第十五章 探究电路（课件）-沪科版物理中考复习

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第十五章 探究电路考点一　电流与电压和电阻的关系1. 电流与电压的关系：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①　　 ．2. 电流与电阻的关系：在电压一定的情况下，通过导体的电流与导体的电阻成②　　 ．考点二　欧姆定律正比反比 欧姆，德国物理学家，从1825年开始研究电流与电源及导线长度的关系，并于1826年归1. 内容：导体中的电流，跟导体两端的电压成③　 　 ，跟导体的电阻成④　 　 ．反比正比纳出了今天所称的欧姆定律．１８２７年欧姆出版了他的著作《伽伐尼电路：数学研究》2. 公式：I＝⑤　　．其中U表示导体两端的电压，单位是伏特（V），R表示导体的电阻，单位是欧姆（Ω）, I 表示导体中的电流，单位是安培（A）．3. 变形公式：U=⑥　　、R=⑦　　．1.某同学做验证欧姆定律实验时，得到如表一、表二两组实验数据： 表一 表二 电压（V） 3 电阻（Ω） 5电阻（Ω） 5 10 20 电压（V） 2 4 6电流（A） 0.6 0.3 0.15 电流（A） 0.4 0.8 1.2（1）分析表一可以得到的结论是 ．（2）分析表二可以得到的结论是 ．分析：探究电流跟电压、电阻之间的关系时，应采用控制变量法；探究电流跟电压关系时，控制电阻不变，探究电流跟电阻关系时，控制电压．解：（1）观察表一中的数据，可以发现，在电压不变时，电阻变化的倍数和电流变化倍数的倒数相同，故可得结论：电压一定时，电流跟电压成反比．（2）观察表二中的数据，可以发现，在电阻不变时，电压变化的倍数和电流变化的倍数相同，故可得结论：电阻一定时，电流跟电压成正比．点评：如果一个物理量和多个因素有关，探究其规律时常用控制变量法，如探究电阻和导体材料、长度和横截面面积的关系时，以及电流跟电压、电阻规律时，都侧重了控制变量法的应用．2.小灯泡L上标有“2.5V”字样，它的电阻随它两端电压变化的图象如图甲所示。将小灯泡L和电阻R0接入图乙所示的电路中，电源电压为3V，且保持不变．当开关S闭合时，小灯泡L恰好能正常发光。下列说法不正确的是（　　）A．开关S闭合时，小灯泡L的电阻为10ΩB．开关S断开时，小灯泡L的电阻为2ΩC．小灯泡L正常发光时电流为0.25AD．电阻R0的阻值为12Ω分析：由电路图可知，灯泡与电阻R0串联，灯泡正常发光时的电压为2.5V。①由图象可以直接得到灯泡正常发光时灯丝电阻； ②开关S断开时，灯泡两端电压为0，由图象可知灯泡电阻为2Ω；③已知灯泡正常发光时两端电压和电阻，利用公式I=U/R求出灯泡L正常发光时电流为0.25A ；④根据串联电路各处的电流相等和电源电压得出电路总电阻，根据电路总电阻和灯丝电阻即可求出定值电阻R0的阻值为2Ω。D考点三　电阻的测量1. 通过对电流和电压的测量来间接地测出导体的电阻的方法，有时又简称为“伏安法”测电阻.2. 实验原理：欧姆定律的变形公式R=⑧　　．3. 需要测量的物理量：导体两端的⑨ 和通过导体的⑩　　 ．电压电流电流表5. 原理图如图所示：电流表 电压 电流７．为了减小误差，实际测量中要改变待测电阻两端的电压，多次测量电压及电流的值，根据每次电压及电流的值算出电阻，最后求出电阻的平均值．电压 最小电流量程多次测量求平均值3.进行物理实验时，正确的操作是获取实验数据的前提．在“用电压表和电流表测小灯泡电阻”的实验中，下列操作中有问题的是（　　）A．