2023年中考物理复习------欧姆定律常考题型详解——两个探究实验

欧姆定律常考题型详解——两个探究实验 本实验分为两个实验： 1.探究电流和电压关系实验； 2.探究电流和电阻关系实验。 这两个实验的实验电路图均如下所示。 一、探究电流和电压关系实验 根据控制变量法原则，保证电阻R不变。 实验步骤： ①根据电路图连接实物图（滑动变阻器位于最大值、开关处于断开状态）； ②闭合开关，调节滑动变阻器到合适位置（方便电压表和电流表读数即可），记录电压表和电流表示数；多次调节滑动变阻器，记录3-4组电表数据； ③整理仪器，处理数据。 实验结论：电阻一定时，经过电阻的电流与电压成正比。 二、探究电流与电压关系实验 根据控制变量法原则，保证电阻两端电压不变。 实验器材：电源（6V）、开关、电流表、电压表、滑动变阻器（50Ω 1A）、定值电阻R（阻值分别为5Ω 10Ω 20Ω 30Ω）。 实验步骤： ①根据电路图连接实物图（滑动变阻器位于最大值、开关处于断开状态）； ②将5Ω电阻连接入电路中，闭合开关，调节滑动变阻器滑片，使电压表为U（此步骤中的U是任意取值，考试中常为2.5V左右）。记录电流表示数； ③将10Ω电阻接入到电路中，闭合开关，调节滑动变阻器滑片，使电压表回到U（此步骤解释：当电阻R增大时，则R两端电压也增大。但是本实验要“保证电压不变”，因此需要移动滑动变阻器，目的是使电阻R两端电压降到U）。记录电流表示数； ④将20Ω、30Ω电阻分别依次接入电路，重复步骤③，并记录相应电表示数； ⑤整理仪器，处理数据。 实验结论：电压一定时，经过电阻的电流与电阻阻值成反比。 此两个实验，得到欧姆定律公式： 关于这个结论的一些考点和注意点，详见《“基础公式运用”的常考题型》中的“第1点”和“第2点”讲解。 本实验在模拟考试和中考中，考试概率高达80%。并且出题题型非常固定。具体如下： 常考一：当电阻R由5Ω变为10Ω时，电阻应该如何调节，才能使电压表示数不变 当电阻R增大时，则R两端电压也增大，即电压表示数增大。但是本实验要“保证电压不变”，因此需要调大滑动变阻器。此时，滑动变阻器两端电压增大，进而使电阻R两端电压降到U。 常考二：当电阻R取最大值时（上述步骤中为30Ω），若发现无论如何调节滑动变阻器，电压表示数均无法回到U。应该如何解决。方法有四个，如下： ①更换滑动变阻器 例1.小丽用图甲的实验电路来探究“电路中电流与电阻的关系”，电源电压恒为6V、阻值不同的定值电阻有四个（5Ω、10Ω、15Ω、 20Ω)。 （1)连接实物电路后，闭合开关前，图中滑动变阻器的滑片P应置于______端（选填“c”或“d”)；闭合开关试触，发现电流表指针偏到零刻度线左边，如图乙所示，原因是____________________。 （2)将5Ω的电阻接入a、b间，闭合开关后，移动滑片使电压表示数为U0，记录相应的电流值；然后将5Ω的电阻换成10Ω、15Ω的电阻接入a、 b间，闭合开关后，滑片P应向_____ （选填 “c”或“d”)端移动，直至电压表示数也为U0，记下相应的电流值。 （3)小丽在换用20Ω电阻做实验时，发现电阻已经损坏，她灵机动，利用现有的几个电阻解决了这个问题。请你写出小丽的做法：______________________________________。 （4) 小丽共测得了4组实验数据，并作出了电流与电阻的关系图象如图丙所示，图中阴影面积的物理意义是_______________，其数值为_______。 （5)根据题中的数据信息，可以计算得出滑动变阻器的最大阻值应不小于______Ω。 [解答]（1)由图甲知，滑动变阻器的下面接了左边的c接线柱，在闭合开关前，应将滑片移至最右端即d端，使其阻值最大； 当闭合开关试触时，发现电流表指针摆动出现了如图乙所示的情况，即电流表指针反向偏转，则他们在电流表的使用上存在的问题是：电流表正负接线柱接反了； （2)将5Ω电阻换成10Ω、15Ω的电阻后，定值电阻两端分压变大，大于U0，滑动变阻器分压减小，为保持电阻两端电压不变，应向d移动滑片，使滑动变阻器接入电路的阻值增大，减小定值电阻的分压，直到电压表示数为U0； （3)根据电阻串联知，当20Ω电阻损坏，可以把5Ω与15Ω的电阻串联接入ab间进行实验； （4)根据画出I-R图象（如图丙)知，图中阴影面积为长方形的面积，其面积等于IR，由欧姆定律得，U=IR，阴影面积表示的物理量是电阻两端的电压，其数值为U=IR=0.48A×5Ω=2.4V； （5)电阻两端的电压始终保持Uv=2.4V，根据串联电路电压的规律，变阻器分得的电压： U滑=U-Uv=6V- 2.4V=3.6V，变阻器分得的电压为电压表示数的1.5倍，根据分压原理，当接入20Ω电阻时，变阻器连入电路中的电阻为：R滑=1.5×20Ω=30Ω。 故为了完成