实验20 探究电流与电阻的关系实验原卷版.docx
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实验20探究电流与电阻的关系实验原卷版
实验剖析
实验二十、探究电流与电阻的关系
【提出问题】电流和电阻之间有什么样的关系?
【猜想假设】电流与电阻成反比。
【设计实验】使用控制变量法,即保持定值电阻两端的电压不变,研究电压不变时,电流与电阻的关系。
【电路设计】
【实验步骤】
①按图接好电路。
注意连接时开关要断开,开关闭合之前要把滑动变阻器调到阻值最大处,实物图如下所示。
②分别将5Ω、10Ω、15Ω的定值电阻连入电路,检查电路后闭合开关,调节滑动变阻器,使电压表示数保持3V不变,分别记下电流表的示数,填入表格。
U=3V
次数
电阻R/Ω
电流I/A
1
5Ω
0.6
2
10Ω
0.3
3
15Ω
0.2
根据数据画出I-R图像。
【得出结论】电阻两端的电压一定时,电流与电阻成反比。
【考点方向】
1、滑动变阻器的作用:
①;②。
2、在闭合开关前滑动变阻器应将滑片置于端。
3、该实验中利用多个不同阻值电阻测出多组不同的数据,其目的是。
4、更换大电阻后如何滑动滑动变阻器的阻值:
。
5、连接好电路,闭合开关,发现电压表示数接近于电源电压,电流表几乎无示数,则故障为定值电阻R发生了。
6、为了避免来回更换电阻,带来的麻烦,我们可以使用来替换定值电阻。
7、电阻箱阻值改变后,发现无论怎样调节滑动变阻器都不能达到实验要求,若电路无故障,则引起这种情况的原因可能是。
8、电路中滑动变阻器阻最大值Rx的确定方法:
。
9、实验方法:
法:
。
10、结论:
在电压一定时,。
经典母题
某班同学做“探究电流与电阻的关系”的实验,某小组连接了如图甲所示的实物电路。
乙丙
(1)请在方框内画出对应的电路图(电阻箱符号为
)
(2)连接电路时,开关应 ,其目的是。
(3)连好电路后,将电阻箱调至某一阻值,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,使电压表示数为一个适当的值U0,记录电流表的示数和 。
(4)改变电阻箱的阻值,调节滑动变阻器的滑片,使 ,并记录相应数据。
(5)再次改变电阻箱阻值,发现无论怎样调节滑动变阻器的滑片都不能达到(4)中的要求,引起这种情况的直接原因是 。
(6)重复步骤(4)多次实验,其目的是。
根据所得数据画出电流随电阻变化的图象如图乙所示。
你认为该小组实验时的U0= V。
(7)进一步研究发现由图线上的任一点和坐标轴围成的矩形“面积”大小都相等,由此可以得出的实验结论是 。
(8)以上实验过程中,所涉及到的实验探究方法是法,请再举出其他应用该探究方法的例子。
(9)实验结束后,小组间交流时,发现邻组在相同的坐标系中画出的图象如图丙所示,你认为图象不同的原因是 。
(5)
练习1:
(2020·齐齐哈尔)在“探究电流与电阻的关系”实验中,老师提供了两节新干电池、电流表、电压表、开关、两个滑动变阻器(规格为“10Ω1A”和“20Ω0.5A”),阻值为10Ω、20Ω、25Ω的定值电阻各一个,一个标记模糊、阻值未知的定值电阻,以及导线若干。
(1)请根据图甲,用笔画线代替导线将实物图(图乙)连接完整。
(要求导线不交叉;当滑片向右移动时,滑动变阻器接入电路的阻值变大)
(2)将滑动变阻器阻值调到最大,闭合开关后,发现电压表有示数且接近电源电压,电流表无示数,其原因可能是定值电阻 (选填“断路”或“短路”)。
(3)排除故障后,更换不同电阻进行实验,测得数据填入下面表格,第一次实验时,电流表的示数如图丙所示,为 A.当取下10Ω的定值电阻,换接上20Ω的定值电阻时,为控制定值电阻两端电压为
V不变,应将滑动变阻器的滑片向 (选填“左”或“右”)移动。
实验序号
1
2
3
电阻R/Ω
10
20
25
电流I/A
0.10
0.08
