15.1 电流与电压、电阻的关系(讲义)物理新教材鲁科版(五四学制)九年级上册
2026-09-07
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精品
摘要:
本初中物理讲义聚焦“电流与电压、电阻的关系”核心知识点,以控制变量法为学习支架,系统梳理实验探究流程,从实验目的、设计(控制电阻或电压不变)、器材(滑动变阻器等)、步骤到数据表格、图像分析(I-U、I-R图像)及结论,构建完整知识脉络。
该资料以科学探究为主线,通过实验设计(如滑动变阻器作用分析)和数据图像论证培养科学思维,随学随练与分层习题(基础、素养、迁移创新)兼顾课中教学与课后巩固,助力学生掌握控制变量法,提升物理观念构建与问题解决能力。
内容正文:
第十五章
欧姆定律
第1节 电流与电压、电阻的关系
课标要点
1. 知道电压、电流和电阻。
2. 探究电流与电压、电阻的关系。
学习重难点
重点:通过实验探究通过导体的电流与电压、电阻的关系。
难点:运用控制变量的方法来设计和完成实验。
知识点 探究电流与电压的关系(重点)
【实验目的】
探究电流与电压的关系
【设计实验】
电流与电压、电阻有关,可以用控制变量法,控制导体的电阻不变,用滑动变阻器改变电阻两端电压从而得出电流与电压关系的规律。
【实验器材】
电源、开关、定值电阻、滑动变阻器、电流表、电压表、导线若干等。
(1)滑动变阻器:改变定值电阻两端电压和保护电路。
(2)电流表:测量定值电阻中的电流。
(3)电压表:测量定值电阻两端电压。
【实验电路图】
【实验步骤】
(1)按要求设计电路图,并且连接实物电路。注意连接电路时,开关断开,滑片移到阻值最大处。
(2)检查电路连接是否正确,闭合开关移动滑动变阻器的滑片使电阻两端的电压成整数倍的变化,读出相应的电流值并记入表中。
(3)更换阻值不同的电阻,多次实验。目的是寻找普遍规律,避免偶然性。
【实验表格】
【分析论证】
(1)分析数据发现,电流随电压的增大而增大,并且电压与电流的比值是个定值。
(2)画出I-U图像,发现I-U图像是一条过原点的直线。
【实验结论】
在电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比。
易错提醒
(1)写结论时不能缺少前提条件“电阻一定”。
(2)不能乱了顺序,即“电流与电压成正比”。
随学随练
1.(2026•温江区模拟)小欢同学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( )
A.滑动变阻器可以起到改变定值电阻两端电压的作用
B.开关闭合前,滑动变阻器的滑片应该移至最左端
C.为了方便观察实验现象,可以将R1换成小灯泡
D.保持电阻不变时,导体两端电压与电流成正比
【答案】A
【详解】解:A.探究“电流与电压的关系”,为得出普遍性的规律要多次测量,滑动变阻器可以起到改变定值电阻两端电压的作用,故A正确;
B.开关闭合前,为保护电路,滑动变阻器的滑片应该移至阻值最大处,即最右端,故B错误;
C.探究“电流与电压的关系”,要控制电阻大小不变,而小灯泡的电阻随温度的变化而变化,故C错误;
D.保持电阻不变时,电流与导体两端的电压成正比,故D错误。
故选:A。
2.(2026•哈尔滨校级二模)如图是某小组对“探究电流与电压的关系”实验电路的改进过程。从图(a)改进到图(b)是为了控制 不变;从图(b)改进到图(c)是为了改变电阻器的 。(以上两空均填“电流”“电压”或“电阻”)
【答案】电阻;电压。
【详解】解:探究电流与电压的关系时,根据控制变量法,需要控制电阻不变,改变电阻两端的电压,来研究电流与电压的关系。图(a)中可能使用的是小灯泡,其电阻随温度变化而变化,图(b)中使用定值电阻,可保证电阻不变。
从图(b)改进到图(c),是在电路中串联了滑动变阻器,根据串联电路分压特点,通过调节滑动变阻器可改变定值电阻两端的电压。
故答案为:电阻;电压。
3.(2026•平城区校级模拟)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(电源电压保持不变)。
(1)连接的电路如图甲所示,闭合开关,移动滑动变阻器滑片,发现电流表示数有变化,电压表示数无变化。经检查有一根导线连接错误,请你在该导线上打“×”,并用笔重新画一根正确连接的导线(导线不得交叉);
(2)正确连接后闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,记录实验数据如下表,其中最后一次实验中电流表的示数如图乙所示,此时电流为 A;
电压U/V
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
电流I/A
0.10
0.20
0.30
0.40
(3)由表格数据可知,实验中所用定值电阻的阻值为 Ω,可初步得出结论: ;
(4)实验中,调节滑动变阻器滑片P的目的是 ;
(5)进一步分析,发现上述探究方案有不足的地方。请你提出科学合理的建议: 。(写出一条即可)
【答案】(1);
(2)0.50;
(3)5;电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比;
(4)改变定值电阻两端的电压,进行多次实验,寻找普遍规律;
(5)换用不同阻值的定值电阻进行多次实验。
【详解】解:(1)闭合开关后,移动滑片时电流表示数有变化,说明定值电阻和滑动变阻器串联的通路正常;电压表示数无变化,说明电压表没有测量定值电阻两端的电压。应将电压表的接线改接到定值电阻两端,使电压表与定值电阻并联。
(2)图乙中电流表选用小量程,分度值为0.02A,指针位置对应示数I=0.50A。
(3)利用第一组数据计算定值电阻的阻值:;由表格数据可知,各组电压与对应电流的比值均为5Ω,因此可初步得出结论:电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比。
(4)本实验需要控制定值电阻的阻值不变,调节滑动变阻器滑片P的目的是改变定值电阻两端的电压,获得多组电压和电流数据,使结论具有普遍性。
(5)该方案只使用了一个5Ω的定值电阻,实验对象比较单一,结论可能具有偶然性;建议换用不同阻值的定值电阻进行多次实验。
知识点 探究电流与电阻的关系(重点)
【实验目的】
探究电流与电阻的关系
【设计实验】
实验中要控制定值电阻两端的电压不变,换用阻值不同的定值电阻接入电路,记录相应的电阻和电流值,从而得出电流与电阻关系的规律。
【实验器材】
电源、开关、定值电阻、滑动变阻器、电流表、电压表、导线若干等。
(1)滑动变阻器:保持定值电阻两端电压不变和保护电路。
(2)电流表:测量定值电阻中的电流。
(3)电压表:测量定值电阻两端电压。
【实验电路图】
【实验步骤】
(1)按要求设计电路图,并且连接实物电路。
(注意连接电路时,开关断开,滑片移到阻值最大处)
(2)分别把阻值不同的电阻接入电路,闭合开关,移动滑片保持定值电阻两端电压不变,读出相应的电流值和电阻值并记入表中。
(3)更换阻值不同的电阻,多次实验。
【实验表格】
【分析论证】
(1)分析数据发现,电流随电阻的增大而减小,并且电流与电阻的乘积是个定值。
(2)画出I-R图像,发现I-R图像是一条反比例图像。
【实验结论】
在电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成反比。
易错提醒
(1)写结论时不能缺少前提条件“电压一定”。
(2)不能乱了顺序,即“电流与电阻成反比”。
随学随练
