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23一、探究电流、电压和电阻的关系1.在研究电流和电压的关系时,保持电阻的阻值(R)不变,改变加在导体两端的电压(U),研究通过导体的电流(I)和加在导体两端的电压(U)的关系.实验结论:当导体的阻值一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比.2.在研究电流和电阻的关系时,保持电阻两端电压(U)不变,改变电阻的阻值(R),研究通过电阻的电流和电阻值之间的关系.实验结论:当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.二、欧姆定律1.内容:通过导体的电流与这段导体两端的电压成正比,与导体的电阻成反比.4重点认知(1)关于欧姆定律的理解:欧姆定律的推导公式为R=,但绝不能说导体的电阻与导体两端的电压成正比,与通过导体的电流成反比.对于同一段导体而言,电压和电流的比值是一定的(不考虑温度对电阻的影响).因为导体的电阻大小是由它本身的因素决定的,不随其两端的电压和所通过的电流I的变化而变化.(2)利用欧姆定律解题应注意:同一性:公式中的I、R、U是对同一段导体而言的;同时性:公式中的I、R、U是在同一状态下,同一时刻相应的I、R、U;统一性:各物理量的单位统一为国际单位.53.串、并联电路中电流、电压和电阻的特点6三、伏安法测量电阻 2.实验电路图:如图17-1所示.73.实验过程:用电压表测出待测电阻两端的电压U,用电流表测出此时通过待测电阻的电流I,利用公式R=计算出电阻的大小.调节滑动变阻器,重复上述步骤.多次测量,取R的平均值.重点认知(1)连接电路时开关要断开;闭合开关前,滑动变阻器的滑片要移至最大阻值处.(2)实验中滑动变阻器的作用:a.保护电路;b.改变待测电阻两端的电压,从而改变电路中的电流,多测几组电压值和电流值,求出电阻的平均值,以减小误差.8考点1探究电流、电压和电阻的关系【例1】在“探究导体的电流跟电阻的关系”实验中,老师提供的器材有:电源(电压恒为4.5V),电流表、电压表和开关各一个,四个定值电阻(10、15、20、30),两个滑动变阻器(规格分别是“5,2A”、“20,1A”),导线若干.(1)请用笔画线表示导线,在图17-2甲中将实验电路图连接完整.9(2)在连接电路时,要求先将开关、滑动变阻器分别处于的位置(填字母).A.闭合、阻值最小处B.断开、阻值最小处C.断开、阻值任意处D.断开、阻值最大处(3)实验时,先在ab间接入10电阻,移动滑片P,使电压表示数为3V,并记录相应的电流值;再改接15的电阻,此时滑片P应向(选填“c”或“d”)端移动,这样移动滑片的目的是.(4)本实验需在ab间先后接入上述四个定值电阻,为完成整个实验,应该选取规格为的滑动变阻器.(5)通过实验获得数据,得到如图乙所示导体的电流I随电阻R变化的图象,由图象可得出结论:.10【解析】(1)定值电阻与滑动变阻器、电流表串联接入电路;电压表与电阻并联,电流从“+”接线柱流入,从“-”接线柱流出.(2)在连接电路时,要求先将开关断开,滑动变阻器滑片处于最大阻值处,故选项D符合题意.(3)定值电阻由5更换为10后,定值电阻两端的电压变大,为保持定值电阻两端电压不变,由电路图可知,应将变阻器滑片向c端移动,增大滑动变阻器接入电路的阻值,使电路中的电流变小,定值电阻两端的电压减小到原来的3V.(4)实验中,当定值电阻为30时,流过电路的电流I=0.1A,滑动变阻器接入电路的阻值R滑=155,为使实验能顺利进行,可以更换最大阻值较大的滑动变阻器,使用规格为“20,1A”的滑动变阻器,使定值电阻两端的电压等于3V.(5)从表中数据可以看出,导体两端的电压一定时,通过导体的电流跟导体的电阻成反比.11【答案】(1)如图17-3所示(2)D(3)c使定值电阻两端的电压保持3V不变(4)“20,1A”(5)电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成反比12【变式训练1】如图17-4所示的电路,电源电压恒定.某同学用该电路验证“在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”.他多次只改变电阻箱R1的阻值,测得相应的电流值,如下表所示:13(1)根据表中数据,通过导体的电流与导体的电阻不成(选填“成”或“不成”)反比,其原因是没有控制电阻箱R1两端的电压不变.