14.3 欧姆定律的应用(分层作业)物理沪粤版2024九年级上册
2025-07-18
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2份
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资源信息
| 学段 | 初中 |
| 学科 | 物理 |
| 教材版本 | 初中物理沪粤版九年级上册 |
| 年级 | 九年级 |
| 章节 | 14.3 欧姆定律的应用 |
| 类型 | 作业-同步练 |
| 知识点 | 欧姆定律的应用 |
| 使用场景 | 同步教学-新授课 |
| 学年 | 2025-2026 |
| 地区(省份) | 全国 |
| 地区(市) | - |
| 地区(区县) | - |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 9.60 MB |
| 发布时间 | 2025-07-18 |
| 更新时间 | 2025-12-22 |
| 作者 | 物理怪怪怪 |
| 品牌系列 | 上好课·上好课 |
| 审核时间 | 2025-07-18 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/53109118.html |
| 价格 | 4.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
|---|
内容正文:
14.3 欧姆定律的应用
目录
1
一、伏安法测电阻 1
二、电阻伏安特性曲线的理解和应用 4
三、串、并联电路电阻规律的应用 5
四、含有变阻器电路的动态分析 6
8
13
一、伏安法测电阻
1.如图甲所示,这是小华测量未知电阻(阻值约为5Ω)的部分实验电路,滑动变阻器的规格为“20Ω 1A”,电源电压恒为3V。
实验次数
1
2
3
电压U/V
1.6
2.0
电流I/A
0.20
0.24
0.30
(1)请在图甲中用笔画线代替导线,将实验电路连接完整。
(2)闭合开关,将滑动变阻器滑片移至适当位置,记下电流表和电压表示数,接下来再次移动滑动变阻器滑片,测出3组电压、电流数值。在第3次测量时,电压表示数如图乙所示,则此时电阻两端的电压为 V。
(3)根据这三次测得的数据,则定值电阻的阻值为 Ω。(保留一位小数)
(4)若将实验中的定值电阻换成小灯泡,在多次测量电阻的过程中,发现当电压表示数增大时,电压表示数与电流表示数的比值也增大,造成这一现象的原因是 。
2.测量阻值约为10Ω定值电阻Rx的阻值,电源电压4V和6V两挡可选,滑动变阻器有(a:“20Ω 2A”和b:“50Ω 1A”)两种规格。
(1)断开开关,按图甲连接好电路,将滑动变阻器滑片P移至 端(选填“A”或“B”)。闭合开关,电压表示数为1V,电流表示数如图乙所示。根据题目信息可知选择的电源电压是 (选填“4V”或“6V”),滑动变阻器选择的规格是 (选填“a”或“b”);
(2)将测得的多组数据记录在表格中,由表中数据可得Rx= Ω(结果保留一位小数);
序号
1
2
3
电流I/A
0.10
0.24
0.28
电压U/V
1.0
2.5
2.8
(3)一位同学设计了如图所示的三个电路,定值电阻R0阻值已知,其中能测量出未知电阻Rx阻值的电路是_____(填选项)。
A. B. C.
3.在探究电流与电压的关系的实验中,电源电压为3V,滑动变阻器标有“20Ω 1A”字样。
(1)闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片调到最 (选填“左”或“右”)端。
(2)图甲所示电路,有一根导线连接错误,请用笔画一条线代替导线,将电路连接正确(导线不能交叉)。
(3)纠正错误后闭合开关,两电表均无示数,故障可能原因是___________(选填序号)。
A.电阻开路 B.电阻短路 C.开关接触不良 D.滑动变阻器开路
(4)排除故障后进行实验,记录的数据如下表所示,其中第2次实验时,电流表的示数如图乙所示,为 A。
实验序号
1
2
3
4
5
电压
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
电流
0.1
0.3
0.4
0.5
(5)分析表中数据,请找出一组拼凑的实验数据并说明理由。 。
(6)实验所用定值电阻的阻值为 Ω。
(7)分析有效实验数据可得出结论:电阻一定时,通过它的电流与它两端的电压成正比。小明认为这个结论并不可靠,原因 。
4.实验室里有一个标识不清的定值电阻,小李设计实验测量其电阻。
(1)他连接的电路如图甲所示,有一根导线接错了,请在错误的导线上画“×”,并用笔画线代替导线,将电路连接正确;
(2)电路连接好后,闭合开关前,应让滑动变阻器的滑片P移到 端(选填“A”或“B”);
(3)小李设计了如下表格记录实验数据。表格存在的问题是: ;
实验次数
1
2
3
电压
1.2
1.8
2.4
电流
0.10
0.15
0.20
电阻
12
12
12
(4)分析表中数据可知:
①定值电阻的阻值 ;
②在电阻一定时,电流与电压成 。
(5)小李又想测量额定电压是的小灯泡正常发光时的电阻。他将定值电阻换成小灯泡接入甲图电路(修改正确后),移动滑动变阻器,使电压表示数为,电流表示数如图乙,则小灯泡正常发光时的电阻为 ;(保留一位小数)
(6)同组的小明思考后提出,不用电压表也可以测出小灯泡正常发光时的电阻。他设计了图丙所示的电路图。其中定值电阻的阻值,正确操作步骤如下:
①只闭合开关S和,调节滑动变阻器滑片使电流表示数为 ;
②再断开开关,闭合开关,保持滑动变阻器滑片位置不动,读出电流表示数为;
③小灯泡正常发光时的电阻 。(用测量的物理量符号表示)
二、电阻伏安特性曲线的理解和应用
5.有两个用电器甲和乙,其电流与其两端电压关系如图所示,其中直线表示用电器甲的电流与其两端电压关系图。下列说法正确的是( )
A.用电器甲电阻不变,大小为0.1Ω
B.用电器乙电阻随着电流增大而变大,最大值10Ω
C.如果把这两个用电器串联接在电压为6V的电路中,电路中的电流是0.35A
D.如果把这两个用电器并联接在电压为4V的电路中,干路中的电流是0.65A
6.一个定值电阻和一只小灯泡的电流与其两端电压的关系如图所示,小灯泡的I-U图像是图中的 (选填“A”或“B”),定值电阻的阻值为 Ω。若把它们串联起来,接在某电源上,电路中的电流是0.3A,则电源电压是 V。
7.根据图象可知,导体甲的电阻 (选填“大于”“小于”)导体乙的电阻,将甲、乙两导体串联后接到电压为3V的电源上时,电路中的电流为 。
8.如图是电阻甲和电阻乙的I—U关系图象,下列说法正确的是( )
A.当甲两端电压为0.5V时,通过它的电流为0.3A
B.甲的阻值随电压增大而增大
C.将甲和乙串联在同一电路中,若电流为0.3A,则甲、乙两端的电压之和为2V
D.将甲和乙并联在同一电路中,若电压为1V,则干路电流为0.4A
三、串、并联电路电阻规律的应用
9.如图所示,电源电压恒定,,。当开关闭合,、都断开时,电流表的示数为0.1A。求:
(1)当开关闭合,、都断开时电路中的总电阻;
(2)电源电压;
(3)当开关断开,、都闭合时,电流表的示数。
10.电阻为,允许通过的最大电流为;电阻为,允许通过的最大电流为;把它们串联后,允许加在两端的最大电压为 V的电路里;若将两电阻并联。则干路中允许通过的最大电流为 A。
11.引入“总电阻”概念时运用的科学方法是 (选填“等效替代”或“控制变量”)法。阻值为10Ω和30Ω的两个电阻,串联在电路中,其总电阻为 Ω,并联在电路中,其总电阻为 Ω。
12.如图所示的电路中电源电压保持不变,,当、都断开,电流表示数是0.2A,求:
(1)电源电压;
(2)、都闭合时,电流表示数是多少?
四、含有变阻器电路的动态分析
13.如图所示的两个电路中,开关S1为断开状态,开关S2为闭合状态,进行以下操作,关于电流表、电压表变化的判断正确的是( )
A.图甲中开关闭合后,电流表、电压表示数均变小
B.图甲中开关闭合后,电压表与电流表的示数之比变大
C.图乙中滑动变阻器滑片向右移动过程中电流表、电压表示数均变小
D.图乙中滑动变阻器滑片向右移动过程中电流表示数不变,电压表示数变小
14.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,如图所示。图中E、O、F分别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,下列分析正确的是( )
A.车速仪应该由电流表改装而成
B.踩下油门的过程中,电压表示数与电流表示数的比值增大
C.电路中的定值电阻R0工作时会消耗电能,可以不用接入电路
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
15.小明同学在做电学实验时,通过改变滑动变阻器接入电路的电阻大小,测量并记录了多组电压表和电流表的示数,已知电源电压恒定不变,根据数据分析他连接的电路可能是( )
