内容正文:
模块三 电磁学
专题10 欧姆定律
01考情透视·目标导航
02知识导图·思维引航
03核心精讲·题型突破
【真题研析】
►考法01 电流与电压和电阻的关系
►考法02 欧姆定律的成立条件
►考法03 电阻的测量
►考法04 欧姆定律的应用
【核心精讲】
►知识点一 欧姆定律
►知识点二 电阻的测量
►知识点三 欧姆定律在串、并联电路中的应用
【命题预测】
考点要求
课标要求
命题预测
欧姆定律
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。
4.1.9 用电流表和电压表测量电阻。
①探究电流与电压、电阻的关系主要考查电路图的设计、实物电路的连接、故障的分析、滑动变阻器规格及电表量程的选择、数据的记录与处理,是中考的热点,难度中等,主要题型是实验探究题。
②欧姆定律的内容主要考查对欧姆定律的表达式及变形式的理解,是中考考查的重点,难度较小,常见题型是选择题。欧姆定律的应用主要考查运用欧姆定律解决实际问题,是中考考查的热点,难度中等,主要题型是选择题、填空题、计算题。
电阻的测量
伏安法测电阻主要考查实验原理、器材选用、实验步骤、数据分析、故障判断,是中考的热点,难度较大,主要题型有填空题、选择题、实验探究题。
欧姆定律在串、并联电路中的应用
欧姆定律在串联、并联电路中的应用是中考的热点,常结合串、并联电路电流、电压的关系进行考查,难度中等,常见题型为选择题、填空题、计算题。
考法01 电流与电压和电阻的关系
1.(2024·江苏淮安·中考真题)小明用阻值为的三个定值电阻探究电流与电阻关系,电源电压为且保持不变。
(1)用笔画线代替导线,将图甲所示电路连接完整(要求滑动变阻器的滑片向右滑动时电流表示数变大);
(2)连接电路时,开关应处于 状态;
(3)将的定值电阻接入电路,闭合开关,电流表无示数,电压表有示数,电路出现的故障是 ;
(4)根据实验数据描绘电流与电阻的倒数关系图像,如图乙所示。由图像可知,电阻R两端的电压为 V。得出的结论是:电压一定时,电流与电阻成 比;
(5)本实验中滑动变阻器的作用是 。分析实验数据可知,本实验所选用的滑动变阻器的最大阻值应不小于 。
【答案】(1)
(2)断开
(3)的定值电阻断路
(4) 2 反
(5) 保护电路和控制定值电阻的电压不变 10
【详解】(1)滑动变阻器上下接线柱各选一个接入电路中,题目要求当滑动变阻器的滑片向右移动时电流表的示数变大,即当滑动变阻器的滑片向右移动时接入电路的电阻变小,接入电路的电阻丝长度变小,所以滑动变阻器右下接线柱接入电路,如下图所示:
(2)为保护电路,连接电路时,开关应处于断开状态。
(3)将的定值电阻接入电路,闭合开关,电流表无示数,说明发生断路,电压表有示数,说明电压表的两端与电源相通,则电路出现的故障是的定值电阻断路。
(4)[1]由图像可知,当,即时,电流为0.4A,则电阻R两端的电压为
[2]由图像可知,电流与电阻的倒数成正比,则得出的结论是:电压一定时,电流与电阻成反比。
(5)[1]本实验中滑动变阻器的作用是保护电路和控制定值电阻的电压不变。
[2]将的电阻接入电路,根据串联分压原理则有
解得,所以本实验所选用的滑动变阻器的最大阻值应不小于。
2.(2024·江苏南通·中考真题)在“探究电流与电阻的关系”实验中,提供的器材有:
电源(电压6V)、定值电阻(5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω)、滑动变阻器(0~20Ω)、电流表、电压表、开关及导线若干。
(1)用笔画线代替导线将图甲电路连接完整,要求:滑片P向右移动时,变阻器接入电路的阻值变大;
(2)闭合开关,移动滑片,发现电流表有示数,电压表无示数,故障可能是 ;
(3)排除故障后,移动滑片P使电压表示数为4V;将5Ω电阻换成10Ω,按规范调整电路,继续操作,使电压表示数仍为4V,此时滑动变阻器接入电路的阻值比上一次 ;
(4)将测得的数据在图丙中描点连线,发现有一组数据错误,究其原因可能是 ;
(5)仅用电阻箱(最小倍率是×1)替换滑动变阻器,仍控制定值电阻两端电压为4V,利用上述器材能否完成实验探究,简述你的判断依据: 。
【答案】(1) (2)定值电阻短路 (3)大
(4)电流表选用小量程,但按大量程读数,造成读数错误
(5)见详解
【详解】(1)在“探究电流与电阻的关系”实验中,定值电阻和滑动变阻器串联,电流表串联在电路中测通过定值电阻的电流,电压表测定值电阻两端的电压,所以电压表与定值电阻并联;题目要求变阻器滑片P向右移动时,变阻器接入电路的阻值变大,所以把滑动变阻器左下接线柱接入,如下图所示:
(2)闭合开关,移动滑片,发现电流表有示数,说明有电流通过,没有断路的情况;电压表无示数,若不是电压表本身损坏,故障就可能是与电压表并联的定值电阻短路。
(3)在“探究电流与电阻的关系”实验中,需要采用控制变量法使定值电阻两端的电压保持不变;若将5Ω电阻换成10Ω,根据串联电路分压规律可知,更换较大的定值电阻后,定值电阻两端的电压会增大,为了使定值电阻两端的电压保持在4V不变,就需要适当增大滑动变阻器两端的电压,方法是适当增大滑动变阻器接入电路的电阻。
(4)由图丙可知,错误的一组数据应该是当定值电阻为20Ω时,通过的电流为1A,出现这种情况的原因可能是电流表改用0~0.6A量程接入电路,但仍按0~3A量程读数,造成读数错误。
(5)若控制定值电阻两端电压为4V,则变阻箱两端的电压为2V,根据分压原理可知在串联电路中电压之比等于电阻之比;因为定值电阻两端的电压是电阻箱两端电压的2倍,所以电阻箱接入电路的阻值是定值电阻阻值的一半;当定值电阻为5Ω、15Ω、25Ω时,变阻箱接入电路的阻值为2.5Ω、7.5Ω、12.5Ω,用来替换变阻器的电阻箱最小倍率是×1,所以无法完成实验。
3.(2024·山东菏泽·中考真题)某班级在“探究电流与电压的关系”分组实验中,所用电源电压为3V,定值电阻R阻值为5Ω,滑动变阻器的规格为“20Ω 1A”,各仪器均完好。请完成下列问题:
实验次数
第1次
第2次
第3次
第4次
电压/V
0.5
1
1.2
2
电流/A
0.1
0.2
0.24
0.4
(1)用笔画线代替导线,将图甲电路连接完整,要求:滑动变阻器滑片P向右移动时电阻变大,导线不交叉 ;
(2)检查电路时,发现电流表指针如图乙所示,接下来正确的操作是 ;
(3)闭合开关进行实验,移动滑片P到某一位置,电压表的示数如图丙所示,示数为 V;
(4)一小组展示实验数据如表格所示,其他小组发现有一次实验数据是拼凑的,请你指出是第 次实验数据,依据是: ;
