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第6节 电流与电压、电阻的关系
考点一、电流与电压的关系
此实验中应保持电路中电阻R不变,通过调节滑动变阻器,改变电阻R两端的电压,观察流过电阻R的电流的变化
(1)按电路图将实物连接成实验电路。连接前,开关要断开,滑动变阻器的滑片要滑到最大阻值处
(2)检查电路无误后,闭合开关,多次移动滑动变阻器的滑片,分别记录电压表、电流表的示数。
从实验数据可以看出电流和电压有关,电流随电压的增大而增大。将实验数据通过图像的形式表示出来,通过图像分析可知电流的大小与电压成正比
实验结论:导体的电阻不变时,通过导体的电流和它两端的电压成正比
典例1:(2022·浙江·绍兴市八年级期末)如图所示电路中,R1是滑动变阻器,R2是定值电阻,电源两端电压为6V保持不变。
(1)请根据实物连接图甲在答题卷虚线框内画出电路图___________。
(2)闭合开关S,当滑动变阻器滑片P从左端滑向右端时,电压表示数随电流变化的部分图像如图乙所示,则R2的阻值是多少?___________
(3)实验过程中当电压表如图丙所示时,电路中的电流是多少___________? 接入电路中滑动变阻器的阻值是多少?___________
【答案】 10Ω 0.14A 32.86Ω
【解析】解:(1)实物图电流路径为正极→开关→R2→电流表→R1→负极,因此这是一个串联电路,电流表测电路中的电流,电压表测量电阻R2两端的电压,电路如下
(2)根据图乙电压~电流变化情况知道,当电压表示数为2V,电流表示数为0.2A,R2的阻值是
(3)由图丙知道,电压表的量程是0~3V,分度值是0.1V,读数为1.4V,此时电路中的电流是
故接入电路中滑动变阻器的阻值是
变式1:(20202八上·吴兴期末)某导体中的电流与它两端电压关系如图所示,下列分析正确的是( )
A.该导体中的电流与它两端的电压成反比 B.该导体的电阻随电压的增大而增大
C.当导体两端的电压为0时,电阻为5Ω D.当导体两端的电压为2 V时,电流为0.6A
【答案】C
【解析】A.根据图像可知,该电阻中的电流随电压变化的图像为一条通过坐标原点的斜线,那么二者成正比关系,故A错误;
B.电阻是导体的一种性质,与通过它的电流和两端电压变化无关,故B错误;
C.当导体的电压为0时,电流也为零,但是电阻不为零,还是:,故C正确;
D.根据表格可知,当电压为2V时,电流为0.4A,故D错误。
变式2:(2022·浙江缙云县八年级期末)小科和同学们在做“研究电流与电压的关系”实验过程中:
(1)小科和同学们经过讨论,完成了“研究电流与电压的关系”两次实验电路的设计,如图甲、乙所示。由图甲改进为图乙,是因为使用滑动变阻器既能保护电路,又能改变_________,进行多次测量,方便寻找普遍规律;
(2)请用笔画线代替导线,帮助小科按电路图乙,将图丙中的实物电路连接完整_________;
(3)小科连完电路,闭合开关后,发现电流表的示数为0,电压表有示数。若电路仅有一处故障,则故障为_________;
(4)在排除故障后,用同一定值电阻进行实验,移动滑动变阻器的滑片P位于不同位置,读出电表的示数并记录。数据如下表。则可得出结论_________。
电压U/V 3.00 2.50 2.00 1.50
电流I/A 0.30 0.25 0.20 0.15
【答案】电阻R两端的电压 定值电阻R断路 见解析
【解析】(1)[1]研究电流与电压关系实验中,要控制电阻不变,为得出普遍性的结论,要多次测量,由图乙改进为图丙是因为使用滑动变阻器既能保护电路,又能通过调节使电阻R两端的电压改变。
(2)[2]由图乙可知,变阻器的滑片向右移动,变阻器连入电路的电阻变小,连接B接线柱,如图所示
(3)闭合开关后,发现电流表示数为零,说明电路出现断路,电压表有示数,可能是定值电阻断路。
(4)[4]由表中数据可知,电压增大几倍,对应的电流也增大几倍,可以得到导体的电阻一定时,通过导体的电流与其两端的电压成正比。
变式3:(2022八上·浙江期中)在研究通过导体的电流与两端电压关系的活动中,同学们进行了如下实验探究。
【实验步骤】①按图甲所示电路图连接好电路;
②闭合开关,改变滑动变阻器滑片P的位置,读出电压表和电流表的示数,并记录数据;
③对数据进行处理,并绘制成如图乙所示的图像。
实验时要增大定值电阻两端的电压,滑动变阻器滑片P应向________ (选填“左”或“右”)移动。
【实验结论】根据图像,可以得到的结论是________。
【实验反思】某小组的同学在处理数据时发现,电压与电流的比值恰好等于R的阻值,这是一种巧合吗 于是同学们想利用其他小组的实验数据来进一步论证,并提出了以下两种收
集数据的方案:
方案一:收集电阻值均为10Ω的几个小组的数据;
方案二:收集电阻值不同的几个小组的数据。
你认为方案________更合理。
【答案】左;当电阻一定时,通过导体的电流与其两端的电压成正比;二
【解析】【实验结论】首先根据计算通过电阻的电流的大小变化,再根据“电流与电阻的反比关系”判断变阻器的阻值变化,进而确定滑片的移动方向;
【实验结论】如果两个物理量的变化图像为一条斜线,那么二者成正比例关系;如果两个物理量的变化图像为一条曲线,那么二者成反比关系;
【实验反思】换用不同的灯泡来完成实验,那么得到的结论更具有普遍意义,从而避免偶然性。
【解答】【实验结论】定值电阻的阻值保持不变,根据公式可知,当它两端的电压增大时,通过电路的电流增大。根据“电流与电阻的反比关系”可知,变阻器的阻值变小,因此滑片向左移动;
【实验结论】根据乙图可知,电流和电压的变化图像为一条斜线,那么得到结论:当电阻一定时,通过导体的电流与其两端的电压成正比。
【实验反思】因为实验二使用了不同的灯泡,所以结论会更客观,因此我认为方案二更合理。
考点二、电流与电阻的关系
此实验中通过调节滑动变阻器接入电路中的阻值,保持电阻两端的电压不变,改变电阻R的阻值,观察流过电阻R的电流的变化
(1)按实验电路图将实物连接成实验电路。连接电路前,开关断开,滑动变阻器的滑片滑到连入电路最大阻值处
(2)检查电路无误后,闭合开关,更换不同阻值的定值电阻,调节滑动变阻器的滑片,使各电阻两端的电压一定,测出各电阻对应的电流值,记录在表格中。
从实验数据可以看出电流和电阻有关,电流随电阻的增大而减小。将实验数据通过图像的形式表示出来,如图所示通过图像分析可知电流的大小与电阻的倒数成正比,即电流与电阻成反比
实验结论:实验结论导体两端的电压不变时,通过导体的电流和它的电阻成反比
典例1:(2022·全国·八年级专题练习)小乐利用如图所示实物电路探究“通过导体的电流跟电阻大小的关系”。提供的实验器材有:电压恒为6V的电源、电流表、电压表、阻值分别为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω的四个定值电阻、规格分别为“2A 10Ω”、“1A 20Ω”和“1A 50Ω”的滑动变阻器、开关和导线若干。
1 2 3 4
电阻/Ω 5 10 15 20
电流/A 0.40 0.20 0.13 0.10
(1)请用笔画线代替导线将图一中电路连接完整(直接画在答卷上);
(2)连接好电路,闭合开关,移动滑动变阻器滑片,发现电流表示数几乎为零,电压表有示数且不变,出现这种现象的原因可能是___________;
(3)排除故障后,小乐将5Ω的电阻接入电路,移动滑动变阻器的滑片使电压表示数为2V,记下此时电流值。接着断开开关,把R更换为10Ω的电阻接入电路,闭合开关后,接着应进行的操作是___________,并记下此时电流表的示数;
(4)实验数据如上表所示,则小乐所选用的滑动变阻器的规格是___________。
【答案】 灯泡断路 见解析 1A 50Ω
【解析】(1)[1]将电流表和灯泡串联接入电路中,滑动变阻器一上一下串联接入电路,如图所示:
(2)[2]连接好电路,闭合开关,移动滑动变阻器滑片,发现电流表示数几乎为零,可能电路中出现断路,电压表有示数且不变,可能灯泡断路。
(3)[3]根据串联电路的分压原理可知,将定值电阻由5Ω改接成10Ω的电阻,电阻增大,其分得的电压增大;探究电流与电阻的实验中应控制电压不变,根据串联电路电压的规律可知,为了保持定值电阻两端电压不变,应增大滑动变阻器分得的电压,由串联分压的分压原理可知,应增大滑动变阻器连入电路中的电阻,所以滑片应向左端移动,使电压表的示数为2V不变。
(4)[4]根据表中最后一组数据,由欧姆定律和电阻的串联得到变阻器连入电路的电阻
故小乐所选用的滑动变阻器的规格是1A 50Ω。
变式1:(2022·浙江湖州·八年级期末)如图所示,是某同学在探究“电流与电阻关系”实验中设计的电路图、数据收集以及绘制的图像,对此提出了以下的见解,其中说法不正确的是( )
A.该实验中滑动变阻器的作用既保护了电路又可以控制定值电阻两端的电压不变
B.实验中无论如何调节滑片始终达不到预定电压值的原因可能是滑动变阻器最大阻值过小
C.由图中数据可知I﹣R图像中的阴影部分面积为2V
D.本实验需要控制定值电阻两端的电压不变,不需要再改变定值电阻两端电压多次实验
【答案】D
【解析】A.探究电流与电阻的关系时,要控制电阻的电压不变,该实验中滑动变阻器的作用除了保护电路外,还有控制电阻电压不变的作用,故A正确。
