《探究电流与电阻关系实验中滑变最大值不够的四种解决方案》——2025年中考物理复习

探究电流与电阻关系实验中 滑变最大值不够的四种解决方案 一、问题提出 题目：如图甲所示是小明“探究电流与电阻关系”的实验电路图，选用的实验器材是：电源（3V）、电流表（0~0.6A）、电压表（0~3V），定值电阻：R1=5Ω、R2=10Ω、R3=20Ω，滑动变阻器（？Ω 2A）、开关、导线若干。 （1）小明实验中控制R两端的电压为1V不变，变阻器的最大阻值Rab至少是_______Ω。 解析：因U控=1V ∴ UP=U－U控=3V－1V=2V 又∵ 串联 ∴ R/Ω Rab/Ω 注意 5 —→ 10 要把R的最大电阻代入，用分压特点，计算变阻器的最大阻值更简便！ 10 —→ 20 20 —→ 40 思考：如果变阻器的最大阻值为30Ω，会出现什么情况呢？你有几种解决方案？ 结果：当Rmax=20Ω时，P移动到最大，R两端的电压仍然大于1V，不能完成实验。 方案1.更换最大阻值至少为40Ω的变阻器 方案2.降低电源电压 方案3.提高控制电压 方案4.降低定值电阻的阻值 变式1：如图甲所示是小明“探究电流与电阻关系”的实验电路图，选用的实验器材是：电源（3V）、电流表（0~0.6A）、电压表（0~3V），定值电阻：R1=5Ω、R2=10Ω、R3=20Ω，滑动变阻器（30Ω 2A）、开关、导线若干。 （2）当AB间换接20Ω的电阻时，小明无论怎样移动滑动变阻器的滑片，电压表的示数都无法降低到1V。请你告诉他，为完成实验，U的取值最小电压是__________，最大值是__________。 解析：因U一定，控制电压越小，UP越大 ∴ 对变阻器的Rab需求就越大 又∵ 串联 ∴ ∴ ∴ 当R1=5Ω，变阻器根本不需要调到最大，因此R的值应该用最大值带入计算。 如果UR>1V，UR=1.5V，会出现什么情况？ 如果UR<1V，UR=0.5V，会出现什么情况？ 换个问法：“取值范围”，你会懵吗？ ∴ 控制电压U的取值范围：1.2V≤UR<3V 或 1~3V 如果电流表的量程为0.4A，控制电压的范围怎么计算？ 方法归纳： 变式2：如图甲所示是小明“探究电流与电阻关系”的实验电路图，选用的实验器材是：电源（3V）、电流表（0~0.6A）、电压表（0~3V），定值电阻：R1=5Ω、R2=10Ω、R3=?Ω，滑动变阻器（30Ω 2A）、开关、导线若干。 （4）小明实验中控制R两端的电压为1V不变，求定值电阻的最大值是_______Ω。 解析：因一定，R越大，对Rab的需求就越大 又∵ 串联 ∴ ∴ ∴ 变式3：如图甲所示是小明“探究电流与电阻关系”的实验电路图，选用的实验器材是：电源（3V）、电流表（0~0.6A）、电压表（0~3V），定值电阻：R1=5Ω、R2=10Ω、R3=?Ω，滑动变阻器（30Ω 2A）、开关、导线若干。 （2）实验中，小明控制R两端的电压为1V不变，要想完成实验，电源电压的最大值是_______V。 解析：因电源电压越大，UR不变，UP越大，对变阻器Rab的阻值要求就越大 又∵ 串联 ∴ ∴ ∴ UP=1.5V ∴ U=UR+UP=1V+1.5V=2.5V 换个问法：“取值范围”，你会懵吗？ ∴ 电源电压U的取值范围：1V<U≤3V 或 1~3V 二、典例引领 题目：如图所示，用4Ω、6Ω、8Ω、10Ω四个定值电阻探究电流和电阻关系，滑动变阻器R滑的规格是：“20Ω 1A”，电源电压为6V，调节滑动变阻器，使定值电阻R定两端的电压U定为1V，在操作过程中，无论怎么调节滑动变阻器，都无法完成所有的实验，为了完成四次实验，可以采取以下几种操作： 1.更换滑动变阻器求其规格 解题思路：根据“换大调大”的思路，当R定最大时，R滑也最大。 解：，R滑=50Ω 所以：滑动变阻器的最大值为R滑≥50Ω。 2.更换电源电压的值求其范围 解题思路：利用U定=1V保持不变的特点，分别在R定最小和最大时，分别求出电流的最值，从而求出电源电压的范围。 解：当R定=4Ω时，R滑理论可以为0Ω，所以：U定=1V，所以：U总＞1V 当R定=10Ω时，，所以U总=0.1A×（10Ω+20Ω）=3V，所以 U总≤ 3V 综上所述：1V＜U总≤3V 3.