初中物理人教版九年级上学期17.1 电流与电压和电阻的关系
一、单选题
1.(2019九上·保定期末)在“探究电流与电阻的关系”的实验中,下列说法不正确的是( )
A.实验中采用的主要科学研究方法是“控制变量法”
B.滑动变阻器的作用是在多次测量过程中,保持这段导体两端电压值不变
C.换用不同的定值电阻得到多组数据,是为了“避免造成规律的偶然性”
D.经过测量得出的结论是“电压相等时,这段导体的电阻与通过的电流成反比
2.(2019九上·深圳期末)如图,小翔在做“探究电流与电阻的关系”实验时,他先在电路的a、b间接入10 电阻,移动变阻器的滑片,读出电压表与电流表的示数;记录数据后,改用15 电阻替换10 电阻,闭合开关,接下来他的实验操作应该是( )
A.观察电压表,向右移动滑片,读取电流数据
B.观察电流表,向右移动滑片,读取电压数据
C.观察电压表,向左移动滑片,读取电流数据
D.观察电流表,向左移动滑片,读取电压数据
3.张华同学在“探究通过导体的电流与其两端电压的关系”时,将记录的实验数据通过整理作出了如图所示的图象,根据图象,下列说法不正确的是( )
A.当在导体乙的两端加上1 V的电压时,通过导体乙的电流为0.1 A
B.将甲、乙两导体并联后接到电压为3 V的电源上时,干路中的电流为0.9 A
C.通过导体甲的电流与其两端的电压成正比
D.导体甲的电阻大于导体乙的电阻
4.(2018九上·深圳期中)能正确描述电阻一定时,电流随电压变化的图象是( )
A. B.
C. D.
5.(2019九上·龙山期末)某同学在探究“电流跟电压、电阻的关系”时,根据收集到的数据画出了如图所示的一个图像,下列结论与图像相符的是( )
A.电阻一定时,电流随着电压的增大而增大
B.电阻一定时,电压随着电流的增大而增大
C.电压一定时,电流随着电阻的增大而减小
D.电压一定时,电阻随着电流的增大而减小
6.(2019九上·简阳月考)如图所示是研究电流与电压、电阻的关系的电路图,实验分“保持电阻不变”和“保持电压不变”两步进行。在“保持电阻不变”这一步实验时应 ( )
A.保持R2滑片的位置不动
B.保持R2两端的电压不变
C.保持R1不变,调节R2滑片到不同的适当位置
D.保持电路中电流不变
二、填空题
7.小明同学在探究“电流和电阻的关系”实验中,当定值电阻R由5Ω换成10Ω后,为了使 的示数保持不变,他应将滑动变阻器的阻值 .(填“变大”、“变小”、“保持不变”)
8.(2018九上·朝阳期中)某同学在做“导体中的电流跟电阻的关系”的实验时,记录了一组实验数据如表2.重复实验,发现规律与前几组相同,分析表2中数据,可以得到的结论是当 一定时,电流和电阻的关系式是; .
9.如图为“欧姆定律”一节中“研究电流与电阻关系”的实验电路图。为了达到研究目的,实验过程中必须保持 不变。当开关s闭合后,电压表的示数是3伏,电流表的示数是0.3安,现在将10欧姆的电阻换成5欧姆的电阻接入电路来进行研究,则下一步应进行的操作是: 。
三、实验探究题
10.(2019九上·淅川期末)在“探究电流与电压的关系”的实验中,
(1)通过实验记录电流表、电压表的示数如下表所示:
R=10Ω
实验序号 1 2 3 4 5 6
电压U/V 2.0 2.2 2.4 2.6 2.8 3.0
电流I/A 0.20 0.22 0.24 0.26 1.40 0.30
对表中数据进行分析,你认为错误的数据是实验序号 ,排除错误数据,可归纳得出的结论是 。
(2)如果想用此电路继续探究“电流与电阻的关系”,每次更换电阻后,可以通过调节 ,使电阻两端的电压不变。实验得出的结论是 。
11.(2019九上·长春期末)图甲是某同学探究“导体中电流与电阻的关系”的实验电路图。电源电压为 4.5V,实验中R的阻值分别为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω,图乙是他根据实验数据描绘出的I﹣R关系图象。
(1)由图象可知:当电压一定时,电流与电阻成 (选填“正比”或“反比”)。
(2)他每次控制电阻的两端电压为 V不变。
(3)测量的五组实验数据中,滑动变阻器的最大电功率为 W。
12.(2019·兴化模拟)在探究“电流与电阻关系”的实验中,设计的实物电路如图所示。
实验序号 电阻/Ω 电流/A
1 5 0.40
2 10 0.20
3 20 0.10
(1)用笔面线代替导线,将实物连接完整(要求:①滑片向右移动,电流表示数变小:②连线不允许交叉)。
(2)某同学连好最后一根导线发现两表均有示数,造成这一现象的原因是: 。
(3)实验时,首先接入的是5Ω电阻,当滑片移动到位置M时,电流表示数为0.4A;接下应首先 ,然后将5Ω的电阻换为10Ω的电阻,并将滑片移至阻值最大的地方,闭合开关,移动滑片,使电压表示数为 V时,记下电流表示数,此时滑片的位置在M点的 (选填"左"或"右")侧。
(4)换用其它电阻进行多次实验,得到多组数据如上表,通过分析数据,能得到的实验结论是 。
四、真题演练题