B.研究电流与电阻的关系时,要控制电压表示数不变,假设电源电压一定,根据串联电路电压的规律,定值电阻与滑动变阻器分得的电压均为定值,根据分压原理,变阻器连入电路中的电阻与定值电阻的比值为一定值,接入电路中的定值电阻越大,变阻器连入电路中的电阻越大,实验中无论怎样移动滑动变阻器滑片,都无法使电压表示数达到实验要求的值,可能由于滑动变阻器的最大阻值太小(或电源电压太高或电压表控制不变的电压太高),故B正确。
C.第一列为电压值,第二列为电阻值,第三列为电流,故分析可得定值电阻两端电压为2V,即阴影部分的面积为2V,故C正确。
D.在“探究电流与电阻的关系”时,需保持电压不变,改变电阻阻值。需要再改变定值电阻两端电压多次实验,其目的是寻找电流与电阻变化的普遍规律,避免偶然性,故D错误。
变式2:(2022·全国·八年级专题练习)图甲是某实验小组在探究“电流与电阻关系”的电路图,电源电压恒为6V。电压表、电流表完好(电表最左边的接线柱均为“-”),另有阻值为5欧、10欧、15欧、20欧、25欧的定值电阻各1个。
(1)根据图甲,用笔画线代替导线连接完成图乙的实物图;___________。
(2)实验小组按要求连接好电路,合上开关后,在移动变阻器滑片时,发现电压表和电流表指针均在不停地大幅度左右摆动,其原因是___________;
(3)在老师的引导下,他们将5次实验数据描绘在图丙中。图中A点对应的横坐标与纵坐标围成矩形的面积___________。(选填“大于”、“小于”或“等于”)C点对应的横坐标与纵坐标围成矩形的面积。
(4)实验中,实验小组选择的滑动变阻器的最大阻值至少是___________。
【答案】 滑动变阻器短路 等于 35Ω
【解析】(1)[1]电压表和电阻R并联,滑动变阻器一上一下串联接入电路中,如图所示:
(2)[2]合上开关后,电流表有示数,说明电路是通路,电压表有示数,说明电压表并联的部分没有短路,所以故障为滑动变阻器短路。
(3)[3]如图丙,横坐标是电阻,纵坐标是电流,由于在电压一定时,电流跟电阻成反比,所以IR的乘积是定值,所以图中A点对应的横坐标与纵坐标围成矩形的面积等于C点对应的横坐标与纵坐标围成矩形的面积。
(4)由图丙知,当定值电阻R=5Ω时,电流是I=0.5A,则定值电阻R两端的电压U=IR=0.5A×5Ω=2.5V
电源电压是U总=6V,则滑动变阻器两端的电压是U'=U总-U=6V-2.5V=3.5V
由于U∶U'=2.5V∶3.5V=5∶7
在串联电路中,电阻起分担电压的作用,根据电阻分担电压之比等于电阻之比,即U∶U'=R∶R'
当定值电阻R最大时,滑动变阻器接入电路的电阻最大,则5∶7=25Ω∶R'
所以滑动变阻器接入电路的最大阻值为R'=35Ω,所以滑动变阻器的阻值至少为35Ω。
变式3:(2021八下·奉化期末)某实验小组探究导体中电流与导体电阻的关系,选用三节新的干电池作为电源,定值电阻的阻值分别为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω,并设计了如下的电学实验。
(1)按照甲图所示的电路图,把乙实物图补充完整,当滑动变阻器的滑片向左滑动时,电流表示数增大。
(2)正确连接电路,把5Ω的电阻接入电路,闭合开关,适当调节滑片的位置,电流表的示数如图丙所示。断开开关S,把5Ω的电阻换成10Ω的电阻,再次闭合开关后,适当调节滑片的位置,使电压表的示数为________。
(3)在此实验中,滑动变阻器接入电路的阻值范围是________。
【答案】(1) (2)2V (3)6.25欧姆~25欧姆
【解析】(1)滑动变阻器应该与开关和定值电阻R串联;当滑动变阻器的滑片向左滑动时,电流表的示数变大,则变阻器的阻值变小,则变阻器使用滑片左边的部分,即将左下角和右上角的接线柱接入电路即可,如下图所示:
(2)根据丙图可知,电流表选择量程0~0.6A,分度值为0.02A,此时电流表的示数为0.4A,则电压表的示数为:U=IR=0.4A×5Ω=2V;
(3)电压表的示数为2V,则变阻器的电压始终为:U变=U总-U=4.5V-2V=2.5V;
根据串联电路电压与电阻成正比得到:; 解得:R变=6.25Ω; ;解得:R变'=25Ω;
则变阻器接入阻值的范围为:6.25Ω~25Ω。
考点三、欧姆定律的内容及应用
1.1827年德国物理学家欧姆总结出了欧姆定律,其内容是导体中的电流,跟这段导体两端的电压成正比,跟这段导体的电阻成反比。
2.欧姆定律的表达式:I=U/R
U表示一段导体两端的电压,单位为伏特( V ); R表示这段导体的电阻,单位为欧姆( Ω );I表示通过这段导体的电流,单位为安培( A )。
3.欧姆定律是电学中重要的基本规律,它是通过实验,总结、归纳得到的规律。欧姆定律是本章的核心,它反映了电流、电压、电阻三者之间的关系。
典例1:(2022·浙江·余姚市阳明中学八年级期中)如图所示是小超设计的压力传感器的原理图,其中弹簧上端和滑动变阻器的滑片P固定在一起,AB间有可收缩的导线,R1为定值电阻。当闭合开关S,压力F增大时,电流表与电压表示数变化情况是( )
A.电流表示数变大,电压表示数变小
B.电流表示数变小,电压表示数变大
C.电流表、电压表示数都变大
D.电流表、电压表示数都变小
【答案】B
【解析】滑动变阻器和定值电阻串联在电路中,压力F增大时,滑动变阻器接入电路的电阻变大,根据欧姆定律可知通过电路的电流变小,电流表测电路电流,所以电流表示数变小;R1为定值电阻,由U=IR可知其两端的电压变小,串联电路总电压等于各分电压之和,所以滑动变阻器两端电压变大,电压表测其电压故示数变大。故选B。
变式1:对于欧姆定律公式I= 的理解,下列说法错误的是( )。
A.对某一导体来说,导体中的电流与其两端电压成正比
B.在电压相同的条件下,不同导体中的电流与该导体的电阻成反比
C.导体中的电流与导体两端的电压及其电阻有关
D.由I= 得R= ,说明R与U成正比,与I成反比
【答案】D
【解析】A.对某一导体来说,电阻不变,那么导体中的电流与其两端电压成正比,故A正确不合题意;
B.在电压相同的条件下,不同导体中的电流与该导体的电阻成反比,故B正确不合题意;
C.导体中的电流与导体两端的电压及其电阻有关,故C正确不合题意;
D.电阻是导体本身的一种性质,只与导体的材料、长度、横截面积和温度有关,与电压和电流无关,故D错误符合题意。
变式2:(2022·浙江金华·八年级期末)某科技小组设计了一种压力测量仪。在如图所示的各电路中,电源电压不变,R0是定值电阻,R是滑动变阻器,滑片会随金属片受到的压力大小而上下平移,压力表实际上是一个电压表。能够实现压力越大,压力表示数越大的电路是( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】A.电路中压力表测R的电压,当金属片受到的压力增大时,R阻值变大,根据串联电路分压规律,电阻越大,则分得电压也越大,故压力表示数变大,故A正确。
B.电路中压力表测电源电压,示数始终不变,故B错误。
C.电路中压力表测R0的电压,当金属片受到的压力增大时,R阻值变大,根据串联电路分压规律,电阻越大,则分得电压也越大,所以R0两端电压变小,故压力表示数变小,故C错误。
D.电路中压力表测电源电压,示数始终不变,故D错误。
变式3:(2021·浙江杭州·八年级期末)如图所示,小金正在做“用滑动变阻器控制灯泡亮暗”的实验,电源电压保持不变,闭合开关,将变阻器的滑片向B端移动,则( )
A.灯泡变暗,电压表示数变大 B.灯泡变亮,电压表示数变小
C.灯泡变暗,电压表示数变小 D.灯泡变亮,电压表示数变大
【答案】C
【解析】根据图可知,灯泡与变阻器串联,电压表测灯泡的电压。当变阻器的滑片向B端移动时,变阻器的阻值变大,则总电阻变大,由可知电路中的电流变小,由P=I2R可知,灯泡的实际功率变小,因此灯泡变暗。根据U=IR可知,灯泡两端的电压变小,即电压表的示数变小。
考点四、用电压表和电流表测导体的电阻
根据欧姆定律I=U/R,可推导出R=U/I,用电压表测出这段导体两端的电压,用电流表测出通过这段导体的电流,即可计算得出被测导体的电阻,这种测量方法叫伏安法。
为了减小实验的误差,需测三组数据,可以通过接入电路中的滑动变阻器改变连入电路的电阻,从而改变被测导体两端的电压和通过导体的电流。根据实验测得的值求出几组导体的电阻,求它们的平均值,即R=(R1+R2+R3)/3
①按实验电路图将实物连接成实验电路。
②实验前,开关处于断开状态,闭合开关前,滑动变阻器滑片P处于阻值最大位置。
③检查电流表、电压表的量程和正负接线柱是否正确。
④闭合开关,得到一组电流、电压值,填入表中。
⑤移动滑片P,再得到两组电流、电压值,填入表中。
⑥断开开关,整理仪器
典例1:“测量小灯泡电阻”的电路连接情况如图,电源电压保持不变,小灯泡的额定电压为2.5 V。
(1)闭合开关后,当滑片P向右移动时,电压表示数________(选填“变大”“变小”或“不变”)。
(2)实验中测得的小灯泡相关数据记录在表中。
实验次数科学量 1 2 3
电压U(V) 1.5 2.0 2.5
电流I(A) 0.22 0.26 0.30
电阻R(Ω)
则小灯泡正常发光时的电阻为________Ω(结果保留一位小数)。
【答案】(1)变大 (2)8.3
【解析】(1)在串联电路中,电压的分配与电阻成正比,据此变阻器的电压变化,再根据串联电路的电压特点确定电压表的示数变化即可;
