14.5专题欧姆定律实验专题(原卷版)

5欧姆定律实验专题[学习目标]进一步熟练、巩固欧姆定律掌握探究U、I、R三者关系的实验掌握伏安法测定值电阻和小灯泡电阻的实验电路电流与电压和电阻的关系由于电压是形成电流的原因，说明电流的大小与导体两端的有关；由于导体的电阻对电流有阻碍作用，所以，电流的大小与导体有关。为了研究通过导体的电流跟电压的关系，我们应控制一定，通过在电路中串联一个来调节导体两端的电压，通过实验可以得出结论：电阻一定时，通过导体中的电流跟导体两端的电压成。为了研究通过导体的电流跟电阻的关系，我们应控制电阻两端的一定，通过换用不同的来改变电阻，通过实验可以得出结论：电压一定时，通过导体的电流跟导体的电阻成。探究电流与电压的关系实验中提出的问题以及方法和结论提出问题：电流与电压有什么定量关系？采用的研究方法是：控制变量法。即：保持电阻不变，改变电压研究电流随电压的变化关系；得出结论：在电阻一定的情况下，导体中的电流与导体两端的电压成正比(说法固定，不能更改)。电路连接注意事项：开关断开，滑动变阻器滑片移至阻值最大处电表异常偏转原因：指针反向偏转，原因是正负接线柱接反；正向偏转幅度过小，原因是量程选择过大；正向偏转幅度过大超过最大刻度，原因是量程选择过小；滑动变阻器的作用：保护电路；改变电阻两端电压。调节滑动变阻器不能使电压达到指定示数的原因是：滑动变阻器的最大阻值过小换不同规格的电阻多次测量的目的是：得出普遍规律，避免偶然性。此实验不能用灯泡代替电阻进行探究的原因：灯丝的电阻随温度的升高而增大。探究电流与电阻的关系滑动变阻器的作用：保护电路；使电阻两端电压保持不变。更换大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大，滑动变阻器分的的电压变大，保证定值电阻上分的的电压不变。电路中滑动变阻器阻最大值Rx的确定方法：UR/R=(U-UR)/RX实验方法：控制变量法：保持电压不变，改变电阻研究电流随电阻的变化关系。结论：在电压一定时，导体中的电流与导体的电阻成反比。探究电流与电压、电阻的关系为什么要探究电流与电压、电阻的关系?电压时产生电流的原因，可能电压越大电流也越大；电阻表示导体对电流的阻碍作用，所以电阻越大电流越小。那么它们之间有怎样的定量关系呢？这是我们学习电学必须研究清楚的问题。探究谁的电流与电压、电阻的关系？是某一定值电阻的，电流、电压、电阻都是对同一导体在同一时间的对应值而言，即I是定值电阻两端电压是U时的电流。所以我们要测的电流是定值电阻R的电流，电流表要与R串联；要测的电压也是定值电阻的电压，电压表要并联在R两端。实验思维电路中电压变化可能会导致电流的变化，电阻的变化可能会导致电压、电流同时变化，所以，要研究电流与电压的定量关系就要保证电阻不变，要研究电流与电阻的关系就要保证电阻两端的电压不变；要研究导体的电流与其两端电压的定量关系，我们需要知道导体两端电压数值和导体电流的对应数值怎样变化；要研究电流与电阻的定量关系，我们需要知道在同一电压下导体电阻值变化时导体中对应电流怎样变化。所以我们需要电流、电压表来测量准确的电流、电压数值，不仅如此，我们还需要同一导体的电压产生变化，也需要同一电压是导体电阻值产生变化，所以我们需要滑动变阻器和不同阻值的电阻。实验原理：探究同一导体中电流与电压的关系：电压是形成电流的原因。探究同一电压时不同阻值的导体中电流与导体阻值的关系：导体阻值不同对电流阻碍作用不同。合理选择器材：电源、开关、电流表、电压表、滑动变阻器、三个不同阻值的定值电阻、若干导线。实验步骤：设计电路，并按照电路图连接实物分步研究：保持电阻不变，测量电阻两端电压U和电流I，记下数值；改变电阻两端电压，重复三次以上，记下多组数据；保持电压不变，测量电流并记下阻值R和对应的电流值；改变接入电阻的大小，重复三次以上，记下多组数据。