内容正文:
五、电学
专题26 电学实验(二)
目 录
中考新趋势 2
五年真题 2
一.探究电流与电阻的关系 4
二.探究“电流与电压、电阻的关系” 6
一年模拟 9
一、探究电流与电阻的关系 9
二、探究电流与电压的关系 33
三、探究电流与电压、电阻的关系 42
1.(2024·重庆·中考真题)【创新实验】小吴同学利用图甲中的器材探究导体A、B中电流与两端电压的关系,其中电源电压可调。
(1)连接好如图甲所示电路,试触开关,发现电流表无示数、电压表指针偏转到最大值,原因可能是导体A发生 ;排除故障后,闭合开关进行实验,某次实验时电流表如图乙所示,示数为 A;
(2)多次改变导体A两端的电压,并记录对应的 。换用导体B重复上述实验,根据实验数据绘制图像如图丙所示。分析图像发现,同一导体两端的电压与通过电流的比值是 的,因此将这个比值定义为导体的电阻;
(3)根据电阻定义可知导体B的阻值为 Ω。在工程技术中用不同颜色的环对电阻进行标记,阻值是两位数以内的电阻可以根据前两环的颜色来判断阻值,色环含义及导体A、B的色环如图丁所示,若还需用到一个15Ω的电阻,应选用图戊中电阻 (选填“d”“e”或“f”)。
实验次数
①
②
③
R/Ω
15
B
A
I/A
0.2
0.3
0.4
(4)小欣同学用上述器材研究导体中电流与电阻的关系,保持电源电压不变,为了精确控制导体两端的电压,于是串联接入滑动变阻器进行实验。①电路中接入15Ω的电阻,使电阻两端电压达到某一固定值,测出电流;②将15Ω的电阻替换为B,要使B两端电压达到固定值,变阻器接入的阻值应比前次实验 ;③将电阻B替换为A再次进行实验。三次实验数据如表所示,交流时小欣发现第③次实验数据有误,这是由于接入A后忘记调节变阻器,滑片仍在第②次实验的位置,此时变阻器接入的阻值是 Ω。
【答案】断路 0.2 电流表示数 一定 10 e 更小 10
【解析】(1)[1]试触开关,发现电流表无示数,则电路发生断路,电压表指针偏转到最大值,说明电压表外侧电路正常,则原因可能是导体A发生断路。
[2]如图乙所示,电流表的量程为0~0.6A,分度值为0.02A,示数为0.2A。
(2)[3]探究电流与两端电压的关系时,采用控制变量法,需要保持电阻的阻值不变,多次改变导体A两端的电压,并记录对应的电流表示数。
[4]由图丙可知,导体A两端的不同电压与对应电流的比值为
导体B两端的不同电压与对应电流的比值为
由上述可知,同一导体两端的电压与通过电流的比值是一定(相同)的。
(3)[5]根据电阻定义可知导体B的阻值为
[6]导体A的阻值为
色环含义及导体A、B的色环如图丁所示,由导体A和导体B的阻值和对应色环可知,黑色代表数字0,绿色代表数字5,棕色代表数字1,因此15Ω的电阻对应的色环十位数应为棕色,个位数应为绿色,故应选用图戊中电阻e。
(4)②[7]根据串联分压知识可知,阻值越大,分压越多,将15Ω的电阻替换为B,电阻的阻值减小,分压变小,要使B两端电压达到固定值,则应减小变阻器的阻值,使变阻器的分压变小,从而使电阻两端电压增大为固定值,故变阻器接入的阻值应比前次实验更小。
③[8]将电阻B替换为A再次进行实验时,电源电压不变,变阻器的阻值不变,由串联电路电压规律和表格数据可知,第②次的电源电压可表示为
①
第③次的电源电压可表示为
②
联立①②式可得,电源电压,变阻器的阻值。
一.探究电流与电阻的关系
1.(2024·重庆·中考真题)小超同学利用图甲所示电路探究电流与电阻的关系,电源电压恒定,有5Ω、10Ω、20Ω的定值电阻各一个,滑动变阻器标有“10Ω 1A”;
(1)请用笔画线代替导线将图甲的电路连接完整 ;
(2)连接电路前发现电压表指针如图乙所示,则需要对电压表 ;连接电路时开关应 ,将滑动变阻器滑片P移至 端;
(3)电路连接完成后,闭合开关,发现电压表有示数,电流表无示数,可能是定值电阻发生了 ;
(4)排除故障后,当接入5Ω的定值电阻,调节滑片P使电压表示数达到所要控制的电压时,电流表指针如图丙所示,其示数为 A;更换为10Ω的电阻继续实验,发现滑动变阻器调到最大阻值时,才能使电压表示数达到,则电源电压为 V;
(5)当更换为20Ω的电阻时,为了顺利完成实验,需要换用最大阻值至少为 Ω的滑动变阻器。
【答案】 调零 断开 B 断路 0.4 4 20
【解析】(1)[1]在探究电流与电阻的关系实验中,电压表测量定值电阻两端电压,所以电压表与定值电阻并联,电流从电压表正接线柱流入,从负接线柱流出,如下图所示:
(2)[2]由乙图可知,电压表的指针没有指在零刻度处,所以连接电路前发现电压表指针没有指在零刻度处,则需要对电压表的指针调零。
[3]为了电路中各元件安全,连接电路时,开关应处于断开状态。
[4]为了保护电路中各元件安全,连接电路时,滑动变阻器的滑片P应移至阻值最大处,由甲图可知,应将滑片移至B端。
(3)[5]闭合开关,电流表无示数,则电路中可能出现断路,电压表有示数,则可能是定值电阻发生了断路。
(4)[6]由于滑动变阻器标有“10Ω 1A”,则电路中电流不能大于1A,所以电流表选择0~0.6A量程,分度值为0.02A,电流表示数为0.4A。
[7]接入5Ω的定值电阻时,电阻R两端电压
U1=IR=0.4A×5Ω=2V更换为10Ω的电阻继续实验,滑动变阻器调到最大阻值时,电压表示数达到U1,则电路中电流
则电源电压
(5)[8]更换为20Ω的电阻时,电压表示数达到U1,则电路中电流
需要换用的滑动变阻器最大阻值
二.探究“电流与电压、电阻的关系”
2.(2022·重庆·中考真题)小亮和同学们分组探究“电流与电压、电阻的关系”,提供的实验器材有:稳压电源(电压恒为4.5V)、开关、电流表2只、电压表2只、规格为“20Ω 2A”的滑动变阻器、电阻箱(阻值可调节)、导线若干
(1)小亮他们用图甲的器材先探究“电流与电压的关系”,请你用笔画线代替导线帮助小亮将答图甲中的电路连接完整(要求:滑片P向左端移动时,电路中的电流变大,且导线不能交叉);( )
(2)在连接电路的过程中,开关应处于 状态。连接好电路后,小亮他们进行了五次实验测得了下表中的数据。其中第4次实验时,电流表指针如图乙所示,其示数为 A,由表可知实验中电阻箱接入电路的阻值为 Ω;
实验次数
1
2
3
4
5
电压U/V
1.6
1.8
2.0
2.4
2.8
电流I/A
0.16
0.18
0.20
0.28
完成第4次实验后,需要移动滑片P,使滑动变阻器接入电路的电阻值适当 (选填“增大”或“减小”)才能得到第5次实验数据。根据实验数据分析,可初步得出结论:当电阻一定的情况下,通过导体的电流与这段导体两端的电压成 比。
(3)小亮他们继续用该电路探究“电流与电阻的关系”。他们多次改变电阻箱接入电路的电阻值,移动变阻器的滑片P,保持电压表示数为2.5V,记录下每次电流表的示数。为完成该实验,电阻箱接入电路的阻值不能超过 Ω;
(4)另一组的同学也按图甲连好完整的电路后,闭合开关,发现电流表、电压表均无示数。请你写出一种用所给器材检测故障位置的方法: 。
【答案】 断开 0.24 10 减小 正 25 见解析
【解析】(1)[1]除电压表外,其余元件都串联在电路中,电压表并在电阻R两端。滑动变阻器一上一下接入电路,由于“要求滑片P向左端移动时,电路中的电流变大”,说明滑片P向左移动时,电路中的电阻变小,靠近下面的接线柱,故滑动变阻器连接左下接线柱,作图如下
(2)[2]为了保护电流,在连接电路时,开关应该处于断开状态。
[3][4]乙图中,电流表接的是小量程,分度值为0.02A,所以乙图电流表读数为0.24A,第4次电阻两端的电压为2.4V,所以电阻箱接入电路的阻值为
[5]要完成第5次实验,根据表中数据可知,电阻两端的电压增大,根据串联正比分压可知,滑动变阻器分到的电压减小,接入电阻减小,故滑片应向左移动,适当减小滑动变阻器的接入阻值。
[6]分析表中数据,随着电压的增大,电流也增大,且电压与电流的比值总是等于10Ω,即电流与电压成正比。故得出的结论是:当电阻一定的情况下,通过导体的电流与这段导体两端的电压成正比。
(3)[7]用该电路探究“电流与电阻的关系”,当滑动变阻器接入阻值最大时,电路中的电流最小,由于控制电压表示数为2.5V不变,所以滑动变阻器两端的电压为
U滑=U-UR=4.5V-2V
电压表与滑动变阻器两端的电压比是个定值,当滑动变阻器接入阻值最大时,电阻箱接入阻值也达到最大,所以电阻箱接入电路的最大阻值为
所以电阻箱接入电路的阻值不能超过25Ω。
(4)[8]电流表无示数,说明电路存在断路,电压表无示数说明与电压表并联之外的部分断路。所以可以用导线(或另一只电流表)分别替换其他导线、元件(电源和电阻箱除外),来排除电路故障,用导线(或另一只电流表)替换其他导线、元件,电路正常,则说明被替换部分断路。
一、探究电流与电阻的关系
1.(2025·重庆·一模)用如下器材:6V的恒压电源、R1(10Ω、3A)和R2(50Ω、2A)两种规格的滑动变阻器、电阻箱R(0~9999Ω)、电流表、电压表、开关、导线,探究电流与电阻的关系。
(1)图甲中有一根导线连接错误,请在这根线上打“×”,并用笔画线代替导线在图中改正 ;
(2)改正电路后,正确操作并闭合开关,电压表示数为1V,电流表示数为0.1A,再将滑片调至合适位置记录数据。则选用滑动变阻器的规格为 (选填“”或“”)。
(3)改变R接入电路的阻值,重复实验,又测得三组数据,描绘出如图乙所示的图像,由图像可得出的结论是:在电压一定时,电流与电阻成 比。记录 (选填“a”、“b”、“c”或“d”)点的数据时,滑片的位置最靠近A端,此时滑动变阻器接入电路中的阻值是 Ω。
【答案】(1)见解析 (2) (3)反 a 10
【解析】(1)实验中,电阻箱R与滑动变阻器串联,电压表测量电阻箱R的电压,并联在电阻箱两端,电流表测量电路电流,电路更改如图所示:
(2)依题意得,电压表示数为1V,电流表示数为0.1A,由串联电路电压特点得,此时变阻器的电压为
串联电路电流处处相等,由欧姆定律得,此时变阻器接入电路中电阻为
故变阻器接入电路中电阻至少为50Ω,则选用滑动变阻器的规格为。
(3)[1]由图乙得,当电压一定时,电流与电阻的乘积为定值,由此可得结论:在电压一定时,电流与电阻成反比。
[2][3]实验中要控制电阻箱R的电压一定,由图乙与欧姆定律得,电阻箱R的电压控制为
实验过程中变阻器的电压为
串联电路电流处处相等,由欧姆定律得
则电阻箱R接入电路中电阻越小,变阻器接入电路中电阻越小;滑片的位置越靠近A端,滑动变阻器接入电路中电阻越小;由图乙得,a点电阻箱R接入电路中电阻最小,则a点变阻器接入电路中电阻最小,故a点的数据滑片的位置最靠近A端,此时滑动变阻器为
2.(2025·重庆渝北·模拟预测)小渝在探究“电流与电阻关系”的实验中准备了下列器材:恒定电源(6V)、定值电阻(5Ω、10Ω、20Ω和25Ω各一个)、电流表、电压表、开关、滑动变阻器。
(1)请用笔画线代替导线将如图所示的电路连接完整(要求:滑片向右移动时滑动变阻器接入电路的阻值变大,导线不能交叉);
(2)小渝连接完电路后,闭合开关前,发现电流表指针偏向“0”刻度线左侧,原因是 ;纠正问题后,小渝再次闭合开关,调节滑动变阻器的滑片,发现电流表示数有明显变化,但电压表示数始终为0V,则此时电路中的故障可能是 ;
(3)排除故障后,他先将5Ω的定值电阻接入电路,调节滑动变阻器的滑片,使电压表指针如图乙所示,R两端电压为U0= V,再记下电流表示数。断开开关,用10Ω的电阻替换5Ω的电阻,为了使电压表示数保持U0,他应将滑动变阻器的滑片向 (选填“左”或“右”)移;
实验序号
1
2
3
4
电阻R/Ω
5
10
20
25
电流I/A
0.2
0.1
0.08
(4)小渝再将20Ω和25Ω两个电阻分别接入电路中,调节滑动变阻器滑片,读出电流表示数如表,由此得出结论: ;
为了完成这4个电阻的4次实验,滑动变阻器最大阻值至少为 Ω;
(5)完成探究后,小渝利用这个电路探究电阻功率与电压的关系,保持电阻不变,调节滑动变阻器阻值从大到小,电阻R两端的电压依次为U1、U2、U3时,定值电阻对应的功率分别为P1、P2、P3,若U2-U1=U3-U2,则P2-P1 P3-P2 (选填“>”“=”或“<”)。
【答案】(1) (2)电流表没有调零 定值电阻R短路 (3)2 右 (4)电压一定时,通过导体的电流与其电阻成反比 50 (5)<
【解析】(1)实验中,定值电阻与滑动变阻器串联,电压表测量定值电阻的电压,电流表测量电路电流。滑片向右移动时滑动变阻器接入电路的阻值变大,说明滑动变阻器接入电路的电阻丝变长,故滑动变阻器A接线柱连入电路中,如图所示:
(2)[1]闭合开关前,发现电流表指针偏向“0”刻度线左侧,说明电流表没有调零,则应对电流表调零。
[2]电流表有示数,说明电路不是断路,电压表无示数,可能是与电压表并联的电路短路,因此故障可能是与电压表并联的定值电阻R短路。
(3)[1]图乙中电压表选用小量程,分度值为0.1V,示数为2V,电压表测量定值电阻R的电压,则定值电阻R的电压为2V。
[2]定值电阻两端的电压始终保持
根据串联电路电压的规律,变阻器分得的电压
串联电路电流处处相等,由欧姆定律得
定值电阻由改接成,定值电阻的阻值变大,则为了控制定值电阻的电压不变,滑片应向右端移动,增大变阻器接入电路中的电阻,使电压表的示数保持2V不变。
(4)[1]由表中数据可知,导体的电阻增大,通过导体的电流减小,且通过导体的电流与导体的电阻的乘积保持不变,故可得出结论:电压一定时,通过导体的电流与其电阻成反比。
[2]由(3)中的解析得
当实验中使用的定值电阻阻值最大为,变阻器接入电路中的电阻最大,为
即为了完成这4个电阻的4次实验,滑动变阻器最大阻值至少为。
(5)由
可知,
由串联电路电阻越小分到的电压越小得,调节滑动变阻器阻值从大到小时R两端的电压变小;由串联电路电压特点得,定值电阻的电压变大,即
而
R是定值电阻,阻值不变,故
即
3.(2025·重庆·模拟预测)在“探究通过导体的电流与电阻关系”的实验中,小美利用可调电源、5个定值电阻(阻值分别为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、30Ω)、滑动变阻器(50Ω 0.5A)、电压表、电流表、开关以及若干导线做了如下实验:
(1)他根据图甲所示电路图连接成了图乙所示的实物电路,其中只有一根导线连接错误,请在这根导线上打“×”,并用笔重新画一根正确连接的导线。(连线不要交叉)
(2)连接电路时滑动变阻器的滑片应置于最 端(选填“左”或“右”)。
(3)正确连接电路后,闭合开关,小美发现电流表无示数。电压表示数接近于电源电压,则电路中的故障可能是定值电阻 (选填“断路”或“短路”)。
(4)排除故障后,连好电路,小美将电源电压调为6V。
①小美接入5Ω的定值电阻后,移动滑片,电流表示数如图丙所示,记录此时电流表示数为 A。
②小美保持滑动变阻器滑片位置不变,将5Ω的定值电阻换为10Ω的定值电阻后,闭合开关,电压表的示数会 设定电压(选填“大于”、“小于”或“等于”),此时可将滑动变阻器的滑片向 (选填“左”或“右”)移动,直到电压表示数回到原来值。
③实验中,小美发现当5个定值电阻中的某个电阻接入电路时,实验无法完成,为了顺利完成5次实验,小美将设定电压的范围控制为 V
(5)最后小美得出:当导体两端电压一定时,流过导体的电流与导体的电阻成 比。
【答案】(1) (2)左 (3)断路 (4)0.4 大于 左 2.25~2.5 (5)反
【解析】(1)定值电阻与滑动变阻器串联,电压表测定值电阻两端电压,故实物图如图所示:
(2)连接电路时滑动变阻器要滑到阻值最大的位置,故应滑到最左端。
