1、专题16探究电流与电压和电阻的关系（实验类）【猜想与假设】电阻一定时，电压越高，电路中的电流越大；电压一定时，电阻越大，则电路中电流越小。【设计与进行实验】1.实验器材：电源、不同阻值的定值电阻、滑动变阻器、电流表、电压表、开关、导线；2.实验步骤：（1）闭合开关，保持电路中电阻10不变，分别调节滑动变阻器的滑片，使电阻两端的电压成倍数增加，观察电流表示数，将数据填入表格。（2）闭合开关，分别将阻值不同的电阻接入电路，并且通过调节滑动变阻器的滑片，使阻值不同的定值电阻R两端的电压保持3V不变，观察电流表示数，将实验数据记录表中。根据上述表中的数据绘制的图像和图像如图所示。【分析和论证】观察到图
2、像可知，在一定时，与成正比。观察到图像可知，在一定时，与成反比。【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，通过导体的电流与电阻成反比。【实验方法】控制变量法：探究电流与电压的关系时：控制定值电阻的阻值不变，移动滑片，改变定值电阻两端的电压，观察电流表的示数；探究电流与电阻的关系时：更换电阻，调节滑片位置，控制电压表示数不变，观察电流表的示数；【交流与讨论】（1）滑动变阻器的作用：探究电流与电压的关系：保护电路、改变定值电阻两端的电压；探究电流与电阻的关系：保护电路、保持定值电阻两端的电压不变；（2）连接电路前，开关应断开，闭合开关前，滑动变阻器的滑片应滑动到
3、阻值最大处。（3）电流表、电压表的使用和读数。（4）实物电路图连接、纠错及画电路图。（5）多次测量的目的：使结论更具有普遍性。（6）在探究电流与电阻关系实验中，更换阻值不同的电阻后，移动滑片方向判断：换大调大。（7）电路故障分析。（8）表格错误数据的分析：探究电流与电压的关系：分析比较各组数据电压与电流的比值是否相同，不同的一组数据为错误数据。探究电流与电阻的关系：比较各组数据电阻与电流的乘积是否相同，不同的一组为错误数据。（9）欧姆定律的相关计算。（10）将定值电阻换为小灯泡的评估：小灯泡的电阻会随温度变化而变化，从而会影响实验结论，因此不能将定值换作小灯泡进行实验。 在“探究电流与电压的关
4、系”实验中：（1）请用笔画线代替导线，将甲图中电路连接完整，要求滑片P向B端滑动时，滑动变阻器接入电路的电阻变大（连线时导线不允许交叉）；（2）正确连接好电路后，闭合开关发现电压表示数为2.8 V，电流表无示数，滑动滑片P两表示数均无变化，则故障原因是；甲乙丙（3）小明排除故障后，移动滑片P到某一位置时电流表示数如乙图所示，此时通过电阻的电流为A，若要增大电阻两端的电压，应将滑片P向_（选填“A”或“B”）端移动；（4）实验中测得多组数据，记录的数据表格如下，根据表格数据，可得电流与电压的关系是；本实验所用电阻阻值为。（5）连接电路时开关应，闭合开关前，滑动变阻器的滑片应置于（选填“A”或“B
5、”）端。（6）若小明闭合开关前，发现电流表的指针在零刻度线左端，其原因是。A.电流表没调零 B.电流表正负接线柱接反了（7）请根据表格数据，在图丙中绘制电阻R的I-U图像。（8）某同学认为将定值电阻换成小灯泡也能得出电流与导体两端电压的规律，他的说法（选填“错误”或“正确”），原因是。（9）某同学进行实验时所选取的滑动变阻器规格与小明选用的不同，实验时发现无论如何移动滑片，都无法使电压表示数为0.5 V，原因是，为了解决这个问题，可以采取的方法是（写出一种即可）。（10）某同学进行实验时，移动滑片的过程中发现随着电压表示数的增大，电流表示数却逐渐减小，检查电路后发现她连接的电路存在问题，问题是
