2021年《探究电流与电压、电阻的关系》考点+训练
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这是一份2021年《探究电流与电压、电阻的关系》考点+训练,共20页。试卷主要包含了探究电流与电压,探究过程中难点分析与对策等内容,欢迎下载使用。
探究电流与电压、电阻的关系欧姆定律一章中的重要实验,是得出欧姆定律的必做实验,也是中考电学最常考的电学实验之一。通过实验的探究有助于对欧姆定律的正确理解,为学好欧姆定律这一章打下良好的基础。
一、探究电流与电压、电阻的关系实验过程
1、实验方法:
影响电流大小的因素有电压、电阻,因此实验采用控制变量法。
2、实验器材(七种)及电路图:
电流用电流表测量,电压用电压表测量, 还必须有电源、开关、导线另外还有电阻、滑动变阻器,共七种。电路图如右图:
3、实验设计及记录表格:
(一)探究电流与电压的关系 (二)探究电流与电阻的关系
(1)应保持电压不变,改变电阻,通过移动滑动变阻器的滑片使电阻两端的电压保持不变,测量通过不同电阻的电流。
(1)应保持电阻不变,通过移动滑动变阻
器的滑片改变电阻两端的电压,测量通过
电阻的电流。
(2)实验表格(表二)
(2)实验表格(表一)
实验次数
电压/V
电阻/R
电流/I
1
2
15
2
2
10
3
2
5
4、进行实验,将数据入表格中:
(1)连接电路时,开关应断开,滑动变阻器的滑片应处于阻值最大处。
(2)电流表、电压表接线柱接入电路时应为“正入负出”。
(3)电路连接完毕,经检查无误后,闭合开关前应先试触。
(4)读数后,立即断开电路,以免电阻通电时间过长而发热,影响实验。
通过表二可知:在导体电压一定时,
导体中的电流与导体的电阻成反比。
5、分析论证及数据处理:
通过表一可知:在导体电阻一定时,
导体中的电流与导体两端的电压成正比。
将表二中的数据用图像处理,得到如下图像:
将表一中的数据用图像处理,得到如下图像:
6、得出结论:
导体中的电流,跟导体两端的电压成正比,跟导体的电阻成反比,这个结论就是欧姆定律。
7、交流讨论:
(1)在“探究电流与电压的关系”的实验中,滑动变阻器的主要作用是:改变导体两端的电压,从而改变电路中的电流;“探究电流与电阻的关系”的实验中,滑动变阻器的主要作用是:控制电阻两端的电压相等。
(2)得出结论时,我们不可以说“电压与电流成正比”,也不可以说“电阻与电流成反比”,因为这里有个因果关系。
(3)在“探究电流与电阻的关系”的实验中,用10Ω的电阻替换5Ω的电阻时,为保持电压表示数不变,应将滑动变阻器阻值调大,即“换大调大”;反之用5Ω的电阻替换10Ω的电阻时,为保持电压表示数不变,应将滑动变阻器阻值调小,即“换小调小”。
(4)实验中的定值电阻不能用小灯泡代替,原因是灯丝电阻随温度的变化而变化,而本实验要求用的是定值电阻。
(5)本实验装置还能完成的实验有:伏安法测电阻、测电功率。
(6)实验中,电流随电压增大而减小的原因的原因:将电压表并联在了滑动变阻器两端。
(7)电压表示数不能降低到某一数值时可以通过减小电源电压、串联一个电阻或换用阻值更大的滑动变阻器。
二、探究过程中难点分析与对策:
在“探究电流与电阻的关系”的实验中,定值电阻两端控制的电压UV、定值电阻的最大值Rmax、滑动变阻器的最大阻值R滑、电源电压U四者相关。由串联电阻分压得:
,已知U、Rmax、R滑、UV其中的三个,可以确定另外一个:
例1、电源电压U=4.5V,定值电阻分别为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω,控制电阻两端的电压UV=2.5V,滑动变阻器的最大阻值不小于 Ω。
解:由题意可知:Rmax=25Ω,根据可得:,所以滑动变阻器的最大阻值不小于20Ω。
