17.1 电流与电压和电阻的关系 同步练习
一、单选题
1.(2022秋·河北保定·九年级期末)小刚用如图所示电路探究“一段电路中电流跟电阻的关系”。在此实验过程中,当A、B两点间的电阻由5Ω更换为10Ω后,为了探究上述问题,他应该采取的唯一操作是( )
A.保持变阻器滑片不动 B.将变阻器滑片适当向右移动
C.将变阻器滑片适当向左移动 D.适当增加电池的节数
2.(2022秋·河北邯郸·九年级统考期末)小刚用图所示电路探究“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5Ω更换为10Ω后,为了完成探究,他应该采取的措施是( )
A.将变阻器滑片适当向右移动
B.保持变阻器滑片不动
C.将变阻器滑片适当向左移动
D.适当增加电池的节数
二、实验题
3.(2022秋·河北秦皇岛·九年级统考期末)小明探究“电流跟电阻的关系”的实验电路如图所示。
(1)小明连接的部分电路如图乙所示,请你将电路连接完整 ;
(2)连接电路后,闭合开关,两表均有示数,但无论怎样调节滑动变阻器的滑片,两电表示数均保持不变,其原因可能是 (写出一个即可);
(3)改正电路连接后,小明再分别换接5Ω、10Ω、15Ω的电阻,分别实验,得到表中的实验数据,分析数据可得出:电阻R两端的电压为 V;实验的结论:当 时,通过导体中的电流跟导体的电阻成 比;
电阻R/Ω 5 10 15
电流I/A 0.3 0.15 0.10
(4)利用此实验电路图,还可以完成的实验有: (写出一个即可)。
4.(2022秋·河北保定·九年级统考期末)如图所示,在研究“导体电流与电阻关系”的实验中,同学们分组利用了阻值分别为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω的定值电阻和滑动变阻器进行了探究,滑动变阻器规格是“18Ω 1A”,电源电压4.5V并保持不变。
(1)用笔画线代替导线,将图甲中实验电路连接完整;(导线不允许交叉)( )
(2)在闭合开关前,图甲中滑动变阻器的滑片应移动到最 (选填“左”或“右”)端;
(3)其中一组同学连接电路后,闭合开关,发现电压表的示数等于电源电压,电流表的示数为0。你认为出现上述实验现象的原因是 ;
(4)排除故障后,先接入5Ω的电阻,滑片P移到阻值最大处,闭合开关,移动滑片的同时,眼睛应注视 (选填“电流表”或“电压表”)使其示数为某一预设值;若用10Ω电阻代替5Ω电阻接入电路,应将滑片向 (选填“左”或“右”)端移动;
(5)同学们将得出的数据整理绘制成如图乙所示的图像,通过图像可得出结论:电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成 。
5.(2022秋·河北张家口·九年级统考期末)李欢用图甲所示的电路探究“电流与电阻的关系”。所用器材有:电压恒为 3V 电源一个、标有“20Ω 2A” 字样的滑动变阻器一个、阻值分别为 5Ω、10Ω、20Ω的定值电阻各一个。
实验次数 定值电阻/Ω 电流表示数/A
1 5 0.4
2 10 0.2
3 20 0.1
(1)连接电路时,开关应处于 状态;
(2)李欢依据电路图将5Ω定值电阻接入电路后闭合开关,发现电流表无示数而电压表有示数且约指示电源电压,则电路中的故障是 ;
(3)将 5Ω定值电阻换成 10Ω定值电阻,不移动滑动变阻器滑片位置,则闭合开关后,电压表的示数将 (选填“变大”“不变”或 “变小”),要让电压表示数为 2V,此时应将滑片 P 向 (选填“左”或“右”)端移动,记录对应电流表的示数;
(4)将10Ω定值电阻换成 20Ω定值电阻,重复步骤(3)。实验记录的数据如上表所示,测量多组数据的目的是 (选填“寻找普遍规律”或“减小实验误差”);分析表中数据可得出结论: 。
6.(2022秋·河北张家口·九年级统考期末)在“探究电流与电阻关系”的实验中,实验器材有:电源(电压恒为4.5V)、电流表、电压表、滑动变阻器(标有“20Ω 2A”字样)和开关各一个,定值电阻五个(5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω),导线若干。
(1)图甲闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片P移到最 端;
(2)图乙是根据实验数据画出的定值电阻的I—R图像,其中阴影面积的物理意义是 ,其数值为 ;
(3)根据定值电阻的I—R图像得到的结论是 。
7.(2022秋·河北石家庄·九年级统考期末)(1)探究“通过导体的电流与它两端电压关系”的实验中,在小灯泡和定值电阻中应选用 为实验器材,理由是小灯泡的阻值随温度的变化而 ;为了得到普遍规律应该进行的操作是 (选填“多次测量”或“一次测量”)。接着如图采用6V蓄电池、最大阻值为50Ω的滑动变阻器、电流表和电压表等器材进行实验;
(2)在研究电流与电压的关系实验时,一般是连接同一电阻R1,通过适当 来改变R两端的电压;
(3)在研究电流与电阻的关系实验时,当用10Ω的电阻连接在电路AB间测得电压为2V后,断开开关,用20Ω的电阻替换AB间的R1,然后闭合开关,应将滑片向 (选填“a”或“b”)端移动,直到看到电压表示数为 时,才能读出所需电流表的示数。
8.(2022秋·河北保定·九年级统考期末)小丽利用图甲所示的电路探究“电流与电压的关系”。
