高频考点07 探究电流与电阻和电压的关系实验-2020年中考物理三轮冲刺之高频考题分类解析与提升训练

这是一份高频考点07 探究电流与电阻和电压的关系实验-2020年中考物理三轮冲刺之高频考题分类解析与提升训练，共9页。
【考法综述】
1.连接部分电路；
2.设计实验电路图，实验记录表；
3.连接电路时的注意事项：开关状态、滑动变阻器滑片位置、电表量程的选取、电表的正负接线柱；
4.实验时的故障分析；
5.实验数据分析；
6.伏安曲线的绘制与解读；
7.在探究电流与电阻关系时，电阻阻值变化与滑动变阻器的移动方向；
8.在探究电流与电压关系时，电压值变化与滑动变阻器的移动方向；无法达到电压值的原因；
9.滑动变阻器规格的选取方法；
10.滑动变阻器的作用；
11.其它问题。
【解法探讨】
例1.（2018广元）如图甲，是张勇实验小组在探究“电流与电阻的关系”时的电路图，电源电压恒为6V．电压表、电流表无损坏，有阻值为5Ω、10Ω、20Ω、30Ω、40Ω定值电阻5个。
（1）根据图甲，用笔画线代替导线连接完成图乙的实物图。
（2）实验过程中，需要改变定值电阻，观察电流的变化，为了科学地得出实验结论，当每次更换电阻后，都要移动滑动变阻器的滑片，此时眼睛应注意观察_______（选填序号）。
A．变阻器滑片 B．电压表 C．电流表 D．电源
（3）某次实验，更换电阻R，合上开关后，电压表示数为0，电流表示数正常，其原因可能是_______。
（4）在老师的引导下，他们将5次实验数据描绘在图丙中。图中阴影部分“面积”表示的物理量是_______（选填序号）。
A．电流 B．电压 C．电阻 D．电功率
（5）实验中，他们选择下列哪个滑动变阻器最合适_______（选填序号）。
A．10Ω 0.5A B．50Ω 0.5A C．50Ω 1A D．200Ω 1A
（6）请你用平滑曲线将图丙中5个点连接起来，观察图象你可以得出实验结论：当电压一定时，导体中的电流与导体的电阻_______。
【答案】. (1) (2) B (3) 电阻短路 (4) B (5) C
(6) 成反比
【简析】（1）由图甲可以看出：当滑动变阻器的滑片向左移动时，连入电路的阻值变大；实物图中已连接上端的接线柱，所以另一端应该连接右下端，这样才能在滑动变阻器的滑片向左移动时连入电路的阻值变大。电压表应该与定值电阻相并联，实物图中已经连接了定值电阻的左端接线柱，所以应该将电压表的右端接线柱与定值电阻的左端接线柱相连，如上图。
（2）在探究电流与电阻的关系实验中，需要保持定值电阻两端的电压不变，所以当每次更换电阻后，都要移动滑动变阻器的滑片，此时眼睛应注意观察电压表的示数，看是否等于更换电阻前的电压值。
（3）更换电阻R，合上开关后，电流表示数正常，说明电路是“短路故障”； 电压表示数为0，判断出是与电压表并联的部分短路，所以综合分析得出故障可能是“定值电阻短路”。
（4）观察丙图阴影部分可以看出：图中阴影部分“面积”表示的是电流与电压的乘积，由欧姆定律可知：IR=U，所以阴影部分“面积”表示的物理量是电压。
（5）选择滑动变阻器的规格时要考虑：电阻大小满足当最大定值电阻连入时，两端能保持连入最小定值电阻时的电压；电流大小满足用电器安全。当连入的定值电阻阻值越大，要保持其两端电压不变，由U=IR可知：必须增大电路的总电阻，所以滑动变阻器连入电路的阻值也要随着增大，因此要满足当最大定值电阻连入时，两端能保持连入最小定值电阻时的电压，滑动变阻器的阻值不能太小。综合分析“50Ω 1A”的比较合适。
（6）用平滑曲线连接丙图中的5点，发现是一个反比例函数图像，所以观察图象可以得出实验结论：当电压一定时，导体中的电流与导体的电阻成反比。
例2.（2018贵港）如图所示是“探究电流的大小与哪些因素有关”的电路图。
（1）连接电路前，开关必须 。
（2）请根据图1所示的电路图用笔画线代替导线将图2所示的实物连接成完整电路（导线不允许交叉）。
（3）实验开始时，滑动变阻器的作用是 。在探究通过导体的电流与导体两端电压关系时，应保持 不变，此时滑动变阻器的作用是 ；在探究通过导体的电流与导体电阻关系时，此时应保持 不变。
