内容正文:
3.4.1 电荷与电流
——电流与电压、电阻的关系;伏安法测电阻
目录:
(一)电流与电压的关系
(二)电流与电阻的关系
(三)欧姆定律
知识点梳理
(一)电流与电压的关系探究实验
1、实验方法:控制变量法(控制电阻不变,改变电阻两端电压,观察并记录电流大小的变化。)
2、实验电路图:
3、实验记录表格
4、数据处理图像:
5、实验结论:当电阻一定时,通过导体的电流与导体两端电压成正比。
6、★注意:
(1)连接实物图前,开关要断开;闭合开关前,滑动变阻器的滑片要移到最大阻值处。
(2)不能用小灯泡做实验,原因:小灯泡的电阻会随着温度的升高而增大。
(3)滑动变阻器的作用:
①保护电路;
②改变定值电阻两端电压,从而改变电流得到多组数据。
(二)电流与电压的关系探究实验
1、实验方法:控制变量法(控制电阻两端电压不变,更换不同阻值的定值电阻,观察并记录电流大小的变化。)
2、实验电路图:
3、实验记录表格
4、数据处理图像:
5、实验结论:当导体两端电压一定时,通过导体的电流与导体电阻成反比。
6、★注意:
(1)滑动变阻器的作用:
①保护电路;
②控制定值电阻两端电压不变。
(2)不能说电阻与电流成反比。(电阻大小由材料、长度、横截面积决定,与电流大小无关。)
(三)伏安法测电阻
题型分类练习
(一)电流与电压关系探究实验
1. (2025八上·全国·课后作业)某实验小组的同学“探究电流与电压的关系”时,用到如下器材:电源1个,电流表、电压表各1只,定值电阻(5Ω、10Ω、15Ω各1只),滑动变阻器1只,开关1个,导线若干。设计的电路图如图甲所示。
(1)这个实验中使用了控制变量的方法,其中被控制的变量是 ,滑动变阻器的作用是 。
下面是他们获取的一组实验数据
电压U/A
2
4
6
8
10
电流I/A
0.39
0.79
1.20
1.58
2.00
(2)请在图乙的坐标系中画出电流随电压变化的图像。
(3)分析表中的数据或图像,你能得出的探究结论。
2. (2024八上·浙江·期末)在“研究电流与电压的关系”的实验中,小乐设计了如图甲、乙所示的两种方案:
电压U/伏
3.00
2.50
2.00
1.50
电流I安
0.30
0.25
0.20
0.15
(1)选择 (选填“甲”或“乙”)图中的方案进行实验更合理。
(2)小乐选择合理的方案连接好电路,闭合开关,发现电流表无示数,电压表有示数且接近电源电压。产生此现象的原因可能是 。
(3)排除故障后,小乐选择10欧、15欧、20欧三个定值电阻按正确操作进行实验,得到实验结果如表所示,由此可得出结论: 。
(4)为了使实验结论更具有普遍性,应进行的操作是 。
3. (2025九年级上·浙江台州·开学考试)在“探究电流与电压关系”的实验中,某实验小组设计了如图甲所示的电路。电源电压保持3V不变。
(1)请用笔画线代替导线完成图甲的电路连接完整,要求滑片向右移动时,电流表的示数变大。
(2)检查电路无误后,闭合开关,发现电流表示数为零。电压表示数接近3V。移动滑片,两表示数均无变化,则电路故障可能是 。
(3)排除故障后,实验中测得五组数据,并绘制出定值电阻R的I-U图像如图乙所示。由图像可得:
①实验中所用的定值电阻R的阻值为 Ω。
②实验结论是 。
(4)结合图像分析,本实验所用的滑动变阻器的最大阻值应不小于 Ω。
4. (2025·浙江·三模)为了研究通过导体的电流与导体两端电压的关系,某同学设计了如图1甲所示的电路。电源电压恒为6 V,R1是定值电阻,R2是滑动变阻器(图乙)。
I/A
0.2
0.4
0.6
1
U/V
1
2
3
5
请回答:
(1)在此实验中,滑动变阻器的作用是 ;
(2)闭合开关后,移动滑片P,发现两电表示数始终如图2所示,原因可能是 ;
(3)R1的阻值为 Ω;
(4)改正错误后,该同学继续实验,将有关实验数据记录在表格中。分析表格可知,他所选择的滑动变阻器的规格是( )(填字母)。
A.10Ω 2A B.25 Ω 2A C.50Ω 0.5A
5. (2025·浙江嘉兴·二模)为了研究通过导体的电流与导体两端的电压的关系,小嘉设计了图甲所示的电路。电源电压恒为6V,R1是定值电阻,R2是滑动变阻器。
(1)闭合开关后,移动滑片P,发现两电表示数始终如图乙所示,原因可能是 。
(2)改正错误后,小嘉继续实验,将有关实验数据标记在图丙上。分析图丙可知,他所选择的滑动变阻器的规格可能是( )(选填字母)。
A.10;2A B.25;2A
C.25;0.5A D.50;0.5A
(3)图丙中,阴影部分的面积大小表示 。
(4)分析数据可以得出的结论是 。
6. (2024八下·浙江宁波·期末)科学小组开展探究欧姆定律的实验,电源电压恒为4.5V。
(1)请用笔画线代替导线将图甲所示的实物电路连接完整 。
(2)正确连接电路后,闭合开关S,滑片P滑动到某一位置时,电流表的指针位置如图乙所示,则电流表的示数为 A。
(3)小宁用该电路继续探究“电流与电阻的关系”,得到实验数据并绘制I-R图像如图丙所示。据图像分析,他所使用的滑动变阻器最大阻值至少为 Ω。实验中,小宁用20Ω电阻替换15Ω电阻后,接下来他的操作是: 。
(二)电流与电阻关系探究实验
7. (2025八上·全国·课后作业)根据下列一组实验数据,可以得到的结论是( )
导体两端的电压
导体的电阻
通过导体的电流
4V
5Ω
0.8A
4V
10Ω
0.4A
4V
20Ω
0.2A
A.导体电阻一定时,电压跟电流成正比 B.导体电阻一定时,电流跟电压成正比
C.电压一定时,电阻跟电流成反比 D.电压一定时,电流跟电阻成反比
8.
(2024八上·浙江嘉兴·期末)小嘉同学利用如图甲所示的电路研究电流、电压、电阻之间的关系,电源电压恒为,实验中小嘉更换了、、共5个定值电阻,得到如图乙所示的图像。请回答:
(1)本次实验小嘉研究的是 的关系。
(2)通过本实验,可以初步得出的实验结论是 。
9. (2025八上·浙江·单元测试)在探究“电流与电阻的关系”时,小科选用的实验器材有:两节全新干电池(每节电池电压恒为1.5V),4个阻值分别为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω的定值电阻,电流表和电压表各一个,滑动变阻器和开关各一个,导线若干。实验电路如图甲所示。
(1)闭合开关后,小科发现两电表的指针偏转均不正常,电压表指针如图乙所示。仔细观察后发现是定值电阻断路。此时电流表的指针指在 处。
(2)排除故障后,小科开始进行实验,每次更换定值电阻后,都要重新调节滑动变阻器至合适位置,其目的是 。
(3)小科想制作如图丙所示阻值的定值电阻,就选用一卷规格为10Ω/cm、无绝缘表层的镍铬合金丝,分别截得长度为0.4m、0.7m、1.2m、1.8m的四段,各自绕成螺旋状后,再将两端缠绕在接线柱上固定。在老师的帮助下,他们对制作的电阻进行了测量检验,发现测量值均偏小,且有的偏小值较大,原因可能是 (多选,填字母)。
A.合金丝两端有一部分缠绕在接线柱上,导致合金丝的有效长度变短
B.无绝缘表层的合金丝可能有相互接触,既增大了横截面积,又缩短了有效长度
C.无绝缘表层的合金丝在通电过程中温度升高,导致其电阻变小
(4)此电路还能完成电学探究实验“电流与电压的关系”。小科用一定值电阻完成实验后,绘制了对应的关系图,其中正确的是 (填字母)。
A.B.C.
10.
(2024八上·浙江·期末)图甲是小尚“探究电流与电阻的关系”的实验电路图。已知电源电压恒为6V,滑动变阻器规格为“40 1A”,可供选择的定值电阻的阻值为5、10、15、20、25。
(1)请根据图甲所示电路图将图乙所示的实物电路连接完整 ;
(2)电路连接正确后,小尚先用5的定值电阻进行实验,闭合开关后,移动滑动变阻器的滑片,使电压表示数为2V;再将5的定值电阻换成10的定值电阻进行实验,需将滑动变阻器的滑片P向 (选填“左”或“右”)移动,才能保持定值电阻两端的电压不变。
(3)用25的电阻替换20的电阻后,发现电压表示数始终不能调为2V,为继续完成此次探究,小尚提出了如下解决方案,其中可行的是( )
A.将滑动变阻器更换为“60 1A”的滑动变阻器,继续实验;
B.将电压为6V的电源更换为电压为4.5V的电源,继续实验;
C.调节滑动变阻器的滑片,使定值电阻两端的电压为2.5V,继续实验
(4)根据测得的数据描成图像来反映实验结论,如图中最符合的是( )
