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文檔簡介
2023年中考物理重難點突破第16講探究電流與電壓和電阻的關(guān)系一、探究電流與電壓的關(guān)系1.實驗電路圖2.實驗方法:控制變量法3.改變定值電阻兩端電壓的常見方法
(1)如實驗電路圖中,將滑動變阻器與電源串聯(lián),組成一個可以改變電壓的電源,該方法最方便,實用,實驗中一般采用該方法。
(2)改變干電池的節(jié)數(shù)。將不同節(jié)數(shù)的干電池串聯(lián)起來,獲得不同的電壓。
(3)使用學生電源。將學生電源置于不同的電壓檔位實驗【重難點與突破】4.本實驗中滑動變阻器的主要作用:改變定值電阻兩端的電壓。5.本實驗中,多次改變定值電阻兩端的電壓的目的:獲得多組數(shù)據(jù),獲取電流與電壓間的規(guī)律,避免一次實驗帶來的結(jié)果的偶然性。6.本實驗中,能用小燈泡代替定值電阻嗎?
不可以。因為在探究電流與電壓的關(guān)系時,需要控制電阻不變。小燈泡的電阻隨溫度的升高而增大,不能保持不變。7.本實驗裝置還可以完成電流與電阻的關(guān)系探究、電阻的測量、電功率的測量等實驗。8.該實驗的數(shù)據(jù)分析方法:圖像法。定值電阻的在伏安曲線中是一條過原點的直線。如下圖中的A、B。9.本實驗的結(jié)論:在導體的電阻一定時,通過導體中的電流與其兩端的電壓成正比。10.實驗注意事項
(1)連接電路時,開關(guān)要斷開。閉合開關(guān)前,滑動變阻器的滑片要處于最大阻值處。
(2)注意選擇電流表、電壓表的量程,接線時,要讓電流從它們的正接線柱流入,負接線柱流出。
(3)電壓表要與定值電阻相并聯(lián)。
(4)每次實驗操作力求迅速,盡量減小由于電阻長時間通電溫度升高,電阻變大。【例1】(2022德陽)小均同學為了探究“電流與導體兩端電壓的關(guān)系”,連接了如圖甲所示的電路(電源電壓為3V恒定)。
(1)用筆畫線將甲圖中電路連接完整,要求滑動變阻器的滑片P向左端滑動時,接入電路的電阻變小。
(2)小均接好電路閉合開關(guān)后,電流表無示數(shù),電壓表示數(shù)為3V,發(fā)生該現(xiàn)象的原因是
。(選填“電阻R處短路”“電阻R處斷路”或“電流表斷路”)
(3)排除故障后閉合開關(guān),移動滑片P,小均同學進行多次實驗,根據(jù)數(shù)據(jù)繪制了電阻R的I﹣U圖象(乙圖中的圖線a),根據(jù)乙圖中的圖線a可得出結(jié)論是:
;小均同學所用R的阻值為R=
Ω。
(4)小均同學又將實驗中的電阻R拆下,其它條件都不變的情況下,換用一個額定電壓為2.5V的小燈泡,繼續(xù)多次實驗得到小燈泡的I﹣U圖象如乙圖中的圖線b,可知小燈泡正常發(fā)光時的功率為
W。本次實驗中如果滑片P滑至某點時電壓表示數(shù)如圖丙所示,電流表顯示讀數(shù)是0.22A,那么此時滑動變阻器連入電路的電阻為
Ω(結(jié)果在小數(shù)點后保留兩位)。【分析】
(1)滑動變阻器的滑片P向左端移動時接入電路的電阻變小,則應把滑動變阻器的下接線柱接入電路,實物電路圖如圖所示:
(2)電流表無示數(shù)而電壓表有示數(shù),說明電路中有斷路,而電壓表與電源接通,則電路中的故障可能定值電阻R斷路;
(3)由圖象a可知,電流與電壓的圖象為過原點的直線,是正比例函數(shù)圖象,故得結(jié)論:在電阻一定時,通過導體的電流與導體導體兩端電壓成正比;由圖象a可知,當U=1.5V時,I=0.3A,則R的阻值為:R=U/I=1.5V/0.3A=5Ω;
