题目内容

18．初三物理探究小组在一起探究“在电压不变时，电流与电阻的关系”．

（1）请你用笔画线作导线，将他们实验时的实物电路图连接完整（连接时导线不能交叉）．
（2）电路连接好以后，闭合开关，发现电压表有较大的示数，电流表的示数几乎为零，电路故障为：电阻R断路．
（3）在实验中，探究小组分别使用了5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω等几个电阻得到一组数据（未列出），同学作出如图丙所示的对应曲线．观察这个曲线图可以得出的实验结论是：在电压一定时，导体中的电流与电阻成反比．
（4）在实验中王老师用的探究方法是控制变量法．
（5）如果电源电压为9V，老师用5Ω的电阻做完实验后，接下来的操作是：将5Ω的电阻取下，然后将10Ω的电阻接入电路，闭合开关，滑片P应该左移动（选填“向左”或“向右”）；由本实验的实验数据可知，定值电阻两端的电压应为2.5V时，才能读取电流值；当接入10Ω的电阻后，此时滑动变阻器接入电路的电阻是26Ω．

分析 （1）根据电路图甲，连接实物电路图乙，电压表并联在待测电阻两端，滑动变阻器与待测电阻串联接入电路；
（2）根据电流表和电压表的示数情况进行判断．电流表无示数，可能发生了断路，根据电压表的示数得知是哪儿发生了断路；
（3）由图丙分析图象特点，根据图象特点找出在电压一定时电流与电阻的关系；
（4）物理学中对于多因素（多变量）的问题，常常采用控制因素（变量）的方法，把多因素的问题变成多个单因素的问题．每一次只改变其中的某一个因素，而控制其余几个因素不变，从而研究被改变的这个因素对事物的影响，分别加以研究，最后再综合解决，这种方法叫做控制变量法；
（5）用10Ω电阻替换5Ω电阻后，待测电阻阻值变大，待测电阻分压变大，滑动变阻器分压变小，要保持电阻两端电压不变，应调节滑动变阻器滑片使滑动变阻器接入电路的阻值变大，增大变阻器的分压，减小待测电阻分压，使电压表示数不变；由图丙找出电压与对应的电流值，由欧姆定律求出电阻两端的电压；由图丙找出电阻阻值为10Ω时对应的电流，然后计算滑动变阻器的阻值．

解答 解：
（1）根据电路图连接实物图，电压表并联在待测电阻两端，滑动变阻器与待测电阻串联接入电路，电路图如图乙所示；

（2）电流表无示数，说明电路中某处发生了断路，电压表始终有示数，说明与电压表并联的电路发生了断路，即R断路；
（3）由图丙可知，I-R图象是一条反比例函数图象，因此在电压一定的情况下，电流与电阻成反比；
（4）电流与电压和电阻都有关系，要探究电流与电压的关系，需要保持电阻一定，改变电压；要探究电流与电阻的关系，需要保持电压一定，改变电阻．整个探究过程应用的是控制变量法；
（5）把10Ω的电阻接入电路后，闭合开关后应向左移动滑动变阻器滑片，使滑动变阻器接入电路的阻值变大，
减小电阻两端的分压，使电阻两端的电压不变；由图丙可知，电阻为5Ω时，电路电流为0.5A，
电阻两端的电压U=IR=0.5A×5Ω=2.5V；由图丙知，电阻阻值10Ω对应的电流是0.25A，
此时滑动变阻器两端的电压U滑=U-UR=9V-2.5V=6.5V，滑动变阻器接入电路的阻值R=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{6.5V}{0.25A}$=26Ω；
故答案为：（1）见上图；（2）电阻R断路；（3）在电压一定时，导体中的电流与电阻成反比；（4）控制变量；（5）左；2.5；26．

点评 此题是探究电流和电阻的关系，注意控制变量法在此实验中的应用，同时考查了电压表的连接及串分压在本题中的应用．其中的难点就是查找故障及判断滑动变阻器的最小值，注意分析的方法即所用到的知识．

练习册系列答案
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2．为了探究液体温度升高时吸收热量的多少与哪些因素有关，某同学做了如下实验．在4个相同的烧杯中分别盛有水和煤油，用同样的加热器加热．下表是他们的实验记录，请根据实验记录的数据分析概括有关实验结论．
烧杯号液体质量/m初温/．C末温/．C加热时间/min
1水300203012.3
2水15020306.2
3煤油30020306.1
4煤油30020253.1
（1）比较1号烧杯和3号烧杯的实验记录，可以得出的初步结论是：液体温度升高时吸收热量的多少与液体种类有关；
（2）比较1号烧杯和2号烧杯的实验记录，可以得出的初步结论是：液体温度升高时吸收热量的多少与液体的质量有关；
（3）比较3号烧杯和4号烧杯的实验记录，可以得出的初步结论是：液体温度升高时吸收热量的多少与液体升高的温度有关．
3．在“测平均速度”的实验中：
（1）小车所放的斜面应保持较小（大或小）的坡度，这样便于测量小车在斜面上运动的时间．
（2）实验中测得数据：小车运动的全程距离为1.2m，通过全路程的时间为10s，通过前半程的时间为6s，那么：
①小车运动前半程平均速度是0.1m/s，②后半程平均速度是0.15m/s，③整个路程平均速度是0.12m/s．
（3）由实验结果得知：小车从斜面上滑下时做的是加速直线运动．
6．关于“探究电流跟电压的关系”和“伏安法测电阻”两个实验，下列说法中正确的是（　　）
A．两个实验所采取的研究方法是相同的
B．两个实验电路连接是相同的
C．两个实验多次测量的目的是相同的
D．两个实验使用滑动变阻器都是为了保持电压不变
13．用如图甲所示的实验器材探究“电流与电阻的关系”．电源电压恒为3V，滑动变阻器上标有“200Ω 2A”字样，电阻箱分别可调为50Ω、100Ω、200Ω、500Ω等阻值．

