内容正文:
实验专题13 探究电流与电压、电阻的关系
目 录
01·考情剖析·命题前瞻 1
02·时空导航·网络构建 2
03·考点通关·靶向突破 2
考点1 探究电流与电压、电阻的关系 2
教材·知识夯基
1.探究电流与电压的关系
2.探究电流与电阻的关系
中考·考法聚焦
考法1 考查探究电流与电压的关系
考法2 考查探究电流与电阻的关系
04·优题精选·练能提分 7
命题新趋势
· 1、考情定位核心化:探究电流与电压、电阻关系实验是新课程标准中的学生必做实验,是初中生接触到电学后的第一个较为复杂的实验,同时也是中考的高频考察实验。该实验的考查题型基本上是选择题或实验探究题,命题点涵盖实验的设计、步骤、数据处理、故障判断、分析论证和结论等。
· 2、 方法考查精细化:对科学探究方法的考查日益深入——控制变量法的精准应用、“多次实验”目的辨析(寻找普遍规律 vs 减小误差)、转换法的运用,已成为区分度的重要标尺。要求学生理解通过控制变量法分别研究电流与电压、电流与电阻的关系,明确在探究电流与电压关系时控制电阻不变,探究电流与电阻关系时控制电压不变。
· 3、 故障分析常态化:电路故障排查成为每一道实验题的必考环节。从最经典的“电流表无示数、电压表有示数(接近电源电压)→定值电阻断路”,到电压表无示数、电流表有示数→定值电阻短路,再到换电阻后电压表异常等复杂情境,已成为区分度的重要题型。。
· 4、图像分析深度化:从传统的表格数据记录,升级为I-U图像、I-R图像的深度分析。图像题要求考生能从图像中提取重力信息:判断正比/反比关系、求电阻值、分析图像不同的原因(选用定值电阻不同)。
命题预测
· 【模型一】实验方法与控制变量法:模型本质:本实验的核心方法是控制变量法,要求学生能准确识别在两个子实验中分别控制什么变量不变、探究什么变化关系。
· 【模型二】电路连接与操作规范:模型本质:电路的正确连接是实验成功的基础,涉及开关、滑动变阻器、电流表、电压表的规范使用。
· 【模型三】电路故障分析:模型本质:通过观察电流表、电压表示数的异常情况,定位电路中的断路或短路故障位置。
· 【模型四】滑动变阻器的双重作用:模型本质:滑动变阻器在本实验的两个子课题中的作用完全不同,这是学生最易混淆的点,也是命题者最喜欢的设问方向。
· 【模型五】实验数据处理与结论归纳:模型本质:根据多组实验数据,归纳得出科学的物理结论,并能识别异常数据。
考点1 探究电流与电压、电阻的关系
【课标要求】探究电流与电压、电阻的关系。
1.探究电流与电压的关系
【实验思路】
可以用定值电阻进行实验。要研究通过定值电阻的电流I怎样随着它两端的电压U的变化而变化,需要确定改变定值电阻两端电压的方法。
利用实验电源可以方便地改变电压。也可以用干电池作为电源,通过增减串联电池的节数来改变电压,或通过把滑动变阻器与定值电阻串联来改变定值电阻两端的电压。思考一下这些方法各有什么优劣。
【电路图】
控制变量法:探究电流与电压的关系时,控制电阻不变,多次移动滑动变阻器滑片改变电阻两端电压。
【实验器材】电压表、电流表、滑动变阻器、10Ω的定值电阻、电源、开关、导线若干
【实验过程】
(1)按照电路图连接实物电路。
(2)闭合开关前检查电路中各元件的连接是否正确,并将滑片移动阻值最大处。
(3)电路连接无误后闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,改变定值电阻量断的电压,并从电流表上读出相应的电流值,并记录在表中。
定值R
10Ω
电压U/V
电流I/A
(4)在坐标系中,根据各电流值与对应的电压值描点,并用平滑曲线连接各点,画出I-U关系图像,如图所示。
【分析论证】
分析实验数据和I-U图像可以看出:电阻一定时,电流随电压的增大而增大;电压变为原来的几倍,电流也变为原来的几倍,电流与电压的比值为一定值。
【实验结论】在电阻一定的情况下,通过导体的电流与导体两端电压成正比。即电阻R不变时,。
【交流与反思】
(1)画电路图、连接实物图、找出电路错误之处或改接电路。
(2)电路问题:①连接问题:电压表、电流表的调零、量程选择和接法;滑动变阻器要“一上一下”连入电路。②操作问题:连接电路前开关断开,闭合开关前滑动变阻器的滑片移到阻值最大处。③故障问题:电路中用电器断路或短路、开关接触不良。
(3)滑动变阻器的作用:改变电阻两端的电压和保护电路。
(4)电流表、电压表、滑动变阻器的选取:①安全:电表不能超过量程,滑动变阻器不能超过限定电流。②方便:电表量程不能过大,滑动变阻器最大阻值要能够满足调节电压的要求,且不能过大导致使用不便。
(5)设计或补充实验表格(序号、电流、电压或电阻)。
(6)多次实验的目的:寻找普遍规律。
(7)不能用小灯泡代替定值电阻,原因是小灯泡的电阻是变化的,不能控制电阻不变。
(8)错误数据判断
①如果有一组数据与其他数据规律不一致,则该组数据时错误的;
②如果所有数据规律一致,分析滑动变阻器的阻值是否符合条件,即当电路中电流最小时,求出滑动变阻器的阻值是否小于或等于滑动变阻器的最大阻值,。
(9)若在实验中,电流表示数增大(减小)时,电压表示数减小(增大),原因:电压表并联接在滑动变阻器的两端。
2.探究电流与电阻的关系
【实验思路】
要探究电压一定时电流与电阻的关系,需要知道导体的电阻和通过导体的电流。可以将不同阻值的定值电阻分别接入电路中,以改变电阻,测量通过每个定值电阻的电流,找出电流与电阻的关系。实验时还需要考虑保持定值电阻两端电压不变的方法。
【电路图】
控制变量法:探究电流与电阻的关系时,更换不同的电阻,并控制电阻两端的电压不变。
【实验器材】电压表、电流表、滑动变阻器、10Ω的定值电阻、电源、开关、导线若干
【实验过程】
(1)按实验电路图连接实物电路;
(2)闭合开关前,检查电路中各元件的连接是否正确,并将滑片移到阻值最大处;
(3)确定电路连接无误后,闭合开关,调节滑动变阻器的滑片,使电压表示数为3V,再读出电流表的示数并填入表中;
(4)断开开关,将阻值为5Ω的定值电阻更换为10Ω、15Ω的定值电阻,调节滑动变阻器的滑片,使电压表示数保持在3V不变,分别读出对应电流表的读数并填入表中;
电压U
3V
电阻R/Ω
电流I/A
(5)在坐标系中,根据各电流值和对应的电阻值描点,并用平滑的曲线连接各点,画出I-R关系图像,如图所示。
【分析论证】
分析数据和I-R关系图像可以看出:电压一定时,电阻变为原来的n倍,电流就变为原来的1/n,电流与电阻的乘积为一定值。
【实验结论】在电压一定的情况下,通过导体的电流与导体的电阻成反比,即U不变时,I1R1=I2R2。
【交流与反思】
(1)画电路图、连接实物图、找出电路错误之处或改接电路。
(2)电路问题:①连接问题:电压表、电流表的调零、量程选择和接法;滑动变阻器要“一上一下”连入电路。②操作问题:连接电路前开关断开,闭合开关前滑动变阻器的滑片移到阻值最大处。③故障问题:电路中用电器断路或短路、开关接触不良。
(3)滑动变阻器的作用:控制电阻两端的电压保持不变和保护电路。
(4)电流表、电压表、滑动变阻器的选取:①安全:电表不能超过量程,滑动变阻器不能超过限定电流。②方便:电表量程不能过大,滑动变阻器最大阻值要能够满足调节电压的要求,且不能过大导致使用不便。
(5)设计或补充实验表格(序号、电流、电压或电阻)。
(6)多次实验的目的:寻找普遍规律。
(7)实验中,更换电阻,滑动变阻器接入电路中的电阻变化:当定值电阻阻值变大,电阻两端电压变大,要让电阻两端电压减小到控制的电压,则滑动变阻器两端电压变大,因此需要向电阻变大的方向移动滑片。反之,向电阻变小的方向移动滑片。(换大调大,换小调小)
(8)实验中,更换大电阻后,无论怎么移动滑片,电压表示数始终不能回到控制的电压,原因可能是:①滑动变阻器的最大阻值太小;②电源电压太大;③控制不变的电压太小。
(9)滑动变阻器规格的选取
根据,得,而是定值,即R越大,滑动变阻器的电阻越大,故所选滑动变阻器的最大值。
1.【考查探究电流与电压的关系】(2025·江苏盐城·中考真题)小明选用电源(电压恒为4.5V)、定值电阻(若干)、滑动变阻器(20Ω2A)、电流表、电压表、开关及导线,探究电流与电压的关系。
(1)如图甲所示,小明选取阻值为10Ω的电阻进行实验。用笔画线代替导线将电路连接完整;
(2)将滑动变阻器的滑片移至最右端。闭合开关,移动滑片,当电压表示数为2V时,电流表的示数如图乙所示,为____A;
(3)小明测得多组数据,分析得出结论: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。为验证结论是否具有普遍性,小明应更换____重复上述实验;
(4)第(2)问中,若预先未将滑动变阻器的滑片移至最右端,闭合开关时,____可能损坏;
(5)另一组的小华记录的数据比较杂乱,如图丙所示。请指出小华操作中存在的问题:_________。
2.【考查探究电流与电阻的关系】(2025·辽宁·中考真题)在探究电流与电阻的关系实验中,实验器材如下:学生电源、电流表、电压表、滑动变阻器“40;1.5A”、开关各一个,五个定值电阻(5、10、15、20、25),导线若干。
(1)图(a)为使用5定值电阻连接的实验电路。某同学检查电路时发现有一条导线连接错误。请在图(a)中错误的导线上画“×”,并用笔画线代替导线将电路连接正确_______(导线不能交叉)。
(2)改正错误后,将滑动变阻器的滑片P移到最____端。闭合开关,移动滑片P使电压表的示数达到所要控制的电压U0时,电流表的示数如图(b)所示,为____A。
(3)将不同阻值的定值电阻分别接入电路中,重复实验,记录的数据如下表。
数据序号
1
2
3
4
5
电阻R/
5
10
15
20
25
电流I/A
0.24
0.16
0.12
0.10
分析表中数据,在误差允许范围内,电流值与其对应的电阻值的乘积近似____(填“相等”或“不相等”),从而得出结论:在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。
