专题08 电学实验探究02（解析版）2023-2024学年九年级全一册物理阶段性考试考点复习与题型训练（人教版）

第第页专题08电学实验探究02（解析版）考点导航解题方法与技巧1、探究电流与电压的关系（1）实验目的、猜想、方法①实验目的：探究通过导体的电流与电压的关系；②实验方法：控制变量法。（2）实验器材干电池、开关、电压表、电流表、定值电阻、若干导线、滑动变阻器。（3）器材作用①干电池：提供电压；②开关：控制电路通断；③电流表：测量电流大小；④导线：连接电路；⑤电压表：测量电压大小；⑥滑动变阻器：a、保护电路；b、改变电路中的电流大小（或者改变电阻两端电压）。（4）实验步骤步骤①根据电路图连接电路，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；步骤②保持定值电阻R不变，检查电路后闭合开关，调节滑动变阻器，使电压表的示数分别变化为不同数值，并读出电流表相应的数值、填表；步骤③改变定值电阻R阻值，调节滑动变阻器，使电压表的示数分别变化为不同数值，并读出电流表相应的数值、填表；步骤④根据数据画出I-U图像；步骤=5\*GB3⑤整理实验器材。（5）实验结论及应用①同一导体，电流与电压成正比。②同一导体，电压和电流的比值为定值。③不同导体，电压和电流的比值不同。2、探究电流与电阻的关系（1）实验目的、猜想、方法①实验目的：探究通过导体的电流与电阻的关系；②实验方法：控制变量法。（2）实验器材干电池、开关、电压表、电流表、不同阻值定值电阻、若干导线、滑动变阻器。（3）器材作用①干电池：提供电压；②开关：控制电路通断；③电流表：测量电流大小；④导线：连接电路；⑤电压表：测量电压大小；⑥滑动变阻器：a、保护电路；b、改变电路中的电流大小（或者改变电阻两端电压）。（4）实验步骤步骤①根据电路图连接电路，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；步骤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3V不变，分别记下电流表的示数，填入表格；步骤③根据数据画出I-R图像；步骤④整理实验器材。（5）实验结论及应用同一导体，其电阻两端的电压一定时，电流与电阻成反比。3、实验

伏安法测电阻（1）实验目的、原理、方法①实验目的：用电流表、电压表测出未知电阻（或小灯泡）的阻值；②实验原理：；③实验方法：伏安法。（2）实验器材干电池、开关、电压表、电流表、待测电阻、滑动变阻器、若干导线。（3）器材作用①干电池：提供电压；②开关：控制电路通断；③电流表：测量电流大小；④导线：连接电路；⑤电压表：测量电压大小；⑥滑动变阻器：a、保护电路；b、改变电路中的电流大小（或者改变电阻两端电压）；⑦待测电阻：测量对象。（4）实验步骤步骤①根据电路图连接实物图，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；步骤②检查无误后，闭合开关，调节滑动变阻器滑片P的位置，改变电阻两端电压分别为U1、U2、U3观察电流表每次对应的数值，I1、I2、I3分别填入设计的记录表格；步骤③根据每次记录的电压和电流值，求它的对应的电阻值，再求出它们的平均值；步骤④整理实验器材。（5）实验补充①伏安法：分别用电压表、电流表测出待测电阻两端的电压和通过它的电流，求导体的电阻的办法叫“伏安法”。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改变通过定值电阻的电流。4、实验

测量小灯泡的电功率（1）实验目的：用电流表、电压表测出小灯泡在不同电压下的电功率；（2）实验原理：；（3）实验方法：伏安法。（4）实验器材：干电池、小灯泡、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线若干；（5）实验步骤：步骤①根据电路图连接实物图，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；步骤②检查电路无误后，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，当电压表的示数等于2.5V时，停止滑动，记录此时电流表的示数，并观察灯泡的亮度，记录在表格中；步骤③调节滑动变阻器的滑片，分别使电压表的示数低于2.5V、等于2.5V的1.2倍（注意不能超过小灯泡的额定电压太多，否则会损坏小灯泡），记录每一次对应电流表的示数，并观察灯泡的亮度，记录在表格中；步骤④将实验中记录的数据分别代入P=UI，算出小灯泡的实际功率，并填人表格中；步骤=5\*GB3⑤整理实验器材。（6）实验分析和结论：①小灯泡的发光情况由它的实际功率决定，实际功率越大，灯泡越亮；

②灯泡实际消耗的电功率随着加在它两端的电压而改变，电压越大，功率越大；

③灯泡的实际功率可以等于额定功率，也可以不等于额定功率。（7）实验中滑动变阻器的作用：

①闭合开关前，应该先调节滑动变阻器的滑片，使其连入电路中的电阻最大，电路中的电流最小，这样能够保护电路中的各个电路元件不至于损坏；（保护电路）

②接通电源后，移动滑动变阻器的滑片，可以调节小灯泡两端的电压。（调节电压）实验中电路故障分析故障现象故障原因灯泡不亮闭合开关，灯泡不亮，电压表、电流表有示数①滑动变阻器接成定值电阻②电源电压太低闭合开关，灯泡不亮，电压表、电流表无示数①电源、电流表、开关或滑动变阻器损坏②接线柱接触不良③连接导线断裂闭合开关，灯泡不亮，电流表几乎无示数，电压表指针明显偏转①灯泡的灯丝断了或灯座与灯泡接触不良②电流表和电压表的位置互换了电表问题电流表与电压表的指针向没有刻度的方向偏转电流表和电压表的“﹢”“－”接线柱接反了电流表与电压表的指针偏转角度很小①电表的量程都选择过大②电源电压过低电表的指针超过最大刻度①量程选择过小②电路中出现短路滑动变阻器问题滑动变阻器的滑片滑动时，电表示数及灯泡的亮度无变化滑动变阻器连接错误，没有遵循“一上一下”的接线原则，使滑动变阻器接成了定值电阻无论怎样调节滑动变阻器，电压表示数总小于灯泡的额定电压电源电压过低闭合开关瞬间，灯泡发出强光后立即熄灭，电流表指针偏转后又回到零刻度线处，电压表仍有示数灯泡两端电压过高，滑动变阻器的滑片没有置于阻值最大位置5、探究影响电流通过导体时产生热量的因素（1）实验器材：密闭容器两个，U形管两个、导线若干、不同阻值电阻丝若干、电源。