A. B. C. D.
11. (2025·浙江温州·三模)小阳用如图所示的实验电路探究电流与电阻的关系。选用的器材有:稳压学生电源(调至4.5V不变),电压表(0~3V)、电流表(0~0.6A)、定值电阻R(5Ω、10Ω、15Ω、20Ω)、滑动变阻器(20Ω,2A)、开关、导线若干。
电压U/V
2
电阻R/Ω
5
10
15
20
电流I/A
0.4
0.2
0.13
(1)请在电路图的圆圈中画上相应的电表符号完成电路图 ;
(2)连接电路,闭合开关后,移动滑片,发现两电表均无示数。为判断原因,将电压表与滑动变阻器并联,闭合开关后电压表有示数,电流表无示数。若电路中只有一处故障,故障的原因可能是 ;
(3)排除故障后,小阳将阻值为5Ω的电阻接入电路,记录电流表示数为0.4A。若要将电阻更换为10欧重复实验,则图中滑动变阻器的滑片应向 (填“左”或“右”)移动,直至电压表示数为2V;
(4)进行第4次实验时,将接入电阻R的阻值换为20Ω,发现无论怎样移动滑动变阻器的滑片都不能将电压表的示数调到2V。为达实验目的,若重新选择器材进行实验,使以上四个定值电阻都能为实验所用,下列调整可行的是( )(填序号,可多选)。
A.换用最大阻值更大的滑动变阻器
B.增大电源电压
C.适当增大定值电阻R两端的电压
12. (2024八上·浙江杭州·期末)如图是探究“电流与电阻的关系”的实验电路。已知电源电压为5V,滑动变阻器规格为“20Ω 1A”,选择的定值电阻阻值为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω和25Ω。
(1)根据图甲所示实物图在虚线框内丙图中画出电路图; (学生电源符号用电池组符号表示)
(2)小科正确连接电路后,闭合开关S时,发现电流表、电压表指针均指向零刻度;假设电路只有一处故障,出现这一现象的原因可能是____(选填字母);
A.定值电阻短路 B.定值电阻断路
C.滑动变阻器断路 D.滑动变阻器短路
(3)排除故障后,小科测出多组数据并绘制成图乙;实验过程中,当定值电阻由5Ω换成10Ω后,接下来的操作是 ,再读出电流表的示数;
(4)小科对小科所绘制的图乙提出质疑,她指出其中一组数据与事实不符,请分析说明小科的判断依据是: 。
13. (2025·浙江温州·三模)小实利用如图装置验证“电流与电阻的关系”。用到的实验器材有:2节干电池 (3伏)滑动变阻器、定值电阻、电流表、电压表、开关及导线若干。
实验序号
1
2
3
4
电压表示数U/V
……
电阻R/Ω
5
10
15
25
电流I/A
0.5
0.25
0.17
0.1
(1)请你利用笔画代替导线,将图甲电路连接完整 (要求滑片P向左移动时,接入电路的电阻变大) ;
(2)小实在正确连接电路后,闭合开关S时,发现电流表示数为0,电压表有示数,则分析电路故障可能是 ;
(3)故障排除后得到了表格甲中的数据,分析小实控制的电压表示数为 伏;
(4)下列实验中 可以利用如图甲装置完成的实验是 (可多选)
A.测量某未知电阻的阻值 B.探究并联电路的电流特点
C.探究影响电热的影响因素 D.探究通过导体的电流和两端电压的关系
(三)伏安法测电阻
一、测未知电阻阻值
14. (2025八上·浙江·专题练习)小华同学测量额定电压为2.5V的小灯泡L在不同电压下的电阻。
(1)他连接了如图甲所示的实验电路,其中有一个元件与导线连接有误,这个元件是 ;
(2)改正(1)中的错误后,闭合开关,调节滑动变阻器,进行多次测量,测量的数据如表所示;
电压U/V
0.9
1.3
1.7
2.1
2.5
电流I/A
0.18
0.22
0.24
0.26
0.28
请完成下列问题:
①灯泡L正常发光时的电阻RL= Ω(结果保留一位小数);
②若将与上述小灯泡L规格完全相同的两个小灯泡串联接入电路,如图乙所示。闭合开关调节滑动变阻器,使电压表的示数为2.6V,则电流表的示数为 A;
③小华通过计算发现此灯泡电阻随灯泡两端的电压升高而增大,他感到很困惑。小张对小华说其实是灯丝的 影响了此灯泡的电阻大小。
15. (2025八上·全国·课后作业)科学学习小组在“测量定值电阻阻值”的实验中:
(1)请用笔画线代替导线,将图中实物连接完整 。
(2)闭合开关前,滑动变阻器的滑片P应移到 (填“A”或“B”)端。
(3)小组同学在连线时,不小心将线连错了,开关闭合后,移动滑动变阻器的滑片P时,发现电流表示数变大,电压表示数却变小,产生这一现象的原因是 。纠正错误后,移动滑动变阻器的滑片P,使电压表的示数为3V时,电流表的示数如上图,则该定值电阻阻值为 。他们认为这个结果就是定值电阻的准确阻值,你认为合理吗? 理由是 。
16.
(2025八上·全国·课后作业)某实验小组做“伏安法测量电阻”的实验,所用的器材有:电压为3V的电源,待测电阻以及符合实验要求的滑动变阻器、电流表、电压表导线和开关。如图甲是没有连接完整的实物电路。
(1)请你用笔画线代替导线将实物电路连接完整 。
(2)连好电路闭合开关前,应将滑动变阻器滑片置于 (填“最左”或“最右”)端。
(3)实验中,闭合开关,移动滑片,电流表、电压表均无示数。为了检查电路故障,他们借助一根检测导线进行检测,当该导线两端分别接不同点时,对应的现象如下表所示。由此可以判断电路发生的故障是 。
检测导线接点
现象
a,b
电压表、电流表均无示数
a,c
电压表、电流表均无示数
a,d
电压表、电流表均有示数
c,d
电压表、电流表均有示数
(4)排除故障后进行实验,当电压表示数为2.4V时电流表的示数如图乙所示,这时电流为 A,他们利用此组数据即得出该待测电阻的阻值,结束了实验。他们这种做法不妥之处是 。
二、特殊方法测未知电阻阻值
17. (2025八上·全国·课后作业)图甲是用伏安法测未知电阻R的实验图。
(1)请用笔画线代替导线,将图甲中实物电路连接完整;
(2)闭合开关,将滑片P向左滑动时,此时电压表示数为2.4V,电流表示数如图乙所示,其读数为 A,则未知电阻 Ω;
(3)实验中只有一个电压表和一个已知电阻,小明设计了如图丙所示的电路,同样可以测量未知电阻,请在空格内将实验步骤补充完整;
①闭合S、断开,用电压表测出待测电阻两端的电压为;
② ,用电压表测出电源的电压U;
③请写出用测量值U,及来表示的表达式: 。
18. (2023八上·浙江湖州·期末)如图甲为小楠做“伏安法”测电阻的实验电路。
(1)在连接电路时,开关应 ;
(2)在图甲所示的电路中,有一条导线连接错误,该导线是第 条(填导线序号);
(3)纠正错误后小楠在某次测量中,电压表的示数为,电流表的示数如图乙所示,此次测得的阻值为 ;
(4)小楠做完以上实验后,又利用如图丙所示的电路,测量另一个未知电阻的阻值(是已知阻值的定值电阻),实验过程如下:
①只闭合开关,电流表的示数为;
②开关、都闭合后,电流表的示数为;
③请写出用、、表示未知电阻的阻值的表达式: 。
19. (2024八下·浙江宁波·期末)某同学想设计一个测量未知电阻的电路:电源两端电压保持不变(未知),将待测电阻Rx(图中未画出)接在a、b之间,仅利用电流表和定值电阻的阻值R0便可得到Rx的阻值。
(1)该同学首先设计的是如图甲所示的电路图,很快被老师指出在操作过程中有可能会引起电路故障,理由是 ;
(2)随后他又设计了如图乙所示的电路图,请在空格内把实验步骤补充完整。
①闭合开关S1和S2,读出电流表的读数记作I1,之后断开所有开关。
② ,读出电流表的读数记作I2。
③断开所有开关,整理实验器材。用I1、I2和定值电阻的阻值R0来表示待测电阻Rx= 。
20. (2025八上·浙江·专题练习)小柯利用图甲所示的电路验证欧姆定律。
次数
电压/V
电流/A
1
1.0
0.11
2
2.
0.21
3
2.5
0.26
(1)根据图甲电路图连接实物,请用笔画线代替导线完成图乙电路连接。
(2)正确连接好电路后,闭合开关,发现电流表没有示数,电压表也无示数,(若故障只有一处)以下对于电路故障的分析正确的是: 。
A.不可能是R断路
B.可能是R短路
C.把电压表和电流表互换位置,电压表有示数,电流表无示数
D.如果是滑动变阻器断路,可以把电压表并联在滑动变阻器两端进行检测
(3)根据实验数据做出电流随电阻变化的图像如图丙所示。则可以得到的实验结论是 。
(4)小柯在研究电流与电压关系的实验中,定值电阻R的阻值为10欧,通过滑动变阻器多次实验得到相关数据如表所示。结束实验整理器材时发现,测量过程某个电表没有调零。则这个电表在未连入电路前的指针偏转情况可能是 。
A. B.
C. D.
21.
