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电学实验动态变化归类分析
一、滑动变阻器接入范围选择
计算滑动变阻器连入电路的阻值不小于多少(可拓展为选滑动变阻器的规格、计算可选择的定值电
阻、计算电源电压的最大值……)
1.在测小灯泡的额定功率(或电阻)、探究电流与电压的关系、测量定值电阻的阻值的实验中,选
取电流最小的实验数据(若只有一组数据,则就用这一组数据),结合电源电压运用欧姆定律进行计算。
例1.测量小灯泡(U =2.5V)的实验中,得到的数据如表所示,为了完成这 5次实验,应该选取最
额
大阻值不小于________Ω的滑动变阳器( 电源电压为4V)。
实验次数 1 2 3 4 5
电压U/V 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5
电流I/A 0.24 0.22 0.19 0.16 0.10
简析:R 最大时—→I :I =0.1A
滑 最小 min
I =0.1A,U =0.5V—→
min L
I =0.1A,U =4V-0.5V=3.5V—→
min R
∴ R ≥35Ω
滑
例2.探究电流跟电压的关系,电源电压为6V不变,得到实验数据如表所示。根据表甲数据计算,滑
动变阳器接入电路的最大阻值为________Ω,三次实验中,滑动变阻器消耗的功率变化了________W。
数据序号 1 2 3
电压U/V 1 2 3
电流I/A 0.1 0.2 0.3
简析:定值:
I =0.1A,此时R 最大
min 滑
I =0.1A,U =1V R =10Ω
min R 定
U =6V-1V=5V
滑
①I=0.1A,U =5V P =U I=0.5W
1 滑1 滑1 滑1 1
②I=0.3A,U =3V P =U I=0.9W
3 滑3 滑3 滑3 3
∴ ΔP= P -P =0.4W
滑3 滑1
例3.为了测定某定值电阻的阻值,现提供如下器材:待测电阻,电压表,电流表,滑动变阻器(规
格分别为“10Ω 1A”、“20Ω 2A”、“50Ω 1.5A”),开关,学生电源和若干条导线。
小明连接完电路后闭合开关,把滑动变阻器的滑片从一端移到另一端的过程中,共测得了如下表所
示的三组数据。若电源电压在实验过程中不变,请你根据这些数据,解答下列问题:
(1)在导体电阻一定时,导体中的电流应随导体两端电压的增大而增大,可实验中电压表的示数越
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大,电流表的示数却越小,其原因可能是________________________________。
(2)该实验中所用电源电压是________V, 定值电阻的阻值是________Ω。
(3)从实验数据来看,小明所选的滑动变阻器的规格应当是________________。
实验次数 1 2 3 4 5 6
电压表示数U/V 3.0 2.8 2.5 2.0 1.8 1.5
电流表示灵数I/A 0.10 0.12 0.15 0.20 0.22 0.25
简析:(1)电压表接在了滑动变阻器两端;
(2)设电源电压为U,由 得: ,解得:U=4V
于是,
(3)U =4V I =0.1A U =3V ∴ R ≥30Ω
电源 min 滑 滑
2.在探究电流与电阻的关系的实验中,根据定值电阻两端电压不变,运用串联分压的比例式,找到
电源电压和定值电阻两端保持不变的电压,选取定值电阻最大阻值或者滑动变阻器的最大阻值进行计算。
2.1 电压分配比一定,滑动变阻器范围选择
例4.探究电流与电阻的关系的实验时,电源电压恒为 3.0V,可供选择的定值电阻的阻值为5Ω、
10Ω、15Ω、25Ω和30Ω。电路连接正确后,先用5Ω的定值电阻进行实验,移动滑动变阻器的滑片,记
下电流表的示数为0.3A。为使用所有定值电阻完成实验,滑动变阻器的最大阻值不小于________Ω。
简析:当R=5Ω时:I=0.3A
U=IR=0.3A×5Ω=1.5V
∴ 定值电阻两端电压为1.5V
U =3V:定R 1.5V R
电源 定
滑R 1.5V R
滑
⇒ R =R ⇒ R =30Ω ⇒ R =30Ω
滑 定 定max 滑
