《2025年课时训练九年级物理上册苏科版江苏人民出版社》

母题学方法1 探究电流与电压的关系
探究通过导体的电流和电压的关系时,需采用控制变量法；实验中应控制电阻的阻值不变,移动滑动变阻器的滑片,改变定值电阻两端的电压和电路中的电流,同时记录对应的电流、电压数值.
1. 在“探究电流与电压的关系”实验中,用2节新干电池做电源,其他器材如图甲所示.

(1)电路中滑动变阻器的主要作用是______.
(2)小明将实物连接成如图甲所示电路.经查,其中有一条连线错误,在错误的连线上画“×”并用笔画线代替导线画出正确的连线.
(3)正确连接电路后,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片P,发现电流表无示数,电压表有示数,其原因可能是______(填一种即可).
(4)排除故障后进行实验,将滑动变阻器的滑片P逐渐向右移动,发现随着电压表示数的变大,电流表示数______,依次记录电压表与电流表的示数.
(5)根据实验数据,作出I-U图像.分析图像可得结论：当导体的电阻一定时,通过导体的电流与导体两端电压成______比.
(6)进一步分析I-U图像,结合实验器材规格可知：当电压表示数为3 V时,滑动变阻器的滑片P位于______端,当电压表示数为1 V时,滑动变阻器连入电路的电阻为______Ω.

答案：
1.
(1)保护电路以及改变定值电阻两端的电压
(2)如图所示
(3)定值电阻断路
(4)变大
(5)正
(6)B 20

[解析]
(1)在“探究电流与电压的关系”时,为得出普遍性的规律，要多次测量，故滑动变阻器除保护电路外还有改变定值电阻两端电压的作用。
(2)原电路中,电压表串联在电路中，定值电阻与滑动变阻器并联，这都是错误的，电压表应与定值电阻并联，定值电阻与变阻器应串联，改正后如图所示。
(3)若电流表示数为0，说明电路可能断路；电压表有示数，说明电压表与滑动变阻器、电流表、开关、电源连通，则与电压表并联的部分以外的电路是完好的，则电路故障为与电压表并联的定值电阻断路了。
(4)排除故障后进行实验，将滑动变阻器的滑片P逐渐向右移动时，滑动变阻器接入电路的阻值减小，电路的总电阻减小，由$I=\frac{U}{R}$知电路中的电流增大，即电流表示数增大。
(5)分析图像可得结论：当导体的电阻一定时，通过导体的电流与导体两端电压成正比。
(6)由题意知，电源电压为3V，电压表测量定值电阻两端的电压，当电压表示数为3V时，即电压表测量电源电压，此时滑动变阻器两端的电压为零，故滑动变阻器接入电路的阻值为零，所以滑动变阻器的滑片P位于B端；由图像知，当电压表示数为1V时，通过电路的电流为0.1A，由串联电路中电压和电流的特点和欧姆定律可得，滑动变阻器连入电路的阻值$R_{滑}=\frac{U - U_{V}}{I}=\frac{3V - 1V}{0.1A}=20\Omega$。

变式1.1 归纳法 在探究电流与电压和电阻的关系实验中,电路图如图所示.电源电压4.5 V,保持不变,三个定值电阻分别为5 Ω、10 Ω、20 Ω(忽略温度对电阻的影响).

| 实验次数 | 1 | 2 | 3 |
| 电压U/V | 1.0 | 2.0 | 3.0 |
| 电流I/A | 0.2 | 0.4 | 0.6 |

(1)在开关闭合前,滑动变阻器的滑片应该放在______(填“A”或“B”)端.
(2)将5 Ω的电阻连入电路,调节滑片位置进行三次实验,数据如上表所示,分析数据可得出结论：在电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成______.
(3)做完第三次实验后,保持滑片位置不变,断开开关,将5 Ω的电阻换成10 Ω的电阻,再闭合开关,此时电压表的示数______(填“大于”“小于”或“等于”)3 V；调节滑片的位置,使电压表的示数仍为3 V,读出电流表的示数,此时滑动变阻器接入电路的阻值为$R_1.$
(4)再断开开关,将10 Ω的电阻换成20 Ω的电阻,闭合开关,调节滑片位置,使电压表的示数仍为3 V,读出电流表的示数,此时滑动变阻器接入电路的阻值为$R_2,$则$R_1______($填“大于”“小于”或“等于$”)R_2.$

