一、初三物理欧姆定律易错压轴题（难）1．现有下列器材：学生电源，电流表（0~0.6A 0~3A）、电压表（0~3V 0~15V）、定值电阻8（2.5Ω、5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω各一个）、开关、滑动变阻器（15Ω 1A）和导线若干，利用这些器材探究“电压一定时，电流与电阻的关系”，实验中电阻R两端的电压始终保持3V不变。
(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端移动时电压表示数变小；______(2)实验中，不能被选用的电阻为___Ω；判断的依据是______；(3)保证所选电阻均能正常进行实验，电源电压应该控制在3V至______V之间；(4)实验中依次接入其中三个定值电阻，调节滑动变阻器的滑片，保持电压表示数不变，测得相应的电流值，如下表所示。
分析表中的数据可以得出结论______；实验次数…234…R/Ω…101520…I/A…0.30.20.15…(5)做完探究“电压一定时，电流与电阻的关系”，把定制电阻换成小灯泡，测定小灯泡电功率的实验中，选用的电源电压为4.5V，小灯泡的额定电压为2.5V、电阻约为10Ω。
①闭合开关、移动滑片P至电压表的示数如图乙所示，如要获得小灯泡额定功率的数据，滑片P应向______（选填“A”或“B”）移动，使电压表的示数为______V。
②改变滑片P的位置，获得多组对应的电压、电流值。
根据记录的数据，绘制得如图丙所示的I﹣U图像。
由图像可知，小灯泡的额定功率是______W；同时发现小灯泡的电流与电压不成正比，原因可能是______。
【答案】 2.5 此时电流超过了电流表的量程 4.8电压一定时，电流与电阻成反比 A 2.5 0.5 小灯泡电阻受到温度的影响【解析】【分析】【详解】(1)[1]由题意可知，当滑动变阻器滑片P 向B 端移动时，接入电路中的电阻变大，故滑片左侧的电阻丝应当连入电路中，电路连接图如图所示。
(2)[2][3]若选用2.5Ω的电阻，实验中电阻R 两端的电压始终保持3V 不变，由欧姆定律可得，此时电路中的电流为3V = 1.2A>0.6A 2.5ΩU I R == 超过了电流表的量程，故实验中不能被选用的电阻为2.5Ω。
(3)[4]保证可用电阻均能正常进行实验，设最大电源电压为'U ，根据串联电路电压的规律和分压原理U R U R =滑滑定定当所用定值电阻的阻值为25Ω，变阻器接入阻值最大为15Ω时'3V 15Ω3V 25ΩU -= 解得' 4.8V U =实验中需要控制电阻R 两端的电压始终保持3V 不变，所以电源电压最小为3V ，故电源电压只能在3V 到4.8V 之间。
(4)[5]由表格数据可知，对应的电流和电阻的乘积都等于3V ，由此得出结论：电压一定时，导体中的电流与电阻成反比。
(5)[6][7]由图乙所示电压表可知，其量程为0~3V ，分度值为0.1V ，所示为2.2V ，灯泡两端电压小于额定电压，要测灯泡额定功率，应增大灯泡的电压，减小变阻器分得的电压，由分压原理可知，应减小滑动变阻器接入电路的阻值，即滑片向A 端移动，直到电压表示数为额定电压2.5V 。
[8]由图丙所示图像可知，灯泡的电压为1.5V 时，电流为0.15A ，由U I R=可得，此时灯泡的电阻值 1.5V =10Ω0.15AU R I == 由图丙可知，灯泡额定电压对应的电流为0.2A ，灯泡额定功率2.5 V 0.24A=0.5W P UI ==⨯[9]小灯泡的电流与电压不成正比，原因可能是小灯泡电阻受到温度的影响，小灯泡电阻丝会随着温度的变化而变化。
