内容正文:
主题五 电磁学
专题15 欧姆定律(2~8分)
01考情透视·目标导航
02知识导图·思维引航
03考点突破·考法探究
考点一 电流与电压和电阻的关系
考点二 欧姆定律
考点三 电阻的测量
考点四 欧姆定律在串、并联电路中的应用
04题型精研·考向洞悉
题型一 电流与电压和电阻的关系
►考向01 探究电流与电压的关系
►考向02 探究电流与电阻的关系
题型二 欧姆定律
►考向01 对欧姆定律公式及其变形公式的认识
►考向02 I-U关系图像
►考向03 应用欧姆定律进行电路分析
题型三 电阻的测量
►考向01 伏安法测定值电阻的阻值
►考向02 伏安法测小灯泡发光时电阻
题型四 欧姆定律在串、并联电路中的应用
►考向01 利用欧姆定律进行定性分析
►考向02 利用欧姆定律进行定量分析
05分层训练·巩固提升
►分层训练
►巩固提升
考点要求
课标要求
考查频次
命题预测
电流与电压和电阻关系
· 3.4.2 知道电压、电流和电阻。探究电流与电压、电阻的关系,理解欧姆定律。
· 4.2.12 探究电流与电压、电阻的关系。
· 10年2考
《欧姆定律》是电学的主要内容,也是重点内容,更是考点和考题最为集中的内容。
从考题题型看,对此内容的考查题型涵盖了选择题、填空题、实验题、压轴题(综合计算题)和综合应用题等。
从命题方向和命题点看,主要有:对欧姆定律的理解、欧姆定律的简单计算、电路分析与计算、动态电路分析、I-U图像的应用、应用欧姆定律进行综合计算、欧姆定律在生活中的应用、电路安全与极值、探究电流与电压和电阻关系、电阻测量等。
欧姆定律及其简单计算
·
· 10年10考
电阻的测量
· 4.1.9 用电流表和电压表测量电阻。
· 10年4考
欧姆定律在串、并联电路中的应用
·
· 10年6考
考点一 电流与电压和电阻的关系
一、探究电流与电压关系
在电压一定的情况下,通过导体的电流与导体两端电压成正比,即电阻R不变时,。
实验注意事项
(1)连接电路时,开关应处于断开状态;
(2)为了使得出的结论更具有普遍性,可换用5Ω、15Ω的电阻重复上述实验步骤;
(3)实验中可以通过改变串联的干电池的个数或调节学生电源的电压,但实验时常采用移动滑动变阻器的滑片P来达到改变电压的目的;
(4)调节滑动变阻器时,要缓慢移动滑片,防止电压表、电流表示数变化过快;
(5)移动滑动变阻器滑片过程中,眼睛要紧盯电压表,当电压表示数达到设定值时,停止移动滑片,记录电流表的示数。
二、探究电流与电阻关系
在电压一定的情况下,通过导体的电流与导体的电阻成反比,即U不变时,I1R1=I2R2。
培优拓展:换大调大、换小调小
实验中,如果将原来的电阻更换为阻值更大的电阻,应将滑动变阻器的阻值调大,可使新换上的电阻两端电压等于原电阻两端电压;同理,如果更换一个阻值较小的电阻,应将滑动变阻器的阻值调小。
考点二 欧姆定律
电流与电压的关系
电流与电阻的关系
结论
在_________一定的情况下,导体中的电流跟这段导体两端的电压成_________。
在_________不变的情况下,导体中的电流跟导体的电阻成_________。
图像
欧姆定律的内容
导体中的电流,跟导体两端的_________成正比,跟导体的_________成反比,利用公式_________来表示。
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
公式
符号的物理意义
U-表示导体两端电压,单位为伏特(V);R-表示导体的电阻,单位为欧姆(Ω);I-表示通过导体的电流,单位为安培(A)
适用范围
欧姆定律适用于纯电阻电路。在非纯电阻电路中,如含有电动机的电路,欧姆定律将不适用
欧姆定律的意义
欧姆定律反映了电流与电压的因果性,电流与电压的制约性
变形公式
(1)U=IR:导体两端电压等于通过导体的电流与导体的电阻的乘积。但因为电压是电源提供的,电压是形成电流的原因,所以不能说电压与电流成正比;
(2):导体的电阻在数值上等于加在导体两端的电压与通过导体的电流的比值。因为电阻是导体本身的一种性质,它的大小由导体的材料、长度、横截面积和温度等因素决定,与导体两端电压和通过导体的电流无关,因此它既不与U成正比,也不与I成反比
考点三 电阻的测量
1.实验原理:_________。
2.实验器材:电源、导线若干、开关、小灯泡、_________、_________、__________________。
3.实验电路图:
4.问题探究:
(1)滑动变阻器的作用是什么?
__________________________________________________________________________________________。
(2)如何处理数据?
__________________________________________________________________________________________。
(3)若缺少电流表或电压表,应如何测量电阻?
_______________________________________________________________。
考点四 欧姆定律在串、并联电路中的应用
一、欧姆定律在串联电路中的应用
1.串联电路中电流的计算: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。
。
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。
R=R1+R2。串联电路的总电阻等于各个电阻之和。
3.串联电路中电阻的分压作用
如图所示,R1、R2串联,根据欧姆定律可知U1=IR1,U2=IR2,所以;
即,串联电路中各电阻两端电压与其阻值成正比。
二、欧姆定律在并联电路中的应用
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:当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。
3.并联电路中电阻的分流作用
如图所示,R1与R2并联,根据欧姆定律可知,所以;
即:并联电路中,通过各支路的电流与其电阻成反比。
题型一 电流与电压和电阻的关系
►考向01 探究电流与电压的关系
1.探究电流与电压的关系。
【提出问题】电流与电压有怎样的关系呢?
【猜想与假设】依据电压是形成电流的原因,猜想:通过导体的电流随着导体两端的电压增大而______;
【设计实验】如图所示,是该实验的电路图。请判断虚线框内的电表,它们的符号分别是:甲______乙______;
【进行实验】按电路图连接电路,闭合开关,电流表针位置如图所示,此时电流表的示数为______A。保持电阻R=5Ω不变,移动滑片,测得的几组数据如下表所示;
实验序号
1
2
3
4
5
电压U/V
0.5
1.0
1.5
20
2.5
电流I/A
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
【分析与论证】请在下图的坐标轴上制定标度:把上表中的实验数据在坐标系中描点,并绘出图像______;
【结论】在电阻一定的情况下,通过导体的电流与导体两端的电压成______。
2.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最大值端,作用是使电路中的电流最小,可以保护电路;
B.探究通过导体的电流与导体两端电压关系时,可调节滑片,使电压表的示数产生变化;
C.实验中,多次测量是为了减小实验误差;
D.在探究通过导体的电流与导体的电阻关系时,当将由换成时,相比上一次实验,应将滑动变阻器接入阻值调大,才能使电压表示数不变
3.在探究电流与电压和电阻关系时,下列说法正确的是( )。
A.当加在导体两端的电压改变时,电压与电流的比值也随着改变;
B.用不同的导体研究电流和电压的关系,得到的结论不一样;
C.相同的电压加在电阻不同的导体两端,电流一定相同;
D.同一导体,两端电压越大,通过电流也越大
►考向02 探究电流与电阻的关系
4.某学习小组计划探究电流与电阻的关系。可供使用的实验器材有:电源(电压恒为6V)、电流表、电压表、滑动变阻器、开关各一个,阻值分别为5Ω、15Ω、25Ω的定值电阻各一个、导线若干。
(1)连接电路时开关应该_________(选填“断开”或“闭合”)。
(2)如图甲所示的实物电路中存在错误,小兰发现只需要改接一根导线就可以了,请在那一根错误的导线上画“×”,再画线把它改到正确的位置上_________。(导线不允许交叉)
(3)图乙是小组根据测得的实验数据绘制的电流I随电阻R的变化图像,由图像可知电阻R两端的电压为______V,为保证分别使用三个定值电阻均能顺利完成实验,滑动变阻器的最大阻值至少是_______Ω。
5.某同学利用如图甲所示的电路进行实验,电源电压恒为3V,更换5个定值电阻,得到如图乙所示的图像以下有关叙述正确的是( )。
A.该同学研究的是电流和电压的关系;
B.实验中电压表的示数保持0.5V不变;
C.滑动变阻器阻值变化范围为;
D.将从5换成10后,应将滑片P向左移
6.小刚用图所示电路探究“一段电路中电流跟电阻的关系”,在此实验过程中,当A、B两点间的电阻由5Ω更换为10Ω后,为了探究上述问题,他应该采取的唯一操作是( )。
A.保持变阻器滑片不动 B.将变阻器滑片适当向左移动
C.将变阻器滑片适当向右移动 D.适当增加电池的节数
题型二 欧姆定律
►考向01 对欧姆定律公式及其变形公式的认识
【提分秘籍】
欧姆定律的因果关系
(1)对于欧姆定律变形公式U=IR而言,不能说成电压与电流成正比,因为电压是因,电流是果;
(2)对于欧姆定律变形公式而言,不能说成电阻与电压成正比,与电流成反比,因为电阻是导体本身一种性质,其大小只与导体的材料、长度、横截面积和温度有关。
7.下列说法正确的是( )。
A.当加在导体两端的电压改变时,电压与电流的比值也随着改变;
B.用不同的导体研究电流和电压的关系,得到的结论不一样;
C.相同的电压加在电阻不同的导体两端,电流一定相同;
D.同一导体,两端电压越大,通过电流也越大
8.根据下列一组实验数据,可以得到的结论是( )。
导体两端的电压
导体的电阻
通过导体的电流
2V
10Ω
0.2A
4V
10Ω
0.4A
6V
10Ω
0.6A
A.导体电阻一定时,导体两端的电压跟通过导体的电流成正比;
B.导体电阻一定时,通过导体的电流跟导体两端的电压成正比;
C.导体两端的电压一定时,导体的电阻跟通过导体的电流成反比;
D.导体两端的电压一定时,通过导体的电流跟导体的电阻成反比
9.根据欧姆定律的公式及其推导式,下列说法正确的是( )。
A.导体的电阻与导体两端的电压成正比,与通过导体的电流成反比;
B.当导体两端电压为零时,其电阻值也变为零;
C.对于同一导体,通过导体的电流与其两端电压成正比;
D.导体两端电压一定时,通过导体的电流与其电阻成正比
►考向02 I-U关系图像
【提分秘籍】
I-U关系图像的识别技巧
(1)若I-U图像是一条直线,则导体为定值电阻,在图像上取任何一点即可计算出该导体的的电阻;
(2)直线越倾斜,说明电压的变化相同时电流变化越快,即电阻越小。
10.某同学在探究通过导体的电流与其电压的关系时,将记录的数据作出了如图所示的图像,根据图像分析,下列说法不正确的是( )。
A.通过导体a的电流与其两端电压成正比;
B.导体a的电阻大于b的电阻;
C.将导体a与b串联后接入电路,a的电压较大;
D.将导体a与b并联后接入电路,a的电流较大
11.如图所示,能正确表示通过某定值电阻的电流与它两端电压之间关系的图像是( )。
A. B. C. D.
12.图示电路中,电源电压不变,R1为定值电阻,R2为滑动变阻器。闭合开关S,移动滑片P,多次记录电压表示数U和对应的电流表示数I,则绘出的U-I关系图象正确的是( )。
A. B. C. D.
►考向03 应用欧姆定律进行电路分析
【提分秘籍】
应用欧姆定律计算的一般方法:
(1)首先应熟练掌握欧姆定律的内容及变形公式;
(2)然后对具体电路进行分析,确定电路的特点(分析时电压表相当于断路,电流表相当于一条导线);
(3)在图中标出已知量和未知量,找出各个物理量之间的联系;
(4)最后根据串、并联电路中电流、电压的特点分析解答。
13.如图甲所示电路,电源电压不变,小灯泡L正常工作时的电压为2.5V,R为滑动变阻器。闭合开关,滑片P在某两点间移动的过程中,电流表A与电压表V的示数变化关系如图乙所示。当电流表示数为0.2A时,两电压表的示数相等,则电源电压为 V,小灯泡正常工作时的电流为 A,此时滑动变阻器接入电路的阻值为 。
14.(多选)如图所示电路中,电源电压保持不变。当开关S闭合,滑动变阻器的滑片P向左移动时,下列说法正确的是( )。
A.电压表V1示数不变 B.电压表V2示数变大
C.电流表A的示数变大 D.电压表V2与电流表A的示数之比变小
15.(多选)如图是烟雾报警器的原理图,其中报警器部分电阻非常大,电源电压保持不变,为定值电阻,光敏电阻R的阻值随光照强度的减弱而增大,当报警器两端的电压达到一定数值时,报警器开始报警。若想使报警器在烟雾较淡时就触发报警,以下措施正确的是( )。
A.增加激光强度 B.减小的阻值
C.增大电源电压 D.提高报警器的触发电压
题型三 电阻的测量
►考向01 伏安法测定值电阻的阻值
16.为了测一未知电阻Rx的阻值,小明连接了如图甲所示的电路。电源电压恒为6V,滑动变阻器标有“40Ω 1A”。
(1)图甲中有一根导线未连接,请用笔画线代替导线将电路连接完整;
(2)正确连接电路后,闭合开关,调节滑动变阻器滑片P,当电流表的示数为0.5A时,电压表的示数如图乙所示,则测出的定值电阻Rx的阻值为_____Ω;
(3)小明继续移动滑片P,进行了多次测量,目的是_____(填序号);
①计算电阻的平均值从而减小实验误差 ②避免实验出现偶然性和片面性的结果
(4)实验结束后,小明用四个定值电阻(5Ω,10Ω,20Ω,40Ω)分别替换Rx,利用图甲电路继续探究“电流与电阻的关系”。图丙所示是小明根据实验所测数据画出的电流随电阻变化的图像,分析图像可知:
①实验过程定值电阻两端电压控制在_____V不变;
②四次实验中将滑动变阻器接入电路的最大阻值是_____Ω。
17.某同学设计了以下四种电路,其中电源电压不变且未知,R0是已知阻值的定值电阻。在实验中不拆改电路的情况下,能够测量出未知电阻Rx阻值的电路是( )。
A.只有① B.只有②③ C.只有①②③ D.①②③④都可以
18.某同学设计了如图所示的电路测量未知电阻RX 的阻值。已知R0 为定值电阻,R为滑动变阻器。
(1)开关S闭合前,应将滑动变阻器的滑片P置于__________端(填“a”或“b”),目的是__________。
