資源簡介

10.3 學生實驗：探究影響電流的因素
知識梳理
電流的大小與電壓和電阻有關。
歐姆總結出了它們三者的關系：電壓一定時，電流與電阻成反比；電阻一定時，電流與電壓成正比，用公式表示就是：I=U/R。
歐姆定律成立時，以導體兩端電壓為橫坐標，導體中的電流I為縱坐標，所做出的曲線，稱為伏安特性曲線。這是一條通過坐標原點的直線，它的斜率為電阻的倒數。具有這種性質的電器元件叫線性元件，其電阻叫線性電阻或歐姆電阻。
歐姆定律不成立時，伏安特性曲線不是過原點的直線，而是不同形狀的曲線。把具有這種性質的電器元件，叫作非線性元件。
大自然有很多種承載電荷的載子，例如，導電體內可移動的電子、電解液內的離子、等離子體內的電子和離子、強子內的夸克。這些載子的移動，形成了電流。
基礎訓練
一、單選題
1．電流看不見、摸不著，判斷電路中是否有電流時，我們可通過電路中的燈泡是否發光來確定。下面是小紅同學在學習中遇到的四個研究實例，其中采取的方法與“研究電路中是否有電流”方法相同的是（　　）
A．通過測100張紙的厚度來測1張紙的厚度
B．人們通過研究墨水在清水中的擴散現象認識分子的運動情況
C．研究電流與電壓關系時，控制電阻不變
D．學習電壓時，我們可以通過對比水壓來認識它
【答案】B
【詳解】電流看不見、摸不著，判斷電路中是否有電流時，我們可通過電路中的燈泡是否發光來確定，這種方法為轉換法。
A．1張紙的厚度很小，直接測量誤差較大，通過測100張紙的厚度除以紙的總頁數，來測1張紙的厚度，稱為積累法，故A不符合題意；
B．分子很小，肉眼無法直接觀察，人們通過研究墨水在清水中的擴散現象認識分子的運動情況，屬于轉換法，故B符合題意；
C．研究電流與電壓關系時，控制電阻不變，屬于控制變量法，故C不符合題意；
D．學習電壓時，電壓概念很抽象，很不好理解，我們可以通過對比水壓來認識它，屬于類比法，故D不符合題意。
故選B。
2．由歐姆定律I=變形可得R=，以下說法正確的是（　　）
A．導體的電阻跟它兩端的電壓成正比
B．導體的電阻跟通過它的電流成反比
C．導體的電阻跟它兩端的電壓和通過它的電流無關
D．導體的電阻由它兩端的電壓和通過它的電流的比值決定
【答案】C
【詳解】導體的電阻是導體的一種屬性，導體兩端的電壓及通過它的電流的大小不會影響導體電阻的大小，而電路中導體的電阻一定時，通過導體的電流與其兩端的電壓成正比，當電路中的電壓一定時，改變電路中的電阻大小，通過電阻的電流會與電阻成反比，故ABD錯誤，C正確。
故選C。
3．在探究“通過導體中的電流與電阻之間關系”的實驗中，實驗器材：電（4.5V）、電流表（量程0～0.6A）、電壓表、三個定值電阻（5Ω、10Ω、20Ω），滑動變阻器標有“30Ω　1A”字樣。如圖所示，則探究過程中定值電阻兩端電壓設定值的合理范圍是（　　）
A．1.2～2.0V B．1.8～2.4V
C．1.2～3.0V D．1.8～3.0V
【答案】D
【詳解】A B．根據電流表的量程可知，此時電路中的最大電流為0.6A，則說明此時總電阻最小，則此時定值電阻的阻值也是最小的，故定值電阻的阻值為5Ω，則此時定值電阻兩段設置的最大電壓值為
故AB不符合題意；
CD．由于串聯分壓，當定值電阻的阻值變大時，定值電阻兩端的電壓也需要增大，為了保證定值電阻兩端的電壓不變，故滑動變阻器的阻值需要變大，分擔更多的電壓，則此時定值電阻為20Ω，滑動變阻器的阻值最大，滑動變阻器的最大阻值為30Ω，則定值電阻兩端的電壓與電電壓之比為
定值電阻兩端的電壓為
故C不符合題意，D符合題意。
故選D。
4．關于電流、電壓和電阻的關系，下列說法中正確的是（　　）
A．通過導體的電流越大，這段導體的電阻就越小
B．導體的電阻越大，這段導體兩端的電壓就越高
C．導體的電阻越大，對流過導體電流的阻礙作用就越強
