2020年中考必考实验专项突破实验20探究电流与电阻关系的实验(解析版)0001

1、实验二十、探究电流与电阻的关系实验提出问题】：电流和电阻之间有什么样的关系？猜想假设】：电流与电阻成反比。设计实验】：使用控制变量法，即保持定值电阻两端的电压不变，研究电压不变时，电流与电阻的关系。电路图：实验步骤】：按图接好电路。注意连接时开关要断开，开关闭合之前要把滑动变阻器调到阻值最大处，实物图 如下所示。分别将 5、10、15 的定值电阻连入电路，检查电路后闭合开关，调节滑动变阻器，使电压表 示数保持 3V 不变，分别记下电流表的示数，填入表格。根据数据画出 I-R 图像。U=3V次数电阻 R/电流 I/A150.62100.33150.2得出结论】：电阻两端的电压一定时，电流与电阻成

2、反比。【考点方向】 ：1、滑动变阻器的作用： 保护电路 ； 使电阻两端电压保持不变。2、在闭合开关前滑动变阻器应将滑片置于阻值最大 端。3、该实验中利用多个不同阻值电阻测出多组不同的数据，其目的是避免实验偶然性，得出普遍规律 。4、更换大电阻后如何滑动滑动变阻器的阻值：应使滑动变阻器的阻值变大，滑动变阻器分担的电压变大，保证定值电阻上分的的电压不变 。5、连接好电路，闭合开关，发现电压表示数接近于电源电压，电流表几乎无示数，则故障为定值电阻R 发生了 断路 。6、为了避免来回更换电阻，带来的麻烦，我们可以使用电阻箱 来替换定值电阻。7、电阻箱阻值改变后，发现无论怎样调节滑动变阻器都不能达到实验

3、要求，若电路无故障，则引起这种情 况的原因可能是 电阻箱的阻值调得太大 (或滑动变阻器最大阻值太小 )。8、电路中滑动变阻器阻最大值 Rx 的确定方法： UR/R=(U-U R)/RX 。9、实验方法： 控制变量 法： 保持电压不变，改变电阻研究电流随电阻的变化关系。10、结论：在电压一定时，导 体中的电流与导体的电阻成反比 。【创新母题】 ：某班同学做 “探究电流与电阻的关系 ”的实验，某小组连接了如图甲所示的实物电路。(1) 请在方框内画出对应的电路图 (电阻箱符号为)(2) 连接电路时，开关应，其目的是。(3) 连好电路后，将电阻箱调至某一阻值，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，使电压表示

4、数为一个适当的 值 U 0，记录电流表的示数和 。(4) 改变电阻箱的阻值，调节滑动变阻器的滑片，使 ，并记录相应数据。(5) 再次改变电阻箱阻值，发现无论怎样调节滑动变阻器的滑片都不能达到 (4) 中的要求，引起这种情况的直 接原因是。(6) 重复步骤 (4)多次实验，其目的是。根据所得数据画出电流随电阻变化的图象如图乙所示。你认为该小组实验时的U0=V 。(7) 进一步研究发现由图线上的任一点和坐标轴围成的矩形 “面积 ”大小都相等，由此可以得出的实验结论(8) 以上实验过程中，所涉及到的实验探究方法是 法，请再举出其他应用该探究方法的例 子。(9) 实验结束后，小组间交流时，发现邻组在相

5、同的坐标系中画出的图象如图丙所示，你认为图象不同的原 因是 。【答案】：(2) 断开；保护电路，避免因电路中电流过大，而损坏电器元件。(3) 电阻箱的阻值；(4) 电压表的示数仍为 U0；(5) 电阻箱的电阻调得太大了；(6) 一组数据具有偶然性，多组数据可以避免实验偶然性，得出普遍规律；(7) 当电压一定时，电流与电阻成反比；(8) 控制变量法；探究电流和电压的关系；(9) 这两个小组所控制的电阻箱两端电压不相同。【解析】：(1) 根据图甲，由电路元件的连接顺序可得电路图如右所示：(2) 为保护电路，在连接电路的过程中，开关应处于断开状态；(3) 因为要探究电流与电阻的关系，所以须记录电流及

