内容正文:
你需要的是一直变好,而不是一直后悔。
第10讲 欧姆定律(二)(提高版)
考情揭秘
素养点击
基本考察点
串并联电路中的比值计算;动态电路分析
1. 理解并掌握串并联电路中电流、电压和电阻间的关系;
2. 掌握串并联电路中的比值计算;
3. 掌握电路动态分析的方法。
热点及难点
串联电路中电压与电阻的比例关系;并联电路中电流和电阻的比例关系;电路的动态分析
题型及难度
中等难度
中考中地位
中考常考内容,选择题、填空题和计算题均有考察
知识梳理·题型预览
题型1:含有滑动变阻器电路的动态分析
题型2:含有敏感电阻的动态分析
题型3:多开关引起的动态分析
题型4:含有变阻器电路的动态计算
题型5:伏安法测未知电阻实验
题型6:特殊法方法测未知电阻
温故知新·考前必备
知识点1:串并联电路中的特点
串联电路
并联电路
电路图
电流关系
电压关系
电阻关系
(并的越多,总电阻反而越小,并且总电阻小于任意支路电阻)只有R1和R2并联时,
若
比例关系
(即电压与电阻成正比)
(电流与电阻成反比)
;
;
经典好题
题型1:含有滑动变阻器电路的动态分析
【典例1】如图所示电路,滑动变阻器滑片P向b端滑动时( )
A.电压表V示数不变 B.电流表A1示数变小,电压表V示数变大
C.电流表A1示数变小,A2示数变大 D.A2示数不变
【变式1-1】如图,电源电压保持不变,闭合开关S后,在滑动变阻器R的滑片P向右移动的过程中,下列说法正确的是( )
A.电流表A的示数不变 B.电压表V的示数变大
C.灯L两端电压变小 D.电路的总电阻变大
【变式1-2】如图所示电路,电源电压不变,当开关闭合后,滑动变阻器的滑片P向右移动时,下列判断正确的是( )
A.电压表示数变大 B.电流表A1的示数变小 C.灯泡变暗 D.电流表A2的示数变小
【变式1-3】如图所示是某种压力传感器的原理图,其中弹簧上端和滑动变阻器的滑片Р固定在一起,A、B间有可收缩的导线,R1为定值电阻,电源电压保持不变。闭合开关S,压力F增大时,电流表示数 ,电压表示数 ,电压表示数与电流表示数之比 。(选填“变大”、“变小”或“不变”)
题型2:含有敏感电阻的动态分析
【典例2】如图甲是显示水温的“智能水杯”内部电路,电表的示数可以反映温度的高低,热敏电阻R2的阻值随温度变化关系如图乙所示。开关闭合后,关于这个电路说法错误的是( )
A.图中电表是电流表 B.温度越高,R2的阻值越小
C.温度越高,电表的示数越大 D.温度越高,R1两端的电压越小
【变式1-1】如图所示,这是某电子秤的内部简化电路,R0是定值电阻 ,Rx是压敏电阻,其阻值随着压力增大而减小,该电子秤的示数表是由电压表改装而成的,电源电压恒定不变。闭合开关S,下列说法正确的是( )
A.当称量的重物质量减小时,电子秤的示数增大
B.当称量的重物质量增大时,电路中的电流减小
C.称量的重物质量越大,R0的电功率越大
D.若 R0因老化其电阻值变大,则该电子秤的测量值偏小
【变式1-2】如图,在合肥中山路隧道处有一个显示汽车尾气是否合格的电子显示屏。图甲为气敏电阻R阻值随有害尾气浓度β变化的图像,图乙为该装置的电路图,电源电压恒定不变,R为气敏电阻,L为指示灯。闭合开关,当有害尾气浓度β增大时( )
A.电压表的示数增大,指示灯亮度增强 B.电压表的示数增大,指示灯亮度减弱
C.电压表的示数减小,指示灯亮度减弱 D.电压表的示数减小,指示灯亮度增强
【变式1-3】(多选)小明家在新房装修时设计了一个天然气泄漏检测电路,它能及时准确地监控到家庭厨房中天然气的使用情况,如图甲所示,R0为定值电阻,电源电压恒定不变,R为气敏电阻,其阻值随天然气浓度变化曲线如图乙所示,则下列说法正确的是( )
A.天然气浓度增大,电压表示数变小 B.天然气浓度增大,单位时间内通过R0的电荷量变大
C.天然气浓度减小,电流表示数变小 D.天然气浓度减小,电压表与电流表比值不变
题型3:多开关引起的动态分析
【典例3】如图所示的电路中,下列说法正确的是( )
A.断开S1、S2,电流表A无示数
B.先闭合S1,再闭合S2,电流表A的示数变小
C.先闭合S2、再闭合S1,电压表V的示数变大
D.只闭合S1时,若灯L1的灯丝突然烧断,则电压表V的示数将变大
【变式3-1】如图所示,电源电压不变,、、为定值电阻,开关、都闭合时,电流表A与电压表、均有示数,断开开关,则( )
A.电流表A示数变大,电压表示数变小 B.电流表A示数变小,电压表示数不变
C.电压表示数与电流表A示数的比值不变 D.电压表示数与电流表A示数的比值变小
【变式3-2】如图所示,电源电压不变。闭合S1后,再闭合S2,则会出现( )
A.电流表、电压表示数均变大 B.电流表、电压表示数均变小
C.电压表示数变大,电流表示数变小 D.电压表示数变小,电流表示数变大
题型4:含有变阻器电路的动态计算
【典例4】如图甲所示电路,电源电压恒定。闭合开关S,滑片P从图甲中位置由右向左滑动的过程中,分别记录了灯泡两端电压、滑动变阻器两端电压和电流表的示数。依据实验数据,绘出灯泡和滑动变阻器的I-U图像,如图乙所示。请结合图像信息,判断下列说法正确的是( )
A.图线b描述的是通过灯泡L的电流随其两端电压的变化
B.电源两端输出的电压大小是3V
C.通过灯泡L的电流与其两端电压的比值逐渐变大
D.滑动变阻器的铭牌可能是“20Ω,1A”
【变式4-1】如图甲所示的电路,电源电压保持不变,滑动变阻器上标有“20Ω 2A”,闭合开关S,调节滑动变阻器的滑片,使其从最右端向左滑动到a点时,小灯泡恰好正常发光:在图乙中绘制出电流表与两电压表示数关系的图象。下列说法中正确的是( )
A.滑片在a点时的电阻为10Ω B.小灯泡的额定电功率为1.8W
C.电路中的最小功率为4.8W D.滑片在a点时,滑动变阻器与小灯泡的功率之比为1∶5
【变式4-2】如图甲所示的电路,电源电压保持不变。闭合开关,当滑动变阻器的滑片P从最右端滑到最左端的过程中,定值电阻R1的I-U关系图像是图乙中两条斜线中的 (填“A”或“B”);电压表V2的示数 (填“变大”、“不变”或“变小”);可求得电源电压为 V。
【变式4-3】如图甲所示,电源电压保持不变,R1=10Ω。当闭合开关S,滑动变阻器滑片P从a端移到b端,两电表示数变化关系用图乙线段AB表示,滑片P滑到ab中点时电压表的示数 V。
题型5:伏安法测未知电阻实验
【典例5】实验小组同学用伏安法测电阻,电路图如图甲所示。
(1)连接电路时,开关应 ;
(2)电路连接完整后,闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片调到 (选填“最左”或“最右”)端;