(2)根据表格确定额定电压为2.5V时通过灯泡的电流,然后根据 计算电阻即可。
【解答】(1)小灯泡与滑动变阻器串联,电压表测小灯泡两端电压。滑动变阻器滑片P右移,连入电路的阻值变小,根据串联电路分压原理,滑动变阻器分得的电压变小,根据U总=UL+U变可知,小灯泡分得的电压变大,则电压表示数变大。
(2)小灯泡正常发光时,两端电压为额定电压2.5 V,此时通过灯泡的电流为0.3A,
则小灯泡正常发光的电阻R额= = ≈8.3 Ω。
变式1:(2022·浙江·绍兴市上虞区教师发展中心八年级期末)王璐同学对电学中的一个重要元件——滑动变阻器的作用进行归纳,发现除了“保护电路”这一作用外,它在不同电路中还有着不完全相同的作用,请你与王璐同学一起完成以下问题:
(1)如果图是研究欧姆定律的实验,在该实验中:当“探究导体中的电流与导体两端的电压的关系”时,滑动变阻器的作用是___________;当“探究导体中的电流与导体的电阻的关系”时,滑动变阻器的作用是___________;
(2)如果图是“伏安法测电阻”的实验,在该实验中滑动变阻器的作用是为了___________,减小实验的误差。
【答案】改变电阻两端的电压(和通过的电流) 保持电阻两端的电压不变 多次测量求平均值
【解析】(1)[1]探究导体中的电流与导体两端的电压的关系时,保持电阻的阻值不变,改变电阻两端的电压,滑动变阻器的作用可以改变电路中的电流和电阻两端的电压。
[2]探究导体中的电流与导体的电阻的关系时,保持电阻两端的电压不变,改变电路中的电阻,滑动变阻器的作用是保持电阻两端的电压不变。
(2)[3]伏安法测电阻的实验中,滑动变阻器的作用是改变电阻两端的电压和通过的电流,多次测量求平均值,减小实验的误差。
变式2:(2022·浙江宁波·八年级期末)图甲为“伏安法”测电阻的实验电路。
(1) 请用笔画线代替导线将电路补充完整;
(2) 闭合开关,当滑动变阻器的滑片移动到某一位置时,电压表和电流表的指针位置如图乙,则被测电阻的阻值为___________欧;
(3) 为减小实验误差,需进行___________。
【答案】 6 见解析
【解析】(1)[1]在“伏安法”测电阻的实验中,除了电压表与电阻并联,其它的都是串联。滑动变阻器接线“一上一下”,根据甲图知道,只需将变阻器右下角的接线柱与定值电阻右端相连即可,如下图
(2)[2]根据图乙知道,电压表选择量程0~3V,分度值为0.1V,则电压表的示数为1.8V。电流表选择量程0~0.6A,分度值为0.02A,示数为0.3A,则被测电阻的阻值
(3)[3]为减小实验误差,需进行多次测量求平均值。
变式3:(2020八上·吴兴期末)伏安法测电阻R的电路中,某同学做了如下实验,请你一起帮助完成下列问题。
(1)当滑片P在某点时,电压表示数是8.5V,电流表示数如图为____A,则被测电阻R阻值是____Ω
(2)若闭合开关后发现电压表指针偏转接近电源电压值,电流表指针没有偏转,该故障的原因是 ________
A.电阻R接线短路 B.电阻R接线断路 C.电源接触不良
【答案】(1)1.7;5 (2)B
【解析】(1)根据图片确定电流表的量程和分度值,然后读出示数,然后计算R的阻值;
(2)在伏安法测量电阻的实验中,如果与电压表并联的电阻发生断路,那么电压表串联在电路中。由于它的内阻很大,所以通过电流表的示数会很小,几乎不动。串联电路中电压分配与电阻成正比,因此电压表几乎分得全部电压,所以示数接近电源电压,据此判断即可。
【解答】(1)跟家图片可知,电流表选择量程0~3A,分度值为0.1A,那么读数为1.7A,那么电阻;
(2)A.电阻R接线短路,那么电压表也被短路,示数为零,故A不合题意;
B.如果与电压表并联的电阻发生断路,那么电压表串联在电路中。由于它的内阻很大,所以通过电流表的示数会很小,几乎不动。串联电路中电压分配与电阻成正比,因此电压表几乎分得全部电压,所以示数接近电源电压,故B符合题意;
C.如果电源接触不良,那么电压表有示数时,电流表应该也有示数,故C不合题意。
1.(2022·浙江杭州·八年级期末)以下对欧姆定律的认识,其中正确的是( )
A.欧姆定律揭示了导体的电阻与导体两端电压、通过导体的电流有关
B.同一导体,它两端电压越大,通过它的电流也越大
C.当加在导体两端的电压改变时,电压与电流的比值也随之改变
D.根据欧姆定律的变形公式可知:导体的的电阻随电压和电流的变化而变化
【答案】B
【解析】A.电阻是导体本身的一种性质,与电流和电压无关,欧姆定律研究的是电流与电压、电阻的关系,故A错误;
B.同一导体,电阻不变,由可知,它两端电压越大,则通过它的电流也越大,故B正确;
C.电阻是导体本身的一种性质,与电流和电压无关,当加在导体两端的电压改变时,电压与电流的比值等于电阻值,保持不变,故C错误;
D.电阻是导体本身的一种性质,与电流和电压无关,不能说导体的电阻随电压和电流的变化而变化,故D错误。
2.(2020八上·拱墅月考)如图所示是一种风速测定装置。其中风速表是由电压表改装而成,R为定值电阻,R1为滑动变阻器,“T”型管道的竖直管内装有可上下自由移动的轻质活塞,活塞通过轻质细杆和滑动变阻器的滑片相连(活塞与管道壁接触紧密),活塞运动时,细杆可带动滑动变阻器滑片移动。当风速变小时( )
A.活塞上方气压变小 B.活塞向上移动 C.R1接入电路的电阻变大 D.电压表示数变大
【答案】C
【解析】首先根据流体压强和流速的关系判断活塞上方气压的变化,再根据活塞的运动方向确定变阻器的阻值变化,最后根据欧姆定律判断电压表的示数变化。
【解答】根据流体流速和压强的关系可知,当活塞上方有风经过时,上方空气流速加快,气压变小,在大气压强的作用下,活塞受到向上的合力,即向上移动。
如果风速变小,那么上方的气压增大,于是活塞向下移动,变阻器上的滑片向下移动,变阻器R1的阻值变大,故A、B错误,而C正确;
变阻器的电阻变大,那么通过电路的电流变小,根据U=IR可知,电压表的示数变小,故D错误。
3.(2022·浙江宁波·八年级期中)某学习小组在一次实验探究中利用电压表和电流表测得了多组数据,记录如下表。请根据表中给出的数据,判断分析出他们实验时的电路可能是图中的( )
U/V 3.0 2.5 2.0 1.8 1.5 1.3
I/A 0.20 0.30 0.40 0.44 0.50 0.54
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】由表中的数据分析可知,随着电流的增大,电压表的示数是越来越小的。
A.电压表测量的是电源的电压,电压表的示数不会变化,故A错误。
B.电压表测量的是电源的电压,电压表的示数不会变化,故B错误。
C.电压表测的是变阻器两端的电压,当电流增大时,定值电阻两端的电压变大,根据串联电路中电压的特点可知,电压表的示数应变小,符合题意,故C正确。
D.电压表测量的是定值电阻两端的电压,当电流增大时,电压表的示数也变大,与题意不符,故D错误。
4.(2020八下·奉化期末)为了能自动记录跳绳的次数,某科技小组设计了一种自动计数器,其简化电路如图甲所示。R1是一种光敏元件,每当绳子挡住了射向R1的红外线时,R1的电阻会变大,自动计数器会计数一次,信号处理系统能记录AB间每一时刻的电压。若已知电源电压为12V,某一时段AB间的电压随时间变化的图象如图乙所示,则下列说法正确的是( )
A.AB两端电压为6V时,跳绳自动计数器会计数一次
B.绳子挡住了射向R1的红外线时,R1和R2的阻值相等
C.绳子没有挡住射向R1的红外线时,R1的阻值是R2的3倍
D.绳子挡住了射向R1的红外线时,R1的阻值会变为原来的5倍
【答案】D
【解析】根据甲图可知,光敏电阻R1与定值电阻R2串联,AB之间的电压就是R2两端的电压。
A.每跳绳一次,红外线被遮挡一次,此时R1的阻值会增大,根据串联电路的分压规律可知,此时R1两端的电压会增大,而AB两端电压会变小,即变为2V,故A错误;
B.绳子挡住了射向R1的红外线时,R2的电压为2V,那么R1的电压为:U1=U-U2=12V-2V=5V。根据公式可知,,即R1=5R2,故B错误;
C.绳子没有挡住射向R1的红外线时,R2的电压为6V,那么R1的电压为:U1=U-U2=12V-6V=6V。根据公式可知,,即R1=R2,故C错误;
D.绳子挡住了射向R1的红外线时,R1=5R2,没有挡住时,R1=R2,因此它的阻值变化的倍数为5倍,故D正确。
5.(2020八上·滨江期末)如图是酒驾检测中酒精测试仪的简化电路图。R0为定值电阻,R1为气敏电阻,它的阻值随酒精气体浓度增大而减小。闭合开关,电源电压保持不变,若驾驶员呼出的酒精气体浓度越大,测试仪的电路中电流 , 电压表示数 。(填增大、减小或不变)
【答案】 增大;增大
【解析】首先根据酒精浓度的变化确定气敏电阻R1的阻值变化,再根据R总=R0+R1确定总电阻的变化,接下来根据“电流与电阻的反比关系”确定电流的变化,最后根据U=IR判断电压表的示数变化。
【解答】根据电路图可知,定值电阻R0与气敏电阻R1串联,电流表测总电流,电压表测R0的电压。若驾驶员呼出的酒精气体浓度越大,那么R1的阻值减小。据R总=R0+R1可知,总电阻变小,因此总电流变大。根据U0=I0R0可知,电压表的示数增大。
