内容正文:
2025物理中考专题讲义- 电流与电阻关系实验探究
实验探究:电流与电阻的关系
1、补全电路/电路找错 根据原理图把电压表以外部分串联在一起,再看电压表量程进行验证(补全电路时注意滑动变阻器要求)
2、滑动变阻器选择:在电流合适的情况下选阻值大的
3、滑动变阻器计算:根据串联分压计算最大阻值的最小值及范围
4、滑动变阻器调节电压方法:要使电压表示数变大,滑片向阻值变小方向调;
要使电压表示数变小,滑片向阻值变大方向调。
5、 电路故障:根据两电表示数变化进行判断,“一有一无”与电压表并联部分出问题
“两有两无”不与电压表并联部分出问题
6、 结论:电压一定时,电流与电阻成反比
真题演练
1、(24兰山一模30题)小明用如图甲所示电路做“探究电流与电阻的关系”实验。电源电压恒为6V,滑动变阻器规格为“20Ω 2A”。
(1)根据图甲所示的电路图,请用笔画线代替导线,将图乙所示的实物图连接完整(图中滑片处于最大阻值处)_________;
(2)连接好电路,闭合开关,发现电流表无示数,电压表示数约为6V。导致这一现象的原因可能是______;
A.电流表损坏 B.定值电阻R短路 C.定值电阻R接触不良
(3)排除故障继续实验。其中第2次实验时电流表的示数如图丙所示,为______A。接下来将阻值为10Ω电阻更换为15Ω电阻,闭合开关后应将滑动变阻器的滑片向______(选填“左”或“右”)移动,直到电压表示数为______V为止,记录电流表的示数。
(4)实验数据如表所示,分析并得出结论:______。
实验次数
1
2
3
电阻R/Ω
5
10
15
电流I/A
0.6
0.2
2、(24兰山二模29题) 在探究“电流与电阻关系”的实验中,小明依次选用,,,的定值电阻进行实验,电源电压为。
(1)用笔画线代替导线,将上图甲所示电路补充完整(滑动变阻器的滑片向右移动时,电流表示数变大)。_________
(2)闭合开关,发现电流表无示数,电压表示数很大,电路故障可能是__________。
(3)排除故障后,依次将,,,的电阻改接到电路中,进行实验。这一过程中,眼睛要观察__________表的示数变化。
(4)下表是实验中记录的数据,分析数据可知:
实验次数
1
2
3
4
定值电阻
5
10
15
20
电流
0.6
0.3
0.2
0.15
当导体两端的电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成__________比。
(5)为顺利完成实验,所用滑动变阻器的最大阻值应不小于__________。
(6)接着小明又将定值电阻取下,将标有“”字样的小灯泡接到电路中,移动滑动变阻器的滑片,绘制了如图乙所示的图象,由图象可知,小灯泡正常发光时的电阻为__________(小数点后保留两位有效数字),且当灯泡两端电压增大时,小灯泡变亮,小灯泡的电阻__________(选填“变大”、“变小”或“不变”)。
3、(24河东一模27题)为探究电流与电阻的关系,实验室提供的器材有:电压恒为10V的电源一个,定值电阻6个(阻值分别为10Ω、20Ω、30Ω、40Ω、50Ω、60Ω),规格为“35Ω 1A”的滑动变阻器一个,电流表、电压表、开关各一个,导线若干。
(1)用笔画线代替导线,将图甲中的电压表接入电路(导线不能交叉,电压表使用0~15V的量程)。
(2)闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片移至最__________(选填“左”或“右”)端。
(3)先将10Ω的电阻接入电路,闭合开关,两电表均无示数,可能是__________(选填序号)。