(2)此实验中,电源电压为3V.14考点2欧姆定律【例2】如图17-5所示,干路上的电流I=0.3A,电阻R1=10,通过R1的电流为I1=0.2A,则电阻R1两端的电压为V,R2的阻值为.15【解析】根据欧姆定律可得,电阻R1两端的电压U1=I1R1=0.2A10=2V,并联电路中干路电流等于各支路电流之和,则通过R2的电流I2=I-I1=0.3A-0.2A=0.1A,并联电路中各支路两端的电压相【点拨】解此类题目时,应抓住串、并联电路电流、电压的特点,比如此题中并联电路中各支路电压相等,干路电流等于各支路电流之和.【答案】2;2016【变式训练2】如图17-6所示是A、B两定值电阻的U-I图象,由图象中信息可知:通过A导体的电流为0.2A时,A导体两端电压为4V;若将A、B两电阻并联接在4V电源的两端,则电路中干路里的电流为0.6A.17考点3伏安法测电阻【例3】在测额定电压为2.5V小灯泡电阻的实验中:(1)如图17-7所示,荣荣同学所连接的电路存在错误,但只需改动一根导线,即可使电路连接正确.请你在应改动的导线上打“”,并用笔画线代替导线在图中画出正确的接法.18(2)电路正确连接后,闭合开关小灯泡不发光,电流表有示数,电压表几乎没有示数,出现这一故障的原因可能是.(3)排除故障后,荣荣同学进行了四次测量,并将部分实验数据和现象记录在下面的表格中,请你帮他将表中未填的数据和现象填写完整.19(4)荣荣同学分析以上实验数据,发现小灯泡的电阻值存在明显差异,原因可能是:.20【解析】(1)由图知,电压表串联在了电路中,且灯泡未正常接入电路.正确电路如图17-8,应将电压表与灯泡并联.(2)闭合开关后小灯泡不发光,电流表有示数,说明电路不是发生了断路,而是短路,又因电压表几乎没有示数,说明了是小灯泡短路.(3)R=10;此时小灯泡两端的电压等于小灯泡的额定电压,所以小灯泡正常发光.(4)小灯泡的电阻值存在明显差异是因为灯丝电阻受温度的影响.【点拨】小灯泡是由于灯丝通电后发热而发光的,其两端电压改变时,灯丝温度变化较大,所以灯丝的阻值会随电压的增大而增大.【答案】(1)如图17-8所示(2)小灯泡短路(3)10;正常发光(4)灯丝电阻受温度的影响21【变式训练3】谢敏同学利用电压表和电流表测量电阻R1的阻值(约9),电源选用两节干电池.(1)按图17-9甲电路,将图乙中电流表正确连入电路.22【答案】如图所示:(2)该同学检查电路连接正确,合上开关,可是无论怎样移动滑片,电压表示数总为3V不变,你认为发生故障的原因可能是R1处断路或R2处短路.(3)清除故障后,谢敏将滑片P向左滑动时,电压表示数将增大(选填“增大”“减小”或“不变”),当P滑到某一位置时,两表读数如图丙所示,由此可知R1=10.你认为这个结果可靠吗?答:不可靠,理由是没有多次测量求平均值.23一、探究电流与电压、电阻的关系【例题】(2017重庆)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“101A”字样,阻值分别为5、10、20、30的定值电阻各一个.24(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).(图略)(2)小宇同学首先将5定值电阻接入电路,将滑片P滑到B(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0.4A.(3)接下来,小宇同学应该断开开关,并且将滑动变阻器阻值调到最大处,然后将5的电阻替换为10.闭合开关,调节滑片P,使电压表示数为2V,将电流表示数记录在表格中.25(4)将定值电阻换成20重复第(3)的操作,由表格中数据发现:在电压一定时,电流与电阻成反比(选填“正比”或“反比”).本次探究中若换用30的定值电阻接入电路,无论怎样调节滑片P,电压表示数始终大于(选填“大于”或“小于”)所需电压.26二、测量小灯泡的电阻【例题】(2017浙江丽水)小科连接好如图1所示电路,闭合开关,按一定操作来测量“小灯泡的电阻”,获得实验数据如表:27(1)表中第2次实验时,小灯泡电阻为10;(2)将表中电流、电压数据转换为I-U图象(图2),正确的是A;(3)小科发现第3、4两次实验小灯泡不发光,出现这种现象的原因是小灯泡的实际功率太小;(4)小君按小科的方法连接好电路,闭合开关后发现小灯泡不发光,电流表指针不偏转,电压表指针偏转,若此电路只有一处故障,你认为该故障是小灯泡断路.28【练习题】1.