U/V
1.6
1.4
1.2
1.0
0.8
0.6
I/A
0.12
0.18
0.25
0.30
0.36
0.42
A. B.
C. D.
16.在如图所示的电路中,电源电压保持不变,R0为定值电阻,R为滑动变阻器,在向右移动滑片P的过程中,下列判断正确的是( )
A.三个电表示数都变大
B.三个电表示数都变小
C.电压表V1与电流表A的示数的比值、电压表V2与电流表A的示数的比值都变大
D.电压表V1的示数、电压表 V2的示数与电流表A的示数的比值都不变
一、单选题
1.如图所示,电源为两节新干电池串联使用,开关闭合后灯泡发光,两个电表均有示数。调节滑动变阻器滑片到某处时,灯泡突然熄灭,两个电表一个示数变大,一个示数变小。则电路可能出现的故障为( )
A.电源电压突然降低
B.若是电压表示数变大,则是灯泡发生了短路
C.滑动变阻器短路
D.若是电流表示数变大,则是灯泡发生了短路
2.小明利用如图甲所示的电路来测量R的阻值,电源电压为3V,R的阻值约为10Ω,闭合开关后,电压表指针的位置如图乙所示。对于该实验,下列说法正确的是( )
A.闭合开关前,滑动变阻器的滑片应移至a端
B.电流表的量程应该选择0~3A
C.图乙中电压表的读数为2.3V
D.多次测量求平均值是为了让结论更具普遍性
3.如图所示,电源电压不变,小灯泡的电阻不随温度的变化而变化,闭合开关,当滑动变阻器的滑片由中点向右移动时,下列说法正确的是( )
A.电流表的示数不变 B.电流表的示数不变
C.电压表V的示数变大 D.电压表V的示数与电流表的示数之比变大
4.如图所示的电路中,电源两端电压保持不变,R为热敏电阻,闭合开关S,灯泡L正常发光。某同学向R上擦一些常温的酒精并用扇子对着R扇风,在酒精蒸发过程中灯泡明显变亮。下列说法正确的是( )
A.酒精蒸发使热敏电阻的温度升高
B.酒精蒸发过程中,热敏电阻的阻值增大
C.电流表的示数变大,电压表的示数变小
D.热敏电阻两端的电压变化量小于灯泡两端的电压变化量
5.小明根据所学的知识设计了一个电子量角器,电路如图所示,电流表的量程为0~0.6A,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,半圆弧电阻MN的总电阻为30Ω,接入电路的电阻RMP与指针旋转角度θ成正比,电源电压恒为6V,R0为电阻箱,此时电阻调节为10Ω。下列说法正确的是( )
A.所测角度θ越大,电流表示数越小,电压表示数越小
B.当电压表示数为2V时,量角器所测角度θ为40°
C.为保证电路安全,此量角器所测角度θ的范围为0~60°
D.将电压表表盘改装为角度指示盘,为满足测量角度范围最大,且精度最高,变阻箱R0的阻值应调节为60Ω
二、填空题
6.如图甲的电路中,R1为定值电阻,R2为滑动变阻器,电源电压不变。闭合开关S后,滑动变阻器的滑片P从最左端移动到最右端的过程中,电流表示数I与电压表示数U的变化关系如图乙所示,则R2的最大阻值为 Ω,电源的电压为 V。
7.在如图甲所示的电路中,闭合开关,两灯泡均发光,两个电流表指针偏转均如图乙所示,则通过灯泡的电流为 A,灯泡两端的电压之比是 ,灯泡的电阻之比是 。
8.如图所示为灯泡L和定值电阻R的I-U图像,若将L和R并联在电源电压为3V的电路中,干路电流为 ;若将其串联在电源电压为4V的电路中,L和R的阻值之比为 ;灯泡的电阻变化是因为灯丝的 发生了变化。
9.如图所示的电路,电源电压恒为3V,定值电阻,电流表测量范围是0~0.6A,滑动变阻器的规格为“50Ω 2A”。闭合开关S,滑动变阻器允许接入电路的最小阻值为 Ω。
10.某热敏电阻温度计的简化电路如图甲所示,为热敏电阻,其阻值随温度变化的图像如图乙所示,为定值电阻,阻值为100Ω,电源电压可在0.6~1.2V之间调节。测温时,电源电压自动调控,通过的电流为某一定值,两端的电压会随阻值均匀变化,将电压表表盘的刻度改成相应的温度刻度,就可直接从电压表表盘上读出温度值。
(1)该款热敏电阻温度计表盘上的温度刻度值 (选填“均匀”或“不均匀”);
(2)测温时,通过的电流值恒为2mA,电压表表盘上显示的温度是20℃,此时电源电压为 V,该热敏电阻温度计测量温度的范围为10~40℃,若要能让该温度计测量的最高温度值更高一些,则应 。
三、实验题
11.实验小组在“探究电流与电阻的关系”的实验中,实验器材有:两节新干电池、定值电阻(5Ω、10Ω、15Ω、20Ω各一个)、电流表、电压表、滑动变阻器(最大阻值为R0)、开关和若干导线。
(1)请用笔画线代替导线,将图-1所示的电路连接完整,要求闭合开关S,滑片P向右移动时,电流表的示数变大 ;
(2)连接电路的过程中,开关应处于 (选填“闭合”或“断开”)状态;
(3)正确连接好电路,试触时同学们发现电流表无示数,电压表示数接近3V,则电路故障可能是定值电阻R (选填“断路”或“短路”);
(4)排除故障后,将5Ω、10Ω、15Ω、20Ω的定值电阻分别接入电路,通过调节滑动变阻器的滑片,使得每次 相同,记录的实验数据如下表。分析实验数据可知,在导体两端电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成 (选填“正比”或“反比”);
实验序号
1
2
3
4
电阻
5
10
15
20
电流
0.4
0.2
0.14
0.1
(5)在实验拓展活动中,同学们设计如图-2所示的实验电路(电源电压未知且保持不变),测量出了未知电阻Rx的阻值。请将实验方案补充完整:
①闭合开关,将滑片P移至A端,读出电压表示数U1;
②再将滑片P移至B端,读出电压表示数U2;
③则未知电阻Rx的阻值的表达式:Rx (用U1、U2、R0表示)。
12.某实验小组在测量未知电阻阻值的实验中,用到的实验器材有:学生电源、未知电阻、电压表、电流表、开关、滑动变阻器、导线若干。
(1)请画一根导线把图甲所示的实验电路补充完整,并且使滑动变阻器接入电路的阻值最大;
(2)电路连接正确后,闭合开关,发现电流表无示数而电压表有示数,则电路中的故障可能是未知电阻 (选填“断路”或“短路”);
(3)排除故障后闭合开关,当电流表示数为时,电压表示数如图乙所示,由该组数据初步计算被测电阻的阻值为 ;通过调节滑动变阻器,测得多组电压值和电流值,最后算出的电阻平均值,这样做的目的是 ;
(4)完成上述实验后,实验小组的同学利用阻值已知的定值电阻和另一个电压表,设计了如图丙所示的电路来测量额定电压为的小灯泡正常发光时的阻值。
①闭合开关,调节滑片的位置,使电压表的示数为 ;
②保持滑片位置不变,读出电压表的示数为;
③计算出小灯泡正常发光时的阻值 。
四、计算题
13.小杜为了测量不同液体的密度,设计了如图甲所示的装置。A是家中常用的轻质塑料溢水杯,圆柱体B是一材质均匀的金属块,质量为3kg,用细线与力敏传感器R相连,R的阻值随拉力的变化图像如图丙所示,B的上表面与溢水口相平;图乙是R所在的电路,电源电压U恒为6V,定值电阻R0为100Ω,电压表量程为“0~5V”,电流表量程为“0~0.03A”。向溢水杯中加满水,电流表示数为0.02A。求:
(1)金属块B的重力;
(2)金属块B的密度;
(3)向溢水杯中加满待测液体即可测量其密度,求该装置能测量液体的最大密度。
14.教室灯光改造需要检测室内光照强度(简称照度,单位为Lux)。小成利用身边器材设计了一个测量照度的电路,如图甲所示。电源电压取值范围0~12V;电压表量程0~3V;R1为阻值范围10kΩ~30kΩ的电阻箱;R2为光敏电阻,其阻值随光照度变化的规律如图乙所示。
(1)若电源电压为3V,为15kΩ,电压表读数为0.75V,求此时的照度大小。
(2)调节阻值,使电路能测量7Lux的照度,求电源电压的最大值。
一、单选题
1.(2025·甘肃兰州·中考真题)在课外实践制作活动中,小红将量程为0~3V的电压表改装成一个测量质量的电子秤,原理如图甲所示。电源电压恒为6V,定值电阻R0的阻值为60Ω,压敏电阻R的阻值随压力的变化关系如图乙所示。O点是杠杆OAC的支点,托盘固定在A点,OA∶OC=1∶4,托盘及杠杆等组件的质量忽略不计。下列说法正确的是( )
A.增大托盘里被测物体的质量,电压表的示数会变小
B.电子秤的0kg刻度线应标注在电压表刻度盘1.2V的刻度线处
C.若R0的阻值为120Ω,则电子秤能测量的最大质量为120kg
D.若只将托盘的固定点从A移至B,则电子秤的量程变大
2.(2025·北京·中考真题)某同学用如图所示的其中一个电路做实验,电源电压恒定,为定值电阻,逐渐改变滑动变阻器连入电路中的阻值大小,记录电流表和电压表的示数如下表所示。该实验所用的电路是( )
0.08
0.09
0.10
0.14
0.16
0.19
0.82
0.90
1.05
1.44
1.65
1.94
A. B.
C. D.
二、多选题
3.(2025·黑龙江·中考真题)如图所示,电源电压恒定为4.5V,定值电阻R1=5Ω,滑动变阻器R2标有“20Ω,2A”的字样,电压表接入电路的量程为0~3V,电流表接入电路的量程为0~0.6A。在保证电路安全的前提下,当开关S闭合时,滑动变阻器的滑片P从b端向a端移动的过程中,下列说法中正确的是( )
A.电压表示数变化范围是1~3V
B.电流表示数变化范围是0.18~0.6A
C.滑动变阻器R2两端的电压变化范围是3.6~1.5V
D.滑动变阻器的阻值变化范围是20~10Ω
三、填空题
4.(2025·四川眉山·中考真题)超速是引发交通安全事故的因素之一、物理兴趣小组设计了一种超速自动报警装置,当车速过快时,提醒驾驶员需要减速。如图甲所示为该装置的简化电路图,电源电压为,定值电阻为,RV为速度传感器,其阻值随车速变化的关系图像如图乙所示。由图乙可知,当汽车的行驶速度逐渐增大时,电压表的示数 (选填“增大”“减小”或“保持不变”)。若车速达到时,提醒语音响起,观察到电压表示数为;当电压表的示数为时,汽车速度为 km/h。
四、作图题
5.(2025·甘肃兰州·中考真题)小明想用下列器材测量标有“2V 1W”字样的小灯泡正常发光时的电阻,请用笔画线代替导线将下面的电路连接完整。要求:滑动变阻器的滑片P向右移动时,电流表的示数变小。
