2026届中考物理一轮复习 电磁学:电流与电压和电阻的关系 知识点专练
【知识点1】探究电流与电压的关系
1、某校创办了“创客社团”,该社团的同学开展了如下四个探究活动:
(1)探究一:探究运动和力的关系(如图1)
①怎样控制小车运动到不同水平面上的速度相同呢?方法是:让同一辆小车从同一斜面的 处静止滑下。
②怎样反映力对物体运动的影响呢?同学们采用了转换法,即用小车在平面上运动的距离远近来反映力对运动的影响大小。且通过比较还可表明:压力相同时,接触面 ,摩擦力越大。
③实验结果证明 (选填“A”或“B”)。
A.力是维持物体运动状态的原因
B.力可以改变物体的运动状态
④怎样得到小车不受力作用时的运动状态呢?必须用到实验推理法,即:如果小车运动时不受外力的作用,小车将保持 状态。
(2)探究二:探究浮力的大小跟排开液体所受重力的关系
①由图2甲图可知,物体所受重力为 N。
②把该物体放入装满水的溢水杯中,物体处于漂浮状态,如图2乙图,此时小烧杯接到水的质量为 kg(g取10N/kg)。
③把另一个完全相同的物体放入装满酒精的溢水杯中,物体处于漂浮状态,如图丙,实验发现,此时物体排开酒精的质量 乙图中排开水的质量(选填“大于”“小于”或“等于”)。
(3)探究三:探究电流与电压的关系
①按图3甲图连接好电路,闭合开关前,要把滑动变阻器的滑片移到 端(选填“A”或“B”)。
②闭合开关,保持定值电阻R=10Ω不变,调节滑动变阻器,表格中空格处的电流值如图3乙图所示,此时电流表示数为 A。
③分析表格中的实验数据,可得到的结论是:当导体的电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成 (选填“正比”或“反比”)。
(4)探究四:测定小灯泡的额定电功率实验电路如图4所示,电源电压恒为6V,已知实验使用的特制小灯泡的额定电压为3.5V,其电阻大小保持不变。
①该实验的原理是 (用公式表示)。
②在测定小灯泡的额定电功率时,应选用电压表的量程 来测量小灯泡两端的电压(选填“0~3V”或“0~15V”)。
③在正确连接电路后,闭合开关,发现小灯泡发光,电压表无示数,电流表有示数,该电路故障是电压表 (选填“短路”或“断路”)。
④经检查发现,电压表选用的量程已损坏,而另一量程完好,某同学灵机一动:将电压表并联在变阻器的两端,调节滑动变阻器滑片至某一位置,读出电压表示数为2.8V,电流表示数为0.32A,也完成了实验,则小灯泡的额定功率为 W。
2、某实验小组在探究“通过导体的电流与电压的关系”时,设计了图甲所示的电路。电源电压不变,为定值电阻,为滑动变阻器。
(1)连接好电路并闭合开关,记录了多组电流表A和电压表、的示数,作出如图乙的A、B两条曲线,其中表示通过的电流和两端电压关系的曲线是 ;
(2)由图乙数据可知,实验中所使用电源的电压为 V;
(3)通过探究,本实验可得出结论: ;
(4)实验结束后,该小组选用了、、、四个定值电阻替换,利用原有电路探究“通过导体的电流与电阻的关系”。甲、乙两同学分别进行了实验,并作出定值电阻的图像如图丙所示,其中 (选填“甲”或“乙”)同学实验操作是符合要求的;
(5)在上面实验操作正确的同学实验中,如果滑动变阻器的最大阻值是,以上四个定值电阻你应该选择哪些电阻来完成实验? ;
(6)实验中发现,的定值电阻发生了断路,不能再用,你还想测量定值电阻为时的实验数据,你的方法是 。
3、如图所示,在“测量小灯泡的电功率”的实验中,电源电压为4.5V,小灯泡的额定电压为2.5V.
(1)请你用笔画线代替导线,将甲图中的实物图连接完整(要求滑动变阻器的滑片P向B端移动时小灯泡变暗).
(2)某小组连接好电路后,检查连线正确,但闭合开关后发现小灯泡发出明亮的光且很快熄灭.出现这一故障的原因可能是 .排除故障后,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片P到某处,电压表的示数如乙图所示.若要测量小灯泡的额定功率,应将图中的滑片P向 (选填“A”或“B”)端移动,直到电压表的示数为2.5V,此时电流表的示数如丙图所示,则小灯泡的额定功率为 W.
(3)测出小灯泡的额定功率后,某同学又把小灯泡两端电压调为额定电压的一半,发现测得的功率并不等于其额定功率的四分之一,其原因是 .
(4)若将小灯泡换成定值电阻,且电路连接完好,还可以完成的实验是 (填标号).
A.探究电流与电压的关系 B.探究电流与电阻的关系
4、小海同学在做“探究通过导体的电流与电压、电阻的关系”的实验。
(1)根据图甲把实物电路连接好。
(2)小海同学按照电路图连接好后,闭合开关,移动滑片,发现电压表无示数,电流表却有示数。你认为发生故障的原因可能是 (电表本身没问题)。
(3)排除故障后,首先探究“通过导体的电流跟导体两端电压的关系”,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,请在如图坐标上描点画出图像,由此得出的实验结论是: 。通过计算可知,此次实验所用的电阻为 。
(4)在“探究通过导体的电流与导体电阻的关系”实验过程中:
①移动变阻器滑片时,眼睛应注视 (选填序号);
A、变阻器滑片
B、电压表示数
C、电流表示数
②小海选择了电压恒为6V的电源,、、、的定值电阻各一个,滑动变阻器的规格为“”的,他在完成本实验时,控制定值电阻两端的电压为2V不变,当接入的定值电阻为时,他发现电压表示数始终无法达到2V,请你帮他想出一种解决方法: 。
5、小明和同学们在探究“通过导体的电流与导体两端电压的关系”时,准备了两节新干电池,定值电阻R、滑动变阻器、电流表、电压表、开关各一个,导线若干。
[设计与进行实验]
(1)小明设计的部分电路如图甲所示,请你在图甲中的两个“○”中分别填入电流表或电压表,帮助小明完成电路图设计。
(2)连接电路时开关应________(选填“断开”或“闭合”);闭合开关前,滑动变阻器的滑片P应处于最________(选填“左”或“右”)端。
(3)开关闭合前,发现电流表的指针在零刻度线左端,如图乙所示,其原因是______(选填“A”或“B”)。
A.电流表没调零 B.电流表正负接线柱接反了
(4)电路连接检查无误后闭合开关,发现电流表有示数,移动滑片,电压表示数始终接近3 V,则电路中存在的故障可能是______________________________________________________。
(5)排除所有故障后,闭合开关,调节滑片P的位置,目的是改变________。若将滑片逐渐向B端移动,电压表示数________,电流表示数________。(后两空均选填“变大”“变小”或“不变”)
[分析与论证](重点)
(6)小明测得的数据如下表所示。
①第5次实验时电流表示数如图丙所示,读数是______ A,小明实验中所用电阻R的阻值为______ Ω。
②请根据实验数据,在图丁中画出电流随电压变化的图象。
③分析图象,可得出的结论是_______________________________________________。
[交流与评估](难点)
(7)小明闭合开关后,想使电压表的示数为1 V,但无论他怎么移动滑动变阻器的滑片P,电压表的示数都不能为1 V,请你帮小明找到其原因是_________________________________。
(8)另一个实验小组小华用小灯泡代替定值电阻R完成上述实验探究,他的实验数据得不到上述结论,你认为其原因是___________________________________________________,
小华的这套实验装置可以完成的实验有________(只填一个),在完成此实验的过程中,闭合开关,小灯泡发光,两表均有示数,若将小灯泡直接从灯座中取走,电压表________示数,电流表________示数。(后两空均选填“有”或“无”)
[拓展设问]
(9)小明进行实验时,移动滑片的过程中发现随着电压表示数的增大,电流表示数却逐渐减小,检查电路后发现他连接的电路存在问题,问题是______________________________。
(10)实验操作过程中,小明发现滑动变阻器损坏,且没有滑动变阻器进行替换,于是去掉损坏的滑动变阻器,添加一个电阻箱,设计的改进电路如图戊所示(电源仍为2节新干电池)。请你分析小明设计的改进电路能否完成本实验?________(选填“能”或“不能”),原因是________________________________________________________________________。
6、在探究电阻一定时电流与电压关系的实验中,小明连接了如图甲所示的电路,其中定值电阻R=5Ω。
(1)请你用笔画线表示导线将电路连接完整______;
(2)小明测量并记录了几组电压和电流值如下表。最后一次实验中电流表的示数如图乙所示,此时电流为______A;
