《2025年零障碍导教导学案九年级物理全一册沪粤版》

6. 某实验小组探究电流与电压和电阻的关系。实验中电源电压恒为3 V,滑动变阻器最大阻值为20 Ω。
(1)他们先用5 Ω的定值电阻探究电流与电压的关系,实验电路图如图甲所示。
①连接电路前,悦悦发现电流表指针如图乙所示,接下来的操作是调节电流表的调零螺母，使指针指在零刻度线处。
②检查完毕后,闭合开关,调节滑动变阻器,记录了5组数据。测第6组数据时,电压表的示数为2.6 V,电流表的示数如图丙所示。请在图丁的坐标系中描绘出第6组数据对应的点,并根据描出的6个数据点画出定值电阻的I-U图像。
③分析画出的I-U图像可得出结论：在电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比。
(2)实验结束后,悦悦想继续探究电流与电阻的关系,他将电源电压改为4 V且不变,其余连接方式不变。将图中的定值电阻依次换为5 Ω、10 Ω、20 Ω、30 Ω四个定值电阻,使定值电阻两端的电压一直为2 V不变。
①闭合开关试触时,发现电流表无示数,移动滑动变阻器的滑片,电压表示数始终接近电源电压,造成这一现象的原因可能是定值电阻断路。
②根据实验数据,小强作出了如图戊所示的I-R图像,由于此图线为曲线,小强认为不便于直观判断I与R的定量关系,于是对图像中的坐标进行了巧妙变换,从而直观判断出了I与R的关系。你认为小强的改进方法是：将坐标制改为$I-\frac{1}{R}$。
③小鹏又把R换为30 Ω的电阻接入电路,闭合开关,无论怎样移动滑片,电压表都不能达到所控制的电压值,是因为滑动变阻器的最大阻值太小（或定值电阻两端的电压太小或电源电压太大）。

答案： 【解析】：
（1）①考查电流表的使用，连接电路前，电流表指针没有指在零刻度线处，所以接下来的操作是调零，即调节电流表的调零螺母，使指针指在零刻度线处。
②考查电流表的读数和图像的绘制，根据电流表选用小量程确定分度值读数，由欧姆定律得出电阻的电压，根据描点法作图。
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。
（2）①若电流表示数为0，说明电路可能断路；电压表示数接近电源电压，说明电压表与电源连通，则与电压表并联的支路以外的电路是完好的，则与电压表并联的支路断路了。
②根据图像为曲线，可得出$I$与$\frac{1}{R}$成正比，故可将坐标制变为$I-\frac{1}{R}$，从而直观判断出$I$与$R$的关系。
③根据串联电路电压的规律求出变阻器分得的电压，根据分压原理，求出当接入$30\Omega$电阻时变阻器连入电路中的电阻，进而确定滑动变阻器的规格。
【答案】：
（1）①调节电流表的调零螺母，使指针指在零刻度线处。
②电流表选用小量程，分度值为$0.02A$，电流为$0.52A$，由欧姆定律，电阻的电压为：$U=IR=0.52A×5\Omega=2.6V$，根据表中数据，在坐标系中找出对应的点连线，如下图所示：
图略。
③通过导体的电流与导体两端的电压成正比。
（2）①定值电阻断路。
②将坐标制改为$I-\frac{1}{R}$。
③滑动变阻器的最大阻值太小（或定值电阻两端的电压太小或电源电压太大）。