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第1节　电流与电压、电阻的关系
探究电流与电压的关系
1.小明在“探究电阻一定时电流与电压的关系”的实验中,根据实验目的设计出实验电路图,并按电路图连接实验器材,如图甲所示。
甲 乙
(1)电路中有一根导线未连接,请在图甲中用笔画线代替导线,将电路连接完整。
(2)在连接电路的过程中,开关应处于　　　　状态,闭合开关前应将滑动变阻器的滑片调至阻值最　　　　的位置。
(3)实验中要控制　　　　不变,通过　　　　　　　　改变电阻两端的电压。
(4)小明记录的实验数据见下表。表中空白处的电流表的示数如图乙所示,该值为　　　　A。
实验次序 电压表的示数U/V 电流表的示数I/A
1 1.4 0.14
2 2.2 0.22
3 2.8
根据表格中的数据,在图丙中画出各组数据对应的点,然后将各点平滑地连接起来。
丙
(5)分析实验数据和图像可得出结论:当电阻一定时,　 。
探究电流与电阻的关系
2.物理实验小组的同学们想要探究电流与电阻有什么关系,请你和他们一起解决下列问题。
(1)用笔画线代替导线,将如图所示实物电路图连接完整。
(2)在导线连接完成后,闭合开关前还应　　　　　　　　　　　　　　　　。　
(3)为了达到探究的目的,实验过程中必须保持　　　　　 　　　　不变。
(4)实验中,将5 Ω的电阻接入电路中,适当调节滑动变阻器的滑片P,使电压表的示数等于2 V,将电流表数据记录在表格中。现将5 Ω的电阻换为10 Ω的电阻,闭合开关,调节滑动变阻器的滑片P到合适位置,使电压表的示数为　　　　,然后将电流表数据记录在表格中,此操作中调节滑动变阻器的目的是　　　　　　　。再继续换接20 Ω的电阻,重复实验,得到表中的另外一组数据。
实验次数 1 2 3
电阻R/Ω 5 10 20
电流I/A 0.4 0.2 0.1
(5)分析表中实验数据,请你总结出电流与电阻的关系:　 。
1.关于电流跟电压、电阻的关系,下列说法正确的是(　　)
A.导体中的电流跟导体两端的电压成正比
B.导体中的电流跟导体的电阻成反比
C.在电压一定时,导体中的电流跟导体的电阻成反比
D.导体的电阻与导体中的电流成反比,跟导体两端的电压成正比
2.某同学用如图所示电路来研究通过导体的电流和导体的电阻的关系,其中R为定值电阻。他第一次实验用电阻R1,闭合开关后记下电流表的示数为I1;他第二次实验用电阻R2(R2=2R1),闭合开关后,记下电流表的示数为I2,结果发现I1>I2,但I1≠2I2。他认为电流和电阻不成反比,他的结论是
　　　 　(选填“正确”或“错误”)的,其原因是　 。
3.如图甲所示为小俊和小红在探究“电阻一定时,电流与电压的关系”的实验中连接的部分实物图。
甲 乙 丙
(1)用笔画线代替导线将实物图连接完整,使滑片向右滑动时电流表的示数变大。
(2)正确连接电路,闭合开关后,发现电流表无示数,电压表有示数,则电路可能出现的故障是　　　　　　　　　　。
(3)排除故障后,测量出的数据如下表,请在图乙中描点画出I-U图像,根据图像可得结论:在电阻一定时,电流与电压　　　 　。
实验次数 1 2 3 4 5 6
电压U/V 0.4 0.8 1.2 1.6 2.0 2.4
电流I/A 0.08 0.16 0.24 0.32 0.40 0.48
(4)小俊和小红分析图像后得出了结论,为了使结论具有普遍性,小俊提出用刚才的实验器材增加实验次数,小红提出换用不同的定值电阻重复前面的实验。你觉得科学合理的是　　　　(选填“小俊”或“小红”)的方案。
(5)他们发现另外一组的同学画出的图像(如图丙所示)所反映出的规律与自己的不同,请你分析该小组实验中可能存在的问题是　　　　　　　　　　　　　。　
4.(科学探究)在“探究通过导体中的电流与电阻的关系”实验中,所用电源电压恒为10 V。已有的5个定值电阻的阻值分别为20 Ω、30 Ω、40 Ω、50 Ω、60 Ω。
