内容正文:
16.2.1欧姆定律(1)
一、选择题
1.在“探究电流与电压的关系”的实验中,小军分别画出了电阻R1和R2的I﹣U图像如图所示,下列说法正确的是( )
A.当R1与R2两端的电压为0时,它们的电阻也为0
B.用不同的电阻研究电流与电压的关系得出的结论不一样
C.在电阻一定时,导体两端的电压与通过导体的电流成正比
D.R1与R2的阻值之比为1:2
2.由欧姆定律公式I变形得R,对此,下列说法中正确的是( )
A.导体的电阻跟导体两端的电压和通过导体的电流无关
B.通过导体的电流越大,则导体的电阻越小
C.当导体两端的电压为零时,导体的电阻也为零
D.加在导体两端的电压越大,则导体的电阻越大
3.如图为利用光敏电阻设计的监控装置示意图,R1是光敏电阻,当光照射的强度增大时其阻值变小,R2是定值电阻,电源电压不变。当有人经过通道遮蔽光线时( )
A.通过R1的电流变大 B.R1两端的电压变小
C.R2两端的电压变大 D.R2两端的电压变小
4.如图所示的电路中,已知定值电阻R1=5Ω、R2=4Ω,当开关S2接到位置1闭合时,电压表的示数为1.0V;当开关接到位置2闭合时,则电压表示数可能为( )
A.0.7V B.0.9V C.1.1V D.1.3V
5.如图所示电路,闭合开关,甲、乙两灯均发光,两电表均有示数,过一会儿,其中一个灯泡突然熄灭,一只电表示数增大,另一只电表示数减小到几乎为零,造成此现象的原因是( )
A.甲灯短路 B.乙灯短路 C.甲灯开路 D.乙灯开路
二、填空题
6.在如图所示的电路中,R1=15Ω,R2=10Ω,闭合开关后电流表的示数为0.3A,则电源电压为 V,通过R1的电流是 A。
7.某兴趣小组为了研究火情监视装置,将热敏电阻R1(其阻值随温度的升高而减小)、警示灯L以及电压表和电流表组成如图所示电路,热敏电阻和警示灯为 联。闭合开关S后,当火情发生时,电流表的示数 (填“变大”或“变小”),警示灯的亮度 (填“变亮”或“变暗”)。若电源电压为6V,电压表读数是2V,警示灯上标有“2.5V 0.75W”字样。(设电源电压及灯丝电阻不变)则此时热敏电阻R1的阻值为 Ω(结果保留1位小数)。
8.将阻值为100Ω的均匀导线对折后的阻值为 Ω,将此时的导线两端加4.5V电压时,通过导线的电流为 A。
三、实验探究题
9.用图甲所示电路探究“电流与电阻的关系”,电源电压为3V,滑动变阻器的规格为“20Ω,1.5A”。
(1)实验时,依次更换不同的电阻,调节 ,保证电阻两端电压不变,分别记录每次电阻R和电流表示数I,数据如表:
实验次数
1
2
3
4
5
电阻R/Ω
30
20
15
10
5
电流I/A
0.08
0.12
0.16
0.48
电阻的倒数/Ω﹣1
0.033
0.050
0.067
0.100
0.200
(2)第4次实验的电流表示数如图乙所示,读数为 A;
(3)为了更精确地描述I与R的关系,在表中增加了的数据,并根据I、的值在图丙的坐标纸中描出了相应的点,请你在图丙中补充第4次的实验数据点,并作出I图像。
(4)根据图像可以得到的实验结论是: 。
四、计算题
10.如图所示,已知定值电阻R1的阻值为30Ω,闭合开关时整个电路正常工作,两电流表的指针都指在同一位置,示数如图所示.(电源电压保持不变)求:
(1)电源电压U是多少?
(2)通过定值电阻R2的电流是多少?