A.定值电阻短路 B.定值电阻开路 C.滑动变阻器开路
(4)排除故障后进行实验,移动滑动变阻器的滑片,使电压表示数为;保持滑片不动,用20Ω的电阻替换10Ω的电阻后,需将滑动变阻器的滑片向__________(选填“左”或“右”)端移动,才能保持电阻两端的电压不变。
(5)根据实验数据描绘的图象如图乙所示,则电阻两端的电压的值为__________V。实验结论为:__________。
(6)实验发现,用60Ω的电阻替换50Ω的电阻后,电压表的示数始终不能调到。请你给出一个解决方案。__________。
4、(24罗庄一模30题) 小明使用阻值为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω的定值电阻各一个,电压为3V的电源以及规格为“10Ω,0.5Ω”的滑动变阻器等器材探究电流与电阻的关系。
(1)首先将5Ω的定值电阻连入图甲电路,闭合开关前,滑动变阻器的滑片P应位于最______(选填“左”或“右”)端;
(2)闭合开关时发现,此时电压表和电流表均无示数,他判断产生此现象的原因是______(选填“定值电阻”或“滑动变阻器”)断路。排除故障后移动滑动变阻器的滑片,电流表示数如图乙所示,则此时电压表示数U0为______V;
(3)把5Ω的定值电阻换成10Ω的定值电阻后,直接闭合开关,电压表的示数将______(选填“大于”“小于”或“等于”)U0,此时应将滑动变阻器的滑片在原来基础上向______(选填“左”或“右”)端移动,直到电压表的示数再次达到U0,记录电流表的示数。
(4)小明按上述方法,更换不同阻值的电阻进行了多次实验后,得出结论:当电压一定时,导体中的电流与导体的电阻成______;
(5)小明分别将5Ω和10Ω的电阻接入电路进行实验时,在电压表示数不变的情况下,滑动变阻器消耗的电功率之比为______;
(6)如果只利用现有器材,让四个电阻单独接入电路都可完成实验,定值电阻两端的电压应控制在2V~______V之间。
5、(24临沭一模33题)小华同学用图甲的电路图探究“电流与电阻的关系”,实验中所用的定值电阻分别是5Ω、10Ω、15Ω、20Ω,电源电压为6V不变,滑动变阻器“20Ω 1A”。
(1)连接正确后开始实验,实验过程中,需要改变定值电阻,观察电流的变化,为科学地得出实验结论,当每次更换电阻后,都要移动滑动变阻器的滑片,此时他眼睛应注意观察______(填序号);
A.滑动变阻器滑片 B.电压表 C.电流表 D.电源
(2)同组的两个同学先后进行实验,并作出I-R图像如图所示,______图(选填“甲”或“乙”)实验操作中不符合要求,原因是______
(3)按照上述正确的一组数据继续探究:小华用30Ω的定值电阻代替原来的电阻进行实验,发现无论怎样移动滑片电压表示数都______(选填“大于”或“小于”)3V,为了能够继续完成实验,并能使电压表示数调到3V,他可以______
(4)在上述实验中当接入的定值电阻为10Ω时,滑动变阻器和该电阻的功率之比为,若接入20Ω电阻时该比值为,则______(选填“>”“=”或“<”)。
6、(24临沭二模33题) 在做“探究导体中电流跟电阻的关系”的实验中,实验器材有:学生电源(6V),电流表(0~0.6A,0~3A)、电压表(0~3V,0~15V)、定值电阻(5Ω、10Ω、20Ω各一个)、开关、滑动变阻器和导线若干。
(1)请根据图甲所示的电路图用笔画线代替导线将图乙所示的实物连接成完整电路图。(要求连线不得交叉)( )
