2020年中考必考實驗專項突破實驗20探究電流與電阻關系的實驗(解析版)

1、實驗二十、探究電流與電阻的關系實驗提出問題】電流和電阻之間有什么樣的關系?猜想假設】：電流與電阻成反比。設計實驗】：使用控制變量法，即保持定值電阻兩端的電壓不變，研究電壓不變時，電流與電阻的關系。電路圖：實驗步驟】：按圖接好電路。注意連接時開關要斷開，開關閉合之前要把滑動變阻器調到阻值最大處，實物圖如下所示。分別將5Q、10Q、15Q的定值電阻連入電路，檢查電路后閉合開關，調節(jié)滑動變阻器，使電壓表示數(shù)保持3V不變，分別記下電流表的示數(shù)，填入表格。根據(jù)數(shù)據(jù)畫出I-R圖U=3V次數(shù)電阻R/Q電流I/A15Q0.6210Q0.3315Q0.2得出結論】：電阻兩端的電壓一定時，電流與電阻成反比?！究键c

2、方向】：1、滑動變阻器的作用：保護電路；使電阻兩端電壓保持不變。2、在閉合開關前滑動變阻器應將滑片置于阻值最大端。3、該實驗中利用多個不同阻值電阻測出多組不同的數(shù)據(jù)，其目的是避免實驗偶然性，得出普遍規(guī)律。4、更換大電阻后如何滑動滑動變阻器的阻值：應使滑動變阻器的阻值變大，滑動變阻器分擔的電壓變大，保證定值電阻上分的的電壓不變。5、連接好電路，閉合開關，發(fā)現(xiàn)電壓表示數(shù)接近于電源電壓，電流表幾乎無示數(shù)，則故障為定值電陽R發(fā)生了斷路。6、為了避免來回更換電阻，帶來的麻煩，我們可以使用電阻箱來替換定值電阻。7、電阻箱阻值改變后，發(fā)現(xiàn)無論怎樣調節(jié)滑動變阻器都不能達到實驗要求，若電路無故障，則引起這種情況

3、的原因可能是電阻箱的阻值調得太大(或滑動變阻器最大阻值太小)o8、電路中滑動變阻器阻最大值Rx的確定方法：Ur/R=(U-Ur)/Rxo9、實驗方法：控制變量法：保持電壓不變，改變電阻研究電流隨電阻的變化關系。10、結論：在電壓一定時，導體中的電流與導體的電阻成反比。【創(chuàng)新母題】：某班同學做“探究電流與電阻的關系”的實驗，某小組連接了如圖甲所示的實物電路。請在方框內畫出對應的電路圖(電阻箱符號為)連接電路時，開關應，其目的是。(3)連好電路后，將電阻箱調至某一阻值，閉合開關，移動滑動變阻器的滑片，使電壓表示數(shù)為一個適當?shù)闹礥o,記錄電流表的示數(shù)和。改變電阻箱的阻值，調節(jié)滑動變阻器的滑片，使，并

4、記錄相應數(shù)據(jù)。(5) 再次改變電阻箱阻值，發(fā)現(xiàn)無論怎樣調節(jié)滑動變阻器的滑片都不能達到(4)中的要求，引起這種情況的直接原因是。(6)重復步驟(4)多次實驗，其目的是。根據(jù)所得數(shù)據(jù)畫出電流隨電阻變化的圖象如圖乙所示。你認為該小組實驗時的Uo=Vo(7)進一步研究發(fā)現(xiàn)由圖線上的任一點和坐標軸圍成的矩形“面積”大小都相等，由此可以得出的實驗結論以上實驗過程中，所涉及到的實驗探究方法是法，請再舉出其他應用該探究方法的例子。(9)實驗結束后，小組間交流時，發(fā)現(xiàn)鄰組在相同的坐標系中畫出的圖象如圖丙所示，你認為圖象不同的原因是?！敬鸢浮浚?1)如上圖所示;(2)斷開；保護電路，避免因電路中電流過大，而損壞電