（2）实验装置：

（3）实验步骤：

①探究电流通过导体产生热量的多少与电阻的关系

实验设计：保持电流和通电时间不变，改变电阻。如图甲，把两个不同的电阻串联在电路中。

②探究电流通过导体产生热量的多少与电流的关系

实验设计：保持电阻和通电时间不变，改变电流。如图乙，将两个相同的电阻先联，再与另一个电阻串联。

③探究电流通过导体产生热量的多少与通电时间的关系

实验设计：保持电阻和电流不变，改变通电时间。

（4）实验结论：

①在电流和通电时间相同的情况下，电阻越大，产生的热量越多；

②在电阻和通电时间相同的情况下，通过电阻的电流越大，产生的热量越多；

③在电阻和通过电阻的电流相同的情况下，通电时间越长，产生的热量越多。典例分析实验1

探究电流与电压的关系【典例1】（2023秋•东平县校级月考）如图所示，探究“电流跟电压的关系”实验中，下列说法不正确的是（）A．探究电流跟电压的关系时，需要控制导体的电阻一定 B．滑动变阻器可以起到改变定值电阻两端电压的作用 C．实验的结论是：电流跟电压成反比 D．多次实验是为了得到电流跟电压之间的定量关系【答案】C【分析】（1）根据控制变量法知，在探究电流跟电压的关系时，需要控制导体的电阻一定，通过滑动变阻器可以改变定值电阻两端电压和通过电阻的电流；（2）在电阻不变时，通过导体的电流跟导体两端的电压成正比；（3）多次实验得到普遍规律。【解答】解：A、探究电流跟电压的关系时，由控制变量法可知，需要控制导体的电阻一定，故A正确；B、滑动变阻器可以改变接入电路中的电阻，使得电路中电流发生改变，从而起到改变定值电阻两端电压的作用，故B正确；C、由欧姆定律可知，在电阻不变时，通过导体的电流跟导体两端的电压成正比，故C错误；D、多次实验得到多组实验数据，从而可以得到电流跟电压之间的定量关系，故D正确。故选：C。【典例2】（2020秋•包河区期末）在“探究电流与电压的关系”实验中，某实验小组经过相互讨论，将实验方案由甲图改为乙图，这样改进的好处是可方便改变电阻的电压，从而多次测量得出普遍性的结论。【答案】可方便改变电阻的电压，从而多次测量得出普遍性的结论。【分析】探究电流与电压的关系实验中，为得出普遍性的结论，要多次测量，据此分析。【解答】解：探究电流与电压的关系实验中，为得出普遍性的结论，要多次测量，而左图中，电压表示数等于电源电压，只能得出一组数据；而右图中，滑动变阻器与电阻串联，通过移动变阻器的滑片可方便改变电阻的电压，从而多次测量得出普遍性的结论。故答案为：可方便改变电阻的电压，从而多次测量得出普遍性的结论。【典例3】（2023秋•莱西市校级月考）图甲为小明同学探究“电流与电压的关系”的实验原理图。已知电源电压为4.5V，且保持恒定，定值电阻R0＝10Ω。（1）请根据图甲所示的电路图，用笔画线代替导线将图乙所示的电路连接完整（导线不允许交叉）。（2）连接好电路后，闭合开关S，发现电流表指针几乎没有偏转，电压表指针迅速偏转到满偏刻度外，原因可能是B（假设电路只有一处故障）；一二三U（V）321I（A）0.30.2A．定值电阻R0短路B．定值电阻R0断路C．滑动变阻器R断路D．滑动变阻器R短路（3）排除故障后，闭合开关S进行实验，并将实验数据记录在表格中。（4）解决上述问题后，继续实验，当电压表读数为1V时，读数为0.1A；（5）请根据实验记录的数据，在图丁中画出定值电阻R0的U﹣I图像；（6）实验结论：当导体电阻不变时，通过导体的电流与导体两端的电压成正比。【答案】（1）见解答图；（2）B；（3）0.1；（4）见解答图；（5）正比。【分析】（1）图乙中还未连入的元件有电压表，电压表应并联到定值电阻两端；（2）若电流表示数为0，说明电路可能断路；电压表有示数，说明电压表与电源连通，则与电压表并联的支路以外的电路是完好的，则与电压表并联的电路断路了；（3）已知电流表的量程和分度值，可读出电流表的示数；（4）根据表格中的数据利用描点连线的方法做出图像；（5）根据图像得出结论。【解答】解：（1）电压表的“3”接线柱已接入电路，需要把“﹣”接线柱接到定值电阻的左边接线柱，使电压表并联在定值电阻两端，连好的实物图如下图所示：；（2）发现电流表指针几乎没有偏转，说明电路总电阻很大或断路，电压表指针迅速偏转到满偏刻度外，说明电压表与电源连通，所以原因是定值电阻断路导致电压表串联在电路中，故选B；（3）由图丙可知，电流表的量程为0～0.6A，分度值为0.02A，所以电流表的示数为0.1A；（4）根据表格中的数据利用描点连线的方法做出图像，如下图所示：；（5）根据多次测量数据描绘出电流随电压变化如图所示，由图像是一条过原点的直线可以得出的结论是：当导体电阻不变时，通过导体的电流与导体两端的电压成正比。故答案为：（1）见解答图；（2）B；（3）0.1；（4）见解答图；（5）正比。实验2

探究电流与电阻的关系【典例4】（2021秋•阳城县期末）在探究“电压一定时，电流与电阻关系”的实验中，电路如图所示，先在AB间接入10Ω的定值电阻R，移动滑片P，使电压表示数为3V，读出电流表示数。接着取下10Ω的电阻换上15Ω定值电阻，不进行其他操作就闭合开关。此时电压表示数及应进行的操作是（）A．大于3V，应将滑片P向左滑 B．大于3V，应将滑片P向右滑 C．小于3V，应将滑片P向左滑 D．小于3V，应将滑片P向右滑【答案】A【分析】在探究“电压一定时，电流与电阻关系”的实验中，要控制电压表示数不变，换上大电阻时，先根据分压原理确定电压表示数的变化，再由串联电路电压的规律确定滑片移动的方向。【解答】解：在探究“电压一定时，电流与电阻关系”的实验中，要控制电压表示数不变，当接着取下10Ω的电阻换上15Ω定值电阻时，根据分压原理，电压表示数变大，根据串联电路电压的规律，要增大变阻器分得的电压，由分压原理，应增大变阻器连入电路中的电阻大小，即滑片向左移动。A正确。故选：A。【典例5】（2023秋•二道区校级月考）小丽同学做了“探究电流与电阻的关系”实验：器材有：阻值为5Ω、10Ω、25Ω、30Ω的定值电阻、标有“20Ω1A”的滑动变阻器、电流表、电压表、学生电源（可调电压）、开关、灯泡两个、导线若干。（1）小丽连接的电路如图甲所示，经仔细检查后发现电路中有一根导线连接错误，请在图甲中在错误的导线上画“×”，并画出正确的连线。（2）改正错误后，小丽将5Ω的电阻接入电路，闭合开关调节滑片，眼睛应先观察电压表表，记录完数据后，小丽只将开关断开，用10Ω的电阻替换5Ω的电阻后闭合开关，她应将滑片向A（选填“A”或“B”）移动，使电压表的示数不变。（3）当小丽换用30Ω定值电阻进行实验时，电源电压为4.5V，定值电阻两端的电压为2.5V，无论怎样调节滑片都无法使电压表示数达到原确定值。经分析发现只需将电源电压适当调低（选填“高”或“低”）即可。（4）小明和小丽分别用R1、R2利用此电路又探究了“电流与电压的关系”实验，两人实验数据得到的电流随电压变化的图象如图乙，从中可知电阻R1：R2＝2：1。若将R1、R2串联后电路中电流为0.1A，则电源电压为6V；若将R1、R2并联在该电源上，则干路电流为0.45A。【答案】（1）如上图所示（2）电压表；A；电压；（3）低；（4）2：1；6；0.45A。【分析】（1）连接电路时，电流表串联在电路中，电压表并联在电路中；（2）探究电流与电阻的关系时，电阻两端的电压保持不变，所以眼睛要看电压表；根据串联分压可知，当定值电阻阻值变小，滑动变阻器接入电路中的电阻也变小；（3）根据串联电路的规律及分压原理得出电源电压，并与4.5V比较，据此回答；（4）根据串联分压，并联分流来分析。【解答】解：（1）原电路图中，电压表串联在电路中，电流表并联在电路中，在连接电路时，电流表串联在电路中，电压表并联在电路中，正确电路如图所示：；（2）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，所以眼睛应看电压表；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；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，所以滑片应向A端移动，目的是控制电阻的电压不变；（3）根据串联电路的规律及分压原理有：＝；方程左边为一定值，故右边也为一定值，当变阻器最大电阻连入电路中时，对应的定值电阻也最大，即：＝；故电源电压为：U源≈4.17V；小于电源电压4.5V，故只需将电源电压适当调小即可（4），由图像可知，当通过电阻R1、R2的电流为0.1A时，此时＝2：1，根据欧姆定律I＝可知：＝2：1；串联电路中，电流处处相等，电源电压等于各处电压之和，由图像可知，当将R1、R2串联后电路中电流为0.1A，对应的U1、U2两端电压分别为4V、2V，所以电源电压U＝U1+U2＝4V+2V＝6V；并联电路中，各支路电压等于干路电压，干路电流等于各支路电流之和，所以当将R1、R2并联在电源电压为6V的电路中，此时通过R1的电流I1＝0.15A，通过R2的电流I2＝0.3A，所以干路电流I＝I1+I2＝0.15A+0.3A＝0.45A；故答案为：（1）如上图所示（2）电压表；A；电压；（3）低；（4）2：1；6；0.45A。【典例6】（2023秋•莱西市校级月考）用三节干电池作电源探究“通过导体的电流与电阻的关系”，选用的五个定值电阻的阻值分别为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω。（1）如图甲所示，有一根线连接错误，请在错误的连线上打“×”并用笔画线代替导线将电路连接正确；（2）闭合开关前，滑动变阻器的滑片应置于最左（选填“左”或“右”）端；（3）闭合开关后，电流表有示数而电压表无示数，可能是定值电阻短路；（4）排除故障后进行实验，第1次实验的电流表示数如图乙所示，为0.12A。其他数据如表所示，则第4次实验数据的问题可能是A（选填序号）；A．读数错误B．未调节电压C．电流表损坏实验次数12345R/Ω252015105I/A0.150.21.50.6（5）本实验的结论是：当导体两端电压一定时，通过导体的电流与导体电阻成反比。【答案】（1）见解答图；（2）左；（3）短；（4）0.12；A；（5）当导体两端电压一定时，通过导体的电流与导体电阻成反比。【分析】（1）电流表应串联在被测电路中，电压表应并联在被测电路两端，由图甲可知电流表和电压表连接有误，据此改接电路；（2）为了保护电路，在闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片置于阻值最大端；（3）闭合开关后，电流表有示数，说明电路是通路，而电压表无示数，则可能电压表本身出了故障或者电压表并联部分发生了短路，据此判断；（4）由图甲电路电流表所选量程，可确定其分度值，然后据图乙指针位置读出其示数；分析第4次实验数据电流为1.5A大于所选电流表的最大量程范围，据此可知错误原因；（5）分析表格数据可知通过定值电阻的电流与其电阻的乘积为一定值，据此得出结论。【解答】解：（1）电流表应串联在被测电路中，电压表应并联在被测电路两端，由图甲可知电流表和电压表连接有误，据此改接电路如下图所示：；（2）为了保护电路，在闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片置于阻值最大端，即图中的最左端；（3）闭合开关后，电流表有示数，说明电路是通路，而电压表无示数，则可能电压表本身出了故障或者电压表并联部分发生了短路，据此判断可能是定值电阻短路；（4）由图甲电路电流表所选量程为0～0.6A，可确定其分度值为0.02A，然后据图乙指针位置读出其示数为0.12A；分析第4次实验数据电流为1.5A大于所选电流表的最大量程0.6A，且根据表格数据的规律知，此时电流应该为0.3A，恰好是量程看错导致，故选A；（5）分析表格数据可知通过定值电阻的电流与其电阻的乘积为一定值3V，且当电阻减小为原来的几分之一时，通过定值电阻的电流变为原来的几倍，据此得出结论为：当导体两端电压一定时，通过导体的电流与导体电阻成反比。故答案为：（1）见上图；（2）左；（3）短；（4）0.12；A；（5）当导体两端电压一定时，通过导体的电流与导体电阻成反比。实验3

