實驗07 探究電流與電阻大小關系（解析版）

實驗07探究電流與電阻的關系1．【實驗目的】在電壓一定時，電流與電阻有什么關系？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保持定值電阻兩端的電壓不變?！緦嶒炿娐穲D和實物圖】4.【實驗步驟】保持電阻兩端的電壓不變，選用不同的定值電阻接入電路，探究通過電阻的電流是怎樣隨阻值變化的。5.【實驗表格】次數(shù)12345電流/A0.60.30.20.150.1電阻/Ω5101520306．【實驗結論】在電壓不變時，導體中的電流與導體的電阻成反比。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.滑動變阻器滑片的移動方向：更換了大阻值定值電阻后，滑片移動方向應該能使變阻器接入電路中的電阻值變大，從而保證電壓表的示數(shù)不變。（換大調大，換小調小。）2.控制變量法的應用：保持定值電阻兩端電壓不變，改變定值電阻大小，研究電流隨電阻的變化關系，觀察并記錄電流表示數(shù)。3.如何判斷電流與電壓成正比的方法：（1）算出每次電流與電阻的乘積，若乘積是定值，則電流與電阻成反比。（2）作出I-R圖像，若圖像為反比例函數(shù)，則電流與電阻成反比。4.關于實驗結論的敘述：（1）不能少條件：在電壓一定時。（2）不能亂先后順序：不能反過來說。5.為了減少來回更換定值電阻的麻煩，實驗中我們可以用電阻箱來代替定值電阻，通過調節(jié)電阻箱的旋鈕來改變電阻大小。【典例1】在探究“電流與電阻的關系”的實驗中，某小組設計了如圖甲所示的實驗電路.實驗室中可選用的器材有：兩節(jié)新干電池，電流表、電壓表各一只，開關一個，阻值分別為10Ω、20Ω、30Ω、50Ω的定值電阻各一個，滑動變阻器一個，導線若干.【基礎設問】（1）如圖乙所示的實驗電路中有一根導線連接錯誤，請在連接錯誤的導線上畫“×”，然后另畫一根導線連接正確.（2）在連接實驗電路時，開關應處于_______（填“斷開”或“閉合”）狀態(tài).閉合開關前，應將滑動變阻器滑片滑到最_______（填“左”或“右”）端.此實驗中滑動變阻器的作用是保護電路和_______.（3）實驗小組的小華先把10Ω的電阻接入電路，連接好電路，閉合開關后，移動滑動變阻器的滑片時，發(fā)現(xiàn)電流表無示數(shù)，電壓表有示數(shù)且接近電源電壓，則發(fā)生這種現(xiàn)象的原因可能是_______.（4）故障排除后，小華移動滑動變阻器滑片，使電壓表示數(shù)為2V，讀出電流表示數(shù)后，斷開開關，她直接拆下10Ω的電阻，改換成阻值為20Ω的電阻繼續(xù)做實驗，閉合開關，電壓表示數(shù)如圖丙所示，其示數(shù)是_______V，要完成這次實驗，接下來她應將滑動變阻器滑片向_______（填“左”或“右”）端移動，并觀察_______（填“電流表”或“電壓表”），使其示數(shù)為_______V.【能力設問】（5）小華利用收集到的多組數(shù)據(jù)，作出了如圖丁所示的電流I隨電阻R變化的關系圖像，圖中陰影部分“面積”表示的物理量是_______；進一步研究發(fā)現(xiàn)由圖線上任一點和坐標軸圍成的矩形“面積”大小都相等，由此可得出的實驗結論是______________.小華選用的滑動變阻器的最大阻值至少為_______Ω.（6）小組間交流時，發(fā)現(xiàn)相鄰兩個小組在相同的坐標系中畫出的圖像如圖戊、己所示，你認為他們的圖像不同的原因是______________.【拓展設問】（7）小亮也用圖甲所示的電路圖探究電流與電阻的關系，電源為兩節(jié)新干電池，小亮選用的滑動變阻器的規(guī)格為“10Ω1A”.①若題述4個定值電阻均能完成實驗，則應控制定值電阻兩端電壓不低于_______V；②若控制定值電阻兩端電壓為2V，則小亮可以選用的定值電阻的最大阻值為_______Ω；③小亮認為小華作出的圖像為曲線，看起來不直觀，于是將圖像進行了變換，從而直觀地判斷出了I與R的關系，小亮的改進方法為______________；④實驗中需要不斷更換定值電阻，操作復雜，請你提出一條改進建議：______________.答案：（1）如圖所示.（2）斷開；左；保持定值電阻兩端電壓不變（3）R斷路（4）2.4；左；電壓表；2（5）電壓；電壓一定時，電流與電阻成反比；25（6）這兩個小組所控制的定值電阻兩端的電壓不同（7）①2.5；②20；③作圖像；④用電阻箱替代定值電阻解析：（2）此實驗中滑動變阻器的作用是保護電路和控制定值電阻兩端電壓不變.（5）陰影部分“面積”可由橫坐標和縱坐標的乘積得出，由可知，陰影部分面積為電壓.用50Ω的電阻時，電路中的電流，滑動變阻器接入電路中的阻值，所以滑動變阻器最大阻值至少為25Ω.（7）①將10Ω的定值電阻接入電路，當其兩端的電壓為2V時，滑動變阻器兩端的電壓為1V，由串聯(lián)電路的分壓規(guī)律可得滑動變阻器接入電路中的電阻是5Ω；當將30Ω的定值電阻接入電路時，若電壓表示數(shù)仍為2V，則滑動變阻器需要接入電路中的電阻為15Ω，而滑動變阻器的最大阻值為10Ω，故此時無法將電壓表示數(shù)調節(jié)到2V.探究電流與電阻的關系時，接入電路的定值電阻的阻值越大，滑動變阻器需要接入電路的阻值越大，將題中所給的最大的定值電阻（50Ω）接入電路，當滑動變阻器接入電路中的阻值最大（為10Ω）時，定值電阻兩端的電壓為2.5V，故為使實驗順利完成，定值電阻兩端的電壓應不低于2.5V.②當控制定值電阻兩端電壓為2V時，滑動變阻器兩端電壓為1V，由①知，在探究電流與電阻的關系時，接入電路的定值電阻的阻值越大，滑動變阻器需要接入電路的阻值越大，故當滑動變阻器接入電路中的阻值最大（為10Ω）時，定值電阻的阻值最大，由串聯(lián)分壓可知，代入數(shù)據(jù)得，解得，故可以選用的定值電阻的最大阻值為20Ω.③根據(jù)可知，電壓保持不變時，電流與電阻成反比關系.因，即電壓保持不變時，電流I與電阻的倒數(shù)成正比.故可作圖像.【對點1】某實驗小組用圖甲所示電路進行“探究電流與電阻的關系”實驗，電源電壓3V保持不變。

