专题06 电路初探 欧姆定律(测试)-【上好课】2025年中考物理二轮复习讲练测(江苏专用)
2025-03-18
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内容正文:
主题六 电路初探 欧姆定律
(试题分值:100分 测试时间:90分钟)
一、单选题(本题共12小题每题2分,共24分,每小题给出的选项中只有一个选项符合题意)
1.(2024·江苏泰州·一模)下列说法不符合实际情况的是( )
A.一本初中物理课本的质量约为250g
B.家用电视机的工作电流约为10A
C.一名中学生正常步行的速度约为1.4m/s
D.泰州地区夏季的气温可以达到35℃以上
2.(2023·江苏苏州·二模)关于能源、材料和粒子,下列说法中正确的是( )
A.超导材料可以制成电热器
B.汤姆生发现了电子,说明原子是可分的
C.用手捏面包,面包的体积变小了,说明分子间有空隙
D.摩擦起电使物体产生了电子,带上了正、负两种电荷
3.(24-25九年级上·江苏南京·阶段练习)关于电源和用电器,下列说法中正确的是( )
A.电动车行驶时电动机是电源 B.电源是把其他形式能转化为电能的装置
C.用电器是产生电能的装置 D.充电电池只能做电源,不能做用电器
4.(2024·江苏徐州·三模)如图所示,是我们常见的图象,这种图象如果在横纵坐标加上适当的物理量及单位,描述错误的是( )
A.匀速直线运动中路程s与时间t的关系
B.同种物质,物体的质量m与体积V的关系
C.物体所受重力G与质量m的关系
D.某一导体的电阻R与其两端电压U的关系
5.(2024·江苏苏州·一模)取一个橙子,把铜片、铁片插入其中,就制成了一个水果电池。用电压表测量电压如图所示,下列说法正确的是( )
A.铜片是水果电池的负极
B.再串联一个相同水果电池可获得更高的电压
C.该水果电池的电压是3V
D.水果电池将内能转化为电能
6.(2024·江苏扬州·二模)为了响应国家“节能减排”的号召,高邮某小区在进行线路改造时,将楼道里的路灯全部更换成了“智能灯”。这种“智能灯”的特点是白天不会亮,晚上有人走动发出声音时,灯自动亮起来,一分钟后,若再无声音就自动断开。下列电路图设计符合该“智能灯”原理图的是( )
A.B.C.D.
7.(2023·江苏苏州·一模)如图电路,电源电压恒定,当闭合开关S1、S2时,两灯都能正常发光,当开关S2断开时( )
A.灯L1变亮些
B.电压表示数变大
C.电流表示数变小
D.电路总电阻变小
8.(2023·江苏连云港·一模)小红对《欧姆定律》所学知识进行梳理,并对内容进行部分备注,其中备注错误的是( )
A.备注1电阻的大小与导体的长度、横截面积、材料及温度有关
B.备注2所有能改变电阻的器件都是靠改变长度来实现的
C.备注3电路图完全相同,但操作上有所不同
D.备注4测量定值电阻可多次测量取平均值减小误差,但测量小灯泡发光时的电阻不可以
9.(2023·江苏盐城·中考真题)在如图所示的电路中,闭合开关,灯泡都不发光。为了寻找灯泡不亮的原因,将一根完好的导线一端固定在电源正极,另一端依次接触、、、四个接线柱,发现只有与接线柱接触时灯泡才发光。若电路中只有一处断路,位置可能是( )
A.导线① B.开关 C.导线② D.灯泡
10.(2024·江苏连云港·三模)如图所示是一种自动测定油箱内油面高度的装置,弧形电阻与金属滑片P构成一个滑动变阻器,当油箱中的浮子向上运动时,下列说法正确的是( )
A.电路中的电流变小,油量表是用电流表改装的
B.电阻两端的电压变小,油量表是用电压表改装的
C.电路中的电流变大,油量表是用电流表改装的
D.电阻两端的电压变大,油量表是用电压表改装的
11.(2024·江苏无锡·三模)在探究“通过导体的电流与电阻的关系”时,小明选择了阻值为5Ω、15Ω、20Ω、25Ω的四个电阻进行实验,电源电压3V可调,滑动变阻器最大阻值为20Ω。实验电路如图所示。小明将5Ω电阻接入电路后,移动滑动变阻器滑片,当电流表示数为0.3A时,记录了第一组数据。换用25Ω的电阻进行实验时,发现无论怎样移动滑片,都无法完成实验。下列改进方法可行的是( )
A.只在电路中多串联一个至少4Ω的电阻
B.电阻两端的实验电压不变,将电源电压调整为2.5V
C.电源电压不变,将电阻两端的实验电压增大0.1V
D.只将25Ω电阻换成30Ω电阻进行实验
12.(2024·江苏泰州·二模)小华连接了图甲所示的电路,电源电压不变。电流表量程均为0.6A,定值电阻R1=10Ω,闭合开关S后再闭合开关S1或S2,将滑动变阻器滑片从最右端向左调节至中点的过程,电压表与电流表A2示数的I-U图像如图乙,下列说法正确的是( )
A.电源电压为5V B.开关S、S1闭合,电路中最小电流为0.15A
C.该电路能通过的最大电流为0.5A D.滑动变阻器的最大阻值为20Ω
二、填空题(本题共8小题,每题1分,共23分)
13.(2024·江苏连云港·模拟预测)教室里多盏日光灯总是同时亮、同时灭,它们是 联的,控制每盏灯的开关与该灯是 联;使用时,开灯越多电路中总电流越 。
14.(23-24九年级上·江苏无锡·阶段练习)小聪家里有一台透明电冰箱。她发现,当打开电冰箱的门时,灯就亮;将门关上,灯就不亮了。她经过仔细研究发现冰箱门上方有一个如图所示的开关,开关与冷藏室内的照明灯是 的,照明灯工作时主要将电能转化为 能;电冰箱主要靠压缩机工作,压缩机和冰箱内的灯是 的。(选填“串联”或“并联”)。
15.(2022·江苏常州·一模)由不同材料制成金属棒AB和CD,长度相同、横截面积不同,两者如图连接在一起后接在电源两端,则通过AB的电流 (选填“大于”“小于”或“等于”)通过CD的电流;如果AB和CD两端的电压相等,则 (选填“大于”“小于”或“等于”),导电性能较好的材料是 (选填“AB”或“CD”)。
16.(2024·江苏泰州·二模)如图甲所示,闭合开关S1、S2,电压表示数如图乙,两电流表的指针均如图丙,则通过L1的电流为 A,此时L1的电阻为 Ω(结果保留一位小数);仅断开S2,电流表A1 A。
17.(2024·江苏常州·一模)如图所示电路,电阻R1标有“5Ω;1.4A”,R2标有“3Ω;2A”,电流表A1、A2的量程均为0~3A,电压表量程0~15V,在a、b间接入电压可调的直流电源.闭合开关S后,将电源电压调为3V,电流表A1示数为 A,为保证R1、R2及电表均不损坏,则允许加的电源电压不得超过 V。