（4）在探究通过导体的电流与导体电阻关系时，得到实验数据记录如下表：
根据上表的实验数据，请在图3中画出电流随电阻变化的图象。
【答案】（1）断开；
（2）
（3）保护电路；电阻；改变电阻的电压和通过的电流；电压；
（4）
【简析】（1）为保护电路，连接电路前，开关必须断开。
（2）变阻器按一上一下接入电路中与电阻串联，电压表与电阻并联，见答案图。
（3）实验开始时，滑动变阻器的作用是保持电路；在探究通过导体的电流与导体两端电压关系时，应保持电阻不变，为得出普遍性的结论，要多次测量，此时滑动变阻器的作用是改变电阻的电压和通过的电流；在探究通过导体的电流与导体电阻关系时，此时应保持电压不变；
（4）根据表中数据，在坐标系中描出对应的点，再用平滑曲线连接起来，如答案图。
【解法小结】
1.探究电流与电压和电阻的关系实验电路图，一般如下：
2.在连接电路时，要断开开关，这样可以避免连接最后一根导线时，若出现短路故障造成仪器损坏。在闭合开关前，滑动变阻器的滑片要处于阻值最大处：即离下端接入的接线柱的最远端。
3.实验记录表设计时，一般将单位设计在表头中。如例2（4）中表格。
4.电压表、电流表接入时要正接线柱与电源的正极相连接；负接线柱与电源的负极相连接。同时还要注意量程的选择：若果已知电流值、电压值，要根据已知值正确选择量程；不知道具体的值，一般选大量程。
5.在探究“电流与电压的关系”实验中，要保持电阻不变，滑动变阻器的主要作用是保护电路和改变定值电阻两端的电压。
6.在探究“电流与电阻的关系”实验中，要保持定值电阻两端的电压不变，所以滑动变阻器的主要作用是使定值电阻两端的电压不变。当定值电阻的阻值增大时，滑动变阻器的阻值也要变大，即向连入电阻增大的一端移动，并观察电压表的示数，当示数与前面的定值电阻两端电压相等时为止。
7.做“U-I”图像和“I-R”图像时，先要根据测量数据描出对应的点，再用平滑的曲线将这些点连接起来。在“U-I”图像中，图像是一条直线，表示该电阻为定值电阻；一条曲线时，表示该电阻为可变电阻。在“I-R”图像中，图像是一条反比例函数图像，表示“当电压一定时，通过电阻的电流与其阻值成反比”。
8.故障分析中的几个典型实例： = 1 \* GB3 ①无论怎样移动滑动变阻器都无法改变电表示数：连接滑动变阻器时同时将上端的两个接线柱或同时将下端的两个接线柱接入了电路中。 = 2 \* GB3 ②电压表有示数，电流表无示数：定值电阻断路。 = 3 \* GB3 ③电压表无示数，电流表有示数：定值电阻短路。 = 4 \* GB3 ④电压越高，电流越小：将电压表与滑动变阻器相并联（或者说电压表测的是滑动变阻器的电压）。
9.滑动变阻器的阻值一般选取“20Ω 1A”或“50Ω 1A”的比较合适。
【提升训练】
1.（2016遂宁）小华同学为了探究“电流与电阻的关系”，设计了如图甲的实验电路，她在学校实验室找来了如下一些实验器材：电压恒为3V的电源，电流表、电压表各一只，一个开关，阻值分别为10Ω，20Ω，50Ω的定值电阻各一个，滑动变阻器上标有“20Ω 1A”字样，导线若干。
（1）请你用笔画线代替导线，将图乙中的实物连接完整．
（2）在连接实验电路时，小华应将开关处于 状态．闭合开关前，应将滑动变阻器滑片滑到最 端（选填“左”或“右”）．
（3）小华连接好电路，闭合开关后，移动滑变阻器滑片时，发现电流表指针正常偏转，电压表示数为零，则发生这种故障的原因可能是 ．
（4）故障排除后，小华先把10Ω的电阻接入电路，移动滑变阻器滑片，使电压表示数为2V，读出电流表示数后，断开开关，她直接拆下10Ω的电阻，改换成阻值为20Ω的电阻继续做实验，闭合开关，电压表示数如图丙所示，其示数是 V，要完成这次实验，接下来她应将变阻器滑片向 端（选填“左”或“右”）移动，使电压表的示数为 V．
（5）当小华改用50Ω的电阻继续实验时，发现无论怎样移动滑动变阻器滑片，都无法使电压表示数达到实验要求的值，你认为“电压表的示数无法达到实验要求的值”的原因可能是（ ）
A．滑动变阻器的阻值太大 B．电压表量程选小了
C．滑动变阻器的阻值太小 D．滑动变阻器烧坏了