(3)现用一个未知阻值的定值电阻Rx替换电阻R1或R2,替换后只有一个电流表的示数发生了变化,请判断Rx替换的是电阻R1还是R2。
(4)此时替换后电流表示数减少了0.6A,求未知电阻Rx的阻值。
五、解答题
11.小聪用如图所示的电路探究“电流跟电阻的关系”。将电阻R1接入电路后,闭合开关,调节滑动变阻器的滑片、电压表的示数为U;用电阻R2;(R2>R1)替换电阻R1后,实验中,应调节滑片,使电压表的示数为 ,则前后两次电流表示数之比为 。
16.2.1欧姆定律(1)
参考答案与试题解析
一、选择题
1.在“探究电流与电压的关系”的实验中,小军分别画出了电阻R1和R2的I﹣U图像如图所示,下列说法正确的是( )
A.当R1与R2两端的电压为0时,它们的电阻也为0
B.用不同的电阻研究电流与电压的关系得出的结论不一样
C.在电阻一定时,导体两端的电压与通过导体的电流成正比
D.R1与R2的阻值之比为1:2
【答案】D
【分析】A、电阻是导体本身的一种特性,其大小与导体的材料、长度,横截面积以及导体的温度有关,与电压、电流大小无关;
B、由图像可知,两个定值电阻R1和R2,通过它们电流都与它们两端的电压成正比;
C、由图像可知,电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比,电压由电源提供,与电流无关;
D、由电阻的计算式可得R1与R2的阻值之比。
【解答】解:A、电阻是导体本身的一种特性,其大小与导体的材料、长度,横截面积以及导体的温度有关,与电压、电流大小无关,故A错误;
B、由图像可知,两个定值电阻R1和R2,通过它们电流都与它们两端的电压成正比,用不同的电阻研究电流与电压的关系得出的结论是一样的,故B错误;
C、由图像可知,电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比,而电压由电源提供,与电流无关,不能说电压与电流成正比,故C错误;
D、由电阻的计算式可得:当I=0.2A时,U1=1V,U2=2V,故R1:R2=U1:U2=1:2,故D正确。
故选:D。
【点评】本题考查实验探究:电流与电压的关系以及欧姆定律的应用,要求学生会分析实验图像得出结论,难度一般。
2.由欧姆定律公式I变形得R,对此,下列说法中正确的是( )
A.导体的电阻跟导体两端的电压和通过导体的电流无关
B.通过导体的电流越大,则导体的电阻越小
C.当导体两端的电压为零时,导体的电阻也为零
D.加在导体两端的电压越大,则导体的电阻越大
【答案】A
【分析】电阻是导体本身的一种性质,与导体的材料、长度、横截面积、温度有关,与两端的电压和通过的电流无关,其大小等于导体两端的电压与通过导体的电流之比。
【解答】解:电阻是导体本身的一种性质,与两端的电压和通过的电流无关,R只是计算电阻大小的方法,故BCD不正确,A正确。
故选:A。
【点评】我们根据比值定义法定义了电阻,但是电阻是由导体本身的性质决定的,与通过它的电流及两端的电压是无关的,在学习中要注意体会和理解。
3.如图为利用光敏电阻设计的监控装置示意图,R1是光敏电阻,当光照射的强度增大时其阻值变小,R2是定值电阻,电源电压不变。当有人经过通道遮蔽光线时( )
A.通过R1的电流变大 B.R1两端的电压变小
C.R2两端的电压变大 D.R2两端的电压变小
【答案】D
【分析】A、两电阻串联,根据已知条件确定光敏电阻阻值的变化,由电阻的串联规律分析电路的电阻变化,由欧姆定律判断电路的电流变化;
BCD、根据U=IR确定R2的电压变化,由串联电路电压的规律分析R1的电压变化。
【解答】解:
A、两电阻串联,当光照射的强度增大时其阻值变小,当光照射的强度减小时其阻值变大,由电阻的串联规律,电路的电阻变大,由欧姆定律,电路的电流变小,A错误;
BCD、根据U=IR,R2的电压变小,D正确,由串联电路电压的规律,R1的电压变大,BC错误,D正确。
故选:D。
【点评】本题考查串联电路的规律及欧姆定律的运用,关键是明确当光照射的强度减小时光敏电阻阻值变大。
4.如图所示的电路中,已知定值电阻R1=5Ω、R2=4Ω,当开关S2接到位置1闭合时,电压表的示数为1.0V;当开关接到位置2闭合时,则电压表示数可能为( )
A.0.7V B.0.9V C.1.1V D.1.3V
【答案】B
