初中物理欧姆定律实验题

为探究影响水果电池电压大小的因素，小科利用铜片、锌片作电极的水果电池（图甲）和电压传感器（精密电压测量仪）等器材进行实验。数据记录如下表：

实验组别	水果种类	电极插入深度 $/\mathit{cm}$	电极之间距离 $/\mathit{cm}$	测得电压 $/V$
1	哈密瓜	1.0	2.0	0.886
2	哈密瓜	1.0	4.0	0.885
3	哈密瓜	1.0	6.0	0.886
4	苹果	1.0	2.0	1.009
5	苹果	1.5	2.0	1.011
6	苹果	2.0	2.0	1.010

（1）为探究电极之间距离对水果电池电压大小的影响，应选用实验　　（填组别）进行对比。

（2）分析实验数据，可以得出的结论是　　。

（3）干电池与水果电池原理类似，其结构如图乙。若要改变一节干电池的电压，根据本实验的结论，你的做法是　　。

在做“研究相同电压下不同导体中电流与电阻的关系”实验时，电源电压恒为 $3V$，滑动变阻器规格为“ $20\Omega 1.0A$”，还有多个阻值不小于 $5\Omega$的定值电阻可供选择。

（1）实验电路如图所示，小科检查电路时发现有一个元件连接错误（其它元件连接正确），该元件和错误分别是　　。

（2）改正错误后，正确操作，测得实验数据如下表所示。

实验次数	第一次	第二次	第三次
定值电阻 $/\Omega$	5	10	★
电流表示数 $/A$	0.40	0.20	0.10

表中“★“处所选用定值电阻的阻值是　　 $\Omega$。

（3）小科用更多不同阻值的定值电阻重复上述实验，并将滑动变阻器的功率 $P_{变}$与其电阻值 $R_{变}$的关系绘制图象。该图象最接近于下列图象中的　　。

在学习了并联电路特点和欧姆定律后，科学兴趣小组为研究并联电路总电阻和各分电阻之间的关系，开展了以下探究。

$[$实验步骤 $]$

①设计电路，根据电路图连接实物；

②闭合开关，分别读出电压表和电流表的示数并记录；

③计算总电阻并填入表格；

④换用不同规格的电阻重复上述实验。

实验次数	电阻 $R_1/\Omega$	电阻 $R_2/\Omega$	电压 $U/V$	电流 $I/A$	总电阻 $R/\Omega$
1	10	30	3	0.4	7.5
2	30	30	3	0.2	15
3	30	15	3	0.3	10

请你在答题卷中用笔画线代替导线，将实物图连接完整。

$[$得出结论 $]$并联电路总电阻小于任何一个分电阻。

$[$思考讨论 $]$

①请根据影响导体电阻大小的因素解释上述结论。　　。

②分析表中数据，若增大其中一个分电阻的阻值，则总电阻将　　。

方方做了“研究通过定值电阻的电流与它两端电压的关系”的实验后，欲探究通过小灯泡的电流与小灯泡两端电压的关系。现有电压为 $9V$的电源、规格为“ $6V3.6W$”的小灯泡、规格为“ $2A10\Omega$”的滑动变阻器、导线、开关、电流表和电压表等器材。方方根据图甲所示电路实验时发现无论怎么调节滑动变阻器，电压表示数始终较大，无法探究电压更小时小灯泡的电流与电压的关系。方方在老师的指导下，设计了如图乙所示的电路图，继续实验。

（1）当使用图甲电路进行实验，滑动变阻器阻值调到最大时，电压表示数为4伏，此时电流表示数为　　。

（2）方方根据电路图乙，连接实物电路如图丙所示。老师说少连了一根导线，请你帮她在图中添上这根导线。

（3）方方按图乙正确连接后进行实验，采集数据，绘制了小灯泡电流与电压关系的曲线图，如图丁所示。

① $\mathit{AB}$段是直线，可得出的探究结论是：在电压较小时，　　。

② $\mathit{BC}$段明显发生弯曲，是因为　　。

小柯用如图甲电路进行实验。

（1）请在图甲中导线 $\mathit{AB}$上用箭头标出通电后导线 $\mathit{AB}$中的电流方向。

（2）闭合开关后，电流表的示数如图乙，则通过灯泡 $L$的电流为　　安。

（3）图丙为通过电阻 $R$的电流与它两端电压的关系图，则 $R$的阻值为　　欧。

小科用如图甲所示的实验仪器探究“电流与电阻的关系”，滑动变阻器的规格为“ $10\Omega 1A$”， $\mathit{AB}$间接入的定值电阻的阻值为 $25\Omega$。