数据处理探究同一导体中电流与电压的关系:I=KU探究同一电压时不同阻值的导体中电流与导体阻值的关系：I=K/R实验结论：在电阻一定时，导体中的电流与导体两端的电压成正比；在电压一定时，导体中的电流与导体的电阻成反比。I=U/R伏安法测导体电阻实验原理：R=eq\f(U,I)实验器材：电源、开关、导线、导体、电流表、电压表、滑动变阻器。实验电路：实验步骤：断开开关，按电路图连接实物电路。闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，使电压表的示数分别为U1、U2、U3，读取并记录对应的电流I1、I2、I3填入表格中。计算每一次的电阻值R1、R2、R3，并求出它们的平均值R=(R1+R2+R3)/3记入表格中实验结束后，整理好实验器材。实验表格：次数电压U/V电流I/A电阻R/Ω平均值R/Ω123注意：1.测量定值电阻阻值时要多次测量求平均值，从而减小误差；因为其温度变化较小，对阻值影响很小。2.滑动变阻器的作用：①保护电路；②改变导体两端的电压，使其成倍数地增加；③多次测量求平均值。伏安法测小灯泡电阻实验原理：R=eq\f(U,I)实验器材：电源、开关、导线、小灯泡、电流表、电压表、滑动变阻器。实验电路：实验步骤：断开开关，按电路图连接实物电路。检查无误后闭合开关，移动滑片让灯发光正常，发光较暗，发光较强，读取电流表和电压表的示数分别为U1、U2、U3，I1、I2、I3，并记录入表格中。分别计算出灯泡在不同电压下发光时的电阻R1、R2、R3记入表格，并分析其电阻不同的原因。实验结束，整理实验器材。实验表格：实验次数灯泡亮度电压U/V电流I/A电阻R/Ω1发光强2发光正常3发光较暗注意：①器材的选取：电流表所选用量程满偏值要大于电路中的最大电流；滑动变阻器的最大阻值应略大于或接近小灯泡的电阻(效果更明显)；②连接电路时：按照电压表、电流表、滑动变阻器的使用规则，将它们正确地连入电路，在连接的过程中，开关要断开；③进行实验时：闭合开关前，要把滑动变阻器的滑片调到最大阻值处，是电路中的电流最小，以保证电路中灯泡、滑动变阻器、电压表、电流表等仪器的安全；④将每次测量的结果和小灯泡的发光情况记录下来，以便最后分析和总结；⑤测灯泡电阻时不可以求平均值，因为灯泡电阻随温度变化很大。小灯泡的灯丝电阻与温度有关，温度越高，电阻越大。实验操作要点实验前：(1)开关断开；(2)变阻器滑片滑到最大阻值处；(3)仪表是否正确使用，电路是否连接正确；(4)电流表量程选择：根据定值电阻阻值与电源电压；(5)电压表量程选择：根据电源电压和定值电阻阻值与变阻器最大阻值的比例关系；(6)滑动变阻器最大阻值选择(定值电阻最大电阻值选择)：定值电阻最大阻值要小于变阻器最大阻值，一般变阻器最大阻值是定值电阻最大阻值2倍。(7)电源选择：大于3伏，总电流不超过0.6安实验中：(1)为了减小误差，在不超过量程的前提下，应尽可能使电表指针偏转的角度大一些。(2)滑动变阻器的作用：保护电路；通过改变接入电路电阻值，改变定值电阻两端的电压；通过改变接入电路电阻值，保持不同阻值定值电阻两端的电压不变。(3)每次跟换电阻时要先断开开关。在理解电流与电压、电阻关系时应注意的四个问题：导体中的电流和导体两端的电压都是针对同一个导体而言，不能拿一根导体的电流与另一个导体的电压进行分析。电压是产生电流的原因，不能说电压和电流成正比。电阻是导体的性质，不能说导体电阻与电压成正比，与电流成反比。在叙述电流与电压、电阻的关系时，一定要注意两个前提：“电阻一定”、“电压一定”。