重难突破课件：第16讲 探究电流与电压和电阻的关系

2023年中考物理重难点突破第16讲探究电流与电压和电阻的关系一、探究电流与电压的关系1.实验电路图2.实验方法：控制变量法3.改变定值电阻两端电压的常见方法

（1）如实验电路图中，将滑动变阻器与电源串联，组成一个可以改变电压的电源，该方法最方便，实用，实验中一般采用该方法。

（2）改变干电池的节数。将不同节数的干电池串联起来，获得不同的电压。

（3）使用学生电源。将学生电源置于不同的电压档位实验【重难点与突破】4.本实验中滑动变阻器的主要作用：改变定值电阻两端的电压。5.本实验中，多次改变定值电阻两端的电压的目的：获得多组数据，获取电流与电压间的规律，避免一次实验带来的结果的偶然性。6.本实验中，能用小灯泡代替定值电阻吗？

不可以。因为在探究电流与电压的关系时，需要控制电阻不变。小灯泡的电阻随温度的升高而增大，不能保持不变。7.本实验装置还可以完成电流与电阻的关系探究、电阻的测量、电功率的测量等实验。8.该实验的数据分析方法：图像法。定值电阻的在伏安曲线中是一条过原点的直线。如下图中的A、B。9.本实验的结论：在导体的电阻一定时，通过导体中的电流与其两端的电压成正比。10.实验注意事项

（1）连接电路时，开关要断开。闭合开关前，滑动变阻器的滑片要处于最大阻值处。

（2）注意选择电流表、电压表的量程，接线时，要让电流从它们的正接线柱流入，负接线柱流出。

（3）电压表要与定值电阻相并联。

（4）每次实验操作力求迅速，尽量减小由于电阻长时间通电温度升高，电阻变大。【例1】（2022德阳）小均同学为了探究“电流与导体两端电压的关系”，连接了如图甲所示的电路（电源电压为3V恒定）。

（1）用笔画线将甲图中电路连接完整，要求滑动变阻器的滑片P向左端滑动时，接入电路的电阻变小。

（2）小均接好电路闭合开关后，电流表无示数，电压表示数为3V，发生该现象的原因是

。（选填“电阻R处短路”“电阻R处断路”或“电流表断路”）

（3）排除故障后闭合开关，移动滑片P，小均同学进行多次实验，根据数据绘制了电阻R的I﹣U图象（乙图中的图线a），根据乙图中的图线a可得出结论是：

；小均同学所用R的阻值为R＝

Ω。

（4）小均同学又将实验中的电阻R拆下，其它条件都不变的情况下，换用一个额定电压为2.5V的小灯泡，继续多次实验得到小灯泡的I﹣U图象如乙图中的图线b，可知小灯泡正常发光时的功率为

W。本次实验中如果滑片P滑至某点时电压表示数如图丙所示，电流表显示读数是0.22A，那么此时滑动变阻器连入电路的电阻为

Ω（结果在小数点后保留两位）。【分析】

（1）滑动变阻器的滑片P向左端移动时接入电路的电阻变小，则应把滑动变阻器的下接线柱接入电路，实物电路图如图所示：

（2）电流表无示数而电压表有示数，说明电路中有断路，而电压表与电源接通，则电路中的故障可能定值电阻R断路；

（3）由图象a可知，电流与电压的图象为过原点的直线，是正比例函数图象，故得结论：在电阻一定时，通过导体的电流与导体导体两端电压成正比；由图象a可知，当U＝1.5V时，I＝0.3A，则R的阻值为：R＝U/I=1.5V/0.3A＝5Ω；

（4）由图象b可知，当UL＝2.5V时，IL＝0.25A，则小灯泡正常发光时的功率为：PL＝ULIL＝2.5V×0.25A＝0.625W；由图丙知，电压表量程是0～3V，最小分度值是0.1V，电压表示数是1.8V，由串联电路电压规律可知，变阻器两端的电压为：U滑＝U﹣UV＝3V﹣1.8V＝1.2V，由欧姆定律可知，滑动变阻器连入电路的电阻为：R滑＝U滑/I′=1.2V/0.22A≈5.45Ω。【答案】（1）见分析

