内容正文:
学业内容(六) 电磁相互作用(二)——电阻、欧姆定律、串并联电路特点
【A组·基础巩固】
1、关于导体电阻,下列说法正确的是( )
A.由公式可知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.导体两端的电压为零时,导体的电阻为零,
C.只增加导体的横截面积,导体的电阻增大
D.导体的电阻越小,表示导体对电流的阻碍作用越小
【答案】D
【解析】AB.导体的电阻是导体本身的固有性质,导体电阻的大小与导体的材料、长度、横截面积有关,与导体两端的电压和流过导体的电流无关,故AB错误;
C.导体的长度和材料相同时,导体的横截面积越大,电阻越小,故C错误;
D.电阻表示导体对电流的阻碍作用,电阻越小,说明导体对电流的阻碍作用越小,故D正确。故选D。
2、为了减少碳排放,国家大力推行电动汽车。电动汽车的速度由流经电动机的电流大小控制,当驾驶员向下踩油门踏板时,改变接入电路的变阻器阻值,车速变大。下列是该电动汽车的模拟电路,其中符合要求的是( )
A.B.C.D.
【答案】A
【解析】A.滑动变阻器与电动机串联接入电路中,踏板向下移动,滑动变阻器接入电路电阻减小,根据欧姆定律可知,电流变大,故A符合题意;
B.滑动变阻器与电动机串联接入电路中,踏板向下移动,滑动变阻器接入电路电阻变大,根据欧姆定律可知,电流变小,故B不符合题意;
C.滑动变阻器与电动机并联接入电路中,踏板向下移动,根据并联电路特点可知,各支路互不影响,通过电动机的电流不变,故C不符合题意;
D.滑动变阻器与电动机并联接入电路中,踏板向下移动,根据并联电路特点可知,各支路互不影响,通过电动机的电流不变,故D不符合题意。故选A。
3、如图所示,甲为可调亮度台灯,乙为电位器的结构图,A、B、C为电位器的三个接线柱,转动滑片可调节灯泡亮度。下列分析不正确的是( )
A.电位器通过改变接入电路中电阻丝长度,来改变灯泡亮度
B.将“A、C”接入电路,顺时针旋转滑片,灯泡变亮
C.将“A、B”接入电路,逆时针旋转滑片,灯泡变亮
D.将“B、C”接入电路,顺时针旋转滑片,灯泡变亮
【答案】B
【解析】A.电位器是通过改变接入电路中电阻丝的长度来改变电阻,从而改变电路的电流达到改变灯泡亮度的目的,故A正确;
B.若只将A、C接入电路,电位器的全部电阻丝都接入电路,不能改变电路的电流,所以不能改变灯泡的亮度,故B错误;
C.若只将A、B接入电路,滑片左边的电阻丝接入电路,逆时针旋转滑片,电阻丝连入电路的长度发生变短,电阻变小,电路的电流变大,灯泡的亮度变亮,故C正确;
D.若只将B、C接入电路,滑片右边的电阻丝接入电路,顺时针旋转滑片,电阻丝连入电路的长度发生变短,电阻变小,电路的电流变大,灯泡的亮度变亮,故D正确。故选B。
4、小华给学校食堂设计了一个测量烟雾浓度的电路图,如图甲所示。电源电压恒为6V,定值电阻的阻值为20Ω,烟雾感应电阻R的阻值随烟雾浓度H的变化关系如图乙所示。下列分析正确的是( )
A.烟雾浓度越大,烟雾感应电阻R的阻值越大
B.烟雾浓度越大,电压表示数越小
C.当烟雾浓度为50%时,电压表的示数为3V
D.当电路中电流为0.2A时,烟雾浓度为40%
【答案】C
【解析】AB.由图乙可知,烟雾浓度越大,烟雾感应电阻越小;由电路图可知,R0与烟雾感应电阻R串联,根据串联电路的分压作用,烟雾感应电阻的阻值变小,它两端的电压变小,则R0两端的电压变大,即电压表的示数变大。故AB错误;
C.当烟雾浓度为50%时,烟雾感应电阻为20Ω,电路总电流为
电压表的示数故C正确;
D.当电路中电流为0.2A时,电路的总电阻烟雾感应电阻R的阻值
由图像乙可知,烟雾浓度为80%,故D错误。故选C。
5、定值电阻 R1、R2,它们I-U图线如图所示。若R1、R2串联后的总电阻为R,并联后的总电阻为R′,则关于R、R′的I-U图线所在的区域,下列说法中正确的是( )
A.R在Ⅰ区域, R′在Ⅲ区域 B.R在III区域, R′在I 区域
C.R在Ⅰ区域, R′在Ⅱ区域 D.R在Ⅱ区域, R′在Ⅲ区域
【答案】A
【解析】由图像可知,当电压一定时,通过R2的电流较大,所以,两电阻的大小关系为R1>R2,所以,图像越倾斜,电阻越小;串联电路的总电阻大于任何一个分电阻,所以,R在Ⅰ区域;并联电路的总电阻小于任何一个分电阻,所以,R′在Ⅲ区域,故A正确,BCD错误。故选A。
6、如图所示的电路中,电源电压保持不变R为定值电阻。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,则绘制出的U-I关系图像正确的是( )
A.B.C. D.
