实验1:探究电流与电压、电阻的关系(新课标必做实验)
实验 | 探究电流与电压的关系 | 探究电流与电阻的关系
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实验电路 | （电路图） |
根据实验数据绘制图像 | $I-U$图像，是一条过原点的直线 | $I-R$图像，是反比例函数的图像
进行多次测量的目的 | μlticolumn{2}{c}{使实验结论具有普遍性}
实验结论 | 导体的电阻一定时，通过导体的电流与导体两端的电压成 | 电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻成

解：
导体的电阻一定时，通过导体的电流与导体两端的电压成正比；
电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻成反比。

【分析】
要解决这道题，需结合探究电流与电压、电阻关系的实验原理和结论分析：探究电流与电压的关系时，控制电阻不变，I-U图像为过原点的直线，说明电流随电压的变化呈正比例关系；探究电流与电阻的关系时，控制电压不变，I-R图像为反比例函数图像，说明电流随电阻的变化呈反比例关系。
【解析】
1. 探究电流与电压的关系：实验中保持电阻不变，绘制的I-U图像是过原点的直线，表明电流与电压的比值为定值，因此导体的电阻一定时，通过导体的电流与导体两端的电压成正比。
2. 探究电流与电阻的关系：实验中保持电阻两端电压不变，绘制的I-R图像是反比例函数图像，表明电流与电阻的乘积为定值，因此电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻成反比。
【答案】
正比；反比
【知识点】
探究电流与电压电阻的关系、欧姆定律
【点评】
本题为电学基础实验题，考查新课标要求必做的探究电流与电压、电阻关系的核心结论，需结合控制变量法和实验图像分析，属于学生需熟练掌握的基础知识点。
【难度系数】
0.8

【例1】小北在“探究通过导体的电流与电压、电阻的关系”实验中，有如下器材：电压表、电流表、滑动变阻器、开关、学生电源（可调节电压）、定值电阻$R$（$5\ \Omega$、$10\ \Omega$、$15\ \Omega$、$20\ \Omega$、$25\ \Omega$）、导线若干.


(1)连接好的电路如图甲所示，其中有一根导线连接错误，请你在图中用“×”标出这根导线，并只改接一根导线使电路成为正确的电路.（要求导线不交叉）
(2)在探究“电阻一定时，电流与电压关系”的实验中，多次改变滑动变阻器滑片的位置，记录的实验数据如上表，根据实验数据分析，可初步得出结论：.
(3)在探究“电流与电阻的关系”实验时，调节电源电压恒定为$7.5\ \mathrm{V}$，选用规格为“$40\ \Omega\ \ 1\ \mathrm{A}$”的滑动变阻器.
①实验中多次改变$R$的阻值，调节滑动变阻器的滑片，使电压表示数不变，记下电流表的示数，得到如图乙所示的电流$I$随电阻$R$变化的图像.分析图像可知，定值电阻两端预设不变的电压为V.从图像可以得出结论：电压一定时，导体中的电流与导体电阻成比；
②同学间进行实验的评估交流，有同学指出图乙中描绘出的五个点有一个数据是捏造的，通过讨论发现是定值电阻$R=$$\Omega$的这组数据，理由是当选取图中该点对应的定值电阻进行该实验时，要求滑动变阻器接入的阻值为$\Omega$；
③在不改变滑动变阻器的前提下，为了使得五个定值电阻均能完成该实验（电表测量范围可根据需要灵活选择）：
方法一:调节电源电压,则电源电压最大值为V.
方法二:改变定值电阻两端控制的电压,则控制定值电阻两端的电压应该在V范围之间选择(若除不尽保留一位小数).
▶实验2:电阻的测量(新课标必做实验)

【例2】小花做“伏安法测电阻”的实验,用到的器材有:电源(电压保持不变)、电流表、电压表和滑动变阻器各1个、1个待测电阻(约为$5\ \Omega$)、导线若干、开关1个.

(1)该实验的原理是,如图甲所示是实验电路图,请用笔画线代替导线,将实验电路连接完整(要求:滑动变阻器的滑片向右移动时,电流表示数减小).
(2)闭合开关,电流表如图乙所示,造成该现象的原因可能是.
(3)排除故障后再次闭合开关,某次测量时两表示数如图丙所示,则该次测得的阻值为$\Omega$.为了让测量结果更准确,接下来小花适当增大电阻$R_x$两端的电压,并进行了多次测量,并计算出了待测电阻$R_x$的阻值,其目的是(选填字母代号).
A.求平均值,减小实验误差
B.寻求普遍规律,避免实验偶然性
(4)利用本实验器材还能完成下列(选填字母代号)实验.
A.探究电流与电阻的关系
B.探究电流与电压的关系
(5)另一位同学小林根据自己的实验数据绘制出定值电阻和小灯泡的$I-U$图像如图丁所示,试分析图像中$A、B、C$三点电阻最大的是(选填“A”“B”或“C”)点.

