171电流与电压和电阻的关系

17.1电流与电压和电阻的关系——精剖细解讲义知识点1：电流与电压和电阻的关系1、现象观察和思考用一节干电池和两节干电池分别给同一个小灯泡供电，如下图所示：实验现象：用两节电池供电时，灯泡发光更亮。实验分析：灯泡两端的电压升高，灯泡中的电流随之增大。用两节干电池给灯泡供电，一个电路不连接电阻，另一个电路连接电阻，如下图所示：实验现象：在原来电路中接入电阻丝后，灯泡发光更暗。实验分析：电流与电阻有关，电路中电阻增大，电路中的电流反而减小。电压是形成电流的原因，导体的电阻对电流有阻碍作用，所以，电流的大小与导体电压和电阻都有关。2、探究电流与电压的关系【实验目的】探究电流与电压的关系【提出问题】电阻一定时，电流与电压存在怎样的关系?【猜想假设】因为电压是使自由电荷发生定向移动形成电流的原因，所以猜想∶在电阻一定时，电压越高，电流就越大，电流与电压可能存在正比关系。【实验设计】如图，为了探究电流与电压的关系，需要将定值电阻接入电路，用电压表测量定值电阻两端的电压，用电流表测量通过定值电阻的电流。通过调节滑动变阻器滑片的位置来改变定值电阻两端的电压，进而改变通过定值电阻的电流，从而探究电流随电压变化的规律。【实验步骤】连接电路前电流表、电压表调零；取一阻值为5Ω的定值电阻，根据电路图连接实物电路，连接时开关处于断开状态；闭合开关前检查：滑动变阻器滑片移到阻值最大处，电流表和电压表选择合适的量程并正确连入电路；闭合开关，移动滑片到不同位置，移动滑动变阻器的滑片，使电压表的示数成整数倍增加（如1V、2V、3V），记录下滑片在每个位置时电压表和电流表的示数，并填入数据记录表中；根据数据记录表中的数据，在坐标系中描点并画出IU关系图象；整理器材。【实验数据记录】【实验数据分析】将实验数据制作成图，如下所示：从实验数据和图像可以得出：电流随电压的增大而增大，且电压与电流的比值为一定值。IU图象是一条过原点的直线。【实验结论】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。【注意事项】电表的连接：①注意用"试触法"选择合适的量程;②注意电流从电表正接线柱流入、从负接线柱流出;
③注意电流表要串联接入电路，电压表要并联接入电路。滑动变阻器的连接要注意"一上一下"的接线原则，分别把滑动变阻器的上、下两个接线柱接入电路。滑动变阻器在本实验中的作用：保护电路，防止电路中电流过大损坏电流表；改变定值电阻两端电压和通过定值电阻的电流。缓慢移动滑动变阻器滑片，防止电压表和电流表示数变化过快。移动滑动变阻器滑片的过程中，要注意观察电流表和电压表示数，防止超过电表量程。为了使实验结论具有普遍性，应至少测量记录三组数据。画图时，将描出的点用平滑的曲线（或直线）连接起来，使尽量多的点落在线上，不在直线上的点要均匀落在线的两侧。在结论的描述中，不要漏掉"电阻一定"的前提条件。电压是导体中产生电流的原因，因为导体两端加了电压，导体中才有电流，所以应该说电流与电压成正比，而不能说电压与电流成正比。在探究电流与电压的关系时，我们需要改变定值电阻两端的电压，在具体的操作中，我们通过移动滑动变阻器滑片的位置来改变定值电阻两端的电压。当滑动变阻器接入电路的电阻变小时，定值电阻两端的电压变大;当滑动变阻器接入电路的电阻变大时，定值电阻两端的电压变小。所以，要想使定值电阻两端的电压增大，需减小滑动变阻器接入电路的阻值；反之，则需增大滑动变阻器连入电路的阻值。3、探究电流与电阻的关系【实验目的】探究电流与电阻的关系【提出问题】电压一定时，电流与电阻存在怎样的关系?【猜想假设】因为电阻表示导体对电流阻碍作用的大小，所以猜想：在电压一定时，电阻越大，电流越小，电流与电阻可能存在反比关系。【实验设计】如图，为了探究电流与电阻的关系，需要将不同阻值的定值电阻接入电路，用电压表测量定值电阻两端的电压，用电流表测量通过定值电阻的电流;通过调节滑动变阻器滑片的位置来保证定值电阻两端的电压始终保持不变，从而探究电流随电阻变化的规律。【实验步骤】1、连接电路前电流表、电压表调零；2、按照上述电路图连接实物电路，首先把一阻值为5Ω的定值电阻连接到电路中。3、检查所连电路，确认连接准确无误后，调节滑动变阻器滑片至其阻值最大处。
4、闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，使电压表示数为3V，读出电流表的示数并填入数据记录表中。
5、断开开关，把阻值为5Ω的定值电阻依次更换为阻值为10Ω、15Ω、20Ω的定值电阻，重复步骤4。6、根据数据记录表中的数据，在直角坐标系中描点并画出IU关系图像；【实验数据记录】【实验数据分析】将实验数据制作成图，如下所示：从实验数据和图像可以得出：电流随电阻的增大而减小，电阻变为原来的n倍，电流就变为原来的1/n，电流与电阻的乘积为一定值。IR图像是反比例函数曲线。【实验结论】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】滑动变阻器的作用：保护电路，防止电路中电流过大损坏电流表；控制定值电阻两端电压不变，从而研究电压不变时，电流与电阻的关系。（此实验中换用不同阻值的定值电阻后，定值电阻两端的电压会发生变化，因此需要调节滑动变阻器的滑片来控制定值电阻两端电压不变）在结论的描述中，不要漏掉"电压一定"的前提条件。