(2)闭合开关S,调节滑动变阻器,得到电压表V1 的示数为U1 ,电压表V2 的示数为U2 ,则被测的阻值Rx=___________。
(3)该同学测量一次后,就计算出了该电阻的阻值,你认为该实验结论的得出_______(选填“妥当”或“不妥当”),理由是__________________。
►考向02 伏安法测小灯泡发光时电阻
19.在“测量小灯泡电阻”的实验中,现有器材:额定电压为2.5V的小灯泡(电阻约为10Ω)、6V的电源、电流表、电压表、开关、滑动变阻器各1个、导线若干。
(1)请用笔画线代替导线,将如图甲所示的实物电路连接完整(导线不得交叉);( )
(2)正确连接好电路,闭合开关前,滑动变阻器的滑片P应置于________(选填“A”或“B”)端;
(3)正确连接完电路,闭合开关后,发现无论怎样移动滑片P,小灯泡都不亮,电流表几乎无示数,但电压表示数明显。仔细检查,确认连接无误。那么出现的电路故障有可能是下列各种情况中的________(选填代号)
A.电流表内部发生开路
B.灯泡的灯丝断了
C.灯座的内部出现短路
D.滑动变阻器电阻线断了
(4)排出故障后,闭合开关,调节滑动变阻器的滑片,当小灯泡正常发光时,电流表表盘如图乙所示,则此时小灯泡的电阻为________Ω;(若除不尽,请保留一位小数)
(5)如果把本实验中的小灯泡换成一个定值电阻,利用这些实验器材就可以“探究电流与______的关系”。
20.在探究“小灯泡灯丝的电阻与温度的关系”的实验中,电源电压4.5V,小灯泡额定电压为2.5V、电阻约为10Ω。
实验序号
电压U(V)
电流I(A)
1
2.9
0.22
2
2.0
0.18
3
1.0
0.12
(1)小叶同学闭合开关,移动滑片P到某一点时,从电压表获得了第一个示数(如图乙所示)为 _____V,若继续探究,他应将图甲中滑片P向 _____(选填“A”或“B”)端移动。
(2)多次移动滑动变阻器的滑片,并将测量数据填写到表格当中,然后绘制成图丙所示的I﹣U图像,根据图像信息,可以得出:灯丝的电阻随温度的升高而 _____(选填“增大”、“不变”或“减小”)。
(3)小亮还想知道小灯泡正常发光时的电阻是多少,尽管他发现表格中没有收集相应的数据,但还是找到了办法并计算了出来,他得到的阻值是 _____Ω。
21.测量小灯泡发光电阻时,同学们发现在已知小灯泡额定电流I额(=0.5A)或额定电压U额(=2.5V)情况下,只用一只电表及已有其他器材(忽略定值电阻Rx的实验误差),也能测量小灯泡正常发光时的电阻。下列电路设计最合理的一项是( )。
A、 B、 C、 D、
题型四 欧姆定律在串、并联电路中的应用
►考向01 利用欧姆定律进行定性分析
22.如图所示,电源两端电压保持不变,闭合开关S,将滑动变阻器的滑片适当左移,下列说法正确的是( )。
A. 电流表A1示数不变、电流表A2示数变小 B. 电流表A1示数变大、电压表V示数不变;
C. 电流表A2示数变大、电压表V示数变小 D. 电流表A2示数变大、电压表V示数不变
23.图是某简易煤气检测电路,其中Q为气敏元件,其阻值随煤气浓度的升高而减小。若输出信号的仪表选用电压表或电流表,闭合开关S,当煤气浓度升高时,要求仪表的示数増大,则( )。
A.选用电压表接在a、b之间 B.选用电压表接在b、c之间;
C.选用电流表接在b、c之间 D.选用电流表接在a、c之间
24.如图所示是一种温度测试仪的电路,R1为定值电阻,R2为热敏电阻(阻值随温度升高而减小,电路图符号 )。电源两端的电压不变,闭合开关S,当所测物体温度升高时,下列判断正确的是( )。
A.电流表示数变小 B.电流表示数不变 C.电压表示数变小 D.电压表示数变大
►考向02 利用欧姆定律进行定量分析
25.图甲是探究欧姆定律的实验电路,电源电压恒定,R1是滑动变阻器,R2是定值电阻;图乙中的a、b分别是将滑动变阻器R1的滑片从最左端移动到最右端的过程中,电流表A的示数随两电压表V1、V2的示数变化关系图象。下列说法中正确的是( )。
A. 图线a是电流表A的示数随电压表V1的示数变化关系图象;
B. 当电压表V1、V2的示数相等时,滑片在滑动变阻器的中点位置;
C. 电源电压是6V;
D. 定值电阻阻值是10Ω
26.测温模拟电路如图1所示,温度表由量程为3V的电压表改装而成,电源电压U为6V,R的阻值为40Ω,热敏电阻的阻值Rt随温度t变化的关系如图2所示,则当开关S闭合后,电路可测量的最高温度为______℃,温度表的10℃应标在电压表______处,若增大U,电路可测量的最高温度将_______ 若U增大3V,R增大40Ω,电路可测量的最高温度为________℃。
27.如图甲所示电路,电源电压不变。闭合开关后,滑片 P 由 b 端滑到 a 端,电压表示数 U 与电流表示数 I的变化关系如图乙所示,则可判断电源电压是____V,定值电阻 R 的阻值是____Ω,滑动变阻器的最大阻值为____Ω。
基础巩固
一、单选题
1.(2024·安徽宿州·二模)关于物理学科的基本知识点,下列判断正确的是( )
A.测量某物体长度时正确的记录结果为2.34m,说明测量者使用的刻度尺分度值为1cm
B.弹簧测力计的工作原理是弹簧所受拉力大小与弹簧长度成正比
C.厨房里的吸油烟机工作时能吸掉油烟,是应用了流体内部流速大的地方压强小的原理
D.教室内每多开一盏日光灯,教室内电路的总电阻就变大一些
2.(20-21九年级下·安徽宣城·自主招生)我们知道,实际电源是有电阻的,其等效电路如图甲所示,为了测量电源电压和电源内阻,小明设计了如图乙所示电路,并多次记录电流表和电压表示数,作出电压表示数U和电流表示数I之间的U﹣I关系图像如图丙(A)所示;丙(B)是某个灯泡的U﹣I图像。则下列说法中错误的是( )
A.电源电压为6V
B.电源电阻为4Ω
C.若将该灯泡和该电源组成图丁电路时,灯泡两端电压UL=4V
D.图丁中用“4V,1A”的灯泡替换“4V,0.5A”的灯泡,灯泡两端电压将大于4V
3.(2024·安徽宿州·二模)雨水探测器是一种自动检测雨水的装置,汽车刮水器的刮动速度会随着雨的大小自动调节,雨停后,刮水器自动停止工作。雨水探测器的主要部件是雨水检测金属网,如图甲所示;在无雨水时通过手动也能控制电动机的转动与停止,其工作电路原理如图乙所示。雨水检测金属网浸入雨水中深度增大时( )
A.雨水检测金属网接入电路的电阻变大 B.电流表示数变小
C.定值电阻R两端的电压变大 D.电动机转动变慢
4.(2024·安徽合肥·模拟预测)雨水探测器是一种自动检测雨水的装置,汽车雨刮器的刮动速度会随着雨水的大小自动调节,雨停后,雨刮器自动停止工作,雨水探测器的主要部件是探测金属网,如图甲所示;在无雨水时通过手动也能控制电动机的转动与停止,其工作电路原理如图乙所示。下列说法正确的是( )
A.雨天只有闭合开关S后,雨刮器才能自动刮雨水
B.雨水增大时,探测金属网电阻变大
C.探测金属网浸入雨水中的深度越深,电流表示数越大
D.探测金属网浸入雨水中的深度越浅,电动机转动越快
5.(2024·安徽·二模)三个电阻R1=2Ω,R2=3Ω,R3=5Ω,将它们并联后加一恒定电压U,电路如图所示。流过每个电阻的电流分别是I1、I2、I3,每个电阻两端电压分别是U1、U2、U3,则下列说法正确的是( )
A.I1∶I2∶I3=5∶3∶2
B.U1∶U2∶U3=5∶3∶2
C.若减小R1的阻值,则电路中并联的总阻值减小
D.若再并联一个100Ω的电阻,则并联的总阻值增大
6.(23-24九年级下·安徽蚌埠·阶段练习)用2节相同的干电池和2个规格都相同的小灯泡组合成如图所示的甲、乙两个电路。下列说法正确的是( )
A.甲中的小灯泡两端的电压是乙中每个小灯泡两端的电压的2倍
B.甲中小灯泡通过的电流是乙中每个小灯泡通过电流的2倍
C.甲中小灯泡通过的电流等于乙中每个小灯泡通过的电流
D.甲中电路的总电阻是乙中电路的总电阻的四分之一
7.(23-24九年级下·安徽六安·阶段练习)初中物理实验主要包含两大类——“探究类实验”和“测量类实验”,下列探究类实验结论性语言描述正确的是( )
A.物体的质量越大,它具有的动能越大
B.水吸收的热量跟它的质量成正比
C.串联电路两端的总电压等于各部分电路两端的电压之和
D.保持电压不变时,电阻跟电流成反比
二、填空题
8.(24-25九年级上·安徽芜湖·阶段练习)跨学科实践探究中,将夹子、在铅笔芯上左右移动可以改变小灯泡的亮度,由此可以制作成调光灯,如图所示,闭合开关后,当夹子不动,向右移动,小灯泡将 (选填“变亮”或“变暗”)。
9.(23-24九年级上·安徽滁州·阶段练习)如图所示,Rx和R0组成串联电路,开关S闭合,用电压表分别测出Rx和R0两端的电压,其中Ux=3V、U0=5V,已知R0的阻值为10Ω,则Rx的阻值为 。
10.(23-24九年级下·安徽宣城·自主招生)在探究“串联电路电压特点”实验中,小明取两只完全相同的灯泡连成如图所示串联电路,当电压表V并联在AB两点间或BC两点间时,电压表示数均为U1;当电压表并联在DE两点间时,电压表示数为U2,但U2>2U1;发现与“串联电路两端的电压等于各部分电路两端电压之和”并不一致。于是他们检查电路并重新连接电路后再次进行实验,数据仍然与原来相同。于是他们从老师那里寻求帮助,老师告诉他们,电压表本身也有电阻,电压表的接入会对电路带来影响。他们找到了问题的答案后,推导出了电压表电阻RV和灯泡电阻= 的比值(用U1和U2表示)。
11.(2024·四川成都·中考真题)小张用如图所示的电路测量小灯泡的电阻,电流表和电压表选用小量程。闭合开关前,将滑动变阻器的滑片移到最右端的目的是 。闭合开关,她发现灯泡不亮,两电表的示数均很小,经过检查,确认电路连接正确,两电表均完好,小张的下一步操作应该是 。
12.(2024·安徽合肥·模拟预测)人体触电后有无危险主要取决于通过人体的电流大小,人体皮肤干燥时的电阻为皮肤潮湿时的电阻的4倍。通过人体的安全电流最大值为30mA,若人体皮肤干燥时持续允许接触电压为48V,则人体皮肤潮湿时的安全电压为 V。
13.(23-24九年级上·安徽阜阳·期末)图甲所示的R是一块合金导体,若把合金块分别按前后、左右、上下三种方法接在图乙电路的a、b接线柱上,其中 (选填“前后”“左右”或“上下”)接入时电流表示数最大。
14.(23-24九年级上·安徽阜阳·期末)如图,正方形四边共连接了8个电阻均为4Ω的电阻,如果分别用导线将E、F相连,M、N相连,且导线EF与MN相连通于O点,如图甲,则A、B两点间电阻为 Ω,如果分别用导线将E、F相连,M、N相连,但导线EF与MN不相连通,如图乙,则A、B两点间电阻为 Ω。
15.(23-24九年级上·安徽阜阳·期末)新冠期间,每个班级都配备了红外测温仪(如图甲所示),图乙是该红外测温仪的电路原理图,Rt是热敏电阻,其电阻大小与温度关系如丙图,其中温度表是0~3V的电压表改装而成的,电源电压为4.5V,定值电阻R=20Ω,则该红外测温仪最高能够测量的温度是 ℃。
三、实验题
16.(24-25九年级上·安徽池州·阶段练习)在“测量小灯泡发光时电阻”实验中,提供的器材有:电压为3V的恒定电源、开关、滑动变阻器、小灯泡[2.5V(正常发光时电压)0.3A(正常发光时电流)]、电压表、电流表、导线若干,图甲是连接的部分电路。
(1)请用笔画线代替导线将图甲连接完整(要求滑片向右移动时,灯泡变暗);
(2)连接完电路,闭合开关,调节滑动变阻器,当小灯泡正常发光时电阻是 Ω(保留一位小数);
(3)调节滑动变阻器,使电压表示数为3.0V,算出此时灯泡的电阻值约为10.7Ω,可以得到小灯泡电阻和温度的关系是: ;
(4)再调节滑动变阻器,使电压表示数为2.0V,算出电阻值约7.2Ω,求出上面三次平均值就是小灯泡的电阻,请你对此做法是否正确进行评价,简要说明理由: 。
17.(2024·安徽蚌埠·二模)小杨用如图所示的电路探究电流与电阻的关系。电源电压为8V,滑动变阻器最大阻值为20Ω,实验用到的定值电阻阻值分别为5Ω、10Ω、20Ω、30Ω,小杨同学顺利地完成了前三次实验,第四次实验没有成功,实验数据如表所示。
实验次数
1
2
3
4
电阻R/Ω
5
10
20
30
电流I/A
0.8
0.4
0.2
(1)开关闭合前滑片应该放在阻值最大端,目的是 ,开关闭合后发现电压表有示数且较大,电流表无示数,故障可能是定值电阻处 ;
(2)分析前三次实验数据,得到结论: ;
(3)老师告诉小杨第四次实验没有成功的原因是控制定值电阻两端的电压不合适,为了使接入5Ω、10Ω、20Ω、30Ω的电阻都能顺利完成实验,应控制定值电阻两端的电压至少为 V。
18.(2024·安徽宿州·二模)小明同学在“用伏安法测量定值电阻Rx阻值”的实验中,所用的电源电压为3V,滑动变阻器的规格为“20Ω 1A”,待测的定值电阻Rx的阻值约为5Ω。
(1)如图甲是小明同学连接的部分电路,请用笔画线代替导线将实物电路连接完整(要求:闭合开关前,需要将变阻器的滑片放到最右端);
(2)小明同学正确连接电路后,移动滑动变阻器的滑片P至不同的位置,记录电流表和电压表的示数,并将每次记录的电流表和电压表的示数填入下表,其中第4次测量中电流表的示数如图乙所示,四次测量中有一次的数值有错误,则有错误的次数是 (填实验次数的序号),待测的定值电阻的阻值约为 Ω(结果保留一位小数)。
实验次数
电压/V
电流/A
1
0.5
0.1
2
0.9
0.2
3
1.3
0.26
4
1.5
四、计算题
19.(2024·安徽合肥·二模)如图所示的电路中,小量程电流表G的量程为0~10mA,A、B间可以接入元件。首先用一根导线将A、B直接连接,调节滑动变阻器的滑片,使电流表G指针满偏(即指针指在最大刻度处);保持滑片位置不变,然后把导线换成阻值为400Ω的定值电阻,电流表G的示数为6mA;再把换成定值电阻,电流表G的示数变为4mA。电源电压不变,求:
(1)电源电压;
(2)的阻值。
20.(23-24九年级下·安徽合肥·期中)电源电压保持不变,当定值电阻和串联接入电路时,它们两端的电压之比为2∶3;如图所示,当电阻和并联接入电路时,电流表A1的示数为1A。已知电阻。求:
(1)电阻的阻值;
(2)电流表A2的示数;
(3)电源电压的大小。
21.(2024·安徽合肥·二模)如图所示为青少年科技创新大赛的作品——温度报警电路,电阻箱是可以调节并显示阻值的变阻器。电源电压恒为12V,热敏电阻(阻值随温度变化规律如表所示),电阻箱(阻值0~999Ω),数字电压表(电压升高到7.2V时报警),数字电流表(电流升高到0.6A时报警),开关,导线若干。求:
温度t/℃
0
10
20
30
40
热敏电阻Rt/Ω
30
18
12
8
6
(1)若闭合开关S、,若想让环境温度达到0℃时报警,应该把电阻箱的阻值调为多少Ω?