1.(2026•成都模拟)如图是小华探究“电流与电阻关系”的实验电路,AB间可以换接多个不同阻值的电阻。某次由5Ω换成10Ω,他应向 调节滑动变阻器滑片,同时眼睛应该注视着 。
【答案】左;电压表。
【详解】解:探究“电流与电阻的关系”应控制电阻两端电压不变,电阻由5Ω换成10Ω分得的电压增大,故应增大滑动变阻器的电压,则滑动变阻器接入电路的电阻需变大,所以需向左移动滑片,移动过程中眼睛注视电压表的示数。
故答案为:左;电压表。
2.(2026•白云区期末)小明同学为了探究电流跟电阻的关系,在如图所示的情况下,将A、B两点间10Ω的电阻更换为15Ω的电阻,下一步的操作应当是( )
A.将滑动变阻器滑片适当向左移动,观察电压表示数
B.将滑动变阻器滑片适当向右移动,观察电压表示数
C.将滑动变阻器滑片适当向左移动,观察电流表示数
D.将滑动变阻器滑片适当向右移动,观察电流表示数
【答案】B
【详解】解:将AB两点间10Ω的电阻更换为15Ω的电阻,闭合开关,电路总电阻变大,电路电流变小,滑动变阻器两端电压变小,则AB间的电压增大;为保持AB间的电压不变,要移动滑片使AB间的电压减小:当滑动变阻器连入电路的电阻增大时,电路中电流变小,由U=IR可知,AB间的电压减小,故将滑动变阻器的滑片向右移动,观察电压表的示数。故选:B。
3.(2026•莒县校级一模)某实验小组利用阻值为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、50Ω的5个定值电阻,电压为4.5V的电源、两个滑动变阻器(规格A“20Ω,1.5A”和规格B“50Ω,1A”)等器材,完成“探究电流与电阻的关系”实验,设计了如图甲所示的电路图。
(1)按图甲所示电路图,小组同学先将5Ω的电阻接入电路,请用笔画线代替导线将乙图电路连接完整(要求连线不得交叉)。
(2)闭合开关,电压表和电流表均无示数,可能是 (选填“电压表”或“电流表”)断路。
(3)排除故障后闭合开关进行实验,当将10Ω的定值电阻接入电路时,移动滑动变阻器滑片,电流表示数如图丙所示,此时电流为 A。由10Ω换成15Ω,为达到实验要求,应向 (选填“左”或“右”)端调节滑动变阻器滑片,同时眼睛应观察电压表示数达到 V时,记录电流表的示数。
(4)若继续换用50Ω的定值电阻进行实验,电路中的滑动变阻器应该选择 (选填“规格A”或“规格B”)。
【答案】(1);
(2)电流表;
(3)0.3;左;3;
(4)规格B。
【详解】解:(1)由图甲可中,滑动变阻器向右滑动阻值减小,所以右下接线柱接入,如图所示。
(2)闭合开关,电流表无示数,可能电路中出现断路,电压表无示数,说明电压表和电源之间有断路,可能电流表断路;
(3)实验要求“探究电流与电阻的关系”,必须保持定值电阻两端的电压不变。电流表量程0~0.6A,分度值0.02A,所以其读数为0.3A。当电阻R=10Ω时,电流I=0.3A。定值电阻两端的电压UR=0.3A×10Ω=3V。
根据串联电路的分压原理,当定值电阻的阻值增大时,它分得的电压也会增大。也就是说,将10Ω的电阻换成15Ω的电阻,如果不移动滑片,电压表的示数会大于3V。为了使电压表的示数重新回到3V,我们需要减小定值电阻两端的电压。根据串联电路电压规律U总=UR+U滑,要减小UR,就必须增大滑动变阻器两端的电压U滑。要增大滑动变阻器分得的电压,就需要增大滑动变阻器接入电路的电阻。所以滑片要向左移动。
移动滑片的同时,要观察电压表,直到示数重新回到3V。
(4)继续换用50Ω的定值电阻进行实验,调节滑片,使定值电阻两端电压为UR=3V,则电路电流为,
滑动变阻器两端电压U滑=U总﹣UR=4.5V﹣3V=1.5V,
则滑动变阻器的阻值至少为,
所以滑动变阻器应该选择规格B。
题型 探究电流与电压、电阻的关系
1. 实验结论:在电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比。在电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成反比。
2. 讨论交流:
(1)关于改变定值电阻电压,还有其它方案吗?
①通过改变串联干电池的节数来改变定值电阻两端的电压。
②通过转动学生电源的旋钮来改变定值电阻两端的电压。
(2)关于改变定值电阻阻值,还有其它方案吗?
把电阻箱接入电路,通过转动旋钮来改变定值电阻阻值。
活学活用
1.(2026•青羊区二模)仅利用如图所示的器材和若干导线,不能完成的实验探究是( )
A.探究串联电路中电流的特点
B.探究并联电路中电压的特点
C.探究电流与电压的关系
D.探究电流与电阻的关系
【答案】D
【详解】解:A.电阻与变阻器串联,电压表与电阻并联,电流表串联在电路中:
将电流表分别接在电路的不同位置,记下电流表示数,移动变阻器的滑片,可多次测量得出普遍性的结论,可探究串联电路中电流的特点;
B.将电阻与变阻器并联,分别将电压表并联在电阻和变阻器两端,记下电压表示数,移动变阻器的滑片,可多次测量得出普遍性的结论,可探究并联电路中电压的特点;
C.电阻(定值)与变阻器串联,电压表与电阻并联,电流表串联在电路中,分别记下两表的示数,移动变阻器的滑片,可多次测量得出普遍性的结论,故可探究电流与电压的关系;
D.探究电流与电阻的关系时,要改变电阻大小,因只有一个定值电阻,故不能探究电流与电阻的关系,故选D。
故选:D。
2.(2026•惠山区模拟)用如图所示的电路研究通过导体的电流与电压、电阻的关系。正确连接电路后,保持电源电压和电阻箱R1的阻值不变,闭合开关,电压表示数为1.5V,移动滑动变阻器R2的滑片P,记录多组数据,测得电流、电压如表1所示;之后将电压表并联在滑动变阻器两端,改变电阻箱R1的阻值,并将滑片移到适当位置,测得相应的电流值如表2所示。下列说法正确的是( )
表1
次数
U1/V
I/A
①
1.5
0.15
②
2.0
0.20
③
2.5
0.25
④
3.0
0.30
表2
次数
R1/Ω
I/A
U2/V
①
30.0
0.13
2.0
②
40.0
0.1
2.0
③
50.0
0.08
2.0
④
60.0
A.由表1中的数据可得,电阻一定时,导体两端的电压与通过导体的电流成正比
B.由表2中的数据可得,实验时,R1两端电压保持2V不变
C.实验中所用电源电压为6V,R2最大的阻值为30Ω
D.第二组实验过程中,当R1为60Ω时无法完成实验
【答案】D
【详解】解:A.根据表1数据,在电阻R1一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比。电压是产生电流的原因,所以应该说电流与电压成正比,而不是电压与电流成正比。故A错误;
B.由表1数据可知,电阻箱的阻值。在表2实验中,电压表测R2 两端电压,且U2=2.0V 保持不变。根据串联电路电压规律U=U1+U2和欧姆定律U1=IR1,可得U=IR1+U2。取表2中第②组数据代入,U=0.1A×40.0Ω+2.0V=6.0V。所以电源电压为6V。此时R1 两端的电压U1=U−U2=6.0V−2.0V=4.0V。实验中保持R1两端电压为4V不变,而非2V。故B错误;
C.由B的分析可知,电源电压为6V。在表2实验中,当R1=50.0Ω 时,电流I=0.08A,此时滑动变阻器接入电路的阻值。这说明滑动变阻器的最大阻值至少为25Ω,但题目未提供信息确定其最大阻值就是30Ω。故C错误;
D.在表2实验中,需保持R1 两端电压4V 不变。当R1=60Ω时,电路中的电流应为。此时滑动变阻器两端的电压仍需为2V,则其接入电路的阻值应为。由于从已有数据无法确定滑动变阻器的最大阻值能达到30Ω,因此该实验步骤可能无法完成。故D正确。
故选:D。