(3)请在图丙中画出上表各组数据对应的点,并作出I-U图象______;
(4)分析可得实验结论:电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成______比。
7、在“探究电阻一定时电流与电压关系”的实验中:
(1)请用笔画线代替导线将图中的电路连接完整;
(2)在某次实验时两电表的示数如图所示,电压表的示数为_________V,电流表的示数为_________A;
(3)根据两个小组的实验数据,画出了定值电阻与的电流与电压关系图像,如图所示。由图像可知______(选填“大于”“小于”或“等于”)。
8、图甲为小英同学设计的“探究电流与电压的关系”电路图,电源两端电压为3V,滑动变阻器的规格为“50Ω 1.5A”。
(1)请按照图甲,将图乙中的实物电路连接完整;
(2)正确连接电路后,将滑动变阻器的滑片P移至电阻值最大处,闭合开关,移动滑片P,小英发现电流表和电压表均无示数。为了排查电路故障,她断开开关,然后按图丙所示的电路图,只将与电压表“+”接线柱相连导线的另一端拆下,并正确连接到滑动变阻器的接线柱上。重复前面的操作,发现电压表有示数且保持不变,电流表始终无示数。若电路中只有一处故障,则故障可能是______。
(3)排除故障后进行实验,得到的实验数据如下表所示。
分析表中的数据,可以初步得出结论,在电阻一定的情况下,______。
(4)本实验中,定值电阻R阻值为______Ω(保留一位小数)。
【知识点2】探究电流与电阻的关系
1、用如图所示的电路探究通过导体的电流与电阻的关系。器材有:干电池2节(每节1.5V,串联使用),开关、滑动变阻器(20Ω 2A)、电压表、电流表各一个,阻值为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω的定值电阻各一个,导线若干,连接好电路,设定加在电阻两端的电压为1.2V进行探究,发现在获得两组数据后无法再进行实验,为了继续使用前面两组数据,利用现有器材完成探究,下列方案中可行的是( )
①用1节干电池作为电源
②将设定加在电阻两端的电压调整为2V
③将5Ω的电阻串联在开关和滑动变阻器之间
④将10Ω的电阻串联在开关和滑动变阻器之间
A. 只有①②
B. 只有①④
C. 只有③④
D. 只有①③④
2、小明用图甲所示的电路,探究“电流与电阻的关系”,电源电压为3V且保持不变,滑动变阻器规格为“50Ω,2A”,定值电阻10Ω、20Ω、30Ω、50Ω的各一个。
(1)请根据图甲所示的电路图用笔画线代替导线将图乙所示的实物连接成完整电路;
(2)小明首先用10Ω电阻实验,闭合开关后发现,无论怎么移动滑片,电流表指针无偏转,电压表指针迅速满偏,则电路中的故障可能是 (填字母);
A.开关断路 B.滑片接触不良 C.电阻断路 D.电流表短路
(3)排除故障后,小明在移动滑动变阻器滑片的过程中,眼睛应注意观察 (选填“电流表”“电压表”或“滑动变阻器”),之后将10Ω电阻换成20Ω电阻,继续调节滑动变阻器滑片向 端(选填“A”或“B”)移动;
(4)小明又想测量某未知电阻的阻值,设计了如图丁所示的电路(为已知阻值为的定值电阻),并设计了如下实验步骤,请帮助他把缺少的步骤补全,并写出的表达式。
实验步骤:
A.按照设计的电路图连接电路;
B.开关S断开时,读出电流表的示数,记为;
C. ,读出电流表示数,记为,表达式: (用,,表示)。
3、用5Ω、10Ω、20Ω的三个定值电阻探究电流与电阻的关系,实验所用电源电压为6V。
(1)请用笔画线代替导线将图甲所示电路连接完整(要求:滑动变阻器的滑片向右移动时电流表的示数变大);
(2)先将5Ω的定值电阻接入电路,移动滑动变阻器的滑片,当电流表的示数如图乙所示时记录数据,则本实验中控制的定值电阻两端的电压为 V;
(3)断开开关,将5Ω的定值电阻换成10Ω的定值电阻,闭合开关,应将滑动变阻器的滑片向 (选填“左”或“右”)端移动;移动滑片的过程中,眼睛应观察 表的示数;
(4)根据实验数据描绘出电流与电阻倒数的图象如图丙所示,由图像可知,电压一定时, ;
(5)小宁用以上电路研究小灯泡的电学特性,将定值电阻换成小灯泡接入电路中,所用小灯泡上标有“2.5V”字样。闭合开关,移动滑动变阻器滑片P,读取并记录电压表、电流表的示数。实验数据记录如下(第4次实验时电流表指针位置如图丁所示):
①该小灯泡的额定功率为 W。
②小宁计算小灯泡的灯丝电阻值时,发现流过灯泡电流不与灯泡两端的电压成正比,且灯丝电阻随着其两端电压的升高而增大。
小宁反思:电阻是导体的一种性质,决定和影响导体阻值大小的因素中并没有电压这一因素,那么导体两端电压的变化可能引起了某个因素发生变化!小宁思考后得出这个因素就是 。
4、图甲为小明同学探究“电流与电阻的关系”的实验原理图,已知电源电压为4.5V,且保持恒定,定值电阻R0=10Ω。
(1)请根据图甲所示的电路图,用笔画线代替导线将图乙所示的电路连接完整(导线不允许交叉);
(2)连接好电路后,闭合开关S,发现电流表指针没有偏转,电压表有示数,出现这一现象的原因可能是 (假设电路只有一处故障);
A.定值电阻R0短路
B.定值电阻R0断路
C.滑动变阻器R断路
D.滑动变阻器R短路
(3)排除故障后,闭合开关S进行实验,并将实验数据记录在表中,小明发现无论怎样调节滑动变阻器,都无法使定值电阻R0两端的电压达到1V或1V以下,其原因可能是 ;
A.定值电阻R0的阻值太小
B.电源电压太低
C.滑动变阻器R最大阻值太小
D.滑动变阻器R最大阻值太大
(4)如图丙所示,是小组根据测得的实验数据绘制的电流I随电阻R0变化的图像,由图像可知R0两端的电压为 V;
(5)当R0的电阻由5Ω更换为10Ω时,闭合开关后,应该将滑动变阻器的滑片P向 (选填“左”或“右”)端滑动从而达到控制R0两端的 不变的目的;
(6)小明根据图像数据可得探究结论: 。
5、如图,甲为“探究电流与电压和电阻的关系”的实验电路图,电源电压为6V保持不变,四个定值电阻分别为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω(忽略温度对电阻的影响)。
(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;
(2)试触时发现电压表的指针偏转如图丙所示,你认为原因可能是 ;
(3)为了探究电流与电阻关系,排除故障后,将5Ω、10Ω、15Ω、20Ω定值电阻依次分别连入电路,调节滑片进行了四次实验,实验数据如表所示。分析可知:实验时控制了定值电阻两端的电压为 V;在第1、2两次实验中,为按要求控制定值电阻的电压,调节滑片,使滑动变阻器接入电路中的阻值分别为R1、R2,则R1 R2;若做完第1次实验后进行第2次实验时,没有调节滑动变阻器滑片,开关闭合后电路中的电流将变为 A;
(4)在完成上述实验后,为了探究电流与电压的关系,重新设计了如表的表格来记录实验数据,请将表补充完整。
6、用如图甲所示的电路探究电流与电压、电阻的关系,电源为3节新干电池。
将图甲中的电路连接完整(要求:滑片向左滑动时,电流表示数变大);
(2)闭合开关,发现电流表无示数,电压表有示数,则可能出现的电路故障是 ;
(3)排除故障后闭合开关,将滑片移动到某位置,如图乙电流表的示数是 A;
(4)小园根据实验数据画出I-U图像(如图丙),分析可得结论: ;
(5)小园同学继续用5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω的电阻研究电流和电阻的关系,根据测得的实验数据绘制出I-R图像(如图丁),用15Ω的电阻实验并读数时,定值电阻和滑动变阻器连入电路中的电阻之比为 ,将15Ω的电阻换为20Ω的电阻时,滑动变阻器的滑片需向 (选填“左”或“右”)端移动。
7、小华用图①所示装置探究电流与电压的关系;电源电压3V恒定不变,滑动变阻器的规格为R1“30Ω 2A”、R2“50Ω 1A”、R3“20Ω 1A”;
请用笔画线代替导线,在图①中完成电路连接,要求滑片P向右移动时,电流表的示数变小;
(2)连接好电路,闭合开关,移动滑片发现,电流表无示数,电压表有示数,则出现该故障的原因可能是: ;
(3)排除故障后改变滑片位置,记录数据如表,空白处的电流如图②所示,示数为 A;根据表中数据可归纳得出结论: ;
(4)为了进一步探究电流与电阻的关系,又找来10Ω、15Ω、20Ω的定值电阻继续实验;
①将滑动变阻器R1的滑片置于阻值最大处,闭合开关,缓慢移动滑片,直至电压表示数为1V,记录电流表的示数,接下来用10Ω的电阻替换5Ω电阻,应将滑片向 (选填“左”或“右”)移动,使电压表示数仍为1V,记录电流表示数;再将15Ω、20Ω的定值电阻分别接入电路,重复以上步骤;
