資源簡介

登陸21世紀教育 助您教考全無憂
第7節 電流、電壓和電阻的關系
聯想情景導入
你是否注意觀察過家庭中所用的用電器，在用電高峰時，家中的電燈較暗，而在夜間打開燈泡，你會發現燈泡特別明亮？將不同型號的燈泡接人電路，你會發現，燈絲較粗的燈泡比較明亮，而燈絲較細的燈泡則相對暗一些。用久了的燈泡，燈絲被燒斷了，再將斷了的燈絲搭在一起重新接入電路，燈泡會比原來更亮。以上這些現象都說明電路中電流、電壓和電阻存在密切的關系。電流、電壓和電阻之間到底存在著什么關系呢？三種變量之間的關系我們怎樣研究呢？本節課我們將學習運甩控制變量法來研究電流、電壓和電阻的關系。
歐姆定律：導體中電流。跟這段導體兩端的電壓成正比，跟這段導體的電阻成反比。用U表示導體兩端的電壓，R表示這段導體的電阻，I表示通過導體的電流，歐姆定律可寫成I=U/R。
重點知識詳解
一、科學探究
1．保持電阻不變，改變電壓，研究電流與電壓之間的關系。
按圖所示連接電路，閉合開關S，調節滑動變阻器R’。使電阻R=5歐上的電壓改變(成倍增加)，并讀出電流表、電壓表的讀數，并記入下表。
實驗次數 電壓(伏) 電流(安)
1 l
2 2
3 3
4 4
實驗結論l：電阻不變時，電流跟電壓成正比，即電壓與電流的比值相等。
滑動變阻器R’在電路中起的作用是：改變電阻，改變電路中的電流，改變電阻上的電壓。
2．保持電壓不變，改變電阻，研究電流與電阻的關系。
按上圖所示電路，在A、B間更換定值電阻R，調節滑動變阻器R’，使R兩端的電壓U=2伏，保持不變，測出電流值，并記入下表。
U=2伏
實驗次數 電阻(歐) 電流(安)
1 2
2 4
3 6
4 8
實驗結論2：電壓不變時，電流跟電忸成反比，即電流與電阻的乘積相等。
二、歐姆定律：導體中電流，跟這段導體兩端的電壓成正比，跟這段導體的電阻成反比，用U表示導體兩端的電壓，R表示這段導體的電阻，I表示通過導體的電流，歐姆定律可寫成I=U/R。
三、用電壓表、電流表測導體的電阻
1．實驗的電路圖如下圖所示。
2．實驗前，開關處于打開狀態，閉合開關前，滑動變阻器P處于阻值最大值位置。
3．檢查電流表、電壓表的量程和正負接線柱是否正確。
4．閉合開關，得到一組電流、電壓數據，填入表中。
5．改變滑片P，得到兩組電流、電壓數據，填入表中。
6．實驗數據記錄表格。
實驗次數 電流(安) 電壓(伏) 電阻(歐)
1 R1=
2 R2=
3 R3=
7．實驗結論：平均值=(R1+R2+R3)/3
精典例題解析
[例1] 關于公式I=U／R，以下說法中正確的是 ( )
A．加在導體兩端的電壓越大，導體的電阻就越大
B．通過導體的電流越大，導體的電阻越小
C．導體的電阻在數值上等于導體兩端的電壓與通過該導體的電流之比
D．導體的電阻與導體兩端的電壓成正比，與通過導體的電流成反比
[解析] 因為電阻是導體本身的一種性質，它的大小決定于導體本身的材料、長度、截面，還與溫度有關，而與加在導體兩端的電壓和通過導體的電流大小無關。公式R=U／I只是電阻的一個計算式，而不是電阻大小的決定式。同一段導體，加在其兩端的電壓增大時，通過它的電流也增大，但電流與電壓的比值不變。
[答案] C
[例2] 如圖所示，電源電壓保持不變，當開關S閉合，滑動變阻器的滑片P向右滑動時，電壓表 ( )
A．V1示數增大，V2的示數增大
B．V1示數減小，V2的示數增大
C．V1示數減小，V2的示數減小
D．V1示數增大，V2的示數減小
[解析] 分析電路中電壓的變化，還是考查對公式U=IR的理解。在串聯電路中，由于R的變化，引起I的變化，從而引起某個電阻兩端電壓的變化。從圖中看：R1和變阻器串聯，V1測的是R1兩端電壓U1，V2測的是變阻器兩端的電壓U2，畫出便于分析的下圖
進一步分析可知，滑片P向右移動，變阻器電阻增大，根據I=U/R，總電壓不變，總電阻變大，電流I減小，致使U1的變化：U1=IR1，其中R1不變，I減小，U1減小。U2的變化：U2=U-U1，U不變，U1減小，U2增大。
提示：如果用公式U2=IR2分析礬的變化不易得到結論，因為I減小，R2增大，兩者的乘積如何變化是個未知數。所以采用先分析定值電阻兩端的電壓變化，再分析變化電阻兩端的電壓變化的方法更好。