(2017山东省滨洲市)某实验小组的同学们用图甲所示电路进行“探究电流与电压的关系”的实验.29(1)请根据实物图在虚线框内画出对应的电路图.答案:略(2)连接电路时,开关应该断开.(3)闭合开关前,滑动变阻器滑片P应该位于B端(选填“A”或“B”).(4)闭合开关,同学们发现,电流表没有示数,电压表示数接近电源电压,原因可能是电阻断路.(5)实验中通过调节滑动变阻器滑片P,测出通过定值电阻R的不同电流和对应的电压值如表,第4次实验电流表示数如图乙所示,则此时电流表示数为0.36A,通过分析表中的数据能够得出的结论是在电阻不变时,电阻的电压与通过的电流成正比.30(6)该小组的同学们利用电源、开关、最大阻值为R0的滑动变阻器、电流表、导线按如图丙所示电路测定待测电阻Rx的阻值,他们进行如下操作:A.闭合开关,将滑动变阻器滑片P滑至a端,读出电流表示数为I1;B.将滑动变阻器滑片P滑至b端,读出电流表示数为I2;C.待测电阻Rx的阻值的表达式为Rx=R0(用I1、I2、R0表示)312.(2017甘肃天水)在测电阻的实验中,实验的器材有:干电池3节,电流表、电压表各一个,开关2个,滑动变阻器1个,待测电阻2个,导线若干.32(1)如图所示,图甲是实验的电路图.小丽按照电路图连接电路时,开关应断开.闭合开关S后,小丽发现电流表和电压表的指针均不动.她断开开关S,检查线路连接无误后,把电压表与b点相连的那根导线改接到c点,再次闭合开关S时,发现电流表的指针仍不动,但电压表的指针有明显的偏转.若电路中只有一处故障,则故障是bc之间断路.排除故障后,正确连接电路,闭合开关S,移动滑动变阻器的滑片P,当电压表的示数为1.6V时,电流表的示数如图乙所示,则电路中的电流为0.32A,Rx=5.33(2)实验时某小组同学利用一只电流表和最大阻值为R0的滑动变阻器完成对未知电阻Ry的测量.如图2所示是他们按照设计连接的部分实验电路.请你依据下面的实验步骤,用画笔线代替导线,将实验电路连接完整.(只添加一条导线)答案:34实验步骤:A.开关S1和S2都断开,将变阻器的滑片P移到阻值最大处,观察到电流表无示数;B.保持滑片P位置不动,只闭合开关S1时,读取电流表的示数为I1;C.再闭合开关S2时,读取电流表的示数为I2(I2I1).请你用I1、I2和R0表示Ry,则Ry=.351.(2017广州)伏安法测定值电阻的实验:(1)请在方框内画出实验电路图36(2)图17-10是小红连接的电路.实验中某次电压表、电流表示数如图17-11,电压U=V,电流I=A.算出R=.(3)小明发现图17-10的电路接线错了,电压表实际测量的是两端的电压.答案:(1)如图所示(2)20.120(3)滑动变阻器372.(2017上海)在如图17-12所示的电路中,电源电压保持不变,开关S1、S2均闭合.当开关S2由闭合到断开时,电路中(C)383.(2015广东)如图17-12-1所示是电阻甲和乙的I-U图象,下列说法正确的是(C)A.电阻乙为定值电阻B.当电阻甲两端电压为2V时,R甲=0.4C.如图17-12-2所示,当开关闭合,电路电流为0.2A时,电路总电阻是15D.如图17-12-3所示,当开关闭合,电源电压为2V时,电路总电流为0.4A394.(2013梅州)小华同学设计了一个检测天然气泄漏的电路如图17-13甲所示.电源电压恒定不变,R0为定值电阻,R为气敏电阻,其阻值随天然气的浓度变化曲线如图乙所示.下列说法正确的是(D)A.天然气浓度增大时,电压表示数变小B.天然气浓度增大时,电路消耗的总功率变小C.天然气浓度减小时,电流表示数变大D.天然气浓度减小时,电压表与电流表示数的比值不变405.(2011广东)如图17-14所示的电路中,R2的阻值为3.闭合开关之后,电压表的示数为6V,电流表的示数为1A,则R1=6,电源的电压为9V;如果断开开关,电压表的读数是9V.6.(2014汕尾)如图17-15所示是分别测量定值电阻R和小灯泡L两端电压和通过的电流后得到的U-I关系图线.由图可知,定值电阻R的阻值为5;小灯泡L的阻值会随其两端电压的升高而逐渐变大,当其两端电压为2V时,阻值为4.417.(2015梅州)如图17-16所示是自动测定油箱内油量的原理图,O为杠杆支点,油量表是由量程为00.6A的电流表改装而成的,R0阻值为10,电源电压为3V,RX是规格为“201A”的滑动变阻器.