(3)实验时,突然电流表、电压表均无示数,则电路故障可能是 ;(写出一条即可)
(4)排除故障后,某次实验中电压表的示数如图乙所示,电流表的示数为0.4A,则被测电阻Rx= Ω;
(5)请写出一种减小实验误差的方法: ;
(6)完成上述探究后,小明想测另一个不知阻值的的定值电阻Rx,在没有电流表只有电压表的情况下,用一个已知阻值为R0的电阻、一个单刀双掷开关和原有实验器材,利用图内电路图测出Rx。请将以下实验步骤补充完整:
①闭合开关S1,把开关S2接到a,把滑动变阻器的滑片移动到某一个位置,记下电压表示数U1;
②闭合开关S1, ,记下电压表示数U2;
③Rx阻值的表达式:Rx= (用U1、U2、R0表示)。
【变式5-1】如图甲是测定额定电压为“2.5V”小灯泡正常发光时电阻的电路。
(1)连接电路时,开关应 ;开关闭合前,滑动变阻器的滑片P应滑到 端(选填“A”或“B”);
(2)图乙是该小灯泡两端电压U和通过它的电流I的关系图像,则小灯泡正常发光时的电阻为 Ω;
(3)小明根据所测数据计算出小灯泡的电阻不是一个定值,原因可能是 ;
(4)小亮实验时发现他的桌上没有电流表,却多了一个最大阻值为R0的滑动变阻器,于是他设计了如图丙所示电路,也测出了额定电压为“2.5V”小灯泡正常发光时的电阻,请补全下列步骤:
① 闭合开关S,先调节滑动变阻器R0的滑片到最左端,再调节滑动变阻器R,直到电压表的示数为 V;
② 接着调节滑动变阻器 (选填“R0”或“R”)的滑片到最右端,读出此时电压表的示数为U;
③ 小灯泡正常发光时电阻的表达式RL= (用U、R0和已知量表示)。
题型6:特殊法方法测未知电阻
【典例6】物理实验小组在做“测量小灯泡正常发光时的电阻”实验。选用的器材有:小灯泡(额定电压为2.5V),两节新干电池、滑动变阻器、电流表、电压表、开关各一个,若干导线。
(1)如图甲是亮亮连接的实物电路,图中有一根导线连接错误,请你在连接错误的导线上画“×”,并用笔画线代替导线画出正确的接法 ;
(2)正确连接电路后,闭合开关,发现小灯泡不亮,电流表和电压表示数都很小,接下来亮亮应进行的操作是 (填序号);
A.更换小灯泡 B.移动滑动变阻器滑片 C.检查开关是否接触不良 D.检查电压表是否断路
(3)测量过程中,亮亮移动滑动变阻器的滑片,小灯泡发光,此时电压表示数为2V,为了测量小灯泡正常发光时的电阻,应向 (选填“左”或“右”)端移动滑片,直至电压表的示数为2.5V。此时电流表的示数如图乙所示,则小灯泡正常发光时的电阻为 Ω(结果保留一位小数);
(4)在没有电流表的情况下,用如图丙所示的实验电路,也可以测出小灯泡正常发光时的电阻。已知小灯泡的额定电压为U额,定值电阻的阻值为R0,实验步骤如下:
①闭合开关S1,将开关S2掷于触点b,调节滑片,使电压表示数为U额;
② ,将开关S2掷于触点a,此时电压表的示数为U;可知小灯泡正常发光时的电阻R额= (用字母表示)。
【变式6-1】小华同学利用图 甲所示的电路 “测量小灯泡的电阻”。 已知电源电压恒定,小灯泡的额定电压为 2.5 V。
(1) 请用笔画线代替导线,将图甲的电路图连接完整 (要求:导线不能交叉,滑动变阻器的滑片向右滑动时,电流表的示数变大);
(2) 闭合开关后,小灯泡不亮,电流表有示数,电压表无示数,可能是小灯泡 (选填 “短路” 或 “断路”);
(3) 排除故障后,移动滑动变阻器滑片到某一位置时,电压表示数为 1.5 V,电流表的示数如图乙所示,此时通过小灯泡的电流为 A,小灯泡此时的电阻为 Ω (保留一位小数);
(4) 经过多次实验,测出并记录多组电压和电流值,得到小灯泡的I-U图像如图 丙所示,通过分析图像可发现小灯泡的电阻是变化的,其原因是 ;
(5) 实验中电流表发生故障,同组的小聪向老师要了一个已知阻值为 R0的定值电阻和一个单刀双掷开关,借助部分现有的实验器材,设计了如下图所示的电路,测出了小灯泡正常工作时的电阻,请完成下列实验步骤:
①闭合开关S1,将S2拨到触点1,移动滑片,使电压表的示数为小灯泡的额定电压U额;
②再将开关S2拨到触点2, 滑动变阻器的滑片 ,读出电压表的示数 U;
③灯泡正常工作时电阻的表达式为 R = (用U额、U、R0表示)。
课后提升·查漏补缺
1.闭合图所示电路中电键S后,在滑片P向右移动的过程中,变大的是( )
A.电流表A的示数 B.电压表V1的示数
C.电压表V1示数与电压表V2示数之和 D.电压表V2示数与电流表A示数的比值
2.如图甲所示电路,电源电压恒定。闭合开关S,滑片P从图甲中位置由右向左滑动的过程中,分别记录了灯泡两端电压、滑动变阻器两端电压和电流表的示数,依据实验数据,绘出灯泡和滑动变阻器的图像,如图乙所示。请结合图像信息,判断下列说法正确的是( )
A.图线b描述的是通过灯泡L的电流随其两端电压的变化
B.通过灯泡L的电流与其两端电压的比值逐渐变小
C.电源两端输出的电压大小是5V
D.滑动变阻器的铭牌可能是“20Ω,1A”
3.利用如图甲所示的电路探究电流和电阻的关系,电源电压恒为3V,分别将5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω的定值电阻连入电路,按实验要求测得通过各定值电阻的电流描绘出如图乙所示的图像,下列判断中正确的是( )
A.实验中电压表的示数保持1V不变 B.当的电阻为10Ω时,通过的电流为0.3A
C.滑动变阻器接入电路的阻值范围为1~5Ω D.将从5Ω换成10Ω后,应将滑动变阻器的滑片P向左移
4.(多选)如图所示是一个自动体重测试仪的工作原理图,R是滑动变阻器的电阻片,滑动变阻器的滑片P和滑杆连接。当被测量者站在体重测试台上测量体重时,体重测试台下移,滑杆带动滑动变阻器的滑片P向上移动。有关该测试仪的说法正确的是( )
A.体重测试仪电路由于缺少开关,始终处于通路 B.体重显示表是用电压表改装成的
C.体重测试仪所测体重越大,滑动变阻器两端电压越小
D.体重测试仪所测体重越大,体重显示表示数越大
5.(多选)下列四个图中,电阻R0的阻值已知,电源电压未知且保持不变,以下四个图中不能测出Rx阻值的是( )
A. B. C. D.
6.如图所示电路,电源电压保持不变,闭合开关S,将滑动变阻器的滑片P向右移动过程中,电压表的示数 ,电流表A的示数 (以上二空均选填“变小”“变大”或“不变”),小灯泡的亮度 (选填“变亮”“变暗”或“不变”)。
7.如图所示的电路,电源电压恒定,开关S1闭合,S2断开,滑片P向右滑动,电流表示数 ,此时要使电压表和电流表的示数均增大,在不改变电路元件位置的前提下,可以进行的操作是: 。
8.小梅测量额定电压为2.5V的小灯泡在不同电压下工作时的电阻,所用电源电压恒为4.5V,她设计的电路如图甲所示.
