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2024年物理二轮中考总复习71个重难点亮点专题专炼（全国通用）
第八篇 中考冷门创新探究实验专题
专题70 电学冷门创新实验
1. 水果中平行插入两片不同金属制成的极板，就组成了一个水果电池，如图所示。物理兴趣小组的同
学在课外实践活动中探究影响水果电池电压大小的因素，实验前，他们的部分实验猜想如下：
猜想一：水果电池电压可能与水果的种类有关
猜想二：水果电池电压可能与极板的材料有关
（1）为了验证猜想一和猜想二，在不同水果中插入不同金属制成的极板，并保持两块极板间的距离、极
板插入水果的深度不变，分别测出电压，实验记录如下表所示。
两极板间电压U/V
实验序号 水果种类
铁—锌 铁—铜 铜—锌
1 苹果 0.6 0.7 1.0
2 菠萝 0.5 0.6 0.9
3 梨 0.4 0.5 0.8
4 橙 0.7 0.8 1.1
①为了验证猜想一，保持______不变，改变水果种类，多次实验后，得出结论：猜想一是______（选填
“正确”或“错误”）的；
②分析数据可知，水果电池电压与极板材料有关，表中效果最好的两极板材料是______；
③图中，与电压表标有“3”字样的接线柱相连的极板是水果电池的______极，若要使电压表指针偏
转角度更大，可将多个水果电池______联。
（2）将两极板插入水果更深些，发现电压表示数发生了变化，由此，可以提出一个可探究的科学问题是
_______________；
（3）兴趣小组的同学将两极板都换成铜片，发现两铜极板间无电压，于是提出一个新的探究问题：水果
R
的电阻是多大？为此，利用一个电源（未知电压）、已知阻值的定值电阻 0、导线、三个开关及原有的
电压表进行电路设计，测出此时水果的电阻，请在虚线框内画出可行的电路图_______。（水果的电阻
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用“ ”这样的符号表示）
【答案】 （1）极板的材料 正确 铜—锌 正 串 （2）水果电池电压可能与极板与水果的接触面
积有关 （3）
【解析】（1）①为了验证猜想一：水果电池电压可能与水果的种类有关，需要控制极板的材料不变，仅改
变水果种类；由表格数据可知，当两极板材料相同，例如都为铁—锌时，改变水果种类，苹果、菠萝、梨、
橙它们组成的水果电池电压都不相同，说明水果电池电压与水果的种类有关，故猜想一是正确的。
②由表格数据可知，当水果的种类相同，例如都为苹果时，由铁—锌、铁—铜、铜—锌极板的材料组成
的水果电池电压都不相同，且由铜—锌极板材料制成的水果电池电压最大，所以铜—锌极板材料效果
最好。
③由电压表的使用规则可知，电压表“3V”的接线柱接电源的正极；由串联电路电压规律可知，若要
增大电源电压，使电压表指针偏转角度更大，可将多个水果电池串联。
（2）将两极板插入水果更深些，极板与水果的接触面积就越大，发现电压表示数发生了变化，可以提出
猜想：水果电池电压可能与极板与水果的接触面积有关。
R
（3）利用一个电源（未知电压）、已知阻值的定值电阻 0、导线、三个开关及原有的电压表进行电路设
计，测出此时水果的电阻，设计的电路图如图所示：
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SS S R U
当闭合 1 2 3时，水果电阻被短路，为 0的简单电路，电压表测电源电压，此时电压记为 ，当只闭合
SS R U
1 2时，两电阻串联，电压表测 0两端的电压，此时的电压记为 0，由欧姆定律可知，电路中的电流
为
U
I 0
R
0
U U U
由串联电路电压规律可知，水果电池两端的电压为 水果 0
则此时水果的电阻
U U U U U R
R 水果 0 0 0
I U U
0 0
R
0
2．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：
水果种类 电极插入深度/cm 电极之间距离/cm 测得电压/V
实验组别
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
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(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______。
【答案】（1）1、2、3 （ 2）电极材料不变时，水果电池的电压大小与水果种类有关，与电极插入深度和电
极之间距离无关 （3）改变化学填充剂的成分
【解析】(1)探究电极之间距离对水果电池电压大小的影响时，需要控制水果的种类相同、插入电极的深
度相同，改变电极之间的距离，所以需要对比1、2、3的实验数据。
(2)根据1、2、3的数据可知，水果的种类相同、插入电极的深度相同，电极之间的距离不同，测量的电压
近似相同，忽略误差，可以认为电压相同，即电压大小与电极之间的距离无关；
根据1、4的数据可知，水果的种类不相同，插入电极的深度和电极之间的距离相同，电压不相同，这表
明电压大小与水果的种类有关；
根据4、5、6的数据可知，水果的种类相同、电极之间的距离相同，插入电极的深度不同，测量的电压近
似相同，忽略误差，可以认为电压相同，即电压大小与插入电极的深度无关；故结论为：电极材料不变
时，水果电池的电压大小与水果种类有关，与电极播入深度和电极之问距离无关
(3)由于水果电池电压的大小与水果的种类有关，要改变一节干电池的电压，可以通过改变化学填充剂
的成分来改变电压的大小。
3．为了测量电源电压和定值电阻，某物理小组设计了如图甲所示的电路。
（1）根据图甲所示电路，用笔画线表示导线，将实物电路补充完整；
（2）闭合开关前，滑动变阻器的滑片应放在 （选填“a”或“b”）端；
（3）假设电源电压恒为U ，定值电阻的阻值为R ．如果电压表示数用U表示，电流表示数用I表示，则U
0 1
与I的关系式为U＝ （用U 、I、R 表示）；
0 1
（4）检查电路无误后，闭合开关S，移动滑动变阻器的滑片P，进行多次实验，记录电流表和电压表的读
数，并画出了U﹣I图象，如图丙所示。图象是一条直线，与U、I坐标轴分别交于3V和0.6A处。由此可
知，电源电压U ＝ V，定值电阻R ＝ Ω。
0 1
【答案】（1）如上所示；（2）b；（3）U＝U ﹣IR （4）3；5。
0 1
【解析】（1）变阻器与电流表串联后与电压表并联，如下所示：
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（2）闭合开关前，滑动变阻器的滑片应放在阻值最大处的b端；