连接电路的过程中，开关应处于断开状态B．连接电路的过程中，滑动变阻器要全部连入电路C．电流表要与待测电阻串联，电压表要与待测电阻并联D．试触时发现电流表指针反向偏转，电压表正常，只需断开电路，将电池正、负极对调分析：（1）在实验前，应断开开关、滑动变阻器处于最大阻值处，是为了防止电路中电流过大烧坏用电器；（2）根据电表的正确使用方法可知，电流表要与待测电阻串联，电压表要与待测电阻并联；电流要从电表的正接线柱流入负接线柱流出．解：A、为防止连接错误，造成电路中电流过大烧坏用电器，连接电路的过程中，开关应断开；B、为防止电路中电流过大烧坏用电器，连接电路时，滑动变阻器应处于最大阻值处；C、根据电压表和电流表的正确使用可知，电流表要与待测电阻串联，电压表要与待测电阻并联；D、试触时发现电流表指针反向偏转，说明电流表的正负接线柱反接了，若此时将电池正、负极对调，虽然满足了电流表的接法，但又会导致电压表的接线柱反接，故此方法不正确．故选D．4.用如图所示的电路来测量未知电阻RX的阻值，R0阻值已知．（1）将实验过程补充完整：a．对照电路图连接好电路，并将滑动变阻器的滑片滑至阻值最大处；b．闭合开关， ．c．断开开关，整理器材．（2）用测量所得的物理量和已知量符号表示出待测电阻RX= ．（3）写出本实验中滑动变阻器的作用： ．分析：（1）实验过程缺少电流表测量电流，而是利用定值电阻和电压表，测量定值电阻的电压求电流，来获得被测电阻的电流，又能测出被测电阻的电压，根据R=U/I求电阻．（2）电路中滑动变阻器的作用：闭合开关前滑片处于最大阻值处，保护电路；移动滑片，改变连入电路电阻，改变被测电阻的电压和电流，完成多次测量．解：（1）连接好电路，闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，测出定值电阻和被测电阻两端的电压U0，Ux。（2）串联电路电流相等，所以：U0/R0=UX/RX。所以RX=UXR0/U0。（3）闭合开关前，滑片处于最大阻值处，电路电阻最大，电流最小，对电路起保护作用；定值电阻的阻值不变，不同电压下，阻值不变，为了减小误差，需要移动滑片，多次测量求平均值，以减小误差。故答案为：（1）调节滑动变阻器，读出电压表V1、V2的示数分别为U0、UX；（2）UXR0/U0．（3）保护电路；可以进行多次测量求平均值，以减小误差。考点四　电路特点类型一 欧姆定律的理解类型题展示Ａ．加在导体两端的电压越大，则导体的电阻越大Ｂ．通过导体的电流越大，则导体的电阻越小Ｃ．当导体两端的电压为零时，导体的电阻也为零Ｄ．导体的电阻跟导体两端的电压和通过导体的电流无关D【解析】导体的电阻是导体本身的一种性质，其大小仅与导体的长度、横截面积、材料和温度等因素有关，而与导体两端有无电压，是否有电流通过导体等因素无关．公式 仅说明了导体 的电阻在数值上等于导体两段的电压与通过导体电流的比值，但不能说电阻R与它两端电压U和通过它的电流I有比例关系．因此A、B、C选项错误，答案选D．Ａ．电阻Ｒ与电压Ｕ成正比Ｂ．电阻Ｒ与电流Ｉ成反比Ｃ．通过导体的电流若为零，电阻也为零Ｄ．即使导体两端的电压为零，电阻也不为零【解析】导体电阻是导体本身的一种性质，与通过导体的电流及导体两端的电压无关，故A、B、C错误，D正确；故选D．D类型二 动态电路分析7.如图所示电路中，电源电压不变，R1 为定值电阻，R为滑动变阻器，闭合开关S，当滑动变阻器的滑片P向左移动时，下列判断正确的是（　　）DＡ．电压表示数变小，电流表示数变大Ｂ．