6.如图所示,电阻R0=20 Ω,R=30 Ω,电源电压保持9 V不变,当滑动变阻器滑片P在a端时,电压表的示数是________V,电流表示数是________A。滑动变阻器滑片P移到b端时,电压表的示数是________V,电流表示数是________A。
【答案】3.6;0.18;9;0.18
【解析】根据电路图可知,定值电阻R0与变阻器串联,且无论滑片怎样移动,变阻器都是全部阻值接入电路。
(1)当滑动变阻器滑片P在a端时,电压表只与定值电阻R0并联,只测R0两端的电压。首先根据计算出总电流,再根据U0=I0R0计算电压表的示数即可;
(2)滑动变阻器滑片P移到b端时,电压表测它们的总电压,但是电流表的示数不变,根据(1)中的分析计算即可。
【解答】根据电路图可知,定值电阻R0与变阻器串联,且无论滑片怎样移动,变阻器都是全部阻值接入电路。
(1)当滑动变阻器滑片P在a端时,电压表只与定值电阻R0并联,只测R0两端的电压。
此时通过电路的总电流;
此时电压表的示数U0=I0R0=0.18A×20Ω=3.6V。
(2)滑动变阻器滑片P移到b端时,电压表测它们的总电压,
那么此时电压表的示数U=U总=9V;
由于总电阻保持不变,所以总电流保持不变;
那么此时电流表的示数还是0.18A。
7.图甲是小伟探究“导体中电流与电阻的关系”的实验电路图。图乙是他根据实验数据描绘出的I-R关系图像。由图像可知:当电压一定时,电流与电阻成________(选填“正比”或“反比”);他每次控制电阻的两端电压为________V不变。若电源电压为 4.5 V,实验中R的阻值分别为5 Ω、10 Ω、15 Ω、20 Ω、25 Ω,那么滑动变阻器的阻值至少为________Ω。
【答案】反比;2.5;20
【解析】(1)如果两个物理量的乘积相等,那么它们成反比例关系;如果两个物理量的比值相等,那么它们成正比例关系;
(2)从图乙中找到一组对应的电阻和电流值,然后根据U=IR计算电阻两端不变的电压;
(3)从图乙找到最小的电流和对应的阻值,首先根据经计算此时的总电阻,再根据R变=R总-R计算出变阻器的阻值即可。
【解答】(1)根据图乙可知,每组对应的电流和电阻的乘积都相等,因此得到:当电压一定时,电流与电阻成反比;
(2)根据乙图可知,当R=5Ω时,电流I=0.5A,那么每次控制电阻的电压为:U=IR=0.5A×5Ω=2.5V;
(3)根据乙图可知,电路的最小电流为0.1A,此时R=25Ω;
此时的总电阻;
此时变阻器接入的阻值为:R变=R总-R=45Ω-25Ω=20Ω。
8.(2022·浙江金华·一模)进行以下电学实验时,均可用如图的电路。
①“伏安法”测电阻;②探究导体中的电流与电阻的关系;③探究导体中的电流与电压的关系。
(1)以上实验过程中均用到了滑动变阻器,其中起到“保持电阻两端电压不变”作用的实验是___________(用序号表示)
(2)以上实验过程中均需多次测量,其目的是为了寻找普遍规律的实验是___________。(用序号表示)
【答案】② ②③
【解析】(1)[1]①“伏安法”测电阻中,变阻器的作用是改变定值电阻两端的电压;
②探究导体中的电流与电阻的关系时,变阻器的作用是控制定值电阻两端的电压不变;
③探究导体中的电流与电压的关系时,变阻器的作用是改变定值电阻两端的电压。
则:其中起到“保持电阻两端电压不变”作用的实验是②。
(2)[2]①“伏安法”测电阻中,多次测量的目的是求平均值减小误差;
②探究导体中的电流与电阻的关系时,多次测量的目的是寻找普遍规律;
③探究导体中的电流与电压的关系时,多次测量的目的是寻找普遍规律。
故选②③。
9.(2022·浙江宁波·八年级期中)小宁用如图甲所示的电路图,探究通过导体的电流与导体电阻的关系,电源电压恒为6V。改变电阻R的阻值,调节滑动变阻器滑片,保持R两端的电压不变,记下相应的2次实验的电流和电阻值,描绘在图乙中。
(1)请用笔画线代替导线,在图丙中将电压表正确连入电路;___________
(2)实验中,她所选择的变阻器规格是___________(填序号);
A.10Ω 0.5A B.20Ω 1A C.50Ω 2A
(3)图乙中阴影部分面积表示的科学量是___________;
(4)实验过程中,如果出现了电流表示数为0,电压表示数接近6V,电路发生的故障可能是___________。
【答案】 C 电压 电阻R断路
【解析】(1)由图乙可知当电阻为20Ω时,对应电流是0.1A,R两端电压是UV=I1R1=0.1A×20Ω=2V
所以电压表的示数为2V不变,所以电压表的量程为0~3V,然后把电压表并联在定值电阻的两端,如下图所示:
(2)[2]由图乙可知,实验中的最小电流I1=0.1A,电压表的示数UV=2V,因串联电路中总电压等于各分电压之和,所以,滑动变阻器两端的电压U滑=U-UV=6V-2V=4V
滑动变阻器接入电路中的电阻所以,滑动变阻器的规格为C。
(3)阴影部分为横、纵坐标的乘积,即阴影部分的面积为U=IR=0.2A×10Ω=2V表示物理量是电压。
(4)实验过程中,出现了电流表示数为0,可能电路中出现断路,电压表示数接近6V,可能电阻R断路。
10.(2022·浙江台州·八年级期末)在探究“电流与电阻的关系”的实验中,所用的器材有:学生电源(选择4V档),阻值为5Ω、8Ω、10Ω、 20Ω、25Ω的定值电阻,“30Ω 1A” 的滑动变阻器,电流表,电压表,开关和导线若干。小明连好电路后,按下列步骤进行实验:
实验次数 1 2 3 4 5
电流I/A 0.4 0.25 0.2 0.1 0.08
电阻R/Ω 5 8 10 20 25
步骤一:将R=5Ω的定值电阻接入电路,调节滑动变阻器,当滑片位于A点(如图甲)时,电压表的示数为2V,观察电流表示数(如图乙)。
步骤二:将定值电阻换成8Ω接入电路,移动滑动变阻器滑片,当电压表的示数为2V时,滑片位于B点。
步骤三:小明再将定值电阻换成其他阻值接入电路后,重复上述实验,将结果记录在表格丙中。
请结合上述过程回答下列问题:
(1)连接图甲电路时,应将开关断开,滑动变阻器的滑片P应处在___________端(选填“左”或“右”),以保护电路。
(2)步骤一中电流表指针偏转过小,为了提高测量的准确性,应进行的操作是___________。
(3)步骤一、二中,滑片位置B应该在A点的___________ (选填“左边”或“右边”)。
(4)由表格丙可得,该实验的结论是___________。
【答案】右 断开开关,电流表改接到0~0.6A的量程 右边 当电压一定时,通过导体的电流跟导体的电阻成反比
【解析】(1)[1]由甲图知道,滑片在最右端时阻值最大,所以,连接图甲电路时,应将开关断开,将滑动变阻器的滑片P应处在右端。
(2)[2]步骤一中电流表指针偏转过小,为了提高测量的准确性,应进行的操作是:断开开关,电流表改接到0~0.6A的量程。
(3)[3]在实验中,电压表的示数保持不变,即定值电阻和变阻器两端的电压比值不变。根据“在串联电路中,电压的分配与电阻成正比”知道故R变'>R变
即滑片位置B应该在A点的右边。
(4)[4]由于将表格中每组数据中的电阻和电流相乘,乘积都等于2,故得到结论:当电压一定时,通过导体的电流跟导体的电阻成反比。
11.(2022·浙江台州·八年级期末)甲同学连接好如图所示电路,闭合开关,按一定操作来测量“小灯泡的电阻”,获得实验数据如表。
实验次数 1 2 3 4
电压U/伏 2.5 2.0 1.5 1.0
电流I/安 0.21 0.18 0.15 0.11
电阻R/欧 11.90 11.11 ? 9.09
(1)表中第3次实验时,小灯泡的电阻为___________欧;
(2)将表中电流、电压数据转换为I-U图像,正确的是___________;
(3)乙同学按甲同学的方法连接好电路,闭合开关后发现小灯泡不发光,电流表指针偏转,电压表指针不偏转,若此电路只有一处故障,你认为故障是___________ 。
【答案】10 C 小灯泡短路
【解析】(1)[1]第3次实验时,灯泡的电阻为
(2)[2]分别计算出每组实验中灯泡的电阻后分析可知,随着电压的不断增大,电流增大的幅度在不断减小,因此灯泡的电流与电压变化的图像逐渐向横轴弯曲,故选C。
(3)[3]乙同学按甲同学的方法连接好电路,闭合开关后发现小灯泡不发光,电流表指针偏转,说明电路是通路,电压表指针不偏转,可能小灯泡短路。
12.(2022·浙江舟山·八年级期末)某同学为测量小灯泡的电阻,设计了如下图所示的电路,所用的电源电压是4V,小灯泡正常工作时的电压是2.5V,小灯泡两端允许加的最大电压为正常工作时电压的1.2倍。
(1)请将图甲的实验电路连接完整(要求滑动变阻器滑片向左移,接入电路阻值变小)___________;
(2)该同学正确连接电路后,闭合开关并移动滑片P,记下多组对应的电压表和电流表的示数,并绘制成图乙所示的图象。根据图象信息,可计算出小灯泡正常工作时的电阻是___________。他发现该图象不是直线,你认为出现这种情况的主要原因是___________。
【答案】 灯丝的电阻随温度的升高而增大
【解析】(1)[1]电压表并联在灯泡两端,小灯泡正常工作时的电压是2.5V,因此电压表可选择0~3V量程。灯泡与滑动变阻器串联接入电路,变阻器按一上一下接入电路中且动变阻器滑片向左移,接入电路阻值变小,如图所示:
(2)[2]由图乙可知,当灯的电压为2.5V电压下,通过灯的电流为0.2A,
小灯泡正常工作时的电阻是
