内容正文:
第十七章 欧姆定律 单元测试
一、单选题
1.如图所示,当滑动变阻器滑片P向右移动时,下列判断正确的是( )
A.电压表的示数不变,电流表A1的示数变大,A2的示数变小
B.电压表的示数不变,电流表A1的示数不变,A2 的示数变大
C.电压表的示数与A1的示数的比值变大,A2的示数变小
D.电压表的示数与A1的示数的比值不变,A2 的示数变小
2.图所示的电路中,白炽灯L1的电阻比白炽灯L2的电阻小,将开关S闭合,下列说法正确的是( )
A.电路中AB两点间的电压等于BC两点间的电压
B.通过A点的电流大于通过B点的电流
C.通过A点的电流等于通过B点的电流
D.电路中AB两点间的电压大于BC两点间的电压
3.一段导体接在电压为9V的电源上,通过导体的电流是1A,若将这段导体接在3V的电源上,这段导体的电阻是( )
A.9Ω B.6Ω
C.3Ω D.由9Ω变为3Ω
4.最先研究电流与电压、电阻之间的关系,并得出三者之间关系的科学家是( )
A.欧姆 B.安培 C.奥斯特 D.焦耳
5.小华设计了一种输液提示器,能在护士站观察到药液量的变化。当袋中药液量减少时,为使电压表示数随之减小( )
A. B.
C. D.
6.如图所示的电路中,电源两端电压和灯丝的电阻均保持不变。闭合开关S,滑动变阻器的滑片P向右移动时,下列说法中正确的是( )
A.电压表的示数变大 B.电灯L变亮
C.电流表的示数变大 D.电路的总电阻变小
7.如图所示,电源电压不变,当开关S闭合时,电表示数的变化情况是( )
A.电流表、电压表示数均变大
B.电压表示数变大,电流表示数变小
C.电流表、电压表示数均变小
D.电压表示数变小,电流表示数变大
8.在探究通过导体的电流与其两端电压的关系时,利用实验数据作出了如图所示的图象。根据图象,下列说法正确的是( )
A.导体A的电阻大于导体B的电阻
B.通过导体B的电流与其两端的电压成正比
C.当导体A两端的电压为2V时,通过导体A的电流为0.2A
D.将两导体并联后接在3V的电源上时,干路中的电流为0.6A
9.小明设计的质量测量仪如图所示,电源电压保持不变,闭合开关S后,下列说法中正确的是( )
A.不放重物时,小灯泡L的亮度最暗
B.与电流表相比,用电压表的示数表示重物的质量,更符合人们的思维习惯
C.重物的质量越大,电流表示数越小,电压表示数也越小
D.重物的质量越小,电路中的电流越小
10.如图电路,a、b、c分别表示电流表或电压表,电表都是理想的,则下列各组电表示数中可能实现的是( )
A.a的示数为1A,b的示数为2V,c的示数为0.5A
B.a的示数为2V,b的示数为1A,c的示数为0.5A
C.a的示数为0.5A,b的示数为1A,c的示数为2V
D.a的示数为2V,b的示数为0.5A, c的示数为1A
二、多选题
11.如图甲是一个用电压表的示数反映温度变化的电路原理图,其中电源电压U=4.5V且保持不变,电压表量程为0~3V,R0是300Ω的定值电阻,R1是热敏电阻,其阻值随环境温度变化的关系如图乙所示。若闭合开关S,则下列说法正确的是( )
A.环境温度为40℃时,热敏电阻的阻值是150Ω
B.电压表的示数越小,环境温度越高
C.电压表的最小示数是2.25V
D.此电路允许的最高环境温度为60℃
12.如图所示,电路中是定值电阻,是滑动变阻器,当的滑片向下滑动时,下列说法正确的是( )
A.电压表示数不变,电流表A示数增大
B.电压表示数减小,电压表示数不变
C.电路中电流变小
D.电压表示数与电流表A示数的比值不变
13.如图所示,甲为可调亮度台灯,乙为电位器的结构图,A、B、C为电位器的三个接线柱,转动滑片可调节灯泡亮度.下列分析正确的是( )
A.若只将B、C接入电路,则顺时针旋转滑片,灯泡变亮
B.若只将A、C接入电路,则顺时针旋转滑片,灯泡变亮
C.该电位器通过改变接入电路中电阻丝的长度来改变灯泡亮度
D.将A、B接入电路,若只将电阻丝做得更细些,则以相同速度顺时针旋转滑片,灯泡亮度变化更明显
14.在如图所示的电路中,电源电压保持U不变.电路中定值电阻阻值R大于R0.将滑动变阻器滑片向下滑动,电压表V1、V2、V3示数变化量的绝对值分别为△U1、△U2、△U3,电流表A示数变化量的凹绝对值为△I,则( )
A.电流表A的示数增大 B.电压表V2的示数增大
C.△U1大于△U2 D.△U2与△I的比值大于R0
三、填空题
15.一只标有“8V 0.4A”的小灯泡,接在电源电压为12V的电路中,为使其正常发光,应串联一个 Ω的电阻。
16.科学家有着强烈的好奇心和执着的探究精神,德国物理学家 最先通过实抢归纳出一段导体中电流跟电压和电阻之间的定量关系,即: .为了纪念他作出的杰出贡献,人们将他的名字命名为 的单位.