18.(2023·江苏镇江·二模)如图1是小明设计的天然气泄漏检测电路,R1是气敏电阻,R2是电阻箱,V1和V2是电压表,电源电压U=3V。由图2可知:当天然气浓度变大时,R1阻值 (选填“变大”“变小”或“不变”)。若V1示数用U1表示,V2示数用U2表示,则ΔU=U1-U2。为检测天然气浓度是否超标(超标浓度≥0.6ppm),小明先调节电阻箱R2=1kΩ,则当ΔU 0(选填“=”、“>”或“<”)或在U2在 范围内时,可判断天然气浓度未超标。
19.(2021·江苏盐城·三模)如图所示,在探究通过导体的电流与电阻的关系实验中,有以下器材:电源电压为6V、滑动变阻器(30Ω,1A)(0~0.6A量程)、电压表、三个定值电阻(5Ω、10Ω、15Ω)、开关和导线若干,控制定值电阻两端电压的范围 V≤U≤ V;若控制定值电阻两端电压值为1.5V,完成实验需更换最大阻值为 Ω的滑动变阻器。
20.(2022·江苏苏州·三模)如图的电路中,电源电压可调,灯L上标有“6V 6W”的字样,R1的阻值为10Ω,滑动变阻器R2上标有“50Ω 2A”的字样,两表的量程分别是0~3A和0~15V,闭合S1、S2、S3,调节电源电压使灯L正常发光,则此时通过灯L的电流为 A,当只闭合开关S2时,移动滑片P,保证电路安全前提下,要求至少有一个电表示数不低于量程的一半,则电源可调的最高电压与最低电压分别为 V和 V。
三、作图题(本大题共3小题,共6分)
21.(2024·江苏常州·二模)请在图中用笔画线代替导线将实物电路连接完整,使和并联,开关同时控制两个灯泡,导线不能交叉。
22.(2024·江苏南通·三模)如图,探究L1和L2并联电路的电流特点,补两根导线使电流表测两灯总电流。
23.(2025·江苏扬州·模拟预测)请设计一个电路,要求两个灯泡并联,闭合开关可以同时测出灯泡L1两端的电压和通过的电流、电路的总电压与总电流。
四、计算题(本大题共2小题,共15分)
24.(2023·江苏徐州·二模)如图所示电路,电源电压不变。调节滑片,当滑动变阻器R的阻值为20Ω时,电路中的电流为0.1A;当滑动变阻器调到10Ω,两端电压为1.5V;求:
(1)滑动变阻器的阻值为20Ω时,它两端的电压;
(2)的阻值。
25.(2023·江苏连云港·二模)如图所示的电路中,R1为定值电阻,R2为0~50Ω的滑动变阻器,闭合开关,当滑片P位于最右端时,电流表示数为0.2A,电压表示数为2V。求:
(1)电阻R1的阻值;
(2)电源电压U;
(3)如果电流表量程是0~0.6A,电压表量程是0~3V,为了不使电表损坏,滑动变阻器连入电路的最小阻值。
五、实验题(本大题共4小题,共28分)
26.(2024·江苏泰州·二模)小华和同学进行“探究串联电路电压规律”的实验。所用器材有:电压恒为3V的电源,一个开关,两只灯泡(L1和L2),两只相同电压表V1和V2(量程均为0~3V和0~15V),导线若干。
(1)他们按图甲所示的电路图连接电路,用一只电压表分别测AB、BC、AC间的电压。每次拆接电压表时,开关应处于 状态;
(2)为测量L1两端电压,请在图乙中用笔画线代替导线将实物图连接完整 ;
(3)小华决定改进实验,她按照图丙所示电路图连接好电路,闭合开关,发现电压表V1和V2的指针偏转角度相同,则可能的原因是电压表 (选填“V1”或“V2”)的量程选大了,此时电压表V1的示数为 V;
(4)解决问题后,小华同学测出了AB间和AC间的电压,为了测量BC间的电压,断开开关,接下来可以 ;
A.保持B接线不动,将电压表V1连线由A改接到C
B.保持C接线不动,将电压表V2连线由A改接到B
(5)为了得到更普遍的规律,接下来需要进行的操作是 。
27.(2024·江苏淮安·模拟预测)小雨同学设计了如图甲所示电路来探究串、并联电路电流规律:
(1)下表是同一电路状态下正确、准确测出A、B、C三处的电流值,由实验数据可以推断三个开关的通断情况是 ;完成此次测量后应进行的是 (只填字母);
0.2
0.2
0.2
A.分析数据得出结论
B.改变开关的状态,探究另一种电路的电流规律
C.换用不同规格的小灯泡,再次测量各点电流
(2)要探究电路另一种连接方式的电流规律,实验中两灯都发光,测得A、C两处电流表的指针均指在如图乙所示的位置,则B处的电流为 A。若此时小灯泡烧断,则C处电流表示数将 (填“变小”、“变大”或“不变”)。
(3)小设计的电路存在的危险是:若将三个开关同时闭合,可能将 (填“A”、“B”或“C”)处电流表烧坏。
28.(2024·江苏苏州·二模)如图甲所示是测量未知定值电阻的实验电路,同学们又设计了两种测电阻的方案,R0为定值电阻阻值。
(1)甲图中,当闭合开关时,电流表有示数,电压表没有示数,调节滑动变阻器电流表示数发生变化,但是电压表仍没有示数,若故障只有一个,则故障可能为: ;排除故障后,调节滑动变阻器,若电压表、电流表示数都为小量程的一半,则Rx= Ω;
(2)方案一:闭合开关S,读出电压表V1和V2的示数分别为U1和U2,则电阻Rx的阻值表达式为Rx= (用U1、U2、R0表示);
(3)方案二:如图,当把导线M的右端接到电流表“﹣”接线柱上,合上开关S后,电流表示数为;当把导线M的右端接到电流表“0.6”接线柱上,合上开关S后,电流表示数为,也能求出Rx的阻值 ;
(4)若电源电压为3V且恒定,若想测量一个阻值大约为300欧的未知电阻,你选择方案 (选填“一”或“二”),且定值电阻R0的阻值应该选择下列三个选项中的 。
A.20Ω B .500Ω B.9000Ω
29.(2025·江苏宿迁·一模)在“探究电流与电压、电阻关系”的实验中,某实验小组选用5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω五个电阻,电压恒为6V的电源,“40Ω1A”的滑动变阻器等器材,设计了如图甲所示的实验电路。
(1)请你根据甲图,将乙图中的部分电路连接完整(要求:滑片向右移动时,电流表示数变大,导线不交叉);
(2)闭合开关后,发现电流表有示数,电压表无示数,则电路存在的故障可能是定值电阻 (选填“短路”或“断路”);
(3)首先,接入10Ω的电阻,探究“电流与电压的关系”,实验过程中,通过多次改变滑片的位置来改变电阻两端电压;当电压表示数为2.8V时,电流表示数如图丙所示,为 A;实验小组记录的数据表格如下,小红分析了数据后,指出有一组数据不符合实际,这组数据对应的实验序号是 。
实验序号
1
2
3
4
5
电压/V
1.0
1.4
2.0
2.4