知识点一：探究电流与电阻的关系【探究重点】考查方向解答思路探究电流与电阻关系时控制电压不变连接电路前应注意哪些问题断开开关、变阻器处于最大位置、电流表和电压表选择合适量程、注意正负接线柱不能接反探究电流与电阻关系时，变阻器的作用控制导体两端电压不变多次测量目的寻找规律【例题精讲】(2021·吉林中考真题)在探究电流与电阻关系的实验中，所用实验器材均完好，如图所示，电源电压为不变，定值电阻分别为、、、，滑动变阻器规格为“”。(1)实验前，发现电流表的指针位置如图甲所示，原因是电流表___________。(2)如图乙所示，导线应与滑动变阻器的___________接线柱相连。(3)电路连接完成后，分别用、、的电阻进行实验，正确操作，记录的数据如下表所示，则实验中控制电压表的示数为___________不变。当使用的电阻做实验时，无论怎样调节滑动变阻器的滑片都无法使电压表的示数与前三次相同，为了继续完成第四次实验，如果只能更换电源，则电源电压应不高于___________。实验次数1234101520300.30.20.15(4)分析实验数据得出结论：在电压一定时，导体中的电流与导体的电阻成___________。【巩固训练】(2021·江苏扬州市)在“探究电流和电阻的关系”实验中，器材有：电源(6V)，电阻箱(0-9999Ω)，滑动变阻器(2001A)，电压表、电流表，开关和导线若干；(1)请用笔画线代替导线，将实物电路连接完整，使滑片向左移动时电阻减小______；(2)第一组数据的测量过程中，有下列步骤，正确的顺序是______；①保持开关断开，连接实物电路②检查电路无误后闭合开关③读出电流表的示数，断开开关④将滑动变阻器的金属滑片置于阻值最大处⑤转动电阻箱的旋钮使它的阻值为20，调节滑动变阻器的滑片使电压表的示数为4V(3)将电阻箱调到15Ω，闭合开关，发现电流表示数如图所示，示数为______A，该电流值与15Ω电阻值______(填“能”或“不能”)作为第二组数据记在表格中，此时电压表示数为0V可能发生的故障是______。知识点二：探究电流与电压的关系【探究重点】考查方向解答思路连接电路前应注意哪些问题断开开关、变阻器处于最大位置、电流表和电压表选择合适量程、注意正负接线柱不能接反探究电流与电压关系时，变阻器的作用改变导体两端电压【例题精讲】(2021·内蒙古中考真题)在“探究电流与电压关系”实验中，小峰所用电路如图甲所示。(1)电路连接完整后，闭合开关前应将滑动变阻器的滑片P滑到_______(填“a”或“b”)端；(2)闭合开关，移动滑片，依次进行实验，小峰记录的数据如下表所示，其中第二次实验时，电流表指针如图乙所示，则电流表的示数为_______A；实验序号①②③④电压U/V0.81.62.43.0电流I/A0.160.480.58(3)分析表中数据，得到的结论是_______；(4)实验结束，小峰整理器材时发现定值电阻很热，他联想到处理数据时，第四组数据之间的关系与前三组数据之间的关系存在差异，他和同组的小华就此展开讨论，认为数据差异可能是________造成的。由此反思实验过程：实验时每次读取数据后要________(写具体操作)，再记录数据，减小此因素对测量结果的影响。【巩固训练】(2021·黑龙江绥化市)在“探究电流与电压、电阻的关系”的实验中，电源电压3V且恒定，定值电阻R的阻值分别为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω，滑动变阻器规格为“25Ω2A”。实验次数123电压U/V1.01.42.0电流I/A0.10.140.2(1)请根据图甲的电路图将图乙所示的实物连接完整______；(导线不允许交叉)(2)连接好电路，把滑动变阻器的滑片P移动到阻值最大处。闭合开关后，无论怎样移动滑片P都发现：电压表有示数并保持不变，电流表始终无示数。其原因可能是电阻R______；(3)在探究电流与电压关系时，得到如表所示的电流I随电压U变化的数据，据此得出结论：电阻一定时，______；(4)在探究电流与电阻关系时，为了保证所给电阻均能完成实验，应控制定值电阻两端电压至少为______V。