D．導體的電阻與加在其兩端的電壓成正比，與通過的電流成反比
【答案】C
【詳解】AD．電阻是導體本身的一種性質，只與導體的材料、長短、橫截面積和溫度有關，與加在導體兩端的電壓和流經導體的電流無關，故AD錯誤；
B．由U=IR可知，電流一定時，導體的電阻越大，導體兩端的電壓就越高，故B錯誤；
C．電阻的定義就是導體對電流阻礙作用的大小，導體的電阻越大，對流過導體電流的阻礙作用就越強，故C正確。
故選C。
5．利用如圖甲所示的電路探究電流和電阻的關系，電電壓保持3V不變，分別將5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω的定值電阻R連入電路，按實驗要求測得通過各定值電阻的電流描繪出如圖乙所示的圖象，則下列判斷正確的是（　　）
A．實驗中電壓表的示數保持3V不變
B．當R的電阻為10Ω時，通過R的電流為0.2A
C．滑動變阻器連入電路的阻值范圍為1～5Ω
D．將R從5Ω換成10Ω后，應將滑片向左移
【答案】C
【詳解】A．在圖乙中找對應的I和R值，當電流為0.5A時，電阻為5Ω，利用歐姆定律
實驗中電壓表的示數保持2.5V不變，故A錯誤；
B．實驗中電壓表的示數保持2.5V不變，當R的電阻為10Ω時，通過R的電流為
故B錯誤；
C．電電壓為3V，定值電阻兩端電壓為2.5V，則滑動變阻器兩端電壓為0.5V，根據串聯分壓
可求得滑動變阻器連入電路的阻值
當R1分別將5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω接入電路時，R2的范圍為1～5Ω，故C正確；
D．將R從5Ω換成10Ω后，根據串聯分壓，應將滑動變阻器阻值調大，滑片向右移，故D錯誤。
故選C。
6．由歐姆定律的公式，下列說法中正確的是（　　）
A．導體的電阻由它兩端的電壓和通過它的電流共同決定
B．導體的電阻一定時，通過導體的電流與導體兩端的電壓成正比
C．導體兩端的電壓一定時，導體的電阻跟通過它的電流成反比
D．通過導體的電流，與導體兩端的電壓和導體的電阻均無關
【答案】B
【詳解】A．電阻是導體的一種基本屬性，與導體的材料、長度、橫截面積和溫度有關，與導體兩端的電壓和電流無關，故A錯誤；
B．當電阻一定時，電阻兩端的電壓越大，通過它的電流越大，即通過導體的電流與導體兩端的電壓成正比，故B正確；
C．導體兩端的電壓一定時，導體的電阻越大，通過它的電流越小，即通過導體的電流與電阻成反比，故C錯誤；
D．由B、C分析知，通過導體的電流，與導體兩端的電壓和導體的電阻有關，故D錯誤。
故選B。
7．某同學利用如圖所示的電路探究“電流與電壓、電阻的關系”，下列有關說法錯誤的是（　　）
A．實驗開始時，滑動變阻器的滑片處于最大值端，作用是使電路中的電流最小，可以保護電路
B．探究通過導體的電流與導體兩端電壓關系時，可調節滑片，使電壓表的示數產生變化
C．在探究通過導體的電流與導體的電阻關系時，當將R1由10Ω換成20Ω時，應將滑片向右移動，使電壓表示數不變
D．實驗中，多次測量是為了減小實驗誤差
【答案】D
【詳解】A．為保護電路，連接電路時，滑動變阻器的滑片處于最大值端，作用是使電路中的電流最小，故A正確，不符合題意；
B．探究通過導體的電流與導體兩端電壓關系時，在電阻不變時，調節滑片，使電壓表的示數產生變化，故B正確，不符合題意；
C．在探究電流與電阻關系時，根據控制變量法，要控制導體的電壓不變，所以當電阻從5Ω換成10Ω時，電阻變大，分壓變大，應向右調整滑片，使電壓表示數不變，故C正確，不符合題意；
D．實驗中，為避免實驗的偶然性，要多次測量得出具有普遍性的結論，故D錯誤，符合題意。
故選D。
8．如圖所示，當開關S閉合時，滑動變阻器滑片從右往左移動過程中，下列分析正確的是（　　）
