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文档简介
专题15欧姆定律
@知识点拨
【考点分析】
章节卷点考试题型难易度
欧姆定律选择题、填空题、计算题★★★
电阻的串联选择题、填空题、计算题★★★
电阻的并联选择题、填空题、计算题★★★
欧姆定律计算:电流、电压、电阻的计算选择题、填空题、计算题★★
欧姆定律
列方程解电学选择题、填空题、计算题★★★
图像类题型:电阻的求法选择题、填空题、计算题★★★
电流与电压的关系选择题、实验题★★
电流与电阻的关系选择题、实验题★★★★
知识点01:欧姆定律:
1.内容:导体中的电流跟导体两端的电压成且上,跟导体的电阻成反比。
2.公式表达:1=—
R
(1)三个物理量之间关系:
①电流I、电压U、电阻R是对同一段电路或同一电阻而言;
②I、U、R必须对应同一时刻。
(2)适用范围:
①电路中不含电源那段;
②适用于电能全部转化为内能的用电器;(例如:电灯、电炉等,不适用于电动机)
U
(3)公式变形为R=的意义:
①导体的电阻大小可以用导体两端的电压跟通过导体中的电流的比值来表示,
这是测电阻的一种方法;
对于同一段导体,U、I的比值是一定的;
对于不同的导体,U、I的比值一般不同;
U、I的比值只说明了电阻的大小。
②导体的电阻不由电压、电流决定,它由导体本身的材料、长度、横截面积和温度决定;
所以无论电压、电流怎样变化,甚至变为零,导体电阻依然为原来大小;
故不能由“R=u_得出“导体的电阻跟导体两端电压成正比,跟通过的电流成反比”结论。
③如图是两电阻的伏安曲线,则:RI>R2;
u
RI
R2
④电阻的计算:在伏安曲线图(U-I图)中找两个点(Ui,L)和(U2,W;
U,_U2U2-UxAU
~I,~I2~I2-Ix~AZ
知识点02:电阻的串联:
1.串联电阻的电阻规律:串联电路的总电阻等于各部分电路的电阻之和。
2.公式:R=RI+R2+……+R„
3.特点:
(1)串联电路的总电阻比其中任何一个电阻的阻值大;
(2)串联的电阻增多,总电阻变大;某一个电阻变大,总电阻变大。
4.串联分压规律:在串联电路中,电压的分配与电阻成正比。
(1)在串联电路中,电阻分电源电压的比例,等于其电阻占整个电路总阻值的比例:
公式:U「&U(串联电路中,电阻越大,分到的电压越多)
片+%
(2)在串联电路中,各用电器两端的电压之比等于其电阻之比:
公式:如=旦
U2R2
知识点03:电阻的并联:
1.并联电路的电阻规律:并联电路的总电阻的倒数等于各并联电阻的倒数之和。
2.公式:—=J-+-L++—
RR6工
3.特点:
(1)若只有两个电阻并联,总电阻:R=-%2
R]+
(2)若n个阻值相同的电阻并联,总电阻:R=-R
no
(3)并联的电阻越多,总电阻越小;
(4)并联电路中,总电阻比任何一条支路上的电阻都小;
(5)并联电路中,某一条支路上的电阻增大,则总电阻也增大。
4.并联分流规律:在并联电路中,电流的分配与电阻成反比;(公式:乙=里)
知识点04:欧姆定律计算:电流、电压、电阻的计算;
1欧姆定律公式(求电流):1=—
R
(1)电流I、电压U、电阻R是对同一段电路或同一电阻而言;
(2)I、U、R必须对应同一时刻。
2.公式变形:
(1)求电压:U=IR
知识点05:列方程解电学:
1.根据电源电压不变联立等式;
2.题中有两个或者以上的电流;
知识点06:图像类题型:电阻的求法:
1.定值电阻的伏安曲线图:
(1)定值电阻:C==u2M=丝
AkAZ
斜率越大,电阻的阻值越大:RI>R2;
(2)找两个点对应的电流列方程;
(2)找两个点对应的电流列方程;
知识点07:电流与电压的关系:
L实验电路:如右图;
2.实验方法:控制变量法(控制电阻不变);
3.设计和进行实验:
①检查器材,观察电压表、电流表指针是否指向零;
②根据实验器材设计电路图并正确连接电路图;
③检查电路,调节滑动变阻器使其阻值最大;
④闭合开关,调节滑动变阻器滑片P至某一位置,记录此时电压表、电流表示数;
⑤继续调节滑动变阻器滑片P至另一位置,记录此时电压表、电流表示数;
⑥重复上述调节滑动变阻器滑片P的位置,记录总共四组电压表、电流表示数。
4.实验结论:在电阻一定的情况下,导体中的电流跟这段导体两端的电压成正比。
①当电阻不变时,电阻两端的电压越大,流过电阻的电流越大;