（1）根据电路图连接实物图，连接电路前开关应断开，闭合开关前，滑动变阻器应滑到最右 （选填“左”或“右”）端．
（2）正确连接电路后将电阻箱调为50Ω，闭合开关，发现电流表无示数而电压表有示数且近似为3V，则电路中的故障可能是C．
A．电流表短路    B．电压表开路    C．电阻箱开路    D．电阻箱短路
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乙所示，此时电路中的电流为0.04A．
（3）将电阻箱由50Ω调为100Ω，闭合开关，为了保持电压表的示数为2V不变，应将滑动变阻器的滑片P向右 （选填“左”或“右”）移动，记录此时各表的示数．
（4）将电阻箱由100Ω调为200Ω，重复步骤（3），记录多组数据如表所示．
实验次数电阻箱阻值/Ω电流表示数/mA
150（2）
210020
320010
分析数据可得出结论：当电压一定时，通过导体中的电流与电阻成反比．
（5）下课后，以为同学问老师是否能将电阻箱调为500Ω或更大再进行试验？老师回答不能并为该同学解释不能更换的原因．请你说说该原因是：滑动变阻器的最大阻值为200Ω，无法保持定值电阻两端电压始终为2V．
3．在探究“电流与电阻的关系”的实验中，小明选择了5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω五个电阻进行实验，电路图如图所示．

（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变大．（导线不能交叉）
（2）连接电路时，开关应处于断开（选填“断开”或“闭合”）状态．
（3）连接好电路，闭合开关S，发现电流表没有示数．移动滑动变阻器的滑片，电压表示数始终接近电源电压．造成这一现象的原因最可能的是A（填字母）
A、电阻断路  B、电流表坏了 C、滑动变阻器短路  D、电阻短路
（4）排除电路故障进行实验，为了达到实验目的，滑动变阻器除了起到保护电路的作用外，还起到调节电阻两端电压保持不变的作用．实验中，当把5Ω的电阻换成10Ω的电阻后，应把滑动变阻器的滑片向左（选填“左”或“右”）滑动，同时眼睛盯住电压表才可能达到这个目的．
10．小硕同学探究通过导体的电流与其两端电压的关系．

（1）其中某实验小组的同学所用的实验电路囤如图甲所示．请根据电路图，在图中补齐导线，使电路连接正确．要求：当滑动变阻器滑片向右移动时，接入电路的电阻变大．
（2）开关闭合前，滑动变阻器的滑片P应置于B端．（填“A”或“B”）
（3）如果在某次测量中，电流表的示数是0.3A，电压表的示数如图乙所示，那么电阻R两端的电压是2.5V，电阻R=8.3Ω．
7．小彬用如图甲所示的实验器材探究“电流与电阻的关系”．电源电压恒为3V，滑动变阻器上标有“20Ω 2A”字样，阻值分别为5Ω、10Ω、20Ω、50Ω的定值电阻各一个．
（1）请你用笔画线代替导线，把图甲所示的实验电路补充完整．
（2）开关闭合前，滑动变阻器的滑片P应移至A（选填“A”或“B”）端．
（3）小彬将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定值电阻R1被短路（或电压表被短路）（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乙所示，此时电路中的电流为0.36A．
（4）将20Ω定值换成10Ω定值电阻，闭合开关，为了保持电压表的示数不变，应将滑动变阻器的滑片P向B（选填“A”或“B”）移动
8．在用图探究“电流与电压的关系”．首先把5Ω的电阻接入原来小灯泡的位置，调节滑动变阻器依次测得数据如表一所示．由表一可归纳出：在电阻不变的情况下，导体中的电流跟它两端的电压成正比．接着他们探宄“电流与电阻的关系”其操作步骤是分别把15Ω、10Ω、15Ω的电阻接入原小灯泡的位置，立即闭合开关记录读数如图表二所示．由表中的实验数据发现，通过导体的电流跟它的电阻不成反比，其原因可能是遗漏了重要的操作步骤，是调节滑动变阻器的滑片，使定值电阻两端的电压相等．    
表一
次数电阻R=5Ω
电压U/V电流I/A
11.00.2
21.50.3
32.00.4
表二
次数电阻R=R/Ω电流
I/A
150.24
2100.20
3150.16

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