现将10Ω电阻换成15Ω电阻，为保持定值电阻两端电压不变，需要将滑动变阻器滑片P向______(选填“左”或“右”)侧移动。知识点三：伏安法测电阻【探究重点】接通电源前应将开关处于断开状态，将滑动变阻器的阻值调到最大；连好电路后要通过试触的方法选择电压表和电流表的量程；滑动变阻器的作用：改变电阻两端的电压和通过的电流；保护电路。此次实验分两类：一是测定值电阻的阻值，它需要求平均值，因为多次多次测量求平均值，减小实验误差。二是测小灯泡阻值，它不需求平均值，因为灯丝电阻随温度变化而变化，求平均值失去意义。测量结果偏小是因为：有部分电流通过电压表，电流表的示数大于实际通过Rx电流。根据Rx=U/I电阻偏小。【例题精讲】（2021·江苏高邮·二模）在测量未知电阻Rx（阻值约为180）的实验中，提供的实验器材有：电源（电压3V）、滑动变阻器R（0~50）、电阻箱R0（0~9999）、电流表（0~0.6A）、电压表（0~3V）、开关及导线若干。（1）小虎同学设计了图甲所示的电路，他______（能/不能）较准确的测出Rx的阻值，理由是______；（2）小明同学设计了图乙所示的电路进行测量（图丙是小明根据图乙连接的实物图）；①在图丙中画出正确的导线连接______；②正确连接电路后，小明先将开关S拨至“1”，调节变阻器的滑片至某一位置，此时电压表的示数为U1。③再将开关S拨至“2”，当电阻箱的阻值调至R0=175时，电压表示数恰为U1，则待测电阻的阻值Rx=______；④实验中，若将开关拨至“2”时，不小心将滑动变阻器的滑片向左移动了少许，其他操作正确，则Rx的测量值______（大于/小于/等于）真实值。【巩固训练】（2021·江苏江都·二模）用“伏安法测电阻”的实验中，老师提供了以下器材：几节干电池做电源、已知阻值的电阻RL1个、最大阻值为50Ω的滑动变阻器1个、被测电阻Rx，开关2个，电压表和电流表各1只、导线若干。实验前老师启发同学们，为了使测定的电阻值更精确，采用多次测量取平均值的方法。甲、乙、丙、丁四个小组分别设计了以下可测电阻Rx的四个方案（如图），依据实验方案回答：(1)实验中测得下表所示数据，此数据是_____小组测量的。次数物理量12345电压U/V1.534.567.5电流I/A0.10.20.30.40.5(2)乙小组在实验中闭合开关S后，发现电流表示数几乎为零，而电压表的示数等于电源电压。则该电路的故障可能为_____。(3)在丁小组实验过程中，闭合开关S和S1，电流表和电压表的示数如图所示，则电阻Rx两端电压是_____V，通过电阻Rx的电流是_____A，电阻的阻值是_____Ω。(4)甲小组的同学发现电压表不能正常使用，于是撤去电压表设计了以下4种方案。其中不能测出Rx的方案是_____（只填字母）.如果S、S1都闭合时，电流表示数为I1，闭合S、断开S1时，电流表示数为I2，则电阻的表达式为方案_____（只填字母）的测量结果。知识点四：伏安法测小灯泡电阻【探究重点】通过实验记录，对数据分析，发现灯泡的电阻不是定值，是变化的且变化较大，是什么原因使灯泡的电阻发生变化的呢？是导体两端电压变化了，是通过灯泡电流变化还是亮度变化引起电阻的变化？分析：影响电阻大小的因素：1．导体本身的条件：①材料；②长度；③横截面积；2．温度。【例题精讲】(2021·宁夏中考真题)在测量标有小灯泡电阻的实验中，下图是甲同学连接好的电路。(1)乙同学发现电路连接错误，只需更改一根导线即可。请你把接错的那一根导线找出来，并画上“×”，再用笔画线把它改接到正确的位置上_________。。(2)闭合开关前，应将滑片P移到滑动变阻器的最__________(选填“左”或“右”)端。