(3)电流表无示数,则电路中无电流,说明电路发生断路,电压表有示数,因此是与电压表并联的定值电阻断路。
(4)[1]滑动变阻器的规格是(50Ω 0.5A),故电流表的量程选择0~0.6A,分度值为0.02A,故电流表的读数是0.4A。
[2]滑动变阻器滑片位置不变,将的定值电阻换为的定值电阻后,电路的总电阻会变大,电路中的电流减小,滑动变阻器两端的电压减小,故定值电阻两端的电压会变大。
[3]根据串联分压原理,要保持定值电阻两端电压不变,电源电压不变,故滑动变阻器两端电压不变,的比值不变,定值电阻变大,滑动变阻器应变大,故滑片应向左移动。
[4]当接入电阻时,滑动变阻器的最大阻值是,电源电压是6V,根据串联分压原理
当接入电阻时,要保持电压表示数为2.25V不变,此时电路中的电流
小于0.5A。当接入电阻时,电路中电流最大为0.5A,此时设定电压
故设定电压的范围是2.25~2.5V。
(5)当导体两端电压一定时,电阻增大,电流减小,故当导体两端电压一定时,流过导体的电流与导体的电阻成反比。
4.(2025·重庆·三模)小冉同学在“探究通过导体的电流与电阻的关系”的实验中,使用三节新干电池作为电源,用图甲所示的电路进行实验,控制电阻R两端的电压始终保持2.4V不变。
(1)请用笔画线代替导线,将图甲中实物电路连接完整(导线不得交叉) 。闭合开关前,滑动变阻器的滑片P应置于 端(选填“A”或“B”);
(2)在实验过程中,当把电阻R由5Ω更换为10Ω时,滑动变阻器接入电路中的电阻应 (选填“变大”、“变小”或“不变”);
(3)某次实验时电流表的示数如图乙所示,此时R的阻值为 Ω;
(4)小冉同学还想做“测量小灯泡电阻”的实验,增加标有“2.5V”字样的灯泡若干,更换滑动变阻器的规格为“30Ω,1A”。
①正确连接电路后,闭合开关S,小冉发现小灯泡不亮,则小冉接下来的操作是 ;
A.更换灯泡进行实验
B.移动滑片,观察灯泡发光情况
C.观察电表是否有示数
②实验中移动滑片P,将两电表对应的示数记录到下表中:
实验序号
1
2
3
4
5
电压表示数/V
0.7
1.0
1.5
2.0
2.5
电流表示数/A
I1
0.14
0.18
0.20
0.24
③灯泡的额定功率为 W。分析表中数据,发现灯泡的电阻也在变化,主要原因是灯丝的电阻随温度的升高而 ;
④进一步分析,表格中的I1不可能得到数据,原因是 。
【答案】(1) A (2)变大 (3)12 (4)B 0.6 增大 见解析
【解析】(1)[1]电阻R两端的电压始终保持2.4V不变,故电压表选用小量程并联在定值电阻两端,如下图所示:
[2]为了保护电路,开关闭合前,滑动变阻器的滑片P应置于阻值最大处,即A端
(2)实验中,当把5Ω的电阻换成10Ω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,应增大滑动变阻器电阻阻值,故滑动变阻器接入电路中的电阻应变大。
(3)由题意可知,电流表选用小量程;某次实验时电流表的示数如图乙所示,电流表分度值0.02A,其示数为0.2A,由于电阻R两端的电压始终保持2.4V不变,故R的阻值为
(4)[1]小冉同学在实验中发现小灯泡不亮,首先检查电路连接是否正确,然后移动滑动变阻器的滑片,观察灯泡是否发光,如果灯泡仍然不亮,再检查电表是否有示数以判断电路是否通路。
故选B。
[2][3]灯泡的额定电压为2.5V,根据表格数据可知对应的电流为0.24A,因此额定功率
由表中数据可知,当灯泡两端电压增大,通过灯泡的电流也增大,根据P=UI可知,灯泡实际功率变大,温度升高,灯丝的电阻随温度的升高而增大。
[4]在实验初始阶段,滑动变阻器的阻值调至最大,电路中的电流应最小,如果I1的值大于后续实验中的电流(如0.14A),则不符合滑动变阻器调节的规律,因此I1不可能存在。
5.(2025·重庆·三模)某实验小组利用规格为“35Ω 1A”的滑动变阻器进行了“探究电流与电阻的关系”实验。
(1)请用笔画线代替导线,将如图甲所示的实物电路连接完整。要求:滑片向A移动时,电流表示数减小 。
(2)连接好电路后将滑片移至 (选填“A”或“B”)端,试触开关S,发现电流表示数为0,电压表有示数,则电路中的故障可能是 。
(3)排除故障后继续实验,先接入4Ω定值电阻,闭合开关,电流表示数为0.1A,移动变阻器的滑片P移至合适位置,电压表的示数如图乙所示为 V,记下电流表的示数。断开开关,将4Ω电阻换成8Ω后,闭合开关,移动变阻器的滑片P使 表的示数与前一次相同,并记录实验数据。
(4)依次改变电阻R的阻值,根据测得五组实验数据,在图丙的坐标系中描绘出图像为曲线A,分析可知:当电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成 比。
(5)根据上面所测的五组实验数据,把每次实验时记录的电流值和对应变阻器接入电路的阻值,在图丙坐标系中描成点,将这些点绘成曲线B,发现曲线B与曲线A (选填“有交点”或“无交点”),其原因是 。
【答案】(1) (2) A 定值电阻断路 (3)2.4 电压
(4)反 (5)无交点 见解析
【解析】(1)探究电流与电阻关系的实验,定值电阻、滑动变阻器、电流表串联在电路中,电压表与定值电阻并联,另外要求:滑片向A移动时,电流表示数减小,应选择变阻器右下接线柱,电路如图:
(2)[1][2]连接好电路后将滑片移到阻值最大处,移至A端,试触开关S,发现电流表示数为0,电压表有示数,这说明电路中有断路故障,而电压表两个接线柱到电源之间是连通的,所以电路中的故障可能是定值电阻断路。
(3)[1][2]先接入4Ω定值电阻,闭合开关,电流表示数为0.1A,移动变阻器的滑片P移至合适位置,电压表的示数如图乙所示,连接0~3V的量程,分度值为0.1V,此时电压表读数为2.4V,记下电流表的示数。断开开关,将4Ω电阻换成8Ω后,闭合开关,移动变阻器的滑片,按照控制变量的要求,应控制定值电阻两端电压不变,使电压表的示数与前一次相同,并记录实验数据。
(4)右图像可知,定值电阻阻值越大,通过它的电流越小,于是得出结论:当电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成反比。
(5)[1]第一次实验,先接入4Ω定值电阻,闭合开关,电流表示数为0.1A,此时滑动变阻器滑片在阻值最大处,由此可知电源电压为
实验过程中,每一次定值电阻两端电压都是
每一次滑动变阻器两端的电压都是
由图像可以看出,五次实验的电流值分别为0.6A、0.4A、0.3A、0.24A、0.2A,根据欧姆定律可求出五次实验变阻器连入的阻值分别为2.5Ω、3.75Ω、5Ω、6.25Ω、7.5Ω,描点画出曲线B,如图所示:
发现曲线B与曲线A无交点。
[2]每次实验通过定值电阻的电流与通过变阻器的电流都相等,但每一次变阻器连入的阻值都小于定值电阻的阻值。
6.(2025·重庆·二模)小侨在“探究导体中的电流与电阻的关系”实验中,所用电源电压恒为,已有的4个定值电阻的阻值分别为、、、,滑动变阻器标有“”字样。
(1)请用笔画线代替缺少的导线,将图甲的电路连接完整(要求:导线不能交叉,滑片P向B端移动时,电路中的电流变大)。
(2)连接电路时,应 开关。闭合开关后,发现电压表指针有明显偏转,电流表指针无偏转,可能的电路故障是 。
(3)排除电路故障后,先接入的电阻,调节滑动变阻器的滑片至某一位置时,观察到电流表指针位置如图乙所示,电流表示数为 A,然后记录数据。接下来用的电阻代替的电阻做实验,记录数据时滑动变阻器连入电路的阻值比上次实验时更 。
(4)更换其余电阻继续实验,根据4组数据作出图像,如图丙所示。分析图像可得出:在电压一定时,导体中的电流跟导体的电阻成 比。
(5)小江认为小侨的实验数据偏少,建议小侨选择另外的定值电阻继续完成上述实验。为顺利完成实验,所选定值电阻阻值不能超过 。
(6)小江也进行了上述实验。他断开开关,在整理器材时,发现整个实验中始终未对电压表调零,但其余实验操作均正确。小江根据他的实验数据作出的图像也是直线吗?请判断并说出理由: 。
【答案】(1) (2)断开 断路 (3)0.4 大
(4)反 (5)60 (6)是,因为两端的电压仍保持为定值不变
【解析】(1)因为当滑片P向B端移动时,要使电路中的电流变大,则滑动变阻器接入电路的电阻应减小,所以应连接滑动变阻器下端的B接线柱。如图所示:
(2)[1]为保护电路连接电路时,应断开开关。
[2]闭合开关后,电流表无示数可能是电流表短路或与电压表并联的部分断路,但电压表有明显偏转说明电压表与电源连通,所以电路故障是R0断路。
(3)[1]根据图乙电流表量程为0~0.6A,分度值为0.02A,所以电流表示数为0.4A。
[2]根据串联分压原理,当更换为更大的定值电阻时,其分得的电压增大,为保持定值电阻两端电压不变,滑动变阻器接入电路的电阻应增大。
(4)分析图像可知U一定时,I和成正比,即I与R成反比,所以在电压一定时,导体中的电流跟导体的电阻成反比。
(5)根据题中信息可知定值电阻两端电压U0=6V,电源电压U=9V,由串联电路分压特点可知滑动变阻器两端电压U滑=9V-6V=3V
根据上述分析当更换为更大的定值电阻时,滑动变阻器接入电路的电阻应增大,当滑动变阻器接入最大阻值30Ω时,根据串联分压特点
代入数据,可得定值电阻的最大值为R0=60Ω。
(6)电压表虽未调零,但在实验过程中,电压表的示数始终是在同一基础上的测量值,每次测量的R0两端的电压不变,根据欧姆定律,电流和电压的关系不变,所以作出的图像是直线,因为R0两端的电压仍保持为定值不变。
7.(2025·重庆巴南·二模)探究“电流与电阻的关系”时,实验器材有:三节新的干电池(每节电池的电压为1.5V)、电流表、电压表、滑动变阻器(标有“20Ω2A”字样)、定值电阻4个(5Ω,10Ω,15Ω,20Ω),开关一个,导线若干。小吴等同学设计了如图甲所示的实物图。
(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向右移动时电流表示数变小 ;闭合开关前应将滑片滑至 (选填“A”或“B”)端;
(2)小吴准备将5Ω的电阻更换为10Ω的电阻接入电路,当拆下5Ω电阻后,发现电压表、电流表指针偏转如图乙所示,小吴不规范的操作是 ;
(3)排除故障后,正确进行实验。图丙是根据实验数据绘制的定值电阻的I-R图像,在实验过程中,将定值电阻由5Ω更换为10Ω时,应向 (选填“左”或“右”)适当调节滑动变阻器的滑片P,使电压表示数保持 V不变;
(4)同组小明同学找来50Ω的定值电阻想继续探究,发现无论怎样移动滑片P,都不能使电压表示数回到原来的电压值,为了继续完成这次实验,你认为可以__________;(填选项字母)
A.调高电源电压 B.再串联一个10Ω的电阻 C.将电压表改接到滑动变阻器两端
(5)通过实验可知,导体两端电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成 ;
(6)利用现有的实验器材,还可以进行的探究实验有 (一种即可)。
【答案】(1) B (2)拆接电路时,开关未断开 (3)右 3 (4)B (5)反比 (6)见解析
【解析】(1)[1]根据实验,电路是串联的,电压表测定值电阻两端电压,电流表测电路中的电流,要求滑片P向右移动时电流表示数变小,变阻器接入电路中的阻值变大,说明变阻器的左下接线柱接入电路,如下图所示:
[2]闭合开关前,为了保护电路,应将滑片移至阻值最大处,即B端。
(2)当拆下5Ω电阻后,电流表的示数为0,电压表偏转到最大处,说明此时电压表与电源接通,拆接电路时,开关未断开。
(3)[1][2]根据丙图可知,当定值电阻阻值为5Ω时,电路中的电流为0.6A,定值电阻两端电压为
将定值电阻由5Ω更换为10Ω时,根据串联分压原理可知,定值电阻两端电压会变大,而探究电流与电阻关系的实验中,需要保持定值电阻两端电压不变,变阻器两端电压要变大,即滑动变阻器的阻值变大,应将滑片向右移动至电压表的示数为3V。
(4)当定值电阻的阻值为50Ω时,根据串联分压原理可得
解得,而实验中变阻器的最大阻值为20Ω,说明变阻器的分压能力不足,因此可以在电路中串联一个至少阻值为5Ω的定值电阻帮变阻器分担电压;若调高电源电压,需要变阻器分压能力增加,变阻器的阻值更大,不能完成实验;将电压表改接到滑动变阻器两端不能改变电阻的大小,因此不能完成实验,故B符合题意,AC不符合题意。
故选B。
(5)根据丙图可知,当电压一定时,定值电阻阻值越大时,电路中的电流越小,定值电阻阻值与电流的乘积为一定值,因此可得结论为:当电压一定时,电流与电阻成反比。
(6)利用现有的实验器材,定值电阻的阻值不变,通过改变定值电阻两端电压,还可以探究电流与电压的关系。
8.(2025·重庆·二模)小超同学探究“电流与电阻的关系”的实验。他使用如下器材:学生电源,、15、、的定值电阻,滑动变阻器,电压表,电流表,开关,导线。
(1)连接的电路如图甲所示,检查发现连接的电路中有一根导线连接错误,请在图中连接错误的那根导线上打“×”,并用笔画线代替导线将电路连接正确。
(2)连接完电路后,闭合开关,小超移动滑动变阻器的滑片,发现电流表无示数,但电压表有示数,此故障的原因可能是 。
(3)排除故障后,小超先将电阻接入电路,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片记录电压表和电流表示数,接着断开开关,用的电阻替代的电阻接入电路,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,使电压表的示数保持不变,记录电流表示数;再分别改接、的电阻,重复上述实验,得到了表中的实验数据:
电阻
25
20
15
10
5
电流
0.08
0.1
0.14
0.2
0.4
小超根据实验数据可得出结论: 。
(4)小超利用以上器材测量小灯泡(标有字样)的电阻大小,设计电路图如图乙所示。
①闭合开关,移动变阻器的滑片至某一位置,电压表的示数为,电流表示数如图丙所示,电流表示数为 A,她根据电流表和电压表示数计算出小灯泡正常发光的电阻 Ω。
②移动滑动变阻器滑片,在保证电路安全的前提下,继续进行多次测量,测得多组数据并求平均值,其做法是 (选填“正确”或者“错误”)的,理由是 。
(5)小超设计了如图所示的电路图测量未知电阻的阻值大小。
①只闭合开关、,调节滑动变阻器的滑片。使电压表示数为;
②保持滑动变阻器滑片位置不变,只闭合开关、,读出电压表示数为;
③再调节滑动变阻器的滑片,使电压表的示数为:
④保持滑动变阻器滑片位置不变,断开开关,闭合开关,读出电压表示数为;
⑤未知电阻表达式为 (用已知物理量字母和表示)。
【答案】(1) (2)定值电阻断路 (3)电压不变时,导体中的电流与导体的电阻成反比 (4) 0.2 12.5 错误 灯泡电阻随温度升高而增大,不是定值,求平均值没有意义 (5)
【解析】(1)在探究电流与电阻的关系实验中,电源、定值电阻、电流表、滑动变阻器、开关串联,电压表应并联在定值电阻两端,如图所示:
(2)电流表无示数说明电路存在断路,电压表有示数说明与电压表并联的定值电阻处发生断路,因此可能原因是定值电阻断路。
(3)分析数据可知,当电压一定时,电流与电阻成反比。电阻增大时电流减小,且乘积基本相等(2V),说明在电压不变时,导体中的电流与导体的电阻成反比。
(4)[1]图丙中电流表使用0~0.6A量程,分度值0.02A,示数为0.2A。
[2]根据欧姆定律,灯泡正常发光时的电阻
[3][4]灯泡电阻随温度升高而增大,不是定值,求平均值没有意义,是错误的。
