第16章　欧姆定律 学案 2025年中考物理一轮复习考点探究（河北）（含答案）

第十六章　欧姆定律
2022课程标准
探究电流与电压、电阻的关系。
理解欧姆定律。
考点　欧姆定律及其应用
欧姆定律
(1)内容:导体中的电流,跟导体两端的电压成①　　　　,跟导体的电阻成②　　　　。
(2)公式:I=③　　　　,变形公式为U=④　　　　,R=⑤　　　　。
(1)对应关系:定律中电流、电压和电阻是针对同一导体或同一段电路在同一时刻而言的。
(2)因果关系:电流随电压和电阻的变化而变化,即电压、电阻是因,电流是果。所以“导体的电阻与导体中的电流成反比”这个说法是错误的。
串、并联电路中电流、电压、电阻的关系
类型 串联电路 并联电路
电流 I=I1=I2 I=I1+I2
电压 U=U1+U2 U=U1=U2
电阻 R=R1+R2
比例 分配 串联分压: U1∶U2=R1∶R2 并联分流: I1∶I2=R2∶R1
重难点　欧姆定律的计算
图甲所示电路的电源电压为3 V,闭合开关后,两电流表的指针偏转均如图乙所示,则电路的总电阻为　　　　Ω;断开开关后,电阻R2的阻值为　　　　Ω。
甲　乙
(2024·石家庄模拟)人体身高测量仪的电路简化图如图,R0=12 Ω,R是滑动变阻器,电源电压U=12 V保持不变,滑片会随身高上下移动。当开关闭合,被测身高增加时,电流表的示数　　　　
(选填“变大”“变小”或“不变”);当电压表的示数为4 V时,滑动变阻器接入电路的阻值为　　　　Ω;若电压表与电流表互换位置,闭合开关,电压表示数为　　　　　V。
(2024·河北模拟)如图所示,先闭合开关S1,电流表A1和A2的示数都是0.2 A,再闭合开关S2,电压表的示数为3 V,电流表A1的示数为0.5 A。此时,电源的电压是　　 　　V,流过L1的电流是
　　　　A,灯泡L2的电阻为　　　　　Ω。
欧姆定律的计算
(1)“四个弄清”:①弄清用电器的连接方式;②弄清各电表的测量对象;③弄清滑动变阻器接入电路的部分;④弄清题中的已知条件和提供的物理过程。
(2)画电路图:在电路图中标出已知量的符号、数据和未知量的符号。
(3)电路分析:寻找已知量和未知量的关系,抓住电路中的不变量(电源电压恒定、定值电阻阻值恒定)和变化量。
(4)列式或方程:根据串、并联电路中电流、电压、电阻的规律及欧姆定律列出关系式或方程求解。
实验一　探究电流与电压、电阻的关系
实验电路图
实验器材
电源、开关、导线、电流表、电压表、定值电阻、　　　　　　。
实验注意事项
(1)滑动变阻器　　　　联接入电路。
(2)闭合开关前,将滑动变阻器的滑片移到　　　　　　。
实验方法(控制变量法)
(1)在探究电流与电压的关系时,保持　　　　　　　　不变,通过移动滑动变阻器的滑片来改变定值电阻两端的电压。
(2)在探究电流与电阻的关系时,更换阻值不同的定值电阻,通过移动滑动变阻器的滑片来保持　　　　　　　　　　　　　。
实验操作
(1)闭合开关,保持电路中电阻10 Ω不变,分别调节滑动变阻器的滑片,使电阻两端的电压成倍数增加,观察电流表的示数,将数据填入表格。
电阻R 10 Ω
电压U/V 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0
电流I/A 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6
(2)闭合开关,分别将阻值不同的电阻接入电路,并且通过调节滑动变阻器的滑片,使阻值不同的定值电阻R两端的电压保持3 V不变,观察电流表的示数,将实验数据记录在下表中。
实验次数 电压U/V 电阻R/Ω 电流I/A
1 3 5 0.6
2 3 10 0.3
3 3 15 0.2
表格数据处理与分析
根据上述表中的数据绘制的U-I图象和I-R图象如图所示。
实验结论
