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1、备战2021年中考物理电学典型专题各个击破专题3 探究电流、电压和电阻关系实验*【猜想与假设】电阻一定时，电压越高，电路中的电流越大；电压一定时，电阻越大，则电路中电流越小。【设计与进行实验】1.实验器材：电源、不同阻值的定值电阻、滑动变阻器、电流表、电压表、开关、导线； 2.实验步骤：（1）闭合开关，保持电路中电阻10不变，分别调节滑动变阻器的滑片，使电阻两端的电压成倍数增加，观察电流表示数，将数据填入表格。（2）闭合开关，分别将阻值不同的电阻接入电路，并且通过调节滑动变阻器的滑片，使阻值不同的定值电阻R两端的电压保持3V不变，观察电流表示数，将实验数据记录表中。根据上述表中的数据绘制的图像
2、和图像如图所示。 【分析和论证】观察到图像可知，在一定时，与成正比。观察到图像可知，在一定时，与成反比。【实验结论】在电阻一定时，通过导体的电流与导体两端的电压成正比；在电压一定时，通过导体的电流与电阻成反比。【实验方法】控制变量法：探究电流与电压的关系时：控制定值电阻的阻值不变，移动滑片，改变定值电阻两端的电压，观察电流表的示数；探究电流与电阻的关系时：更换电阻，调节滑片位置，控制电压表示数不变，观察电流表的示数；【交流与讨论】（1）滑动变阻器的作用：探究电流与电压的关系：保护电路、改变定值电阻两端的电压；探究电流与电阻的关系：保护电路、保持定值电阻两端的电压不变；（2）连接电路前，开关应断
3、开，闭合开关前，滑动变阻器的滑片应滑动到阻值最大处。（3）电流表、电压表的使用和读数。（4）实物电路图连接、纠错及画电路图。（5）多次测量的目的：使结论更具有普遍性。（6）在探究电流与电阻关系实验中，更换阻值不同的电阻后，移动滑片方向判断：换大调大。（7）电路故障分析。（8）表格错误数据的分析：探究电流与电压的关系：分析比较各组数据电压与电流的比值是否相同，不同的一组数据为错误数据。探究电流与电阻的关系：比较各组数据电阻与电流的乘积是否相同，不同的一组为错误数据。（8）欧姆定律的相关计算。（9）将定值电阻换为小灯泡的评估：小灯泡的电阻会随温度变化而变化，从而会影响实验结论，因此不能将定值换作小
4、灯泡进行实验。 1小明用图甲实物电路探究“导体中电流跟电阻的关系”，提供的器材有：电压恒为6V的电源、电流表、电压表、电阻箱、滑动变阻器（最大阻值模糊不清）、开关、导线若干。（1）连接电路时，应将开关断开，并将滑动变阻器的滑片移到最左端的位置。（2）图甲电路中有一根导线未连接，请用笔补画这根导线，使电路完整。（3）改正连线后进行如下操作：将电阻箱的阻值调为5，闭合开关，发现电流表示数为0.3A，可知滑动变阻器的最大阻值为15。移动滑片使电压表示数为U0时，记录电流表示数。当电阻箱的阻值分别为10、15时，闭合开关，重复步骤。当电阻箱的阻值为Rx时，闭合开关，滑动变阻器无论怎么调节，电压表示数始
5、终大于U0，记录滑动变阻器在最大阻值时的电流表示数为0.1A。利用测得的数据绘制如图乙的图像，由图乙可知，实验过程中，U0为3V，Rx的阻值为45，仍使用原有器材，若使以上四个电阻值都能为实验所用，则控制不变的电压至少为4.5V。（4）实验过程中，同组的小华将电阻箱的阻值从15调为25后，没有调节滑动变阻器的滑片P就直接读出电流表的示数，则此时电流表的示数可能是0.15A。【解析】（1）为了保护电路，连接电路时，开关应断开，滑动变阻器滑片应放在左端，此时滑动变阻器接入电路的阻值最大；（2）电流表与电阻箱串联，且电流从正接线柱流入负接线柱流出，如下图所示：（3）电源电压恒为6V，电流表示数为0.
6、3A，由欧姆定律知电路的总电阻为：R20，根据电阻的串联，则滑动变阻器的最大阻值为：R滑大20515；根据乙中图像的可看出，UV0.6A50.2A153V，即电流I与电阻R的乘积为3V，因此U0的值为3V；滑动变阻器在最大阻值时的电流表示数为0.1A，由欧姆定律，U滑I小R滑0.1A151.5V，说明此时滑动变阻器的电压为1.5V，根据串联电路电压的规律，则电阻箱的电压为：U滑6V1.5V4.5V，由欧姆定律，则电阻箱的阻值：Rx45；若要使四个电阻阻值都能进行实验，则当电阻箱的阻值为四个电阻阻值中最大的45时，滑动变阻器连入的阻值也最大时，此时电阻箱的电压为最小的不变电压，其值为4.5V；（
7、4）因U0的值为3V；根据串联电路电压的规律和分压原理，当电阻箱的阻值是15时，此时滑动变阻器的阻值也是15，若将电阻箱的阻值调为25，则此时电路内的总电阻为40，由欧姆定律，电流为：I0.15A。故答案为：（1）断开；最左端；（2）如上所示；（3）15；3；45；4.5；（4）0.15。2小鹏在探究“通过导体的电流与导体两端电压的关系”时，电路如图甲所示，电源电压保持不变，R为定值电阻。（1）请用笔画线代替导线，将图乙中的电路按甲图连接完整（要求导线不交叉）。（2）连接电路时，开关应该处于断开状态，实验前滑动变阻器的滑片应位于A（选填“A”或“B”）端。（3）电路连接正确后，闭合开关，发现电
8、压表无示数，但电流表有示数，此时出现的故障可能是C（选填字母）。A.滑动变阻器短路 B.电流表开路 C.电阻R短路 D.电阻R开路（4）排除故障后，小鹏又取了两个定值电阻，想利用这些器材继续探究“电压不变时，电流与电阻的关系”。实验中所用电阻的阻值分别为5、10、20，电源电压为6V，分别接入三个定值电阻，调节滑动变阻器的滑片，记录数据，得到了如图丙所示的图像。由图像可以得出结论：当电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻成反比。（5）上述实验中，小鹏用5的电阻做完实验后，断开开关，保持滑动变阻器滑片的位置不变，接着把R换为10的电阻接入电路中，经过检查无误后，闭合开关，此时小鹏应该向A（选填“
9、A”或“B”）端移动滑动变阻器的滑片，直至电压表示数为2V时，读出电流表的示数。【解析】（1）将电压表并联在定值电阻两端，滑动变阻器要求一上一下连接，如图所示：（2）连接完电路后，为了保护电路，实验前滑动变阻器的滑片应位于阻值最大处，即B端；（3）A、若滑动变阻器短路，则电压表测电源电压，有示数，故A不符合题意； B、若电流表开路，则整个电路断路，两表都没有示数，故B不符合题意； C、若电阻R短路，电压表示数为0，电路为通路，电流表有示数，故C符合题意； D若电阻R开路，电流表示数为0，电压表串联在电路中测电源电压，电压表有示数，故D不符合题意；故选C；（4）由图丙知，电阻两端的电压始终保持：
10、UVIR0.1A200.4A52V，为一定值，故由图像可以得出结论：当电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻成反比；（5）根据串联分压原理可知，将定值电阻由5改接成10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B端移动，使电压表的示数为2V。故答案为：（1）如上图；（2）B；（3）C；（4）当电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻成反比；（5）B。3小明用如图甲所示电路探究电流与电阻的关系，电源电压为3V。电阻R有4个阻值（
11、5、10、15、20）供选用，滑动变阻器R2的规格为“10 2A”。（1）请根据图甲，用笔画线代替导线，将图乙中的实物电路连接完整。（2）连好电路后，开关闭合前，应将滑动变阻器的滑片P移到最右（选填”左”或“右”）端；闭合开关后，小明发现电流表，电压表示数均为0，他将一根导线的一需接电源正极，另一端依次试触a、b、c、d各接线柱，当接触a、b、c接线柱时，电压表和电流表的示数均为0，当接触到d时，电压表有示数且为3V，电流表示数仍为0，经进一步检查，电流表及各接线处均完好，则电路中可确定的两处故障是滑动变阻器断路；电阻R断路。（3）排除故障后.依次将5、10、15、20的定值电阻作为R连入电路
12、进行实验，每次更换定值电阻后都需要向右（选填“左”或“右”）移动滑动变阻器的滑片，使定值电阻两端的电压达到相同的值；这个值至少应为2V，才能使四个定值电阻都能用于实验。（4）小明根据实验中得到的数据作出了I图像，与作IR图像相比，小明这样做的好处是能直观判断出了I与R的关系。【解析】（1）电流表应与被测电阻串联，当5电阻连入电路且滑动变阻器没连入电路时，电路中电流最大，电流为I0.6A，所以电流表选择00.6A的量程，实物电路图连接如下：（2）由题意，闭合开关后，他将一根导线的一端接电源正极，另一端依次试触a、b、c各接线柱，电流表、电压表示数均为0，说明电源正极和c之外的电路有断路，当接触到
13、d时，电流表示数仍为0，电路可能断路，电压表开始有示数且为3V，说明电压表与电源连通，则可能是与电压表并联的电路断路了，因电流表及各接线处均完好，故原因是R断路，导致电压表串联在电路中，综上，电路中所有可确定的故障是：滑动变阻器断路和电阻R断路；（3）将5的定值电阻连入电路调节滑动变阻器滑片，使定值电阻两端电压为3V并记下此时电流表示数，将5的定值电阻替换为10后，由串联电路的分压原理知，定值电阻两端电压变大，保持定值电阻两端电压不变，由串联电路的分压原理知，应增大滑动变阻器两端电压，以减小定值电阻两端电压不变，所以需要向右移动滑动变阻器滑片；由串联电路的规律及分压原理有：，方程左边为一定值，
14、故右边也为一定值，当变阻器连入电路的电阻最大时，对应的定值电阻应最大，此时，电阻的电压最小，即为，故控制电阻的电压最小值为：UV2V，因此应选这个电压值至少为2V；（4）小强做出了IR图像，由于此图线为曲线，不便直观判断I与R的定量关系，根据IU可知，电压不变时，电流I与电阻的倒数成正比，故将横坐标R变为，作出I的图像，从而直观判断出了I与R的关系。故答案为：（1）见解析；（2）右；滑动变阻器断路；电阻R断路；（3）右；2；（4）能直观判断出了I与R的关系。4小顺同学利用四个定值电阻（5、10、15、20）、规格为“15 1A”的滑动变阻器、电压恒为4.5V的电源、电压表、电流表、导线和开关等
15、器材，进行了“探究电流与电压、电阻关系”的实验。（1）小顺选择10的定值电阻，连接了如图甲所示电路，检查发现电路中有一根导线连接错误，请在图中连接错误的那根导线上打“”，并用笔画线代替导线将电路连接正确。（2）改正后，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，发现电压表示数随着改变，电流表始终无示数，若电路只有一处故障，其故障是电流表短路。（3）排除故障后，闭合开关，调节滑片到适当位置，电流表示数如图乙，此时电压表示数为2V。然后小顺就得出“电阻一定时，电流与电压成正比”的结论，这一过程所存在的问题是只测一组数据无法得出普遍结论。（4）小顺利用以上器材继续“探究电流与电阻的关系”。他将控制电压设为2.5V，分析发现无法完成探究，于是他想在电路中再串