电阻是导体对电流的阻碍作用，是电阻的大小影响了电流的大小，所以应该说电流与电阻成反比，而不能说电阻与电流成反比。在探究电流与电阻的关系时，我们需要保证定值电阻两端的电压不变，在实际操作中，我们仍然通过调节滑动变阻器滑片来保证定值电阻两端的电压不变。当更换阻值较大的定值电阻后，为了保证定值电阻两端的电压不变，需要增大滑动变阻器接入电路的电阻;当更换阻值较小的定值电阻后，为了保证定值电阻两端的电压不变，需要减小滑动变阻器接入电路的电阻。4、两个实验的比较实验方法：控制变量法探究电流与电压、电阻的关系一．选择题（共7小题）1．在“探究电流跟电阻的关系”实验中，当把电阻R由10Ω更换为20Ω后，闭合开关，下一步的操作应当是（）A．适当增加电池的节数 B．记录电流表和电压表的示数 C．调节滑动变阻器，使电压表示数与更换前相同 D．调节滑动变阻器，使电压表示数为更换前一半【分析】要探究电流与电阻的关系，由控制变量法的思路可知，需要保持定值电阻两端的电压不变，当电路中的电阻由10Ω换成20Ω时，根据串联分压原理得知电压表示数的变化，再根据串联电路电压规律确定滑动变阻器分得电压的变化，最后根据串联分压原理得知滑动变阻器的调节。【解答】解：探究电流与电阻的关系时，要控制定值电阻两端的电压不变；电路中由于将10Ω的定值电阻换成20Ω的定值电阻，根据串联分压原理知，定值电阻分得的电压变大，即电压表的示数变大；为使电压表示数不变，根据串联电路电压规律可知，需要增大滑动变阻器分得的电压；根据串联分压原理可知，要增大滑动变阻器分得的电压，则需要增大滑动变阻器接入电路的电阻，所以应将滑动变阻器的滑片向右移动到合适位置，故C正确，D错误。A、适当增加电池的节数，电压表的示数也会变得更大，故A错误；B、此时电压表的示数与前面的相比已经变化，所以不能读数，故B错误。故选：C。【点评】探究通过导体的电流与电阻的关系时，要控制电阻两端的电压不变，更换不同阻值的定值电阻后，如何调节滑动变阻器，关键要会运用串联电路电压的规律和串联分压原理进行分析。2．如图所示，探究“电流跟电压的关系”实验中，下列说法不正确的是（）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．多次实验是为了得到电流跟电压之间的定量关系【分析】（1）根据控制变量法知，在探究电流跟电压的关系时，需要控制导体的电阻一定，通过滑动变阻器可以改变定值电阻两端电压和通过电阻的电流；（2）在电阻不变时，通过导体的电流跟导体两端的电压成正比；（3）多次实验得到普遍规律。【解答】解：A、探究电流跟电压的关系时，由控制变量法可知，需要控制导体的电阻一定，故A正确；B、滑动变阻器可以改变接入电路中的电阻，使得电路中电流发生改变，从而起到改变定值电阻两端电压的作用，故B正确；C、由欧姆定律可知，在电阻不变时，通过导体的电流跟导体两端的电压成正比，故C错误；D、多次实验得到多组实验数据，从而可以得到电流跟电压之间的定量关系，故D正确。故选：C。【点评】解决此类控制变量法的问题，要结合研究对象逐个判断各个实验所用的研究方法，注意控制变量法是针对物理学中多因素变化的问题。3．在“探究电流与电压的关系”的实验中，小军分别画出了电阻R1和R2的I﹣U图像如图所示，下列说法正确的是（）A．当R1与R2两端的电压为0时，它们的电阻也为0 B．用不同的电阻研究电流与电压的关系得出的结论不一样 C．在电阻一定时，通过导体的电流与导体两端的电压成正比 D．R1与R2的阻值之比为2：1【分析】（1）电阻是导体阻碍电流的性质，其大小与导体的材料、长度，横截面积以及导体的温度有关，与电压、电流大小无关；（2）由图像可知，两个定值电阻R1和R2，通过它们电流都与它们两端的电压成正比；（3）电阻一定时，通过导体的电流与导体两端的电压成正比；（4）由电阻的计算式R＝可得R1与R2的阻值之比。【解答】解：A、电阻是导体阻碍电流的性质，其大小与导体的材料、长度，横截面积以及导体的温度有关，与电压、电流大小无关，故A错误；B、由图像可知，两个定值电阻R1和R2，通过它们电流都与它们两端的电压成正比，用不同的电阻研究电流与电压的关系得出的结论是一样的，故B错误；C、由图像可知，电阻一定时，通过导体的电流与导体两端的电压成正比，故C正确；D、由电阻的计算式R＝可得：当I＝0.2A时，U1＝1V，U2＝2V，故R1：R2＝U1：U2＝1：2，故D错误。故选：C。【点评】本题考查实验探究：电流与电压的关系以及欧姆定律的应用，要求学生会分析实验图像得出结论，难度一般。4．小明在研究通过导体的电流与其两端电压关系时，根据测量数据绘制出如图所示的I﹣U图象。下列判断正确的是（）A．通过R1的电流与它两端所加电压不成正比 B．通过R2的电流与它两端所加电压成正比 C．将它们串联接到同一电路中时，通过R1的电流较大 D．将它们并联连接到两端电压为1.5V的电路中，通过干路的电流是0.45A【分析】（1）（2）根据比例函数图象可知：成正比的是一条过原点的向上的直线，所以由I﹣U图象的曲线直接可判断。导体中的电流跟导体的电压成正比时，电阻的阻值保持不变；若阻值是变化的，则通过它的电流与它两端所加电压就不成正比；（3）串联电路中各处的电流相等；（4）将它们并联连接到两端电压为1.5V的电路中时它们两端的电压相等，根据图象读出通过R1、R2的电流，根据并联电路的电流特点求出干路电流。【解答】解：A．电阻R1的函数图象是一条过原点向上的直线，所以通过的电流跟它两端所加电压成正比，故A错误；B．电阻R2的函数图象像是一条弯曲的曲线，所以通过R2的电流与它两端所加电压不成正比，故B错误；C．若将它们串联接入到同一电路中，因串联电路中电流处处相等，所以通过R1和R2电流相同，故C错误；D．将它们并联连接到两端电压为1.5V的电路中时，因并联电路中各支路两端的电压相等，所以它们两端的电压均为1.5V，由图象可知，通过R1的电流I1＝0.3A，通过R2的电流I2＝0.15A，因并联电路中干路电流等于各支路电流之和，所以，干路电流I＝I1+I2＝0.3A+0.15A＝0.45A，故D正确。