电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成　　　　;电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成　　　　。
交流与反思
(1)滑动变阻器在电路中的作用
①保护电路;
②在探究电流与电压的关系时,改变　　　　　　　　　　　　　　　;
③在探究电流与电阻的关系时,　　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)电路故障的判断
①闭合开关,电压表无示数,电流表有示数,则定值电阻　　　　路;
②闭合开关,电压表有示数,电流表无示数,则定值电阻　　　　路。
(3)滑动变阻器规格的选择:根据R滑max=　　　　　,U定为电流最小时定值电阻两端电压。
(4)更换大阻值的定值电阻后,使滑动变阻器接入电路中的阻值变　　　　,电压表的示数始终保持　　　　。
(5)实验中,电流随电压的增大而减小的原因:将电压表并联在了　　　　　　两端。
(6)调节滑动变阻器不能使电压表达到指定示数的原因:滑动变阻器的最大阻值　　　　。
(7)更换阻值不同的电阻的目的:　　　　　　　　　　　　　　　　。
(8)本实验中不能用小灯泡代替定值电阻的原因:灯丝电阻随　　 　　变化而变化。
用图甲所示的电路探究电流与电阻的关系,电源电压为3 V,滑动变阻器的规格为“20 Ω　1.5 A”。
甲
乙
丙
(1)实验时,依次更换不同的电阻,调节　　　　　　　　　,保证电阻两端电压不变,分别记录每次电阻R和电流表示数I,数据如表。
实验次数 1 2 3 4 5
电阻R/Ω 30 20 15 10 5
电流I/A 0.08 0.12 0.16 0.48
电阻的倒数 /Ω-1 0.033 0.050 0.067 0.100 0.200
(2)第4次实验的电流表示数如图乙所示,读数为　　　　A。
(3)为了更精确地描述I与R的关系,在表中增加了的数据,并根据I、的值在图丙的坐标纸中描出了相应的点。请你在图丙中补充第4次的实验数据点,并作出I-图象。
(4)根据图象可以得到的实验结论是
　 。
【补充设问】
(5)当闭合开关试触时,发现电流表指针摆动出现了如图丁所示的情况,存在的问题是　　　　　　　　　　　　　。
丁
(6)连接好电路后,如果将电流表和电压表在电路中的位置交换,则闭合开关后,会发现两表中只有
　　　　(选填“电流”或“电压”)表有示数。
(7)由表中数据可知,实验中定值电阻两端的电压保持　　　　V,滑动变阻器接入电路中的最大阻值应不小于　　　　Ω。
(8)该实验中用20 Ω 的电阻换下30 Ω 的电阻接入电路,闭合开关后,滑动变阻器的滑片P应向
　　　　(选填“左”或“右”)端移动,直至电压表示数与原来相同,记下相应的电流值。
(9)若实验中不小心将电压表并联在了滑动变阻器两端,他　　　　(选填“能”或“不能”)得到电流与电阻的关系,原因是　
　 。
(10)现用图甲所示电路研究导体中的电流与导体两端电压的关系,闭合开关,发现电压表示数接近3 V,电流表指针几乎不偏转,移动滑片的过程中,两电表示数均无变化。已知导线、仪表均完好,且接触良好,则故障原因是　　　　　　。
(11)此实验中多次测量寻找普遍规律的目的与下面的　　　　(选填“A”或“B”)实验中多次测量的目的相同。
A.探究导体中的电流与导体电阻的关系
B.测量未知电阻的阻值
实验二　伏安法测电阻
实验电路图
实验器材
电源、开关、导线、电流表、电压表、定值电阻、　　　　　　、小灯泡等。
实验原理
　　　　　　　　　　。
实验操作
(1)断开开关,调节电流表、电压表的指针指到零刻度处;按电路图连接实物;调节滑动变阻器到阻值　　　　端。
(2)闭合开关,调节滑动变阻器的滑片至适当位置,分别读出电流表的示数I、电压表的示数U,并记录在表格中。
实验次数 1 2 3
电流I/A
电压U/V
电阻R/Ω
交流与反思
(1)滑动变阻器在电路中的作用
①保护电路;
②改变　 。
