内容正文:
14.2 探究欧姆定律(原卷版)
一、探究电流与电压的关系
1.探究电流与电压的关系
提出问题
电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压存在什么关系
猜想与假设
①导体两端电压越大,导体中电流越大;
②通过导体的电流与导体两端电压成正比。
设计实验
运用控制变量法,控制导体(电阻)的阻值不变,通过调节滑动变阻器改变电阻两端电压,观察并记录电流表的示数,分析电流随电压的变化规律。实验电路如图所示。
实验器材
电压表、电流表、滑动变阻器、10Ω的定值电阻、电源、开关、导线若干
进行实验
(1)按照电路图连接实物电路。
(2)闭合开关前检查电路中各元件的连接是否正确,并将滑动变阻器的滑片移动定值最大处。
(3)电路连接无误后闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,使电压表示数分别为1V、2.0V、3.0V、4.0V、5.0V、6.0V,从电流表上读出相应的电流值,并记录在表中。
定值R/Ω
10Ω
电压U/V
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
6.0
电流I/A
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
在坐标系中,根据各电流值与对应的电压值描点,并用平滑曲线连接各点,画出I-U关系图像,如图所示。
分析论证
分析实验数据和I-U图像可以看出:电阻一定时,通过电阻的电流与其两端电压有关,电流随电压的最大而增大;电压变为原来的几倍,电流也变为原来的几倍,电流与电压的比值为一定值。
实验结论
在电阻一定的情况下,通过导体的电流与导体两端电压成正比。
点拨 (1)该结论不能说成“电阻一定时,电压跟电流成正比”,因为物理量之间存在一定的因果关系,这里电压是原因,电流是结果,即因为导体两端加了电压,导体中才有电流,不是因为导体中有电流,导体两端才有电压。
(2)在叙述时,一定要注意结论成立的前提条件是“电阻一定”,不能将其漏掉。
二、探究电流与电阻的关系
1.探究电流与电阻的关系
提出问题
电压一定时,导体中的电流与导体的电阻存在什么关系
猜想与假设
①导体电阻越大,通过的电流越小;
②通过导体的电流与导体的电阻成反比。
设计实验
(1)运用控制变量法,要研究电流与电阻的关系,需要改变接入电路的电阻的大小,在实验时更换不同阻值的电阻接入电路即可;
(2)在该实验中,更换电阻后要控制电阻两端电压不变,我们可以在电路中串联一个滑动变阻器,通过调节滑动变阻器使不同的电阻两端电压相等;
(3)实验电路图如图所示。
实验器材
电压表、电流表、滑动变阻器、电源、开关各一个,阻值为5Ω、10Ω、15Ω的定值电阻各一个,导线若干
进行实验与收集证据
(1)按实验电路图连接实物电路,将5Ω电阻接入电路中;
(2)闭合开关前,检查电路中各元件的连接是否正确,并将滑动变阻器短片移到阻值最大处;
(3)确定电路连接无误后,闭合开关,调节滑动变阻器的滑片,使电压表示数为3V,再读出电流表的示数并填入表中;
(4)断开开关,将阻值为5Ω的定值电阻更换为10Ω、15Ω的定值电阻,调节滑动变阻器的滑片,是电压表示数保持在3V不变,分别读出对应电流表的读数并填入表中;
电压U/V
3V
电阻R/Ω
5
10
15
电流I/A
0.6
0.3
0.2
(5)在坐标系中,根据各电流值和对应的电阻值描点,并用平滑的曲线连接各点,画出I-R关系图像,如图所示。
分析论证
分析数据和I-R关系图像可以看出:电压一定时,通过电阻的电流与其阻值有关,电阻变为原来的n倍,电流就变为原来的1/n,电流与电阻的乘积为一定值。
实验结论
在电压一定的情况下,通过导体的电流与导体的电阻成反比。
点拨 (1)不能说导体的电阻与通过它的电流成反比,因为导体的电阻是导体本身的一种性质,与通过它的电流大小无关,不会因为导体中电流的最大或减小而发生改变。
(2)一定要注意“电流跟电阻成反比”成立的前提条件是“电压一定”。
三、欧姆定律
1.欧姆定律内容:导体中的电流,跟导体两端的电压成正比,跟导体中的电阻成反比。
2.欧姆定律表达式:
3.符号的意义及单位:
U——电压——V。 R——电阻——Ω。 I——电流——A。
4.欧姆定律的公式变形:
(求电流) (求电压) (求电阻)
4.适用范围:欧姆定律适用于纯电阻电路。在非纯电阻电路中,如含有电动机的电路,欧姆定律将不适用。
点拨 1.纯电阻电路与非纯电阻电路
纯电阻电路就是将电能全部转化为内能的电路。
(1)电阻、滑动变阻器、电烙铁、电炉、电热丝、电饭煲、白炽灯等用电器在电路中工作时,都是将电能转化为内能(注意:白炽灯工作时,先将电能全部转化为内能,然后一部分内能再转化为光能),所以,此类用电器组成的电路就是纯电阻电路。
(2)电铃、电动机、电风扇等用电器工作时,除了将电能转化为内能外,还对外做功,将电能转化为机械能,所以,这些用电器的电路时非纯电阻电路。
2.利用欧姆定律解题时应注意的问题
(1)同一性:I、U、R是对同一导体或同一电路而言的,三者要一一对应;
(2)同时性:在同一电路上,开关的闭合及滑动变阻器滑片的移动,都会导致电路中电流、电压、电阻的变化,公式中的三个量必须是同一时间的值。
3.表示一段导体两端的电压跟这段导体中的电流之比等于这个导体的电阻。它是电阻的计算式,而不是它的决定式。导体的电阻反映了导体本身的一种性质。
5.利用欧姆定律分析或计算(知二求一)
欧姆定律反映了同一导体中电流、导体两端电压和导体的电阻三者之间的关系。对于同一导体,只要知道电流、电压和电阻中的两个量,就可以根据公式及其变形公式求出第三个量。
6.利用欧姆定律进行计算的一般步骤
第一步:若题干中无电路图,根据题意画出电路图,并在电路图上标记出已知量和待求量;
第二步:明确电路的连接方式,各电表测量的对象;
第三步:根据欧姆定律和串并联电路电流和电压的规律,列方程求解;
第四步:讨论结果的合理性,得出答案。
【方法点拨】(1)进行多次实验的目的:寻找普遍规律避免偶然性;
(2)在进行实验时,闭合开关,若电流表无示数,电压表有示数,则与电压表并联的电路断路;若电流表有示数,电压表无示数,则与电压表并联的电路短路;若电压表、电流表有示数,灯泡不亮,则滑动变阻器接入电路中的电阻较大,需移动滑片。
(3)在探究I与U的关系实验中,不能用小灯泡代替定值电阻,原因是小灯泡的电阻是变化的,不能控制电阻不变;
(4)实验中用电阻箱替换定值电阻的优点:减少拆接电路,操作方便;
(5)错误数据判断
①如果有一组数据与其他数据规律不一致,则该组数据时错误的;
②如果所有数据规律一致,分析滑动变阻器的阻值是否符合条件,即当电路中电流最小时,求出滑动变阻器的阻值是否小于或等于滑动变阻器的最大阻值,。
1.(23-24九年级上·广东河源·阶段练习)在“探究电流与电压关系”的实验中,图甲是某实验小组设计的电路,电源电压恒为3V。
(1)请用笔画线代替导线,在图甲中完成电路连接,要求滑动变阻器的滑片P向B端滑动时,电流表的示数变小;
(2)连接电路时,开关应该先 。闭合开关前,滑动变阻器的滑片P应置于 (选填“A”或“B”)端;
(3)检查无误后,闭合开关发现电流表有示数、电压表示数为零,则电路故障可能是定值电阻发生 ;(选填短路或断路)
(4)排除故障后,移动滑动变阻器滑片P到某一位置时电流表示数如图乙所示,此时通过定值电阻R的电流为 A;
(5)实验中测得五组数据,并绘制出定值电阻R的I—U图像如图丙所示。由图像可得:
①实验中所用定值电阻R的阻值为 Ω;
②实验结论: ;
(6)结合所测数据分析,本实验所用滑动变阻器的最大阻值应不小于 Ω。
【答案】 见解析 断开 B 短路 0.3 5 电阻一定时,电流与电压成正比 25
【详解】(1)[1] 要求滑动变阻器的滑片P向B端滑动时,电流表的示数变小,即电路总电阻变大,则滑动变阻器的电阻变大,所以滑动变阻器应选择A和C接线柱串联入电路中,作图如下:
(2)[2][3] 为保护电路,连接电路时,开关应该先断开;闭合开关前,滑动变阻器的滑片P应置于阻值最大处,即B端。
(3)[4] 闭合开关发现电流表有示数,说明电路为通路,电压表示数为零,则可能是值电阻发生短路。
(4)[5] 如图乙所示,电流表选用小量程,分度值为0.02A,示数为0.3A。
(5)[6][7] 由图丙得,实验中所用定值电阻R的阻值为
定值电阻R的I—U图像为正比例函数图像,所以可得:电阻一定时,电流与电压成正比。
(6)[8] 由图丙得,当电流最小为0.1A时,滑动变阻器的阻值最大,此时总电阻为
则此时滑动变阻器的阻值为
所以本实验所用滑动变阻器的最大阻值应不小于。
2.(23-24九年级上·广东佛山·阶段练习)为了做“探究电流与电压的关系”的实验,小明使用电压恒为3V的电源、开关、导线若干、定值电阻R1、电流表,电压表和滑动变阻器连接了如题图甲所示的电路:
(1)连接电路时,开关要 ,变阻器的滑片应位于 端;