(4)利用本实验提供的器材____(填“能”或“不能”)探究电流与电压的关系。
1.(2025·四川·中考真题)小严和小唐同学在探究导体中电流与电阻的关系时,选用的实验器材有:电源、电流表、电压表、三个定值电阻(阻值分别为、、)、滑动变阻器、开关以及导线若干,他们设计的电路图如图甲所示。
(1)按照图甲连接电路时,开关S应______(选填“断开”或“闭合”);接通电路前,滑动变阻器的滑片应移至其接入电路阻值最______(选填“大”或“小”)的位置。
(2)他们选择阻值为的定值电阻接入电路,移动滑动变阻器滑片到适当位置,此时电流表示数如图乙所示,读出电流值为______A,并记录在表格中。
实验次数
电阻
电流
1
10
2
15
0.2
3
30
0.1
(3)更换不同的定值电阻进行实验,调节滑动变阻器,使定值电阻两端的电压保持不变,读数并记录在表格中。
(4)分析表格中的数据可知:当导体两端电压一定时,导体中的电流与导体的电阻成______(选填“正比”或“反比”)。
2.(2025·青海·中考真题)在“探究电流与电压关系”的实验中,“问天”兴趣小组连接了如图甲所示的电路,其中定值电阻R=20Ω。
(1)用笔画线代替导线将图甲电路连接完整。
(2)闭合开关后,发现电流表有示数,电压表无示数,电路中出现的故障可能是电阻______(选填“短路”或“断路”);排除故障后,测量并记录了如下几组电压表和电流表的示数,第二次实验中电流表的示数如图乙所示,此时电流为______A;
(3)请根据表3数据,在图丙中作出I-U图象;
表3
第一次
第二次
第三次
第四次
第五次
电压U/V
2.0
4.0
6.0
8.0
10.0
电流I/A
0.10
0.32
0.44
0.54
(4)分析得出实验结论: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______比。
(5)“问天”兴趣小组在实验室发现一个未知电阻,想要测量其阻值。发现电压表坏了,但有两个电流表。经小组讨论,设计了如图的电路图,两个电流表的示数分别为0.3A和0.9A,根据以上信息,可知通过的电流为______A,的电阻为______Ω。
3.(2025·山西·中考真题)如图是探究电流与电阻关系的实验装置,电源电压为,实验用到定值电阻的阻值分别为、、、、。
次数
1
2
3
4
5
电阻
5
10
15
20
25
电流
0.4
0.2
0.14
0.1
0.08
(1)请你用笔画线代替导线,把图中实物电路连接完整(导线不得交叉)。
(2)连接电路时,开关应___________。连接好电路,实验前,应将滑动变阻器的滑片移至___________(选填“A”或“B”)端。实验中,滑动变阻器除保护电路外,还有___________的作用。
(3)闭合开关,发现电流表有示数,电压表无示数,其原因可能是___________。
(4)排除故障后,通过实验获得数据如上表,分析数据可以得出结论:电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成___________。第5次实验时,滑动变阻器接入电路的电阻应为___________。
4.(2025·四川乐山·中考真题)某物理兴趣小组为探究“电流与电阻的关系”,设计了如图甲所示的电路图,小组成员在实验室找到如下器材:电压恒为3V的电源,电流表、电压表各一只,开关一个,阻值分别为、、的定值电阻各一个,滑动变阻器一个,导线若干。
(1)连接电路前,开关应___________:
(2)电路连接如图乙所示,小聪发现一根导线连接错误,请找出接错的导线并打上“×”。再用笔重新画一根正确连接的导线;
(3)纠正错误后,闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片移至___________(选填“C”或“D”端);
(4)现电路中接入的是的定值电阻,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片使电压表示数为2V。读电流表示数时发现电流表小量程标值模糊不清,如图丙所示,但可推断出电流表示数为___________A;
(5)断开开关,将的定值电阻更换为,不改变滑动变阻器滑片的位置,闭合开关后,电压表示数将___________2V(选填“大于”、“小于”或“等于”);
(6)多次实验后,分析数据得出结论: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___________。
5.(2026·江苏盐城·一模)如图甲是探究电流与电压关系的实验装置,电源电压恒为4.5 V,滑动变阻器的最大阻值为20 Ω,定值电阻阻值为10 Ω。
(1)在图甲中用笔画线代替导线将电路连接完整,要求滑片向右移动时电流表示数变大。
(2)闭合开关前应将滑动变阻器的滑片移至最___________端,否则闭合开关时___________表的指针的偏转角度可能会超过所用量程。
(3)闭合开关,移动滑片并将实验数据记录在下表中。第5次的电压表的示数如图乙所示,示数为___________V。
(4)请根据表中数据在图丙中作出电流与电压的关系图像。
实验次数
1
2
3
4
5
电压U/V
1.6
2.0
2.2
2.4
电流I/A
0.16
0.20
0.22
0.24
0.26
(5)分析表中数据或图像可初步得出:电阻一定时,电流与电压成正比,得出此结论的理由是___________。
6.(2026·河北邯郸·一模)在“探究电流与电压的关系”实验中,小明设计了如图甲所示的电路,其中电源电压恒为3 V,电阻为,滑动变阻器标有“ ”字样。
(1)请你帮他用笔画线代替导线将图甲所示电路补充完整,要求当滑片P左移时电流表的示数变大。
(2)在“探究电流与电压的关系”实验中,可以通过改变串联电池节数来改变定值电阻两端的电压,也可以串联滑动变阻器来改变定值电阻两端的电压。与改变电池数量相比,使用滑动变阻器的优点是_________(至少写出一条)。
(3)实验前开关断开时,如果发现电流表指针如图乙所示,则接下来的正确操作是__________;正确操作后,闭合开关S开始实验,图丙是某次实验中电流表的示数,应该记为____________A。
(4)下表是小明记录的实验数据,通过分析可得出结论:_____________;实验完成后,同组的同学提出,应更换多个不同阻值的定值电阻继续实验,你认为该想法合理吗?并说明原因:___________。
实验次数
1
2
3
4
5
6
电压U/V
1.0
1.6
2.0
2.4
2.6
2.8
电流I/A
0.1
0.16
0.20
0.24
0.26
0.28
【拓展】
(5)小明继续思考,若用该电路探究“电流与电阻的关系”,还需增加的器材是____________。
7.(2026·山西晋中·一模)在探究“电流与电压的关系”的实验中,电源两端电压恒为3V,滑动变阻器规格 为“25Ω 1A”,定值电阻R为5Ω。小明利用器材连接了如图甲所示的电路。
(1)如图甲所示的电路中有一根导线连接错误,请你在错误的导线上画“×”,并用笔画线代替导线将电路连接正确;
(2)闭合开关后,发现电压表无示数,电流表有示数,移动滑动变阻器的滑片,电压表仍无示数,电流表示数有变化。若电路故障只有一处,则故障可能是定值电阻R发生__________(选填“短路”或“断路”);
(3)排除故障后,进行实验,实验数据如表所示。其中第5次实验中电流表示数如图乙所示,为_____ A;
实验序号
1
2
3
4
5
电压U/V
0.6
1
1.5
2
2.5
电流I/A
0.12
0.2
0.3
0.4
(4)分析表格中数据,可以得出结论:在电阻一定时,__________;
(5)利用这个电路继续探究电流与电阻的关系。实验中分别接入阻值为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω的定值电阻,每次只接入一个定值电阻。移动滑动变阻器的滑片,观察电压表和电流表的示数。实验中调节滑动变阻器的目的是_________;不改变现有器材的规格,设定的电压表示数(定值电阻两端电压)应不低于________V,才能保证实验顺利进行,得出正确结论。
8.(2026·云南文山·一模)如图所示是某实践小组同学探究“流过导体的电流与导体两端电压和导体电阻关系”的实验,用到的器材有电压恒为4.5 V的电源,定值电阻5个(、、、、),滑动变阻器标有“”字样,电压表、电流表、开关,导线若干。
(1)同学们先选用的定值电阻探究“流过导体的电流与导体两端电压的关系”,设计的实验电路如图甲所示,请根据图甲电路图用笔画线代替导线将图乙实物电路连接完整,要求滑片向右移电流表示数变小。
(2)正确连接电路,闭合开关前,同学们应将滑动变阻器的滑片移至最__________(选填“左”或“右”)端;闭合开关后,移动滑片,同学们发现电流表无示数,电压表有示数且接近电源电压,则电路中存在的故障可能是定值电阻_____________。
(3)排除故障后,小组同学们多次调节滑动变阻器滑片的位置,并记录相应的电压表和电流表数据,如下表所示,第5次实验时电流表的示数如图丙所示,为__________;实验中同学们多次实验的目的是____________________;根据表中数据得出的结论是电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成__________比。
实验次数
1
2
3
4
5
电压
1.2
1.6
2.0
2.4
2.8
电流
0.12
0.16
0.20
0.24
