内容正文:
专题4 欧姆定律
思维导图
知识汇编
考点一:电阻与变阻器
1.电阻及其单位:电阻是导体本身的一种性质,表示导体对电流阻碍作用大小的物理量,用符号R表示,电路符号,电阻的单位有欧姆(Ω),还有兆欧(MΩ)、千欧(kΩ)、。
2.影响电阻大小的因素:导体电阻是导体本身的一种性质,其大小取决于导体的材料、长度、横截面积,还与温度有关,与导体两端电压和流过的电流无关。
3.半导体和超导现象:半导体导电性能介于导体和绝缘体之间,某些物质在很低的温度时电阻变为零,这种现象叫超导现象。应用有:超导体磁悬浮,超导电子元件等。
4.滑动变阻器的构造:由电阻大,熔点高且外面涂有绝缘层的电阻丝绕在绝缘管上制成。
5.滑动变阻器的原理:靠改变接入电路中电阻线长度来改变电阻,电路符号。
6.滑动变阻器的作用:改变接入电路中的电阻从而改变电路中的电流或改变某一导体两端的电压;还起到保护电路作用。
7.滑动变阻器接法
(1)断路式接法:如图甲所示,变阻器右边的电阻线被断路,左边的电阻线接入电路。
(2)短路式接法:如图乙所示,变阻器右边的电阻线被短路,左边的电阻线接入电路。
(3)定值电阻式:如图丙所示,变阻器的电阻线全部接入电路中,其滑片的移动不能改变自身连入电路中的电阻,只能改变与其并联的电压表的示数。
8.使用口诀:变阻器,常串联;一上一下连接线。开关S闭合前,P放阻值最大边。连入电阻看下边,远离大,靠近小,这样使用错不了。
9.每一个滑动变阻器都有规定的最大电阻值和允许通过的最大电流值,在使用时,不能让电流超过其允许通过的最大电流值。
考点二:探究电流与电压和电阻的关系
1.探究电流与电压和电阻的关系电路图,如图所示:
2.实验方法:控制变量法。
(1)研究电流与电压关系:控制电阻不变,改变电阻两端电压进行实验。
(2)研究电流与电阻关系:控制电阻两端电压不变,改变电阻进行实验。
3.滑动变阻器的作用
(1)保护电路;
(2)在研究电流与电阻关系时,控制电阻两端电压不变;在研究电流与电压关系时,改变电阻两端电压。
考点三:欧姆定律
1. 欧姆定律内容:导体中的电流,跟导体两端电压成正比,跟导体的电阻成反比。
2. 欧姆定律表达式:。
3. 欧姆定律理解:
(1)欧姆定律揭示了导体中的电流与导体两端电压和导体电阻之间的关系,即导体中的电流决定于导体两端电压和导体的电阻。
①如图甲所示的是电阻一定时电流与电压的关系。
②如图乙所示的是电压一定时电流与电阻的关系
4.使用欧姆定律公式的注意事项:
(1)同体性,即同一段电路上的I、U、R
(2)同时性,即同一时间也就是电路在同一个状态下的I、U、R
(3)统一性,即单位要统一,I、U、R的单位分别是 A、 V、Ω
5.串联电路和并联电路比较
串联电路
并联电路
电路图
电流
I=I1=I2
I=I1+I2
电压
U=U1+U2
U=U1=U2
等效电阻
多个电阻串联相当于增加了导体的长度,总电阻大于任一个串联导体的电阻
多个电阻并联相当于增加了导体的横截面积总电阻比任一支路的电阻都要小
电阻
R=R1+R2
=+
电流、电压的分配与电阻的关系
=,=…
=或I1R1=I2R2…
6.电路计算的一般思路:
(1)四个弄清:①用电器的连接方式;②各电表分别测哪个元件的电学量;③滑动变阻器接入电路的部分;④题中的已知条件和提供的物理过程。
(2)对原电路进行等效简化,判断串联并联。在图中标出已知量和未知量(并标明物理量的字母、下标、数值、单位)。
(3)对电路进行分析,寻找已知量与未知量的关系,分析电路时要抓住电路中不变的量(如电源电压恒定,定值电阻阻值)和变化的量。
(4)根据串并联电路特点及欧姆定律相关公式进行分析解答(若缺少条件就列方程组求解)。
提优练习
一、单选题
1.(24-25九年级上·河北沧州·期中)小明利用如图甲所示电路探究“影响电阻大小的因素”,图乙中1、2两段电阻丝的长度和横截面积不同,2、3相同,在M、N间接入对应的电阻丝后,下列说法错误的是( )
A.该实验可通过电流表示数反映导体电阻的大小
B.接入2发现电流表有示数,灯泡不发光,原因一定是灯泡短路
C.接入1、2电流表的示数可能相同
D.接入2、3是探究导体电阻与材料的关系
【答案】B
【详解】A.电路中的电阻越大,电流越小,所以该实验可通过电流表示数反映导体电阻的大小,故A正确,不符合题意;
B.接入2后电流表有示数,灯泡不发光,可能是灯泡短路,也有可能是电路中电阻太大,导致电流太小,从而使得灯泡不发光,故B错误,符合题意;
C.电阻大小与导体的材料、横截面积、长度等有关,且其他条件相同时,长度越长,电阻越大,横截面积越大,电阻越小;1与2材料相同,1的长度长,但横截面积大,所以电阻可能与2相等,此时接入1、2电流表的示数就相同了,故C正确,不符合题意;
D.2、3的材料不同,长度和横截面积均相同,所以探究的是导体电阻与材料的关系,故D正确,不符合题意。
故选B。
2.(24-25九年级上·北京西城·期中)某同学在研究电阻大小的影响因素时使用了如图所示的电路,木板上装有两根长度、横截面积、温度相同的镍铬合金丝和锰铜合金丝。实验中,第一次将接入电路,闭合开关后,迅速记录电流表示数为I1;第二次将接入电路,闭合开关后,迅速记录电流表示数为I2。关于此实验下列说法正确的是( )
A.此装置无法探究导体长度对合金丝电阻大小是否有影响
B.利用电流表示数反映合金丝电阻大小用的是控制变量法
C.如果把电流表换成灯泡则无法进行实验探究
D.若,说明合金丝材料影响电阻大小
【答案】D
【详解】A.将夹子加在同一根合金丝的不同位置,接入电路中的长度不同,所以实验中可以探究导体长度对合金丝电阻大小是否有影响,故A错误;
B.利用电流表示数反映合金丝电阻大小,采用的是转换法,故B错误;
C.如果把电流表换成灯泡,可以通过小灯泡的亮度判断电阻的大小,故可以进行实验,故C错误;
D.若I1≠I2,根据转换法可知,两根合金丝的电阻不同,说明合金丝材料影响电阻大小,故D正确。
故选D。
3.(24-25九年级上·江苏南通·期中)物理小组为探讨温度对物体导电性能的影响,设计如图所示的电路,当S接1或2时,分别对废灯泡玻璃灯芯、废日光灯管中的钨丝加热,电路可能发生的现象( )
A.S接1时,毫安表的示数为零,灯泡不亮 B.S接1时,毫安表的示数变大,灯泡不亮
C.S接2时,电流表的示数变大,灯泡变亮 D.S接2时,电流表的示数不变,亮度不变
【答案】B
【详解】AB.当开关S接1时,毫安表与废灯泡玻璃灯芯串联,形成一条支路,而灯泡与这条支路串联。废灯泡玻璃灯芯在常温下是绝缘体,串联电路不通,则毫安表的示数应该为零,灯泡不发光。将废灯泡玻璃灯芯加热到红炽状态,玻璃变成了导体,电路接通。在玻璃由绝缘体变成导体的过程中,有一段电路中的电流太小不足以让灯泡发光的阶段,毫安表示数慢慢变大。故A不符合题意,B符合题意;
CD.当开关S接2时,电流表与废日光灯管中的钨丝串联,形成另一条支路,灯泡与这条支路串联。无论废日光灯管中的钨丝是冷是热,它都是导体。加热过程中,钨丝的电阻随温度的升高而增大,因此在钨丝的串联电路中,电流表的示数会变小,灯泡的亮度会变暗。故CD错误。
故选B。
4.(24-25九年级上·山东济宁·期中)在学习交流活动中,小夏收集了一些观点:①热量总是从温度高的物体传向温度低的物体;②物体吸收热量后,温度一定会升高;③长导线的电阻一定比短导线的电阻大;④两物体相互摩擦,失去电子的物体带正电;⑤如果流过两灯泡的电流相等,则这两个灯泡一定是串联的。下列选项中观点都正确的是( )
A.①③⑤ B.①④⑤ C.①④ D.②⑤
【答案】C
【详解】①.热传递的条件是存在温度差,热量总是从温度高的物体传向温度低的物体,或者物体温度高的部分传向温度低的部分,故①正确;
②.物体吸收热量后,温度不一定会升高,比如晶体在熔化过程中,吸热但温度不变,故②错误;
③.导体的电阻与导体的材料、长度、横截面积有关,在材料和横截面积相同时,长导线的电阻一定比短导线的电阻大,故③错误;
④.两物体相互摩擦,失去电子的物体带正电,得到电子的物体带负电,故④正确;
⑤.如果流过两灯泡的电流相等,则这两个灯泡可能是串联的,也可能是并联的(此时两灯泡的规格相同),故⑤错误。
故选C。
5.(24-25九年级上·全国·课后作业)一粗细均匀的镍铬丝, 截面直径为, 电阻为 。把它拉制成直径为 的均匀细丝后, 它的电阻变为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【详解】镍铬丝的横截面的直径为d,横截面积为S1=,由数学知识得知,直径变化后横截面积;
由于镍铬丝的体积不变,则长度变为原来的100倍,根据电阻定律得到,电阻是原来的10000倍,即为10000R。故D符合题意,ABC不符合题意。
故选D。
6.(23-24九年级上·安徽·阶段练习)如图所示,R是一块合金导体,将其按照图甲的方式连入电路中,闭合开关,电流表的示数为I,将导体R按照乙图中不同的方式连入电路,则下列关于电流I的大小判断正确的是( )
A.按不同的方式接入电路电流I大小相同
B.按“上下”接入电路电流I最小
C.按“前后”接入电路电流I最小
D.按“左右”接入电路电流I最小
【答案】C
【详解】A.电阻的大小与导体的材料、长度和横截面积有关,长度越长、横截面积越小,电阻越大。按不同的方式接入电路时,导体的电阻不同,所以电流不同,故A错误;
BCD.将导体按照乙图中不同的方式连入电路,采用上下方式时,导体的长度最短,横截面积最大,电阻最小,电流最大;采用前后方式时,导体的长度最长,横截面积最小,电阻最大,电流最小;故BD错误,C正确。
故选C。
7.(2007九年级·上海·竞赛)在图所示的暗盒中装有两个阻值均为R的电阻,暗盒有1、2、3、4四个接线柱。已知将接线柱1、2接入电路时的阻值为R;将接线柱1、3接入电路时的阻值为2R;将接线柱2、4接入电路时的阻值为零。则图中,电阻连接符合上述情况的是图( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【详解】A.图中,将接线柱1、2接入电路时的阻值为R;将接线柱1、3接入电路时的阻值为R;将接线柱2、4接入电路时的阻值为R,不符合题意,故A不符合题意;
B.图中,将接线柱1、2接入电路时的阻值为R;将接线柱1、3接入电路时的阻值为2R;将接线柱2、4接入电路时的阻值为0。符合题意,故B符合题意;
C.图中,将接线柱1、2接入电路时的阻值为0;将接线柱1、3接入电路时的阻值为R;将接线柱2、4接入电路时的阻值为R。不符合题意,故C不符合题意;
D.图中,将接线柱1、2接入电路时的阻值为 ;将接线柱1、3接入电路时的阻值为0;将接线柱2、4接入电路时的阻值为0。不符合题意,故D不符合题意。
故选B。
8.(2014·上海·二模)在图所示的电路中,电源电压保持不变。当对电路进行某种操作后,电压表V示数与电流表A示数的比值变大,则此过程中( )
A.电流表A1的示数变小
B.电流表A2的示数变大
C.电流表A示数与电流表A1示数的差值不变
D.电流表A示数与电流表A2示数的差值不变
【答案】D
【详解】AB.由电路图可知,R1与R2并联,电压表测电源的电压,电流表A测干路电流,电流表A1测R1支路的电流,电流表A2测R2支路的电流,开关控制R2支路;因电压表测电源的电压,且电源的电压保持不变,所以,电压表的示数不变,则电压表V示数与电流表A示数的比值变大时电流表A的示数变小,因并联电路中各支路独立工作、互不影响,所以,通过R1支路的电流不变,故进行的操作可能是开关S由闭合到断开、可能是两电阻并联时通过滑动变阻器的电流减小,因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,所以,当开关S由闭合到断开时,电流表A2的示数减小,故AB错误;
C.电流表A示数变小,电流表A1示数不变,其比值变小,故C错误;
D.电流表A示数与电流表A1示数的比值不变,则电流表A与A2示数的差值不变;当两电阻并联时通过滑动变阻器的电流减小时,电流表A示数与电流表A2示数的差值仍等于电流表A1的示数,则电流表A与A2示数的差值不变,故D正确。
故选D。
9.(2007九年级·上海·竞赛)按照图所示的实验电路画出的电路,应该是图中的( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【详解】实物图可知,电流从电源正极出发,先经过一个灯泡,再流经电流表,到开关到滑动变阻器,然后到另一个两灯,最后到电源负极,滑动变阻器的滑片向左移动时接入电路的电阻变小,开关控制电路,电压表测量电流表和第一个灯泡两端的电压。
A.图中滑动变阻器的滑片向左移动时接入电路的电阻变大,故A不符合题意;
B.图中电流从正极出发经过一个灯后就马上到滑动变阻器,故B不符合题意;
C.图中电压表测量的是电流表两端的电压,故C不符合题意;
D.图中电流依次从电源正极出发,先经过一个灯泡,再流经电流表、开关、滑动变阻器、到另一个灯泡,最后流回电源负极,电压表测量电流表和第一个灯泡两端的电压,故D符合题意。
故选D。
10.(2007九年级·上海·竞赛)在如图所示的电路中,电源电压不变,电流表、电压表都是理想电表,当滑动变阻器R' 的滑片P从a端移到b端的过程中( )
A.V表示数先减小后增大,A表示数增大
B.V表示数先增大后减小,A表示数减小
C.V表示数先减小后增大,A表示数先增大后减小
D.V表示数先增大后减小,A表示数先减小后增大
【答案】B
【详解】由电路图知道,滑动变阻器被分成了两个电阻并联,电路由滑动变阻器部分的电阻R并,与R、R0串联组成,当P由a到b,滑动变阻器部分的电阻R并先变大后变小(中点时电阻最大),即当滑动变阻器R'的滑片P从a端移到b端的过程中,则电路的总电阻先变大后变小;
电流表测量的是其中一条支路的电流,电路总电压等于电源电压保持不变,当P由a到b,与电流表相连的支路电阻逐渐变大,由知道,电路中电流(电流表示数)减小,故B符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
11.(2007九年级·上海·竞赛)某精密电子仪器中为了便于调节电路中的电流,其调节部分往往使用两个变阻器,如图所示,其中R1的总电阻是100欧,R2的总电阻是2000欧,开始时两变阻器都处于最大阻值,为了能既快又准确安全地使用仪器,下列方法最准确的是( )
A.先调节R1,使电流表指针指到要求位置附近,再调节R2
B.先调节R2,使电流表指针指到要求位置附近,再调节R1
C.同时调节R1和R2,使电流表指针指到要求位置
D.交替、反复调节R1和R2,使电流表指针指到要求位置
【答案】B
【详解】由题意可知,R2比R1大很多(R2>R1),调节R2阻值变化大,对电流影响大,所以要快速将电路中的电流调到要求位置,应先调节大电阻R2,当电流表的指针到达要求位置附近时,若再调节R2使指针达到准确位置就很困难,因为只要有R2很小的调节,就会引起阻值很大的变化,电流I就有大的改变,所以此时要调节小电阻R1,因为它对电流的影响较小,能使指针准确地达到要求位置。故ACD不符合题意,B符合题意。
故选B。
12.(2024·广东湛江·一模)如图所示是小明制作的一个利用电路测量托盘中物体重力的小仪器,其中R1是定值电阻,R2是粗细均匀的电阻丝,当托盘上不放任何重物时,滑片P恰好处于a端,托盘内物体的重力变大时,下列说法正确的是( )
A.电流表示数变小 B.R1两端电压变小
C.电压表示数变大 D.电路消耗功率变大
【答案】C
【详解】ABC.由图得,定值电阻R1与变阻器的最大电阻串联,电压表测量变阻器aP部分的电压,电流表测量电路电流。托盘内物体的重力变大时,电路电阻不变,电路电流不变,电流表示数不变;滑片向下移动,变阻器aP部分的电阻变大,由串联分压规律得,aP部分的电压变大,则电压表示数变大,故AB错误,C正确;
D.由得,电路消耗功率不变,故D错误。
故选C。
13.(2024·福建南平·一模)如图将甲、乙两个滑动变阻器串联在电路中,它们的滑片P甲、P乙左右移动时,下列说法中正确的是( )
A.P甲移到a端,P乙移到c端,电路将短路
B.P甲移到b端,P乙移到d端,电路将短路
C.P甲移到b端,P乙移到d端,电流表的示数最小
D.P甲移到b端,P乙移到c端,电流表的示数最小
【答案】D
【详解】A.P甲移到a端,P乙移到c端,甲滑动变阻器接入电路的电阻为零,乙滑动变阻器接入电路的电阻最大,电路没有短路,故A错误;
BC.P甲移到b端,P乙移到d端,甲滑动变阻器接入电路的电阻最大,乙滑动变阻器接入电路的电阻为零,电路没有短路,此时电路的总电阻不是最大,所以电流表的示数不是最小,故BC错误;
D.P甲移到b端,P乙移到c端,甲、乙两个滑动变阻器接入电路的电阻均最大,电路总电阻最大,电流表的示数最小,故D正确。
故选D。
14.(23-24九年级上·四川成都·期中)如图所示的电路中,电源电压不变,闭合开关S,滑片P从A点向右移动的过程中,下列说法中正确的是( )
A.电流表A示数变大,电流表A1示数变大
B.电流表A1示数不变,电压表的示数变大
C.电流表A示数与电流表A1示数的比值变小
D.电压表V示数与电流表A2示数的比值变小
【答案】C
【详解】由电路图可知,R0与R1并联,电流表A1测R0支路的电流,电流表A2测R1支路的电流,电流表A测干路电流。
AB.因R0与R1并联,滑片移动时电压表示数不变;因并联电路中各支路独立工作、互不影响,通过R0的电流不变,即电流表A1的示数不变;滑片P从A点向右移动的过程中,接入电路中的电阻变大,由可知R1的电流变小,即电流表A2的示数变小,所以电流表A示数变小,故AB错误;
C.电流表A示数减小,电流表A1示数不变,电流表A示数与电流表A1示数的比值变小,故C正确;
D.电压表示数不变,电流表A2的示数变小,所以电压表V示数与电流表A2示数的比值变大,故D错误。
故选C。
15.(24-25九年级上·河北邢台·期中)某科技创新小组设计的体重计电路原理图如图所示,其中电源电压恒为6V,定值电阻为,电压表量程为0~3V,R是压敏电阻(阻值随平板受到的压力大小的变化而变化),R的阻值与平板受到压力F对应的部分数据如表,平板质量不计。下列说法中正确的是( )
压力
0
60
200
500
900
1500
压敏电阻
30
25
20
15
10
5
A.人的体重越大,电压表的示数越小
B.体重计能称量的最大值是1500N
C.若将的阻值增大,体重计能称量的最大值将变大
D.当电压表示数为2V时,称得的体重为200N
【答案】D
【详解】A.根据表格数据可知,人的体重越大,对平板的压力越大,压敏电阻的阻值越小,根据串联分压原理可知,压敏电阻两端电压会变小,据串联电压规律可知,定值电阻R0两端电压会变大,即电压表的示数越大,故A错误;
B.根据题意电压表的示数最大为3V,则压敏电阻的电压为3V,根据串联分压原理可知,压敏电阻的阻值等于定值电阻的阻值等于10Ω,据表可知,体重计能称量的最大值是900N,故B错误;
C.若将的阻值增大,电压表的最大值不变,则电路中的电流变小,根据串联电压规律,压敏电阻两端电压不变,则压敏电阻的阻值变大,由表可知,体重计能称量的最大值将变小,故C错误;
D.当电压表示数为2V时,电路中的电流为
压敏电阻两端电压为
压敏电阻的阻值为
由表可知,称得的体重为200N,故D正确。
故选D。
16.(24-25九年级上·北京大兴·期中)在探究通过导体的电流与其两端电压的关系时,小兴和小红分别用定值电阻A和B进行实验,并将记录的实验数据在同一坐标纸上做出了如图所示的图像。下列判断中正确的是( )
A.通过导体A的电流与其两端的电压成反比
B.导体A的电阻大于导体B的电阻
C.当导体B两端的电压为时,通过导体B的电流为
D.将A、B两导体并联后接到电压为的电源上时,干路中的电流为
【答案】D
【详解】A.由图像知,A和B的电流与电压的关系图线都是过原点的倾斜直线,说明通过A和B的电流与其两端的电压成正比,两个都是定值电阻,故A错误;
B.由图像知,当电压相同时,通过A的电流比B的大,据欧姆定律知,A的电阻比B的小,故B错误;
C.由图像知,B两端的电压为1V时,通过B的电流为0.1A,故C错误;
D.当A、B并联在电压为2V的电源上时,据图像知,通过A和B的电流分别为0.4A和0.2A,据并联电路的电流特点知,干路的电流
故D正确。
故选D。
17.(24-25九年级上·山东济南·阶段练习)在学习了电流和电压的概念后,老师上课时又重做了下图所示的实验,发现:电路中用1节干电池时,小灯泡较暗;用2节干电池时,小灯泡较亮。大家根据这一实验现象提出了以下四个科学问题。其中最有探究价值且易于探究的是( )
A.同一灯泡中电流的大小跟它两端的电压是否有关?
