17.1 电流与电压和电阻的关系（原卷版）

第十七章 欧姆定律 第1 节 电流与电压和电阻的关系 1 通过实验探究电流跟电压、电阻的关系，让学生经历科学探究的全过程。 2 进一步熟悉探究实验中的控制变量法。 3 会观察收集思路点拨试验中的数据并尝试采用图像法思路点拨实验数据。 4 能说出电流与电压、电阻间的正比、反比关系。 一、电流与电压的关系： 1 实验器材：电压表、电流表、定值电阻1 个（如10Ω）、开关、导线若干、 2 节干电池（或学生电源）、滑动变阻器“20Ω 1”； 2 测量器材：电压表、电流表； ①电压表：测电阻两端的电压； ②电流表：测通过电阻的电流； 3 实验电路：如右图； 4 实验方法： 控制变量法 （控制电阻不变）； 5 设计和进行实验： ①检查器材，观察电压表、电流表指针是否指向零； ②根据实验器材设计电路图并正确连接电路图； ③检查电路，调节滑动变阻器使其阻值最大； ④闭合开关，调节滑动变阻器滑片P 至某一位置，记录此时电压表、电流表示数； ⑤继续调节滑动变阻器滑片P 至另一位置，记录此时电压表、电流表示数； ⑥重复上述调节滑动变阻器滑片P 的位置，记录总共四组电压表、电流表示数。 6 实验记录：（例） ①电压表接入电路的量程 0 ～ 3V ，电流表接入电路的量程 0 ～ 06 ； ②数据记录（电阻= 10 Ω，控制不变） 学习目标 1 预习导学 02 试验次数 电压U/V 电流/ 1 2 3 4 7 制图--绘制-U 坐标图： ①描点：将记录的数据分别在-U 坐标里描出对应的坐标点； ②连线：用曲线将描出的坐标点连接； ③思路点拨图像：根据曲线特征，思路点拨电流与电压的函数关系； 8 实验结论： 在电阻一定的情况下，导体中的电流跟这段导体两端的电压成正比 。 ①当电阻不变时，电阻两端的电压越大，流过电阻的电流越大； ②不同电阻的-U 图中，电阻越大，直线越斜（电阻越大、直线斜率越大）； 9 滑动变阻器的作用： ①保护电路； ②改变定值电阻两端的电阻（改变电路中的电流）。 二、电流与电阻的关系： 1 实验器材：电压表、电流表、定值电阻四个（5Ω、10Ω、15Ω、20Ω）、开关、 导线若干、2 节干电池（或学生电源）、滑动变阻器“20Ω 1”； 2 测量器材：电压表、电流表； ①电压表：测电阻两端的电压； ②电流表：测通过电阻的电流； 3 实验电路：如右图； 4 实验方法： 控制变量法 （控制电阻不变）； 5 设计和进行实验： ①检查器材，观察电压表、电流表指针是否指向零； ②根据实验器材设计电路图并正确连接电路图； ③检查电路，调节滑动变阻器使其阻值最大； ④闭合开关，调节滑动变阻器，使电压表示数达到某一数值（比如25V），记录此时电压、电流和电阻值。 ⑤换接第二个电阻（记录电阻阻值），调节滑动变阻器，使电压表示数达到与第一次的示数相同，记录电流值； ⑥依次接入第三、第四个电阻，调节滑动变阻器，使电压表示数达到与第一次的示数相同，记录电流值。 6 实验记录：（例） ①电压表接入电路的量程 0 ～ 3V ，电流表接入电路的量程 0 ～ 06 ； ②数据记录（电压= 2 V，控制不变） 试验次数 电阻R/Ω 电流/ 1 2 3 4 7 制图--绘制-U 坐标图： ①描点：将记录的数据分别在-R 坐标里描出对应的坐标点； ②连线：用曲线将描出的坐标点连接； ③思路点拨图像：根据曲线特征，思路点拨电流与电压的函数关系； 8 实验结论： 当电压一定时，导体中的电流跟这段导体的电阻成反比 。 ①当电压一定时，电阻越大，流过电阻的电流越小； ②更换阻值大的定值电阻时，滑动变阻器的阻值也调大（换大调大）； 知识点一：探究电流与电压关系 【探究重点】 1、实验电路图： 2、控制不变的量：电阻。