(2)闭合开关发现电流表无示数,电压表示数接近电源电压,移动滑动变阻器的滑片P,电流表、电压表示数均无变化,则故障可能是定值电阻 (选填“短路”或“断路”);
(3)完成实验并整理器材后,小明将所得数据描点连线画出如图乙所示的R1的I﹣U图像,并根据图像得出结论: ;
(4)为了得到更具有普遍性的结论,小白利用小明的实验器材,仅将R1更换为不同阻值的定值电阻R2,重新连接电路并进行相同操作,画出的I﹣U图像却如图丙所示:
①小明帮助小白进行分析,确认是电路连接错误,该错误为: ;
②小明还认为,即使不重新进行实验,利用小白的现有数据,也能画出R2的I﹣U图像.请你在图乙中画出R2的I﹣U图 ,并通过图像分析,R2 R1(选填“>”、“<”或“=”)。
【答案】 断开 B 断路 电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比 电压表测量滑动变阻器的电压 见解析 <
【详解】(1)[1][2]为了保护电路,闭合开关前,变阻器的滑片应位于阻值最大处,即B端。
(2)[3]闭合开关发现电流表无示数,说明电路可能断路;电压表示数接近电源电压,说明电压表与电源连通,则与电压表并联的电路以外的电路是完好的,则与电压表并联的电路断路了,即故障可能是定值电阻断路。
(3)[4]由图已知,同一电阻的I-U图像是一条过原点的倾斜向上的图像,可得出以下结论:在电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比。
(4)①[5]由图丙可知随着电流的增大,电压表的示数减小,说明电压表并联在滑动变阻器的两端了。
②[6][7]由图丙知当电压表的示数为0.50V时,电路中的电流为0.50A,由串联分压原理可知,此时定值电阻R2两端的电压为
当电压表的1.0V时,电路中的电流为0.40A,此时定值电阻R2两端的电压为
当电压表的1.5V时,电路中的电流为0.30A,此时定值电阻R2两端的电压为
当电压表的2.0V时,电路中的电流为0.20A,此时定值电阻R2两端的电压为
当电压表的2.5V时,电路中的电流为0.10A,此时定值电阻R2两端的电压为
根据定值电阻R2两端的电压与电流的数据画出图像,如下图:
由图像可知。
【方法点拨】(1)进行多次实验的目的:寻找普遍规律避免偶然性;
(2)在进行实验时,闭合开关,若电流表无示数,电压表有示数,则与电压表并联的电路断路;若电流表有示数,电压表无示数,则与电压表并联的电路短路;若电压表、电流表有示数,灯泡不亮,则滑动变阻器接入电路中的电阻较大,需移动滑片。
(3)实验中用电阻箱替换定值电阻的优点:减少拆接电路,操作方便;
(4)错误数据判断
①如果有一组数据与其他数据规律不一致,则该组数据时错误的;
②如果所有数据规律一致,分析滑动变阻器的阻值是否符合条件,即当电路中电流最小时,求出滑动变阻器的阻值是否小于或等于滑动变阻器的最大阻值,。
(6)在探究I与R的关系实验中,更换电阻,若滑动变阻器滑片不移动,电阻两端的电压变大。接下来的操作:移动滑片,眼睛看着电压表,直到电压表示数重新回到控制的电压,停止移动滑片。
(7)在探究I与R的关系实验中,更换电阻,滑动变阻器接入电路中的电阻变化:当定值电阻阻值变大,电阻两端电压变大,要让电阻两端电压减小到控制的电压,则滑动变阻器两端电压变大,因此需要向电阻变大的方向移动滑片。反之,向电阻变小的方向移动滑片。(换大调大,换小调小)
(8)在探究I与R的关系实验中,更换大电阻后,无论怎么移动滑片,电压表示数始终不能回到控制的电压,原因可能是:①滑动变阻器的最大阻值太小;②电源电压太大;③控制不变的电压太小。
3.(23-24九年级上·广东清远·期中)现有下列器材:蓄电池(6V),电流表(0~0.6A,0~3A)、电压表(0~3V,0~15V)、定值电阻(若干)、开关、滑动变阻器和导线,要利用这些器材探究“电压不变时,电流与电阻的关系”:
(1)请用笔画线代替导线将上图的实物连接成完整电路 (要求:滑片P向右滑动时,电流表示数增大,导线不允许交叉);
(2)正确连接电路后闭合开关,发现电流表无示数,移动滑动变阻器的滑片P,电压表示数始终接近电源电压。造成这一现象的原因可能是____________;(填字母)
A.电阻R断路 B.电阻R短路
C.滑动变阻器接触不良 D.电流表被短路
(3)排除故障后进行实验.实验中多次换用不同阻值的定值电阻,并调节滑动变阻器的滑片,使电压表示数保持不变,读出对应于不同阻值的电流表示数,并记于表格中,由表中数据可以分析得出结论: ;
次数
1
2
3
4
5
6
电阻/
30
25
20
15
10
5
电流/A
0.1
0.12
0.15
0.2
0.3
0.6
(4)上述实验中,小明将10Ω的电阻换为5Ω的电阻,闭合开关后,应将滑片向 (填“左”或“右”)移动,使电压表示数为 V时,读出电流表的示数;
(5)为完成整个实验,应该选取哪种规格的滑动变阻器( );
A.“50 1.0A” B.“50 0.5A”
C.“20 1.0A” D.“20 0.5A”
(6)小明想将定值电阻换成小灯泡来探究电流与电压的关系,小红认为他的实验方案是不可行的,理由是: 。
4.(23-24九年级上·广东江门·阶段练习)小明用如图甲所示电路探究电流与电阻的关系,电源电压恒为3V,电阻R有四个定值阻值(5Ω、10Ω、15Ω、25Ω),两只滑动变阻器(规格分别为①“10Ω,2A”和②“20Ω,1A”)供选用
(1)小明将电路接好后,闭合开关,发现电流表、电压表示数均为0。他将一根导线的一端接电源正极,另一端依次试触a、b、c、d各接线柱,当接触到d时,电流表、电压 表开始有示数。则电路中的故障可能是_________(填序号);
A.滑动变阻器RP断路
B.电阻R短路
C.电阻R断路
(2)排除故障并将问题元件进行同规格更换,此时R的阻值为5Ω。闭合开关,调节滑动变阻器到适当位置,电流表示数如图乙所示,为 A;
(3)将R阻值换成10Ω,闭合开关,调节滑动变阻器的滑片P向 (选填“左”或“右”)端滑动,使电压表示数为 V,记录数据。将R阻值换成15Ω重复上述操作。为提高结论的可靠性,换用阻值为25Ω的电阻继续上述实验,小明应选择的滑动 变阻器规格是 (填序号);
(4)根据实验数据,小明作了如图丙所示的I﹣R图象。根据图象 (选填“可以”或“不可以”)判断I与R的定量关系。
【方法点拨】应用欧姆定律计算的一般方法
(1)首先应熟练掌握欧姆定律的内容及变形公式;
(2)然后对具体电路进行分析,确定电路的特点(分析时电压表相当于断路,电流表相当于一条导线);
(3)在图中标出已知量和未知量,找出各个物理量之间的联系;
(4)最后根据串、并联电路中电流、电压的特点分析解答。
5.(23-24九年级上·广东惠州·期末)如图所示电路中,电源电压恒为30V,电阻为,同时闭合开关、时,电流表的示数为2.5A。求:
(1)通过电阻的电流;
(2)电阻的阻值。
6.(23-24九年级上·广东茂名·阶段练习)如图所示的电路中,电源电压保持不变,电阻R1=20Ω,闭合开关S后,电流表A的示数为0.7A,电流表A1的示数为0.2 A,求:
(1)R1两端的电压;
(2)通过R2的电流;
(3)R2的阻值。
【方法点拨】1.分析动态电路变化的步骤:
(1)判断电路连接方式是串联或并联;
(2)判断每一个电表所测的对象;
(3)确定电路的连接方式或电阻发生了什么变化;
(4)根据欧姆定律及串、并联电路中电流、电压的规律,判断对应的电流或电压随之发生何种变化。
(3)由滑动变阻器滑片移动或敏感电阻的变化引起的电路变化问题中,有两个事实:电路中总电压不变、定值电阻阻值不变。
(4)常用的三个技巧
①串联的越多,总电阻越大;并联的越多,总电阻越小。
②可将电路看成由“定值部分”和“可变部分”串联或并联而成,则可变部分电阻变大,总电阻就变大;可变部分电阻变小,总电阻就变小。
③会用串联电路分压原理和并联电路分流原理分析,即定值电阻和可变电阻串联时,可变电阻阻值变大,其两端电压也变大;定值电阻和可变电阻并联时,可变电阻阻值变大,通过它的电流变小。
7.(23-24九年级上·广东惠州·期中)如图所示的电路中(电源电压不变),闭合开关后,当滑动变阻器的滑片向右移动时,下列判断正确的是( )
A.L的电流变大,电压表示数变大 B.L的电流变大,电压表示数变小
C.L的电流变小,电压表示数不变 D.L的电流不变,电压表示数不变
8.(23-24九年级上·广东清远·期中)如图所示的电路中,电源电压不变.当闭合开关S,滑动变阻器的滑片P向右移动时,下列判断正确的是( )
A.三个电流表示数都变大,电压表示数变大
B.三个电流表示数都变小,电压表示数变小
C.A1示数变小,A、A2示数不变,电压表示数不变
D.A1示数不变,A、A2示数变小,电压表示数不变
9.(23-24九年级上·广东广州·期末)如图是电阻甲和乙的图像,小明对图像信息作出的判断,正确的是( )
A.甲导体两端的电压与电流成正比
B.当乙两端电压为1V时,其电阻值为
C.将甲和乙串联,若电流为0.4A,则电路两端的总电压为3V
