5. 物理学习小组在探究电流与电压的关系时,记录了如下实验过程。
【问题】电压是产生电流的原因,电流与电压有怎样的定量关系呢?
(1)除电压外,影响电流大小的因素还可能有

【证据】
(2)为完成探究,请你用笔画线表示导线,帮助该小组把图甲所示的实物图连接完整。
(3)实验中,滑动变阻器的主要作用是
(4)按照连接好的电路进行实验,定值电阻的阻值$R=5\ \Omega$,移动滑片,测得数据如下表所示。学习小组选择用图像法处理数据,在方格纸上描出数据点如图乙所示,请你连线确定电流$I$与电压$U$的关系图像。

【解释】
(5)根据数据及图像,得出结论:电阻一定时,
【交流】
(6)隔壁小组同学在做同样的探究实验时,记录电流$I$与电压$U$的关系图像如图丙所示,请帮助该小组分析原因:
【问题】电压是产生电流的原因,电流与电压有怎样的定量关系呢?
(1)除电压外,影响电流大小的因素还可能有
电阻
。【证据】
(2)为完成探究,请你用笔画线表示导线,帮助该小组把图甲所示的实物图连接完整。
(3)实验中,滑动变阻器的主要作用是
保护电路,改变定值电阻两端的电压
。(4)按照连接好的电路进行实验,定值电阻的阻值$R=5\ \Omega$,移动滑片,测得数据如下表所示。学习小组选择用图像法处理数据,在方格纸上描出数据点如图乙所示,请你连线确定电流$I$与电压$U$的关系图像。
【解释】
(5)根据数据及图像,得出结论:电阻一定时,
通过导体的电流与导体两端的电压成正比
。【交流】
(6)隔壁小组同学在做同样的探究实验时,记录电流$I$与电压$U$的关系图像如图丙所示,请帮助该小组分析原因:
电压表并联在了滑动变阻器的两端
。答案
5.(1)电阻
(2)如图甲所示:
(3)保护电路,改变定值电阻两端的电压
(4)如图乙所示:
(5)通过导体的电流与导体两端的电压成正比
(6)电压表并联在了滑动变阻器的两端
【解析】(1)影响电流大小的因素除了电压还有电阻。(2)电压表并联在定值电阻两端,电源是由两节干电池组成的,所以电压表所选测量范围为0~3 V。(3)滑动变阻器在实验中所起的作用:保护电路和改变定值电阻两端的电压。(4)把电流与电压的对应点连接起来时,注意到1.5 V、0.2 A的数据点明显错误,应舍弃。(5)定值电阻的I-U图像是一条经过原点的直线,由此可知电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比。(6)题图丙中的I-U图像是一条直线,电压为0时,电流最大,电压增大时,电流变小,由此可知电压表并联在了滑动变阻器的两端。
解析
【分析】
本题是探究电流与电压关系的实验题,解题思路如下:
1. 第(1)问:依据欧姆定律,影响电流的因素除电压外还有电阻,直接作答。
2. 第(2)问:连接实物图时,电压表需并联在定值电阻两端;电源为两节干电池,总电压3V,故电压表选0~3V量程,连接到定值电阻的对应接线柱。
3. 第(3)问:滑动变阻器的作用一是闭合开关前调至最大阻值保护电路,二是移动滑片改变定值电阻两端电压,实现多次实验找规律。
4. 第(4)问:绘制I-U图像时,需将正确数据点连线,舍弃偏离直线的错误数据点(1.5V、0.2A),连接其余点成直线。
5. 第(5)问:根据正确的I-U图像(过原点的直线),推导电阻一定时电流与电压的关系。
6. 第(6)问:分析异常I-U图像,电压为0时电流最大、电压增大电流减小,判断电压表测量对象,得出故障原因。
【解析】
(1) 根据欧姆定律$I=\frac{U}{R}$,影响电流大小的因素除电压外,还有电阻,故答案为电阻。
(2) 电压表需并联在定值电阻两端,电源总电压为3V,因此电压表选用0~3V量程,连接到定值电阻的两个接线柱,实物连接图如参考答案所示:
。
(3) 滑动变阻器的主要作用:一是闭合开关前调至最大阻值,保护电路;二是移动滑片改变定值电阻两端的电压,以便多次实验寻找普遍规律,故答案为保护电路,改变定值电阻两端的电压。