(1)当闭合开关试触时,发现电流表指针摆动出现了图乙所示情况,存在的错误是 ,断开开关纠正后,闭合开关,发现电流表有示数,电压表无示数,可能的原因是 (写一种即可);
(2)排除故障后,闭合开关调节滑动变阻器的滑片,改变电阻R1 测出多组数据,根据数据作出I﹣U图象,如图丙所示,根据图象可得出的结论是 ,该实验中滑动变阻器的作用是 ;
(3)换用阻值比R1大的定值电阻R2再次测量,请将R2的图象画在图丙合适的位置 。
9.(2022秋·河北保定·九年级统考期末)在“探究电流与电压关系”的实验中,图甲是某实验小组设计的电路,电源电压3V保持不变。
(1)请用笔画线代替导线,在图甲中完成电路连接,要求滑片P向右端滑动时,电流表的示数变大。( )
(2)连接电路时,开关应该 。
(3)检查无误后,闭合开关发现电流表几乎无示数,电压表示数接近3V。移动滑片P,两电表示数均无变化,则电路故障可能是 。
(4)排除故障后,实验中测得五组数据,并绘制出定值电阻R的I﹣U图像如图乙所示。由图像可得:
①实验中所用定值电阻R的阻值为 Ω;
②实验结论: 。
(5)结合乙图中五次实验数据分析,本实验所用滑动变阻器的最大阻值应不小于 Ω。
[拓展]实验结束后,小卓同学向老师提出可以用小灯泡来代替定值电阻,进行电流与电压关系的实验探究,你认为这个实验操作 (填“可行”或“不可行”),原因是 。
10.(2022秋·河北保定·九年级期末)在“探究电流跟电阻的关系”实验中,已知电源电压为4.5V且保持不变,滑动变阻器(40Ω 1A)、以及符合实验要求的电表、开关和导线。如图甲是没有连接完整的电路。
(1)请将图甲所示的实物电路连接完整,要求滑片向右移动,电流表示数变大;
(2)小亮同学错把电压表并联在滑动变阻器两端,连好电路后闭合开关,移动滑动变阻器滑片P,当电流表示数变大时,电压表的示数 (选填“变小”“变大”或“不变”);
(3)小亮同学排除故障后闭合开关,移动滑动变阻器滑片P,同时,眼睛应注视 ;
A.电压表示数
B.电流表示数
C.滑动变阻器滑片
(4)该实验中滑动变阻器除了保护电路外,还有 的作用;
(5)实验中小亮多次改变R的阻值,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,得到如图乙所示的电流I随电阻R变化的图像。由图像可以得出结论: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 比;
(6)第(5)问中,小亮多次改变R的阻值,并记录各次电流表的示数,为了能够完成实验,更换的电阻阻值不能够大于 Ω;
(7)另一组的小明同学探究电流跟电压的关系,连接好电路的最后一根导线时,电流表和电压表指针马上发生了偏转,导致上述现象的不规范操作是 ;
(8)小明找出原因后,调节滑动变阻器,测出通过电阻R的电流和对应的电压值,如表所示,分析数据后发现表格中电流值与电压值不成正比,检查两电表均无故障,你认为可能的原因是 ;
U/V 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0
I/A 0.12 0.22 0.32 0.42 0.52 0.62
(9)该电路还可以测量小灯泡正常发光时的电阻,现将图甲中的电阻R换成一个正常工作电压为3.8V的小灯泡(电阻约为20Ω),若要测出该小灯泡正常发光时的电阻,则原实验电路中只需改动 ,其他不变;当电压表示数为2.5V时,滑动变阻器的滑片应该向 滑动,以测出小灯泡正常发光时的电阻。当电压表的示数为3.8V时,电流表的示数如图丙所示,则小灯泡正常发光的时的电阻为 Ω。
11.(2022秋·河北邯郸·九年级期末)在探究“电流与电阻的关系”实验中,小明设计了如图甲所示电路图,选用器材如下:2节新干电池、阻值分别为5Ω、10Ω、20Ω的定值电阻、滑动变阻器(20Ω 1A)、电压表、电流表、开关及导线若干。
请回答下列问题:
(1)连接电路时,开关应处于 状态;
(2)实验过程中小明发现电压表示数接近3V,电流表几乎无示数,造成此故障的原因可能是 ;
(3)排除故障后,小明更换定值电阻,调节滑动变阻器的滑片,将实验数据填入表中。当更换20Ω的定值电阻进行实验时,电流表的示数如图乙所示,则通过定值电阻的电流为 A,由此可知,小明控制定值电阻两端的电压为 V;
电阻R/Ω 5 10 20
电流I/A 0.4 0.2
(4)分析实验数据可知,在实验过程中,滑动变阻器接入电路的最大阻值为 Ω。
12.(2022秋·河北秦皇岛·九年级统考期末)图甲是“探究电流和电压的关系”的实验装置,电源电压为。
(1)闭合开关前,滑动变阻器的滑片应处于最 端;
(2)闭合开关,发现电压表有示数,电流表无示数,移动滑动变阻器的滑片时,两块电表示数均没有变化,则电路故障可能是定值电阻 ;
(3)排除故障后,正确连接电路,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,将测得的数据绘制成图象,如图乙所示,分析图象可以得出:当电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成 ;滑动变阻器的最大阻值至少为 。
13.(2022秋·河北秦皇岛·九年级统考期末)探究“电流与电压和电阻的关系”:
(1)请根据图甲中电路图,用笔画线代替导线将实物图乙连接完整,使滑动变阻器的滑片 P向右移动时,接入电路的电阻变大。( )
表一(R1)
U/V 1.0 2.0 3.0
I/V 0.20 0.60
表二(R2)