(2)连接电路后,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,电压表有示数,电流表始终无示数。造成这一现象的原因可能是___________(只填序号)。
A.定值电阻R短路 B.定值电阻R断路 C.滑动变阻器断路
(3)实验中依次接入三个定值电阻,调节滑动变阻器的滑片,保持电压表示数不变,记下电流表的示数,利用描点法得到如图丙所示的电流I随电阻R变化的图像。由图像可以得出结论:电压一定时,导体中的电流跟电阻成___________(选填“正比”或“反比”)。
(4)上述实验中,小强用R=5Ω的电阻做完实验后,保持滑动变阻器滑片的位置不变,接着把R换为10Ω的电阻接人电路,闭合开关,他应向___________(选填“A”或“B”)端移动滑动变阻器的滑片,使电压表示数为___________V时,读出电流表的示数。
(5)为完成整个实验,应该选取哪种规格的滑动变阻器___________。
A.“20Ω 1.0A ” B.“30Ω 1.0A” C.“50Ω 1.0A”
7、(24莒南一模28题)小明为了“探究电流与电阻的关系”,设计了如图甲所示的实验电路,实验器材:电压恒为4.5V的电源,电流表、电压表各一只,一个开关,阻值分别为5Ω,10Ω,15Ω,20Ω及25Ω的定值电阻各一个、滑动变阻器和导线若干。
(1)请用笔画线代替导线,将图甲中的实物电路连接完整(要求:滑片P向右端移动时,电流表的示数变大);____
(2)小明将10Ω的电阻接入电路,闭合开关,调节滑片P至适当位置。读出电压表示数为2.5V,此时变阻器连入电路的阻值为,更换为20Ω的电阻。闭合开关后,在原来滑片位置基础上,接下来他应向______端移动滑片P至适当位置。使电压仍为2.5V,此时滑动变阻器连入电路的阻值为,则______;
(3)为了完成该实验探究,小明所选滑动变阻器的最大阻值应不小于______;
(4)小明完成了多组实验,利用收集到的数据,作出了如图乙所示的电流I随电阻R变化的关系图像,分析图像得出结论:电压一定时,电流与电阻______。图中阴影部分“面积”表示的物理量是______。(填字母)
A.电流 B.电压 C.电阻 D.电荷量
8、(24莒南二模29题)小明利用如图甲所示的电路,探究“电流跟电阻的关系”,并根据实验数据画出如图丙所示的Ⅰ-R图像。实验器材:电源(电压恒为4.5V),电流表、电压表各一只,一个开关,三个定值电阻(5Ω、10Ω、15Ω),两只滑动变阻器(“10Ω 2A”、“20Ω 1A”),导线若干。
(1)用笔画线代替导线完成图甲电路的连接________(要求滑动变阻器滑片右移时电流表示数变小);
(2)实验中小明发现,闭合开关后,两电表的指针处于图乙所示的状态,则电路故障可能是______________;
(3)改正错误后,小明先用5Ω的电阻做完实验后,断开开关,将10Ω的电阻接入电路,闭合开关发现电压表的示数变______________;
(4)当小明改用15Ω的电阻继续实验时,发现无论怎样移动滑动变阻器的滑片,都无法使电压表的示数达到实验要求的值,则小明选用的滑动变阻器的规格是______________;
(5)除了更换滑动变阻器的方案以外,小明想到原有器材不变,调整定值电阻两端的电压也可以完成实验,他应控制这三个定值电阻两端的电压范围是______________。
9、(24兰陵二模28题)用如图所示的电路测量小灯泡的电阻,小灯泡的额定电压为。
(1)用笔画线代替导线,将图1中的器材连接成完整电路;____
(2)连接电路后,闭合开关,灯泡不亮,电流表和电压表都有较小的示数,无论怎样移动滑片,灯泡都不发光,两表示数均无变化,其原因可能是:______ ;