3.(2026•东莞市二模)“探究电流与电阻、电压的关系”实验,小明与小丽的实验小组设计了如1图所示电路。电路中的各元件参数为:电源电压3V,定值电阻R(5Ω、10Ω、15Ω、20Ω),滑动变阻器“20Ω,1A”。
(1)小明与小丽的实验小组在探究“电流与电阻的关系”时:
①小明按照图1所示的电路图将电路连接好,将滑动变阻器的滑片置于 (选填“最左端”或“最右端”),闭合开关,移动滑动变阻器滑片,使定值电阻5Ω两端的电压为1.5V,记录电流表的示数;
②若滑动变阻器的滑片位置没有改变,小明将5Ω电阻换成10Ω电阻,接下来应该将滑片向 (选填“左”或“右”)移动,直到观察到电压表示数为1.5V时,记录电流表示数;
(2)小明换用不同的电阻,重复实验,得到表1中的实验数据,分析表中数据,ABC可得出: 。
表1
电阻R/Ω
5
10
15
电流I/A
0.3
0.15
0.10
(3)小丽在做此实验时,每次只更换电阻,测得相应的电流值,如表2所示,根据表中数据,她无法得到与小明一样的结论,其原因是 。
表2
电阻R/Ω
5
10
15
电流I/A
0.3
0.2
0.15
(4)另一小组在探究“电流与电压的关系”时:实验的过程中,根据实验数据在图甲中画出了A、B、C三个电阻的U﹣I图像,在图乙中画出了I﹣R图像,根据图甲可知三个导体中阻值最大的是 (选填“A”、“B”或“C”),图乙中阴影部分的面积表示 。
【答案】(1)①最左端;②左;
(2)电压一定时,导体中的电流与导体的电阻成反比;
(3)没有控制电阻两端的电压相等;
(4)A;定值电阻两端的电压。
【详解】解:(1)①为了保护电路,闭合开关前,滑片应置于阻值最大端,即电路图中的最左端;
②根据串分压的知识,将5Ω电阻换成10Ω电阻,如果滑动变阻器的滑片不移动,则加在变阻器两端的电压会减小,定值电阻两端的电压变大,电压表的示数变大,为保持电压表的示数不变,则应增大滑动变阻器的阻值,由图知道,应将滑片向左滑动;
(2)由表一中数据,电流与电阻之积为U=IR=0.3A×5Ω=0.15A×10Ω=0.1A×15Ω=1.5V
即为一定值,故可得出结论:电压一定时,导体通过的电流与导体的电阻成反比;
(3)探究电流与电阻的关系时应控制电阻两端电压不变;由表二数据可知U1=I1R1=0.3A×5Ω=1.5V,U2=I2R2=0.2A×10Ω=2V,U3=I3R3=0.15A×15Ω=2.25V,
即电阻的电压是变化的,故小丽无法得到与小明相同的结论,其原因是没有控制电阻两端的电压相等;
(4)由图甲图知道,加同样电压(3V)时,IA=0.15A,IB=0.3A,IC=0.6A,即IA<IB<IC由可知RA>RB>RC故A导体的阻值最大;
图乙图中阴影部分面积,等于电流与电阻之积,因U=IR,故表示的物理量是定值电阻两端的电压。
故答案为:(1)①最左端;②左;
(2)电压一定时,导体中的电流与导体的电阻成反比;
(3)没有控制电阻两端的电压相等;
(4)A;定值电阻两端的电压。
基础通关
1.(2026•杭锦后旗期末)小明和同学们在做电学实验过程中,他们经过讨论,依次改进了“探究电流跟电压的关系”的实验电路图,如图甲、乙、丙所示。下列说法正确的是( )
A.图甲改进为图乙:为保证实验过程中电压这一因素不变
B.图乙改进为图丙:实现多次实验,得到电流跟电压之间的定量关系
C.图丙:移动滑动变阻器目的是保持电阻R两端电压不变
D.图丙:在不增加任何器材的情况下,仅利用本实验的器材可探究电流与电阻的关系
【答案】B
【详解】解:A、探究“电流与电压的关系”实验中,应控制电阻不变,而灯的电阻随温度的改变而改变,由图甲改进为图乙是为保证实验过程中电阻这一因素不变,故A错误;
B、由图乙改进为图丙是因为使用滑动变阻器既能保护电路,又能通过调节滑动变阻器的滑片使定值电阻R两端的电压改变,得到电流跟电压之间的定量关系,故B正确;
C、探究电流跟电压的关系实验中,需多次改变电流和电压的数值,移动滑动变阻器目的是改变电阻两端电压和通过电阻的电流,故C错误;
D、在“探究电流跟电阻关系”的实验中,需控制电阻两端电压不变,多次改变电阻阻值,故需要添加几个阻值不同的电阻,故D错误。
故选:B。
2.(多选)(2026•凉州区校级一模)如图所示,探究“电流跟电压的关系”实验中,下列说法正确的是( )
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.多次实验是为了取平均值减小误差
【答案】AB
【详解】解:A.探究电流跟电压的关系时,需要用到控制变量法,必须控制导体的电阻不变,只改变电压来研究电流的变化规律,故A符合题意;
B.实验中移动滑动变阻器的滑片,改变滑动变阻器接入电路的电阻,可以改变电路中的电流,从而改变定值电阻两端的电压,方便获得多组实验数据,故B符合题意;
C.实验的结论是:电阻一定时,电流跟电压成正比,故C不符合题意;
D.探究物理规律的实验,多次实验的目的是得到普遍规律,避免偶然性,故D不符合题意。
故选:AB。
3.(多选)(2026•哈尔滨期末)在“探究电流与电阻关系”实验中,某同学根据实验数据作出如图所示的图像。下列说法正确的有( )
A.多次实验是为了寻求普遍规律
B.用新干电池做电源,至少选用2节
C.导体中的电流与导体的电阻成正比
D.换用2Ω电阻做实验时,需要更换电压表的测量范围
【答案】AB
【详解】解:A、在“探究电流与电阻关系”的实验中,多次实验的目的是为了避免实验的偶然性,从而寻求普遍规律,故A正确;
B、由图知,这个不变的电压为:U=IR=0.4A×5Ω=2V;电源至少选用两节新干电池(3V),B正确;
C、在电压一定的情况下,导体中的电流与导体的电阻成反比,故C错误;
D.换用2Ω电阻做实验时,定值电阻两端的电压仍需保持2V不变,不需要更换电压表的测量范围,故D错误。
故选:AB。
4.(2026•盐城期末)如图所示,小明同学在做“探究电流与电阻的关系”实验中,先在A、B间接入15Ω的电阻,移动滑片,使电压表示数为3V,读出电流表示数。接着用10Ω的电阻替换15Ω的电阻,闭合开关,此时电压表示数及应进行的操作是( )
A.大于3V,应将滑片P向左滑
B.大于3V,应将滑片P 向右滑
C.小于3V,应将滑片P向左滑
D.小于3V,应将滑片P向右滑
【答案】C
【详解】解:由图可知,变阻器与R串联,电压表测R两端的电压,电流表测电路的电流。本实验中要控制电阻的电压不变,用10Ω的电阻替换15Ω的电阻,因电阻变小,由串联分压原理可知,定值电阻分得的电压变小,即电压表示数小于3V;探究电流与电阻的关系的实验中应控制定值电阻两端的电压不变,根据串联电路电压的规律可知,应减小滑动变阻器分得的电压,由分压原理,应减小滑动变阻器连入电路中的电阻,所以滑片应向左端移动,直到使电压表的示数为3V。故C符合题意,ABD不符合题意。
故选:C。
5.(2026•历城区期末)小明利用如图所示电路探究电流与电阻的关系。实验中,用5Ω电阻完成一组数据测量后,他断开开关、将5Ω电阻更换为10Ω电阻后,接下来必要的操作及其合理顺序是( )
①闭合开关;
②记录电流表的示数;
③将滑动变阻器滑片调到阻值最大处;
④移动滑动变阻器滑片,直至电压表示数与更换电阻前保持一致;
⑤移动滑动变阻器滑片,使得电阻两端的电压改变。
A.①③④② B.③①⑤② C.③①④② D.①③⑤②
【答案】C
【详解】解:为保护电路,闭合开关前,将滑动变阻器滑片调到阻值最大处;根据串联分压原理可知,将定值电阻由5Ω改接成10Ω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,故移动滑动变阻器滑片,直至电压表示数与更换电阻前保持一致;记录电流表的示数;即必要的操作及其合理顺序是③①④②.
