内容正文:
专题03 欧姆定律(原卷版)
清单01 探究电流跟电阻、电压关系
一、探究电流跟电阻、电压的关系
【实验目的】电流与电压有什么关系
【猜想与假设】电流与电压成正比。
【设计实验】因电流与电压、电阻均有关系,我们要研究电流与电压的关系,应该采用 。即保持 不变,改变电阻两端的 ,研究电流与电压的关系。
【实验器材】电流表、电压表、定值电阻(2个)滑动变阻器、电源开关、导线。
【实验电流】如图。
【实验内容】(1)按图连好电路,注意连接时开关要 ,开关闭合之前要把滑动变阻器调到阻值 ,实物图如下所示。
(2)保持电阻R1=5不变,检查电路后闭合开关,调节滑动变阻器,使电压表的示数分别为1V、2V、3V,并读出电流表相应的数值、填表。
R1=5Ω
次数
电压U/V
电流I/A
1
1
0.2
2
2
0.4
3
3
0.6
改变电阻,使R2=10不变,调节滑动变阻器,使电压表的示数分别为1V、2V、3V,并读出电流表相应的数值、填表。
R2=10Ω
次数
电压U/V
电流I/A
1
1
0.1
2
2
0.2
3
3
0.3
(3)根据数据画出I-U图像。
(4)得出结论:在电阻不变时,通过导体的电流和导体两端的电压成 。
要点诠释:
1.任何电学实验,在闭合开关之前,滑动变阻器应调节到阻值 ,这样可以 。
2.本实验中滑动变阻器的作用有两点:① ;②改变定值电阻两端的 。
3.如果只凭一组数据,就得出电流与电压成正比的结论,缺乏 ,所以本实验用 的电阻,重复实验操作,这样得出的数据更具普遍性。
4.要会根据I-U图,判断电阻值的大小。
如图,通过相同的电流时,UB>UA,所以RB>RA。
2.探究电流与电阻的关系
【实验目的】探究电流与电阻的关系
【提出问题】电流和电阻之间有什么样的关系?
【猜想与假设】电流与电阻成反比。
【设计实验】仍使用控制变量法,即保持定值电阻两端的 ,研究电压不变时,电流与 的关系。
电路图:
【实验过程】
(1)按图接好电路。注意连接时开关要 ,开关闭合之前要把滑动变阻器调到阻值 ,实物图如下所示。
(2)分别将5Ω、10Ω、15Ω的定值电阻连入电路,检查电路后闭合开关,调节滑动变阻器,使电压表示数保持3V不变,分别记下电流表的示数,填入表格。
U=3V
次数
电阻R/Ω
电流I/A
1
5Ω
0.6
2
10Ω
0.3
3
15Ω
0.2
(3)根据数据画出I-R图像。
【实验结论】电压一定时,电流与电阻成 。
二、欧姆的发现
1.欧姆定律
(1)内容:导体中的 ,跟导体两端的电压成 ,跟导体的电阻成 。
(2)公式: ,导出式: 。
其中:U—电压,单位:伏特(V);R—电阻,单位:欧姆(Ω);I—电流,单位:安培(A)。
2.使用欧姆定律时需注意
不能被理解为导体的电阻跟这段导体两端的电压成 ,跟导体中的电流成 。因为电阻是导体本身的一种 ,它的大小决定于导体的材料、长度、横截面积和温度,其大小跟导体的电流和电压 。人们只能是利用这一公式来测量计算导体的电阻而已。
3.利用欧姆定律进行计算
(1)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。
(2)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。
清单02 测量电阻
一、伏安法测电阻
1.伏安法测电阻
【实验目的】测量未知电阻
【实验器材】电池组、电压表、电流表、滑动变阻器、待测电阻、开关各一个,导线若干。
【实验原理】根据欧姆定律:,可知 ,只要能测出电阻R两端电压和通过R的电流,根据公式即可计算出待测电阻R。
【实验步骤】一、根据给出的电路图,连接实物电路。
二、闭合开关,变阻器在较大位置时测量电流和电压,数据计入表格。
三、继续调节滑动变阻器,重复上述试验三次,数据计入表格。
四、根据公式,求出每次试验电阻值,并计入表格。
五、计算待求电阻平均值。
六、试验表格
试验次数
电压/V
电流/A
待求电阻Rx/ῼ
平均值Rx/ῼ
1
2
3
七、整理器材。
清单03 等效电路
一、电路的等效电阻
1.串联电路
(1)如图所示,根据串联电路中电流的规律,通过各个用电器的电流都相同,都是I。
由欧姆定律可知,U1=IR1,U2=IR2,
根据串联电路电压规律U=U1+U2,有:,可得:。
总结:串联电路中,通过各个电阻的电流或串联电路的电流,等于电源两端电压除以各个电阻之和。
(2)串联电路的电阻关系:以两个电阻串联为例,如图所示,两个电阻阻值分别为R1、R2串联电路两端电压为U,电路中的电流为I,R1、R2串联后的总电阻为R。
由欧姆定律可知,U1=IR1,U2=IR2,U=IR;
因为U=U1+U2,可得:IR=IR1+IR2,即:R=R1+R2。
结论:串联电路的总电阻等于各个电阻 。
电路(串联、并联)中某个电阻阻值增大,则总电阻随着 ;某个电阻阻值减小,则总电阻随着减小。
2.并联电路
(1)并联电路电流的计算:如图所示,根据并联电路电压的规律,电阻R1、R2两端电压都等于电源电压U。
由欧姆定律可知,;
当电阻R1的阻值发生变化,而电阻R2阻值不变时,因电源电压U不变,所以I1会变化,I2不变;
根据并联电路电流规律,有:I=I1+I2,干路电流也会变化。
总结:并联电路的一个支路的电阻改变时,这个支路的电压不变,电流会变化,干路电流也会 ,但另一个支路的电流和电压都不变。
(2)并联电路的电阻关系:以两个电阻的并联为例。如图所示,两个并联的电阻分别为R1、R2,并联电路两端电压为U,通过R1、R2的电流分别为I1、I2,干路中电流为I,R1、R2并联后的总电阻(等效电阻)为R。
由欧姆定律可知,,
因为I=I1+I2,所以,即。
结论:并联电路总电阻的倒数等于各并联电阻的 。
【练习1】(23-24九年级上·四川成都·期末)关于电流与电阻、电压的关系,下列说法正确的是( )。
A.导体中的电流越大,表明导体的电阻越小
B.导体两端的电压越大,表明导体的电阻越大
C.当导体两端的电压一定时,导体的电阻越小,通过导体的电流越大
D.当导体两端的电压一定时,导体的电阻越大,通过导体的电流越大
【练习2】(23-24九年级上·河北邢台·期末)如图所示电路,电源电压保持不变。当滑动变阻器的滑片P在变阻器a端,且只闭合开关S1时,电路中电压表V1、V2的示数比为1︰1。当开关S1和S2都闭合时,电路中电流表A1、A2的示数之比为2︰1。若将滑动变阻器的滑片P固定在变阻器中央时,则以下说法中错误的是( )。
A.只闭合开关S1时,电压表V1、V2的示数之比为2︰1
B.只闭合开关S2时,电压表V1、V2的示数之比为4︰1
C.开关S1和S2都闭合时,电流表A1、A2的示数比为2︰1
D.开关 S1和S2都闭合时,电流表A1、A2的示数比为1︰2
【练习3】(23-24九年级上·江苏连云港·期末)如图所示,电源电压恒定,R1是定值电阻,R2是阻值随天然气体浓度升高而减小的气敏电阻。当R2所处环境中天然气浓度升高时( )。
A.电表V1与V2的示数之和不变 B.电表 V1与V2的示数之差不变
C.电表 V1与A的示数的比值变小 D.电表 V1与A的示数的乘积变小
【练习4】(23-24九年级上·山东菏泽·期末)如图所示,电源电压恒为3V。闭合开关S,电压表的示数为0.5V。下列判断正确的是( )。
A.灯泡L₁两端的电压为2.5V
B.灯泡L₂两端的电压为0.5V
C.灯泡L₁与L₂电阻之比为1︰5
D.灯泡L₁与L₂电阻之比为6︰1
【练习5】(23-24九年级上·山东烟台·期末)下图是根据实验数据画出的定值电阻和小灯泡的电流和电压关系图像,在图线上取四个点A、B、C、D,这四个点的电阻大小关系正确的是( )。
