题目内容

11．如图甲是某实验小组探究“电流与电压、电阻关系”的电路图，使用的实验器材有：电压为6V的电源、电流表、电压表各一个、开关一个、5Ω、10Ω、15Ω、30Ω的定值电阻各一个，规格为“20Ω 1A”的滑动变阻器一个，导线若干．
（1）探究电流与电压的关系时，所测得的几组电流、电压值如表1所示．在第2次实验中，电流表表的示数如图乙所示，根据表1数据可得到结论：在电阻不变时，通过导体的电流与其两端的电压成正比．
表1
实验次数123
电压U/V1.01.52.0
电流I/A0.20.4
（2）探究电流与电阻的关系时，所测得的几组电流、电阻值如表2所示，
表2
实验次数123
电阻R/Ω51015
电流I/A0.60.30.24
①由于操作不当，导致一组数据存在错误，请判断第3次实验的数据存在错误．产生错误的原因是没有调节变阻器的滑片使电压表示数不变，正确的数据应该是0.2A．
②纠正错误以后，该小组用30Ω的电阻替换15Ω的电阻进行了第4次实验，发现实验无法进行下去，为完成第4次实验，同学们提出了下列解决方案，其中正确的是C
A．将电压表的量程换为0～15V　　　            　B．换成电压为12V的电源　
C．更换最大阻值大于或等于30Ω的滑动变阻器        D．可将定值电阻两端的电压调为1.5V．

分析 （1）由图乙电流表小量程读数，横向比较表中数据得出结论；
（2）①根据串联电路电压的规律和分压原理求出第2次实验中变阻器连入电路中的阻值大小，再求出当换上15Ω的电阻时电流的大小及电压表的示数，从而找到错误的操作及错误的数据，并求出正确的电流大小；
②在①的分析基础上，可判断出当定值为30Ω时变阻器连入电路中的电阻大小，据此作答．

解答 解：（1）图乙中，电流表小量程分度值为0.02A，示数0.2A；实验中使用同一电阻，电阻大小不变，横向比较表中数据知，当电压是原来的几倍，通过的电流也为原来的几倍，所以得到的结论是：在电阻不变时，通过导体的电流与其两端的电压成正比；
（2）①探究电流与电阻的关系时，要保持定值电阻的电压不变，根据欧姆定律电压表示数U定=IR=0.6A×5Ω=3V，由串联电路电压的规律，变阻器分得的电压U=6V-3V=3V，即变阻器分得的电压等于定值电阻的电压，根据分压原理，变阻器连入电路中的电阻大小等于定值电阻的大小，故在第2实验中，变阻器连入电路中电阻大小为10Ω，当接入15Ω的电阻时，电路中的总电阻大小R总=10Ω+15Ω=25Ω，此时电流中的电流，即电流表的示数
I3=$\frac{U}{{R}_{总}}=\frac{6V}{25Ω}$=0.24A，电压表的示数U3=I3R3=0.24A×15Ω=3.6V，所以第3次实验数据是错误的，错误在于换上15的电阻后，没有移动滑片保持电压表示数不变，就直接记录了电流表的示数；
所以，电流大小应为I′=$\frac{{U}_{定}}{{R}_{3}}=\frac{3V}{15Ω}$=0.2A；
②由①分析知，变阻器连入电路中的电阻大小等于定值电阻的大小，当换上30Ω的定值电阻时，变阻器连入电路中的电阻大小也应为30Ω，即变阻器的最大阻值至少为30Ω，而现有的变阻器的最大阻值为20Ω，所以应更换最大阻值大于或等于30Ω的滑动变阻器，答案选C．
故答案为：（1）在电阻不变时，通过导体的电流与其两端的电压成正比；
（2）①3；没有调节变阻器的滑片使电压表示数不变；0.2；
②C．

点评 本题探究电流与电压、电阻关系，考查分析控制变量法、数据归纳结论的能力、正确的实验操作过程及对实验器材的要求，有一定难度．

练习册系列答案
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1．学了物理，小华同学对于身边物理量的大小非常关注，他进行了下列估测：
①手上大拇指指甲的宽度约为1.2cm；
②从普通居民楼的第一层爬到第三层，人升高的高度约为9m；
③人的正常体温约为37℃．
以上估测中比较合理的是（　　）
A．①②③B．①②C．②③D．①③
2．小明利用实验探究通过电阻的电流跟电阻两端的电压的关系．

（1）请你根据图甲所示的电路图用笔画线代替导线，将图乙中的器材连接起来，要求：变阻器滑片向右移动时，电流表示数变小，导线不能交叉．
（2）小明连接好电路后，闭合开关，发现无论怎样移动滑片P，电流表示数始终为0，电压表示数约6V，则电路中出现的故障可能是电阻R断路．
（3）小明排除故障后继续实验，通过调节滑动变阻器，改变定值电阻R两端的电压，测得电流、电压的值如表．分析表中的数据可以得出结论：电阻一定时，导体中的电流与它两端的电压成正比．
定值电阻实验次序电压 U/V电流 I/A
 11.50.3
R=5Ω23.00.6
 3.4.50.9
（4）小明将电阻换成一个额定电压为2.5V，阻值约为10Ω的小灯泡，进行“测量小灯泡的额定电功率”的实验：为了使实验更准确，需要对电路连接进行改进，你的改进是将电压表的量程换为0～3V，实验时调节滑动变阻器的滑片电压表的示数为2.5V 时，电流表的示数如图丙所示，其读数为0.24A，则小灯泡的额定功率是0.6W．
19．探究“电流与电阻关系”的实验中，提供的器材有：电源（电压9V）、电流表、电压表、滑动变阻器R、电阻箱R0、开关及导线若干．
（1）小明连接的图甲电路中存在连线错误，只需改动一根导线，即可使连线正确．请在接错的导线上打“×”，并用笔画线代替导线画出正确的接法．