17.如图所示,将一个阻值为R的电阻接在a、b两端,电压表示数为8V,电路表示数为0.8A,若换用阻值为4R的电阻接在a、b两端,电压表示数为 V,电流表示数为 A。
18.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。请你计算滑动变阻器的最大阻值是 Ω。
19.如图1所示是某科学社团的同学设计的汽车有害尾气排放检测电路,电源电压恒定不变,R为气敏电阻,R0为定值电阻,它在电路中的作用是 。闭合开关后如果观察到电压表的示数增大,说明R的阻值 ,有害尾气浓度β (后两空均选填“变大”“不变”或“变小”)。
四、作图题
20.如图所示,请用笔画代替导线按电路图连接实物(灯泡正常发光的电阻约8欧左右)。
五、实验探究题
21.小付同学设计了图甲所示电路,探究“电流与电阻的关系”。
(1)小付根据电流表示数和定值电阻的实验数据在乙图中描出了两个点,并由这两点构成两个阴影部分(两个阴影有重叠),则这两个阴影部分的面积所表示的物理意义是
(2)用的电阻做实验时,滑动变阻器的滑片在处,再将电阻换成电阻进行实验时,滑动变阻器的滑片应该在处的 (填“左”或“右”)边,使电压表示数不变。
(3)在接下来继续实验时,电压表调到设置电压后,电流表的示数如图丙所示,此时的阻值为 。
22.在探究“导体中的电流与电阻关系”的实验中,电源电压调为4.5V,滑动变阻器上标有“”,定值电阻、、。
(1)小明连接的电路如图甲,电路中还差一根导线没有连接,小华指出在连接最后一根导线之前,必须进行的一步操作是 ,请用笔画线代替导线,将电路补充完整,要求滑片向左移,电流表示数变大;
(2)正确连接电路,闭合开关后发现,无论怎样移动滑片P,电流表的指针几乎不动,电压表指针明显偏转,若仅是导线连接点发生故障,则可能是导线 与的连接点接触不良;(选填“①”、“②”或“③”)
(3)故障排除后,为完成本实验小明应控制 表示数不变,实验操作如下:
①将接入电路,闭合开关调节滑片P,使电流表的示数如图乙所示,电流表示数为 A,记录两电表示数;
②用替换,调节滑片P使电压表示数为 V,并记录两电表示数;
③用替换,闭合开关后发现无论怎样调节滑片P,都无法完成实验,调节滑片P过程中,小明观察发现此过程中电压表示数的最小值为 V;
(4)小明为完成上述③步骤的实验,采用调节学生电源电压方式,下列学生电源电压中可完成实验的有____。(注意:本小题为多项选择题,若全对得2分,漏选得1分,不选或错选得0分。)
A.5.5V B.3.5V C.2.5V D.2V
六、综合题
23.实际的电源都有一定的内部电阻。如干电池,因其内阻的存在,对外供电时所提供的电压也不是它本身的真正电压,实际计算过程中,可以把它看成是由一个电压为、电阻为的理想电源与一个阻值为的电阻串联而成,如图所示。
实验室有一电压约为的电源内阻不到。为了测量该电源的内阻,现有两个电阻,,一量程为的电流表,并设计了图中甲、乙两种测量电路,请通过分析回答下列问题:
(1)你认为能够测电源内阻的电路是 选填“甲”或“乙”;
(2)写出主要实验步骤和需测量的物理量;
(3)写出电源内阻的数学表达式用已知量和测量量表示。
七、科普阅读题
24.阅读短文,回答问题:
酒精浓度检测仪
根据世界卫生组织的统计,大约的交通事故与酒后驾驶有关。我国刑法规定,从2011年5月1日起,驾驶员醉酒后驾车要负刑事任。目前,世界大多数国家都采用呼气式酒精测试仪,对驾驶员讲行现场检测。
酒精测试仪中装有酒精气体传感器。如图甲所示,是酒精测试仪的简化电路图,图中酒精气体传感器是一种气敏电阻,它的阻值随酒精气体浓度的变化而变化,如图乙所示,从而引起电路中电流和电压的变化,为定值电阻,电源电压为9V。
(1)喝过酒的人,距离很远就能闻到满身酒气,是因为发生了 。
