15.2 科学探究：欧姆定律2024-2025学年沪科版物理九年级上学期

15.2 科学探究：欧姆定律 由前边的学习我们知道，用电器要想工作，必须有电流通过用电器，那么，通过导体的电流大小和哪些因素有关呢？ 一、电流与电阻、电压的关系 1.探究通过导体的电流与电压的关系： 因为通过导体的电流与电压和电阻都有关系，所以在探究通过导体的电流与电压关系时需要保持电阻不变，因此此实验选用定值电阻，而不用小灯泡。 按图连接好实验器材，通过移动滑动变阻器，改变定值电阻两端电压和通过定值电阻的电流，分别记录下电压表和对应电流表的示数。 定值电阻的阻值/Ω 5 定值电阻两端的电压/V 1 1.5 2 2.5 定值电阻两端的电流/A 0.2 0.3 0.4 0.5 根据数据记录表中的数据，在坐标系中描点并画出I-U关系图象 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。 2.探究电流与电阻的关系 按图连接好实验器材，将不同的定值电阻分别接入电路中，通过滑动变阻器始终控制定值电阻两端电压保持不变，分别记录下接入电路中电阻的阻值和对应电流的大小。 定值电阻两端的电压/V 3 定值电阻的阻值/Ω 5 10 15 20 通过电阻的电流/A 0.60 0.30 0.20 0.15 根据数据记录表中的数据，在坐标系中描点并画出I-R关系图象 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：①移动滑动变阻器滑片时眼睛一直盯着电压表，直到电压表的示数达到预设值。 ②当改接更大的定值电阻时，滑动变阻器器的滑片需要向阻值更大处移动使得电压 表示数达到预设值。 例题： 1.物理学习小组在“探究电流与电压的关系”时，设计了如图甲所示的电路。其中电源电压为3V，定值电阻R1约为4Ω，电流表量程为0~0.6A，电压表量程为0~3V。该小组同学完成了以下实验步骤： U/V 0.3 0.6 0.9 1.2 1.5 I/A 0.08 0.15 0.23 0.38 (1)正确连接好电路，闭合开关S前，需将滑片P移动至________ （选填“a”或“b”）端； (2)闭合开关S后，发现无论怎样移动滑片P，电流表，电压表均无示数。在检查电源和导线均正常的前提下，你认为引起上述现象的原因可能是__________；（写出一种即可） (3)排除故障后，小组同学正常进行操作，在表格中记录多组电流表、电压表的示数。当电压表示数为1.2V时，电流表示数如图乙所示为_________A； (4)根据表格数据，在图丙中画出I－U关系图像； (5)分析图像得出结论：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______﹔ (6)小组同学还更换不同阻值的定值电阻重复上述操作，你认为他们这么做的目的是______。 补充设问 (7)实验测出的数据记录在表格中，为了找到电阻一定时，电流与电压的关系，应该怎样处理数据?_______________________________（列举一种方法即可）； (8)分析表中数据或图像的特点，可得出：电阻一定时，电流与电压成正比。得出此结论的理由是______________________________。 2.小华同学为了探究“电流与电阻的关系”，设计了如图甲的实验电路，她在学校实验室找来了如下一些实验器材：电压恒为3V的电源，一个开关，阻值分别为10Ω，50Ω的定值电阻各一个，滑动变阻器上标有“20Ω、1A”字样 (1)请你用笔画线代替导线，将图乙中的实物连接完整__________； (2)在连接实验电路时，小华应将开关处于断开状态。