2.8
电流/A
0.1
0.14
0.20
0.24
分析正确的数据,可得出结论:当导体的电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成 比;
(4)接着小红继续按照图乙所示电路,将5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω这五个电阻随机单独接入电路,探究电流与电阻的关系。
①实验中控制电阻两端的电压为2V不变。她用10Ω的电阻完成实验后,保持滑动变阻器的滑片位置不动,断开开关换上另一个电阻,闭合开关时电流表的示数变成了0.15A,由此可知换上的电阻为 Ω,为了使电阻两端的电压恢复到2V,此时应将滑动变阻器的阻值适当调 (选填“大”或“小”);
②她发现当接入 Ω的电阻时,无论怎样调节滑片,电压表的示数都大于2V,若想完成实验,应更换一个最大阻值不小于 Ω的滑动变阻器。
六、综合题(本大题共1小题,共4分)
30.(2024·江苏南京·一模)如图甲是初三女生测试“坐位体前屈”时的情景,图乙是小芳设计的测试仪电路图。电源电压恒为4.5V,电压表量程为0~3V,定值电阻,滑动变阻器由长为30cm、粗细均匀的电阻棒改装而成,规格为1Ω/cm,允许通过的最大电流为0.3A。为保护电路安全,滑片P的起始位置A点设定在离电阻棒最左端O点5cm处。测试时,通过推动塑料挡板带动滑片P从起始位置A点向右移动,并通过电压表的示数反映测试结果。下表是初三女生测试等级与滑片P移动距离L的关系。
初三女生测试等级
不合格
合格
良好
优秀
滑片P移动距离L/cm
<3.7
≥20.1
(1)滑片P在起始位置A点时,闭合开关S,通过的电流为0.3A,此时电压表示数为 V。
(2)某同学测试时,电压表示数为2V,对应的测试等级为 。
(3)为保护电路安全,滑片P移动距离L的范围是 cm。
(4)该测试仪不能测出表中所有的等级,在保证电路各元件安全的情况下,只通过替换实现最大程度增加测试范围,则替换电阻的最小值为 Ω。
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主题六 电路初探 欧姆定律
(试题分值:100分 测试时间:90分钟)
1、 单选题
1.(2024·江苏泰州·一模)下列说法不符合实际情况的是( )
A.一本初中物理课本的质量约为250g
B.家用电视机的工作电流约为10A
C.一名中学生正常步行的速度约为1.4m/s
D.泰州地区夏季的气温可以达到35℃以上
【答案】B
【详解】A.一本初中物理课本的质量在250g左右,故A符合实际,故A不符合题意;
B.家用电视机的工作电流在1A左右,故B不符合实际,故B符合题意;
C.一名中学生正常步行的速度在1.4m/s左右,故C符合实际,故C不符合题意;
D.泰州地区夏季的气温能达到35℃以上,故D符合实际,故D不符合题意。
故选B。
2.(2023·江苏苏州·二模)关于能源、材料和粒子,下列说法中正确的是( )
A.超导材料可以制成电热器
B.汤姆生发现了电子,说明原子是可分的
C.用手捏面包,面包的体积变小了,说明分子间有空隙
D.摩擦起电使物体产生了电子,带上了正、负两种电荷
【答案】B
【详解】A.超导体的材料的电阻为零,电热器使用时,电能转化为内能,故超导体不能用来做电热器的材料,故A错误;
B.根据物理学史可知,汤姆生发现了电子,说明原子是可分的,从而揭示了原子的结构,故B正确;
C.用手捏面包,面包的体积变小了,是因为面包有很多空隙,但不能说明分子间有空隙,故C错误;
D.摩擦起电使物体转移了电子,使相互摩擦的物体分别带上了正、负两种电荷,而不能说产生了电子,故D错误。
故选B。
3.(24-25九年级上·江苏南京·阶段练习)关于电源和用电器,下列说法中正确的是( )
A.电动车行驶时电动机是电源 B.电源是把其他形式能转化为电能的装置
C.用电器是产生电能的装置 D.充电电池只能做电源,不能做用电器
【答案】B
【详解】A.电动车行驶时,电动机消耗电能,因此是用电器,故A错误;
B.电源是把其他形式的能转化成电能的装置,不能凭空产生电能,如干电池是将化学能转化为电能,故B正确;
C.用电器是消耗电能的装置,可以把电能转化为其他形式的能,故C错误;
D.充电电池在充电时消耗电能,相当于用电器;在放电时消耗化学能,相当于电源;故D错误。
故选B。
4.(2024·江苏徐州·三模)如图所示,是我们常见的图象,这种图象如果在横纵坐标加上适当的物理量及单位,描述错误的是( )
A.匀速直线运动中路程s与时间t的关系
B.同种物质,物体的质量m与体积V的关系
C.物体所受重力G与质量m的关系
D.某一导体的电阻R与其两端电压U的关系
【答案】D
【详解】由图象可知,纵坐标表示的物理量和横坐标表示的物理量是成正比的关系。
A.匀速直线运动的物体,速度是一定值,路程s和时间t成正比,可以用该图象描述,故A正确,不符合题意;
B.同种物质,物体的质量m与体积V成正比,可以用该图象描述,故B正确,不符合题意;
C.物体所受重力G与质量m的成正比,可以用该图象描述,故C正确,不符合题意;
D.电阻是导体本身的一种性质,其大小只与导体本身有关,与导体两端的电压和导体中的电流无关,因此,某一导体的电阻R与其两端电压U的关系不能用该图象描述,故D错误,符合题意。
故选D。
5.(2024·江苏苏州·一模)取一个橙子,把铜片、铁片插入其中,就制成了一个水果电池。用电压表测量电压如图所示,下列说法正确的是( )
A.铜片是水果电池的负极
B.再串联一个相同水果电池可获得更高的电压
C.该水果电池的电压是3V
D.水果电池将内能转化为电能
【答案】B
【详解】A.电压表使用时,电流从电压表的正接线柱流入、负接线柱流出,即电压表的正接线柱与电源的正极相连接,因此铜片为正极,故A错误;
B.两个相同水果电池串联后,电池的总电压等于各个水果电池的电压之和,所以可以提供更高电压,故B正确;
C.电压表可以直接测量电源电压,由图知电压表的量程为0~3V,分度值为0.1V,该水果电池的电压为0.6V,故C错误;
D.该水果电池把化学能转化为电能,故D错误。
故选B。
6.(2024·江苏扬州·二模)为了响应国家“节能减排”的号召,高邮某小区在进行线路改造时,将楼道里的路灯全部更换成了“智能灯”。这种“智能灯”的特点是白天不会亮,晚上有人走动发出声音时,灯自动亮起来,一分钟后,若再无声音就自动断开。下列电路图设计符合该“智能灯”原理图的是( )