(5)分析表格中有效实验数据,初步得出:导体的电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成 。
【答案】 对电流表调零 1.6 1 见解析 正比
【详解】(1)[1] 要求滑动变阻器滑片P向右移动时电阻变大,则变阻器应选择左下接线柱串联到电路中,作图如下:
(2)[2] 如图乙所示,闭合开关前电流表指针未指在零刻度线处,则应对电流表调零。
(3)[3] 如图丙所示,电压表选用小量程,分度值为0.1V,示数为1.6V。
(4)[4][5] 定值电阻R阻值为5Ω,滑动变阻器的规格为“20Ω 1A”,电路中最小电流为
所以第1次实验数据是拼凑的。
(5)[6] 分析表格中有效实验数据可知,对应电压与电流的比值为
比值为一个定值,所以可得: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。
考法02 欧姆定律的成立条件
4.(2022·广东深圳·中考真题)如图所示为油量表示意图,当油量减少时,下列说法正确的是( )
A.R不断减小 B.R总不断减小
C.I总不断减小 D.R两端电压不断减小
【答案】C
【详解】由电路图可知,R0与R串联,电流表测量电路中的电流。当油量减少时,浮子下降,滑杆右端向上滑动,R接入电阻增大,串联电路中,电路的总电阻等于各个电阻之和,所以电路中总电阻R总增大,根据可知,电压不变时,电流I总减小;R接入电阻增大,根据串联正比分压可知,R两端电压不断增大,故C正确,ABD错误。
故选C。
5.(2024·山东淄博·中考真题)如图所示电路,闭合开关S,滑动变阻器的滑片P向右移动时,下列说法正确的是( )
A.电流表的示数不变,电压表的示数不变
B.电流表的示数变小,电压表的示数变大
C.电流表的示数不变,电压表的示数变大
D.电流表的示数变小,电压表的示数不变
【答案】A
【详解】BC.由图可知,与并联,电流表测通过的电流,电压表测电源电压,移动滑动变阻器的滑片P,电压表的示数不变,故BC错误;
AD.由图可知,与并联,电流表测通过的电流,电压表测电源电压,闭合开关S,滑动变阻器的滑片P向右移动时,接入电路的阻值变大,因并联电路各支路互不影响,所以电流表示数不变;电源电压不变,则电压表示数不变,故A正确,D错误。
故选A。
6.(2024·湖南长沙·中考真题)小明制作了一款可调亮度的小台灯,电路如图所示。电源电压保持不变,灯泡的电阻为10Ω,不考虑温度对灯丝电阻的影响,滑动变阻器标有“20Ω 1A”字样。
(1)闭合开关后,移动滑片使R的阻值变 时,通过灯泡的电流变大,灯泡变亮;
(2)当滑动变阻器R接入电路的阻值最大时,通过灯泡的电流为0.15A,此时灯泡两端的电压为 V。若灯泡两端允许的最大电压为2.5V,为保证电路安全,滑动变阻器接入电路的最小阻值为 Ω。
【答案】 小 1.5 8
【详解】(1)[1]电源电压不变,当R的阻值变小时,由欧姆定律知,通过灯泡的电流变大,灯泡变亮。
(2)[2]通过灯泡的电流为0.15A,灯泡的电阻为10Ω,由知,此时灯泡两端的电压为
UL=IRL=0.15A×10Ω=1.5V
[3]滑动变阻器R接入电路的最大阻值为R=20Ω,此时滑动变阻器R两端的电压为
UR=IRL=0.15A×20Ω=3V
由串联电路中电压的规律知,电源电压为U=UL+UR=1.5V+3V=4.5V
当灯泡两端电压为U'L=2.5V时,电路中的电流为
故当灯泡两端电压为U'L=2.5V时,滑动变阻器接入电路的阻值最小,最小值为
7.(2024·内蒙古呼和浩特·中考真题)如图甲所示,是L1、L2两个灯泡的图像,请根据图像所给信息进行计算:
(1)若两灯泡串联在电路中(如图乙所示),此时电流表的示数为0.3A。求此时两灯泡的电阻;
(2)保持电源电压不变,将两灯泡的连接方式改为并联(如图丙所示),求此时电流表的示数。
【答案】(1)6,14
(2)0.85A
【详解】(1)若两灯泡串联在电路中,电路中电流为0.3A,由图甲可知,此时L1两端的电压为1.8V,则L1的阻值为
L2两端的电压为4.2V,则L2的阻值为
(2)串联电路电源电压等于各用电器电压之和,所以电源电压为
并联电路支路电压等于电源电压,由图可知,当电压为6V时,L1的电流为0.5A,经过L2的电流为0.35A,电流表测量干路电路,故电流表的示数为
考法03 电阻的测量
8.(2023·广东深圳·中考真题)已知:电源电压为3V,小灯泡额定电压为2.5V,滑动变阻器(30Ω,1.2A)
(1)请帮助亮亮根据电路图,连接实物图;(要求:滑片在最右端时,电阻最大。)( )
(2)在闭合开关前,滑动变阻器滑片需要调到端 (选填“M”或“N”);
(3)亮亮同学检查电路连接正确,并且电路元件没有故障后,闭合开关,发现小灯泡不发光,电流表偏转角度很小,请问故障原因是: ,接下来亮亮同学的操作方法是: ;
(4)实验数据如下图:
电压U/V
1
1.5
2
2.5
2.8
电流I/A
0.14
0.21
0.27
0.3
0.31
请问:正常发光时,小灯泡的电阻是: Ω;
(5)由实验数据说明:小灯泡的电阻随电压的增大而 ;(选填:“增大”,“变小”或“不变”)
(6)小白同学在电路连接正确后,闭合开关,小灯泡亮了一下之后就熄灭,电流表无示数,电压表有示数,请在图丙中,画出电压表指针指的位置。(用带箭头的线段表示)( )
【答案】 N 灯泡的实际功率很小 移动滑动变阻器滑片 8.3 增大
【详解】(1)[1]滑动变阻器滑片在最右端时阻值最大,所以滑动变阻器应接左下接线柱,如图所示:
(2)[2]在闭合开关前,滑动变阻器滑片需要调到N端,使得滑动变阻器为最大阻值,保护电路。
(3)[3]闭合开关前,滑动变阻器接入电路的阻值为最大阻值,闭合开关,由于电路总电阻很大,电路电流较小,灯泡的实际功率很小,可能不足以引起灯泡发光。
[4]闭合开关后,如果灯泡不亮,应移动滑动变阻器滑片,减小电路的总电阻,使电灯泡发光。
(4)[5]由题意可知小灯泡的额定电压是2.5V,所以小灯泡正常发光时,电压为2.5V,而电流由表中数据得0.3A,所以小灯泡电阻为
(5)[6]由表中数据得电压为1V,电流为0.14A,小灯泡电阻为
由表中数据得电压为1.5V,电流为0.21A,小灯泡电阻为
由表中数据得电压为2V,电流为0.27A,小灯泡电阻为
由表中数据得电压为2.8V,电流为0.31A,小灯泡电阻为
所以小灯泡的电阻随电压的增大而增大。
(6)[7]闭合开关,小灯泡亮了一下之后就熄灭,电流表无示数,电压表有示数,说明小灯泡断路了,电压表测电源的电压示数接近电源电压3V,如图所示:
9.(2022·广东·中考真题)图甲是测量小灯泡在不同电压下电阻的实验电路图(小灯泡额定电压为1.5V)。
(1)小明按电路图连接实物,刚接上最后根导线,看到电流表指针立刻有偏转。若电路连线正确,造成这种异常现象的原因是 。
(2)实验中,调节滑动变阻器,分别记录电压表和电流表的示数如下:
测量次序
1
2
3
4
5
电压U/V
1.8
1.5
1.0
___________
0.3
电流I/A
0.32
0.30
0.26
___________
0.18
①第4次测量对应的电压表和电流表示数如图乙所示,此时小灯泡两端的电压是 V,通过它的电流是 A。
②小灯泡正常发光时的电阻是 Ω。
③第5次测量中,小灯泡不发光。小明断定是灯丝断了。这个判断是 (选填“正确”或“错误”)的,理由是 。
【答案】 连接电路时,开关没有断开 0.6 0.22 5 错误 见解析
【详解】(1)[1]由题意可知,刚接上最后根导线,看到电流表指针立刻有偏转,说明电路是一个通路,所以造成这种异常现象的原因是连接电路时,开关没有断开。
(2)[2]由图乙中的电压表图可知,电压表选择的量程为0~3V,根据指针所在的位置可得,该电压表的示数为0.6V。
[3]由图乙中的电流表图可知,电流表选择的量程为0~0.6A,根据指针所在的位置可得,该电流表的示数为0.22A。
[4]由题意可知,小灯泡额定电压为1.5V,再由表格可知,当小灯泡两端电压为额定电压时,通过小灯泡的电流为0.3A,根据欧姆定律可得小灯泡正常发光时的电阻是
[5][6]小灯泡不发光,小明断定是灯丝断了,这个判断是错误的,因为若是小灯泡灯丝断了,那么电压表将串联在电路之中,此时电压表的示数将接近于电源电压,电流表的示数接近于0,根据表格中的数据可知,与实际情况不符,所以不是小灯泡灯丝断了,故小明的判断是错误的。
10.(2024·青海西宁·中考真题)小宁和同学们在“测量小灯泡电阻”的实验中,选用额定电压为2.5V的小灯泡、三节新干电池、电流表、电压表、滑动变阻器(50Ω 1A)、开关、导线等实验器材进行实验。
(1)请用笔画线代替导线,将图甲中的实物电路连接完整,要求滑动变阻器的滑片向右滑动时,小灯泡变亮。
(2)连接电路时,开关应该 ,滑动变阻器的滑片调到阻值最大处。
(3)闭合开关,在移动滑动变阻器滑片的过程中,发现两个电表指针都左右摆动,同时看到小灯泡闪烁,用手捏紧滑动变阻器的滑片后,电路恢复正常,则电路故障的原因可能是 。
(4)排除故障后,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,记录多组数据,并绘制出图乙所示的I-U关系图象。当电压表的示数为 V时小灯泡正常发光,此时的电阻为 Ω。
(5)同学们交流后,发现该实验还可以测量小灯泡的电功率,并分析出小灯泡的实际电压为额定电压的一半时,小灯泡的实际功率 (选填“大于”“等于”或“小于”)额定功率的四分之一,其根本原因是 。
【答案】(1)
(2)断开
(3)滑动变阻器的滑片接触不良
(4) 2.5 10
(5) 大于 灯丝的电阻随温度的升高而增大
【详解】(1)由题知,灯泡额定电压为2.5V,所以电压选用0-3V量程与灯泡并联,滑动变阻器滑片P向右滑动时灯泡变亮,说明电路中电流变大,变阻器连入阻值变小,所以应将滑动变阻器右端接入电路中且与灯泡串联,实物连接如图所示:
(2)为了保护电路,连接电路时,开关必须断开。
(3)在移动滑动变阻器滑片的过程中,发现电表指针左右摆动,同时看到小灯泡闪烁,其原因是移动滑片引起的,所以原因可能是滑动变阻器接触不良。
(4)[1][2]由题知,灯泡额定电压为 2.5V,根据制出如图丙所示的I-U图象,灯的额定电压下的电流为0.25A,则小灯泡正常发光时的电阻是
(5)[1][2]灯丝电阻随灯泡两端的电压升高、灯丝的温度升高而变大,实际电压是额定电压一半时的灯丝电阻小于额定电压时的电阻,由可知,灯泡两端的实际电压为其额定电压的一半时,它的实际功率大于额定功率。
考法04 欧姆定律的应用
11.(2024·广东广州·中考真题)如图是地磅工作原理示意图,秤台连在竖直弹簧上,电路与恒压电源连接。未称量时,滑动变阻器R的滑片P在最上端,称量时,滑片P向下滑动。闭合开关S,车辆总质量越大时( )
A.电压表的示数越大 B.电压表的示数越小
C.电流表的示数越大 D.电流表的示数越小
【答案】A
【详解】由题图可知,两电阻串联,电流表测的是电路电流,电压表测的是变阻器滑片P上部分的两端电压。闭合开关S,车辆总质量越大时,滑片P向下滑动,变阻器连入电路的电阻不变,电路的总电阻不变,根据欧姆定律,电路电流不变,因此电流表示数不变;跟电压表并联的那部分电阻变大,根据欧姆定律,跟电压表并联的那部分电阻的两端电压变大,电压表示数变大,故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
12.(2024·内蒙古呼和浩特·中考真题)如图所示电路,R1是不为零的定值电阻,R2是滑动变阻器。电源电压恒定,开关S1、S2、S1处于断开状态。下列判断正确的是( )
A.只闭合S1和S2,向右移动R2的滑片,电流表读数减小,电压表读数变大
B.只闭合S2,向左移动R2的滑片,电流表读数减小,电压表读数减小
C.只闭合S1和S2,电流表读数为I1;只闭合S2,电流表读数为I2。则
D.只闭合S3,电压表读数为U1;只闭合S2,电压表读数为U2,此时,无论如何调节滑动变阻器,U2总是小于U1
【答案】D
【详解】A.只闭合S1和S2,滑动变阻器R2、电压表被短路,电路为R1的简单电路,向右移动R2的滑片,电流表读数不变,电压表读数为0,故A错误;
B.只闭合S2,两个电阻串联,向左移动R2的滑片,电路中电阻减小、电流变大,电流表读数变大,定值电阻R1两端的电压变大,电压表读数减小,故B错误;
C.只闭合S1和S2,电路为R1的简单电路,电流表读数为I1;只闭合S2,两个电阻串联,电流表读数为I2;则,故C错误;
D.只闭合S3,电路为R2的简单电路,电压表读数为U1,U1为电源电压;只闭合S2,两个电阻串联,电压表测滑动变阻器两端的电压,读数为U2,由于R1的分压作用,此时,无论如何调节滑动变阻器,U2总是小于U1,故D正确。
故选D。
13.(2024·山东临沂·中考真题)闭合如图甲所示电路的开关,将滑动变阻器的滑片由最右端移到最左端的过程中,电压表与电流表的示数变化的图象如图乙所示。则定值电阻的阻值为 Ω,电源电压为 V.