B.同一灯泡发光的亮度跟它两端的电压有什么关系?
C.同一导体中电流的大小跟它两端的电压有什么关系?
D.导体中的电流跟它两端的电压及其电阻有什么关系?
【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,综上分析知,故AB不符合题意;
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”,综上分析知,故C符合题意,D不符合题意。
故选C。
18.(24-25九年级上·江苏南通·期中)物理学中经常看到形如的公式.一种情形是x的大小与y、z都有关,另一种情况是x虽然可由y、z计算,但与y、z无关.下列四个公式中,属于前一种情形的是( )
A.匀速直线运动时的速度 B.物质的密度
C.物质的比热容 D.导体中电流
【答案】D
【详解】A.匀速直线运动的物体速度保持不变,速度跟路程无关,速度与时间无关,故A不符合题意;
B.物质的密度是物质的一种特性,与物质种类和状态有关,与质量和体积无关,故B不符合题意;
C.比热容是物质的一种属性,与吸热多少、质量、温度变化无关,故C不符合题意;
D.电压是形成电流的原因,电阻是表示对电流的阻碍作用,所以电流的大小与电压、电阻都有关,故D符合题意。
故选 D。
19.(2024·湖北武汉·模拟预测)同学们在“探究电流跟电压的关系”的实验中,对设计的电路进行了改进,如图甲、乙。下列说法正确的是:( )
A.图甲中,使用不同阻值的电阻也能完成该探究实验
B.图甲改进为图乙,能实现多次实验,得到电流跟电压的关系
C.图乙中,移动滑动变阻器目的是保持电阻R两端电压不变
D.图乙中,仅利用本实验的器材可探究电流与电阻的关系
【答案】B
【详解】A.探究电流和电压的关系,需保持电阻不变,改变导体两端的电压,所以使用不同阻值的电阻不能完成该探究实验,故A错误;
BC.乙图添加了滑动变阻器,通过移动滑动变阻器的滑片,可以改变导体两端的电压,实现多次实验,得到电流跟电压的关系,故B正确,C错误;
D.在“探究电流跟电阻关系”的实验中,需控制电阻两端电压不变,多次改变电阻阻值,故需要添加几个阻值不同的电阻,故D错误。
故选B。
20.(2024·湖北武汉·模拟预测)小明按照图甲的电路来探究电流与电阻的关系,电源电压恒为5V,电流表量程为,电压表量程为,实验中用到的定值电阻有、、、、各1个。图乙是小明根据实验数据绘制的图象。关于此实验的分析,下列说法错误的是( )
A.在这5次实验中,控制定值电阻两端的电压为3V
B.接入电阻进行实验并开始对电流表读数时,电路中的总电阻为
C.在这5次实验中,滑动变阻器接入电路的最大和最小阻值之比为
D.为了完成这5次实验,选用的滑动变阻器规格可以是“ 0.5A”
【答案】D
【详解】A.由图乙可知,定值电阻两端电压
故A正确,不符合题意;
B.由图乙可知,接入15Ω电阻进行实验,此时的电流为0.2A,此时电路中的总电阻
故B正确,不符合题意;
C.由题意可知,滑动变阻器两端的电压
电流最小时,滑动变阻器接入电路的阻值最大
电流最大时,滑动变阻器接入电路的阻值最小
滑动变阻器接入电路的最大和最小阻值之比为
故C正确,不符合题意;
D.由图乙可知,当定值电阻为5Ω时,电路中的电流为0.6A,故选用滑动变阻器的规格不可以是“ 0.5A” ,故D错误,符合题意。
故选D。
21.(2024·湖北武汉·模拟预测)酒精测试仪用于检测司机是否酒驾,甲图所示是一种呼气式酒精测试仪,乙图所示是其内部简化电路。其中R1是气敏传感器,它的电阻随酒精气体浓度的变化而变化,相关数据如下表所示,R2是阻值为60Ω的定值电阻,电源电压恒为12V。司机喝酒后对着R1吹气,电流表和电压表的示数都会发生变化,所以两表都可以用来显示酒精气体的浓度值。若规定酒精气体浓度时判定为酒驾。根据以上信息,则下列说法正确的是( )
酒精气体浓度/mg·ml-1
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
气敏传感器电阻/Ω
60
40
30
20
15
12
11
10
A.司机呼出的酒精气体浓度越高,则电压表示数越大,电流表示数越小
B.使用电流表显示酒精气体浓度值时,若它的示数为0.12A,可判定司机为酒驾
C.电压表的示数不超过4V,可判定司机为酒驾
D.电流表的示数不超过0.13A,可判定司机为酒驾
【答案】C
【详解】由电路图可知,气敏电阻R1与R2串联,电压表测R1两端的电压;
A.由表格数据可知,气敏电阻R1随着酒精气体浓度的增大而减小;则司机呼出的酒精气体浓度越高 时气敏电阻R1的阻值越小,电路中的总电阻越小,由可知,电路中的电流越大,即电流表示数越大,由可知,R2两端的电压越大,根据串联电路的总电压等于各用电器两端的电压之和可知,电压表的示数越小,故A错误;
B.使用电流表显示酒精气体浓度值时,若它的示数为0.12A,根据可得,总电阻为
根据串联电路的总电阻等于各用电器的阻值之和可知此时气敏电阻R1的阻值为
由表格可知酒精气体浓度为0.1mg/mL1<0.2mg/mL,所以不是酒驾,故B错误;
CD.由于规定酒精气体浓度≥0.2mg/mL时判定为酒驾,由表格可知酒精气体浓度为0.2mg/mL时气 敏电阻R1的阻值为30Ω,则总电阻
电路中电流为
此时电压表示数为
所以电压表的示数不超过4V,电流表的示数超过0.13A,可判定司机为酒驾,故C正确,D错误。
故选C。
22.(23-24九年级上·山西临汾·期末)如图甲所示电路,电源电压恒定。闭合开关S,滑片P从图甲中位置由右向左滑动的过程中,分别记录了灯泡两端电压、滑动变阻器两端电压和电流表的示数。依据实验数据,绘出灯泡和滑动变阻器的I-U图像,如图乙所示。请结合图像信息,判断下列说法正确的是( )
A.图线b描述的是通过灯泡L的电流随其两端电压的变化
B.电源两端输出的电压大小是3V
C.通过灯泡L的电流与其两端电压的比值逐渐变大
D.滑动变阻器的铭牌可能是“20Ω,1A”
【答案】B
【详解】由电路图可知,闭合开关,灯泡和滑动变阻器串联接入电路,电压表V1测滑动变阻器两端的电压,电压表V2测灯泡两端的电压,电流表测电路中的电流;
A.滑片P从图甲中位置由右向左滑动的过程中,变阻器接入电路的电阻变小,根据串联分压的规律可知滑动变阻器两端的电压变小,由串联电路的电压特点可知灯泡两端的电压变大,此过程中变阻器接入电路的电阻变小,电路的总电阻变小,根据欧姆定律知道,通过电路的电流变大,所以,通过灯泡的电流随灯泡两端电压的增大而增大,而通过变阻器的电流随变阻器两端电压的增大而减小,由此可知,图线a描述的是通过灯泡L的电流随其两端电压的变化,图线b描述的是通过滑动变阻器的电流随其两端电压的变化,故A错误;
B.ab两图线的交点表示灯泡和滑动变阻器两端的电压相等,由图像知道,此时灯泡和滑动变阻器两端的电压都为1.5V,因串联电路的总电压等于各部分电压之和,则电源电压为
故B正确;
C.由图线a知道,灯泡两端的电压每增大1V时,通过灯泡的电流增加量逐渐变小,所以通过灯泡L的电流与其两端电压的比值逐渐变小,故C错误;
D.由图像可知电路中的最小电流为0.1A,由欧姆定律知道,此时滑动变阻器接入电路的电阻最大,根据图像可知此时滑动变阻器两端的电压为2.5V,由欧姆定律知道,此时变阻器接入电路的阻值
因图甲中滑片不是在最大阻值处,所以变阻器的最大电阻一定大于25Ω,即滑动变阻器的铭牌不可能是“20Ω,1A”,故D错误。
故选B。
23.(23-24九年级上·福建厦门·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S,当滑动变阻器的滑片P从a端移到b端的过程中,两电表示数变化关系如图乙中的线段AB所示。下列说法正确的是( )
A.电源电压为6V B.滑片P位于中点时,电压表示数为3V
C.滑动变阻器的最大阻值为 D.定值电阻的阻值为
【答案】D
【详解】AD.由电路图可知,两电阻串联,电压表测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,由图2可知,,由欧姆定律可得,电源的电压
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,由图2可知,,,串联电路中总电压等于各分电压之和,电源的电压
电源的电压不变
解得,电源的电压,故A错误,D正确;
BC.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,由图2可知,,,由欧姆定律得,滑动变阻器的最大阻值
滑片移到中点时,电路中的电流是
电压表的示数
故BC错误。
故选D。
24.(24-25九年级上·重庆·期中)如图所示的电路中,电源电压恒为4.5V,,滑动变阻器标有“20Ω 1A”,滑片位于中间某位置,上标有“10Ω 0.4A”。在确保电路各元件安全的情况下,下列说法正确的是( )
A.若先闭合开关,再闭合、,电压表示数变大
B.若只闭合开关、,滑动变阻器的取值范围是5~20Ω
C.若闭合开关、、,滑动变阻器的最小电阻是4.5Ω
D.若任意调整开关的状态和移动滑片,电路中最小电流是0.1125A
【答案】B
【详解】A.先闭合开关S1,电流从正极流出,依次经过开关S1、电流表、电阻R3、滑动变阻器R2回到电源负极,R3、R2串联,电压表V1测R3两端的电压;再闭合S2、S3,电流从正极流出,经过S1、电流表、开关S2、后分成两支,一支经过R1、S3,另一支经过滑动变阻器R2,汇合后回到电源负极,电阻R3被短路,故电压表V1示数变为0,故电压表V1示数变小,故A错误;
B.若只闭合开关、,R3、R2串联,电压表V1测R3两端的电压,V2测R2两端的电压。电流表的量程为0~0.6A、滑动变阻器允许通过的最大电流为1A,定值电阻R3允许通过的最大电流为0.4A,V1表接的是小量程,当R3两端的最大电压为3V时,通过定值电阻的电流为0.3A。综上可知,为确保电路安全,电路中允许通过的最大电流为0.3A,滑动变阻器接入电路的最小阻值为
当电压表V2示数为3V时,R2允许接入电路的阻值最大,R2的最大阻值为
故B正确;
C.若闭合开关、、, R1、R2并联,电流表测干路电流,通过R1的电流为
电流表量程为0~0.6A,所以通过R2的电流为
I2=I-I1=0.6A-0.15A=0.45AR2接入的最小电阻为
即滑动变阻器的最小电阻是10Ω,故C错误;
D.分析电路连接方式可知,当只闭合S1时,R2、R3串联,滑动变阻器滑到阻值最大时电路中的电流最小。最小电流为
故D错误。
故选B。
二、填空题
25.(24-25九年级上·江苏扬州·阶段练习)(1)如图,若要使图中阻值变大,滑片P应该 旋转(顺时针/逆时针);
(2)如图乙电阻箱的示数是 Ω,如图丙所示的是插入式电阻箱的结构示意图,则A、B两个接线柱之间的电阻值是 Ω,最大可以调到 Ω。
【答案】(1)顺时针
(2) 3608 10 22
【详解】(1)由图可知,当滑片P顺时针旋转时,接入电路中电阻丝变长,电阻变大,故若要使图中阻值变大,滑片P应该顺时针旋转。
(2)[1]如图乙电阻箱的示数是
[2][3]如图丙所示的是插入式电阻箱的结构示意图,则A、B两个接线柱之间的电阻值是
最大可以调到
26.(24-25九年级上·河北保定·期中)某些材料在特定温度下,电阻变成零,这种材料在物理学上称为 (选填“导体”“绝缘体”“半导体”或“超导体”);如图所示,在探究“同一种物质的导电性能是否一成不变”的实验中,用酒精灯给废旧白炽灯的钨丝加热。在钨丝温度不断升高而发红的过程中,电路中小灯泡的亮度逐渐变暗,这个实验现象说明 。
【答案】 超导体 导体和绝缘体没有绝对的界限
【详解】[1]某些材料的电阻则可随着温度的下降而不断地减小,当温度降到一定值(临界温度)以下时,它的电阻突然变为零,我们把这种现象称为超导现象,具有超导现象的导体称为超导体。
[2]通常情况下玻璃是绝缘体,所以开始时电路属于断路,二极管不发光;不断给玻璃灯芯进行加热,在玻璃芯柱温度不断升高而发红的过程中,电路中二极管由不发光到发光,这说明玻璃灯芯的电阻变小了,此时玻璃能导电,该现象说明了导体和绝缘体没有绝对的界限。
27.(24-25九年级上·广东珠海·期中)两个长方体金属导体,它们的材料相同且分布均匀,边长分别为a、b、c,且a>b>c。电流分别沿题图甲、乙两种方式流过金属电阻时,其中电阻阻值较小的是 (选填“甲”或“乙”),这是因为该电阻的 较大和长度较小。若按照图丙的方式把两个金属块接在电源两端,则通过两金属块的电流IA IB(选填“>”“=”或“<”)。
【答案】 甲 横截面积 =
【详解】[1][2]相同材料的导体,横截面积一定时,长度越大,电阻越大;长度一定时,横截面积越小,电阻越大。图甲中,导体的长为c,横截面积为;图乙中,导体长为b,横截面积为。由a>b>c可得,甲中的电阻较短、且横截面积较大,乙中的电阻较长,且横截面积较小,故图甲导体电阻较小。
[3]图丙中,两个电阻串联在电路中,因串联电路中电流处处相等,因此通过两金属块的电流。
28.(24-25九年级上·吉林长春·期中)如图甲所示,感应发光“冰块”外形如真实冰块一般,它是由食品级PS材料及电子元件组成的,采用先进的触水式开关(液体感应),入水即亮。“冰块”内部的电子元件有:液体感应器、纽扣电池和LED灯泡。“冰块”还可以放入冰箱内冷冻后,再放入饮料中,降低饮料的温度。需要注意的是,请勿吞食该“冰块”,避免放置于温度过高的饮品中。
(1)放入水中的“冰块”内部的电路处于 状态(选填“通路”、“断路”或“短路”),液体感应器相当于电路中的 ;
(2)冷冻后的“冰块”放入饮料中,饮料的内能 ,是通过 的方式改变饮料内能;
(3)LED灯主要由 材料制成;如图乙所示的电路中,同时闭合开关 ,LED灯能发光。
【答案】(1) 通路 开关
(2) 减小 热传递
(3) 半导体 S3和S2
【详解】(1)[1][2]根据题意可知,液体感应器在水中,感应发光“冰块”发亮,此时“冰块”内部的电路处于通路状态;感应发光“冰块”在干燥情况下,不发光,此中的液体感应器相当于开关,控制感应发光“冰块”的通断。
(2)[1][2]冷冻后的感应发光“冰块”温度较低,放入饮料内,感应发光“冰块”吸收热量,温度升高,内能增大;饮料放出热量,温度降低,内能减小,这是通过热传递的方式改变内能的。
(3)[1]二极管是由半导体做成的器件,发光二极管主要由硅、砷等半导体材料制成,具有光效高、耗电少等优点。
[2]由于LED灯具有单向导电性,由图乙可知,电流需从LED的左端流入,右端流出,LED才能发光,所以,需同时闭合开关S3和S2,LED灯能发光。
29.(24-25九年级上·四川泸州·阶段练习)在“探究影响导体电阻大小的因素”实验中,小明设计了如图电路。在连接电路时发现,还缺少一个元件,他应该在电路中再接入的元件是 。为粗略判断a、b两点间导体电阻的大小,可观察 。另有甲、乙两位同学分别对小明的电路作了如下的改进:甲把灯泡更换为电流表;乙在原电路中串联接入电流表。你认为哪位同学的改进更好一些,并写出理由: 。用该装置探究电阻大小与导体长度的关系,应选择什么样的两个电阻丝? 。
【答案】 开关 灯泡亮度 乙同学更好些,见解析 材料和横截面积相同,长度不同的电阻丝
【详解】[1]在连接电路时,我们需要注意电路的基本组成。一个完整的电路应该包括电源、开关、用电器和导线。观察小明的电路图,我们可以发现还缺少一个开关。开关在电路中的主要作用是控制电路的通断,方便我们在实验中进行操作。
[2]为了粗略判断a、b两点间导体电阻的大小,我们可以观察灯泡的亮度。当电压一定时,电阻越大,电流越小,灯泡的亮度也就越暗。因此,通过观察灯泡的亮度,我们可以对电阻的大小有一个初步的判断。
[3]我们来看甲、乙两位同学对电路的改进。甲同学把灯泡更换为电流表,这样做虽然可以直接读出电流的大小,但电流表的内阻很小,直接接入电路可能会对电路产生较大的影响,甚至可能烧坏电流表。乙同学在原电路中串联接入电流表,这样做既可以读出电流的大小,又不会对电路产生太大的影响。因此,乙同学的改进更好一些。
[4]为了控制变量,我们需要选择材料和横截面积相同,但长度不同的两个电阻丝进行实验。这样,我们就可以通过比较两个电阻丝在电路中的表现,来探究电阻大小与导体长度的关系。
30.(24-25九年级上·辽宁沈阳·阶段练习)为减少碳排放,我国大力推行电动汽车。电动汽车的很多元件都涉及了物理知识,比如,控制速度的“油门”系统、转向灯等。如图O、E、F为汽车变阻器上的三个接线柱,驾驶员踩下“油门”时.电路中变阻器阻值减小,电流变大而加快电动机的转速,则电路中M、N应分别与旋钮变阻器的 接线柱相连(选填“E、O”或“O、F”或“E、F”);汽车在转向前,司机会拨动转向横杆,汽车同侧的前后两个转向灯就会同时闪亮、同时熄灭,但其中一个灯损坏时,另一个仍能正常工作,这两个转向灯在电路中的连接方式为 。
【答案】 E、O 并联
【详解】[1]]观察图片,此为滑动变阻器,O与滑片相接,必须接O才能起到改变电阻,从而改变电流的作用,要想电阻减小,则另外一侧要接E,故为E、O;
[2]依据题意其中一个灯损坏,另一个灯仍然正常工作,两者之间独立工作,互不影响,为并联。
31.(15-16九年级上·上海崇明·期末)在图所示电路中,电源电压保持不变,R1、R2可能出现了断路故障,闭合电键S后:
(1)若观察到有两个电表有示数,则说明故障是 ;
(2)若移动滑片时有电表示数发生了变化,则发生变化的一定是 .