（1）請將圖甲連接完整，要求滑動變阻器滑片向右移動時電阻變大。

（2）連接電路時開關必須_______，滑動變阻器滑片P應該位于_______（選填“A”或“B”）端。

（3）滑動變阻器在電路中除了保護電路外，在實驗過程中還起到_______的作用。

（4）閉合開關后，同學們發(fā)現(xiàn)，無論怎樣調節(jié)滑動變阻器的滑片，電流表始終沒有示數(shù)，電壓表示數(shù)接近電源電壓，原因可能是_______。

（5）排除故障后，先將5Ω定值電阻接入電路，閉合開關，調節(jié)滑動變阻器的滑片，使電壓表的示數(shù)為某一定值，此時電流表的示數(shù)如圖乙所示，為_______A。

（6）接下來斷開開關，取下5Ω的定值電阻，換成10Ω的定值電阻，閉合開關，應向_______（選填“A”或“B”）端移動滑片，直至電壓表示數(shù)為_______V時，讀出電流表的示數(shù)。再更換為20Ω的定值電阻，繼續(xù)進行實驗，將實驗數(shù)據(jù)記錄在下面的表格中。實驗次數(shù)123510200.20.1（7）由表中所示的實驗數(shù)據(jù)，滑動變阻器的最大阻值應該不低于_______Ω。答案：（1）圖見解析（2）斷開；B（3）保持電阻R兩端的電壓不變

（4）R斷路（5）0.4（6）B；2（7）10解析：（1）滑動變阻器滑片向右移動時電阻變大，故變阻器左下接線柱連入電路中與電阻串聯(lián)，如下圖所示：

（2）為了保護電路，閉合開關必須斷開，滑動變阻器滑片P應該位于阻值最大處的B端；

（3）探究電流與電阻的關系，應保持電阻R兩端的電壓不變，所以滑動變阻器在電路中除了保護電路外，在實驗過程中還起到保持電阻R兩端的電壓不變；（4）閉合開關后，同學們發(fā)現(xiàn)，無論怎樣調節(jié)滑動變阻器的滑片，電流表始終沒有示數(shù)，電路可能斷路，電壓表示數(shù)接近電源電壓，電壓表與電源連通，原因可能是R斷路；

