教材同步复习第一部分第十二章　电学综合模块五　伏安法实验考向1探究电流与电压、电阻的关系 核心素养实验 【设计和进行实验】1．实验装置图2．滑动变阻器的作用：(1)保护电路；(2)改变定值电阻两端的电压．3．控制变量法：控制定值电阻的阻值不变，移动滑动变阻器的滑片，改变定值电阻两端的电压，观察电流表的示数．实验1探究电流与电压的关系 4．电路故障分析．5．滑动变阻器滑片移动方向的判断：根据串联分压原理，若要增大定值电阻两端的电压，滑动变阻器的滑片应向阻值变小的方向移动．6．更换阻值不同的电阻进行多次测量的目的：减小偶然性对实验结果的影响，使实验结论具有普遍性． 【交流与反思】7．实验改进(1)若电压表的示数不能降低到某一数值：减小电源电压、串联一个电阻或换用阻值更大的滑动变阻器．(2)若滑动变阻器损坏：改变电源电压进行多次测量．8．得出“电阻一定时，电流随电压增大而减小”的原因：将电压表并联在滑动变阻器的两端了． 【实验评估与改进】9．实验中不能用小灯泡代替定值电阻的原因是小灯泡灯丝的电阻随温度的升高而增大．10．此实验装置还能完成的实验：测量定值电阻的阻值． 【例1】在探究电流与电压关系时，实验器材有学生电源、电流表、电压表、滑动变阻器、定值电阻、开关各一个，导线若干．(1)请用笔画线，将图中的电路补充完整． (2)连接电路时，开关要断开，将滑动变阻器的滑片移到最______(选填“左”或“右”)端，电流表选择了0～3A的量程．连接好电路后，为了确定电流表的量程选择是否合适，应进行怎样的实验操作？________________________________________________.(3)小明在实验操作中，要增大定值电阻两端的电压，应该向______(选填“左”或“右”)调节滑动变阻器的滑片．右用开关进行“试触”，观察电流表指针的偏转情况左 (4)在该实验中，若滑动变阻器的接线柱接触不良，则闭合开关时，电流表和电压表的示数情况是_____(只有一个正确选项，将正确选项的字母填在横线上)．A．只有电流表有示数B．只有电压表有示数C．电流表和电压表均有示数D．电流表和电压表均没有示数D (5)按设计好的电路进行实验，收集数据如表所示(R为定值电阻)：请根据表中数据，写出实验结论：在电阻不变时，通过导体的电流与导体两端的电压成________.正比次数123电流I/A0.20.40.6电压U/V1.02.03.0 【能力提升】(6)开关闭合前，小明发现电流表指针在零刻度线左端，其原因是__________________.(7)小明利用实验数据还计算出定值电阻R的阻值为_____Ω.(8)把上述实验器材中的定值电阻换成小灯泡，其他器材继续使用，还可以做____________________(填一项即可)的实验．电流表没有调零5测量小灯泡电功率 【设计和进行实验】1．实验装置图2．滑动变阻器的作用：(1)保护电路；(2)控制不同阻值的电阻两端电压相同．实验2探究电流与电阻的关系 【例2】一段导体中电流与该段导体的电阻有什么关系？已知电源电压为6V且保持不变，实验依次用到的电阻阻值分别为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω，可以选用的滑动变阻器有R1(20Ω1A)、R2(30Ω2A)、R3(50Ω1A)． (1)小明利用图甲所示的电路探究电流与电阻的关系．该实验用到的研究方法有：______________，实验中多次改变R的阻值，调节滑动变阻器的滑片，使__________示数保持不变，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．(2)分析图像可得出结论：电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻成________.控制变量法电压表反比 (3)小明测量阻值为5Ω的电阻中通过的电流后，要改测阻值为10Ω的电阻中通过的电流，他应该进行的操作是____________________________________，断开开关，将阻值为5Ω的电阻换成阻值为10Ω的电阻，接入电路中后，闭合开关，无论怎样移动滑动变阻器的滑片，电压表都不能达到所控制的电压值，是因为____________________________.