专题五　欧姆定律实验重难点分析-2023-2024学年人教版初中物理九年级全一册

第17章　欧姆定律 专题五　欧姆定律实验重难点分析 类型一　基础实验＋滑动变阻器的取值范围 1. 探究电流与电压的关系。 【实验器材】电压表、电流表、三种不同规格的滑动变 阻器（A“10 Ω　1.5 A”、B“20 Ω　1 A”、C“50 Ω　 1 A”），开关，新干电池三节，定值电阻R＝10 Ω，导 线若干。 【制订计划与设计实验】 （1）请依照如图甲所示的电路图，用笔画线代替导线 将图乙中电路连接完整，要求滑动变阻器的滑片P向左 滑时，电流表示数变大，导线不能交叉。 （第1题） 答案如图所示 【进行实验与收集证据】 （2）小莲按要求正确连接电路，且电路元件完好。实 验过程中，发现电压表指针偏转到满刻度处的位置，其 原因可能是 ⁠。 滑动变阻器接入电路的阻值过小　 （3）小莲在实验中通过调节滑动变阻器滑片，测出通 过电阻R的不同电流和对应的电压值，如表所示。要测 出表格中的实验数据，实验时所用的滑动变阻器规格 为 （填编号）。 U/V 1.0 2.0 3.0 I/A 0.1 0.2 0.3 C　 【实验结论】 （4）通过上表中的数据，我们可以得出： ⁠ ⁠ ⁠。 当导体的 电阻不变时，通过导体的电流与导体两端的电压成正 比　 （第2题） 2. 在探究“电流与电阻关系”的实验中，为同学们提供 了以下实验器材：电源一个（6 V），定值电阻R1＝5 Ω、R2＝10 Ω、R3＝20 Ω，滑动变阻器（30 Ω　1 A），电流表、电压表各1只，开关1个，导线若干。 （1）请用笔画线代替导线将如图电路连接完整。如答 案图甲所示 （答案图） 如答案图甲所示 （2）本实验中滑动变阻器起到保护电路元件安全 和 的作用。 （3）实验中多次改变定值电阻R的阻值，调节滑动变阻 器的滑片，使电压表示数保持不变，记下电流表的示 数，得到如图乙所示的电流随电阻R变化的图象。 ①请在图象上用一块阴影部分的面积表示实验时R两端 电压数值的大小。 如答案图乙中阴影，答案不唯一 控制电阻两端电压不变　 ②用5 Ω的电阻做完实验后，保持滑动变阻器的滑片位 置不变，然后换为10 Ω的电阻接入电路，此时应该 向 （选填“左”或“右”）移动滑片，使电压表 的示数为 V。 ③当小明用20 Ω的电阻进行实验时，发现无论怎样调节 滑动变阻器的滑片，都不能使电压表的示数达到上述的 电压值，其原因是 ⁠。 若想完成实验，应更换一个最大阻值不小于 Ω的 滑动变阻器。 左　 2　 滑动变阻器的最大阻值太小了　 40　 类型二　基础实验＋电压表不变电压的取值范围 3. 在用伏安法测量小灯泡电阻的实验中，器材有两节新 干电池，小灯泡（标有“2.5 V”字样）、电压表、电流 表、滑动变阻器（50 Ω　0.5 A）、开关各一个，导线 若干。 （第3题） （1）如图所示的电路中有一条导线连接错误，请在错 误的导线上画“×”，并画出改正后的导线。如答案图 所示 （答案图） 如答案图所示 （2）闭合开关前，滑动变阻器的滑片应移到 （选 填“A”或“B”）端，目的是保护电路，除此之外， 滑动变阻器在该电路中的作用主要是 ⁠ ⁠。 A　 改变通过灯泡的 电流与灯泡两端的电压，以便多次测量　 （3）按正确操作测得的数据如下表，则小灯泡正常发 光时的电阻约为 Ω（保留一位小数）； 从表中 计算出三次小灯泡的电流跟电压不成正比，你认为可能 的原因是 ⁠。 数据序号 1 2 3 电压U/V 2.0 2.5 3.0 电流I/A 0.2 0.24 0.26 10.4　 小灯泡的电阻随温度变化　 （4）为探究“电压一定时，电流与电阻的关系”，小 明将小灯泡依次换为5 Ω、10 Ω、15 Ω和25 Ω的定值电 阻，调整滑动变阻器滑片，使电压表的示数不变。