解：
(1) 标注错误导线：将图甲中连接电压表负接线柱与滑动变阻器左端的导线打“×”，将电压表原本接滑动变阻器的该端导线改接到定值电阻R的左接线柱，使电压表并联在定值电阻R两端，电路导线不交叉。
(2) 电阻一定时，通过导体的电流与导体两端的电压成正比
(3) ① $\boldsymbol{2.5}$；反
② $\boldsymbol{25}$；$\boldsymbol{50}$
③ 方法一：$\boldsymbol{6.5}$
方法二：$\boldsymbol{2.9∼5}$
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实验2 电阻的测量
实验原理：$\boldsymbol{R=\dfrac{U}{I}}$
【例2】
(1) $\boldsymbol{R=\dfrac{U}{I}}$；连接电路：将滑动变阻器的左下接线柱A与开关的右接线柱相连，滑片向右移动时接入电路的电阻变大，电流表示数减小。
(2) 电流表正负接线柱接反了
(3) $\boldsymbol{5}$；$\boldsymbol{A}$
(4) $\boldsymbol{B}$
(5) $\boldsymbol{B}$

【分析】
本题为电学实验综合题，包含“探究通过导体的电流与电压、电阻的关系”和“伏安法测电阻”两个新课标必做实验。解题时需紧扣欧姆定律，结合控制变量法分析实验：电路连接需保证电压表并联在定值电阻两端；探究电流与电压关系时控制电阻不变，分析数据得出正比结论；探究电流与电阻关系时控制定值电阻两端电压不变，利用串联分压规律计算滑动变阻器阻值，判断捏造数据；伏安法测电阻需明确实验原理、滑动变阻器接线要求、电流表故障判断、多次测量目的，以及I-U图像中电阻的比较方法。
【解析】
例1
(1) 电路错误：原电路中电压表并联在滑动变阻器与定值电阻两端，应改接为并联在定值电阻R两端。将连接电压表负接线柱与滑动变阻器左端的导线打“×”，改接到定值电阻R的左接线柱，使电压表测R两端电压，电路正确。
(2) 探究电阻一定时电流与电压关系，控制电阻不变，数据显示电压增大倍数与电流增大倍数相同，故结论：电阻一定时，通过导体的电流与导体两端的电压成正比。
(3) ① 探究电流与电阻关系时，定值电阻两端电压保持不变，取图像中R=5Ω、I=0.5A，得U=IR=5Ω×0.5A=2.5V；由图像可知，电压一定时，电流与电阻成反比。
② 电源电压7.5V，滑动变阻器两端电压为7.5V-2.5V=5V，串联时电压比等于电阻比，即R滑=(U滑/U_R)×R=2R。当R=25Ω时，R滑=50Ω，超过滑动变阻器最大阻值40Ω，故捏造的数据为R=25Ω，此时滑动变阻器需接入50Ω。
③ 方法一：调节电源电压，当R=25Ω时，滑动变阻器最大40Ω，由U_R/U滑=R/R滑得2.5V/(U总-2.5V)=25Ω/40Ω，解得U总=6.5V，即电源电压最大值为6.5V。
方法二：改变控制电压，当R=25Ω时，滑动变阻器最大40Ω，由U/(U总-U)=25/40，U总最大6.5V，解得U≈2.9V；当R=5Ω时，滑动变阻器最小，控制电压最大为5V，故控制电压范围为2.9~5V。
例2
(1) 伏安法测电阻的原理是R=U/I；滑动变阻器滑片向右移动电流减小，说明接入电阻变大，需接左下接线柱，将滑动变阻器左下接线柱与开关右接线柱相连。
(2) 电流表指针反向偏转，原因是电流表正负接线柱接反了。
(3) 两表示数计算得R=U/I=5Ω；多次测量的目的是求平均值减小误差，选A。
(4) 本实验有定值电阻，可探究电流与电压的关系（控制电阻不变），但无多个定值电阻，无法探究电流与电阻的关系，选B。
(5) I-U图像中，电阻R=U/I，小灯泡电阻随温度升高而增大，B点斜率最大，故电阻最大的是B点。
【答案】
例1：
(1) 将连接电压表负接线柱与滑动变阻器左端的导线打“×”，改接到定值电阻R的左接线柱；
(2) 电阻一定时，通过导体的电流与导体两端的电压成正比；
(3) ① 2.5；反；② 25；50；③ 6.5；2.9~5
例2：
(1) R=U/I；滑动变阻器左下接线柱与开关右接线柱相连；
(2) 电流表正负接线柱接反了；
(3) 5；A；
(4) B；
(5) B
【知识点】
探究电流与电压、电阻的关系；伏安法测电阻；欧姆定律
【点评】
本题覆盖电学核心实验，考查电路连接、实验结论推导、数据评估、故障分析及实验拓展，是中考电学实验的典型题型，注重对实验原理和操作的理解，需学生掌握控制变量法、串联分压规律等核心知识。
【难度系数】
0.6