(4)由表中数据可知,导体两端的电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成 (选填“正比”或“反比”)。
(5)根据表格数据判断,实验中选用的滑动变阻器可能是 (选填“A”或“B”),
A.“10Ω1A”B.“20Ω0.5A”
(6)小亭同学在完成实验后,想知道标记模糊的定值电阻的阻值Rx(老师告知其阻值大于25Ω)。
此时电压表被另一组的同学借走,小亭经过思考,为减小测量误差,需要增大电源电压,于是找来一个能够使用的旧蓄电池组(其电压小于10V),巧妙的应用电流表和实验中选用的变阻器,以及其它现有的实验器材,设计了如图丁所示的电路,并计算出了该电阻的阻值。
具体操作如下:
①按电路图连接电路,电流表选择合适的量程,将滑动变阻器滑片P调至A端,闭合开关S,读出电流
表的示数为0.18A。
②将滑动变阻器滑片P调至B端,读出电流表的示数为0.30A。
③则Rx= Ω。
练习2:
(2020·遂宁)小红与小刚实验小组在探究“电流与电阻
关系”实验时,选择的实验器材有:
电源(电压恒定为3V)、电流表、电压表、开关、电阻箱、滑动变阻器(规格为“20Ω,2A”)和导线若干。
(1)图甲是他们设计的实验电路图,小刚根据电路图连接了如图乙的实验电路,小红检查时发现有一根导线连接错误,请你在连接错误的导线上打“×”,用笔划线代替导线正确连接_______(注意:
导线不能交叉)。
(2)改正错误后,他们将滑动变阻器阻值调到最大,电阻箱阻值调到5Ω,闭合开关,发现电压表有示数,电流表无示数,造成这一现象的原因可能是______(写出一条即可);
(3)排除故障后进行实验,得到第一次实验数据如下表,接着他们将电阻箱阻值调到10Ω,闭合开关,调节滑片,直到电压表的示数为______V,此时电流表的示数如图丙所示,读数为______A;
(4)第三次实验,电阻箱接入电阻如图丁所示,读数
______
;
(5)分析表中数据得出
结论是:
电压一定时,导体中的电流与导体的电阻成______;
(6)为了验证以上规律的可靠性,可以测量更多组数据,但电阻箱接入电路的阻值不得超过______
。
练习3:
(2020·天水)在“探究电流与电阻的关系”实验中:
(1)如图甲所示,请你用笔画线代替导线,将图中电路连接完整(请勿更改原有导线,导线不得交叉),
要求:
当滑动变阻器的滑片P向左移动时,电路中的电流变大。
连接电路时,开关必须 。
(2)闭合开关后,发现电压表有示数且接近电源电压,电流表无示数,其原因是。
(3)实验过程中,将5Ω的电阻接入电路中,闭合开关,调节滑动变阻器滑片P至适当位置,此时电流表示数如图乙所示,则电流表示数为 A.将5Ω的电阻更换为10Ω的电阻,闭合开关,应将滑动变阻器的滑片P向 (选填“左”或“右”)端移动,使电压表示数为 V。
练习4.(2020·苏州)小明用如图甲所示电路探究电流与电阻的关系,电源电压3V,电阻R有4个阻值(5Ω、10Ω、15Ω、25Ω)供选用,滑动变阻器Rp规格为“10Ω2A”。
(1)开关闭合前,应将滑动变阻器滑片P移到最 (左/右)端;闭合开关后,小明发现电流表、电压表示数均为0,他将一根导线的一端接电源正极,另一端依次试触a、b、c、d各接线柱,当接触到d时,电压表开始有示数且为3V,电流表示数仍为0,经进一步检查,电流表及各接线处均完好,则电路中所有可确定的故障是 。
(2)排除故障并将问题元件进行同规格更换,此时R的阻值为5Ω.闭合开关,调节滑片P,使电压表示数到达某一数值,此时电流表示数如图乙所示,该示数为 A.接着将R阻值换成10Ω,向 (左/右)端移动滑动变阻器滑片,以保持电压表的示数不变。
(3)将R阻值换成15Ω重复上述操作。
三组数据如表所示,由此可得:
电压一定时,电流与电阻成 。
为提高结论的可靠性,换用阻值为25Ω的电阻继续上述实验,是否可行?