(2)为了减小误差,测量定值电阻的阻值时应　　　　　　　　　。若测量小灯泡的电阻,　　　　
求平均值,但可以探究灯丝电阻与　　　　的关系。
(3)特殊方法测电阻
①缺电流表:给待测电阻　　　　联一个定值电阻,用I=得到通过Rx的电流;
②缺电压表:给待测电阻　　　　联一个定值电阻,用U=I定R定得到Rx两端的电压。
方法 步骤及测量的物理量 实验电路图 表达式
安 阻 法 闭合S,分别测出通过R0和Rx的电流I0、Ix Rx= R0
(1)S1闭合、S2断开,读出电流表示数Ix。 (2)S2闭合、S1断开,读出电流表示数I0
分别将S拨到1和2,读出电流表示数Ix、I0
伏 阻 法 闭合S,分别测出R0和Rx两端的电压U0、Ux Rx=
(1)将S拨至1,测出Rx两端的电压Ux。 (2)将S拨至 2,测出总电压U Rx=
安 滑 法 (1)闭合S,将P滑至a端,读出电流表示数I1。 (2)将P滑至b端,读出电流表示数I2 Rx=
伏 滑 法 (1)闭合S,将P滑至a端,读出电压表示数U1。 (2)将P滑至b端,读出电压表示数U2 Rx=
等 效 替 代 法 (1)将S拨至a,读出电流表示数Ix。 (2)将S拨至b,调节电阻箱,使电流表的示数为Ix,读出电阻箱的示数R Rx=R
为测量一定值电阻的阻值,某实验小组选用的实验器材有待测电阻Rx、两节干电池、电流表、电压表、滑动变阻器、开关及导线若干。
甲 乙
(1)请你用笔画线代替导线,将图甲中的实物电路连接完整,要求滑动变阻器滑片向左移动时,电流表示数变大。
(2)小组设计了一个记录与处理数据的表格,请将表中①②处的内容填写完整。
实验次数 ①　　　 ②　　　 电阻Rx/Ω
1
2
3
(3)某次测量时,电压表示数为2.5 V,电流表指针位置如图乙所示,则电流表示数为　　　A,本次测得Rx的阻值为　　　Ω。
(4)本实验进行了多次测量,其目的与下列实验中多次测量的目的相同的是　　　　(选填字母代号)。
A.用刻度尺测量铅笔的长度
B.测量小灯泡的电阻
C.测量小灯泡的电功率
【补充设问】
(5)假如某同学用完好的器材正确连接好电路,实验时正确操作,刚“试触”就发现电流表的指针迅速摆动到最大刻度,其原因可能是:
① 　　　　　　　　　　　　;
② 　　　　　　　　　　　　。
(6)电路中滑动变阻器除对电路有保护作用外,另一个作用是　 。
(7)通过多次实验发现,利用图甲所示的电路测得的待测电阻Rx的阻值总　　　　(选填“大于”“小于”或“等于”)真实值,这是因为　
　 。
(8)用图甲所示的电路测量标有“2.5 V”小灯泡的电阻,闭合开关后发现电流表、电压表均有示数,但灯泡不亮,原因可能是　　　　 。
A.小灯泡断路
B.小灯泡短路
C.滑动变阻器断路
D.滑动变阻器接入电路的阻值过大
(9)实验完成后分析数据发现,小灯泡电阻呈逐渐增大趋势,其原因可能是　　　　　　　　　　　　　　。
(10)他们又对实验进行了拓展,利用电源(电压未知且恒定不变)、已知阻值为R0的定值电阻、电压表、开关等器材,设计了如图丙所示的电路,也测出了Rx的阻值。请你完成下列实验步骤:
①闭合开关S1、断开S2,读出电压表的示数为U1;
②　　　　　　　,读出电压表的示数为U2;
③待测电阻的阻值Rx=　　　　　　。(用已知量和测得的量的字母表示)
丙
命题点一　探究电流与电压、电阻的关系
(2023·河北)在探究电阻一定时电流与电压关系的实验中,小明把电源、定值电阻、滑动变阻器、电压表、电流表和开关连成电路进行实验。
(1)图1是小明连接的部分电路,请你用笔画线代替导线将电路补充完整。
图1
(2)连接好电路后,闭合开关,调节滑动变阻器的滑片,电压表和电流表的指针都不偏转。图中a为电源的正极,b、c分别为滑动变阻器上电阻丝右侧的接线柱和金属杆右端的接线柱,用一条导线的两端分别连接a和b、a和c进行检测,结果如表1所示。发生故障的元件是　　　　　　。
表1
导线连接点 a和b a和c
电压表指针是否偏转 否 是