(2)若只闭合开关S,将电阻箱阻值调至12Ω,环境温度在什么范围内时,报警器不报警。
能力提升
一、单选题
1.(23-24九年级上·安徽池州·期末)将一根金属丝置入柔性塑料中,可以制成用来检测物体形变的器件应变片,其结构如图甲所示。将它接入图乙电路中,电源电压不变,R为定值电阻,闭合开关S,当应变片随被检测物体发生拉伸形变时,塑料中的金属丝会被拉长变细,则下列说法正确的是( )
A.应变片拉伸时电阻减小,电压表和电流表示数都变大
B.应变片拉伸时电阻减小,电压表示数变小,电流表示数变大
C.应变片拉伸时电阻增大,电压表示数变大,电流表示数变小
D.应变片拉伸时电阻增大,电压表和电流表示数都变小
2.(23-24九年级上·北京朝阳·期末)如图所示,是小阳设计的厨房出现一定浓度的可燃气体(或烟雾)时触发报警的电路图,电源两端的电压保持不变,电阻R1是气敏电阻,其阻值随着可燃气体(或烟雾)浓度的增加而减小。当厨房中可燃气体(或烟雾)积累到一定浓度时,电压表示数将达到某一值U,就会触发报警。改变电位器 R2的阻值,可以实现可燃气体(或烟雾)在不同浓度时触发报警。下列说法正确的是( )
A.R2的阻值不变,随着可燃气体浓度增加,通过 R1的电流减小
B.R2的阻值不变,随着可燃气体浓度的增加,电压表示数减小
C.为了避免厨房存在微量烟雾时触发报警,应减小R2的阻值
D.若只将电源电压变大,则可燃气体的浓度更高时触发报警
3.(2023·安徽淮南·二模)我们在进行实验探究时,有些物理量间的数量关系需要进行定量的处理。下列探究中,必须进行定量处理的是( )
A.探究牛顿第一定律
B.探究电流与电压的关系
C.探究液体内部的压强与深度关系
D.探究压力的作用效果与哪些因素有关
4.(2022·宁夏银川·三模)某同学探究电流与电压关系时,连接的电路如图所示,当闭合开关时,下列说法正确的是( )
A.R1与R2串联
B.两表都没有示数
C.电流表被烧毁
D.移动滑片,两表示数都不变
5.(2023·湖南常德·中考真题)图中甲、乙两个滑动变阻器的外形、尺寸完全相同,滑片均位于中点,已知甲的最大阻值比乙的最大阻值大,闭合S后将两个滑动变阻器的滑片同时向左或向右移动。且移动时始终保持两滑片之间的距离不变。下列说法中正确的是( )
A.向左移动时,电流表示数变小
B.无论向左还是向右移动,电流表示数都变小
C.滑片位于滑动变阻器中点时,电流表的示数最小
D.滑片移动到滑动变阻器最右端时,电流表的示数最小
6.(2023·江苏连云港·中考真题)如图是测量货车质量的地磅示意图,货车的质量可以通过电流表的示数转换测出,为定值电阻。下列说法正确的是( )
A.地磅的量程与大小无关
B.货车的质量变大时,电流表的示数变小
C.将电流表换成电压表也能测量货车的质量
D.仅增大,称量同一货车质量时,电流表示数变小
7.(23-24九年级上·重庆·期中)为减少碳排放,我国大力推行电动汽车。电动汽车中,利用接入电路的旋钮变阻器,可控制汽车中电动机的转速,下图中OEF为变阻器的三个接线柱。当驾驶员踩下“油门”时车速仪示数增大,车速仪可由电路中的电压表或电流表改装而成。下列说法正确的是( )
A.车速仪是由电压表改装而成
B.车速仪中定值电阻R0工作时会消耗电能,可以不用接入电路
C.踩下油门的过程中,电压表的示数与电流表的示数比值增大
D.踩下油门的过程中,电压表的示数变化量与电流表的示数变化量的比值不变
8.(22-23九年级下·安徽淮北·阶段练习)用伏安法测某一电阻时,如果采用如图所示的甲电路,测量值为R1,如果采用乙电路,测量值为R2,那么R1、R2与真实值R之间满足关系( )
A.R<R1<R2 B.R>R1>R2
C.R1>R>R2 D.R1<R<R2
二、填空题
9.(22-23九年级上·陕西宝鸡·期末)测量标有“2.5V”的小灯泡的电阻,调节滑动变阻器,测得实验数据如表所示。在分析实验数据时,发现一个数据有明显错误,这个数据是 ;若此错误是由于看错电表量程导致的,则该数据的正确值应是 ;根据实验数据可知,小灯泡正常发光时的电阻是 Ω(结果保留两位小数);分析表中数据发现,小灯泡电阻呈逐渐增大趋势,其原因可能是 。
实验次数
第1次
第2次
第3次
第4次
电压(V)
1.0
1.5
2.0
2.5
电流(A)
0.14
1.00
0.25
0.30
电阻(Ω)
10.(2024·安徽·模拟预测)如图所示,特殊元件a和定值电阻R接在某电路中,a在电路中相当于一个阻值为500Ω的定值电阻,同时还能显示出自身两端的电压;已知R=750Ω,则当a 的示数为6V时,该电路两端的电压U为 V。
11.(22-23九年级下·安徽安庆·阶段练习)伏安法测量电阻时,有“内接法”和“外接法两种”。如图所示为“外接法”若考虑电压表和电流表电阻的影响,则当图中Rx的值 (选填“较大”或“较小”)时,测量的误差小些。
12.(23-24九年级上·湖北荆州·期中)科技小组的同学在做用伏安法测量小灯泡电阻的实验后,根据实验得到的数据绘制了如图所示的函数图像,分析图像:当该灯泡两端的电压为5V时,灯丝的电阻为 Ω;当灯丝中的电流为10A时,灯丝的电阻为 Ω;根据图像可知道,随着电流的增大,灯丝的电阻 (选填“变大”、“变小”或“不变”);这是因为灯丝的电阻受 影响。
13.(22-23九年级上·安徽合肥·期中)如图所示,其中电流表A有一定内阻,量程为0~0.6A,每小格表示0.02A;R1的阻值等于电流表内阻的;R2的阻值等于电流表内阻的2倍,若用电流表A的表盘刻度表示流过接线柱1的电流值,则将接线柱1、2接入电路时,每一小格表示 A。
14.(22-23九年级上·安徽滁州·期中)如图所示是“伏安法”测电阻电路图。一般情况下电流表(电阻较小)和电压表(电阻很大)的电阻我们是忽略不计的,但它们都还是有电阻且能形成通路。如图所示,我们称之为外接法,用这种方法测得的电阻值比真实值会 (填“偏大”或“偏小”),为减小外接法带来的测量误差,应选用电压表内阻 (填“大”或“小”)一些的。
15.(23-24九年级上·安徽淮南·期末)某同学按如图方式测量Rx的电阻,实验中他读出电流表示数为0.2A,电压表示数为2.9V,则他测量Rx的值为 ,实验时,若考虑电压表电阻对测量结果的影响,则测量的值比Rx的真实值 (填“偏大”、“偏小”或“一样大”)。
16.(23-24九年级上·安徽宣城·期末)如图甲、乙是用伏安法测电阻时,电压表和电流表的两种接法,如果被测电阻的阻值较小,则选用 方法测量误差更小。
17.(23-24九年级上·安徽六安·期末)电流表和电压表本身就有一定大小的阻值,正常工作时均有电流通过,接入电路后电流表会分压,电压表会分流,导致测量值不准。如图所示为测电阻Rx阻值大小的两种接法(其他元件未画出),如果考虑电流表和电压表对电路的影响。则利用图甲测得的阻值 ;图乙测得的阻值 (均选填“偏大”或“偏小”)。
三、实验题
18.(2024·安徽六安·模拟预测)某实验小组用如图所示电路探究“电流与电阻的关系”,电源电压恒为4.5V。
表1
实验次数
定值电阻/Ω
电压表示数/V
电流表示数/A
1
5
3
0.6
2
10
3
0.3
3
15
3
0.2
(1)当完成第1次实验后,将5Ω的电阻替换为10Ω,闭合开关,向 (选填“左”或“右”)端移动滑片,使电压表的示数为3V,记录相应的电流值;
(2)三次实验记录的数据如表1所示,分析表中数据可得出的结论是 ;
(3)同组的一同学用该电路图测量了未知电阻的电阻值。他连接好电路,经检查无误后,闭合开关,移动滑动变阻器滑片,记录电流表和电压表的示数(如表2)。则他所测的未知电阻的阻值为 Ω(结果保留一位小数);
表2
实验次数
电压表示数/V
电流表示数/A
1
2.5
0.25
2
2.0
0.20
3
1.5
0.14
(4)在测未知电阻的电阻值时,除保护电路外,调节滑动变阻器的目的是______(填字母)。
A.多次实验寻找普遍规律,避免结论的偶然性
B.多次实验取平均值,减小实验误差
C.仅是多做几次实验,熟练一下
19.(23-24九年级上·安徽淮南·期中)图中,小明想测量小灯泡正常发光时的电阻(小灯泡正常发光时的电压为2.7V)。电路如图甲。
(1)小明同学检查电路时发现电路的连接有一根导线没有接,应该将电压表的3V接线柱上的导线接在 (选填下列字母符号);
a、灯泡右端
b、滑动变阻器左下角
c、滑动变阻器右下角
d、开关的左端
(2)电路链接正确后,闭合开关前,滑动变阻器的滑片P应该滑到最 (填“左”或“右”)端;
(3)闭合开关后,移动滑片P,使电压表示数为2.7V,则小灯泡正常发光时电阻为 Ω;
(4)在探究过程中,由于操作有误,在未断开开关的情况下,那么拔出小灯泡后电压表的示数 (填“为零”“接近电源电压”或“不变”);
(5)小明又分别测量了小灯泡在不同亮度时的电压和电流,记录描绘出灯泡电流随着电压变化的关系图丙。根据图中的曲线和灯泡的亮度判断得出:小灯泡灯丝的电阻与温度有关,灯丝的电阻随温度的升高而 (选填:“变大”“变小”或“不变”)。
20.(2024·安徽合肥·一模)小明在探究“电流与电阻关系”的实验时,连接了如图甲所示的实物图。
(1)用笔画线代替导线,将图甲的实验电路连接完整 。
(2)连接好电路,闭合开关,发现电流表示数为0,电压表示数较大,则电路可能存在的故障为 (选填“电流表断路”“R短路”或“R断路”)。
(3)排除故障后,移动滑动变阻器滑片P,分别记录电压表和电流表示数,根据实验数据绘出了图像,如图乙所示,则本次实验中电阻R两端的电压为 V。
(4)小明利用此电路图可以测量未知电阻的阻值。将未知电阻替换电阻R,移动滑动变阻器滑片P,当电压表示数为2.5V时,电流表示数如图丙所示,则未知电阻的阻值为 Ω。
四、计算题
21.(23-24九年级下·安徽阜阳·期中)物理兴趣小组设计的温度检测仪电路图如图所示,其中为热敏电阻,其阻值随温度的变化如下表所示;已知电源电压,当检测温度为50℃时,电压表的示数为2V;求:(该热敏电阻阻值和温度的关系为)
温度值T/℃
20
50
100
200
400
热敏电阻
110
50
30
20
15
(1)定值电阻的阻值;
(2)当电压表的示数为4.8V时,所检测的温度;
(3)请你试着推导出电压表示数与温度的关系式。
22.(23-24九年级上·安徽蚌埠·期末)我们知道,导体的电阻是导体本身的一种性质,它的大小与导体的材料、长度和横截面积等因素有关。
(1)在图甲所示的电路中,R1、R2是长度不同的电阻丝(其他均相同),其中,求电路中的电流;
(2)如图乙所示,将 R1、R2串联起来构成一根电阻丝(不考虑长度的变化),移动滑片,求电压表示数变化范围;
(3)已知在其他条件不变的情况下,导体的电阻与长度成正比。若图乙中串联起来的电阻丝总电阻为R,单位长度的电阻丝阻值为 R0,当滑片从下往上滑动时,通过计算说明电压表示数 U'与 PB 段电阻丝长度l之间的定量关系。
23.(2024·安徽合肥·模拟预测)如图甲所示,电源电压为6V且保持不变,滑动变阻器最大阻值R0=50Ω,电流计G指针满偏电流是100mA。求:
(1)当开关S1闭合,S2断开,滑动变阻器滑片位于最右端时,电流计指针正好满偏,则电流计的内电阻Rg是多少?
(2)实验室大量程电流表是由小量程电流计并联一个电阻改装而成的,如图乙所示。若同时闭合图甲中开关S1、S2,调节电阻箱R(一种可以改变电阻且可以读出电阻值的器材)为2Ω,再调节滑动变阻器R0,使电流计指针满偏,则虚线框内相当于多大量程的电流表?
24.(2023·安徽合肥·三模)实验室某个电压表的的量程坏了不能使用,但量程可以使用,物理王老师用一个电阻箱和这个电压表改装成和的两个量程电压表,实物电路如图所示,已知该电压表接入量程时,电压表相当于一个可以显示电压值的3kΩ的定值电阻,请计算:
(1)电压表作为一个电阻,允许通过的最大电流为多少?
(2)改装后的电压表接入A、C接线柱时,相当于量程,则电阻箱需要接入的阻值为多少。
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主题五 电磁学
专题15 欧姆定律(2~8分)
01考情透视·目标导航
02知识导图·思维引航
03考点突破·考法探究
考点一 电流与电压和电阻的关系
考点二 欧姆定律
考点三 电阻的测量
考点四 欧姆定律在串、并联电路中的应用
04题型精研·考向洞悉
题型一 电流与电压和电阻的关系
►考向01 探究电流与电压的关系
►考向02 探究电流与电阻的关系
题型二 欧姆定律
►考向01 对欧姆定律公式及其变形公式的认识
►考向02 I-U关系图像
►考向03 应用欧姆定律进行电路分析
题型三 电阻的测量
►考向01 伏安法测定值电阻的阻值
►考向02 伏安法测小灯泡发光时电阻
题型四 欧姆定律在串、并联电路中的应用
►考向01 利用欧姆定律进行定性分析
►考向02 利用欧姆定律进行定量分析
05分层训练·巩固提升
►分层训练
►巩固提升
考点要求
课标要求
考查频次
命题预测
电流与电压和电阻关系
· 3.4.2 知道电压、电流和电阻。探究电流与电压、电阻的关系,理解欧姆定律。
· 4.2.12 探究电流与电压、电阻的关系。
· 10年2考
《欧姆定律》是电学的主要内容,也是重点内容,更是考点和考题最为集中的内容。
从考题题型看,对此内容的考查题型涵盖了选择题、填空题、实验题、压轴题(综合计算题)和综合应用题等。
从命题方向和命题点看,主要有:对欧姆定律的理解、欧姆定律的简单计算、电路分析与计算、动态电路分析、I-U图像的应用、应用欧姆定律进行综合计算、欧姆定律在生活中的应用、电路安全与极值、探究电流与电压和电阻关系、电阻测量等。
欧姆定律及其简单计算
·
· 10年10考
电阻的测量
· 4.1.9 用电流表和电压表测量电阻。
· 10年4考
欧姆定律在串、并联电路中的应用
·
· 10年6考
考点一 电流与电压和电阻的关系
一、探究电流与电压关系
在电压一定的情况下,通过导体的电流与导体两端电压成正比,即电阻R不变时,。
实验注意事项
(1)连接电路时,开关应处于断开状态;
(2)为了使得出的结论更具有普遍性,可换用5Ω、15Ω的电阻重复上述实验步骤;
(3)实验中可以通过改变串联的干电池的个数或调节学生电源的电压,但实验时常采用移动滑动变阻器的滑片P来达到改变电压的目的;
(4)调节滑动变阻器时,要缓慢移动滑片,防止电压表、电流表示数变化过快;
(5)移动滑动变阻器滑片过程中,眼睛要紧盯电压表,当电压表示数达到设定值时,停止移动滑片,记录电流表的示数。
二、探究电流与电阻关系
在电压一定的情况下,通过导体的电流与导体的电阻成反比,即U不变时,I1R1=I2R2。
培优拓展:换大调大、换小调小
实验中,如果将原来的电阻更换为阻值更大的电阻,应将滑动变阻器的阻值调大,可使新换上的电阻两端电压等于原电阻两端电压;同理,如果更换一个阻值较小的电阻,应将滑动变阻器的阻值调小。
考点二 欧姆定律
电流与电压的关系
电流与电阻的关系
结论
在电阻一定的情况下,导体中的电流跟这段导体两端的电压成正比。
在电压不变的情况下,导体中的电流跟导体的电阻成反比。
图像
欧姆定律的内容
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,利用公式I=来表示。
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
公式
符号的物理意义
U-表示导体两端电压,单位为伏特(V);R-表示导体的电阻,单位为欧姆(Ω);I-表示通过导体的电流,单位为安培(A)
适用范围
欧姆定律适用于纯电阻电路。在非纯电阻电路中,如含有电动机的电路,欧姆定律将不适用
欧姆定律的意义
欧姆定律反映了电流与电压的因果性,电流与电压的制约性
变形公式
(1)U=IR:导体两端电压等于通过导体的电流与导体的电阻的乘积。但因为电压是电源提供的,电压是形成电流的原因,所以不能说电压与电流成正比;
(2):导体的电阻在数值上等于加在导体两端的电压与通过导体的电流的比值。因为电阻是导体本身的一种性质,它的大小由导体的材料、长度、横截面积和温度等因素决定,与导体两端电压和通过导体的电流无关,因此它既不与U成正比,也不与I成反比
考点三 电阻的测量
1.实验原理:R=。
2.实验器材:电源、导线若干、开关、小灯泡、电流表、电压表、滑动变阻器。
3.实验电路图:
4.问题探究:
(1)滑动变阻器的作用是什么?
①保护电路;
②若测小灯泡的电阻,则改变小灯泡两端的电压和通过的电流,便于研究灯丝电阻受其温度的影响;
③若测定值电阻,则改变电路中的电流,从而改变待测电阻两端的电压,进而多测几组对应的电压值和电流值。
(2)如何处理数据?
①若测小灯泡的电阻,通过计算每次的测量值可得电阻不同,其原因是温度对灯丝的电阻造成了影响,由于电阻是变化的,因此不能取电阻的平均值;
②若测定值电阻的阻值,通过计算每次的测量值得到相应的电阻值,然后取多个电阻值的平均值,以减小实验误差。
(3)若缺少电流表或电压表,应如何测量电阻?
用“替代法”,需要一个已知阻值的定值电阻。
考点四 欧姆定律在串、并联电路中的应用
一、欧姆定律在串联电路中的应用
1.串联电路中电流的计算: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。
。
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。
R=R1+R2。串联电路的总电阻等于各个电阻之和。
3.串联电路中电阻的分压作用
如图所示,R1、R2串联,根据欧姆定律可知U1=IR1,U2=IR2,所以;
即,串联电路中各电阻两端电压与其阻值成正比。
二、欧姆定律在并联电路中的应用
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:当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。
3.并联电路中电阻的分流作用
如图所示,R1与R2并联,根据欧姆定律可知,所以;
即:并联电路中,通过各支路的电流与其电阻成反比。
题型一 电流与电压和电阻的关系
►考向01 探究电流与电压的关系
1.探究电流与电压的关系。
【提出问题】电流与电压有怎样的关系呢?
