内容正文:
专题15 欧姆定律
内容概览:
考点01:考察动态电路中欧姆定律的应用、利用欧姆定律解释生产生活中的现象。
考点02:考察探究电流与电压的关系实验、探究电流与电阻的关系的实验、伏安法测电阻的实验。
考点01:考察动态电路中欧姆定律的应用、利用欧姆定律解释生产生活中的现象。
1.(2024·山西·中考真题)海鲜保存常要求温度低于-18℃。小明为海鲜市场的冷库设计了温度自动报警器,其原理如图甲所示。控制电路和工作电路的电源电压均为3V保持不变,电磁铁线圈电阻忽略不计,乙图为热敏电阻R随温度变化的图像。冷库温度等于或高于-18℃时,工作电路报警。下列说法正确的是( )
A.冷库温度升高时,热敏电阻R的阻值变大
B.工作电路报警时,衔铁被吸下,灯亮铃不响
C.冷库温度为-18℃时,控制电路中电流为0.03A
D.冷库温度降低时,控制电路消耗的电功率变大
2.(2023·山西·中考真题)小伟给学校劳动实践基地的蔬菜大棚设计了一个测量空气湿度的电路图,如图甲所示。电源电压恒为6V,定值电阻的阻值为20Ω,湿敏电阻R的阻值随空气湿度H的变化关系图乙所示。下列分析正确的是( )
A.空气湿度越大,湿敏电阻R的阻值越大
B.空气湿度越大,电压表示数越小
C.当空气湿度为40%时,电压表的示数为3.6V
D.当电路中电流为0.15A时,空气湿度为50%
3.(2022·山西·中考真题)创新小组的同学们为学校食堂设计了一个可自动注水的储水池。如图是它的简化装置图,电源电压一定。控制电路中,RN为压敏电阻,其阻值随压力的变化而变化,R0为定值电阻。闭合开关S1、S2,当池中水位上升到一定高度时,触点分离,工作电路断开,注水装置自动停止注水,当池中水位下降到一定位置时,触点连接,工作电路接通,注水装置自动开始注水。下列分析正确的是( )
A.水位上升时,电磁铁磁性变弱 B.水位上升时,通过R0电流变小
C.水位下降时,R0的电功率变大 D.水位下降时,RN的阻值会变大
4.(2021·山西·中考真题)空气质量指数是确保实现碧水蓝天的重要指标,下表的空气质量等级是按照空气质量指数划分的。如图甲是环保项目性学习小组设计的空气质量检测仪的电路原理图,用电流表显示空气质量指数。电源电压18V保持不变,定值电阻R0的阻值为100Ω,气敏电阻R的阻值与空气质量指数K的关系图像如图乙所示。下列说法正确的是( )
空气质量指数K
0~50
51~100
101~150
151~200
201~300
>300
空气质量等级
优
良
轻度污染
中度污染
重度污染
严重污染
A.气敏电阻R的阻值随空气质量指数增大而增大
B.空气污染的程度越小,电路中的电流越大
C.电路中电流为0.1A时,对应的空气质量等级为良
D.当空气质量指数为300时,R0消耗的电功率为2.7W
5.(2020·山西·中考真题)如图是小亮设计的“挂钩式电子秤”的电路原理图。电源电压恒定,为定值电阻,为滑动变阻器,滑片与挂钩固定在一起。不挂物体时,滑片在最上端。挂上物体时,滑片P随挂钩向下移动。在电子秤量程范围内,则( )
A.不挂物体时,电压表示数为电源电压
B.所挂物体越重,电流表示数越大
C.所挂物体越轻,电路消耗的总功率越大
D.所挂物体重量发生变化,电压表示数与电流表示数的比值不变
6.(2017·山西·中考真题)酒驾易造成交通事故,利用酒精测试仪可以检测司机是否酒驾,其电路原理如图甲所示。R1为“气敏传感器”,它的电阻值与它接触到的酒精气体浓度的关系如图乙所示,R2为定值电阻,阻值为60Ω,电源电压恒为12V。若酒精气体浓度≥0.2mg/mL时,则判定被检者为酒驾,以下说法正确的是( )
A.被检者的酒精气体浓度越高,电流表示数越小
B.电流表的示数为0.12A时,判定被检者为酒驾
C.电压表示数为3V时,R2消耗的电功率为0.45W
D.被检者酒精气体浓度为0.2mg/mL时,电压表的示数是4V
7.(2019·山西·中考真题)图甲是身高、体重测量仪,当体检者站在台面上时,能自动显示身高和体重.电路原理如图乙所示,电压表、电流表分别显示身高和体重的大小,压敏电阻R的阻值随压力增大而增大,滑片P随身高增高而上滑.下列分析正确的是
A.身高越高电压表示数越大
B.身高越高通过R0的电流越小
C.体重越大电流表示数越大
D.体重越大电路消耗总功率越大
8.(2016·山西·中考真题)使用试电笔时,人体通过试电笔与火线相连,为什么没有触电事故发生呢?阅读以上资料请你在小组合作交流时给有疑惑的同学讲解其中的道理.