(4)在探究流过导体的电流与导体电阻关系时,同学们调节滑动变阻器的滑片使电压表示数为2.5 V记下电流表的示数;接着断开开关并取下的定值电阻更换为的定值电阻进行实验,为使电压表示数保持不变,应将滑片向______(选填“左”或“右”)端移动;然后同学们依次将、、的定值电阻接入电路进行实验,根据实验数据绘制了图丁所示的图像,分析可知在电压一定的情况下,通过导体的电流与导体的电阻成_____比。
9.(2026·黑龙江七台河·一模)在“探究电流与电阻关系”的实验中,小明选用的定值电阻分别是5Ω、10Ω、20Ω,电源由两节新的干电池组成。
(1)连接电路后,闭合开关前,应将滑片P滑到________(选填“A”或“B”)端。闭合开关后,发现电流表指针无偏转,电压表指针有明显偏转,原因可能是电阻R________(“短路”或“断路”)
(2)排除故障后,先把5Ω的定值电阻接入电路,闭合开关,调节滑片P,使电压表的示数为2V,此时电流表的示数如图乙所示,为________A。
(3)将5Ω的定值电阻换成10Ω的定值电阻后,闭合开关,将滑动变阻器的滑片P向________(选填“左”或“右”)端移动,直到电压表示数为________V。
(4)再更换20Ω的定值电阻继续实验,为完成实验,滑动变阻器的阻值至少应为________Ω。
10.(2026·河南周口·一模)实验小组在探究电流与电阻的关系时,使用的器材有:学生电源、电流表、电压表、滑动变阻器、开关各一个,定值电阻五个(、、、、),导线若干。
(1)请用笔画线代替导线,将图甲所示的实物图连接完整;(要求:实验过程中,当滑动变阻器滑片向右移动时,电流表示数变大。)
(2)在连接实验电路时,开关应处于__________状态;
(3)接好电路,闭合开关后,移动滑动变阻器的滑片时,发现电流表无示数,电压表有示数且接近电源电压,则发生这种现象的原因可能是__________;
(4)小组在探究时,先将的电阻连入电路中,闭合开关后,移动滑动变阻器的滑片使电压表示数达到某一数值,电流表的示数如图乙所示,该示数为__________A,接着断开开关,将电阻更换成电阻,闭合开关后,接下来应做的操作是__________,直至电压表示数为__________V,记下此时电流表的示数;
(5)实验小组收集的数据如下表,分析表中数据,发现第______次实验数据存在错误。分析其他数据可以得出:导体两端电压一定时,通过导体的电流与导体电阻成__________。
实验序号
1
2
3
4
5
电阻
5
10
15
20
25
电流
0.20
0.10
0.10
0.08
11.(2026·新疆·二模)某小组在“探究电压一定时,电流与电阻的关系”实验中,设计的电路图如图甲所示。实验前,小明发现电压表已正确调零,但电流表指针未指在零刻度线处,由于没有螺丝刀无法进行机械调零,经检验,该电流表的测量值始终比真实值偏大一个固定的数值。经讨论,小组达成共识,电流表不调零也能完成实验。
(1)根据电路图甲,用笔画线代替导线将图乙中的电路补充完整。
(2)正确连接电路,闭合开关后,发现电压表无示数,将另一电压表的两端依次连接图乙中的M与N、N与O、O与P,分别显示0V、0V、3.0V,由此判断电路故障为_______(选填“电流表”“定值电阻”或“导线PM”)断路。
(3)排除以上故障后,接入的定值电阻,闭合开关,调节滑动变阻器,使电压表的示数为,此时电流表的示数为0.3 A;再断开开关,只将电阻换成,此时应向_______(选填“左”或“右”)移动滑动变阻器滑片,使电压表的示数仍为,此时电流表的示数如图丙所示,为_______A。
(4)断开开关,接入的定值电阻,若电流表的示数为_____A,也能证明电压一定时,电流与电阻成反比。
12.(2026·河南·一模)为探究电流与电压、电阻的关系,小明连接的电路如图甲所示,R为定值电阻,电源电压为3V。
(1)小明发现电路中有一根导线连接错误,请在这根导线上画上“×”,再用笔画线表示导线,改接到正确的位置上;
(2)为探究电流与________的关系,实验中应控制定值电阻的阻值不变。电路连接正确后,闭合开关前,将滑动变阻器的滑片移到最________(填“左”或“右”)端;
(3)闭合开关后,若小明发现无论怎样调节滑动变阻器滑片,电流表和电压表的示数都不变且较小,则可能的原因是______。
(4)正确连接电路后,小明得到下表所示的实验数据。根据下表数据在坐标系中描点,从图中看出序号为______的数据与其他数据的规律不同,是错误数据,剔除错误数据后请作出电阻一定时电流随电压变化的图像______;
实验序号
1
2
3
4
5
6
电压U/V
0.3
0.6
0.9
1.2
1.5
1.8
电流I/A
0.06
0.12
0.18
0.24
0.26
0.36
(5)小明继续使用图甲电路探究电压一定时电流与电阻的关系,并计划与上表中序号为4的数据进行比较。他用一只10Ω的定值电阻替换原电阻,闭合开关后发现电压表示数变大,接下来向______(填“左”或“右”)移动滑动变阻器的滑片,直到______为止,读取电流表示数,记录数据。再次更换电阻进行实验,比较分析后得出结论;
(6)整个实验中使用的滑动变阻器规格可能是以下哪一种?______(填字母)。
A.30Ω,1A B.30Ω,2A C.50Ω,1A
13.(2026·湖北荆州·一模)小州同学在做“探究电流与电压、电阻的关系”实验时,准备以下器材:学生电源、电流表(0~0.6A)、电压表(0~3V)、滑动变阻器(50Ω,1A)、三个定值电阻(5Ω、10Ω、40Ω)、开关、导线若干。
(1)小州将电源电压调为6V后,如下图连接的实物图,其中有一根导线未连接,请你用笔画线代表导线将电路连接正确(要求导线不能交叉)。
(2)连接好电路后,闭合开关S,发现电压表有示数而电流表示数为0,则电路中的故障可能是_______。
(3)排除故障后,小州首先探究“电流与电压”的关系,调节滑动变阻器滑片,测出定值电阻两端电压和通过的电流如下表所示,根据数据可知,小州在实验前的操作过程中存在的问题是______;修正数据后,根据实验数据可以得到结论:当电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成______。(选填“正比”或“反比”)
实验次数
1
2
3
4
5
U/V
1.0
1.5
2.0
2.5
2.8
I/A
0.22
0.32
0.42
0.52
0.58
(4)小州继续探究“电流与电阻的关系”,移动滑动变阻器的滑片,使得电压表示数为2V,记录电流表示数;接着小州将5Ω电阻换为10Ω电阻,此时电压表示数_______2V(选填“大于”“小于”或“等于”),为了顺利完成实验,应将滑动变阻器的滑片往_____(选填“左”或“右”)端移动。
(5)当小州用40Ω的定值电阻替换10Ω的定值电阻,闭合开关,他调节滑动变阻器的阻值,发现电压表示数始终不能调为2V。请提出一条能完成这次实验的措施:______。
14.(2026·重庆沙坪坝·一模)八中物理小组为了探究“电流与电压的关系”进行了如下实验,实验器材:学生电源电压调为4V,滑动变阻器RP的规格“240.5A”和定值电阻R。
(1)连接的电路如图甲所示,经检查有一根导线连接错误,请你在该导线上打“×”,并用笔重新画一根正确连接的导线(导线不得交叉);
(2)刚闭合开关时,发现电流表指针如图乙所示,接下来正确的操作是___________(填序号);
A.断开开关,将电流表调零 B.断开开关,将电流表正负接线柱上的导线对换
(3)正确连接电路,闭合开关后移动滑动变阻器的滑片,控制电压表示数分别为1.0V、1.5V和2.0V并将对应的电流表的数据记录在表中。其中第3次测量时的电流表示数如图丙所示,示数为___________A;
实验次数
1
2
3
电压U/V
1.0
1.5
2.0
电流I/A
0.20
0.30
(4)根据表中数据可初步得出结论:当电阻一定时,___________;
(5)为了得到普遍结论,物理小组继续换用10Ω的定值电阻进行实验,发现无论如何移动滑片都无法全部完成上述3组电压值对应的实验,其原因是:___________;为了完成实验,小琴认为可以将电源电压适当调___________(选填“小”或“大”)一点;聪明的小雷想到若要继续完成实验,也可以更换定值电阻来实现,则可以选择的定值电阻的阻值范围为___________:
(6)在(3)的实验基础上,小聪又找来了一个如图丁所示的电阻箱来代替电路中的滑动变阻器重新进行实验,发现无论如何都无法完成并记录表中的第2次实验数据,原因可能是___________。
15.(2026·上海宝山·二模)实验课上,小乐需完成的实验任务是“测量小灯正常发光时的电阻”和“探究电流与电阻的关系”。
(1)小乐所测的小灯泡上标有“3.8V”字样,另外可供选择的器材还有:电源(电压恒定为6V)、电流表、电压表、滑动变阻器(20Ω 1A)、开关和导线若干。
①为了能准确测出小灯正常发光时的电阻,小乐连接了如图(a)所示的电路,闭合开关前发现有一根导线连接错误,请在错误的导线上画“×”,并画出这根导线的正确连接位置____;
②电路正确修正后,小乐把滑动变阻器的滑片移到最大阻值处,闭合开关,发现小灯泡不发光,电压表、电流表示数均为0,则故障可能是________;
A.小灯泡短路 B.电流表断路 C.滑动变阻器短路 D.小灯泡断路
③排除故障后,小乐继续实验,并将数据记录填写在下表:
实验序号
1
2
3
…
电压表示数/V
3.0
2.2
1.6
…
电流表示数/A
0.24
0.28
0.30
…
则小灯正常发光时的电阻为________(结果精确到0.1Ω)。
(2)完成“测量小灯泡正常发光时的电阻”实验后,小乐继续进行“探究电流与电阻的关系”实验,实验器材保持不变,仅将小灯泡更换为定值电阻,电压表并联在定值电阻两端。
①电流表示数随定值电阻阻值变化的图像如图(b)所示,实验中控制的电压表示数为________;
②可用的定值电阻有5Ω、10Ω、15Ω、20Ω,为了用以上四个定值电阻完成实验且确保电路安全,应该控制电压表示数的范围为________。