(5)根据实验步骤分析:步骤①中,只闭合开关、时,定值电阻、滑动变阻器、待测电阻串联,电压表测定值电阻两端电压,调节滑动变阻器的滑片P,使电压表示数为U1,此时电路电流,设电源电压为U, 从步骤①到从步骤②的过程中,滑片未动,电流不变,此时电流,综上......①
步骤③中,滑片移动位置后,调节后电路电流,步骤④中,电流和步骤③中相同,,综上......②
联立①②得
9.(2025·重庆九龙坡·模拟预测)在“探究电流与电阻的关系”的实验中,小晨使用阻值为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω的定值电阻各一个,电压为6V的电源等器材进行探究。
(1)请用笔画线代替导线将图甲电路连接完整 (要求:滑片P向右移动时电路中电流变大);
(2)正确连接并规范操作后,闭合开关,两电表均无示数。为了检查电路故障,小晨将电压表接在滑动变阻器两端时无示数,接在开关两端时有示数,则电路的故障是_____(选填“A”、“B”或“C”);
A.开关断路 B.滑动变阻器断路 C.定值电阻断路
(3)图乙是改正故障后根据测得的实验数据绘制的电流I随电阻R变化的图像,由图像可知R两端的电压为 V;要完成该实验滑动变阻器的最大阻值至少是 Ω;由图像得到实验结论为:当 一定时,导体中的电流与导体的电阻成 ;
(4)同组的轩轩同学在实验过程中用未知电阻替换5Ω电阻,保持变阻器的滑片P位置不变,此时电流表示数如图丙所示,电流表示数为 A,此时未知电阻的阻值为 Ω。
【答案】(1) (2)A (3)2 50 电压 反比 (4) 0.3 10
【解析】(1)在“探究电流与电阻关系”的实验中,定值电阻与滑动变阻器串联,电流表测量电路中的电流,电压表测量定值电阻两端的电压。当滑片P向右移动时电路中电流变大,即电路中的电阻变小,所以滑动变阻器应选择右下方接线柱接入电路,如图:
(2)闭合开关,电流表无示数,说明电路中某处断路,电压表无示数,说明电压表不能与电源两极连通,即电压表所测电路之外的电路有断路,当电压表与开关并联时,电压表有示数,说明此时电压表能与电源两极连通,则除开关外,其它电路没有断路,电路的故障是开关断路,故选A。
(3)[1]由图乙可知,R两端的电压为
[2]当R的电阻由5Ω更换为10Ω时,由串联电路的分压原理可知,R两端的电压会变大,要控制R两端的电压不变,就应将变阻器两端的电压调大,即将变阻器接入电路的阻值调大,所以定值电阻的阻值越大,所需滑动变阻器的阻值越大;已知电源电压为,R两端所控制的电压为,所以变阻器两端的电压为
由串联电路的分压原理可得
要完成该实验滑动变阻器的最大阻值至少是50Ω。
[3][4]由图像中的数据可知,电阻两端的电压一定时,电阻增大为原来的几倍,通过电阻的电流减小为原来的几分之一,则得到实验结论为:当导体两端的电压一定时,导体中的电流与导体的电阻成反比。
(4)[1]在实验过程中用未知电阻替换5Ω电阻,保持变阻器的滑片P位置不变,此时电流表示数如图丙所示,电流表选用小量程,分度值为0.02A,电流表示数为0.3A。
[2]接入5Ω的电阻时,滑动变阻器的电阻
用未知电阻替换5Ω电阻时,电路的总电阻为
用未知电阻替换5Ω电阻时,滑动变阻器的值不变,未知电阻的阻值
此时未知电阻的阻值为10Ω。
10.(2025·重庆大渡口·二模)小明准备做“探究电流与电阻的关系”的实验,器材有:电压恒为6V的学生电源、电流表、电压表、滑动变阻器“30 1A”、定值电阻有5、10、15和20。连接如图甲所示的实物图。
(1)请用笔画线将实物图连接完整,使滑动变阻器的滑片左移时,电流表示数变小 ;
(2)闭合开关前,小明发现电流表指针如图乙所示,是因为电流表 。闭合开关后,移动滑片。发现电流表无示数、电压表示数不变,则故障可能是 ;
(3)排除故障后,闭合开关,当滑片移动到某位置时,电压表示数为2V,电流表示数如图丙所示,则接入电路的电阻 ;
(4)实验时,若将10电阻接入电路时,电压表示数为,更换为15电阻后,保持滑动变阻器的滑片不动,立即闭合开关,此时电压表示数为,则 1.5(选填“<”、“>”或“=”)。接下来滑片应向 (选填“左”或“右”)端移动,同时眼睛应观察 表的示数;
(5)当他用20的电阻替换15的电阻后,发现电压表示数始终不能调为2V,为能够完成最后一个电阻20的实验,在不增加原有实验器材、也不改变定值电阻两端预设电压和电源电压的前提下,他的做法是: 。
【答案】(1) (2)还未调零 定值电阻R断路 (3)5 (4)< 左 电压 (5)给滑动变阻器串联10欧的定值电阻
【解析】(1)在探究电流与电阻的关系时,滑动变阻器与定值电阻应串联接入电路,电流表测电路中的电流,由图丙知,电流表选用小量程,电压表测定值电阻两端的电压,滑片向左移动时,电流表示数变小,则变阻器接入电路的阻值变大,其右下接线柱接入电路。作图如下:
(2)[1]闭合开关前,电流表的指针反向偏转,说明电流表还未调零。
[2]闭合开关,移动滑片,电流表无示数,说明电路可能断路,电压表示数不变,电压表与电源接通,故障可能是定值电阻断路。
(3)由图丙知,电流表选用小量程,分度值为0.02A,示数为0.4A。电阻
(4)[1]定值电阻为10欧时,设电源电压为U,则有
定值电阻为15欧时,滑片的位置不变,即变阻器接入电路的阻值不变,则有
由以上两式得
[2]更换电阻后,电压表示数变小,应左移动滑片,让变阻器接入电路的阻值变大,分得的电压变大,直到电压表的示数为U1,所以眼睛应观察电压表示数。
(5)实验中,定值电阻两端的电压保持为2V,则变阻器两端的电压保持为
据串联电路的分压特点有
解得,变阻器需要接入电路的阻值,所以可在电路中给变阻器串联10欧的定值电阻。
11.(2025·重庆·模拟预测)小欣同学在“探究电流与电阻的关系”实验中,按如图1甲所示的电路图连接电路,依次将不同的定值电阻接入电路中。
(1)实验前检查图1乙所示实物图线路,发现有一根导线连接错误,请你在错误的导线上画×,并按正确的方式连接;
(2)将电路改正正确后,将5Ω的电阻接入电路中,闭合开关,电流表无示数,电压表示数如图2所示,移动滑片,两表指针保持不动。若电路中只有一处故障,则故障是 ,电源电压为 V;
(3)排除故障后,小欣按正确的操作继续进行实验:
①闭合开关,立即记录电流表示数为0.2A;
②移动滑片使电压表示数为U0时,记录电流表示数;
③当接入的电阻R分别为10Ω、15Ω时,闭合开关,移动滑片至适当位置;记录数据时, 同组的博博同学不小心弄混数据,得到如图3所示草稿。小欣同学仔细回顾了实验的先后顺序,整理出了正确的数据关系,可以得到实验中U0= V,还可以得到在步骤③中前后两次实验滑动变阻器的功率之比为 ;
(4)当接入的电阻从15Ω变为Rx 时,小欣同学忘了调节滑动变阻器,电压表示数大于U0,此时电流表示数如图4所示,则Rx 阻值为 Ω。
(5)当接入Rx时,无论如何移动滑片,都不能使电压表的示数回到 U0,小欣通过更换新的滑动变阻器顺利完成了实验,并根据正确的实验数据分别绘制出了定值电阻和滑动变 阻器的 关系图像,如图5所示,已知图线②是定值电阻的图像,则滑动变阻器的图像是 (从“①②③④⑤”中选填)。
(6)同组的小丽认为,不更换滑动变阻器,只需调整U0的值也可以顺利完成5Ω、10Ω、15Ω 、Rx这四次实验,则定值电阻两端的电压U0至少为 V。
【答案】(1) (2)定值电阻断路 6 (3)3 3∶2
(4)45 (5)② (6)3.9
【解析】(1)原电路图中,定值电阻和电流表并联,电压表串联在电路中是错误的,在“探究电流与电阻的关系”实验中,定值电阻、滑动变阻器和电流表串联,电压表并联在定值电阻两端,如下图所示:
(2)[1][2]由图2可知,电压表所选量程为0~15V,分度值为0.5V,则示数为6V;将5Ω的电阻接入电路中,闭合开关,电流表无示数,说明电路有断路,电压表有示数,说明电压表与电源两极相连,则故障是电阻断路,此时电压表测的是电源的电压,则电源电压为6V。
(3)[1]在“探究电流与电阻的关系”实验中,需控制定值电阻两端的电压不变,当接入5Ω的电阻时,电路中的电流最大,则对应的电流为I1=0.6A;当接入电路的电阻为10Ω时,对应的电流I2=0.3A,当接入电路的电阻为15Ω时,对应的电流为I3=0.2A,则实验中电压表保持不变的示数为
即定值电阻两端的电压U0保持3V不变。
[2]定值电阻R与滑动变阻器串联,则滑动变阻器的电流与R的电流相等。电源电压为6V,定值电阻两端的电压保持3V不变,则滑动变阻器两端的电压
在步骤③中前后两次实验滑动变阻器的功率之比
(4)当接入的15Ω电阻时,滑动变阻器接入电路的电阻
由图4可知,电流表所选量程为0~0.6A,分度值为0.02A,示数为0.1A。当接入的电阻从15Ω变为Rx 时,电路总电阻
则Rx 阻值为
(5)由于图线②是定值电阻的图像,即通过定值电阻的电流与电阻的倒数成正比,则可得电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成反比。当接入5Ω的电阻时,则对应的电流为I1=0.6A,此时滑动变阻器接入电路的电阻为
当接入电路的电阻为10Ω时,对应的电流I2=0.3A,此时滑动变阻器接入电路的电阻为
当接入电路的电阻为15Ω时,对应的电流为I3=0.2A,此时滑动变阻器接入电路的电阻为15Ω;由以上数据可得,由于定值电阻两端的电压保持为3V不变,电源电压为6V,则滑动变阻器两端的电压也保持为3V不变,由于串联电路电流处处相等,则滑动变阻器接入电路的阻值总等于定值电阻的阻值,故滑动变阻器的图像是②。
(6)由(3)小题①闭合开关,立即记录电流表示数为0.2A可知,此时滑动变阻器接入电路的阻值最大,电路总电阻
滑动变阻器的最大值
当滑动变阻器接入电路的电阻最大时,对应的定值电阻最大,这时控制的电压表示数最小,则有
解得定值电阻两端的最小电压。
12.(2025·重庆九龙坡·一模)小聪利用如图甲所示的电路“探究电流与电阻的关系”。电源电压为4.5V且保持不变,定值电阻的阻值分别为25Ω、20Ω、15Ω、10Ω、5Ω,两个滑动变阻器R1“100Ω 0.5A”和R2“20Ω 1A”。
(1)如图甲所示,开关闭合前,滑动变阻器的滑片P应置于 端(选填“A”或“B”);根据图甲电路图,将图乙实物图用笔画线代替导线连接完整 ;
(2)正确连接电路后,闭合开关,电压表、电流表均无示数,当滑片移动到某处时,电压表、电流表均有示数,则故障原因是 ;
(3)排除故障后闭合开关,电流表的示数如图丙,则电流表示数为 A;
(4)根据如下表所示的实验数据分析可知,阻值为 Ω的定值电阻连入电路时,实验数据是错误的。根据下表可信数据可得:电压一定时,通过导体的电流与 成反比;
实验次数
1
2
3
4
5
电阻R(Ω)
5
10
15
20
25
电流I(A)
0.6
0.3
0.2
0.18
0.12
(5)由表格数据还可知,小聪选择的滑动变阻器是 (选填“R1”或“R2”);小聪利用这个电路,选择了10Ω的定值电阻来探究“电流与电压的关系”,保证电路安全的前提下,定值电阻两端的电压可在 V范围内调节。
【答案】(1)B (2)滑动变阻器部分断路 (3)0.2
(4)20 电阻 (5)R2 1.5~4.5
【解析】(1)[1]为了保护电路中元件安全,开关闭合前,滑动变阻器的滑片P应置于阻值最大处,所以滑动变阻器的滑片P应置于B端。
[2]由图甲可知,滑片P向右移,阻值增大,所以图乙中滑动变阻器下方接线柱接在A端,滑动变阻器与定值电阻串联,如下图所示:
(2)闭合开关,电压表、电流表均无示数,则可能是电路中某处断路,当滑片移动到某处时,电压表、电流表均有示数,则电路处于通路状态,所以电路中故障可能是滑动变阻器部分断路。
(3)由图丙可知,电流表选择0~0.6A量程,分度值为0.02A,电流表示数为0.2A。
(4)[1]由表中数据可知,电阻为5Ω时,通过电阻的电流为0.6A,电阻为10Ω时,通过电阻的电流为0.3A,电阻为15Ω时,通过电阻的电流为0.2A,则电阻两端电压
电阻为20Ω时,通过电阻的电流为0.18A,则电阻两端电压
则没有控制定值电阻两端电压不变,所以阻值为20Ω的定值电阻连入电路时,实验数据是错误的。
[2]由表中数据可知,通过电阻的电流随电阻增大而减小,电阻与电流的乘积不变,所以可得结论是电压一定时,通过导体的电流与电阻成反比。
(5)[1]由(4)可知,定值电阻两端电压控制为3V不变,当定值电阻的阻值为25Ω时,电路中的电流为0.12A,则滑动变阻器的阻值为
即实验中滑动变阻器的最大阻值为12.5Ω,由(4)可知,电路中最大电流为0.6A,所以选择的滑动变阻器是R2。
[2]选择了10Ω的定值电阻来探究“电流与电压的关系”,保证电路安全的前提下,滑动变阻器阻值为0时,定值电阻两端压为4.5V,电路中的电流为
由图乙可知,电压表选择0~15V量程,电流表选择0~0.6A量程,即电路是安全的;滑动变阻器的阻值为20Ω时,定值电阻两端压为
定值电阻两端的电压可在1.5~4.5V范围内调节。
二、探究电流与电压的关系
13.(2025·重庆·二模)学生小组利用现有器材:电源(6V)、阻值不超过20Ω的多个定值电阻、待测电阻、电流表、电压表、滑动变阻器(50Ω 2A)、开关、导线若干,研究电流与电压的关系实验。
(1)设计电路并画出电路图如图甲所示;依据电路图选用部分器材连接电路。请用笔画线代替导线将图乙实物电路连接完整,导线不要交叉;
(2)将滑片调至阻值最大处,闭合开关,移动滑片,发现电流表与电压表均无示数,故障可能是 (写出一处即可),查找故障,排除故障;
(3)闭合开关,移动滑片,多次改变定值电阻两端的电压和通过它的电流。记录数据并绘制如图丙所示的图像。分析图像可得:电阻一定时, 。本实验选用的是 Ω的定值电阻。
【答案】(1) (2)滑动变阻器断路 (3) 通过导体的电流与导体两端的电压成正比 10
【解析】(1)由图甲知,滑动变阻器应与定值电阻串联接入电路,变阻器的接线柱一上一下接入电路,图乙中,变阻器的上端的左或右接线柱接入电路都可以,如下图所示:
(2)图乙中,电压表并联在定值电阻两端,闭合开关,移动滑片,两电表都无示数,可能是电路出现断路,且电压表与电源的连接断开,所以故障可能是滑动变阻器断路了。
(3)[1][2]由图丙知,由实验数据有,,,,
则每组数据对应电流与电压的比值是定值,所以在电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比,定值电阻的阻值为10Ω。
14.(2025·重庆·三模)小渝利用如图甲所示器材(每节干电池电压均为1.5V,滑动变阻器规格“10Ω;1A”),探究电流与电压的关系。
(1)请用笔画线代替导线帮小渝连接电路,要求滑动变阻器滑片向右移动,电流表示数增大 ;
(2)闭合开关前,电压表指针指向零刻度线右侧,则小渝需要进行的操作是 ;
(3)小渝调节滑动变阻器滑片,某时刻电流表示数如图乙,为 A;接着小渝把收集到的数据绘制成如图丙所示的图象,可以得到当电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成 比;
(4)接着,小渝利用上述器材继续探究电流与电阻的关系,除了原本的定值电阻外,他还额外准备了10Ω、20Ω和30Ω的定值电阻各1个。
①在该实验中,滑动变阻器除了保护电路外,还起着 的作用;
②小渝设定定值电阻两端电压为2V时读数,但接入30Ω时无论如何都无法完成,为了完成全部4组实验,小组成员提供了下列不同的解决方案,其中, 的方案是可以实现的;
小庆:可以再串联一个新的定值电阻;
小真:可以换最大阻值更大的滑动变阻器;
小行:可以用三节干电池提供电压。