[3]因灯的电阻随温度的升高而增大,不是一个定值,根据欧姆定律可知,通过灯的电流与电压不成正比,故该图像不是直线。
13.(2022·浙江金华·八年级期末)小东同学想利用如图甲所示电路研究通过小灯泡(额定电压为3伏)的电流与它两端电压的关系。根据图甲完成图乙的部分连接,待连接完整后,移动滑动变阻器滑片,记录了多组数据,作出了电流表示数与电压表示数的关系图像如丙所示。已知滑动变阻器最大阻值为20Ω。
(1)根据图甲将图乙中的实物图连接完整;(要求:滑动变阻器滑片向右移动,小灯泡变亮)( )
(2)当电流表示数为0.12A时,求电压表的示数;( )
(3)根据图像丙可知,通过小灯泡的电流随电压的增大而增大,但增加相同的电压,电流的增加值越来越小,最可能的原因是:___________。
【答案】 0.6V 见解析
【解析】(1)[1]滑片向右移动灯泡变亮,电路中电流变大,变阻器连入电路的电阻变小,故变阻器滑右下接线柱连入电路中,如下图所示
(2)[2]变阻器连入电路的电阻为零,只有灯泡的简单电路,此时电路中的电流最大,电压表的示数等于电源电压,由电流大小与电源电压大小的关系图像丙可知,电源电压为3V,由图甲可知,小灯泡与滑动变阻器串联,电压表测量小灯泡两端电压,电流表测电路中电流,由图丙可知,电路中电流最小,即电流I=0.12A时,滑动变阻器全部连入电路,由欧姆定律可知,滑动变阻器两端的电压为
U滑=IR滑=0.12A×20Ω=2.4V
由串联电路中电压规律可知,灯泡两端电压为U灯=U-U滑=3V-2.4V=0.6V即电压表示数为0.6V。
(3)[3]根据图像丙可知,通过小灯泡的电流随电压的增大而增大,但增加相同的电压,电流的增加值越来越小,由得灯泡的电阻增大,原因是灯泡的电阻随温度的增加而增大。
14.(2022·全国·八年级专题练习)小南和小嘉利用如图所示的电路研究电流与电阻的关系,已知电源电压恒为6伏,实验所用电阻R的阻值分别为5欧、10欧、20欧,滑动变阻器的规格为“30欧2安”。
(1)连接电路时,在接通电路的最后一根导线,发现电压表和电流表立即偏转,且示数较大,则连接电路时存在不规范之处是___________;
(2)正确连接好,在完成5欧电阻的测量后,换上10欧电阻继续实验,则接下来的操作是___________;
(3)下面是两位同学设计的数据记录表格,同学们结合实验器材,对表格进行分析,认为乙表的设计更为合理,请说明理由___________。
实验次数 U=2V 实验次数 U=3V
电阻(欧) 电流(安) 电阻(欧) 电流(安)
1 1
2 2
3 3
甲 乙
【答案】见解析 见解析 见解析
【解析】(1)[1]连接电路时,在接通电路的最后一根导线,发现电压表和电流表立即偏转,说明在连接电路时没有将开关断开;电压表的示数较大,说明滑动变阻器滑片没有移到阻值最大处。
(2)[2]探究电流与电阻关系的实验时,在完成5欧电阻的测量后,换上10欧电阻继续实验,根据串联电路的分压原理可知,电阻变大,电阻两端的电压也会变大,为了保持定值电阻两端电压不变,就要使滑动变阻器多分一点电压,滑动变阻器电阻要变大,故接下来的操作是增大滑动变阻器电阻阻值,使前后两次实验电压表的示数保持不变。
(3)[3]由甲表可知,定值电阻两端电压保持2V不变;根据串联电路电压的规律,变阻器分得的电压U滑=U-UV=6V-2V=4V
变阻器分得的电压为电压表示数的
根据分压原理,当接入20Ω电阻时,变阻器连入电路中的电阻为R滑=2×20Ω=40Ω
为了完成整个实验,应该选取最大阻值至少40Ω的滑动变阻器;由乙表可知,,定值电阻两端电压保持3V不变,根据串联电路电压的规律,变阻器分得的电压U'滑=U-U'V=6V-3V=3V
变阻器分得的电压为电压表示数的
根据分压原理,当接入20Ω电阻时,变阻器连入电路中的电阻为R'滑=1×20Ω=20Ω
为了完成整个实验,应该选取最大阻值至少20Ω的滑动变阻器;本实验滑动变阻器的规格为“30欧 2安”,故乙表设计更合理,因为滑动变阻器的最大阻值能满足电压表达到所控制的电压值。
15.(2022·全国·八年级专题练习)某实验小组探究导体中电流与电阻的关系,选用4节新的干电池作为电源,选用的定值电阻阻值分别为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω,并设计了如下的电学实验。
(1)按照实验目的,把甲实物图补充完整,要求当滑动变阻器的滑片向右滑动时,电流表示数增大;___________
(2)正确连接电路,闭合开关后,发现电流表有示数,电压表无示数,如果故障原因是某电路元件断路,则可能是___________;
(3)排除故障后,把5Ω的电阻接入电路,闭合开关,适当调节滑片的位置,电流表的示数如图乙所示。断开开关S,把5Ω的电阻换成10Ω的电阻,再次闭合开关后,适当调节滑片的位置,使电压表的示数为___________;
(4)若选用规格为“30Ω,1A”的滑动变阻器,在不更换实验器材的前提下,要使所有电阻都能接入电路进行实验,定值电阻两端的电压可以控制为___________。
A.1.5V B.2V C.2.5V D.3V
【答案】 电压表断路 2V CD
【解析】(1)[1]当滑动变阻器的滑片向右滑动时,电流表示数增大,说明变阻器接入电路的阻值变小,故变阻器应选右下接线柱与定值电阻串联接入电路中,如下图所示:
(2)[2]正确连接电路,闭合开关后,发现电流表有示数,说明电路是通路;电压表无示数,说明电压表并联的支路短路或电压表短路或电压表断路,如果故障原因是某电路元件断路,则可能是电压表断路。
(3)[3]把5Ω的电阻接入电路,闭合开关,适当调节滑片的位置,电流表的示数如图乙所示,电流表选用0~0.6A的量程,分度值0.02A,其示数为0.4A,定值电阻两端电压为U1=I1R1=0.4A×5Ω=2V
根据控制变量法,研究电流与电阻的关系时,需控制定值电阻两端的电压相同;当把5Ω的电阻换成10Ω的电阻,再次闭合开关后,适当调节滑片的位置,使电压表的示数为2V。
(4)[4]选用4节新的干电池作为电源,故电源电压为6V;滑动变阻器的规格是“30Ω,1A”,表示变阻器允许的最大电流为1A,电流表选用0~0.6A的量程,根据串联电路电流的规律,电路中允许通过的最大电流为0.6A,由欧姆定律,此时电路中的总电阻最小,所对应的定值电阻为最小电阻R1=5Ω,此时变阻器连入电路中电阻最小,分得的电压最小,故电压表控制的最大电压
U表=I大R小=0.6A×5Ω=3V
即定值电阻两端的最大电压为3V;当变阻器的最大电阻连入电路中时,变阻器分得的电压最大,根据串联电路电压的规律,电压表示数最小为UV,设电压表控制的小示数为UV,根据串联电路电压的规律,变阻器分得的电压U滑=U-UV,由分压原理得到
上式左边为一定值,故右边也为一定值,故当定值电阻取最大值20Ω时,变阻器连入电路中的电阻应最大,即 UV=2.4V
在不更换实验器材的前提下,要使所有电阻都能接入电路进行实验,定值电阻两端的电压可以控制为2.4~3V,故选CD。
16.(2022·全国·八年级专题练习)某学习小组在探究“导体中电流与电阻的关系”的实验中,小丽连接了如图甲所示的电路(电源电压保持6V不变)。
(1)请你用笔画线代替导线将甲图实物电路连接完整(要求:滑动变阻器的滑片P右移时电路中电流变大;导线不能交叉);
(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( );
(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变化的图像,实验过程中R的电阻由5Ω更换为10Ω,闭合开关后,在调节滑动变阻器的过程中眼睛应当注视___________;
(4)当用30Ω的电阻继续进行实验时,发现无论如何调节滑动变阻器,都不能完成此次实验探究,为完成本次实验,下列改进可行的是( )
A.换用阻值更小的滑动变阻器 B.减小电源电压
C.在原电路中串联一个定值电阻 D.电压表换用更大的量程
【答案】 断路 电压表 BC
【解析】(1)[1]滑动变阻器的滑片P向右移动,电路中电流变大,说明电路中的电阻变小,变阻器连入电路的电阻变小,故变阻器右下接线柱连入电路中与电阻串联,如下图所示:
(2)[2]连接好电路,闭合开关,电流表几乎无示数,可能电路中出现断路,电压表示数接近于电源电压,可能定值电阻R断路。
(3)[3]由图乙知,电阻两端的电压始终保持UV=IR=0.6A×5Ω=3V
即R两端的电压为3V;根据串联分压原理可知,将定值电阻由5Ω改接成10Ω的电阻,电阻增大,其分得的电压增大;探究电流与电阻的实验中应控制电压不变,即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,所以滑片应向右端移动,眼睛看电压表。
(4)[4]A.定值电阻两端的电压始终保持UV=3V,根据串联电路电压的规律,变阻器分得的电压
U滑=U-UV=6V-3V=3V
变阻器分得的电压为电压表示数的
当用30Ω的电阻继续进行实验时,变阻器连入电路中的电阻为30Ω,所选择的变阻器的最大阻值不能小于30Ω,换用阻值更小的滑动变阻器,更不能完成本实验,故A不符合题意;
B.定值电阻两端电压保持UV=3V,由串联电路电压规律和欧姆定律得到
减小电源电压,则滑动变阻器两端的电压会减小,由串联分压可知变阻器连入电路的电阻减小,可以完成本次实验,故B符合题意;