D.若甲和乙并联,若电压为2.5V,则电路中干路电流为0.5A
10.(22-23九年级下·广东惠州·开学考试)如图甲所示,当滑动变阻器滑片从a端滑动到b端,电流表的示数 (选填“变大”“变小”“不变”),做出的R2的U-I图像如图乙所示。已知电源电压为6V,则R1的阻值是 Ω,R2最大阻值为 Ω。
1.(23-24九年级上·广东阳江·阶段练习)当加在某导体两端的电压为4V时,通过它的电流为0.4A,该导体的电阻为 Ω,当加在它两端的电压为6V时,导体中通过的电流为 A。当导体两端的电压为0时,导体的电阻为 Ω。
2.(23-24九年级上·广东茂名·阶段练习)电阻为12 Ω的电铃正常工作时的电压为6V,电流为 A。若把它接在10V的电压上,则需要给它 联一个 Ω的电阻才能正常工作。
3.(2023·广东清远·二模)如图a所示是电阻甲和乙的I-U图像中,电阻甲的电阻是 Ω;如果甲和乙按图b接入电源电压为3V的电路中,当开关闭合,电路电流为 A;如果按图c连接,流过电阻甲的电流为0.4A,则流过乙的电流是 A。
4.(2023·广东汕头·模拟预测)如图所示为灯泡L和电阻R的电流随电压变化的图像,电阻R的阻值为 Ω;若把二者并联后接入电路中,当通过电阻R的电流是0.2A时,则通过灯泡L的电流是 A;若把二者串联后接入电路中,当通过电阻R的电流是0.2A时,则灯泡L两端的电压是 V。
5.(23-24九年级上·广东茂名·阶段练习)如图甲所示的电路中,电源电压保持不变,闭合开关后,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,则电源电压为 V;定值电阻R的阻值是 Ω;滑动变阻器的最大阻值是 Ω。
6.(23-24九年级上·广东惠州·期中)如图所示,开关S由断开到闭合,则( )
A.电压表示数不变 B.电流表示数不变
C.电流表示数变大 D.灯光的亮度变亮
7.(23-24九年级上·广东清远·阶段练习)如图,当滑动变阻器滑片向左移动时,电流表和电压表示数变化正确的是( )
A.电压表和电流表的示数增大
B.电压表、电流表的示数都减少
C.电压表示数增大,电流表示数减少
D.电压表示数减少,电流表示数增大
8.(23-24九年级上·广东佛山·阶段练习)小雨同学用如图甲所示的电路探究“电流与电压和电阻的关系”,电源电压15V保持不变,滑动变阻器的规格是“50Ω;1A”,阻值为10Ω、20Ω、30Ω、50Ω的电阻各一个,满足测量需求的电流表、电压表各一个。
(1)小雨同学先根据图甲所示电路图连接实物图,探究“电阻R一定时,电流与电压的关系”,闭合开关S,通过调节滑动变阻器滑片P,测出电阻两端施加不同电压时对应的电流值,并将数据记录在表格中,如表1所示,然后小雨打算根据表格中的数据在图乙所示的坐标图中画出该定值电阻的I﹣U图像,图乙中,点C是小雨根据第三组数据所描的点,请你帮助小雨将剩余部分完成 ;
表1
实验次数
1
2
3
4
U/V
1
3
4
6
I/A
0.10
0.29
0.40
0.61
(2)分析这些数据可得出结论:导体的电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成 ;
(3)完成实验后,小雨同学将定值电阻换成小灯泡,重复上述实验过程,并绘制出了I﹣U图像,如图乙中曲线所示。造成小灯泡的I﹣U图像不是一条直线的原因: ;
(4)小雨继续探究“电压U0一定时,电流与电阻的关系”:
①他将10Ω的电阻接入电路,闭合开关S,调节滑片P到适当的位置,读出电流表示数记入表中;断开开关S,小雨用20Ω的电阻替换10Ω的电阻,闭合开关S,移动滑片P使滑动变阻器接入电路的阻值 (增大/减小),他这样操作的目的是 ;
②表2是小雨提交的数据,老师指出有一组数据不符合实际,你认为是实验次序 的数据。若不更换实验器材,在实验过程中小明为了能够利用上述4个定值电阻,顺利得到4组I、R数据,完成顺利实验,所保持不变的电压U0的取值范围是 。
表2
实验次数
1
2
3
4
R/Ω
10
20
30
50
I/A
0.6
0.3
0.2
0.12
9.(23-24九年级上·广东惠州·阶段练习)如图所示的电路中,电源电压保持不变,电阻R2=20Ω。闭合开关S,电流表A1的示数为0.4A,电流表A的示数为0.7A。求:
(1)通过电阻R2的电流;
(2)电源电压U;
(3)电阻R1的阻值
10.(23-24九年级上·广东东莞·期中)如图,电源电压U=6V,定值电阻R0=20Ω,电压表量程为0~15V,
(1)滑片P在a端时,电压表示数为6V,求通过R0的电流;
(2)滑片P在b端时,电压表示数为2V,求R的最大阻值;
(3)求闭合开关时,电路中电流的最小值。
11.(23-24九年级上·广东深圳·期中)亮亮设计了一个用电压表的示数反映环境温度变化的电路,其电路原理如甲图所示,电源电压为4V保持不变,定值电阻R0阻值为15Ω,R1是热敏电阻,其电阻随环境温度变化的关系如乙图所示。闭合开关S后,当环境温度为20℃时,此时电压表的示数为1.5V,求:
(1)当环境温度为20℃时,电流表示数为多少?
(2)当环境温度为20℃时,热敏电阻R1两端的电压为多少?
(3)当电压表示数为3V时,此时热敏电阻阻值是多少?此时环境温度是多少?
1.(23-24九年级上·黑龙江哈尔滨·阶段练习)有一只小灯泡,它正常发光时灯丝的电阻是10Ω,正常工作时的电压是2.5V。如果我们只有电压为6V的电源,需要 联一个 Ω的电阻。
2.(23-24九年级上·甘肃定西·阶段练习)R1=10Ω,R2=30Ω,现将R1和R2串联在同一个电路中,通过他们的电流之比为 ,它们两端的电压之比为 ;若将它们并联在同一个电路中,它们两端的电压之比为 ,通过它们的电流之比为 。
3.(23-24九年级上·河南商丘·阶段练习)电阻R和灯泡L的U﹣I关系图像如图甲所示,电阻R的阻值为 Ω,将R和灯泡L按如图乙所示的方式连接在电压恒为3V的电源两端,闭合开关,此时电流表示数为 A,电路总电阻为 Ω。
4.(23-24九年级上·安徽宿州·期末)如图所示电路,电源电压保持不变,闭合开关S,将滑动变阻器的滑片P向右移动过程中,电压表的示数 ,电流表A的示数 (以上二空均选填“变小”“变大”或“不变”),小灯泡的亮度 (选填“变亮”“变暗”或“不变”)。
5.(23-24九年级上·江苏徐州·阶段练习)小明同学为了探究电流跟电阻的关系,在如图所示的情况下,将A、B两点间10Ω的电阻更换为20Ω的电阻,下一步的操作应当是( )
A.将滑动变阻器滑片适当向右移动,观察电压表示数
B.将滑动变阻器滑片适当向右移动,观察电流表示数
C.将滑动变阻器滑片适当向左移动,观察电压表示数
D.将滑动变阻器滑片适当向左移动,观察电流表示数
6.(23-24九年级上·甘肃定西·阶段练习)在如图所示电路中,当开关S闭合时,下列说法不正确的是( )
A.通过R1和R2的电流相等
B.滑片P从a端滑向b端过程中,电压表示数变大
C.滑片P滑到a端时,电压表示数为零,电流表示数达到最大值
D.如果滑动变阻器滑片处接触不良,电流表、电压表都没有示数
7.(23-24九年级上·四川内江·阶段练习)如图甲所示的电路中,电源电压保持不变,闭合开关,电流表与电压的变化如乙图所示,下列说法正确的是( )
A.定值电阻R0的阻值是15Ω
B.电源电压为5V
C.滑动变阻器的最大阻值10Ω
D.当滑动变阻器的滑片P移至中点时,电流表的示数是0.3A
8.(23-24九年级上·湖北省直辖县级单位·阶段练习)小明同学为了探究“电流与电压、电阻的关系”。找来些实验器材:电压恒为3V的电源,电流表、电压表等。
(1)探究电流与电压的关系:
①小明设计的实验电路图如图甲、乙、丙,使用图甲,不能达到实验目的的原因是 ;
②最终确定用图丙电路进行实验,如图2,实验前应将滑动变阻器滑片滑到 (选填“A”或“B”)端,该电路中的滑动变阻器可以保护电路,还能起到 的作用;
③正确连接操作后,小明得到如表数据,分析数据。可得出电流与电压关系是 ;
实验次数
1
2
3
4
5
电压U/V
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
电流I/A
0.2
0.3
0.4
0.48
0.6
(2)探究电流与电阻的关系:
小明继续用图丙的电路来探究电流与电阻的关系。第一次,他将5Ω的定值电阻接入电路,调节滑动变阻器的滑片,使电压表的示数为2V,读出电流表示数;接着他断开开关,将5Ω的电阻换成10Ω的电阻,未移动滑片就直接闭合开关,电压表示数 (选填“大于”“小于”或“等于”)2V;接下来他调节滑片,让电压表的示数再次为2V,记录电流表的示数,此时滑动变阻器接入的阻值 (选填“大于”“小于”或“等于”)第一次滑动变阻器接入的阻值。
9.(23-24九年级上·四川广安·阶段练习)如图所示,电源电压恒定,,只闭合开关S,电流表示数是0.3A;再闭合S1时,发现电流表示数变化了0.2A,求:
(1)电源电压;
(2)R2的阻值是多少?
