2020年中考物理 必考25個實驗考學練 實驗19 探究電流與電壓關系的實驗（含解析）

實驗十九、探究電流與電壓的關系實驗【實驗目的】：探究導體電流與電壓的關系【實驗器材】：若干節(jié)干電池、開關、電壓表、電流表、兩個不同導體、若干導線等?！緦嶒炿娐贰浚骸緦嶒灢襟E】：按圖連好電路，注意連接時開關要斷開，開關閉合之前要把滑動變阻器調(diào)到阻值最大處，實物圖如下所示。保持電阻r1=5不變，檢查電路后閉合開關，調(diào)節(jié)滑動變阻器，使電壓表的示數(shù)分別為1v、2v、3v，并讀出電流表相應的數(shù)值、填表。r1=5次數(shù)電壓u/v電流i/a110.2220.4330.6改變電阻，使r2=10不變，調(diào)節(jié)滑動變阻器，使電壓表的示數(shù)分別為1v、2v、3v，并讀出電流表相應的數(shù)值、填表。r2=10次數(shù)電壓u/v電流i/a110.1220.2330.3根據(jù)數(shù)據(jù)畫出i-u圖像?！緦嶒灲Y論】：1.同一導體，電流與電壓成正比。2.同一導體，電壓和電流的比值為定值。3.不同導體，電壓和電流的比值不同?！究键c方向】：1、該實驗采用的研究方法是：控制變量法。即：保持電阻不變，改變電壓研究電流隨電壓的變化關系；2、電路在連接過程中，開關要斷開，3、實驗結論：在電阻一定的情況下，導體中的電流與導體兩端的電壓成正比；4、電路連接注意事項：開關斷開，滑動變阻器滑片移至阻值最大處。5、在移動滑片時，發(fā)現(xiàn)電壓表和電流表的示數(shù)始終沒有任何變化，其原因是：在連接滑動變阻器時沒有按照一上一下的原則連接。6、檢查電路時發(fā)現(xiàn)電壓表、電流表位置互換了，電流表幾乎無示數(shù)，電壓表接近電源電壓。7、電表異常偏轉原因：指針反向偏轉，原因是正負接線柱接反；正向偏轉幅度過小，原因是量程選擇過大；正向偏轉幅度過大超過最大刻度，原因是量程選擇過小。8、滑動變阻器的作用：保護電路；改變電阻兩端電壓。9、調(diào)節(jié)滑動變阻器不能使電壓達到指定示數(shù)的原因是：滑動變阻器的最大阻值過小。10、換不同規(guī)格的電阻多次測量的目的是：得出普遍規(guī)律，避免實驗的偶然性。11、此實驗不能用燈泡代替電阻進行探究的原因：燈絲的電阻隨溫度的升高而增大。12、若使用燈泡代替電阻，那么在畫出的i-u圖像中，其圖像是一條曲線。13、考慮到電壓表的電阻對電路的影響，每次電流表的示數(shù)比測量時通過待測電阻的實際電流_偏大_（選填“偏大”或“偏小”）?！緞?chuàng)新母題】：如圖所示，在“探究通過導體的電流與導體兩端的電壓的關系”實驗中，某小組選用兩節(jié)新干電池為電源，規(guī)格為“201a”的滑動變阻器等器材進行實驗：（1）請根據(jù)圖甲的實物圖將圖乙的電路圖補充完整；（2）連接電路時開關應該。閉合開關，發(fā)現(xiàn)電壓表無示數(shù)，電流表有示數(shù)但沒超出量程，則產(chǎn)生故障的原因可能是導體電阻（選填“斷路”或“短路”）；（3）排除故障后，閉合開關，移動滑動變阻器的滑片，若電流表的示數(shù)如圖丙所示，其讀數(shù)為a；（4）改變滑動變阻器滑片的位置，測得多組對應的電壓、電流值，如下表所示，由測得數(shù)據(jù)可知，當電阻一定時，導體電阻為（結果保留一位小數(shù)）：（5）上述步驟中，改變滑動變阻器的位置，測得多組數(shù)據(jù)目的是：。