9.(2019·山西·中考真题)“创新”小组的同学们调查发现,雨雪天气里汽车后视镜会变模糊,影响行车安全.同学们设计了给后视镜除雾、除霜的加热电路.如图是加热电路原理图,电源电压100V,加热电阻R1与R2阻值均为100Ω,电路低温挡除雾,高温挡除霜.同学们对电路进行模拟测试,开启除霜模式加热后视镜lmin,用温度传感器测得其温度升高了6℃.[查资料得:后视镜玻璃质量约0.5kg,玻璃的比热容约0.8×103J/(kg·℃)]求:
(1)除霜模式下,电路中的电流;
(2)除霜模式下,电路的加热效率.
考点02:考察探究电流与电压的关系实验、探究电流与电阻的关系的实验、伏安法测电阻的实验。
10.(2024·山西·中考真题)实验室里有一个标识不清的定值电阻,小亮设计实验进行测量(电源为两节干电池)。
(1)根据公式 可知,通过对电流和电压的测量来间接测出导体的电阻。请用笔画线代替导线将图甲的电路连接完整(导线不得交叉);
(2)连接电路时,开关应 ,滑动变阻器的滑片P应放在 (选填“A”或“B”)端。闭合开关,电压表示数接近电源电压,电流表无示数。经检查电流表及各接线处均完好,则电路的故障可能是 ;
(3)排除故障后闭合开关,移动滑片使电压表示数为2.4V,电流表示数如图乙所示为 A,则电阻为 Ω。小亮把该数据作为本实验的最终结果,请你做出评价或建议: 。
11.(2023·山西·中考真题)小伟在“测量定值电阻的阻值”的实验中(电源电压U保持不变,滑动变阻器的最大阻值为R0)。
(1)如图甲所示是他连接的实验电路,其中有一根导线连接错误。请你在错误的导线上画“×”,并用笔画线代替导线画出正确的导线 ;
(2)电路连接正确后,闭合开关,移动滑片,当电压表示数为2.5V时,电流表示数如图乙所示,则被测电阻的阻值是 Ω;
(3)完成测电阻实验后,小伟想,假如没有电流表,应该也能测出电阻的阻值,于是他设计了如图丙所示的电路,请你帮助他将实验步骤补充完整。
① ;
②未知电阻阻值的表达式 (用已知量和所测物理量的符号表示);
(4)利用图甲中的器材还可以探究“电流与电压的关系”,请你帮小伟为此探究实验设计一个记录实验数据的表格 。
12.(2022·山西·中考真题)在“探究电流与电压的关系”实验中:
(1)请你用笔画线代替导线把图甲电路连接完整(导线不得交叉);( )
(2)正确连接电路后,闭合开关,发现电流表无示数,电压表的示数接近电源电压,其原因可能是 ;
(3)排除故障后,闭合开关,调节滑动变阻器的滑片,当电压表的示数为0.5V时,电流表的示数如图乙所示,则电流表示数为 A;
(4)继续实验,记录实验数据如右下表,请你根据表中数据在图丙中描点作出图像 ;分析图像可以得到的结论是 。
电阻R=5Ω
电压U/V
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3
电流I/A
0.2
0.3
0.38
0.506
13.(2020·山西·中考真题)实践小组的同学们进行“伏安法测定小灯泡电阻”的实验,小灯泡的额定电压为2.5V(阻值约为,滑动变阻器规格为“1A”。
(1)请你用笔画线代替导线,将图甲中的电路连接完整(导线不得交叉) ;
(2)滑动变阻器在实验中除保护电路外,还有 作用。同学们把电路元件接入电路,刚接好最后一根导线,灯泡就立即发光,发生这种现象的原因可能是 ;
(3)经检查无误后,接通电路,向左移动滑动变阻器的滑片,观察到 ,表明小灯泡正常发光,此时电流表示数如图乙所示,则小灯泡正常发光时的阻值为 。继续向左移动滑片,则可能出现的现象有 (写出一条即可);
(4)实验结束后,小组同学根据实验数据,绘制了如图丙所示的图象,分析图象可得出结论: 。
欧姆定律 综合练习
14.(2024·山西吕梁·模拟预测)如图甲所示的模拟智能测温报警电路,电源电压恒为24V,定值电阻R0的阻值为800Ω。当所测温度达到或超过37.3℃时,报警器报警。热敏电阻RT阻值随温度t的变化关系如图乙所示。下列说法正确的是( )
A.热敏电阻RT的阻值随温度降低而减小
B.当通过报警器的电流为0.06A时报警器报警
C.当温度升高时,定值电阻R0的功率变小
D.当所测温度达到37.3℃时电路消耗的总功率为0.48W
15.(2024·山西·模拟预测)现有下列实验器材:学生电源、定值电阻三个(5Ω、10Ω、15Ω)、滑动变阻器“50Ω,1A”、电流表、电压表、开关和导线若干。