故选：D。【点评】本题考查了并联电路的特点和欧姆定律的应用，从图象中获取有用的信息是关键。5．利用如图所示的电路，探究电流与电阻的关系时，每次实验必须保持大小不变的是（）A．电压表的示数 B．电流表的示数 C．定值电阻Rx的阻值 D．滑动变阻器R′的阻值【分析】探究“电流与电阻关系”要控制电阻的电压不变，结合欧姆定律分析。【解答】解：探究“电流与电阻关系”要控制电阻的电压不变，当换上不同的定值电阻后，电压表示数发生变化，通过移动变阻器的滑片控制电压表示数不变；由欧姆定律I＝，每次通过定值电阻的电流不同，即电流表的示数不同，故只有A正确。故选：A。【点评】本题探究“电流与电阻关系”，考查控制变量法在实验过程的运用，难度不大。6．在“探究通过导体的电流与电阻的关系”实验中，如图，电阻R两端的电压始终保持2.4V不变。闭合开关，下列判断正确的是（）A．电阻R由5Ω更换为10Ω时，滑动变阻器接入电路中的电阻应变大 B．电阻R由5Ω更换为10Ω时，且电压不变，电流表示数会变大 C．电压表的示数为零，且电流表示数很大，则该电路断路 D．若想使滑动变阻器接入电路的电阻变大，应将滑片P向右移动【分析】（1）根据控制变量法，研究电流与电阻的关系时，需控制定值电阻两端的电压不变，当换上大电阻时，根据分压原理确定电压表示数的变化，由串联电路电压的规律结合分压原理确定滑动变阻器阻值的变化；（2）电流表有示数说明电路是通路，电压表示数为零说明电压表并联部分短路；（3）由图示确定滑片P的移动方向。【解答】解：AB、实验中，当把5Ω的电阻换成10Ω的电阻后，根据分压原理，电阻两端的电压变大，研究电流与电阻关系时要控制电压不变，根据串联电路电压的规律，要增大滑动变阻器两端的电压，由分压原理，应增大滑动变阻器电阻阻值，故滑动变阻器接入电路中的电阻应变大，故A正确；电路中的总电阻变大，在电压不变时，由欧姆定律知电流表示数会变小，故B错误；C、电流表示数很大说明电路是通路，且电路中电阻较小，电压表的示数为零则电压表并联部分短路，故障可能是R短路，电路不可能断路，故C错误；D、要使滑片P移动时滑动变阻器接入电路的电阻变大，由图知，滑片应远离下端接线柱，向左移动滑片，故D错误；故选：A。【点评】本题考查实验：探究电流与电阻的关系，涉及故障分析、数据处理等方面能力的考查，难度适中。7．探究“电流与电阻的关系”时，我们一般需要先预设一个电压值，实验中保持电阻两端电压为预设值不变，现采用如图所示电路进行探究，器材：学生电源（6V）、滑动变阻器（20Ω，1A）、电流表、电压表、开关、三个定值电阻（5Ω、10Ω、20Ω）及导线若干，以下说法错误的是（）A．要获得3组实验数据，电压的预设值最小为3V B．要获得3组实验数据，电压的预设值最大为6V C．若实验电压的预设值为2V，要获得3组实验数据，要更换最大阻值为40Ω的滑动变阻器 D．若实验电压的预设值为2V，要获得3组实验数据，要将电源电压至少下调至4V【分析】闭合开关，两电阻串联接入电路，电压表测定值电阻两端的电压，电流表测通过电路的电流，根据串联电路电压规律和串联分压原理可得＝，（1）定值电阻的最大阻值为20Ω，若此时滑动变阻器接入电路最大阻值20Ω，代入数据可得解方程可得电压的预设值，电源电压为6V，滑动变阻器允许通过的最大电流为1A，根据串联电路电流特点可知通过电路的最大电流为1A，根据U＝IR计算当R＝5Ω时定值电阻两端的电压，据此确定电压的预设值的范围；（2）若实验电压的预设值为2V，定值电阻的最大阻值为20Ω，代入数据解方程可得滑动变阻器接入电路的阻值；若实验电压的预设值为2V，定值电阻的最大阻值为20Ω，若此时滑动变阻器接入电路最大阻值20Ω，代入数据解方程可得电源电压。【解答】解：闭合开关，两电阻串联接入电路，电压表测定值电阻两端的电压，电流表测通过电路的电流，串联电路总电压等于各部分电压之和，根据串联分压原理可得＝，（1）定值电阻的最大阻值为20Ω，若此时滑动变阻器接入电路最大阻值20Ω，代入数据可得＝，解方程可得UV＝3V，电源电压为6V，滑动变阻器允许通过的最大电流为1A，根据串联电路电流特点可知通过电路的最大电流为1A，当R＝5Ω时，定值电阻两端的电压为UR＝1R＝1A×5Ω＝5V，所以电压的预设值的范围为3V～5V，故A正确，B错误；（2）若实验电压的预设值为2V，定值电阻的最大阻值为20Ω，代入数据可得＝，解方程可得滑动变阻器接入电路的阻值RP＝40Ω，故C正确；若实验电压的预设值为2V，定值电阻的最大阻值为20Ω，若此时滑动变阻器接入电路最大阻值20Ω，代入数据可得＝，解方程可得U＝4V，故D正确。故选：B。【点评】本题考查串联电路特点、串联分压原理、欧姆定律的灵活运用，有一定难度。二．填空题（共8小题）8．在“探究电流与电压的关系”实验中，小明和小美经过讨论，将实验方案由甲图改为乙图，这样改进的好处是可方便改变电阻的电压，从而多次测量得出普遍性的结论；实验结束，根据图像丙，他们得出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的电压成正比。【分析】（1）探究电流与电压的关系实验中，为得出普遍性的结论，要多次测量，据此分析；（2）根据绘制出电阻R的I﹣U图象为过原点的直线得出结论。【解答】解：（1）探究电流与电压的关系实验中，为得出普遍性的结论，要多次测量，而甲图中，电压表示数等于电源电压，只能得出一组数据；而乙图中，滑动变阻器与电阻串联，通过移动变阻器的滑片可方便改变电阻的电压，从而多次测量得出普遍性的结论；（2）由图丙知，绘制出电阻R的I﹣U图象为过原点的直线，据此可得结论：导体电阻一定时，通过导体的电流与导体两端的电压成正比。