实验二十、探究电流与电阻的关系实验

【提出问题】：

电流和电阻之间有什么样的关系？

【猜想假设】：

电流与电阻成反比。

【设计实验】：

使用控制变量法，即保持定值电阻两端的电压不变，研究电压不变时，电流与电阻的关系。

电路图：

【实验步骤】：

①按图接好电路。注意连接时开关要断开，开关闭合之前要把滑动变阻器调到阻值最大处，实物图

如下所示。

② 分别将 5Ω 、 10Ω 、 15Ω 的定值电阻连入电路，检查电路后闭合开关，调节滑动变阻器，使电压表

示数保持 3V 不变，分别记下电流表的示数，填入表格。

U=3V

次数

电阻 R/Ω

电流 I/A

1

5Ω

0.6

2

10Ω

0.3

3

15Ω

0.2

③根据数据画出 I-R 图像。

【得出结论】：

电阻两端的电压一定时，电流与电阻成反比。

【考点方向】：

1 、滑动变阻器的作用：①

保护电路

；

②

使电阻两端电压保持不变

。

2 、在闭合开关前滑动变阻器应将滑片置于 阻值最大

端。

3 、该实验中利用多个不同阻值电阻测出多组不同的数据，其目的是 避免实验偶然性，得出普遍规律 。

4 、更换大电阻后如何滑动滑动变阻器的阻值： 应使滑动变阻器的阻值变大，滑动变阻器分担的电压变大

，

保证定值电阻上分的的电压不变 。

5 、连接好电路，闭合开关，发现电压表示数接近于电源电压，电流表几乎无示数，则故障为定值电阻 R

发生了 断路 。

6 、为了避免来回更换电阻，带来的麻烦，我们可以使用 电阻箱

来替换定值电阻。

7 、电阻箱阻值改变后，发现无论怎样调节滑动变阻器都不能达到实验要求，若电路无故障，则引起这种

情况的原因可能是 电阻箱的阻值调得太大

( 或滑动变阻器最大阻值太小

) 。

8 、电路中滑动变阻器阻最大值 Rx 的确定方法： U R /R=(U-U R )/R X 。

9 、实验方法： 控制变量 法： 保持电压不变，改变电阻研究电流随电阻的变化关系 。

10 、结论：在电压一定时，导 体中的电流与导体的电阻成反比 。

【创新母题】：某班同学做“探究电流与电阻的关系”的实验，某小组连接了如图甲所示的实物电路。

乙 丙

（ 1 ）请在方框内画出对应的电路图（电阻箱符号为

）

（ 2 ）连接电路时，开关应

，其目的是 。

（ 3 ）连好电路后，将电阻箱调至某一阻值，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，使电压表示数为一个适