A. B. C. D.
【练习6】(23-24九年级上·陕西西安·期末)如图所示是电阻甲和乙的I-U图像,下列判断不正确的是( )。
A.甲的电阻值是20Ω
B.乙电阻工作时,其阻值随着电压的增大而减小
C.甲、乙并联,通过乙的电流为0.2A时,则通过甲的电流为0.1A
D.甲、乙串联,乙两端的电压为2V时,则甲两端的电压为4V
【练习7】(23-24九年级上·江西吉安·期末)下列实验中,多次实验的目的是利用多组数据寻找规律的是( )。
A.测定值电阻阻值时,改变待测电阻两端电压,多次测量电压及电流值
B.练习用滑动变阻器控制电阻两端电压时,换用不同电阻多次试验
C.探究电流与电压间关系时,多次测量不同电压下通过同一导体中的电流值
D.探究电流与电阻关系时,保持电阻两端电压不变,测量并记下多组电阻值和电流值
【练习8】(23-24九年级上·辽宁盘锦·期末)如图甲所示的电路中,电流表A1示数如图乙所示,电流表A2指针位置与A1相同,则通过小灯泡L2的电流是 A。图丙的电路中电压表V2测量的是 (填“电源”、“L1”或“L2”)两端的电压;若两电压表指针位置也相同,则此时两灯L1、L2电阻之比为 。
【练习9】(23-24九年级上·四川德阳·期末)如图所示的电路中,,要使与组成并联电路,应该闭合开关 。若只闭合开关,则与两端的电压之比为 。
【练习10】(9-10九年级上·江苏盐城·期末)如图所示,电源电压保持不变,电阻R1=R2=R3=10Ω,要使R2、R3并联,应闭合开关 ,此时电流表示数为I1;要使R1、R2串联,开关S1、S2应 (选填“断开”或“闭合”),此时电流表的示数为I2;则I1∶I2= 。
【练习11】(23-24九年级上·内蒙古赤峰·期末)晓丹在探究“电路中电流与电阻的关系”时,可供使用的实验器材有:电源(电压恒为)、电流表、电压表、滑动变阻器、开关各一个、阻值不同的定值电阻四个,导线若干。
(1)请用笔画线代替导线将甲图的实物图补充完整,要求滑动变阻器滑片P向c端滑动时接入电路中的阻值变小 ;
(2)当闭合开关试触时,发现电流表指针摆动出现了图乙所示情况,存在的问题是: ;
(3)将的电阻按入间,闭合开关后,移动滑片P使电压表示数为,记录相应的电流值;然后将的电阻换成的电阻接入间,闭合开关后,滑片P应向 端移动,直至电压表示数也为,记下相应的电流值;
(4)晓丹在换用电阻做实验时,发现电阻已经损坏,她灵机一动,利用现有的几个电阻解决了这个问题,请你写出晓丹的做法: ;
(5)晓丹根据实险数据得出变化的图像,如图丙所示:则晓丹实验时 V,实验的晓丹所用的滑动变阻器其最大阻值不能小于 。
【练习12】(23-24九年级上·陕西西安·期末)在“探究电流与电压、电阻的关系”实验中,部分器材选用如下:电压为6V的电源,标有“50Ω 1A”的滑动变阻器,其他器材。
(1)甲图是小明同学连接的实验电路,检查发现有一根导线接错,请你把接错的那一根导线找出来,再用笔画线代替导线,把它改到正确的位置上;
(2)闭合开关后,发现电流表无示数,电压表指针超过量程,则故障可能是定值电阻 (选填“短路”或“断路”);
(3)排除故障后,小明同学首先“探究电流与电压的关系”,进行了多次实验,分析数据可得结论:当电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成 ;
电压U/V
1.2
1.6
2.0
2.4
2.8
电流I/A
0.12
0.16
0.20
0.24
0.28
(4)接着,小明又进行了“探究电流与电阻关系”的实验,先将5Ω定值电阻接入电路,眼睛应注意观察 (选填“电流表”“电压表”或“滑动变阻器”);
(5)记录实验数据,并绘制成图乙所示图像,根据图像可知 V不变;根据实验目的分析图像可得出结论: ;
(6)实验中发现将20Ω定值电阻换成30Ω电阻时,无论怎样移动滑片,电阻两端电压都不能达到预设值。为了完成本实验,接入的定值电阻最大不超过 Ω。
【练习13】(23-24九年级下·江苏常州·期末)小李找来了一定值电阻,但Rx的阻值(小于10Ω)模糊不清,他对该电阻进行测量。
(1)请以笔画线代替导线完成电路剩余部分的连接。
(2)闭合开关前,应将图甲中滑动变阻器的滑片置于 (选填“A”或“B”)端。
(3)闭合开关后,发现电流表和电压表均无示数,将图甲中E导线的F端依次与A、B、C、D四个接线柱试触,发现只有与D试触时电压表有示数,如故障只发生在开关或滑动变阻器处,则故障是 。
(4)排除故障后,实验测量数据如表所示,表格中M处电流值如乙图所示,数值是 ,N处应填写的内容为 ,Rx阻值测量的结果是 Ω(保留一位小数)。
实验序号
1
2
3
电压表示数U/V
0.8
1.6
2.4
电流表示数I/A
0.16
0.30
M
N
(5)利用图甲部分器材设计如图丙(a)所示的电路,可将电流表改装成直接测量电阻的仪表,M、N是连接待测电阻的接线柱,电流表表盘如图丙(b)所示,量程选择为0~0.6A,电源电压恒为6V。
改装步骤如下:
①将M、N直接用导线相连,调节滑动变阻器的滑片P使电流表满偏,此后保持滑片P位置不变。
②在M、N之间接入不同待测电阻,电流表会有不同示数,依据R与I的对应关系,将电流表表盘上刻度对应改为M、N之间所接电阻的阻值,从而完成将电流表改装成直接测量电阻的“电阻表”。
试分析:该“电阻表”的刻度是 (选填“均匀”或“不均匀”);“电阻表”可测量的最大准确值是 Ω。
【练习14】(23-24九年级上·河北保定·期末)如图所示电路,电源电压保持不变,已知定值电阻R2的阻值为20Ω,滑动变阻器R3上标有“30Ω1A”字样。当滑动变阻器R3的滑片Р调到最左端,闭合开关S1、S2时,电压表的示数为6V,电流表的示数为0.5A。求:
(1)定值电阻R1的阻值是多少;
(2)只闭合开关S1,滑动变阻器R3的滑片Р调到最右端时,电压表的示数是多少;
(3)只闭合开关S2,电路中电流变化范围是多少?
1.(23-24九年级上·内蒙古乌兰察布·期末)由公式变形得,对此,下列说法正确的是( )。
A.加在导体两端的电压越大,则导体的电阻越大
B.通过导体的电流越大,则导体的电阻越小
C.导体的电阻是导体本身的一种性质,与导体的材料、长度和横截面积等因素有关,跟导体两端的电压和通过导体的电流无关
D.当导体两端的电压为零时,导体的电阻也为零
2.(23-24九年级上·山西忻州·期末)实践小组在探究“导体中的电流与其两端电压关系”时,用由相同材料的金属丝绕制而成的导体a、b进行探究,根据获得的数据绘制出I-U图像如图所示,下列分析正确的是( )。
A.导体a的电阻大于导体b的电阻
B.导体a的长度一定小于b的长度
C.两导体串联时,导体a两端的电压小于导体b两端的电压
D.两导体并联时,通过导体a的电流小于通过导体b的电流
3.(23-24九年级上·山东枣庄·期末)在探究“电流与电阻的关系”的实物电路如图所示,电源电压恒为3V,实验准备了5Ω、10Ω、20Ω的电阻进行实验,当将5Ω的电阻接入R所在的位置时,调节滑动变阻器,使电压表的示数为2V,记下此时电流表的示数;接着用10Ω的电阻替换5Ω进行实验,应把滑动变阻器的滑片怎样移动,同时眼睛盯住电压表并保持示数为2V不变,才可能达到实验目的( )。
A.向左 B.向右
C.不动 D.先向左再向右
4.(23-24九年级上·河北邯郸·期末)在探究“导体电流与电阻关系”时,选择了5Ω、10Ω、15Ω、20Ω四个电阻进行实验,实验电路图如图所示。下列说法错误的是( )。
A.闭合开关前,滑动变阻器的滑片应置于最左侧
B.将5Ω的电阻换成10 Ω,应将滑片向右移
C.实验过程中移动滑片的主要目的是控制定值电阻两端的电压一定
D.该实验结论为:电压一定时,导体中的电流与电阻成反比
5.(23-24九年级上·河南郑州·期末)某同学利用如图所示的电路探究电流与电压、电阻的关系,下列有关说法错误的是( )。
A.实验开始时,滑动变阻器的滑片处于阻值最大处,作用是保护电路
B.实验中,多次测量都是为了得到实验的普遍规律
C.探究电流与电压关系实验得出的结论是:当电阻一定时,电压与电流成正比
D.探究电流与电阻的关系时,用15Ω电阻替换10Ω电阻,为使电压表示数不变,应将滑片向右调节
6.(23-24九年级上·天津宁河·期末)如图所示为探究“电流与电压关系”的实验电路图,多次实验过程中,每次操作必须保持大小不变的是( )。
A.电压表的示数 B.电流表的示数
C.定值电阻R的阻值 D.滑动变阻器连入电路的阻值
7.(23-24九年级上·山东临沂·期末)小明同学在“探究电流与电压、电阻的关系”实验时,将记录的实验数据通过整理作出了如图所示的图象,根据图象,下列说法错误的是( )。
A.导体甲两端电压为时通过甲的电流为
B.通过导体乙的电流与导体乙两端的电压成正比
C.通过比较可知导体甲的电阻大于导体乙的电阻
D.将甲、乙并联在电源上,干路电流为
8.(23-24九年级上·新疆和田·期末)如图所示是电阻甲和乙的U-I图象,下列说法中正确的是( )。
A.甲和乙都是阻值不变的电阻
B.当乙两端电压为2V时,R乙=5Ω
C.甲、乙并联在电路中,当电源电压为2V时,干路中电流为0.6A
D.甲、乙串联在电路中,当电路电流为0.2A时,电源电压为2V
9.(23-24九年级上·河北廊坊·期末)小灯泡L和定值电阻R接在如图甲所示的电路中。其两者的I—U关系图像如图乙所示,下列说法中正确的是( )。
A.图乙中曲线A表示电阻R的I—U关系图像
B.当电源电压为4V时,电流表示数为0.4A
C.定值电阻R的阻值是40Ω
D.若将L和R串联在10V的电源两端,电路中的电流为0.2A
10.(23-24九年级上·陕西西安·期末)小智同学搬了新家,她想了解一下新家里面甲醛情况,于是和物理小组成员设计了甲醛监测设备,原理如图﹣1所示。已知电源电压为6V,R0的阻值为10Ω,R是可以感知甲醛污染指数的可变电阻,图﹣2为甲醛污染指数与可变电阻阻值的变化关系图像,污染指数在50以下为轻度污染,在50~100间为中度污染,100以上为重度污染。下列分析正确的是( )。
A.污染指数越大,电压表示数越小
B.污染指数越小,电路中电流越大
C.电压表示数为2V时,属于中度污染
D.污染指数为50时,电压表示数为1V
11.(23-24九年级上·四川成都·期末)用如图电路探究电流与电阻的关系,所用器材:电源(6V),定值电阻R1(5Ώ、10Ώ、15Ώ、30 Ώ各1个),规格为“15Ώ1A”的滑动变阻器R2,如表为实验数据记录表。关于该实验,下列说法正确的是( )。
序号
电阻R/Ω
电流I/A
1
5
0.6
2
10
0.3
3
15
0.2
4
30
未测
A.实验过程中控制电压表示数为2V
B.将电阻R1由5Ώ更换为10Ώ时,应向左适当移动滑动变阻器滑片
C.使用现有器材无法完成第4次实验,是因为滑动变阻器最大阻值太小
D.若某次实验闭合开关后,电流表有示数,电压表示数为6V,可判断R1断路
12.(23-24九年级上·江苏南京·期末)在图甲所示的电路中,电源电压保持不变,R1、R2为定值电阻,R为滑动变阻器,闭合开关S,将滑片P从右端滑到左端的过程中,电压表V1、V2示数随电流表A示数变化的完整图线如图乙所示,能正确反映该过程的电压表V3示数随电流表A示数变化的图线是( )。
A. B.
C. D.
13.(23-24九年级上·云南曲靖·期末)图甲所示的电路中,滑动变阻器R的滑片P从b端向a端滑动的过程中,电压表与电流表示数的变化关系如图乙所示,则下列说法正确的是( )。
A.的阻值是10Ω
B.电源电压为4.5V
C.滑动变阻器的最大阻值是50Ω
D.当电流表示数为0.3A时,滑动变阻器接入电路的阻值为5Ω
14.(23-24九年级上·四川德阳·期末)如图所示的电路中,电阻R0=12Ω,闭合开关S1,将单刀双掷开关S2掷于a端,电压表示数为2.5V;将S2切换到b端,电压表示数为1.5V,此时电路电流为 A,电阻R0∶Rx为 。
15.(18-19九年级上·广西南宁·期末)如图所示电路,电源电压保持不变,在甲、乙两处分别接入电压表,闭合开关S,甲、乙电压表的示数之比为1∶3,则电阻R1∶R2= ,断开开关S,仍要使R1和R2都能工作,甲、乙两处均只能接入 (选填“电流”或“电压”)表,此时甲、乙两表的示数之比为 。
16.(23-24九年级上·河北邢台·期末)为了测量Rx的阻值,某同学设计了如图所示的电路。已知R0为10,当S1断开,S2闭合时,电压表的示数为3V;当S2断开,S1闭合时,电压表的示数如图所示(指针偏转了2大格4小格)。由此可知R0两端的电压为 V,Rx的阻值为 。
17.(23-24九年级上·河南南阳·期末)为锻炼身体,小华利用所学知识设计了一个电子拉力计,如图甲所示。硬质弹簧右端和金属滑片P固定在一起(弹簧电阻不计,P与间摩擦不计),定值电阻,一根长5cm电阻为25Ω的均匀电阻丝,电源电压为3V,当不拉拉环时,滑片刚好位于a端。试问:
(1)小华在电路中连入的目的是 。
(2)当拉环不受拉力时,电流表的示数是多少 ?
