电流与电压、电阻的关系 期末专题突破课件-2024-2025学年九年级人教版物理全一册

电流与电压、电阻的关系 思维导图 知识要点： 1. 研究电流与电压、电流与电阻的关系。 2. 欧姆定律的内容及其数学表达式。 3. 用电流表和电压表（伏安法）测量电阻。 4. 在简单的电路中运用欧姆定律进行计算。 一、电流与电压和电阻的关系 探究电流与电压和电阻的关系。 实验目的 探究电流与电压的关系 探究电流与电阻的关系 控制变量 控制电阻不变，改变电压 控制电压不变，改变电阻 电路图 滑动变阻 器的作用 ①保护电路；②多次改变导 体两端的电压，并读出通过 导体的电流 ①保护电路；②调节滑动变 阻器，保持导体两端的电压 不变，并读出通过导体的电 流 实验结论 在电阻一定时，电流跟电压 成正比 在电压一定时，电流跟电阻 成反比 难点解析：（1）探究电流与电压的关系的前提是“电阻一定”，叙 述顺序是“电流与电压成正比”，而不是“电压与电流成正比”。（2）探究 电流与电阻的关系的前提是“电压一定”，叙述顺序是“电流与电阻成反 比”，而不是“电阻与电流成反比”。 二、欧姆定律及其应用 1. 欧姆定律的内容：导体中的电流，跟导体两端的电压成正比， 跟导体的电阻成反比。公式：I=。 难点解析：欧姆定律的适用条件是纯电阻电路；I、U、R对应同一 导体或同一段电路、同一时刻。不同时刻、不同导体或不同电路状态下 的U、I、R不能混用；同一导体，电阻一定时，I与U成正比；电路两端 的电压一定时，I与R成反比。 2. R=是欧姆定律的变形公式，不能说“电阻R跟电压成正比，跟电 流成反比”。电阻是导体本身的一种性质，它只跟导体的材料、长度、 横截面积和温度有关，跟电流、电压无关。 三、伏安法测电阻 1. 实验原理：R=。 2. 注意事项：①连接电路时，开关要断开；②电流表要串联接入 电路，电压表要与被测电阻并联，并用试触法确定量程；③在连接电路 时，滑动变阻器要“一上一下”连接，且要求滑动变阻器连入电路的阻值 最大，这是为了防止闭合开关时电流过大，损坏电路元件；④为了减小 测量误差，必须利用滑动变阻器改变待测电阻两端的电压和通过它的电 流，多次测量求平均值。 知识点一：电流与电压和电阻的关系 　在用如图所示的电路探究欧姆定律时，分探究电流与电压的关系 和电流与电阻的关系两步进行，每步都要多次调节滑动变阻器。关于调 节滑动变阻器的目的，下列说法中正确的是 （ ） A. 目的相同，都是改变定值电阻的阻值 B. 目的相同，都是改变定值电阻两端的电压 C. 目的不同，前者是改变定值电阻两端的电压，后者是保持定值电阻两 端的电压不变 D. 目的不同，前者是保持定值电阻两端的电压不变，后者是改变定值电阻两端的电压 　滑动变阻器在实验中有保护电路、改变用电器两端的电压 或改变电路中的电流的作用，根据具体情况进行分析。 　探究电流与电压的关系时，调节滑动变阻器是为了改变定 值电阻两端的电压，从而起到多次测量求平均值的作用；探究电流与电 阻的关系时，调节滑动变阻器是为了保持定值电阻两端的电压不变。 　C 　熟记滑动变阻器在不同实验中的作用。 　【丽水】为了研究电流与电压的关系，小科和小丽设计了 如图甲所示的电路，其中电源电压恒定不变，定值电阻R为5 Ω。 （1）如图甲所示，若滑片P向右移动时接入电路的阻值变小，则待接导 线应与 （填字母）端相连。  （2）闭合开关，小科发现电压表的指针不偏转，电流表的指针偏转， 则故障可能是 ⁠。 A　 电阻R短路　 （3）小科排除故障后，通过实验获得的数据如表所示，分析表中数据 可得出的结论是 ⁠。 实验次序 一 二 三 电压/V 1.0 1.5 2.0 电流/A 0.2 0.3 0.4 （4）小丽用另一组同规格的器材进行实验，用获得的数据作出U-I的关 系图象，如图乙所示，发现与预期结果不一样，分析实验过程中可能存 在的问题有 ⁠ ⁠。 