例2、电源电压U=6V,定值电阻分别是5Ω、10Ω、15Ω、20Ω,滑动变阻器的最大阻值R滑=30Ω,应控制定值电阻两端电压至少为_____V。
解:由题意可知:Rmax=20Ω,根据可得:,所以应控制定值电阻两端电压至少为2.4V。
例3、电源电压U=6V、滑动变阻器的最大阻值R滑=20Ω,保持定值电阻两端的电压UV=4V,则下列定值电阻可用来进行实验的有___ __。
A.15Ω B.25Ω C.35Ω D.45Ω
解:由可得:,即定值电阻的最大电阻为40Ω,故用来进行实验的电阻有15Ω、25Ω、35Ω,即选A、B、C。
一、中考题型分析
中考中,各省市对“探究电流与电压、电阻的关系”的实验考查很频繁,以实验题的形式出现,主要通过实验考查电路的连接、电流表与电压表的正确连接、读数和量程的选择、电路故障、结合实验数据分析结论等,稍难的题目结合欧姆定律考查滑动变阻器的选择、定值电阻两端电压的控制定值电阻最大值的选择等,所占分值一般在6分—8分左右,所占分值较高。
二、典例精析
★考点一:探究电流与电压的关系
◆典例一:(2019·沈阳)在“探究电流与电压的关系”的实验中,小明设计了如图甲所示的电路图。
(1)小明探究通过定值电阻的电流与其两端电压的关系。
①在连接实验电路时,开关应____;
②实验过程中,小明调节滑动变阻器使电压表的示数为1V,记录此时电流表的示数;接着他向____(选填“A”或“B”)端移动滑动变阻器的滑片,使电压表的示数增大为2V,记录此时电流表的示数;继续移动滑动变阻器的滑片,使电压表的示数为3V,记录此时电流表的示数。小明分析所测数据,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正比;
③此实验中多次测量的目的与下面的________(选填“A”或“B”)实验中多次测量的目的相同;
A.探究串联电路的电压规律 B.测量定值电阻的阻值
(2)如图乙所示,小明将定值电阻换成额定电压为2.5V的小灯泡,探究通过小灯泡的电流与其两端电压的关系.
①小明闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,发现小灯泡发光,但是电压表的示数始终为0V。经检查后发现是电路中一根导线断路,则发生断路的导线是a、b、c、d中的____(填字母);
②更换导线后,小明完成了三次实验测量,并把数据填写在表格中.其中第一次测量时,电流表的示数如图丙所示,此时的电流为________A;
③又进行了几次实验后,小明根据实验测得的数据,绘制出小灯泡的I-U图象应与下图中图象____(选填“a”或“b”)相似。
★考点二:探究电流与电阻的关系
◆典例二: (2019·龙东) 某学习小组在“探究通电导体中电流与电阻的关系”的实验
中,小明连接了如图甲所示的电路(电源电压保持4.5V不变)。
(1)用笔画线代替导线将图甲实物电路连接完整(要求:滑动变阻器的滑片P向左移动,电路中电流变大,导线不得交叉);
(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 (填“短路”或“断路”);
(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变化的图象,由图象可知R两端的电压为 V;当R的电阻由5Ω更换为10Ω时,闭合开关后,为使R两端的电压
(填“改变”或“不变”),滑动变阻器的滑片应向 (填““左”或“右”)端滑动;若实验中R的阻值分别是5Ω、10Ω、15Ω,则滑动变阻器的阻值至少是 Ω。
1、(2019·宜昌) 用如图所示电路研究电流跟电压的关系。为了改变定值电阻R两端电压,设计了三种方案。
甲:多节干电池串联接入MN;