在实验测量时，滑动变阻器的作用是__________； (3)小华连接好电路，闭合开关后，移动滑动变阻器滑片时，发现电流表指针正常偏转，电压表示数为零，则发生这种故障的原因可能是__________； (4)故障排除后，小华先把10Ω的电阻接入电路，移动滑动变阻器滑片，读出电流表示数后，断开开关，她直接拆下10Ω的电阻，改换成阻值为20Ω的电阻继续做实验，闭合开关，电压表示数如图丙所示，其示数是 __________V，要完成这次实验，接下来她应将变阻器滑片向__________端（选填“左”或“右”）移动，使电压表的示数为__________V； (5)当小华改用50Ω的电阻实验时，发现无论怎样移动滑动变阻器滑片，都无法使电压表示数达到实验要求的值，你认为“电压表的示数无法达到实验要求的值”的原因可能是________ A．滑动变阻器的阻值太大 B．电压表量程选小了 C．滑动变阻器的阻值太小 D．滑动变阻器烧坏了 二、欧姆定律 1.内容：一段导体中的电流，跟加在这段导体两端的电压成正比，跟这段导体的电阻成反比。 2.公式： I（电流）→安(A)；U（电压）→伏(V)；R（电阻）→欧(Ω) 3.理解：①同体性、同时性 ②关于电阻计算式R=U/I的理解：导体的电阻和导体两端电压及通过的电流都没有关系，此式只用于根据导体两端的电压和通过的电流计算导体电阻。 ③适用范围：欧姆定律只适用于纯电阻电路。 4.应用：①同一个电阻的阻值不变，与电流和电压无关，但加在这个电阻两端的电压增大时，通过的电流也增大（R=U/I） ②当电压不变时，电阻越大，则通过的电流就越小。（I=U/R） ③当电流一定时，电阻越大，则电阻两端的电压就越大。(U=IR) 5.图像 定值电阻和小灯泡的U-I图像 ①定值电阻图像的斜率为电阻的阻值 ②小灯泡的伏安特性曲线为一条弧线，因为小灯泡的电阻随温度的升高而增大。 例题： 1.关于电流、电压和电阻之间的关系，下列说法正确的是（　　） A．公式R=U/I表明，导体的电阻R跟它两端的电压成正比，跟电流成反比 B．公式I=U/R表明，导体中的电流I跟它两端的电压成正比，跟电阻成反比 C．公式U=IR表明，导体两端的电压U跟电流成正比 D．公式U=IR表明，导体两端的电压U跟电阻成正比 2.在“探究电流与电压的关系”的实验中，小明画出了电阻R1和R2的I﹣U图像如图所示，下列说法正确的是（　　） A．当电压为0时，它们的电阻也为0欧 B．R1=10Ω，R2=5Ω C．在电阻一定时，导体中的电流与其两端的电压成正比 D．用不同的电阻研究电流与电压的关系得出的结论不一样 3.在一段电阻不变的导体两端加20V电压时，通过的电流为1A；现在把该导体两端的电压变为8V，则此时通过该导体的电流为_______A，它的电阻为_______Ω。 4.如图电路中，R1=30Ω，当开关S断开时，电流表的示数为0.1A，电源电压是____V。当开关S闭合时，电流表的示为0.5A，则通过R2的电流是________A，R2的阻值是________Ω。 三、欧姆定律的推论 1.串联分压 串联电路，各用电器两端的电压之比等于电阻之比，导体电阻越大，导体两端电压越大。 2.并联分流 并联电路，各支路的电流之比等于各支路电阻之比的倒数，支路中的电阻越大，电流越小。 例题： 1.如图所示，相同的电压表，闭合开关后，两个电压表的指针偏转角度相同，经检查，电路一切正常，则R1与R2的电阻之比为（　　） A．1∶4 B．4∶1 C．1∶5 D．5∶1 2.将电阻R1、R2串联后接在电源两端，R1、R2两端的电压U1、U2之比为5︰3。若将它们并联后接在同一电源两端，如图所示，闭合电键S，电流表A与A1的示数之比为（　　） A．3︰8 B．8︰3 C．3︰5 D．5︰3 3.如图所示，是定值电阻R和小灯泡L中电流随电压变化的图像，由图像可知（　　） A．