(3)已知该弹簧伸长的长度与所受拉力F间的关系如图乙所示。若电流表指针指在0.6A处,则作用在拉环上的拉力是多少 ?
18.(23-24九年级上·四川绵阳·期末)利用热敏电阻(电阻随温度变化)设计了如图甲所示的电路,电源电压恒定不变。先将滑动变阻器滑片P从最右端移动到最左端,图乙是这一过程中电流表和电压表V1示数的关系图象,然后保持滑片P位置不动,在不损坏元件的条件下对热敏电阻加热,小灯泡逐渐变亮,直至正常发光,此时电压表V2示数为1V,图丙是这一过程中电流表示数随热敏电阻R阻值变化的关系图象。通过分析可知:该电路的电源电压为 V。小灯泡的额定电压为 V。
19.(23-24九年级上·湖南衡阳·期末)实验小组在“探究通电导体中电流与电阻的关系”实验中,电源电压保持6V不变,电流表、电压表各一个,开关一个,5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω的定值电阻各一个,滑动变阻器、导线若干。
(1)请你用笔画线代替导线将图甲中实物电路连接完整 ;(要求:滑动变阻器的滑片P向右移动时电路中电流变大,导线不能交叉)
(2)小聪小组用5Ω的电阻做完实验后,保持滑动变阻器位置不变,接着把10Ω的电阻接入电路,闭合开关后,为保证电压表示数与更换电阻前相同,应将滑动变阻器向 移;
(3)为了完成全部实验,应选取 规格的滑动变阻器。
A.30Ω 1.0A B.20Ω 1.0A
20.(23-24九年级上·陕西西安·期末)小阳同学和他的物理实验小组用图﹣1所示电路“探究电流与电压的关系”,已知定值电阻R=10Ω,滑动变阻器的最大阻值为20Ω,电源电压保持4.5V不变。
(1)连接电路前,滑动变阻器的滑片P应该调到最 (选填“左”或“右”)端;
(2)连接好电路后,闭合开关前,小阳检查电路发现电流表如图﹣2所示,原因可能是 ,闭合开关后,发现电压表有示数,电流表的示数很小,移动滑动变阻器的滑片,不能起到改变电阻的作用,原因可能是 ;
(3)调整好电路后,小阳在实验中,得到以下数据。请在图﹣3中画出对应的I﹣U图像 ,由实验数据可知,在电阻一定时,通过导体的电流跟导体两端的电压成 (选填“正比”或“反比”);
实验次序
1
2
3
4
5
电压U/V
1
1.5
2
2.5
3
电流I/A
0.1
0.14
0.2
0.26
0.3
(4)小阳同学为了使结论具有普遍性,又拿来几个定值电阻做实验,并画出这几个电阻的I﹣U图像,得到如图﹣4所示图像,分析图像可知,A电阻随电压的增加,阻值 (选填“变大”“变小”或“不变”),这是因为电阻受 的影响。
21.(23-24九年级上·河北沧州·期末)下图是用伏安法测量小灯泡的电阻所要的器材,估计小灯泡的电阻是10欧左右。
(1)请按要求连好电路;(要求滑片P向B移动时灯泡变亮)( )
(2)闭合开关之前,滑片P应移至 (填A或B端) ;
(3)实验中电压表和电流表指针指向如图中的甲和乙所示,被测灯泡的电阻是 ;
(4)某同学在做该实验时,观察到电流表的示数变大时,电压表的示数减小,其原因可能是 ;
(5)本实验中滑动变阻器的作用是 。
22.(23-24九年级上·四川广元·期末)小红用如图甲所示的电路“测量小灯泡的电阻”,小灯泡的额定电压为 2.5V;
(1)如图乙所示,是根据实验数据绘出的小灯泡工作时的I—U 图像,则小灯泡正常发光时的电阻为 Ω;当小灯泡两端的电压增大时,小灯泡的电阻将 (选填“变大”、“变小”或“不变”);
(2)接下来小明用如图丙所示电路,测未知电阻 Rx的阻值,步骤如下:
①只闭合开关S0、S1,移动滑片,使电压表示数为 1.2V,电流表示数为0.2A;
②保持滑片位置不变,只闭合开关S0、S2电压表示数为 2.6V;
③Rx的阻值为 Ω。
23.(23-24九年级上·湖南湘西·期末)在图中,R1、R2为定值电阻,R2的阻值为5Ω,R是滑动变阻器,电压表V所选量程为0~3V,电流表A1所选量程为0~3A,A2所选量程为0~0.6A,电源电压保持6V不变,滑动变阻器最大阻值为40Ω,闭合开关S,断开开关S1、S2,滑动变阻器滑片移到中点时,电流表A2的示数为0.2A,通电10min。则求:
(1)R1的阻值;
(2)通电10min,电阻R1产生的热量;
(3)当闭合开关S,断开开关S1、S2,在保障各电路元件安全的情况下滑动变阻器允许连入电路的最小电阻;
(4)改变电路的连接情况,移动滑动变阻器,在电路安全的情况下,求电路的电流最大值。
24.(23-24九年级上·安徽淮北·期末)如图所示,R1为定值电阻,R2为滑动变阻器,其最大阻值为15Ω,提供的电源电压恒定。
(1)将a、b分别接在电源两端,电流表的示数为0.4A,电压表的示数为3V,求R1的阻值;
(2)只将a、c分别接在电源两端,当滑片P滑至最右端时,求电压表的示数;
(3)将b接在电源的一端,用导线将a、c连接后接在电源的另一端,调节滑动变阻器的滑片P到适当位置,使电流表的示数为0.6A,求滑动变阻器接入电路的电阻。
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专题03 欧姆定律(解析版)
清单01 探究电流跟电阻、电压关系
一、探究电流跟电阻、电压的关系
【实验目的】电流与电压有什么关系
【猜想与假设】电流与电压成正比。
【设计实验】因电流与电压、电阻均有关系,我们要研究电流与电压的关系,应该采用 (控制变量法)。即保持 (电阻)不变,改变电阻两端的 (电压),研究电流与电压的关系。
【实验器材】电流表、电压表、定值电阻(2个)滑动变阻器、电源开关、导线。
【实验电流】如图。
【实验内容】(1)按图连好电路,注意连接时开关要 (断开),开关闭合之前要把滑动变阻器调到阻值 (最大处),实物图如下所示。
(2)保持电阻R1=5不变,检查电路后闭合开关,调节滑动变阻器,使电压表的示数分别为1V、2V、3V,并读出电流表相应的数值、填表。
R1=5Ω
次数
电压U/V
电流I/A
1
1
0.2
2
2
0.4
3
3
0.6
改变电阻,使R2=10不变,调节滑动变阻器,使电压表的示数分别为1V、2V、3V,并读出电流表相应的数值、填表。
R2=10Ω
次数
电压U/V
电流I/A
1
1
0.1
2
2
0.2
3
3
0.3
(3)根据数据画出I-U图像。
(4)得出结论:在电阻不变时,通过导体的电流和导体两端的电压成 (正比)。
要点诠释:
1.任何电学实验,在闭合开关之前,滑动变阻器应调节到阻值 (最大处),这样可以 (保护电路)。
2.本实验中滑动变阻器的作用有两点:① (保护电路);②改变定值电阻两端的 (电压)。
3.如果只凭一组数据,就得出电流与电压成正比的结论,缺乏 (普遍性),所以本实验用 (不同阻值)的电阻,重复实验操作,这样得出的数据更具普遍性。
4.要会根据I-U图,判断电阻值的大小。
如图,通过相同的电流时,UB>UA,所以RB>RA。
2.探究电流与电阻的关系
【实验目的】探究电流与电阻的关系
【提出问题】电流和电阻之间有什么样的关系?
