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【实战中考】2024重难典题型综合突破子专题2实验重难典突破一、教材重点实验类型三 (1)
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(1)根据实验数据确定滑动变阻器规格
(其中代表实验中所用定值电阻的最大阻值,指电路中的最小电流)
(2)判断实验数据的准确性
在探究电流与电阻关系的实验中,从控制变量的角度进行分析,应该控制定值电阻两端的电压为定值,若不满足此条件,则该探究是无意义的
(1)滑片移动的方向判断步骤
①换电阻:换的电阻比原来的电阻的阻值大(小),则分得的电压变大(小)
②移滑片:明确移滑片的目的(使电阻两端的电压保持不变)根据串联分压规律可知,换大(小)电阻时,滑片应向阻值增大(减小)的方向移动
(2)控制电压的确定
由串联电路分压规律可得,可知当滑动变阻器连入电路的电阻最大时所对应的定值电阻也最大.故将定值电阻的最大阻值以及滑动变阻器的最大阻值代入公式求解即可
1.在探究“电流与电阻关系”的实验中,小明准备了学生电源作为电源电压且保持电压始终为6V,连接了如图所示的电路,测量的数据如下表所示。则要完成此实验,滑动变阻器的最大阻值应不小于 Ω。
2.如图所示,小红用电阻箱R1和滑动变阻器R2研究通过导体的电流与电阻的关系。经过三次测量,小红得到了表格中的实验数据,无法得出电流与电阻成反比的结论,请你根据表格的数据指出小红在实验过程当中存在的问题是: 。
3.在“探究电流与电阻关系”的实验中,电路图如图所示,电源电压为且保持不变,滑动变阻器上标有“ ”字样,实验中所用的四个定值电阻的阻值分别为、、、。
(1)小明接入的电阻时,调节滑动变阻器的滑片,读出电压表的示数为,断开开关,保持滑片的位置不变,用的电阻替换的电阻,闭合开关后,为了达到实验目的,应进行的操作是 ;
(2)为了使这四个电阻都能为实验所用,应控制a、b间的电压不低于 V。
(设问源自2022金华中考)
4.某班同学做“探究电流与电阻的关系”的实验,小明连接了如图甲所示的电路。已知提供电源电压的是2节新干电池,实验用到的定值电阻的阻值分别为25Ω、20Ω、15Ω、10Ω、5Ω,滑动变阻器的规格为“0~50Ω”。
(1)用笔画线代替导线,按图甲所示电路图将图乙中实物电路连接完整 ;
(2)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a、c之间,电压表均有示数;接在b、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)完成第一组实验,断开开关,改接另一个定值电阻后,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 ;
(4)小明根据实验所得的数据绘制出如图丙所示的I-R0图像,由图像可得出的结论是: ;有同学提出该图像不便直观判断I与R0的定量关系,你的改进措施是 。
(设问源自2021南通中考)
(5)小明同学分析图像发现,当定值电阻阻值较大时,通过它的电流较小,进一步分析发现随着阻值的增大,电流的变化量越来越___________,可见,若连入电路的定值电阻的阻值均太大,不易发现通过导体的电流随电阻的变化规律。
(6)同组的小北同学加了一节新干电池,然后每次随机选取一个定值电阻,进行了五次实验,所得数据如下表所示,且实验中各电路元件完好,读数、记录均正确。但老师发现五次实验中有一次未控制电压表示数一定,根据表中的数据分析,阻值为___________的定值电阻连入电路时未移动滑片,这次实验之前的那一次实验,小北选取的是阻值为___________的定值电阻。
(7)另一同学小王用电阻箱(可在范围内调节电阻值大小,且能读数的变阻器)来代替电阻,将图甲电路改进为如图丁的电路,你认为他这个方案可行吗?说明理由____________。
(设问源自2021宜宾中考)
【一题多设问】答案:(5)小 (6)20 5 (7)可行;用电阻箱代替定值电阻,通过电阻箱面板知道所接电阻的阻值,通过调节滑动变阻器能够使电阻箱两端的电压保持不变,电阻箱两端的电压可通过电压表显示出来,故此方案可行