电阻一定时，电流和电压成正比　 电压表没有调零，指针偏右，或者是电流表没有调零，指 针偏左　 知识点二：欧姆定律 　下列对于欧姆定律的理解中正确的是 （ ） A. 由I=可知，通过导体的电流跟它两端的电压成正比，跟它的电阻成 反比 B. 由R=可知，导体的电阻跟导体两端的电压成正比，跟导体中的电流成反比 C. 由U=IR可知，导体两端的电压随电阻的增大而增大 D. 由R=可知，导体两端的电压为零时，导体的电阻也为零 　影响导体电阻大小的因素有导体的长度、材料、横截面积 和温度，与导体两端的电压和通过的电流大小无关。电流与电压、电阻 有关，电阻一定时，电流与电压成正比；电压一定时，电流与电阻成反 比。 　根据欧姆定律可知，通过导体的电流跟它两端的电压成正 比，跟它的电阻成反比；由U=IR可知，在电流一定时，导体两端的电压 随电阻的增大而增大；电阻是导体本身的一种性质，电阻的大小跟它两 端的电压和通过的电流大小无关，只跟它的材料、长度、横截面积和温 度有关，导体两端的电压为零时，导体的电阻不变。 　A 　理解电阻大小的影响因素和欧姆定律的内容及其表达式是 解题的关键。 　关于电流、电压、电阻的关系，下列说法中正确的是 （　B　） A. 在电压一定时，导体的电阻跟通过导体的电流成反比 B. 在电阻一定时，通过导体的电流跟导体两端的电压成正比 C. 在电流一定时，导体的电阻跟导体两端的电压成正比 D. 在电阻一定时，导体两端的电压跟通过导体的电流成正比 B 知识点三：伏安法测电阻 　小明想利用实验室提供的器材测量未知电阻Rx的阻值，实验室提供 的器材有：电源（电压未知），一只电流表，一只电压表，开关S1、S2 各一只，以及三只电阻：滑动变阻器R、阻值已知的电阻R0、待测电阻 Rx，导线若干。 （1）按如图甲所示的电路图进行测量，请用笔画线代替导线按照图甲 连线图乙的实物图。 （2）小明认为不用电压表，利用阻值已知的电阻R0和电流表。也可以 设计另外一种测量未知电阻Rx的方案，请帮他一起完成： ①在图丙中画出该实验方案的电路图。 ②简述实验的主要步骤： 　　 　　。 ③写出该实验方案测Rx的表达式（用已知量和测得量表 示）： 　　　　　　。  　（1）根据电路图连接实物图时，要保持电器元件的串、 并联关系和先后顺序一致。（2）在并联电路中，电流与电阻成反比， 即=。将两个电阻并联，通过开关的切换，用同一只电流表分别测出 通过它们的电流，最后通过这个计算式计算待测电阻的阻值。 　（1）如左下图所示。 （2）①R0与Rx并联，各有一只开关 与它们串联，电流表在干路上，实验方案的电路图如右下图所示。②实 验步骤：闭合开关S2，断开开关S1，读出电流表的示数I1；闭合开关S1， 断开开关S2，读出电流表的示数I2。③根据并联电路的分流规律得 =，则Rx=。 　伏安法测电阻实验中，在没有电压表或没有电流表时，若 有已知电阻，也能求出待测电阻的阻值。只有电流表时，将待测电阻与 已知电阻并联，用电流表分别测出通过待测电阻和已知电阻的电流，再 利用并联电路中各支路电压相等列出等式，可求出待测电阻的阻值；只 有电压表时，将待测电阻与已知电阻串联，用电压表分别测出待测电阻 和已知电阻两端的电压，再利用串联电路中电流处处相等列出等式，可 求出待测电阻的阻值。 　要测量一个约为数百欧的电阻Rx的阻值，器材有：干电池 两节，电压表（量程为0~3 V、0~15 V）、滑动变阻器（100 Ω 2 A）和电阻箱（0~9999 Ω）各一只，开关一只及导线若干。测量电路如图甲所 示。 （1）与通常使用的“伏安法”不同，这次实验没有选用电流表。请简要 说明原因： ⁠ ⁠。 （2）在接通电路前，应将滑动变阻器的滑片P移到 ⁠（填字 母）端。  