五、实验题
6.(2025·天津·中考真题)小明从废弃的电热锅中拆下了一个加热盘,其阻值在28~32Ω之间。为测量其电阻,他找来了一个电源(电压为35V),一个电流表(量程为0~0.6A),两个滑动变阻器(最大阻值约为50Ω)和(最大阻值约为100Ω),开关和导线若干。请你合理选择上述器材设计实验,测出加热盘电阻的阻值。要求:
(1)画出实验电路图;
(2)写出实验步骤及所需测量的物理量;
(3)写出加热盘电阻的数学表达式(用已知量和测量量表示)。
7.(2025·湖北武汉·中考真题)某同学利用如图甲所示的电路测量定值电阻的阻值,实验中电源电压保持不变,滑动变阻器的规格为“30Ω 1.0A”。
(1)该同学接错了一根导线,请你在这根导线上打“×”,并补画出正确的那根导线。
(2)正确改接电路后,将滑动变阻器的滑片移到阻值最大处,闭合开关,电流表示数如图乙所示,此时电路中的电流为 A,电压表示数为零,接着将滑动变阻器的滑片移到阻值最小处,发现电流表示数增加了0.24A,电压表示数始终为零,原因可能是 (填序号)。
①定值电阻被短接
②电压表量程选大了
③电压表和定值电阻左端接线柱相连的导线断路
(3)解决问题后,接着进行实验,该同学最终测出定值电阻的阻值约为 Ω,选用的电源电压约为 V。
8.(2025·青海·中考真题)在“探究电流与电压关系”的实验中,“问天”兴趣小组连接了如图甲所示的电路,其中定值电阻R=20Ω。
(1)用笔画线代替导线将图甲电路连接完整。
(2)闭合开关后,发现电流表有示数,电压表无示数,电路中出现的故障可能是电阻 (选填“短路”或“断路”);排除故障后,测量并记录了如下几组电压表和电流表的示数,第二次实验中电流表的示数如图乙所示,此时电流为 A;
(3)请根据表3数据,在图丙中作出I-U图象;
表3
第一次
第二次
第三次
第四次
第五次
电压U/V
2.0
4.0
6.0
8.0
10.0
电流I/A
0.10
0.32
0.44
0.54
(4)分析得出实验结论: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。
(5)“问天”兴趣小组在实验室发现一个未知电阻,想要测量其阻值。发现电压表坏了,但有两个电流表。经小组讨论,设计了如图的电路图,两个电流表的示数分别为0.3A和0.9A,根据以上信息,可知通过的电流为 A,的电阻为 Ω。
9.(2025·湖南长沙·中考真题)如图是测量额定电压为2.5V的小灯泡电阻的实验电路。
(1)连接电路时,开关应处于 状态;
(2)请你用笔画线表示导线将电路连接完整;
(3)为了测量小灯泡正常工作时的电阻,小星在调节滑动变阻器时,应该通过观察_______(选填序号)来判断小灯泡是否正常工作;
A.灯泡亮度 B.电压表示数 C.电流表示数
(4)小灯泡正常发光后,调节滑动变阻器,让电压逐次下调,灯泡变暗直至完全不发光,测量的数据如下表所示。检查小星的数据表,你认为第 次实验的数据存在明显错误。
实验次数
1
2
3
4
5
6
7
电压U/V
2.5
2.1
1.7
1.3
0.9
0.5
0.1
电流I/A
0.28
0.26
0.24
0.21
0.9
0.16
0.05
小灯泡的电阻R/Ω
8.9
8.1
7.1
6.2
1
3.1
2
10.(2025·贵州·中考真题)在“测量小灯泡正常发光时的电阻”的实验中,实验小组连接了如图甲所示的电路,小灯泡标有“2.5V”字样;
(1)连接电路时,开关应处于 状态;
(2)如图甲所示,还有一根导线未连接滑动变阻器,为使滑动变阻器能起到调节作用,这根导线应连接在滑动变阻器的 (选填“B”或“C”)接线柱上;
(3)移动滑动变阻器滑片,当电压表示数为 V时,小灯泡正常发光,此时电流表示数如图乙所示,为 A,由此便可计算出小灯泡此时的电阻。
11.(2025·上海·中考真题)如图所示的电路图,电源电压为U0且保持不变。现在将MN端分别与变阻器的ac端相连,闭合开关,向右移动滑片P时。
(1)若电路无故障,则电压表示数 。
(2)若移动滑片P时,至少有一个电表示数不为0,故障只存R1或R2上;请写出电压表的示数和电流表示数的变化情况以及对应的故障 。
六、综合题
12.(2025·广东·中考真题)阅读短文,回答问题;
登月服
2025年2月,我国望宇登月服进入初样研制阶段。望宇登月服主体由多层结构组成,包括内衣舒适层、保暖层、通风服和水冷服、气密限制层、隔热层和外保护层等。
某科技小组为检测模拟登月服的气密性,设计了气压检测装置,其电路如图甲,的阻值为30Ω,恒流电源输出电流恒为1A.当气压Pa时,压敏电阻的阻值随气压p的变化关系如图乙(为方便计算,图象已作近似处理)。
测试时,如图丙,将充满空气的模拟登月服M和检测装置放入空腔N中,将N抽成真空后密封(不计此过程中M漏气)。启动检测装置,开始计时,此时M内的气压为Pa。已知M漏气速度越来越慢,经过8h,若M漏出空气的质量小于充气质量的10%,则M的气密性达标。M、N内的气压与各自内部空气的密度成正比,且比例系数相同;容积。不计检测装置的体积、M的厚度以及M和N容积的变化。
(1)通风服和水冷服可利用水吸收登月服内的热量,是利用了水的比热容 的特点。
(2)M漏气过程中,电流表示数变 。
(3)开始计时后,经过4h电流表示数为0.6A,此时N内的气压为 Pa,M漏出空气的质量为充气质量的 %。请判断M的气密性是否达标并说明理由: 。
(4)思考(3)的检测过程,为使电流表示数变化范围最大,可改变的阻值。设真空时电流表示数为,经过4h电流表示数为,要使与的差值最大,的阻值应为 Ω。
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14.3 欧姆定律的应用
目录
1
一、伏安法测电阻 1
二、电阻伏安特性曲线的理解和应用 8
三、串、并联电路电阻规律的应用 10
四、含有变阻器电路的动态分析 12
15
27
一、伏安法测电阻
1.如图甲所示,这是小华测量未知电阻(阻值约为5Ω)的部分实验电路,滑动变阻器的规格为“20Ω 1A”,电源电压恒为3V。
实验次数
1
2
3
电压U/V
1.6
2.0
电流I/A
0.20
0.24
0.30
(1)请在图甲中用笔画线代替导线,将实验电路连接完整。
(2)闭合开关,将滑动变阻器滑片移至适当位置,记下电流表和电压表示数,接下来再次移动滑动变阻器滑片,测出3组电压、电流数值。在第3次测量时,电压表示数如图乙所示,则此时电阻两端的电压为 V。
(3)根据这三次测得的数据,则定值电阻的阻值为 Ω。(保留一位小数)
(4)若将实验中的定值电阻换成小灯泡,在多次测量电阻的过程中,发现当电压表示数增大时,电压表示数与电流表示数的比值也增大,造成这一现象的原因是 。
【答案】(1)
(2)2.4
(3)8.1
(4)小灯泡发光时温度升高,电阻增大
【解析】(1)电压表并联在未知电阻两端,电源电压恒为3V,则电压表量程选择0~3V,如图所示:
(2)由图甲可知,此时电压表选择0~3V量程,由图乙可知,电压表分度值为0.1V,示数为2.4V。
(3)第三次电阻阻值
同理可得出第1、2次测量的电阻值分别为8Ω、8.3Ω,为减小误差,取平均值作为测量结果
(4)电压表与电流表示数的比值增大,即灯丝的电阻增大,由于灯泡两端的电压增大,导致了灯丝的功率增大,灯丝的温度升高,从而造成了灯丝的电阻增大。
2.测量阻值约为10Ω定值电阻Rx的阻值,电源电压4V和6V两挡可选,滑动变阻器有(a:“20Ω 2A”和b:“50Ω 1A”)两种规格。
(1)断开开关,按图甲连接好电路,将滑动变阻器滑片P移至 端(选填“A”或“B”)。闭合开关,电压表示数为1V,电流表示数如图乙所示。根据题目信息可知选择的电源电压是 (选填“4V”或“6V”),滑动变阻器选择的规格是 (选填“a”或“b”);
(2)将测得的多组数据记录在表格中,由表中数据可得Rx= Ω(结果保留一位小数);
序号
1
2
3
电流I/A
0.10
0.24
0.28
电压U/V
1.0
2.5
2.8
(3)一位同学设计了如图所示的三个电路,定值电阻R0阻值已知,其中能测量出未知电阻Rx阻值的电路是_____(填选项)。
A. B. C.
【答案】(1) B 6V b
(2)10.1
(3)C
【解析】(1)[1]为了保护电路,闭合开关前,应将滑动变阻器滑片P移至阻值最大端,由甲图可知,应将滑动变阻器滑片P移至B端。
[2][3]由题意可知,电源电压有4V和6V两挡可选,定值电阻Rx的阻值约为10Ω,闭合开关,此时变阻器接入电路的电阻应为最大,电压表示数为1V,电流表示数如图乙所示,此时电流表选择小量程接入电路中,分度值为0.02A,示数为0.10A,即电路电流为0.10A。若电源电压为4V,则变阻器的两端电压为
根据串联电路特点和欧姆定律可得
解得变阻器连入电路的最大阻值为
故不符合题意;若电源电压为6V,则此时变阻器的两端电压为
根据串联电路特点和欧姆定律可得
解得此时变阻器连入电路的最大阻值为
符合题意。因此他选择的电源电压是6V,滑动变阻器选择的是b规格。
(2)根据欧姆定律可得,第一次实验中,定值电阻的阻值为
第二次实验中,定值电阻的阻值为
第三次实验中,定值电阻的阻值为
则定值电阻的测量值为
(3)A.分析电路图可知,闭合开关S1,S2接右侧,电压表并联在R0两端;闭合开关S1,S2接左侧,Rx被短路;所以不能测量Rx两端电压,故不能测量出未知电阻Rx阻值,故A不符合题意;
B.分析电路图可知,电压表与R0串联,电路连接错误,故不能测量出未知电阻Rx阻值,故B不符合题意;
C.分析电路图可知,闭合开关S1、S2,R0被短路,电压表测量电源电压;闭合开关S1,断开S2,R0与Rx串联,电压表测量Rx两端电压,则可求出此时R0两端电压,由欧姆定律可得通过R0的电流,由于串联电路中处处电流相等,所以可得通过Rx的电流,则由欧姆定律可得Rx的电阻,故能测量出未知电阻Rx阻值,故C符合题意。
故选C。
3.在探究电流与电压的关系的实验中,电源电压为3V,滑动变阻器标有“20Ω 1A”字样。