小明利用部分实验器材探究电流与电压的关系。
(1)请用笔画线代替导线,将图甲所示的实物图连接完整(要求:滑片向B端移动时电压表示数减小);
(2)连接电路后,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,发现电流表无示数,电压表有示数。则电路故障可能是 ;
(3)排除故障后,在探究过程中多次移动滑动变阻器的滑片,读出电压表和电流表的示数并记录如下:
实验次数
1
2
3
4
5
6
U/V
0.5
1
1.5
2
2.5
3
I/A
0.05
0.1
0.15
0.24
0.3
其中第4次实验电流表示数如图乙所示,请将读数填入表中;
(4)换用另外两个定值电阻重复上面的实验步骤,分析数据得出结论: ;
(5)小明想将定值电阻换成小灯泡完成以上实验,但同组小美认为这种方案是不可行的,你同意 的说法,理由是 ;
(6)利用以上器材还能完成的探究实验有 (写出一个即可)。
16.(2024·山西长治·二模)小明在“探究电流与电压的关系”时,所选电源电压恒为3V,定值电阻的阻值为5Ω,连接如图甲所示电路,进行如下操作,请你解答:
实验次数
1
2
3
4
5
电压U/V
1
1.5
2
2.5
电流I/A
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
(1)将滑动变阻器的滑片调至最右端,闭合开关,会发现 无示数,经检查发现电路中有一条导线连接错误,请在错误的导线上打“×”,并用笔画线代替导线,将电路连接正确;( )
(2)改正电路后,闭合开关,电流表示数为0.1A,电压表指针位置如图乙所示,示数为 V,滑动变阻器的最大阻值 Ω;
(3)调节滑动变阻器的滑片,再进行四次实验,每次读取电流表、电压表示数,将数据填在表中。分析数据可得出:在导体的电阻一定时,通过导体的电流与导体两端电压成 。
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专题15 欧姆定律
内容概览:
考点01:考察动态电路中欧姆定律的应用、利用欧姆定律解释生产生活中的现象。
考点02:考察探究电流与电压的关系实验、探究电流与电阻的关系的实验、伏安法测电阻的实验。
考点01:考察动态电路中欧姆定律的应用、利用欧姆定律解释生产生活中的现象。
1.(2024·山西·中考真题)海鲜保存常要求温度低于-18℃。小明为海鲜市场的冷库设计了温度自动报警器,其原理如图甲所示。控制电路和工作电路的电源电压均为3V保持不变,电磁铁线圈电阻忽略不计,乙图为热敏电阻R随温度变化的图像。冷库温度等于或高于-18℃时,工作电路报警。下列说法正确的是( )
A.冷库温度升高时,热敏电阻R的阻值变大
B.工作电路报警时,衔铁被吸下,灯亮铃不响
C.冷库温度为-18℃时,控制电路中电流为0.03A
D.冷库温度降低时,控制电路消耗的电功率变大
【答案】C
【知识点】根据欧姆定律计算导体的电阻、电流及电压、含有光敏、热敏、压敏、气敏半导体的电路、电功率的计算式P=UI及推导式的应用、电磁继电器的结构、原理与工作示意图
【详解】A.由图乙可知,当冷库温度升高时,热敏电阻的阻值减小,故A错误;
B.根据图甲,当衔铁被吸下后,电铃接通,灯泡断路,则铃响灯不亮,故B错误;
C.冷库温度为-18℃时,由图乙可知热敏电阻的阻值为100Ω,控制电路中电流为
故C正确;
D.冷库温度降低时,由图乙可知热敏电阻阻值变大,根据欧姆定律可知电路中电流变小,根据可知控制电路中电功率变小,故D错误。
故选C。
2.(2023·山西·中考真题)小伟给学校劳动实践基地的蔬菜大棚设计了一个测量空气湿度的电路图,如图甲所示。电源电压恒为6V,定值电阻的阻值为20Ω,湿敏电阻R的阻值随空气湿度H的变化关系图乙所示。下列分析正确的是( )
A.空气湿度越大,湿敏电阻R的阻值越大
B.空气湿度越大,电压表示数越小
C.当空气湿度为40%时,电压表的示数为3.6V
D.当电路中电流为0.15A时,空气湿度为50%
【答案】D
【知识点】应用欧姆定律判断电表示数和灯泡亮度的变化、含有光敏、热敏、压敏、气敏半导体的电路
【详解】AB.由图乙可知,空气湿度越大,湿敏电阻越小;由电路图可知,R0与湿敏电阻串联,根据串联电路的分压作用,湿敏电阻的阻值变小,它两端的电压变小,则R0两端的电压变大,即电压表的示数变大。故AB错误;