(1)小梅记录了小灯泡在不同电压下工作时的电流,当小灯泡两端电压为 V时,小灯泡正常发光,此时电流表示数如图乙所示,读出电流为 A,此时小灯泡电阻为 Ω(结果保留一位小数).
(2)实验中小梅发现,不管怎么样移动滑动变阻器的滑片,都无法使小灯泡两端电压足够小.于是她向老师请教,老师告诉她在原来的电路图上增加一条导线即可,如图丙中a所示.请你用笔在图丁中将增加的导线a补画上去.
( )
(3)小梅发现用图丙的电路可以使小灯泡两端电压的变化范围为 V到4.5V,为保证电路安全,闭合开关前要将滑动变阻器的滑片置于 端(选填“左”或“右”).
(4)小梅用丙的电路测出了不同电压下小灯泡的工作电流,并作出小灯泡的U﹣I图线如图戊所示,由图可知小灯泡的电阻是 (选填“变化”或“不变化”).小刚注意到电压在0.5V﹣2.5V变化时,U﹣I图线几乎是一条直线,他认为在这个电压范围内小灯泡的电阻是不变的.你赞同谁的观点?(请回答并说明理由) .
9.小明用如图所示的电路来测量未知电阻Rx的阻值,R0阻值已知,电源电压不变(电压未知),请你将实验过程补充完整。
(1)按图连接电路,断开开关,记录电流表的示数为I1;
(2) ,记录电流表的示数为I2;
(3)待测电阻Rx的表达式:Rx= 。(用R0、I1、I2表示)
10.在图所示的电路中,电源电压为V且不变。电阻的阻值为Ω,滑动变阻器上标有“20Ω,2A”字样,闭合电键,电流表示数为0.2A。
(1)电压表的示数;
(2)电阻连入电路的阻值;
(3)若移动滑动变阻器滑片P到某一位置时,发现电压表和电流表中有一个已达满刻度,此时电压表电流表的示数。
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考情揭秘
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基本考察点
串并联电路中的比值计算;动态电路分析
1. 理解并掌握串并联电路中电流、电压和电阻间的关系;
2. 掌握串并联电路中的比值计算;
3. 掌握电路动态分析的方法。
热点及难点
串联电路中电压与电阻的比例关系;并联电路中电流和电阻的比例关系;电路的动态分析
题型及难度
中等难度
中考中地位
中考常考内容,选择题、填空题和计算题均有考察
知识梳理·题型预览
题型1:含有滑动变阻器电路的动态分析
题型2:含有敏感电阻的动态分析
题型3:多开关引起的动态分析
题型4:含有变阻器电路的动态计算
题型5:伏安法测未知电阻实验
题型6:特殊法方法测未知电阻
温故知新·考前必备
知识点1:串并联电路中的特点
串联电路
并联电路
电路图
电流关系
电压关系
电阻关系
(并的越多,总电阻反而越小,并且总电阻小于任意支路电阻)只有R1和R2并联时,
若
比例关系
(即电压与电阻成正比)
(电流与电阻成反比)
;
;
经典好题
题型1:含有滑动变阻器电路的动态分析
【典例1】如图所示电路,滑动变阻器滑片P向b端滑动时( )
A.电压表V示数不变 B.电流表A1示数变小,电压表V示数变大
C.电流表A1示数变小,A2示数变大 D.A2示数不变
【答案】A
【详解】由电路图知,开关闭合,定值电阻与滑动变阻器并联在电路中,电流表A1测通过变阻器的电流,A2测通过干路的电流,电压表测电源电压。电源电压不变,电压表示数不变。滑片P向b端移动时,变阻器接入电路的阻值变大,据知,通过变阻器的电流变小,A1的示数变小,定值电阻的工作不受影响,通过的电流不变,据并联电路的电流特点知,干路的电流变大,A2的示数变小,故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
【变式1-1】如图,电源电压保持不变,闭合开关S后,在滑动变阻器R的滑片P向右移动的过程中,下列说法正确的是( )
A.电流表A的示数不变 B.电压表V的示数变大
C.灯L两端电压变小 D.电路的总电阻变大
【答案】D
【详解】AD.由电路图可知,灯泡与滑动变阻器并联,电流表A测干路电流;在滑动变阻器R的滑片P向右移动的过程中,R变大,则总电阻变大,由欧姆定律知,电流表示数变小,故A错误,D正确;
BC.并联电路中各支路电压都等于电源电压,且并联电路中各支路互不影响,所以在滑动变阻器R的滑片P向右移动的过程中,电压表示数不变,灯L两端电压也不变,故BC错误。
故选D。
【变式1-2】如图所示电路,电源电压不变,当开关闭合后,滑动变阻器的滑片P向右移动时,下列判断正确的是( )
A.电压表示数变大 B.电流表A1的示数变小 C.灯泡变暗 D.电流表A2的示数变小
【答案】D
【详解】A.因滑动变阻器和灯泡是并联的,电压表测的是电源电压,所以滑片移动,电压表的示数不变,故A错误;
BC.由于并联电路各个支路互不影响,所以滑片移动时通过小灯泡的电流不变,电流表A1的示数、小灯泡的亮度不变,故BC错误;
D.当滑动变阻器的滑片P向右移动时,滑动变阻器的电阻变大,电路的总电阻的阻值变大,由公式可知,电流表A2的示数变小,故D正确。
故选D。
【变式1-3】如图所示是某种压力传感器的原理图,其中弹簧上端和滑动变阻器的滑片Р固定在一起,A、B间有可收缩的导线,R1为定值电阻,电源电压保持不变。闭合开关S,压力F增大时,电流表示数 ,电压表示数 ,电压表示数与电流表示数之比 。(选填“变大”、“变小”或“不变”)
【答案】 变小 变小 不变
【详解】[1][2][3]由电路图可知,定值电阻R1与滑动变阻器R2串联,电压表测R1两端的电压,电流表测电路中的电流。当压力F增大时,滑片下移,R2接入电路的电阻变大,电路中的总电阻变大,由可知,电路中的电流变小,即电流表的示数变小,由U=IR可知,定值电阻R1两端的电压变小,即电压表的示数变小;而电压表示数跟电流表示数之比等于R1的阻值,所以,电压表示数跟电流表示数之比不变。
题型2:含有敏感电阻的动态分析
【典例2】如图甲是显示水温的“智能水杯”内部电路,电表的示数可以反映温度的高低,热敏电阻R2的阻值随温度变化关系如图乙所示。开关闭合后,关于这个电路说法错误的是( )
A.图中电表是电流表 B.温度越高,R2的阻值越小
C.温度越高,电表的示数越大 D.温度越高,R1两端的电压越小
【答案】D
【详解】A.由电路图可知,该电路中的电表串联接入电路,所以该电表为电流表,故A正确,不符合题意;
BC.该电路为串联电路,热敏电阻温度越高,根据图乙可知,热敏电阻的阻值减小,则电路总电阻减小,根据欧姆定律可知,电路中的电流变大,即电流表示数变大,故BC正确,不符合题意;
D.温度越高,电路中电流变大,根据U=IR可知,R1两端的电压增大,故D错误,符合题意。