电路中的电流很小，不能用电流表准确测出电流的大 小　 b　 （4）接下来把电路中的待测电阻Rx替换为电阻箱，然后要进行的操作 是 ⁠ ⁠ ⁠。 （3）连接好电路，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，使电压表的示 数如图乙所示，该示数为 V。 2.5　 保持滑动变阻器的滑片P的位置不变，调节电阻箱，使电压表的示 数仍为2.5 V，并读出此时电阻箱接入电路的阻值，即为待测电阻Rx的阻 值 　【绍兴】做“探究电流与电阻的关系”的实验时，为了使实验操作简 便，小敏用电阻箱来代替不同的定值电阻，电阻箱能提供的阻值是 0~9999 Ω之间的任意整数值。现提供的器材有：电源（恒为6 V）、滑动 变阻器（1 A 50 Ω）、电压表（0~3 V）、电流表（0~0.6 A）、电阻箱、开关和导线若干。 （1）请完成图甲所示的实物图的连接（要求滑片在最右端时滑动变阻 器接入电路的阻值最大）。 （2）实验中滑动变阻器的作用是 　　 　　。 （3）实验开始时，调节电阻箱，使其接入电路的阻值为5 Ω，闭合开 关，再调节滑片使电压表的示数达到设定值，电流表的示数如图乙所 示，则此时电压表的示数为 　　　　V。  （4）小敏多次改变电阻箱接入电路的阻值，测得相应的电流，并得出 了实验结论。根据所给量程和设定电压，电阻箱可调节的范围 是 　　　　　　。  　探究电流与电阻的关系，应保持电阻两端的电压不变；根 据串联电路分压原理进行分析。 　（1）滑动变阻器串联在电路中，要求滑片在最右端时滑 动变阻器接入电路的阻值最大，故应将滑动变阻器的左下接线柱连入电 路中。（2）探究电流与电阻的关系，应保持电阻两端的电压不变，因 此实验中滑动变阻器的作用是控制电阻箱两端的电压不变，同时还有保 护电路的作用。（3）由图乙可知，电流表的量程为0~0.6 A，分度值为 0.02 A，示数为0.4 A，则电阻箱两端的电压为UV=IR=0.4 A×5 Ω=2 V，即电压表的示数为2 V。 （4）由（3）可知，电阻箱两端的电压始终保持UV=2 V，根据串联电路 电压的规律，滑动变阻器分得的电压U滑=U-UV=6 V-2 V=4 V，则电阻箱两端的电压为滑动变阻器分得电压的=，根据分压原理，当滑动变阻器连入电路中的电阻最大，为50 Ω时，电阻箱接入电路的电阻R大=×50 Ω=25 Ω；因为滑动变阻器允许通过的最大电流为1 A，电流表的量程为0~0.6 A，由串联电路的电流特点可知，电路中允许通过的最大电流为0.6 A，由欧姆定律可知，此时电阻箱接入电路的最小电阻R小 ==≈3.3 Ω，因为电阻箱的阻值为整数，所以电阻箱接入电路的最 小阻值为4 Ω，因此电阻箱可调节的范围是4~25 Ω。 　（1）如图所示。　（2）保护电路和控制电阻箱两端的电 压不变　（3）2　（4）4~25 Ω 　本题是探究电流与电阻的关系实验，掌握电路的连接、滑 动变阻器的作用、控制变量法和欧姆定律的运用是解题的关键。 1. 在“探究电流与电压的关系”实验中，用定值电阻进行实验，得出了电 流与电压的关系，下列I-U图象中正确的是（　B　） A. B. C. D. B 2. 当一导体两端的电压是6 V时，通过它的电流是0.4 A，当它两端的电 压减小2 V后，该导体的电阻是（　A　） A. 15 Ω B. 10 Ω C. 5 Ω D. 2.4 Ω A 3. 小红在“探究通过导体的电流与其两端的电压的关系”时，将记录的实 验数据通过整理作出了如图所示的图象，下列说法中正确的是 （　C　） A. 导体甲的电阻大于导体乙的电阻 B. 导体两端的电压为零时，导体的电阻也为零 C. 将甲、乙两导体并联接到电压为2 V的电源上时，干路中的电流为0.6 A D. 根据图象可得出结论：同一导体两端的电压与通过它的 电流成正比 C 4. 