實驗06 探究電流與電壓大小關系（解析版）

實驗06探究電流與電壓的關系1．【實驗目的】提出問題：在電阻一定時，電流與電壓有什么關系？2．【實驗器材】（1）電源、開關、導線、定值電阻、電流表、電壓表、滑動變阻器。（2）主要器材作用：①電壓表：測定值電阻兩端電壓。②電流表：測定值電阻中的電流。③滑動變阻器的作用：A保護電路。B改變定值電阻兩端的電壓?！緦嶒炿娐穲D和實物圖】4.【實驗步驟】保持電路中的電阻不變，改變電阻兩端的電壓，探究通過電阻的電流是怎樣隨它兩端的電壓變化的。5.【實驗表格】次數(shù)12345電流/A0.050.100.150.200.25電壓/V0.51.01.52.02.56．【實驗結論】在電阻一定時，導體中的電流與導體兩端的電壓成正比。7．【注意事項】（1）開關要斷開。（2）電流表串聯(lián)，電壓表并聯(lián)，選擇合適的量程，“正進負出”。（3）A.滑動變阻器按“上下各一”的原則接入電路。B.閉合開關前，滑片移到阻值最大處。1.控制變量法的應用：：控制定值電阻的阻值不變，用滑動變阻器改變定值電阻兩端的電壓，觀察并記錄電壓表和電流表示數(shù)。2.多次測量的目的：使實驗結論具有普遍性。3.如何判斷電流與電壓成正比的方法：（1）算出每次電壓與電流的比值，若比值是定值，則電流與電壓成正比。（2）作出I-U圖像，如果為過原點的一條直線，則電流與電壓成正比。4.關于實驗結論的敘述：（1）不能少條件：電流和電壓是指同一段導體的同一時間段而言的。（2）不能亂先后順序：不能反過來說。電壓是原因，電流是結果。是因為只有在導體兩端加了電壓，導體中才可能有了電流。【典例1】用如圖電路探究電流與電壓的關系，備選器材有：電池組、定值電阻R（5Ω、10Ω、20Ω）、滑動變阻器（“10Ω，2A”“20Ω，1A”）、開關、導線若干。實驗序號123電流I/A0.100.200.24電壓U/V1.02.02.4（1）連接電路時，開關應處于______狀態(tài)；（2）閉合開關前，將滑動變阻器的滑片P置于使接入電路的電阻值最大的位置，目的是；（3）實驗數(shù)據(jù)如上表，得出結論；（4）實驗中發(fā)現(xiàn)雖然用了兩節(jié)干電池，但無論如何調節(jié)滑動變阻器，都無法使電壓表示數(shù)達到3V，原因可能是______；（5）若想要測量的電流值范圍最大，定值電阻和滑動變阻器的阻值應分別選擇Ω和Ω。（均在備選器材中選取）答案：（1）斷開（2）為了保護電路（3）在電阻一定時，通過導體的電流與導體兩端的電壓成正比（4）電池已發(fā)生損耗，兩端電壓低于3V（5）5；20【典例2】小薇和小亮兩位同學在“探究電流與電壓的關系”實驗中，使用兩節(jié)新干電池作電源，滑動變阻器的規(guī)格是“20Ω0.5A”.【基礎設問】（1）如圖甲所示是小薇畫的電路圖，圖乙是根據(jù)電路圖連接的實物圖，請你根據(jù)圖乙在圖甲的虛線框內把電路圖補充完整.（2）開關閉合前，小薇發(fā)現(xiàn)電流表的指針在零刻度線左側，原因是_______（填“A”或“B”）A.電流表沒有調零 B.電流表正、負接線柱接反了（3）小薇確認電路無誤后，應將滑動變阻器滑片移到最_______（填“左”或“右”）端，再閉合開關.此實驗中滑動變阻器的作用是保護電路和_______.（4）閉合開關S后，移動滑片P時發(fā)現(xiàn)電壓表無示數(shù)，電流表有示數(shù)且不斷變化，則電路故障可能是定值電阻R發(fā)生了_______（填“斷路”或“短路”）.（5）排除故障后，小薇閉合開關進行實驗，當電流表示數(shù)為0.5A時，電壓表示數(shù)如圖丙所示，為_______V.（6）小薇記錄的數(shù)據(jù)如下表所示，由實驗數(shù)據(jù)可計算出本實驗中使用的定值電阻的阻值為_______Ω；老師指出其中一組數(shù)據(jù)有拼湊的嫌疑，你認為是第_______組（填寫實驗序號），理由是______________.實驗序號1234電壓/V0.51.21.8電流/A0.10.240.350.5（7）排除有拼湊嫌疑的數(shù)據(jù)后，請根據(jù)小薇的實驗數(shù)據(jù)，在圖丁中描出各組數(shù)據(jù)對應的點并連線，作出定值電阻R的圖像.