【实验步骤】

①连接电路：完成图甲中的连线，使滑动变阻器接入电路的阻值最大；

②闭合开关，移动滑动变阻器的滑片 $P$，使电压表示数为 $3.0V$，读出电流表示数并记录，此时滑片 $P$在中点附近

③断开开关，在 $\mathit{AB}$间换接 $20\Omega$的定值电阻；

④闭合开关，读出电流表示数并记录；

⑤断开开关，在 $\mathit{AB}$间分别换接 $15\Omega$、 $10\Omega$和 $5\Omega$的定值电阻，依次重复步骤④。

【实验数据】

电阻 $R/\Omega$	25	20	15	10	5
电流 $I/A$	0.12	0.14	0.16	0.20	★

$\mathit{AB}$间接 $5\Omega$的定值电阻时，电流表示数如图乙所示，则表中“★”处的数值为　　。

【数据分析】小科找不出上述数据的定量关系。而其他同学都通过实验得出了“电压不变时，通过导体的电流与这段导体的电阻成反比”的正确结论。

【实验反思】

（1）小科得不到正确结论的原因是　　，需要重新实验。

（2）根据小科的实验数据，通过进一步分析计算可以发现，当 $\mathit{AB}$间的阻值变小时，电池组两端的电压将　　（填“变大”、“变小”或“不变” $)$。

小科同学用如图甲电路测导体电阻 $R_x:$

（1）请用笔画线代替两根导线，将电路连接完整（导线不能交叉）；

（2）规范连接电路后闭合开关，调节滑动变阻器进行多次测量，并记录数据如表，请根据图乙把表中所缺数据填写完整。

实验序号	电压 $/V$	电流 $/A$
1	1.5	0.16
2	2.0
3	2.5	0.24

（3）小科同学根据上表求出电压的平均值和电流的平均值，再运用欧姆定律求出电阻的平均值。请判断该方法是否可行，并说明理由。　　。

拓展性学习小组的同学合作进行探究“串联电路的电压特点”，设计了图Ⅰ电路，并连接了图Ⅱ电路。

（1）图Ⅱ的实验电路连接中有一处错误，无法完成试验，连接错误的导线是 　 （填“ $a$”、“ $b$”或“ $c$” $)$。

（2）正确连接后，继续实验，根据测得的实验数据，绘制了如图Ⅲ所示的曲线图。

①图Ⅲ中甲、乙两条曲线是根据图Ⅰ电路测得的实验数据所绘制的曲线，其中与图Ⅰ电路中电压表 $V_1$对应的曲线是　　（填“甲”或“乙” $)$。

②已知电源电压恒为 $6V$，根据探究目的分析图Ⅲ中的曲线，得出的实验结论是　　。

（3）拓展探究：同学们根据串联电路的电压特点，重新设计如图Ⅳ电路（电源电压未知），利用电压表和定值电阻 $R_0$（已知阻值）测量未知定值电阻 $R_x$的阻值，闭合开关 $S$后，接下来的操作是　　（只需写出操作过程和测量的科学量，不需写出表达式）。

某兴趣小组为探究串联电路中总电阻与分电阻的关系，在拓展课中做了如下实验：

【实验步骤】

①按方案连接电路，闭合开关，用电流表测出电路中的电流，并记录；

②用电压表分别测出 $R_1$、 $R_2$两端电压以及 $R_1$和 $R_2$两端总电压，并记录；

请你用笔画线代替导线，将电流表接入如图电路中。

【数据处理】

①在数据处理时，有同学发现表中的一个数据有误，错误的数据是　　；

②重新测量，根据所测的数据计算 $R_1$、 $R_2$和 $R_{总}$的值。

记录表：

	电流 $/A$	电压 $/V$	电阻 $/\Omega$
$R_1$	0.2	2
$R_2$	0.2	5
$R_{总}$	0.2	3

【得出结论】串联电路的总电阻等于各分电阻之和。

【交流表达】科学研究有时需要等效替代的方法，如在某实验中需要用到 $35\Omega$的电阻，现有阻值为 $15\Omega$、 $20\Omega$、 $50\Omega$的三个电阻，就可以选用其中的　　两个电阻串联替代。

电灯是一项伟大的发明，没有人能独享这份荣耀，它经历着如下的“进化史”；

1879年，托马斯 $·$爱迪生发明碳丝灯，通电后碳丝温度高达 ${2000}^{°}\text{C}$左右，进入白炽状态而发光，所以也称“白炽灯”。

1910年，美国通用电气实验室发现用钨丝制造的灯既便宜又明亮。

1934年，欧文 $·$米兰尔进一步改进，将灯丝烧成螺旋形，使发出的光更明亮。

20世纪30年代，人们研制出了荧光灯，利用发光气体发出的光使灯里的涂膜发亮。它比普通灯温度低并省电。

最近，人们还发明了大功率 $\mathit{LED}$灯，它更省电，寿命更长。

请回答：

（1）为了安全用电，控制灯的开关必须接在家庭电路的　　线上。

（2）如图，灯丝烧成螺旋形的原因是　　（选填“增加”或“减少” $)$散热。

（3）5瓦的 $\mathit{LED}$灯与100瓦的白炽灯正常发光时的亮度相当。若用1只5瓦的 $\mathit{LED}$灯代替100瓦的白炽灯使用4万小时，请通过计算说明选择哪种灯比较经济？