②不同电阻的一U图中,电阻越大,直线越斜(电阻越大、直线斜率越大);
5.滑动变阻器的作用:
(1)保护电路;
(2)改变定值电阻两端的电阻(改变电路中的电流)。
知识点08:电流与电阻的关系:
1.实验电路:如右图;
2.实验方法:控制变量法(控制电阻不变);
3.设计和进行实验:
①检查器材,观察电压表、电流表指针是否指向零;
②根据实验器材设计电路图并正确连接电路图;
③检查电路,调节滑动变阻器使其阻值最大;
④闭合开关,调节滑动变阻器,使电压表示数达到某一数值(比如2.5V),记录此时电压、电流和电阻值。
⑤换接第二个电阻(记录电阻阻值),调节滑动变阻器,使电压表示数达到与第一次的示数相同,记录电
流值;
⑥依次接入第三、第四个电阻,调节滑动变阻器,使电压表示数达到与第一次的示数相同,记录电流值。
4.实验结论:当电压一定时,导体中的电流跟这段导体的电阻成反比。
①当电压一定时,电阻越大,流过电阻的电流越小;
②更换阻值大的定值电阻时,滑动变阻器的阻值也调大(换大调大);
5.滑动变阻器的作用:
(1)保护电路;
(2)保持定值电阻两端电压一定(不变)。
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检测时间:100分钟试题满分:100分难度系数:0.56
选择题(共7小题,满分14分,每小题2分)
1.(2分)(2023•淮安)如图所示的电路中,电源电压恒定,R为定值电阻,尺为电阻箱。闭合开关,调节
R2的阻值,下列关于电流表示数I、电压表示数U、R的功率P及比的阻值之间的关系图像正确的是()
解:A、电流表示数I、电压表示数U都是定值电阻的电流和电压,因为U=IR知,电流与电压成正比,
图像是过原点的直线,故A错误;
B、P=UI=l2R知,定值电阻的电功率与电流平方成正比,故B正确;
C、根据1=―H—知,R2的电阻越大,电流中的电流越小,但不是一次函数关系,因而图像不是直线,
.+R2
故c错误;
D、根据U=IR可知,电流随着R2的电阻增大,越来越小,但不可能为0,因而电压也是不可能为0,故
D错误,应该是图像变化越来越慢,无限趋近于0,故D错误。
故选:Bo
2.(2分)(2023•连云港)如图是测量货车质量的地磅示意图,货车的质量可以通过电流表的示数转换测出,
R。为定值电阻。下列说法正确的是(
B.货车的质量变大时,电流表的示数变小
C.将电流表换成电压表也能测量货车的质量
D.仅增大R。,称量同一货车质量时,电流表示数变小
解:
A、由题知,货车的质量可以通过电流表的示数转换测出,所以地磅的量程与电流表示数的变化范围对应;
图中滑动变阻器与R。串联,由欧姆定律可得电流表的示数1=―—,则总电压不变时,电流表示数
R渭+R。
的变化范围与R。的阻值有关,所以地磅的量程与R。大小有关,故A错误;
B、货车的质量变大时,滑动变阻器接入的电阻变小,根据欧姆定律,电流表的示数变大,故B错误;
C、将电流表换成电压表,整条电路的电流几乎为零,不能测量货车的质量,故C错误;
D、仅增大R。,称量同一货车质量时,滑动变阻器接入的阻值不变,整个电路的总阻值变大,根据欧姆定
律可知,电路中的总电流变小,故电流表示数变小,故D正确。
故选:Do
3.(2分)(2023•镇江)如图所示,在探究串联电路电压特点的实验中,闭合开关,发现两只小灯泡都不发
光,两只电压表示数均为3V,则可能发生的故障是()
A.L2短路B.L断路C.L?断路D.S断路
解:由图可知,两灯泡串联,电压表区测量电源电压,电压表“测量灯泡L,两端电压,
闭合开关S,Li、L?两只灯泡都不亮,电路可能为断路或短路;
串联电路的电压规律可知,电压表V2示数应小于电压表%的示数,闭合开关,发现两只小灯泡都不发光,
两只电压表示数均为3V,说明电压表w和电压表%都测量电源电压了,由此可知,故障为L,灯丝断了。
故选:Co
4.(2分)(2023•苏州)用如图电路探究电流与电阻的关系,所用器材:电源(6V),定值电阻R(5Q、10
Q、15Q、20Q各1个),规格为“15。1A”的滑动变阻器R”如表为实验数据记录表。关于该实验,
下列说法正确的是()
序号电阻Ri/Q电流I/A
150.6
2100.3
3150.2
420未测
S
------1|-^-------
③I—@—I
屁P.