(2024八下·浙江宁波·期末)小曙同学在“探究欧姆定律”的实验中,所用器材有:学生电源(6V)、电流表(0-0.6A)、电压表、标有“50Ω 1A”的滑动变阻器、开关、导线和定值电阻R(5Ω,10Ω,15Ω,20Ω,25Ω)。
(1)请你根据如图甲所示,用笔画线代替导线,将如图乙中的实物电路连接完整 。(要求:向右移动滑片时,电路中的电流变小,且导线不能交叉)
(2)连接完电路后,闭合开关,发现电流表的指针无偏转,电压表的指针有明显的偏转,原因可能是电阻R (填“短路”或“断路”)。
(3)排除故障后,他开始探究电流与电阻的关系,若将5Ω的电阻接入电路中,闭合开关调节滑片至适当位置,滑动变阻器连入电路的阻值为;接着换成10Ω的电阻接入电路,闭合开关后,再调节滑片至适当位置,保持电压不变,此时滑动变阻器连入电路的阻值为,则 。
(4)若在电路安全的前提下,为了能够得到电流与电阻关系的普遍规律,使上述的5个定值电阻都能完成实验,则电压表电压的控制范围为 。
(四)电路改错
22. (2025八上·全国·课后作业)在“测量小灯泡电阻”的实验中,已知电源电压为4.5V,小灯泡标有“3.8V”的字样。
(1)小丽连接的实验电路如图所示,其中有一条导线连接错误,请在错误的导线上画“×”,并用笔画线代替导线,画出正确的连线 ;
(2)电路修改正确后,小丽进行实验,记录的数据如下表所示。在获得第1组数据后,为完成上述实验,滑动变阻器连入电路的阻值应逐渐 (填“增大”或“减小”);
实验序号
电压/V
电流/A
电阻/Ω
①
3.8
0.38
②
3.0
0.34
③
2.0
0.28
④
1.0
0.08
(3)由计算可知小灯泡正常发光时的电阻为 Ω;
(4)请结合你已有的知识对小丽的实验数据进行分析,可知第 (填序号)组数据是错误的,判断的理由是 。
23. (2024八下·浙江宁波·期中)研习小组同学开展了“探究电流与电阻的关系”实验。器材:电源(3V),滑动变阻器(20Ω1A),定值电阻R(4Ω、6Ω、8Ω、10Ω、12Ω) 和开关, 导线若干。
小组同学连接了如图甲所示的电路进行实验。
(1)图甲电路开关闭合后,电压表、电流表出现的现象是 , 判断电路存在故障;
(2)请帮忙找出图中错误的连线并画“×”,再补一根导线,使电路连接正确; 。
(3)依次改变定值电阻 R 的阻值,读取并记录相应电流值,根据实验数据在图乙的 I-R坐标系中描绘出曲线A,并得出结论:电压一定时,电流与电阻成反比。小东认为也可以将每次实验时记录的电流值和对应的变阻器 Rp阻值也在图乙中描成点,连成曲线B。请判断曲线 B与曲线 A 有无交点?并说明理由 。
24. (2025·浙江绍兴·二模)为了研究通过导体的电流与电阻的关系,某同学根据图甲所示的电路图,将实验器材连接成如图乙所示的实物图。
(1)若按图乙进行实验,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,将会出现的现象是 ;
(2)经检查,图乙中一根导线连接错误。请在错误导线上打“×”并补画出正确的连线;
(3)改正错误后,该同学继续实验。先接入5Ω的定值电阻,闭合开关,读出电流表的示数为0.8A,记录数据后断开开关 再将定值电阻R换成10Ω的,闭合开关, (填操作),记录数据后断开开关 换用15Ω等电阻继续实验;
(4)若换用20Ω电阻实验时,电压表的0~15V量程损坏,身边没有其他器材可用,要完成该实验,该同学应该 (填操作)。
25. (2024八下·浙江宁波·期中)小陶在“探究通过导体的电流与电压、电阻的关系”实验中:
(1)她应采用的实验方法是 ;
(2)在研究电压的变化对电流的影响时,他连接的电路如图所示。但电路中有一根导线接错了,请你用笔在图中将接错的导线打上“×”,把正确的接线画上;
(3)在研究电阻对电流的影响时,把定值电阻由5Ω换成10Ω,闭合开关后,下一步的操作是:调节滑动 。
26. (2024八下·浙江宁波·期中)小蛟利用如图所示电路研究电学实验,他准备了以下器材:两节干电池、学生电源、电流表、电压表、滑动变阻器、定值电阻、开关、导线若干。
(1)在按电路图连接实物时,开关必须处于 状态;在实物图中,滑动变阻器的滑片要移到最 端(选填“右”或“左”)。
(2)小川在一旁观察后指出小蛟没有按照电路图正确连接实物,请你在实物图乙上对连接错误的一根导线打“×”,并用笔补画一根线代替导线将电路连接正确。
(3)开关闭合前,小川发现电流表的指针如图丙所示,他又指出了问题是 。
(4)问题解决后,他们接入10Ω的电阻进行实验,并得出下表中的数据,对数据进行分析后得出实验结论是 。
电压U/V
1
1.5
2
2.5
电流I/A
0.1
0.15
0.2
0.25
(5)小蛟同学用上述器材继续研究导体中电流与电阻的关系。在实验中他将电源更换成学生电源,但是由于刻度磨损,他不清楚电源电压,但依然完成了实验,实验过程如下:
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10Ω,要使10Ω两端电压达到固定值,变阻器接入的阻值应比前次实验 ;(选填“变大”、“变小”或“不变”)。
③将电阻10Ω替换为5Ω再次进行实验。三次实验数据如下表所示。交流时小科发现第③次实验数据有误,这是由于接入5Ω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。此实验中滑动变阻器的作用是 。
实验次数
①
②
③
R/Ω
15
B
A
I/A
0.2
0.3
0.4
27. (2025八上·浙江·月考)小美利用如图甲所示的电路“探究电流与电阻的关系”,已知电源电压为6V且保持不变,实验用到的电阻阻值分别为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω。
(1)实验小组的同学们根据电路图连接的实物电路如图乙所示,经分析有一根导线连接错误,请在连接错误的导线上打“×”,并补画一根导线连接成正确的电路。
(2)改正电路后,闭合开关前应将滑动变阻器的滑片调至最 (填“左”或“右”)端。
(3)实验中多次改变R的阻值,调节滑动变阻器,使电压表示数保持不变,记下电流表的示数,得到如图丙所示的I-R图像。
①由实验图像可得出的结论: 。
②上述实验中,小明利用5Ω的电阻完成实验后,接下来的操作是将10Ω的电阻接入电路中,闭合开关,向 (填“左”或“右”)移动滑片,使电压表示数为 V,读出电流表的示数。
(4)图丙中阴影部分的面积表示 。
(5)为完成整个实验,根据上述电阻的阻值,应选择最大阻值至少为 Ω的滑动变阻器,若实验室只有最大阻值为20Ω的滑动变阻器,上述定值电阻中有 个不能完成上述实验。
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3.4.1 电荷与电流
——电流与电压、电阻的关系;伏安法测电阻
目录:
(一)电流与电压的关系
(二)电流与电阻的关系
(三)欧姆定律
知识点梳理
(一)电流与电压的关系探究实验
1、实验方法:控制变量法(控制电阻不变,改变电阻两端电压,观察并记录电流大小的变化。)
2、实验电路图:
3、实验记录表格
4、数据处理图像:
5、实验结论:当电阻一定时,通过导体的电流与导体两端电压成正比。
6、★注意:
(1)连接实物图前,开关要断开;闭合开关前,滑动变阻器的滑片要移到最大阻值处。
(2)不能用小灯泡做实验,原因:小灯泡的电阻会随着温度的升高而增大。
(3)滑动变阻器的作用:
①保护电路;
②改变定值电阻两端电压,从而改变电流得到多组数据。
(二)电流与电压的关系探究实验
1、实验方法:控制变量法(控制电阻两端电压不变,更换不同阻值的定值电阻,观察并记录电流大小的变化。)
2、实验电路图:
3、实验记录表格
4、数据处理图像:
5、实验结论:当导体两端电压一定时,通过导体的电流与导体电阻成反比。
6、★注意:
(1)滑动变阻器的作用:
①保护电路;
②控制定值电阻两端电压不变。
(2)不能说电阻与电流成反比。(电阻大小由材料、长度、横截面积决定,与电流大小无关。)
(三)伏安法测电阻
题型分类练习
(一)电流与电压关系探究实验
1. (2025八上·全国·课后作业)某实验小组的同学“探究电流与电压的关系”时,用到如下器材:电源1个,电流表、电压表各1只,定值电阻(5Ω、10Ω、15Ω各1只),滑动变阻器1只,开关1个,导线若干。设计的电路图如图甲所示。
(1)这个实验中使用了控制变量的方法,其中被控制的变量是 ,滑动变阻器的作用是 。
下面是他们获取的一组实验数据
电压U/A
2
4
6
8
10
电流I/A
0.39
0.79
1.20
1.58
2.00
(2)请在图乙的坐标系中画出电流随电压变化的图像。
(3)分析表中的数据或图像,你能得出的探究结论。
【答案】(1) 电阻 通过改变阻值来改变电路中的电流,从而改变电阻两端的电压
(2)
(3)电阻一定时,通过电阻的电流与加在电阻两端的电压成正比
【详解】(1)[1][2]探究电流与电压的关系时,需要保持电阻不变,所以被控制的变量是电阻R1;滑动变阻器的作用是改变电路中电流大小,从而改变电阻R1两端的电压,达到多次测量,寻找普遍规律。
(2)根据表格数据在坐标图中描点,然后画出电流随电压变化的图象,如下图所示:
(3)分析图像可知,电流与电压成正比例图像,故可得结论:在电阻一定时,通过电阻的电流跟加在电阻两端电压成正比。
2. (2024八上·浙江·期末)在“研究电流与电压的关系”的实验中,小乐设计了如图甲、乙所示的两种方案:
电压U/伏
3.00
2.50
2.00
1.50
电流I安
0.30
0.25
0.20
0.15
(1)选择 (选填“甲”或“乙”)图中的方案进行实验更合理。
(2)小乐选择合理的方案连接好电路,闭合开关,发现电流表无示数,电压表有示数且接近电源电压。产生此现象的原因可能是 。
(3)排除故障后,小乐选择10欧、15欧、20欧三个定值电阻按正确操作进行实验,得到实验结果如表所示,由此可得出结论: 。
(4)为了使实验结论更具有普遍性,应进行的操作是 。
【答案】(1)乙
(2)定值电阻断路
(3)电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比
(4)见解析