(4)由圖象b可知,當UL=2.5V時,IL=0.25A,則小燈泡正常發(fā)光時的功率為:PL=ULIL=2.5V×0.25A=0.625W;由圖丙知,電壓表量程是0~3V,最小分度值是0.1V,電壓表示數(shù)是1.8V,由串聯(lián)電路電壓規(guī)律可知,變阻器兩端的電壓為:U滑=U﹣UV=3V﹣1.8V=1.2V,由歐姆定律可知,滑動變阻器連入電路的電阻為:R滑=U滑/I′=1.2V/0.22A≈5.45Ω?!敬鸢浮浚?)見分析
(2)電阻R處斷路
(3)在電阻一定時,通過導體的電流與導體導體兩端電壓成正比5(4)0.6255.45【突破】1.將滑動變阻器連入電路中時,一定要注意題設中的要求。首先確定下面接線柱應該接入哪一端。如果要求滑片向右移動,連入電路的電阻變大或者電路中的電流變小,燈泡亮度變暗,則下端應該接左邊;反之,接右邊。2.因為當電阻一定時,導體中的電流與電壓成正比,所以在伏安曲線中,它的圖像是一條過原點的直線。3.敘述結(jié)論時,不能說成“電阻一定時,電壓與電流成正比”。注意變量和因變量。二、探究電流與電阻的關(guān)系1.改變電阻的方法:
(1)用不同阻值的電阻替換做實驗。
(2)使用電阻箱。將電阻箱的阻值設定在不同的阻值下實驗。2.本實驗中滑動變阻器的主要作用:保持定值電阻兩端的電壓不變。3.本實驗中,多次改變定值電阻的值的目的:獲得多組數(shù)據(jù),獲取電流與電阻間的規(guī)律,避免一次實驗帶來的結(jié)論的偶然性。4.實驗中,定值電阻由較小的定值電阻換成較大的定值電阻時,需要將滑動變阻器的滑片向接入電路中的阻值變大的方向滑動,直到電壓表的示數(shù)等于設定的定值電阻兩端不變的電壓值時為止。5.本實驗中,滑動變阻器的規(guī)格要根據(jù)所選用的定值電阻來選擇,最大阻值不能太小,否則,當換用較大的定值電阻實驗時,無論怎樣移動滑片,都不能達到設定的電壓值。設定電壓值時,也要考慮這一點。6.該實驗的數(shù)據(jù)分析方法:圖像法。在伏安曲線中是一條反比例曲線。如下圖:
7.本實驗的結(jié)論:在導體兩端的電壓一定時,通過導體中的電流與其電阻成反比?!纠?】(2022張家界)探究“電流與電阻的關(guān)系”時,可供實驗器材有:三節(jié)新的干電池(電壓為4.5V)、電流表、電壓表、滑動變阻器(標有“20Ω2A”字樣)、定值電阻5個(5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、50Ω),開關(guān)一個,導線若干。小靜等同學設計了如圖甲所示的電路圖:
(1)請用筆畫線代替導線將圖乙中的實物圖連接完整,要求:滑片向右移動時電阻變大。
(2)閉合開關(guān),電流表無示數(shù),電壓表有示數(shù),并接近電源電壓,則故障原因是:
。
(3)排除故障后,將定值電阻由5Ω更換為10Ω時,應向
(選填“左”或“右”)適當調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片,使電壓表示數(shù)保持不變。
(4)圖丙是根據(jù)實驗數(shù)據(jù)畫出的定值電阻的I﹣R圖像,其中陰影部分面積表示的物理量是
,其數(shù)值為
。
(5)實驗中,在接入50Ω的定值電阻后,小靜同學無論怎樣移動滑片,都不能使電壓表示數(shù)達到原來的數(shù)值,為了能完成這次實驗,小靜采取的措施可行的是()(多選)A.調(diào)高電源電壓B.更換一個最大阻值為30Ω的滑動變阻器C.再串聯(lián)一個10Ω的電阻D.將電壓表改接到滑動變阻器兩端