故选D。
【变式1-1】如图所示,这是某电子秤的内部简化电路,R0是定值电阻 ,Rx是压敏电阻,其阻值随着压力增大而减小,该电子秤的示数表是由电压表改装而成的,电源电压恒定不变。闭合开关S,下列说法正确的是( )
A.当称量的重物质量减小时,电子秤的示数增大
B.当称量的重物质量增大时,电路中的电流减小
C.称量的重物质量越大,R0的电功率越大
D.若 R0因老化其电阻值变大,则该电子秤的测量值偏小
【答案】C
【详解】A.由图可知,R0与Rx串联,电压表测R0两端电压。当称量的重物质量减小时,压敏电阻Rx上的压力减小,导致Rx的阻值增大。由于电源电压恒定,根据串联电路的分压原理,Rx两端的电压会增大,则R0两端的电压会减小,电压表的示数变小,即电子秤的示数会变小,故A错误;
B.当称量的重物质量增大时,压敏电阻Rx上的压力增大,导致Rx的阻值减小,串联电路的总电阻变小。由于电源电压恒定,根据欧姆定律,电路中的电流会增大,故B错误;
C.称量的重物质量越大,压敏电阻Rx的阻值越小,R0两端的电压会增大。由于R0是定值电阻,根据可知,R0的电功率会随其两端电压的增大而增大,故C正确;
D.当物体的质量不变时,压敏电阻的阻值不变;R0因老化阻值变大,根据串联电路的分压规律可知,R0分得的电压增大,即测量值偏大,故D错误。
故选C。
【变式1-2】如图,在合肥中山路隧道处有一个显示汽车尾气是否合格的电子显示屏。图甲为气敏电阻R阻值随有害尾气浓度β变化的图像,图乙为该装置的电路图,电源电压恒定不变,R为气敏电阻,L为指示灯。闭合开关,当有害尾气浓度β增大时( )
A.电压表的示数增大,指示灯亮度增强 B.电压表的示数增大,指示灯亮度减弱
C.电压表的示数减小,指示灯亮度减弱 D.电压表的示数减小,指示灯亮度增强
【答案】D
【详解】由电路图可知,两电阻串联,电压表测气敏电阻R两端的电压,电流表测量电路中的电流;由图甲可知,当有害尾气浓度增大时,气敏电阻的阻值将变小,电路的总电阻变小,由可知,电路中的电流变大,电流表示数变大;由U=IR可知,灯泡L两端的电压变大,根据P=UI可知,指示灯的实际功率变大,亮度增大;因串联电路中总电压等于各分电压之和,所以,气敏电阻R两端的电压变小,即电压表的示数变小。
故选D。
【变式1-3】(多选)小明家在新房装修时设计了一个天然气泄漏检测电路,它能及时准确地监控到家庭厨房中天然气的使用情况,如图甲所示,R0为定值电阻,电源电压恒定不变,R为气敏电阻,其阻值随天然气浓度变化曲线如图乙所示,则下列说法正确的是( )
A.天然气浓度增大,电压表示数变小 B.天然气浓度增大,单位时间内通过R0的电荷量变大
C.天然气浓度减小,电流表示数变小 D.天然气浓度减小,电压表与电流表比值不变
【答案】BCD
【详解】A.由图甲得,R与R0串联,电压表测量R0的电压,电流表测量电路电流;天然气浓度增大,R的阻值变小,电路电阻变小,由欧姆定律得,电路电流变大,电压表示数变大,故A错误;
B.天然气浓度增大,通过R0的电流变大,单位时间内通过R0的电荷量变大,故B正确;
C.天然气浓度减小,R的阻值变大,电路电阻变大,由欧姆定律得,电路电流变小,则电流表示数变小,故C正确;
D.天然气浓度减小,电压表与电流表比值为R0的阻值,R0为定值电阻,则比值不变,故D正确。
故选BCD。
题型3:多开关引起的动态分析
【典例3】如图所示的电路中,下列说法正确的是( )
A.断开S1、S2,电流表A无示数
B.先闭合S1,再闭合S2,电流表A的示数变小
C.先闭合S2、再闭合S1,电压表V的示数变大
D.只闭合S1时,若灯L1的灯丝突然烧断,则电压表V的示数将变大
【答案】D
【详解】A.断开S1、S2,电路为两灯泡和电流表串联,此时电路是通路,电流表有示数,故A错误;
B.先闭合S1,电路为两灯泡串联,再闭合S2,灯泡L2会被短路,电路中的电阻变小,电流会变大,电流表的示数变大,故B错误;
C.先闭合S2,电路为串联电路,电压表测电源电压,再闭合S1,灯泡L2被短路,电压表仍测电源电压,则电压表的示数不变,故C错误;
D.只闭合S1时,若灯L1的灯丝突然烧断,电压表串联接入电路,测电源电压,因此电压表的示数会变大,故D正确。
故选D。
【变式3-1】如图所示,电源电压不变,、、为定值电阻,开关、都闭合时,电流表A与电压表、均有示数,断开开关,则( )
A.电流表A示数变大,电压表示数变小 B.电流表A示数变小,电压表示数不变
C.电压表示数与电流表A示数的比值不变 D.电压表示数与电流表A示数的比值变小
【答案】C
【详解】AB.由图可知,开关、都闭合时,、串联,电压表、均测量电压,电流表测量电路电流。断开开关,、、串联,电压表测电压,电压表测量、两端总电压,电流表测量电路电流。开关、都闭合时,电路电流
电压表示数
断开开关,电路电流
电压表示数
电压表示数
根据上述分析可知,断开开关后,电路电流 ,则电流表示数变小, ,则电压表示数变小,由U=IR可知,R3两端的电压变小,根据串联电路电压特点可知,电压表V2示数,等于电源电压减去R3两端的电压,则电压表示数变大,故AB错误;
C.开关断开前后,电压表示数与电流表A示数的比值都等于电阻的阻值,则电压表示数与电流表A示数的比值不变,故C正确;
D.开关断开前,电压表示数与电流表A示数的比值为电阻的阻值,开关断开后,电压表示数与电流表A示数的比值为、的电阻之和,则电压表示数与电流表A示数的比值变大,故D错误。
故选C。
【变式3-2】如图所示,电源电压不变。闭合S1后,再闭合S2,则会出现( )
A.电流表、电压表示数均变大 B.电流表、电压表示数均变小
C.电压表示数变大,电流表示数变小 D.电压表示数变小,电流表示数变大
【答案】A
【详解】闭合S1后,再闭合S2,电路由两电阻串联变为R1独自工作,电流表始终测量电路电流,电压表由测量R1电压变为测量电源电压;电路中电阻变小,电流表示数变大;串联电路中电源电压大于任一用电器的电压,则电压表示数变大,故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
题型4:含有变阻器电路的动态计算
【典例4】如图甲所示电路,电源电压恒定。闭合开关S,滑片P从图甲中位置由右向左滑动的过程中,分别记录了灯泡两端电压、滑动变阻器两端电压和电流表的示数。依据实验数据,绘出灯泡和滑动变阻器的I-U图像,如图乙所示。请结合图像信息,判断下列说法正确的是( )
A.图线b描述的是通过灯泡L的电流随其两端电压的变化
B.电源两端输出的电压大小是3V
C.通过灯泡L的电流与其两端电压的比值逐渐变大
D.滑动变阻器的铭牌可能是“20Ω,1A”
