人教版物理九年级全一册同步提优训练：17.1　电流与电压和电阻的关系（含答案）

第1节　电流与电压和电阻的关系
题组1　探究电流与电压的关系
　　　　　　　　
1.(2020大连)在“探究电阻一定时,通过导体的电流与导体两端电压的关系”的实验中,所用的实验器材有:电流表、电压表、10 Ω的定值电阻、滑动变阻器、开关各一个,1.5 V的干电池两节,导线若干。
(1)用笔画线代替导线,将图①所示的电路补充完整。
(2)闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片移动到　　　　(选填“a”或“b”)端。
(3)用开关“试触”时,电压表和电流表均无示数,这说明电路中存在故障。若故障是某一个元件发生了断路,则发生断路的元件可能是　　　　(只有一个选项正确,请将正确选项的字母填在横线上)。
A.开关或定值电阻 B.定值电阻或电流表
C.开关、滑动变阻器或电流表 D.滑动变阻器、电压表或电流表
(4)排除故障后,继续进行实验,并将实验数据记录在下表中。请在图②中画出电流I与电压U的关系图象。
实验次数 1 2 3 4 5 6
电阻R/Ω 10
电压U/V 0.4 0.8 1.2 1.6 2.0 2.4
电流I/A 0.04 0.08 0.12 0.16 0.20 0.24
(5)根据图象,可得出的探究结论是:
　 。
2.在“探究电流与电压关系”的实验中,小明设计了如图甲所示的电路图。
(1)小明探究通过定值电阻的电流与其两端电压的关系。
①在连接实验电路时,开关应　　　　。
②实验过程中,小明调节滑动变阻器使电压表的示数为1 V,记录此时电流表的示数;接着他向
　　　　(选填“A”或“B”)端移动滑动变阻器的滑片,使电压表的示数增大为2 V,记录此时电流表的示数;继续移动滑动变阻器的滑片,使电压表的示数为3 V,记录此时电流表的示数。小明分析所测数据,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正比。
③此实验中多次测量的目的是　 。
(2)如图乙所示,小明将定值电阻换成正常发光时电压为2.5 V的小灯泡,探究通过小灯泡的电流与其两端电压的关系。
①小明闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,发现小灯泡发光,但是电压表的示数始终为0 V。经检查后发现是电路中一根导线断路造成的,则发生断路的导线是a、b、c、d中的　　　　(填字母)。
②更换导线后,小明完成了三次实验测量,并把数据填写在表格中。其中第一次测量时,电流表的示数如图丙所示,此时的电流为　　　　A。
次数 电压U/V 电流I/A
1 1.5
2 2.0 0.28
3 2.5 0.30
③又进行了几次实验后,小明根据实验测得的数据绘制出小灯泡的I-U图象,它与图丁中图象
　　　　(选填“Ⅰ”或“Ⅱ”)相似。
题组2　探究电流与电阻的关系
　　　　
3.(2020甘孜州)小刚用如图所示电路探究“一段电路中电流跟电阻的关系”。实验过程中,当A、B两点间的电阻由5 Ω更换为10 Ω后,为了完成探究,他应该采取的措施是 (　　)
A.将变阻器的滑片适当向右移动
B.保持变阻器的滑片不动
C.将变阻器的滑片适当向左移动
D.适当增加电池的节数
4.(2021德阳)小兰在“探究电流与电阻关系”的实验中,有如下器材:电压表、电流表、滑动变阻器、开关、电源、定值电阻R(阻值分别为5 Ω、10 Ω、20 Ω)及导线若干。
(1)小兰设计了如图甲所示电路,请用笔画线代替导线将如图乙所示的实物图连接完整。
(2)正确连接电路后,闭合开关,发现移动滑动变阻器的滑片,电流表有示数变化,电压表的示数始终为零,此时电路出现的故障可能是　　　　(填字母)。
A.电阻R短路
B.电阻R断路
C.滑动变阻器短路
(3)小兰排除故障后继续实验,先后分别将3个定值电阻接入电路,闭合开关,调节滑动变阻器的滑片,直至电压表示数为2.0 V,记下电流表相应的示数(见下表),分析表中数据,得出的结论是
　 。
实验次数 电压/V 电阻/Ω 电流/A
1 2.0 5 0.40
2 2.0 10 0.20
3 2.0 20 0.10
(4)本实验探究采用的物理研究方法是　　　　　　　。
5.小明利用如图甲所示的电路做“探究电压一定时,电流与电阻的关系”实验。已知电源电压为3 V且保持不变,滑动变阻器电阻丝的阻值与其长度成正比,部分实验装置已经接好,如图乙所示。
(1)请用笔画线代替导线完成图乙中未连接完整的实物图。
(2)如图乙所示,小明先将R1的滑片移至最左端,闭合开关,调节R2使电压表的示数为2 V,记录电流表的示数;之后将R1的滑片向右移动,依次使其接入电路的电阻丝长度为其电阻丝总长度的、、,每次移动R1的滑片后,应向　　　　(选填“左”或“右”)移动R2的滑片,使电压表的示数为　　　　V,并记录每次滑片移动后电流表的示数。
(3)根据实验数据,小明绘制了电流表的示数I与R1接入电路的电阻丝长度L的关系图象,如图所示,根据该图象的变化趋势　　　　(选填“能”或“不能”)得到“电压一定时,电流与电阻成反比”的结论。
题后反思
　　探究电流与电压的关系与探究电流与电阻的关系实验操作的关键:
(1)探究电流与电压的关系时调节电压的方法:①调节电源电压,如增减电池节数、改变学生电源的输出电压;②利用滑动变阻器调节定值电阻两端的电压。