5、器元件。(3)電阻箱的阻值；(4)電壓表的示數(shù)仍為Uo；(5)電阻箱的電阻調得太大了；(6) 一組數(shù)據(jù)具有偶然性，多組數(shù)據(jù)可以避免實驗偶然性，得出普遍規(guī)律;(7)當電壓一定時，電流與電阻成反比；(8)控制變量法；探究電流和電壓的關系；(9)這兩個小組所控制的電阻箱兩端電壓不相同?！窘馕觥浚?1)根據(jù)圖甲，由電路元件的連接順序可得電路圖如右所示：(2)為保護電路，在連接電路的過程中，開關應處于斷開狀態(tài)；(3)因為要探究電流與電阻的關系，所以須記錄電流及電阻的數(shù)據(jù)進行分析，即要記錄電阻箱的阻值;(4)要探究電流與電阻的關系，須控制電阻箱兩端的電壓不變，即電壓表的示數(shù)仍為Uo；電阻越大，分得的電壓越

6、多，但電阻箱的電阻不斷變大時，要使電阻箱兩端電壓達到Uo,須使變阻器的電阻值變大，但不能達到Uo時，表明滑動變阻器提供的電阻已達最大值，因而是電阻箱的電阻調得太大了；(6)一組數(shù)據(jù)具有偶然性，多組數(shù)據(jù)更能得出普遍規(guī)律，由圖可知：Uo=IR=3.OVX2A=6V；(7)由圖乙可知，其橫軸和縱軸所表示的物理量分別為電阻R及通過的電流I,面積不變，即IR的乘積不變，故表明：當電壓一定時，電流與電阻成反比；(8)探究電流和電阻的關系時，要控制電阻兩端的電壓恒定不變，因此是采用的控制變量法；在探究電流與電壓關系的時候，也是采用了該方法。(9)由圖兩可知，電阻箱兩端的電壓Uo'=I'R&#

7、39;=3AX1Q=3VoW.U即兩個小組所畫出的圖象不同，是因為他們所控制的電阻箱兩端電壓不同。練習1：(2019?麗水)利用如圖電路研究“電流與電阻的關系”，其中電流表量程為“00.6A”，電壓表量程為“03V”，滑動變阻器的規(guī)格為“50Q,1A”，依次將阻值為5歐、10歐、20歐的定值電阻接姒之間完成實驗，獲得數(shù)據(jù)如下表。3200. 1實驗組別12電阻R(歐),1八510電流1(安)0.40.2請回答：(1)完成第一組實驗，斷開開關，拆下5歐的電阻，改接10歐的電阻。繼續(xù)操作有以下四步：閉合開關；將滑動變阻器的滑片移到最右端；記錄電流表示數(shù)；將滑動變阻器的滑片移到適當位置。從安全和規(guī)范角

8、度考慮，正確的順序是；(2)上述操作中判斷滑片已處于適當位置的依據(jù)是(3)依加；龍中和根竹川廠了下列圖繚苴中TT礎的牯要完成本次實驗，電源最多只能將節(jié)干電池串聯(lián)?！敬鸢浮浚海?2)電壓表示數(shù)為2V；(3)AB；(4)4o【解析】：(1)改接10歐的電阻。繼續(xù)操作的步驟：將滑動變阻器的滑片移到最右端；閉合開關；將滑動變阻器的滑片移到適當位置，記錄電流表示數(shù)；從安全和規(guī)范角度考慮，正確的順序是；(2)研究“電流與電阻的關系“，要控制電阻的電壓不變，由表中數(shù)據(jù)知，這個電壓為：U=ir=o.4AX5Q=2V,上述操作中判斷滑片已處于適當位置的依據(jù)是：電壓表示數(shù)為2V；(3)由表中數(shù)據(jù)知，電阻為原來的幾

