电学实验拓展.doc

电学实验拓展（重）
一、考点分析： 电学实验拓展主要是在“伏安法”测电阻或电功率实验的基础上进行的拓展，是电学实验设计内容中的重点和难点内容。天津市中考题只要出现电学实验设计就几乎是单一电表的实验设计。要求不但能设计实验电路，还要能够独立写出实验设计，推出表达式。
二、解释拓展： 常规的电学实验是利用电流表和电压表来共同完成的电学实验；“电学实验拓展”是指在缺少一个电学元件的条件下，利用单一电表完成电学实验的探究。
类型一：单一电表测电阻
一、思路点拨：①在只有一块电流表而缺少电压表时，利用等电压来替代电压表。
②在只有一块电压表而缺少电流表时，利用等电流来替代电流表。
③滑动变阻器的特殊用法：滑动变阻器有两个已知阻值可以使用：移动滑片在两端位置，滑动变阻器阻值为零或为阻值最大的定值电阻。
④根据电源电压不变列方程。
二、具体方案
1．一表损坏，电路连接方式不变
利用滑动变阻器的最大和最小阻值、电表的两次示数、电源电压不变，求出电阻。（求RX）

具体实验步骤：①如图Z8－1所示电路，滑片位于阻值最小位置，闭合开关，记下电压表示数U1(或电流表的示数I1)；②滑片位于阻值最大位置，记下电压表示数U2(或电流表的示数I2)。
表达式：Rx＝(或Rx＝)。
2．单表＋定值电阻＋开关
利用开关的断开和闭合改变电路的总电阻，在总电压不变的情况下求出待测电阻。（求RX）

具体实验步骤：①闭合开关S1、S2，记下电压表示数U1(或电流表示数I1)；②断开开关S2，记下电压表示数U2(或电流表示数I2)
表达式：Rx＝(或Rx＝R0)。
3．单表＋电阻箱
利用等效替代法，即电源电压
不变，电流也不变，则电阻相等。
具体实验步骤：
①如图Z8－3所示连接电路，闭合开关S1，将S2拨到a，记下电流表的示数I；
②再将S2拨到b，调节电阻箱的阻值，使电流表示数与I相等，这时电阻箱的示数与被测电阻的阻值相等。
表达式：Rx＝R0。
例1　小明想测额定电压为2.5 V、正常工作电流小于0.3 A的小灯泡的电阻。
(1)如图Z8－4所示是小明没有连接完的实物电路，请你用笔画线代替导线将实物图补充完整。(要求滑动变阻器连入电路的阻值最大)

(2)连接好电路后，小明进行了实验，记录的数据如下表所示。

实验次数
U/V
I/A
R/Ω
1
1.5
0.17

2
2.0
0.18

3
2.5
1.0

4
3
0.23

请你仔细分析实验数据，回答以下问题：
①表中有一个数据明显是错误的，请指出错误数据并分析产生的原因：______________________________________________。
②小灯泡正常发光时的电阻为______Ω。
(3)完成上述实验后，小明想用原电路测量一段电阻丝Rx的阻值(约10 Ω)。他用电阻丝替换了灯泡，闭合开关，发现电压表已损坏，将其拆除，不改变其他电路元件的连接方式，小明也完成了实验。请简述实验步骤并写出计算Rx的最后表达式(已知滑动变阻器的最大阻值为R0)。
实验步骤：_______________________________________ ___
____________________________________________________________________________________________ __________。

表达式：Rx＝____________。
练习：1．小明想利用一块电流表和阻值已知的电阻R0测量未知电阻Rx的阻值。小明选择了满足这个实验要求的实验器材，并连接了部分实验电路，如图Z8－6所示。
(1)为了测出电阻Rx的阻值，请你只添加两根导线完成实验电路的连接。
(2)只闭合开关S1，电流表的示数用I1表示；开关S1、S2都闭合时，电流表的示数用I2表示。请你用I1、I2和R0表示Rx。Rx＝__________。
例2　[2012·北京] 小明利用电压表和阻值为R0的定值电阻测量额定电压为2.5 V的小灯泡L正常发光时的电阻RL。他选择了满足实验要求的实验器材，并连接了部分实验电路，如图Z8－7所示。