【分析】由电路图可知,当开关S2接到位置1时,R1与R串联,电压表测R1两端的电压,根据电阻的串联和欧姆定律表示出电路中的电流,再根据欧姆定律表示出电压表的示数即可得出电源的电压;
当开关S2接到位置2时,R2与R串联,电压表测R2两端的电压,根据电阻的串联和欧姆定律表示出电压表的示数,然后确定电压表示数的范围得出答案。
【解答】解:由电路图可知,当开关S2接到位置1时,R1与R串联,电压表测R1两端的电压,
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,
所以,电路中的电流:
I1,
电压表的示数:
U1=I1R15Ω=1.0V,可得I1,
则U=0.2A×(5Ω+R),
当开关S2接到位置2时,R2与R串联,电压表测R2两端的电压,
则电路中的电流:
I20.2A,
电压表的示数:
U2=I2R2=(0.2A)×4Ω=0.2A×4Ω4Ω=0.8V0.2V,
当R无限大时,最小,为0,U2最小,为0.8V,
当R=0Ω时,最大,为1,U2最大,为0.8V+0.2V=1V,
所以,0.8V<U2<0.8V0.2V=1V,
可见,ACD错误、B正确。
故选:B。
【点评】本题考查了串联电路的特点和欧姆定律的应用,利用好极限法是解决本题的关键。
5.如图所示电路,闭合开关,甲、乙两灯均发光,两电表均有示数,过一会儿,其中一个灯泡突然熄灭,一只电表示数增大,另一只电表示数减小到几乎为零,造成此现象的原因是( )
A.甲灯短路 B.乙灯短路 C.甲灯开路 D.乙灯开路
【答案】A
【分析】先分析电路的连接方式,即两灯泡串联连接,电流表测量电路中的电流,电压表测量甲灯两端电压,然后根据选项逐一分析,并选出符合要求的选项。
【解答】解:分析实物图可知,两灯串联,电流表测量电路中的电流,电压表测量甲灯两端的电压:
A、如果甲灯短路,则甲灯熄灭,电路中电阻变小,电流变大,即电流表示数增大;因电压表与甲灯并联,则电压表也被短路,电压表示数减小到几乎为零,故A符合题意;
B、如果乙灯短路,则乙灯熄灭,电路中电阻变小,电流变大,即电流表示数增大;此时电压表测电源电压,所以电压表的示数也增大,故B不符合题意;
C、若甲灯开路,两灯都不发光,电流表没有示数,电压表与电源两端相连,则电压表有示数,故C不符合题意;
D、若乙灯开路,两灯都不发光,电流表没有示数,电压表与电源两端不相连,则电压表没有示数,故D不符合题意。
故选:A。
【点评】本题考查了学生利用电流表、电压表判断电路故障的分析能力,电路故障分短路和开路两种情况,平时做实验时试一试,多总结、提高分析能力。
二、填空题
6.在如图所示的电路中,R1=15Ω,R2=10Ω,闭合开关后电流表的示数为0.3A,则电源电压为 3 V,通过R1的电流是 0.2 A。
【答案】见试题解答内容
【分析】由电路图可知,R1与R2并联,电流表测R2支路的电流,根据并联电路的电压特点和欧姆定律求出电源的电压,再根据欧姆定律求出通过R1的电流。
【解答】解:由电路图可知,R1与R2并联,电流表测R2支路的电流,
因并联电路中各支路两端的电压相等,
所以,由I可得,电源的电压:
U=U2=I2R2=0.3A×10Ω=3V;
通过R1的电流:
I10.2A。
故答案为:3;0.2。
【点评】本题考查了并联电路的特点和欧姆定律的应用,是一道基础题目。
7.某兴趣小组为了研究火情监视装置,将热敏电阻R1(其阻值随温度的升高而减小)、警示灯L以及电压表和电流表组成如图所示电路,热敏电阻和警示灯为 串 联。闭合开关S后,当火情发生时,电流表的示数 变大 (填“变大”或“变小”),警示灯的亮度 变亮 (填“变亮”或“变暗”)。若电源电压为6V,电压表读数是2V,警示灯上标有“2.5V 0.75W”字样。(设电源电压及灯丝电阻不变)则此时热敏电阻R1的阻值为 16.7 Ω(结果保留1位小数)。
【答案】串;变大;变亮;16.7。
【分析】(1)各电路元件逐个顺次连接的电路是串联,各电路元件并列连接的电路为并联;
(2)根据题意得出火情发生时热敏电阻的变化,根据欧姆定律可知电路中电流的变化,根据P=UI=I2R可知灯泡实际功率的变化,进一步得出灯泡亮暗的变化;
(3)根据P=UI求出灯L的电阻,根据串联电路的电流特点和欧姆定律求出电压表读数是2V时电路中电流,利用串联电路的电压特点求出R1两端电压,再根据欧姆定律求出此时热敏电阻R1的阻值。
【解答】解:
(1)由图可知,热敏电阻R1与警示灯L依次连接即为串联,电压表测灯泡两端电压,电流表测电路中电流;
(2)由题知,热敏电阻R1的阻值随温度的升高而减小,
则当火情发生时,热敏电阻的温度升高,其阻值减小,电路的总电阻减小,
由I可知,电路中的电流变大,即电流表的示数变大,
因灯泡的亮暗取决于实际功率的大小,
所以,由P=UI=I2R可知,灯泡的实际功率变大,灯泡变亮;
(3)由P=UI可得,灯L的电阻RLΩ,
因串联电路中各处的电流相等,
所以,当电压表读数是2V时,电路中电流I0.24A,
因串联电路中总电压等于各分电压之和,
所以,R1两端电压U1=U﹣UL′=6V﹣2V=4V,
则此时热敏电阻R116.7Ω。
故答案为:串;变大;变亮;16.7。
【点评】本题考查了学生对基本电路的了解和串联电路的特点、欧姆定律、电功率公式的应用,要注意灯泡的亮暗取决于实际功率的大小。
8.将阻值为100Ω的均匀导线对折后的阻值为 25 Ω,将此时的导线两端加4.5V电压时,通过导线的电流为 0.18 A。
【答案】见试题解答内容
【分析】(1)在导体的材料和温度一定时,导体的电阻大小与导体的长度成正比,与导体的横截面积成反比,由此可知导线对折后的阻值为原来阻值的四分之一;
(2)根据欧姆定律公式计算通过导线的电流大小。
【解答】解:(1)在导体材料和温度一定时,导体的电阻大小与导体的长度成正比,与导体的横截面积成反比,则对折后导线的阻值R100Ω=25Ω;
(2)已知导线电阻R=25Ω,导线两端电压U=4.5V,通过导线的电流。
故答案为:25;0.18.
【点评】本题考查导体电阻大小的影响因素及欧姆定律公式的简单应用,难度不大。
三、实验探究题
9.用图甲所示电路探究“电流与电阻的关系”,电源电压为3V,滑动变阻器的规格为“20Ω,1.5A”。
(1)实验时,依次更换不同的电阻,调节 滑动变阻器的滑片 ,保证电阻两端电压不变,分别记录每次电阻R和电流表示数I,数据如表:
实验次数
1
2
3
4
5
电阻R/Ω
30
20
15
10
5
电流I/A
0.08
0.12
0.16
0.48
电阻的倒数/Ω﹣1
0.033
0.050
0.067
0.100
0.200
(2)第4次实验的电流表示数如图乙所示,读数为 0.24 A;
(3)为了更精确地描述I与R的关系,在表中增加了的数据,并根据I、的值在图丙的坐标纸中描出了相应的点,请你在图丙中补充第4次的实验数据点,并作出I图像。
(4)根据图像可以得到的实验结论是: 导体两端电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成反比 。
【答案】(1)滑动变阻器;(2)0.24;(3);(4)导体两端电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成反比。
【分析】(1)在探究电流与电阻关系的实验中,滑动变阻器起到作用有:调节定值电阻两端电压和保护电路;
(2)由表中所测电流情况,判断电流表使用的量程,由图乙读数;
(3)先根据第4次实验数据描点,再作出图像;
(4)根据图像总结结论。
【解答】解:(1)实验时,依次更换不同的电阻,通过调节滑动变阻器的滑片使定值电阻两端电压不变;
(2)由表中数据知,换用不同电阻进行实验时,电流在0.08A到0.48A之间,所以电流表应选择小量程,分度值0.02A,由图乙知,第4次实验的电流表示数为0.24A;
(3)第4次实验在图象中的坐标为(0.24,0.100),描出这个点,将各点连接作出图像如图所示:
;
(4)由图像知,电压一定时,I与成正比,所以导体两端电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成反比。
故答案为:(1)滑动变阻器的滑片;(2)0.24;(3)见上图;(4)导体两端电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成反比。
【点评】本题是探究电流与电阻关系的实验,考查变阻器的作用、电表的读数、图像的作图以及根据图象总结结论,难度适中。
四、计算题
10.如图所示,已知定值电阻R1的阻值为30Ω,闭合开关时整个电路正常工作,两电流表的指针都指在同一位置,示数如图所示.(电源电压保持不变)求:
(1)电源电压U是多少?