乙是小灯泡的I-U图像 B．定值电阻的阻值为5Ω C．定值电阻R和小灯泡L并联接在4V的电源上，干路中的电流是1A D．定值电阻R和小灯泡L串联接在5V的电源上，电路中的电流是0.4A 4.如图电路中，当开关S闭合，甲、乙两表都是电压表时，两电压表的示数之比为U甲∶U乙=5∶3，当开关S断开，甲、乙两表都换为电流表时，则两电流表的示数之比为I甲∶I乙为（　　） A．2∶5 B．5∶2 C．2∶3 D．3∶2 5.已知R1=10Ω，R2=30Ω，把它们串联起来，它们各自的电压之比U1:U2=______，通过它们的电流之比是I1:I2=______；若把它们并联起来，则通过它们的电流之比I1:I2=______。 课堂练习 1.一导体接在电路中，如果把加在其两端的电压减半，则导体的电阻和通过它的电流（ ） A．电阻、电流都减半 B．电阻、电流都不变 C．电阻不变，电流减半 D．电阻加倍，电流减半 2.对欧姆定律的理解，下列说法中错误的是（　　） A．对某一段导体来说，导体中的电流跟其两端的电压成正比 B．在电压一定的条件下，导体中的电流跟导体的电阻成反比 C．在电流一定的条件下，导体的电阻跟导体两端的电压成正比 D．导体中电流大小由它两端的电压和电阻共同决定 3.某同学在探究“电阻上的电流跟两端电压的关系”时，发现通过电阻a、b的电流随电压变化情况如图像所示，则下列结论与图像相符的是（　　） A．电阻一定时，电流随着电压的增大而减小 B．电压相同时，通过a的电流大 C．电流相同时，b两端的电压大 D．两个电阻阻值的关系是Ra＞Rb 4.如图所示，电源电压为3V，闭合开关后，电流表A1的示数为0.6A，电流表A2的示数为0.2A，则下列说法正确的是（　　） A．R1=5Ω B．R2=15Ω C．I2=0.4A D．I2=0.8A 5.小刚用如图所示电路探究“一段电路中电流跟电阻的关系”，在此实验过程中，当A、B两点间的电阻由5Ω更换为10Ω后，为了探究上述问题，他应该采取的唯一操作是（　　） A．保持变阻器滑片不动 B．将变阻器滑片适当向左移动 C．将变阻器滑片适当向右移动 D．适当增加电池的节数 6.三个电阻并联接到某电源上，已知R1:R2:R3＝1:2:3，则通过的电流之比I1:I2:I3为（　　） A．3:2:6 B．6:3:2 C．1:2:3 D．3:2:1 7.张华同学在“探究通过导体的电流与其两端电压的关系”时，将记录的实验数据通过整理做出了如图所示的图像，根据图像，下列说法错误的是（　　） A．通过导体A的电流与其两端的电压成正比 B．导体A的电阻大于导体B的电阻 C．当在导体B的两端加上1V的电压时，通过导体B的电流为0.1A D．将A、B两导体并联后接到电压为3V的电源上时，干路中的电流为0.9A 8.如图所示电源电压不变，当开关S1闭合、S2断开时，电流表的示数为0.3A； 再闭合S2后，电流表的示数为1.2 A， 则电阻R1与 R2的比值为（　　） A．2:1 B．1:2 C．3:1 D．1:3 9.如图所示，电源电压保持不变，电流表与电压的变化如乙图所示，R1=10Ω，当闭合开关S，滑动变阻器滑片P从a端移到b端，则电源电压和滑动变阻器的最大值分别为（　　） A．6V、20Ω B．4V、20Ω C．6V、10Ω D．4V、10Ω 10.如图所示，电源电压保持不变，闭合开关后向左移动滑片，关于电表示数的变化，下列判断正确的是（　　） A．A示数变大，V1示数变大，V2示数变小 B．A示数变大，V1示数变小，V2示数大 C．A示数变小，V1示数变大，V2示数变小 D．A示数变小，V1示数变小，V2示数变大 11.当导体两端的电压为12V时，通过的电流为3A，则该导体的电阻为__________Ω；若导体两端的电压降低2V，通过导体的电流为__________A；若通过该导体的电流为0，则该导体的电阻为_________Ω。 