探究電流與電壓、電阻關(guān)系經(jīng)典例題

探究電流、電壓、電阻的關(guān)系實(shí)驗(yàn)練習(xí)例1，在研究“一定電壓下，電流與電阻的關(guān)系”時(shí)，電路圖如下圖．電源電壓恒為6V．滑動(dòng)變阻器上標(biāo)有“20Ω1.5A”字樣．在a、b兩點(diǎn)間先后接入不同阻值的定值電阻，閉合開(kāi)關(guān)，移動(dòng)滑片P，使電壓表示數(shù)為3V，讀出電流表的示數(shù)．當(dāng)30Ω的電阻接入a、b間時(shí)，電壓表示數(shù)始終無(wú)法到達(dá)3V．其原因可能是〔〕A．控制電壓為3V太高B．滑動(dòng)變阻器的最大阻值太大C．30Ω的電阻阻值太大D．電源電壓6V太低例2，〔2010?荊州〕小麗同學(xué)利用如下圖的電路探究保持電壓不變時(shí)，電流與電阻的關(guān)系．當(dāng)ab間接入電阻R1=5Ω時(shí)，電壓表示數(shù)為6V；當(dāng)ab間接入電阻R2=10Ω時(shí)，

〔1〕閉合電鍵后的下一步操作是向______________〔填“左”或“右”〕移動(dòng)變阻器的滑片直至______________；

〔2〕如果操作正確，接入R2時(shí)電路消耗的總功率比接入R1時(shí)______________．〔選“大”或“小”〕例3，〔2010?百色〕在探究“電阻上的電流跟兩端電壓的關(guān)系”時(shí)，小明連接成如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)電路．

〔1〕在這個(gè)實(shí)驗(yàn)電路中有一個(gè)儀器連接有誤，請(qǐng)你在實(shí)物圖中只改變一根導(dǎo)線的連接，使該儀器能正常工作〔用“×”標(biāo)出需要改動(dòng)的導(dǎo)線，并畫(huà)出改接的導(dǎo)線〕；

〔2〕小明改接電路后，閉合開(kāi)關(guān)，電表指針偏轉(zhuǎn)情況如圖已所示．為提高實(shí)驗(yàn)精確程度，這個(gè)電路仍需要改良的地方是______________，理由是______________；

〔3〕小明通過(guò)實(shí)驗(yàn)得到兩個(gè)定值電阻R1、R2對(duì)應(yīng)的U-I關(guān)系圖象，如圖丙所示．由圖象得出：①當(dāng)電阻一定時(shí)，通過(guò)導(dǎo)體電流與導(dǎo)體兩端的電壓成______________關(guān)系；

②定值電阻R1______________R2〔選填“＜”、“＞”或“=”〕；

〔4〕小明還想利用這個(gè)電路進(jìn)一步探究“通過(guò)導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體電阻的關(guān)系”，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，小明先后用5Ω，10Ω，15Ω的電阻替換原來(lái)的定值電阻R，每次替換后閉合開(kāi)關(guān)，應(yīng)調(diào)節(jié)______________，使______________保持不變，然后再記錄電流表的示數(shù)．例4，〔2008?密云縣〕實(shí)驗(yàn)桌上有如下器材：滿足實(shí)驗(yàn)要求的電源一個(gè)，開(kāi)關(guān)一個(gè)，電流表一個(gè)，電壓表一個(gè)，滑動(dòng)變阻器一個(gè)，導(dǎo)線假設(shè)干．定值電阻一只．請(qǐng)你用這些器材設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明導(dǎo)體中的電流與導(dǎo)體兩端的電壓成正比．〔要求畫(huà)出實(shí)驗(yàn)電路圖〕例5，〔2005?內(nèi)江〕在探究“導(dǎo)體中的電流與哪些因素有關(guān)”時(shí)，甲、乙同學(xué)作了如下猜測(cè)：

甲：既然電壓是產(chǎn)生電流的原因，那么，升高電壓，電流會(huì)不會(huì)也跟著增大呢？

乙：既然電阻對(duì)電流有阻礙作用，那么，增大導(dǎo)體的電阻，通過(guò)導(dǎo)體的電流會(huì)不會(huì)減小呢？

為了精確地測(cè)量出電流和電壓值，甲同學(xué)根據(jù)猜測(cè)設(shè)計(jì)了如圖1所示的電路圖，來(lái)探究當(dāng)“電阻一定時(shí)，電流與電壓的關(guān)系”．所需的實(shí)驗(yàn)器材：