[答案] B
[例3] 如圖所示電路，已知電源電壓為6V，電阻R1=10Ω，滑動變阻器R2的最大值是20Ω，當滑動片P從口向b移動的過程中，電壓表的最大示數是_________V，電流表最小示數是__________A。
[解析] 當電路中的電阻變化時，可將變化電路轉化為不變電路進行求解。
已知：U=6V，R1=10Ω，R2=20Ω
求：電壓表最大示數U1，電流表最小示數I
解：當滑片P在口端時，示數為電源電壓、示數最大：U1=U=6V當滑片P在b端時，R 1、R 2串聯，電路中電阻最大，電流最小。
I=U/(R1+R2)=6V/(10Ω+20Ω)=0.2A
[答案] 6V 0.2A
[例4] 在做研究電流與電壓、電阻間關系的實驗時，有如下數據：
表1 用電阻R1=5Ω實驗時的記錄
電壓(V) 2 4 6
電流(A) 0.4 0.8 1.2
表2 用電阻R2=lOΩ實驗時的記錄
電壓(V) 2 4 6
電流(A) 0.2 0.4 0.6
試回答，由表1和表2的數據，可以得出哪些結論？
[解析] 從表1(或表2)的實驗數據中可見，電阻保持5Ω不變，導體兩端的電壓從2V增大到4V、6V時，通過導體的電流相應地從0.4A增大到0.8A、1.2A，由此可以看出，電阻保持不變時，導體中的電流隨導體兩端的電壓的增大而增大，導體兩端的電壓增大幾倍，電流就增大幾倍。比較表1和表2中第1組實驗數據可見，兩次電壓保持2V不變，導體的電阻從5Ω增大為10Ω，通過導體的電流相應地從0.4A減小為0.2A；即電壓保持不變時，導體中的電流隨導體的電阻的增大而減小。導體的電阻增大幾倍，電流就減小幾倍。
[答案] 當導體的電阻保持不變時，導體中的電流跟導體兩端的電壓成正比；當導體兩端的電壓保持不變時，導體中的電流跟導體的電阻成反比。
實踐創新應用
1．如圖所示，電源電壓保持不變，當開關S閉合時，滑動變阻器R1的滑片P從b端滑到口端的過程中，下列說法正確的是( )
A．電壓表、電流表的示數均變小
B．電壓表、電流表的示數均不變
C．電壓表的示數不變，電流表的示數變小
D．電壓表的示數變小，電流表的示數不變
2．如圖所示的電路，閉合開關S，滑動變阻器R的滑片向b端移動時，電流表的示數以及燈L的亮度變化情況應是 ( )
A．電流表示數變大，燈L變暗
B．電流表示數變小，燈L變暗
C．電流表示數變大，燈L變亮
D．電流表示數變小，燈L變亮
3．張華同學在探究通過導體的電流與其兩端電壓的關系時，將記錄的實驗數據通過整理作出了如圖所示的圖象，根據圖象，下列說法錯誤的是 ( )
A．通過導體a的電流與其兩端的電壓成正比
B．導體a的電阻大于導體b的電阻
C．當在導體b的兩端加上lV的電壓時，通過導體b的電流為0.1A
D．將a、b兩導體串聯后接到電壓為3V的電源上時，通過導體的電流為0.2A
4．在右圖所示的電路中，電源電壓保持不變。閉合電鍵S后，小燈泡發光較暗。過了一會兒，小燈泡亮度明顯變亮，而電壓表與電流表示數的比值不變，則下列判斷中正確的是 ( )
A．電阻R斷路，電流表示數變小
B．電阻R短路，電壓表示數變小
C．電阻R斷路，電流表示數變大
D．電阻R短路，電壓表示數變大
5．如圖所示，當滑動變阻器的滑片P向右移動時，電流表、電壓表的變化各為 ( )
A．變小、變小 B．變大、變大 C．變小、變大 D．變大、變小
6．如圖是李華連接的“電流跟電壓、電阻關系”實驗的電路圖，閉合開關S，電流表、電壓表可能出現的現象是 ( )
A．電流表和電壓表數均為零
B．電流表和電壓表指針迅速發生最大偏轉，電表損壞
C．電流表示數為零，電壓表示數2.8伏
D．電流表示數為0.4安，電壓表示數為2.8伏
7．在如圖所示的電路中，當閉合開關S后，發現兩燈都不亮，電流表的指針幾乎指在“0”刻度線不動，電壓表指針則有明顯偏轉，該電路中的故障可能是 ( )
A．電流表壞了 B．燈泡L1的燈絲斷了
C．兩個燈泡都斷路 D．燈泡L2的燈絲斷了
8．如圖是一種自動測定油箱內油面高度的裝置，R是滑動變阻器，它的金屬滑片是杠桿的一端，從油量表(即電流表)指針所指的刻度就可以知道油面的高度，它的工作過程是( )