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实验专题13 探究电流与电压、电阻的关系
目 录
01·考情剖析·命题前瞻 1
02·时空导航·网络构建 2
03·考点通关·靶向突破 2
考点1 探究电流与电压、电阻的关系 2
教材·知识夯基
1.探究电流与电压的关系
2.探究电流与电阻的关系
中考·考法聚焦
考法1 考查探究电流与电压的关系
考法2 考查探究电流与电阻的关系
04·优题精选·练能提分 8
命题新趋势
· 1、考情定位核心化:探究电流与电压、电阻关系实验是新课程标准中的学生必做实验,是初中生接触到电学后的第一个较为复杂的实验,同时也是中考的高频考察实验。该实验的考查题型基本上是选择题或实验探究题,命题点涵盖实验的设计、步骤、数据处理、故障判断、分析论证和结论等。
· 2、 方法考查精细化:对科学探究方法的考查日益深入——控制变量法的精准应用、“多次实验”目的辨析(寻找普遍规律 vs 减小误差)、转换法的运用,已成为区分度的重要标尺。要求学生理解通过控制变量法分别研究电流与电压、电流与电阻的关系,明确在探究电流与电压关系时控制电阻不变,探究电流与电阻关系时控制电压不变。
· 3、 故障分析常态化:电路故障排查成为每一道实验题的必考环节。从最经典的“电流表无示数、电压表有示数(接近电源电压)→定值电阻断路”,到电压表无示数、电流表有示数→定值电阻短路,再到换电阻后电压表异常等复杂情境,已成为区分度的重要题型。。
· 4、图像分析深度化:从传统的表格数据记录,升级为I-U图像、I-R图像的深度分析。图像题要求考生能从图像中提取重力信息:判断正比/反比关系、求电阻值、分析图像不同的原因(选用定值电阻不同)。
命题预测
· 【模型一】实验方法与控制变量法:模型本质:本实验的核心方法是控制变量法,要求学生能准确识别在两个子实验中分别控制什么变量不变、探究什么变化关系。
· 【模型二】电路连接与操作规范:模型本质:电路的正确连接是实验成功的基础,涉及开关、滑动变阻器、电流表、电压表的规范使用。
· 【模型三】电路故障分析:模型本质:通过观察电流表、电压表示数的异常情况,定位电路中的断路或短路故障位置。
· 【模型四】滑动变阻器的双重作用:模型本质:滑动变阻器在本实验的两个子课题中的作用完全不同,这是学生最易混淆的点,也是命题者最喜欢的设问方向。
· 【模型五】实验数据处理与结论归纳:模型本质:根据多组实验数据,归纳得出科学的物理结论,并能识别异常数据。
考点1 探究电流与电压、电阻的关系
【课标要求】探究电流与电压、电阻的关系。
1.探究电流与电压的关系
【实验思路】
可以用定值电阻进行实验。要研究通过定值电阻的电流I怎样随着它两端的电压U的变化而变化,需要确定改变定值电阻两端电压的方法。
利用实验电源可以方便地改变电压。也可以用干电池作为电源,通过增减串联电池的节数来改变电压,或通过把滑动变阻器与定值电阻串联来改变定值电阻两端的电压。思考一下这些方法各有什么优劣。
【电路图】
控制变量法:探究电流与电压的关系时,控制电阻不变,多次移动滑动变阻器滑片改变电阻两端电压。
【实验器材】电压表、电流表、滑动变阻器、10Ω的定值电阻、电源、开关、导线若干
【实验过程】
(1)按照电路图连接实物电路。
(2)闭合开关前检查电路中各元件的连接是否正确,并将滑片移动阻值最大处。
(3)电路连接无误后闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,改变定值电阻量断的电压,并从电流表上读出相应的电流值,并记录在表中。
定值R
10Ω
电压U/V
电流I/A
(4)在坐标系中,根据各电流值与对应的电压值描点,并用平滑曲线连接各点,画出I-U关系图像,如图所示。
【分析论证】
分析实验数据和I-U图像可以看出:电阻一定时,电流随电压的增大而增大;电压变为原来的几倍,电流也变为原来的几倍,电流与电压的比值为一定值。
【实验结论】在电阻一定的情况下,通过导体的电流与导体两端电压成正比。即电阻R不变时,。
【交流与反思】
(1)画电路图、连接实物图、找出电路错误之处或改接电路。
(2)电路问题:①连接问题:电压表、电流表的调零、量程选择和接法;滑动变阻器要“一上一下”连入电路。②操作问题:连接电路前开关断开,闭合开关前滑动变阻器的滑片移到阻值最大处。③故障问题:电路中用电器断路或短路、开关接触不良。
(3)滑动变阻器的作用:改变电阻两端的电压和保护电路。
(4)电流表、电压表、滑动变阻器的选取:①安全:电表不能超过量程,滑动变阻器不能超过限定电流。②方便:电表量程不能过大,滑动变阻器最大阻值要能够满足调节电压的要求,且不能过大导致使用不便。
(5)设计或补充实验表格(序号、电流、电压或电阻)。
(6)多次实验的目的:寻找普遍规律。
(7)不能用小灯泡代替定值电阻,原因是小灯泡的电阻是变化的,不能控制电阻不变。
(8)错误数据判断
①如果有一组数据与其他数据规律不一致,则该组数据时错误的;
②如果所有数据规律一致,分析滑动变阻器的阻值是否符合条件,即当电路中电流最小时,求出滑动变阻器的阻值是否小于或等于滑动变阻器的最大阻值,。
(9)若在实验中,电流表示数增大(减小)时,电压表示数减小(增大),原因:电压表并联接在滑动变阻器的两端。
2.探究电流与电阻的关系
【实验思路】
要探究电压一定时电流与电阻的关系,需要知道导体的电阻和通过导体的电流。可以将不同阻值的定值电阻分别接入电路中,以改变电阻,测量通过每个定值电阻的电流,找出电流与电阻的关系。实验时还需要考虑保持定值电阻两端电压不变的方法。
【电路图】
控制变量法:探究电流与电阻的关系时,更换不同的电阻,并控制电阻两端的电压不变。
【实验器材】电压表、电流表、滑动变阻器、10Ω的定值电阻、电源、开关、导线若干
【实验过程】
(1)按实验电路图连接实物电路;
(2)闭合开关前,检查电路中各元件的连接是否正确,并将滑片移到阻值最大处;
(3)确定电路连接无误后,闭合开关,调节滑动变阻器的滑片,使电压表示数为3V,再读出电流表的示数并填入表中;
(4)断开开关,将阻值为5Ω的定值电阻更换为10Ω、15Ω的定值电阻,调节滑动变阻器的滑片,使电压表示数保持在3V不变,分别读出对应电流表的读数并填入表中;
电压U
3V
电阻R/Ω
电流I/A
(5)在坐标系中,根据各电流值和对应的电阻值描点,并用平滑的曲线连接各点,画出I-R关系图像,如图所示。
【分析论证】
分析数据和I-R关系图像可以看出:电压一定时,电阻变为原来的n倍,电流就变为原来的1/n,电流与电阻的乘积为一定值。
【实验结论】在电压一定的情况下,通过导体的电流与导体的电阻成反比,即U不变时,I1R1=I2R2。
【交流与反思】
(1)画电路图、连接实物图、找出电路错误之处或改接电路。
(2)电路问题:①连接问题:电压表、电流表的调零、量程选择和接法;滑动变阻器要“一上一下”连入电路。②操作问题:连接电路前开关断开,闭合开关前滑动变阻器的滑片移到阻值最大处。③故障问题:电路中用电器断路或短路、开关接触不良。
(3)滑动变阻器的作用:控制电阻两端的电压保持不变和保护电路。
(4)电流表、电压表、滑动变阻器的选取:①安全:电表不能超过量程,滑动变阻器不能超过限定电流。②方便:电表量程不能过大,滑动变阻器最大阻值要能够满足调节电压的要求,且不能过大导致使用不便。
(5)设计或补充实验表格(序号、电流、电压或电阻)。
(6)多次实验的目的:寻找普遍规律。
(7)实验中,更换电阻,滑动变阻器接入电路中的电阻变化:当定值电阻阻值变大,电阻两端电压变大,要让电阻两端电压减小到控制的电压,则滑动变阻器两端电压变大,因此需要向电阻变大的方向移动滑片。反之,向电阻变小的方向移动滑片。(换大调大,换小调小)
(8)实验中,更换大电阻后,无论怎么移动滑片,电压表示数始终不能回到控制的电压,原因可能是:①滑动变阻器的最大阻值太小;②电源电压太大;③控制不变的电压太小。
(9)滑动变阻器规格的选取
根据,得,而是定值,即R越大,滑动变阻器的电阻越大,故所选滑动变阻器的最大值。
1.【考查探究电流与电压的关系】(2025·江苏盐城·中考真题)小明选用电源(电压恒为4.5V)、定值电阻(若干)、滑动变阻器(20Ω2A)、电流表、电压表、开关及导线,探究电流与电压的关系。
(1)如图甲所示,小明选取阻值为10Ω的电阻进行实验。用笔画线代替导线将电路连接完整;
(2)将滑动变阻器的滑片移至最右端。闭合开关,移动滑片,当电压表示数为2V时,电流表的示数如图乙所示,为____A;
(3)小明测得多组数据,分析得出结论: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。为验证结论是否具有普遍性,小明应更换____重复上述实验;
(4)第(2)问中,若预先未将滑动变阻器的滑片移至最右端,闭合开关时,____可能损坏;
(5)另一组的小华记录的数据比较杂乱,如图丙所示。请指出小华操作中存在的问题:_________。
【答案】(1)
(2)0.2
(3)阻值不同的定值电阻
(4)电压表
(5)没有记录数据单位
【详解】(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,如图所示:
(2)图乙中电流表的分度值为0.02A,示数为0.2A。
(3)为验证结论是否具有普遍性,小明应更换阻值不同的定值电阻重复上述实验,避免实验结论的偶然性。
(4)电源电压由3节干电池串联组成,电源电压为4.5V,定值电阻的阻值为10Ω,电路最大电流为
小于电流表的最大测量值,则电流表不会损坏;电压表的最大示数为电源电压的电压值,为4.5V,超过电压表的最大测量值3V,则第(2)问中,若预先未将滑动变阻器的滑片移至最右端,闭合开关时,电压表可能会损坏。
(5)物理量的大小由数值与单位组成,由图丙得,小华没有记录数据单位。