【答案】B
【详解】由电路图可知,闭合开关,灯泡和滑动变阻器串联接入电路,电压表V1测滑动变阻器两端的电压,电压表V2测灯泡两端的电压,电流表测电路中的电流;
A.滑片P从图甲中位置由右向左滑动的过程中,变阻器接入电路的电阻变小,根据串联分压的规律可知滑动变阻器两端的电压变小,由串联电路的电压特点可知灯泡两端的电压变大,此过程中变阻器接入电路的电阻变小,电路的总电阻变小,根据欧姆定律知道,通过电路的电流变大,所以,通过灯泡的电流随灯泡两端电压的增大而增大,而通过变阻器的电流随变阻器两端电压的增大而减小,由此可知,图线a描述的是通过灯泡L的电流随其两端电压的变化,图线b描述的是通过滑动变阻器的电流随其两端电压的变化,故A错误;
B.ab两图线的交点表示灯泡和滑动变阻器两端的电压相等,由图像知道,此时灯泡和滑动变阻器两端的电压都为1.5V,因串联电路的总电压等于各部分电压之和,则电源电压为,故B正确;
C.由图线a知道,灯泡两端的电压每增大1V时,通过灯泡的电流增加量逐渐变小,所以通过灯泡L的电流与其两端电压的比值逐渐变小,故C错误;
D.由图像可知电路中的最小电流为0.1A,由欧姆定律知道,此时滑动变阻器接入电路的电阻最大,根据图像可知此时滑动变阻器两端的电压为2.5V,由欧姆定律知道,此时变阻器接入电路的阻值
因图甲中滑片不是在最大阻值处,所以变阻器的最大电阻一定大于25Ω,即滑动变阻器的铭牌不可能是“20Ω,1A”,故D错误。
故选B。
【变式4-1】如图甲所示的电路,电源电压保持不变,滑动变阻器上标有“20Ω 2A”,闭合开关S,调节滑动变阻器的滑片,使其从最右端向左滑动到a点时,小灯泡恰好正常发光:在图乙中绘制出电流表与两电压表示数关系的图象。下列说法中正确的是( )
A.滑片在a点时的电阻为10Ω B.小灯泡的额定电功率为1.8W
C.电路中的最小功率为4.8W D.滑片在a点时,滑动变阻器与小灯泡的功率之比为1∶5
【答案】D
【详解】AB.甲图中,灯泡与滑动变阻器串联,V1测滑动变阻器的电压,V2测灯泡的电压,电流表测电路的电流。滑动变阻器的滑片在最右端时,电路的电阻最大,电流表示数最小,由乙图可知,最小电流为0.3A;根据欧姆定律可知变阻器的电压为U滑大=I小R滑大=0.3A×20Ω=6V
由乙图可知,两电压表示数相同,根据串联电路电压的规律,电源电压为U=2×6V=12V
滑片向左滑动到a点时,变阻器连入电路的电阻变小,根据串联电阻的规律,电路的电阻变小,电路的电流变大,此时电流为0.4A,根据U=IR,灯泡的电压变大,小灯泡恰好正常发光,可知灯的额定电压为10V;故灯泡的额定功率为P额=U额I额=10V×0.4A=4W
滑动变阻器两端的电压为U滑=12V-10V=2V
滑片在a点时的电阻为,故AB错误;
C.电路的最小功率为P小=UI小=12V×0.3A=3.6W,故C错误;
D.滑片在a点时,灯泡的电压为10V,变阻器的电压为U滑=2V,根据串联电路电流的规律,通过变阻器和灯泡的电流相等,根据P=UI可知,在电流不变时,电功率与电压成正比,故滑动变阻器与小灯泡的功率之比为P滑∶P灯=2V∶10V=1∶5,故D正确。
故选D。
【变式4-2】如图甲所示的电路,电源电压保持不变。闭合开关,当滑动变阻器的滑片P从最右端滑到最左端的过程中,定值电阻R1的I-U关系图像是图乙中两条斜线中的 (填“A”或“B”);电压表V2的示数 (填“变大”、“不变”或“变小”);可求得电源电压为 V。
【答案】 B 变小 9
【详解】
[1]由电路图可知,R1与R2串联,电压表V1测R1两端的电压,V2测R2两端的电压,电流表测电路中的电流。根据知,定值电阻的电流与电压成正比,故定值电阻R1的关系图像是B。
[2]当滑动变阻器的滑片P从最右端滑到最左端的过程中电阻变小,根据串联电阻规律知,电路总电阻变小,根据欧姆定律知,电路中的电流变大,而定值电阻的电压,是变大的,根据串联电路的总电压等于各用电器电压之和,电压表V2的示数,电源电压不变,U1变大,U2变小。
[3]当电路中电流为0.2A 时,两个电阻的电压分别为4V和5V,则电源电压
【变式4-3】如图甲所示,电源电压保持不变,R1=10Ω。当闭合开关S,滑动变阻器滑片P从a端移到b端,两电表示数变化关系用图乙线段AB表示,滑片P滑到ab中点时电压表的示数 V。
【答案】3
【详解】由电路图可知,电阻R1和变阻器R2串联,电压表测量变阻器R2两端的电压,电流表测量电路中的电流,当滑片在b端时,只有R1接入电路,此时电路的总电阻最小,电路电流最大,由U-I图象可知,电路最大电流为0.6A,电源电压U=U1=I最大R1=0.6A×10Ω=6V
当滑片在a端时,滑动变阻器阻值全部接入电路,此时R1与R2串联,电压表测R2两端电压,电流表测电路中电流,由U-I图象可知,此时电路电流I最小=0.2A,滑动变阻器两端电压U滑=4V,
滑动变阻器最大阻值
滑片在ab中点时电路电流
电压表示数为
题型5:伏安法测未知电阻实验
【典例5】实验小组同学用伏安法测电阻,电路图如图甲所示。
(1)连接电路时,开关应 ;
(2)电路连接完整后,闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片调到 (选填“最左”或“最右”)端;
(3)实验时,突然电流表、电压表均无示数,则电路故障可能是 ;(写出一条即可)
(4)排除故障后,某次实验中电压表的示数如图乙所示,电流表的示数为0.4A,则被测电阻Rx= Ω;
(5)请写出一种减小实验误差的方法: ;
(6)完成上述探究后,小明想测另一个不知阻值的的定值电阻Rx,在没有电流表只有电压表的情况下,用一个已知阻值为R0的电阻、一个单刀双掷开关和原有实验器材,利用图内电路图测出Rx。请将以下实验步骤补充完整:
①闭合开关S1,把开关S2接到a,把滑动变阻器的滑片移动到某一个位置,记下电压表示数U1;
②闭合开关S1, ,记下电压表示数U2;
③Rx阻值的表达式:Rx= (用U1、U2、R0表示)。
【答案】(1)断开 (2)最右 (3)见详解 (4)5 (5)多次测量取平均值 (6) 把开关S2接到b端
【详解】(1)为防止电路连接过程出现错误,连接电路时开关应断开。
(2)为防止电流过大而损坏电路,闭合开关前,滑动变阻器应接入最大阻值处,即应将滑动变阻器的滑片调到最右端。
(3)电流表无示数,表明电路中可能存在断路,电压表无示数,表明电压表两接线柱到电源两极存在断路,故故障可能是电源断路,开关断路,滑动变阻器断路等。
(4)电压表的示数如图乙所示,接量程为0~3V,分度值为0.1V,读数为2V,电流表的示数为0.4A,则被测电阻为