【详解】(1)研究电流与电压的关系时,需要控制电阻不变,改变电阻两端的电压。甲图中没有滑动变阻器,无法改变定值电阻两端的电压;乙图中有滑动变阻器,可以通过调节滑动变阻器来改变定值电阻两端的电压,所以选择乙图中的方案进行实验更合理。
(2)电流表无示数,说明电路可能断路;电压表有示数且接近电源电压,说明电压表与电源两极相连通,所以产生此现象的原因可能是定值电阻断路。
(3)由表格数据可知
即电压与电流的比值为定值,所以可得出结论:电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比。
(4)为了使实验结论更具有普遍性,应该更换不同阻值的定值电阻进行多次实验,避免实验结果的偶然性。
3. (2025九年级上·浙江台州·开学考试)在“探究电流与电压关系”的实验中,某实验小组设计了如图甲所示的电路。电源电压保持3V不变。
(1)请用笔画线代替导线完成图甲的电路连接完整,要求滑片向右移动时,电流表的示数变大。
(2)检查电路无误后,闭合开关,发现电流表示数为零。电压表示数接近3V。移动滑片,两表示数均无变化,则电路故障可能是 。
(3)排除故障后,实验中测得五组数据,并绘制出定值电阻R的I-U图像如图乙所示。由图像可得:
①实验中所用的定值电阻R的阻值为 Ω。
②实验结论是 。
(4)结合图像分析,本实验所用的滑动变阻器的最大阻值应不小于 Ω。
【答案】(1)
(2)电阻R开路
(3) 5 当电阻不变时,通过电阻的电流与电阻两端的电压成正比
(4)25
【详解】(1)滑片右移时,滑动变阻器接入电路的电阻减小,因此滑动变阻器应接右下端接线柱,如图:
(2)电流表无示数,说明电路断路;电压表示示数接近3V,说明电压表与电源正负极连通,且故障点在与电压表并联的部分开路,即定值电阻R开路;移动滑片,两表示数均无变化,滑动变阻器正常时改变阻值会影响电路,但此处无变化,说明故障与滑动变阻器无关,进一步确认是R开路。
(3)[1]从图像上任取一点,当电压时,电流,则
[2]由于I-U图像是一条过原点的直线,说明当电阻不变时,通过电阻的电流与电阻两端的电压成正比。
(4)实验中需要测量多组数据,包括电压最小、电流最小时,此时滑动变阻器需接入最大阻值,滑动变阻器两端电压最大;当电压表示数最小为0.5V,此时滑动变阻器分压最大
电流最小为0.1A,则滑动变阻器接入的最大阻值
因此,滑动变阻器的最大阻值应不小于25Ω。
4. (2025·浙江·三模)为了研究通过导体的电流与导体两端电压的关系,某同学设计了如图1甲所示的电路。电源电压恒为6 V,R1是定值电阻,R2是滑动变阻器(图乙)。
I/A
0.2
0.4
0.6
1
U/V
1
2
3
5
请回答:
(1)在此实验中,滑动变阻器的作用是 ;
(2)闭合开关后,移动滑片P,发现两电表示数始终如图2所示,原因可能是 ;
(3)R1的阻值为 Ω;
(4)改正错误后,该同学继续实验,将有关实验数据记录在表格中。分析表格可知,他所选择的滑动变阻器的规格是( )(填字母)。
A.10Ω 2A B.25 Ω 2A C.50Ω 0.5A
【答案】(1)改变定值电阻R1两端的电压和保护电路
(2)见解析
(3)5
(4)B
【详解】(1)探究电流与电压关系的实验中需要调节滑动变阻器改变定值电阻两端电压,因此在实验中变阻器的作用是改变定值电阻两端电压,而在实验前,将变阻器移至阻值最大处,可以保护电路,即在此实验中,滑动变阻器的作用是改变定值电阻R1两端的电压和保护电路。
(2)据图2可知,电路中有电流,说明电路是通路,移动滑片P,发现两电表示数始终如图2所示,即电流表和电压表的示数不变,则可能是滑动变阻器短路或将滑动变阻器的C、D两个接线柱接入了电路,无法改变变阻器接入电路中的阻值导致的。
(3)图2中,电压表选择的是大量程,分度值是0.5V,读数为6V;电流表选择的是大量程,分度值是0.1A,读数为1.2A,可得R1的阻值为
(4)据表格数据可知,当定值电阻两端电压为1V时,变阻器两端电压最大,根据串联分压原理可知,变阻器接入电路中的阻值最大,此时变阻器两端电压为
变阻器的阻值为
根据表格中的最大电流可知,故B符合题意。
5. (2025·浙江嘉兴·二模)为了研究通过导体的电流与导体两端的电压的关系,小嘉设计了图甲所示的电路。电源电压恒为6V,R1是定值电阻,R2是滑动变阻器。
(1)闭合开关后,移动滑片P,发现两电表示数始终如图乙所示,原因可能是 。
(2)改正错误后,小嘉继续实验,将有关实验数据标记在图丙上。分析图丙可知,他所选择的滑动变阻器的规格可能是( )(选填字母)。
A.10;2A B.25;2A
C.25;0.5A D.50;0.5A
(3)图丙中,阴影部分的面积大小表示 。
(4)分析数据可以得出的结论是 。
【答案】(1)滑动变阻器接了C、D(都接在上面两个接线柱上)或滑动变阻器短路
(2)B
(3)当电压为1V时,电阻R1的电功率
(4)当电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比
【详解】(1)闭合开关后,移动滑片P,发现两电表示数始终如图乙所示,由于图乙中电压表选用大量程,分度值为0.5V,示数为6V,为电源电压,说明变阻器没有变阻的作用,接入电路中的电阻为0,即将滑动变阻器的 CD两个接线柱接入了电路。
(2)原电路中,变阻器与电阻串联,电压表测电阻的电压,电流表测电路中的电流,由图丙知道,当电压为1V时,通过的电流为0.2A,此时电路中的电流最小,电阻最大,根据串联电路的规律和欧姆定律知道,变阻器连入电路中的电阻
即他所选择的滑动变阻器的规格是25Ω 2A,故B符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
(3)由图丙知道,横轴为电阻R1两端的电压,纵轴表示的是通过电阻R1的电流,由知道,阴影部分的面积表示当电压为1V时,电阻R1的电功率。
(4)将图中的各点连接起来,其图像为过原点的直线,故可总结出:在电阻一定时,通过导体的电流和导体两端的电压成正比。
6. (2024八下·浙江宁波·期末)科学小组开展探究欧姆定律的实验,电源电压恒为4.5V。
(1)请用笔画线代替导线将图甲所示的实物电路连接完整 。
(2)正确连接电路后,闭合开关S,滑片P滑动到某一位置时,电流表的指针位置如图乙所示,则电流表的示数为 A。
(3)小宁用该电路继续探究“电流与电阻的关系”,得到实验数据并绘制I-R图像如图丙所示。据图像分析,他所使用的滑动变阻器最大阻值至少为 Ω。实验中,小宁用20Ω电阻替换15Ω电阻后,接下来他的操作是: 。
【答案】(1)
(2)0.4
(3) 20 向左移动滑动变阻器滑片,直至电压表示数为2.5V
【详解】(1)探究欧姆定律的实验中,电压表并联在定值电阻两端,注意电流从电压表的正接线柱正极进入,负接线柱流出,如图所示
(2)由乙图可知,电流表量程是0~0.6A,分度值为0.02A,则电流表的示数是0.4A。
(3)[1]探究“电流与电阻的关系”,实验过程中需要控制定值电阻两端电压一定,由图丙可知,定值电阻两端电压控制为
定值电阻两端电压一定,则滑动变阻器两端电压
由图像可知,几次实验中最小电流为0.1A,此时滑动变阻器接入阻值最大,为
可知要完成图像中的几次实验,滑动变阻器最大阻值至少为20Ω。
[2]探究“电流与电阻的关系”,实验过程中需要控制定值电阻两端电压一定,即电压表示数保持不变,用20Ω电阻替换15Ω电阻时,根据串联分压特点可知,定值电阻两端电压增大,为了使电压表示数不变,需要增大滑动变阻器两端电压,根据串联分压可知,应增大滑动变阻器的阻值,所以需要向左移动滑动变阻器滑片,直至电压表示数为2.5V。
(二)电流与电阻关系探究实验
7. (2025八上·全国·课后作业)根据下列一组实验数据,可以得到的结论是( )
导体两端的电压
导体的电阻
通过导体的电流
4V
5Ω
0.8A
4V
10Ω
0.4A
4V
20Ω
0.2A
A.导体电阻一定时,电压跟电流成正比 B.导体电阻一定时,电流跟电压成正比
C.电压一定时,电阻跟电流成反比 D.电压一定时,电流跟电阻成反比
【答案】D
【详解】由表中数据可知,导体两端的电压4V保持不变,导体电阻与通过导体的电流乘积是定值,即IR=4V=U,由此可知,在电压一定时,通过导体的电流与导体电阻成反比,故D符合题意,ABC不符合题意。
故选D。
8.
(2024八上·浙江嘉兴·期末)小嘉同学利用如图甲所示的电路研究电流、电压、电阻之间的关系,电源电压恒为,实验中小嘉更换了、、共5个定值电阻,得到如图乙所示的图像。请回答:
(1)本次实验小嘉研究的是 的关系。
(2)通过本实验,可以初步得出的实验结论是 。
【答案】(1)电流与电阻
(2)见解析
【详解】(1)实验中多次改变了电阻大小,而每次电阻两端的电压不变,探究电流和电阻的关系。
(2)由图乙可知,电阻的电流与电阻之积为UV=I1R1=0.5A×5Ω=2.5V
保持不变,可以得到当电压不变时,通过导体的电流与电阻成反比。
9. (2025八上·浙江·单元测试)在探究“电流与电阻的关系”时,小科选用的实验器材有:两节全新干电池(每节电池电压恒为1.5V),4个阻值分别为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω的定值电阻,电流表和电压表各一个,滑动变阻器和开关各一个,导线若干。实验电路如图甲所示。
(1)闭合开关后,小科发现两电表的指针偏转均不正常,电压表指针如图乙所示。仔细观察后发现是定值电阻断路。此时电流表的指针指在 处。
(2)排除故障后,小科开始进行实验,每次更换定值电阻后,都要重新调节滑动变阻器至合适位置,其目的是 。
(3)小科想制作如图丙所示阻值的定值电阻,就选用一卷规格为10Ω/cm、无绝缘表层的镍铬合金丝,分别截得长度为0.4m、0.7m、1.2m、1.8m的四段,各自绕成螺旋状后,再将两端缠绕在接线柱上固定。在老师的帮助下,他们对制作的电阻进行了测量检验,发现测量值均偏小,且有的偏小值较大,原因可能是 (多选,填字母)。
A.合金丝两端有一部分缠绕在接线柱上,导致合金丝的有效长度变短
B.无绝缘表层的合金丝可能有相互接触,既增大了横截面积,又缩短了有效长度
C.无绝缘表层的合金丝在通电过程中温度升高,导致其电阻变小
(4)此电路还能完成电学探究实验“电流与电压的关系”。小科用一定值电阻完成实验后,绘制了对应的关系图,其中正确的是 (填字母)。
A.B.C.
