第十七章 欧姆定律 整合拔尖 -2025-2026学年人教版物理九年级上学期

第十七章整合拔尖 第十七章　欧姆定律 01 知识体系构建 02 高频考点突破 03 综合素能提升 目 录 返回目录 考点一 电路元件安全工作问题 典例1　（2023·鄂州）如图甲所示，电源电压恒定，闭合开关S后，将滑动变阻器的滑片从最右端移至小灯泡正常发光的位置，此过程中电流表示数与两个电压表示数的关系图像如图乙所示。下列说法中，正确的是（　B　） 　 B A. 曲线a是电流表示数与电压表V2示数的关系图像 B. 电源电压为11V C. 小灯泡正常发光时的电流为0.2A D. 滑动变阻器的最大阻值是15Ω 返回目录 　　图中灯泡和变阻器串联，电压表V1测量灯泡的电压，电压表V2测量变阻器的电压。变阻器滑片从最右端向左移动时，电流表示数变大，灯泡两端的电压变大，变阻器两端的电压变小。 返回目录 [跟踪训练] 1. 跨学科实践·日常生活 “坐位体前屈”是学生体质健康测试项目之一。图甲是某女生测试示意图。图乙是学习小组设计的测试仪电路原理图，电源电压恒为4.5V，电压表量程为0～3V，定值电阻R0＝10Ω，滑动变阻器R1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。为保证电路的安全，滑片P的起始位置A点设定在离电阻棒的最左端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向右移动，并通过电压表的示数反映学生的测试结果。下表是测试等级与滑片P移动距离L的关系。 测试等级标准 不合格 合格 良好 优秀 滑片移动 距离L/cm ＜3.7 3.7≤L ＜16.7 16.7≤L ＜20.1 ≥20.1 返回目录 （1） 滑片P在起始位置A点时，闭合开关S，通过R0的电流为0.3A，求此时R0两端的电压大小。 解：（1） 开关闭合时，R0与R1串联，P在起始位置A点时IA＝I1＝I0＝0.3A，由I＝知道，定值电阻R0两端电压U0＝I0R0＝0.3A×10Ω＝3V 返回目录 （2） 请推导出电压表示数U测与滑片移动距离L之间的关系式，为保证电路的安全，说明滑片移动的范围。 解：（2） 滑片移动L时，电阻棒的电阻R1'＝（5cm＋L）×1Ω/cm＝（5cm＋L）Ω/cm，若此时电压表示数为U测，根据串联电路的电压规律，R0两端电压U0'＝U－U测＝4.5V－U测，由串联分压原理知道＝，即＝，解得U测＝，因电压表量程为0～3V，为保证电路的安全，U测最大为3V，代入可得，滑片移动的最大距离Lmax＝15cm，所以滑片移动的范围是5～15cm 返回目录 解：（3） 由表格和电路知道，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R1max＝30cm×1Ω/cm＝30Ω。此时通过R1的电流I1'＝＝＝0.1A，替换电阻的最小阻值R2＝＝＝＝15Ω （3） 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，通过替换R0来实现最大程度增加测试范围，请计算替换电阻R2的最小阻值。 返回目录 考点二 动态电路 典例2　（2023·鞍山）如图所示，电源电压保持不变，闭合开关S，将滑动变阻器的滑片P向右缓慢移动，下列判断中，正确的是（　C　） C A. 电流表A1和电流表A2的示数均变小 B. 电压表V与电流表A2的示数乘积变大 C. 电流表A与电流表A1的示数之差保持不变 D. 电压表V与电流表A1的示数之比保持不变 返回目录 [跟踪训练] 2. （2023·齐齐哈尔）如图所示，电源电压恒定，先只闭合开关S1，两电表均有示数；再断开S1，同时闭合S2和S3，此过程中（　C　） A. 电压表的示数变大，电流表的示数变小 B. 电压表的示数变小，电流表的示数不变 C. 电压表的示数与电流表的示数的乘积变大 D. 电压表的示数与电流表的示数的比值不变 C 返回目录 1. （2024·淄博）如图所示的电路中，闭合开关S，滑动变阻器的滑片P向右移动时（　A　） 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 A 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 返回目录 2. 跨学科实践·工程实践 某科技兴趣小组为检测水流速度变化的情况，设计了检测水流速度变化的模拟电路。