A. B. C. D.
【答案】C
【详解】由题意可知这种“智能灯”在同时满足进入夜晚天色变黑和有人走动发出声音两个条件时才会亮起来,说明光控开关和声控开关是串联接入电路的,只有同时满足两者的闭合条件电路才会形成通路使智能灯亮起来。
故选C。
7.(2023·江苏苏州·一模)如图电路,电源电压恒定,当闭合开关S1、S2时,两灯都能正常发光,当开关S2断开时( )
A.灯L1变亮些
B.电压表示数变大
C.电流表示数变小
D.电路总电阻变小
【答案】C
【详解】ABC.由电路图可知,两灯泡并联,开关S1控制干路,开关S2控制L2支路,电压表测电源的电压,电流表测电路中的总电流,因电源电压不变,所以,开关S1闭合,S2断开前后,电压表的示数不变;开关S1闭合,S2由闭合到断开时,根据并联电路的电流关系可知,电流表的示数变小,由并联电路的特点可知灯泡L1的亮度不变,故AB不符合题意,C符合题意;
D.电源电压不变,电流表的示数变小,根据可知,电路的总电阻变大,故D不符合题意。
故选C。
8.(2023·江苏连云港·一模)小红对《欧姆定律》所学知识进行梳理,并对内容进行部分备注,其中备注错误的是( )
A.备注1电阻的大小与导体的长度、横截面积、材料及温度有关
B.备注2所有能改变电阻的器件都是靠改变长度来实现的
C.备注3电路图完全相同,但操作上有所不同
D.备注4测量定值电阻可多次测量取平均值减小误差,但测量小灯泡发光时的电阻不可以
【答案】B
【详解】A.备注1是电阻的性质:电阻的大小与导体的长度、横截面积、材料及温度有关,故A正确,不符合题意;
B.备注2是变阻器的定义,只有滑动变阻器才是靠改变长度来实现的电阻大小的,而不是所有,故B错误,符合题意;
C.备注3是两个实验在区别:电路图完全相同,但操作上有所不同,故C正确,不符合题意;
D.备注4:测量定值电阻可多次测量取平均值减小误差,这是因为定值电阻阻值是一定的,但测量小灯泡发光时的电阻不可以,因为小灯泡的电阻受温度影响,故D正确,不符合题意。
故选B。
9.(2023·江苏盐城·中考真题)在如图所示的电路中,闭合开关,灯泡都不发光。为了寻找灯泡不亮的原因,将一根完好的导线一端固定在电源正极,另一端依次接触、、、四个接线柱,发现只有与接线柱接触时灯泡才发光。若电路中只有一处断路,位置可能是( )
A.导线① B.开关 C.导线② D.灯泡
【答案】D
【详解】根据实物图可知,两个灯泡串联接入电路中,当开关闭合时,灯、均不亮,这说明电路出现了断路故障;某同学用一根完好的导线,一端固定在电源的正极,另一端依次接触、、、四个接线柱,发现只有与接触时小灯泡才发光,这说明接触、、时,电路仍然是断开的,接触时电路是闭合的,所以断路出现在之间,即灯泡断路。
故选D。
10.(2024·江苏连云港·三模)如图所示是一种自动测定油箱内油面高度的装置,弧形电阻与金属滑片P构成一个滑动变阻器,当油箱中的浮子向上运动时,下列说法正确的是( )
A.电路中的电流变小,油量表是用电流表改装的
B.电阻两端的电压变小,油量表是用电压表改装的
C.电路中的电流变大,油量表是用电流表改装的
D.电阻两端的电压变大,油量表是用电压表改装的
【答案】C
【详解】BD.由图可知,电阻R'与滑动变阻器R串联,油量表串联在电路中,因此可以判断油量表是电流表,故BD 错误;
AC.当油箱中的浮子向上运动时,滑片下移,滑动变阻器R连入电路的电阻变小,由欧姆定律可知,电路中的电流变大,根据欧姆定律可知,电阻R'两端的电压变大,由串联电路的电压特点可知,滑动变阻器R两端的电压变小,故A错误,C正确。
故选C。
11.(2024·江苏无锡·三模)在探究“通过导体的电流与电阻的关系”时,小明选择了阻值为5Ω、15Ω、20Ω、25Ω的四个电阻进行实验,电源电压3V可调,滑动变阻器最大阻值为20Ω。实验电路如图所示。小明将5Ω电阻接入电路后,移动滑动变阻器滑片,当电流表示数为0.3A时,记录了第一组数据。换用25Ω的电阻进行实验时,发现无论怎样移动滑片,都无法完成实验。下列改进方法可行的是( )
A.只在电路中多串联一个至少4Ω的电阻
B.电阻两端的实验电压不变,将电源电压调整为2.5V
C.电源电压不变,将电阻两端的实验电压增大0.1V
D.只将25Ω电阻换成30Ω电阻进行实验
【答案】B
【详解】A.由题意可知,控制电阻两端的电压为
UV=IR=0.3A×5Ω=1.5V
换用25Ω的电阻进行实验时,滑动变阻器应连入电路中的电阻为
而滑动变阻器的最大阻值为20Ω,所以需串联电阻的阻值至少为
R串=25Ω-20Ω=5Ω
方法不可行,故A不符合题意;
B.若电源电压调整为2.5V,若电阻两端的实验电压不变,即1.5V,滑动变阻器两端的电压为
2.5V-1.5V=1.0V
当换用25Ω的电阻进行实验时,滑动变阻器接入电路的电阻为R滑1,有
解得
方法可行,故B符合题意;
C.电源电压不变,将电阻两端的实验电压增大0.1V,则控制电阻两端的电压为1.6V,则有
解
方法不可行,故C不符合题意;
D.只将25Ω电阻换成30Ω电阻进行实验,控制电压仍为1.5V,根据串联分压原理可知,需要滑动变阻器的最大阻值为30Ω,而滑动变阻器的最大阻值为25Ω,方法不可行,故D不符合题意。
故选B。
12.(2024·江苏泰州·二模)小华连接了图甲所示的电路,电源电压不变。电流表量程均为0.6A,定值电阻R1=10Ω,闭合开关S后再闭合开关S1或S2,将滑动变阻器滑片从最右端向左调节至中点的过程,电压表与电流表A2示数的I-U图像如图乙,下列说法正确的是( )
A.电源电压为5V B.开关S、S1闭合,电路中最小电流为0.15A
C.该电路能通过的最大电流为0.5A D.滑动变阻器的最大阻值为20Ω
【答案】D
【详解】当闭合开关S和S1时,电路为滑动变阻器与定值电阻R1串联,电压表测R1两端电压,电流表A2测电路的电流,则由欧姆定律可知电压表与电流示数之比为定值电阻R1的阻值10Ω,观察乙图可知,a曲线表示闭合开关S和S1时的电表变化,则b曲线表示闭合开关S和S2时的电表变化。当闭合开关S和S1时,当滑片位于中点时,电路电阻最小,由乙图可知此时对应电流最大为0.3A,对应电压为3V,当滑片位于最右端时,滑动变阻器全部接入电路,此时电路电流最小,为0.2A,对应电压为2V,则由欧姆定律及串联分压可得