②当将20Ω的电阻接入电路进行实验时,发现无论如何调节滑片都无法满足预设电压为1V的条件;为使该电阻也能完成实验,小华认为可以改变电压表的预设电压,该预设值应不低于 V;同组的小明认为不改变电压表预设值也可解决上述问题,可选用的方案是 (选填序号)。
A.换用滑动变阻器R2
B.换用滑动变阻器R3
C.将10Ω的电阻串联接入电路中
8、小华和同学们进行了“探究电流与电阻的关系”实验。实验器材有:三节干电池(每节恒为1.5V)、电流表一只、电压表一只、滑动变阻器两个(分别标有“20Ω 2A”“40Ω 1A”字样)、定值电阻4个(5Ω、10Ω、15Ω、20Ω)、开关一个、导线若干。他们利用这些器材设计了如图甲所示的电路。
(1)小华先将5Ω的电阻接入电路,闭合开关,发现电流表有示数、电压表无示数,出现该故障的原因可能是______;(写出一种即可)
(2)排除故障后,闭合开关,移动滑片至某一位置,观察并记录两电表示数。接着将5Ω的电阻换成10Ω,闭合开关,为控制定值电阻两端电压不变,应将滑动变阻器的滑片向______(选填“A”或“B”)端移动;
(3)多次更换定值电阻进行实验,并根据实验数据画出电流随电阻变化的图像,如图乙所示。通过观察发现:在误差范围内,图像上的任意点和坐标轴围成的矩形面积大小都相等,因此可以得出的实验结论是______;
(4)为了完成整个实验,他们选取的滑动变阻器规格是______。
9、小明用图1电路探究“电压一定时,电流与电阻的关系”。
(1)用笔画线代替导线将图1中的电压表正确接入电路;
(2)开关闭合前,滑动变阻器的滑片应置于最________(选填“左”或“右”)端;
(3)闭合开关,小明发现无论怎样调节滑动变阻器,电流表指针不偏转,电压表指针有明显偏转且保持不变。已知导线及各接线柱连接完好,则电路中________出现了________故障。故障排除后,移动滑片,使电压表示数为,记录电流表示数。多次更换定值电阻重复实验,得到电流I与定值电阻R的倒数关系如图2中图线甲所示,从而得出结论;
(4)实验结束后,小明应先断开开关,再拆除________两端的导线。在整理器材时,他突然发现电压表指针位置如图3所示。
①小明遗漏的实验操作是________;
②小华通过正确实验操作也进行了上述实验,小明发现他与小华实验结论一致。遗漏的实验操作并未影响结论,你认为其原因是________;
③小明按正确操作重新进行实验,你认为他得到的电流I与定值电阻R的倒数关系应为图2中的图线________(选填“甲”“乙”或“丙”)。
10、小明同学在“探究电流与电阻的关系”实验中,连接了如图甲所示的电路,其中电源电压恒定不变,滑动变阻器的规格为“20Ω 1A”,选用的三个定值电阻阻值分别为5Ω、10Ω、20Ω。
(1)在连接电路的过程中,开关应处于_____________状态;
(2)分别将5Ω、10Ω的定值电阻接入电路,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,两次实验均使电压表示数为1.2V,记下每次对应的电流表示数;
(3)断开开关,将滑片移到滑动变阻器的阻值最大处,接入20Ω的定值电阻进行第三次实验,闭合开关,电压表示数如图乙所示,小明分析之后发现无法将电压表示数调至1.2V,但可以求出电源电压为_____________V;
(4)为了使电压表示数仍为1.2V,顺利完成第三次实验,如果只更换滑动变阻器,应选取最大阻值不小于_____________Ω的滑动变阻器;
(5)更换合适的滑动变阻器后继续实验,根据实验数据绘制图像如图丙所示,分析图像可得:导体两端的电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成_____________比。
11、思考乐佳乐同学在探究电流与电阻的实验中:
(1)思考乐佳乐同学连接电路如图所示,他检查电路时,发现存在错误。请把接错的那一根导线找出来并打上“×”,再画线把它改到正确的位置上______;
(2)纠正错误后,保持定值电阻两端电压为2V不变,得到实验数据如下表所示。其中有一组数据是错误的,思考乐佳乐同学发现错误数据的序号是_________;
(3)整理表中数据可得结论:导体两端电压一定时,导体中的电流与导体电阻成反比,请写出成反比的依据是什么?_________
(4)思考乐佳乐同学在做第五次实验时,调节滑动变阻器使电压表示数为2V,用时8s完成电流表读数,这8s内,定值电阻R消耗的电能是_________J。
12、(2023眉山)探究“电流与电阻的关系”时,实验器材有:三节新的干电池(电压为 4.5 V)、电流表、电压表、滑动变阻器(标有“20Ω 2A”字样)、定值电阻4个(5Ω、10Ω、15Ω、20Ω),开关一个,导线若干.小静等同学设计了如图甲所示的电路图.
(1)请用笔画线代替导线将图乙中的实物图连接完整,要求:滑片P 向右移动时电流表示数变小.
(2)滑片P位于滑动变阻器阻值最大处,闭合开关,电流表有示数,电压表无示数,则电路故障原因是电阻R .
(3)排除故障后,将定值电阻由5Ω更换为 10Ω时,应向 (选填“左”或“右”)适当调节滑动变阻器的滑片P,使电压表示数保持3V不变.
(4)图丙是根据实验数据画出的定值电阻的I-R图像,由此可得,当电压一定时, .
(5)小静同学继续探究,再次换接50Ω的定值电阻后,发现无论怎样移动滑片P,都不能使电压表示数达到原来的3V,为了完成这次实验,她采取的措施可行的是 .
A.调高电源电压
B.再串联一个 10Ω的电阻
C.将电压表改接到滑动变阻器两端
(6)下列图像中能大致反映本实验各物理量之间关系的是 .
【答案】(1)如答图所示 (2)短路 (3)右 (4)通过导体的电流跟导体的电阻成反比 (5)B (6)B
【知识点3】探究电流与电压、电阻的关系
1、探究电流与电压、电阻的关系,器材有:电源(恒为4V)、电压表(0~3V)、电流表(0~0.6A)、电阻R(、、)、滑动变阻器()、开关、导线若干。
(1)用笔画线代替导线将图甲的实物电路连接完整。闭合开关前,将滑动变阻器滑片P移到最______端,起到______的作用。
(2)闭合开关,电流表示数为零,电压表示数等于电源电压,经检查电表完好,则电路故障可能是______。排除故障,继续实验。
(3)探究电流与电压的关系,实验数据如表,其中第3次实验的电压表示数如图乙所示,为______V。分析数据可得:电阻不变时,电流跟电压成______。实验中所选的电阻阻值为______。
(4)探究电流与电阻的关系,将电阻接入电路,记录电流表示数为0.3A;将电阻更换为,移动滑片直至电压表示数为______V,记录电流表示数;再将电阻更换为,发现无法完成实验。从本实验可行性与安全性考虑,应控制电阻两端的电压范围为______。
2、小组同学探究“欧姆定律”.
(一)小明探究“电流与电压的关系”.实验器材为:3节干电池(每节电池的电压恒为1.5V)、开关S、定值电阻、电流表、电压表、滑动变阻器、导线。
(1)请在图甲中以笔画线代替导线完成电路连接,要求:电流表、电压表均使用大量程(测量时再选择合适的量程),电压表测量的电压;
(2)闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片P移至___________(选填“A”或“B”)端;
(3)闭合开关S,发现电流表无示数、电压表有示数,则电路故障可能是___________;
A.处发生短路 B.处发生断路
C.处发生短路 D.处发生断路
(4)排除电路故障,移动滑动变阻器的滑片P,测得多组数据.进行实验④时,电压表、电流表的示数如图乙所示,请将数据记录在表格内;
(5)分析实验数据,可得探究结论:___________;
(二)小华利用如图甲所示的电路,附加数个阻值不同的定值电阻,探究“电流与电阻的关系”,测得实验数据如表格所示;
(6)小华完成实验①后,进行实验②,具体操作为:首先,断开开关S,将定值电阻由5Ω换成10Ω;接着,闭合开关S,调节滑动变阻器的滑片P时,眼睛应观察___________表直至其示数为___________;
(7)分析实验数据,可得探究结论:___________。
3、图甲是小明探究电流与电压、电阻的关系的实验电路图,选用的实验器材有电源(3V)、电流表(0~0.6A)、电压表(0~3V)、滑动变阻器(20Ω,2A)、阻值分别为5Ω、10Ω、20Ω三个定值电阻、开关导线若干。
(1)探究电流与电压的关系。
①根据图甲将图乙实物电路连接完整(要求滑片向左移动时电流表示数变大);
②探究电流与电压的关系时要保持 不变;
③实验中滑动变阻器的作用是 和 。
(2)探究电流与电阻的关系。
①在实验中,首先确定一个保持不变的电压值U,当A、B间的电阻R由5Ω换成10Ω时,保持滑片位置不变,闭合开关后将滑动变阻器的滑片向 (选填“左”或“右”)端移动,使电压表示数为U。
