第6节《电流与电压、电阻的关系(1)》重点归纳与精析提升

第6节《电流与电压、电阻的关系(1)》重点归纳与精析提升
【知识梳理】
1．研究电流、电压、电阻三者之间的关系：①控制 不变，研究一个 与它两端的电压的关系(成正比)；②控制 不变，研究通过电阻的电流与 的关系(成 比)。
2．欧姆定律：导体中的电流，跟 ，跟 反比。
3．欧姆定律的公式： ，式中I、U、R的单位分别为安、 、 。
【知识广场】
高压线上的小鸟为什么没有触电而死
当小鸟停在一条高压电线上时，小鸟身体就成为电路中的一个支路，与鸟的两脚之间的电线并联。让我们来粗略地计算一下，小鸟两脚间距离较小，所对应的电线的电阻约为10－5欧，而通过高压电线的电流一般低于300安，由U＝IR得加在鸟身上的电压只有3×10－3伏，又因为小鸟的电阻一般在1000欧以上，根据I＝可知通过小鸟身体的电流不会超过3×10－6安(3微安)，这样微弱的电流对小鸟是没有危险的。
鸟类有这样一种习惯，当它们停在高压电线杆的横臂上时，常常在有电流的电线上磨嘴。为什么它们却安然无恙呢？是啊！若横臂没有绝缘，则停在上面的鸟是和地面相接的，这样，鸟一触到有电流的电线，就不可避免触电而死了。可它们没有触电，那是因为人们在高压电线的横臂上装了绝缘的架子，也有的在危险的地方装着特别的装置，使鸟类碰不到它们。
【精选例析】
【例1】　小彬用如图甲所示的实验器材探究电流与电阻的关系。电源电压恒为3伏，滑动变阻器上标有“20 Ω　2 A”字样，阻值分别为5欧、10欧、20欧、50欧的定值电阻各一个。
(1)请你用笔画线代替导线，把图甲所示的实验电路补充完整。
(2)小彬将5欧定值电阻接入电路后，闭合开关，发现电流表有示数而电压表无示数，则电路中的故障可能是____________________________________(写出一种)；排除故障后，闭合开关，调节滑动变阻器的滑片P，使电流表的示数如图4．6-1乙所示，此时电路中的电流为_______安。
(3)将5欧定值电阻换成10欧定值电阻，闭合开关，为了保持________表的示数不变，应将滑动变阻器的滑片P向________(填“A”或“B”)移动，记录此时各表的示数。
实验次数
定值电阻/欧
电流表示数/安
1
5
2
10
0．18
3
20
0．09
(4)将10欧定值电阻换成20欧定值电阻，重复步骤(3)。
(5)实验记录的多组数据如表所示。分析数据可得出结论：当电压一定时，通过导体中的电流与电阻成________比。
(6)实验结束后，小彬问老师在此实验中能否换用50欧的定值电阻进行实验？老师向小彬分析了不能更换的原因。你认为其原因是________________________________________________。
　(1)探究电流与电阻的关系，故将滑动变阻器与定值电阻串联，并将电压表并联在定值电阻两端即可，如图4．6-2。
(2)闭合开关，发现电流表有示数，说明电路是通路，而电压表无示数，说明电压表被短路了或者电压表坏了，电压表被短路可能是定值电阻R1短路造成的。观察图乙中的电流表，可知选取的量程是0～0．6安，故电路中的电流为0．36安。
(3)要保持电压恒定，定值电阻变大，要想分压不变，滑动变阻器接入电路的电阻也应变大，故应将滑动变阻器的滑片P向A端移动。
(5)分析表格可以得出，随着定值电阻的变大，电流表示数变小，但它们的乘积一定，故当电压一定时，通过导体中的电流与电阻成反比。
(6)更换过大的定值电阻，无论滑动变阻器怎么改变，都不能保持定值电阻两端的电压不变，这样就无法使用控制变量法探究电流与电阻的关系。
串联电路故障分析：若闭合开关，电流表无示数，电压表示数接近电源电压，则故障为与电压表并联的这段电路开路；若电流表有示数，电压表无示数，则故障为与电压表并联的这段电路短路。
【例2】在“探究通过导体的电流与电压的关系”实验中，得到I-U图像如图所示，则正确的是 (　　)
　在“探究通过导体的电流与电压的关系”实验中，保持电阻不变，电流与电压成正比，图像反映的关系是电流随着电压的增大而增大。