A．A表示數變小，燈變暗
B．A表、V表示數均不變
C．A表、V表示數均變大
D．A表示數不變，V表變大
【答案】D
【詳解】由圖可知，該電路為串聯電路，電流表測量電路中的電流，電壓表測量R右邊部分電阻的電壓；當開關S閉合時，滑動變阻器滑片從右往左移動過程中，由于電壓表所在的電路相當于是斷路，所以滑動變阻器接入電路的電阻不變，電路的總電阻不變，根據歐姆定律可知，電路中的電流不變，即電流表示數不變，燈泡亮度不變；與電壓表并聯部分的電阻變大，根據歐姆定律變形公式可知，電壓表示數變大，故ABC錯誤，D正確。
故選D。
9．在探究“電流與電壓、電阻的關系”的實驗中，小明猜想“電流可能跟電壓成正比”，于是小明利用如圖所示電路，他保持定值電阻R1不變，閉合開關S，調節滑動變阻器的滑片 P，記下幾組電壓值 U1、U2、U3和對應的電流值 I1、 I2、I3。下列對數據的處理方法有助小明驗證“猜想”的是（　　）
① 計算對應電壓與電流的比值，看比值是否為趨向定值
② 在坐標系中畫出電流與電壓的關系圖像，看圖像是否符合正比例函數特點
③ 分別求出 U1：U2：U3 和 I1：I2：I3，看兩者是否近似相等
A．只有① B．只有①② C．只有②③ D．①②③均可
【答案】D
【詳解】計算對應電壓與電流的比值，如果比值為或者趨向定值，說明電流和電壓成正比。在坐標系中畫出電流與電壓的關系圖像，如果圖像符合正比例函數特點說明電流和電壓成正比。如果
U1：U2：U3= I1：I2：I3
則
說明電流和電壓成正比。則①②③三種方法都可以。
故選D。
10．某同學利用如圖甲所示的電路進行實驗，電電壓恒為3V，更換5個定值電阻Rx，得到如圖乙所示的圖像。以下有關敘述正確的是（　　）
A．該同學研究的是電流和電壓的關系
B．實驗中電壓表的示數保持0.5V不變
C．將Rx從5Ω換成10Ω后，應將滑片P向左移
D．將Rx從5Ω換成10Ω后，應將滑片P向右移
【答案】D
【詳解】A．根據圖乙可知，該同學研究的是電流和電阻的關系，A錯誤；
B．由圖乙知，電阻兩端的電壓始終保持
UV=IR=0.1A×25Ω=……=0.5A×5Ω=2.5V
故B錯誤；
CD．根據串聯分壓原理可知，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驗中應控制電壓不變，即應保持電阻兩端的電壓不變，根據串聯電路電壓的規律可知應增大滑動變阻器分得的電壓，由分壓原理，應增大滑動變阻器連入電路中的電阻，所以滑片應向右端移動，使電壓表的示數為2.5V，故C錯誤，D正確。
故選D。
二、填空題
11．德國物理學家___________最先通過實驗歸納出“一段導體中的電流，跟加在這段導體兩端的電壓成正比，跟這段導體的電阻成___________”的定量關系。
【答案】 歐姆 反比
【詳解】[1] 一段導體中的電流，跟加在這段導體兩端的電壓成正比，跟這段導體的電阻成反比，是歐姆定律的內容，是由歐姆歸納得出的。
[2] 歐姆定律的內容，導體中的電流，跟加在這段導體兩端的電壓成正比，跟這段導體的電阻成反比。
12．如圖是小明自制的一種測定油箱內油面高度的裝置。油量表是由量程為0~0.6A的電流表改裝而成的，滑動變阻器R的最大阻值為20Ω，從油量表指針所指的刻度，就可以知道油箱內油面的高度。已知電電壓為12V，當油箱內油面高度最高時，R的金屬滑片在最下端，油量表指針滿偏；當油箱內沒有油時，R全部接入電路，油量表的讀數最小。則R0的阻值是______Ω，油量表的最小讀數是______A；當油箱內油面的高度降為最高油面一半時，滑片正好在R的中點，此時油量表的讀數是______A，據此推理油量表的刻度______（“均勻/不均勻”）。