【答案】A
【解析】由电路图可知,定值电阻R和滑动变阻器串联,电压表测滑动变阻器两端的电压,电流表测电路中的电流,因串联电路中总电压等于各分电压之和,所以,由可得,滑动变阻器两端的电压为U=U总-IR由表达式可知,电压表的示数U与电流表的示数I是一次函数,且电压表的示数随电流表的示数增大而减小,故A正确,BCD错误。故选A。
7、如图所示,电源电压保持不变,电流表与电压的变化如乙图所示,R1=10Ω,当闭合开关S,滑动变阻器滑片P从a端移到b端,则电源电压和滑动变阻器的最大值分别为( )
A.6V 20Ω B.4V 20Ω C.6V 10Ω D.4V 10Ω
【答案】A
【解析】甲图中,变阻器与R1串联,电压表测变阻器的电压,电流表测电路的电流。当滑片P在a端时,滑动变阻器接入电路的电阻最大,由分压原理,电压表示数最大,由图乙可知,此时电压表的示数为4V,对应的电流为0.2A,根据欧姆定律可知滑动变阻器的最大值为,当滑片P在b端时,滑动变阻器接入的电阻为0,电路的电流最大,此时电压表的示数为0,电流表示数为0.6A,由欧姆定律可知电源电压,故A符合题意,BCD不符合题意。故选A。
8、利用如图甲所示的电路探究电流和电阻的关系,电源电压保持3V不变,分别将5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω的定值电阻R连入电路,则下列判断错误的是( )
①实验中电压表的示数保持2.5V不变
②当R的电阻为10Ω时,通过R的电流为0.2A
③将R从5Ω换成10Ω后,应将滑片向左移
④滑动变阻器连入电路的阻值范围为
A.只有①② B.只有③④
C.只有②③ D.只有①③
【答案】C
【解析】①根据图乙可知,当电阻为5Ω时,电流为0.5A,则电压表的示数探究电流与电阻的关系时,控制定值电阻两端的电压保持不变,故①正确;
②根据图乙可知,当R=10Ω时,通过R的电流为0.25A,故②错误;
③将R从5Ω换成10Ω后,电阻分得的电压会变大,需减小定值电阻两端电压,应增大滑动变阻器两端电压,需增大滑动变阻器接入电路的阻值,所以应将滑片向右移,故③错误;
④当R=5Ω时,电路电流最大为0.5A,滑动变阻器两端电压
此时滑动变阻器连入电路的阻值最小,为,根据图乙可知,当R=25Ω时,滑动变阻器两端电压仍为0.5V,此时电路中的电流为0.1A,滑动变阻器连入电路的阻值最大,为故④正确。故选C。
9、图为电阻、的关系图线分别为a、b,它们把第一象限分成I、Ⅱ、Ⅲ三个区域,串联后总电阻位于区域 (选填“I”“Ⅱ”或“Ⅲ”);并联后通过其电流 (选填“<”“=”或“>”)。
【答案】Ⅲ >
【解析】两个电阻串联后,总电阻等于两个电阻之和,即总电阻大于任何一个分电阻,由欧姆定律可知,在相同电压下,总电流小于任何一个电阻中的电流,即串联后总电阻的图象在区域Ⅲ内。并联电路各支路两端电压相等,由图可知,相同的电压下,通过R1的电流较大,即I1>I2。
10、一只灯泡正常发光时的电压是6V,正常发光时通过它的电流是0.3A,则小灯泡正常发光时的电阻为 Ω。现将该灯泡接在9V的电源上,为使其正常发光,还应 联一个 Ω的电阻。
【答案】20 串 10
【解析】灯泡正常发光时的电压是6V,灯泡正常发光通过灯泡的电流为0.3A,通过电阻的电流也为0.3A,故电阻,根据串联分压原理,灯泡正常发光时的电压是6V,接在9V的电源上,需串联电阻分担3V电压,当电阻两端电压为3V时,灯泡两端电压为6V,灯泡正常发光通过灯泡的电流为0.3A,通过电阻的电流也为0.3A,故电阻。
11、如图甲所示是收音机上用来调节音量的一种电位器,它的实质是一个 ,如图乙所示是它内部的示意图,如果滑片 P 顺时针转动,则接入电路的电阻丝长度 (填“变长”或“变短”),若要使收音机工作时的音量(电流)最大,滑片 P 应置于图中 点(选填a、b、c、d)。
【答案】滑动变阻器 变长 d
【解析】用来调节音量的电位器,它的实质是一个滑动变阻器,通过改变接入电路中电阻丝的长度来改变电阻,从而改变音量。由图可知电阻线的dP段被连入电路中,滑片P顺时针转动,则接入电路的电阻丝长度越来越长。若要使收音机工作时的音量(电流)最大,则电阻丝接入电路中的长度最短,所以滑片P应置于图中d处。
12、如图,将包装口香糖的锡箔纸剪成中间较窄的细条,然后将此锡箔细条的两端连接电池正负极,很快发现细条中较窄处ab段开始冒烟起火,这是因为细条将电池短路。若ab段长度等于bc段长度,则ab段与bc段相比,电阻Rab Rbc ,此时通过的电流Iab Ibc。(两空均选填“>”、“<”或“=”)
【答案】> =
【解析】锡箔纸条两端的铝面直接接触电池的正负极,造成短路,这样电流会很大,铝纸条中间最细处的横截面积较小,长度和材料相同时,电阻较大,即ab段电阻大于bc段电阻;串联电路中电流处处相同,所以ab段电流等于bc段电流。
13、如图所示,R1是一块合金导体,将其按照图甲的方式连入电路中,闭合开关,电流表的示数为I,将另一块相同的导体R2与R1按照乙图方式接入电路,闭合开关,此时电流表的示数 I(选填“大于”、“小于”或“等于”)。将导体R1按照丙图中不同的方式连入电路,电阻最小的接法是 。(选填“前后”、“左右”或“上下”)
【答案】小于 上下
【解析】将另一块相同的导体R2与R1按照乙图方式接入电路,闭合开关,两个合金块串联,长度增大,电阻增大,故电流减小。按如图丙所示,合金块以不同方式接入电路,以上下方式接入时,横截面积最大,长度最小,电阻最小。
14、小明用如图甲所示的电路探究“影响导体电阻大小的因素”,图乙是备用的几种导体(A、B、C、D代表导体,S代表导体的横截面积)。请你回答以下问题:
(1)在图甲中M、N之间接入不同导体时,可通过 来判断导体的电阻大;