6、。答案：（1）；（2）电阻R断路；（3）0.12；A；（4）电阻一定时，通过导体的电流与其两端的电压成正比；5；（5）断开；B；（6）A；（7）（8）错误；小灯泡的电阻会随温度变化而变化，从而影响实验结论；（9）滑动变阻器的最大阻值过小；减小电源电压；（10）将电压表并联在滑动变阻器两端；1.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作出了如图所示的图象，根据图象，下列说法错误的是（）A.当在导体乙的两端加上1 V的电压时，通过导体乙的电流为0.1 AB.将甲、乙两导体并联后接到电压为3 V的电源上时，干路中的电流为0.9 AC.通过导体甲的电流与其两端的电
7、压成正比D.导体甲的电阻大于导体乙的电阻【答案】D【解析】A. 由图象可知，当在导体乙的两端加上1V的电压时，通过导体乙的电流为0.1A，故A正确；B. 将甲、乙两导体并联后接到电压为3V的电源上时，因并联电路中各支路两端的电压相等，所以，U甲U乙3V，由图象可知，此时通过两导体的电流分别为I甲0.6A，I乙0.3A，因并联电路中干路电流等于各支路电流之和，所以，干路中的电流：II甲+I乙0.6A+0.3A0.9A，故B正确；C. 由图象可知，通过甲、乙两电阻的电流与各自两端的电压成正比例函数，即通过导体甲、乙的电流与两端的电压成正比，故C正确；D. 由图象可知，当U甲U乙3V时，I甲0.6A
8、I乙0.3A，由I的变形式R可知，R甲R乙，故D错误.故选D.2.方方做了“研究通过定值电阻的电流与它两端电压的关系”的实验后，欲探究通过小灯泡的电流与小灯泡两端电压的关系。现有电压为9V的电源、规格为“6V 3.6W”的小灯泡、规格为“2A 10”的滑动变阻器、导线、开关、电流表和电压表等器材。方方根据图甲所示电路实验时发现无论怎么调节滑动变阻器，电压表示数始终较大，无法探究电压更小时小灯泡的电流与电压的关系。方方在老师的指导下，设计了如图乙所示的电路图，继续实验。(1)当使用图甲电路进行实验，滑动变阻器阻值调到最大时，电压表示数为4伏，此时电流表示数为_；(2)方方根据电路图乙，连接实物电
9、路如图丙所示。老师说少连了一根导线，请你帮她在图中添上这根导线_；(3)方方按图乙正确连接后进行实验，采集数据，绘制了小灯泡电流与电压关系的曲线图，如图丁所示。AB段是直线，可得出的探究结论是：在电压较小时，_；BC段明显发生弯曲，是因为_。【答案】0.5A通过小灯泡的电流与它两端的电压成正比灯丝的电阻变大【解析】(1)1由图甲知，灯泡与滑动变阻器串联，电压表测量灯泡两端的电压，由题意知，灯泡两端的电压为4V，所以滑动变阻器两端的电压为U滑=U-U灯=9V-4V=5V所以电路中的电流为(2)2由图乙知，滑动变阻器的左半部分与灯泡并联，所以连接如图所示：(3)3由图象知，AB段是一段直的线段，可
10、知，在电压较小时，通过灯泡的电流与它两端的电压成正比。4BC段出现弯曲，是由于灯丝的电阻随温度的升高而增大，电压较高时，灯丝的温度也随之升高，因此灯丝的电阻也会增大，从而造成电流与电压不成正比的现象。3.在探究电流与电压的关系实验中，电源是2节新干电池，电阻的阻值为5。(1)图甲是没有连接完整的实验电路，若滑动变阻器的滑片向右移动时电压表的示数变大，用笔画线代替导线，将电路连接完整；_(2)电路连接完毕后，闭合开关，发现两只电表示数如图乙所示，则电路中的故障可能是_；(3)实验数据记录见表，其中一个电流数据记录错误，这个数据是_；实验序号1234电压U/V0.61.21.82.4电流I/A0.