答案： 变式1.1
(1)A
(2)正比
(3)大于
(4)小于
[解析]
(1)在开关闭合前，滑动变阻器的滑片应该放在阻值最大处A端，此时滑动变阻器主要起保护电路的作用。
(2)横向比较表中数据，电压为原来的几倍，通过电阻的电流也为原来的几倍，即在电阻一定时，通过导体的电流与导体两端的电压成正比。
(3)做完第三次实验后，保持滑片位置不变，断开开关，将5Ω的电阻换成10Ω的电阻，再闭合开关，根据串联电路分压原理，此时电压表的示数大于3V；调节滑片的位置，使电压表的示数仍为3V，读出电流表的示数，此时滑动变阻器接入电路的阻值为$R_{1}$。
(4)因定值电阻两端的电压不变，根据串联电路电压的规律，滑动变阻器两端的电压也为一定值，根据分压原理，定值电阻与滑动变阻器连入电路的阻值之比不变；定值电阻阻值变大，这两次实验中对应的滑动变阻器连入电路的电阻分别为$R_{1}$和$R_{2}$，则$R_{1}$小于$R_{2}$。

探究通过导体的电流和电阻的关系时,需采用控制变量法；实验中应控制电阻两端的电压不变,改变电阻的阻值,移动滑动变阻器的滑片,控制电阻两端的电压不变,同时记录对应的电流、电阻数值.
2. “探究导体中电流跟电阻的关系”的实验中,实验器材有：学生电源(6 V),电流表(0～0.6 A,0～3 A)、电压表(0～3 V,0～15 V)、定值电阻(5 Ω、10 Ω、20 Ω各一个)、开关、滑动变阻器(甲“50 Ω 1 A”,乙“10 Ω 2 A”)和导线若干.

(1)请根据图甲所示的电路图用笔画线代替导线,将图乙所示的实物连接成完整电路图(要求连线不得交叉).
(2)连接电路时,开关应处于断开状态,滑动变阻器的滑片P应放在______(填“A”或“B”)端.
(3)连接电路后,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,电压表有示数,电流表始终无示数,造成这一现象的原因可能是______(填序号).
A. 定值电阻R短路 B. 定值电阻R断路 C. 滑动变阻器断路 D. 电流表断路
(4)实验中依次接入三个定值电阻,调节滑动变阻器的滑片,保持电压表示数不变,记下电流表的示数,利用描点法得到如图丙所示的电流I随电阻R变化的图像.由图像可以得出结论：电压一定时,导体中的电流跟导体的电阻成______(填“正比”或“反比”).
(5)上述实验中,小强用R= 5 Ω电阻做完实验后,保持滑动变阻器滑片的位置不变,接着把R换为10 Ω的电阻接入电路,闭合开关,他应向______(填“A”或“B”)端移动滑动变阻器的滑片,使电压表示数为______V时,读出电流表的示数.
(6)为完成整个实验,应该选取______(填“甲”或“乙”)规格的滑动变阻器.

答案：
2.
(1)如图所示
(2)A
(3)B
(4)反比
(5)A 2
(6)甲

[解析]
(1)电压表与电阻并联，滑动变阻器按一上一下接入电路中，如图所示。
(2)连接电路时，开关应断开，滑动变阻器的滑片P应放在阻值最大处A端。
(3)若定值电阻R短路，则电压表示数为0，电流表有示数，A不符合题意；若定值电阻R断路，电流表示数为0，此时电压表串联在电路中测电源电压，则电压表有示数，B符合题意；若滑动变阻器断路，则电路为断路，两表都没有示数，C不符合题意；若电流表断路，则电路为断路，两表都没有示数，D不符合题意。故选B。
(4)由题图丙知，电流与电阻的乘积为$U = IR = 0.4A×5Ω = \cdots = 0.1A×20Ω = 2V$，故由图像可以得出结论：电压一定时，通过导体的电流跟电阻成反比。
(5)根据串联分压原理可知，将定值电阻由5Ω换成10Ω，电阻增大，其分得的电压增大；探究电流与电阻的实验中应控制电压不变，即应保持电阻两端的电压不变，根据串联电路电压的规律可知，应增大滑动变阻器分得的电压，根据分压原理，应增大滑动变阻器连入电路中的阻值，所以滑片应向A端移动，使电压表的示数为2V，读出电流表的示数。
(6)由题图丙知，电阻两端的电压始终保持$U = 2V$不变，根据串联电路电压的规律，滑动变阻器分得的电压为$U_{滑}=6V - 2V = 4V$，滑动变阻器分得的电压为电压表示数的2倍，根据分压原理，当接入20Ω电阻时，滑动变阻器连入电路中的阻值应为$R_{滑}=2×20Ω = 40Ω$，故为了完成整个实验，应该选取最大阻值至少40Ω的滑动变阻器，故选甲规格的滑动变阻器。