2.【考查探究电流与电阻的关系】(2025·辽宁·中考真题)在探究电流与电阻的关系实验中,实验器材如下:学生电源、电流表、电压表、滑动变阻器“40;1.5A”、开关各一个,五个定值电阻(5、10、15、20、25),导线若干。
(1)图(a)为使用5定值电阻连接的实验电路。某同学检查电路时发现有一条导线连接错误。请在图(a)中错误的导线上画“×”,并用笔画线代替导线将电路连接正确_______(导线不能交叉)。
(2)改正错误后,将滑动变阻器的滑片P移到最____端。闭合开关,移动滑片P使电压表的示数达到所要控制的电压U0时,电流表的示数如图(b)所示,为____A。
(3)将不同阻值的定值电阻分别接入电路中,重复实验,记录的数据如下表。
数据序号
1
2
3
4
5
电阻R/
5
10
15
20
25
电流I/A
0.24
0.16
0.12
0.10
分析表中数据,在误差允许范围内,电流值与其对应的电阻值的乘积近似____(填“相等”或“不相等”),从而得出结论:在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。
(4)利用本实验提供的器材____(填“能”或“不能”)探究电流与电压的关系。
【答案】(1)见详解
(2) 右 0.48
(3) 相等 反
(4)能
【详解】(1)探究“电流与电阻的关系”时,定值电阻与滑动变阻器、电流表串联,电压表并联在定值电阻两端,正确的电路连接,如图所示:
(2)[1]为了保护电路,闭合开关前,将滑动变阻器的滑片置于阻值最大处,所以将滑动变阻器的滑片置于最右端。
[2]图中电流表的量程是0~0.6A,分度值为0.02A,则读数为0.48A。
(3)[1]分析表中数据
在误差允许范围内,电流值与其对应的电阻值的乘积近似相等。
[2]当导体两端电压一定时,电阻增大,电流减小,且两者乘积恒定,故通过导体的电流与导体的电阻成反比。
(4)阻值已知的定值电阻,可利用滑动变阻器改变电路中的电流,记录多组电压、电流值,所以可以探究电阻一定时,电流与电压的关系。
1.(2025·四川·中考真题)小严和小唐同学在探究导体中电流与电阻的关系时,选用的实验器材有:电源、电流表、电压表、三个定值电阻(阻值分别为、、)、滑动变阻器、开关以及导线若干,他们设计的电路图如图甲所示。
(1)按照图甲连接电路时,开关S应______(选填“断开”或“闭合”);接通电路前,滑动变阻器的滑片应移至其接入电路阻值最______(选填“大”或“小”)的位置。
(2)他们选择阻值为的定值电阻接入电路,移动滑动变阻器滑片到适当位置,此时电流表示数如图乙所示,读出电流值为______A,并记录在表格中。
实验次数
电阻
电流
1
10
2
15
0.2
3
30
0.1
(3)更换不同的定值电阻进行实验,调节滑动变阻器,使定值电阻两端的电压保持不变,读数并记录在表格中。
(4)分析表格中的数据可知:当导体两端电压一定时,导体中的电流与导体的电阻成______(选填“正比”或“反比”)。
【答案】 断开 大 0.3 反比
【详解】(1)[1]连接电路的安全操作要求:连接电路时开关必须断开,防止线路连接过程中短路损坏器材。
[2]接通电路前,滑动变阻器滑片要移到接入电路阻值最大处,使电路初始电流最小,保护电路。
(2)[3]电流表选用0~0.6A量程,分度值为0.02A,指针指向0.3A,因此读数为0.3A。
(4)[4]分析表格数据可知,定值电阻两端电压不变时,电流与电阻的乘积为定值,因此结论为:当导体两端电压一定时,导体中的电流与导体的电阻成反比。
2.(2025·青海·中考真题)在“探究电流与电压关系”的实验中,“问天”兴趣小组连接了如图甲所示的电路,其中定值电阻R=20Ω。
(1)用笔画线代替导线将图甲电路连接完整。
(2)闭合开关后,发现电流表有示数,电压表无示数,电路中出现的故障可能是电阻______(选填“短路”或“断路”);排除故障后,测量并记录了如下几组电压表和电流表的示数,第二次实验中电流表的示数如图乙所示,此时电流为______A;
(3)请根据表3数据,在图丙中作出I-U图象;
表3
第一次
第二次
第三次
第四次
第五次
电压U/V
2.0
4.0
6.0
8.0
10.0
电流I/A
0.10
0.32
0.44
0.54
(4)分析得出实验结论: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______比。
(5)“问天”兴趣小组在实验室发现一个未知电阻,想要测量其阻值。发现电压表坏了,但有两个电流表。经小组讨论,设计了如图的电路图,两个电流表的示数分别为0.3A和0.9A,根据以上信息,可知通过的电流为______A,的电阻为______Ω。
【答案】(1)
(2) 短路 0.22
(3)
(4)正
(5) 0.6 10
【详解】(1)电压表和电阻并联,将电压表的负接线和电阻左端连接,如图所示:
(2)[1]闭合开关后,发现电流表有示数,说明电路是通路,电压表无示数,故障可能是与电压表并联的电阻短路。
[2]由图乙可知,电流表的量程是0~0.6A,分度值是0.02A,电流表的示数是0.22A。
(3)根据表中数据,利用描点法画出电流和电压的关系图像,如图所示:
(4)由图像可知,电压增大几倍,对应的电流也增大几倍,可以得到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]由图可知,两个电阻并联,电流表A2测量干路中的电流,电流表A1测量通过R的电流,由并联电路电流的规律可知电流表A2的示数是0.9A,电流表A1的示数是0.3A,通过的电流为Ix=I-I1=0.9A-0.3A=0.6A
[2]由并联电路电压的规律和欧姆定律可知Rx两端的电压Ux=U=I1R=0.3A×20Ω=6V
Rx的阻值
3.(2025·山西·中考真题)如图是探究电流与电阻关系的实验装置,电源电压为,实验用到定值电阻的阻值分别为、、、、。
次数
1
2
3
4
5
电阻
5
10
15
20
25
电流
0.4
0.2
0.14
0.1
0.08
(1)请你用笔画线代替导线,把图中实物电路连接完整(导线不得交叉)。
(2)连接电路时,开关应___________。连接好电路,实验前,应将滑动变阻器的滑片移至___________(选填“A”或“B”)端。实验中,滑动变阻器除保护电路外,还有___________的作用。
(3)闭合开关,发现电流表有示数,电压表无示数,其原因可能是___________。
(4)排除故障后,通过实验获得数据如上表,分析数据可以得出结论:电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成___________。第5次实验时,滑动变阻器接入电路的电阻应为___________。
【答案】(1)
(2) 断开 更换电阻后控制电阻两端电压不变的作用
(3)电阻短路
(4) 反比
【详解】(1)探究电流与电阻关系的实验中,电压表应测量定值电阻两端电压,且因为电源电压为3V,故电压表选择小量程即可,如图所示:
(2)[1][2]为了安全,连接电路前,开关应保持断开,且实验前滑动变阻器应移到最大阻值,由图可知滑动变阻器移至B端时接入电路中的电阻最大。
[3]在探究电流与电阻关系实验中,应通过调节滑动变阻器滑片时电阻两端电压保持不变。
(3)电路中有电流则电路可能是短路,因为电压表无示数,说明电压表并联的位置可能短路,即电阻R可能短路。
(4)[1]由表中数据可知,电流随电阻增大而减小,电流与电阻的乘积不变,所以可以得出结论:电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成反比。
[2]由表中数据可知该实验中,定值电阻两端保持不变的电压为
故滑动变阻器两端电压为
根据分压关系可知滑动变阻器电阻
即滑动变阻器接入电路的电阻
4.(2025·四川乐山·中考真题)某物理兴趣小组为探究“电流与电阻的关系”,设计了如图甲所示的电路图,小组成员在实验室找到如下器材:电压恒为3V的电源,电流表、电压表各一只,开关一个,阻值分别为、、的定值电阻各一个,滑动变阻器一个,导线若干。
(1)连接电路前,开关应___________:
(2)电路连接如图乙所示,小聪发现一根导线连接错误,请找出接错的导线并打上“×”。再用笔重新画一根正确连接的导线;
(3)纠正错误后,闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片移至___________(选填“C”或“D”端);
(4)现电路中接入的是的定值电阻,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片使电压表示数为2V。读电流表示数时发现电流表小量程标值模糊不清,如图丙所示,但可推断出电流表示数为___________A;
(5)断开开关,将的定值电阻更换为,不改变滑动变阻器滑片的位置,闭合开关后,电压表示数将___________2V(选填“大于”、“小于”或“等于”);
(6)多次实验后,分析数据得出结论: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___________。
【答案】(1)断开
(2)
(3)D
(4)0.4
(5)大于
(6)反比
【详解】(1)为保护电路元件,防止短路损坏,连接电路前必须确保开关处于断开状态。
(2)图乙中导线接到了开关的同一端,起不到控制电路的作用,应该分别接到开关的两个接线柱上,如图所示:
(3)闭合开关前,滑动变阻器滑片应置于阻值最大端(D端),以起到保护电路的作用。
(4)根据欧姆定律,电流表指针位置应该对应0.4A。
(5)更换大电阻后,根据串联分压原理,定值电阻两端电压会增大,故示数大于2V。