有人認為這樣操作仍然有不足之處，請你指出來：。（6）進行實驗時，該小組發(fā)現(xiàn)：調(diào)節(jié)滑動變阻器無法使電壓表示數(shù)為0.5v，為了解決這個問題，可采取的方法是 （寫出一種即可）。（7）若將定值電阻替換成小燈泡，你認為（選填“能”或“否”）得出（4）中的結論，其理由是：?！敬鸢浮浚海?）如下圖；（2）斷開；短路；（3）0.3；（4）導體中的電流與電壓成正比；5.0；（5）避免實驗的偶然性，獲得普遍規(guī)律；可以多次更換定值電阻，每次都移動滑片從而測出幾組不同的數(shù)據(jù)。（6）減小電源電壓；串聯(lián)一個電阻；換用最大阻值更大的滑動變阻器等；（7）不能；因為小燈泡的電阻會受溫度的影響，不能控制電阻一定。；【解析】：（1）圖乙還差一個電壓表，將其與電阻并聯(lián)即可；（2）在連接電路時，應斷開開關；電壓表無示數(shù)，電流表有示數(shù)且不超出量程，說明是電阻短路；（3）電流表選用小量程，分度值為0.02a，得電流大小為0.3a；（4）根據(jù)表中的數(shù)據(jù)，電阻一定時，電流會隨著電壓的增大而增大，并且通過計算可知電流和電壓成正比；計算出每一組數(shù)據(jù)的電阻，最后取平均值，可知電阻為5.0；（5）多次實驗獲得多組數(shù)據(jù)是為了避免一組數(shù)據(jù)的偶然性，從而得出更為普遍的規(guī)律；此處因為，只有一只定值電阻，所測出的數(shù)據(jù)具有一定的局限性，可以考慮更換不同阻值的定值電阻，分別改變滑動變阻器獲得不同的幾組數(shù)據(jù)，更具有科學性。（6）當滑動變阻器接入阻值為0時，電壓表示數(shù)為電源電壓約為3v，由題意可知，無法調(diào)到0.5v，說明電壓表最小值大于0.5v，現(xiàn)在需要減小定值電阻兩端的電壓，即減小電路電流即可，又總電流i=u源/r總，故可通過減小電源電壓或者增大電路電阻解決，而串聯(lián)電阻或者換用最大阻值更大的滑動變阻器都可以增大電路電阻。（7）將定值電阻更換為小燈泡后，因為小燈泡的電阻會受溫度的影響而發(fā)生變化，因此在實驗中，不能保證電阻一定，那么就得不出電流與電壓的具體關系。練習1：（2019桂林）小飛在做“探究電流與電壓、電阻的關系”實驗時，準備了以下器材：兩節(jié)新的干電池，電流表、電壓表、滑動變阻器、定值電阻（5，10，15，20）、開關、導線若干。（1）在按電路圖連接實物時，開關必須處于狀態(tài)；在實物圖中，滑變阻器的滑片要移到 。（選填“最右端”或“最左端”）。（2）如圖是小飛連接好的實驗電路，閉合開關后，他發(fā)現(xiàn)移動滑片的過程中，電流表的示數(shù) ，電壓表的示數(shù) 。（選“變大”、“變小”或“不變”）（3）小沖在一旁觀察后指出小飛沒有按照電路圖正確連接實物，請你在實物圖上對連接錯誤的一根導線打“”，并用筆補畫一根線代替導線將電路連接正確。（4）問題解決后，他們接入10的電阻進行實驗，并得出下表中的數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進行分析后得出實驗結論是： 。電壓u/v11.522.5電流i/a0.10.150.20.25（5）接下來他們分別接入其它電阻再次對電流與電阻關系進行探究，并作出了如圖所示圖像，請你通過圖像中所給信息計算出實驗過程中滑動變阻器兩端的電壓u= v?！