《“探究電流與電阻關(guān)系”題型歸類》

“探究電流與電阻關(guān)系”題型歸類一、控制電壓的影響因素例1.（2023年遼寧錦州中考題節(jié)選）小明利用4節(jié)新干電池，阻值分別為10Ω、20Ω、30Ω、40Ω、50Ω的定值電阻，銘牌上標(biāo)有“20Ω1A”的滑動(dòng)變阻器等實(shí)驗(yàn)器材“探究電流與電阻關(guān)系”。（1）小明連接好如圖甲所示的電路，檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)電路中有一處連接錯(cuò)誤，請(qǐng)你在錯(cuò)誤的導(dǎo)線上畫“×”，并用筆畫線代替導(dǎo)線，將電路連接正確；（2）電路改接正確后，閉合開(kāi)關(guān)前，滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)滑到最_______（選填“左”或“右”）端；（3）小明將10Ω的定值電阻接入電路中，閉合開(kāi)關(guān)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片，使定值電阻兩端電壓為4V，讀出并記錄電流表示數(shù)；保持滑動(dòng)變阻器的滑片位置不變，把10Ω的定值電阻換成20Ω的定值電阻后，直接閉合開(kāi)關(guān)，電壓表的示數(shù)將_______（選填“大于”、“小于”或“等于”）4V，此時(shí)應(yīng)將滑動(dòng)變阻器的滑片在原來(lái)基礎(chǔ)上向______（選填“左”或“右”）端移動(dòng)，直到電壓表的示數(shù)再次達(dá)到4V，記錄電流表的示數(shù)；（4）當(dāng)小明將50Ω定值電阻接入電路時(shí)，無(wú)論怎樣調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片，都無(wú)法使定值電阻兩端電壓為4V，則原因可能是__________________________（寫出一條即可）。解析：（1）小明連接好如圖甲所示的電路，該電路有一處故障是：電阻與電流表并聯(lián)了，該電流表應(yīng)與電阻串聯(lián)，電壓表與電阻并聯(lián)，如下圖所示：（2）滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)置于阻值最大處，即圖中最左端；（3）實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)把10Ω的電阻換成20Ω的電阻后，根據(jù)分壓原理，電阻兩端的電壓變大，研究電流與電阻關(guān)系時(shí)要控制電壓不變，根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律，要增大滑動(dòng)變阻器兩端的電壓，由分壓原理，要增大滑動(dòng)變阻器電阻阻值，故應(yīng)把滑動(dòng)變阻器滑片向左滑動(dòng)；（4）4節(jié)新干電池電壓為6V，電阻兩端的電壓始終保持Uv=4V，根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律，變阻器分得的電壓：U滑=U－Uv=6V－4V=2V，變阻器分得的電壓為電壓表示數(shù)的0.5倍，根據(jù)分壓原理，當(dāng)接入50Ω電阻時(shí)，變阻器連入電路中的電阻為：R滑=0.5×50Ω=25Ω，故為了完成整個(gè)實(shí)驗(yàn)，應(yīng)該選取最大阻值至少25Ω的滑動(dòng)變阻器，而現(xiàn)有變阻器的最大電阻太??；控制的電阻電壓不變，變阻器分得的電壓過(guò)小，即電源電壓太大了；故當(dāng)小明將50Ω定值電阻接入電路時(shí)，無(wú)論怎樣調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片，都無(wú)法使定值電阻兩端電壓為4V，則原因可能是所選滑動(dòng)變阻器的最大阻值太小或電源電壓過(guò)大；答案（1）見(jiàn)解答；（2）左；（3）大于；左；（4）所選滑動(dòng)變阻器的最大阻值太?。ɑ螂娫措妷哼^(guò)大）。二、更換電阻后的操作例2.