《2025年尖子生题库九年级物理人教版》

1. 小刚同学设计了如图17-29甲所示的电路来探究“电阻一定时，电流与电压的关系”。准备的器材有：两节干电池、开关、$10 \Omega$定值电阻、电流表、电压表、规格为“$20 \Omega 1 A$”的滑动变阻器、导线若干。
(1) 根据实验需求，将图甲中的器材连接成完整电路。

(2) 连接好电路后，闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片移至B(选填“$A$”或“$B$”)端。闭合开关，缓慢移动滑片，发现电压表示数始终为$3 V$，电流表示数始终为$0$，这可能是因为定值电阻$R$处发生了断路(选填“断路”或“短路”)故障。
(3) 排除故障后，改变滑片位置，记录数据，如图表所示。其中第$6$次实验时，电流表示数如图乙所示，为0.2$A$。
(4) 请根据表格中数据，画出电流跟电压关系图像(图丙)。

(5) 由此，可以得出实验结论：当电阻不变时，电阻中的电流与它两端的电压成正比。

答案：
1.（1）如图（见图$17'-4$甲） （2）B 断路 （3）$0.2$ （4）如图（见图$17'-4$乙） （5）正比【解析】（1）变阻器按一下一上连入电路中，电源电压为$3\ V$，故电压表选用小量程与电阻并联，如图（见图$17'-4$甲）所示。（2）连接好电路后，闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片移至阻值最大处的$B$端；闭合开关，缓慢移动滑片，电流表示数始终为$0$，电路可能断路，发现电压表示数始终为$3\ V$，电压表与电源连通，这可能是定值电阻$R$处发生了断路故障。（3）其中第$6$次实验时，电流表示数如题图乙所示，电流表选用小量程，分度值为$0.02\ A$，示数为$0.2\ A$。（4）根据表格中数据，在坐标系中找出对应的点连线，如图（见图$17'-4$乙）所示。（5）因电流随电压的变化关系为过原点的直线，故得出：当电阻不变时，电阻中的电流与它两端的电压成正比。
　　　　　　

2. 科学探究 小宇同学在“探究电压一定时，电流与电阻的关系”实验中，器材如图17-30甲所示，电源为两节新的干电池，滑动变阻器上标有“$10 \Omega 1 A$”字样，阻值分别为$5 \Omega$、$10 \Omega$、$20 \Omega$、$30 \Omega$的定值电阻各一个。
(1) 请用笔画线代替导线，把图甲所示的电路补充完整(滑片$P$向右滑，滑动变阻器接入电路的电阻变大)。

(2) 连接电路时，开关是断开的。
(3) 小宇同学首先将$5 \Omega$定值电阻接入电路，将滑片$P$滑到B(选填“$A$”或“$B$”)端，闭合开关，发现电流表无示数，电压表接近电源电压，则故障可能是定值电阻断路。排除故障，再闭合开关，调节滑片$P$，使电压表示数到达某一数值，电流表的示数如图乙所示，该示数为0.4$A$。
(4) 接下来，小宇将$5 \Omega$的电阻替换为$10 \Omega$，闭合开关，向右(选填“左”或“右”)调节滑片$P$，使电压表示数为2$V$，将电流表示数记录在表格中。

(5) 将定值电阻换成$20 \Omega$重复(3)的操作，由表格中数据发现：在导体两端电压一定时，导体中的电流与导体的电阻成反比(选填“正比”或“反比”)。本次探究中若换用$30 \Omega$的定值电阻接入电路，无论怎样调节滑片$P$，电压表示数都达不到刚才的电压值，原因是：变阻器的最大阻值太小。为完成整个实验，应该选取最大阻值不小于15$\Omega$的滑动变阻器。

答案：
2.（1）如图（见图$17'-5$） （2）断开 （3）B 定值电阻断路 0.4 （4）右 2 （5）反比 变阻器的最大阻值太小【解析】（1）滑片P向右滑，滑动变阻器接入电路的电阻变大，故变阻器左下接线柱连入电路中，电源电压为$3\ V$，电压表选用小量程与电阻并联，如图（见图$17'-5$）所示。（2）连接电路时，开关是断开的。（3）小宇同学首先将$5\ \Omega$定值电阻接入电路，将滑片P滑到阻值最大处的$B$端，闭合开关，发现电流无示数，电路可能断路，电压表接近电源电压，电压表与电源连通，则故障可能是定值电阻断路；排除故障，再闭合开关，调节滑片P，使电压表示数到达某一数值，电流表的示数如图乙所示，电流表选用小量程，分度值为$0.02\ A$，该示数为$0.4\ A$。（4）由欧姆定律，电阻的电压为$U=IR=0.4\ A×5\ \Omega=2\ V$，根据串联分压原理可知，将定值电阻由$5\ \Omega$改接成$10\ \Omega$的电阻，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，由分压原理，应增大滑动变阻器连入电路中的电阻，所以滑片应向右端移动，使电压表的示数为$2\ V$。（5）将定值电阻换成$20\ \Omega$重复第（3）的操作，由表格中数据发现，电阻增大为原来的几倍，通过的电流减小为原来的几分之一，即在导体两端电压一定时，导体中的电流与导体的电阻成反比；电阻两端的电压始终保持$U_{V}=2\ V$，根据串联电路电压的规律，变阻器分得的电压$U_{滑}=U-U_{V}=3\ V-2\ V=1\ V$，变阻器分得的电压为电压表示数的$0.5$倍，根据分压原理，当接入$30\ \Omega$电阻时，变阻器连入电路中的电阻为$R_{滑}=0.5×30\ \Omega=15\ \Omega＞10\ \Omega$，故本次探究中若换用$30\ \Omega$的定值电阻接入电路，无论怎样调节滑片P，电压表示数都达不到刚才的电压值，原因是变阻器的最大电阻过小。