2．小明同学在探究电流与电阻的关系实验时，选择的实验器材有：电源（电压恒为6V），电流表（0~0.6A）､电压表各一个，开关一个，四个定值电阻（5Ω､10Ω､15Ω､20Ω），滑动变阻器“30Ω 1A”，导线若干。
(1)请根据图甲所示的电路图，用笔画出导线完成图乙的电路连接；（__________）(2)同学们先将5Ω的电阻接入电路R所在位置，闭合开关移动滑片，使电压表的示数为2.5V，记录此时电压表､电流表的示数；接下来断开开关，用10Ω的电阻替换5Ω电阻，_____，将对应的电压表、电流表的示数记入表格。
实验中，定值电阻两端的控制电压值的合理范围是______；(3)小聪同学认为小明的实验操作太麻烦，决定将滑动变阻器和电压表去掉，用两节新的干电池做电源。
电路简化为如图丙所示，进行实验，实验中在A､B之间接入阻值不同的定值电阻，在实验器材完好，操作过程无误的情況下，获得的实验数据如表格所示。
小聪分析数据发现无法得出相应的实验结论。
请你通过分析数据及实验器材，说明小聪无法得出实验结论的原因_____。
实验次数1 2 3电阻R/Ω 5 10 20电流I/A 0.5 0.260.14【答案】 调节滑动变阻器的滑片P 使其处于最大阻值处，再闭合开关，移动滑片P 使其电压表的示数还是2.5VR 2.4V 3V U ≤≤ 见解析【解析】【分析】【详解】(1)[1]从图甲可以看到，变阻器与电阻R 串联接在电路中，电压表测的是电阻R 两端的电压，在图乙中，电源的正极与滑动变阻器的左下端相连，滑动变阻器的电阻最大是30Ω，而四个定值电阻中最大的电阻是20Ω，所以定值电阻中的电压不会超过3V ，电压表的量程选择0~3V 即可，电压表的3V 接线柱与定值电阻的右端相连；根据上述连接实物图，如下图所示。
(2)[2]探究电流与电阻的关系，就要保持电阻两端的电压不变，所以接下来断开开关，用10Ω的电阻替换5Ω电阻，调节滑动变阻器的滑片P 使其处于最大阻值处，再闭合开关，移动滑片P 使其电压表的示数还是2.5V ，再将对应的电压表、电流表的示数记入表格。
[3]由题意可知，设电阻R 两端的电压是R U ，电路中的电流是I ，根据欧姆定律可得R U I R=，滑动变阻器两端的电压是 R 6V -U U =滑滑动变阻器接入电路的阻值大小是()R R R R 6V -6V -U R U U R U I U R⋅===滑滑 因为30ΩR ≤滑，即 ()R R6V -30ΩU R U ⋅≤化简可得 R 6V 30ΩR U R ⨯≥+ 当电阻5ΩR =，可得到R 6V 7U ≥；当电阻10ΩR =，可得到R 1.5V U ≥；当电阻15ΩR =，可得到R 2V U ≥；当电阻20ΩR =，可得到R 2.4V U ≥；由于电压表的量程是0~3V ，所以R 3V U ≤；综上所述，实验中，定值电阻两端的控制电压值的合理范围是R 2.4V 3V U ≤≤(3)[4]从表中数据可以看到，三次实验，电流与电阻的乘积是不相同的，即电阻两端的电压是不相同的，这是因为电流表也有内阻，当电阻R 阻值变大时，根据串联电路的分压原理可知，电流表的内阻不变，电阻R 两端的电压也在变大，而探究电流与电阻的关系实验，要求电压不变，所以无法得出相应的实验结论。
3．欣欣利用如图甲所示的电路，探究通过“导体的电流跟电阻的关系”。
实验器材：电源（电压恒为 4.5V ），电流表、电压表各一只，开关，三个定值电阻（5Ω、10Ω、15Ω），两只滑动变阻器（甲“10Ω 2A ”、乙“20Ω 1A ”），导线若干。