（2023年山東威海中考題）在探究“電流與電阻的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，電源電壓恒為9V滑動(dòng)變阻器規(guī)格為“50L2A”。（1）根據(jù)圖甲所示的電路圖，請(qǐng)用筆畫線代替導(dǎo)線，將圖乙所示的實(shí)物圖連接完整（導(dǎo)線不允許交叉）；（2）連接好電路，將滑動(dòng)變阻器阻值調(diào)到最大，閉合開(kāi)關(guān)，移動(dòng)滑片，發(fā)現(xiàn)電流表無(wú)示數(shù)，電壓表示數(shù)始終接近電源電壓。導(dǎo)致這一現(xiàn)象的原因可能是________。A.電流表?yè)p壞B.滑動(dòng)變阻器短路C.定值電阻R接觸不良D.定值電阻R短路（3）排除故障繼續(xù)實(shí)驗(yàn)，更換不同的定值電阻后，都需要調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，其目的是_________，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表所示，其中第6次實(shí)驗(yàn)中電流表示數(shù)如圖丙所示，其讀數(shù)為_(kāi)______A；實(shí)驗(yàn)次數(shù)123456……電阻R/Ω57.512152025……電流I/A1.20.80.480.40.32……（4）在如圖所示坐標(biāo)系中已經(jīng)描出所有實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的點(diǎn)，請(qǐng)繪出圖象，分析并得出結(jié)論：_______________________________________________；（5）實(shí)驗(yàn)完成后，在評(píng)估“將5Ω電阻更換成7.5Ω電阻繼續(xù)實(shí)驗(yàn)”這一環(huán)節(jié)中，甲小組認(rèn)為，更換成7.5Ω電阻后需要將滑動(dòng)變阻器阻值調(diào)到最大，才能閉合開(kāi)關(guān)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)；而乙小組認(rèn)為，更換成7.5Ω電阻后不需要將滑動(dòng)變阻器阻值調(diào)到最大，可直接閉合開(kāi)關(guān)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。你認(rèn)為哪個(gè)小組的觀點(diǎn)正確并寫出理由：______________________________________。解析：（1）由圖甲可知滑片左移滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻變大，所以導(dǎo)線連接滑動(dòng)變阻器的右下接線柱，如圖：（2）閉合開(kāi)關(guān)，移動(dòng)滑片，發(fā)現(xiàn)電流表無(wú)示數(shù)，說(shuō)明電路斷路，電壓表示數(shù)始終接近電源電壓，說(shuō)明電壓表串聯(lián)接入電路，即與電壓表并聯(lián)的電阻電阻斷路，故選C；（3）探究“電流與電阻的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)需保持定值電阻兩端的電壓不變；電流表接入電路的是小量程，分度值為0.02A，示數(shù)為0.24A；（4）用平滑曲線連接，如圖：分析圖象可得電壓一定時(shí)，通過(guò)導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體的電阻成反比；（5）乙小組觀點(diǎn)正確。將5Ω的電阻更換成7.5Ω的電阻時(shí)，滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值不變，電路總電阻變大，電源電壓不變，由歐姆定律可知，電路中的電流變小，電路安全，所以不需要將滑動(dòng)變阻器阻值調(diào)到最大。（開(kāi)放性問(wèn)題，合理即可）答案：（1）如圖；（2）C；（3）保持定值電阻兩端電壓不變；0.24；（4）如圖；電壓一定時(shí)，通過(guò)導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體的電阻成反比；（5）乙小組觀點(diǎn)正確。