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)(基础版)
考情揭秘
素养点击
基本考察点
电路故障分析;电路的动态计算;灯泡的亮度变化;测电阻的方法
1. 掌握电路故障的分析方法;
2. 利用图像分析动态电路以及电路动态计算的方法;
3. 掌握伏安法测电阻的方法以及特殊测电阻的方法。
热点及难点
电路故障分析;电路动态计算;测电阻
题型及难度
选择题、填空题和实验题
中考中地位
中考必考的内容及题型
知识梳理·题型预览
题型1:电路故障分析
题型2:含有变阻器电路的动态计算
题型3:灯泡的亮度变化问题
题型4:伏安法测电阻
题型5:特殊的测电阻的方法
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)
;
;
知识点2:测电阻的特殊方法
名称
电路图
需要测量的物理量
计算电阻的表达式
单安法
只闭合,电流表通过的电流为;闭合、,电流表测通过、的电流为.
安安法
通过定值电阻R1的电流为I1,通过R2的电流为I2
伏伏法
R1两端的电压为U1,R2两端的电压为U2
安滑法
测出滑动变阻器阻值最大(阻值最大为)时通过的电流和当滑动变阻器阻值最小时的电流
伏滑法
测出滑动变阻器阻值最大(阻值最大为)时两端的电压和当滑动变阻器阻值最小时的电压
等效
替代法
闭合,接,记下电流表示数,再将接,调节电阻箱使电流表示数为
经典好题
题型1:电路故障分析
【典例1】在如图所示的电路中,当开关闭合时,灯L1、L2均不亮,为了查找电路的故障,某同学用一根完好的导线,另一端依次接触A、B、C、D四个接线柱,发现只有与D接触时小灯泡L2才发光,若电路只有一处断路,位置可能是( )
A.导线① B.开关 C.导线② D.灯泡L1
【变式1-1】如图所示,闭合开关S时,小电灯L1、L2都不亮、用一段导线的两端接触a、b两点时,两灯都不亮;接触b、c两点,两灯也不亮;接触c、d两点,两灯都亮。则该电路故障是( )
A.开关S断路 B.灯L2断路 C.灯L1断路 D.灯L2短路
【变式1-2】电源两端电压保持不变,闭合开关S后,电路正常工作,过了一会,突然一个灯泡不亮,两电表示数都变大,则电路出现了故障可能是( )
A.灯L1断路 B.灯L1短路 C.灯L2断路 D.灯L2短路
【变式1-3】(多选)在如图所示的电路中,电源电压保持不变,闭合开关电路正常工作。一段时间后,发现电路中有一个电表的示数突然变大,另一个电表的示数突然变小。若电阻或只有一处发生故障,其他元件仍保持完好。下列说法正确的是( )
A.可能是断路 B.可能是断路 C.可能是短路 D.可能是短路
题型2:含有变阻器电路的动态计算
【典例2】如图甲所示的电路中,为定值电阻,为滑动变阻器,电源电压保持不变,电流表示数I与电压表示数U的变化关系如图乙所示,闭合开关S后,滑片P从b端移动到a端,电压表示数与电流表示数比值 (选填“变大”“变小”或“不变”),的阻值为 Ω。
【变式2-1】如图甲所示电路,电源电压保持不变,为定值电阻。闭合开关S,从某位置开始移动滑动变阻器的滑片,电流表示数随电压表示数变化关系的图像如图乙所示。则电源电压是 V。
【变式2-2】如图a所示的电路,电源电压保持不变,闭合开关S,调节滑动变阻器,两电压表的示数随电路中电流变化的图象如图b所示。根据图象的信息可知:乙是电压表V2示数变化的图象,电源电压为 V,电阻R1的阻值为 Ω。
题型3:灯泡的亮度变化问题
【典例3】在图所示的电路,电键S从断开到闭合,下列说法中正确的是( )
A.V表示数不变,A1表示数不变 B.A1表示数不变,A表示数变小
C.V表示数变大,A1表示数不变 D.V表示数变小,A表示数变大