11、120.240.300.48(4)分析实验数据可以得出：在电阻一定的情况下，通过导体的电流与导体两端的电压_。【答案】R断路0.30成正比【解析】(1)1电压表测电阻的电压，滑动变阻器的滑片向右移动时电压表的示数变大，由欧姆定律，电路的电流变大，故电路的电阻变小，变阻器右下接线柱连入电路中，如下所示。(2)2电路连接完毕后，闭合开关，发现两只电表示数如图乙所示，即电流表没有示数，电路可能断路，电压表示数为电源电压，则电压表与电源连通，电路中的故障可能是R断路。(3)3由表中实验数据，除第3组数据外，各组的电压与电流之比为5，故电流数据错误是 0.30。(4)4由表中数据知，电压与电流之比为一定
12、值，可以得出：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。4.在探究“电流与电阻关系”的实验中，所用的器材有：电压恒定为6V的电源开关电流表电压表三个定值电阻（5，10，20）几个规格不同的滑动变阻器寻线若干。(1)如图所示是某同学连接的电路，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)电路连接正确后，闭合开关前滑动变阻器的滑片应置于_（选填“A端”或“B端”）；(3)分别把5和10的定值电阻接入电路中，移动滑动变阻器的滑片使电压表的示数为2V，记录下电流表的示数可是当把20的定值电阻接入电路中时，该同学无论怎样移动滑片都无法使电压表示数调到
13、控制值，说明选择的滑动变阻器_；(4)更换器材后，重新实验，将数据记录在表格中，分析实验数据可得结论：_。【答案】A端最大阻值偏小电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻成反比【解析】(1)1电阻会被短接，应该如下图改正(2)2闭合开关前，滑动变阻器的阻值要调到最大阻值处，因此应该调到A端。(3)3因为要控制定值电阻的电压始终是2V，则滑动变阻器的电压应是4V，所以当定值电阻是20时，滑动变阻器应该调到40，无论如何调到定值电阻电压到不了2V，可见滑动变阻器最大阻值偏小。(4)4电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻成反比。5.在探究电流与哪些因素有关的实验中，现有实验器材是：电流表一个、电压表
14、一个、滑动变阻器一个、阻值不等的定值电阻若干个、导线若干。(1)要完成这个实验，你认为还必须的一个器材是_；(2)请你在下面的虚线方框内将实验电路原理图画出来_；(3)方明同学设计了一个实验表格并进行了实验，实验记录如下表所示。他这组实验研究的是_；在进行这组实验的过程中，需要更换两次定值电阻，每次更换后，定值电阻两端的电压将_（选填“变”或“不变”）；实验中是通过调节_来达到控制电压不变的；实验次数电压电阻R/电流I/A1U=4V50.82100.43200.2(4)由这组实验数据可以得到的结论是_；(5)若用3节干电池串联来做这个实验的电源，发现无论怎样调节滑动变阻器，都不能使定值电阻两端
15、的电压达到4V，原因可能是_。【答案】电源电流与电阻的关系变滑动变阻器在电压相同的情况下，电流与电阻成反比电池用久了，电压下降【解析】(1)1探究电流与哪些因素有关的实验，除了上述器材之外，还需要电源。(2)2分析电流路径发现，电阻和滑动变阻器组成串联电路，电流表测电流，电压表测量电阻两端的电压，电路图如图所示(3)345由表中数据知，他在做该实验时保持电压不变，因此他研究的是电流与电阻的关系。每次更换电阻后，因电源电压一定，电阻改变，由知，电路中的电流会变化，故定值电阻两端的电压将变化，实验中是通过调节滑动变阻器来达到控制电压不变的。(4)6由表中实验数据可得，在电压不变时，通过导体的电流与
16、导体的电阻成反比。(5)7当滑动变阻器连入电路的阻值为零时，电压表相当于测电源电压，三节电池串联后的电压应为4.5V，无论怎样调节滑动变阻器，都不能使定值电阻两端的电压达到4V，原因可能是电池用久了，电压减小。6.（探究主题）探究电流与电压、电阻的关系：（提出问题）通过导体的电流与导体两端电压及导体电阻的大小有什么关系？（猜想）导体的电阻一定时，通过导体的电流与其两端电压成正比；导体的电阻一定时，通过导体的电流与其两端电压的平方成正比；导体两端的电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻成反比；（实验器材）电源（电压恒为4.5V ），电流表、电压表各一个，电键一个，三个定值电阻（5、10、15），
17、两个滑动变阻器（20 2A、50 1A），导线若干；（实验过程）把实验器材连接如图所示的电路：(1)小明按图正确连接电路后，闭合电键，发现电流表有示数，电压表指针超过量程。小明操作中的错误是_；(2)小明改正错误后继续实验，通过改变定值电阻R两端的电压，测得电流、电压的值如表一。分析数据可得出猜想_是正确的；表一电压l.2l.62.02.42.8电流0.120.160.200.240.28表二电阻51015电流0.300.150.10(3)小红在探究猜想时，先将5的电阻连入电路中，闭合开关，移动滑片，使与电阻并联的电压表的示数为1.5V，并记下电流值；再分别改接10、15 的电阻，重复上述实验
