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第5章　欧姆定律
1　电流与电压、电阻的关系
1.在"探究电流与电压的关系"实验中,实验小组用电压表测得电源电压为2.8 V,并连接了如图甲所示的部分电路。
【基础设问】
(1)观察图甲,请指出电路连接过程中的不妥之处:______________________。
(2)改正后,请用笔画线代替导线,在图甲中完成剩余电路的连接(要求:向右移动滑动变阻器的滑片P,其连入电路的阻值增大)。
(3)请根据实验的实物图在方框内画出对应的电路图。
(4)开关闭合前,滑动变阻器的滑片应滑到最______(选填"左"或"右")端。
(5)闭合开关后,电压表示数接近电源电压,电流表无示数,出现该故障的原因是________________。
(6)排除故障后开始测量,并将实验数据记录在表格中,当电压表示数为2.0 V时,电流表示数如图乙所示,则此时的电流为_______A。
电压U/V 1.0 1.5 2.0 2.5
电流I/A 0.10 0.15 0.25
(7)根据表中的实验数据,可得出的实验结论是_______________________________。
【进阶设问】
(8)实验中,要用___________的实验方法,调节滑动变阻器的目的是改变______________________。实验中得到(6)中的表格数据,滑动变阻器两端的最大电压为_______V。
(9)根据收集的数据,画出电流与电压的关系图线,以下选项中符合题意的是_________。
2.在"探究电流与电阻的关系"的实验中,实验器材如下:电源电压恒为6 V,五个定值电阻分别为5 Ω、10 Ω、15 Ω、20 Ω及25 Ω,标有"50 Ω　1 A"的滑动变阻器R'、电压表(0~3 V)、电流表(0~0.6 A)、开关各1只,导线若干。
【基础设问】
(1)连接电路时,开关应_______。
(2)请根据图甲所示电路图将图乙所示的实物电路连接完整。
(3)正确连接后开始实验,在闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片P移至最______(选填"左"或"右")端。
(4)把5 Ω的电阻R接入电路后,将滑动变阻器调至最大阻值后闭合开关S,发现电流表没有示数,电压表示数接近电源电压,若电路故障只出现在R或R'上,则电路故障是___________,排除电路故障后,适当调整滑动变阻器,当电压表示数为U0时,读出对应的电流值。
(5)断开开关,保持滑片P位置不变,用10 Ω的电阻替换5 Ω的电阻,闭合开关,应向______(选填"左"或"右")移动滑片P才能达到实验要求。
(6)再分别将定值电阻15 Ω、20 Ω、25 Ω连入电路,当把25 Ω的电阻接入电路后,电流表示数如图丙所示,此时电流表的示数是______A,之后,根据实验所得的五组数据绘制出I-R图像(如图丁所示),得到的结论是_____________________________。
【进阶设问】
(7)本实验多次实验的目的是______________(选填"减小误差"或"寻找普遍规律")。
(8)滑动变阻器在本实验中的作用是_____________________________。
(9)在整理实验器材时,发现电压表的指针位置如图戊所示,该实验遗漏的实验操作是___________________。
(10)遗漏的实验操作_______(选填"会"或"不会")影响结论,理由是________________________________________。
3.【核心素养·科学探究】(2025四川泸州一模,★★☆)小明在做"探究通过导体的电流跟导体电阻的关系"的实验,他设计了电路图,并按照电路图连接电路元件如图所示。
(1)闭合开关S前,他应将滑动变阻器的滑片P移动到______(选填"A"或"B")端。
(2)连接好最后一根导线,电流表的指针就立刻发生了偏转,由此可知,他忘了___________;连接好电路后,他检查电路时发现电压表、电流表位置互换了,若此时闭合开关,________(选填"电流表"或"电压表")的指针会有明显的偏转。
(3)小明的实验方案主要步骤如下:
①闭合开关S,调节滑片位置,使电压表的示数为U,并将R、U、I的数据记录在表格中;
②调节滑动变阻器的滑片,改变R两端的电压,并将U、I的数据记录在表格中;
③仿照步骤②,再做四次实验,并将实验数据记录在表格中。
请你根据以上实验步骤,回答下列问题:
Ⅰ.小明的方案实际上探究的是____________________________的关系;
Ⅱ.在上述步骤中存在的两个主要问题是:_______________________________,___________________。
(4)在评估与反思的过程中,小龙提出"能否用小灯泡代替定值电阻进行该探究 "小明思考后觉得该方案不可行,你认为不可行的原因是_____________________________。