U/V 0.8 1.6 2.6
I/V 0.08 0.16 0.26
(2)探究“电流与电压的关系”时,某小组在ab间接入电阻R1,移动滑片P,将测量数据记录在表一中,当电压表示数为2.0V时,对应的电流值如图丙所示,为 A。另一小组使用其他阻值的电阻R2,测量数据如表二所示,根据两组数据描绘出相应的 I-U图像如图丁所示。
(3)根据描绘出的I-U图像可以得出结论:在电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成 ;其中图线 表示的是R1的I-U图像。
(4)探究“电流与电压的关系”时,测量了多组数据,其目的是为了 (填字母序号)。
A.寻找普遍规律 B.取平均值减小误差
(5)在“探究电流与电阻关系”的实验中:连接电路后,闭合开关,发现电压表有示数且接近电源电压,电流表无示数,其原因是 。问题解决之后,实验过程中,将5Ω的电阻更换为10Ω的电阻时,应将滑动变阻器的滑片P向 (选填“A”或“B”)端移动,使电压表示数 。
14.(2022·河北石家庄·九年级期末)在“探究电流与电阻的关系”实验中,部分器材选用如下:电压为6V的电源,标有“50Ω,1A”的滑动变阻器,阻值不同的定值电阻若干,其他器材,回答下列问题。
(1)电路连接时,开关应 ;
(2)闭合开关后,发现电流表无示数,电压表指针超过量程,则故障可能是定值电阻 (选填“短路”或“断路”);
(3)排除故障后,先将5Ω定值电阻接入电路,在移动滑片的过程中,眼睛应注意观察 (选填“电流表”、“电压表”或“滑动变阻器”);
(4)断开开关,取下5Ω的定值电阻,换成10Ω的定值电阻,闭合开关,应移动滑片,直至电压表示数为 V时,读出电流表的示数。记录实验数据,并绘制成图乙所示,分析图像可知:当导体两端的电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成 ;
【拓展】当将20Ω定值电阻换成30Ω电阻时,无论怎样移动滑片,都无法保证电压不变,原因是滑动变阻器的最大阻值 (选填“过大”或“过小”)。为了完成本实验,可接入定值电阻的范围为 Ω到 Ω。(更换电阻时电表可能重新选择了量程)
15.(2022秋·河北邯郸·九年级统考期末)在探究“电流与电阻的关系”实验中,如图所示:
(1)在闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片P处于 (选填“A”或“B”)端;
(2)小红将实物连接成图甲所示电路,其中有一处连线错误,请你在连接错误的导线上画“×”并改正;( )
(3)某同学正确连接电路后,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片P,发现电流表始终无示数,电压表示数接近电源电压,其原因可能是 ;
(4)实验过程中,将5Ω的电阻接入电路中,闭合开关调节滑动变阻器滑片P至适当位置,此时电流表示数如图乙所示,则电流表示数为 A.将5Ω的电阻更换为10Ω的电阻,闭合开关,应将滑动变阻器的滑片P向 (选填“左”或“右”)端移动,使电压表示数为 V。
16.(2022秋·河北邢台·九年级期末)如图甲是小明同学探究“电流与电压、电阻的关系”的电路图,电源电压为3V不变。
(1)请按电路图将实物图连接完整 (要求滑片P向左滑时接入电阻变大);
(2)小明连接电路时,开关应断开,滑动变阻器的滑片P应放在最 (选填“左”或“右”)端;
(3)闭合开关后小明发现,无论怎样移动滑动变阻器的滑片P,电流表指针几乎不动,电压表示数始终接近电源电压,原因可能是 (选填字母);
A.定值电阻断路
B.电流表坏了
C.滑动变阻器短路
D.定值电阻短路
(4)排除电路故障后,小明探究“电流与电压的关系”,实验过程中得到的数据如表所示。第3次测量时,电流表的示数如图丙所示,电流为 。分析表格中的数据,得到结论:当电阻一定时,通过电阻的电流与该电阻两端的电压成 ;
实验序号 1 2 3
电压U/V 0.8 1.6 2.4
电流I/A 0.16 0.32
(5)接着小明取来四只阻值分别为5Ω、10Ω、20Ω、30Ω的电阻,标有“10Ω 0.5A”的滑动变阻器,来探究电流与电阻的关系。
①用5Ω的电阻实验时,当电流表示数为0.4A时,记录数据。他将电阻5Ω换成10Ω,移动滑动变阻器滑片P的目的是 ;
②当用30Ω的定值电阻进行第四次实验时,发现无论怎样移动滑片,都无法将电压调到预设值,小明要选用的滑动变阻器的最大阻值至少要 欧。
17.(2022秋·河北沧州·九年级统考期末)在探究“电流与电阻的关系”实验过程中,老师给同学们准备了以下器材:蓄电池(6V)、电流表(0﹣0.6A,0﹣3A)、电压表(0﹣3V,0﹣15V)、定值电阻(5Ω、10Ω、15Ω各1个)、开关、滑动变阻器(1.5A,20Ω)、导线若干。
(1)连接电路时,开关应处于 (选填“断开”或“闭合”)状态。
(2)在此实验中滑动变阻器除了有保护电路的作用外,另一个作用是 。
(3)小明按图甲连好电路后,闭合开关发现电压表和电流表都无示数,经检查,漏接了一根导线,如图乙,请你帮小明补接上。
(4)补接后,小明先将5Ω电阻接入电路,调节滑动变阻器使电压表示数为2V,电流表示数如图丙为 A;再将5Ω的电阻更换为10Ω电阻,闭合开关,移动滑动变阻器,继续实验完成测量,应将滑动变阻器阻值调 (填“大”或“小”)。