敬鸢浮浚海?）斷開；最左端；（2）不變；不變；（3）如下圖所示；（4）當電阻一定時，電流與電壓成正比；（5）1；【解析】：（1）在連接實物圖時，開關必須處于斷開狀態(tài)；滑動變阻器在閉合開關前要接入最大阻值，保護電路，即滑片要移到最左端。（2）該實驗電路圖中滑動變阻器與電壓表串聯(lián)后與定值電阻并聯(lián)，移動滑片對電路無影響，所以電壓表和電流表示數(shù)不變。（3）電壓表應與定值電阻并聯(lián)，滑動變阻器與定值電阻串聯(lián)，正確電路圖如圖所示：（4）由表可知電壓表的示數(shù)與電流表的示數(shù)比值恒為定值，所以結論是：當電阻一定時，電流與電壓成正比。（5）該圖為反比例函數(shù)，對應點的電阻與電流的乘積為2v，所以定值電阻兩端電壓為2v，電源電壓為3v，所以滑動變阻器兩端電壓u滑=3v-2v=1v。練習2：（2019銅仁）小李為了探究“電流與電壓的關系”，請你與他合作并完成以下實驗步景。(1)請你在虛線框中設計出相應的電路圖。(2) 小李在探究電流與電壓的關系時，要控制不變。通過實驗探究，得到以下數(shù)據(jù)。在進行數(shù)據(jù)分析時，小李發(fā)現(xiàn)表格中有一組錯誤的數(shù)據(jù)，請你找出第組數(shù)據(jù)是錯的。(3)為了分析電流與電壓的定量關系，請你利用正確的數(shù)據(jù)，在坐標中繪制出電流與電壓關系的圖像。【答案】（1）如第一幅圖；（2）電阻；4；（3）如第二幅圖?！窘馕觥浚?）由題意可知，圖中需要滑動變阻器改變干路電流大小，加入定值電阻保證電阻大小不變，然后將一電流表與其串聯(lián)，將一電壓表與其并聯(lián)，按照要求畫圖即可。（2）需要控制電阻不變才能探究電流與電壓的關系；根據(jù)歐姆定律計算每一組的阻值，其中有4個阻值相同，不同的即為數(shù)據(jù)錯誤組，發(fā)現(xiàn)實驗1、2、3、5阻值都是5，而實驗4中阻值不是5，所以實驗4數(shù)據(jù)錯誤。（3）排除表格中實驗4的數(shù)據(jù)后，將其余數(shù)據(jù)按坐標在坐標紙上標出，再用直線連接即可。練習3：（2019沈陽）在“探究電流與電壓的關系”的實驗中，小明設計了如圖甲所示的電路圖。(1)小明探究通過定值電阻的電流與其兩端電壓的關系。在連接實驗電路時，開關應_；實驗過程中，小明調(diào)節(jié)滑動變阻器使電壓表的示數(shù)為1v，記錄此時電流表的示數(shù)；接著他向_(選填“a”或“b”)端移動滑動變阻器的滑片，使電壓表的示數(shù)增大為2v，記錄此時電流表的示數(shù)；繼續(xù)移動滑動變阻器的滑片，使電壓表的示數(shù)為3v，記錄此時電流表的示數(shù)。小明分析所測數(shù)據(jù)，得出結論：在電阻一定時，通過導體的電流與導體兩端的電壓成正比：此實驗中多次測量的目的與下面的_（選填“a”或“b”）實驗中多次測量的目的相同。a探究串聯(lián)電路的電壓規(guī)律 b測量定值電阻的阻值(2)如圖乙所示，小明將定值電阻換成額定電壓為2.5v的小燈泡，探究通過小燈泡的電流與其兩端電壓的關系。小明閉合開關，移動滑動變阻器的滑片，發(fā)現(xiàn)小燈泡發(fā)光，但是電壓表的示數(shù)始終為ov。