C.当空气湿度为40%时,湿敏电阻为30Ω,电路总电流为
电压表的示数为
故C错误;
D.当电路中电流为0.15A时,电路的总电阻
则湿敏电阻的阻值为
由图像乙可知空气湿度为50%,故D正确。
故选D。
3.(2022·山西·中考真题)创新小组的同学们为学校食堂设计了一个可自动注水的储水池。如图是它的简化装置图,电源电压一定。控制电路中,RN为压敏电阻,其阻值随压力的变化而变化,R0为定值电阻。闭合开关S1、S2,当池中水位上升到一定高度时,触点分离,工作电路断开,注水装置自动停止注水,当池中水位下降到一定位置时,触点连接,工作电路接通,注水装置自动开始注水。下列分析正确的是( )
A.水位上升时,电磁铁磁性变弱 B.水位上升时,通过R0电流变小
C.水位下降时,R0的电功率变大 D.水位下降时,RN的阻值会变大
【答案】D
【知识点】含有光敏、热敏、压敏、气敏半导体的电路、电磁继电器的结构、原理与工作示意图
【详解】AB.水位上升时,向池中注水,触点接触,当注满水时,触点分离,说明RN电阻逐渐减小,电流变大,磁性变强,将衔铁吸引到下面,故AB错误;
CD.水位下降时,需要注水,触点接触,电磁铁磁性减弱,故RN的阻值会变大,电流变小,根据P=I2R可知,R0的电功率变小,故C错误,D正确。
故选D。
4.(2021·山西·中考真题)空气质量指数是确保实现碧水蓝天的重要指标,下表的空气质量等级是按照空气质量指数划分的。如图甲是环保项目性学习小组设计的空气质量检测仪的电路原理图,用电流表显示空气质量指数。电源电压18V保持不变,定值电阻R0的阻值为100Ω,气敏电阻R的阻值与空气质量指数K的关系图像如图乙所示。下列说法正确的是( )
空气质量指数K
0~50
51~100
101~150
151~200
201~300
>300
空气质量等级
优
良
轻度污染
中度污染
重度污染
严重污染
A.气敏电阻R的阻值随空气质量指数增大而增大
B.空气污染的程度越小,电路中的电流越大
C.电路中电流为0.1A时,对应的空气质量等级为良
D.当空气质量指数为300时,R0消耗的电功率为2.7W
【答案】C
【知识点】电功率的计算式P=UI及推导式的应用、串联电路的电阻与电压的比值关系及计算
【详解】A.由图可知,定值电阻和气敏电阻串联在电路中,电流表测量串联电路中的电流,因此电流相等。由图表可知,气敏电阻R的阻值随空气质量指数的增大而减小;空气污染的程度越小,R的阻值越大,故A错误;
B.由I=可知,空气污染程度越小,电阻越大,电路中的电流越小,故B错误;
C.电路中电流是0.1A时,电路中的总阻值为
R总
则,根据串联电路的电阻特点,R的阻值
RR总-R0180-10080
由题表中数据可知,此时电路中电流为0.1A时,对应的空气质量等级为良,故C正确;
D.由图乙可知,当空气质量指数为300时,R20,电路中的电流为
I0.15A
R0的功率为
P=I2R0=(0.15A)2100=2.25W
故D错误;
故选C。
5.(2020·山西·中考真题)如图是小亮设计的“挂钩式电子秤”的电路原理图。电源电压恒定,为定值电阻,为滑动变阻器,滑片与挂钩固定在一起。不挂物体时,滑片在最上端。挂上物体时,滑片P随挂钩向下移动。在电子秤量程范围内,则( )
A.不挂物体时,电压表示数为电源电压
B.所挂物体越重,电流表示数越大
C.所挂物体越轻,电路消耗的总功率越大
D.所挂物体重量发生变化,电压表示数与电流表示数的比值不变
【答案】C
【知识点】含有变阻器电路的动态分析、动态电路中电功率的变化趋势
【详解】由图可知,定值电阻、滑动变阻器串联,电压表测变阻器两端的电压,电流表测电路中的电流;
A.不挂物体时,滑片P在最上端,变阻器连入电路的电阻为0,则电压表示数为0,故A错误;
B.所挂物体越重,滑片P向下移动的距离越大,变阻器连入电路的电阻越大,总电阻越大,由欧姆定律可知电路中的电流越小,即电流表示数越小,故B错误;
C.同理可知,所挂物体越轻,变阻器连入电路的电阻越小,总电阻越小,由欧姆定律可知电路中的电流越大,根据,电路消耗的总功率越大,故C正确;
D.所挂物体重量发生变化时,变阻器连入电路的电阻发生变化;由欧姆定律可知,电压表示数与电流表示数的比值等于变阻器连入电路的电阻,所以该比值会发生变化,故D错误。
故选C。