为保证整个实验能顺利进行，滑动变阻器应选用______(选填“R1”“R2”或“R3”)．将滑动变阻器的滑片移至阻值最大处滑动变阻器的最大阻值过小R3 【能力提升】(4)小明想用10Ω的定值电阻来探究电流与电压的关系，你认为他的实验方案________(选填“可行”或“不可行”)，此实验中滑动变阻器的作用与上面实验的不同点是__________________________.(5)小明在探究过程中，根据实验数据绘制了如图丙、丁所示的图像，其中表示电压不变时，电流随电阻变化的图像是丙图；表示电阻不变时，电流随电压变化的图像是______图．可行改变定值电阻两端的电压丁 重庆真题精练 1．(2020·重庆B卷16题8分)小倩同学在“探究电流与电压关系”的实验中，选用器材有：学生电源(电压恒为4.5V)、电流表、电压表、定值电阻R，开关S，导线若干和标有“50Ω0.5A”字样滑动变阻器R′.(1)用笔画线代替导线，将图甲中的电路连接完整．(要求：滑片P向D端移动时，电路中的电流变大，且导线不能交叉) (2)连接电路时，开关必须________(选填“断开”或“闭合”)．在电路连接完整后，闭合开关S前应将滑动变阻器的滑片P移到_____(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)排除故障后闭合开关S，移动滑片P，当电流表的示数为0.28A时，电压表指针位置如图乙所示，则定值电阻R的阻值为______Ω.多次改变滑动变阻器滑片P的位置，记录的实验数据如下：断开A短路10 根据实验数据分析，可初步得出结论：在电阻一定的情况下，通过导体的电流与这段导体两端的电压成______比．(5)在实验过程中，滑动变阻器R′接入电路的阻值不得小于_____Ω.正实验次数1234电压U/V1.01.42.02.4电流I/A0.100.140.200.245 2．(2016·重庆B卷17题9分)小薇和小亮两位同学在“探究电流与电压的关系”的实验中，电源使用两节新干电池，滑动变阻器R′的规格是“20Ω2A”．(1)如图甲所示是小薇画出的电路图，小亮进行实物连线如图乙所示，请你在虚线框内把电路图补画完整(要求所补画的元件与实物电路对应)． (2)开关闭合前，小亮发现电流表的指针在零刻度线左端，如图丙所示，其原因是_____(选填“A”或“B”)．A．电流表没调零B．电流表正负极接反了A (3)确认电路无误后，闭合开关进行实验，第④次实验时电流表示数为0.5A，电压表示数如图丁所示，记为________V；他们记录的数据如表所示，老师指出其中一组数据有拼凑的嫌疑，你认为是第______(填写实验序号)组，理由是____________________________________________________________________.2.5实验序号①②③④电压/V0.51.21.8电流/A0.100.240.340.5①第①次实验的电压不可能低于0.6V(或第①次实验的电流不可能低于0.12A) (4)排除有拼凑嫌疑的数据后，分析数据可以提到的结论是：在________不变时，通过导体的电流与导体两端的电压成______比．(5)小薇利用实验数据还计算出定值电阻R的阻值为________Ω(结果保留一位小数)．(6)以下实验与“探究电流与电压的关系”进行多次测量的目的不相同的是_____.A．探究影响滑动摩擦力大小的因素B．探究杠杆的平衡条件C．用刻度尺测量物体的长度．电阻正5.1C 3．(2018·重庆B卷17题9分)在探究“通过导体中的电流与电阻的关系”实验中，所用电源电压恒为10V．已有的5个定值电阻的阻值分别为20Ω、30Ω、40Ω、50Ω、60Ω.(1)根据图甲所示电路，用笔画线代替导线将图乙所示的实物电路连接完整．(导线不交叉) (2)闭合开关前，滑动变阻器的滑片应移至最______(选填“左”或“右”)端．闭合开关后，发现电流表指针无偏转，电压表指针有明显偏转，原因可能是电阻R________(选填“短路”或“断路”)．