（2）正确连接电路后闭合开关，在移动变阻器滑片P时，两电表示数突然都变为零，则电路故障可能为B．
A．R短路    B．滑片P接触不良    C．R0短路    D．R0断路
（3）排除故障后实验时，改变R0的阻值，测出对应的电流I．当R0的阻值变大时，为完成探究，应将滑片P向左（左/右）端移动．
（4）将R0阻值换为50Ω，电流表示数如图乙，请在图丙I-$\frac{1}{{R}_{0}}$坐标中补描该点并作出I-$\frac{1}{{R}_{0}}$关系图象．
（5）连线时发现有一个错误数据点，反思产生原因，小明回忆是某次将R0的阻值由40Ω变换为错误数据点对应阻值时，未调节滑片P就读取电流而造成的．
6．某中学物理兴趣小组在探究“电流与电阻的关系”的实验过程中，小明选择了5Ω、10Ω、20Ω、25Ω五个电阻进行实验，电路图如图甲所示：

（1）请用笔画线代替导线将图乙中未完成的电路完成，且使变阻器滑片向右移动时电流表示数变大．（导线不能交叉）；
（2）该小组将5Ω定值电阻接入电路后，闭合开关，发现电流表有示数而电压表无示数，则电路中的故障可能是电阻R短路（写出一种）．排除故障后，闭合开关，调节滑动变阻器的滑片P，使电流表的示数如图丙所示，此时电路中的电流为0.36A；
（3）将5Ω的定值电阻换成10Ω定值电阻进行实验，他接下来的操作应保持电阻两端电压为1.8V．
16．小丽同学用如图1所示的电路，探究通过导体的电流与电压、电阻的关系．具体的实验步骤：A．保持电源电压的大小和旋转式电阻箱的R1的阻值不变，移动滑动变阻器R2的金属滑片P，可测得不同的电流、电压值，如表1．B．改变电阻箱R1的阻值，测得相应的电流值，如表2．
表1    
实验序号U1/VI/A
11.00.10
21.50.15
32.00.20
表2
实验序号R1/VI/A
140.30
280.21
3120.17
（1）请你按闭合开关，滑片在A端的要求，将电压表、变阻器接入电路．
（2）根据表1、表2中实验数据回答问题：
①分析表1中的数据可知：电阻一定时，电流与电压成正比．
②分析表2中的数据可知：电流与电阻不成（选填：“成”或“不成”）反比，其原因是没有控制点阻两端的电压不变．
3．在探究“电流与电压、电阻的关系”的过程中，两小组同学提出了以下猜想：
小组1猜想：电流可能跟电压成正比；
小组2猜想：电流可能跟电阻成反比．

小组2连接了如图2所示的电路图．
正确的实验步骤为：
①让5Ω电阻接入电路，闭合开关，调节滑动变阻器，使电压表的示数为1.5V，记录电流表示数；
②将5Ω电阻换成10Ω电阻，闭合开关后发现电压表示数大于1.5V，应将滑动变阻器的滑片向右（填“左”或“右”）移动，当观察到电压表示数为1.5 V时，记录电流表示数；
③将10Ω电阻换成15Ω电阻，闭合开关后发现：当滑动变阻器的滑片移动到最右端时，电流表和电压表的示数如图3所示．出现上述情况的原因可能是B
A．滑动变阻器最大阻值太大      B．滑动变阻器最大阻值太小
C．滑动变阻器断路              D．定阻电阻短路．
20．物体只在重力作用下由静止开始下落的运动，叫做自由落体运动，这种运动只在没有空气的空间才能发生，在有空气的空间，如果空气阻力相对物体的重力比较小，可以忽略，物体的下落也可以近似地看作自由落体运动．为了探究自由落体运动时间与哪些因素有关，同学小王有如下猜想：
实验序号材料 物体质量（kg）下落高度（m）下落时间（s）
1铁球1201.96
2铁球1302.47
3铅球1201.96
4铅球2201.96
猜想一：物体下落的时间与物体的材料有关；
猜想二：物体下落的时间与物体下落的高度有关；
猜想三：物体下落的时间与物体的质量有关．
为验证猜想的正确性，几位同学用三个金属球做了一系列实验，实验数据记录如下：
（1）为了验证猜想一，应比较实验序号1和3，结论是：物体下落的快慢与材料无关；
（2）小敏同学也对这个问题进行了研究，她让质量相等的铁球和纸团同时从三楼由静止开始下落，她发现两者下落时间不相等（填“相等”或“不相等”），原因是：纸所受的空气阻力相对于纸的重力不能忽略不计．
1．请你利用下列器材，设计一个实验，探究黑色物体和白色物体哪一个更容易吸收太阳光的能量．
器材：黑色和白色塑料袋各一个、细线、温度计（两支）、足量的水．
（1）请你写出简单的实验步骤．
（2）请你设计记录实验数据的表格．
（3）太阳光产生的热量不易直接测量，因此，在这个实验中是通过观察温度计示数显示吸收热量的多少的．

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