故答案为：（1）可方便改变电阻的电压，从而多次测量得出普遍性的结论；（2）导体电阻一定时，通过导体的电流与导体两端的电压成正比。【点评】本题探究电流与电压的关系实验，主要考查归纳法的运用。9．某同学利用如图所示的电路探究“电流与电压、电阻的关系”。在探究通过导体的电流与导体两端电压的关系时，应保持电阻不变；在探究通过导体的电流与导体电阻关系时，滑动变阻器的作用是保持R1两端电压不变。【分析】在探究电流与电压的关系时，需保持电阻不变，用滑动变阻器来改变导体两端的电压；在探究电流与电阻的关系时，用滑动变阻器保持电压不变，改变电阻。【解答】解：在探究通过导体的电流与导体两端电压关系时，应保持电阻不变；在探究通过导体的电流与导体电阻关系时，应保持电阻两端的电压不变，是通过滑动变阻器来实现的。故答案为：电阻；保持R1两端电压不变。【点评】此题是探究电流与电压、电阻的关系实验，考查了滑动变阻器在电路中的作用，同时考查了控制变量法在实验中的应用，这是实验中的重点。10．如图所示是小李同学为探究“电流与电压的关系”设计的电路图，他准备根据此电路图连接好实物电路并进行实验。实验时，应该控制电阻不变；若在实验前检查仪器时，发现电流表的指针在零刻度线左侧，则他接下来的操作是将电流表指针调零。【分析】（1）电压和电阻是自变量，电流是因变量，故只能探究电流与电压、电流与电阻的关系，未出现的量应控制不变。（2）电流表指针不在零刻度线位置，应调零，再进行电路连接。【解答】解：当探究电流与电压的关系时，电阻未出现，故应控制电阻不变；实验前，电流表指针不在零刻线位置，首先应将电流表指针调零。故答案为：电阻；将电流表指针调零。【点评】本题考查电流、电压、电阻三者的关系及电流表的正确使用，难度不大。11．探究“通过电阻的电流与电阻的大小关系”时，我们一般需要先预设一个电压值，实验中保持电阻两端电压为预设值不变。现采用如图所示电路进行探究实验，实验器材：学生电源（6V）、滑动变阻器（20Ω1A）、电流表、电压表、开关、三个定值电阻（5Ω、10Ω、20Ω）及导线若干。要获得3组实验数据，电压预设的最小值为3V；电压预设值越大，所需滑动变阻器的最大阻值越小（填“大”或“小”）。【分析】（1）由串联电路的规律及分压原理，结合数学知识分析回答；（2）电压预设值越大，电路中电流越大，滑动变阻器两端电压越小，再结合欧姆定律分析作答。【解答】解：（1）由串联电路的规律及分压原理有：，等式左边为一定值，故右边也为一定值，当滑动变阻器的最大电阻连入电路时，对应的定值电阻最大，这时控制的电压表示数最小，故有：，UV＝3V，要获得3组实验数据，电压预设的最小值为UV＝3V；（2）电压预设值越大，电路中电流越大，根据串联电路电压特点可知，滑动变阻器两端电压越小，由欧姆定律可知，滑动变阻器连入阻值越小，则所需滑动变阻器的最大阻值越小。故答案为：3；小。【点评】本题考查串联电路电压的规律、欧姆定律和控制变量法的运用及对实验的要求，体现数学知识在物理中的运用，有一定难度。12．小宇探究导体中的电流与导体电阻的关系时，设计了如图甲所示电路，实验中，当他把10Ω定值电阻换成15Ω时，滑动变阻器的滑片P应向右移动，这样操作的目的是：控制定值电阻两端的电压不变；如图乙是根据测量数据绘制的图像。分析数据可得：当电压一定时，导体中的电流与导体的电阻成反比。【分析】根据图乙利用欧姆定律求出定值电阻两端的电压，根据控制变量法，研究电流与电阻的关系时，需控制定值电阻两端的电压相同，当换上大电阻时，根据分压原理确定电压表示数的变化，由串联电路电压的规律结合分压原理确定滑片移动的方向。分析数据可得：当电压一定时，导体中的电流与导体的电阻成反比。【解答】解：由图象可知，电阻两端的电压：UV＝IR＝0.2A×25Ω＝…＝1.0A×5Ω＝5V；根据串联电路的分压原理可知，将定值电阻由10Ω改接成15Ω的电阻，电阻增大，其分得的电压增大；探究电流与电阻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，为了保持定值电阻两端电压不变，应增大滑动变阻器分得的电压，由串联分压的分压原理可知，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，使电压表的示数为5V不变。分析数据可得：当电压一定时，导体中的电流与导体的电阻成反比。故答案为：控制定值电阻两端的电压不变；反比。【点评】本题探究导体中的电流与导体电阻的关系，考查控制变量法和欧姆定律的应用，关键是根据图像读出相关的信息。13．如图所示，这是“探究通过导体的电流与导体两端的电压的关系”的实验电路和依据测得的数据制作的表格，实验中使用的定值电阻为5Ω。U/V3.02.01.0I/A0.600.400.20【分析】根据表格中记录的物理量是通过导体的电流和电压，同时利用表格数据结合欧姆定律R＝可计算出实验中使用的定值电阻大小，可判断该实验探究的内容。【解答】解：根据表格中记录的物理量是通过导体的电流和电压，利用表格数据结合欧姆定律R＝可计算出实验中使用的定值电阻大小：R＝＝，由此可判断该实验探究的是在导体电阻一定时，通过导体的电流与导体两端的电压的关系。故答案为：导体两端的电压；5。【点评】本题考查了探究电流与电压的关系，注意涉及了数据分析和利用欧姆定律计算定值电阻阻值，难度不大。14．丽丽同学在利用如图甲所示的电路探究电流与电阻关系时，分别将5Ω、10Ω、20Ω的定值电阻接入电路进行实验，并绘制了如图乙所示的图像。将5Ω定值电阻换为10Ω定值电阻后，应将滑动变阻器的滑片向左（选填“左”或“右”）调至适当位置。若理想电源的电压是6V，则丽丽同学要完成三组实验测量，所选的滑动变阻器的最大阻值至少是40Ω。