（2）电阻R处断路

（3）在电阻一定时，通过导体的电流与导体导体两端电压成正比5（4）0.6255.45【突破】1.将滑动变阻器连入电路中时，一定要注意题设中的要求。首先确定下面接线柱应该接入哪一端。如果要求滑片向右移动，连入电路的电阻变大或者电路中的电流变小，灯泡亮度变暗，则下端应该接左边；反之，接右边。2.因为当电阻一定时，导体中的电流与电压成正比，所以在伏安曲线中，它的图像是一条过原点的直线。3.叙述结论时，不能说成“电阻一定时，电压与电流成正比”。注意变量和因变量。二、探究电流与电阻的关系1.改变电阻的方法：

（1）用不同阻值的电阻替换做实验。

（2）使用电阻箱。将电阻箱的阻值设定在不同的阻值下实验。2.本实验中滑动变阻器的主要作用：保持定值电阻两端的电压不变。3.本实验中，多次改变定值电阻的值的目的：获得多组数据，获取电流与电阻间的规律，避免一次实验带来的结论的偶然性。4.实验中，定值电阻由较小的定值电阻换成较大的定值电阻时，需要将滑动变阻器的滑片向接入电路中的阻值变大的方向滑动，直到电压表的示数等于设定的定值电阻两端不变的电压值时为止。5.本实验中，滑动变阻器的规格要根据所选用的定值电阻来选择，最大阻值不能太小，否则，当换用较大的定值电阻实验时，无论怎样移动滑片，都不能达到设定的电压值。设定电压值时，也要考虑这一点。6.该实验的数据分析方法：图像法。在伏安曲线中是一条反比例曲线。如下图：

7.本实验的结论：在导体两端的电压一定时，通过导体中的电流与其电阻成反比。【例2】（2022张家界）探究“电流与电阻的关系”时，可供实验器材有：三节新的干电池（电压为4.5V）、电流表、电压表、滑动变阻器（标有“20Ω2A”字样）、定值电阻5个（5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、50Ω），开关一个，导线若干。小静等同学设计了如图甲所示的电路图：

（1）请用笔画线代替导线将图乙中的实物图连接完整，要求：滑片向右移动时电阻变大。

（2）闭合开关，电流表无示数，电压表有示数，并接近电源电压，则故障原因是：

。

（3）排除故障后，将定值电阻由5Ω更换为10Ω时，应向

（选填“左”或“右”）适当调节滑动变阻器的滑片，使电压表示数保持不变。

（4）图丙是根据实验数据画出的定值电阻的I﹣R图像，其中阴影部分面积表示的物理量是

，其数值为

。

（5）实验中，在接入50Ω的定值电阻后，小静同学无论怎样移动滑片，都不能使电压表示数达到原来的数值，为了能完成这次实验，小静采取的措施可行的是（）（多选）A.调高电源电压B.更换一个最大阻值为30Ω的滑动变阻器C.再串联一个10Ω的电阻D.将电压表改接到滑动变阻器两端

（6）如图图像中能大致反应本实验中各物理量之间关系的是

。【分析】

（1）滑动变阻器接一个上接线柱和一个下接线柱串联在电路中，按照甲电路图知滑动变阻器接左下接线柱，如下图所示：

（2）若电流表没有示数，说明电路可能断路；电压表有示数，说明电压表、电流表、滑动变阻器、开关与电源相连，所以故障为与电压表并联的定值电阻断路；

（3）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，应保持电阻两端的电压不变，根据串联电路电压的规律可知应增大滑动变阻器分得的电压，由分压原理，应增大滑动变阻器连入电路中的电阻，所以滑片应向右端移动，使电压表示数恢复到原来的值；

（4）根据画出I﹣R图象（如图乙）知，图中阴影面积为长方形，其面积等于IR，由欧姆定律得，U＝IR，阴影面积表示的物理量是电阻两端的电压，其数值为：U＝IR＝0.6A×5Ω＝3V；

（6）A.因电压表示数不变，即电流与R之积为一定值，故电流随R的变化关系为反比例函数，A错。B.换用不同的电阻时，电压表示数不变，B错。C.定值电阻的电压为2V，变阻器的电压为1V，由分压原理，变阻器与R的比值为1：2，故变阻器连入电路的电阻与R的关系为一过原点的直线，C正确。D.根据P＝UI＝U2/R，定值电阻的功率：PR＝U2/R＝(3V)2/R，即电阻的电功率与R之积为一定值，电阻的电功率随R变化关系为反比例函数，D错。选C。【答案】（1）见分析