6.(2017·山西·中考真题)酒驾易造成交通事故,利用酒精测试仪可以检测司机是否酒驾,其电路原理如图甲所示。R1为“气敏传感器”,它的电阻值与它接触到的酒精气体浓度的关系如图乙所示,R2为定值电阻,阻值为60Ω,电源电压恒为12V。若酒精气体浓度≥0.2mg/mL时,则判定被检者为酒驾,以下说法正确的是( )
A.被检者的酒精气体浓度越高,电流表示数越小
B.电流表的示数为0.12A时,判定被检者为酒驾
C.电压表示数为3V时,R2消耗的电功率为0.45W
D.被检者酒精气体浓度为0.2mg/mL时,电压表的示数是4V
【答案】D
【知识点】根据欧姆定律计算导体的电阻、电流及电压、含有光敏、热敏、压敏、气敏半导体的电路、利用串联电路电阻关系的相关计算、电功率的计算式P=UI及推导式的应用
【详解】A.由电路图甲可知,传感器R1和定值电阻R2串联,电压表测传感器R1两端的电压,电流表测电路中的电流;由图乙可知,当酒精浓度增大时,传感器R1的阻值会减小,则电路总电阻减小,由欧姆定律可得电路中电流增大,即电流表示数增大,故A错误;
B.当电流表的示数为0.12A时,电路中的总电阻
此时气敏电阻的阻值
R1=R﹣R2=100Ω﹣60Ω=40Ω
由图象乙可知,此时酒精气体浓度为0.1mg/mL<0.2mg/mL,所以此时被检者不是酒驾,故B错误;
C.电压表示数为3V时,定值电阻R2两端的电压
U2=U﹣U1=12V﹣3V=9V
此时R2消耗的电功率
故C错误;
D.根据图象乙可知,被检者酒精气体浓度为0.2mg/mL时,气敏电阻的阻值为,根据欧姆定律可知此时电流为
根据欧姆定律可得:气敏电阻两端电压
即电压表示数为4V,故D正确。
故选D。
7.(2019·山西·中考真题)图甲是身高、体重测量仪,当体检者站在台面上时,能自动显示身高和体重.电路原理如图乙所示,电压表、电流表分别显示身高和体重的大小,压敏电阻R的阻值随压力增大而增大,滑片P随身高增高而上滑.下列分析正确的是
A.身高越高电压表示数越大
B.身高越高通过R0的电流越小
C.体重越大电流表示数越大
D.体重越大电路消耗总功率越大
【答案】A
【知识点】含有光敏、热敏、压敏、气敏半导体的电路
【详解】由电路图可知,R与R0并联,电压表测滑片P下方电阻丝两端的电压,电流表测压敏电阻R支路的电流,
A.当身高越高时,滑片上移,滑片P下方电阻丝的阻值变大,由U=IR可知,滑片P下方电阻丝两端的电压变大,即电压表的示数变大,故A正确;
B.因电压表的内阻很大、在电路中相当于断路,所以,人的身高变化即滑片移动时,R0接入电路中的电阻不变,因并联电路中各支路两端的电压相等,且各支路独立工作、互不影响,所以,由I=可知,通过R0的电流不变,故B错误;
C.当体重越大时,压敏电阻受到的压力越大,由压敏电阻R的阻值随压力增大而增大可知,R的阻值越大,由I=可知,通过R的电流越小,即电流表的示数越小,故C错误;
D.因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,所以,体重越大时电路的总电流越小,由P=UI可知,电路消耗总功率越小,故D错误.
8.(2016·山西·中考真题)使用试电笔时,人体通过试电笔与火线相连,为什么没有触电事故发生呢?阅读以上资料请你在小组合作交流时给有疑惑的同学讲解其中的道理.
【答案】使用试电笔时,人体与试电笔串联接入家庭电路中,电路的总电阻R=R高电阻+R人体,由于高电阻阻值约为一百万欧,所以电路中总电阻很大.家庭电路的电压为220V,根据可知,通过人体和试电笔的电流很小,不会有触电事故发生.
【知识点】欧姆定律的应用、练习使用测电笔
【详解】试题分析:使用试电笔时,人体与试电笔串联接入家庭电路中,电路的总电阻R=R高电阻+R人体,由于高电阻阻值约为一百万欧,所以电路中总电阻很大.家庭电路的电压为220V,根据可知,通过人体和试电笔的电流很小,不会有触电事故发生.
【考点定位】试电笔的构造和原理 欧姆定律
9.(2019·山西·中考真题)“创新”小组的同学们调查发现,雨雪天气里汽车后视镜会变模糊,影响行车安全.同学们设计了给后视镜除雾、除霜的加热电路.如图是加热电路原理图,电源电压100V,加热电阻R1与R2阻值均为100Ω,电路低温挡除雾,高温挡除霜.同学们对电路进行模拟测试,开启除霜模式加热后视镜lmin,用温度传感器测得其温度升高了6℃.[查资料得:后视镜玻璃质量约0.5kg,玻璃的比热容约0.8×103J/(kg·℃)]求:
(1)除霜模式下,电路中的电流;
(2)除霜模式下,电路的加热效率.