(1)闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片调到最 (选填“左”或“右”)端。
(2)图甲所示电路,有一根导线连接错误,请用笔画一条线代替导线,将电路连接正确(导线不能交叉)。
(3)纠正错误后闭合开关,两电表均无示数,故障可能原因是___________(选填序号)。
A.电阻开路 B.电阻短路 C.开关接触不良 D.滑动变阻器开路
(4)排除故障后进行实验,记录的数据如下表所示,其中第2次实验时,电流表的示数如图乙所示,为 A。
实验序号
1
2
3
4
5
电压
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
电流
0.1
0.3
0.4
0.5
(5)分析表中数据,请找出一组拼凑的实验数据并说明理由。 。
(6)实验所用定值电阻的阻值为 Ω。
(7)分析有效实验数据可得出结论:电阻一定时,通过它的电流与它两端的电压成正比。小明认为这个结论并不可靠,原因 。
【答案】(1)右
(2)
(3)CD
(4)0.2
(5)实验序号为1的是拼凑的,当电流为0.1A时,定值电阻两端的电压大于0.5V
(6)5
(7)不可靠,只有一个电阻的数据,结论具有偶然性
【解析】(1)为了保护电路,闭合开关前,滑动变阻器的滑片要处于阻值最大处,即远离底端已接线的接线柱,如图甲所示,滑动变阻器底端导线接在左端,故滑片应滑至右端。
(2)此实验中,滑动变阻器与定值电阻串联,电压表测量定值电阻两端电压。改正后的电路图如图所示:
(3)闭合开关后,电流表无示数,说明电路中发生了断路,电压表无示数,说明没有电流流过电压表,即电源与电压表连接的部分断路,故故障原因可能是滑动变阻器断路、开关断路或者部分导线与接线柱接触不良等故障,故选CD。
(4)定值电阻通过的电流与其两端的电压成正比,其两端电压越大,通过的电流越大,因为第2次实验中电压小于第3次实验的电压,所以第2次实验中的电流小于第3次实验的电流,故电流表选择的是0~0.6A的量程,分度值为0.02A,指针指在0.2A处,故电流大小为0.2A。
(5)由题意得滑动变阻器的最大电阻
电流为0.1A时,滑动变阻器两端的电压
此时定值电阻两端的电压
故此次数据是捏造的。
(6)由表格得出,第2次测量的阻值
同理可得第3、4、5次测量的阻值
求平均值得到定值电阻阻值
(7)实验中只用了一个电阻测得的几组数据,没有更换更多的电阻,实验结果具有偶然性。
4.实验室里有一个标识不清的定值电阻,小李设计实验测量其电阻。
(1)他连接的电路如图甲所示,有一根导线接错了,请在错误的导线上画“×”,并用笔画线代替导线,将电路连接正确;
(2)电路连接好后,闭合开关前,应让滑动变阻器的滑片P移到 端(选填“A”或“B”);
(3)小李设计了如下表格记录实验数据。表格存在的问题是: ;
实验次数
1
2
3
电压
1.2
1.8
2.4
电流
0.10
0.15
0.20
电阻
12
12
12
(4)分析表中数据可知:
①定值电阻的阻值 ;
②在电阻一定时,电流与电压成 。
(5)小李又想测量额定电压是的小灯泡正常发光时的电阻。他将定值电阻换成小灯泡接入甲图电路(修改正确后),移动滑动变阻器,使电压表示数为,电流表示数如图乙,则小灯泡正常发光时的电阻为 ;(保留一位小数)
(6)同组的小明思考后提出,不用电压表也可以测出小灯泡正常发光时的电阻。他设计了图丙所示的电路图。其中定值电阻的阻值,正确操作步骤如下:
①只闭合开关S和,调节滑动变阻器滑片使电流表示数为 ;
②再断开开关,闭合开关,保持滑动变阻器滑片位置不动,读出电流表示数为;
③小灯泡正常发光时的电阻 。(用测量的物理量符号表示)
【答案】(1)
(2)A
(3)缺少电阻的平均值一栏
(4) 12 正比
(5)8.9
(6) 0.1
【解析】(1)原电路图中,电流表与定值电阻并联,电压表串联在电路中是错误的,伏安法测电阻实验中,定值电阻、滑动变阻器和电流表串联,电压表并联在定值电阻两端,如下图所示:
(2)为了保护电路,开关闭合前,滑动变阻器的滑片P应滑到最大阻值处,即A端。
(3)本实验是用伏安法测量某未知电阻的阻值,应多次测量求平均值减小误差,由表格可知没有电阻的平均值数据,所以,此表格设计的问题是没有电阻的平均值。
(4)[1]定值电阻的阻值
[2]由表格数据知
所以在电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比。
(5)灯泡正常发光时的电压为2.5V,图乙中电流表的量程为0~0.6A,分度值为0.02A,示数为0.28A,则灯泡的电阻
(6)[1]只闭合开关S和S1,定值电阻R和灯泡L并联,电流表测定值电阻的电流;灯泡的额定电压为2.5V,调节滑动变阻器的滑片,使电流表示数为
[2]闭合开关S和S2,保持滑动变阻器滑片的位置不动,此时电路的电阻、结构不发生变化,电流表测干路电流,读出电流表示数为I2,灯的额定电流为I额=I2-I1
小灯泡的正常发光时的电阻表达式为
二、电阻伏安特性曲线的理解和应用
5.有两个用电器甲和乙,其电流与其两端电压关系如图所示,其中直线表示用电器甲的电流与其两端电压关系图。下列说法正确的是( )
A.用电器甲电阻不变,大小为0.1Ω
B.用电器乙电阻随着电流增大而变大,最大值10Ω
C.如果把这两个用电器串联接在电压为6V的电路中,电路中的电流是0.35A
D.如果把这两个用电器并联接在电压为4V的电路中,干路中的电流是0.65A
【答案】D
【解析】A.由图象可知,用电器甲电阻的图象为过原点的倾斜直线,则用电器甲的电阻不变,由图象可知,当时通过的电流,由可得,用电器甲的电阻
故A错误;
B.由图象可知,当用电器乙两端的电压分别为、、、时,对应的电流分别为、、、,由可得,对应的电阻分别为、、、,所以,用电器乙的电阻随着电流增大而变小,故B错误;
C.如果把这两个用电器串联且电路中的电流为时,用电器甲电阻两端的电压,由图象可知,用电器乙两端的电压,则电源的电压
所以,如果把这两个用电器串联接在的电源上,电路中的电流不可能是,故C错误;
D.因并联电路中各支路两端的电压相等,所以,如果把这两个用电器并联接在的电源上时,它们两端的电压均为,由图象可知,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
故D正确。
故选D。
6.一个定值电阻和一只小灯泡的电流与其两端电压的关系如图所示,小灯泡的I-U图像是图中的 (选填“A”或“B”),定值电阻的阻值为 Ω。若把它们串联起来,接在某电源上,电路中的电流是0.3A,则电源电压是 V。
【答案】 B 5 3.5
【解析】[1]小灯泡的电阻随温度变化而变化,I-U图像不是直线,故选B。
[2]由图可知取A点的电流、电压值,可得定值电阻的阻值为
[3]把它们串联起来,接在某电源上,电路中的电流是0.3A时,灯泡两端电压为2.0V,电阻两端电压为1.5V,则电源电压是3.5V。
7.根据图象可知,导体甲的电阻 (选填“大于”“小于”)导体乙的电阻,将甲、乙两导体串联后接到电压为3V的电源上时,电路中的电流为 。
【答案】 小于 0.2
【解析】[1][2]由图可求两电阻阻值为
则甲的电阻小于乙的电阻,将甲、乙两导体串联后接到电压为3V的电源上时,电路中的电流为
8.如图是电阻甲和电阻乙的I—U关系图象,下列说法正确的是( )
A.当甲两端电压为0.5V时,通过它的电流为0.3A
B.甲的阻值随电压增大而增大
C.将甲和乙串联在同一电路中,若电流为0.3A,则甲、乙两端的电压之和为2V
D.将甲和乙并联在同一电路中,若电压为1V,则干路电流为0.4A
【答案】C
【解析】A.由图像可知,当甲两端电压为0.5V时,通过它的电流为0.1A,故A错误;
B.由图像可知,甲是一条过原点的直线,则甲的电阻是不变的,故B错误;
C.由图像可知将甲和乙串联,若电流为0.3A,则它们两端的电压为分别是1.5V和0.5V,由串联电路中总电压等于各分电压之和可知,它们两端的电压
故C正确;
D.由图像可知甲和乙并联,若电压为1V,则通过两电阻的电流分别为0.2A和0.4A,根据并联电路的电流规律可知干路中的电流
故D错误。
故选C。
三、串、并联电路电阻规律的应用
9.如图所示,电源电压恒定,,。当开关闭合,、都断开时,电流表的示数为0.1A。求:
(1)当开关闭合,、都断开时电路中的总电阻;
(2)电源电压;
(3)当开关断开,、都闭合时,电流表的示数。
【答案】(1)90Ω
(2)9V
(3)0.45A
【解析】(1)当开关闭合,、都断开时,R1与R2串联,电路总电阻为
(2)由可知,电源的电压为
(3)当开关断开,、都闭合时,R1与R2并联,电流表测干路电流,电流表的示数为
10.电阻为,允许通过的最大电流为;电阻为,允许通过的最大电流为;把它们串联后,允许加在两端的最大电压为 V的电路里;若将两电阻并联。则干路中允许通过的最大电流为 A。
【答案】 14.4 0.75
【解析】[1]由题意知,电阻R1允许的最大电流为0.4A,R2允许通过的最大电流为0.5A,两电阻串联后,电路允许通过的最大电流为0.4A。电路中此时的总电阻
允许加在两端的最大电压
[2] R1两端的最大电压
R2两端允许的最大电压
两电阻并联,两端的最大电压为6V,通过R1的电流
干路中允许通过的最大电流
11.引入“总电阻”概念时运用的科学方法是 (选填“等效替代”或“控制变量”)法。阻值为10Ω和30Ω的两个电阻,串联在电路中,其总电阻为 Ω,并联在电路中,其总电阻为 Ω。
【答案】 等效替代 40 7.5
【解析】[1]研究串联电路和并联电路时,两个电阻共同作用产生的效果与一个电阻产生的效果相同,这个电阻是这两个电阻的“总电阻”,这种研究问题的方法叫等效替代法;引入“总电阻”概念时运用的科学方法是等效替代法。
[2]两电阻串联时,总电阻等于各串联电阻之和,所以,电路中的总电阻
[3]两电阻并联时,并联电路中总电阻的倒数等于各分电阻倒数之和
解得电路中的总电阻
12.如图所示的电路中电源电压保持不变,,当、都断开,电流表示数是0.2A,求:
(1)电源电压;
(2)、都闭合时,电流表示数是多少?