【猜想与假设】电流与电阻成反比。
【设计实验】仍使用控制变量法,即保持定值电阻两端的 (电压不变),研究电压不变时,电流与 (电阻)的关系。
电路图:
【实验过程】
(1)按图接好电路。注意连接时开关要 (断开),开关闭合之前要把滑动变阻器调到阻值 (最大处),实物图如下所示。
(2)分别将5Ω、10Ω、15Ω的定值电阻连入电路,检查电路后闭合开关,调节滑动变阻器,使电压表示数保持3V不变,分别记下电流表的示数,填入表格。
U=3V
次数
电阻R/Ω
电流I/A
1
5Ω
0.6
2
10Ω
0.3
3
15Ω
0.2
(3)根据数据画出I-R图像。
【实验结论】电压一定时,电流与电阻成 (反比)。
二、欧姆的发现
1.欧姆定律
(1)内容:导体中的 (电流),跟导体两端的电压成 (正比),跟导体的电阻成 (反比)。
(2)公式: (),导出式: ()。
其中:U—电压,单位:伏特(V);R—电阻,单位:欧姆(Ω);I—电流,单位:安培(A)。
2.使用欧姆定律时需注意
不能被理解为导体的电阻跟这段导体两端的电压成 (正比),跟导体中的电流成 (反比)。因为电阻是导体本身的一种 (性质),它的大小决定于导体的材料、长度、横截面积和温度,其大小跟导体的电流和电压 (无关)。人们只能是利用这一公式来测量计算导体的电阻而已。
3.利用欧姆定律进行计算
(1)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。
(2)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。
清单02 测量电阻
一、伏安法测电阻
1.伏安法测电阻
【实验目的】测量未知电阻
【实验器材】电池组、电压表、电流表、滑动变阻器、待测电阻、开关各一个,导线若干。
【实验原理】根据欧姆定律:,可知 (),只要能测出电阻R两端电压和通过R的电流,根据公式即可计算出待测电阻R。
【实验步骤】一、根据给出的电路图,连接实物电路。
二、闭合开关,变阻器在较大位置时测量电流和电压,数据计入表格。
三、继续调节滑动变阻器,重复上述试验三次,数据计入表格。
四、根据公式,求出每次试验电阻值,并计入表格。
五、计算待求电阻平均值。
六、试验表格
试验次数
电压/V
电流/A
待求电阻Rx/ῼ
平均值Rx/ῼ
1
2
3
七、整理器材。
清单03 等效电路
一、电路的等效电阻
1.串联电路
(1)如图所示,根据串联电路中电流的规律,通过各个用电器的电流都相同,都是I。
由欧姆定律可知,U1=IR1,U2=IR2,
根据串联电路电压规律U=U1+U2,有:,可得:。
总结:串联电路中,通过各个电阻的电流或串联电路的电流,等于电源两端电压除以各个电阻之和。
(2)串联电路的电阻关系:以两个电阻串联为例,如图所示,两个电阻阻值分别为R1、R2串联电路两端电压为U,电路中的电流为I,R1、R2串联后的总电阻为R。
由欧姆定律可知,U1=IR1,U2=IR2,U=IR;
因为U=U1+U2,可得:IR=IR1+IR2,即:R=R1+R2。
结论:串联电路的总电阻等于各个电阻 (之和)。
电路(串联、并联)中某个电阻阻值增大,则总电阻随着 (增大);某个电阻阻值减小,则总电阻随着减小。
2.并联电路
(1)并联电路电流的计算:如图所示,根据并联电路电压的规律,电阻R1、R2两端电压都等于电源电压U。
由欧姆定律可知,;
当电阻R1的阻值发生变化,而电阻R2阻值不变时,因电源电压U不变,所以I1会变化,I2不变;
根据并联电路电流规律,有:I=I1+I2,干路电流也会变化。
总结:并联电路的一个支路的电阻改变时,这个支路的电压不变,电流会变化,干路电流也会 (变化),但另一个支路的电流和电压都不变。
(2)并联电路的电阻关系:以两个电阻的并联为例。如图所示,两个并联的电阻分别为R1、R2,并联电路两端电压为U,通过R1、R2的电流分别为I1、I2,干路中电流为I,R1、R2并联后的总电阻(等效电阻)为R。
由欧姆定律可知,,
因为I=I1+I2,所以,即。
结论:并联电路总电阻的倒数等于各并联电阻的 (倒数之和)。
【练习1】(23-24九年级上·四川成都·期末)关于电流与电阻、电压的关系,下列说法正确的是( )。
A.导体中的电流越大,表明导体的电阻越小
B.导体两端的电压越大,表明导体的电阻越大
C.当导体两端的电压一定时,导体的电阻越小,通过导体的电流越大
D.当导体两端的电压一定时,导体的电阻越大,通过导体的电流越大
【答案】C。
【解析】AB .导体的电阻是导体本身的一种属性,与导体的材料,长度、横截面积有关,与导体两端的电压,和通过导体的电流大小无关,故AB错误;
CD. 由欧姆定律可知,当导体两端的电压一定时,导体的电阻越小,通过导体的电流越大,电流与电阻成反比,故C正确,D错误。故选C。
【练习2】(23-24九年级上·河北邢台·期末)如图所示电路,电源电压保持不变。当滑动变阻器的滑片P在变阻器a端,且只闭合开关S1时,电路中电压表V1、V2的示数比为1︰1。当开关S1和S2都闭合时,电路中电流表A1、A2的示数之比为2︰1。若将滑动变阻器的滑片P固定在变阻器中央时,则以下说法中错误的是( )。
A.只闭合开关S1时,电压表V1、V2的示数之比为2︰1
B.只闭合开关S2时,电压表V1、V2的示数之比为4︰1
C.开关S1和S2都闭合时,电流表A1、A2的示数比为2︰1
D.开关 S1和S2都闭合时,电流表A1、A2的示数比为1︰2
【答案】D。
【解析】A.当滑动变阻器的滑片P在变阻器a端,只闭合开关S1时,变阻器RP与R1串联,则IP=I1,根据知
所以RP=R1,当开关S1和S2都闭合时,R1与R2并联再与RP串联,由知
所以R2=2R1,将滑动变阻器的滑片P固定在变阻器中央时,,只闭合开关S1时,变阻器R'P与R1串联,电压表V1、V2分别测量R1与R'P两端的电压,根据串联分压原理可知
所以电压表V1、V2示数之比为2︰1,故A正确,不符合题意;
B.只闭合开关S2时,变阻器R'P与R2串联,电压表V1、V2分别测量R2与R'P两端的电压,根据串联分压原理可知所以电压表V1、V2示数之比为4︰1,故B正确,不符合题意;
C.开关S1和S2都闭合时,R1与R2并联,然后与变阻器串联,电流表A1、A2分别测量R1、R2的电流,根据并联分流原理可知
所以电流表A1、A2的示数比为2︰1,故C正确,不符合题意;D错误,符合题意;
故选D。
【练习3】(23-24九年级上·江苏连云港·期末)如图所示,电源电压恒定,R1是定值电阻,R2是阻值随天然气体浓度升高而减小的气敏电阻。当R2所处环境中天然气浓度升高时( )。
A.电表V1与V2的示数之和不变 B.电表 V1与V2的示数之差不变
C.电表 V1与A的示数的比值变小 D.电表 V1与A的示数的乘积变小
【答案】A。
【解析】由图知道,R1与R2串联,电表V1测量R1两端的电压,电表V2测量R2两端的电压,电流表测量电路的电流。根据题意知道,当R2所处环境中天然气浓度升高时,R2接入电路的阻值减小。
A.由串联电路电压的特点知道,电表V1与V2的示数之和始终等于电源电压,故A正确;
B.由串联分压原理知道,此时电表 V1示数增大,电表V2的示数减小,所以,电表 V1与V2的示数之差不变变大,故B错误;
C.由欧姆定律知道,电表 V1与A的示数的比值等于定值电阻R1的阻值,始终不变,故C错误;
D.由串联电路电阻的特点知道,电路的总电阻减小,电路电流增大,所以,电表 V1与A的示数的乘积变大,故D错误。故选A。
【练习4】(23-24九年级上·山东菏泽·期末)如图所示,电源电压恒为3V。闭合开关S,电压表的示数为0.5V。下列判断正确的是( )。
A.灯泡L₁两端的电压为2.5V
B.灯泡L₂两端的电压为0.5V
C.灯泡L₁与L₂电阻之比为1︰5
D.灯泡L₁与L₂电阻之比为6︰1
【答案】C。
【解析】AB.电路为串联电路,电压表测量L₁两端的电压,电压表示数为0.5V,即灯泡L₁两端的电压为0.5V,根据串联电路电压特点可知,灯泡L₂两端的电压,故AB错误;
CD.串联电路电压比等于电阻比,则
故C正确,D错误。故选C。
【练习5】(23-24九年级上·山东烟台·期末)下图是根据实验数据画出的定值电阻和小灯泡的电流和电压关系图像,在图线上取四个点A、B、C、D,这四个点的电阻大小关系正确的是( )。