解得电源电压为6V,滑动变阻器最大阻值为20Ω;当闭合开关S和S2时对应曲线b,电路为R2与滑动变阻器串联,电压表测R2两端电压,两电流表均测电路电流,则由乙图可求R2阻值为
则当开关S、S1闭合,电路为R1与滑动变阻器串联,则若要电路电流最小,则应电阻最大,滑动变阻器滑到最大阻值处,此时电路总电阻为
R总=R1+R大=10Ω+20Ω=30Ω
则最小电流为
要想电路中电流最大,则需总电阻最小,当闭合开关S、S1、S2,滑动变阻器滑到最左端时,电路为R1与R2并联,此时电路电阻最小,电流最大,为
但电流表量程均为0.6A,说明滑动变阻器不能调节到零,有一定阻值接入电路,故电路中最大电流为0.6A,故ABC错误,D正确。
故选D。
二、填空题
13.(2024·江苏连云港·模拟预测)教室里多盏日光灯总是同时亮、同时灭,它们是 联的,控制每盏灯的开关与该灯是 联;使用时,开灯越多电路中总电流越 。
【答案】 并 串 大
【详解】[1]教室里多盏日光灯总是同时亮、同时灭,但是它们都可以单独工作,互不影响,它们是并联的。
[2]开关可以控制灯所在电路的通断,所以,控制每盏灯的开关与该灯是串联的。
[3]灯是并联的,每盏灯在一条支路,并联电路干路电流等于各支路电流之和,所以,使用时,开灯越多电路中总电流越大。
14.(23-24九年级上·江苏无锡·阶段练习)小聪家里有一台透明电冰箱。她发现,当打开电冰箱的门时,灯就亮;将门关上,灯就不亮了。她经过仔细研究发现冰箱门上方有一个如图所示的开关,开关与冷藏室内的照明灯是 的,照明灯工作时主要将电能转化为 能;电冰箱主要靠压缩机工作,压缩机和冰箱内的灯是 的。(选填“串联”或“并联”)。
【答案】 串联 光 并联
【详解】[1]由题意可知,当打开电冰箱的门时,灯就亮,相对于开关闭合;将门关上,灯就不亮了,相对于开关断开,开关控制灯,所以开关与冷藏室内的照明灯是串联的。
[2]照明灯工作时,消耗的电能,获得了光能,所以主要将电能转化为光能。
[3]压缩机和冷藏室内的照明灯工作时互不影响,根据并联电路各支路上的用电器互不影响可知,压缩机和照明灯在电路中的连接方式是并联。
15.(2022·江苏常州·一模)由不同材料制成金属棒AB和CD,长度相同、横截面积不同,两者如图连接在一起后接在电源两端,则通过AB的电流 (选填“大于”“小于”或“等于”)通过CD的电流;如果AB和CD两端的电压相等,则 (选填“大于”“小于”或“等于”),导电性能较好的材料是 (选填“AB”或“CD”)。
【答案】 等于 等于 AB
【详解】[1]因两电阻串联,所以由串联电路电流的规律可知通过两部分导体的电流相等,即通过AB的电流等于通过CD的电流。
[2]通过AB的电流等于通过CD的电流,AB和CD两端的电压相等,由欧姆定律的变形公式可得,两部分导体电阻相等,即RAB=RCD。
[3]对于导体AB和CD的材料不同,长度相同,但是横截面积不同,且SAB<SCD,两部分导体电阻相同,如果导体AB和CD的长度相同且横截面积相同,那么导体AB的电阻小于CD的电阻,说明AB的导电性能较好。
16.(2024·江苏泰州·二模)如图甲所示,闭合开关S1、S2,电压表示数如图乙,两电流表的指针均如图丙,则通过L1的电流为 A,此时L1的电阻为 Ω(结果保留一位小数);仅断开S2,电流表A1 A。
【答案】 0.34 17.6 1.36
【详解】[1][2]闭合开关S1、S2,灯L1和L2并联,电流表A1在干路上,电流表A2测灯L1的电流,则电流表A1的示数大于电流表A2,电压表测电路的电压;图乙中电压表是大量程接入,分度值是0.5V,示数是6V,则各支路的电压等于电源电压,是6V;由图丙可知,当电流表是大量程接入时,分度值是0.1A,示数是1.7A,即电流表A1的示数是1.7A,当电流表是小量程接入时,分度值是0.02A,示数是0.34A,即电流表A2的示数是0.34A,所以L1的电阻为
根据并联分流的特点,则L2的电阻为
[3]仅断开S2,电路是只有L2的简单电路,电流表测电路电流,根据串联电路电流处处相等可求出电流表A1的示数为
17.(2024·江苏常州·一模)如图所示电路,电阻R1标有“5Ω;1.4A”,R2标有“3Ω;2A”,电流表A1、A2的量程均为0~3A,电压表量程0~15V,在a、b间接入电压可调的直流电源.闭合开关S后,将电源电压调为3V,电流表A1示数为 A,为保证R1、R2及电表均不损坏,则允许加的电源电压不得超过 V。
【答案】 1.6 5.625
【详解】由电路图可知,R1与R2并联,电流表A1测干路电流,电流表A2测R2支路的电流,电压表测电源的电压。
[1]电源电压调为3V时,通过两电阻的电流分别为
因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,所以,干路电流表A的示数
I=I1+I2=0.6A+1A=1.6A
[2]由可得,两电阻两端允许所加的最大电压分别为
因并联电路中各支路两端的电压相等, 所以,为了保护电阻R1,电源电压不能超过6V;此时干路电流为
所以,为保证电流表A1不损坏,干路电流最大为3A,根据并联电路的特点和欧姆定律可得电源电压最大为
18.(2023·江苏镇江·二模)如图1是小明设计的天然气泄漏检测电路,R1是气敏电阻,R2是电阻箱,V1和V2是电压表,电源电压U=3V。由图2可知:当天然气浓度变大时,R1阻值 (选填“变大”“变小”或“不变”)。若V1示数用U1表示,V2示数用U2表示,则ΔU=U1-U2。为检测天然气浓度是否超标(超标浓度≥0.6ppm),小明先调节电阻箱R2=1kΩ,则当ΔU 0(选填“=”、“>”或“<”)或在U2在 范围内时,可判断天然气浓度未超标。
【答案】 变小 > 小于1.5V
【详解】[1]由图2可知,当天然气浓度变大时,R1阻值变小。
[2]由图1可知两电阻串联,电压表V1测气敏电阻两端的电压,电压表V2测电阻箱两端的电压,先调节电阻箱R2=1kΩ,当天然气浓度为0.6ppm时,R1=1kΩ,串联电路各处电流相等,根据U=IR可知两电阻两端的电压相等,电源电压U=3V,串联电路总电压等于各部分电压之和,所以
U1=U2=1.5V
则
ΔU=U1﹣U2=0
