内容正文:
专题05 欧姆定律
【题型1 探究电流与电压的关系】 1
【题型2 探究电流与电阻的关系】 5
【题型3 欧姆定律的内容及理解】 9
【题型4 根据欧姆定律计算导体的电阻、电流及电压】 12
【题型5 含有变阻器电路的动态分析】 16
【题型6 伏安法测电阻】 19
【题型7 电阻串、并联的总阻值与各电阻阻值的关系及推导】 22
【题型8 利用串、并联电路电阻关系的相关计算】 23
【题型1 探究电流与电压的关系】
1.(23-24九年级上·山东济南·期中)爱思考的小亮发现:如图所示,用“两节电池”比用“一节电池”给同一个小灯泡供电时,小灯泡更亮。针对此现象,他提出了几个问题,你认为最有价值且易探究的科学问题是( )
A.小灯泡的亮度与电池的节数有什么关系?
B.小灯泡的亮度与电源的电压有什么关系?
C.导体中的电流与导体两端电压有什么关系?
D.导体两端电压与导体中的电流有什么关系?
2.(23-24九年级上·山东济南·期中)某小组要用图所示的电路图先后完成两个实验方案:
①由少到多将几节干电池串联,先后接入MN,测量电流及电压;②电池与滑动变阻器串联接入MN,多次移动滑片,测量电流及电压。则该小组探究的是( )
A.串联电路的电压特点 B.影响电阻大小的因素
C.电流跟电阻的关系 D.电流跟电压的关系
3.(23-24九年级上·山东济宁·期中)小泽在探究“通过导体的电流与导体两端电压的关系”时,电路如图甲所示,电源电压保持不变,R为定值电阻。
(1)请用笔画线代替导线,将图中的电路按甲图连接完整(要求导线不交叉);
(2)连接电路时,开关应该处于 状态,实验前滑动变阻器的滑片应位于 (选填“A”或“B”)端;
(3)电路连接正确后,闭合开关,发现电压表有示数但电流表无示数,此时出现的故障可能是 ;
A.滑动变阻器短路
B.电流表开路
C.电阻R短路
D.电阻R开路
(4)排除故障后,小泽又取了两个定值电阻,想利用这些器材继续探究“电压不变时,电流与电阻的关系”,实验中所用电阻的阻值分别是5Ω、10Ω、20Ω,电源电压为6V,分别接入三个定值电阻,调节滑动变阻器滑片,记录数据,得到了如图丙所示的图象。由图象可以得出结论: ;
(5)上述实验中:
①小泽用5Ω的电阻做完实验后,保持滑动变阻器滑片的位置不变。接着把R换为10Ω的电阻接入电路,闭合开关,应该向 (选填“A”或“B”)端移动滑片,直至电压表示数为 V时,读出电流表的示数;
②最后小泽在桌子上发现一个阻值未知的定值电阻,为了测量电阻阻值的大小,小泽用这个定值电阻换掉图乙中的R,电路中电表的示数如图丁所示,通过计算可得此定值电阻的阻值为 Ω。
4.(23-24九年级上·山东德州·期中)小鹏在探究“通过导体的电流与导体两端电压的关系”时,电路如图甲所示,电源电压保持不变,R为定值电阻。
(1)请用笔画线代替导线,将图中的电路按甲图连接完整(滑片向右移动时电流表示数变大) ;
(2)实验前滑动变阻器的滑片应位于 (选填“A”或“B”)端。滑动变阻器的作用除了保护电路外,还起到了 的作用;
(3)电路连接正确后闭合开关,发现电压表有示数但电流表无示数,此时出现的故障可能是( );
A.滑动变阻器短路 B.电流表断路 C.电阻R短路 D.电阻R断路
(4)闭合开关后,移动滑片P,发现两电表示数始终如图所示,原因是将滑动变阻器的 (填字母)两个接线柱接入了电路:定值电阻R的阻值为 ;
(5)排除故障后,小鹏又取了两个定值电阻,想利用这些器材继续探究“电压不变时,电流与电阻的关系”。实验中所用电阻的阻值分别为5Ω、10Ω、20Ω,电源电压为6V,分别接入三个定值电阻,调节滑动变阻器的滑片,记录数据,得到了如图丙所示的图象。由图像可以得出结论: ;
(6)实验中多次测量的目的 。
5.(23-24九年级上·山东济南·期中)在探究电流与电压关系的实验中,下面是在实验过程中的部分情景。
(1)用笔画线代替导线将电路连接完整,要求滑片P向左移动时电流表示数增大 ;
(2)实验前在检查仪器时,发现电流表指针如图乙所示,造成此现象的原因是 ;
(3)当闭合开关后,他们发现电流表无示数,电压表有示数,原因可能是 ;
A.滑动变阻器短路
B.电阻R开路
C.电流表开路
D.电流表短路
(4)排除故障后,闭合开关,调节滑动变阻器,目的是 ;
(5)将电路连接正确后,小明测得实验数据如下:
实验次数
1
2
3
4
5
6
电压/V
0.4
0.8
1.2
1.5
2.0
电流/A
0.08
0.16
0.24
0.30
0.38
其中第6次实验的电压表、电流表的示数如图乙所示,电压表示数为 ,电流表示数为 ,从而得出多组实验数据,最终他得出的实验结论是 。
6.(23-24九年级上·山东济宁·期中)在“探究电流与电压的关系”实验中,小潘设计并连接了如图甲所示的电路。
(1)在闭合开关前,滑动变阻器的滑片应移到最 端;(选填“左”或“右”)
(2)闭合开关,发现电流表有示数,电压表无示数,已知导线、仪表均完好且接触良好,则故障原因可能是定值电阻 ;(选填“断路”或“短路”)
(3)继续移动滑动变阻器的滑片,进行多次测量,记录实验数据如下表:分析表中数据可知:在电阻一定的情况下,通过导体的电流与导体两端的电压成 ;
实验次数
1
2
3
4
电压U/V
1.0
1.6
2.2
2.8
电流I/A
0.1
0.16
0.22
0.28
(4)同桌的小明分别用两个阻值未知的电阻R1和R2进行实验,得到两个电阻的I﹣U图像,如图丙所示。由图像可知R1 R2(选填“>”“<”或“=”);
(5)若将定值电阻换成小灯泡,不能达到本实验的探究目的,是因为 。
7.(23-24九年级上·山东临沂·期中)小明利用如图实验装置探究“电流跟电压的关系”,电源电压恒为,电阻R阻值为,滑动变阻器标有“,1A”字样。
(1)请用笔画线代替导线将图中实物电路连接完整 ;
(2)刚连完最后一根导线,发现两电表指针立即发生偏转,其原因可能是 (只填序号);
A.开关未断开 B.滑动变阻器短路 C.电阻R断路
(3)解决问题后,闭合开关,调节滑动变阻器(如表):
实验组次
1
2
3
4
电压
1.0
1.5
2.0
2.5
电流
0.2
0.3
0.4
0.5
获得第3组实验数据后,要想得到第4组数据,应将滑片P向 (选填“A”或“B”)端移动;
(4)分析可得:电阻一定时,导体中的电流跟导体两端的电压成 比。
【题型2 探究电流与电阻的关系】
8.(23-24九年级上·山东菏泽·期中)小刚同学用如图电路探究“一段电路中电流跟电阻的关系”。在此实验过程中,当A、B两点间的电阻由5Ω更换为10Ω后,为了探究上述问题,他应该采取的唯一操作是( )
A.保持滑动变阻器滑片不动 B.将滑动变阻器滑片适当向右移动
C.将滑动变阻器滑片适当向左移动 D.将电池个数增加
9.(23-24九年级上·山东临沂·期中)某同学在探究“导体电流与电阻关系”时,选择了5Ω、10Ω、15Ω、20Ω四个电阻进行实验,实验电路图如图所示。关于实验下列说法正确的是( )
A.闭合开关前,滑动变阻器的滑片应置于最左边
B.滑动变阻器的作用是控制电阻两端的电压一定
C.将5Ω的电阻换成10Ω时,应将滑片向左移
D.实验获得多组数据是为了减小实验误差
10.(23-24九年级上·山东青岛·期中)小明在“探究电流跟电阻的关系”的实验中,设计的电路图如图所示,电源电压为6V。
实验次数
1
2
3
电阻R/Ω
5
10
20
电流I/A
0.4
0.2
0.15
(1)闭合开关S,发现电流表、电压表均无示数,若电路中只有一处故障,则可能是 ;
(2)排除故障后,小明进行实验,实验数据记录如表。表格中有一组数据是错误的,错误的数据及原因是 ;
(3)小明想多做一组实验,于是把20Ω的定值电阻换成30Ω的定值电阻,发现无论怎样移动滑动变阻器滑片,都无法完成实验,则滑动变阻器的最大阻值 (填“大于”或“小于”)60Ω;
(4)在探究“通过电阻的电流跟电压的关系”时,需要改变定值电阻R两端的电压,从而得到多组电压、电流值,具体操作方法是 。
11.(23-24九年级上·山东烟台·期中)小华同学为了探究“电流与电阻的关系”,设计了如图(甲)所示的实验电路,她在学校实验室找来了如下一些实验器材:电压恒为3V的电源,电流表、电压表各一个,一个开关,阻值分别为10Ω、20Ω、50Ω的定值电阻各一个,滑动变阻器上标有“20Ω,1A”字样,导线若干。
(1)请你用笔画线代替导线,将图(乙)中的实物连接完整 ;
(2)在连接实物电路时,小华应将开关处于 状态,闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片滑到 (选填“A”或“B”)端;
(3)小华连接好电路,闭合开关后,移动滑动变阻器滑片时,发现电流表指针偏转,电压表示数为零,则发生这种故障的原因可能是 ;
(4)故障排除后,小华先把10Ω的电阻接入电路,移动滑动变阻器滑片,使电压表示为 V,读出电流表示数后,断开开关,她直接拆下10Ω的电阻,改换成阻值为20Ω的电阻继续做实验,闭合开关,电压表示数如图(丙)所示,要完成这次实验,接下来她应将变阻器滑片向 (选填“A”或“B”)端移动;
(5)本实验中滑动变阻器的作用是, 。
(6)当小华改用50Ω的电阻继续实验时,发现无论怎样移动滑动变阻器滑片,都无法使电压表示数达到实验要求的值,你认为电压表的示数无法达到实验要求的值,原因可能是 ;
A.滑动变阻器的阻值太大 B.电压表量程选小了
C.滑动变阻器的阻值太小 D.滑动变阻器烧坏了
(7)由丁图可以得出结论:电压一定时, 。
12.(23-24九年级上·山东济宁·期中)在“探究电流与电阻关系”的实验中,小明依次选用阻值为5Ω、10Ω、20Ω的定值电阻进行实验。
(1)图甲是实验的实物连线图,其中有一条导线连接错误,请在该导线上打“×”并画出正确连线 ;
(2)改正错误后闭合开关,电流表有示数而电压表无示数,电路故障可能是 ;
(3)排除故障后闭合开关,移动滑动变阻器的滑片至某一位置,电流表的示数如图乙所示,此时电路中的电流为 A;
(4)断开开关,将5Ω的定值电阻换成10Ω的并闭合开关,此时应将滑动变阻器的滑片向 (选填“左”或“右”)端移动,这一过程中眼睛要一直观察 表示数的变化;
(5)如表是实验中记录的数据,分析数据可知:
实验次数
1
2
3
定值电阻R/Ω
5
10
20
电流I/A
0.2
0.1
①10Ω定值电阻的电压为 V;
②当导体两端的电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成 比。
13.(23-24九年级上·山东烟台·期中)探究电流与电压和电阻的关系。实验中电源电压恒为3V,滑动变阻器最大阻值为20Ω。
(1)先用5Ω的定值电阻探究电流与电压的关系,实验电路图如图甲所示:
①连接电路前,发现电流表指针如图乙所示,接下来的操作是 ;
②检查完毕后,闭合开关,调节滑动变阻器,电压表的示数为2.6V,电流表的示数如图丙所示。请在图丁的坐标系中描绘出第6组数据对应的点,并画出电阻R的I-U图像 ;
③分析画出的I-U图像可得出结论:在电阻一定时, ;
(2)实验结束后,悦悦想继续探究电流与电阻的关系,他将电源电压改为4V且不变,使定值电阻两端的电压一直为2V不变;根据实验数据,由于此图线为曲线,认为不便直观判断I与R的定量关系,从而直观判断出了I与R的关系。你认为改进方法是: ;
(3)做完以上实验后,又利用如图丙所示的电路,测量另一个未知电阻Rx的阻值。(R0是已知阻值的定值电阻)。
①只闭合开关S1,电流表的示数为I1;
②开关S1、S2都闭合后,电流表的示数为I2;
③请写出未知电阻Rx的阻值表达式Rx= 。
14.(23-24九年级上·山东威海·期中)小红用如图甲所示的实验电路“探究电流与电阻的关系”,实验中所用定值电阻的阻值分别为各一个。
(1)连接电路时,开关应 (选填“断开”或“闭合”);