判断图像反映的关系，要看横坐标与纵坐标分别表示什么量，同时要关注极端情况，如会不会到达0等。
【例3】在用如图所示的电路图探究“电流与电阻关系”的实验中，电源电压保持不变，每次实验中大小都发生改变的是( )
A. 定值电阻两端的电压
B. 滑动变阻器两端的电压
C. 电压表与电流表示数的比值
D. 定值电阻与滑动变阻器两端电压之比
【解析】　本实验要控制定值电阻两端电压不变，A选项错误；电源总电压不变，控制定值电阻两端电压也不变，根据U′＝U总－UR可知，滑动变阻器两端电压也不变，B、D选项错误；由欧姆定律I＝得R＝，每次实验都要更换定值电阻R，故电压表与电流表示数的比值会改变。
【重点归纳】
正确理解欧姆定律，要注意定律内容中两次提到的“这段导体”，它表明定律中的电流、电压、电阻三个量都是对于同一段导体或同一段电路而言；定律中提到的“成正比”和“成反比”的两个关系分别有不同的前提条件，即当导体的电阻一定时，通过它的电流跟它两端的电压成正比；当导体两端的电压一定时，通过它的电流跟它的电阻成反比，不可反过来说电阻与通过它的电流成反比。
【巩固提升】
1．在探究“通过导体的电流与导体电阻关系”实验过程中，移动滑动变阻器滑片时应观察( )
A. 变阻器滑片　 B. 电流表示数
C. 电压表示数　 D. 电阻
2．对于同一导体，下列说法正确的是( )
A. 电流与导体的电阻无关
B. 电流与加在导体两端的电压成反比
C. 电流与加在导体两端的电压无关
D. 电流与加在导体两端的电压成正比
3．有两段导体甲和乙，在相同的电压下，通过导体甲的电流较大，通过导体乙的电流较小。下列关于这两段导体的电阻大小的说法，正确的是( )
A. 导体甲的电阻较大
B. 导体乙的电阻较大
C. 两段导体的电阻一样大
D. 无法确定两个导体电阻的大小
4．小刚用如图所示电路探究“一段电路中电流跟电阻的关系”。在此实验过程中，当A、B两点间的电阻由5欧更换为10欧时，为了探究上述问题，他应该采取的唯一操作是( )
A. 将变阻器滑片适当向右移动
B. 将变阻器滑片适当向左移动
C. 保持变阻器滑片不动
D. 适当增加电池的节数
5．小红做探究“通过电阻的电流跟两端电压的关系”的实验。
(1)她记录了有关实验数据，但还有一空未写出，请按表中规律，完成表格内容。
电压U/伏
1
2
3
4.5
电流I/安
0.2
0.4

0.9
(2)分析表中的数据，得到的结论是：电阻一定时，导体中的电流与导体两端的电压 。
7．小科同学用如图所示的电路研究“导体中的电流跟导体电阻的关系”，他先后将5欧、15欧和25欧的定值电阻接入电路A、B两点间，闭合开关S，读出电流表示数(如下表)。由实验数据可以看出电流I与电阻R并不成反比。
电阻R/欧
5
15
25
电流I/安
0.6
0.3
0.2
(1)该实验中选错了什么器材？ ，请你说出应换用的器材： 。
(2)为保证实验正确进行，还需要的仪器是 。
8．小红利用图甲所示的电路探究电流与电阻的关系。已知电源电压为6伏且保持不变，实验用到的电阻阻值分别为5欧、10欧、15欧、20欧、25欧。
(1)实验中多次改变R的阻值，调节滑动变阻器的滑片，使电压表示数保持不变，记下电流表的示数，得到如图乙所示的电流I随电阻R变化的图像，由图像可得出结论： 。
(2)在上述实验中，某同学在读取完电流表示数后，直接拆下阻值为5欧的电阻，改换成阻值为10欧的电阻，请你指出他在操作中的错误： 。在读取电流表示数之前，他应进行的操作是 。
(3)若在实验过程中出现电流表示数为0，电压表的示数为6伏，则电路出现的故障可能是 。
9．做“探究电压一定时，电流跟电阻的关系”实验时，设计电路如图甲所示。
(1)连接电路时，开关必须 。
(2)闭合开关前，滑动变阻器的滑片P应滑动到B(填“A”或“B”)端。
(3)实验中，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，测得实验数据如表，其中第5次实验电流表示数如图丙所示，其读数为 安。
