本试题 “广厦学校小明同学想探究“一段电路中的电流跟电阻的关系”,利用了如图甲所示的器材(电源电压恒为6V).(1)请帮助小明将如图所示的电路连接完整,使滑片向左...” 主要考查您对探究电流与电压、电阻的关系
伏安法测电阻
电路的连接
电路图及元件符号
电路故障分析
滑动变阻器
电流的测量,电流表的使用及读数方法
测量电功率的实验
电功率,额定功率
电功率与电压、电流的关系
等考点的理解。关于这些考点您可以点击下面的选项卡查看详细档案。
采用控制变量法研究电流与电压、电阻的关系:
研究电流跟电压、电阻关系的实验分两步:第一步保持电阻不变,通过改变电压,观察电流的变化;第二步保持电压不变,通过改变电阻,观察电流的变化,从而得出了它们之间的关系。这种研究方法称为控制变量法。
例:某实验小组的同学在探究欧姆定律时,采用丁如图甲所示的电路图,实验中他们选用的定值电阻分别是5Ω、8Ω、10Ω,电源电压是3V,滑动变阻器的阻值范围是0~15Ω。
(1)他们在探究某一因素变化对电流的影响时,采用控制变量法。实验分两步进行:
①保持电阻不变,探究电流与____的关系;
②保持电压不变,探究电流与____的关系。
(2)实验中,电流表的量程应选____A,电压表的量程应选_____V;某次实验中,若电流表的示数是0.3A,电压表的示数是1.5V,请根据你前面选择的量程,在图乙中分别画出两表指针的位置。
(3)在研究电阻对电流的影响时,把定值电阻由5Ω换成10Ω,闭合开关后,下一步的操作是:调节滑动变阻器的滑片,保持_____不变。
解析:影响电路中电流大小的因素有电压和电阻,因此实验采用控制变量的方法。实验分两步进行:一是保持电阻不变,改变电阻两端的电压,测量三次;二是保持电压不变,改变电阻的大小,测量三次。实验器材中电源电压为3V,因此电压表使用0~3V量程即可.所用定值电阻的最小阻值为5Ω,所以电路中最大电流为,电流表的量程选用0~ 0.6A。当电流值为0.3A、电压值为1.5V时,指针均指在表盘的中央刻度。改变定值电阻阻值是为了研究电流与电阻的关系,应控制电压不变,所以改变定值电阻后,应调节变阻器使定值电阻两端的电压与原来电阻两端的电压相同。
答案(1)①电压②电阻(2)0—0.6(或0.6) 0~3(或3)指针位置如图所示(3)定值电阻两端的电压(或电压表示数)
如何分析“电流与电压、电阻关系”实验中的电路故障:
答案(1)断开(2)如图所示
(3)0.45 (4)变大 A 2 (5)定值电阻开路(答案科学合理即可)
在探究“电流与电压、电阻关系”实验中滑动变阻器的作用:
1.滑动变阻器的作用改变电路中的电流大小;改变R两端的电压大小;保护电路,使电路中的电流不至于过高。
2.判断电路中滑动变阻器的阻值变化时,(1)弄清滑动变阻器的哪部分连入电路(一般是滑片和下边所用接线柱之间的电阻线);(2)看滑动变阻器的滑片移动方向,即远离下接线柱时变大,靠近下接线柱时变小。
3.注意事项:连接电路时开关应断开,在闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片调到电阻值最大的位置,电压表和电流表应选用合适的量程。
运用数形结合思想分析电流与电压、电阻的关系:
在物理学中,经常利用图像表示一个物理量随另一个物理量的变化情况,它可以直观、形象地表示出物理量的变化规律。在探究电流跟电压、电阻的关系的实验中,就应用了图像法;对实验得到的数据进行描点,分别画出电阻不变时电流随电压变化的图像和电压不变时电流随电阻(或电阻的倒数)变化的图像,分析图像,进而可得出电流跟电压、电阻的关系。
例1某实验小组的同学“探究电流与电压的关系”时,用到如下器材:电源1个,电流表、电压表各1 只,定值电阻(5Ω、10Ω、15Ω各1只),滑动变阻器1 只,开关1个,导线若干。设计的电路图如图甲所示。
(1)这个实验中使用了控制变量的方法,其中被控制的变量是__,滑动变阻器R2的作用是__。
