第4课时 重点实验
实验1 探究电流与电压、电阻的关系
项目 探究电流与电压的关系 探究电流与电阻的关系
电路图及 实物图
电路连接 注意事项 ①连接电路时,开关应处于断开状态; ②开关闭合前,滑片应处于阻值最大处; ③滑动变阻器按照“一上一下”原则连接; ④电流表和电压表注意选择合适的量程和“正进负出”原则连接。
控制变量法 的应用 ①控制定值电阻的阻值不变 ②移动滑动变阻器的滑片,改变定值电阻两端的电压 ①换用不同阻值的定值电阻 ②移动滑动变阻器的滑片,控制定值电阻两端的电压不变。
滑动变阻器 的作用 ①保护电路 ②改变定值电阻两端的电压 ①保护电路 ②控制定值电阻两端的电压不变
实验结论 当导体电阻不变时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比 当导体两端电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成反比
【一题式探究1】为了探究电流与电压的关系,小聪设计了如图甲所示的电路。其中电源电压为3 V,R是定值电阻,可供选择的滑动变阻器为R1“30 Ω”和R2
“10 Ω”。
【设计实验】
(1)用笔画线代替导线,将图乙中的电路连接完整(要求:滑片P向D端移动时,电路中的电流变小,且导线不能交叉);
答:
【进行实验与得出结论】
(2)小聪连接电路时,需要将开关 断开 。实验时,发现电压表有明显偏转。电流表无示数,则发生的故障可能是R 断路 (选填“短路”或“断路”);
(3)电路故障排除后,小聪闭合开关,多次改变了滑动变阻器的滑片位置,记录电压表和电流表的示数,记录数据如表所示,分析可知他选用的滑动变阻器是 R1 (选填“R1”或“R2”);
次数 一 二 三 四 五
U/V 1 1.5 2.0 2.5 3
I/A 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3
(4)小聪将实验数据点绘制在如图丙所示的I-U坐标系中,分析图像可得出:电阻一定时,电流与电压成 正比 。为了使结论更具有普遍性,小聪用一个5 Ω的电阻替换原电阻接入电路,重复之前的实验过程。通过这次的实验数据绘制的图像会在图丙中的 Ⅰ (选填“Ⅰ”或“Ⅱ”)区;
【创新拓展】
(5)(改变探究目的)接下来,小聪利用图甲所示的电路,继续探究“电流与电阻的关系”。电源电压仍为3 V,电流表(0~0.6 A)、电压表(0~3 V),他还准备了阻值为2 Ω、5 Ω、10 Ω、15 Ω、20 Ω的五个定值电阻,以及最大阻值为10 Ω的滑动变阻器。小聪先将阻值为20 Ω的定值电阻接入电路,调节滑动变阻器的滑片,电流表的示数为0.12 A。接着,他换用其他电阻继续实验,并调节滑动变阻器滑片,使电压表示数均为 2.4 V,并记录电流表的示数;
(6)(思维拓展)当他最后换上2 Ω的电阻后,发现无法完成实验,其原因是 电流表的量程不够大 ;
(7)小聪用除2 Ω外的其他电阻完成了探究“电流与电阻的关系”的实验,如图所示图像中,能大致反映本实验中各物理量之间关系的是 C 。(填字母)
【一题式探究2】某实验小组为了探究“电流与电阻的关系”,所用器材有学生电源、定值电阻R0(分别为5 Ω、10 Ω、15 Ω、20 Ω)、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线若干。
【设计实验】
(1)请在虚线框中画出探究“电流与电阻的关系”的实验电路图。
答:
【进行实验与得出结论】
(2)实验小组的一位同学连接的电路如图甲所示,连接电路时,应将滑动变阻器的滑片移到 B (选填“A”或“B”)端;闭合开关,发现 电流 表无示数,经检查发现电路中有一根导线连接错误,请在错误的线上打“×”,并用笔画线代替导线将电路连接正确;