A. B. C. D.
【答案】D。
【解析】在横轴上任意取一个点,过这一点画一条平行于竖轴的直线,表示定值电阻和小灯泡两端的电压相同,发现任意相同电压下,定值电阻的电流都比小灯泡的电流大,根据可知,定值电阻的阻值小于小灯泡的电阻,即,,,同一定值电阻阻值不变,因此,故ABC错误,D正确。故选D。
【练习6】(23-24九年级上·陕西西安·期末)如图所示是电阻甲和乙的I-U图像,下列判断不正确的是( )。
A.甲的电阻值是20Ω
B.乙电阻工作时,其阻值随着电压的增大而减小
C.甲、乙并联,通过乙的电流为0.2A时,则通过甲的电流为0.1A
D.甲、乙串联,乙两端的电压为2V时,则甲两端的电压为4V
【答案】B。
【解析】A.如图,当甲两端的电压为6V时,通过甲的电流为0.3A,则甲的电阻为
故A正确,不符合题意;
B.由图像可知,乙的图线偏向电压,所以乙的阻值随电压的增大而增大,故B错误,符合题意;
C.甲、乙并联,通过乙的电流为0.2A时,乙两端的电压为2V,根据并联电路中电压的规律,甲两端的电压也为2V,由图像可知,通过甲的电流为0.1A,故C正确,不符合题意;
D.甲、乙串联,乙两端的电压为2V时,通过乙的电流为0.2A,根据串联电路中电流的规律,通过甲的电流也为0.2A,由图像可知,甲两端的电压为4V,故D正确,不符合题意。故选B。
【练习7】(23-24九年级上·江西吉安·期末)下列实验中,多次实验的目的是利用多组数据寻找规律的是( )。
A.测定值电阻阻值时,改变待测电阻两端电压,多次测量电压及电流值
B.练习用滑动变阻器控制电阻两端电压时,换用不同电阻多次试验
C.探究电流与电压间关系时,多次测量不同电压下通过同一导体中的电流值
D.探究电流与电阻关系时,保持电阻两端电压不变,测量并记下多组电阻值和电流值
【答案】CD。
【解析】A.测定值电阻阻值时,改变待测电阻两端电压,多次测量电压及电流值,是为了求平均值减小误差,故A不符合题意;
B.练习用滑动变阻器控制电阻两端电压时,换用不同电阻多次试验,是为了熟练使用滑动变阻器,故B不符合题意;
C.探究电流与电压间关系时,多次测量不同电压下通过同一导体中的电流值,是为了寻找当电阻一定时,电流随电压的变化规律,故C符合题意;
D.探究电流与电阻关系时,保持电阻两端电压不变,测量并记下多组电阻值和电流值,是为了寻找当电压一定时,电流随电阻的变化规律,故D符合题意。故选CD。
【练习8】(23-24九年级上·辽宁盘锦·期末)如图甲所示的电路中,电流表A1示数如图乙所示,电流表A2指针位置与A1相同,则通过小灯泡L2的电流是 A。图丙的电路中电压表V2测量的是 (填“电源”、“L1”或“L2”)两端的电压;若两电压表指针位置也相同,则此时两灯L1、L2电阻之比为 。
【答案】1.2;L1;1:4。
【解析】[1]由图甲所示电路可知,两灯泡并联,电流表A1测L1支路电流,电流表A2测干路电流。电流表A1是小量程,示数为0.3A,电流表A2指针位置与A1相同,因为并联电路干路中的电流等于各支路中的电流之和,故电流表A2是0~3A量程,示数1.5A,根据并联电路的电流关系可知,通过L2的电流
[2][3]图丙的电路中两灯泡串联,电压表V1测电源电压,电压表V2测L1两端电压。根据串联电路的电压特点知,电压表V1示数大于V2示数,而两电压表指针位置相同,则电源电压与L1的电压之比为
根据串联电流特点和欧姆定律U=IR可得,两灯的电阻之比。
【练习9】(23-24九年级上·四川德阳·期末)如图所示的电路中,,要使与组成并联电路,应该闭合开关 。若只闭合开关,则与两端的电压之比为 。
【答案】S1和S3;4∶1。
【解析】[1]根据题图可知,闭合S1和S3,断开S2,电路电流有两条路径,R1与R2组成并联电路。
[2]若只闭合开关,R1与R2组成串联电路,串联电路电流处处相等,根据欧姆定律可知,电压比等于电阻比,故。
【练习10】(9-10九年级上·江苏盐城·期末)如图所示,电源电压保持不变,电阻R1=R2=R3=10Ω,要使R2、R3并联,应闭合开关 ,此时电流表示数为I1;要使R1、R2串联,开关S1、S2应 (选填“断开”或“闭合”),此时电流表的示数为I2;则I1∶I2= 。
【答案】S1、S2;断开;4∶1。
【解析】[1]如图所示,要使电阻R2、R3并联,则电流分别通过电阻R2、R3,则应闭合开关S1、S2,电阻R1处于短路状态;
[2]要使R1、R2串联,电流从电源的正极流出依次经过R1、R2,则开关S1、S2都断开;
[3]R2、R3并联时,电流表在干路上,则电流表的示数:,
R1、R2串联时,电流表测量串联电路中的电流,则电流表的示数:,
则有:。
【练习11】(23-24九年级上·内蒙古赤峰·期末)晓丹在探究“电路中电流与电阻的关系”时,可供使用的实验器材有:电源(电压恒为)、电流表、电压表、滑动变阻器、开关各一个、阻值不同的定值电阻四个,导线若干。
(1)请用笔画线代替导线将甲图的实物图补充完整,要求滑动变阻器滑片P向c端滑动时接入电路中的阻值变小 ;
(2)当闭合开关试触时,发现电流表指针摆动出现了图乙所示情况,存在的问题是: ;
(3)将的电阻按入间,闭合开关后,移动滑片P使电压表示数为,记录相应的电流值;然后将的电阻换成的电阻接入间,闭合开关后,滑片P应向 端移动,直至电压表示数也为,记下相应的电流值;
(4)晓丹在换用电阻做实验时,发现电阻已经损坏,她灵机一动,利用现有的几个电阻解决了这个问题,请你写出晓丹的做法: ;
(5)晓丹根据实险数据得出变化的图像,如图丙所示:则晓丹实验时 V,实验的晓丹所用的滑动变阻器其最大阻值不能小于 。
【答案】如图;电流表的正负接线柱接反;d;将5Ω的电阻与15Ω的电阻串联;2.4;30。
【解析】(1)[1]定值电阻与变阻器串联,电压表测量定值电阻电压,电流表测量电路电流,变阻器滑片P向c端滑动时接入电路中的阻值变小,说明此时变阻器的c接线柱接入电路中,如图所示:
(2)[2]当闭合开关试触时,发现电流表指针摆动出现了图乙所示情况,即指针反向偏转,说明电流表的正负接线柱接反。
(3)[3]将的电阻按入间,闭合开关后,移动滑片P使电压表示数为,记录相应的电流值;然后将的电阻换成的电阻接入间,由串联电路电压特点得,电阻变大,电压变大,为了保持定值电阻的电压不变,闭合开关后,滑片P应向d端移动,增大变阻器接入电路中的电阻,增大变阻器的电压,直至电压表示数也为,记下相应的电流值。
(4)[4]串联电路中,总电阻等于各用电器的电阻之和,电阻损坏时,可以用5Ω与15Ω串联,此时两电阻的总电阻为20Ω。
(5)[5]由图像中数据与欧姆定律得
[6]变阻器的电阻为
串联电路中电流处处相等,由欧姆定律得
当定值电阻接入20Ω时,变阻器接入电路中电阻最大,为
则实验的晓丹所用的滑动变阻器其最大阻值不能小于30。
【练习12】(23-24九年级上·陕西西安·期末)在“探究电流与电压、电阻的关系”实验中,部分器材选用如下:电压为6V的电源,标有“50Ω 1A”的滑动变阻器,其他器材。
(1)甲图是小明同学连接的实验电路,检查发现有一根导线接错,请你把接错的那一根导线找出来,再用笔画线代替导线,把它改到正确的位置上;
(2)闭合开关后,发现电流表无示数,电压表指针超过量程,则故障可能是定值电阻 (选填“短路”或“断路”);
(3)排除故障后,小明同学首先“探究电流与电压的关系”,进行了多次实验,分析数据可得结论:当电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成 ;
电压U/V
1.2
1.6
2.0
2.4
2.8
电流I/A
0.12
0.16
0.20
0.24
0.28
(4)接着,小明又进行了“探究电流与电阻关系”的实验,先将5Ω定值电阻接入电路,眼睛应注意观察 (选填“电流表”“电压表”或“滑动变阻器”);
(5)记录实验数据,并绘制成图乙所示图像,根据图像可知 V不变;根据实验目的分析图像可得出结论: ;
(6)实验中发现将20Ω定值电阻换成30Ω电阻时,无论怎样移动滑片,电阻两端电压都不能达到预设值。为了完成本实验,接入的定值电阻最大不超过 Ω。
【答案】如图;断路;正比;电压表;2;当导体两端的电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成反比;25。
【解析】(1)[1]由图可知,此时的电流表与电阻并联在了电路中;电压表应并联到定值电阻的两端,如图所示:
(2)[2]闭合开关,发现电流表无示数,则电路断路,电压表指针超过量程,所以与电压表并联的电路断路,所以是故障定值电阻断路。
(3)[3]由表中数据可知,当定值电阻两端电压增大为原来的几倍,故分析数据后可得出结论:当电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比。
(4)[4]在研究电流与电阻关系实验中,应保持电压一定,因此更换不同阻值的电阻时,在移动滑动变阻器滑片的过程中应注意观察电压表的示数。
(5)[5][6]由图乙数据和欧姆定律可知定值电阻两端电压UR=IR=0.2A×10Ω=2V
根据数据分析符合反比例的特点,可知:在电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成反比。
(6)[7]定值电阻换成30Ω后,要保持定值电阻两端电压UR=2V,则此时电路的电流
变阻器两端的电压UP=U总-UR=6V-2V=4V
变阻器需要接入电路的电阻
故将20Ω电阻换成30Ω电阻时,都无法使电压表的示数达到2V;由于UR=2V,UP=4V,根据分压原理知滑动变阻器的最大电阻为定值电阻的2倍,定值电阻的阻值应为。
【练习13】(23-24九年级下·江苏常州·期末)小李找来了一定值电阻,但Rx的阻值(小于10Ω)模糊不清,他对该电阻进行测量。
(1)请以笔画线代替导线完成电路剩余部分的连接。
(2)闭合开关前,应将图甲中滑动变阻器的滑片置于 (选填“A”或“B”)端。
(3)闭合开关后,发现电流表和电压表均无示数,将图甲中E导线的F端依次与A、B、C、D四个接线柱试触,发现只有与D试触时电压表有示数,如故障只发生在开关或滑动变阻器处,则故障是 。
(4)排除故障后,实验测量数据如表所示,表格中M处电流值如乙图所示,数值是 ,N处应填写的内容为 ,Rx阻值测量的结果是 Ω(保留一位小数)。
实验序号
1
2
3
电压表示数U/V
0.8
1.6
2.4
电流表示数I/A
0.16
0.30
M
N
(5)利用图甲部分器材设计如图丙(a)所示的电路,可将电流表改装成直接测量电阻的仪表,M、N是连接待测电阻的接线柱,电流表表盘如图丙(b)所示,量程选择为0~0.6A,电源电压恒为6V。
改装步骤如下:
①将M、N直接用导线相连,调节滑动变阻器的滑片P使电流表满偏,此后保持滑片P位置不变。
②在M、N之间接入不同待测电阻,电流表会有不同示数,依据R与I的对应关系,将电流表表盘上刻度对应改为M、N之间所接电阻的阻值,从而完成将电流表改装成直接测量电阻的“电阻表”。
试分析:该“电阻表”的刻度是 (选填“均匀”或“不均匀”);“电阻表”可测量的最大准确值是 Ω。
【答案】如图;B;开关断路;0.48;电阻R/Ω;5.1;不均匀;290。
【解析】(1)[1]测量未知电阻的阻值时,采用伏安法测量电阻值,电压表与未知电阻并联,电流表与未知电阻串联,两表遵循“正进负出”原则,由乙图可知,电流表接0.6A接线柱。如下图所示:
(2)[2]为了保护电路,闭合开关前,应将图甲中滑动变阻器的滑片置于阻值最大处,即B端。
(3)[3]电压表正接线柱E导线的F端接D接线柱时,电压表有示数,说明D与电源正极间电路连接完好,不存在断路;电压表正接线柱与A、B、C接触时电压表无示数,说明这些点与电源正极间存在断路,即故障发生在开关或滑动变阻器处,而电路只有一处故障,所以电路在C与D两点间出现了断路,则故障是开关断路。
(4)[4]电流大小如乙图所示,电流表选用小量程分度值0.02A,其示数为0.48A。
[5]该实验是测量未知电阻Rx的阻值,测出了未知电阻况两端的电压和通过的电流,下一步需要计算未知电阻Rx的阻值,故N处应填写的内容为电阻R/Ω。
[6]由表中数据可知,三次测得的电阻值分别为
故Rx阻值测量的结果为
(5)②[7]将M、N直接用导线相连,调节滑动变阻器的滑片,使电流表满偏,示数为0.6A,由欧姆定律可知,此时滑动变阻器接入电路的阻值为
若通过电流表的电流为I,由欧姆定律和电阻的串联规律,M、N之间接入电阻的阻值表达式为
由表达式可知,R与I是反比例函数关系,故将电流表改装成直接测量电阻的仪表后,仪表盘上的刻度是不均匀的。
[8]由表达式可知,当电路中通过的电流最小时,所测量的电阻值最大。电流表的最小分刻度为0.02A,故“电阻表”可测量的最大准确值为。
【练习14】(23-24九年级上·河北保定·期末)如图所示电路,电源电压保持不变,已知定值电阻R2的阻值为20Ω,滑动变阻器R3上标有“30Ω1A”字样。当滑动变阻器R3的滑片Р调到最左端,闭合开关S1、S2时,电压表的示数为6V,电流表的示数为0.5A。求:
(1)定值电阻R1的阻值是多少;
(2)只闭合开关S1,滑动变阻器R3的滑片Р调到最右端时,电压表的示数是多少;
(3)只闭合开关S2,电路中电流变化范围是多少?