理由見(jiàn)解答。三、改變變阻器阻值的圖像特點(diǎn)例3.（2023年江蘇宿遷中考題）用圖甲所示電路“探究電流與電阻的關(guān)系”。電源電壓為4.5V不變，滑動(dòng)變阻器規(guī)格為“20Ω1A”，有4Ω、6Ω、8Ω、10Ω、12Ω的定值電阻各一個(gè)。（1）用筆畫線代替導(dǎo)線把圖甲電路連接完整，要求：當(dāng)滑片P向左滑動(dòng)時(shí)，變阻器接入電路的電阻變大；（2）連接電路時(shí)，開(kāi)關(guān)應(yīng)該_________（選填“斷開(kāi)”或“閉合”）（3）先接入12Ω定值電阻，閉合開(kāi)關(guān)，移動(dòng)變阻器的滑片P至合適位置，電壓表的示數(shù)如圖乙所示，示數(shù)為_(kāi)_______V記下電流表的示數(shù)。斷開(kāi)開(kāi)關(guān)，將12Ω電阻換成10Ω后，閉合開(kāi)關(guān)，移動(dòng)變阻器的滑片P使________表的示數(shù)與前一次相同，記錄相關(guān)數(shù)據(jù)；（4）依次改變電阻R的阻值，共測(cè)得五組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，在圖丙的坐標(biāo)系中描繪出IR圖像為曲線A；①由圖像可得出的結(jié)論是：___________________________。②根據(jù)上面所測(cè)的五組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，把每次實(shí)驗(yàn)時(shí)記錄的電流值和對(duì)應(yīng)變阻器Rp的阻值，在圖丙坐標(biāo)系中描成點(diǎn)，將這些點(diǎn)繪成曲線B，發(fā)現(xiàn)曲線B與曲線A___________（選填“有交點(diǎn)”或“無(wú)交點(diǎn)”），其原因是______________________。③本實(shí)驗(yàn)的主要研究方法是“控制變量法”，下列物理教材中的實(shí)驗(yàn)，沒(méi)有用到“控制變量法”的有________。A.探究二力平衡的條件B.探究影響液體內(nèi)部壓強(qiáng)的因素C.用電流表和電壓表測(cè)量定值電阻的阻值解析：（1）由題知滑片P向左滑動(dòng)時(shí)，變阻器接入電路的電阻變大；因此應(yīng)該用導(dǎo)線連接到滑動(dòng)變阻器的右下方接線柱，如下圖所示：（2）保護(hù)電路，連接電路時(shí)開(kāi)關(guān)應(yīng)斷開(kāi)；（3）先接入12Ω定值電阻，閉臺(tái)開(kāi)關(guān)，移動(dòng)變阻器的滑片P移至合適位置，電壓表用的小量程，分度值為0.1V，示數(shù)為2.4V，記下電流表的示數(shù)。斷開(kāi)開(kāi)關(guān)，將12Ω電阻換成10Ω后，根據(jù)探究電流與電阻關(guān)系，必須控制電壓不變，閉合開(kāi)關(guān)，移動(dòng)變阻器的滑片P使電壓表的示數(shù)與前一次相同，記錄相關(guān)數(shù)據(jù)；（4）依次改變電阻R的阻值，共測(cè)得五組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，在圖丙的坐標(biāo)系中描繪出IR圖像為曲線A；①由圖像可知，0.6A×4Ω=0.4A×6Ω=0.3A×8Ω=0.2A×12Ω=2.4V可得出的結(jié)論是：電壓一定時(shí)，通過(guò)導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體的電阻成反比。②因?yàn)殡娫措妷翰蛔?，而定值電阻的電壓保持不變，滑?dòng)變阻器的電壓也不變，根據(jù)串聯(lián)分壓規(guī)律知，因而各次實(shí)驗(yàn)中，定值電阻和滑動(dòng)變阻器的阻值倍數(shù)關(guān)系保持不變，因而對(duì)每一個(gè)電流值，變阻器Rp的阻值始終是定值電阻的阻值倍數(shù)不變，則把每次實(shí)驗(yàn)時(shí)記錄的電流值和對(duì)應(yīng)變阻器Rp的阻值，在圖丙坐標(biāo)系中描成點(diǎn)，將這些點(diǎn)繪成曲線B，發(fā)現(xiàn)曲線B與曲線A平行，因而兩者無(wú)交點(diǎn)；③本實(shí)驗(yàn)的主要研究方法是“控制變量法”A.