(2)如图乙所示,气敏电阻随着酒精气体浓度的增大而 (选填“增大”、“减小”或“不变” );电压表示数随着酒精气体浓度的增大而 (选填“增大”、“减小”或“不变” )。
(3)如果要想把电压表改装成酒精测试仪显示器,需要进行校准,在不喝酒吹气的情况下,电压表示数为3V,则的阻值为 ,根据实际情况电压表应该选择的量程是 (选填“0~3V”或者“0~15V” )
八、计算题
25.如图所示,电路的电源电压为 6 V,R2的阻值为20 Ω,闭合开关后电压表的示数为 2 V。求:
(1)通过 R1的电流。
(2)R1的阻值。
26.如图所示电路,电源电压恒定,定值电阻。闭合开关S,电流表的示数为0.3A,电流表A的示数为0.45A。求:
(1)电源电压;
(2)通过电阻的电流;
(3)电阻的阻值。
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第十七章 欧姆定律 单元测试
一、单选题
1.如图所示,当滑动变阻器滑片P向右移动时,下列判断正确的是( )
A.电压表的示数不变,电流表A1的示数变大,A2的示数变小
B.电压表的示数不变,电流表A1的示数不变,A2 的示数变大
C.电压表的示数与A1的示数的比值变大,A2的示数变小
D.电压表的示数与A1的示数的比值不变,A2 的示数变小
【答案】D
【解析】由图示分析可知,两个电阻是并联关系,电压表测电源电压也就是知支路的电压,电流表A1测通过电阻R1的电流,电流表A2测总电流;当滑动变阻器滑片P向右移动时,变阻器的电阻变大,总电阻变大,总电流变小,所以电流A2的示数变小,而电压表和电流表A1都不受影响,示数不变。故答案为:D。
【分析】在并联电路中,支路电阻变化,其它支路不受影响,干路电流改变。
2.图所示的电路中,白炽灯L1的电阻比白炽灯L2的电阻小,将开关S闭合,下列说法正确的是( )
A.电路中AB两点间的电压等于BC两点间的电压
B.通过A点的电流大于通过B点的电流
C.通过A点的电流等于通过B点的电流
D.电路中AB两点间的电压大于BC两点间的电压
【答案】C
【解析】AD.由串联电路电流的规律,串联电路电流强度处处相等,即I1=I2,根据欧姆定律可得
因为 ,所以 ,AD不符合题意;
BC.由串联电路电流的规律可知,串联电路中电流处处相等,B不符合题意, C符合题意。
故答案为:C。
【分析】在串联电路中,电流处处相等,总电压等于各用电器电压之和。
3.一段导体接在电压为9V的电源上,通过导体的电流是1A,若将这段导体接在3V的电源上,这段导体的电阻是( )
A.9Ω B.6Ω
C.3Ω D.由9Ω变为3Ω
【答案】A
【解析】解:这段导体的电阻:R= = =9Ω.因为导体的电阻与导体两端的电压无关,所以当这段导体接在电压为3V的电源上时,这段导体的电阻仍然是9Ω.
故答案为:A.
【分析】导体的电阻是本身的一种属性,与外加的电压和流过它的电流没有关系,但是可以利用欧姆定律结合电流和电压求解它的电阻。
4.最先研究电流与电压、电阻之间的关系,并得出三者之间关系的科学家是( )
A.欧姆 B.安培 C.奥斯特 D.焦耳
【答案】A
【解析】欧姆最先研究电流与电压、电阻并得出三者之间关系,A符合题意,BCD不符合题意.
故答案为:A.
【分析】探究电流和电压、电阻关系的科学家是欧姆。
5.小华设计了一种输液提示器,能在护士站观察到药液量的变化。当袋中药液量减少时,为使电压表示数随之减小( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】药液减少,弹簧对瓶的拉力减小,滑片上升,
A.图像中滑片上升,电路中的电阻不变,电压表示数不变,A不符合题意;
B.图像中,滑片上升,接入电路的电阻变大,电压表示数变大,B不符合题意;
C.图像中,滑片上升,接入电路的电阻减小,分压减小,电压表示数变小,C符合题意;
D.电压表测量电源电压,滑片移到,电压表不变,D不符合题意。
故答案为:C.