(1)为了测出RL的阻值，请只添加两条导线完成实验电路的连接。
(2)请把小明的实验步骤
补充完整：
①断开开关S2，闭合开关S1、
S3，移动滑动变阻器的滑片P，
使________________________；
保持滑动变阻器的滑片位置不变，
断开开关S3，闭合开关S1、S2，记录电压表的示数为U。
②请用R0及实验数据表示出RL。RL＝____________。
2．在“测未知电阻Rx的阻值”的实验中，请完成下列相关问题：
(1)用笔画线代替导线将图Z8－9甲中的实物图连接完整。
(2)在第二次测量时，电压表和电流表的示数如图乙所示，填入下表中相应的位置。
实验次数
电压/V
电流/A
1
1.2
0.24
2
______
______
3
2.4
0.48
(3)处理表中记录的各次实验数据，得出未知电阻Rx的阻值为________Ω。
(4)另有同学设计了下列两种测量方案，方案中定值电阻的阻值为R0。

①方案一的电路中，闭合开关S，如果电压表V1和V2的读数分别为U1和U2，则电阻Rx的阻值表达式为Rx＝____________。

②方案二的电路中，闭合开关S，如果电流表A1和A2的读数分别为I1和I2，则电阻Rx的阻值表达式为Rx＝____________。
类型二：单表测灯泡的额定功率
一、思路点拨： “巧用开关”，要测量小灯泡的额定功率，必须添加滑动变阻器，且当改变电表测量对象时，需要控制电路中电流为其额定电流不变，这就要用到多个开关或单刀双掷开关，具体设计如下。
二、具体方案
1.单表＋定值电阻＋两开关＋滑变
(1)单一电压表(实验电路如
图Z8－11所示)
实验步骤：①断开S1、闭合S2，移动滑片，使电压表示数等于灯泡额定电压U0；②保持滑片
位置不变，闭合S1、断开S2，记下电压表示数U。
表达式：P0＝。
(2)单一电流表(实验电路如图Z8－12所示)
实验步骤：①闭合S1、断开S2，移动滑片，使电流表示数I＝(U0为灯泡的额定电压)；②保持滑片位置不变，断开S1、闭合S2，记下电流表示数I。
表达式：P0＝U0(I－)。
2．单表＋定值电阻＋单刀双掷开关＋滑变
(1)单一电压表(实验电路如图Z8－13所示)
实验步骤：①将S拨到2，移动滑片，使电压表示数等于灯泡的额定电压U0；②保持滑片位置不变，将S拨到1，记下电压表示数U。
表达式：P0＝。
(2)单一电流表(实验电路如图Z8－14所示)
实验步骤：①将S拨到1，移动滑片，使电流表示数I＝(U0为灯泡的额定电压)；②保持滑片位置不变，将S拨到2，记下电流表示数I。
表达式：P0＝U0。
例3　测量“小灯泡的电功率”。小灯泡的额定电流为0.3 A，灯丝阻值为10～15 Ω。所提供的器材有：电压表、电流表、电源(电压恒定为6 V)、开关各一个，滑动变阻器(“5 Ω　2 A”“20 Ω　1 A”)两个，导线若干。
(1)如图Z8－15甲所示是小明没有连接完的实物电路，请你用笔画线代替导线将实物图补充完整。
(2)小明选用的滑动变阻器的规格为______________。
(3)闭合开关，移动滑片，当电流表的示数为0.3 A时，电压表的示数如图乙所示，读数为________V，小灯泡的额定功率为________W。
(4)小红没有用电压表，但多用了一个开关，其他器材与小明的相同，也测出了小灯泡的额定功率。请在虚线框内画出她设计的电路图，并写出实验步骤及测定额定功率的表达式。

练习：1、某同学利用如图Z8－18甲所示的电路测量小灯泡的电功率。已知小灯泡L的额定电压为2.5 V，定值电阻R0的阻值为20 Ω，电源电压U保持不变。
(1)请根据图甲将图乙中的实验电路连接完整(导线不允许交叉)。

图Z8-18
(2)开关S连接触点“1”，滑动变阻器的滑片从最左端移到最右端时，电流表的指针在如图丙所示的位置，则电源电压U为________V。
(3)开关S仍连接触点“1”，滑动变阻器的滑片向左移到某一位置时，电流表的示数为0.15 A，则此时滑动变阻器接入电路的阻值为______ Ω；再将开关S连接触点“2”，电流表的示数为0.2 A，则小灯泡的实际功率为______W；为了使小灯泡正常发光，滑动变阻器的滑片应向____滑动。
自主训练：1、如图Z8－19甲所示是小红在“测量小灯泡的电功率”实验时连接的电路，小灯泡的额定电压为3.8 V，电源电压恒为6 V。