实验次数
1
2
3
4
5
电阻R/欧
5
10
15
20
25
电流I/安
0.6
0.3
0.2
0.15
(4)实验结论： 。
10．如图甲为小明同学探究“通过导体的电流与电压的关系”时的实物图。已知电源电压和电阻R1的阻值均恒定，电流表A的量程为0～0.6安，电压表V1的量程为0～3伏，电压表V2的量程为0～15伏，滑动变阻器R2上标有“50 Ω　1 A”的字样。
(1)小明按电路图将实物连接起来，闭合开关前滑动变阻器的滑片应移到最右(填“左”或“右”)端。闭合开关，发现电流表A与电压表V1的示数为零，电压表V2的示数不为零，若故障位于电路中的电阻R1或滑动变阻器R2处，则你认为故障可能是 。
(2)排除故障后，继续进行实验，记录电流表A与电压表V1的示数，得到一些实验数据，如下表所示：
实验序号
1
2
3
4
5
电压表V1示数/伏
1.6
1.8
2.0
2.2
2.4
电流表A示数/安
0.16
0.18
0.20
0.22
0.24
分析表中实验数据得出结论：当导体的阻值不变时，通过导体的电流与导体的电压成 比。
(3)实验中，记录电流表A与电压表V2的示数，得到一些实验数据，根据实验数据作出U-I图像(实线部分)，如图乙所示。则该实验中，在保证实验器材安全的前提下，电路中允许通过的最大电流为 安。
第6节《电流与电压、电阻的关系(1)》重点归纳与精析提升参考答案
【知识梳理】
1．研究电流、电压、电阻三者之间的关系：①控制电阻不变，研究一个定值电阻的电流与它两端的电压的关系(成正比)；②控制电压不变，研究通过电阻的电流与电阻阻值大小的关系(成反比)。
2．欧姆定律：导体中的电流，跟这段导体两端的电压成正比，跟这段导体的电阻成反比。
3．欧姆定律的公式： I＝，式中I、U、R的单位分别为安、伏、欧。
【精选例析】
【例1】　(1)如图4．6-2所示
图4．6-2
(2)定值电阻R1短路(或电压表坏了)　0．36　(3)电压　A　(5)反　(6)滑动变阻器滑到阻值最大处时也无法保持定值电阻两端电压不变
【例2】答案B
【例3】答案C
【巩固提升】
1． (C) 2． (D) 3． (B) 4． (A)
5． (1)。
(2)成正比。
7． (1)定值电阻R′，滑动变阻器。
(2电压表。【解析】　(1)选错的器材是定值电阻R′，应换用滑动变阻器，调节电路中电流和导体R两端电压。(2)还需要电压表，并联在电阻R两端，测量R两端电压，便于控制导体两端电压不变。
8．(1)电压一定时，电流与电阻成反比。
(2)没有断开开关。移动滑片，使电压表示数为2.5伏。
(3)电阻R开路。
【解析】　(1)分析图乙，曲线上每点对应的电流和电阻的乘积都等于2.5伏，由此得出结论：电压一定时，导体中的电流与电阻成反比。(2)在用10欧电阻替换5欧电阻时，应先断开开关，拆下5欧的电阻，然后换上10欧的电阻。为探究电流与电阻的关系，应保持电阻两端的电压不变，移动滑片，使电压表的示数为2.5伏。(3)电流表的示数为零说明电路开路，再根据电压表的示数判断出电路故障，电压表示数为6伏等于电源电压，说明电压表的两个接线柱和电源连接的部分没有开路，所以故障是电阻R开路。
9． (1)断开。(2) B(填“A”或“B”)端。 (3) 0.12安。
实验次数
1
2
3
4
5
电阻R/欧
5
10
15
20
25
电流I/安
0.6
0.3
0.2
0.15
(4)电压一定时，导体中的电流与其电阻成反比。
10． (1)右(填“左”或“右”)端。滑动变阻器R2开路。(2)正比。 (3) 0.3安。
【解析】　(1)闭合开关前变阻器接入电路中的阻值应最大。电流表示数为零，说明存在开路；电压表V1示数为零，说明开路不在R1处，而在R2处；电压表V2因R2开路而串联接入电路，则电压表V2示数接近电源电压。(3)由(2)得R1＝10欧，电压表V1的量程“0～3伏”决定了R1两端的电压最大为3伏，则允许通过的最大电流为Imax＝＝＝0.3安。