【分析】当串联电路中,滑动变阻器接入电路的电阻减小,分压变小。
6.如图所示的电路中,电源两端电压和灯丝的电阻均保持不变。闭合开关S,滑动变阻器的滑片P向右移动时,下列说法中正确的是( )
A.电压表的示数变大 B.电灯L变亮
C.电流表的示数变大 D.电路的总电阻变小
【答案】A
【解析】分析电路可知,滑动变阻器与小灯泡串联,电压表测滑动变阻器两端电压,电流表测电路电流。闭合开关S,滑动变阻器的滑片P向右移动时,滑动变阻器电阻变大,根据串联电路电阻的特点,电路总电阻变大;电源电压不变,根据欧姆定律可知,电路中电流变小,电流表示数变小;电灯变暗;灯泡两端电压变小,所以滑动变阻器两端电压变大,电压表示数变大。
故答案为:A。
【分析】在串联电路中,滑动变阻器电阻变大,分压变大,电流减小。
7.如图所示,电源电压不变,当开关S闭合时,电表示数的变化情况是( )
A.电流表、电压表示数均变大
B.电压表示数变大,电流表示数变小
C.电流表、电压表示数均变小
D.电压表示数变小,电流表示数变大
【答案】B
【解析】开关闭合前,电流表测量串联电路中的电流,电压表测量电阻R2两端的电压;
开关闭合后,R1被短路,无电流通过R1,电流表的示数为“0”,此时电压表测量电源电压,而电源电压大于原来R2两端电压,所以电压表示数增大.
故答案为:B.
【分析】电压表在电路中相当于断路,电流表在电路中相当于导线,与导线并联部分被短路无电流通过,电压表串联在电路中测电源电压。
8.在探究通过导体的电流与其两端电压的关系时,利用实验数据作出了如图所示的图象。根据图象,下列说法正确的是( )
A.导体A的电阻大于导体B的电阻
B.通过导体B的电流与其两端的电压成正比
C.当导体A两端的电压为2V时,通过导体A的电流为0.2A
D.将两导体并联后接在3V的电源上时,干路中的电流为0.6A
【答案】B
【解析】A.根据欧姆定律 可知,当电压相同时,通过导体A的电流比较大,故导体A的电阻小于导体B的电阻,A不符合题意;
B.由图像可知,通过导体B的电流与其两端的电压成正比,B符合题意;
C.由图象可知,当导体A两端的电压为2V时,通过导体A的电流为0.4A,C不符合题意。
D.由图象可知,将两导体并联后接在3V的电源上时,通过A导体的电流为0.6A,通过导体B的电流为0.3A,根据并联电路中干路电流等于各支路电流之和可知,干路中的电流为0.6A+0.3A=0.9A,D不符合题意。
故答案为:B。
9.小明设计的质量测量仪如图所示,电源电压保持不变,闭合开关S后,下列说法中正确的是( )
A.不放重物时,小灯泡L的亮度最暗
B.与电流表相比,用电压表的示数表示重物的质量,更符合人们的思维习惯
C.重物的质量越大,电流表示数越小,电压表示数也越小
D.重物的质量越小,电路中的电流越小
【答案】B
【解析】A.不放重物时,弹簧最长,此时滑动变阻器的滑片位于最上端,R阻值最小,根据欧姆定律可得,此时电路中的电流最大,根据可知,此时灯泡的功率最大,即灯泡的亮度最亮,所以A错误;
D.重物质量越小,弹簧越长,电阻R的阻值越小,根据欧姆定律可知,电路中的电流越大,所以D错误;
BC.相反,重物质量越大,弹簧越短,电阻R的阻值越大,根据欧姆定律可知,电路中的电流越小,电流表示数越小,UL也越小,根据串联电路分压关系,UR越大,即电压表示数越大,所以C错误,B正确;
故选B。
【分析】利用欧姆定律和串联电路的电压关系进行动态电路的分析。
10.如图电路,a、b、c分别表示电流表或电压表,电表都是理想的,则下列各组电表示数中可能实现的是( )
A.a的示数为1A,b的示数为2V,c的示数为0.5A
B.a的示数为2V,b的示数为1A,c的示数为0.5A
C.a的示数为0.5A,b的示数为1A,c的示数为2V
D.a的示数为2V,b的示数为0.5A, c的示数为1A
【答案】B
【解析】A.ac均为电流表,R3被短路,电压表无示数,A错误;
B.bc为电流表,a电压表,R1和R2并联,R1再干路上,电压表测量干路电压,b测量R2和R3电流,c测量R1电流,可能实现,B正确,D错误;
C.ab为电流表,c为电压表,a被短路,示数为0,C错误;
综上选B,
