17.1 电流与电压和电阻的关系（4大题型）（含答案解析）.docx

17.1电流与电压和电阻的关系

知识点1探究电流与电压的关系

1、实验：探究电流与电压的关系

（1）实验猜想：电压是产生电流的原因，由此可以想到，电压越高，电流可能越大。

（2）实验目的：探究电阻一定时，通过导体的电流与导体两端的电压的关系。

（3）实验器材：定值电阻、滑动变阻器、电流表、电压表、电源、开关导线若干。

（4）实验设计：①运用控制变量法，控制导体（电阻）的阻值不变，通过调节滑动变阻器改变电阻两端电压，观察并记录电流表示数，分析电流随电压的变化规律。实验电路图如图所示：

②在坐标系中根据各电流值和对应的电压值描点，并用平滑曲线连接各点，画出I－U关系图像如图所示：

（5）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。

2、实验常考的作用及注意事项

（1）连接电路过程中，开关应断开，滑动变阻器应采用“一上一下”接法。闭合开关前，滑片应滑到最大阻值处。

（2）换用不同阻值的电阻进行实验，目的是为了使实验结论具有普遍性。

（3）在实验中，可以通过改变串联干电池的个数或调节学生电源的旋钮来改变电压，但为了方便操作，通常采用滑动变阻器来改变电阻两端电压。

（4）滑动变阻器的作用：①保护电路；②改变定值电阻两端的电压。

（5）实验过程若将电压表和电流表位置颠倒，则闭合开关后可以观察到，电流表的示数几乎为0，电压表示数接近电源电压。

知识点2探究电流与电阻的关系

1、实验：探究电流与电阻的关系

（1）实验猜想：电阻表示导体对电流的阻碍作用，电阻越大，电流会越小。

（2）实验目的：探究电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻的关系。

（3）实验器材：若干不同阻值的定值电阻、滑动变阻器、电流表、电压表、电源、开关导线若干。

（4）实验设计：

①运用控制变量法，控制导体（电阻）两端电压不变，通过更换不同阻值的电阻来改变接入电路的电阻的大小。

②在该实验中更换电阻后要控制电阻两端的电压相同，我们可以在电路中串联一个滑动变阻器，通过调节滑动变阻器使不同的电阻两端的电压相等。实验电路图如图所示：

③在坐标系中根据各电流值和对应的电阻值描点，并用平滑曲线连接各点，画出I－R关系图像，如图所示：

（5）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。2、实验常考的作用及注意事项

（1）滑动变阻器的作用：①保护电路；②保持定值电阻两端的电压一定。。

（2）换大调大，换小调小：实验中，如果将原来的电阻更换为一个阻值更大的电阻，应将滑动变阻器的阻值调大；反之，如果将原来的电阻更换为一个阻值更小的电阻，应将滑动变阻器的阻值调小，才可使新换上的电阻两端电压等于原电阻两端电压。

（3）电阻是导体本身的一种性质，它的大小只取决于导体的材料、长度、横截面积、温度，与导体两端的电压及通过的电流无关，所以不能说“电压一定时，电阻与电流成反比”。

“一个公式”解决探究电流与电阻关系实验“五个范围”问题

公式：串联分压。（定值电阻两端电压与滑动变阻器两端电压之比等于定值电阻阻值与滑动变阻器阻值之比）

【举例】小明同学找来5Ω、10Ω、15Ω、20Ω四个定值电阻，想要探究“电流与电阻的关系”，已知电源电压保持6V不变，滑动变阻器规格为“30Ω，0.5A”。

在用20Ω的定值电阻替换15Ω的定值电阻后，他发现电压表示数始终不能调为2V。为了完成实验，小明设计了以下四种方案：

（1）若只更换电源，则更换的电源电压范围是多少？

①最小值：分析可知原滑动变阻器的规格太小，分压能力不够，所以只更换电源的话，电源电压应尽量小，最小为2V。

②最大值：当把滑动变阻器调到最大30Ω，定值电阻换用为20Ω时，若保证电压表示数仍为2V，根据串联分压原理，带入数据得，解得。所以最大为5V。

因此，更换的电源电压范围为2V～5V。

（2）若只调整电压表的示数，则应该控制电压表示数的变化范围是多少？

①最小值：当把滑动变阻器调到最大30Ω，定值电阻换用为20Ω时，根据串联分压原理，带入数据得，解得。所以最小为2.4V。

②最大值：如果只调整电压表的示数，电压表示数可调整到的最大值为电压表最大量程3V。

因此，控制电压表示数的变化范围为2.4V～3V。

（3）若只更换滑动变阻器，则更换的滑动变阻器的最大阻值至少是多少？

要始终保持定值电阻两端的电压为2V不变，则当定值电阻为最大的20Ω时，滑动变阻器需要的阻值也最大。

根据串联分压原理，带入数据得，解得。

因此，滑动变阻器的最大阻值至少是40Ω。

（4）若只更换用于实验的定值电阻，则可用于实验的定值电阻的阻值范围是多少？

①最小值：电阻过小时，电流可能会超过电路允许通过的最大电流0.5A（滑动变阻器允许通过的最大电流），

要保证电路安全，，解得。

②最大值：要始终保持定值电阻两端的电压为2V不变