乙:电池与滑动变阻器串联接入MN;
丙:电池先后与不同定值电阻R′串联接入MN。
可行的方案是( )
A.仅有甲 B.仅有乙 C.仅有甲、乙两种 D.甲、乙、丙都可行
2、(2019·连云港) 某实验小组利用如图所示电路探究“导体中电流和电压的关系”,提供的实验器材有:电源(6V)、电流表、电压表、定值电阻(10Ω)、滑动变阻器(40Ω 0.5A)、开关和导线若干。
(1)请用笔画线代替导线,将图中实物电路连接完整;闭合开关前,应该将滑片P置于__端;
(2)小明同学进行了正确的实验操作,某次电流表的示数为0.2A,此时定值电阻消耗的功率为_____W,变阻器接入电路的阻值为_____Ω;
(3)同组的小红同学想要探究“导体中电流和电阻的关系”,她乂找来了两个阻值分别为5Ω和20Ω的电阻,用图示电路,为完成三次实验,则定值电阻两端电压的最小预设值是_____V。
3、(2019·桂林)小飞在做“探究电流与电压、电阻的关系”实验时,准备了以下器材:两节新的干电池,电流表、电压表、滑动变阻器、定值电阻(5Ω,10Ω,15Ω,20Ω)、开关、导线若干。
(1)在按电路图连接实物时,开关必须处于_____状态;在实物图中,滑变阻器的滑片要移到_____(选填“最右端”或“最左端”)。
(2)图是小飞连接好的实验电路,闭合开关后,他发现移动滑片的过程中,电流表的示数_____,电压表的示数_____。(选“变大”、“变小”或“不变”)
(3)小冲在一旁观察后指出小飞没有按照电路图正确连接实物,请你在实物图上对连接错误的一根导线打“×”,并用笔补画一根线代替导线将电路连接正确。
(4)问题解决后,他们接入10Ω的电阻进行实验,并得出下表中的数据,对数据进行分析后得出实验结论是:______。
(5)接下来他们分别接入其它电阻再次对电流与电阻关系进行探究,并作出了如图所示图像,请你通过图像中所给信息计算出实验过程中滑动变阻器两端的电压UR=______V。
4、(2019·山西)在“探究电流与电阻的关系”实验中:
(1)如图甲所示,请你用笔画线代替导线,将图中电路连接完整(请勿更改原有导线,导线不得交叉),要求:当滑动变阻器的滑片P向左移动时,电路中的电流变大。连接电路时,开关必须________。
(2)闭合开关后,发现电压表有示数且接近电源电压,电流表无示数,其原因能____________。
(3)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。
5、(2019·鄂州)某同学利用如图甲所示的电路进行探究,电源电压恒为9V,更换5个定值电阻Rx,得到如图乙所示的图象。则
(1)该同学探究的是___ 的关系;
(2)五次记录实验数据中,电压表的示数为_________,滑动变阻器阻值变化范围是________。
6、(2019·丽水)利用如图电路研究“电流与电阻的关系”,其中电流表量程为“0~0.6A”,电压表量程为“0~3V”,滑动变阻器的规格为“50Ω 1A”,依次将阻值为5欧、10欧、20欧的定值电阻接入AB之间完成实验,获得数据如下表。
请回答:
(1)完成第一组实验,断开开关,拆下5欧的电阻,改接10欧的电阻。继续操作有以下四步:①闭合开关;②将滑动变阻器的滑片移到最右端;③记录电流表示数;④将滑动变阻器的滑片移到适当位置。从安全和规范角度考虑,正确的顺序是___ __;
(2)上述操作④中判断滑片已处于适当位置的依据是___ __;
(3)依据表中数据作出了下列图象,其中正确的是_____;
(4)要完成本次实验,电源最多只能将_____节干电池串联。
7、(2019·镇江)小兵利用图甲电路来探究电流与电阻的关系,他在实验中控制电压表示数为U0不变,相关器材规格已在图中标明。
(1)请用笔画线代替导线将电压表接入电路;