【分析】电压表并联,电流表串联,电压表串联为断路,电压表相当于导线进行分析。
二、多选题
11.如图甲是一个用电压表的示数反映温度变化的电路原理图,其中电源电压U=4.5V且保持不变,电压表量程为0~3V,R0是300Ω的定值电阻,R1是热敏电阻,其阻值随环境温度变化的关系如图乙所示。若闭合开关S,则下列说法正确的是( )
A.环境温度为40℃时,热敏电阻的阻值是150Ω
B.电压表的示数越小,环境温度越高
C.电压表的最小示数是2.25V
D.此电路允许的最高环境温度为60℃
【答案】CD
【解析】A.由图甲可知,环境温度为40℃时,热敏电阻阻值是200Ω,A错误;
B.电压表V示数越小时,电路中的电流越小,电路中的总电阻越大,热敏电阻的阻值越大,由图甲可知,环境的温度就越低,B错误;
C.温度为0℃时,热敏电阻的阻值最大R1大=300Ω,此时电压表的示数最小,电路中的电流为,电压表的最小示数是U0小=I小R0=0.007 5 A×300Ω=2.25V,C正确;
D.当电压表的示数U0=3V时,电路允许测量的温度最高,此时电路中的电流是,电路中的总电阻为,热敏电阻的阻值是R1=R-R0=450Ω-300Ω=150Ω,由图
像知,电路允许的最高环境温度为60℃,D正确。
故选CD。
12.如图所示,电路中是定值电阻,是滑动变阻器,当的滑片向下滑动时,下列说法正确的是( )
A.电压表示数不变,电流表A示数增大
B.电压表示数减小,电压表示数不变
C.电路中电流变小
D.电压表示数与电流表A示数的比值不变
【答案】AD
【解析】ABC.根据电路,电阻串联,电压表V2测量R1的分压,电压表V1测量电源电压,滑片向下滑动,电阻减小,电压表V1示数不变,电流表A示数增大,电压表V2变大,A符合题意;B、C不符合题意;
D.电压表V2示数与电流表A示数的比值是R1的电阻,比值不变,D符合题意。
故答案为:AD.
【分析】在串联电路中,电阻减小,电流变大,减小的电阻分压变小,其他位置分压变大;根据P=I2R,分析电功率大小变化。
13.如图所示,甲为可调亮度台灯,乙为电位器的结构图,A、B、C为电位器的三个接线柱,转动滑片可调节灯泡亮度.下列分析正确的是( )
A.若只将B、C接入电路,则顺时针旋转滑片,灯泡变亮
B.若只将A、C接入电路,则顺时针旋转滑片,灯泡变亮
C.该电位器通过改变接入电路中电阻丝的长度来改变灯泡亮度
D.将A、B接入电路,若只将电阻丝做得更细些,则以相同速度顺时针旋转滑片,灯泡亮度变化更明显
【答案】ACD
【解析】A.将B、C接入电路,顺时针旋转滑片时,接入电路的电阻变短,电流变大,灯泡变亮,A符合题意;
B.将A、C接入电路,连接的电阻的最大值,旋转滑片,灯泡亮度不变,B不符合题意;
C.电位器通过改变接入电路中电阻丝的长度,改变电阻,改变灯泡亮度,C符合题意;
D.将A、B接入电路,将电阻丝做得更细些,电阻变大,旋转滑片,灯泡亮度变化更明显,D符合题意。
故答案为:ACD.
【分析】改变接入电路中电阻的长度,电阻改变;材料和长度相同时,横截面积越小,电阻越大。
14.在如图所示的电路中,电源电压保持U不变.电路中定值电阻阻值R大于R0.将滑动变阻器滑片向下滑动,电压表V1、V2、V3示数变化量的绝对值分别为△U1、△U2、△U3,电流表A示数变化量的凹绝对值为△I,则( )
A.电流表A的示数增大 B.电压表V2的示数增大
C.△U1大于△U2 D.△U2与△I的比值大于R0
【答案】AC
【解析】A.原电路中,与滑动变阻器串联后再与串联,电流表测电路的电流,电压表测变阻器的电压,测的电压,电压表测滑动变阻器与的总电压,将滑动变阻器滑片向下滑动,变阻器连入电路的电阻变小,由电阻的串联规律,电路的总电阻变小,由欧姆定律可知电路中电流增大,即电流表示数变大,故A正确;
B.滑片向下滑动时,电路中电流增大,根据可知,端电压增大,由串联电路电压的规律可知滑动变阻器与的总电压变小,即示数变小,故B错误;
CD.由串联电路电压的规律可知,等于两端电压的变化量,由欧姆定律,电压表的示数变化量:--①,
则与的比值等于,故D错误;
而示数的变化量为:--②,
因为定值电阻大于,由①②得:大于,故C正确;
故答案为:AC.
