题目内容

10．探究通过导体的电流与电压、电阻的关系实验．

（1）如图甲所示，用笔画线代替导线，将实验电路连接完整，使滑动变阻器接入电路的阻值最大；
（2）小明正确、规范完成连接后，闭合开关，将滑动变阻器滑片从一端调节到另一端，并得到多组电流、电压值（如表格），当电流表示数为0.5A时电压表示数如图乙所示，其值为2.5V．根据表格数据分析可得出结论：在电阻一定时，导体中的电流与导体两端的电压成正比；
实验次数12345
电压U/V1.01.52.03.0
电流I/A0.20.30.40.50.6
（3）小明进一步分析表格中数据很快求出了电源电压为3V，滑动变阻器最大阻值为10Ω；
（4）小明将原电路中滑动变阻器换成标有“20Ω 2A”另一滑动变阻器，继续探究电流与电阻关系，实验中始终保持电压表示数为2V，则所选用的定值电阻阻值不能超过40Ω；
（5）将图甲电路中定值电阻换成额定电压为2.5V的小灯泡，进行多次实验后画出了灯泡的U-I图象如图丙所示，则该灯泡的额定功率为0.625W；若把这样的两只相同的灯泡串联起来接到电压为3V的电源两端，则两灯消耗的总功率为0.6W．

分析 （1）要使滑动变阻器接入电路的电阻最大，就要使电流走过的电阻丝的长度最长，由此入手得到答案；
（2）电压表读数时，首先要确定量程，认清分度值，然后去读数；根据控制变量法分析表中电流与电压的变化关系即可得出结论；
（3）根据滑动变阻器接入电路的阻值为零可知电源电压全部加在电阻两端，结合表中数据可知电源电压；然后利用串联电路电压特点和欧姆定律的变形公式求出滑动变阻器最大阻值；
（4）根据串联电路的电压特点求出滑动变阻器两端的电压，然后利用欧姆定律求出电路中的最小电流，进而算出计算出所选用的定值电阻的最大电阻值；
（5）由图象读出额定电压下对应的电流值，利用P=UI求出小灯泡的额定功率；根据串联分压特点和图象可知电路中的电流，然后根据P=UI求出两灯消耗的总功率．

解答 解：（1）因为滑片P位于滑动变阻器的最右端，要使滑动变阻器接入电路的电阻最大，则需要连接左下角的接线柱，如下图所示：

（2）由图可知，电压表选用的量程为0～3V，分度值为0.1V，由指针位置可知电压表的示数为2.5V．
分析表中的实验数据可知，导体的电阻不变，导体两端电压增大几倍，相应的电流增大几倍，
可得出结论：在电阻一定时，导体中的电流与电压成正比．
（3）因为当滑片在左端时，滑动变阻器接入电路的阻值为零，电路总电阻最小，电源电压不变，
由欧姆定律可知，电路电流最大，则电流表和电压表示数都为最大，
电阻两端的电压即为电源电压，所以电源电压为表格中最大的电压值，即为3V；
当滑片在右端时，滑动变阻器和电阻串联电路，电路总电阻最大，因电源电压不变，
由欧姆定律可知，电路电流最小，则电流表和电压表示数都为最小．
由表格数据可知：I最小=0.2A，U最小=1V，
由串联电路电压特点可得：U滑=U-U最小=3V-1V=2V，
由欧姆定律可得：R滑=$\frac{{U}_{滑}}{{I}_{最小}}$=$\frac{2V}{0.2A}$=10Ω．
（4）由题意可知，电阻R的最大阻值，此时电阻与滑动变阻器串联，
则滑动变阻器的电压：U滑=U-U定=3V-2V=1V，
电路中最小电流：I最小′=$\frac{{U}_{滑}}{{R}_{滑}}$=$\frac{1V}{20Ω}$=0.05A，
此时所选用的定值电阻最大阻值：
R最大=$\frac{{U}_{定}}{{I}_{最小}^{′}}$=$\frac{2V}{0.05A}$=40Ω，
故所选用的定值电阻阻值不能超过40Ω．
（5）由图象可知电压为2.5V时，通过灯泡的电流为0.25A，
则该灯泡的额定功率：P=UI=2.5V×0.25A=0.625W；
当两个同样灯泡串联时接到电压为3V的电源两端，每个灯泡电压为1.5V，
由图象可知电压为1.5V时，通过灯泡的电流为0.2A，
则两灯消耗的总功率：P=UI=3V×0.2A=0.6W．
故答案为：（1）如上图所示；
（2）2.5；在电阻一定时，导体中的电流与导体两端的电压成正比；
（3）3；10；
（4）40；
（5）0.625；0.6．

点评 本题考查了连接实物电路图、实验数据分析、电压表读数、滑动变阻器的使用、电阻及电功率的计算等问题，所涉及的知识点较多，综合性强，是中考电学实验中较为重要的实验，一定要掌握；对电表读数时，要先确定量程与分度值．

练习册系列答案
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（2）本次实验研究的问题是电磁铁的磁性强弱与匝数是否有关．
1．朱文用电压表和电流表测额定电压为2.5V的小灯泡正常发光时的电阻．
实验次数123灯泡电阻平均值
电压/V2.02.53.0 
8.28
电流/A0.260.300.34
电阻/Ω7.698.338.82
（1）在电路图的〇中填入小灯泡，电压表和电流表的元件符号．
（2）连接电路时，开关不应该闭合．
（3）闭合开关前，滑动变阻器的滑片移至阻值最大位置，是为了保护电路．
（4）闭合开关，移动滑片，读出电压表和电流表示数，记入表中，重复实验三次，计算电阻，发现小灯泡的电阻是变化的，原因是小灯泡的电阻随温度的变化而变化．
（5）若在实验过程中，不慎将电压表和电流表位置互换，闭合开关后小灯泡出现的现象是灯泡不发光．
（6）在这个实验中滑动变阻器的主要作用是D
A．改变灯泡两端电压                        B．保持灯泡两端电压不变
C．多次测量，求平均值，以减少误差          D．使灯泡两端电压为其额定电压
（7）请指出本实验的一个不足之处：灯在不同电压下的电阻不同，将不同电阻取平均值是没有意义的．
18．某同学用电压表和电流表测量未知的阻值，现有一个由三节新干电池串联而成的电源、一个滑动变阻器、一个电流表、一个电压表（只有小量程挡完好）、一个电键和若干导线．该同学经思考后进行实验，当他闭合电键时，电流表的示数为0.14安，电压表的示数为2.8伏．然后他移动滑片P，发现两电表的示数如图所示．之后他又进行了第三次实验，测得最大电流为0.36安，并已在实验数据记录表中正确填入．
 物理量
实验次数		 Rx两端电压（V） Rx通过的电流（A） Rx的电阻（Ω） Rx的平均值（Ω）
 1    
 2   
 3  0.36 
（1）画出该同学的实验电路图；
（2）该同学所用滑动变阻器的最大阻值为20欧；
（3）将实验数据记录表填完整．（计算电阻时，精确到0.1欧）
5．在探究“电流与电阻的关系”的实验过程中，小明选择了5Ω、10Ω、15Ω、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）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，应把变阻器滑片向左（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；
（3）根据实验数据，作出I-R图象如图丙所示．根据实验目的分析图象可得出结论：电压不变时，导体中的电流与导体的电阻成反比．
15．一个小球在水平桌面内做圆周运动，它做圆周运动（　　）
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