(2)实验中,依次改变电阻的阻值,并保持其两端的电压不变,记下电流表的示数,图乙是根据实验数据画出的定值电阻的关系图象,由图象可以得出结论:电压一定时,通过导体的电流与其电阻成 ;
(3)在图甲中,定值电阻的阻值为和时,滑动变阻器接入电路中的阻值分别为和,则 ;
(4)多次实验的目的是 。
【题型3 欧姆定律的内容及理解】
15.(23-24九年级上·山东济宁·期中)下列说法中正确的是( )
A.验电器的原理是异种电荷相互吸引
B.电源是提供电压的装置,正、负电荷定向移动都会形成电流
C.导体的电阻与导体两端电压成正比,与通过导体的电流成反比
D.温度不变时,决定导体电阻大小的因素为导体长度和横截面积
16.(23-24九年级上·山东济宁·期中)如图是电阻甲和乙的图象,小明对图象信息做出的判断,正确的是( )
A.当甲两端电压为0.5V时,通过它的电流为0.3A
B.当乙两端电压为2.5V时,其电阻值为10Ω
C.将甲和乙串联,若电流为0.3A,则它们两端的电压为2V
D.将甲和乙并联,若电压为1V,则它们的干路电流为0.5A
17.(23-24九年级上·山东泰安·期中)张华同学在“探究通过导体的电流与其两端电压的关系”时,根据记录的实验数据作出了如图所示的I-U图像,下列说法正确的是( )
①通过导体甲的电流与其两端的电压成反比
②导体甲的电阻小于导体乙的电阻
③若将甲、乙两导体串联,当电路电流为0.1A时,甲乙两端的总电压为3V
④将甲、乙两导体并联后接到电压为3V的电源上时,干路中的电流为0.9A
A.只有②④ B.只有①③ C.只有①② D.只有③④
18.(23-24九年级上·山东淄博·期中)如图是电阻甲和乙的关系图像。下列说法正确的是( )
A.甲的电阻为15Ω
B.当甲两端的电压为1.2V时,甲中的电流为0.3A
C.将甲、乙并联在1.5V的电源两端,干路电流为0.2A
D.将甲、乙串联在电路中,当甲两端电压为0.5V时,乙两端电压为1.5V
19.(23-24九年级上·山东临沂·期中)图甲是小灯泡L和电阻R的图像。将小灯泡L和电阻R接入图乙所示的电路中,只闭合时,电流表的示数为0.5A。电源为稳压电源,下列说法中正确的是( )
A.只闭合时,小灯泡L的电阻为
B.再闭合后,通过电阻的电流为0.3A
C.闭合,后,电流表的示数为0.7A
D.若电源电压为4V,通过灯的电流为0.75A
20.(23-24九年级上·山东淄博·期中)如图甲所示电路,电源电压保持不变。闭合开关S,当滑动变阻器的滑片P从右端滑到左端的过程中,R1、R2的I—U关系图像如图乙所示。则下列判断错误的是( )
A.电源电压为18V B.滑动变阻器R2的最大阻值为30Ω
C.R1的阻值是20Ω D.当电路中电流是0.4A时,R2两端电压为10V
21.(23-24九年级上·山东日照·期中)(多选)如图甲所示的电路中,电源电压不变,闭合开关后,滑片P由b端移动到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,以下正确的有( )
A.电源电压为9V
B.定值电阻的阻值为6
C.滑动变阻器的最大阻值为15
D.当电压表的示数为6V时,滑动变阻器接入电路的阻值为3
22.(23-24九年级上·山东临沂·期中)如图所示是两个定值电阻的电流随电压变化的关系曲线,从图中可以知道两个电阻阻值的大小关系为 (填“>”、“<”或“=”)。若将A、B两个定值电阻串联接在某电源两端,已知电阻A通过的电流为0.3A,则电源两端的电压应为 。
23.(23-24九年级上·山东临沂·期中)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。则定值电阻的阻值为 ,电源电压为 V,滑动变阻器的最大阻值是 。
【题型4 根据欧姆定律计算导体的电阻、电流及电压】
24.(23-24九年级上·山东济宁·期中)如图所示是电阻RA和RB的I-U图象,分析可知下列说法中不正确的是( )
A.当两电阻并联时,RA和RB两端的电流之比为1∶ 2
B.当RB两端电压为2V时,通过RB的电流为0.1A
C.当RA两端电压为0V时,RA的阻值是10Ω
D.当两电阻串联时,RA和RB两端的电压之比为1∶ 2
25.(23-24九年级上·山东日照·期中)在如图所示的电路中,已知电源电压4.5V且保持不变,电压表的量程为0~3V,电流表的量程为0~0.6A,定值电阻标有“”字样,滑动变阻器标有“”字样。在保证电路安全的前提下,下列判断正确的是( )
A.电路中允许通过的最大电流为0.6A B.滑动变阻器允许调节的最小阻值为
C.电压表的变化范围为1.5~3V D.当滑片向右滑动时,电压表和电流表的示数之比变大
26.(23-24九年级上·山东淄博·期中)如图所示,的阻值为15Ω,只闭合开关时,电流表的示数为0.2A;同时闭合开关和时,电流表的示数为0.5A。下列说法正确的是( )
A.电源电压为3V
B.的阻值为
C.、都闭合时,通过的电流是0.3A
D.、都闭合时,与两端的电压之比为2︰3
27.(23-24九年级上·山东临沂·期中)如图所示的三个电路中,甲、乙、丙电路中电源两端电压均为U,所有电阻阻值相同。当开关均闭合时,电路中电流表的示数分别为、,电压表的示数分别为、,下列判断正确的是( )
A. B. C. D.
28.(23-24九年级上·山东烟台·期中)同学们在连接电路的时候,看到开关已经生锈。生锈的开关电阻会不会比较大?大家讨论后连接了如图所示的电路,是阻值为的定值电阻,的最大阻值为。闭合开关,将滑片移到最左端的时候,电压表示数为,移到最右端的时候,电压表示数为,忽略导线和电源的电阻,电压表为理想电压表,则下列结论正确的是( )
A.生锈开关的电阻几乎可以忽略 B.生锈开关的电阻为
C.若开关断开,电压表的示数为 D.若开关断开,电压表的示数为
29.(23-24九年级上·山东滨州·期中)(多选)如图甲所示的电路中电源电压恒定,闭合开关S,移动滑片P,下列说法正确的是( )
A.电源电压为12V
B.R0的阻值为2Ω
C.滑片P向左移动的过程中,R0两端电压逐渐变小
D.滑片P向右移动的过程中,电压表示数与电流表示数的比值变大
30.(22-23九年级上·山东菏泽·期中)某导体两端的电压为5V时,通过的电流为0.5A,则导体的电阻为 Ω,当导体两端的电压为0时,导体的电阻为 Ω。
31.(23-24九年级上·山东济宁·期中)如图所示的电路中,电源电压保持不变,R1=10Ω。闭合开关S,移动滑动变阻器R2的滑片P到最右端的b时,电流表的示数为0.6A;移动滑片P到最左端的a时,电流表的示数为0.2A,则电源电压为 V,滑动变阻器的最大阻值为 Ω。
32.(23-24九年级上·山东济宁·期中)如图所示的电路中,电源电压为18V不变,滑动变阻器R2上标“20Ω 2A”的字样,闭合开关S后,电流表的示数为1A,电压表的示数是4V,求:
(1)电阻R1的阻值。
(2)电路中的最小电流。
(3)在电压表和电流表不改变量程的情况下,为使电路正常工作,滑动变阻器R2连入电路的阻值范围。
33.(23-24九年级上·山东青岛·期中)如图所示的电路中,电源电压不变,电阻的阻值为。当断开开关和,闭合开关时,电流表的示数为;当断开开关,闭合开关、时,电流表的示数为。求:
(1)电阻的阻值。
(2)断开开关和,闭合开关时,加载在电阻两端的电压。(画出每个状态的等效电路图并计算)
34.(23-24九年级上·山东济南·期中)(1)如图甲所示电路中,定值电阻R的阻值为,电源电压保持不变。闭合开关S后,整个电路正常工作,两电流表的表盘均如图乙所示。求:
①通过灯泡L的电流是多少安?
②电源两端的电压是多少伏?
(2)如图丙所示电路中,电源两端电压U保持不变,R1、R2是定值电阻。当开关S闭合时,电流表的示数为0.1A,电压表示数为3V。通过计算回答:电阻R1的阻值是多少欧?
【题型5 含有变阻器电路的动态分析】
35.(23-24九年级上·山东济宁·期中)小明设计的一个用于烘焙的测重秤,如图所示是它的工作原理图,其中弹簧上端可以放置物体,它和滑动变阻器的滑片P固定在一起,AB间有可收缩的导线,R1为保护电阻。电源电压保持不变,测重秤显示表的指针偏转角度会随着被测物重量的增加而增大,有关秤的工作原理图说法正确的是( )
A.物体重力越大,该电路中的电流越大
B.测重秤显示表是用电流表改装而成的
C.测重秤显示表是用电压表改装而成的
D.连入电路的R2的阻值随物体重力的增大而减小
36.(23-24九年级上·山东济宁·期中)如图所示电路中,电源电压保持不变,闭合开关S,滑动变阻器的滑片向左移动,下列判断正确的是( )
A.电路的总电流不变 B.滑动变阻器的阻值变小
C.电压表的示数变大 D.电流表的示数变小
37.(23-24九年级上·山东菏泽·期中)学习电学知识后,物理兴趣小组对亮度可调的应急灯进行了探究,发现它的亮度调节开关相当于一个滑动变阻器,电路如图所示。闭合开关,用电压表和电流表对其进行测量,调节滑动变阻器使灯泡变亮的过程中,电压表和电流表的示数变化情况正确的是(电源电压保持不变)( )
A.电压表V的示数变小 B.电压表V的示数变大
C.电流表A的示数变小 D.电流表A的示数不变
38.(23-24九年级上·山东济南·期中)(多选)如图是一种测定油箱内油量的模拟装置,R0是定值电阻,R是滑动变阻器,且滑杆可绕固定轴O转动,油量减少时,浮子随液面落下,滑杆带动滑片向上移动,下列说法正确的是( )
A.该油量表是由电流表改装的
B.R0的作用是保护电路
C.当油面下降时,R接入电路中的阻值变大
D.油量表的示数越大,表示油箱中的油越少
39.(23-24九年级上·山东烟台·期中)如图是一种测量油箱内油量的装置。从油量表(由 表改装而成)指针所指刻度,就能知道油箱内油量的多少。当油量减少时,R的阻值将 ,油量表示数将 。(填“变大”或“变小”)
40.(23-24九年级上·山东日照·期中)如图甲所示,电源电压保持不变,闭合开关S,滑动变阻器滑片P从b点滑向a点的过程中,两个电压表示数随电流表示数变化的图像如图乙所示。图乙中 (选填“dc”或“ec”)表示电压表V1的示数随电流表示数变化的图像;该电路电源两端电压为 ,R0的阻值为 ,R的最大阻值为 。
41.(23-24九年级上·山东菏泽·期中)课外实践活动中,物理小组计划制作一个水位显示仪,用电流表或电压表来显示蓄水池水位高低。选用器材:电源(电压恒为)、均匀弧形电阻片(最大阻值为)、定值电阻、电流表(量程为)、电压表(量程为)、滑杆、细杆、浮子。设计要求是:①电流表或电压表示数越大,表示水位越高。②当滑片滑动到电阻片的一端时,电流表或电压表示数要恰好达到满偏(量程的最大值),指针位置表示蓄水池规定的最高水位;当滑片滑动到电阻片的另一端时,电流表或电压表指针所指位置表示规定的最低水位。
(1)小明利用电流表设计了一个符合要求的装置,如图甲所示。其中滑片P与滑杆连接,滑杆可绕固定轴转动,另一端通过轻质细杆连接一个浮子。
①当水位最高时,滑片应该滑到端还是端?小明选用的定值电阻的阻值为多少?
②当水位最低时,电流表的示数为多少?
(2)另一个同学想用电压表显示水位高低,他拆下装置中的电流表,将电压表连接到电路中,如图乙所示。请分析说明他的设计是否符合要求?如果符合,说明理由;如果不符合,提出能够达到设计要求的具体改进方法。
42.(23-24九年级上·山东东营·期中)如图甲所示,这是物理兴趣小组设计的简易坐位体前屈测试仪。其内部简化电路原理图如图乙所示。测试中,被测试的同学向前推动测试仪的滑块(滑动变阻器的滑片),用电压表的示数来反映被测试的同学的成绩。电源电压恒为4.5V,滑动变阻器R1的滑片P每移动1cm电阻变化0.5Ω,当滑片P位于最左端时,电流表的示数是0.3A。
(1)定值电阻R2的阻值为多少?
(2)某同学测试时,从最左端推动滑片P向右移动了20cm,此时电压表的示数是多少?
(3)另一同学测试时,电压表的示数为2V,则该同学从最左端推动滑片P向右移动的距离是多少?