6、电阻的数据进行分析，即要记录电阻箱的阻值；(4) 要探究电流与电阻的关系，须控制电阻箱两端的电压不变，即电压表的示数仍为U0；(5) 电阻越大，分得的电压越多，但电阻箱的电阻不断变大时，要使电阻箱两端电压达到U0，须使变阻器的电阻值变大， 但不能达到 U0 时，表明滑动变阻器提供的电阻已达最大值， 因而是电阻箱的电阻调得太大了；(6) 一组数据具有偶然性，多组数据更能得出普遍规律，由图可知：U0=IR=3.0V ×2A=6V ；(7) 由图乙可知， 其横轴和纵轴所表示的物理量分别为电阻 R及通过的电流 I，面积不变，即 IR的乘积不变， 故表明：当电压一定时，电流与电阻成反比；(8)

7、 探究电流和电阻的关系时，要控制电阻两端的电压恒定不变，因此是采用的控制变量法；在探究电流与 电压关系的时候，也是采用了该方法。(9) 由图两可知，电阻箱两端的电压U0'=I'R'=3A ×1 =3V0U即两个小组所画出的图象不同，是因为他们所控制的电阻箱两端电压不同。练习 1：(2019?丽水 )利用如图电路研究 “电流与电阻的关系 ”，其中电流表量程为 “00.6A ”，电压表量程为 “03V”，滑动变阻器的规格为 “ 50， 1A”，依次将阻值为 5 欧、10欧、 20 欧的定值电阻接入AB 之间完成实验，获得数据如下表。实验组别123电阻 R( 欧 )

8、51020电流 I(安 )0.40.20.1请回答：(1) 完成第一组实验，断开开关，拆下 5欧的电阻，改接 10 欧的电阻。继续操作有以下四步：闭合开关； 将滑动变阻器的滑片移到最右端；记录电流表示数；将滑动变阻器的滑片移到适当位置。从安全和 规范角度考虑，正确的顺序是 ；(2) 上述操作中判断滑片已处于适当位置的依据是(4) 要完成本次实验，电源最多只能将 节干电池串联。【答案】：(1) ； (2)电压表示数为 2V ； (3)AB ；(4)4。【解析】：(1) 改接 10 欧的电阻。继续操作的步骤：将滑动变阻器的滑片移到最右端；闭合开关；将 滑动变阻器的滑片移到适当位置，记录电流表示数；

9、从安全和规范角度考虑，正确的顺序是 ；(2) 研究 “电流与电阻的关系 “，要控制电阻的电压不变，由表中数据知，这个电压为：UIR0.4A×52V ，上述操作中判断滑片已处于适当位置的依据是：电压表示数为2V；(3) 由表中数据知，电阻为原来的几倍，通过的电流为原来的几分之一倍，即电压不变时，电流与电阻成反 比， A 正确， D 错误；电流与电阻成反比，即电流与电阻的倒数成正比， B 正确， C 错误。故选 AB；(4) 要控制电阻的电压为 2V 不变，当定值电阻最大为 20时，对应的变阻器的最大电阻不超过50，由压原理，变阻器的电压不超过 50/20 ×2V 5V ，根据

10、串联电路电压的规律，要完成本次实验，电源最多为： 2V+5V 7V，因 1 节只干电池为 1.5V，故电源最多只能将 4 节干电池串联能将 4节干电池串联。练习 2：(2019?泰州)小华在 “探究电流与电阻关系 ”的实验中：(1) 按要求将实物图连接完整 (要求：滑片 P 向右滑时变阻器接入电路的电阻变大)。(2) 在连接电路的过程中，开关必须处于(闭合 /断开 )状态，滑动变阻器的滑片P 应放在最(左/右 )端。(3) 小华用三只阻值分别为 15、10和 5 的电阻探究 “电流与电阻关系 ”的过程中，将 15 电阻换成 10 时，应将滑片向(左 /右 )移动，其目的是。【答案】 ：(1)

11、如下图； (2)断开；右； (3)左；控制电阻两端的电压不变。【解析】：(1) 滑片 P向右滑时变阻器接入电路的电阻变大,说明滑片 P向右滑时 ,变阻器接入电路中的电阻线的长度应变长 ,故应将滑动变阻器下端左侧接线柱接入电路中,如答案图所示。(2) 连接电路时 ,为了确保安全 ,开关必须要断开。 为了保护电路 ,闭合开关前滑片要置于使滑动变阻器接入电路 中的阻值最大处。故闭合开关前 ,滑动变阻器的滑片 P 应放在最右端。(3) 探究“电流与电阻关系 ”时,应控制电压不变 ,改变定值电阻的阻值大小。 将 15 电阻换成 10 时,根据串联 分压原理可知 ,电阻两端的电压变小 ,为了控制电压和原来