③小渝发现可利用电流与电阻的关系设计一个“欧姆表”用于直接读出电阻,他在图甲电路中将电流表表盘重新划线制成“欧姆表”,用未知电阻替换定值电阻,调节滑片保持电压表示数仍为2V不变,指针指向的示数即为未知电阻的阻值。根据小渝的设计方案,该“欧姆表”的表盘指向原电流表零刻度线时,电压表有示数,则电路发生的故障可能是 ,排除故障后,为了增大“欧姆表”的测量范围,可以采取的操作是 。
【答案】(1) (2) 将电压表调零 0.2 (3)正 (4) 保持定值电阻两端电压不变 小庆和小真 断路 提高定值电阻两端电压
【解析】(1)滑动变阻器滑片向右移动,电流表示数增大,则滑动变阻器的阻值变小,所以将滑动变阻器右下接线柱与开关右接线柱相连,如图所示:
(2)闭合开关前,电路中还未通电流,电压表指针指向零刻度线右侧,说明电压表还未调零,所以小渝需要进行的操作是将电压表调零。
(3)[1]如图乙,电流表的量程为0~0.6A,分度值为0.02A,由指针位置可知其示数为0.2A。
[2]由图丙可知,当电阻一定时,电流与电压的关系图线为过原点的倾斜的直线,所以可以得出结论:当电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比。
(4)[1]探究电流与电阻的关系时,需控制定值电阻两端电压不变,用滑动变阻器来实现。所以在该实验中,滑动变阻器除了保护电路外,还起着保持定值电阻两端电压不变的作用。
[2] 电源为两节干电池,电源电压为U=2×1.5V=3V
定值电阻两端的电压始终保持为UV=2V,根据串联电路电压的规律,滑动变阻器分得的电压为U滑=U-UV=3V-2V=1V
根据分压原理知,滑动变阻器的阻值为
当定值电阻最大时,滑动变阻器的阻值最大,最大值为
可知应该选取最大阻值不小于15Ω的滑动变阻器,而实验中的滑动变阻器规格为“10Ω;1A”,其最大阻值太小。要解决这一问题,可以串联一个定值电阻来分压,使得U滑变小,从而减小R滑max,所以小庆的方案可行;当然也可以直接换用最大阻值大于或等于15Ω的滑动变阻器,所以小真的方案可行;而用三节干电池提供电压,会使得滑动变阻器分得的电压更大,所需的最大阻值更大,所以小行的方案不可行。
[3]该“欧姆表”的表盘指向原电流表零刻度线时,说明电路中出现了断路,电压表有示数,说明其测量对象断路。
[4]该“欧姆表”最小可测电阻为,最大可测电阻为,可知要增大“欧姆表”的测量范围,可增大电压表的示数来增大最大可测电阻,且最大可测电阻的增加量比最小可测电阻的增加量更大,从而可以增大测量范围。
15.(2025·重庆·三模)小卓想探究“电流与电压的关系”,选择的器材有:学生电源、定值电阻4个(阻值不同),滑动变阻器R1(30Ω 1A)、滑动变阻器R2(300Ω 1A)、电压表、电流表、开关,导线若干。
(1)在检查电路时,小卓发现有一根导线连接错误,请你在图甲中将连接错误的那条导线上画“×”,并用笔画线代替导线将电路连接正确;
(2)小卓选择一个滑动变阻器并正确连接电路,闭合开关,电流表和电压表示数很小,移动滑片,最初一段时间内电流表和电压表示数几乎不变,则可能的原因是: ;
(3)纠正(2)中的错误后,小卓闭合开关,进行实验小卓实验中记录的实验数据如下表所示,根据数据可知,小卓在实验前的操作过程中存在的问题是 ;有一组数据错误,原因是 ;
数据序号
1
2
3
4
5
电压U/V
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
电流I/A
0.12
0.22
1.6
0.42
0.52
(4)实验中,移动滑动变阻器滑片的目的和以下哪一实验相同___________;
A.测量小灯泡的电阻 B.探究电流与电阻的关系 C.测量小灯泡的额定功率
(5)改正错误数据后可以得到结论,当电阻一定时, 与电压成正比;
(6)实验结束后,小捷将定值电阻换为灯泡并更换3V电源进行了如下操作:小捷首先将小灯泡L1接入电路,移动滑动变阻器滑片在不同位置,作出小灯泡I-U图像如图乙中曲线a所示,撤去L1,将小灯泡L2接入电路后,移动滑动变阻器滑片在不同位置,作出小灯泡I-U图像如图乙中曲线b所示。若现在去掉滑动变阻器,将小灯泡L1与小灯泡L2串联在该电源上,则小灯泡L2的功率为 W;
(7)超超想继续测额定电压为U0(U0>3V)的小灯泡L2的额定功率,他重新选择了6V的电源,闭合开关后他移动变阻器的滑片,当L2接近正常发光时,发现电压表的示数会超过3V,但电压表只有“0~3V”量程完好。他经过思考后认为无需更换元件,将电压表并在滑动变阻器两侧也可以完成实验,为了保证新电路中闭合开关时电压表不超量程,请你写出一条可行的操作: 。
【答案】(1) (2)滑动变阻器接入电路的电阻过大 (3) 实验前滑动变阻器的滑片没有移到阻值最大处 见解析 (4)A (5)电流 (6)0.36 (7)见解析
【解析】(1)探究“电流与电压的关系”实验中,滑动变阻器应串联进电路,电压表应测量定值电阻电压,改正后的电路如下
(2)小卓选择一个滑动变阻器并正确连接电路,闭合开关,电流表和电压表示数很小,移动滑片,最初一段时间内电流表和电压表示数几乎不变。因为滑动变阻器接入电路的电阻过大时,会导致电路中电流很小,定值电阻两端电压也很小,并且移动滑片时,由于其接入电阻相对变化量小,对电路的影响不明显,所以可能的原因是滑动变阻器接入电路的电阻过大。
(3)[1]实验前应将滑动变阻器的滑片移到阻值最大处,以保护电路。而根据数据可知,第一组数据电压和电流就有较大数值,说明小卓在实验前的操作过程中存在的问题是:实验前滑动变阻器的滑片没有移到阻值最大处。
[2]由欧姆定律可知,当电阻一定时,电流与电压成正比。观察数据,当电压为1.5V时,电流应该在0.3A左右,而给出的数据是1.6A,这个数据明显错误,原因是电流表接小量程却按大量程读数了。
(4)本实验中移动滑动变阻器滑片是为了改变定值电阻两端电压和通过的电流。
A.在测量小灯泡的电阻实验中,移动滑动变阻器滑片是为了改变小灯泡两端电压和通过的电流,故A符合题意;
B.在探究电流与电阻的关系实验中,移动滑动变阻器滑片是为了控制定值电阻两端电压不变,故B不符合题意;
C.在测量小灯泡的额定功率实验中,移动滑动变阻器滑片是为了使小灯泡两端电压达到额定电压,故C不符合题意。
故选A。
(5)所以改正错误数据后,分析实验数据,每组数据的电压和电流比值接近相等(误差在合理范围之内),所以可以得到结论:当电阻一定时,电流与电压成正比。
(6)若去掉滑动变阻器,将小灯泡L1与小灯L2串联在该电源上,串联电路中电流处处相等,总电压等于各部分电路电压之和。从图像中找到电流相等时,两灯泡电压之和等于电源电压的点,分析图乙当,,,此时
则小灯泡L2的功率为
(7)因为滑动变阻器接入电路电阻越大,其两端电压越大(串联电路中电阻越大分得电压越大)。为保证闭合开关时电压表不超量程,在闭合开关前我们可以将滑动变阻器的滑片不要移到阻值最大处(如将滑片移到中间位置),然后进行试触,保证电压表不超 0 ~ 3V 的量程。再闭合开关,调节滑片使电压表示数为
此时灯泡电压为额定电压为U0,再读出电流表示数I,灯泡额定功率为。
16.(2025·重庆·二模)重庆一中物理兴趣小组设计了如图甲所示电路进行“探究电流与电压的关系”实验,滑动变阻器标有“20;1A”字样。
(1)请用笔画线代替导线将甲图电路连接完整,要求滑动变阻器滑片向左移动时电流表示数变大 ;
(2)连接电路时,开关应处于断开状态。把某定值电阻接入电路,将滑动变阻器的滑片调至最 (选填“左”或“右”)端。闭合开关,发现电压表无示数,电流表有示数,其原因可能是定值电阻 ;
(3)排除故障后,闭合开关,调节滑片P,当电压表示数为1.2V时,电流表示数如图乙所示,则此时通过定值电阻的电流为 A。调节滑动变阻器,继续进行实验,并将实验数据记录在下表中;小贾同学发现这些数据中有一组是明显错误的,可能是读取这组数据时粗心所引起的,这组数据是第 (填序号)组,分析时需要把它剔除掉;
数据序号
1
2
3
4
5
6
电压U/V
0.6
0.9
1.2
1.8
2.4
3
电流I/A
0.12
0.18
1.8
0.48
0.6
(4)分析数据得出结论:在电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成 ;
(5)探究完电流与电压的关系,兴趣小组的同学将甲图定值电阻更换为待测电阻,电源更换为若干节新干电池(电压为1.5V的整数倍),其他器材不变,来测量待测电阻阻值。小贾正确串联实验器材,并将滑片放置于变阻器的一端,然后将电压表并联在电路中。闭合开关后,电流表示数为0.12A,移动变阻器的滑片,观察到电压表的示数逐渐变小,直至为零。他分析数据发现是因为将电压表并联在 的两端(选填“待测电阻”、“滑动变阻器”或“电源”),于是重新正确连接电路,操作步骤正确,当他将变阻器的滑片移动到中点附近时,电压表示数为2.8V。该实验所用电源的电压为 V。
【答案】(1) (2)右 短路 (3) 0.24 4
(4)正比 (5)滑动变阻器 4.5
【解析】(1)滑动变阻器需串联在电路中,且滑片向左移动时电流表示数变大,说明滑动变阻器接入电路的电阻减小,故应选择左下接线柱接入电路。如图所示:
(2)[1]为保护电路,闭合开关前滑动变阻器应置于阻值最大处,即右端。
[2]电压表无示数而电流表有示数,说明电路通路但电压表未检测到电压,故障原因可能是定值电阻短路,导致电压表相当于并联在导线两端。
(3)[1]图乙电流表量程为0~0.6A,分度值为0.02A,示数为0.24A(0.2A+0.04A)。
[2]第4组数据电流值为1.8A,远超其他组数据(0.12~0.6A),且与电压1.8V不成比例(其他组电压与电流比值约为5Ω),明显错误,应为读数时误将量程看作0~3A所致。
(4)剔除错误数据后,其余各组电压与电流比值均为5Ω,说明电阻一定时,电流与电压成正比。
(5)[1]电压表示数随滑片移动逐渐减小至零,说明电压表并联在滑动变阻器两端(滑片移动使其分压减小)。
[2]一开始滑片在一端,滑动变阻器电阻最大,滑动变阻器接入阻值为20Ω,此时电流为0.12A,滑动变阻器分压U=IR=0.12A×20Ω=2.4V,电源电压是1.5V的整数倍,且一定大于1.5V,若电源是两节干电池组成,电源电压为3V,定值电阻的阻值重新连接后,电流,故电源电压不是3V。
若电源是三节干电池组成,电源电压为4.5V,定值电阻的阻值重新连接后,电流,故应该是三节干电池组成的电源,电源电压为4.5V(误差来自变阻器的滑片移动到中点附近,因为滑片很难控制在恰好中点)。
17.(2025·重庆开州·二模)小海同学用图甲所示电路进行“探究电流与电压的关系”实验。
电压U/V
1.0
1.5
2.0
2.5
电流I/A
0.18
0.22
0.24
0.26
(1)请用笔画线代替导线将图甲电路连接完整,要求滑动变阻器滑片P向右移动时电流表示数变小,导线不交叉 ;
(2)连接电路时,开关应该 。闭合开关前,滑动变阻器滑片P应该位于最 端;
(3)闭合开关发现电流表没有示数,电压表示数接近电源电压,原因可能是 ;
(4)排除故障后,移动滑片P到某一位置时电压表示数如图乙所示,此时定值电阻R两端的电压为 V,根据实验数据绘制出定值电阻R的I-U图像如图丙所示。由图像可得:当导体的电阻一定时, ;
(5)小海将定值电阻换成一标有“2.5V”字样的小灯泡继续实验,测量小灯泡正常发光的电阻。他得到的数据记录在表格中,根据表格数据计算出小灯泡正常发光时电阻为 Ω(保留一位小数)。实验过程中,小海发现小灯泡亮度也逐渐变亮。结合实验现象和数据,本次探究还可以得到实验结论: 。
【答案】(1)答案见解析如图 (2)断开 右 (3)定值电阻R断路 (4) 2.2 电流与电压成正比 (5)9.6 灯丝的电阻随温度的升高而增大
【解析】(1)电流表、滑动变阻器、定值电阻串联接入电路,滑动变阻器的滑片P向右移动时电流表示数变小,说明滑动变阻器接入电阻变大,由此确定滑动变阻器下面接的是左下接线柱,据此完成电路连接如下图所示:
(2)[1][2]为了保护电路,在连接电路时,开关应断开,且将滑动变阻器滑片置于阻值最大端,即图中的最右端。
(3)闭合开关,小海发现电流表没有示数,说明电路可能断路,电压表示数接近电源电压,说明电压表与电源连通,则与电压表并联的支路以外的电路是完好的,则与电压表并联的电路断路了,则原因可能是定值电阻R断路。
(4)[1]电压表示数如图乙所示,电压表选用小量程,分度值为0.1V,此时定值电阻R两端的电压为2.2V。
[2]根据实验数据绘制出定值电阻R的I-U图像为一过原点的直线,如图丙所示。由图像可得:当导体的电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比。
(5)[1]由表中数据可知,当灯泡两端电压为2.5V时,通过灯泡的电流为0.26A,则小灯泡正常发光时的电阻为:。
[2]由表中数据可知:; 6.8Ω;R38.3Ω,由此可知随着灯泡两端电压增大,通过灯泡的电流也增大,根据P=UI可知,灯泡功率变大,温度升高,灯丝的电阻随温度的升高而增大。
三、探究电流与电压、电阻的关系
18.(2025·重庆·一模)小杨同学在“探究电流与电压、电阻的关系”实验中,选用的器材如下:两节新干电池、滑动变阻器、电流表、电压表、开关、定值电阻R、导线若干。
(1)请用笔画线代替导线,将如图甲所示的电路连接完整。要求:滑片P向B端滑动时,电流表的示数变小 。
(2)连接电路时,开关应该 ,滑动变阻器的滑片P应置于最大阻值处;检查无误后,闭合开关发现电流表几乎无示数,电压表示数接近3V。移动滑片P,两电表示数均无变化,则电路故障可能是 。
(3)小杨探究电流与电阻的关系时,先将的电阻接入电路,闭合开关,调节滑片P到适当位置,电流表示数如图乙所示,读出此时电流为 A;小杨未移动滑片就用的电阻替换了的电阻,再闭合开关后,她发现电压表示数 (选填“大于”“小于”或“等于”),需要将滑片P向 端移动来继续完成实验(选填“A”或“B”)。
(4)小杨根据探究电流与电压关系的实验数据绘制出定值电阻的图像,如图丙中a所示,由图像a可以得出:当电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成 。
(5)实验完成后,小杨将电阻换成小灯泡重复实验,绘制出小灯泡的图像,如图丙中b所示。小灯泡电阻是随温度变化的,试分析图像中A、B、C三点电阻最大的是 点。
【答案】(1) (2)断开 定值电阻R断路
(3)0.2 大于 B (4)正比 (5)B
【解析】(1)要求滑片P向B端滑动时,电流表的示数变小,则变阻器阻值变大,所以变阻器应选择A接线柱串联到电路中,如图
(2)[1]为保护电路,在连接电路时,开关应该断开,滑动变阻器的滑片P应置于阻值最大处,即B端。
[2]闭合开关发现电流表几乎无示数,说明发生断路,电压表示数接近3V,则电压表两端与电源相通,移动滑片P,两电表示数均无变化,说明电压表串联在电路中,故障可能是与电压表并联的定值电阻R断路。
(3)由图乙可知,电流表量程为,分度值,示数为;定值电阻两端电压为
探究电流与电阻的关系时,要控制电阻两端的电压不变,小龙用的电阻替换的电阻,未移动滑片前,根据串联电路分压原理可知,更换后的电阻两端的电压会变大,即电压表示数大于1V;为了保持电阻两端电压不变,就需要增大滑动变阻器接入电路的电阻,所以需要将滑片P向B端移动,所以滑动变阻器除了保护电路,还有一个重要作用就是使定值电阻两端电压保持1V不变。
