17.1电流与电压和电阻的关系(原卷版)2

17.1 电流与电压和电阻的关系
——精剖细解讲义
知识点1：电流与电压和电阻的关系
1、现象观察和思考
用一节干电池和两节干电池分别给同一个小灯泡供电，如下图所示：
实验现象：用两节电池供电时，灯泡发光更亮。

实验分析：灯泡两端的电压升高，灯泡中的电流随之增大。

用两节干电池给灯泡供电，一个电路不连接电阻，另一个电路连接电阻，如下图所示：
实验现象：在原来电路中接入电阻丝后，灯泡发光更暗。

实验分析：电流与电阻有关，电路中电阻增大，电路中的电流反而减小。

电压是形成电流的原因，导体的电阻对电流有阻碍作用，所以，电流的大小与导体电压和电阻
都有关。

2、探究电流与电压的关系
【实验目的】
探究电流与电压的关系
【提出问题】
电阻一定时，电流与电压存在怎样的关系?
【猜想假设】
因为电压是使自由电荷发生定向移动形成电流的原因，所以猜想∶在电阻一定时，电压越高，电流就越大，电流与电压可能存在正比关系。

【实验设计】
如图，为了探究电流与电压的关系，需要将定值电阻接入电路，用电压表测量定值电阻两端的电压，用电流表测量通过定值电阻的电流。

通过调节滑动变阻器滑片的位置来改变定值电阻两端的电压，进而改变通过定值电阻的电流，从而探究电流随电压变化的规律。

【实验步骤】
连接电路前电流表、电压表调零；
取一阻值为5 Ω的定值电阻，根据电路图连接实物电路，连接时开关处于断开状态；
闭合开关前检查：滑动变阻器滑片移到阻值最大处，电流表和电压表选择合适的量程并正确连入电路；
闭合开关，移动滑片到不同位置，移动滑动变阻器的滑片，使电压表的示数成整数倍增加（如1 V、2 V、3 V），记录下滑片在每个位置时电压表和电流表的示数，并填入数据记录表中；
根据数据记录表中的数据，在坐标系中描点并画出IU关系图象；
整理器材。

【实验数据记录】
【实验数据分析】
将实验数据制作成图，如下所示：
从实验数据和图像可以得出：
电流随电压的增大而增大，且电压与电流的比值为一定值。

IU图象是一条过原点的直线。

【实验结论】
在电阻一定的情况下，通过导体的电流与导体两端的电压成正比。

【注意事项】
电表的连接：①注意用"试触法"选择合适的量程;
②注意电流从电表正接线柱流入、从负接线柱流出;

③注意电流表要串联接入电路，电压表要并联接入电路。

滑动变阻器的连接要注意"一上一下"的接线原则，分别把滑动变阻器的上、下两个接线柱接入电路。

滑动变阻器在本实验中的作用：保护电路，防止电路中电流过大损坏电流表；改变定值电阻两端电压和通过定值电阻的电流。

缓慢移动滑动变阻器滑片，防止电压表和电流表示数变化过快。

移动滑动变阻器滑片的过程中，要注意观察电流表和电压表示数，防止超过电表量程。

为了使实验结论具有普遍性，应至少测量记录三组数据。

画图时，将描出的点用平滑的曲线（或直线）连接起来，使尽量多的点落在线上，不在直线上的点要均匀落在线的两侧。

在结论的描述中，不要漏掉"电阻一定"的前提条件。

电压是导体中产生电流的原因，因为导体两端加了电压，导体中才有电流，所以应该说电流与电压成正比，而不能说电压与电流成正比。

在探究电流与电压的关系时，我们需要改变定值电阻两端的电压，在具体的操作中，我们通过移动滑动变阻器滑片的位置来改变定值电阻两端的电压。

当滑动变阻器接入电路的电阻变小时，定值电阻两端的电压变大;当滑动变阻器接入电路的电阻变大时，定值电阻两端的电压变小。

所以，要想使定值电阻两端的电压增大，需减小滑动变阻器接入电路的阻值；反之，则需增大滑动变阻器连入电路的阻值。

3、探究电流与电阻的关系
【实验目的】
探究电流与电阻的关系
【提出问题】
电压一定时，电流与电阻存在怎样的关系?
【猜想假设】
因为电阻表示导体对电流阻碍作用的大小，所以猜想：在电压一定时，电阻越大，电流越小，电流与电阻可能存在反比关系。