控制方法：使用同一个定值电阻进行实验。 3、改变的量：定值电阻两端的电压。改变方法：（1）改变电池节数；（2）调节滑动变阻器滑片。 4、滑动变阻器在实验中的作用：（1）保护电路；（2）改变定值电阻两端的电压。 5、实验结论：当电阻一定时，通过导体的电流与导体两端的电压成正比。 6、电流与电压之间的关系：当电阻一定时，导体中的电流跟导体两端的电压成正比。不能说成电压跟电流成正比， 电流和电压之间存在因果关系，电压是原因，电流是结果，因果关系不能颠倒。 探究提升 03 【例题精讲】（2023•哈尔滨）如图所示，探究“电流跟电压的关系”实验中，下列说法不正确的是（ ） ．探究电流跟电压的关系时，需要控制导体的电阻一定 B．滑动变阻器可以起到改变定值电阻两端电压的作用 ．实验的结论是：电流跟电压成反比 D．多次实验是为了得到电流跟电压之间的定量关系 【巩固训练】（2023•宁夏）在“探究电流与电压的关系”实验中，实验小组用电压表测得电源电压为28V，并连 接了如图甲所示的部分电路： （1）观察图甲，请指出电路连接过程中的不妥之处： 。 （2）改正后，请用笔画线代替导线，在图甲上完成剩余电路的连接（要求：向右移动滑动变阻器的滑片P，其 阻值增大）。 （3）闭合开关后，观察到电压表示数接近电源电压，电流表无示数，出现该故障的原因是 。 （4）排除故障后，开始测量并将实验数据记录在表中，当电压表示数为20V 时，电流表示数如图乙所示，为 。 电压U/V 10 15 20 25 电流/ 010 015 025 （5）根据表中实验数据，得出的实验结论是： 。 （6）若要继续完成“探究电流与电阻的关系”的实验，除了现有的实验器材之外，还需增加 。 知识点二：探究电流与电阻关系 【探究重点】 1、实验电路图： 2、控制不变的量：电压。控制方法：调节滑动变阻器滑片。 3、改变的量：电阻。改变方法：更换定值电阻。 4、滑动变阻器在实验中的作用：（1）保护电路；（2）使定值电阻两端的电压保持不变。 5、实验结论：当电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻成反比。 6、电流与电阻的关系：当电压一定时，导体的电流跟导体的电阻成反比。不能说成电阻跟电流成反比，导体的电 阻是导体本身的一种性质，不随导体中的电流的变化而变化。 【例题精讲】（2023•苏州）用如图电路探究电流与电阻的关系，所用器材：电源（6V），定值电阻R1（5Ω、 10Ω、15Ω、20Ω 各1 个），规格为“15Ω 1”的滑动变阻器R2，如表为实验数据记录表。关于该实验，下列说 法正确的是（ ） 序号 电阻R1/Ω 电流/ 1 5 06 2 10 03 3 15 02 4 20 未测 ．实验过程中控制电压表示数为2V B．将电阻R1由5Ω 更换为10Ω 时，应向左适当移动滑动变阻器滑片 ．前3 次实验中，滑动变阻器的功率在第1 次实验中最小 D．若使用现有器材完成第4 次实验，需要改变电路 【巩固训练】（2023•鞍山）小明使用阻值为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω 的定值电阻各一个，电压为3V 的电源以及规 格为“10Ω，05”的滑动变阻器等器材，来“探究电流与电阻的关系”。 （1）他首先将5Ω 的电阻接入了图甲的电路中，检查时发现电路中有一根导线连接错误，请在错误的导线上画 “×”，并用笔画线代替导线将电路连接正确； （2）电路正确连接后，闭合开关时发现，此时电压表和电流表均无示数，他判断产生此现象的原因是 （选填“定值电阻”或“滑动变阻器”）断路。