《“探究电流与电阻关系”题型归类》

“探究电流与电阻关系”题型归类一、控制电压的影响因素例1.（2023年辽宁锦州中考题节选）小明利用4节新干电池，阻值分别为10Ω、20Ω、30Ω、40Ω、50Ω的定值电阻，铭牌上标有“20Ω1A”的滑动变阻器等实验器材“探究电流与电阻关系”。（1）小明连接好如图甲所示的电路，检查时发现电路中有一处连接错误，请你在错误的导线上画“×”，并用笔画线代替导线，将电路连接正确；（2）电路改接正确后，闭合开关前，滑动变阻器的滑片应滑到最_______（选填“左”或“右”）端；（3）小明将10Ω的定值电阻接入电路中，闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，使定值电阻两端电压为4V，读出并记录电流表示数；保持滑动变阻器的滑片位置不变，把10Ω的定值电阻换成20Ω的定值电阻后，直接闭合开关，电压表的示数将_______（选填“大于”、“小于”或“等于”）4V，此时应将滑动变阻器的滑片在原来基础上向______（选填“左”或“右”）端移动，直到电压表的示数再次达到4V，记录电流表的示数；（4）当小明将50Ω定值电阻接入电路时，无论怎样调节滑动变阻器的滑片，都无法使定值电阻两端电压为4V，则原因可能是__________________________（写出一条即可）。解析：（1）小明连接好如图甲所示的电路，该电路有一处故障是：电阻与电流表并联了，该电流表应与电阻串联，电压表与电阻并联，如下图所示：（2）滑动变阻器的滑片应置于阻值最大处，即图中最左端；（3）实验中，当把10Ω的电阻换成20Ω的电阻后，根据分压原理，电阻两端的电压变大，研究电流与电阻关系时要控制电压不变，根据串联电路电压的规律，要增大滑动变阻器两端的电压，由分压原理，要增大滑动变阻器电阻阻值，故应把滑动变阻器滑片向左滑动；（4）4节新干电池电压为6V，电阻两端的电压始终保持Uv=4V，根据串联电路电压的规律，变阻器分得的电压：U滑=U－Uv=6V－4V=2V，变阻器分得的电压为电压表示数的0.5倍，根据分压原理，当接入50Ω电阻时，变阻器连入电路中的电阻为：R滑=0.5×50Ω=25Ω，故为了完成整个实验，应该选取最大阻值至少25Ω的滑动变阻器，而现有变阻器的最大电阻太小；控制的电阻电压不变，变阻器分得的电压过小，即电源电压太大了；故当小明将50Ω定值电阻接入电路时，无论怎样调节滑动变阻器的滑片，都无法使定值电阻两端电压为4V，则原因可能是所选滑动变阻器的最大阻值太小或电源电压过大；答案（1）见解答；（2）左；（3）大于；左；（4）所选滑动变阻器的最大阻值太小（或电源电压过大）。二、更换电阻后的操作例2.（2023年山东威海中考题）在探究“电流与电阻的关系”实验中，电源电压恒为9V滑动变阻器规格为“50L2A”。（1）根据图甲所示的电路图，请用笔画线代替导线，将图乙所示的实物图连接完整（导线不允许交叉）；（2）连接好电路，将滑动变阻器阻值调到最大，闭合开关，移动滑片，发现电流表无示数，电压表示数始终接近电源电压。导致这一现象的原因可能是________。A.电流表损坏B.滑动变阻器短路C.定值电阻R接触不良D.定值电阻R短路（3）排除故障继续实验，更换不同的定值电阻后，都需要调节滑动变阻器，其目的是_________，实验数据如表所示，其中第6次实验中电流表示数如图丙所示，其读数为_______A；实验次数123456……电阻R/Ω57.512152025……电流I/A1.20.80.480.40.32……（4）在如图所示坐标系中已经描出所有实验数据对应的点，请绘出图象，分析并得出结论：_______________________________________________；（5）实验完成后，在评估“将5Ω电阻更换成7.5Ω电阻继续实验”这一环节中，甲小组认为，更换成7.5Ω电阻后需要将滑动变阻器阻值调到最大，才能闭合开关进行实验；而乙小组认为，更换成7.5Ω电阻后不需要将滑动变阻器阻值调到最大，可直接闭合开关进行实验。你认为哪个小组的观点正确并写出理由：______________________________________。解析：（1）由图甲可知滑片左移滑动变阻器接入电路的电阻变大，所以导线连接滑动变阻器的右下接线柱，如图：（2）闭合开关，移动滑片，发现电流表无示数，说明电路断路，电压表示数始终接近电源电压，说明电压表串联接入电路，即与电压表并联的电阻电阻断路，故选C；（3）探究“电流与电阻的关系”实验需保持定值电阻两端的电压不变；电流表接入电路的是小量程，分度值为0.02A，示数为0.24A；（4）用平滑曲线连接，如图：分析图象可得电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻成反比；（5）乙小组观点正确。将5Ω的电阻更换成7.5Ω的电阻时，滑动变阻器接入电路的阻值不变，电路总电阻变大，电源电压不变，由欧姆定律可知，电路中的电流变小，电路安全，所以不需要将滑动变阻器阻值调到最大。（开放性问题，合理即可）答案：（1）如图；（2）C；（3）保持定值电阻两端电压不变；0.24；（4）如图；电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻成反比；（5）乙小组观点正确。理由见解答。三、改变变阻器阻值的图像特点例3.（2023年江苏宿迁中考题）用图甲所示电路“探究电流与电阻的关系”。