电流表指针是否偏转 否 是
(3)排除故障后进行实验。某次实验时,电压表的示数如图2所示,示数为　　　　V。移动滑动变阻器的滑片,记录多组数据填入表2。
图2
表2
数据序号 1 2 3 4 5 6
电压U/V 1.0 1.2 1.4 1.8 2.0 2.4
电流I/A 0.10 0.12 0.14 0.28 0.20 0.24
(4)小明根据表2中的数据画出图象,如图3所示。从图象可以看出,第　　　　(选填数据序号)组数据明显是错误的,分析时需要把它剔除掉。
图3
根据以上数据,小明得出结论:电阻两端的电压与通过电阻的电流之比为定值。
(5)小红按图4连接电路,测量并记录几组电压和电流值,如表3所示,其中R1=10 Ω、R2=5 Ω,U1、U2、I分别表示电压表V1、V2和电流表A的示数。
图4
表3
数据序号 1 2 3 4 5
电压U1/V 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0
电压U2/V 1.5 3.0 4.5 6.0 7.5
电流I/A 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50
小红在与小明的交流中,发现用图象法处理数据可以更直观地看出两个量之间的变化关系,于是她也利用表3中的数据在坐标系中画出了三条直线①②③,如图5所示,其中　　　　是由表3中的I和U2的数据画出的。小明认为小红的实验相当于探究了三个定值电阻的电流与电压的关系,证据更充分。交流评估后得出结论:在电阻一定的情况下,通过导体的电流与导体两端的电压成正比。
图5
【拓展】某小灯泡L的额定电流是I0,但额定电压的标识模糊不清,为测定L正常发光时的电阻,小明设计了下列电路,其中定值电阻R0和滑动变阻器的最大阻值R已知,但电源电压未知。为保证电路安全,滑动变阻器均不能调到最小阻值。实验时各电路中的小灯泡L都能调至正常发光。以下电路图中,能够达到目的的有　　　　。
A　　B
C　　D
(2022·河北)在“探究通过导体的电流与电压和电阻的关系”实验中,小明利用可调电压电源(可调为1.5 V、3.0 V、4.5 V、6.0 V之一)、5个定值电阻(阻值分别为5 Ω、10 Ω、15 Ω、20 Ω、30 Ω)、滑动变阻器(10 Ω　1 A)、电压表和电流表做了如下实验:
甲
　
乙
丙　
　
丁
(1)他根据图甲所示的电路图连接成了图乙所示的实物电路,其中只有一根导线连接错误,请在这根导线上打“×”,并用笔重新画一根正确连接的导线。(连线不要交叉)
(2)改正图乙电路后,闭合开关前,滑动变阻器的滑片应置于　　　　端。
(3)实验时小明设计了如下表格,通过表格可以看出,他的实验目的是探究通过导体的电流与　　　　　的关系。
实验次数 1 2 3 4 5
R/Ω 5 10 15 20 30
I/A
(4)小明将电源电压调为3 V时,按(3)设计的方案进行实验。
①图丙是第2次实验时电流表的示数,示数为　　　　A;
②当其中某个定值电阻接入电路时,无法满足实验条件,这个定值电阻的阻值为　　　　Ω。
(5)小明根据实验数据描绘出了如图丁所示的图象,可以得出结论:
　　　　　　　　　　　　　　。
【拓展】小红利用现有器材又做了下面的实验:
①按图甲连接电路,将电源电压调到某个值,在电路安全条件下闭合开关,移动滑片直到电压表示数为2.5 V;
②保持滑片不动,换接入另一个定值电阻,调节电源电压,在电路安全条件下闭合开关,发现电压表示数恰好为2.5 V。通过以上实验现象可以推断:此时滑动变阻器接入电路的阻值为　　　　Ω。
命题点二　欧姆定律的相关计算
(2024·河北)如图所示,电源电压不变,R1、R2均为定值电阻,R1=20 Ω,R2=10 Ω,R为滑动变阻器,电压表V1的量程为0~15 V,V2的量程为0~3 V。闭合开关,滑动变阻器R的滑片置于某一位置A时,电压表V1的示数为14 V,V2的示数为2 V。在保证电路安全的情况下移动R的滑片,两电表均能达到满偏。