(4)图像不直观是因为图线为反比,是一条曲线,如要直观则需要变为正比图线,结合欧姆定律分析,电压U为定值,故I与为正比关系
(6)在探究电流与电阻的关系时,要保持电压不变,根据表格数据算出所控制的电压值,从而进行判断
(7)探究电流与电阻的关系实验时,一要保持定值电阻两端的电压不变,二需知道电流与电阻的值,从这两方面入手进行判断
5.在探究“电流与电阻关系”的实验中,提供的器材如下:电源电压为,电流表、电压表各一只,开关一个,4个定值电阻(、、、),滑动变阻器2个(R1:10Ω、1A,R2:8Ω、1A ),导线若干。
(1)图甲是小明将电阻连入电路时,连接的实物电路,请在图乙方框内画出对应的电路图 ;
(2)闭合开关试触时,发现电流表无示数,移动滑动变阻器的滑片,电压表示数始终接近电源电压,造成这一现象的原因可能是 ;
(3)排除故障后继续实验,调节滑片,控制电压表示数为,将电阻依次接入电路中,数据如表所示,接入电阻时电流表示数如图丙所示,请将实验数据补充完整,分析实验数据可知 。
(4)小明在本实验中选用的滑动变阻器的规格是 选填“R1”或“R2”)。
(5)为了提高结论的可靠性,又增加了一个的电阻继续实验,其他器材不变,为保持电压表示数不变,电路中需要再串联一个定值电阻才能完成实验,上述4个定值电阻中符合要求的有 。
6.小明和同学们利用如图甲所示器材做“探究电流与电阻的关系”的实验,电源电压为6V且保持不变,滑动变阻器规格为(30Ω 1A),其中定值电阻有四种规格,分别是5Ω、10Ω、15Ω、20Ω。
(1)小明连接的电路如图甲所示,有一根导线连接有误。请在错误的导线上打“×”,并用笔画线代替导线将电路连接正确 ;
(2)改正电路后将5Ω的定值电阻接入电路,调节滑片位置使电压表为某一值,读出电流表的示数,并将此时滑片位置标记为M;接着将5Ω的定值电阻换成10Ω的定值电阻,闭合开关,移动滑动变阻器滑片的同时眼睛观察 表的示数,此时滑片的位置在M点的 (选填“左侧”或“右侧”);
(3)小明根据实验数据绘制的I-R图像如图乙b所示,其中阴影面积的物理意义是 。小华用相同的装置进行实验,并将实验数据也绘制成如图乙a所示的图像,发现与小明的图像不一致,请你帮忙分析出现此情况的原因是 ;
(4)实验完成后,同学们交流后提出,可以用电阻箱替换电路中的定值电阻,这样不用反复拆装元件,还可得到更多的数据,他们找老师借了一个电阻箱接入电路,若保持电压表示数不变,且电流表量程不变,为保证实验顺利完成,电阻箱接入电路的阻值范围为 Ω。
7.如图甲所示是小明设计的探究电流与电压、电阻关系的电路图,电阻R1、R2、R3的阻值分别是5Ω、10Ω、15Ω,滑动变阻器的规格为“20Ω 1A”。
(1)根据图甲的电路图用笔连线将图乙电路补充完整 ;
(2)小明只闭合开关S1,探究电流与电压的关系,发现电流表有示数,电压表没有示数(电表良好),则电路存在的故障为 ;
(3)排除故障后,小明分别单独闭合S1、S2、S3,将实验中测量的数据进行汇总后,得到了如下所示的表格。
小明结合表格,得出了:在电阻一定的情况下,通过导体的电流和导体两端的电压成 比;
(4)在进一步探究“电流与电阻的关系”实验中:
①若保持定值电阻两端的电压为2V不变,在(3)表格中有 组数据可用于分析;
②可以得出:电流和电阻的关系是: ;
③保持原滑动变阻器和定值电阻不变,在此基础上,另一小组的同学利用2节新干电池和增加的一个阻值为20Ω的定值电阻进行探究,定值电阻两端的电压控制在多少合适呢?实验小组的同学分别提出了0.5V、1V和2V三个电压值,为使实验顺利进行,大家进行了分析与讨论,认为应选这三个电压值中的 V。
实验次序
1
2
3
4
R/Ω
5
10
20
40
I/A
0.8
0.4
0.2
0.1
次数
R1/Ω
I/A
1
3.0
0.5
2
6.0
0.33
3
0.9
0.25
实验数据
1
2
3
4
5
5
10
15
20
25
0.6
0.3
0.2
0.2
0.12
电压
3
电阻
5
10
15
20
电流
0.6
0.20
0.16
R1
5Ω
R2
10Ω
R3
15Ω
U/V
1.5
2
2.5
U/V
1.5
2
2.5