10.(23-24九年级上·辽宁大连·期末)甲醛对人体的危害非常严重,因此装修房屋时检测甲醛污染指数非常重要。某同学设计了移动甲醛检测设备,原理如图甲所示。电源电压为4.5V且恒定不变,是标有“10Ω;1A”字样的定值电阻,R为可以感知甲醛污染指数的可变电阻。
(1)当两端的电压为1.5V,此时污染指数是多少?
(2)若污染指数为60时,电路中的电流为多少?
(3)检测设备的显示器由的电压表改装而成,若想使其最大显示污染指数为360,电阻应更换成多大的电阻?
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14.2 探究欧姆定律(解析版)
一、探究电流与电压的关系
1.探究电流与电压的关系
提出问题
电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压存在什么关系
猜想与假设
①导体两端电压越大,导体中电流越大;
②通过导体的电流与导体两端电压成正比。
设计实验
运用控制变量法,控制导体(电阻)的阻值不变,通过调节滑动变阻器改变电阻两端电压,观察并记录电流表的示数,分析电流随电压的变化规律。实验电路如图所示。
实验器材
电压表、电流表、滑动变阻器、10Ω的定值电阻、电源、开关、导线若干
进行实验
(1)按照电路图连接实物电路。
(2)闭合开关前检查电路中各元件的连接是否正确,并将滑动变阻器的滑片移动定值最大处。
(3)电路连接无误后闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,使电压表示数分别为1V、2.0V、3.0V、4.0V、5.0V、6.0V,从电流表上读出相应的电流值,并记录在表中。
定值R/Ω
10Ω
电压U/V
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
6.0
电流I/A
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
在坐标系中,根据各电流值与对应的电压值描点,并用平滑曲线连接各点,画出I-U关系图像,如图所示。
分析论证
分析实验数据和I-U图像可以看出:电阻一定时,通过电阻的电流与其两端电压有关,电流随电压的最大而增大;电压变为原来的几倍,电流也变为原来的几倍,电流与电压的比值为一定值。
实验结论
在电阻一定的情况下,通过导体的电流与导体两端电压成正比。
点拨 (1)该结论不能说成“电阻一定时,电压跟电流成正比”,因为物理量之间存在一定的因果关系,这里电压是原因,电流是结果,即因为导体两端加了电压,导体中才有电流,不是因为导体中有电流,导体两端才有电压。
(2)在叙述时,一定要注意结论成立的前提条件是“电阻一定”,不能将其漏掉。
二、探究电流与电阻的关系
1.探究电流与电阻的关系
提出问题
电压一定时,导体中的电流与导体的电阻存在什么关系
猜想与假设
①导体电阻越大,通过的电流越小;
②通过导体的电流与导体的电阻成反比。
设计实验
(1)运用控制变量法,要研究电流与电阻的关系,需要改变接入电路的电阻的大小,在实验时更换不同阻值的电阻接入电路即可;
(2)在该实验中,更换电阻后要控制电阻两端电压不变,我们可以在电路中串联一个滑动变阻器,通过调节滑动变阻器使不同的电阻两端电压相等;
(3)实验电路图如图所示。
实验器材
电压表、电流表、滑动变阻器、电源、开关各一个,阻值为5Ω、10Ω、15Ω的定值电阻各一个,导线若干
进行实验与收集证据
(1)按实验电路图连接实物电路,将5Ω电阻接入电路中;
(2)闭合开关前,检查电路中各元件的连接是否正确,并将滑动变阻器短片移到阻值最大处;
(3)确定电路连接无误后,闭合开关,调节滑动变阻器的滑片,使电压表示数为3V,再读出电流表的示数并填入表中;
(4)断开开关,将阻值为5Ω的定值电阻更换为10Ω、15Ω的定值电阻,调节滑动变阻器的滑片,是电压表示数保持在3V不变,分别读出对应电流表的读数并填入表中;
电压U/V
3V
电阻R/Ω
5
10
15
电流I/A
0.6
0.3
0.2
(5)在坐标系中,根据各电流值和对应的电阻值描点,并用平滑的曲线连接各点,画出I-R关系图像,如图所示。
分析论证
分析数据和I-R关系图像可以看出:电压一定时,通过电阻的电流与其阻值有关,电阻变为原来的n倍,电流就变为原来的1/n,电流与电阻的乘积为一定值。
实验结论
在电压一定的情况下,通过导体的电流与导体的电阻成反比。
点拨 (1)不能说导体的电阻与通过它的电流成反比,因为导体的电阻是导体本身的一种性质,与通过它的电流大小无关,不会因为导体中电流的最大或减小而发生改变。
(2)一定要注意“电流跟电阻成反比”成立的前提条件是“电压一定”。
三、欧姆定律
1.欧姆定律内容:导体中的电流,跟导体两端的电压成正比,跟导体中的电阻成反比。
2.欧姆定律表达式:
3.符号的意义及单位:
U——电压——V。 R——电阻——Ω。 I——电流——A。
4.欧姆定律的公式变形:
(求电流) (求电压) (求电阻)
4.适用范围:欧姆定律适用于纯电阻电路。在非纯电阻电路中,如含有电动机的电路,欧姆定律将不适用。
点拨 1.纯电阻电路与非纯电阻电路
纯电阻电路就是将电能全部转化为内能的电路。
(1)电阻、滑动变阻器、电烙铁、电炉、电热丝、电饭煲、白炽灯等用电器在电路中工作时,都是将电能转化为内能(注意:白炽灯工作时,先将电能全部转化为内能,然后一部分内能再转化为光能),所以,此类用电器组成的电路就是纯电阻电路。
(2)电铃、电动机、电风扇等用电器工作时,除了将电能转化为内能外,还对外做功,将电能转化为机械能,所以,这些用电器的电路时非纯电阻电路。
2.利用欧姆定律解题时应注意的问题
(1)同一性:I、U、R是对同一导体或同一电路而言的,三者要一一对应;
(2)同时性:在同一电路上,开关的闭合及滑动变阻器滑片的移动,都会导致电路中电流、电压、电阻的变化,公式中的三个量必须是同一时间的值。
3.表示一段导体两端的电压跟这段导体中的电流之比等于这个导体的电阻。它是电阻的计算式,而不是它的决定式。导体的电阻反映了导体本身的一种性质。
5.利用欧姆定律分析或计算(知二求一)
欧姆定律反映了同一导体中电流、导体两端电压和导体的电阻三者之间的关系。对于同一导体,只要知道电流、电压和电阻中的两个量,就可以根据公式及其变形公式求出第三个量。
6.利用欧姆定律进行计算的一般步骤
第一步:若题干中无电路图,根据题意画出电路图,并在电路图上标记出已知量和待求量;
第二步:明确电路的连接方式,各电表测量的对象;
第三步:根据欧姆定律和串并联电路电流和电压的规律,列方程求解;
第四步:讨论结果的合理性,得出答案。
【方法点拨】(1)进行多次实验的目的:寻找普遍规律避免偶然性;
(2)在进行实验时,闭合开关,若电流表无示数,电压表有示数,则与电压表并联的电路断路;若电流表有示数,电压表无示数,则与电压表并联的电路短路;若电压表、电流表有示数,灯泡不亮,则滑动变阻器接入电路中的电阻较大,需移动滑片。
(3)在探究I与U的关系实验中,不能用小灯泡代替定值电阻,原因是小灯泡的电阻是变化的,不能控制电阻不变;
(4)实验中用电阻箱替换定值电阻的优点:减少拆接电路,操作方便;
(5)错误数据判断
①如果有一组数据与其他数据规律不一致,则该组数据时错误的;
②如果所有数据规律一致,分析滑动变阻器的阻值是否符合条件,即当电路中电流最小时,求出滑动变阻器的阻值是否小于或等于滑动变阻器的最大阻值,。
1.(23-24九年级上·广东河源·阶段练习)在“探究电流与电压关系”的实验中,图甲是某实验小组设计的电路,电源电压恒为3V。
(1)请用笔画线代替导线,在图甲中完成电路连接,要求滑动变阻器的滑片P向B端滑动时,电流表的示数变小;
(2)连接电路时,开关应该先 。闭合开关前,滑动变阻器的滑片P应置于 (选填“A”或“B”)端;
(3)检查无误后,闭合开关发现电流表有示数、电压表示数为零,则电路故障可能是定值电阻发生 ;(选填短路或断路)
(4)排除故障后,移动滑动变阻器滑片P到某一位置时电流表示数如图乙所示,此时通过定值电阻R的电流为 A;
(5)实验中测得五组数据,并绘制出定值电阻R的I—U图像如图丙所示。由图像可得:
①实验中所用定值电阻R的阻值为 Ω;
②实验结论: ;
(6)结合所测数据分析,本实验所用滑动变阻器的最大阻值应不小于 Ω。
【答案】 见解析 断开 B 短路 0.3 5 电阻一定时,电流与电压成正比 25
【详解】(1)[1] 要求滑动变阻器的滑片P向B端滑动时,电流表的示数变小,即电路总电阻变大,则滑动变阻器的电阻变大,所以滑动变阻器应选择A和C接线柱串联入电路中,作图如下:
(2)[2][3] 为保护电路,连接电路时,开关应该先断开;闭合开关前,滑动变阻器的滑片P应置于阻值最大处,即B端。
(3)[4] 闭合开关发现电流表有示数,说明电路为通路,电压表示数为零,则可能是值电阻发生短路。