(1)求滑片置于A时,电路中的电流。
(2)求电源电压。
(3)用最大阻值为50 Ω的滑动变阻器R0替换电阻R1,不改变其他元件的连接。闭合开关,使电路总功率保持最大,在保证电路安全的情况下,调节R和R0接入电路的阻值,其中R仅可以在替换前的范围内变化,求R0接入电路的阻值范围。
(2019·河北)如图1所示,电源电压保持不变,定值电阻R1=10 Ω,R2=5 Ω。滑动变阻器R的规格为“30 Ω　2.5 A”。电流表A2选用0~3 A的量程,电压表选用0~15 V的量程。闭合全部开关,电流表A1的示数为1 A。
(1)求电源电压。
(2)若将表盘如图2所示的电流表A3接入电路,闭合全部开关,改变滑动变阻器滑片的位置,电流表A3的指针恰好指在满偏的三分之二处,求滑动变阻器接入电路的可能值。
(3)用一个新的电源替代原来的电源,只闭合S。在保证电路安全的情况下,求电源电压的最大值。
图1
　
图2
【详解答案】
教材考点·深度梳理
①正比　②反比　③　④IR　⑤
重点难点·提升训练
重难点
例2　2.5
解析:由电路图可知,两电阻并联,电流表A1测R1支路的电流,电流表A2测干路电流。因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,所以电流表A2示数大于电流表A1的示数,所以电流表A2选用的量程为0~3 A,分度值为0.1 A,示数为1.5 A,即I=1.5 A,根据欧姆定律可得,电路总电阻R===2 Ω;电流表A1选用的量程为0~0.6 A,分度值为0.02 A,示数为0.3 A,即I1=0.3 A,根据并联电路电流的规律知,通过R2的电流为I2=I-I1=1.5 A-0.3 A=1.2 A;并联电路各支路两端电压相等,电阻R2的阻值:R2===2.5 Ω。
变式训练
1.变大　6　12
解析:由电路图可知,定值电阻R0与滑动变阻器R串联接入电路,电压表测滑动变阻器R两端的电压,电流表测电路中的电流;当被测身高增加时,滑动变阻器滑片向上滑动,滑动变阻器接入电路的阻值变小,电路中的总电阻变小,由欧姆定律I=可知,电路中的电流变大,即电流表的示数变大;已知电压表的示数为4 V,即滑动变阻器两端的电压UR=4 V,根据串联电路电压规律可知,定值电阻两端的电压U0=U-UR=12 V-4 V=8 V,则电路中的电流I=== A,所以滑动变阻器接入电路的阻值R===6 Ω;电流表和电压表位置互换后,电压表就串联接入电路,由于电压表电阻很大,因此电路中的电流就很小,故定值电阻的电压很小,因此电压表示数接近电源电压,即为12 V。
2.3　0.2　10
解析:由电路图可知,闭合开关S1时,电路为L1的简单电路,两电流表都测通过L1的电流,即I1=0.2 A,再闭合开关S2时,两灯并联,A1测干路电流,A2测L1支路电流,电压表测L2两端电压,由并联电路电压规律可知,电源电压为U=U2=3 V;因为并联电路支路间互不影响,所以通过L1的电流仍为0.2 A,由并联电路的电流特点可知,通过L2的电流为I2=I-I1=0.5 A-0.2 A=0.3 A,由I=可知,灯泡L2的电阻为R===10 Ω。
重点实验·完全突破
实验一
2.滑动变阻器
3.(1)串　(2)阻值最大处
4.(1)定值电阻的阻值　(2)定值电阻两端的电压不变
7.正比　反比
8.(1)②定值电阻两端的电压　③保持定值电阻两端的电压不变　
(2)①短　②断　(3)　
(4)大　不变　(5)滑动变阻器　(6)过小
(7)多次测量,使结论更具普遍性　
(8)温度
即时演练
(1)滑动变阻器的滑片　(2)0.24
(3)如图所示:
(4)电压一定时,电流与电阻的倒数成正比(或电压一定时,电流与电阻成反比)
(5)电流表正、负接线柱接反了　
(6)电压　(7)2.4　7.5　(8)左　
(9)能　由于电源电压不变,更换定值电阻后调节滑动变阻器的滑片使电压表的示数不变,即可控制定值电阻两端电压不变