（3）假设电源电压恒为U ，定值电阻的阻值为R ，如果电压表示数用U表示，电流表示数用I表示，根
0 1
据串联电路的规律及欧姆定律有：U+IR ＝U ﹣﹣﹣﹣﹣﹣①，则U与I的关系式为：
1 0
U＝U ﹣IR ；
0 1
（4）图象是一条直线，与U、I坐标轴分别交于3V和0.6A处，将（0，3V）代入①得：
电源电压U ＝3V；
0
将（0.6A，0）代入①得：
0+0.6A×R ＝3V，故R ＝5Ω。
1 1
4. 某兴趣小组在探究额定电压为2.5V的小灯泡的电阻随温度变化规律时，他们先进行了如下猜想：
猜想一：小灯泡的电阻可能随温度的升高而增大；
猜想二：小灯泡的电阻可能随温度的升高而减小；
猜想三：小灯泡 的电阻不随温度的变化而变化。接下来他们设计了如图所示的实验电路进行探究，他
们具体的探究过程为：
（1）完成电路连接，闭合开关前，滑动变阻器的滑片应移到最______（填“左”或“右”）端；
（2）闭合开关后，发现小灯泡不亮，电压表无示数，电流表有示数，移动滑动变阻器的滑片时，电流表的
示数发生变化，则故障原因可能是小灯泡______（填“断路”或“短路”）；
（3）故障排除后，进行实验并记录了前4组数据如下表所示，第5次实验的电流值如图所示，则电流大
小为______A；
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次数 1 2 3 4 5
电压（U/V） 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5
电流（I/A） 0.18 0.30 0.38 0.44
（4）根据上表记录的实验数据，在如图所示的坐标中绘出小灯泡的电流随电压变化的大致图像______。
通过图像分析可知，小灯泡的电阻随温度的升高而______（填“增大”“不变”或“减小”）。
.
【答案】 （1）左 （2）短路 （3）048
（4） 增大
【解析】（1）完成电路连接，闭合开关前，为了电路中各个元件的安全，滑动变阻器应滑到最大值，即滑
动变阻器的滑片应移到最左端。
(2)因为电流表有示数，说明电路是通路，但电压表无示数，说明电压表被短路，则故障原因可能是，小
灯泡短路。
电流表选小量程，分度值为0.02A，则电流大小为0.48A。
（4）根据上表记录的实验数据，在如图所示的坐标中绘出图表中的每个点，然后把每个点连成平滑的
线即可，如图通过图像分析可知，随灯泡电压U变大，灯丝电阻变大，可得到的结论是：灯丝的电阻随
温度升高而变大。
5. 小科开展了课外探究活动：串联电路中，滑动变阻器的电功率与其接入电路电阻的关系。
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【建立猜想】猜想1：滑动变阻器的电功率会随其接入电路电阻的增大而增大；
猜想2：滑动变阻器的电功率会随其接入电路电阻的增大而减小；
猜想3：滑动变阻器的电功率会随其接入电路电阻的增大先增大后减小。
【进行实验】将5欧的定值电阻 、“ ”的滑动变阻器R、电压恒为15伏的电源、数字电流表和
电压表、开关、若干导线按如图甲所示电路图连接。
（1）图甲中电压表测______ 两端的电压；
（2）实验中，将滑动变阻器滑片向______ 移动 填“左”或“右” ，电流表示数变小；
（3）实验中，R分别取0欧、1欧 欧接入电路，观察记录并处理数据，得到下表，请将表中缺失的数
据补充完整；
R阻值 欧0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
电流 安
电压 伏
电功率
瓦
【得出结论】根据实验数据，作出滑动变阻器的电功率随其接入电路电阻变化的曲线 如图乙
，小科得出结论：猜想3成立，且当 时，滑动变阻器的电功率最大。
【交流评价】
（4）小科只通过上述探究得出实验结论可靠吗？并说明理由______ 。
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【答案】滑动变阻器 右 不可靠，只通过一次实验不能探究得出可靠的实验结论，需要多次测量找普
遍规律。
【解析】 由图知电压表并联在滑动变阻器的两端，所以电压表测量滑动变阻器两端的电压；
由图知电压表并联在滑动变阻器的两端，当电流表的示数减小时，由 知在电压一定时电路的
电阻增大，所以将滑动变阻器滑片向右移动；
表格中第5次的功率值为：
；
只通过一次实验不能探究得出可靠的实验结论，需要多次测量找普遍规律。
6. 为了比较方便地测量出未知电阻的阻值，物理兴趣小组的同学设计了一个“电阻测量盒”：将一
R
个电源（电压不变）､一个阻值为 0的定值电阻､一个开关和一个电流表用导线连接起来装入一个盒内，
并引出两根导线到盒外，如图所示｡未使用时，盒内开关断开，电流表无示数｡使用时，将盒外的两根导
R I I
线分别与待测电阻 x的两端相连，读取开关闭合时电流表的示数 1､开关断开时电流表的示数 2，经
R
计算得知 x的阻｡
请你解答如下问题：
(1)在下图的虚线框内画出测量盒中符合上述设计要求的两种可能的电路图（ ）；
R
(2)在你所设计的电路中任选一种，推导出待测电阻 x的数学表达式______｡（请注明所选择的电路，
R
x表达式用已知量和测量量表示）
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【答案】 (1)
I I I
R 1 2 R R 2 R
(2) 第一种电路 ；第二种电路
x I 0 x I I 0
2 1 2
【解析】(1)第一种电路图设计，让待测电阻R 与定值电阻R 并联，开关控制R 所在支路，电流表测
x 0 0
干路电流，如下图所示。
R R R
第二种电路图设计，让待测电阻 x与定值电阻 0串联，开关与 0并联，电流表测整个电路的电流，
如下图所示
R R
(2)第一种电路，当开关断开时，电路中只有待测电阻 x接入电路， x两端的电压即为电源电压，即
U I R ①
2 x
R R
当开关闭合时，待测电阻 x与定值电阻 0并联，电流表测干路的电流，两电阻两端电压为电源电压，
即
U I R I I R ②
R 0 1 2 0
0
联立①②解得
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I I
R 1 2 R
x I 0
2
R R R I
第二种路，当开关断开时，待测电阻 x与定值电阻 0串联，通过电阻 x的电流为 2；此时电源电压
为
U I R R ③
2 x 0
R R