下面是他们获取的一组实验数据
(2)请在图乙的坐标系中画出电流随电压变化的图像。
(3)分析表中的数据或图像,你能得出的探究结论:__。
解析因为电流的大小是由电压和电阻两方面因素共同决定的,所以在探究电流与电压的关系时,必须控制电阻不变。数据处理用的是图像法,先根据数据描点,画出的图像是一条直线,如图所示,则表明在电阻不变的情况下,电流与电压是成正比的。
答案(1)电阻通过改变阻值来改变电路中的电流,从而改变电阻R,两端的电压(2)如图所示 (3)电阻一定时,通过电阻的电流与加在电阻两端的电压成正比
伏安法测导体电阻:
(1)实验器材:电源、开关、电压表、电流表、滑动变阻器、待测电阻、若干导线;
(2)实验电路图如图所示
(3)实验步骤:
①按电路图正确连接实物图;
②闭合开关,移动滑动变阻器的滑片位置,记下导体两端的电压和通过导体的电流,连续测三组对应的电压值U1、U2、U3和电流值I1、I2、I3;
③根据记录的数据正确计算导体的电阻值R1、R2、R3和平均值R;
(4)滑动变阻器在本实验中的作用:
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:
(1)实验电路图和记录实验数据的表格
(2)实验需要的器材:电压表、电流表、电源、开关、滑动变阻器和导线。
(3)注意事项:测小灯泡的电阻的实验是一个重要实验,本实验中涉及的内容非常丰富,既有间接测量的实验方法,又有实验基本技能,如电路的连接,电流表、电压表、滑动变阻器的使用等,还有对实验数据的分析。因此从学习物理知识和方法的角度考虑,这个实验是非常重要的。掌握好本实验,要注意以下五个方面:
①在选取器材时,电流表所选用量程的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,以使效果明显。
②连接电路时要断开开关,并按照电压表、电流表、滑动变阻器的使用规则,将它们正确地接入电路。电压表、电流表要注意量程的选择、连接和读数,使用滑动变阻器也要注意规格的选择。
③进行实验时,在闭合开关前,要把滑动变阻器的滑片调到最大阻值处,使电路中的电流最小,目的是保证电路中的灯泡、滑动变阻器、电压表、电流表等仪器的安全。
④把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、总结。
⑤分析处理数据,对于测得的各组电流和电压值,计算出相应的电阻,然后比较几次实验测得的电阻,找出其中的规律。
“伏安法”测电阻实验中常见故障的排除法:
伏安法测电阻的原理如下图所示。
故障一:闭合开关,灯泡不亮,示数是零,电压表示数很大。
分析原因:电压表直接接在了电源两极上,小灯泡开路。
排除方法:更换好的小灯泡或检查灯泡与底座是否接触良好。
故障二:闭合开关后发现小灯泡不亮,都没有示数。
分析原因:电路中除小灯泡外的某处接触不良或同时小灯泡的灯丝断了。
排除方法:将连接各个电路元件的接线处重新连接,若同时小灯泡的灯丝断了则更换好的小灯泡。
故障三:闭合开关S,发现小灯泡不亮,同时电流表和电压表有示数,但非常小。
分析原因:电流表和电压表有示数说明电路是通路,小灯泡不亮,是因为加在小灯泡两端的电压太小,导致通过小灯泡的电流太小而不亮,可能是电源电压太低或滑动变阻器接入电路中的阻值过大。
排除方法:可以适当提高电源电压或将滑动变阻器接入电路中的阻值调小。
故障四:闭合开关s后,小灯泡亮,发现电流表和电压表的指针向左偏转。
分析原因:指针向左偏转说明电流表和电压表的正负接线柱接反了。
排除方法:将电流表和电压表的正负接线柱对调即可
故障五:连接好实验电路后,闭合开关并移动滑动变阻器的滑片,发现小灯泡变亮,电流表示数变大时,电压表示数反而变小;小灯泡变暗,电流表示数变小时,电压表示数反而变大。
分析原因:电路是通路,但是小灯泡变亮,电流表示数变大时,电压表示数反而变小,是由于电压表并联在滑动变阻器两端。