【答案】 20 0.3 0.4 不均勻
【詳解】[1]當油箱內油面高度最高時，R的金屬滑片在最下端，此時電路中只有R0接入電路，油量表指針滿偏，其示數I0=0.6A，則R0的阻值
[2]當油箱內沒有油時，R全部接入電路，油量表的讀數最小，此時電路總電阻
此時電路電流
[3] 當油箱內油面的高度降為最高油面一半時，滑片正好在R的中點，此時油量表的讀數
[4]當R接入電路的電阻為0時，電路電流為0.6A；當R接入電路的電阻為R的一半時，電路電流為0.4A；當R全部接入電路時，電路電流為0.3A。由此判斷理油量表的刻度是不均勻的。
13．圖甲是小強“探究通過導體的電流與電阻關系”的實驗電路（電電壓保持不變），圖乙是他依據測得的實驗數據繪制的電流I隨電阻R變化的圖象，由圖象可知R兩端的電
壓為______V；當R的電阻由10Ω更換為15Ω時，閉合開關后，為使R兩端的電壓不變，滑動變阻器的滑片應向______（選填“a”或“b”）端滑動。
【答案】 3 b
【詳解】[1]由圖像可知定值電阻R兩端的電壓是
[2]當更換較大阻值的定值電阻時，為保持定值電阻兩端的電壓不變，應增大滑動變阻器的阻值來增大滑動變阻器的分壓，故滑動變阻器的滑片應向b端滑動。
14．下面是探究電流跟電壓關系時記錄的幾組實驗數據，通過對表中數據的分析，可得到當導體電阻一定時通過導體的電流跟導體兩端電壓的關系式：I=______
實驗次數 1 2 3 4 5 6
U/V 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3
I/A 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6
【答案】
【詳解】由表數據知
第一次實驗電壓與電流的比值為
第二次實驗電壓與電流的比值為
第三次實驗電壓與電流的比值為
第四次實驗電壓與電流的比值為
第五次實驗電壓與電流的比值為
第六次實驗電壓與電流的比值為
即電壓與電流的比值不變，故當導體電阻一定時通過導體的電流跟導體兩端電壓成正比，關系式
15．物理學的發展離不開廣大物理學家不懈的探索和無私的奉獻。德國物理學家______經過數百次的實驗，于1826年發現了電流、電壓、電阻的定量關系，為紀念其重要貢獻，人們將他的名字作為______單位。
【答案】 歐姆 電阻
【詳解】[1]1826年，德國物理學家歐姆發現了電流、電壓和電阻的定量關系，即歐姆定律。
[2]為了紀念歐姆的杰出貢獻，后人將他的名字命名為電阻的單位。
三、計算題
16．安徽的某個中學生為了提高學生的創新能力，進行創新實驗課，課上每個學生手里面有這樣一個電表，它滿偏時的電流為2mA，滿偏時的電壓為20mV，請通過計算得出設計方案．
（1）若需要使用這個表測量最大為3V的電壓可以怎么辦？
（2）若需要使用這個表測量最大為0.6A的電流可以怎么辦？
【答案】(1)應該串聯一個1490的電阻 （2）應并聯一個0.0344的電阻
【分析】（1）知道電表的滿偏電流和電壓，根據歐姆定律求出電表的內阻，把電流表改裝成0～3V電壓表需要串聯一個分壓電阻，此時電壓表的滿偏電流表不變，根據歐姆定律求出總電阻，利用電阻的串聯求出串聯電阻的大小；
（2）把電流計改裝成電壓表需要串聯一個分流電阻，根據并聯電路的電流特點求出分流電阻分得的電流，根據并聯電路的電壓特點和歐姆定律得出等式，即可求出并聯電阻的電阻．
【詳解】（1）由I=可得，電表的內阻：Rg===10Ω，
把電流表改裝成0～3V電壓表需要串聯一個分壓電阻，因電表的滿偏電流表不變，
所以，電路中的電阻：R===1500Ω，因串聯電路中總電阻等于各分電阻之和，
所以，串聯電阻的阻值：R串=R-Rg=1500Ω-10Ω=1490Ω；