【题型6 伏安法测电阻】
43.(23-24九年级上·山东济宁·期中)某同学利用如图所示电路做“伏安法测电阻”的实验,已知电源电压恒为6V,滑动变阻器标有“;1A字样,实验中该同学填写的实验数据如表所示。下列关于实验的几种说法中正确的是( )
序号
1
2
3
4
5
U/V
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
I/A
0.10
0.21
0.30
0.40
0.49
①序号“1”的实验数据不是本实验中测得的
②序号“4”的实验中,滑动变阻器与待测电阻的阻值之比为1∶2
③序号“2”和“5”的实验数据表明待测电阻R,不是定值电阻
④仅用该同学的实验器材就能探究电流与电阻的关系
A.①④ B.②④ C.①② D.③④
44.(23-24九年级上·山东济南·期中)如图所示是“伏安法测电阻”的实验电路图。以下关于该实验的总结正确的是( )
A.该电路图还能探究“电流与电压的关系” B.多次测量取平均值是为了寻找普遍规律
C.测小灯泡电阻也需要多次测量求平均值 D.滑动变阻器的作用是多次改变电源电压
45.(23-24九年级上·山东青岛·期中)在“测量电阻Rx阻值”的实验中,电路设计如图甲所示。
(1)闭合开关,移动滑动变阻器的滑片P,当电流表示数为0.3A时,电压表示数如图乙所示,则其示数为 V,未知电阻 。
(2)多次移动滑动变阻器的滑片,记下每次对应的电流值和电压值并求出对应的电阻值,多次测量的目的是 。
(3)若实验中只有一个电压表和一个已知阻值为的定值电阻,在图丙所示的电路中接入一个开关S1同样可以测量未知电阻Rx的阻值,则应将开关S1接在 (填“A”或“B”)处,请将以下实验步骤补充完整:
①闭合开关S,断开开关S1,电压表示数记为;
②同时闭合开关S、S1,电压表示数记为U;
③未知电阻阻值表达式: (用U、和的关系式表示)。
46.(23-24九年级上·山东临沂·期中)用伏安法测量小灯泡的电阻,电源电压为3V,待测小灯泡的正常工作电压为2.5V。
(1)请用笔画线代替导线,完成图甲中实物电路的连接,要求:①滑片 P向右移动时,电流表示数变小;②连线不能交叉;( )
(2)闭合开关前应将滑动变阻器的滑片置于 端(选填“A”或“B”);闭合开关后,两表均有示数但灯泡不亮,导致这一现象的原因可能是 (选填序号);
A.灯泡断路 B.灯泡开路 C.滑动变阻器阻值太大
(3)如图乙所示,此时灯泡两端的电压为 V; 要测量小灯泡正常发光时的电阻,应将滑动变阻器的滑片向 移动(选填“左”或“右”);
(4)根据实验数据画出的小灯泡的Ⅰ-U图像如图丙所示,则小灯泡正常工作时的电阻为 Ω。
47.(23-24九年级上·山东烟台·期中)小华利用“伏安法”测定小灯泡的电阻,有如下器材:电压表、电流表、开关、电压为3V的电源、“2.5V”的小灯泡、标有“20Ω 1A”的滑动变阻器、导线若干;
(1)请用笔画线代替导线,帮小华同学将图甲的实物电路连接完整 (要求连线不得交叉;电压表的量程选择要恰当;滑动变阻器的滑片向左移动,小灯泡变暗);
(2)小华同学连接好电路后,在闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片移到 (选填“A”或“B”)端;
(3)闭合开关后,发现小灯泡不亮,电流表有示数,但电压表无示数,原因可能是 ;
(4)排除故障后,小华闭合开关,移动滑片P到某一点时,电压表示数为2.5V,电流表示数如图乙所示,计算出的电阻值为 Ω。小灯泡的额定功率为 W。
(5)按正确的操作测得的数据,计算出三次小灯泡的阻值不相等,其原因是 ;
(6)利用本套器材还可以完成的实验有 。
(7)小华想测量手边一个未知电阻的阻值,但是电压表又坏了不能使用,在老师的帮助下,利用图丙的电路图巧妙地测出了未知电阻的阻值Rx,其中R0是定值电阻,请把实验步骤补充完整:
①断开开关S2、闭合开关S1,记录电流表的示数为I0;
②闭合S1,S2,记录电流表的示数为I2;
③未知电阻的表达式:Rx= (用已知量和测量的物理量的符号表示)。
48.(23-24九年级上·山东烟台·期中)在测量小灯泡电阻的实验中,小亮和小雨选择了标有“3V”字样的小灯泡。
(1)测量灯泡电阻的原理是 ;
(2)小亮连完最后一根线后发现灯泡立即发出很亮的光,你认为产生这种现象的原因可能是: (写出一条即可);
(3)小亮按正确的方式连接电路,闭合开关,发现灯泡不发光,但电流表和电压表均有示数,接下来他应进行的操作是: ;
(4)在处理数据时,小雨为了减小误差,将多次计算得到的灯泡电阻取平均值,你认为她的做法 (选填正确或错误),原因 。小亮根据实验数据绘制成了U -I图像如图乙,根据该图像提供的信息,可计算出小灯泡正常发光时的电阻是 Ω;
(5)小雨想利用如图丙所示的电路测量未知电阻Rx的大小(R0阻值已知),下面是他的实验过程,请你帮他完成实验。
①闭合开关S和S1,断开S2,读出此时电压表的示数为U1;
② ,读出此时电压表的示数为U2;
③未知电阻阻值的表达式为:Rx= (用题中给定的物理符号表示)。
【题型7 电阻串、并联的总阻值与各电阻阻值的关系及推导】
49.(23-24九年级上·山东泰安·期中)将电阻R1、R2(R1>R2)按如下四种方式分别接在同一电源上,电路中总电流最小的是( )
A. B.
C. D.
50.(23-24九年级上·山东青岛·期中)小明家的电热水壶电热丝断了,他想用一根新电热丝 R0替换,但不知道阻值,于是他用伏安法进行了测量,用记录的多组数据描绘出 R0的 U-I 图象,如图所示。在老师的安全指导下,小明利用 R0重新组装好电热水壶,接在 220V 家庭电路中,但是很快烧断,经过他仔细查看,他发现电热丝上标有“200V”字样,忽略温度对电阻的影响。
(1)R0的阻值。
(2)要使电热丝正常工作,需串联一个多大的电阻?
【题型8 利用串、并联电路电阻关系的相关计算】
51.(23-24九年级上·山东临沂·期中)如图所示电路中,电源电压6V恒定不变,电流表的量程是0~0.6A,电压表的量程是0~3V,小灯泡上标有“2V,0.5A”(灯丝电阻不变),滑动变阻器标有“20,1A”。闭合开关S,移动滑动变阻器的滑片P,在不损坏电路元件的前提下,电流表、电压表示数的范围分别是( )
A.0.25A~0.5A,1V~2V B.0.3A~0.5A,1V~1.5V
C.0.25A~0.5A,1.5V~2V D.0.25A~0.6A,1V~2V
52.(23-24九年级上·山东济宁·期中)如图所示电路,闭合开关后,将滑动变阻器的滑片从最右端向左移动一小段距离的过程中( )
A.电流表示数变小 B.电压表示数变小
C.电路总电阻变小 D.灯泡的亮度变大
53.(23-24九年级上·山东威海·期中)如图所示,电源电压保持12V不变,R1=30Ω,变阻器R2的阻值变化范围是0~20Ω。开关S闭合,当变阻器滑片P由b端滑至a端过程中电流表的示数 (选填“变大”、“不变”或“变小”),P在a端时,电压表的示数为 V。
54.(23-24九年级上·山东威海·期中)两个标有“8V;0.8A”和“10Ω;1A”定值电阻,将它们串联起来使用时等效电阻为 Ω,将它们并联在电路中,为各元件完全干路最大电流为 A。
55.(23-24九年级上·山东济南·期中)如图甲是某电子秤的原理示意图,R1为定值电阻,托盘下方的电阻R2为压敏电阻,其电阻大小与托盘内所放物体质量大小的关系图如图乙所示。已知电源电压为8V保持不变。
(1)当托盘为空时,R2电阻多大?
(2)若托盘为空时,电流表示数为,求定值电阻R1的阻值;
(3)若放入某物体后,电流表示数为,求该物体的质量大小。
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专题05 欧姆定律
【题型1 探究电流与电压的关系】 1
【题型2 探究电流与电阻的关系】 9
【题型3 欧姆定律的内容及理解】 17
【题型4 根据欧姆定律计算导体的电阻、电流及电压】 24
【题型5 含有变阻器电路的动态分析】 33
【题型6 伏安法测电阻】 39
【题型7 电阻串、并联的总阻值与各电阻阻值的关系及推导】 46
【题型8 利用串、并联电路电阻关系的相关计算】 47
【题型1 探究电流与电压的关系】
1.(23-24九年级上·山东济南·期中)爱思考的小亮发现:如图所示,用“两节电池”比用“一节电池”给同一个小灯泡供电时,小灯泡更亮。针对此现象,他提出了几个问题,你认为最有价值且易探究的科学问题是( )
A.小灯泡的亮度与电池的节数有什么关系?
B.小灯泡的亮度与电源的电压有什么关系?
C.导体中的电流与导体两端电压有什么关系?
D.导体两端电压与导体中的电流有什么关系?
【答案】C
【详解】AB.都是针对具体的“灯泡”提出的问题,不是最有探究价值的问题,故AB错误;
CD.通过对比两个实验的现象发现:同一个灯泡的亮度发生变化是由于电池个数的变化引起的,而亮度和电池个数的物理本质是通过灯泡的电流和灯泡两端的电压,再将问题由特殊扩展到一般,且需要得出电流与电压之间的具体关系,所以可最有探究价值且易于探究的科学问题是“同一导体中电流的大小跟它两端的电压有什么关系”,故C正确,D错误。
故选C。
2.(23-24九年级上·山东济南·期中)某小组要用图所示的电路图先后完成两个实验方案:
①由少到多将几节干电池串联,先后接入MN,测量电流及电压;②电池与滑动变阻器串联接入MN,多次移动滑片,测量电流及电压。则该小组探究的是( )
A.串联电路的电压特点 B.影响电阻大小的因素
C.电流跟电阻的关系 D.电流跟电压的关系
【答案】D
【详解】在MN间先后串联接入几节干电池,或将电池与滑动变阻器串联接入MN,调节滑片的位置,都能改变定值电阻两端的电压及通过的电流,但定值电阻的阻值保持不变,所以探究的是:电阻一定时,通过导体的电流与电压的关系,故D符合题意,ABC不符合题意。
故选D。
3.(23-24九年级上·山东济宁·期中)小泽在探究“通过导体的电流与导体两端电压的关系”时,电路如图甲所示,电源电压保持不变,R为定值电阻。
(1)请用笔画线代替导线,将图中的电路按甲图连接完整(要求导线不交叉);
(2)连接电路时,开关应该处于 状态,实验前滑动变阻器的滑片应位于 (选填“A”或“B”)端;
(3)电路连接正确后,闭合开关,发现电压表有示数但电流表无示数,此时出现的故障可能是 ;
A.滑动变阻器短路
B.电流表开路
C.电阻R短路
D.电阻R开路
(4)排除故障后,小泽又取了两个定值电阻,想利用这些器材继续探究“电压不变时,电流与电阻的关系”,实验中所用电阻的阻值分别是5Ω、10Ω、20Ω,电源电压为6V,分别接入三个定值电阻,调节滑动变阻器滑片,记录数据,得到了如图丙所示的图象。由图象可以得出结论: ;
(5)上述实验中:
①小泽用5Ω的电阻做完实验后,保持滑动变阻器滑片的位置不变。接着把R换为10Ω的电阻接入电路,闭合开关,应该向 (选填“A”或“B”)端移动滑片,直至电压表示数为 V时,读出电流表的示数;
②最后小泽在桌子上发现一个阻值未知的定值电阻,为了测量电阻阻值的大小,小泽用这个定值电阻换掉图乙中的R,电路中电表的示数如图丁所示,通过计算可得此定值电阻的阻值为 Ω。
【答案】 断开 B D 导体两端的电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成反比 B 2 4
【详解】(1)[1]由图甲可知,定值电阻与滑动变阻器串联,电压表测定值电阻两端的电压,滑动变阻器采用“一上一下”的原则选择接线柱,如图所示:
(2)[2][3]为了保护电路,开关应该处于断开状态;闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片P移到阻值最大处,即B端。
(3)[4]电流表无示数,说明电路可能断路,电压表有示数,说明电压表与电源连通,与电压表并联的定值电阻R断路(开路)了,故D符合题意,ABC不符合题意。
故选D。
(4)[5]由图象可知,导体的电阻增大,通过导体的电流与导体的电阻的乘积保持不变,通过导体的电流与导体的电阻成反比。
(5)①[6][7]由图象可知,电阻两端的电压
UV=IR=0.1A×20Ω=2V
根据串联电路的分压原理可知,将定值电阻5Ω换成10Ω,定值电阻增大,其分得的电压变大;探究电流与电阻的实验中,应控制电压不变,为了保持定值电阻两端电压不变,应减小定值电阻两端的电压,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B端移动, 直至电压表示数为2V时,读出电流表的示数。
②[8]由图丁可知,电压表选用的量程为0~3V,分度值是0.1V,示数为2V,电流表选择小量程,分度值为0.02A,读数是0.5A,由欧姆定律可知,定值电阻的阻值为
4.(23-24九年级上·山东德州·期中)小鹏在探究“通过导体的电流与导体两端电压的关系”时,电路如图甲所示,电源电压保持不变,R为定值电阻。
(1)请用笔画线代替导线,将图中的电路按甲图连接完整(滑片向右移动时电流表示数变大) ;
(2)实验前滑动变阻器的滑片应位于 (选填“A”或“B”)端。滑动变阻器的作用除了保护电路外,还起到了 的作用;