(4)[5] 如图乙所示,电流表选用小量程,分度值为0.02A,示数为0.3A。
(5)[6][7] 由图丙得,实验中所用定值电阻R的阻值为
定值电阻R的I—U图像为正比例函数图像,所以可得:电阻一定时,电流与电压成正比。
(6)[8] 由图丙得,当电流最小为0.1A时,滑动变阻器的阻值最大,此时总电阻为
则此时滑动变阻器的阻值为
所以本实验所用滑动变阻器的最大阻值应不小于。
2.(23-24九年级上·广东佛山·阶段练习)为了做“探究电流与电压的关系”的实验,小明使用电压恒为3V的电源、开关、导线若干、定值电阻R1、电流表,电压表和滑动变阻器连接了如题图甲所示的电路:
(1)连接电路时,开关要 ,变阻器的滑片应位于 端;
(2)闭合开关发现电流表无示数,电压表示数接近电源电压,移动滑动变阻器的滑片P,电流表、电压表示数均无变化,则故障可能是定值电阻 (选填“短路”或“断路”);
(3)完成实验并整理器材后,小明将所得数据描点连线画出如图乙所示的R1的I﹣U图像,并根据图像得出结论: ;
(4)为了得到更具有普遍性的结论,小白利用小明的实验器材,仅将R1更换为不同阻值的定值电阻R2,重新连接电路并进行相同操作,画出的I﹣U图像却如图丙所示:
①小明帮助小白进行分析,确认是电路连接错误,该错误为: ;
②小明还认为,即使不重新进行实验,利用小白的现有数据,也能画出R2的I﹣U图像.请你在图乙中画出R2的I﹣U图 ,并通过图像分析,R2 R1(选填“>”、“<”或“=”)。
【答案】 断开 B 断路 电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比 电压表测量滑动变阻器的电压 见解析 <
【详解】(1)[1][2]为了保护电路,闭合开关前,变阻器的滑片应位于阻值最大处,即B端。
(2)[3]闭合开关发现电流表无示数,说明电路可能断路;电压表示数接近电源电压,说明电压表与电源连通,则与电压表并联的电路以外的电路是完好的,则与电压表并联的电路断路了,即故障可能是定值电阻断路。
(3)[4]由图已知,同一电阻的I-U图像是一条过原点的倾斜向上的图像,可得出以下结论:在电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比。
(4)①[5]由图丙可知随着电流的增大,电压表的示数减小,说明电压表并联在滑动变阻器的两端了。
②[6][7]由图丙知当电压表的示数为0.50V时,电路中的电流为0.50A,由串联分压原理可知,此时定值电阻R2两端的电压为
当电压表的1.0V时,电路中的电流为0.40A,此时定值电阻R2两端的电压为
当电压表的1.5V时,电路中的电流为0.30A,此时定值电阻R2两端的电压为
当电压表的2.0V时,电路中的电流为0.20A,此时定值电阻R2两端的电压为
当电压表的2.5V时,电路中的电流为0.10A,此时定值电阻R2两端的电压为
根据定值电阻R2两端的电压与电流的数据画出图像,如下图:
由图像可知。
【方法点拨】(1)进行多次实验的目的:寻找普遍规律避免偶然性;
(2)在进行实验时,闭合开关,若电流表无示数,电压表有示数,则与电压表并联的电路断路;若电流表有示数,电压表无示数,则与电压表并联的电路短路;若电压表、电流表有示数,灯泡不亮,则滑动变阻器接入电路中的电阻较大,需移动滑片。
(3)实验中用电阻箱替换定值电阻的优点:减少拆接电路,操作方便;
(4)错误数据判断
①如果有一组数据与其他数据规律不一致,则该组数据时错误的;
②如果所有数据规律一致,分析滑动变阻器的阻值是否符合条件,即当电路中电流最小时,求出滑动变阻器的阻值是否小于或等于滑动变阻器的最大阻值,。
(6)在探究I与R的关系实验中,更换电阻,若滑动变阻器滑片不移动,电阻两端的电压变大。接下来的操作:移动滑片,眼睛看着电压表,直到电压表示数重新回到控制的电压,停止移动滑片。
(7)在探究I与R的关系实验中,更换电阻,滑动变阻器接入电路中的电阻变化:当定值电阻阻值变大,电阻两端电压变大,要让电阻两端电压减小到控制的电压,则滑动变阻器两端电压变大,因此需要向电阻变大的方向移动滑片。反之,向电阻变小的方向移动滑片。(换大调大,换小调小)
(8)在探究I与R的关系实验中,更换大电阻后,无论怎么移动滑片,电压表示数始终不能回到控制的电压,原因可能是:①滑动变阻器的最大阻值太小;②电源电压太大;③控制不变的电压太小。
3.(23-24九年级上·广东清远·期中)现有下列器材:蓄电池(6V),电流表(0~0.6A,0~3A)、电压表(0~3V,0~15V)、定值电阻(若干)、开关、滑动变阻器和导线,要利用这些器材探究“电压不变时,电流与电阻的关系”:
(1)请用笔画线代替导线将上图的实物连接成完整电路 (要求:滑片P向右滑动时,电流表示数增大,导线不允许交叉);
(2)正确连接电路后闭合开关,发现电流表无示数,移动滑动变阻器的滑片P,电压表示数始终接近电源电压。造成这一现象的原因可能是____________;(填字母)
A.电阻R断路 B.电阻R短路
C.滑动变阻器接触不良 D.电流表被短路
(3)排除故障后进行实验.实验中多次换用不同阻值的定值电阻,并调节滑动变阻器的滑片,使电压表示数保持不变,读出对应于不同阻值的电流表示数,并记于表格中,由表中数据可以分析得出结论: ;
次数
1
2
3
4
5
6
电阻/
30
25
20
15
10
5
电流/A
0.1
0.12
0.15
0.2
0.3
0.6
(4)上述实验中,小明将10Ω的电阻换为5Ω的电阻,闭合开关后,应将滑片向 (填“左”或“右”)移动,使电压表示数为 V时,读出电流表的示数;
(5)为完成整个实验,应该选取哪种规格的滑动变阻器( );
A.“50 1.0A” B.“50 0.5A”
C.“20 1.0A” D.“20 0.5A”
(6)小明想将定值电阻换成小灯泡来探究电流与电压的关系,小红认为他的实验方案是不可行的,理由是: 。
【答案】(1)见解析;(2)A;(3)电压不变时,导体中的电流与导体的电阻成反比;(4) 右 3;(5)A;(6)灯泡电阻随温度变化而变化
【详解】(1)实验中要求滑片P向右滑动时,电流表示数增大,即电路电流变大,电路总电阻变小,可知变阻器连入电路的电阻变小,所以,应把变阻器的右下接线柱与定值电阻的右接线柱连接起来;电压表测的是电阻的两端电压,应并联在电阻的两端,如图所示:
(2)电流表无示数,说明电流表与电源两极间断开或者电阻极大;电压表有示数,说明电压表与电源两极间是连通的。故断开的地方是与电压表并联的部分,即电阻R断路。故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
(3)分析表中数据,发现
电流与电阻的乘积为定值,即二者成反比。故结论是:电压不变时,导体中的电流与导体的电阻成反比。
(4)[1][2]在本实验中,需控制电阻的两端电压不变;将10Ω的电阻换为5Ω的电阻,根据串联分压特点可知,电阻的两端电压变小,由于需控制电阻的两端电压不变,需减小变阻器的两端电压,根据串联分压原理可知,需减小变阻器连入电路的电阻,所以,闭合开关后,应将滑片向右移动,使电压表示数为3V时,读出电流表的示数。
(5)实验过程中,电流最大为0.6A;定值电阻两端电压保持3V不变,电源电压为6V,则变阻器要分担3V电压。定值电阻最大阻值为30Ω,要使变阻器分担电压与定值电阻两端电压相等,则变阻器的最大阻值最小也为30Ω。且允许通过最大电流大于0.6A,故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
(6)不可行;因为研究电流与电压关系时,要控制电阻不变。但当小灯两端电压变大时,灯泡变亮,灯丝温度升高,电阻也会发生变化,不会保持不变,即灯泡电阻随温度变化而变化。
4.(23-24九年级上·广东江门·阶段练习)小明用如图甲所示电路探究电流与电阻的关系,电源电压恒为3V,电阻R有四个定值阻值(5Ω、10Ω、15Ω、25Ω),两只滑动变阻器(规格分别为①“10Ω,2A”和②“20Ω,1A”)供选用
(1)小明将电路接好后,闭合开关,发现电流表、电压表示数均为0。他将一根导线的一端接电源正极,另一端依次试触a、b、c、d各接线柱,当接触到d时,电流表、电压 表开始有示数。则电路中的故障可能是_________(填序号);
A.滑动变阻器RP断路
B.电阻R短路
C.电阻R断路
(2)排除故障并将问题元件进行同规格更换,此时R的阻值为5Ω。闭合开关,调节滑动变阻器到适当位置,电流表示数如图乙所示,为 A;
(3)将R阻值换成10Ω,闭合开关,调节滑动变阻器的滑片P向 (选填“左”或“右”)端滑动,使电压表示数为 V,记录数据。将R阻值换成15Ω重复上述操作。为提高结论的可靠性,换用阻值为25Ω的电阻继续上述实验,小明应选择的滑动 变阻器规格是 (填序号);