【答案】(1)12V;(2)0.8A
【解析】解:(1)当S1、S2都断开时,R1与R2串联,电流表测电路中的电流,由可得,电源的电压
U=I(R1+R2)=0.2A×(30Ω+30Ω)=12V
(2)当S1、S2都闭合时,R1与R3并联,电流表测干路电流,电路中的总电阻
则干路电流表的示数
答:(1)电源电压为12V;
(2)S1、S2都闭合时,电流表示数是0.8A。
四、含有变阻器电路的动态分析
13.如图所示的两个电路中,开关S1为断开状态,开关S2为闭合状态,进行以下操作,关于电流表、电压表变化的判断正确的是( )
A.图甲中开关闭合后,电流表、电压表示数均变小
B.图甲中开关闭合后,电压表与电流表的示数之比变大
C.图乙中滑动变阻器滑片向右移动过程中电流表、电压表示数均变小
D.图乙中滑动变阻器滑片向右移动过程中电流表示数不变,电压表示数变小
【答案】D
【解析】A.图甲中开关闭合前,定值电阻与灯泡串联,电流表测串联电路的电流,电压表测定值电阻的电压,开关闭合后,灯泡被短路,电路中只有定值电阻,电压表测定值电阻的电压也测电源电压,电压表示数变大,总电阻变小,由可知,电流变大,电流表示数变大,故A错误;
B.图甲中开关闭合前,电压表与电流表测定值电阻的电压和电流,电压表与电流表的示数之比等于定值电阻的阻值,开关闭合后,电压表与电流表依然测定值电阻的电压和电流,电压表与电流表的示数之比依然等于定值电阻的阻值,开关闭合后,电压表与电流表的示数之比不变,故B错误;
CD.图乙中定值电阻与滑动变阻器的全部阻值串联,电流表测串联电路的电流,此时移动滑片,滑动变阻器的阻值不变,总电阻不变,由可知,电流不变,电流表示数不变,电压表测滑动变阻器右侧与电压表并联电阻的电压,滑动变阻器滑片向右移动过程中,与电压表并联的阻值变小,由可知,电压表示数变小,故C错误,D正确。
故选D。
14.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,如图所示。图中E、O、F分别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,下列分析正确的是( )
A.车速仪应该由电流表改装而成
B.踩下油门的过程中,电压表示数与电流表示数的比值增大
C.电路中的定值电阻R0工作时会消耗电能,可以不用接入电路
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】AD
【解析】A.当驾驶员踩下“油门”时,旋钮变阻器阻值变小,电路总电阻减小,根据欧姆定律可知电路电流增大。若车速仪由电流表改装而成,则示数会随油门踩下而增大,故A正确;
B.电压表测量的是变阻器两端电压,电压表示数与电流表示数的比值即为旋钮变阻器的阻值,踩下油门时变阻器阻值减小,故该比值减小,故B错误;
C.定值电阻R0在电路中起到保护作用,防止变阻器阻值过小时电流过大损坏电路元件,虽然会消耗电能但必须接入电路,故C错误;
D.设通过R0的电流从从I1变化到I2,它的电流的变化量也是电流表示数的变化量。那它两端的电压从I1R0变化到I2R0,因为总电压不变,R0的电压变化量与电压表示数的变化量相同,故电压表示数变化量与电流表示数变化量的比值为
R0是定值电阻,故该比值不变,故D正确。
故选AD。
15.小明同学在做电学实验时,通过改变滑动变阻器接入电路的电阻大小,测量并记录了多组电压表和电流表的示数,已知电源电压恒定不变,根据数据分析他连接的电路可能是( )
U/V
1.6
1.4
1.2
1.0
0.8
0.6
I/A
0.12
0.18
0.25
0.30
0.36
0.42
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】由表可知,电压表示数变大时电流表示数减小,电压表示数减小时电流表示数变大。
A.图中定值电阻和变阻器串联,电压表测变阻器电压,电流表测电路电流。当滑片左移,变阻器阻值变小时,总电阻变小,根据,电流表示数变大,根据串联分压原理,电压表示数减小,故A符合题意;
B.图中定值电阻和变阻器串联,电压表测定值电阻电压,电流表测电路电流。根据欧姆定律,定值电阻的电流与电压成正比,所以电路中电压表示数变大时电流表示数变大,故B不符合题意;
CD.图中电压表测电源电压,改变滑动变阻器接入电路的电阻大小时,电压表示数不变,故CD不符合题意。
故选A。
16.在如图所示的电路中,电源电压保持不变,R0为定值电阻,R为滑动变阻器,在向右移动滑片P的过程中,下列判断正确的是( )
A.三个电表示数都变大
B.三个电表示数都变小
C.电压表V1与电流表A的示数的比值、电压表V2与电流表A的示数的比值都变大
D.电压表V1的示数、电压表 V2的示数与电流表A的示数的比值都不变
【答案】D
【解析】分析电路可知,定值电阻和滑动变阻器R串联,电压表测量电源电压,电压表测量定值电阻的两端电压。当滑片P向右移动时,滑动变阻器接入电路的阻值变大,根据可知,电路中电流变小,即电流表示数变小;根据可知,定值电阻分得电压变小,即电压表示数变小;因为电压表测量电源电压,所以示数保持不变,因为是定值电阻,所以电压表与电流表A示数的比值保持不变,故ABC错误,D正确。
故选D。
一、单选题
1.如图所示,电源为两节新干电池串联使用,开关闭合后灯泡发光,两个电表均有示数。调节滑动变阻器滑片到某处时,灯泡突然熄灭,两个电表一个示数变大,一个示数变小。则电路可能出现的故障为( )
A.电源电压突然降低
B.若是电压表示数变大,则是灯泡发生了短路
C.滑动变阻器短路
D.若是电流表示数变大,则是灯泡发生了短路
【答案】D
【解析】如图所示,灯泡与滑动变阻器串联,电压表与灯泡并联,电压表测量灯泡两端电压。
A.根据欧姆定律可知,在总电阻不变的情况下,若电源电压突然降低,则电路中电流变小,小灯泡两端的电压变小,故电压表与电流表的示数均变小,故A不符合题意;
B.根据欧姆定律可知,若电压表示数变大,则经过灯泡的电流也会变大,故电流表与电压表示数均变大,故B不符合题意;
C.当滑动变阻器短路,电路中总电阻变小,根据欧姆定律可知,在电源电压不变的情况下,电流会变大,灯泡两端的电压会变大,故电流表与电压表示数均变大,故C不符合题意;
D.电流表示数变大,即电路中电流变大,说明电路中可能出现了短路,灯泡不亮,说明灯泡出现了故障,故电路中灯泡发生了短路,此时电压表被短接,电压表示数为零,即电压表示数变小,故D符合题意。
故选D。
2.小明利用如图甲所示的电路来测量R的阻值,电源电压为3V,R的阻值约为10Ω,闭合开关后,电压表指针的位置如图乙所示。对于该实验,下列说法正确的是( )
A.闭合开关前,滑动变阻器的滑片应移至a端
B.电流表的量程应该选择0~3A
C.图乙中电压表的读数为2.3V
D.多次测量求平均值是为了让结论更具普遍性
【答案】C
【解析】A.闭合开关前,为了保护电路,滑动变阻器的滑片应移至阻值最大端,由图甲可知,滑动变阻器的滑片应移至b端,故A错误;
B.电源电压为3V,R的阻值约为10Ω,则滑动变阻器阻值为0时,电路中的增大电流
由于电路中的最大电流小于0.6A,所以电流表的量程应该选择0~0.6A,故B错误;
C.由于电源电压为3V,所以R两端电压不会超过3V,故图乙中电压表选择0~3V量程,分度值为0.1V,示数为2.3V,故C正确;
D.测量R的阻值实验中,多次测量求平均值是为了减小测量误差,故D错误。
故选C。
3.如图所示,电源电压不变,小灯泡的电阻不随温度的变化而变化,闭合开关,当滑动变阻器的滑片由中点向右移动时,下列说法正确的是( )
A.电流表的示数不变 B.电流表的示数不变
C.电压表V的示数变大 D.电压表V的示数与电流表的示数之比变大
【答案】A
【解析】由图知,小灯泡与滑动变阻器并联,电流表A1测干路中总电流,电流表A2测通过灯泡的电流,电压表V测电源电压;
C.因电源电压不变,所以滑动变阻器的滑片由中点向右移动时,电压表V示数不变,故C错误;
A.因并联电路各支路互不影响,通过小灯泡的电流不变,所以电流表A2示数不变,故A正确;
B.当滑动变阻器滑片向右移动时,变阻器连入电路的电阻变大,由欧姆定律可知,通过变阻器的电流变小,根据并联电路电流的规律可知,总电流即A1示数变小,故B错误;
D.电压表V示数不变,电流表A2示数不变,所以其比值不变,故D错误。
故选A。
4.如图所示的电路中,电源两端电压保持不变,R为热敏电阻,闭合开关S,灯泡L正常发光。某同学向R上擦一些常温的酒精并用扇子对着R扇风,在酒精蒸发过程中灯泡明显变亮。下列说法正确的是( )
A.酒精蒸发使热敏电阻的温度升高
B.酒精蒸发过程中,热敏电阻的阻值增大
C.电流表的示数变大,电压表的示数变小
D.热敏电阻两端的电压变化量小于灯泡两端的电压变化量
【答案】C
【解析】A.酒精蒸发吸热,使热敏电阻的温度降低,故A错误;
B.在酒精蒸发过程中灯泡明显变亮,说明通过灯泡的电流变大,电路中电流变大,电源电压不变,根据可知,总电阻变小,则热敏电阻的阻值减小,故B错误;
C.由图可知L与R串联,电压表测量R两端的电压,酒精蒸发过程中,灯泡变亮,电路中电流变大,电流表示数变大,总电阻变小,热敏电阻的阻值减小,根据串联分压可知,其两端电压变小,电压表示数变小,故C正确;
D.根据串联电路电压规律可知,电源两端电压等于灯与热敏电阻两端电压之和,因为电源电压不变,所以热敏电阻两端的电压变化量等于灯泡两端的电压变化量,故D错误。
故选C。
5.小明根据所学的知识设计了一个电子量角器,电路如图所示,电流表的量程为0~0.6A,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,半圆弧电阻MN的总电阻为30Ω,接入电路的电阻RMP与指针旋转角度θ成正比,电源电压恒为6V,R0为电阻箱,此时电阻调节为10Ω。下列说法正确的是( )
A.所测角度θ越大,电流表示数越小,电压表示数越小
B.当电压表示数为2V时,量角器所测角度θ为40°
C.为保证电路安全,此量角器所测角度θ的范围为0~60°
D.将电压表表盘改装为角度指示盘,为满足测量角度范围最大,且精度最高,变阻箱R0的阻值应调节为60Ω
【答案】C
【解析】A.由图可知,变阻器接入的有效电阻为MP,变阻器与定值电阻串联,电压表测量变阻器两端的电压,电流表测量电路中的电流;角度θ越大时,滑动变阻器接入电路的阻值变大,则电路中电流变小,电流表的示数减小,根据串联分压可知,滑动变阻器接入电路中的阻值越大,分压越大,故电压表示数变大,故A错误;
B.当电压表示数为2V时,R0两端电压为
此时电路中电流为
此时滑动变阻器接入电路的阻值为
半圆弧电阻MN的总电阻为30Ω,故此时量角器所测角度为