(5)当小明再换按15Ω电阻时,无论怎样调节滑动变阻器,电压表示数始终大于2V,小明分析发现滑动变阻器阻值增大过程中电压表示数在不断减小,他认为可能是滑动变阻器阻值不够大导致。同组的小红同学思考了一会,在使用题干中已有器材的情况下解决了这一问题,操作方法是 。完成了实验,并填写数据如下表:
电阻R/Ω 5 10 15
电流I/A 0.6 0.3 0.2
实验结论: 。
18.(2022秋·河北石家庄·九年级统考期末)小聪用如图甲所示的电路“探究电流与电阻的关系”,电源电压为6V,滑动变阻器规格为“,2A”,有、、、、的定值电阻各一个。
(1)连接电路时,开关应 ;
(2)将的电阻接入电路,闭合开关,移动滑片P发现电压表有示数,电流表始终无示数,其原因可能是定值电阻 (选填“断路”或“短路”);
(3)排除故障后,使电压表示数为,电流表示数如图乙,此时电流为 A,记下电压表、电流表的示数;
(4)将的电阻分别换成、、、的电阻,继续实验。小聪发现当定值电阻为时,无法完成实验。为了让的电阻也能完成实验,他设计了如下三个调整方案。其中方案有错误的是 。(选填“A”、“B”或“C”)
A.在电路中多串联一个的电阻,其余操作不变
B.不变,改变电源电压,电源电压的取值范围是2V~4.4V
C.电源电压不变,改变的大小(视需要选取电压表、电流表量程),的取值范围是2.25V~6V
(5)实验完毕,得到结论:电压一定时,导体中的电流与导体的电阻成 比。
19.(2022秋·河北邯郸·九年级统考期末)在“探究电流和电阻的关系”实验中,器材有:电源(6V),电阻箱(0-9999Ω),滑动变阻器(2001A),电压表、电流表,开关和导线若干;
(1)请用笔画线代替导线,将实物电路连接完整,使滑片向左移动时电阻减小 ;
(2)第一组数据的测量过程中,有下列步骤,正确的顺序是 ;
①保持开关断开,连接实物电路
②检查电路无误后闭合开关
③读出电流表的示数,断开开关
④将滑动变阻器的金属滑片置于阻值最大处
⑤转动电阻箱的旋钮使它的阻值为20,调节滑动变阻器的滑片使电压表的示数为4V
(3)将电阻箱调到15Ω,闭合开关,发现电流表示数如图所示,示数为 A,该电流值与15Ω电阻值 (填“能”或“不能”)作为第二组数据记在表格中,此时电压表示数为0V可能发生的故障是 。
20.(2022秋·河北衡水·九年级期末)小明在实验室做“探究电流与电压、电阻的关系”的实验。
他选用的器材有三个定值电阻,分别是电阻R1“10Ω 1A”、电阻R2“15Ω 1A”,电阻R3“xΩ 1A”(电阻R3阻值模糊不清),一个变阻器标有“40Ω 2A”字样,一个稳压电源,开关一个,导线若干,电流表、电压表各一块,为计量准确,他实验过程中两个电表始终用小量程。
(1)按小明设计的电路图(如图甲),将图乙的电路连接完整 。
(2)把电阻R1接入电路后,闭合开关后发现电流表和电压表指针瞬间偏转超过量程,则小明的错误在于 。
(3)小明吸取教训后继续实验。他分别用电阻R1和电阻R2做了几组实验,第1组数据电流表示数如图19丙所示,电流表示数是 。其他几组数据记录在表格中,则对比表一中1、2、3三组数据(或表二中4、5、6三组数据)可以得出的结论是 。
表一
R1=10Ω
物理量 次数 U/V I/A
1 1.2 ……
2 2.4 0.24
3 3 0.3
表二
R2=15Ω
物理量 次数 U/V I/A
4 1.2 0.08
5 2.4 0.16
6 3 0.2
(4)小明做以上实验时发现测量某组数据时变阻器的滑片刚好位于阻值最大端,请你推断是在测量第 组数据时,并计算出电源电压等于 V。
(5)小明用电阻R1和电阻R2做完以上实验后,想继续接入电阻R3再次进行实验,他想把电阻R3两端电压同样调整为1.2V、2.4V和3V,但是实验过程中发现实验中只能调出其中两个电压值,同时还发现在相同的电压下通过电阻R3的电流比电阻R2的小,则要想调出第三个电压值,下列措施不可行的是 (选填序号)。
A.换用更大电阻的变阻器 B.把电源电压适当减小 C.把电源电压适当增大
21.(2022秋·河北石家庄·九年级统考期末)探究“电流与电阻的关系”.器材有:滑动变阻器、开关、电源(电压恒为6 V)各一个,电流表、电压表各一块,三个定值电阻(10 Ω、15 Ω、20 Ω),导线若干.
(1)如图1是小明连接的实物电路,图中有一根导线连接错误,请你在连接错误的导线上打“×”并补画出正确的连线.
( )
(2)电路连接正确后,闭合开关前,滑片应置于 (填“A”或“B”)端.
(3)闭合开关后,移动滑片,使与电阻(20 Ω)并联的电压表示数为4 V,读出电流表示数,再分别改接15 Ω、10 Ω的电阻,重复上述实验,收集的实验数据如表1所示.老师告诉小明有一组数据误差较大,便找来一个5 Ω的电阻让他再测一组数据.当他把5 Ω的电阻接入电路时,要使电压表示数仍为4 V,实验不能继续进行,其原因是 .改变连接后,当电压表示数仍为4 V时,电流表示数为 A(如图2所示).综合分析数据可得:电压一定时, .
表1
电压U/V 4
电阻R/Ω 20 15 10
电流I/A 0.20 0.28 0.40
【拓展】小明又利用上述实验器材探究“电流与电压的关系”,将滑片从一端移到另一端的过程中,把收集的实验数据填入了表2中.
表2
电阻R/Ω 10
电压U/V 2 3 4 5 6
电流I/A 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6
(1)分析表2中数据可得:电阻一定时, .
(2)分析可知,小明使用的变阻器的最大阻值为 Ω.