【答案】(1)R2(断路)
(2)电流表A和A1
【详解】(1)由电路图可知,定值电阻R1与滑动变阻器R2并联接入电路中,电流表A测量干路电流,电流表A1测量通过滑动变阻器R2的电流,闭合电键S后,电压表直接接在电源,测量电源电压,所以可知两个有示数的电表之一是电压表,因为故障是R1或R2断路,所以可以先假设故障为R1断路,分析电路图可知相当于滑动变阻器与电流表A与A1串联接入电路中,电流表A与A1都测量通过滑动变阻器的电流,所以此时三个电表都有示数,不符合题意,而当R2断路时,分析电路图可知此时相当于R1与电流表A串联接入电路中,电流表A测量通过R1的电流,电流表A与电压表有示数,电流表A1没有示数,符合题意,故可知故障是R2断路。
(2)由电路图可知电压表测量电源电压,而电源电压保持不变,所以无论怎样移动滑动变阻器的滑片,电压表的示数都不会发生变化,而移动滑片时有电表示数发生变化,说明滑动变阻器没有故障,则由电路图可知移动滑片时电流表A与A1的示数都会发生变化。
32.(24-25九年级上·湖南怀化·期中)在如图所示的电路中,电源电压不变。闭合开关S1、S2,若此时甲、乙两表是电压表且指针偏转的幅度相同,(甲、乙两表都是教学常用电压表),则电阻R1∶R2= ;断开开关S1、S2,将甲、乙两电压表更换为电流表,然后仅闭合开关S1,则甲、乙两电流表的示数之比I甲∶I乙= 。
【答案】 4∶1 4∶5
【详解】[1]当S1、S2闭合,甲、乙两表都为电压表时,两电阻串联,甲电压表测电源的电压,乙电压表测R2两端的电压。由甲、乙两电压表都是教学常用电压表(量成为0~15V,0~3V)且指针偏转的幅度相同得
根据串联电路分压特点可得
[2]]当S1闭合,甲、乙两表都为电流表时,两个电阻并联,甲电流表测电阻R2的电流,记作I2;乙电流表测干路电流,记作I,根据并联电路电流规律即干路电流等于各支路电流之和,结合欧姆定律,计算甲、乙两电流表的示数之比为
33.(24-25九年级上·广西南宁·期中)如图甲所示是一种跳绳自动计数器的简化示意图,R1是光敏电阻,其阻值随光照强度的增大而减小,每当绳子挡住了射向R1的红外线时,R1的电阻会发生改变,自动计数器会计数一次,信号处理系统能记录AB间每一时刻的电压,若已知电源电压为6V,某一时段AB间的电压随时间变化的图像如图乙所示,则AB两端电压为 V时,跳绳自动计数器会计数一次;绳子挡住了射向R1的红外线时,R1的阻值会变为原来的 倍。
【答案】 1 5
【详解】[1]如图,R1和R2串联,AB间的电压为R2两端的电压,R1的阻值随光照强度的增大而减小,绳子挡住红外线时,光照强度变弱,R1的阻值变大,由欧姆定律知,电路中的电流变小,R2两端的电压变小,即AB间的电压变小,所以当AB间的电压为1V时,跳绳自动计数器会计数一次。
[2]绳子挡住射向R1的红外线时,R2两端的电压为1V,由串联电路中电压的规律知,R1两端的电压为
U1=U-U2=6V-1V=5V
由串联分压原理知,R1的阻值为
绳子没有挡住射向R1的红外线时,R2两端的电压为3V,由串联电路中电压的规律知,R1两端的电压为
U'1=U-U'2=6V-3V=3V
由串联分压原理知,R1的阻值为
所以
R1︰R'1=5R2︰R2=5︰1
故R1的阻值会变为原来的5倍。
34.(24-25九年级上·辽宁鞍山·期中)在一次风暴中,甲、乙两地之间的两根输电线在某处发生了短路,如图所示。为了确定短路的具体位置,电力工人在甲地把这两根输电线接到电压为3V的电池两端,测出了这时输电线中的电流为0.03A。已知每条输电线每千米的电阻为0.2Ω,则发生短路处离甲地 km。测出的电流越大,说明短路处离甲地越 (选填“远”或“近”)。
【答案】 250 近
【详解】[1]电路中的电阻为
甲地到短路处输电线的长度为
由于输电线有两根,所以发生短路处离甲地的距离为
[2]电流越大,由欧姆定律知,电阻越小,甲地到短路处输电线的长度就越短,即短路处离甲地越近。
35.(2024·黑龙江齐齐哈尔·二模)小锋设计如图所示的电路来判断梅雨季节教室里相对湿度的变化。选用的器材有:3V电源、湿度传感器(其电阻的阻值随相对湿度的增大而减小)、定值电阻、一只电压表(量程为0~3V)等。当相对湿度为时,,电压表示数为2V,则电压表是并联在 的两端。当电压表示数变大时,教室里相对湿度 。(填“增大”、“减小”)
【答案】 定值电阻R 增大
【详解】[1]由题图可知,两电阻串联,由串联电路分压原理可得
因为电源电压为3V,电压表示数为2V,所以电压表测量的是定值电阻R两端的电压,即电压表并联在定值电阻R的两端。
[2]电压表示数变大,即定值电阻两端电压变大,由欧姆定律可得,流过电路的电流变大,则电路的总电阻变小,可知湿度传感器的电阻减小,所以教室里的相对湿度增大。
36.(24-25九年级上·河北石家庄·期中)如图甲是利用热敏电阻来测量温度的原理图。该图中既可以通过电流表的示数来反映待测温度,又可以通过电压表的示数来反映待测温度。已知电源电压为30V且保持不变,R0为定值电阻,阻值为20Ω,热敏电阻R的阻值随温度变化的关系如图乙所示。已知电流表的量程是0~0.6A,电压表的量程是0~15V,则此电路能够测量的最高温度是 ℃,此时热敏电阻R为 Ω。
【答案】 48 30
【详解】[1][2]由电路图可知热敏电阻R和定值电阻R0串联,电压表测R0两端电压,电流表的量程是0~0.6A,当电路中的电流I大=0.6A时,电压表的示数为
U0=I大R0=0.6A×20Ω=12V<15V
所以,电路中的最大电流为0.6A,电路中的总电阻最小,即R连入的电阻最小,此时测量的温度最高;根据串联电路的电压规律可知,热敏电阻两端的电压
UR=U-U0=30V-12V=18V
此时热敏电阻连入电路的最小阻值为
由乙图可知此时所测的温度为48℃。
37.(23-24九年级上·山西·阶段练习)小青为了检测家人体重,设计了一个简易体重计,电路如图乙所示,为定值电阻,秤盘下方的电阻R为压敏电阻,其阻值随所受压力大小的变化图像如图丙所示。已知电源6V保持不变。
(1)当秤盘为空时,R的阻值为 Ω;所测量的体重越大,电压表示数越 (选填“大”或“小”);
(2)体重为400N的小青站在体重秤上时,电压表示数为1.2V,则的阻值为 Ω。
【答案】(1) 600 大
(2)100
【详解】(1)[1]由图乙可知压敏电阻R与定值电阻串联,电压表测两端的电压;由图丙图像可知,秤盘为空即时,R的阻值为。
[2]由图丙可知压敏电阻受到的压力越大,压敏电阻接入电路的阻值越小,即总电阻越小,根据欧姆定律可知,通过电路的电流越大,定值电阻两端的电压越大,即电压表示数越大。
(2)物体对水平秤盘的压力大小等于物体的重力大小,由图丙图像可知,当时,,串联电路总电压等于各部分电压之和,根据欧姆定律可知通过电路的电流为
则的阻值为
38.(24-25九年级上·重庆·期中)如图甲所示电路,电源电压保持不变,R1、R3为定值电阻,滑动变阻器R2的最大阻值为R。只闭合S1、S4时,移动滑片P,得到两个电压表与电流表A1的关系如图乙,电流表A1与R2连入电阻的关系如图丙,根据图像信息可知乙图中C点电压为 V;当闭合S1、S2、S3时,电流表A2示数为I3。已知:,,,则I3= A。
【答案】 2.88 0.6
【详解】[1]只闭合S1、S4时,R1与R2串联,V1测R2电阻,V2测R1的电压,根据串联电路电流、电压的规律及欧姆定律可知,R2接入电阻越大,电路中电流越小,R2两端电压越大,故AB是R2电流与两端电压关系的图像,CD是R1电流与两端电压关系的图像。结合丙图可知
则
故,根据图像乙可知,定值电阻R1的阻值为
则此时C点的电压为
[2]根据串联电路电压的规律可知电源电压为
①
又
②
结合①②两式可得电源电压为U=7.2V。当闭合S1、S2、S3时,R1与R3并联,R2短路,A2示数I3为总电路,则I3为
③
又
④
结合③④两式可得I3=0.6A。
39.(24-25九年级上·重庆·期中)如下图甲所示电路,电源电压保持不变。闭合开关,当滑动变阻器的滑片P从一端滑到另一端的过程中,两个电阻的关系图象如乙图所示,其中图象a为电阻 的关系图象(选填“”,或“”);电源电压为 V。
【答案】 R2 9
【详解】由电路图可知,R1与R2串联,电压表V1测R1的电压,电压表V2测R2两端的电压。
[1]由图像可知,图线b中电流随电压的增大而变大(正比例图线),因此图线b是定值电阻R1的图像;图线a中电流随电压的增大而减小,所以图线a是滑动变阻器R2的图像。
[2]由图像可知,电流为0.6A时,滑动变阻器两端的电压为6V,电阻R1两端的电压为3V,由串联电路的电压特点可得,电源电压
U=Ua+Ub=6V+3V=9V
40.(24-25九年级上·重庆·期中)在如图所示的电路中,电源电压不变。闭合开关S、S1,断开S2,将滑动变阻器的滑片从a点移至b点时,电流表的示数Ib=0.3A,示数变化量为ΔI1,电压表的示数为Ub,示数变化量为ΔU1;闭合开关S、S2,断开S1,将滑动变阻器的滑片从b点移回a点时,电流表的示数Ia=0.24A,示数变化量为ΔI2,电压表的示数为Ua,示数变化量为ΔU2。已知ΔI1:ΔI2=5∶2,Ub:Ua=5∶2,ΔU1∶ΔU2=5∶4。则滑片在a、b两点的电阻Ra:Rb= ;任意闭合、断开开关和移动滑片,电流表的最大示数Imax= A。
【答案】 1:2 0.9
【详解】[1]闭合开关S、S1,断开S2,R1与变阻器串联,电压表测变阻器两端电压;由题可知,电压表的示数为
闭合开关S、S2,断开S1,R2与变阻器串联,电压表测变阻器两端电压;由题可知,电压表的示数为
已知Ub:Ua=5∶2,Ib=0.3A,Ia=0.24A,则有
整理得
[2]由题意可知
则有
根据电压一定时,电流与电阻成正比,则有
即
整理得
则有
闭合开关S、S1,断开S2,R1与变阻器串联,将滑动变阻器的滑片从a点移至b点时,电流表的示数Ib=0.3A,即
要使电流表示数最大,根据欧姆定律,电源电压不变,需电路中电阻最小,分析可知,当开关S、S1、S2都闭合,且变阻器滑片移至最左端时,R1、R2并联,电路中电阻最小,电流表示数最大,此时电路中总电阻为
此时电路中最大电流为
三、作图题
41.(24-25九年级上·江苏南通·期中)按题目要求作图.