∴ R ≥30Ω
滑
熟能生巧
1.(2022年湖北荆州)某学习小组计划探究电流与电阻的关系。可供使用的实验器材有:电源(电
压恒为6V)、电流表、电压表、滑动变阻器、开关各一个,阻值分别为 5Ω、15Ω、25Ω的定值电阻各一
个、导线若干。
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(1)连接电路时开关应该________(选填“断开”或“闭合”)。
(2)如图甲所示的实物电路中存在错误,小兰发现只需要改接一根导线就可以了,请在那一根错误
的导线上画“×”,再画线把它改到正确的位置上。(导线不允许交叉)
(3)图乙是小组根据测得的实验数据绘制的电流I随电阻R的变化图像,由图像可知电阻R两端的
电压为________V,为保证分别使用三个定值电阻均能顺利完成实验,滑动变阻器的最大阻值至少是
________Ω。
2.小明在“探究电流与电阻关系”的实验中,所用电源是两节新的干电池,定值电用的阻值分别为
5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω。
(1)小明将5Ω的定值电阻接入如图甲所示的电路中,闭合开关,向右移动滑动变阻器的滑片,电
压表示数________(选填“变大”、“变小”或“不变”)。经检查发现电路中有一根导线连接错误,
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)改正电路后,闭合开关,调节滑动变阻器的滑片,当电压表的示数为某一值时,电流表示数如
图乙所示。接着小明用 10Ω 电阻替换 5Ω 电阻,并移动滑动变阻器的滑片,使电压表的示数仍为
________V;
(3)小明将5Ω和15Ω电阻分别接入电路,并将电压表示数调到所控制的电压时,两次实验整个电
路消耗的电功率之比为________;
(4)为确保所给的定值电阻接入电路后都能正常进行实验,那么,滑动变阻器的最大阻值至少为
________;
(5)通过实验探究,小明得出的结论是:当电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成________。
(6)实验结束后,小明想测一个额定电压为2.5V小灯泡的额定功率,但电流表损坏。他用四节新干
电池串联作电源,另有规格为“20Ω 1A”的滑动变阻器R 和一个铭牌不清的滑动变阻器R,设计了如图
1 2
丙所示的电路。请你帮他完成测量过程:
①闭合开关,将滑动变阻器R 的滑片移至最左端,调节滑动变阻器R 的滑片,使电压表示数为
1 2
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________V,小灯泡正常发光;
②保持滑动变阻器R 的滑片位置不动,将滑动变阻器 R 的滑片移至最右端,读出电压表的示数为
2 1
0.5V;
③小灯泡的额定功率为________W。
2.2 电压分配比一定,定值电阻范围选择
例5.探究电流与电阻的关系的实验时,电源电压恒为4.5V,滑动变阻器规格为“20Ω 1A”,可供选
择的定值电阻的阻值为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω和30Ω。某同学正确连接电路后,先用5Ω定值电阻
进行实验,闭合开关后,移动滑动变阻器的滑片,此时电流表示数为 0.4A。该同学还想多测量几组数据,
但是他不能选用的定值电阻是________、________、________。
简析:如图所示:
电压:U =IR=0.4A×5Ω=2V⇒U =2.5V
定 滑
⇒ ⇒ ⇒∵ R =20Ω ∴
滑max
∴ R ≤16Ω
定
熟能生巧
3.小玲做“探究电流与电阻的关系”实验。实验中电源电压为 4.5V 恒定不变,电流表选用
“0~0.6A”量程,电压表选用“0~3V”量程,滑动变阻器规格为50Ω 1A。
(1)连接电路时,开关应________;
(2)在如图甲所示的电路中,闭合开关,移动滑片,发现电流表示数几乎为零,电压表有示数,原
因是________________________。分析有一根导线连接错误,请在连接错误的导线上打“×”,并补画