(2)探究电流与电阻的关系时控制电压不变的方法:变换电阻后,滑动变阻器的调节方法是“换大调大,换小调小”,调节时要观察电压表,使电压表示数保持不变。
思维拓展　　　　　　　　　　　　　　　　提升能力素养
6.小明和小刚都知道导体中的电流与导体的电阻和导体两端的电压有关。在“探究导体中的电流与导体电阻的关系”实验中,可供选择的实验器材有:电流表两个,四节干电池串联组成的电池组、电压表、滑动变阻器、开关各一个,阻值分别为5 Ω、10 Ω、15 Ω、20 Ω的定值电阻各一个,导线若干。实验电路图如图甲所示。
(1)根据电路图连接好实验器材,将滑动变阻器的滑片滑到阻值最大处,用开关进行“试触”时,发现电流表指针没有偏转,电压表的示数如图乙所示,接下来小明应该做的是　　　　。(只有一个选项正确,将正确选项的字母填在横线上)
A.将电压表由大量程换接小量程
B.检查电流表的接线柱是否接反
C.检查电阻的两个接线柱是否接触良好
D.检查滑动变阻器的接线柱是否松动
(2)通过实验操作确定了电流表应该选用小量程。他们用电流表小量程做了几次实验,在进行最后一次实验时,发现电流表小量程损坏了。要完成该实验,应该
　 。
(3)小明和小刚都利用这个电路各测出一组数据,但实验操作中有不符合探究I与R关系的做法,结果得到的I-R图象如图所示。请指出图中　　　　(选填“甲”或“乙”)图线是不符合探究I与R关系的做法的实验中作出的,实验操作中不符合要求的做法是　
　 。
(4)若在实验过程中,电压表损坏,无法再使用,在可供选择的实验器材不能增加的情况下,如果要用另一种方案完成该实验,请画出新方案的实验电路图,并写出必要的文字说明。
答案解析
第1节　电流与电压和电阻的关系
1.(1)如图所示
(2)a　(3)C
(4)如图所示
(5)在电阻一定时,电流与电压成正比
解： (1)电源电压约为3 V,故电压表应选用0~3 V量程。(2)为了保护电路,闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片移动到阻值最大处,即滑到a端。(3)如果定值电阻断路,闭合开关,电压表串联在电路中,电压表有示数,电流表没有示数,故A、B不符合题意;如果开关、滑动变阻器或电流表断路,闭合开关,电路断路,电压表和电流表没有示数,故C符合题意;如果电压表断路,电压表没有示数,电路是通路,电流表有示数,故D不符合题意。(5)分析数据可知,在电阻一定时,电阻两端的电压增大为原来的几倍,通过电阻的电流也增大为原来的几倍,得出的结论是:在电阻一定时,电流与电压成正比。
2.(1)①断开　②B　③得出普遍规律
(2)①c　②0.24　③Ⅱ
解： (1)①在连接电路时,开关必须断开;②实验过程中,小明调节滑动变阻器使电压表的示数为1 V,记录此时电流表的示数,接下来要使电压表的示数为2 V,需要将滑动变阻器接入电路的电阻减小,以使其分压减少,则他应向B端移动滑动变阻器的滑片,使电压表的示数增大为2 V;③此实验探究电流与电压的关系,多次测量是为了找出普遍规律。(2)①小明闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,发现小灯泡发光,说明电路为通路,而电压表的示数始终为0 V,说明与灯泡并联的电压表处有断路,故可能是导线c发生断路;②图丙中电流表选用的量程为0~0.6 A,分度值为0.02 A,示数为0.24 A;③灯泡的电阻随温度的变化而变化,通过小灯泡的电流与其两端的电压不成正比,其I-U图象不是直线,与图象Ⅱ相似。
3.A　解： 根据实验现象可知,当A、B两点间的电阻由5 Ω更换为10 Ω后,定值电阻两端的电压变大,而该实验中需要控制定值电阻两端的电压不变,因此,应增大滑动变阻器接入电路的阻值,即应将滑片向右端移动,故A项正确,B、C项错误;在电池节数不变,A、B两点间的电阻由5 Ω更换为10 Ω时,电压表的示数已经增大了,若适当增加电池的节数,变阻器滑片不动时,会使电阻两端的电压更大,故D错误。
4.(1)如图所示
(2)A
(3)电压一定时,导体中的电流与导体的电阻成反比
(4)控制变量法
5.(1)如图所示
(2)左　2　
(3)不能
解： (2)该实验是探究电压一定时,电流与电阻的关系,因此应使电压表示数保持不变。依次使滑动变阻器R1接入电路的电阻丝长度为其电阻丝总长度的、、,每次移动R1的滑片后,应向左移动R2的滑片使电压表示数保持2 V不变。(3)由该图象只能得到“电流随电阻的增大而减小”的结论,而不能得到“电压一定时,电流与电阻成反比”的结论。
6.(1)C　(2)换接另一个电流表,用小量程进行实验
(3)乙　没有控制电阻两端的电压不变
(4)此实验还可使各个电阻并联以保持电阻两端的电压不变,用电流表分别测量通过各个电阻的电流,如图所示。
解： (1)因为电流表指针没有偏转,说明电路发生了断路,由图可知,电压表的量程为0~15 V,分度值为0.5 V,所以示数为6 V,等于电源电压,故与电压表并联的电阻断路,所以小明接下来应该做的是检查电阻的两个接线柱是否接触良好。(2)电流表小量程损坏了,若换用大量程,则会使误差变大,故应换另一个电流表,用小量程继续进行实验。(3)在“探究导体中的电流与导体电阻关系”的实验中,应控制导体两端的电压保持不变。由图可知,图线乙表明导体中的电流与导体的电阻不成反比,即导体中的电流与电阻的乘积不是定值,而是不断变化的,因此,实验操作中不符合要求之处是没有控制电阻两端的电压不变。