(4) 绘制I-U关系图像时,将正确的数据点(0.5V、0.1A;1.0V、0.2A;2.0V、0.4A;2.5V、0.5A;3.0V、0.6A)用直线连接,舍弃错误的1.5V、0.2A点,图像如参考答案所示:
。
(5) 由正确的I-U图像是过原点的直线,可得结论:电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比。
(6) 异常图像显示,电压为0时电流最大,电压增大时电流减小,说明电压表并联在了滑动变阻器的两端,测量的是滑动变阻器的电压,而非定值电阻的电压。
【答案】
(1) 电阻
(2) 如图甲所示:
(3) 保护电路,改变定值电阻两端的电压
(4) 如图乙所示:
(5) 通过导体的电流与导体两端的电压成正比
(6) 电压表并联在了滑动变阻器的两端
【知识点】
探究电流与电压的关系,欧姆定律,滑动变阻器的作用
【点评】
本题围绕探究电流与电压关系的实验展开,全面考查了电学实验的核心要素:影响电流的因素、实物电路连接、滑动变阻器的作用、I-U图像的绘制与分析、实验结论推导及故障分析,注重对实验过程的理解与应用,是电学实验的典型基础题。
【难度系数】
0.5
本题是探究电流与电压关系的实验题,解题思路如下:
1. 第(1)问:依据欧姆定律,影响电流的因素除电压外还有电阻,直接作答。
2. 第(2)问:连接实物图时,电压表需并联在定值电阻两端;电源为两节干电池,总电压3V,故电压表选0~3V量程,连接到定值电阻的对应接线柱。
3. 第(3)问:滑动变阻器的作用一是闭合开关前调至最大阻值保护电路,二是移动滑片改变定值电阻两端电压,实现多次实验找规律。
4. 第(4)问:绘制I-U图像时,需将正确数据点连线,舍弃偏离直线的错误数据点(1.5V、0.2A),连接其余点成直线。
5. 第(5)问:根据正确的I-U图像(过原点的直线),推导电阻一定时电流与电压的关系。
6. 第(6)问:分析异常I-U图像,电压为0时电流最大、电压增大电流减小,判断电压表测量对象,得出故障原因。
【解析】
(1) 根据欧姆定律$I=\frac{U}{R}$,影响电流大小的因素除电压外,还有电阻,故答案为电阻。
(2) 电压表需并联在定值电阻两端,电源总电压为3V,因此电压表选用0~3V量程,连接到定值电阻的两个接线柱,实物连接图如参考答案所示:
(3) 滑动变阻器的主要作用:一是闭合开关前调至最大阻值,保护电路;二是移动滑片改变定值电阻两端的电压,以便多次实验寻找普遍规律,故答案为保护电路,改变定值电阻两端的电压。
(4) 绘制I-U关系图像时,将正确的数据点(0.5V、0.1A;1.0V、0.2A;2.0V、0.4A;2.5V、0.5A;3.0V、0.6A)用直线连接,舍弃错误的1.5V、0.2A点,图像如参考答案所示:
(5) 由正确的I-U图像是过原点的直线,可得结论:电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比。
(6) 异常图像显示,电压为0时电流最大,电压增大时电流减小,说明电压表并联在了滑动变阻器的两端,测量的是滑动变阻器的电压,而非定值电阻的电压。
【答案】
(1) 电阻
(2) 如图甲所示:
(3) 保护电路,改变定值电阻两端的电压
(4) 如图乙所示:
(5) 通过导体的电流与导体两端的电压成正比
(6) 电压表并联在了滑动变阻器的两端
【知识点】
探究电流与电压的关系,欧姆定律,滑动变阻器的作用
【点评】
本题围绕探究电流与电压关系的实验展开,全面考查了电学实验的核心要素:影响电流的因素、实物电路连接、滑动变阻器的作用、I-U图像的绘制与分析、实验结论推导及故障分析,注重对实验过程的理解与应用,是电学实验的典型基础题。
【难度系数】
0.5
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