探究二力平衡的條件，有多個(gè)因素影響，必須采用控制變量法；B.探究影響液體內(nèi)部壓強(qiáng)的因素時(shí)，探究與深度關(guān)系，控制液體密度不變，用了控制變量法；C.用電流表和電壓表測(cè)量定值電阻的阻值，是測(cè)量型實(shí)驗(yàn)，沒(méi)有控制變量；沒(méi)有用到“控制變量法”的有C。答案：（1）如圖見(jiàn)解答；（2）斷開(kāi)；（3）2.4；電壓；（4）①電壓一定時(shí)，通過(guò)導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體的電阻成反比；②無(wú)交點(diǎn)；對(duì)每一個(gè)電流值，變阻器Rp的阻值是定值電阻的阻值倍數(shù)不變，兩個(gè)圖像平行；③C。四、變阻器規(guī)格的選擇例4.（2023年湖北武漢中考題）小紅同學(xué)用下列器材探究電流與電阻的關(guān)系：干電池4節(jié)，定值電阻R（10Ω、15Ω、20Ω和25Ω），電流表A（量程0~0.6A或0~3A），電壓表V（量程0~3V或0~15V），滑動(dòng)變阻器，開(kāi)關(guān)，導(dǎo)線若干。在實(shí)驗(yàn)中：（1）①如圖乙所示，電壓表量程為0~15V，電流表量程為0~0.6A，定值電阻R=10Ω，請(qǐng)根據(jù)圖甲在圖乙中補(bǔ)畫2根導(dǎo)線，將實(shí)物電路連接完整；②確認(rèn)電路連接無(wú)誤后，閉合開(kāi)關(guān)，電壓表示數(shù)如圖丙所示，則電源電壓是________V；（2）斷開(kāi)開(kāi)關(guān)，將電壓表量程改為0~3V，并聯(lián)接在圖甲中的A、B兩點(diǎn)，檢查電路無(wú)誤后，閉合開(kāi)關(guān)，向左移動(dòng)滑片P，當(dāng)電流表示數(shù)為0.24A時(shí)，記下電壓表的示數(shù)，設(shè)此時(shí)滑動(dòng)變阻器連入電路的阻值為RP1；接著將10Ω的定值電阻更換為15Ω的定值電阻，重做實(shí)驗(yàn)，當(dāng)觀察到電壓表的示數(shù)是___________V時(shí)，記下電流表的示數(shù)，設(shè)此時(shí)滑動(dòng)變阻器連入電路的阻值為RP2，則RP2RP1=___________Ω；（3）小紅同學(xué)繼續(xù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，將15Ω的定值電阻更換為20Ω的定值電阻，閉合開(kāi)關(guān)，發(fā)現(xiàn)滑片P在最右端時(shí)，電壓表示數(shù)為2.7V。為了能用20Ω和25Ω的定值電阻繼續(xù)完成實(shí)驗(yàn)，應(yīng)將實(shí)物電路中的滑動(dòng)變阻器更換為_(kāi)__________（填“25Ω2A”“30Ω2A”或“50Ω1.5A”）的滑動(dòng)變阻器。解析：（1）根據(jù)圖甲可知，電壓表測(cè)量滑動(dòng)變阻器和定值電阻R兩端電壓，故將電壓表并聯(lián)接在滑動(dòng)變阻器和定值電阻R兩端，如圖所示：電壓表示數(shù)如圖丙所示，電壓表分度值0.5V，故其示數(shù)為6V。（2）由題意知，滑動(dòng)變阻器和定值電阻R串聯(lián)，當(dāng)電流表示數(shù)為0.24A時(shí)，由U=IR可得，定值電阻兩端電壓為U定=IR定=0.24A×10Ω=2.4V根據(jù)串聯(lián)電路分壓特點(diǎn)可得，此時(shí)滑動(dòng)變阻器兩端電壓為U滑=U－U定=6V－2.4V＝3.6V由得，滑動(dòng)變阻器此時(shí)電阻為當(dāng)定值電阻更換為15Ω時(shí)，由于電壓表量程為0~3V，則移動(dòng)滑動(dòng)變阻器，根據(jù)控制變量法，此時(shí)應(yīng)控制電壓表示數(shù)為2.4V。根據(jù)串聯(lián)電路電壓特點(diǎn)可知，此時(shí)滑動(dòng)變阻器兩端電壓為U滑2=U－U定′=6V－2.4V=3.6V根據(jù)得，此時(shí)電路電流為由得，此時(shí)滑動(dòng)變阻器連入電路的阻值為R滑2為所以