(6)实验数据表明,在电压恒定时,电流与电阻的乘积保持不变,故二者成反比关系。故结论为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.(2026·江苏盐城·一模)如图甲是探究电流与电压关系的实验装置,电源电压恒为4.5 V,滑动变阻器的最大阻值为20 Ω,定值电阻阻值为10 Ω。
(1)在图甲中用笔画线代替导线将电路连接完整,要求滑片向右移动时电流表示数变大。
(2)闭合开关前应将滑动变阻器的滑片移至最___________端,否则闭合开关时___________表的指针的偏转角度可能会超过所用量程。
(3)闭合开关,移动滑片并将实验数据记录在下表中。第5次的电压表的示数如图乙所示,示数为___________V。
(4)请根据表中数据在图丙中作出电流与电压的关系图像。
实验次数
1
2
3
4
5
电压U/V
1.6
2.0
2.2
2.4
电流I/A
0.16
0.20
0.22
0.24
0.26
(5)分析表中数据或图像可初步得出:电阻一定时,电流与电压成正比,得出此结论的理由是___________。
【答案】(1)
(2) 左 电压
(3)2.6
(4)
(5)表格中每次测量的电压与对应电流的比值均相等
【详解】(1)题干要求滑片向右移动时电流表示数变大,这意味着滑动变阻器连入电路的有效阻值需要变小,因此需要将滑动变阻器的右下接线柱连入电路,即将开关的右接线柱与滑动变阻器的右下接线柱相接。
(2)为了在电路刚接通时起到保护作用,闭合开关前必须将滑动变阻器的滑片移至阻值最大处,阻值最大处为最左端。
电路最大电流为
不超电流表量程。
电源电压为4.5V,如果滑动变阻器接入阻值过小,根据串联分压规律,电压表示数可能超过3V,故电压表的指针的偏转角度可能会超过所用量程。
(3)电压表选用的是0~3V量程,通过图乙读数,可得电压表的示数为2.6V。
(4)依据表格记录的电压和对应电流的实验数值,在直角坐标系内进行实物描点,通过几何连线将坐标点(1.6V, 0.16A)、(2.0V, 0.20A)、(2.2V, 0.22A)、(2.4V, 0.24A)、(2.6V, 0.26A) 用一条平滑的直线将这些点拟合并延长过坐标原点,从而直观呈现两个物理量之间的函数变化规律。
(5)对表格内的5组数据进行定量分析可知,每一次的电压值与电流值的比值始终保持定值,这一数学特征对应“电阻一定时,电流与电压成正比”这一结论。
6.(2026·河北邯郸·一模)在“探究电流与电压的关系”实验中,小明设计了如图甲所示的电路,其中电源电压恒为3 V,电阻为,滑动变阻器标有“ ”字样。
(1)请你帮他用笔画线代替导线将图甲所示电路补充完整,要求当滑片P左移时电流表的示数变大。
(2)在“探究电流与电压的关系”实验中,可以通过改变串联电池节数来改变定值电阻两端的电压,也可以串联滑动变阻器来改变定值电阻两端的电压。与改变电池数量相比,使用滑动变阻器的优点是_________(至少写出一条)。
(3)实验前开关断开时,如果发现电流表指针如图乙所示,则接下来的正确操作是__________;正确操作后,闭合开关S开始实验,图丙是某次实验中电流表的示数,应该记为____________A。
(4)下表是小明记录的实验数据,通过分析可得出结论:_____________;实验完成后,同组的同学提出,应更换多个不同阻值的定值电阻继续实验,你认为该想法合理吗?并说明原因:___________。
实验次数
1
2
3
4
5
6
电压U/V
1.0
1.6
2.0
2.4
2.6
2.8
电流I/A
0.1
0.16
0.20
0.24
0.26
0.28
【拓展】
(5)小明继续思考,若用该电路探究“电流与电阻的关系”,还需增加的器材是____________。
【答案】(1)
(2)操作简便
(3) 对电流表调零 0.26
(4) 电阻不变时,电流和电压成正比 合理,多次实验避免偶然性
(5)多个不同阻值的定值电阻
【详解】(1)探究“电流与电压的关系”的实验中,电路为定值电阻与滑动变阻器串联,电压表测量定值电阻两端电压,电流表串联在电路中,当滑片P左移时电流表的示数变大,说明滑动变阻器接入电路的阻值减小,如图甲,应接滑动变阻器的A接线柱,据此作图。
(2)改变电池节数需要反复拆装电路,滑动变阻器仅移动滑片即可改变电压,操作更简便。
(3)实验前开关断开,电路中没有电流,电流表指针如图乙所示,指针不在零刻度,接下来应对电流表调零。如图丙所示,电流表量程为0~0.6A,分度值为0.02A,读数为0.26A。
(4)由表格数据可得,电阻不变时,电流和电压成正比;探究普遍规律时,需要多次实验避免偶然性,所以应更换多个不同阻值的定值电阻继续实验,因此该想法合理。
(5)探究电流与电阻的关系,需要改变定值电阻的阻值,控制电压不变,因此需要补充多个不同阻值的定值电阻。
7.(2026·山西晋中·一模)在探究“电流与电压的关系”的实验中,电源两端电压恒为3V,滑动变阻器规格 为“25Ω 1A”,定值电阻R为5Ω。小明利用器材连接了如图甲所示的电路。
(1)如图甲所示的电路中有一根导线连接错误,请你在错误的导线上画“×”,并用笔画线代替导线将电路连接正确;
(2)闭合开关后,发现电压表无示数,电流表有示数,移动滑动变阻器的滑片,电压表仍无示数,电流表示数有变化。若电路故障只有一处,则故障可能是定值电阻R发生__________(选填“短路”或“断路”);
(3)排除故障后,进行实验,实验数据如表所示。其中第5次实验中电流表示数如图乙所示,为_____ A;
实验序号
1
2
3
4
5
电压U/V
0.6
1
1.5
2
2.5
电流I/A
0.12
0.2
0.3
0.4
(4)分析表格中数据,可以得出结论:在电阻一定时,__________;
(5)利用这个电路继续探究电流与电阻的关系。实验中分别接入阻值为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω的定值电阻,每次只接入一个定值电阻。移动滑动变阻器的滑片,观察电压表和电流表的示数。实验中调节滑动变阻器的目的是_________;不改变现有器材的规格,设定的电压表示数(定值电阻两端电压)应不低于________V,才能保证实验顺利进行,得出正确结论。
【答案】(1)
(2)短路
(3)0.5
(4)电流与导体两端电压成正比
(5) 使定值电阻两端电压为定值 1.5
【详解】(1)在探究“电流与电压的关系”的实验中,定值电阻要与滑动变阻器串联,电压表测定值电阻两端电压,电流表测电流,且电流表与电压表接线柱需正进负出,如图所示:
(2)闭合开关后,发现电压表无示数,电流表有示数,说明电路没有断路,移动滑动变阻器的滑片,电压表仍无示数,电流表示数有变化,说明电压表被短路,即定值电阻被短路。
(3)如图乙所示,电流表接小量程,分度值为0.02A,示数为0.5A。
(4)分析表格中数据,发现
得出结论:在电阻一定时,电流与导体两端电压成正比。
(5)[1]探究电流与电阻的关系时,需控制定值电阻两端电压为定值,实验中分别接入阻值为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω的定值电阻,需通过移动滑动变阻器的滑片,使定值电阻两端电压为定值。
[2]电源两端电压恒为3V,根据串联分压,使定值电阻两端电压为定值,定值电阻的阻值越大,滑动变阻器接入阻值也越大。因此用25Ω电阻实验时,滑动变阻器接入最大阻值25Ω,电路中的电流为
定值电阻两端电压为
设定的电压表示数(定值电阻两端电压)应不低于1.5V。
8.(2026·云南文山·一模)如图所示是某实践小组同学探究“流过导体的电流与导体两端电压和导体电阻关系”的实验,用到的器材有电压恒为4.5 V的电源,定值电阻5个(、、、、),滑动变阻器标有“”字样,电压表、电流表、开关,导线若干。
(1)同学们先选用的定值电阻探究“流过导体的电流与导体两端电压的关系”,设计的实验电路如图甲所示,请根据图甲电路图用笔画线代替导线将图乙实物电路连接完整,要求滑片向右移电流表示数变小。
(2)正确连接电路,闭合开关前,同学们应将滑动变阻器的滑片移至最__________(选填“左”或“右”)端;闭合开关后,移动滑片,同学们发现电流表无示数,电压表有示数且接近电源电压,则电路中存在的故障可能是定值电阻_____________。
(3)排除故障后,小组同学们多次调节滑动变阻器滑片的位置,并记录相应的电压表和电流表数据,如下表所示,第5次实验时电流表的示数如图丙所示,为__________;实验中同学们多次实验的目的是____________________;根据表中数据得出的结论是电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成__________比。
实验次数
1
2
3
4
5
电压
1.2
1.6
2.0
2.4
2.8
电流
0.12
0.16
0.20
0.24
(4)在探究流过导体的电流与导体电阻关系时,同学们调节滑动变阻器的滑片使电压表示数为2.5 V记下电流表的示数;接着断开开关并取下的定值电阻更换为的定值电阻进行实验,为使电压表示数保持不变,应将滑片向______(选填“左”或“右”)端移动;然后同学们依次将、、的定值电阻接入电路进行实验,根据实验数据绘制了图丁所示的图像,分析可知在电压一定的情况下,通过导体的电流与导体的电阻成_____比。
【答案】(1)
(2) 右 断路
(3) 0.28 得出普遍规律 正
(4) 左 反
【详解】(1)滑片向右移电流变小,说明滑动变阻器接入电阻需变大,因此应将导线接在A接线柱,连接到开关右接线柱。
(2)闭合开关前,滑动变阻器滑片应移至阻值最大处,即最右端;
电流表无示数、电压表接近电源电压,说明电压表串联在电路中,测电源电压,故故障为定值电阻断路。
(3)电流表接 0~0.6A 量程,分度值 0.02A,指针指向 0.28A 位置,示数为0.28A。