【变式3-1】如图所示的电路,电源电压保持不变,当闭合开关S,滑片P向b端移动时,电路中的电阻变 ,电流表的示数变 ,灯L的亮度变 。
【变式3-2】如图所示的电路,电源电压恒定不变,闭合开关S,当滑动变阻器的滑片P由左向右滑动时,电流表和电压表的示数变化情况是电流表示数 ,电压表示数 。(两空均选填“变大”、“变小”、“不变”)(假设灯泡的电阻不变)
【变式3-3】将滑动变阻器如图连接到电路中。滑片向右移动时电压表示数 ,电流表示数 。(选填“增大”、“减小”、“不变”)
题型4:伏安法测电阻
【典例4】小松学习小组的同学进行了“测量定值电阻阻值”的实验,连接了如图甲所示的电路图。
(1)该实验的实验原理是 。
(2)小松学习小组测量数据如下表:
实验次数
1
2
3
电压U/V
1.5
2.0
2.5
电流I/A
0.15
0.24
电阻/
10.0
10.4
第2次测量时,电流表示数如图乙所示,为 A,对应的电阻值为 Ω。
(3)小颖设计了一种方案,也测出了电阻阻值。如图丙所示电路,实验器材:电阻、电源(电压恒定但未知)、滑动变阻器(已知最大阻值为),电流表、开关、导线若干。实验步骤如下:
①闭合开关后,滑动变阻器的滑片P在最左端时,电流表示数为;
②移动滑片P至滑动变阻器 端时,电流表示数为(未超过电流表的量程);
③则待测电阻的表达式 (用字母、、表示)。
【变式4-1】某探究小组要测量一个标有“2.5V”字样的小灯泡在正常发光时的电阻,连接了如图甲所示的部分电路,已知电源电压恒定,滑动变阻器规格为“50Ω 2A”。
(1)该实验的原理是 ;
(2)请用笔画线代替导线,将图中的电路补充完整;
(3)按甲图正确连接电路后,闭合开关S,滑片P向 (选填“左”或“右”)滑动时,小灯泡L变亮;
(4)在移动滑片P的过程中,应该观察 表的示数,使小灯泡L正常发光;
(5)当小灯泡正常发光时,电流表示数为0.25A,则小灯泡正常发光时的电阻是 Ω;
(6)完成实验后,小组又设计了如图乙所示的电路图,测量该小灯泡L正常发光时的电阻。R0为定值电阻,S2为单刀双掷开关,实验步骤如下:
①闭合开关S1,将开关S2拨到触点2,移动滑片P,使电压表的示数 V;
②保持滑片P的位置不变,再将开关S2拨到触点1,读出电压表的示数并记为;
③该小灯泡正常发光时的电阻 (用U1、U2、R0表示);
(7)经过多次实验,测出并记录多组电压和电流的值,得到小灯泡的图像如图丙所示,通过分析图像,发现小灯泡的电阻随电压的增大而 (选填“增大”“变小”或“不变”),小灯泡电阻发生了变化,其原因是灯丝电阻受 的影响。
【变式4-2】小红用如图所示的电路测量小灯泡正常发光时的电阻。所选器材有:干电池两节,电流表、电压表、正常发光时的电压为的小灯泡、开关、“,1.5A”的滑动变阻器各一只,导线若干。
(1)用笔画线代替导线将图甲中的电路连接完整;
(2)连接好电路,将滑动变阻器的滑片移至最 端。闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,直至电压表的示数是 V时,读出电流表的示数如图乙所示,为 A,小灯泡正常发光时的电阻为 ;
(3)小红想测量小灯泡灯丝在常温时的电阻大小,于是设计方案:移动滑动变阻器的滑片,直至灯丝不发光,读出电流表和电压表的示数,计算出电阻的大小,你认为小红的方案是否正确? 。(选填“正确”或“不正确”)
题型5:特殊的测电阻的方法
【典例5】在探究“电流与电阻关系”实验时,老师给小明提供了如下器材:电源(电压恒定为4.5V),电流表,电压表,开关各一个,滑动变阻器甲“10Ω 2A”和滑动变阻器乙“25Ω 1A”各一个,定值电阻5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω各一个,导线若干。