【答案】(1)0刻度线处
(2)控制定值电阻两端的电压不变
(3)AB
(4)C
【详解】(1)当定值电阻断路时,由于电压表内阻很大,串联在电路中时,电路中的电流极小,电流表无法测出,所以电流表的指针指在0刻度线处。
(2)在探究“电流与电阻的关系”时,需要运用控制变量法,控制定值电阻两端的电压不变,通过改变电阻的大小来观察电流的变化,从而得出电流与电阻的关系,所以每次更换定值电阻后,都要重新调节滑动变阻器至合适位置。
(3)A.合金丝两端缠绕在接线柱上使有效长度变短,根据影响导体电阻大小的因素可知,长度减小,电阻会变小,故A符合题意;
B.合金丝相互接触既增大了横截面积又缩短了有效长度,电阻会变小,故B符合题意;
C.一般情况下,金属导体的电阻随温度升高而增大,但镍铬合金丝的电阻随温度变化的关系比较复杂,在一定条件下,通电过程中温度升高可能导致其电阻变大,故C不符合题意。
故选AB。
(4)在探究“电流与电压的关系”时,使用定值电阻,电阻R一定时,电流I与电压U成正比,所以其关系图像是过原点的正比例函数图像,故选C。
10.
(2024八上·浙江·期末)图甲是小尚“探究电流与电阻的关系”的实验电路图。已知电源电压恒为6V,滑动变阻器规格为“40 1A”,可供选择的定值电阻的阻值为5、10、15、20、25。
(1)请根据图甲所示电路图将图乙所示的实物电路连接完整 ;
(2)电路连接正确后,小尚先用5的定值电阻进行实验,闭合开关后,移动滑动变阻器的滑片,使电压表示数为2V;再将5的定值电阻换成10的定值电阻进行实验,需将滑动变阻器的滑片P向 (选填“左”或“右”)移动,才能保持定值电阻两端的电压不变。
(3)用25的电阻替换20的电阻后,发现电压表示数始终不能调为2V,为继续完成此次探究,小尚提出了如下解决方案,其中可行的是( )
A.将滑动变阻器更换为“60 1A”的滑动变阻器,继续实验;
B.将电压为6V的电源更换为电压为4.5V的电源,继续实验;
C.调节滑动变阻器的滑片,使定值电阻两端的电压为2.5V,继续实验
(4)根据测得的数据描成图像来反映实验结论,如图中最符合的是( )
A. B. C. D.
【答案】(1) (2)左 (3)AB (4)C
【详解】(1)电压表应与定值电阻并联,由于电源电压为6V,且实验中要控制定值电阻两端电压为2V,所以电压表选用0~3V量程。将电压表的“−”接线柱与定值电阻的左端相连,使电压表并联在定值电阻两端。将滑动变阻器任一上端接线柱与定值电阻右端接线柱相连,如图所示:
(2)根据串联分压原理,将5Ω的定值电阻换成10Ω的定值电阻时,定值电阻阻值增大,其两端电压会增大。为保持定值电阻两端电压不变,应增大滑动变阻器分得的电压,即增大滑动变阻器接入电路的阻值。由图可知,需将滑动变阻器的滑片P向左移动。
(3)A.电源电压U=6V,定值电阻两端电压UR=2V,则滑动变阻器两端电压UR′=U−UR=6V−2V=4V
当接入25Ω的定值电阻时,根据串联电路电流处处相等,可得,可得
而原滑动变阻器最大阻值为40Ω,所以将滑动变阻器更换为“60Ω 1A”的滑动变阻器,可以继续实验,故A符合题意;
B.若将电源更换为4.5V的电源,定值电阻两端电压UR=2V,则滑动变阻器两端电压
当接入25Ω的定值电阻时,滑动变阻器接入电路的阻值
可以继续实验,故B符合题意;
C.调节滑动变阻器的滑片,使定值电阻两端的电压为2.5V,因为原实验控制电压为2V,改变定值电阻控制不变的电压会改变实验条件,使前面测得的数据失去意义。故C不符合题意。
故选AB。
(4)在“探究电流与电阻的关系”实验中,电压一定时,电流与电阻成反比,其函数关系为,反比例函数图像是曲线,且当R增大时,I减小,最符合的图像是图C。故C符合题意,ABD不符合题意。
故选C。
11. (2025·浙江温州·三模)小阳用如图所示的实验电路探究电流与电阻的关系。选用的器材有:稳压学生电源(调至4.5V不变),电压表(0~3V)、电流表(0~0.6A)、定值电阻R(5Ω、10Ω、15Ω、20Ω)、滑动变阻器(20Ω,2A)、开关、导线若干。
电压U/V
2
电阻R/Ω
5
10
15
20
电流I/A
0.4
0.2
0.13
(1)请在电路图的圆圈中画上相应的电表符号完成电路图 ;
(2)连接电路,闭合开关后,移动滑片,发现两电表均无示数。为判断原因,将电压表与滑动变阻器并联,闭合开关后电压表有示数,电流表无示数。若电路中只有一处故障,故障的原因可能是 ;
(3)排除故障后,小阳将阻值为5Ω的电阻接入电路,记录电流表示数为0.4A。若要将电阻更换为10欧重复实验,则图中滑动变阻器的滑片应向 (填“左”或“右”)移动,直至电压表示数为2V;
(4)进行第4次实验时,将接入电阻R的阻值换为20Ω,发现无论怎样移动滑动变阻器的滑片都不能将电压表的示数调到2V。为达实验目的,若重新选择器材进行实验,使以上四个定值电阻都能为实验所用,下列调整可行的是( )(填序号,可多选)。
A.换用最大阻值更大的滑动变阻器
B.增大电源电压
C.适当增大定值电阻R两端的电压
【答案】(1) (2)滑动变阻器断路 (3)左 (4)AC
【详解】(1)在探究电流与电阻关系的电路中,电压表应与定值电阻并联,测量定值电阻两端的电压;电流表应与定值电阻串联,测量通过定值电阻的电流。如图所示:
(2)连接电路后,两电表均无示数,将电压表与滑动变阻器并联后,电压表有示数,电流表无示数。因为电压表有示数,说明电压表与电源之间是通路,而电流表无示数,可能是电路断路;电路中只有一处故障,所以故障原因可能是滑动变阻器断路。当滑动变阻器断路时,整个电路断开,电流表无示数,而电压表并联在滑动变阻器两端时,相当于测电源电压,所以有示数。
(3)排除故障后,小阳将阻值为5Ω的电阻接入电路,记录电流表示数为0.4A,则该定值电阻的两端电压为
在电流与电阻的关系的探究实验中,需控制定值电阻的两端电压不变;当定值电阻R由5Ω 更换为10Ω 时,电阻增大,其两端电压会增大。要使定值电阻两端电压保持2V不变,应减小定值电阻的两端电压,根据串联电路的电压规律可知,应增大变阻器的两端电压,根据串联分压原理,应增大滑动变阻器接入电路的电阻,即滑片应向左移动,直至电压表示数为2V。
(4)接入电阻R的阻值换为20Ω时,根据串联电路特点和欧姆定律可得
即
解得,大于滑动变阻器的最大阻值,所以无论怎样移动滑动变阻器的滑片都不能将电压表的示数调到2V。
A.根据以上分析可知,换用最大阻值更大的滑动变阻器,比如最大阻值为等,可使以上四个定值电阻都能为实验所用,故A符合题意;
B.若改变电源电压,同理则有
即
解得,可知,减小电源电压,可使以上四个定值电阻都能为实验所用,故B不符合题意;
C.适当增大定值电阻R两端的电压,根据串联分压原理,滑动变阻器分得的电压相对减小,在滑动变阻器现有最大阻值下,有可能使电路满足要求,故C符合题意。
故选AC。
12. (2024八上·浙江杭州·期末)如图是探究“电流与电阻的关系”的实验电路。已知电源电压为5V,滑动变阻器规格为“20Ω 1A”,选择的定值电阻阻值为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω和25Ω。
(1)根据图甲所示实物图在虚线框内丙图中画出电路图; (学生电源符号用电池组符号表示)
(2)小科正确连接电路后,闭合开关S时,发现电流表、电压表指针均指向零刻度;假设电路只有一处故障,出现这一现象的原因可能是____(选填字母);
A.定值电阻短路 B.定值电阻断路
C.滑动变阻器断路 D.滑动变阻器短路
(3)排除故障后,小科测出多组数据并绘制成图乙;实验过程中,当定值电阻由5Ω换成10Ω后,接下来的操作是 ,再读出电流表的示数;
(4)小科对小科所绘制的图乙提出质疑,她指出其中一组数据与事实不符,请分析说明小科的判断依据是: 。
【答案】(1) (2)C (3)将滑动变阻器的滑片应向B端移动,使电压表的示数为2.5V (4)见详解
【详解】(1)根据实物图可知,电压表与定值电阻R并联,电流表、定值电阻和滑动变阻器串联,所以作出电路图,如下图所示:
(2)若闭合开关S时,发现电流表指针指向零刻度,说明电路可能断路;电压表指针不动,说明故障原因可能是滑动变阻器断路,故C符合题意,ABD不符合题意。
故选C。
(3)由图乙可知,实验中定值电阻两端保持的电压为
根据串联分压原理可知,将定值电阻由5Ω改接成10Ω的电阻,电阻增大,则定值电阻两端的电压增大;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,根据串联电路电压的规律可知,应增大滑动变阻器两端的电压,由串联分压原理可知,应增大滑动变阻器连入电路中的电阻,所以将滑动变阻器的滑片应向B端移动,使电压表的示数为2.5V,再读出电流表的示数。
(4)滑动变阻器的最大电阻为20Ω,定值阻值最大为25Ω,则电路的电阻最大值为R大=20Ω+25Ω=45Ω
那么电路中的最小电流为
所以图乙中数据中定值电阻为25Ω时,电流大小为0.1A与事实不符。
13. (2025·浙江温州·三模)小实利用如图装置验证“电流与电阻的关系”。用到的实验器材有:2节干电池 (3伏)滑动变阻器、定值电阻、电流表、电压表、开关及导线若干。
实验序号
1
2
3
4
电压表示数U/V
……
电阻R/Ω
5
10
15
25
电流I/A
0.5
0.25
0.17
0.1
(1)请你利用笔画代替导线,将图甲电路连接完整 (要求滑片P向左移动时,接入电路的电阻变大) ;
(2)小实在正确连接电路后,闭合开关S时,发现电流表示数为0,电压表有示数,则分析电路故障可能是 ;
(3)故障排除后得到了表格甲中的数据,分析小实控制的电压表示数为 伏;
(4)下列实验中 可以利用如图甲装置完成的实验是 (可多选)
A.测量某未知电阻的阻值 B.探究并联电路的电流特点
C.探究影响电热的影响因素 D.探究通过导体的电流和两端电压的关系
【答案】(1) (2)R断路 (3)2.5 (4)AD
【详解】(1)滑动变阻器一上一下串联接入电路中,要求滑片P向左移动时,接入电路的电阻变大,连接变阻器的右下方的接线柱,如图所示:
(2)闭合开关S时,发现电流表示数为0,可能电路中出现断路,电压表有示数,说明电压表和电源两极连接,可能与电压表并联的电阻断路。
(3)小实控制的电压表示数为U=I1R1=0.5A×5Ω=2.5V