实验

伏安法测电阻【典例7】某同学利用下图所示的电路做“伏安法测电阻”的实验，已知电源电压恒为6V，滑动变阻器标有“20Ω1A”字样，实验中该同学填写的实验数据如表所示。下列关于实验的几种说法中正确的是（）序号12345U/V1.02.03.04.05.0I/A0.100.210.300.400.49①序号“1”的实验数据不是本实验中测得的②序号“4”的实验中，滑动变阻器与待测电阻的阻值之比为2：1③序号“2”和“5”的实验数据表明待测电阻R，不是定值电阻④仅用该同学的实验器材就能探究电流与电压的关系A．①④ B．③④ C．①②③ D．①③④【答案】A【分析】（1）求出定值电阻的大约值，根据分压原理，得出电压表的最小读数；（2）串联电路中电压与电阻成正比；（3）根据R＝算出电阻在进行比较；（4）根据控制变量法要探究电流与电压的关系需要控制电阻一定。【解答】解：①由表中数据结合欧姆定律可得，定值电阻R＝＝＝10Ω，根据分压原理可知，当滑动变阻器的最大电阻连入电路中时，电压表示数最小，定值电阻两端的最小电压U最小＝×R＝×10Ω＝2V＞1V，所以第1组数据不是本实验中测得的，故①正确；②序号“4”的实验中，滑动变阻器和定值电阻两端的电压之比为2V：4V＝1：2，根据U滑：U定＝IR滑：IR定＝1：2，因为串联电路电流处处相等，故滑动变阻器与待测电阻的阻值之比为1：2，故②错误；③根据I＝得，序号“2”的电阻为：R2＝＝≈9.5Ω；序号“5”的电阻为：R5＝＝≈10.2Ω，由于存在误差，序号“2”和“5”的待测电阻R相差不大，是定值电阻，故③错误；④根据控制变量法要探究电流与电压的关系需要控制电阻一定，改变电压和电流，故仅用该同学的实验器材就能探究电流与电压的关系，故④正确。综合分析①④正确，故A正确。故选：A。【典例8】（2023•九台区模拟）利用图甲测小灯泡的电阻，小灯泡的额定电压为2.5V，电源电压恒定不变。（1）闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片P置于B端，目的是保护电路；（2）闭合开关后，发现小灯泡不亮，则接下来合理的操作是B（填字母代号）；A.断开开关，更换小灯泡B.移动滑动变阻器，观察小灯泡是否发光（3）当小灯泡正常发光时，电流表示数如图乙，则小灯泡正常发光时的电流为0.28A，小灯泡正常发光时的电阻为8.9Ω（计算结果保留一位小数）；（4）调节滑动变阻器的滑片，并绘制了小灯泡的电流随其两端电压变化的关系如图丙，分析图象可以发现小灯泡灯丝是变化的，原因是灯丝电阻和温度有关。【答案】（1）B；保护电路；（2）B；（3）0.28；8.9；（4）温度。【分析】（1）闭合开关前，为保护电路，应将滑动变阻器滑片置于阻值最大处；（2）闭合开关后，发现小灯泡不亮，可能是滑动变阻器最大阻值过大，所以先移动滑动变阻器滑片，观察小灯泡是否发光；（3）根据电流表选用小量程，确定分度值读数，由欧姆定律求出小灯泡正常发光时的电阻；（4）灯丝电阻随温度升高而增大，据此分析即可。【解答】解：（1）闭合开关前，为保护电路，应将滑动变阻器滑片置于阻值最大处，由图甲可知，滑片应置于B端；（2）闭合开关后，发现小灯泡不亮，接下来合理的操作是移动滑动变阻器，观察小灯泡是否发光，故选B；（3）当小灯泡正常发光时，电流表示数如图乙，电流表选用小量程，分度值为0.02A，则小灯泡正常发光时的电流为0.28A，由欧姆定律可得小灯泡正常发光时的电阻为R＝＝≈8.9Ω；（4）灯丝的电阻随温度升高而变大，不同电压下灯丝温度不同，灯丝的电阻也不同。故答案为：（1）B；保护电路；（2）B；（3）0.28；8.9；（4）温度。【典例9】（2023•坪山区模拟）用如图甲所示的电路测量定值电阻Rx的阻值：（1）请用笔画线代替导线将图甲中的实物连接完整（要求滑片P向左移动的过程中电流表示数变小）；（2）实验时，闭合开关，发现电流表和电压表示数都为零，用一根导线在图甲中先后连接接线柱G与F、F与E时，电压表和电流表示数仍为零，连接接线柱E与D时，电压表和电流表指针明显偏转，则电路的故障是滑动变阻器断路；（3）排除故障后继续实验，当电压表示数为2V时，电流表示数如图乙所示，则定值电阻Rx＝10Ω；（4）如果没有电压表，电源电压未知，小明设计了如图丙所示电路，用最大阻值为R0的滑动变阻器，来测量电阻Rx的阻值，实验步骤如下：①闭合开关，将滑动变阻器滑片移至最左端，读出电流表示数I1；②将滑动变阻器滑片移至最右端，电流表示数为I2；③计算出未知电阻Rx＝。（用题中所给物理量的符号表示）【答案】（1）见解答图；（2）滑动变阻器断路；（3）10；（4）②最右端；③。【分析】（1）滑片P向左移动的过程中电流表示数变小，说明滑动变阻器阻值变大，据此确定滑动变阻器选用的下端接线柱；（2）实验时，闭合开关，发现电流表和电压表示数都为0，说明电路断路，连接接线柱E与D时，电压表和电流表指针明显偏转，此时电路为通路，导线与滑动变阻器并联接入电路，据此判断电路故障；（3）根据电流表选用量程确定分度值读数，利用R＝求出定值电阻Rx的阻值；（4）分析滑动变阻器滑片移动时电路的连接，根据串联电阻的规律及欧姆定律，由电源电压不变列方程求出电阻Rx。【解答】解：（1）滑片P向左移动的过程中电流表示数变小，说明滑动变阻器阻值变大，故滑动变阻器选用右下接线柱与定值电阻串联在电路中，如下图所示：；（2）实验时，闭合开关，发现电流表和电压表示数都为0，说明电路断路，用一根导线在图甲中先后连接接线柱G与F、F与E时，电压表和电流表示数仍为0，此时电路仍为断路，连接接线柱E与D时，电压表和电流表指针明显偏转，此时电路为通路，导线与滑动变阻器并联接入电路，所以电路故障是滑动变阻器断路；（3）当电压表示数为2V时，电流表示数如图乙所示，电流表选用小量程，分度值0.02A，其示数为0.2A，则定值电阻Rx的阻值为：Rx＝＝＝10Ω；（4）实验步骤：①闭合开关，将滑动变阻器滑片移至最左端，读出电流表示数I1；②将滑动变阻器滑片移至最右端，电流表示数为I2；③在步骤①中，未知电阻Rx与滑动变阻器最大阻值串联，根据电阻的串联和欧姆定律，此时电源电压为U＝I1（R0+Rx）；在步骤②中，电路为只有Rx的简单电路，此时电源电压为U＝I2Rx；由于电源电压不变，则I1（R0+Rx）＝I2Rx，解得：Rx＝。故答案为：（1）见解答图；（2）滑动变阻器断路；（3）10；（4）②最右端；③。【典例10】（2023•阜新模拟）小福同学想知道一个标有“2.2V”的小灯泡的电阻是多少，设计了下面这个实验。（1）按图甲连接电路，闭合开关后，发现电压表的指针向左偏转，他在连接电路时出现的错误是电压表正负接线柱接反了。（2）改正错误后进行实验，闭合开关，当滑动变阻器的滑片向右滑动时，电压表的示数变小（选填“变大”“变小”或“不变”）。（3）实验中当电压表的示数为2.2V时，电流表的示数如图乙所示，此时电流为0.26A，小灯泡的电阻是8.5Ω（保留一位小数）。（4）小福正确进行实验，收集多组数据，分析实验数据时发现不同电压下灯丝电阻不同，请分析灯丝电阻变化的原因是灯丝的电阻随温度的变化而变化。（5）小福又将小灯泡换成定值电阻进行多次实验，根据两次实验收集的数据绘制出I﹣U图象如图丙所示，则图线①（选填“①”或“②”）是小灯泡的I﹣U图象。图象中A、B两点电阻的大小关系为RA＞RB（选填“＞”“＝”或“＜”）。【答案】（1）电压表正负接线柱接反了；（2）变小；（3）0.26；8.5；（4）灯丝的电阻随温度的变化而变化；（5）①；＞。【分析】（1）电流从电表正接线柱流入，负接线柱流出，否则电表指针反向偏转；（2）根据串联电路电压规律和分压原理分析回答；（3）根据电流表选用量程确定分度值读数，利用R＝求出小灯泡的电阻；（4）灯丝的电阻随温度的变化而变化；（5）②图线是正比例图线，电阻不变，结合图线①灯的电阻随温度的升高而变大分析。【解答】解：（1）闭合开关后，发现电压表的指针向左偏转，即电压表指针反偏，说明他在连接电路时电压表正负接线柱接反了；（2）闭合开关，当滑动变阻器的滑片向右滑动，此时滑动变阻器接入电路的阻值变大，根据串联分压原理可知，滑动变阻器两端电压变大，根据串联电路电压规律，灯泡两端电压变小，即电压表的示数变小；（3）实验中当电压表的示数为2.2V时，电流表的示数如图乙所示，电流表选用小量程，分度值0.02A，其示数为0.26A，则小灯泡的电阻为：R＝＝≈8.5Ω；（4）在不同电压下，灯泡的实际功率不同，温度不同，灯丝的电阻随温度的变化而变化；（5））②图线是正比例图线，电阻不变，而灯丝的电阻随温度的变化而变化，故图线①是小灯泡的I﹣U图象；因②图线是正比例图线，所以A点电阻与①②相交处电阻相等，由图线①可知，灯泡两端的电压变大时，电流变大，灯泡的实际功率变大，温度升高，灯丝的电阻增大，所以RB＜R交点＝RA，即：RA＞RB。故答案为：（1）电压表正负接线柱接反了；（2）变小；（3）0.26；8.5；（4）灯丝的电阻随温度的变化而变化；（5）①；＞。实验4