(2)为了探究导体的电阻与导体长度的关系,M、N之间应接入图乙中的 (选填导体的代表字母)。之所以这样做,是为了控制 相同;
(3)若在M、N之间接入导体可探究导体的电阻与 的关;
(4)实验中,如果接入M、N之间的导体电阻阻值比较接近而无法通过灯泡的亮暗判断电阻大小,你的解决办法是: ;
(5)完成上述实验后,小明进一步进行了如图丙所示的实验,他把M、N与废日光灯管中的钨丝连接,闭合开关S后,用酒精灯给钨丝加热,可以观察到电流表示数变小,这表明:温度升高,钨丝的电阻 。
【答案】(1)灯泡亮暗(2)B、D 材料和横截面积(3)材料
(4)增加一个电流表串联到(甲)电路中(5)增大
【解析】(1)电路中接有小灯泡,通过观察小灯泡的亮度来判断导体的电阻大小。
(2)研究电阻与导体长度的关系,要控制其他因素都相同,只改变长度,所以选择BD。电阻大小和多个因素有关,研究和长度的关系时,应采用控制变量法,控制横截面积和材料相同。
(3)AB横截面积相同,长度也相同,只有材料不一样,是研究导体电阻大小与材料的关系。
(4)灯泡亮暗接近,无法判断时,可采用电流表,通过直观的电流大小判断电阻大小关系。
(5)给钨丝加热,电流表示数变小,说明电路中电阻变大,这表明温度升高,钨丝的电阻变大。
15、如图所示,电源电压9V,电阻R1阻值为10Ω,变阻器R2上标有“20Ω,2A”字样。闭合开关S后,调节滑动变阻器。求:
(1)当变阻器滑片移至最右端时,通过R1的电流;
(2)当电流表示数为0.4A时,电压表的示数;
(3)当电压表示数为4V时,此时滑动变阻器接入电路的电阻值。
【答案】(1)0.3A(2)5V(3)8Ω
【解析】(1)闭合开关,两电阻串联接入电路,电压表测滑动变阻器两端的电压,当变阻器滑片移至最右端时,滑动变阻器接入电路的阻值最大,通过R1的电流为
(2)当电流表示数为0.4A时,电路总电阻为
此时滑动变阻器接入电路的阻值为
电压表测量滑动变阻器两端电压,则电压表的示数为
(3)当电压表示数为4V时,定值电阻两端的电压为
根据串联分压知识可知即解得。
【B组·能力提升】
1、如图甲是小灯泡L 和电阻 R 的I-U图像,将小灯泡和电阻R接入图乙所示的电路中,电源电压保寺不变;只闭合 S1时,电流表的示数为0.5A。若再闭合开关S2,下列说法中正确的是( )
A.电流表示数变大,灯变亮 B.电路总电阻变大
C.电流表的示数变化0.5A D.若将L和R串联在5V的电源上,电流表的示数是0.2A
【答案】D
【解析】由电路图知,只闭合S1时,电路为R的简单电路,电流表测通过R的电流;再闭合开关S2时,灯泡L与电阻R并联,电流表测干路电流。
A.根据并联电路各支路独立工作、互不影响可知,再闭合开关S2时,通过R的电流不变,仍为0.5A,由于并联电路中干路电流等于各支路电流之和,所以干路电流大于0.5A,即电流表的示数变大,且灯泡发光,但灯泡两端电压不变,通过灯泡的电流不变,所以亮度不变,故A错误;
B.根据并联电路的总电阻小于任何一个分电阻可知,再闭合开关S2时,电路的总电阻变小,故B错误;
C.由电路图知,只闭合开关S1时,电路为灯泡L的简单电路,由图像可知,当通过灯泡的电流为0.5A时,灯泡两端的电压为4V,即电源电压为4V,由电路图知,电阻电流为0.2A,根据并联电路电流的特点,总电流增大0.2A,所以电流表的示数变化0.2A,故C错误;
D.若将L和R串联在5V的电源上,若电流表的示数是0.2A,由电路图知,此时灯泡两端的电压为1V,R两端的电压为4V,则电源电压为故D正确。故选D。
2、为保障安全,现在很多室内公共场所安装有烟雾报警装置,如图所示是烟雾报警的简化原理图。电源电压保持不变,R0为定值电阻,光敏电阻R的阻值随光照强度的减弱而增大,当电路中的电流减小至某一数值时报警器开始报警。当有烟雾遮挡射向光敏电阻R的激光时,下列说法正确的是( )
A.电流表的示数变小,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.电流表的示数不变,电压表的示数不变
【答案】B
【解析】分析电路图可知,定值电阻R0与光敏电阻R串联,电压表测光敏电阻R两端的电压,电流表测电路中的电流;当有烟雾遮挡射向光敏电阻R的激光时,光照强度减弱,光敏电阻R的阻值增大,根据串联电阻的规律,总电阻变大,由可知,电路中电流变小,即电流表示数变小;根据U=IR可知,定值电阻R0两端的电压变小;根据串联电路电压的规律可知,光敏电阻R的电压增大,即电压表示数变大,故B符合题意。故选B。
3、电阻R1、R2并联时的总电阻为R总,则并联时的总电阻( )
A.并联总电阻一定大于任何一个分电阻 B.并联总电阻可能等于其中一个分电阻
C.并联总电阻一定小于任何一个分电阻 D.并联总电阻可能大于其中一个分电阻
【答案】C
【解析】导体电阻与材料、长度、横截面积及温度有关,电阻并联相当于增加了导体的横截面积,故并联电路总电阻小于任务一个分电阻,故ABD不符合题意,C符合题意。故选C。
4、(多选)如图甲所示,电源电压保持不变,闭合开关时,滑动变阻器的滑片P从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,下列说法正确的是( )
A.电源电压是9V
B.定值电阻R的阻值是60Ω
C.若定值电阻R接触不良时,电流表示数为0,电压表示数为9V
D.滑动变阻器的阻值范围是0﹣18Ω
【答案】AC
【解析】ABD.当滑片P位于a端时,电路为电阻R的简单电路,电压表测电源的电压,电流表测电路中的电流,此时电路中的电流最大,由图像可知,电路中的最大电流1.5A时,电压表的最大示数为9V,即电源电压为9V, 由可得,定值电阻R的阻值,当滑片P位于b端时,定值电阻R与滑动变阻器的最大阻值串联,此时电路中的电流最小,由图像可知,电路中的最小电流I′=0.5A,则电路中的总电阻,因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,所以,滑动变阻器的最大阻值,则滑动变阻器的阻值范围是0~12Ω,故A正确,BD错误;