aRzb
A.实验过程中控制电压表示数为2V
B.将电阻由5Q更换为10Q时,应向左适当移动滑动变阻器滑片
C.前3次实验中,滑动变阻器的功率在第1次实验中最小
D.若使用现有器材完成第4次实验,需要改变电路
解:A、由表中数据可知,实验过程中控制电压表示数为Uv=IR=0.6AX5Q=0.3AX10Q=0.2AX15Q
=3V,故A错误;
B、实验中,当把5Q的电阻换成10Q的电阻后,根据分压原理,电阻两端的电压变大,研究电流与电阻
关系时要控制电压不变,根据串联电路电压的规律,要增大滑动变阻器两端的电压,由分压原理,要增
大滑动变阻器电阻阻值,所以应向右适当移动滑动变阻器滑片,故B错误;
C、研究电流与电阻的关系时,需控制定值电阻两端的电压不变,因电源电压不变,根据串联电路电压规
律可知,滑动变阻器两端电压也不变;前3次实验中,第3次电流最小,由P=UI可知,滑动变阻器的
功率在第3次实验中最小,故C错误;
D、实验中使用的定值电阻阻值最大为20。,定值电阻两端的电压始终保持Uv=3V,根据串联电路电压
的规律,滑动变阻器分得的电压:u渭=U-Uv=6V-3V=3V,滑动变阻器分得的电压为电压表示数的驾
3V
=1倍,根据分压原理,当接入20Q电阻时,滑动变阻器连入电路中的电阻为:R滑=1X2OQ=2OQ,
而本实验中提供的滑动变阻器规格为“15Q1A",无法满足实验需求,所以需要改变电路,故D正确。
故选:Do
5.(2分)(2023•扬州)如图所示,在“探究电流与电阻的关系”时,电源电压恒为4.5V,R可选用5。、
10Q、20Q的电阻,滑动变阻器RZ规格为“25。0.5A”,电压表(量程为0V〜3V),电流表(量程为。〜
0.6A)o下列说法正确的是()
A.将Ri由10Q换成20Q,不需要调节滑动变阻器
B.调节滑动变阻器的过程中,应观察电流表的示数
C.实验中可保持Ri两端电压为3V
D.将Ri由10Q换成20Q,正确操作后滑动变阻器的功率将变小
解:AB、根据串联电路的分压原理可知,将定值电阻由10。改接成20。的电阻,电阻增大,其分得的电
压增大;探究电流与电阻的实验中应控制电压不变,根据串联电路电压的规律可知,为了保持定值电阻
两端电压不变,应增大滑动变阻器分得的电压,由串联分压的分压原理可知,应增大滑动变阻器连入电
路中的电阻,所以滑片应向左端移动,观察电压表,使电压表的示数不变,故AB错误;
uu-u
C、因为串联电路电流相等,所以1=』v=——Lv当定值电阻最大为20Q时且滑动变阻器的电阻最大
RR涓
、U4.5V-U
时定值电阻两端的电压最小,最小为:——v—=----———v,解得Uv=2V;
20Q250
由于滑动变阻器的规格为“20Q0.5A”,电流表的量程为0〜0.6A,所以电路的最大电流为0.5A,由欧
姆定律,因此定值电阻两端允许的最大电压:U最大=1最大R=0.5AX5Q=2.5V;
故定值电阻两端的电压范围为2V〜2.5V,故C错误;
D、由串联电路的电压特点可知,滑动变阻器两端的电压:Us=U-Uv,
当接入10Q的电阻时,电路中的电流:11=%=一丝,滑动变阻器的电功率:Pi=U潸L=(U-Uv)X
%10O
Uy
1Q0’
UyU
当接入20Q的电阻时,电路中的电流:L=,=—V=,滑动变阻器的电功率:P?=U滑L=(U-Uv)X
R2200
Uy
200’
Uy
P(U-国)X10Q
将R1由10。换成20Q,正确操作是保持Uv不变,则一-2,即Pz—因此将
?2Uy12
(U-UV)X20Q
R由10Q换成20Q,正确操作后滑动变阻器的功率将变小,故D正确。
故选:Do
6.(2分)(2023•常熟市一模)在“伏安法测定值电阻”的实验中,下列说法正确的是()
A.为了检测电路连接是否正确,连接电路时,需闭合开关
B.在无法估计被测电阻大小时,电流表、电压表应选用较小的量程
C.每次读取数据后在记录过程中,均需断开开关
D.需进行三次实验,这样测量的结果才具有普遍性
解:A、伏安法测电阻的实验中,为保护电路,防止连接最后一根导线时电路中的电流过大,烧坏电路元
件,连接电路时开关应断开,故A错误;
B、在无法估计被测电压、电流的大小时,电流表、电压表应选用较大的量程,可以保护电表,故C错误;
C、每次读取数据后在记录过程中,均需断开开关,可以防止因电阻通电时间过长,造成温度升高而影响
实验测量结果,故C正确;
D、真实值与测量值之间的差异叫误差,误差在是不可避免的,多次测量求平均值来减小误差,故D错误。
故选:Co
7.(2分)(2022•滨海县二模)为测量额定电流为0.4A的小灯泡正常发光时的电阻,小明同学找来两个阻
值范围均为(0〜999.9Q)的电阻箱、两只开关,一只电流表、电压未知的电源及导线若干,设计成如
图所示的实验电路。下列方案中,不能完成测量的是()
A.将Ri换成导线
B.将R2换成导线
C.在实验操作时,先闭合的开关是8
D.在实验操作时,先闭合的开关是S?
