《2025年亮点给力大试卷九年级物理上册苏科版》

24. 新素养 科学探究 (8 分)两个小组利用图甲电路图做实验,提供的器材有：学生电源、电流表、电压表、定值电阻 R₀(5 Ω、10 Ω、15 Ω)、规格为“45 Ω 1 A”的滑动变阻器 R、开关、导线若干.

甲
乙
(1)小组一探究“电流与电压的关系”,电源电压调为 5 V 且不变.
① 连接电路时,应将开关 ；将 5 Ω 的电阻接入电路,正确操作后,发现电压表无示数,电流表有示数,造成这一现象的原因可能是 R₀ .
② 调整电路后闭合开关,移动滑片 P,使 R₀ 两端电压由 1 V 逐渐增大到 1.5 V、2 V、3 V,读出对应的电流值,作出 U - I 图线如图乙所示,由此得到的结论是 .实验中改变 R₀ 两端电压多次实验的目的是 .
(2)小组二探究“电流与电阻的关系”,电源电压调为 15 V 且不变.
① 将 15 Ω 的定值电阻接入电路,检查无误后闭合开关,移动滑片,使电压表的示数为 5 V,记下相应的电流值.将 R₀ 阻值用 10 Ω 替换 15 Ω,闭合开关,此时电压表示数 于 5 V.
② 正确操作实验中,当接入 10 Ω 电阻时,滑动变阻器的功率和该电阻的功率之比为$ k_1,$接入 15 Ω 电阻时,该比值为$ k_2,$则$ k_1 ($选填“＞”“=”或$“＜”)k_2.$
③ 为了更好地得出结论,充分利用上述电阻组合连接成串联电路,要求保持电压表示数为 5 V,则最多可以完成 次不同阻值下的实验.(包含①中两次实验)
④ 若定值电阻两端的预设电压为 2 V,利用 R 分压,将 5 Ω、10 Ω、15 Ω 三个电阻分别接入电路完成三次实验,电源电压可调的范围值是 .

答案：
(1)①断开 短路 ②在电阻一定时，电流与电压成正比 使实验结论更具有普遍性
(2)①小 ②= 4 2~8V 解析:
(1)①为了保护电路，连接电路时，开关应断开。将5Ω的电阻接入电路，正确操作后，电流表有示数，说明电路是通路，电压表无示数，可能是与电压表并联的部分短路，即造成这一现象的原因可能是$R_{0}$短路。②由图乙可知，$R_{0}$的U - I图线是一条过原点的直线，则可得出的结论是:在电阻一定时，电流与电压成正比。改变$R_{0}$两端的电压进行多次实验，是为了使实验结论更具有普遍性。
(2)①将15Ω的定值电阻接入电路，检查无误后闭合开关，移动滑片，使电压表的示数为5V，将$R_{0}$阻值用10Ω替换15Ω，即$R_{0}$阻值变小，由串联分压可知，$R_{0}$两端的电压变小，即电压表的示数变小，小于5V。②探究电流与电阻的关系，正确操作实验中，应保持电阻两端的电压不变。滑动变阻器的功率与电阻功率之比$k=\frac{I^{2}R}{I^{2}R_{0}}=\frac{R}{R_{0}}$，由串联分压可知，$k=\frac{R}{R_{0}}=\frac{U_{R}}{U_{V}}=\frac{U - U_{V}}{U_{V}}$为一定值，所以$k_{1}=k_{2}$。③保持电压表示数为5V，由②可知$\frac{R}{R_{0}}=\frac{U - U_{V}}{U_{V}}=\frac{15V - 5V}{5V}=2$，滑动变阻器的最大阻值为45Ω，所以定值电阻的最大阻值$R_{0max}=\frac{1}{2}R_{max}=\frac{1}{2}×45Ω = 22.5Ω$，则充分利用所给电阻组合连接成串联电路，能完成实验的有5Ω、10Ω、15Ω及$5Ω + 10Ω = 15Ω$、$5Ω + 15Ω = 20Ω$，所以最多可以完成4次不同阻值下的实验。④设电源电压最小值为$U_{min}$、最大值为$U_{max}$，要保证定值电阻两端的预设电压为2V不变，假设该电源电压最小为2V，滑动变阻器接入电路的阻值为0，则定值电阻两端的电压就等于电源电压，符合题意，实验可以正常进行，所以，该电源电压最小为2V。滑动变阻器的最大阻值为45Ω，定值电阻两端的预设电压为2V，由串联分压可知，当15Ω定值电阻和滑动变阻器最大阻值接入电路时，电源电压最大，则$\frac{R_{max}}{R_{0max}}=\frac{U_{max}-U'_{V}}{U'_{V}}$，即$\frac{45Ω}{15Ω}=\frac{U_{max}-2V}{2V}$，解得$U_{max}=8V$。综上所述，电源电压可调的范围值是2~8V。