参考答案与解析
1. (1)连接电路时开关未断开　(2)如答案图1所示　(3)如答案图2所示　(4)右　(5)定值电阻R断路　(6)0.2　(7)在电阻一定的情况下,通过导体的电流与导体两端的电压成正比　(8)控制变量;定值电阻两端的电压;1.8　(9)A
解析　(1)由图甲可知,连接电路过程中,开关处于闭合状态。为保证安全,电路连接过程中,开关应处于断开状态。
(2)向右移动滑动变阻器的滑片P,其连入电路的阻值增大,则需连接左下接线柱。将开关右端接线柱与滑动变阻器的左下接线柱相连。
(3)由实物图可知,变阻器与定值电阻串联,电压表并联在定值电阻两端,电流表串联在电路中。
(4)为了保护电路,开关闭合前滑动变阻器的滑片应滑到最大阻值处,即最右端。
(5)电流表无示数,说明电路发生断路,电压表示数接近电源电压,说明电压表直接与电源两极连通,和电压表并联的R出现了断路。
(6)图乙中电流表的测量范围为0~0.6 A,分度值为0.02 A。指针指在0.2 A位置。则此时的电流为0.2 A。
(7)由表格数据可知,电压与电流的比值一定,可得出结论:在电阻一定的情况下,通过导体的电流与导体两端的电压成正比。
(8)探究电流和电压的关系,应保持电阻不变,改变电阻两端的电压,应用了控制变量的实验方法;调节滑动变阻器可以改变定值电阻两端的电压;电源电压为2.8 V,滑动变阻器两端的最大电压U滑=U-U小=2.8 V-1.0 V=1.8 V。
(9)电阻一定时,导体中的电流跟导体两端的电压成正比,所以I-U关系图线为一条过原点的倾斜直线,故选A。
2. (1)断开　(2)如图所示　(3)左　(4)R断路　(5)左　(6)0.1;电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成反比　(7)寻找普遍规律　(8)控制定值电阻两端的电压保持不变　(9)对电压表进行调零　(10)不会;实验中定值电阻两端的电压仍保持为定值
解析　(1)为保证实验的安全,连接电路时,开关应该断开。
(2)电路中的定值电阻和滑动变阻器串联,电压表测定值电阻两端的电压,且滑动变阻器的滑片向右移动时,变阻器接入电路的阻值变小,故应将滑动变阻器上接线柱与定值电阻右端相连,电压表负接线柱与定值电阻右端相连。
(3)正确连接后开始实验,在闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片P移至阻值最大处,即最左端。
(4)电压表示数接近电源电压,说明电压表与电源之间连通,电流表示数为零,说明电路出现断路。若电路故障只出现在R或R'上,则电路故障可能是R断路。
(5)原来5 Ω电阻两端的电压为U0,现在把5 Ω的电阻换成10 Ω的电阻,滑片位置没变,电路的总电阻变大,电流变小,所以滑动变阻器两端的电压变小,10 Ω定值电阻两端的电压变大,大于原来5 Ω电阻两端的电压U0。要使10 Ω定值电阻两端的电压减小为原来的电压U0,则应向左移动滑片,使滑动变阻器连入电路的电阻变大,从而使10 Ω定值电阻两端的电压减小为U0。
(6)电流表选用小测量范围,分度值为0.02 A,指针指在第五个刻度线处,所以电流表示数为0.1 A;分析图像可得出,当导体两端的电压不变时,通过导体的电流与导体的电阻成反比。
(7)为了得出电流与电阻的关系,实验中至少需要测量三组数据,多次实验的目的是寻找普遍规律。
(8)探究电流与电阻的关系需要控制电阻两端的电压保持不变,则滑动变阻器的作用是控制电阻两端的电压保持不变。
(9)由图戊可知,电压表指针不在零刻度线上,说明实验前未对电压表进行调零。
(10)尽管电压表未调零,但实验中定值电阻两端的电压仍保持为定值,因此对实验结论没有影响。
3. (1)A　(2)断开开关;电压表　(3)Ⅰ.通过导体的电流与其两端电压;Ⅱ.没有控制导体两端的电压不变;没有改变电阻阻值　(4)灯泡的电阻会受温度的影响
解析　(1)闭合开关S前,为了保护电路,使开关闭合后电路中电流最小,应使滑动变阻器接入电路的阻值最大,故应将滑动变阻器的滑片P移动到A端。
(2)连接好最后一根导线,电流表的指针就立刻发生了偏转,说明电路是通路,由此可知,连接电路前他忘了断开开关。连接好电路后,他检查电路时发现电压表、电流表位置互换了,此时电压表串联接入电路,若此时闭合开关,电压表的指针会有明显的偏转,测量电源电压,电压表串联在电路中相当于断路,电流表无示数。
(3)小明的方案中调节滑动变阻器的滑片,电阻箱R阻值不变,改变R两端的电压,根据控制变量法可知,实际上探究的是通过导体的电流跟导体两端电压的关系;探究通过导体的电流跟导体电阻的关系时,应改变电阻大小,保持导体两端的电压不变,所以小明的实验方案主要步骤中的两个主要问题是没有控制导体两端的电压不变,没有改变电阻阻值。
(4)不能用小灯泡代替定值电阻进行该探究,原因是灯泡的电阻会受温度的影响。

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