解:
A、将R1换成导线,先只闭合Sz,适当调节电阻箱比,读出此时电流表示数和电阻箱R2的阻值,由欧姆
定律求出电源电压;再只闭合S”调节电阻箱Rz,使电流表示数为0.4A,灯泡正常发光,由U=IR可求
出电阻箱比两端的电压,根据串联电路的电压特点求出灯泡正常发光时的电压,最后根据欧姆定律可求
出灯泡正常发光时的阻值,故A方案能完成测量;
B、将R换成导线,无法使灯泡正常发光,即不能得出灯泡正常发光时的电压,所以无法求出灯泡正常
发光时的阻值,故B方案不能完成测量;
C、在实验操作时,先闭合开关,,调节电阻箱R2,使电流表示数为0.4A,灯泡正常发光;再只闭合S2,
保持电阻箱R2的阻值不变,调节电阻箱Ri,使电流表示数仍为0.4A;读出此时电阻箱R的阻值,根据等
效替代法可得灯泡正常发光时的阻值,故C方案能完成测量;
D、在实验操作时,先闭合开关Sz,适当调节电阻箱R、R2,读出此时电流表示数和电阻箱RI、比的阻值,
由欧姆定律求出电源电压;再只闭合调节电阻箱使电流表示数为0.4A,灯泡正常发光,由U=
IR可求出电阻箱R2两端的电压,根据串联电路的电压特点求出灯泡正常发光时的电压,最后根据欧姆定
律可求出灯泡正常发光时的阻值,故D方案能完成测量;
综上可知,不能完成测量的是B。
故选:Bo
二.填空题(共8小题,满分26分)
8.(3分)(2023•泰州)如图甲所示电路,开关,、园闭合后两电流表的指针均指在同一位置,示数如图乙
所示,则通过Ri的电流为1.44A,两电阻之比Ri:■=1:4;只断开开关$2,电流表Ai的示数
将变小(变大/变小/不变)。
甲乙
解:(1)当闭合开关Si、S2后,两电阻并联,电流表Ai测干路的电流,电流表A?测电阻R?电流,
因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,且两个电流表指针的偏转相同,
所以,电流表A2的量程为0〜0.6A,分度值为0.02A,通过R2的电流L=0.36A,电流表Ai的量程为0〜
3A,分度值为0.1A,干路电流1=1.8A,则通过Ri的电流L=I-L=1.8A-0.36A=1.44A;
U
(2)因并联电路中各支路两端的电压相等,所以,由1=U可得,两电阻的阻值之比:
R
=1:4;
(3)开关&、S?闭合时,两电阻并联,电流表小测干路中的电流I,
只断开开关%时,只有Rz工作,电流表Ai测通过R2的电流以
由并联电路的电流特点可知所以,只断开开关《后,电流表人的示数将变小。
故答案为:1.44;1:4;变小。
9.(4分)(2022•镇江)如图1所示,RG是光敏电阻,R是阻值为10kQ的定值电阻,电源电压U=9V。光敏
电阻Re的阻值与光的照度(光照越强,照度越大,单位为Lux)关系如图2所示,当照度增大时,Re的
阻值将变小。小芳将量程为3V的电压表接入图1电路,将其改装成照度表,为使光的照度增大时
电压表的示数也增大,则该电压表应并联在定值电阻R两端,能够测量的最大照度为1.2Lux。
改装完成后,若小芳将电源换为电压可调电源(调节范围为12V〜15V),且将R换为可调电阻(调节范
围为5kQ〜20kQ),则该装置所能测量的最大照度为1.4Luxo
解:(1)由图2可知,光敏电阻R的阻值随光的照度的增大而变小;
(2)由图1可知,两电阻串联,又知道光敏电阻Re的阻值随光的照度的增大而变小,根据串联分压原
理,为使光的照度增大时电压表的示数也增大,应将电压表并联在定值电阻R的两端;
当电压表达到3V时,电路中的电流为:1="=_3V_=o.ooo3A,
R10000Q
Re两端的电压为:URG=U-UR=9V-3V=6V,
RG的阻值:RG=^_=_史_=20000<2=20kQ,
I0.0003A
对照图2可得,此时的最大照度为1.2Lux;
(3)根据题意,换成可调电源和可调电阻后,要想使照度增大,则RG的对应阻值应变小,则应选择较
小的电源电压和较小的定值电阻,
当电源电压为12V,电阻调至5kQ时,电压表仍并联在可调电阻的两端,当电压表示数达到3V时,
电路中的电流:r=也一=—史一=0.0006A,
R5000Q
RG两端的电压为:U/=IT-UJ=12V-3V=9V,
Rc的阻值:R/=跑一=—史一=15000Q=15kQ,