(4)图像a是过原点的一条直线,是正比例函数图像,所以可得:当电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比。
(5)如图丙中b所示,随着电压的增大,电流增加的越来越慢,说明小灯泡电阻是变化的,是因为灯丝的温度发生了变化;如图丙所示,比较A、B两点,这两点的电流相等,B点的电压较大,根据可得,B点的电阻较大;再比较C、B两点,这两点的电压相等,B点的电流较小,根据可得,B点的电阻较大;所以图像中A、B、C三点电阻最大的是B点。
19.(2025·重庆·二模)在“探究通过导体的电流与电压和电阻的关系”实验中,有如下器材:电压表、电流表、滑动变阻器阻值范围“0~15Ω”、开关、电源(电压为3V保持不变)、定值电阻R(分别为5Ω、10Ω、15Ω)、导线若干。
(1)在探究“电流与电压的关系”实验中:
①小明连接实物图如图,闭合开关后,电流表 示数(填“有”或“无”),请添加一根导线使电路连接完整 。
②该实验中滑动变阻器的作用除了保护电路外,还有 ;
③小烨把图中的定值电阻R换成了小灯泡,闭合开关后,通过调节滑片P的位置测量了三组数据,
并计算出不同电压下小灯泡的电阻阻值分别为6.2Ω,7Ω,8.7Ω,于是小烨把三次电阻求平均值,得到小灯泡的电阻是7.3Ω,你认为小烨的做法是否合理 (选填“合理”或“不合理”),原因是: 。
(2)在探究“电流与电阻的关系”实验中:
①小烨先将R=10Ω的电阻接入,闭合开关,调节滑动变阻器的滑片,直到电压表示数为1.2V,记下电流表示数;保持滑动变阻器的滑片位置不变,把R换为5Ω的电阻,此时应调节滑动变阻器的滑片使其阻值 (选填“变大”、“变小”或“不变”),
②在此实验中,该同学根据正确的测量数据绘制出电流与电阻的图象,如图所示其中正确的是( )
③当接入15Ω的电阻后,不管如何移动滑动变阻器的滑片,都不能使电压表的示数与原来相同,若要完成实验,下列做法可行的是 (选填字母符号)
A.改变电压表的量程
B.接入15Ω的电阻,无法完成,略去不做,前两组实验数据照样可以得出结论
C.第一次接入5Ω的电阻时,使电压表的示数为2V
D.换用最大阻值为20Ω的滑动变阻器进行实验
【答案】(1)无 改变定值电阻两端电压的作用 不合理 灯丝的电阻随温度的变化而变化 (2)变小 D C
【解析】(1)[1][2]原电路图中,电压表串联在电路中,因电压表内阻很大,闭合开关后,电路中几乎没有电流通过,因此电流表无示数; 在“探究通过导体的电流与电压和电阻的关系”实验中,电压表应并联在电阻R两端,如下图所示:
[3]在“探究通过导体的电流与电压和电阻的关系”实验中,需要改变定值电阻两端电压,因此该实验中滑动变阻器的作用除了保护电路外,还有改变定值电阻两端电压的作用。
[4][5]在不同电压下小灯泡的实际功率不同,温度不同,灯丝的电阻随温度的变化而变化,不是一定值,因此把灯泡三次的电阻求平均值不合理。
(2)[1]实验中,当把10Ω的电阻换成5Ω的电阻后,根据分压原理,电阻两端的电压变小,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,要减小滑动变阻器两端的电压,由分压原理,要减小滑动变阻器电阻的阻值。
[2]电压一定时,导体中的电流与导体的电阻成反比,图象是反比例函数图象, 故选D。
[3]A.无论怎样改变电压表的量程,电压表总是测的是R两端的电压,不管如何移动滑动变阻器的滑片,都不能使电压表的示数为1.2V,故A错误;
B.接入15Ω的电阻,无法完成,略去不做,前两组实验数据照样可以得出结论,这样的结论不具有普遍性,故B错误;
C.第一次接入5Ω的电阻时,使电压表的示数为2V,根据控制变量法,当接入15Ω的电阻后,也应保持它两端的电压为2V不变时电路中的电流为
滑动变阻器接入的阻值为
而7.5Ω小于滑动变阻器的最大阻值15Ω,因此可以保证当接入15Ω的电阻后,可使电压表的示数与原来相同都为2V,故C正确
D.当接入15Ω的电阻时,电路中的电流
所以滑动变阻器接入的最小阻值为
所以换用最大阻值为20Ω的滑动变阻器不能进行实验,故D错误。
故选C。
20.(2025·重庆大渡口·一模)小明用如图甲所示的电路探究“电流与电压、电阻的关系”,已知电源电压为4.5V且保持不变,实验用到的定值电阻阻值分别为25Ω、20Ω、15Ω、10Ω、5Ω。
(1)小明连接电路时,开关应 ;
(2)小明先探究电流与电压关系,通过测得的实验数据绘制出了如图乙的图像,可知小明所选用的定值电阻为 Ω;并得出结论:当电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成 ;
(3)小明在探究电流与电阻关系时,每次随机选取一个定值电阻,进行了五次实验,将5Ω的定值电阻更换为15Ω的定值电阻后,闭合开关,电流表示数将 (选填“变大”、“变小”或“不变”),移动滑动变阻器滑片,使 表示数恢复到原来的值。根据所得数据小明画出了电流与电阻关系的图像(如图丙所示)。则他控制电压表的示数为 V。但老师发现五次实验中,阻值为 Ω的定值电阻连入电路时,未移动滑片控制电压表的示数一定,这次实验之前的那一次实验,小明选取的是阻值为 Ω的定值电阻。
【答案】(1)断开 (2)10 正比 (3)变小 电压 3 20 10
【解析】(1)为保护电路,连接电路时,开关应断开。
(2)[1][2]由图像乙可知,当定值电阻两端的电压为1V时,电流为0.1A;当电压为3V时,电流为0.3A,则所选用的定值电阻的阻值
可得出结论:当电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比。
(3)[1][2]将5Ω的定值电阻更换为15Ω的定值电阻后,定值电阻阻值变大,根据可得,电路中的电流减小,根据串联分压原理可知,电压的示数变大;探究电流与电阻的实验中应控制电压不变,通过滑动变阻器控制定值电阻电压不变,根据串联电路电压的规律可知,应增大滑动变阻器分得的电压,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,使电压表示数恢复到原来的值。
[3]由图像丙可知,定值电阻两端的电压
即控制电压表的示数为3V。
[4]实验中控制不变的电压为3V,但当选择定值电阻是20Ω时,电流是0.18A,此时电压为
故20Ω的定值电阻连入电路时未移动滑片使电压表的示数为3V。
[5]当接入20Ω的定值电阻时,定值电阻两端的电压保持为3.6V,则滑动变阻器的电压为
滑动变阻器接入电路的电阻为
前一次实验电路中的电流为
前一次实验所用定值电阻的阻值为
21.(2025·重庆·二模)小益为了完成电学中的实验,收集了如下实验器材:学生电源一个,开关,阻值分别为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω和25Ω的定值电阻各一个,滑动变阻器“20Ω 0.5A”,额定电压为U0的小灯泡一个,导线若干。
实验一:探究“电流与电压的关系”
(1)小益连接了如图1甲的实物电路,开关闭合后发现电路连接错误;请你在错误的导线上划“×”,用笔画线代替导线,导线不交叉;
(2)为了保护电路,实验开始前,滑动变阻器的滑片P应移动到最 (选填“左”或“右”)端;
(3)检查无误后,小益将10Ω的电阻接入电路,闭合开关,记录为A点数据,继续移动滑动变阻器,并绘制I—U图像如图1乙;通过分析,可以得到C点和E点的定值电阻电功率之比为 ;
(4)为了使实验结论更具有普遍性,小益换用20Ω的电阻重复前面操作,得到多组数据,在相同的坐标系中画出了I—U图像,图1乙中①、②哪一个图像是符合实验实际的 (选填“①”或“②”);
实验二:探究“电流与电阻的关系”
(5)小益继续探究“电流与电阻关系”,将20Ω更换为15Ω的电阻接入电路,拆下20Ω电阻后,发现电压表、电流表指针偏转如图2甲所示,则不规范的操作可能是: ;
(6)小益用测量数据在I—R图中描点如图2乙,同组的小物发现定值电阻阻值为 Ω的测量数据是错误的,并且分析出前一次实验选取的电阻阻值为 Ω;
(7)在完成上述实验后,小益继续探究“灯丝电阻随温度的变化规律”,小益将小灯泡直接接入恒压电源中,小灯泡发光,聪明的小益分析小灯泡由暗到亮的发光过程中实际上是灯泡的 改变造成的。
【答案】(1) (2)左 (3)16∶25 (4)①
(5)在拆下电阻时,开关没断开 (6)10 25 (7)实际功率
【解析】(1)在探究“电流与电压的关系”的实验中,滑动变阻器与定值电阻串联,电压表并联在定值电阻两端,电压表连接时,电流从正接线柱流入,从负接线柱流出,如下图所示:
(2)为了保护电路,在闭合开关开始实验前,滑片应置于变阻器的阻值最大处,即图中的最左端。
(3)假设图1乙中单位刻度电流值为I0,则通过定值电阻中对应C点和E点的电流分别为8I0、10I0,根据电功率公式P=UI=I2R
可得PC∶PD=(IC2R)∶(ID2R)=(8I0)2∶(10I0)2=64∶100=16∶25
(4)根据欧姆定律分析可知,当不同阻值的定值电阻两端的电压相同时,电路中的电流也不同,因此当定值电阻阻值由10Ω增大为20Ω,其电路电流由I减小到,结合图1乙可知①符合实际。
(5)如图2甲所示,电流表示数为零,电压表接近电源电压,则电压表与电源接通,而此时定值电路已断开,则开关处于闭合状态,所以不规范的操作可能是在拆下电阻时,开关没断开。
(6)[1]根据图2乙中数据可得U1=I1R1=0.4A×5Ω=2V
U2=I2R2=0.12A×10Ω=1.2V
U3=I3R3=0.14A×15Ω=2.1V
U4=I4R4=0.1A×20Ω=2V
U5=I5R5=0.08A×25Ω=2V
所以在误差范围之内有U1=U4=U5≈U3≠U2
由此可知,定值电阻阻值为10Ω的测量数据是错误的。
[2]根据U2<U1=U4=U5≈U3,说明定值电阻阻值为10Ω时,滑动变阻器两端电压偏大,即滑动变阻器的阻值偏大,因为要保持实验中定值电阻两端电压不变,根据串联分压原理可知,前一次实验定值电阻应大于10Ω;由于接入10Ω的电阻时,电路中的总电阻减小,则接入10Ω电阻时,电路中的电流应大于前一次的电流,所以电流为0.14A时,对应的15Ω定值电阻不符合题意;由(5)可知将20Ω更换为15Ω的电阻的实验,所以20Ω定值电阻也不是前一次实验选取的电阻阻值,故前一次实验选取的电阻阻值为25Ω。
(7)由于小灯泡由暗到亮的发光过程中,小灯泡的实际功率逐渐增大,所以小灯泡的实际功率越大,灯泡越亮,故小灯泡的明暗程度取决于小灯泡的实际功率的大小。
22.(2025·重庆綦江·一模)小明同学在实验室做“探究电流与电压、电阻关系”的实验,电路如图甲,器材及参数如下:电源电压调节为3V且保持不变,滑动变阻器标有“10Ω 0.5A”,定值电阻(阻值为10Ω),电阻箱。
(1)在连接电路时,开关应当处于 状态;
(2)请用笔画线代替导线将如图甲的电路连接完整(要求滑片向右移动时,电流表示数变大);
(3)接入定值电阻时,闭合开关发现电流表、电压表都没有示数,原因可能电路中某处 (选填“短路”或“断路”);
(4)排除故障后进行“探究电流与电压关系”的实验,闭合开关适当移动滑动变阻器的滑片,得到电压表和对应电流表的示数如表,由此得出:电阻一定时,电流与电压成 ;
电压U/V
2
2.4
3
电流I/A
0.2
0.24
0.3
(5)完成上述实验后,小龙将图甲电路中的定值电阻替换为电阻箱(其它器材及连接情况不变),进行“探究电流与电阻关系”的实验,部分操作过程为:
①将电阻箱阻值调节为5Ω,移动滑片到适当位置,电流表示数如图乙,其读数为 A;
②断开开关,将电阻箱阻值调节为10Ω;闭合开关后,应将滑动变阻器阻值调 ,直到电压表示数Uo为 V。
③开开关,将电阻箱阻值调节为25Ω;闭合开关后移动滑片,发现无法将电压表示数调节为Uo。
为了顺利完成全部探究,小龙的方法是重新调节接入电路的电阻箱阻值;则在其它元件、连接及相关参数不变的情况下,保证电路安全,电阻箱阻值的调节范围为 Ω。
【答案】(1)断开 (2) (3)断路 (4)正比 (5)0.4 大 2 4-20
【解析】(1)在连接电路时,为了保护电路,开关应当处于断开状态。
(2)根据欧姆定律可知滑片向右移时电流表示数变大,说明滑动变阻器阻值变小,故滑动变阻器选用右下接线柱与定值电阻串联。如图所示∶
(3)根据电流表无示数可判断可能存在的电路故障为断路,即电路中某处断路了。
(4)根据表中数据可知电压增大为原来的几倍,通过的电流也增大为原来的几倍,故得出的结论是在电阻一定的情况下,通过导体的电流与导体两端的电压成正比。
(5)①图乙中电流表选用的是0~0.6A的小量程,分度值为0.02A,则读数为0.4A。
②[1][2]据串联分压原理可知,将电阻箱阻值由5Ω改接成10Ω的电阻,电阻增大,其分得的电压增大;探究思流与电阻的实验中心控制电压不变,即应保持电阻箱两端的电压不变,即
根据串联电路电压的规律可知应增大滑动变阻器分得的电压,由分压原理,应增大滑动变阻器连入电路中的电阻,使电压表的示数保持2V不变,读出电流表的示数。
③因为本实验中要保持电阻箱两端电压2V不变,根据串联电路电压特点可知滑动变阻器两端分压也不变,大小为
由此可知电阻箱两端分压为滑动变阻器两端的分压的
根据串联分压原理可知,当滑动变阻器全部电阻接入电路时,电阻箱选用的最大电阻为
当电路电流最大等于滑动变阻器的最大电流0.5A时,电路中的总电阻最小,则此时电阻箱选用的最小电阻为
由此可知电阻箱阻值的调节范围为4~20Ω。
23.(2025·重庆潼南·一模)小理为了完成电学中的实验,收集了如下实验器材:学生电源一个,开关,滑动变阻器“20Ω 0.5A”,额定电压为U0的小灯泡一个,导线若干。
实验一:探究“电流与电压的关系”
(1)小理连接了如图1甲的实物电路,开关闭合后发现电路连接错误。请你在错误的导线上划“×”,用笔画线代替导线;
(2)为了保护电路,实验开始前,滑动变阻器的滑片P应移动到最 (选填“左”或“右”)端;
(3)检查无误后,小理将10Ω的电阻接入电路,闭合开关,继续移动滑动变阻器,并绘制I-U图像如图1乙。通过分析,可以得到C点和E点的定值电阻电功率之比为: 。
(4)为了使实验结论更具有普遍性,小理换用20Ω的电阻重复前面操作,得到多组数据,图1乙中①、②哪一个图像是符合实验实际的 (选填:①或②);
实验二:探究“电流与电阻的关系”。
(5)小理继续探究“电流与电阻关系”,将20Ω更换为15Ω的电阻接入电路,拆下20Ω电阻后,发现电压表、电流表指针偏转如图2甲所示,则不规范的操作可能是: ;
(6)小理用测量数据在I-R图中描点如图2乙,同组的小物发现定值电阻阻值为 Ω的测量数据是错误的,并且分析出电阻两端保持的电压为 V;
(7)在完成上述实验后,小理继续探究“灯丝电阻随温度的变化规律”,小理将小灯泡直接接入恒压电源中,聪明的小理分析小灯泡由暗到亮的发光过程中其实际功率变化规律是 。(选填:变大、变小或不变)
【答案】(1) (2)左 (3)16∶25 (4)①
(5)见解析 (6)10 (7)2 (8)变大
【解析】(1)由甲图可知,电流未经过定值电阻,所以应该将滑动变阻器与电压表相连的导线左端改接到电压表的负接线柱,如下图所示:
(2)为了保护电路,在闭合开关开始实验前,应该将滑动变阻器的阻值调到阻值最大处,即图中的最左端。
(3)假设图1乙中单位刻度的电流值为I,则通过定值电阻中对应C点和E点的电流分别为8I和10I,根据电功率公式P=UI=I2R可得
(4)根据欧姆定律可知当电压一定时,电阻阻值增大一倍,通过电阻的电流变为原来的一半,故①符合实际。
(5)如图2甲所示,电流表示数为零,电压表示数满偏,说明开关未断开。