9、倍，通過的電流為原來的幾分之一倍，即電壓不變時，電流與電阻成反比，A正確，D錯誤；電流與電阻成反比，即電流與電阻的倒數(shù)成正比，B正確，C錯誤。故選AB；(4)要控制電阻的電壓為2V不變，當定值電阻最大為20Q時，對應的變阻器的最大電阻不超過50Q,由壓原理，變阻器的電壓不超過50Q/20QX2V=5V,根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律，要完成本次實驗，電源最多為：2V+5V=7V,因1節(jié)只干電池為1.5V,故電源最多只能將4節(jié)干電池串聯(lián)能將4節(jié)干電池串聯(lián)。練習2：(2019?泰州)小華在“探究電流與電阻關系”的實驗中：（1）按要求將實物圖連接完整（要求：滑片P向右滑時變阻器接入電路的電阻變大）o在連接電

10、路的過程中，開關必須處于（閉合/斷開）狀態(tài)，滑動變阻器的滑片P應放在最（左/右）端。（3）小華用三只阻值分別為15Q、10Q和5。的電阻探究“電流與電阻關系”的過程中，將15Q電阻換成10Q時，應將滑片向（左/右）移動，其目的是?！敬鸢浮浚海?）如下圖；（2）斷開；右；（3）左；控制電阻兩端的電壓不變?！窘馕觥浚夯琍向右滑時變阻器接入電路的電阻變大，說明滑片P向右滑時，變阻器接入電路中的電阻線的長度應變長,故應將滑動變阻器下端左側接線柱接入電路中，如答案圖所示。連接電路時，為了確保安全，開關必須要斷開。為了保護電路，閉合開關前滑片要置于使滑動變阻器接入電路中的阻值最大處。故閉合開關前，滑動變

11、阻器的滑片P應放在最右端。（3）探究“電流與電阻關系”時，應控制電壓不變，改變定值電阻的阻值大小。將15Q電阻換成10Q時，根據(jù)串聯(lián)分壓原理可知，電阻兩端的電壓變小，為了控制電壓和原來相同，就需要減小滑動變阻器兩端的電壓以增大定值電阻兩端的電壓，因此應將滑片向左移。練習3：（2019?鎮(zhèn)江）小兵利用圖1電路來探究電流與電阻的關系，他在實驗中控制電壓表示數(shù)為Uo不變，相關器材規(guī)格已在圖中標明。ft 2 A(1)請用筆畫線代替導線將電壓表接入電路;開關閉合前，滑動變阻器的滑片應置于圖中最(選填“左”或“右”)端;閉合開關，將電阻箱調至某阻值，調節(jié)滑動變阻器時，他發(fā)現(xiàn)電壓表示數(shù)始終為零而電流表示數(shù)有

12、明顯變化，經(jīng)檢查是由于某處被短路而造成的，被短路的是；(4)小兵調節(jié)電阻箱阻值R,進行多次實驗，所繪制的I與1/R關系圖線如圖2所示，由此可知Uo=V,實驗結論是：在電壓一定時，若由于電池電量不足，小兵換用4.5V電源后繼續(xù)實驗，進行了如下操作：將電阻箱阻值先調至4Q進行實驗，實驗完成后斷開開關；再將電阻箱阻值調至15Q后，閉合開關進行實驗；則由于小兵在上述操作中的一個疏漏，將會導致。(6)小華利用圖1電路和器材也對電流與電阻的關系進行了探究在5Q25。范圍內，他將電阻箱阻值R調至5個不同的值分別進行了實驗，則他根據(jù)實驗數(shù)據(jù)描點所繪制的與I與1/R關系圖線不可能是圖3中的【答案】：(選填“甲”