【答案】 3 1.5
【详解】[1][2]由图知,两电阻串联,电压表 测量滑动变阻器R两端的电压,电流表测量电路的电流;滑动变阻器的滑片由最右端移到最左端的过程中,滑动变阻器连入电路的阻值从最大变为0,从而使电路中的总电阻变小,电路中的电流变大,根据串联分压可知,R两端的电压变小直至0。由图像可知:当电路中的电流为0.1A时,电压表的示数为1.2V,电源电压为
…….①
当电路中的电流为0.5A时,电压表的示数为0,电源电压为
…….②
联结①②,解得
14.(2024·四川南充·中考真题)科创小组设计利用电流表测量质量的装置如图。现截取适当长度的电阻片(它的阻值随长度的变化图像如图乙)作为滑动变阻器接入电路,如图甲所示。如图甲中,电源电压恒定不变,电流表量程为。当滑片在最下端时,电流表示数为。装置中托盘与圆柱形实心塑料浮筒通过硬质绝缘细杆固定连接,整体漂浮在装有足够深水的柱形薄壁容器中,且只能竖直移动。托盘的质量为;高,底面积为,质量为;容器的底面积为,托盘通过滑杆带动滑片上下移动。托盘中未放物体时,调节水量,使滑片正好位于最上端。托盘中放入物体时,刚好浸没,滑片正好位于最下端(取、、不计滑片、滑杆、细杆的质量,忽略摩擦阻力,工作中水不溢出)。求:
(1)R0的阻值;
(2)物体A的质量;
(3)托盘中未放物体时,电流表的示数。
【答案】(1)10Ω;(2)6kg;(3)0.1A
【详解】解:(1)当滑片位于下端时,滑动变阻器接入的阻值为0,电流表示数为0.6A,则R0的阻值
(2)物体的体积
物体浸没时受到的浮力
由沉浮条件可知,物体M漂浮时
则物体A的重力
物体的质量
(3)没放物体时,浮筒受到的浮力
浮筒排开水的体积
浮筒浸入的深度
放入物体后增加的浮力为的重力
增加的排开水的体积
液面升高的距离
滑片移动的距离
由图乙可知,的阻值为,托盘中未放物体时,电流表的示数
答:(1)R0的阻值为10Ω;
(2)物体A的质量为6kg;
(3)托盘中未放物体时,电流表的示数为0.1A。
知识点一 欧姆定律
知识
概念
理解
探究电流与电压、电阻的关系
(1)探究电流与电压、电阻的关系
注意:控制定值电阻不变。
①实验电路图如右图所示。
②调节滑动变阻器改变电阻两端的电压。
③多次测量。
④结论:通过同一导体的电流与导体两端的电压成正比。
(2)探究电流与电阻的关系
注意:控制定值电阻两端的电压不变。
①实验电路图同上。
②改变定值电阻时,调节滑动变阻器控制定值电阻两端的电压不变。
③多次测量。
④结论:在电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成反比
I-U与I-R图像:
欧姆
定律
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。I=/U/R
应用定律时注意:统一性、同一性、同时性、条件性。
知识点二 电阻的测量
知识
概念
电阻的测量
(1)伏安法测定值电阻的阻值
分析定值电阻的I-U图像:定值电阻电压与电流的比值不变,即电阻不变。
(2)伏安法测定小灯泡的电阻
分析小灯泡的I-U图像:小灯两端的电压与电流之比(电阻)不是一个定值。
特殊方法测电阻
特殊方法测电阻
知识点三 欧姆定律在串、并联电路中的应用
知识
概念
电路
欧姆定律在串联
电路中的应用
(1)串联电路中电流的计算
(2)串联电路中总电阻与分电阻的大小关系 R=R1+R2
(3)串联电路的分压特点
=
欧姆定律在并联
电路中的应用
(1)并联电路中总电流的计算
I=+
(2)并联电路中的总电阻和分电阻的关系
=+
(3)并联电路的分流特点
=
1.【新情境】 石墨烯制成的甜敏电阻检测脐橙的含糖量
赣南脐橙名扬海内外,果农经常用石墨烯制成的甜敏电阻检测脐橙的含糖量,甜敏电阻的阻值随含糖量的升高而增大。如图所示是检测脐橙含糖量的电路,电源电压不变。将甜敏电阻R附着在切开的脐橙上,当脐橙含糖量升高时( )
A.电流表示数增大,甜敏电阻R的阻值减小
B.电流表和电压表的示数都增大
C.电流表示数增大,电压表的示数减小
D.电流表示数减小,甜敏电阻R阻值增大
【答案】D
【详解】由电路图可知,定值电阻R1与甜敏电阻R串联,电压表测R1两端的电压U1,电流表测电路中的电流I。依题意,将甜敏电阻R附着在脐橙上,当脐橙含糖量升高时,甜敏电阻R的阻值随之增大,电路的总电阻增大,而电源电压不变,根据欧姆定律
电路中的电流I减小,电流表示数减小。又因为
则电路中的电流I减小,定值电阻R1阻值不变,其两端的电压U1减小,电压表示数减小。综上所述,故D符合题意,ABC不符合题意。
故选D。
2.【新情境】 中国高铁从追赶到领跑
近十年,中国高铁从追赶到领跑,实现了完美超越。如图甲所示是高铁上烟雾报警器的简化原理图,其中电源电压保持不变,R0为定值电阻,R为光敏电阻,R的阻值与光照强度的关系如图乙所示。当激光发生器射向光敏电阻的激光被烟雾遮挡时,光照强度减弱,下列说法不正确的是( )
A.光敏电阻R的阻值增大 B.电流表的示数增大
C.电压表的示数增大 D.电压表与电流表示数之比变大
【答案】B
【详解】ABC.分析电路可知,光敏电阻和定值电阻串联,电流表测电路电流,电压表测的电压。当激光发生器射向光敏电阻的激光被烟雾遮挡时,光照强度减弱,由乙图可知,光敏电阻阻值增大,则总电阻变大,根据可知电流表的示数变小,串联分压原理可知电压表的示数增大,故AC正确,不符合题意,B错误,符合题意;
D.电压表的示数增大,电流表的示数变小,所以电压表与电流表示数之比变大,故D正确,不符合题意。
故选B。
3.【新考法】 握力计的工作原理
图甲是一种握力计,图乙为它的工作原理图。电源两端电压为3V保持不变,握力显示表是由电流表改装而成,R1是一根长度为6cm的电阻丝(该电阻丝阻值大小与长度成正比),定值电阻R2起保护电路作用。不施加力时弹簧一端的滑片P在R1的最上端,当施加的力最大时滑片P移动到R1的最下端(弹簧的电阻不计),施加的力F与弹簧压缩量△L的关系如图丙所示。握力计测量范围为0~60N,电路中电流表变化范围0.1~0.6A,则下列说法正确的是( )
A.握力60N时电路中电流为0.6A
B.R2电阻为20Ω
C.R1连入电路阻值变化的范围是0~30Ω
D.当电流表示数为0.3A时,握力大小为12N
【答案】D
【详解】A.分析电路可知,、串联,电流表测电路电流。握力增大时,滑片下移,阻值变大,则总电阻变大,根据可知电流表示数变小,所以握力60N时电路中电流为0.1A,故A错误;
B.电路中电流表变化范围0.1~0.6A,不施加力时弹簧一端的滑片P在R1的最上端,此时电流最大为0.6A,单独工作,则R2电阻为
故B错误;
C.R1连入电路阻值最大时,握力最大,此时总电阻为
则R1连入电路阻值最大为
所以R1连入电路阻值变化的范围是0~25Ω,故C错误;
D.当电流表示数为0.3A时,总电阻为
此时R1连入电路阻值为
则弹簧压缩量为
由图丙可知,力F与弹簧压缩量△L成正比,握力为60N时,弹簧压缩量为6cm,则有
解得当电流表示数为0.3A时,握力,故D正确。
故选D。
4.【新考法】 传感器——环境湿度的测量仪器
如图甲所示为一种测量环境湿度的仪器,其简化工作原理图如图乙所示。电源电压恒为9V,定值电阻,R为湿敏电阻,其阻值随环境湿度的增大而减小,R的最大阻值为50Ω,电流表量程为0~0.6A,电压表量程为0~9V。闭合开关S,当环境湿度增大时,下列说法正确的是( )
A.电流表示数变小,电压表示数变大 B.电压表示数与电流表示数的比值变小
C.R的最小阻值为15Ω D.电压表示数的变化范围为1.5V~6V
【答案】D
【详解】A.由图可知,电阻R0与R串联,电压表测量R0两端的电压,电流表测量电路电流。闭合开关S,当环境湿度增大时,R变小,电路总电阻变小,根据欧姆定律可知,电路电流变大,电流表示数变大。根据U=IR可知,R0两端的电压变大,电压表示数变大,故A错误;
B.电压表示数与电流表示数的比值是R0的阻值,由于R0是定值电阻,所以电压表示数与电流表示数的比值不变,故B错误;
C.当电路电流最大为0.6A时,电路总电阻为
R的最小阻值为
故C错误;
D.当电路电流最大为0.6A时,R0两端电压,即电压表的示数最大为
当R的最大阻值为50Ω,电路电流最小为
R0两端电压,即电压表的示数最小为
电压表示数的变化范围为1.5V~6V,故D正确。