（6）小华解决了上述问题后，完成了实验．利用收集到的多组数据．作出了如图丁所示的电流I随电阻R变化的关系图象．分析图象得出了电流与电阻的关系是 ．
【答案】（1）
（2）断开 右 （3）R处发生短路 （4）2.4 右 2 （5）D （6）电压一定时，导体中的电流与电阻成反比
2. （2017内江）在探究“电流与电阻关系”的实验中，满足实验要求的器材有：
A．电源（电压为9V）
B．电流表A（量程0～0.6A，0～3A）
C．电压表V（量程0～3V，0～15V）
D．滑动变阻器R；
E．电阻箱R0；
F．开关S一个，导线若干．则：
（1）在连接电路的过程中，开关S应该是 。
（2）请用铅笔画线代替导线在图甲中将实验器材连接起来，使之成为符合实验要求的电路（电流表选用0～0.6A的量程，电压表选用0～15V的量程；部分导线已经连接好）。
（3）在实验过程中，当电阻箱R0的阻值变小时，为了完成该实验研究，应该将滑动变阻器R的滑片P向 端滑动（选填“A”或“B”）。
（4）在实验中，为了获得多组不同的数据，改变电阻箱R0的阻值，移动滑动变组器的滑片，测出相应的电流值I，并记录．在平面直角坐标系中，若以电流I为纵坐标，以 为横坐标，使图象完全在经过坐标原点的直线上（电压、电流、电阻采用的单位分别为V、A、Ω）。
（5）在某次实验中，当电阻箱R0的阻值为50Ω时，电流表对应的示数如图乙所示，其示数为 A；测出多组数据后，按（4）问的方法用描点法作图，在连线时发现只有一个点（0.04，0.20）使图象明显不能成为一条直线，经实验小组同学回忆，是由于将电阻箱R0的阻值由 Ω变换为该数据点对应的阻值时，没有调节滑动变阻器的滑片就读取了电流值而造成的。
【答案】（1）断开的
（2）
（3）B （4）电阻的倒数 （5）0.12
3.（2018安顺）在探究“电流与电阻的关系”的实验过程中，小明选择了5Ω、10Ω、20Ω、25Ω五个电阻进行实验，电路图如图甲所示。
（1）请用笔画线代替导线将图乙中未完成的电路完成，且使变阻器滑片向右移动时电流表示数变大。（导线不能交叉）。
（2）连接好电路，闭合开关，发现电流表没有示数，移动滑动变阻器的滑片，电压表示数始终接近电源电压。造成这一现象的原因可能是 （填字母）。
A．电阻断路 B．电流表坏了 C．滑动变阻器短路 D．电阻短路
（3）排除电路故障进行实验。为达到实验目的，滑动变阻器除了起到保护电路的作用外，还起到 的作用。实验中，当把5Ω的电阻换成10Ω的电阻后，应把变阻器滑片向 （填“左”或“右”）滑动，同时眼睛盯住 才可能达到这个目的。
（4）根据实验数据，作出I﹣R图象如图丙所示。根据实验目的分析图象可得出结论： 。
【答案】（1）
（2）A （3）调节电阻两端电压保持不变 左 电压表 （4）电压不变时，导体中的电流与导体的电阻成反比
4.（2018深圳）“探究电流与电阻的关系”实验中，老师提供了2节新干电池、电流表、电压表、开关、滑动变阻器、阻值为10Ω、20Ω和40Ω的定值电阻各一个以及导线若干：
（1）请根据图甲，用笔画线将实物图（图乙）连接完整（要求导线不交叉，当滑片向右移动时，滑动变阻器的阻值变大）。
（2）将滑动变阻器阻值调到最大处，闭合开关后，发现电压表有示数且接近电源电压，电流表示数为0，其原因可能是 。
（3）排除故障后，更换不同定值电阻进行实验，测得数据填入下面表格。第一次电流表的示数如图丙所示，读数为 A．实验过程中应保持电压表示数为 V不变。
（4）由表中数据得出结论：导体两端的电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻成 （选填“正比”或“反比”）。
（5）根据表格中的数据判断所选用的滑动变阻器可能是 （选填“A”或“B”）。
A．“50Ω 0.5A” B．“10Ω 1A”
【答案】（1）
（2）定值电阻断路 （3）0.2 2 （4）反比 （5）A实验次数
1
2
3
4
电阻R/Ω
5
10
15
20
电流I/A
0.6
0.3
0.2
0.15
实验序号
1
2
3
电阻（Ω）
10
20
40
电流（A）

0.10
0.05