②当A、B间换接20Ω电阻时,发现无论怎样移动滑动变阻器滑片,电压表示数都无法达到U。为了完成实验,U的取值不能小于 V。
③表中为实验得到的数据。请分析,第3组实验数据不符合“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”的实验规律,是由 (选填“测量错误”或“测量误差”)造成的。2026届中考物理一轮复习 电磁学:电流与电压和电阻的关系 知识点专练(参考答案)
【知识点1】探究电流与电压的关系
1、某校创办了“创客社团”,该社团的同学开展了如下四个探究活动:
(1)探究一:探究运动和力的关系(如图1)
①怎样控制小车运动到不同水平面上的速度相同呢?方法是:让同一辆小车从同一斜面的 处静止滑下。
②怎样反映力对物体运动的影响呢?同学们采用了转换法,即用小车在平面上运动的距离远近来反映力对运动的影响大小。且通过比较还可表明:压力相同时,接触面 ,摩擦力越大。
③实验结果证明 (选填“A”或“B”)。
A.力是维持物体运动状态的原因
B.力可以改变物体的运动状态
④怎样得到小车不受力作用时的运动状态呢?必须用到实验推理法,即:如果小车运动时不受外力的作用,小车将保持 状态。
(2)探究二:探究浮力的大小跟排开液体所受重力的关系
①由图2甲图可知,物体所受重力为 N。
②把该物体放入装满水的溢水杯中,物体处于漂浮状态,如图2乙图,此时小烧杯接到水的质量为 kg(g取10N/kg)。
③把另一个完全相同的物体放入装满酒精的溢水杯中,物体处于漂浮状态,如图丙,实验发现,此时物体排开酒精的质量 乙图中排开水的质量(选填“大于”“小于”或“等于”)。
(3)探究三:探究电流与电压的关系
①按图3甲图连接好电路,闭合开关前,要把滑动变阻器的滑片移到 端(选填“A”或“B”)。
②闭合开关,保持定值电阻R=10Ω不变,调节滑动变阻器,表格中空格处的电流值如图3乙图所示,此时电流表示数为 A。
③分析表格中的实验数据,可得到的结论是:当导体的电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成 (选填“正比”或“反比”)。
(4)探究四:测定小灯泡的额定电功率实验电路如图4所示,电源电压恒为6V,已知实验使用的特制小灯泡的额定电压为3.5V,其电阻大小保持不变。
①该实验的原理是 (用公式表示)。
②在测定小灯泡的额定电功率时,应选用电压表的量程 来测量小灯泡两端的电压(选填“0~3V”或“0~15V”)。
③在正确连接电路后,闭合开关,发现小灯泡发光,电压表无示数,电流表有示数,该电路故障是电压表 (选填“短路”或“断路”)。
④经检查发现,电压表选用的量程已损坏,而另一量程完好,某同学灵机一动:将电压表并联在变阻器的两端,调节滑动变阻器滑片至某一位置,读出电压表示数为2.8V,电流表示数为0.32A,也完成了实验,则小灯泡的额定功率为 W。
【答案】(1)同一高度 越粗糙 B 匀速直线运动 (2)1.2 0.12 等于 (3)B 0.3 正比 (4)P=UI 0~15V 断路 1.225
【解析】(1)①每次都让小车从同一斜面的相同位置由静止开始滑下,是为了控制小车每次滑到平面时的速度相同。
②在初速度相同的条件下,水平面越粗糙,小车受到的摩擦力越大,小车运动的越近。
③由实验知:力是改变物体运动状态的原因;故选B。
④推论得出:原来运动的物体,不受力时将保持匀速直线运动。
(2)①弹簧测力计的分度值为0.2N,示数为1.2N。
②漂浮时浮力等于重力等于1.2N,根据G=mg得
根据阿基米德定律知F浮力=G排知,排开液体的质量为0.12kg。
③漂浮时浮力等于重力,故不论放在水中还是酒精中都漂浮,浮力都相等。
(3)①为了保护电路,闭合开关前,滑片要处于阻值最大处,即B端。
②电流表的量程为0~0.6A,分度值为0.02A,示数为0.3A。
③分析表格中的实验数据,可得到的结论是:当导体的电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比。
(4)①测量小灯泡的额定电功率的原理:P=UI。
②灯泡的额定电压为3.5V,故量程为0~15V。
③电流表有示数,灯泡发光,说明电路无故障,电压表无示数说明电压表断路。
④灯泡的电阻
灯泡的额定电流为
故灯泡的额定电功率
。
2、某实验小组在探究“通过导体的电流与电压的关系”时,设计了图甲所示的电路。电源电压不变,为定值电阻,为滑动变阻器。
(1)连接好电路并闭合开关,记录了多组电流表A和电压表、的示数,作出如图乙的A、B两条曲线,其中表示通过的电流和两端电压关系的曲线是 ;
(2)由图乙数据可知,实验中所使用电源的电压为 V;
(3)通过探究,本实验可得出结论: ;
(4)实验结束后,该小组选用了、、、四个定值电阻替换,利用原有电路探究“通过导体的电流与电阻的关系”。甲、乙两同学分别进行了实验,并作出定值电阻的图像如图丙所示,其中 (选填“甲”或“乙”)同学实验操作是符合要求的;
(5)在上面实验操作正确的同学实验中,如果滑动变阻器的最大阻值是,以上四个定值电阻你应该选择哪些电阻来完成实验? ;
(6)实验中发现,的定值电阻发生了断路,不能再用,你还想测量定值电阻为时的实验数据,你的方法是 。
【答案】(1)A (2)6 (3)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 (4)乙 (5)、、、 (6)利用和的电阻串联
【解析】(1)甲图中,电压表测两端的电压,电压表测两端的电压,当滑片向右移动时,变阻器连入电路中的电阻变大,串联电路中的总电阻增大,电路中的电流变小,根据可得,电阻两端的电压变小,由串联电路电压的规律,两端的电压变大,则符合的电流和两端电压关系的曲线是A。
(2)根据串联电路电压的规律可得,电源电压等于两电压表示数之和,由图乙可知,当电路中的电流为时,、对应的电压为2V和4V,电源电压
(3)分析图乙知,导体电阻一定时,导体两端的电压与通过导体的电流的比值是定值,由此得出结论: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。
(4)研究电流与电阻关系时,要控制电阻两端的电压不变,甲的图像电流与电阻之积不相同,而乙的图像电流与电阻之积为
故乙同学实验操作符合要求。
(5)电阻两端的电压始终保持,根据串联电路电压的规律,变阻器分得的电压
滑动变阻器分得的电压与定值电阻分得的电压相等,根据分压原理,当滑动变阻器最大阻值接入电路中时,定值电阻的最大阻值为
要完成该探究实验,定值电阻的阻值不得超过30Ω,则、、、四个定值电阻都可以进行实验探究。
(6)根据串联电路电阻之间的关系可得,15Ω的定值电阻损坏,可以利用和的电阻串联后代替的电阻进行实验。
3、如图所示,在“测量小灯泡的电功率”的实验中,电源电压为4.5V,小灯泡的额定电压为2.5V.
(1)请你用笔画线代替导线,将甲图中的实物图连接完整(要求滑动变阻器的滑片P向B端移动时小灯泡变暗).
(2)某小组连接好电路后,检查连线正确,但闭合开关后发现小灯泡发出明亮的光且很快熄灭.出现这一故障的原因可能是 .排除故障后,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片P到某处,电压表的示数如乙图所示.若要测量小灯泡的额定功率,应将图中的滑片P向 (选填“A”或“B”)端移动,直到电压表的示数为2.5V,此时电流表的示数如丙图所示,则小灯泡的额定功率为 W.
(3)测出小灯泡的额定功率后,某同学又把小灯泡两端电压调为额定电压的一半,发现测得的功率并不等于其额定功率的四分之一,其原因是 .
(4)若将小灯泡换成定值电阻,且电路连接完好,还可以完成的实验是 (填标号).
A.探究电流与电压的关系 B.探究电流与电阻的关系
【答案】(1) (2)滑动变阻器的滑片未调到最大阻值处 A 0.8 (3)灯泡电阻随温度发生变化 (4)A
【解析】(1)滑动变阻器的滑片P向B端移动时小灯泡变暗,小灯泡变暗即小灯泡的实际功率降低,由可知电阻不变,电压减小,功率降低,即滑片P向B端移动时灯泡分得的电压减小,由串联电路电压比等于电阻比可知,此时滑动变阻器阻值增大,即接入电路的电阻丝长度增加,因此应将开关与A位置相连;
(2)小灯泡发出明亮的光说明灯泡实际功率过大,由可知此时灯泡分得的电压过大,由串联电路电压比等于电阻比可知,此时滑动变阻器电阻过小,即滑动变阻器的滑片未调到最大阻值处;由图乙可知此时小灯泡电压为1.8V,小于额定电压,因此应增加小灯泡两端的电压,由串联电路电压比等于电阻比可知,此时滑动变阻器接入的电阻太大应当调小,即滑片P向A端移动,调整好后,由图丙知小灯泡的电流为0.32A,则额定功率为;
(4)若将小灯泡换成定值电阻,移动滑动变阻器滑片,可改变定值电阻两端的电压和电流,探究电流与电压的关系,电阻阻值不变,不能探究电流与电阻的关系.