13.(2019·宜昌)用如图所示电路研究电流跟电压的关系。为了改变定值电阻R两端电压,设计了三种方案。
甲:多节干电池串联接入MN;
乙:电池与滑动变阻器串联接入MN;
丙:电池先后与不同定值电阻R′串联接入MN。
可行的方案是( )
A.仅有甲 B.仅有乙
C.仅有甲、乙两种 D.甲、乙、丙都可行
14.(2019·吉林)在探究电流与电压和电阻的关系实验中,电路图如图所示,电源电压为4.5V保持不变,三个定值电阻分别为Rx、10Ω、20Ω(忽略温度对电阻的影响)。
(1)在开关闭合前,滑动变阻器的滑片应放在 端;
(2)将电阻Rx连入电路,调节滑片位置进行三次实验,数据如上表所示,分析数据可得出结论:在电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成 ;
实验次数 1 2 3
电压U/V 1.0 2.0 3.0
电流I/A 0.2 0.4 0.6
(3)做完第三次实验后,保持滑片位置不变,断开开关,将电阻Rx换成10Ω的电阻,再闭合开关,此时电压表的示数 3V,调节滑片位置,使电压表的示数仍为3V,读出电流表的示数,此时滑动变阻器接入电路的阻值为R1;
(4)再断开开关,将10Ω的电阻换成20Ω的电阻,闭合开关,调节滑片位置,使电压表的示数仍为3V,读出电流表的示数,此时滑动变阻器接入电路的阻值为R2,则R1 R2。
15.(2019·随州)利用如图所示的器材探究:流经小灯泡的电流I与小灯泡两端电压U之间对应关系规律(小灯泡的额定电压为2.5V,阻值在5Ω至10Ω之间)。
(1)请你用笔画线代替导线,将实物电路连接完整;
(2)将该实物图对应的电路图画在虚线框内;
(3)实验中记录了流过该小灯泡的电流与灯泡两端电压(包括略高于额定电压)对应数据(见下表)
实验次数 1 2 3 4 5
U/V 1.0 1.6 2.0 2.4 2.8
I/A 0.20 0.25 0.27 0.28 0.29
请在给定的U﹣I坐标系中描画出该5组数据对应的坐标点并根据这些点的分布特点画出这个小灯泡的U﹣I图线 。形成这种图线特征的原因是 。
16.(2019·龙东)某学习小组在“探究通电导体中电流与电阻的关系”的实验中,小明连接了如图甲所示的电路(电源电压保持4.5V不变)。
(1)用笔画线代替导线将图甲实物电路连接完整(要求:滑动变阻器的滑片P向左移动,电路中电流变大,导线不得交叉)。
(2)连接好电路,闭合开关,发现电压表示数接近于电源电压,电流表几乎无示数,则故障为定值电阻R (填“短路”或“断路”)
(3)图乙是小组根据测得的实验数据绘制的电流I随电阻R变化的图象,由图象可知R两端的电压为 V;当R的电阻由5Ω更换为10Ω时,闭合开关后,为使R两端的电压 (填“改变”或“不变”),滑动变阻器的滑片应向 (填““左”或“右”)端滑动;若实验中R的阻值分别是5Ω、10Ω、15Ω,则滑动变阻器的阻值至少是 Ω。
答案解析部分
1.【答案】D
【知识点】探究电流与电压、电阻的关系实验
【解析】【解答】解:AB、探究电流与电阻的关系”的实验中,要控制电阻的电压不变,采用的主要科学研究方法是“控制变量法”,A不符合题意;
滑动变阻器的作用是在多次测量过程中的作用是保持这段导体两端电压值不变,B不符合题意;
C、为得出普遍性的结论,要多次测量,故换用不同的定值电阻得到多组数据,是为了“避免造成规律的偶然性”,C不符合题意;
D、经过测量得出的结论是“电压相等时,这段导体的电流与电阻成反比”,D错误,符合题意。
故答案为:D
【分析】研究电流与电压、电阻的变化关系,涉及到控制变量法(电流与电压的变化关系时,应控制电阻大小不变;研究电流与电阻的变化关系时,应控制电压大小不变)的运用及滑动变阻在不同实验中的不同作用(a。保护电路;b.控制定值电阻两端的电压或电流大小)和分析数据归纳结论的能力.
多次测量的目的(一个是测量性实验,实验中多次测量的目的是取平均值减小误差;一个是探究性实验,实验中多次测量的目的是找到普遍成立的规律).
2.【答案】A
【知识点】探究电流与电压、电阻的关系实验
【解析】【解答】在电路的a、b之间改用15Ω电阻替换10Ω电阻后,根据串联电路的分压关系可知,a、b之间的电压变大,研究电流与电阻的关系时需要保持a、b之间的电压不变,应该向右移动滑片,增大滑动变阻器接入电路的电阻,减小电压表的示数,使电压表的示数保持不变,并读取此时电流表的示数。
故答案为A。
【分析】探究电流与电阻的关系实验中,需要保持电压不变,当电阻改变时,电阻两端的电压值也会改变,需要根据分压关系,移动滑片保持电压不变,同时读取电路中的电流值。
3.【答案】D
【知识点】探究电流与电压、电阻的关系实验
【解析】【解答】A.根据图像,当乙的电压为1V,电流为0.1A,A不符合题意;
B.当甲乙并联电压为3V时,甲的电流为0.6A,乙的电流为0.3A,干路电流为0.6A+0.3A=0.9A,B不符合题意;
C.根据甲的图像是过原点的直线,说明电压和电流成正比,C不符合题意;
D.在图像中,导体甲乙电流相等时,甲的电压小,甲的电阻小,D符合题意。
故答案为:D.