(3)闭合开关，发现小灯泡不发光，电流表无示数，电压表示数较大，则电路故障可能是________。(写出一种可能即可)(4)排除故障后，甲同学先闭合开关，调节滑动变阻器，使小灯泡正常发光，再调节滑动变阻器使小灯泡两端的电压逐次降低，实验中观察到的现象和测量的数据记录如下表：序号12345发光情况明亮较亮较暗暗不发光电压2.52.01.51.00.5电流0.220.200.140.12电阻11.410.07.04.7当电压表的示数为时，电流表的示数如图所示为__________A，则此时小灯泡的电阻约为__________。(5)最后甲同学用表格中的电阻取平均值做小灯泡的电阻，乙同学认为这样处理不正确。请你说明理由：______________。【巩固训练】（2021·江苏·镇江市外国语学校模拟预测）小明连接好如图甲所示电路，测量标有“2.5V“小灯泡的电阻。实验次数123U/V0.150.170.018R/ΩR的平均值/Ω（1）连接电路时应该______开关，闭合开关，移动滑片，小明测出了如图表格所示的示数，指出该表格中的一处错误______；他发现测量第一组数据时灯泡不发光，原因是______；（2）为了测量灯泡正常发光的电阻，应当移动滑片，使电压表为______V，当小明正准备读取电流表示数时，发现灯泡突然熄灭，两电表示数突然都变为0，于是他用一条导线检查电路战障，当将该导线两端分别接到a、d接线柱上，发现电流表有示数，电压表示数仍为0；当将该导线两端分别接到c、g接线柱上，发现灯泡发光电压表有示数，电流表示数仍为0，则由此可以判断导线______发生断路故障；（3）测量结束后，小明又设计出了能巧测定值电阻Rx阻值的实验电路图，图中R为电阻箱，R0为定值电阻（阻值未知），请在空自处填上适当内容。①将开关接a，调节电阻箱和滑动变阻器滑片P至适当位置，记下电阻箱的阻值为R1，电流表的示数为I1；②将开关接b，调节______，保持______不变，使电流表的示数仍为I1，记下电阻箱的阻值为R2；③则Rx=______。在“伏安法测电阻”的实验中，对滑动变阻器起到的作用的说法中错误的是()A．保护电路B．改变电路中的电流C．改变被测电阻两端的电压D．改变被测电阻的阻值（2021·江苏·扬州中学教育集团树人学校一模）要测量一个阻值约为200Ω的电阻阻值，能提供的器材有：新干电池两节、电流表一只（量程为0-0.6A、0-3A）、电压表一只（量程为0-3V、0-15V）、滑动变阻器R（100Ω2A）一只、100Ω的定值电阻R0一只、开关和导线若干，利用上述器材设计以下电路，其中能粗略测出Rx阻值的是（）A．B．C．D．（2022·江苏·扬州中学教育集团树人学校一模）在探究“电流与电阻关系”的实验中，所用的器材有：电压恒定的学生电源、开关、电流表、电压表、几个定值电阻和滑动变阻器、导线若干。（1）检查器材时发现电流表指针在零刻线左端，接下来进行的操作是：______；（2）用笔画线代替导线将图甲所示电路连接完整______；（3）选择5Ω的定值电阻，连接好电路后、用开关“试触”时，观察到电流表无示数，电压表有示数，则故障可能是______；（4）排除故障后，用5Ω的电阻做完实验，保持滑动变阻器滑片的位置不变，接着把R换为10Ω的电阻接入电路，闭合开关，此时应向______端移动滑片，使______（选填“电压表”或“电流表”）示数不变；（5）某次实验时，移动滑动变阻器滑片到合适位置，观察到电流表的示数如图乙所示，则电流表的读数为______；（6）根据多次测量数据描绘出电流随电阻变化的曲线如图丙所示，由图像得出的结论是：______；（7）图丙中阴影部分的面积表示______。小张同学在做“测量小灯泡电阻”的实验中,所用器材如下:两节新干电池,标有2.5V相同规格的小灯泡若干,两个滑动变阻器R1“10Ω1A”、R2“20Ω2A”,开关、导线若干。(1)请你根据图甲,用笔画线代替导线,将图乙中的电路连接完整(要求:滑动变阻器滑片P右移灯泡变亮,且导线不交叉)。(2)闭合开关前,应将滑片P置于