出一根导线连接成正确的电路;
(3)小玲连接好正确电路后,在AB间分别接入阻值不同的电阻R,测量了五组实验数据,其中第2
组实验的电流表示数如图乙所示为________A;测得的其他四组数据如表所示,小玲检查后发现有一组数
据存在错误,导致出错的原因是________________。
实验组次 1 2 3 4 5
电阻R/Ω 5 10 15 25 30
电流I/A 0.6 1 0.12 0.1
(4)小玲根据正确的实验数据得出实验结论:电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成
________;
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(5)以上实验控制AB间的电压为________V不变,为了使实验结论更可靠,小玲想继续保持此电
压不变再多测几组数据,请计算AB间允许接入电阻R的阻值范围是________Ω。
4.用甲电路探究“电流跟电阻的关系”,电源电压恒为3V,滑动变阻器规格为“50Ω 2A”。
(1)连接电路时开关应________;滑动变阻器滑片移动至________端(选填“A”或“B”)端;
(2)滑片P移至阻值最大处,将5Ω电阻接入电路,闭合开关,移动滑片P发现,电压表始终有示
数,电流表始终无示数,其原因可能是________(只填序号):
A.R短路 B.R断路 C.滑动变阻器短路
(3)故障排除后,移动滑片P使电压表的示数如图乙所示,记下电压表的示数为________。
(4)将5Ω电阻换成10Ω电阻为保持电压表示数不变,滑片P应向________(选填“4”或“B”)
端移动,直到电压表的示数为________V,此时电流表的示数为________A;
(5)若每次实验均选用单个定值电阻连入电路,小斌现在有“15Ω、20Ω、25Ω、30Ω、35Ω”5 个
电阻,你认为能供继续实验的电阻最多还有________个。
(6)在电学实验中,其中三个实验都用到图丙的电路图,下列说法正确的是________。
A.研究“电流与电压的关系”可以用灯泡代替定值电阻进行实验
B.研究“电流与电阻的关系”每次更换电阻后,都要移动滑动变阻器使电流表示数不变
C.“伏安法”测定值电阻,多次实验的目的是求平均值,减小误差
D.在A、B、C选项的三个实验中,滑动变阻器的作用是完全一样的
5.在“探究电流与电压、电阻的关系”实验中,部分器材选用如下:电压为 6V 的电源,标有
“50Ω,1A”的滑动变阻器,阻值不同的定值电阻若干,其他器材,回答下列问题。
电压U/V 1.2 1.6 2.0 2.4 2.8
电流I/A 0.12 0.16 0.20 0.24 0.28
(1)甲图是小明同学连接的实验电路,正准备闭合开关时,旁边的小兰急忙拦住他,说接线错了。
小兰发现只要改接一根导线就可以,请把接错的那一根导线找出来,打上“×”,再画线把它改到正确的
位置上。
(2)闭合开关后,发现电流表无示数,电压表指针超过量程,则故障可能是定值电阻________(选
填 “短路”或“断路”)。
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(3)排除故障后,小明同学首先“探究电流与电压的关系”,并得到图乙所示的实验数据,分析数
据可得结论:________________________________________________________________。
(4)接着,小明又进行了“探究电流与电阻关系”的实验,先将5Ω定值电阻接入电路,在移动滑
片的过程中,眼睛应注意观察__________(选填“电流表”、“电压表"或“滑动变阻器”)。
(5)断开开关,取下5Ω的定值电阻,换成10Ω的值电阻,闭合开关,应移动滑片,直至电压表示
数为________V时,读出电流表的示数。记录实验数据,并绘制成图乙所示图像,分析图像可知:当导
体两端的电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成________。
【拓展】当将20Ω定值电阻换成30Ω电阻时,无论怎样移动滑片,都无法保证电压不变,原因是滑
