探究电流与电压、电阻的关系。提出问题：通过导体的电流与导体两-优题课

探究电流与电压、电阻的关系。
提出问题：通过导体的电流与导体两端电压及导体电阻的大小有什么关系？
猜   想：①导体的电阻一定时，通过导体的电流与其两端电压成正比。
②导体的电阻一定时，通过导体的电流与其两端电压的平方成正比。
③导体两端的电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻成反比。
实验器材：电源（电压恒为4.5 V），电流表、电压表各一只，开关一个，三个定值电阻（5 Ω、10 Ω、15 Ω），两只滑动变阻器（20 Ω 2 A、50 Ω 1 A），导线若干。

实验过程：
（1）根据图所示实物图在虚线框内画出电路图。
（2）小明按图正确连接电路后，闭合开关，发现电流表有示数，电压表指针超过量程。小明操作中的错误是                                                。
（3）小明改正错误后继续实验，通过改变定值电阻R两端的电压，测得电流、电压的值如表一。分析数据可得出猜想         是正确的。

（4）小红在探究猜想③时，先将5 Ω的电阻连入电路中，闭合开关，移动滑片，使与电阻并联的电压表的示数为1.5 V，并记下电流值；再分别改接10 Ω、15 Ω的电阻，重复上述实验，得到了表二中的实验数据。分析数据得出，猜想③是正确的。实验中，小红多次移动变阻器滑片的目的是                                          。
（5）小华在探究猜想③时，重新设计了电路，保持电压表的示数为3 V，得到了与表二相同的数据，也完成了实验探究。小华与小红的实验相比不同之处是：
                             。
知识拓展：
（1）小明实验时选择的是       Ω电阻。
（2）小红实验时选择的变阻器规格是               。

科目物理题型实验题难度中等

知识点：探究电流与电压、电阻的关系实验根据实物图画电路图

小科利用仅有的一个规格为“ $10 Ω 1.0 A$ ”的滑动变阻器和其他器材来“检验欧姆定律”，该变阻器的电阻丝上有一处断点。实验电路如图所示，电源电压恒为 $3 V$ ．实验步骤如下：

①用 $4 Ω$ 的定值电阻进行实验，连接电路。

②闭合开关，调节滑动变阻器，使定值电阻两端电压为 $2 V$ ，读出电流表的示数并记录。断开开关，把滑片 $P$ 移到 $A$ 端。

③依次用阻值为 $6 Ω$ 、 $8 Ω$ 和 $10 Ω$ 的定值电阻替换原来的电阻，重复步骤②。

（1）小科设计上述实验步骤，是要研究通过导体的电流与　　之间的关系。

（2）小科发现，滑片 $P$ 向右移动过程中，每次实验开始时电压表都没有示数，移到某一点（该点记为 $C)$ 时突然有了示数。但在完成 $8 Ω$ 电阻的实验后，再做 $10 Ω$ 电阻的实验时，当电压表有示数后，示数一直大于 $2 V$ ．分析可得，电阻丝 $BC$ 的阻值 $R_{BC}$ 的范围是　　。

（3）为了完成 $10 Ω$ 电阻实验，将滑片 $P$ 移到 $C$ 点，只要在原来电路的接线柱上再接上一根导线，就能继续完成实验。请你在答题卷的图中用笔画线补上这根导线。

【资料】1583年，伽利略经测量发现悬挂的油灯摆动时具有等时性。如图所示，将密度较大的小球作为摆球，用质量不计、不可伸缩的细线悬挂于 $O$ 点，组装成一个摆，在 $θ < 5 °$ 时，让摆球从 $A$ 点静止释放后摆动，摆的周期（摆球往返一次的时间）只与摆长（摆球重心到悬挂点 $O$ 的距离）有关。

【质疑1】小科认为：摆球质量越大，惯性也越大，所以相同条件下摆动会越慢，周期会越长。

【探究1】选择不同的小球作为摆球进行实验：①测摆球的直径 $D$ 和质量 $m$ ，计算出摆球的密度 $ρ$ ；②组装摆；③调节摆长 $l$ ，使摆长为 $800.0 mm$ ；④在 $0 < 5 °$ 时，让摆球从 $A$ 点静止释放后摆动，测出摆动30次的时间 $T_{30}$ ；⑤计算周期 $T$ ；⑥用不同的摆球重复上述实验。