(4)根据实验数据,小明作了如图丙所示的I﹣R图象。根据图象 (选填“可以”或“不可以”)判断I与R的定量关系。
【答案】(1)A;(2)0.4;(3) 右 2 ②;(4)可以
【详解】(1)由题意,闭合开关后,他将一根导线的一端接电源正极,另一端依次试触a、b、c各接线柱,电流表、电压表示数均为0,说明电源正极和c之外的电路有断路,当试触d接线柱时,电流表、电压表有示数且读数较大,说明电流表、电压表与电源连通,电路中所有可确定的故障是:滑动变阻器断路,故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
(2)由图乙可知,电流表选择的量程为0~0.6A,电流表的示数为I=0.4A。
(3)[1][2]由上述分析可知,当定值电阻的阻值为5Ω时,电路中的电流为0.4A,定值电阻两端电压为
根据串联电路的分压原理可知,将定值电阻由5Ω改接成10Ω的电阻,其分得的电压增大,而探究电流与电阻的实验中应控制电压不变,应增大滑动变阻器分得的电压,即滑片向右移动,使电压表的示数保持2V不变。
[3]换用阻值为25Ω的电阻时,R=25Ω,由欧姆定律可得电路中的电流为
电阻两端的电压始终保持UV=2V,根据串联电路电压的规律
滑动变阻器接入电阻
即滑动变阻器的规格为②。
(4)小明做出了如图丁所示的I-R图象,由于此图线为曲线, 说明电压一定时,电流与电阻成反比。根据图象可以判断I与R的定量关系。
【方法点拨】应用欧姆定律计算的一般方法
(1)首先应熟练掌握欧姆定律的内容及变形公式;
(2)然后对具体电路进行分析,确定电路的特点(分析时电压表相当于断路,电流表相当于一条导线);
(3)在图中标出已知量和未知量,找出各个物理量之间的联系;
(4)最后根据串、并联电路中电流、电压的特点分析解答。
5.(23-24九年级上·广东惠州·期末)如图所示电路中,电源电压恒为30V,电阻为,同时闭合开关、时,电流表的示数为2.5A。求:
(1)通过电阻的电流;
(2)电阻的阻值。
【答案】(1)0.5A;(2)
【详解】解:(1)由电路图可知,同时闭合开关、时,R1、R2并联,电流表测干路中的电流,则通过电阻R1的电流
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R2的电流为
(2)电阻R2的阻值
6.(23-24九年级上·广东茂名·阶段练习)如图所示的电路中,电源电压保持不变,电阻R1=20Ω,闭合开关S后,电流表A的示数为0.7A,电流表A1的示数为0.2 A,求:
(1)R1两端的电压;
(2)通过R2的电流;
(3)R2的阻值。
【答案】(1)4V;(2)0.5A;(3)8Ω
【详解】解:(1)由电路图可知,R1和R2并联,电路表A测干路电流,电流表A1测R1支路的电流,由可得,R1两端的电压为
(2)因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,所以,通过R2的电流为
(3)因并联电路中各支路两端的电压相等,所以,R2的阻值为
【方法点拨】1.分析动态电路变化的步骤:
(1)判断电路连接方式是串联或并联;
(2)判断每一个电表所测的对象;
(3)确定电路的连接方式或电阻发生了什么变化;
(4)根据欧姆定律及串、并联电路中电流、电压的规律,判断对应的电流或电压随之发生何种变化。
(3)由滑动变阻器滑片移动或敏感电阻的变化引起的电路变化问题中,有两个事实:电路中总电压不变、定值电阻阻值不变。
(4)常用的三个技巧
①串联的越多,总电阻越大;并联的越多,总电阻越小。
②可将电路看成由“定值部分”和“可变部分”串联或并联而成,则可变部分电阻变大,总电阻就变大;可变部分电阻变小,总电阻就变小。
③会用串联电路分压原理和并联电路分流原理分析,即定值电阻和可变电阻串联时,可变电阻阻值变大,其两端电压也变大;定值电阻和可变电阻并联时,可变电阻阻值变大,通过它的电流变小。
7.(23-24九年级上·广东惠州·期中)如图所示的电路中(电源电压不变),闭合开关后,当滑动变阻器的滑片向右移动时,下列判断正确的是( )
A.L的电流变大,电压表示数变大 B.L的电流变大,电压表示数变小
C.L的电流变小,电压表示数不变 D.L的电流不变,电压表示数不变
【答案】B
【详解】由电路图可知,闭合开关后,灯泡与滑动变阻器串联,电压表测滑动变阻器两端的电压;当变阻器的滑片向右移动时,变阻器接入电路的阻值变小,根据串联电路的分压规律可知,变阻器分得的电压变小,即电压表示数变小;变阻器接入电路的阻值变小,总电阻变小,根据欧姆定律可知,电路中的电流变大,即通过L的电流变大,故B正确,ACD错误。
故选B。
8.(23-24九年级上·广东清远·期中)如图所示的电路中,电源电压不变.当闭合开关S,滑动变阻器的滑片P向右移动时,下列判断正确的是( )
A.三个电流表示数都变大,电压表示数变大
B.三个电流表示数都变小,电压表示数变小
C.A1示数变小,A、A2示数不变,电压表示数不变
D.A1示数不变,A、A2示数变小,电压表示数不变
【答案】D
【详解】ABC.闭合开关S,R1和R2并联,电流表A测电路中的总电流,电流表A1测量通过电阻R1的电流,电流表A2测通过滑动变阻器R2的电流,并联电路互不影响,所以滑动变阻器的滑片P向右移动时,电流表A1示数不变,故ABC错误;
D.滑动变阻器的滑片P向右移动时,滑动变阻器接入电路中的阻值增大,根据欧姆定律可知,通过R2的电流变小,则A2的示数变小,根据并联电路电流规律可知,干路电流等于各支路电流之和,所以电流表A的示数变小,故D正确。
故选D。
9.(23-24九年级上·广东广州·期末)如图是电阻甲和乙的图像,小明对图像信息作出的判断,正确的是( )
A.甲导体两端的电压与电流成正比
B.当乙两端电压为1V时,其电阻值为
C.将甲和乙串联,若电流为0.4A,则电路两端的总电压为3V
D.若甲和乙并联,若电压为2.5V,则电路中干路电流为0.5A
【答案】C
【详解】A.因为电压是产生电流的原因,有电压才会有电流,所以不能说甲导体两端的电压与电流成正比,故A错误;
BC.由图像可知,当乙两端电压为1V时,此时流经乙的电流为0.4A,则此时乙的电阻为
将甲和乙串联,若电流为0.4A,则通过两电阻的电流均为0.4A,由图像可得此时甲两端的电压为2V,由串联电路中总电压等于各分电压之和可得,此时电路两端的总电压为
故B错误,C正确;
D.若甲和乙并联,若电压为2.5V,由图像可得此时流经甲、乙的电流均为0.5A,由并联电路中干路电流等于各支路电流之和,可得此时电路中干路电流为
故D错误。
故选C。
10.(22-23九年级下·广东惠州·开学考试)如图甲所示,当滑动变阻器滑片从a端滑动到b端,电流表的示数 (选填“变大”“变小”“不变”),做出的R2的U-I图像如图乙所示。已知电源电压为6V,则R1的阻值是 Ω,R2最大阻值为 Ω。
【答案】 变小 10 20
【详解】[1]当滑动变阻滑片从a端滑动到b端,滑动变阻器接入的阻值变大,总电阻变大,电源电压不变,故电路中的电流变小。
[2]当滑动变阻滑片在a端时,滑动变阻器接入的阻值为零,此时电路中的电流最大,最大电流为0.6A,此时只有R1接入,则R1的阻值为
[3]当滑动变阻器的滑片P在b端时,滑动变阻器全部接入,电路中的电流最小,最小电流为0.2A,此时滑动变阻器两端的电压为4V,R2最大阻值
1.(23-24九年级上·广东阳江·阶段练习)当加在某导体两端的电压为4V时,通过它的电流为0.4A,该导体的电阻为 Ω,当加在它两端的电压为6V时,导体中通过的电流为 A。当导体两端的电压为0时,导体的电阻为 Ω。
【答案】 10 0.6 10
【详解】[1]导体的电阻为
[2]当加在它两端的电压为6V时,电阻不变,电流为
[3]当导体两端的电压为0时,电阻不变,为10Ω。
2.(23-24九年级上·广东茂名·阶段练习)电阻为12 Ω的电铃正常工作时的电压为6V,电流为 A。若把它接在10V的电压上,则需要给它 联一个 Ω的电阻才能正常工作。
【答案】 0.5 串 8
【详解】[1]电铃正常工作时电流为
[2][3]要使电铃正常工作,需电压为6V,而电源电压为10V,根据串联电阻的分压作用可知,需串联一个电阻,分担4V电压,故该电阻的大小为
3.(2023·广东清远·二模)如图a所示是电阻甲和乙的I-U图像中,电阻甲的电阻是 Ω;如果甲和乙按图b接入电源电压为3V的电路中,当开关闭合,电路电流为 A;如果按图c连接,流过电阻甲的电流为0.4A,则流过乙的电流是 A。
【答案】 5.0 0.2 0.2
【详解】[1]电阻甲的电阻
[2]如果甲和乙按图b接入电源电压为3V的电路中,两电阻串联,当开关闭合,流过两电阻电流相等,电压之和等于3V,由图a可知电路电流为。
[3]如果按图c连接,两电阻并联,电压相等,流过电阻甲的电流为0.4A,由图a可知甲两端电压为,则乙两端电压也为,由图a可知流过乙的电流是。