当RX的滑片处于最上端时,电路中的电流是0.1A,此时油量表标示为0;当油面上升时,电路中的电阻将减小,电流将增大(以上两空选填“增大”或“减小”).428.(2015佛山)如图17-17所示,电源电压恒定,R1为20,闭合开关S,断开开关S1时电流表示数为0.3A;若闭合S1电流表示数为0.5A,通过R2的电流为0.2A,则电源电压是6V,R2的阻值为30.439.(2015汕尾)用如图17-18所示电路探究“电流与电压、电阻的关系”实验中:44(1)闭合开关前,滑动变阻器应处于B(选填“A”或“B”)端;(2)实验中,所测的数据如表一所示,由表一数据可得:在电阻一定时,导体中的电流与导体两端的电压成正比;(3)探究“电流与电阻的关系”,所测的数据如表二所示:依据表格和电路图分析,将电阻R由5换成10,闭合开关进行实验时,应向B(选填“A”或“B”)端移动滑片P,使电压表的示数保持2V不变;根据表二数据可得:在电压一定时,导体中的电流与导体的电阻成反比.4510.(2012广东)在“探究一定电压下,电流与电阻的关系”的实验中,老师提供的实验器材有:电源(电压恒为4.5V),电流表、电压表各一个,开关一个,四个定值电阻(5、10、15、20),两只滑动变阻器(规格分别为“20,2A”、“50,1A”),导线若干.(1)请根据图17-19甲的电路图用笔画线将图乙实物图连接完整(注意电流表的量程选择).46答案:如下图所示:47(2)小李实验时,在a、b间先接入5的电阻,闭合开关,移动滑片P,使电压表的示数为1.5V,并记下相应的电流值;再改接10的电阻,此时滑片P应向F(选填“E”或“F”)端移动,小李移动变阻器滑片P的目的是:保持定值电阻两端电压为1.5V不变.(3)小李为完成用四个定值电阻进行实验,他应选择的滑动变阻器规格是“50,1A”.他这样选择的理由是当20的电阻接入a、b间时,为使电压表的示数为1.5V,滑动变阻器接入电路中的阻值是40,若选用规格为“20,2A”滑动变阻器,无论怎样移动滑片P,电压表的示数始终无法达到1.5V.4811.(2011广州)某同学将完好仪器连接成如图17-20所示的电路(其中滑动变阻器的连线没有画出),用来探究电阻上的电流跟两端电压的关系.(1)合上开关进行实验时发现,无论怎样移动滑片P,电压表和电流表的示数都不为零,但始终没有变化.则该同学把滑动变阻器接入电路中的方式可能是bc.(填写代号)a.G与C相连,F与H相连b.G与C相连,D与H相连c.G与E相连,F与H相连d.G与E相连,D与H相连49(2)该同学发现了(1)中的问题并作了改正.请用笔画线代替导线把滑动变阻器正确接入电路中,要求:滑片P向右移动时电流表示数逐渐增大.答案:如图所示:50(3)实验测得的数据如下表所示.根据这些数据在坐标图17-21中描点并作出U-I图象.51答案:如下图所示:5212.(2014广东)某同学利用如图17-22甲所示的电路来测量一未知电阻Rx.(1)请用笔画线代替导线,将图甲中实物图连接完整.答案:如答图所示53(2)闭合开关后,当滑动变阻器的滑片向左移动到某一位置时,电压表的示数为1.2V,电流表的示数如图乙所示,则I=0.3A,Rx=4.(3)该同学又设计了如图丙所示的测量电路,同样可以测量未知电阻Rx,其中R0是定值电阻,请在空格内把实验步骤补充完整.闭合开关S、S1,用电压表测出电源的电压U;闭合开关S、断开S1,用电压表测出待测电阻Rx两端的电压U1;请用测量值U和U1,已知量R0来表达Rx=.5413.(2013广东)如图17-23所示的电路,电源电压为6V且保持不变,滑动变阻器R标有“50,2A”字样.(1)将滑片P移到最右端,闭合S1,断开S2,求电流表的示数I1.(2)保持滑片P在最右端,闭合S1、S2,电流表示数I=5I1,求R2的阻值.(3)将滑片P移至某一位置,闭合S1、S2,电流表示数为0.68A,求此时滑动变阻器接入电路的阻值.55(2)闭合S1、S2,R1和R2并联,所以U1=U2=U=6V,通过R2的电流I2=I-I1=0.6A-0.12A=0.48A,(3)移动滑片P,通过R2的电流不变,I2=0.48A,通过滑动变阻器的电流I1=I-I2=0.68A-0.48A=0.2A,56
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