挑战17 实验探究题（电磁学综合32题）（原卷版）

2023 年中考物理真题《压轴挑战》分类汇编（原卷版） 挑战17 实验探究题（电磁学综合32 题） 【题型1 串、并联电路的概念与辨别】................................................................................................................. 1 【题型2 探究并联电路中干路电流与各支路电流的关系】..................................................................................2 【题型3 探究串联电路中的电压规律】................................................................................................................. 3 【题型4 探究影响导体电阻大小的因素】.............................................................................................................7 【题型5 实验 测量小灯泡的电功率】....................................................................................................................7 【题型6 探究影响电流通过导体时产生热量的因素】........................................................................................21 【题型7 焦耳定律】............................................................................................................................................... 22 【题型8 通电螺线管的磁场】...............................................................................................................................24 【题型9 探究通电螺线管外部的磁场分布】.......................................................................................................24 【题型10 电磁继电器的组成、原理和应用】.....................................................................................................25 【题型1 串、并联电路的概念与辨别】 1．（2023•南充）小红同学利用图甲所示的电路来探究串联电路的部分特点。已知R1＝ 20Ω、R2＝10Ω、R3＝8Ω、R4＝4Ω，电源电压可调。 （1）请根据图甲所示电路图用笔画线，代替导线将图乙所示实物图补充完整（此时电 源电压为3V）。 （2）电路连接完成后，闭合开关S，发现电压表有示数、电流表无示数；小红同学又 将电压表并联在R2两端，闭合开关S，发现电压表、电流表均无示数。则电路中可能存 在的故障是 （选填字母）。 R1处断路 BR2处短路 电流表处短路 （3）排除故障后，继续实验。实验中，小红同学调节了电源电压，换用了不同的电 阻，分别将电压表并联在B、B、两端，收集的数据如表．表格中第2 次实验空格处的 数据为 。在误差范围内，探究串联电路中总电压与各部分电压关系时，分析 表中数据可得到结论是 ；探究串联电路中电压与电阻关系时，分析表 中数据可得到结论是 。 / UB/V UB/V U/V 1 R1与R2串联 01 2 1 3 2 R2与R3串联 2 16 36 3 R3与R4串联 04 32 16 48 4 R1与R4串联 03 6 12 72 【题型2 探究并联电路中干路电流与各支路电流的关系】 2．（2023•四川）如图所示，小覃同学所在的兴趣小组正在探究并联电路中电流的规律。 （1）图甲是他们设计的电路图，实验时需要测量、B、三处的电流。图乙是他们某次测 量时连接的实验电路，此时电流表测量的是 “”“ （选 B” “” 或 ）处的电流。 （2）小覃同学要测量通过L2 的电流，只需将图乙中导线 “” “ （选填 或b”）的一 端移动到电流表的负接线柱上；重新连接好电路后，闭合开关，电流表的示数如图丙所 示，则电流表的示数为 。 （3）该小组另一位同学测出一组、B、三处的电流，数据如下表所示，由此他得出结 论： / B/ / 02 02 04 ①干路电流等于各支路电流之和。 ②各支路电流相等。 （4）小组内交流讨论后，一致认为该同学的结论不具普遍性，要得到并联电路中电流 的规律，还应该选用规格 “ ” “ ” （选填相同或不相同）的灯泡进行实验。 【题型3 探究串联电路中的电压规律】 3．（2023• “ ” 雅安）小雅和同学进行探究串联电路电压规律的实验。所用器材有：电压恒 为3V 的电源，一个开关，两只灯泡（L1和L2），两只相同电压表V1和V2（量程均为0 ～3V 和0～15V），导线若干。 （1）他们按图甲所示的电路图连接电路，用一只电压表分别测B、B、间的电压。每次 拆接电压表时，开关应处于 状态。 （2）为测量L1两端电压，请在图乙中用笔画线代替导线将实物图连接完整。 （3）具有创新精神的小雅决定改进实验。她按照图丙所示电路图连接好电路，闭合开 关，发现电压表V1 和V2 的指针偏转角度相同，则可能的原因是电压表 （选 “ 填V1” “ 或V2”）的量程选大了，此时电压表V1 和V2 的示数分别为 V 和 V。 （4）解决问题后，小雅同学测出了B 间和间的电压，为了测量B 间的电压，断开开 关，接下来可以 。 保持B 接线不动，将电压表V1连线由改接到 B 保持接线不动，将电压表V2连线由改接到B （5 ）为了得到更普遍的规律，下列操作最合理的是 。 将灯泡L1和L2互换位置进行多次测量 B 换用不同规格的灯泡进行多次测量 （6）分析B、B、间的电压关系，得出结论：在串联电路中，各部分电路电压之和等于 总电压。 4．（2023• “ ” 青海）在探究串联电路中电流、电压的特点时，设计实验如下。 探究一：串联电路中电流的特点： （1 ）在连接实物电路时，开关应处于 状态； （2）第2 次实验中，B 点的电流表示数如图乙所示，则电流为 ； （3 ）实验数据记录如表，分析数据可得：串联电路中电流 ； 实验序号 / B/ / 1 018 018 018 2 032 032 3 050 050 050 探究二：串联电路中电压的特点： （4）根据图丙电路图，请在图丁中用笔画线代替导线将实物图补充完整； （5）用电压表正确测量灯泡L1两端的电压之后， “ ” “ ” （选填能或不能）只将 点的导线接到点测L2 两端的电压，理由是 ； （6 ）做实验时选用不同规格的小灯泡重复多次实验，这样做的目的是 。 5．（2023• “ ” 贵州）小明和小红用如图甲所示电路探究串联电路电压的规律，用新干电池 作为电源。 （1 ）接线时，开关应处于 “ ” “ ” （选填断开或闭合）状态；小明检查电路时发 现 “ ”“ ” “ ” （选填电池 开关或灯座）安装错误。 （2 ）正确安装后，闭合开关，两灯均不发光，小明用电压表试接、B 接线柱，发现指 针偏转情况如图乙所示，则可判断 发生了断（开）路。 （3）排除故障后，小明选用两只小灯泡，只通过增加电池进行多次实验；小红仅更换 小灯泡进行多次实验。他们将电压表接在不同位置进行测量，实验记录如下表。小明认 为：误差允许范围内，串联电路中各用电器两端电压相等且电压之和等于电源电压；小 红认为：串联电路中各用电器两端电压之和等于电源电压。请判断谁的观点更具普遍性 并说明理由： 。 