13、或“乙”)，理由是如下圖;(2)左；(3)電阻箱；(4)2；通過導體的電流與導體的電阻成反比;(5)電阻箱兩端的電壓超過電壓表量程;(6)乙；當電阻箱阻值為25Q時，滑動變阻器的最大阻值不能滿足圖線乙所需控制不變的電壓0.75Vo【解析】：是測量電探究導體電流與電阻的關系時，需要控制導體兩端的電壓不變，因此電路圖中電壓表阻兩端的電壓，電壓表要和被測對象并聯(lián)。(2)為保證電路安全，在閉合開關前，應讓滑動變阻器處于阻值最大，即接入電路中的電阻絲長度最長，由圖可知，當滑片在最左端時接入電路中，電阻絲長度最長，電阻最大。(3)電壓表無示數(shù)說明，開路或者被短路，又電流表示數(shù)發(fā)生較大變化，因此可知，電路中

14、沒有開路，而是電阻發(fā)生了較大變化，因此可以推斷電阻箱處發(fā)生了短路。(4)由圖可知，電流與電阻的倒數(shù)商就是所控制的電壓，同時也是該圖像的斜率，因此可以計算U=I/(l/R)=0.5V/0.25A=2V.同時可以得出結論，當電阻兩端的電壓一定時，通過導體的電流與電阻的阻值成反比。(5)將電阻箱阻值先調至4Q進行實驗，再將電阻箱阻值調至15Q后，電阻突然變大，分壓也會變大。疏漏了將滑動變阻器置于阻值最大端，容易使電阻兩端的電壓過大。(6)由圖中甲可知，控制的電壓是2V,而乙圖線所需控制不變的電壓為0.75Vo由串聯(lián)分壓可知,U滑=U-Uo=4.5V-0.75V=3.75,此時滑動變阻器應接入電路中阻

15、值為R=3.75V/0.03A=125。,而滑動變阻器最大阻值為50Q,因此不可能是乙。練習4：(2019?臨沂)在“探究電流與電阻關系”的實驗中，小明依次選用阻值為5。、10。、20Q的定值電阻進行實驗。(1)圖甲是實驗的實物連線圖，其中有一條導線連接錯誤，請在該導線上打“火并”畫出正確連線。改正錯誤后閉合開關，電流表有示數(shù)而電壓表無示數(shù)，電路故障可能是O排除故障后閉合開關，移動滑動變阻器的滑片至某一位置，電流表的示數(shù)如圖乙所示，此時電路中的電流為Ao斷開開關，將5Q的定值電阻換成10Q的并閉合開關，此時應將滑動變阻器的滑片向(選填“左”或“右”)端移動，這一過程中眼睛要一直觀察表示數(shù)的變化

16、。(5)下表是實驗中記錄的數(shù)據(jù)，分析數(shù)據(jù)可知：10。定值電阻的功率為W。當導體兩端的電壓一定時，通過導體的電流與導體的電阻成_比。【答案】：(1)如下圖所示；(2)電阻短路；0.4；(4)右；電壓(5)0.4；反?！窘馕觥浚?1)由圖甲可知，電流從正極一滑動變阻器一電阻左接線柱一電壓表負接線柱一電流表一開關一電源負極，電阻沒有接入電路，改正如答案圖所示。(2)電流表有示數(shù)說明此電路是通路，電壓表無示數(shù)，說明R短路或電壓表開路。(3)由圖甲可知，電流表接00.6A量程,示數(shù)為0.4Ao(4)接5Q的定值電阻時，保持其兩端電壓為U=IR=0.4AX5。=2V不變；將5Q的定值電阻換成10。后，電路

17、電流變小，滑動變阻器兩端的電壓變小，電源電壓不變,由U=Ui+U2可知，10Q電阻兩端的電壓變大，要使定值電阻兩端的電壓降為2V,滑動變阻器滑片應向右滑動，使電路中的電流變小，定值電阻兩端的電壓變小；眼睛觀察電壓表使其為2Vo10Q定值電阻的功率為P=I2R=(0.2A)2X10Q=0.4W;由表格數(shù)據(jù)可知，當導體兩端的電壓一定時，通過導體的電流與導體的電阻成反比。練習5：(2019?鶴崗)某學習小組在“探究通電導體中電流與電阻的關系”的實驗中，小明連接了如圖甲所示的電路(電源電壓保持4.5V不變)。（1）用筆畫線代替導線將圖甲實物電路klA（要求：滑動變阻器的滑片P向左移動，電路中電流變大，