实验

测量小灯泡的电功率【典例11】（2022秋•庄河市期末）要测量一规格为“2.5V0.3A”小灯泡的额定功率，实验电路如图所示，按照电路图连接电路，经开关试触电路连接正确。闭合开关，移动滑动变阻器滑片P，眼睛应观察（）A．电流表的量程 B．电压表的示数 C．小灯泡是否发光 D．变阻器滑片的位置【答案】B【分析】灯泡两端的电压等于灯泡的额定电压时，灯泡的实际功率等于灯泡的额定功率，据此分析即可。【解答】解：灯泡两端的电压等于灯泡的额定电压时，灯泡的实际功率等于灯泡的额定功率，所以测灯泡额定功率的实验，闭合开关，移动滑动变阻器滑片P，眼睛应观察电压表示数，故B正确。故选：B。【典例12】（2022•陕西模拟）一只小灯泡的额定电压为2.5V，正常发光时的电流约为0.3A。小雨同学想测量这个小灯泡的额定功率，实验室中有如下器材：一个电压表、一个电流表、一个开关，电压为6V的电源，滑动变阻器，导线若干。（1）请你用笔画线代替导线，将图甲电路连接完整。（2）电路闭合开关前滑片P应移至最左端（选填“最左端”、“最右端”）（3）确认电路无误后，进行了三次测量，测量数据如下表，当小灯泡正常发光时，电流表示数如图乙所示，此时电流为0.26A；小灯泡的额定功率为0.65W。电压U/V12.52.8电流I/A0.180.28（4）利用所给器材，该实验装置不能（选填“能”或“不能”）用来验证欧姆定律中的电流与电压的关系。（5）完成上述实验后，小雨用了一个已知阻值为R0的电阻和一个单刀双掷开关，借助部分现有的实验器材，设计了如下图所示的电路，他测出了灯泡的额定功率，请完成下列实验步骤：①闭合开关S1，将S2拨到触点2（选填“1”或“2”），移动滑片，使电压表的示数为2.5V；②再将开关S2拨到触点1（选填“1”或“2”），保持滑片的位置不动，读出电压表的示数U；③灯泡额定功率的表达式为P额＝（用已知量和测量量表示）。【答案】（1）如图所示；（2）最左端；（3）0.26A；0.65W；（4）不能；（5）2；2.5；1；。【分析】（1）根据灯泡正常发光时的电流为0.3A确定电流表选择0～0.6A的量程，开关、灯泡、电流表串联接入电路；（2）为了保护电路，闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片P移到阻值最大处；（3）根据电流表选用小量程确定分度值读数，根据P＝UI求出小灯泡的额定功率；（4）验证欧姆定律中的电流与电压的关系时要控制电阻大小不变，据此分析；（5）在没有电流表的情况下，利用定值电阻和电压表代替电流表与灯泡串联，首先使灯泡两端的电压等于2.5V，然后测出此时定值电阻两端的电压，便可求出电路中的电流，根据P＝UI计算出灯泡的额定电功率。【解答】解：（1）灯泡正常发光时的电流为0.3A，所以电流表选择0～0.6A的量程，开关、灯泡、电流表串联接入电路，如图所示：；（2）为保护电路，闭合开关实验前，应将滑动变阻器的滑片移到最大阻值处，由图知，滑片右侧电阻丝接入电路，所以滑片应移到阻值最大的最左端；（3）当小灯泡正常发光时，电流表示数如图乙所示，电流表选用小量程，分度值为0.02A，此时电流为0.26A，小灯泡的额定功率为：P额＝U额I额＝2.5V×0.26A＝0.65W；（4）验证欧姆定律中的电流与电压的关系时要控制电阻大小不变，而灯丝电阻随温度的升高而变大，故该实验装置不能用来验证欧姆定律中的电流与电压的关系；（5）①首先使灯泡两端的电压为2.5V，使其正常发光，所以闭合开关Sl，将S2拨到触点2，移动滑片，使电压表的示数为2.5V；②再测定值电阻两端的电压，将开关S2拨到触点1，保持滑片的位置不动，读出电压表的示数U，则定值电阻两端的电压为U﹣2.5V；③电路中的电流：I＝＝，则灯泡额定功率：P＝UI＝2.5V×＝。故答案为：（1）如图所示；（2）最左端；（3）0.26A；0.65W；（4）不能；（5）2；2.5；1；。【典例13】（2023•沙坪坝区校级一模）悦悦用图甲所示器材测量小灯泡电功率。待测小灯泡L的额定电压为2.5V，额定功率小于1W，电源为两节干电池，滑动变阻器R的规格为“20Ω1A”。（1）请你用笔画线代替导线，在图甲中把电路连接完整（滑片向右移动，灯泡变亮）；（2）悦悦正确连接完电路，发现无论怎样移动滑片，灯泡两端电压无法达到额定电压，接下来应该B；A．更换阻值更小的滑动变阻器B．更换两节新干电池C．重新连接电路（3）排除故障后，通过正确操作，当灯泡正常发光时，电流表示数如图乙所示，小灯泡的额定功率为0.7W；（4）悦悦进行了三次实验，将三次不同电压下的电功率求平均值，她的做法是错误（选填“正确”或“错误”）的。这是因为灯丝电阻随温度的升高而变大。（5）小灯泡用久了，钨丝会变细，在2.5V电压下，小灯泡实际功率小于（选填“大于”、“小于”或“等于”）额定功率；（6）欣欣也想测小灯泡电功率，她更换了所有器材，她的器材有：两个小灯泡（分别标有“2.2V0.3A”“3.8V0.3A”字样），她选择其中一个小灯泡与电源（电压为2伏的整数倍且保持不变）、电流表、滑动变阻器、开关串联，然后将电压表并联在电路中，移动变阻器滑片P至最大阻值处，欣欣闭合开关，观察到电压表示数如图所示，然后移动变阻器滑片P至某位置，使小灯泡正常发光，此过程中电压表指针向左偏转了6小格。请你分析：欣欣将电压表并在了滑动变阻器（选填“小灯泡”或“滑动变阻器”）两端，小灯泡正常发光时，滑动变阻器的功率为0.66W。【答案】（1）见解析；（2）B；（3）0.7；（4）错误；变大；（5）小于；（6）滑动变阻器；0.66。【分析】（1）根据滑片向右移动时，灯泡变亮，表明电路中电流变大，即接入电阻变小，所以滑动变阻器下端应接入右端的接线柱；（2）如果发现无论怎样移动滑片，灯泡两端电压无法达到额定电压，可能是电源电压太低了，所以接下来应该更换两节新干电池，滑动变阻器的阻值可以调到很小，不需要换阻值更小的电阻，且电路连接并没有错误，不需要重新连接；（3）电流表示数如图乙所示，电流表接入的量程为0～0.6A，分度值为0.02A，所以小灯泡的额定电流为0.28A，根据P＝UI可以求得额定功率；（4）由于灯丝电阻随温度的升高而变大，不同功率下灯丝的电阻不相同，求平均值没有意义；（5）电阻大小与导体的横截面积有关，小灯泡用久了，钨丝会变细，电阻将变大，根据，在2.5V电压下，小灯泡实际功率小于额定功率；（6）变阻器滑片P至最大阻值处，闭合开关，移动变阻器滑片P至某位置，则滑动变阻器接入的电阻变小了，此过程中电压表指针向左偏转了6小格，即示数变小了，根据串联电路分压的规律，此时电压表应显示的为滑动变阻器两端的电压，故电压表并联在滑动变阻器两端；根据题意分别求出符合电源电压的值。【解答】解：（1）滑片向右移动时，灯泡变亮，表明电路中电流变大，即接入电阻变小，所以滑动变阻器下端应接入右端的接线柱。如图所示：（2）如果发现无论怎样移动滑片，灯泡两端电压无法达到额定电压，可能是电源电压太低了，所以接下来应该更换两节新干电池，滑动变阻器的阻值可以调到很小，不需要换阻值更小的电阻，且电路连接并没有错误，不需要重新连接。故B符合题意，AC不符合题意。故选：B。（3）电流表示数如图乙所示，电流表接入的量程为0～0.6A，分度值为0.02A，所以小灯泡的额定电流为0.28A，额定功率为：P额＝U额I额＝2.5V×0.28A＝0.7W（4）由于灯丝电阻随温度的升高而变大，不同功率下灯丝的电阻不相同，求平均值没有意义，故悦悦的做法是错误的。（5）电阻大小与导体的横截面积有关，小灯泡用久了，钨丝会变细，电阻将变大，根据，在2.5V电压下，小灯泡实际功率小于额定功率。（6）变阻器滑片P至最大阻值处，闭合开关，移动变阻器滑片P至某位置，则滑动变阻器接入的电阻变小了，此过程中电压表指针向左偏转了6小格，即示数变小了，根据串联电路分压的规律，此时电压表应显示的为滑动变阻器两端的电压，故电压表并联在滑动变阻器两端。如果电压表接入的量程为0～3V，分度值为0.1V，则图中读数为2.8V，电压表指针向左偏转了6小格，则滑动变阻器两端的电压读数为2.2V，此时小灯泡正常发光，如果此时灯泡为“2.2V0.3A”，则电源电压为U1＝U额1+U滑＝2.2V+2.2V＝4.4V，不符合电源电压的值。如果此时灯泡为“3.8V0.3A”，则电源电压为U2＝U额2+U滑＝3.8V+2.2V＝6V，符合电源电压的值。同理，如果电压表接入的量程为0～15V，此时灯泡为“2.2V0.3A”，则电源电压为U3＝U额1+U滑＝2.2V+11V＝13.2V，不符合电源电压的值。如果此时灯泡为“3.8V0.3A”，则电源电压为U4＝U额2+U滑＝3.8V+11V＝14.8V，不符合电源电压的值。所以灯泡正常发光时，滑动变阻器两端的电压读数为U滑＝2.2V，电流为I＝0.3A，滑动变阻器的功率为：P＝U滑I＝2.2V×0.3A＝0.66W。故答案为：（1）见解析；（2）B；（3）0.7；（4）错误；变大；（5）小于；（6）滑动变阻器；0.66。实验5