【答案】(1)1A(2)40%
【知识点】电功及其计算、欧姆定律的应用
【详解】(1)由图知,只闭合开关S时,两电阻串联;当开关S、S1都闭合时,R2被短路,只有R1工作,此时电阻最小,根据P=可知此时电路的功率最大,处于高温除霜模式,除霜模式下,电路中的电流:I===1A;
(2)除霜模式下1min消耗的电能:W=UIt=100V×1A×60s=6000J,后视镜玻璃吸收的热量:Q=cm△t=0.8×103/(kg•℃)×0.5kg×6℃=2400J,除霜模式下,电路的加热效率:η=×100%=×100%=40%.
考点02:考察探究电流与电压的关系实验、探究电流与电阻的关系的实验、伏安法测电阻的实验。
10.(2024·山西·中考真题)实验室里有一个标识不清的定值电阻,小亮设计实验进行测量(电源为两节干电池)。
(1)根据公式 可知,通过对电流和电压的测量来间接测出导体的电阻。请用笔画线代替导线将图甲的电路连接完整(导线不得交叉);
(2)连接电路时,开关应 ,滑动变阻器的滑片P应放在 (选填“A”或“B”)端。闭合开关,电压表示数接近电源电压,电流表无示数。经检查电流表及各接线处均完好,则电路的故障可能是 ;
(3)排除故障后闭合开关,移动滑片使电压表示数为2.4V,电流表示数如图乙所示为 A,则电阻为 Ω。小亮把该数据作为本实验的最终结果,请你做出评价或建议: 。
【答案】 断开 B 定值电阻断路 0.30 8 只测量一次数据就得出了未知电阻的阻值,误差较大
【知识点】伏安法测电阻实验中的注意事项和故障分析、伏安法测电阻的实验步骤和数据处理、伏安法测电阻的实验原理和电路图
【详解】(1)[1]测量未知电阻的阻值,需要测量未知电阻两端的电压和通过的电流,然后通过公式计算电阻的阻值。
[2]测量电阻的阻值时,电源、开关、滑动变阻器、待测电阻、电流表串联,电压表与待测电阻并联,如图所示:
(2)[3][4]为了保护电路,连接电路时,开关应处于断开状态;闭合开关前,滑动变阻器的滑片应处于最大阻值处,由图可知,滑片应置于B端。
[5]闭合开关,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,说明与电压表并联的定值电阻断路。
(3)[6]由图乙可知,电流表的量程为0~0.6A;分度值为0.02A,因此示数为0.3A。
[7]因此定值电阻的阻值为
[8]只测量一次数据就得出了未知电阻的阻值,误差较大,因此应改变电阻两端的电压,测量多组数据,对测得的阻值求平均值,减小误差。
11.(2023·山西·中考真题)小伟在“测量定值电阻的阻值”的实验中(电源电压U保持不变,滑动变阻器的最大阻值为R0)。
(1)如图甲所示是他连接的实验电路,其中有一根导线连接错误。请你在错误的导线上画“×”,并用笔画线代替导线画出正确的导线 ;
(2)电路连接正确后,闭合开关,移动滑片,当电压表示数为2.5V时,电流表示数如图乙所示,则被测电阻的阻值是 Ω;
(3)完成测电阻实验后,小伟想,假如没有电流表,应该也能测出电阻的阻值,于是他设计了如图丙所示的电路,请你帮助他将实验步骤补充完整。
① ;
②未知电阻阻值的表达式 (用已知量和所测物理量的符号表示);
(4)利用图甲中的器材还可以探究“电流与电压的关系”,请你帮小伟为此探究实验设计一个记录实验数据的表格 。
【答案】 5 将滑片置于阻值最大处,闭合开关,读出此时电压表示数
实验次数
电压U/V
电流I/A
1
2
3
【知识点】单伏法测电阻、伏安法测电阻的实验步骤和数据处理、伏安法测电阻的实验原理和电路图、探究电流与电压的关系
【详解】(1)[1]在“测量定值电阻的阻值”的实验中,待测电阻,滑动变阻器和电流表要串联,电压表要并联在待测电阻两端,故正确电路如图所示:
(2)[2]由图乙可知,电流表的所选量程为0~0.6A,分度值为0.02A,则读数为0.5A,则被测电阻的阻值
(3)[3]利用图丙测未知电阻的阻值,需要借助滑动变阻器的最大值和最小值,当滑动变阻器的滑片置于阻值最小处时,只有未知电阻接入电路,此时电压表的示数为电源电压U,故需要补充实验步骤为:
①将滑动变阻器的滑片阻值最大处,闭合开关,读出此时电压表的示数Ux。
[4]当滑动变阻器的滑片移到阻值最大处,滑动变阻器两端的电压为
通过Rx的电流等于滑动变阻器的电流
则未知电阻阻值
(4)[5]探究“电流与电压的关系”,要保持电阻不变,改变滑动变阻器接入电路的电阻,从而改变电路中的电流,改变定值电阻两端的电压,故实验过程中要测量多组电压值跟电流值,所以实验数据的记录表格如下:
实验次数
电压U/V
电流I/A
1
2
3
12.(2022·山西·中考真题)在“探究电流与电压的关系”实验中:
(1)请你用笔画线代替导线把图甲电路连接完整(导线不得交叉);( )
