《2025年实验班提优大考卷九年级物理全一册人教版》

13. 原创素养题 科学探究 在探究通过导体的电流、电压与电阻关系时,提供器材如下：电压恒为3V的电源、定值电阻(规格有5Ω、10Ω、20Ω、50Ω)、小灯泡、“20Ω 1A”的滑动变阻器、电流表、电压表、开关和导线。


(1)探究电流与电压的关系
①甲、乙、丙三个电路设计图中,能完成本次实验探究的是图____丙。请选择一个不能完成本次实验探究的设计图,简述设计的缺陷：____甲电路中电压表并联在小灯泡两端，小灯泡的阻值随温度的变化而变化，无法控制电阻不变（或图乙中无法改变电路中的电流）。
②选择正确的设计图进行实验,测量数据如表所示,由此可归纳：在电阻一定时,通过导体的电流与它两端的电压成____正比。
(2)探究电流与电阻的关系
①在图丙中,将5Ω的定值电阻R接入电路,调节滑片,当电压表示数为2V时,记录电流表示数。
②断开开关,保持滑片位置不变,将5Ω的定值电阻R换成10Ω,闭合开关,应向____右(填“左”或“右”)移动滑片,同时眼睛应观察____电压表的示数,停止移动后记下另一只电表的示数。
③换接20Ω和50Ω的定值电阻R,分别重复上述实验步骤。实验时发现换接____50Ω的电阻时,无论怎样移动滑片P,都不能使电压表示数达到2V,为完成本次数据收集,利用所提供的器材可采取的办法是____将5Ω、10Ω、20Ω中的任意一个电阻串联在电路中。

答案：
(1)①丙 见解析 ②正
(2)②右 电压 ③50 见解析
[解析]
(1)①探究电流与电压的关系时，要控制电阻的阻值不变，改变电路中的电流，记录电阻两端的电压.由图可知，甲电路中电压表并联在小灯泡两端，小灯泡的阻值随温度的变化而变化，无法控制电阻不变，所以不能探究电流与电压的关系，故图甲不符合题意;图乙中无法改变电路中的电流，故图乙不符合题意;图丙中电压表并联在定值电阻两端，电流表串联在电路中测量电路中的电流，移动滑动变阻器改变电路中的电流，可以得到多组实验数据，所以图丙能完成本次实验探究;②由表中数据可得，电压与电流的比值$\frac{1.0\ V}{0.10\ A}=\frac{1.5\ V}{0.15\ A}=\frac{2.0\ V}{0.20\ A}=\frac{2.5\ V}{0.25\ A}=10\ \Omega$;电压与电流的比值不变，所以可得结论:电阻一定时，通过导体的电流与导体两端的电压成正比.
(2)②移动滑片P的同时，眼睛应注视电压表，使其示数为某一预设值，并记下电流表示数;根据串联电路分压规律可知，定值电阻由5Ω换成10Ω，定值电阻两端的电压变大，因此要保持定值电阻两端的电压不变，需要滑动变阻器接入更大的阻值来分压，故滑动变阻器的滑片应向右端移动;③电压表示数为2V，根据串联电路电压的规律，滑动变阻器分得的电压$U_{滑}=U - U_{V} = 3\ V-2\ V=1\ V$;滑动变阻器分得的电压为电压表示数的$\frac{1\ V}{2\ V} = 0.5$，根据分压原理，当接入50Ω电阻时，滑动变阻器需连入电路中的电阻$R_{滑} = 0.5×50\ \Omega = 25\ \Omega＞20\ \Omega$;即为了能完成这次实验，滑动变阻器的最大阻值至少为25Ω.若将5Ω、10Ω、20Ω中的任意一个电阻串联在电路中，移动变阻器的滑片，即可完成实验.

14. 为测定标有“3.8V”字样小灯泡正常发光时的电阻,小明设计了如图甲所示电路,电源电压6V保持不变。

(1)闭合开关前,小明观察到电流表指针如图乙所示,应该对电流表____。他发现电路中有一根导线连接错误,请在该导线上画上“×”,用笔画线代替导线,画出正确的连线。
(2)正确连接电路后闭合开关,移动滑片P,发现小灯泡始终不亮,电流表有示数,电压表示数为零,则电路故障可能是____。
(3)排除故障后,继续实验。移动滑片P,使电压表示数分别为2.0V、3.8V、4.5V,记录下对应的电流表示数分别为0.22A、0.30A、0.32A,小灯泡正常发光时的电阻为____Ω(结果保留一位小数)。
(4)小红认为有更精确的测量方案,她初步设计了如图丙所示的电路,请从滑动变阻器(0~20Ω)、电阻箱(最低倍率是×1,元件符号-⌒-)、电压表(0~3V)中选择两个器材,并将它们的电路元件符号填入图丙合适的虚线框中,帮助小红完成电路设计。

答案：

(1)调零 如图所示
(2)小灯泡短路
(3)12.7
(4)如图所示
　　
[解析]
(1)闭合开关前，小明观察到电流表指针如题图乙所示，指针未指向零刻度线，表明电流表指针没有调零，应该对电流表调零;测定小灯泡正常发光时的电阻，应使小灯泡、滑动变阻器、电流表和开关串联，且如图所示，小灯泡的左接线柱接电源负极或电压表的负接线柱.
(2)正确连接电路后闭合开关，移动滑片P，发现小灯泡始终不亮，电流表有示数，电路仍然接通，不是断路，电压表示数为零，说明被测的小灯泡可能发生了短路.
(3)排除故障后，继续实验.移动滑片P，使电压表示数分别为2.0V、3.8V、4.5V，记录下对应的电流表示数分别为0.22A、0.30A、0.32A，其中电压表示数3.8V，电流表示数0.30A时小灯泡正常发光，则小灯泡正常发光时的电阻为$R=\frac{U}{I}=\frac{3.8\ V}{0.30\ A}\approx12.7\ \Omega$.
(4)小红认为有更精确的测量方案，她初步设计了图丙所示的电路，选择滑动变阻器(0~20Ω)、电压表(0~3V)连成如图所示电路，实验时调节滑动变阻器使电压表示数为6V - 3.8V = 2.2V时，小灯泡正常发光，读出电流表示数，从而求出小灯泡正常发光时的电阻，因为选择了更小的测量范围的电表，读数更精确.