4、小海同学在做“探究通过导体的电流与电压、电阻的关系”的实验。
(1)根据图甲把实物电路连接好。
(2)小海同学按照电路图连接好后,闭合开关,移动滑片,发现电压表无示数,电流表却有示数。你认为发生故障的原因可能是 (电表本身没问题)。
(3)排除故障后,首先探究“通过导体的电流跟导体两端电压的关系”,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,请在如图坐标上描点画出图像,由此得出的实验结论是: 。通过计算可知,此次实验所用的电阻为 。
(4)在“探究通过导体的电流与导体电阻的关系”实验过程中:
①移动变阻器滑片时,眼睛应注视 (选填序号);
A、变阻器滑片
B、电压表示数
C、电流表示数
②小海选择了电压恒为6V的电源,、、、的定值电阻各一个,滑动变阻器的规格为“”的,他在完成本实验时,控制定值电阻两端的电压为2V不变,当接入的定值电阻为时,他发现电压表示数始终无法达到2V,请你帮他想出一种解决方法: 。
【答案】(1)见解析图 (2)定值电阻短路 (3)见解析图 当导体电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比 10 (4)B 见解析
【解析】(1)电流表、定值电阻和滑动变阻器串联接入电路,电压表并联在定值电阻两端,滑动变阻器一上一下接入电路,且滑片向右移动,连入电路的阻值减小。据此完成实物电路的连接,如下图所示:
(2)连好电路闭合开关,电流表有示数,电路为通路,因电压表无示数且电表本身没问题,则故障是定值电阻短路。
(3)根据表中数据,在坐标上描点画出图像连线,如下图所示:
由图知,因电流随电压的变化关系为过原点的直线,由此得出的实验结论是:当导体电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比。
根据计算出此次实验所用的电阻的大小为
(4)①探究电压一定时,电流与电阻的关系时,在不断的改变定值电阻的同时,必须不断的移动滑动变阻器,使得电压表的示数是一个定值,故在移动滑片的同时,眼睛观察电压表的示数,故选B。
②因定值电阻与滑动变阻器串联,通过它们的电流相等,当定值电阻为且电阻两端电压是2V时,电路电流
此时滑动变阻器两端电压
此时滑动变阻器接入电路的阻值
由于滑动变阻器的最大阻值太小,分压太小,所以电压表示数始终无法达到2V;要完成该实验可以换用最大阻值至少为的滑动变阻器。也可以通过增大定值电阻两端的电压设定值或减小电源电压的方式来完成实验。
5、小明和同学们在探究“通过导体的电流与导体两端电压的关系”时,准备了两节新干电池,定值电阻R、滑动变阻器、电流表、电压表、开关各一个,导线若干。
[设计与进行实验]
(1)小明设计的部分电路如图甲所示,请你在图甲中的两个“○”中分别填入电流表或电压表,帮助小明完成电路图设计。
(2)连接电路时开关应________(选填“断开”或“闭合”);闭合开关前,滑动变阻器的滑片P应处于最________(选填“左”或“右”)端。
(3)开关闭合前,发现电流表的指针在零刻度线左端,如图乙所示,其原因是______(选填“A”或“B”)。
A.电流表没调零 B.电流表正负接线柱接反了
(4)电路连接检查无误后闭合开关,发现电流表有示数,移动滑片,电压表示数始终接近3 V,则电路中存在的故障可能是______________________________________________________。
(5)排除所有故障后,闭合开关,调节滑片P的位置,目的是改变________。若将滑片逐渐向B端移动,电压表示数________,电流表示数________。(后两空均选填“变大”“变小”或“不变”)
[分析与论证](重点)
(6)小明测得的数据如下表所示。
①第5次实验时电流表示数如图丙所示,读数是______ A,小明实验中所用电阻R的阻值为______ Ω。
②请根据实验数据,在图丁中画出电流随电压变化的图象。
③分析图象,可得出的结论是_______________________________________________。
[交流与评估](难点)
(7)小明闭合开关后,想使电压表的示数为1 V,但无论他怎么移动滑动变阻器的滑片P,电压表的示数都不能为1 V,请你帮小明找到其原因是_________________________________。
(8)另一个实验小组小华用小灯泡代替定值电阻R完成上述实验探究,他的实验数据得不到上述结论,你认为其原因是___________________________________________________,
小华的这套实验装置可以完成的实验有________(只填一个),在完成此实验的过程中,闭合开关,小灯泡发光,两表均有示数,若将小灯泡直接从灯座中取走,电压表________示数,电流表________示数。(后两空均选填“有”或“无”)
[拓展设问]
(9)小明进行实验时,移动滑片的过程中发现随着电压表示数的增大,电流表示数却逐渐减小,检查电路后发现他连接的电路存在问题,问题是______________________________。
(10)实验操作过程中,小明发现滑动变阻器损坏,且没有滑动变阻器进行替换,于是去掉损坏的滑动变阻器,添加一个电阻箱,设计的改进电路如图戊所示(电源仍为2节新干电池)。请你分析小明设计的改进电路能否完成本实验?________(选填“能”或“不能”),原因是________________________________________________________________________。
【答案】(1)如图a所示 (2)断开 右 (3)A (4)滑动变阻器短路 (5)定值电阻两端的电压 变小 变小 (6)①0.50 5 ②如图b所示 ③电阻一定时,通过电阻的电流与电阻两端的电压成正比 (7)滑动变阻器的最大阻值太小 (8)灯丝的电阻随温度的变化而变化 测量小灯泡的额定功率(或小灯泡正常发光时的电阻) 有 无 (9)电压表连在滑动变阻器两端(合理即可) (10)能 通过改变电阻箱的阻值可以改变通过定值电阻R的电流,通过串联电路电压关系可以计算出定值电阻R两端的电压
6、在探究电阻一定时电流与电压关系的实验中,小明连接了如图甲所示的电路,其中定值电阻R=5Ω。
(1)请你用笔画线表示导线将电路连接完整______;
(2)小明测量并记录了几组电压和电流值如下表。最后一次实验中电流表的示数如图乙所示,此时电流为______A;
(3)请在图丙中画出上表各组数据对应的点,并作出I-U图象______;
(4)分析可得实验结论:电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成______比。
【答案】(1)见解析图 (2)0.50 (3)见解析图 (4)正
【解析】(1)如图甲,滑动变阻器上接线柱已接好,故应将开关左接线柱与滑动变阻器其中一个下接线柱相连,如图所示:
(2)如图乙,电流表选择了0~0.6A的量程,分度值为0.2A,由指针位置可知读数为0.5A。
(3)根据表中数据在图丙中描好点,然后用一条直线将这些点连起来,如图所示:
(4)由上图可知,电阻一定时,电流与电压的I-U图象是一条过原点的直线,为正比例函数图像,故可得出结论:电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比。
7、在“探究电阻一定时电流与电压关系”的实验中:
(1)请用笔画线代替导线将图中的电路连接完整;
(2)在某次实验时两电表的示数如图所示,电压表的示数为_________V,电流表的示数为_________A;
(3)根据两个小组的实验数据,画出了定值电阻与的电流与电压关系图像,如图所示。由图像可知______(选填“大于”“小于”或“等于”)。
【答案】(1)见解析图 (2)2.6 0.26 (3)小于
【解析】(1)将定值电阻与滑动变阻器串联,滑动变阻器接一个上接线柱和一个下接线柱接入电路,如下图所示:
(2)电压表的示数如图所示,电压表选用小量程,分度值为0.1 V,电压为2.6V。电流表的示数如图所示,电流表选用小量程,分度值为0.02A,电流为0.26A。
(3)当电压相同时,R1中电流大于R2中电路,据欧姆定律
得R1小于R2。
8、图甲为小英同学设计的“探究电流与电压的关系”电路图,电源两端电压为3V,滑动变阻器的规格为“50Ω 1.5A”。
(1)请按照图甲,将图乙中的实物电路连接完整;
(2)正确连接电路后,将滑动变阻器的滑片P移至电阻值最大处,闭合开关,移动滑片P,小英发现电流表和电压表均无示数。为了排查电路故障,她断开开关,然后按图丙所示的电路图,只将与电压表“+”接线柱相连导线的另一端拆下,并正确连接到滑动变阻器的接线柱上。重复前面的操作,发现电压表有示数且保持不变,电流表始终无示数。若电路中只有一处故障,则故障可能是______。
(3)排除故障后进行实验,得到的实验数据如下表所示。
分析表中的数据,可以初步得出结论,在电阻一定的情况下,______。
(4)本实验中,定值电阻R阻值为______Ω(保留一位小数)。
【答案】(1)见解析图 (2)电流表断路(或与电流表相连的某根导线断了) (3)通过导体的电流与导体两端的电压成正比 (4)3.90
【解析】(1)由电路图可知,滑动变阻器的右下接线柱与电流表串联,由于电源电压较低,电流表选择小量程,实物电路连接如图所示:
(2)由电路图甲可知,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,电流表测量电路中的电流。由于电流表无示数,说明电路中某处断开,电压表无示数说明电压表不能与电路两极连通;由电路图丙可知,电压表测量定值电阻和电流表两端的电压,此时电压表有示数,说明电压表能与电源两极连通,则故障可能是电流表断路或与电流表相连的某根导线断了。
(3)由表中数据可知,在误差允许的范围内,电流与电压的比值不变,即: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。
(4)根据可得,六次测量时,定值电阻的阻值分别为:R1=3.75Ω、R2=4Ω、R3≈3.91Ω、R4=4Ω、R5≈3.95Ω、R6=4Ω,则定值电阻R的阻值为
【知识点2】探究电流与电阻的关系
1、用如图所示的电路探究通过导体的电流与电阻的关系。器材有:干电池2节(每节1.5V,串联使用),开关、滑动变阻器(20Ω 2A)、电压表、电流表各一个,阻值为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω的定值电阻各一个,导线若干,连接好电路,设定加在电阻两端的电压为1.2V进行探究,发现在获得两组数据后无法再进行实验,为了继续使用前面两组数据,利用现有器材完成探究,下列方案中可行的是( )