C.当定值电阻R出现接触不良时,则串联电路断路,电流表示数为0,此时电压表串联在电路中,相当于测量电源电压,其示数为9V,故C正确。故选AC。
5、(多选)如图所示,电源电压为4.5V,电压表量程为“0~3V”,滑动变阻器规格为“20Ω,1A”小灯泡L标有“2.5V,1.25W”(不考虑温度对灯丝电阻的影响),在保证通过小灯泡L的电流不超过额定电流的情况下,移动滑动变阻器的滑片。下列选项正确的是( )
A.小灯泡的额定电流是0.5A
B.电流表示数变化范围是0.225~0.5A
C.电压表示数变化范围是0~3V
D.滑动变阻器连入电路的阻值变化范围是4Ω~10Ω
【答案】AD
【解析】A.根据P=UI可得,小灯泡的额定电流,故A正确;
D.由得,小灯泡的电阻为,因串联电路中各处的电流相等,且电流表量程“0~0.6A”,根据灯泡的额定电流可知,电路中最大电流为0.5A,此时电路中总电阻为
则变阻器接入阻值最小,为R滑min=R总-RL=9Ω-5Ω=4Ω,当电压表示数最大为3V时,滑动变阻器接入阻值最大,根据串联电路分压规律,有即
解得R滑max=10Ω,所以滑动变阻器连入电路的阻值变化范围是4Ω~10Ω,故D正确;
B.根据串联电路电阻规律,则电路中总电阻的范围为9Ω~15Ω,则电路中最小电流为
,所以电流表示数变化范围是0.3~0.5A,故B错误;
C.当电路中电流最大时,电压表示数最小,为Umin=U-U额=4.5V-2.5V=2V,所以电压表示数变化范围是2~3V,故C错误。故选AD。
6、图甲是电阻箱,此时接入电路的阻值读数是 Ω。如图乙所示是插入式电阻箱的结构示意图,它的最大阻值 Ω,A、B两个接线柱之间的电阻值是 Ω。
【答案】3608 22 10
【解析】电阻箱的阻值读数为R=3×1000Ω+6×100Ω+0×10Ω+1×8Ω+1Ω=3608Ω,当5个铜塞都拔出时,此时5根电阻丝串联,总电阻最大,它们的总电阻为R′=6Ω+6Ω+4Ω+4Ω+2Ω=22Ω,当铜塞插入时,则该铜塞处的电阻丝就会短路,这部分电阻不会接入电路中;由图可知,A、B两个接线柱之间的电阻是6Ω +4Ω=10Ω。
7、阅读文段,回答下列问题。
电阻式触摸屏是一种传感器,在各种智能电脑、手机等设备上已普遍使用,它的基本结构是薄膜加上玻璃,薄膜和玻璃相邻的一面上均涂有ITO(纳米锡金属氧化物),其横切面如图乙所示,当触摸操作时如图甲所示,以水平方向为例,其电路结构可等效为如图丙所示。电源电压不变,薄膜下层的ITO会接触到玻璃上层的ITO,经由感应器传出相应的电信号,触摸屏相当于一条电阻膜片,触摸时,触摸点P将电阻膜片分为、左右两部分,当触摸点P在电阻膜片上左右滑动时就使得、两端电压发生变化,这变化的电压信号经过转换电路送到处理器,通过运算转化为屏幕上的位置,从而完成点选动作,实现电子设备的触屏操作。
(1)当导体材料、长度和温度都相同时,导体的横截面积越大,其电阻越小,一根长2m的电阻丝,若将它从中间剪断,再将这两段电阻丝并排拧在一起,则其阻值比原来的电阻丝阻值 (选填“大”或“小”);
(2)当触摸点P在B点时,间的电压为,流过的电流为,然后将触摸点P滑动到C点,此时间的电压为,流过的电流为,则 , 。(选填“>”、“<”或“=”)
【答案】小 < =
【解析】(1)导体的电阻与长度、横截面积、温度、材料等因素有关,在材料、横截面积和温度等因素一定时,导体的长度越长,其电阻越大;在材料、长度和温度等因素一定时,导体的横截面积越大,其电阻越小。一根长2m的电阻丝,若将它从中间剪断,再将这两段电阻丝并排拧在一起,则长度变短,横截面积变大,因此其阻值比原来的电阻丝阻值小。
(2)由丙图可知:电阻AP与PD是串联,根据串联电路的电流处处相等可知通过AB和AC的电流相等,即,因AC长度大于AB长度,因此,由串联分压原理可知。
8、如图a所示是电阻甲和乙的I-U图像中,电阻甲的电阻是 Ω;如果甲和乙按图b接入电源电压为3V的电路中,当开关闭合,电路电流为 A;如果按图c连接,流过电阻甲的电流为0.4A,则流过乙的电流是 A。
【答案】5.0 0.2 0.2
【解析】电阻甲的电阻,如果甲和乙按图b接入电源电压为3V的电路中,两电阻串联,当开关闭合,流过两电阻电流相等,电压之和等于3V,由图a可知电路电流为。如果按图c连接,两电阻并联,电压相等,流过电阻甲的电流为0.4A,由图a可知甲两端电压为,则乙两端电压也为,由图a可知流过乙的电流是。
9、如图所示,电源电压恒定,定值电阻,闭合开关S,断开,电流表示数为0.3A,再闭合开关,电流表示数为0.9A,此时通过的电流为 A;电阻与两端的电压之比为 。
【答案】0.6 1∶1
【解析】闭合开关S,断开S1,此时为R1的简单电路,电流表测量通过的电流,则通过的电流为0.3A,再闭合开关S1,两电阻并联,电流表测量干路电流,由并联电路电流特点可知此时通过的电流为,根据并联电路电压规律可知,各支路的电压相等,则电阻与两端的电压之比为1∶1。
10、如图为亮度可调的台灯的电路图,其中AB是一根电阻丝,OP是滑片,P端与电阻丝接触良好,请将图中的电路图补充完整,要求:滑片OP顺时针转动时灯泡变暗。
【答案】
【解析】滑片OP顺时针转动时灯泡变暗,故电路的电流变小,故PA部分连入电路中,且与灯串联,如图所示。
11、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12V,定值电阻R0的阻值为20Ω,湿敏电阻R的阻值随湿度RH变化的关系图像如图丙所示。
(1)当电流表的示数为0.2A时,R接入电路中的阻值是多少?