故选D。
5.【新考法】 传感器——身高、体重测量仪
图甲是身高、体重测量仪,电路原理如图乙所示。电路中有一个电压表和一个电流表,当体检者站在台面上时,其中一个电表自动显示身高的大小,另一个电表自动显示体重的大小。压敏电阻R的阻值随压力增大而减小,滑片P随所测量对象身高增高而上滑,下列分析正确的是( )
A.体重越大,显示体重的电表示数越小
B.体重越大,R两端的电压越大
C.身高越高,通过的电流越大
D.身高越高,电压表示数越大
【答案】D
【详解】C.由电路图可知,R与R0并联,电压表测滑片P下方电阻丝两端的电压(可知该电压表显示的是身高的大小),电流表测压敏电阻R支路的电流(可知该电流表显示体重的大小),因电压表的内阻很大、在电路中相当于断路,所以,人的身高变化即滑片移动时,R0接入电路中的电阻不变,因并联电路中各支路两端的电压相等,且各支路独立工作、互不影响,所以,由可知,通过R0的电流不变,故C错误;
D.当身高越高时,滑片上移,滑片P下方电阻丝的阻值变大,由U=IR可知,滑片P下方电阻丝两端的电压变大,即电压表的示数变大,故D正确;
A.当体重越大时,压敏电阻受到的压力越大,由压敏电阻R的阻值随压力增大而减小可知,R的阻值越小,由可知,通过R的电流越大,即显示体重的电流表的示数越大,故A错误;
B.压敏电阻R两端的电压不变,仍等于电源电压,所以,体重越大,R两端的电压不变,故B错误。
故选D。
6.【新情境】 亮度可以调节的小台灯
有一种亮度可以调节的小台灯,其电路如图甲所示。电源电压为36V,灯泡L的额定电流为0.4A,通过灯泡L的电流跟其两端电压的关系如图乙所示。当灯泡正常发光时,灯丝的电阻为 Ω,为了保证灯泡两端的电压不超过24V,则滑动变阻器R连入电路的阻值不得少于 Ω。
【答案】 60 30
【详解】[1]灯泡L的额定电流为0.4A,由图乙可知,当通过灯泡的电流IL=0.4A时,灯泡两端的电压UL=24V,当灯泡正常发光时,灯丝的电阻
[2]由串联电路分压规律可知,灯泡两端的电压不超过24V,则滑动变阻器两端电压最少为
UR=U-UL=36V-24V=12V
电路中电流最大为0.4A,所以滑动变阻器接入电路中的电阻最小为
7.【新情境】 电子量角器
小阳根据所学知识设计了如图所示的电子量角器,电压表的量程为0~3V,O为半圆弧电阻MN的圆心,金属滑片OP为半径,与半圆弧接触良好,接入电路的电阻与滑片OP旋转角度θ成正比,当测量角时电压表为2V。在测量时随着所测角度θ增大,电压表示数 (选填“增大”“减小”或“不变”);要使测量时电压表刚好满偏,可以采用的方法是 。
【答案】 增大 减小电阻箱R0的阻值或增大电源电压
【详解】[1]由图可知,变阻器的接入电阻为RMP,变阻器与电阻箱串联,电压表测量变阻器两端的电压;角度θ越大时,电阻RMP接入的阻值变大,根据串联分压可知,电阻RMP两端电压变大,故电压表示数增大。
[2]当测量180°角时,电压表的示数为2V,现在要使测量180°时电压表刚好满偏,即电压表的示数为3V,所以RMP两端的电压变大,由串联电路的分压特点可知,可以减小电阻箱R0两端的电压,即减小电阻箱R0的阻值,或增大电源电压。
8.【新情境】 超载报警系统
在城市交通中,电动自行车超载行驶会严重影响行车安全。为此,学校物理兴趣小组设计了一个简易超载报警系统,其原理图如图所示,当通过报警器的电流达到或超过0.4A时,报警器(其电阻不计)将自动报警。电路中的电源电压为6V,定值电阻,,元件R的阻值与其所受压力F的关系为。当时,通过R的电流为 A;当电路触发报警时,元件R受到的压力F至少为 N。
【答案】 0.1 1000
【详解】[1]如图所示,两电阻并联,电路中的电源电压为6V,R和R0的电压都是6V,当时,R的电阻为
通过R的电流为
[2]R0的电阻为60Ω,电压为6V,通过R0的电流为
此电流不变。当通过报警器的电流达到或超过0.4A时,通过R的电流为
此时R的电阻为
则有
解得F=1000N。
9.【新情境】 传感器——电子体重计
电子体重计是健身达人必备的工具。如图(a)所示是电子体重计的电路原理图,由电源(4节干电池)、定值电阻R0、压力电阻R(其阻值随压力变化关系如图(b)所示),电压表、开关等组成。电压表指针偏转角度可反映人体的质量。
(1)依据图(b)的信息,结合已学知识,判断人体质量与电压表指针偏转角度的关系: ,并说明理由: 。
(2)干电池在长时间使用后电压会降低。一名质量为50千克的中学生,使用未更换电池的电子体重计进行测量,则测量值 50千克(选填“大于”“等于”或“小于”)。
【答案】(1) 电压表指针偏转角度随人体质量的增大而增大 见解析
(2)小于
【详解】(1)[1][2]闭合开关,两电阻串联接入电路,电压表测定值电阻两端的电压,由图b可知压敏电阻的阻值随压力的增大而减小,人体质量越大,对压敏电阻的压力越大,压敏电阻接入电路的阻值越小,根据串联电路电阻规律结合欧姆定律可知通过电路的电流越大,根据U=IR可知电压表示数越大,所以电压表指针偏转角度随人体质量的增大而增大。
(2)干电池在长时间使用后电压会降低,根据欧姆定律可知通过电路的电流变小,根据U=IR可知电压表示数减小,所以一名质量为50千克的中学生,使用未更换电池的电子体重计进行测量,则测量值小于50千克。
10.【新情境】 雨水检测金属网
有些汽车前挡风玻璃上的雨刮器能够随着雨量的大小,相应的改变刮水速度,雨停后,雨刮器自动停止工作。某学习小组查阅了相关资料后,自制了如图甲所示的雨水检测金属网,并设计了如图乙所示的模拟电路进行探究。
(1)利用图乙所示的模拟电路进行探究,通过电动机的电流越大,电动机的转速越快。检测网未放入雨水中,电流表无示数,将检测网放入雨水中,电流表有示数,表明雨水是 (选填“导体”或“绝缘体”)。
(2)实验中,通过观察电路中 的变化来判断电动机转速的变化,从而反映出雨刮器刮水速度的变化。
(3)如图丙所示,将检测网竖立并浸入雨水中不同程度进行实验,实验记录如下表所示。
检测网浸入雨水中部分
未浸入
少部分浸入
一半浸入
全部浸入
电流表的示数/A
0
0.16
0.20
0.32
电压表的示数/V
3
2.4
2
1.6
①实验电路的电源电压为 V。
②分析数据可知,检测网浸入雨水中的部分越多,检测网的电阻越 (选填“大”或“小”),电动机的转速越 (选填“快”或“慢”)。分析图乙中检测网的结构可知,检测网的电阻变化是由导体的 变化引起的。
(4)实验小组设计的电路在无雨水时,电动机不能转动,无法实现车窗的清洗。请你在不拆卸原电路的基础上,在该电路中加装一个电路元件,以解决此问题。加装的元件是: 。
【答案】(1)导体
(2)电流表示数
(3) 3 小 快 横截面积
(4)开关
【详解】(1)由题意“检测网未放入雨水中,电流表无示数,电路处于断开状态,再将检测网放入雨水中,电流表有示数,电路接通”可知雨水是导体。
(2)刮水器随着雨的大小,刮动的速度相应的发生变化,因此小华通过观察电路中电流表示数的变化,来判断电动机转速的变化,从而反映出雨刮器刮水速度的变化。
(3)[1]根据乙图可知,电动机、检测网串联接入电路中,电流表测量电路中的电流,电压表测量检测网两端的电压;检测网未浸入水中时,电路没有接通,电流表示数为0,电压表测量的是电源电压,所以电源电压为3V。
[2][3][4]分析表中数据可知,检测网浸入雨水中的部分越多,电流表示数越大,电动机转速越快;根据欧姆定律可知,电路的总电阻越小,检测网的电阻变小;根据影响导体电阻大小的因素可知:a、b间接入电路的电阻变化是由导体的横截面积变化引起的。
(4)要实现无雨水时,电动机能转动,即电路为通路,应在检测网处并联一个开关。
11.【新考法】 传感器——海水深度测量仪器
海南省某校物理兴趣小组的同学设计了一个如图1所示的电路来测量海水的深度,其中R1=2Ω是一个定值电阻,R2是一个压敏电阻,它的阻值随所受液体压力F的变化关系如图2所示,电源电压保持6V不变,放入海水中保持受力面水平,且只有一个面积为0.02m2的面承受海水压力。(设海水的密度,g取10N/kg)
(1)当电流表示数为0.2A时,求压敏电阻R2的阻值;
(2)如图2所示,当压敏电阻R2的阻值为20Ω时,求此时压敏电阻R2所在深度处的海水压强;
(3)若电流的最大测量值为0.6A,则使用此方法能测出海水的最大深度是多少?