(6)[1][2]由欧姆定律公式变形可得U1=I1R1=0.4A×5Ω=2V,U2=I2R5=0.15A×10Ω=1.5V,U3=I3R2=0.14A×15Ω=2V,U4=I4R3=0.1A×20Ω=2V,U5=I5R2=0.08A×25Ω=2V
在误差范围之内有U1=U4=U5≈U3≠U2,由此可知定值电阻阻值为10Ω的测量数据是错误的,且电阻两端保持的电压为2V。
(7)因为小灯泡的明暗程度取决于实际功率的大小,实际功率越大,灯泡越亮,所以小灯泡由暗到亮的发光过程中其实际功率变化规律是变大。
24.(2025·重庆九龙坡·一模)小卷同学利用如图甲所示的电路,探究“电流与电压、电阻的关系”,实验器材如下:学生电源(可调节电压),定值电阻R(5Ω、10Ω、15Ω、25Ω),滑动变阻器“20Ω,1A”导线若干。
(1)请你用笔画线代替导线,将图乙中的实物连接完整;
(2)闭合开关前,滑动变阻器的滑片P应该移至 端(选填“A”或“B”);闭合开关后,发现电流表指针无偏转,原因可能是( );
A.电阻R断路
B.电阻R短路
C.滑动变阻器开路
D.滑动变阻器短路
(3)排除电路故障后,在探究“电流与电压的关系”的实验中,调节电源电压为3V,多次改变滑动变阻器阻值,记录电表的示数,小卷选择的定值电阻R= Ω;本次实验中多次测量,记录多组数据的目的是 ;
A.求平均值减小测量误差
B.避免偶然性,使结论更具普遍性
(4)根据图像可得:电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成 ;
(5)在探究“电流与电阻的关系”实验中,小卷调节电源电压为3V,控制定值电阻两端电压为U0,使用规格为“20Ω,1A”的滑动变阻器,分别将5Ω、10Ω、15Ω、25Ω四个定值电阻依次接入电路进行研究。
①将5Ω的定值电阻接入电路中,移动滑动变阻器的滑片使得电流表示数如图丁所示,则U0= V;
②用25Ω的电阻替换15Ω的电阻接入电路时,为了完成实验,需要将滑动变阻器的滑片向 (选填“左”或“右”)调节。
【答案】(1) (2)A A (3)5 B (4)正比
(5)2 左
【解析】(1)根据甲图可知,变阻器(滑片以右连入电路中)与电阻串联,电压表选用小量程与电阻并联,如下所示:
(2)[1]闭合开关前,为保护电路安全,滑动变阻器的滑片P应该移至阻值最大处的A端。
[2]闭合开关,发现电流表指针无偏转,说明电路是断路,电压表指针有明显偏转,原因可能是电阻R断路,电压表串联接入电路,测电源电压,故A符合题意。
(3)[1]根据图丙所示的电流I随电压U变化的图像,由图像可知,定值电阻的阻值为
[2]本次实验中多次测量,记录多组数据的目的是避免偶然性,寻找普遍规律,故B符合题意。
故选B。
(4)根据图像,当定值电阻两端电压变为原来的多少倍,电流变为原来的多少,因此可得结论为:电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比。
(5)[1]将5Ω的定值电阻接入电路中,移动滑动变阻器的滑片使得电流表示数如图丁所示,电流表的量程为0~0.6A,分度值是0.02A,读数为0.4A,则定值电阻两端电压为
[2]研究“电流与电阻的关系”实验中,要控制电阻的电压不变,用25Ω的电阻替换15Ω的电阻接入电路时,由串联分压原理可知,定值电阻两端电压会变大,则需要增大变阻器两端的电压,则需使滑动变阻器的阻值变大,滑片向左移动。
25.(2025·重庆·模拟预测)小理为了完成电学中的实验,收集了如下实验器材:学生电源一个,开关,阻值分别为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω和25Ω的定值电阻各一个,滑动变阻器“20Ω 0.5A”,额定电压为U0的小灯泡一个,导线若干。
实验一:探究“电流与电压的关系”
(1)小理连接了如图1甲的实物电路,开关闭合后发现电路连接错误。请你在错误的导线上划“×”,用笔画线代替导线,导线不交叉;
(2)为了保护电路,实验开始前,滑动变阻器的滑片P应移动到最 (选填“左”或“右”)端;
(3)检查无误后,小理将10Ω的电阻接入电路,闭合开关,记录为A点数据,继续移动滑动变阻器,并绘制I﹣U图像如图1乙。通过分析,可以得到C点和E点的定值电阻电功率之比为: 。
(4)为了使实验结论更具有普遍性,小理换用20Ω的电阻重复前面操作,得到多组数据,在相同的坐标系中画出了I﹣U图像,图1乙中①、②哪一个图像是符合实验实际的 (选填:①或②);
实验二:探究“电流与电阻的关系”。
(5)小理继续探究“电流与电阻关系”,将20Ω更换为15Ω的电阻接入电路,拆下20Ω电阻后,发现电压表、电流表指针偏转如图2甲所示,则不规范的操作可能是: ;
(6)小理用测量数据在I﹣R图中描点如图2乙,同组的小物发现定值电阻阻值为 Ω的测量数据是错误的,并且分析出前一次实验选取的电阻阻值为 Ω;
(7)在完成上述实验后,小理继续探究“灯丝电阻随温度的变化规律”,小理将小灯泡直接接入恒压电源中,小灯泡发光,聪明的小理分析小灯泡由暗到亮的发光过程中其实际功率变化规律是 。
【答案】 左 16:25 ① 见解析 10 20 逐渐增大
【解析】(1)[1]在探究“电流与电压的关系”的实验中,滑动变阻器与定值电阻串联,电压表并联在定值电阻两端,据此完成电路改接如下图所示:
(2)[2]为了保护电路,在闭合开关开始实验前,滑片应置于变阻器的阻值最大处,即图中的最左端。
(3)[3]假设图1乙中单位刻度电流值为I0,则通过定值电阻中对应C点和E点的电流分别为8I0、10I0,
根据电功率公式P=UI=I2R可得
PC:PD=(IC2R):(ID2R)=(8I0)2:(10R0)2=64:100=16:25
(4)[4]根据欧姆定律分析可知当不同阻值的定值电阻两端的电压相同时,电路中的电流也不同,因此当定值电阻阻值由10Ω增大为20Ω,其电路电流由I减小到,结合图1﹣乙可知①符合实际。
(5)[5]如图2﹣甲所示,电流表示数为零,电压表接近电源电压,与电源接通,而此时定值电路已断开,则开关处于闭合状态,所以在拆下电阻时,开关没断开。
(6)[6]根据图2﹣乙中有
U1=I1R1=0.4A×4Ω=2V,U2=I2R2=0.15A×10Ω=2.5V
U3=I3R3=0.14A×15Ω=2.1V,
U4=I4R4=0.6A×20Ω=2V;U5=I5R5=0.08A×25Ω=2V
在误差范围之内有:U1=U4=U5≈U3≠U2。由此可知定值电阻阻值为10Ω的测量数据是错误的。
[7]根据U2>U1=U4=U5≈U3,说明滑动变阻器的分压能力偏大,因为要保持实验中要保持定值电阻两端电压不变,根据串联分压原理可知前一次实验定值电阻应大于10Ω,而由于换接入的电阻减小,即接入10Ω电阻时电路电流应大于前一次的电流,因此0.14对应的定值电阻阻值15Ω不符合题意,且已知前面已进行了将20Ω更换为15Ω的电阻的实验,所以前一次实验选取的电阻阻值为20Ω。
(7)[8]因为小灯泡的明暗程度取决于实际功率的大小,实际功率越大,由此可知小灯泡由暗到亮的发光过程中其实际功率变化规律是逐渐增大。
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五、电学
专题26 电学实验(二)
目 录
中考新趋势 2
五年真题 2
一.探究电流与电阻的关系 4
二.探究“电流与电压、电阻的关系” 6
一年模拟 9
一、探究电流与电阻的关系 9
二、探究电流与电压的关系 33
三、探究电流与电压、电阻的关系 42
1.(2024·重庆·中考真题)【创新实验】小吴同学利用图甲中的器材探究导体A、B中电流与两端电压的关系,其中电源电压可调。
(1)连接好如图甲所示电路,试触开关,发现电流表无示数、电压表指针偏转到最大值,原因可能是导体A发生 ;排除故障后,闭合开关进行实验,某次实验时电流表如图乙所示,示数为 A;
(2)多次改变导体A两端的电压,并记录对应的 。换用导体B重复上述实验,根据实验数据绘制图像如图丙所示。分析图像发现,同一导体两端的电压与通过电流的比值是 的,因此将这个比值定义为导体的电阻;
(3)根据电阻定义可知导体B的阻值为 Ω。在工程技术中用不同颜色的环对电阻进行标记,阻值是两位数以内的电阻可以根据前两环的颜色来判断阻值,色环含义及导体A、B的色环如图丁所示,若还需用到一个15Ω的电阻,应选用图戊中电阻 (选填“d”“e”或“f”)。
实验次数
①
②
③
R/Ω
15
B
A
I/A
0.2
0.3
0.4
(4)小欣同学用上述器材研究导体中电流与电阻的关系,保持电源电压不变,为了精确控制导体两端的电压,于是串联接入滑动变阻器进行实验。①电路中接入15Ω的电阻,使电阻两端电压达到某一固定值,测出电流;②将15Ω的电阻替换为B,要使B两端电压达到固定值,变阻器接入的阻值应比前次实验 ;③将电阻B替换为A再次进行实验。三次实验数据如表所示,交流时小欣发现第③次实验数据有误,这是由于接入A后忘记调节变阻器,滑片仍在第②次实验的位置,此时变阻器接入的阻值是 Ω。
一.探究电流与电阻的关系
1.(2024·重庆·中考真题)小超同学利用图甲所示电路探究电流与电阻的关系,电源电压恒定,有5Ω、10Ω、20Ω的定值电阻各一个,滑动变阻器标有“10Ω 1A”;
(1)请用笔画线代替导线将图甲的电路连接完整 ;
(2)连接电路前发现电压表指针如图乙所示,则需要对电压表 ;连接电路时开关应 ,将滑动变阻器滑片P移至 端;
(3)电路连接完成后,闭合开关,发现电压表有示数,电流表无示数,可能是定值电阻发生了 ;
(4)排除故障后,当接入5Ω的定值电阻,调节滑片P使电压表示数达到所要控制的电压时,电流表指针如图丙所示,其示数为 A;更换为10Ω的电阻继续实验,发现滑动变阻器调到最大阻值时,才能使电压表示数达到,则电源电压为 V;
(5)当更换为20Ω的电阻时,为了顺利完成实验,需要换用最大阻值至少为 Ω的滑动变阻器。
二.探究“电流与电压、电阻的关系”
2.(2022·重庆·中考真题)小亮和同学们分组探究“电流与电压、电阻的关系”,提供的实验器材有:稳压电源(电压恒为4.5V)、开关、电流表2只、电压表2只、规格为“20Ω 2A”的滑动变阻器、电阻箱(阻值可调节)、导线若干
(1)小亮他们用图甲的器材先探究“电流与电压的关系”,请你用笔画线代替导线帮助小亮将答图甲中的电路连接完整(要求:滑片P向左端移动时,电路中的电流变大,且导线不能交叉);( )
(2)在连接电路的过程中,开关应处于 状态。连接好电路后,小亮他们进行了五次实验测得了下表中的数据。其中第4次实验时,电流表指针如图乙所示,其示数为 A,由表可知实验中电阻箱接入电路的阻值为 Ω;
实验次数
1
2
3
4
5
电压U/V
1.6
1.8
2.0
2.4
2.8
电流I/A
0.16
0.18
0.20
0.28
完成第4次实验后,需要移动滑片P,使滑动变阻器接入电路的电阻值适当 (选填“增大”或“减小”)才能得到第5次实验数据。根据实验数据分析,可初步得出结论:当电阻一定的情况下,通过导体的电流与这段导体两端的电压成 比。
(3)小亮他们继续用该电路探究“电流与电阻的关系”。他们多次改变电阻箱接入电路的电阻值,移动变阻器的滑片P,保持电压表示数为2.5V,记录下每次电流表的示数。为完成该实验,电阻箱接入电路的阻值不能超过 Ω;
(4)另一组的同学也按图甲连好完整的电路后,闭合开关,发现电流表、电压表均无示数。请你写出一种用所给器材检测故障位置的方法: 。
一、探究电流与电阻的关系
1.(2025·重庆·一模)用如下器材:6V的恒压电源、R1(10Ω、3A)和R2(50Ω、2A)两种规格的滑动变阻器、电阻箱R(0~9999Ω)、电流表、电压表、开关、导线,探究电流与电阻的关系。
(1)图甲中有一根导线连接错误,请在这根线上打“×”,并用笔画线代替导线在图中改正 ;
(2)改正电路后,正确操作并闭合开关,电压表示数为1V,电流表示数为0.1A,再将滑片调至合适位置记录数据。则选用滑动变阻器的规格为 (选填“”或“”)。
(3)改变R接入电路的阻值,重复实验,又测得三组数据,描绘出如图乙所示的图像,由图像可得出的结论是:在电压一定时,电流与电阻成 比。记录 (选填“a”、“b”、“c”或“d”)点的数据时,滑片的位置最靠近A端,此时滑动变阻器接入电路中的阻值是 Ω。
2.(2025·重庆渝北·模拟预测)小渝在探究“电流与电阻关系”的实验中准备了下列器材:恒定电源(6V)、定值电阻(5Ω、10Ω、20Ω和25Ω各一个)、电流表、电压表、开关、滑动变阻器。
(1)请用笔画线代替导线将如图所示的电路连接完整(要求:滑片向右移动时滑动变阻器接入电路的阻值变大,导线不能交叉);
(2)小渝连接完电路后,闭合开关前,发现电流表指针偏向“0”刻度线左侧,原因是 ;纠正问题后,小渝再次闭合开关,调节滑动变阻器的滑片,发现电流表示数有明显变化,但电压表示数始终为0V,则此时电路中的故障可能是 ;
(3)排除故障后,他先将5Ω的定值电阻接入电路,调节滑动变阻器的滑片,使电压表指针如图乙所示,R两端电压为U0= V,再记下电流表示数。断开开关,用10Ω的电阻替换5Ω的电阻,为了使电压表示数保持U0,他应将滑动变阻器的滑片向 (选填“左”或“右”)移;
实验序号
1
2
3
4
电阻R/Ω
5
10
20
25
电流I/A
0.2
0.1
0.08
(4)小渝再将20Ω和25Ω两个电阻分别接入电路中,调节滑动变阻器滑片,读出电流表示数如表,由此得出结论: ;
为了完成这4个电阻的4次实验,滑动变阻器最大阻值至少为 Ω;
(5)完成探究后,小渝利用这个电路探究电阻功率与电压的关系,保持电阻不变,调节滑动变阻器阻值从大到小,电阻R两端的电压依次为U1、U2、U3时,定值电阻对应的功率分别为P1、P2、P3,若U2-U1=U3-U2,则P2-P1 P3-P2 (选填“>”“=”或“<”)。
3.(2025·重庆·模拟预测)在“探究通过导体的电流与电阻关系”的实验中,小美利用可调电源、5个定值电阻(阻值分别为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、30Ω)、滑动变阻器(50Ω 0.5A)、电压表、电流表、开关以及若干导线做了如下实验:
(1)他根据图甲所示电路图连接成了图乙所示的实物电路,其中只有一根导线连接错误,请在这根导线上打“×”,并用笔重新画一根正确连接的导线。(连线不要交叉)
(2)连接电路时滑动变阻器的滑片应置于最 端(选填“左”或“右”)。
(3)正确连接电路后,闭合开关,小美发现电流表无示数。电压表示数接近于电源电压,则电路中的故障可能是定值电阻 (选填“断路”或“短路”)。
(4)排除故障后,连好电路,小美将电源电压调为6V。
①小美接入5Ω的定值电阻后,移动滑片,电流表示数如图丙所示,记录此时电流表示数为 A。
②小美保持滑动变阻器滑片位置不变,将5Ω的定值电阻换为10Ω的定值电阻后,闭合开关,电压表的示数会 设定电压(选填“大于”、“小于”或“等于”),此时可将滑动变阻器的滑片向 (选填“左”或“右”)移动,直到电压表示数回到原来值。
③实验中,小美发现当5个定值电阻中的某个电阻接入电路时,实验无法完成,为了顺利完成5次实验,小美将设定电压的范围控制为 V
(5)最后小美得出:当导体两端电压一定时,流过导体的电流与导体的电阻成 比。
4.(2025·重庆·三模)小冉同学在“探究通过导体的电流与电阻的关系”的实验中,使用三节新干电池作为电源,用图甲所示的电路进行实验,控制电阻R两端的电压始终保持2.4V不变。
(1)请用笔画线代替导线,将图甲中实物电路连接完整(导线不得交叉) 。闭合开关前,滑动变阻器的滑片P应置于 端(选填“A”或“B”);