(2)当电压表示数为8V时,通过R0的电流是多少?
(3)当空气的湿度达到50%时,电压表的示数是多少?
【答案】(1)40; (2)0.2; (3)9V
【解析】(1)分析电路可知,定值电阻R0和湿敏电阻R串联,电压表测湿敏电阻R的电压,电流表测电路电流。当电流表的示数为0.2A时,总电阻为
则R接入电路中的阻值为
(2)电压表示数为8V时,根据串联分压规律,R0的电压为
则通过R0的电流为
(3)由乙图可知,当空气的湿度达到50%时,湿敏电阻R阻值为,此时电路中电流为
则电压表的示数为。
12、如图甲所示,电源电压恒定不变,灯泡L的额定电压为6V,滑动变阻器R2的规格为“100Ω 1A”,电压表的量程为0~15V,电流表的量程为0~0.6A。当断开开关S1、S3,闭合S2,移动滑片,电压表示数为3V时灯泡正常发光。图乙是灯泡L、电阻R1的I-U图像。求:
(1)电源电压;
(2)R1的电阻;
(3)闭合S1、S2、S3时,滑动变阻器允许接入的最小电阻;
【答案】(1)9V(2)(3)
【解析】(1)当断开开关S1、S3,闭合S2时,灯泡L与滑动变阻器R2串联,电压表测R2两端的电压,电流表测电路中的电流,因串联电路中总电压等于各分电压之和,且电压表示数为3V时灯泡正常发光,所以,电源的电压
(2)由图乙可知,电阻R1两端的电压U1=4V时,通过的电流I1=0.2A,由可得,R1的电阻为
(3)闭合S1、S2、S3时,灯泡L被短路,R1与R2并联,电压表测电源两端的电压,电流表测干路电流,因并联电路中各支路两端的电压相等,所以,通过R1支路的电流为
因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,且电流表的量程为0~0.6A,所以,通过R2支路的最大电流为
则滑动变阻器允许接入的最小电阻为。
13、某实验小组“探究电流与电阻的关系”。实验电路如图所示,电源电压恒定,R1可分别选用5Ω、10Ω、15Ω、20Ω的电阻。
(1)先用5Ω的电阻实验,闭合开关,发现无论怎样移动滑片P,电流表无示数,电压表有示数且几乎不变。则电路中的故障可能是 (填字母序号);
A.R1断路 B.R2断路 C.R1短路
(2)故障排除后,移动滑片P使电压表示数为3V,记录此时电流表的示数。把R1由5Ω换成10Ω,为保证电压表示数与更换前相同,滑片P应向 (选填“A”或“B”)端移动;
(3)继续完成实验,得出数据如下表。根据表中数据,请在图坐标中画出电流I与电阻倒数变化关系的图象;
序号
1
2
3
4
电阻/Ω
5
10
15
20
电阻倒数
0.20
0.10
0.07
0.05
电流I/A
0.60
0.22
0.20
0.15
(4)根据你画出的图象得出结论:电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成 比;
(5)为能完成上述操作,若R2选用“20Ω 1.0A”,电源电压应选择 (填字母序号)。
A.6V B.9V C.12V
【答案】(1)A (2)B (3)(4)反 (5)A
【解析】(1)闭合开关,发现无论怎样移动滑片P,电流表无示数,说明电路中无电流,存在断路,电压表有示数且几乎不变,说明R1断路,此时电压表测电源电压。
(2)电路中电压表测R1电压,R1与R2串联,R1为5Ω时,电压为3V,当R1为10Ω时,根据串联电路分压原理,电压表示数也增大,要想使电压表示数与更换前相同,则P应向B端移动增大R2,使R2两端电压增大, R1两端电压恢复原值。
(3)如图,横坐标为,纵坐标为I,按照表格中数据绘制图象。
(4)由图象可知,电压一定时,I与成正比,因此I与R成反比。
(5)本实验中,要控制电阻两端电压一定,因电源电压恒定,根据串联电路电压规律,所以滑动变阻器两端电压也是恒定的,因此R1与R2两端电压之比是定值的,根据串联电路电压与电阻的关系,R1与R2之比是定值,当R1增大时,为了保持它两端电压不变,R2也应当增大,因此应将滑片向右移。当R1达到20Ω时,电流为0.15A,则它两端电压为3V,此时滑动变阻器的阻值接入最大阻值20Ω,则两端电压也为3V,因此电源电压为6V。
14、琪琪进行“通过导体的电流与导体两端电压的关系”的实验时,使用的器材如图甲所示。电源电压为两节新的干电池,R为定值电阻。
(1)实验中,接入电路的滑动变阻器除了起保护电路的作用外,还起到 的作用;
(2)开关闭合前,滑动变阻器的滑片P应该移到图中的 (选填“A”或“B”)端;
(3)某次实验时,电压表示数如图乙所示,则定值电阻R两端的电压为 V;
(4)通过实验,琪琪得到如图丙所示的I﹣U图像,根据此图像,她初步得到实验结论:导体的电阻一定时,导体中的电流与该导体两端的电压成 (选填“正比”或“反比”);
(5)另一组的同学连接好电路后,闭合开关发现无论怎样移动滑动变阻器的滑片P,电流表均无示数,电压表示数接近电源电压,则电路中出现的故障可能是 。
