题目内容
18．
某同学在探究“电流与电压”的关系．（1）请你帮这位同学在方框内画出实验电路图．
（2）在连接好电路后，闭合开关前，应把滑动变阻器的阻值调到最大．
（3）在实验中，这位同学测量并记录了如表所示的数据，请你把空白处填完整．
| 电阻（Ω） | 电压（V） | 电流（A） |
| 10 | 2 | 0.2 |
| 0.4 | ||
| 6 | 0.6 |
（5）在该实验中，主要采用的实验方法叫控制变量法．
分析 （1）根据伏安法测电阻，将电源、开关、电流表、电阻以及滑动变阻器依次连接起来，电压表测量电阻两端的电压；
（2）闭合开关前，滑动变阻器滑片应调至最大阻值处；
（3）根据表格中一组对应的电流值和电阻值，利用U=IR求出电压值即可；
（3）根据电压值和电流值的比值进行分析，注意利用控制变量法，表明初步结论的条件；
（4）当一个物理量受多个物理量影响时，需要运用控制变量法进行探究．
解答 解：（1）将电源、开关、电流表、电阻以及滑动变阻器依次连接起来，电压表测量电阻两端的电压；设计电路图如下：
（2）在连接好电路后，闭合开关前，应把滑动变阻器的阻值调到最大；
（3）由表格中的数据可知，电阻R=10Ω，电流为0.4A，由欧姆定律I=$\frac{U}{R}$得，电压为：
U=IR=0.4A×10Ω=4V；填入表格如下：
| 电阻（Ω） | 电压（V） | 电流（A） |
| 10 | 2 | 0.2 |
| 4 | 0.4 | |
| 6 | 0.6 |
（5）探究电流与电压的关系，需应用控制变量法进行分析．
故答案为：（1）如图；（2）最大；（3）如表中数据；（4）当电阻一定时，导体中的电流跟两端的电压成正比；（5）控制变量．
点评 解决本题的关键：一是会利用伏安法测电阻的原理设计电路，二是利用表格的数据得出电阻一定时，电流与电压成正比的关系；三是利用表格的数据求出电压的大小．
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试推证：如图，任意方向的入射光线AB经过两个互相垂直放置的平面镜OM、ON反射两次后，反射光线CD方向与入射光线BA方向平行．
13．下面是小明和小华等同学进行的电学实验：
（1）小明为了探究通过导体的电流跟电阻的关系，设计了如图1所示的电路．
①请用笔画代替导线完成图1电路的连接；
②小明看到了邻组同学在闭合开关后，电流表的指针偏向“0”刻度线的左侧，原因是电流表正负接线柱接反了；
③如果小明连接电路时接入的电阻为5Ω，控制电阻两端的电压为2V，那么将5Ω的电阻换成10Ω的电阻时，应将滑动变阻器的滑片向左端调节，使电压表示数为2V；把10Ω的电阻换成20Ω的电阻，无论怎样调节滑片都无法使电压表示数调到控制值，说明她选择的滑动变阻器最大阻值太小；
④更换器材后，重新实验，将数据记录在表格中，分析实验数据可得出：当电压一定时，导体中的电流与导体的电阻成反比．
（2）小明将电阻换成标有“2.5V”字样的小灯泡，测量其不同电压下的电功率．
①正确连接电路，闭合开关，发现小灯泡不亮，电压表有示数，电流表指针几乎不动，产生这种现象的原因是小灯泡断路；
②排除故障，继续实验．如图2甲所示是某次实验电流表的示数为0.1A．最后根据实验数据画出I-U图象（如图2乙）．根据图象求出小灯泡正常发光时的功率为0.625W；
③通过分析I-U图象，发现小灯泡的电阻随电压升高逐渐变大，其原因是灯丝电阻随温度升高而增大．
（3）完成上述实验后，小明又重新设计了电路（如图2丙），测量另一个小灯泡的额定功率，
这个小灯泡正常工作的电流为I1．请完成实验步骤（已知电源电压为U）．
①只闭合开关S1，移动滑动变阻器R2的滑片，使电流表示数为I1；
②只闭合开关S2，保持滑动变阻器R2的滑片位置不变，调节滑动变阻器R1的滑片使电流表示数为I1；再将滑动变阻器R2的滑片调到最左端，读出电流表的示数为I2；此时R1接入电路的电阻为$\frac{U}{{I}_{2}}$（用物理量的符号表示）．