排除方法:只要将电压表改接到小灯泡的两端即可。
故障六:将实验电路连接好后,闭合开关s,发现小灯泡特别亮,并且无论怎样移动变阻器滑片,灯泡亮度不变。
分析原因:滑动变阻器接线有误。
排除方法:将滑动变阻器一个接线柱接法纠正即可。
四种连接类型的作图说明:
(一)看实物画电路图,关键是在看图,图看不明白,就无法作好图,中考有个内部规定,混联作图是不要求的,那么你心里应该明白实物图实际上只有两种电路,一种串联,另一种是并联,串联电路非常容易识别,先找电源正极,用铅笔尖沿电流方向顺序前进直到电源负极为止。明确每个元件的位置,然后作图。顺序是:先画电池组,按元件排列顺序规范作图,横平竖直,转弯处不得有元件若有电压表要准确判断它测的是哪能一段电路的电压,在检查电路无误的情况下,将电压表并在被测电路两端。对并联电路,判断方法如下,从电源正极出发,沿电流方向找到分叉点,并标出中文“分”字,(遇到电压表不理它,当断开没有处理)用两支铅笔从分点开始沿电流方向前进,直至两支笔尖汇合,这个点就是汇合点。并标出中文“合”字。首先要清楚有几条支路,每条支路中有几个元件,分别是什么。特别要注意分点到电源正极之间为干路,分点到电源负极之间也是干路,看一看干路中分别有哪些元件,在都明确的基础上开始作电路图,具体步骤如下:先画电池组,分别画出两段干路,干路中有什么画什么。在分点和合点之间分别画支路,有几条画几条(多数情况下只有两条支路),并准确将每条支路中的元件按顺序画规范,作图要求横平竖直,铅笔作图检查无误后,将电压表画到被测电路的两端。
(二)看电路图连元件作图方法:先看图识电路:混联不让考,只有串,并联两种,串联容易识别重点是并联。若是并联电路,在电路较长上找出分点和合点并标出。并明确每个元件所处位置。(首先弄清楚干路中有无开并和电流表)连实物图,先连好电池组,找出电源正极,从正极出发,连干路元件,找到分点后,分支路连线,千万不能乱画,顺序作图。直到合点,然后再画另一条支路[注意导线不得交叉,导线必须画到接线柱上(开关,电流表,电压表等)接电流表,电压表的要注意正负接线柱]遇到滑动变阻器,必须一上,一下作图,检查电路无误后,最后将电压表接在被测电路两端。
(三)设计电路方法如下:首先读题、审题、明电路,(混联不要求)一般只有两种电路,串联和并联,串联比较容易,关键在并联要注意干路中的开关和电流表管全部电路,支路中的电流表和开关只管本支路的用电器,明确后分支路作图,最后电压表并在被测用电器两端。完毕检查电路,电路作图必须用铅笔,横平竖直,转弯处不得画元件,作图应规范。
(四)识别错误电路一般错误发生有下列几种情况:
1、是否产生电源短路,也就是电流不经过用电器直接回到电源负极;
2、是否产生局部短接,被局部短路的用电器不能工作;
3、是否电压表、电流表和正负接线柱错接了,或者量程选的不合适(过大或过小了);
4、滑动变阻器错接了(全上或全下了)。
并联电路中电流表的连接问题:
如图,要保证L1和L2并联,只要线头M接在从灯 L2的左接线柱到电流负极的任一接线柱上都可以。但当M接在灯泡L1的左接线柱上或电流表的右接线柱上时,电流表被留在干路中;当M接在电源负极或电流表的左接线柱上时,电流表被留在了L2的支路上。所以两种接法电流表所处的位置不同,所测的电流也不同。
例如:图甲是小亮同学测量并联电路中的总电流时连接的电路。
(1)请你在a、b导线中撤掉一根多余的导线,使电路符合实验要求。你选择撤掉的是_____导线。
(2)撤掉多余的导线后,闭合开关,电流表的读数如图乙所示,其读数为_____A。
解析从图示可以看出导线6是多余的,去掉b 后,两灯泡并联,电流表测干路的电流,从电流表的量程和指针偏转可以看出,此时的示数为0.34A。
答案(1)b(2)0.34
元件 | 作用 | 常见器件 |
电源 | 提供电能的装置,将其他形式的能量转化为电能 | 干电池、蓄电池和发电机等 |