A.灯泡短路
B.灯泡断路
C.滑动变阻器接的是下端两接线柱
(3)故障排除后,移动滑片到某一位置,电压表的示数如图2所示,要测量灯泡的额定电流,应将图1中滑动变阻器的滑片向______(选填“A”或“B”)端移动,使电压表的示数为______ V;
(4)移动滑片,记下多组数据,并绘制成图3所示图像,则灯泡正常发光时电阻为______ (结果保留一位小数)。
(5)用该灯泡和电压表,测未知电阻的阻值,电路图如图4,步骤如下:
①只闭合、,移动滑片,使电压表示数为1V,由图3可知灯泡的电流为______ A,即为的电流;
②保持滑片位置不变,只闭合、,电压表示数为,则此时的两端的电压为______ V;
③的阻值为______ 。
10、(24郯城一模31题)如图甲是某实验小组在探究“电流与电阻的关系”时的电路图,电源电压6V不变。电压表(量程为0~3V)、电流表(量程为0~0.6A)无损坏,阻值分别为5、10、15、20、25的定值电阻各一个。
(1)请根据图甲,用笔画线代替导线连接完成图乙实物图(要求滑片向右滑电阻变大)________;
(2)连接好电路,闭合开关后,电压表指针迅速偏转到最右端,电流表无示数,其原因可能是_______;
(3)排除故障后,小明进行了5次实验。他将5的电阻换成10时,为了保持电压表示数为________V不变,小明应将变阻器滑片向________移动(选填“左”或“右”);
(4)观察图像可以得出:电压不变时,电流与电阻成________________;
(5)为了完成本次实验,滑动变阻器的最大阻值不能小于________;
(6)利用本实验器材还可以“探究电流与电压的关系”,在探究电流与电压关系的实验中,滑动变阻器的作用是________(多选)。
A.保护电路 B.改变定值电阻两端的电压及通过电阻的电流
C.控制定值电阻两端的电压不变 D.只改变电路中的电流
11、(24郯城二模31题)为了探究“电流与电阻的关系”,小明采用了如图甲所示的实物图。实验供选择的定值电阻有5个,阻值分别为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、30Ω,电源电压恒为4.5V,最大阻值为30Ω的滑动变阻器。
(1)小明选用5Ω的电阻连接完电路后,闭合开关后发现:无论怎么移动滑片,电流表和电压表示数较小且保持不变,原因是______;
(2)重新连接电路后,闭合开关后发现:电流表、电压表指针迅速大角度偏转,并超出测量范围,原因可能是______;
(3)排除故障后,小明依次完成了5Ω、10Ω、15Ω和20Ω电阻的实验并记录数据,根据实验数据在乙图中描点并连线,则图中阴影部分面积表示的物理量是______;
(4)后续实验中,小明接入30Ω的电阻时应将滑片向______端移动(选填“A”或“B”),但是发现无法完成实验,在不改变实验数据的前提下,他需换用最大阻值不小于______的滑动变阻器就能继续完成实验。
答案解析:
1、【答案】 ①. ②. C ③. 0.3 ④. 右 ⑤. 3 ⑥. 保持电压不变时,电流跟电阻成反比
【解析】
【详解】(1)[1]根据甲图可知,变阻器的滑片向左滑动时,接入电路的电阻变小,则变阻器左下接线柱连入电路中与电阻串联,如下图所示
(2)[2]连接好电路,闭合开关发现电流表没有示数,则电路可能断路,电压表示数始终接近电源电压6V,则电压表与电源接通,故造成这一现象的原因可能是定值电阻R接触不良。
(3)[3]由图丙可知,电流表接入电路为小量程,分度值为0.02A,则电流表的读数为0.3A。