下列关于“探究电流和电压的关系”和“探究电流和电阻的关系”两个实验的说法中正确的是（　A　） A. 两个实验进行多次实验都是为了得到普遍的实验结论 B. 在“探究电流和电压的关系”实验中，滑动变阻器的作用主要是控制定 值电阻两端的电压不变 C. 在“探究电流和电阻的关系”实验中，滑动变阻器的作用主要是改变定 值电阻两端的电压 D. 两个实验都用到的实验探究方法是转换法 A 5. 如图所示的实验电路图中，不能测出定值电阻Rx的阻值的是 （　B　） A. B. C. D. B 6. 按如图所示的电路研究电流与电压的关系。已知电源电压为 6 V，R1为定值电阻，滑动变阻器R2标有“20 Ω 1 A”的字样，电流表的量程为“0~0.6 A”，电压表的量程为“0~15 V”。 （1）闭合开关后，电流表无示数，电压表的示数接近电源电压，出现 此故障的原因可能是 ⁠。 （2）若R1=6 Ω，为保证电路安全，则滑动变阻器允许接入电路的最小 阻值为 ⁠。 R1断路　 4 Ω　 7. 如图所示的电路，已知R1=40 Ω，R2=60 Ω，当开关闭合后，通过电流 表的示数为0.3 A，求： （1）电阻R1两端的电压。 【答案】（1）由I=知电阻R1两端的电压U1=I1R1=0.3 A×40 Ω=12 V。 （2）通过电路的总电流。 【答案】（2）由于并联电路各支路两端的电压相等，所以U2=U1=12 V，通过电阻R2的电流I2==0.2 A；由于并联电路中干路电流等于 各支路电流的和，所以电路中的总电流I=I1+I2=0.3 A+0.2 A=0.5 A。 8. 如图所示的电路中，电源电压保持不变，当开关S1、S2都闭合时，电 流表的示数为0.5 A，电压表的示数为6 V；将电压表、电流表的位置互 换，当开关S1断开、S2闭合时，电流表的示数为0.3 A，则（　B　） A. R1=8 Ω B. R2=8 Ω C. R1=20 Ω D. R2=20 Ω B 【解析】当开关S1、S2都闭合时，两电阻并联，电压表测量电源电压， 电流表测量通过R1的电流，由I= =20 Ω，所以R2=R-R1=20 Ω-12 Ω=8 Ω。 9. 如图所示为探究“通过导体的电流与电阻的关系”的电路图，其中电源 电压为6 V，滑动变阻器的规格为（50 Ω 1 A），电流表的量程为（0~0.6 A），定值电阻R的阻值分别为5 Ω、10 Ω、15 Ω、20 Ω和25 Ω，五个定值电阻均能完成该实验。下列说法中不正确的是（　D　） A. 当R由10 Ω换为15 Ω时，需将滑片向b端移动 B. 滑动变阻器的作用是保持定值电阻两端的电压不变和保护电路 C. 定值电阻两端的电压最小可控制为2 V D. 定值电阻两端的电压最大可控制为4 V D 【解析】当R由10 Ω换为15 Ω时，根据串联分压原理可知，电阻增大， 其分得的电压增大，要使电压表示数保持不变，应增大滑动变阻器分得 的电压，即应增大滑动变阻器连入电路的阻值，所以应将滑动变阻器的 滑片P向b端移动；探究“电流与电阻的关系”时，为了保护电路，闭合 开关前，应将滑动变阻器的滑片置于最大电阻处。为得出普遍性的规 律，需要通过调节滑动变阻器接入电路的阻值大小来保持电阻两端的电 压不变，因此滑动变阻器起到保护电路和保持定值电阻两端的电压不变 的作用； 设定值电阻两端的预设电压为UV，由串联电路电压规律及分压原理有 ，解得UV=2 V，故定值电阻两端的电压最小可控制为UV=2 V； 电流表的量程为0~0.6 A，所以电路中的最大电流为0.6 A，当电阻为5 Ω 时，定值电阻两端的最大电压UV'=0.6 A×5 Ω=3 V。 10. 如图所示为小明测量未知电阻Rx的实验电路，电源电压不变，其中R0 为阻值已知的定值电阻。