(10)电阻R断路　(11)A
解析:(6)将电流表和电压表交换位置后,相当于把电压表串联在电路中,则电流表无示数,电压表示数近似等于电源电压。(7)探究电流与电阻的关系时,要保持电阻两端的电压不变,由表中数据可知定值电阻两端电压UR=IR=0.08 A×30 Ω=2.4 V,滑动变阻器两端的电压U滑=U-UR=3 V-2.4 V=0.6 V。根据串联电路特点,当R=30 Ω时,R滑=7.5 Ω,则滑动变阻器接入电路中的最大阻值应不小于7.5 Ω。(8)将30 Ω电阻换成20 Ω的电阻后,定值电阻两端分压变小,滑动变阻器分压增大,为保持定值电阻两端电压不变,应向左端移动滑片,使滑动变阻器接入电路的阻值减小,增大定值电阻的分压,直到电压表示数与原来相同。(10)题中描述情况应是电路中出现了断路,而电压表的示数接近3 V,说明电压表与电源是接通的,那么出现的故障应是电阻R断路了。(11)探究导体中的电流与导体电阻的关系时,进行多次测量是为了寻找普遍规律,避免偶然性;而测量未知电阻的阻值时进行多次测量是为了取平均值减小实验误差,故A选项正确。
实验二
2.滑动变阻器
3.R=
4.(1)最大
5.(1)②定值电阻或灯泡两端的电压
(2)多次测量求平均值　不能　温度
(3)①串　②并
即时演练
(1)如图所示:
(2)①电压U/V　②电流I/A
(3)0.5　5　(4)A
(5)①电源电压过大　②选用电流表的量程太小
(6)改变待测电阻两端的电压
(7)小于　电流表测量的是通过电压表和Rx的总电流,测得的电流偏大,所以Rx偏小　(8)D
(9)灯丝电阻随温度的升高而增大
(10)②闭合开关S1、S2
③
解析:(1)本题是利用伏安法测量定值电阻的阻值,按照伏安法电路结构连接实物图。电压表测量定值电阻两端的电压,滑动变阻器与定值电阻串联,滑片向左移动时,电流表示数变大,即滑动变阻器连入电路的阻值减小,故滑动变阻器接入左下接线柱。(2)伏安法的测量原理是R=,所以表格需要记录的测量值是定值电阻两端的电压和通过它的电流,注意表头上的物理量需要标注单位。(3)电流表接0~0.6 A量程,分度值为0.02 A,故图乙中电流表示数为0.5 A,电阻值Rx===5 Ω。(4)本实验多次测量的目的是减小误差,和A选项的目的相同,故选A。(6)为了减小测量误差,需要多测几次待测电阻的值,因此需要改变待测电阻两端的电压。(7)电压表测量的是电阻两端的电压,但电流表测量的是通过电压表和电阻的总电流(因为电压表和电阻并联),因此电流表的示数比通过电阻的实际电流大,因此若用R=计算电阻值,则待测电阻Rx的阻值小于真实值。(8)因为电流表有示数,故电路为通路,若小灯泡短路,则电压表没有示数;当滑动变阻器接入电路的阻值过大时,电路中的电流过小,灯泡的实际功率过小,所以灯泡不亮,故D正确。(9)当电压增大时,灯泡的实际功率变大,灯丝温度升高,而通常金属灯丝的电阻随温度的升高而变大。(10)①闭合S1,断开S2,电压表串联在电路中,测量的是电源电压U1;②再闭合S2,定值电阻R0与Rx串联在电路中,电压表测量的是R0两端的电压U2,Rx两端的电压Ux=U1-U2;③此时电路中的电流Ix=,待测电阻的阻值Rx=。
河北中考·真题体验
1.(1)如图所示:
(2)滑动变阻器　(3)1.2　(4)4
(5)③　【拓展】ACD
解析:(1)通过观察发现,电路中只有电压表未接入电路,只需要用导线把电压表的负接线柱与定值电阻的左侧接线柱连入电路即可。(2)闭合开关后,电压表与电流表都没有示数,说明电路中某处是断开的,当用导线连接a和b后,发现两表仍然没有示数,说明不是a、b间断路,当用导线连接a和c后,发现两个电表均有了示数,说明是b、c间断路,故可推断是滑动变阻器出现了断路。(3)由电压表接入的是0~3 V量程可知,其读数是1.2 V。(4)从图3可以看出,第4组数据点在直线外,而其他点都在直线上,说明第4组数据明显是错误的,需要将它剔除掉。