①用1节干电池作为电源
②将设定加在电阻两端的电压调整为2V
③将5Ω的电阻串联在开关和滑动变阻器之间
④将10Ω的电阻串联在开关和滑动变阻器之间
A. 只有①②
B. 只有①④
C. 只有③④
D. 只有①③④
【答案】B
【解析】由图得,定值电阻R与变阻器串联,电压表测量定值电阻R的电压,电流表测量电路电流。电源电压由2节干电池组成,定值电阻的电压为1.2V,变阻器的电压为
由串联电路电流特点与欧姆定律得
当变阻器接入电路中电阻最大为20Ω时,定值电阻接入电阻最大为
则15Ω、20Ω定值电阻无法完成实验。
①若用1节干电池作为电源,则变阻器的电压为
由串联电路电流特点与欧姆定律得
当定值电阻接入电路中电阻最大为20Ω时,变阻器需要接入电路中电阻为
故改用1节干电池作为电源可以完成实验,故①符合题意;
②为了继续使用前面两组数据,实验中要控制定值电阻的电压不变,则不能将设定加在电阻两端的电压调整为2V,故②不符合题意;
③④当定值电阻接入电路中电阻最大为20Ω时,变阻器接入电阻最大为
则应在电路中串联一个电阻,电阻的阻值最小为
故③不符合题意,④符合题意,故ACD不符合题意,B符合题意。
2、小明用图甲所示的电路,探究“电流与电阻的关系”,电源电压为3V且保持不变,滑动变阻器规格为“50Ω,2A”,定值电阻10Ω、20Ω、30Ω、50Ω的各一个。
(1)请根据图甲所示的电路图用笔画线代替导线将图乙所示的实物连接成完整电路;
(2)小明首先用10Ω电阻实验,闭合开关后发现,无论怎么移动滑片,电流表指针无偏转,电压表指针迅速满偏,则电路中的故障可能是 (填字母);
A.开关断路 B.滑片接触不良 C.电阻断路 D.电流表短路
(3)排除故障后,小明在移动滑动变阻器滑片的过程中,眼睛应注意观察 (选填“电流表”“电压表”或“滑动变阻器”),之后将10Ω电阻换成20Ω电阻,继续调节滑动变阻器滑片向 端(选填“A”或“B”)移动;
(4)小明又想测量某未知电阻的阻值,设计了如图丁所示的电路(为已知阻值为的定值电阻),并设计了如下实验步骤,请帮助他把缺少的步骤补全,并写出的表达式。
实验步骤:
A.按照设计的电路图连接电路;
B.开关S断开时,读出电流表的示数,记为;
C. ,读出电流表示数,记为,表达式: (用,,表示)。
【答案】(1) (2)C (3)电压表A (4)开关S闭合
【解析】(1)由电路图可知,电压表与定值电阻并联,滑动变阻器采用“一上一下”的原则与定值电阻串联。
(2)开关断路,整个电路断路。电流表、电压表均无实数,故A不符合题意;
滑片接触不良,电路中的电流时断时续、电压表示数时有时无,故B不符合题意;
电流表无示数,说明电路可能断路;电压表指针迅速满偏,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,则电路中的故障可能与电压表并联的定值电阻断路,故C符合题意;
电流表短路,电流表无示数,电压表有示数,故D不符合题意。
(3)由图像可知,电阻两端的电压:
根据串联电路的分压原理可知,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,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,即增大滑动变阻器连入电路中的电阻,所以滑片应向A端移动,眼睛注意观察电压表,使电压表的示数为2V不变。
(4)A.按照设计的电路图连接电路;
B.开关S断开时,读出电流表的示数,记为I1,此时定值电阻与待测电阻串联,由电阻的串联特点可知,电源电压
C.闭合开关S,读出电流表的示数,记为I2;此时只有待测电阻连入电路,由欧姆定律可得,电源电压
联立解得
。
3、用5Ω、10Ω、20Ω的三个定值电阻探究电流与电阻的关系,实验所用电源电压为6V。
(1)请用笔画线代替导线将图甲所示电路连接完整(要求:滑动变阻器的滑片向右移动时电流表的示数变大);
(2)先将5Ω的定值电阻接入电路,移动滑动变阻器的滑片,当电流表的示数如图乙所示时记录数据,则本实验中控制的定值电阻两端的电压为 V;
(3)断开开关,将5Ω的定值电阻换成10Ω的定值电阻,闭合开关,应将滑动变阻器的滑片向 (选填“左”或“右”)端移动;移动滑片的过程中,眼睛应观察 表的示数;
(4)根据实验数据描绘出电流与电阻倒数的图象如图丙所示,由图像可知,电压一定时, ;
(5)小宁用以上电路研究小灯泡的电学特性,将定值电阻换成小灯泡接入电路中,所用小灯泡上标有“2.5V”字样。闭合开关,移动滑动变阻器滑片P,读取并记录电压表、电流表的示数。实验数据记录如下(第4次实验时电流表指针位置如图丁所示):
①该小灯泡的额定功率为 W。
②小宁计算小灯泡的灯丝电阻值时,发现流过灯泡电流不与灯泡两端的电压成正比,且灯丝电阻随着其两端电压的升高而增大。
小宁反思:电阻是导体的一种性质,决定和影响导体阻值大小的因素中并没有电压这一因素,那么导体两端电压的变化可能引起了某个因素发生变化!小宁思考后得出这个因素就是 。
【答案】(1) (2)2 (3)左 电压 (4)通过导体的电流与导体的电阻成反比 (5)0.85 温度
4、图甲为小明同学探究“电流与电阻的关系”的实验原理图,已知电源电压为4.5V,且保持恒定,定值电阻R0=10Ω。
(1)请根据图甲所示的电路图,用笔画线代替导线将图乙所示的电路连接完整(导线不允许交叉);
(2)连接好电路后,闭合开关S,发现电流表指针没有偏转,电压表有示数,出现这一现象的原因可能是 (假设电路只有一处故障);
A.定值电阻R0短路
B.定值电阻R0断路
C.滑动变阻器R断路
D.滑动变阻器R短路
(3)排除故障后,闭合开关S进行实验,并将实验数据记录在表中,小明发现无论怎样调节滑动变阻器,都无法使定值电阻R0两端的电压达到1V或1V以下,其原因可能是 ;
A.定值电阻R0的阻值太小
B.电源电压太低
C.滑动变阻器R最大阻值太小
D.滑动变阻器R最大阻值太大
(4)如图丙所示,是小组根据测得的实验数据绘制的电流I随电阻R0变化的图像,由图像可知R0两端的电压为 V;
(5)当R0的电阻由5Ω更换为10Ω时,闭合开关后,应该将滑动变阻器的滑片P向 (选填“左”或“右”)端滑动从而达到控制R0两端的 不变的目的;
(6)小明根据图像数据可得探究结论: 。
【答案】(1)
(2)B (3)C (4)3 (5)右 电压 当电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成反比
5、如图,甲为“探究电流与电压和电阻的关系”的实验电路图,电源电压为6V保持不变,四个定值电阻分别为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω(忽略温度对电阻的影响)。
(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;
(2)试触时发现电压表的指针偏转如图丙所示,你认为原因可能是 ;
(3)为了探究电流与电阻关系,排除故障后,将5Ω、10Ω、15Ω、20Ω定值电阻依次分别连入电路,调节滑片进行了四次实验,实验数据如表所示。分析可知:实验时控制了定值电阻两端的电压为 V;在第1、2两次实验中,为按要求控制定值电阻的电压,调节滑片,使滑动变阻器接入电路中的阻值分别为R1、R2,则R1 R2;若做完第1次实验后进行第2次实验时,没有调节滑动变阻器滑片,开关闭合后电路中的电流将变为 A;
(4)在完成上述实验后,为了探究电流与电压的关系,重新设计了如表的表格来记录实验数据,请将表补充完整。
【答案】(1)
(2)电压表正负接线柱接反了 (3)3 < 0.4 (4)电压U/V 电流I/A
6、用如图甲所示的电路探究电流与电压、电阻的关系,电源为3节新干电池。
将图甲中的电路连接完整(要求:滑片向左滑动时,电流表示数变大);
(2)闭合开关,发现电流表无示数,电压表有示数,则可能出现的电路故障是 ;
(3)排除故障后闭合开关,将滑片移动到某位置,如图乙电流表的示数是 A;
(4)小园根据实验数据画出I-U图像(如图丙),分析可得结论: ;
(5)小园同学继续用5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω的电阻研究电流和电阻的关系,根据测得的实验数据绘制出I-R图像(如图丁),用15Ω的电阻实验并读数时,定值电阻和滑动变阻器连入电路中的电阻之比为 ,将15Ω的电阻换为20Ω的电阻时,滑动变阻器的滑片需向 (选填“左”或“右”)端移动。
【答案】(1) (2)电阻R断路 (3) (4)当电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比 (5)2:1 右
7、小华用图①所示装置探究电流与电压的关系;电源电压3V恒定不变,滑动变阻器的规格为R1“30Ω 2A”、R2“50Ω 1A”、R3“20Ω 1A”;
请用笔画线代替导线,在图①中完成电路连接,要求滑片P向右移动时,电流表的示数变小;
(2)连接好电路,闭合开关,移动滑片发现,电流表无示数,电压表有示数,则出现该故障的原因可能是: ;
(3)排除故障后改变滑片位置,记录数据如表,空白处的电流如图②所示,示数为 A;根据表中数据可归纳得出结论: ;
(4)为了进一步探究电流与电阻的关系,又找来10Ω、15Ω、20Ω的定值电阻继续实验;
①将滑动变阻器R1的滑片置于阻值最大处,闭合开关,缓慢移动滑片,直至电压表示数为1V,记录电流表的示数,接下来用10Ω的电阻替换5Ω电阻,应将滑片向 (选填“左”或“右”)移动,使电压表示数仍为1V,记录电流表示数;再将15Ω、20Ω的定值电阻分别接入电路,重复以上步骤;
②当将20Ω的电阻接入电路进行实验时,发现无论如何调节滑片都无法满足预设电压为1V的条件;为使该电阻也能完成实验,小华认为可以改变电压表的预设电压,该预设值应不低于 V;同组的小明认为不改变电压表预设值也可解决上述问题,可选用的方案是 (选填序号)。
A.换用滑动变阻器R2
B.换用滑动变阻器R3
C.将10Ω的电阻串联接入电路中
【答案】(1) (2)定值电阻断路 (3)0.3 电阻一定时,电流跟电压成正比 (4)右 1.2 AC
【解析】(1)要求滑片P向右滑动时,电流表的示数变小,即滑动变阻器接入电路的阻值变大,所以,应把滑动变阻器的左下接线柱接入电路。
(2)电流表无示数,说明电路可能断路了,电压表有示数,则电压表和电源形成的回路没有断路,所以是与电压表并联定值电阻发生了断路。
(3)电流表的量程为0~0.6A,分度值为0.02A,该示数为0.3A。
根据表中数据和可知,电压与电流的比值不变,所以结论为:电阻一定时,电流跟电压成正比。
(4)①原来接入的电阻为
电压表示数为1V,即UR=1V,由串联分压可知
U滑=U总﹣UR=3V﹣1V=2V