调整电压表示数范围求其范围 解题思路：抓住电源电压不变的特点，利用定值电阻的最小值和最大值，确定最大电流和最小电流，从而求出电压表的范围。 当R定=4Ω时，R滑最小（换小调小），此时，R总最小，电流最大，即I=0.6A 所以：U定=0.6A×4Ω=2.4V 当R定=10Ω时，R滑=20Ω时（换大调大），此时，电流最小，即 所以：U定=0.2A×10Ω=2V 综上所述：2V≤U定≤2.4V 4.更换定值电阻的阻值求其范围（要完成四次实验） 解题思路：R滑最大、R定也最大， R定最小时，R滑也最小，此时电流最大。 解：R滑最大为20Ω时：，R定=4Ω 电流最大时：I=0.6A， 综上所述：定值电阻的更换范围是：5/3Ω≤R定≤4Ω 5.在电路中串联一个定值电阻R添求其范围 解题思路：R添不能过大，R添过大，就会导致最小定值电阻实验时，无法完成，且R添没有一定的范围。 解：R定=4Ω时，R滑调到最小，理论上可以为0Ω，此时R添=20Ω，所以：R添≤20Ω R定=10Ω时，R滑调到最大，为20Ω，此时，要完成该实验，必须添加一个30Ω的定值电阻， 所以：R添≥30Ω 综上所述：R添没有一定的范围，只能具体的情况，具体分析。 三、真题体验 1.（2024年江苏省无锡市初中学业题）12.用如图所示的电路探究通过导体的电流与电阻的关系。器材有：干电池2节（每节1.5V，串联使用），开关、滑动变阻器（20Ω 2A）、电压表、电流表各一个，阻值为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω的定值电阻各一个，导线若干，连接好电路，设定加在电阻两端的电压为1.2V进行探究，发现在获得两组数据后无法再进行实验，为了继续使用前面两组数据，利用现有器材完成探究，下列方案中可行的是（ ） ①用1节干电池作为电源 ②将设定加在电阻两端的电压调整为2V ③将5Ω的电阻串联在开关和滑动变阻器之间 ④将10Ω的电阻串联在开关和滑动变阻器之间 A.只有①② B.只有①④ C.只有③④ D.只有①③④ 【答案】B 2.（2024年山东省德州市中考题）探究“电流与电阻的关系”时，实验器材有：学生电源、电流表、电压表、滑动变阻器（标有“20Ω2A”字样）、定值电阻5个（5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、 50Ω）、开关一个、导线若干。 （1）请用笔画线代替导线将图甲中的实物图连接完整，要求：滑片P向右移动时电压表示数变大，导线不交叉。 （4）实验时更换为50Ω的定值电阻后，无论怎样移动滑动变阻器的滑片都不能使电压表示数达到原来的数值，为了能完成这次实验，下列措施可行的是_______（填序号）。 A.调高电源电压 B.将电压表改接到滑动变阻器两端 C.在电源和开关之间串联一个15Ω的电阻 答案：（1） （4）C 3.（2024年河南省中考题）19.小华用如图所示的电路探究电流与电压、电阻的关系。电源电压恒为4.5V，滑动变阻器最大阻值为20Ω。 （2）先调节滑片，使电压表示数为2V，记录电流表示数；然后断开开关，将10Ω电阻依次换成5Ω、15Ω电阻，闭合开关，移动滑片，使电压表示数仍为2V，记录电流表示数。当换成20Ω电阻后，发现电压表示数始终不能为2V，为了完成实验，下列方案可行的是______（填字母代号）。 A.换用电压为6V的电源 B.把电压表改接为0~15V量程 C.在开关与滑动变阻器之间串联一个10Ω的电阻 答案：C 4.（2024年福建省中考题）27.探究电流与电压、电阻的关系，器材有：电源（恒为4V）、电压表（0~3V）、电流表（0~0.6A）、电阻R（、、）、滑动变阻器（）、开关、导线若干。 （4）将电阻接入电路，记录电流表示数为0.3A；将电阻更换为，移动滑片直至电压表示数为______V，记录电流表示数；再将电阻更换为，发现无法完成实验。从本实验可行性与安全性考虑，应控制电阻两端的电压范围为___________。 答案：1.5；2V~3V 第 3 页 共 6 页 学科网（北京）股份有限公司 $$