A．油面升高，R變大，油量表指針偏轉較小
B．油面升高，R變大，油量表指針偏轉較大
C．油面降低，R變大，油量表指針偏轉較小
D．油面降低，R變小，油量表指針偏轉較大
9．如圖所示的電路圖．開關閉合后，把P向左移動，則 ( )
A．兩表示數都變大 B．兩表示數都變小
C．電流表示數變大，電壓表示數變小 D．電流表示數變小，電壓表示數變大
10．如圖所示，電源電壓不變，開關閉合后將滑動變阻器滑片P向b滑動時 ( )
A．電流表和電壓表示數都變小 B．電流表和電壓表示數都變大
C．電流表示數變大，電壓表示數變小 D．電流表示數變小，電壓表示數變大
11．如下圖所示，M、N是兩接線柱，當M接C、N接B時，閉合開關S后，為了使小燈泡變亮，滑片P應向______移動；如果要使電流表示數減小，當M接A、N應接______或_____同時滑片應向________移動。
12．如圖所示電路中，電源電壓為U=l0V，開關S閉合后，用電壓表測得a、c之間的電壓為5V，測得b、d之間的電壓為7V，若已知電阻R1=6Ω，則三個電阻中阻值最大的那個電阻的阻值為_______Q。
13．某電阻兩端接1.5伏電壓時，它的電阻是5歐。若將這個電阻兩端改接2伏電壓，它的電阻是_________歐。
14．如圖所示電路，電源電壓不變。滑動變阻器R1的滑片P滑到n點和b點時，變阻器接入電路的電阻分別為Ra和Rb，且7Rz=Rb。當滑片P從a點滑到b點時，電壓表示數由2伏增大到7伏，那么，滑片P在a點和b點時，電路中的電流之比為__________。
15．在相距20千米的甲、乙兩地之間的兩條輸電線，已知輸電線每米長的電阻為0.01歐。現輸電線在某處發生短路，為確定短路位置，檢修員利用電壓表、電流表和電源接成如圖所示電路進行測量，當電壓表的示數為l.5伏時，電流表的示數為30毫安，則可確定出短路位置離甲地_________千米。
16．在“用電壓表和電流表測電阻”的實驗中。
(1)在下圖的電源和滑動變阻器之間添上一根導線，使之成為正確的測量電路；
(2)下圖中甲表應是___________表，乙表應是__________表；
(3)下圖中電流表的讀數為_______A．電壓表的讀數為______V，由此可知被測電阻的阻值為________Ω。
17．科學課中，老師曾講過“水果電池”，激發了某同學對蘋果導電性的探究：
(1)你認為蘋果的導電性能可能與蘋果的哪些因素有關？
你的猜想是：______________________________________________________________。
(2)下表是該同學用伏安法，在一定電壓下研究蘋果的形狀、甜度和通過的電流的實驗數據：
蘋果1一般甜 蘋果2較甜 蘋果3很甜
完 整 100( A) 200( A) 300( A)
削了皮 100( A) 200( A) 300( A)
切掉一部分 100( A) 200( A) 300( A)
根據上述表格信息，把能得出的探究結論寫出兩條填在橫線上。
結論一：電壓一定時，__________________________________________；
結論二：電壓一定時，__________________________________________。
參考答案
1．D 2．B 3．B 4．D 5．C 6．C 7．D 8．C 9．A l0．A
11．右 D C 右
12．10
13．5
14．2:1
15．2.5
16．(1)略 (2)電流 電壓 (3)0.48 2.4 5
17．(1)略(2)結論一：蘋果的導電性與形狀無關 結論二：蘋果越甜，導電性能越好
課后練習答案
1．3.4歐
2．10歐 10伏 1.2安
3．(1)電流與電壓成正比，且比值是4歐 (2)略
4．電流25～29毫安是生死邊界，又因為人體電阻值一般為1000～2000歐，因此，安全電壓U=IR=25毫安×1000歐=25伏
21世紀教育網 www.21cnjy.com 精品試卷·第 2 頁 （共 2 頁）
21世紀教育網 www.21cnjy.com 精品資料·第 6 頁 （共 8 頁） 版權所有@21世紀教育網

展開更多......

收起↑