[4][5]根据串联分压原理可知,将阻值为10Ω电阻更换为15Ω电阻,电阻增大,其分得的电压增大,探究电流与电阻的实验中应控制电压不变,即应保持电阻两端的电压不变,由分压原理,应增大滑动变阻器连入电路中的电阻,所以滑片应向右端移动,使电压表的示数2V保持不变。
(4)[6]根据实验数据可知,当电压一定时,电阻增大,则电流减小,即保持电压不变时,电流跟电阻成反比。
2、【答案】 ①. ②. 定值电阻断路 ③. 电压 ④. 反 ⑤. 10 ⑥. 8.33 ⑦. 变大
【解析】
【详解】(1)[1]图甲中定值电阻和滑动变阻器应串联,电压表测定值电阻两端的电压,当滑动变阻器滑片向右移动时,电流表的示数变大,由欧姆定律可知电阻变小,即滑动变阻器接入电路的电阻变小,所以应将滑动变阻器的右下接线柱接入电路,具体如图所示:
(2)[2]电流表无示数,说明电路可能是断路,电压表示数很大,说明电压表与电源连通,则与电压表并联的电路以外都是完好的,则与电压表并联的电路断路,即定值电阻断路。
(3)[3]本实验中应保证电压不变,才可以探究电流与电阻的关系,所以将不同电阻改接到电路中时,应保证定值电阻两端的电压不变,即电压表的示数不变。
(4)[4]由表中数据可得
由此可知电流和定值电阻的乘积是定值,所以可得结论:当导体两端的电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成反比。
(5)[5]根据串联分压的原理可得滑动变阻器两端的电压为
根据串联电路电流处处相等可得电压之比等于电阻之比,当定值电阻选用最大值时可得滑动变阻器的最大值,即
代入数据可得
解得
(6)[6][7]由图乙可知当灯泡正常发光时即电压是2.5V时,通过的电流的0.3A,则灯泡的电阻为
且当灯泡两端电压增大相同的幅度时,电流增加的幅度逐渐减小,根据欧姆定律可知灯泡的电阻逐渐变大。
3、【答案】(1)答案见解析(2)右(3)C(4)右
(5)6;电压一定时,通过导体的电流与电阻成反比
(6)换用总阻值更大的滑动变阻器(或换用电压更低的电源或串联一个分压电阻)
解析:(1)在探究电流与电阻的关系时,要控制定值电阻两端的电压相同,则电压表应并联在定值电阻两端,量程选0-15V量程,如图所示。
(2)为了保护电话,闭合开关前滑动变阻器应接入最大阻值处,滑动变阻器的划片离滑动变阻器下面的接线柱越远,接入电路的阻值越大,由题图甲可知,滑动变阻器的划片应在最右端。
(3)定值电阻接入电路,闭合开关,两电表均无示数,说明电路中没有电流流过,故电路中除定值电阻外其他地方有断路,故C符合题意。
(4)用20Ω的电阻替换10Ω的电阻后,根据串联电路电阻的分压规律可知,定值电阻的阻值增大,则定值电阻两端的电压增大,要想定值电阻恢复到原来的电压就要增大滑动变阻器接入电路的电阻,故互动变阻器的划片应向右移动。
(5)有题图乙可知,每组数据的电阻值和电流值相乘为一个定值,则10Ω×0.6A=20Ω×0.3A=30Ω×0.2A=40Ω×0.15A=6V,故定值电阻两端的电压U0=6V,则得出的结论为:电压一定时,通过导体的电流与电阻成反比。
(6)用60Ω的电阻替换50Ω的电阻后,要控制定值电阻两端U0=6V不变 ,根据串联电路电压特点可知,互动变阻器两端的电压U滑=U-U0=10V-6V=4V,电流中的电流I==,则滑动变阻器需要接入电路的阻值R===40Ω,因为题中所给滑动变阻器的最大阻值为35Ω,故应换用总阻值更大的滑动变阻器。
4、【答案】 ①. 左 ②. 滑动变阻器 ③. 2 ④. 大于 ⑤. 左 ⑥. 反比 ⑦. 2∶1 ⑧. 2.5