U/V
1.5
2
2.5
I/A
0.3
0.4
0.5
I/A
0.16
0.20
0.26
I/A
0.10
0.14
0.16
参考答案:
1.20
【详解】分析表格数据,当40Ω的电阻接入电路时,电路中的电阻最大,电路中的电流为最小电流时,由欧姆定律可得,电路中总电阻
由串联电路的电阻规律知,可知此时滑动变阻器的阻值为
所以要完成此实验,滑动变阻器的最大阻值应不小于20Ω。
2.小红每次改变电阻箱R1阻值后,没有移动滑动变阻器的滑片保持电阻箱两端的电压不变
【详解】由题意可知,研究通过导体的电流与电阻的关系,需要保持导体的电压不变,从表中的数据可看到,电流值与电阻值的乘积不为定值,即电压值不确定,这不能进行实验,问题是小红每次改变电阻箱R1阻值后,没有移动滑动变阻器的滑片保持电阻箱两端的电压不变。
3. 向左移动滑动变阻器的滑片,使电压表的示数为 7.5
【详解】(1)[1]根据串联分压原理可知,用的电阻替换的电阻时,由于电阻增大,其分得的电压增大;探究电流与电阻关系的实验中应保持定值电阻两端的电压不变,应增大滑动变阻器连入电路中的电阻,所以滑片应向左端移动,使电压表的示数为。
(2)[2]由串联电路的电压规律和分压原理有
当滑动变阻器连入电路的电阻最大时,所对应的定值电阻也最大,故有
则a、b间的最小电压
4. 滑动变阻器断路 ②①④③ 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 作出-图像
【详解】(1)[1]从图甲可以看到,电压表并联在定值电阻R0的两端,所以图乙的电压表负接线柱接定值电阻R0的左端,这是一个串联电路,滑动变阻器应该串联接入电路中,变阻器的上端已接入电路,根据“一上一下”的原则,变阻器的下端应该接入电路,从图甲可以看到,变阻器的滑片向右移动时,变阻器接入电路的阻值是变大的,则图乙中的实物图,滑片向右移动时,阻值也是变大的,则应是左下端接入电路,左下端与定值电阻R0的左端相连,如下图所示。
(2)[2]由题意可知,这是一个串联电路,闭合开关,发现电流表无示数,说明电路有断路,电压表是并联在定值电阻R0的两端,如果是定值电阻R0断路,则电压表是有示数的,由于题中说明电阻R0两端电压表是没有示数,则不是定值电阻R0断路,把电压表分别接在a、b之间,电压表有示数,说明电源没有故障,把电压表接在a、c之间,电压表有示数,说明a、c之外的部分是通路,则应该是变阻器有断路,接在b、c之间,电压表无示数,说明b、c之间的定值电阻没有断路,综上所述,是滑动变阻器断路。
(3)[3]完成第一组实验,断开开关,改接另一个定值电阻后,为了保护电路,防止电路的电流过大,滑动变阻器接入电路的阻值应该调到最大,在闭合开关前,将滑动变阻器的滑片移到最右端,变阻器接入电路的阻值为最大,接下来,闭合开关,为了使定值电阻两端的电压和第一组实验的电压相同,应将滑动变阻器的滑片移到适当位置,让电压表的示数和第一组实验的相同,最后,记录电流表示数,故正确的顺序为②①④③。
(4)[4]从图丙可以看到,随着定值电阻阻值的变大,电流值在变小,并且电流值与定值电阻阻值的乘积,为一个定值,可得出的结论是: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。
[5]从图丙可以看到,该图像为一条曲线,不便直观判断I与R0的定量关系,由欧姆定律的公式可知,这公式可调整为
则可知道-图像为过原点的直线,这方便观察,故改进措施是作出-图像。
5. 定值电阻断路 0.3 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 、、
【详解】(1)[1]图甲中,电流表、滑动变阻器、定值电阻、开关串联,电压表并联在定值电阻两端,电路图如图
(2)[2]闭合开关后,发现电流表无示数,说明电路存在断路故障,移动滑动变阻器的滑片,电压表示数始终接近电源电压,说明定值电阻之外的电路是通路,所以故障是定值电阻断路。
(3)[3][4]由图丙可知,电流表接量程,分度值为,其示数为;分析数据可知
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。