探究影响电流通过导体时产生热量的因素【典例14】（2022秋•深圳期末）如图是探究电流通过导体产生热量的多少与什么因素有关的实验装置，两个透明容器密封着等量的空气。下列说法错误的是（）A．U形管液面高度变化是因为容器中气体热胀冷缩的缘故 B．探究电流通过导体产生热量的多少与电流的关系，R3的阻值可以不为5Ω C．将R1换成10Ω的电阻，可以探究电流通过导体产生热量的多少与电阻的关系 D．两个透明容器中空气内能增大是通过热传递的方式改变的【答案】C【分析】电流产生的热量跟电流大小、电阻大小、通电时间有关，实验中采用的是控制变量法：探究电流产生热量跟电阻关系时，控制通电时间和电流不变；探究电流产生热量跟通电时间关系时，控制电流和电阻不变；探究电流产生的热量跟电流大小和电阻大小关系时运用了控制变量法；改变内能的方法有做功和热传递。【解答】解：A．两个容器密封，容器内的电阻丝发热导致里面的空气受热膨胀从而引起U形管里液面的变化，故A正确；B．由题中的图可得R3与R2并联后与R1串联，即R1在干路中，R2在支路中，三者电流存在关系：R2与R3电流之和为R1的电流，即I2+I3＝I1，探究导体产热的多少与电流的关系只要保证R1与R2电阻相同，通电时间相同，电流不同，所以R3只要有电流就可以满足，故B正确；C．探究导体产热与电阻的关系需要保证电流相同，通电时间相同，电阻不同，由B中可得R1在干路中，R2在支路中，两者电流不相同，没有控制变量，故C错误；D．电阻丝通过热传递的方式来增大空气内能，故D正确。故选：C。【典例15】（2023•深圳一模）如图是探究“电流通过导体时产生的热量与哪些因素有关”的实验装置。两个相同的透明容器中密封着等量的空气，将1、2和3、4导线分别接到电源两端，该实验中甲图所示的装置在通电一段时间后，a（选填“a”或“b”）容器中电流产生的热量较多；如果甲图通过1的电流为2A，右侧容器b中定值电阻在10s内产生的热量是50J；通过观察乙图中的实验现象，可知d（选填“c”或“d”）容器中电阻丝的阻值大。【答案】a；50；d。【分析】（1）电阻丝产生的热量不易直接观察，可给等质量的空气加热，气体吸热越多，气体膨胀程度越大，U形管内的液面高度差越大，采用了转换法；电流通过导体产生的热量与通过的电流、导体的电阻和通电时间有关，研究与其中一个因素的关系时，要控制另外两个因素不变，结合串联电路电流的规律及Q＝I2Rt分析；（2）根据并联电路电压的规律及欧姆定律可知通过b中两电阻的电流相等，根据并联电路电流的规律得出通过右侧容器b中定值电阻的电流大小，根据Q＝I2Rt求出在10s内产生的热量；（3）乙装置中，两电阻串联，通过的电流和通电时间相同，根据转换法结合Q＝I2Rt回答。【解答】解：（1）甲图中，右侧两电阻并联后再与左侧电阻串联，容器内两电阻大小相等，根据并联和串联电路电流的规律，通过左侧容器中电阻的电流大于通过右侧容器中电阻的电流，而通电时间相同，根据Q＝I2Rt，该实验中甲图所示的装置在通电一段时间后，a容器中电流产生的热量较多；（2）如果甲图通过1的电流为2A，根据并联电路电压的规律及欧姆定律，通过b中两电阻的电流相等，根据并联电路电流的规律，通过右侧容器b中定值电阻的电流为：I＝2A×＝1A，在10s内产生的热量是：Q＝I2Rt＝（1A）2×5Ω×10s＝50J；（3）乙装置中，两电阻串联，通过的电流和通电时间相同，根据转换法，d中电阻丝产生的热量多，根据Q＝I2Rt可知d容器中电阻丝的阻值大。故答案为：a；50；d。【典例16】（2023•丹东一模）如图所示是“探究电流通过导体产生热量的多少跟什么因素有关”的实验装置，将四段电阻丝a、b、c、d分别密封在完全相同的盒子内，盒内封闭一定量的空气，其中图乙中另取阻值为5Ω的电阻在盒外与盒内电阻并联。（1）在实验中电流通过电阻时产生热量的多少是通过观察U形管中液面的高度差来比较的，应用的物理科学探究方法是转换法。（2）图甲可探究电流产生的热量与电阻大小的关系，通电一段时间后，右（选填“左”或“右”）侧盒子中的电阻产生的热量多。（3）图乙可探究电流产生的热量与电流的关系。（4）实验的结论可进一步用公式Q＝I2Rt来表达。由公式可知，图乙中左右两侧盒子中的电阻产生的热量之比为4：1。（5）将图乙右侧两个电阻都放入密封盒中，可探究电流产生热量和电阻的关系。【答案】（1）液面的高度差；转换法；（2）电阻大小；右；（3）电流；（4）Q＝I2Rt；4：1；（5）电阻。【分析】（1）电流通过导体产生热量的多少不易直接观察，甲、乙两个透明容器中密封着等量的空气，电阻丝产生热量越多，气体膨胀程度越大，故可通过U形管液面的高度差来反映电阻丝产生的热量多少，采用了转换法；（2）由控制变量法分析，根据Q＝I2Rt分析；（3）（5）电流通过导体产生的热量与通过的电流、导体的电阻和通电时间有关，研究与其中一个因素的关系时，要控制另外两个因素不变，结合串联、并联电路电流的规律分析；（4）焦耳定律的表达式为Q＝I2Rt；根据并联电路电压的规律及欧姆定律和串联、并联电路的电流规律分析。【解答】解：（1）在实验中电流通过电阻时产生热量的多少是通过观察U形管中液面的高度差来比较的，应用的物理科学探究方法是转换法。（2）甲装置中，两电阻串联，通过的电流和通电时间相同，而电阻不同，故该装置用来探究电流热效应与电阻大小的关系；通电一段时间后，根据Q＝I2Rt，因右侧容器中电阻大，故产生的热量多，由转换法，右”侧盒子中的电阻产生的热量多。（3）乙装置中，右侧两电阻并联后再与左侧电阻串联，容器内两电阻大小相等，根据并联和串联电路电流的规律，通过左侧容器中电阻的电流大于通过右侧容器中电阻的电流，而通电时间相同，故乙实验可以研究电流产生的热量与电流的关系；（4）根据并联电路电压的规律及欧姆定律可知，通过图乙右侧容器内的电阻丝的电流等于通过容器外电阻丝的电流，根据串联电路各处的电流相等及并联电路干路电流等于各支路电流之和，可知通过左侧容器内的电阻丝的电流为通过右侧容器内电阻丝电流的2倍，由焦耳定律Q＝I2Rt可知，因容器内电阻丝的阻值和通电时间相同，故电阻丝产生的热量与电流的平方成正比，故乙实验通电一段时间后，左右两侧容器内空气吸收的热量之比为4：1；（5）将图乙右侧两个电阻都放入密封盒中，根据并联电阻的规律，容器内的等效电阻为＝0.5Ω，左、右两侧容器内的电阻串联，通过的电流和通电时间相同，而电阻不同，故可探究电流产生热量和产生热量和电阻的关系。故答案为：（1）液面的高度差；转换法；（2）电阻大小；右；（3）电流；（4）Q＝I2Rt；4：1；（5）电阻。巩固训练1．（2021秋•长安区期末）如图甲、乙所示，分别是探究“电流与电压”、“电流与电阻”关系时绘制的图像。关于这两个图像，下列说法错误的是（）A．乙图像表明：电压保持3V不变 B．甲图像表明：导体的电阻为5Ω C．乙图像表明：在电压一定时，导体的电阻与电流成反比 D．