【答案】(1)改变定值电阻两端电压(2) B(3)2.6 (4)正比 (5)定值电阻R断路
【解析】(1)在探究电流与电压的关系实验中,为了寻找普遍规律应多次测量,故滑动变阻器除了起保护电路的作用外,还起到改变定值电阻两端电压的作用。
(2)为了保护电路,开关闭合前,滑动变阻器的滑片P应该移阻值最大处,即图中的B端。
(3)由图甲可知,电压表选用小量程;某次实验时,电压表示数如图乙所示,电压表分度值0.1V,其示数为2.6V。
(4)由图丙可知,在电阻一定的情况下,电流与电压的图像为一条直线,则表明:导体的电阻一定时,导体中的电流与该导体两端的电压成正比。
(5)闭合开关发现无论怎样移动滑动变阻器的滑片P,电流表均无示数,说明电路可能断路;电压表示数接近电源电压,说明电压表与电源连通,则与电压表并联的电路以外的电路是完好的,则与电压表并联的电路断路了,即电路中出现的故障可能是定值电阻R断路。
15、实验小组在“测量小灯泡正常发光时灯丝的电阻”的实验中,待测小灯泡的额定电压为2.5V,正常发光时的电阻约为10Ω。
(1)图甲是小明连接的部分实物电路,请用笔画线代替导线将电路连接完整。
(2)小明将最后一根导线连接好,发现小灯泡不发光,但电流表、电压表均有较小示数,原因可能是 。
(3)小明重新正确进行操作时,移动滑动变阻器的滑片使小灯泡正常发光,此时电流表的示数如图乙所示,则小灯泡正常发光时灯丝的电阻为 Ω(计算结果保留一位小数)。
(4)完成上述实验后,同学们交流后又设计了一种测量小灯泡正常发光时的电阻的方案,设计的电路如图丙所示,R0是阻值已知的定值电阻,请将实验步骤补充完整。
①连接好电路,闭合开关S,将开关S1拨到触点A,移动滑片,使电压表的示数为小灯泡的额定电压U1。
②保持滑片的位置不动,再将开关S1拨到触点B,读出电压表的示数U2。
③小灯泡正常发光时灯丝的电阻的表达式:R= (用U1、U2和R0表示)。
【答案】(1)(2)滑动变阻器接入电路的阻值太大; (3)10.4; (4)
【解析】(1)根据待测小灯泡的额定电压为2.5V,正常发光时的电阻约为10Ω,则小灯泡的电流为由此可知电流表和电压表均选择小量程,如图所示:
(2)将最后一根导线连接好,发现小灯泡不发光、电流表、电压表均有较小示数,说明电路是通路,灯泡不发光是因为电路中电流太小,因此可能的原因是滑动变阻器接入电路的阻值太大。
(3)如图乙电流表量程0~0.6A,分度值为0.02A,示数为0.24A。根据欧姆定律的计算公式可得,灯丝的电阻为
(4)根据串联等流分压原理,可以求得R0两端的电压U0=U2﹣U1
则通过R的电流为根据欧姆定律的计算公式可得,小灯泡正常发光时灯丝的电阻的表达式为。
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学业内容(六) 电磁相互作用(二)——电阻、欧姆定律、串并联电路特点
【A组·基础巩固】
1、关于导体电阻,下列说法正确的是( )
A.由公式可知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.导体两端的电压为零时,导体的电阻为零,
C.只增加导体的横截面积,导体的电阻增大
D.导体的电阻越小,表示导体对电流的阻碍作用越小
2、为了减少碳排放,国家大力推行电动汽车。电动汽车的速度由流经电动机的电流大小控制,当驾驶员向下踩油门踏板时,改变接入电路的变阻器阻值,车速变大。下列是该电动汽车的模拟电路,其中符合要求的是( )
A.B.C.D.
3、如图所示,甲为可调亮度台灯,乙为电位器的结构图,A、B、C为电位器的三个接线柱,转动滑片可调节灯泡亮度。下列分析不正确的是( )
A.电位器通过改变接入电路中电阻丝长度,来改变灯泡亮度
B.将“A、C”接入电路,顺时针旋转滑片,灯泡变亮
C.将“A、B”接入电路,逆时针旋转滑片,灯泡变亮
D.将“B、C”接入电路,顺时针旋转滑片,灯泡变亮
4、小华给学校食堂设计了一个测量烟雾浓度的电路图,如图甲所示。电源电压恒为6V,定值电阻的阻值为20Ω,烟雾感应电阻R的阻值随烟雾浓度H的变化关系如图乙所示。下列分析正确的是( )
A.烟雾浓度越大,烟雾感应电阻R的阻值越大
B.烟雾浓度越大,电压表示数越小
C.当烟雾浓度为50%时,电压表的示数为3V
D.当电路中电流为0.2A时,烟雾浓度为40%
5、定值电阻 R1、R2,它们I-U图线如图所示。若R1、R2串联后的总电阻为R,并联后的总电阻为R′,则关于R、R′的I-U图线所在的区域,下列说法中正确的是( )
A.R在Ⅰ区域, R′在Ⅲ区域 B.R在III区域, R′在I 区域
C.R在Ⅰ区域, R′在Ⅱ区域 D.R在Ⅱ区域, R′在Ⅲ区域
6、如图所示的电路中,电源电压保持不变R为定值电阻。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,则绘制出的U-I关系图像正确的是( )
A.B.C. D.