(4)若要使该电路能测海水的最大深度增大,则电阻R1的阻值需要 (选填“增大”“减小”或“不变”)
【答案】(1)28Ω
(2)2×106Pa
(3)500m
(4)增大
【详解】(1)由图1可知:闭合开关后,R1、R2串联,电流表测量电路中的电流;当电流表示数为0.2A时,由可得电路中的总电阻为
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,所以R2的阻值为
(2)当压敏电阻R2的阻值为20Ω时,由图2可知受到的压力为,此时压敏电阻R2所在深度处的海水压强
(3)若电流的最大测量值为0.6A,则当电流表的示数I′=0.6A时,由可得此时电路的总电阻为
此时压敏电阻的阻值
由图2可知,压敏电阻受到的压力F′=10×104N,此时压敏电阻R2所在深度处的海水压强
由可得,使用此方法能测出海水的最大深度
(4)由图2可知:压敏电阻受到的压力越大,压敏电阻的阻值越小,该测量仪所测的深度越大时,电路中电流越大,则根据欧姆定律和串联电路的特点可知采取的方法是:增大R1的阻值。
12.【新情境】 传感器——环境湿度的测量仪器
如图甲所示为一个超声波加湿器,如图乙所示为其内部湿度监测装置的简化电路图,已知电源电压为,定值电阻的阻值为,电流表的量程为,电压表的量程为,湿敏电阻R的阻值随湿度变化的关系图像如图丙所示,则在电路安全工作的前提下,请计算出:
(1)当电流表的示数为时,此时环境的湿度为多少?
(2)湿度为20%时,求电压表示数?
(3)装置能监测湿度的最大值是多少?
【答案】(1)40%
(2)6V
(3)80%
【详解】(1)由图乙可知,定值电阻与湿敏电阻串联在电路中,电压表测量湿敏电阻两端的电压,当电流表的示数为时,此时电路中的总电阻为
湿敏电阻的阻值为
由图丙可知,此时环境的湿度为40%。
(2)由图丙可知,湿度为20%时,湿敏电阻的阻值为30Ω,此时电路的电流为
此时湿敏电阻两端的电压,即电压表示数为
(3)由图丙可知,当湿度增大时,湿敏电阻的阻值也变大,由欧姆定律可知,电路中的电流变小,定制电阻两端的电压变小,由串联电路电压规律可知,湿敏电阻两端的电压变大,所以当湿度增大时,电流表示数变小,电压表示数变大,则当电压表示数达到最大时,湿度也达到最大,由于电压表的量程为,所以电压表示数最大为9V,此时定值电阻两端的电压为
此时电路中的电流为
此时湿敏电阻的电阻为
由由图丙可知,此时环境的湿度为80%,即装置能监测湿度的最大值是80%。
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模块三 电磁学
专题10 欧姆定律
01考情透视·目标导航
02知识导图·思维引航
03核心精讲·题型突破
【真题研析】
►考法01 电流与电压和电阻的关系
►考法02 欧姆定律的成立条件
►考法03 电阻的测量
►考法04 欧姆定律的应用
【核心精讲】
►知识点一 欧姆定律
►知识点二 电阻的测量
►知识点三 欧姆定律在串、并联电路中的应用
【命题预测】
考点要求
课标要求
命题预测
欧姆定律
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。
4.1.9 用电流表和电压表测量电阻。
①探究电流与电压、电阻的关系主要考查电路图的设计、实物电路的连接、故障的分析、滑动变阻器规格及电表量程的选择、数据的记录与处理,是中考的热点,难度中等,主要题型是实验探究题。
②欧姆定律的内容主要考查对欧姆定律的表达式及变形式的理解,是中考考查的重点,难度较小,常见题型是选择题。欧姆定律的应用主要考查运用欧姆定律解决实际问题,是中考考查的热点,难度中等,主要题型是选择题、填空题、计算题。
电阻的测量
伏安法测电阻主要考查实验原理、器材选用、实验步骤、数据分析、故障判断,是中考的热点,难度较大,主要题型有填空题、选择题、实验探究题。
欧姆定律在串、并联电路中的应用
欧姆定律在串联、并联电路中的应用是中考的热点,常结合串、并联电路电流、电压的关系进行考查,难度中等,常见题型为选择题、填空题、计算题。
考法01 电流与电压和电阻的关系
1.(2024·江苏淮安·中考真题)小明用阻值为的三个定值电阻探究电流与电阻关系,电源电压为且保持不变。
(1)用笔画线代替导线,将图甲所示电路连接完整(要求滑动变阻器的滑片向右滑动时电流表示数变大);
(2)连接电路时,开关应处于 状态;
(3)将的定值电阻接入电路,闭合开关,电流表无示数,电压表有示数,电路出现的故障是 ;
(4)根据实验数据描绘电流与电阻的倒数关系图像,如图乙所示。由图像可知,电阻R两端的电压为 V。得出的结论是:电压一定时,电流与电阻成 比;
(5)本实验中滑动变阻器的作用是 。分析实验数据可知,本实验所选用的滑动变阻器的最大阻值应不小于 。
2.(2024·江苏南通·中考真题)在“探究电流与电阻的关系”实验中,提供的器材有:
电源(电压6V)、定值电阻(5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω)、滑动变阻器(0~20Ω)、电流表、电压表、开关及导线若干。
(1)用笔画线代替导线将图甲电路连接完整,要求:滑片P向右移动时,变阻器接入电路的阻值变大;
(2)闭合开关,移动滑片,发现电流表有示数,电压表无示数,故障可能是 ;
(3)排除故障后,移动滑片P使电压表示数为4V;将5Ω电阻换成10Ω,按规范调整电路,继续操作,使电压表示数仍为4V,此时滑动变阻器接入电路的阻值比上一次 ;
(4)将测得的数据在图丙中描点连线,发现有一组数据错误,究其原因可能是 ;
(5)仅用电阻箱(最小倍率是×1)替换滑动变阻器,仍控制定值电阻两端电压为4V,利用上述器材能否完成实验探究,简述你的判断依据: 。
3.(2024·山东菏泽·中考真题)某班级在“探究电流与电压的关系”分组实验中,所用电源电压为3V,定值电阻R阻值为5Ω,滑动变阻器的规格为“20Ω 1A”,各仪器均完好。请完成下列问题:
实验次数
第1次
第2次
第3次
第4次
电压/V
0.5
1
1.2
2
电流/A
0.1
0.2
0.24
0.4
(1)用笔画线代替导线,将图甲电路连接完整,要求:滑动变阻器滑片P向右移动时电阻变大,导线不交叉 ;
(2)检查电路时,发现电流表指针如图乙所示,接下来正确的操作是 ;
(3)闭合开关进行实验,移动滑片P到某一位置,电压表的示数如图丙所示,示数为 V;
(4)一小组展示实验数据如表格所示,其他小组发现有一次实验数据是拼凑的,请你指出是第 次实验数据,依据是: ;
(5)分析表格中有效实验数据,初步得出:导体的电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成 。
考法02 欧姆定律的成立条件
4.(2022·广东深圳·中考真题)如图所示为油量表示意图,当油量减少时,下列说法正确的是( )
A.R不断减小 B.R总不断减小
C.I总不断减小 D.R两端电压不断减小
5.(2024·山东淄博·中考真题)如图所示电路,闭合开关S,滑动变阻器的滑片P向右移动时,下列说法正确的是( )
A.电流表的示数不变,电压表的示数不变
B.电流表的示数变小,电压表的示数变大
C.电流表的示数不变,电压表的示数变大
D.电流表的示数变小,电压表的示数不变