(2)开关闭合前,滑动变阻器的滑片应置于图中最______(选填“左”或“右”)端;
(3)闭合开关,将电阻箱调至某阻值。调节滑动变阻器时,他发现电压表示数始终为零而电流表示数有明显变化,经检查是由于某处短路而造成的,被短路的是______;
(4)小兵调节电阻箱阻值R,进行多次实验,所绘制的I与关系图线如图2所示,由此可知U0=_____V,实验结论是:在电压一定时,____ ___;
(5)若由于电池电量不足,小兵换用4.5V电源后继续实验,进行了如下操作:
①将电阻箱阻值先调至4Ω进行实验,实验完成后断开开关;
②再将电阻箱阻值调至15Ω后,闭合开关进行实验;
则由于小兵在上述操作中的一个疏漏,将会导致____ ____;
(6)小华利用图1电路和器材也对电流与电阻的关系进行了探究。在5Ω—25Ω范围内,他将电阻箱阻值R调至5个不同的值分别进行了实验,则他根据实验数据描点所绘制的I与关系图线不可能是图3中的______(选填“甲”或“乙”),理由是_______。
二、典例精析
★考点一:探究电流与电压的关系
◆典例一:(2019·沈阳)在“探究电流与电压的关系”的实验中,小明设计了如图甲所示的电路图。
(1)小明探究通过定值电阻的电流与其两端电压的关系。
①在连接实验电路时,开关应____;
②实验过程中,小明调节滑动变阻器使电压表的示数为1V,记录此时电流表的示数;接着他向____(选填“A”或“B”)端移动滑动变阻器的滑片,使电压表的示数增大为2V,记录此时电流表的示数;继续移动滑动变阻器的滑片,使电压表的示数为3V,记录此时电流表的示数。小明分析所测数据,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正比;
③此实验中多次测量的目的与下面的________(选填“A”或“B”)实验中多次测量的目的相同;
A.探究串联电路的电压规律 B.测量定值电阻的阻值
(2)如图乙所示,小明将定值电阻换成额定电压为2.5V的小灯泡,探究通过小灯泡的电流与其两端电压的关系.
①小明闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,发现小灯泡发光,但是电压表的示数始终为0V。经检查后发现是电路中一根导线断路,则发生断路的导线是a、b、c、d中的____(填字母);
②更换导线后,小明完成了三次实验测量,并把数据填写在表格中.其中第一次测量时,电流表的示数如图丙所示,此时的电流为________A;
③又进行了几次实验后,小明根据实验测得的数据,绘制出小灯泡的I-U图象应与下图中图象____(选填“a”或“b”)相似。
【答案】(1)断开 B A (2)c 0.24 b。
【解析】(1)为了保护电路,在连接电路时,要把开关断开;定值电阻和滑动变阻器串联,在三次实验过程中,电压表的示数为1V、2V、3V,根据串联分压,滑动变阻器分得的电压越来越小,接入电阻越来越小,所以滑片应向B端移动;实验中多次测量的目的是寻找普遍规律,探究串联电路的电压规律的实验中,多次测量的目的也是寻找普遍规律;而测量定值电阻的阻值的实验中,多次测量的目的求平均值,减小误差,故相同的是A;
(2)小灯泡发光,说明电路是通路,电压表的示数始终为0V,说明电压表断路,由图乙可知,发生断路的导线是c,而不是d,否则电路不通:如图丙所示,电流表选用小量程,分度值为0.02A,指针指在第12个格处,所以示数为0.04A×12=0.24A;由于小灯泡的灯丝电阻随温度升高而增大,I-U图象不是直线,因此小灯泡的I-U图象应于b相似。
【考点】探究电流与电压的关系。
★考点二:探究电流与电阻的关系
◆典例二: (2019·龙东) 某学习小组在“探究通电导体中电流与电阻的关系”的实验
中,小明连接了如图甲所示的电路(电源电压保持4.5V不变)。