(5)由表3可知,======15 Ω,分析图5,可知图线③是根据表3中的I和U2的数据画的。【拓展】A图中只有电流表,先只闭合开关S1,小灯泡、定值电阻、滑动变阻器串联,移动滑动变阻器的滑片使电流表的示数为I0,再闭合开关S2,保持滑片位置不变,读出电流表的示数I1,再将滑动变阻器滑片调到阻值最大处,读出电流表的示数为I2,此时电源电压为U=I2(R+R0),则开始两次滑动变阻器接入电路的电阻为R滑=-R0,根据U额=U-U0-U滑算出小灯泡的额定电压,由RL=计算小灯泡正常发光时的电阻,故A符合题意;B图中只有电压表,无法确定灯泡何时正常发光,所以不能测量出小灯泡正常发光时的电阻,故B不符合题意;C图中只有电流表,先只闭合开关S1,小灯泡与滑动变阻器串联,移动滑动变阻器的滑片使电流表的示数为I0,再断开开关S1,闭合开关S2,保持滑片位置不变,读出电流表的示数为I1,再将滑动变阻器的滑片调到阻值最大处,读出电流表的示数为I2,此时电源电压为U=I2(R+R0),则开始两次滑动变阻器接入电路的电阻为R滑=-R0,根据U额=U-U滑算出小灯泡的额定电压,由RL=计算小灯泡正常发光时的电阻,故C符合题意;D图中只有电压表,先只闭合开关S1,小灯泡、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,移动滑动变阻器的滑片使电压表的示数为I0R0,再闭合开关S2,定值电阻与滑动变阻器串联,电压表测量定值电阻两端的电压,保持滑片位置不变,读出电压表的示数U1,再将滑动变阻器的滑片调到阻值最大处,读出电压表的示数为U2,此时电路中的电流为I=,滑动变阻器两端的电压为U滑=IR=,根据串联电路电压的规律算出电源电压U=U2+U滑=U2+,由欧姆定律算出开始两次滑动变阻器接入电路的电阻和第一次滑动变阻器两端的电压,由串联电路电压的规律算出小灯泡的额定电压,根据欧姆定律算出小灯泡正常发光时的电阻,故D符合题意。
2.(1)如图所示:
(2)左　(3)导体电阻　
(4)①0.2　②30
(5)在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　
【拓展】②4
解析:(1)由图乙可知,图中定值电阻和电压表没有接入电路,定值电阻应串联在电路中与电压表并联,电流从电压表的正接线柱流入,负接线柱流出。(2)为了保护电路,闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片移到最大阻值处,由图乙知,滑片右侧电阻丝接入电路,所以滑片应移到阻值最大的左端。(3)由表中数据可知,小明改变的是定值电阻的阻值,因此是探究通过导体的电流与导体电阻的关系。(4)①由图乙可知,电流表选用的量程为0~0.6 A,分度值为0.02 A,由图丙电流表的指针位置可知,读数为0.2 A;②由表中数据可知,第2次所用定值电阻的阻值为10 Ω,由欧姆定律可知,定值电阻两端的电压始终保持UV=IR=0.2 A×10 Ω=2 V,根据串联电路电压的规律,滑动变阻器分得的电压:U滑=U-UV=3 V-2 V=1 V,电压表示数为滑动变阻器分得的电压的=2倍,根据串联分压原理,当滑动变阻器连入电路中的电阻最大为10 Ω时,定值电阻的阻值为R=2×10 Ω=20 Ω,因此定值电阻的阻值不能超过20 Ω,故30 Ω的定值电阻无法满足实验条件。(5)由图丁可知,I-的图象为过原点的一条直线,因此电流与电阻的倒数成正比,故可得结论:在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。