故B错误;
C.电流表的量程为0~0.6A,故电路中最大电流为0.6A,此时滑动变阻器接入电路中的阻值为0,即量角器测量的角度最小,为0;已知所测角度越大,电压表示数越大,电压表的量程为0~3V,故电压表最大示数为3V,此时电路中的电流为
此时滑动变阻器接入电路的阻值最大,为
此时量角器所测角度最大,为
故此量角器所测角度θ的范围为0~60°,故C正确;
D.根据串联电路的分压作用可知,不改变电压表量程,要使该装置测量角度的范围是0~180°,即需要电阻RMP全部接入,故需要增大R0的阻值,根据串联分压可得,即,解得
故D错误。
故选C。
二、填空题
6.如图甲的电路中,R1为定值电阻,R2为滑动变阻器,电源电压不变。闭合开关S后,滑动变阻器的滑片P从最左端移动到最右端的过程中,电流表示数I与电压表示数U的变化关系如图乙所示,则R2的最大阻值为 Ω,电源的电压为 V。
【答案】 20 6
【解析】[1][2]由甲图可知,闭合开关,两电阻串联,电压表测R2两端的电压,电流表测电路中的电流;滑动变阻器的滑片P在最左端时,滑动变阻器接入电路中的电阻为0,则电路中仅有定值电阻R1,且电路中的电流最大,由乙图可知,此时电路中的电流为I1=0.6A,由可得,电源电压为①
滑动变阻器的滑片P在最右端时,滑动变阻器接入电路中的阻值最大时,电路中的电流最小,由乙图可知,此时电路中的电流为I2=0.2A,电压表两端的电压值即为滑动变阻器两端的电压为U2=4V,由可得,R2的最大阻值为
根据串联电路的电流电压特点可得,电源电压为②
联立①②解得,R1=10Ω U=6V
7.在如图甲所示的电路中,闭合开关,两灯泡均发光,两个电流表指针偏转均如图乙所示,则通过灯泡的电流为 A,灯泡两端的电压之比是 ,灯泡的电阻之比是 。
【答案】 1.2 1∶1 1∶4
【解析】[1]由电路图可知,两灯泡并联,电流表A1测干路电流,电流表A₂测L₂支路电流。因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,且两个电流表的指针在同一个位置,所以,电流表A1的示数大于电流表A2的示数,则电流表A1的量程为0~3A,分度值为0.1A,示数为1.5A,即,电流表A2的量程为0~0.6A,分度值为0.02A,示数为0.3A,即,所以,灯泡L1中的电流
[2]因为两灯泡并联,根据并联电路电压特点可知,灯泡L1与L2两端的电压相等,则灯泡L1与L2两端的电压之比
[3]根据欧姆定律可得,则两灯泡的电阻之比
8.如图所示为灯泡L和定值电阻R的I-U图像,若将L和R并联在电源电压为3V的电路中,干路电流为 ;若将其串联在电源电压为4V的电路中,L和R的阻值之比为 ;灯泡的电阻变化是因为灯丝的 发生了变化。
【答案】 0.6 1:3 温度
【解析】[1]将L和R并联在电源电压为3V的电路中,由并联电路中各支路电压等于电源电压可知,L和R两端电压都为3V,并联电路中,干路电流等于各支路电流之和,由图可得
[2]将其串联在电源电压为4V的电路中,由串联电路中各用电器电压之和等于电源电压,串联电路中电流处处相等,由图可得,L两端电压为1V,电流为0.2A,R两端电压为3V,电流为0.2A,则L与R的阻值之比
[3]小灯泡的灯丝通常由钨丝制成,而金属导体的电阻会随温度升高而增大,当灯泡通电后,灯丝发热发光,温度显著升高,此时钨丝的电阻会比常温时大的多;所以灯泡的电阻变化是因为灯丝的温度发生了变化。
9.如图所示的电路,电源电压恒为3V,定值电阻,电流表测量范围是0~0.6A,滑动变阻器的规格为“50Ω 2A”。闭合开关S,滑动变阻器允许接入电路的最小阻值为 Ω。
【答案】6
【解析】图中两电阻并联,根据并联电路电压特点可知,各支路两端的电压等于电源电压,通过定值电阻的电流
电流表在干路上,测量范围是0~0.6A,故干路的最大电流为0.6A,由并联电路电流规律可知,滑动变阻器允许接入电路的最小阻值时,此时通过滑动变阻器的电流是
所以滑动变阻器允许接入电路的最小阻值为
10.某热敏电阻温度计的简化电路如图甲所示,为热敏电阻,其阻值随温度变化的图像如图乙所示,为定值电阻,阻值为100Ω,电源电压可在0.6~1.2V之间调节。测温时,电源电压自动调控,通过的电流为某一定值,两端的电压会随阻值均匀变化,将电压表表盘的刻度改成相应的温度刻度,就可直接从电压表表盘上读出温度值。
(1)该款热敏电阻温度计表盘上的温度刻度值 (选填“均匀”或“不均匀”);
(2)测温时,通过的电流值恒为2mA,电压表表盘上显示的温度是20℃,此时电源电压为 V,该热敏电阻温度计测量温度的范围为10~40℃,若要能让该温度计测量的最高温度值更高一些,则应 。
【答案】(1)均匀
(2) 1 增大定值电阻的阻值
【解析】(1)由图甲知,两电阻串联,电压表测R1两端的电压,通过R1的电流为某一定值;设R的阻值与温度的函数关系为R1=kt+b,由图乙可得0℃×k+b=600Ω和30℃×k+b=300Ω,可得:k=-10,b=600,则电阻与温度的函数关系为,R1两端的电压可表示为,与t是一次函数,因而刻度是均匀的。
(2)[1]通过R1的电流值恒为2mA=0.002A,电压表表盘上显示的温度是20℃,
[2]根据电压和电流不变时,总电阻不变,温度更高时,热敏电阻更小,可以增大定值电阻R2的阻值。
三、实验题
11.实验小组在“探究电流与电阻的关系”的实验中,实验器材有:两节新干电池、定值电阻(5Ω、10Ω、15Ω、20Ω各一个)、电流表、电压表、滑动变阻器(最大阻值为R0)、开关和若干导线。
(1)请用笔画线代替导线,将图-1所示的电路连接完整,要求闭合开关S,滑片P向右移动时,电流表的示数变大 ;
(2)连接电路的过程中,开关应处于 (选填“闭合”或“断开”)状态;
(3)正确连接好电路,试触时同学们发现电流表无示数,电压表示数接近3V,则电路故障可能是定值电阻R (选填“断路”或“短路”);
(4)排除故障后,将5Ω、10Ω、15Ω、20Ω的定值电阻分别接入电路,通过调节滑动变阻器的滑片,使得每次 相同,记录的实验数据如下表。分析实验数据可知,在导体两端电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成 (选填“正比”或“反比”);
实验序号
1
2
3
4
电阻
5
10
15
20
电流
0.4
0.2
0.14
0.1
(5)在实验拓展活动中,同学们设计如图-2所示的实验电路(电源电压未知且保持不变),测量出了未知电阻Rx的阻值。请将实验方案补充完整:
①闭合开关,将滑片P移至A端,读出电压表示数U1;
②再将滑片P移至B端,读出电压表示数U2;
③则未知电阻Rx的阻值的表达式:Rx (用U1、U2、R0表示)。
【答案】(1)
(2)断开
(3)断路
(4) 电压表示数 反比
(5)
【解析】(1)闭合开关S,滑片P向右移动时,电流表的示数变大,说明滑动变阻器的阻值减小,则其右下接线柱接入电路,所以将滑动变阻器右下接线柱与开关右接线柱相连。电源为两节干电池,所以电源电压为3V,故电压表选择0~3V的量程,如图所示:
(2)连接电路时,为保护电路,开关应处于断开状态。
(3)电流表无示数,说明电路出现了断路,电压表有示数,且其示数接近电源电压3V,说明其测量对象断路,即定值电阻R断路。
(4)[1]探究“电流与电阻的关系”时,应当保证定值电阻两端的电压不变,因此每次更换电阻后,都要移动滑动变阻器使电压表示数不变。
[2]由图表可知,定值电阻与对应的电流的乘积为IR=0.4A×5Ω=0.2A×10Ω=0.1A×20Ω=2V
即电压一定时,定值电阻与对应的电流的乘积保持不变,故可得出结论:电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成反比。
(5)闭合开关,将滑片P移至A端时,滑动变阻器接入的阻值为R0,未知电阻和滑动变阻器串联,电压表测量未知电阻两端电压,所以未知电阻两端电压为U1;再将滑片P移至B端时,滑动变阻器的阻值为0,未知电阻Rx单独连入电路,电压表的示数等于电源电压,即电源电压为U2。由串联电路中电压的规律知,滑片P移至A端时,滑动变阻器两端电压为U0=U2-U1
由欧姆定律知,电路中的电流为
所以未知电阻的阻值为
12.某实验小组在测量未知电阻阻值的实验中,用到的实验器材有:学生电源、未知电阻、电压表、电流表、开关、滑动变阻器、导线若干。
(1)请画一根导线把图甲所示的实验电路补充完整,并且使滑动变阻器接入电路的阻值最大;
(2)电路连接正确后,闭合开关,发现电流表无示数而电压表有示数,则电路中的故障可能是未知电阻 (选填“断路”或“短路”);
(3)排除故障后闭合开关,当电流表示数为时,电压表示数如图乙所示,由该组数据初步计算被测电阻的阻值为 ;通过调节滑动变阻器,测得多组电压值和电流值,最后算出的电阻平均值,这样做的目的是 ;
(4)完成上述实验后,实验小组的同学利用阻值已知的定值电阻和另一个电压表,设计了如图丙所示的电路来测量额定电压为的小灯泡正常发光时的阻值。
①闭合开关,调节滑片的位置,使电压表的示数为 ;
②保持滑片位置不变,读出电压表的示数为;
③计算出小灯泡正常发光时的阻值 。
【答案】(1)
(2)断路
(3) 5 减小误差
(4) 2.5
【解析】(1)滑动变阻器串联接入电路中,滑动变阻器采用一上一下的接法,使滑动变阻器接入电路的阻值最大,变阻器的滑片在最左端,连接变阻器B接线柱,如图所示:
(2)闭合开关,发现电流表无示数,可能电路中出现断路,电压表有示数,说明电压表和电源的两极是通路,可能与电压表并联的电阻Rx断路。
(3)[1]由图乙可知,电压表的量程是0~3V,分度值是0.1V,电压表的示数是1.5V,被测电阻的阻值为
[2]因为定值电阻的阻值不变,所以多次测量求平均值的目的是减小误差。
(4)①[1]由图丙可知,灯泡和电阻R0串联,电压表V测量灯泡两端的电压,电压表V0测量R0两端的电压,闭合开关,调节滑片的位置,使电压表的示数为2.5V,此时灯泡正常发光。
③[2]保持滑片位置不变,读出电压表的示数为,通过电路的电流
小灯泡正常发光时的阻值
四、计算题
13.小杜为了测量不同液体的密度,设计了如图甲所示的装置。A是家中常用的轻质塑料溢水杯,圆柱体B是一材质均匀的金属块,质量为3kg,用细线与力敏传感器R相连,R的阻值随拉力的变化图像如图丙所示,B的上表面与溢水口相平;图乙是R所在的电路,电源电压U恒为6V,定值电阻R0为100Ω,电压表量程为“0~5V”,电流表量程为“0~0.03A”。向溢水杯中加满水,电流表示数为0.02A。求:
(1)金属块B的重力;
(2)金属块B的密度;
(3)向溢水杯中加满待测液体即可测量其密度,求该装置能测量液体的最大密度。