(4)A.此电路可以根据伏安法测电阻,故A符合题意;
B.探究并联电路的电流特点需要在并联电路中探究,故B不符合题意;
C.探究影响电热的影响因素,需要有烧瓶,煤油,不同阻值的电阻丝,故C不符合题意;
D.探究通过导体的电流和两端电压的关系需要通过调节滑动变阻器测得多组电压与电流值,此装置可以完成,故D符合题意。
故选AD。
(三)伏安法测电阻
一、测未知电阻阻值
14. (2025八上·浙江·专题练习)小华同学测量额定电压为2.5V的小灯泡L在不同电压下的电阻。
(1)他连接了如图甲所示的实验电路,其中有一个元件与导线连接有误,这个元件是 ;
(2)改正(1)中的错误后,闭合开关,调节滑动变阻器,进行多次测量,测量的数据如表所示;
电压U/V
0.9
1.3
1.7
2.1
2.5
电流I/A
0.18
0.22
0.24
0.26
0.28
请完成下列问题:
①灯泡L正常发光时的电阻RL= Ω(结果保留一位小数);
②若将与上述小灯泡L规格完全相同的两个小灯泡串联接入电路,如图乙所示。闭合开关调节滑动变阻器,使电压表的示数为2.6V,则电流表的示数为 A;
③小华通过计算发现此灯泡电阻随灯泡两端的电压升高而增大,他感到很困惑。小张对小华说其实是灯丝的 影响了此灯泡的电阻大小。
【答案】(1)滑动变阻器
(2) 8.9 0.22 温度
【详解】(1)变阻器应按一下一上接入电路中,而原电路中将金属杆连入电路中,是错误的,所以连接有误的元件是滑动变阻器。
(2)①[1]灯在额定电压下正常发光,根据,由表中数据可知,小灯泡L在2.5V电压下正常发光,所以正常发光时的电阻为
②[2]若将与上述小灯泡L规格完全相同的两个小灯泡串联接入电路,闭合开关,调节滑动变阻器,使电压表的示数为2.6V,因两灯的电阻相等,由分压原理可知,每个灯泡两端的电压为
由表中数据可知,当灯泡两端的电压为1.3V时,电流表的示数为0.22A。
③[3]导体电阻由导体材料、长度和横截面积决定,受温度影响,由于灯泡电阻受温度影响,随温度升高而增大,所以灯丝的电阻值随电压升高而增大。
15. (2025八上·全国·课后作业)科学学习小组在“测量定值电阻阻值”的实验中:
(1)请用笔画线代替导线,将图中实物连接完整 。
(2)闭合开关前,滑动变阻器的滑片P应移到 (填“A”或“B”)端。
(3)小组同学在连线时,不小心将线连错了,开关闭合后,移动滑动变阻器的滑片P时,发现电流表示数变大,电压表示数却变小,产生这一现象的原因是 。纠正错误后,移动滑动变阻器的滑片P,使电压表的示数为3V时,电流表的示数如上图,则该定值电阻阻值为 。他们认为这个结果就是定值电阻的准确阻值,你认为合理吗? 理由是 。
【答案】(1)
(2)B
(3) 电压表与滑动变阻器并联了 10 不合理 没有多次测量取平均值
【详解】(1)滑动变阻器按一上一下的原则串联在电路中,只要把开关的右接线柱与任意一上方接线柱连接即可,如图所示:
(2)闭合开关前,为了保护电路,滑动变阻器的滑片应位于阻值最大处,滑动变阻器接的是下面左边的A接线柱,故滑动变阻器的滑片移到B端。
(3)[1]连线时,不小心将线接错了,闭合开关后,移动滑动变阻器滑片P,电流表示数变大,电路中电流变大;根据欧姆定律可知,定值电阻两端的电压变大;根据串联电路总电压等于各分电压之和可知,滑动变阻器两端的电压减小,故产生这一现象的原因是电压表并联在滑动变阻器两端。
[2]电流表的量程为0~0.6A,分度值为0.02A,所以电流表的示数为0.3A,定值电阻的阻值
[3][4]仅做一次测量,测量误差较大,应移动滑动变阻器滑片,改变被测电阻两端的电压,进行多次测量。
16.
(2025八上·全国·课后作业)某实验小组做“伏安法测量电阻”的实验,所用的器材有:电压为3V的电源,待测电阻以及符合实验要求的滑动变阻器、电流表、电压表导线和开关。如图甲是没有连接完整的实物电路。
(1)请你用笔画线代替导线将实物电路连接完整 。
(2)连好电路闭合开关前,应将滑动变阻器滑片置于 (填“最左”或“最右”)端。
(3)实验中,闭合开关,移动滑片,电流表、电压表均无示数。为了检查电路故障,他们借助一根检测导线进行检测,当该导线两端分别接不同点时,对应的现象如下表所示。由此可以判断电路发生的故障是 。
检测导线接点
现象
a,b
电压表、电流表均无示数
a,c
电压表、电流表均无示数
a,d
电压表、电流表均有示数
c,d
电压表、电流表均有示数
(4)排除故障后进行实验,当电压表示数为2.4V时电流表的示数如图乙所示,这时电流为 A,他们利用此组数据即得出该待测电阻的阻值,结束了实验。他们这种做法不妥之处是 。
【答案】(1)
(2)最左
(3)c,d间导线断路
(4) 0.3 没有多次测量取平均值
【详解】(1)滑动变阻器已经选定了下面接线柱,任意选择上面一个接线柱串联在电路中.由题目中电流表的表盘知,电流表选择0~0.6A量程,电流表与电阻串联,电源电压为3V,电压表选择0~3V量程,电压表与电阻并联,电流表从电压表和电流表的正负接线柱流入,从负接线柱流出。如图所示
(2)连好电路闭合开关前,滑动变阻器接右半段,滑动变阻器滑片处于最左端,滑动变阻器连入电路的电阻最大,电路电流最小,对电路起保护作用。
(3)电压表和电流表无示数,电路是断路。
导线连接在a、d之间,电压表、电流表均有示数,断路在a、d之间;
导线连接在c、d之间,电压表、电流表均有示数,断路在c、d之间;
导线连接在a、b之间,a、c之间,电压表和电流表均没有示数,断路不在a、b和a、c之间;综合判断断路在c、d之间。
(4)[1][2]电流表使用的0~0.6A量程,每一个大格代表0.2A,每一个小格代表0.02A,电流为0.3A,只有一组数据得出定值电阻的阻值,误差较大,应该进行多次测量求平均值来减小误差。
二、特殊方法测未知电阻阻值
17. (2025八上·全国·课后作业)图甲是用伏安法测未知电阻R的实验图。
(1)请用笔画线代替导线,将图甲中实物电路连接完整;
(2)闭合开关,将滑片P向左滑动时,此时电压表示数为2.4V,电流表示数如图乙所示,其读数为 A,则未知电阻 Ω;
(3)实验中只有一个电压表和一个已知电阻,小明设计了如图丙所示的电路,同样可以测量未知电阻,请在空格内将实验步骤补充完整;
①闭合S、断开,用电压表测出待测电阻两端的电压为;
② ,用电压表测出电源的电压U;
③请写出用测量值U,及来表示的表达式: 。
【答案】(1)
(2) 0.3 8
(3) 闭合开关S,
【详解】(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,且滑动变阻器应一上一下接入电路,所以将定值电阻右端与滑动变阻器左上接线柱相连,连接实物图如下图所示:
(2)[1]乙图中,电流表的量程为0~0.6A,其分度值为0.02A,读数为0.3A。
[2]由公式 得未知电阻的阻值为
(3)[1][2]闭合开关S、断开S1,电路为两电阻串联,电压表测出待测电阻Rx两端的电压为U1;闭合开关S、S1,定值电阻被短路,电路为未知电阻单独串联的简单电路,电压表测电源的电压U;因串联电路中总电压等于各分电压之和,所以R0两端的电压
因串联电路中各处的电流相等,所以
即
解得
18. (2023八上·浙江湖州·期末)如图甲为小楠做“伏安法”测电阻的实验电路。
(1)在连接电路时,开关应 ;
(2)在图甲所示的电路中,有一条导线连接错误,该导线是第 条(填导线序号);
(3)纠正错误后小楠在某次测量中,电压表的示数为,电流表的示数如图乙所示,此次测得的阻值为 ;
(4)小楠做完以上实验后,又利用如图丙所示的电路,测量另一个未知电阻的阻值(是已知阻值的定值电阻),实验过程如下:
①只闭合开关,电流表的示数为;
②开关、都闭合后,电流表的示数为;
③请写出用、、表示未知电阻的阻值的表达式: 。
【答案】(1)断开
(2)2
(3)10Ω
(4)
【详解】(1)为了保护电路,在连接电路时,开关应断开。
(2)在“伏安法”测电阻的实验电路中,被测电阻应与电流表串联,电压表并联在被测电阻的两端,测被测电阻的两端电压。而甲中,当开关闭合时,电流通过导线2和导线4,不经过被测电阻,无法测出通过待测电阻的电流,由于3、4两根导线刚好接在被测电阻的两端,所以,连接错误的导线是第2条导线,第2条导线左端应接在被测电阻的右接线柱。
(3)闭合开关S,移动滑动变阻器的滑片P,当电压表示数为2V,电流表示数如图乙所示,电流表选用小量程,分度值为0.02A,电流为0.2A,由欧姆定律得未知电阻为
(4)①只闭合开关S1,两电阻串联,电流表的示数为I1,电源电压可表示为
②开关S1、S2都闭合后,只有电阻R0工作,电流表的示数为I2,电源电压为
③根据电源电压相等知
解得未知电阻的阻值为
19. (2024八下·浙江宁波·期末)某同学想设计一个测量未知电阻的电路:电源两端电压保持不变(未知),将待测电阻Rx(图中未画出)接在a、b之间,仅利用电流表和定值电阻的阻值R0便可得到Rx的阻值。
(1)该同学首先设计的是如图甲所示的电路图,很快被老师指出在操作过程中有可能会引起电路故障,理由是 ;
(2)随后他又设计了如图乙所示的电路图,请在空格内把实验步骤补充完整。
①闭合开关S1和S2,读出电流表的读数记作I1,之后断开所有开关。
② ,读出电流表的读数记作I2。
③断开所有开关,整理实验器材。用I1、I2和定值电阻的阻值R0来表示待测电阻Rx= 。
【答案】(1)开关S1、S2同时闭合会导致电源短路
(2) 将待测电阻Rx接在a、b之间,闭合开关S1,断开开关S2
【详解】(1)如图甲所示,当开关S1、S2同时闭合时,电流从电源出发直接经过电流表回到电源的负极,会导致电源短路,因此引起电路故障。
(2)②[1]闭合开关S1和S2,此时R0和电流表串联在电路中,读出电流表的读数记作I1,根据欧姆定律,电源电压为
由于将待测电阻Rx(图中未画出)接在a、b之间,若闭合S2,待测电阻被短路,不符合题意;所以,接下来的操作是:将待测电阻Rx接在a、b之间,闭合开关S1,断开开关S2。此时两电阻串联,读出电流表的读数记作I2。根据欧姆定律可得, 电源电压为
③[2]由以上分析可得
解得待测电阻的阻值为
20. (2025八上·浙江·专题练习)小柯利用图甲所示的电路验证欧姆定律。
次数
电压/V
电流/A
1
1.0
0.11
2
2.
