你这里犯了2个问题:
第一个, 也就是楼上说得, 你一直是修改a[0]的值, 你并没有将变化的i放入列表去处理, 或者说, 你漏了把i写进题目中的代码:
正确方法:

a = [0] * 5
for i in range(5):
    a[i] = i + 3
print a

第二个问题, 也就是你上面问得, 为什么a=[[0,0]]*5这种定义方法, 结果出来发现全部都是a=[[7, 0], [7, 0], [7, 0], [7, 0], [7, 0]]
这个问题和第一个问题有个相同之处, 就是你应该是忘了写a[i][0] = i + 3,
其次就是: 如果用[[0, 0]] * 5这样的方式生成的列表, 里面的全部都这是引用, 都是同一个对象, 并不是5个对象! 看例子:

a = [[0, 0]] * 5
print a
print id(a[0])
print id(a[1])
print id(a[2])

# 输出
[[0, 0], [0, 0], [0, 0], [0, 0], [0, 0]]
42455688
42455688
42455688

可以通过id值看到, 他们都是一样的地址, 所以列表中的5个对象, 全是同一个, 所以当你执行a[i][0]= i+3时, 不管你修改第几个元素, 最终都只是修改同一个列表而已!
所以如果想试下你想要的效果, 你就不能用那种方式快速生成列表,只能用下面的方法:

a = [[0, 0], [0, 0], [0, 0], [0, 0], [0, 0], ]
for i in range(5):
    a[i][0] = i + 3
print a

# 输出
[[3, 0], [4, 0], [5, 0], [6, 0], [7, 0]]

因为你要用i 变量进行迭代，你总是改变0的话，a[0] 当然被覆盖了，为最后一次的值
第一次代码，也得不出a=[3,4,5,6,7]，你得用i变量

In [156]: a=[0]*5 
 ...: for i in range(5):
 ...:     a[0]=i+3
 ...:

In [157]: a
Out[157]: [7, 0, 0, 0, 0]

In [159]: a=[0]*5
     ...: for i in range(5):
     ...:     a[i]=i+3
     ...:
     ...:

In [160]:

In [160]: a
Out[160]: [3, 4, 5, 6, 7]

第二次代码：

In [163]: a=[[0,0]]*5
     ...: for i in range(5):
     ...:     a[0]=i+3
     ...:

In [164]: a
Out[164]: [7, [0, 0], [0, 0], [0, 0], [0, 0]]

In [165]: a=[[0,0]]*5
     ...: for i in range(5):
     ...:     a[i]=i+3
     ...:
     ...:

In [166]: a
Out[166]: [3, 4, 5, 6, 7]

好像是你代码写错了，我猜你想问这个问题

In [168]: a=[[0,0]]*5
 ...: for i in range(5):
 ...:     a[i][0]=i+3
 ...:
 ...:
 ...:

In [169]: a
Out[169]: [[7, 0], [7, 0], [7, 0], [7, 0], [7, 0]]

你可以把a打印出来

In [175]: a=[[0,0]]*5
 ...: for i in range(5):
 ...:     a[i][0]=i+3
 ...:     print(a,id(a[i]))
 ...:
[[3, 0], [3, 0], [3, 0], [3, 0], [3, 0]] 93411808
[[4, 0], [4, 0], [4, 0], [4, 0], [4, 0]] 93411808
[[5, 0], [5, 0], [5, 0], [5, 0], [5, 0]] 93411808
[[6, 0], [6, 0], [6, 0], [6, 0], [6, 0]] 93411808
[[7, 0], [7, 0], [7, 0], [7, 0], [7, 0]] 93411808

@Lin_R 说的是正确的

实际上就是第2种方式是共享的,而不是单独形式了。因为此时是列表,是可变的,而第1种方式是数字,是不可变的。