【实验设计】
如图，为了探究电流与电阻的关系，需要将不同阻值的定值电阻接入电路，用电压表测量定值电阻两端的电压，用电流表测量通过定值电阻的电流;通过调节滑动变阻器滑片的位置来保证定值电阻两端的电压始终保持不变，从而探究电流随电阻变化的规律。

【实验步骤】
1、连接电路前电流表、电压表调零；
2、按照上述电路图连接实物电路，首先把一阻值为5 Ω的定值电阻连接到电路中。

3、检查所连电路，确认连接准确无误后，调节滑动变阻器滑片至其阻值最大处。



4、闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，使电压表示数为3 V，读出电流表的示数并填入数据记录表中。



5、断开开关，把阻值为 5 Ω的定值电阻依次更换为阻值为 10 Ω、15 Ω、20 Ω的定值电阻，重复步骤4。

6、根据数据记录表中的数据，在直角坐标系中描点并画出IU关系图像；
【实验数据记录】
【实验数据分析】
将实验数据制作成图，如下所示：
从实验数据和图像可以得出：
电流随电阻的增大而减小，电阻变为原来的n倍，电流就变为原来的1/n，电流与电阻的乘积为一定值。

IR图像是反比例函数曲线。

【实验结论】
在电压一定的情况下，通过导体的电流与导体的电阻成反比。

【注意事项】
滑动变阻器的作用：保护电路，防止电路中电流过大损坏电流表；控制定值电阻两端电压不变，从而研究电压不变时，电流与电阻的关系。

（此实验中换用不同阻值的定值电阻后，定值电阻两端的电压会发生变化，因此需要调节滑动变阻器的滑片来控制定值电阻两端电压不变）在结论的描述中，不要漏掉"电压一定"的前提条件。



电阻是导体对电流的阻碍作用，是电阻的大小影响了电流的大小，所以应该说电流与电阻成反比，而不能说电阻与电流成反比。

在探究电流与电阻的关系时，我们需要保证定值电阻两端的电压不变，在实际操作中，我们仍然通过调节滑动变阻器滑片来保证定值电阻两端的电压不变。

当更换阻值较大的定值电阻后，为了保证定值电阻两端的电压不变，需要增大滑动变阻器接入电路的电阻;当更换阻值较小的定值电阻后，为了保证定值电阻两端的电压不变，需要减小滑动变阻器接入电路的电阻。

4、两个实验的比较
实验方法：控制变量法
探究电流与电压、电阻的关系
一．选择题（共7小题）
1．在“探究电流跟电阻的关系”实验中，当把电阻R由10Ω更换为20Ω后，闭合开关，下一步的操作应当是（）
A．适当增加电池的节数
B．记录电流表和电压表的示数
C．调节滑动变阻器，使电压表示数与更换前相同
D．调节滑动变阻器，使电压表示数为更换前一半
2．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（）
A．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
C．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
3．在“探究电流与电压的关系”的实验中，小军分别画出了电阻R1和R2的I﹣U图像如图所示，下列说法正确的是（）
A．当R1与R2两端的电压为0时，它们的电阻也为0
B．用不同的电阻研究电流与电压的关系得出的结论不一样
C．在电阻一定时，通过导体的电流与导体两端的电压成正比
D．R1与R2的阻值之比为2：1
4．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I﹣U图象。

下列判断正确的是（）
A．通过R1的电流与它两端所加电压不成正比
B．通过R2的电流与它两端所加电压成正比
C．将它们串联接到同一电路中时，通过R1的电流较大
D．将它们并联连接到两端电压为1.5V的电路中，通过干路的电流是0.45A
5．利用如图所示的电路，探究电流与电阻的关系时，每次实验必须保持大小不变的是（）
A．电压表的示数B．电流表的示数
C．定值电阻R x的阻值D．滑动变阻器R′的阻值
6．在“探究通过导体的电流与电阻的关系”实验中，如图，电阻R两端的电压始终保持2.4V不变。

