2023年中考物理复习《探究电流与电阻关系实验中电阻和滑动变阻器的选择技巧》

探究电流与电阻关系实验中电阻和滑动变阻器的选择技巧 设计实验： 要探究电流与电阻的关系，采用方法是控制变量法，即保持电阻两端的电压不变，改变电阻的阻值（更换不同阻值的电阻）来改变电流，来确定电流与电阻的关系：在电压一定时，导体中的电流与导体的电阻成反比。这就需要知道电阻的阻值和通过电阻的电流，还需要知道更换电阻后控制电阻两端电压不变的方法。 常考查点： （1）滑动变阻器的调节方法——调滑片； （2）滑动变阻器规格的选择——选滑阻； （3）定值电阻的选择——选定阻。 解题要点： （1）R两端的电压保持不变。（必要条件） （2）更换电阻R，调节滑动变阻器保持R两端的电压不变。（重要步骤）——R滑与R同大同小 （3）在解答问题时，要找到保持不变的电压值，其方法有：①计算法：U=IR；②分析I-R图像法（U=IR）；③根据题中说明寻找。 思路： 一、调滑片——换大调大，换小调小 例1.（2018年·重庆）在探究“通过导体中的电流与电阻的关系”实验中，所用电源电压恒为10V。已有的5个定值电阻的阻值分别为20Ω、30Ω、40Ω、50Ω、60Ω。实验电路图如下： 在实验中，先接入20Ω的电阻，调节滑动变阻器的滑片P至某一位置时，观察到电流表、电压表指针位置如图甲、乙所示，则电流表示数为_______A，电压表示数为_______V；接下来用30Ω代替20Ω的电阻做实验时，应将滑动变阻器的滑片P从上一位置向______（选填“左”或“右”）滑动。 解析：根据图示可知，电流表的量程为0～0.6A，其分度值为0.02A，则电流表示数为0.4A； 电压表的量程为0～15V，其分度值为0.5V，由图知，电压表示数为8V； 在探究“通过导体中的电流与电阻的关系”实验中，应保持电压表的示数不变； 将20Ω电阻换成30Ω后，根据串联电路的分压特点，则电压表的示数会变大， 要保持电压表的示数不变（即电压表示数减小为原来的值）， 所以应该增大变阻器两端的电压，增大变阻器的阻值， 即应将滑动变阻器的滑片P向右端移动。 二、选滑阻——变阻规格哎呦啊 例2.小刘同学在探究“电流与电阻的关系”时，用到如下器材：电源电压6V、电流表、电压表各一只、定值电阻5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、30Ω各一个，滑动变阻器标有“20Ω 1A”字样、开关一只。设计实验电路图如图所示，实验数据如下表： 电阻R/Ω 5 10 15 20 电流I/A 0.6 0.3 0.2 0.15 （1）根据表中数据可知电阻R两端电压U＝______V。 （2）测量了5Ω的定值电阻两端的电压和电流后，换上10Ω的定值电阻后，闭合开关，为了保证________不变，此时应将滑片P向_______（选填“左”或“右”）移动。 （3）小刘把30Ω的定值电阻接入电路，不论怎样调节滑动变阻器都不能满足设定的电压值，其原因是________________________________________________________。 解析：（1）由表格和公式U＝IR可知，电阻两端的电压为：UR＝IRR＝5Ω×0.6A＝3V； （2）当电阻由5Ω更换为10Ω后，AB间的电压将增大，该实验要控制AB间的电压不变，所以下一步的操作是：向右滑动滑片，使滑动变阻器连入的电阻变大（分压变大），使电压表示数减小，直到电压表的示数回到原来的示数为止； （3）换接30Ω电阻时，根据串联分压的知识，，所需滑动变阻器的阻值也该为30Ω，题目提供“20Ω 1A”滑动变阻器无法使电压表的示数达到3V， 所以可能是滑动变阻器的最大阻值太小（或定值电阻两端的电压保持太低或电源电压太高）。 答案：（1）3；（2）定值电阻两端电压（或电压表示数）； 右；（3）30Ω电阻太大或者说滑动变阻器的阻值小了，使得电压表示数高于3V。 三、选定阻——分压求最大，由题定范围 例3.如图是探究“电流与电阻的关系”的实验电路图，电源电压6V不变，滑动变阻器的规格为“20Ω 2A”。实验中，先在a、b两点间接入10Ω的电阻，闭合开关S，移动滑动变阻器的滑片P，使电压表的示数为4V，记下此时电流表的示数。接着需要更换a、b两点间的电阻再进行两次实验，为了保证实验的进行，应选择下列的哪两个电阻（ ） A.20Ω和50Ω B.40Ω和60Ω C.20Ω和40Ω D. 20Ω和60Ω 解析：探究“电流与电阻的关系”实验中应控制电阻两端的电压即电压表的示数不变， 因串联电路中总电压等于各分电压之和， 所以，滑动变阻器两端的电压：U滑＝U－UR＝6V－4V＝2V， 根据分压原理，， 根据欧姆定律可得：当滑动变阻器接入电路中的电阻为20Ω时， 定值电阻的最大阻