（8）分析數(shù)據(jù)可以得到的結論是：在_______不變時，通過導體的電流與導體兩端的電壓成_______比.【能力設問】（9）下列實驗與本實驗進行多次測量的目的不相同的是_______.A.探究電流與電阻的關系B.測量小燈泡的電阻C.測量定值電阻的阻值（10）本實驗不能用小燈泡代替定值電阻進行上述實驗，原因是本實驗需要控制_______不變，而小燈泡燈絲電阻隨_______的變化而改變.（11）利用圖甲的電路圖還可以完成的實驗有_______（答出一個即可）.【拓展設問】（12）在實驗過程中，滑動變阻器接入電路的阻值不得小于_______Ω.（13）小亮做完實驗，利用和小薇一樣的方法作出了圖像，發(fā)現(xiàn)兩條圖線的傾斜程度不一樣，原因是：______________.答案：（1）如答圖甲所示.（2）A（3）左；改變定值電阻R兩端電壓（4）短路（5）2.5（6）5；1；電路中的最小電流為0.12A（7）如答圖乙所示.（8）導體的電阻；正（9）C（10）定值電阻的阻值；溫度（11）探究電流與電阻的關系（12）1（13）小薇和小亮選用的定值電阻的阻值不同解析：（4）閉合開關，移動滑片P時電流表有示數(shù)且不斷變化，則電路為通路，電壓表無示數(shù)，則電路故障可能是定值電阻R發(fā)生了短路.（6）由實驗數(shù)據(jù)可計算出本實驗中使用的定值電阻的阻值；滑動變阻器的最大阻值為20Ω，當其接入電路中的阻值最大時，電路中的電流最小約為.（9）探究電流與電壓的關系時，多次測量是為了尋找普遍規(guī)律.A、B選項中實驗多次測量也是為了尋找普遍規(guī)律.C選項中實驗多次測量是為了求平均值減小誤差.故選C.（12）定值電阻與滑動變阻器串聯(lián)，當滑動變阻器接入電路中的阻值最小時，總電阻最小，由歐姆定律可知，此時電路中的電流最大，即，此時滑動變阻器接入電路中的阻值最小為.【對點1】在“探究電流與電壓的關系”實驗中，實驗小組用電壓表測得電源電壓為2.8V，并連接了如圖甲所示的部分電路：（1）觀察圖甲，請指出電路連接過程中的不妥之處：______。（2）改正后，請用筆畫線代替導線，在圖甲上完成剩余電路的連接。（要求：向右移動滑動變阻器的滑片P，其阻值增大）（3）閉合開關后，觀察電壓表示數(shù)接近電源，電壓電流表無示數(shù)出現(xiàn)該故障的原因是______。（4）排除故障后開始測量，并將實驗數(shù)據(jù)記錄表中，當電壓表示數(shù)為2.0V時，電流表示數(shù)如圖乙所示，為______A；電壓U/V1.01.52.02.5電流I/A0.100.150.25（5）根據(jù)表中的實驗數(shù)據(jù)，得出的實驗結論是______；（6）若要繼續(xù)完成探究電流與電阻的關系實驗，除了現(xiàn)有的實驗器材之外，還需要增加______。答案：（1）連接電路時開關沒有斷開（2）（3）定值電阻斷路（4）0.20（5）在電阻一定時,通過導體的電流與導體兩端的電壓成正比（6）兩個阻值不同的定值電阻解析：（1）為了保護電路，連接電路時開關應該斷開；由圖甲可知，電路連接過程中的不妥之處：連接電路時未斷開開關；（2）向右移動滑動變阻器的滑片P，其阻值增大，故滑動變阻器選用左下接線柱與開關串聯(lián)在電路中，如下圖所示：（3）閉合開關后，觀察到電流表無示數(shù)，說明電路可能斷路，電壓表示數(shù)接近電源電壓，說明電壓表與電源連通，則與電壓表并聯(lián)的電路以外的電路是完好的，則與電壓表并聯(lián)的電路斷路了，即出現(xiàn)該故障的原因是定值電阻斷路；（4）排除故障后，開始測量并將實驗數(shù)據(jù)記錄在表中，當電壓表示數(shù)為2.0V時，電流表示數(shù)如圖乙所示，電流表選用小量程，分度值0.02A，其示數(shù)為0.20A；（5）由表中數(shù)據(jù)可知，當定值電阻兩端電壓增大為原來的幾倍，通過定值電阻的電流也增大為原來的幾倍，故可得出的實驗結論是：在電阻一定的情況下，通過導體的電流與導體兩端的電壓成正比；（6）在探究電流與電阻的關系的實驗中，應控制定值電阻兩端電壓不變，更換不同阻值的定值電阻，故除了現(xiàn)有的實驗器材之外，還需增加兩個阻值不同的定值電阻?！