(可行/不可行)
(4)下列图象中,能大致反映本实验中各物理量之间关系的是 。
练习5.(2020·盐城)小明和小华一起探究电流与电阻的关系。
器材有新干电池两节,5Ω、10Ω、20Ω的定值电阻各一只,“20Ω1A”的滑动变阻器、电压表、电流表、开关各一只,导线若干。
(1)用笔画线代帯导线将甲图中电路补充完整,使滑动变阻器滑片向左移动时电阻减小();
(2)将滑动变阻器滑片移动到最______端。
闭合开关,小明发现电压表示数接近电源电压,可能是定值电阻R出现了______故障;
(3)排除故障后,移动滑动变阻器滑片,直至电压表示数
1V,此时电流表示数如图乙所示,大小为______A;
(4)小明逐一将10Ω和20Ω的电阻接入电路,继续进行实验。
当______Ω的电阻接入电路后,无法将电压表示数调节到1V。
于是,他改变定值电阻两端电压,重新依次进行实验。
调节后的电压值应该不低于______V;
(5)实验结束后,小华觉得可以通过调整顺序来避免实验中存在的问题。
合理的顺序是。
练习6.(2020·呼伦贝尔)某物理学习小组为了探究“电流与电阻的关系”,设计了如图甲所示的实验电路。他们在学校实验室找来了如下一些实验器材:
电压恒为3V的电源,电流表、电压表各一只,一个开关,阻值分别为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω的定值电阻各一个,滑动变阻器“20Ω1A”一个,导线若干。实验时连接的电路如图乙所示。
(1)连接电路前,开关应______(选填“断开”或“闭合”);
(2)实验中,改变滑动变阻器阻值的目的是使定值电阻两端的电压______;
(3)将5Ω、10Ω、15Ω、20Ω的定值电阻分别接入电路中,每一次都控制定值电阻两端的电压为2.5V;当拆下5Ω的定值电阻换成10Ω的定值电阻接入电路时,如果保持滑动变阻器滑片的位置不变,会发现电压表的示数______(选填“大”或“小”)于2.5V,接下来应该移动滑片,使电压表示数回到2.5V,读出电流表的示数并记录数据……通过多次实验测得多组数据,并利用这些数据得到如图丙所示的电流I随电阻R变化的图象,由数据和图象可以得到的结论是______;
(4)以上几次实验中记录电表示数时,当定值电阻消耗的电功率最小时,滑动变阻器接入电路的阻值为______Ω。
练习7.(2020·黔西南州)小明用如下图所示的实验电路探究“电流与电阻的关系”。
(1)在方框内画出此实验电路图。
(2)连接电路时,开关应处于______状态,连接好电路后,闭合开关前滑动变阻器的滑片P应置于___端。
(3)闭合开关,移动滑动变阳器的滑片P发现:
电压表始终无示数,电流表有示数。
其原因可能是_____(填序号).
A.滑动变阻器断路B.电阻R短路C.电阻R断路
(4)排除故障后,用5Ω的电阻替换R接入电路,闭合开关,调节滑动变阻器,使电压表示数为1.5V时,电流表指针位置如图乙所示,将电流表示数填入下表中。
(5)将5Ω的电阻换成10Ω的电阻后,闭合开关,调节滑动变阻器的滑片P到合适位置时,记录电流数据。
此操作中调节滑动变阻器的目的是_________________。
(6)再将电阻换成15Ω,重复上述操作。
(7)进行多次实验,其目的是为了得到_________________。
(8)分析表格中的数据可得出结论:
_________一定时,_____________。
练习8.(2020·青岛)探究电流与电阻的关系:
小明连接的实验电路如图甲所示。
实验次数
1
2
电阻R/Ω
5
10
电流I/A
0.40
0.20
(1)闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片置于最______端。
(2)闭合开关后,发现电流表示数为零,电压表的示数如图乙所示,为______V;改变滑动变阻器滑片的位置,两电表指针的位置不变电路中有一处故障,可能是______(选填序号)。
①电流表短路②电压表短路③导线a断路④导线b断路
(3)排除电路故障后,小明先后用5Ω、10Ω的定值电阻进行实验。
实验中,通过______控制定值电阻两端的电压不变,得到的实验数据如表。
小明据此得出结论:
电流与电阻成反比。
请指出实验存在的问题或需要改进的地方______(写出一条即可)。
练习9.(2020·盘锦)创新小组用如图甲所示的电路来探究“电流与电阻的关系”,选用了阻值为5Ω、10Ω的定值电阻R1和R2,电压恒为6V的电源,“50Ω1A”的滑动变阻器R,多挡开关S0等器材。
(1)闭合开关S,S0接某挡位,使R1单独接入ab间,发现电流表指针几乎不动,电压表示数接近6V,原因可能是R1______(填“短路”或“断路”)。
排除故障后,调节滑动变阻器的滑片P,当电压表示数如图乙所示时,记录电流表的示数。
(2)保持滑片位置不动,改变S0接入2挡位,使R2单独接入ab间,向______(填“左”或“右”)调节滑片P,直至电压表示数为______V,记录电流表的示数。
(3)闭合开关S,S0接______挡时,使ab间接入阻值最大,重复前面的实验,记录数据。
通过实验数据得出:
电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成反比。
(4)该组同学选用上述部分器材设计了如图丙所示的电路,测量额定电流为0.3A的小灯泡的额定功率,请将实验过程补充完整
①S0接2挡,调节R的滑片P,使电压表示数为______V,小灯泡正常发光;
②S0接3挡,保持滑片P位置不动,读出此时电压表示数为3V;
③小灯泡的额定功率P额=______W。
真题演练
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