I0.0006A
对照图2可得,此时能测量的最大照度为1.4Luxo
故答案为:变小;定值电阻R;1.2;1.4o
10.(2分)(2023•扬州)小锋设计如图所示的电路来判断梅雨季节教室里相对湿度的变化。选用的器材有:
3V电源、湿度传感器(其电阻R的阻值随相对湿度的增大而减小)、定值电阻R=2Xl(fQ、一只电压表
3
(量程为0〜3V)等。当相对湿度为40%时,RS=1X10Q,电压表示数为2V,则电压表是并联在R的
两端,当电压表示数变大时,教室里相对湿度在变大。
解:(1)由图知湿度传感器R与定值电阻R串联,
333
则当相对湿度为40%时,Rs=lX相七,总电阻为:R,e=Rs+R=1X10Q+2X10Q=3X100,
所以,电路的电流为:
1=-^-=-----迪-------=1X1O-3A;
R总3X103Q
根据I=U可得,湿度传感器Rs与定值电阻R两端的电压分别为:
R
-33
US=IRS=1X10AX1X10Q=1V,
UR=IRR=1X10'3AX2X103Q=2V,
已知电压表示数为2V,则电压表并联在定值电阻R的两端;
(2)当电压表示数变大时,根据I=U可知电路中的电流变大,电路中的总电阻变小;
R
根据串联电路的总电阻等于各用电器的电阻之和可知:电阻R的阻值变小;
由于电阻R的阻值随相对湿度的增大而减小,则教室里相对湿度的变大。
故答案为:R;变大。
11.(4分)(2023•高新区二模)图甲是小明探究“导体中电流与电阻的关系”的实验电路图。实验时可供
选择的定值电阻分别为5Q、10Q、15Q、20Q、25Q,图乙是他根据实验数据描绘出的I-R关系图象,
由图象可知:当电压一定时,电流与电阻成反比(正比/反比);他每次控制电阻两端的电压为」
V不变,若实验中所用滑动变阻器的规格为“0〜20Q",要想保证可用电阻均能正常进行实验,电源电
甲乙
解:由I-R图象可知I与R成反比,故当电压一定时,电流与电阻成反比;
每次控制的电压U=IR=1.0AX5Q=5V;
当电流I3=1.OA时,此时滑动变阻器接入阻值为零,UBi„=IR=1.0AX5Q=5V;
当电流Ln=O.2A时,此时滑动变阻器接入最大阻值R*=20Q,电阻R=25Q,根据串联电流电压的特
点及欧姆定律可得口厘=(%+R)L;n=(20Q+25Q)XO.2A=9V;
故电源电压的范围为:5V〜9V。
故答案为:反比;5;5;9o
12.(3分)(2023•东台市校级模拟)电热水器金属内胆出水口加接一段曲长管道,在电热水器漏电且接地
线失效时,能形成“防电墙”,失效时其金属内胆与大地间电压为220V,由于曲长管道中水具有电阻(简
称“隔电电阻”),因而人体两端的电压不高于12V.曲长管道应选用导电性能(填物质物理属性)
性能差的材料制成,失效时,“隔电电阻”的阻值至少是人体电阻的17.3倍(小数点后保留一位);
通过“隔电电阻”的电流等于(大于/小于/等于)“人体电阻”的电流。
解:(1)由图可知,人体和曲长管道串联,因此曲长管道(隔电电阻)起到了一个分压的作用,管道应
选用导电性能差的材料制成,这样管道电阻很大,使得曲长管道分压远远大于人体分压,从而保护人体;
(2)由串联电路的电压可知,隔电电阻两端的电压:U隔=U-U人=220V-⑵=208V,
由串联电路的分压原理可知:—=—=22§V^17.3,即R隔=17.3R人;
R人U人12V
(3)“隔电电阻”和“人体电阻”串联,由串联电路的电流特点可知,通过它们的电流相等。
故答案为:导电性能;17.3;等于。
13.(4分)(2023•海陵区一模)如图是小明自制的一种测定油箱内油面高度的装置。油量表是由量程为0〜
0.6A的电流表改装而成的,滑动变阻器R的最大阻值为20Q,从油量表指针所指的刻度,就可以知道油
箱内油面的高度。已知电源电压为12V,当油箱内油面高度最高时,R的金属滑片在最下端,油量表指针
满偏;当油箱内没有油时,R全部接入电路,油量表的读数最小。则R。的阻值是20Q,油量表的最
小读数是0.3A;当油箱内油面的高度降为最高油面一半时,滑片正好在R的中点,此时油量表的读
数是0.4A,据此推理油量表的刻度不均匀(“均匀”/“不均匀”)。
(1)当油面最高时,R的金属片在最下端,R接入电路的阻值为0,此时电路中的电流为0.6A,R。的阻