A、電源〔3節(jié)干電池串聯(lián)〕；B、電流表〔三個(gè)接線柱“-”“0.6”和“3”〕；C、電壓表〔三個(gè)接線柱“-”“3”“15”〕；D、定值電阻R〔阻值約為10Ω〕；E、滑動(dòng)變阻器R．〔最大值為20Ω〕；F、開(kāi)關(guān)〔一個(gè)〕；G、導(dǎo)線假設(shè)干．

那么：

〔1〕甲同學(xué)在探究電流與電壓的關(guān)系時(shí)，要保持電阻不變，這種探究方法叫做______________法．

〔2〕連接電路元件時(shí)，開(kāi)關(guān)應(yīng)該是______________的，電流表應(yīng)該選______________量程，當(dāng)被測(cè)電壓大于3V時(shí)，電壓表應(yīng)選______________量程．

〔3〕根據(jù)設(shè)計(jì)的電路圖，用鉛筆畫(huà)線代替導(dǎo)線，將圖2中的電路元件連接完整．〔局部導(dǎo)線已連好，并且電壓表只連接小于或等于3V的情況，請(qǐng)勿更改原有導(dǎo)線，導(dǎo)線不得交叉〕

〔4〕正確連接好電路后，閉合開(kāi)關(guān)S，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，測(cè)得的數(shù)據(jù)如下表所示：根據(jù)實(shí)驗(yàn)收集到的數(shù)據(jù)，在圖3的坐標(biāo)系上，采用描點(diǎn)的方法畫(huà)出電阻不變時(shí)，電流隨電壓變化的圖象．根據(jù)的圖象，可以得出的結(jié)論是：當(dāng)電阻一定時(shí)，______________．電流I/A0.000.070.150.220.300.38電壓U/V0.000.81.62.43.24.0例6，如下圖電路是由十二個(gè)不同的電阻組成的，R1＝12Ω，其余電阻阻值未知，測(cè)得A、B總電阻為6Ω，今將R1換成6Ω的電阻，那么A、B間的總電阻為〔〕A．6ΩB．4ΩC．3ΩD．2Ω例7，某興趣小組的同學(xué)進(jìn)行電學(xué)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)一個(gè)有趣的元件有a、b兩局部，被封閉在一個(gè)透明的玻璃殼內(nèi)，A、B、C是三個(gè)外露的接線柱，如圖15所示?！?〕他們了解到a是一個(gè)定值電阻，要用“伏安法”研究其電流與電壓的關(guān)系，請(qǐng)用筆畫(huà)線代替導(dǎo)線將圖15的電路連接成所需的電路?！?〕根據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)得的數(shù)據(jù)，在U-I圖中描繪出電壓和電流的關(guān)系如圖16所示，那么電阻Ra=______________Ω?！?〕b是一種由特殊金屬制成的導(dǎo)體，它的額定電壓是4.5V。為進(jìn)一步了解b的特征，他們使用相似的步驟，描繪出的該元件的電壓與電流的關(guān)系圖像如圖17所示。由圖可知元件b的電阻隨電壓的增大而____________，其額定功率約為_(kāi)___________W。例8，在圖3的電路中，R為待測(cè)電阻，阻值約為5Ω。給你的器材有：滑動(dòng)變阻器〔2A，0～10Ω〕；電壓表，有2個(gè)量程，分別為0～3V、0～15V；電流表，有2個(gè)量程，分別為0～0.6A、0～3A；電池組為新干電池3節(jié)串聯(lián)。兩只電表的量程可采用以下4種選法，但為使測(cè)量時(shí)能較準(zhǔn)確地讀數(shù)，最后，兩只電表的量程應(yīng)采用 []A．0～0.6A和0～1.5VB．0～3A和0～15VC．0～0.6A和0～3VD．0～3A和0～3V例9，同學(xué)們?cè)谶M(jìn)行探究電流與電壓、電阻的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)．

