八上第4章 欧姆定律尖子生集训 探究和分析题汇编 较难包含答案

欧姆定律尖子生培优考点一、为保护电表/电路，求变阻器相关如题图所示，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的变化关系如题图所示，下列说法不正确的是（）电源电压是9V定值电阻R的阻值是6Q滑动变阻器的阻值范围是0〜18Q若定值电阻R出现接触不良时，电流表示数为0，电压表示数为9V【解析】ABC、当滑片P位于a端时，电路为电阻R的简单电路，电压表测电源的电压，电流表测电路中的电流，此时电路中的电流最大，由图象可知，电路中的最大电流1.5A时，电压表的示数为9V，即电源的电压为9V，故A正确;由】=¥可得，定值电阻R的阻值：R=旨禺=6Q，故8正确;当滑片P位于b端时，定值电阻R与滑动变阻器的最大阻值串联，此时电路中的电流最小，由图象可知，电路中的最小电流I'=0.5A，则电路中的总电阻：、总=¥=忌=18。，因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，滑动变阻器的最大阻值：R滑大H/RfQMQFQ，所以滑动变阻器的阻值范围是0〜12Q，故C错误;D、当定值电阻R出现接触不良时，则串联电路断路，电流表示数为0,此时电压表串联在电路中，相1/16当于测量电源电压，其示数为9V，故D正确。答案：C2.某同学利用如图甲所示的电路进行实验，电源电压恒为3V，更换5个定值电阻Rx，2.某同学利用如图甲所示的电路进行实验，A.该同学研究的是电流和电压的关系A.该同学研究的是电流和电压的关系C.滑动变阻器阻值变化范围为1〜5QB.实验中电压表的示数保持0.5V不变D.将R从5Q换成10Q后，应将滑片P向左移

x【解析】由图乙可知，实验中变量为电流和Rx，Rx两端电压为定值，所以该同学探究的是电流和电阻的关系。实验中电压表测R两端的电压，由图乙中任意点数值代入公式U=IR可知，电压表的示数保持x2.5V不变，故滑动变阻器两端的电压保持0.5V不变。当Rx为5Q电阻时，电路中电流为0.5A，由欧姆U0-5V定律可知此时滑动变阻器的阻值R=I=0^A=1Q；当Rx为25Q时，电路中电流为0.1A，由欧姆定律U05V可知此时滑动变阻器的阻值R=〒=和=5Q，所以滑动变阻器阻值变化范围为1〜5Q。将R从5Q换I0.1Ax成10Q，为保证电压表数值不变，由串联电路分压的特点可知，应增大滑动变阻器的阻值，由图甲可知，滑片P应向右移。答案：C3.如图所示，电源电压可调，小灯泡上标有“6V0.5A”的字样(不考虑温度对小灯泡电阻的影响)，电流表的量程：0-0.6A，电压表的量程：0〜3V，滑动变阻器的规格为“20Q1A”。电源电压调至6V时，闭合开关S/口S2，移动滑动变阻器的滑片P，使小灯泡正常发光，电流表示数为0.6A，则电压表的示数是多少？R0的阻值是多少？电源电压调至8V时，断开开关S、闭合开关S，为了保证电路安全，求滑动变阻器阻值变化范围。【答案】（1）电压表的示数是0V；R0的阻值是60Q；（2）滑动变阻器的阻值变化范围为4〜7.2Q。【解析】（1）闭合开关S』WS2,使小灯泡正常发光时，滑动变阻器没有接入电路，故电压表的示数为0。R0的阻值:R°=60Q。⑵电路中的电流最大I大=0.5A时，Rl=12Q，R总小=#=16Q,R小=R总小一Rl=16Q—12Q=4Q；当电压表的示数最大时，电路中的最小电流I「=（U—U、）=（8厂：V）=&A,滑动变阻器的最大阻小R12Q12值为R大=*=；V=7.2Q，滑动变阻器的阻值变化范围为4QWRW7.2Q。