故选:C。
6.(2026•汇川区模拟)在探究“通过导体的电流与导体两端电压的关系”实验中,某小组利用定值电阻R进行实验,记录的实验数据如表所示,请分析表格中数据,在坐标图中描点并作出I﹣U关系图像。
实验次数
1
2
3
4
电压U/V
1.0
1.5
2.5
3.0
电流I/A
0.1
0.15
0.25
0.3
【答案】
【详解】解:根据表格数据在坐标图中依次描出各点,连接各点即可,如图所示。
7.(2026•阳泉二模)小明用如图甲所示的装置做“探究电流与电压关系”的实验,其中电源电压3V恒定不变,定值电阻为5Ω,滑动变阻器的规格为“20Ω 2A”。
(1)请你用笔画线代替导线将图甲中的电路连接完整。(要求:当滑动变阻器的滑片向右移动时,电压表示数逐渐变小,导线不能相交)
(2)正确连接电路后,闭合开关,此时滑动变阻器的滑片位于阻值最大处,此时电压表的示数如图乙所示,为 V。
(3)在进行实验的过程中,小明将实验数据记录在表中。请你根据表格中的数据在图丙中画出电流I与电压U的关系图象。
实验序号
1
2
3
4
电压表示数U/V
0.5
1.0
1.5
2.0
电流表示数I/A
0.1
0.2
0.3
0.4
(4)由实验数据可初步得出结论:在电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成 。
(5)实验结束后,小明向老师提出可以使用小灯泡来代替定值电阻“探究电流与电压的关系”,老师指出这样操作是不可行的,原因是 。
【答案】(1);
(2)0.6;
(3);
(4)正比;
(5)小灯泡的电阻会随温度的变化而变化。
【详解】解:(1)由图可知,定值电阻与滑动变阻器串联,电压表测定值电阻两端的电压,滑动变阻器采用一上一下的连接方式,滑动变阻器的滑片P向右滑动时,电压表示数变小,根据串联电路的电压规律可知,滑动变阻器分得的电压变大,根据串联电路的分压规律可知,滑片右移时,滑动变阻器的阻值变大,即滑动变阻器选了右下接线柱,如图所示。
(2)由图乙可知,电压表所选的是0﹣3V,分度值为0.1V,此时示数为0.6V;
(3)根据表中数据描点连线,如图所示。
(4)根据表格数据可知,电流随电压的增大而增大,且电压与电流的比值为定值,所以在电阻一定时,通过导体的电流与其两端的电压成正比;
(5)探究电流与电压关系时,要控制电阻的大小不变,而小灯泡的电阻随温度的升高而增大,故不能用小灯泡代替定值电阻。
8.(2026•嵩县模拟)在“探究电流与电阻关系”的实验中,实验器材如下:电源电压恒为3V,阻值分别为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω、30Ω的定值电阻各1个,电流表,电压表,滑动变阻器开关及导线若干,电路如图甲所示。
(1)连接电路时,开关必须 。
(2)闭合开关,移动滑片,发现电流表无示数,电压表示数接近电源电压。若电路仅有一处故障,则故障是定值电阻 。
(3)排除故障后,先将5Ω的电阻接入电路,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片至适当位置,此时电流表示数如图乙所示为 A;然后将5Ω的电阻更换为10Ω的电阻,闭合开关,移动滑片,使电压表示数为 V。依次更换定值电阻进行实验,记录数据如表所示:
实验次数
1
2
3
4
5
6
电阻R/Ω
5
10
15
20
25
30
电流I/A
……
0.2
0.13
0.1
0.08
0.06
(4)根据表中数据作出I与R关系的大致图像是丙图中的 ,由此可得结论:电压一定时,导体中的电流与导体的电阻成 。
【答案】(1)断开;(2)断路;(3)0.4;2;(4)C;反比。
【详解】解:(1)为了保护电路,连接电路时,开关必须断开;
(2)闭合开关,电流表无示数,说明电路可能断路;电压表示数接近电源电压,说明电压表与电源两极连通,所以故障可能是定值电阻断路;
(3)如图乙,电流表选择的是0~0.6A量程,分度值是0.02A,读出电流表示数为0.4A,则定值电阻R两端电压为:U=IR=5Ω×0.4A=2V,
实验中控制定值电阻两端的电压不变,将5Ω的电阻更换为10Ω的电阻,闭合开关,移动滑片,使电压表示数为2V。
(4)由表中数据可知,导体的电阻增大,通过导体的电流减小,通过导体的电流与导体的电阻的乘积基本保持不变,可得出结论:电压一定时,通过导体的电流与其电阻成反比,故C符合题意,AB不符合题意。故选:C。
故答案为:(1)断开;(2)断路;(3)0.4;2;(4)C;反比。
素养提升
9.(2026•西城区校级模拟)某同学用如图所示的其中一个电路做实验,电源电压恒定,R1为定值电阻,逐渐改变滑动变阻器R2连入电路中的阻值大小,记录电流表和电压表的示数。最终根据实验数据得到的实验结论是:导体电阻一定时,通过导体的电流与导体两端电压成正比。该实验所用的电路是( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【详解】 解:导体电阻一定时,通过导体的电流与导体两端电压成正比,要求实验中保持定值电阻R1阻值不变,改变R1两端电压,因此电压表需要测定值电阻R1两端电压,测量通过R1的电流和R1自身两端的电压。
A.该电路中R1与滑动变阻器R2串联,电压表测滑动变阻器R2两端电压,故A错误;
B.该电路中R1与滑动变阻器R2串联,电流表测通过R1的电流,电压表测R1两端电压;R1阻值恒定,移动滑动变阻器滑片可以改变R1两端电压和通过的电流,能够得到题中所述实验结论,故B正确;
CD.该电路中电压表并联在电源两端,测量电源电压,示数始终不变,无法获得多组R1不同电压的实验数据,不能探究得到结论,故CD错误。
故选:B。
10.(2026•淄博期末)如图所示是电学中常见的电路图,进行以下相应实验时,描述正确的是( )
A.“探究电流与电压的关系”实验,多次实验目的是为了减小实验误差
B.“探究电流与电压的关系”实验,滑动变阻器的作用是要控制定值电阻两端的电压不变
C.“探究电流与电阻的关系”实验,可得导体两端电压一定时,导体电阻跟通过导体的电流成反比
D.“探究电流与电阻的关系”实验,每次更换电阻后,都要保持电阻两端电压不变
【答案】D
【详解】解:AB.“探究电流与电压的关系”实验,要控制电阻不变,为得出普遍性的规律,要通过移动变阻器的滑片,改变电阻的电压和电流,达到多次实验目的,故AB错误;
C.电流随电压的变化而变化,“探究电流与电阻的关系”实验,可得导体两端电压一定时,电流与导体的电阻成反比,故C错误;
D.“探究电流与电阻的关系”实验,要控制电阻的电压不变,故每次更换电阻后,都要保持电阻两端电压不变,故D正确。
故选:D。
11.(2026•石狮市校级期末)在做“探究电流与电压关系”的实验时,三个小组按各自设计的电路图进行实验,并将实验数据记录在表格中,老师看了他们的实验电路图以后指出:“这三个小组中有小组的实验数据很可能是编造的。”则编造数据的小组可能是( )
第一组
第二组
第三组
U/V
3.0
3.0
3.0
U/V
0.6
0.9
1.2
U/V
1.0
2.0
3.0
I/A
0.3
0.5
0.6
I/A
0.2
0.3
0.4
I/A
0.1
0.2
0.3
A.第一组 B.第二组
C.第三组 D.第一、二、三组
【答案】B
【详解】解:①第一组数据
U/V:3.0 3.0 3.0
I/A:0.3 0.5 0.6
电压始终不变电流却在变大。
第一组,电压表测电源电压,通过移动滑片,电流表是示数发生改变,故第一组数据符合实际。
②第二组数据
U/V:0.6 0.9 1.2
I/A:0.2 0.3 0.4
电阻都等于3Ω,不变,电压变大时,电流变大,电流与电压成正比;
第二组,电压表测滑动变阻器两端电压,通过移动滑片,电流表的示数变大,根据U=IR可知定值电阻两端的电压变大,根据串联电路电压规律可知,滑动变阻器两端的电压变小,即电压表示数变小,故第二组数据不符合实际。
③第三组数据
U/V:1.0 2.0 3.0
I/A:0.1 0.2 0.3
电阻都等于10Ω,不变,电流与电压成正比;
第三组,电压表测定值电阻两端电压,通过移动滑片,电压表变大,电流表也变大,故第三组数据符合实际。
编造数据的是:第二组,故选:B。
12.(2026•北京校级开学)实验小组利用如图所示的电路探究“电流与电阻的关系”。选择的实验器材有:电源电压恒为3V、电流表、电压表、开关、电阻箱、滑动变阻器(规格为“20Ω 2A”)。实验过程中,若保持电压表示数为2V不变,则下列说法中正确的是( )