③则小灯泡的额定功率表达式为P额=$\frac{U{{I}_{1}}^{2}}{{I}_{2}}$．（用物理量的符号表示）
（1）小明为了探究通过导体的电流跟电阻的关系，设计了如图1所示的电路．
①请用笔画代替导线完成图1电路的连接；
②小明看到了邻组同学在闭合开关后，电流表的指针偏向“0”刻度线的左侧，原因是电流表正负接线柱接反了；
③如果小明连接电路时接入的电阻为5Ω，控制电阻两端的电压为2V，那么将5Ω的电阻换成10Ω的电阻时，应将滑动变阻器的滑片向左端调节，使电压表示数为2V；把10Ω的电阻换成20Ω的电阻，无论怎样调节滑片都无法使电压表示数调到控制值，说明她选择的滑动变阻器最大阻值太小；
④更换器材后，重新实验，将数据记录在表格中，分析实验数据可得出：当电压一定时，导体中的电流与导体的电阻成反比．
| 电压U/V | 2 | ||
| 电阻R/Ω | 5 | 10 | 20 |
| 电流I/A | 0.4 | 0.2 | 0.1 |
①正确连接电路，闭合开关，发现小灯泡不亮，电压表有示数，电流表指针几乎不动，产生这种现象的原因是小灯泡断路；
②排除故障，继续实验．如图2甲所示是某次实验电流表的示数为0.1A．最后根据实验数据画出I-U图象（如图2乙）．根据图象求出小灯泡正常发光时的功率为0.625W；
③通过分析I-U图象，发现小灯泡的电阻随电压升高逐渐变大，其原因是灯丝电阻随温度升高而增大．
（3）完成上述实验后，小明又重新设计了电路（如图2丙），测量另一个小灯泡的额定功率，
这个小灯泡正常工作的电流为I1．请完成实验步骤（已知电源电压为U）．
①只闭合开关S1，移动滑动变阻器R2的滑片，使电流表示数为I1；
②只闭合开关S2，保持滑动变阻器R2的滑片位置不变，调节滑动变阻器R1的滑片使电流表示数为I1；再将滑动变阻器R2的滑片调到最左端，读出电流表的示数为I2；此时R1接入电路的电阻为$\frac{U}{{I}_{2}}$（用物理量的符号表示）．
③则小灯泡的额定功率表达式为P额=$\frac{U{{I}_{1}}^{2}}{{I}_{2}}$．（用物理量的符号表示）
3．回顾实验和探究：（请将下列实验报告中的空缺部分填写完整）
（1）探究欧姆定律：
（2）焦耳定律．
（1）探究欧姆定律：
| 实验装置 | 请根据电路图将实物电路连接完整： | ||||||||||||||||||||||||||
| 方法步骤 | ①连接电路时，开关S应该断开，滑动变阻器的滑片P移到B处；（A或B） ②连入R1，移动滑片P，测量并记下几组电压和电流值，填入表1； ③连入10Ω的定值电阻，重复上述实验，填入表2． | ||||||||||||||||||||||||||
| 表格 | 表1 R1=5Ω
| 表2 R2=10Ω
| |||||||||||||||||||||||||
| 结论 | ①根据表格数据在右边画出R1的U-I图象 ②分析数据可得出：导体两端电压一定时，导体的电阻越大，通过它的电流就越小．上述结论是通过比较两个表格的异同点而得出的，这里运用的科学方法是控制变量法． |  | |||||||||||||||||||||||||
| 装 置 图 |  | 通过实验发现Q-I2的关系用下面b图象表示 |
过程方法 | （1）甲、乙电阻丝的电阻R甲＜R乙．将开关闭合一段时间，发现甲瓶温度计示数＜乙瓶温度计示数． （2）实验中，电能转化为内能．电热过多易引起火灾，但加以控制并利用可制成电热器，这里运用的科学方法是缺点利用法． | |
| 结论 | 电流通过导体产生的热量跟通过它的电流的二次方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比．公式表达为Q=I2Rt． | |
如图是某同学在做电学实验时所连接电路的一部分，请分析．