【分析】(1)分析电路连接及电表测量的物理量,判断将滑动变阻器滑片向下滑动变阻器连入电路的电阻变化,由电阻的串联规律确定电路的总电阻变化,由欧姆定律,确定电流表示数变化;
(2)根据可知两端电压的变化,由串联电路电压的规律得出示数的变化;
(3)(4)由串联电路电压的规律可知等于两端电压的变化量,由欧姆定律得出示数变化量的表达式,则可知与的比值变化;由欧姆定律得出电压表示数的变化量,根据已知条件可确定与大小关系。
三、填空题
15.一只标有“8V 0.4A”的小灯泡,接在电源电压为12V的电路中,为使其正常发光,应串联一个 Ω的电阻。
【答案】10
【解析】为了使小灯泡正常发光,需要串联的小灯泡的电阻为
【分析】利用电压和电流的比值计算电阻。
16.科学家有着强烈的好奇心和执着的探究精神,德国物理学家 最先通过实抢归纳出一段导体中电流跟电压和电阻之间的定量关系,即: .为了纪念他作出的杰出贡献,人们将他的名字命名为 的单位.
【答案】欧姆;电阻
【解析】欧姆是德国物理学家,提出了经典电磁理论中著名的欧姆定律也就是 .为纪念其重要贡献,人们将其名字作为电阻单位.
【分析】欧姆最早探究了电流和电压、电阻规律,是欧姆定律;在国际单位中,电阻的单位是欧姆。
17.如图所示,将一个阻值为R的电阻接在a、b两端,电压表示数为8V,电路表示数为0.8A,若换用阻值为4R的电阻接在a、b两端,电压表示数为 V,电流表示数为 A。
【答案】8;0.2
【解析】[1]根据题意可知,无论换那个电阻,电压表测量电源电压,电路没变,电源电压也不变,为8V。
[2]将一个阻值为R的电阻接在a、b两端,根据欧姆定律可知,R的阻值是,
换用阻值为4R的电阻接在a、b两端,电源电压不变,此时的电阻是原来的4倍,即40Ω,根据欧姆定律可知,电流表示数为.
18.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。请你计算滑动变阻器的最大阻值是 Ω。
【答案】10
【解析】由图乙可知,当加在定值电阻两端的电压为3V时,流过定值电阻的电流为0.6A,此时滑动变阻器滑片位于a端,只有R接入电路,电压电源为3V,
由欧姆定律得定值电阻的阻值为:。
由图象可知,电路中的最小电流I小=0.2A,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,则电路中的总电阻:,
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,所以,滑动变阻器的最大阻值:R滑大=R总-R=15Ω-5Ω=10Ω,
【分析】根据公式及R滑大=R总-R,可求出滑动变阻器的最大阻值。
19.如图1所示是某科学社团的同学设计的汽车有害尾气排放检测电路,电源电压恒定不变,R为气敏电阻,R0为定值电阻,它在电路中的作用是 。闭合开关后如果观察到电压表的示数增大,说明R的阻值 ,有害尾气浓度β (后两空均选填“变大”“不变”或“变小”)。
【答案】保护电路;变小;变大
【解析】 由电路图可知,两电阻串联,电压表测定值电阻两端的电压;
(1)当气敏电阻太小时,如果电路中没有定值电阻,电路中的电流会很大,电路会被烧毁,因此定值电阻R0作用是保护电路;
(2)闭合开关后如果观察到电压表的示数增大,由串联电路电压的规律知气敏电阻R两端的电压变小,根据串联电路的分压作用知气敏电阻R的电阻减小,由图乙知有害尾气浓度变大。
故答案为:保护电路;变小;变大。
【分析】 由电路图可知,两电阻串联,电压表测定值电阻两端的电压;
(1)当电路中电流过大时,电路将被烧毁;
(2)根据串联电路电压的规律判断出电压表的示数增大时气敏电阻R两端电压的变化,根据串联电路的分压作用判断出气敏电阻阻值的变化,由图乙判断出有害尾气浓度β的变化。
四、作图题
20.如图所示,请用笔画代替导线按电路图连接实物(灯泡正常发光的电阻约8欧左右)。
【答案】
【解析】电源有两节干电池组成,电源电压为U=3V,灯泡正常发光的电阻约8欧左右,电路中的最大电流为:,所以电流表选择0~0.6A的量程;
电压表并联到灯泡的两端,选用小量程;滑动变阻器采用一上一下的接法,如图所示。
五、实验探究题
21.小付同学设计了图甲所示电路,探究“电流与电阻的关系”。
(1)小付根据电流表示数和定值电阻的实验数据在乙图中描出了两个点,并由这两点构成两个阴影部分(两个阴影有重叠),则这两个阴影部分的面积所表示的物理意义是