动变阻器的最大阻值________(选填“过大”或“过小”)。为了完成本实验,接入的定值电阻最大不
超过________Ω。
2.3 电压分配比一定,电源电压范围选择
例6.探究电流与电阻的关系时,电源电压保持不变,选用的定值电阻的阻值分别为 5Ω、10Ω、
15Ω、20Ω和25Ω,滑动变阻器的规格为“30Ω 1.5 A”。某同学先用5Ω的定值电阻进行实验,闭合开关
后,移动滑片,当电流表的示数为0.4A时记下电压表的示数。若实验中电源电压有 4V、6V、8V和10V
四种可选,则该同学选用的电源电压可能是________V。
简析:定值电阻:U= IR=0.4A×5Ω=2V ⇒定值电阻两端电压2V不变
R :2V R :U -2V ⇒ ⇒
定 滑 电源
∴ R =30Ω,R =25Ω ⇒
滑max 定max
熟能生巧
6.小明同学在“探究通过导体的电流与电阻的关系”时,他用如图所示的电路进行实验,可供选择的
定值电阻分别为2.5Ω、5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω。实验中电阻R两端的电压始终保持3V不变,滑动
变阻器的规格为“15Ω 1A”。
(1)请用笔画线代替导线,将图中实物电路连接完整,要求滑动变阻器的滑片 P向B端移动时接入
电路的电阻变大。
(2)连接电路时开关应该断开,闭合开关前,滑动变阻器的滑片应该移至________(A/B)端,闭
合开关后,小明发现电流表示数为0,电压表示数很大,故障原因可能是___________。
(3)实验中,不能被选用的电阻为________Ω,若要全部电阻都能继续实验,需要换一个最大电流
至少是________的滑动变阻器。
(4)保证可用电阻均能正常进行实验,电源电压应该________V至________V之间;
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(5)正确实验结束后,得出的结论是______________________________________________________。
7.小明利用实验室提供的器材:学生电源、五个定值电阻(R=5Ω、R=10Ω、R=12.5Ω、R=20Ω、
1 2 3 4
R= 25Ω)、标有“20Ω 1A”的滑动变阻器R 等实验器材,探究“电流与电阻关系”的实验。
5 0
(1)图甲是连接的电路,其中有一根导线连接错误,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)连线正确后闭合开关,电流表无示数,电压表有示数,可能的原因是________。
A.电阻R 短路 B.滑动变阻器R 短路
1 0
C.电阻R 断路 D.滑动变阻器R 断路
1 0
(3)排除故障后,闭合开关,调节滑动变阻器滑片P到某一位置,记录数据时,电流表示数如图乙
中所示为________A;再依次用剩下4个电阻替换5Ω的电阻,调节滑动变阻器滑片P,直到电压表示数
为________时,再记录另一只电表的读数。
(4) 当接入R 时,无论如何调节滑动变阻器,均不能调到所需数值,为能完成实验,电源电压选
5
取范围是_________V。调整电源后,多次实验的结果如表所示。
实验序号 1 2 3 4 5
电阻阻值R/Ω 5 10 12.5 20 25
电流表示数I/A 0.2 0.16 0.1 0.08
0.2 0.1 0.08 0.05 0.04
电阻倒数 /
(5)处理数据描绘图像时,小明选取I- 作图线,这样做的优点是__________________________。
8.实验小组在“探究电流与电阻关系”的实验中,实验器材:三节新干电池、电流表、电压表、定值
电阻(阻值分别为5Ω、10Ω、20Ω、25Ω)、滑动变阻器(规格为“30Ω 1A")、开关和若干导线:
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(1)同学们连接的电路如图所示,检查电路时发现接线有一处错误。请你在图中将连接错误的导线
画“×”,并用笔画线代替导线画出一根正确连接的导线。
(2)正确连接电路后,在开关闭合前,应将滑动变阻器的滑片移到________(选填“A”或“B”)
端。