天然气浓度降低时,气敏电阻接入电路的阻值变大,根据串联分压原理可知气敏电阻两端的电压变大,根据串联电路电压规律可知电阻箱两端的电压变小,会小于1.5V,则
ΔU=U1﹣U2>0
[3]天然气浓度降低时,气敏电阻接入电路的阻值变大,根据串联分压原理可知气敏电阻两端的电压变大,根据串联电路电压规律可知电阻箱两端的电压变小,会小于1.5V。
19.(2021·江苏盐城·三模)如图所示,在探究通过导体的电流与电阻的关系实验中,有以下器材:电源电压为6V、滑动变阻器(30Ω,1A)(0~0.6A量程)、电压表、三个定值电阻(5Ω、10Ω、15Ω)、开关和导线若干,控制定值电阻两端电压的范围 V≤U≤ V;若控制定值电阻两端电压值为1.5V,完成实验需更换最大阻值为 Ω的滑动变阻器。
【答案】 2 3 45
【详解】[1][2]设电压表示数为UV,根据串联分压原理得
……①
当定值电阻选用最大阻值15Ω,滑动变阻器接入电路的阻值最大,即30Ω时,电路电流最小,代入①式得
定值电阻两端的最小电压
因电路中允许通过的最大电流为0.6A,此时电路中的电阻最小,定值电阻两端的最大电压
故控制定值电阻两端电压的范围2V≤U≤3V。
[2]若控制定值电阻两端电压值为1.5V,根据串联电路电压的规律可得,此时滑动变阻器两端的电压
根据串联分压原理可知,滑动变阻器连入电路中的电阻
故为完成实验需更换最大阻值为45Ω的滑动变阻器。
20.(2022·江苏苏州·三模)如图的电路中,电源电压可调,灯L上标有“6V 6W”的字样,R1的阻值为10Ω,滑动变阻器R2上标有“50Ω 2A”的字样,两表的量程分别是0~3A和0~15V,闭合S1、S2、S3,调节电源电压使灯L正常发光,则此时通过灯L的电流为 A,当只闭合开关S2时,移动滑片P,保证电路安全前提下,要求至少有一个电表示数不低于量程的一半,则电源可调的最高电压与最低电压分别为 V和 V。
【答案】 1 35 9
【详解】[1]由题意可知,小灯泡的额定电压为U额=6V,小灯泡的额定功率为P额=6W,则小灯泡正常发光时,由P=UI可得,通过灯泡L的电流为
[2]当只闭合开关S2时,由电路图可知,此时定值电阻与滑动变阻器串联,电压表测滑动变阻器两端电压,电流表测电路中电流,因串联电路中电流处处相等,且两表的量程分别为0~3A和0~15V,滑动变阻器允许通过的最大电流为2A,所以,当电压表的示数最大为U1=15V,且电路中的电流最大为I1=2A时,电源的电压最大,因串联电路中总电压等于各支路电压之和,故可得电源最大电压为
U大=I1R1+U1=2A×10Ω+15V=35V
[3]因保证电路安全前提下,要求至少有一个电表的示数不低于量程的一半;
①当滑动变阻器接入电路中的阻值最大,且电压表的示数为U′1=7.5V时,电源的电压可能最小,由欧姆定律可得,此时电路中的电流为
此时电源电压为
U小1=I′R1+U′1=0.15A×10Ω+7.5V=9V
②当电流表示数为I2=1.5A,同时电压表示数为0时,电源电压可能最小,由欧姆定律可得,此时电源电压为
U小2=I2R1=1.5A×10Ω=15V
因U小1<U小2
故可得电源的最小电压为
U小=U小1=9V
三、作图题
21.(2024·江苏常州·二模)请在图中用笔画线代替导线将实物电路连接完整,使和并联,开关同时控制两个灯泡,导线不能交叉。
【答案】
【解析】【小题1】根据电流流向,电流从电源正极经开关后开始分支,分别经过两个灯泡回到电源负极,开关S控制两盏灯,开关接在干路上,如图:
22.(2024·江苏南通·三模)如图,探究L1和L2并联电路的电流特点,补两根导线使电流表测两灯总电流。
【答案】
【详解】由题意可知,两灯泡并联,则电流分别经过两灯泡,电流表测两灯总电流,则电流表在干路上,如下图所示:
23.(2025·江苏扬州·模拟预测)请设计一个电路,要求两个灯泡并联,闭合开关可以同时测出灯泡L1两端的电压和通过的电流、电路的总电压与总电流。
【答案】
【详解】经分析可知,两个灯泡并联,一只电流表位于干路,另一只电流表位于灯泡L1支路,电压表并联在灯泡L1两端,电源是由三节干电池串联组成的,其电压为4.5V,则电压表的量程为0~15V,先串联干电池,从电源的正极出发依次串联开关、右下方电流表、灯L2回到电源的负极,然后把左上方电流表和灯L1串联后并联在灯L2两端,最后把电压表并联在灯L1两端。如图所示:
四、计算题
24.(2023·江苏徐州·二模)如图所示电路,电源电压不变。调节滑片,当滑动变阻器R的阻值为20Ω时,电路中的电流为0.1A;当滑动变阻器调到10Ω,两端电压为1.5V;求:
(1)滑动变阻器的阻值为20Ω时,它两端的电压;
(2)的阻值。
【答案】(1)2V
(2)
【详解】(1)由电路图可知,滑动变阻器R与定值电阻串联,当滑动变阻器R的阻值为20Ω时,电路中的电流为0.1A,根据欧姆定律可得滑动变阻器两端电压为
(2)当滑动变阻器R的阻值为20Ω时,电路中的电流为0.1A,则电源电压为
①
滑动变阻器调到10Ω,两端电压为1.5V,则电路中的电流为
则电源电压为
②
联合①②式可得
25.(2023·江苏连云港·二模)如图所示的电路中,R1为定值电阻,R2为0~50Ω的滑动变阻器,闭合开关,当滑片P位于最右端时,电流表示数为0.2A,电压表示数为2V。求:
(1)电阻R1的阻值;
(2)电源电压U;
(3)如果电流表量程是0~0.6A,电压表量程是0~3V,为了不使电表损坏,滑动变阻器连入电路的最小阻值。
【答案】(1)10Ω
(2)12V
(3)30Ω
【详解】(1)由电路图可知,定值电阻与滑动变阻器串联,电流表测电路电流,电压表测定值电阻两端的电压;
电阻R1的阻值
(2)当滑片P位于最右端时,滑动变阻器连入电路的电阻最大,则此时电路中的总电阻为
R=R1+R2=10Ω+50Ω=60Ω
则电源电压为
(3)已知电压表量程是0~3V,则电源电压大于电压表的最大示数,根据串联电路的分压特点可知,当电压表的示数最大时电路中的电流最大,此时滑动变阻器接入电路的阻值最小;则电路允许通过的最大电流为
已知电流表量程是0~0.6A,则电路中各元件是安全的;因串联电路中总电压等于各分电阻两端的电压之和,所以此时滑动变阻器两端的电压为
由得变阻器连入电路的最小阻值
五、实验题