12、相同 ,就需要减小滑动变阻器两端的电压以增大定 值电阻两端的电压 ,因此应将滑片向左移。练习 3：(2019?镇江 )小兵利用图 1电路来探究电流与电阻的关系，他在实验中控制电压表示数为 U0 不变，相关器材规格已在图中标明。(1) 请用笔画线代替导线将电压表接入电路；(2) 开关闭合前，滑动变阻器的滑片应置于图中最(选填 “左”或“右”)端；(3) 闭合开关，将电阻箱调至某阻值，调节滑动变阻器时，他发现电压表示数始终为零而 电流表示数有明显变化，经检查是由于某处被短路而造成的，被短路的是 ；(4) 小兵调节电阻箱阻值 R，进行多次实验，所绘制的 I 与 1/R 关系图线如图 2 所示，由 此

13、可知 U0V ，实验结论是：在电压一定时，(5) 若由于电池电量不足，小兵换用 4.5V 电源后继续实验，进行了如下操作：将电阻箱阻值先调至 4进行实验，实验完成后断开开关；再将电阻箱阻值调至 15 后，闭合开关进行实验；则由于小兵在上述操作中的一个疏漏，将会导致 。(6) 小华利用图 1 电路和器材也对电流与电阻的关系进行了探究在5 25范围内，他将电阻箱阻值 R调至 5个不同的值分别进行了实验，则他根据实验数据描点所绘制的与 I 与 1/R 关系图线不可能是图 3中的(选填 “甲”或“乙”)，理由是。【答案】 ：(1)如下图；(2) 左； (3)电阻箱； (4)2；通过导体的电流与导体的电

14、阻成反比；(5) 电阻箱两端的电压超过电压表量程；(6) 乙；当电阻箱阻值为 25时，滑动变阻器的最大阻值不能满足图线乙所需控制不变的 电压 0.75V 。【解析】：(1) 探究导体电流与电阻的关系时，需要控制导体两端的电压不变，因此电路图中电压表 是测量电阻两端的电压，电压表要和被测对象并联。(2) 为保证电路安全，在闭合开关前，应让滑动变阻器处于阻值最大，即接入电路中的电阻丝长度最长，由图可知，当滑片在最左端时接入电路中，电阻丝长度最长，电阻最大。(3) 电压表无示数说明，开路或者被短路，又电流表示数发生较大变化，因此可知，电路 中没有开路，而是电阻发生了较大变化，因此可以推断电阻箱处发生

15、了短路。(4) 由图可知，电流与电阻的倒数商就是所控制的电压，同时也是该图像的斜率，因此可 以计算 U=I/(1/R)=0.5V/0.25A=2V .同时可以得出结论，当电阻两端的电压一定时，通过导 体的电流与电阻的阻值成反比。(5) 将电阻箱阻值先调至 4进行实验，再将电阻箱阻值调至 15后，电阻突然变大，分 压也会变大。疏漏了将滑动变阻器置于阻值最大端，容易使电阻两端的电压过大。(6) 由图中甲可知，控制的电压是2V，而乙图线所需控制不变的电压为0.75V 。由串联分压可知， U 滑=U-U O=4.5V-0.75V=3.75 ，此时滑动变阻器应接入电路中阻值为R=3.75V/0.03A=

16、125 ，而滑动变阻器最大阻值为 50，因此不可能是乙。练习 4：(2019?临沂)在“探究电流与电阻关系 ”的实验中， 小明依次选用阻值为 5、10、20的定值电阻进 行实验。(1) 图甲是实验的实物连线图，其中有一条导线连接错误，请在该导线上打“×并”画出正确连线。(2) 改正错误后闭合开关，电流表有示数而电压表无示数，电路故障可能是_ _。(3) 排除故障后闭合开关，移动滑动变阻器的滑片至某一位置，电流表的示数如图乙所示，此时电路中的电 流为 A 。(4) 断开开关，将 5的定值电阻换成 10的并闭合开关，此时应将滑动变阻器的滑片向 (选填 “左”或“右 ”)端移动，这一过程中