18、導線不得交叉）o連接好電路，閉合開關，發(fā)現(xiàn)電壓表示數(shù)接近于電源電壓，電流表幾乎無示數(shù)，則故障為定值電阻R（填“短路”或“斷路”）（3）圖乙是小組根據(jù)測得的實驗數(shù)據(jù)繪制的電流I隨電阻R變化的圖象，由圖象可知R兩端的電壓為V；當R的電阻由5Q更換為10Q時，閉合開關后，為使R兩端的電壓（填“改變”或“不變”），滑動變阻器的滑片應向（填“左”或“右”）端滑動；若實驗中R的阻值分別是5。、10Q、15Q,則滑動變阻器的阻值至少是Q?！敬鸢浮浚海?）如下圖所示；（2）斷路；（3）3；不變；右；7.5o【解析】：（1）滑動變阻器的滑片P向左移動，電路中電流變大，即電阻變小，故變阻器左下接線柱連入電路中與電

19、阻串聯(lián)，如下所示：0,電流表有示數(shù)，不符合題意;若定值電阻R斷路，電流表示數(shù)為0,電壓表串聯(lián)在電路中測電源電壓，有示數(shù)，符合題意，故閉合開關，若定值電阻短路，電壓表發(fā)現(xiàn)電壓表示數(shù)接近于電源電壓，電流表幾乎無示數(shù)，則故障為定值R斷路；電阻（3）圖乙是小組根據(jù)測得的實驗數(shù)據(jù)繪制的電流I隨電阻R變化的圖象，由圖象可知R兩端的電壓為：U=IR=0.6AX5Q=0.2AX15Q=3V；探究電流與電阻的實驗中應控制電壓不變，應保持電阻兩端的電壓不變，根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律可知應增大滑動變阻器分得的電壓，由分壓原理，應增大滑動變阻器連入電路中的電阻，所以滑片應右端移動，使電壓表的示數(shù)為3Vo電壓表控制的電壓

20、為3V,根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律，變阻器分得的電壓：U滑=4.5V-3V=L5V,變阻器分得的電壓為電壓表示數(shù)的0.5倍，根據(jù)分壓原理，當接入15Q電阻時，變阻器連入電路中的電阻為：R滑=0.5義150=7.5Q,故為了完成整個實驗，應該選取最大阻值至少7.5Q的滑動變阻器。練習6：（2019泰州）小華在“探究電流與電阻關系”的實驗中（1）按要求將實物圖連接完整（要求：滑片P向右滑時變阻器接入電路的電阻變大）o（2）在連接電路的過程中，開關必須處于（閉合/斷開）狀態(tài)，滑動變阻器的滑片P應放在最（左/右）端小華用三只阻值分別為15。、10。和5Q的電阻探究“電流與電阻關系”的過程中，將15Q電阻換

21、成10Q時，應將滑片向（左/右）移動，其目的是?！敬鸢浮浚海?）如圖所示(2)斷開；右；(3)左；保持電阻兩端的電壓不變?！窘馕觥浚?1)滑片P向右滑時變阻器接入電路的電阻變大，說明滑片P向右滑時，變阻器接入電路中的電阻線的長度應變長,故應將滑動變阻器下端左側接線柱接入電路中，如答案圖所示。連接電路時，為了確保安全，開關必須要斷開。為了保護電路，閉合開關前滑片要置于使滑動變阻器接入電路中的阻值最大處。故閉合開關前，滑動變阻器的滑片P應放在最右端。(3)探究“電流與電阻關系”時，應控制電壓不變，改變定值電阻的阻值大小。將15Q電阻換成10Q時，根據(jù)串聯(lián)分壓原理可知，電阻兩端的電壓變小，為了控制電

