题目内容

9．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，则通过电阻的电流为0.3A．根据表1数据可得到结论：在电阻一定时，通过导体的电流与导体两端的电压成正比
    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、电压值如表2所示，
表2
实验次数123
电阻R/Ω51015
电流I/A0.60.30.24
①由于操怍不当，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滑动变阻器的滑片就读数了，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）看清电流表的量程和分度值，再读出电流表的示数；
探究电流与电压关系时，应保持电阻不变，分析表中的数据得出结论；
（2）①探究电流与电阻关系时，要保持电压一定，分析表中数据得出结论；
②根据滑动变阻器分压和串联电路电流相等特点分析解答．

解答 解：（1）由图乙可知，电流表的量程为0～0.6A，分度值为0.02A，示数为0.3A；
分析表一数据可知，电阻不变，电压增大为原来的几倍，电流也增大为原来的几倍，即电流与电压成正比，可得到结论为：在电阻一定时，通过导体的电流与导体两端的电压成正比．
（2）①探究电流与电阻关系时，需要调节滑动变阻器的滑片，保持电阻两端的电压一定；
表2中第1次实验时，电阻两端的电压U1=I1R1=0.6A×5Ω=3V；
第2次实验时，电阻两端的电压U2=I2R2=0.3A×10Ω=3V；
第3次实验时，电阻两端的电压U3=I3R3=0.24A×15Ω=3.6V＞3V；
所以，第3次实验的电流值存在错误，产生错误的原因是没有调节滑动变阻器的滑片就读数了（没有使电阻两端的电压不变）；
由前面分析可知，第3次实验时，电阻两端的电压也应该为3V，故此时的电流I3=$\frac{{U}_{3}′}{{R}_{3}}$=$\frac{3V}{15Ω}$=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，
当R4=30Ω时，由于要保持电阻两端电压为UR=3V不变，
则滑动变阻器两端分得的电压为：U滑=U-UR=6V-3V=3V，
此时电路中的电流：I滑=IR=$\frac{{U}_{R}}{R}$=$\frac{3V}{30Ω}$=0.1A，
则滑动变阻器需要接入电路的阻值为：R滑=$\frac{{U}_{滑}}{{I}_{滑}}$=$\frac{3V}{0.1A}$=30Ω＞20Ω，
所以，此时滑动变阻器的阻值不能满足要求，故应更换最大阻值大于或等于30Ω的滑动变阻器，故选C．
故答案为：（1）0.3；在电阻一定时，通过导体的电流与导体两端的电压成正比；
（2）①3；没有调节滑动变阻器的滑片就读数了；0.2；②C．

点评 此题为实验中最为典型的探究电流与电压、电阻关系的实验题，该题关键难点是分析第三次实验电流表示数错误原因，要充分把握电压一定．

练习册系列答案
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12．如图所示，两块正对而平行放置的平面镜相距4m，某人AB站于两镜中间的位置，则他从镜中看到的第一个正面像和第一个背向像之间的距离为4m．
20．在研究“导体电流与电阻关系”的实验中，同学们利用了阻值分别为5Ω、10Ω、15Ω的定值电阻和变阻器进行了探究，变阻器规格是“10Ω 1A”，电源电压4.5V并保持不变．
（1）用笔画线代替导线，将图甲中电路连接完整（请用签字笔在答题卡上连线）．
（2）闭合开关前，电流表指针如图乙所示，对电流表的操作应该是调零．

（3）正确连线后，闭合开关时发现，无论怎样移动滑片电流表指针几乎不动，电压表指针向右偏转且超过满刻度，原因可能是电阻R断路．
（4）先接入15Ω的电阻，调节滑片时电压表示数为3V，观察到电流表示数如图丙所示，则电流表示数为0.2A；用10Ω电阻代替15Ω电阻接入电路，应将滑片向左端（选填“左”或“右”）移动，才能使电压表示数保持3V，并记录下电流表示数为0.3A；用5Ω电阻代替10Ω电阻接入电路，正确操作，电流表示数为0.6A．
（5）分析三次的实验数据，可得出电流与电阻的关系是电压一定时，通过导体的电流与导体电阻成反比．
（6）王强同学继续探究：他用了30Ω的定值电阻代替原来的电阻实验，发现无论怎样移动滑片都不能满足电压表示数为3V，原因是滑动变阻器电阻太小；要使电压表示数保持3V，要求变阻器的最大阻值最少为15Ω．
17．如图甲所示是探究“通过导体的电流和电压、电阻的关系”的实验电路图．首先把一个定值电阻R0接入电路进行实验，当把滑动变阻器的滑片P从a端移到b端时，电压表和电流表的示数变化关系如图乙所示，分析图象可以得到的结论是：电阻一定时，通过导体的电流和导体两端的电压成正比；若要探究电流和电阻的关系，接下来的操作是：更换不同阻值的电阻，调节滑动变阻器使电压表示数不变．如果把定值电阻R0换成小灯泡来完成实验，电流和电压的关系图象如图丙所示是一条曲线而不是直线，其原因是：小灯泡的电阻随着温度的变化而变化．
4．在探究“电流与电阻的关系”实验中，如图甲所示．