(1)用笔画线代替导线将图甲实物电路连接完整(要求:滑动变阻器的滑片P向左移动,电路中电流变大,导线不得交叉);
(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 (填“短路”或“断路”);
(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变化的图象,由图象可知R两端的电压为 V;当R的电阻由5Ω更换为10Ω时,闭合开关后,为使R两端的电压
(填“改变”或“不变”),滑动变阻器的滑片应向 (填““左”或“右”)端滑动;若实验中R的阻值分别是5Ω、10Ω、15Ω,则滑动变阻器的阻值至少是 Ω。
【答案】(1)见解析 (2)断路 (3)3 不变 右 7.5。
【解析】(1)滑动变阻器的滑片P向左移动,电路中电流变大,即电阻变小,故变阻器左下
接线柱连入电路中与电阻串联,如下所示:
(2)若定值电阻短路,电压表示数为0,电流表有示数,不符合题意;若定值电阻R断路,电流表示数为0,电压表串联在电路中测电源电压,有示数,符合题意,所以故障为定值电阻R断路;
(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变化的图象,由图象可知R两端的电压为:U=IR=0.6A×5Ω=0.3A×10Ω=0.2A×15Ω=3V;探究电流与电阻的实验中应控制电压不变,应保持电阻R两端的电压不变,根据“换大调大”的规律,应将滑片应右端移动;电压表控制的电压为3V,根据串联电路电压的规律,变阻器分得的电压:U滑=4.5V﹣3V=1.5V,变阻器分得的电压为电压表示数的0.5倍,根据分压原理,当接入15Ω电阻时,变阻器连入电路中的电阻为:R滑=0.5×15Ω=7.5Ω,故为了完成整个实验,应该选取最大阻值至少7.5Ω的滑动变阻器。
【考点】探究电流与电阻的关系。
1、(2019·宜昌) 用如图所示电路研究电流跟电压的关系。为了改变定值电阻R两端电压,设计了三种方案。
甲:多节干电池串联接入MN;
乙:电池与滑动变阻器串联接入MN;
丙:电池先后与不同定值电阻R′串联接入MN。
可行的方案是( )
A.仅有甲 B.仅有乙 C.仅有甲、乙两种 D.甲、乙、丙都可行
【答案】D。
【解析】研究电流跟电压的关系时,应控制电阻的阻值不变,改变电阻两端的电压。甲:多节干电池串联接入MN时,改变干电池串联的节数时电源的电压发生变化,R两端的电压发生变化,方法可行;乙:电池与滑动变阻器串联接入MN时,移动滑动变阻器滑片P改变接入电路中的电阻,从而改变电路中的电流和R两端的电压,方法可行;丙:电池先后与不同定值电阻R′串联接入MN,定值电阻R′的阻值不同,分得的电压不同,定值电阻R两端的电压不同,方法可行,所以甲、乙、丙三种方案均可行。故选D。
【考点】研究电流跟电压的关系。
2、(2019·连云港) 某实验小组利用如图所示电路探究“导体中电流和电压的关系”,提供的实验器材有:电源(6V)、电流表、电压表、定值电阻(10Ω)、滑动变阻器(40Ω 0.5A)、开关和导线若干。
(1)请用笔画线代替导线,将图中实物电路连接完整;闭合开关前,应该将滑片P置于_____端;
(2)小明同学进行了正确的实验操作,某次电流表的示数为0.2A,此时定值电阻消耗的功率为_____W,变阻器接入电路的阻值为_____Ω;
(3)同组的小红同学想要探究“导体中电流和电阻的关系”,她乂找来了两个阻值分别为5Ω和20Ω的电阻,用图示电路,为完成三次实验,则定值电阻两端电压的最小预设值是_____V。
【答案】(1)见解析 A (2)0.4 20 (3)2。
【解析】(1)电源电压为6V,定值电阻为10Ω,由欧姆定律,电路的最大电流,故电流表选用小量程与电阻R串联,连接如下图所示:
