2025年高考物理第二轮专项复习(全国通用)实验15探究电流与电压、电阻的关系专题特训(学生版+解析)

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一、探究电流与电压的关系
2.注意事项
（1）连接电路时，开关应处于断开状态；
（2）为了使得出的结论更具有普遍性，可换用5Ω、15Ω的电阻重复上述实验步骤；
（3）实验中可以通过改变串联的干电池的个数或调节学生电源的电压，但实验时常采用移动滑动变阻器的滑片P来达到改变电压的目的；
（4）调节滑动变阻器时，要缓慢移动滑片，防止电压表、电流表示数变化过快；
（5）移动滑动变阻器滑片过程中，眼睛要紧盯电压表，当电压表示数达到设定值时，停止移动滑片，记录电流表的示数。
二、探究电流与电阻的关系
（2024•连云港）小明在“探究通过导体的电流与电阻的关系”实验时，他用如图甲所示的电路进行实验，实验中乙电阻R两端的电压始终保持2V不变，电路中仪表均完好无损。
（1）连接电路前，小明发现电压表指针如图乙所示，他应先 。
（2）连接好电路后闭合开关，移动滑动变阻器的滑片P，电压表有示数，电流表无示数，则电路故障的原因可能是 。
（3）排除故障后，小明将不同阻值的电阻接入电路进行实验，某次实验时电流表的示数如图丙所示，此时电阻R的阻值为 Ω。
（4）在实验过程中，当把电阻R由20Ω更换为10Ω时，滑动变阻器接入电路中的电阻应 （选填“变大”“变小”或“不变”）。
（2024•青岛）小明用图甲所示的实验装置探究电流和电阻的关系。电源电压为4.5V，三个定值电阻阻值分别为5Ω、10Ω和15Ω，两个滑动变阻器规格分别为“10Ω，1A”和“20Ω，1A”。
（1）图甲电路连接不完整，请用笔画线代替导线将电路连接完整。
（2）闭合开关前，滑动变阻器的滑片应移到 （选填“左”或“右”）端。
（3）正确连接电路后，小明依次使用三个定值电阻进行实验。每次更换定值电阻后，移动滑动变阻器的滑片，使电压表示数与前一次实验相同，记录相应电流表示数，绘制出I﹣R图象如图乙所示，实验中电压表的示数为 V。
（4）小明找来一个未知阻值的电阻，重复上述实验，电流表表盘如图丙所示，其示数为 A，该电阻的阻值为 Ω。
（5）根据以上实验数据，实验中小明选择的滑动变阻器规格应为 。
（2024•长安区校级模拟）在“探究电流与电阻关系”的实验中，小明采用如下电路进行实验，其中电源为三节新干电池，定值电阻的阻值分别为5Ω、10Ω、20Ω、25Ω，滑动变阻器规格为“30Ω；1A”。
（1）当小明准备闭合开关时，同桌小华拦住了他，说接线有一处错误。请你在图中将连接错误的导线打“×”，并用笔画一根正确连接的导线；
（2）正确连接电路后，在开关闭合前，小明应将滑动变阻器的滑片应移到 端（选填“A”或“B”）；
（3）闭合开关，发现电流表有示数，而电压表示数为零，调节滑动变阻器滑片发现电流表示数有变化，而电压表示数仍为零，其原因可能是定值电阻 （选填“断路”或“短路”）；
（4）排除故障后，分别用5Ω、10Ω、20Ω的电阻进行实验，正确操作，记录的数据如表所示，则实验中控制电压表的示数为 V不变。将10Ω的电阻换成15Ω后，为了保持电压表的示数不变，应将滑动变阻器的滑片向 端移动（选填“A”或“B”）。当使用25Ω的电阻做实验时，小明发现无法使电压表示数为所控制电压，分析后发现滑动变阻器的最大阻值太小。为了完成实验，滑动变阻器的最大阻值至少为 Ω；
（5）分析实验数据得出结论：当电压一定时，导体中的电流与导体的电阻成 关系。
（2024•西宁）小宁和同学们在“测量小灯泡电阻”的实验中，选用额定电压为2.5V的小灯泡、三节新干电池、电流表、电压表、滑动变阻器（50Ω，1A）、开关、导线等实验器材进行实验。
（1）请用笔画线代替导线，将图甲中的实物电路连接完整，要求滑动变阻器的滑片向右滑动时，小灯泡变亮。
（2）连接电路时，开关应该 ，滑动变阻器的滑片调到阻值最大处。
（3）闭合开关，在移动滑动变阻器滑片的过程中，发现两个电表指针都左右摆动，同时看到小灯泡闪烁，用手捏紧滑动变阻器的滑片后，电路恢复正常，则电路故障的原因可能是 。
（4）排除故障后，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，记录多组数据，并绘制出图乙所示的I﹣U关系图像。当电压表的示数为 V时小灯泡正常发光，此时的电阻为 Ω。
（5）同学们交流后，发现该实验还可以测量小灯泡的电功率，并分析出小灯泡的实际电压为额定电压的一半时，小灯泡的实际功率 （选填“大于”“等于”或“小于”）额定功率的四分之一，其根本原因是 。
（2024•云南）实验小组探究“电流与电压的关系”。
（1）实验前，他们设计了实验探究的思路：保持电阻不变，探究电流与电压的关系，物理上把这种研究方法叫 法。