电源电压为4.5V不变，滑动变阻器规格为“20Ω1A”，有4Ω、6Ω、8Ω、10Ω、12Ω的定值电阻各一个。（1）用笔画线代替导线把图甲电路连接完整，要求：当滑片P向左滑动时，变阻器接入电路的电阻变大；（2）连接电路时，开关应该_________（选填“断开”或“闭合”）（3）先接入12Ω定值电阻，闭合开关，移动变阻器的滑片P至合适位置，电压表的示数如图乙所示，示数为________V记下电流表的示数。断开开关，将12Ω电阻换成10Ω后，闭合开关，移动变阻器的滑片P使________表的示数与前一次相同，记录相关数据；（4）依次改变电阻R的阻值，共测得五组实验数据，根据实验数据，在图丙的坐标系中描绘出IR图像为曲线A；①由图像可得出的结论是：___________________________。②根据上面所测的五组实验数据，把每次实验时记录的电流值和对应变阻器Rp的阻值，在图丙坐标系中描成点，将这些点绘成曲线B，发现曲线B与曲线A___________（选填“有交点”或“无交点”），其原因是______________________。③本实验的主要研究方法是“控制变量法”，下列物理教材中的实验，没有用到“控制变量法”的有________。A.探究二力平衡的条件B.探究影响液体内部压强的因素C.用电流表和电压表测量定值电阻的阻值解析：（1）由题知滑片P向左滑动时，变阻器接入电路的电阻变大；因此应该用导线连接到滑动变阻器的右下方接线柱，如下图所示：（2）保护电路，连接电路时开关应断开；（3）先接入12Ω定值电阻，闭台开关，移动变阻器的滑片P移至合适位置，电压表用的小量程，分度值为0.1V，示数为2.4V，记下电流表的示数。断开开关，将12Ω电阻换成10Ω后，根据探究电流与电阻关系，必须控制电压不变，闭合开关，移动变阻器的滑片P使电压表的示数与前一次相同，记录相关数据；（4）依次改变电阻R的阻值，共测得五组实验数据，根据实验数据，在图丙的坐标系中描绘出IR图像为曲线A；①由图像可知，0.6A×4Ω=0.4A×6Ω=0.3A×8Ω=0.2A×12Ω=2.4V可得出的结论是：电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻成反比。②因为电源电压不变，而定值电阻的电压保持不变，滑动变阻器的电压也不变，根据串联分压规律知，因而各次实验中，定值电阻和滑动变阻器的阻值倍数关系保持不变，因而对每一个电流值，变阻器Rp的阻值始终是定值电阻的阻值倍数不变，则把每次实验时记录的电流值和对应变阻器Rp的阻值，在图丙坐标系中描成点，将这些点绘成曲线B，发现曲线B与曲线A平行，因而两者无交点；③本实验的主要研究方法是“控制变量法”A.探究二力平衡的条件，有多个因素影响，必须采用控制变量法；B.探究影响液体内部压强的因素时，探究与深度关系，控制液体密度不变，用了控制变量法；C.用电流表和电压表测量定值电阻的阻值，是测量型实验，没有控制变量；没有用到“控制变量法”的有C。答案：（1）如图见解答；（2）断开；（3）2.4；电压；（4）①电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻成反比；②无交点；对每一个电流值，变阻器Rp的阻值是定值电阻的阻值倍数不变，两个图像平行；③C。四、变阻器规格的选择例4.（2023年湖北武汉中考题）小红同学用下列器材探究电流与电阻的关系：干电池4节，定值电阻R（10Ω、15Ω、20Ω和25Ω），电流表A（量程0~0.6A或0~3A），电压表V（量程0~3V或0~15V），滑动变阻器，开关，导线若干。在实验中：（1）①如图乙所示，电压表量程为0~15V，电流表量程为0~0.6A，定值电阻R=10Ω，请根据图甲在图乙中补画2根导线，将实物电路连接完整；②确认电路连接无误后，闭合开关，电压表示数如图丙所示，则电源电压是________V；（2）断开开关，将电压表量程改为0~3V，并联接在图甲中的A、B两点，检查电路无误后，闭合开关，向左移动滑片P，当电流表示数为0.24A时，记下电压表的示数，设此时滑动变阻器连入电路的阻值为RP1；接着将10Ω的定值电阻更换为15Ω的定值电阻，重做实验，当观察到电压表的示数是___________V时，记下电流表的示数，设此时滑动变阻器连入电路的阻值为RP2，则RP2RP1=___________Ω；（3）小红同学继续进行实验，将15Ω的定值电阻更换为20Ω的定值电阻，闭合开关，发现滑片P在最右端时，电压表示数为2.7V。为了能用20Ω和25Ω的定值电阻继续完成实验，应将实物电路中的滑动变阻器更换为___________（填“25Ω2A”“30Ω2A”或“50Ω1.5A”）的滑动变阻器。解析：（1）根据图甲可知，电压表测量滑动变阻器和定值电阻R两端电压，故将电压表并联接在滑动变阻器和定值电阻R两端，如图所示：电压表示数如图丙所示，电压表分度值0.5V，故其示数为6V。（2）由题意知，滑动变阻器和定值电阻R串联，当电流表示数为0.24A时，由U=IR可得，定值电阻两端电压为U定=IR定=0.24A×10Ω=2.4V根据串联电路分压特点可得，此时滑动变阻器两端电压为U滑=U－U定=6V－2.4V＝3.6V由得，滑动变阻器此时电阻为当定值电阻更换为15Ω时，由于电压表量程为0~3V，则移动滑动变阻器，根据控制变量法，此时应控制电压表示数为2.4V。根据串联电路电压特点可知，此时滑动变阻器两端电压为U滑2=U－U定′=6V－2.4V=3.6V根据得，此时电路电流为由得，此时滑动变阻器连入电路的阻值为R滑2为所以