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专题15 电流 电压 电阻
一、思维导图
二、新课标要求
3.4.2 知道电压、电流和电阻。探究电流与电压、电阻的关系。理解欧姆定律。
4.1.9 用电流表和电压表测量电阻。
4.2.12 探究电流与电压、电阻的关系。
三、知识梳理与典例
一、探究电流与电压的关系
【提出问题】电阻一定时，电流与电压存在怎样的关系？
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【猜想与假设】因为电压是形成电流的原因。若电阻一定，可能电压越大，电流越 。
【设计实验】
（1）运用控制变量法探究。控制 不变，通过调节 改变定值电阻两端的
电压，并用电流表测出电路中的电流，用电压表测出定值电阻两端的电压。
（2）实验电路图如图所示。
（3）实验器材：电源、定值电阻、滑动变阻器、开关、电流表、电压表、导线等。
【进行实验】
（1）按电路图把一个10Ω的定值电阻连接电路。
（2）闭合开关前，检查电路中各元件的连接是否正确，将滑动变阻器的滑片调到阻值最大处。
（3）调节滑动变阻器使电阻两端的电压分别为 1V、2V、3V、4V、5V、6V，读出此时相应
的电流值记入下表中。
电阻R 10 Ω
电压U/V 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0
电流I/A 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6
【分析论证】
（1）分析实验数据发现电流与电压有关，电流随电压的增大而增大，并且成 比。
（2）在坐标系中根据各电流值和对应的电压值描点，画出I-U图像。分析图像可得出：通过
导体的电流与导体两端的电压成 比。
（3）实验结论：在电阻一定时，通过导体的电流与导体两端的电压成 。
【评估与交流】
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（1）滑动变阻器的作用：保护电路；改变定值电阻 。
（2）表格错误数据的分析：分析比较各组数据电压与电流的比值是否相同，不同的一组数据
为错误数据。
（3）提示：
①结论中的电流、电压、电阻是针对同一导体而言的。
②明确电流与电压存在的因果关系，电压是导体中产生电流的原因，而不是导体中有了电流才
在导体两端产生电压，所以不能说电阻一定时，电压与电流成正比。
③在归纳结论时，不能漏掉前提条件“电阻一定”。
二、探究电流与电阻的关系
【提出问题】电压一定时，电流与电阻存在怎样的关系？
【猜想与假设】因为电阻对电流有阻碍作用，所以若电压一定，可能电阻越大，电流越 。
【设计实验】要研究电流与电阻的关系，必须改变接入电路的 ，所以要更换不同的电阻R
接入电路。实验中要控制电阻两端的 不变，所以需要在电路中串联滑动变速器，通过调节滑动
变速器，保持电阻R两端的电压不变，电路图如图所示。
【实验器材】电源、不同阻值的定值电阻多个、滑动变阻器、开关、电流表、电压表、导线。
【进行实验】
（1）按电路图连接电路。
（2）闭合开关前，检查电路中各元件的连接是否正确，将滑动变阻器的滑片调到阻值最大处。
（3）把阻值为5Ω的定值电阻接入电路，闭合开关，调节滑动变阻器，使电压表示数为3V保
持不变，读出电流表的示数，记录在下面的表格中。
（4）把阻值为5Ω的定值电阻分别更换为10Ω、15Ω、25Ω的定值电阻，调节滑动变阻器，使
电压表示数保持3V不变，读出电流表的示数，记录在下面的表格中。
电压U/V 2
电阻R/Ω 5 10 15 25