参考答案:
1.B
【详解】ABC.研究电路电流与电阻的关系时,应控制导体两端电压不变;在滑动变阻器的电阻值不变的情况下,电路中由于将5Ω的定值电阻换成10Ω的定值电阻,由串联分压可知,定值电阻两端的电压变大,滑动变阻器两端的电压的减小;要控制导体两端电压不变,则减小定值电阻两端的电压,增大滑动变阻器两端的电压,由串联分压可知,需要增大滑动变阻器的电阻,故滑片P向右端移动,故B符合题意,AC不符合题意;
D.适当增加电池的节数,则增大电源电压,则定值电阻两端的电压增大,不能保持定值电阻两端电压不变,故D不符合题意。
故选B。
2.A
【详解】ABC.当A、B两点间的电阻由5Ω更换为10Ω后,电路中的总电阻变大,由可知,电路中的电流变小,由可知,滑片不动时,变阻器两端电压变小,因串联电路中总电压等于各串联部分电压之和,所以,定值电阻两端的电压变大,因探究“一段电路中电流跟电阻的关系”时,应控制电阻两端电压不变,所以,应调节滑动变阻器的滑片增大接入电路中的电阻,减小电路中的电流,即将变阻器滑片适当向右移动,故A符合题意,BC不符合题意;
D.在电池节数不变,A、B两点间的电阻由5Ω更换为10Ω时,电压表的示数已经增大了,若适当增加电池的节数,滑片不动时,增加电池的节数,会使电阻两端的电压更大,故D不符合题意。
故选A。
3. 滑动变阻器同时接了下面或上面的两个接线柱 1.5 电压一定 反 探究电流与电压关系
【详解】(1)[1]根据电路图,电阻与滑动变阻器串联,变阻器的下方接线柱已经接入电路,只要把上方接线柱与电阻右侧相连。如图所示:
(2)[2]连接电路后,闭合开关,两表均有示数,但无论怎样调节滑动变阻器的滑片,两电表示数均保持不变,说明滑动变阻器不起作用,即滑动变阻器同时接了下面或上面的两个接线柱,此时移动滑片,接入电路的阻值不会变。
(3)[3]根据表格中的数据,电阻R两端的电压为
UV=IR=0.3A×5Ω=0.15A×10Ω=0.1A×15Ω=1.5V
[4][5]由此可知,电阻和电流的乘积不变,可以得出的结论是:当电压一定时,通过导体中的电流跟导体的电阻成反比。
(4)[6]该实验中有电压表和电流表,因此还可以伏安法测电阻,或探究电流与电压的关系,或伏安法测电功率。
4. 右 定值电阻R 电压表 右 反比
【详解】(1)[1]在探究电流与电阻的关系的实验中,电流表需要串联,电压表并联,且电流表与电压表需要正接线柱进,负接线柱出,故定值电阻、滑动变阻器串联,电压表测量定值电阻两端的电压,故如图所示:
;
(2)[2]为了保护电路,在闭合开关之前,滑动变阻器的滑片应移动到阻值最大处,即最右端。
(3)[3]其中一组同学连接电路后,闭合开关,说明电路可能断路,说明电压表与电源连通,则与电压表并联的支路断路了。
(4)[4][5]探究电流与电阻的关系时,要控制定值电阻两端电压不变,闭合开关,眼睛应注视电压表的示数;若用10Ω电阻代替5Ω电阻接入电路,根据串联分压原理,要保持定值电阻两端的电压不变,应增大变阻器两端的电压,应增大变阻器接入电路的阻值,即将滑片向右端移动。
(5)[6]由电流I随电阻R变化的图像可知,通过导体的电流与导体的电阻的乘积
为一定值,即电压一定时,通过导体的电流与其电阻成反比。
5. 断开 电阻断路 变大 右 寻找普遍规律 见解析
【详解】(1)[1]为了保护电路,连接电路时,开关应处于断开状态。
(2)[2]将5Ω定值电阻接入电路后闭合开关,电流表无示数,可能电路是断路,而电压表有示数,说明电压表与电源连通,则与电压表并联的电路以外的电路是完好的,则与电压表并联的电路断路了,可能电阻断路。
(3)[3][4]实验中,当把5Ω的电阻换成10Ω的电阻后,根据分压原理,电阻两端的电压变大,电压表的示数变大;研究电流与电阻关系时要控制电压不变,根据串联电路电压的规律,要增大滑动变阻器两端的电压,由分压原理,要增大滑动变阻器电阻阻值,故应把滑动变阻器滑片向右适当滑动,使电压表示数恢复到2V。
(4)[5][6]探究电流与电阻的关系,要多次实验是为了得出普遍性结论;由表中数据可知,电阻是原来的几倍,电流是原来的几分之一,所以,电流和电阻的关系为:当电压一定时,通过导体中的电流与电阻成反比。
6. 左 定值电阻两端电压 2.5V 电压一定时,电流与电阻成反比
【详解】(1)[1]闭合开关前,为了保护电路,滑片应滑动到阻值最大一端,图中滑动变阻器下边接线柱接在右边,所以滑片应滑到最左端。
(2)[2][3]如图在I—R图像中,曲线是定值电阻两端电压一定时,电流随电阻的变化而变化,其阴影面积可表示为长与宽的乘积,长为定值电阻的电流,宽为定值电阻的阻值,因此
S=IR
根据欧姆定律变形可得
U=IR
因此阴影面积的物理意义是定值电阻两端电压,其数值
(3)[4]观察定值电阻的I—R图像发现,电流与电阻的乘积保持不变,即定值电阻两端电压保持不变,I—R图像是反比例函数图像,所以电流与电阻成反比,所以可得结论:电压一定时,电流与电阻成反比。
7. 定值电阻 变化 多次测量 移动变阻器的滑片 b 2V
【详解】(1)[1][2][3]研究“通过导体的电流与它两端电压关系”的实验,要控制电阻的大小不变,故要选用定值电阻作为实验器材,理由是小灯泡电阻会受温度影响;为了得到普遍规律应该进行的操作是改变定值电阻两端电压,多次测量。
(2)[4]在研究电流与电压的关系实验时,要控制电阻大小不变,一般是连接同一电阻R1,通过适当移动变阻器的滑片来改变R1两端的电压。
(3)[5][6]根据串联分压原理可知,将定值电阻由10Ω改接成20Ω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b端移动,直到看到电压表的示数为2V时,才能读出所需电流表的示数。
8. 电流表正负接线柱接反了 定值电阻短路 两端的电压 见解析 改变定值电阻R1两端的电压
【详解】(1)[1]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,即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。