已知电源电压保持不变，R0是定值电阻，机翼状的探头始终浸没在水中，通过连杆带动滑动变阻器的滑片上下移动（注：水流速度越大，探头上下表面的压力差越大）。下列各图中，能实现“水流速度越大，电表示数越大”的电路图是（　A　） A 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 返回目录 3. 跨学科实践·工程实践 （2024·北京校级期末）（多选题）如图甲所示为智能化数显式圆规，它可以直接显示出所画圆的半径大小r。其内部等效电路图如图乙所示，OEF为一可旋转调节阻值的变阻器，当r增大时，即滑片P向顺时针方向移动，反之，则向逆时针方向移动。闭合开关，则下列说法中，正确的是（　BD　） BD A. 可以用铜丝制成变阻器的电阻丝 B. 半径r增大时，电压表示数增大 C. 半径r减小时，电路中的电流减小 D. 圆规的数显表盘对应图乙中的电压表示数 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 返回目录 4. 如图所示，电源电压保持不变，R1为定值电阻，闭合开关S后，将滑动变阻器R2的滑片P从最右端向中点移动时，下列说法中，正确的是（　C　） A. V1和V2的示数不变，A的示数变小 B. V1的示数不变，V2的示数变小，A的示数变大 C. V2的示数与A的示数之比不变 D. V1的示数与A的示数之比不变 C 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 返回目录 5. 如图所示，电源电压保持不变。闭合开关S，当滑动变阻器的滑片P位于a点时，电压表的示数为3V；当滑片P从a点向左移动2cm后，电压表示数变为4V；若滑片P继续向左移动4cm，则电压表示数变为（　B　） A. 16V B. 12V C. 8V D. 6V B 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 返回目录 6. 图像法 如图甲所示的电路中，电源电压保持不变，闭合开关S，滑动变阻器R2的滑片P从a端移动到b端的整个过程中，电流表示数I与电压表示数U的关系图像如图乙所示。下列说法中，正确的是（　D　） D A. 电源电压是12V B. 若滑动变阻器R2出现接触不良，则电流表的示数为0，电压表的示数为9V C. 定值电阻R1的阻值为5Ω D. 滑动变阻器的阻值范围是0～12Ω 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 返回目录 7. 跨学科实践·工程实践 （2024·娄底期末）噪声污染是当代社会四大污染之一，若青少年长期处于噪声环境中，会影响身心健康。为了监测噪声的强弱，同学们找来定值电阻R0、声敏电阻R（阻值会随声音强弱发生变化）、电流表、学生电源等器材，设计了可用电流表的示数来反映噪声强弱的装置，其中R的阻值随声音强弱变化的关系如图甲所示，该装置电路如图乙所示。在某次测试中，闭合开关后，当噪声为80dB时，电流表示数为0.4A；当噪声为50dB时，电流表示数为0.2A。下列选项中，正确的是（　B　） 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 返回目录 A. 电路中的电流随声音强度增大而减小 B. R0的阻值是5Ω C. 电源电压为10V D. 当电流表示数为0.3A时，噪声强度为65dB 答案：B 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 返回目录 8. 两个电阻分别标有“3V　0.5A”和“6V　0.3A”字样。将它们串联后接入电路使用，那么电路中的电流不能超过 　0.3　A；将它们并联后接入电路使用，那么电路两端的电压不能超过 　3　V，干路中的最大电流为 　0.65　A。 0.3　 3　 0.65　 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 返回目录 9. 如图所示，电源电压为6V，电阻R0的阻值为10Ω，电流表量程为0～0.6A，电压表量程为0～3V，滑动变阻器R上标有“20Ω　　0.5A”字样。闭合开关后，当电路中电流最大时，滑动变阻器的阻值为 　10　Ω。 10　 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 返回目录 10. （2024·无锡期末）小明同学在测量未知电阻的阻值时，电压表损坏，于是他利用原有器材设计如图所示的电路也顺利测出未知电阻Rx的阻值。