闭合开关前,滑片P应远离下面的接线柱,使接入阻值最大,故滑片P置于A端;
(2)小明同学进行了正确的实验操作,某次电流表的示数为0.2A,此时定值电阻消耗的功率为:P=I12R1=(0.2A)2×10Ω=0.4W;根据串联电路的规律及欧姆定律,变阻器接入电路的阻值为:;
(3)研究电流与电阻关系时,要控制电阻的电压不变,当用20Ω的最大电阻时,变阻器连入电路的电阻也最大(电压表示数最小),根据串联电路的规律和分压原理有:,即,则定值电阻两端电压的最小预设值为UV=2V。
【考点】研究电流跟电压的关系。
3、(2019·桂林)小飞在做“探究电流与电压、电阻的关系”实验时,准备了以下器材:两节新的干电池,电流表、电压表、滑动变阻器、定值电阻(5Ω,10Ω,15Ω,20Ω)、开关、导线若干。
(1)在按电路图连接实物时,开关必须处于_____状态;在实物图中,滑变阻器的滑片要移到_____(选填“最右端”或“最左端”)。
(2)图是小飞连接好的实验电路,闭合开关后,他发现移动滑片的过程中,电流表的示数_____,电压表的示数_____。(选“变大”、“变小”或“不变”)
(3)小冲在一旁观察后指出小飞没有按照电路图正确连接实物,请你在实物图上对连接错误的一根导线打“×”,并用笔补画一根线代替导线将电路连接正确。
(4)问题解决后,他们接入10Ω的电阻进行实验,并得出下表中的数据,对数据进行分析后得出实验结论是:______。
(5)接下来他们分别接入其它电阻再次对电流与电阻关系进行探究,并作出了如图所示图像,请你通过图像中所给信息计算出实验过程中滑动变阻器两端的电压UR=______V。
【答案】(1)断开 最左端 (2)不变 不变 (3)见解析 (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)1。
【解析】(1)在按电路图连接实物时,为了保护电路,开关必须处于断开状态;闭合开关前,滑片P应远离下面的接线柱,使接入阻值最大,故滑片P置于最左端;
(2)由图可知,滑动变阻器与电压表串联后再与电阻并联在一起,由于电压表可以看出断路,所以通过滑动变阻器的电流为0,当移动滑动变阻器器时,电压表测量的是电阻两端的电压,也是电源电压,保持不变,电流也保持不变,故电流表、电压表示数都不变;
(3)定值电阻与滑动变阻器应串联在电路中,电压表应测量定值电阻两端的电压,故电路的错误之处和改进方法如图所示:
(4)接入10Ω的电阻进行实验,根据实验数据可知,在电阻一定时,电压越大,电流越大,电流与电压成正比;
(5)由图可知,该图象为反比例函数,当电流为0.1A时,电阻为20Ω,则电压U1=IR=
0.1A×20Ω=2V;电源由两节新的干电池组成,电源电压U=2×1.5V=3V,滑动变阻器两端的电压应为:UR=U-U1=3V-2V=1V。
【考点】探究电流与电压、电阻的关系。
4、(2019·山西)在“探究电流与电阻的关系”实验中:
(1)如图甲所示,请你用笔画线代替导线,将图中电路连接完整(请勿更改原有导线,导线不得交叉),要求:当滑动变阻器的滑片P向左移动时,电路中的电流变大。连接电路时,开关必须________。
(2)闭合开关后,发现电压表有示数且接近电源电压,电流表无示数,其原因能____________。
(3)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。
【答案】(1)作图见解析 断开 (2)电阻R处断路 (3) 0.3 右 1.5。
【解析】(1)当滑动变阻器的滑片P向左移动时,电路中的电流变大,即电阻变小,故变阻器左下接线柱连入电路中,如下所示:
连接电路时,开关必须断开;
(2)闭合开关后,电流表无示数,×电路中有断路,而电压表有示数且接近电源电压,说明电阻R断路;
