中考物理必考实验精解精练专题实验21探究电流与电阻规律含解析

实验21探究电流与电阻规律

探究课题：探究电流与电阻规律

实验装置

实验方法控制变量法、图像法

探究过程1.按图连好电路，注意连接时开关要断开，开关闭合之前要把滑动变阻器调

到阻值最大处；

2.分别将5Ω、10Ω、15Ω的定值电阻连入电路，检查电路后，闭合开关，

调节滑动变阻器，使电压表示数保持2V不变，分别记下电流表的示数；

3.根据数据画出I-R图像；

记录表格

描绘图像

实验结论在电压一定的情况下，通过导体的电流与导体的电阻成反比

满分归纳——考点方向

器材作用1.滑动变阻器的作用：①保护电路；②使电阻两端电压保持不变

注意事项1.连接实验电路时，开关应断开；电压表应并联在被测电路中，电流表应串

联在电路中，连接好电路后，要先用开关试触。

2.如果发现电表的指针向左边偏转，说明电表的正负按线柱接反了。

3.闭合开关前，发现其中一个电表指针没有指在零刻度上，出现这种现象的

原因是没调零。

4.闭合开关后，发现电表的指针偏转太大，或太小，那一定是电表的量程选

择不合适。

5.电表的量程选择得过小，会使指针偏转过大，损坏电表；选择得过大，会

使指针偏转过小，测量不准确。一般来说，选择的量程，应使指针偏转到刻

度盘的三分之一到三分之二之间。

6.换不同规格的电阻多次测量的目的是：得出普遍规律，避免实验的偶然性

7.在闭合开关前滑动变阻器应将滑片置于阻值最大端。

8.在移动滑片时，发现电压表和电流表的示数始终没有任何变化，其原因是：

在连接滑动变阻器时没有按照一上一下的原则连接。

9.更换小电阻后如何滑动滑动变阻器的阻值：应使滑动变阻器的阻值变小，

滑动变阻器分担的电压变小，保证定值电阻上分的的电压不变。

1．（2019•滨州）某实验小组用图甲所示电路进行“探究电流与电阻的关系”实验。

（1）请将图甲连接完整，要求滑动变阻器滑片向右移动时电阻变大。

（2）闭合开关前，滑动变阻器滑片P应该位于 端（选填“A”或“B”）。

（3）闭合开关后，同学们发现，无论怎样调节滑动变阻器的滑片，电流表始终没有示数，电压

表示数接近电源电压，原因可能是 。

（4）排除故障后，先将5Ω定值电阻接入电路，闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，使电压表

的示数为某一定值，此时电流表的示数如图乙所示，为 A。

（5）接下来断开开关，取下5Ω的定值电阻，换成10Ω的定值电阻，闭合开关，应向

（选填“A”或“B”）端移动滑片，直至电压表示数为 V时，读出电流表的示数。再更换

20Ω定值电阻继续实验，实验数据记录在表格中。由实验数据可知：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 。

实验次数123

R/Ω51020

I/A0.20.1（6）该小组想用一块电流表和一个定值电阻R0，测未知电阻Rx的阻值。于是他们设计了如图丙所示的电路图，并进行如下实验操作：

①闭合S和S1，此时电流表的示数为I1。

②闭合S断开S1，此时电流表的示数为I2。

③请用已知量R0和测出量I1、I2表示出未知电阻Rx的表达式，则Rx＝ 。

【答案】（1）如上所示；（2）B；（3）定值电阻断路；（4）0.4；（5）B；2；反比；（6）③

【解析】（1）滑动变阻器与电阻串联，要求滑片向右移动时，连入电路的电阻变大，所以应将滑

动变阻器的A接线柱与开关的右接线柱相连，如下图所示：

（2）为保护电路，变阻器连入电路中电阻最大即B端；

（3）闭合开关，移动变阻器滑片P，发现电流表无示数，电路可有断路发生，而电压表有示数，

说明电压表到电源两极间是通路，所以故障原因可能是定值电阻断路；

（4）同学们首先将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，电流表的示数如图乙所示，电流表选用小量程，分度值为0.02A，示