（2）定值电阻断路

（3）右

（4）电阻两端的电压

3V（5）ABC（6）C

1.（2022苏州）用如图所示电路探究电流与电阻的关系，电源电压不变，电阻有5Ω、10Ω、15Ω、20Ω。连接电路闭合开关，发现电流表无示数，电压表示数接近电源电压为了找出故障，把导线M的一端从接线柱a移开，分别连到接线柱b和c上，发现两表指针位置均和之前一样，进一步检查发现电流表完好，则电路的故障是

排除故障后，将不同阻值的电阻分别接入电路，移动滑片记录的数据如下表：cd间导线断路【针对练习精编】实验次数1234电阻/Ω5101520电流/A0.400.200130.10

分析表中数据，实验中电阻两端的电压为

V，实验得出的结论是

。2电压一定时，导体中的电流与电阻成反比2.（2022毕节）小华同学在“探究电流与电阻关系”的实验时，定值电阻R有5Ω、10Ω、20Ω三种规格，R1为滑动变阻器，电源电压保持3V不变。（1）为能完成实验，用笔画线将图甲连接完整。

（2）小华首先将阻值为5Ω的电阻接入电路，闭合开关后，发现电流表指针向左偏转如图乙所示，其原因可能是

。

（3）改正电路后，闭合开关，移动滑片P，当电压表示数为2V时，记录电流表的示数，作为第一组数据；接下来用10Ω的电阻替换5Ω的电阻做实验，移动滑片P，使电流表的示数为

A时，作为第二组数据，然后将20Ω的电阻替换10Ω的电阻继续实验，并正确记录数据，根据实验数据总结得出：在电压一定时，电流与电阻成反比。电流表正负接线柱接反0.23.（2022丹东）“探究电流与电压和电阻的关系”的实验中，准备的电学器材如下：电源（4.5V）、电流表、电压表、滑动变阻器R标有“30Ω1A”、定值电阻（5Ω、10Ω、20Ω、30Ω）、开关、导线若干。（1）“探究电流与电压的关系”实验

①某同学

开关，按如图甲所示电路图连接实物。试触时发现：电流表指针向零刻度线左侧偏转，如图乙所示，则电路连接出现的错误是

。

②纠正错误后开始实验，应将滑动变阻器滑片P向

（选填“左”或“右”)滑动，使电阻R0两端电压由1.5V逐渐增大到2V、2.5V，读出所对应的电流值。其中第二次电流表示数如图丙所示为

A。实验数据如表所示：实验次序123U/V1.522.5I/A0.15

△0.25断开电流表正负接线柱接反左0.2

③分析数据，得出结论：电阻一定时，导体中的电流与导体两端电压成

比。

④善于预习的小辉，分析表中数据可知该同学所用的定值电阻阻值为

Ω。正10（2）“探究电流与电阻的关系”实验①将10Ω的定值电阻接入A、B两点间，调节滑动变阻器的滑片P，使电压表示数为2V，读出电流表示数。②接下来用20Ω的电阻替换10Ω的电阻，闭合开关，调节滑动变阻器的滑片P，使电压表示数

（选填“大于”、“小于”或“等于”)2V，读出电流表示数。③将实验器材中

（选填“5Ω”或“30Ω”）定值电阻接入A、B两点间，无论怎样移动滑片P都无法完成实验。等于30Ω4.（2022达州）现有下列实验器材：学生电源、定值电阻三个（5Ω、10Ω、15Ω）、小灯泡RL（额定电压为2.5V）、滑动变阻器“50Ω1A”、电流表、电压表、开关和导线若干。

（1）小聪利用部分实验器材探究电流跟电压的关系：

①请用笔画线代替导线，将图甲所示的实物连接完整（要求：滑片向右移动时电压表示数减小）。答案②在探究过程中多次移动滑动变阻器滑片，读出电压表和电流表示数并记录如下：A.其中第6次实验电流表示数如图乙所示，请将读数填入表中。B.分析数据可以得出的初步结论是：

。

C.该实验所用的探究方法是

。③换用另外两个定值电阻重复上面的实验步骤，分析数据得出结论。实验次数123456U/V0.511.522.53I/A0.050.10.150.20.24

0.3在电阻一定时，导体中的电流跟两端电压成正比控制变量法

（2）小聪同学把定值电阻换成小灯泡RL，接着进行“研究小灯泡的电阻”实验。在实验过程中，多次移动滑片，读出电压表和电流表示数并记录，然后描绘出小灯泡的I﹣U关系图像（图丙）。请分析论证：

①需