当开关闭合时，定值电阻 0被短路，电路中只有 x接入电路，则电源电压为
U I R ④
1 x
联立③④解得
I
R 2 R
x I I 0
1 2
7. 有两个阻值未知的定值电阻R、R（R约6Ω，R约500Ω）和一个电水壶，要求测出未知电阻的阻值
1 2 1 2
和电水壶的额定功率。
(1)图甲是测量R阻值的部分实物图，电源为两节干电池；
1
①用一根导线将电路连接完整（连线不得交叉）；
②闭合开关前，滑动变阻器的滑片P应滑到______（选填“A”或“B”）端；
③闭合开关，移动滑片P，发现电压表有示数，电流表无示数，故障可能是导线______（选填“a”“b”
或“c”）内部断路；
④排除故障后，闭合开关，移动滑片P，当电压表示数为1.2V时，电流表示数如图乙所示，则
R=______Ω；
1
(2)小明从图甲中的器材和电阻箱（符号 规格“0~9999Ω 5A”）、若干开关及导线中选择
器材，连成图丙所示的电路，测出了R的阻值请将所选元件符号填入虚线框内
2
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(3)小华利用家里的电子式电能表和秒表估测电水壶的额定功率。她只让电水壶正常工作，记下电能
表的指示灯闪烁n次所用时间为t，由于电能表常数被遮挡，她借助额定功率为P的电热水器，只让
1 1 0
电热水器正常工作，记下指示灯闪烁n次所用时间为t，则电水壶的额定功率为______。
2 2
【答案】 (1) B b 5
(2) (3)
nt
1 2 P
n t 0
2 1
【解析】(1)①滑动变阻器一上一下串联接入电路中，如图所示：
②闭合开关前，为了保护电路，滑动变阻器的滑片P应滑到阻值最大处，即B端。
③闭合开关，移动滑片P，电流表无示数，电路中可能出现断路，发现电压表有示数，说明电压表与电源
连通，可能是导线“b”内部断路。
④由图乙可知，电流表的量程是0~0.6A，分度值是0.02A，电流表的示数为0.24A，则
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U 1.2V
R= =5Ω
1 I 0.24A
(2)可以使用电压表、开关和电阻箱测量电阻R，如图所示：
2
闭合开关S 和S，电压表测量R两端的电压U，变阻器滑片的位置不变，闭合开关S 和S，电压表测量
1 2 x 1 2
R和R的总电压U，因串联电路中各处的电流相等，所以
2
U U U
x x
R R
2
U
R x R
2 U U
x
(3)电能表常数为N，电热水器的额定功率
n
2
P 0 = W 2 N n 2
t t Nt
2 2 2
n
N 2
t P
2 0
电水壶的额定功率为
n
1
n n
1 2
W N t P nt
P 1 2 0 1 2 P
t t t n t 0
1 1 1 2 1
8．归纳式探究——研究带电粒子在电场中的运动：
给两块等大、正对、靠近的平行金属板加上电压，两板之间就有了电场．带电离子在电场中受到力的作
用，速度的大小和方向都可能发生变化．
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（1）甲图中两板间电压为U，若一个质量为m，电荷量为q的负离子，在力的作用下由静止开始从负极
板向正极板运动，忽略重力的影响，到达正极板时的速度v与质量m、电荷量q和电压U的关系数据如
表一．则带电离子到达正极板时速度的平方v2=k ．
1
（2）在其他条件一定时，若第二次实验中的带电粒子以不同的速度沿着乙图中的两板中线方向入射到
电场中，带电离子就会发生偏转，离开电场时偏移距离y与入射初速度v的关系数据如表二．则偏移距
离y=k ．将数据的表格形式变成公式形式，运用了 法．
2
表一：
次数 m/kg q/C U/V v2/（m2•s﹣2）
1 2×10﹣30 1.6×10﹣19 1 1.6×1011
2 4×10﹣30 1.6×10﹣19 1 0.8×1011
3 4×10﹣30 3.2×10﹣19 1 1.6×1011
4 2×10﹣30 1.6×10﹣19 3 4.8×1011
表二：
v2/（m2•s﹣2） y/m
0.8×1011 3.6×10﹣2
1.6×1011 1.8×10﹣2
4.8×1011 0.6×10﹣2
7.2×1011 0.4×10﹣2
（3）将甲、乙两装置组合，如图丙所示．甲装置两板间电压为2V，质量为4×10﹣30 kg，带1.6×10﹣19C
电荷量的负粒子，自甲装置负极板由静止开始运动，则其最终离开乙装置时偏移距离y= m．
【答案】（1） ；（2） ；等价变换法；（3）2×10﹣48 m．
【解析】本题研究带电粒子在电场中的运动，考查控制变量法、等价变换的运用及数据的处理，关键是
从题中获取有效的信息，体现了与高中物理知识的衔接．
由表中数据知，粒到达正极板时的速度v与质量m、电荷量q和电压U的有关；确定与与其中一个因素
关系时要控制另外的两个因素不变，据此分析表中相关数据得出结论；等价信息变换法就是让我们把
有关知识的数据、形象、动作、符号、公式、文字叙述等各种信息自由地等价表示；根据题中条件先得出
得出甲装置负极板由静止开始运动，到达正极时的速度为v2，最终离开乙装置时偏移距离y．
（1）由表1中数据可知，到达正极板时的速度v与质量m、电荷量q和电压U有关系，根据控制变量法：
由1、2知，在电荷量和电压相同的情况下，速度的平方成质量大小成反比；
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由1、4知，在质量和电荷量相同的情况下，速度的平方成电压大小成正比；
由2、3知，在质量和电压相同的情况下，速度的平方成电荷量大小成正比；
故带电离子到达正极板时速度的平方v2=k ；
1
（2）由表2中数据可知，速度的平方是原来的几倍，偏转的距离是原来的几分之一，即偏转的距离与速
度的平方成反比，y=k× ，将数据表格形式变成公式形式，运用了等价变换法．
2
（3）带电离子到达正极板时速度的平方v2=k ﹣﹣﹣﹣①；上述两上个公式中若各量采用国际单位，
1
则比例系数为1，
即偏转的距离与速度的平方成反比，y=k× ﹣﹣﹣﹣②
2
由①式得：自甲装置负极板由静止开始运动，到达正极时的速度为
v2= = ﹣﹣﹣﹣③；
由②式知，其最终离开乙装置时偏移距离y= ﹣﹣﹣﹣②，将②代入③得：
其最终离开乙装置时偏移距离y= = =2×10﹣48 m．
9. 在探究影响导体电阻大小的因素时,小明作出了如下猜想:导体的电阻可能与(1)导体的长度有关、
(2)导体的横截面积有关、(3)导体的材料有关.实验室提供了4根电阻丝,其规格、材料如下表所示.