闭合开关，下列判断正确的是（）
A．电阻R由5Ω更换为10Ω时，滑动变阻器接入电路中的电阻应变大
B．电阻R由5Ω更换为10Ω时，且电压不变，电流表示数会变大
C．电压表的示数为零，且电流表示数很大，则该电路断路
D．若想使滑动变阻器接入电路的电阻变大，应将滑片P向右移动
7．探究“电流与电阻的关系”时，我们一般需要先预设一个电压值，实验中保持电阻两端电压为预设值不变，现采用如图所示电路进行探究，器材：学生电源（6V）、滑动变阻器（20Ω，1A）、电流表、电压表、开关、三个定值电阻（5Ω、10Ω、20Ω）及导线若干，以下说法错误的是（）
A．要获得3组实验数据，电压的预设值最小为3V
B．要获得3组实验数据，电压的预设值最大为6V
C．若实验电压的预设值为2V，要获得3组实验数据，要更换最大阻值为40Ω的滑动变阻器D．若实验电压的预设值为2V，要获得3组实验数据，要将电源电压至少下调至4V
二．填空题（共8小题）
8．在“探究电流与电压的关系”实验中，小明和小美经过讨论，将实验方案由甲图改为乙图，这样改进的好处是；实验结束，根据图像丙，他们得出的实验结论是。

9．某同学利用如图所示的电路探究“电流与电压、电阻的关系”。

在探究通过导体的电流与导体两端电压的关系时，应保持不变；在探究通过导体的电流与导体电阻关系时，滑动变阻器的作用是。

10．如图所示是小李同学为探究“电流与电压的关系”设计的电路图，他准备根据此电路图连接好实物电路并进行实验。

实验时，应该控制不变；若在实验前检查仪器时，发现电流表的指针在零刻度线左侧，则他接下来的操作是。

11．探究“通过电阻的电流与电阻的大小关系”时，我们一般需要先预设一个电压值，实验中保持电阻两端电压为预设值不变。

现采用如图所示电路进行探究实验，实验器材：学生电源（6V）、滑动变阻器（20Ω 1A）、电流表、电压表、开关、三个定值电阻（5Ω、10Ω、20Ω）及导线若干。

要获得3组实验数据，电压预设的最小值为V；电压预设值越大，所需滑动变阻器的最大阻值越（填“大”或“小”）。

12．小宇探究导体中的电流与导体电阻的关系时，设计了如图甲所示电路，实验中，当他把10Ω定值电阻换成15Ω时，滑动变阻器的滑片P应向右移动，这样操作的目的是：；
如图乙是根据测量数据绘制的图像。

分析数据可得：当电压一定时，导体中的电流与导体的电阻成。

13．如图所示，这是“探究通过导体的电流与的关系”的实验电路和依据测得的数据制作的表格，实验中使用的定值电阻为Ω。

U/V 3.0 2.0 1.0
I/A0.600.400.20
14．丽丽同学在利用如图甲所示的电路探究电流与电阻关系时，分别将5Ω、10Ω、20Ω的定值电阻接入电路进行实验，并绘制了如图乙所示的图像。

将5Ω定值电阻换为10Ω定值电阻后，应将滑动变阻器的滑片向（选填“左”或“右”）调至适当位置。

若理想电源的电压是6V，则丽丽同学要完成三组实验测量，所选的滑动变阻器的最大阻值至少是Ω。

15．在“探究电流大小与电阻关系”的实验中，小红设计了如图甲所示的电路，电源电压恒定。

确认电路连接无误后，分别更换5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω几个不同的定值电阻R，同时移动滑动
变阻器的滑片，记录相关数据并得到如图乙所示的图像。