排除故障后移动滑动变阻器的滑片，电流表示数如图乙所示， 则此时电压表示数为 V； （3）当定值电阻由5Ω 换为10Ω 时，为达到实验要求，需向 （选填“左”或“右”）调节滑动变阻器的 滑片。分别将5Ω 和10Ω 的电阻接入电路，在电压表示数不变的情况下，滑动变阻器消耗的电功率之比为 ； （4）如果只利用现有器材，让四个电阻单独接入电路都可完成实验，定值电阻两端的电压应控制在2V～ V 之间； （5）小明按上述方法，更换不同阻值的电阻进行了多次实验后，得出结论：当电压一定时，导体中的电流与导 体的电阻成 。 （6）完成上面实验后，小明又设计了图丙所示的电路来测量额定电压为25V 的小灯泡正常发光时的电阻，已 知电源电压为7V，R0的阻值为10Ω，请完成以下实验步骤： ①开关S 和S1闭合、S2断开，移动滑动变阻器的滑片，使小灯泡正常发光； ②保持滑动变阻器滑片位置不变，将开关S 和S2闭合、S1断开，此时电压表示数为3V；再将滑动变阻器的滑 片移到最 （选填“左”或“右”）端，此时电压表示数为5V，电路中的电流为 ； ③小灯泡正常发光时的电阻RL＝ Ω。（结果保留一位小数） 1．（2023•榆树市一模）小明在研究通过导体的电流与其两端电压关系时，根据测量数据绘制出如图所示的一U 图象。下列判断错误的是（ ） 强化训练 040 ．通过R1的电流与它两端所加电压成正比 B．通过R2的电流与它两端所加电压不成正比 ．将它们串联接到同一电路中时，通过R1的电流较小 D．将它们并联连接到两端电压为25V 的电路中，通过干路的电流是07 2．（2023•南宁一模）某同学在探究“电流跟电压、电阻的关系”时，根据收集到的数据画出了如图所示的一个 图象。下列结论与图象相符的是（ ） ．电压一定时，电流随着电阻的增大而减小 B．电阻一定时，电压随着电流的增大而增大 ．电阻一定时，电流随着电压的增大而增大 D．电压一定时，电阻随着电流的增大而减小 3．（2023•高要区二模）小明在研究通过导体的电流与其两端电压关系时，根据测量数据绘制出如图所示的﹣U 图 象。下列判断错误的是（ ） ．通过R1的电流与它两端所加电压成正比 B．通过R2的电流与它两端所加电压成正比 ．将它们串联接到同一电路中，当通过的电流为02 时，电路的总电压为35V D．将它们并联连接到两端电压为25V 的电路中，通过干路的电流是07 4．（2023•洪山区校级模拟）在探究电阻一定时电流与电压关系的实验中，某同学连接的电路如图所示。已知电 源电压为3V，滑动变阻器上标有“30Ω 1”字样。闭合开关，调节滑动变阻器，实验中得到的实验数据如表所示， 下列说法不正确的是（ ） 序号 1 2 3 4 5 U/V 05 10 15 20 25 / 010 019 042 039 049 ①第1 次实验的数据不是他实验中实际测得的 ②第4 次实验时滑动变阻器接入电路电阻与定值电阻的阻值之比为2：1 ③多次实验的目的是为了减小误差 ④该实验得出的结论是：通过导体的电流跟导体两端的电压与成正比 ．③④ B．①③ ．②③④ D．①②③④ 5．（2023•泗水县四模）如图在探究电流跟电阻关系的实验中，滑动变阻器的规格为“30Ω 05”，定值电阻为 5Ω、10Ω、15Ω，实验数据见下表。下列关于实验的几种说法中正确的是（ ） 实验次数 电阻R/Ω 电流/ 1 5 03 2 10 015 3 15 010 ①上述3 次实验中，都是调节滑动变阻器使电压表的示数为15V ②要顺利完成这3 次实验，电源电压不能超过45V ③如果只有6V 电源，要顺利完成3 次实验则定值电阻两端的电压不能低于2V ④用该实验器材只能探究电流与电压和电阻的关系 ．① B．①② ．①②③ D．①②③④ 6．