【拓展】根据电压表的示数为2.5 V,可以排除电源电压为1.5 V,由串联电路的电压特点可知,当电源电压为3.0 V时,滑动变阻器两端的电压为U滑1=U1-UV=3.0 V-2.5 V=0.5 V,当电源电压为4.5 V时,滑动变阻器两端的电压为U滑2=U2-UV=4.5 V-2.5 V=2 V,当电源电压为6.0 V时,滑动变阻器两端的电压为U滑3=U3-UV=6.0 V-2.5 V=3.5 V,由串联电路的分压原理可知滑动变阻器接入电路的电阻与定值电阻的阻值之比分别为==,==,==,由题意可知,在两次实验中,滑动变阻器接入电路的阻值不变,因此两次实验中定值电阻的阻值之比可能为,,,由器材中的5个定值电阻的阻值可知,只有5 Ω和20 Ω满足上述条件,故两次的电源电压分别为3.0 V和4.5 V,因为滑动变阻器的最大阻值为10 Ω,结合和可知,定值电阻R1=20 Ω,R2=5 Ω,因此滑动变阻器接入电路的阻值:R滑=×20 Ω=4 Ω。
3.解:(1)由图可知,R1、R2和R串联,电压表V1测R2和R两端的总电压,电压表V2测R2两端的电压;闭合开关,滑动变阻器R的滑片置于某一位置A时,电压表V1的示数为14 V,V2的示数为2 V,根据串联电路电流特点结合欧姆定律可知,电路中的电流:I=I2===0.2 A。
(2)R1两端电压:UR1=I2R1=0.2 A×20 Ω=4 V,
则电源电压:U=UR1+U1=4 V+14 V=18 V。
(3)当电压表V1满偏时,即U1'=15 V,滑动变阻器R接入电路的阻值最大,根据串联电路电压规律可知,R1两端电压:UR1'=U-U1'=18 V-15 V=3 V,
此时电路中的电流:I'===
A,
R2两端电压:U2'=I'R2= A×10 Ω=1.5 V,
滑动变阻器R两端电压:UR=U1'-U2'=15 V-1.5 V=13.5 V,
则滑动变阻器R接入电路的最大阻值:RR大===90 Ω;
当电压表V2满偏时,即U2″=3 V,滑动变阻器R接入电路的阻值最小,
此时电路中的电流:I″===0.3 A,
电路的总电阻:R总===60 Ω,
则滑动变阻器R接入电路的最小阻值:RR小=R总-R1-R2=60 Ω-20 Ω-10 Ω=30 Ω,
故R在替换前的阻值变化范围为30~90 Ω。
用最大阻值为50 Ω的滑动变阻器R0替换电阻R1,要使电路总功率最大,即电路中的电流最大,当电压表V2满偏时,电路中的电流最大,此时电路中的电流为I″=0.3 A,电路的总电阻为R总=60 Ω,
根据电阻的串联可知,R0+R2+R=60 Ω,即R0+R=60 Ω-R2=60 Ω-10 Ω=50 Ω,
因R仅可以在替换前的范围内变化,
当R=30 Ω时,R0max=20 Ω;
当电压表V1、V2均满偏时,根据串联分压原理可知,,代入数据得=,即5R0-R=10 Ω,
因R0+R=50 Ω,解得R0=10 Ω,此时R0接入电路的阻值最小,即R0min=10 Ω。故R0接入电路的阻值范围为10~20 Ω。
4.解:(1)当开关全部闭合时,R1与R并联,则电源电压:
U=I1R1=1 A×10 Ω=10 V。
(2)将A3接入电路,开关全部闭合,分析题意可知,有两种连接方法:①A3串联在干路中;②A3与R串联。①当A3串联在干路中时,由于I1=1 A,则A3选用0~3 A的量程,由题意可知,干路中的电流:I=2 A,通过滑动变阻器的电流:IP1=I-I1=2 A-1 A=1 A,
此时滑动变阻器的阻值:
RP1===10 Ω。
②当A3与R串联时,A3可选用0~3 A和0~0.6 A的量程,A3选用0~3 A量程时,IP2=2 A,此时滑动变阻器的阻值:RP2===5 Ω;
A3选用0~0.6 A量程时,由题意可知,IP3=0.4 A,此时滑动变阻器的阻值:RP3===25 Ω。
所以滑动变阻器连入电路中的阻值可能是5 Ω、10 Ω或25 Ω。
(3)只闭合S时,R2与R串联,由题意可知,电路中的电流Imax=2.5 A,
当R两端的电压URmax=15 V时,
新电源电压最大,R2两端的电压:
U2=ImaxR2=2.5 A×5 Ω=12.5 V,
新电源电压的最大值:
Umax=URmax+U2=15 V+12.5 V=27.5 V。