闭合开关前，应将滑片置于滑动变阻器的处。

实验中用10Ω的定值电阻代替5Ω，应向（选填“左”或“右”）调节滑片，直至电压表示数为2.5V，再记录数据。

三．实验探究题（共8小题）
16．小明在“探究电流与电阻关系”的实验中，所用电源是两节新的干电池，定值电阻的阻值分别为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω。

（1）小明将5Ω的定值电阻接入如图甲所示的电路中。

经检查发现电路中有一根导线连接错误，请你在错误的导线上画“×”，并用笔画线代替导线将电路连接正确。

（2）改正电路后，实验过程中小明发现电压表示数接近3V，电流表几乎无示数，造成此故障的原因可能是。

（3）改正电路，查明故障后，闭合开关，向右移动滑动变阻器的滑片，电压表示数。

（选填“变大”、“变小”或“不变”）
（4）将5Ω定值电阻接入电路，当电压表的示数为V时，电流表示数如图乙。

接着小明用10Ω电阻替换5Ω电阻，并移动滑动变阻器的滑片，使滑动变阻器接入电路中的电阻（选填“变大”“变小”或“不变”），才能保持定值电阻两端的电压不变。

（5）换接电阻多次实验，是为了。

通过实验探究，小明得出的结论是：当电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻。

17．小华同学在探究“电压一定时，电流跟电阻的关系”的实验中，连接电路如图甲所示。

（1）请用笔画线代替导线将图甲所示实物连接成完整电路（导线不允许交叉）。

（2）连接电路前，开关必须。

（3）小华连接完电路，检查无误，闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片滑至（选填“D”
或“C”）。

（4）检查无误闭合开关，发现电流表没有示数，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。

A.电流表坏了
B.滑动变阻器短路
C.电阻处断路
D.电阻短路
（5）排除电路故障进行实验，多次改变R的阻值，调节滑动变阻器，使电压表示数保持不变，实验数据记录如下表。

其中第5次实验电流表示数如图乙所示，其读数为。

实验次数12345
电阻R/Ω510152025
电流I/A0.60.30.20.14
（6）根据表二中电阻与电流的对应数据，在图丙坐标系中描点，然后将各点平滑地连接起来。

（7）通过上表数据或图像得出实验结论是：。

18．如图甲是小琪实验小组在探究“电流与电阻的关系”时的电路图，电源电压6V恒定不变，电压表（量程为0﹣3V）、电流表（量程为0﹣0.6A）无损坏，阻值分别为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω的定值电阻各一个。

（1）连接好电路闭合开关，电压表指针迅速偏转到最右端，电流表无示数，可能是；
（2）排除故障后，小琪进行了5次实验。

在老师的引导下，他们将5次实验数据描绘在图乙中。

观察图象可以得出实验结论：当电压一定时，；
（3）实验过程中，当每次更换电阻后，都要移动滑动变阻器的滑片，则实验中滑动变阻器得作用是，此时眼睛应注意观察（填字母）；直到该电表示数为。

A.电压表
B.电流表
（4）如果将电阻从5Ω换成10Ω，则滑动变阻器的滑片应该向（选填“左”或“右”）移动。

完成5次实验，滑动变阻器的最大电阻应不小于Ω。

19．小南和小岗进行复习实验“探究电流与电压、电阻的关系”时：
（1）小南采用了如图所示电路进行实验，其中电源电压 4.5V、定值电阻阻值5Ω、最大阻值为10Ω和30Ω的滑动变阻器各一只；
①用笔画线代替导线，将电路连接完整；（要求：滑动变阻器的滑片向左移动时，电流表示数变
小）
②正确连接电路后进行“探究电流与电压的关系”的实验，数据记录如表一：
表一
U/V 3.0 2.0 1.0
I/A0.600.40
表一中没有记录的数据是，为了完成该实验，根据题中信息并结合表一的数据，小南选用的滑动变阻器的最大阻值是（填“10Ω”或“30Ω”）；
（2）小岗利用此实验电路，探究“电流与电阻的关系”时，他分别将5Ω、10Ω、20Ω的定值电阻接入电路，记录数据如表二：
表二
R/Ω51020
I/A0.400.200.10
①当小岗用5Ω的电阻进行实验后，再换10Ω的电阻接入电路，应向左移动滑片，直到电压表示
数达到V；
②分析表二中数据，得出该实验的结论是：。