【解析】
【详解】(1)[1]闭合开关前,为了防止电流过大而损坏电路元件,滑动变阻器应接入最大阻值处,即滑片P应位于最左端。
(2)[2]闭合开关时发现,电流表无示数,表明电路中可能存在断路,此时电压表也无示数,表明电压表两接线柱到电源两极为断路,故电路中断路可能发生在滑动变阻器处。
[3]电流表示数如图乙所示,电流表接入量程为0~0.6A,分度值为0.02A,示数为0.4A,则此时电压表示数U0为
(3)[4][5]把5Ω的定值电阻换成10Ω的定值电阻后,直接闭合开关,根据串联电路分压的规律,定值电阻变大,分得电压变大,故电压表的示数将大于U0,根据控制变量法,探究电流与电阻的关系,应保持定值电阻两端电压一定,此时应将滑动变阻器的阻值应变大,即滑片在原来基础上向左端移动,直到电压表的示数再次达到U0,记录电流表的示数。
(4)[6]更换不同阻值的电阻进行了多次实验,得到在电压一定时,电流与对应的电阻的乘积为一个定值,即成反比,故得出结论:当电压一定时,导体中的电流与导体的电阻成反比。
(5)[7]实验中定值电阻两端电压不变,则滑动变阻器两端电压也为定值,故
即
小明分别将5Ω和10Ω的电阻接入电路进行实验时,在电压表示数不变的情况下,滑动变阻器的电阻分别为
消耗的电功率之比为
(6)[8]滑动变阻器允许通过的最大电流为0.5A,即电路中最大电流为0.5A,当通过电路中电流最大,定值电阻的阻值最小时,定值电阻两端的电压最大,故定值电阻两端的最大电压为
当定值电阻接入最大电阻时,滑动变阻器接入阻值最大,根据串联电路电流规律可知
则
定值电阻两端的最小电压为。故定值电阻两端的电压应控制在2V~2.5V之间。
5、【答案】(1)B (2)乙 没有控制电压相同 (3)大于 换用阻值更大的滑动变阻器(4) =
解析:(1)在探究“电流与电阻的关系”的实验过程中要保持定值电阻两端的电压不变,所以在每次更换电阻移动滑动变阻器滑片的过程中,眼睛要注意电压表的实数一致。
(2)图乙中甲两端的电压值5Ω×0.6A=10Ω×0.3A=15Ω×0.2A,乙两端的电压5Ω×0.6A≠10Ω×0.4A,故乙没有控制两端电压相同,所以图乙实验操作中不符合要求。
(3)由(2)知,定值电阻两端的电压为3V,电源电压为6V,根据串联电路的电压特点可知滑动变阻器两端的电压页为3V,根据串联电路电阻的分压特点可知,欢动变阻器接入电路的电阻和定值电阻的阻值相同,当30Ω的电阻接入电路时,滑动变阻器的最大电阻为20Ω,所以此时定值电阻两端的电压大于3V,为了能够继续完成实验,小华可以换用阻值更大的滑动变阻器。
(4)由(3)知,滑动变阻器接入电路的阻值与定值电阻的阻值是相等的,所以它们的比值恒为1,所以=。
6、【答案】 ①. 实物电路如图所示
②. B ③. 反比 ④. A ⑤. 2 ⑥. C
【解析】
【详解】(1)[1]电压表与电阻并联,滑动变阻器与电阻串联,电路如图所示 :
(2)[2]电流表无示数,说明电路断开;电压表在示数,说明电压表两个接线柱还与电源相连。故断路出在与电压表并联的部分,故AC不符合题意,B符合题意。
故选B。
(3)[3]分析图象可以知道,每次实验中电流与电阻的乘积均为2V,即电流与电阻成反比。
(4)[4][5]分析丙中图象可以知道,每次实验,电流与电阻的乘积为定值,为2V,可以知道实验中定值电阻两端电压是保持2V不变的。实验中,将一个较小的电阻更换成一个较大的电阻时,根据串联电路的分压原理可以知道:这个电阻两端的电压增大,会超过2V。为了使其两端电压保持为2V不变,应将其两端电压调小(其电流也相应变小),变阻器的滑片应向A端移动。