【分析】结合电流和电压的关系图像,分析不同的电流对应的电压,结合电压和电流的大小分析电阻的大小关系。
4.【答案】A
【知识点】探究电流与电压、电阻的关系实验
【解析】【解答】由欧姆定律知道,当电阻一定时,电流与电压成正比。A中图象反应的是电流与电压成正比,A符合题意;B中图象反应的是电流随电压增大而减小,B不符合题意;C中图象中当导体两端电压为0时,电流不为0,C不符合题意;D中图象反应的电流与电压成反比,D不符合题意,
故答案为:A。
【分析】当电阻一定时,电流和电压成正比。
5.【答案】C
【知识点】探究电流与电压、电阻的关系实验
【解析】【解答】由图象可知探究的问题是电压一定时电流和电阻的关系;并且该图象是一个反比例函数图象,即电流与电阻成反比。
故答案为:C。
【分析】分析图象的纵轴和横轴所表示的物理量可知研究的问题;由图象还可以得到是一个反比例函数图象。
6.【答案】C
【知识点】探究电流与电压、电阻的关系实验
【解析】【解答】研究电流跟电压的关系时,保持电阻不变,通过滑动滑动变阻器的滑片,改变定值定值的电压和电流,讨论电流跟电压的关系.C对。
故答案为:C
【分析】此题涉及到控制变量法(电流与电压的变化关系时,应控制电阻大小不变;研究电流与电阻的变化关系时,应控制电压大小不变)的运用.
7.【答案】电压表的示数;变大
【知识点】探究电流与电压、电阻的关系实验
【解析】【解答】要探究电流与电阻的关系,需保持电阻两端的电压不变;当定值电阻R由5Ω换成10Ω后,电阻两端的电压会变大,为了使电压表的示数不变,应增大变阻器的阻值。
故答案为:电压表的示数;变大。
【分析】在探究电流和电阻关系时,要保持电压不变,当电阻变大时,滑动变阻器的电阻也要变大.
8.【答案】
【知识点】探究电流与电压、电阻的关系实验
【解析】【解答】由表格数据可知,电压值:U IR ,所以,电流跟电阻的关系是I 。
【分析】在探究“导体中的电流跟电阻的关系”的实验时,应控制电压不边.
9.【答案】R0两端电压;向a端调节滑片,使R0两端电压为3V保持不变
【知识点】探究电流与电压、电阻的关系实验
【解析】【解答】在探究电流和电阻关系时,必须保证定值电阻两端的电压不变,当电阻处的阻值减小时,电压表示数减小,若保持电压不变,必须减小滑动变阻器的阻值,所以滑片向左移动,使电压表示数不变。
故答案为:R0两端的电压;向a端调节滑片,使R0两端电压为3V保持不变。
【分析】在探究电流和电阻的关系时,必须保持定值电阻两端的电压不变,可以通过调节滑片的位置实现。
10.【答案】(1)5;导体电阻一定,导体中的电流与其两端电压成正比
(2)滑动变阻器的滑片;导体电压一定,导体中的电流与其电阻成反比
【知识点】探究电流与电压、电阻的关系实验
【解析】【解答】解:(1)由表中数据知,除第5组数据处,各组的电压与电流之比: = =﹣﹣﹣﹣ =10Ω﹣﹣﹣﹣①,
故错误的数据是实验序号5,排除错误数据,由①,可归纳得出的结论是:导体电阻一定,导体中的电流与其两端电压成正比;(2)如果想用此电路继续探究“电流与电阻的关系”,要控制电阻的电压不变,每次更换电阻后,可以通过调节滑动变阻器的滑,使电阻两端的电压不变。实验得出的结论是:导体电压一定,导体中的电流与其电阻成反比。
故答案为:(1)5;导体电阻一定,导体中的电流与其两端电压成正比;(2)滑动变阻器的滑片;导体电压一定,导体中的电流与其电阻成反比。
【分析】(1)由表中数据知,各组的电压与电流之比为一定值分析,据此分析解答.
(2)探究“电流与电阻的关系”,要控制电阻的电压不变;导体电压一定,导体中的电流与其电阻成反比.
11.【答案】(1)反比
(2)2.5
(3)1
【知识点】探究电流与电压、电阻的关系实验
【解析】【解答】(1)根据图像,乙图是反比例图像,说明电压一定时,电流和电阻成反比;(2)根据坐标图像的电流和电阻计算电阻两端的电压为;(3)由于定值电阻处的分压不变,所以滑动变阻器的分压为4.5V-2.5V=2V,电路中最大的电流为0.5A,最大电功率为
【分析】(1)根据欧姆定律,在电压一定时,电流和电阻成反比;
(2)根据电路中的电流和电阻的乘积计算电压大小;
(3)根据分压和最大电流的乘积计算电功率。
12.【答案】(1)解:如图所示:
(2)连接电路时,开关未断开
(3)断开开关;2;右
(4)电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成反比
【知识点】探究电流与电压、电阻的关系实验
【解析】【解答】(1)探究电流和电阻关系时,电压表和定值电阻并联,滑动变阻器向右移动时电阻减小,要接左下接线柱,如图 ;(2)连接最后导线电表有示数,说明开关未断开;(3)当更换电阻时,先断开开关,并保持电压不变,为,此时滑动变阻器的电阻比之前偏大,在原来的右侧;(4)探究的规律是:电压一定时,通过导体的电流和导体的电阻成反比。
【分析】(1)探究电流和电阻规律时,电压表和电阻并联,滑动变阻器和电阻串联;
(2)连接电路时,开关要断开;
(3)更换电阻时,断开开关,保持电压表示数不变;
(4)电压一定时,通过导体的电流和导体的电阻成反比。
13.【答案】D
【知识点】探究电流与电压、电阻的关系实验
【解析】【解答】解:研究电流跟电压的关系时,应控制电阻的阻值不变,改变电阻两端的电压,则
甲:多节干电池串联接入MN时,改变干电池串联的节数时电源的电压发生变化,R两端的电压发生变化,方法可行;
乙:电池与滑动变阻器串联接入MN时,移动滑动变阻器滑片P改变接入电路中的电阻,从而改变电路中的电流和R两端的电压,方法可行;
丙:电池先后与不同定值电阻R′串联接入MN,定值电阻R′的阻值不同,分得的电压不同,定值电阻R两端的电压不同,方法可行;
综上可知,甲、乙、丙三种方案均可行。
故答案为:D
【分析】研究电流跟电压的关系时应采用控制变量法,即控制电阻的阻值不变,改变电阻两端的电压测出通过的电流.