小（时考点二、变阻器或开关不同位置时的计算如图电路，电源电压恒定，R1=12Q，R2=6QR3是定值电阻。闭合开关S］，单刀双掷开关京接a时电流表的示数为0.6A，接b时电流表的示数可能为（C）A.0.3AB.0.6AC.0.9AD.1.2AR?R?2、如图所示电路中，电源电压为6伏且保持不变，滑动变阻器％标有“50Q2A”字样，闭合电键S后，无论如何移动滑动变阻器滑片P，电流表A1始终无示数，而电流表A2的示数始终为0.4安，初步判断故障发生在电阻上。求：（1）你认为该电路存在故障是：，用相同的规格的电阻替换故障电阻，于是将故障排除。

（2）电阻电的阻值。（3）移动滑动变阻器*的滑片P时，使其位于中点时，求出&的示数。【答案】（1）R1断路（2）15欧（3）【答案】（1）R1断路（2）15欧（3）0.24A3.如图所示的电路中，电源电压不变，电阻*的阻值为20欧。当断开开关SJHS2、闭合开关S3时，电流表的示数为0.50安；当断开开关S2,闭合开关S「^时，电流表的示数为0.90安。求:（1）电阻电的阻值；（2）断开开关S1和、3，闭合开关、2时，加在电阻*两端的电压。解：（1）当5］和京断开、S3闭合时，只有*接入电路电源电压U=I1R1=0.50安X20欧=10伏当京断开、¥吟闭合时，*和电并联，U2=U通过R2的电流：I2=I-I1=0.90安—0.50安=0.40安电阻R2的阻值：R2=25欧（2）当（2）当S「％断开，％闭合时，"2^,电路电流J击*两端的电压：U1=I/UR*两端的电压：U1=I/R1+R2=20欧+25欧〜4.4伏考点三、实验探究题1、小科按照实验要求，设计测量未知定值电阻R、阻值（范围为400〜600Q）的实验。器材：干电池两节（总电压为2〜3V）,电压表（量程0〜3V、0〜15V）、电流表（量程0〜0.6A、0〜3A）、滑动变阻器（500Q0.5A）各一个，开关、导线若干。（1）要求一：测算出Rx,且实验过程中不能拆接电路。小科设计实验电路如图甲。请分析：小科在设计实验前通过估算发现，用所提供的电流表无法测量出电路中的电流，其原因是。实验时，先将变阻器滑片P移到某一位置a处，读出电压表示数为U「叭即为电源电压；再将变阻器滑片P移到另一位置b处，读出电压表示数为禹，则U1-U2就是此时滑动变阻器两端的电压。根据相关数据计算Rx的阻值。实验中滑片P所在的a、b处分别对应的位置是：。（2）要求二：增加一个电学器材实现Rx阻值的直接读取，且电路只能连接一次。小科增加了一个阻值可连续调节且可读数的变阻器Y，重新设计了图乙电路。实验步骤如下:先闭合开关S、S1，调节滑动变阻器使电压表示数为2V；再断开开关S1，闭合开关S2,，读取此时Y的数值。Y的示数即为Rx的阻值。甲Z【答案】（1）①被测电阻阻值范围为400〜600欧姆，2节干电池的总电压最大为3伏特，根据欧姆定律可估算出电路中最大电流值为0.0075A，比电流表最小刻度值0.02安培小得多，因此电流表无法测量电路中电流。②a点在最右端，b点在最左端；（2）调节Y的阻值，使电压表示数为2V。小科利用仅有的一个规格为“10Q1.0A”的滑动变阻器和其他器材来“检验欧姆定律”，该变阻器的电阻丝上有一处断点。实验电路如图所示，电源电压恒为3V.实验步骤如下：5/16用4Q的定值电阻进行实验，连接电路。闭合开关，调节滑动变阻器，使定值电阻两端电压为2V，读出电流表的示数并记录。断开开关，把滑片P移到A端。依次用阻值为6Q、8Q和10Q的定值电阻替换原来的电阻，重复步骤②。小科设计上述实验步骤，是要研究通过导体的电流与之间的关系。