【分析】根据串联电路分压的作用判断出滑动变阻器的移动方向；由串联电路的规律及分压原理求出滑动变阻器的最大电阻。【解答】解：将5Ω的定值电阻替换为10Ω后，由串联电路的分压原理知，定值电阻两端的电压变大，该实验中应保持定值电阻两端的电压不变，则应将定值电阻两端的电压减小为原来的电压值，由串联电路的电压特点可知，应增大滑动变阻器两端的电压，应增大变阻器接入电路的阻值，所以需要向左移动滑动变阻器的滑片；由图像可知电阻两端的电压始终保持UV＝2V，根据串联电路电压的规律，变阻器分得的电压：U滑＝6V﹣2V＝4V，变阻器分得的电压为电压表示数的＝2倍，根据分压原理，当接入20Ω电阻时，变阻器连入电路中的电阻为：R滑＝2×20Ω＝40Ω，故为了完成整个实验，应该选取最大阻值至少40Ω的滑动变阻器。故答案为：左；40。【点评】本题考查串联电路的规律及分压原理，难度不是太大。15．在“探究电流大小与电阻关系”的实验中，小红设计了如图甲所示的电路，电源电压恒定。确认电路连接无误后，分别更换5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω几个不同的定值电阻R，同时移动滑动变阻器的滑片，记录相关数据并得到如图乙所示的图像。闭合开关前，应将滑片置于滑动变阻器的最大阻值处。实验中用10Ω的定值电阻代替5Ω，应向右（选填“左”或“右”）调节滑片，直至电压表示数为2.5V，再记录数据。【分析】（1）为了保护电路，闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片P移到阻值最大处；（2）根据控制变量法，研究电流与电阻的关系时，需控制定值电阻两端的电压相同，当换上大电阻时，根据分压原理确定电压表示数的变化，由串联电路电压的规律结合分压原理确定滑片移动的方向。【解答】解：（1）为了保护电路，闭合开关实验前，应将滑动变阻器的滑片移到最大阻值处；（2）根据串联电路的分压原理可知，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，根据串联电路电压的规律可知，为了保持定值电阻两端电压不变，应增大滑动变阻器分得的电压，由串联分压的分压原理可知，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，直至电压表示数为2.5V，再记录数据。故答案为：最大阻值；右。【点评】本题探究电流与电阻的关系，考查注意事项、实验操作和控制变量法的应用，难度不大。三．实验探究题（共8小题）16．小明在“探究电流与电阻关系”的实验中，所用电源是两节新的干电池，定值电阻的阻值分别为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω。（1）小明将5Ω的定值电阻接入如图甲所示的电路中。经检查发现电路中有一根导线连接错误，请你在错误的导线上画“×”，并用笔画线代替导线将电路连接正确。（2）改正电路后，实验过程中小明发现电压表示数接近3V，电流表几乎无示数，造成此故障的原因可能是定值电阻断路。（3）改正电路，查明故障后，闭合开关，向右移动滑动变阻器的滑片，电压表示数变大。（选填“变大”、“变小”或“不变”）（4）将5Ω定值电阻接入电路，当电压表的示数为1.5V时，电流表示数如图乙。接着小明用10Ω电阻替换5Ω电阻，并移动滑动变阻器的滑片，使滑动变阻器接入电路中的电阻变大（选填“变大”“变小”或“不变”），才能保持定值电阻两端的电压不变。（5）换接电阻多次实验，是为了避免偶然性，得到普遍规律。通过实验探究，小明得出的结论是：当电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻成反比。【分析】（1）实验时电压表应并联在定值电阻两端；（2）根据电表示数确定电路故障；（3）向右移动滑动变阻器的滑片，滑动变阻器连入电路的阻值变小，根据串联分压的特点分析；（4）根据图乙电流的分度值和位置读数，由欧姆定律可得定值电阻两端的电压；用10Ω电阻替换5Ω电阻，定值电阻两端电压变大，为了保持定值电阻两端的电压不变，应增大滑动变阻器连入电路的阻值；（5）探究型实验多次测量的目的是为了避免偶然性，得到普遍规律。【解答】（1）在“探究电流与电阻关系”的实验中，电压表应并联在定值电阻两端，如下图所示：（2）电流表无示数，则电路出现断路，电压表示数接近3V，则说明是电压表测量的部分断路，即定值电阻断路。（3）闭合开关，向右移动滑动变阻器的滑片，滑动变阻器连入电路的阻值变小，根据串联分压的特点可知，滑动变阻器两端的电压变小，则定值电阻两端的电压变大，即电压表示数将变大。（4）将5Ω定值电阻接入电路，电流表示数如图乙，电路的电流为0.3A，定值电阻两端的电压：U＝IR＝0.3A×5Ω＝1.5V，即电压表的示数为1.5V。用10Ω电阻替换5Ω电阻，定值电阻两端电压变大，为了保持定值电阻两端的电压不变，应增大滑动变阻器连入电路的阻值。（5）换接电阻多次实验，得到多组数据，是为了避免偶然性，得到普遍规律。在实验中，定值电阻两端的电压始终保持不变，每组电流与电阻的乘积是一个定值，故得出的结论是：当电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻成反比。故答案为：（1）如上图所示；（2）定值电阻断路；（3）变大；（4）1.5；变大；（5）避免偶然性，得到普遍规律；成反比。【点评】本题“探究电流与电阻关系”的实验，考查电路的连接、控制变量法的运用、实验操作过程和欧姆定律的运用。17．小华同学在探究“电压一定时，电流跟电阻的关系”的实验中，连接电路如图甲所示。