【猜想与假设】依据电压是形成电流的原因,猜想:通过导体的电流随着导体两端的电压增大而______;
【设计实验】如图所示,是该实验的电路图。请判断虚线框内的电表,它们的符号分别是:甲______乙______;
【进行实验】按电路图连接电路,闭合开关,电流表针位置如图所示,此时电流表的示数为______A。保持电阻R=5Ω不变,移动滑片,测得的几组数据如下表所示;
实验序号
1
2
3
4
5
电压U/V
0.5
1.0
1.5
20
2.5
电流I/A
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
【分析与论证】请在下图的坐标轴上制定标度:把上表中的实验数据在坐标系中描点,并绘出图像______;
【结论】在电阻一定的情况下,通过导体的电流与导体两端的电压成______。
【答案】①增大;② ;③;④0.06A;⑤如图;⑥正比。
【解析】[1]由于电压是形成电流的原因,可以猜想:通过导体的电流随着导体两端的电压增大而增大。
[2][3]由图可知,甲串联在电路中,是电流表,符号是;乙与电阻R并联,是电压表,符号是。
[4]如图所示,电流表量程是0~0.6A,分度值是0.02A,此时电流表的示数为0.06A。
[5]如图,将横坐标电压每格标度为0.25V,纵坐标电流每格标度为0.05A,然后根据表格中数据找出对应的坐标点,并把这些点连接起来,就得到I-U图像。
[6]分析表格中数据及图像可知,在电阻一定的情况下,电压变为原来的几倍,电流就变为原理的几倍,图像为一条过原点的直线,所以可得出结论为:在电阻一定的情况下,通过导体的电流与导体两端的电压成正比。
2.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最大值端,作用是使电路中的电流最小,可以保护电路;
B.探究通过导体的电流与导体两端电压关系时,可调节滑片,使电压表的示数产生变化;
C.实验中,多次测量是为了减小实验误差;
D.在探究通过导体的电流与导体的电阻关系时,当将由换成时,相比上一次实验,应将滑动变阻器接入阻值调大,才能使电压表示数不变
【答案】C。
【解析】A.为保护电路,连接电路时,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,故A正确,不符合题意;
B.探究通过导体的电流与导体两端电压关系时,在电阻不变时,调节滑片,使电压表的示数产生变化,故B正确,不符合题意;
C.实验中,为避免实验的偶然性,要多次测量得出具有普遍性的结论,故C错误,符合题意;
D.在探究电流与电阻关系时,根据控制变量法,要控制导体的电压不变,所以当电阻从10Ω换成20Ω时,电阻变大,分压变大,应向右调整滑片,增大滑动变阻器分得的电压,使电压表示数不变,故D正确,不符合题意。故选C。
3.在探究电流与电压和电阻关系时,下列说法正确的是( )。
A.当加在导体两端的电压改变时,电压与电流的比值也随着改变;
B.用不同的导体研究电流和电压的关系,得到的结论不一样;
C.相同的电压加在电阻不同的导体两端,电流一定相同;
D.同一导体,两端电压越大,通过电流也越大
【答案】D。
【解析】在研究电流与电压的实验中,对同一导体,改变加在两端的电压,发现通过的电流也随之改变,但电压与电流的比值不变,换其他导体,也能得出同样结论。故选D。
►考向02 探究电流与电阻的关系
4.某学习小组计划探究电流与电阻的关系。可供使用的实验器材有:电源(电压恒为6V)、电流表、电压表、滑动变阻器、开关各一个,阻值分别为5Ω、15Ω、25Ω的定值电阻各一个、导线若干。
(1)连接电路时开关应该_________(选填“断开”或“闭合”)。
(2)如图甲所示的实物电路中存在错误,小兰发现只需要改接一根导线就可以了,请在那一根错误的导线上画“×”,再画线把它改到正确的位置上_________。(导线不允许交叉)
(3)图乙是小组根据测得的实验数据绘制的电流I随电阻R的变化图像,由图像可知电阻R两端的电压为______V,为保证分别使用三个定值电阻均能顺利完成实验,滑动变阻器的最大阻值至少是_______Ω。
【答案】① 断开;②如图;③ 2.5;④ 35。
【解析】(1)[1]连接电路时为保护电路,防止电路中的电流过大,开关应该断开。
(2)[2]原来的电路中,定值电阻与电流表并联,电压表串联在电路中是错误的,电流表应与定值电阻串联,电压表与定值电阻并联,如图所示:
(3)[3]由图乙可知,电阻两端的电压始终不变,为U=IR=0.1A×25Ω=2.5V
[4]根据串联电路电压的规律,变阻器分得的电压为U滑=6V-2.5V=3.5V
变阻器分得的电压为电压表示数的倍,根据分压原理,当接入25Ω电阻时,变阻器接入电路中的电阻为
所以为了完成整个实验,应该选取最大阻值至少35Ω的滑动变阻器。
5.某同学利用如图甲所示的电路进行实验,电源电压恒为3V,更换5个定值电阻,得到如图乙所示的图像以下有关叙述正确的是( )。
A.该同学研究的是电流和电压的关系;
B.实验中电压表的示数保持0.5V不变;
C.滑动变阻器阻值变化范围为;
D.将从5换成10后,应将滑片P向左移
【答案】C。
【解析】A.研究电流和电压的关系时,要控制电阻不变,由图乙知,电阻是变化的,故A项错误;
B.由题意和图像可知该同学研究的是电流和电阻的关系,实验中要控制两端的电压不变(即电压表示数不变),由图乙知,电流与电阻之积(即两端的电压):,
即电压表示数保持2.5V不变,故B项错误;
C.由图乙知,电流最大为0.5A时,对应的电阻为,根据欧姆定律和串联电路的规律,变阻器连入电路中的电阻:
由图乙知,电流最小为0.1A时,对应的电阻为,根据欧姆定律和串联电路的规律,变阻器连入电路中的电阻:
所以,滑动变阻器阻值变化范围为,故C项正确;
D.根据串联分压原理可知,将定值电阻由改接成的电阻,电阻增大,其分得的电压增大(大于2.5V),探究电流与电阻关系的实验中应控制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使电压表的示数减小为2.5V,根据分压原理,应增大滑动变阻器连入电路中的电阻,所以滑片应向右端移动,故D项错误。
6.小刚用图所示电路探究“一段电路中电流跟电阻的关系”,在此实验过程中,当A、B两点间的电阻由5Ω更换为10Ω后,为了探究上述问题,他应该采取的唯一操作是( )。
A.保持变阻器滑片不动 B.将变阻器滑片适当向左移动
C.将变阻器滑片适当向右移动 D.适当增加电池的节数
【答案】C。
【解析】ABC.要探究“一段电路中电流跟电阻的关系”,需要保持该电阻两端的电压大小不变,从图中可以看到,这是一个串联电路,两电阻是串联的,在此实验过程中,当A、B两点间的电阻由5Ω更换为10Ω,即A、B两点间的电阻变大,滑动变阻器接入电路的电阻大小不变,根据串联电路的分压原理可知,电压表的示数也变大,即A、B两点间电阻的电压变大,此时应该增大滑动变阻器的阻值,将滑片适当向右端滑动,使电压表的示数与原来相同;故A、B不符合题意,C符合题意;
D.适当增加电池的节数,这样会使电源电压增大,A、B两点间电阻的电压更加大,不能保持电压不变,不合适;故D不符合题意。故选C。
题型二 欧姆定律
►考向01 对欧姆定律公式及其变形公式的认识
【提分秘籍】
欧姆定律的因果关系
(1)对于欧姆定律变形公式U=IR而言,不能说成电压与电流成正比,因为电压是因,电流是果;
(2)对于欧姆定律变形公式而言,不能说成电阻与电压成正比,与电流成反比,因为电阻是导体本身一种性质,其大小只与导体的材料、长度、横截面积和温度有关。
7.下列说法正确的是( )。
A.当加在导体两端的电压改变时,电压与电流的比值也随着改变;
B.用不同的导体研究电流和电压的关系,得到的结论不一样;
C.相同的电压加在电阻不同的导体两端,电流一定相同;
D.同一导体,两端电压越大,通过电流也越大
【答案】D。
【解析】在研究电流与电压的实验中,对同一导体,改变加在两端的电压,发现通过的电流也随之改变,但电压与电流的比值不变,换其他导体,也能得出同样结论。故选D。
8.根据下列一组实验数据,可以得到的结论是( )。
导体两端的电压
导体的电阻
通过导体的电流
2V
10Ω
0.2A
4V
10Ω
0.4A
6V
10Ω
0.6A
A.导体电阻一定时,导体两端的电压跟通过导体的电流成正比;
B.导体电阻一定时,通过导体的电流跟导体两端的电压成正比;
C.导体两端的电压一定时,导体的电阻跟通过导体的电流成反比;
D.导体两端的电压一定时,通过导体的电流跟导体的电阻成反比
【答案】B。
【解析】观察表格中数据,导体的电阻保持10Ω不变,导体两端的电压增大为原来的几倍,电流也增大为原来的几倍,则可得导体电阻一定时,通过导体的电流跟导体两端的电压成正比,故ACD错误,B正确。
故选B。
9.根据欧姆定律的公式及其推导式,下列说法正确的是( )。
A.导体的电阻与导体两端的电压成正比,与通过导体的电流成反比;
B.当导体两端电压为零时,其电阻值也变为零;
C.对于同一导体,通过导体的电流与其两端电压成正比;
D.导体两端电压一定时,通过导体的电流与其电阻成正比
【答案】C。
【解析】AB.电阻是导体本身的一种属性,与导体的材料、横截面积、长度、温度有关;与导体两端的电压、电流无关,故AB错误;
CD.根据欧姆定律的内容可知:电阻一定时,通过导体的电流与其两端电压成正比;导体两端电压一定时,通过导体的电流与其电阻成反比,故C正确,D错误。故选C。
►考向02 I-U关系图像
【提分秘籍】
I-U关系图像的识别技巧
(1)若I-U图像是一条直线,则导体为定值电阻,在图像上取任何一点即可计算出该导体的的电阻;
(2)直线越倾斜,说明电压的变化相同时电流变化越快,即电阻越小。
10.某同学在探究通过导体的电流与其电压的关系时,将记录的数据作出了如图所示的图像,根据图像分析,下列说法不正确的是( )。
A.通过导体a的电流与其两端电压成正比;
B.导体a的电阻大于b的电阻;
C.将导体a与b串联后接入电路,a的电压较大;
D.将导体a与b并联后接入电路,a的电流较大
【答案】D。
【解析】A、在电阻a一定时,通过导体a的电流跟导体a两端的电压成正比,故A正确,不符合题意;
B、如图:
从图中找到a和b的电压相同时,通过a的电流小于通过b的电流,即Ia<Ib,根据导体两端的电压一定时,导体中的电流跟导体的电阻成反比得到导体a的电阻大于b的电阻,即Ra>Rb,故B正确,不符合题意;
C、如图:
将导体a与b串联后接入电路,串联电路中电流处处相等,从图像可知Ua>Ub,故C正确,不符合题意;
D、如图:
将导体a与b并联后接入电路,并联电路各支路两端的电压相等,从图像可知Ia<Ib,故D错误,符合题意。故选D。
11.如图所示,能正确表示通过某定值电阻的电流与它两端电压之间关系的图像是( )。
A. B. C. D.
【答案】A。
【解析】定值电阻的阻值不变,由欧姆定律可知,电阻一定时,通过导体的电流与其两端的电压成正比,其I﹣U图像是一条过原点的倾斜直线。故A符合题意,BCD不符合题意。故选A。
12.图示电路中,电源电压不变,R1为定值电阻,R2为滑动变阻器。闭合开关S,移动滑片P,多次记录电压表示数U和对应的电流表示数I,则绘出的U-I关系图象正确的是( )。
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】由电路图知,R1和R2是串联的,电压表测得的是R2两端的电压,电流表测量电路中的电流,因串联电路中总电压等于各分电压之和,电压表的示数U=U电源-IR1;
由表达式可知电压表的示数U和电流表的示数I是一次函数,当滑动变阻器接入电路中的电阻为零时,其两端的电压为零,电路中的电流最大,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,由选项可知,D正确、ABC错误。故选D。
►考向03 应用欧姆定律进行电路分析
【提分秘籍】
应用欧姆定律计算的一般方法:
(1)首先应熟练掌握欧姆定律的内容及变形公式;
(2)然后对具体电路进行分析,确定电路的特点(分析时电压表相当于断路,电流表相当于一条导线);
(3)在图中标出已知量和未知量,找出各个物理量之间的联系;
(4)最后根据串、并联电路中电流、电压的特点分析解答。
13.如图甲所示电路,电源电压不变,小灯泡L正常工作时的电压为2.5V,R为滑动变阻器。闭合开关,滑片P在某两点间移动的过程中,电流表A与电压表V的示数变化关系如图乙所示。当电流表示数为0.2A时,两电压表的示数相等,则电源电压为 V,小灯泡正常工作时的电流为 A,此时滑动变阻器接入电路的阻值为 。
【答案】3;0.25;2。
【解析】由图甲知道,小灯泡与滑动变阻器串联,电压表V1测小灯泡两端的电压,电压表V2测滑动变阻器R两端的电压,电流表测电路中的电流。
[1]根据图乙知道,当电流表示数为0.2A时,电压表V1的示数为U1=1.5V,根据题意知道,此时两电压表的示数相等,即U2=U1=1.5V
由串联电路的电压特点知道,电源电压U=U1+U2=1.5V+1.5V=3V
[2]小灯泡在额定电压下正常发光,因此小灯泡正常发光时其两端的电压UL=U额=2.5V
由图乙知道,此时通过小灯泡的电流为IL=0.25A
[3]由串联电路的电流特点知道,此时电路中的电流I=I滑=IL=0.25A
由串联电路的电压特点知道,滑动变阻器两端的电压U滑=U-UL=3V-2.5V=0.5V
由欧姆定律知道,滑动变阻器接入电路的电阻。
14.(多选)如图所示电路中,电源电压保持不变。当开关S闭合,滑动变阻器的滑片P向左移动时,下列说法正确的是( )。
A.电压表V1示数不变 B.电压表V2示数变大
C.电流表A的示数变大 D.电压表V2与电流表A的示数之比变小
【答案】CD。
【解析】由电路图可知,两电阻串联,电压表V1测R2两端的电压,V2测电源的电压,电流表测电路中的电流;因电源的电压不变,所以电压表V2的示数不变;
当滑片P向左移动时,滑动变阻器接入电路的电阻变小,电路的总电阻变小;
根据欧姆定律可知,电路中的电流变大,即电流表的示数变大;根据可知,R1两端的电压变大;根据串联电路的总电压等于各分电压之和可知,滑动变阻器两端的电压减小,即压表V1的示数变小,电压表V2示数不变,电流表示数变大,则电压表V2与电流表A的示数之比变小,故AB错误,CD正确。
故选CD。
15.(多选)如图是烟雾报警器的原理图,其中报警器部分电阻非常大,电源电压保持不变,为定值电阻,光敏电阻R的阻值随光照强度的减弱而增大,当报警器两端的电压达到一定数值时,报警器开始报警。若想使报警器在烟雾较淡时就触发报警,以下措施正确的是( )。
A.增加激光强度 B.减小的阻值
C.增大电源电压 D.提高报警器的触发电压
【答案】BC。
【解析】由图得,光敏电阻R与报警器并联后,再与定值电阻R0串联,电流表测量电阻R的电流。依题意得,电源电压保持不变,光敏电阻R的阻值随光照强度的减弱而增大,当报警器两端的电压达到一定数值时,报警器开始报警。若想使报警器在烟雾较淡时就触发报警,则应在烟雾较淡时,使光敏电阻R的电压增大到一定值。
A.增加激光强度,光敏电阻R变小,则光敏电阻与报警器两端的总电阻变小,由串联电路特点得,光敏电阻与报警器两端的电压变小,故A不符合题意;
B.减小的阻值,使电路中的总电阻变小,电路中的总电流变小,由欧姆定律得,电阻R0的电压变小,由串联电路分压特点得,光敏电阻与报警器两端的电压变大,使报警器报警,故B符合题意;
C.增大电源电压,可以使光敏电阻R的电压增大,使报警器报警,故C符合题意;
D.提高报警器的触发电压,光敏电阻R的电压需达到更大的电压,报警器才能报警,故D不符合题意。
故选BC。
题型三 电阻的测量
►考向01 伏安法测定值电阻的阻值
16.为了测一未知电阻Rx的阻值,小明连接了如图甲所示的电路。电源电压恒为6V,滑动变阻器标有“40Ω 1A”。
(1)图甲中有一根导线未连接,请用笔画线代替导线将电路连接完整;
(2)正确连接电路后,闭合开关,调节滑动变阻器滑片P,当电流表的示数为0.5A时,电压表的示数如图乙所示,则测出的定值电阻Rx的阻值为_____Ω;
(3)小明继续移动滑片P,进行了多次测量,目的是_____(填序号);
①计算电阻的平均值从而减小实验误差 ②避免实验出现偶然性和片面性的结果
(4)实验结束后,小明用四个定值电阻(5Ω,10Ω,20Ω,40Ω)分别替换Rx,利用图甲电路继续探究“电流与电阻的关系”。图丙所示是小明根据实验所测数据画出的电流随电阻变化的图像,分析图像可知:
①实验过程定值电阻两端电压控制在_____V不变;
②四次实验中将滑动变阻器接入电路的最大阻值是_____Ω。
【答案】如图;5.2;①;4;20。