编号 材料 长度/m 横截面积/mm²
A 镍铬合金 0.5 0.5
B 镍铬合金 1.0 0.5
C 镍铬合金 0.5 1.0
D 锰铜合金 0.5 0.5
(1)按照图所示“探究影响导体电阻大小因素”的实验电路,在M、N之间分别接上不同的导体,则通过
观察 来比较导体电阻的大小,这种研究方法称为 ．
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(2)为了验证上述猜想(1),应该选用编号 两根电阻丝分别接入电路进行实验.
(3)分别将A和D两电阻丝接入图M、N两点间,电流表示数不相同,由此,初步得到的结论是:当长度和
横截面积相同时,导体电阻跟 有关.
(4)要进一步研究导体材料的导电性能,就需要测量导体的电阻,小明的实验方案和操作过程均正确,
两表的连接和示数如图所示.但通过观察发现电流表指针偏转过小,这样会导致实验误差 ,
解决这一问题的措施是 ．
(5)若实验中要继续探究温度对电阻的影响,则需要选择 根电阻丝,改变 进行探究,整
个过程用到的实验方法有 (写出一种).
【答案】（1）电流表示数；转换法；（2）AB；（3）材料；（4）偏大；换用小量程进行实验；
（5）同一；温度；控制变量法
【解析】
(1)在M、N之间分别接上不同的导体,则通过观察电流表示数来比较导体电阻的大小,这里用到了转换
法.
(2)要验证猜想a:导体的电阻可能与导体的长度有关,应控制导体材料与横截面积相同而长度不同,
由表中数据可以知道,应选编号为A、B的两根电阻丝进行实验.
(3)由表中数据可以知道,A、D两电阻丝的长度、横截面积相同而材料不同,将A和D两电阻丝接入图1
电路中M、N两点间,电流表示数不相同,由此可以知道:当长度和横截面积相同时,导体电阻跟材料有
关;
(4)由图2所示电流表可以知道,电流表指针偏转过小,电流表读数误差较大,会增大实验误差,使实验
误差偏大;电流表换用小量程,可以减小读数误差,从而减小实验误差.
(5)实验中要继续探究温度对电阻的影响必须使电阻丝的材料、长度和横截面积相同,则需要选择同一
根电阻丝,根据控制变量法可以知道要改变电阻丝的温度.
10.如图所示，在探究影响导体电阻大小因素的实验中，导线a、b、c粗细相同，b、d粗细不同； a、b、d
长度相同，根据实验回答下列问题。
(1)该实验是通过观察________的示数间接比较导线电阻的大小；此种研究方法是： 。
(2)电流表使用时选用小量程的原因是： 。
(3)如果实验时发现电流表有故障可以选用 来代替，粗略地比较电阻大小，从而来完成实验。
(4)选用导线a、b分别接入电路中，是为了探究电阻大小跟导体的________有关。
(5)选用导线b、c分别接入电路中，是为了探究电阻大小跟导体的________有关；其具体关系是：
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。
(6)选用导线________分别接入电路中，是为了探究电阻大小跟导体的横截面积有关。
(7)导体的电阻大小除了与上述因素有关外，还可能跟________有关；如果探究其中的具体关系，应该
采用 法来研究。
【答案】（1）电流表；转换法；（2）提高电流表测量的精度，使实验现象更为明显。（3）小灯泡；
（4）材料；（5）长度；导体的材料和横截面积相同的情况下，长度越长，电阻越大。（6）b、d；
（7）温度；控制变量法。
【解析】（1）接入电路不同的导体时，可通过观察灯泡的亮暗或观察电流表示数来比较导体电阻的大小；
把电流表的示数来间接反映电阻的大小属于转换法。
（2）为了使现象更为明显，提高电流的测量精度，可以采用小量程的接线柱，这样会电流表指针也更灵
敏。
（3）如果电流表不能使用，可以用小灯泡来代替，主要是利用小灯泡的明暗程度来粗略地反映电阻的
大小，但是灵敏度一般，不易观察。
（4）由图可知，导线a、b的粗细、长度均相同、材料不同，因此选用导线a、b分别接入电路中，是为了探
究电阻大小跟导体的材料有关。
（5）由图可知，导线b、c的粗细、材料均相同、长度不同，因此选用导线b、c分别接入电路中，是为了探
究电阻大小跟导体的长度有关；其他条件相同的情况下，电阻长度越长，电阻越大。
（6）由图可知，导线b、d的长度、材料均相同、粗细不同，因此选用导线b、d分别接入电路中，是为了探
究电阻大小跟导体的横截面积有关。
（7）影响导体电阻大小因素除了导体的材料、长度、横截面积外，还可能跟温度有关。若要探究其具体
关系，同样使用控制变量法，让材料、横截面积、长度相同，改变温度来具体研究。
11. 小明探究铅笔芯的电阻大小与长度的关系时，找来一支铅笔芯，测量其长度并用两枚金属回形针
夹住其两端进行实验。
（1）图甲是测铅笔芯电阻的电路，请用笔画线代替导线将其连接完整 。
①闭合开关，发现两电表均无示数，为排查故障他将电压表改接在变阻器两端，发现电压表有示数，则
电路故障可能是________｡
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②排除故障，移动滑片P，电流表示数为0.14A时，电压表示数如图乙，为_______V，测出的电阻为
_______Ω｡
（2）移动回形针，改变并测量铅笔芯接入电路的长度，实验时发现电流表损坏，他又设计了图丙电路测
量电阻。
①正确连好电路，闭合开关S，将开关S 先拨至b，移动滑动变阻器滑片P，使电压表示数为U。
1