A.电路连接时应将滑动变阻器的滑片P置于最左端
B.电阻箱阻值由5Ω调为10Ω时,电压表示数会变大,要继续探究,应该将滑片P向左移
C.电阻箱阻值调为40Ω,目前的实验仪器可以满足要求完成实验
D.电阻箱阻值调为50Ω,要完成实验,可以更换能提供更大电压的电源
【答案】C
【详解】解:A.连接电路时,滑动变阻器需要调节到最大阻值处保护电路。由图可知,滑动变阻器接入左下接线柱,因此滑片应置于最右端,故A错误;
B.根据串联分压原理,当电阻箱阻值由5Ω调为10Ω,阻值变大,电阻箱分得的电压变大,电压表示数变大;要保持电阻箱两端电压为2V不变,需要增大滑动变阻器的分压,即增大滑动变阻器接入的电阻,滑片应向右移,故B错误;
C.已知电源电压U=3V,保持电阻箱两端电压U箱=2V,若电阻箱阻值R箱=40Ω,根据欧姆定律,电路电流,根据串联电路电压的规律可求出此时滑动变阻器需要分担的电压U滑=U﹣U箱=3V﹣2V=1V,则滑动变阻器需要接入的阻值,刚好等于现有滑动变阻器的最大阻值,因此现有仪器可以满足要求完成实验,故C正确;
D.若电阻箱R箱=50Ω,保持U箱=2V不变,根据欧姆定律,电路电流,滑动变阻器最大阻值为20Ω,根据串联电路电压的规律可得总电压需要满足U总=U箱+IR滑max=2V+0.04A×20Ω=2.8V<3V,因此需要更换电压更小的电源,故D错误。
故选:C。
13.(2026•成都模拟)图甲是小伟探究“导体中电流与电阻的关系”的实验电路图。图乙是他根据实验数据描绘出的I﹣R关系图像。他每次控制电阻的两端电压为 V不变。若电源电压为5V,实验中R的阻值分别为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω,那么滑动变阻器的阻值至少为 Ω。
【答案】2.5;25。
【详解】解:(1)由乙图数据可知:当R=5Ω时,I=0.5A,此时U=IR=5Ω×0.5A=2.5V;
当R=10Ω时,I=0.25A,此时U=IR=0.25A×10Ω=2.5V;
一直到R=25Ω时,I=0.1A,此时U=IR=0.1A×25Ω=2.5V,
故每次控制电阻的两端电压为2.5V不变;
(2)每次控制电阻的两端电压为2.5V时,电源电压为5V,根据串联电路电压特点,滑动变阻器需要承担电压为2.5V,实验中R的阻值最大为25Ω,利用串联分压公式:,可得滑动变阻器的阻值至少为 R滑=25Ω。
故答案为:2.5;25。
14.(2026•香坊区校级一模)在“探究电流与电阻关系”的实验中,某同学保持电阻两端电压不变,更换不同阻值的电阻,做出了的图像如图所示。由图像可知,定值电阻两端的电压保持在 V不变,由图像得出的结论是: 。
【答案】2;导体两端的电压不变时,通过导体的电流与导体的电阻成反比。
【详解】解:(1)由图可知,电流和电阻的倒数成正比,二者的比值为常数,此常数即为定值电阻两端的电压,
定值电阻两端的电压为:,
由图像可知,定值电阻两端的电压保持在2V不变;
(2)由图可知,电流和电阻的倒数成正比关系,即导体两端的电压不变时,通过导体的电流与导体的电阻成反比。
故答案为:2;导体两端的电压不变时,通过导体的电流与导体的电阻成反比。
迁移创新
15.(2026•项城市校级模拟)小明同学在做“探究通过导体的电流与电压、电阻的关系”的实验。
(1)小明同学根据图1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)闭合开关,发现两电表指针偏转情况如图丙所示,则电路存在的故障可能是 。
(3)排除故障后,该实验小组将10Ω的定值电阻接入电路进行实验,并将实验数据记录在表中。
实验次序
1
2
3
4
5
6
电压U/V
1
1.4
2
2.4
2.8
3
电流I/A
0.1
0.14
0.2
0.24
0.28
0.3
①分析数据可得出结论:当导体的电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成 比。你判断的依据是 。
②另一实验小组也完成了“电流与电压关系”的实验探究。根据两个小组的实验数据分别绘制出I﹣U图像如图丁所示,两个小组得到的图像不相同的原因是 。
(4)在“探究通过导体的电流与导体电阻的关系”的实验过程中,小明选择了电压恒为6V的电源,“60Ω,2A”的滑动变阻器。将阻值为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω的定值电阻先后接入,电源电压不变的情况下,需要调节滑动变阻器使定值电阻两端的 一定。他将定值电阻5Ω换成10Ω时,滑动变阻器滑片应该向 (填“左”或“右”)调节才能达到实验要求。为完成这四次实验,定值电阻两端电压的最小预设值是 V。
(5)两个实验都需要测量多组数据,多次测量的目的与下列哪个实验相同? 。(填序号)
A.测量定值电阻的阻值;
B.测量小灯泡的电阻。
【答案】(1);(2)定值电阻断路;(3)①正;导体两端的电压与电流的比值保持不变(电压增大几倍,电流就增大几倍);②两个小组选用的定值电阻阻值不同;(4)电压;右;1.5;(5)B。
【详解】解:(1)实物图:电压表现在接在电源两端,把电流表接定值电阻右端的导线打×,连接定值电阻右端接线柱和电压表左端接线柱,使电压表并联在定值电阻两端,完整电路如下图所示。
(2)电流表几乎无示数,说明电路存在断路故障,电压表偏转很大,说明电压表两端到电源两极之间是导通的,断路故障在电压表并联的部分,即故障可能为定值电阻R断路。
(3)①分析数据可得出结论:当导体的电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比;判断的依据是电阻一定,导体两端电压与电流比值为定值(电压增大几倍,电流就增大几倍)。②I‑U图像斜率代表电阻,图像不同说明两个小组使用定值电阻阻值不一样。
(4)探究电流与电阻关系时,更换不同阻值的定值电阻,要调节滑片,保持定值电阻两端电压一定;
5Ω换成10Ω,由串联分压原理可知定值电阻分压变大,由串联电路电压规律可知要增大变阻器两端电压,即滑动变阻器要增大接入电阻,滑片向右调;
为完成这四次实验,当定值电阻为最大值20Ω时,滑动变阻器连入电路的阻值最大为60Ω,此时定值电阻两端的电压为其能够满足实验要求的最小预设电压,由串联分压可知,解得最小预设电压为1.5V。
(5)本实验多次测量的目的是寻找普遍规律;
A、测量定值电阻的阻值中的多次测量求平均值是为了减小误差;
B、测量小灯泡的电阻中的多次测量是为了探究灯丝电阻随温度的变化规律;故选B。
16.(2026•江都区校级二模)小李同学在做“电流与电压、电阻的关系”实验时,准备以下器材:电压可调的电源、电流表(0~0.6A)、电压表(0~3V)、滑动变阻器(50Ω,1A)、四个定值电阻(5Ω、10Ω、15Ω、30Ω)、开关、导线若干。小李将电源电压调为6V后,根据如图所示的电路图进行实验。
实验次数
1
2
3
4
5
U/V
1.0
1.5
2.0
2.5
2.8
I/A
0.22
0.32
0.42
0.52
0.58
(1)如图连接的实物图,其中有一根导线连接错了,请你在接错的那根导线上画“×”,并用笔画线代表导线将电路连接正确(要求导线不能交叉);
(2)连接好电路后,闭合开关S,发现电压表无示数而电流表有示数,则电路中的故障可能是 ;
(3)排除故障后,小李首先探究“电流与电压”的关系,小李通过调节滑动变阻器滑片,测出定值电阻两端电压和通过的电流如上表所示,根据数据可知,小李在实验前的操作过程中存在的问题是 ;修正问题后,根据实验数据可以得到结论: 。
(4)小李继续探究“电流与电阻的关系”,若将10Ω电阻接入电路时,电压表示数为U1,更换为15Ω电阻后,保持滑动变阻器的滑片不动,立即闭合开关,此时电压表示数为U2,则U2 1.5U1(选填“<”、“>”或“=”),接着将滑动变阻器的滑片往 (选填“左”或“右”)端移动。
(5)当小李用30Ω的定值电阻替换15Ω的定值电阻,闭合开关,他调节滑动变阻器的阻值,发现电压表示数始终不能调为2V。在不增加原有实验器材、也不改变定值电阻两端预设电压和电源电压的前提下,他的做法是: 。
【答案】(1);
(2)电阻短路或电压表接触不良;
(3)电流表未调零;电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比;
