实验19探究电流与电压关系的实验(解析版)

实验十九、探究电流与电压的关系实验

实验目的】：

探究导体电流与电压的关系

实验器材】：

若干节干电池、开关、电压表、电流表、两个不同导体、若干导线等。

实验电路】：

实验步骤】：

① 按图连好电路，注意连接时开关要断开，开关闭合之前要把滑动变阻器调到阻值最大处，实物图如

② 保持电阻 R 1=5 不变，检查电路后闭合开关，调节滑动变阻器，使电压表的示数分别为

3V ，并读出电流表相应的数值、填表。

R 1=5Ω 次数 电压 U/V

电流 I/A 1 1 0.2 2

2

0.4

下所

示。

1V 、2V 、

③改变电阻，使 R2=10 不变，调节滑动变阻器，使电压表的示数分别为1V 、2V 、3V ，并读出电流

表相应的数值、填表。

2

④根据数据画出 I-U 图像。

【实验结论】：

1.同一导体，电流与电压成正比。

2.同一导体，电压和电流的比值为定值。

3.不同导体，电压和电流的比值不同。

【考点方向】：

1、该实验采用的研究方法是：控制变量法。即：保持电阻不变，改变电压研究电流随电压的变化关系；

2、电路在连接过程中，开关要断开，

3、实验结论：在电阻一定的情况下，导体中的电流与导体两端的电压成正比；

4、电路连接注意事项：开关断开，滑动变阻器滑片移至阻值最大处。

5、在移动滑片时，发现电压表和电流表的示数始终没有任何变化，

其原因是：在连接滑动变阻器时没有按照一上一下的原则连接。

6、检查电路时发现电压表、电流表位置互换了，电流表几乎无示数，电压表接近电源电压。

7、电表异常偏转原因：①指针反向偏转，原因是正负接线柱接反；②正向偏转幅度过小，原因是量程选择

过大；③正向偏转幅度过大超过最大刻度，原因是量程选择过小

8、滑动变阻器的作用：①保护电路；②改变电阻两端电压

9、调节滑动变阻器不能使电压达到指定示数的原因是：滑动变阻器的最大阻值过小。

10、换不同规格的电阻多次测量的目的是：得出普遍规律，避免实验的偶然性。

11、此实验不能用灯泡代替电阻进行探究的原因：灯丝的电阻随温度的升高而增大。

12、若使用灯泡代替电阻，那么在画出的I-U 图像中，其图像是一条曲线。

13、考虑到电压表的电阻对电路的影响，每次电流表的示数比测量时通过待测电阻的实际电流_偏大 _（选

填“偏大”或“偏小”）。

【创新母题】：如图所示，在“探究通过导体的电流与导体两端的电压的关系”实验中，某小组选用两节新干电池为电源，规格为“20Ω 1A ”的滑动变阻器等器材进行实验：

（1）请根据图甲的实物图将图乙的电路图补充完整；

（ 2）连接电路时开关应该。闭合开关，发现电压表无示数，电流表有示数但没超出量程，则产生故障的

原因可能是导体电阻（选填“断路”或“短路”）；

（3）排除故障后，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，若电流表的示数如图丙所示，其读数为 A ；

（4）改变滑动变阻器滑片的位置，测得多组对应的电压、电流值，如下表所示，由测得数据可知，当电阻

定时，，导体电阻为Ω（结果保留一位小数）

（ 5）上述步骤中，改变滑动变阻器的位置，测得多组数据目的是：。有人认为这样

操作仍然有不足之处，请你指出来：。

（6）进行实验时，该小组发现：调节滑动变阻器无法使电压表示数为0.5V ，为了解决这个问题，可采取的

方法是（写出一种即可）。

（7）若将定值电阻替换成小灯泡，你认为（选填“能”或“否”）得出（ 4）中的结论，其理由

答案】：

（1）如下图；（ 2）断开；短路；（ 3）0.3；（ 4）导体中的电流与电压成正比；5.0；

（5）避免实验的偶然性，获得普遍规律；可以多次更换定值电阻，每次都移动滑片从而测出几组不

同的数据。

（6）减小电源电压；串联一个电阻；换用最大阻值更大的滑动变阻器等；

（7）不能；因为小灯泡的电阻会受温度的影响，不能控制电阻一定。

【解析】：

（1）图乙还差一个电压表，将其与电阻并联即可；

（2）在连接电路时，应断开开关；电压表无示数，电流表有示数且不超出量程，说明是电阻短路；

（3）电流表选用小量程，分度值为0.02A，得电流大小为 0.3A ；

（ 4）根据表中的数据，电阻一定时，电流会随着电压的增大而增大，并且通过计算可知电流和

电压成正比；计算出每一组数据的电阻，最后取平均值，可知电阻为 5.0 Ω；

（5）多次实验获得多组数据是为了避免一组数据的偶然性，从而得出更为普遍的规律；此处因为，

只有一只定值电阻，所测出的数据具有一定的局限性，可以考虑更换不同阻值的定值电阻，分别改

变滑动变阻器获得不同的几组数据，更具有科学性。

（6）当滑动变阻器接入阻值为 0 时，电压表示数为电源电压约为 3V ，由题意可知，无法调到

0.5V，说明电压表最小值大于 0.5V，现在需要减小定值电阻两端的电压，即减小电路电流即可，又

总电流I=U 源/R

总，

故可通过减小电源电压或者增大电路电阻解决，而串联电阻或者换用最大阻值更大的滑动变阻器都可

以增大电路电阻。

（7）将定值电阻更换为小灯泡后，因为小灯泡的电阻会受温度的影响而发生变化，因此在实验中，不能保证电阻一定，那么就得不出电流与电压的具体关系。

练习 1：（ 2019?桂林）小飞在做“探究电流与电压、电阻的关系”实验时，准备了以下器材：两节新的干电池，电流表、电压表、滑动变阻器、定值电阻（ 5Ω，10Ω， 15Ω，20Ω）、开关、导线若干。