右断路 (3)在实验中，先接入20Ω的电阻，调节滑动变阻器的滑片P至某一位置时，观察到电流表、电压表指针位置如图丙、丁所示，则电流表示数为________A，电压表示数为_____V，接下来用30Ω代替20Ω的电阻做实验时，应将滑动变阻器的滑片P从上一位置向______(选填“左”或“右”)滑动．0.48右 正反15 【解析】(1)滑动变阻器与定值电阻串联，滑动变阻器要“一上一下”连接，如答图所示．(2)为了保护电路，开关闭合前，应将滑片P移到阻值最大处，由题图知，滑片P左侧电阻丝接入电路，所以滑片P应移至最右端；闭合开关后，电流表指针无偏转，说明电路中可能存在断路故障，而电压表指针有明显偏转，则电压表与电源两极相连通，则说明与电压表并联部分发生断路，原因可能是电阻R断路． (3)根据题图丙可知，电流表的量程为0～0.6A，其分度值为0.02A，则电流表示数为0.4A；电压表的量程为0～15V，其分度值为0.5V，由题图丁知，电压表示数为8V；在探究“通过导体中的电流与电阻的关系”实验中，应保持电压表的示数不变，将20Ω电阻换成30Ω后，根据串联电路的分压特点，则电压表的示数会变大，要保持电压表的示数不变(即电压表示数减小为原来的值)，应该增大滑动变阻器两端的电压，增大滑动变阻器的阻值，即应将滑动变阻器的滑片P向右端移动． 4．(2017·重庆B卷16题8分)小宇同学在“探究电流与电阻的关系”实验中，器材如图甲所示，电源为两节新的干电池，滑动变阻器上标有“10Ω1A”字样，阻值分别为5Ω、10Ω、20Ω、30Ω的定值电阻各一个．(1)请用笔画线代替导线，把图甲所示的电路补充完整(滑片P向右滑，滑动变阻器接入电路的电阻变大)． (2)小宇同学首先将5Ω定值电阻接入电路，将滑片P滑到_____(选填“A”或“B”)端，再闭合开关，调节滑片P，使电压表示数到达某一数值，电流表的示数如图乙所示，该示数为________A.(3)接下来，小宇同学应该____________，并且将滑动变阻器阻值调到最大处，然后将5Ω的电阻替换为10Ω.闭合开关，调节滑片P，使电压表示数为_____V，将电流表示数记录在表格中.B0.4断开开关2实验次数123电阻R/Ω51020电流I/A0.20.1 (4)将定值电阻换成20Ω重复第(3)的操作，由表格中数据发现：在电压一定时，电流与电阻成________(选填“正比”或“反比”)．本次探究中若换用30Ω的定值电阻接入电路，无论怎样调节滑片P，电压表示数始终________(选填“大于”或“小于”)所需电压．反比大于 【解析】(1)电源电压为3V，电压表选用小量程与电阻并联，滑片P向右滑，滑动变阻器接入电路的电阻变大，即滑动变阻器滑片左边的电阻丝连入电路中，如答图所示．(2)为保护电路，滑动变阻器连入电路中电阻最大，小宇同学首先将5Ω定值电阻接入电路，将滑片P滑到B端，再闭合开关，调节滑片P，使电压表示数到达某一数值，电流表的示数如题图乙所示，电流表选用小量程，分度值为0.02A，示数为0.4A．(3)探究电流与电阻的关系时，要控制电压不变，由欧姆定律的变形公式得，电压表示数U＝IR＝0.4A×5Ω＝2V，小宇同学应该断开开关， 5．(2018·重庆A卷17题9分)小峻和小薇两位同学在“探究欧姆定律”的实验中，所用器材有：学生电源、电流表、电压表、标有“20Ω2A”的滑动变阻器R′、开关、导线和定值电阻R若干．(1)请根据图甲，用笔画线代替导线，将图乙中的实物电路连接完整．(要求：向右移动滑动变阻器滑片时，电路中的电流变小，且导线不能交叉) (2)连接电路时，开关必须________；连接完电路后，小薇发现电流表和电压表的位置互换了，如果闭合开关，则________(选填“电压”或“电流”)表的指针可能有明显偏转．(3)排除故障后，他们先探究电流与电压的关系，闭合开关，移动滑片依次测得5组数据，其中第5次实验中电压表的指针如图丙所示，其示数为________V.他们记录的数据如表1所示，分析数据可以得到的结论是：在电阻一定时，通过导体的电流与导体两端的电压成______比．断开电压2.2正 表1电流与电压关系表2电流与电阻关系实验序号12345电压/V1.01.21.82—电流/A0.200.240.360.400.44实验序号1234电阻/Ω10152025电流/A0.300.200.150.12 (4)他们继续探究电流与电阻的关系，先将电源电压调为6V，分别换上多个定值电阻进行探究，数据记录如表2所示，老师指出其中一组数据是拼凑的，你认为是第_____(选填实验序号)组，理由是实验所用的滑动变阻器的最大阻值太______(选填“大”或“小”)了．