0.21
3
2.5
0.26
(1)根据图甲电路图连接实物,请用笔画线代替导线完成图乙电路连接。
(2)正确连接好电路后,闭合开关,发现电流表没有示数,电压表也无示数,(若故障只有一处)以下对于电路故障的分析正确的是: 。
A.不可能是R断路
B.可能是R短路
C.把电压表和电流表互换位置,电压表有示数,电流表无示数
D.如果是滑动变阻器断路,可以把电压表并联在滑动变阻器两端进行检测
(3)根据实验数据做出电流随电阻变化的图像如图丙所示。则可以得到的实验结论是 。
(4)小柯在研究电流与电压关系的实验中,定值电阻R的阻值为10欧,通过滑动变阻器多次实验得到相关数据如表所示。结束实验整理器材时发现,测量过程某个电表没有调零。则这个电表在未连入电路前的指针偏转情况可能是 。
A. B.
C. D.
【答案】(1)
(2)AD
(3)在电阻两端电压一定时,通过电阻的电流与电阻阻值成反比
(4)BC
【详解】(1)由图甲可知,电阻和变阻器串联,变阻器的滑片向右移动,变阻器连入电路的电阻变小,图乙中,电压表与电阻并联,变阻器滑片右下接线柱连入电路中,如下图所示:
(2)正确连接好电路后,闭合开关,发现电流表没有示数,电压表也无示数,若故障只有一处,可知电路断路,电压表没有与电源连通:
A.若R断路,电路中出现断路,电流表示数为0,电压表与电源连通测电源电压,电压表有示数,不符合题意,不可能是R断路,故A符合题意;
B.若是R短路,则电路为通路,电流表有示数,故B不符合题意;
C.把电压表和电流表互换位置,电流表与电阻并联,电压表串联在电路中,若是变阻器断路或开关断路,两表都没有示数,故C不符合题意;
D.如果是滑动变阻器断路,可以把电压表并联在滑动变阻器两端,若有示数,确定是变阻器断路,故D符合题意。
故选AD。
(3)根据实验数据做出电流随电阻变化的图像如图丙所示,可知电流与电阻之积为
为一定值,则可以得到的实验结论是 在电阻两端电压一定时,通过电阻的电流与电阻阻值成反比。
(4)定值电阻R的阻值为10Ω,电压表与电流表示数比应为10Ω,测量过程某个电表没有调零,可能是电流表示数多读了0.01A,即选项B;也可能是电压表示数少读了0.1V,即选项C,则这个电表在未连入电路前的指针偏转情况可能是BC。
21.
(2024八下·浙江宁波·期末)小曙同学在“探究欧姆定律”的实验中,所用器材有:学生电源(6V)、电流表(0-0.6A)、电压表、标有“50Ω 1A”的滑动变阻器、开关、导线和定值电阻R(5Ω,10Ω,15Ω,20Ω,25Ω)。
(1)请你根据如图甲所示,用笔画线代替导线,将如图乙中的实物电路连接完整 。(要求:向右移动滑片时,电路中的电流变小,且导线不能交叉)
(2)连接完电路后,闭合开关,发现电流表的指针无偏转,电压表的指针有明显的偏转,原因可能是电阻R (填“短路”或“断路”)。
(3)排除故障后,他开始探究电流与电阻的关系,若将5Ω的电阻接入电路中,闭合开关调节滑片至适当位置,滑动变阻器连入电路的阻值为;接着换成10Ω的电阻接入电路,闭合开关后,再调节滑片至适当位置,保持电压不变,此时滑动变阻器连入电路的阻值为,则 。
(4)若在电路安全的前提下,为了能够得到电流与电阻关系的普遍规律,使上述的5个定值电阻都能完成实验,则电压表电压的控制范围为 。
【答案】(1)
(2)断路
(3)1︰2
(4)2~3V
【详解】(1)根据图甲,要使向右移动滑片时电路中的电流变小,滑动变阻器应采用“一上一下”的接法且滑片向右移动时电阻增大,所以应将滑动变阻器左下接线柱与定值电阻右接线柱相连,如图所示:
(2)电流表指针无偏转,说明电路可能断路,电压表指针有明显偏转,说明电压表与电源两极连通,所以故障原因可能是电阻R断路。
(3)探究电流与电阻的关系时,要保持定值电阻两端电压不变。设定值电阻两端电压为UR,根据串联电路分压原理
当定值电阻两端电压不变时,定值电阻与滑动变阻器的阻值的比值不变。则,
所以,
当R定1=5Ω,R定2=10Ω时,因为要保持UR不变,所以
则。
(4)当滑动变阻器接入电路电阻最大为R滑max=50Ω时,若接入电阻Rmax= 25Ω,此时定值电阻两端电压最小,根据串联电路分压原理,
解得UR=2V;因为电流表量程为0~0.6A,当Rmin=5Ω时,为保证电路安全,定值电阻两端的最大电压为UR= 0.6A×5Ω=3V
所以电压表电压的控制范围为2~3V。
(四)电路改错
22. (2025八上·全国·课后作业)在“测量小灯泡电阻”的实验中,已知电源电压为4.5V,小灯泡标有“3.8V”的字样。
(1)小丽连接的实验电路如图所示,其中有一条导线连接错误,请在错误的导线上画“×”,并用笔画线代替导线,画出正确的连线 ;
(2)电路修改正确后,小丽进行实验,记录的数据如下表所示。在获得第1组数据后,为完成上述实验,滑动变阻器连入电路的阻值应逐渐 (填“增大”或“减小”);
实验序号
电压/V
电流/A
电阻/Ω
①
3.8
0.38
②
3.0
0.34
③
2.0
0.28
④
1.0
0.08
(3)由计算可知小灯泡正常发光时的电阻为 Ω;
(4)请结合你已有的知识对小丽的实验数据进行分析,可知第 (填序号)组数据是错误的,判断的理由是 。
【答案】(1)
(2)增大
(3)10
(4) ④ 灯丝的电阻随温度的降低而减小
【详解】(1)根据实验,电路是串联的,电压表测灯泡两端电压,电流表测电路中的电流,已知灯泡的额定电压是3.8V,电压表应选择大量程并联在灯泡两端,改接电路如下图所示:
(2)根据表格数据可知,电流是越来越小的,说明电阻对电流的阻碍作用越来越大,所以连入电路中的电阻是越来越大的。
(3)据表可知,小灯泡正常发光时的电压为3.8V,电流为0.38A,可得小灯泡正常发光时的电阻为
(4)[1][2]根据表格数据可分别计算出灯泡的电阻为,,
根据实验数据分析可知,第④组数据是错误的,由于电路中电流逐渐变小,灯泡的温度逐渐降低,这一组数据算出的电阻不符合灯丝的电阻随温度的降低而减小。
23. (2024八下·浙江宁波·期中)研习小组同学开展了“探究电流与电阻的关系”实验。器材:电源(3V),滑动变阻器(20Ω1A),定值电阻R(4Ω、6Ω、8Ω、10Ω、12Ω) 和开关, 导线若干。
小组同学连接了如图甲所示的电路进行实验。
(1)图甲电路开关闭合后,电压表、电流表出现的现象是 , 判断电路存在故障;
(2)请帮忙找出图中错误的连线并画“×”,再补一根导线,使电路连接正确; 。
(3)依次改变定值电阻 R 的阻值,读取并记录相应电流值,根据实验数据在图乙的 I-R坐标系中描绘出曲线A,并得出结论:电压一定时,电流与电阻成反比。小东认为也可以将每次实验时记录的电流值和对应的变阻器 Rp阻值也在图乙中描成点,连成曲线B。请判断曲线 B与曲线 A 有无交点?并说明理由 。
【答案】(1)见解析
(2)
(3)见解析
【详解】(1)小组同学连接的电路如图甲所示,电压表串联在电路中,电流与电阻并联,电阻短路,因电压表内阻很大,故电流表没有示数;电压表与电源连通测电源电压,故电压表有示数为电源电压3V。
(2)实验中,电压表与电阻并联,电流表与电阻串联,改正后如下图所示:
(3)因为电源电压不变,而定值电阻的电压保持不变,滑动变阻器的电压也不变,根据串联分压规律知,因而各次实验中,定值电阻和滑动变阻器的阻值倍数关系保持不变,因而对每一个电流值,变阻器RP的阻值始终是定值电阻的阻值倍数不变,则把每次实验时记录的电流值和对应变阻器RP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平行,因而两者无交点。
24. (2025·浙江绍兴·二模)为了研究通过导体的电流与电阻的关系,某同学根据图甲所示的电路图,将实验器材连接成如图乙所示的实物图。
(1)若按图乙进行实验,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,将会出现的现象是 ;
(2)经检查,图乙中一根导线连接错误。请在错误导线上打“×”并补画出正确的连线;
