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专题35 欧姆定律探究实验【考点分析】章节考点考试题型难易度欧姆定律电流与电压的关系选择题、实验题电流与电阻的关系选择题、实验题【知识点总结+例题讲解】一、电流与电压的关系:1.实验电路:如右图;2.实验方法: 控制变量法 (控制电阻不变);3.设计和进行实验:检查器材,观察电压表、电流表指针是否指向零;根据实验器材设计电路图并正确连接电路图;检查电路,调节滑动变阻器使其阻值最大;闭合开关,调节滑动变阻器滑片P至某一位置,记录此时电压表、电流表示数;继续调节滑动变阻器滑片P至另一位置,记录此时电压表、电流表示数;重复上述调节滑动变阻器滑片P的位置,记录总共四组电压表、电流表示数。4.实验结论: 在电阻一定的情况下,导体中的电流跟这段导体两端的电压成正比 。当电阻不变时,电阻两端的电压越大,流过电阻的电流越大;不同电阻的I-U图中,电阻越大,直线越斜(电阻越大、直线斜率越大);5.滑动变阻器的作用:(1)保护电路;(2)改变定值电阻两端的电阻(改变电路中的电流)。【例题1】下列说法中,能用于研究电流与电压之间关系的是()A用同一导体,保持导体两端电压相同B用不同导体,保持导体两端电压相同C用同一导体,改变导体两端电压D用不同导体,改变导体两端电压【答案】C【解析】解:研究电流与电压之间关系时,应用同一导体,改变导体两端电压,进行多次测量,找出规律;故选:C。【变式1】用如图所示电路研究电流跟电压的关系。为了改变定值电阻R两端电压,设计了三种方案。甲:改变接入MN的串联电池的个数;乙:将电池与滑动变阻器串联接入,改变滑动变阻器滑片的位置;丙:将电池与不同阻值的定值电阻串联接入MN。可行的方案是()A仅有甲B仅有乙C仅有甲、乙两种D甲、乙、丙都可行【答案】D【解析】解:研究电流跟电压的关系时,应控制电阻的阻值不变,改变电阻两端的电压,则甲:多节干电池串联接入MN时,改变干电池串联的节数时电源的电压发生变化,R两端的电压发生变化,故甲可行;乙:电池与滑动变阻器串联接入MN时,移动滑动变阻器滑片P改变接入电路中的电阻,从而改变电路中的电流和R两端的电压,故乙可行;丙:将电池与不同阻值的电阻串联接入MN,定值电阻的阻值不同,分得的电压不同,定值电阻R两端的电压不同,故丙可行;综上可知,甲、乙、丙三种方案均可行。故选:D。【例题2】用如图甲所示的电路探究电流与电压关系。(1)请你用笔画线代替导线,将图甲中的电路连接完整。(要求滑片向左滑动时,变阻器连入电路的电阻变大,且导线不能交叉)(2)实验时,闭合开关,将滑片移动到某位置,记下电压表和电流表的示数。接下来的操作是 。(填字母)A.换用另一个定值电阻,将滑片移动到某位置,记下电压表和电流表的示数B.将滑片移动到另外几个位置,分别记下电压表和电流表的示数(3)小明根据实验数据画出IU图象,如图乙所示。分析可知,通过定值电阻的电流与其两端的电压成 。(4)小明同学还想测量小灯泡的电功率,于是他将上面实验中的定值电阻换成额定电压为2.5V的小灯泡。正确连接电路后,闭合开关,发现小灯泡不亮,电流表无示数,电压表示数接近电源电压,出现这种故障的原因是 。(5)排除故障后,小明调节滑片,使小灯泡正常发光时,电流表的示数如图丙所示,电流大小为 A。(6)小明通过改变滑动变阻器滑片的位置,多次进行了小灯泡电功率的测量,这样做的目的是 。(填字母)A.求出灯泡在不同电压下的功率的平均值,这样可以减小误差B.找出灯泡的亮度与灯泡实际功率之间的关系【答案】(1)见下图;(2)B;(3)正比;(4)小灯泡断路;(5)0.28;(6)B。