当闭合开关S1和S2时，电流表的示数为I1；当只 闭合开关S1时，电流表的示数为I2。下列四个选项中，计算Rx的表达式正 确的是（　D　） A. Rx= B. Rx= C. Rx=R0 D. Rx=R0 D 【解析】当只闭合开关S1时，电路为R0的简单电路，电流表测电路中的 电流，则I0=I2；当闭合开关S1和S2时，R0与Rx并联，电流表测干路电流， 即I=I1。因为并联电路中各支路独立工作、互不影响，所以通过R0的电 流不变；因为并联电路中干路电流等于各支路电流之和，所以通过Rx的 电流Ix=I-I0=I1-I2，因为并联电路中各支路两端的电压相等，所以由I=R0。 11. 为了研究小灯泡的电流与电压的关系，小明选择额定电压为2.5 V的 小灯泡（即小灯泡正常发光时的电压为2.5 V）、电压恒为4 V的电源以 及其他相关器材按如图甲所示的电路图连接电路，进行实验。 （1）闭合开关，如何操作让小灯泡正常发光？ ⁠ ⁠。 （2）在实验过程中，小明将滑动变阻器的滑片从A端开始移动， 直到小灯泡正常发光，在此过程中测得小灯泡的电流和电压的几组数 据，并正确画出曲线a，如图乙所示。该实验中小明选择的滑动变阻器 可能是 （填字母）。  A. 滑动变阻器R1（20 Ω 3 A） B. 滑动变阻器R2（50 Ω 2 A） C. 滑动变阻器R3（2000 Ω 0.25 A） 移动滑动变阻器的滑 片直至观察到电压表的示数为2.5 V　 B　 （3）小明在图乙中还画出了本实验中滑动变阻器的电流随电压变化的 曲线b，据图判断该曲线是否正确，并说明理由。 ⁠ ⁠ ⁠。 不正确，因为小灯 泡与滑动变阻器串联，两者电压之和为4 V，而图中曲线b与a交点处， 电压之和小于4 V　 12. 伏安法测电阻时，由于电流表的电阻不为零，电压表的电阻不是无 穷大，会带来误差。为此，现在设计甲、乙两种方案。如图所示，单刀 双掷开关连通1时电压表和电流表的示数为U1和I1，连通2时电压表和电 流表的示数为U2和I2，连通3时电压表和电流表的示数为U3和I3，连通4时 电压表和电流表的示数为U4和I4，最佳方案是 （填“甲”或 “乙”），电阻值R= 。  乙　 　 【解析】甲方案：当开关连通1时，电压表与电阻R并联，则电压表测量 电阻R两端电压，电流表测量通过电阻R和电压表的总电流，由欧姆定 律可知，电压表和电流表的比值为电压表和电阻R的总电阻；当开关连 通2时，电流表与电阻串联，电流表测量通过电阻的电流，此时电压表 测量电阻R和电流表两端的总电压，由欧姆定律可知，电压表和电流表 的比值为电流表和电阻R的总电阻；综合两种情况可知，甲方案无法表 示出电阻R的表达式。 乙方案：当开关连通3时，电流表与电阻R串联，再与电压表并联，则电 压表测量电阻R和电流表两端的总电压，电流表测量电阻R中的电流， 由欧姆定律可知，电压表和电流表的比值为电阻R和电流表的总电阻， R+RA= ，故最佳方案为乙方案。 13. 小金用如图甲所示的电路探究串联电路的电压特点，实验时意外发 现：“当滑动变阻器的滑片P向左移时，两电压表的读数之和减小。”他 产生了疑惑，在老师的引导下，知道了用久的普通干电池内部有不可忽 略的电阻，可将它看作一个理想电源（电压U恒定，电阻为0）与一个电 阻r串联（如图乙所示）。为了测量干电池的电阻r，他选择了适当器 材，设计出如下的实验方案。 （1）选用的器材：一只电压表，符合实验要求的已知阻值的定值电阻 R1，导线和开关若干，一节旧干电池。 （2）小金设计出了如图丙所示的实验电路图。 （3）请根据他所设计的电路图，帮他写出主要的实验步骤和需测 量的物理量： ⁠ ⁠。 （4）请帮他写出计算干电池的电阻r的表达式： ⁠ （用已知量和测量量表示）。 ①按照电路图连接电路，记下开关S断开时电压表的示 数U；②闭合开关S，记下电压表的示数U1　 r= 　 $$