C.由选项A可知,选择的变阻器的最大阻值不能小于30Ω,由于变阻器的最大阻值小于30Ω,可以在在原电路中串联一个定值电阻,可以完成本实验,故C符合题意;
D.电压表换用更大的量程,电压表测量电阻两端的电压,无论如何调节滑动变阻器,都不能使电压表的示数为3V,对实验没有影响,故D不符合题意。
17.(2021八下·镇海期末)某同学利用如图甲所示的电路探究电流跟电阻的关系。实验用到的电阻阻值分别为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω。
(1)实验中多次改变R的阻值,并调节滑动变阻器的滑片,使电压表示数保持不变,记下电流表的示数,得到如图丙所示的电流I随电阻R变化的图像。
①由图像可以得出结论________。
②先用5Ω的电阻接入电路,调节滑动变阻器滑片,使电压处于某一值,读出电流表的示数;然后保持滑动变阻器滑片的位置不变,接着把R换为10Ω的电阻接入电路,闭合开关,应向________(填“左”或“右”)端移动滑动变阻器滑片,直至电压表示数为________V,读出电流表的示数。
(2)某同学又试图把R换为30Ω的电阻接入电路,闭合开关,无论怎样移动滑片,电压表都不能达到所控制的电压值,若保持电压表、电流表测量对象不变,下列选项可能有助于完成该步骤的是:_______。
A.换一个阻值更大的滑动变阻器 B.适当减小电源电压
C.滑动变阻器左侧再串联一个定值电阻 D.改变电压表、电流表所用量程
【答案】(1)电压一定时,电流跟电阻成反比;左;2.5 (2)A,B,C
【解析】(1)①根据图像丙的形状分析通过导体的电流与电阻的关系;
②在串联电路中,电压的分配与电阻成正比。首先根据串联电路的分压规律确定电压表的示数变化,然后根据U总=U1+U2分析变阻器的电压变化,接下来分析要恢复原来电压表示数时变阻器的电压变化,最后再确定滑片的移动方向。根据丙图,找到对应的电阻和电流,然后根据U=IR计算出电压表的示数即可。
(2)根据欧姆定律计算出换为30Ω电阻后电压表示数,然后与既定的示数进行比较,从而确定改进措施。
【解答】(1)①根据丙图可知,电流随电阻变化的图像为一条双曲线,那么二者成反比关系,结论为:电压一定时,电流跟电阻成反比。
②将5Ω换成10Ω后,R的阻值变大,根据串联电路的分压规律可知,电压表的示数增大,根据U总=U1+U2可知,变阻器的电压变小。要使电压表的示数恢复原来示数,那么变阻器的电压要增大,根据串联电路的分压规律可知,变阻器的阻值要增大,即滑片向左移动。电压表保持不变的示数为:U=IR=0.5A×5Ω=2.5V。
(2)当R=30Ω时,根据“在串联电路中,电压的分配与电阻成正比”得到:;
由于R的阻值增大,那么电压表的示数会偏大。要保持电压表的示数不变,要求变阻器的阻值也要增大,故A符合题意;
根据公式可知,在R和R总保持不变时,如果减小电源电压,那么电压表的示数会相应减小,从而恢复原来示数,故B符合题意;
在滑动变阻器左侧串联一个定制电阻,相当于增大了滑动变阻器的阻值,故C符合题意;
改变电压表和电流表的量程,对示数大小没有影响,故D不合题意。 故选ABC。
18.(2021八下·台州开学考)一个小灯泡的额定电压U额=2.5V,表示只有在小灯泡两端电压为2.5V时,小灯泡才能正常工作。现要测量这个小灯泡正常工作时的电阻,提供的器材除上述小灯泡外,还有:电源(电压恒为3V)、电压表和电流表各一只、滑动变阻器(20Ω 1A)、开关、导线若干。为了完成任务,小乐设计了如图甲所示电路。
(1)用笔画线代替导线,将图甲中的实物图连接完整,要求滑动变阻器滑片向右移动时小灯泡变亮。得到了如图乙所示的通过小灯泡的电流随其两端电压变化的图像
(2)通过实验,小乐正确测出了小灯泡正常工作时的电阻,还通过多次改变滑动变阻器的阻值,。分析图像可知,随着小灯泡两端电压的增大,其电阻阻值________(选填“不变”“变大”或“变小”)。
(3)若实验时发现电压表坏了,小乐设计了如图丙所示的电路,其中R0=10Ω。也测出了小灯泡正常工作时的电阻,其操作步骤为:
①先闭合开关S、S1,断开S2,移动滑动变阻器滑片P,使电流表的示数I1=_____A,此时小灯泡正常工作;
②保持滑动变阻器滑片P的位置不变,闭合开关S、S2,断开S1,读出电流表的示数为I2。
则小灯泡的正常工作时的电阻R=________。(用U额、I1、I2表示)
【答案】(1)
(2)变大
(3)0.25;U额/I2 I1
【解析】(1)滑动变阻器接线需要“一上一下”,并根据灯泡亮度的变化判断接线柱的选择情况。
(2)根据丙图可知,定值电阻R0与灯泡并联,那么它们的电压相等。当灯泡两端的电压为2.5V时,它正常发光,此时通过R0的电流为。通过开关的切换,如果能够测量出通过干路的总电流,然后根据并联电路的电流规律就能计算出灯泡的额定电流,关键是开关切换时,电流表的位置发生改变,但是二者的并联关系要保持不变。
【解答】(1)变阻器与灯泡串联;当滑片向右移动时灯泡变亮,那么电流变大,电阻变小,因此变阻器使用滑片右边的部分,接线柱选择右下角的和上面的一个即可,如下图所示:
(2)①先闭合开关S、S1,断开S2,移动滑动变阻器滑片P,使电流表的示数,此时小灯泡正常工作;
②保持滑动变阻器滑片P的位置不变,闭合开关S、S2,断开S1,读出电流表的示数为I2,这是总电流。则小灯泡的正常工作时的电阻。
思维导图
典例分析
举一反三
典例分析
举一反三
典例分析
举一反三
典例分析
举一反三
课后巩固
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第6节 电流与电压、电阻的关系
考点一、电流与电压的关系
此实验中应保持电路中电阻R不变,通过调节滑动变阻器,改变电阻R两端的电压,观察流过电阻R的电流的变化
(1)按电路图将实物连接成实验电路。连接前,开关要断开,滑动变阻器的滑片要滑到最大阻值处
(2)检查电路无误后,闭合开关,多次移动滑动变阻器的滑片,分别记录电压表、电流表的示数。
从实验数据可以看出电流和电压有关,电流随电压的增大而增大。将实验数据通过图像的形式表示出来,通过图像分析可知电流的大小与电压成正比
实验结论:导体的电阻不变时,通过导体的电流和它两端的电压成正比
典例1:(2022·浙江·绍兴市八年级期末)如图所示电路中,R1是滑动变阻器,R2是定值电阻,电源两端电压为6V保持不变。
(1)请根据实物连接图甲在答题卷虚线框内画出电路图___________。
(2)闭合开关S,当滑动变阻器滑片P从左端滑向右端时,电压表示数随电流变化的部分图像如图乙所示,则R2的阻值是多少?___________
(3)实验过程中当电压表如图丙所示时,电路中的电流是多少___________? 接入电路中滑动变阻器的阻值是多少?___________
变式1:(20202八上·吴兴期末)某导体中的电流与它两端电压关系如图所示,下列分析正确的是( )
A.该导体中的电流与它两端的电压成反比 B.该导体的电阻随电压的增大而增大
C.当导体两端的电压为0时,电阻为5Ω D.当导体两端的电压为2 V时,电流为0.6A
变式2:(2022·浙江缙云县八年级期末)小科和同学们在做“研究电流与电压的关系”实验过程中:
(1)小科和同学们经过讨论,完成了“研究电流与电压的关系”两次实验电路的设计,如图甲、乙所示。由图甲改进为图乙,是因为使用滑动变阻器既能保护电路,又能改变_________,进行多次测量,方便寻找普遍规律;
(2)请用笔画线代替导线,帮助小科按电路图乙,将图丙中的实物电路连接完整_________;
(3)小科连完电路,闭合开关后,发现电流表的示数为0,电压表有示数。若电路仅有一处故障,则故障为_________;
(4)在排除故障后,用同一定值电阻进行实验,移动滑动变阻器的滑片P位于不同位置,读出电表的示数并记录。数据如下表。则可得出结论_________。
电压U/V 3.00 2.50 2.00 1.50
电流I/A 0.30 0.25 0.20 0.15
变式3:(2022八上·浙江期中)在研究通过导体的电流与两端电压关系的活动中,同学们进行了如下实验探究。
【实验步骤】①按图甲所示电路图连接好电路;
②闭合开关,改变滑动变阻器滑片P的位置,读出电压表和电流表的示数,并记录数据;
③对数据进行处理,并绘制成如图乙所示的图像。
实验时要增大定值电阻两端的电压,滑动变阻器滑片P应向________ (选填“左”或“右”)移动。
【实验结论】根据图像,可以得到的结论是________。
【实验反思】某小组的同学在处理数据时发现,电压与电流的比值恰好等于R的阻值,这是一种巧合吗 于是同学们想利用其他小组的实验数据来进一步论证,并提出了以下两种收
集数据的方案:
方案一:收集电阻值均为10Ω的几个小组的数据;
方案二:收集电阻值不同的几个小组的数据。
你认为方案________更合理。
考点二、电流与电阻的关系
此实验中通过调节滑动变阻器接入电路中的阻值,保持电阻两端的电压不变,改变电阻R的阻值,观察流过电阻R的电流的变化
(1)按实验电路图将实物连接成实验电路。连接电路前,开关断开,滑动变阻器的滑片滑到连入电路最大阻值处
(2)检查电路无误后,闭合开关,更换不同阻值的定值电阻,调节滑动变阻器的滑片,使各电阻两端的电压一定,测出各电阻对应的电流值,记录在表格中。