数0.4A；

（5）研究电流与电阻的关系时，要控制电压表示数不变，由欧姆定律的变形公式，电压表示数

U＝IR＝0.4A×5Ω＝2V；

根据串联分压原理可知，将定值电阻由5Ω改接成10Ω的电阻，电阻增大，其分得的电压增大；

探究电流与电阻的实验中应控制电压不变，即应保持电阻两端的电压不变，根据串联电路电压

的规律可知应增大滑动变阻器分得的电压，由分压原理，应增大滑动变阻器连入电路中的电阻，

所以滑片应向B端移动，使电压表的示数为2V，读出电流表的示数；

由表格中数据发现：电阻为原来的几倍，通过的电流为原来的几分之一，故在电压一定时，电

流与电阻成反比。

（6）①闭合S、S1，此时两电阻并联，电流表测量干路电流，示数为I1，

②闭合S、断开S1，此时为只有Rx工作的电路，电流表测量Rx的电流，示数为I2，可测出电源

电压U＝I2Rx，

根据并联电路电流的规律知，R0的电流：I0＝I1﹣I2，则电源电压为U＝（I1﹣I2）R0根据电源电压相等知：U＝U＝I2Rx＝（I1﹣I2）R0

未知电阻Rx的表达式为：Rx＝。

【分析】（1）将滑动变阻器与用电器串联，根据滑片向右移动时，连入电路的电阻变大确定其接线

柱；

（2）为保护电路，变阻器连入电路中电阻最大；

（3）电流表无示数，可能是电流表断路或电流表之外的电路断路；再根据电压表有示数分析可知

电路故障；

（4）根据电流表小量程计读数；

（5）研究电流与电阻的关系时，要控制电压表示数不变，由欧姆定律的变形公式，求出电压表示

数；

根据串联电路的分压作用判断出滑动变阻器的移动方向；

由表中数据得出结论；

（6）在没有电压表时，使定值电阻与待测电阻并联，根据电流表和定值电阻的示数计算出电压，

然后根据公式计算出其电阻。

2．（2019•营口）小明和同学们探究“电流与电阻的关系”的实验：

（1）小明选择了如下器材：电源（电压恒为4.5V）、滑动变阻器“20Ω 2A“、电流表、电压表、

开关、定值电阻（5Ω、10Ω、15Ω、20Ω的各一个）、导线若干。

①小明在检查实验仪器时，发现电流表的指针偏向“0”刻度线的左侧，小明应 ；

②请用笔画线代替导线帮助小明完成图甲电路的连接；

③开关闭合前，小明应将滑动变阻器的滑片置于 （选填“A”或“B“）端；闭合开关后，

发现电流表有示数，电压表示数为零。经检查，电流表、电压表正常且连接完好，则电路存在

的故障可能是 。

④排除故障后，小明先将5Ω电阻接入电路，调节滑动变阻器滑片使电阻两端的电压为2V，再

将5Ω电阻换成10Ω电阻后，小明接下来的操作是 ；当把10Ω的电阻换成20Ω的电阻后，

无论怎样调节滑动变阻器滑片都无法使电压表示数达到控制值，说明 。

⑤更换器材后重新实验，小明得出的结论是：当电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻成

比。（2）上述实验结束后，小明和同学们想要测量额定电流为0.3A小灯泡的额定功率，却发现电

压表已经损坏，

于是他们利用“20Ω 2A”的滑动变阻器以及原有器材，又设计了如图乙所示电路，测量过程如

下：

① （填开关通断情况），移动滑动变阻器的滑片，当电流表的示数为0.3A时，小灯泡正常

发光；

②保持滑动变阻器的滑片位置不动， （填开关通断情况），记下电流表的示数为0.3A；

③则小灯泡的额定电功率为 W。

【答案】（1）①将电流表指针调零；②如上所示；

③B；电阻短路；

④向右移动变阻器的滑片，使电压表示数为2V；变阻器最大电阻太小；⑤反；（2）①只闭合开

关S2；②闭合开关S1，断开开关S2；③0.9

【解析】①小明在检查实验仪器时，发现电流表的指针偏向“0”刻度线的左侧，小明应将电流

表指针调零；

②由④电压表示数为2V，故电压表选用小量程与电阻并联，由欧姆定律，电流最大值为：

I大＝＝＝0.4A，故电流表选用小量程与电阻串联，如下所示：

③开关闭合前，小明应将滑动变阻器的滑片置于阻值最大处的B端；闭合开关后，发现电流表

有示数，则电路为通路，电压表示数为零，经检查，电流表、电压表正常且连接完好，则电路

存在的故障可能是电阻短路；

④根据串联分压原理可知，将定值电阻由5Ω改接成10Ω的电阻，电阻增大，其分得的电压增

大；

探究电流与电阻的实验中应控制电压不变，应保持电阻两端的电压不变，根据串联电路电压的

规律可知应增大滑动变阻器分得的电压，由分压原理，应增大滑动变阻器连入电路中的电阻，

所以滑片应向右端移动，使电压表的示数为2V；

电压表控制的电压为2V，根据串联电路电压的规律，变阻器分得的电压：

U滑＝4.5V﹣2V＝2.5V，变阻器分得的电压为电压表示数的＝1.25倍，根据分压原理，当

接入20Ω电阻时，变阻器连入电路中的电阻为：

R滑＝1.25×20Ω＝25Ω＞20Ω，故当把10Ω的电阻换成20Ω的电阻后，无论怎样调节滑动变

阻器滑片都无法使电压表示数达到控制值，说明变阻器的最大电阻太小；

⑤更换器材后重新实验，小明得出的结论是：当电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻成

反比；

（2）①只闭合开关S2，移动滑动变阻器的滑片，当电流表的示数为0.3A时，小灯泡正常发光；

②保持滑动变阻器的滑片位置不动，闭合开关S1，断开开关S2，记下电流表的示数为0.3A；

③在①中，变阻器滑片以左电阻丝与灯串联后再与电流表串联，灯正常发光；

在②中，只有变阻器滑片以右电阻丝连入电路中，由欧姆定律，

R滑右＝＝＝15Ω，则R滑左5Ω，由欧姆定律，在①中，滑片以左电阻丝的电压为：

U滑左＝IR滑左＝0.3A×5Ω＝1.5V；

根据串联电流电压的规律，灯的额定电压为：

U额定＝4.5V﹣1.5V＝3V，灯的额定功率为：

P额定＝U额定I＝3V×0.3A＝0.9W。

3．（2019•镇江）小兵利用图1电路来探究电流与电阻的关系，他在实验中控制电压表示数为U0不

变，相关器材规格已在图中标明。

（1）请用笔画线代替导线将电压表接入电路；

（2）开关闭合前，滑动变阻器的滑片应置于图中最 （选填“左”或“右”）端；

（3）闭合开关，将电阻箱调至某阻值，调节滑动变阻器时，他发现电压表示数始终为零而电流

表示数有明显变化，经检查是由于某处被短路而造成的，被短路的是 ；

（4）小兵调节电阻箱阻值R，进行多次实验，所绘制的I与关系图线如图2所示，由此可知

U0＝

V，实验结论是：在电压一定时， ；