②再将S 拨至a，调节电阻箱旋钮至图丁位置，观察到电压表示数略大于U，他把“×1”挡的旋钮又旋
1
了一格，发现电压表示数略小于U，此时他________（选填“应”或“不应”）再调节滑动变阻器，以
使电压表的示数恰好为U。
③推断铅笔芯接入电路的阻值________（填写范围）。
（3）小明由上述两次实验，得出铅笔芯电阻与长度的关系，请评价他在探究过程中的不足之处
∶______｡
【答案】 （1）如下图；；滑动变阻器断路；2.8V；20；（2）不应；14Ω~15Ω（3）实验次数太少，具有偶然性。
【解析】
(1)电源为2节干电池，电压小于3V，所以电压表量程应选0~3V的量程，电压表与铅笔芯并联，铅笔芯
串联接入电路。连接电路如图所示：
①闭合开关，电流表无示数说明电路断路，电压表接在铅笔芯两端无示数，而接在滑动变阻器两端有
示数，说明滑动变阻器断路。
②电压表的量程为0~3V，分度值为0.1V，所以图乙中电压表的示数为2.8V。由欧姆定律可知电阻为
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(1) ②应用等效法测电阻时，滑动变阻器的电阻应该保持不变，使S 接b时铅笔芯两端电压与S 接a
1 1
时电阻箱两端电压相等，即分压效果相等，电阻箱的电阻等于铅笔芯电阻。所以实验时不应该移动滑
动变阻器。图丙中电阻箱的阻值为15Ω，观察到电压表示数略大于U，他把“×1”挡的旋钮又旋了一格，
发现电压表示数略小于U，则由串联分压规律可知此时电阻箱阻值变小，即电阻箱的阻值调为14Ω，所
以铅笔芯接入电路的阻值为14Ω~15Ω。
(3)实验次数太少，具有偶然性。
12.某科技兴趣小组在实验室看到若干长方体金属导体。它们的材料相
同，外形都如图甲所示，他们想探究该种导体电阻与厚度及边长的关系。在老师的帮助下，
他们测量了部分导体厚度h、边长a和电阻R，并记录在表格中。（在测量电阻时，老师要
求导体都要按照图乙所示的方式通过导线接入电路；实验时环境温度保持不变。）根据以上
信息，请回答下面问题：
次数 厚度h/mm 边长a/mm 电阻R/×10﹣3Ω
1 1 5 1.6
2 1 10 1.6
3 1 15 1.6
4 1 20 1.6
5 2 10 0.8
6 4 10 0.4
7 5 10 0.32
（1）分析表格中的数据可得：该种导体电阻大小与边长a （选填“有关”或“无关”），与厚度
h成 （选填“正比”或“反比”）。
（2）从该种导体中，选取了厚度h之比为2：3、边长a之比为2：1的两个导体R、R，按图丙方式串联后
1 2
接在闭合电路中，设两端的电压为U，R 两端的电压为U，则U：U＝ 。
1 2 2 1 2
（3）现代集成电路技术需要电子元件微型化，且集成度越高，电子元件越需要微小。现某集成电路需要
一只阻值为1.6×10﹣3Ω的该种导体，小华从边长a为5mm、10mm、15mm、20mm的四个导体中选择了边
长为5mm的导体。与其它三个导体相比，请分析该导体工作时的优缺点： 。
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【答案】（1）无关；反比；（2）3：2；（3）优点：集成度高，电阻大小不变，所占空间小，缺点：容易烧坏。
【解析】(1)由表中1 ~ 4组数据可知,厚度h相同时,电阻R与边长a无关;由表中2、5、6组数据可知,厚
度变为原来的2倍,电阻变为原来的一半,厚度变为原来的4倍,电阻变为原来的 ,故厚度与电阻乘积为
定值,电阻与厚度成反比。
(2)R 与R 串联,由(1)知,电阻与边长无关,与厚度成反比,R·h=k(定值)。
1 2
∴R h=R h;∴R /R =h2/h1=3:2;串联电路中U/U =R /R =3:2
1 1 2 2 1 2 1 2 1 2
（3）由题意知,边长5 mm的导体比其余导体更微小,所以集成度高;相同阻值导体接入同一电路中产
生电热相同,但越小的导体越容易熔断。
13.（2023福建省） 学校“水培种植小屋”的蔬菜适宜生长的温度在10~30℃之间，项目
式学习小组利用热敏电阻和电阻箱设计温度报警电路，电阻箱是可以调节并显示阻值的
变阻器。
（1）利用图甲所示电路探究热敏电阻R阻值随环境温度t变化的规律；
t
①根据图甲，用笔画线表示导线，将图乙中的实物电路连接完整_________；
②连接电路的过程中，应将开关________，将电阻箱的阻值调至最大，起到__________的作用；
③将热敏电阻置于0℃的环境中，闭合S、断开S，记录电流表示数I，然后_________（描述开关状态），
1 2 0
调节电阻箱R 直至电流表示数为__________，此时R=R；
0 t 0
④将热敏电阻R置于不同温度的环境中，重复步骤③，测得的数据如下表：
t
温度t/℃ 0 10 20 30 40
阻值R/Ω 2800 1800 1200 800 600
t
分析数据可得：热敏电阻的阻值随温度的升高而________；
（2）根据上述探究结果，设计报警电路。
实验器材：电源（恒为12V）、热敏电阻R、电阻箱R（0~9999Ω）、数字电压表（U≥7.2V时报警）、数字电
t 0
流表（I≥6mA时报警）、开关一个、导线若干。
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设计要求：小屋温度t≥30℃或t≤10℃时都有一个电表报警。
①虚线框中的电路图是学习小组设计的报警电路，但它不能完全满足要求，请你根据设计要求将电路