⑵小科发现，滑片P向右移动过程中，每次实验开始时电压表都没有示数，移到某一点(该点记为C)时突然有了示数。但在完成8Q电阻的实验后，再做10Q电阻的实验时，当电压表有示数后，示数一直大于2V。分析可得，电阻丝BC的阻值、的范围是。为了完成10Q电阻实验，将滑片P移到C点，只要在原来电路的接线柱上再接上一根导线，就能继续完成实验。请你在答题卷的图中用笔画线补上这根导线。【解析】(1)由小科设计上述实验步骤，改变电阻的大小而控制电阻的电压不变，是要研究通过导体的电流与导体电阻之间的关系。⑵小科发现，滑片P向右移动过程中，每次实验开始时电压表都没有示数，移到某一点(该点记为C)时突然有了示数，说明电阻丝AC是断开的，BC是连通的，用8Q电阻实验时，由串联电路电压的规律，IV变阻器的电压为3V-2V=1V，由分压原理，变阻器连入的电阻：R冲=s7yX8Q=4Q；再做10Q电阻滑12y的实验时，当电压表有示数后，示数一直大于2V，由串联电路电压的规律，变阻器的电压小于1V，由分压原理，变阻器连入电路的电阻小于：R滑2<^X10Q=5Q分析可得，电阻丝BC的阻值Rbc的范围是4QWR<5Q。为了完成10Q电阻实验，即变阻器连入电路中的电阻应大于或等于5Q，因变阻器的最大电阻为10Q，而Rbc的范围是4QWRbc〈5Q。所以可将电阻丝AC部分连入电路中进行实验即可，如下所示。

答案：（1）导体电阻（2）4QWRbc〈5Q（3）如上图所示两个物理实验小组进行测量未知电阻的实验。⑴第一小组采用了如图所示的电路测量未知电阻的阻值，某次测量中，电压表电流表示数如图，电压表的读数为V的读数为V，电流表读数为A。（2）第二小组采用了如图所示的电路测量电阻Rx的阻值，其中Ro阻值已知。①请用笔画线代替导线，将图中的实物按电路图连接（电压表接小量程）。②该小组的实验步骤如下：先闭合S］、S2，读出此时电压表读数为U］；再闭合S］，断开S2，读出此时电压表读数为禹，则被测电阻Rx的阻值的表达式为：Rx=（用Ro、U］、禹表示）。【答案】（1）1.8；0.24；R0；R0(U1-U2)/U2实验次数U(V)实验次数U(V)I(A)R(Q)12.00.2010.022.532.90.2810.44.小敏用图甲所示电路来测定某定值电阻的阻值。闭合开关前，要将滑动变阻器滑片滑到(选填“A”或“B”)端。闭合开关后，发现只有一只电表的指针发生偏转，请结合图甲电路分析产生此现象的原因是。排除故障后，进行三次实验，测得数据如表。表中第二次实验的电流可从图乙中读取，根据这三次测得的数据求得此电阻的阻值为Q(保留一位小数)。(4)下列实验电路图中，也能够得出定值电阻R阻值的电路有.xACBD【解析】闭合开关前，滑动变阻器滑片应滑到阻值最大处；图甲中电压表与定值电阻串联，电流表与定值电阻并联，则电流表无示数，电压表显示电源电压；第二次实验测得电流值为).24A，则定值电阻R=:荒O10.4Q，三次实验所得定值电阻的平均值即为此电阻的阻值；A项中R=U-R，C(4)下列实验电路图中，也能够得出定值电阻R阻值的电路有.xACBD20.24AxIx=」»，D项中移动滑动变阻器测得两组电流、电压值，U+IR=U+IR则R=U斗。I—I11x22xxI—I总R12答案：(1)A(2)电压表和电流表的位置互换了(3)10.3(4)ACD5.小科利用如图甲所示的电路探究电流跟电阻的关系。已知电源电压为6V且保持不变，实验用到的电阻阻值分别为5Q、10Q、15Q、20Q、25Q。