14.【答案】(1)A
(2)正比
(3)小于
(4)<
【知识点】探究电流与电压、电阻的关系实验
【解析】【解答】(1)因为滑片在A端时变阻器的阻值最大,所以在开关闭合前,滑动变阻器的滑片应放在A端;
(2)将每组对应的电压与电流作比,比值都为5,那么得到结论:在电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比;
(3)保持滑片位置不变,那么变阻器的阻值不变;将电阻Rx由20Ω换成10Ω时,由于阻值变小,所以电压表的示数会变小,即小于3V。
(4)将10Ω的电阻换成20Ω的电阻后,定值电阻Rx的阻值变大,根据串联电路的分压规律可知,这时它两端的电压肯定大于3V。电压表的示数要再次变成3V,它的示数就要减小;根据U总=Ux+U变可知,滑动变阻器两端的电压就要增大,根据串联电路的分压规律可知,变阻器的阻值要变大,即R2>R1,那么R1故答案为:(1)A;(2)正比;(3)小于;(4)<
【分析】(1)在闭合开关前,滑动变阻器的阻值要调到最大,防止电流过大,导致用电器烧毁;
(2)如果两个量的比值相同,那么它们成正比例关系;如果两个量的乘积相同,那么它们成反比例关系;
(3)在串联电路中,电压的分配与电阻成正比,即电阻越大,分的电压越大。
(4)将10Ω的电阻换成20Ω的电阻后,首先根据串联电路的分压规律判断出这时Rx两端电压比3V变大了还是变小了,然后判断要保持电压表的示数3V不变,电压表的示数应该增大还是减小;根据U总=Ux+U变可知,滑动变阻器的电压变化方向与电压表示数的变化方向相反,接下来根据串联电路的分压规律判断变阻器电阻的变化的大小变化即可。
15.【答案】(1)解:如图所示
(2)解:如图所示
(3);灯的电阻随温度的变化而变化
【知识点】探究电流与电压、电阻的关系实验
【解析】【解答】解:(1)由表中数据,电流表选用小量程与灯串联,电压表选用小量程与灯并联,变阻器按一上一下接入电路中,如下图1左所示;(2)根据实物图画出电路图,如下图1右所示;
;
(3)根据表中数据,在坐标系中找出对应的点,用平滑的曲线连接起来,如下图2所示:
灯的U﹣I图象为一曲线,原因是灯的电阻随温度的变化而变化。
故答案为:(1)如图1左所示;(2)如图1右所示;(3)灯的电阻随温度的变化而变化。
【分析】(1)结合表格数据,确定电表的量程,变阻器按一上一下接入电路中,据此连接实物图即可.
(2)根据实物图,利用电流流向法画出电路图.
(3)利用描点法作图,注意灯的电阻随温度的变化而变化.
16.【答案】(1)解:如下所示:
(2)断路
(3)3;不变;右;7.5
【知识点】探究电流与电压、电阻的关系实验
【解析】【解答】解:(1)滑动变阻器的滑片P向左移动,电路中电流变大,即电阻变小,故变阻器左下接线柱连入电路中与电阻串联,如下所示:
;(2)若定值电阻短路,电压表示数为0,电流表有示数,不符合题意;若定值电阻R断路,电流表示数为0,电压表串联在电路中测电源电压,有示数,符合题意,故闭合开关,发现电压表示数接近于电源电压,电流表几乎无示数,则故障为定值电阻R断路;(3)图乙是小组根据测得的实验数据绘制的电流I随电阻R变化的图象,由图象可知R两端的电压为:
U=IR=0.6A×5Ω=3V;探究电流与电阻的实验中应控制电压不变,应保持电阻两端的电压不变,根据串联电路电压的规律可知应增大滑动变阻器分得的电压,由分压原理,应增大滑动变阻器连入电路中的电阻,所以滑片应右端移动,使电压表的示数为3V。电压表控制的电压为3V,根据串联电路电压的规律,变阻器分得的电压:
U滑=4.5V﹣3V=1.5V,变阻器分得的电压为电压表示数的0.5倍,根据分压原理,当接入15Ω电阻时,变阻器连入电路中的电阻为:R滑=0.5×15Ω=7.5Ω,故为了完成整个实验,应该选取最大阻值至少7.5Ω的滑动变阻器。
故答案为:(1)如上所示;(2)断路;(3)3;不变;右;7.5。
【分析】(1)滑动变阻器的滑片P向左移动,电路中电流变大,即电阻变小,由此确定滑动变阻器的接线方法.
(2)电压表示数接近于电源电压,电流表几乎无示数,则电压表可能串联在电路中.
(3)由图乙求出电流与电阻之积;根据控制变量法,研究电流与电阻的关系时,需控制定值电阻的电压不变,当换上大电阻时,根据分压原理确定电压表示数的变化,由串联电路电压的规律结合分压原理确定滑片移动的方向;探究电流与电阻的关系,应保持电阻两端的电压不变;根据串联电路电压的规律求出变阻器分得的电压,根据分压原理,求出当接入15Ω电阻时变阻器连入电路中的电阻.