〔1〕同學(xué)們首先探究電流與電壓的關(guān)系，小組經(jīng)過(guò)充分討論，完成了實(shí)驗(yàn)方案的三次設(shè)計(jì)．由圖甲到圖乙，改良的理由是＿＿．由圖乙到圖丙，改良的理由是．＿＿

〔2〕用圖丙電路探究電流與導(dǎo)體電阻的關(guān)系時(shí)，電源電壓恒為6V，改變電阻R的阻值，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器滑片，保持R兩端電壓不變，記下相應(yīng)的4次實(shí)驗(yàn)的電流和電阻值，描繪在丁圖中．丁圖中陰影局部面積表示的物理量是＿＿；本實(shí)驗(yàn)中，所用滑動(dòng)變阻器的最大電阻不得低于＿＿Ω．例10，如以下圖是甲、乙兩個(gè)電阻的電流I與電壓U的關(guān)系圖象，將它們并聯(lián)接入電路，以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是〔〕A．通過(guò)甲的電流大于通過(guò)乙的電流B．通過(guò)甲的電流小于通過(guò)乙的電流C．甲、乙并聯(lián)的總電阻隨它們兩端電壓的升高而減小D．甲、乙并聯(lián)的總電阻隨它們兩端電壓的升高而增大例11，看，某小組同學(xué)為了“探究導(dǎo)體中電流與電壓的關(guān)系”，按如下圖正確連接電路，將不同的導(dǎo)體甲、乙、丙分別接入電路的M、N兩端后，改變導(dǎo)體兩端的電壓進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并記錄有關(guān)數(shù)據(jù)在表一、表二、表三中．

表一：導(dǎo)體甲表二：導(dǎo)體乙表三：導(dǎo)體丙實(shí)驗(yàn)

序號(hào)電壓

〔伏〕電流

〔安〕42.00.2053.00.3064.00.40實(shí)驗(yàn)

序號(hào)電壓

〔伏〕電流

〔安〕12.00.4023.00.6034.00.80實(shí)驗(yàn)

序號(hào)電壓

〔伏〕電流

〔安〕73.00.2084.50.3096.00.40①分析比擬實(shí)驗(yàn)序號(hào)1、2、3〔或4、5、6，或7、8、9〕中的電流與電壓的變化情況，由此可以歸納得出的初步結(jié)論是：______________．

②進(jìn)一步綜合分析比擬表一、二、三中的數(shù)據(jù)，可歸納得出的結(jié)論是：______________

〔a〕分析比擬表一、表二或表三的數(shù)據(jù)可知______________．

〔b〕分析比擬表一、表二和表三的數(shù)據(jù)可知______________．

該小組同學(xué)又分析比擬實(shí)驗(yàn)序號(hào)______________發(fā)現(xiàn)：當(dāng)______________相同時(shí)，電壓與電流的比值越大的導(dǎo)體，通過(guò)該導(dǎo)體的電流就越小，電壓與電流的比值反映了______________．答案例1，解：串聯(lián)電路各處電流都相等，根據(jù)歐姆定律可得

當(dāng)30Ω的電阻接入a、b間時(shí)，電壓表示數(shù)始終無(wú)法到達(dá)3V，是因?yàn)榛瑒?dòng)變阻器的最大電阻為20Ω，電阻阻值30Ω＞20Ω，所以電壓表的示數(shù)只會(huì)大于3V，故滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻太?。敲碈正確，A、B、D錯(cuò)誤．

應(yīng)選C．例2，解：〔1〕當(dāng)a、b兩點(diǎn)間的電阻由5Ω更換為10Ω后，ab間的電壓將增大，該實(shí)驗(yàn)要控制ab間的電壓不變，所以下一步的操作是：向右移動(dòng)滑片，使滑動(dòng)變阻器連入的電阻變大〔分壓變大〕，使ab間的電壓減小，直到電壓表的示數(shù)為6V為止．