(2)正确连接电路后,闭合开关,发现电流表无示数,电压表的示数接近电源电压,其原因可能是 ;
(3)排除故障后,闭合开关,调节滑动变阻器的滑片,当电压表的示数为0.5V时,电流表的示数如图乙所示,则电流表示数为 A;
(4)继续实验,记录实验数据如右下表,请你根据表中数据在图丙中描点作出图像 ;分析图像可以得到的结论是 。
电阻R=5Ω
电压U/V
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3
电流I/A
0.2
0.3
0.38
0.506
【答案】 定值电阻R断路 0.1 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
【知识点】探究电流与电压的关系
【详解】(1)[1]将开关、定值电阻、滑动变阻器和电流表依次串联接入电路中,电压表并联在电阻两端,滑动变阻器按照“一上一下”的接法接入电路中,由表格中的数据可知,电流表和电压表均接小量程,如图所示:
(2)[2]连接电路后,闭合开关,发现电流表无示数,电路可能出现断路,电压表的示数接近电源电压,原因可能是定值电阻R断路。
(3)[3]如图乙所示,电流表接的是小量程,则其分度值为0.02A,则电流表读数为0.1A。
(4)[4]根据表格中数据描点作图,如下图所示:
[5]根据图像可知,图像为一条过原点的直线,因此可得结论为: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。
13.(2020·山西·中考真题)实践小组的同学们进行“伏安法测定小灯泡电阻”的实验,小灯泡的额定电压为2.5V(阻值约为,滑动变阻器规格为“1A”。
(1)请你用笔画线代替导线,将图甲中的电路连接完整(导线不得交叉) ;
(2)滑动变阻器在实验中除保护电路外,还有 作用。同学们把电路元件接入电路,刚接好最后一根导线,灯泡就立即发光,发生这种现象的原因可能是 ;
(3)经检查无误后,接通电路,向左移动滑动变阻器的滑片,观察到 ,表明小灯泡正常发光,此时电流表示数如图乙所示,则小灯泡正常发光时的阻值为 。继续向左移动滑片,则可能出现的现象有 (写出一条即可);
(4)实验结束后,小组同学根据实验数据,绘制了如图丙所示的图象,分析图象可得出结论: 。
【答案】 改变小灯泡两端的电压 电路连接过程中开关没有断开 电压表示数为2.5V 8.3 小灯泡变亮 小灯泡两端的电压和电流之比不是定值
【知识点】伏安法测电阻
【详解】(1)[1]由于小灯泡的额定电压为2.5V,所以电压表选用的量程,电压表与灯泡并联且正接线柱与小灯泡的进接线柱相连;滑动变阻器一上一下的串联在电路中;小灯泡的额定电压为2.5V,小灯泡正常发光时的电阻约为,由欧姆定律知道,灯正常发光时的电流约为
故电流表选用小量程且与灯串联,如下所示:
(2)[2]滑动变阻器的基本作用是保护电路,此实验中主要作用是改变小灯泡两端的电压及通过电阻的电流,算出多组电阻;
[3]连接好最后一根导线,灯泡立即发光,可能是连接电路时没有断开开。
(3)[4]灯在额定电压下正常发光,所以检查无误后,接通电路,向左移动滑动变阻器的滑片,观察到电压表的示数为2.5V时,表明小灯泡正常发光
[5]图乙中电流表选用小量程,分度值为0.02A,示数为0.3A,小灯泡的电阻为
[6]滑片向左移动,滑动变阻器的电阻减小,根据知道,电路的电流增大,小灯泡两端的电压变大,根据知道,小灯泡的实际功率变大,灯泡变亮。
(4)[7]由图知道,由于不是直线,表示小灯泡两端的电压和电流之比不是定值。
欧姆定律 综合练习
14.(2024·山西吕梁·模拟预测)如图甲所示的模拟智能测温报警电路,电源电压恒为24V,定值电阻R0的阻值为800Ω。当所测温度达到或超过37.3℃时,报警器报警。热敏电阻RT阻值随温度t的变化关系如图乙所示。下列说法正确的是( )
A.热敏电阻RT的阻值随温度降低而减小
B.当通过报警器的电流为0.06A时报警器报警
C.当温度升高时,定值电阻R0的功率变小
D.当所测温度达到37.3℃时电路消耗的总功率为0.48W
【答案】D
【知识点】根据欧姆定律计算导体的电阻、电流及电压、含有光敏、热敏、压敏、气敏半导体的电路、电功率的计算式P=UI及推导式的应用
【详解】A.由图乙可知,当温度升高时,热敏电阻的阻值减小,所以热敏电阻RT的阻值随温度降低而增大,故A错误;
B.当通过报警器的电流为0.06A时,电路中电阻为
而定值电阻的阻值为800Ω,所以电路中电流不可能为0.06A,故B不符合题意;
C.当温度升高时,热敏电阻的阻值减小,电路中总电阻减小,由可知,电路中总电流变大,由可知,定值电阻R0的功率变大,故C错误;
D.当所测温度达到37.3℃时,热敏电阻的阻值为400Ω,电路消耗的总功率为