值为:
R0=U=^L=20Q;
I0.6A
(2)当油面最低时,R与R。串联,且R接入电路的阻值最大为20。,电路中的最小电流即油量表的最
小读数为:
I小=-y-=———=————=0.3A;
R总叫+R大20Q+20Q
(3)当油面为最高油面一半时,R与R。串联,且R接入电路的阻值为10Q,电路中的电流为:
r=—^-=U_=12V=0.4A;
R总R°+R中20Q+10。
(4)由题意和以上解答可知,当油箱内油面最高时油量表的示数最大为0.6A,当油箱内油面的高度为
最高油面一半时油量表的示数为0.4A,当油箱内油面最低时油量表的示数最小为0.3A,即油的体积均匀
减小时电流表的示数不是均匀减小的,所以油量表的刻度不均匀。
故答案为:20;0.3;0.4;不均匀。
14.(4分)(2023•雨花台区三模)如图,Ri=6Q,R?=5Q,电源电压不变,电流表均为大量程,电压表为
小量程,R是滑动变阻器,规格是“20Q1.5A”。只有S闭合时,电流表A?的示数为0.2A,电压表示数
为2V,则电源电压是3V,变阻器接入电路的电阻是10Q;当闭合S、S]、加时,滑片置于阻
值最大值处,电流表4、Az的示数之比是10:13,为保证电路安全,变阻器接入电路的阻值范围是
2-20Q,
解:只有S闭合时,R2和滑动变阻器串联接入电路,电压表测滑动变阻器两端的电压,电流表测通过电
路的电流,
根据欧姆定律可得R?两端的电压:U2=IR2=0.2AX5Q=1V,
串联电路总电压等于各部分电压之和,则电源电压:U=UR+U2=2V+1V=3V;
此时滑动变阻器接入电路的阻值:R=Jk=2y=10Q.
I0.2A
当闭合S、Si、Sz时,滑片置于阻值最大值处,Ri和滑动变阻器并联接入电路,电流表Al测通过Ri的电流,
电流表A?测干路电流,
并联电路干路电流等于各支路电流之和,并联电路各支路两端电压相等,
根据欧姆定律可得电流表Al、A2的示数之比是•一」="“=J皿=—;
Ii+IRJLJL3V3V13
R16Q
根据滑动变阻器的规格可知滑动变阻器接入电路的最小电阻:R〃=_2_=gy_=2Q,
I"1.5A
此时的干路电流为1.5A+网L=2A<3A,
6Q
滑动变阻器接入电路的电阻越大,通过电路的电流越小,所以滑动变阻器接入电路的阻值范围为2〜20
Qo
故答案为:3;10;10:13;2-20Qo
15.(2分)(2023•惠山区三模)小红设计了如图所示的实验电路,测电阻艮的阻值,图中R为电阻箱:①
开关接a,调节电阻箱和滑动变阻器滑片至适当位置,使电流表示数为I,记下电阻箱示数R;②开关接
b,保持滑动变阻器滑片位置不变,调节电阻箱使电流表示数仍为I,记下电阻箱示数比;则&=Rz-
(用所测物理量符号表示);若开关接b时,滑动变阻器滑片不小心向左移动了少许,测出的待测电
阻值将偏大(选填“偏大”或“偏小”)。
解:在①中,待测电阻、电阻箱和滑动变阻器串联,电流表测电路的电流;在②中,电阻箱与滑动变阻
器串联,因保持滑动变阻器滑片位置不变,即滑动变阻器连入的电阻不变,且电流表示数不变,由等效
替代法可得Rz=Ri+Rx,
则未知电阻Rx=Rz-Ri;
若开关接b时,滑动变阻器滑片不小心向左移动了少许,即减小了滑动变阻器接入电路中电阻,则为了
保证电流表示数仍为I,调节电阻箱接入电路中的电阻比比大,所以测出的待测电阻值将偏大。
故答案为:R=-Ri;偏大。
三.作图题(共3小题,满分12分,每小题4分)
16.(4分)(2023•武进区校级一模)某学校大门安装了“人脸识别测温门禁一体机”,要求人脸数据识别成
功(Si闭合),且体温不高于37.3C(Sz闭合)才能把门锁(由电动机M控制)打开,请把这种一体机的
电路图(如图所示)连接完整。
―/一
S24M>
S1
I-0电源0-----
解:根据题意,要求人脸数据识别成功,且体温不高于37.3C才能把门锁打开,即两个条件必须同时满
足才能打开门锁,表示这两个条件的开关存在串联关系,即两开关串联接入电路,如图所示:
17.(4分)(2023•工业园区校级模拟)已知灯泡的额定电流I额,小华利用如图所示的电路测出了该灯泡的
额定功率,请在虚框内补上灯泡、电压表和定值电阻R(阻值己知)这三个元件的符号。