图补画完整________；
②设计的电路中，电阻箱R 应调为_________Ω。当温度降低到10℃时电路报警，此时电流表的示数为
0
_________mA。
【答案】（1） 断开 保护电路 断开S、闭合S I 减小
1 2 0
（2） 1200 4
【解析】（1）①由图甲可知，R与R 并联，开关S 控制R，开关S 控制R，电流表测干路电流，电路连接
t 0 1 t 2 0
如下图所示
②]连接电路时，为了保护电路，应将开关断开，同时将电阻箱的阻值调至最大。
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③在实验过程中，当流过热敏电阻的电流等于流过电阻箱的电流时，由欧姆定律可得，此时热敏电阻
的阻值等于电阻箱的阻值，故可知此时应断开S、闭合S，调节电阻箱R 直至电流表示数为I，则此时
1 2 0 0
热敏电阻的阻值等于电阻箱的示数。
④由表中数据可知，热敏电阻的阻值随温度的升高而减小。
（2）①由图中可知，此时R与R 串联，当温度过高时，此时R的阻值减小，电路中电流增大，会触发报
t 0 t
警，但温度过低时不会触发报警，由串联电路电阻等比例分压可知，此时应将电压表并联在R两端进
t
行改进，电路连接如下图所示
②由题意可知，当温度降低到10℃时电路报警，此时R两端电压为U=7.2V，此时R的阻值为
t t t
R=1800Ω，由欧姆定律可得，此时电路中电流为
t
U 7.2V
I t 0.004A4mA
0 R 1800Ω
t
由串联电路的电压规律可得，此时电阻箱两端电压为
U=U-U=12V-7.2V=4.8V
0 t
故由欧姆定律可得，此时电阻箱的阻值为
U 4.8V
R 0 1200Ω
0 I 0.004A
0
14．如图是探究电流通过导体时产生热量的多少跟什么因素有关的实验装置。甲、乙是完全相同的密
闭容器，里面密封着等量的空气，U形管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化，闭合开关前，A、B
两U形管内液面相平。
（1）实验中，乙容器外部的电阻的作用是为了使左右容器内导体的 不相等；
（2）由于电流产生的热量不易直接测量，因此在实验中是通过观察U形管中液面高度的变化来显示甲、
乙容器内空气温度的变化，这里采用的物理研究方法是 ；
（3）通过对比观察， （选填“甲”或“乙”）容器中导体的电阻产生的热量较多。由此可知，在
电阻和通电时间相同时，电流越 ，导体产生的热量越多。
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【答案】（1）电流；（2）转换法；（3）甲；大
【解析】（1）乙容器外部的电阻的作用是为了使左右容器内导体的电流不相等，因为左右容器内两导体
的阻值相等，必须让两电阻的电流不同才能探究电流产生的热量与电流的关系。
（2）实验中是通过观察“U”形管中液面的高度差来显示甲、乙容器内空气温度的变化。像这种用能直
接观测的量来显示不容易直接观测的量的方法叫转换法；
（3）由图知，A管的液面高度差比B管的液面高度差大，说明甲容器中气体膨胀程度较大，温度上升得
较高，因此甲容器中电阻产生的热量较多；两个电阻的阻值相同，通电时间相同，但电流不同，通过甲
的电阻的电流大；
由此可得：在电阻相同、通电时间相同的情况下，电流越大，电流产生的热量越多。
15. 在“探究电流产生的热量与哪些因素有关”的实验中，实验电路如图1所示，其中R>R。
1 2
实验一：探究电流产生的热量与电阻大小的关系；
（1）请按照图1中的电路图将图2实物图连接完整；_______
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（2）实验电路按照图1中的电路图连接是为了控制通电时间相同和控制_______；电阻丝放出热量的
多少，通过_______来进行判断。
（3）为了便于比较两根电阻丝通过电流后产生热量的多少，a、b两瓶中要装入_______相等、初温相同
的同种液体。为了在较短时间内达到明显的实验效果，实验时选用煤油而不选水，是因为煤油的比热
容_______水的比热容（选填“大于”、“等于”或“小于”）；
实验二：探究电流产生的热量与电流大小的关系
（4）闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，使电路中的电流变成实验一中电流的2倍，且通电时间相同。
实验发现：用电阻丝R 加热的煤油，在实验一中温度升高Δt，在实验二中温度升高Δt′，则
1 1 1
Δt′_____2Δt（选填“大于”、“等于”或“小于”），该实验说明电流产生的热量与电流大小
1 1
______正比例关系（选填“成”或“不成”）。实验中，用电阻丝R 加热煤油重复以上实验步骤，也可
2
以得出相同的结论。
（5）如果在两烧瓶中分别装入质量相等的不同液体，并接入两根阻值_______的电阻丝（选填“相同”
或“不同”），就可用这个装置来探究两种不同液体的吸热性质。假设a烧瓶中液体的质量为m，瓶中
电阻丝的阻值为R，测出通过它的电流为I，通电一段时间t后，温度计的示数变化量为Δt，若不计热
量损失，则a液体的比热容为________（用所给出的物理量写出比热容的表达式）。
【答案】 （1）
（2）电流相等；温度计的示数变化（3）质量；小于
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（4）大于；不成（5）相同；