多次实验的目的是寻找普遍规律,避免偶然性。
表格数据中,电流随电压的增大而增大,说明电阻一定时,电流与电压成正比。
(4)更换为 5Ω 定值电阻后,根据串联分压可知,其分压减小,为保持电压表示数 2.5V 不变,需减小滑动变阻器分压,因此滑片应向左端移动;
由 I-R 图像可知,电压一定时,电流随电阻增大而减小,因此电流与电阻成反比。
9.(2026·黑龙江七台河·一模)在“探究电流与电阻关系”的实验中,小明选用的定值电阻分别是5Ω、10Ω、20Ω,电源由两节新的干电池组成。
(1)连接电路后,闭合开关前,应将滑片P滑到________(选填“A”或“B”)端。闭合开关后,发现电流表指针无偏转,电压表指针有明显偏转,原因可能是电阻R________(“短路”或“断路”)
(2)排除故障后,先把5Ω的定值电阻接入电路,闭合开关,调节滑片P,使电压表的示数为2V,此时电流表的示数如图乙所示,为________A。
(3)将5Ω的定值电阻换成10Ω的定值电阻后,闭合开关,将滑动变阻器的滑片P向________(选填“左”或“右”)端移动,直到电压表示数为________V。
(4)再更换20Ω的定值电阻继续实验,为完成实验,滑动变阻器的阻值至少应为________Ω。
【答案】(1) B 断路
(2)0.4
(3) 右 2
(4)10
【详解】(1)连接电路后,闭合开关前滑动变阻器需要调至最大阻值处保护电路,由图甲可知,应将滑片P滑到B端。
闭合开关后电流表无偏转,说明电路断路;电压表有明显偏转,说明电压表两端连通电源,因此故障是定值电阻断路。
(2)由图乙可知,电流表量程为0~0.6A,分度值为0.02A,读数为0.4A。
(3)探究电流与电阻的关系时,需要控制定值电阻两端电压不变,保持为原来的
将的定值电阻换为后,根据串联分压规律,定值电阻分得的电压会变大,为了让定值电阻电压回到,需要增大滑动变阻器接入的电阻来分压,因此滑片向右端移动,直到电压表示数为。
(4) 两节新干电池总电压为,当接入定值电阻时,要求定值电阻两端电压保持,因此滑动变阻器两端电压为
串联电路电流相等,电路电流
因此滑动变阻器的最小阻值
10.(2026·河南周口·一模)实验小组在探究电流与电阻的关系时,使用的器材有:学生电源、电流表、电压表、滑动变阻器、开关各一个,定值电阻五个(、、、、),导线若干。
(1)请用笔画线代替导线,将图甲所示的实物图连接完整;(要求:实验过程中,当滑动变阻器滑片向右移动时,电流表示数变大。)
(2)在连接实验电路时,开关应处于__________状态;
(3)接好电路,闭合开关后,移动滑动变阻器的滑片时,发现电流表无示数,电压表有示数且接近电源电压,则发生这种现象的原因可能是__________;
(4)小组在探究时,先将的电阻连入电路中,闭合开关后,移动滑动变阻器的滑片使电压表示数达到某一数值,电流表的示数如图乙所示,该示数为__________A,接着断开开关,将电阻更换成电阻,闭合开关后,接下来应做的操作是__________,直至电压表示数为__________V,记下此时电流表的示数;
(5)实验小组收集的数据如下表,分析表中数据,发现第______次实验数据存在错误。分析其他数据可以得出:导体两端电压一定时,通过导体的电流与导体电阻成__________。
实验序号
1
2
3
4
5
电阻
5
10
15
20
25
电流
0.20
0.10
0.10
0.08
【答案】(1)
(2)断开
(3)定值电阻断路
(4) 0.4 将滑片向左端移动 2
(5) 3 反比
【详解】(1)滑片右移时电流表示数变大,说明滑动变阻器接入电路的阻值变小,因此需要将滑动变阻器的右下接线柱与开关的右接线柱相连。
(2)在连接实验电路时,为了保护电路,开关应处于断开状态。
(3)闭合开关后电流表无示数,说明电路存在断路故障;电压表有示数且接近电源电压,说明电压表的两个接线柱和电源两端是连通的,因此故障可能是定值电阻断路。
(4)由图乙可知,电流表选用的是小量程,分度值为0.02A,故电流表示数为0.4A;探究电流与电阻的关系时需要控制定值电阻两端电压不变,将的电阻连入电路中时,电流表的示数为0.4A,故控制定值电阻两端的电压为
将5Ω电阻更换成10Ω电阻后,定值电阻的阻值增大,由串联分压可知,电压表的示数变大,要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,即应增大滑动变阻器连入电路中的电阻,所以应将滑片向左端移动,使电压表的示数为2V,并记下此时电流表的示数。
(5)实验中控制定值电阻两端的电压为2V,由表格中数据可知,第3次数据中电阻是15Ω,通过电路的电流是0.10A,电阻两端的电压
所以第3次实验的数据存在错误。
由表格中其它正确数据可知,导体的电阻与通过导体的电流的乘积始终是2V,故可知导体两端电压一定时,通过导体的电流与导体电阻成反比。
11.(2026·新疆·二模)某小组在“探究电压一定时,电流与电阻的关系”实验中,设计的电路图如图甲所示。实验前,小明发现电压表已正确调零,但电流表指针未指在零刻度线处,由于没有螺丝刀无法进行机械调零,经检验,该电流表的测量值始终比真实值偏大一个固定的数值。经讨论,小组达成共识,电流表不调零也能完成实验。
(1)根据电路图甲,用笔画线代替导线将图乙中的电路补充完整。
(2)正确连接电路,闭合开关后,发现电压表无示数,将另一电压表的两端依次连接图乙中的M与N、N与O、O与P,分别显示0V、0V、3.0V,由此判断电路故障为_______(选填“电流表”“定值电阻”或“导线PM”)断路。
(3)排除以上故障后,接入的定值电阻,闭合开关,调节滑动变阻器,使电压表的示数为,此时电流表的示数为0.3 A;再断开开关,只将电阻换成,此时应向_______(选填“左”或“右”)移动滑动变阻器滑片,使电压表的示数仍为,此时电流表的示数如图丙所示,为_______A。
(4)断开开关,接入的定值电阻,若电流表的示数为_______A,也能证明电压一定时,电流与电阻成反比。
【答案】(1)
(2)导线PM
(3) 左 0.22
(4)0.18
【详解】(1)探究电流与电阻的关系实验,滑动变阻器与定值电阻串联,电压表需要并联在定值电阻两端,电源为两节干电池3V,电压表选择小量程,将电压表的“3”接线柱与定值电阻的右侧接线柱用导线相连,滑动变阻器一上一下连入电路,由电路图,滑动变阻器选择右下接线柱,用导线将滑动变阻器右下接线柱与电源负极相连,据此作图。
(2)用电压表检测断路时,电压表显示电源电压,说明电压表两接线柱能分别连通电源正负极,断点在两接线柱之间。本题中,检测、均为0V,说明这两段通路;检测显示电源电压3V,且原电压表无示数(整个电路断路),只有导线断路符合所有现象:是连接电源正极和开关的导线,断路后整个电路无电,原电压表无示数,仅间能测出电源电压。
(3)[1]将换为后,定值电阻阻值增大,根据串联分压规律,定值电阻两端电压增大,要保持定值电阻电压仍为,需要增大滑动变阻器接入电路的电阻,分走更多电压;由图甲可知,滑片向左移动时滑动变阻器接入电阻变大,因此向左移。
[2]电流表选用量程,分度值为,指针指向,因此读数为。
(4)电流表测量值比真实值大,固定值,真实电流
电压一定时,电流与电阻成反比,即为定值。代入已知条件:
解得
对电阻,满足,代入,得
12.(2026·河南·一模)为探究电流与电压、电阻的关系,小明连接的电路如图甲所示,R为定值电阻,电源电压为3V。
(1)小明发现电路中有一根导线连接错误,请在这根导线上画上“×”,再用笔画线表示导线,改接到正确的位置上;
(2)为探究电流与________的关系,实验中应控制定值电阻的阻值不变。电路连接正确后,闭合开关前,将滑动变阻器的滑片移到最________(填“左”或“右”)端;
(3)闭合开关后,若小明发现无论怎样调节滑动变阻器滑片,电流表和电压表的示数都不变且较小,则可能的原因是______。
(4)正确连接电路后,小明得到下表所示的实验数据。根据下表数据在坐标系中描点,从图中看出序号为______的数据与其他数据的规律不同,是错误数据,剔除错误数据后请作出电阻一定时电流随电压变化的图像______;
实验序号
1
2
3
4
5
6
电压U/V
0.3
0.6
0.9
1.2
1.5
1.8
电流I/A
0.06
0.12
0.18
0.24
0.26
0.36
(5)小明继续使用图甲电路探究电压一定时电流与电阻的关系,并计划与上表中序号为4的数据进行比较。他用一只10Ω的定值电阻替换原电阻,闭合开关后发现电压表示数变大,接下来向______(填“左”或“右”)移动滑动变阻器的滑片,直到______为止,读取电流表示数,记录数据。再次更换电阻进行实验,比较分析后得出结论;
(6)整个实验中使用的滑动变阻器规格可能是以下哪一种?______(填字母)。
A.30Ω,1A B.30Ω,2A C.50Ω,1A
【答案】(1)
(2) 电压 左
(3)滑动变阻器接了两个下接线柱
(4) 5
(5) 左 电压表示数为1.2V
(6)C
【详解】(1)原电路错误为电流表并联在定值电阻两端、电压表串联在电路中,修改后使定值电阻串联进电路,电压表并联在定值电阻两端即可,据此作图。
(2)[1][2]探究电流与电压的关系时,需要控制定值电阻阻值不变;闭合开关前,滑动变阻器要调至最大阻值处,本实验滑动变阻器接右下接线柱,滑片在最左端时接入电阻最大,因此滑片移到最左端。
(3)调节滑片时电表示数不变,说明滑动变阻器无法改变接入电阻,示数较小说明总电阻很大,因此原因是滑动变阻器接了两个下接线柱,接入电阻最大且无法调节。
(4)[1][2]根据计算,前4组、第6组得到的定值电阻均为,只有第5组数据偏离规律,因此第5组错误;电阻一定时电流与电压成正比,因此图像为过原点的倾斜直线,描点连线即可,据此作图。