經(jīng)檢查后發(fā)現(xiàn)是電路中一根導線斷路，則發(fā)生斷路的導線是a、b、c、d中的_（填字母）：更換導線后，小明完成了三次實驗測量，并把數(shù)據(jù)填寫在表格中。其中第一次測量時，電流表的示數(shù)如圖丙所示，此時的電流為a；次數(shù)電壓u/v電流i/a11.522.00.2832.50.30又進行了幾次實驗后，小明根據(jù)實驗測得的數(shù)據(jù)，繪制出小燈泡的i-u圖象應與上圖中圖象_(選填“a”或“b”)相似?！敬鸢浮?1)斷開；b；a； (2)c ；0.24 ；b【解析】（1）在連接實驗電路時，安全起見，開關要斷開。由電路圖可知，電阻和滑動變阻器屬于串聯(lián)連接，串聯(lián)特點是等流分壓，而電壓表測量的是定值電阻兩端的電壓，電阻越大，其分擔的電壓也就越大；電壓表示數(shù)由1v變成2v，說明定值電阻分擔的電壓變大，總電壓保持不變，因此滑動變阻器的電壓應該變小，則其電阻應該變小，由圖可知，滑片向b端滑動時，電阻會變小。此實驗中多次測量的目的是為了避免實驗的偶然性，得出普遍規(guī)律，a探究串聯(lián)電路的電壓規(guī)律也是為了避免實驗偶然性得出普遍規(guī)律； b測量定值電阻的阻值多次測量求平均值，可以減少誤差，使得結果更為準確。（2）閉合開關，移動滑動變阻器的滑片，發(fā)現(xiàn)小燈泡發(fā)光，說明電流是通路狀態(tài)，電壓表的示數(shù)始終為ov，說明電壓表沒有和用電器完成并聯(lián)，即兩個接線b或c存在斷路，由于b是小燈泡電流流經(jīng)的導線，因此不可能斷路，因此推斷c導線發(fā)生了斷路。由圖可知，電流表使用的量程是0-0.6a，其分度值為0.02a，有圖可知電流表的示數(shù)為0.2a+0.04a=0.24a，將圖表中的數(shù)據(jù)進行描點畫圖可以得知是一條曲線，而不是一條直線；原因是是小燈泡的阻值會受溫度的影響而發(fā)生變化，所以是圖像b。練習4：（2019巴中）同學們想探究“導體中電流與導體兩端電壓的關系”。（1）小明同學通過學習知道了是形成電流的原因；因此做出了以下猜想：a.電流跟電壓成反比b.電流跟電壓成正比c.電流跟電壓無關（2）為了檢驗猜想是否正確，小明設計了如圖甲所示的電路圖，其中電源為三節(jié)新干電池，電阻r為10，滑動變阻器r標有“50 1a”字樣，電壓表和電流表均完好。實驗次數(shù)123電壓u/v22.63電流i/v0.200.260.30根據(jù)甲電路圖將乙實物圖中連接完整。（請在答題卡上完成）在閉合開關前，小明應把電路圖中滑動變阻器的滑片移到_阻值處（選填“最大”或“最小”）。他檢查電路時發(fā)現(xiàn)電壓表、電流表位置互換了，若閉合開關電流表（選填“會”或“不會”）被燒壞。故障排除后小明進行了實驗，得到了表中的實驗數(shù)據(jù)，分析數(shù)據(jù)，可得到的正確結論是：電阻一定時，_。（3）小明還想用這個電路測量小燈泡的額定電功率，于是他將電阻r換成一只額定電壓是的4v小燈泡（阻值約為13），電阻一定時，并將電壓表更換為15v的量程。閉合開關s后調(diào)節(jié)滑片至電壓表示數(shù)為4.0v時，電流表示數(shù)如圖丙所示為_a，小燈泡的額定電功率為_w?！敬鸢浮?1)電壓；(2)如圖所示；最大；不會；電流與電壓成正比；（3）0.3；1.2.