（2）根据图甲的电路图连接电路时，开关应 。闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片移到 端（选填“A”或“B”）。
（3）检查图乙，发现有一根导线接错，请在这根导线上打“×”，并画出正确接法，且导线不交叉。
（4）正确连接电路后，闭合开关，移动滑片，记录第1组电压表和电流表的示数后，为完成后续实验，应逐渐将滑片向 端移动（选填“A”或“B”），数据记录如表。其中第3次实验时电流表的示数如图丙所示，读数为 A。
（5）分析实验数据可得结论：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 。
（6）某同学用小灯泡代替电阻重复上述实验，发现无法得出（5）中的结论，原因是 。
（2024•伊通县模拟）小刚在做“探究电流与电阻关系”的实验时，设计了如图甲所示的电路。所用的电阻阻值分别为5Ω、10、15Ω、20Ω，滑动变阻器的规格为“50Ω，0.5A”。
（1）当a、b间接入的电阻R为5Ω时，闭合开关S，电流表无示数，电压表示数如图乙所示，移动滑片，两表指针保持不动。若电路中只有一处故障，则故障是 ；电源两端的电压为 V。
（2）排除故障后继续探究，小刚根据实验数据绘制了I﹣R关系图象，如图丙所示，由图象可得出结论：在 一定时，通过导体的电流与导体的电阻成 。
（2024•临高县校级模拟）小明在“探究电流与电压、电阻的关系”实验中：使用的实验器材有：电压为6V的电源，电流表、电压表各一个，开关一个，5Ω、10Ω、15Ω、30Ω的定值电阻各一个，规格为“20Ω、1A”的滑动变阻器一个，导线若干。
表1
表2
（1）在“探究电流与电压的关系”的过程中，小明连接了如图甲所示的实物电路。闭合开关前，滑动变阻器的滑片P应滑到 （选填“A”或“B”）端。闭合开关后，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。
（2）上面表1、表2为小明实验所得数据，则探究电流与电压关系时使用的定值电阻为 Ω。
（3）在探究电流与电阻关系时，小明用30Ω的电阻替换15Ω的电阻进行了第4次实验，发现实验无法进行下去，为完成第4次实验，同学们提出了下列解决方案，其中正确的是 。
A．将电压表的量程换为0～15V
B．换成电压为12V的电源
C．更换最大阻值大于或等于30Ω的滑动变阻器
D．可将定值电阻两端的电压调为1.5V
（2024•达州模拟）宁宁准备用“伏安法”测量一个未知电阻Rx的阻值，他设计了如图甲所示的电路图，并在实验室寻找到了以下器材：电压恒定不变的电源、开关、滑动变阻器R、电压表、电流表各一个、导线若干。
（1）闭合开关前，宁宁发现有两根导线连接错误，请在图乙中错误的导线上画“×”，并用笔画线代替导线把电路连接正确；
（2）实验中，滑动变阻器除保护电路外，还起了 的作用，以便测出多组数据。
（3）正确连接电路后，宁宁根据测得的实验数据绘制未知电阻的U﹣I图像过图丙中的a、b、c三点，绘制完毕后，宁宁发现实验过程中没有将电压表调零，于是将电压表调零后重做试验，再次绘制的图像过图丙中的A、B、C三点。分析图像可知，未知电阻Rx的阻值为 Ω，开关断开，电压表未调零时指针所指的刻度值是 V。
（4）宁宁在电压表损坏的条件下，又设计了如图丁所示的电路；来测量未知电阻Rx的阻值。请你将下列实验步骤补充完整。（滑动变阻器的最大阻值为R0，电源电压未知且不变）
①闭合开关S，将滑动变阻器的滑片P移到a端，记录电流表的示数为I1；
② ，记录电流表的示数为I2；
③待测电阻Rx的表达式：Rx＝ 。
（2024•铜仁市模拟）杉杉利用如图甲所示的器材完成“探究电流与电压的关系”的实验：
（1）如图甲所示是他连接的实验电路，其中有一根导线连接错误。请你在错误的导线上画“×”，并用笔画线代替导线画出正确的导线；
（2）他将实验数据记录在表一中，其中第5组实验电流表示数如图乙所示，为 A，分析数据可以得出：当导体电阻一定时，通过导体的电流 （选填“与”或“不与”）导体两端的电压成正比；
（3） （选填“能”或“不能”）用灯丝替代定值电阻完成该实验，因为灯丝电阻会随 的升高而增大；）
（4）实验所用到的滑动变阻器的规格可能是 （选填字母）；
A．“10Ω 1A”
B．“20Ω 0.5A”
（5）杉杉还发现实验使用的电源是2节干电池，但调节滑片时，电压表的最大示数只有2.7V，你认为可能的原因是 （写出一条即可）。
（2024•怀化模拟）如图所示，小明进行“伏安法测量电阻”的实验：
（1）如图甲，电路连接好后，当小明准备闭合开关开始实验时，滑动变阻器的滑片应该滑到 （选填“A”或“B”）端。