1 / 1初中物理人教版九年级上学期17.1 电流与电压和电阻的关系
一、单选题
1.(2019九上·保定期末)在“探究电流与电阻的关系”的实验中,下列说法不正确的是( )
A.实验中采用的主要科学研究方法是“控制变量法”
B.滑动变阻器的作用是在多次测量过程中,保持这段导体两端电压值不变
C.换用不同的定值电阻得到多组数据,是为了“避免造成规律的偶然性”
D.经过测量得出的结论是“电压相等时,这段导体的电阻与通过的电流成反比
【答案】D
【知识点】探究电流与电压、电阻的关系实验
【解析】【解答】解:AB、探究电流与电阻的关系”的实验中,要控制电阻的电压不变,采用的主要科学研究方法是“控制变量法”,A不符合题意;
滑动变阻器的作用是在多次测量过程中的作用是保持这段导体两端电压值不变,B不符合题意;
C、为得出普遍性的结论,要多次测量,故换用不同的定值电阻得到多组数据,是为了“避免造成规律的偶然性”,C不符合题意;
D、经过测量得出的结论是“电压相等时,这段导体的电流与电阻成反比”,D错误,符合题意。
故答案为:D
【分析】研究电流与电压、电阻的变化关系,涉及到控制变量法(电流与电压的变化关系时,应控制电阻大小不变;研究电流与电阻的变化关系时,应控制电压大小不变)的运用及滑动变阻在不同实验中的不同作用(a。保护电路;b.控制定值电阻两端的电压或电流大小)和分析数据归纳结论的能力.
多次测量的目的(一个是测量性实验,实验中多次测量的目的是取平均值减小误差;一个是探究性实验,实验中多次测量的目的是找到普遍成立的规律).
2.(2019九上·深圳期末)如图,小翔在做“探究电流与电阻的关系”实验时,他先在电路的a、b间接入10 电阻,移动变阻器的滑片,读出电压表与电流表的示数;记录数据后,改用15 电阻替换10 电阻,闭合开关,接下来他的实验操作应该是( )
A.观察电压表,向右移动滑片,读取电流数据
B.观察电流表,向右移动滑片,读取电压数据
C.观察电压表,向左移动滑片,读取电流数据
D.观察电流表,向左移动滑片,读取电压数据
【答案】A
【知识点】探究电流与电压、电阻的关系实验
【解析】【解答】在电路的a、b之间改用15Ω电阻替换10Ω电阻后,根据串联电路的分压关系可知,a、b之间的电压变大,研究电流与电阻的关系时需要保持a、b之间的电压不变,应该向右移动滑片,增大滑动变阻器接入电路的电阻,减小电压表的示数,使电压表的示数保持不变,并读取此时电流表的示数。
故答案为A。
【分析】探究电流与电阻的关系实验中,需要保持电压不变,当电阻改变时,电阻两端的电压值也会改变,需要根据分压关系,移动滑片保持电压不变,同时读取电路中的电流值。
3.张华同学在“探究通过导体的电流与其两端电压的关系”时,将记录的实验数据通过整理作出了如图所示的图象,根据图象,下列说法不正确的是( )
A.当在导体乙的两端加上1 V的电压时,通过导体乙的电流为0.1 A
B.将甲、乙两导体并联后接到电压为3 V的电源上时,干路中的电流为0.9 A
C.通过导体甲的电流与其两端的电压成正比
D.导体甲的电阻大于导体乙的电阻
【答案】D
【知识点】探究电流与电压、电阻的关系实验
【解析】【解答】A.根据图像,当乙的电压为1V,电流为0.1A,A不符合题意;
B.当甲乙并联电压为3V时,甲的电流为0.6A,乙的电流为0.3A,干路电流为0.6A+0.3A=0.9A,B不符合题意;
C.根据甲的图像是过原点的直线,说明电压和电流成正比,C不符合题意;
D.在图像中,导体甲乙电流相等时,甲的电压小,甲的电阻小,D符合题意。
故答案为:D.
【分析】结合电流和电压的关系图像,分析不同的电流对应的电压,结合电压和电流的大小分析电阻的大小关系。
4.(2018九上·深圳期中)能正确描述电阻一定时,电流随电压变化的图象是( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【知识点】探究电流与电压、电阻的关系实验
【解析】【解答】由欧姆定律知道,当电阻一定时,电流与电压成正比。A中图象反应的是电流与电压成正比,A符合题意;B中图象反应的是电流随电压增大而减小,B不符合题意;C中图象中当导体两端电压为0时,电流不为0,C不符合题意;D中图象反应的电流与电压成反比,D不符合题意,
故答案为:A。
【分析】当电阻一定时,电流和电压成正比。
5.(2019九上·龙山期末)某同学在探究“电流跟电压、电阻的关系”时,根据收集到的数据画出了如图所示的一个图像,下列结论与图像相符的是( )
A.电阻一定时,电流随着电压的增大而增大
B.电阻一定时,电压随着电流的增大而增大
C.电压一定时,电流随着电阻的增大而减小
D.电压一定时,电阻随着电流的增大而减小
【答案】C
【知识点】探究电流与电压、电阻的关系实验
【解析】【解答】由图象可知探究的问题是电压一定时电流和电阻的关系;并且该图象是一个反比例函数图象,即电流与电阻成反比。
故答案为:C。
【分析】分析图象的纵轴和横轴所表示的物理量可知研究的问题;由图象还可以得到是一个反比例函数图象。
6.(2019九上·简阳月考)如图所示是研究电流与电压、电阻的关系的电路图,实验分“保持电阻不变”和“保持电压不变”两步进行。在“保持电阻不变”这一步实验时应 ( )
A.保持R2滑片的位置不动
B.保持R2两端的电压不变
C.保持R1不变,调节R2滑片到不同的适当位置
D.保持电路中电流不变
【答案】C
【知识点】探究电流与电压、电阻的关系实验
【解析】【解答】研究电流跟电压的关系时,保持电阻不变,通过滑动滑动变阻器的滑片,改变定值定值的电压和电流,讨论电流跟电压的关系.C对。
故答案为:C
【分析】此题涉及到控制变量法(电流与电压的变化关系时,应控制电阻大小不变;研究电流与电阻的变化关系时,应控制电压大小不变)的运用.