【解析】（1）变阻器一上一下串联接入电路中，如图所示：
（2）图1中，两个电阻丝串联，通过它们的电流相等，通电时间相等。
[3]根据转换法知，电阻丝放出热量的多少，是通过温度计的示数变化来进行判断的。
（3）为了便于比较两种电阻丝通过电流后产生热量的多少，甲乙两瓶中要装入质量相同、初温相同的
同种液体。
因煤油比水具有较小的比热容，故用煤油比用水更容易看出温度的变化。
（4）闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，使电路中的电流变成实验一中电流的2倍，且通电时间相同，
根据Q=I2Rt可知，电阻丝产生的热量是原来的4倍；所以用电阻丝R 加热的煤油，温度升高Δt′大
1 1
于2Δt ， 该实验说明电流产生的热量与电流不是正比例关系。
1
（5）在两烧瓶中分别装入质量相等的不同液体，并接入两根阻值相等的电阻丝，可以探究两种不同液
体的吸热性质。
电阻丝产生的热量Q=I2Rt，不计热量损失，液体吸收的热量Q =Q=cmΔt
吸
则c=
16．如图所示，物理实验小组探究“电流通过导体产生热量的多少与什么因素有关”的实验装置。两
个透明容器中封闭着等量的空气，且都有一段电阻丝。将透明容器与U形管相连，接入电路。
（1）组装之前，U形管内注入适量红墨水，U形管 （选填“属于”或“不属于”）连通器。
（2）图甲是探究在通电时间相同和 相同的情况下，导体产生的热量与 大小是否有关的
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装置。
（3）实验中通过观察 的变化反映密闭空气温度的变化，在研究许多物理问题时都会用到这种
方法，下列研究实例采用研究方法与此相同的是 。
A．探究电流与电压、电阻的关系B．用铁屑显示磁体周围磁场分布 C．研究光的传播时，引入“光
线”D．扩散现象表明分子在不停地做无规则运动
（4）由图乙所示，电流表的示数为 A，在这种情况下，右侧容器中定值电阻在10s内产生的热量
是 J。
（5）某实验小组发现通电一段时间后，其中一个U形管中的液面高度几乎不变，发生此现象的原因可
能是 。
【答案】（1）不属于；（2）电流；电阻；
（3）U形管液面高度差；BD；（4）2；200；
（5）透明容器密闭性不好（透明容器漏气、对应电阻丝短路）
【解析】（1）由图知，U形管内注入适量红墨水，虽然下端相连通，但上端是密封的，所以不属于连通器；
（2）由图知，阻值不同的电热丝串联在两个密闭容器中，通过的电流和通电时间都相同，所以探究的是
电流产生热量与电阻的关系；
（3）电流通过导体产生热量的多少不能直接观察，但空气温度的变化可以通过液面高度差的变化来反
映。采用的是转换法；
A、探究电流与电压、电阻的关系，采用的是控制变量法；
B、用铁屑显示磁体周围磁场分布，采用的是转换法；
C、研究光的传播时，引入“光线”，采用的是模型法；
D、扩散现象表明分子在不停地做无规则运动，采用的是转换法。故选BD；
（4）由图知，电流表选择的是～3A量程，对应的分度值是0.1A，电流表示数为2A；
右侧容器中定值电阻在10s内产生的热量是Q＝I2Rt＝（2A）2×5Ω×10s＝200J；
（5）由Q＝I2Rt可知，电阻丝R 和R 在相同时间内产生的热量不同，则U形玻璃管中应该出现液面高度
1 2
差；而其中一个U形玻璃管中液面高度几乎不变，说明与此相连的空气盒有可能漏气，也可能是对应
的容器内的电热丝短路。
17. 已知电流通过导体产生的热量跟电流、电阻和通电时间有关．在探究“电流通过导体产生的热量
跟电流的关系”时，可供选择的器材有：8V稳压电源一个；20Ω和50Ω的滑动变阻器各一个；停表和
开关各一个；塑料盒与U形管相连的实验装置一个，盒内密封着空气，盒内电阻丝的阻值为20Ω；导线
若干．
（1）该实验选用 Ω的滑动变阻器更好．
（2）连接好的实验图如图所示．每次实验（即获得一组数据）后，都要断开开关，打开盒盖上的通气孔，
U形管内两液面迅速回到原位，等片刻后，关闭通气孔，再进行下一次实验．请画出实验用的表格，表中
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要有必要的信息．
（3）某同学对实验方案进行了重新设计：第一次实验记录高度差后，立即移动滑片增大电流做第二次
实验，……．每次实验加热时间相同，记录的U形管内两液面高度差依次为Δh、Δh……．在处理数据
1 2
时，该同学想用Δh来间接反映第二次实验电流通过导体产生的热量，他这样处理数据是否正确？
2
．理由是 ．
【答案】（1）50 （2）记录的实验数据如下表
（3）不正确 Δh间接反映了第一次和第二次实验电流通过导体产生的热量的和．不是第二次实验
2
电流通过导体产生的热量．
【解析】（1）盒内电阻丝的阻值为20Ω为定值电阻，选滑动变阻器的电阻要大得好，因为这样通过改变
滑动变阻器电阻，电路电流能有效控制，不会太大，保护电源。
（2）所画表格要体现每次实验电阻丝电阻为20Ω为定值电阻。时间一定。要体现U形管液面高度差，
电流大小，热量。
（3）该同学想用Δh来间接反映第二次实验电流通过导体产生的热量实错误的。因为Δh间接反映了
2 2
第一次和第二次实验电流通过导体产生的热量的和．不是第二次实验电流通过导体产生的热量．该同
学在设计方案就是错误的。
18．在“探究电流产生的热量与哪些因素有关”的实验中，提供了如图的实验器材，其中R＞R