【解析】(1)[1]滑动变阻器要一上一下连接在电路中与待测电阻串联,如下图所示:
(2)[2]由乙图可知,电压表量程为0~3V,分度值为0.1V,故读数为2.6V,根据欧姆定律可得待测电阻为
(3)[3]一次测量的结果误差较大,故测电阻Rx时,多次移动滑片的目的是计算电阻的平均值,从而减小实验误差。故①符合题意,②不符合题意。故选①。
(4)①[4]由图丙知,电阻的电流与电阻之积为
U′=IR=0.8A×5Ω=0.4A×10Ω=0.2A×20Ω=0.1A×40Ω=4V
即实验过程定值电阻两端电压控制在4V不变。
②[5]R两端电压保持4V不变,根据串联电路电压的规律,则滑动变阻器两端电压为
U滑=U总﹣U′=6V﹣4V=2V
当电路中电流最小时,总电阻电阻最大,即滑动变阻器接入电路阻值最大,由图可知Imin=0.1A
由欧姆定律,则滑动变阻器连入电路的电阻为;
所以滑动变阻器接入电路的最大阻值是20Ω。
17.某同学设计了以下四种电路,其中电源电压不变且未知,R0是已知阻值的定值电阻。在实验中不拆改电路的情况下,能够测量出未知电阻Rx阻值的电路是( )。
A.只有① B.只有②③ C.只有①②③ D.①②③④都可以
【答案】C。
【解析】由图知,
①只闭合S1时,电路是只有R0的基本电路,电流表测量通过R0的电流I0;再闭合S2,两只电阻并联,电流表测量干路电流I,根据电源电压不变列式I0R0=(I﹣I0)Rx可求出Rx的阻值,故能测出Rx阻值;
②只闭合S2时,两电阻串联,电流表测电路中电流I1;两开关都闭合时只有R0接入电路中,电流表测此时电路中电流I0,根据电源电压不变列式I1(R0+Rx)=I 0R 0可求出Rx的阻值,故能测出Rx阻值;
③闭合开关S、S2,两只电阻串联,电压表测量电源电压为U;闭合S,断开S2,闭合S1,电压表测量电阻R0两端电压U0,根据电路电流相等列式=可求出Rx的阻值,故能测出Rx阻值;
④闭合开关S,S1接1,两只电阻串联,电压表测量R0两端电压为U0;S1接2,电压表反接,不能测量Rx两端电压Ux,仅有一个电压值,不能测出Rx阻值。故C符合题意。
18.某同学设计了如图所示的电路测量未知电阻RX 的阻值。已知R0 为定值电阻,R为滑动变阻器。
(1)开关S闭合前,应将滑动变阻器的滑片P置于__________端(填“a”或“b”),目的是__________。
(2)闭合开关S,调节滑动变阻器,得到电压表V1 的示数为U1 ,电压表V2 的示数为U2 ,则被测的阻值Rx=___________。
(3)该同学测量一次后,就计算出了该电阻的阻值,你认为该实验结论的得出_______(选填“妥当”或“不妥当”),理由是__________________。
【答案】b;保护电路;;不妥当;应该多次测量求平均值,减小误差。
【解析】(1)[1] [2]在连接电路时,为了保护电路,避免电路中电流过大烧坏用电器,应该将滑动变阻器调至最大阻值处,即将滑片P调至b端。
(2)[3]图中电阻Rx 和R0 串联,串联电路各处电流相同,故;
化简得;
(3)[4][5]应该进行多次测量求平均值,减小误差,所以这位同学只进行一次实验就计算出未知电阻的阻值是不妥当的。
►考向02 伏安法测小灯泡发光时电阻
19.在“测量小灯泡电阻”的实验中,现有器材:额定电压为2.5V的小灯泡(电阻约为10Ω)、6V的电源、电流表、电压表、开关、滑动变阻器各1个、导线若干。
(1)请用笔画线代替导线,将如图甲所示的实物电路连接完整(导线不得交叉);( )
(2)正确连接好电路,闭合开关前,滑动变阻器的滑片P应置于________(选填“A”或“B”)端;
(3)正确连接完电路,闭合开关后,发现无论怎样移动滑片P,小灯泡都不亮,电流表几乎无示数,但电压表示数明显。仔细检查,确认连接无误。那么出现的电路故障有可能是下列各种情况中的________(选填代号)
A.电流表内部发生开路
B.灯泡的灯丝断了
C.灯座的内部出现短路
D.滑动变阻器电阻线断了
(4)排出故障后,闭合开关,调节滑动变阻器的滑片,当小灯泡正常发光时,电流表表盘如图乙所示,则此时小灯泡的电阻为________Ω;(若除不尽,请保留一位小数)
(5)如果把本实验中的小灯泡换成一个定值电阻,利用这些实验器材就可以“探究电流与______的关系”。
【答案】如图;A;B;9.6;电压。
【解析】(1)[1]滑动变阻器必须保持“一上一下”的接法,所以开关右端和滑动变阻器的上面左端或者右端相连都可以;电压表接在灯泡两端,灯泡额定电压为2.5V,所以电压表选择小量程,故答案如下:
(2)[2]开关闭合前,滑动变阻器的滑片必须处于阻值最大处,所以滑动变阻器滑片要放在A端。
(3)[3]正确连接完电路,闭合开关后,发现无论怎样移动滑片P,小灯泡都不亮,电流表几乎无示数,但电压表示数明显。确保连接也无误,那只能说明电压表串联进入电路中,电路中的电阻太大,导致电流太小,也就是灯泡发生断路故障,故答案选B。
(4)[4]由图可以读出灯泡正常发光时,电流表示数I=0.26A,所以根据公式可得
(5)[5]将小灯泡换成定值电阻,其阻值不变,根据实验器材,正好可以研究电流与电压之间的关系。
20.在探究“小灯泡灯丝的电阻与温度的关系”的实验中,电源电压4.5V,小灯泡额定电压为2.5V、电阻约为10Ω。
实验序号
电压U(V)
电流I(A)
1
2.9
0.22
2
2.0
0.18
3
1.0
0.12
(1)小叶同学闭合开关,移动滑片P到某一点时,从电压表获得了第一个示数(如图乙所示)为 _____V,若继续探究,他应将图甲中滑片P向 _____(选填“A”或“B”)端移动。
(2)多次移动滑动变阻器的滑片,并将测量数据填写到表格当中,然后绘制成图丙所示的I﹣U图像,根据图像信息,可以得出:灯丝的电阻随温度的升高而 _____(选填“增大”、“不变”或“减小”)。
(3)小亮还想知道小灯泡正常发光时的电阻是多少,尽管他发现表格中没有收集相应的数据,但还是找到了办法并计算了出来,他得到的阻值是 _____Ω。
【答案】2.9;A;增大;12.5。
【解析】(1)[1][2]由图甲知电压表量程为0~3V,分度值为0.1V,则电压表示数为2.9V;因灯泡两端电压大于额定电压,故应减小灯泡两端的电压,根据串联电路电压的规律知需要增大滑动变阻器两端的电压,由串联电路的分压作用知应增大滑动变阻器的接入电阻,实验滑动变阻器滑片应向A端移动。
(2)[3]由图象可知,当温度升高时,电压的变化量比电流的变化量大,根据可知,灯丝电阻随温度的升高而增大。
(3)[4]小灯泡正常发光时的电压等于额定电压,小灯泡的额定电压为2.5V,由图知当小灯泡两端的电压为2.5V时,通过小灯泡的电流为0.2A,根据欧姆定律 知小灯泡正常发光的电阻为
21.测量小灯泡发光电阻时,同学们发现在已知小灯泡额定电流I额(=0.5A)或额定电压U额(=2.5V)情况下,只用一只电表及已有其他器材(忽略定值电阻Rx的实验误差),也能测量小灯泡正常发光时的电阻。下列电路设计最合理的一项是( )。
A、 B、 C、 D、
【答案】C。
【解析】A.闭合开关S1,滑动变阻器的滑片使电流表的示数为灯泡的额定电流,闭合开关S2,电阻Rx与灯泡并联,电阻Rx与灯泡两端的电压相等,但不能得到电阻Rx的电压值,不能得到灯泡正常发光时的电阻,故A不符合题意;
B.闭合开关S1,滑动变阻器的滑片使电流表的示数为灯泡的额定电流,闭合开关S2,电阻Rx与灯泡并联,电阻Rx与灯泡两端的电压相等,但不能得到电阻Rx的电压值,不能得到灯泡正常发光时的电阻,故B不符合题意;
C.只闭合S1,移动变阻器的滑片,使电压表示数为2.5V,则灯正常发光;保持滑片位置不动,闭合S2,断开S1,记下电压表的示数U1,此时电压表测Rx与灯的电压,因电路的连接没有改变,各电阻的大小和电压没有改变,灯仍正常发光,由串联电路电压的规律,Rx的电压Ux=U1-2.5V
通过Rx的电流,即灯的额定电流
灯泡正常发光时的电阻 ,故C符合题意;
D.定值电阻与灯串联,电路中只有电压表,只闭合S1,电表测定值电阻的电压;当只闭合S2时,电压表测灯与定值电阻的电压,无法确定灯是否正常发光,故D不符合题意。故选C。
题型四 欧姆定律在串、并联电路中的应用
►考向01 利用欧姆定律进行定性分析
22.如图所示,电源两端电压保持不变,闭合开关S,将滑动变阻器的滑片适当左移,下列说法正确的是( )。
A. 电流表A1示数不变、电流表A2示数变小 B. 电流表A1示数变大、电压表V示数不变;
C. 电流表A2示数变大、电压表V示数变小 D. 电流表A2示数变大、电压表V示数不变
【答案】D。
【解析】如图,小灯泡与滑动变阻器并联,电流表A1测量通过小灯泡的电流,电流表A2测量干路电流;
在滑动变阻器的滑片向左移动的过程中,小灯泡所在的支路两端的电压为电源电压保持不变(并联电路各支路两端的电压均等于电源电压),故通过小灯泡的电流不变,即电流表A1的示数不变;
滑动变阻器所在的支路电阻变小,电流变大,故干路的电流变大(并联电路中干路电流等于各支路电流之和),即电流表A2的示数变大;
电压表V测量电源电压保持不变。故选D。
23.图是某简易煤气检测电路,其中Q为气敏元件,其阻值随煤气浓度的升高而减小。若输出信号的仪表选用电压表或电流表,闭合开关S,当煤气浓度升高时,要求仪表的示数増大,则( )。
A.选用电压表接在a、b之间 B.选用电压表接在b、c之间;
C.选用电流表接在b、c之间 D.选用电流表接在a、c之间
【答案】A。
【解析】由图示知,若在ab或bc间连接电流表,则电路中的电阻或气敏元件会被短路,所以仪表应选用电压表。
据题意,煤气浓度升高时,气敏元件的阻值减小,则电路中的电流增大,而电阻R的阻值保持不变,那么其两端的电压变大,而按要求,仪表的示数增大,说明电压表接在ab间,故A符合题意,BCD不符合题意。故选A。
24.如图所示是一种温度测试仪的电路,R1为定值电阻,R2为热敏电阻(阻值随温度升高而减小,电路图符号 )。电源两端的电压不变,闭合开关S,当所测物体温度升高时,下列判断正确的是( )。
A.电流表示数变小 B.电流表示数不变 C.电压表示数变小 D.电压表示数变大
【答案】D。
【解析】已知R2为热敏电阻,其阻值随温度升高而减小。由图可知定值电阻R1、热敏电阻R2串联,电流表测电路电流,电压表测定值电阻R1两端电压,闭合开关S,当所测物体温度升高时,热敏电阻R2阻值减小,则通过电路电流增大,即电流表示数变大;定值电阻R1阻值不变,通过电流增大,根据U=IR可知,两端电压增大,即电压表示数变大。故ABC错误,D正确。故选D。
►考向02 利用欧姆定律进行定量分析
25.图甲是探究欧姆定律的实验电路,电源电压恒定,R1是滑动变阻器,R2是定值电阻;图乙中的a、b分别是将滑动变阻器R1的滑片从最左端移动到最右端的过程中,电流表A的示数随两电压表V1、V2的示数变化关系图象。下列说法中正确的是( )。
A. 图线a是电流表A的示数随电压表V1的示数变化关系图象;
B. 当电压表V1、V2的示数相等时,滑片在滑动变阻器的中点位置;
C. 电源电压是6V;
D. 定值电阻阻值是10Ω
【答案】ACD。
【解析】A.通过定值电阻的电流与定值电阻两端电压成正比,所以图线b是对应的是定值电阻,a对应滑动变阻器。由甲图可知,电压表V1测定值电阻两端电压,故A正确;
BD.定值电阻的阻值
滑动变阻器的最大阻值
当电压表V1、V2的示数相等时,即滑动变阻器的最值等于定值电阻的阻值,此时滑动变阻器的阻值
故B错误,D正确;
C.当电流为0.1A时,V1和V2的示数分别为1V和5V,串联电路中,电源电压等于各用电器两端电压之和,故电源电压为6V,故C正确。故选ACD。
26.测温模拟电路如图1所示,温度表由量程为3V的电压表改装而成,电源电压U为6V,R的阻值为40Ω,热敏电阻的阻值Rt随温度t变化的关系如图2所示,则当开关S闭合后,电路可测量的最高温度为______℃,温度表的10℃应标在电压表______处,若增大U,电路可测量的最高温度将_______ 若U增大3V,R增大40Ω,电路可测量的最高温度为________℃。
【答案】30;2;变小;30。
【解析】[1]由1图可知,R、Rt串联,电压表测Rt两端电压,当电压表的示数最大,即Ut=3V时,电路允许测量的温度最高,根据串联电路两端的总电压等于各分电阻两端的电压之和可得:定值电阻R两端的电压UR=U-Ut=6V-3V=3V
则电路中的电流I=
热敏电阻的阻值
由图象可知,此电路允许的最高环境温度为30℃。
[2]温度表在10℃时,Rt1=20Ω,电路中的电流=0.1A
电压表的示数
[3]若增大电源电压U,电压表的量程仍为0-3V,根据串联电路的分压作用知,定值电阻两端的电压增大,由欧姆定律知电路的电流增大,热敏电阻的阻值Rt的阻值减小,电路可测量的最高温度减小。
[4]若U增大3V,即电源电压为3V+6V=9V
R增大40Ω,此时电压表的量程仍为0-3V,根据串联电路的分压作用知,定值电阻两端的电压增大,变为9V-3V=6V
此时电路的电流为
热敏电阻的阻值Rt的阻值为=40Ω
由图2知此时电路可测量的最高温度是30℃。
27.如图甲所示电路,电源电压不变。闭合开关后,滑片 P 由 b 端滑到 a 端,电压表示数 U 与电流表示数 I的变化关系如图乙所示,则可判断电源电压是____V,定值电阻 R 的阻值是____Ω,滑动变阻器的最大阻值为____Ω。
【答案】9;6;12。
【解析】由电路图可知,两个电阻串联,电压表测量定值电阻的两端电压;滑片P在a端时滑动变阻器的接入电阻为零,此时电压表示数为电源电压,由图乙可知为9V。滑片P在a端时,则定值电阻阻值为,滑片P在b端时滑动变阻器的接入电阻最大,此时,则滑动变阻器的最大阻值为。
基础巩固
一、单选题
1.(2024·安徽宿州·二模)关于物理学科的基本知识点,下列判断正确的是( )
A.测量某物体长度时正确的记录结果为2.34m,说明测量者使用的刻度尺分度值为1cm
B.弹簧测力计的工作原理是弹簧所受拉力大小与弹簧长度成正比
C.厨房里的吸油烟机工作时能吸掉油烟,是应用了流体内部流速大的地方压强小的原理
D.教室内每多开一盏日光灯,教室内电路的总电阻就变大一些
【答案】C
【解析】A.测量物体长度记录数据的最后一位为估读,记录结果为2.34m,说明测量者使用的刻度尺分度值为1dm,故A错误;
B.弹簧测力计的工作原理是弹簧所受拉力大小与弹簧的伸长量成正比,故B错误;
C.厨房里的吸油烟机工作时能吸掉油烟,这是利用了流体内部流速大的地方压强小的原理。当吸油烟机工作时,它使油烟附近的空气流速增大,压强减小,而油烟另一侧的空气流速相对较小,压强较大。因此,油烟在压强差的作用下被吸入吸油烟机,故C正确;
D.教室内各日光灯为并联,多开一盏灯相当于多并联一个电阻,电路的总电阻减小,故D错误。
故选C。
2.(20-21九年级下·安徽宣城·自主招生)我们知道,实际电源是有电阻的,其等效电路如图甲所示,为了测量电源电压和电源内阻,小明设计了如图乙所示电路,并多次记录电流表和电压表示数,作出电压表示数U和电流表示数I之间的U﹣I关系图像如图丙(A)所示;丙(B)是某个灯泡的U﹣I图像。则下列说法中错误的是( )
A.电源电压为6V
B.电源电阻为4Ω
C.若将该灯泡和该电源组成图丁电路时,灯泡两端电压UL=4V
D.图丁中用“4V,1A”的灯泡替换“4V,0.5A”的灯泡,灯泡两端电压将大于4V
【答案】D
【解析】AB.图乙中电阻和电源串联接入电路,由丙图可知通过电路的电流为0.5A时,电阻两端的电压为4V,通过电路的电流为1.5A时,电阻两端的电压为0V,串联电路总电压等于各部分电压之和,则电源电压
U=UV+Ir
代入数据可得
4V+0.5A×r=0V+1.5A×r
解方程得
r=4Ω,U=6V
故AB正确,不符合题意;
C.将该灯泡和该电源组成图丁电路,即灯泡和电源串联接入电路,由丙可知灯泡两端的电压为4V,故C正确,不符合题意;
D.根据可知用“4V,1A”的灯泡替换“4V,0.5A”的灯泡,灯泡的电阻变小,根据串联分压原理可知灯泡两端的电压会小于4V,故D错误,符合题意。
故选D。
3.(2024·安徽宿州·二模)雨水探测器是一种自动检测雨水的装置,汽车刮水器的刮动速度会随着雨的大小自动调节,雨停后,刮水器自动停止工作。雨水探测器的主要部件是雨水检测金属网,如图甲所示;在无雨水时通过手动也能控制电动机的转动与停止,其工作电路原理如图乙所示。雨水检测金属网浸入雨水中深度增大时( )
A.雨水检测金属网接入电路的电阻变大 B.电流表示数变小
C.定值电阻R两端的电压变大 D.电动机转动变慢
【答案】C
【解析】A.雨水检测金属网浸入雨水中深度增大时,需要加快雨刮器的刮动速度,说明电路中电流要增大,由可知,电路中电阻变小,即探测金属网电阻变小,故A不符合题意;