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电流I/A 0.15 0.22 0.30 0.38
【分析论证】
（1）分析实验数据发现：电流与电阻有关，电流随电阻的增大而减小，且电流与电阻的乘积
为一定值，说明电流与电阻并且成 比。
（2）在坐标系中画出I-R图像。分析图像可得出：通过导体的电流与导体的电阻成 比。
1
I-R图像 I- 图象
R
（3）实验结论：在电阻一定时，通过导体的电流与导体的电阻成 。
【评估与交流】
1
（1）对I-R图象的改进是作出I- 图象，“电压一定时，导体中的电流与导体的电阻成反
R
比”也可以说成“电压一定时，导体中的电流与导体 成正比”。
（2）如果用干电池做实验，可以通过改变串联干电池的 来改变定值电阻两端的电压
（图甲）；如果用学生电源做实验，可以通过转动旋钮来改变定值电阻两端的电压（图乙）；如果
用滑动变阻器，可以将滑动变阻器串联在电路中起分压作用，改变定值电阻两端的电压。
（3）注意：对实验结论两种错误的语言描述：
①“导体中的电流跟导体的电阻成反比”。漏掉了结论的前提条件（在电压一定时）。
②“电压一定时，导体的电阻与导体中的电流成反比”。弄错了结论的因果关系（因为电阻是
导体本身的性质，跟电压和电流都没关系）。
【例题1】在物理实验课上，同学们探究“电流与电压的关系”，如图所示。
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（1）请用笔画线将图甲中所缺的一根导线补充完整；
（2）在实验进行中，得到电流表示数如图乙所示，其示数为_____A；
（3）正确进行实验，得到实验数据如下表，实验中定值电阻两端电压的改变是通过
__________实现的；
（4）根据实验数据分析可得：电阻一定时，导体中的电流跟导体两端的电压成______。
实验次数 1 2 3 4 5
电压U/V 1.2 1.5 1.8 2.0 2.4
电流I/A 0.24 0.30 0.36 0.40 0.48
【例题2】在“探究通过导体的电流与电阻的关系”实验中：
（1）小明连接的电路如图甲所示，请用笔画线代替导线把电路连接完整；
（2）小华连接的电路，电流表在电池和开关之间，其他和小明的电路一致。对于电流表的这
两种接入位置_______；
A．小明的可以，小华的不可以 B．小华的可以，小明的不可以
C．两种都可以 D．两种都不可以
（3）实验时保持电阻两端的电压不变，如图乙所示，电压表的示数为_____V；
（4）根据表格中记录的三组数据，发现电阻越大则电流越小，要判断电流与电阻是否成反比，
在不画坐标图像的前提下，应该如何对数据进行处理：____________ 。
实验序号 R/Ω I/A
① 5 0.40
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② 10 0.20
③ 20 0.10
三、欧姆定律
1. 欧姆定律
（1）内容：导体中的电流，跟导体两端的电压成 比，跟导体的电阻成 比。
（2）数学表达式
如果用U表示导体两端的电压，R表示导体的电阻，I表示导体中的电流，那么用公式表示就
是：I=__________
（3）公式中物理量单位
电压U：伏特，符号V； 电阻R：欧姆，符号Ω； 电流I：安培，符号A。
（4）变形公式
U
由欧姆定律的公式I= 可推出：U= 、 R=________ 。
R
①电压U=IR的意义：表示导体两端的电压等于通过导体的电流与其电阻的乘积。因电压是由
电源提供的，电压是形成电流的原因，所以不能说成电压与电流成正比。
U
②电阻R= 的意义：表示导体的电阻在数值上等于加在导体两端的电压与通过导体的电流的
I
比值。
因电阻是导体本身的一种性质，只与导体的材料、长度、横截面积及温度有关，与加在两端的