请根据图甲将图乙所示的实物电路连接完整(导线不允许交叉);实验中多次改变R的阻值，调节滑动变阻器的滑片，使电压表示数保持不变，记下电流表的示数，得到如图丙所示的电流I随电阻R变化的图像；由图像可以得出结论：电压一定时，；实验中，小科用5Q的电阻做完实验后，断开开关，然后用10Q的电阻换下5Q的电阻接入电路，闭合开关，移动滑片，使电压表示数为V时，然后再读出电流表的示数；为完成整个实验，应该选取最大阻值不小于Q的滑动变阻器。【答案】⑴解；如图所示：匕(2)通过导体的电流与电阻成反比；2.5(3)35考点四、实际生活相关计算如图甲所示，是一电子秤的原理示意图，电源电压为6V，保护电阻R0=60Q，电压表量程为0〜3V，压力传感器R的阻值随所受压力变化的图像如图乙所示。托盘放在传感器上，电路就接通，电源电压恒定不变，不计电源内阻和托盘的质量，取g=10N/kg，下列说法正确的是(D)托盘不装物品时，电压表的示数为0.5V当托盘上被测物品的质量增大时，则电压表示数减小该电子秤的刻度是均匀的当电压表的示数为1.5V时，托盘上被测物品的质量为20kg甲乙如图甲所示，已知定值电阻R1的阻值为30Q，闭合开关时整个电路正常工作，两电流表的指针都指在同一位置，示数如图乙所示。(设电源电压保持不变)求：甲乙⑴电源电压U是多少？通过定值电阻R2的电流是多少？现用一个未知阻值的定值电阻Rx替换电阻R1或R2,替换后只有一个电流表的示数发生了变化，请判断Rx替换的是电阻R1还是R2。此时替换后电流表示数减少了0.3A，求未知电阻Rx的阻值。【答案】(1)由图甲知，R1与R2并联，电流表A1测R1的电流11，电流表A测干路电流I总，根据图乙得I1=0.3A，I总=1.5A。R1两端的电压U1=I1R1=0.3AX30Q=9V，由于并联电路支路电压等于电源电压，所以电源电压U=U1=9V。⑵根据并联电路的电流规律有I总=I1+I2，所以通过R2的电流I2=I总一I1=1.5A—0.3A=1.2A。如果A1的示数发生变化，则A的示数也一定变化，这显然不符合题意，可见，示数发生变化的一定是电流表A，而电流表A1的示数不变，由此推断未知电阻Rx替换的是R2。

⑷当Rx替换R2后，设此时总电流为I’总，据题意得I’总=1总一0.3A=1.5A—0.3A=1.2A，则通过U9VRx的电流Ix=I’总一I1=1.2A—0.3A=0.9A,根据欧姆定律可求出Rx=「=布=10Q。Ix0.9A为锻炼身体，小明利用物理知识设计了一个电子拉力计，图甲是原理图。硬质弹簧右端和金属滑片P固定在一起(弹簧的电阻不计，P与R1间的摩擦不计)。定值电阻R0=5Q，a、b是一根长为5cm的均匀电阻丝，电阻R1最大阻值为25Q，电源电压U=3V，电流表的量程为0〜0.6A。则：小明在电路中连入曰0的目的是。当拉环不受拉力时，滑片P处于a端，求此时闭合开关后电流表的示数。已知该弹簧伸长的长度^L与所受拉力F间的关系如图乙所示。闭合开关后，若电流表指针在0.3A处，求作用在拉环上水平向右的拉力大小。【答案】(1)保护电路【答案】(1)保护电路⑵当滑片P在a端时，R0与Rab串联，此时电流表的示数为:(3)当电流为(3)当电流为0.3A时，——串联电路的总电阻为：变阻器连入电路中的电阻为：Rab’=R'「R0=10Q-5Q=5Q；Lr—X5cwi=1cm连入电路中的电阻线长度：-;则弹簧的伸长量：△L=5cm-1cm=4cm，根据图乙可知，拉力：F=400N。如图甲所示，是一种自动测量油箱内油量的装置，油量表(由电流表改装而成)的指针能指示油箱内油的多少。当油箱加满油时，浮标通过杠杆使滑片恰好移至变阻器的最下端；当油箱油量减少到5L时，油量表就会发出警告。油的体积V和变阻器接入电路的电阻R的关系如图乙所示，电源电压恒为6V，定值电阻R0的阻值为100Q.