用10Ω的电阻替换5Ω电阻,根据串联电路的分压规律可知,R分担的电压变大,由于需要控制R两端的电压不变,所以需要减小R两端的电压,增大滑动变阻器两端的电压,滑片应该向右移动,使电压表示数为1V。
②当将20Ω 的电阻接入电路进行实验时,根据串联电路的分压规律可知
则:R滑=40Ω,所以滑动变阻器需要40Ω,才能控制定值电阻两端的电压为1V,此实验中滑动变阻器的规格是“30Ω 2A”,所以不能完成实验;把滑动变阻器的最大阻值30Ω接入电路时,定值电阻两端的电压即为电压表的预设最小电压;把滑动变阻器的最大阻值30Ω接入电路时,电路中的电流最小为
电压表的预设最小电压为
U最小=I最小R=0.06A×20Ω=1.2V
根据图像可知,电流跟电阻的乘积不变,得到的实验结论:在电压一定时,电流跟电阻成反比;当将20Ω的电阻接入电路进行实验时,完成实验所需的滑动变阻器的阻值至少要为40Ω,滑动变阻器R1的最大阻值是30Ω,将10Ω的电阻串联接入电路中,能使电阻增大为40Ω,所以需要换用滑动变阻器R2,故A、C符合题意,B不符合题意。
8、小华和同学们进行了“探究电流与电阻的关系”实验。实验器材有:三节干电池(每节恒为1.5V)、电流表一只、电压表一只、滑动变阻器两个(分别标有“20Ω 2A”“40Ω 1A”字样)、定值电阻4个(5Ω、10Ω、15Ω、20Ω)、开关一个、导线若干。他们利用这些器材设计了如图甲所示的电路。
(1)小华先将5Ω的电阻接入电路,闭合开关,发现电流表有示数、电压表无示数,出现该故障的原因可能是______;(写出一种即可)
(2)排除故障后,闭合开关,移动滑片至某一位置,观察并记录两电表示数。接着将5Ω的电阻换成10Ω,闭合开关,为控制定值电阻两端电压不变,应将滑动变阻器的滑片向______(选填“A”或“B”)端移动;
(3)多次更换定值电阻进行实验,并根据实验数据画出电流随电阻变化的图像,如图乙所示。通过观察发现:在误差范围内,图像上的任意点和坐标轴围成的矩形面积大小都相等,因此可以得出的实验结论是______;
(4)为了完成整个实验,他们选取的滑动变阻器规格是______。
【答案】(1)定值电阻短路 (2)B (3)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 (4)“40Ω 1A”
【解析】(1) 电流表有示数,说明电路不是断路,电压表无示数,可能是与电压表并联的电路短路,因此故障可能是与电压表并联的定值电阻R短路了。
(2) 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。将5Ω的电阻换成10Ω,根据串联分压原理,闭合开关后,电压表示数会变大,为控制定值电阻两端的电压不变,应减小定值电阻的电压,则应增大变阻器的电压,所以应增大变阻器的阻值,即将滑动变阻器的滑片向B端移动。
(3) 由图乙可知图线上的任一点和坐标轴围成的矩形“面积”大小是电流与电阻的乘积,矩形“面积”大小都相等,说明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: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。
(4) 由图乙可知20Ω的定值电阻接入电路时,电流为0.1A,电源电压为4.5V,则此时总电阻为
此时变阻器阻值为
所以选用的是“40Ω 1A”的滑动变阻器。
9、小明用图1电路探究“电压一定时,电流与电阻的关系”。
(1)用笔画线代替导线将图1中的电压表正确接入电路;
(2)开关闭合前,滑动变阻器的滑片应置于最________(选填“左”或“右”)端;
(3)闭合开关,小明发现无论怎样调节滑动变阻器,电流表指针不偏转,电压表指针有明显偏转且保持不变。已知导线及各接线柱连接完好,则电路中________出现了________故障。故障排除后,移动滑片,使电压表示数为,记录电流表示数。多次更换定值电阻重复实验,得到电流I与定值电阻R的倒数关系如图2中图线甲所示,从而得出结论;
(4)实验结束后,小明应先断开开关,再拆除________两端的导线。在整理器材时,他突然发现电压表指针位置如图3所示。
①小明遗漏的实验操作是________;
②小华通过正确实验操作也进行了上述实验,小明发现他与小华实验结论一致。遗漏的实验操作并未影响结论,你认为其原因是________;
③小明按正确操作重新进行实验,你认为他得到的电流I与定值电阻R的倒数关系应为图2中的图线________(选填“甲”“乙”或“丙”)。
【答案】(1)见解析图 (2)右 (3) 定值电阻 断路 (4) 电源 ①电压表调零(校零) ②实验时定值电阻两端电压仍保持为定值 ③乙
(1)在探究“电压一定时,电流与电阻的关系”的实验中,电压表应并联在定值电阻两端,以测量定值电阻两端的电压。根据图1中的电路图,我们可以确定电压表的正负接线柱,并将其正确接入电路。将电压表的“+”接线柱与定值电阻的右端相连,如图所示:
(2)开关闭合前,为了保护电路,滑动变阻器的滑片应置于最大阻值处。根据图1中的滑动变阻器接法,可以确定滑片应置于最右端,此时滑动变阻器接入电路的阻值最大。
(3)闭合开关后,小明发现电流表指针不偏转,说明电路中存在断路故障。而电压表指针有明显偏转且保持不变,说明电压表与电源两极是连通的,且电压表并联的部分(即定值电阻)发生了断路。因此,可以判断电路中定值电阻出现了断路故障。
(4)实验结束后,为了安全起见,小明应先断开开关,再拆除电源两端的导线,以避免在拆除过程中发生触电或短路等危险情况。
在整理器材时,小明发现电压表指针位置如图3所示,即电压表指针没有指向零刻度线。这说明小明在实验前遗漏了将电压表指针调零实验操作。
尽管小明遗漏了将电压表指针调零的实验操作,但他与小华的实验结论仍然一致。这是因为小明和小华在实验中都是控制定值电阻两端的电压保持不变,然后探究电流与电阻的关系。因此,遗漏的实验操作并未影响结论。
小明原来的操作中,电压表示数为2V时,实际电压应小于2V,按正确操作重新进行实验时,他会控制定值电阻两端的电压为2V不变,即定值电阻两端电压电压变大。根据欧姆定律,我们可以推导出电流I与定值电阻R的倒数的关系为。由于U是定值,因此电流I与定值电阻R的倒数成正比,这种关系在图2中应表现为一条过原点的直线,但与图甲相比,在电阻一定时,电压变大,电流变大,所以应为图线乙。
10、小明同学在“探究电流与电阻的关系”实验中,连接了如图甲所示的电路,其中电源电压恒定不变,滑动变阻器的规格为“20Ω 1A”,选用的三个定值电阻阻值分别为5Ω、10Ω、20Ω。
(1)在连接电路的过程中,开关应处于_____________状态;
(2)分别将5Ω、10Ω的定值电阻接入电路,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,两次实验均使电压表示数为1.2V,记下每次对应的电流表示数;
(3)断开开关,将滑片移到滑动变阻器的阻值最大处,接入20Ω的定值电阻进行第三次实验,闭合开关,电压表示数如图乙所示,小明分析之后发现无法将电压表示数调至1.2V,但可以求出电源电压为_____________V;
(4)为了使电压表示数仍为1.2V,顺利完成第三次实验,如果只更换滑动变阻器,应选取最大阻值不小于_____________Ω的滑动变阻器;
(5)更换合适的滑动变阻器后继续实验,根据实验数据绘制图像如图丙所示,分析图像可得:导体两端的电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成_____________比。
【答案】(1)断开 (3)3 (4)30 (5)反
【解析】(1)为保护电路,在连接电路的过程中,开关应处于断开状态。
(3)断开开关,将滑片移到滑动变阻器的阻值最大处,接入20Ω的定值电阻进行第三次实验,闭合开关,电压表示数如图乙所示,电压表选用小量程,分度值为0.1V,示数为1.5V,根据串联电路电压的规律,变阻器分得的电压为
根据串联电路电压的规律,电源电压为
(4)为了使电压表示数仍为1.2V,顺利完成第三次实验,根据串联电路电压的规律,变阻器分得的电压为
U滑'= U - U表=3V - 1.2V = 1.8V
根据串联电路电流的规律,通过变阻器的电流为
此时变阻器的最大阻值为
所以,如果只更换滑动变阻器,应选取最大阻值不小于30Ω的滑动变阻器。
(5)更换合适的滑动变阻器后继续实验,根据实验数据绘制图像如图丙所示,分析图像可知,电流与电阻的乘积是一个定值,故可得:导体两端的电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成
11、思考乐佳乐同学在探究电流与电阻的实验中:
(1)思考乐佳乐同学连接电路如图所示,他检查电路时,发现存在错误。请把接错的那一根导线找出来并打上“×”,再画线把它改到正确的位置上______;
(2)纠正错误后,保持定值电阻两端电压为2V不变,得到实验数据如下表所示。其中有一组数据是错误的,思考乐佳乐同学发现错误数据的序号是_________;
(3)整理表中数据可得结论:导体两端电压一定时,导体中的电流与导体电阻成反比,请写出成反比的依据是什么?_________
(4)思考乐佳乐同学在做第五次实验时,调节滑动变阻器使电压表示数为2V,用时8s完成电流表读数,这8s内,定值电阻R消耗的电能是_________J。
【答案】(1)见解析图 (2)4 (3)见解析 (4)3.2
【解析】(1)图中电压表串联在电路中,电流表和电阻并联,是错误的,应该将电压表和电阻并联,电流表串联在电路中,如图所示:
(2)由表中数据可知,第4次数据电压表的示数为
0.7A×15Ω=10.5V
其它各数据电压表的示数为
UV=0.08A×25Ω=2V
所以第4次数据错误。
(3)由表中数据可知,电流和电阻的乘积不变,为2V,所以导体两端电压一定时,导体中的电流与导体电阻成反比。
(4)定值电阻R消耗的电能
W=UIt=2V×0.2A×8s=3.2J
12、(2023眉山)探究“电流与电阻的关系”时,实验器材有:三节新的干电池(电压为 4.5 V)、电流表、电压表、滑动变阻器(标有“20Ω 2A”字样)、定值电阻4个(5Ω、10Ω、15Ω、20Ω),开关一个,导线若干.小静等同学设计了如图甲所示的电路图.
(1)请用笔画线代替导线将图乙中的实物图连接完整,要求:滑片P 向右移动时电流表示数变小.
(2)滑片P位于滑动变阻器阻值最大处,闭合开关,电流表有示数,电压表无示数,则电路故障原因是电阻R .
(3)排除故障后,将定值电阻由5Ω更换为 10Ω时,应向 (选填“左”或“右”)适当调节滑动变阻器的滑片P,使电压表示数保持3V不变.
(4)图丙是根据实验数据画出的定值电阻的I-R图像,由此可得,当电压一定时, .