(1)如图甲,在旗杆AB的左或右侧,用“”画出被海风吹拂飘扬的旗帜,并在虚线框中标出发生的时间;(“○”表示白天,“△”表示晚上)
(2)在图乙1、2圆圈内分别填入“灯泡”、“电流表”的符号,使两灯组成并联电路;
(3)如图丙,a为调光台灯的电位器,P为旋片,将电位器连接在b电路中,要求顺时针转动P灯变亮。
【答案】(1)
(2)
(3)
【详解】(1)因为水的比热容较大,白天水与沙石吸收相同的热量时,水升高温度较少,砂石升高的温度较多,陆地上的温度高于海水的温度,陆地上方空气膨胀上升,海洋上的空气流过来补充,会形成海陆风。晚上的情况刚好相反,则被海风吹拂飘扬的旗帜如图所示:
(2)由图可知,若1为电流表,闭合开关会对电源短路,则1为灯泡;2与右边的灯泡串联,则2为电流表,此时两灯并联,电压表测电源电压。如图所示:
(3)旋钮顺时针旋转时,灯泡变亮,原因是电流变大。电源电压不变时,电阻变小。一定连入了接线柱A,如果把A、C连在电路中,电位器相当于定值电阻,不符合题意, 所以把A、B连入电路,如图所示:
42.(24-25九年级上·吉林·期中)按要求回答。
(1)如图甲所示电路,在虚线框内填上电流表或电压表的符号,要求开关闭合后灯泡能正常工作。
(2)如图乙所示为一身高测量仪的电路示意图,金属板M可带动金属片P滑动,请在电路的虚线框内填上合适的电学元件符号,使被测人身高变高时,测量仪的示数也增大。
【答案】(1)
(2)
【详解】(1)下面圆圈与灯L并联,因此是电压表;上面圆圈与灯泡串联,因此为电流表,如下图
(2)根据图示知道,下方的元件与变阻器R并联,为电压表;上方的元件与变阻器R串联在电路中,可能为电流表或定值电阻,若此处为电流表,则当滑片P位于变阻器的最下端时,会造成电源短路,所以此处应为定值电阻,可以起到保护电路的作用;当被测人身高变高时,滑片上移,变阻器接入电路中的电阻变大,变阻器分得的电压变大,即电压表的示数变大,测量仪的示数变大,符合要求,如下图
43.(23-24九年级上·广东清远·期中)作图题:
(1)如图是测量小灯泡正常发光时的电阻的电路图,请你补充完整;
(2)在图所示的电路中,有两根导线尚未连接,请用笔画线代替导线补上。补上后要求:闭合电键S后,向右移动滑动变阻器的滑片P,小灯泡L亮度不变,电流表的示数变小;
(3)设计一个病床呼叫电路。要求:闭合开关S1指示灯L1亮,电铃响;闭合开关S2指示灯L2亮,电铃响。请在图中连线,形成符合要求的完整电路图。
【答案】(1)
(2)
(3)
【详解】(1)根据测量伏安法测电阻的实验,要测量灯泡正常发光的电阻,需要测量灯泡两端的电压,即与灯泡并联的元件应为电压表,同时为了调节灯泡两端电压,应在电路中串联一个滑动变阻器,如图所示
(2)闭合电键S后,向右移动滑动变阻器的滑片P,小灯泡L亮度不变,表明滑动变阻器与灯泡是并联,相互不影响,电流表的示数变小,表明电流测量的是干路上的电流,如图所示
(3)闭合开关S1指示灯L1亮,电铃响;闭合开关S2指示灯L2亮,电铃响。表明两灯分别被两开关控制,电铃在干路上,如图所示
44.(24-25九年级上·北京·阶段练习)将小灯泡与滑动变阻器串联接入电路,移动滑动变阻器滑片位置,改变其连入电路中的阻值大小,则小灯泡两端电压大小可以在一定范围内变化,但是灯泡两端电压通常很难被降到0V。由于小灯泡的阻值随温度改变而变化,为了得到小灯泡在不同电压下工作时的U-I曲线,某同学设计了下图所示的电路图。在该电路中,滑动变阻器滑片从A向B调节过程中,小灯泡两端电压可以从电源电压U一直减小为零。请根据电路图连接实物图。
【答案】
【详解】由电路图可知,滑动变阻器的滑片在A端,灯泡两端的电压等于电源电压,滑动变阻器的滑片在B端,灯泡被短路,灯泡两端的电压为零,如图所示:
45.(23-24九年级上·黑龙江哈尔滨·阶段练习)如图,电压表示数为6V,电流表示数为0.2A,图中虚线框内有两电阻R1和R2,已知R1=20Ω,在图中作出R1和R2的连接方式并标出R2的阻值。
【答案】
【详解】由电路图可知,电压表测电源的电压,由可得
因串联电路中总电阻大于任何一个分电阻,并联电路中总电阻小于任何一个分电阻,所以,由
可知,R1和R2的连接方式为串联,因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,所以,R2的阻值
如下图所示
46.(23-24九年级上·广东汕头·期中)(1)在下左图中的◯里填上适当的电表符号,使之成为正确的电路图;
(2)在如上中图所示的电路中,有两根导线尚未连接,请用笔画线代替导线补上。要求:①电压表测小灯泡两端电压;②闭合开关S,向a端移动滑动变阻器的滑片P,小灯泡变亮;
(3)根据上右图所示的的实物连接图,在右面的框中画出电路图。
【答案】(1)
(2)
(3)
【详解】(1)从上到下,第一个圆圈与开关S和电源串联,应是电流表,第二个与灯泡L1串联,也是电流表,第三个与L1并联,应是电压表,故如图所示:
(2)电压表要测小灯泡电压,故电压表应与小灯泡并联;开关闭合后,滑片向a端移动时灯泡变亮,电流变大,说明此时电阻应该变小,故滑动变阻器另一个接线柱应该接在a端,如图所示:
(3)由实物连接图可知灯泡L1和L2串联在电路中,电流表测量电路电流,电压表测量L1电压,开关S位于两灯之间,故电路图如图所示:
47.(2007九年级·上海·竞赛)在图所示黑匣内接有3个电阻,R1=2欧,R2=3欧,R3=5欧。测得Rab=1.6欧,Rac=Rdc=2.5欧。画出表明三个电阻正确连接的电路图。
【答案】
【详解】、串联后的电阻为
若再与并联,则总电阻为
、串联后的电阻为
若再与并联,则总电阻为
根据Rab=1.6欧
Rac=Rdc=2.5欧
可猜想电路设计如下:
48.(2024·陕西渭南·三模)如图的酒精测试仪主要是由酒精气体传感器、一个定值电阻、一个电压表、一个开关、电源组成。酒精气体传感器R2的电阻值随酒精气体浓度的增大而减小,如果驾驶员呼出的酒精气体浓度越大,那么测试仪的电压表示数越大,请你根据其工作原理,在虚线框内画出酒精测试仪的电路图。
【答案】
【详解】定值电阻R1和酒精气敏传感器元件R2与电源串联, 电压表测量R1两端的电压,R2的电阻阻值随酒精气体浓度的增大而减小,测试者酒精气体浓度变大, 则R2的电阻阻值变小,R1电阻分压变大,电压表示数也会变大,即电压表示数随着酒精气体浓度变化,酒精气体浓度过大,电压表示数也会过大,超出设定值,即可发出警报,电路图如图所示:
49.(2024·山东菏泽·二模)世界卫生组织的事故调查显示,酒后上路开车是造成交通事故的主要原因,交警部门利用呼气式酒精测试仪来检测酒驾。如图所示,酒精气体传感器Rx的阻值随酒精气体浓度的增大而减小,Ro为定值电阻(起保护电路的作用),酒精浓度的大小由电流表示数来显示。请根据以上信息,将虚线框中呼气式酒精测试仪的简易电路图补充完整(电流表和开关未画出)。
【答案】
【详解】将R0与Rx串联接入电路中,当酒精浓度增大时,Rx的阻值减小,电路中的总电阻减小,由可知,电路中的电流增大,电流表的示数增大。如图所示:
四、实验题
50.(24-25九年级上·山东青岛·期中)小明在吃饭时发现了一个现象:不锈钢勺和木筷同时放入热水中,过一会感觉钢勺烫手而木筷不烫手,这说明钢和木材的导热性能不同。
(1)为了进一步了解不同物质导热性能的差异,小明设计了下面的实验:将横截面积和高度相同的铁棒和木棒放在如图甲所示的加热板上加热,可以认为两种材料在相同时间内吸收的热量相同。
①铁棒和木棒从加热板上吸收热量,内能 ;这个过程中发生热传递的方式是 (选填“传导”“辐射”或“对流”);
②在铁棒和木棒的顶端分别放置两块相同的巧克力。若铁棒顶端的巧克力先开始熔化,则表明铁比木材的导热性 ;
③生活中,常选用导热性好的材料为我们服务,请举出一个实例 ;
(2)在进行完上述实验后,小明想要继续探究不同物质的导电性能。于是又设计了下述实验:选用长度和横截面积相同的干木棒和铁棒,分别将它们接入如图乙所示电路中,实验数据如下表。
接入电路的物体
干木棒
铁棒
电流I/A
0
0.22
①通过上述实验数据可以发现:相同情况下,通过 的电流较大,其电阻较小,表明它的导电性能较 ;
②硅、锗等物质的导电性能介于干木和铁之间,常常被称作半导体,它有着广泛的应用。请举出一个应用实例 。
【答案】(1) 增大 传导 好 用铁锅做饭
(2) 铁棒 好 二极管
【详解】(1)[1][2]铁棒和木棒从加热板上吸收热量,内能增加,是通过热传递改变内能,这个过程中发生热传递的方式是热传导。
[3]根据转换法,在铁棒和木棒的顶端分别放置两块相同的巧克力。若铁棒顶端的巧克力先开始熔化,则表明铁比木材的导热性好。
[4]生活中,常选用导热性好的材料为我们服务,如用铁锅做饭。
(2)[1][2]通过上述实验数据可以发现:相同情况下,通过铁棒的电流大于通过干木棒的电流,说明铁棒的电阻较小,表明它的导电性能较好。
[3]半导体的应用:二极管、电路板、敏感电阻。
51.(23-24九年级上·福建厦门·阶段练习)小明通过学习得知食盐水溶液也能导电,便设计如图所示的实验装置,探究食盐水溶液的电阻与哪些因素有关。金属片M、N始终竖直插至容器底部,实验数据如下表所示:
次数
食盐水深度/cm
金属片间距/cm
加盐量/勺
电流表示数/A
1
6
3
1
0.10
2
8
3
1
0.14
3
8
5
1
0.08
4
8
3
3
0.18
(1)比较第 次实验,可探究食盐水电阻大小与金属片 M、N间距的关系;
(2)相较于小灯泡亮度,小明通过电流表示数反映食盐水溶液的电阻大小更恰当,原因是 ;
(3)由2、4次数据可得出结论:其他条件相同时,食盐水溶液浓度越大,其电阻越 ;
(4)在探究食盐水电阻大小与溶液浓度的关系时,小超选择直接向容器中加入适量蒸馏水稀释溶液,你认为小超的方法 (选填“可行”或“不可行”),理由是 。
【答案】(1)2、3
(2)电流表示数能定量反映食盐水溶液的电阻大小
(3)小
(4) 不可行 金属片插入盐水中的深度改变了
【详解】(1)食盐水溶液的电阻与食盐水深度、金属片间距和加盐量有关,探究食盐水电阻大小与金属片M、N间距的关系,要控制其它两个因素不变,故比较第2、3次实验,可探究食盐水电阻大小与金属片M、N间距的关系。
(2)小灯泡亮度是用肉眼观察的,而电流表可较精确的测量电流大小,小明通过电流表示数反映食盐水溶液的电阻大小更恰当,原因是电流表示数能定量反映食盐水溶液的电阻大小。
(3)由2、4次数据可得出结论:其他条件相同时,食盐水溶液浓度越大,电流表示数越大,其电阻越小。
(4)在探究食盐水电阻大小与溶液浓度的关系时,要控制金属片插入盐水中的深度、金属片间距相同,小超选择直接向容器中加入适量蒸馏水稀释溶液,小超的方法不可行,理由是金属片插入盐水中的深度改变了。
52.(24-25九年级上·辽宁丹东·期中)跨学科实践:设计和制作模拟调光灯
项目提出:调光灯为什么能变光? 我们能否设计一个类似的能连续调节灯泡亮度的电路?
项目分析:让灯泡的亮度发生变化可以有多种方法。改变电池组中串联电池的节数会影响灯泡的亮度; 在不改变电源两端电压的情况下,在电路中接入一个滑动变阻器,就可以连续改变灯泡的亮度。
项目实施:
活动一、正确使用滑动变阻器
(1)请在图中用笔画线代替导线连接电路,要求滑动变阻器的滑片向右移动时灯泡变暗 ;
(2)滑动变阻器的铭牌上标有“20Ω、2A”字样。其中“20Ω”指的是 (填符号)两接线柱间的电阻值;
(3)根据上面的连接方式,闭合开关前,滑片P应滑到最 端(选填“A”或“B”);
(4)在电路连接完成后闭合开关,发现灯泡立刻发出耀眼的光并很快熄灭。则实验操作中的不当之处可能是将滑动变阻器的 (填符号)两个接线柱接入了电路。
活动二、认识电位器
调光台灯通过旋转旋钮调节亮度,这个旋转旋钮是一个电位器。
(5)电位器的构造
如图是电位器的结构示意图,电阻片R的两端分别与接线端A、C相连,滑动片P的一端通过转轴O与接线端B相连,另一端与电阻片R接触良好,并能绕转轴O在电阻片R上滑动。
(6)电位器的工作原理
电位器是一个变形的滑动变阻器。通过改变连入电路中电阻片的 来改变电阻,进而改变电流,改变小灯泡的亮度。
活动三、自制一个模拟的调光灯
请选择电位器A、B、C三个接线端其中的两个连入电路中,要求顺时针旋转滑片时,灯泡变暗。
展示交流:
如图是两个同学设计的台灯调光电路,老师认为图(b)方案更好一些,理由是 。
【答案】 AB B CD 长度 见解析
【详解】(1)[1]用滑动变阻器调节灯泡的亮度,两者串联在电路中,滑片向右移动,灯泡变暗,即电路中的电流变小,则变阻器接入电路的阻值变大,其左下接线柱,即A接线柱接入电路,作图如下:
(2)[2]变阻器铭牌上的20欧,表示变阻器的最大阻值为20欧,当两个接线柱接入电路时,变阻器接入电路的阻值最大为20欧,所以20欧指的是AB两个接线柱间的阻值。
(3)[3]为了保护电路,闭合开关前,变阻器的滑片应置于阻值最大处的B端。
(4)[4]连接好电路,闭合开关,灯泡发出耀眼的光,并很快熄灭,可能是变阻器接入电路的阻值太小,电路中的电流太大造成的,所以可能是变阻器接入电路的阻值为0,即CD两个接线柱接入电路。
(6)[5]电位器在变阻过程,电阻片的材料不变,横截面积不变,改变的是长度。
[6]顺时针旋转滑片时,灯泡变暗,即电位器接入电路的阻值变大,电路中的电流变小,所以应将BC两个接线柱接入电路。作图如下:
[7]图(a)中,灯泡与电位器串联,可调节灯泡的亮度;(b)中,灯泡与电位器及一个定值电阻串联,能调节灯泡的亮度,同时可避免电位器接入电路的阻值过小,电路的电流过大时,损坏灯泡,所以(b)更好。
53.(23-24九年级上·吉林长春·期末)用如图所示的电路来“探究影响电阻大小的因素”。a、b、c、d是四种不同的金属丝。
编号
材料
长度(m)
横截面积
①
镍铬合金
0.8
0.8
②
镍铬合金
0.5
0.5
③
镍铬合金
0.3
0.5
④
镍铬合金
0.3
1.0
⑤
康铜合金
0.3
0.5
⑥
康铜合金
0.8
0.8
现有几根镍铬合金丝和康铜合金丝,其规格如表所示。为探究电阻的大小分别与材料、长度和横截面积的关系,要求都相对于金属丝a进行比较,因此电路图中金属丝a应选表中的 (用编号表示),若要探究导体电阻大小与横截面积的关系,则应选择a与表中的 (用编号表示)进行比较,选择a与表中的 (用编号表示)可以解释滑动变阻器的工作原理。
【答案】 ③ ④ ②
【详解】[1]探究电阻与横截面积的关系时,要选取的电阻丝必须长度相同、材料也相同,横截面积不同,探究电阻与长度的关系时,要选取的电阻丝必须横截面积相同、材料也相同,长度不同,探究电阻与材料的关系时,要选取的电阻丝必须长度相同、横截面积也相同,材料不同,若要求都相对于金属丝a进行比较,根据表格中的数据可知,金属丝a应选表中的③才能完成所有实验。
[2]探究电阻与横截面积的关系时,要选取的电阻丝必须长度相同、材料也相同,横截面积不同,故需要与④进行对比。
[3]滑动变阻器的工作原理是通过改变接入电路中电阻丝的长度来改变电阻的,所以探究电阻与长度的关系时,要选取的电阻丝必须横截面积相同、材料也相同,长度不同,应选择②进行实验。
54.(23-24九年级上·江西赣州·期中)科技实践小组的同学从实验室领了一些器材用来做用滑动变阻器改变电路中的电流实验,实验图如图所示,请你根据所学知识,完成以下分析。
(1)请你根据图甲所示电路图,用笔划线代替导线连接好图乙中的电路。
(2)小组成员轩轩观察到变阻器的铭牌上标有“50Ω 2A”字样,“50Ω”表示的含义是 。
(3)小组成员涵涵正确连好实物图后准备闭合开关开始实验,同组的轩轩连忙阻止她,并对电路进行了一步操作,涵涵恍然大悟,对着轩轩会心一笑。轩轩对电路进行的操作是 。
(4)涵涵闭合开关S,发现小灯泡不亮,接下来的操作,以下步骤中最合理的是( )
A.断开开关,举手向老师重新领取一只新灯泡重新实验
B.断开开关,举手向老师再领取几节电池增加电池节数重新实验
C.用手轻轻按压小灯泡,观察小灯泡是否发光
D.调节滑动变阻器,观察小灯泡是否发光
(5)实验中,若涵涵按(4)中B步骤继续进行实验,调节滑动变阻器向左滑动,滑动变阻器接入电路中的电阻变 ,电流表的示数变 ;调节片过程中,轩轩观察到小灯泡发出耀眼的光,轩轩和涵涵十分激动,突然小灯泡熄灭了,小灯泡熄灭的原因可能是 。
【答案】 滑动变阻器可接入的最大电阻为50Ω 将滑动变阻器的滑片移至最右端(阻值最大处) D 小 大 小灯泡灯丝烧坏断
【详解】(1)[1]根据电路图,按照电流的流向,依次进行连接电源、开关、灯泡、电流表和滑动变阻器,变阻器一上一下连接,电流表选择小量程,如图所示:
(2)[2]变阻器的铭牌上“50Ω”表示的含义是滑动变阻器可接入的最大电阻为50Ω。
(3)[3]因为在开关闭合前,变阻器的滑片应滑至最大阻值处,故应将变阻器的滑片调到最右端。
(4)[4]AB.当电路发生断路故障时,更换灯泡或增加电池数量,灯泡同样不发光,故AB不符合题意;
CD.该电路为串联电路,闭合开关,灯泡不亮时,也许是因为变阻器的阻值太大而造成电路的电流太小,灯泡的亮度很暗,即使按压灯泡,小灯泡的亮度依然很暗,最好的操作是调节滑动变阻器,观察小灯泡是否发光,故C不符合题意,D符合题意。
故选D。
(5)[5][6]滑片如果向左滑动,接入电路的电阻变小,由串联电路电阻的关系可知总电阻变小,电源电压不变,由欧姆定律可得,电路中的电流变大。
[7]调节滑片过程中,轩轩观察到小灯泡发出耀眼的光,突然小灯泡熄灭了,这是因为调节的过程中,电阻越来越小,电路中的电流越来越大,把灯泡的灯丝烧断了。