闭合开关S，求：当油箱加满油时电路中的电流；油箱内油量剩余一半时变阻器R两端的电压；⑶油量表刚报警时，通过R0的电流。【解析】(1)由题意可知，当油箱加满油时，滑片恰好移至变阻器的最下端，接入电路中的电阻为零，则电路中的电流：I=』L=京二-=0.06A；K|-|10U己⑵由图乙可知R与V的关系为一次函数，设为R=kV+b，把V=0、R=1000Q和V=50L、R=0代入可得：R=kX0V+b，0=kX50L+b，解得：k=-20Q/L，b=1000Q，即R=-20Q/LXV+1000Q，当油箱内油量剩余一半(即V=25L)时R的阻值：R]=-20Q/LX25L+1000Q=500Q，因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，电路中的电流：I.^^ioo*。娘=0.01A，变阻器R两端的电压：U1=I1R1=0.01AX500Q=5V；⑶油量表刚报警时R的阻值：R2=-20Q/LX5L+1000Q=900Q，电路中的电流即通过R0的电流：】2=土=1如葺亦=0.006A。答案：（1）当油箱加满油时电路中的电流为0.06A；（2）油箱内油量剩余一半时变阻器R两端的电压为5V；（3）油量表刚报警时，通过R0的电流为0.006A。如图是水果自动筛选装置，原理如下：传送带上的水果经过检测点时，使压敏电阻R的阻值发生变化，AB间的电压也随之发生改变，当R0两端电压小于一定值时，机械装置启动，将质量较小的水果推出传送带，实现自动筛选功能。已知：电源电压为12伏，R「20欧姆，压敏电阻R的阻值随压力变化关系如下表所示。压力（牛）012345R的大小（欧）1006043302220（1）根据压敏电阻R的阻值随压力变化关系，当0.3千克的水果经过检测点时压敏电阻的阻值是。（2）当检测点上没有水果时，电路的电流是多大？（3）筛选不同等级的水果，质量标准是不同的。当质量小于0.3千克水果经过压力监测点时，R0两端电压小于3伏，此时机械装置启动，将0.3千克以下的水果推出传送带，实现自动筛选。请你分析上述电路是否符合要求？若符合要求，请写出判断的结果；若不符合要求，你认为对电路可进行如何改进？【答案】（1）30Q（2）当监测点上没有水果时，压力为0N，这时压敏电阻的阻值是100Q，电路电流为：0.1A；（3）不能；可将R0改为可调电阻等合理即可在图甲所示的电路中，电源电压6V保持不变，R1的阻值为10Q。闭合开关S,电压表的示数如图乙所示。⑴求通过电阻％的电流;(2)求电阻R2的阻值;(3)现有阻值分别为2Q、10Q、50Q、100Q的四个定值电阻，请选择其中一个定值电阻替换电路中的电阻R2，要求：电压表选择合适的量程后，闭合开关S,能使电压表指针偏离到图乙所示指针位置的一半。请判断：所提供的四个定值电阻是否符合要求，若有符合，请具体说明是哪个电阻，并指出电压表所选用的量程；若不符合，请说明理由。【答案】(1)I「U1/R1=2V/10Q=0.2AR「U2/I]=4V/0.2A=20Q电压表示数为原来的一半小量程(0〜3V)时，U1=1V，I=U1/R1=1V/10Q=0.1A，R2=U2/I=5V/0.1A=50Q大量程(0〜15V)时，U1=5V，I=U1/R「5V/10Q=0.5A，R「U/I=1V/0.5A=2Q所以符合要求的电阻分别是2Q和50Q的两个电阻7、学习了电学相关知识后，学校举办了一次综合实践活动，活动的主题是利用电流表或电压表制作一个简易电子秤。如左图是小红设计的电子秤原理图，其中E为干电池(2节)；A是电流表(电子秤示数表盘)；R0是定值电阻(5Q)；R是一根长为6cm