(5)[1][2]本实验需要控制定值电阻两端电压不变,要和第4组数据比较,因此需要维持定值电阻电压为1.2V,换用更大的定值电阻后,定值电阻分压变大,需要增大滑动变阻器的分压,因此向左移动滑片增大滑动变阻器接入电阻,直到电压表示数为1.2V。
(6)当定值电阻两端电压最小为0.3V时,电流为0.06A,总电阻
定值电阻为5Ω,因此滑动变阻器需要接入45Ω,只有“50Ω,1A”的滑动变阻器满足要求,故选C。
13.(2026·湖北荆州·一模)小州同学在做“探究电流与电压、电阻的关系”实验时,准备以下器材:学生电源、电流表(0~0.6A)、电压表(0~3V)、滑动变阻器(50Ω,1A)、三个定值电阻(5Ω、10Ω、40Ω)、开关、导线若干。
(1)小州将电源电压调为6V后,如下图连接的实物图,其中有一根导线未连接,请你用笔画线代表导线将电路连接正确(要求导线不能交叉)。
(2)连接好电路后,闭合开关S,发现电压表有示数而电流表示数为0,则电路中的故障可能是_______。
(3)排除故障后,小州首先探究“电流与电压”的关系,调节滑动变阻器滑片,测出定值电阻两端电压和通过的电流如下表所示,根据数据可知,小州在实验前的操作过程中存在的问题是______;修正数据后,根据实验数据可以得到结论:当电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成______。(选填“正比”或“反比”)
实验次数
1
2
3
4
5
U/V
1.0
1.5
2.0
2.5
2.8
I/A
0.22
0.32
0.42
0.52
0.58
(4)小州继续探究“电流与电阻的关系”,移动滑动变阻器的滑片,使得电压表示数为2V,记录电流表示数;接着小州将5Ω电阻换为10Ω电阻,此时电压表示数_______2V(选填“大于”“小于”或“等于”),为了顺利完成实验,应将滑动变阻器的滑片往_____(选填“左”或“右”)端移动。
(5)当小州用40Ω的定值电阻替换10Ω的定值电阻,闭合开关,他调节滑动变阻器的阻值,发现电压表示数始终不能调为2V。请提出一条能完成这次实验的措施:______。
【答案】(1)
(2)定值电阻断路
(3) 电流表未调零 正比
(4) 大于 左
(5)将电源电压调低/换一个阻值更大的滑动变阻器
【详解】(1)原电路中滑动变阻器未正确串联进电路,应该把滑动变阻器左上接线柱连接到定值电阻的右接线柱,如图所示:
(2)电流表示数为0说明电路断路,电压表有示数说明电压表可连通到电源两端,因此故障是与电压表并联的定值电阻断路。
(3)[1]由表中数据可知,如果将每次的电流值减去0.02A,则每次的电压与电流的比值都等于5Ω,因此在实验前的操作过程中存在的问题是电流表未调零。
[2]修正问题后,根据实验数据可知,电压和电流的比值相等,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正比。
(4)[1]将5Ω电阻换为10Ω后,根据串联分压原理,定值电阻阻值变大,分得电压变大,因此电压表示数大于2V。
[2]要让电压回到2V,需要增大滑动变阻器的分压,即增大滑动变阻器接入的阻值,本滑动变阻器接右下接线柱,滑片左移时接入阻值变大,因此滑片向左移动。
(5)若要使40Ω定值电阻两端电压为2V,电源电压6V时,根据串联分压规律,滑动变阻器两端的电压
电路中的电流
则滑动变阻器的阻值
即滑动变阻器需要接入电路的阻值为80Ω,现有滑动变阻器最大阻值仅50Ω,无法满足要求,所以无法将电压表的示数调到2V;当现有的滑动变阻器接入电路的阻值为最大阻值时,滑动变阻器两端的电压
电源电压可调,此时电源电压
因此将电源电压调到4.5V以下即可完成实验。故能完成这次实验的措施有:将电源电压调低或换一个阻值更大的滑动变阻器。
14.(2026·重庆沙坪坝·一模)八中物理小组为了探究“电流与电压的关系”进行了如下实验,实验器材:学生电源电压调为4V,滑动变阻器RP的规格“240.5A”和定值电阻R。
(1)连接的电路如图甲所示,经检查有一根导线连接错误,请你在该导线上打“×”,并用笔重新画一根正确连接的导线(导线不得交叉);
(2)刚闭合开关时,发现电流表指针如图乙所示,接下来正确的操作是___________(填序号);
A.断开开关,将电流表调零 B.断开开关,将电流表正负接线柱上的导线对换
(3)正确连接电路,闭合开关后移动滑动变阻器的滑片,控制电压表示数分别为1.0V、1.5V和2.0V并将对应的电流表的数据记录在表中。其中第3次测量时的电流表示数如图丙所示,示数为___________A;
实验次数
1
2
3
电压U/V
1.0
1.5
2.0
电流I/A
0.20
0.30
(4)根据表中数据可初步得出结论:当电阻一定时,___________;
(5)为了得到普遍结论,物理小组继续换用10Ω的定值电阻进行实验,发现无论如何移动滑片都无法全部完成上述3组电压值对应的实验,其原因是:___________;为了完成实验,小琴认为可以将电源电压适当调___________(选填“小”或“大”)一点;聪明的小雷想到若要继续完成实验,也可以更换定值电阻来实现,则可以选择的定值电阻的阻值范围为___________:
(6)在(3)的实验基础上,小聪又找来了一个如图丁所示的电阻箱来代替电路中的滑动变阻器重新进行实验,发现无论如何都无法完成并记录表中的第2次实验数据,原因可能是___________。
【答案】(1)
(2)B
(3)0.40
(4)通过导体的电流与导体两端电压成正比
(5) 滑动变阻器的最大阻值太小,无法将定值电阻两端电压调节到1V 小 4∼8
(6)电阻箱无法调出实验所需的精确阻值,不能让定值电阻两端电压达到1.5V
【详解】(1)由图甲可知,原电路错误之处为定值电阻R与滑动变阻器并联,电压表串联到电路。错误导线为定值电阻R左端连接滑动变阻器左上接线柱的导线,在此导线上打×后,将R的左端改接到电压表“3”接线柱,使R与滑动变阻器串联在电路中,电压表并联在R两端即可。
(2)闭合开关后电流表指针反向偏转到0刻度左侧,说明电流表正负接线柱接反了,因此需要断开开关,对调电流表正负接线柱的导线,故选B。
(3)电流表选用0~0.6A量程,分度值为0.02A,读数为0.40A。
(4)由表格数据可知,电阻不变时,电压增大为几倍,电流也增大为几倍,可初步得出结论:当电阻一定时,通过导体的电流与导体两端电压成正比。
(5)换用10Ω定值电阻后,要让定值电阻两端电压达到1V,根据串联分压,滑动变阻器需要分得3V电压,有,则,即需要滑动变阻器阻值至少为,大于现有滑动变阻器最大的,因此原因是滑动变阻器最大阻值太小。
降低电源电压后,滑动变阻器需要分得的电压减小,需要的最大阻值也会减小,因此将电源电压适当调小可完成实验。
滑动变阻器允许最大电流为0.5A,定值电阻最大电压为2V,因此
要让定值电阻两端电压最小到1V,结合滑动变阻器最大24Ω,根据串联分压,得,因此定值电阻范围是。
(6)本次实验中定值电阻,要让R两端电压为1.5V,则代替滑动变阻器的电阻箱需要接入阻值
而图中电阻箱最小调节单位是1Ω,能调出8Ω或9Ω,无法得到8.3Ω,因此无法完成实验。
15.(2026·上海宝山·二模)实验课上,小乐需完成的实验任务是“测量小灯正常发光时的电阻”和“探究电流与电阻的关系”。
(1)小乐所测的小灯泡上标有“3.8V”字样,另外可供选择的器材还有:电源(电压恒定为6V)、电流表、电压表、滑动变阻器(20Ω 1A)、开关和导线若干。
①为了能准确测出小灯正常发光时的电阻,小乐连接了如图(a)所示的电路,闭合开关前发现有一根导线连接错误,请在错误的导线上画“×”,并画出这根导线的正确连接位置____;
②电路正确修正后,小乐把滑动变阻器的滑片移到最大阻值处,闭合开关,发现小灯泡不发光,电压表、电流表示数均为0,则故障可能是________;
A.小灯泡短路 B.电流表断路 C.滑动变阻器短路 D.小灯泡断路
③排除故障后,小乐继续实验,并将数据记录填写在下表:
实验序号
1
2
3
…
电压表示数/V
3.0
2.2
1.6
…
电流表示数/A
0.24
0.28
0.30
…
则小灯正常发光时的电阻为________(结果精确到0.1Ω)。
(2)完成“测量小灯泡正常发光时的电阻”实验后,小乐继续进行“探究电流与电阻的关系”实验,实验器材保持不变,仅将小灯泡更换为定值电阻,电压表并联在定值电阻两端。
①电流表示数随定值电阻阻值变化的图像如图(b)所示,实验中控制的电压表示数为________;
②可用的定值电阻有5Ω、10Ω、15Ω、20Ω,为了用以上四个定值电阻完成实验且确保电路安全,应该控制电压表示数的范围为________。
【答案】(1) BD 13.6
(2) 2.5
【详解】(1)小灯泡额定电压3.8V,电压表选用0~3V量程,将电压表接滑动变阻器,利用总电压6V,可间接得到小灯泡电压,原电路中电压表错误并联在小灯泡和滑动变阻器两端,将连接电压表与小灯泡左端的导线画×,改接到小灯泡右端接线柱,使电压表并联在滑动变阻器两端;
A. 小灯泡短路:电流表有示数,不符合两表都为0;
B. 电流表断路:整个电路断路,两表都无电流,示数均为0,符合描述;
C. 滑动变阻器短路:两表都有示数,灯泡发光,不符合;
D. 小灯泡断路:整个电路断路,两表都无电流,示数均为0,符合描述。
故选BD。
电源电压6V,小灯泡正常发光时电压为3.8V,因此滑动变阻器两端电压
由表格可知,电压表示数为2.2V时,电路电流,串联电路电流相等,因此小灯泡正常发光电阻
(2)探究电流与电阻关系时,定值电阻两端电压保持不变,由图(b)得,定值电阻两端电压
求最大电压:滑动变阻器允许最大电流为1A,定值电阻最小为,因此最大控制电压
求最小电压:当定值电阻最大为时,滑动变阻器最大阻值为,根据串联分压规律
代入数据得;若电压小于3V,滑动变阻器需要的阻值会超过其最大,无法完成实验,因此电压范围为。
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