55.(24-25九年级上·重庆·期中)重庆一中的小礼同学用如图甲所示的电路探究“电流与电阻之间的关系”。实验器材如下:电源电压恒为4.5V,电流表、电压表各一个,阻值分别为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω的定值电阻各一个,滑动变阻器三个:(30Ω,1A)、(30Ω,0.3A)、(20Ω,0.5A),开关一个,导线若干。
(1)闭合开关前,滑动变阻器滑片P应置于 端(选填“A”或“B”);
(2)闭合开关后,移动滑动变阻器滑片的过程中,发现电流表示数变化,而电压表示数始终为零,则可能存在的故障是______(选填序号);
A.定值电阻短路 B.定值电阻开路 C.滑动变阻器短路
(3)排除故障后,小礼依次接入5Ω、10Ω、15Ω、20Ω的定值电阻,并根据实验数据画出电流随电阻变化的图像,如图乙所示。通过观察发现:在误差范围内,图像上的任意点和坐标轴围成的矩形面积大小都相等,由此可以得出a、b两点间电压为 V。
(4)若小礼用20Ω的定值电阻替换15Ω定值电阻接入a、b两点间后,直接闭合开关,电压表的示数会 (选填“变大”或“变小”),接下来他应该将滑动变阻器的滑片P向 (选填“A”或“B”)移动,并观察 (选填“电流”或“电压”) 表示数;
(5)小礼为顺利完成4次实验并得出结论,可知他选用的滑动变阻器是 (选填“”、“”或“”);
(6)当小礼改用30Ω的电阻做第5次实验时,仍用(5)的滑动变阻器继续实验,发现无论怎样移动滑片,都无法使电压表示数达到实验要求的值,若想顺利完成这5次实验,a、b两点间设定的电压范围为 V。
【答案】(1)A
(2)A
(3)2
(4) 变大 A 电压
(5)R1
(6)2.25~3
【详解】(1)为了保护电路,在闭合开关前,滑动变阻器滑片P应置于阻值最大端,需远离下面的接线柱,即滑片置于A端。
(2)闭合开关后,移动滑动变阻器滑片的过程中,发现电流表示数变化,说明电路是通路,而电压表示数始终为零,说明定值电阻两端的电压为零,则可能存在的故障是定值电阻短路,故选A。
(3)在误差范围内,图像上的任意点和坐标轴围成的矩形面积大小都相等,即U=IR不变,大小为
U=IR=0.1A×20Ω=0.2A×10Ω=0.4A×5Ω=2V
(4)[1]根据串联分压原理可知,用20Ω的定值电阻替换15Ω定值电阻,电阻变大,其分得的电压变大,故直接闭合开关,电压表的示数会变大。
[2][3]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A端移动, 并观察电压表示数,使电压表的示数不变,再读取电流表的示数。
(5)当5Ω接入电路时,电流为0.4A,由于R2的额定电流为0.3A,小于0.4A,故不能选滑动变阻器R2;定值电阻两端的电压为2V,电源电压三节干电池电压为4.5V,则滑动变阻器的电压为2.5V,根据串联电压之比得
当定值电阻接入最大时,滑动变阻器阻值最大,于是有
解R滑=25Ω,故应选择“30Ω 1A”得滑动变阻器R1。
(6)根据电流表量程,电路的最大电流为0.6A,这时对应的电阻最小,故控制的最大电压为
U大=IRmin=0.6A×5Ω=3V
根据串联电路电压的规律和分压原理有:
方程左边为一定值,右边也为一定值,当变阻器连入电路的电阻最大为30Ω时,对应的定值电阻电阻为30Ω,此时对应的电压表示数最小,所以有
解得U定=2.25V,即控制的最小电压为2.25V。故控制定值电阻两端的电压范围为2.25~3V。
56.(24-25九年级上·广西南宁·期中)小明利用图甲所示电路探究“电流与电压的关系”。其中电源电压恒为4.5V,定值电阻R的阻值为5Ω,滑动变阻器的规格为“20Ω,1A”。
(1)该实验 (选填“能”或“不能”)用小灯泡代替定值电阻;
(2)闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片P移至 (选填“A”或“B”)端;
(3)闭合开关后,发现电流表无示数,电压表有示数,故障原因可能是电阻R ;
(4)处理完故障后,闭合开关,当滑片P移到某位置时,电流表的示数如图乙所示为 A;
(5)小明根据实验数据绘制了如图丙所示的I-U图像,你认为 (选填“可以”或“不可以”)连接坐标原点。分析图像可得出结论:电阻一定时, ;
(6)接下来小明增加了10Ω和20Ω两个定值电阻,探究“电流与电阻的关系”,分别将5Ω、10Ω的定值电阻接入电路进行实验,数据记录如下表:
R/Ω
5
10
…
I/A
0.4
0.2
…
当他用20Ω的定值电阻进行实验时,无论怎样移动滑动变阻器的滑片都无法完成实验,他认真思考找到了其问题的原因,他灵机一动用现有的器材也解决了该问题。他的做法是 。
【答案】(1)不能
(2)B
(3)断路
(4)0.3
(5) 可以 通过导体的电流与导体两端电压成正比
(6)在电路中串联一个5Ω的定值电阻
【详解】(1)小灯泡的阻值随着温度的变化而变化,故实验中不能用小灯泡代替定值电阻。
(2)为了保护电路,闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片P移至阻值最大处,故应移到B端。
(3)由图甲可知,滑动变阻器与定值电阻并联,电压表测定值电阻两端电压,闭合开关后,发现电流表无示数,说明电路中没有电流,即出现断路,又因为电压表有示数,说明电压表此时测量电源电压,故故障原因可能是电阻R断路。
(4)由图乙可知,电流表接小量程,分度值为0.02A,故电流表的读数为0.3A。
(5)[1]电压是形成电流的原因,当定值电阻两端电压为0时,通过定值电阻的电流为0,故可以连接原点坐标。
[2]由图丙可知,图线为一条过原点的直线,故可以得出结论,在电阻一定时,通过导体的电流与导体两端电压成正比。
(6)分析表中数据可知,当电阻为5Ω时,电流为0.4A,故电阻两端的电压为
即实验控制电阻两端的电压为2V不变,根据串联电路电压特点可知,滑动变阻器所分电压为
根据分压原理可知,当接入20Ω的定值电阻时,滑动变阻器连入电路中的电阻为
大于滑动变阻器的最大阻值,所以无论怎样移动滑动变阻器的滑片都无法完成实验,故可以利用现有器材,不改变电阻电压的情况下,可以在电路中串联一个5Ω的定值电阻分压,此时滑动变阻器及串联电阻的总电阻为25Ω,可以完成实验。
57.(24-25九年级上·北京·期中)小刚同学在探究“电流跟电阻的关系”实验中,利用如图所示实验器材进行实验。
(1)请根据图所示的电路,在虚线框内面出小刚设计的实验电路图。(电阻箱的符号用表示)
(2)闭合开关S前,滑动变阻器的滑片P应置于 (选填“A”或“B”)端;
(3)小刚的主要实验步骤如下,请你将其补充完整:
①调节电阻箱的阻值R为5Ω,闭合开关S,调节滑动变阻器的滑片P使电压表的示数U为3V,读取电流表的示数I,并将R、I记录在表格中;
②断开开关S,调节电阻箱R的阻值为10Ω,闭合开关S,调节滑动变阻器的滑片P,使 ,读取电流表的示数I,并将R、I记录在表格中;
③改变 ,仿照步骤②再进行四次实验,并将相应的R、I记录在表格中。
(4)滑动变阻器的作用: ;
(5)请你帮小刚设计实验数据记录表 。
【答案】(1)
(2)B
(3) 电压表的示数为3V 电阻箱的阻值
(4)见解析
(5)见解析
【详解】(1)由实物图可知,电阻箱、变阻器和电流表串联在电路中,电压表和电阻箱并联,根据实物图画出对应的电路图,如下图所示:
(2)闭合开关S前,为保护电路,滑动变阻器的滑片P应置于阻值最大处的B端。
(3)②[1]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,断开开关S,调节电阻箱R的阻值为10Ω,闭合开关S,调节滑动变阻器的滑片P,使电压表的示数为3V,读取电流表的示数I,并将R、I记录在表格中。
③[2]为得出普遍性的规律,要多次测量,故要改变电阻箱的阻值,仿照步骤②再进行四次实验,并将相应的R、I记录在表格中;
(4)探究电流与电阻的实验中应控制电压不变,变阻器可以控制定值电阻两端电压一定,还可以保护电路。
(5)本实验要记录不同电阻对应的电流大小,根据实验步骤,设计的记录数据的表格如下所示:
电阻R/Ω
电流I/A
58.(24-25九年级上·辽宁鞍山·期中)小明“用电流表和电压表测量小灯泡(额定电压为2.5V)正常发光时灯丝的电阻”的实验电路如图甲所示,根据实验数据绘制的小灯泡的I—U图像如图丙所示:
(1)为保证实验顺利进行,应选用规格为______(填选项字母)的滑动变阻器;
A.“10Ω 0.5A” B.“50Ω 0.5A” C.“100Ω 0.2A”
(2)电路连接完整后闭合开关,发现小灯泡不亮,电流表有示数,电压表无示数,可能是小灯泡 (选填“断路”或“短路”);
(3)排除故障后进行实验,当滑动变阻器的滑片位于某一位置时,电压表示数如图乙所示,为测量小灯泡正常发光时的电阻,应将滑片向 (选填“左”或“右”)移动;
(4)由图丙可知,小灯泡的电阻不是一个定值,随其两端的电压增大而 ;
(5)本实验进行多次测量的目的与下列实验中多次测量的目的相同的是______(填选项字母);
A.测量定值电阻的阻值
B.用刻度尺测量铅笔的长度
C.探究电流与电压和电阻之间关系
(6)实验小组的同学利用已知阻值为。的定值电阻,一块电压表,三个开关和电压恒定不变的电源及滑动变阻器,设计了如图丁所示的电路,也测出了额定电压为2.5V的小灯泡正常发光时的电阻,实验步骤如下:
①闭合开关S和,断开开关,调节滑动变阻器的滑片,使电压表示数为2.5V;
②保持滑片位置不变,然后闭合开关S和,断开开关,记下电压表示数为U;
③则可计算出小灯泡正常发光时灯泡的电阻为= (用已知量和测量量表示)。
【答案】(1)B
(2)短路
(3)左
(4)增大
(5)C
(6)
【详解】(1)如图所示甲,电源电压为6V,根据图丙可知,小灯泡正常发光时的电压为2.5V,此时通过小灯泡的电流为0.25A,则此时滑动变阻器分担的电压为
此时滑动变阻器接入的阻值为
故A不符合题意;
而为了让小灯泡正常发光,电路中的最大电流需要为0.25A,故C不符合题意。
故选B。
(2)电路连接完整后闭合开关,发现小灯泡不亮,电流表有示数,说明电路中存在短路,电压表无示数,说明电压表测量的小灯泡短路。
(3)当滑动变阻器的滑片位于某一位置时,电压表示数如图乙所示,为2.2V,为测量小灯泡正常发光时的电阻,小灯泡两端的电压需要变大,滑动变阻器两端的电压需要变小,根据串联分压可知,应将滑片向左移动。
(4)由图丙可知,小灯泡的电阻不是一个定值,随其两端的电压增大,灯泡变亮,温度升高,小灯泡的电阻增大。
(5)本实验进行多次测量的目的是寻找普遍规律。
A. 测量定值电阻的阻值,通过多次测量减小误差,故A不符合题意;
B. 用刻度尺测量铅笔的长度,通过多次测量减小误差,故B不符合题意;
C. 探究电流与电压和电阻之间关系,寻找普遍规律,避免偶然性,故C符合题意。
故选C。
(6)①闭合开关S和,断开开关,滑动变阻器、小灯泡、定值电阻串联,电压表测量小灯泡的电压,调节滑动变阻器的滑片,使电压表示数为2.5V,此时小灯泡正常发光;
②保持滑片位置不变,然后闭合开关S和,断开开关,记下电压表示数为U;三个用电器串联,电压表测量定值电阻和小灯泡两端的电压,故定值电阻两端的电压为
此时电路中的电流为
由于是串联电路,故小灯泡正常发光时,通过小灯泡的电流也为,小灯泡正常发光时灯泡的电阻为
59.(24-25九年级上·黑龙江绥化·期中)某同学采用“伏安法”测量某定值电阻的阻值。
电压
电流
电阻
的平均值
(1)当小明闭合开关,发现电流表指针反向偏转,则说明 。改正后并将滑动变阻器的滑片P移到最 (选填“左”或“右”)端;这样做的目的 ;
(2)闭合开关后,发现向左移动滑动变阻器滑片P时,电流表示数变大,电压表示数变小,你认为电路连接中存在的错误是 ;
(3)排除故障后,闭合开关,改变电阻Rx两端的电压,进行了三次测量,在第三次测量中电流表的示数如图乙所示,其示数为 A;
(4)根据三次实验数据可得,定值电阻Rx的阻值为 Ω;(结果保留一位小数)
(5)将电阻Rx换成小灯泡重复上述实验,发现几次实验中,所测小灯泡的电阻值相差较大原因可能是 ;
(6)若实验中只有一个电压表和一个已知电阻,该同学设计了如图丙所示的电路,同样可以测量未知电阻,请在空格内将实验步骤补充完整:
①闭合S,断开,用电压表测出待测电阻两端的电压为;
② ,用电压表测出电源的电压U;
③请写出用测量值U、及来表示的表达式: 。
【答案】(1) 电流表的正负接线柱接反了 右 保护电路
(2)电压表与滑动变阻器并联接入电路
(3)0.5
(4)4.9
(5)灯丝的电阻随温度的变化而变化
(6) 闭合S、
【详解】(1)[1]实验时,当小明闭合开关,发现电流表指针反向偏转,则说明电流表正负接线柱接反了。
[2][3]为保护电路,按图甲连接电路时,应先断开开关,并将滑动变阻器的滑片P移到阻值最大处,即最右端。
(2)闭合开关后,发现向左移动滑动变阻器的滑片P时,电路中电阻变小,电流表的示数变大,根据可知,待测电阻两端的电压变大,由串联电路电压的规律可知,变阻器两端的电压变小,已知电压表的示数变小,故电路连接中存在的错误是:电压表并联在滑动变阻器的两端了。
(3)在第三次测量中电流表的示数如图乙所示,电流表选用小量程,分度值为0.02A,其示数为0.5A。
(4)根据表中数据,由欧姆定律可得,第3次实验测得的电阻值
为减小误差,取平均值作为测量结果,根据三次实验数据可得,定值电阻的阻值为
(5)因灯泡的电阻受温度的影响,故将电阻Rx换成小灯泡,重复上述实验,发现几次实验中,所测小灯泡的电阻值相差较大。
(6)①闭合S,断开S1,两电阻串联接入电路,电压表与待测电阻并联接入电路,用电压表测出待测电阻Rx两端的电压为U1;
②[1]闭合S、S1,电路为待测电阻的简单电路,用电压表测出电源的电压U,电源电压为U;
③[2]串联电路总电压等于各部分电压之和,则两电阻串联接入电路时,定值电阻R0两端的电压
串联电路各处电流相等,根据欧姆定律可得通过电路的电流
则待测电阻Rx的表达式
五、科普阅读题
60.(24-25九年级上·山东青岛·期中)20世纪初,科学家发现某些物质在很低的温度时,如汞在-269℃以下时,电阻值就变成了零,这种现象叫“超导现象”,具有这种特性的物质叫“超导体”。
基于初中知识,我们建立一个简易模型进行理解,如图甲所示:一个原子分为两部分,一部分由原子核与核外受到强约束的电子组成,称为“原子实”,可类比成小球;另一部分是受到原子核约束力很弱的电子,可自由移动,叫做自由电子。导体中的“原子实”不停地做着热运动,穿行其间的自由电子会与它发生碰撞,表现为导体对自由电子传导的阻碍,即电阻。
低温为什么能发生超导呢?导体温度降至极低时,“原子实”和自由电子的热运动都趋于消失,通电时自由电子就可以不受阻碍地定向通过导体,宏观上就发生了低温超导现象。
高压也能让材料发生超导。理论上,某种导体在相当干260万倍标准大气压的高压环境下,15℃的“高温”也能发生超导现象。在这样极高的压力下,“原子实”排列成紧密的堆垛形式,如图乙所示,“原子实”仅能在很小的范围内做热运动,几乎没有空间表现热运动,就像热运动消失了一般。此时“原子实”堆垛间的间隙就成为了稳定的自由电子通道。通电时自由电子就能在间隙中零阻碍地定向移动,宏观上就显示出超导现象。
请根据上述材料,回答下列问题:
(1) 是超导现象;
(2)实现超导现象的方式有高压和 ;
(3)高压环境下发生超导现象的微观解释是 ;
(4)通过建立简易模型可以帮助我们理解“超导现象”,请举出一个运用建构模型的科学思维方法分析常见物理问题的实例 ;
(5)超导技术的应用可以给人类带来很大的好处。请举出一个应用实例 。
【答案】(1)见解析
(2)低温
(3)见解析
(4)见解析
(5)制作输电线缆
【详解】(1)由短文可知,某些物质在很低的温度时,电阻值就变成了零,这种现象叫超导现象。
(2)由短文可知,实现超导现象的方式有高压和低温。
(3)由短文最后一段可知,超高的压力限制了原子实的热运动,通电时自由电子在原子实间隙中定向移动所受到的阻碍为零,发生高压超导现象。
(4)运用建构模型的科学思维方法分析常见物理问题的实例:建立光线来描述光,建立磁感线来描述磁场。
(5)由常见输电过程中,约7%的电能因导线发热耗散掉。若输电线缆选用超导材料,就可大大减少由于电阻引发的电能损耗可知,超导技术的一大应用前景是制作输电线缆,这样可以减少电能由于电阻引发的电能损耗。
61.(24-25九年级上·北京·期中)请阅读《酒精测试仪》并回答题。
酒精测试仪
执勤交警利用呼气式酒精测试仪来确定驾驶人的血液酒精浓度,我国目前主要应用的类型有半导体型和燃料电池型呼气酒精测试仪。
半导体型酒精测试仪利用仪器中气敏材料的电阻率随空气中酒精蒸气浓度的增加而减小的特性进行测量。当接触的气体中其敏感的气体浓度增加,它对外呈现的电阻值就降低。使用简单的电路即可将电阻值的变化转换为与该气体浓度相对应的电信号输出。
燃料电池型酒精测试仪主要基于电化学原理。如图所示,燃料电池有两个铂(Pt)电极,中间夹着多孔酸电解质材料。当司机呼出的气体流过燃料电池的一侧(如图中为左侧)时,铂(Pt)会氧化气体中的全部酒精,产生醋酸、质子和电子。产生的电子从该铂(Pt)电极流过导线,通过微处理器(测量电流)、液晶显示屏和另一端的铂(Pt)电极,形成电流。质子通过电极间的质子交换膜,与氧和另一侧的电子结合形成水。在此过程中,被氧化的酒精越多,微处理器显示的电流值就越大。
根据以上材料,回答下列问题:
(1)无论是燃料电池型呼气酒精测试仪,还是半导体型酒精测试仪,都是将酒精浓度转换为 信号(选填“电”,“声”,“光”)进行间接测量的。其中基于燃料电池型呼气酒精测试仪的检测原理可知,被测试者呼出的酒精含量越高,该电学量的值越 ;(选填“大”或“小”)
(2)如图所示,左侧铂(Pt)电极相当于电源的 极;(选填“正”或“负”)
(3)针对如图所示的原理,在酒精被氧化产生电子后,电子沿外电路形成电流的过程中,小明构建了如图所示的模型。若已知导体的横截面积为S,单位体积内的自由电子数为n,自由电子定向移动的平均速度为v,一个电子的电荷量为e。则在t时间内通过导体横截面的总电荷量的表达式为 。(用题目中的字母表示)。
【答案】(1) 电 大
(2)负
(3)nvtSe
【详解】(1)[1]由材料可知,酒精测试仪有半导体型和燃料电池型呼气酒精测试仪,都是将酒精浓度转换为电信号,通过间接进行测量。
[2]由材料可知,被氧化的酒精越多,微处理器显示的电流值就越大,由燃料电池型呼气酒精测试仪的检测原理可知,被测试者呼出的酒精含量越高,该电学量的值越大。
(2)由材料可知,产生的电子从该铂(Pt)电极流过导线,通过微处理器(测量电流)、液晶显示屏和另一端的铂(Pt)电极,形成电流,电流的方向与电子定向移动的方向相反,所以电流的方向是从一端的铂(Pt)电极经过液晶显示屏、微处理器、导线到达左侧铂(Pt)电极,左侧铂(Pt)电极相当于电源的负极。
(3)在t时间内电荷移动的距离l=vt,已知单位体积内的自由电荷数为n,则在t时间内通过导体某一横截面的电荷数N=nvtS,在t时间内通过导体某一横截面的总电荷量为
Q=Ne=nvtSe
62.(24-25九年级上·北京朝阳·期中)阅读材料:完成下列问题。
电压表和电流表的改装
常用的电压表和电流表都是由小量程的电流表G(表头)改装而成的。从电路的角度看,表头就是一个电阻,同样遵从欧姆定律。表头与其他电阻的不同在于,通过表头的电流是可以从刻度盘上读出来的。表头的电阻叫作电流表G的内阻。指针偏转到最大刻度时的电流叫作满偏电流。表头通过满偏电流时,加在它两端的电压叫作满偏电压。由欧姆定律可知,表头的满偏电压和满偏电流一般都比较小。测量较大的电压时,要串联一个电阻R,把表头改装成电压表(图甲)。换句话说,电压表可以看作一个电压可读的“大电阻”。串联电阻R的作用是分担一部分电压,起这种作用的电阻常常被叫作分压电阻。测量较大的电流时,则要并联一个电阻R,把小量程的表头改装成大量程的电流表(图乙)。电流表可以看作一个电流可读的“小电阻”。并联电阻R的作用是分去一部分电流,起这种作用的电阻常常被叫作分流电阻。
(1)若想增大电流表的量程,则应该并联一个阻值更 的分流电阻(填“大”或“小”);
(2)已知电流表G的满偏电流,内阻。若改装成一个电流表,则与其并联的分流电阻的电压是 V;若改装成一个“0到3V”和“0到15V”两个量程的双量程电压表,如图所示请计算出 , 。
【答案】(1)小
(2) 0.1 2900 12000
【详解】(1)(1)根据题意可知,若想增大电流表的量程,并联电阻R的作用是分去较大的电流。由欧姆定律可知,在电压不变的条件下,则应该并联一个阻值更小的分流电阻。
(2)[1]已知电流表G的满偏电流,内阻。由欧姆定律,电流表的电压为
若改装成一个电流表,因并联电路各支路电压相等,则与其并联的分流电阻的电压是0.1V。
[2]若改装成一个“0到3V”量程的电压表,根据欧姆定律和串联电阻的规律有
若改装成一个“0到15V”量程的电压表,根据欧姆定律和串联电阻的规律有
63.(24-25九年级上·北京·期中)请阅读《半导体》回答问题。
半导体
按导电性能来分,除了有导体和绝缘体外,还有一类物质的导电性能介于导体和绝缘体之间,这类物质叫做半导体。半导体的导电性能会受到温度、光照和掺加杂质等多种因素的影响。
一些半导体在温度升高时,导电性能迅速改变。利用这种特性可以做出体积很小的热敏电阻,用来测量温度的变化。例如家用空调可以根据你设置的温度自动启动或待机;电冰箱可以根据预设的温度进行自动控制,这些都是温控开关在起作用。有些半导体在没有光照时不容易导电,逐渐增大光照强度时导电性能逐渐增强。用它做成的光敏电阻可以用在需要对光照反应灵敏的自动控制设备中。
酒精测试仪(Alcohol Tester)是测试酒精含量的仪器,是交警常用的执法装备。在违法行为处理或者公路交通例行检查中,通常是现场检测驾驶人员呼气中的酒精含量。酒精测试仪内部的核心部件是酒精气体传感器,目前普遍使用的有半导体型和燃料电池型两种。半导体型呼气酒精测试仪采用半导体型氧化锡作为传感器,它具有气敏特性,当接触的敏感气体浓度增加时,它的电阻值就降低。正是由于半导体具有许多独特的性能,所以它在电子技术中有着广泛的应用。除计算机之外,手机、家电、航天、光纤通信等所有与现代文明相关的高技术产品几乎都离不开半导体材料。
根据以上材料,回答下列问题:
(1)半导体材料的导电性能与 等多种因素有关(写出一种即可);
(2)本文提到的光敏电阻在增大光照强度的情形下,阻值 (选填“变大”或“变小”);
(3)某物理兴趣小组设计了一种简易酒精浓度检测仪,其电路原理图如图甲所示。是气敏电阻,其阻值随呼气酒精浓度变化的关系如图乙所示,为滑动变阻器,检测前通过调节滑动变阻器对检测仪进行“调零”,此时电流表的示数为,调零后滑动变阻器的位置不变,电源电压为并且保持不变,他们查阅到相关资料,血液酒精浓度呼气酒精浓度,具体信息如右下表所示;
血液酒精浓度呼气酒精浓度非酒驾
酒驾
醉驾
①对检测仪“调零”时,接入电路的电阻为 ;
②检测时,当电流表示数为时,司机属于 。
【答案】(1)温度
(2)变小
(3) 50 非酒驾
【详解】(1)由短文内容可知,有一类物质的导电性能介于导体和绝缘体之间,这类物质叫做半导体。半导体的导电性能会受到温度、光照和掺加杂质等多种因素的影响。
(2)有些半导体在没有光照时不容易导电,逐渐增大光照强度时,导电性能逐渐增强,即电阻变小。
(3)①[1]对检测仪“调零”时,即呼气酒精浓度
K=0
时,电路中电流为0.1A,由乙图可知,此时气敏电阻
电路中总电阻
则R2接入电路的电阻
②[2]当电流表示数为时,电路总电阻
则此时气敏电阻阻值
由乙图可知,此时呼气酒精浓度
则血液酒精浓度
此时
所以司机属于非酒驾。
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专题4 欧姆定律
思维导图
知识汇编
考点一:电阻与变阻器
1.电阻及其单位:电阻是导体本身的一种性质,表示导体对电流_________作用大小的物理量,用符号_________表示,电路符号_________,电阻的单位有_________,还有_________、_________、。
2.影响电阻大小的因素:导体电阻是导体本身的一种性质,其大小取决于导体的_________、_________、_________,还与_________有关,与导体两端电压和流过的电流_________。
3.半导体和超导现象:半导体导电性能介于_________和_________之间,某些物质在很低的温度时电阻变为_________,这种现象叫超导现象。应用有:超导体磁悬浮,超导电子元件等。
4.滑动变阻器的构造:由电阻大,熔点高且外面涂有绝缘层的电阻丝绕在绝缘管上制成。
5.滑动变阻器的原理:靠改变接入电路中电阻线_________来改变电阻,电路符号_________。
6.滑动变阻器的作用:改变接入电路中的_________从而改变电路中的_________或改变某一导体两端的_________;还起到_________作用。
7.滑动变阻器接法
(1)断路式接法:如图甲所示,变阻器右边的电阻线被断路,左边的电阻线接入电路。
(2)短路式接法:如图乙所示,变阻器右边的电阻线被短路,左边的电阻线接入电路。
(3)定值电阻式:如图丙所示,变阻器的电阻线全部接入电路中,其滑片的移动不能改变自身连入电路中的电阻,只能改变与其并联的电压表的示数。
8.使用口诀:变阻器,常串联;一上一下连接线。开关S闭合前,P放阻值最大边。连入电阻看下边,远离大,靠近小,这样使用错不了。
9.每一个滑动变阻器都有规定的最大_________和允许通过的最大_________,在使用时,不能让电流超过其允许通过的最大电流值。
考点二:探究电流与电压和电阻的关系
1.探究电流与电压和电阻的关系电路图,如图所示:
2.实验方法:_________。
(1)研究电流与电压关系:控制_________不变,改变电阻两端_________进行实验。
(2)研究电流与电阻关系:控制电阻两端_________不变,改变_________进行实验。
3.滑动变阻器的作用
(1)_________;
(2)在研究电流与电阻关系时,控制电阻两端_________不变;在研究电流与电压关系时,改变电阻两端_________。
考点三:欧姆定律
1. 欧姆定律内容:导体中的电流,跟导体两端_________成正比,跟导体的_________成反比。
2. 欧姆定律表达式:_________。
3. 欧姆定律理解:
(1)欧姆定律揭示了导体中的电流与导体两端_________和导体_________之间的关系,即导体中的电流决定于导体两端电压和导体的电阻。
①如图甲所示的是电阻一定时电流与电压的关系。
②如图乙所示的是电压一定时电流与电阻的关系
4.使用欧姆定律公式的注意事项:
(1)同体性,即_________上的I、U、R
(2)同时性,即同一时间也就是电路在_________下的I、U、R
(3)统一性,即单位要_________,I、U、R的单位分别是 _________
5.串联电路和并联电路比较
串联电路
并联电路
电路图
电流
I=I1=I2
I=I1+I2
电压
U=U1+U2
U=U1=U2
等效电阻
多个电阻串联相当于增加了导体的长度,总电阻大于任一个串联导体的电阻
多个电阻并联相当于增加了导体的横截面积总电阻比任一支路的电阻都要小
电阻
R=R1+R2
=+
电流、电压的分配与电阻的关系
=,=…
=或I1R1=I2R2…
6.电路计算的一般思路:
(1)四个弄清:①用电器的连接方式;②各电表分别测哪个元件的电学量;③滑动变阻器接入电路的部分;④题中的已知条件和提供的物理过程。
(2)对原电路进行等效简化,判断串联并联。在图中标出已知量和未知量(并标明物理量的字母、下标、数值、单位)。
(3)对电路进行分析,寻找已知量与未知量的关系,分析电路时要抓住电路中不变的量(如电源电压恒定,定值电阻阻值)和变化的量。
(4)根据串并联电路特点及欧姆定律相关公式进行分析解答(若缺少条件就列方程组求解)。
提优练习
一、单选题
1.(24-25九年级上·河北沧州·期中)小明利用如图甲所示电路探究“影响电阻大小的因素”,图乙中1、2两段电阻丝的长度和横截面积不同,2、3相同,在M、N间接入对应的电阻丝后,下列说法错误的是( )
A.该实验可通过电流表示数反映导体电阻的大小
B.接入2发现电流表有示数,灯泡不发光,原因一定是灯泡短路
C.接入1、2电流表的示数可能相同
D.接入2、3是探究导体电阻与材料的关系
2.(24-25九年级上·北京西城·期中)某同学在研究电阻大小的影响因素时使用了如图所示的电路,木板上装有两根长度、横截面积、温度相同的镍铬合金丝和锰铜合金丝。实验中,第一次将接入电路,闭合开关后,迅速记录电流表示数为I1;第二次将接入电路,闭合开关后,迅速记录电流表示数为I2。关于此实验下列说法正确的是( )
A.此装置无法探究导体长度对合金丝电阻大小是否有影响
B.利用电流表示数反映合金丝电阻大小用的是控制变量法
C.如果把电流表换成灯泡则无法进行实验探究
D.若,说明合金丝材料影响电阻大小
3.(24-25九年级上·江苏南通·期中)物理小组为探讨温度对物体导电性能的影响,设计如图所示的电路,当S接1或2时,分别对废灯泡玻璃灯芯、废日光灯管中的钨丝加热,电路可能发生的现象( )
A.S接1时,毫安表的示数为零,灯泡不亮 B.S接1时,毫安表的示数变大,灯泡不亮
C.S接2时,电流表的示数变大,灯泡变亮 D.S接2时,电流表的示数不变,亮度不变
4.(24-25九年级上·山东济宁·期中)在学习交流活动中,小夏收集了一些观点:①热量总是从温度高的物体传向温度低的物体;②物体吸收热量后,温度一定会升高;③长导线的电阻一定比短导线的电阻大;④两物体相互摩擦,失去电子的物体带正电;⑤如果流过两灯泡的电流相等,则这两个灯泡一定是串联的。下列选项中观点都正确的是( )
A.①③⑤ B.①④⑤ C.①④ D.②⑤
5.(24-25九年级上·全国·课后作业)一粗细均匀的镍铬丝, 截面直径为, 电阻为 。把它拉制成直径为 的均匀细丝后, 它的电阻变为( )
A. B. C. D.
6.(23-24九年级上·安徽·阶段练习)如图所示,R是一块合金导体,将其按照图甲的方式连入电路中,闭合开关,电流表的示数为I,将导体R按照乙图中不同的方式连入电路,则下列关于电流I的大小判断正确的是( )
A.按不同的方式接入电路电流I大小相同
B.按“上下”接入电路电流I最小
C.按“前后”接入电路电流I最小
D.按“左右”接入电路电流I最小
7.(2007九年级·上海·竞赛)在图所示的暗盒中装有两个阻值均为R的电阻,暗盒有1、2、3、4四个接线柱。已知将接线柱1、2接入电路时的阻值为R;将接线柱1、3接入电路时的阻值为2R;将接线柱2、4接入电路时的阻值为零。则图中,电阻连接符合上述情况的是图( )
A. B.
C. D.
8.(2014·上海·二模)在图所示的电路中,电源电压保持不变。当对电路进行某种操作后,电压表V示数与电流表A示数的比值变大,则此过程中( )
A.电流表A1的示数变小
B.电流表A2的示数变大
C.电流表A示数与电流表A1示数的差值不变
D.电流表A示数与电流表A2示数的差值不变
9.(2007九年级·上海·竞赛)按照图所示的实验电路画出的电路,应该是图中的( )
A. B.
C. D.
10.(2007九年级·上海·竞赛)在如图所示的电路中,电源电压不变,电流表、电压表都是理想电表,当滑动变阻器R' 的滑片P从a端移到b端的过程中( )
A.V表示数先减小后增大,A表示数增大
B.V表示数先增大后减小,A表示数减小
C.V表示数先减小后增大,A表示数先增大后减小
D.V表示数先增大后减小,A表示数先减小后增大
11.(2007九年级·上海·竞赛)某精密电子仪器中为了便于调节电路中的电流,其调节部分往往使用两个变阻器,如图所示,其中R1的总电阻是100欧,R2的总电阻是2000欧,开始时两变阻器都处于最大阻值,为了能既快又准确安全地使用仪器,下列方法最准确的是( )
A.先调节R1,使电流表指针指到要求位置附近,再调节R2
B.先调节R2,使电流表指针指到要求位置附近,再调节R1
C.同时调节R1和R2,使电流表指针指到要求位置
D.交替、反复调节R1和R2,使电流表指针指到要求位置
12.(2024·广东湛江·一模)如图所示是小明制作的一个利用电路测量托盘中物体重力的小仪器,其中R1是定值电阻,R2是粗细均匀的电阻丝,当托盘上不放任何重物时,滑片P恰好处于a端,托盘内物体的重力变大时,下列说法正确的是( )
A.电流表示数变小 B.R1两端电压变小
C.电压表示数变大 D.电路消耗功率变大
13.(2024·福建南平·一模)如图将甲、乙两个滑动变阻器串联在电路中,它们的滑片P甲、P乙左右移动时,下列说法中正确的是( )
A.P甲移到a端,P乙移到c端,电路将短路
B.P甲移到b端,P乙移到d端,电路将短路
C.P甲移到b端,P乙移到d端,电流表的示数最小
D.P甲移到b端,P乙移到c端,电流表的示数最小
14.(23-24九年级上·四川成都·期中)如图所示的电路中,电源电压不变,闭合开关S,滑片P从A点向右移动的过程中,下列说法中正确的是( )
A.电流表A示数变大,电流表A1示数变大
B.电流表A1示数不变,电压表的示数变大
C.电流表A示数与电流表A1示数的比值变小
D.电压表V示数与电流表A2示数的比值变小
15.(24-25九年级上·河北邢台·期中)某科技创新小组设计的体重计电路原理图如图所示,其中电源电压恒为6V,定值电阻为,电压表量程为0~3V,R是压敏电阻(阻值随平板受到的压力大小的变化而变化),R的阻值与平板受到压力F对应的部分数据如表,平板质量不计。下列说法中正确的是( )
压力
0
60
200
500
900
1500
压敏电阻
30
25
20
15
10
5
A.人的体重越大,电压表的示数越小
B.体重计能称量的最大值是1500N
C.若将的阻值增大,体重计能称量的最大值将变大
D.当电压表示数为2V时,称得的体重为200N
16.(24-25九年级上·北京大兴·期中)在探究通过导体的电流与其两端电压的关系时,小兴和小红分别用定值电阻A和B进行实验,并将记录的实验数据在同一坐标纸上做出了如图所示的图像。下列判断中正确的是( )
A.通过导体A的电流与其两端的电压成反比
B.导体A的电阻大于导体B的电阻
C.当导体B两端的电压为时,通过导体B的电流为
D.将A、B两导体并联后接到电压为的电源上时,干路中的电流为
17.(24-25九年级上·山东济南·阶段练习)在学习了电流和电压的概念后,老师上课时又重做了下图所示的实验,发现:电路中用1节干电池时,小灯泡较暗;用2节干电池时,小灯泡较亮。大家根据这一实验现象提出了以下四个科学问题。其中最有探究价值且易于探究的是( )
A.同一灯泡中电流的大小跟它两端的电压是否有关?
B.同一灯泡发光的亮度跟它两端的电压有什么关系?
C.同一导体中电流的大小跟它两端的电压有什么关系?
D.导体中的电流跟它两端的电压及其电阻有什么关系?