17、眼睛要一直观察 表示数的变化。(5) 下表是实验中记录的数据，分析数据可知：10 定值电阻的功率为 W 。当导体两端的电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻成 比。【答案】 ：(1) 如下图所示； (2)电阻短路 ；(3) 0.4 ；(4) 右 ； 电压 (5) 0.4 ； 反。【解析】：(1) 由图甲可知 ,电流从正极 滑动变阻器 电阻左接线柱 电压表负接线柱 电流表 开关 电源负极 ,电 阻没有接入电路 ,改正如答案图所示。(2) 电流表有示数说明此电路是通路 ,电压表无示数 ,说明 R 短路或电压表开路。(3) 由图甲可知 ,电流表接 00.6 A 量程,示数为 0.4 A。(4)接5

18、的定值电阻时 ,保持其两端电压为 U=IR=0.4 A ×5 =2 V 不变 ;将 5 的定值电阻换成 10 后 ,电路电流变小 ,滑动变阻器两端的电压变小 ,电源电压不变 ,由 U=U 1+U 2可知,10 电阻两端的电压变大 ,要使定值电阻两端的电压降为 2 V,滑动变阻器滑片应向右滑动 ,使 电路中的电流变小 ,定值电阻两端的电压变小 ;眼睛观察电压表使其为 2 V。(5) 10 定值电阻的功率为 P=I2R=(0.2 A) 2×10 =0.4 W;由表格数据可知 ,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。练习 5：(2019?鹤岗 )某学习小组在

19、 “探究通电导体中电流与电阻的关系 ”的实验中，小明 连接了如图甲所示的电路 (电源电压保持 4.5V 不变 )。(1)用笔画线代替导线将图甲实物电路连接完整(要求：滑动变阻器的滑片 P 向左移动，电路中电流变大，导线不得交叉 )。(2) 连接好电路，闭合开关，发现电压表示数接近于电源电压，电流表几乎无示数，则故障为定值电阻 R (填“短路 ”或“断路”)(3) 图乙是小组根据测得的实验数据绘制的电流 I随电阻 R 变化的图象， 由图象可知 R 两端的电压为 V； 当 R 的电阻由 5更换为 10时，闭合开关后，为使 R 两端的电压(填“改变 ”或“不变”)，滑动变阻器的滑片应向(填“左”或“

20、右”)端滑动；若实验中 R 的阻值分别是 5、10、15，则滑动变阻器的阻值至少是 。【答案】：(1) 如下图所示； (2)断路； (3)3；不变；右； 7.5。【解析】：(1) 滑动变阻器的滑片 P 向左移动，电路中电流变大，即电阻变小，故变阻器左下接线柱 连入电路中与电阻串联，如下所示：(2)若定值电阻短路，电压表示数为0，电流表有示数，不符合题意；若定值电阻 R 断路，电流表示数为0，电压表串联在电路中测电源电压，有示数，符合题意，故闭合开关，R 断路；发现电压表示数接近于电源电压，电流表几乎无示数，则故障为定值电阻(3) 图乙是小组根据测得的实验数据绘制的电流 I随电阻 R变化的图象，

21、 由图象可知 R两端的电压为： UIR 0.6A×5 0.2A×15 3V ； 探究电流与电阻的实验中应控制电压不变，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，所以滑片应右端移动， 使电压表的示数为 3V 。电压表控制的电压为 3V ，根据串联电路电压的规律，变阻器分得的电压：U 滑4.5V3V1.5V，变阻器分得的电压为电压表示数的0.5 倍，根据分压原理，当接入 15电阻时，变阻器连入电路中的电阻为：R 滑0.5× 157.5 ，故为了完成整个实验，应该选取最大阻值至少7.5

22、 的滑动变阻器。练习 6：(2019·泰州 )小华在 “探究电流与电阻关系 ”的实验中(1) 按要求将实物图连接完整 (要求 :滑片 P向右滑时变阻器接入电路的电阻变大)。(2) 在连接电路的过程中 ,开关必须处于 _ _(闭合 /断开)状态 ,滑动变阻器的滑片 P应放在最 _ _(左/右) 端(3) 小华用三只阻值分别为 15、10和5的电阻探究 “电流与电阻关系 ”的过程中 ,将 15电阻换成 10时, 应将滑片向 (左 /右 )移动 ,其目的是。【答案】：(1) 如图所示(2) 断开；右；(3) 左；保持电阻两端的电压不变。【解析】：(1) 滑片 P向右滑时变阻器接入电路的电阻