(3)电路连接正确后闭合开关,发现电压表有示数但电流表无示数,此时出现的故障可能是( );
A.滑动变阻器短路 B.电流表断路 C.电阻R短路 D.电阻R断路
(4)闭合开关后,移动滑片P,发现两电表示数始终如图所示,原因是将滑动变阻器的 (填字母)两个接线柱接入了电路:定值电阻R的阻值为 ;
(5)排除故障后,小鹏又取了两个定值电阻,想利用这些器材继续探究“电压不变时,电流与电阻的关系”。实验中所用电阻的阻值分别为5Ω、10Ω、20Ω,电源电压为6V,分别接入三个定值电阻,调节滑动变阻器的滑片,记录数据,得到了如图丙所示的图象。由图像可以得出结论: ;
(6)实验中多次测量的目的 。
【答案】 A 改变定值电阻两端电压 D AB 5Ω 在导体两端电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成反比 寻找普遍规律
【详解】(1)[1]将电压表并联在定值电阻两端,滑动变阻器要求“一上一下”连接,串联接入电路。如图所示:
(2)[2]连接电路时,为了保护电路,开关应该处于断开状态,实验前滑动变阻器的滑片应位于阻值最大处,即A端。
[3]滑动变阻器的作用除了保护电路外,还起到改变定值电阻两端的电压的作用,多测几组电压值和电流值,寻找普遍规律。
(3)[4]电压表有示数,说明电压表与滑动变阻器、电流表、电源是通路;电流表没有示数,说明与电压表并联的电路部分存在断路,所以可能是定值电阻断路。
故选D。
(4)[5]闭合开关后,移动滑片P,发现两电表示数始终如图所示,示数都较小,说明电路的电阻没有变化,则滑动变阻器没有“一上一下”连接,可能是将滑动变阻器的AB两个下接线柱接入了电路。
[6]如图所示,电压表的量程为0~15V,分度值为0.5V,示数为6V;电流表的量程为0~3A,分度值为0.1A,示数为1.2A,则定值电阻的阻值为
(5)[7]图丙图像是反比例函数图像,电流与电阻的乘积是一个定值,说明电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成反比。
(6)[8]实验中测量多组数据是为了寻找普遍规律,避免实验的偶然性。
5.(23-24九年级上·山东济南·期中)在探究电流与电压关系的实验中,下面是在实验过程中的部分情景。
(1)用笔画线代替导线将电路连接完整,要求滑片P向左移动时电流表示数增大 ;
(2)实验前在检查仪器时,发现电流表指针如图乙所示,造成此现象的原因是 ;
(3)当闭合开关后,他们发现电流表无示数,电压表有示数,原因可能是 ;
A.滑动变阻器短路
B.电阻R开路
C.电流表开路
D.电流表短路
(4)排除故障后,闭合开关,调节滑动变阻器,目的是 ;
(5)将电路连接正确后,小明测得实验数据如下:
实验次数
1
2
3
4
5
6
电压/V
0.4
0.8
1.2
1.5
2.0
电流/A
0.08
0.16
0.24
0.30
0.38
其中第6次实验的电压表、电流表的示数如图乙所示,电压表示数为 ,电流表示数为 ,从而得出多组实验数据,最终他得出的实验结论是 。
【答案】 电流表未校零(调零) BD 改变定值电阻两端的电压 2.4V 0.48A 当电阻一定时,导体中的电流与导体两端的电压成正比
【详解】(1)[1]因为有两节电池,电源电压为3V,所以电压表选用0-3V的量程与电阻并联,滑片P向左移动时电流表示数增大说明电阻减小,故变阻器下端应接A,如下图所示
(2)[2]实验前,电流表指针没有在零刻度,说明电流表没有调零。
(3)[3]电流表无示数,说明电流表短路或者电路可能断路,电压表指针明显偏转,说明电压表与电源连通,则与电压表并联的支路以外的电路是完好的,与电压表并联的电阻断路了,故AC不符合题意,BD符合题意。
故选BD。
(4)[4]探究电流与电压的关系时,需要改变定值电阻两端的电压,因此调节滑动变阻器的目的是改变定值电阻两端的电压。
(5)[5][6][7]由图乙可知,电压表的量程为0-3V,分度值为0.1V,示数为2.4V;电流表的量程为0-0.6A,分度值为0.02A,示数为0.48A;分析数据可知,当电阻一定时,通过导体中的电流与导体两端的电压成正比。
6.(23-24九年级上·山东济宁·期中)在“探究电流与电压的关系”实验中,小潘设计并连接了如图甲所示的电路。
(1)在闭合开关前,滑动变阻器的滑片应移到最 端;(选填“左”或“右”)
(2)闭合开关,发现电流表有示数,电压表无示数,已知导线、仪表均完好且接触良好,则故障原因可能是定值电阻 ;(选填“断路”或“短路”)
(3)继续移动滑动变阻器的滑片,进行多次测量,记录实验数据如下表:分析表中数据可知:在电阻一定的情况下,通过导体的电流与导体两端的电压成 ;
实验次数
1
2
3
4
电压U/V
1.0
1.6
2.2
2.8
电流I/A
0.1
0.16
0.22
0.28
(4)同桌的小明分别用两个阻值未知的电阻R1和R2进行实验,得到两个电阻的I﹣U图像,如图丙所示。由图像可知R1 R2(选填“>”“<”或“=”);
(5)若将定值电阻换成小灯泡,不能达到本实验的探究目的,是因为 。
【答案】 左 短路 正比 < 灯泡的电阻随温度的升高而增大
【详解】(1)[1]在闭合开关前,滑动变阻器的滑片应移到阻值最大处,即最左端。
(2)[2]图甲中电流表测电路中的电流,电压表测定值电阻两端的电压;闭合开关,发现电流表有示数,则电路接通,电压表无示数,则电压表所测量的元件短路,即定值电阻短路。
(3)[3]分析表中数据,结合欧姆定律可知
由数据分析得出的结论为:在电阻一定的情况下,通过导体的电流与导体两端的电压成正比。
(4)[4]由图象丙可知,在电流相同时,R2两端的电压大于R1两端的电压,根据,可知R1<R2。
(5)[5]若将定值电阻换成小灯泡,不能达到本实验的探究目的,是因为灯泡的电阻随温度的升高而增大,不能控制变量。
7.(23-24九年级上·山东临沂·期中)小明利用如图实验装置探究“电流跟电压的关系”,电源电压恒为,电阻R阻值为,滑动变阻器标有“,1A”字样。
(1)请用笔画线代替导线将图中实物电路连接完整 ;
(2)刚连完最后一根导线,发现两电表指针立即发生偏转,其原因可能是 (只填序号);
A.开关未断开 B.滑动变阻器短路 C.电阻R断路
(3)解决问题后,闭合开关,调节滑动变阻器(如表):
实验组次
1
2
3
4
电压
1.0
1.5
2.0
2.5
电流
0.2
0.3
0.4
0.5
获得第3组实验数据后,要想得到第4组数据,应将滑片P向 (选填“A”或“B”)端移动;
(4)分析可得:电阻一定时,导体中的电流跟导体两端的电压成 比。
【答案】 A A 正
【详解】(1)[1]滑动变阻器应采用一上一下的接法,且与定值电阻串联,故连接如下图所示:
(2)[2]刚连完最后一根导线,发现两电表指针立即发生偏转,说明接好最后一根导线后电路就成为了通路,其原因可能是开关未断开,不可能是由于滑动变阻器短路或电阻R断路导致的,故A符合题意,BC不符合题意。
故选A。
(3)[3]获得第3组实验数据后,要想得到第4组数据,由表中数据可知,电路中电流变大,所以滑动变阻器阻值变小,应将滑片P向A端移动。
(4)[4]由表中数据可看出,每组数据中电流与对应电压的比值是一定的,所以分析可得:电阻一定时,导体中的电流跟导体两端的电压成正比。
【题型2 探究电流与电阻的关系】
8.(23-24九年级上·山东菏泽·期中)小刚同学用如图电路探究“一段电路中电流跟电阻的关系”。在此实验过程中,当A、B两点间的电阻由5Ω更换为10Ω后,为了探究上述问题,他应该采取的唯一操作是( )
A.保持滑动变阻器滑片不动 B.将滑动变阻器滑片适当向右移动
C.将滑动变阻器滑片适当向左移动 D.将电池个数增加
【答案】B
【详解】当A、B两点间更换为较大的电阻后,由串联分压关系可知电阻两端的电压会变大,此时应该将滑动变阻器滑片向右移动,通过增大滑动变阻器接入电路的电阻来增大滑动变阻器的分压,减小定值电阻两端电压,使定值电阻两端的电压保持不变。故ACD不符合题意,B符合题意。
故选B。
9.(23-24九年级上·山东临沂·期中)某同学在探究“导体电流与电阻关系”时,选择了5Ω、10Ω、15Ω、20Ω四个电阻进行实验,实验电路图如图所示。关于实验下列说法正确的是( )
A.闭合开关前,滑动变阻器的滑片应置于最左边
B.滑动变阻器的作用是控制电阻两端的电压一定
C.将5Ω的电阻换成10Ω时,应将滑片向左移
D.实验获得多组数据是为了减小实验误差
【答案】B
【详解】A.闭合开关前,为保护电路,滑动变阻器的滑片P应置于最大阻值处,由图可知该实验中P应置于右端,故A错误;
B.在探究“导体电流与电阻关系”时,更换定值电阻时,要用滑动变阻器来保持电阻两端电压不变,故B正确;
C.实验过程中电源电压不变,定值电阻两端的电压不变,则滑动变阻器两端的电压不变,因串联电路中导体两端的电压之比等于电阻之比,则定值电阻和滑动变阻器接入电路的阻值之比不变,所以将5Ω电阻换成10Ω电阻时,需增大滑动变阻器接入电路的阻值,所以滑动变阻器的滑片应向右移动,故C错误;
D.探究电流跟电阻的关系时,要控制电压不变,多次改变定值电阻的阻值,记录电流值,判断电流跟电阻的关系,得出普遍规律,故D错误。
故选C。
10.(23-24九年级上·山东青岛·期中)小明在“探究电流跟电阻的关系”的实验中,设计的电路图如图所示,电源电压为6V。
实验次数
1
2
3
电阻R/Ω
5
10
20
电流I/A
0.4
0.2
0.15
(1)闭合开关S,发现电流表、电压表均无示数,若电路中只有一处故障,则可能是 ;
(2)排除故障后,小明进行实验,实验数据记录如表。表格中有一组数据是错误的,错误的数据及原因是 ;
(3)小明想多做一组实验,于是把20Ω的定值电阻换成30Ω的定值电阻,发现无论怎样移动滑动变阻器滑片,都无法完成实验,则滑动变阻器的最大阻值 (填“大于”或“小于”)60Ω;
(4)在探究“通过电阻的电流跟电压的关系”时,需要改变定值电阻R两端的电压,从而得到多组电压、电流值,具体操作方法是 。
【答案】(1)滑动变阻器(或开关或电流表)断路
(2)第3次实验数据错误,原因是定值电阻为20Ω时没有控制电压不变
(3)小于
(4)保持定值电阻不变,调节滑片
【详解】(1)闭合开关发现电流表无示数,可能是整个电路断路,电压表无示数,则电压表到电源两极有断路,所以原因可能是滑动变阻器(或开关或电流表)断路。
(2)探究“电流跟电阻的关系”实验中,要控制定值电阻两端的电压不变,由表中数据可知,通过电阻的电流与电阻之积为
0.4A×5Ω=0.2A×10Ω=2V≠0.15A×20Ω=3V
因此第3组数据错误,原因是没有控制定值电阻两端的电压不变。
(3)根据串联电路电压的规律,滑动变阻器分得的电压
U滑=U-UV=6V-2V=4V
滑动变阻器分得的电压为定值电阻的2倍,根据串联分压原理,当接入30Ω定值电阻时,滑动变阻器连入电路中的电阻应为
R滑=2×30Ω=60Ω
若此时无法完成实验,原因可能是滑动变阻器的最大电阻小于60Ω。
(4)探究通过电阻的电流跟电压的关系时,按控制变量法的要求,需控制电阻不变,通过调节滑动变阻器滑片改变电阻两端的电压,此时电路中的电流也随之改变。
11.(23-24九年级上·山东烟台·期中)小华同学为了探究“电流与电阻的关系”,设计了如图(甲)所示的实验电路,她在学校实验室找来了如下一些实验器材:电压恒为3V的电源,电流表、电压表各一个,一个开关,阻值分别为10Ω、20Ω、50Ω的定值电阻各一个,滑动变阻器上标有“20Ω,1A”字样,导线若干。
(1)请你用笔画线代替导线,将图(乙)中的实物连接完整 ;
(2)在连接实物电路时,小华应将开关处于 状态,闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片滑到 (选填“A”或“B”)端;
(3)小华连接好电路,闭合开关后,移动滑动变阻器滑片时,发现电流表指针偏转,电压表示数为零,则发生这种故障的原因可能是 ;
(4)故障排除后,小华先把10Ω的电阻接入电路,移动滑动变阻器滑片,使电压表示为 V,读出电流表示数后,断开开关,她直接拆下10Ω的电阻,改换成阻值为20Ω的电阻继续做实验,闭合开关,电压表示数如图(丙)所示,要完成这次实验,接下来她应将变阻器滑片向 (选填“A”或“B”)端移动;
(5)本实验中滑动变阻器的作用是, 。
(6)当小华改用50Ω的电阻继续实验时,发现无论怎样移动滑动变阻器滑片,都无法使电压表示数达到实验要求的值,你认为电压表的示数无法达到实验要求的值,原因可能是 ;
A.滑动变阻器的阻值太大
B.电压表量程选小了
C.滑动变阻器的阻值太小
D.滑动变阻器烧坏了
(7)由丁图可以得出结论:电压一定时, 。
【答案】 断开 B R短路 2 B 保持定值电阻两端电压一定 C 见详解
【详解】(1)[1]根据电路图,电压表并联在R两端,滑动变阻器应一上一下接入电路中,如图所示
(2)[2][3]在连接实物电路时,为防止连接错误导致电路元件的损坏,应将开关处于断路状态,闭合开关前,为防止电流过大损坏电路元件,应将滑动变阻器接入最大阻值处,即滑片滑到B端。