(6)如圖圖像中能大致反應本實驗中各物理量之間關(guān)系的是
?!痉治觥?/p>
(1)滑動變阻器接一個上接線柱和一個下接線柱串聯(lián)在電路中,按照甲電路圖知滑動變阻器接左下接線柱,如下圖所示:
(2)若電流表沒有示數(shù),說明電路可能斷路;電壓表有示數(shù),說明電壓表、電流表、滑動變阻器、開關(guān)與電源相連,所以故障為與電壓表并聯(lián)的定值電阻斷路;
(3)根據(jù)串聯(lián)分壓原理可知,將定值電阻由5Ω改接成10Ω的電阻,電阻增大,其分得的電壓增大;探究電流與電阻的實驗中應控制電壓不變,應保持電阻兩端的電壓不變,根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律可知應增大滑動變阻器分得的電壓,由分壓原理,應增大滑動變阻器連入電路中的電阻,所以滑片應向右端移動,使電壓表示數(shù)恢復到原來的值;
(4)根據(jù)畫出I﹣R圖象(如圖乙)知,圖中陰影面積為長方形,其面積等于IR,由歐姆定律得,U=IR,陰影面積表示的物理量是電阻兩端的電壓,其數(shù)值為:U=IR=0.6A×5Ω=3V;
(6)A.因電壓表示數(shù)不變,即電流與R之積為一定值,故電流隨R的變化關(guān)系為反比例函數(shù),A錯。B.換用不同的電阻時,電壓表示數(shù)不變,B錯。C.定值電阻的電壓為2V,變阻器的電壓為1V,由分壓原理,變阻器與R的比值為1:2,故變阻器連入電路的電阻與R的關(guān)系為一過原點的直線,C正確。D.根據(jù)P=UI=U2/R,定值電阻的功率:PR=U2/R=(3V)2/R,即電阻的電功率與R之積為一定值,電阻的電功率隨R變化關(guān)系為反比例函數(shù),D錯。選C?!敬鸢浮浚?)見分析
(2)定值電阻斷路
(3)右
(4)電阻兩端的電壓
3V(5)ABC(6)C
1.(2022蘇州)用如圖所示電路探究電流與電阻的關(guān)系,電源電壓不變,電阻有5Ω、10Ω、15Ω、20Ω。連接電路閉合開關(guān),發(fā)現(xiàn)電流表無示數(shù),電壓表示數(shù)接近電源電壓為了找出故障,把導線M的一端從接線柱a移開,分別連到接線柱b和c上,發(fā)現(xiàn)兩表指針位置均和之前一樣,進一步檢查發(fā)現(xiàn)電流表完好,則電路的故障是
排除故障后,將不同阻值的電阻分別接入電路,移動滑片記錄的數(shù)據(jù)如下表:cd間導線斷路【針對練習精編】實驗次數(shù)1234電阻/Ω5101520電流/A0.400.200130.10
分析表中數(shù)據(jù),實驗中電阻兩端的電壓為
V,實驗得出的結(jié)論是
。2電壓一定時,導體中的電流與電阻成反比2.(2022畢節(jié))小華同學在“探究電流與電阻關(guān)系”的實驗時,定值電阻R有5Ω、10Ω、20Ω三種規(guī)格,R1為滑動變阻器,電源電壓保持3V不變。(1)為能完成實驗,用筆畫線將圖甲連接完整。
(2)小華首先將阻值為5Ω的電阻接入電路,閉合開關(guān)后,發(fā)現(xiàn)電流表指針向左偏轉(zhuǎn)如圖乙所示,其原因可能是
。
(3)改正電路后,閉合開關(guān),移動滑片P,當電壓表示數(shù)為2V時,記錄電流表的示數(shù),作為第一組數(shù)據(jù);接下來用10Ω的電阻替換5Ω的電阻做實驗,移動滑片P,使電流表的示數(shù)為