6.(2024·湖南长沙·中考真题)小明制作了一款可调亮度的小台灯,电路如图所示。电源电压保持不变,灯泡的电阻为10Ω,不考虑温度对灯丝电阻的影响,滑动变阻器标有“20Ω 1A”字样。
(1)闭合开关后,移动滑片使R的阻值变 时,通过灯泡的电流变大,灯泡变亮;
(2)当滑动变阻器R接入电路的阻值最大时,通过灯泡的电流为0.15A,此时灯泡两端的电压为 V。若灯泡两端允许的最大电压为2.5V,为保证电路安全,滑动变阻器接入电路的最小阻值为 Ω。
7.(2024·内蒙古呼和浩特·中考真题)如图甲所示,是L1、L2两个灯泡的图像,请根据图像所给信息进行计算:
(1)若两灯泡串联在电路中(如图乙所示),此时电流表的示数为0.3A。求此时两灯泡的电阻;
(2)保持电源电压不变,将两灯泡的连接方式改为并联(如图丙所示),求此时电流表的示数。
考法03 电阻的测量
8.(2023·广东深圳·中考真题)已知:电源电压为3V,小灯泡额定电压为2.5V,滑动变阻器(30Ω,1.2A)
(1)请帮助亮亮根据电路图,连接实物图;(要求:滑片在最右端时,电阻最大。)( )
(2)在闭合开关前,滑动变阻器滑片需要调到端 (选填“M”或“N”);
(3)亮亮同学检查电路连接正确,并且电路元件没有故障后,闭合开关,发现小灯泡不发光,电流表偏转角度很小,请问故障原因是: ,接下来亮亮同学的操作方法是: ;
(4)实验数据如下图:
电压U/V
1
1.5
2
2.5
2.8
电流I/A
0.14
0.21
0.27
0.3
0.31
请问:正常发光时,小灯泡的电阻是: Ω;
(5)由实验数据说明:小灯泡的电阻随电压的增大而 ;(选填:“增大”,“变小”或“不变”)
(6)小白同学在电路连接正确后,闭合开关,小灯泡亮了一下之后就熄灭,电流表无示数,电压表有示数,请在图丙中,画出电压表指针指的位置。(用带箭头的线段表示)( )
9.(2022·广东·中考真题)图甲是测量小灯泡在不同电压下电阻的实验电路图(小灯泡额定电压为1.5V)。
(1)小明按电路图连接实物,刚接上最后根导线,看到电流表指针立刻有偏转。若电路连线正确,造成这种异常现象的原因是 。
(2)实验中,调节滑动变阻器,分别记录电压表和电流表的示数如下:
测量次序
1
2
3
4
5
电压U/V
1.8
1.5
1.0
___________
0.3
电流I/A
0.32
0.30
0.26
___________
0.18
①第4次测量对应的电压表和电流表示数如图乙所示,此时小灯泡两端的电压是 V,通过它的电流是 A。
②小灯泡正常发光时的电阻是 Ω。
③第5次测量中,小灯泡不发光。小明断定是灯丝断了。这个判断是 (选填“正确”或“错误”)的,理由是 。
10.(2024·青海西宁·中考真题)小宁和同学们在“测量小灯泡电阻”的实验中,选用额定电压为2.5V的小灯泡、三节新干电池、电流表、电压表、滑动变阻器(50Ω 1A)、开关、导线等实验器材进行实验。
(1)请用笔画线代替导线,将图甲中的实物电路连接完整,要求滑动变阻器的滑片向右滑动时,小灯泡变亮。
(2)连接电路时,开关应该 ,滑动变阻器的滑片调到阻值最大处。
(3)闭合开关,在移动滑动变阻器滑片的过程中,发现两个电表指针都左右摆动,同时看到小灯泡闪烁,用手捏紧滑动变阻器的滑片后,电路恢复正常,则电路故障的原因可能是 。
(4)排除故障后,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,记录多组数据,并绘制出图乙所示的I-U关系图象。当电压表的示数为 V时小灯泡正常发光,此时的电阻为 Ω。
(5)同学们交流后,发现该实验还可以测量小灯泡的电功率,并分析出小灯泡的实际电压为额定电压的一半时,小灯泡的实际功率 (选填“大于”“等于”或“小于”)额定功率的四分之一,其根本原因是 。
考法04 欧姆定律的应用
11.(2024·广东广州·中考真题)如图是地磅工作原理示意图,秤台连在竖直弹簧上,电路与恒压电源连接。未称量时,滑动变阻器R的滑片P在最上端,称量时,滑片P向下滑动。闭合开关S,车辆总质量越大时( )
A.电压表的示数越大 B.电压表的示数越小
C.电流表的示数越大 D.电流表的示数越小
12.(2024·内蒙古呼和浩特·中考真题)如图所示电路,R1是不为零的定值电阻,R2是滑动变阻器。电源电压恒定,开关S1、S2、S1处于断开状态。下列判断正确的是( )
A.只闭合S1和S2,向右移动R2的滑片,电流表读数减小,电压表读数变大
B.只闭合S2,向左移动R2的滑片,电流表读数减小,电压表读数减小
C.只闭合S1和S2,电流表读数为I1;只闭合S2,电流表读数为I2。则
D.只闭合S3,电压表读数为U1;只闭合S2,电压表读数为U2,此时,无论如何调节滑动变阻器,U2总是小于U1
13.(2024·山东临沂·中考真题)闭合如图甲所示电路的开关,将滑动变阻器的滑片由最右端移到最左端的过程中,电压表与电流表的示数变化的图象如图乙所示。则定值电阻的阻值为 Ω,电源电压为 V.
14.(2024·四川南充·中考真题)科创小组设计利用电流表测量质量的装置如图。现截取适当长度的电阻片(它的阻值随长度的变化图像如图乙)作为滑动变阻器接入电路,如图甲所示。如图甲中,电源电压恒定不变,电流表量程为。当滑片在最下端时,电流表示数为。装置中托盘与圆柱形实心塑料浮筒通过硬质绝缘细杆固定连接,整体漂浮在装有足够深水的柱形薄壁容器中,且只能竖直移动。托盘的质量为;高,底面积为,质量为;容器的底面积为,托盘通过滑杆带动滑片上下移动。托盘中未放物体时,调节水量,使滑片正好位于最上端。托盘中放入物体时,刚好浸没,滑片正好位于最下端(取、、不计滑片、滑杆、细杆的质量,忽略摩擦阻力,工作中水不溢出)。求:
(1)R0的阻值;
(2)物体A的质量;
(3)托盘中未放物体时,电流表的示数。
知识点一 欧姆定律
知识
概念
理解
探究电流与电压、电阻的关系
(1)探究电流与电压、电阻的关系
注意:控制定值电阻不变。
①实验电路图如右图所示。
②调节滑动变阻器改变电阻两端的电压。
③多次测量。
④结论:通过同一导体的电流与导体两端的电压成正比。
(2)探究电流与电阻的关系
注意:控制定值电阻两端的电压不变。
①实验电路图同上。
②改变定值电阻时,调节滑动变阻器控制定值电阻两端的电压不变。
③多次测量。
④结论:在电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成反比
I-U与I-R图像:
欧姆
定律
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。I=/U/R
应用定律时注意:统一性、同一性、同时性、条件性。
知识点二 电阻的测量
知识
概念
电阻的测量
(1)伏安法测定值电阻的阻值
分析定值电阻的I-U图像:定值电阻电压与电流的比值不变,即电阻不变。
(2)伏安法测定小灯泡的电阻
分析小灯泡的I-U图像:小灯两端的电压与电流之比(电阻)不是一个定值。
特殊方法测电阻
特殊方法测电阻
知识点三 欧姆定律在串、并联电路中的应用
知识
概念
电路
欧姆定律在串联
电路中的应用
(1)串联电路中电流的计算
(2)串联电路中总电阻与分电阻的大小关系 R=R1+R2
(3)串联电路的分压特点
=
欧姆定律在并联
电路中的应用