18.(24-25九年级上·江苏南通·期中)物理学中经常看到形如的公式.一种情形是x的大小与y、z都有关,另一种情况是x虽然可由y、z计算,但与y、z无关.下列四个公式中,属于前一种情形的是( )
A.匀速直线运动时的速度 B.物质的密度
C.物质的比热容 D.导体中电流
19.(2024·湖北武汉·模拟预测)同学们在“探究电流跟电压的关系”的实验中,对设计的电路进行了改进,如图甲、乙。下列说法正确的是:( )
A.图甲中,使用不同阻值的电阻也能完成该探究实验
B.图甲改进为图乙,能实现多次实验,得到电流跟电压的关系
C.图乙中,移动滑动变阻器目的是保持电阻R两端电压不变
D.图乙中,仅利用本实验的器材可探究电流与电阻的关系
20.(2024·湖北武汉·模拟预测)小明按照图甲的电路来探究电流与电阻的关系,电源电压恒为5V,电流表量程为,电压表量程为,实验中用到的定值电阻有、、、、各1个。图乙是小明根据实验数据绘制的图象。关于此实验的分析,下列说法错误的是( )
A.在这5次实验中,控制定值电阻两端的电压为3V
B.接入电阻进行实验并开始对电流表读数时,电路中的总电阻为
C.在这5次实验中,滑动变阻器接入电路的最大和最小阻值之比为
D.为了完成这5次实验,选用的滑动变阻器规格可以是“ 0.5A”
21.(2024·湖北武汉·模拟预测)酒精测试仪用于检测司机是否酒驾,甲图所示是一种呼气式酒精测试仪,乙图所示是其内部简化电路。其中R1是气敏传感器,它的电阻随酒精气体浓度的变化而变化,相关数据如下表所示,R2是阻值为60Ω的定值电阻,电源电压恒为12V。司机喝酒后对着R1吹气,电流表和电压表的示数都会发生变化,所以两表都可以用来显示酒精气体的浓度值。若规定酒精气体浓度时判定为酒驾。根据以上信息,则下列说法正确的是( )
酒精气体浓度/mg·ml-1
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
气敏传感器电阻/Ω
60
40
30
20
15
12
11
10
A.司机呼出的酒精气体浓度越高,则电压表示数越大,电流表示数越小
B.使用电流表显示酒精气体浓度值时,若它的示数为0.12A,可判定司机为酒驾
C.电压表的示数不超过4V,可判定司机为酒驾
D.电流表的示数不超过0.13A,可判定司机为酒驾
22.(23-24九年级上·山西临汾·期末)如图甲所示电路,电源电压恒定。闭合开关S,滑片P从图甲中位置由右向左滑动的过程中,分别记录了灯泡两端电压、滑动变阻器两端电压和电流表的示数。依据实验数据,绘出灯泡和滑动变阻器的I-U图像,如图乙所示。请结合图像信息,判断下列说法正确的是( )
A.图线b描述的是通过灯泡L的电流随其两端电压的变化
B.电源两端输出的电压大小是3V
C.通过灯泡L的电流与其两端电压的比值逐渐变大
D.滑动变阻器的铭牌可能是“20Ω,1A”
23.(23-24九年级上·福建厦门·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S,当滑动变阻器的滑片P从a端移到b端的过程中,两电表示数变化关系如图乙中的线段AB所示。下列说法正确的是( )
A.电源电压为6V B.滑片P位于中点时,电压表示数为3V
C.滑动变阻器的最大阻值为 D.定值电阻的阻值为
24.(24-25九年级上·重庆·期中)如图所示的电路中,电源电压恒为4.5V,,滑动变阻器标有“20Ω 1A”,滑片位于中间某位置,上标有“10Ω 0.4A”。在确保电路各元件安全的情况下,下列说法正确的是( )
A.若先闭合开关,再闭合、,电压表示数变大
B.若只闭合开关、,滑动变阻器的取值范围是5~20Ω
C.若闭合开关、、,滑动变阻器的最小电阻是4.5Ω
D.若任意调整开关的状态和移动滑片,电路中最小电流是0.1125A
二、填空题
25.(24-25九年级上·江苏扬州·阶段练习)(1)如图,若要使图中阻值变大,滑片P应该 旋转(顺时针/逆时针);
(2)如图乙电阻箱的示数是 Ω,如图丙所示的是插入式电阻箱的结构示意图,则A、B两个接线柱之间的电阻值是 Ω,最大可以调到 Ω。
26.(24-25九年级上·河北保定·期中)某些材料在特定温度下,电阻变成零,这种材料在物理学上称为 (选填“导体”“绝缘体”“半导体”或“超导体”);如图所示,在探究“同一种物质的导电性能是否一成不变”的实验中,用酒精灯给废旧白炽灯的钨丝加热。在钨丝温度不断升高而发红的过程中,电路中小灯泡的亮度逐渐变暗,这个实验现象说明 。
27.(24-25九年级上·广东珠海·期中)两个长方体金属导体,它们的材料相同且分布均匀,边长分别为a、b、c,且a>b>c。电流分别沿题图甲、乙两种方式流过金属电阻时,其中电阻阻值较小的是 (选填“甲”或“乙”),这是因为该电阻的 较大和长度较小。若按照图丙的方式把两个金属块接在电源两端,则通过两金属块的电流IA IB(选填“>”“=”或“<”)。
28.(24-25九年级上·吉林长春·期中)如图甲所示,感应发光“冰块”外形如真实冰块一般,它是由食品级PS材料及电子元件组成的,采用先进的触水式开关(液体感应),入水即亮。“冰块”内部的电子元件有:液体感应器、纽扣电池和LED灯泡。“冰块”还可以放入冰箱内冷冻后,再放入饮料中,降低饮料的温度。需要注意的是,请勿吞食该“冰块”,避免放置于温度过高的饮品中。
(1)放入水中的“冰块”内部的电路处于 状态(选填“通路”、“断路”或“短路”),液体感应器相当于电路中的 ;
(2)冷冻后的“冰块”放入饮料中,饮料的内能 ,是通过 的方式改变饮料内能;
(3)LED灯主要由 材料制成;如图乙所示的电路中,同时闭合开关 ,LED灯能发光。
29.(24-25九年级上·四川泸州·阶段练习)在“探究影响导体电阻大小的因素”实验中,小明设计了如图电路。在连接电路时发现,还缺少一个元件,他应该在电路中再接入的元件是 。为粗略判断a、b两点间导体电阻的大小,可观察 。另有甲、乙两位同学分别对小明的电路作了如下的改进:甲把灯泡更换为电流表;乙在原电路中串联接入电流表。你认为哪位同学的改进更好一些,并写出理由: 。用该装置探究电阻大小与导体长度的关系,应选择什么样的两个电阻丝? 。
30.(24-25九年级上·辽宁沈阳·阶段练习)为减少碳排放,我国大力推行电动汽车。电动汽车的很多元件都涉及了物理知识,比如,控制速度的“油门”系统、转向灯等。如图O、E、F为汽车变阻器上的三个接线柱,驾驶员踩下“油门”时.电路中变阻器阻值减小,电流变大而加快电动机的转速,则电路中M、N应分别与旋钮变阻器的 接线柱相连(选填“E、O”或“O、F”或“E、F”);汽车在转向前,司机会拨动转向横杆,汽车同侧的前后两个转向灯就会同时闪亮、同时熄灭,但其中一个灯损坏时,另一个仍能正常工作,这两个转向灯在电路中的连接方式为 。
31.(15-16九年级上·上海崇明·期末)在图所示电路中,电源电压保持不变,R1、R2可能出现了断路故障,闭合电键S后:
(1)若观察到有两个电表有示数,则说明故障是 ;
(2)若移动滑片时有电表示数发生了变化,则发生变化的一定是 .
32.(24-25九年级上·湖南怀化·期中)在如图所示的电路中,电源电压不变。闭合开关S1、S2,若此时甲、乙两表是电压表且指针偏转的幅度相同,(甲、乙两表都是教学常用电压表),则电阻R1∶R2= ;断开开关S1、S2,将甲、乙两电压表更换为电流表,然后仅闭合开关S1,则甲、乙两电流表的示数之比I甲∶I乙= 。
33.(24-25九年级上·广西南宁·期中)如图甲所示是一种跳绳自动计数器的简化示意图,R1是光敏电阻,其阻值随光照强度的增大而减小,每当绳子挡住了射向R1的红外线时,R1的电阻会发生改变,自动计数器会计数一次,信号处理系统能记录AB间每一时刻的电压,若已知电源电压为6V,某一时段AB间的电压随时间变化的图像如图乙所示,则AB两端电压为 V时,跳绳自动计数器会计数一次;绳子挡住了射向R1的红外线时,R1的阻值会变为原来的 倍。
34.(24-25九年级上·辽宁鞍山·期中)在一次风暴中,甲、乙两地之间的两根输电线在某处发生了短路,如图所示。为了确定短路的具体位置,电力工人在甲地把这两根输电线接到电压为3V的电池两端,测出了这时输电线中的电流为0.03A。已知每条输电线每千米的电阻为0.2Ω,则发生短路处离甲地 km。测出的电流越大,说明短路处离甲地越 (选填“远”或“近”)。
35.(2024·黑龙江齐齐哈尔·二模)小锋设计如图所示的电路来判断梅雨季节教室里相对湿度的变化。选用的器材有:3V电源、湿度传感器(其电阻的阻值随相对湿度的增大而减小)、定值电阻、一只电压表(量程为0~3V)等。当相对湿度为时,,电压表示数为2V,则电压表是并联在 的两端。当电压表示数变大时,教室里相对湿度 。(填“增大”、“减小”)
36.(24-25九年级上·河北石家庄·期中)如图甲是利用热敏电阻来测量温度的原理图。该图中既可以通过电流表的示数来反映待测温度,又可以通过电压表的示数来反映待测温度。已知电源电压为30V且保持不变,R0为定值电阻,阻值为20Ω,热敏电阻R的阻值随温度变化的关系如图乙所示。已知电流表的量程是0~0.6A,电压表的量程是0~15V,则此电路能够测量的最高温度是 ℃,此时热敏电阻R为 Ω。
37.(23-24九年级上·山西·阶段练习)小青为了检测家人体重,设计了一个简易体重计,电路如图乙所示,为定值电阻,秤盘下方的电阻R为压敏电阻,其阻值随所受压力大小的变化图像如图丙所示。已知电源6V保持不变。
(1)当秤盘为空时,R的阻值为 Ω;所测量的体重越大,电压表示数越 (选填“大”或“小”);
(2)体重为400N的小青站在体重秤上时,电压表示数为1.2V,则的阻值为 Ω。
38.(24-25九年级上·重庆·期中)如图甲所示电路,电源电压保持不变,R1、R3为定值电阻,滑动变阻器R2的最大阻值为R。只闭合S1、S4时,移动滑片P,得到两个电压表与电流表A1的关系如图乙,电流表A1与R2连入电阻的关系如图丙,根据图像信息可知乙图中C点电压为 V;当闭合S1、S2、S3时,电流表A2示数为I3。已知:,,,则I3= A。
39.(24-25九年级上·重庆·期中)如下图甲所示电路,电源电压保持不变。闭合开关,当滑动变阻器的滑片P从一端滑到另一端的过程中,两个电阻的关系图象如乙图所示,其中图象a为电阻 的关系图象(选填“”,或“”);电源电压为 V。
40.(24-25九年级上·重庆·期中)在如图所示的电路中,电源电压不变。闭合开关S、S1,断开S2,将滑动变阻器的滑片从a点移至b点时,电流表的示数Ib=0.3A,示数变化量为ΔI1,电压表的示数为Ub,示数变化量为ΔU1;闭合开关S、S2,断开S1,将滑动变阻器的滑片从b点移回a点时,电流表的示数Ia=0.24A,示数变化量为ΔI2,电压表的示数为Ua,示数变化量为ΔU2。已知ΔI1:ΔI2=5∶2,Ub:Ua=5∶2,ΔU1∶ΔU2=5∶4。则滑片在a、b两点的电阻Ra:Rb= ;任意闭合、断开开关和移动滑片,电流表的最大示数Imax= A。
三、作图题
41.(24-25九年级上·江苏南通·期中)按题目要求作图.
(1)如图甲,在旗杆AB的左或右侧,用“”画出被海风吹拂飘扬的旗帜,并在虚线框中标出发生的时间;(“○”表示白天,“△”表示晚上)
(2)在图乙1、2圆圈内分别填入“灯泡”、“电流表”的符号,使两灯组成并联电路;
(3)如图丙,a为调光台灯的电位器,P为旋片,将电位器连接在b电路中,要求顺时针转动P灯变亮。
42.(24-25九年级上·吉林·期中)按要求回答。
(1)如图甲所示电路,在虚线框内填上电流表或电压表的符号,要求开关闭合后灯泡能正常工作。
(2)如图乙所示为一身高测量仪的电路示意图,金属板M可带动金属片P滑动,请在电路的虚线框内填上合适的电学元件符号,使被测人身高变高时,测量仪的示数也增大。
43.(23-24九年级上·广东清远·期中)作图题:
(1)如图是测量小灯泡正常发光时的电阻的电路图,请你补充完整;
(2)在图所示的电路中,有两根导线尚未连接,请用笔画线代替导线补上。补上后要求:闭合电键S后,向右移动滑动变阻器的滑片P,小灯泡L亮度不变,电流表的示数变小;
(3)设计一个病床呼叫电路。要求:闭合开关S1指示灯L1亮,电铃响;闭合开关S2指示灯L2亮,电铃响。请在图中连线,形成符合要求的完整电路图。
44.(24-25九年级上·北京·阶段练习)将小灯泡与滑动变阻器串联接入电路,移动滑动变阻器滑片位置,改变其连入电路中的阻值大小,则小灯泡两端电压大小可以在一定范围内变化,但是灯泡两端电压通常很难被降到0V。由于小灯泡的阻值随温度改变而变化,为了得到小灯泡在不同电压下工作时的U-I曲线,某同学设计了下图所示的电路图。在该电路中,滑动变阻器滑片从A向B调节过程中,小灯泡两端电压可以从电源电压U一直减小为零。请根据电路图连接实物图。
45.(23-24九年级上·黑龙江哈尔滨·阶段练习)如图,电压表示数为6V,电流表示数为0.2A,图中虚线框内有两电阻R1和R2,已知R1=20Ω,在图中作出R1和R2的连接方式并标出R2的阻值。
46.(23-24九年级上·广东汕头·期中)(1)在下左图中的◯里填上适当的电表符号,使之成为正确的电路图;
(2)在如上中图所示的电路中,有两根导线尚未连接,请用笔画线代替导线补上。要求:①电压表测小灯泡两端电压;②闭合开关S,向a端移动滑动变阻器的滑片P,小灯泡变亮;
(3)根据上右图所示的的实物连接图,在右面的框中画出电路图。
47.(2007九年级·上海·竞赛)在图所示黑匣内接有3个电阻,R1=2欧,R2=3欧,R3=5欧。测得Rab=1.6欧,Rac=Rdc=2.5欧。画出表明三个电阻正确连接的电路图。
48.(2024·陕西渭南·三模)如图的酒精测试仪主要是由酒精气体传感器、一个定值电阻、一个电压表、一个开关、电源组成。酒精气体传感器R2的电阻值随酒精气体浓度的增大而减小,如果驾驶员呼出的酒精气体浓度越大,那么测试仪的电压表示数越大,请你根据其工作原理,在虚线框内画出酒精测试仪的电路图。
49.(2024·山东菏泽·二模)世界卫生组织的事故调查显示,酒后上路开车是造成交通事故的主要原因,交警部门利用呼气式酒精测试仪来检测酒驾。如图所示,酒精气体传感器Rx的阻值随酒精气体浓度的增大而减小,Ro为定值电阻(起保护电路的作用),酒精浓度的大小由电流表示数来显示。请根据以上信息,将虚线框中呼气式酒精测试仪的简易电路图补充完整(电流表和开关未画出)。
四、实验题
50.(24-25九年级上·山东青岛·期中)小明在吃饭时发现了一个现象:不锈钢勺和木筷同时放入热水中,过一会感觉钢勺烫手而木筷不烫手,这说明钢和木材的导热性能不同。
(1)为了进一步了解不同物质导热性能的差异,小明设计了下面的实验:将横截面积和高度相同的铁棒和木棒放在如图甲所示的加热板上加热,可以认为两种材料在相同时间内吸收的热量相同。
①铁棒和木棒从加热板上吸收热量,内能 ;这个过程中发生热传递的方式是 (选填“传导”“辐射”或“对流”);
②在铁棒和木棒的顶端分别放置两块相同的巧克力。若铁棒顶端的巧克力先开始熔化,则表明铁比木材的导热性 ;
③生活中,常选用导热性好的材料为我们服务,请举出一个实例 ;
(2)在进行完上述实验后,小明想要继续探究不同物质的导电性能。于是又设计了下述实验:选用长度和横截面积相同的干木棒和铁棒,分别将它们接入如图乙所示电路中,实验数据如下表。
接入电路的物体
干木棒
铁棒
电流I/A
0
0.22
①通过上述实验数据可以发现:相同情况下,通过 的电流较大,其电阻较小,表明它的导电性能较 ;
②硅、锗等物质的导电性能介于干木和铁之间,常常被称作半导体,它有着广泛的应用。请举出一个应用实例 。
51.(23-24九年级上·福建厦门·阶段练习)小明通过学习得知食盐水溶液也能导电,便设计如图所示的实验装置,探究食盐水溶液的电阻与哪些因素有关。金属片M、N始终竖直插至容器底部,实验数据如下表所示:
次数
食盐水深度/cm
金属片间距/cm
加盐量/勺
电流表示数/A
1
6
3
1
0.10
2
8
3
1
0.14
3
8
5
1
0.08
4
8
3
3
0.18
(1)比较第 次实验,可探究食盐水电阻大小与金属片 M、N间距的关系;
(2)相较于小灯泡亮度,小明通过电流表示数反映食盐水溶液的电阻大小更恰当,原因是 ;
(3)由2、4次数据可得出结论:其他条件相同时,食盐水溶液浓度越大,其电阻越 ;
(4)在探究食盐水电阻大小与溶液浓度的关系时,小超选择直接向容器中加入适量蒸馏水稀释溶液,你认为小超的方法 (选填“可行”或“不可行”),理由是 。
52.(24-25九年级上·辽宁丹东·期中)跨学科实践:设计和制作模拟调光灯
项目提出:调光灯为什么能变光? 我们能否设计一个类似的能连续调节灯泡亮度的电路?