4.(2023·广东汕头·模拟预测)如图所示为灯泡L和电阻R的电流随电压变化的图像,电阻R的阻值为 Ω;若把二者并联后接入电路中,当通过电阻R的电流是0.2A时,则通过灯泡L的电流是 A;若把二者串联后接入电路中,当通过电阻R的电流是0.2A时,则灯泡L两端的电压是 V。
【答案】 20 0.3 1.5
【详解】[1]由图可知,当电阻R两端的电压为4V时,通过的电流为0.2A,得电阻R的阻值为
[2]若把二者并联后接入电路中,它们两端的电压相等,当通过电阻R的电流是0.2A时,电路两端的电压为4V,由图可以看出,此进通过灯泡L的电流是0.3A。
[3]若把二者串联后接入电路中,当通过电阻R的电流是0.2A时,通过灯泡L的电流也是0.2A,则由图可以看出灯泡L两端的电压是1.5V。
5.(23-24九年级上·广东茂名·阶段练习)如图甲所示的电路中,电源电压保持不变,闭合开关后,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,则电源电压为 V;定值电阻R的阻值是 Ω;滑动变阻器的最大阻值是 Ω。
【答案】 12 8 16
【详解】[1]由电路图可知,滑片在a端时,电路电阻最小,电流最大,电压表测电源电压,由图像知,电流最大时,电压表示数为12V,故电压电压为12V。
[2]由图像知,电压表示数为4V,电流为0.5A,故定值电阻R的阻值是
[3]当滑动变阻器在b端时,电路中电流最小,为0.5A,此时电路中总电阻为
则滑动变阻器最大电阻为
6.(23-24九年级上·广东惠州·期中)如图所示,开关S由断开到闭合,则( )
A.电压表示数不变 B.电流表示数不变
C.电流表示数变大 D.灯光的亮度变亮
【答案】C
【详解】分析电路图知,开关断开时,电阻R1和小灯泡L串联,电压表测电阻两端电压,电流表测电路电流;开关闭合后,小灯泡短路熄灭,电路中只有电阻R1,电压表的示数变大,电路中总电阻变小,由欧姆定律知,电流表的示数变大,故ABD不符合题意,C符合题意。
故选C。
7.(23-24九年级上·广东清远·阶段练习)如图,当滑动变阻器滑片向左移动时,电流表和电压表示数变化正确的是( )
A.电压表和电流表的示数增大
B.电压表、电流表的示数都减少
C.电压表示数增大,电流表示数减少
D.电压表示数减少,电流表示数增大
【答案】D
【详解】由图可知,电阻R0和变阻器R串联,电压表测量变阻器两端的电压,电流表测量电路中的电流,当滑动变阻器的滑片P向左移动过程中,滑动变阻器接入电路的电阻减小,电路的总电阻减小,由可知电路中电流变大,则电流表示数变大,由串联分压可知变阻器两端的电压变小,即电压表的示数变小。
故选D。
8.(23-24九年级上·广东佛山·阶段练习)小雨同学用如图甲所示的电路探究“电流与电压和电阻的关系”,电源电压15V保持不变,滑动变阻器的规格是“50Ω;1A”,阻值为10Ω、20Ω、30Ω、50Ω的电阻各一个,满足测量需求的电流表、电压表各一个。
(1)小雨同学先根据图甲所示电路图连接实物图,探究“电阻R一定时,电流与电压的关系”,闭合开关S,通过调节滑动变阻器滑片P,测出电阻两端施加不同电压时对应的电流值,并将数据记录在表格中,如表1所示,然后小雨打算根据表格中的数据在图乙所示的坐标图中画出该定值电阻的I﹣U图像,图乙中,点C是小雨根据第三组数据所描的点,请你帮助小雨将剩余部分完成 ;
表1
实验次数
1
2
3
4
U/V
1
3
4
6
I/A
0.10
0.29
0.40
0.61
(2)分析这些数据可得出结论:导体的电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成 ;
(3)完成实验后,小雨同学将定值电阻换成小灯泡,重复上述实验过程,并绘制出了I﹣U图像,如图乙中曲线所示。造成小灯泡的I﹣U图像不是一条直线的原因: ;
(4)小雨继续探究“电压U0一定时,电流与电阻的关系”:
①他将10Ω的电阻接入电路,闭合开关S,调节滑片P到适当的位置,读出电流表示数记入表中;断开开关S,小雨用20Ω的电阻替换10Ω的电阻,闭合开关S,移动滑片P使滑动变阻器接入电路的阻值 (增大/减小),他这样操作的目的是 ;
②表2是小雨提交的数据,老师指出有一组数据不符合实际,你认为是实验次序 的数据。若不更换实验器材,在实验过程中小明为了能够利用上述4个定值电阻,顺利得到4组I、R数据,完成顺利实验,所保持不变的电压U0的取值范围是 。
表2
实验次数
1
2
3
4
R/Ω
10
20
30
50
I/A
0.6
0.3
0.2
0.12
【答案】 见解析 正比 灯的电阻随温度的升高而变大 增大 保持定值电阻两端的电压一定 4 7.5V≤U0≤10V
【详解】(1)[1]图乙中,点C是小雨根据第三组数据所描的点,再根据第一、二四组数据描点连线画出图像,如图所示:
(2)[2]分析这些数据可知,当电压增大为原来的几倍,电流也增大为原来的几倍,由此可得出结论:导体的电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比。
(3)[3]因为灯的电阻随温度的升高而变大,实验中滑动滑片灯泡亮度发生变化,温度发生变化,电阻发生变化,因为电阻不是一定的值,所以电流与电压不成正比,即小灯泡的I﹣U图像不是一条直线。
(4)①[4][5]探究“电压U0一定时,电流与电阻的关系”实验中,需要控制电压相同,用20Ω的电阻替换10Ω的电阻时,根据串联电路的分压特点,电阻两端的电压变大,为了保持定值电阻两端的电压一定,应移动滑片P使滑动变阻器接入电路的阻值增大。
②[6]由第1次实验计算电压表示数为
U0=IR1=0.6A×10Ω=6V
每次实验中控制定值电阻两端的电压为6V,则滑动变阻器两端的电压为
U滑=U-U0=15V-6V=9V
当定值电阻的阻值为50Ω时,根据串联电路的特点
则此时R滑=75Ω,已知滑动变阻器的最大电阻是50Ω,滑动变阻器的最大电阻太小,实验不能完成,所以第4组数据不符合实际。
[7]当定值电阻的阻值为50Ω时,为了完成实验,当滑动变阻器全部连入电路,电阻是50Ω,此时电路中电阻最大,此电路中的电流最小,电压表示数最小,根据串联电路的分压特点,定值电阻两端的电压最小为
即此电路中电压表示数大于7.5V,实验都能成功。
在电压一定时,当电阻越小时,电流越大,由滑动变阻器的规格可知,电路中的电流不能超过1A,在第1次实验中,当电路中的电流为1A时,定值电阻两端的电压最大,为
U0ʹ=IʹR1=1A×10Ω=10V
所以为了4次实验都顺利完成,保持不变的电压U0的取值范围是
7.5V≤U0≤10V
9.(23-24九年级上·广东惠州·阶段练习)如图所示的电路中,电源电压保持不变,电阻R2=20Ω。闭合开关S,电流表A1的示数为0.4A,电流表A的示数为0.7A。求:
(1)通过电阻R2的电流;
(2)电源电压U;
(3)电阻R1的阻值
【答案】(1)0.3A;(2)6V;(3)15Ω
【详解】解:(1)由电路图知,两电阻并联在电路中,电流表A1测通过R1的电流,为
A测通过干路的电流,为
据并联电路的电流特点知,通过R2的电流为
(2)由并联电路电压特点与欧姆定律得,电源电压
(3)由欧姆定律得,电阻R1的阻值
10.(23-24九年级上·广东东莞·期中)如图,电源电压U=6V,定值电阻R0=20Ω,电压表量程为0~15V,
(1)滑片P在a端时,电压表示数为6V,求通过R0的电流;
(2)滑片P在b端时,电压表示数为2V,求R的最大阻值;
(3)求闭合开关时,电路中电流的最小值。
【答案】(1)0.3A;(2)40Ω;(3)0.1A
【详解】解:(1)滑片P在a端时,滑动变阻器接入电路的电阻为0,根据欧姆定律可得通过R0的电流
(2)定值电阻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,滑片P在b端时,滑动变阻器接入电路最大阻值,根据串联电路电阻规律结合欧姆定律可知此时通过电路的电流最小,串联电路各处电流相等,根据欧姆定律可得此时通过电路的电流
串联电路总电压等于各部分电压之和,滑动变阻器两端的电压
UR=U-U0=6V-2V=4V
滑动变阻器的最大阻值
(3)由(2)知,电路中的最小电流为
11.(23-24九年级上·广东深圳·期中)亮亮设计了一个用电压表的示数反映环境温度变化的电路,其电路原理如甲图所示,电源电压为4V保持不变,定值电阻R0阻值为15Ω,R1是热敏电阻,其电阻随环境温度变化的关系如乙图所示。闭合开关S后,当环境温度为20℃时,此时电压表的示数为1.5V,求:
(1)当环境温度为20℃时,电流表示数为多少?
(2)当环境温度为20℃时,热敏电阻R1两端的电压为多少?
(3)当电压表示数为3V时,此时热敏电阻阻值是多少?此时环境温度是多少?