电压表示数变小，电流表示数Ｃ．电压表示数变大，电流表示数变小Ｄ．电压表和电流表的示数的比值不变【解析】如图所示，电阻R1与滑动变阻器R组成串联电路，电流表测量电路中的电流，电压表 测量R1两端电压U1。当滑片P向左移动时，变阻器R1阻值变小，R1 阻值不变，由R＝R1+R2 可知，总电阻R总变小，电源电压不变，由公式I=U/R 可知，电路中电流Ⅰ变大，故电流表示数变大；由公式U1=IR 可知，电阻R1两端电压U1变大，因此电压表示数变大，故A、B、C选项均错误；电压表示数与电流表的示数之比就等于定值电阻R1的阻值,定值电阻R1的阻值仅与导体的长度、横截面积、材料和温度有关，与它两端的电压和通过的电流无关，因此定值电阻R1的阻值不变，故D选项正确。V【方法指导】动态电路分析思路8.如图所示，R1、R2均为定值电阻，电源电压不变，闭合开关S1、S2，两电表均有示数；再断开S2，则电压表示数 ，电压表与电流表示数之比 （选填“变大”“变小” “不变”）。【解析】闭合开关S1、S2时电压表测电源的电压，再断开S2时电压表测串联电路中R2两端的电压，∵串联电路中总电压等于各分电压之和，∴再断开变小不变S2时，电压表的示数变小；∵断开S2前后电压表均测R2两端的电压，电流表均测通过R2的电流，∴电压表与电流表示数之比均等于R2的阻值，比值不变．9.如图所示电路中，电源电压不变，R1为定值电阻，R为滑动变阻器，闭合开关S，当滑动变阻器的滑片P向左移动时，下列判断正确的是（　　）A．电压表示数变小，电流表示数变大B．电压表示数变小，电流表示数变小C．电压表示数变大，电流表示数变小D．电压表和电流表的示数的比值不变分析：由电路图可知，滑动变阻器与定值电阻串联，电压表测量R1两端的电压，电流表测电路中的电流；根据滑片的移动可知接入电路中电阻的变化，根据欧姆定律可知电路中电流的变化和定值电阻两端的电压变化，再根据欧姆定律得出电压表和电流表的示数比值的变化．解：由电路图可知，滑动变阻器与定值电阻串联，电压表测量R1两端的电压，电流表测电路中的电流；当滑动变阻器的滑片P向左移动时，接入电路中的电阻变小，电路中的总电阻变小，∵I=U/R，∴电路中的电流变大，即电流表的示数变大，∵U=IR，∴定值电阻R1两端的电压变大，即电压表的示数变大，故ABC不正确；∵电压表和电流表的示数的比值等于定值电阻R1的阻值，∴电压表和电流表的示数的比值不变，故D正确．故选D．类型三 电路故障分析10.如图３所示电路图，电源电压恒定．当开关S1、S2 断开，S3 闭合时，电流表的读数为0.50安，电压表的读数为2.50伏．当开关S1、S2闭合，S3断开时，由于R1、R2 中有一个电阻出现故障，电流表的读数为0.60安，电压表的读数为3.00伏．则电源电压为　　伏，电路中出现的故障是　　 　　．3电阻R1断路R=R2=5Ω，所以当开关S1、S2闭合，S3断开时，电路中出现的故障是电阻R1断路．11.小明用如图４所示的电路来研究灯泡的发光情况，电路中两个灯泡规格相同（额定电压均为１．５Ｖ）、电源电压恒为３Ｖ．闭合开关，两灯正常发光，一段时间后，两灯突然熄灭，但电压表仍有示数，电流表的示数几乎为零．请简述造成这种情况的可能原因（写出两种原因）．原因一：　　　　　；原因二：　　　　 　　　　.　 L1短路后，L1由于电压过高而发生断路L1断路类型四 欧姆定律的相关计算12.近年来，我国加大了酒后驾车的管理力度，如图５所示是酒精测试仪的工作原理图，电源电压为6V，R1是100Ω的定值电阻，当酒精浓度增加时，电压表的示数变大，则传感器R2的阻值变　　　，当测试仪（电流表）示数为50mA时，R2 的阻值是　　　Ω.