从实验数据可以看出电流和电阻有关,电流随电阻的增大而减小。将实验数据通过图像的形式表示出来,如图所示通过图像分析可知电流的大小与电阻的倒数成正比,即电流与电阻成反比
实验结论:实验结论导体两端的电压不变时,通过导体的电流和它的电阻成反比
典例1:(2022·全国·八年级专题练习)小乐利用如图所示实物电路探究“通过导体的电流跟电阻大小的关系”。提供的实验器材有:电压恒为6V的电源、电流表、电压表、阻值分别为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω的四个定值电阻、规格分别为“2A 10Ω”、“1A 20Ω”和“1A 50Ω”的滑动变阻器、开关和导线若干。
1 2 3 4
电阻/Ω 5 10 15 20
电流/A 0.40 0.20 0.13 0.10
(1)请用笔画线代替导线将图一中电路连接完整(直接画在答卷上);
(2)连接好电路,闭合开关,移动滑动变阻器滑片,发现电流表示数几乎为零,电压表有示数且不变,出现这种现象的原因可能是___________;
(3)排除故障后,小乐将5Ω的电阻接入电路,移动滑动变阻器的滑片使电压表示数为2V,记下此时电流值。接着断开开关,把R更换为10Ω的电阻接入电路,闭合开关后,接着应进行的操作是___________,并记下此时电流表的示数;
(4)实验数据如上表所示,则小乐所选用的滑动变阻器的规格是___________。
变式1:(2022·浙江湖州·八年级期末)如图所示,是某同学在探究“电流与电阻关系”实验中设计的电路图、数据收集以及绘制的图像,对此提出了以下的见解,其中说法不正确的是( )
A.该实验中滑动变阻器的作用既保护了电路又可以控制定值电阻两端的电压不变
B.实验中无论如何调节滑片始终达不到预定电压值的原因可能是滑动变阻器最大阻值过小
C.由图中数据可知I﹣R图像中的阴影部分面积为2V
D.本实验需要控制定值电阻两端的电压不变,不需要再改变定值电阻两端电压多次实验
变式2:(2022·全国·八年级专题练习)图甲是某实验小组在探究“电流与电阻关系”的电路图,电源电压恒为6V。电压表、电流表完好(电表最左边的接线柱均为“-”),另有阻值为5欧、10欧、15欧、20欧、25欧的定值电阻各1个。
(1)根据图甲,用笔画线代替导线连接完成图乙的实物图;___________。
(2)实验小组按要求连接好电路,合上开关后,在移动变阻器滑片时,发现电压表和电流表指针均在不停地大幅度左右摆动,其原因是___________;
(3)在老师的引导下,他们将5次实验数据描绘在图丙中。图中A点对应的横坐标与纵坐标围成矩形的面积___________。(选填“大于”、“小于”或“等于”)C点对应的横坐标与纵坐标围成矩形的面积。
(4)实验中,实验小组选择的滑动变阻器的最大阻值至少是___________。
变式3:(2021八下·奉化期末)某实验小组探究导体中电流与导体电阻的关系,选用三节新的干电池作为电源,定值电阻的阻值分别为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω,并设计了如下的电学实验。
(1)按照甲图所示的电路图,把乙实物图补充完整,当滑动变阻器的滑片向左滑动时,电流表示数增大。
(2)正确连接电路,把5Ω的电阻接入电路,闭合开关,适当调节滑片的位置,电流表的示数如图丙所示。断开开关S,把5Ω的电阻换成10Ω的电阻,再次闭合开关后,适当调节滑片的位置,使电压表的示数为________。
(3)在此实验中,滑动变阻器接入电路的阻值范围是________。
考点三、欧姆定律的内容及应用
1.1827年德国物理学家欧姆总结出了欧姆定律,其内容是导体中的电流,跟这段导体两端的电压成正比,跟这段导体的电阻成反比。
2.欧姆定律的表达式:I=U/R
U表示一段导体两端的电压,单位为伏特( V ); R表示这段导体的电阻,单位为欧姆( Ω );I表示通过这段导体的电流,单位为安培( A )。
3.欧姆定律是电学中重要的基本规律,它是通过实验,总结、归纳得到的规律。欧姆定律是本章的核心,它反映了电流、电压、电阻三者之间的关系。
典例1:(2022·浙江·余姚市阳明中学八年级期中)如图所示是小超设计的压力传感器的原理图,其中弹簧上端和滑动变阻器的滑片P固定在一起,AB间有可收缩的导线,R1为定值电阻。当闭合开关S,压力F增大时,电流表与电压表示数变化情况是( )
A.电流表示数变大,电压表示数变小
B.电流表示数变小,电压表示数变大
C.电流表、电压表示数都变大
D.电流表、电压表示数都变小
变式1:对于欧姆定律公式I= 的理解,下列说法错误的是( )。
A.对某一导体来说,导体中的电流与其两端电压成正比
B.在电压相同的条件下,不同导体中的电流与该导体的电阻成反比
C.导体中的电流与导体两端的电压及其电阻有关
D.由I= 得R= ,说明R与U成正比,与I成反比
变式2:(2022·浙江金华·八年级期末)某科技小组设计了一种压力测量仪。在如图所示的各电路中,电源电压不变,R0是定值电阻,R是滑动变阻器,滑片会随金属片受到的压力大小而上下平移,压力表实际上是一个电压表。能够实现压力越大,压力表示数越大的电路是( )
A. B.
C. D.
变式3:(2021·浙江杭州·八年级期末)如图所示,小金正在做“用滑动变阻器控制灯泡亮暗”的实验,电源电压保持不变,闭合开关,将变阻器的滑片向B端移动,则( )
A.灯泡变暗,电压表示数变大 B.灯泡变亮,电压表示数变小
C.灯泡变暗,电压表示数变小 D.灯泡变亮,电压表示数变大
考点四、用电压表和电流表测导体的电阻
根据欧姆定律I=U/R,可推导出R=U/I,用电压表测出这段导体两端的电压,用电流表测出通过这段导体的电流,即可计算得出被测导体的电阻,这种测量方法叫伏安法。
为了减小实验的误差,需测三组数据,可以通过接入电路中的滑动变阻器改变连入电路的电阻,从而改变被测导体两端的电压和通过导体的电流。根据实验测得的值求出几组导体的电阻,求它们的平均值,即R=(R1+R2+R3)/3
①按实验电路图将实物连接成实验电路。
②实验前,开关处于断开状态,闭合开关前,滑动变阻器滑片P处于阻值最大位置。
③检查电流表、电压表的量程和正负接线柱是否正确。
④闭合开关,得到一组电流、电压值,填入表中。
⑤移动滑片P,再得到两组电流、电压值,填入表中。
⑥断开开关,整理仪器
典例1:“测量小灯泡电阻”的电路连接情况如图,电源电压保持不变,小灯泡的额定电压为2.5 V。
(1)闭合开关后,当滑片P向右移动时,电压表示数________(选填“变大”“变小”或“不变”)。
(2)实验中测得的小灯泡相关数据记录在表中。
实验次数科学量 1 2 3
电压U(V) 1.5 2.0 2.5
电流I(A) 0.22 0.26 0.30
电阻R(Ω)
则小灯泡正常发光时的电阻为________Ω(结果保留一位小数)。
变式1:(2022·浙江·绍兴市上虞区教师发展中心八年级期末)王璐同学对电学中的一个重要元件——滑动变阻器的作用进行归纳,发现除了“保护电路”这一作用外,它在不同电路中还有着不完全相同的作用,请你与王璐同学一起完成以下问题:
(1)如果图是研究欧姆定律的实验,在该实验中:当“探究导体中的电流与导体两端的电压的关系”时,滑动变阻器的作用是___________;当“探究导体中的电流与导体的电阻的关系”时,滑动变阻器的作用是___________;
(2)如果图是“伏安法测电阻”的实验,在该实验中滑动变阻器的作用是为了___________,减小实验的误差。
变式2:(2022·浙江宁波·八年级期末)图甲为“伏安法”测电阻的实验电路。
(1) 请用笔画线代替导线将电路补充完整;
(2) 闭合开关,当滑动变阻器的滑片移动到某一位置时,电压表和电流表的指针位置如图乙,则被测电阻的阻值为___________欧;
(3) 为减小实验误差,需进行___________。
变式3:(2020八上·吴兴期末)伏安法测电阻R的电路中,某同学做了如下实验,请你一起帮助完成下列问题。
(1)当滑片P在某点时,电压表示数是8.5V,电流表示数如图为____A,则被测电阻R阻值是____Ω
(2)若闭合开关后发现电压表指针偏转接近电源电压值,电流表指针没有偏转,该故障的原因是____
A.电阻R接线短路 B.电阻R接线断路 C.电源接触不良
1.(2022·浙江杭州·八年级期末)以下对欧姆定律的认识,其中正确的是( )
A.欧姆定律揭示了导体的电阻与导体两端电压、通过导体的电流有关
B.同一导体,它两端电压越大,通过它的电流也越大
C.当加在导体两端的电压改变时,电压与电流的比值也随之改变
D.根据欧姆定律的变形公式可知:导体的的电阻随电压和电流的变化而变化
2.(2020八上·拱墅月考)如图所示是一种风速测定装置。其中风速表是由电压表改装而成,R为定值电阻,R1为滑动变阻器,“T”型管道的竖直管内装有可上下自由移动的轻质活塞,活塞通过轻质细杆和滑动变阻器的滑片相连(活塞与管道壁接触紧密),活塞运动时,细杆可带动滑动变阻器滑片移动。当风速变小时( )
A.活塞上方气压变小 B.活塞向上移动 C.R1接入电路的电阻变大 D.电压表示数变大
3.(2022·浙江宁波·八年级期中)某学习小组在一次实验探究中利用电压表和电流表测得了多组数据,记录如下表。请根据表中给出的数据,判断分析出他们实验时的电路可能是图中的( )