(4)<;左;
(5)在电路中串联一个定值电阻。
【详解】解:(1)原图没有将定值电阻连接到电路中,应将电源正极与定值电阻右端连接改为左端连接,据此连接电路,完整电路如下图所示。
(2)连接好电路后,闭合开关S,发现电流表有示数,说明电路是通路,电压表无示数,说明电压表并联部分发生短路,即电路中的故障可能是电阻短路或电压表接触不良。
(3)表中数据电流随电压的增大而增大,但不成正比。如果让电流表示数同时减去0.02A,电流与电压成正比,说明实验前电流表未调零;
修正问题后,根据实验数据可以观察到电流与电压的比例是定值,符合正比例的特点,故可得到结论:电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比。
(4)用15Ω电阻替换10Ω电阻后,保持滑动变阻器的滑片不动,立即闭合开关,此时电压表示数为U2,由于电路电阻增大,电流变小,根据U=IR可知,U2<1.5U1;探究“电流与电阻的关系”,应保持定值电阻两端电压不变,更换为15Ω电阻后,定值电阻分压增大,由串联电路电压规律知要使定值电阻两端电压不变,应增大滑动变阻器两端电压,由串联分压可知要增大变阻器连入电路的电阻,由图可知,将滑动变阻器的滑片往左端移动。
(5)用30Ω的定值电阻替换15Ω的定值电阻,闭合开关,若想将电压表示数调为2V,滑动变阻器两端电压为U1=U﹣U2=6V﹣2V=4V=2U2,由串联电路分压原理可知,此时滑动变阻器需要接入电路的电阻为R=2R1=2×30Ω=60Ω,超过滑动变阻器最大电阻,导致电压表示数始终不能调为2V。
改进做法:在电路中串联一个定值电阻。
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第十五章
欧姆定律
第1节 电流与电压、电阻的关系
课标要点
1. 知道电压、电流和电阻。
2. 探究电流与电压、电阻的关系。
学习重难点
重点:通过实验探究通过导体的电流与电压、电阻的关系。
难点:运用控制变量的方法来设计和完成实验。
知识点 探究电流与电压的关系(重点)
【实验目的】
探究电流与电压的关系
【设计实验】
电流与电压、电阻有关,可以用 法,控制导体的 不变,用 改变电阻两端电压从而得出电流与电压关系的规律。
【实验器材】
电源、开关、定值电阻、滑动变阻器、电流表、电压表、导线若干等。
(1)滑动变阻器: 和 。
(2)电流表:测量定值电阻中的电流。
(3)电压表:测量定值电阻两端电压。
【实验电路图】
【实验步骤】
(1)按要求设计电路图,并且连接实物电路。注意连接电路时,开关 ,滑片移到 处。
(2)检查电路连接是否正确,闭合开关移动滑动变阻器的滑片使电阻两端的 成整数倍的变化,读出相应的电流值并记入表中。
(3)更换阻值不同的电阻,多次实验。目的是 。
【实验表格】
【分析论证】
(1)分析数据发现,电流随电压的增大而增大,并且电压与电流的比值是个 。
(2)画出I-U图像,发现I-U图像是一条 。
【实验结论】
在电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成 。
易错提醒
(1)写结论时不能缺少前提条件“电阻一定”。
(2)不能乱了顺序,即“电流与电压成正比”。
随学随练
1.(2026•温江区模拟)小欢同学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( )
A.滑动变阻器可以起到改变定值电阻两端电压的作用
B.开关闭合前,滑动变阻器的滑片应该移至最左端
C.为了方便观察实验现象,可以将R1换成小灯泡
D.保持电阻不变时,导体两端电压与电流成正比
2.(2026•哈尔滨校级二模)如图是某小组对“探究电流与电压的关系”实验电路的改进过程。从图(a)改进到图(b)是为了控制 不变;从图(b)改进到图(c)是为了改变电阻器的 。(以上两空均填“电流”“电压”或“电阻”)
3.(2026•平城区校级模拟)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(电源电压保持不变)。
(1)连接的电路如图甲所示,闭合开关,移动滑动变阻器滑片,发现电流表示数有变化,电压表示数无变化。经检查有一根导线连接错误,请你在该导线上打“×”,并用笔重新画一根正确连接的导线(导线不得交叉);
(2)正确连接后闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,记录实验数据如下表,其中最后一次实验中电流表的示数如图乙所示,此时电流为 A;
电压U/V
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
电流I/A
0.10
0.20
0.30
0.40
(3)由表格数据可知,实验中所用定值电阻的阻值为 Ω,可初步得出结论: ;
(4)实验中,调节滑动变阻器滑片P的目的是 ;
(5)进一步分析,发现上述探究方案有不足的地方。请你提出科学合理的建议: 。(写出一条即可)
知识点 探究电流与电阻的关系(重点)
【实验目的】
探究电流与电阻的关系
【设计实验】
实验中要控制定值电阻两端的 不变,换用 的定值电阻接入电路,记录相应的电阻和电流值,从而得出电流与电阻关系的规律。
【实验器材】
电源、开关、定值电阻、滑动变阻器、电流表、电压表、导线若干等。
(1)滑动变阻器: 和 。
(2)电流表:测量定值电阻中的电流。
(3)电压表:测量定值电阻两端电压。
【实验电路图】
【实验步骤】
(1)按要求设计电路图,并且连接实物电路。
(注意连接电路时,开关断开,滑片移到阻值最大处)
(2)分别把阻值不同的电阻接入电路,闭合开关,移动滑片 ,读出相应的电流值和电阻值并记入表中。
(3)更换阻值不同的电阻,多次实验。
【实验表格】
【分析论证】
(1)分析数据发现,电流随电阻的增大而减小,并且电流与电阻的 是个定值。
(2)画出I-R图像,发现I-R图像是一条 图像。
【实验结论】
在电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成 。
易错提醒
(1)写结论时不能缺少前提条件“电压一定”。
(2)不能乱了顺序,即“电流与电阻成反比”。
随学随练
1.(2026•成都模拟)如图是小华探究“电流与电阻关系”的实验电路,AB间可以换接多个不同阻值的电阻。某次由5Ω换成10Ω,他应向 调节滑动变阻器滑片,同时眼睛应该注视着 。
2.(2026•白云区期末)小明同学为了探究电流跟电阻的关系,在如图所示的情况下,将A、B两点间10Ω的电阻更换为15Ω的电阻,下一步的操作应当是( )
A.将滑动变阻器滑片适当向左移动,观察电压表示数
B.将滑动变阻器滑片适当向右移动,观察电压表示数
C.将滑动变阻器滑片适当向左移动,观察电流表示数
D.将滑动变阻器滑片适当向右移动,观察电流表示数
3.(2026•莒县校级一模)某实验小组利用阻值为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、50Ω的5个定值电阻,电压为4.5V的电源、两个滑动变阻器(规格A“20Ω,1.5A”和规格B“50Ω,1A”)等器材,完成“探究电流与电阻的关系”实验,设计了如图甲所示的电路图。
(1)按图甲所示电路图,小组同学先将5Ω的电阻接入电路,请用笔画线代替导线将乙图电路连接完整(要求连线不得交叉)。
(2)闭合开关,电压表和电流表均无示数,可能是 (选填“电压表”或“电流表”)断路。
(3)排除故障后闭合开关进行实验,当将10Ω的定值电阻接入电路时,移动滑动变阻器滑片,电流表示数如图丙所示,此时电流为 A。由10Ω换成15Ω,为达到实验要求,应向 (选填“左”或“右”)端调节滑动变阻器滑片,同时眼睛应观察电压表示数达到 V时,记录电流表的示数。
(4)若继续换用50Ω的定值电阻进行实验,电路中的滑动变阻器应该选择 (选填“规格A”或“规格B”)。
题型 探究电流与电压、电阻的关系
1. 实验结论:在电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成 。在电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成 。
2. 讨论交流:
(1)关于改变定值电阻电压,还有其它方案吗?