BCD.探测金属网浸入雨水中的深度越深,a、b间导体的横截面积越大,电阻越小,电路中电流越大,即电流表示数越大,此时电动机转动越快,由欧姆定律可知,定值电阻两端电压增大,故BD不符合题意,C符合题意。
故选C。
4.(2024·安徽合肥·模拟预测)雨水探测器是一种自动检测雨水的装置,汽车雨刮器的刮动速度会随着雨水的大小自动调节,雨停后,雨刮器自动停止工作,雨水探测器的主要部件是探测金属网,如图甲所示;在无雨水时通过手动也能控制电动机的转动与停止,其工作电路原理如图乙所示。下列说法正确的是( )
A.雨天只有闭合开关S后,雨刮器才能自动刮雨水
B.雨水增大时,探测金属网电阻变大
C.探测金属网浸入雨水中的深度越深,电流表示数越大
D.探测金属网浸入雨水中的深度越浅,电动机转动越快
【答案】C
【解析】A.雨天不用闭合开关S,雨刮器就能自动刮雨水,因为雨水是导体,经过探测金属网时 ,电路会被接通,故A错误;
B.雨水增大时,需要加快雨刮器的刮动速度,说明电路中电流要增大,由 可知,电路中电阻变小,即探测金属网电阻变小,故B错误;
CD.探测金属网浸入雨水中的深度越深,a、b间导体的横截面积越大,电阻越小,电路中电流越大,即电流表示数越大,此时电动机转动越快,故D错误,C正确。
故选C。
5.(2024·安徽·二模)三个电阻R1=2Ω,R2=3Ω,R3=5Ω,将它们并联后加一恒定电压U,电路如图所示。流过每个电阻的电流分别是I1、I2、I3,每个电阻两端电压分别是U1、U2、U3,则下列说法正确的是( )
A.I1∶I2∶I3=5∶3∶2
B.U1∶U2∶U3=5∶3∶2
C.若减小R1的阻值,则电路中并联的总阻值减小
D.若再并联一个100Ω的电阻,则并联的总阻值增大
【答案】C
【解析】B.并联电路各支路电压相等,所以U1∶U2∶U3=1∶1∶1,故B错误;
A.根据可知,
故A错误;
C.若减小R1的阻值,通过R1的电流增大,电路总电流增大,而总电压不变,则电路中并联的总阻值减小,故C正确;
D.若再并联一个100Ω的电阻,根据并联电阻计算公式可知并联的总阻值减小,故D错误。
故选C。
6.(23-24九年级下·安徽蚌埠·阶段练习)用2节相同的干电池和2个规格都相同的小灯泡组合成如图所示的甲、乙两个电路。下列说法正确的是( )
A.甲中的小灯泡两端的电压是乙中每个小灯泡两端的电压的2倍
B.甲中小灯泡通过的电流是乙中每个小灯泡通过电流的2倍
C.甲中小灯泡通过的电流等于乙中每个小灯泡通过的电流
D.甲中电路的总电阻是乙中电路的总电阻的四分之一
【答案】C
【解析】A.甲中的小灯泡两端的电压为电源电压;乙中的小灯泡是并联,各灯泡两端的电压都等于电源电压,因电源都是2节相同的干电池串联组成,则电源电压相等,所以甲中的小灯泡两端的电压和乙中每个小灯泡两端的电压相等,故A错误;
BC.由于甲中的小灯泡两端的电压和乙中每个小灯泡两端的电压相等,根据欧姆定律可知,甲中小灯泡通过的电流等于乙中每个小灯泡通过的电流,故B错误,C正确;
D.由于甲中小灯泡通过的电流等于乙中每个小灯泡通过的电流,根据并联电路的电流特点可知,甲中电路电流等于乙中干路电流的一半,根据欧姆定律可得,甲中电路的总电阻是乙中电路的总电阻的两倍,故D错误。
故选C。
7.(23-24九年级下·安徽六安·阶段练习)初中物理实验主要包含两大类——“探究类实验”和“测量类实验”,下列探究类实验结论性语言描述正确的是( )
A.物体的质量越大,它具有的动能越大
B.水吸收的热量跟它的质量成正比
C.串联电路两端的总电压等于各部分电路两端的电压之和
D.保持电压不变时,电阻跟电流成反比
【答案】C
【解析】A.物体的质量越大,它具有的动能不一定越大,因为动能的大小还与物体的速度有关,故A错误;
B.水吸收的热量跟它的质量、升高的温度和比热容有关,故B错误;
C.根据串联电路电压的特点可知,串联电路两端的总电压等于各部分电路两端的电压之和,故C正确;
D.保持电压不变时,由欧姆定律可知,电流与电阻成反比,故D错误。
故选C。
二、填空题
8.(24-25九年级上·安徽芜湖·阶段练习)跨学科实践探究中,将夹子、在铅笔芯上左右移动可以改变小灯泡的亮度,由此可以制作成调光灯,如图所示,闭合开关后,当夹子不动,向右移动,小灯泡将 (选填“变亮”或“变暗”)。
【答案】变暗
【解析】闭合开关后,当夹子不动,向右移动,铅笔芯接入电路中的长度变长,电阻变大,根据可知,电路中的电流变小,小灯泡的亮度将变暗。
9.(23-24九年级上·安徽滁州·阶段练习)如图所示,Rx和R0组成串联电路,开关S闭合,用电压表分别测出Rx和R0两端的电压,其中Ux=3V、U0=5V,已知R0的阻值为10Ω,则Rx的阻值为 。
【答案】6Ω
【解析】图中Rx和R0组成串联电路,开关S闭合,用电压表分别测出Rx和R0两端的电压;根据串联电路中的电流处处相等,结合知,电压之比等于电阻之比,故
带入数据为
解得。
10.(23-24九年级下·安徽宣城·自主招生)在探究“串联电路电压特点”实验中,小明取两只完全相同的灯泡连成如图所示串联电路,当电压表V并联在AB两点间或BC两点间时,电压表示数均为U1;当电压表并联在DE两点间时,电压表示数为U2,但U2>2U1;发现与“串联电路两端的电压等于各部分电路两端电压之和”并不一致。于是他们检查电路并重新连接电路后再次进行实验,数据仍然与原来相同。于是他们从老师那里寻求帮助,老师告诉他们,电压表本身也有电阻,电压表的接入会对电路带来影响。他们找到了问题的答案后,推导出了电压表电阻RV和灯泡电阻= 的比值(用U1和U2表示)。
【答案】
【解析】当电压表V并联在AB两点间时,电压表和灯泡并联后再与另一灯泡串联,由欧姆定律及并联电路电流规律可知,此时干路电流为
则DE两点间的电压为
解得。
11.(2024·四川成都·中考真题)小张用如图所示的电路测量小灯泡的电阻,电流表和电压表选用小量程。闭合开关前,将滑动变阻器的滑片移到最右端的目的是 。闭合开关,她发现灯泡不亮,两电表的示数均很小,经过检查,确认电路连接正确,两电表均完好,小张的下一步操作应该是 。
【答案】 保护电路 移动滑动变阻器滑片
【解析】[1]为了保护电路中各元件安全,闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片移到阻值最大处,所以将滑动变阻器的滑片移到最右端的目的是保护电路。
[2]连接好电路,闭合开关后,灯泡不亮,两电表的示数均很小,说明电路是通的,只是电流比较小,导致灯泡不亮,故下一步的操作应该是移动滑动变阻器的滑片,减小滑动变阻器连入电路的阻值。
12.(2024·安徽合肥·模拟预测)人体触电后有无危险主要取决于通过人体的电流大小,人体皮肤干燥时的电阻为皮肤潮湿时的电阻的4倍。通过人体的安全电流最大值为30mA,若人体皮肤干燥时持续允许接触电压为48V,则人体皮肤潮湿时的安全电压为 V。
【答案】12
【解析】人体皮肤干燥时的电阻为
人体皮肤潮湿时的电阻为
人体皮肤潮湿时的安全电压为
13.(23-24九年级上·安徽阜阳·期末)图甲所示的R是一块合金导体,若把合金块分别按前后、左右、上下三种方法接在图乙电路的a、b接线柱上,其中 (选填“前后”“左右”或“上下”)接入时电流表示数最大。
【答案】上下
【解析】当材料和横截面积一定时,长度越长,电阻越大,导体前后接时,横截面积最小,长度最长,电阻最大,根据欧姆定律可知,电流表示数最小,导体上下接入电路中时,长度短,横截面积大,电阻最小,根据欧姆定律可知,此时电路中的电流最大。
14.(23-24九年级上·安徽阜阳·期末)如图,正方形四边共连接了8个电阻均为4Ω的电阻,如果分别用导线将E、F相连,M、N相连,且导线EF与MN相连通于O点,如图甲,则A、B两点间电阻为 Ω,如果分别用导线将E、F相连,M、N相连,但导线EF与MN不相连通,如图乙,则A、B两点间电阻为 Ω。
【答案】 4 4
【解析】[1]甲图中甲图中等效电路图如下:
;
故最终阻值为
3 [2]乙图中等效电路图如下:
故最终阻值为
15.(23-24九年级上·安徽阜阳·期末)新冠期间,每个班级都配备了红外测温仪(如图甲所示),图乙是该红外测温仪的电路原理图,Rt是热敏电阻,其电阻大小与温度关系如丙图,其中温度表是0~3V的电压表改装而成的,电源电压为4.5V,定值电阻R=20Ω,则该红外测温仪最高能够测量的温度是 ℃。
【答案】30
【解析】由图乙可知,两电阻串联,电压表测Rt两端的电压;由图丙可知,热敏电阻Rt的阻值随着温度的升高而增大;由串联电路的分压原理可知,当热敏电阻Rt的阻值最大时,Rt两端的电压最大,因为电压表的量程为0~3V,所以,Rt两端的最大电压为3V,由串联电路的电压特点可知,此时定值电阻R两端的电压
由串联电路的电流特点和欧姆定律可知,通过Rt的电流
则热敏电阻Rt的最大阻值
由图丙可知,该红外测温仪最高能够测量的温度为30℃。
三、实验题
16.(24-25九年级上·安徽池州·阶段练习)在“测量小灯泡发光时电阻”实验中,提供的器材有:电压为3V的恒定电源、开关、滑动变阻器、小灯泡[2.5V(正常发光时电压)0.3A(正常发光时电流)]、电压表、电流表、导线若干,图甲是连接的部分电路。
(1)请用笔画线代替导线将图甲连接完整(要求滑片向右移动时,灯泡变暗);
(2)连接完电路,闭合开关,调节滑动变阻器,当小灯泡正常发光时电阻是 Ω(保留一位小数);
(3)调节滑动变阻器,使电压表示数为3.0V,算出此时灯泡的电阻值约为10.7Ω,可以得到小灯泡电阻和温度的关系是: ;
(4)再调节滑动变阻器,使电压表示数为2.0V,算出电阻值约7.2Ω,求出上面三次平均值就是小灯泡的电阻,请你对此做法是否正确进行评价,简要说明理由: 。
【答案】(1)
(2)8.3
(3)小灯泡发光时电阻随温度升高而增大
(4)做法错误,因为小灯泡电阻随温度变化而变化,计算小灯泡电阻的平均值无意义
【解析】(1)实验中滑动变阻器与小灯泡串联,要求滑片向右移动时,灯泡变暗,即变阻器滑片向右移动时,电路中电流变小,电路总电阻变大,滑动变阻器接入电路的阻值变大,需将变阻器左下接线柱与灯泡左接线柱相连,如图所示:
(2)由题意可知,小灯泡的额定电压为2.5V,额定电流为0.3A,则小灯泡正常发光时电阻为
(3)电压表示数为3.0V,即小灯泡两端电压为3.0V时,与正常发光时相比,灯泡两端电压变大,灯丝温度升高,此时灯泡的电阻值约为10.7Ω,与正常发光时相比,阻值变大,故能得出:小灯泡发光时电阻随温度升高而增大。
(4)因为灯泡的电阻随温度的升高而变大,求平均值无意义,故该做法是错误的。
17.(2024·安徽蚌埠·二模)小杨用如图所示的电路探究电流与电阻的关系。电源电压为8V,滑动变阻器最大阻值为20Ω,实验用到的定值电阻阻值分别为5Ω、10Ω、20Ω、30Ω,小杨同学顺利地完成了前三次实验,第四次实验没有成功,实验数据如表所示。
实验次数
1
2
3
4
电阻R/Ω
5
10
20
30
电流I/A
0.8
0.4
0.2
(1)开关闭合前滑片应该放在阻值最大端,目的是 ,开关闭合后发现电压表有示数且较大,电流表无示数,故障可能是定值电阻处 ;
(2)分析前三次实验数据,得到结论: ;
(3)老师告诉小杨第四次实验没有成功的原因是控制定值电阻两端的电压不合适,为了使接入5Ω、10Ω、20Ω、30Ω的电阻都能顺利完成实验,应控制定值电阻两端的电压至少为 V。
【答案】(1) 保护电路 断路
(2)电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成反比
(3)4.8
【解析】(1)[1]为了保护电路,开关闭合前,变阻器的滑片应该放在阻值最大端,使得变阻器接入电路的阻值最大。
[2]开关闭合后,电流表无示数,说明电路某处出现断路;电压表有示数且较大,说明电压表的两端与电源两端是连通的,与电压表并联的那部分电路出现断路,所以,故障可能是定值电阻处断路。
(2)由表中前三次实验数据可知,电流与电阻的乘积为
为一定值,故可得出结论:当电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成反比。
(3)研究电流与电阻的关系,要控制电压表示数不变,滑动变阻器与定值电阻串联,设电压表示数为,根据串联电路电压的规律,滑动变阻器分得的电压
根据分压原理有
即
①
因电压表示数为定值,由①式知,方程左边为一定值,故右边也为一定值,故当定值电阻取最大时,滑动变阻器连入电路中的电阻最大,由①式得
解得电压表的示数,即为完成实验,电压表的最小电压为4.8V。
18.(2024·安徽宿州·二模)小明同学在“用伏安法测量定值电阻Rx阻值”的实验中,所用的电源电压为3V,滑动变阻器的规格为“20Ω 1A”,待测的定值电阻Rx的阻值约为5Ω。
(1)如图甲是小明同学连接的部分电路,请用笔画线代替导线将实物电路连接完整(要求:闭合开关前,需要将变阻器的滑片放到最右端);
(2)小明同学正确连接电路后,移动滑动变阻器的滑片P至不同的位置,记录电流表和电压表的示数,并将每次记录的电流表和电压表的示数填入下表,其中第4次测量中电流表的示数如图乙所示,四次测量中有一次的数值有错误,则有错误的次数是 (填实验次数的序号),待测的定值电阻的阻值约为 Ω(结果保留一位小数)。
实验次数
电压/V
电流/A
1
0.5
0.1
2
0.9
0.2
3
1.3
0.26
4
1.5
【答案】(1)
(2) 1 4.8
【解析】(1)“用伏安法测量定值电阻Rx阻值”的实验中,电流表、定值电阻、滑动变阻器串联,滑动变阻器接入电路中按照一上一下连接,电源电压为3V,待测的定值电阻Rx的阻值约为5Ω,则电路中最大电流
所以电流表选择0~0.6A量程,如下图所示:
(2)[1]由表格中第一次实验数据可知,电压表示数为0.5V时,电流表示数为0.1A,则定值电阻两端电压为0.5V,则滑动变阻器两端电压
则滑动变阻器的阻值
由于滑动变阻器的规格为“20Ω 1A”,所以第一次的实验数值是错误的。
[2]由于表格中第一次实验数据错误,应舍去;第二次实验,定值电阻的阻值
第三次实验,定值电阻的阻值
由图乙可知,电流表选择0~0.6A量程,分度值为0.02A,示数为0.3A,第四次实验,定值电阻的阻值
则待测的定值电阻的阻值
四、计算题
19.(2024·安徽合肥·二模)如图所示的电路中,小量程电流表G的量程为0~10mA,A、B间可以接入元件。首先用一根导线将A、B直接连接,调节滑动变阻器的滑片,使电流表G指针满偏(即指针指在最大刻度处);保持滑片位置不变,然后把导线换成阻值为400Ω的定值电阻,电流表G的示数为6mA;再把换成定值电阻,电流表G的示数变为4mA。电源电压不变,求:
(1)电源电压;
(2)的阻值。
【答案】(1)6V;(2)900Ω
【解析】解:(1)设电源电压为U,首先用一根导线将A、B直接连接,调节滑动变阻器的滑片,使电流表G指针满偏,设此时滑动变阻器的阻值为,此时只有滑动变阻器接入电路,则电源电压为
保持滑片位置不变,然后把导线换成阻值为400Ω的定值电阻,电流表G的示数为6mA,此时滑动变阻器与串联,则电源电压为
联立两式可知,电源电压为
(2)再把换成定值电阻,电流表G的示数变为4mA,则此时的总电阻为
的阻值
答:(1)电源电压为6V;
(2)的阻值为900Ω。
20.(23-24九年级下·安徽合肥·期中)电源电压保持不变,当定值电阻和串联接入电路时,它们两端的电压之比为2∶3;如图所示,当电阻和并联接入电路时,电流表A1的示数为1A。已知电阻。求:
(1)电阻的阻值;
(2)电流表A2的示数;
(3)电源电压的大小。
【答案】(1)15Ω;(2)0.4A;(3)6V
【解析】解:(1)当定值电阻R1和R2串联接入电路时,根据串联电路的电流特点可知,通过两电阻的电流相等,根据U=IR可知,两电阻的两端电压之比等于两电阻之比,即
所以电阻R2的阻值为
(2)(3)当电阻R1和R2并联接入电路时,电流表A1测的是干路电流,电流表A2测的是通过R2的电流,此时电路的总电阻为
根据欧姆定律可得,电源电压为
根据并联电路的电压特点和欧姆定律可得,此时通过R2的电流为
即为电流表A2的示数。
答:(1)电阻的阻值为15Ω;
(2)电流表A2的示数为0.4A;
(3)电源电压的大小为6V。
21.(2024·安徽合肥·二模)如图所示为青少年科技创新大赛的作品——温度报警电路,电阻箱是可以调节并显示阻值的变阻器。电源电压恒为12V,热敏电阻(阻值随温度变化规律如表所示),电阻箱(阻值0~999Ω),数字电压表(电压升高到7.2V时报警),数字电流表(电流升高到0.6A时报警),开关,导线若干。求:
温度t/℃
0
10
20
30
40
热敏电阻Rt/Ω
30
18
12
8
6
(1)若闭合开关S、,若想让环境温度达到0℃时报警,应该把电阻箱的阻值调为多少Ω?