(3)[4]闭合开关后,电流表指针偏转,表明电路没有断路,可能是短路故障,电压表示数为零,表明电压测量的范围内存在短路,则发生这种故障的原因可能是R短路。
(4)[5][6]把10Ω的电阻接入电路,移动滑动变阻器滑片,根据图丁的图像,电路中电流为0.2A,故电压表示数为
将10Ω的电阻,改换成阻值为20Ω,电压表示数如图(丙)所示,电压表接入量程为0~3V,分度值为0.1V,读数为2.4V,大于定值电阻两端保持不变的电压2V,根据控制变量法,探究电流与电阻的关系应保持定值电阻两端电压一定,要完成这次实验,根据串联电路分压的规律,定值电阻两端电压要减小,滑动变阻器两端电压要增加,滑动变阻器接入电阻要变大,故接下来她应将变阻器滑片向B端移动。
(5)[7]根据控制变量法,探究电流与电阻的关系应保持定值电阻两端电压一定,本实验中滑动变阻器的作用是保持定值电阻两端电压一定。
(6)[8]当小华改用50Ω的电阻继续实验时,电路中电流为
动滑动变阻器接入电阻至少为
故电压表的示数无法达到实验要求的值,原因可能是滑动变阻器的阻值太小。故ABD不符合题意,C符合题意。
故选C。
(7)[9]由丁图可以知,当电压一定,电流与电阻的乘积为一定值,即电流与电阻成反比,故可得出结论:电压一定时,通过导体的电流与电阻成反比。
12.(23-24九年级上·山东济宁·期中)在“探究电流与电阻关系”的实验中,小明依次选用阻值为5Ω、10Ω、20Ω的定值电阻进行实验。
(1)图甲是实验的实物连线图,其中有一条导线连接错误,请在该导线上打“×”并画出正确连线 ;
(2)改正错误后闭合开关,电流表有示数而电压表无示数,电路故障可能是 ;
(3)排除故障后闭合开关,移动滑动变阻器的滑片至某一位置,电流表的示数如图乙所示,此时电路中的电流为 A;
(4)断开开关,将5Ω的定值电阻换成10Ω的并闭合开关,此时应将滑动变阻器的滑片向 (选填“左”或“右”)端移动,这一过程中眼睛要一直观察 表示数的变化;
(5)如表是实验中记录的数据,分析数据可知:
实验次数
1
2
3
定值电阻R/Ω
5
10
20
电流I/A
0.2
0.1
①10Ω定值电阻的电压为 V;
②当导体两端的电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成 比。
【答案】 电阻R短路 0.4 右 电压 2 反
【详解】
(1)[1]原电路中,电阻和电压表短路了,电阻应串联在电路中,电压表与电阻并联,如图所示:
(2)[2]改正错误后闭合开关,电流表有示数,说明电路为通路,而电压表无示数,电路故障可能是电阻R短路。
(3)[3]如图甲所示,电流表选用小量程,分度值为0.02A,由图乙可知,电流表示数为0.4A。因电路为串联电路,此时电路的电流为0.4A。
(4)[4][5]根据串联分压原理可知,将定值电阻由5Ω改接成10Ω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,即应保持电阻两端的电压不变,根据串联电路电压的规律可知应增大滑动变阻器分得的电压,由分压原理,应增大滑动变阻器连入电路中的电阻,所以滑片应向右端移动,使电压表的示数不变,故这一过程中,眼睛要一直观察电压表示数的变化。
(5)[6]由表中数据,根据可知,10Ω定值电阻的电压为
[7]由表中数据可知,电流与电阻的乘积为定值,故可得结论,当导体两端的电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成反比。
13.(23-24九年级上·山东烟台·期中)探究电流与电压和电阻的关系。实验中电源电压恒为3V,滑动变阻器最大阻值为20Ω。
(1)先用5Ω的定值电阻探究电流与电压的关系,实验电路图如图甲所示:
①连接电路前,发现电流表指针如图乙所示,接下来的操作是 ;
②检查完毕后,闭合开关,调节滑动变阻器,电压表的示数为2.6V,电流表的示数如图丙所示。请在图丁的坐标系中描绘出第6组数据对应的点,并画出电阻R的I-U图像 ;
③分析画出的I-U图像可得出结论:在电阻一定时, ;
(2)实验结束后,悦悦想继续探究电流与电阻的关系,他将电源电压改为4V且不变,使定值电阻两端的电压一直为2V不变;根据实验数据,由于此图线为曲线,认为不便直观判断I与R的定量关系,从而直观判断出了I与R的关系。你认为改进方法是: ;
(3)做完以上实验后,又利用如图丙所示的电路,测量另一个未知电阻Rx的阻值。(R0是已知阻值的定值电阻)。
①只闭合开关S1,电流表的示数为I1;
②开关S1、S2都闭合后,电流表的示数为I2;
③请写出未知电阻Rx的阻值表达式Rx= 。
【答案】 将电流表调零 通过导体的电流与导体两端的电压成正比 将I-R图像的横坐标R变为R-1
【详解】(1)[1]①闭合开关前,发现电流表指针位置如图乙所示,说明电流表没有调零,因此接下来的操作是将电流表调零。
[2]②由图丙可知,电流表选用小量程,分度值为0.02A,电流为0.52A,描绘出第6组数据对应的点,并画出电阻R的I-U图像,如图所示:
[3]③因为绘制出电阻R的I-U图像为过原点的直线,所以可得结论:导体电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比。
(2)[4]如图戊所示的I-R图像,由于此图线为曲线,不便直观判断I与R的定量关系, 根据可知,电压不变时,电流I与电阻的倒数成正比,故将横坐标R变为(或R-1),从而直观判断出了I与R的关系。
(3)[5]只闭合开关S1,两电阻串联,电流表的示数为I1,电源电压可表示为
U=I1(Rx+R0)
开关S1、S2都闭合后,只有电阻R0工作,电流表的示数为I2,电源电压为
U=I2R0
根据电源电压相等知
U=I1(Rx+R0)=I2R0
解得未知电阻Rx的阻值
14.(23-24九年级上·山东威海·期中)小红用如图甲所示的实验电路“探究电流与电阻的关系”,实验中所用定值电阻的阻值分别为各一个。
(1)连接电路时,开关应 (选填“断开”或“闭合”);
(2)实验中,依次改变电阻的阻值,并保持其两端的电压不变,记下电流表的示数,图乙是根据实验数据画出的定值电阻的关系图象,由图象可以得出结论:电压一定时,通过导体的电流与其电阻成 ;
(3)在图甲中,定值电阻的阻值为和时,滑动变阻器接入电路中的阻值分别为和,则 ;
(4)多次实验的目的是 。
【答案】 断开 反比 得到普遍规律
【详解】(1)[1]为了保护电路,连接电路时,开关应断开。
(2)[2]由图像可以得出,每次实验中电流和电阻的乘积是一个定值,所以得出结论:电压一定时,通过导体的电流与其电阻成反比。
(3)[3]每次实验中定值电阻两端电压U1是一个定值,根据串联电路总电压等于分电压之和,滑动变阻器两端电压U滑= U -U1也是一个定值,由串联电路特点得
所以定值电阻的阻值为和时,滑动变阻器接入电路中的阻值之比
(4)[4]多次实验的目的是寻找普遍规律,避免偶然性。
【题型3 欧姆定律的内容及理解】
15.(23-24九年级上·山东济宁·期中)下列说法中正确的是( )
A.验电器的原理是异种电荷相互吸引
B.电源是提供电压的装置,正、负电荷定向移动都会形成电流
C.导体的电阻与导体两端电压成正比,与通过导体的电流成反比
D.温度不变时,决定导体电阻大小的因素为导体长度和横截面积
【答案】B
【详解】A.根据同种电荷相互排斥制作了验电器,故A错误;
B.电源是供电的,即提供电能的装置;正负电荷的定向移动都可以形成电流,规定正电荷定向移动的方向为电流的方向,故B正确;
C.电阻是导体阻碍电流的性质,与导体两端的电压、通过的电流无关,故C错误;
D.导体电阻除了与温度、横截面积、长度有关外,还与组成导体的材料有关,故D错误。
故选B。
16.(23-24九年级上·山东济宁·期中)如图是电阻甲和乙的图象,小明对图象信息做出的判断,正确的是( )
A.当甲两端电压为0.5V时,通过它的电流为0.3A
B.当乙两端电压为2.5V时,其电阻值为10Ω
C.将甲和乙串联,若电流为0.3A,则它们两端的电压为2V
D.将甲和乙并联,若电压为1V,则它们的干路电流为0.5A
【答案】C
【详解】
A.由图象可知,当甲两端电压为0.5V时,通过它的电流为0.1A,故A错误;
B.由图象可知,当乙两端电压为2.5V时,通过的电流为0.5A,由可得,此时乙的电阻为
故B错误;
C.将甲和乙串联,若电流为0.3A,则通过两电阻的电流均为0.3A,由图象可知此时,甲两端的电压为1.5V,乙两端的电压为0.5V,由串联电路中总电压等于各分电压之和可知,它们两端的电压为
故C正确;
D.若甲和乙并联,若电压为1V,则它们两端的电压均为1V,由图象可知此时,通过甲的电流为0.2A,通过乙的电流为0.4A,由并联电路中干路电流等于各支路电流之和可知,干路电流为
故D错误。
故选C。
17.(23-24九年级上·山东泰安·期中)张华同学在“探究通过导体的电流与其两端电压的关系”时,根据记录的实验数据作出了如图所示的I-U图像,下列说法正确的是( )
①通过导体甲的电流与其两端的电压成反比
②导体甲的电阻小于导体乙的电阻
③若将甲、乙两导体串联,当电路电流为0.1A时,甲乙两端的总电压为3V
④将甲、乙两导体并联后接到电压为3V的电源上时,干路中的电流为0.9A
A.只有②④ B.只有①③ C.只有①② D.只有③④
【答案】A
【详解】①由图像可知,甲的图像是过原点的倾斜直线,故可得结论:电阻不变时,通过导体甲的电流与其两端的电压成正比;
②由图可得,甲的电阻
乙的电阻
故导体甲的电阻小于导体乙的电阻;
③若将甲、乙两导体串联,电路总电阻
则两电阻两端的总电压
④将甲、乙两导体并联后接到电压为3V的电源上时,甲导体所在支路电流
乙导体所在支路电流
干路中的电流
故A正确,BCD错误;
故选A。
18.(23-24九年级上·山东淄博·期中)如图是电阻甲和乙的关系图像。下列说法正确的是( )
A.甲的电阻为15Ω
B.当甲两端的电压为1.2V时,甲中的电流为0.3A
C.将甲、乙并联在1.5V的电源两端,干路电流为0.2A
D.将甲、乙串联在电路中,当甲两端电压为0.5V时,乙两端电压为1.5V
【答案】D
【详解】A.由图可知,甲为定值电阻,电阻为
故A错误;
B.当甲两端的电压为1.2V时,甲中的电流为
故B错误;
C.将甲、乙并联在1.5V的电源两端,由图可知,当甲两端电压为1.5V时,通过甲的电流为0.3A,当乙两端电压为1.5V时,通过甲的电流为0.1A,并联电路干路电流等于各支路电流之和,所以干路电流为0.4A,故C错误;
D.将甲、乙串联在电路中,当甲两端电压为0.5V时,由图可知,甲的电流为0.1A,串联电路电流相等,当乙的电流为0.1A时,乙两端电压为1.5V,故D正确。
故选D。
19.(23-24九年级上·山东临沂·期中)图甲是小灯泡L和电阻R的图像。将小灯泡L和电阻R接入图乙所示的电路中,只闭合时,电流表的示数为0.5A。电源为稳压电源,下列说法中正确的是( )
A.只闭合时,小灯泡L的电阻为
B.再闭合后,通过电阻的电流为0.3A
C.闭合,后,电流表的示数为0.7A
D.若电源电压为4V,通过灯的电流为0.75A
【答案】C
【详解】A.由图乙知,只闭合S1时,电路中小灯泡单独工作,电流表测电路中的电流,为0.5A,由图甲知,此时小灯泡两端的电压为4V,小灯泡L的电阻
故A错误;
B.再闭合S2后,小灯泡与电阻R并联,电流表测干路的电流。由图甲知,电阻两端的电压为4V时,通过的电流0.2A,故B错误;
C.两开关都闭合后,干路的电流
I总=I+IR=0.5A+0.2A=0.7A
故C正确;
D.由选项A分析知,小灯泡两端电压为4V,此时电源电压便是4V,通过的电流为0.5A,故D错误。
故选C。
20.(23-24九年级上·山东淄博·期中)如图甲所示电路,电源电压保持不变。闭合开关S,当滑动变阻器的滑片P从右端滑到左端的过程中,R1、R2的I—U关系图像如图乙所示。则下列判断错误的是( )
A.电源电压为18V B.滑动变阻器R2的最大阻值为30Ω
C.R1的阻值是20Ω D.当电路中电流是0.4A时,R2两端电压为10V
【答案】B
【详解】由电路图可知,R1与R2串联,电压表V1测R1两端的电压,V2测R2两端的电压,电流表测电路中的电流,当滑动变阻器接入电路中的电阻为0时,电路中的电流最大,R1两端的电压最大,R2两端的电压为0,由图像可知,B为滑动变阻器R2的I—U关系图像,A为电阻R1的I—U关系图像。
A.当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时,电路中的电流最小,由I—U图像可知,电路中的最小电流I=0.2A,R1两端的电压U1=4V,R2两端的电压U2=14V,因串联电路中总电压等于各分电压之和,所以,电源电压
故A正确,A不符合题意;
B.当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时,R2两端的电压U2=14V,电流为0.2A,则滑动变阻器最大阻值为
故B错误,B符合题意;
C.当通过定值电阻R1电流为0.2A时,R1两端的电压U1=4V,则定值电阻R1为
故C正确,C不符合题意;