26.(2024·江苏泰州·二模)小华和同学进行“探究串联电路电压规律”的实验。所用器材有:电压恒为3V的电源,一个开关,两只灯泡(L1和L2),两只相同电压表V1和V2(量程均为0~3V和0~15V),导线若干。
(1)他们按图甲所示的电路图连接电路,用一只电压表分别测AB、BC、AC间的电压。每次拆接电压表时,开关应处于 状态;
(2)为测量L1两端电压,请在图乙中用笔画线代替导线将实物图连接完整 ;
(3)小华决定改进实验,她按照图丙所示电路图连接好电路,闭合开关,发现电压表V1和V2的指针偏转角度相同,则可能的原因是电压表 (选填“V1”或“V2”)的量程选大了,此时电压表V1的示数为 V;
(4)解决问题后,小华同学测出了AB间和AC间的电压,为了测量BC间的电压,断开开关,接下来可以 ;
A.保持B接线不动,将电压表V1连线由A改接到C
B.保持C接线不动,将电压表V2连线由A改接到B
(5)为了得到更普遍的规律,接下来需要进行的操作是 。
【答案】 断开 V2 0.6 B 换用不同规格的灯泡,进行多次实验
【详解】(1)[1]为了保护电路,在拆接电压表时,开关应处于断开状态。
(2)[2]灯泡L1和L2串联,电压表测L1两灯电压,具体如图所示:
(3)[3][4]图丙中电压表V1测灯泡L1的电压,电压表V2测灯泡L1和L2的总电压,即电源电压,但实验后发现两电压表的指针偏转角度相同,说明电压表V2的量程选大了,因大量程的示数是小量程示数的5倍,所以电压表V2的示数也应是电压表V1的5倍,又因电压表V2测的是电源电压,即3V,所以电压表V1的示数是0.6V。
(4)[5]为测量BC间电压,应将电压表并联在灯泡L2两端,而电路中电流的流向是A、B、C,所以应保持C接线不动,将电压表V2连线由A改接到B,故B符合题意,A不符合题意。
故选B。
(5)[6]换用不同规格的灯泡,进行多次实验可以得到更普遍的规律。
27.(2024·江苏淮安·模拟预测)小雨同学设计了如图甲所示电路来探究串、并联电路电流规律:
(1)下表是同一电路状态下正确、准确测出A、B、C三处的电流值,由实验数据可以推断三个开关的通断情况是 ;完成此次测量后应进行的是 (只填字母);
0.2
0.2
0.2
A.分析数据得出结论
B.改变开关的状态,探究另一种电路的电流规律
C.换用不同规格的小灯泡,再次测量各点电流
(2)要探究电路另一种连接方式的电流规律,实验中两灯都发光,测得A、C两处电流表的指针均指在如图乙所示的位置,则B处的电流为 A。若此时小灯泡烧断,则C处电流表示数将 (填“变小”、“变大”或“不变”)。
(3)小设计的电路存在的危险是:若将三个开关同时闭合,可能将 (填“A”、“B”或“C”)处电流表烧坏。
【答案】 、断开,闭合 C 1.2 变小 C
【详解】(1)[1]因为
通过各处电流都相等,判断、串联,所以三个开关的通断情况是、断开,闭合,电流表所选的量程是0~0.6A。
[2]为了防止偶然性的产生,完成此次测量后应进行的是换用不同规格的小灯泡,再次测量各点电流,故C符合题意,AB不符合题意。
故选C。
(2)[3]电路的另一种连接方式是两灯泡并联,三个开关的通断情况是、闭合,断开;A处测的是灯泡的电流,C处测的是干路的电流,所以A处电流表量程为0~0.6A,C处电流表量程0~3A,A处电流是0.3A,C处电流为1.5A,根据并联电路的电流规律,B处的电流为
[4]如灯泡烧断,B点处无电流,A点电流值不变,故C处干路电流变小。
(3)[5]若将三个开关同时闭合电源短路,可能会将C处电流表烧坏。
故选C。
28.(2024·江苏苏州·二模)如图甲所示是测量未知定值电阻的实验电路,同学们又设计了两种测电阻的方案,R0为定值电阻阻值。
(1)甲图中,当闭合开关时,电流表有示数,电压表没有示数,调节滑动变阻器电流表示数发生变化,但是电压表仍没有示数,若故障只有一个,则故障可能为: ;排除故障后,调节滑动变阻器,若电压表、电流表示数都为小量程的一半,则Rx= Ω;
(2)方案一:闭合开关S,读出电压表V1和V2的示数分别为U1和U2,则电阻Rx的阻值表达式为Rx= (用U1、U2、R0表示);
(3)方案二:如图,当把导线M的右端接到电流表“﹣”接线柱上,合上开关S后,电流表示数为;当把导线M的右端接到电流表“0.6”接线柱上,合上开关S后,电流表示数为,也能求出Rx的阻值 ;
(4)若电源电压为3V且恒定,若想测量一个阻值大约为300欧的未知电阻,你选择方案 (选填“一”或“二”),且定值电阻R0的阻值应该选择下列三个选项中的 。
A.20Ω B .500Ω B.9000Ω
【答案】(1) 电阻Rx短路 5
(2)
(3)
(4) 一 B
【详解】(1)[1]甲图中,当闭合开关时,电流表有示数,电路是通路,电压表没有示数,说明电压表被短路,调节滑动变阻器电流表示数发生变化,但是电压表仍没有示数,若故障只有一个,则故障可能为:电阻Rx短路。
[2]排除故障后,调节滑动变阻器,若电压表、电流表示数都为小量程的一半,则有,,Rx的阻值
(2)方案一:闭合开关S,读出电压表V1和V2的示数分别为U1和U2,根据串联分压规律知可得
解得
(3)方案二:如图,当把导线M的右端接到电流表“﹣”接线柱上,合上开关S后,电流表测量干路的电流,干路电流为I1;当把导线M的右端接到电流表“0.6”接线柱上,合上开关S后,电流表测量R0的电流,示数为I2,则Rx的电流为;根并联电路电压相等,故有
解得
(4)[1]若电源电压为3V且恒定,若想测量一个阻值大约为300欧的未知电阻,根据欧姆定律知,电路中的最大电流
小于电流表的分度值,无法测量电路中的电流,故方案二不可行,而方案一采用串联分压,不用测量电流的大小,是可行的。
[2]为了分得的电压可测量,定值电阻R0的阻值与300欧的未知电阻相差不大,使得二者电压都在可测量范围内,故选B。
小于电流表的分度值,无法测量电路中的电流,故方案二不可行,而方案一采用串联分压,不用测量电流的大小,是可行的。
[2]为了分得的电压可测量,定值电阻R0的阻值与300欧的未知电阻相差不大,使得二者电压都在可测量范围内,故选B。
29.(2025·江苏宿迁·一模)在“探究电流与电压、电阻关系”的实验中,某实验小组选用5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω五个电阻,电压恒为6V的电源,“40Ω1A”的滑动变阻器等器材,设计了如图甲所示的实验电路。