[2]电流表有示数,说明电路是通路,电压表无示数,故障可能是与电压表并联的定值电阻R短路了。
(2)[3][4][5]探究电流与电压的关系时,控制电阻不变,改变电阻两端的电压,所以需要通过调节滑动变阻器的滑片改变定值电阻R1两端的电压,因此排除故障后,闭合开关调节滑动变阻器的滑片,改变电阻R1两端的电压测出多组数据,图丙的I﹣U图象为一条过原点的直线,因此可得结论为: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,该实验中滑动变阻器可以改变定值电阻R1两端的电压。
(3)[6]换用阻值比R1大的定值电阻R2,根据可知,电压相同时,通过R2的电流较小,如图所示:
9. 断开 定值电阻断路 5 导体电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比 25 不可行 灯丝的电阻随温度的变化而变化
【详解】(1)[1]滑片P向右端滑动时,电流表的示数变大,说明变阻器连入电路的阻值变小,故滑动变阻器应接右下接线柱,如图所示:
(2)[2]为了保护电路,连接电路时开关应断开。
(3)[3]闭合开关,电流表几乎无示数,说明电路可能有断路,电压表有示数接近3V,说明电压表与电源是连通的,与电压表并联的支路以外的电路是完好的,则与电压表并联的电路断路了,因此故障是定值电阻断路。
(4)①[4]由图像知,当R两端电压为2V时,通过的电流为0.4A,根据可得
②[5]由图乙可知,绘制出电阻R的I﹣U图像为过原点的直线,据此可得结论:导体电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比。
(5)[6]根据图像可知,五次实验中,R两端电压最小为0.5V,根据串联电路的特点知,此时变阻器两端电压为
通过变阻器的电流
此时变阻器连入电路的阻值
则实验所用滑动变阻器的最大阻值应不小于25Ω。
[7][8]探究电流与电压的关系,需要保持电阻不变,而灯丝的电阻随温度的变化而变化,所以不能用小灯泡做此实验。
10. 变小 A 控制电阻两端的电压不变 反 50 连接电路时开关没有断开 电流表没有调零 电压表的量程 右 19
【详解】(1)[1]要求滑片向右移动,电流表示数变大,即电阻变小,故变阻器右下接柱连入电路中,电压表与电阻并联,如图所示
(2)[2]电压表并联在滑动变阻器两端时,电压表测滑动变阻器两端的电压,当电流表示数变大时,由欧姆定律可知,定值电阻两端电压变大,由串联电路的电压特点可知,滑动变阻器两端的电压变小,即此时电压表的示数变小。
(3)[3]“探究电流跟电阻的关系”实验中,要控制电阻两端的电压不变,小亮同学排除故障后闭合开关,移动滑动变阻器滑片P,同时,眼睛应注视电压表,故A符合题意,BC不符合题意。
故选A。
(4)[4]“探究电流跟电阻的关系”实验中,要控制电阻两端的电压不变,故该实验中滑动变阻器除了保护电路外,还有控制电阻两端的电压不变的作用。
(5)[5]由图像可知,导体的电阻增大,通过导体的电流减小,通过导体的电流与导体的电阻的乘积保持不变,故可得出结论:电压一定时,通过导体的电流与其电阻成反比。
(6)[6]电阻两端的电压始终保持UV=2.5V,根据串联电路电压的规律,变阻器分得的电压
U滑=U﹣UV=4.5V﹣2.5V=2V
电阻分得的电压为变阻器分得的电压倍,根据分压原理,当变阻器的最大电阻40Ω连入电路中时,对应的定值电阻最大值为
R定大=1.25×40Ω=50Ω
为了能够完成实验,更换的电阻阻值不能够大于50Ω。
(7)[7]连接好电路的最后一根导线时,电流表和电压表指针马上发生了偏转,说明连接电路时开关没有断开。
(8)[8]该实验中电阻R是定值电阻,分析表格数据可知:电流值都去掉0.02A时,电流值与电压值成正比,所以可能的原因是电流表没有调零。
(9)[9]根据题意可知,电压表量程为0~3V;当测量额定电压为3.8V灯泡正常发光时的电阻时,需改用0~15V的量程。
[10]当电压表示数为2.5V时,需增大电压表的示数,减小滑动变阻器两端的电压,因此需减小滑动变阻器接入电路的阻值,故将滑片向右移动。
[11]灯泡正常发光时的电流大约为
因此电流表选择0~0.6A的量程,则根据丙可知,灯泡正常发光时的电流为0.2A,由可知,灯泡正常发光的电阻
11. 断开 定值电阻R断路 0.1 2 10
【详解】(1)[1]连接电路时,为了保护电路,开关应处于断开状态。
(2)[2]实验过程中小明发现电流表几乎无示数,说明电路发生断路,电压表示数接近3V,说明电源、开关、滑动变阻器、电流表与电压表形成通路,因此造成此故障的原因可能是定值电阻R断路。
(3)[3][4]图乙所示,电流表选用小量程,分度值为0.02A,电流表的示数为0.1A;串联电路中各处电流相等,则通过定值电阻的电流为0.1A。由欧姆定律,电阻的电压为
U=IR=0.1A×20Ω=2V
(4)[5]探究电流与电阻的实验中应控制电压不变,即应保持定值电阻两端的电压2V不变,根据串联电路电压的规律可知:当定值电阻的阻值增大,由分压原理,应增大滑动变阻器连入电路中的电阻,所以滑动变阻器接入电路的最大阻值时,定值电阻的阻值也最大,此时电压表的示数仍为2V,根据串联电路的特点及欧姆定律知,滑动变阻器此时的接入电路的最大阻值为
12. 右 断路 正比 20
【详解】(1)[1]为了保护电路,闭合开关前,滑动变阻器的滑片应处于阻值最大处,即最右端。
(2)[2]闭合开关,电流表无示数,可能电路存在断路,电压表有示数,说明电压表与电源两极相连,电压表并联电路之外电路不存在断路,则与电压表并联的电阻断路。
(3)[3]根据图乙可知,图像为一条过原点的直线,可以得到在电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比。
[4]由图乙可知,变阻器连入电路的电阻最大时,电路的总电阻最大,由可知通过电路的电流最小,最小电流是0.1A,电压表的示数是1V,由串联电路电流的规律和欧姆定律可知变阻器连入电路的最大阻值至少为
13. 0.4 正比 a A R断路 B 与更换电阻前相同