(2)通过定值电阻R2的电流是多少?
(3)现用一个未知阻值的定值电阻Rx替换电阻R1或R2,替换后只有一个电流表的示数发生了变化,请判断Rx替换的是电阻R1还是R2。
(4)此时替换后电流表示数减少了0.6A,求未知电阻Rx的阻值。
【答案】见试题解答内容
【分析】由电路图可知,R1与R2并联,电流表A测干路电流,电流表A1测R1支路的电流。
(1)根据并联电路的电流特点结合两电流表的指针都指在同一位置确定两电流表的量程,根据分度值读出干路电流和R1支路的电流,根据并联电路的电压特点和欧姆定律求出电源的电压;
(2)根据并联电路的电流特点求出通过R2的电流;
(3)根据“替换前后只有一个电流表的示数发生了变化”确定替换的电阻;
(4)替换后电流表示数减少了0.6A求出此时干路电流,根据并联电路的电流特点求出通过Rx的电流,再根据欧姆定律求出Rx的阻值。
【解答】解:由电路图可知,R1与R2并联,电流表A测干路电流,电流表A1测R1支路的电流。
(1)因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,且两电流表的指针都指在同一位置,
所以,电流表A的量程为0~3A,分度值为0.1A,则干路电流I=1.5A,
电流表A1的量程为0~0.6A,分度值为0.02A,通过R1的电流I1=0.3A,
因并联电路中各支路两端的电压相等,
所以,由I可得,电源电压U=U1=I1R1=0.3A×30Ω=9V;
(2)通过定值电阻R2的电流I2=I﹣I1=1.5A﹣0.3A=1.2A;
(3)由题知,用电阻Rx替换电阻R1、R2中的一个,替换后只有一个电流表的示数发生了变化,
若用Rx替换电阻R1,则电流表A1所在支路的电阻发生变化,电流表A1的示数会发生变化,同时干路电流也会发生变化,即电流表A的示数发生变化,不符合题意;
因此只能是用Rx替换电阻R2;
(4)此时替换后电流表示数减少了0.6A,则此时干路电流为I′=I﹣ΔI=1.5A﹣0.6A=0.9A,
通过Rx的电流Ix=I′﹣I1=0.9A﹣0.3A=0.6A,
电阻Rx的阻值:Rx15Ω。
答:(1)电源电压U是9V;
(2)通过定值电阻R2的电流是1.2A;
(3)用Rx替换电阻R2;
(4)未知电阻Rx的阻值为15Ω。
【点评】本题考查了并联电路的特点和欧姆定律的灵活应用以及电路的动态分析,关键是电流表量程的确定和读数以及根据题意确定出替换的电阻。
五、解答题
11.小聪用如图所示的电路探究“电流跟电阻的关系”。将电阻R1接入电路后,闭合开关,调节滑动变阻器的滑片、电压表的示数为U;用电阻R2;(R2>R1)替换电阻R1后,实验中,应调节滑片,使电压表的示数为 U ,则前后两次电流表示数之比为 R2:R1 。
【答案】见试题解答内容
【分析】(1)探究“电流跟电阻的关系”,要控制电阻的电压不变;
(2)根据I,在电压不变时,电流与电阻成反比,据此求出前后两次电流表示数之比。
【解答】解:(1)探究“电流跟电阻的关系”,要控制电阻的电压不变,将电阻R1接入电路后,闭合开关,调节滑动变阻器的滑片,电压表的示数为U;
用电阻R2;(R2>R1)替换电阻R1后,实验中,应调节滑片,使电压表的示数为U;
(2)根据I,在电压不变时,电流与电阻成反比,则前后两次电流表示数之比为R2:R1。
故答案为:U;R2:R1。
【点评】本题探究“电流跟电阻的关系”,考查控制变量法和欧姆定律的运用。
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