二、填空题
7.小明同学在探究“电流和电阻的关系”实验中,当定值电阻R由5Ω换成10Ω后,为了使 的示数保持不变,他应将滑动变阻器的阻值 .(填“变大”、“变小”、“保持不变”)
【答案】电压表的示数;变大
【知识点】探究电流与电压、电阻的关系实验
【解析】【解答】要探究电流与电阻的关系,需保持电阻两端的电压不变;当定值电阻R由5Ω换成10Ω后,电阻两端的电压会变大,为了使电压表的示数不变,应增大变阻器的阻值。
故答案为:电压表的示数;变大。
【分析】在探究电流和电阻关系时,要保持电压不变,当电阻变大时,滑动变阻器的电阻也要变大.
8.(2018九上·朝阳期中)某同学在做“导体中的电流跟电阻的关系”的实验时,记录了一组实验数据如表2.重复实验,发现规律与前几组相同,分析表2中数据,可以得到的结论是当 一定时,电流和电阻的关系式是; .
【答案】
【知识点】探究电流与电压、电阻的关系实验
【解析】【解答】由表格数据可知,电压值:U IR ,所以,电流跟电阻的关系是I 。
【分析】在探究“导体中的电流跟电阻的关系”的实验时,应控制电压不边.
9.如图为“欧姆定律”一节中“研究电流与电阻关系”的实验电路图。为了达到研究目的,实验过程中必须保持 不变。当开关s闭合后,电压表的示数是3伏,电流表的示数是0.3安,现在将10欧姆的电阻换成5欧姆的电阻接入电路来进行研究,则下一步应进行的操作是: 。
【答案】R0两端电压;向a端调节滑片,使R0两端电压为3V保持不变
【知识点】探究电流与电压、电阻的关系实验
【解析】【解答】在探究电流和电阻关系时,必须保证定值电阻两端的电压不变,当电阻处的阻值减小时,电压表示数减小,若保持电压不变,必须减小滑动变阻器的阻值,所以滑片向左移动,使电压表示数不变。
故答案为:R0两端的电压;向a端调节滑片,使R0两端电压为3V保持不变。
【分析】在探究电流和电阻的关系时,必须保持定值电阻两端的电压不变,可以通过调节滑片的位置实现。
三、实验探究题
10.(2019九上·淅川期末)在“探究电流与电压的关系”的实验中,
(1)通过实验记录电流表、电压表的示数如下表所示:
R=10Ω
实验序号 1 2 3 4 5 6
电压U/V 2.0 2.2 2.4 2.6 2.8 3.0
电流I/A 0.20 0.22 0.24 0.26 1.40 0.30
对表中数据进行分析,你认为错误的数据是实验序号 ,排除错误数据,可归纳得出的结论是 。
(2)如果想用此电路继续探究“电流与电阻的关系”,每次更换电阻后,可以通过调节 ,使电阻两端的电压不变。实验得出的结论是 。
【答案】(1)5;导体电阻一定,导体中的电流与其两端电压成正比
(2)滑动变阻器的滑片;导体电压一定,导体中的电流与其电阻成反比
【知识点】探究电流与电压、电阻的关系实验
【解析】【解答】解:(1)由表中数据知,除第5组数据处,各组的电压与电流之比: = =﹣﹣﹣﹣ =10Ω﹣﹣﹣﹣①,
故错误的数据是实验序号5,排除错误数据,由①,可归纳得出的结论是:导体电阻一定,导体中的电流与其两端电压成正比;(2)如果想用此电路继续探究“电流与电阻的关系”,要控制电阻的电压不变,每次更换电阻后,可以通过调节滑动变阻器的滑,使电阻两端的电压不变。实验得出的结论是:导体电压一定,导体中的电流与其电阻成反比。
故答案为:(1)5;导体电阻一定,导体中的电流与其两端电压成正比;(2)滑动变阻器的滑片;导体电压一定,导体中的电流与其电阻成反比。
【分析】(1)由表中数据知,各组的电压与电流之比为一定值分析,据此分析解答.
(2)探究“电流与电阻的关系”,要控制电阻的电压不变;导体电压一定,导体中的电流与其电阻成反比.