小20【解析】电压表示数变大说明电路中的电流变大，原因是传感器电阻变小；当电流表示数50mA=0.05A时，根据欧姆定律可得电路的总电阻为120Ω，由串联电路的电阻关系得R2的阻值为20Ω．【解析】如图所示，电阻R1与R2组成并联电路，电流表A测量干路电流，电流表A1测量通过R2支路电流，故A选项错误；根据并联电路电压规律可知U2=U=10V，定值电阻R2阻值为R2 Ω ， 13.如图所示，R1=10Ω，电流表 示数为0.5A，电源电压为10V．下列叙述不正确的是（　　）A1D故B选项错误；根据并联电路电压规律可知定值电阻R1两端电压为U1=U=10V，故C选项错误；通过R1电流为I1 ，根据并联电路电流规律 可知干路总电流为I=I1+I2=1.5A，故Ｄ选项正确．实验一 探究电流与电压的关系 命题点：1.电路连接；2.电路连接时开关要断开，滑动变阻器的滑片移到最大阻值处；3.电流表、电压表的使用和读数；4.电路故障判断；5.更换电阻多次测量的目的（避免偶然性，寻求普遍规律）；6.数据分析；7.滑动变阻器在本实验中的作用：一是保护电路；二是在电阻R不变时，用来改变电阻R两端的电压．实验结论：电阻R一定时，通过电阻R的电流R跟电阻R两端的电压R成正比．例1 （’１３雅安）小乔和小丽在研究导体中电流与导体两端电压的关系时，除了电源（3V）、开关导线、电流表、电压表、滑动变阻器外，还有可供选择的：A.定值电阻　Ｂ．小灯泡．（1）为了完成研究需要选择器材　　　　（填序号“Ａ”或“Ｂ”）；理由是： 　 .　．温度而改变，不能控制电阻不变　小灯泡的电阻随A（３）小乔通过实验得出了下表（一）中的数据，请读出图１中两表的示数，记在表中最后一列的空格处．（２）用笔画线完成图１中的实物电路连接（你所选的器材在图中用接线板代替，导线连线不能交叉），并使滑动变阻器接入电路的阻值最大．2.40.24　（４）小丽通过实验得出了上表（二）中的数据，并且通过分析实验数据得出了：“在电阻一定时，导体中的电流随电压的增大而减少”的结论．小乔观察并检查了小丽所连接的电路后，告诉小丽……．你认为原因可能是　　　　 　　　 　　．电压表并联在滑动变阻器两端【解析】（１）在探究电流与电压的关系的实验中，需要控制电阻不变，若选用灯泡做电阻时，由于灯泡的电阻随着温度的变化而变化，故在该实验中应该选用定值电阻进行实验．（２）变阻器应该串联在电路中，且具体的接法是“一上一下”．（３）此时电压表选择的是小量程，所以分度值是0.1Ｖ，故电压表的示数是2.4Ｖ，电流表也是选的小量程，所以分度值是0.12Ａ，故电流表的示数是0.24Ａ．（４）据上面的电路图可知，定值电阻和变阻器串联，即当变阻器的电阻变小时，电路中的电流会变大，且由于变阻器电阻的变小，而导致变阻器的电压变小，据串联电路电压和电阻的关系可知，定值电阻的电压会变大，即电压表示数变大，而该题中得出的结论是，当电压变大时电流变小，故可能是由于电压表没有测定值电阻的电压，而是可能连在变阻器两端造成的．练习题1 （’１４原创）在探究“通电电阻的电流与电压的关系”时，同学们进行了下列实验．（１）请你根据图３甲所示的实验电路图，用笔划线代替导线将图３乙的实验电路连接完整．如答图所示（２）闭合开关前，滑动变阻器的滑片Ｐ应处于　　　 　．闭合开关，移动滑片Ｐ，电压表的示数变　　，电流表的示数变 　．最大电阻处大大（３）当滑片Ｐ移到某一位置时，电压表和电流表的示数分别如图３丙、丁所示，则电压表的读数为　　　　Ｖ，电流表的读数为　　　Ａ．