緦c2】為了做“探究電流與電壓的關系”的實驗，小明使用電壓恒為3V的電源、開關、導線若干、定值電阻、電流表，電壓表和滑動變阻器連接了圖甲所示的電路：甲乙丙（1）閉合開關前，變阻器的滑片應位于_____端。閉合開關發(fā)現(xiàn)電流表無示數(shù)，電壓表示數(shù)接近電源電壓，移動滑動變阻器的滑片P，電流表、電壓表示數(shù)均無變化，則故障可能是定值電阻_______（選填“短路”或“斷路”）；（2）閉合開關后，小明調節(jié)滑片使電壓表示數(shù)為0.5V，記錄電流表讀數(shù)，再將滑片向著靠近_____端的方向移動，使電壓表示數(shù)為1.0V，繼續(xù)記錄電流表讀數(shù)；（選填“A”或“B”）（3）完成實驗并整理器材后，小明將所得數(shù)據(jù)描點連線畫出如圖乙所示的的I﹣U圖像，并根據(jù)圖像得出結論：_______；（4）為了得到更具有普遍性的結論，小白利用小明的實驗器材，僅將更換為不同阻值的定值電阻，重新連接電路并進行相同操作，畫出的I﹣U圖像卻如圖丙所示：①小明幫助小白進行分析，確認是電路連接錯誤，該錯誤為：_____________；②小明還認為，即使不重新進行實驗，利用小白的現(xiàn)有數(shù)據(jù)，也能畫出的I﹣U圖像。請你在圖乙中畫出的I﹣U圖，_____并通過圖像分析，_____（選填“>”、“<”或“＝”）。答案：（1）B；斷路（2）A（3）在電阻一定時，通過導體的電流與導體兩端的電壓成正比（4）①電壓表并聯(lián)在滑動變阻器的兩端了；②見解析；<解析：（1）為了保護電路，閉合開關前，變阻器的滑片應位于阻值最大處，即B端；閉合開關發(fā)現(xiàn)電流表無示數(shù)，說明電路可能斷路；電壓表示數(shù)接近電源電壓，說明電壓表與電源連通，則與電壓表并聯(lián)的電路以外的電路是完好的，則與電壓表并聯(lián)的電路斷路了，即故障可能是定值電阻斷路。（2）閉合開關后，小明調節(jié)滑片使電壓表示數(shù)為0.5V，記錄電流表讀數(shù)，要使電壓表的示數(shù)為1.0V，即增大定值電阻兩端的電壓，由串聯(lián)電路電壓的規(guī)律知滑動變阻器兩端的電壓需要減小，由串聯(lián)電路的分壓作用知滑動變阻器的電阻需減小，即將滑片向著靠近A端的方向移動，使電壓表示數(shù)為1.0V，繼續(xù)記錄電流表讀數(shù)。（3）由圖已知，同一電阻的I-U圖像是一條過原點的傾斜向上的圖像，在電阻一定時，通過導體的電流與導體兩端的電壓成正比。（4）①由圖丙知隨著電流的增大，電壓表的示數(shù)減小，說明電壓表并聯(lián)在滑動變阻器的兩端了；②由圖丙知當電壓表的示數(shù)為0.50V時，電路中的電流為0.50A，此時定值電阻兩端的電壓為：，當電壓表的1.0V時，電路中的電流為0.40A，此時定值電阻兩端的電壓為：，當電壓表的1.5V時，電路中的電流為0.30A，此時定值電阻兩端的電壓為：，當電壓表的2.0V時，電路中的電流為0.20A，此時定值電阻兩端的電壓為：，當電壓表的2.5V時，電路中的電流為0.10A，此時定值電阻兩端的電壓為：，根據(jù)定值電阻R2兩端的電壓與電流的數(shù)據(jù)畫出圖像，見下圖由圖像知。1.（2023湖南懷化）圖甲是“探究電流與電壓關系”的實驗電路。（1）檢查發(fā)現(xiàn)連接的電路中有一根導線連接錯誤，請在圖中連接錯誤的那根導線上打“×”，并用筆畫線代替導線將電路連接正確______；（2）電路接通前，滑動變阻器的滑片Р應該移至最______端（選填“左”或“右”）；（3）閉合開關后，發(fā)現(xiàn)電流表示數(shù)幾乎為零，電壓表示數(shù)接近于電源電壓，則故障可能是：待測電阻發(fā)生了______（選填“短路”或“斷路”）；（4）排除故障后，閉合開關，改變滑動變阻器滑片的位置，記錄實驗數(shù)據(jù)見下表。表中空白處電壓如圖乙所示，該示數(shù)是______V。請根據(jù)表中數(shù)據(jù)得結論：電阻一定時，通過導體的電流跟導體兩端的電壓成______（選填“正比”或“反比”）。電流0.61.21.83.0電流0.120.240.360.480.60【答案】（1）

（2）左（