(2)若只闭合开关S,将电阻箱阻值调至12Ω,环境温度在什么范围内时,报警器不报警。
【答案】(1);(2)
【解析】解:(1)若闭合开关S、,电流表被短路,和串联,电压表测电压。依题意可知,当温度为0℃时,电压表示数为7.2V,由表可知此时阻值为。则此时电路电流为
则电阻箱的阻值为
(2)若只闭合开关S,和串联,电压表测电压,电流表测电路电流。当电流表示数为0.6A时,电阻总电阻为
此时阻值为
由表可知,此时的温度为30℃。
当电压表示数为7.2V时,电路电流为
则此时阻值为
由表可知,此时的温度为10℃。
分析电路可知,当温度升高时,阻值变小,则总电阻变小,根据可知电流表示数变大,根据串联分压原理可知电压表示数变小。所以环境温度在范围内时,报警器不报警。
答:(1)若闭合开关S、,若想让环境温度达到0℃时报警,应该把电阻箱的阻值调为20Ω;
(2)若只闭合开关S,将电阻箱阻值调至12Ω,环境温度在范围内时,报警器不报警。
能力提升
一、单选题
1.(23-24九年级上·安徽池州·期末)将一根金属丝置入柔性塑料中,可以制成用来检测物体形变的器件应变片,其结构如图甲所示。将它接入图乙电路中,电源电压不变,R为定值电阻,闭合开关S,当应变片随被检测物体发生拉伸形变时,塑料中的金属丝会被拉长变细,则下列说法正确的是( )
A.应变片拉伸时电阻减小,电压表和电流表示数都变大
B.应变片拉伸时电阻减小,电压表示数变小,电流表示数变大
C.应变片拉伸时电阻增大,电压表示数变大,电流表示数变小
D.应变片拉伸时电阻增大,电压表和电流表示数都变小
【答案】C
【解析】电阻的长度越长横截面积越小电阻越大。因此由于塑料中的金属丝会被拉长变细,导致电阻变大,则总电阻变大,因为电源电压不变,可知电流变小,电流表示数变小,定值电阻R两端的电压变小,而应变片两端的电压变大,即电压表的示数变大。
故选C。
2.(23-24九年级上·北京朝阳·期末)如图所示,是小阳设计的厨房出现一定浓度的可燃气体(或烟雾)时触发报警的电路图,电源两端的电压保持不变,电阻R1是气敏电阻,其阻值随着可燃气体(或烟雾)浓度的增加而减小。当厨房中可燃气体(或烟雾)积累到一定浓度时,电压表示数将达到某一值U,就会触发报警。改变电位器 R2的阻值,可以实现可燃气体(或烟雾)在不同浓度时触发报警。下列说法正确的是( )
A.R2的阻值不变,随着可燃气体浓度增加,通过 R1的电流减小
B.R2的阻值不变,随着可燃气体浓度的增加,电压表示数减小
C.为了避免厨房存在微量烟雾时触发报警,应减小R2的阻值
D.若只将电源电压变大,则可燃气体的浓度更高时触发报警
【答案】C
【解析】由题图可知,两电阻串联,电压表测的是R2左侧部分的两端电压。
AB.R2的阻值不变,随着可燃气体浓度的增加,电阻R1的阻值减小,电路的总电阻减小,根据欧姆定律可知,电路的电流增大,通过两电阻的电流增大,R2的两端电压增大,即电压表示数增大,故AB错误;
C.为了避免厨房存在微量烟雾时触发报警,即可燃气体的浓度更大时触发报警,此时气敏电阻的阻值比原来的(即微量烟雾时触发报警)临界值小,电阻R1两端分压变小,电阻R2两端分压变大,而报警时电压表示数达到设定值(即R2两端电压保持不变),根据串联分压原理可知,应减小R2的阻值,故C正确;
D.若只将电源电压变大,两电阻的两端电压变大,由于报警时电压表示数(R2两端电压)是一个设定值,则应使得R1两端分压变大,根据串联分压原理可得,则应增大R1的阻值,故减小可燃气体的浓度,即可燃气体的浓度更低时触发报警,故D错误。
故选C。
3.(2023·安徽淮南·二模)我们在进行实验探究时,有些物理量间的数量关系需要进行定量的处理。下列探究中,必须进行定量处理的是( )
A.探究牛顿第一定律
B.探究电流与电压的关系
C.探究液体内部的压强与深度关系
D.探究压力的作用效果与哪些因素有关
【答案】B
【解析】A.探究“牛顿第一定律”的实验采用推理法,不需要进行定量处理,故A不符合题意;
B.在探究电流与电压的关系实验中,控制电阻相同,改变电阻两端的电压和电流,需要定量处理电流与电压的变化关系,故B符合题意;
C.探究液体内部的压强与深度关系,控制液体的密度相同,改变液体的深度,采用了控制变量法,不需要进行定量处理,故C不符合题意;
D.探究压力的作用效果与哪些因素有关,采用了控制变量法,不需要进行定量处理,故D不符合题意。
故选B。
4.(2022·宁夏银川·三模)某同学探究电流与电压关系时,连接的电路如图所示,当闭合开关时,下列说法正确的是( )
A.R1与R2串联
B.两表都没有示数
C.电流表被烧毁
D.移动滑片,两表示数都不变
【答案】D
【解析】如图所示,当闭合开关时,电流表与R2并联,R2被短路,电压表串联在电路中,电压表的电阻极大,电压表几乎承担电源电压,电压表有示数,电流表无示数,因此移动滑片,电压表、电流表的示数都不变(电压表的电阻极大),故D正确,ABC错误。
故选D。
5.(2023·湖南常德·中考真题)图中甲、乙两个滑动变阻器的外形、尺寸完全相同,滑片均位于中点,已知甲的最大阻值比乙的最大阻值大,闭合S后将两个滑动变阻器的滑片同时向左或向右移动。且移动时始终保持两滑片之间的距离不变。下列说法中正确的是( )
A.向左移动时,电流表示数变小
B.无论向左还是向右移动,电流表示数都变小
C.滑片位于滑动变阻器中点时,电流表的示数最小
D.滑片移动到滑动变阻器最右端时,电流表的示数最小
【答案】D
【解析】由图可知,甲滑动变阻器滑片左边的电阻线接入电路,乙滑动变阻器滑片右边的电阻线接入电路,电流表测量电路中的电流;
AB.当P向左移动时,甲滑动变阻器接入电路中的电阻变小,乙滑动变阻器接入电路中的电阻变大,因甲的最大阻值比乙的最大阻值大,所以,滑片移动相同距离时,甲减小的电阻大于乙增大的电阻,即此时电路中的总电阻变小,由欧姆定律可知,电路中的电流变大,即电流表示数变大;同理可知,滑片向右滑动时,电流表示数变小,故AB错误;
CD.滑片位于滑动变阻器中点时,总电阻为
滑片移动到滑动变阻器最右端时,总电阻为
因R甲>R乙,所以比较可知滑片移动到滑动变阻器最右端时,总电阻最大,由欧姆定律可知总电流最小,即电流表的示数最小,故C错误,D正确。
故选D。
6.(2023·江苏连云港·中考真题)如图是测量货车质量的地磅示意图,货车的质量可以通过电流表的示数转换测出,为定值电阻。下列说法正确的是( )
A.地磅的量程与大小无关
B.货车的质量变大时,电流表的示数变小
C.将电流表换成电压表也能测量货车的质量
D.仅增大,称量同一货车质量时,电流表示数变小
【答案】D
【解析】A.由图可知,变阻器和电阻R0串联,电流表测量电路中的电流,电路中的电流,即电流表的示数
货车的质量可以通过电流表的示数转换测出,地磅的量程与大小有关,故A错误;
B.货车的质量变大,滑动变阻器的滑片向下移动,其接入电路的电阻变小,电路的总电阻变小,由可知电路中电流变大,电流表的示数变大,故B错误;
C.电压表内阻很大,将电流表换成电压表,电路中电流很小,电压表的指针偏转很小,不能测量货车的质量,故C错误;
D.仅增大,称量同一货车质量时,变阻器连入电路的阻值不变,由
可知电路中的电流变小,即电流表的示数变小,故D正确。
故选D。
7.(23-24九年级上·重庆·期中)为减少碳排放,我国大力推行电动汽车。电动汽车中,利用接入电路的旋钮变阻器,可控制汽车中电动机的转速,下图中OEF为变阻器的三个接线柱。当驾驶员踩下“油门”时车速仪示数增大,车速仪可由电路中的电压表或电流表改装而成。下列说法正确的是( )
A.车速仪是由电压表改装而成
B.车速仪中定值电阻R0工作时会消耗电能,可以不用接入电路
C.踩下油门的过程中,电压表的示数与电流表的示数比值增大
D.踩下油门的过程中,电压表的示数变化量与电流表的示数变化量的比值不变
【答案】D
【解析】分析电路可知,变阻器和R0串联,电压表测变阻器的电压。
AC.踩下油门的过程中,变阻器的电阻变小,根据串联电路的分压规律,变阻器的电压减小,即电压表示数减小;变阻器的电阻变小,则电路总电阻变小,根据可知电流变大,即电流表示数变大。当驾驶员踩下油门时车速仪示数增大,所以车速仪是由电流表改装而成;所以电压表的示数与电流表的示数比值变小。故AC错误;
B.定值电阻R0可以防止电路中电流过大,烧坏仪表,起到保护电路的作用,故B错误;
D.由于串联电路的分压作用,电压表的示数变化量即为定值电阻电压的变化量。对于定值电阻R0,设某时刻下电压为,电流为,根据欧姆定律则有
①
设另一时刻下电压为,电流为,根据欧姆定律则有
②
②-①则有
则有
因为是定值电阻,所以踩下油门的过程中,电压表的示数变化量与电流表的示数变化量的比值不变。故D正确。
故选D。
8.(22-23九年级下·安徽淮北·阶段练习)用伏安法测某一电阻时,如果采用如图所示的甲电路,测量值为R1,如果采用乙电路,测量值为R2,那么R1、R2与真实值R之间满足关系( )
A.R<R1<R2 B.R>R1>R2
C.R1>R>R2 D.R1<R<R2
【答案】D
【解析】由图示知,甲中,电压表与电阻并联,电流表测电压表与电阻R的总电流,则电流表示数比电阻R的实际电流大,电压表测得的是电阻R的实际电压,据欧姆定律知,测得的电阻值比实际值小;图乙中,电压表测电流表与电阻R串联的总电压,测得的电压值比电阻R两端的实际电压大,电流表测通过电阻R的实际电流,据欧姆定律知,测得的电阻值比实际电阻值大,所以
R2>R>R1
故ABC不符合题意,D符合题意。
故选D。
二、填空题
9.(22-23九年级上·陕西宝鸡·期末)测量标有“2.5V”的小灯泡的电阻,调节滑动变阻器,测得实验数据如表所示。在分析实验数据时,发现一个数据有明显错误,这个数据是 ;若此错误是由于看错电表量程导致的,则该数据的正确值应是 ;根据实验数据可知,小灯泡正常发光时的电阻是 Ω(结果保留两位小数);分析表中数据发现,小灯泡电阻呈逐渐增大趋势,其原因可能是 。
实验次数
第1次
第2次
第3次
第4次
电压(V)
1.0
1.5
2.0
2.5
电流(A)
0.14
1.00
0.25
0.30
电阻(Ω)
【答案】 1.00 0.20 8.33 电阻随温度的升高而增大
【解析】[1][2]根据题目中的数据判断可知电流表选用的是小量程,所以题目中不可能出现1.00A,故错误数据为1.00,该错误是由于看错量程导致,则根据大量程和小量程之比为5︰1的关系,得出正确数据应为0.20;
[3]由题目可知,小灯泡正常发光时的电压为2.5V,则采用第4次的数据,根据,可以算出电阻为
[4]分析表中的4组数据可知,电流变大时,灯泡的电阻就会增大,这是因为电流变大灯泡亮度增加,钨丝温度升高,导致灯泡电阻变大,故温度越高,小灯泡电阻越大。
10.(2024·安徽·模拟预测)如图所示,特殊元件a和定值电阻R接在某电路中,a在电路中相当于一个阻值为500Ω的定值电阻,同时还能显示出自身两端的电压;已知R=750Ω,则当a 的示数为6V时,该电路两端的电压U为 V。
【答案】15
【解析】特殊元件a与定值电阻R串联,电路中的电流为
R两端的电压为
该电路两端的电压U为
11.(22-23九年级下·安徽安庆·阶段练习)伏安法测量电阻时,有“内接法”和“外接法两种”。如图所示为“外接法”若考虑电压表和电流表电阻的影响,则当图中Rx的值 (选填“较大”或“较小”)时,测量的误差小些。
【答案】较小
【解析】由图示知,外接法时,电压表测Rx两端的电压,即电压表示数为Rx两端的准确电压,电流表的示数等于通过电压表与Rx的电流之和,电压表的示数一定,其内阻不变,通过电压表的电流一定,当Rx的阻值越小,据欧姆定律知,通过Rx的电流就越大,越接近电流表的示数,所以Rx的值较小时,测量误差小些。
12.(23-24九年级上·湖北荆州·期中)科技小组的同学在做用伏安法测量小灯泡电阻的实验后,根据实验得到的数据绘制了如图所示的函数图像,分析图像:当该灯泡两端的电压为5V时,灯丝的电阻为 Ω;当灯丝中的电流为10A时,灯丝的电阻为 Ω;根据图像可知道,随着电流的增大,灯丝的电阻 (选填“变大”、“变小”或“不变”);这是因为灯丝的电阻受 影响。
【答案】 1.25 5 变大 温度
【解析】[1]由U—I图像可知,当灯泡两端的电压为5V时,通过灯泡的电流为4A,由可知,此时灯丝电阻
[2]由U—I图像可知,当灯丝中的电流为10A时,灯泡两端的电压为50V,此时灯丝的电阻
[3]由U—I图像可知,灯泡两端的电压增大,通过灯泡的电流也增大,但灯泡两端的电压增加比通过灯泡的电流增加的更快,由欧姆定律可知,小灯泡的电阻随电流增大而变大。
[4]当电压和电流都增大时,灯泡发光更亮,灯丝温度升高,说明小灯泡的电阻随温度的升高而变大。
13.(22-23九年级上·安徽合肥·期中)如图所示,其中电流表A有一定内阻,量程为0~0.6A,每小格表示0.02A;R1的阻值等于电流表内阻的;R2的阻值等于电流表内阻的2倍,若用电流表A的表盘刻度表示流过接线柱1的电流值,则将接线柱1、2接入电路时,每一小格表示 A。
【答案】0.06
【解析】由图可知,将接线柱1、2接入电路时,电流表与R1并联。设电流表的内阻为Rr,则
并联电路各支路两端的电压相等,即
Ur=U1
由U=IR可得
IrRr=I1R1
当通过电流表A的电流最大为0.6A时,通过R1的电流为
并联电路干路中的电流等于各支路中的电流之和,所以通过接线柱1的电流为
I=I1+Ir=1.2A+0.6A=1.8A
则表盘上每一小格表示的电流值为