(5)一次实验测得的电阻误差较大,为减小误差可以多次测量求平均值。
(6)[1][2]闭合开关S1,Rx与R0串联,把开关S2接到a,此时电压表测Rx两端电压为U1;为得到R0两端电压,可以把开关S2接到b端,测出Rx与R0的总电压U2,根据串联电路电流、电压的规律可得
Rx阻值的表达式为
【变式5-1】如图甲是测定额定电压为“2.5V”小灯泡正常发光时电阻的电路。
(1)连接电路时,开关应 ;开关闭合前,滑动变阻器的滑片P应滑到 端(选填“A”或“B”);
(2)图乙是该小灯泡两端电压U和通过它的电流I的关系图像,则小灯泡正常发光时的电阻为 Ω;
(3)小明根据所测数据计算出小灯泡的电阻不是一个定值,原因可能是 ;
(4)小亮实验时发现他的桌上没有电流表,却多了一个最大阻值为R0的滑动变阻器,于是他设计了如图丙所示电路,也测出了额定电压为“2.5V”小灯泡正常发光时的电阻,请补全下列步骤:
① 闭合开关S,先调节滑动变阻器R0的滑片到最左端,再调节滑动变阻器R,直到电压表的示数为 V;
② 接着调节滑动变阻器 (选填“R0”或“R”)的滑片到最右端,读出此时电压表的示数为U;
③ 小灯泡正常发光时电阻的表达式RL= (用U、R0和已知量表示)。
【答案】 断开 B 5 灯丝电阻随温度升高而增大 2.5 R0
【详解】(1)[1]为保护电路及安全,连接电路时,开关应断开。
[2]为保护电路,开关闭合前,滑动变阻器的阻值应调至最大,即滑片P应滑到B端。
(2)[3]由图可知,当灯泡两端的电压为2.5V时,通过灯泡的电流为0.5A,则小灯泡正常发光时的电阻为
(3)[4]由于灯丝电阻随灯丝温度的变化而变化,所以小明根据所测数据计算出小灯泡的电阻不是一个定值。
(4)①[5]闭合开关S,先调节滑动变阻器R0的滑片到最左端,电压表测量灯泡两端的电压,再调节滑动变阻器R,直到电压表的示数为2.5V,使其正常发光。
② [6]接着调节滑动变阻器R0的滑片到最右端,此时电压表测量灯泡和R0两端的总电压,读出此时电压表的示数为U,则R0两端的电压为U-2.5V;
③ [7]通过电路的电流为
小灯泡正常发光时电阻的表达式
题型6:特殊法方法测未知电阻
【典例6】物理实验小组在做“测量小灯泡正常发光时的电阻”实验。选用的器材有:小灯泡(额定电压为2.5V),两节新干电池、滑动变阻器、电流表、电压表、开关各一个,若干导线。
(1)如图甲是亮亮连接的实物电路,图中有一根导线连接错误,请你在连接错误的导线上画“×”,并用笔画线代替导线画出正确的接法 ;
(2)正确连接电路后,闭合开关,发现小灯泡不亮,电流表和电压表示数都很小,接下来亮亮应进行的操作是 (填序号);
A.更换小灯泡 B.移动滑动变阻器滑片 C.检查开关是否接触不良 D.检查电压表是否断路
(3)测量过程中,亮亮移动滑动变阻器的滑片,小灯泡发光,此时电压表示数为2V,为了测量小灯泡正常发光时的电阻,应向 (选填“左”或“右”)端移动滑片,直至电压表的示数为2.5V。此时电流表的示数如图乙所示,则小灯泡正常发光时的电阻为 Ω(结果保留一位小数);
(4)在没有电流表的情况下,用如图丙所示的实验电路,也可以测出小灯泡正常发光时的电阻。已知小灯泡的额定电压为U额,定值电阻的阻值为R0,实验步骤如下:
①闭合开关S1,将开关S2掷于触点b,调节滑片,使电压表示数为U额;
② ,将开关S2掷于触点a,此时电压表的示数为U;可知小灯泡正常发光时的电阻R额= (用字母表示)。
【答案】(1)见解析 (2)B (3) 右 8.3 (4)保持滑动变阻器的滑片位置不变 R0
【详解】(1)原电路图中,电流表与灯泡并联,在测量小灯泡正常发光时的电阻实验中,滑动变阻器、电流表应与灯泡串联,电压表和灯泡并联,如下图所示:
(2)正确连接电路后,闭合开关,电流表和电压表示数都很小,没有断路故障,有可能是因为变阻器阻值过大,电路中电流过小造成的,故应移动滑动变阻器滑片,观察灯泡是否发光,故选B。
(3)[1][2]测量过程中,移动滑动变阻器的滑片,小灯泡发光,此时电压表示数为2V,小于灯泡的额定电压,为了测量小灯泡正常发光时的电阻,应增大灯泡的电压,根据串联分压规律知,应减小变阻器电压,故应向右端移动滑片,直至电压表的示数为2.5V。此时电流表的示数如图乙所示,选用小量程,分度值为0.02A,示数为0.3A,则小灯泡正常发光时的电阻为
(4)[1][2]①闭合开关S1,将开关S2掷于触点b,此时灯泡、、变阻器串联,电压表测灯泡电压,调节滑片,使电压表示数为U额,则灯泡正常发光;
②保持滑动变阻器的滑片位置不变,将开关S2掷于触点a,此时电压表的示数为U,此时连接方式不变,电压表改测灯泡、的总电压,则电压为。根据串联分压原理,则有
解得小灯泡正常发光时的电阻。
【变式6-1】小华同学利用图 甲所示的电路 “测量小灯泡的电阻”。 已知电源电压恒定,小灯泡的额定电压为 2.5 V。
(1) 请用笔画线代替导线,将图甲的电路图连接完整 (要求:导线不能交叉,滑动变阻器的滑片向右滑动时,电流表的示数变大);
(2) 闭合开关后,小灯泡不亮,电流表有示数,电压表无示数,可能是小灯泡 (选填 “短路” 或 “断路”);
(3) 排除故障后,移动滑动变阻器滑片到某一位置时,电压表示数为 1.5 V,电流表的示数如图乙所示,此时通过小灯泡的电流为 A,小灯泡此时的电阻为 Ω (保留一位小数);
(4) 经过多次实验,测出并记录多组电压和电流值,得到小灯泡的I-U图像如图 丙所示,通过分析图像可发现小灯泡的电阻是变化的,其原因是 ;
(5) 实验中电流表发生故障,同组的小聪向老师要了一个已知阻值为 R0的定值电阻和一个单刀双掷开关,借助部分现有的实验器材,设计了如下图所示的电路,测出了小灯泡正常工作时的电阻,请完成下列实验步骤:
①闭合开关S1,将S2拨到触点1,移动滑片,使电压表的示数为小灯泡的额定电压U额;
②再将开关S2拨到触点2, 滑动变阻器的滑片 ,读出电压表的示数 U;
③灯泡正常工作时电阻的表达式为 R = (用U额、U、R0表示)。
【答案】 短路 0.22 6.8 小灯泡电压升高,实际功率增大,温度升高,阻值增大(或灯丝电阻随温度变化而变化、或灯丝电阻受温度影响、或灯丝电阻随温度变化而变化) 不动
【详解】(1)[1“测量小灯泡的电阻”电阻的实验中,小灯泡和滑动变阻器串联,电压表并在小灯泡两端,由于滑动变阻器的滑片向右滑动时,电流表的示数变大,说明滑动变阻器接入电阻变小,所以滑动变阻器应接B接线柱,作图如下:
(2)[2]闭合开关后,电流表有示数,说明电路是通路,小灯泡不亮,电压表无示数,可能是小灯泡短路。
