专题12 电流与电压、电阻实验（原卷版）

专题12电流与电压、电阻实验【知识储备】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)。注意事项:开关断开，滑动变阻器滑片移至阻值最大处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得出结论:在电压一定时，导体中的电流与导体的电阻成反比。【专题突破】1．如图所示。在探究“并联电路的电流特点”的实验中，小王设计了如图甲所示的电路进行实验：（1）闭合开关前，电流表的指针反偏，其原因可能是；（2）实验时，闭合开关后两灯都亮。小王随意拆下一根导线，发现两灯都熄灭，据此他认为把电路接成了串联电路。小王的结论是（选填“可靠”或“不可靠”）的，理由是：；（3）排除故障后，小王分别用电流表测出A，B和C三点的电流I1，I2和I三次电流表的示数分别为I1＝0.5A，I2＝0.52A，I＝1A。则测量C点时电流表选用的量程是（选“0～0.6A”、“0.6～3A”或“0～3A”）。最后根据测量结果，在误差允许范围内你认为得到的结论是：；（4）为了验证结论的普遍性、小王采用了更换不同规格的灯泡继续实验的方法进行验证，你还可以采用的方法是，（5）小明同学对实验进行了改进，他在如图甲所示的电路中A、B、C三处各加一块电流表，连接的电路如图乙所示。这个电路中有一根导线接错了，请在这根导线上打“×”，然后画出正确的连接位置。2．小宁在做探究并联电路电流规律的实验，如图甲是实验的电路图。（1）在连接电路时发现，电流表的指针在图乙的位置，是因为没有。纠正后继续接好电路，闭合开关，指针又偏到图乙的位置，是因为；（2）他在测量A处的电流时，电流表的示数如图丙所示，则电流表的示数为A；（3）在解决了以上问题后，将电流表分别接入A、B、C三点处，闭合开关，测出了一组电流并记录在表格中，立即得出了并联电路的电流规律。请你指出他们实验应改进的方法是；（4）实验结束后，小宁又利用器材换个电源连接了如图丁所示的电路图，当开关S由断开到闭合时，电流表A1的示数（选填“变大”“变小”或“不变”）。小宁惊奇的发现闭合开关后两个灯都亮，并且两个表都偏转了22个小格，请帮小宁推算出流过L2的电流是A。3．为了探究并联电路的电流规律，小军同学设计了如图甲所示的电路进行实验。（1）小军同学先将电流表接在L1所在的支路上，闭合开关后，看到灯L2发光，但灯L1不发光，电流表的示数为零，电路可能存在的故障是：。（2）排除故障后，他测出了L1、L2支路和干路上的电流分别为I1、I2和I，电流表示数如图中丙、丁、戊所示，丁图中的示数为，在误差允许范围内你认为并联电路中干路电流和各支路电流的关系是：（请写公式表达式）。（3）为了验证结论的普遍性，小军可以采用的方法是：。（4）小军连接了如图乙的实物连接图，若要测灯L1的电流，请你在图乙上只改动一根导线，完成电路的连接（在需改动的导线上打“×”，再画出重新连接后的导线）。4．在“探究串联电路中各点的电流有什么关系”时：（1）小红把两个灯泡L1、L2串联起来（如图1所示），闭合开关发现：灯L1较亮，灯L2较暗。由此他猜想：电流从电源正极流出，流过小灯泡L1后会减小，因此流过L1的电流比流过L2的电流大。为了验证该猜想是否正确，请你在不增加任何其他器材的情况下请设计实验验证。。（2）为了进一步探究串联电路中各点的电流有什么关系，小明设计实验如下：把两个灯泡L1、L2串联起来接到如图所示电路中，分别把如图2中A、B、C各点断开，把电流表接入，测量流过的电流，看看它们之间有什么关系。在测量A点电流时，小明刚接好最后一根导线，小灯泡就亮了，同时观察到电流表指针偏转至了零刻线的左侧，小红帮他立即切断电源。小明操作中存在的错误有、。（3）正确连接电路后，小明测得A点电流如图3所示，则通过A点的电流为A。（4）在测量C点电流时，闭合开关后发现L1和L2均不发光，电流表无示数。为了找出故障原因，小明用电压表进行检测，发现AB间电压为0，AC间电压为3V，BC间电压为3V．则电路故障可能是A．L1断路B．L1短路C．L2断路D．L2短路（5）排除故障，继续实验，测得通过A、B、C各点的电流是相等的，为了验证结论的普遍性，下一步他的操作是。（6）小红接着探究并联电路电流规律。她连接了如下图的实物连接图，此时，电流表测的是（选填“L1”、“L2”、“干路”）的电流。若要测灯L2的电流，请你在图上只改动一根导线，完成电路的连接。（在需改动的导线上打“×”，再画出重新连接后的导线）（7）她测出了L1、L2支路和干路上的电流分别为I1、I2和I，电流表示数分别为：I1＝0.2A，I2＝0.3A，I＝0.5A．根据测量结果，初步得出并联电路中干路电流和各支路电流的关系是：（写出关系式即可）。5．小明在“探究并联电路中电流规律”时，先进行了猜想：其一是并联部分的内因，即并联电阻的大小、并联的数量；其二是并联部分的外因：外部电压的大小。由此设计的电路如图所示，各用电器件的符号都标注在电路图中，而且所用灯泡的规格都相同。（一）在连接电路的过程中，开关S1应该处于状态。