7、如图所示,电源电压保持不变,电流表与电压的变化如乙图所示,R1=10Ω,当闭合开关S,滑动变阻器滑片P从a端移到b端,则电源电压和滑动变阻器的最大值分别为( )
A.6V 20Ω B.4V 20Ω C.6V 10Ω D.4V 10Ω
8、利用如图甲所示的电路探究电流和电阻的关系,电源电压保持3V不变,分别将5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω的定值电阻R连入电路,则下列判断错误的是( )
①实验中电压表的示数保持2.5V不变
②当R的电阻为10Ω时,通过R的电流为0.2A
③将R从5Ω换成10Ω后,应将滑片向左移
④滑动变阻器连入电路的阻值范围为
A.只有①② B.只有③④
C.只有②③ D.只有①③
9、图为电阻、的关系图线分别为a、b,它们把第一象限分成I、Ⅱ、Ⅲ三个区域,串联后总电阻位于区域 (选填“I”“Ⅱ”或“Ⅲ”);并联后通过其电流 (选填“<”“=”或“>”)。
10、一只灯泡正常发光时的电压是6V,正常发光时通过它的电流是0.3A,则小灯泡正常发光时的电阻为 Ω。现将该灯泡接在9V的电源上,为使其正常发光,还应 联一个 Ω的电阻。
11、如图甲所示是收音机上用来调节音量的一种电位器,它的实质是一个 ,如图乙所示是它内部的示意图,如果滑片 P 顺时针转动,则接入电路的电阻丝长度 (填“变长”或“变短”),若要使收音机工作时的音量(电流)最大,滑片 P 应置于图中 点(选填a、b、c、d)。
12、如图,将包装口香糖的锡箔纸剪成中间较窄的细条,然后将此锡箔细条的两端连接电池正负极,很快发现细条中较窄处ab段开始冒烟起火,这是因为细条将电池短路。若ab段长度等于bc段长度,则ab段与bc段相比,电阻Rab Rbc ,此时通过的电流Iab Ibc。(两空均选填“>”、“<”或“=”)
13、如图所示,R1是一块合金导体,将其按照图甲的方式连入电路中,闭合开关,电流表的示数为I,将另一块相同的导体R2与R1按照乙图方式接入电路,闭合开关,此时电流表的示数 I(选填“大于”、“小于”或“等于”)。将导体R1按照丙图中不同的方式连入电路,电阻最小的接法是 。(选填“前后”、“左右”或“上下”)
14、小明用如图甲所示的电路探究“影响导体电阻大小的因素”,图乙是备用的几种导体(A、B、C、D代表导体,S代表导体的横截面积)。请你回答以下问题:
(1)在图甲中M、N之间接入不同导体时,可通过 来判断导体的电阻大;
(2)为了探究导体的电阻与导体长度的关系,M、N之间应接入图乙中的 (选填导体的代表字母)。之所以这样做,是为了控制 相同;
(3)若在M、N之间接入导体可探究导体的电阻与 的关;
(4)实验中,如果接入M、N之间的导体电阻阻值比较接近而无法通过灯泡的亮暗判断电阻大小,你的解决办法是: ;
(5)完成上述实验后,小明进一步进行了如图丙所示的实验,他把M、N与废日光灯管中的钨丝连接,闭合开关S后,用酒精灯给钨丝加热,可以观察到电流表示数变小,这表明:温度升高,钨丝的电阻 。
15、如图所示,电源电压9V,电阻R1阻值为10Ω,变阻器R2上标有“20Ω,2A”字样。闭合开关S后,调节滑动变阻器。求:
(1)当变阻器滑片移至最右端时,通过R1的电流;
(2)当电流表示数为0.4A时,电压表的示数;
(3)当电压表示数为4V时,此时滑动变阻器接入电路的电阻值。
【B组·能力提升】
1、如图甲是小灯泡L 和电阻 R 的I-U图像,将小灯泡和电阻R接入图乙所示的电路中,电源电压保寺不变;只闭合 S1时,电流表的示数为0.5A。若再闭合开关S2,下列说法中正确的是( )
A.电流表示数变大,灯变亮 B.电路总电阻变大
C.电流表的示数变化0.5A D.若将L和R串联在5V的电源上,电流表的示数是0.2A
2、为保障安全,现在很多室内公共场所安装有烟雾报警装置,如图所示是烟雾报警的简化原理图。电源电压保持不变,R0为定值电阻,光敏电阻R的阻值随光照强度的减弱而增大,当电路中的电流减小至某一数值时报警器开始报警。当有烟雾遮挡射向光敏电阻R的激光时,下列说法正确的是( )
A.电流表的示数变小,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.电流表的示数不变,电压表的示数不变
3、电阻R1、R2并联时的总电阻为R总,则并联时的总电阻( )
A.并联总电阻一定大于任何一个分电阻 B.并联总电阻可能等于其中一个分电阻
C.并联总电阻一定小于任何一个分电阻 D.并联总电阻可能大于其中一个分电阻
4、(多选)如图甲所示,电源电压保持不变,闭合开关时,滑动变阻器的滑片P从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,下列说法正确的是( )
A.电源电压是9V
B.定值电阻R的阻值是60Ω
C.若定值电阻R接触不良时,电流表示数为0,电压表示数为9V
D.滑动变阻器的阻值范围是0﹣18Ω
5、(多选)如图所示,电源电压为4.5V,电压表量程为“0~3V”,滑动变阻器规格为“20Ω,1A”小灯泡L标有“2.5V,1.25W”(不考虑温度对灯丝电阻的影响),在保证通过小灯泡L的电流不超过额定电流的情况下,移动滑动变阻器的滑片。下列选项正确的是( )
A.小灯泡的额定电流是0.5A
B.电流表示数变化范围是0.225~0.5A
C.电压表示数变化范围是0~3V
D.滑动变阻器连入电路的阻值变化范围是4Ω~10Ω
6、图甲是电阻箱,此时接入电路的阻值读数是 Ω。如图乙所示是插入式电阻箱的结构示意图,它的最大阻值 Ω,A、B两个接线柱之间的电阻值是 Ω。