【答案】(1)30N
(2)3×103kg/m3
(3)2.5×103kg/m3
【解析】(1)金属块B的重力为G=mg=3kg×10N/kg=30N
(2)由乙图可知,两电阻串联,电压表测量R两端的电压,电流表示数为0.02A时,金属块B浸没于水中,排开水的体积等于金属块B的体积,此时电路中的总电阻为
电阻R的阻值为R=R总-R0=300Ω-100Ω=200Ω
由图丙知,此时力敏传感器受到的拉力F=20N
金属块受到的浮力为F浮=G-F=30N-20N=10N
金属块B的体积为
金属块B的密度为
(3)当液体密度越大,根据阿基米德原理可知,金属块B受到的浮力F浮'越大,力敏传感器受到的拉力F'越小,由丙图可知,R越大,根据串联分压可知,电压表示数越大。
所以,当UR=5V时,该装置能测量的液体密度最大,此时R0两端的电压为
电路中的电流为
电阻R的阻值为
由图丙知,此时力敏传感器受到的拉力F'=5N
金属块受到的浮力为F浮'=G-F'=30N-5N=25N
该装置能测量液体的最大密度为
14.教室灯光改造需要检测室内光照强度(简称照度,单位为Lux)。小成利用身边器材设计了一个测量照度的电路,如图甲所示。电源电压取值范围0~12V;电压表量程0~3V;R1为阻值范围10kΩ~30kΩ的电阻箱;R2为光敏电阻,其阻值随光照度变化的规律如图乙所示。
(1)若电源电压为3V,为15kΩ,电压表读数为0.75V,求此时的照度大小。
(2)调节阻值,使电路能测量7Lux的照度,求电源电压的最大值。
【答案】(1)3Lux
(2)7.5V
【解析】(1)由图甲可知两个电阻串联,电压表测量两端电压,电路中电流为
根据串联电路电压特点和欧姆定律可得R2的阻值为
由图乙可知此时光照强度为3Lux。
(2)电路能测量7Lux的照度,由图乙可知R2的阻值为,电压表量程0~3V,电压表示数最大为3V,R1为阻值范围10kΩ~30kΩ的电阻箱,根据串联分压原理有
即
由于为3V、为且都为定值,则当阻值最小时,电源电压最大,即的阻值为10kΩ,则电路中电流为
最大电源电压为
一、单选题
1.(2025·甘肃兰州·中考真题)在课外实践制作活动中,小红将量程为0~3V的电压表改装成一个测量质量的电子秤,原理如图甲所示。电源电压恒为6V,定值电阻R0的阻值为60Ω,压敏电阻R的阻值随压力的变化关系如图乙所示。O点是杠杆OAC的支点,托盘固定在A点,OA∶OC=1∶4,托盘及杠杆等组件的质量忽略不计。下列说法正确的是( )
A.增大托盘里被测物体的质量,电压表的示数会变小
B.电子秤的0kg刻度线应标注在电压表刻度盘1.2V的刻度线处
C.若R0的阻值为120Ω,则电子秤能测量的最大质量为120kg
D.若只将托盘的固定点从A移至B,则电子秤的量程变大
【答案】C
【解析】A.增大托盘里被测物体的质量,F2变大,由杠杆的平衡条件F1l1=F2l 2可知,力臂不变的情况下,F1变大,即C端对压敏电阻的压力变大,由图乙可知,压敏电阻阻值R变小,由串联电路的分压规律可知,电压表示数U0变大,故A错误;
B.当电子秤的示数为0kg时,C点对压敏电阻的压力为0,此时压敏电阻的阻值为300Ω,由串联电路的电压分配规律可得
解得U0=1V
故B错误;
C.电子秤测量最大质量时,电压表示数最大,由串联电路的分压规律可得
解得R′=120Ω,由图乙可知此时电子秤受到的压力F1=300N,由杠杆的平衡条件可得物体的重力
所以此时称量的最大质量
故C正确;
D.由杠杆的平衡条件可知,在动力和动力臂的乘积不变时,将托盘的固定点从A移至B,将增大阻力臂l2,则阻力F2将变小,即称量的物体的重力变小,由公式可知质量变小,所以电子秤的量程将变小。
故D错误。
故选C。
2.(2025·北京·中考真题)某同学用如图所示的其中一个电路做实验,电源电压恒定,为定值电阻,逐渐改变滑动变阻器连入电路中的阻值大小,记录电流表和电压表的示数如下表所示。该实验所用的电路是( )
0.08
0.09
0.10
0.14
0.16
0.19
0.82
0.90
1.05
1.44
1.65
1.94
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】A.如图,、串联,电压表测滑动变阻器两端电压,当电流增大时,是定值电阻,两端电压增大,两端电压应减小,不符合表格数据特点,故A不符合题意;
B.如图,、串联,电压表测两端电压,当电流增大时,是定值电阻,两端电压增大,符合表格数据特点,故B符合题意;
CD.电压表测电源电压,电压表示数应不变,不符合表格数据特点,故CD不符合题意。
故选B。
二、多选题
3.(2025·黑龙江·中考真题)如图所示,电源电压恒定为4.5V,定值电阻R1=5Ω,滑动变阻器R2标有“20Ω,2A”的字样,电压表接入电路的量程为0~3V,电流表接入电路的量程为0~0.6A。在保证电路安全的前提下,当开关S闭合时,滑动变阻器的滑片P从b端向a端移动的过程中,下列说法中正确的是( )
A.电压表示数变化范围是1~3V
B.电流表示数变化范围是0.18~0.6A
C.滑动变阻器R2两端的电压变化范围是3.6~1.5V
D.滑动变阻器的阻值变化范围是20~10Ω
【答案】BC
【解析】AB.如图,开关S闭合,P在b端时,滑动变阻器R2与串联,电流表测电路电流,电压表测两端电压。因为此时滑动变阻器R2阻值最大,则此时电路总电阻最大,
此时电路电流最小
则电流表示数最小为,由欧姆定律,则此时两端电压最小
则电压表示数最小为0.9V,因为电流表量程0~0.6A,滑动变阻器允许通过的最大电流2A,电压表量程为0~3V,滑片由b端移到a端的过程中,当两端电压为3V时,通过的电流最大,则
综合考虑各元件允许通过的最大电流,所以确定电路最大电流
则电流表最大示数为0.6A,电压表最大示数为3V。所以电压表示数变化范围是0.9~3V,电流表示数变化范围是0.18~0.6A,故B正确,A错误;
C.电源电压恒定为4.5V,根据串联电路电压规律,当两端电压最大为3V时,两端电压最小,则最小电压
当两端电压最小为0.9V时,两端电压最大,则最大电压
所以滑动变阻器R2两端的电压变化范围是3.6~1.5V,故C正确;
D.当电路最大电流时,电源电压恒定,由欧姆定律,则此时电路总电阻最小,最小总电阻
则此时阻值最小,最小阻值
阻值取最大时,电路安全,所以滑动变阻器的阻值变化范围是20~2.5Ω,故D错误。
故选BC。
三、填空题
4.(2025·四川眉山·中考真题)超速是引发交通安全事故的因素之一、物理兴趣小组设计了一种超速自动报警装置,当车速过快时,提醒驾驶员需要减速。如图甲所示为该装置的简化电路图,电源电压为,定值电阻为,RV为速度传感器,其阻值随车速变化的关系图像如图乙所示。由图乙可知,当汽车的行驶速度逐渐增大时,电压表的示数 (选填“增大”“减小”或“保持不变”)。若车速达到时,提醒语音响起,观察到电压表示数为;当电压表的示数为时,汽车速度为 km/h。
【答案】 增大 20
【解析】[1]由图乙可知,速度传感器RV的阻值随车速的增大而增大。由图甲可知,该电路为串联电路,电压表测速度传感器RV两端的电压。电源电压U=12V保持不变,定值电阻R=10Ω。根据串联电路电阻的特点R总=R+RV,当RV增大时,R总变大。电源电压U不变,则电路中的电流I变小。定值电阻R的阻值不变,电路中的电流I变小,所以UR变小,由串联电路的电压规律可知,RV两端的电压变大,即电压表的示数增大。
[2]当电压表示数UV=10V时,根据串联电路电压的特点可得R两端的电压UR=U−UV=12V−10V=2V
此时电路中的电流
车速达到80km/h时,速度传感器的阻值
根据图乙中图像是一条倾斜直线,由数学知识可得①。当电压表示数UV′=8V时,电路中的电流
根据欧姆定律可得
将RV'=20Ω代入①式可得v'=20km/h。
四、作图题
5.(2025·甘肃兰州·中考真题)小明想用下列器材测量标有“2V 1W”字样的小灯泡正常发光时的电阻,请用笔画线代替导线将下面的电路连接完整。要求:滑动变阻器的滑片P向右移动时,电流表的示数变小。
【答案】
【解析】小灯泡额定电流
所以电流表应选0~0.6A量程,电流表串联在电路中;小灯泡额定电压是2V,所以电压表应选0~3V量程,将电压表与小灯泡并联;因为要求滑动变阻器的滑片P向右移动时,电流表的示数变小,根据欧姆定律知电源电压不变时,电流变小则电阻变大,所以滑动变阻器接入电路的电阻应变大,滑动变阻器应采用“一上一下”的接法,且要使滑片右移电阻变大,应将滑动变阻器的左下接线柱接入电路,据此连接电路,如下图所示:
五、实验题
6.(2025·天津·中考真题)小明从废弃的电热锅中拆下了一个加热盘,其阻值在28~32Ω之间。为测量其电阻,他找来了一个电源(电压为35V),一个电流表(量程为0~0.6A),两个滑动变阻器(最大阻值约为50Ω)和(最大阻值约为100Ω),开关和导线若干。请你合理选择上述器材设计实验,测出加热盘电阻的阻值。要求:
(1)画出实验电路图;
(2)写出实验步骤及所需测量的物理量;
(3)写出加热盘电阻的数学表达式(用已知量和测量量表示)。
【答案】(1)
(2)见解析
(3)
【解析】(1)电流表量程为0~0.6A,则电路总电阻最小为
所以为确保电路安全,变阻器使用,设计电路图如下:
(2)实验步骤:①按照电路图连接电路;
②闭合开关S1、S2,调节滑动变阻器滑片到适当位置,读出电流表的示数I1;
③断开开关S2,保持滑片位置不动,读出电流表的示数I2。
(3)闭合开关S1、S2,变阻器单独接入电路,电流表测电路电流,调节滑动变阻器滑片到适当位置,读出电流表的示数I1,则变阻器接入电路阻值为
断开开关S2,和变阻器串联,电流表测电路电流,保持滑片位置不动,读出电流表的示数I2,则总电阻为
则阻值为
7.(2025·湖北武汉·中考真题)某同学利用如图甲所示的电路测量定值电阻的阻值,实验中电源电压保持不变,滑动变阻器的规格为“30Ω 1.0A”。
(1)该同学接错了一根导线,请你在这根导线上打“×”,并补画出正确的那根导线。
(2)正确改接电路后,将滑动变阻器的滑片移到阻值最大处,闭合开关,电流表示数如图乙所示,此时电路中的电流为 A,电压表示数为零,接着将滑动变阻器的滑片移到阻值最小处,发现电流表示数增加了0.24A,电压表示数始终为零,原因可能是 (填序号)。
①定值电阻被短接
②电压表量程选大了
③电压表和定值电阻左端接线柱相连的导线断路
(3)解决问题后,接着进行实验,该同学最终测出定值电阻的阻值约为 Ω,选用的电源电压约为 V。
【答案】(1)
(2) 0.16 ①
(3) 20 8
【解析】(1)在伏安法测电阻的实验中,电压表应与定值电阻并联,电流表应与定值电阻串联,滑动变阻器应“一上一下”接入电路。 由图甲可知,定值电阻右端接线柱与电流表左端接线柱的导线是错误的,改正电路如下:
(2)[1]由乙图可知,电流表选择小量程,分度值为0.02A,示数0.16A,即此时电路中的电流为0.16A。
[2]将滑动变阻器的滑片移到阻值最大处,闭合开关,电压表示数为零,接着将滑动变阻器的滑片移到阻值最小处,电流表示数增加了0.24A,电压表示数始终为零。
①若定值电阻被短接,那么电压表测的是一段导线的电压,导线电阻很小,根据U=IR可知,电压表示数为零,且电路中电流会随着滑动变阻器阻值的减小而增大,故①符合题意;
②若电压表量程选大了,电压表应该有示数,只是电压表指针偏转角度较小,故②不符合题意;
③若电压表和定值电阻左端接线柱相连的导线断路,那么电压表串联在电路中,由于电压表内阻很大,电路中电流几乎为零,故③不符合题意。
故选①。
(3)[1][2]故障解决后,滑片最大处电流I1=0.16A,滑动变阻器30Ω,当定值电阻R,电源电压U=I1(R+30Ω)①
滑片最小处(变阻器0Ω),电流I2=0.16A+0.24A=0.4A,U=I2R=0.4R②
联立①②得0.16(R+30)=0.4R
解得R=20Ω,则电源电压为U=0.4R=0.4A×20Ω=8V
8.(2025·青海·中考真题)在“探究电流与电压关系”的实验中,“问天”兴趣小组连接了如图甲所示的电路,其中定值电阻R=20Ω。
(1)用笔画线代替导线将图甲电路连接完整。
(2)闭合开关后,发现电流表有示数,电压表无示数,电路中出现的故障可能是电阻 (选填“短路”或“断路”);排除故障后,测量并记录了如下几组电压表和电流表的示数,第二次实验中电流表的示数如图乙所示,此时电流为 A;
(3)请根据表3数据,在图丙中作出I-U图象;
表3
第一次
第二次
第三次
第四次
第五次
电压U/V
2.0
4.0
6.0
8.0
10.0
电流I/A
0.10
0.32
0.44
0.54
(4)分析得出实验结论: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。
(5)“问天”兴趣小组在实验室发现一个未知电阻,想要测量其阻值。发现电压表坏了,但有两个电流表。经小组讨论,设计了如图的电路图,两个电流表的示数分别为0.3A和0.9A,根据以上信息,可知通过的电流为 A,的电阻为 Ω。
【答案】(1)
(2) 短路 0.22
(3)
(4)正
(5) 0.6 10
【解析】(1)电压表和电阻并联,将电压表的负接线和电阻左端连接,如图所示:
(2)[1]闭合开关后,发现电流表有示数,说明电路是通路,电压表无示数,说明电压表和电源两极是连接的,可能与电压表并联的电阻短路。
[2]由图乙可知,电流表的量程是0~0.6A,分度值是0.02A,电流表的示数是0.22A。
(3)根据表中数据,利用描点法画出电流和电压的关系图像,如图所示:
(4)由图像可知,电压增大几倍,对应的电流也增大几倍,可以得到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。
(5)[1]由图可知,两个电阻并联,电流表A2测量干路中的电流,电流表A1测量通过R的电流,由并联电路电流的规律可知电流表A2的示数是0.9A,电流表A1的示数是0.3A,通过的电流为Ix=I2-I1=0.9A-0.3A=0.6A
[2]由并联电路电压的规律和欧姆定律可知Rx两端的电压Ux=U=I1R=0.3A×20Ω=6V
Rx的阻值
9.(2025·湖南长沙·中考真题)如图是测量额定电压为2.5V的小灯泡电阻的实验电路。
(1)连接电路时,开关应处于 状态;
(2)请你用笔画线表示导线将电路连接完整;
(3)为了测量小灯泡正常工作时的电阻,小星在调节滑动变阻器时,应该通过观察_______(选填序号)来判断小灯泡是否正常工作;
A.灯泡亮度 B.电压表示数 C.电流表示数
(4)小灯泡正常发光后,调节滑动变阻器,让电压逐次下调,灯泡变暗直至完全不发光,测量的数据如下表所示。检查小星的数据表,你认为第 次实验的数据存在明显错误。
实验次数
1
2
3
4
5
6
7
电压U/V
2.5
2.1
1.7
1.3
0.9
0.5
0.1
电流I/A
0.28
0.26
0.24
0.21
0.9
0.16
0.05
小灯泡的电阻R/Ω
8.9
8.1
7.1
6.2
1
3.1
2
【答案】(1)断开
(2)
(3)B
(4)5
【解析】(1)为了保护电路,连接电路时,开关要断开。
(2)测量小灯泡电阻的实验中,电压表测量小灯泡两端电压,则电压表和灯泡并联,如图所示:
(3)测量小灯泡正常工作时的电阻,在调节滑动变阻器时,观察电压表的示数,当电压表的示数是2.5V时,灯泡正常发光,故B符合题意,AC不符合题意。
故选B。
(4)由表中数据可知,灯泡两端的电压减小,通过灯泡的电流减小,第5次实验中电压比第4次实验中电压小,第5次实验中电流比第4次实验中的电流小,而表中第5次的电流比第4次的电流大,该数据是错误的。
10.(2025·贵州·中考真题)在“测量小灯泡正常发光时的电阻”的实验中,实验小组连接了如图甲所示的电路,小灯泡标有“2.5V”字样;
(1)连接电路时,开关应处于 状态;
(2)如图甲所示,还有一根导线未连接滑动变阻器,为使滑动变阻器能起到调节作用,这根导线应连接在滑动变阻器的 (选填“B”或“C”)接线柱上;
(3)移动滑动变阻器滑片,当电压表示数为 V时,小灯泡正常发光,此时电流表示数如图乙所示,为 A,由此便可计算出小灯泡此时的电阻。
【答案】(1)断开
(2)C
(3) 2.5 0.3
【解析】(1)连接电路时,为了保护电路,开关应处于断开状态。
(2)为使滑动变阻器能起到调节作用,滑动变阻器需要串联在电路中,滑动变阻器需要一上一下接入电路中,这根导线应连接在滑动变阻器的C接线柱。
(3)[1]小灯泡标有“2.5V”字样,电压表测量小灯泡两端的电压,当电压表的示数为2.5V时,小灯泡正常发光。
[2]电流表示数如图乙所示,分度值为0.02A,故读数为0.3A。
11.(2025·上海·中考真题)如图所示的电路图,电源电压为U0且保持不变。现在将MN端分别与变阻器的ac端相连,闭合开关,向右移动滑片P时。
(1)若电路无故障,则电压表示数 。
(2)若移动滑片P时,至少有一个电表示数不为0,故障只存R1或R2上;请写出电压表的示数和电流表示数的变化情况以及对应的故障 。
【答案】(1)变小
(2)见解析
【解析】(1)将MN端分别与变阻器的ac端相连,闭合开关,电压表测量变阻器两端电压,向右移动滑片P时,变阻器接入电路中的阻值变小,由串联分压特点可知,变阻器两端电压变小,所以电压表示数变小。
(2)①若R2短路,则电压表被短路,示数等于0,电路中只有R1,电流表有示数,移动滑片P时,电流表示数不变,符合题意;
若R2断路,电压表、R1、电流表、电源构成通路,电压表示数等于电源电压U0,电流表示数为0,移动滑片P时,电压表和电流表的示数不发生变化,符合题意;
②若R1短路时,电路中只有R2、电流表、电源构成通路,电压表显示电源两端的电压,示数U0,电流表有示数,向右移动滑片P时,电压表示数不变,电流表示数增大,符合题意;
若R1断路时,整个电路都没有电流通过,电流表、电压表的示数都等于0,不符合题意;
综上所述,故障有三种情况,一是R2短路;二是R2断路;三是R1短路。
六、综合题
12.(2025·广东·中考真题)阅读短文,回答问题;
登月服
2025年2月,我国望宇登月服进入初样研制阶段。望宇登月服主体由多层结构组成,包括内衣舒适层、保暖层、通风服和水冷服、气密限制层、隔热层和外保护层等。
某科技小组为检测模拟登月服的气密性,设计了气压检测装置,其电路如图甲,的阻值为30Ω,恒流电源输出电流恒为1A.当气压Pa时,压敏电阻的阻值随气压p的变化关系如图乙(为方便计算,图象已作近似处理)。
测试时,如图丙,将充满空气的模拟登月服M和检测装置放入空腔N中,将N抽成真空后密封(不计此过程中M漏气)。启动检测装置,开始计时,此时M内的气压为Pa。已知M漏气速度越来越慢,经过8h,若M漏出空气的质量小于充气质量的10%,则M的气密性达标。M、N内的气压与各自内部空气的密度成正比,且比例系数相同;容积。不计检测装置的体积、M的厚度以及M和N容积的变化。
(1)通风服和水冷服可利用水吸收登月服内的热量,是利用了水的比热容 的特点。
(2)M漏气过程中,电流表示数变 。
(3)开始计时后,经过4h电流表示数为0.6A,此时N内的气压为 Pa,M漏出空气的质量为充气质量的 %。请判断M的气密性是否达标并说明理由: 。
(4)思考(3)的检测过程,为使电流表示数变化范围最大,可改变的阻值。设真空时电流表示数为,经过4h电流表示数为,要使与的差值最大,的阻值应为 Ω。
【答案】(1)大
(2)小
(3) 875 3.5 见解析
(4)60
【解析】(1)由于水的比热容大,相同质量的水和其它物质吸收相同的热量,水的温度变化较小,所以通风服和水冷服可利用水吸收登月服内的热量,是利用了水的比热容大的特点。
(2)由图丙可知,气压检测装置在N内,M漏气过程中,N内的气压逐渐增大,由图乙可知,压敏电阻的阻值随气压p增大而减小,压敏电阻的阻值减小,则通过压敏电阻的电流增大;由图甲可知,与压敏电阻并联,电流表测量通过的电流,恒流电源输出电流恒为1A,由并联分流可知,通过压敏电阻的电流增大,则通过的电流减小,所以电流表示数变小。
(3)[1]开始计时后,经过4h电流表示数为0.6A,恒流电源输出电流恒为1A,则通过压敏电阻的电流
两端电压
由于并联电路中各支路两端电压相等,则压敏电阻的电压为18V,则压敏电阻的阻值
由图乙可知,压敏电阻的阻值与气压p的关系为
则压敏电阻的阻值为45Ω时,N内的气压为
[2]设M内漏气前的充气质量为m,空气密度为ρ,经过4h漏气后,漏出的空气质量为m1;则经过4h漏气后,N内的空气质量为m1;空气质量为ρ1;由于M、N内的气压与各自内部空气的密度成正比,且比例系数相同,则有
则
容积。充气气体与漏出空气体积之比为1∶4
M漏出空气的质量与充气质量之比
[3]前4h漏气质量占充气质量的3.5%,由于漏气速度越来越慢,可推测经过8h漏出空气的质量与充气质量之比小于7%,即小于10%,故M的气密性达标。
(4)由图乙可知,真空时压敏电阻的阻值为80Ω,设真空时电流表示数为,由图甲可知,与压敏电阻并联,由并联分流可得
恒流电源输出电流恒为1A,则
则
(3)的检测过程,经过4h,压敏电阻的阻值为45Ω,由并联分流可得
则
则
则与的差值
则R0=60Ω时,与的差值最大。
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