（1）请用笔画线代替导线将图甲所示实物连接成完整电路（导线不允许交叉）。（2）连接电路前，开关必须断开。（3）小华连接完电路，检查无误，闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片滑至C（选填“D”或“C”）。（4）检查无误闭合开关，发现电流表没有示数，移动滑动变阻器的滑片，电压表示数始终接近电源电压。造成这一现象的原因可能是C。A.电流表坏了B.滑动变阻器短路C.电阻处断路D.电阻短路（5）排除电路故障进行实验，多次改变R的阻值，调节滑动变阻器，使电压表示数保持不变，实验数据记录如下表。其中第5次实验电流表示数如图乙所示，其读数为0.12A。实验次数12345电阻R/Ω510152025电流I/A0.60.30.20.14（6）根据表二中电阻与电流的对应数据，在图丙坐标系中描点，然后将各点平滑地连接起来。（7）通过上表数据或图像得出实验结论是：当电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻成反比。【分析】（1）根据电源电压确定电压表量程，将电压表并联在定值电阻两端；滑动变阻器上下各选一个接线柱串联在电路中；（2）（3）为了保护电路，连接电路前，开关必须断开；闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片滑至阻值最大处；（4）检查无误闭合开关，发现电流表没有示数，说明电路可能断路；移动滑动变阻器的滑片，电压表示数始终接近电源电压，说明电压表与电源连通，则与电压表并联的电路以外的电路是完好的，则与电压表并联的电路断路了；（5）根据电流表选用量程确定分度值读数；（6）根据表中数据利用描点法作图，将各点平滑地连接起来；（7）根据表中数据分析得出结论。【解答】解：（1）由图甲可知，电源为两节干电池串联，即3V，故电压表选用小量程并联在定值电阻两端；滑动变阻器上下各选一个接线柱与定值电阻串联在电路中，如下图所示：；（2）为了保护电路，连接电路前，开关必须断开；（3）为了保护电路，闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片滑至阻值最大处，即C端；（4）检查无误闭合开关，发现电流表没有示数，说明电路可能断路；移动滑动变阻器的滑片，电压表示数始终接近电源电压，说明电压表与电源连通，则与电压表并联的电路以外的电路是完好的，则与电压表并联的电路断路了，即电阻处断路，故选：C；（5）其中第5次实验电流表示数如图乙所示，电流表选用小量程，分度值0.02A，其示数为0.12A；（6）用描点法作图，将各点平滑地连接起来，如下图所示：；（7）由表中数据可知，电流与电阻的乘积为U＝IR＝0.6A×5Ω＝……＝0.12A×25Ω＝3V，为一定值，故得出实验结论是：当电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻成反比。故答案为：（1）见解答图；（2）断开；（3）C；（4）C；（5）0.12A；（6）见解答图；（7）当电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻成反比。【点评】本题探究“电压一定时，电流跟电阻的关系”实验，考查了电路连接、注意事项、电路故障、电流表读数和数据分析等知识，属于实验基本能力考查。18．如图甲是小琪实验小组在探究“电流与电阻的关系”时的电路图，电源电压6V恒定不变，电压表（量程为0﹣3V）、电流表（量程为0﹣0.6A）无损坏，阻值分别为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω的定值电阻各一个。（1）连接好电路闭合开关，电压表指针迅速偏转到最右端，电流表无示数，可能是定值电阻R断路；（2）排除故障后，小琪进行了5次实验。在老师的引导下，他们将5次实验数据描绘在图乙中。观察图象可以得出实验结论：当电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻成反比；（3）实验过程中，当每次更换电阻后，都要移动滑动变阻器的滑片，则实验中滑动变阻器得作用是保护电路，调节电阻两端的电压不变，此时眼睛应注意观察A（填字母）；直到该电表示数为2.5V。A.电压表B.电流表（4）如果将电阻从5Ω换成10Ω，则滑动变阻器的滑片应该向右（选填“左”或“右”）移动。完成5次实验，滑动变阻器的最大电阻应不小于35Ω。【分析】（1）连接好电路，闭合开关后，电流表无示数，说明电路可能断路，电压表指针迅速偏转到最右端，说明电压表与电源连通，则与电压表并联的电路以外的电路是完好的，则与电压表并联的电路断路了；（2）根据电流与电阻的乘积为一定值分析得出结论；（3）根据控制变量法，研究电流与电阻的关系时，需控制定值电阻两端的电压不变；所以滑动变阻器的作用是：保护电路，调节电阻两端的电压不变；所以应该看电压表；调节电压表示数不变；（5）定值电阻变大，根据串联分压原理可知，滑动变阻器接入电路的阻值变大；探究电流与电阻的关系，应保持电阻两端的电压不变；根据串联电路电压的规律求出滑动变阻器分得的电压，根据分压原理，求出当接入25Ω电阻时滑动变阻器连入电路中的电阻。【解答】解：（1）连接好电路，闭合开关后，电流表无示数，说明电路可能断路，电压表指针迅速偏转到最右端，说明电压表与电源连通，则与电压表并联的电路以外的电路是完好的，则与电压表并联的电路断路了，即其原因可能是定值电阻R断路；（2）由图丙可知，电流与电阻的乘积为UV＝IR＝0.5A×5Ω＝……＝0.1A×25Ω＝2.5V，为一定值，故可以得出实验结论：当电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻成反比；（3）此电路中，滑动变阻器的作用是：保护电路，调节电阻两端的电压不变；研究电流与电阻关系时要控制电压不变，因此每次更换电阻后，都要移动滑动变阻器的滑片，此时眼睛应注意观察电压表，故选：A；由图像可知，定值电阻两端电压始终保持2.5V；（4）将电阻从为5Ω，换成10Ω，阻值变大，根据串联分压原理可知定值电阻两端的电压将变大，为了完成实验，应增大滑动变阻器两端的电压，所以滑动变阻器接入电路的阻值变大，即滑片P应向右移动；实验中使用的定值电阻阻值最大为25Ω，定值电阻两端的电压始终保持UV＝2.5V，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＝6V﹣2.5V＝3.5V，滑动变阻器分得的电压为电压表示数的＝1.4倍，根据分压原理可知，当接入25Ω电阻时，滑动变阻器连入电路中的电阻为：R滑＝1.4×25Ω＝35Ω，即所选择的滑动变阻器的最大阻值不能小于35Ω；故答案为：（1）定值电阻R断路；（2）通过导体的电流与导体的电阻成反比；（3）保护电路，调节电阻两端的电压不变；A；2.5V；（4）右；35。【点评】本题探究“电流与电阻的关系”实验，考查了电路连接、电路故障、数据分析、功率的计算、控制变量法和欧姆定律的应用等知识。19．小南和小岗进行复习实验“探究电流与电压、电阻的关系”时：（1）小南采用了如图所示电路进行实验，其中电源电压4.5V、定值电阻阻值5Ω、最大阻值为10Ω和30Ω的滑动变阻器各一只；①用笔画线代替导线，将电路连接完整；（要求：滑动变阻器的滑片向左移动时，电流表示数变小）②正确连接电路后进行“探究电流与电压的关系”的实验，数据记录如表一：表一U/V3.02.01.0I/A0.600.40表一中没有记录的数据是0.2，为了完成该实验，根据题中信息并结合表一的数据，小南选用的滑动变阻器的最大阻值是30Ω（填“10Ω”或“30Ω”）；（2）小岗利用此实验电路，探究“电流与电阻的关系”时，他分别将5Ω、10Ω、20Ω的定值电阻接入电路，记录数据如表二：表二R/Ω51020I/A0.400.200.10①当小岗用5Ω的电阻进行实验后，再换10Ω的电阻接入电路，应向左移动滑片，直到电压表示数达到2V；②分析表二中数据，得出该实验的结论是：在电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻成反比。【分析】（1）①电路为串联电路，滑片向左移动时，滑动变阻器接入电路的电阻变大；②探究电流与电压的关系时，应该控制电阻不变分析表格数据；由欧姆定律可得，电路中电流最小时，滑动变阻器接入电路的电阻最大，判断小南选用的滑动变阻器的最大阻值；（2）探究“电流与电阻的关系”时，应该保持灯泡两端的电压不变，由表中数据可得电压；由表二中数据可得，在电压一定的条件下，电流的大小与电阻成反比。【解答】解：（1）滑动变阻器的滑片向左移动时，电流表示数变小，说明滑片向左移动时，滑动变阻器接入电路的电阻变大，连线如图所示：探究电流与电压的关系时，应该控制电阻不变，即有：R＝＝＝＝5Ω，解得：I小＝0.2A，由欧姆定律可得，电路中电流最小时，滑动变阻器接入电路的电阻最大，由题意有：R+R滑＝R总＝＝＝22.5Ω，R滑＝17.5Ω＞10Ω，所以小南选用的滑动变阻器的最大阻值为30Ω。（2）探究“电流与电阻的关系”时，应该保持灯泡两端的电压不变，由表中数据可得，电压：U＝IR＝0.4A×5Ω＝2V，由表二中数据可得，在电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻成反比。故答案为：（1）①如上图所示；②0.2；30Ω；（2）2；在电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻成反比。【点评】本题考查了电流与电压、电阻的关系实验，综合性较强。20．图甲是小芳“探究电流与电阻的关系”的实验电路图。已知电源电压恒为4.5V，滑动变阻器规格为“20Ω2A”，可供选择的定值电阻的阻值为2Ω、5Ω、10Ω、15Ω、20Ω和30Ω。（1）小芳根据图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）电路连接正确后，小芳先用5Ω的定值电阻进行实验，闭合开关后，移动滑动变阻器的滑片，此时电流表的示数如图丙所示，则定值电阻两端电压为2V；小芳断开开关，将5Ω的定值电阻换成了10Ω的定值电阻，然后准备闭合开关再向右（填“左”或“右”）移动滑片直至电压表示数与上一次电压表示数相同。但同组同学立即制止了她的做法，认为在实验操作上须更加规范，即接下来的操作应该是将滑动变阻器滑片移到阻值最大位置，再闭合开关，进行实验；（3）如果将所测得的数据描成图像来反映实验结论，最可能是图中的C；（4）小芳发现另一同学用完全相同的器材和连线方式也进行了该实验，数据记录如下表：实验次序12345R/Ω25102030I/A1.200.480.240.120.08小芳认为该同学要得到第1次数据，应对图乙实验装置中的电流表进行调整才能测出。将该表格拿到老师处复查，发现还有一组数据不合实际，该组数据的实验次序为5，理由是滑动变阻器的电阻太小。【分析】（1）实验过程中，应注意将电压表与电阻并联，变阻器串联在电路中；（2）根据电流表的量程和分度值读出图丙中电流表的示数；探究电流与电阻的关系时，应控制电阻两端的电压不变，根据欧姆定律求出电压表的示数，更换电阻时为保护电路开关应断开、闭合开关时滑动变阻器处于最大阻值处；（3）根据欧姆定律的内容回答可得出的实验结论和得出符合实验结论的图象。（4）根据电流表的量程分析解答；计算出滑动变阻器所需的最大阻值进行判断。【解答】解：（1）由图知，变阻器与电阻并联，且电压表串联在电路中了，应将电压表与电阻并联，可将电阻右侧的导线接在电压表的负接线柱上，如图所示：（2）由图丙知，电流表的量程为0～0.6A，分度值为0.02A，示数为0.4A；因探究电流与电阻的关系的实验时，应保持电阻两端的电压为2V不变，根据串联电路电压的规律，应增大变阻器分得的电压，由分压原理，应增大变阻器连入电路中的电阻大小，所以应向右移动滑片直至电压表示数为2V；电阻两端的电压U＝IR＝0.4A×5Ω＝2V，将5Ω的定值电阻换成10Ω定值电阻，再将滑动变阻器滑片移到阻值最大位置，再闭合开关，进行实验，由分压原理，电压表示数变大；（3）电压一定时，电流与电阻成反比，在图象中应是反比例图象，故C符合。（4）第1次数据的电流为1.2A，故将图乙实验装置中的电流表换成大量程才能测出；由以上分析知，实验中，应保持定值电阻两端的电压为22Ω×1.2A＝2.4V不变，变阻器分得的电压为4.5V﹣2.4V＝2.1V，定值电阻的电压是变阻器电压的＝倍；根据分压原理，定值电阻的阻值应为变阻器阻值的倍，因变阻器的最大阻值为20Ω，则定值电阻允许接的最大电阻值为×20Ω≈23Ω，而30Ω大于23Ω，所以不合实际。故答案为：（1）见上图；（2）2；右；将滑动变阻器滑片移到阻值最大位置，再闭合开关，进行实验；（3）C；（4）电流表；5；滑动变阻器的电阻太小。【点评】探究电流与电阻的关系的实验中，要注意保持电阻两端的电压不变，本题考查了电路的连接、电流表的读数及定值电阻的选择，（4）是该题的难点，关键要注意电阻的阻值越大，所需变阻器的阻值越大。21．如图甲所示是小聪探究”电流与电阻的关系”的实验装置，电源由三节新干电池串联而成，定值电阻的阻值分别为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω。（1）请用笔画线代替导线将图甲电路连接完整（要求：滑片向右滑动时，电流表示数增大）。（2）连接电路时，请你说出一个注意事项：开关应断开。（3）开关闭合后，电压表有示数，电流表无示数，则电路可能出现的一个故障为电阻R断路。（4）排除故障后小聪利用图甲又探究了“电流与电阻”的关系，采用不同的定值电阻进行了五次实验，得到I与关系如图丙所示。小聪用15Ω的电阻替换10Ω的电阻进行实验时，应将滑动变阻器的滑片向A（选填“A”或“B”）端滑动；替换后电流表的示数如图乙所示，为0.2A，该探究过程中应保持定值电阻R两端电压为3V不变。（5）根据图丙中的图象可以得出的结论是：电压一定时，导体中的电流与导体的电阻成反比。（6）为使实验顺利进行，实验中所使用滑动变阻器的最大电阻值至少为12.5Ω。【分析】（1）滑片向右滑动时，电流表示数变大，说明滑动变阻器连入电路的电阻变小，从而确定滑动变阻器接入的接线柱；同时电压表应测量定值电阻两端电压，所以应将其并联在定值电阻两端，据此完成电路连接；（2）为保护电路，连接电路时，应注意断开开关；（3）若电流表没有示数，说明电路可能断路；而电压表有示数，说明电压表能与电源连通，则与电压表并联的支路以外的电路是完好的，则与电压表并联的支路断路了；（4）在探究“电流与电阻的关系”时，要控制电阻的电压不变，由图丙可求出电阻两端的电压；根据控制变量法，研究电流与电阻的关系时，需控制定值电阻的电压相同，当换上大电阻时，根据分压原理确定电压表示数的变化，由串联电路电压的规律结合分压原理确定滑片移动的方向；根据图乙电流表所选量程确定分度值读数；（5）根据图像总结结论；（6）探究电流与电阻的实验时，应控制定值电阻两端电压不变，根据串联电路电压的规律求出变阻器分得的电压，根据分压原理，求出当接入25Ω电阻时变阻器连入电路中的电阻。【解答】解：（1）滑片向右滑动时，电流表示数变大，说明滑动变阻器连入电路的电阻变小，滑动变阻器接入电路的电阻丝变短，所以滑动变阻器要接入右下接线柱，滑动变阻器串联在电路中，电压表测定值电阻两端电压，“﹣”接线柱连接定值电阻左侧，如图所示：（2）为保护电路，连接电路时，应注意断开开关；（3）若电流表没有示数，说明电路可能断路；而电压表有示数，说明电压表能与电源连通，则与电压表并联的支路以外的电路是完好的，即与电压表并联的支路断路了，由此分析可知可能出现的一个故障为电阻R断路；（4）在探究“电流与电阻的关系”时，要控制电阻的电压不变，由图丙知，电阻两端的电压始终保持：UV＝IR＝I•＝0.6A×＝﹣﹣﹣﹣＝0.3A×＝3V；根据串联分压原理可知，用15Ω的电阻替换10Ω的电阻进行实验时，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A端移动，使电压表示数恢复到原来的值；实验时电流表示数如图乙，结合图甲电路图知电流表选用的量程为0～0.6A，分度值为0.02A，读数为0.2A；（5）由图像丙知，电压一定时，I与成正比，所以导体两端电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻成反比；（6）由小题（4）分析可知定值电阻两端的电压始终保持U定＝3V，根据串联电路电压的规律，滑动变阻器分得的电压：U滑＝4.5V﹣3V＝1.5V，则滑动变阻器分得的电压为电压表示数的倍，根据分压原理，变阻器阻值是定值电阻阻值的0.5倍，当接入25Ω电阻时，滑动变阻器连入电路中的电阻为：R滑＝0.5×25Ω＝12.5Ω，故为了让提供的电阻都能用到，滑动变阻器的最大阻值应不小于12.5Ω。故答案为：