14.(22-23九年级上·安徽滁州·期中)如图所示是“伏安法”测电阻电路图。一般情况下电流表(电阻较小)和电压表(电阻很大)的电阻我们是忽略不计的,但它们都还是有电阻且能形成通路。如图所示,我们称之为外接法,用这种方法测得的电阻值比真实值会 (填“偏大”或“偏小”),为减小外接法带来的测量误差,应选用电压表内阻 (填“大”或“小”)一些的。
【答案】 偏小 大
【解析】[1]由图可知,电流表的“外接法”中电压表测的是被测电阻Rx两端电压,电流表所测电流为被测电阻R与电压表的电流之和,即,则由
即所测电阻要比实际值偏小。
[2]要想减小外接法带来的测量误差,即应该减小通过电压表的电流,所以应选用内阻大一些的电压表。
15.(23-24九年级上·安徽淮南·期末)某同学按如图方式测量Rx的电阻,实验中他读出电流表示数为0.2A,电压表示数为2.9V,则他测量Rx的值为 ,实验时,若考虑电压表电阻对测量结果的影响,则测量的值比Rx的真实值 (填“偏大”、“偏小”或“一样大”)。
【答案】 14.5Ω 偏小
【解析】[1]电流表示数为0.2A,电压表示数为2.9V,由欧姆定律可得Rx的值为
[2]电压表与电阻并联,电压表测量值准确,根据并联电路电流的规律,电流表测量的是待测电阻和电压表电流之和,电流表示数大于通过电阻的电流,由公式可知,测量值比真实值偏小。
16.(23-24九年级上·安徽宣城·期末)如图甲、乙是用伏安法测电阻时,电压表和电流表的两种接法,如果被测电阻的阻值较小,则选用 方法测量误差更小。
【答案】甲
【解析】由电学常识知道,电压表的内阻很大,电流表的内阻很小;根据题意知道,被测电阻的阻值较小,若采用乙图(即电流表采用内接法)进行测量,电流表的内阻与被测电阻的阻值相差不大,则电流表分得的电压较大,会造成电压表的示数比被测电阻两端的电压大许多,而所测电流为真实值,由知道,测量结果偏大且误差较大;若采用甲图(即电流表采用外接法)进行测量,电压表的内阻比被测电阻的阻值大得多,则电压表分得的电流非常小,电流表的示数与通过被测电阻的电流比较接近,而所测电压为真实值,由知道,测量的误差较小,所以,选用甲方法的测量误差更小。
17.(23-24九年级上·安徽六安·期末)电流表和电压表本身就有一定大小的阻值,正常工作时均有电流通过,接入电路后电流表会分压,电压表会分流,导致测量值不准。如图所示为测电阻Rx阻值大小的两种接法(其他元件未画出),如果考虑电流表和电压表对电路的影响。则利用图甲测得的阻值 ;图乙测得的阻值 (均选填“偏大”或“偏小”)。
【答案】 偏大 偏小
【解析】[1]由图甲可知,电流表与未知电阻串联,电压表与电流表与未知电阻并联,由于电流表有内阻,会分得一部分电压,使得电压表的示数大于定值电阻两端的电压,电流表就是测量通过未知电阻的电流,由欧姆定律的变形公式可知利用图甲测得的阻值偏大。
[2]由图乙可知,电压表与未知电阻并联,再与电流表串联,由于电压表的分流,导致电流表测量值大于通过未知电阻的电流,电压值测量准确,由欧姆定律的变形公式可知利用图乙测得的阻值偏小。
三、实验题
18.(2024·安徽六安·模拟预测)某实验小组用如图所示电路探究“电流与电阻的关系”,电源电压恒为4.5V。
表1
实验次数
定值电阻/Ω
电压表示数/V
电流表示数/A
1
5
3
0.6
2
10
3
0.3
3
15
3
0.2
(1)当完成第1次实验后,将5Ω的电阻替换为10Ω,闭合开关,向 (选填“左”或“右”)端移动滑片,使电压表的示数为3V,记录相应的电流值;
(2)三次实验记录的数据如表1所示,分析表中数据可得出的结论是 ;
(3)同组的一同学用该电路图测量了未知电阻的电阻值。他连接好电路,经检查无误后,闭合开关,移动滑动变阻器滑片,记录电流表和电压表的示数(如表2)。则他所测的未知电阻的阻值为 Ω(结果保留一位小数);
表2
实验次数
电压表示数/V
电流表示数/A
1
2.5
0.25
2
2.0
0.20
3
1.5
0.14
(4)在测未知电阻的电阻值时,除保护电路外,调节滑动变阻器的目的是______(填字母)。
A.多次实验寻找普遍规律,避免结论的偶然性
B.多次实验取平均值,减小实验误差
C.仅是多做几次实验,熟练一下
【答案】(1)右 (2)电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成反比 (3)10.2 (4)B
【解析】(1)当完成第1次实验后,将5Ω的电阻替换为10Ω,闭合开关,电压表的示数会变大,由控制变量法知道,要保持其两端电压不变,即应增大滑动变阻器的阻值,所以,应将变阻器滑片向右移动,使电压表的示数保持3V不变,记录相应的电流值。
(2)由表1知,电压不变,导体的电阻增大为原来的几倍,电流便减小为原来的几分之一,可知电压一定时,导体中的电流与它的电阻成反比。
(3)由表2,第1次实验测得未知电阻的阻值
第2次实验测得未知电阻的阻值
第32次实验测得未知电阻的阻值
未知电阻的阻值为
(4)本实验中,滑动变阻器可以改变被测电阻中的电流和两端的电压,以取得多组数据,再求平均值,减小实验误差。
故选B。
19.(23-24九年级上·安徽淮南·期中)图中,小明想测量小灯泡正常发光时的电阻(小灯泡正常发光时的电压为2.7V)。电路如图甲。
(1)小明同学检查电路时发现电路的连接有一根导线没有接,应该将电压表的3V接线柱上的导线接在 (选填下列字母符号);
a、灯泡右端
b、滑动变阻器左下角
c、滑动变阻器右下角
d、开关的左端
(2)电路链接正确后,闭合开关前,滑动变阻器的滑片P应该滑到最 (填“左”或“右”)端;
(3)闭合开关后,移动滑片P,使电压表示数为2.7V,则小灯泡正常发光时电阻为 Ω;
(4)在探究过程中,由于操作有误,在未断开开关的情况下,那么拔出小灯泡后电压表的示数 (填“为零”“接近电源电压”或“不变”);
(5)小明又分别测量了小灯泡在不同亮度时的电压和电流,记录描绘出灯泡电流随着电压变化的关系图丙。根据图中的曲线和灯泡的亮度判断得出:小灯泡灯丝的电阻与温度有关,灯丝的电阻随温度的升高而 (选填:“变大”“变小”或“不变”)。
【答案】(1)a (2)左 (3)9 (4)接近电源电压 (5)变大
【解析】(1)电压表应该并联在灯泡的两端,灯泡正常发光的电压为2.7V,所以应该将电压表的3V接线柱上的导线接在灯泡的右端,故a符合题意,bcd不符合题意。
故选a。
(2)为了保护电路,闭合开关前,滑动变阻器应移至阻值最大处,即最左端。
(3)如图2所示,电流表选用小量程,通过小灯泡的电流为0.3A,由欧姆定律则小灯泡正常发光时电阻为
(4)在探究过程中,由于操作有误,直接将小灯泡从灯座上拔出,那么拔出小灯泡后电压表串联接入电路,测电源电压,因此示数接近电源电压。
(5)灯泡实际电压越大,电流越大,温度越高;由图丙可知电压的增加量大于电流的增加量,由可知,电阻会变大。
20.(2024·安徽合肥·一模)小明在探究“电流与电阻关系”的实验时,连接了如图甲所示的实物图。
(1)用笔画线代替导线,将图甲的实验电路连接完整 。
(2)连接好电路,闭合开关,发现电流表示数为0,电压表示数较大,则电路可能存在的故障为 (选填“电流表断路”“R短路”或“R断路”)。
(3)排除故障后,移动滑动变阻器滑片P,分别记录电压表和电流表示数,根据实验数据绘出了图像,如图乙所示,则本次实验中电阻R两端的电压为 V。
(4)小明利用此电路图可以测量未知电阻的阻值。将未知电阻替换电阻R,移动滑动变阻器滑片P,当电压表示数为2.5V时,电流表示数如图丙所示,则未知电阻的阻值为 Ω。
【答案】(1) (2)R断路 (3)2 (4)5
【解析】(1)在连接实验电路时,我们需要注意电压表应并联在电阻R两端,以测量电阻两端的电压,电流表与电阻串联。滑动变阻器需要采用“一上一下”的接法,以便通过移动滑片来改变其接入电路的阻值。如图所示:
(2)在连接好电路并闭合开关后,如果发现电流表示数为0,而电压表示数较大,这通常意味着电路中存在断路故障。由于电压表有示数,说明电压表与电源之间是连通的,因此断路可能发生在电压表并联的部分,即电阻R处。所以,电路可能存在的故障为R断路。
(3)从图像中我们可以看出,这说明在实验中,电阻R两端的电压是保持不变的。观察图像,可以得出电阻R两端的电压为
(4)将未知电阻替换电阻R,并移动滑动变阻器的滑片P,使电压表的示数为2.5V。此时,从图中我们可以看出,电流表的示数为0.5A。根据欧姆定律,可以计算出未知电阻的阻值为
四、计算题
21.(23-24九年级下·安徽阜阳·期中)物理兴趣小组设计的温度检测仪电路图如图所示,其中为热敏电阻,其阻值随温度的变化如下表所示;已知电源电压,当检测温度为50℃时,电压表的示数为2V;求:(该热敏电阻阻值和温度的关系为)
温度值T/℃
20
50
100
200
400
热敏电阻
110
50
30
20
15
(1)定值电阻的阻值;
(2)当电压表的示数为4.8V时,所检测的温度;
(3)请你试着推导出电压表示数与温度的关系式。
【答案】(1);(2)400℃;(3)
【解析】解:(1)根据题意及表中的数据可知,当检测温度为50℃时,热敏电阻的阻值为50Ω,电压表的示数为2V,电源电压为12V,电路中热敏电阻与定值电阻串联,电压表测量定值电阻两端的电压,根据欧姆定律可知
解得。
(2)当电压表的示数为4.8V时,根据串联电路电压的特点可知
根据欧姆定律可知
解得,由题中表格可知此时检测的温度为。
(3)热敏电阻与温度T的关系为,将表格中任意两组数据代入解得
则热敏电阻与温度的关系为
由于热敏电阻与定值电阻串联,根据欧姆定律可知,电压表的示数
则
即电压表的示数与温度的关系为
答:(1)定值电阻的阻值;
(2)当电压表的示数为4.8V时,所检测的温度为400℃;
(3)电压表示数与温度的关系式为。
22.(23-24九年级上·安徽蚌埠·期末)我们知道,导体的电阻是导体本身的一种性质,它的大小与导体的材料、长度和横截面积等因素有关。
(1)在图甲所示的电路中,R1、R2是长度不同的电阻丝(其他均相同),其中,求电路中的电流;
(2)如图乙所示,将 R1、R2串联起来构成一根电阻丝(不考虑长度的变化),移动滑片,求电压表示数变化范围;
(3)已知在其他条件不变的情况下,导体的电阻与长度成正比。若图乙中串联起来的电阻丝总电阻为R,单位长度的电阻丝阻值为 R0,当滑片从下往上滑动时,通过计算说明电压表示数 U'与 PB 段电阻丝长度l之间的定量关系。
【答案】(1)0.1A;(2)0~3V;(3)UBP与l成正比
【解析】解:(1)电路中的电流
(2)R1、R2串联,电压表测滑片下半部分电阻两端电压。当滑片在最下端时,;当滑片在最上端时
所以电压表示数变化范围是0~3V 。
(3)因为 BP段电阻丝的长度为l,则 BP段电阻丝的阻值,电路中的电流BP段电阻丝两端的电压
因为 U、R、R0均为定值,则U'与l成正比。
答:(1)电路中的电流是0.1A;
(2)电压表示数变化范围是0~3V ;
(3)电压表示数U'与PB 段电阻丝长度l成正比。
23.(2024·安徽合肥·模拟预测)如图甲所示,电源电压为6V且保持不变,滑动变阻器最大阻值R0=50Ω,电流计G指针满偏电流是100mA。求:
(1)当开关S1闭合,S2断开,滑动变阻器滑片位于最右端时,电流计指针正好满偏,则电流计的内电阻Rg是多少?
(2)实验室大量程电流表是由小量程电流计并联一个电阻改装而成的,如图乙所示。若同时闭合图甲中开关S1、S2,调节电阻箱R(一种可以改变电阻且可以读出电阻值的器材)为2Ω,再调节滑动变阻器R0,使电流计指针满偏,则虚线框内相当于多大量程的电流表?
【答案】(1)10Ω;(2)0~0.6A
【解析】解:(1)当开关S1闭合,S2断开,滑动变阻器滑片位于最右端时,电流计的内阻与滑动变阻器的最大阻值串联,电流计测量电路电流;因电流计满偏,所以电路电流
I=100mA=0.1A
由知道,此时滑动变阻器两端电压
因串联电路两端电压等于各部分电压之和,所以电流表计两端电压
电流计的内阻
(2)同时闭合开关S1、S2,电流计与电阻箱并联后再与滑动变阻器串联;因电流计满偏,所以通过电流计的电流
I=100mA=0.1A
则电流计两端电压
UG=IRg=0.1A×10Ω=1V
因并联电路两端电压等于各部分电压之和,所以通过电阻箱的电流
因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,所以干路最大电流(即电流表的最大值)
I大=I+IR=0.1A+0.5A=0.6A
所以电流表的量程为0~0.6A。
答:(1)电流计的内电阻是10Ω;
(2)相当于0~0.6A量程的电流表。
24.(2023·安徽合肥·三模)实验室某个电压表的的量程坏了不能使用,但量程可以使用,物理王老师用一个电阻箱和这个电压表改装成和的两个量程电压表,实物电路如图所示,已知该电压表接入量程时,电压表相当于一个可以显示电压值的3kΩ的定值电阻,请计算:
(1)电压表作为一个电阻,允许通过的最大电流为多少?
(2)改装后的电压表接入A、C接线柱时,相当于量程,则电阻箱需要接入的阻值为多少。
【答案】(1)0.001A;(2)12000Ω
【解析】解:(1)电压表的电阻
电压表作为一个电阻,允许通过的最大电流为
(2)接A、C接线柱时,电路中的总电阻为
电阻箱接入电路的阻值为
答:(1)电压表作为一个电阻,允许通过的最大电流为0.001A;
(2)改装后的电压表接入A、C接线柱时,相当于量程,则电阻箱需要接入的阻值为12000Ω。
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