(1)请用笔画线代替导线，将图甲电路连接完整。
(2)当开关闭合，变阻器的滑片P向左移动时，电流表示数________，电压表示数________。(均选填“变大”“变小”或“不变”)
(3)调节滑动变阻器使灯泡正常发光，此时电流表的示数如图乙所示，此时电路中的电流为________A，小灯泡的额定功率为________W。
(4)如果电压表0～15 V的量程损坏，只有0～3 V的量程能正常使用，要求利用原有器材测出小灯泡的额定功率。请在下面的虚线框中画出你设计的电路图。

2、小明利用干电池、电压表、电流表、滑动变阻器(10 Ω　1 A)、开关、导线测未知电阻Rx(约5 Ω)的阻值。
(1)小明连接好电路如图Z8－20甲所示，小芳检查后发现电路连接有两处错误。请在连接错误的导线上打“×”，并将正确连接画出来。

(2)改正错误后，移动滑片到某一位置，电压表和电流表示数如图乙所示，请将电表示数填在下表中空白处。改变滑片的位置，得到多组电压和电流数值，如下表所示。

实验次数
1
2
3
4
U/V
____
2.00
1.50
1.00
I/A
____
0.40
0.31
0.22
(3)若电压表已损坏，另外找来一个开关和足够多的导线，利用这些器材测出未知电阻Rx的阻值。
①把你设计的电路图画在虚线框内。
②简述实验步骤，并用相应的符号表示测出的物理量。
③用测出的物理量和已知量表示未知电阻的阻值Rx＝________。
④请你对你设计的实验作出评价。
3、 [2013·襄樊] 小阳利用已有的实验器材，为测定标有“2.5 V”字样小灯泡的额定功率，设计了如图Z8－21甲所示的电路图，其中定值电阻R0的阻值为5 Ω。
(1)请你依据电路图用笔画线代替导线，把图乙连接完整。(导线不得交叉)
(2)正确连接好电路后，闭合开关S，调节滑动变阻器滑片，使电流表A1示数为________A时，小灯泡正常发光，此时电流表A2的示数如图丙所示，则小灯泡的额定功率为________W。
(3)在实验测量过程中，电流表A1与R0串联起来，作用相当于________。
4、图Z8－22甲是小明设计的测量一小灯泡额定功率的电路图，已知定值电阻R0＝15 Ω，滑动变阻器R的规格为“20 Ω　1 A”，电源电压为18 V，小灯泡的额定电压为6 V，额定功率约为3 W。
(1)闭合开关S前，滑片P应滑到最________(选填“左端”或“右端”)。
(2)请用笔画线代替导线将图乙的实物图补充完整。
(3)小明正确连接电路后，进行实验，小灯泡正常发光时，电流表的指针如图Z8－23所示，则通过小灯泡的电流为________A，其额定功率为________W。
(4)电路中定值电阻R0的作用是____________。

(5)小明完成上述实验后，小红发现电
流表已坏，她利用剩余器材和老师又
给的两个开关S1、S2及导线，也完成
了对小灯泡额定功率的测量，请你在
虚线框内画出小红完成实验设计的电
路图。
5、在“用伏安法测电阻”的实验中：
(1)实验原理是_________________________。
(2)在图Z8－24中将滑动变阻器正确连入电路(未知电阻大于5 Ω)。
(3)如某次测量中，老师只提供了下列器材：电压恒定的电源一个(电压未知)、电流表一只、定值电阻R0一个(电阻已知)、单刀开关两只、导线若干。请用给定的器材(可不用完)按下列要求完成实验：
①在虚线框内画出你设计的电路图。

②简要写出实验的主要步骤(指出物理量的名称并用相应的符号表示)：
A．__________________________________________；
B．___________________________________________。

③Rx的数学表达式为：Rx＝________(用所测量的物理量及相应的符号表示)。
6、给定的实验器材有：电源(电压未知)、已知阻值的定值电阻R、单刀双掷开关、电压表、滑动变阻器各一只，导线若干，请你利用上述器材设计实验电路，测一只额定电压为3.8 V的小灯泡的额定功率。画出实验电路图，简要写出实验步骤和额定功率的表达式。

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