(5)[6]本实验中变阻器的一个重要作用是调压。当电路中的定值电阻的阻值为20Ω时,电路中的电流为
变阻器两端电压为
此时变阻器连入电路阻值为
故变阻器最大阻值不就小于40Ω。AB不符合题意;C符合题意。
故选C。
7、【答案】 ①. ②. A ③. 1∶2 ④. 20 ⑤. 成反比 ⑥. B
【解析】
【详解】(1)[1]滑片P向右端移动时,电流表的示数变大,根据欧姆定律可知,电路总电阻变小,变阻器连入电路的电阻变小,所以变阻器的右下接线柱连入电路中,如图所示
(2)[2][3]更换为20Ω的电阻,闭合开关后,由分压原理,定值电阻的两端电压变大,故要减小定值电阻的电压,根据串联电路电压的规律,应增大变阻器的电压,接下来他应向A端移动滑动变阻器的滑片P继续做实验;电压恒为4.5V的电源,定值电阻的电压2.5V不变,故滑动变阻器的两端电压为
是定值电阻的两端电压的倍,根据串联电路电压与电阻成正比,即
所以
当定值电阻的阻值为10Ω时,变阻器连入电路的阻值为
当定值电阻的阻值为20Ω时,变阻器连入电路的阻值为
因此
(3)[4]根据(2)分析可知
当定值电阻的阻值为5Ω时,滑动变阻器允许连入电路的最小阻值为
当定值电阻的阻值为25Ω时,滑动变阻器允许连入电路的最小阻值为
可知,为了完成该实验探究,小明所选滑动变阻器的最大阻值应不小于20Ω。
(4)[5]分析图像乙可知,I-R图像是一条反比例曲线,所以可得出结论:电压一定时,电流与电阻成反比。
[6]由图乙可知,阴影部分“面积”是I×R,所以阴影部分“面积”表示的物理量是电压,故B符合题意,ACD不符合题意。
故选B
8、【答案】 ①. ②. 定值电阻断路 ③. 大 ④. 10Ω 2A ⑤. 2.7~3V
【解析】
【详解】(1)[1]实验中,定值电阻与变阻器串联,电压表串联定值电阻的电压,电流表测量电路电流,滑动变阻器滑片右移时电流表示数变小,则变阻器的A端接入电路中,如图所示:
(2)[2]由图乙得,电压表的示数超过量程,电流表的示数为0,说明电路中电流为0,定值电阻的电压大于3V,则故障可能是与电压表并联的定值电阻断路。
(3)[3]改正错误后,小明先用5Ω的电阻做完实验后,断开开关,将10Ω的电阻接入电路,串联电路中电阻越大,分到电压越大,则闭合开关发现电压表的示数变大。
(4)[4]由图丙与欧姆定律得,定值电阻的电压控制为
2V,变阻器的电压为
由串联电路电流特点与欧姆定律得
当接入15Ω定值电阻时,变阻器接入电路中电阻为
无论如何移动滑动变阻器无法完成实验,说明此时变阻器需要接入电路中电阻大于变阻器的最大电阻,则小明选用的滑动变阻器的规格是10Ω 2A。
(5)[5]当当接入15Ω定值电阻时,变阻器接入电路中电阻最大,为10Ω时,定值电阻的电压最小,为
电压表的量程为0~3V,则定值电阻的最大电压为3V,则他应控制这三个定值电阻两端的电压范围是2.7~3V。
9、【答案】 ①. ②. C ③. B ④. 2.5 ⑤. 8.3 ⑥. 0.2 ⑦. 1.6 ⑧. 8
【解析】
【详解】(1)[1]伏安法测小灯泡电阻时需要调节小灯泡两端的电压,应将滑动变阻器采用一上一下的连接方式,与灯泡串联在电路中,故将滑动变阻器上端任意一个接线柱与小灯泡的右端接线柱相连,如图所示:
(2)[2]连接电路后,闭合开关,小灯泡不亮,电流表、电压表都有示数,电路为通路,电路的电流较小,电路的电阻较大,无论怎样移动滑动变阻器的滑片,灯泡都不发光,两电表示数均无变化,则变阻器不能起到变阻的作用,产生这一现象的原因是将变阻器下面两个接线柱连入了电路中,故ABD不符合题意,C符合题意。
故选C。