(1)请你根据甲图,将乙图中的部分电路连接完整(要求:滑片向右移动时,电流表示数变大,导线不交叉);
(2)闭合开关后,发现电流表有示数,电压表无示数,则电路存在的故障可能是定值电阻 (选填“短路”或“断路”);
(3)首先,接入10Ω的电阻,探究“电流与电压的关系”,实验过程中,通过多次改变滑片的位置来改变电阻两端电压;当电压表示数为2.8V时,电流表示数如图丙所示,为 A;实验小组记录的数据表格如下,小红分析了数据后,指出有一组数据不符合实际,这组数据对应的实验序号是 。
实验序号
1
2
3
4
5
电压/V
1.0
1.4
2.0
2.4
2.8
电流/A
0.1
0.14
0.20
0.24
分析正确的数据,可得出结论:当导体的电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成 比;
(4)接着小红继续按照图乙所示电路,将5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω这五个电阻随机单独接入电路,探究电流与电阻的关系。
①实验中控制电阻两端的电压为2V不变。她用10Ω的电阻完成实验后,保持滑动变阻器的滑片位置不动,断开开关换上另一个电阻,闭合开关时电流表的示数变成了0.15A,由此可知换上的电阻为 Ω,为了使电阻两端的电压恢复到2V,此时应将滑动变阻器的阻值适当调 (选填“大”或“小”);
②她发现当接入 Ω的电阻时,无论怎样调节滑片,电压表的示数都大于2V,若想完成实验,应更换一个最大阻值不小于 Ω的滑动变阻器。
【答案】(1)
(2)短路
(3) 0.28 1 正
(4) 20 大 25 50
【详解】(1)在“探究电流与电压、电阻关系”的实验中,滑动变阻器与定值电阻串联,滑片向右移动时,电流表示数变大,故变阻器连入电路的电阻变小,故变阻器右下接线柱连入电路中,与电流表串联,电压表与电阻并联,如图
(2)闭合开关后,发现电流表有示数,说明电路为通路,电压表无示数,电压表可能被短路也可能断路,若故障只在定值电阻,电路存在的故障可能是定值电短路。
(3)[1]当电压表示数为2.8V时,电流表如图丙所示,电流表选用小量程,分度值为0.02A,电流为0.28A。
[2]根据串联电阻的规律,电路的最大电阻为
根据欧姆定律,电路的最小电流为
由分析可知,表格中第1组数据不符合实际。
[3]根据表中数据可知,电压与电流的比值大小不变,可得出结论:当导体的电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比。
(4)①[1][2]实验中控制电阻两端的电压为2V不变,用10Ω的电阻完成实验,根据串联电路的分压规律,滑动变阻器接入电路的电阻为
更换电阻后,滑动变阻器两端的电压为
定值电阻两端的电压为
定值电阻两端的电压与滑动变阻器两端的电压相等,根据串联电路分压规律可知,此时定值电阻的阻值与滑动变阻器的阻值相等为20Ω;根据串联电路分压规律,要使定值电阻两端的电压减少恢复到2V,此时应将滑动变阻器的阻值适当调大,使其两端的电压增大。
②[3][4]实验中控制电阻两端的电压为2V不变,根据串联电路电压的规律,变阻器分得的电压为
电阻的电压为变阻器电压的0.5倍,根据分压原理,当接入变阻器连入电路中的电阻最大为40Ω时,对应的定值电阻最大为
故实验中她发现当接入25Ω的电阻进行实验时,无论怎样调节滑动变阻器,电压表的示数都大于2V;若想完成实验,由分压原理,应更换的滑动变阻器的最大阻值不小于
六、综合题
30.(2024·江苏南京·一模)如图甲是初三女生测试“坐位体前屈”时的情景,图乙是小芳设计的测试仪电路图。电源电压恒为4.5V,电压表量程为0~3V,定值电阻,滑动变阻器由长为30cm、粗细均匀的电阻棒改装而成,规格为1Ω/cm,允许通过的最大电流为0.3A。为保护电路安全,滑片P的起始位置A点设定在离电阻棒最左端O点5cm处。测试时,通过推动塑料挡板带动滑片P从起始位置A点向右移动,并通过电压表的示数反映测试结果。下表是初三女生测试等级与滑片P移动距离L的关系。
初三女生测试等级
不合格
合格
良好
优秀
滑片P移动距离L/cm
<3.7
≥20.1
(1)滑片P在起始位置A点时,闭合开关S,通过的电流为0.3A,此时电压表示数为 V。
(2)某同学测试时,电压表示数为2V,对应的测试等级为 。
(3)为保护电路安全,滑片P移动距离L的范围是 cm。
(4)该测试仪不能测出表中所有的等级,在保证电路各元件安全的情况下,只通过替换实现最大程度增加测试范围,则替换电阻的最小值为 Ω。
【答案】(1)1.5
(2)不合格
(3)0~15
(4)15
【详解】(1)由题意可知,滑片P的起始位置A点设定在离电阻棒最左端O点5cm处,故此时电阻棒的电阻为
R1′=5cm×1Ω/cm=5Ω
由图可知,R0与R1串联,通过的电流相等,所以电阻棒两端的电压为
(2)由图可知,R0与R1串联,电压表测量R1两端的电压,当电压表示数为2V时,R0的电压为
电路中的电流为
此时R接入电路中的电阻为
滑片移动距离为
由表格中的数据可知,此时L<3.7cm,因此测试等级为不合格。
(3)滑片移动L时,电阻棒接入电路中的电阻为
R1′=(5+L)cm×1Ω/cm=(5+L)Ω
若此时电压表示数为U测,R0的两端电压为
U0′=U-U测=4.5V-U测
由串联分压规律可得
即
解得
①
因电压表量程为0~3V,为保护电路安全,U测最大为3V,代入①解得L=15cm。所以滑片移动的范围为0~15cm,在变阻器上实际对应的位置为距离O端5cm到20cm处。
(4)
由图乙知,滑片越往右移动,测试等级越高,但同时电压表示数也会逐渐增大,甚至超出量程造成电路不安全。所以在最大程度增加测试等级范围且保证电路各元件安全的情况下,即滑片P移到最右端时取最大值,电压表示数不能超过U1′=3V,此时滑动变阻器的最大阻值为R1max=30cm×1Ω/cm=30Ω
此时通过R1的电流为
替换电阻的最小值
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