【解析】(1)小明同學通過學習知道了電壓是形成電流的原因；(2)根據(jù)甲連接實物圖，如下所示閉合開關前，小明應將淚動變阻器滑片移到最大阻值處；他檢查電路時發(fā)現(xiàn)電壓表、電流表位置互換了，則電壓表串聯(lián)在電路中，因電壓表內(nèi)阻很大，電路中的電流很小，若閉合開關電流表不會被燒壞；排除故障后小明進行了實驗，得到表格中的實驗數(shù)據(jù)，分析數(shù)據(jù)，電壓表與電流之比為定值，故可得出的正確結論是：電阻一定時，電流與電阻成反比；(3)小明還想用這個電路測量小燈泡的額定功率，于是他是他將電阻r換成一只額定電壓是4v的小燈泡(阻值約為139)，電阻一定時，并將電壓表更換為15v的量程，閉合開關s后，調(diào)節(jié)滑片至電壓表示數(shù)為40v時，電流表示數(shù)如圖丙所示，電流表分度值為0.02a,電流為0.3a,小燈泡的額定功率為：p=ui=4v0.3a=1.2w練習5：（2019連云港）某實驗小組利用如圖所示電路探究“導體中電流和電壓的關系”，提供的實驗器材有：電源（6v）、電流表、電壓表、定值電阻（10h）、滑動變阻器（40ik）.5a）、開關和導線若干。（1）請用筆畫線代替導線，將圖中實物電路連接完整；（2）閉合開關前，應該將滑片p置于端（選填“a”或“b”）。（3）小明同學進行了正確的實驗操作，某次電流表的示 數(shù)為0.2a，此時定值電阻消耗的功率為w， 變阻器接入電路的阻值為；（3）同組的小紅同學想要探究“導體中電流和電阻的關系”，她又找來了兩個阻值分別為5和20的電阻。用圖示電路，為完成三次實驗，則定值電阻兩端電壓的最小預設值是v?！敬鸢浮?1)如下圖所示；（2） a； (3) 0.4；20；（4）2?！窘馕觥?1)見答案圖。(2)閉合開關前,為了保護電路,防止電流過大,滑動變阻器的滑片p要處于使變阻器接入電路中的阻值為最大值處,故p置于a端。(3)pr=i2r=(0.2 a)210 =0.4 w；ur=ir=0.2 a10 =2 v；u變=u-ur=6 v-2 v=4 vr變=u變/i=4v/0.2a=20 。(4)當r=20 ,r變=40 時,r兩端的電壓最小,即ur/(u-ur)=r/r變,可得ur/(6v-ur)=20/40。則ur=2 v。練習6：（2018聊城）在“探究電流與電壓的關系”的實驗中，（1）請在方框中畫出能夠改變定值電阻的電壓、并可以同時測量電壓和電流的電路圖（2）通過實驗記錄電流表、電壓表的示數(shù)如下表所示r=10實驗序號123456電壓u/v2.02.22.42.62.83.0電流i/a0.200.220.240.261.400.30對表中數(shù)據(jù)進行分析，你認為錯誤的數(shù)據(jù)是實驗序號，排除錯誤數(shù)據(jù)，可歸納得出的結論是。（3）如果想用此電路繼續(xù)探究“電流與電阻的關系”，每次更換電阻后，可以通過調(diào)節(jié)，使電阻兩端的電壓不變。實驗得出的結論是?！敬鸢浮浚海?）見下圖；（2）5；在電阻一定時，電流與電壓成正比；（3）滑動變阻器；在導體兩端電壓一定時，電流與電阻成反比?！窘馕觥浚海?）實驗中為了探究規(guī)律，需要多次測量定值電阻兩端的電壓，因此需要滑動變阻器，多測幾組電壓和電流值，需要用電流表和電壓表測量電流與電壓，據(jù)此畫出電路圖；（2）根據(jù)數(shù)據(jù)表中電流與電壓的關系可分析出錯誤數(shù)據(jù)，并得出結論。