（2）把電流計改裝成電壓表需要串聯一個分流電阻，因并聯電路中干路電流等于各支路電流之和，所以并聯電阻分得的電流：I并=I-Ig=0.6A2×10-3A=0.598A，因并聯電路中各支路兩端的電壓相等，所以，I并R并=IgRg，即0.598A×R并=2×10-3A×10Ω，解得：R并≈0.0334Ω．10.3 學生實驗：探究影響電流的因素
知識梳理
電流的大小與電壓和電阻有關。
歐姆總結出了它們三者的關系：電壓一定時，電流與電阻成反比；電阻一定時，電流與電壓成正比，用公式表示就是：I=U/R。
歐姆定律成立時，以導體兩端電壓為橫坐標，導體中的電流I為縱坐標，所做出的曲線，稱為伏安特性曲線。這是一條通過坐標原點的直線，它的斜率為電阻的倒數。具有這種性質的電器元件叫線性元件，其電阻叫線性電阻或歐姆電阻。
歐姆定律不成立時，伏安特性曲線不是過原點的直線，而是不同形狀的曲線。把具有這種性質的電器元件，叫作非線性元件。
大自然有很多種承載電荷的載子，例如，導電體內可移動的電子、電解液內的離子、等離子體內的電子和離子、強子內的夸克。這些載子的移動，形成了電流。
基礎訓練
一、單選題
1．電流看不見、摸不著，判斷電路中是否有電流時，我們可通過電路中的燈泡是否發光來確定。下面是小紅同學在學習中遇到的四個研究實例，其中采取的方法與“研究電路中是否有電流”方法相同的是（　　）
A．通過測100張紙的厚度來測1張紙的厚度
B．人們通過研究墨水在清水中的擴散現象認識分子的運動情況
C．研究電流與電壓關系時，控制電阻不變
D．學習電壓時，我們可以通過對比水壓來認識它
2．由歐姆定律I=變形可得R=，以下說法正確的是（　　）
A．導體的電阻跟它兩端的電壓成正比
B．導體的電阻跟通過它的電流成反比
C．導體的電阻跟它兩端的電壓和通過它的電流無關
D．導體的電阻由它兩端的電壓和通過它的電流的比值決定
3．在探究“通過導體中的電流與電阻之間關系”的實驗中，實驗器材：電（4.5V）、電流表（量程0～0.6A）、電壓表、三個定值電阻（5Ω、10Ω、20Ω），滑動變阻器標有“30Ω　1A”字樣。如圖所示，則探究過程中定值電阻兩端電壓設定值的合理范圍是（　　）
A．1.2～2.0V B．1.8～2.4V
C．1.2～3.0V D．1.8～3.0V
4．關于電流、電壓和電阻的關系，下列說法中正確的是（　　）
A．通過導體的電流越大，這段導體的電阻就越小
B．導體的電阻越大，這段導體兩端的電壓就越高
C．導體的電阻越大，對流過導體電流的阻礙作用就越強
D．導體的電阻與加在其兩端的電壓成正比，與通過的電流成反比
5．利用如圖甲所示的電路探究電流和電阻的關系，電電壓保持3V不變，分別將5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω的定值電阻R連入電路，按實驗要求測得通過各定值電阻的電流描繪出如圖乙所示的圖象，則下列判斷正確的是（　　）
A．實驗中電壓表的示數保持3V不變
B．當R的電阻為10Ω時，通過R的電流為0.2A
C．滑動變阻器連入電路的阻值范圍為1～5Ω
D．將R從5Ω換成10Ω后，應將滑片向左移
6．由歐姆定律的公式，下列說法中正確的是（　　）
A．導體的電阻由它兩端的電壓和通過它的電流共同決定
B．導體的電阻一定時，通過導體的電流與導體兩端的電壓成正比
C．導體兩端的電壓一定時，導體的電阻跟通過它的電流成反比
D．通過導體的電流，與導體兩端的電壓和導體的電阻均無關
7．某同學利用如圖所示的電路探究“電流與電壓、電阻的關系”，下列有關說法錯誤的是（　　）
A．實驗開始時，滑動變阻器的滑片處于最大值端，作用是使電路中的電流最小，可以保護電路
B．探究通過導體的電流與導體兩端電壓關系時，可調節滑片，使電壓表的示數產生變化