项目分析:让灯泡的亮度发生变化可以有多种方法。改变电池组中串联电池的节数会影响灯泡的亮度; 在不改变电源两端电压的情况下,在电路中接入一个滑动变阻器,就可以连续改变灯泡的亮度。
项目实施:
活动一、正确使用滑动变阻器
(1)请在图中用笔画线代替导线连接电路,要求滑动变阻器的滑片向右移动时灯泡变暗 ;
(2)滑动变阻器的铭牌上标有“20Ω、2A”字样。其中“20Ω”指的是 (填符号)两接线柱间的电阻值;
(3)根据上面的连接方式,闭合开关前,滑片P应滑到最 端(选填“A”或“B”);
(4)在电路连接完成后闭合开关,发现灯泡立刻发出耀眼的光并很快熄灭。则实验操作中的不当之处可能是将滑动变阻器的 (填符号)两个接线柱接入了电路。
活动二、认识电位器
调光台灯通过旋转旋钮调节亮度,这个旋转旋钮是一个电位器。
(5)电位器的构造
如图是电位器的结构示意图,电阻片R的两端分别与接线端A、C相连,滑动片P的一端通过转轴O与接线端B相连,另一端与电阻片R接触良好,并能绕转轴O在电阻片R上滑动。
(6)电位器的工作原理
电位器是一个变形的滑动变阻器。通过改变连入电路中电阻片的 来改变电阻,进而改变电流,改变小灯泡的亮度。
活动三、自制一个模拟的调光灯
请选择电位器A、B、C三个接线端其中的两个连入电路中,要求顺时针旋转滑片时,灯泡变暗。
展示交流:
如图是两个同学设计的台灯调光电路,老师认为图(b)方案更好一些,理由是 。
53.(23-24九年级上·吉林长春·期末)用如图所示的电路来“探究影响电阻大小的因素”。a、b、c、d是四种不同的金属丝。
编号
材料
长度(m)
横截面积
①
镍铬合金
0.8
0.8
②
镍铬合金
0.5
0.5
③
镍铬合金
0.3
0.5
④
镍铬合金
0.3
1.0
⑤
康铜合金
0.3
0.5
⑥
康铜合金
0.8
0.8
现有几根镍铬合金丝和康铜合金丝,其规格如表所示。为探究电阻的大小分别与材料、长度和横截面积的关系,要求都相对于金属丝a进行比较,因此电路图中金属丝a应选表中的 (用编号表示),若要探究导体电阻大小与横截面积的关系,则应选择a与表中的 (用编号表示)进行比较,选择a与表中的 (用编号表示)可以解释滑动变阻器的工作原理。
54.(23-24九年级上·江西赣州·期中)科技实践小组的同学从实验室领了一些器材用来做用滑动变阻器改变电路中的电流实验,实验图如图所示,请你根据所学知识,完成以下分析。
(1)请你根据图甲所示电路图,用笔划线代替导线连接好图乙中的电路。
(2)小组成员轩轩观察到变阻器的铭牌上标有“50Ω 2A”字样,“50Ω”表示的含义是 。
(3)小组成员涵涵正确连好实物图后准备闭合开关开始实验,同组的轩轩连忙阻止她,并对电路进行了一步操作,涵涵恍然大悟,对着轩轩会心一笑。轩轩对电路进行的操作是 。
(4)涵涵闭合开关S,发现小灯泡不亮,接下来的操作,以下步骤中最合理的是( )
A.断开开关,举手向老师重新领取一只新灯泡重新实验
B.断开开关,举手向老师再领取几节电池增加电池节数重新实验
C.用手轻轻按压小灯泡,观察小灯泡是否发光
D.调节滑动变阻器,观察小灯泡是否发光
(5)实验中,若涵涵按(4)中B步骤继续进行实验,调节滑动变阻器向左滑动,滑动变阻器接入电路中的电阻变 ,电流表的示数变 ;调节片过程中,轩轩观察到小灯泡发出耀眼的光,轩轩和涵涵十分激动,突然小灯泡熄灭了,小灯泡熄灭的原因可能是 。
55.(24-25九年级上·重庆·期中)重庆一中的小礼同学用如图甲所示的电路探究“电流与电阻之间的关系”。实验器材如下:电源电压恒为4.5V,电流表、电压表各一个,阻值分别为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω的定值电阻各一个,滑动变阻器三个:(30Ω,1A)、(30Ω,0.3A)、(20Ω,0.5A),开关一个,导线若干。
(1)闭合开关前,滑动变阻器滑片P应置于 端(选填“A”或“B”);
(2)闭合开关后,移动滑动变阻器滑片的过程中,发现电流表示数变化,而电压表示数始终为零,则可能存在的故障是______(选填序号);
A.定值电阻短路 B.定值电阻开路 C.滑动变阻器短路
(3)排除故障后,小礼依次接入5Ω、10Ω、15Ω、20Ω的定值电阻,并根据实验数据画出电流随电阻变化的图像,如图乙所示。通过观察发现:在误差范围内,图像上的任意点和坐标轴围成的矩形面积大小都相等,由此可以得出a、b两点间电压为 V。
(4)若小礼用20Ω的定值电阻替换15Ω定值电阻接入a、b两点间后,直接闭合开关,电压表的示数会 (选填“变大”或“变小”),接下来他应该将滑动变阻器的滑片P向 (选填“A”或“B”)移动,并观察 (选填“电流”或“电压”) 表示数;
(5)小礼为顺利完成4次实验并得出结论,可知他选用的滑动变阻器是 (选填“”、“”或“”);
(6)当小礼改用30Ω的电阻做第5次实验时,仍用(5)的滑动变阻器继续实验,发现无论怎样移动滑片,都无法使电压表示数达到实验要求的值,若想顺利完成这5次实验,a、b两点间设定的电压范围为 V。
56.(24-25九年级上·广西南宁·期中)小明利用图甲所示电路探究“电流与电压的关系”。其中电源电压恒为4.5V,定值电阻R的阻值为5Ω,滑动变阻器的规格为“20Ω,1A”。
(1)该实验 (选填“能”或“不能”)用小灯泡代替定值电阻;
(2)闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片P移至 (选填“A”或“B”)端;
(3)闭合开关后,发现电流表无示数,电压表有示数,故障原因可能是电阻R ;
(4)处理完故障后,闭合开关,当滑片P移到某位置时,电流表的示数如图乙所示为 A;
(5)小明根据实验数据绘制了如图丙所示的I-U图像,你认为 (选填“可以”或“不可以”)连接坐标原点。分析图像可得出结论:电阻一定时, ;
(6)接下来小明增加了10Ω和20Ω两个定值电阻,探究“电流与电阻的关系”,分别将5Ω、10Ω的定值电阻接入电路进行实验,数据记录如下表:
R/Ω
5
10
…
I/A
0.4
0.2
…
当他用20Ω的定值电阻进行实验时,无论怎样移动滑动变阻器的滑片都无法完成实验,他认真思考找到了其问题的原因,他灵机一动用现有的器材也解决了该问题。他的做法是 。
57.(24-25九年级上·北京·期中)小刚同学在探究“电流跟电阻的关系”实验中,利用如图所示实验器材进行实验。
(1)请根据图所示的电路,在虚线框内面出小刚设计的实验电路图。(电阻箱的符号用表示)
(2)闭合开关S前,滑动变阻器的滑片P应置于 (选填“A”或“B”)端;
(3)小刚的主要实验步骤如下,请你将其补充完整:
①调节电阻箱的阻值R为5Ω,闭合开关S,调节滑动变阻器的滑片P使电压表的示数U为3V,读取电流表的示数I,并将R、I记录在表格中;
②断开开关S,调节电阻箱R的阻值为10Ω,闭合开关S,调节滑动变阻器的滑片P,使 ,读取电流表的示数I,并将R、I记录在表格中;
③改变 ,仿照步骤②再进行四次实验,并将相应的R、I记录在表格中。
(4)滑动变阻器的作用: ;
(5)请你帮小刚设计实验数据记录表 。
58.(24-25九年级上·辽宁鞍山·期中)小明“用电流表和电压表测量小灯泡(额定电压为2.5V)正常发光时灯丝的电阻”的实验电路如图甲所示,根据实验数据绘制的小灯泡的I—U图像如图丙所示:
(1)为保证实验顺利进行,应选用规格为______(填选项字母)的滑动变阻器;
A.“10Ω 0.5A” B.“50Ω 0.5A” C.“100Ω 0.2A”
(2)电路连接完整后闭合开关,发现小灯泡不亮,电流表有示数,电压表无示数,可能是小灯泡 (选填“断路”或“短路”);
(3)排除故障后进行实验,当滑动变阻器的滑片位于某一位置时,电压表示数如图乙所示,为测量小灯泡正常发光时的电阻,应将滑片向 (选填“左”或“右”)移动;
(4)由图丙可知,小灯泡的电阻不是一个定值,随其两端的电压增大而 ;
(5)本实验进行多次测量的目的与下列实验中多次测量的目的相同的是______(填选项字母);
A.测量定值电阻的阻值
B.用刻度尺测量铅笔的长度
C.探究电流与电压和电阻之间关系
(6)实验小组的同学利用已知阻值为。的定值电阻,一块电压表,三个开关和电压恒定不变的电源及滑动变阻器,设计了如图丁所示的电路,也测出了额定电压为2.5V的小灯泡正常发光时的电阻,实验步骤如下:
①闭合开关S和,断开开关,调节滑动变阻器的滑片,使电压表示数为2.5V;
②保持滑片位置不变,然后闭合开关S和,断开开关,记下电压表示数为U;
③则可计算出小灯泡正常发光时灯泡的电阻为= (用已知量和测量量表示)。
59.(24-25九年级上·黑龙江绥化·期中)某同学采用“伏安法”测量某定值电阻的阻值。
电压
电流
电阻
的平均值
(1)当小明闭合开关,发现电流表指针反向偏转,则说明 。改正后并将滑动变阻器的滑片P移到最 (选填“左”或“右”)端;这样做的目的 ;
(2)闭合开关后,发现向左移动滑动变阻器滑片P时,电流表示数变大,电压表示数变小,你认为电路连接中存在的错误是 ;
(3)排除故障后,闭合开关,改变电阻Rx两端的电压,进行了三次测量,在第三次测量中电流表的示数如图乙所示,其示数为 A;
(4)根据三次实验数据可得,定值电阻Rx的阻值为 Ω;(结果保留一位小数)
(5)将电阻Rx换成小灯泡重复上述实验,发现几次实验中,所测小灯泡的电阻值相差较大原因可能是 ;
(6)若实验中只有一个电压表和一个已知电阻,该同学设计了如图丙所示的电路,同样可以测量未知电阻,请在空格内将实验步骤补充完整:
①闭合S,断开,用电压表测出待测电阻两端的电压为;
② ,用电压表测出电源的电压U;
③请写出用测量值U、及来表示的表达式: 。
五、科普阅读题
60.(24-25九年级上·山东青岛·期中)20世纪初,科学家发现某些物质在很低的温度时,如汞在-269℃以下时,电阻值就变成了零,这种现象叫“超导现象”,具有这种特性的物质叫“超导体”。
基于初中知识,我们建立一个简易模型进行理解,如图甲所示:一个原子分为两部分,一部分由原子核与核外受到强约束的电子组成,称为“原子实”,可类比成小球;另一部分是受到原子核约束力很弱的电子,可自由移动,叫做自由电子。导体中的“原子实”不停地做着热运动,穿行其间的自由电子会与它发生碰撞,表现为导体对自由电子传导的阻碍,即电阻。
低温为什么能发生超导呢?导体温度降至极低时,“原子实”和自由电子的热运动都趋于消失,通电时自由电子就可以不受阻碍地定向通过导体,宏观上就发生了低温超导现象。
高压也能让材料发生超导。理论上,某种导体在相当干260万倍标准大气压的高压环境下,15℃的“高温”也能发生超导现象。在这样极高的压力下,“原子实”排列成紧密的堆垛形式,如图乙所示,“原子实”仅能在很小的范围内做热运动,几乎没有空间表现热运动,就像热运动消失了一般。此时“原子实”堆垛间的间隙就成为了稳定的自由电子通道。通电时自由电子就能在间隙中零阻碍地定向移动,宏观上就显示出超导现象。
请根据上述材料,回答下列问题:
(1) 是超导现象;
(2)实现超导现象的方式有高压和 ;
(3)高压环境下发生超导现象的微观解释是 ;
(4)通过建立简易模型可以帮助我们理解“超导现象”,请举出一个运用建构模型的科学思维方法分析常见物理问题的实例 ;
(5)超导技术的应用可以给人类带来很大的好处。请举出一个应用实例 。
61.(24-25九年级上·北京·期中)请阅读《酒精测试仪》并回答题。
酒精测试仪
执勤交警利用呼气式酒精测试仪来确定驾驶人的血液酒精浓度,我国目前主要应用的类型有半导体型和燃料电池型呼气酒精测试仪。
半导体型酒精测试仪利用仪器中气敏材料的电阻率随空气中酒精蒸气浓度的增加而减小的特性进行测量。当接触的气体中其敏感的气体浓度增加,它对外呈现的电阻值就降低。使用简单的电路即可将电阻值的变化转换为与该气体浓度相对应的电信号输出。
燃料电池型酒精测试仪主要基于电化学原理。如图所示,燃料电池有两个铂(Pt)电极,中间夹着多孔酸电解质材料。当司机呼出的气体流过燃料电池的一侧(如图中为左侧)时,铂(Pt)会氧化气体中的全部酒精,产生醋酸、质子和电子。产生的电子从该铂(Pt)电极流过导线,通过微处理器(测量电流)、液晶显示屏和另一端的铂(Pt)电极,形成电流。质子通过电极间的质子交换膜,与氧和另一侧的电子结合形成水。在此过程中,被氧化的酒精越多,微处理器显示的电流值就越大。
根据以上材料,回答下列问题:
(1)无论是燃料电池型呼气酒精测试仪,还是半导体型酒精测试仪,都是将酒精浓度转换为 信号(选填“电”,“声”,“光”)进行间接测量的。其中基于燃料电池型呼气酒精测试仪的检测原理可知,被测试者呼出的酒精含量越高,该电学量的值越 ;(选填“大”或“小”)
(2)如图所示,左侧铂(Pt)电极相当于电源的 极;(选填“正”或“负”)
(3)针对如图所示的原理,在酒精被氧化产生电子后,电子沿外电路形成电流的过程中,小明构建了如图所示的模型。若已知导体的横截面积为S,单位体积内的自由电子数为n,自由电子定向移动的平均速度为v,一个电子的电荷量为e。则在t时间内通过导体横截面的总电荷量的表达式为 。(用题目中的字母表示)。
62.(24-25九年级上·北京朝阳·期中)阅读材料:完成下列问题。
电压表和电流表的改装
常用的电压表和电流表都是由小量程的电流表G(表头)改装而成的。从电路的角度看,表头就是一个电阻,同样遵从欧姆定律。表头与其他电阻的不同在于,通过表头的电流是可以从刻度盘上读出来的。表头的电阻叫作电流表G的内阻。指针偏转到最大刻度时的电流叫作满偏电流。表头通过满偏电流时,加在它两端的电压叫作满偏电压。由欧姆定律可知,表头的满偏电压和满偏电流一般都比较小。测量较大的电压时,要串联一个电阻R,把表头改装成电压表(图甲)。换句话说,电压表可以看作一个电压可读的“大电阻”。串联电阻R的作用是分担一部分电压,起这种作用的电阻常常被叫作分压电阻。测量较大的电流时,则要并联一个电阻R,把小量程的表头改装成大量程的电流表(图乙)。电流表可以看作一个电流可读的“小电阻”。并联电阻R的作用是分去一部分电流,起这种作用的电阻常常被叫作分流电阻。
(1)若想增大电流表的量程,则应该并联一个阻值更 的分流电阻(填“大”或“小”);
(2)已知电流表G的满偏电流,内阻。若改装成一个电流表,则与其并联的分流电阻的电压是 V;若改装成一个“0到3V”和“0到15V”两个量程的双量程电压表,如图所示请计算出 , 。
63.(24-25九年级上·北京·期中)请阅读《半导体》回答问题。
半导体
按导电性能来分,除了有导体和绝缘体外,还有一类物质的导电性能介于导体和绝缘体之间,这类物质叫做半导体。半导体的导电性能会受到温度、光照和掺加杂质等多种因素的影响。
一些半导体在温度升高时,导电性能迅速改变。利用这种特性可以做出体积很小的热敏电阻,用来测量温度的变化。例如家用空调可以根据你设置的温度自动启动或待机;电冰箱可以根据预设的温度进行自动控制,这些都是温控开关在起作用。有些半导体在没有光照时不容易导电,逐渐增大光照强度时导电性能逐渐增强。用它做成的光敏电阻可以用在需要对光照反应灵敏的自动控制设备中。
酒精测试仪(Alcohol Tester)是测试酒精含量的仪器,是交警常用的执法装备。在违法行为处理或者公路交通例行检查中,通常是现场检测驾驶人员呼气中的酒精含量。酒精测试仪内部的核心部件是酒精气体传感器,目前普遍使用的有半导体型和燃料电池型两种。半导体型呼气酒精测试仪采用半导体型氧化锡作为传感器,它具有气敏特性,当接触的敏感气体浓度增加时,它的电阻值就降低。正是由于半导体具有许多独特的性能,所以它在电子技术中有着广泛的应用。除计算机之外,手机、家电、航天、光纤通信等所有与现代文明相关的高技术产品几乎都离不开半导体材料。
根据以上材料,回答下列问题:
(1)半导体材料的导电性能与 等多种因素有关(写出一种即可);
(2)本文提到的光敏电阻在增大光照强度的情形下,阻值 (选填“变大”或“变小”);
(3)某物理兴趣小组设计了一种简易酒精浓度检测仪,其电路原理图如图甲所示。是气敏电阻,其阻值随呼气酒精浓度变化的关系如图乙所示,为滑动变阻器,检测前通过调节滑动变阻器对检测仪进行“调零”,此时电流表的示数为,调零后滑动变阻器的位置不变,电源电压为并且保持不变,他们查阅到相关资料,血液酒精浓度呼气酒精浓度,具体信息如右下表所示;
血液酒精浓度呼气酒精浓度非酒驾
酒驾
醉驾
①对检测仪“调零”时,接入电路的电阻为 ;
②检测时,当电流表示数为时,司机属于 。
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