【答案】(1)30Ω;(2)3V;(3)0.12A-0.3A。
【解析】(1)当滑动变阻器R3的滑片Р调到最左端,闭合开关S1、S2时,电阻R1、R2并联,电压表测量电源电压,即电源电压为6V,电流表测量干路的电流,所以
定值电阻R2的电流
R1电流
R1的阻值
(2)只闭合开关S1,滑动变阻器R3的滑片Р调到最右端时,R1与R3的最大电阻串联,电压表测R1两端的电压,此时电路的电流为
R1两端的电压即电压表示数为
(3)只闭合开关S2,R2与R3串联,当滑动变阻器的电阻最小为0时,电路的电流最大,最大电流为
当滑动变阻器的电阻调到最大30Ω时,电路的电流最小,最小电流为
所以只闭合开关S1,电路中电流变化范围为0.12A-0.3A。
答:(1)定值电阻R1的阻值是30Ω;(2)只闭合开关S1,滑动变阻器R3的滑片Р调到最右端时,电压表的示数是3V;(3)只闭合开关S2,电路中电流变化范围是0.12A-0.3A。
1.(23-24九年级上·内蒙古乌兰察布·期末)由公式变形得,对此,下列说法正确的是( )。
A.加在导体两端的电压越大,则导体的电阻越大
B.通过导体的电流越大,则导体的电阻越小
C.导体的电阻是导体本身的一种性质,与导体的材料、长度和横截面积等因素有关,跟导体两端的电压和通过导体的电流无关
D.当导体两端的电压为零时,导体的电阻也为零
【答案】C。
【解析】导体的电阻是导体本身的一种性质,大小决定于导体的材料、长度和横截面积,与导体两端的电压和通过的电流无关;当导体两端的电压为零时,电阻仍然存在,故ABD错误,C正确。
故选C。
2.(23-24九年级上·山西忻州·期末)实践小组在探究“导体中的电流与其两端电压关系”时,用由相同材料的金属丝绕制而成的导体a、b进行探究,根据获得的数据绘制出I-U图像如图所示,下列分析正确的是( )。
A.导体a的电阻大于导体b的电阻
B.导体a的长度一定小于b的长度
C.两导体串联时,导体a两端的电压小于导体b两端的电压
D.两导体并联时,通过导体a的电流小于通过导体b的电流
【答案】C。
【解析】A.由图像可知,当Ua=Ub时,Ia>Ib,由可知,Ra<Rb,故A错误;
B.由于不确定导体的横截面积以及温度,因此根据电阻的大小无法比较它们的长度大小关系,故B错误;
C.串联时,通过两电阻的电流大小相等,由可知,导体a两端的电压小于导体b两端的电压,故C正确;
D.因为并联电路两端电压相等,Ra<Rb,由可知,通过导体a的电流大于通过导体b的电流,故D错误。故选C。
3.(23-24九年级上·山东枣庄·期末)在探究“电流与电阻的关系”的实物电路如图所示,电源电压恒为3V,实验准备了5Ω、10Ω、20Ω的电阻进行实验,当将5Ω的电阻接入R所在的位置时,调节滑动变阻器,使电压表的示数为2V,记下此时电流表的示数;接着用10Ω的电阻替换5Ω进行实验,应把滑动变阻器的滑片怎样移动,同时眼睛盯住电压表并保持示数为2V不变,才可能达到实验目的( )。
A.向左 B.向右
C.不动 D.先向左再向右
【答案】B。
【解析】根据串联分压原理可知,将定值电阻由5Ω改接成10Ω的电阻,电阻增大,其分得的电压增大;探究电流与电阻的实验中应控制电压不变,即应保持电阻两端的电压不变,根据串联电路电压的规律可知,应增大滑动变阻器分得的电压,由分压原理,应增大滑动变阻器连入电路中的电阻,即应该将滑片向右调节,使滑动变阻器的阻值变大。故B符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
4.(23-24九年级上·河北邯郸·期末)在探究“导体电流与电阻关系”时,选择了5Ω、10Ω、15Ω、20Ω四个电阻进行实验,实验电路图如图所示。下列说法错误的是( )。
A.闭合开关前,滑动变阻器的滑片应置于最左侧
B.将5Ω的电阻换成10 Ω,应将滑片向右移
C.实验过程中移动滑片的主要目的是控制定值电阻两端的电压一定
D.该实验结论为:电压一定时,导体中的电流与电阻成反比
【答案】B。
【解析】A.闭合开关前,滑片应移到阻值最大处,离下接线柱最远,为左侧。故A正确,不符合题意。
B.探究电流与电阻的关系,电压应不变,电阻换成10Ω的,变大了,滑动变阻器阻值也应变大,才能保持电压不变,向左侧滑,故B错误,符合题意。
C.探究电流与电阻的关系,定值电阻电压应不变,故C正确,不符合题意。
D.电流与电压的关系,在电压一定时,电流与电阻成反比,故D正确,不符合题意。故选B。
5.(23-24九年级上·河南郑州·期末)某同学利用如图所示的电路探究电流与电压、电阻的关系,下列有关说法错误的是( )。
A.实验开始时,滑动变阻器的滑片处于阻值最大处,作用是保护电路
B.实验中,多次测量都是为了得到实验的普遍规律
C.探究电流与电压关系实验得出的结论是:当电阻一定时,电压与电流成正比
D.探究电流与电阻的关系时,用15Ω电阻替换10Ω电阻,为使电压表示数不变,应将滑片向右调节
【答案】C。
【解析】A.实验开始时,滑动变阻器的滑片处于最大值端,作用是使电路中的电流最小,可以保护电路,故A正确,不符合题意;
B.实验中为得出普遍性的结论,从而需要多次测量,故B正确,不符合题意;
C.探究通过导体的电流与导体两端电压关系时,要控制电阻不变,记录电流随电压的变化关系,可得结论:当电阻一定时,电流与电压成正比,故C错误,符合题意;
D.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,将定值电阻由10Ω改接成15Ω的电阻,根据串联分压原理可知,电阻增大,其分得的电压增大;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,故应将滑片向左移动,使电压表示数不变,故D正确,不符合题意。故选C。
6.(23-24九年级上·天津宁河·期末)如图所示为探究“电流与电压关系”的实验电路图,多次实验过程中,每次操作必须保持大小不变的是( )。
A.电压表的示数 B.电流表的示数
C.定值电阻R的阻值 D.滑动变阻器连入电路的阻值
【答案】C。
【解析】根据控制变量法,研究电流与电压的关系时,要控制定值电阻R不变,通过移动变阻器的滑片,改变电路中电流的大小和电阻两端的电压,从而探究“电流与电压关系”。故选C。
7.(23-24九年级上·山东临沂·期末)小明同学在“探究电流与电压、电阻的关系”实验时,将记录的实验数据通过整理作出了如图所示的图象,根据图象,下列说法错误的是( )。
A.导体甲两端电压为时通过甲的电流为
B.通过导体乙的电流与导体乙两端的电压成正比
C.通过比较可知导体甲的电阻大于导体乙的电阻
D.将甲、乙并联在电源上,干路电流为
【答案】C。
【解析】A.由图线甲可知,当导体甲两端的电压为时,通过甲的电流为,故A正确,不符合题意;
B.乙图线为一条过原点的斜线,是正比例函数的图线,通过导体乙的电流与导体乙两端的电压成正比,故B正确,不符合题意;
C.由图线可知,导体两端的电压相同时,通过甲导体的电流大,由可知,导体甲的电阻小于导体乙的电阻,故C错误,符合题意;
D.将甲、乙并联在电源上,通过甲导体的电流为0.6A,通过乙导体的电流为0.3A,干路电流为,故D正确,不符合题意。故选C。
8.(23-24九年级上·新疆和田·期末)如图所示是电阻甲和乙的U-I图象,下列说法中正确的是( )。
A.甲和乙都是阻值不变的电阻
B.当乙两端电压为2V时,R乙=5Ω
C.甲、乙并联在电路中,当电源电压为2V时,干路中电流为0.6A
D.甲、乙串联在电路中,当电路电流为0.2A时,电源电压为2V
【答案】C。
【解析】A.甲的图像为一条直线,说明电流与电压成正比,甲为定值电阻;乙的图像为曲线,即电流与电压不成正比,因此乙的阻值是变化的,故A错误;
B.由图像知道,当乙两端电压为2V时,通过乙的电流为0.2A,由知道,乙的阻值
故B错误;
C.因并联电路两端电压相等,且并联电路中干路电流等于各支路电流之和,当电源电压为2V;由图知道,故C正确;
D.甲、乙串联在电路中时,通过两电阻的电流相等,当电路中的电流为0.2 A 时,由图知道,U甲=1V,U乙=2V,则电源的电压
故D错误。故选C。
9.(23-24九年级上·河北廊坊·期末)小灯泡L和定值电阻R接在如图甲所示的电路中。其两者的I—U关系图像如图乙所示,下列说法中正确的是( )。
A.图乙中曲线A表示电阻R的I—U关系图像
B.当电源电压为4V时,电流表示数为0.4A
C.定值电阻R的阻值是40Ω