20．图甲是小芳“探究电流与电阻的关系”的实验电路图。

已知电源电压恒为4.5V，滑动变阻器规格为“20Ω 2A”，可供选择的定值电阻的阻值为2Ω、5Ω、10Ω、15Ω、20Ω和30Ω。

（1）小芳根据图甲连接的实物电路如图乙所示，其中一根导线连接是错误的，请在图乙中将这根线打上“×”，并补画出正确的连线；
（2）电路连接正确后，小芳先用5Ω的定值电阻进行实验，闭合开关后，移动滑动变阻器的滑片，此时电流表的示数如图丙所示，则定值电阻两端电压为V；小芳断开开关，将5Ω的定值电阻换成了10Ω的定值电阻，然后准备闭合开关再向（填“左”或“右”）移动滑片直至电压表示数与上一次电压表示数相同。

但同组同学立即制止了她的做法，认为在实验操作上须更加规范，即接下来的操作应该是；
（3）如果将所测得的数据描成图像来反映实验结论，最可能是图中的；
（4）小芳发现另一同学用完全相同的器材和连线方式也进行了该实验，数据记录如下表：实验次序12345 R/Ω25102030
I/A 1.200.480.240.120.08小芳认为该同学要得到第1次数据，应对图乙实验装置中的进行调整才能测出。

将该表格拿到老师处复查，发现还有一组数据不合实际，该组数据的实验次序为，理由是。

21．如图甲所示是小聪探究”电流与电阻的关系”的实验装置，电源由三节新干电池串联而成，定值电阻的阻值分别为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω。

（1）请用笔画线代替导线将图甲电路连接完整（要求：滑片向右滑动时，电流表示数增大）。

（2）连接电路时，请你说出一个注意事项：。

（3）开关闭合后，电压表有示数，电流表无示数，则电路可能出现的一个故障为。

（4）排除故障后小聪利用图甲又探究了“电流与电阻”的关系，采用不同的定值电阻进行了五次实验，得到I与关系如图丙所示。

小聪用15Ω的电阻替换10Ω的电阻进行实验时，应将滑动变阻器的滑片向（选填“A”或“B”）端滑动；替换后电流表的示数如图乙所示，为A，该探究过程中应保持定值电阻R两端电压为V不变。

（5）根据图丙中的图象可以得出的结论是：电压一定时，导体中的电流与导体的电阻成。

（6）为使实验顺利进行，实验中所使用滑动变阻器的最大电阻值至少为Ω。

22．在探究“电流与电压、电阻关系”的实验中，所用的器材有：电压恒定为3V的电源、开关、电流表、电压表、三个定值电阻、滑动变阻器、导线若干。

（1）图甲是小明同学连接的电路，图中有一根导线连接错误，请你在连接错误的导线上打“×”，并补画出正确的连线；
（2）改正错误后继续检查电路，闭合开关前，小明发现电流表指针如图乙所示，接下来小明的操作是：；
（3）实验过程中，小明分别将5Ω、10Ω和20Ω的定值电阻接入电路，测得定值电阻R两端的电压U和通过电流I数据，如表所示：
组别第1组第2组第3组
R（Ω）51020
次数123456789
U（V）1 2.2 2.4 1.2 1.8 2.4 1.6 2.4 2.8
I（A）0.200.440.480.120.180.240.080.120.14
（4）分析实验1、2和3次的实验数据，可以得到的结论是：；
（5）进一步分析实验的数据（填实验次数），还可以得出电流和电阻的关系。

23．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）请你用笔画线代替导线把图甲电路连接完整（导线不得交叉）。

（2）电路中滑动变阻器的主要作用是和。

（3）闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片置于图中（选填“A”或“B”）端。

（4）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。

（5）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3V时，滑动变阻器的滑片P位于端，当电压表示数为1V时，滑动变阻器连入电路的电阻为Ω。