当的值 U 0 ，记录电流表的示数和

。

（ 4 ）改变电阻箱的阻值，调节滑动变阻器的滑片，使

，并记录相应数据。

（ 5 ）再次改变电阻箱阻值，发现无论怎样调节滑动变阻器的滑片都不能达到（ 4 ）中的要求，引起这种情

况的直接原因是

。

（ 6 ）重复步骤（ 4 ）多次实验，其目的是 。根据所得数据画出电流随电阻变化的图象如图乙

所示。你认为该小组实验时的 U 0 =

V 。

（ 7 ）进一步研究发现由图线上的任一点和坐标轴围成的矩形“面积”大小都相等，由此可以得出的实验

结论是

。

（ 8 ）以上实验过程中，所涉及到的实验探究方法是 法，请再举出其他应用该探究方法的例子

。

（ 9 ）实验结 束 后，小组间 交 流时，发现 邻 组在相同的坐标系中画出的图象如图丙所示，你认为图象不同

的原因是

。

【 答案 】：

（ 1 ）如上图所示；

（ 2 ）断开；保护电路，避免因电路中电流过大， 而损坏 电器 元件 。

（ 3 ）电阻箱的阻值；

（ 4 ）电压表的示数 仍 为 U 0 ；

（ 5 ）电阻箱的电阻调得太大了；

（ 6 ）一组数据 具 有偶然性，多组数据可以避免实验偶然性，得出普遍规律； 6 ；

（ 7 ）当电压一定时，电流与电阻成反比；

（ 8 ）控制变量法；探究电流和电压的关系；

（ 9 ）这两个小组所控制的电阻箱两端电压不相同。

【 解析 】：

（ 1 ）根据图甲，由电路 元件 的连接 顺序 可得电路图如 右 所示：

（ 2 ）为保护电路，在连接电路的过程中，开关应处于断开 状态 ；

（ 3 ）因为要探究电流与电阻的关系，所以 须 记录电流及电阻的数据进 行 分 析 ，即要记录电阻箱的阻值；

（ 4 ）要探究电流与电阻的关系， 须 控制电阻箱两端的电压不变，即电压表的示数 仍 为 U 0 ；

（ 5 ）电阻 越 大，分得的电压 越 多， 但 电阻箱的电阻不断变大时，要使电阻箱两端电压达到 U 0 ， 须 使变阻

器的电阻值变大， 但 不能达到 U 0 时，表 明 滑动变阻器提 供 的电阻 已 达最大值，因 而 是电阻箱的电阻调得

太大了；

（ 6 ）一组数据 具 有偶然性，多组数据更能得出普遍规律，由图可 知 ： U 0 =IR=3.0V×2A=6V ；

（ 7 ）由图乙可 知 ，其 横 轴和 纵 轴所表示的物 理 量分别为电阻 R 及 通 过的电流 I ，面积不变，即 IR 的 乘 积

不变，故表 明 ：当电压一定时，电流与电阻成反比；

（ 8 ）探究电流和电阻的关系时，要控制电阻两端的电压 恒 定不变，因此是 采 用的控制变量法；在探究电

流与电压关系的时 候 ， 也 是 采 用了该方法。

（ 9 ）由图两可 知 ，电阻箱两端的电压 U 0 '=I'R'=3A×1Ω=3V≠U 0 ． 即两个小组所画出的图象不同，是因为他

们所控制的电阻箱两端电压不同。

练习 1 ：（ 2019• 丽水 ）利用如图电路研究“电流与电阻的关系”，其中电流表量程为“ 0 ～

0.6A” ，电压表量程为“ 0 ～ 3V” ，滑动变阻器的规格为“ 50Ω ， 1A” ， 依 次将阻值为 5 欧 、 10

欧 、 20 欧 的定值电阻接入 AB 之间 完 成实验， 获 得数据如下表。

实验组别

1

2

3

电阻 R （ 欧 ）

5

10

20

电流 I （ 安 ）

0.4

0.2

0.1

请回 答 ：

（ 1 ） 完 成 第 一组实验，断开开关， 拆 下 5 欧 的电阻，改接 10 欧 的电阻。 继续操 作有以下 四 步：①闭合开

关；②将滑动变阻器的滑片移到最 右 端；③记录电流表示数； ④ 将滑动变阻器的滑片移到适当 位 置。 从安

全 和规 范角度 考 虑 ， 正 确的 顺序 是

；

（ 2 ）上 述操 作 ④ 中 判 断滑片 已 处于适当 位 置的 依 据是

；

（ 3 ） 依 据表中数据作出了下 列 图象，其中 正 确的是

；

（ 4 ）要 完 成 本 次实验，电源最多 只 能将

节 干 电 池串联 。

【 答案 】：

（ 1 ）②① ④ ③；（ 2 ）电压表示数为 2V ；（ 3 ） AB ；（ 4 ） 4 。

【 解析 】：

（ 1 ）改接 10 欧 的电阻。 继续操 作的步骤：将滑动变阻器的滑片移到最 右 端；闭合开关；将

滑动变阻器的滑片移到适当 位 置，记录电流表示数； 从安全 和规 范角度 考 虑 ， 正 确的 顺序 是

②① ④ ③；

（ 2 ）研究“电流与电阻的关系“，要控制电阻的电压不变，由表中数据 知 ，这个电压为：

U ＝ IR ＝ 0.4A×5Ω ＝ 2V ，上 述操 作 ④ 中 判 断滑片 已 处于适当 位 置的 依 据是：电压表示数为 2V ；

（ 3 ）由表中数据 知 ，电阻为原来的几 倍 ， 通 过的电流为原来的几分之一 倍 ，即电压不变时，电流与电阻

成反比， A 正 确， D 错误 ；

电流与电阻成反比，即电流与电阻的 倒 数成 正 比， B 正 确， C 错误 。故 选 AB ；

（ 4 ）要控制电阻的电压为 2V 不变，当定值电阻最大为 20Ω 时，对应的变阻器的最大电阻不 超 过 50Ω ，由

压原 理 ，变阻器的电压不 超 过 50Ω/20Ω×2V ＝ 5V ，根据 串联 电路电压的规律，要 完 成 本 次实验，电源最多

为： 2V+5V ＝ 7V ，因 1 节 只干 电 池 为 1.5V ，故电源最多 只 能将 4 节 干 电 池串联 能将 4 节 干 电 池串联 。

练习 2 ：（ 2019• 泰州 ）小 华 在“探究电流与电阻关系”的实验中：

（ 1 ）按要求将实物图连接 完整 （要求：滑片 P 向 右 滑时变阻器接入电路的电阻变大）。

（ 2 ）在连接电路的过程中，开关 必须 处于

（闭合 / 断开） 状态 ，滑动变阻器的滑片 P 应 放 在最

（ 左 / 右 ）端。