D.若将L和R串联在10V的电源两端,电路中的电流为0.2A
【答案】BCD。
【解析】A.由图甲可知,小灯泡和定值电阻并联,电流表测干路电流,定值电阻R的I—U关系图像是一条直线,所以图乙中的B表示电阻R的I—U关系图像,故A错误;
B.当电源电压为4V时,因为并联,所以L与R的电压都是4V,由乙图可知,通过定值电阻的电流为0.1A,通过灯的电流为0.3A,电流表示数,故B正确;
C.定值电阻的阻值,故C正确;
D.若将L和R串联在10V的电源两端,电流相等,由乙图可知,此时灯两端电压为2V,定值电阻两端电压为8V,电路中的电流为0.2A,故D正确。故选BCD。
10.(23-24九年级上·陕西西安·期末)小智同学搬了新家,她想了解一下新家里面甲醛情况,于是和物理小组成员设计了甲醛监测设备,原理如图﹣1所示。已知电源电压为6V,R0的阻值为10Ω,R是可以感知甲醛污染指数的可变电阻,图﹣2为甲醛污染指数与可变电阻阻值的变化关系图像,污染指数在50以下为轻度污染,在50~100间为中度污染,100以上为重度污染。下列分析正确的是( )。
A.污染指数越大,电压表示数越小
B.污染指数越小,电路中电流越大
C.电压表示数为2V时,属于中度污染
D.污染指数为50时,电压表示数为1V
【答案】D。
【解析】A.由图1可知两电阻串联,电压表测定值电阻R0两端的电压,电流表测电路的电流;由图像可知,污染指数越大,可变电阻的阻值越小,根据分压原理可知,可变电阻分担的电压越小,根据串联电路电压的规律,则定值电阻分担的电压越大,即电压表示数越大,故A错误;
B.污染指数越小,可变电阻的阻值越大,电路的总电阻越大,根据欧姆定律可知,电路中的电流变小,故B错误;
C.电压表示数为2V时,电路中电流
根据串联电路电压的规律,可变电阻两端电压
由串联电路的规律及欧姆定律,则可变电阻连入电路中的阻值
由图像可知,电阻为20Ω时,污染指数为150,属于重度污染,故C错误;
D.由图像可知,污染指数为50时,可变电阻连入电路中的阻值为50Ω,可变电阻的阻值为定值电阻阻值的5倍,根据串联电路的分压原理,可变电阻的电压为定值电阻的5倍,即,因串联电路的总电压等于各部分电压之和,则
所以R0两端电压
即电压表示数为1V,故D正确。故选D。
11.(23-24九年级上·四川成都·期末)用如图电路探究电流与电阻的关系,所用器材:电源(6V),定值电阻R1(5Ώ、10Ώ、15Ώ、30 Ώ各1个),规格为“15Ώ1A”的滑动变阻器R2,如表为实验数据记录表。关于该实验,下列说法正确的是( )。
序号
电阻R/Ω
电流I/A
1
5
0.6
2
10
0.3
3
15
0.2
4
30
未测
A.实验过程中控制电压表示数为2V
B.将电阻R1由5Ώ更换为10Ώ时,应向左适当移动滑动变阻器滑片
C.使用现有器材无法完成第4次实验,是因为滑动变阻器最大阻值太小
D.若某次实验闭合开关后,电流表有示数,电压表示数为6V,可判断R1断路
【答案】C。
【解析】A.由实验数据表知,实验过程中电阻R1两端的电压为
故A错误;
B.电阻R1由5Ώ更换为10Ώ时,电阻增大,由串联电路分压原理知,应向右适当移动滑动变阻器滑片,才能控制电压表的示数为2V,故B错误;
C.定值电阻两端的电压始终保持,根据串联电路电压的规律得,滑动变阻器分得的电压为
串联电路电流处处相同,此时,滑动变阻器接入电路的阻值等于定值电阻为,故应更换最大最值至少为的滑动变阻器,故C正确。
D.电流表有示数,说明电路是通路,电压表示数为6V,可能是滑动变阻器接入电路中的阻值为零。故D错误。故选C。
12.(23-24九年级上·江苏南京·期末)在图甲所示的电路中,电源电压保持不变,R1、R2为定值电阻,R为滑动变阻器,闭合开关S,将滑片P从右端滑到左端的过程中,电压表V1、V2示数随电流表A示数变化的完整图线如图乙所示,能正确反映该过程的电压表V3示数随电流表A示数变化的图线是( )。
A. B.
C. D.
【答案】A。
【解析】根据题意可知,将滑动变阻器的滑片P从右端滑到左端的过程中,滑动变阻器接入电路的电阻变小,根据可知,电路中的电流变大;根据可知,R1两端的电压变大,所以①表示电压表V1,②表示电压表V2;当滑片位于左端时,R1、R2串联,由图象可知,R1两端的电压
通过的电流
则
电源的电压
当滑片位于右端时,R1、R2、R串联,由图可知
R两端的电压,
则电源的电压
由①②两式可得
因V3测电源的电压与两端的电压之差,所以,当,
时,V3的示数为
当,
时,V3的示数为
结合可知,电压表V3示数随电流表A示数变化的图线是A,故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
13.(23-24九年级上·云南曲靖·期末)图甲所示的电路中,滑动变阻器R的滑片P从b端向a端滑动的过程中,电压表与电流表示数的变化关系如图乙所示,则下列说法正确的是( )。
A.的阻值是10Ω
B.电源电压为4.5V
C.滑动变阻器的最大阻值是50Ω
D.当电流表示数为0.3A时,滑动变阻器接入电路的阻值为5Ω
【答案】ABD。
【解析】ABC.当滑动变阻器的滑片在a端时,电路为R0的简单电路,电流表测电路中的电流,由乙图可得此时电流为0.45A,根据欧姆定律可得:电源的电压U=IR0=0.45A×R0……①
当滑片在b端时,电阻R0与滑动变阻器的最大阻值串联,电压表测滑动变阻器两端的电压,电流表测量总电流,由乙图可得此时电流为0.15A,根据串联电压规律得
……②
解得电源的电压U=4.5V,R0=10Ω。滑动变阻器的最大阻值
故AB正确,C错误;
D.当电流表示数为0.3A时,电路总电阻为
则滑动变阻器接入电路的阻值为
故D正确。故选ABD。
14.(23-24九年级上·四川德阳·期末)如图所示的电路中,电阻R0=12Ω,闭合开关S1,将单刀双掷开关S2掷于a端,电压表示数为2.5V;将S2切换到b端,电压表示数为1.5V,此时电路电流为 A,电阻R0∶Rx为 。
【答案】0.125;3:2。
【解析】[1]闭合开关S1,由图可知R0与Rx串联,将单刀双掷开关S2掷于a端,电压表测电源电压,可知电源电压为2.5V;将S2切换到b端时,电压表测定值电阻R0两端电压为1.5V,此时电路电流为
[2]由[1]中分析可得Rx两端电压为
根据串联电路电压规律与欧姆定律可得。
15.(18-19九年级上·广西南宁·期末)如图所示电路,电源电压保持不变,在甲、乙两处分别接入电压表,闭合开关S,甲、乙电压表的示数之比为1∶3,则电阻R1∶R2= ,断开开关S,仍要使R1和R2都能工作,甲、乙两处均只能接入 (选填“电流”或“电压”)表,此时甲、乙两表的示数之比为 。
【答案】;电流;。
【解析】[1]在甲、乙两处分别接入电压表,当闭合开关S时,电路是串联电路,甲乙两电压表分别测量R1、R2的电压,由分压原理,电压之比等于电阻之比,所以
[2][3]由电路图可知,断开开关S后,如果两电表是电压表,两电阻被断路,两电阻都不能正常工作,要使R1和R2都能工作,甲乙两表应该是电流表,电路是并联电路,甲电流表测R2的电流,乙电流表测R1的电流,由于并联电路各支路电压相等,根据欧姆定律得,电流和电阻成反比。
16.(23-24九年级上·河北邢台·期末)为了测量Rx的阻值,某同学设计了如图所示的电路。已知R0为10,当S1断开,S2闭合时,电压表的示数为3V;当S2断开,S1闭合时,电压表的示数如图所示(指针偏转了2大格4小格)。由此可知R0两端的电压为 V,Rx的阻值为 。
【答案】0.6;40。
【解析】[1][2]由图示可知,当S1断开,S2闭合时,电压表测的是电源电压为3V,当S2断开,S1闭合时,电压表测的是电阻Rx两端的电压,由图示可知,电压表选择小量程,电压表示数为2.4V,根据串联电路中的电压关系可得,定值电阻R0两端的电压为
电路中的电流
所以可得未知电阻的阻值为。
17.(23-24九年级上·河南南阳·期末)为锻炼身体,小华利用所学知识设计了一个电子拉力计,如图甲所示。硬质弹簧右端和金属滑片P固定在一起(弹簧电阻不计,P与间摩擦不计),定值电阻,一根长5cm电阻为25Ω的均匀电阻丝,电源电压为3V,当不拉拉环时,滑片刚好位于a端。试问:
(1)小华在电路中连入的目的是 。
(2)当拉环不受拉力时,电流表的示数是多少 ?
(3)已知该弹簧伸长的长度与所受拉力F间的关系如图乙所示。若电流表指针指在0.6A处,则作用在拉环上的拉力是多少 ?