【详解】(1)[1]滑动变阻器滑片P向右移动接入电路的电阻变大时,需将滑动变阻器左侧电阻丝接入电路,如图所示:
(2)[2]丙图中所选量程为0.6A,分度值为0.02A,读数得电流值为0.4A。
(3)[3]I-U图像中为直线可知电流随电压的变大而均匀变大,导体中电流与电压成正比。
[4]分析表一数据可知
分析表二数据可知
由此可知R1﹤R2,相同电压时R1上电流更大,故丁图中a表示的是R1的图像。
(4)[5]探究电流与电压关系时为避免偶然性,寻找普遍规律,须测量多组数据,故选A。
(5)[6]电流表无示数说明此时电路中发生断路,电压表有示数且接近电源电压说明此时电压表与电源并联,此时R发生断路。
[7][8]根据控制变量法,探究电流与电阻关系的实验中需保持实验过程中电阻两端电压相同,将5Ω的电阻更换为10Ω的电阻时根据串联分压、电压之比等于电阻之比,电压表示数会变大,若要保持电压不变需要让滑动变阻器分更多的电压,滑动变阻器电阻需变大,滑片P向B端移动。
14. 断开 断路 电压表 2 反比 过小 2 25
【详解】(1)[1]为保护电路,电路连接时,开关应断开。
(2)[2]电流表无示数,则电路可能断路,而电压表指针超过量程,说明电压表与电源连通,则原因可能是与电压表并联的定值电阻断路。
(3)[3]探究“电流与电阻的关系”时要控制定值电阻两端的电压不变,将5Ω定值电阻接入电路,在移动滑片的过程中,眼睛应注意观察电压表示数。
(4)[4][5]探究“电流与电阻的关系”实验中,应控制定值电阻两端的电压不变,由图乙可知,实验中控制定值电阻两端的电压
由图乙可知,电阻两端的电压始终保持
为一定值,故由图像可以得到的结论是:当导体两端的电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成反比。
[6]电阻两端的电压始终保持UV=2V,根据串联电路电压的规律,变阻器分得的电压
变阻器分得的电压为电压表示数的2倍,根据分压原理,当接入30Ω电阻时,变阻器连入电路中的电阻为
故为了完成整个实验,应该选取最大阻值至少60Ω的滑动变阻器,而现有变阻器的最大电阻为50Ω,故将20Ω电阻换成30Ω电阻时,无论怎样移动滑片,都无法使电压表的示数达到2V,原因是滑动变阻器的最大阻值过小。
[7][8]当滑动变阻器接入最大阻值50Ω时,定值电阻的阻值应为
实验中,因定值电阻两端控制的电压不变,则电压表量程不变,可能更改的电表的量程则是电流表,若电流表更改到0~3A量程,为保护电路安全,电路中电流最大为1A,此时定值电阻的阻值为
所以为了完成本实验,可接入定值电阻的范围为2Ω到25Ω。
15. A 电阻R断路 0.4 左 2
【详解】(1)[1]为保护用电器,闭合开关前滑动变阻器的滑片要移到最大阻值处,因此要移到A端。
(2)[2]由电路图可知,电压表测量的是定值电阻和滑动变阻器串联后的总电压(等于电源电压)接线错误,改正后电压表只测定值电阻两端的电压,电路图如图所示:
(3)[3]闭合开关,移动滑动变阻器滑片,发现电流表无示数,说明电路存在断路,电压表有示数,说明电压表并联电路之外电路不存在断路,与电压表并联的电路部分断路即电阻R断路。
(4)[4]图中电流表选择的是小量程,分度值是0.02A,读数为0.4A。
[5][6]由题知,电阻为5Ω,电流为0.4A。此时定值电阻两端的电压为
U=IR=0.4A×5Ω=2V
本实验探究的是电流与电阻的关系,因此要保持定值电阻两端的电压不变,定值电阻由5Ω换成10Ω后,其两端的电压仍为2V。根据串联电路电压与电阻的比例关系和串联电路的电压特点,更换10Ω电阻后,阻值变大,其两端的电压会变大,此时应该让滑动变阻器的阻值变大,两端的电压变大,故滑片应向左端滑动,直到定值电阻两端的电压减小为2V为止。
16. 左 A 0.48A 正比 控制定值电阻两端电压不变 15
【详解】(1)[1]由题意可知,电源为3V不变,由此可知,电压表应选用0~3V量程,定值电阻应与滑动变阻器串联,滑片P向左滑时接入电阻变大,则应将滑动变阻器的右下接线柱接入电路中,如图所示:
(2)[2]小明连接电路时,为保护电路,开关应断开,滑动变阻器的滑片P应放在阻值最大处,即最左端。
(3)[3]闭合开关后小明发现,无论怎样移动滑动变阻器的滑片P,电流表指针几乎不动,说明电路可能断路,电压表示数接近电源电压,说明电压表与电源连通,与电压表并联的支路以外的电路是完好的,则与电压表并联电阻R处断路,故A符合题意。
(4)[4]电流表选用的是0~0.6A量程,对应的分度值为0.02A,则电流表此时的示数为0.48A。
[5]表格中数据可以发现,电阻一定时,电阻两端的电压与通过电阻的电流的比值恒定,所以可以得出结论:当电阻一定时,通过电阻的电流与该电阻两端的电压成正比。
(5)[6]探究电流与电阻关系的实验中应控制电压不变,即应保持电阻两端的电压不变,故应移动滑动变阻器的滑片,使电压表的示数不变。
[7]由①中数据可知,电阻两端的电压为
根据串联电路电压的规律,滑动变阻器分得的电压
滑动变阻器分得的电压为电压表示数的倍,根据分压原理,当接入30Ω电阻时,滑动变阻器连入电路中的电阻为
故为了完成整个实验,应该选取最大阻值至少15Ω的滑动变阻器。
17. 断开 控制定值电阻两端的电压不变 0.4 大 将控制电压提高到3V 电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成反比
【详解】(1)[1]为了保护电路,连接电路时,开关应处于断开状态。
(2)[2]探究电流与电阻的关系,利用了控制变量法,要控制定值电阻两端的电压不变,这需要通过调节滑动变阻器来实现。
(3)[3]将滑动变阻器与电阻串联,滑动变阻器已接了上面一个接线柱,应再接下面一个接线柱,与电路图对应,如下图所示:
(4)[4]由图丙知,电流表的量程为0~0.6A,分度值为0.02A,示数为0.4A。
[5]将5Ω的电阻更换为10Ω电阻,根据串联分压原理,为保持电压表示数不变,需要让电阻比不变,则应增大滑动变阻器的阻值,将滑片向右移动。