(1)并联电路中总电流的计算
I=+
(2)并联电路中的总电阻和分电阻的关系
=+
(3)并联电路的分流特点
=
1.【新情境】 石墨烯制成的甜敏电阻检测脐橙的含糖量
赣南脐橙名扬海内外,果农经常用石墨烯制成的甜敏电阻检测脐橙的含糖量,甜敏电阻的阻值随含糖量的升高而增大。如图所示是检测脐橙含糖量的电路,电源电压不变。将甜敏电阻R附着在切开的脐橙上,当脐橙含糖量升高时( )
A.电流表示数增大,甜敏电阻R的阻值减小
B.电流表和电压表的示数都增大
C.电流表示数增大,电压表的示数减小
D.电流表示数减小,甜敏电阻R阻值增大
2.【新情境】 中国高铁从追赶到领跑
近十年,中国高铁从追赶到领跑,实现了完美超越。如图甲所示是高铁上烟雾报警器的简化原理图,其中电源电压保持不变,R0为定值电阻,R为光敏电阻,R的阻值与光照强度的关系如图乙所示。当激光发生器射向光敏电阻的激光被烟雾遮挡时,光照强度减弱,下列说法不正确的是( )
A.光敏电阻R的阻值增大 B.电流表的示数增大
C.电压表的示数增大 D.电压表与电流表示数之比变大
3.【新考法】 握力计的工作原理
图甲是一种握力计,图乙为它的工作原理图。电源两端电压为3V保持不变,握力显示表是由电流表改装而成,R1是一根长度为6cm的电阻丝(该电阻丝阻值大小与长度成正比),定值电阻R2起保护电路作用。不施加力时弹簧一端的滑片P在R1的最上端,当施加的力最大时滑片P移动到R1的最下端(弹簧的电阻不计),施加的力F与弹簧压缩量△L的关系如图丙所示。握力计测量范围为0~60N,电路中电流表变化范围0.1~0.6A,则下列说法正确的是( )
A.握力60N时电路中电流为0.6A
B.R2电阻为20Ω
C.R1连入电路阻值变化的范围是0~30Ω
D.当电流表示数为0.3A时,握力大小为12N
4.【新考法】 传感器——环境湿度的测量仪器
如图甲所示为一种测量环境湿度的仪器,其简化工作原理图如图乙所示。电源电压恒为9V,定值电阻,R为湿敏电阻,其阻值随环境湿度的增大而减小,R的最大阻值为50Ω,电流表量程为0~0.6A,电压表量程为0~9V。闭合开关S,当环境湿度增大时,下列说法正确的是( )
A.电流表示数变小,电压表示数变大 B.电压表示数与电流表示数的比值变小
C.R的最小阻值为15Ω D.电压表示数的变化范围为1.5V~6V
5.【新考法】 传感器——身高、体重测量仪
图甲是身高、体重测量仪,电路原理如图乙所示。电路中有一个电压表和一个电流表,当体检者站在台面上时,其中一个电表自动显示身高的大小,另一个电表自动显示体重的大小。压敏电阻R的阻值随压力增大而减小,滑片P随所测量对象身高增高而上滑,下列分析正确的是( )
A.体重越大,显示体重的电表示数越小
B.体重越大,R两端的电压越大
C.身高越高,通过的电流越大
D.身高越高,电压表示数越大
6.【新情境】 亮度可以调节的小台灯
有一种亮度可以调节的小台灯,其电路如图甲所示。电源电压为36V,灯泡L的额定电流为0.4A,通过灯泡L的电流跟其两端电压的关系如图乙所示。当灯泡正常发光时,灯丝的电阻为 Ω,为了保证灯泡两端的电压不超过24V,则滑动变阻器R连入电路的阻值不得少于 Ω。
7.【新情境】 电子量角器
小阳根据所学知识设计了如图所示的电子量角器,电压表的量程为0~3V,O为半圆弧电阻MN的圆心,金属滑片OP为半径,与半圆弧接触良好,接入电路的电阻与滑片OP旋转角度θ成正比,当测量角时电压表为2V。在测量时随着所测角度θ增大,电压表示数 (选填“增大”“减小”或“不变”);要使测量时电压表刚好满偏,可以采用的方法是 。
8.【新情境】 超载报警系统
在城市交通中,电动自行车超载行驶会严重影响行车安全。为此,学校物理兴趣小组设计了一个简易超载报警系统,其原理图如图所示,当通过报警器的电流达到或超过0.4A时,报警器(其电阻不计)将自动报警。电路中的电源电压为6V,定值电阻,,元件R的阻值与其所受压力F的关系为。当时,通过R的电流为 A;当电路触发报警时,元件R受到的压力F至少为 N。
9.【新情境】 传感器——电子体重计
电子体重计是健身达人必备的工具。如图(a)所示是电子体重计的电路原理图,由电源(4节干电池)、定值电阻R0、压力电阻R(其阻值随压力变化关系如图(b)所示),电压表、开关等组成。电压表指针偏转角度可反映人体的质量。
(1)依据图(b)的信息,结合已学知识,判断人体质量与电压表指针偏转角度的关系: ,并说明理由: 。
(2)干电池在长时间使用后电压会降低。一名质量为50千克的中学生,使用未更换电池的电子体重计进行测量,则测量值 50千克(选填“大于”“等于”或“小于”)。
10.【新情境】 雨水检测金属网
有些汽车前挡风玻璃上的雨刮器能够随着雨量的大小,相应的改变刮水速度,雨停后,雨刮器自动停止工作。某学习小组查阅了相关资料后,自制了如图甲所示的雨水检测金属网,并设计了如图乙所示的模拟电路进行探究。
(1)利用图乙所示的模拟电路进行探究,通过电动机的电流越大,电动机的转速越快。检测网未放入雨水中,电流表无示数,将检测网放入雨水中,电流表有示数,表明雨水是 (选填“导体”或“绝缘体”)。
(2)实验中,通过观察电路中 的变化来判断电动机转速的变化,从而反映出雨刮器刮水速度的变化。
(3)如图丙所示,将检测网竖立并浸入雨水中不同程度进行实验,实验记录如下表所示。
检测网浸入雨水中部分
未浸入
少部分浸入
一半浸入
全部浸入
电流表的示数/A
0
0.16
0.20
0.32
电压表的示数/V
3
2.4
2
1.6
①实验电路的电源电压为 V。
②分析数据可知,检测网浸入雨水中的部分越多,检测网的电阻越 (选填“大”或“小”),电动机的转速越 (选填“快”或“慢”)。分析图乙中检测网的结构可知,检测网的电阻变化是由导体的 变化引起的。
(4)实验小组设计的电路在无雨水时,电动机不能转动,无法实现车窗的清洗。请你在不拆卸原电路的基础上,在该电路中加装一个电路元件,以解决此问题。加装的元件是: 。
11.【新考法】 传感器——海水深度测量仪器
海南省某校物理兴趣小组的同学设计了一个如图1所示的电路来测量海水的深度,其中R1=2Ω是一个定值电阻,R2是一个压敏电阻,它的阻值随所受液体压力F的变化关系如图2所示,电源电压保持6V不变,放入海水中保持受力面水平,且只有一个面积为0.02m2的面承受海水压力。(设海水的密度,g取10N/kg)
(1)当电流表示数为0.2A时,求压敏电阻R2的阻值;
(2)如图2所示,当压敏电阻R2的阻值为20Ω时,求此时压敏电阻R2所在深度处的海水压强;
(3)若电流的最大测量值为0.6A,则使用此方法能测出海水的最大深度是多少?
(4)若要使该电路能测海水的最大深度增大,则电阻R1的阻值需要 (选填“增大”“减小”或“不变”)
12.【新情境】 传感器——环境湿度的测量仪器
如图甲所示为一个超声波加湿器,如图乙所示为其内部湿度监测装置的简化电路图,已知电源电压为,定值电阻的阻值为,电流表的量程为,电压表的量程为,湿敏电阻R的阻值随湿度变化的关系图像如图丙所示,则在电路安全工作的前提下,请计算出:
(1)当电流表的示数为时,此时环境的湿度为多少?
(2)湿度为20%时,求电压表示数?
(3)装置能监测湿度的最大值是多少?
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