电压和流过的电流大小 。（选填“有关”或“无关”）
（5）对公式的理解
①统一性：I、U、R必须使用国际单位制中的单位，分别为：A、V、Ω。
②同一性：I、U、R是对同一个导体或同一段电路而言的，三者要一一对应。在解题时，习惯
上把同一个导体或同一段电路各个物理量符号的角标用同一数字或字母表示，如I、R、U 等。
1 1 1
③同时性：对同一导体或同一部分电路来说，由于开关的闭合或滑动变阻器滑片的移动，都会
U
导致电路中的电流、电路两端的电压的变化，所以公式I= 中的三个量是针对R同一时间而言的。
R
④条件性：定律中提到的“成正比”和“成反比”的两个关系分别有不同的成立条件。即当导
体的 一定时，导体中的电流跟它两端的电压成正比；当导体两端的 一定时，通过它的电
流跟它的电阻成反比。
（5）适用范围：欧姆定律适用于从电源正极到负极之间的整个电路或其中某一部分电路，并
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且是纯电阻电路。
2. 欧姆定律的应用
（1）应用欧姆定律进行分析与计算的依据
U U
电流： I= ；电压： U=IR；电阻： R= 。
R I
只要知道I、U、R中的任意两个量就可以利用欧姆定律计算出第三个量。
（2）利用欧姆定律解答计算题的一般步骤
第一步：可采用“去表法”判断电路的连接方式，将电压表去掉，将电流表看成一段导线，画
出等效电路图，然后进行判断。判断出电路的连接方式后，再将电压表和电流表“恢复”到原来的
位置，明确各测量哪部分电路两端的电压和电路中的电流。
第二步：认真审题，在电路图（或画出的电路图）上标出已知量、待求量。
第三步：找出各物理量之间的关系；利用欧姆定律和串、并联电路电流、电压的关系列出关系
式，列式时要注意公式成立的条件，要有必要的文字说明。物理公式在代入数值或写计算结果时不
要忘记单位。
第四步：讨论结果的合理性，得出答案。
（3）酒精浓度检测仪
如图所示，酒精测试仪实际上是由酒精气体传感器R（相当于随酒精气体浓度变化的变阻器）、
1
一个定值电阻R 及一个电流表和电压表串联组成。
2
酒精浓度检测仪
酒精气体传感器的电阻值R 随酒精气体浓度的增大而减小，如果驾驶员呼出的酒精气体浓度
1
越大，那么传感器的电阻值R 越小，根据欧姆定律I=U/R可知，电路中的电流越 ，则定值电
1
阻R 两端的电压U＝IR 越 ，即测试仪的示数越 。
2 2 2
（4）车重表
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（1）图为某同学设计的高速公路收费站计重秤的原理图。该原理图中，R 为滑动变阻器。若车
2
重表是由电流表改装而成，现将它串联在图中位置，则当车越重时，变阻器的滑片向下滑，连入电路
的阻值变小，电路中的电流变 ，即车重表的示数将变 。
（2）若车重表是由电压表改装而成，现将它并联在R 两端，则当车越重时，变阻器的滑片向下
1
滑，电路中的电流变 ，R 两端的电压变 ，即车重表的示数将变 。
1
【例题1】我市交通管理部门定期开展交通违法专项治理行动，如图甲是查处饮酒驾驶行为中
使用的某酒精测试仪工作原理图，电源电压恒定，R 为定值电阻， R 为气敏电阻，其阻值随气体
1 2
酒精浓度的变化情况如图乙所示，闭合开关S，下列说法正确的是（ ）
A．气敏电阻主要由超导体材料制成
B．图甲中通过R 的电流保持不变
1
C．检测气体的酒精浓度越大，R 阻值越大
2
D．检测气体的酒精浓度越大，电压表示数越大
【例题2】如图甲所示，电源电压保持不变，闭合开关时，滑动变阻器的滑片P从b端滑到 a
端，电压表示数U与电流表示数I的变化关系如图乙所示。下列说法正确的是（ ）