甲 乙 丙 丁
(1)根据图甲所示电路,用笔画线代替导线将图乙所示的实物电路连接完整。(导线不交叉)
(2)闭合开关前,滑动变阻器的滑片应移至最　　　　(选填“左”或“右”)端。闭合开关后,发现电流表有示数,电压表无示数,原因可能是电阻R　　　　(选填“短路”或“断路”)。
(3)在实验中,先接入20 Ω的电阻,调节滑动变阻器的滑片P至某一位置时,观察到电流表、电压表指针位置如图丙、丁所示,则电流表示数为　　　　A,电压表示数为　　　　V;接下来用30 Ω的电阻代替20 Ω的电阻做实验时,应将滑动变阻器的滑片P从上一位置向　　　　(选填“左”或“右”)滑动。
(4)依次将剩下的3个定值电阻分别接入图乙的电路中,替换前一次接入的定值电阻,调节滑动变阻器的滑片至合适位置,读出电流表示数,最后得出结论。
【详解答案】
基础达标
1.(1)如图所示:
(2)断开　大　(3)电阻　调节滑动变阻器　(4)0.28　如图所示:
(5)通过导体的电流与导体两端的电压成正比
2.(1)如图所示:
(2)将滑片移到最大阻值处　(3)导体两端的电压　(4)2 V　保持定值电阻两端电压不变　(5)当导体两端的电压一定时,通过导体的电流跟导体的电阻成反比
能力提升
1.C　解析:在电压一定时,导体中的电流跟导体的电阻成反比;在电阻一定时,导体中的电流跟导体两端的电压成正比。
2.错误　没有控制电阻两端电压不变
解析:探究电流与电阻的关系实验,应控制电阻两端电压不变,接入R2后,移动滑动变阻器滑片,直到电阻两端电压与电阻R1接入电路时电压相等为止,再读出电流表示数。由实验步骤可知,该同学在实验中没有控制电阻两端电压相等,故他的结论是错误的。
3.(1)如图所示:
(2)定值电阻R断路
(3)如图所示:
成正比　(4)小红　(5)电压表接在了滑动变阻器R'的两端
解析:(1)滑片向右滑动时电流表的示数变大,说明滑动变阻器连入电路的阻值变小,故滑动变阻器选用右下接线柱;(2)正确连接电路,闭合开关后,发现电流表无示数,说明电路可能断路;电压表有示数,说明电压表与电源连通,与电压表并联的电路以外的电路是完好的,则与电压表并联的电路断路了,即电路可能出现的故障是定值电阻R断路;(3)根据表格中的数据描点连线,由图可知,图线为一条过原点的斜线,故可得结论:在电阻一定时,电流与电压成正比;(4)实验中为了获得普遍的规律,应换用阻值不同的定值电阻多次测量,所以小红的方案是合理的;(5)由图丙可知,随着电流的增大,电压减小,正好与乙图像相反,符合滑动变阻器R'两端电压的变化规律,故可能存在的问题是电压表接在了滑动变阻器R'的两端。
4.(1)如图所示:
(2)右　短路　(3)0.40　8.0　右
解析:(1)由图甲可知,滑片向左移动时,滑动变阻器连入电路的阻值变小,所以滑动变阻器选用左下接线柱按“一上一下”连入电路中与定值电阻串联;(2)闭合开关前,为保护电路,滑动变阻器的滑片应移至阻值最大处,即最右端;闭合开关后,发现电流表有示数,说明电路是通路;电压表没有示数,说明电压表并联的电路短路或电压表短路或电压表断路,故原因可能是电阻R短路;(3)在实验中,先接入20 Ω的电阻,调节滑动变阻器的滑片P至某一位置时,观察到电流表、电压表指针位置如图丙、丁所示,电流表选用测量范围是0~0.6 A,分度值为0.02 A,则电流表示数为0.40 A;电压表选用测量范围是0~15 V,分度值为0.5 V,电压表示数为8.0 V;用30 Ω的电阻代替20 Ω的电阻做实验时,电阻增大,根据分压原理可知,其分得的电压增大;探究电流与电阻的关系的实验中应控制电压不变,即应保持定值电阻两端的电压不变,应增大滑动变阻器分得的电压,即应增大滑动变阻器连入电路中的电阻,所以应将滑动变阻器的滑片P从上一位置向右端移动,使电压表的示数为8.0 V不变。

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