（5）排除故障后，先將5Ω定值電阻接入電路，閉合開關，調節(jié)滑動變阻器的滑片，使電壓表的示數(shù)為某一定值，此時電流表的示數(shù)如圖乙所示，電流表選用小量程，分度值為0.02A，示數(shù)為0.4A；

（6）由歐姆定律可得，電阻的電壓為：，根據(jù)串聯(lián)分壓原理可知，將定值電阻R由5Ω改接成10Ω的電阻，電阻增大，其分得的電壓增大；探究電流與電阻的實驗中應控制電壓不變，即應保持電阻兩端的電壓不變，根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律可知應增大滑動變阻器分得的電壓，由分壓原理，應增大滑動變阻器連入電路中的電阻，所以滑片應向B端移動，使電壓表的示數(shù)為2V，讀出電流表的示數(shù)；

（7）由表格數(shù)據(jù)知定值電阻的阻值最大為20Ω，根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律，變阻器的電壓為：，定值電阻的電壓為滑動變阻器兩端電壓的，根據(jù)分壓原理，當定值電阻的阻值最大為20Ω時，滑動變阻器連入電路的最大電阻為：。1.（2023四川廣元）同學們“探究電流與電阻的關系”時，實驗室提供的器材有：電壓恒為6V的電源一個，定值電阻5個（阻值分別為、、、、），規(guī)格為“

1A”的滑動變阻器一個，電流表、電壓表、開關各一個，導線若干。

（1）同學們設計并連接了如圖甲所示的實驗電路，想用電壓表的3V量程測量定值電阻R兩端的電壓，請你用筆畫線代替導線，幫助他們把電壓表正確連接在電路中（導線不能交叉）；（2）他們先將的電阻接在圖甲中a、b間，移動滑動變阻器的滑片，使電壓表示數(shù)為；保持滑片不動，用的電阻替換a、b間的電阻后，需將滑動變阻器的滑片P向___________（選填“左”或“右”）端移動，才能保持a、b間的電壓不變；再依次更換a、b間電阻為、繼續(xù)實驗。他們根據(jù)測量數(shù)據(jù)作出了電流表示數(shù)I與a、b間電阻R阻值的關系圖像，如圖乙所示。由乙圖可知：a、b間電壓的值為___________V；a、b間電壓一定時。通過a、b間導體的電流與導體的電阻成___________比；（3）當他們用的電阻替換的電阻后，發(fā)現(xiàn)電壓表示數(shù)始終不能調為。為繼續(xù)完成此次探究，同學們一起設計了如下方案，下列方案不正確的一項是___________；A．將滑動變阻器更換為“

1A”的滑動變阻器，其余不變B．將電壓為6V的電源更換為電壓為5.2V的電源，其余不變C．只調節(jié)滑動變阻器，使為2.3V【答案】（1）

（2）右2反（3）C【解析】（1）電壓表與定值電阻并聯(lián)接入電路，注意接線柱正進負出，電壓表選用3V的量程

（2）實驗中，用10Ω的電阻替換5Ω，根據(jù)分壓原理，電阻兩端的電壓變大，即電壓表示數(shù)變大；研究電流與電阻關系時要控制電壓不變，根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律，要增大變阻器兩端的電壓，由分壓原理，要增大變阻器電阻阻值，故應向右移動滑片才能達到實驗要求；根據(jù)圖乙所示的圖象可知，a、b兩端的電壓為U=IR=0.4A×5Ω==2V，為一定值，故可得出：當電壓一定時，通過導體的電流與導體的電阻成反比。（3）A．由圖可知，電源電壓為6V，定值電阻兩端電壓為2V，滑動變阻器兩端電壓為U變=6V-2V=4V，根據(jù)串聯(lián)分壓原理得R定∶R變=UV∶U變=2V∶4V=1∶2，滑動變阻器的阻值是定值電阻的2倍，當他們用25Ω的電阻替換20Ω的電阻后，則解得R變=50Ω，如果只更換滑動變阻器，則更換的滑動變阻器最大阻值至少為50Ω，因此該方法可行，故A正確，不符合題意；B．如果重新開始實驗，只更換電源，將電壓為6V的電源更換為電壓為5.2V的電源，定值電阻兩端電壓保持不變?yōu)?V，滑動變阻器兩端電壓為U變=6V-5.2V=3.2V，根據(jù)串聯(lián)分壓原理得R定∶R變=UV∶U變=2V∶3.2V=1∶1.6，滑動變阻器