甲图像表明：在电阻一定时，通过导体的电流跟电压成正比【答案】C【分析】（1）探究电流与电压的关系时，要控制电阻不变，根据欧姆定律和图甲中的数据，可求导体的阻值；（2）探究电流与电阻的关系时，要控制导体两端的电压不变，根据欧姆定律和图乙中的数据，可求导体两端的电压；（3）在电压一定时，导体的电流与电阻成反比；在电阻一定时，通过导体的电流跟电压成正比。【解答】解：A、乙图中，图线上各点所对的电流与电阻的乘积为定值3V，根据欧姆定律，电压保持3V不变，故A正确；B、探究电流与电压的关系时，要控制电阻不变，根据欧姆定律和图甲中的数据，可求导体的阻值R＝＝＝……＝，故B正确；C、乙图像表明：在电压一定时，通过导体的电流与电阻成反比；导体的电阻与它两端的电压和流过它的电流无关，故C错误；D、甲图中，在电阻一定时，通过导体的电流跟电压成正比，故D正确。故选：C。2．（2021秋•商河县期末）在探究“导体中的电流跟导体两端的电压的关系”时，小阳同学设计了如图所示的电路。为了完成实验探究，下列说法正确的是（）A．改变R的阻值 B．保持R的阻值不变 C．保持R中通过的电流不变 D．保持R两端的电压不变【答案】B【分析】根据控制变量法，在探究“导体中的电流跟导体两端的电压的关系”时，应控制R的阻值不变，【解答】解：根据控制变量法，在探究“导体中的电流跟导体两端的电压的关系”时，应控制R的阻值不变，故选：B。3．（2021秋•高邮市期末）小明在“探究电流跟电阻关系”的实验中，已知电源电压保持4.5V不变，滑动变阻器上标有“30Ω，1A”，有5Ω、10Ω、20Ω的定值电阻各一只，实验前设置定值电阻两端的预设值为1.5V，阻值为5Ω、10Ω的电阻完成实验后，发现阻值20Ω电阻时实验无法继续，为了不让前两组数据失效，并顺利完成阻值20Ω电阻实验数据，下列可行的方案是（）A．换一个电压值较大的电源 B．增大定值电阻两端的电压预设值 C．将阻值为10Ω的电阻串联在a、b之外的电路中 D．换一个最大阻值为35Ω的滑动变阻器【答案】C【分析】由于设置定值电阻两端的预设值为1.5V，换用阻值20Ω电阻后实验无法继续，所以根据串联电路特点及欧姆定律求出当定值电阻为20Ω时，换用的电源电压、换用的定值电阻两端的电压预设值、换用的滑动变阻器接入电路的阻值。【解答】解：A、将10Ω的电阻改接成20Ω的电阻重复上述实验时，根据串联电路的分压作用知＝，即＝，解得换用的电源电压为：U′＝3.75V，所以换一个电压值较小的电源，故A错误；B、将10Ω的电阻改接成20Ω的电阻重复上述实验时，根据串联电路的分压作用知＝，即＝，解得换用的定值电阻两端的电压预设值为：UV′＝1.8V，故增大定值电阻两端的电压预设值，但重新设定所控制电压，前面两次实验数据就会失效，故B错误；CD、将10Ω的电阻改接成20Ω的电阻重复上述实验时，根据串联电路的分压作用知＝，即＝，解得换用的滑动变阻器的在的电阻值：R＝40Ω，所以串联的电阻为R串＝R﹣R滑大＝40Ω﹣30Ω＝10Ω，所以将阻值为10Ω的电阻串联在a、b之外的电路中或换一个最大阻值为40Ω的滑动变阻器，故C正确，D错误。故选：C。4．（2023•兴宁区校级四模）如图是探究电流通过导体时产生热量的多少与哪些因素有关的实验装置，下列说法正确的是（）A．乙实验是为了研究电流产生的热量与电流的关系 B．甲图实验通电一段时间后，左侧容器中电阻产生的热量更多 C．通过U形管内液面的高度差来反映热量的多少，运用了控制变量法 D．该实验装置是利用U形管中液体的热胀冷缩反映电阻丝放出热量的多少【答案】B【分析】（1）电流通过导体产生的热量与通过的电流、导体的电阻和通电时间有关，研究与其中一个因素的关系时，要控制另外两个因素不变，结合串联电路电流的规律分析；（2）分析甲装置电路的连接，根据并联和串联电路电流的规律比较通过左侧容器中电阻的电流与通过右侧容器中电阻的电流大小，结合Q＝I2Rt分析；（3）电流通过导体产生热量的多少不易直接观察，甲、乙两个透明容器中密封着等量的空气，电阻丝产生热量越多，气体膨胀程度越大，故可通过U形管液面的高度差来反映电阻丝产生的热量多少，采用了转换法。【解答】解：A、乙装置中，两电阻串联，通过的电流和通电时间相同，而电阻不同，故该装置用来探究电流热效应与电阻大小的关系，故A错误；B、甲装置中，左侧两电阻并联后再与左侧电阻串联，容器内两电阻大小相等，根据并联和串联电路电流的规律，通过左侧容器中电阻的电流大于通过右侧容器中电阻的电流，而通电时间相同，根据Q＝I2Rt可知，左侧容器中电阻产生的热量更多，故B正确；CD、该实验装置是利用气体的热胀冷缩性质，通过U形管内液面的高度差来反映热量的多少，运用了转换法；故CD错误。故选：B。5．（2023秋•东平县校级月考）图甲为小明同学探究“电流与电压的关系”的实验原理图，已知电源电压为4.5V，且保持恒定，定值电阻R0＝10Ω。（1）连接好电路后，闭合开关S，发现电流表指针几乎没有偏转，电压表指针迅速偏转到满偏刻度外，出现这一现象的原因可能是B（假设电路只有一处故障）；A.定值电阻R0短路B.定值电阻R0断路C.滑动变阻器R断路D.滑动变阻器R短路（2）排除故障后，闭合开关S进行实验，并将实验数据记录在表中，实验中，小明发现无论怎样调节滑动变阻器，都无法使定值电阻R0两端的电压达到1V或1V以下，其原因可能是C；A.定值电阻R0的阻值太小B.电源电压太低C.滑动变阻器R最大阻值太小D.滑动变阻器R最大阻值太大（3）如图丙所示，是小组根据测得的实验数据绘制的电流I随电阻R0变化的图像，由图像可知R0两端的电压为3V；（4）当R0的电阻由5Ω更换为10Ω时，闭合开关后，应该将滑动变阻器的滑片P向右（选填“左”或“右”）端滑动从而达到控制R0两端的电压不变的目的；（5）小明根据图像数据可得探究结论：定值电阻两端电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻成反比。【答案】（1）B；（2）C；（3）3；（4）右；电压；（5）定值电阻两端电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻成反比。【分析】（1）若电流表示数为0，说明电路可能断路；电压表有示数，说明电压表与电源连通，则与电压表并联的支路以外的电路是完好的，则与电压表并联的电路断路了；（2）滑动变阻器与定值电阻串联，若电源电压一定，由串联电路特点知：定值电阻越大，电压表示数越大，滑动变阻器电压越大，定值电阻两端电压越小，电压表示数越小；现在无论如何调节滑动变阻器都不能使定值电阻两端电压达到1V或1V以下，可能是因定值电阻的阻值太大造成的，也可能是因为滑动变阻器分压太小造成的；也可能是电源电压太大造成的；（3）根据图像数据知R0两端的电压；（4）实验中应控制R0两端的电压不变，根据串联分压原理知滑动变阻器的滑片移动方向；（5）电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻成反比。