22、壓和原來相同，就需要減小滑動變阻器兩端的電壓以增大定值電阻兩端的電壓，因此應將滑片向左移。源電壓恒為6V) o練習7.(2019濰坊)在“探究電流與電阻的關系(電”實驗中，某小組利用電阻箱等連接了如圖甲所示的實物電路甲用筆畫線代替導線將圖甲中電路連接完整(要求滑動變阻器滑片向B端滑動時接入電路的阻值變大)；(2)將第一次實驗得到的數(shù)據(jù)填入表格，然后將電阻箱接入電路的10Q調至20Q,滑動變阻器的滑片阻值由向(選填"A”或"B”)端移動，直到為止，此時電流表指針位置如圖乙所示，其示數(shù)為A；(3)根據(jù)以上實驗數(shù)據(jù)得出結論：電流與電阻成反比。請對上述探究寫出一條改進性建議o(4)

23、再次改變電阻箱阻值，發(fā)現(xiàn)無論怎樣調節(jié)滑動變阻器都不能達到實驗要求，若電路無故障，則引起這種情況的原因可能是o【答案】：(1)如下圖所示；(2)B；電壓表的示數(shù)為4V；0.2；進行多次實驗(或結論中添加“電壓一定”的前提);(4)電阻箱的阻值調得太大(或滑動變阻器最大阻值太小)o解析】：根據(jù)實驗要求，滑動變阻器滑片向B端滑動時接入電路的阻值變大，則必須接A接線柱。(2)在探究電流跟電阻的關系時，必須保證電壓不變，由表中數(shù)據(jù)可知，電壓為4V不變，電阻由10Q變?yōu)?0Q后，電路中的電流變小，此時滑動變阻器兩端的電壓變小，由U=Ui+U2可知,電阻箱兩端的電壓變大，所以滑動變阻器滑片應向B端移動，直到

24、電阻箱兩端的電壓降為4V;由于電流表的量程為0、0.6A,故其讀數(shù)為0.2Ao由表中數(shù)據(jù)可知，只有兩組數(shù)據(jù)，不具有普遍性，建議進行多次實驗，得出在電壓一定時，導體中電流跟導體的電阻成反比。根據(jù)串聯(lián)電路中分壓原理，若電阻箱接入電路的阻值越大，電阻箱兩端的電壓就越大，要使電阻箱分壓保持4V不變,則滑動變阻器分壓必須變大，即滑動變阻器的最大電阻必須較大，否則無法使電阻箱兩端的電壓保持4V不變。練習8：(2018?荷澤)如圖所示，用電流表(0-0.6A,0-3A)、電壓表(0-3V,0-15V)、定值電阻(5Q、10Q、15Q、20。、300各一個)、滑動變阻器(0-50Q)、電源(6V)、開關和導線

25、若干，探究電流與電阻的關系。乙AA(1)請你根據(jù)甲圖所示的電路圖，將乙圖中的電路連接完整。(2)滑動變阻器在電路中的作用是(3)小強做此實驗時，在電流表使用無誤的情況下，收集測量數(shù)據(jù)，記錄表格如下:實驗次數(shù)電阻R/Q電流1 50.62 100.13 150.24 200.155 300.1小強的五次實驗操作中有一次是錯誤的，請你對小強記錄的數(shù)據(jù)進行分析，你發(fā)現(xiàn)第次測量的數(shù)據(jù)是錯誤的，錯誤的原因是(4)請你根據(jù)表中正確的數(shù)據(jù)，在丙圖中繪制出電流隨電阻變化的圖象。(1)如下圖;(4)如上右所示?？刂齐娮璧碾妷翰蛔?；(3)2；沒有控制電阻的電壓不變;【解析】：將變阻器P以右電阻絲連入電路中與電阻串聯(lián)，電流表串聯(lián)在電路中；(2)研究電流與電阻關系，要控制電壓表表示數(shù)不變，據(jù)此分析滑動變阻器在電路中的作用;(3)由表中數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)第2次電