登录
二、探究电压一定时电流与电阻的关系
1.实验:探究电压一定时电流与电阻的关系。
【实验思路】
根据图甲中的电路图,将电源、电流表、定值电阻$R$、滑动变阻器$R'$、开关串联起来,再把电压表并联在定值电阻$R$的两端,如图乙所示。将不同阻值的定值电阻接入电路中,调节滑动变阻器,保持定值电阻两端的电压不变,测量通过每个定值电阻的电流,找出电流与电阻的关系。
【实验过程】
(1)按设计的电路图连接电路。
(2)闭合开关,调节滑动变阻器的滑片,控制电压表的示数一定,读出电流表的示数,并记入表格中;断开开关,更换不同阻值的定值电阻,重复上述操作。
$U=3\ \mathrm{V}$
| 序号 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| --- | --- | --- | --- | --- | --- |
| 电阻$R/\Omega$ | | 图2 | | | |
| 电流$I/\mathrm{A}$ | | | | | |
(3)实验分析。
①分析表中的数据,看看电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻之间存在怎样的定量关系。
②用图像法处理数据:根据表中的数据,在坐标系中描出各组数据对应的点,然后将各点平滑地连接起来。
【实验结论】导体两端的电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成反比。
2.实验注意事项。
(1)探究电压一定时电流与电阻的关系时,更换电阻时可以用“换大调大,换小调小”的规律来调节滑动变阻器的滑片。即更换较大的定值电阻时,应将滑动变阻器连入电路的电阻调大;更换较小的定值电阻时,应将滑动变阻器连入电路的电阻调小。
(2)本实验中,滑动变阻器的作用:①保护电路;②保持定值电阻两端的电压一定。
(3)在叙述结论时,一定要注意结论成立的条件。本实验的结论“通过导体的电流与导体的电阻成反比”的条件是导体两端的电压一定。
跟踪训练2 小明用图甲电路探究电压一定时电流与电阻的关系。
(1)用笔画线表示导线将图甲中的电压表正确接入电路。
(2)开关闭合前,滑动变阻器的滑片应置于最
(3)闭合开关,小明发现无论怎样调节滑动变阻器,电流表指针都不偏转,电压表指针有明显偏转且保持不变,已知导线及各接线柱连接完好,则电路中
(4)实验结束后,小明应先断开开关,再拆除
①小明遗漏的实验操作是
②小华按照正确的实验操作也进行了上述实验,小明发现他与小华的实验结论一致。遗漏的实验操作并未影响结论,你认为其原因是
1.实验:探究电压一定时电流与电阻的关系。
【实验思路】
根据图甲中的电路图,将电源、电流表、定值电阻$R$、滑动变阻器$R'$、开关串联起来,再把电压表并联在定值电阻$R$的两端,如图乙所示。将不同阻值的定值电阻接入电路中,调节滑动变阻器,保持定值电阻两端的电压不变,测量通过每个定值电阻的电流,找出电流与电阻的关系。
【实验过程】
(1)按设计的电路图连接电路。
(2)闭合开关,调节滑动变阻器的滑片,控制电压表的示数一定,读出电流表的示数,并记入表格中;断开开关,更换不同阻值的定值电阻,重复上述操作。
$U=3\ \mathrm{V}$
| 序号 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| --- | --- | --- | --- | --- | --- |
| 电阻$R/\Omega$ | | 图2 | | | |
| 电流$I/\mathrm{A}$ | | | | | |
(3)实验分析。
①分析表中的数据,看看电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻之间存在怎样的定量关系。
②用图像法处理数据:根据表中的数据,在坐标系中描出各组数据对应的点,然后将各点平滑地连接起来。
【实验结论】导体两端的电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成反比。
2.实验注意事项。
(1)探究电压一定时电流与电阻的关系时,更换电阻时可以用“换大调大,换小调小”的规律来调节滑动变阻器的滑片。即更换较大的定值电阻时,应将滑动变阻器连入电路的电阻调大;更换较小的定值电阻时,应将滑动变阻器连入电路的电阻调小。
(2)本实验中,滑动变阻器的作用:①保护电路;②保持定值电阻两端的电压一定。
(3)在叙述结论时,一定要注意结论成立的条件。本实验的结论“通过导体的电流与导体的电阻成反比”的条件是导体两端的电压一定。
跟踪训练2 小明用图甲电路探究电压一定时电流与电阻的关系。
(1)用笔画线表示导线将图甲中的电压表正确接入电路。
(2)开关闭合前,滑动变阻器的滑片应置于最
右
(选填“左”或“右”)端。(3)闭合开关,小明发现无论怎样调节滑动变阻器,电流表指针都不偏转,电压表指针有明显偏转且保持不变,已知导线及各接线柱连接完好,则电路中
定值电阻
出现了断路
故障。故障排除后,移动滑片,使电压表示数为2 V,记录电流表示数,多次更换定值电阻重复实验,得到电流$I$与定值电阻$R$的倒数的关系如图乙所示,从而得出结论。(4)实验结束后,小明应先断开开关,再拆除