（2023•巨野县一模）利用如图甲所示的电路探究电流和电阻的关系，电源电压保持3V 不变，分别将5Ω、 10Ω、15Ω、20Ω、25Ω 的定值电阻R 连入电路，按实验要求测得通过各定值电阻的电流，描绘出如图乙所示 的图象，则下列判断正确的是（ ） ．实验中电压表的示数保持1V 不变 B．当R 短路时，电压表有示数，电流表无示数 ．电压一定时，电阻和电流成正比 D．将R 从5Ω 换成10Ω 后，应将滑片向右移 7．（2023•门头沟区二模）小明想要利用如图所示的电路探究“电流与电压的关系”，下列说法正确的是（ ） ．实验过程中应该保持电阻R 阻值不变 B．实验过程中滑动变阻器的作用只是保护电路 ．实验过程中应该调滑动变阻器使电流表示数不变 D．实验过程中应该调滑动变阻器保持电压表示数不变 8．（2023•诸城市二模）小明同学用如图所示的电路探究“通过导体的电流与电阻的关系”，有下列器材：电压 恒为6V 的电源、电流表、电压表、阻值分别为5Ω、10Ω、20Ω、30Ω 的定值电阻R、滑动变阻器（l 20Ω）、 开关和导线若干。 （1）在如图所示的电路中，小明首先将R＝5Ω 的电阻接入，闭合开关前检查发现有一根导线连接错误，请在 错误的导线上画“×”，并用笔画线代替导线将电路连接正确； （2）在进行第2 次实验时，小明同学断开开关，将R＝5Ω 的电阻换为10Ω 后，就想闭合开关，同组的小华及 时制止。小明同学应先将 ，再闭合开关移动滑片，当 时，将电流表示数填入表格中； 实验次数 1 2 3 4 R/Ω 5 10 20 30 / 06 03 015 01 （3）进行第4 次实验时，将接入电阻R 的阻值换为30Ω，发现无论怎样移动滑动变阻器的滑片都不能将电压表 的示数调到30V。为达实验目的，若重新选择器材进行实验，以上四个定值电阻都能为实验所用，下列调整可 行的是 。 增大电源电压 B 换用最大阻值更小的滑动变阻器 减小电源电压 D 换用最大阻值更大的滑动变阻器 （4）小明同学得到的数据如上表所示，通过思路点拨实验数据，得出的结论是 。 9．（2023•成县三模）某实验小组用如图甲所示电路进行“探究电流与电阻的关系”实验。 （1）请将图乙连接完整，要求：滑动变阻器滑片向左移动时电阻变大。 （2）连接电路时，开关应处于 状态，闭合开关前，滑动变阻器滑片P 应该位于 端（选填“”或 “B”）。 （3）闭合开关后，同学们发现，无论怎样调节滑动变阻器的滑片，电流表始终没有示数，电压表示数接近电源 电压，原因可能是 。 （4）排除故障后，先将5Ω 定值电阻接入电路，闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，使电压表的示数为某一定 值，此时电流表的示数如图丙所示，为 0 。 （5）在实验过程中，将20Ω 的定值电阻换成10Ω 的定值电阻，闭合开关，应向 （选填“”或“B”）端移 动滑片，直至电压表示数为 V 时，读出电流表的示数。再继续实验，实验数据记录在表格中。由实验数据 可知：当导体两端的电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻成 。 实验次数 1 2 3 R/Ω 5 10 20 / 02 01 （6）实验结束后，某同学向老师提出可以用小灯泡来代替定值电阻，进行“电流与电压的关系”的实验探究， 老师指出这个实验操作是不可行的，原因是 。 10．（2023•南城县一模）在探究“通过导体中的电流与电阻的关系”实验中，所用电源电压恒为10V，已有的5 个定值电阻的阻值分别为20Ω、30Ω、40Ω、50Ω、60Ω。 （1）根据图（甲）所示电路，用笔画线代替导线将图（乙）所示的实物电路连接完整（导线不交叉）。 （2）闭合开关前，滑动变阻器的滑片应移至最 （填“左”或“右”）端。