（滑动变阻器最大阻值为R0，电源电压未知但不变）请将下列实验步骤补充完整： ① 闭合开关S，将滑动变阻器的滑片P移到a端，记录电流表示数为I1。 ② 闭合开关S，将滑动变阻器的滑片P移到 　b端　，记录电流表示数为I2。 ③ 写出待测电阻的表达式：Rx＝ 　·R0　。（用R0、I1、I2表示） b端　 ·R0　 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 返回目录 11. 等效替代法 （2024·通辽）某物理学习小组在“探究导体中电流与电阻的关系”实验中，连接了如图甲所示的电路（电源电压保持4.5V不变）。 （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：滑动变阻器滑片P向右移动时，电路中的电流变大）。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 返回目录 （2） 连接好电路，闭合开关发现电压表示数接近电源电压，电流表几乎无示数，则故障可能是定值电阻R 　断路　（填“断路”或“短路”）。 断路　 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 返回目录 （3） 实验时改变 　定值电阻R　的阻值，通过移动滑动变阻器的滑片P来控制 　电压表示数　保持不变，测出多组数据进行分析，得出结论。 （4） 如表是实验数据记录表格，分析可知实验操作存在的问题是 　没有调节滑动变阻器控制电压表示数不变　。 实验次序 1 2 3 电阻R/Ω 5 10 15 电流I/A 0.60 0.26 0.20 定值电阻R　 电压表示数　 没 有调节滑动变阻器控制电压表示数不变　 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 返回目录 （5） 完成实验后，该组同学又想到了用“等效替代法”测量一个额定电压为U额的小灯泡正常发光时的电阻，设计了图乙所示的电路，其中R'为电阻箱。请把下面步骤②中未完成的操作补充完整。 乙 ① 将开关S与a连接，移动滑动变阻器的滑片P，使电压表的示数为U额。 ②  　将开关S与b连接，保持滑动变阻器的阻值不变，调节电阻箱　，使电压表示数仍为U额。读出电阻箱阻值即为小灯泡正常发光时的电阻。 将开关S与b连接，保持滑动变阻器的阻值不变，调节电阻箱　 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 返回目录 12. 图像法 老师给小宁一个暗箱，其表面有两个接线柱M、N，它们之间的阻值RMN恒定不变。小宁利用图甲所示的电路（电源电压保持不变）进行实验：在开关S、S1都闭合和开关S闭合、S1断开两种情况下，改变电阻箱R1的阻值，读取电流表示数，绘制了如图乙所示的电流表示数I随R1变化的曲线。由上述信息可知： 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 返回目录 （1） 电源电压U为 　6　V。 （2） RMN＝ 　10Ω　。 （3） 图乙中曲线 　B　（填“A”或“B”）是根据开关S、S1都闭合时测得的实验数据绘制的。 （4） 老师告诉小宁，暗箱的M、N之间只接有两个定值电阻：一个阻值为R0（R0的值已知），另一个阻值未知，假设为Rx，求Rx的值。（用R0、RMN表示） 解： Rx＝RMN－R0或Rx＝ 6　 10Ω　 B　 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 返回目录 13. 跨学科实践·日常生活 （2024·抚顺段考）如图甲所示为一个超声波加湿器，图乙是其内部湿度监测装置的简化电路图。已知电源电压为6V，定值电阻R0的阻值为5Ω，R为湿敏电阻，其阻值R随环境湿度RH的变化如表所示，电流表量程为0～0.6A；闭合开关S，在保证电路安全的情况下，求： 湿度RH/％ 0 20 40 60 80 100 湿敏电阻R/Ω 15 12.5 10 7.5 5 2.5 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 返回目录 （1） 当电路中电流表的示数为0.4A时，电阻R的阻值。 