电源
两端的导线,在整理器材时,他突然发现电压表指针位置如图丙所示。①小明遗漏的实验操作是
对电压表进行调零
。②小华按照正确的实验操作也进行了上述实验,小明发现他与小华的实验结论一致。遗漏的实验操作并未影响结论,你认为其原因是
实验时定值电阻两端电压为定值
。答案
(1)
(2)右
(3)定值电阻 断路
(4)电源 ①对电压表进行调零 ②实验时定值电阻两端电压为定值
解析 (1)电压表应并联在定值电阻两端,将电压表的“3”接线柱与定值电阻右端接线柱相连。(2)为保护电路,滑动变阻器滑片要移至阻值最大处,根据“远下电阻大”的调阻规律可知,滑片应置于最右端。(3)电流表指针不偏转说明电路可能是断路,电压表指针有明显偏转且保持不变,说明电压表串联在电路中,推断故障处于与电压表并联的部分,即可能是定值电阻断路。(4)为防止拆电路时发生短路,拆电路时应先拆电源上的导线。①由题图丙可知,电压表指针未指在零刻度线上,将电压表接入电路前应先调零。②探究电流与电阻的关系,需控制定值电阻两端的电压一定,改变定值电阻阻值,故遗漏的实验操作并未影响结论,原因是实验时定值电阻两端电压为定值。
解析
【分析】
本题是探究电压一定时电流与电阻关系的电学实验题，需结合电路连接、滑动变阻器使用、电路故障分析、实验操作规范等知识点解题：
1. 电压表连接：需并联在定值电阻两端，根据实验控制电压选0~3V量程，完成接线；
2. 滑动变阻器闭合前位置：为保护电路，滑片要置于阻值最大处，结合滑动变阻器“远下电阻大”规律判断；
3. 电路故障：电流表不偏转说明断路，电压表有示数说明电压表两端连通电源，故障在定值电阻处；
4. 拆电路与电压表操作：拆电路先防短路，电压表使用前需调零，实验控制定值电阻电压不变，故未调零不影响结论。
【解析】
(1) 电压表应并联在定值电阻两端，实验中定值电阻两端电压控制为2V或3V，因此选0~3V量程，将电压表的“3”接线柱与定值电阻右端接线柱连接，“-”接线柱已接定值电阻左端，完成连接。
(2) 开关闭合前，滑动变阻器滑片需置于阻值最大处以保护电路。根据滑动变阻器“远下电阻大”的调阻规律，图中滑动变阻器下接线柱接左端，滑片在最右端时接入电阻最大，故填右。
(3) 电流表指针不偏转说明电路为断路；电压表指针有明显偏转且保持不变，说明电压表两端与电源正负极连通，故障为与电压表并联的定值电阻断路。
(4) 实验结束后，为防止拆电路时短路，应先拆除电源两端的导线；①由题图丙可知，电压表指针未指在零刻度线，小明遗漏的操作是对电压表进行调零；②探究电流与电阻关系时，需控制定值电阻两端电压为定值，实验中该电压值固定，因此即使电压表未调零，只要每次测量时定值电阻两端电压不变，就不会影响电流与电阻的反比结论。
【答案】
(1)
(2)右
(3)定值电阻；断路
(4)电源；①对电压表进行调零；②实验时定值电阻两端电压为定值
【知识点】
探究电流与电阻的关系；电路故障分析；滑动变阻器的使用
【点评】
本题围绕探究电压一定时电流与电阻关系的实验展开，综合考查电学实验的核心操作与故障分析，是电学实验的典型题型，需学生熟练掌握实验原理与规范。
【难度系数】
0.5
本题是探究电压一定时电流与电阻关系的电学实验题，需结合电路连接、滑动变阻器使用、电路故障分析、实验操作规范等知识点解题：
1. 电压表连接：需并联在定值电阻两端，根据实验控制电压选0~3V量程，完成接线；
2. 滑动变阻器闭合前位置：为保护电路，滑片要置于阻值最大处，结合滑动变阻器“远下电阻大”规律判断；
3. 电路故障：电流表不偏转说明断路，电压表有示数说明电压表两端连通电源，故障在定值电阻处；
4. 拆电路与电压表操作：拆电路先防短路，电压表使用前需调零，实验控制定值电阻电压不变，故未调零不影响结论。
【解析】
(1) 电压表应并联在定值电阻两端，实验中定值电阻两端电压控制为2V或3V，因此选0~3V量程，将电压表的“3”接线柱与定值电阻右端接线柱连接，“-”接线柱已接定值电阻左端，完成连接。
(2) 开关闭合前，滑动变阻器滑片需置于阻值最大处以保护电路。根据滑动变阻器“远下电阻大”的调阻规律，图中滑动变阻器下接线柱接左端，滑片在最右端时接入电阻最大，故填右。
(3) 电流表指针不偏转说明电路为断路；电压表指针有明显偏转且保持不变，说明电压表两端与电源正负极连通，故障为与电压表并联的定值电阻断路。
(4) 实验结束后，为防止拆电路时短路，应先拆除电源两端的导线；①由题图丙可知，电压表指针未指在零刻度线，小明遗漏的操作是对电压表进行调零；②探究电流与电阻关系时，需控制定值电阻两端电压为定值，实验中该电压值固定，因此即使电压表未调零，只要每次测量时定值电阻两端电压不变，就不会影响电流与电阻的反比结论。
【答案】
(1)
(2)右
(3)定值电阻；断路
(4)电源；①对电压表进行调零；②实验时定值电阻两端电压为定值
【知识点】
探究电流与电阻的关系；电路故障分析；滑动变阻器的使用
【点评】
本题围绕探究电压一定时电流与电阻关系的实验展开，综合考查电学实验的核心操作与故障分析，是电学实验的典型题型，需学生熟练掌握实验原理与规范。
【难度系数】
0.5
