10.3 学生实验 探究影响电流的因素 同步训练（含答案）- 2023-2024学年北京课改版初中物理九年级

2023-2024学年北京课改版初中物理九年级
第十章　串联电路和并联电路
三、学生实验:探究影响电流的因素
知识点1　探究电流与电压、电阻的关系
1.(2022北京汇文中学教育集团期中)(多选)在探究电流与电压关系的实验中，关于滑动变阻器的作用，下列说法正确的是 (　　)
A.保护电路安全
B.改变电阻两端电压
C.可实现多次测量，寻找普遍规律
D.可实现多次测量，减小实验误差
2.(2023北京师范大学附中期中)小刚用如图所示的电路探究“通过导体的电流跟电阻的关系”。在实验过程中，当把电阻R由5 Ω更换为10 Ω后，为了探究上述的问题，他应采取的操作是 (　　)
A.保持变阻器滑片不动
B.将变阻器滑片适当向左移动
C.将变阻器滑片适当向右移动
D.适当增加电池的节数
3. 如图甲所示是小芳同学设计的研究电流与电压关系的实验电路图，已知电源电压恒定为6 V，定值电阻R=5 Ω。
　
(1)小芳根据电路图，将实物图补充连接完整。
(2)小芳通过调节滑动变阻器滑片P的位置，测出三组实验数据，记录实验数据，如表所示。
电阻R=5 Ω
实验次数 1 2 3
电压U/V 5 4.5 4
电流I/A 0.2 0.3 0.4
(3)由实验数据可知，这三次实验，定值电阻R两端的电压，依次是
　　　　V、　　　　V、　　　　V。
(4)由上面数据可得出的结论是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
4.(2023北京通州期中)实验桌上有满足实验要求的电源、滑动变阻器、开关各1个，已调零的电压表和电流表各1块，阻值已知且不同的定值电阻6个，导线若干。小华利用以上器材设计了实验电路，来探究“当导体两端的电压一定时，通过导体的电流跟导体的电阻成反比”，请回答下列问题。
(1)在小华设计的如图的实验电路中，根据实验需求，在①的位置应安装　　　　表；在②的位置应安装　　　　表。
(2)请将实验步骤补充完整。
①断开开关，按电路图连接电路，将滑动变阻器的滑片P放在阻值最大的位置。
②闭合开关后，调节滑动变阻器的滑片P至某一位置，读出电压表的示数U和电流表的示数I，并把R、I的数值记录在表格中。
③　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　，并把R、I的数值记录在表格中。
④仿照步骤③再做4次实验。
(3)画出记录实验数据的表格。
知识点2　欧姆定律
5.(2023北京广渠门中学期中)(多选)下列说法中正确的是 (　　)
A.由I=可知，当导体电阻一定时，通过导体的电流与其两端的电压成正比
B.由I=可知，当导体两端电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻成反比
C.由I=，表明对某一导体来说，它的电阻与它两端的电压成正比
D.由I=，表明导体的电阻由它两端的电压和通过它的电流决定
6.(2023北京师范大学第二附中期中)如图所示，AB和BC是由同种材料制成的长度相同、横截面积不同的两段导体，串联后连入电路中，比较这两段导体的电阻及通过它们的电流的大小，正确的是 (　　)
A.RAB>RBC，IABC.RAB>RBC，IAB=IBC　　　　D.RAB=RBC，IAB7.(2023北京化工大学附中期中)小阳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做出如图所示的图像，根据图像可知，导体的电阻为　　　　Ω。
8.(2023北京五十七中期中)如图所示，电源两端电压U保持不变。闭合开关S、S1，电压表示数为8 V，电流表示数为2 A。闭合开关S，断开开关S1，电压表示数为 2 V。求:
(1)电源两端的电压U。
(2)电阻R1和R2的阻值。
能力提升全练
9.(2022北京中考，5，★☆☆)如图所示的电路中，电阻阻值R1A.U1>U2　　　　B.U1I2　　　　D.I1=I2
10.(2023北京十四中期中，14，★★☆)如图所示是电阻甲和电阻乙的I U图像，下列说法中正确的是 (　　)
A.电阻甲和乙都是阻值不变的电阻
B.当电阻乙两端电压为2 V时，R乙=15 Ω
C.将电阻甲和乙以串联方式接在电源电压为U的电路中，当通过电阻甲的电流为0.2 A时，电源电压U为3 V