11.(2019九上·长春期末)图甲是某同学探究“导体中电流与电阻的关系”的实验电路图。电源电压为 4.5V,实验中R的阻值分别为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω,图乙是他根据实验数据描绘出的I﹣R关系图象。
(1)由图象可知:当电压一定时,电流与电阻成 (选填“正比”或“反比”)。
(2)他每次控制电阻的两端电压为 V不变。
(3)测量的五组实验数据中,滑动变阻器的最大电功率为 W。
【答案】(1)反比
(2)2.5
(3)1
【知识点】探究电流与电压、电阻的关系实验
【解析】【解答】(1)根据图像,乙图是反比例图像,说明电压一定时,电流和电阻成反比;(2)根据坐标图像的电流和电阻计算电阻两端的电压为;(3)由于定值电阻处的分压不变,所以滑动变阻器的分压为4.5V-2.5V=2V,电路中最大的电流为0.5A,最大电功率为
【分析】(1)根据欧姆定律,在电压一定时,电流和电阻成反比;
(2)根据电路中的电流和电阻的乘积计算电压大小;
(3)根据分压和最大电流的乘积计算电功率。
12.(2019·兴化模拟)在探究“电流与电阻关系”的实验中,设计的实物电路如图所示。
实验序号 电阻/Ω 电流/A
1 5 0.40
2 10 0.20
3 20 0.10
(1)用笔面线代替导线,将实物连接完整(要求:①滑片向右移动,电流表示数变小:②连线不允许交叉)。
(2)某同学连好最后一根导线发现两表均有示数,造成这一现象的原因是: 。
(3)实验时,首先接入的是5Ω电阻,当滑片移动到位置M时,电流表示数为0.4A;接下应首先 ,然后将5Ω的电阻换为10Ω的电阻,并将滑片移至阻值最大的地方,闭合开关,移动滑片,使电压表示数为 V时,记下电流表示数,此时滑片的位置在M点的 (选填"左"或"右")侧。
(4)换用其它电阻进行多次实验,得到多组数据如上表,通过分析数据,能得到的实验结论是 。
【答案】(1)解:如图所示:
(2)连接电路时,开关未断开
(3)断开开关;2;右
(4)电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成反比
【知识点】探究电流与电压、电阻的关系实验
【解析】【解答】(1)探究电流和电阻关系时,电压表和定值电阻并联,滑动变阻器向右移动时电阻减小,要接左下接线柱,如图 ;(2)连接最后导线电表有示数,说明开关未断开;(3)当更换电阻时,先断开开关,并保持电压不变,为,此时滑动变阻器的电阻比之前偏大,在原来的右侧;(4)探究的规律是:电压一定时,通过导体的电流和导体的电阻成反比。
【分析】(1)探究电流和电阻规律时,电压表和电阻并联,滑动变阻器和电阻串联;
(2)连接电路时,开关要断开;
(3)更换电阻时,断开开关,保持电压表示数不变;
(4)电压一定时,通过导体的电流和导体的电阻成反比。
四、真题演练题
13.(2019·宜昌)用如图所示电路研究电流跟电压的关系。为了改变定值电阻R两端电压,设计了三种方案。
甲:多节干电池串联接入MN;
乙:电池与滑动变阻器串联接入MN;
丙:电池先后与不同定值电阻R′串联接入MN。
可行的方案是( )
A.仅有甲 B.仅有乙
C.仅有甲、乙两种 D.甲、乙、丙都可行
【答案】D
【知识点】探究电流与电压、电阻的关系实验
【解析】【解答】解:研究电流跟电压的关系时,应控制电阻的阻值不变,改变电阻两端的电压,则
甲:多节干电池串联接入MN时,改变干电池串联的节数时电源的电压发生变化,R两端的电压发生变化,方法可行;
乙:电池与滑动变阻器串联接入MN时,移动滑动变阻器滑片P改变接入电路中的电阻,从而改变电路中的电流和R两端的电压,方法可行;
丙:电池先后与不同定值电阻R′串联接入MN,定值电阻R′的阻值不同,分得的电压不同,定值电阻R两端的电压不同,方法可行;
综上可知,甲、乙、丙三种方案均可行。
故答案为:D
【分析】研究电流跟电压的关系时应采用控制变量法,即控制电阻的阻值不变,改变电阻两端的电压测出通过的电流.
14.(2019·吉林)在探究电流与电压和电阻的关系实验中,电路图如图所示,电源电压为4.5V保持不变,三个定值电阻分别为Rx、10Ω、20Ω(忽略温度对电阻的影响)。
(1)在开关闭合前,滑动变阻器的滑片应放在 端;
(2)将电阻Rx连入电路,调节滑片位置进行三次实验,数据如上表所示,分析数据可得出结论:在电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成 ;
实验次数 1 2 3
电压U/V 1.0 2.0 3.0
电流I/A 0.2 0.4 0.6
(3)做完第三次实验后,保持滑片位置不变,断开开关,将电阻Rx换成10Ω的电阻,再闭合开关,此时电压表的示数 3V,调节滑片位置,使电压表的示数仍为3V,读出电流表的示数,此时滑动变阻器接入电路的阻值为R1;
(4)再断开开关,将10Ω的电阻换成20Ω的电阻,闭合开关,调节滑片位置,使电压表的示数仍为3V,读出电流表的示数,此时滑动变阻器接入电路的阻值为R2,则R1 R2。
【答案】(1)A
(2)正比
(3)小于
(4)<
【知识点】探究电流与电压、电阻的关系实验
【解析】【解答】(1)因为滑片在A端时变阻器的阻值最大,所以在开关闭合前,滑动变阻器的滑片应放在A端;
(2)将每组对应的电压与电流作比,比值都为5,那么得到结论:在电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比;
(3)保持滑片位置不变,那么变阻器的阻值不变;将电阻Rx由20Ω换成10Ω时,由于阻值变小,所以电压表的示数会变小,即小于3V。