【解析】解:(1)要求滑片向左滑动时,变阻器连入电路的电阻变大,所以变阻器应选择右下接线柱串联入电路中,如图所示:;(2)探究电流与电压关系的实验,要控制电阻不变,记下电流随电压的变化关系,为得出普遍性的结论,要多次测量,故实验时,闭合开关,将滑片移动到某位置,记下电压表和电流表的示数。接下来的操作是将滑片移动到另外几个位置,分别记下电压表和电流表的示数,故选B;(3)由图乙知,电阻一定时,通过导体的电流与其两端电压的图象是正比例图象,可知,电阻一定时,通过定值电阻的电流与其两端的电压成正比;(4)正确连接电路后,闭合开关,发现小灯泡不亮,电流表无示数,说明电路有断路,电压表示数接近电源电压,说明电压表两端接线柱到电源间是通路,所以故障原因是小灯泡断路;(5)由图丙知电流表的量程为00.6A,分度值为0.02A,示数为0.28A(6)灯泡在不同电压下的功率不同,求功率的平均值无意义;小红在实验中进行了多次测量,其测量目的是找出灯泡的亮度与灯泡实际功率之间的关系。故选B。故答案为:(1)见上图;(2)B;(3)正比;(4)小灯泡断路;(5)0.28;(6)B。【变式2】用下列器材做“探究电流与电压的关系”实验:电源(电压恒为3V)、电流表、电压表、5定值电阻R、滑动变阻器甲(20 1A)、滑动变阻器乙(50 1A)、开关一个、导线若干。(1)用笔画线,将题图甲所示的电路补充完整。(2)闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片P移动到 (选填“a”或“b”)端。(3)闭合开关S后,移动滑片P时发现电压表无示数,电流表有示数且不断变化,则电路故障可能是定值电阻R发生了 (选填“断路”或“短路”)。(4)排除故障后,继续进行实验,并将实验数据记录在下表中。表格中的处应该填写 。请你依据表中数据在题图乙中画出电流I与电压U的关系图象。实验次数1234565电压U/V0.51.01.52.02.53.0电流I/A0.100.200.300.400.500.60(5)本实验中,所选用的滑动变阻器应该是 (选填“甲”或“乙”)。(6)根据图象,可得出的结论是: 。【答案】(1)如下图所示;(2)a;(3)短路;(4)电阻R/;见下图;(5)乙;(6)在电阻不变时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比。【解析】解:(1)因为电源电压为3V,所以电压表选用03V的量程与电阻并联;电路的最大电流为I0.6A,所以电流表选用00.6A的量程与电阻串联,如下图所示:(2)为了保护电路,闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片移动到阻值最大处,即a端;(3)闭合开关后,电流表有示数且不断变化,说明电路为通路,且滑动变阻器没有故障,电压表示数为零,说明与电压表并联的电阻R短路;(4)要探究电流与电压的关系,需要控制电阻不变,改变电阻两端的电压和电流,故处应该填:电阻R/;根据表中数据,描点画出图像,如上图乙图:(5)由表格数据知当定值电阻两端的电压为0.5V时电路的电流为0.10A,此时滑动变阻器两端的电压为U滑UU13V0.5V2.5V,由欧姆定律I得此时滑动变阻器的电阻为:R滑2520,所以需要最大电阻为50的乙滑动变阻器;(6)因电流I与电压U的关系图象为过原点的直线,故可得出的结论是:在电阻不变时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比。故答案为:(1)如上所示;(2)a;(3)短路;(4)电阻R/;见上图;(5)乙;(6)在电阻不变时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比。