（3）探究通過導體的電流與電阻的關系實驗，根據(jù)控制變量法可知應通過移動滑動變阻器控制電壓不變，從而得出結論。（1）實驗中要能夠改變定值電阻的電壓需要用滑動變阻器測量電壓用電壓表，測量電流用電流表，電路如圖：（2）根據(jù)數(shù)據(jù)分析可知，隨著電壓的增大電流在增大，并且電壓與電流的比值為2.0v/0.20a=2.2v/0.22a=10，所以第5次實驗中的電流數(shù)應當是錯誤的，應該為0.28a，并且可以看出在電阻一定時，電流與電壓成正比；（3）要探究“電流與電阻的關系”，每次更換電阻后，需要通過調(diào)節(jié)滑動變阻器，使電阻兩端的電壓不變。可以得出結論：在導體兩端電壓一定時，電流與電阻成反比。練習7：（2018天津）在探究電阻一定時電流與電壓關系的實驗中：（1）請根據(jù)圖甲所示的電路圖，用筆畫出導線完成圖乙的電路連接：（2）實驗過程中得到的部分數(shù)據(jù)如下表所示。第3次測時，電流表的示數(shù)如圖丙所示，請將該數(shù)據(jù)填入表格中實驗序號123電壓u/v0.81.62.4電流i/a0.160.32（3）在圖丁中的坐標軸上標出適當?shù)臉硕?，把上表中的?shù)據(jù)在坐標系中描點并連線?！敬鸢浮浚海?）如上左；（2）0.48；（3）如下圖所示?！窘馕觥浚海?）根據(jù)電源電壓為3v確定電壓表選用小量程與電阻并聯(lián)，由圖丙知電流表選用小量程與r串聯(lián)，將變阻器滑片以左電阻絲連入電路中與電阻串聯(lián)；（2）根據(jù)電流表選用小量程確定分度值為讀數(shù)；（3）根據(jù)描點法作圖。（1）電源電壓為3v，故電壓表選用小量程與電阻并聯(lián)，由圖丙知，電流表選用小量程與r串聯(lián)，將變阻器滑片以左電阻絲連入電路中與電阻串聯(lián)，如下左所示：（2）第3次測時，電流表的示數(shù)如圖丙所示，電流表選用小量程，分度值為0.02a，示數(shù)為0.48a；（3）橫坐標小格表0.4v，縱坐標每小格表示0.08a，根據(jù)表中數(shù)據(jù)在圖中找出對應的點，連線，如上右圖所示。練習8：（2018安徽）利用如圖a所示的電路，可以研究通過小燈泡的電流跟加在它兩端電壓的關系。實驗中使用小燈泡的額定電壓為2.5v.(1)請按照圖a，將圖b中的實物電路連接完整 _；（2）閉合開關s，當滑片從滑動變阻器的一端向另一端移動時，小燈泡兩端的電壓連續(xù)發(fā)生變化，于是可得到多組測量值（u，i），根據(jù)測量值畫出小燈泡的i-u圖像如圖c所示。從圖像可以發(fā)現(xiàn)；隨著小燈泡兩端電壓從0逐漸增大（不大于額定電壓），其燈絲的電阻值_（選填“不斷增大”，“保持不變”或“不斷減小”）；（3）在圖a中，閉合開關，將片p從a端向b端移動。在此過程中，小燈泡兩端的電壓_（選填“不斷變大”，“保持不變”或“不斷變小”）（4）考慮到電壓表的電阻對電路的影響，每次電流表的示數(shù)比測量時通過小燈泡的實際電流_（選填“偏大”或“偏小”）。【答案】：(1). 見下圖所示；(2). 不斷增大；(3). 不斷變大； (4). 偏大；【解析】：（1）燈的額定電壓為2.5v，故電壓表選用小量程與燈并聯(lián)，如下所示：（2）由圖c知，當電壓為0.25v、1.0v、2.0v時，對應的電流大小分別為0.1a、0.3a、0.45a，由歐姆定律r=u/i，對應的電阻大小分別