当检查各电表、各用电器都正常工作后，开始实验。（二）若只改变并联部分的内因：闭合开关S1，将滑动变阻器R2的滑片滑至最左端。（1）将滑动变阻器R1的滑片向右移动，示数不变的电流表是；此时三个电流表的示数大小I1、I2、I3之间基本满足的等式关系为（填字母表达式）；（2）将开关S2闭合，示数发生变化的电流表是；此时三个电流表的示数大小I1、I2、I3之间基本满足的等式关系为（填字母表达式）：（三）若改变并联部分的外因：将滑动变阻器R2的滑片向右移动，会使并联部分的电压（增加、不变或减小），观察三个电流表的示数大小关系。小明根据三次的实验数据，得出并联部分的电路中电流规律是：。6．在“探究串联电路电压规律”实验中，某同学把两只小灯泡L1、L2串联起来接到电源上，如图甲所示。（1）闭合开关时，发现小灯泡L1亮，L2不亮，该同学于是将电压表连在图中A、B两点，此时电压表的示数如图乙所示是V，他又将电压表连在图中B、C两点，测得UBC＝0V由此可知，电路中存在的故障是。（2）排除故障后，闭合开关，两只小灯泡均能发光，重新测量的结果为：UAB＝1.5V，UBC＝1.5V，UAC＝3V，根据以上测量结果可知：该同学选用的两只小灯泡的规格是（选填“相同”或“不相同”）的，由此（选填“能”或“不能”）得到普遍规律。（3）通过正确的实验操作，可以得到串联电路中用电器两端的电压与电源两端的电压的关系式为（用图中所给的符号表示）。7．在探究影响导体电阻大小的因素时，小明作出了如下猜想：猜想一：导体的电阻可能与导体的长度有关；猜想二：导体的电阻可能与导体的横截面积有关；猜想三：导体的电阻可能与导体的材料有关。实验室提供了4根电阻丝，其规格、材料如表所示：编号材料长度/m横截面积/mm2A镍铬合金0.50.5B镍铬合金1.00.5C镍铬合金0.51.0D锰铜合金0.50.5（1）如图所示的是“探究影响导体电阻大小因素”的实验电路，在M、N之间分别接上不同的导体，通过观察相关的现象可以比较导体电阻的大小，有三位同学对图中的电路设计分别提出了自己的观点：甲：电流表多余的，观察灯泡的亮度就可以判断导体电阻的大小乙：灯泡是多余的，根据电流表示数的变化可以判断导体电阻的大小丙：灯泡和电流表同时使用更好，因为灯泡可以保护电路，从而防止烧坏电流表你赞同（选填“甲”、“乙”或“丙”）的观点。（2）为了验证猜想一，应该选用编号两根电阻丝分别接入电路进行实验；（3）为了验证猜想二，应该选用编号两根电阻丝分别接入电路进行实验；（4）分别将A和D两电阻丝接入电路中M、N两点间，电流表示数不相同，由此，初步得到的结论是：当长度和横截面积相同时，导体电阻跟有关。（5）小钢在探究同样的课题时，手边只有一根电阻丝，那么，他利用这根电阻丝和上述电路不能完成对猜想（选填“一”、“二”或“三”）的实验验证。（6）以上研究所采用的科学方法是。8．在研究导体电阻与哪些因素有关时，小明采用了如图1所示的电路进行探究，其中他选用的电阻丝MN电阻较大。（1）该实验中，导体电阻大小主要用来体现，小灯泡的主要作用是。（2）闭合开关，小灯泡不亮，电流表也没有示数，小明用电压表并在小灯泡两端检查，却发现电压表有偏转，则小灯泡不亮的原因是。（3）故障排出后，闭合开关，小明将右边夹子向左滑动时，观察到电流表示数变大，由此小明可得出导体电阻大小与有关；同时发现，当电流表示数明显变大时，小灯泡亮度变亮。于是他还得出了“灯泡的亮度由电流大小决定，电流越大灯泡越亮”的结论。（4）随着后续的学习，小明发现利用图1的实验装置研究导体电阻与哪些因素有关时存在不妥之处，你认为不妥之处是，改进的办法是。（5）为了验证小明“灯泡的亮度由电流大小决定，电流越大灯泡越亮”的结论，小红同学将“6V3W”、“6V2W”的两个小灯泡L1和L2串联在6V的电源上，闭合开关观察，发现两个小灯泡的亮度却不同。正在大家感到困惑时，老师给同学们做了以下实验：将这两个小灯泡按图2甲、乙所示电路图分别接入电路中，调节滑动变阻器，让两灯亮度相当时，记录各自的电压、电流值。观察了记录结果后，同学们发现灯泡两端的电压和通过的电流都不同，但是大致相同的，结合同学们的探究可以得出灯泡的亮暗决定于。9．某科技小组设计了一个自动雨刮器控制系统，其刮水的速度能够随着雨量的大小而相应地发生变化，雨停后，刮水器自动停止工作。如图所示。图a是由一组手指状平行金属线组成的雨水检测网器件，图b是自动控制系统的模拟电路。（1）将检测网竖立并浸入雨水中不同深度处进行实验，记录数据如下：检测浸入雨水中部分未浸入1323全部浸入电流表的示数/A00.160.200.32①雨水检测金属网在电路中起到的作用更类似于（选填“开关”或“滑动变阻器”）。②根据表中的现象和数据，解释刮水器刮水的速度能够随着雨量的大小而相应地发生变化的原因是；（2）活动小组发现无雨水时，电动机不能工作，无法实现无雨时车窗的清洗，于是增加了一个电路元件改进了电路，将“”和“增加的元件”连入电路ab间，绘制在图c中。10．在“探究串联电路中的电压关系”实验中，实验电路如图所示。（1）在连接电路时，开关应该处于状态。（