(3)闭合开关,同学们发现电流表无示数,电压表指针偏转到最大示数的右侧,其原因可能是定值
电阻________(选填“断路”或“短路”)。
(4)排除故障后,分别用5Ω、10Ω、20Ω的电阻进行实验,正确操作,记录的数据如表所示:
实验组次 1 2 3 4
电阻R/Ω 5 10 20 25
电流I/A 0.4 0.2 0.1
分析实验数据可知:①实验中控制电压表的示数为________V不变;②当电压一定时,导体中的电
流与导体的电阻成________关系;③当使用25Ω的定值电阻做实验时,为了使电压表的示数与前三次相
同,电源电压应不高于________V。
二、电学实验,不合理实验数据选择
火眼金睛,识别不合理数据(或者解释不合常规数据产生的原因)。
常见不合理数据:滑动变阻器的最大阻值太小,不能使定值电阻两端电压为××V;灯丝电阻的变化不
符合“随温度的升高而增大”的规律;探究“电流与电阻的关系”时,未保持定值电阻两端电压一
定……
常见不合常规的数据:电压表示数增大时,电流表示数减小(电压表并联在滑动变阻器两端)。
例7.某同学探究电流与电压的关系已知电源电压恒为6.0V, 滑动变阻器规格为“20Ω 1.0A”。实
验中得到的数据如下。其中第________次实验的数据为拼凑的,理由是________________________。
实验组次 1 2 3 4 5
电压U/V 1.0 1.2 1.8 2.0 2.2
电流I/A 0.20 0.24 0.36 0.40 0.44
简析:
R =R +R =5Ω+20Ω25Ω
总max 定 滑max
所以,第一次实验的数据为拼凑的,理由是定值电阻两端的电压无法达到1V。
例8.某同学在探究电阻一定时电流与电压关系时得到的数据如表,这些数据中第________组是明显
错误的,分析时需要把它剔除掉。
实验组次 1 2 3 4 5
电压U/V 0.3 0.6 0.9 1.2 1.5
电流I/A 0.08 0.15 0.23 0.40 0.38
简析:根据表格电压、电流数据可求出电阻R:
实验组次 1 2 3 4 5
电压U/V 0.3 0.6 0.9 1.2 1.5
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电流I/A 0.08 0.15 0.23 0.40 0.38
电阻R/Ω
3.8 4.0 3.9 3.0 3.9
可见,第4组是明显错误的。
例9.小灯泡电压为2.5V。记录的部分数据如下表所示,其中有一组数据明显存在错误,这组数据是
________(填数据序号)。
实验组次 1 2 3 4
电压U/V 2.1 1.3 0.1 3.0
电流I/A 0.26 0.11 0.05 0.30
简析:通过灯的电流随电压的增大而增大,根据P=UI知,灯的功率变大,灯丝的温度升高,灯丝的
电阻变大,即灯的电阻随电压的增大而增大。
根据表格电压、电流数据可求出电阻R:
实验组次 1 2 3 4
电压U/V 2.1 1.3 0.1 3.0
电流I/A 0.26 0.11 0.05 0.30
电阻R/Ω 8.08 11.82 2 10
而表中灯的电压大小关系是:U>U>U>U,第2次灯的电阻却为最大,不符合这个规律。
4 1 2 3
思考:若滑动变阻器的规格为“100Ω 0.5A”,剔除掉错误数据,分析后可以得出实验中电源电压不
会超过_______V。
解析:灯与变阻器串联,变阻器连入电路中的电阻越大,总电阻越大,由欧姆定律,电路中的电流
越小,在第3次实验变阻器连入电路中的电阻最大,变阻器的电压小于:
U =IR =0.05A×100Ω=5V
3滑 3 滑
由串联电路电压的规律,电源电压:U <U +U=5V+0.1V=5.1V
总 3滑 3
熟能生巧
9.在探究电流与电阻的关系时:
(1)图甲是实验电路图的一部分,要完成实验,请在此基础上将实验电路图补充完整:
(2)按补充完整后的图甲进行实验,闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片置于________端;
( 3 ) 闭 合 开 关 后 , 发 现 电 流 表 的 指 针 如 图 乙 所 示 , 造 成 这 一 现 象 的 原 因 是
