拔高學習4 探究電流與電壓和電阻的關系教科版物理九年級上學期

教科版九年級全拔高學習4?探究電流與電壓和電阻的關系

方法指導?所得數據呈現出的規(guī)律不一致時：(1)可能是某個電表量程讀錯—某個陡然增加或減小的數據。(2)可能是某個電表沒有調零—容易與誤差混淆

，

此時呈現出某一電表的所有數據都比應測得的數據偏大或偏小相同的量。(3)可能是電壓表接在滑動變阻器兩端—用電源電壓減去數據中的電壓后，與電流表數據之比為定值。

(3)根據電路中電流表的量程、題中圖像和表格等反映的最大電流確定滑動變阻器的電流規(guī)格。

二、更換定值電阻動態(tài)分析(在探究電流與電阻的關系實驗中)1.判斷滑片移動方向：更換阻值更大(更小)的定值電阻后，由串聯電路的分壓原理可知，定值電阻兩端電壓變大(變小)，為保持定值電阻兩端電壓不變，應調節(jié)滑動變阻器連入電路的電阻，使其兩端電壓變大(變小)，即需要將滑片向阻值增大(減小)的方向移動。

小西和同學們在“探究電流與電壓的關系”的實驗中，設計的實驗電路如圖甲所示，電源電壓恒為3V，定值電阻R的阻值為5Ω，滑動變阻器有兩只(R1：“10Ω2A”，R2：“30Ω1.5A”)。

例1典例講解(1)連接電路時，開關應________；閉合開關

S前，應將滑動變阻器的滑片

P

調至____(填“A”或“B”)端。斷開A為了保護電路，連接電路時，開關必須斷開；正確連好電路后，閉合開關S前，要將滑動變阻器的滑片P

調至阻值最大處，即A

端?！军c撥】(2)小西連接好電路后閉合開關

S，發(fā)現電流表、電壓表均無示數。已知電路只有一處故障且導線完好，請你寫出用導線、電流表或電壓表檢測故障的方法：______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________(寫出一種即可)。將導線并聯在滑動變阻器(或開關)兩端，若電壓表有示數，說明滑動變阻器(或開關)斷路；若電壓表無示數，再將導線并聯在電流表兩端，若電壓表有示數，說明電流表斷路(答案不唯一，合理即可)【思路引導】(2)提取有效信息：電流表、電壓表均無示數，檢測器材有導線、電流表、電壓表信息轉化：電流表無示數→電路存在斷路；電壓表無示數→與電壓表并聯部分以外的電路斷路分析解答：①用導線(電流表)檢測→檢測導線(電流表)與某元件并聯時，該元件被短路→若電壓表有示數，則與檢測導線(電流表)并聯部分斷路；若電壓表無示數，則與檢測導線(電流表)并聯的元件完好??②用電壓表檢測→檢測電壓表并聯在某元件兩端→若檢測電壓表示數接近電源電壓，則與檢測電壓表并聯部分斷路；若檢測電壓表示數為零，則與檢測電壓表并聯的元件完好閉合開關，電流表、電壓表均無示數，說明電路發(fā)生了斷路，且斷路發(fā)生在與電壓表并聯部分以外的電路；要檢測電路故障，可將導線并聯在待檢測部分兩端，若電壓表有示數，則說明與導線并聯部分存在故障(答案不唯一，合理即可)?！军c撥】(3)排除故障后，第2次實驗中電流表的示數如圖乙所示，為_______A。0.2由圖乙可知，電流表選用小量程，分度值為0.02A，示數為0.2A?！军c撥】(4)將多次實驗測得的數據記錄在表格中，分析數據可得：在導體電阻一定時，通過導體的電流與導體兩端的電壓成_________。實驗序號12345U/V0.51.01.52.02.5I/A0.10.30.40.5正比由表中數據可得，在導體電阻一定時，通過導體的電流與導體兩端的電壓成正比?！军c撥】(5)分析實驗數據可知，本實驗選取的滑動變阻器為_________