(5)排除拼凑的数据后，分析数据可以得到的结论是：在________一定时，通过导体的电流与导体的电阻成反比．(6)在不更换滑动变阻器的情况下，可以采取_____(选填字母符号)的措施，完成这组拼凑数据所对应的实验测量．A．降低定值电阻两端电压B．降低电源电压C．选用更大阻值的定值电阻4小电压B 【解析】(1)在该实验中，滑动变阻器应“一上一下”串联接入电路中，由题知，向右移动滑片P时电流变小，由此可知滑动变阻器接入的阻值变大，应将其左下接线柱接入电路，如答图所示．(2)为保护电路，连接电路时，开关断开，滑动变阻器阻值应调至最大；若电压表和电流表位置互换，则电压表串联在电路中，此时电压表测电源电压，即电压表指针有明显偏转．(3)第5次实验时，电压表示数如题图丙所示，电压表选用小量程，分度值为0.1V，其示数为2.2V；分析题表1数据可以得到的结论是：在电阻一定时，通过导体的电流与导体两端的电压成正比． (4)探究电流与电阻关系时，要控制电阻两端的电压不变，由题表2数据可知，电压表示数为3V，根据串联电路电压的规律，滑动变阻器分得的电压为3V，由串联电路分压原理可知，滑动变阻器接入的阻值与定值电阻的阻值相同；由题表2数据可知，所用定值电阻最大为25Ω，则滑动变阻器的最大阻值也应该为25Ω，而已知滑动变阻器的最大阻值只有20Ω，即滑动变阻器的最大阻值太小，故第4组数据是拼凑的．(5)分析题表2数据可知，电流与电阻的乘积都为10Ω×0.30A＝15Ω×0.20A＝20Ω×0.15A＝3V，可以得到的结论是：在电压一定时，导体中的电流与导体的电阻成反比． (6)由(4)知，滑动变阻器的最大阻值太小；在不更换滑动变阻器的情况下，要完成这组拼凑数据所对应的实验测量，若降低定值电阻两端电压，则滑动变阻器分得的电压更多，滑动变阻器的阻值需要更大，故A错误；若降低电源电压，当定值电阻两端的电压不变时，根据串联电路的分压规律，滑动变阻器分得的电压变少，滑动变阻器接入电路的阻值变小，所以这个滑动变阻器能够完成这组拼凑数据所对应的实验测量，故B正确；若选用更大阻值的定值电阻，由串联电路的分压规律可知，滑动变阻器的阻值需要更大，不能完成这组拼凑数据所对应的实验测量，故C错误． 6．(2020·重庆A卷16题8分)图甲是“探究电流与电压关系”的实验电路，三个小组的同学分别用5Ω、10Ω、15Ω的定值电阻进行探究．(1)请用笔画线代替缺少的2根导线，将图甲的电路连接完整(要求：导线不能交叉，滑片P向B端移动时，电路中的电流变大)． (2)正确连接电路，闭合开关，移动滑片P，发现电流表无示数，电压表有示数，可能的故障是定值电阻R________(选填“断路”或“短路”)；排除故障后，缓慢移动滑片P到某位置时，电压表的示数如图乙所示，为________V.(3)将不同小组的数据汇总后，得到表格所示的数据，分析可得：在电阻一定的情况下，通过导体的电流和导体两端的电压成______比.断路1.8正 (4)在进一步探究“电流与电阻的关系”实验中：①若保持定值电阻两端的电压为1.5V不变，在表格中的数据中有_____组可用于分析．②为得到更多的实验数据，老师给每个小组再次提供一个30Ω的定值电阻R0，某小组在实验中，无论怎样移动滑片P都不能将R0两端电压调为1.5V．其原因是滑动变阻器的最大阻值太______(选填“大”或“小”)，该小组所使用的滑动变阻器的规格可能是_____(选填下列选项前的字母)．A．10Ω3AB．20Ω2AC．50Ω1A2小B ②当R3＝15Ω时，若电压表为1.5V，因电源电压为3V，则滑动变阻器两端的电压为1.5V，由分压原理，滑动变阻器连入电路的电阻为15Ω；同理，当用一个30Ω的定值电阻R0实验时，要控制定值电阻R0两端的电压不变，由题表中的数据可知滑动变阻器的电阻至少为30Ω，故无论怎样移动滑片P都不能将R0两端电压调为1.5V，其原因是滑动变阻器的最大阻值太小；该小组所使用的滑动变阻器的规格可能为“20Ω2A”，选B.