實(shí)驗(yàn)19 探究電流與電壓關(guān)系的實(shí)驗(yàn)(解析版)

實(shí)驗(yàn)19探究電流與電壓關(guān)系的實(shí)驗(yàn)(解析版)實(shí)驗(yàn)十九：電流與電壓的關(guān)系探究實(shí)驗(yàn)?zāi)康模禾骄繉?dǎo)體電流與電壓的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)器材：若干節(jié)干電池、開(kāi)關(guān)、電壓表、電流表、兩個(gè)不同導(dǎo)體、若干導(dǎo)線(xiàn)等。實(shí)驗(yàn)步驟：1.按照?qǐng)D示連接電路，注意開(kāi)關(guān)要斷開(kāi)，開(kāi)關(guān)閉合前要把滑動(dòng)變阻器調(diào)到阻值最大處。2.保持電阻R1=5Ω不變，檢查電路后閉合開(kāi)關(guān)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)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(yīng)的數(shù)值，填表。3.改變電阻，使R2=10Ω不變，調(diào)節(jié)滑動(dòng)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(yīng)的數(shù)值，填表。4.根據(jù)數(shù)據(jù)畫(huà)出I-U圖像。實(shí)驗(yàn)結(jié)論：1.在同一導(dǎo)體中，電流與電壓成正比。2.在同一導(dǎo)體中，電壓和電流的比值為定值。3.在不同導(dǎo)體中，電壓和電流的比值不同。注意事項(xiàng)：1.該實(shí)驗(yàn)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(guān)系。2.在連接電路時(shí)，開(kāi)關(guān)要斷開(kāi)，滑動(dòng)變阻器滑片移至阻值最大處。3.滑動(dòng)變阻器的作用是保護(hù)電路和改變電阻兩端電壓。4.調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器不能使電壓達(dá)到指定示數(shù)的原因可能是滑動(dòng)變阻器的最大阻值過(guò)小。5.換不同規(guī)格的電阻多次測(cè)量的目的是得出普遍規(guī)律，避免實(shí)驗(yàn)的偶然性。6.不能用燈泡代替電阻進(jìn)行探究的原因是燈絲的電阻隨溫度的升高而增大。7.若使用燈泡代替電阻，那么在畫(huà)出的I-U圖像中，其圖像是一條曲線(xiàn)?？紤]到電壓表的電阻對(duì)電路的影響，每次電流表的示數(shù)比測(cè)量時(shí)通過(guò)待測(cè)電阻的實(shí)際電流偏大。在“探究通過(guò)導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體兩端的電壓的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，某小組選用兩節(jié)新干電池為電源，規(guī)格為“20Ω1A”的滑動(dòng)變阻器等器材進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。根據(jù)圖甲的實(shí)物圖將圖乙的電路圖補(bǔ)充完整，還需要加上一個(gè)電壓表。連接電路時(shí)，應(yīng)斷開(kāi)開(kāi)關(guān)。如果電壓表無(wú)示數(shù)，電流表有示數(shù)但沒(méi)超出量程，則說(shuō)明是電阻短路。排除故障后，閉合開(kāi)關(guān)，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片。若電流表的示數(shù)如圖丙所示，其讀數(shù)為0.3A。改變滑動(dòng)變阻器滑片的位置，測(cè)得多組對(duì)應(yīng)的電壓、電流值，如下表所示。根據(jù)測(cè)得的數(shù)據(jù)可知，當(dāng)電阻一定時(shí)，導(dǎo)體電阻為5.0Ω（結(jié)果保留一位小數(shù)）。電阻一定時(shí)，電流會(huì)隨著電壓的增大而增大，并且通過(guò)計(jì)算可知電流和電壓成正比。多次實(shí)驗(yàn)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?yàn)橹挥幸恢欢ㄖ惦娮?，所測(cè)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(dòng)變阻器獲得不同的幾組數(shù)據(jù)，更具有科學(xué)性。進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，該小組發(fā)現(xiàn)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器無(wú)法使電壓表示數(shù)為0.5V。為了解決這個(gè)問(wèn)題，可采取的方法是減小電源電壓、串聯(lián)一個(gè)電阻或換用最大阻值更大的滑動(dòng)變阻器等。如果將定值電阻替換成小燈泡，不能得出（4）中的結(jié)論。