【答案】保护电路;;。
【解析】(1)[1]定值电阻的作用是保护电路,避免损坏电路。
(2)[2]当拉环不受拉力时,,串联电路中总电阻
电路中电流,此时电流表的示数是。
(3)[3]当电流表示数为时
此时,滑片移动到b端,弹簧伸长量为,根据图像可知,作用在拉环上的拉力。
18.(23-24九年级上·四川绵阳·期末)利用热敏电阻(电阻随温度变化)设计了如图甲所示的电路,电源电压恒定不变。先将滑动变阻器滑片P从最右端移动到最左端,图乙是这一过程中电流表和电压表V1示数的关系图象,然后保持滑片P位置不动,在不损坏元件的条件下对热敏电阻加热,小灯泡逐渐变亮,直至正常发光,此时电压表V2示数为1V,图丙是这一过程中电流表示数随热敏电阻R阻值变化的关系图象。通过分析可知:该电路的电源电压为 V。小灯泡的额定电压为 V。
【答案】12;6。
【解析】[1]由图甲可知,闭合开关,灯泡和电阻及滑动变阻器串联接入电路,电压表V1测热敏电阻、灯泡和滑动变阻器左端的电压,电压表V2测热敏电阻两端的电压,将变阻器滑片P从最右端移动到最左端,由图乙可知当滑片在最右端时,电压表V1测量电源电压,电压表V1示数为12V,即电源电压为12V。
[2]由图乙可知当滑片在最左端时,电压表V1的示数为9V,串联电路总电压等于各部分电压之和,此时滑动变阻器两端的电压为U滑=U-U1=12V-9V=3V
由乙图可知通过电路的电流为0.3A,此时滑动变阻器接入电路的电阻
由丙图可知灯泡正常发光时通过电路的电流为0.5A,此时滑动变阻器两端的电压
U滑′=I′R滑=0.5A×10Ω=5V
此时电压表V2示数为1V,则灯泡的额定电压为UL=U-UR′-U滑′=12V-1V-5V=6V。
19.(23-24九年级上·湖南衡阳·期末)实验小组在“探究通电导体中电流与电阻的关系”实验中,电源电压保持6V不变,电流表、电压表各一个,开关一个,5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω的定值电阻各一个,滑动变阻器、导线若干。
(1)请你用笔画线代替导线将图甲中实物电路连接完整 ;(要求:滑动变阻器的滑片P向右移动时电路中电流变大,导线不能交叉)
(2)小聪小组用5Ω的电阻做完实验后,保持滑动变阻器位置不变,接着把10Ω的电阻接入电路,闭合开关后,为保证电压表示数与更换电阻前相同,应将滑动变阻器向 移;
(3)为了完成全部实验,应选取 规格的滑动变阻器。
A.30Ω 1.0A B.20Ω 1.0A
【答案】如图;左;A。
【解析】(1)[1]滑动变阻器的滑片P向右移动时,电路中的电流变大,则当滑动变阻器的滑片向右移动时,接入电路中的电阻变小,滑动变阻器要“一上一下”接入电路中。则实物图的连接如下所示
(2)[2]探究电流与电阻的关系,要控制定值电阻两端的电压一定,根据串联电路的电压规律可知,当换10Ω的电阻时,定值电阻两端的电压变大,此时应增大滑动变阻器两端的电压,以保证定值电阻两端的电压相同,根据串联分压原理可知,滑片应向左移动,增大滑动变阻器的电阻。
(3)[3]由图乙可知,要保证定值电阻两端的电压为
当接入电路中的定值电阻为25Ω时,根据欧姆定律可得,电路中的电流为
电源电压保持6V不变,则滑动变阻器两端的电压为
根据欧姆定律可得,滑动变阻器接入电路中的电阻为
所以应选择30Ω 1.0A的电阻,故A符合题意,B不符合题意。
故选A。
20.(23-24九年级上·陕西西安·期末)小阳同学和他的物理实验小组用图﹣1所示电路“探究电流与电压的关系”,已知定值电阻R=10Ω,滑动变阻器的最大阻值为20Ω,电源电压保持4.5V不变。
(1)连接电路前,滑动变阻器的滑片P应该调到最 (选填“左”或“右”)端;
(2)连接好电路后,闭合开关前,小阳检查电路发现电流表如图﹣2所示,原因可能是 ,闭合开关后,发现电压表有示数,电流表的示数很小,移动滑动变阻器的滑片,不能起到改变电阻的作用,原因可能是 ;
(3)调整好电路后,小阳在实验中,得到以下数据。请在图﹣3中画出对应的I﹣U图像 ,由实验数据可知,在电阻一定时,通过导体的电流跟导体两端的电压成 (选填“正比”或“反比”);
实验次序
1
2
3
4
5
电压U/V
1
1.5
2
2.5
3
电流I/A
0.1
0.14
0.2
0.26
0.3
(4)小阳同学为了使结论具有普遍性,又拿来几个定值电阻做实验,并画出这几个电阻的I﹣U图像,得到如图﹣4所示图像,分析图像可知,A电阻随电压的增加,阻值 (选填“变大”“变小”或“不变”),这是因为电阻受 的影响。
【答案】右;电流表未调零;滑动变阻器都接了下方接线柱;如图;正比;变大;温度。
【解析】(1)[1]为了保护电路,连接电路前,需要将滑动变阻器的滑片移到阻值最大处,故滑片P需要位于最右端。
(2)[2][3]闭合开关前,如图﹣2所示,指针反偏,原因是电流表未调零;闭合开关后,发现电压表有示数,电流表的示数很小,说明电路中的电阻比较大,移动滑动变阻器的滑片,不能起到改变电阻的作用,说明滑动变阻器接成了定值电阻,且阻值比较大,原因可能是滑动变阻器都接了下方接线柱。
(3)[4][5]根据表格中的数据,描点连线,可以得出I-U图像,如图所示:
分析图像可知,电流与电压的图像是一条倾斜的直线,则电压与电流之比是一个定值,说明在电阻一定时,通过导体的电流跟导体两端的电压成正比。
(4)[6][7]如图-4A曲线,发现随着电压的增大,电流的变化量变小,则电阻变大;说明此时的电阻是变化的,电阻受外界温度的影响。
21.(23-24九年级上·河北沧州·期末)下图是用伏安法测量小灯泡的电阻所要的器材,估计小灯泡的电阻是10欧左右。
(1)请按要求连好电路;(要求滑片P向B移动时灯泡变亮)( )
(2)闭合开关之前,滑片P应移至 (填A或B端) ;
(3)实验中电压表和电流表指针指向如图中的甲和乙所示,被测灯泡的电阻是 ;
(4)某同学在做该实验时,观察到电流表的示数变大时,电压表的示数减小,其原因可能是 ;
(5)本实验中滑动变阻器的作用是 。
【答案】如图;A;8.33;电压表并联在变阻器两端了;一是保护电路,二是改变通过灯泡的电流和其两端电压。
【解析】(1)[1]要测量灯泡电阻,需要将灯泡、电流表、滑动变阻器、电源、开关用导线串联,电压表与灯泡并联。由图可知,电源电压由两节干电池提供,所以电压表选择0~3V量程;小灯泡的电阻是10Ω左右,则电路中最大电流为
故电流表选择0~0.6A量程。要使滑片P向B端移动时灯泡变亮,滑动变阻器向B端滑动,电阻变小,故滑动变阻器B接线柱接入电路。故实物连接如下图所示:
(2)[2]闭合开关之前,为了保护电路,滑动变阻器的滑片应处于最大阻值处,即远离下面接线柱的A端。
(3)[3]由图甲可知,电压表的量程为0~3V,分度值为0.1V,示数为2.5V;图乙中电流表的量程为0~0.3A,分度值为0.02A,示数为0.3A,故灯泡的电阻为
(4)[4]某同学在做该实验时,观察到电流表的示数变大时,电压表的示数减小,其原因可能是电压表并联在变阻器两端了。
(5)[5]此实验中,滑动变阻器的作用是:一是保护电路,二是改变通过灯泡的电流和其两端电压。
22.(23-24九年级上·四川广元·期末)小红用如图甲所示的电路“测量小灯泡的电阻”,小灯泡的额定电压为 2.5V;
(1)如图乙所示,是根据实验数据绘出的小灯泡工作时的I—U 图像,则小灯泡正常发光时的电阻为 Ω;当小灯泡两端的电压增大时,小灯泡的电阻将 (选填“变大”、“变小”或“不变”);
(2)接下来小明用如图丙所示电路,测未知电阻 Rx的阻值,步骤如下:
①只闭合开关S0、S1,移动滑片,使电压表示数为 1.2V,电流表示数为0.2A;
②保持滑片位置不变,只闭合开关S0、S2电压表示数为 2.6V;
③Rx的阻值为 Ω。
【答案】10;变大;7。
【解析】(1)[1]根据绘制成的小灯泡的I—U 图像知,灯在额定电压2.5V下的电流为0.25A,由欧姆定律可得,灯泡正常发光时的电阻
[2]当小灯泡两端电压增大时,通过灯的电流变大,灯丝的温度升高,由于灯丝电阻随温度升高而增大,所以小灯泡的电阻将变大。
(2)③[3]只闭合开关S0、S1,灯L与电阻Rx串联,电压表测灯L两端的电压,移动滑片,使电压表示数为1.2V,电流表示数为0.2A;保持滑片位置不变,只闭合开关S0、S2,灯L与电阻Rx串联,电流表示数仍为0.2A,电压表此时测的是灯L与电阻Rx两端的总电压,电压表示数为2.6V,所以Rx两端的电压
Ux=U总-UL=2.6V-1.2V=1.4V
所以Rx的阻值。
23.(23-24九年级上·湖南湘西·期末)在图中,R1、R2为定值电阻,R2的阻值为5Ω,R是滑动变阻器,电压表V所选量程为0~3V,电流表A1所选量程为0~3A,A2所选量程为0~0.6A,电源电压保持6V不变,滑动变阻器最大阻值为40Ω,闭合开关S,断开开关S1、S2,滑动变阻器滑片移到中点时,电流表A2的示数为0.2A,通电10min。则求:
(1)R1的阻值;
(2)通电10min,电阻R1产生的热量;
(3)当闭合开关S,断开开关S1、S2,在保障各电路元件安全的情况下滑动变阻器允许连入电路的最小电阻;
(4)改变电路的连接情况,移动滑动变阻器,在电路安全的情况下,求电路的电流最大值。
【答案】(1)10Ω;(2)240J;(3)10Ω;(4)1.8A。
【解析】(1)闭合开关S,断开开关S1、S2,R1与滑动变阻器R串联,滑动变阻器滑片移到中点时,接入电路中的电阻为
滑动变阻器两端的电压为
R1的阻值为
(2)通电10min,电阻R1产生的热量
(3)当闭合开关S,断开开关S1、S2,R1与滑动变阻器R串联,电压表测量R1两端的电压,若电路中的最大电流为
R1两端的电压为
所以,电路中的最大电流为
此时滑动变阻器允许连入电路的最小电阻为
(4)当开关S、S1、S2都闭合,R1短路,R与R2并联时,电路中的电流可以达到最大,此时电流表A1测干路电流,电流表A2测通过R的电流,所以电路的最大电流为
答:(1)R1的阻值为10Ω;(2)通电10min,电阻R1产生的热量240J;(3)当闭合开关S,断开开关S1、S2,在保障各电路元件安全的情况下滑动变阻器允许连入电路的最小电阻10Ω;(4)改变电路的连接情况,移动滑动变阻器,在电路安全的情况下,电路的电流最大值为1.8A。
24.(23-24九年级上·安徽淮北·期末)如图所示,R1为定值电阻,R2为滑动变阻器,其最大阻值为15Ω,提供的电源电压恒定。
(1)将a、b分别接在电源两端,电流表的示数为0.4A,电压表的示数为3V,求R1的阻值;
(2)只将a、c分别接在电源两端,当滑片P滑至最右端时,求电压表的示数;
(3)将b接在电源的一端,用导线将a、c连接后接在电源的另一端,调节滑动变阻器的滑片P到适当位置,使电流表的示数为0.6A,求滑动变阻器接入电路的电阻。
【答案】(1)7.5Ω;(2)1V;(3)15Ω。
【解析】(1)将a、b分别接在电源两端,电路为只有R1的简单电路,电流表的示数为0.4A,电压表的示数为3V,则电源电压为3V,R1的阻值
(2)只将a、c分别接在电源两端,电路为串联电路,当滑片P滑至最右端时,滑动变阻器连入电路的阻值为15Ω,串联电路中电压比等于电阻比
解得
(3)将b接在电源的一端,用导线将a、c连接后接在电源的另一端,此时电路为并联电路,电流表测量干路电流。由(1)可知,此时R1的电流为0.4A,故滑动变阻器的电流为
滑动变阻器连入电路的阻值
答:(1)R1的阻值为7.5Ω;(2)只将a、c分别接在电源两端,当滑片P滑至最右端时,电压表的示数为1V;(3)滑动变阻器接入电路的电阻为15Ω。
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