18、，得到了表二中的实验数据。分析数据得出，猜想是正确的。实验中，小红多次移动变阻器滑片的目的是_；(4)小华在探究猜想时，重新设计了电路，保持电压表的示数为3V，得到了与表二相同的数据，也完成了实验探究。小华与小红的实验相比不同之处是：_；(5)小明实验时选择的是_定值电阻；(6)小红实验时选择的变阻器规格是_。【答案】闭合开关前，未将滑片移到阻值最大端控制导体两端电压一定电压表与滑动变阻器并联1050 1A【解析】(1)1小明在闭合开关前，变阻器连入电路的阻值没有调到最大值，才导致了电压表指针超过量程。(2)2由表一实验数据可知，在电阻阻值一定时，通过电阻的电流与电阻两端电压成正比，故猜想正确
19、。(3)3实验目的是探究“电流与电阻的关系”，应控制阻值不同的定值电阻两端电压不变，所以多次移动变阻器滑片的目的是控制导体两端电压一定。(4)4滑动变阻器两端的电压和定值电阻两端的电压之和等于电源电压，小华和小红记录的数据相同，说明定值电阻两端的电压都是1.5V，电源电压是4.5V，则滑动变阻器两端的电压是3V，电压表测量的是滑动变阻器两端的电压，电压表与滑动变阻器并联。(5)5由表一数据可知，小明实验时选择的电阻为R=10(6)6由表二可知，定值电阻两端电压是UR=I1R1=0.30A5=1.5V则滑动变阻器两端电压U滑=U-UR=4.5V-1.5V=3.0V当电路电流为0.1A时，滑动变阻
20、器接入电路的阻值最大，此时滑动变阻器接入电路的阻值R滑=30因此滑动变阻器应选“501A”。7.如图甲是小刚同学“探究电流与电阻关系”的实验电路图，电源电压为6V且保持不变，如图乙是他依据测得的数据绘制的电流I随电阻R变化的图象，实验时桌上有“10 1.5A”和“50 1A”的滑动变阻器各1个。(1)电路中变阻器的作用是_；(2)实验操作中R两端电压是_V。当R的电阻由15更换为20时，闭合开关R两端电压_（填“变大”、“不变”或“变小”），滑动变阻器的滑片P应_（填“向a端滑动”、“向b端滑动”或“保持不动”）；(3)为了测出图乙中的数据，应选用_的滑动变阻器；(4)分析图乙的图像，得出的结
21、论是_。【答案】改变R两端电压使之保持不变和保护电路3变大向b端滑动“50 1A”电压一定时导体中电流与导体的电阻成反比【解析】(1)1电路中变阻器的作用是改变R两端电压使之保持不变和保护电路。(2)2由图乙可知，每组电流值和电阻值的乘积都为3V，所以实验操作中R两端电压是3V。3当R的电阻由15更换为20时，闭合开关后，由欧姆定律可知，电路中的电流变小，滑动变阻器两端的电压变小，所以R两端电压变大。4要使电阻R两端电压仍为3V，则需减小电路中电路，即让滑动变阻器电阻变大，由滑动变阻器的接法可知，滑动变阻器的滑片P应向b端滑动。(3)5由图乙可知，当电阻R阻值为15时，电流为0.2A，此时滑动
22、变组器两端的电压为由欧姆定律可知，此时滑动变阻器的电阻所以滑动变阻器的最大阻值一定大于15，所以应选用“50 1A”的滑动变阻器。(4)6图乙的图像为反比例函数图像，所以分析图乙的图像，得出的结论是电压一定时导体中电流与导体的电阻成反比。8.小言利用如图甲所示的电路，探究“电流与电压、电阻的关系”。实验器材：电源（电压恒为4.5V）、电流表、电压表各一个，一个开关，若干定值电阻（5、10、15、25、30），一个滑动变阻器（60 3A），导线若干：(1)小言在探究“电流与电压的关系”时，通过实验得到多组实验数据，由这些数据画出如图乙所示的图像，由图像可得结论：当电阻一定时，电流和电压成_；(2
23、)小言在探究“电流与电阻的关系”时，为了保证所有定值电阻均能完成实验，实验过程中小言应该保证电压表的示数至少为_V不变；(3)小言找来一个小灯泡将定值电阻更换，测得数据后发现小灯泡两端电压与通过的电流关系如图丙所示，若闭合开关S，小灯泡发光，滑动变阻器的滑片P滑动过程中，小灯泡阻值的变化量大小为，滑动变阻器连入电路阻值的变化量大小为，则这两个量的大小关系是：_（选填“大于”“小于”或“等于”）。【答案】正比1.5小于【解析】(1)1由图乙所示的图像可知，同一个电阻的电流与电压的图像是一条过原点在直线，故在电阻一定时，电流和电压成正比。(2)2由电路可知，R和滑动变阻器串联，根据串联分压的原理，为了保证所有定值电阻均能完成实验，实验过程中小言应该保证电压表的示数至少为(3)3电源电压保持4.5V不变，R和滑动变阻器串联，由于串联分压电流相等，根据小灯泡两端电压与通过的电流关系图丙，可以画出滑动变阻器两端电压与通过的电流关系的图像如下图，由图像可知滑动变阻器的滑片P滑动过程中，小灯泡阻值的变化量大小小于滑动变阻器连入电路阻值的变化量大小。