①通过改变 来改变定值电阻两端的电压。
②通过转动 的旋钮来改变定值电阻两端的电压。
(2)关于改变定值电阻阻值,还有其它方案吗?
把 接入电路,通过转动旋钮来改变定值电阻阻值。
活学活用
1.(2026•青羊区二模)仅利用如图所示的器材和若干导线,不能完成的实验探究是( )
A.探究串联电路中电流的特点
B.探究并联电路中电压的特点
C.探究电流与电压的关系
D.探究电流与电阻的关系
2.(2026•惠山区模拟)用如图所示的电路研究通过导体的电流与电压、电阻的关系。正确连接电路后,保持电源电压和电阻箱R1的阻值不变,闭合开关,电压表示数为1.5V,移动滑动变阻器R2的滑片P,记录多组数据,测得电流、电压如表1所示;之后将电压表并联在滑动变阻器两端,改变电阻箱R1的阻值,并将滑片移到适当位置,测得相应的电流值如表2所示。下列说法正确的是( )
表1
次数
U1/V
I/A
①
1.5
0.15
②
2.0
0.20
③
2.5
0.25
④
3.0
0.30
表2
次数
R1/Ω
I/A
U2/V
①
30.0
0.13
2.0
②
40.0
0.1
2.0
③
50.0
0.08
2.0
④
60.0
A.由表1中的数据可得,电阻一定时,导体两端的电压与通过导体的电流成正比
B.由表2中的数据可得,实验时,R1两端电压保持2V不变
C.实验中所用电源电压为6V,R2最大的阻值为30Ω
D.第二组实验过程中,当R1为60Ω时无法完成实验
3.(2026•东莞市二模)“探究电流与电阻、电压的关系”实验,小明与小丽的实验小组设计了如1图所示电路。电路中的各元件参数为:电源电压3V,定值电阻R(5Ω、10Ω、15Ω、20Ω),滑动变阻器“20Ω,1A”。
(1)小明与小丽的实验小组在探究“电流与电阻的关系”时:
①小明按照图1所示的电路图将电路连接好,将滑动变阻器的滑片置于 (选填“最左端”或“最右端”),闭合开关,移动滑动变阻器滑片,使定值电阻5Ω两端的电压为1.5V,记录电流表的示数;
②若滑动变阻器的滑片位置没有改变,小明将5Ω电阻换成10Ω电阻,接下来应该将滑片向 (选填“左”或“右”)移动,直到观察到电压表示数为1.5V时,记录电流表示数;
(2)小明换用不同的电阻,重复实验,得到表1中的实验数据,分析表中数据,ABC可得出: 。
表1
电阻R/Ω
5
10
15
电流I/A
0.3
0.15
0.10
(3)小丽在做此实验时,每次只更换电阻,测得相应的电流值,如表2所示,根据表中数据,她无法得到与小明一样的结论,其原因是 。
表2
电阻R/Ω
5
10
15
电流I/A
0.3
0.2
0.15
(4)另一小组在探究“电流与电压的关系”时:实验的过程中,根据实验数据在图甲中画出了A、B、C三个电阻的U﹣I图像,在图乙中画出了I﹣R图像,根据图甲可知三个导体中阻值最大的是 (选填“A”、“B”或“C”),图乙中阴影部分的面积表示 。
基础通关
1.(2026•杭锦后旗期末)小明和同学们在做电学实验过程中,他们经过讨论,依次改进了“探究电流跟电压的关系”的实验电路图,如图甲、乙、丙所示。下列说法正确的是( )
A.图甲改进为图乙:为保证实验过程中电压这一因素不变
B.图乙改进为图丙:实现多次实验,得到电流跟电压之间的定量关系
C.图丙:移动滑动变阻器目的是保持电阻R两端电压不变
D.图丙:在不增加任何器材的情况下,仅利用本实验的器材可探究电流与电阻的关系
2.(多选)(2026•凉州区校级一模)如图所示,探究“电流跟电压的关系”实验中,下列说法正确的是( )
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.多次实验是为了取平均值减小误差
3.(多选)(2026•哈尔滨期末)在“探究电流与电阻关系”实验中,某同学根据实验数据作出如图所示的图像。下列说法正确的有( )
A.多次实验是为了寻求普遍规律
B.用新干电池做电源,至少选用2节
C.导体中的电流与导体的电阻成正比
D.换用2Ω电阻做实验时,需要更换电压表的测量范围
4.(2026•盐城期末)如图所示,小明同学在做“探究电流与电阻的关系”实验中,先在A、B间接入15Ω的电阻,移动滑片,使电压表示数为3V,读出电流表示数。接着用10Ω的电阻替换15Ω的电阻,闭合开关,此时电压表示数及应进行的操作是( )
A.大于3V,应将滑片P向左滑
B.大于3V,应将滑片P 向右滑
C.小于3V,应将滑片P向左滑
D.小于3V,应将滑片P向右滑
5.(2026•历城区期末)小明利用如图所示电路探究电流与电阻的关系。实验中,用5Ω电阻完成一组数据测量后,他断开开关、将5Ω电阻更换为10Ω电阻后,接下来必要的操作及其合理顺序是( )
①闭合开关;
②记录电流表的示数;
③将滑动变阻器滑片调到阻值最大处;
④移动滑动变阻器滑片,直至电压表示数与更换电阻前保持一致;
⑤移动滑动变阻器滑片,使得电阻两端的电压改变。
A.①③④② B.③①⑤② C.③①④② D.①③⑤②
6.(2026•汇川区模拟)在探究“通过导体的电流与导体两端电压的关系”实验中,某小组利用定值电阻R进行实验,记录的实验数据如表所示,请分析表格中数据,在坐标图中描点并作出I﹣U关系图像。
实验次数
1
2
3
4
电压U/V
1.0
1.5
2.5
3.0
电流I/A
0.1
0.15
0.25
0.3
7.(2026•阳泉二模)小明用如图甲所示的装置做“探究电流与电压关系”的实验,其中电源电压3V恒定不变,定值电阻为5Ω,滑动变阻器的规格为“20Ω 2A”。
(1)请你用笔画线代替导线将图甲中的电路连接完整。(要求:当滑动变阻器的滑片向右移动时,电压表示数逐渐变小,导线不能相交)
(2)正确连接电路后,闭合开关,此时滑动变阻器的滑片位于阻值最大处,此时电压表的示数如图乙所示,为 V。
(3)在进行实验的过程中,小明将实验数据记录在表中。请你根据表格中的数据在图丙中画出电流I与电压U的关系图象。
实验序号
1
2
3
4
电压表示数U/V
0.5
1.0
1.5
2.0
电流表示数I/A
0.1
0.2
0.3
0.4
(4)由实验数据可初步得出结论:在电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成 。
(5)实验结束后,小明向老师提出可以使用小灯泡来代替定值电阻“探究电流与电压的关系”,老师指出这样操作是不可行的,原因是 。
8.(2026•嵩县模拟)在“探究电流与电阻关系”的实验中,实验器材如下:电源电压恒为3V,阻值分别为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω、30Ω的定值电阻各1个,电流表,电压表,滑动变阻器开关及导线若干,电路如图甲所示。
(1)连接电路时,开关必须 。
(2)闭合开关,移动滑片,发现电流表无示数,电压表示数接近电源电压。若电路仅有一处故障,则故障是定值电阻 。
(3)排除故障后,先将5Ω的电阻接入电路,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片至适当位置,此时电流表示数如图乙所示为 A;然后将5Ω的电阻更换为10Ω的电阻,闭合开关,移动滑片,使电压表示数为 V。依次更换定值电阻进行实验,记录数据如表所示:
实验次数
1
2
3
4
5
6
电阻R/Ω
5
10
15
20
25
30
电流I/A
……
0.2
0.13
0.1
0.08
0.06
(4)根据表中数据作出I与R关系的大致图像是丙图中的 ,由此可得结论:电压一定时,导体中的电流与导体的电阻成 。
素养提升
9.(2026•西城区校级模拟)某同学用如图所示的其中一个电路做实验,电源电压恒定,R1为定值电阻,逐渐改变滑动变阻器R2连入电路中的阻值大小,记录电流表和电压表的示数。最终根据实验数据得到的实验结论是:导体电阻一定时,通过导体的电流与导体两端电压成正比。该实验所用的电路是( )
