中考探究電流與電壓、電阻關係有內涵

2020-12-19 物理教育天地

2019年山東臨沂中考第33題實驗探究題以探究電流與電阻的關係為載體,考查了實驗基本方法、電路的連接及糾錯、電路故障的分析、電流表的讀數、滑動變阻器的使用及實驗結論的總結等內容,涉及的實驗基本技能比較全面,體現了科學探究的核心要素。現分析如下。

(2019山東臨沂33).在「探究電流與電阻關係」的實驗中,小明依次選用阻值為5Ω、10Ω、20Ω的定值電阻進行實驗。

(1)圖甲是實驗的實物連線圖,其中有一條導線連接錯誤,請在該導線上打「x」並畫出正確連線。

(2)改正錯誤後閉合開關,電流表有示數而電壓表無示數,電路故障可能是______。

(3)排除故障後閉合開關,移動滑動變阻器的滑片至某一位置,電流表的示數如圖乙所示,此時電路中的電流為_______A。

(4)斷開開關,將5Ω的定值電阻換成10Ω的並閉合開關,此時應將滑動變阻器的滑片向_____(選填「左」或「右」)端移動,這一過程中眼晴要一直觀察______表示數的變化。

① 10Ω定值電阻的功率為_______W。

②當導體兩端的電壓一定時,通過導體的電流與導體的電阻成______比。

解析:(1)影響電流大小的因素有兩個:導體兩端的電壓和導體的電阻大小,要探究電流與電阻的關係,就要控制導體兩端的電壓不變,因此應將電壓表與導體並聯,通過導體的電流需要電流表與之串聯來測量,移動滑動變阻器的滑片,來改變通過導體的電流,所以滑動變阻器應與導體串聯,經過分析可以清楚電路的連接方式。然後與給出的電路進行比較,就可知道電路的連接問題出在了哪裡。圖中定值電阻出現了短路,所以應將滑動變阻器與定值電阻連接的左接線柱改在右接線柱上,如圖所示。

(2)改正錯誤後閉合開關,電流表有示數說明電路已接通,電壓表無示數說明有兩種情況出現,第一種是定值電阻處出現了短路;第二種情況就是電壓表接續柱接觸不良。要求答出電路可能出現的故障,所以上述兩種情況答出一種即可。

(3)排除故障後閉合開關,移動滑動變阻器的滑片至某一位置,電流表的示數如圖乙所示,由實物圖可以看出電流表使用的是0~0.6A,所以電流表的讀數為0.4A

(4)在串聯電路中,串聯的電阻越大,它兩端分擔的電壓會越大。斷開開關,將5Ω的定值電阻換成10Ω的電阻,閉合開關後,10Ω電阻兩端的電壓變大,為保持它兩端的電壓不變,則應將滑動變阻器連入電路的電阻變大,使它兩端的電壓變大,從而可以減小10Ω電阻兩端的電壓直至保持不變,所以應將滑動變阻器的滑片向右移動。觀察三組實驗數據可知,導體兩端的電壓始終為2V不變,所以這一過程中眼晴要一直觀察電壓表示數的變化,使之保持2V。

10Ω電阻兩端的電壓為2V,通過它的電流為0.2A,根據P=UI可計算出10Ω定值電阻的功率為P=2V×0.2A=0.4W

分析實驗數據,電壓一定時,電阻變為原來的幾倍,電流就變為原來的幾分之一,所以導體兩端的電壓一定時,通過導體的電流與導體的電阻成反比。

答案: (1).電路圖如上所示

(2). 定值電阻短路 (3). 0.4 (4). 右 (5). 電壓 (6). 0.4 (7). 反比

練習

(2019德州,24)探究「電流與電壓和電阻的關係」:

(1)請根據圖(甲)中電路圖,用筆畫線代替導線將實物圖(乙)連接完整,使滑動變阻器的滑片P向右移動時,接入電路的電阻變大。

(2)探究「電流與電壓的關係」時,某小組在ab間接入電阻R1,移動滑片P,將測量數據記錄在表一中,當電壓表示數為2.0V時,對應的電流值如圖(丙)所示,為_______A.另一小組使用其它阻值的電阻R2,測量數據如表二所示,根據兩組數據描繪出相應的I﹣U圖像。

(3)根據描繪出的I一U圖像可以得出結論:在電阻一定時,通過導體的電流與導體兩端的電壓成_______;其中圖線_______表示的是R1的I-U圖像。

(4)探究「電流與電壓的關係」時,進行了多組數據的測量,其目的是為了

_______(填字母序號)。

A.尋找普遍規律 B.取平均值減小誤差

(5)某同學繼續探究「電流與電阻的關係」時,先測出了5Ω電阻在2.0V電壓下的電流,然後斷開開關,將5Ω電阻換成10Ω電阻,閉合開關,直接讀出電流值,這種做法_______(選填「正確」或「錯誤」),理由是______________

答案(1)如圖所示

(2)0.4;(3)正比;a;(4)A;(5)錯誤;沒有控制電阻的電壓不變。

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