專題17.1電流與電壓和電阻的關系（原卷版）-1

第十七章歐姆定律專題17.1電流與電壓和電阻的關系一、學習目標1.通過實驗探究電流跟電壓、電阻的關系，讓學生經(jīng)歷科學探究的全過程。2.進一步熟悉探究實驗中的控制變量法。3.會觀察收集分析試驗中的數(shù)據(jù)并嘗試采用圖像法分析實驗數(shù)據(jù)。4.能說出電流與電壓、電阻間的正比、反比關系。二、課標要求通過實驗，探究電流、電壓和電阻的關系。探究電流跟電壓和電阻的關系的電路圖和實物圖：知識點1：探究電流與電壓的關系(1)控制電阻不變，改變電阻兩端的電壓．(2)電阻一定時，I與U的圖象如圖所示．(3)實驗結(jié)論：電阻一定時，導體中的電流跟導體兩端的電壓成正比．(4)滑動變阻器的主要作用是改變電阻兩端的電壓．知識點2：探究電流與電阻的關系(1)控制導體兩端的電壓不變，改變電阻的阻值．(2)電壓一定時，I與R的圖象如圖所示．(3)結(jié)論：電壓一定時，電流跟導體的電阻成反比．(4)滑動變阻器的主要作用是控制電阻兩端的電壓不變．注意：探究電流與電壓、電阻的關系需要說明的問題1.探究電流與電壓的關系：采用的研究方法是：控制變量法保持電阻不變（不能使用小燈泡，因為燈絲的電阻會隨溫度的升高而變大），改變電阻兩端的電壓（通過移動滑動變阻器的滑片來改變，也可以通過改變電壓來改變）得出結(jié)論：在電阻一定時，導體中的電流與導體兩端的電壓成正比2.探究電流與電阻的關系；保持電阻兩端的電壓不變，改變電阻（換不同規(guī)格的定值電阻）換了不同規(guī)格的定值電阻后要調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片使電阻兩端的電壓不變（換大調(diào)大，換小調(diào)小，但有極限，最大就是滑動變阻器取最大阻值，最小要考慮電路中的電流不能超過了電流表的量程。）得出結(jié)論：在電壓一定時，導體中的電流與導體的電阻成反比?！纠}1】探究電流與電壓的關系實驗中，小偉設計了如圖所示的電路。（1）請你幫助他們用筆畫線代替導線將圖乙實物圖連接完整；（2）小偉首先把5Ω的電阻接入電路，閉合開關后，應將滑動變阻器的滑片緩緩向（左或右）端移動，直到電壓表示數(shù)恰為1V，電流表示數(shù)如圖所示。此時電流的大小為A；（3）小偉不斷調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片，多次改變電阻兩端的電壓并記錄對應的電流值如表，由此可以歸納出結(jié)論是。次數(shù)123R＝5ΩU/V123I/A0.40.6（4）小偉接著測量額定電壓為2.5V的小燈泡的額定功率，把5Ω的電阻換成了額定電壓為2.5V的小燈泡，調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片使電壓表的示數(shù)為V，讀出電流表的示數(shù)，根據(jù)公式求出額定功率。但是在實際實驗時閉合開關后，發(fā)現(xiàn)電壓表指針向左偏轉(zhuǎn)，這可能是?！纠}2】用如圖甲所示的電路探究“通過導體的電流與電壓的關系”，電源電壓為3V，定值電阻R的阻值為10Ω，滑動變阻器R′的最大阻值為20Ω。（1）用筆畫線代替導線把圖乙所示的實物圖連接完整，要求滑片P向右移動時電流表示數(shù)變小。（2）閉合開關前將滑動變阻器的滑片調(diào)至B端的目的是。閉合開關，移動滑片，發(fā)現(xiàn)電流表無示數(shù)，電壓表示數(shù)接近電源電壓。若電路僅有一處故障，故障是。（3）排除故障后，調(diào)節(jié)滑動變阻器，記錄數(shù)據(jù)如表。請在圖丙所示的坐標紙中把未標出的兩個點描出來并畫出I﹣U圖像。序號12345電壓U/N1.22.02.22.42.8電流I/A0.120.200.220.240.28分析圖像可得：電阻一定時，通過導體的電流與導體兩端的電壓成正比。（4）若探究“通過導體的電流與電阻的關系”，需要用到阻值為5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω的電阻。將10Ω的電阻換成15Ω后，若保持電壓表的示數(shù)為1.5V不變，應將滑動變阻器的滑片向端移動。換用25Ω的電阻進行實驗時，發(fā)現(xiàn)無論怎樣移動滑片，都無法使電壓表的示數(shù)達到1.5V，原因是滑動變阻器的最大阻值（選填“過大”或“過小”）?！纠}3】某物理學習小組為了探究“電流與電阻的關系”，設計了如圖甲所示的實驗電路。他們在學校實驗室找來了如下一些實驗器材：電壓恒為3V的電源，電流表、電壓表各一只，一個開關，阻值分別為5Ω、10Ω、15Ω、20Ω的定值電阻各一個，滑動變阻器“20Ω1A”一個，導線若干。實驗時連接的電路如圖乙所示。（1）連接電路前，開關應（選填“斷開”或“閉合”）；（2）實驗中，改變滑動變阻器阻值的目的是使定值電阻兩端的電壓；（3）將5Ω、10Ω、15Ω、20Ω的定值電阻分別接入電路中，每一次都控制定值電阻兩端的電壓為2.5V；當拆下5Ω的定值電阻換成10Ω的定值電阻接入電路時，如果保持滑動變阻器滑片的位置不變，會發(fā)現(xiàn)電壓表的示數(shù)（選填“大”或“小”）于2.5V，接下來應該移動滑片，使電壓表示數(shù)回到2.5V，讀出電流表的示數(shù)并記錄數(shù)據(jù)……通過多次實驗測得多組數(shù)據(jù)，并利用這些數(shù)據(jù)得到如圖丙所示的電流I隨電阻R變化的圖象，由數(shù)據(jù)和圖象可以得到的結(jié)論是；（4）以上幾次實驗中記錄電表示數(shù)時，當定值電阻消耗的電功率最小時，滑動變阻器接入電路的阻值為Ω。1.某實驗小組探究電流與電壓的關系。實驗中電源電壓恒為3V，定值電阻R為5Ω，實驗電路圖如圖甲所示。