解:由分析,可将定值电阻与灯泡串联在电路中,使电压表先测R两端电压,所以应先闭合S、Si,断路
S2,调节滑动变阻器的滑片使R两端电压(电压表示数)等于I额R,此时通过L的电流也为I额,即L正
常发光,
再断开,,闭合S、S2,保持滑片位置不变,此时电压表测R和L的总电压,由串联电路的电压特点可得
到灯泡正常发光时两端的电压,由P=UI可计算灯泡的额定功率。电路图如图所示:
18.(4分)(2022•宜兴市校级二模)如图所示,A、B、C、D是四个接线柱,请用笔画线连接适当的接线柱,
使灯L和灯L并联,且开关控制整个电路。
解:由图可知,由图可知,要组成并联,把两个灯泡的首首相连,尾尾相连,L左侧与L2右侧已经相连,
则把接线柱C与A连接,接线柱B与D连接,则电路中有两条电流的流通路径,所以灯L、L2并联;
四.实验探究题(共5小题,满分31分)
19.(4分)(2023•雨花台区三模)小明连接电路如图,电源电压不变,闭合开关后,灯泡均发光。
(1)若拧下灯泡Lz,能观察到灯泡L的亮度将不变,电压表示数将不变。
(2)若其中一个灯泡突然熄灭,但两电表仍有示数(故障只出现在灯泡处),则原因可能是一断路
若只有一个电表有示数,则原因可能是L?断路。
'2
解:
由图可知,闭合开关后,两灯泡并联,电流表测通过L的电流,电压表测电源电压;
(1)因为并联电路中各支路互不影响,所以,若拧下灯泡L,能观察到灯泡Li的亮度将不变,电压表
仍测量电源电压,故电压表示数不变;
(2)在并联电路中,如果一个灯泡短路,则会造成电源短路,两灯都不发光;如果一个灯泡断路,则其
他灯泡不受影响,故根据“一个灯泡突然熄灭”可知,电路中有断路故障;
若其中一个灯泡突然熄灭,但两电表仍有示数(故障只出现在灯泡处),则原因可能是L断路,此时灯
泡L?仍有电流通过,电压表仍然测电源电压;
若只有一个电表有示数,由于电压表始终测量电源电压,则电压表始终有示数,所以此时电流表没有示
数,说明L2断路。
故答案为:(1)不变;不变;(2)L断路;L2断路。
20.(4分)(2023•铜山区三模)在“探究通过导体的电流与导体两端的电压的关系”实验中,某小组选用
规格为“20Q1A”的滑动变阻器等器材进行实验:
(1)请根据图甲,用笔画线代替导线,将图乙中的实物电路连接完整;
(2)闭合开关前将滑动变阻器的滑片移到右(选填“最左”或“最右”)端;
(3)闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,若电流表的示数如图丙所示,其读数为0.32A;
(4)小明认为将定值电阻换成小灯泡也能得出电流与导体两端电压的规律,小红觉得他的说法是错误的,
原因是灯丝电阻随温度变化而变化。
解:(1)由图甲可知,当滑动变阻器滑片向右移动时阻值变大;故图乙中滑动变阻器应选左下接线柱与
定值电阻串联,如下图所示:
(2)为了保护电路,连接电路时开关应该断开;闭合开关前将滑动变阻器的滑片移到阻值最大处,即最
右端;
(3)由图丙知,电流表选用小量程,分度值0.02A,其示数为0.32A;
(4)在“探究通过导体的电流与导体两端的电压的关系”实验中,需控制电阻的阻值不变,而灯丝电阻
随温度变化而变化,不是一定值,故将定值电阻换成小灯泡也能得出电流与导体两端电压规律的说法是
错误的。
故答案为:(1)见解答图;(2)右;(3)0.32;(4)灯丝电阻随温度变化而变化。
21.(8分)(2023•宿迁)用图甲所示电路“探究电流与电阻的关系”。电源电压为4.5V不变,滑动变阻器
规格为“20Q1A”,有4Q、6Q、8Q、10Q、12Q的定值电阻各一个。
甲
(1)用笔画线代替导线把图甲电路连接完整,要求:当滑片P向左滑动时,变阻器接入电路的电阻变大;
(2)连接电路时,开关应该断开(选填“断开”或“闭合”);
(3)先接入12Q定值电阻,闭合开关,移动变阻器的滑片P移至合适位置,电压表的示数如图乙所示,
示数为2.4V,记下电流表的示数。断开开关,将12Q电阻换成10Q后,闭合开关,移动变阻器的
滑片P使电压表的示数与前一次相同,记录相关数据;
(4)依次改变电阻R的阻值,共测得五组实验数据,根据实验数据,在图丙的坐标系中描绘出I-R图
象为曲线A;