A．定值电阻R的阻值是8Ω
B．定值电阻R的阻值是4Ω
C．滑动变阻器的阻值范围是0～18Ω
D．滑动变阻器的阻值范围是0～12Ω
四、电阻的测量
1 . 伏安法测电阻
U
【设计实验】由欧姆定律的变形公式R= 可知，用电流表测出通过定值电阻的电流I，用电压
I
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表测出定值电阻两璃的电压U，把实验数据代入R=_______，即可求出定值电阻的阻值大小。
为了减少实验误差，实际测量中要改变待测电阻两端的电压，多次测量电压及电流的值，求出
每次的电阻值，最后求电阻的 值。
串联一个滑动变阻器，移动滑片，就可以改变定值电阻两端的电压和流过的电流。电路设计如
图所示，当变阻器的滑片P向左移动时，变阻器连入电路的阻值变小，则待测电阻两端的电压变大，
通过的电流也变大。
【实验器材】电池组、开关、导线若干、定值电阻、电流表、电压表、滑动变阻器。
【设计表格】
实验序号 电压U/V 电流I/A 电阻R/Ω 电阻平均值R/Ω
1
2
3
【进行实验】
①根据电路图连接电路。
②闭合开关，移动滑动变阻器的滑片来改变待测电阻两端的电压，记下相应的电压表示数和电
流表示数并填在表中。
③断开开关，整理器材，结束实验。
④算出待测电阻的阻值大小及电阻的平均值并填入表中。
【数据处理】
将每次测量的电压值、电流值代入公式，分别求出待测电阻的阻值 R 、R、R ，计算出它们的
1 2 3
平均值。R =（R+R+R）/3
1 2 3
【分析与讨论】
画出定值电阻的I-U图像，分析图像发现：当定值电阻两端的电压改变时，通过它的电流也随
之而改变，但电压与电流的比值 ，即 不变，同时证明了导体的电阻是由自身的性质所决
定的，与 和 无关。
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2. 伏安法测小灯泡的电阻
【实验目的】用电压表、电流表测小灯泡的电阻
【实验原理】 R=_______
【实验器材】电源、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线、小灯泡。
【实验步骤】
①按电路图连接实物。
②闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，记录电压表、电流表的示数。
③多次调节滑动变阻器的滑片，重复上述实验。
实验序号 电压U/V 电流I/A 电阻R/Ω 灯泡亮度
1
2
3
【数据处理】将测量的电压值、电流值代入公式，分别求出小灯泡的阻值R、R、R。
1 2 3
【分析与讨论】
画出小灯泡的I-U图像，发现小灯两端的电压与电流之比（电阻）不是一个 ；当小灯两端
电压越大时，灯丝电阻越 。原因是当灯两端电压变大时，灯丝温度升高。
【例题1】在“用伏安法测小灯泡电阻”的实验中，待测小灯泡额定电压为2.5V。
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（1）请用笔画线代替导线，将图甲的实物图未连接部分补充完整（连线不得交叉） ；
（2）当开关闭合后，发现小灯泡不亮，电压表示数接近电源电压，电流表无示数，可能是因
为_________ ；
（3）根据I-U图像，如图乙所示，分析图像可知，小灯泡正常工作时电阻为______ Ω；
（4）分析图像，小灯泡灯丝两端的电压增大时，其电阻_______（变化/不变）。
【例题2】某物理实验小组正在使用“伏安法”测量未知电阻Rx 阻值，实验电路如图甲所示
（电源电压3V）。
（1）请你用笔画线代替导线，将图甲中电路连接完整，导线不得交叉；闭合开关S前，应将
滑动变阻器滑片P移到最______端（选填“左”或“右”）。
