典型例題

例1

.現有幾根錳銅合金絲和鎳鉻合金絲，其規格如右表所示.請你設計實驗方案，在不剪斷合金絲的前提下，比較錳銅合金絲和鎳鉻合金絲這兩種材料的導電性能。

(1)應選用編號為　_________　的錳銅合金絲和編號為　_________　的鎳鉻合金絲進行實驗.

(2)選擇實驗器材并根據所選器材，畫出一個能反映實驗方案的電路圖.

解析：

(1)對于多變量的探究題目，要采用控制變量的思想來設計實驗;探究的是不同材料的合金絲的導電性能，就需要保持合金絲的材料不同，而控制其他因素保持一致.回歸此題，錳銅合金絲和鎳鉻合金絲的材料不同，要想探究它們的導電性能就必須控制長度和橫截面積保持一致，據此來選擇實驗材料。

(2)合金絲導電性能的好壞無法直接看出，所以需要運用“轉換法”將其轉化為易觀察的現象;方法有多種，可在電路中接入一個小燈泡，通過小燈泡的明暗程度來判斷它們的導電性，但這樣的實驗效果不是太明顯;也可以在電路中接入一個電流表，通過電流表的示數來間接判斷它們的導電性能。

答案：

解：(1)由控制變量法知，應控制兩種材料的長度和橫截面積相等來進行研究，表格中，D、H兩根導線符合要求.

故答案為：D、H

(2)由分析可知，在電路中串聯一電流表，通過電流表的示數來判斷它們的導電性能;

器材：電源、電流表、開關一個、導線若干、D導線和H導線各一根;

方法：在A、B之間分別接入D、H兩根導線，觀察電流表的示數的不同.若電流大，則表示導電性能好.作圖如下：

例2

實驗課上，同學們把兩個相同規格的小燈泡連接在如圖甲所示的電路中，閉合開關后，兩燈發光.此時，一同學不小心把L1的玻璃外殼打破了，結果L1熄滅，L2卻更亮了.這是為什么呢?他們提出猜想：

猜想一：可能L1處發生斷路;

猜想二：可能L1處發生短路.

(1)根據串聯電路的特點，可知“猜想一”是　_________　(選填：“正確”或“不正確”)的.

(2)針對“猜想二”，同學們找來一只電壓表，先后并聯在L1、L2兩端，如圖乙所示.假如“猜想二”是正確的，則電壓表并聯在L1兩端時　_________　示數(選填“有”或“無”)，并聯在L2兩端時　_________　示數(選填“有”或“無”).

(3)實驗發現兩次電壓表均有明顯讀數，且L1兩端電壓比L2兩端電壓小，說明“猜想二”也不正確.你認為L1熄滅、L2更亮的原因可能是(　_________　)

A、L1電阻變大. B、L1電阻變小.

C、L2電阻變小. D、L1功率變大

解析：

本題考查了串聯電路的特點和電壓表使用，對一個物理問題可以大膽猜想，然后通過試驗驗證猜想，如果符合則猜想正確，如果不符合，則猜想錯誤.

答案：

解：(1)根據串聯電路的特點，如果某處有斷路，則整個電路就會不通，而結果是結果L1熄滅，L2卻更亮了，所以猜想1不正確;

(2)L1處如果發生短路，則電阻為0，所以電壓表兩端應該沒示數，L2正常，所以并聯在L2兩端時有示數;

(3)實驗發現兩次電壓表均有明顯讀數，且L1兩端電壓比L2兩端電壓小，說明既不是段路也不是短路，而是L1電阻變小;

故答案為：(1)不正確;(2)無、有;(3)B

例3

小明同學在科技活動中，了解到有一種熱敏電阻，其電阻R隨溫度t變化的圖象如圖甲所示.請回答：

(1)熱敏電阻的阻值隨溫度的升高而　_________　(選填“增大”或“減小”).

(2)小明想利用熱敏電阻制成溫度報警器.實驗室中現有兩只外形完全相同的電阻R1和R2，其中一只為熱敏電阻，另一只為定值電阻(阻值不隨溫度的變化而變化).為了辨別它們，小明設計了如圖乙所示的電路.

①接下來小明應進行的操作步驟是.

②如何判斷哪只是熱敏電阻?.

解析：

(1)從圖象中可以看出，電阻隨溫度的升高而減小;

(2)①根據熱敏電阻的阻值隨溫度的變化而變化，因此使電路形成通路，并改變其中一個電阻的溫度;

②根據電流表的示數和溫度變化的電阻判斷出熱敏電阻。

答案：

解：(1)根據圖甲坐標系中曲線的趨勢可以得出，電阻隨溫度的升高而減小，因此熱敏電阻的阻值隨溫度的升高而減小;

(2)小明將兩個完全相同的電阻串聯起來，為了探究電阻與溫度的關系，首先需要操作的是：

閉合開關，對其中一只電阻加熱。

然后通過觀察電流的示數變化，如果電流示數變化說明熱敏電阻隨溫度的變化而改變;若電流表示數增大.則該電阻為熱敏電阻(或若電流表示數不變，則該電阻為定值電阻，另一只為熱敏電阻)。

故答案為 (1)減小;

(2)①閉合開關，對其中一只電阻加熱.