〔2〕如果操作正確，接入R2后電路的總電流變小，電路的總電壓不變，根據(jù)P=UI可知電路消耗的總功率變?。?/p>

故答案為：〔1〕右；電壓表示數(shù)為6V；〔2〕小．例3，解：〔1〕圖甲中，滑動(dòng)變阻器上面的兩個(gè)接線柱接入電路，相當(dāng)于接入一根導(dǎo)線，起不到保護(hù)電路和調(diào)節(jié)電壓的作用，應(yīng)改為“一上一下”接入電路，如以下圖所示．

〔2〕觀察乙圖電流表示數(shù)可知，指針偏轉(zhuǎn)角度很小，示數(shù)遠(yuǎn)小于0.6A，所以應(yīng)換用0～0.6A的量程，這樣可以提高測(cè)量的精確度．

〔3〕分析圖丙中圖象可知，兩個(gè)電阻的電流、電壓圖象都呈正比例圖象，所以，電阻一定時(shí)，通過(guò)導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體兩端的電壓成正比；

在縱坐標(biāo)上取一點(diǎn)作橫坐標(biāo)的平行線，與兩圖象相交于兩點(diǎn)，那么這兩點(diǎn)的電流相同，而R2對(duì)應(yīng)的電壓大，說(shuō)明R2＞R1．

〔4〕在探究“通過(guò)導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體電阻的關(guān)系”時(shí)，采用控制變量法，需保證導(dǎo)體兩端的電壓不變，可以通過(guò)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片來(lái)實(shí)現(xiàn)．

故答案是：〔1〕如下圖；

〔2〕電流表應(yīng)選用0～0.6A的量程；電流表指針偏轉(zhuǎn)角度太?。?/p>

〔3〕①正比；②＜；〔4〕滑動(dòng)變阻的滑片；電壓表示數(shù)．例4，解：〔1〕實(shí)驗(yàn)電路圖：用電流表與電阻串聯(lián)，測(cè)量其電流，電壓表并聯(lián)在電阻兩端，測(cè)量R兩端的電壓，滑動(dòng)變阻器控制電流，從而可以得出不同數(shù)值；實(shí)驗(yàn)電路圖如圖〔2〕實(shí)驗(yàn)步驟：①按電路圖連接電路；②閉合開(kāi)關(guān)S，測(cè)量并記錄R兩端的電壓U1和通過(guò)R的電流I1；③斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S，改變滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻值，閉合開(kāi)關(guān)S，測(cè)量并記錄R兩端的電壓U2和通過(guò)R的電流I2；④仿照步驟③再做4次實(shí)驗(yàn)例5，答案為：〔1〕控制變量；〔2〕斷開(kāi)；0～0.6A；0～3V；〔3〕見(jiàn)上圖；〔4〕導(dǎo)體中的電流與它兩端的電壓成正比．例6，B例7，〔2〕10；〔3〕增大；1.8．例8，解：因電池組為新干電池3節(jié)串聯(lián)使用，那么電源電壓為4.5V，待測(cè)電阻R的阻值約為5歐．那么電路中通過(guò)的最大電流為大電流I=0.9A，假設(shè)使用兩只電表的大量程，電表的指針偏轉(zhuǎn)角度都很小，不能較準(zhǔn)確地讀數(shù)；所以在滑動(dòng)變阻器的保護(hù)下，電流表可以選擇0-0.6A的量程，電壓表可以選擇0-3V的量程，但一定注意滑動(dòng)變阻器連入電路的阻值不能太?。?/p>

應(yīng)選C．例9，1〕使電阻保持不變；為了改變電壓；〔2〕電阻兩端的電壓；40．例10解：〔1〕由I-U圖象可知：甲、乙電阻兩端電壓相等且電壓小于交點(diǎn)電壓時(shí)，流過(guò)甲電阻的電流大于流過(guò)乙電阻的電流，當(dāng)電壓大于交點(diǎn)電壓時(shí)，通過(guò)甲電阻的電流小于通過(guò)乙的電流；由此可見(jiàn)兩電阻并聯(lián)時(shí)，電壓較小時(shí)通過(guò)甲的電流大于通過(guò)乙的電流，電壓較大時(shí)通過(guò)甲電阻的電流小于乙電阻的電流，故AB錯(cuò)誤；

〔2〕由圖象知，乙電阻阻值R乙不隨電壓的變化而變化，是一個(gè)定值；根據(jù)圖象由歐姆定律R=U/I可知，隨著