_______________________;
(4)通过实验,得到的实验数据如下表所示,这些数据中,有一组是明显错误的,错误数据的序号
是________。
数据序号 1 2 3 4 5 6
电阻R/Ω 5 10 15 20 25 30
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电流I/A 0.60 0.40 0.20 0.15 0.12 0.10
熟能生巧参考答案:
1.简析:(1)断开;(2)如图所示:
(3)由图乙可知,电阻两端的电压始终为:U =IR =0.1A×25Ω=0.5A×5Ω=2.5V
定 定
滑动变阻器分得的电压:U =6V-2.5V=3.5V
滑
—→
2.简析:(1)变大;如图所示:
(2)I=0.3A,R=5Ω⇒U=IR=0.3A×5Ω=1.5V
(3)U=1.5V⇒R=5Ω,I=0.3A;R=15Ω,I=0.1A⇒
1 1 2 2
(4)U =3V⇒U =1.5V,U =1.5V⇒ ⇒R =R
电源 定 滑 滑 定
∵ R =25Ω ∴ R =25Ω⇒R ≥25Ω
定max 滑 滑
(5)反比
(6)R+R :U =3.5V R :U =0.5V ∴ U=3V,R=20Ω
1 L 总 L L 1 1
∴ P =U I=2.5V×0.15A=0.375W
L L
3.简析:(1)断开;(2)如图所示:
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(3)0.3A;读错电流表量程;(4)反比;
(5)①U =4.5V⇒R :3V R :1.5V⇒ ⇒R =2R ≤100Ω
电源 定 滑 定 滑
②I =0.6A,当I =0.6A,U =3V,
max max 定
∴ 5Ω≤R ≤100Ω
定
4.简析:(1)断开;A;(2)B;(3)0.6A;(4)A;0.6V;0.06A;(5)0
U =4V⇒R :0.6V R :2.4V⇒ ⇒
电源 定 滑
(6)C
5.简析:(1)如图所示:
(2)断路;(3)当导体的电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比;(4)电压表;
(5)2V;反比;
拓展:过小;
U =6V⇒R :2V R :4V⇒ ⇒
电源 定 滑
6.简析:(1)如图所示:
(2)断开;B;R断路;
(3)2.5Ω;1.2A
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(4)3V;4.8V
R :3V R :U-3V R =25Ω R =15Ω U
定 滑 max 滑max 电源max
∴ ⇒U =4.8V
电源
(5)当导体两端电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成反比
7.简析:(1)如图所示:
(2)C;(3)0.4A;2V;(4)2~3.6V。
8.简析:(1)如图所示:
(2)A;(3)断路;(4)2V;反比;4.4V。
U =U ⇒R :2V R :U-2V ⇒ ⇒U≤4.4V
电源 定 滑
∴ U≤4.4V
9.简析:(1)探究电流与电阻的关系,需要控制定值电阻两端的电压不变,将电压表并联在定值电
阻的两端,实验电路如图所示:
(2)为了保护电路,闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片置于阻值最大处,即a端;
(3)由图乙中可知,此时电流表的指针发生了反向偏转,原因是电流表的正负接线柱接反了;
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(4)本实验中,定值电阻两端的电压是不变的,根据U=IR,求出6次实验电阻两端的电压如下表:
数据序号 1 2 3 4 5 6
电阻R/Ω 5 10 15 20 25 30
电流I/A 0.60 0.40 0.20 0.15 0.12 0.10
电压U/V 3 4 3 3 3 3
可见,第2次实验数据是错误的。
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