D.将电阻甲和乙以并联方式接在电源电压为U的电路中，当电阻乙两端电压为 1.5 V时，干路中的总电流为0.6 A
11.(2022湖南岳阳中考，15，★☆☆)如图，电源电压不变，已知R2=15 Ω时，闭合开关后，电流表A1、A2的示数分别为0.5 A、0.2 A，则通过R1的电流为　　　　A，电源电压为　　　　V。
12.(2021北京中考，22，★★☆)小圆想探究通过导体的电流与导体的电阻之间的关系，他利用干电池、电流表、电压表、多个阻值不同且已知的定值电阻、开关及导线，设计了如图所示的电路。实验中，他将定值电阻R接入电路中，读出相应的电流表的示数并观察电压表的示数，记录实验数据。将R换为不同阻值的另一个电阻后，小圆观察到电压表的示数增大了。小圆意识到自己的实验设计不能实现探究目的。
(1)请你写出小圆的实验设计不能实现探究目的的原因:　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　；
(2)请你画出能够实现探究目的的电路图(可以添加适当的实验器材)；
(3)依据你设计的电路图，针对小圆不能实现探究目的的原因，写出操作的方法。
13.(2023北京房山期中，20，★★★)小亮想探究通过导体的电流与导体的电阻之间的关系。根据实验目的设计出实验电路图，并按电路图连接实验器材如图所示。
(1)在如图所示的实验电路中，有一个元件与导线连接有误，这个元件是　　　　。
(2)改正(1)中的错误后，闭合开关S后，发现电流表无示数，电压表有示数，产生这种现象的原因可能是　　　　(选填“R断路”或“R短路”)。
(3)排除(2)中的故障后，当把A、B两点间的电阻由10 Ω更换为15 Ω时，应将滑动变阻器的滑片P向　　　　端移动(选填“左”或“右”)，才能使电压表示数保持不变。
(4)前几次实验中定值电阻两端电压都可以达到2 V，当把阻值为50 Ω的定值电阻接入A、B间时，发现电流表的示数不为零，无论怎样移动滑片P，电压表示数都不能达到2 V，其原因可能是　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　。
(5)利用图示实验电路还可以进行的探究实验是　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　。
14.(2022北京二中教育集团期中，26，★★☆)在如图所示的电路中，电源两端的电压保持不变，R1和R2为两个定值电阻，其中电阻R2=30 Ω。当开关S1闭合，S2断开时，电流表示数为0.6 A；当开关S1、S2均闭合时，电流表示数变为0.9 A。求:
(1)当开关S1、S2均闭合时，R2支路上的电流I2；
(2)电源电压U；
(3)电阻R1的阻值。
素养探究全练
15.【科学探究】小丽在探究“电路中电流与电阻的关系”时，可供使用的实验器材有电源(电压恒为6 V)、电流表、电压表、滑动变阻器、开关各一个、阻值不同的定值电阻四个(5 Ω、10 Ω、15 Ω、20 Ω)和导线若干。
　
(1)请用笔画线代替导线将甲图的实物图补充完整，要求滑动变阻器的滑片P向c端滑动时接入电路中的阻值变小。
(2)当闭合开关试触时，发现电流表指针摆动出现了如图乙所示的情况，存在的问题是　　　　　　　　　　　　。
(3)将5 Ω的电阻接入a、b间，闭合开关后，移动滑片P使电压表示数为U0，记录相应的电流值，然后将5 Ω的电阻换成10 Ω、15 Ω的电阻接入a、b间，闭合开关后，滑片P应向　　　　(选填“c”或“d”)端移动，直至电压表示数也为U0，记下相应的电流值。
(4)小丽完成上述操作后又选了一个2 Ω的电阻进行实验，结果发现实验不能正常进行，为完成此实验，电路需要做出调整的是　　　　　　　　　　　　。
(5)小丽根据实验数据得出I R图像如图丙所示，则小丽实验时U0=　　　　V，实验中小丽所用的滑动变阻器的最大阻值不能小于 　　Ω。
(6)小丽在得出I R图像之后，又画出了如图丁所示的I 图像，得出结论:电流与电阻成反比。请对此做出评价:　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　。
答案
1.ABC　连接电路时，滑动变阻器的滑片处于最大阻值处，此时电路中的电阻最大，通过电路的电流最小，可以起到保护电路的作用，故A正确；在探究通过导体的电流与导体两端电压的关系时，通过调节滑片，改变电路中的电流，从而改变电阻两端的电压，可以实现多次测量，目的是得出具有普遍性的结论，而不是减小实验误差，故B、C正确，D不正确。
2.B　探究“通过导体的电流跟电阻的关系”，根据控制变量法可知，需保持导体两端的电压不变，当把电阻R由5 Ω更换为10 Ω后，电阻变大，则电压表的示数变大，所以此时应该增大变阻器的电阻，减小电阻R两端的电压，使电压表的示数保持不变，则滑片需向左移动，增大滑动变阻器接入电路中的电阻，故B符合题意，A、C不符合题意；增加电池的节数时，电阻R和滑动变阻器的两端电压都会变大，故D不符合题意。
3.答案　(1)如图所示　(3)1　1.5　2　(4)在电阻一定时，通过导体的电流与导体两端的电压成正比
解析　(1)将电源的负极连接滑动变阻器上端左接线柱，将电压表“15”接线柱连接定值电阻R左端接线柱即可。(3)第一次定值电阻R两端的电压U1=U-U1'=6 V-5 V=1 V；第二次定值电阻R两端的电压U2=U-U2'=6 V-4.5 V=1.5 V；第三次定值电阻R两端的电压U3=U-U3'=6 V-4 V=2 V。(4)分析数据可以发现，当电阻一定时，导体两端的电压增大几倍，通过导体的电流就增大几倍，由此可以得出结论:在电阻一定时，通过导体的电流跟导体两端的电压成正比。
4.答案　(1)电流　电压　(2)③断开开关，更换不同阻值的定值电阻，闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，使电压表示数与②中相同，读出电流表的示数I　(3)见解析
解析　(1)因电流表与被测电路串联，电压表与被测电路并联，所以①的位置应安装电流表，②的位置应安装电压表；(2)③探究“当导体两端的电压一定时通过导体的电流跟导体的电阻成反比”时，更换不同阻值的电阻后要调节滑动变阻器，使定值电阻两端的电压保持不变，所以实验第三个步骤是断开开关，更换不同阻值的定值电阻，闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，使电压表示数与②中相同，读出电流表的示数I1，并把R1、I1的数值记录在表格中；(3)本实验中，需要测出定值电阻两端的电压、不同电阻的阻值和对应的电流，则记录实验数据的表格如表所示。
实验 1 2 3 4 5 6
U/V
R/Ω
I/A
5.AB　由I=可知，电阻一定时，通过导体的电流与其两端的电压成正比；当导体两端电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻成反比，故A、B正确；电阻是导体本身的一种性质，与电压和电流无关，故C、D不正确。
6.C　由图可知，这两段导体串联接入电路，根据串联电路的电流规律，IAB=IBC；因为AB和BC是由同种材料制成的长度相同、横截面积不同的两段导体，且导体越细，电阻越大，故RAB>RBC，故A、B、D错误，C正确。
7.答案　5
解析　图像是过原点的直线，表示电阻不变，任取一组数值可计算电阻，当U= 2.5 V时，电流I=0.5 A，根据欧姆定律可知，R= =5 Ω。
8.解析　(1)由图可知，当闭合开关S、S1，只有R2接入电路中，R1被短路，电压表测电源两端的电压，所以电源的电压U=8 V。(2)由欧姆定律可得R2的电阻:R2==4 Ω。当闭合开关S，断开开关S1时，两电阻串联，电压表测R2两端电压，电流表测电路中的电流，由串联电路的电流特点和欧姆定律可得，电路中的电流:I'=I1=I2==0.5 A。由串联电路的电压特点可知:U1=U-U2=8 V-2 V=6 V，R1的阻值:R1==12 Ω。
能力提升全练
9.C　由并联电路的电压特点可知，R1、R2两端的电压都等于电源电压，即U1=U2=U，故A、B不正确；由欧姆定律可知，电压相同时，电阻越大，电流越小，因为电阻阻值R1I2，故C正确，D不正确。
10.C　由图像可知，电阻甲的图线为一条过原点的直线，说明电阻甲为定值电阻，电阻乙的图线为过原点的曲线，说明电阻乙的阻值改变，故A不正确；由图像可知，当电阻乙两端电压为2 V时，通过电阻乙的电流为0.2 A，则R乙==10 Ω，故B不正确；若将电阻甲和乙串联，当通过电阻甲的电流为0.2 A时，根据串联电路的电流特点可知，通过电阻乙的电流为0.2 A，此时，U甲=1 V，U乙=2 V，因为串联电路中总电压等于各分电压之和，所以电路的总电压:U=U甲+U乙=1 V+2 V=3 V，故C正确；若将电阻甲和电阻乙并联，当电阻乙两端电压为1.5 V时，根据并联电路的电压特点可知，电源电压为1.5 V，电阻甲两端电压为1.5 V，此时I甲=0.3 A，I乙'=0.1 A，因为并联电路中干路电流等于各支路电流之和，所以电路的总电流I=I甲+I乙'=0.3 A+0.1 A=0.4 A，故D不正确。
11.答案　0.3　3
解析　由电路图可知，电阻R1、R2并联，电流表A2测通过R2的电流，电流表A1测干路电流。由题意可知，通过R2的电流为0.2 A，干路电流为0.5 A。根据并联电路中的电流特点可知，通过电阻R1的电流I1=I-I2=0.5 A-0.2 A=0.3 A，并联电路两端的电压相等且等于电源电压，故电源电压U=U2=I2R2=0.2 A×15 Ω=3 V。
12.答案　(1)没有保持电阻两端的电压相同　(2)如图所示　(3)见解析
解析　(1)由题意可知，小圆的实验设计不能实现探究目的的原因是没有保持电阻两端的电压不变。(2)要能够实现探究目的，需要在电路中串联一个滑动变阻器，通过移动滑片使定值电阻两端的电压保持不变。(3)①开关断开，将滑动变阻器调至最大阻值处，电压表和电流表调零，按电路图连接电路；②闭合开关，移动滑动变阻器的滑片到适当位置，读出电压表和电流表的示数，把U、I和R记录到表格中；③断开开关，更换不同的定值电阻，将滑动变阻器调至最大阻值处，闭合开关，调节滑片P，使电压表的示数仍为U，记录I1、R1；④仿照步骤③再做几次实验，把电流值和电阻值记录在表格中。
13.答案　(1)电流表　(2)R断路　(3)右　(4)滑动变阻器的最大阻值太小(或R的阻值太大)　(5)通过导体的电流与导体两端电压的关系
解析　(1)由图知，电流表的正、负接线柱接反了，即连接有误的元件是电流表。(2)闭合开关S后，电流表无示数，说明电路可能发生了断路故障，电压表有示数，说明电压表的两接线柱与电源两极能够相通，所以可能是与电压表并联的部分断路，即电阻R断路。(3)将电阻由10 Ω更换为15 Ω时，电阻增大，根据串联分压的规律可知，其分得的电压增大，探究电流与电阻的关系的实验中，应保持电阻两端的电压不变，所以应使电阻两端的电压减小，由串联电路的电压规律可知，应增大变阻器分得的电压，由分压规律可知，应增大变阻器连入电路中的电阻，所以滑片P应向右端移动。(4)要保持定值电阻两端的电压不变，由串联电路的电压规律可知，变阻器两端的电压也要保持不变，由串联分压的规律可得，所以当更换阻值较大的定值电阻时，变阻器连入电路中的电阻也要变大，如果滑动变阻器的最大电阻较小，则会导致定值电阻两端的电压不能达到所要控制不变的值，由此可知电压表示数不能达到2 V的原因可能是滑动变阻器的最大阻值较小(或R的阻值太大)。(5)本实验电路还可以探究通过导体的电流与导体两端电压之间的关系。
14.解析　(1)当开关S1闭合，S2断开时，只有R1接入电路，电流表测通过R1的电流，开关S1、S2均闭合时，两个电阻并联，电流表测量干路中的电流，因为电源电压保持不变，电阻R1不变，所以通过R1的电流不变，根据并联电路中干路电流等于各支路电流之和，可得通过电阻R2的电流为I2=I-I1=0.9 A-0.6 A=0.3 A。(2)电源电压U=U2=I2R2=0.3 A×30 Ω=9 V。
(3)电阻R1的阻值R1==15 Ω。
素养探究全练
15.答案　(1)如图所示　(2)电流表正、负接线柱接反了　(3)d　(4)电流表换用大量程　(5)2.4　30　(6)说法错误，应该说在电压一定时，电流与电阻成反比
解析　(1)滑动变阻器的滑片P向c端滑动时，接入电路中的阻值变小，故滑动变阻器左下接线柱连入电路中，如答案图所示；(2)当闭合开关试触时，发现电流表指针反向偏转，则存在的问题是电流表正、负接线柱接反了；(3)将5 Ω电阻换成10 Ω、15 Ω的电阻后，定值电阻两端分压变大，大于U0，滑动变阻器分压减小，为保持电阻两端电压不变，滑片应向d端移动，直到电压表示数为U0；(4)电阻两端的电压U0=IR=0.48 A×5 Ω=2.4 V，若选用2 Ω的电阻进行实验，则通过电阻的电流I'= =1.2 A，超过了电流表的量程，所以实验不能正常进行，电路需要做出的调整是电流表换用大量程；(5)由(4)知，U0=2.4 V，由图像丙知，当定值电阻阻值为20 Ω时，电路中的电流为0.12 A，此时滑动变阻器接入电路的阻值R滑==30 Ω，则实验中所用的滑动变阻器最大阻值不能小于30 Ω；(6)如图丁所示的I 图像可知，在电压一定时，电流与电阻的倒数成正比，所以可以得出在电压一定时，电流与电阻成反比，但不能只说电流与电阻成反比