(2)在实验过程中,当把电阻R由5Ω更换为10Ω时,滑动变阻器接入电路中的电阻应 (选填“变大”、“变小”或“不变”);
(3)某次实验时电流表的示数如图乙所示,此时R的阻值为 Ω;
(4)小冉同学还想做“测量小灯泡电阻”的实验,增加标有“2.5V”字样的灯泡若干,更换滑动变阻器的规格为“30Ω,1A”。
①正确连接电路后,闭合开关S,小冉发现小灯泡不亮,则小冉接下来的操作是 ;
A.更换灯泡进行实验
B.移动滑片,观察灯泡发光情况
C.观察电表是否有示数
②实验中移动滑片P,将两电表对应的示数记录到下表中:
实验序号
1
2
3
4
5
电压表示数/V
0.7
1.0
1.5
2.0
2.5
电流表示数/A
I1
0.14
0.18
0.20
0.24
③灯泡的额定功率为 W。分析表中数据,发现灯泡的电阻也在变化,主要原因是灯丝的电阻随温度的升高而 ;
④进一步分析,表格中的I1不可能得到数据,原因是 。
5.(2025·重庆·三模)某实验小组利用规格为“35Ω 1A”的滑动变阻器进行了“探究电流与电阻的关系”实验。
(1)请用笔画线代替导线,将如图甲所示的实物电路连接完整。要求:滑片向A移动时,电流表示数减小 。
(2)连接好电路后将滑片移至 (选填“A”或“B”)端,试触开关S,发现电流表示数为0,电压表有示数,则电路中的故障可能是 。
(3)排除故障后继续实验,先接入4Ω定值电阻,闭合开关,电流表示数为0.1A,移动变阻器的滑片P移至合适位置,电压表的示数如图乙所示为 V,记下电流表的示数。断开开关,将4Ω电阻换成8Ω后,闭合开关,移动变阻器的滑片P使 表的示数与前一次相同,并记录实验数据。
(4)依次改变电阻R的阻值,根据测得五组实验数据,在图丙的坐标系中描绘出图像为曲线A,分析可知:当电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成 比。
(5)根据上面所测的五组实验数据,把每次实验时记录的电流值和对应变阻器接入电路的阻值,在图丙坐标系中描成点,将这些点绘成曲线B,发现曲线B与曲线A (选填“有交点”或“无交点”),其原因是 。
6.(2025·重庆·二模)小侨在“探究导体中的电流与电阻的关系”实验中,所用电源电压恒为,已有的4个定值电阻的阻值分别为、、、,滑动变阻器标有“”字样。
(1)请用笔画线代替缺少的导线,将图甲的电路连接完整(要求:导线不能交叉,滑片P向B端移动时,电路中的电流变大)。
(2)连接电路时,应 开关。闭合开关后,发现电压表指针有明显偏转,电流表指针无偏转,可能的电路故障是 。
(3)排除电路故障后,先接入的电阻,调节滑动变阻器的滑片至某一位置时,观察到电流表指针位置如图乙所示,电流表示数为 A,然后记录数据。接下来用的电阻代替的电阻做实验,记录数据时滑动变阻器连入电路的阻值比上次实验时更 。
(4)更换其余电阻继续实验,根据4组数据作出图像,如图丙所示。分析图像可得出:在电压一定时,导体中的电流跟导体的电阻成 比。
(5)小江认为小侨的实验数据偏少,建议小侨选择另外的定值电阻继续完成上述实验。为顺利完成实验,所选定值电阻阻值不能超过 。
(6)小江也进行了上述实验。他断开开关,在整理器材时,发现整个实验中始终未对电压表调零,但其余实验操作均正确。小江根据他的实验数据作出的图像也是直线吗?请判断并说出理由: 。
7.(2025·重庆巴南·二模)探究“电流与电阻的关系”时,实验器材有:三节新的干电池(每节电池的电压为1.5V)、电流表、电压表、滑动变阻器(标有“20Ω2A”字样)、定值电阻4个(5Ω,10Ω,15Ω,20Ω),开关一个,导线若干。小吴等同学设计了如图甲所示的实物图。
(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向右移动时电流表示数变小 ;闭合开关前应将滑片滑至 (选填“A”或“B”)端;
(2)小吴准备将5Ω的电阻更换为10Ω的电阻接入电路,当拆下5Ω电阻后,发现电压表、电流表指针偏转如图乙所示,小吴不规范的操作是 ;
(3)排除故障后,正确进行实验。图丙是根据实验数据绘制的定值电阻的I-R图像,在实验过程中,将定值电阻由5Ω更换为10Ω时,应向 (选填“左”或“右”)适当调节滑动变阻器的滑片P,使电压表示数保持 V不变;
(4)同组小明同学找来50Ω的定值电阻想继续探究,发现无论怎样移动滑片P,都不能使电压表示数回到原来的电压值,为了继续完成这次实验,你认为可以__________;(填选项字母)
A.调高电源电压 B.再串联一个10Ω的电阻 C.将电压表改接到滑动变阻器两端
(5)通过实验可知,导体两端电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成 ;
(6)利用现有的实验器材,还可以进行的探究实验有 (一种即可)。
8.(2025·重庆·二模)小超同学探究“电流与电阻的关系”的实验。他使用如下器材:学生电源,、15、、的定值电阻,滑动变阻器,电压表,电流表,开关,导线。
(1)连接的电路如图甲所示,检查发现连接的电路中有一根导线连接错误,请在图中连接错误的那根导线上打“×”,并用笔画线代替导线将电路连接正确。
(2)连接完电路后,闭合开关,小超移动滑动变阻器的滑片,发现电流表无示数,但电压表有示数,此故障的原因可能是 。
(3)排除故障后,小超先将电阻接入电路,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片记录电压表和电流表示数,接着断开开关,用的电阻替代的电阻接入电路,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,使电压表的示数保持不变,记录电流表示数;再分别改接、的电阻,重复上述实验,得到了表中的实验数据:
电阻
25
20
15
10
5
电流
0.08
0.1
0.14
0.2
0.4
小超根据实验数据可得出结论: 。
(4)小超利用以上器材测量小灯泡(标有字样)的电阻大小,设计电路图如图乙所示。
①闭合开关,移动变阻器的滑片至某一位置,电压表的示数为,电流表示数如图丙所示,电流表示数为 A,她根据电流表和电压表示数计算出小灯泡正常发光的电阻 Ω。
②移动滑动变阻器滑片,在保证电路安全的前提下,继续进行多次测量,测得多组数据并求平均值,其做法是 (选填“正确”或者“错误”)的,理由是 。
(5)小超设计了如图所示的电路图测量未知电阻的阻值大小。
①只闭合开关、,调节滑动变阻器的滑片。使电压表示数为;
②保持滑动变阻器滑片位置不变,只闭合开关、,读出电压表示数为;
③再调节滑动变阻器的滑片,使电压表的示数为:
④保持滑动变阻器滑片位置不变,断开开关,闭合开关,读出电压表示数为;
⑤未知电阻表达式为 (用已知物理量字母和表示)。
9.(2025·重庆九龙坡·模拟预测)在“探究电流与电阻的关系”的实验中,小晨使用阻值为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω的定值电阻各一个,电压为6V的电源等器材进行探究。
(1)请用笔画线代替导线将图甲电路连接完整 (要求:滑片P向右移动时电路中电流变大);
(2)正确连接并规范操作后,闭合开关,两电表均无示数。为了检查电路故障,小晨将电压表接在滑动变阻器两端时无示数,接在开关两端时有示数,则电路的故障是_____(选填“A”、“B”或“C”);
A.开关断路 B.滑动变阻器断路 C.定值电阻断路
(3)图乙是改正故障后根据测得的实验数据绘制的电流I随电阻R变化的图像,由图像可知R两端的电压为 V;要完成该实验滑动变阻器的最大阻值至少是 Ω;由图像得到实验结论为:当 一定时,导体中的电流与导体的电阻成 ;
(4)同组的轩轩同学在实验过程中用未知电阻替换5Ω电阻,保持变阻器的滑片P位置不变,此时电流表示数如图丙所示,电流表示数为 A,此时未知电阻的阻值为 Ω。
10.(2025·重庆大渡口·二模)小明准备做“探究电流与电阻的关系”的实验,器材有:电压恒为6V的学生电源、电流表、电压表、滑动变阻器“30 1A”、定值电阻有5、10、15和20。连接如图甲所示的实物图。
(1)请用笔画线将实物图连接完整,使滑动变阻器的滑片左移时,电流表示数变小 ;
(2)闭合开关前,小明发现电流表指针如图乙所示,是因为电流表 。闭合开关后,移动滑片。发现电流表无示数、电压表示数不变,则故障可能是 ;
(3)排除故障后,闭合开关,当滑片移动到某位置时,电压表示数为2V,电流表示数如图丙所示,则接入电路的电阻 ;
(4)实验时,若将10电阻接入电路时,电压表示数为,更换为15电阻后,保持滑动变阻器的滑片不动,立即闭合开关,此时电压表示数为,则 1.5(选填“<”、“>”或“=”)。接下来滑片应向 (选填“左”或“右”)端移动,同时眼睛应观察 表的示数;
(5)当他用20的电阻替换15的电阻后,发现电压表示数始终不能调为2V,为能够完成最后一个电阻20的实验,在不增加原有实验器材、也不改变定值电阻两端预设电压和电源电压的前提下,他的做法是: 。
11.(2025·重庆·模拟预测)小欣同学在“探究电流与电阻的关系”实验中,按如图1甲所示的电路图连接电路,依次将不同的定值电阻接入电路中。
(1)实验前检查图1乙所示实物图线路,发现有一根导线连接错误,请你在错误的导线上画×,并按正确的方式连接;
(2)将电路改正正确后,将5Ω的电阻接入电路中,闭合开关,电流表无示数,电压表示数如图2所示,移动滑片,两表指针保持不动。若电路中只有一处故障,则故障是 ,电源电压为 V;
(3)排除故障后,小欣按正确的操作继续进行实验:
①闭合开关,立即记录电流表示数为0.2A;
②移动滑片使电压表示数为U0时,记录电流表示数;
③当接入的电阻R分别为10Ω、15Ω时,闭合开关,移动滑片至适当位置;记录数据时, 同组的博博同学不小心弄混数据,得到如图3所示草稿。小欣同学仔细回顾了实验的先后顺序,整理出了正确的数据关系,可以得到实验中U0= V,还可以得到在步骤③中前后两次实验滑动变阻器的功率之比为 ;
(4)当接入的电阻从15Ω变为Rx 时,小欣同学忘了调节滑动变阻器,电压表示数大于U0,此时电流表示数如图4所示,则Rx 阻值为 Ω。
(5)当接入Rx时,无论如何移动滑片,都不能使电压表的示数回到 U0,小欣通过更换新的滑动变阻器顺利完成了实验,并根据正确的实验数据分别绘制出了定值电阻和滑动变 阻器的 关系图像,如图5所示,已知图线②是定值电阻的图像,则滑动变阻器的图像是 (从“①②③④⑤”中选填)。
(6)同组的小丽认为,不更换滑动变阻器,只需调整U0的值也可以顺利完成5Ω、10Ω、15Ω 、Rx这四次实验,则定值电阻两端的电压U0至少为 V。
12.(2025·重庆九龙坡·一模)小聪利用如图甲所示的电路“探究电流与电阻的关系”。电源电压为4.5V且保持不变,定值电阻的阻值分别为25Ω、20Ω、15Ω、10Ω、5Ω,两个滑动变阻器R1“100Ω 0.5A”和R2“20Ω 1A”。
(1)如图甲所示,开关闭合前,滑动变阻器的滑片P应置于 端(选填“A”或“B”);根据图甲电路图,将图乙实物图用笔画线代替导线连接完整 ;
(2)正确连接电路后,闭合开关,电压表、电流表均无示数,当滑片移动到某处时,电压表、电流表均有示数,则故障原因是 ;
(3)排除故障后闭合开关,电流表的示数如图丙,则电流表示数为 A;
(4)根据如下表所示的实验数据分析可知,阻值为 Ω的定值电阻连入电路时,实验数据是错误的。根据下表可信数据可得:电压一定时,通过导体的电流与 成反比;
实验次数
1
2
3
4
5
电阻R(Ω)
5
10
15
20
25
电流I(A)
0.6
0.3
0.2
0.18
0.12
(5)由表格数据还可知,小聪选择的滑动变阻器是 (选填“R1”或“R2”);小聪利用这个电路,选择了10Ω的定值电阻来探究“电流与电压的关系”,保证电路安全的前提下,定值电阻两端的电压可在 V范围内调节。
二、探究电流与电压的关系
13.(2025·重庆·二模)学生小组利用现有器材:电源(6V)、阻值不超过20Ω的多个定值电阻、待测电阻、电流表、电压表、滑动变阻器(50Ω 2A)、开关、导线若干,研究电流与电压的关系实验。
(1)设计电路并画出电路图如图甲所示;依据电路图选用部分器材连接电路。请用笔画线代替导线将图乙实物电路连接完整,导线不要交叉;
(2)将滑片调至阻值最大处,闭合开关,移动滑片,发现电流表与电压表均无示数,故障可能是 (写出一处即可),查找故障,排除故障;
(3)闭合开关,移动滑片,多次改变定值电阻两端的电压和通过它的电流。记录数据并绘制如图丙所示的图像。分析图像可得:电阻一定时, 。本实验选用的是 Ω的定值电阻。
14.(2025·重庆·三模)小渝利用如图甲所示器材(每节干电池电压均为1.5V,滑动变阻器规格“10Ω;1A”),探究电流与电压的关系。
(1)请用笔画线代替导线帮小渝连接电路,要求滑动变阻器滑片向右移动,电流表示数增大 ;
(2)闭合开关前,电压表指针指向零刻度线右侧,则小渝需要进行的操作是 ;
(3)小渝调节滑动变阻器滑片,某时刻电流表示数如图乙,为 A;接着小渝把收集到的数据绘制成如图丙所示的图象,可以得到当电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成 比;
(4)接着,小渝利用上述器材继续探究电流与电阻的关系,除了原本的定值电阻外,他还额外准备了10Ω、20Ω和30Ω的定值电阻各1个。
①在该实验中,滑动变阻器除了保护电路外,还起着 的作用;
②小渝设定定值电阻两端电压为2V时读数,但接入30Ω时无论如何都无法完成,为了完成全部4组实验,小组成员提供了下列不同的解决方案,其中, 的方案是可以实现的;
小庆:可以再串联一个新的定值电阻;
小真:可以换最大阻值更大的滑动变阻器;
小行:可以用三节干电池提供电压。
③小渝发现可利用电流与电阻的关系设计一个“欧姆表”用于直接读出电阻,他在图甲电路中将电流表表盘重新划线制成“欧姆表”,用未知电阻替换定值电阻,调节滑片保持电压表示数仍为2V不变,指针指向的示数即为未知电阻的阻值。根据小渝的设计方案,该“欧姆表”的表盘指向原电流表零刻度线时,电压表有示数,则电路发生的故障可能是 ,排除故障后,为了增大“欧姆表”的测量范围,可以采取的操作是 。
15.(2025·重庆·三模)小卓想探究“电流与电压的关系”,选择的器材有:学生电源、定值电阻4个(阻值不同),滑动变阻器R1(30Ω 1A)、滑动变阻器R2(300Ω 1A)、电压表、电流表、开关,导线若干。
(1)在检查电路时,小卓发现有一根导线连接错误,请你在图甲中将连接错误的那条导线上画“×”,并用笔画线代替导线将电路连接正确;
(2)小卓选择一个滑动变阻器并正确连接电路,闭合开关,电流表和电压表示数很小,移动滑片,最初一段时间内电流表和电压表示数几乎不变,则可能的原因是: ;
(3)纠正(2)中的错误后,小卓闭合开关,进行实验小卓实验中记录的实验数据如下表所示,根据数据可知,小卓在实验前的操作过程中存在的问题是 ;有一组数据错误,原因是 ;
数据序号
1
2
3
4
5
电压U/V
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
电流I/A
0.12
0.22
1.6
0.42
0.52
(4)实验中,移动滑动变阻器滑片的目的和以下哪一实验相同___________;
A.测量小灯泡的电阻 B.探究电流与电阻的关系 C.测量小灯泡的额定功率
(5)改正错误数据后可以得到结论,当电阻一定时, 与电压成正比;