(4)将10Ω的电阻换成20Ω的电阻后,定值电阻Rx的阻值变大,根据串联电路的分压规律可知,这时它两端的电压肯定大于3V。电压表的示数要再次变成3V,它的示数就要减小;根据U总=Ux+U变可知,滑动变阻器两端的电压就要增大,根据串联电路的分压规律可知,变阻器的阻值要变大,即R2>R1,那么R1故答案为:(1)A;(2)正比;(3)小于;(4)<
【分析】(1)在闭合开关前,滑动变阻器的阻值要调到最大,防止电流过大,导致用电器烧毁;
(2)如果两个量的比值相同,那么它们成正比例关系;如果两个量的乘积相同,那么它们成反比例关系;
(3)在串联电路中,电压的分配与电阻成正比,即电阻越大,分的电压越大。
(4)将10Ω的电阻换成20Ω的电阻后,首先根据串联电路的分压规律判断出这时Rx两端电压比3V变大了还是变小了,然后判断要保持电压表的示数3V不变,电压表的示数应该增大还是减小;根据U总=Ux+U变可知,滑动变阻器的电压变化方向与电压表示数的变化方向相反,接下来根据串联电路的分压规律判断变阻器电阻的变化的大小变化即可。
15.(2019·随州)利用如图所示的器材探究:流经小灯泡的电流I与小灯泡两端电压U之间对应关系规律(小灯泡的额定电压为2.5V,阻值在5Ω至10Ω之间)。
(1)请你用笔画线代替导线,将实物电路连接完整;
(2)将该实物图对应的电路图画在虚线框内;
(3)实验中记录了流过该小灯泡的电流与灯泡两端电压(包括略高于额定电压)对应数据(见下表)
实验次数 1 2 3 4 5
U/V 1.0 1.6 2.0 2.4 2.8
I/A 0.20 0.25 0.27 0.28 0.29
请在给定的U﹣I坐标系中描画出该5组数据对应的坐标点并根据这些点的分布特点画出这个小灯泡的U﹣I图线 。形成这种图线特征的原因是 。
【答案】(1)解:如图所示
(2)解:如图所示
(3);灯的电阻随温度的变化而变化
【知识点】探究电流与电压、电阻的关系实验
【解析】【解答】解:(1)由表中数据,电流表选用小量程与灯串联,电压表选用小量程与灯并联,变阻器按一上一下接入电路中,如下图1左所示;(2)根据实物图画出电路图,如下图1右所示;
;
(3)根据表中数据,在坐标系中找出对应的点,用平滑的曲线连接起来,如下图2所示:
灯的U﹣I图象为一曲线,原因是灯的电阻随温度的变化而变化。
故答案为:(1)如图1左所示;(2)如图1右所示;(3)灯的电阻随温度的变化而变化。
【分析】(1)结合表格数据,确定电表的量程,变阻器按一上一下接入电路中,据此连接实物图即可.
(2)根据实物图,利用电流流向法画出电路图.
(3)利用描点法作图,注意灯的电阻随温度的变化而变化.
16.(2019·龙东)某学习小组在“探究通电导体中电流与电阻的关系”的实验中,小明连接了如图甲所示的电路(电源电压保持4.5V不变)。
(1)用笔画线代替导线将图甲实物电路连接完整(要求:滑动变阻器的滑片P向左移动,电路中电流变大,导线不得交叉)。
(2)连接好电路,闭合开关,发现电压表示数接近于电源电压,电流表几乎无示数,则故障为定值电阻R (填“短路”或“断路”)
(3)图乙是小组根据测得的实验数据绘制的电流I随电阻R变化的图象,由图象可知R两端的电压为 V;当R的电阻由5Ω更换为10Ω时,闭合开关后,为使R两端的电压 (填“改变”或“不变”),滑动变阻器的滑片应向 (填““左”或“右”)端滑动;若实验中R的阻值分别是5Ω、10Ω、15Ω,则滑动变阻器的阻值至少是 Ω。
【答案】(1)解:如下所示:
(2)断路
(3)3;不变;右;7.5
【知识点】探究电流与电压、电阻的关系实验
【解析】【解答】解:(1)滑动变阻器的滑片P向左移动,电路中电流变大,即电阻变小,故变阻器左下接线柱连入电路中与电阻串联,如下所示:
;(2)若定值电阻短路,电压表示数为0,电流表有示数,不符合题意;若定值电阻R断路,电流表示数为0,电压表串联在电路中测电源电压,有示数,符合题意,故闭合开关,发现电压表示数接近于电源电压,电流表几乎无示数,则故障为定值电阻R断路;(3)图乙是小组根据测得的实验数据绘制的电流I随电阻R变化的图象,由图象可知R两端的电压为:
U=IR=0.6A×5Ω=3V;探究电流与电阻的实验中应控制电压不变,应保持电阻两端的电压不变,根据串联电路电压的规律可知应增大滑动变阻器分得的电压,由分压原理,应增大滑动变阻器连入电路中的电阻,所以滑片应右端移动,使电压表的示数为3V。电压表控制的电压为3V,根据串联电路电压的规律,变阻器分得的电压:
U滑=4.5V﹣3V=1.5V,变阻器分得的电压为电压表示数的0.5倍,根据分压原理,当接入15Ω电阻时,变阻器连入电路中的电阻为:R滑=0.5×15Ω=7.5Ω,故为了完成整个实验,应该选取最大阻值至少7.5Ω的滑动变阻器。
故答案为:(1)如上所示;(2)断路;(3)3;不变;右;7.5。
【分析】(1)滑动变阻器的滑片P向左移动,电路中电流变大,即电阻变小,由此确定滑动变阻器的接线方法.
(2)电压表示数接近于电源电压,电流表几乎无示数,则电压表可能串联在电路中.
(3)由图乙求出电流与电阻之积;根据控制变量法,研究电流与电阻的关系时,需控制定值电阻的电压不变,当换上大电阻时,根据分压原理确定电压表示数的变化,由串联电路电压的规律结合分压原理确定滑片移动的方向;探究电流与电阻的关系,应保持电阻两端的电压不变;根据串联电路电压的规律求出变阻器分得的电压,根据分压原理,求出当接入15Ω电阻时变阻器连入电路中的电阻.
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