闭合开关后，发现电流表指针 无偏转，电压表指针有明显偏转，原因可能是电阻R （填“短路”或“断路”）； （3）在实验中，先接入20Ω 的电阻，调节滑动变阻器的滑片P 至某一位置时，观察到电流表、电压表指针位 置如图b（甲）、（乙）所示，则电流表示数为 ，电压表示数为 V。接下来用30Ω 代替20Ω 的电阻 做实验时，应将滑动变阻器的滑片P 从上一位置向 （填“左”或“右”）滑动； （4）上述实验中所选滑动变阻器的最大阻值至少为 Ω。 1．（2023•扬州）如图所示，在“探究电流与电阻的关系”时，电源电压恒为45V，R1可选用5Ω、10Ω、20Ω 的 电阻，滑动变阻器R2规格为“25Ω 05”，电压表（量程为0V～3V），电流表（量程为0～06）。下列说法正确的 是（ ） ．将R1由10Ω 换成20Ω，不需要调节滑动变阻器 B．调节滑动变阻器的过程中，应观察电流表的示数 ．实验中可保持R1两端电压为3V D．将R1由10Ω 换成20Ω，正确操作后滑动变阻器的功率将变小 2．（2023•宿迁）用图甲所示电路“探究电流与电阻的关系”。电源电压为45V 不变，滑动变阻器规格为“20Ω 1”，有4Ω、6Ω、8Ω、10Ω、12Ω 的定值电阻各一个。 （1）用笔画线代替导线把图甲电路连接完整，要求：当滑片P 向左滑动时，变阻器接入电路的电阻变大； （2）连接电路时，开关应该 （选填“断开”或“闭合”）； （3）先接入12Ω 定值电阻，闭合开关，移动变阻器的滑片P 移至合适位置，电压表的示数如图乙所示，示数 为 V，记下电流表的示数。断开开关，将12Ω 电阻换成10Ω 后，闭合开关，移动变阻器的滑片P 使 表的示数与前一次相同，记录相关数据； （4）依次改变电阻R 的阻值，共测得五组实验数据，根据实验数据，在图丙的坐标系中描绘出﹣R 图象为曲线； ①由图象可得出的结论是： ； ②根据上面所测的五组实验数据，把每次实验时记录的电流值和对应变阻器RP的阻值，在图丙坐标系中描成 点，将这些点绘成曲线B，发现曲线B 与曲线 （选填“有交点”或“无交点”），其原因是 ； ③本实验的主要研究方法是“控制变量法”，下列物理材中的实验，没有用到“控制变量法”的有 。 ．探究二力平衡的条件 B．探究影响液体内部压强的因素 ．用电流表和电压表测量定值电阻的阻值 3．（2023•德阳）在“探究通过导体的电流与电压、电阻的关系”实验中，小明利用稳压电源（恒为48V）、电阻 箱（阻值可调节）、滑动变阻器（“60Ω 06”）、电压表、电流表、导线若干做了如下实验： （1）请你用笔画线代替导线，将图甲的实物图连接完整，要求滑动变阻器的滑片P 向右滑动时，接入电路的电 阻变大。 （2）按照（1）问中你的连接方式，闭合开关前，滑动变阻器的滑片应置于 端。（选填“左”或“右”） （3）小明控制电阻箱接入电路的阻值R＝5Ω 一定，调节滑动变阻器的阻值，进行了5 次实验，测得了表1 中 的数据，其中第4 次实验时，电压表指针如图乙所示，其示数为 V，通过实验数据的思路点拨可得出：通 过导体的电流与 的关系。 表1 实验次数 1 2 3 4 5 U/V 05 1 15 3 / 01 02 03 05 06 （4）小明实验时控制电压表的示数U＝3V 一定，通过移动变阻器滑片P 和改变电阻箱R 接入电路的阻值，进 行了5 次实验，测得了表2 中的数据，通过实验数据的思路点拨可得出：通过导体的电流与 的关系，本实 验研究物理问题所用到的方法是 。 表2 实验次数 1 2 3 4 5 R/Ω 5 10 15 20 30 / 06 03 02 015 01 （5）小明按照（4）问的实验操作进行更多的数据探究，电阻箱接入电路的阻值不能超过 1 Ω。 4