用电器 | 用电来工作的设备,将电能转化为其他形式的能 | 电灯、电炉、电视机、电铃、电冰箱等 |
开关 | 用来接通或断开电路,起控制电路的作用 | 拉线开关、拨动开关、闸刀开关等 |
导线 | 将电源、用电器、开关连接起来,形成电流的通路 | 金属导线 |
工作原理:通过改变接入电路中电阻丝的长度,可以逐渐改变电阻。
作用:改变电流、调节电压和保护用电器。
使用方法:滑动变阻器一般串联在电路中。连接时应“一上一下”的把接线柱接人电路中。连接电路时应把滑动变阻器的滑片滑至阻值最大处。
铭牌:观察滑动变阻器的铭牌,能够了解它的最大阻值和允许通过的最大电流。例如铭牌上标有 “20Ω 1.5A”的字样,说明该滑动变阻器的最大阻值是20Ω,允许通过的最大电流是1.5A。
优缺点:
优点:能连续地改变接人电路的电阻值;缺点:不能直接读出电阻值的大小。
用滑动变阻器改变电流的方法
1.根据实际需要对滑动变阻器进行选择。每个滑动变阻器都有规定的最大电阻值和允许通过的最大电流值,通过它的电流不能超过最大电流值。
例如:滑动变阻器铭牌上的“20 Ω2A”是指滑动变阻器连入电路的最大阻值为20Ω,通过滑动变阻器的电流不能超过2A。
2.滑动变阻器一般与被控制部分串联。
3.为了保护电路,在闭合开关前要使滑片处于滑动变阻器阻值最大的位置。
4.滑动变阻器在接入电路时必须采用两个接线柱 “一上一下”的连接方法。
5.要使灯泡的亮度变亮,即需要使电路中的电流变大,则应该让滑动变阻器连入电路中的阻值变小。
例:李明想用如图所示的器材,设计一个可以调节小灯泡亮度的电路。请你用笔画线代替导线,帮李明把图中的器材连接起来。要求:
(1)滑动变阻器的滑片向右滑动时,灯泡的亮度变暗;
(2)电流表测通过灯泡的电流(灯泡的电阻约为 10Ω),电压表测灯泡两端的电压。李明检查电路连接无误后,闭合开关,电流表和电压表示数如图甲、乙所示,则通过灯泡的电流是____ A,灯泡两端的电压是__V。
解析:本题考查滑动变阻器、电压表、电流表的使用。由于电源为两节干电池,所以电压表的量程选择0~3V,灯泡的电阻约为10Ω,故电流表的量程选择0~0.6A。
答案:电路图如下图0.26 2.4
判断滑动变阻器阻值变化的方法:
判断电路中滑动变阻器的阻值变化时,一要弄清滑动变阻器的哪部分被连入电路;二是要看清滑动变阻器滑片的移动方向。
例1如图所示的是一种自动测定油箱内油面高度的装置,R是转动式变阻器,它的金属滑片P是杠杆的一端,下列说法正确的是( )
A.油量表是由电流表改装而成的
B.R、R0在电路中是并联的
C.油位越高,流过R的电流越大
D.油位越高,R两端的电压越大
解析:观察电路可知油量表显然不能是电流表,因为电流表是不能被并联在电路中的,这个油量表应该是电压表。两个电阻是串联在电路中的,油位越高,油量表的示数应该越大,通过电路冈可以看出油量表测的电压是转动式变阻器两端的电压,因此可以判断,油位越高电压越高。
答案:D
项目 |
电流表 |
实物图 | |
符号 | |
接线柱 | 有三个接线柱,分别是“-”、“0.6”和“3”,“-”表示负接线柱,“0.6”和“3”是两个正接线柱 |
量程及分度值 | 0~0.6A量程,分度值为0.02A;0~3A量程,分度值是0.1A |
使用方法 | ①电流表必须与被测用电器串联 ②要让电流从电流表的正接线柱流入,从负接线柱流出 ③所测电流不能超过电流表的量程,若不能估测被测电流的大小,可用试触法来试一下 ④绝对不允许不经过用电器直接把电流表接在电源的两极上,这样会烧坏电流表和电源 |
读数方法 | ① 根据导线连接的接线柱判定电流表使用的是哪个量程 ② 根据量程确定所对应的分度值 ③ 根据指针位置正确读取电流表的示数,若指针不指在整刻度要适当估读 ④ 记录数值时不要忘记写上单位 |
实验电路图 | |||||||||||||||||||||
实验器材 | 电源、滑动变阻器、电压表、电流表、小灯泡、灯座、开关、导线若干 | ||||||||||||||||||||