1 2
实验一：探究电流产生的热量与电阻的关系
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（1）请按照图中的电路图将对应实物图连接完整；
（2）电路中电阻丝的连接方式是为了控制 ；电阻丝放出热量的多少，通过 来进行判断；
（3）闭合开关，经过一定时间，用电阻丝R 加热的煤油温度升高了△t，用电阻丝R 加热的煤油温度升
1 1 2
高了△t，那么△t △t（选填“大于”，“等于”或“小于“）。
2 1 2
实验二：探究电流产生的热量与电流的关系
（4）闭合开关，移动滑动变阻器的滑动触头，使电路中的电流变成实验一中电流的2倍，且通电时间相
同。实验发现：用电阻丝R（或R）加热的煤油，温度升高量△t’（或△t’） 2△t（或2△t）
1 2 1 2 1 2
（选填“大于”，“等于”或“小于”），该实验说明电流产生的热量与电流 正比例关系。
（5）你认为做这个实验产生误差的主要原因是 。
【答案】（1）如上图所示；（2）电流相等；温度计的示数变化；（3）大于；（4）大于；不成；（5）实验过程中
电阻丝产生的热量不能被液体全部吸收
【解析】（1）根据左图，将两电阻丝串联，变阻器左下接线柱连入电路中，如下图所示：
（2）电路中电阻丝的连接方式是为了控制电流相等；根据转换法，电阻丝放出热量的多少，是通过温度
计的示数变化来进行判断的；
（3）闭合开关，因电流和通电时间相同，R＞R，根据Q＝I2Rt可知，经过一定时间，R 产生的热量多，
1 2 1
根据△t＝ 可知△t 大于△t；
1 2
实验二：探究电流产生的热量与电流的关系
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（4）闭合开关，移动滑动变阻器的滑动触头，使电路中的电流变成实验一中电流的2倍，且通电时间相
同，根据Q＝I2Rt可知，电阻丝产生的热量是原来的4倍；
根据△t＝ 可知，用电阻丝R（或R）加热的煤油，温度升高量△t’（或△t’） 大于2△t（或
1 2 1 2 1
2△t），该实验说明电流产生的热量与电流不成正比例关系。
2
（5）这个实验产生误差的主要原因是：实验过程中电阻丝产生的热量不能被液体全部吸收。
L L
19.（ 2023广西）实验小组在实验时，不慎将灯泡 的玻璃外壳碰碎。他们惊奇地发现 几乎不发光，
2 2
L L L
与其串联的灯泡 不仅没有熄灭，反而更亮。开关断开后的电路如图甲， 和 都标有“2.5V
1 1 2
L
0.3A”字样。针对上述现象，探究下列问题：玻璃破碎后， 的灯丝电阻发生了什么变化？玻璃外壳
2
究竟起什么作用？
L
（1）玻璃外壳破碎前 的电压和电流分别为1.20V和0.20A；玻璃外壳破碎后，两端的电压变为
2
L
0.40V，通过的电流变为如图乙所示，则电流为______A。初步分析可知：玻璃破碎后， 电阻______
2
（选填“变大”或“变小”）；
L L L
（2）为进一步探究玻璃外壳破碎后 电阻变化特点，对 、 的电流和电压进行测量，实验数据记
2 1 2
L L
录如下表。分析发现， 的电阻______（选填“大于”或“小于”）玻璃外壳破碎后 的电阻；
1 2
灯泡 实验次序 1 2 3 4 5 6
L、L 电流Ⅰ/A 0.16 0.18 0.20 0.22 0.24 0.26
1 2
L 电压U/V 0.78 1.00 1.20 1.50 1.80 2.10
1 1
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L 电压U/V 0.20 0.23 0.30 0.41 0.52 0.80
2 2
L L L
（3）实验中，对着 吹气，发现 两端电压突然变小、电流突然变大，说明吹气加快 灯丝表面空气
2 2 2
流速，加快其散热速度，从而使灯丝电阻变小。由此推断，灯丝的电阻大小与______关，玻璃外壳可能
起到______的作用；
（4）细心的同学在实验过程中发现，灯丝呈螺旋状，于是提出新的问题：为什么将灯丝设计成螺旋状？
你认为这样设计的目的是①______②______。
【答案】 （1） 0.22 变小 （2）大于 （3）温度有 减少
（4） 减少散热，提高灯丝温度 增加灯丝的长度，增大电阻
【解析】（1）由图乙可知，电流表量程 为0～0.6A，分度值为0.02A，读数为0.22A。
玻璃破碎前，L 的电阻为
2
U 1.2V
R 2 =6Ω
2 I 0.20A
2
玻璃破碎后，L 的电阻为
2
U 0.4V
R 2 =1.82Ω
2 I 0.22A
2
L
分析可知，玻璃破碎后， 2电阻变小。
U
（2）分析表格中数据可知：L、L 串联，电流相等，L 两端的电压大于L 两端的电压，根据公式R
1 2 1 2 I
可知，L 的电阻大于玻璃外壳破碎后L 的电阻。
1 2
（3）吹气加快了L 灯丝表面空气流速，加快其散热速度，降低了灯丝的温度，从而使灯丝电阻变小，由
2
此推断，灯丝的电阻大小与温度有关，玻璃外壳可能起到减少散热、提高灯丝温度的作用。
（4）通过步骤（3）的分析可知，减少灯丝的散热，可以防止灯丝的温度快速降低造成的灯丝电阻迅速减
小。灯丝呈螺旋状，减少了与空气的接触面积，可以减少灯丝的散热，防止灯丝温度降低，电阻变小；同
时增加了灯丝的长度，增大电阻，更好的发光。
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30