(6)实验结束后,小捷将定值电阻换为灯泡并更换3V电源进行了如下操作:小捷首先将小灯泡L1接入电路,移动滑动变阻器滑片在不同位置,作出小灯泡I-U图像如图乙中曲线a所示,撤去L1,将小灯泡L2接入电路后,移动滑动变阻器滑片在不同位置,作出小灯泡I-U图像如图乙中曲线b所示。若现在去掉滑动变阻器,将小灯泡L1与小灯泡L2串联在该电源上,则小灯泡L2的功率为 W;
(7)超超想继续测额定电压为U0(U0>3V)的小灯泡L2的额定功率,他重新选择了6V的电源,闭合开关后他移动变阻器的滑片,当L2接近正常发光时,发现电压表的示数会超过3V,但电压表只有“0~3V”量程完好。他经过思考后认为无需更换元件,将电压表并在滑动变阻器两侧也可以完成实验,为了保证新电路中闭合开关时电压表不超量程,请你写出一条可行的操作: 。
16.(2025·重庆·二模)重庆一中物理兴趣小组设计了如图甲所示电路进行“探究电流与电压的关系”实验,滑动变阻器标有“20;1A”字样。
(1)请用笔画线代替导线将甲图电路连接完整,要求滑动变阻器滑片向左移动时电流表示数变大 ;
(2)连接电路时,开关应处于断开状态。把某定值电阻接入电路,将滑动变阻器的滑片调至最 (选填“左”或“右”)端。闭合开关,发现电压表无示数,电流表有示数,其原因可能是定值电阻 ;
(3)排除故障后,闭合开关,调节滑片P,当电压表示数为1.2V时,电流表示数如图乙所示,则此时通过定值电阻的电流为 A。调节滑动变阻器,继续进行实验,并将实验数据记录在下表中;小贾同学发现这些数据中有一组是明显错误的,可能是读取这组数据时粗心所引起的,这组数据是第 (填序号)组,分析时需要把它剔除掉;
数据序号
1
2
3
4
5
6
电压U/V
0.6
0.9
1.2
1.8
2.4
3
电流I/A
0.12
0.18
1.8
0.48
0.6
(4)分析数据得出结论:在电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成 ;
(5)探究完电流与电压的关系,兴趣小组的同学将甲图定值电阻更换为待测电阻,电源更换为若干节新干电池(电压为1.5V的整数倍),其他器材不变,来测量待测电阻阻值。小贾正确串联实验器材,并将滑片放置于变阻器的一端,然后将电压表并联在电路中。闭合开关后,电流表示数为0.12A,移动变阻器的滑片,观察到电压表的示数逐渐变小,直至为零。他分析数据发现是因为将电压表并联在 的两端(选填“待测电阻”、“滑动变阻器”或“电源”),于是重新正确连接电路,操作步骤正确,当他将变阻器的滑片移动到中点附近时,电压表示数为2.8V。该实验所用电源的电压为 V。
17.(2025·重庆开州·二模)小海同学用图甲所示电路进行“探究电流与电压的关系”实验。
电压U/V
1.0
1.5
2.0
2.5
电流I/A
0.18
0.22
0.24
0.26
(1)请用笔画线代替导线将图甲电路连接完整,要求滑动变阻器滑片P向右移动时电流表示数变小,导线不交叉 ;
(2)连接电路时,开关应该 。闭合开关前,滑动变阻器滑片P应该位于最 端;
(3)闭合开关发现电流表没有示数,电压表示数接近电源电压,原因可能是 ;
(4)排除故障后,移动滑片P到某一位置时电压表示数如图乙所示,此时定值电阻R两端的电压为 V,根据实验数据绘制出定值电阻R的I-U图像如图丙所示。由图像可得:当导体的电阻一定时, ;
(5)小海将定值电阻换成一标有“2.5V”字样的小灯泡继续实验,测量小灯泡正常发光的电阻。他得到的数据记录在表格中,根据表格数据计算出小灯泡正常发光时电阻为 Ω(保留一位小数)。实验过程中,小海发现小灯泡亮度也逐渐变亮。结合实验现象和数据,本次探究还可以得到实验结论: 。
三、探究电流与电压、电阻的关系
18.(2025·重庆·一模)小杨同学在“探究电流与电压、电阻的关系”实验中,选用的器材如下:两节新干电池、滑动变阻器、电流表、电压表、开关、定值电阻R、导线若干。
(1)请用笔画线代替导线,将如图甲所示的电路连接完整。要求:滑片P向B端滑动时,电流表的示数变小 。
(2)连接电路时,开关应该 ,滑动变阻器的滑片P应置于最大阻值处;检查无误后,闭合开关发现电流表几乎无示数,电压表示数接近3V。移动滑片P,两电表示数均无变化,则电路故障可能是 。
(3)小杨探究电流与电阻的关系时,先将的电阻接入电路,闭合开关,调节滑片P到适当位置,电流表示数如图乙所示,读出此时电流为 A;小杨未移动滑片就用的电阻替换了的电阻,再闭合开关后,她发现电压表示数 (选填“大于”“小于”或“等于”),需要将滑片P向 端移动来继续完成实验(选填“A”或“B”)。
(4)小杨根据探究电流与电压关系的实验数据绘制出定值电阻的图像,如图丙中a所示,由图像a可以得出:当电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成 。
(5)实验完成后,小杨将电阻换成小灯泡重复实验,绘制出小灯泡的图像,如图丙中b所示。小灯泡电阻是随温度变化的,试分析图像中A、B、C三点电阻最大的是 点。
19.(2025·重庆·二模)在“探究通过导体的电流与电压和电阻的关系”实验中,有如下器材:电压表、电流表、滑动变阻器阻值范围“0~15Ω”、开关、电源(电压为3V保持不变)、定值电阻R(分别为5Ω、10Ω、15Ω)、导线若干。
(1)在探究“电流与电压的关系”实验中:
①小明连接实物图如图,闭合开关后,电流表 示数(填“有”或“无”),请添加一根导线使电路连接完整 。
②该实验中滑动变阻器的作用除了保护电路外,还有 ;
③小烨把图中的定值电阻R换成了小灯泡,闭合开关后,通过调节滑片P的位置测量了三组数据,
并计算出不同电压下小灯泡的电阻阻值分别为6.2Ω,7Ω,8.7Ω,于是小烨把三次电阻求平均值,得到小灯泡的电阻是7.3Ω,你认为小烨的做法是否合理 (选填“合理”或“不合理”),原因是: 。
(2)在探究“电流与电阻的关系”实验中:
①小烨先将R=10Ω的电阻接入,闭合开关,调节滑动变阻器的滑片,直到电压表示数为1.2V,记下电流表示数;保持滑动变阻器的滑片位置不变,把R换为5Ω的电阻,此时应调节滑动变阻器的滑片使其阻值 (选填“变大”、“变小”或“不变”),
②在此实验中,该同学根据正确的测量数据绘制出电流与电阻的图象,如图所示其中正确的是( )
③当接入15Ω的电阻后,不管如何移动滑动变阻器的滑片,都不能使电压表的示数与原来相同,若要完成实验,下列做法可行的是 (选填字母符号)
A.改变电压表的量程
B.接入15Ω的电阻,无法完成,略去不做,前两组实验数据照样可以得出结论
C.第一次接入5Ω的电阻时,使电压表的示数为2V
D.换用最大阻值为20Ω的滑动变阻器进行实验
20.(2025·重庆大渡口·一模)小明用如图甲所示的电路探究“电流与电压、电阻的关系”,已知电源电压为4.5V且保持不变,实验用到的定值电阻阻值分别为25Ω、20Ω、15Ω、10Ω、5Ω。
(1)小明连接电路时,开关应 ;
(2)小明先探究电流与电压关系,通过测得的实验数据绘制出了如图乙的图像,可知小明所选用的定值电阻为 Ω;并得出结论:当电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成 ;
(3)小明在探究电流与电阻关系时,每次随机选取一个定值电阻,进行了五次实验,将5Ω的定值电阻更换为15Ω的定值电阻后,闭合开关,电流表示数将 (选填“变大”、“变小”或“不变”),移动滑动变阻器滑片,使 表示数恢复到原来的值。根据所得数据小明画出了电流与电阻关系的图像(如图丙所示)。则他控制电压表的示数为 V。但老师发现五次实验中,阻值为 Ω的定值电阻连入电路时,未移动滑片控制电压表的示数一定,这次实验之前的那一次实验,小明选取的是阻值为 Ω的定值电阻。
21.(2025·重庆·二模)小益为了完成电学中的实验,收集了如下实验器材:学生电源一个,开关,阻值分别为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω和25Ω的定值电阻各一个,滑动变阻器“20Ω 0.5A”,额定电压为U0的小灯泡一个,导线若干。
实验一:探究“电流与电压的关系”
(1)小益连接了如图1甲的实物电路,开关闭合后发现电路连接错误;请你在错误的导线上划“×”,用笔画线代替导线,导线不交叉;
(2)为了保护电路,实验开始前,滑动变阻器的滑片P应移动到最 (选填“左”或“右”)端;
(3)检查无误后,小益将10Ω的电阻接入电路,闭合开关,记录为A点数据,继续移动滑动变阻器,并绘制I—U图像如图1乙;通过分析,可以得到C点和E点的定值电阻电功率之比为 ;
(4)为了使实验结论更具有普遍性,小益换用20Ω的电阻重复前面操作,得到多组数据,在相同的坐标系中画出了I—U图像,图1乙中①、②哪一个图像是符合实验实际的 (选填“①”或“②”);
实验二:探究“电流与电阻的关系”
(5)小益继续探究“电流与电阻关系”,将20Ω更换为15Ω的电阻接入电路,拆下20Ω电阻后,发现电压表、电流表指针偏转如图2甲所示,则不规范的操作可能是: ;
(6)小益用测量数据在I—R图中描点如图2乙,同组的小物发现定值电阻阻值为 Ω的测量数据是错误的,并且分析出前一次实验选取的电阻阻值为 Ω;
(7)在完成上述实验后,小益继续探究“灯丝电阻随温度的变化规律”,小益将小灯泡直接接入恒压电源中,小灯泡发光,聪明的小益分析小灯泡由暗到亮的发光过程中实际上是灯泡的 改变造成的。
22.(2025·重庆綦江·一模)小明同学在实验室做“探究电流与电压、电阻关系”的实验,电路如图甲,器材及参数如下:电源电压调节为3V且保持不变,滑动变阻器标有“10Ω 0.5A”,定值电阻(阻值为10Ω),电阻箱。
(1)在连接电路时,开关应当处于 状态;
(2)请用笔画线代替导线将如图甲的电路连接完整(要求滑片向右移动时,电流表示数变大);
(3)接入定值电阻时,闭合开关发现电流表、电压表都没有示数,原因可能电路中某处 (选填“短路”或“断路”);
(4)排除故障后进行“探究电流与电压关系”的实验,闭合开关适当移动滑动变阻器的滑片,得到电压表和对应电流表的示数如表,由此得出:电阻一定时,电流与电压成 ;
电压U/V
2
2.4
3
电流I/A
0.2
0.24
0.3
(5)完成上述实验后,小龙将图甲电路中的定值电阻替换为电阻箱(其它器材及连接情况不变),进行“探究电流与电阻关系”的实验,部分操作过程为:
①将电阻箱阻值调节为5Ω,移动滑片到适当位置,电流表示数如图乙,其读数为 A;
②断开开关,将电阻箱阻值调节为10Ω;闭合开关后,应将滑动变阻器阻值调 ,直到电压表示数Uo为 V。
③开开关,将电阻箱阻值调节为25Ω;闭合开关后移动滑片,发现无法将电压表示数调节为Uo。
为了顺利完成全部探究,小龙的方法是重新调节接入电路的电阻箱阻值;则在其它元件、连接及相关参数不变的情况下,保证电路安全,电阻箱阻值的调节范围为 Ω。
23.(2025·重庆潼南·一模)小理为了完成电学中的实验,收集了如下实验器材:学生电源一个,开关,滑动变阻器“20Ω 0.5A”,额定电压为U0的小灯泡一个,导线若干。
实验一:探究“电流与电压的关系”
(1)小理连接了如图1甲的实物电路,开关闭合后发现电路连接错误。请你在错误的导线上划“×”,用笔画线代替导线;
(2)为了保护电路,实验开始前,滑动变阻器的滑片P应移动到最 (选填“左”或“右”)端;
(3)检查无误后,小理将10Ω的电阻接入电路,闭合开关,继续移动滑动变阻器,并绘制I-U图像如图1乙。通过分析,可以得到C点和E点的定值电阻电功率之比为: 。
(4)为了使实验结论更具有普遍性,小理换用20Ω的电阻重复前面操作,得到多组数据,图1乙中①、②哪一个图像是符合实验实际的 (选填:①或②);
实验二:探究“电流与电阻的关系”。
(5)小理继续探究“电流与电阻关系”,将20Ω更换为15Ω的电阻接入电路,拆下20Ω电阻后,发现电压表、电流表指针偏转如图2甲所示,则不规范的操作可能是: ;
(6)小理用测量数据在I-R图中描点如图2乙,同组的小物发现定值电阻阻值为 Ω的测量数据是错误的,并且分析出电阻两端保持的电压为 V;
(7)在完成上述实验后,小理继续探究“灯丝电阻随温度的变化规律”,小理将小灯泡直接接入恒压电源中,聪明的小理分析小灯泡由暗到亮的发光过程中其实际功率变化规律是 。(选填:变大、变小或不变)
24.(2025·重庆九龙坡·一模)小卷同学利用如图甲所示的电路,探究“电流与电压、电阻的关系”,实验器材如下:学生电源(可调节电压),定值电阻R(5Ω、10Ω、15Ω、25Ω),滑动变阻器“20Ω,1A”导线若干。
(1)请你用笔画线代替导线,将图乙中的实物连接完整;
(2)闭合开关前,滑动变阻器的滑片P应该移至 端(选填“A”或“B”);闭合开关后,发现电流表指针无偏转,原因可能是( );
A.电阻R断路
B.电阻R短路
C.滑动变阻器开路
D.滑动变阻器短路
(3)排除电路故障后,在探究“电流与电压的关系”的实验中,调节电源电压为3V,多次改变滑动变阻器阻值,记录电表的示数,小卷选择的定值电阻R= Ω;本次实验中多次测量,记录多组数据的目的是 ;
A.求平均值减小测量误差
B.避免偶然性,使结论更具普遍性
(4)根据图像可得:电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成 ;
(5)在探究“电流与电阻的关系”实验中,小卷调节电源电压为3V,控制定值电阻两端电压为U0,使用规格为“20Ω,1A”的滑动变阻器,分别将5Ω、10Ω、15Ω、25Ω四个定值电阻依次接入电路进行研究。
①将5Ω的定值电阻接入电路中,移动滑动变阻器的滑片使得电流表示数如图丁所示,则U0= V;
②用25Ω的电阻替换15Ω的电阻接入电路时,为了完成实验,需要将滑动变阻器的滑片向 (选填“左”或“右”)调节。
25.(2025·重庆·模拟预测)小理为了完成电学中的实验,收集了如下实验器材:学生电源一个,开关,阻值分别为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω和25Ω的定值电阻各一个,滑动变阻器“20Ω 0.5A”,额定电压为U0的小灯泡一个,导线若干。
实验一:探究“电流与电压的关系”
(1)小理连接了如图1甲的实物电路,开关闭合后发现电路连接错误。请你在错误的导线上划“×”,用笔画线代替导线,导线不交叉;
(2)为了保护电路,实验开始前,滑动变阻器的滑片P应移动到最 (选填“左”或“右”)端;
(3)检查无误后,小理将10Ω的电阻接入电路,闭合开关,记录为A点数据,继续移动滑动变阻器,并绘制I﹣U图像如图1乙。通过分析,可以得到C点和E点的定值电阻电功率之比为: 。
(4)为了使实验结论更具有普遍性,小理换用20Ω的电阻重复前面操作,得到多组数据,在相同的坐标系中画出了I﹣U图像,图1乙中①、②哪一个图像是符合实验实际的 (选填:①或②);
实验二:探究“电流与电阻的关系”。
(5)小理继续探究“电流与电阻关系”,将20Ω更换为15Ω的电阻接入电路,拆下20Ω电阻后,发现电压表、电流表指针偏转如图2甲所示,则不规范的操作可能是: ;
(6)小理用测量数据在I﹣R图中描点如图2乙,同组的小物发现定值电阻阻值为 Ω的测量数据是错误的,并且分析出前一次实验选取的电阻阻值为 Ω;
(7)在完成上述实验后,小理继续探究“灯丝电阻随温度的变化规律”,小理将小灯泡直接接入恒压电源中,小灯泡发光,聪明的小理分析小灯泡由暗到亮的发光过程中其实际功率变化规律是 。
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