【解答】解：（1）发现电流表指针几乎没有偏转，说明电路总电阻很大或断路，电压表指针迅速偏转到满偏刻度外，说明电压表与电源连通，所以原因是定值电阻断路导致电压表串联在电路中，故选B；（2）滑动变阻器与定值电阻串联，若电源电压一定，由串联电路特点知：①定值电阻越大，电压表示数越大；②滑动变阻器电压越大，定值电阻两端电压越小，电压表示数越小；现在无论如何调节滑动变阻器都不能使定值电阻两端电压达到1V或1V以下，可能是因定值电阻的阻值太大造成的，也可能是因为滑动变阻器分压太小造成的；也可能是电源电压太大造成的；故选C；（3）图丙是小组根据测得的实验数据绘制的电流I随电阻R变化的图像，由图像可知R两端的电压为：U＝IR＝0.6A×5Ω＝0.3A×10Ω＝0.2A×15Ω＝3V；（4）当R的电阻由5Ω更换为10Ω时，电阻变大，分压增多，电压表示数增大，根据控制变量法知在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，所以滑片应向右端移动，使电压表的示数为3V；（5）根据图像可知：定值电阻两端电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻成反比；故答案为：（1）B；（2）C；（3）3；（4）右；电压；（5）定值电阻两端电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻成反比。6．（2022秋•洪山区校级期末）小亮利用如图甲所示的电路“探究电流跟电阻的关系”，电源电压4.5V，五个定值电阻的阻值分别是5Ω、10Ω、15Ω、20Ω和25Ω，滑动变阻器标有“50Ω1A”字样。（1）闭合开关，电流表有示数，电压表无示数，小明检查发现仅导线有故障，则故障为B；A．导线④断路B．导线③断路C．导线②断路D．导线①断路（2）为了更好的完成实验，移动滑动变阻器滑片P的同时，眼睛应注视电压表才能达到实验目的。（3）本实验的结论是：导体两端的电压一定时，通过导体的电流与电阻成反比。（4）小亮最后得到如图乙所示的图象，结合图象，可知五次实验中滑动变阻器接入电路的阻值范围是4～20Ω。【答案】（1）B；（2）电压表；（3）导体两端的电压一定时，通过导体的电流与电阻成反比；（4）4～20。【分析】（1）正确连接电路后闭合开关，移动滑动变阻器滑片P，电流表有示数，则电路为通路，根据电压表无示数分析；（2）探究电流跟电阻的关系时，要控制电阻的电压不变，据此分析；（3）由图乙得出电阻两端的电压为一定值；（4）探究电流与电阻的关系，应保持电阻两端的电压不变；根据串联电路电压的规律求出变阻器分得的电压，根据分压原理，求出当接入25﹣5Ω电阻时变阻器连入电路中的电阻。【解答】解：（1）正确连接电路后闭合开关，移动滑动变阻器滑片P，电流表有示数，则电路为通路，电压表无示数，则电压表两端的导线断路，由图可知是导线③断路，故选B；（2）探究电流跟电阻的关系时，要控制电阻的电压不变，移动滑动变阻器滑片P的同时，眼睛应注视电压表示数；（3）由图知，电阻两端的电压始终保持不变，故得出结论：电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻成反比；（3）根据串联电路电压的规律，变阻器分得的电压：U滑＝U﹣UV＝4.5V﹣2.5V＝2V，变阻器分得的电压为电压表示数的0.8倍，根据分压原理，当接入25Ω电阻时，变阻器连入电路中的电阻为：R滑大＝0.8×25Ω＝20Ω；当接入5Ω电阻时，变阻器连入电路中的电阻为：R滑小＝0.8×5Ω＝4Ω；在五次实验中滑动变阻器接入电路的阻值范围是4～20Ω。故答案为：（1）B；（2）电压表；（3）导体两端的电压一定时，通过导体的电流与电阻成反比；（4）4～20。7．（2023秋•高新区校级月考）在探究“电流与电压的关系”时，提供的器材有：学生电源（3V）、滑动变阻器“25Ω1A”、定值电阻（5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω）、电流表、电压表、导线若干。实验序号电压/V电流/A11.00.221.50.332.50.5（1）小明连接完电路如图甲所示，老师发现小明的电路连接有问题，告诉他只需改动一根导线，即可使连线正确，请在接错的导线上画“×”，并用笔画线代替导线将电路连接正确。（导线不允许交叉）；（2）正确连接电路后，闭合开关，发现电流表的指针几乎没有偏转，电压表的指针有明显的偏转，出现这种现象的原因可能是定值电阻断路；（3）排除电路故障后，所测得的几组电流、电压值见表，分析表中数据可知：①接入电路的阻值为5Ω；②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正比；（4）实验完成后小明认为实验中可以用小灯泡代替定值电阻进行探究，请你判断他的想法是否正确，并说明理由不正确，灯丝的电阻随温度的升高而增大；（5）同组小刚接着利用改正后的图甲电路图继续探究电流与电阻的关系：①先用5Ω的电阻进行实验，测得电流表的示数如图乙所示，读数为0.4A；②接下来断开开关，用10Ω电阻替换5Ω电阻，再闭合开关，移动滑片，直到电压表示数为2V；③换其他电阻，重复实验，得出实验结论。【答案】（1）见解答图；（2）定值电阻断路；（3）5；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；（4）不正确，灯丝的电阻随温度的升高而增大；（5）①0.4；②2。【分析】（1）根据滑动变阻器要与定值电阻串联分析，应拆除电流表负接线柱上的一根导线，再根据电压表要并联在定值电阻两端进行分析；（2）灯泡不亮，电流表无示数，说明电路故障为断路，然后根据电压表是否与电源两极相连确定故障的位置；（3）根据欧姆定律算出电阻；要探究通过导体的电流与电压、电阻的关系，需要用到控制变量法，若探究电流与电压的关系，需使电阻不变，改变电压；若要探究电流与电阻的关系，需使电压不变，改变电阻；（4）“探究电流与电压的关系”的实验，关键控制变量法分析解答；（5）①根据电流表接入量程，观察分度值，进行读数；②根据串联电路分压原理进行判断。【解答】解：（1）根据滑动变阻器需要与定值电阻串联，电压表要与定值电阻并联，故正确接法如图：（2）闭合开关S后，电流表无示数，说明电路故障为断路；电压表指针有明显偏转，说明电压表的正负接线柱与电源两极相连，因此电路故障为定值电阻断路；（3）探究电流与电压的关系时，要保持电阻值不变，根据第一组数据知，R＝＝＝5Ω；分析得，电阻不变，电压增大为原来的几倍，电流就增大为原来的几倍，可得当导体的电阻一定时，通过导体的电流与导体两端的电压成正比；（4）“探究电流与电压的关系”的实验，根据控制变量法可知：应保持电阻的阻值不变，而灯丝的电阻随温度的升高而增大，所以不能用小灯泡代替定值电阻进行探究；（5）①电流表接入0～0.6A量程，分度值为0.02A，故示数为0.4A；②定值电阻由10Ω替换5Ω，根据串联电路分压规律可知定值电阻两端电压增大，而实验需要控制定值电阻两端电压一定，故将滑动变阻器向右端移动，增大滑动变阻器接入电路的阻值，使滑动变阻器两端电压增大，定值电阻两端电压减小，才能满足实验要求；第一次实验中接入5Ω时，电流为0.4A，故需要保持定值电阻两端电压2V不变；故答案为：（1）见解答图；（2）定值电阻断路；（3）5；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；（4）不正确，灯丝的电阻随温度的升高而增大；（5）①0.4；②2。