度值，电流值为0.22A，小灯泡的额定功率是：P额U额I额2.5V0.22A0.55W。（5）由图可知：两个电阻并联，电流表A1测干路电流，电流表A2测RX的电流。根据并联电路电流规律可知：干路电流大于支路电流，因此电流表A1使用的是03A的量程，电流表A2使用的是00.6A的量程。所以A1的读数是1.4A；A2的读数是0.28A；设通过待测电阻的电流为I0，根据电流表大小量程之比为5：1，故干路电流为5I0，根据并联电路电流规律：II1+I2可知，灯R0的电流：III15I0I04I0，在并联电路中U=UX=U0,即I0
16、RX=4I0R1, R1的电阻是：RXR141040。4.（2019河南中考模拟）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
17、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
18、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
19、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
20、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
21、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，
22、记录每次实验中电流表A1、A2的示数，得到了如图丙所示的I1I2图象。若R0=20，由图象求得被测电阻的阻值Rx= 【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=0.2
23、0A时，I2=0.30A。将数据代入计算得：RX=106.（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_。表1次数U1/VI/A1.00.201.50.302.00.40（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”
24、或“左”）调节滑片，使电压表的示数仍为1.5V。表2次数R1/I/A3.00.506.00.339.00.25（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
25、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5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 （R1
26、3 +R滑 ）；代入数据即0.5A（3+R滑 ）=0.25A（9+R滑 ），解得：R滑 =3，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
27、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。
