中考物理高频考点训练：探究电流与电压和电阻的关系实验

探究电流与电压和电阻的关系实验

【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．50Ω0.5A C．50Ω1A D．200Ω1A

（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“50Ω1A”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：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

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”。