A時,作為第二組數(shù)據(jù),然后將20Ω的電阻替換10Ω的電阻繼續(xù)實驗,并正確記錄數(shù)據(jù),根據(jù)實驗數(shù)據(jù)總結(jié)得出:在電壓一定時,電流與電阻成反比。電流表正負接線柱接反0.23.(2022丹東)“探究電流與電壓和電阻的關(guān)系”的實驗中,準備的電學器材如下:電源(4.5V)、電流表、電壓表、滑動變阻器R標有“30Ω1A”、定值電阻(5Ω、10Ω、20Ω、30Ω)、開關(guān)、導線若干。(1)“探究電流與電壓的關(guān)系”實驗
①某同學
開關(guān),按如圖甲所示電路圖連接實物。試觸時發(fā)現(xiàn):電流表指針向零刻度線左側(cè)偏轉(zhuǎn),如圖乙所示,則電路連接出現(xiàn)的錯誤是
。
②糾正錯誤后開始實驗,應將滑動變阻器滑片P向
(選填“左”或“右”)滑動,使電阻R0兩端電壓由1.5V逐漸增大到2V、2.5V,讀出所對應的電流值。其中第二次電流表示數(shù)如圖丙所示為
A。實驗數(shù)據(jù)如表所示:實驗次序123U/V1.522.5I/A0.15
△0.25斷開電流表正負接線柱接反左0.2
③分析數(shù)據(jù),得出結(jié)論:電阻一定時,導體中的電流與導體兩端電壓成
比。
④善于預習的小輝,分析表中數(shù)據(jù)可知該同學所用的定值電阻阻值為
Ω。正10(2)“探究電流與電阻的關(guān)系”實驗①將10Ω的定值電阻接入A、B兩點間,調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片P,使電壓表示數(shù)為2V,讀出電流表示數(shù)。②接下來用20Ω的電阻替換10Ω的電阻,閉合開關(guān),調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片P,使電壓表示數(shù)
(選填“大于”、“小于”或“等于”)2V,讀出電流表示數(shù)。③將實驗器材中
(選填“5Ω”或“30Ω”)定值電阻接入A、B兩點間,無論怎樣移動滑片P都無法完成實驗。等于30Ω4.(2022達州)現(xiàn)有下列實驗器材:學生電源、定值電阻三個(5Ω、10Ω、15Ω)、小燈泡RL(額定電壓為2.5V)、滑動變阻器“50Ω1A”、電流表、電壓表、開關(guān)和導線若干。
(1)小聰利用部分實驗器材探究電流跟電壓的關(guān)系:
①請用筆畫線代替導線,將圖甲所示的實物連接完整(要求:滑片向右移動時電壓表示數(shù)減?。?。答案②在探究過程中多次移動滑動變阻器滑片,讀出電壓表和電流表示數(shù)并記錄如下:A.其中第6次實驗電流表示數(shù)如圖乙所示,請將讀數(shù)填入表中。B.分析數(shù)據(jù)可以得出的初步結(jié)論是:
。
C.該實驗所用的探究方法是
。③換用另外兩個定值電阻重復上面的實驗步驟,分析數(shù)據(jù)得出結(jié)論。實驗次數(shù)123456U/V0.511.522.53I/A0.050.10.150.20.24
0.3在電阻一定時,導體中的電流跟兩端電壓成正比控制變量法
(2)小聰同學把定值電阻換成小燈泡RL,接著進行“研究小燈泡的電阻”實驗。在實驗過程中,多次移動滑片,讀出電壓表和電流表示數(shù)并記錄,然后描繪出小燈泡的I﹣U關(guān)系圖像(圖丙)。請分析論證:
①需
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