。R2

【點撥】【思路引導】(5)提取有效信息：根據表格數據，電路中的最小電流為0.1A，電壓表的最小示數為0.5V，電源電壓為3V信息轉化：電流最小時，滑動變阻器兩端的電壓為2.5V分析解答：①電路中的電流最小→滑動變阻器接入電路的阻值最大→將得到的阻值最大值與滑動變阻器的規(guī)格進行比較②將電路中的最大電流值與滑動變阻器規(guī)格進行比較結合①②選取合適的滑動變阻器【拔高設問】(6)小西完成實驗后，將R

換成100Ω的定值電阻，其他器材不變，請你評估小西能否正常完成實驗，并說明原因：_______________________________________________________________________________。不能，因為電源電壓為3V，定值電阻阻值過大導致電流表示數過小，無法準確讀數電源電壓為3V，100Ω的定值電阻的阻值過大，會導致電流表示數過小，無法準確讀數，所以小西不能正常完成實驗?！军c撥】(7)實驗操作過程中，小西發(fā)現滑動變阻器損壞，且沒有滑動變阻器進行替換，于是去掉損壞的滑動變阻器，添加一個電阻箱，設計的改進電路如圖丙所示(電源仍為2節(jié)新干電池)。請你分析小西設計的改進電路能否完成本實驗：_____(填“能”或“不能”)；若能完成，請寫出實驗方案，若不能，請說明原因：能通過改變電阻箱的阻值可以改變定值電阻R兩端的電壓_______________________________________________。完成實驗需要改變定值電阻兩端的電壓，而通過改變電阻箱的阻值可以改變定值電阻兩端的電壓，故小西設計的改進電路能完成本實驗?！军c撥】如圖甲所示是“探究電流與電阻關系”的電路，電源電壓為4.5V，有3個阻值分別為5Ω、10Ω、15Ω的定值電阻供使用，滑動變阻器的規(guī)格為“10Ω2A”。

例2典例講解(1)用筆畫線代替導線將圖甲所示實物電路連接完整(要求：滑動變阻器的滑片P

向左移動時，電路中電流變大，導線不得交叉)。如圖所示。

(2)連好電路，閉合開關，發(fā)現電壓表、電流表均無示數，電路故障可能是_____(填字母)。A.定值電阻

R

短路B.定值電阻

R

斷路C.滑動變阻器斷路C(3)依次將5Ω、10Ω、15Ω的定值電阻接入電路進行實驗，獲得數據如表，其中第3次實驗時電流表的示數如圖乙所示，為_____

A。根據表中數據可知，實驗中電壓表的示數是_____V。實驗次數123電阻/Ω51015電流/A0.600.30

0.203(4)根據表格中的數據得到的實驗結論是_____________________________________________。(5)有同學提出用電阻箱代替圖甲中定值電阻也可進行實驗探究，請你說出該方法的好處：_________________；若保持電阻箱兩端電壓為3V不變，電阻箱可接入電路的阻值范圍是________。電壓一定時，通過導體的電流和導體的電阻成反比不用反復拆接電路5~20Ω【思路引導】(5)第二空提取關鍵信息：串聯電路，電阻箱兩端電壓為3V，電源電壓為4.5V，滑動變阻器的規(guī)格為“10Ω2A”，電流表量程為0~0.6A信息轉化：滑動變阻器的最大阻值為10Ω，電路允許通過的最大電流為0.6A分析求解：①電路允許通過的最大電流→電阻箱允許接入電路的最小阻值；②滑動變阻器的最大阻值→電阻箱接入電路的最大阻值

【點撥】

【拔高設問】(6)當10Ω的定值電阻連入電路時，移動滑片使電壓表示數為某一定值，記錄此時滑片的位置為O；用15Ω的定值電阻替換10Ω的定值電阻后，閉合開關，再次移動滑動變阻器的滑片。移動滑片的過程中，眼睛應該觀察______表的示數，最終滑片的位置在O點的______(填“左側”或“右側”)。電壓右側【思路引導】(6)第二空提取關鍵信息：接入電路的定值電阻變大；需要保持定值電阻兩端電壓不變信息轉化：改接后電路中總電阻變大分析解答：總電阻變大→電路電流變小→滑動變阻器兩端電壓變小，定值電阻兩端電壓變大→為保持定值電阻兩端電壓不變→移動滑片用15Ω的定值電阻替換10Ω的定值電阻，為探究電流與電阻的關系，應保持定值電阻兩端的電壓不變，所以移動滑片時眼睛應該觀察電壓表的示數；根據串聯電路的分壓原理可得，替換后定值電阻兩端的電壓變大，故應增大滑動變阻器兩端的電壓，即將滑動變阻器的滑片向右移動，最終滑片的位置在應O