小明实验记录： 实验次数 UB/V UD/V UEF/V 1 07 07 14 2 14 14 29 3 21 21 43 小红实验记录： 实验次数 UB/V UD/V UD/V 4 18 09 27 5 14 14 28 6 11 17 28 （4 ）对比两表，从小明的第 次实验记录发现，两人使用的电池数量相同，测得 的电源电压却不相等。请你分析：两人所测电源电压的差值对应电路中哪些部分的电 压？ （用图中字母表示）。 6．（2023•成都）某小组同学利用如图所示电路探究串联电路中的电压关系。 （1 ）下列操作不正确的是 。 连接电路时，开关S 处于断开状态 B 连接电压表时，试触后再选择合适量程 将电压表接点连线转接至接点，测量L2两端电压 （2）测量灯泡L1两端电压时，两灯突然熄灭，电压表示数变为0，若故障可能是由某 “ ” “ ” 只灯泡短路或开路引起的，则发生故障的灯泡及故障类型是 。 （3）该小组同学用电阻箱代替故障灯泡，继续进行实验，记录数据如下表所示。 实验次数 UB/V UB/V U/V 第1 次 08 20 28 第2 次 10 18 28 第3 次 14 14 27 分析表中实验数据，在误差允许范围内，可得出的结论是 。 串联电路中各处电流相等 B 灯泡阻值随灯泡两端电压增大而增大 串联电路中电阻值越大的部分两端电压越大 D 串联电路两端的电压等于各部分电路两端的电压之和 【题型4 探究影响导体电阻大小的因素】 7．（2023• “ ” 西藏）某学习小组在探究影响导体电阻大小的因素实验时，设计了如图所示 的实验装置，实验中分别将、B、、D 四根导体接入电路，四根导体的材料规格如表所 示。 导体代号 长度/m 横截面积/mm2 材料 电流表示数/ 10 04 锰铜 14 B 05 04 锰铜 27 10 06 锰铜 20 D 10 04 镍铬合金 06 （1）请你在图中用一根导线将电流表正确连入电路。 （2）为比较、B、、D 四根导体电阻的大小，可通过观察 来判断。 （3 ）要探究导体电阻大小与长度的关系，应选用 两根导体进行实验。 （4）将、两根导体分别接入电路中进行实验，可得出：当导体的长度和材料相同时， 横截面积越大，电阻越 。 （5）老师想改装一个滑动变阻器使其最大阻值变小，请你根据该实验结论，帮老师想 出一种方法： （写出一种合理方法即可）。 【题型5 实验 测量小灯泡的电功率】 8．（2023• “ ” 内蒙古）在测量小灯泡的电功率的实验中，老师给同学们提供的器材有：电 压恒为6V 的电源，额定电压为25V 的小灯泡（灯丝电阻约为10Ω），电流表、电压 表、开关各一个，导线若干，三种规格的滑动变阻器R1（10Ω，05）、R2（50Ω， 05）、R3（200Ω，02）可供选择。 （1 ）通过估算，滑动变阻器应选择 “ （选填R1”“R2” “ 或R3”）。选择合适变阻器 后，请用笔画线表示导线将电路连接完整。要求：变阻器的滑片P 向B 端移动时，灯泡 变暗。 （2）滑片P 置于阻值最大处，闭合开关试触时，发现电压表示数很大，电流表几乎无 示数，出现的电路故障原因可能是 。 （3）排除故障后，闭合开关S，移动滑片P 到某一位置时，电压表示数如图乙所示为 V；若要测量小灯泡的额定功率，应将滑片P 向 “” “ （选填 或B”）端移动。根据 图丙图象信息，可计算出小灯泡的额定功率是 。 9．（2023• “ ” 吉林）在测量小灯泡的电功率实验中，小灯泡的额定电压为3V，电源是两节 新的干电池。 （1 ）按照甲图正确连接电路，闭合开关，将滑片调至滑动变阻器的 端时，小灯 泡正常发光，此时电流表示数如乙图，小灯泡的额定功率是 。 （2）若忽略小灯泡电阻随温度的变化，当滑片调节至某位置时，电流表的示数是024， 此时小灯泡的实际功率是 。 10．（2023• “ ” 武威）小丽在测量小灯泡的电功率实验中，实验器材有：电压恒为3V 的电 源一个、小灯泡（额定电压为25V）、电压表、电流表、滑动变阻器、开关各一个，导 线若干。 （1）如图甲所示是小丽连接的实物电路，图中有一根导线连接错误，请你在连接错误 “ 的导线上打×”并补画出正确的连线； （2 ）连接电路过程中，开关应该 “ ” “ ” （选填断开或闭合），滑动变阻器的滑 片应该移动到 “ ” “ ” （选填最左或最右）端； （3）正确连接电路后闭合开关，发现灯泡不亮，电流表无示数，电压表有示数，则电 路的故障可能是 ；（填选项符号） 灯泡短路 B 灯泡断路 滑动变阻器短路 D 滑动变阻器断路 （4）电路故障排除后，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，电流表指针如图乙所示， 则此时通过小灯泡的电流是 ； （5）电路连接正确操作后，小灯泡发光，此时电压表的示数为20V，为了测量小灯泡 的额定电功率，这时应该向 “ ” “ ” （选填左或右）端移动滑动变阻器的滑片； （6）小丽根据记录的多组﹣U 数据，画出了小灯泡中电流随其两端电压变化的关系图 象（如图丙所示），则小灯泡的额定功率为 ； （7）小丽根据小灯泡的﹣U 图象（如图丙所示），分析出小灯泡的电阻随两端电压的 增大而 “ ”“ ” “ ” （选填增大 不变或减小），你认为原因是 。 11．（2023•陕西）如图﹣1 “ ” ，是测量小灯泡的电功率的实验电路，电源电压为45V 且保 持不变，小灯泡L 的额定电压为25V。 （1）连接如图﹣1 所示电路时，开关S 应处于断开状态，滑动变阻器的滑片P 应置于最 “ ” “ ” （选填左或右）端。 （2）闭合开关S，观察到小灯泡L 不亮，电压表有示数且接近电源电压，电流表指针 几乎不偏转，移动滑动变阻器的滑片P ，两表的示数均无变化，则故障原因可能是 。 （3）排除故障后，闭合开关S，移动滑动变阻器的滑片P，多次实验并将数据和现象记 录在如表中。分析表中信息，回答下列问题。 实验序号 电压U/V 电流/ 灯泡的亮度 电功率P/ 1 05 020 不亮 010 2 10 024 暗 024 3 20 032 较暗 064 4 25 正常亮 5 30 038 很亮 114 ①小灯泡L 在额定电压下工作时，电流表的指针位置如图﹣2 所示，则电流表示数为 ，小灯泡L 的额定功率为 。 ②第1 次实验中，小灯泡L 不亮的原因可能是 。 ③分析数据还发现，通过小灯泡L 的电流与其两端的电压不成正比，其原因可能是 。 （4 ）本次实验所选用的滑动变阻器的规格是 。 10Ω 2 B20Ω 1 12．（2023• “ 菏泽）实验室有一只标有25V”字样的灯泡，额定功率模糊不清。现欲测量其 在不同电压U 下的功率P，并作出灯泡的P U ﹣ 2关系图线。 （1）除被测灯泡、电源、滑动变阻器、开关、导线外，实验中还需要用到的两个器材 是 、 ； （2）请把测量电路的实验原理图甲补充完整； （3 ）开关闭合前，滑动变阻器的滑动触头应置于 端； （4）某同学作出灯泡的P U ﹣ 2 图线如图乙所示，则该灯泡的额定功率为 ，正 常发光时的电阻为 Ω。 13．（2023•镇江）在测量小灯泡额定功率的实验中，小兵连接的电路如图1 所示。图2 中 图线是V 与示数间的关系图线，图线b 是一只定值电阻R0 的U﹣图线。电源电压U 恒 为3V，小灯泡L 的额定电压为25V。则： （1）L 的额定功率为 。 （2）图线对应的过程中，R 的调节范围为 Ω。 （3）若将R 替换成R0，则L 工作时的阻值为 Ω。 （4）若将R 替换成与L 相同的小灯泡，则根据图线可求得电路消耗的总功率约为 。 14．（2023• “ ” 哈尔滨）小明用如图甲所示器材做测量小灯泡电功率的实验，电源电压约为 45V “ 且恒定不变，小灯泡上标有 38V”的字样，电压表只有0～3V 量程可用。 （1 ）连接电路时开关需要 。 （2）图甲的电路还差最后一根导线，请你用笔画线代替导线，将实物电路连接完整， 连好就通电实验。 （3）接下来小明为准确测出小灯泡的额定功率，实验步骤如下： ①调节滑动变阻器滑片，使电压表的示数为3V，然后断开开关，将电压表并联在滑动 变阻器两端。 ②保持滑片位置不动，再次闭合开关后，观察电压表并继续移动滑片，直至电压表示数 ，读出此时电流表示数如图乙所示，此时电流为 。 ③ 小灯泡额定功率为 。 15．（2023•湘潭）利用图1 所示的电路测量小灯泡的电功率，小灯泡的额定电压为25V。 （1）用笔画线代替导线，将图1 中所示的器材连接成完整电路。 （2 ）连接电路时开关应处于 “ ” “ ” （选填断开或闭合）状态，正确连接后，应 将滑片P 由最大电阻处缓慢向 “” “ 端移动（选填 或B”），使灯逐渐变亮。 （3）某次实验时，电流表的示数如图2 所示，则通过灯L 的电流为 ；移动滑 片P，记下多组电压和电流值，绘