13.小灯泡的I-U图象如图甲所示，将它与定值电阻R接入图乙所示的电路中。闭合开关S₁，电流表的示数为0.2A；再闭合开关S₂时，电流表的示数为0.3A。则电源电压为___________V；只闭合开关S₁时，电阻R两端的电压为___________V。 14.将阻值为10Ω的电阻R1与另一电阻R2接入电源电压恒定的电路，如图所示。闭合开关S，电流表A1的示数为0.45A，电流表A2的示数为0.3A．则通过R2的电流为______A；电源电压为______V． 15.图是小灯泡L和电阻R中电流随电压变化的图像。由图像可知，电阻R的阻值为________Ω。若将它们串联通过小灯泡L的电流为0.15A时，电路的总电压为________V；若将它们并联接在电压为2V的电源两端，干路中的总电流为________A。 16.如图所示，电源电压保持不变，闭合开关S，滑动变阻器滑片P 由图示位置向右滑动时，电压表V示数______，小灯泡L亮度______。 17.小明同学在做“探究电流与电压的关系”实验时，准备了以下器材：干电池（1.5V）两节，电流表（0～0.6A/0～3A）、电压表（0~3V/0~15V）、滑动变阻器（20Ω 2A）定值电阻（5Ω）、开关各一只、导线若干。根据图甲所示的电路图进行实验。 (1)用笔画线代替导线，按照图甲所示电路，将乙图中的实物图连接完整；______ (2)连接电路。闭合开关前，滑动变阻器滑片P应处于______（选填“A”或“B”）端； (3)闭合开关，发现电流表无示数，电压表指针有明显偏转，原因可能是______； (4)实验过程中，要使电压表示数逐渐变大，滑动变阻器滑片P应向______（“左”或“右”）移动； (5)实验过程中，电流表的示数如图丙所示，此时电路中的电流为______A； (6)最后结论：电阻一定时，通过导体的电流与导体两端的电压成______比； 小明还想做“探究电流与电阻的关系”实验，又找来了阻值分别为10Ω、20Ω、50Ω的定值电阻各一个。 (7)小华先把10Ω的电阻接入电路，移动滑动变阻器滑片，使电压表示数为2V，读出电流表示数后，断开开关，她直接拆下10Ω的电阻，改换成阻值为20Ω的电阻继续做实验，闭合开关，电压表示数______（变大、变小、不变），要完成这次实验，接下来她应将变阻器滑片向______端（选填“左”或“右”）移动，使电压表的示数为______V。所以此实验中，滑动变阻器作用是______； (8)当小华改用50Ω的电阻继续实验时，发现无论怎样移动滑动变阻器滑片，都无法使电压表示数达到实验要求的值，则换用的滑动变阻器最大阻值不得小于______； (9)解决了上述问题后，完成了实验。利用收集到的多组数据。分析得结论：电压一定时，导体的电流与导体的电阻成______比。 18.如图所示的电路中，R1的阻值为15Ω。开关S1、S2闭合，电流表A1的示数为0.2A，电流表A2的示数为0.3A．求： （1）电源电压。 （2）电阻R2的阻值。 （3）电路的总电流。 19.将阻值为10Ω的电阻R1与另一电阻R2接入电源电压恒定的电路，如图所示。闭合开关S，电流表A1的示数为0.45A，电流表A2的示数为0.3A。求： （1）通过R2的电流； （2）电源电压。 20.如图所示的电路中，电阻R1的阻值为20Ω，电源电压不变，S1、S2断开，S3闭合时，电流表的示数为0.6A；S1断开，S2、S3闭合时，电流表的示数为0.9A。求： (1)电源电压及R2的阻值； (2)S1闭合，S2、S3断开时，电阻R1两端的电压； (3)S1、S2闭合，S3断开时，电流表的示数。 学科网（北京）股份有限公司 $$