②若電流表示數增大.則該電阻為熱敏電阻(或若電流表示數不變，則該電阻為定值電阻，另一只為熱敏電阻)。

例4

小王同學在探究“決定電阻大小的因素”時，做出了如下猜想：

①在溫度不變時，導體的電阻與導體的材料有關;

②在溫度不變時，導體的電阻與導體的橫截面積有關。

供他選擇的導體如表所示。

要想驗證猜想①，應選表中兩個導體的序號時：　_________　;

要想驗證猜想②，應選表中兩個導體的序號時：　_________　.

解析：

要探究電阻與材料的關系，根據控制變量法，應選取長度、橫截面積都相同，而材料不同的兩根電阻絲;

要探究電阻與橫截面積的關系，根據控制變量法，應選取材料、長度都相同，而橫截面積不同的兩根電阻絲.

答案：

解：要探究電阻與材料的關系，根據控制變量法必須控制除了材料以外的所有因素相同.由表格中可知，序號A和C的長度、橫截面積都相同，所以要想驗證猜想①，應選表中的序號A和C;

要探究電阻與橫截面積的關系，根據控制變量法必須控制除了橫截面積以外的所有因素相同.由表格中可知，序號B和C的材料、長度都相同，所以要想驗證猜想②，應選表中的序號B和C.

故答案為 A和C;B和C.

例5

現有兩個電壓表、一個電源、一個已知阻值為R0的電阻、一個開關和一些導線，要用以上器材測出未知阻值的電阻Rx要求：

(1)在下面虛線框內分別畫出兩種不同方法的電路圖;

(2)如果實驗中電壓表V1、V2的讀數分別為U1、U2，請在橫線寫上對應的電阻Rx的表達式.(本題中x、1、2均為下標)

方法一的Rx=　_________

方法二的Rx=　_________

解析：

本題中由于只給了兩只電壓表，無法直接用歐姆定律求解，故可以利用串聯電路的電壓特點求得Rx上的電壓;由已知R0的電壓可求得電流，則即可由歐姆定律求出電阻Rx。

答案：

解：方法一：將兩電阻串聯，電壓表V1測總電壓，V2測R0上的電壓，則可由串聯電路的電壓規律求得RX上的電壓，即UX=U1﹣U2;

由歐姆定律求得R0的電流，I=U2/R0;

則RX=[(U1-U2)/U2]×R0;

方法二，將兩電阻串聯，電壓表V1與RX并聯，V2與R0并聯，則可求得RX兩端的電壓為U1，電流為U2/R0，則測得電阻為：RX=(U1/U2)×R0

故答案為：(1)電路圖如圖：

(2)方法一的R=[(U1-U2)/U2]×R0

方法二的RX=(U1/U2)×R0

例6

如圖，已知電源電壓為9V，V1表示數為6V，L2電流為2.5A，則

(1)燈L1和L2兩端的電壓各是多少?

(2)L1和L2的電流誰大?電流表示數為多少?

解析：

(1)通過對電路的分析，由串聯電路的特點和歐姆定律求解;

(2)由串聯電路的電流規律可直接得出結果。

答案：

解：(1)由電路可知，V1測量L1的電流，故V1兩端的電壓為6V;

兩燈串聯，由串聯電路的電壓規律得：U2=U﹣U1=9V﹣6V=3V;

(2)因兩燈串聯在電路中，故電流一樣大都等于L2中的電流2.5A

答：(1)L1兩端的電壓為6V，L2兩端的電壓為3V，

(2)兩燈中的電流一樣大，電流為2.5A

例7

如圖所示，用相同的電壓表測量不同電阻的電壓，已知第一個電壓表的示數是9V，第一個電流表示數是15mA，第二個電流表示數是12mA.求各電壓表之和是多少伏?

分析：

首先根據電路圖分析電路的連接方式，分析電壓表的實質，電壓表其實就是一個大電阻接一個電流表，然后根據歐姆定律和并聯電路電流特點計算各電壓表之和是多少伏。

答案：

解：電壓表其實就是一個大電阻接一個電流表，所以所測的仍是電流，所以電路圖可視為并聯電路.

在該電路中，由第一個電流表示數和第二個電流表示數可知，通過電壓表的電流為3mA，對應示數為9V.又每個回路都恰只有一個電壓表，所以接入電壓表的回路一定會把干路的15mA電流分完.

15mA÷3mA=5

5×9V=45V

答：各電壓表示數之和為45V.

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