A. B.
C. D.
10.(2026•淄博期末)如图所示是电学中常见的电路图,进行以下相应实验时,描述正确的是( )
A.“探究电流与电压的关系”实验,多次实验目的是为了减小实验误差
B.“探究电流与电压的关系”实验,滑动变阻器的作用是要控制定值电阻两端的电压不变
C.“探究电流与电阻的关系”实验,可得导体两端电压一定时,导体电阻跟通过导体的电流成反比
D.“探究电流与电阻的关系”实验,每次更换电阻后,都要保持电阻两端电压不变
11.(2026•石狮市校级期末)在做“探究电流与电压关系”的实验时,三个小组按各自设计的电路图进行实验,并将实验数据记录在表格中,老师看了他们的实验电路图以后指出:“这三个小组中有小组的实验数据很可能是编造的。”则编造数据的小组可能是( )
第一组
第二组
第三组
U/V
3.0
3.0
3.0
U/V
0.6
0.9
1.2
U/V
1.0
2.0
3.0
I/A
0.3
0.5
0.6
I/A
0.2
0.3
0.4
I/A
0.1
0.2
0.3
A.第一组 B.第二组
C.第三组 D.第一、二、三组
12.(2026•北京校级开学)实验小组利用如图所示的电路探究“电流与电阻的关系”。选择的实验器材有:电源电压恒为3V、电流表、电压表、开关、电阻箱、滑动变阻器(规格为“20Ω 2A”)。实验过程中,若保持电压表示数为2V不变,则下列说法中正确的是( )
A.电路连接时应将滑动变阻器的滑片P置于最左端
B.电阻箱阻值由5Ω调为10Ω时,电压表示数会变大,要继续探究,应该将滑片P向左移
C.电阻箱阻值调为40Ω,目前的实验仪器可以满足要求完成实验
D.电阻箱阻值调为50Ω,要完成实验,可以更换能提供更大电压的电源
13.(2026•成都模拟)图甲是小伟探究“导体中电流与电阻的关系”的实验电路图。图乙是他根据实验数据描绘出的I﹣R关系图像。他每次控制电阻的两端电压为 V不变。若电源电压为5V,实验中R的阻值分别为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω,那么滑动变阻器的阻值至少为 Ω。
14.(2026•香坊区校级一模)在“探究电流与电阻关系”的实验中,某同学保持电阻两端电压不变,更换不同阻值的电阻,做出了的图像如图所示。由图像可知,定值电阻两端的电压保持在 V不变,由图像得出的结论是: 。
迁移创新
15.(2026•项城市校级模拟)小明同学在做“探究通过导体的电流与电压、电阻的关系”的实验。
(1)小明同学根据图1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)闭合开关,发现两电表指针偏转情况如图丙所示,则电路存在的故障可能是 。
(3)排除故障后,该实验小组将10Ω的定值电阻接入电路进行实验,并将实验数据记录在表中。
实验次序
1
2
3
4
5
6
电压U/V
1
1.4
2
2.4
2.8
3
电流I/A
0.1
0.14
0.2
0.24
0.28
0.3
①分析数据可得出结论:当导体的电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成 比。你判断的依据是 。
②另一实验小组也完成了“电流与电压关系”的实验探究。根据两个小组的实验数据分别绘制出I﹣U图像如图丁所示,两个小组得到的图像不相同的原因是 。
(4)在“探究通过导体的电流与导体电阻的关系”的实验过程中,小明选择了电压恒为6V的电源,“60Ω,2A”的滑动变阻器。将阻值为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω的定值电阻先后接入,电源电压不变的情况下,需要调节滑动变阻器使定值电阻两端的 一定。他将定值电阻5Ω换成10Ω时,滑动变阻器滑片应该向 (填“左”或“右”)调节才能达到实验要求。为完成这四次实验,定值电阻两端电压的最小预设值是 V。
(5)两个实验都需要测量多组数据,多次测量的目的与下列哪个实验相同? 。(填序号)
A.测量定值电阻的阻值;
B.测量小灯泡的电阻。
16.(2026•江都区校级二模)小李同学在做“电流与电压、电阻的关系”实验时,准备以下器材:电压可调的电源、电流表(0~0.6A)、电压表(0~3V)、滑动变阻器(50Ω,1A)、四个定值电阻(5Ω、10Ω、15Ω、30Ω)、开关、导线若干。小李将电源电压调为6V后,根据如图所示的电路图进行实验。
实验次数
1
2
3
4
5
U/V
1.0
1.5
2.0
2.5
2.8
I/A
0.22
0.32
0.42
0.52
0.58
(1)如图连接的实物图,其中有一根导线连接错了,请你在接错的那根导线上画“×”,并用笔画线代表导线将电路连接正确(要求导线不能交叉);
(2)连接好电路后,闭合开关S,发现电压表无示数而电流表有示数,则电路中的故障可能是 ;
(3)排除故障后,小李首先探究“电流与电压”的关系,小李通过调节滑动变阻器滑片,测出定值电阻两端电压和通过的电流如上表所示,根据数据可知,小李在实验前的操作过程中存在的问题是 ;修正问题后,根据实验数据可以得到结论: 。
(4)小李继续探究“电流与电阻的关系”,若将10Ω电阻接入电路时,电压表示数为U1,更换为15Ω电阻后,保持滑动变阻器的滑片不动,立即闭合开关,此时电压表示数为U2,则U2 1.5U1(选填“<”、“>”或“=”),接着将滑动变阻器的滑片往 (选填“左”或“右”)端移动。
(5)当小李用30Ω的定值电阻替换15Ω的定值电阻,闭合开关,他调节滑动变阻器的阻值,发现电压表示数始终不能调为2V。在不增加原有实验器材、也不改变定值电阻两端预设电压和电源电压的前提下,他的做法是: 。
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