U/V 3.0 2.5 2.0 1.8 1.5 1.3
I/A 0.20 0.30 0.40 0.44 0.50 0.54
A. B. C. D.
4.(2020八下·奉化期末)为了能自动记录跳绳的次数,某科技小组设计了一种自动计数器,其简化电路如图甲所示。R1是一种光敏元件,每当绳子挡住了射向R1的红外线时,R1的电阻会变大,自动计数器会计数一次,信号处理系统能记录AB间每一时刻的电压。若已知电源电压为12V,某一时段AB间的电压随时间变化的图象如图乙所示,则下列说法正确的是( )
A.AB两端电压为6V时,跳绳自动计数器会计数一次
B.绳子挡住了射向R1的红外线时,R1和R2的阻值相等
C.绳子没有挡住射向R1的红外线时,R1的阻值是R2的3倍
D.绳子挡住了射向R1的红外线时,R1的阻值会变为原来的5倍
5.(2020八上·滨江期末)如图是酒驾检测中酒精测试仪的简化电路图。R0为定值电阻,R1为气敏电阻,它的阻值随酒精气体浓度增大而减小。闭合开关,电源电压保持不变,若驾驶员呼出的酒精气体浓度越大,测试仪的电路中电流 , 电压表示数 。(填增大、减小或不变)
6.如图所示,电阻R0=20 Ω,R=30 Ω,电源电压保持9 V不变,当滑动变阻器滑片P在a端时,电压表的示数是________V,电流表示数是________A。滑动变阻器滑片P移到b端时,电压表的示数是________V,电流表示数是________A。
7.图甲是小伟探究“导体中电流与电阻的关系”的实验电路图。图乙是他根据实验数据描绘出的I-R关系图像。由图像可知:当电压一定时,电流与电阻成________(选填“正比”或“反比”);他每次控制电阻的两端电压为________V不变。若电源电压为 4.5 V,实验中R的阻值分别为5 Ω、10 Ω、15 Ω、20 Ω、25 Ω,那么滑动变阻器的阻值至少为________Ω。
8.(2022·浙江金华·一模)进行以下电学实验时,均可用如图的电路。
①“伏安法”测电阻;②探究导体中的电流与电阻的关系;③探究导体中的电流与电压的关系。
(1)以上实验过程中均用到了滑动变阻器,其中起到“保持电阻两端电压不变”作用的实验是___________(用序号表示)
(2)以上实验过程中均需多次测量,其目的是为了寻找普遍规律的实验是_________。(用序号表示)
9.(2022·浙江宁波·八年级期中)小宁用如图甲所示的电路图,探究通过导体的电流与导体电阻的关系,电源电压恒为6V。改变电阻R的阻值,调节滑动变阻器滑片,保持R两端的电压不变,记下相应的2次实验的电流和电阻值,描绘在图乙中。
(1)请用笔画线代替导线,在图丙中将电压表正确连入电路;___________
(2)实验中,她所选择的变阻器规格是___________(填序号);
A.10Ω 0.5A B.20Ω 1A C.50Ω 2A
(3)图乙中阴影部分面积表示的科学量是___________;
(4)实验过程中,如果出现了电流表示数为0,电压表示数接近6V,电路发生的故障可能是________。
10.(2022·浙江台州·八年级期末)在探究“电流与电阻的关系”的实验中,所用的器材有:学生电源(选择4V档),阻值为5Ω、8Ω、10Ω、 20Ω、25Ω的定值电阻,“30Ω 1A” 的滑动变阻器,电流表,电压表,开关和导线若干。小明连好电路后,按下列步骤进行实验:
实验次数 1 2 3 4 5
电流I/A 0.4 0.25 0.2 0.1 0.08
电阻R/Ω 5 8 10 20 25
步骤一:将R=5Ω的定值电阻接入电路,调节滑动变阻器,当滑片位于A点(如图甲)时,电压表的示数为2V,观察电流表示数(如图乙)。
步骤二:将定值电阻换成8Ω接入电路,移动滑动变阻器,当电压表示数为2V时,滑片位于B点。
步骤三:小明再将定值电阻换成其他阻值接入电路后,重复上述实验,将结果记录在表格丙中。
请结合上述过程回答下列问题:
(1)连接图甲电路时,应将开关断开,滑动变阻器的滑片P应处在___________端(选填“左”或“右”),以保护电路。
(2)步骤一中电流表指针偏转过小,为了提高测量的准确性,应进行的操作是___________。
(3)步骤一、二中,滑片位置B应该在A点的___________ (选填“左边”或“右边”)。
(4)由表格丙可得,该实验的结论是___________。
11.(2022·浙江台州·八年级期末)甲同学连接好如图所示电路,闭合开关,按一定操作来测量“小灯泡的电阻”,获得实验数据如表。
实验次数 1 2 3 4
电压U/伏 2.5 2.0 1.5 1.0
电流I/安 0.21 0.18 0.15 0.11
电阻R/欧 11.90 11.11 ? 9.09
(1)表中第3次实验时,小灯泡的电阻为___________欧;
(2)将表中电流、电压数据转换为I-U图像,正确的是___________;
(3)乙同学按甲同学的方法连接好电路,闭合开关后发现小灯泡不发光,电流表指针偏转,电压表指针不偏转,若此电路只有一处故障,你认为故障是___________ 。
12.(2022·浙江舟山·八年级期末)某同学为测量小灯泡的电阻,设计了如下图所示的电路,所用的电源电压是4V,小灯泡正常工作时的电压是2.5V,小灯泡两端允许加的最大电压为正常工作时电压的1.2倍。
(1)请将图甲的实验电路连接完整(要求滑动变阻器滑片向左移,接入电路阻值变小)___________;
(2)该同学正确连接电路后,闭合开关并移动滑片P,记下多组对应的电压表和电流表的示数,并绘制成图乙所示的图象。根据图象信息,可计算出小灯泡正常工作时的电阻是___________。他发现该图象不是直线,你认为出现这种情况的主要原因是___________。
13.(2022·浙江金华·八年级期末)小东同学想利用如图甲所示电路研究通过小灯泡(额定电压为3伏)的电流与它两端电压的关系。根据图甲完成图乙的部分连接,待连接完整后,移动滑动变阻器滑片,记录了多组数据,作出了电流表示数与电压表示数的关系图像如丙所示。已知滑动变阻器最大阻值为20Ω。
(1)根据图甲将图乙中的实物图连接完整;(要求:滑动变阻器滑片向右移动,小灯泡变亮)( )
(2)当电流表示数为0.12A时,求电压表的示数;( )
(3)根据图像丙可知,通过小灯泡的电流随电压的增大而增大,但增加相同的电压,电流的增加值越来越小,最可能的原因是:___________。
14.(2022·八年级专题练习)小南和小嘉利用如图所示的电路研究电流与电阻的关系,已知电源电压恒为6伏,实验所用电阻R的阻值分别为5欧、10欧、20欧,滑动变阻器的规格为“30欧2安”。
(1)连接电路时,在接通电路的最后一根导线,发现电压表和电流表立即偏转,且示数较大,则连接电路时存在不规范之处是___________;
(2)正确连接好,在完成5欧电阻的测量后,换上10欧电阻继续实验,则接下来的操作是___________;
(3)下面是两位同学设计的数据记录表格,同学们结合实验器材,对表格进行分析,认为乙表的设计更为合理,请说明理由___________。
实验次数 U=2V 实验次数 U=3V
电阻(欧) 电流(安) 电阻(欧) 电流(安)
1 1
2 2
3 3
甲 乙
15.(2022·全国·八年级专题练习)某实验小组探究导体中电流与电阻的关系,选用4节新的干电池作为电源,选用的定值电阻阻值分别为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω,并设计了如下的电学实验。
(1)按照实验目的,把甲实物图补充完整,要求当滑动变阻器的滑片向右滑动时,电流表示数增大;___________
(2)正确连接电路,闭合开关后,发现电流表有示数,电压表无示数,如果故障原因是某电路元件断路,则可能是___________;
(3)排除故障后,把5Ω的电阻接入电路,闭合开关,适当调节滑片的位置,电流表的示数如图乙所示。断开开关S,把5Ω的电阻换成10Ω的电阻,再次闭合开关后,适当调节滑片的位置,使电压表的示数为___________;
(4)若选用规格为“30Ω,1A”的滑动变阻器,在不更换实验器材的前提下,要使所有电阻都能接入电路进行实验,定值电阻两端的电压可以控制为___________。
A.1.5V B.2V C.2.5V D.3V
16.(2022·全国·八年级专题练习)某学习小组在探究“导体中电流与电阻的关系”的实验中,小丽连接了如图甲所示的电路(电源电压保持6V不变)。
(1)请你用笔画线代替导线将甲图实物电路连接完整(要求:滑动变阻器的滑片P右移时电路中电流变大;导线不能交叉);
(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( );
(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变化的图像,实验过程中R的电阻由5Ω更换为10Ω,闭合开关后,在调节滑动变阻器的过程中眼睛应当注视___________;
(4)当用30Ω的电阻继续进行实验时,发现无论如何调节滑动变阻器,都不能完成此次实验探究,为完成本次实验,下列改进可行的是( )
A.换用阻值更小的滑动变阻器 B.减小电源电压
C.在原电路中串联一个定值电阻 D.电压表换用更大的量程
17.(2021八下·镇海期末)某同学利用如图甲所示的电路探究电流跟电阻的关系。实验用到的电阻阻值分别为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω。
(1)实验中多次改变R的阻值,并调节滑动变阻器的滑片,使电压表示数保持不变,记下电流表的示数,得到如图丙所示的电流I随电阻R变化的图像。
①由图像可以得出结论________。
②先用5Ω的电阻接入电路,调节滑动变阻器滑片,使电压处于某一值,读出电流表的示数;然后保持滑动变阻器滑片的位置不变,接着把R换为10Ω的电阻接入电路,闭合开关,应向________(填“左”或“右”)端移动滑动变阻器滑片,直至电压表示数为________V,读出电流表的示数。
(2)某同学又试图把R换为30Ω的电阻接入电路,闭合开关,无论怎样移动滑片,电压表都不能达到所控制的电压值,若保持电压表、电流表测量对象不变,下列选项可能有助于完成该步骤的是:_______。
A.换一个阻值更大的滑动变阻器 B.适当减小电源电压
C.滑动变阻器左侧再串联一个定值电阻 D.改变电压表、电流表所用量程
18.(2021八下·台州开学考)一个小灯泡的额定电压U额=2.5V,表示只有在小灯泡两端电压为2.5V时,小灯泡才能正常工作。现要测量这个小灯泡正常工作时的电阻,提供的器材除上述小灯泡外,还有:电源(电压恒为3V)、电压表和电流表各一只、滑动变阻器(20Ω 1A)、开关、导线若干。为了完成任务,小乐设计了如图甲所示电路。
(1)用笔画线代替导线,将图甲中的实物图连接完整,要求滑动变阻器滑片向右移动时小灯泡变亮。得到了如图乙所示的通过小灯泡的电流随其两端电压变化的图像
(2)通过实验,小乐正确测出了小灯泡正常工作时的电阻,还通过多次改变滑动变阻器的阻值,。分析图像可知,随着小灯泡两端电压的增大,其电阻阻值________(选填“不变”“变大”或“变小”)。
(3)若实验时发现电压表坏了,小乐设计了如图丙所示的电路,其中R0=10Ω。也测出了小灯泡正常工作时的电阻,其操作步骤为:
①先闭合开关S、S1,断开S2,移动滑动变阻器滑片P,使电流表的示数I1=_____A,此时小灯泡正常工作;
②保持滑动变阻器滑片P的位置不变,闭合开关S、S2,断开S1,读出电流表的示数为I2。
则小灯泡的正常工作时的电阻R=________。(用U额、I1、I2表示)
思维导图
典例分析
举一反三
典例分析
举一反三
典例分析
举一反三
典例分析
举一反三
课后巩固
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