(3)改正错误后,该同学继续实验。先接入5Ω的定值电阻,闭合开关,读出电流表的示数为0.8A,记录数据后断开开关 再将定值电阻R换成10Ω的,闭合开关, (填操作),记录数据后断开开关 换用15Ω等电阻继续实验;
(4)若换用20Ω电阻实验时,电压表的0~15V量程损坏,身边没有其他器材可用,要完成该实验,该同学应该 (填操作)。
【答案】(1)电压表有示数,电流表示数为零
(2)
(3)移动滑动变阻器滑片位置,使电压表示数为4V
(4)见解析
【详解】(1)图乙中电压表接在干路上,电压表电阻很大,由欧姆定律可知,电路中电流很小,将观察到电流表没有示数,电压表示数等于电源电压。
(2)电路应为串联电路,电流表串联在电路中,电压表并联在定值电阻两端,如图所示:
(3)探究电流与电阻的关系时,要控制定值电阻两端的电压保持不变,由第一次实验的数据可知,定值电阻两端的电压为
可知更换电阻后,应移动滑片,直至电压表示数为4V。
(4)电源电压为6V,定值电阻两端的电压为4V,则滑动变阻器两端的电压为
小于电压表小量程的最大测量值,所以应将电压表并联在滑动变阻器两端,移动滑片,使电压表示数为2V。
25. (2024八下·浙江宁波·期中)小陶在“探究通过导体的电流与电压、电阻的关系”实验中:
(1)她应采用的实验方法是 ;
(2)在研究电压的变化对电流的影响时,他连接的电路如图所示。但电路中有一根导线接错了,请你用笔在图中将接错的导线打上“×”,把正确的接线画上;
(3)在研究电阻对电流的影响时,把定值电阻由5Ω换成10Ω,闭合开关后,下一步的操作是:调节滑动 。
【答案】(1)控制变量法
(2)
(3)变阻器的滑片,使电压表的示数保持不变
【详解】(1)在探究电流与电压的关系时,控制电阻不变;在探究电流与电阻的关系时,控制电压不变。可知实验中采用的是控制变量法。
(2)电压表应测量定值电阻两端电压,则电压表要并联在定值电阻两端。错误的导线是连接电压表和滑动变阻器的导线,将错误导线去除后,再用导线将电压表15V接线柱与滑动变阻器右上接线柱相连,如图所示:
(3)在研究电阻对电流的影响时,要控制电压不变,定值电阻的阻值增大,由串联分压的特点可知,应增大滑动变阻器连入电路的阻值,则应将滑片向右调,使电压表示数保持不变。
26. (2024八下·浙江宁波·期中)小蛟利用如图所示电路研究电学实验,他准备了以下器材:两节干电池、学生电源、电流表、电压表、滑动变阻器、定值电阻、开关、导线若干。
(1)在按电路图连接实物时,开关必须处于 状态;在实物图中,滑动变阻器的滑片要移到最 端(选填“右”或“左”)。
(2)小川在一旁观察后指出小蛟没有按照电路图正确连接实物,请你在实物图乙上对连接错误的一根导线打“×”,并用笔补画一根线代替导线将电路连接正确。
(3)开关闭合前,小川发现电流表的指针如图丙所示,他又指出了问题是 。
(4)问题解决后,他们接入10Ω的电阻进行实验,并得出下表中的数据,对数据进行分析后得出实验结论是 。
电压U/V
1
1.5
2
2.5
电流I/A
0.1
0.15
0.2
0.25
(5)小蛟同学用上述器材继续研究导体中电流与电阻的关系。在实验中他将电源更换成学生电源,但是由于刻度磨损,他不清楚电源电压,但依然完成了实验,实验过程如下:
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10Ω,要使10Ω两端电压达到固定值,变阻器接入的阻值应比前次实验 ;(选填“变大”、“变小”或“不变”)。
③将电阻10Ω替换为5Ω再次进行实验。三次实验数据如下表所示。交流时小科发现第③次实验数据有误,这是由于接入5Ω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。此实验中滑动变阻器的作用是 。
实验次数
①
②
③
R/Ω
15
B
A
I/A
0.2
0.3
0.4
【答案】(1) 断开 左
(2)
(3)电流表未调零
(4)在电阻一定时,电流与电压成正比
(5) 变小 10 控制定值电阻两端的电压为3V不变
【详解】(1)[1]在按电路图连接实物时,为保护电路,开关必须处于断开状态。
[2]为保护电路,在实物图中,滑动变阻器的滑片要移到最左端,以阻值最大处接入电路。
(2)由电路图可知,定值电阻要与变阻器串联,电压表测的是定值电阻的两端电压,如图所示:
(3)开关闭合前,小川发现电流表的指针如图丙所示,电流表的指针未对准零刻度线,即存在的问题是电流表未调零。
(4)问题解决后,他们接入10Ω的电阻进行实验,根据数据分析可知,当电阻的两端电压增大为原来的几倍时,通过电阻的电流增大为原来的几倍,所以可以得出的实验结论是:在电阻一定时,电流与电压成正比。
(5)②[1]实验中控制定值电阻两端的电压为
将15Ω的电阻替换为10Ω,根据串联分压可知,电阻的两端电压减小,要使10Ω两端电压达到固定值,需增大电阻的两端电压,减小变阻器的两端电压,根据串联分压可知,变阻器接入的阻值应比前次实验变小。
③[2]将15Ω的电阻替换为10Ω,根据串联电路的电压规律和欧姆定律可得,电源电压
将电阻10Ω替换为5Ω,滑片仍在第②次实验的位置,电源电压
可得
由于电源电压一定,则解得
[3]探究电流与电阻的关系时,应控制电压不变,即此实验中滑动变阻器的主要作用是控制电阻两端的电压(即为3V)不变。
27. (2025八上·浙江·月考)小美利用如图甲所示的电路“探究电流与电阻的关系”,已知电源电压为6V且保持不变,实验用到的电阻阻值分别为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω。
(1)实验小组的同学们根据电路图连接的实物电路如图乙所示,经分析有一根导线连接错误,请在连接错误的导线上打“×”,并补画一根导线连接成正确的电路。
(2)改正电路后,闭合开关前应将滑动变阻器的滑片调至最 (填“左”或“右”)端。
(3)实验中多次改变R的阻值,调节滑动变阻器,使电压表示数保持不变,记下电流表的示数,得到如图丙所示的I-R图像。
①由实验图像可得出的结论: 。
②上述实验中,小明利用5Ω的电阻完成实验后,接下来的操作是将10Ω的电阻接入电路中,闭合开关,向 (填“左”或“右”)移动滑片,使电压表示数为 V,读出电流表的示数。
(4)图丙中阴影部分的面积表示 。
(5)为完成整个实验,根据上述电阻的阻值,应选择最大阻值至少为 Ω的滑动变阻器,若实验室只有最大阻值为20Ω的滑动变阻器,上述定值电阻中有 个不能完成上述实验。
【答案】(1)
(2)右
(3) 电压一定时,通过导体的电流与它的电阻成反比 右 2.5
(4)电阻R两端的电压
(5) 35 3
【详解】(1)滑动变阻器要求“一上一下”接入电路,与电阻串联,电压表与电阻并联。
(2)为了保护电路,闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片移到最大阻值处,由图知,滑片左侧电阻丝接入电路,所以滑片应移到阻值最大的最右端;
(3)①由图知,电阻两端的电压始终保持:UV=IR=0.5A×5Ω=----=0.1A×25Ω=2.5V,为一定值,故得出的结论是:电压一定时,通过导体的电流与它的电阻成反比。
②根据串联分压原理可知,将定值电阻由5Ω改接成10Ω的电阻,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,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,使电压表的示数为2.5V。
(4)由图丙可知,电路的最小电流为0.1A,电阻R的最大阻值为25Ω;则定值电阻两端的电压为U=IR=0.1A×25Ω=2.5V
滑动变阻器两端的电压为U'=6V-2.5V=3.5V
则滑动变阻器接入电路的阻值:
即滑动变阻器的最大阻值至少为35Ω;根据串联电路的分压作用,在电流一定时,电压与电阻成正比,即
若实验室只有最大阻值为20Ω的滑动变阻器,所以
所以定值电阻的最大阻值为R″≈14.29Ω,故15Ω、20Ω、25Ω都不能使用,即有3个电阻不能使用。
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