（1）在闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片P处于左端（选填“左”或“右”）；
（2）小芳同学正确连接电路后，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片P，发现电流表无示数，电压表有示数，其原因可能是电阻断路；
（3）排除故障后，闭合开关，移动滑动变阻器滑片P，使定值电阻R两端电压为2.5V，电流表示数如图乙所示，为0.5 A，则R的电阻为5Ω；
（4）换上10Ω的电阻后，闭合开关，电压表示数将变大（选填“变大”或“变小”），此时应将滑片P向左（选填“左”或“右”）端移动，使电阻两端电压为2.5 V．
14．宝宝和明明同学在实验室进行小组实验，探究“导体的电流与电阻的关系”．

【器材】电源（电压恒为3V），电流表，电压表各一只，开关一个，三个定值电阻（5Ω、10Ω、20Ω），两个滑动变阻器（甲：10Ω 2A；乙：20Ω 1A），导线若干．
【设计实验与制定计划】
（1）同学们完成了实验方案的三个设计．
由图甲到图乙，改进的理由是保持被测电阻不变；
由图乙到图丙，改进的理由是实现改变电压，多次测量．
（2）实验中两位同学商定电压表的示数保持2V不变，连接的实物电路如图丁所示．请你为他们选定一个合适的滑动变阻器：乙（填“甲”或“乙”）．
1．在探究“电流与电阻的关系”实验中，

（1）小芳同学连接电路后，闭合开关发现电流表如图2所示，请问可能是电流表的正负接线柱接反了．将电路修改正确后，移动滑动变阻器滑片，发现电流表有示数，电压表无示数，其原因可能是定值电阻短路．
（2）闭合开关，移动滑动变阻器滑片P，使定值电阻R两端电压为2V，电流表示数如图3所示，为0.4A，则R的阻值为5Ω．
（3）换上10Ω的电阻后，闭合开关，电压表示数将变大（选填变大/变小），此时应将滑片P向右（选填 左/右）端移动，使电阻两端电压为2V．
（4）为了寻找实验的普遍规律，本实验还提供了20Ω、25Ω两个电阻，电源电压为3V，滑动变阻器的最大阻值
10Ω，请问25Ω电阻不能选．
18．小琴在“探究电压一定时，电流与电阻关系”的实脸中，可供使用的实验器材有：电源（电压恒为6V）、电流表、滑动变阻器、开关各一个、阻值不同的定值电阻四个（5Ω、10Ω、15Ω、20Ω），导线若干．
（1）如图所示是小琴连接的实物电路，开关闭合前，应将滑动变阻器滑片移至d处（选填“c”或“d”）．
（2）实验时，小琴先把阻值为5Ω的电阻接入a、b间，闭合开关，移动滑片P，使电压表的示数为2.4V，记下相应的电流值；
（3）将5Ω的电阻换成10Ω的电阻接入a、b间，闭合开关后，滑片P应向右（选填“左”或“右”）端移动，直至电压表示数为2.4V，记下相应的电流值；
（4）再将10Ω的电阻换成15Ω的电阻接人a、b间，重复步骤（3）；
（5）小琴在换用20Ω电阻做实验时，发现电阻已经损坏，她灵机一动，利用现有的几个电阻解决了这个问题．请你写出小琴的做法：把5Ω与15Ω的电阻串联接入ab间．
（6）实验完成后，得到实验数据，如表所示：
实验序号电压U/V电阻R/电流I/A
12.450.48
22.4100.24
32.4150.16
42.4200.12
分析数据可得：
①电压一定时，通过异体的电流与导体的电阻成反比．
②实验时小琴所用的滑动变阻其最大阻值不能小于30Ω．
19．现有如下实验器材：两节干电池、一个开关、一个未知阻值的电阻R、乙和额定电压为2.5V的小灯泡、一个滑动变阻器、一个电压表、一个电流表、若干根导线．下列需要探究的课题不能完成的是（　　）
A．测量未知电阻R的阻值
B．用小灯泡验证导体两端电流与电压成正比关系
C．测量小灯泡的额定功率
D．导体两端电流与电阻的关系

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