①由图象可得出的结论是:电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成反比;
②根据上面所测的五组实验数据,把每次实验时记录的电流值和对应变阻器RP的阻值,在图丙坐标系中
描成点,将这些点绘成曲线B,发现曲线B与曲线A无交点(选填“有交点”或“无交点”),其原
因是对每一个电流值,变阻器RP的阻值是定值电阻的阻值倍数不变,两个图像平行;
③本实验的主要研究方法是“控制变量法”,下列物理教材中的实验,没有用到“控制变量法”的有CO
A.探究二力平衡的条件
B.探究影响液体内部压强的因素
C.用电流表和电压表测量定值电阻的阻值
解:(1)由题知滑片P向左滑动时,变阻器接入电路的电阻变大;
因此应该用导线连接到滑动变阻器的右下方接线柱,如下图所示:
(2)为保护电路,连接电路时开关应断开;
(3)先接入12Q定值电阻,闭合开关,移动变阻器的滑片P移至合适位置,电压表用的小量程,分度
值为0.IV,示数为2.4V,记下电流表的示数。断开开关,将12Q电阻换成10Q后,根据探究电流与电
阻关系,必须控制电压不变,闭合开关,移动变阻器的滑片P使电压表的示数与前一次相同,记录相关
数据;
(4)依次改变电阻R的阻值,共测得五组实验数据,根据实验数据,在图丙的坐标系中描绘出I-R图
象为曲线A;
①由图象可知,0.6AX4Q=0.4AX6Q=0.3AX8Q=0.2AX12Q=2.4V;
可得出的结论是:电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成反比。
②因为电源电压不变,而定值电阻的电压保持不变,滑动变阻器的电压也不变,根据串联分压规律知,
因而各次实验中,定值电阻和滑动变阻器的阻值倍数关系保持不变,因而对每一个电流值,变阻器RP的
阻值始终是定值电阻的阻值倍数不变,则把每次实验时记录的电流值和对应变阻器R的阻值,在图丙坐
标系中描成点,将这些点绘成曲线B,发现曲线B与曲线A平行,因而两者无交点;
③本实验的主要研究方法是“控制变量法”,
A.探究二力平衡的条件,有多个因素影响,必须采用控制变量法;
B.探究影响液体内部压强的因素时,探究与深度关系,控制液体密度不变,用了控制变量法;
c.用电流表和电压表测量定值电阻的阻值,是测量型实验,没有控制变量;
没有用到“控制变量法”的有Co
故答案为:(1)如图见解答;(2)断开;(3)2.4;电压;(4)①电压一定时,通过导体的电流与导体的
电阻成反比;②无交点;对每一个电流值,变阻器RP的阻值是定值电阻的阻值倍数不变,两个图像平行;
③C。
22.(8分)(2023•兴化市四模)用如图所示的电路测量小灯泡的电阻,小灯泡的额定电压为2.5V。
图1图2
图3图4
(1)用笔画线代替导线,将图1中的器材连接成完整电路。
(2)连接电路后,闭合开关,灯泡不亮,电流表和电压表都有较小的示数,无论怎样移动滑片,灯泡都
不发光,两表示数均无变化,其原因可能是:CO
A.灯泡短路
B.灯泡断路
C.滑动变阻器接的是下端两接线柱
(3)故障排除后,移动滑片到某一位置,电压表的示数如图2所示,要测量灯泡的额定电流,应将图1
中滑动变阻器的滑片向(选填"A”或"B”)端移动,使电压表的示数为2.5V。
(4)移动滑片,记下多组数据,并绘制成图3所示图像,则灯泡正常发光时电阻为8.3Q(结果保
留一位小数)。
(5)用该灯泡和电压表,测未知电阻R*的阻值,电路图如图4,步骤如下:
①只闭合S。、Si,移动滑片,使电压表示数为IV,由图3可知灯泡的电流为0.2A,即为Rx的电流;
②保持滑片位置不变,只闭合S。、S2,电压表示数为2.6V,则此时R*的两端的电压为L6V;
③区的阻值为8Qo
解:(1)伏安法测小灯泡电阻时需要调节小灯泡两端的电压,应将滑动变阻器采用一上一下的连接方式,
与灯泡串联在电路中,故将滑动变阻器上端任意一个接线柱与小灯泡的右端接线柱相连,如图所示:
(2)连接电路后,闭合开关,小灯泡不亮,电流表、电压表都有示数,电路为通路,电路的电流较小,
电路的电阻较大,无论怎样移动滑动变阻器的滑片,灯泡都不发光,两电表示数均无变化,则变阻器不
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