(4)[5]表格中的最小电流为,要控制定值电阻两端的电压为,所以滑动变阻器两端分得的电压为
由欧姆定律,可知此时滑动变阻器接入电路的电阻为
故应选择。
(5)[6]因为定值电阻两端的电压不变,即,此时电路中的电流
所以电路的总电阻
根据串联电路的电阻特点可知,需要串联的总电阻
由于滑动变阻器接入电路电阻的范围为,因此为了完成实验还需要串联一个阻值在范围内的电阻,所以符合要求的定值电阻为:、、。
6. 电压 左侧 定值电阻两端的电压 小华实验时没有移动滑动变阻器的滑片,使电压表示数不变 5~30
【详解】(1)[1]观察图甲实物图,闭合开关后,根据电流的流法,可知,电流流过开关后,往电压表的负极流进,这是错误的,应该把开关右端和电压表负接线柱的导线,删除,在探究电流与电阻的关系的实验中,电压表应该并联在定值电阻R的两端,然后定值电阻R、电流表、滑动变阻器串联在一起,故可以尝试开关的右端连接定值电阻的右端,然后根据电流的流法可知,定值电阻R、电流表、滑动变阻器是串联的,电压表并联在定值电阻R的两端,如下图所示。
(2)[2]实验过程中,要保持定值电阻R的电压大小不变,将5Ω的定值电阻换成10Ω的定值电阻,闭合开关,定值电阻两端的电压会变化,为了保持电压不变,应移动滑动变阻器滑片,同时眼睛观察电压表示数,电压表的示数达到原来的电压值,则滑片停止移动。
[3]由题意可知,将5Ω的定值电阻换成10Ω的定值电阻,定值电阻阻值变大,为了保持其两端的电压不变,根据串联电路的分压特点,可知,滑动变阻器的阻值也应该增大,从图甲实物图可看到,变阻器是左上端和右下端接入电路,滑片往左移动,阻值增大,则此时滑片的位置在M点的左侧。
(3)[4]小明根据实验数据绘制的I-R图像如图乙b所示,其中阴影面积都是定值电阻的电流值与阻值的乘积,而根据公式可知,这乘积为定值电阻两端的电压,所以其中阴影面积的物理意义是定值电阻两端的电压。
[5]从图乙中的a图像可看到,图像上的点,对应的电流值和电阻值的乘积,不相同,即定值电阻两端的电压不相同,这是因为小华实验时没有移动滑动变阻器的滑片,使电压表示数不变。
(4)[6]由题意可知,因为电流表所选的量程为0~0.6A,所以电路中的电流值,最大为0.6A,要让电压表的值和实验中的相同,大小保持在3V,那么电阻箱接入电路的最小阻值
根据串联电路的分压原理可知,电阻箱接入电路的电阻最大,滑动变阻器接入的电阻也为最大,但是由于变阻器的最大阻值为30Ω,滑动变阻器两端分得的最小电压为3V,不能再小,因为电源电压为6V,而电阻箱的最大电压为3V,不能再大,这时电路中的电流
则电阻箱接入电路的最大电阻
综上所述,电阻箱接入电路的阻值范围为5~30Ω。
7. R1被短路 正 3 在电压一定时,电流与电阻成反比 2
【详解】(1)[1]分析电路图可知,将电源串联接入电路,两节干电池电压3V,因此电压表应接小量程,并联在定值电阻两端,如图所示:
(2)[2]根据电路故障原因分析,电流表有示数,说明电路是通路,电压表没有示数,说明与电压表并联的元件被短路,即R1被短路。
(3)[3]由表格可知,当电阻一定时,电压与电流的比值一定,故可得当电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比关系。
(4)[4]保持定值电阻两端的电压为2V保持不变,观察表格中有3组数据电压表的示数为,故有3组数据可用于分析。
[5]根据表格数据,在电阻两端电压不变的情况下,相当于并联电路各支路两端电压不变,电阻由5Ω变为10Ω时,电流也变为5Ω时的一半,当电阻变为15Ω时,电流也变为5Ω时的三分之一,可以看出在电压一定时,电流与电阻成反比。
[6]由串联电路的规律及分压原理得
当滑动变阻器连入电路的阻值最大时,对应的定值电阻应最大,由
定值电阻两端的最小电压为U定=1.5V,根据题意,定值电阻两端只能选择的电压保持不变。
相关试卷
这是一份【实战中考】2024重难典题型综合突破子专题2实验重难典突破一、教材重点实验类型三,共13页。
这是一份【实战中考】2024重难典题型综合突破子专题2实验重难典突破一、教材重点实验类型二,共15页。
这是一份【实战中考】2024重难典题型综合突破子专题2实验重难典突破一、教材重点实验类型一,共12页。