(选填“A”或“B”)端。正确连接电路后,闭合开关S,移动滑片P,小张发现小灯泡始终不亮,电流表指针几乎未偏转,电压表有示数,则故障原因可能是

。A.小灯泡短路 B.滑动变阻器短路C.小灯泡断路 D.滑动变阻器断路(3)排除故障后,移动滑片P,依次测得6组数据,如表一所示。其中第2次实验时电流表表盘如图丙,此时电路中的电流为

A;第4次实验时灯泡电阻值为

Ω。由表一中的数据可知,小张选用的滑动变阻器应是

(选填“R1”或“R2”)。(4)小张将这6组数据算得的电阻值取平均值作为小灯泡的电阻,这种数据处理方式是

(选填“合理”或“不合理”)的。(5)小张继续用图乙所示装置来探究“电流与电阻的关系”。他分别把阻值准确的5Ω、10Ω、20Ω的定值电阻接入原小灯泡的位置,通过实验,记录电流表示数如表二所示。他发现通过导体的电流跟电阻不成反比,其原因可能是:

。下列电路中不能实现测量电阻Rx阻值的是(其中R0为已知阻值电阻)()A． B． C．D．（2021·江苏·高邮市南海中学一模）在探究“电流与电阻关系”的实验中，实验室提供了如下器材：电源（电源电压3V保持不变）、滑动变阻器R0（0～20Ω）、电阻箱（0～9999Ω）、电压表（0～3V）、电流表（0～0.6A）、开关各一个、导线若干．依据如图所示的电路，各小组同学保持电阻R两端的电压U=2V不变，记录了六组数据，并绘制成图象．请你根据所学的知识和给定的器材，选择出比较合理的图象A．B．C．D．(2020湖北武汉)在探究电阻一定时电流与电压关系的实验中，小强和小红设计的电路如图甲所示，电源电压3V保持不变。(1)闭合开关前，滑动变阻器的滑片P应该置于_________(填“a”或“b”)端。(2)小强同学按图甲正确连接电路，闭合开关S，调节滑片P，得到的实验数据如下表:实验序号12345电压U/V0.60.91.21.51.8电流I/A0.150.320.300.380.45分析数据可知，应将实验序号_________的一组数据剔除，进而得出结论：电阻一定时，______________，为了能够顺利完成上述实验，所用滑动变阻器的最大阻值不小于__________Ω。(3)小红同学连接的电路如图乙所示小强同学发现接错了一根导线，请在这根导线上打“x”，并补画出正确的那根导线。()（2022·江苏南京·模拟预测）小亮在“伏安法测小灯泡电阻”的实验中，所用小灯泡正常发光时的电压为3V，电阻约为1Ω。小亮的实验过程如下：（1）按图1甲正确连接电路后，闭合开关，发现小灯泡不亮，但电流表和电压表均有示数，接下来他应进行的操作是__；（2）实验中小亮设计的实验记录表格如下表。请你找出表格中的问题：______；（3）小亮又根据实验数据绘制成了如图1乙所示的U﹣I图象。根据该图象提供的信息，可计算出小灯泡正常发光时的电阻是___Ω。分析图象可得出结论：_____；实验次数电压U/V电流I/A电阻R/Ω电阻平均值R/Ω123（4）做完“伏安法测电阻”实验后，老师向同学们提出问题一：“如果实验中发现电压表已经损坏，那么能否借助一个稳压电源、一个已知阻值的电阻，加上桌面上原有仪器，测出一个未知电阻R的阻值呢？要求：①可以增加导线和开关；②电路连接好后不能改变元件的位置。”同学们积极思考，热烈讨论，提出了如图2所示方案，请你分析一下，其中可行的是_____。（5）问题二：关于“探究电流跟电阻的关系”和“伏安法测量定值电阻的电阻值”两个实验，下列说法中不正确的是_____。A．前者采用的研究方法是控制变量法B．它们的滑动变阻器在实验电路中的作用是相同的C．前者多次