实验步骤 | (1)按设计的电路图连接实物,并设计实验记录表格 (2)检查电路无误后,闭合开关s,移动滑动变阻器的滑片P,观察电压表的示数。当电压表的示数等于小灯泡的额定电压时,停止滑动,并记下电流表的示数 (3)调节滑动变阻器,使小灯泡两端的电压为额定电压的1.2倍,观察小灯泡的发光情况,并记下电压表和电流表的示数 (4)调节滑动变阻器,使小灯泡两端的电压低于额定电压的1/5,观察小灯泡的发光情况,并记下电压表和电流表的示数 (5)整理实验器材 | ||||||||||||||||||||
实验表格 |
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实验结论 | U实=U额,P实=P额,正常发光; U实>U额,P实>P额,比正常发光更亮; U实<U额,P实<P额,比正常发光更暗。 | ||||||||||||||||||||
注意事项 | (1)选择的器材规格要合适,例如滑动变阻器允许通过的最大电流要大于灯泡的额定电流; (2)连接电路时开关断开,滑动变阻器滑到阻值最大处; (3)使小灯泡的电压高于额定电压时,要注意观察电压表示数的变化,以免电压过高,烧坏小灯泡 |
测小灯泡的电功率 | 测电阻 | ||
相同点 | 所测物理量 | 灯泡两端的电压(U)和通过灯泡的电流(I) | |
电路图 | |||
连入电路时 |
开关断开,滑动变阻器位于阻值最大处 | ||
不同点 | 原理 | P=UI | |
计算公式 | P=UI | ||
滑动变阻器作用 | 保护电路,控制灯泡两端电压 | 保护电路,改变电路中的电流 |
电功率:
1. 定义:
电流单位时间内所做的功叫做电功率,表示电流做功的快慢。
2. 单位:国际单位:瓦(W),常用单位千瓦(kW),1kW=1000W
额定功率:
1. 定义:额定功率是指用电器正常工作时的功率。它的值为用电器的额定电压乘以额定电流。若用电器的实际功率大于额定功率,则用电器可能会损坏;若实际功率小于额定功率,则用电器可能无法运行。
知识点 | 内容 |
额定功率 | 用电器正常工作时的电压,即用电器上标明的电压值就是额定电压;用电器在额定电压下正常工作时的功率,即用电器上标明的功率就是额定功率 |
实际功率 | 用电器实际工作时的电压叫实际电压,它可能与额定电压相等,也可能比额定电压大或者小;用电器在实际电压下的功率叫做实际功率,它可能与额定功率相等,也可能比额定功率大或者小 |
灯泡亮暗的比较 | 若灯泡都能正常发光,则额定功率大的比较亮,因为灯泡在各自的额定电压下工作时,实际功率等于额定功率。额定功率大的灯泡,实际功率就大,灯泡就亮 |
若灯泡串联且不能正常发光,电阻大的灯泡较亮。因为灯泡越亮,它的实际功率就越大,在串联电路中,由于各处电流相等,根据P=I2R 知灯泡的电阻越大,灯泡的实际功率越大 | |
若灯泡是并联的且不能正常发光,电阻小的灯泡较亮。在并联电路中,由于各支路两端的电 压相等,根据P=,灯泡的电阻越小,灯泡的 实际功率就越大,灯泡就越亮 |
探究电功率与电流、电压的关系:
1. 提出问题:电功率的大小与哪些因素有关呢?
2. 猜想:
①电功率大小与电流有关
②电功率大小与电压有关
③电功率大小与电阻有关
3. 设计和进行实验:
方法:控制变量法
①保持I不变,探究P与U的关系
器材:两个灯泡(不同规格)、电源、开关、导线、电压表(两只)、滑动变阻器
电路图:
记录数据:
结论1:当电流相同时,用电器两端电压越大,功率越大
②保持U不变,探究P与I的关系
器材:两个灯泡(不同规格)、电源、开关、导线、电流表(两只)、滑动变阻器
电路图:
记录数据:
结论2:当电压相同时,用电器的电流越大,功率越大;
4. 归纳总结:电功率大小与电流成正比,与电压成正比。
与“广厦学校小明同学想探究“一段电路中的电流跟电阻的关系”,利...”考查相似的试题有: