第16講探究電流與電壓和電阻的關(guān)系

2023年中考物理重難點(diǎn)突破第16講

探究電流與電壓和電阻的關(guān)系一、探究電流與電壓的關(guān)系1.實(shí)驗(yàn)電路圖2.實(shí)驗(yàn)方法：控制變量法3.改變定值電阻兩端電壓的常見方法（1）如實(shí)驗(yàn)電路圖中，將滑動(dòng)變阻器與電源串聯(lián)，組成一個(gè)可以改變電壓的電源，該方法最方便，實(shí)用，實(shí)驗(yàn)中一般采用該方法。（2）改變干電池的節(jié)數(shù)。將不同節(jié)數(shù)的干電池串聯(lián)起來，獲得不同的電壓。（3）使用學(xué)生電源。將學(xué)生電源置于不同的電壓檔位實(shí)驗(yàn)【重難點(diǎn)與突破】2023年中考物理重難點(diǎn)突破4.本實(shí)驗(yàn)中滑動(dòng)變阻器的主要作用：改變定值電阻兩端的電壓。5.本實(shí)驗(yàn)中，多次改變定值電阻兩端的電壓的目的：獲得多組數(shù)據(jù)，獲取電流與電壓間的規(guī)律，避免一次實(shí)驗(yàn)帶來的結(jié)果的偶然性。6.本實(shí)驗(yàn)中，能用小燈泡代替定值電阻嗎？不可以。因?yàn)樵谔骄侩娏髋c電壓的關(guān)系時(shí)，需要控制電阻不變。小燈泡的電阻隨溫度的升高而增大，不能保持不變。7.本實(shí)驗(yàn)裝置還可以完成電流與電阻的關(guān)系探究、電阻的測量、電功率的測量等實(shí)驗(yàn)。8.該實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)分析方法：圖像法。定值電阻的在伏安曲線中是一條過原點(diǎn)的直線。如下圖中的A、B。2023年中考物理重難點(diǎn)突破9.本實(shí)驗(yàn)的結(jié)論：在導(dǎo)體的電阻一定時(shí)，通過導(dǎo)體中的電流與其兩端的電壓成正比。10.實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)（1）連接電路時(shí)，開關(guān)要斷開。閉合開關(guān)前，滑動(dòng)變阻器的滑片要處于最大阻值處。（2）注意選擇電流表、電壓表的量程，接線時(shí)，要讓電流從它們的正接線柱流入，負(fù)接線柱流出。（３）電壓表要與定值電阻相并聯(lián)。（４）每次實(shí)驗(yàn)操作力求迅速，盡量減小由于電阻長時(shí)間通電溫度升高，電阻變大。2023年中考物理重難點(diǎn)突破【例1】（2022德陽）小均同學(xué)為了探究“電流與導(dǎo)體兩端電壓的關(guān)系”，連接了如圖甲所示的電路（電源電壓為3V恒定）。（1）用筆畫線將甲圖中電路連接完整，要求滑動(dòng)變阻器的滑片P向左端滑動(dòng)時(shí)，接入電路的電阻變小。（2）小均接好電路閉合開關(guān)后，電流表無示數(shù)，電壓表示數(shù)為3V，發(fā)生該現(xiàn)象的原因是

。（選填“電阻R處短路”“電阻R處斷路”或“電流表斷路”）2023年中考物理重難點(diǎn)突破（3）排除故障后閉合開關(guān)，移動(dòng)滑片P，小均同學(xué)進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，根據(jù)數(shù)據(jù)繪制了電阻R的I﹣U圖象（乙圖中的圖線a），根據(jù)乙圖中的圖線a可得出結(jié)論是：

；小均同學(xué)所用R的阻值為R＝

Ω。（4）小均同學(xué)又將實(shí)驗(yàn)中的電阻R拆下，其它條件都不變的情況下，換用一個(gè)額定電壓為2.5V的小燈泡，繼續(xù)多次實(shí)驗(yàn)得到小燈泡的I﹣U圖象如乙圖中的圖線b，可知小燈泡正常發(fā)光時(shí)的功率為

W。本次實(shí)驗(yàn)中如果滑片P滑至某點(diǎn)時(shí)電壓表示數(shù)如圖丙所示，電流表顯示讀數(shù)是0.22A，那么此時(shí)滑動(dòng)變阻器連入電路的電阻為

Ω（結(jié)果在小數(shù)點(diǎn)后保留兩位）。2023年中考物理重難點(diǎn)突破【分析】（1）滑動(dòng)變阻器的滑片P向左端移動(dòng)時(shí)接入電路的電阻變小，則應(yīng)把滑動(dòng)變阻器的下接線柱接入電路，實(shí)物電路圖如圖所示：（2）電流表無示數(shù)而電壓表有示數(shù)，說明電路中有斷路，而電壓表與電源接通，則電路中的故障可能定值電阻R斷路；（3）由圖象a可知，電流與電壓的圖象為過原點(diǎn)的直線，是正比例函數(shù)圖象，故得結(jié)論：在電阻一定時(shí)，通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體導(dǎo)體兩端電壓成正比；由圖象a可知，當(dāng)U＝1.5V時(shí)，I＝0.3A，則R的阻值為：R＝U/I=1.5V/0.3A＝5Ω；2023年中考物理重難點(diǎn)突破（4）由圖象b可知，當(dāng)UL＝2.5V時(shí)，IL＝0.25A，則小燈泡正常發(fā)光時(shí)的功率為：PL＝ULIL＝2.5V×0.25A＝0.625W；由圖丙知，電壓表量程是0～3V，最小分度值是0.1V，電壓表示數(shù)是1.8V，由串聯(lián)電路電壓規(guī)律可知，變阻器兩端的電壓為：U滑＝U﹣UV＝3V﹣1.8V＝1.2V，由歐姆定律可知，滑動(dòng)變阻器連入電路的電阻為：R滑＝U滑/I′=1.2V/0.22A≈5.45Ω。【答案】（1）見分析

（2）電阻R處斷路

（3）在電阻一定時(shí)，通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體導(dǎo)體兩端電壓成正比5（4）0.6255.452023年中考物理重難點(diǎn)突破【突破】1.將滑動(dòng)變阻器連入電路中時(shí)，一定要注意題設(shè)中的要求。首先確定下面接線柱應(yīng)該接入哪一端。如果要求滑片向右移動(dòng)，連入電路的電阻變大或者電路中的電流變小，燈泡亮度變暗，則下端應(yīng)該接左邊；反之，接右邊。2.因?yàn)楫?dāng)電阻一定時(shí)，導(dǎo)體中的電流與電壓成正比，所以在伏安曲線中，它的圖像是一條過原點(diǎn)的直線。3.敘述結(jié)論時(shí)，不能說成“電阻一定時(shí)，電壓與電流成正比”。注意變量和因變量。2023年中考物理重難點(diǎn)突破二、探究電流與電阻的關(guān)系1.改變電阻的方法：（1）用不同阻值的電阻替換做實(shí)驗(yàn)。（2）使用電阻箱。將電阻箱的阻值設(shè)定在不同的阻值下實(shí)驗(yàn)。2.本實(shí)驗(yàn)中滑動(dòng)變阻器的主要作用：保持定值電阻兩端的電壓不變。3.本實(shí)驗(yàn)中，多次改變定值電阻的值的目的：獲得多組數(shù)據(jù)，獲取電流與電阻間的規(guī)律，避免一次實(shí)驗(yàn)帶來的結(jié)論的偶然性。4.實(shí)驗(yàn)中，定值電阻由較小的定值電阻換成較大的定值電阻時(shí)，需要將滑動(dòng)變阻器的滑片向接入電路中的阻值變大的方向滑動(dòng)，直到電壓表的示數(shù)等于設(shè)定的定值電阻兩端不變的電壓值時(shí)為止。2023年中考物理重難點(diǎn)突破5.本實(shí)驗(yàn)中，滑動(dòng)變阻器的規(guī)格要根據(jù)所選用的定值電阻來選擇，最大阻值不能太小，否則，當(dāng)換用較大的定值電阻實(shí)驗(yàn)時(shí)，無論怎樣移動(dòng)滑片，都不能達(dá)到設(shè)定的電壓值。設(shè)定電壓值時(shí)，也要考慮這一點(diǎn)。6.該實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)分析方法：圖像法。在伏安曲線中是一條反比例曲線。如下圖：7.本實(shí)驗(yàn)的結(jié)論：在導(dǎo)體兩端的電壓一定時(shí)，通過導(dǎo)體中的電流與其電阻成反比。2023年中考物理重難點(diǎn)突破【例2】（2022張家界）探究“電流與電阻的關(guān)系”時(shí)，可供實(shí)驗(yàn)器材有：三節(jié)新的干電池（電壓為4.5V）、電流表、電壓表、滑動(dòng)變阻器（標(biāo)有“20Ω2A”字樣）、定值電阻5個(gè)（5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、50Ω），開關(guān)一個(gè)，導(dǎo)線若干。小靜等同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖甲所示的電路圖：2023年中考物理重難點(diǎn)突破（1）請(qǐng)用筆畫線代替導(dǎo)線將圖乙中的實(shí)物圖連接完整，要求：滑片向右移動(dòng)時(shí)電阻變大。（2）閉合開關(guān)，電流表無示數(shù)，電壓表有示數(shù)，并接近電源電壓，則故障原因是：

。（3）排除故障后，將定值電阻由5Ω更換為10Ω時(shí)，應(yīng)向

（選填“左”或“右”）適當(dāng)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片，使電壓表示數(shù)保持不變。（4）圖丙是根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)畫出的定值電阻的I﹣R圖像，其中陰影部分面積表示的物理量是

，其數(shù)值為

。2023年中考物理重難點(diǎn)突破（5）實(shí)驗(yàn)中，在接入50Ω的定值電阻后，小靜同學(xué)無論怎樣移動(dòng)滑片，都不能使電壓表示數(shù)達(dá)到原來的數(shù)值，為了能完成這次實(shí)驗(yàn)，小靜采取的措施可行的是

。（多選）A.調(diào)高電源電壓B.更換一個(gè)最大阻值為30Ω的滑動(dòng)變阻器C.再串聯(lián)一個(gè)10Ω的電阻D.將電壓表改接到滑動(dòng)變阻器兩端（6）如圖圖像中能大致反應(yīng)本實(shí)驗(yàn)中各物理量之間關(guān)系的是

。2023年中考物理重難點(diǎn)突破【分析】（1）滑動(dòng)變阻器接一個(gè)上接線柱和一個(gè)下接線柱串聯(lián)在電路中，按照甲電路圖知滑動(dòng)變阻器接左下接線柱，如下圖所示：（2）若電流表沒有示數(shù)，說明電路可能斷路；電壓表有示數(shù)，說明電壓表、電流表、滑動(dòng)變阻器、開關(guān)與電源相連，所以故障為與電壓表并聯(lián)的定值電阻斷路；2023年中考物理重難點(diǎn)突破（3）根據(jù)串聯(lián)分壓原理可知，將定值電阻由5Ω改接成10Ω的電阻，電阻增大，其分得的電壓增大；探究電流與電阻的實(shí)驗(yàn)中應(yīng)控制電壓不變，應(yīng)保持電阻兩端的電壓不變，根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律可知應(yīng)增大滑動(dòng)變阻器分得的電壓，由分壓原理，應(yīng)增大滑動(dòng)變阻器連入電路中的電阻，所以滑片應(yīng)向右端移動(dòng)，使電壓表示數(shù)恢復(fù)到原來的值；（4）根據(jù)畫出I﹣R圖象（如圖乙）知，圖中陰影面積為長方形，其面積等于IR，由歐姆定律得，U＝IR，陰影面積表示的物理量是電阻兩端的電壓，其數(shù)值為：U＝IR＝0.6A×5Ω＝3V；2023年中考物理重難點(diǎn)突破（5）A.設(shè)電源電壓為U，定值電阻兩端的電壓為UV，當(dāng)接入50Ω的定值電阻時(shí)，則

＝

，即

＝

，解得電源電壓為：U＝4.2V，降低電源電壓可以完成這次實(shí)驗(yàn)，A正確。BC.為了能完成這次實(shí)驗(yàn)，滑動(dòng)變阻器的最小電阻為：

＝

，即

＝

，解得滑動(dòng)變阻器的最大電阻為：R滑大＝25Ω，所以更換一個(gè)最大阻值為30Ω的滑動(dòng)變阻器可以完成這次實(shí)驗(yàn)，B正確。再串聯(lián)一個(gè)電阻的阻值可以為：30Ω﹣20Ω＝10Ω，C正確。D.將電壓表改接到滑動(dòng)變阻器兩端，不能改變電阻的分壓作用，無論怎樣移動(dòng)滑片，都不能使電壓表示數(shù)達(dá)到原來的數(shù)值，所以不能完成這次實(shí)驗(yàn)，D錯(cuò)。選ABC。2023年中考物理重難點(diǎn)突破（6）A.因電壓表示數(shù)不變，即電流與R之積為一定值，故電流隨R的變化關(guān)系為反比例函數(shù)，A錯(cuò)。B.換用不同的電阻時(shí)，電壓表示數(shù)不變，B錯(cuò)。C.定值電阻的電壓為2V，變阻器的電壓為1V，由分壓原理，變阻器與R的比值為1：2，故變阻器連入電路的電阻與R的關(guān)系為一過原點(diǎn)的直線，C正確。D.根據(jù)P＝UI＝U2/R，定值電阻的功率：PR＝U2/R＝(3V)2/R，即電阻的電功率與R之積為一定值，電阻的電功率隨R變化關(guān)系為反比例函數(shù)，D錯(cuò)。選C?！敬鸢浮浚?）見分析

（2）定值電阻斷路

（3）右

（4）電阻兩端的電壓3V（5）ABC（6）C2023年中考物理重難點(diǎn)突破【突破】當(dāng)定值電阻更換后，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片能否達(dá)到設(shè)定的電壓值的計(jì)算方法是：設(shè)電源電壓為U，設(shè)定的不變電壓為U設(shè)，定值電阻的阻值為R，滑動(dòng)變阻器需要連入的電阻為R滑。則根據(jù)串聯(lián)電壓中電壓的分配與其電阻成正比，有：=。R滑=。

2023年中考物理重難點(diǎn)突破1.（2022蘇州）用如圖所示電路探究電流與電阻的關(guān)系，電源電壓不變，電阻有5Ω、10Ω、15Ω、20Ω。連接電路閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)電流表無示數(shù)，電壓表示數(shù)接近電源電壓為了找出故障，把導(dǎo)線M的一端從接線柱a移開，分別連到接線柱b和c上，發(fā)現(xiàn)兩表指針位置均和之前一樣，進(jìn)一步檢查發(fā)現(xiàn)電流表完好，則電路的故障是

排除故障后，將不同阻值的電阻分別接入電路，移動(dòng)滑片記錄的數(shù)據(jù)如下表：【針對(duì)練習(xí)精編】2023年中考物理重難點(diǎn)突破cd間導(dǎo)線斷路實(shí)驗(yàn)次數(shù)1234電阻/Ω5101520電流/A0.400.200130.102023年中考物理重難點(diǎn)突破分析表中數(shù)據(jù)，實(shí)驗(yàn)中電阻兩端的電壓為

V，實(shí)驗(yàn)得出的結(jié)論是

。2電壓一定時(shí)，導(dǎo)體中的電流與電阻成反比2.（2022畢節(jié)）小華同學(xué)在“探究電流與電阻關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，定值電阻R有5Ω、10Ω、20Ω三種規(guī)格，R1為滑動(dòng)變阻器，電源電壓保持3V不變。（1）為能完成實(shí)驗(yàn)，用筆畫線將圖甲連接完整。2023年中考物理重難點(diǎn)突破（2）小華首先將阻值為5Ω的電阻接入電路，閉合開關(guān)后，發(fā)現(xiàn)電流表指針向左偏轉(zhuǎn)如圖乙所示，其原因可能是

。（3）改正電路后，閉合開關(guān)，移動(dòng)滑片P，當(dāng)電壓表示數(shù)為2V時(shí)，記錄電流表的示數(shù)，作為第一組數(shù)據(jù)；接下來用10Ω的電阻替換5Ω的電阻做實(shí)驗(yàn)，移動(dòng)滑片P，使電流表的示數(shù)為

A時(shí)，作為第二組數(shù)據(jù)，然后將20Ω的電阻替換10Ω的電阻繼續(xù)實(shí)驗(yàn)，并正確記錄數(shù)據(jù)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)總結(jié)得出：在電壓一定時(shí)，電流與電阻成反比。2023年中考物理重難點(diǎn)突破電流表正負(fù)接線柱接反0.23.（2022丹東）“探究電流與電壓和電阻的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，準(zhǔn)備的電學(xué)器材如下：電源（4.5V）、電流表、電壓表、滑動(dòng)變阻器R標(biāo)有“30Ω1A”、定值電阻（5Ω、10Ω、20Ω、30Ω）、開關(guān)、導(dǎo)線若干。2023年中考物理重難點(diǎn)突破（1）“探究電流與電壓的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)①某同學(xué)

開關(guān)，按如圖甲所示電路圖連接實(shí)物。試觸時(shí)發(fā)現(xiàn)：電流表指針向零刻度線左側(cè)偏轉(zhuǎn)，如圖乙所示，則電路連接出現(xiàn)的錯(cuò)誤是

。②糾正錯(cuò)誤后開始實(shí)驗(yàn)，應(yīng)將滑動(dòng)變阻器滑片P向

(選填“左”或“右”)滑動(dòng)，使電阻R0兩端電壓由1.5V逐漸增大到2V、2.5V，讀出所對(duì)應(yīng)的電流值。其中第二次電流表示數(shù)如圖丙所示為

A。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表所示:2023年中考物理重難點(diǎn)突破實(shí)驗(yàn)次序123U/V1.522.5I/A0.15

△0.25斷開電流表正負(fù)接線柱接反左0.2③分析數(shù)據(jù)，得出結(jié)論：電阻一定時(shí)，導(dǎo)體中的電流與導(dǎo)體兩端電壓成

比。④善于預(yù)習(xí)的小輝，分析表中數(shù)據(jù)可知該同學(xué)所用的定值電阻阻值為

Ω。

（2）“探究電流與電阻的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)①將10Ω的定值電阻接入A、B兩點(diǎn)間，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片P，使電壓表示數(shù)為2V，讀出電流表示數(shù)。②接下來用20Ω的電阻替換10Ω的電阻，閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片P，使電壓表示數(shù)（選填“大于”、“小于”或“等于”)2V，讀出電流表示數(shù)。③將實(shí)驗(yàn)器材中

（選填“5Ω”或“30Ω”）

定值電阻接入A、B兩點(diǎn)間，無論怎樣移動(dòng)滑片P都無法完成實(shí)驗(yàn)。2023年中考物理重難點(diǎn)突破正10等于30Ω4.（2022達(dá)州）現(xiàn)有下列實(shí)驗(yàn)器材：學(xué)生電源、定值電阻三個(gè)（5Ω、10Ω、15Ω）、小燈泡RL（額定電壓為2.5V）、滑動(dòng)變阻器“50Ω1A”、電流表、電壓表、開關(guān)和導(dǎo)線若干。（1）小聰利用部分實(shí)驗(yàn)器材探究電流跟電壓的關(guān)系：①請(qǐng)用筆畫線代替導(dǎo)線，將圖甲所示的實(shí)物連接完整（要求：滑片向右移動(dòng)時(shí)電壓表示數(shù)減?。?023年中考物理重難點(diǎn)突破2023年中考物理重難點(diǎn)突破答案②在探究過程中多次移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片，讀出電壓表和電流表示數(shù)并記錄如下：A.其中第6次實(shí)驗(yàn)電流表示數(shù)如圖乙所示，請(qǐng)將讀數(shù)填入表中。B.分析數(shù)據(jù)可以得出的初步結(jié)論是：

。

C.該實(shí)驗(yàn)所用的探究方法是

。2023年中考物理重難點(diǎn)突破實(shí)驗(yàn)次數(shù)123456U/V0.511.522.53I/A0.050.10.150.20.24

0.3在電阻一定時(shí)，導(dǎo)體中的電流跟兩端電壓成正比控制變量法③換用另外兩個(gè)定值電阻重復(fù)上面的實(shí)驗(yàn)步驟，分析數(shù)據(jù)得出結(jié)論。（2）小聰同學(xué)把定值電阻換成小