【答案】(1)0.1A;(2)2.5V;(3)5Ω,100℃
【详解】解:由电路图可知,定值电阻R0与热敏电阻R1串联,电压表测R0两端的电压,电流表测通过电路的电流。
(1)当环境温度为20℃时,电压表的示数为1.5V,根据欧姆定律可得,此时通过电路的电流为
(2)串联电路总电压等于各部分电压之和,则热敏电阻R1两端的电压为
(3)当电压表示数为3V时,根据欧姆定律可得,通过电路的电流为
由串联电路的电压特点可得,此时R1两端的电压为
根据欧姆定律可得,此时热敏电阻的阻值为
由图乙可知对应的温度为100℃。
1.(23-24九年级上·黑龙江哈尔滨·阶段练习)有一只小灯泡,它正常发光时灯丝的电阻是10Ω,正常工作时的电压是2.5V。如果我们只有电压为6V的电源,需要 联一个 Ω的电阻。
【答案】 串 14
【详解】[1][2]因为电源电压大于小灯泡的额定电压,所以需要串联一个电阻分压,根据串联电路的分压特点可知,要使正常工作电压为2.5V的小灯泡在6V的电源上正常发光,则与其串联的电阻分得的电压为
UR=U-UL=6V-2.5V=3.5V
由欧姆定律可得,小灯泡正常发光时,通过小灯泡的电流为
因为串联电路中的电流处处相等,所以可得串联的电阻的阻值大小为
所以,为使小灯泡正常发光,应串联一个阻值为14Ω的定值电阻。
2.(23-24九年级上·甘肃定西·阶段练习)R1=10Ω,R2=30Ω,现将R1和R2串联在同一个电路中,通过他们的电流之比为 ,它们两端的电压之比为 ;若将它们并联在同一个电路中,它们两端的电压之比为 ,通过它们的电流之比为 。
【答案】 1∶1 1∶3 1∶1 3∶1
【详解】[1][2]R1=10Ω,R2=30Ω,两电阻串联时,由于串联电路中各处的电流相等,故通过它们的电流之比为1∶1,根据U=IR可得,它们两端的电压与电阻成正比,则它们两端的电压之比为
[3][4]两电阻并联时,由于并联电路各支路两端的电压相等,所以它们两端的电压之比为1∶1,根据可知电流与电阻成反比,所以通过它们的电流之比为
3.(23-24九年级上·河南商丘·阶段练习)电阻R和灯泡L的U﹣I关系图像如图甲所示,电阻R的阻值为 Ω,将R和灯泡L按如图乙所示的方式连接在电压恒为3V的电源两端,闭合开关,此时电流表示数为 A,电路总电阻为 Ω。
【答案】 5 0.4 7.5
【详解】[1]从图中可知,通过R的电流为0.6A时,电压为3V,根据欧姆定律可知电阻R的阻值为
[2][3]将R和灯泡L按如图乙所示的方式连接在电压恒为3V的电源两端,此时两元件串联,电流表测量电路电流。根据串联电路的特点,结合图中数据可知,当电路中的电流为0.4A时,电阻和灯泡两端的电压分别为2V、1V,总电压恰好为
则电路总电阻为
4.(23-24九年级上·安徽宿州·期末)如图所示电路,电源电压保持不变,闭合开关S,将滑动变阻器的滑片P向右移动过程中,电压表的示数 ,电流表A的示数 (以上二空均选填“变小”“变大”或“不变”),小灯泡的亮度 (选填“变亮”“变暗”或“不变”)。
【答案】 不变 变小 不变
【详解】[1][2][3]如图,小灯泡和滑动变阻器并联,电流表测干路电路,电压表测电源两端电压。闭合开关S,将滑动变阻器的滑片P向右移动过程中,电源电压不变,电压表示数不变;滑动变阻器阻值变大,通过滑动变阻器的电流变小;并联电路各支路之间互不影响,所以,通过小灯泡的电流不变,小灯泡亮度不变;根据并联电路电流规律可知,干路电流变小,电流表示数变小。
5.(23-24九年级上·江苏徐州·阶段练习)小明同学为了探究电流跟电阻的关系,在如图所示的情况下,将A、B两点间10Ω的电阻更换为20Ω的电阻,下一步的操作应当是( )
A.将滑动变阻器滑片适当向右移动,观察电压表示数
B.将滑动变阻器滑片适当向右移动,观察电流表示数
C.将滑动变阻器滑片适当向左移动,观察电压表示数
D.将滑动变阻器滑片适当向左移动,观察电流表示数
【答案】A
【详解】将AB两点间10Ω的电阻更换为20Ω的电阻,根据串联电路分压原理,则AB间的电压增大;为保持AB间的电压不变,要移动滑片使AB间的电压减小,故将滑动变阻器的滑片向右移动。故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
6.(23-24九年级上·甘肃定西·阶段练习)在如图所示电路中,当开关S闭合时,下列说法不正确的是( )
A.通过R1和R2的电流相等
B.滑片P从a端滑向b端过程中,电压表示数变大
C.滑片P滑到a端时,电压表示数为零,电流表示数达到最大值
D.如果滑动变阻器滑片处接触不良,电流表、电压表都没有示数
【答案】D
【详解】由电路图可知,当开关S闭合时,R1与变阻器R2串联,电流表测电路中的电流,电压表测R2两端的电压。
A.由串联电路电流的规律知通过R1和R2的电流相等,故A正确,不符合题意;
B.滑片P从a端滑向b端过程中,变阻器R2阻值变大,根据串联电路的分压原理知电压表示数变大,故B正确,不符合题意;
C.滑片P滑到a端时,电压表被短路而无示数,此时变阻器阻值为零,总电阻最小,根据可知电路中的电流最大,故C正确,不符合题意;
D.如果滑动变阻器滑片处接触不良,电路中电流表无示数,电压表串联到电路中,测电源电压,则电压表有示数,故D错误,符合题意。
故选D。
7.(23-24九年级上·四川内江·阶段练习)如图甲所示的电路中,电源电压保持不变,闭合开关,电流表与电压的变化如乙图所示,下列说法正确的是( )
A.定值电阻R0的阻值是15Ω
B.电源电压为5V
C.滑动变阻器的最大阻值10Ω
D.当滑动变阻器的滑片P移至中点时,电流表的示数是0.3A
【答案】D
【详解】AB.由图甲可知,电路为定值电阻和滑动变阻器组成的串联电路,电流表测量电路电流,电压表测量滑动变阻器两端电压。由图乙中数据可得电源电压为
……①
……②
电源电压保持不变,由①②解得U=3.5V,R0=6.5Ω,故AB错误;
C.由图乙可知,当滑动变阻器接入电路的阻值最大时,其两端的电压最大,电流最小,故滑动变阻器的最大阻值为
故C错误;
D.由串联电路电阻的规律和欧姆定律可得,当滑动变阻器的滑片P移至中点时,电路中的电流为
故D正确。
故选D。
8.(23-24九年级上·湖北省直辖县级单位·阶段练习)小明同学为了探究“电流与电压、电阻的关系”。找来些实验器材:电压恒为3V的电源,电流表、电压表等。
(1)探究电流与电压的关系:
①小明设计的实验电路图如图甲、乙、丙,使用图甲,不能达到实验目的的原因是 ;
②最终确定用图丙电路进行实验,如图2,实验前应将滑动变阻器滑片滑到 (选填“A”或“B”)端,该电路中的滑动变阻器可以保护电路,还能起到 的作用;
③正确连接操作后,小明得到如表数据,分析数据。可得出电流与电压关系是 ;
实验次数
1
2
3
4
5
电压U/V
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
电流I/A
0.2
0.3
0.4
0.48
0.6
(2)探究电流与电阻的关系:
小明继续用图丙的电路来探究电流与电阻的关系。第一次,他将5Ω的定值电阻接入电路,调节滑动变阻器的滑片,使电压表的示数为2V,读出电流表示数;接着他断开开关,将5Ω的电阻换成10Ω的电阻,未移动滑片就直接闭合开关,电压表示数 (选填“大于”“小于”或“等于”)2V;接下来他调节滑片,让电压表的示数再次为2V,记录电流表的示数,此时滑动变阻器接入的阻值 (选填“大于”“小于”或“等于”)第一次滑动变阻器接入的阻值。
【答案】(1) 灯丝电阻受温度影响,温度越高,电阻越大 B 改变定值电阻两端的电压 电阻一定时,电流与电压成正比;(2) 大于 大于
【详解】(1)①[1]探究电流与电压的关系,需要保持电阻不变,由图1可知,图甲接入电路的是小灯泡而不是定值电阻,小灯泡的电阻会受温度影响,其阻值随温度的升高而增大,故使用图甲不能达到实验目的。
②[2][3]为了保护电路,闭合开关前,应将滑动变阻器滑片滑到阻值最大的一端,即B端。该电路中的滑动变阻器可以保护电路,还能起到改变定值电阻两端的电压的作用。
③[4]由表格数据可知,电压增大几倍,电流随之增大几倍,故可得出结论:当电阻一定时,电流与电压成正比。
(2)[1][2]将5Ω的电阻换成10Ω的电阻,未移动滑片就直接闭合开关,根据分压原理可知,电阻变大,电阻两端的电压也会变大,故电压表示数会大于2V;为了使电阻两端的电压减小为2V不变,根据可知,需要减小电路的电流,则滑动变阻器的阻值需要变大,故此时滑动变阻器接入的阻值大于第一次滑动变阻器接入的阻值。
9.(23-24九年级上·四川广安·阶段练习)如图所示,电源电压恒定,,只闭合开关S,电流表示数是0.3A;再闭合S1时,发现电流表示数变化了0.2A,求:
(1)电源电压;
(2)R2的阻值是多少?
【答案】(1)9V;(2)45
【详解】(1)只闭合开关S,电路中单独工作,则电源电压为
(2)再闭合S1时,、并联,电流表测干路电流,发现电流表示数变化了0.2A,则电流为0.2A,则R2的阻值为
10.(23-24九年级上·辽宁大连·期末)甲醛对人体的危害非常严重,因此装修房屋时检测甲醛污染指数非常重要。某同学设计了移动甲醛检测设备,原理如图甲所示。电源电压为4.5V且恒定不变,是标有“10Ω;1A”字样的定值电阻,R为可以感知甲醛污染指数的可变电阻。
(1)当两端的电压为1.5V,此时污染指数是多少?
(2)若污染指数为60时,电路中的电流为多少?
(3)检测设备的显示器由的电压表改装而成,若想使其最大显示污染指数为360,电阻应更换成多大的电阻?
【答案】(1)180;(2)0.075A;(3)的电阻
【详解】解:(1)由图知两电阻串联,当R0两端的电压为1.5V,因串联电路中电流处处相等,则电路的电流为
可变电阻两端的电压
由欧姆定律得,可变电阻R的阻值
由图乙知当可变电阻的阻值为20Ω时,污染指数为180。
(2)由图乙知污染指数为60时,可变电阻
电路中的电流
(3)由图乙知,使其最大显示污染指数为360时,可变电阻R的阻值为10Ω,此时电压表的示数最大为3V,因串联电路中总电压等于各分电阻两端的电压之和,所以可变电阻两端的电压
则此时电路中的电流为
电阻R0应更换成的电阻
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