(1)用笔画线代替导线完成图甲电路的连接；（_____________）(2)实验中欣欣发现，无论怎样移动滑动变阻器的滑片，两电表的指针始终处于图乙所示的状态，则电路故障可能是_______；(3)排除故障后，多次改变 R的阻值，根据实验数据画出如图丙所示的I-R图像，得到的结论是_______ ；(4)在上述实验中，欣欣用10Ω的电阻替换5Ω的电阻，为了完成实验，他应该将滑动变阻器的滑片向 ______ 端移动（选填“A”或“B”），使电压表示数为______________V；(5)当欣欣改用15Ω的电阻继续实验时，发现无论怎样移动滑动变阻器的滑片，都无法使电压表的示数达到实验要求的值，则欣欣选用的滑动变阻器的规格是______（选填“甲”或“乙”），如果串一个定值电阻就能完成实验，那么这个定值电阻的范围是________；(6)除了更换滑动变阻器的方案以外，欣欣想到原有器材不变，调整定值电阻两端的电压也可以完成实验，他应控制定值电阻两端的电压范围是________。
【答案】定值电阻断路在电压不变时，通过导体的电流与电阻成反比A 2.5 甲2~12Ω 2.7V∼3V【解析】【分析】【详解】(1)[1]将电压表并联在定值电阻的两端，如图所示；(2)[2]乙图中，左表为电压表，示数满偏，说明电压表与电源连通；右边为电流表示为0，说明电路断路或总电阻很大，由此可知，与电压表并联的定值电阻断路了。
(3)[3]由图丙所示图象可知：通过电阻的电流与电阻值的乘积为2.5保持不变，是一个定值，这说明：在电压不变时，电流与电阻成反比。
(4)[4][5]根据图丙所示的I−R 图象知，电阻两端的电压U =IR=5V ×0.5A=2.5V闭合开关发现电压表的示数变大，为保持电阻的电压不变，应增加变阻器分得的电压，根据分压原理可知，应增大变阻器连入电路中的电阻，他应该将滑动变阻器的滑片向A 端移动，使电压表示数为2.5V 。
(5)[6]当用15Ω的电阻继续实验时，即使将“10Ω2A ”的变阻器变阻器的全部电阻10Ω连入电路，由欧姆定律，此时电路中的电流I ='U R R +滑= 4.5V 15Ω10Ω+ =0.18A 电压表的最小示数U 小=IR =0.18A ×15Ω=2.7V>2.5V所以，他发现无论怎样移动滑动变阻器的滑片，都无法使电压表的示数达到实验要求的值，则小明选用的滑动变阻器的规格是甲“10Ω2A ”。
[7]如果串一个定值电阻就能完成实验，则滑动变阻器取最大值10Ω时，R 串最小，即满足U R =U R R R ++滑最大串最小 ⨯R =2.5V即 4.5V 15Ω10ΩR ++串最小⨯15Ω=2.5V 解得R 串最小=2Ω；滑动变阻器取最小值0时，R 串最大，即满足U R =U R R +串最大⨯R =2.5V 即4.5V 15ΩR +串最大⨯15Ω=2.5V 解得R 串最大=12Ω，故这个定值电阻的范围是2~12Ω。
(6)[8]由(5)知，使用“10Ω2A ”的滑动变阻器时，电压表能达到的最小示数为2.7V ；电压表量程为0∼3V ，当电压表示数U 大=3V 时， 滑动变阻器分得的电压U 滑2=4.5V−3V=1.5V当定值电阻为15Ω时，根据分压原理有2U U 滑大=15ΩR 滑 则R 滑=2U U 滑大×15Ω=1.5V 3V×15Ω=7.5Ω 该滑动变阻器能满足要求，所以，电压表的最大示数可以为3V ；综上，除了更换滑动变阻器的方案以外，小明想到原有器材不变，调整定值电阻两端的电压也可以完成实验，他应控制定值电阻两端的电压范围是2.7V∼3V。
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