7、阅读文段,回答下列问题。
电阻式触摸屏是一种传感器,在各种智能电脑、手机等设备上已普遍使用,它的基本结构是薄膜加上玻璃,薄膜和玻璃相邻的一面上均涂有ITO(纳米锡金属氧化物),其横切面如图乙所示,当触摸操作时如图甲所示,以水平方向为例,其电路结构可等效为如图丙所示。电源电压不变,薄膜下层的ITO会接触到玻璃上层的ITO,经由感应器传出相应的电信号,触摸屏相当于一条电阻膜片,触摸时,触摸点P将电阻膜片分为、左右两部分,当触摸点P在电阻膜片上左右滑动时就使得、两端电压发生变化,这变化的电压信号经过转换电路送到处理器,通过运算转化为屏幕上的位置,从而完成点选动作,实现电子设备的触屏操作。
(1)当导体材料、长度和温度都相同时,导体的横截面积越大,其电阻越小,一根长2m的电阻丝,若将它从中间剪断,再将这两段电阻丝并排拧在一起,则其阻值比原来的电阻丝阻值 (选填“大”或“小”);
(2)当触摸点P在B点时,间的电压为,流过的电流为,然后将触摸点P滑动到C点,此时间的电压为,流过的电流为,则 , 。(选填“>”、“<”或“=”)
8、如图a所示是电阻甲和乙的I-U图像中,电阻甲的电阻是 Ω;如果甲和乙按图b接入电源电压为3V的电路中,当开关闭合,电路电流为 A;如果按图c连接,流过电阻甲的电流为0.4A,则流过乙的电流是 A。
9、如图所示,电源电压恒定,定值电阻,闭合开关S,断开,电流表示数为0.3A,再闭合开关,电流表示数为0.9A,此时通过的电流为 A;电阻与两端的电压之比为 。
10、如图为亮度可调的台灯的电路图,其中AB是一根电阻丝,OP是滑片,P端与电阻丝接触良好,请将图中的电路图补充完整,要求:滑片OP顺时针转动时灯泡变暗。
11、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12V,定值电阻R0的阻值为20Ω,湿敏电阻R的阻值随湿度RH变化的关系图像如图丙所示。
(1)当电流表的示数为0.2A时,R接入电路中的阻值是多少?
(2)当电压表示数为8V时,通过R0的电流是多少?
(3)当空气的湿度达到50%时,电压表的示数是多少?
12、如图甲所示,电源电压恒定不变,灯泡L的额定电压为6V,滑动变阻器R2的规格为“100Ω 1A”,电压表的量程为0~15V,电流表的量程为0~0.6A。当断开开关S1、S3,闭合S2,移动滑片,电压表示数为3V时灯泡正常发光。图乙是灯泡L、电阻R1的I-U图像。求:
(1)电源电压;
(2)R1的电阻;
(3)闭合S1、S2、S3时,滑动变阻器允许接入的最小电阻;
13、某实验小组“探究电流与电阻的关系”。实验电路如图所示,电源电压恒定,R1可分别选用5Ω、10Ω、15Ω、20Ω的电阻。
(1)先用5Ω的电阻实验,闭合开关,发现无论怎样移动滑片P,电流表无示数,电压表有示数且几乎不变。则电路中的故障可能是 (填字母序号);
A.R1断路 B.R2断路 C.R1短路
(2)故障排除后,移动滑片P使电压表示数为3V,记录此时电流表的示数。把R1由5Ω换成10Ω,为保证电压表示数与更换前相同,滑片P应向 (选填“A”或“B”)端移动;
(3)继续完成实验,得出数据如下表。根据表中数据,请在图坐标中画出电流I与电阻倒数变化关系的图象;
序号
1
2
3
4
电阻/Ω
5
10
15
20
电阻倒数
0.20
0.10
0.07
0.05
电流I/A
0.60
0.22
0.20
0.15
(4)根据你画出的图象得出结论:电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成 比;
(5)为能完成上述操作,若R2选用“20Ω 1.0A”,电源电压应选择 (填字母序号)。
A.6V B.9V C.12V
14、琪琪进行“通过导体的电流与导体两端电压的关系”的实验时,使用的器材如图甲所示。电源电压为两节新的干电池,R为定值电阻。
(1)实验中,接入电路的滑动变阻器除了起保护电路的作用外,还起到 的作用;
(2)开关闭合前,滑动变阻器的滑片P应该移到图中的 (选填“A”或“B”)端;
(3)某次实验时,电压表示数如图乙所示,则定值电阻R两端的电压为 V;
(4)通过实验,琪琪得到如图丙所示的I﹣U图像,根据此图像,她初步得到实验结论:导体的电阻一定时,导体中的电流与该导体两端的电压成 (选填“正比”或“反比”);
(5)另一组的同学连接好电路后,闭合开关发现无论怎样移动滑动变阻器的滑片P,电流表均无示数,电压表示数接近电源电压,则电路中出现的故障可能是 。
15、实验小组在“测量小灯泡正常发光时灯丝的电阻”的实验中,待测小灯泡的额定电压为2.5V,正常发光时的电阻约为10Ω。
(1)图甲是小明连接的部分实物电路,请用笔画线代替导线将电路连接完整。
(2)小明将最后一根导线连接好,发现小灯泡不发光,但电流表、电压表均有较小示数,原因可能是 。
(3)小明重新正确进行操作时,移动滑动变阻器的滑片使小灯泡正常发光,此时电流表的示数如图乙所示,则小灯泡正常发光时灯丝的电阻为 Ω(计算结果保留一位小数)。
(4)完成上述实验后,同学们交流后又设计了一种测量小灯泡正常发光时的电阻的方案,设计的电路如图丙所示,R0是阻值已知的定值电阻,请将实验步骤补充完整。
①连接好电路,闭合开关S,将开关S1拨到触点A,移动滑片,使电压表的示数为小灯泡的额定电压U1。
②保持滑片的位置不动,再将开关S1拨到触点B,读出电压表的示数U2。
③小灯泡正常发光时灯丝的电阻的表达式:R= (用U1、U2和R0表示)。
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