(3)电流表接的是0—0.6A的量程,分度值是0.02A,指针指在第15个格处,所以电流表示数为0.02A×15=0.3A;根据“换大调大”的规律,定值电阻由5Ω改接成10Ω的电阻,电阻变大,所以调大滑动变阻器连入电路中的电阻,滑片应向右端移动;探究电流与电阻的实验中应控制电阻两端的电压不变,当5Ω的电阻接入电路中时,电压表示U=IR=0.3A×5Ω=1.5V,所以使电压表示数为1.5V。
【考点】探究电流与电阻的关系。
5、(2019·鄂州)某同学利用如图甲所示的电路进行探究,电源电压恒为9V,更换5个定值电阻Rx,得到如图乙所示的图象。则
(1)该同学探究的是___ 的关系;
(2)五次记录实验数据中,电压表的示数为_________,滑动变阻器阻值变化范围是________。
【答案】(1)电流与电阻 (2)5V 4-20Ω。
【解析】(1)由图乙可知,通过定值电阻的电流随其阻值的变化而变化,但电流和电阻的乘积不变,所以,该同学探究的是电流与电阻的关系;
(2)由图乙可知,五次记录实验数据中,Ux=IRx=1.0A×5Ω=…=0.2A×25Ω=5V,即电压表的示数为5V;当Rx=5Ω时,电路中的电流I=1.0A,此时滑动变阻器接入电路中的电阻最小,由可得,此时电路的总电阻,因串联电路中总电阻等于各分电压之和,所以,滑动变阻器接入电路中的最小阻值:R滑=R总-Rx=9Ω-5Ω=4Ω;当Rx′=25Ω时电路中的电流I′=0.2A,此时滑动变阻器接入电路中的电阻最大,此时电路的总电阻:,则滑动变阻器接入电路中的最大阻值:R滑′=R总′-Rx′=45Ω-25Ω
=20Ω,所以,滑动变阻器阻值变化范围是4Ω~20Ω。
【考点】探究电流与电阻的关系。
6、(2019·丽水)利用如图电路研究“电流与电阻的关系”,其中电流表量程为“0~0.6A”,电压表量程为“0~3V”,滑动变阻器的规格为“50Ω 1A”,依次将阻值为5欧、10欧、20欧的定值电阻接入AB之间完成实验,获得数据如下表。
请回答:
(1)完成第一组实验,断开开关,拆下5欧的电阻,改接10欧的电阻。继续操作有以下四步:①闭合开关;②将滑动变阻器的滑片移到最右端;③记录电流表示数;④将滑动变阻器的滑片移到适当位置。从安全和规范角度考虑,正确的顺序是___ __;
(2)上述操作④中判断滑片已处于适当位置的依据是___ __;
(3)依据表中数据作出了下列图象,其中正确的是_____;
(4)要完成本次实验,电源最多只能将_____节干电池串联。
【答案】(1)②①④③ (2)电压表示数为2V (3)AB (4)4。
【解析】(1)改接10欧的电阻。继续操作的步骤:将滑动变阻器的滑片移到最右端;闭合开关;将滑动变阻器的滑片移到适当位置,记录电流表示数。所以从安全和规范角度考虑,正确的顺序是顺序是②①④③。
(2)研究“电流与电阻的关系”,要控制电阻的电压不变,由表中数据知,这个电压为:U1=I1R1=0.4A×5Ω=2V,U2=I2R2=0.2A×10Ω=2V,U3=I3R3=0.1A×20Ω=2V,上述操作④中判断滑片已处于适当位置的依据是:电压表示数为2V;
(3)由表中数据可知,电阻为原来的几倍,通过的电流为原来的几分之一倍,即电压不变时,电流与电阻成反比,A正确,D错误;电流与电阻成反比,即电流与电阻的倒数成正比,B正确,C错误;
(4)要控制电阻的电压为2V不变,当定值电阻最大为20Ω时,对应的变阻器的最大电阻不超过50Ω,由串联分压原理,得到,U滑=5V,根据串联电路电压的规律,要完成本次实验,电源电压最大为:U总=U+U滑=2V+5V=7V,1节只干电池为1.5V,故电源最多只能将4节干电池串联。
【考点】探究电流与电阻的关系。
7、(2019·镇江)小兵利用图甲电路来探究电流与电阻的关系,他在实验中控制电压表示数为U0不变,相关器材规格已在图中标明。
(1)请用笔画线代替导线将电压表接入电路;
(2)开关闭合前,滑动变阻器的滑片应置于图中最______(选填“左”或“右”)端;
(3)闭合开关,将电阻箱调至某阻值。调节滑动变阻器时,他发现电压表示数始终为零而电流表示数有明显变化,经检查是由于某处短路而造成的,被短路的是______;
(4)小兵调节电阻箱阻值R,进行多次实验,所绘制的I与关系图线如图2所示,由此可知U0=_____V,实验结论是:在电压一定时,____ ___;
(5)若由于电池电量不足,小兵换用4.5V电源后继续实验,进行了如下操作:
①将电阻箱阻值先调至4Ω进行实验,实验完成后断开开关;
②再将电阻箱阻值调至15Ω后,闭合开关进行实验;
则由于小兵在上述操作中的一个疏漏,将会导致____ ____;
(6)小华利用图1电路和器材也对电流与电阻的关系进行了探究。在5Ω—25Ω范围内,他将电阻箱阻值R调至5个不同的值分别进行了实验,则他根据实验数据描点所绘制的I与关系图线不可能是图3中的______(选填“甲”或“乙”),理由是_______。
【答案】(1)见解析 (2)左 (3)电阻箱(或电压表) (4)2 通过导体的电流与导体的电阻成反比 (5)电阻箱两端电压超过电压表量程 (6)乙 当电阻箱阻值为25Ω时,滑动变阻器最大阻值不能满足图线乙所需控制不变的电压0.75V。
【解析】(1)改变电阻箱的阻值,探究通过电阻箱的电流与电阻箱阻值之间的关系,所以电压表应与电阻箱并联,连接如下:
;
(2)为保证电路安全,滑动变阻器应调至最大阻值,即将滑片移动至最左端;
(3)电流表示数有明显变化,说明电路是通路,电压表示数始终为零说明电阻箱没有分压,或电压表短路将电阻箱短接,因此故障为电阻箱或电压表短路;
(4)由图2可知,I=0.4A时,=0.2Ω-1,因此R=5Ω,由公式U=IR可得:U0=IR=0.4A×5Ω=2V;由图像可知在电压一定时,电流I与电阻的倒数成正比,即在电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成反比;
(5)在探究电流与电阻的关系,要保证电压相同,在从①到②的操作过程中,电阻调大,根据“换大调大”的规律,应将调节滑动变阻器阻值调大,否则电压表示数变大,会导致电阻箱两端电压超过电压表量程;
(6)对于图3乙图线,I乙=0.15A时, =0.2Ω-1,因此R乙=5Ω,由公式U=IR可得:U乙=I乙R乙=0.15A×5Ω=0.75V,因为串联电路电压比等于电阻比,且变阻箱两端电压不变为0.75V,可得当变阻箱电阻为25Ω时有:,即,得R滑=75Ω,滑动变阻器最大阻值为50Ω,不能满足分压需求。所以,根据实验数据描点所绘制的I与关系图线不可能是图3中的乙,理由是当电阻箱阻值为25Ω时,滑动变阻器最大阻值不能
【考点】探究电流与电阻的关系。
实验次数
电阻/R
电压/V
电流/I
1
10
2
2
10
1.5
3
10
1
次数
电压U/V
电流I/A
1
1.5
2
2.0
0.28
3
2.5
0.30
电压U/V
1
1.5
2
2.5
电流I/A
0.1
0.15
0.2
0.25
实验组别
1
2
3
电阻R(欧)
5
10
20
电流I(安)
0.4
0.2
0.1
次数
电压U/V
电流I/A
1
1.5
2
2.0
0.28
3
2.5
0.30
电压U/V
1
1.5
2
2.5
电流I/A
0.1
0.15
0.2
0.25
实验组别
1
2
3
电阻R(欧)
5
10
20
电流I(安)
0.4
0.2
0.1
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