3月12日探究电流与电压、电阻的关系

GZDJAGB 2016-11-30

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3月12日探究电流与电压、电阻的关系
典例1 在用电压表、电流表探究电流和电压关系的实验中，电阻R=10Ω，电源电压U=3V。
（1）小刚根据电路图连接了如图甲所示的实验电路，小军检查后发现有一根导线连接有误，请你在这根导线上打“×”并用笔画线代替导线，画出正确的连线。

（2）电路改正后，小刚闭合开关，发现电流表无示数，电压表的示数为电源电压值，取下电阻，两表的示数仍然不变，出现故障的原因可能是。
（3）故障排除后，开始进行实验，小刚根据测出的数据，画出了通过电阻的电流随电压变化的关系图像，如图乙所示，由图像可以得出结论：。为了使结论更具有普遍性，小刚还应。
解析：（1）电压表测量定值电阻的电压，应并联在定值电阻两端，图中电压表与定值电阻和滑动变阻器并联了，如下图所示。

（2）①电流表无示数，说明有断路；②电压表的示数为电源电压值，说明电压表测量的是电源电压，电压表→电流表→电源→开关→滑动变阻器这个部分没有断路；③取下电阻，两表的示数仍然不变，说明电阻不起作用，没有连入电路；因此故障是电阻断路了．
（3）这是一个正比例函数图象，反应的信息是“在电阻一定时，通过导体的电流与导体两端的电压成正比”，为了寻找普遍规律，应更换电阻进行多次测量。
答案：（1）如上图所示（2）电阻断路（3）在电阻一定时，通过导体的电流与导体两端的电压成正比；更换电阻，继续实验．
点评：电压表和电流表判断电路故障的方法：（1）电压表无示数说明电压表所测量电路中，包含电源的部分电路断路或不包含电源部分短路，再由电路中有无电流来判断是断路还是短路．有电流，则电路为短路；无电流，则电路为断路。（2）电压表有示数说明电压表所测量电路中，包含电源的部分电路短路或不包含电源部分断路，再由电路中有无电流来判断是断路还是短路．有电流，则电路为短路；无电流，则电路为断路。

典例2 在学习了电路和欧姆定律的知识后，同学们按照老师的要求到实验室进行“欧姆定律”的验证性实验。下图是具体验证的实物电路图，请按下面的要求作答。

（1）请把实物电路图画线正确连接。
（2）闭合开关试触时，发现电压表的指针向右偏转超过了刻度盘，其原因是　　，应换用　　量程。
电阻R/Ω
5
10
20
电流I/A
0.6
0.3

（3）实验时，某同学把5Ω、10Ω、20Ω的电阻分别接入电路中，探究导体中的电流与电阻的规律，记录数据时，把接入20Ω时的电流值记漏了，请帮他填上，是　　A，该实验需要控制　　不变。
解析：（1）根据探究欧姆定律时的电路图，如下图左图所示，从电源正极开始依次连接开关、电流表、滑动变阻器、定值电阻到电源的负极，最后把电压表并联在定值电阻两端。根据表格知，电流表选择0～0.6A，根据U=IR得，定值电阻两端的电压保持3V不变，所以电压表选择0～3V，如下图右图所示。

（2）闭合开关试触时，发现电压表的指针向右偏转超过了刻度盘，说明电压表的量程选择太小，要换用大量程．
（3）实验时，探究电流跟电阻的关系时，保持电压不变．当定值电阻为5Ω、10Ω时，电流分别为0.6A、0.3A，根据电压一定时，电流跟电阻成反比，所以2OΩ时，电流为0.15A．
答案：（1）见解析部分（2）电压表的量程选小了；大（3）0.15；电压
点评：本题考查了电压表、电流表的量程的选择和正负接线柱的连接方法，欧姆定律的电路图、实物连接图、欧姆定律实验探究过程等，综合性比较强，欧姆定律是很典型的实验，一定要掌握。

典例3 某同学将完好仪器连接成如图所示的电路（其中滑动变阻器的连线没有画出），用来探究电阻上的电流跟两端电压的关系．

（1）合上开关进行实验时发现，无论怎样移动滑片P，电压表和电流表的示数都不为零，但始终没有变化．则该同学把滑动变阻器接入电路中的方式可能是　（填写代号）
a．G与C相连，F与H相连 b．G与C相连，D与H相连
c．G与E相连，F与H相连 d．G与E相连，D与H相连
（2）该同学发现了（1）中的问题并作了改正．请用笔画线代替导线把滑动变阻器正确接入电路中，要求：滑片P向右移动时电流表示数逐渐增大．

（3）实验测得的数据如表所示．根据这些数据在坐标图中描点并作出U-I图线。

解析：（1）a．G与C相连，F与H相连，滑动变阻器连入右半段，移动滑片，能改变连入电路的电阻，改变电压和电流，不符合题意；b．G与C相连，D与H相连，滑动变阻器没有连入电路，移动滑片，不能能改变连入电路的电阻，不能改变电压和电流，符合题意；c．G与E相连，F与H相连，滑动变阻器全部连入电路，相当于定值电阻，移动滑片，不能能改变连入电路的电阻，不能改变电压和电流，符合题意；d．G与E相连，D与H相连，滑动变阻器连入左半段，移动滑片，能改变连入电路的电阻，改变电压和电流，不符合题意。
（2）滑片P向右移动时电流表示数逐渐增大，一定的连入电路的电阻减小，一定选择了接线柱F，上面接线柱任意选择，故实物连接如上下图所示。
（3）首先确定电流为横坐标，标出对应的电流0.1A、0.2A、0.3A、0.4A、0.5A；再确定电压为纵坐标，标出对应的电压0.5V、1.0V、1.5V、2.0V、2.5V；描出（0.1，0.5）（0.2，1.0）（0.3，1.5）（0.4，2.0）（0.5，2.5）各点，连接各点画出图象。故图象如上图右图所示。
答案：（1）b或c （2）如上图左图所示（3）如上图右图所示
点评：此题利用数学描点法来描绘U﹣I的图象，反映了学科之间的综合。连接实物图，一般分三种情况，连接电路、补充连接、分析错误连接并改正，无论哪种情况，实质都是先连元件比较多的电流路径，再连元件比较少的路径。