答:
(3)纠正错误后,他闭合开关,发现电压表无示数,电流表有示数,故障可能是定值电阻R0 短路 (选填“断路”或“短路”);
(4)实验中A、B两个小组分别根据实验数据画出I-R图像,如图乙所示,由图可知,操作错误的是 A 组;你作出该判断的理由是 A组没有控制定值电阻两端的电压一定 ;
(5)C组同学根据实验数据得到如图丙所示的I-图像;
①分析图像可得电流与电阻的关系:在电压一定时, 电流与电阻成反比 ;
②图像表明在实验过程中,C组的电压表示数始终控制为 2 V;
③请在丙图中描出定值电阻为10 Ω时对应的坐标点;
答:
(6)(思维拓展)若实验所用的滑动变阻器规格为“20 Ω 1 A”,所选电压表量程为“0~3 V”,则为了使以上四个电阻分别接入电路时都能完成实验,电源电压不能超过 6 V。
广西三年中考
1.(2022·梧州中考)小玲做“探究电流与电阻的关系”实验。实验中电源电压为
4.5 V恒定不变,电流表选用“0~0.6 A”量程,电压表选用“0~3 V”量程,滑动变阻器规格为“50 Ω 1 A”。
(1)连接电路时,开关应 断开 。
(2)在如图甲所示的电路中,闭合开关,移动滑片,发现电流表示数几乎为零,电压表有示数,原因是 电压表串联在电路中了 ;经分析有一根导线连接错误,请在连接错误的导线上打“×”,并补画出一根导线连接成正确的电路。
答:
(3)小玲正确连接好电路后,在AB间分别接入阻值不同的电阻R,测量了五组实验数据,其中第2组实验的电流表示数如图乙所示为 0.3 A;测得的其他四组数据如表所示,小玲检查后发现有一组数据存在错误,导致出错的原因是 没有控制电压一定 。
实验组次 1 2 3 4 5
电阻R/Ω 5 10 15 25 30
电流I/A 0.6 1 0.12 0.1
(4)小玲根据正确的实验数据得出实验结论:电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成 反比 。
(5)以上实验控制AB间的电压为 3 V不变,为了使实验结论更可靠,小玲想继续保持此电压不变再多测几组数据,请计算AB间允许接入电阻R的阻值范围是 100 Ω>R>5 Ω 。
2.(2022·百色中考改编)在探究电流与电阻关系的实验中,小华设计了如图甲所示的电路,定值电阻的阻值分别为10 Ω、15 Ω、20 Ω、30 Ω,滑动变阻器规格为“20 Ω 1 A”。
(1)如图甲所示,在开关闭合前,滑动变阻器的滑片应移到 A 端(选填“A”或“B”)。
(2)闭合开关,发现电流表、电压表均无示数,其原因可能是滑动变阻器 断路 (选填“断路”或“短路”)。
(3)排除故障后,分别用10 Ω、15 Ω、20 Ω的电阻进行实验,正确操作,记录的数据如表所示,则实验中控制电压表的示数为 3 V不变。将10 Ω的电阻换成15 Ω后,为了保持电压表的示数不变,应将滑动变阻器的滑片向 A 端移动(选填“A”或“B”)。当使用30 Ω的电阻做实验时,为了使电压表的示数与前三次相同,电源电压应不高于 5 V。
实验次数 1 2 3 4
R/Ω 10 15 20 30
I/A 0.3 0.2 0.15
(4)分析实验数据得出结论:当电压一定时,导体中的电流与导体的电阻成 反比 关系。
(5)小华想利用图甲电路改做测定小灯泡电功率的实验:将图甲中的定值电阻更换为标有“3.8 V”字样的小灯泡,重新连接电路。闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,当电压表示数为 3.8 V时,小灯泡正常发光,此时电流表的示数如图乙所示,则小灯泡的额定功率是 1.52 W。
全国一年中考
3.(2024·武汉中考)某同学利用图甲所示的电路探究电流与电压的关系。实验中电源电压保持3 V不变,定值电阻的阻值为4 Ω,滑动变阻器的规格为“20 Ω 0.5 A”。
(1)该同学接错了一根导线,请你在这根导线上打“×”,并补画出正确的那根导线;
答:
(2)正确改接电路后,该同学立即进行实验,闭合开关后,电流表的示数如图乙所示,此时通过定值电阻的电流是 0.22 A。这位同学实验操作的不足之处是 闭合开关前,没有将滑片移到滑动变阻器最左端 ;
(3)该同学完成了预先设计好的表格中的4次实验,将得到的实验数据填入表格。
电压U/V 0.3 0.6 0.9 1.2 1.5 1.8 2.1 2.4
电流I/A 0.15 0.23 0.30 0.38
分析表中已测出的数据,可以初步得到实验结论:在电阻一定的情况下,通过导体的电流与导体两端的电压 成正比 。为了进一步验证这个结论,该同学利用现有器材在不改变电路连接的情况下,表格里余下的4次实验中,他还能完成 1 次。
4.(2024·福建中考改编)探究电流与电压、电阻的关系,器材有:电源(恒为4 V)、电压表(0~3 V)、电流表(0~0.6 A)、电阻R(5 Ω、10 Ω、20 Ω)、滑动变阻器(20 Ω
2 A)、开关、导线若干。
(1)用笔画线代替导线将图甲的实物电路连接完整。闭合开关前,将滑动变阻器滑片P移到最 左 端,起到 保护电路 的作用。
答:
(2)探究电流与电压的关系,实验数据如表所示,其中第3次实验的电压表示数如图乙所示,为 2.0 V。分析数据可得:电阻不变时,电流跟电压成 正比 。实验中所选的电阻阻值为 5 Ω。
序号 电压U/V 电流I/A
1 1.0 0.20
2 1.5 0.30
3 0.40
(3)实验中,某同学想将定值电阻换成小灯泡来探究电流与电压的关系,该同学的实验方案是否可行 不可行 ,理由是 灯泡的电阻随温度的变化而变化 。
(4)探究电流与电阻的关系,将5 Ω电阻接入电路,记录电流表示数为0.3 A;将电阻更换为10 Ω,移动滑片直至电压表示数为 1.5 V,记录电流表示数;再将电阻更换为20 Ω,发现无法完成实验。从本实验可行性与安全性考虑,应控制电阻两端的电压范围为 2~3 V 。
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实验1 探究电流与电压、电阻的关系
项目 探究电流与电压的关系 探究电流与电阻的关系
电路图及 实物图
电路连接 注意事项 ①连接电路时,开关应处于断开状态; ②开关闭合前,滑片应处于阻值最大处; ③滑动变阻器按照“一上一下”原则连接; ④电流表和电压表注意选择合适的量程和“正进负出”原则连接。
控制变量法 的应用 ①控制定值电阻的阻值不变 ②移动滑动变阻器的滑片,改变定值电阻两端的电压 ①换用不同阻值的定值电阻 ②移动滑动变阻器的滑片,控制定值电阻两端的电压不变。
滑动变阻器 的作用 ①保护电路 ②改变定值电阻两端的电压 ①保护电路 ②控制定值电阻两端的电压不变
实验结论 当导体电阻不变时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比 当导体两端电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成反比
【一题式探究1】为了探究电流与电压的关系,小聪设计了如图甲所示的电路。其中电源电压为3 V,R是定值电阻,可供选择的滑动变阻器为R1“30 Ω”和R2
“10 Ω”。
【设计实验】
(1)用笔画线代替导线,将图乙中的电路连接完整(要求:滑片P向D端移动时,电路中的电流变小,且导线不能交叉);
【进行实验与得出结论】
(2)小聪连接电路时,需要将开关 。实验时,发现电压表有明显偏转。电流表无示数,则发生的故障可能是R (选填“短路”或“断路”);
(3)电路故障排除后,小聪闭合开关,多次改变了滑动变阻器的滑片位置,记录电压表和电流表的示数,记录数据如表所示,分析可知他选用的滑动变阻器是 (选填“R1”或“R2”);
次数 一 二 三 四 五
U/V 1 1.5 2.0 2.5 3
I/A 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3
(4)小聪将实验数据点绘制在如图丙所示的I-U坐标系中,分析图像可得出:电阻一定时,电流与电压成 。为了使结论更具有普遍性,小聪用一个5 Ω的电阻替换原电阻接入电路,重复之前的实验过程。通过这次的实验数据绘制的图像会在图丙中的 (选填“Ⅰ”或“Ⅱ”)区;
【创新拓展】
(5)(改变探究目的)接下来,小聪利用图甲所示的电路,继续探究“电流与电阻的关系”。电源电压仍为3 V,电流表(0~0.6 A)、电压表(0~3 V),他还准备了阻值为2 Ω、5 Ω、10 Ω、15 Ω、20 Ω的五个定值电阻,以及最大阻值为10 Ω的滑动变阻器。小聪先将阻值为20 Ω的定值电阻接入电路,调节滑动变阻器的滑片,电流表的示数为0.12 A。接着,他换用其他电阻继续实验,并调节滑动变阻器滑片,使电压表示数均为 V,并记录电流表的示数;
(6)(思维拓展)当他最后换上2 Ω的电阻后,发现无法完成实验,其原因是 ;
(7)小聪用除2 Ω外的其他电阻完成了探究“电流与电阻的关系”的实验,如图所示图像中,能大致反映本实验中各物理量之间关系的是 。(填字母)
【一题式探究2】某实验小组为了探究“电流与电阻的关系”,所用器材有学生电源、定值电阻R0(分别为5 Ω、10 Ω、15 Ω、20 Ω)、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线若干。
【设计实验】
(1)请在虚线框中画出探究“电流与电阻的关系”的实验电路图。
【进行实验与得出结论】
(2)实验小组的一位同学连接的电路如图甲所示,连接电路时,应将滑动变阻器的滑片移到 (选填“A”或“B”)端;闭合开关,发现 表无示数,经检查发现电路中有一根导线连接错误,请在错误的线上打“×”,并用笔画线代替导线将电路连接正确;
(3)纠正错误后,他闭合开关,发现电压表无示数,电流表有示数,故障可能是定值电阻R0 (选填“断路”或“短路”);
(4)实验中A、B两个小组分别根据实验数据画出I-R图像,如图乙所示,由图可知,操作错误的是 组;你作出该判断的理由是 ;
(5)C组同学根据实验数据得到如图丙所示的I-图像;
①分析图像可得电流与电阻的关系:在电压一定时, ;
②图像表明在实验过程中,C组的电压表示数始终控制为 V;
③请在丙图中描出定值电阻为10 Ω时对应的坐标点;
(6)(思维拓展)若实验所用的滑动变阻器规格为“20 Ω 1 A”,所选电压表量程为“0~3 V”,则为了使以上四个电阻分别接入电路时都能完成实验,电源电压不能超过 V。
广西三年中考
1.(2022·梧州中考)小玲做“探究电流与电阻的关系”实验。实验中电源电压为
4.5 V恒定不变,电流表选用“0~0.6 A”量程,电压表选用“0~3 V”量程,滑动变阻器规格为“50 Ω 1 A”。
(1)连接电路时,开关应 。
(2)在如图甲所示的电路中,闭合开关,移动滑片,发现电流表示数几乎为零,电压表有示数,原因是 ;经分析有一根导线连接错误,请在连接错误的导线上打“×”,并补画出一根导线连接成正确的电路。
(3)小玲正确连接好电路后,在AB间分别接入阻值不同的电阻R,测量了五组实验数据,其中第2组实验的电流表示数如图乙所示为 A;测得的其他四组数据如表所示,小玲检查后发现有一组数据存在错误,导致出错的原因是 。
实验组次 1 2 3 4 5
电阻R/Ω 5 10 15 25 30
电流I/A 0.6 1 0.12 0.1
(4)小玲根据正确的实验数据得出实验结论:电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成 。
(5)以上实验控制AB间的电压为 V不变,为了使实验结论更可靠,小玲想继续保持此电压不变再多测几组数据,请计算AB间允许接入电阻R的阻值范围是 。
2.(2022·百色中考改编)在探究电流与电阻关系的实验中,小华设计了如图甲所示的电路,定值电阻的阻值分别为10 Ω、15 Ω、20 Ω、30 Ω,滑动变阻器规格为“20 Ω 1 A”。
(1)如图甲所示,在开关闭合前,滑动变阻器的滑片应移到 端(选填“A”或“B”)。
(2)闭合开关,发现电流表、电压表均无示数,其原因可能是滑动变阻器 (选填“断路”或“短路”)。
(3)排除故障后,分别用10 Ω、15 Ω、20 Ω的电阻进行实验,正确操作,记录的数据如表所示,则实验中控制电压表的示数为 V不变。将10 Ω的电阻换成15 Ω后,为了保持电压表的示数不变,应将滑动变阻器的滑片向 端移动(选填“A”或“B”)。当使用30 Ω的电阻做实验时,为了使电压表的示数与前三次相同,电源电压应不高于 V。
实验次数 1 2 3 4
R/Ω 10 15 20 30
I/A 0.3 0.2 0.15
(4)分析实验数据得出结论:当电压一定时,导体中的电流与导体的电阻成 关系。
(5)小华想利用图甲电路改做测定小灯泡电功率的实验:将图甲中的定值电阻更换为标有“3.8 V”字样的小灯泡,重新连接电路。闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,当电压表示数为 V时,小灯泡正常发光,此时电流表的示数如图乙所示,则小灯泡的额定功率是 W。
全国一年中考
3.(2024·武汉中考)某同学利用图甲所示的电路探究电流与电压的关系。实验中电源电压保持3 V不变,定值电阻的阻值为4 Ω,滑动变阻器的规格为“20 Ω 0.5 A”。
(1)该同学接错了一根导线,请你在这根导线上打“×”,并补画出正确的那根导线;
(2)正确改接电路后,该同学立即进行实验,闭合开关后,电流表的示数如图乙所示,此时通过定值电阻的电流是 A。这位同学实验操作的不足之处是 ;
(3)该同学完成了预先设计好的表格中的4次实验,将得到的实验数据填入表格。
电压U/V 0.3 0.6 0.9 1.2 1.5 1.8 2.1 2.4
电流I/A 0.15 0.23 0.30 0.38
分析表中已测出的数据,可以初步得到实验结论:在电阻一定的情况下,通过导体的电流与导体两端的电压 。为了进一步验证这个结论,该同学利用现有器材在不改变电路连接的情况下,表格里余下的4次实验中,他还能完成 次。
4.(2024·福建中考改编)探究电流与电压、电阻的关系,器材有:电源(恒为4 V)、电压表(0~3 V)、电流表(0~0.6 A)、电阻R(5 Ω、10 Ω、20 Ω)、滑动变阻器(20 Ω
2 A)、开关、导线若干。
(1)用笔画线代替导线将图甲的实物电路连接完整。闭合开关前,将滑动变阻器滑片P移到最 端,起到 的作用。
(2)探究电流与电压的关系,实验数据如表所示,其中第3次实验的电压表示数如图乙所示,为 V。分析数据可得:电阻不变时,电流跟电压成 。实验中所选的电阻阻值为 Ω。
序号 电压U/V 电流I/A
1 1.0 0.20
2 1.5 0.30
3 0.40
(3)实验中,某同学想将定值电阻换成小灯泡来探究电流与电压的关系,该同学的实验方案是否可行 ,理由是 。
(4)探究电流与电阻的关系,将5 Ω电阻接入电路,记录电流表示数为0.3 A;将电阻更换为10 Ω,移动滑片直至电压表示数为 V,记录电流表示数;再将电阻更换为20 Ω,发现无法完成实验。从本实验可行性与安全性考虑,应控制电阻两端的电压范围为 。