二、电流与电阻的关系:1.实验电路:如右图;2.实验方法: 控制变量法 (控制电阻不变);3.设计和进行实验:检查器材,观察电压表、电流表指针是否指向零;根据实验器材设计电路图并正确连接电路图;检查电路,调节滑动变阻器使其阻值最大;闭合开关,调节滑动变阻器,使电压表示数达到某一数值(比如2.5V),记录此时电压、电流和电阻值。换接第二个电阻(记录电阻阻值),调节滑动变阻器,使电压表示数达到与第一次的示数相同,记录电流值;依次接入第三、第四个电阻,调节滑动变阻器,使电压表示数达到与第一次的示数相同,记录电流值。4.实验结论: 当电压一定时,导体中的电流跟这段导体的电阻成反比 。当电压一定时,电阻越大,流过电阻的电流越小;更换阻值大的定值电阻时,滑动变阻器的阻值也调大(换大调大);5.滑动变阻器的作用:(1)保护电路;(2)保持定值电阻两端电压一定(不变)。【例题3】在探究“导体电流与电阻关系”时,选择了5、10、15、20四个电阻进行实验,实验电路图如图所示。下列说法正确的是()A闭合开关前,滑动变阻器的滑片应置于最左端B用10电阻实验,读数时的滑片位置比5电阻读数时更靠左C实验过程中移动滑片的作用是控制电阻两端的电压一定D实验获得多组数据是为了减小实验误差【答案】C【解析】解:A、闭合开关前,为保护电路,滑动变阻器的滑片P应置于最大阻值处,由图可知该实验中P应置于右端,故A错误;B、探究电流与电阻的实验中应控制电压不变,即应保持电阻两端的电压不变,用10电阻替换5电阻时,由分压原理可知,电压表示数变大,要保持电阻两端的电压不变,根据串联电路电压的规律可知应增大滑动变阻器分得的电压,由分压原理,应增大滑动变阻器连入电路中的电阻,由图可知,此时应将滑片向右适当调节,即用10电阻实验,读数时的滑片位置比5电阻读数时更靠右,故B错误;C、在探究“导体电流与电阻关系”时,更换定值电阻时,要用滑动变阻器来保持电阻两端电压不变,故C正确;D、探究电流跟电阻的关系时,要控制电压不变,多次改变定值电阻的阻值,记录电流值,目的是使实验结论具有普遍性,故D错误。故选:C。【变式3】利用如图甲所示的电路探究电流和电阻的关系,电源电压保持3V不变,分别将5、10、15、20、25的定值电阻R连入电路,按实验要求测得通过各定值电阻的电流描绘出如图乙所示的图像,则下列判断正确的是()A实验中电压表的示数保持1V不变B当R的电阻为10时,通过R的电流为0.2AC电压一定时,电阻和电流成正比D将R从5换成10后,应将滑片向右移【答案】D【解析】解:A、根据图乙可知,当电阻为5时,电路中的电流为0.5A;由I可得,电压表的示数:UIR0.5A52.5V,故A错误;B、根据图乙可知,当R10时,通过的电流为0.25A,故B错误;C、由图像可以得出:在电压一定时,导体的电流与导体的电阻成反比,但不能说电阻和电流成反比,故C错误;D、将R从5换成10后,电阻分得的电压会变大,为了保证定值电阻R两端电压不变,所以需减小定值电阻两端电压,增大滑动变阻器两端电压,即增大滑动变阻器接入电路的阻值,故将滑片向右移动,故D正确。故选:D。【例题4】在“探究通电导体中电流与电阻的关系”实验中,电源电压为4.5V且保持不变,滑动变阻器的规格为“202A”,选用25、20、15、10、5的定值电阻R由大到小依次正确接入电路。(1)用笔画线代替导线将图甲实物电路连接完整,要求滑动变阻器的滑片P向A端移动时,电路中电流变大,导线不得交叉。(2)连接好电路,闭合开关,发现电压表示数接近于电源电压,电流表示数几乎无示数,则故障为
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