2020年中考物理重点实验复习 探究电流与电阻关系的实验

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】：①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。

②分别将5Ω、10Ω、15Ω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。

U=3V③根据数据画出I-R图像。

【得出结论】：电阻两端的电压一定时，电流与电阻成反比。

【考点方向】：1、滑动变阻器的作用：①保护电路；②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：U R/R=(U-U R)/R X。

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。

乙丙（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，使电压表示数为一个适当的值U0，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是。

（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】：（1）如上图所示；（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；6；（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）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×1Ω=3V≠U0．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“0～0.6A”，电压表量程为“0～3V”，滑动变阻器的规格为“50Ω，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 1 2 3电阻R（欧） 5 10 20电流I（安）0.4 0.2 0.1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：①闭合开关；②将滑动变阻器的滑片移到最右端；③记录电流表示数；④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④中判断滑片已处于适当位置的依据是；（3）依据表中数据作出了下列图象，其中正确的是；（4）要完成本次实验，电源最多只能将节干电池串联。

【答案】：（1）②①④③；（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；从安全和规范角度考虑，正确的顺序是②①④③；（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：U＝IR＝0.4A×5Ω＝2V，上述操作④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20Ω时，对应的变阻器的最大电阻不超过50Ω，由压原理，变阻器的电压不超过50Ω/20Ω×2V＝5V，根据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15Ω、10Ω和5Ω的电阻探究“电流与电阻关系”的过程中，将15Ω电阻换成10Ω时，应将滑片向（左/右）移动，其目的是。

【答案】：（1）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 Ω电阻换成10 Ω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，由此可知U0＝V，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：①将电阻箱阻值先调至4Ω进行实验，实验完成后断开开关；②再将电阻箱阻值调至15Ω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5Ω～25Ω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25Ω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4Ω进行实验，再将电阻箱阻值调至15Ω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=125Ω，而滑动变阻器最大阻值为50Ω，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5Ω、10Ω、20Ω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。