C．在探究通過導體的電流與導體的電阻關系時，當將R1由10Ω換成20Ω時，應將滑片向右移動，使電壓表示數不變
D．實驗中，多次測量是為了減小實驗誤差
8．如圖所示，當開關S閉合時，滑動變阻器滑片從右往左移動過程中，下列分析正確的是（　　）
A．A表示數變小，燈變暗
B．A表、V表示數均不變
C．A表、V表示數均變大
D．A表示數不變，V表變大
9．在探究“電流與電壓、電阻的關系”的實驗中，小明猜想“電流可能跟電壓成正比”，于是小明利用如圖所示電路，他保持定值電阻R1不變，閉合開關S，調節滑動變阻器的滑片 P，記下幾組電壓值 U1、U2、U3和對應的電流值 I1、 I2、I3。下列對數據的處理方法有助小明驗證“猜想”的是（　　）
① 計算對應電壓與電流的比值，看比值是否為趨向定值
② 在坐標系中畫出電流與電壓的關系圖像，看圖像是否符合正比例函數特點
③ 分別求出 U1：U2：U3 和 I1：I2：I3，看兩者是否近似相等
A．只有① B．只有①② C．只有②③ D．①②③均可
10．某同學利用如圖甲所示的電路進行實驗，電電壓恒為3V，更換5個定值電阻Rx，得到如圖乙所示的圖像。以下有關敘述正確的是（　　）
A．該同學研究的是電流和電壓的關系
B．實驗中電壓表的示數保持0.5V不變
C．將Rx從5Ω換成10Ω后，應將滑片P向左移
D．將Rx從5Ω換成10Ω后，應將滑片P向右移
二、填空題
11．德國物理學家___________最先通過實驗歸納出“一段導體中的電流，跟加在這段導體兩端的電壓成正比，跟這段導體的電阻成___________”的定量關系。
12．如圖是小明自制的一種測定油箱內油面高度的裝置。油量表是由量程為0~0.6A的電流表改裝而成的，滑動變阻器R的最大阻值為20Ω，從油量表指針所指的刻度，就可以知道油箱內油面的高度。已知電電壓為12V，當油箱內油面高度最高時，R的金屬滑片在最下端，油量表指針滿偏；當油箱內沒有油時，R全部接入電路，油量表的讀數最小。則R0的阻值是______Ω，油量表的最小讀數是______A；當油箱內油面的高度降為最高油面一半時，滑片正好在R的中點，此時油量表的讀數是______A，據此推理油量表的刻度______（“均勻/不均勻”）。
13．圖甲是小強“探究通過導體的電流與電阻關系”的實驗電路（電電壓保持不變），圖乙是他依據測得的實驗數據繪制的電流I隨電阻R變化的圖象，由圖象可知R兩端的電壓為______V；當R的電阻由10Ω更換為15Ω時，閉合開關后，為使R兩端的電壓不變，滑動變阻器的滑片應向______（選填“a”或“b”）端滑動。
14．下面是探究電流跟電壓關系時記錄的幾組實驗數據，通過對表中數據的分析，可得到當導體電阻一定時通過導體的電流跟導體兩端電壓的關系式：I=______
實驗次數 1 2 3 4 5 6
U/V 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3
I/A 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6
15．物理學的發展離不開廣大物理學家不懈的探索和無私的奉獻。德國物理學家______經過數百次的實驗，于1826年發現了電流、電壓、電阻的定量關系，為紀念其重要貢獻，人們將他的名字作為______單位。
三、計算題
16．安徽的某個中學生為了提高學生的創新能力，進行創新實驗課，課上每個學生手里
面有這樣一個電表，它滿偏時的電流為2mA，滿偏時的電壓為20mV，請通過計算得出設計方案．
（1）若需要使用這個表測量最大為3V的電壓可以怎么辦？
（2）若需要使用這個表測量最大為0.6A的電流可以怎么辦？

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