（2）如图甲，闭合开关，发现电压表和电流表均无示数。小明利用另一只完好的电压表进行检测，把电压表分别接在a、b之间和b、c之间，电压表均有示数；接在a、c之间，电压表无示数。如果电路连接完好，只有一个元件有故障，该故障是 。
（3）小明排除故障后，调节滑动变阻器，当电压表读数为2.6V时，电流表的示数如图乙所示，则该定值电阻的阻值是 Ω。
（4）小明又设计了一种方案，也测出了Rx的阻值。电路如图丙所示，R0为阻值已知的定值电阻，电源电压未知且恒定不变。测量步骤如下：
①当开关S1闭合、S2断开时；电流表读数为I1；
②当开关S1、S2都闭合时，电流表读数为I2；
③待测电阻Rx＝ 。（用已知和测出的物理量符号表示）
提出问题
电阻一定时，通过导体的电流与导体两端的电压存在什么关系
猜想与假设
由电压可知，电压时产生的电流的原因，同一个小灯泡，在以一节干电池供电时，小灯泡发光较暗，用两节干电池供电时，小灯泡发光较亮，所以有两种猜想：①导体两端电压越大，导体中电流越大；②通过导体的电流与导体两端电压成正比。
设计实验
运用控制变量法，控制导体（电阻）的阻值不变，通过调节滑动变阻器改变电阻两端电压，观察并记录电流表的示数，分析电流随电压的变化规律。实验电路如图所示。
实验器材
电压表、电流表、滑动变阻器、10Ω的定值电阻、电源、开关、导线若干
进行实验
（1）按照电路图连接实物电路。
（2）闭合开关前检查电路中各元件的连接是否正确，并将滑动变阻器的滑片移动定值最大处。
（3）电路连接无误后闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，使电压表示数分别为1V、2.0V、3.0V、4.0V、5.0V、6.0V，从电流表上读出相应的电流值，并记录在表中。
定值R/Ω
10Ω
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
（4）在坐标系中，根据各电流值与对应的电压值描点，并用平滑曲线连接各点，画出I-U关系图像，如图所示。
分析论证
分析实验数据和I-U图像可以看出：定值一定时，通过电阻的电流与其两端电压有关，电流随电压的最大而增大；电压变为原来的几倍，电流也变为原来的几倍，电流与电压的比值为一定值。
实验结论
在电压一定的情况下，通过导体的电流与导体两端电压成正比，即电阻R不变时，
提出问题
电压一定时，导体中的电流与导体的电阻存在什么关系
猜想与假设
因为电阻表示导体对电流的阻碍作用的大小，所以电流与电阻的关系有两种猜想：①导体电阻越大，通过的电流越小；②通过导体的电流与导体的电阻成反比。
设计实验
（1）要研究电流与电阻的关系，需要改变接入电路的电阻的大小，在实验时更换不同阻值的电阻接入电路即可；
（2）在该实验中，更换电阻后要控制电阻两端电压不变，我们可以在电路中串联一个滑动变阻器，通过调节滑动变阻器使不同的电阻两端电压相等；
（3）实验电路图如图所示。
实验器材
电压表、电流表、滑动变阻器、电源、开关各一个，阻值为5Ω、10Ω、15Ω的定值电阻各一个，导线若干
进行实验与收集证据
（1）按实验电路图连接实物电路，将5Ω电阻接入电路中；
（2）闭合开关前，检查电路中各元件的连接是否正确，并将滑动变阻器短片移到阻值最大处；
（3）确定电路连接无误后，闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，是一点半示数为3V，再读出电流表的示数并填入表中；
（4）断开开关，将阻值为5Ω的定值电阻更换为10Ω、15Ω的定值电阻，调节滑动变阻器的滑片，是电压表示数保持在3V不变，分别读出对应电流表的读数并填入表中；
电压U/V
3V
电阻R/Ω
5
10
15
电流I/A
0.6
0.3
0.2
（5）在坐标系中，根据各电流值和对应的电阻值描点，并用平滑的曲线连接各点，画出I-R关系图像，如图所示。
分析论证
分析数据和I-R关系图像可以看出：电压一定时，通过电阻的电流与其阻值有关，电阻变为原来的n倍，电流就变为原来的1/n，电流与电阻的乘积为一定值。
实验结论
在电压一定的情况下，通过导体的电流与导体的电阻成反比，即U不变时，I1R1=I2R2。
实验次数
1
2
3
4
R/Ω
5
10
20
25
I/A
0.4
0.2
0.1
次数
1
2
3
4
5
电压U/V
0.8
1.0
1.2
1.4
1.6
电流I/A
0.08
0.10
0.14
0.16
实验次数
1
2
3
电压U/V
1.0
1.5
2.0
电流I/A
0.2
0.3
0.4
实验次数
1
2
3
电阻R/Ω
5
10
15
电流I/A
0.6
0.3
0.2
表一
实验编号
1
2
3
4
5
电压U/V
1.2
1.6
2.0
2.4
2.7
电流I/A
0.12
0.16
0.20
0.24