注：目前电费0.53元 $/$千瓦时，其他数据如表。

灯的种类	额定功率	使用寿命	市场价格
白炽灯	100瓦	1万小时	3元 $/$只
$\mathit{LED}$灯	5瓦	4万小时	20元 $/$只

如图为某些型号玩具电动机的工作电路图，电动机铭牌上标有“ $6V6W$，线圈电阻 $2\Omega$”字样，当开关闭合的瞬间，电动机尚未转动，此时通过电动机的电流称为启动电流，为了保护电动机，启动电流不得超过 $2A$，求：

（1）启动时，变阻箱 $R$的阻值至少多大？

（2）当电动机启动后，再次调节变阻箱 $R$，使电动机进入正常工作状态，此时 $R$消耗的电功率为多大？

小红和小云各自做“测量电阻的阻值”实验，她们使用的实验器材完好无损，各自的读数也很准确，她们测量的三组数据分别记录在下表中。

表一（小红）
实验序号	电压 $U/V$	电流 $I/A$	电阻 $R/\Omega$
1	1.5	0.46
2	2	0.4
3	2.5	0.36

表二（小云）
实验序号	电压 $U/V$	电流 $I/A$	电阻 $R/\Omega$
1	1.5	0.32
2	2	0.4
3	2.5	0.52

老师看了这两个数据表后，指出其中一位同学的实验电路接错了。

（1）分析表一、表二可知，　　同学的电路接错了，理由是　　。

（2）请画出该同学的错误电路图。

（3）实验电路正确的同学测量的电阻平均值是　　 $\Omega$（精确到 $0.1\Omega )$。

物理学中，用磁感应强度（用字母 $B$表示）来描述磁场的强弱，国际单位是特斯拉（用字母 $T$表示），磁感应强度 $B$越大表示磁场越强； $B=0$表明没有磁场。有一种电阻，其阻值大小随周围磁感应强度的变化而变化，这种电阻叫磁敏电阻，为了探究电磁铁磁感应强度的大小与哪些因素有关，小超设计了如甲、乙两图所示的电路，图甲中电源电压恒为 $6V$， $R$为磁敏电阻，图乙中的电磁铁左端靠近且正对图甲中的磁敏电阻 $R_1$磁敏电阻 $R$的阻值随周围磁感应强度变化的关系图象如图丙所示。

（1）当图乙 $S_2$断开，图甲 $S_1$闭合时，磁敏电阻 $R$的阻值是　　 $\Omega$，电流表的示数为　　 $\mathit{mA}$。

（2）闭合 $S_1$和 $S_2$，图乙中滑动变阻器的滑片 $P$向右移动时，小超发现图甲中的电流表的示数逐渐减小，说明磁敏电阻 $R$的阻值变　　，电磁铁的磁感应强度变　　。

（3）闭合 $S_1$和 $S_2$，图乙中滑动变阻器的滑片 $P$保持不动，将磁敏电阻 $R$水平向左逐渐远离电磁铁时，小超将测出的磁敏电阻与电磁铁左端的距离 $L$、对应的电流表的示数 $I$及算出的磁感应强度 $B$同时记录在下表中，请计算当 $L=5\mathit{cm}$时，磁敏电阻 $R$所在位置的磁感应强度 $B=$　　 $T$。

$L/\mathit{cm}$	1	2	3	4	5	6
$I/\mathit{mA}$	10	12	15	20	30	46
$B/T$	0.68	0.65	0.60	0.51		0.20

（4）综合以上实验可以看出：电磁铁磁感应强度随通过电流的增大而　　；离电磁铁越远，磁感应强度越　　。

图甲是利用电流表、电压表测量电阻的实验原理图。图乙是小红连接的实物实验电路图。

（1）依照小红连接的电路，闭合开关，滑动变阻器的滑片向左端移动，请写出你观察到的实验现象。

（2）请你在图乙中只改动一根导线连接，使电路正常工作（用“ $\times$”标出改动导线，以笔划线代替导线，画出改接导线）。

（3）电路改接正确后，调节滑动变阻器的滑片到某位置时，电压表和电流表的示数如图丙、丁所示，此时被测出 $R_x$的阻值为多少？

有一个小灯泡标有 $5.0V$字样，要测定它的额定功率。已知小灯泡正常发光时的电阻值约 $10\Omega$，电源电压为 $6V$．

（1）请你用笔画线代替导线，连接完成实验电路。

（2）闭合开关前，滑动变阻器滑片应该在　　端（选填“ $a$”或“ $b$” $)$。

（3）某次连接线路后，闭合开关灯不亮，电流表有示数，电压表没有示数，猜想以下3种故障，其中可能的是　　

$A$．可能是灯丝断了

$B$．可能是开关接线处断路

$C$．可能是小灯泡的灯座短路

为避免出现上述故障时损坏电流表，选择的滑动变阻器的最大阻值应不小于　　 $\Omega$。

（4）排除故障后，移动变阻器滑片，观察当　　表示数为　　时，再记录另一个电表的示数，可以计算小灯泡的额定功率。