解：（1） 闭合开关，两电阻串联接入电路，电流表测通过电路的电流，当电路中电流表的示数为0.4A时，根据欧姆定律可得电路总电阻R总＝＝＝15Ω，串联电路总电阻等于各部分电阻之和，则电阻R的阻值R＝R总－R0＝15Ω－5Ω＝10Ω 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 返回目录 （2） 当环境湿度为60％时，定值电阻R0两端电压。 解：（2） 当环境湿度为60％时，由表知湿敏电阻接入电路的阻值为7.5Ω，根据串联电路电阻规律结合欧姆定律可得此时通过电路的电流I'＝＝＝0.48A，此时定值电阻R0两端电压U0＝I'R0＝0.48A×5Ω＝2.4V 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 返回目录 （3） 湿度表能够测量的最大环境湿度。 解：（3） 由表格数据可知环境湿度越大，湿敏电阻的阻值越小，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，电流表量程为0～0.6A，则通过电路的最大电流为0.6A，此时电路总电阻R总'＝＝＝10Ω，此时湿敏电阻接入电路的阻值R″＝R总'－R0＝10Ω－5Ω＝5Ω，由表格数据可知湿度表能够测量的最大环境湿度是80％ 湿度RH/％ 0 20 40 60 80 100 湿敏电阻R/Ω 15 12.5 10 7.5 5 2.5 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 返回目录 14. 跨学科实践·工程实践 （2024·辽宁模拟）安安在老师的指导下，参加了学校的“智能家居设计”比赛。他与部分小组成员想利用光敏电阻设计一款能够为我们的日常生活提供便利的产品。下面是他们的交流实践过程，请将下列内容补充完整。 【任务一】 了解光敏电阻的种类 同学们查阅到的光敏电阻的种类如下： 紫外光敏电阻器：对紫外线较灵敏，包括硫化镉、硒化镉等光敏电阻器，用于探测紫外线。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 返回目录 红外光敏电阻器：主要有硫化铅、碲化铅等光敏电阻器，广泛用于天文探测、非接触测量、人体病变探测和工农业生产中。 可见光光敏电阻器：包括硅、锗、硫化锌等光敏电阻器，主要用于各种光电控制系统，如航标灯、路灯和其他照明系统的自动亮灭，烟雾报警器，光电跟踪系统等方面。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 返回目录 （1） 光敏电阻是由 　半导体材料　（填“导体”“绝缘体”“超导材料”或“半导体材料”）制成的。 （2） 现在有些楼道内安装了光敏电阻来控制楼道照明灯，当有人通过楼道时，照明灯就会自动亮起。这种光敏电阻属于 　红外　（填“红外”“紫外”或“可见光”）光敏电阻器。 半导体材料　 红外　 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 返回目录 【任务二】 利用光敏电阻设计产品安安想设计一个火灾自动报警装置，于是在网上购买了一个红外光敏电阻。已知光敏电阻的阻值与红外线强度变化的对应关系如下表所示（E为红外线强度，cd表示其单位）。安安设计的电路图如图所示，R是电阻箱，RP是光敏电阻，电源电压恒为9V，且当a、b两点间的电压等于或大于6V时，就会触发自动报警装置。 E/cd 1 2 3 4 6 RP/Ω 18 9 6 4.5 3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 返回目录 （1） 若安安设定红外线强度为3cd时启动自动报警装置，则电阻箱的阻值应调到 　12　Ω。 12　 （2） 按照（1）设定后，某次监测电路检测到a、b两点间的电压为3.6V，可知此时红外线强度约为 　1　cd。 （3） 若要使红外线强度更弱时，也能启动自动报警装置，则需要 　增大　（填“增大”或“减小”）电阻箱的阻值。 1　 增大 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 返回目录 【任务三】 光敏电阻功能设计 若可见光光敏电阻器的阻值随光照强度的增加而减小，安安设想将一个灯泡和一个可见光光敏电阻串联后接到合适的电源上，实现白天灯灭、晚上灯亮的自动控制功能。他的设计 　不可行　（填“可行”或“不可行”）。 不可行　 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 返回目录 $$