(3)[3]图乙中,电流表接的小量程,分度值为0.02A,故电流表示数即此时通过小灯泡的电流为0.22A。
[4]小灯泡两端的电压为1.5V时,电路为0.22A,此时小灯泡的电阻为
(4)[5]灯丝电阻受温度影响,经过多次实验,灯丝温度发生变化,所以小灯泡的电阻是变化的,在I—U图像中是一条曲线。
(5)[6][7]由电路图可知,小灯泡和电阻R0、滑动变阻器串联。闭合开关S1,将开关S2拨到触点1,此时电压表测小灯泡两端的电压,移动滑片,使电压表的示数为小灯泡的额定电压U额,此时小灯泡正常发光;保持滑片的位置不动,再将开关S2拨到另一触点2,此时电压表测灯泡和电阻R0两端的电压,为U,由于电路结构没变,滑片位置没变,电路中的电流不变,此时通过R0的电流与通过小灯泡的电流相等,此时电路中的电流为
小灯泡正常工作时的电阻为
课后提升·查漏补缺
1.闭合图所示电路中电键S后,在滑片P向右移动的过程中,变大的是( )
A.电流表A的示数 B.电压表V1的示数
C.电压表V1示数与电压表V2示数之和 D.电压表V2示数与电流表A示数的比值
【答案】B
【详解】由图可知,该电路为串联电路,电压表V1测量的是R1左边的电压,V2测量的是R1右边与电阻R2的电压,电流测量电路中的电流;
A.把两个电压表看作断路可知,滑片移动时,滑动变阻器始终以最大阻值接入电路,则整个电路的总电阻不变,由欧姆定律可知,电路中电流不变,故A不符合题意;
B.滑片P向右移动的过程中,R1左边的电阻变大,根据U=IR可知,电压表V1的示数变大,故B符合题意;
C.电压表V1示数与电压表V2示数之和为电源电压,保持不变,故C不符合题意;
D.由欧姆定律可知,电压表V2示数与电流表A示数的比值为R1右边与电阻R2的电阻之和,滑片P向右移动的过程中,R1右边的电阻变小,所以R1右边与电阻R2的总电阻变小,该比值变小,故D不符合题意。
故选B。
2.如图甲所示电路,电源电压恒定。闭合开关S,滑片P从图甲中位置由右向左滑动的过程中,分别记录了灯泡两端电压、滑动变阻器两端电压和电流表的示数,依据实验数据,绘出灯泡和滑动变阻器的图像,如图乙所示。请结合图像信息,判断下列说法正确的是( )
A.图线b描述的是通过灯泡L的电流随其两端电压的变化
B.通过灯泡L的电流与其两端电压的比值逐渐变小
C.电源两端输出的电压大小是5V
D.滑动变阻器的铭牌可能是“20Ω,1A”
【答案】B
【详解】由电路图可知,闭合开关,灯泡和滑动变阻器串联接入电路,电压表V1测滑动变阻器两端的电压,电压表V2测灯泡两端的电压,电流表测电路中的电流。
A.滑片P从图甲中位置由右向左滑动的过程中,变阻器接入电路的电阻变小,根据串联分压的规律可知滑动变阻器两端的电压变小,由串联电路的电压特点可知灯泡两端的电压变大,此过程中变阻器接入电路的电阻变小,电路的总电阻变小,根据欧姆定律可知通过电路的电流变大,所以,通过灯泡的电流随灯泡两端电压的增大而增大,而通过变阻器的电流随变阻器两端电压的增大而减小,由此可知,图线a描述的是通过灯泡L的电流随其两端电压的变化,图线b描述的是通过滑动变阻器的电流随其两端电压的变化,故A错误;
C.a、b两图线的交点表示灯泡和滑动变阻器两端的电压相等,由图像可知此时灯泡和滑动变阻器两端的电压都为1.5V,因串联电路总电压等于各部分电压之和,所以电源电压为3V,故C错误;
B.因通过灯泡的电流随灯泡两端电压的增大而增大,根据P=UI可知灯的实际功率变大,灯丝的温度升高,灯的电阻变大,由欧姆定律可知,灯泡两端电压与通过灯泡L的电流的比值逐渐变大,故通过灯泡L的电流与其两端电压的比值逐渐变小,故B正确;
D.由图像可知电路中的最小电流为0.1A,由欧姆定律可知此时滑动变阻器接入电路的电阻最大,根据图像可知此时滑动变阻器两端的电压为2.5V,由欧姆定律可知此时变阻器接入电路的电阻值
因图甲中滑片不是在最大阻值处,所以变阻器的最大电阻一定大于25Ω,即滑动变阻器的铭牌不可能是“20Ω,1A”,故D错误。
故选B。
3.利用如图甲所示的电路探究电流和电阻的关系,电源电压恒为3V,分别将5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω的定值电阻连入电路,按实验要求测得通过各定值电阻的电流描绘出如图乙所示的图像,下列判断中正确的是( )
A.实验中电压表的示数保持1V不变 B.当的电阻为10Ω时,通过的电流为0.3A
C.滑动变阻器接入电路的阻值范围为1~5Ω D.将从5Ω换成10Ω后,应将滑动变阻器的滑片P向左移
【答案】C
【详解】A.由图知,电阻两端的电压始终保持UV=IR=0.1A×25Ω=……=0.5A×5Ω=2.5V,故A错误;
B.当的电阻为10Ω时,由欧姆定律,通过的电流为,故B错误;
C.根据串联电路电压的规律,变阻器分得的电压U滑=U-UV=3V-2.5V=0.5V
根据欧姆定律和串联电路电流的规律有,则有
当接入5Ω电阻时,变阻器连入电路中的电阻为
当接入25Ω电阻时,变阻器连入电路中的电阻为
故电路中接入不同定值电阻时,滑动变阻器连入电路的阻值范围为1~5Ω,故C正确;
D.根据串联分压原理可知,将定值电阻由5Ω改接成10Ω的电阻,电阻增大,其分得的电压增大;探究电流与电阻的实验中应控制电压不变,即应保持电阻两端的电压不变,根据串联电路电压的规律可知应增大滑动变阻器分得的电压,由分压原理,应增大滑动变阻器连入电路中的电阻,所以滑片应向右端移动,使电压表的示数不变,故D错误。
故选C。
4.(多选)如图所示是一个自动体重测试仪的工作原理图,R是滑动变阻器的电阻片,滑动变阻器的滑片P和滑杆连接。当被测量者站在体重测试台上测量体重时,体重测试台下移,滑杆带动滑动变阻器的滑片P向上移动。有关该测试仪的说法正确的是( )
A.体重测试仪电路由于缺少开关,始终处于通路 B.体重显示表是用电压表改装成的
C.体重测试仪所测体重越大,滑动变阻器两端电压越小
D.体重测试仪所测体重越大,体重显示表示数越大
【答案】CD
【详解】A.当自动体重测试仪不工作时,滑片位于绝缘体的位置,电路断路,故A错误;
B.由电路图可知,体重显示表串联在电路中,由于电流表串联在电路中使用,电压表并联在电路中使用,所以体重显示表是用电流表改装成的,故B错误;
CD.体重测试仪所测体重越大时,滑片P向上移动,变阻器接入电路中的电阻越小,则电路总电阻越小,根据欧姆定律可知,电路中的电流越大,则体重显示表示数越大;根据欧姆定律可知,定值电阻两端电压越大;由串联电路中电压关系可知,滑动变阻器两端电压越小,故CD正确。
故选CD。
5.(多选)下列四个图中,电阻R0的阻值已知,电源电压未知且保持不变,以下四个图中不能测出Rx阻值的是( )