(2)用的电阻做实验时,滑动变阻器的滑片在处,再将电阻换成电阻进行实验时,滑动变阻器的滑片应该在处的 (填“左”或“右”)边,使电压表示数不变。
(3)在接下来继续实验时,电压表调到设置电压后,电流表的示数如图丙所示,此时的阻值为 。
【答案】(1)定值电阻两端电压;(2)右;(3)20
【解析】1)长方形面积为长*宽,带入图中可知IR=U,即 阴影部分的面积所表示的物理意义是定值电阻的电压,综上第1空为定值电阻两端电压;
2)探究电流与电阻的关系,应该保证电压相同,根据串联分压可知,电阻越大,电压越大,所以当定值电阻越大时,要想保持电压不变,需要增加变阻器电压,需要右调节电阻,综上第1空为右;
3)电流表示数为0.1A,电压有面积可知U=2V,所以电阻为2V/0.1A=20Ω,综上第1空为20。
【分析】根据欧姆定律U=IR、串联分压填空。
1、串联分压:用电器串联时,其两端的电压和电阻成正比,所以电阻越大,电压越大,当定值电阻变大时,要想保持电压不变,便要增加变阻器的电阻,所以向右调节;
2、欧姆定律:计算公式为U=IR,据题可知电压为2V,电流为0.1A,据此计算电阻。
22.在探究“导体中的电流与电阻关系”的实验中,电源电压调为4.5V,滑动变阻器上标有“”,定值电阻、、。
(1)小明连接的电路如图甲,电路中还差一根导线没有连接,小华指出在连接最后一根导线之前,必须进行的一步操作是 ,请用笔画线代替导线,将电路补充完整,要求滑片向左移,电流表示数变大;
(2)正确连接电路,闭合开关后发现,无论怎样移动滑片P,电流表的指针几乎不动,电压表指针明显偏转,若仅是导线连接点发生故障,则可能是导线 与的连接点接触不良;(选填“①”、“②”或“③”)
(3)故障排除后,为完成本实验小明应控制 表示数不变,实验操作如下:
①将接入电路,闭合开关调节滑片P,使电流表的示数如图乙所示,电流表示数为 A,记录两电表示数;
②用替换,调节滑片P使电压表示数为 V,并记录两电表示数;
③用替换,闭合开关后发现无论怎样调节滑片P,都无法完成实验,调节滑片P过程中,小明观察发现此过程中电压表示数的最小值为 V;
(4)小明为完成上述③步骤的实验,采用调节学生电源电压方式,下列学生电源电压中可完成实验的有____。(注意:本小题为多项选择题,若全对得2分,漏选得1分,不选或错选得0分。)
A.5.5V B.3.5V C.2.5V D.2V
【答案】(1)断开开关;;(2)①;(3)电压表;0.3;1.5;2.5;(4)C;D
【解析】1)电路完成时,必须断开开关, 滑片向左移,电流表示数变大 所以电阻变小,作图如下
2)据图分析可知,电路发生断路,且和电压表并联的用电器发生断路,结合题目信息为 ① 与的连接点接触不良,综上 第1空为①;
3) 故障排除后,为完成本实验小明应控制 电压表示数不变,电流表示数为0.3A,电压表示数为0.3A*5Ω=1.5V,根据串联分压可知,电路中最小电流为0.1A,对应最小电压为0.1A×25Ω=2.5V,综上第1空为电压表;第2空为0.3;第3空为1.5;第4空为2.5;
4)变阻器阻值为0时,电压表示数为1.5V,当变阻器阻值最大,时电源电压最大为1.5V+1.5V/25Ω=2.7V,所以电源电压的变化范围1.5V-2.7V,CD正确,AB错误,综上选CD。
【分析】根据电路的故障分析,电路连接的基本操作、结合欧姆定律U=IR计算分析。
1、电路连接的基本操作:连接电路时,为保护电路开关应断开,变阻器调节至最大阻值处,对电表进行试触,根据电表偏转角度选择合适的电表量程;同时电表的正负极接线柱要符合电流的正进负出;
2、电路故障分析:据题目可知 电流表的指针几乎不动,电压表指针明显偏转 ,表明与电压表并联的用电器断路;
3、探究电流与电阻的关系,要保证电压不变,串联分压:用电器串联时,其两端的电压和电阻成正比,电路中最小电流为0.1A,对应最小电压为0.1A×25Ω=2.5V;
4、电压的范围:变阻器阻值为0时,电压表示数为1.5V,当变阻器阻值最大,时电源电压最大为1.5V+1.5V/25Ω=2.7V。
六、综合题
23.实际的电源都有一定的内部电阻。如干电池,因其内阻的存在,对外供电时所提供的电压也不是它本身的真正电压,实际计算过程中,可以把它看成是由一个电压为、电阻为的理想电源与一个阻值为的电阻串联而成,如图所示。