(5)[6]由表格中数据知,电流与电阻的乘积不变为
0.6A×5Ω=3V
故在已有器材的情况下解决了这一问题的操作方法是:将控制电压提高到3V。
[7]根据表格数据知,电流与电阻的乘积是一定值,故可得出结论:电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成反比。
18. 断开 断路 0.4 B 反
【详解】(1)[1]为了保护电路,在连接电路时,开关应断开。
(2)[2]若电流表始终无示数,说明电路可能断路,电压表有示数,说明电压表与电源连通,则与电压表并联的支路以外的电路是完好的,则与电压表并联的定值电阻断路。
(3)[3]如图乙所示,电流表选用0~0.6A的量程,0.2A之间有10个小格,1小格代表0.02A,电流表的分度值为0.02A,电流表的示数为0.4A。
(4)[4]定值电阻两端的电压
A.控制的定值电阻电压不变,电路中的电流
其他电阻两端的总电压
其他电阻的总电阻
滑动变阻器规格为“,2A”,在电路中多串联一个的电阻,其他电阻的总电阻最大值
调整有效,故A不符合题意;
B.不变,电源电压取2V时,滑动变阻器两端的电压为0V,连入电路中的电阻为零。不变,即控制的定值电阻电压不变,电路中的电流不变,滑动变阻器连入电路中的电阻取最大值时,电路中的总电阻
此时电源电压
电源电压的取值范围是2V~5.33V,故B符合题意;
C.电源电压不变,改变的大小,取2.25V时,电路中的最小电流
滑动变阻器两端的电压
滑动变阻器连入电路中的电阻
滑动变阻器规格为“,2A”,方案可行,故C不符合题意。
故选B。
(5)[5]由可知,实验完毕,得到结论,电压一定时,导体中的电流与导体的电阻成反比。
19. ①④②⑤③ 0.24 不能 电阻箱被短路
【详解】(1)[1]滑片向左移动时电阻减小,连接变阻器左下方的接线柱,如图所示:
(2)[2]实验步骤:
①保持开关断开,连接实物电路;
④将滑动变阻器的金属滑片置于阻值最大处;
②检查电路无误后闭合开关;
⑤转动电阻箱的旋钮使它的阻值为20,调节滑动变阻器的滑片使电压表的示数为4V;
③读出电流表的示数,断开开关。
(3)[3]由图可知,电流表的量程是0~0.6A,分度值是0.02A,电流表的示数是0.24A。
[4]电阻箱调到15Ω,此时的电压表的示数为
U=IR=0.24A×15Ω=3.6V
电压表的示数没有达到4V,该电流值与15Ω电阻值不能作为第二组数据记在表格中。
[5]此时电流表有示数,说明电路是通路,电压表示数为0V,可能电阻箱被短路。
20. 闭合开关前变阻器的滑片未在阻值最大端 0.12 电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比 4 4.4 C
【详解】(1)[1]根据甲图,滑动变阻器和定值电阻串联,实物图连接如下
(2)[2]把电阻R1接入电路后,闭合开关后发现电流表和电压表指针瞬间偏转超过量程,说明闭合开关前滑动变阻器滑片没有滑倒阻值的最大处。
(3)[3]由丙图知,电流表选用的是小量程,分度值为0.02A,此时电流表的示数为0.12A。
[4]根据实验数据知,电压增大为原来的几倍,通过的电流也增大为原来的几倍,可初步得出结论:在电阻一定的情况下,通过导体的电流与这段导体两端的电压成正比;
(4)[5]滑动变阻器滑到阻值的最大阻值处,电路的电阻最大,电流最小,表格中第四组实验电流最小。
[6]第四组实验定值电阻两端的电压为1.2V,滑动变阻器两端的电压为
U滑=IR滑=0.08A40=3.2V
电源电压为
U电源=1.2V+3.2V=4.4V
(5)[7]由题意知。R2接在电路,能完成实验,换成R3后通过R3的电流比R2的电流小,说明R3的电阻大,滑动变阻器分担的电压变小,则R3分担的电压变大,不能达到1.2V,只能调出2.4V和3V的电压值,根据串联电路的分压原理,要想R3两端电压调到1.2V,只能换用更大阻值的变阻器,或减小电源电压,故AB不符合题意;C符合题意。
故选C。
21. A 电流超过了所选量程 0.8 导体中的电流和导体的电阻成反比 导体中的电流跟导体两端的电压成正比 20
【分析】(1)根据题意知道,电路连接时,电阻短路;
(2)在闭合电路前,滑动变阻器的滑片应为最大阻值处,所以滑片应位于A端;
(3)电路中分别接入20Ω、15Ω、10Ω的电阻,实验能够正常进行,说明电路是正常的,改接5Ω电阻后,电路不能正常进行,是由于超过了电流表所选的量程;先确定电流表选择的量程和最小分度值,再读出电流表的示数;综合分析表1数据知道,电压一定时,导体中的电流和导体的电阻成反比;
拓展:
综合分析表2知道,(1)电阻一定时,导体中的电流和导体两端的电压成正比;(2)根据串联电路的特点和滑动变阻器接入电路的最大值和最小值列出等式解答即可
【详解】(1)根据题意知道,被测电阻应与电流表、滑动变阻器串联接入电路,电压表与被测电阻并联,由图知道,电路连接时,电阻短路了,正确电路如下:
(2)在闭合电路前,为了保护电路,滑动变阻器的滑片应为最大阻值处,所以滑片应位于A端;
(3)电路中分别接入20Ω、15Ω、10Ω的电阻,实验能够正常进行,说明电路是正常的,当改接5Ω电阻后,电路不能正常进行,则是由于超过了电流表所选的量程;改变连接后,当电压表示数仍为4 V时,由知道,电流表选择0~3A量程,所以,由图2知道,示数是0.8A;综合分析表1中的数据知道,电压一定时,导体中的电流跟导体的电阻成反比;
【拓展】(1)综合分析表2中数据知道,电阻一定时,导体中的电流跟导体两端的电压成正比;
(2)当滑片移到最小阻值处,即接入电路中的电阻为0时,则电路中电流最大是:I大=0.6A,所以,定值电阻的阻值是:R=;由表2知道,当滑片移到最大阻值处时,电路中电流最小是:I小=0.2A,此时电路中的总电阻是:,滑动变阻器的阻值是:R′=R串 -R=30Ω-10Ω=20Ω.
【点睛】本题考查的是探究通过电阻的电流与电阻大小的关系实验,涉及的知识点较多,考查了电路图的连接、电路故障的分析、滑动变阻器的使用、电流表的读数、串联电路的特点、欧姆定律的应用和控制变量法的应用.