點的右側?！军c撥】

圖像是一條直線，比較直觀，便于處理數據發(fā)現規(guī)律

【點撥】1.小紅為了探究“電流與電壓的關系”，設計了如圖甲所示的電路。(1)請將圖甲中的實物電路連接完整，導線不允許交叉。如圖所示(合理即可)。方法針對練探究“電流與電壓的關系”時，電壓表測定值電阻兩端的電壓，故電壓表應與定值電阻并聯，結合表格數據可知電壓表量程選小量程；電流表測通過定值電阻的電流，故電流表應與定值電阻串聯；滑動變阻器起到保護電路元件安全和改變定值電阻兩端電壓的作用，故滑動變阻器應與定值電阻串聯，采用“一上一下”接法?！军c撥】(2)小紅將5Ω的電阻R接入電路，閉合開關，通過調節(jié)滑動變阻器滑片，測出四組不同的電壓值和電流值，并記錄在表格中。通過分析數據和觀察電表，她發(fā)現實驗中存在一個失誤，該失誤是_____________________。實驗序號1234U/V0.51.01.52.0I/A0.120.220.320.42

實驗前電流表沒有調零

【點撥】(3)數據修正后，小紅繪制了圖乙中的

a

圖像。根據圖像可知，在電阻一定時，電流與電壓成_______。圖乙中

U0

與

I

0的比值為______Ω。正比5由圖乙可知，

a圖像是正比例函數圖像，故可以得出結論:在導體電阻一定的情況下，通過導體的電流和導體兩端的電壓成正比。圖中

U0與

I0

的比值等于定值電阻的阻值，即5Ω?！军c撥】(4)將電阻換成小燈泡，重復上述實驗過程，繪制出圖乙中的

b

圖像，

b

圖像是一條曲線，圖乙中

A、

B、

C

三點對應的阻值為

RA、

RB、RC，它們由大到小的排列順序是__________________。RB＞

RC

＞

RA

【點撥】(5)若某次調節(jié)中滑動變阻器接入電路的電阻增加了

Δ

R1，同時小燈泡電阻變化了Δ

R2，則Δ

R1______(填“＞”“＜”或“＝”)Δ

R2。＞滑動變阻器接入電路的電阻增加時，由串聯分壓原理可知，小燈泡兩端的電壓減小，由圖乙知小燈泡電阻減小，通過小燈泡的電流即電路電流減小，由歐姆定律可知電路總電阻增大，由電阻的串聯規(guī)律可知

ΔR1

＞ΔR2?！军c撥】方法針對練2.某同學在“探究通過導體的電流與電阻的關系”的實驗中，所用的實驗器材有兩節(jié)干電池，電流表、電壓表、滑動變阻器及開關各一個，定值電阻和導線若干，實驗電路如圖甲所示。

(1)連好電路后，開關閉合前應將滑動變阻器的滑片移動到____(填“a”或“

b”)端；該同學發(fā)現電流表的指針位置如圖乙所示，原因是________________。b電流表沒有調零(2)調整好元件后，該同學用開關“試觸”時，發(fā)現電壓表和電流表均無示數。他檢查發(fā)現導線與各接線柱均接觸良好，猜想可能是滑動變阻器出現了斷路。他另外取來一根導線，用這根導線驗證出猜想是正確的。寫出他的做法和觀察到的現象：____________________________________________________________________________________。用導線連接滑動變阻器的a、d

端接線柱，用開關試觸，觀察到電流表和電壓表均有示數該同學排除故障后，進行實驗，記錄的實驗數據如表所示。(控制電壓

U＝2.4V)

①分析實驗數據得出結論：_____________________________________________。

②為了使結論具有普遍性，該同學接下來的做法是_____________________________________________。

實驗次數123456電阻R/Ω