D.当电路中电流是0.4A时,R1两端的电压为
则R2两端电压为
故D正确;D不符合题意。
故选B。
21.(23-24九年级上·山东日照·期中)(多选)如图甲所示的电路中,电源电压不变,闭合开关后,滑片P由b端移动到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,以下正确的有( )
A.电源电压为9V
B.定值电阻的阻值为6
C.滑动变阻器的最大阻值为15
D.当电压表的示数为6V时,滑动变阻器接入电路的阻值为3
【答案】ABD
【详解】如电路图所示,定值电阻和滑动变阻器串联,电压表测定值电阻两端电压,电流表测通过的电流。
A.由甲图可知,当滑动变阻器滑片移到a端时,电路中仅有定值电阻,电路总电阻最小,电流最大。由图乙可知,此时电流为1.5A,电压表示数即是电源电压为9V,故A正确;
B.当滑动变阻器滑片移到a端时,电路中仅有定值电阻,此时定值电阻两端电压为9V,通过的电流为1.5A,则定值电阻阻值为
故B正确;
C.如图,当滑片移到b端时,滑动变阻器接入电路的阻值最大,定值电阻和滑动变阻器串联,此时电路总电阻最大,通过的电流最小。由图乙可知,通过的电流为0.5A,定值电阻两端电压为3V。根据串联电路中电压规律,可得滑动变阻器两端电压为
则滑动变阻器的最大阻值为
故C错误;
D.当电压表的示数为6V时,即定值电阻两端电压是6V,因为定值电阻的阻值为6,则电路中的电流为
根据串联电路的电压规律可知,滑动变阻器两端的电压是
则滑动变阻器接入电路的阻值为
故D正确。
故选ABD。
22.(23-24九年级上·山东临沂·期中)如图所示是两个定值电阻的电流随电压变化的关系曲线,从图中可以知道两个电阻阻值的大小关系为 (填“>”、“<”或“=”)。若将A、B两个定值电阻串联接在某电源两端,已知电阻A通过的电流为0.3A,则电源两端的电压应为 。
【答案】 < 4.5V
【详解】[1]由图像可知,两定值电阻的电流相等时,它们两端的电压关系为UA<UB,由的变形式可知,两电阻的阻值关系为<。
[2]若将A、B两个定值电阻串联接在某电源两端,已知电阻A通过的电流为0.3A,因串联电路中各处的电流相等,所以,通过B电阻的电流也为0.3A,由图像可知,B两端的电压为3V,此时A两端的电压为1.5V,根据串联电路电压规律,电源两端的电压应为
23.(23-24九年级上·山东临沂·期中)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。则定值电阻的阻值为 ,电源电压为 V,滑动变阻器的最大阻值是 。
【答案】 6 9 12
【详解】[1][2]由图甲可知:闭合开关时,定值电阻R与滑动变阻器串联,电压表测量R两端的电压,电流表测量电路中的电流;当滑片P位于a端时,电路为R接在电源两极的简单电路,电压表测电源的电压,电流表测电路中的电流,且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。定值电阻R的阻值
[3]由图象可知,电路中的最小电流I小=0.5A,此时R两端的电压为3V,因串联电路中总电压等于各分电阻两端的电压之和,则滑动变阻器两端的电压为
U滑=U-U′=9V-3V=6V
由可得滑动变阻器的最大值
【题型4 根据欧姆定律计算导体的电阻、电流及电压】
24.(23-24九年级上·山东济宁·期中)如图所示是电阻RA和RB的I-U图象,分析可知下列说法中不正确的是( )
A.当两电阻并联时,RA和RB两端的电流之比为1∶ 2
B.当RB两端电压为2V时,通过RB的电流为0.1A
C.当RA两端电压为0V时,RA的阻值是10Ω
D.当两电阻串联时,RA和RB两端的电压之比为1∶ 2
【答案】A
【详解】AC.两电阻的阻值分别为
因电阻是导体本身的一种性质,与两端的电压和通过的电流无关, 所以,当RA两端电压为0V时,RA的阻值仍为10Ω不变, 因并联电路中各支路两端的电压相等, 所以,当两电阻并联时,通过RA和RB的电流之比
故A错误,符合题意,C正确,不符合题意;
B.由图象可知,当
UA=UB=2V
时,IA=0.2A、IB=0.1A,故B正确,不符合题意;
D.因串联电路中各处的电流相等, 所以,当两电阻串联时,RA和RB两端的电压之比
故D正确,不符合题意。
故选A。
25.(23-24九年级上·山东日照·期中)在如图所示的电路中,已知电源电压4.5V且保持不变,电压表的量程为0~3V,电流表的量程为0~0.6A,定值电阻标有“”字样,滑动变阻器标有“”字样。在保证电路安全的前提下,下列判断正确的是( )
A.电路中允许通过的最大电流为0.6A B.滑动变阻器允许调节的最小阻值为
C.电压表的变化范围为1.5~3V D.当滑片向右滑动时,电压表和电流表的示数之比变大
【答案】B
【详解】A.当电路中电流为0.6A时,由欧姆定律得,两端得电压为
大于的额定电压,故A错误;
B.两端的最大电压为2.5V,由串联电路分压原理知,滑动变阻器两端的最小电压为
由串联电路电流规律知,此时通过滑动变阻器的电流为
滑动变阻器允许调节的最小阻值为
故B正确;
C.电压表测量两端的电压,两端的最大电压为2.5V,故C错误;
D.分析电路图,定值电阻和滑动变阻器串联,电压表测量两端的电压,电流表测量电路电流,由欧姆定律知,电压表和电流表的示数之比等于定值电阻,故D错误。
故选B。
26.(23-24九年级上·山东淄博·期中)如图所示,的阻值为15Ω,只闭合开关时,电流表的示数为0.2A;同时闭合开关和时,电流表的示数为0.5A。下列说法正确的是( )
A.电源电压为3V
B.的阻值为
C.、都闭合时,通过的电流是0.3A
D.、都闭合时,与两端的电压之比为2︰3
【答案】A
【详解】A.只闭合开关S1时,R1接入电路,分到整个电源电压,所以当电流表的示数为0.2A时,根据欧姆定律可计算得到电源电压为
故A正确。
BCD.同时闭合开关S1和S2时,R1和R2并联接入电路,电流表测的是干路的电流。因R1的电压和电阻都没变,所以通过R1的电流仍是0.2A。根据并联电路中各支路电压相等可得R1和R2两端的电压相等,都为3V。再根据干路电流等于各支路电流之和可得,通过电阻R2的电流为
所以R2的阻值为
故BCD错误。
故选A。
27.(23-24九年级上·山东临沂·期中)如图所示的三个电路中,甲、乙、丙电路中电源两端电压均为U,所有电阻阻值相同。当开关均闭合时,电路中电流表的示数分别为、,电压表的示数分别为、,下列判断正确的是( )
A. B. C. D.
【答案】C
【详解】在图甲中,两电阻并联,电压表测量电源电压,即电压表的示数为,电流表测量干路中的电流。干路中的总电流
在图乙中,两电阻串联,电流表测量电路中的电流,电压表测量一个电阻两端的电压,根据电阻的串联规律可得,电路中的总电阻为
电路中的电流为
电路中电压表的示数
通过分析可知,,,故C正确,ABD错误。
故选C。
28.(23-24九年级上·山东烟台·期中)同学们在连接电路的时候,看到开关已经生锈。生锈的开关电阻会不会比较大?大家讨论后连接了如图所示的电路,是阻值为的定值电阻,的最大阻值为。闭合开关,将滑片移到最左端的时候,电压表示数为,移到最右端的时候,电压表示数为,忽略导线和电源的电阻,电压表为理想电压表,则下列结论正确的是( )
A.生锈开关的电阻几乎可以忽略 B.生锈开关的电阻为
C.若开关断开,电压表的示数为 D.若开关断开,电压表的示数为
【答案】B
【详解】AB.根据题意分析可知,若开关无电阻,当滑片在左端时,电路为单独串联,此时电源电压为3V;当滑片在右端时,可求电路中的电流为
滑动变阻器两端电压为
则此时电源电压为4.5V,前后两次电源电压不同,则说明生锈的开关位置有电阻,设开关的电阻为,则当滑片在左端时,可求电源电压为
------------①
当滑片在左端时,可求电源电压为
-----------②
联立①②解得,故A错误,B正确;
CD.若开关断开,电压表串联接入电路,此时测电源电压,即电压表的示数为6V,故CD错误。
故选B。
29.(23-24九年级上·山东滨州·期中)(多选)如图甲所示的电路中电源电压恒定,闭合开关S,移动滑片P,下列说法正确的是( )
A.电源电压为12V
B.R0的阻值为2Ω
C.滑片P向左移动的过程中,R0两端电压逐渐变小
D.滑片P向右移动的过程中,电压表示数与电流表示数的比值变大
【答案】AD
【详解】B.闭合开关,两电阻串联接入电路,由乙图可知通过电路的电流最大为0.6A时,滑动变阻器两端的电压为0,当电路中电流最小为0.1A时,滑动变阻器两端的电压为10V,串联电路总电压等于各部分电压之和,根据欧姆定律可得
代入数据可得
解方程可得R0=20Ω,故B错误;
A.电源电压
故A正确;
C.滑片P向左移动过程中,滑动变阻器接入电路的阻值变小,根据欧姆定律可知通过电路的电流变大,R0两端电压逐渐变大,故C错误;
D.滑片P向右移动过程中,滑动变阻器接入电路的阻值变大,所以电压表与电流表的比值等于滑动变阻器接入电路的阻值,故变大,故D正确。
故选AD。
30.(22-23九年级上·山东菏泽·期中)某导体两端的电压为5V时,通过的电流为0.5A,则导体的电阻为 Ω,当导体两端的电压为0时,导体的电阻为 Ω。
【答案】 10 10
【详解】[1]由可得,导体的电阻
导体的电阻为10Ω。
[2]因电阻是导体本身的一种性质,与两端的电压和通过的电流无关,所以,当导体两端的电压为0时,导体的电阻仍为10Ω不变。
31.(23-24九年级上·山东济宁·期中)如图所示的电路中,电源电压保持不变,R1=10Ω。闭合开关S,移动滑动变阻器R2的滑片P到最右端的b时,电流表的示数为0.6A;移动滑片P到最左端的a时,电流表的示数为0.2A,则电源电压为 V,滑动变阻器的最大阻值为 Ω。
【答案】 6 20
【详解】[1][2]由电路图可知,两电阻串联,移动滑动变阻器R2的滑片P到右端b时,电路中只有R1,电流表示数为0.6A,所以,由可得,电源的电压为
移动滑片P到最左端a时,滑动变阻器的最大阻值与R1串联,电流表示数为0.2A;根据欧姆定律可得,此时电路的总电阻为
根据串联电路的电阻特点可得,滑动变阻器的最大阻值为
32.(23-24九年级上·山东济宁·期中)如图所示的电路中,电源电压为18V不变,滑动变阻器R2上标“20Ω 2A”的字样,闭合开关S后,电流表的示数为1A,电压表的示数是4V,求:
(1)电阻R1的阻值。
(2)电路中的最小电流。
(3)在电压表和电流表不改变量程的情况下,为使电路正常工作,滑动变阻器R2连入电路的阻值范围。
【答案】(1)4Ω;(2)0.75A;(3)5Ω~20Ω
【详解】解:由电路图可知,R1与R2串联,电压表测R1两端的电压,电流表测电路中的电流。
(1)电阻R1的阻值
(2)当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时,电路中的电流最小,因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,所以,电路中的最小电流
(3)由题意可知,电流表量程为0~ 3A,而滑动变阻器允许通过的最大电流为2A,所以,为了保证电路的安全,电路中的最大电流
此时变阻器接入电路中的电阻最小,此时电路中的总电阻
则滑动变阻器接入电路中的最小阻值
当变阻器接入电路中的电阻最大为 20Ω时,电路中电流最小,电压表示数最小,各电路元件是安全的,所以变阻器R2的阻值范围为5Ω~20Ω。
答:(1)电阻R1的阻值为4Ω;
(2)电路中的最小电流为0.75A;
(3)滑动变阻器R2连入电路的阻值范围为5Ω~20Ω。
33.(23-24九年级上·山东青岛·期中)如图所示的电路中,电源电压不变,电阻的阻值为。当断开开关和,闭合开关时,电流表的示数为;当断开开关,闭合开关、时,电流表的示数为。求:
(1)电阻的阻值。
(2)断开开关和,闭合开关时,加载在电阻两端的电压。(画出每个状态的等效电路图并计算)
【答案】(1)40Ω;(2)4V
【详解】解:(1)当断开开关和,闭合开关时,电路为的简单电路,电流表测电路中的电流,等效电路图如图1:
由可得,电源电压为
当断开开关,闭合开关、时,电阻和并联,电流表测量的是干路电流,等效电路图如图2:
因为并联电路中各支路独立工作、互不影响,所以此时通过的电流仍为0.6A,根据并联电路中干路电流等于各支路电流之和可知,通过电阻的电流为
因为并联电路中各支路两端的电压相等,由可得,电阻的阻值
(2)断开开关和,闭合开关时,电阻与串联,等效电路图如图3:
因为串联电路中总电阻等于各分电阻之和,所以
则电路中的电流
由可得,电阻两端的电压
答:(1)电阻的阻值40Ω;
(2)断开开关和,闭合开关时,加载在电阻两端的电压4V。
34.(23-24九年级上·山东济南·期中)(1)如图甲所示电路中,定值电阻R的阻值为,电源电压保持不变。闭合开关S后,整个电路正常工作,两电流表的表盘均如图乙所示。求:
①通过灯泡L的电流是多少安?
②电源两端的电压是多少伏?
(2)如图丙所示电路中,电源两端电压U保持不变,R1、R2是定值电阻。当开关S闭合时,电流表的示数为0.1A,电压表示数为3V。通过计算回答:电阻R1的阻值是多少欧?