（2）闭合开关后，发现电流表无示数，电压表有示数且示数接近3V，则电路故障原因可能是
______。
（3）排除故障后，当滑片移到某一位置时，电压表示数为1.6V，电流表示数如图乙所示，其
读数为______A，则未知电阻Rx =____Ω。接下来测量多组实验数据算出Rx平均值，这是为了减小
测量带来的______。
（4）实验中电流表突然损坏，小组同学经过讨论设计了一种实验方案也可测出Rx阻值。电路
如图丙所示，电源电压未知且恒定不变，a、b为滑动变阻器左右两个端点，滑动变阻器最大阻值
为R ，请你把以下测量步骤补充完整。
0
①闭合开关S，滑片p移到a端时，读出电压表示数为U；
1
②闭合开关S，______________，读出电压表示数为U；
2
③待测电阻Rx __________（用已知和测量出的物理量符号表示）。
五、欧姆定律的应用
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1. 欧姆定律在串联电路中的应用
（1）串联电路中电流的计算
根据串联电路电流的规律，通过电阻R 的电流和通过电阻R 的电流相等，都等于I。
1 2
电阻R 两端的电压 U=IR ，R 两端的电压U=IR 。
1 1 1 2 2 2
根据串联电路电压的规律 U=U +U ，有U=IR +IR =I（R+R）
1 2 1 2 1 2
可求得 I=________
即：串联电路中通过某个电阻的电流或串联电路的电流，等于电源两端电压除以 。
（2）串联电路中总电阻与分电阻的大小关系
①推导：由欧姆定律可知： U=IR U=IR U=IR
1 1 1 2 2 2
因为在串联电路中：U=U+ U I=I=I
1 2 1 2
所以 R=
结论：串联电路的总电阻等于各串联电阻 。
②几个导体串联后，总电阻会变大的原因：
因为电阻串联相当于增大了导体的 ，所以串联电路的总电阻比任何一个分电阻都要大。
（3）串联电路的分压特点
如上图所示，因为串联电路的电流相等 I=I
1 2
由欧姆定律可知：U=IR U=IR
1 1 1 2 2 2
所以 ＝
结论：串联电路中各电阻两端的电压与它们电阻的大小成 .
2. 欧姆定律在并联电路中的应用
（1）并联电路中总电流的计算
如图所示，定值电阻R 和R 并联，电源电压为U。
1 2
并联电路各支路两端的电压相等 U=U
1 2
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通过电阻R 的电流为： I=U /R 通过电阻R 的电流为： I=U /R
1 1 1 1 2 2 2 2
并联电路的总电流： I= I1+ I2= +
即：并联电路中干路电流等于各支路两端电压除以 的和。
（2）并联电路中的总电阻和分电阻的关系
①并联电路中的总电阻
在并联电路中，两个电阻R 和R 对电流的阻碍作用，也可以用一个电阻R替代，若通过这一
1 2
个电阻的电流与原来两个电阻的总电流相同，则这个电阻R就叫这个并联电路的总电阻。
②理论推导：并联电路中的总电阻和分电阻的关系
如上图所示，由欧姆定律知：
I =U/R I=U/R I=U/R
1 1 1 2 2 2
在并联电路中： I=I+I U=U=U
1 2 1 2
＝+
结论：并联电路总电阻的倒数，等于各并联电阻的 。
③几个导体并联后，总电阻变小的原因分析：
电阻并联相当于增大了导体的 ，所以并联电路的总电阻比任何一个分电阻都要小．
（3）并联电路的分流特点
并联电路各支路两端的电压相等， U=U
1 2
因为 U= I R U= I R 则 IR= I R
1 1 1 2 2 2 1 1 2 2
所以 ＝
结论：并联电路中，各支路的电流与支路电阻的大小成 .