【数据】摆长 $l = 800.0 mm$

次数摆球物理量	1	2	3	4
次数摆球物理量	铅球	铁球 $A$	铁球 $B$	铜球
$D / mm$	22.22	22.24	22.20	22.20
$m / g$	15.5	25.3	44.7	51.0
$ρ / g \cdot c m^{- 3}$	2.7	4.4	7.8	8.9
$T_{30} / s$	53.88	53.94	53.85	53.87
$T / s$	1.796	1.798	1.795	1.796

【思考1】（1）测摆周期是通过测 $T_{30}$ 后求出 $T$ ，而不是直接测 $T$ ，这是为了　。

（2）实验数据说明，摆长一定时，摆的周期与物体的质量　　（填“有关”或“无关” $)$ 。这一结论，得到了老师的肯定。

【质疑2】为什么资料中要求用密度较大的小球做摆球呢？

【探究2】小科用 $D = 39.86 mm$ 、 $ρ = 0.08 g / c m^{3}$ 的乒乓球按上述实验方法测出 $T = 2.023 s$ 。

【思考2】摆长一定时，用乒乓球做实验测得的 $T$ 明显变大。其实，当摆球密度很小时，空气对摆周期的影响不可以忽略，因为摆球受到的外力 $- -$ 　　不可忽略了。

如图是一款用锂电池供电的平衡台灯，悬挂在中间的木质小球是它的“开关”使用时只需要将上下两个小球靠近，小球就相互吸引，灯管发光。以下为平衡台灯参数：

额定电压：5伏

额定功率：5瓦

光源类型： $LED$

锂电池输出电压：5伏

锂电池容量：4800毫安时

（注：以4800毫安的电流放电能工作1小时）

（1）若 $A$ 球内置的磁体下端为 $N$ 极，则 $B$ 球内置磁体上端为　　极；

（2）求平衡台灯正常发光时电路中的电流；

（3）给该台灯充电时，充电器的输出电压为5伏、电流2安，充电效率为 $80 %$ ，则为用完电的台灯充满电至少需要多长时间？

利用如图电路研究“电流与电阻的关系”，其中电流表量程为“ $0 ~ 0.6 A$ ”，电压表量程为“ $0 ~ 3 V$ ”，滑动变阻器的规格为“ $50 Ω$ ， $1 A$ ”，依次将阻值为5欧、10欧、20欧的定值电阻接入 $AB$ 之间完成实验，获得数据如下表。

实验组别	1	2	3
电阻 $R$ （欧 $)$	5	10	20
电流 $I$ （安 $)$	0.4	0.2	0.1

请回答：

（1）完成第一组实验，断开开关，拆下5欧的电阻，改接10欧的电阻。继续操作有以下四步：①闭合开关；②将滑动变阻器的滑片移到最右端；③记录电流表示数；④将滑动变阻器的滑片移到适当位置。从安全和规范角度考虑，正确的顺序是　　；

（2）上述操作④中判断滑片已处于适当位置的依据是　　；

（3）依据表中数据作出了下列图象，其中正确的是　　；

（4）要完成本次实验，电源最多只能将　　节干电池串联。

小金制作了一个利用电压表测物体重力的小作品，它能在电压表盘上读出所放物体重力的大小，如图所示。

（1）当秤盘不放任何重物时，滑片 $P$ 恰好处于 $a$ 点。闭合开关，当秤盘上所放钩码个数增多时，电压表示数将　　（填“增大”、“减小”或“不变” $)$ ；

（2）一段时间后，在秤盘放2牛重的钩码时，表盘读数比2牛大，换不同重的钩码反复试验，每次读数都不同且大于钩码的重力。产生这一现象是由于　　引起的（填字母）。

$A$ ． $R_{1}$ 短路 $B$ ． $R_{1}$ 断路 $C$ ． $R_{2}$ 短路 $D$ ． $R_{2}$ 断路