2.60.26（４）移动滑片Ｐ，读取了多组电压值和电流值，分析实验数据得出，通过定值电阻的电流与其两端电压成正比．实验中滑动变阻器的作用是　　 　　.（写出一条即可）保护电路【解析】（１）因为电源为两节干电池串联为3V，电压表选小量程0～3V；电流表选大量程0～3A，滑动变阻器一上一下的接入，实物图如答图所示；（２）为了保护电路，闭合开关前，滑动变阻器的滑片P应处于使电路电阻最大处；闭合开关，移动滑片P，连入的电阻变小、电路中的电流变大，因为U=IR，所以电阻两端的电压增大，所以电压表的示数变大，电流表的示数变大；（３）如图，电压表用小量程，读数为2.6V；电流表用小量程，读数为0.26A；（４）实验中滑动变阻器的作用是保护电路．实验二 探究电流与电阻的关系 命题点：1.电路连接（对照电路图，顺次连接实物图）；2.电路连接时开关要断开，滑动变阻器的滑片移到最大阻值处；3.电流表、电压表的使用和读数；4.电路故障判断；5.更换电阻多次测量的目的（避免偶然性，寻求普遍规律）；6.数据分析；7.电阻箱在本实验中的作用（一是保护电路；二是便于调节电阻，读出电阻值，用来改变电路中的电流）．实验结论：电源电压U 一定时，通过电阻R 的电流I跟电阻R 成反比 .例2（’13河池）小张为了研究“当电阻Ｒ两端的电压不变时，通过Ｒ的电流与其电阻的关系”，设计了如图４甲所示的电路，并选用了若干只不同阻值的定值电阻.图４（１）请按图４甲的电路图，用笔画线代替导线，把图５乙中的实物连接图补充完整；如答图所示（２）闭合开关后，发现电压表示数接近电源电压，电流表指针有明显偏转，但无论怎样移动变阻器的滑片，两表示数均不变．原因是：　　　　　　　　　　　　　　　　　；导线同时接滑动变阻器上面接线柱（３）排除故障后，重新做实验．每次更换不同的定值电阻Ｒ后，都应移动变阻器的滑片，使　　　　的示数不变（选填“电压表”或“电流表”）．他记下了４次实验的电阻值和对应的电流值，描绘成图丙；电压表（４）由图４丙可知，定值电阻R两端的电压是 V;（５）由图４丙可知，当定值电阻R两端的电压不变时，通过Ｒ的电流与其电阻成　　　　关系．2反比练习题2（’１２六盘水）在探究了“电阻上的电流跟电阻两端电压的关系”之后，王立同学又提出了“电流与电阻有什么关系”这一问题．请你和他一起解决下列问题：（１）用笔画线代替导线，将图６甲的实验电路连接完整．如答图所示（２）连接电路时，滑动变阻器的滑片应放在　 端（选填“C”或“D”）．C或D（３）闭合开关后，移动滑片时发现电流表没有示数，电压表有明显的示数，则发生故障的原因可能是 　 .电阻某处断开或接触不良或滑动变阻器 A、B两接线柱接入电路　（４）排除故障后，王立同学接入了５Ω的电阻，电压表示数为２Ｖ，请在图６乙中的电流表上标出指针所指示的位置，在实验记录表的相应位置填入电流值大小．如答图所示（５）王立同学在读取电流表的示数后，直接拆下阻值为５Ω的电阻，改换成１０Ω的电阻，就开始记录电流表和电压表的示数，他认为这样操作简洁高效．那么：　　　　　　　　　　　　　　① 电压表示数会怎么变化　　　．②上述操作有错误，请你帮王立同学写出正确的操作方法　　 　 . 应移动滑动变阻器滑片，使１０Ω的电阻两端电压保持２Ｖ不变变大（６）分析表中实验数据，请你帮王立同学总结电流与电阻的关系　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　． 电压相同时，导体中的电流与导体的电阻成反比（７）本实验所采用的研究方法是　　　　　　.