(3)[3][4]图2中电压表选用小量程,分度值为0.1V,示数为1.8V,小于灯泡的额定电压2.5V,应增大灯泡两端的电压,根据串联电路电压的规律,应减小滑动变阻器两端的电压,由分压原理可知,应减小滑动变阻器连入电路中的电阻大小,故滑片向B移动,直到电压表示数为灯泡的额定电压2.5V。
(4)[5]根据图3所示的小灯泡电流随电压变化的关系图像知,灯在额定电压2.5V时的电流为0.3A,根据欧姆定律得,此时灯泡的电阻
(5)①[6]只闭合、,小灯泡与未知电阻串联,电压表测小灯泡两端的电压,移动滑片,使电压表示数为1V,由图3可知灯泡的电流为,由串联电路的电流特点可知,此时通过的电流
②[7]保持滑片位置不变,只闭合、,小灯泡与未知电阻串联,电压表测小灯泡和未知电阻两端的总电压,电压表示数为,由串联电路的电压特点可知,此时的两端的电压为
③[8]因电路的连接关系没有改变,各电阻的大小不变,通过未知电阻的电流也不变,由欧姆定律得
10、【答案】 ①. ②. 电阻R断路 ③. 2.5 ④. 右 ⑤. 反比 ⑥. 35 ⑦. AB
【解析】
【详解】(1)[1]要求滑片向右滑电阻变大,滑动变阻器应选择左下接线柱,电压表与定值电阻并联,如图所示:
(2)[2]电流表无示数,表示电路发生了断路,电压表有示数,表示定值电阻之外都完好,即定值电阻断路。
(3)[3]由图像可知,每次实验中电压表的示数不变,为
U0=IR=0.5A×5Ω=...=0.1A×25Ω=2.5V
[4]当将5Ω的电阻换成10Ω时,根据串联电路的分压特点可知,要使电压表示数不变,应使变阻器电阻变大,滑片向右移动。
(4)[5]观察图像可知,电流与电阻的乘积相等,可以得出:电压不变时,电流与电阻成反比。
(5)[6]根据串联电路的分压特点可知,当25Ω的定值电阻连入电路时,变阻器电阻最大,变阻器两端电压
U滑=U-U0=6V-2.5V=3.5V
变阻器电阻
(6)[7]在探究电流与电压关系的实验中,刚开始时滑动变阻器的作用是保护电路,实验过程中滑动变阻器的作用是改变定值电阻两端的电压及通过电阻的电流,故AB符合题意,CD不符合题意。
故选AB。
11、【答案】 ①. 滑动变阻器同时接到下面两个接线柱了 ②. 滑动变阻器没有滑到最大阻值处 ③. 定值电阻两端的电压 ④. B ⑤. 37.5
【解析】
【详解】(1)[1]闭合开关后发现,无论怎么移动滑片,电流表和电压表的指针均无偏转,且示数较小,电路为通路,变阻器没有了变阻的作用,则可能的原因是:将变阻器下面的两个接线柱连入电路中。
(2)[2]闭合开关,电流表、电压表指针迅速大角度偏转,并超出测量范围,说明电路中的电流较大,电路中的总电阻减小,可能滑动变阻器没有滑到最大阻值处。
(3)[3]排除故障后,小明根据实验数据在乙图中描点,则阴影部分的面积为IR,根据U=IR可知阴影部分表示电阻两端的电压。
(4)[4]实验中,当换成30Ω的电阻后,根据分压原理,电阻两端的电压变大,研究电流与电阻关系时要控制电压不变,根据串联电路电压的规律,要增大滑动变阻器两端的电压,由分压原理,要增大滑动变阻器电阻阻值,故应把滑动变阻器滑片向B端滑动。
[5]由图丙可知,电阻两端的电压保持
UV=I2R2=0.2A×10Ω=2V
不变,根据串联电路电压的规律,滑动变阻器分得的电压
U滑=U-UV=4.5V-2V=2.5V
滑动变阻器分得的电压为电压表示数的1.25倍,根据分压原理,当接入30Ω电阻时,滑动变阻器连入电路中的电阻为
R滑=1.25×30Ω=37.5Ω
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