实验21 探究电流与电压，电阻的关系-【专项训练】初中物理专项练 秒解物化生实验物理篇

第三部分 探究类学生必做实验 实验21 探究电流与电压、电阻的关系0考 实验 要点精讲 要点1探究电流与电压的关系 控制电阻不变， 实验设计 探究电流与控制 改变电压 用同一定值电阻进行实验， 电压的关系变量法 >调节滑动变阻器滑片位置， 测量电流 改变定值电阻两端电压 温馨提示 实验方法控制变量法 滑动变阻器的作用有两 实验器材 电源、滑动变阻器、定值电阻、电流表、电压表、开关、导线若干 个：一是通过移动滑片改 (1)设计电路图，定值电阻与滑动变阻器串联，电压表并联在定 变接入电路的阻值，来改 变定值电阻两端的电压从 值电阻两端。 而进行多次实验，二是保 护电路，防止因为电路中 电流过大而损坏元件。 P (2)按照电路图连接实物电路，将滑动变阻器的滑片移到阻值 最大处；闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，读取电压表、电流 实验操作 表的示数并记录在表格中。 (3)保持定值电阻阻值不变，调节滑动变阻器的滑片，读取多组 电压表、电流表的示数并记录在表格中 根据表格中的数据在坐标系中进行描点，最后用平滑的线连接 各点，画出图像。 数据记录 I/A 0.6 与处理 实验次数 5 2 3 0.4 电压UIA 0.5 1.5 2.0 2.5 0.2 电流IIA 0.1 0.3 0.4 0.5 0.1 0 1.02.03.00W 分析实验数据和图像可知，在电阻一定的情况下，通过导体的 结论总结 电流与导体两端的电压成正比 85 目山秒解物化生实验 初中物理 要点2探究电流与电阻的关系 控制电压不 实验设计 探究电流与控制 变，改变电阻 用不同定值电阻进行实验 温馨提示 电阻的关系变量法 调节滑动变阻器滑片位置， 控制定值电阻两端电压不变 连接实物电路时应注意： 测量电流 (1)连接电路时需要断开 实验方法 控制变量法 开关。 电源、滑动变阻器、多个阻值不同的定值电阻、电流表、电压 (2)滑动变阻器的接线柱 实验器材 表、开关、导线若干 按“一上一下”串联接入电 路（仅连接上面的两个接 线柱时相当于一根导线； 仅连接下面的两个接线柱 时，相当于一个定值电 阻)，且闭合开关前要将滑 片移至阻值最大处。 (3)电压表量程根据电源 电压选择，电流表量程根 (1)设计电路图，定值电阻与滑动变阻器串联，电压表并联在 U判断，无法判 实验操作 定值电阻两端。 断时可先接入大量程试 (2)按电路图连接实物图，断开开关，电流表、电压表选择合适 触，通过试触后确定具体 的量程，将滑动变阻器的滑片移到阻值最大处；闭合开关，调 量程。 节滑动变阻器的滑片，使定值电阻两端的电压为U。(即电压表 的示数为U。),记录电流表示数。 (3)断开开关，依次更换阻值不同的定值电阻，再闭合开关，每 次实验中均移动滑动变阻器的滑片使电压表的示数为U。,记 录电流表的示数 实验数据： 实验次数 1 2 3 电阻R/2 5 10 20 电流IWA 0.4 0.2 0.1 数据处理：根据表格中的数据在坐标系中进行描点，最后用平 数据记录 滑的线连接各点，画出1-R图像或I- 图像。 与处理 IA I∥A 0.5 0.4 0.4 0.3 0.3 0.2 0.2 0.1 0.1 05 1525 R/O 0 0.100.2òR/2 I-R图象 阁象 分析数据和图像可知，在电压一定的情况下，通过导体的电流 结论总结 与导体的电阻成反比 86 第三部分 探究类学生必做实验卫 考法 实验室 典例1在做“探究通过导体的电流与导体两端电压的关系”实验中， 小明设计了如图甲所示电路。 I∥A 0.56 0 0.48 0.40 ga必 0 150.32 1 2 3 0.24 0 0.16 0.08 0 0.40.81.21.62.02.42.8U/W 甲 乙 丙 (1)连接电路时，开关应断开，滑动变阻器的滑片应移至B(选填“A” 或“B”)端。 常考点● (1)连接电路时的注意 (2)小明连接好电路，发现其中有一根导线连接错误，请在错误的导 事项 线上画“×”，并用笔画线代替导线将电路连接正确。 (3)电路连接正确后闭合开关，发现电流表无示数，电压表有示数，移 (2)电路设计及连接 动滑片P,两电表的示数几乎不变，电路故障可能是电压表短 路（已知导线完好，电表正常）。 (4)①故障解决后，闭合开关进行实验，在记录了第1组电压表和电流 表的示数后，接下来小明的操作是移动滑动变阻器的滑片，分 (3)电路故障分析 别记下对应的电压表和电流表的示数； ②小明将测得的实验数据记录在下表中。其中第4次实验时电压 (4)①实验操作补充 表示数如图乙所示，读数为2.5V。 ②电表读数 实验序号 1 2 3 4 (5)实验图像@ 电压UN 1.0 1.5 2.0 答案如下图所示 电流IIA 0.20 0.30 0.40 0.50 0.56A 0.48 0.40 0.3 (5)请根据表中数据，用描点法在图丙中画出定值电阻的I-U图像。 86 (6)分析以上数据和图像可得出结论：在电阻一定的情况下，通过导 0.08H 0.40.81.21.62.02.42.8N 体的电流与导体两端的电压成正比。 (6)分析实验数据，得出 结论 (7)为了使结论具有普遍性，康康提出用刚才的实验器材增加实验次 数，乐乐提出换用不同的定值电阻重复前面的实验，你觉得科学 (7)实验操作评估 合理的是乐乐（选填“康康”或“乐乐”）的方案。 (8)特殊问题分析 (8)若控制的电压不是同比例成倍增加，能（选填“能”或“不能”）得 出该实验结论。 87 目山！秒解物化生实验 初中物理 (9)如图丁所示是小明设计实验电路图时的草稿，可以发现小明对实 (9)实验过程改进 验不断改进的过程，则： ①由图a到图b,改进的主要理由是D; ②由图b到图c,改进的主要理由是B。(均填序号) A.为了防止灯泡烧坏 B.便于改变定值电阻两端电压，可多次测量，得出普遍性的规律 C.为了让实验电路更完整 D.为了保证电阻大小不变 丁 重难点变式 重难1电路故障分析 解题思路 变式1根据故障判断现象若同学小华在连接电路时，误将电流表和 电压表串联→测电源两端 电压表的位置接反，则他观察到的电表现象是 电压。 变式2故障检测若闭合开关后，发现电流表、电压表均无示数，小华 猜想是滑动变阻器断路，请你利用一根导线帮他验证猜想： 解题思路 导线代替断路处接入电 重难2实验图像 路，电路为通路，电表有 示数。 变式3实验图像分析小伟根据获得的数据作出U-I关系图。发现 与预期结果不一样，分析实验过程中可能存在的问题是 (写出一种即可)。 解题思路 UNV 分析图像→开关未闭合 2.0… 时，待测电阻两端有电压 1.5 1.0 (或开关未闭合时，电流表 示数为负数)。 0 0.180.280.381A 变式4实验图像分析他们发现另外一组的同学画出的图像（如图所 示)，所反映出的规律与自己的不同，请你分析该小组实验中可能存 在的问题是 88 第三部分 探究类学生必做实验心 个IIA 0.48 0.40 0.32 0.24 0.16 0.08 00.40.81.21.62.02.4UN 典例2小明所在实验小组做“探究电流与电阻的关系”实验，所用电 源电压为6V且保持不变，其中定值电阻有52、102、152、202、 252。 IIA 0.5 0 常考点 0.204 0.4 0.6 0.3 0 A 0.2 (1)连接电路时的注意 3 0.1 事项 0510152025R/2 甲 乙 丙 (1)请用笔画线代替导线将图甲中的实物电路连接完整。闭合开关 前，滑动变阻器滑片应处于A(选填“A”或“B”)端。 (2)滑动变阻器的作用 (2)实验中滑动变阻器除保护电路外，其主要作用是控制定值电阻两 (3)电路故障分析 端的电压不变。 (4)电表的读数；更换电阻 (3)电路正确连接后，闭合开关，移动滑片时电表均有示数且示数无 的操作 变化，则电路中可能发生的故障为滑动变阻器短路。 (4)排除故障后，闭合开关，当5Ω的电阻连入电路后，移动滑动变阻 器的滑片至某一位置，记下此时电流表的示数如图乙所示， 为0.4A;接着断开开关，将滑动变阻器的滑片移至最大阻值处， 将5Ω电阻更换成102电阻，闭合开关后，将滑动变阻器的滑片 向右（选填“左”或“右”）端移动，直到电压表的示数为2V,并记 下此时电流表的示数。 (5)接下来改接其他电阻重复上述实验，测得五组数据，如下表所示： 实验次数 1 2 3 4 5 R/2 5 10 15 20 25 IIA 0.2 0.14 0.1 0.08 89 目山！秒解物化生实验 初中物理 ①请在图丙的坐标系中制定标度，把上表中的数据在坐标系中描 点，并画出I-R图像； (5)根据数据绘制I-R ②根据数据和图像得出结论：在电压一定时，通过导体的电流与 图像 答案如下图所示 导体的电阻成反比。 IA 0.5 (6)为了完成整个实验，滑动变阻器应选用的规格为50Ω1.5A 0.4 0.3 (选填“522A”“2022A”或“5021.5A”)。 0.2 0.1f (7)装置改进实验结束后，同学们进行了交流，觉得拆换电阻过于麻 0 510152025R/ (6)滑动变阻器选取 烦，为此他们计划用滑动变阻器或者电阻箱来代替定值电阻，最 合理的替换器材是电阻箱。 (7)操作评估 重难点变式 重难滑动变阻器选取 变式不能达到预设电压另一组的小华用相同规格的电源与滑动变 阻器进行实验，在实验中保持定值电阻两端预设电压为2V,先后将 解题思路 U 串联电路中， 52、102、202、25D、602的定值电阻接入电路，当将602的定值 U-U定 电阻接入电路进行实验时，发现无论如何调节滑片都无法使定值电 R 阻两端电压达到2V。组内同学经过讨论认为有三个原因：一是滑动 -"2 R潘 →滑动变 变阻器的最大阻值 ,二是预设电压 三是电源电压 阻器的电阻最大时，定值 ;同时给出了他们自己的解决方案，具体如下： 电阻两端的电压最小。 @ R克→定值电 ①小华：可以改变定值电阻两端电压的预设值，该预设值应不低于 阻最大时，滑动变阻器接 V(结果保留1位小数)； 入电路的阻值最大。 ②小丽：不改变电压的预设值，可以更换一个最大阻值至少为Ω R老→定值电 的滑动变阻器； 阻和滑动变阻器阻值最大 时，电源电压有最大值。 ③小明：不改变电压表预设值、不更换滑动变阻器也能解决上述问 题，可以找来一个不小于2的定值电阻联在电路中才能 顺利完成实验； ④小万：不改变电压的预设值，将电压为6V的电源更换为电压最大 为V的电源，其余电路元件不变（结果保留1位小数）。 90