因?yàn)樾襞莸碾娮钑?huì)受溫度的影響，不能控制電阻一定。同學(xué)們想探究“導(dǎo)體中電流與導(dǎo)體兩端電壓的關(guān)系”。小明同學(xué)通過(guò)學(xué)習(xí)知道了是形成電流的原因；因此做出了以下猜想：電流跟電壓成正比。為了檢驗(yàn)猜想是否正確，小明設(shè)計(jì)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10Ω，滑動(dòng)變阻器R’標(biāo)有“50Ω1A”字樣，電壓表和電流表均完好。小明進(jìn)行了三次實(shí)驗(yàn)測(cè)量，并把數(shù)據(jù)填寫(xiě)在表格中。其中第一次測(cè)量時(shí)，電流表的示數(shù)如圖丙所示，此時(shí)的電流為0.20A。又進(jìn)行了幾次實(shí)驗(yàn)后，小明根據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)得的數(shù)據(jù)，繪制出小燈泡的I-U圖象應(yīng)與上圖中圖象B相似。在連接實(shí)驗(yàn)電路時(shí)，安全起見(jiàn)，開(kāi)關(guān)要斷開(kāi)。由電路圖可知，電阻和滑動(dòng)變阻器屬于串聯(lián)連接，串聯(lián)特點(diǎn)是等流分壓，而電壓表測(cè)量的是定值電阻兩端的電壓，電阻越大，其分擔(dān)的電壓也就越大；電壓表示數(shù)由1V變成2V，說(shuō)明定值電阻分擔(dān)的電壓變大，總電壓保持不變，因此滑動(dòng)變阻器的電壓應(yīng)該變小，則其電阻應(yīng)該變小，由圖可知，滑片向B端滑動(dòng)時(shí)，電阻會(huì)變小。此實(shí)驗(yàn)中多次測(cè)量的目的是為了避免實(shí)驗(yàn)的偶然性，得出普遍規(guī)律。探究串聯(lián)電路的電壓規(guī)律也是為了避免實(shí)驗(yàn)偶然性得出普遍規(guī)律；測(cè)量定值電阻的阻值多次測(cè)量求平均值，可以減少誤差，使得結(jié)果更為準(zhǔn)確。閉合開(kāi)關(guān)，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，發(fā)現(xiàn)小燈泡發(fā)光，說(shuō)明電流是通路狀態(tài)，電壓表的示數(shù)始終為0V，說(shuō)明電壓表沒(méi)有和用電器完成并聯(lián)，即兩個(gè)接線(xiàn)b或c存在斷路，由于b是小燈泡電流流經(jīng)的導(dǎo)線(xiàn)，因此不可能斷路，推斷c導(dǎo)線(xiàn)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，因此電流表的示數(shù)為0.2A+0.04A=0.24A。將圖表中的數(shù)據(jù)進(jìn)行描點(diǎn)畫(huà)圖可以得知是一條曲線(xiàn)，而不是一條直線(xiàn)；原因是小燈泡的阻值會(huì)受溫度的影響而發(fā)生變化，所以是圖像B。(1)某實(shí)驗(yàn)小組利用如圖所示的電路探究“導(dǎo)體中電流和電壓的關(guān)系”，實(shí)驗(yàn)器材包括：電源（6V）、電流表、電壓表、定值電阻（10Ω）、滑動(dòng)變阻器（40Ω，5A）、開(kāi)關(guān)和導(dǎo)線(xiàn)若干。將圖中實(shí)物電路連接完整。(2)在閉合開(kāi)關(guān)前，應(yīng)該將滑片P置于端B。(3)小明同學(xué)進(jìn)行了正確的實(shí)驗(yàn)操作，某次電流表的示數(shù)為0.2A，此時(shí)定值電阻消耗的功率為0.04W，變阻器接入電路的阻值為160Ω。(4)同組的小紅同學(xué)想要探究“導(dǎo)體中電流和電阻的關(guān)系”，她又找來(lái)了兩個(gè)阻值分別為5Ω和20Ω的電阻。(2)根據(jù)數(shù)據(jù)表，實(shí)驗(yàn)序號(hào)5的數(shù)據(jù)明顯錯(cuò)誤，應(yīng)排除。通過(guò)觀察其他數(shù)據(jù)可以得出結(jié)論，當(dāng)電阻一定時(shí)，電流與電壓成正比。(3)如果想探究電流與電阻的關(guān)系，需要通過(guò)滑動(dòng)變阻器控制電壓不變，從而得出結(jié)論，即在導(dǎo)體兩端電壓一定時(shí)，電流與電阻成反比。(1)如下圖所示連接完整：(2)根據(jù)圖c可知，隨著小燈泡兩端電壓從逐漸增大（不大于額定電壓），其燈絲的電阻值不斷增大。閉合開(kāi)關(guān)S后，滑動(dòng)變阻器的滑片移動(dòng)，導(dǎo)致小燈泡兩端電壓連續(xù)變化，得到多組測(cè)量值（U，I），根據(jù)測(cè)量值描點(diǎn)作圖，如下圖所示：注意：文章中的符號(hào)應(yīng)該用中文符號(hào)，如“，”、“；”、“（）”等。同時(shí)，要注意排版格式，使文章易于閱讀。(2)如果電流表無(wú)法顯示數(shù)值，那么電路中可能存在斷路。如果電壓表有顯示數(shù)值并且接近電源電壓，那么說(shuō)明電壓表與電源兩極相連。如果電路與電壓表并聯(lián)的電路存在斷路，那么可能是電阻斷路或者電阻與電路接觸不良。(3)根據(jù)圖乙，電流表顯示數(shù)值為0.12A。如果想要增加