实验室有一电压约为的电源内阻不到。为了测量该电源的内阻,现有两个电阻,,一量程为的电流表,并设计了图中甲、乙两种测量电路,请通过分析回答下列问题:
(1)你认为能够测电源内阻的电路是 选填“甲”或“乙”;
(2)写出主要实验步骤和需测量的物理量;
(3)写出电源内阻的数学表达式用已知量和测量量表示。
【答案】(1)乙;(2)解:闭合开关、、串联,读出电流表示数为;闭合开关,断开开关、、串联,读出电流表示数为;
(3)解:因电源的电压不变,则
,
,
联立两式解得:。
【解析】1)当只闭合S2时,根据欧姆定律I=U/R,此时电流会超过电流表的量程,所以选用乙进行测量;
2)测量电压内阻r以及电源电压U的原理为欧姆定律,需要连列两组以上的方程,所以步骤为闭合开关、、串联,读出电流表示数为;
闭合开关,断开开关、、串联,读出电流表示数为。
3)根据欧姆定律U=IR可知:
,
,
连列解得:内阻
【分析】根据欧姆定律U=IR计算分析。
测量电压内阻r的原理为欧姆定律:计算公式为U=IR,开关、、串联,读出电流表示数为,此时可列;闭合开关,断开开关、、串联,读出电流表示数为,,连列求解内阻r
七、科普阅读题
24.阅读短文,回答问题:
酒精浓度检测仪
根据世界卫生组织的统计,大约的交通事故与酒后驾驶有关。我国刑法规定,从2011年5月1日起,驾驶员醉酒后驾车要负刑事任。目前,世界大多数国家都采用呼气式酒精测试仪,对驾驶员讲行现场检测。
酒精测试仪中装有酒精气体传感器。如图甲所示,是酒精测试仪的简化电路图,图中酒精气体传感器是一种气敏电阻,它的阻值随酒精气体浓度的变化而变化,如图乙所示,从而引起电路中电流和电压的变化,为定值电阻,电源电压为9V。
(1)喝过酒的人,距离很远就能闻到满身酒气,是因为发生了 。
(2)如图乙所示,气敏电阻随着酒精气体浓度的增大而 (选填“增大”、“减小”或“不变” );电压表示数随着酒精气体浓度的增大而 (选填“增大”、“减小”或“不变” )。
(3)如果要想把电压表改装成酒精测试仪显示器,需要进行校准,在不喝酒吹气的情况下,电压表示数为3V,则的阻值为 ,根据实际情况电压表应该选择的量程是 (选填“0~3V”或者“0~15V” )
【答案】扩散现象;减小;越大;;0~15V
【解析】(1)由于酒精分子在不停地做无规则运动,所以距离很远就能闻到满身酒气,这是扩散现象;
(2)由图乙可知,气敏电阻R1的阻值随着酒精气体浓度的增大而减小;
(3)由图乙可知,在不喝酒吹气的情况下(即酒精气体的浓度为0),气敏电阻的阻值R1 = 60Ω,此时电压表的示数U0=3V,由串联电路的电压特点可得,气敏电阻两端的电压:U1=U-U0=9V-3V= 6V,则电路中的电流:,由欧姆定律可得,R0的阻值为:;因电压表示数随着酒精气体浓度的增大而增大,则当喝酒吹气的情况下,电压表示数大于3V,故根据实际情况电压表应该选择的量程是0~15V。
八、计算题
25.如图所示,电路的电源电压为 6 V,R2的阻值为20 Ω,闭合开关后电压表的示数为 2 V。求:
(1)通过 R1的电流。
(2)R1的阻值。
【答案】(1)解:由题图可知, 闭合开关, 两电阻串联,电压表测 两端的电压,
闭合开关后电压表示数为 , 即 ,由串联电路的电压特点可知 两端的电压:
根据欧姆定律可知通过 的电流:
因为串联电路中电流处处相等, 则通过 的电流也为 。
(2)解:由欧姆定律可知 的阻值:
【解析】【分析】由电路图可知,根据两电阻串联,电压表测R1两端的电压。
(1)知道R两端的电压和阻值,根据欧姆定律求出通过电阻R1的电流;
(2)根据串联电路中的电流特点和欧姆定律求出电路中的总电阻,根据电阻的串联求出电阻R2的阻值分析得出。
26.如图所示电路,电源电压恒定,定值电阻。闭合开关S,电流表的示数为0.3A,电流表A的示数为0.45A。求:
(1)电源电压;
(2)通过电阻的电流;
(3)电阻的阻值。
【答案】(1)解:由图可知与并联,电流表测量通过的电流,,得,电源电压
(2)解:通过的电流
(3)解:电阻两端的电压
电阻的阻值
【解析】【分析】(1)根据U=IR,可以计算电压大小;
(2)根据并联电路电流规律,计算支路电流大小;
(3)根据,计算电阻。
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