《2024年5年中考3年模拟九年级物理全一册人教版》

3.新考法.设计实验(2024吉林德惠期末)图甲是小致研究小灯泡电阻的实验电路图,图乙是小致根据实验数据绘制出的U - I图像,小灯泡标有“2V”字样,滑动变阻器R标有“20Ω　1A”字样:(P9302003)

(1)闭合开关前,小致应将滑动变阻器的滑片移到最______端;
(2)小灯泡正常发光时,灯丝的电阻为______Ω;
(3)当滑片向左滑动时,电流表与电压表示数的比值将______;
(4)小致又想测未知电阻$R_{x}$的阻值,但电压表损坏了,于是他设计了如图丙所示电路($R_{0}$为已知阻值的定值电阻),并设计了如下实验步骤,请帮他写出$R_{x}$表达式。
实验步骤:　　
A.按照设计的电路图连接电路;　　
B.闭合$S_{1}$和$S_{2}$,记录电流表示数为$I_{1}$;　　
C.闭合$S_{1}$,断开$S_{2}$,记录电流表示数为$I_{2}$。
表达式:$R_{x}=$______(用已知和测量的物理量的符号表示)。
(5)小明同学认为此实验进行多次测量会更加准确,于是他在图丙的基础上在干路增加了一个滑动变阻器,改变滑动变阻器接入电路的阻值,重复上述操作,即可实现多次测量。小明同学的做法______,理由是____________________,若小明采用这一方法,按照A、B、C的步骤测量,当滑动变阻器在某一阻值时,测量的电阻值______(选填“变大”“变小”或“不变”)。

答案：
(1)右　
(2)4　
(3)变小　
(4)$\frac{I_2R_0}{I_1 - I_2}$　
(5)错误　R₀、Rₓ两端的电压不再相等　变大 解析 （1）闭合开关前，小致应将滑动变阻器的滑片移到阻值最大处，即最右端；（2）根据图乙知，当小灯泡两端的电压为2 V时，小灯泡中的电流为0.5 A，由欧姆定律，灯丝的电阻$R = \frac{U}{I} = \frac{2 \text{ V}}{0.5 \text{ A}} = 4 \Omega$；（3）图中，电压表测小灯泡两端的电压，电流表测小灯泡中的电流，当滑片向左滑动时，变阻器连入电路中的电阻变小，由欧姆定律，电路中电流变大，由图乙可知，灯丝电阻变大；由$R = \frac{U}{I}$，电流表与电压表示数的比值即灯丝电阻的倒数，故将变小；（4）实验步骤：A.按照设计的电路图连接电路；B.闭合S₁和S₂记录电流表示数为I₁；C.闭合S₁，断开S₂，记录电流表示数为I₂。在B中，电流表测通过两并联电阻的总电流；在C中，电流表测通过R₀的电流，由欧姆定律，电源电压U = I₂R₀，根据并联电路各支路互不影响，故在B中通过R₀的电流仍为I₂，根据并联电路电流的规律，通过待测电阻的电流Iₓ = I₁ - I₂，由欧姆定律和并联电路电压的规律，$R_x = \frac{U}{I_x} = \frac{I_2R_0}{I_1 - I_2}$①；（5）在图丙的基础上在干路增加了一个滑动变阻器，当两开关都闭合时，两电阻并联后与变阻器串联；当闭合S₁，断开S₂时，R₀与变阻器串联，由并联电阻小于其中任一电阻，结合分压规律得，R₀与变阻器串联时，R₀两端的电压变大，小明同学的做法是错误的，理由是R₀、Rₓ两端的电压不再相等；由①知，若小明采用这一方法，按照A、B、C的步骤测量，当滑动变阻器在某一阻值时，由分压规律知，在C操作中，R₀的电压（即I₂R₀）变大，由欧姆定律知通过R₀的电流变大，故Iₓ = I₁ - I₂变小，综上，由$R_x = \frac{I_2R_0}{I_1 - I_2}$知，Rₓ将变大。

4.新考法.分析论证(2024湖南长沙岳麓月考)物理课上，同学们分成若干小组完成“伏安法测电阻”实验,有如下器材:电压表、电流表、开关、电压为6V的电源、“3.8V　0.4A”的小灯泡若干、未知阻值的定值电阻若干、标有“20Ω1.5A”的滑动变阻器、导线若干。(P9302003)


(1)潘同学用小灯泡作为待测导体,接好最后一根导线,小灯泡立即发出耀眼的光并很快熄灭,则他一定是将导线接在了如图甲中滑动变阻器的______(选填“A”或“B”)接线柱上了。
(2)苏同学按如图乙所示的实验电路图正确连接电路,进行实验,某次实验中电压表示数、电流表示数如图丙所示,则此次测量的被测电阻$R=$______。
(3)叶同学按照如图乙所示电路图正确连接电路,进行多次实验,实验数据记录在表格中,根据实验数据判断叶同学选择的待测导体是______(选填“定值电阻”或“小灯泡”)。

(4)黄同学的电流表坏了无法读数,她设计了如图丁所示的电路测量未知电阻$R_{x}$的大小($R_{0}$阻值已知)。下面是她的实验过程，请你帮她完成实验。
①闭合开关S和$S_{2}$,断开$S_{1}$,读出此时电压表的示数为$U_{1}$;
②闭合开关S和$S_{1}$,断开$S_{2}$,读出此时电压表的示数为$U_{2}$;
③未知电阻阻值的表达式为$R_{x}=$______(用$R_{0}$、$U_{1}$、$U_{2}$表示)。

答案：
(1)A　
(2)8Ω　
(3)定值电阻
(4)$\frac{(U_1 - U_2)R_0}{U_2}$
解析 （1）接好最后一根导线，小灯泡立即发出耀眼的光并很快熄灭，说明电流太大了，滑动变阻器接入电路的阻值很小，当滑动变阻器接在A接线柱时，其接入电路的电阻为0，符合要求；（2）由图丙可知电压表选的是小量程，分度值为0.1 V，示数为2.4 V，电流表选的是小量程，分度值为0.02 A，示数为0.3 A，根据欧姆定律可得此次测量的被测电阻$R = \frac{U}{I} = \frac{2.4 \text{ V}}{0.3 \text{ A}} = 8 \Omega$；（3）定值电阻的阻值不变，小灯泡的电阻是变化的，由表格数据并考虑实验误差可知被测导体的电阻是不变的，所以叶同学选择的待测导体是定值电阻；（4）在①中，两电阻串联，电压表测电源电压；在②中，电路连接方式不变，电压表测定值电阻两端的电压，由串联电路总电压等于各部分电压之和，则待测电阻两端的电压Uₓ = U₁ - U₂，由分压规律可得$\frac{U_1 - U_2}{U_2} = \frac{R_x}{R_0}$，则未知电阻阻值的表达式为$R_x = \frac{(U_1 - U_2)R_0}{U_2}$。