故D正确。
故选D。
15.(2024·山西·模拟预测)现有下列实验器材:学生电源、定值电阻三个(5Ω、10Ω、15Ω)、滑动变阻器“50Ω,1A”、电流表、电压表、开关和导线若干。
小明利用部分实验器材探究电流与电压的关系。
(1)请用笔画线代替导线,将图甲所示的实物图连接完整(要求:滑片向B端移动时电压表示数减小);
(2)连接电路后,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,发现电流表无示数,电压表有示数。则电路故障可能是 ;
(3)排除故障后,在探究过程中多次移动滑动变阻器的滑片,读出电压表和电流表的示数并记录如下:
实验次数
1
2
3
4
5
6
U/V
0.5
1
1.5
2
2.5
3
I/A
0.05
0.1
0.15
0.24
0.3
其中第4次实验电流表示数如图乙所示,请将读数填入表中;
(4)换用另外两个定值电阻重复上面的实验步骤,分析数据得出结论: ;
(5)小明想将定值电阻换成小灯泡完成以上实验,但同组小美认为这种方案是不可行的,你同意 的说法,理由是 ;
(6)利用以上器材还能完成的探究实验有 (写出一个即可)。
【答案】(1)
(2)定值电阻断路
(3)0.2
(4)在电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比
(5) 小美 灯丝电阻随温度的升高而增大,不能控制电阻一定
(6)探究电流与电阻的关系
【知识点】电流表的量程及读数、电压表有示数而电流表无示数时的故障、 探究电流与电阻的关系、探究电流与电压的关系、伏安法测电阻的实验步骤和数据处理
【详解】(1)电路为串联电路,电压表测量定值电阻两端电压,滑片向B端移动时电压表示数减小,由串联分压的特点可知,滑动变阻器连入电路的阻值变大,故应用导线将电源负极与滑动变阻器A端接线柱相连,如图所示
(2)闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,发现电流表无示数,说明电路中存在断路,电压表有示数,则可能的故障是定值电阻断路,电压表串联进电路,相当于测量电源电压。
(3)电流表连接的是小量程,分度值为0.02A,示数为0.2A。
(4)由表中数据可知,电阻一定时,电压变为原来的几倍,电流就为原来的几倍,故可得:在电阻一定时,电流与电压成正比。
(5)[1][2]在探究电流与电压的关系时,要控制电阻不变,小灯泡的电阻会随着温度的变化而变化,所以不能用于探究电流与电压的关系,所以小美的说法是正确的。
(6)实验提供了多个定值电阻,所以可探究电流与电阻的关系;也可以通过改变滑动变阻器连入电路的阻值来改变电路中的电流和定值电阻两端的分压,进行伏安法测电阻的实验。
16.(2024·山西长治·二模)小明在“探究电流与电压的关系”时,所选电源电压恒为3V,定值电阻的阻值为5Ω,连接如图甲所示电路,进行如下操作,请你解答:
实验次数
1
2
3
4
5
电压U/V
1
1.5
2
2.5
电流I/A
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
(1)将滑动变阻器的滑片调至最右端,闭合开关,会发现 无示数,经检查发现电路中有一条导线连接错误,请在错误的导线上打“×”,并用笔画线代替导线,将电路连接正确;( )
(2)改正电路后,闭合开关,电流表示数为0.1A,电压表指针位置如图乙所示,示数为 V,滑动变阻器的最大阻值 Ω;
(3)调节滑动变阻器的滑片,再进行四次实验,每次读取电流表、电压表示数,将数据填在表中。分析数据可得出:在导体的电阻一定时,通过导体的电流与导体两端电压成 。
【答案】(1) 电流表
(2) 0.5 25
(3)正比
【知识点】探究电流与电压的关系、根据欧姆定律计算导体的电阻、电流及电压
【详解】(1)[1]电路中,电流表与电阻并联,电压表串联在电路中,因电压表内阻很大,闭合开关,会观察电流表无示数。
[2]在“探究电流与电压的关系”时,应该将电流表应与电阻串联,电压表与电阻并联,如下图所示:
(2)[1]由图可知,电压表的量程是0~3V,分度值是0.1V,示数为0.5V。
[2]由串联电路中的电压特点可知,滑动变阻器两端的电压
U滑=U-U定=3V-0.5V=2.5V
电流表示数为0.1A,因为串联电路中电流处处相等,所以通过滑动变阻器的电流也为0.1A,滑动变阻器的最大阻值
(3)由图中数据可得,电阻保持不变,电流随电压增大而增大,电压与电流的比值不变,所以可得结论是在导体的电阻一定时,通过导体的电流与导体两端电压成正比。
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