(5)小静同学继续探究,再次换接50Ω的定值电阻后,发现无论怎样移动滑片P,都不能使电压表示数达到原来的3V,为了完成这次实验,她采取的措施可行的是 .
A.调高电源电压
B.再串联一个 10Ω的电阻
C.将电压表改接到滑动变阻器两端
(6)下列图像中能大致反映本实验各物理量之间关系的是 .
【答案】(1)如答图所示 (2)短路 (3)右 (4)通过导体的电流跟导体的电阻成反比 (5)B (6)B
【答案】(1)如答图所示 (2)短路 (3)右 (4)通过导体的电流跟导体的电阻成反比 (5)B (6)B
【解析】(1)探究电流与电阻关系的实验时,滑动变阻器与定值电阻串联,滑片P向右移动时电流表示数变小,即滑片向右移动时滑动变阻器接入电路的阻值变大,因此应将定值电阻的右接线柱与滑动变阻器的左下接线柱连接,具体如答图所示;(2)电流表有示数说明电路为通路,电压表无示数说明与电压表并联部分短路,因此电路故障原因可能是电阻R短路;(3)将定值电阻由5Ω换成10Ω时,为控制定值电阻两端的电压保持在3 V不变,根据串联分压规律可知,应增大滑动变阻器接入电路中的阻值,即向右调节滑动变阻器的滑片 P;(4)由实验数据画出的I-R图像可知电流与电阻的乘积为一定值,由此可得结论: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;(5)设定值电阻两端的电压为 UV,当接入50Ω的定值电阻时,根据串联电路正比分压可得代入数值得 解得U=4.2V,即电源电压为4.2V,所以降低电源电压可以完成这次实验,A错误;在接入 50Ω的定值电阻后,根据串联电路的电流处处相等可知,滑动变阻器接入电路的阻值 滑动变阻器的阻值只有 20Ω,不能满足需要,故可在电路中再串联一个 10 Ω的电阻,B正确;将电压表改接到滑动变阻器两端,相当于电路没有发生改变,无法使定值电阻两端的电压达到3V,C错误.故选B;(6)电压一定时,电流与电阻成反比,A错误;在探究“电流与电阻关系”的实验中,应控制定值电阻两端的电压不变,改变定值电阻的阻值,B正确;定值电阻两端的电压为3 V,滑动变阻器两端的电压为1.5V,所以滑动变阻器接入电路的阻值 Rp与R的比值为1:2,故滑动变阻器接入电路的电阻Rp随R的增大而增大,C错误;根据可知,电阻R的电功率PR随R变化关系为反比例函数,D错误.故选B.
【知识点3】探究电流与电压、电阻的关系
1、探究电流与电压、电阻的关系,器材有:电源(恒为4V)、电压表(0~3V)、电流表(0~0.6A)、电阻R(、、)、滑动变阻器()、开关、导线若干。
(1)用笔画线代替导线将图甲的实物电路连接完整。闭合开关前,将滑动变阻器滑片P移到最______端,起到______的作用。
(2)闭合开关,电流表示数为零,电压表示数等于电源电压,经检查电表完好,则电路故障可能是______。排除故障,继续实验。
(3)探究电流与电压的关系,实验数据如表,其中第3次实验的电压表示数如图乙所示,为______V。分析数据可得:电阻不变时,电流跟电压成______。实验中所选的电阻阻值为______。
(4)探究电流与电阻的关系,将电阻接入电路,记录电流表示数为0.3A;将电阻更换为,移动滑片直至电压表示数为______V,记录电流表示数;再将电阻更换为,发现无法完成实验。从本实验可行性与安全性考虑,应控制电阻两端的电压范围为______。
【答案】(1)见解析图 左 保护电路 (2)电阻R断路 (3)2.0 正比 5 (4)1.5 2V~3V
【解析】(1)变阻器接入电路时,要选择一上一下接线柱,如图所示:
为保护电路,闭合开关前,滑动变阻器滑片要移至阻值最大处,即最左端。
(2)闭合开关,电流表示数为零,则故障可能是断路;电压表示数等于电源电压,说明电压表与电源连通,则故障位置是与电压表并联的部分,即定值电阻R断路。
(3)如图乙所示,电压表用的小量程,分度值为0.1V,则电压表示数为2.0V。
分析表格中数据可知,电压增大几倍,电流也增大几倍,故得结论电阻不变时,电流跟电压成正比。
实验中所选的电阻阻值为
(4)探究电流与电阻的关系,要控制电阻两端电压一定;当5Ω定值电阻接入时,电流表示数为0.3A,则此实验不变的电压值为
根据串联电路分压规律可知
即若方程左边为一定值,故右边也为一定值,当变阻器连入电路的电阻最大时,此时对应的定值电阻应最大,此时有
解得电阻两端电压
UV=2V
为最小分压;
当电流最大时,即I为0.6A时,电路中电阻最小,定值电阻两端电压最大
UVmax=0.6A×5Ω=3V
应控制电阻两端的电压范围为2V~3V。
2、小组同学探究“欧姆定律”.
(一)小明探究“电流与电压的关系”.实验器材为:3节干电池(每节电池的电压恒为1.5V)、开关S、定值电阻、电流表、电压表、滑动变阻器、导线。
(1)请在图甲中以笔画线代替导线完成电路连接,要求:电流表、电压表均使用大量程(测量时再选择合适的量程),电压表测量的电压;
(2)闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片P移至___________(选填“A”或“B”)端;
(3)闭合开关S,发现电流表无示数、电压表有示数,则电路故障可能是___________;
A.处发生短路 B.处发生断路
C.处发生短路 D.处发生断路
(4)排除电路故障,移动滑动变阻器的滑片P,测得多组数据.进行实验④时,电压表、电流表的示数如图乙所示,请将数据记录在表格内;
(5)分析实验数据,可得探究结论:___________;
(二)小华利用如图甲所示的电路,附加数个阻值不同的定值电阻,探究“电流与电阻的关系”,测得实验数据如表格所示;
(6)小华完成实验①后,进行实验②,具体操作为:首先,断开开关S,将定值电阻由5Ω换成10Ω;接着,闭合开关S,调节滑动变阻器的滑片P时,眼睛应观察___________表直至其示数为___________;
(7)分析实验数据,可得探究结论:___________。
【答案】(1)见解析图 (2)B (3)B (4) 4.0 0.8 (5)见解析 (6)电压 3V (7)见解析
【解析】(一)(1)将电流表和电阻串联在电路中,电压表和电阻并联,电流表、电压表均使用大量程,如图所示:
(2)为了保护电路,应将滑动变阻器的滑片P移至阻值最大处,即B端。
(3)闭合开关S,发现电流表无示数,可能电路中出现断路,电压表有示数,可能与电压表并联的处发生断路,故选B。
(4)由图乙可知,电压表的量程是0~15V,分度值是0.5V,电压表的示数是4V,电流表的量程是0~3A,分度值是0.1A,电流表的示数是0.8A。
(5)由表中数据可知,电压增大几倍,对应的电流也增大几倍,可以得到电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比。
(二)(6)探究电流与电阻的关系时,要控制电阻的电压不变,由第二个表可知,电阻两端的电压始终保持
UV=IR=0.6A×5Ω=3V
将定值电阻由5Ω换成10Ω,接着,闭合开关S,调节滑动变阻器的滑片P时,眼睛应观察电压表的示数直到电压表的示数是3V。
(7)由表中数据可知电流与电阻之积(电压)为一定值,故根据已测数据可得探究结论:电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成反比。
3、图甲是小明探究电流与电压、电阻的关系的实验电路图,选用的实验器材有电源(3V)、电流表(0~0.6A)、电压表(0~3V)、滑动变阻器(20Ω,2A)、阻值分别为5Ω、10Ω、20Ω三个定值电阻、开关导线若干。
(1)探究电流与电压的关系。
①根据图甲将图乙实物电路连接完整(要求滑片向左移动时电流表示数变大);
②探究电流与电压的关系时要保持 不变;
③实验中滑动变阻器的作用是 和 。
(2)探究电流与电阻的关系。
①在实验中,首先确定一个保持不变的电压值U,当A、B间的电阻R由5Ω换成10Ω时,保持滑片位置不变,闭合开关后将滑动变阻器的滑片向 (选填“左”或“右”)端移动,使电压表示数为U。
②当A、B间换接20Ω电阻时,发现无论怎样移动滑动变阻器滑片,电压表示数都无法达到U。为了完成实验,U的取值不能小于 V。
③表中为实验得到的数据。请分析,第3组实验数据不符合“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”的实验规律,是由 (选填“测量错误”或“测量误差”)造成的。
【答案】(1)①见解析图;②电阻;③保护电路;改变定值电阻两端电压;
(2)①右;②1.5;③测量误差。
【解析】(1)①滑片向左移动时电流表示数变大,则滑动变阻器应该连接左下端,如图所示;
②探究电流与电压的关系时需要控制定值电阻不变,从而比较定值电阻两端电流与电压的关系;
③连接电路时滑动变阻器需要处于阻值最大处,起到保护电路的作用;探究电流与电压的关系时,通过多次调节滑动变阻器,从而改变定值电阻两端电压,获得多组实验数据;故滑动变阻器的作用是保护电路和改变定值电阻两端电压;
(2)①根据串联电路分压规律,每次更换大的电阻后,电压表示数会变大,需要增大滑动变阻器的阻值才能保持电阻两端电压不变,故需要向右移动滑动变阻器;
②根据串联电路分压规律,使用20Ω电阻时,滑动变阻器移动到20Ω可以求得最小电压值,此时电路中电流为I0.075A,则电压表最小值为Umin=IR定=0.075A×20Ω=1.5V;
③第三组数据理论值为0.10A,但表中测出来的数据为0.11A,偏差值较小,是由于读数造成的测量误差;