實驗序號123U0.51.02.0I0.10.20.4（1）請根據(jù)電路圖，用筆畫線表示導線，連接圖乙所示的實物電路(要求導線不能交叉)；

（2）連接好電路后，閉合開關，發(fā)現(xiàn)無論怎樣移動滑片，電壓表的示數(shù)約為3V保持不變，電流表的示數(shù)幾乎為零，則電路的故障可能是______(選填“定值電阻R短路”“定值電阻R斷路”或“滑動變阻器斷路”)；（3）排除故障后，將多次實驗測得的數(shù)據(jù)記錄在表格中，請根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)，在圖丙的坐標圖中畫出定值電阻R的I—U圖像；

（4）分析圖像可知，電阻一定時，電流與電壓成______比。是“探究電流與電壓關系”的實驗電路，三個小組的同學分別用5Ω、10Ω、15Ω的定值電阻和兩節(jié)干電池進行探究。（1）請用筆畫線代替缺少的2根導線，將圖甲的電路連接完整（要求：導線不能交叉，滑片P向B端移動時，電路中的電流變大）。（2）正確連接電路，閉合開關，移動滑片P，發(fā)現(xiàn)電流表無示數(shù)，電壓表有示數(shù)?？赡艿墓收鲜嵌ㄖ惦娮鑂（選填“斷路”或“短路”）；排除故障，緩慢移動滑片P到某位置時。電壓表的示數(shù)如圖乙所示，為V。（3）將不同小組的數(shù)據(jù)匯總后，得到表的數(shù)據(jù)，分所可得：在電阻一定的情況下，通過導體的電流和導體兩端的電壓成比。R15ΩR210ΩR315ΩU/V0.81.01.52.0U/V1.21.82.22.6U/V1.51.82.12.4I/A0.160.200.300.40I/A0.120.180.220.26I/A0.100.120.140.16（4）在進一步探究“電流與電阻的關系”實驗中：①若保持定值電阻兩端的電壓為1.5V不變，在上表的數(shù)據(jù)中有組可用于分析；②為得到更多的實驗數(shù)據(jù)，老師給每個小組再提供一個30Ω的定值電R0．某小組在實驗中，無論怎樣移動滑片P都不能將R0兩端電壓調(diào)為1.5V，其原因是滑動變阻器的最大阻值太（選填“大”或“小”）。該小組所使用的滑動變阻器的規(guī)格可能（選填下列選項前的字母）。A.10Ω3AB.20Ω2AC.50Ω1A3.在研究“電流與電壓的關系”時，小明連接了如圖甲的電路，電源電壓U為3伏。(1)閉合開關后，小明發(fā)現(xiàn)電流表指針如圖乙，出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因是______；(2)改正錯誤操作后，小明分別將電阻R0為5歐、10歐和20歐的定值電阻接入電路，測得電阻R0的電壓U0和電流I0數(shù)據(jù)，如表一所示。小明想進一步研究“電阻R0的電流變化量大小ΔI0與電壓變化量大小ΔU0的關系”，根據(jù)數(shù)據(jù)計算出部分電壓變化量大小ΔU0和相應的電流變化量大小ΔI0，如表二所示，則表二中的a為______；表一組別第1組第2組第3組R0(歐)51020U0(伏)1.02.22.51.2182.41.62.42.8I0(安)0.200.440.500.120.180.240.080.120.14表二組別ΔU0(伏)ΔI0(安)第1組1.5a第2組0.60.06第3組0.80.04(3)小明發(fā)現(xiàn)，滑動變阻器電壓變化量大小ΔUR與電流變化量大小ΔIR的比值，總是等于定值電阻R0的阻值，請結(jié)合上表數(shù)據(jù)和所學電學知識解釋此規(guī)律______。4．小明和小華一起探究電流與電阻的關系。器材有新干電池兩節(jié)，5Ω、10Ω、20Ω的定值電阻各一只，“20Ω1A”的滑動變阻器、電壓表、電流表、開關各一只，導線若干。（1）用筆畫線代替導線將甲圖中電路補充完整，使滑動變阻器滑片向左移動時電阻減小；（2）將滑動變阻器滑片移動到最端。閉合開關，小明發(fā)現(xiàn)電壓表示數(shù)接近電源電壓，可能是定值電阻R出現(xiàn)了故障；（3）排除故障后，移動滑動變阻器滑片，直至電壓表示數(shù)為1V，此時電流表示數(shù)如圖乙所示，大小為A；（4）小明逐一將10Ω和20Ω的電阻接入電路，繼續(xù)進行實驗。當Ω的電阻接入電路后，無法將電壓表示數(shù)調(diào)節(jié)到1V．于是，他改變定值電阻兩端電壓，重新依次進行實驗。調(diào)節(jié)后的電壓值應該不低于V；（5）實驗結(jié)束后，小華覺得可以通過調(diào)整順序來避免實驗中存在的問題。合理的順序是。5.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