23、变大,说明滑片 P向右滑时 ,变阻器接入电路中的电阻线的长度应变长 ,故应将滑动变阻器下端左侧接线柱接入电路中,如答案图所示。(2) 连接电路时 ,为了确保安全 ,开关必须要断开。 为了保护电路 ,闭合开关前滑片要置于使滑动变阻器接入电路 中的阻值最大处。故闭合开关前 ,滑动变阻器的滑片 P 应放在最右端。(3) 探究 “电流与电阻关系 ”时,应控制电压不变 ,改变定值电阻的阻值大小。 将 15 电阻换成 10 时,根据串联 分压原理可知 ,电阻两端的电压变小 ,为了控制电压和原来相同 ,就需要减小滑动变阻器两端的电压以增大定”实验中，某小组利用电阻箱等连接了如图甲所示的实物电路值电阻两端的电

24、压 ,因此应将滑片向左移。 练习 7. (2019·潍坊 )在“探究电流与电阻的关系 (电源电压恒为 6V) 。甲(1)用笔画线代替导线将图甲中电路连接完整( 要求滑动变阻器滑片向 B 端滑动时接入电路的阻值变大 ) ；10 调至 20 ，滑动变阻器的滑片(2) 将第一次实验得到的数据填入表格，然后将电阻箱接入电路的阻值由向(选填 “A”或“B”)端移动，直到 为止，此时电流表指针位置如图乙所示，其示数为 A ；(3) 根据以上实验数据得出结论：电流与电阻成反比。请对上述探究写出一条改进性建议 _ 。(4) 再次改变电阻箱阻值，发现无论怎样调节滑动变阻器都不能达到实验要求，若电路无故

25、障，则引起这种 情况的原因可能是 _ 。【答案】：(1) 如下图所示； (2)B ；电压表的示数为 4 V ； 0.2；(3) 进行多次实验 (或结论中添加 “电压一定 ”的前提 )；(4) 电阻箱的阻值调得太大 (或滑动变阻器最大阻值太小 )。解析】：(1) 根据实验要求 ,滑动变阻器滑片向 B 端滑动时接入电路的阻值变大 ,则必须接 A 接线柱。(2) 在探究电流跟电阻的关系时 ,必须保证电压不变 ,由表中数据可知 ,电压为 4 V不变,电阻由 10 变为 20 后,电路中的电流变小 ,此时滑动变阻器两端的电压变小 ,由U=U 1+U 2可知 ,电阻箱两端的电压变大 ,所以滑动变 阻器滑片

26、应向 B 端移动 ,直到电阻箱两端的电压降为 4 V;由于电流表的量程为 00.6 A,故其读数为 0.2 A。(3) 由表中数据可知 ,只有两组数据 ,不具有普遍性 ,建议进行多次实验 ,得出在电压一定时 ,导体中电流跟导体的 电阻成反比。(4) 根据串联电路中分压原理 ,若电阻箱接入电路的阻值越大 ,电阻箱两端的电压就越大 ,要使电阻箱分压保持4 V 不变,则滑动变阻器分压必须变大 ,即滑动变阻器的最大电阻必须较大,否则无法使电阻箱两端的电压保持4 V 不变。练习 8：(2018?菏泽 )如图所示，用电流表 (00.6A，03A)、电压表 (03V，015V)、定值电阻 (5、10、 15

27、、20、30各一个 )、滑动变阻器 (050)、电源 (6V) 、开关和导线若干，探究电流与电阻的关系。(1) 请你根据甲图所示的电路图，将乙图中的电路连接完整。(2) 滑动变阻器在电路中的作用是(3) 小强做此实验时，在电流表使用无误的情况下，收集测量数据，记录表格如下：实验次数电阻 R/电流 I/A150.62100.13150.24200.155300.1小强的五次实验操作中有一次是错误的，请你对小强记录的数据进行分析，你发现第次测量的数据是错误的，错误的原因是(4) 请你根据表中正确的数据，在丙图中绘制出电流随电阻变化的图象。【答案】 ：(1) 如下图；(2) 控制电阻的电压不变； (3)2；没有控制电阻的电压不变； (4)如上右所示。【解析】：(1) 将变阻器 P以右电阻丝连入电路中与电阻串联，电流表串联在电路中；(2) 研究电流与电阻关系，要控制电压表表示数不变，据此分析滑动变阻器在电路中的作用；(3) 由表中数据，发现第 2 次电压表示