【答案】(1)①0.8A;②4V;(2)30Ω
【详解】解:(1)①由题意可知,灯泡L与定值电阻R并联,电流表A测干路电流,电流表A1测定值电阻的电流,干路电流大于支路电流,由图乙可知,两电流表示数分别为
I=1A,IR=0.2A
因为灯泡L与定值电阻R并联,所以通过灯泡L的电流
IL=I-IR=1A-0.2A=0.8A
②由公式,得
UR=IR=0.2A×20Ω=4V
因为并联电路各支路两端电压等于电源电压,所以电源电压
U=UR=4V
(2)因为R1和R2串联,所以
I1=I2=I=0.1A
由公式,得电阻R1的阻值
答:(1)①通过灯泡L的电流是0.8安;
②电源两端的电压是4伏;
(2)电阻R1的阻值是30欧。
【题型5 含有变阻器电路的动态分析】
35.(23-24九年级上·山东济宁·期中)小明设计的一个用于烘焙的测重秤,如图所示是它的工作原理图,其中弹簧上端可以放置物体,它和滑动变阻器的滑片P固定在一起,AB间有可收缩的导线,R1为保护电阻。电源电压保持不变,测重秤显示表的指针偏转角度会随着被测物重量的增加而增大,有关秤的工作原理图说法正确的是( )
A.物体重力越大,该电路中的电流越大
B.测重秤显示表是用电流表改装而成的
C.测重秤显示表是用电压表改装而成的
D.连入电路的R2的阻值随物体重力的增大而减小
【答案】C
【详解】由电路图可知,R1、R2串联,电压表测滑动变阻器R2两端的电压,电流表测电路中的电流;当物体重力增大时,滑动变阻器的滑片下滑,R2接入电路中的电阻增大,总电阻增大,根据欧姆定律可知电路中的电流变小,由串联分压可知,R2两端的电压变大,即电压表示数变大;由题可知,测重秤显示表的指针偏转角度会随着被测物重量的增加而增大,所以测重枰显示表是用电压表改装而成的,故C正确,ABD错误。
故选C。
36.(23-24九年级上·山东济宁·期中)如图所示电路中,电源电压保持不变,闭合开关S,滑动变阻器的滑片向左移动,下列判断正确的是( )
A.电路的总电流不变 B.滑动变阻器的阻值变小
C.电压表的示数变大 D.电流表的示数变小
【答案】D
【详解】C.由电路图可知,定值电阻R与滑动变阻器并联,电压表测电源两端的电压,电流表测干路电流;因电源电压保持不变,所以,滑片移动时,电压表的示数不变,故C错误;
ABD.因并联电路中各支路独立工作、互不影响,所以,滑片移动时,通过R的电流不变;当滑动变阻器的滑片向左移动时,变阻器接入电路中的电阻变大,电路的总电阻变大,由可知,通过变阻器的电流变小,由并联电路的电流特点可知总电流减小,即电流表示数减小,故AB错误,D正确。
故选D。
37.(23-24九年级上·山东菏泽·期中)学习电学知识后,物理兴趣小组对亮度可调的应急灯进行了探究,发现它的亮度调节开关相当于一个滑动变阻器,电路如图所示。闭合开关,用电压表和电流表对其进行测量,调节滑动变阻器使灯泡变亮的过程中,电压表和电流表的示数变化情况正确的是(电源电压保持不变)( )
A.电压表V的示数变小 B.电压表V的示数变大
C.电流表A的示数变小 D.电流表A的示数不变
【答案】A
【详解】由图可知,滑动变阻器和灯泡串联,电压表测量滑动变阻器的电压,调节滑动变阻器使灯泡变亮,说明通过灯泡的电流变大,即电流表A的示数变大,根据可知,电路总电阻变小,滑动变阻器的接入电路的电阻变小,根据分压原理可知,电压表示数变小,故A正确,BCD错误。
故选A。
38.(23-24九年级上·山东济南·期中)(多选)如图是一种测定油箱内油量的模拟装置,R0是定值电阻,R是滑动变阻器,且滑杆可绕固定轴O转动,油量减少时,浮子随液面落下,滑杆带动滑片向上移动,下列说法正确的是( )
A.该油量表是由电流表改装的
B.R0的作用是保护电路
C.当油面下降时,R接入电路中的阻值变大
D.油量表的示数越大,表示油箱中的油越少
【答案】ABC
【详解】A.由图可知,油量表是与定值电阻R0、滑动变阻器R串联,根据电流表串联进电路、电压表并联在电阻两端可知,油量表是电流表改装而成的,故A正确;
B.当油面上升到一定程度,变阻器连入电路中的阻值为零,若电路中没有R0,会造成电源短路,所以R0的作用是保护电路,故B正确;
CD.当油箱中的油减少,即油面下降时,滑杆带动滑片向上移动,滑动变阻器的阻值变大,即电路的总电阻变大,根据欧姆定律可得电路的电流变小,所以油量表的示数会越小,故C正确,D错误。
故选ABC。
39.(23-24九年级上·山东烟台·期中)如图是一种测量油箱内油量的装置。从油量表(由 表改装而成)指针所指刻度,就能知道油箱内油量的多少。当油量减少时,R的阻值将 ,油量表示数将 。(填“变大”或“变小”)
【答案】 电流 变大 变小
【详解】[1][2][3]由电路图可知,电阻和变阻器串联接入电路,油量表串联接在电路中,则油量表是由电流表改装成的;当油量减少时,浮标下降,浮标推动指针上移,滑动变阻器R连入电路的电阻变大,电路的总电阻变大,由可知,电路中的电流变小,即油量表示数变小。
40.(23-24九年级上·山东日照·期中)如图甲所示,电源电压保持不变,闭合开关S,滑动变阻器滑片P从b点滑向a点的过程中,两个电压表示数随电流表示数变化的图像如图乙所示。图乙中 (选填“dc”或“ec”)表示电压表V1的示数随电流表示数变化的图像;该电路电源两端电压为 ,R0的阻值为 ,R的最大阻值为 。
【答案】 ec 6V 10 50
【详解】[1]滑动变阻器滑片P从b点滑向a点的过程中,滑动变阻器接入电路的电阻减小,电路中的总电阻减小,根据欧姆定律可知,电路中的电流增大,根据串联分压的规律可知,滑动变阻器两端电压减小,又根据串联电路中电源电压等于各用电器两端电压之和,可知定制电阻R0两端电压增大,故图乙中ec表示电压表V1随电流变化的规律。
[2] [3] [4]当滑动变阻器滑片P置于 b端时,此时滑动变阻器接入电路的电阻最大,由图知
根据串联电路中电源电压等于各用电器两端电压之和可得电源电压
R0的阻值
滑动变阻器的最大阻值
41.(23-24九年级上·山东菏泽·期中)课外实践活动中,物理小组计划制作一个水位显示仪,用电流表或电压表来显示蓄水池水位高低。选用器材:电源(电压恒为)、均匀弧形电阻片(最大阻值为)、定值电阻、电流表(量程为)、电压表(量程为)、滑杆、细杆、浮子。设计要求是:①电流表或电压表示数越大,表示水位越高。②当滑片滑动到电阻片的一端时,电流表或电压表示数要恰好达到满偏(量程的最大值),指针位置表示蓄水池规定的最高水位;当滑片滑动到电阻片的另一端时,电流表或电压表指针所指位置表示规定的最低水位。
(1)小明利用电流表设计了一个符合要求的装置,如图甲所示。其中滑片P与滑杆连接,滑杆可绕固定轴转动,另一端通过轻质细杆连接一个浮子。
①当水位最高时,滑片应该滑到端还是端?小明选用的定值电阻的阻值为多少?
②当水位最低时,电流表的示数为多少?
(2)另一个同学想用电压表显示水位高低,他拆下装置中的电流表,将电压表连接到电路中,如图乙所示。请分析说明他的设计是否符合要求?如果符合,说明理由;如果不符合,提出能够达到设计要求的具体改进方法。
【答案】(1)①b,10Ω;②0.2A;(2)不符合要求,在电路中串联一个阻值为10Ω的电阻R1,并把电压表并联在定值电阻R0或R1两端
【详解】解:(1)[1]由图甲可知,两电阻串联进电路,电流表测通过电路的电流。当水位最高时,浮子上升到最高处,滑杆指针指向最低处,即b端,此时滑动变阻器未接入电路,电路中只有一个电阻,即定值电阻R0分到整个电源电压,此时电流表达到满偏,即电流为0.6A,所以R0的阻值是
[2]当水位最低时,浮子下沉到最低处,滑杆指针指向a端,即滑动变阻全部接入电路,此时电路的电流为
(2)乙图电压表测的是滑动变阻器两端的电压,水位最高时,滑动变阻器接入电路的电阻为零,此时滑动变阻器两端的电压为零,随着水位的下降,滑动变阻器接入电路的阻值变大,根据串联分压的原理可知电压表的示数变大,故不符合要求。根据串联电路电压规律可知水位最高时,定值电阻R0两端的电压最大,即为电源电压6V,而电压表的量程是,根据题意可知此时电压表示数要恰好达到满偏(3V),由串联分压规律可知,应在电路中串联一个阻值为10Ω的电阻R1,并把电压表并联在定值电阻R0或R1两端。
答:(1)①当水位最高时,滑片滑到b端,定值电阻R0的阻值是10Ω;
②当水位最低时,电流表的示数是0.2A;
(2)设计不符合要求,改进方法:在电路中串联一个阻值为10Ω的电阻R1,并把电压表并联在定值电阻R0或R1两端。
42.(23-24九年级上·山东东营·期中)如图甲所示,这是物理兴趣小组设计的简易坐位体前屈测试仪。其内部简化电路原理图如图乙所示。测试中,被测试的同学向前推动测试仪的滑块(滑动变阻器的滑片),用电压表的示数来反映被测试的同学的成绩。电源电压恒为4.5V,滑动变阻器R1的滑片P每移动1cm电阻变化0.5Ω,当滑片P位于最左端时,电流表的示数是0.3A。
(1)定值电阻R2的阻值为多少?
(2)某同学测试时,从最左端推动滑片P向右移动了20cm,此时电压表的示数是多少?
(3)另一同学测试时,电压表的示数为2V,则该同学从最左端推动滑片P向右移动的距离是多少?
【答案】(1)15Ω;(2)1.8V;(3)24cm
【详解】解:(1)当滑片P位于最左端时,电路中只接入R2,电流表的示数是0.3A,电源电压为4.5V,故定值电阻R2的阻值
(2)滑片P每移动1cm,R1的电阻变化0.5Ω,从最左端推动滑片P向右移动20cm,此时滑动变阻器接入电路的电阻
R1=0.5Ω×20=10Ω
根据欧姆定律可得,此时通过电路的电流
此时滑动变阻器两端的电压即电压表的示数
U1=I'R1=0.18A×10Ω=1.8V
(3)当电压表示数为2V时,定值电阻R2两端电压
U2=U-U1'=4.5V-2V=2.5V
则电路中电流
此时滑动变阻器的阻值
滑片P每移动1cm,R1的电阻变化0.5Ω,则移动的距离
答:(1)定值电阻R2的阻值为15Ω;
(2)此时电压表的示数是1.8V;
(3)该同学从最左端推动滑片P向右移动的距离是24cm。
【题型6 伏安法测电阻】
43.(23-24九年级上·山东济宁·期中)某同学利用如图所示电路做“伏安法测电阻”的实验,已知电源电压恒为6V,滑动变阻器标有“;1A字样,实验中该同学填写的实验数据如表所示。下列关于实验的几种说法中正确的是( )
序号
1
2
3
4
5
U/V
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
I/A
0.10
0.21
0.30
0.40
0.49
①序号“1”的实验数据不是本实验中测得的
②序号“4”的实验中,滑动变阻器与待测电阻的阻值之比为1∶2
③序号“2”和“5”的实验数据表明待测电阻R,不是定值电阻
④仅用该同学的实验器材就能探究电流与电阻的关系
A.①④ B.②④ C.①② D.③④
【答案】C
【详解】③.由表中数据,考虑到误差因素,电阻大小为
③错误;
①.由电阻的串联规律和欧姆定律,电路的最小电流
序号“1”的实验数据不是本实验中测得的,①正确;
②.序号“4”的实验中,待测电阻的电压为
根据串联电路电压的规律,滑动变阻器的电压为
由分压原理,滑动变阻器与待测电阻的阻值之比为
②正确;
④.探究电流与电阻的关系,要控制电压不变,记录电流随电阻的变化关系,因只一个电阻,所以仅用该同学的实验器材就不能探究电流与电阻的关系,④错误;
综上,正确的说法有①②,错误的有③④,故C正确,ABD错误。
故选C。
44.(23-24九年级上·山东济南·期中)如图所示是“伏安法测电阻”的实验电路图。以下关于该实验的总结正确的是( )
A.该电路图还能探究“电流与电压的关系”
B.多次测量取平均值是为了寻找普遍规律
C.测小灯泡电阻也需要多次测量求平均值
D.滑动变阻器的作用是多次改变电源电压
【答案】A
【详解】A.探究电流与电压的关系时,要保持定值电阻大小不变,改变电压,可以通过移动滑动变阻器来实现,故A正确;
B.在伏安法测电阻的实验中,为了减小误差,应多次测量取平均值,故B错误;
C.小灯泡灯丝电阻随温度的升高而增大,所以利用“伏安法”测小灯泡电阻时,不能取不同电压下的电阻的平均值,故C错误;
D.在伏安法测电阻的实验中,滑动变阻器一方面可以保护电路,另一方面可以改变电路中的电流与电阻两端电压,故D错误。
故选A。
45.(23-24九年级上·山东青岛·期中)在“测量电阻Rx阻值”的实验中,电路设计如图甲所示。
(1)闭合开关,移动滑动变阻器的滑片P,当电流表示数为0.3A时,电压表示数如图乙所示,则其示数为 V,未知电阻 。
(2)多次移动滑动变阻器的滑片,记下每次对应的电流值和电压值并求出对应的电阻值,多次测量的目的是 。
(3)若实验中只有一个电压表和一个已知阻值为的定值电阻,在图丙所示的电路中接入一个开关S1同样可以测量未知电阻Rx的阻值,则应将开关S1接在 (填“A”或“B”)处,请将以下实验步骤补充完整:
①闭合开关S,断开开关S1,电压表示数记为;
②同时闭合开关S、S1,电压表示数记为U;
③未知电阻阻值表达式: (用U、和的关系式表示)。
【答案】(1) 2.4 8
(2)求平均值减小误差
(3) A
【详解】(1)[1][2] 排除故障后,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片P,当电流表示数为0.3A时,电压表示数如图乙所示,电压表选用小量程,分度值0.1V,其示数为2.4V,根据欧姆定律可得,未知电阻阻值为
(2)多次移动滑动变阻器的滑片,记下每次对应的电流和电压值并求出对应的电阻值,其目的是多次测量求平均值减小误差。
(3)[3][4]①闭合开关S,断开开关S1,两电阻串联,的电流和Rx的电流相等,通过求出的电流即可求得Rx的电流,因此开关S1接在A处,电压表测量Rx两端的电压,用电压表测出待测电阻Rx两端的电压为;
②闭合开关S、S1,被短路,电路为Rx的简单电路,记下此时电压表读数为U,则电源电压为U;
③闭合开关S,断开开关S1时,根据串联电路的电压特点可知两端的电压