为了 完成实验且确保电路安全，则保持不变的电压范围 是 V。 解析：（4）从电路安全角度：最大电流为0.5 A；从完 成实验角度：四个电阻都能达到的最大电压UV大＝0.5 A×5 Ω＝2.5 V；根据串联分压原理有＝， 解得UV小＝1 V，所以1 V≤UV≤2.5 V。 1～2.5　 类型三　基础实验＋电源电压的取值范围 4. 在“测量小灯泡电阻”的实验中，小超选用以下器 材：额定电压（即正常工作时的电压）为2.5 V的小灯 泡、电压表、电流表、滑动变阻器（50 Ω　0.5 A）、 可调节学生电源、开关各一个，导线若干，设计如图甲 所示的电路。 （第4题） （1）本实验的实验原理是 ⁠。 ​ （2）请你用笔画线代替导线，将图甲的电路连接完 整。要求：滑动变阻器滑片P向右滑动时小灯泡变亮。 答案如图所示 答案如图所示 （3）闭合开关，移动滑动变阻器的滑片P，记下多组对 应的电压表和电流表的示数，并绘制出如图乙所示的I －U关系图象，由图象可知： ①小灯泡正常工作时的电阻为 Ω。 ②当小灯泡两端电压增大时，小灯泡的阻值 ⁠ （选填“增大”“减小”或“不变”）。 10　 增大　 （4）小超按同一电路连接好最后一根导线，灯泡立即 发出明亮耀眼的光并很快熄灭，检查后发现连线正确， 请你找出他在实验中的两个操作不当之处： ① ⁠； 连线时未断开开关　 ② ⁠ ⁠。 闭合开关前，滑动变阻器滑片没移到最大阻值 处　 （5）为探究“电压一定时，电流与电阻的关系”，小 超将小灯泡依次换为5 Ω、10 Ω、15 Ω和25 Ω的定值电 阻，若他想四次实验中控制电压表的示数为2.5 V不变， 则电源电压的选取范围是 ～ V。 解析：（5）根据串联分压原理有＝， 解得U源大＝7.5 V；而U源小＝2.5 V，所以2.5≤U源 ≤7.5 V。 2.5　 7.5　 类型四　基础实验＋定值电阻的取值范围 5. 现有下列器材：恒定电源（15 V）、定值电阻（10 Ω、20 Ω、25 Ω、30 Ω各一个）、电流表、电压表、开 关、滑动变阻器（100 Ω　1 A）和导线若干。小王设计 了如图甲所示的电路图探究“电流与电阻的关系”。 （第5题） （1）请用笔画线代替导线将如图乙所示的电路连接完 整（要求：滑片向左移动时滑动变阻器连入电路的阻值 变大）。答案如图所示 答案如图所示 （2）实验过程中，他先将10 Ω的定值电阻接入电路， 调节滑动变阻器滑片，使电压表示数为3 V，测得电流 表示数为0.3 A，断开开关，保持滑片位置不动，直接用 20 Ω的电阻替换10 Ω的电阻，闭合开关后，发现电流表 示数 （选填“大于”或“小于”）0.15 A，为 了继续完成实验，他应将滑动变阻器的滑片向 ⁠ （选填“左”或“右”）移。 大于　 左　 （3）接着他又将30 Ω的定值电阻接入电路中，闭合开 关后，发现无论怎样移动滑动变阻器滑片，电压表示数 都不能为3 V。为了顺利完成以上所有探究，如果只更 换定值电阻，则更换的电阻阻值范围是 Ω。 解析：（3）如果只更换定值电阻，即电压不变，必须 考虑滑动变阻器阻值最大的情况，由串联电路电流规律 可知：＝，解得R最大＝25 Ω；由电流表量程 知I最大＝0.6 A，所以最小电阻R最小＝＝5 Ω。综上 所述，5≤R≤25 Ω。 5～25　 类型五　基础实验＋串联电阻的取值范围 6. 如图甲是小明同学探究“电流与电压、电阻的关系” 的电路图，电源电压为3 V不变。 （第6题） （1）请按电路图将实物图连接完整（要求滑片P向左滑 时，变阻器接入电路的电阻变大）。 （2）小明连接电路时，开关应断开，滑动变阻器的滑 片P应放在最 （选填“左”或“右”）端。 左　 （3）小明探究“电流与电压的关系”，实验过程中得 到的数据如下表所示。第3次测量时，电流表的示数如 图丙所示，电流为 。分析表格中的数据，得 到结论：当电阻一定时，通过电阻的电流与该电阻两端 的电压成 ⁠。 0.48 A　 正比　 实验序号 1 2 3 电压U/V 0.8 1.6 2.4 电流I/A 0.16 0.32 （4）接着小明取来四只阻值分别为5 Ω、10 Ω、20 Ω、 30 Ω的电阻，标有“10 Ω　0.5 A”的滑动变阻器，来 探究电流与电阻的关系。 ①用5 Ω的电阻进行实验，当电流表示数为0.4 A时，记 录数据。他将5 Ω的电阻换成10 Ω的电阻，移动滑动变 阻器滑片P的目的是 ⁠ ⁠； ②当用30 Ω的定值电阻进行第四次实验时，发现无论怎 样移动滑片P，都无法将电压调到预设值，小明想给滑 动变阻器串联一个定值电阻以完成第四次实验，则串联 的定值电阻的范围是 ⁠。 控制定值电阻两端的电压不 变　 5～15 Ω　 解析：（4）②由①的数据可知，电阻两端的电压UR＝ IR＝0.4 A×5 Ω＝2 V，则滑动变阻器与串联电阻两端 的总电压U'＝U－UR＝3 V－2 V＝1 V；通过它们的电 流I＝＝＝ A，则滑动变阻器和串联电阻的总电 阻R'＝＝＝15 Ω，则串联电阻的最小阻值R串小＝R' －R滑＝15 Ω－10 Ω＝5 Ω；当滑动变阻器接入电路的电 阻为零时，串联的定值电阻的阻值最大，为15 Ω。综上 所述，串联的定值电阻的范围是5～15 Ω。 类型六　取值范围综合 7. *在探究“通过导体的电流与导体电阻大小的关系”时，采用的电路如图所示。电 源电压恒为3 V，滑动变阻器上标有“15 Ω　1 A”字样。在a、b间先后接入5 Ω、10 Ω不同阻值的定值电阻R，移动滑片P，使电压表示数为1.5 V，分别读出电流表的示数。当换上20 Ω的电阻接入a、b间时，调节滑动变阻器的滑片P，但电压表示数始终无法达到1.5 V。为使电压表示数为1.5 V，下列措施中可行的有（　A　） A A. 将原滑动变阻器更换为规格为“30 Ω 1 A”的新滑动变阻器后重新调节 B. 将原滑动变阻器更换为规格为“10 Ω 1 A”的新滑动变阻器后重新调节 C. 将电源电压更换为4.5 V电压后重新调节 D. 将换上的20 Ω定值电阻更换为30 Ω定值电阻后重新调节 （第7题） 8. **某小组的同学用如图所示的电路探究电流与电阻的 关系。现有器材如下：四个定值电阻R1（5 Ω）、R2 （10 Ω）、R3（15 Ω）、R4（20 Ω），标有“30 Ω　 0.5 A”的滑动变阻器，可调电压的学生电源。为了用以 上四个定值电阻完成实验且确保电路安全，试求： （第8题） （1）若将电源电压调为4 V，为了完成实验且保证电路 安全，电压表的取值范围是 ，对应滑动 变阻器的取值范围是 ⁠。 （2）某同学设定电压表示数为2 V，为了完成实验且保 证电路安全，电源电压可调的范围是 ⁠。 1.6～2.5 V　 3～30 Ω　 2～5 V　 （3）某同学将电源电压调为5.5 V，控制电压表示数为2 V，发现不能完成实验，他想到可以串联一个定值电阻 解决问题，则串联的定值电阻范围是 ⁠。 （4）某同学将电源电压调为4 V，控制电压表的范围为 2～2.5 V，则滑动变阻器的取值范围是 ⁠。 5～8.75 Ω　 3～20 Ω　 （5）某同学设定电压表示数为2 V，他用R1完成实验 后，忘了调滑动变阻器，直接换上了R2。闭合开关，发 现电压表示数为3 V，则他选用的电源电压为 V。 6　 $$