A. B. C. D.
【答案】ABC
【详解】A.由图知道,Rx与R0并联,由电流表的示数知道,通过R0的电流,则由欧姆定律可得出电源电压,由于无法测量通过Rx,而不能测出Rx阻值,故A符合题意;
B.由图知道,S接1时,两电阻串联,电压表并联再R0两端,测R0两端的电压,此时电压表的下端为正极,上端为负极,由欧姆定律可以计算电路的电流,S接2时,此时电压表正负极接反,不能测Rx两端的电压,所以该电路不可以测出Rx阻值,故B符合题意;
C.由图知道,S断开,电压表测量电源电压,S闭合,Rx短路,由于不能测量Rx两端的电压,而不能测出Rx阻值,故C符合题意;
D.由图知道,闭合开关S1,断开S2,Rx与R0串联,电压表测量电源电压,闭合开关S2,断开S1,电压表串联R0两端的电压,由串联电路电压的特点,可以计算Rx两端的电压,由欧姆定律可以计算通过R0的电流,再应用欧姆定律可以计算Rx阻值,故D不符合题意。
故选ABC。
6.如图所示电路,电源电压保持不变,闭合开关S,将滑动变阻器的滑片P向右移动过程中,电压表的示数 ,电流表A的示数 (以上二空均选填“变小”“变大”或“不变”),小灯泡的亮度 (选填“变亮”“变暗”或“不变”)。
【答案】 不变 变小 不变
【详解】[1][2][3]如图,小灯泡和滑动变阻器并联,电流表测干路电路,电压表测电源两端电压。闭合开关S,将滑动变阻器的滑片P向右移动过程中,电源电压不变,电压表示数不变;滑动变阻器阻值变大,通过滑动变阻器的电流变小;并联电路各支路之间互不影响,所以,通过小灯泡的电流不变,小灯泡亮度不变;根据并联电路电流规律可知,干路电流变小,电流表示数变小。
7.如图所示的电路,电源电压恒定,开关S1闭合,S2断开,滑片P向右滑动,电流表示数 ,此时要使电压表和电流表的示数均增大,在不改变电路元件位置的前提下,可以进行的操作是: 。
【答案】 变小 S2由断开到闭合
【详解】[1]当开关S1闭合,S2断开时,此电路是串联电路,滑片P向右滑动,滑动变阻器接入电路的电阻增大,电路中的总电阻增大,由欧姆定律,可知电流表示数会变小。
[2]如果S2闭合后,把R1短路,电路中电阻减小,电流增大,同时R2两端的电压变为电源电压,所以电压表示数也增大,所以可以进行的操作是滑动变阻器的滑片P不动,S2由断开到闭合。
8.小梅测量额定电压为2.5V的小灯泡在不同电压下工作时的电阻,所用电源电压恒为4.5V,她设计的电路如图甲所示.
(1)小梅记录了小灯泡在不同电压下工作时的电流,当小灯泡两端电压为 V时,小灯泡正常发光,此时电流表示数如图乙所示,读出电流为 A,此时小灯泡电阻为 Ω(结果保留一位小数).
(2)实验中小梅发现,不管怎么样移动滑动变阻器的滑片,都无法使小灯泡两端电压足够小.于是她向老师请教,老师告诉她在原来的电路图上增加一条导线即可,如图丙中a所示.请你用笔在图丁中将增加的导线a补画上去.
( )
(3)小梅发现用图丙的电路可以使小灯泡两端电压的变化范围为 V到4.5V,为保证电路安全,闭合开关前要将滑动变阻器的滑片置于 端(选填“左”或“右”).
(4)小梅用丙的电路测出了不同电压下小灯泡的工作电流,并作出小灯泡的U﹣I图线如图戊所示,由图可知小灯泡的电阻是 (选填“变化”或“不变化”).小刚注意到电压在0.5V﹣2.5V变化时,U﹣I图线几乎是一条直线,他认为在这个电压范围内小灯泡的电阻是不变的.你赞同谁的观点?(请回答并说明理由) .
【答案】 2.5 0.3 8.3 0 右 变化的 同意小灯泡的电阻是变化的观点,因为通过小灯泡的电流随电压的增大而增大,根据P=UI,灯的功率变大,灯的温度升高,因灯的电阻随温度的升高而变大,故灯的电阻随电压的增大而变大
【分析】小灯泡正常发光时,利用欧姆定律可以计算小灯泡的电阻;滑动变阻器的分压式接法,可以使电流表和电压表的读数从0开始,但要注意接法的正确性,接线柱两下一上;小灯泡的电阻是变化的,电阻随温度的升高而变大.
【详解】(1)小灯泡的额定电压为2.5V,所以当小灯泡两端电压为2.5V时,小灯泡正常发光,由图可知,此时电流表示数为0.3A,此时小灯泡的电阻为;
(2)实验中小梅发现,不管怎么样移动滑动变阻器的滑片,都无法使小灯泡两端电压足够小,图中滑动变阻器采用的是限流式接法,可以改成分压式接法,使电流表和电压表的读数从0开始,如图所示:
(3)图丙的电路采用的是滑动变阻器的分压式接法,可以使小灯泡两端电压的变化范围为0V到4.5V,为保证电路安全,闭合开关前要将滑动变阻器的滑片置于右端,使电流表和电压表的读数从0开始,保护电流表和电压表的安全使用.
(4)小灯泡的U﹣I图线是曲线,可知小灯泡的电阻是变化的,电流是0.2A时,电阻是:;电流是0.25A时,电阻是:,而且电阻随温度的升高而变大.因此同意小灯泡的电阻是变化的观点,因为通过小灯泡的电流随电压的增大而增大,根据P=UI,灯的功率变大,灯的温度升高,因灯的电阻随温度的升高而变大,故灯的电阻随电压的增大而变大.
9.小明用如图所示的电路来测量未知电阻Rx的阻值,R0阻值已知,电源电压不变(电压未知),请你将实验过程补充完整。
(1)按图连接电路,断开开关,记录电流表的示数为I1;
(2) ,记录电流表的示数为I2;
(3)待测电阻Rx的表达式:Rx= 。(用R0、I1、I2表示)
【答案】 闭合开关
【详解】(2)(3)[1][2]由电路图可知,断开开关,则R0、Rx串联,电流表测电路中电流。
则电源电压为 ①
闭合开关,电路中只有Rx工作,通过Rx的电流为I2,则电源电压为 ②
由①②可得。
10.在图所示的电路中,电源电压为V且不变。电阻的阻值为Ω,滑动变阻器上标有“20Ω,2A”字样,闭合电键,电流表示数为0.2A。
(1)电压表的示数;
(2)电阻连入电路的阻值;
(3)若移动滑动变阻器滑片P到某一位置时,发现电压表和电流表中有一个已达满刻度,此时电压表电流表的示数。
【答案】(1)2V;(2)20Ω;(3)6V和0.6A或3V和0.3A
【详解】解:(1)由电路图可知,R1、R2串联,电压表测R1两端电压,电流表测电路中电流。闭合电键,电流表示数为0.2A,R1两端的电压为,则电压表示数为2V。
(2)闭合电键,电流表示数为0.2A,则电路中总电阻为
电阻连入电路的阻值为
(3)电源电压是6V,如果电压表量程为0~15V,当滑动变阻器接入电路阻值为零时,电路中电流最大,则电路中最大电流为
因此电流表量程应为0~0.6A,当电流表指针达到满偏时,最大电流为0.6A,此时电压表示数为
UV=I最大R1=0.6A×10Ω=6V<15V
能够保证电路安全,符合题意,所以,此时电压表、电流表的示数分别为6V、0.6A;如果电流表选择0~0.6A量程,电压表选择0~3V量程,当电压表达到最大示数3V时,当电压表V达到满刻度时,U1大=3V,即电压表V示数为3V,此时电路中的电流为
所以,此时电压表、电流表的示数分别为3V、0.3A。因此电压表和电流表的示数可能为6V和0.6A或3V和0.3A。
答:(1)电压表的示数为2V;
(2)电阻连入电路的阻值为20Ω;
(3)电压表电流表的示数为6V和0.6A或3V和0.3A。
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