欧姆定律可知电路中的电流,可得则未知电阻Rx阻值表达式为
46.(23-24九年级上·山东临沂·期中)用伏安法测量小灯泡的电阻,电源电压为3V,待测小灯泡的正常工作电压为2.5V。
(1)请用笔画线代替导线,完成图甲中实物电路的连接,要求:①滑片 P向右移动时,电流表示数变小;②连线不能交叉;( )
(2)闭合开关前应将滑动变阻器的滑片置于 端(选填“A”或“B”);闭合开关后,两表均有示数但灯泡不亮,导致这一现象的原因可能是 (选填序号);
A.灯泡断路 B.灯泡开路 C.滑动变阻器阻值太大
(3)如图乙所示,此时灯泡两端的电压为 V; 要测量小灯泡正常发光时的电阻,应将滑动变阻器的滑片向 移动(选填“左”或“右”);
(4)根据实验数据画出的小灯泡的Ⅰ-U图像如图丙所示,则小灯泡正常工作时的电阻为 Ω。
【答案】 B C 2.3 左 10
【详解】(1)[1]滑动变阻器与小灯泡串联,滑片 P向右移动时,电流表示数变小,导线要接在滑动变阻器的左下A接线柱上,如图所示:
(2)[2][3]为保护电路,闭合开关前,滑动变阻器的阻值要调到最大,即应将滑动变阻器的滑片置于B;闭合开关后,两表均有示数,说明电路没有开路,但灯泡不亮,可能是因为电路电流太小,导致这一现象的原因可能是滑动变阻器阻值太大,故C符合题意,AB不符合题意。
故选C。
(3)[4][5]电源电压为3V,待测小灯泡的正常工作电压为2.5V,可知图乙中电压表用的是小量程,分度值为0.1V,示数为2.3V,即此时灯泡两端的电压为2.3V;要测量小灯泡正常发光时的电阻,应增大灯泡电压至2.5V,根据串联电路电压特点可知,需减小滑动变阻器两端的电压,根据串联分压原理可知,需减小滑动变阻器连入电路的电阻,应将滑动变阻器的滑片向左移动。
(4)[6]由图乙可知,当灯泡电压为2.5V时,通过灯泡的电流为0.25A,则小灯泡正常工作时的电阻为
47.(23-24九年级上·山东烟台·期中)小华利用“伏安法”测定小灯泡的电阻,有如下器材:电压表、电流表、开关、电压为3V的电源、“2.5V”的小灯泡、标有“20Ω 1A”的滑动变阻器、导线若干;
(1)请用笔画线代替导线,帮小华同学将图甲的实物电路连接完整 (要求连线不得交叉;电压表的量程选择要恰当;滑动变阻器的滑片向左移动,小灯泡变暗);
(2)小华同学连接好电路后,在闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片移到 (选填“A”或“B”)端;
(3)闭合开关后,发现小灯泡不亮,电流表有示数,但电压表无示数,原因可能是 ;
(4)排除故障后,小华闭合开关,移动滑片P到某一点时,电压表示数为2.5V,电流表示数如图乙所示,计算出的电阻值为 Ω。小灯泡的额定功率为 W。
(5)按正确的操作测得的数据,计算出三次小灯泡的阻值不相等,其原因是 ;
(6)利用本套器材还可以完成的实验有 。
(7)小华想测量手边一个未知电阻的阻值,但是电压表又坏了不能使用,在老师的帮助下,利用图丙的电路图巧妙地测出了未知电阻的阻值Rx,其中R0是定值电阻,请把实验步骤补充完整:
①断开开关S2、闭合开关S1,记录电流表的示数为I0;
②闭合S1,S2,记录电流表的示数为I2;
③未知电阻的表达式:Rx= (用已知量和测量的物理量的符号表示)。
【答案】 A 小灯泡短路 8.33 0.75 灯丝温度不同,使灯丝的电阻变化 测定小灯泡的电功率
【详解】(1)[1]由题意知灯泡的额定电压是2.5V,因此电压表选0~3V的量程,滑动变阻器的滑片向左移动,小灯泡变暗,说明滑动变阻器接入电路的阻值变大,则滑动变阻器应接右下接线柱,连接电路如下图所示
(2)[2]为保护电路,闭合开关前,滑动变阻器的滑片应置于阻值最大处,也就是滑动变阻器的A端。
(3)[3]灯泡不亮,则可能是灯泡短路,也可能是电路中有断路,电流表有示数,说明电路是通路,电压表无示数,则可能是与电压表并联的用电器短路或与电压表并联以外的电路出现了断路,综上分析,故障原因是小灯泡短路。
(4)[4]由图乙知,电流表的量程为0~0.6A,分度值为0.02A,示数为0.3A,则小灯泡的电阻为
[5]小灯泡的额定功率为
(5)[6]灯丝的长度、材料、横截面积不变,当灯泡两端的电压不同时、实际电功率不同,灯丝温度不同,使灯丝的电阻变化。
(6)[7]本套实验器材,可以测量小灯泡两端电压和通过小灯泡的电流,故可以完成测定小灯泡的电功率的实验。
(7)[8]断开开关S2、闭合开关S1,记录电流表的示数为I0,则电源电压,闭合S1,S2,记录电流表的示数为I2,此时电路并联,则通过待测电阻Rx的电流为
待测电阻Rx的阻值为
48.(23-24九年级上·山东烟台·期中)在测量小灯泡电阻的实验中,小亮和小雨选择了标有“3V”字样的小灯泡。
(1)测量灯泡电阻的原理是 ;
(2)小亮连完最后一根线后发现灯泡立即发出很亮的光,你认为产生这种现象的原因可能是: (写出一条即可);
(3)小亮按正确的方式连接电路,闭合开关,发现灯泡不发光,但电流表和电压表均有示数,接下来他应进行的操作是: ;
(4)在处理数据时,小雨为了减小误差,将多次计算得到的灯泡电阻取平均值,你认为她的做法 (选填正确或错误),原因 。小亮根据实验数据绘制成了U -I图像如图乙,根据该图像提供的信息,可计算出小灯泡正常发光时的电阻是 Ω;
(5)小雨想利用如图丙所示的电路测量未知电阻Rx的大小(R0阻值已知),下面是他的实验过程,请你帮他完成实验。
①闭合开关S和S1,断开S2,读出此时电压表的示数为U1;
② ,读出此时电压表的示数为U2;
③未知电阻阻值的表达式为:Rx= (用题中给定的物理符号表示)。
【答案】 见详解 见详解 错误 见详解 7.5 闭合开关S和S2,断开S1
【详解】(1)[1]电阻不易直接测量,测量灯泡电阻是通过测量灯泡两端电压和电流,利用欧姆定律计算灯泡的电阻,故实验的原理是。
(2)[2]小亮连完最后一根线后发现灯泡立即发出很亮的光,表明此时电路为通路,故连接电路时,开关未断开,同时发出很亮的光,表明电流很大,闭合开关前,滑动变阻器没有接入最大阻值。
(3)[3]闭合开关,发现灯泡不发光,但电流表和电压表均有示数,表明电路不存在断路或短路,灯泡不亮可能是滑动变阻器接入电阻太大,电路中电流过小,灯泡实际功率过小,不能发光,故接下来他应进行的操作是移动滑动变阻器,观察两表示数是否有变化及灯泡是否能发光。
(4)[4][5]灯泡的电阻与温度有关,其电阻会随着温度的变化而变化,每次测量的电阻不相同,在处理数据时,将多次计算得到的灯泡电阻取平均值没有实际意义,故做法错误。
[6]根据该图像提供的信息,当灯泡正常发光,即两端电压为3V时,额定电流为0.4A,小灯泡正常发光时的电阻是
(5)①闭合开关S和S1,断开S2,两电阻串联,电压表测两电阻的总电压,读出此时电压表的示数为U1;
②[7]为测出R0两端分电压,闭合开关S和S2,断开S1,电压表测R0电压,读出此时电压表的示数为U2;电路中电流为
③[8]未知电阻阻值的表达式为
【题型7 电阻串、并联的总阻值与各电阻阻值的关系及推导】
49.(23-24九年级上·山东泰安·期中)将电阻R1、R2(R1>R2)按如下四种方式分别接在同一电源上,电路中总电流最小的是( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【详解】根据串联电路的总电阻大于任一串联导体的电阻,并联电路的总电阻小于任一并联导体的电阻可知,四种连接方式中总电阻大小关系
R串>R1>R2>R并图A只有R1接入电路,图B只有R2接入电路,图C两电阻R1、R2串联接入电路,电阻最大,图D两电阻R1、R2并联接入电路,电阻最小,由于电源电压相同,根据可知,四种连接方式中总电流大小关系
IC<IA<IB<ID所以四种连接方式中,电路中总电流最小的是C。故C符合题意,ABD不符合题意。
故选C。
50.(23-24九年级上·山东青岛·期中)小明家的电热水壶电热丝断了,他想用一根新电热丝 R0替换,但不知道阻值,于是他用伏安法进行了测量,用记录的多组数据描绘出 R0的 U-I 图象,如图所示。在老师的安全指导下,小明利用 R0重新组装好电热水壶,接在 220V 家庭电路中,但是很快烧断,经过他仔细查看,他发现电热丝上标有“200V”字样,忽略温度对电阻的影响。
(1)R0的阻值。
(2)要使电热丝正常工作,需串联一个多大的电阻?
【答案】(1)44Ω;(2)4.4Ω
【详解】解:(1)由图象可知,当R0两端的电压为11.0V时,对应的电流为0.25A,根据欧姆定律得R0的阻值为
(2)电热丝上标有“200V”字样,即电热丝的额定电压为200V,电热丝正常工作时,由串联电路电压的规律,串联电阻两端的电压
U串=U-U额=220V-200V=20V
串联电路中电流处处相等,此时电路中的电流
由欧姆定律可知,串联电阻的阻值
答:(1)R0的阻值为44Ω;
(2)要使电热丝正常工作,需串联一个4.4Ω的电阻。
【题型8 利用串、并联电路电阻关系的相关计算】
51.(23-24九年级上·山东临沂·期中)如图所示电路中,电源电压6V恒定不变,电流表的量程是0~0.6A,电压表的量程是0~3V,小灯泡上标有“2V,0.5A”(灯丝电阻不变),滑动变阻器标有“20,1A”。闭合开关S,移动滑动变阻器的滑片P,在不损坏电路元件的前提下,电流表、电压表示数的范围分别是( )
A.0.25A~0.5A,1V~2V B.0.3A~0.5A,1V~1.5V
C.0.25A~0.5A,1.5V~2V D.0.25A~0.6A,1V~2V
【答案】A
【详解】由图可知,小灯泡与滑动变阻器串联,电流表测量电路中的电流,电压表测量小灯泡两端的电压。 根据题意可知,小灯泡的额定电压为2V,小于3V,小灯泡两端的最大电压UL=2V,则电压表最大示数为2V。 小灯泡允许通过的最大电流IL=0.5A, 电流表量程为0~0.6A,滑动变阻器允许通过的最大电流为1A,所以电路中允许通过的最大电流
I大=IL=0.5A
即电流表的最大示数为0.5A。小灯泡的电阻
当滑动变阻器接入电路的阻值最大,即R滑=20Ω,根据欧姆定律可知,此时电路中的电流最小, 根据串联电路的电阻特点可知,此时电路中的总电阻
R=R滑+RL=20Ω+4Ω=24Ω
电路中的最小电流
小灯泡两端的最小电压
UL小=I小RL=0.25A×4Ω=1V
所以电流表的示数变化范围为0.25A~0.5A,电压表的示数变化范围为1V~2V。故A符合题意, BCD不符合题意。
故选A。
52.(23-24九年级上·山东济宁·期中)如图所示电路,闭合开关后,将滑动变阻器的滑片从最右端向左移动一小段距离的过程中( )
A.电流表示数变小 B.电压表示数变小
C.电路总电阻变小 D.灯泡的亮度变大
【答案】C
【详解】由图得,灯泡与变阻器并联,电压表测量电源电压,电流表测量干路电流,闭合开关后,将滑动变阻器的滑片从最右端向左移动一小段距离,变阻器接入电路中电阻变小。
AC.电路中总电阻变小,由欧姆定律得,电流表示数变大,故A不符合题意,C符合题意;
B.电源电压不变,电压表示数不变,故B不符合题意;
D.并联电路中,各支路补补影响,因此灯泡的亮度不变,故D不符合题意。
故选C。
53.(23-24九年级上·山东威海·期中)如图所示,电源电压保持12V不变,R1=30Ω,变阻器R2的阻值变化范围是0~20Ω。开关S闭合,当变阻器滑片P由b端滑至a端过程中电流表的示数 (选填“变大”、“不变”或“变小”),P在a端时,电压表的示数为 V。
【答案】 不变 4.8
【详解】[1]从图中可以看出,两个电阻串联,并且电压表串在滑动变阻器的滑片上,因此滑片不能改变电路中电阻的大小,只改变了电压表测量的电阻值,所以电流表示数不变。
[2]由串联电路电阻规律可得,电路的总电阻
R=R1+R2=30Ω+20Ω=50Ω
根据欧姆定律可得,电路中的电流
当变阻器滑片P由a端时,电压表的示数
U2=IR2=0.24A×20Ω=4.8V
54.(23-24九年级上·山东威海·期中)两个标有“8V;0.8A”和“10Ω;1A”定值电阻,将它们串联起来使用时等效电阻为 Ω,将它们并联在电路中,为各元件完全干路最大电流为 A。
【答案】 20 1.6
【详解】[1]根据欧姆定律可知,规格为“8V;0.8A”的电阻的阻值为
已知规格为“10Ω;1A”的电阻的阻值为
将两个电阻串联,因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,所以它们串联后的总电阻为
[2]因并联电路中各支路两端的电压相等,已知规格为“8V;0.8A”的电阻,允许加在电阻两端的最大电压为
根据欧姆定律可知,规格为“10Ω;1A”的电阻,允许加在电阻两端的最大电压为
因并联电路中各支路两端的电压相等,所以两只电阻并联时,电路中的最大电压为
并联电路总电流等于各支路电流之和,所以干路最大电流为
55.(23-24九年级上·山东济南·期中)如图甲是某电子秤的原理示意图,R1为定值电阻,托盘下方的电阻R2为压敏电阻,其电阻大小与托盘内所放物体质量大小的关系图如图乙所示。已知电源电压为8V保持不变。
(1)当托盘为空时,R2电阻多大?
(2)若托盘为空时,电流表示数为,求定值电阻R1的阻值;
(3)若放入某物体后,电流表示数为,求该物体的质量大小。
【答案】(1)500Ω;(2)300Ω;(3)800g
【详解】解:(1)当托盘为空时,m=0kg,由图乙可知R2=500Ω。
(2)此时电流表示数为0.01A,R1和R2串联接入电路,则由欧姆定律可知此时的总电阻为
所以定值电阻R1的大小为
(3)当电流表示数为0.02A时,电路中的总电阻为
则此时的阻值大小为
由图乙可知,此时物体的质量为800g。
答:(1)当托盘为空时,R2电阻为500Ω;
(2)定值电阻R1的阻值为300Ω;
(3)该物体的质量大小为800g。
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