控制变量法【解析】本题考查基本的实验能力，实验方法为控制变量法，电路连线时开关要断开、滑动变阻器要滑到阻值最大处；接好线之后要排除故障，由于电流表有示数，而电压表没有示数，则说明和电压表并联部分断路或者电路总电阻过大电流过小．当探究“过导体的电流和电阻的关系”时，要控制导体两端的电压不变，在实验中，把5Ω电阻换成10Ω电阻之后，电压会改变，所以要调节滑动变阻器让电压和原来的电压大小相同．实验三 伏安法测电阻1.实验原理（ ）2.电路连接或画电路图；3.电路连接时开关要断开，滑动变阻器的滑片移到最大阻值处；4.电流表、电压表的使用和读数；5.电路故障分析；6.欧姆定律计算；7.数据处理； 8.温度对小灯泡电阻的影响；9.多次测量的目的；10.特殊方法测电阻（非安培法，电阻箱测电阻等）．例3　（’13乌鲁木齐）在“用电压表和电流表测电阻”的实验中，提供的器材有：待测电阻Ｒ（阻值约为5Ω）、两节旧干电池、电压表（量程“0～3Ｖ”、“0～15Ｖ”）、电流表（量程“0～0.6Ａ”、“0～3Ａ”）、滑动变阻器、开关、导线若干．（１）电压表的量程应该选择　　　Ｖ（２）小兰同学按如图７所示的电路图连接好电路后，闭合开关，发现电压表的指针偏转角度很大，0∽3接近量程，而电流表的指针偏转角度较小，不到量程的 ．小兰检查电路后发现自己连接电路时出现了两个问题：一是把滑动变阻器的滑片放置在了　　（选填“ａ”或“ｂ”）位置，二是　　　　（选填“电压表”或“电流表”）的量程选择不当.a电流表（３）小勇同学自己连接好电路后，通过实验得到多组数据，并作出如图７乙所示的Ｕ－Ｉ图像，则小勇同学把电压表并联在了　　 　　（选填“电阻R”或“滑动变阻器”）的两端．根据U-I图像，可求得待测电阻R=　　　Ω滑动变阻器5.5【解析】（１）实验电源是两节干电池，所以电源电压是３Ｖ．（２）电压表指针偏转很大，接近量程，说明滑动变阻器的滑片没有移到最大阻值处造成的；而电流表的指针偏转角度较小，不到量程的 ，说明电流表的量程选择不当．（３）通过图乙看出电压随电流的增大而减小，说明把电压表并联在了滑动变阻器的两端了，根据U-I图像，当电流表的示数为0.4Ａ时，U=0.6V＋0.4R，当电流表的示数为0.2A时，U=1.7V+0.2R，所以0.6V+0.4R=1.7V+0.2R，解得R=5.5Ω．练习题３　（’13烟台）在“测量小灯泡电阻”的实验中，已知电源电压为６Ｖ，小灯泡标有“2.5Ｖ”的字样.（１）请你用笔画线代替导线，将实物图８甲连接完整.如答图所示（２）若小明连接电路后闭合开关，小灯泡很暗，移动滑动变阻器滑片也不能改变小灯泡的亮度．分析产生这种现象的原因．滑动变阻器作为定值电阻接入电路（３）排除故障后，小明继续进行实验，移动滑动变阻器滑片，观察小灯泡的亮度，当小灯泡正常发光时，电流表的示数如图８乙所示，则小灯泡正常发光时的电阻为 .6.25Ω【解析】（１）灯泡的额定电压为2.5Ｖ，电压表选择0∽3Ｖ量程．根据图乙可知，电流表选择0∽0.6Ａ量程．电流从电压表和电流表的正接线柱流入，从负接线柱流出．滑动变阻器选择“一上一下”两个接线柱，根据伏安法测电阻的原理，从电源的正极出发，按照电流方向，依次串联开关、滑动变阻器、灯泡、电流表到电源的负极，电压表并联在灯泡两端．（２）若小明连接电路后闭合开关，小灯泡很暗，移动滑动变阻器滑片也不能改变小灯泡的亮度，说明滑动变阻器起不到改变电路中的电阻从而改变电流的作用，即滑动变阻器作为定值电阻出现．（３）由乙图知，电流为0.4Ａ，小灯泡正常发光时的电压为6.25Ω