【例题1】如图所示电路，电源电压保持不变，闭合开关S，当滑动变阻器的滑片从右端向左
移动的过程中、下列说法正确的是（ ）
A．电流表A 示数不变，电流表A 示数变大
1 2
B．电流表A 示数变小，电压表V示数不变
1
C．电压表V示数与电流表A 示数的比值变大
2
D．电流表A 示数变大，电压表V示数不变，灯泡变亮
2
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【例题2】如图是某同学为汽车设计的油量表（实际上就是电流表）原理示意图，R 是定值电
0
阻，R是滑动变阻器，则向油箱里正常加油时，油量表的示数会______（选填“变大”、“变小”
或“不变”）；油箱加油过满时，电路______（选填“会”、“不会”）被短路。若换用电压表改
装成油量表，要求油面升高时电压表示数变大，电压表应并联在图中______（选填
“R”、“R”）两端。
0
【例题3】如图所示，电阻R 为10Ω ， 电源两端电压为12V。开关S闭合后，求:
1
（1）当滑动变阻器接入电路的电阻R 为40Ω时，通过电阻R 的电流I 和电路的总电流I；
2 1 1
（2）当滑动变阻器接入电路的电阻R 为20Ω时，通过电阻R 的电流I′和电路的总电流I′。
3 1 1
四、综合练习
1. 某科技小组为快递公司设计的分拣计数装置简化电路如图所示。R 为定值电阻，R 为光敏
2 1
电阻，当有光照射光敏电阻时其阻值变小。激光被遮挡一次，计数器会自动计数一次（计数器可视
为电压表）。闭合开关，激光被遮挡瞬间，下列说法正确的是（ ）
A．电阻R 的阻值变小 B．通过R 的电流变大
1 2
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C．电阻R 两端的电压变大D．电阻R 两端的电压变大
1 2
2．图示为电阻R 和R 的I-U图像，由图可知（ ）
1 2
A．R 的阻值为5Ω
1
B．R 的阻值小于R 的阻值
1 2
C．将R、R 串联接入电路，通电后R 两端的电压大于R 两端的电压
1 2 1 2
D．将R、R 并联接入电路，通电后通过R 的电流大于通过R 的电流
1 2 1 2
3. 如图1所示的电路中，R 为定值电阻，R 为滑动变阻器，电源电压保持不变，闭合开关S后，
1 2
滑片P从b端移动到a端的过程中，电压表示数U与电流表示数I的关系图像如图2所示，则电源
电压和R 的阻值分别为（ ）
1
A．3V，5Ω B．2V，10Ω C．3V，10Ω D．2V，5Ω
4. 图是小华探究电流与电阻关系的实验电路，AB间可以换接多个不同阻值的电阻。在每次换
接电阻后，他应调节滑动变阻器滑片控制AB间 不变。换接电阻多次实验，是为了 。
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5. 如图所示的电路中，R 为定值电阻，R 为滑动变阻器，电源电压不变．闭合开关S后，滑
1 2
片P从a端移动到b端，电流表示数I与电压表示数U的变化关系如图所示，则电源电压为
V，R 的最大阻值为 Ω．
2
6. 在如图所示的电路中，电源电压保持不变，电阻R 的阻值为30Ω，闭合开关S，断开开关
1 1
S，电流表A 的示数为0.3A；闭合开关S 和S，电流表A 的示数为1.2A，求：
2 1 1 2 2
（1）电源电压U；
（2）电阻R 的阻值。
2
7. 在“用伏安法测小灯泡电阻”的实验中，待测小灯泡额定电压为2.5V。
（1）请用笔画线代替导线，将图甲的实物图未连接部分补充完整（连线不得交叉） ；
（2）当开关闭合后，发现小灯泡不亮，电压表示数接近电源电压，电流表无示数，可能是因
为 ；
（3）根据I-U图像，如图乙所示，分析图像可知，小灯泡正常工作时电阻为 Ω；
（4）分析图像，小灯泡灯丝两端的电压增大时，其电阻 （变化/不变）。
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8. 在“探究电流与电压关系”的实验中，图甲是某实验小组设计的电路，电源电压3V保持不
变。
（1）请用笔画线代替导线，在图甲中完成电路连接，要求滑片P向B端滑动时，电流表的示
数变小；
（2）检查无误后，闭合开关发现电流表几乎无示数，电压表示数接近3V。移动滑片P，两电
表示数均无变化，则电路故障可能是 ；
（3）排除故障后，移动滑片P到某一位置时电流表示数如图乙所示，此时通过定值电阻R的
电流为 A；
（4）实验中测得五组数据，并绘制出定值电阻R的I﹣U图像如图丙所示。由图像可得：
①实验中所用定值电阻R的阻值为 Ω；
②实验结论： ；
（5）结合所测数据分析，本实验所用滑动变阻器的最大阻值应不小于 Ω。
17