8．（2023秋•浑南区校级月考）小明用如图所示的电路探究“电流与电阻的关系”。（1）开关闭合后，发现电压表无示数，电流表有示数，故障可能是定值电阻R短路（选填“断路”或“短路”）。（2）排除故障后，闭合开关，开始实验。①实验时，先接入5Ω的电阻，移动滑片P，当电流表示数为0.6A时，电压表的示数为3V，再将5Ω更换为10Ω的电阻，保持滑动变阻器接入的阻值不变，此时电压表的示数将变大（选填“变大”“变小”或“不变”），为使实验正常进行，应将滑片P向a（选填“a”或“b”）端移动，再换接15Ω的电阻，重复实验，得出数据记录如表：实验次数123电阻R/Ω51015电流I/A0.60.30.2②分析实验数据可得出结论：电压一定时，通过导体的电流与其电阻成反比。（3）实验中电源电压为6V，R的阻值分别为5Ω、10Ω、15Ω，则滑动变阻器的阻值至少是15Ω。【答案】（1）短路；（2）①3；变大；a；②电压一定时，通过导体的电流与其电阻成反比；（3）15。【分析】（1）电流表有示数，说明电路不是断路，电压表无示数，可能是与电压表并联的电路短路，据此分析故障可能的原因；（2）①由图可知，定值电阻R与滑动变阻器串联，电压表测定值电阻R两端的电压，电流表的电路中的电流，根据欧姆定律求出电压表的示数，根据控制变量法，研究电流与电阻的关系时，需控制定值电阻两端的电压相同，当换上大电阻时，根据分压原理确定电压表示数的变化，由串联电路电压的规律结合分压原理确定滑片移动的方向；②根据表中电流与电阻之积为一定值分析得出结论；（3）探究电流与电阻的关系，应保持电阻两端的电压不变；根据串联电路电压的规律求出变阻器分得的电压，根据分压原理，求出当接入15Ω电阻时变阻器连入电路中的电阻，进而确定滑动变阻器的规格。【解答】解：（1）电流表有示数，说明电路不是断路，电压表无示数，可能是与电压表并联的定值电阻R短路了；（2）①由图可知，定值电阻R与滑动变阻器串联，电压表测定值电阻R两端的电压，电流表的电路中的电流，由欧姆定律可知，电压表的示数：U＝IR＝0.6A×5Ω＝3V，根据串联电路的分压原理可知，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，即电压表的示数变大；探究电流与电阻的实验中应控制电压不变，根据串联电路电压的规律可知，为了保持定值电阻两端电压不变，应增大滑动变阻器分得的电压，由串联分压的分压原理可知，应增大滑动变阻器连入电路中的电阻，所以滑片应向a端移动，使电压表的示数为3V不变；②由表中数据可知，导体的电阻增大，通过导体的电流减小，通过导体的电流与导体的电阻的乘积保持不变，故可得出结论：电压一定时，通过导体的电流与其电阻成反比；（3）实验中使用的定值电阻阻值最大为15Ω，定值电阻两端的电压始终保持UV＝3V，根据串联电路电压的规律，变阻器分得的电压：U滑＝U﹣UV＝6V﹣3V＝3V，变阻器分得的电压为电压表示数的＝1倍，根据分压原理，当接入15Ω电阻时，变阻器连入电路中的电阻为：R滑＝1×15Ω＝15Ω，即滑动变阻器的阻值至少是15Ω。故答案为：（1）短路；（2）①3；变大；a；②电压一定时，通过导体的电流与其电阻成反比；（3）15。9．（2023•蓬江区一模）小明利用图甲所示的电路测量未知电阻R的阻值，电源电压3V。（1）该实验原理是（填公式）：（2）闭合开关，小明发现电流表示数为零，但电压表有示数接近3V，如果电路连接完好，电路中只有一个元件有故障，该故障是滑动变阻器断路。（3）排除故障后，调节滑动变阻器，记录多组数据，画出了待测电阻R的I﹣U图象，如图乙所示，由图象可得Rx＝4.2Ω（保留一位小数）；（4）小明又设计了一种方案，也测出了Rx的阻值。电路如图丙所示，R0为阻值已知的定值电阻，电源电压未知且恒定不变。测量步骤如下：①当开关S1闭合、S2断开时，电流表读数为I1；②当开关S1、S2都闭合时，电流表读数为I2；③待测电阻Rx＝。（用已知和测出的物理量符号表示）【答案】（1）；（2）滑动变阻器断路；（3）4.2；（4）①S1闭合、S2断开；③。【分析】（1）伏安法测电阻是利用欧姆定律的变形式R＝进行间接测量；（2）闭合开关，小芳发现电流表示数为零，说明电路可能断路；电压表有示数接近3V，说明电压表与电源连通，则与电压表并联的部分电路以外的电路是完好的，则与电压表并联的部分电路断路了；（3）从图像上找到电压对应的点，读出对应的电流，利用欧姆定律可求电阻；（4）根据电源电压不变利用欧姆定律计算出Rx阻值。【解答】解：（1）该实验原理是；（2）闭合开关，小芳发现电流表示数为零，说明电路可能断路；电压表有示数接近3V，说明电压表与电源连通，则与电压表并联的部分电路以外的电路是完好的，即可能是滑动变阻器断路；（3）由图像知，当定值电阻的电压是2.5V时，对应的电流值为0.6A，由I＝可得：Rx＝＝≈4.2Ω；（4）电路如图丁所示，R0为阻值已知的定值电阻，电源电压未知且恒定不变。测量步骤如下：①当开关S1闭合、S2断开时，电流表读数为I1；②当开关S1、S2都闭合时，电流表读数为I2；③在①中，Rx与R0串联，电流表测串联电路电流；在②中，只有R0的简单电路，电流表测R0的电流；根据电源电压不变，则有：I1（Rx+R0）＝I2R0，解得：Rx＝。故答案为：（1）；（2）滑动变阻器断路；（3）4.2；（4）①S1闭合、S2断开；③。10．（2023•安徽模拟）如图甲是物理学习小组的同学们用“伏安法”测量定值电阻R阻值的实物电路，电源电压为3V保持不变，滑动变阻器的最大阻值为50Ω。（1）小军实验所用实物电路图如图甲所示，请你用笔画线代替导线将电路连接正确（要求：滑动变阻器的滑片向右移动，电流表示数变大）。（2）若小军连接电路后，闭合开关时发现电流表的指针向零刻度线的左边偏转，请你写出接下来的正确操作步骤：将电流表的正负接线柱对调连接。（3）排除故障后，正确连接电路，闭合开关，移动变阻器的滑片P至某一位置，此时电压表示数为2V，电流表示数如图乙，则未知电阻Rx＝4Ω。（4）小军还想利用现有器材继续测量一个阻值约为500Ω的电阻，正确连接电路，闭合开关，移动滑片P，发现实验无法进行，原因是电路电流小于电流表分度值。【答案】（1）见解答图；（2）将电流表的正负接线柱对调连接；（3）4；（4）电路电流小于电流表分度值。【分析】（1）本实验中电压表并联在电阻两端，根据电源电压判断出电压表的量程，滑动变阻器的滑片向右移动，电流表示数变大，滑动变阻器接入电路的电阻变小，据此完成电路连接；（2）闭合开关时发现电流表的指针向零刻度线