(1)注意在连接电路时,开关必须处于 状态;
(2)用笔画线代替导线,将图甲的实验电路连接完整 (要求:滑动变阻器滑片P向左滑动时电流表示数变大,导线不允许交叉);
(3)正确连接电路后闭合开关,发现电流表有示数,电压表无示数,则故障可能是 (答出一种情况即可):
(4)排除故障后,小明把5Ω的电阻接入电路中,移动滑片P到适当位置,电流表指针位置如图乙所示,记录数据后,小明又改用10Ω电阻继续实验,闭合开关后,小明应将滑片P向 (选填“左”或者“右”)移动至电压表示数为 V;
(5)小明在实验中所选用的滑动变阻器应该是 (选填“甲”或“乙”);
(6)小明根据实验数据,得到电流I随电阻R变化的图像如图丙所示。由图像可以得出结论:电压一定时, ;
(7)小明又利用一个电压表和一个已知阻值的定值电阻R0,设计了如图丁所示的电路,测出待测电阻RX的阻值.实验步骤如下:
①闭合S、断开S1,电压表示数为U1;
②闭合S、S1,电压表示数为U;
③待测电阻RX= (用U、U1和R0表示)。
【变式5-1】小聪同学用伏安法测电阻,实验电路如图甲所示。
(1)正准备闭合开关时,同组的成员小兰拦住他,说导线接错了。请你检查一下电路,把接错的那一根导线找出来,打上“×”,再画线把它改到正确的位置上;
(2)闭合开关前,滑动变阻器滑片P应置于 端(选填“a”或“b”);
(3)正确连接电路后,实验时刚一“试触”,就发现电流表的指针迅速摆动到最大刻度,其原因可能是:① ;② ;
(4)小聪同学正确连接后,进行实验,某次实验中电压表示数如图乙所示,电流表示数如图丙所示,被测电阻 Ω;
(5)实验过程中电流表突然烧坏,不能正常使用了,他想出一个方法,应用现有的器材,也能测出电阻的阻值。他设计了如图丁所示的电路,若滑动变阻器的最大阻值已知为R,被测电阻的阻值为,实验步骤如下:
①将滑动变阻器滑到最左端a时,闭合开关S,读出电压表的读数,记为U;
② ;
③则被测电阻的阻值为: (写出表达式。
【变式5-2】利用如图所示的电路测量小灯泡正常发光时灯丝的电阻,小灯泡的额定电压为2.5V。
(1)连接电路后,闭合开关,灯泡不亮,电流表几乎无示数,电压表示数接近电源电压,无论怎样移动滑动变阻器滑片,灯泡都不发光,两表示数均无变化,其原因可能是 ;
A.灯泡短路
B.小灯泡未与灯座拧紧
C.滑动变阻器断路
(2)故障排除后,移动滑动变阻器滑片到某一位置,电压表的示数如图乙所示,灯泡两端的电压是 。要测量灯泡正常发光时的电流,应将图甲中滑动变阻器的滑片向 (选填“左”或“右”)端移动,使电压表的示数为 V;
(3)若电流表坏了,可以用一只阻值合适的定值电阻R0来间接测量小灯泡正常发光时灯丝的电阻,电路图如图丙所示,操作步骤如下:
①闭合S1和S0,断开S2,移动滑动变阻器滑片,使电压表示数等于小灯泡的额定电压U额;
② ,断开S1,闭合S2和S0,记下此时电压表示数U1;则小灯泡正常发光时灯丝的电阻的表达式R= (用U额、U1和R0表示)。
课后提升·查漏补缺
1.如图所示电路,电源电压为U且保持不变,闭合开关S后,电流表指针在零刻度线,电压表指针则有明显偏转( )
A.灯L断路 B.电阻R断路
C.电阻R短路 D.灯L短路
2.如图,电源电压不变,闭合开关S后,灯L1、L2都发光,一段时间后,两盏灯突然熄灭,此时电流无示数,电压表有示数,则产生这一现象的原因是( )
A.灯L1短路 B.灯L2短路
C.灯L1断路 D.灯L2断路
3.(多选)如图甲所示电路,R2为定值电阻,电源电压不变,闭合开关S,将滑片P从b端移动到a端的过程中,电流表和电压表示数变化关系如图乙所示,下列说法正确的是( )
A.滑动变阻器的最大阻值为15Ω
B.定值电阻R2的阻值为5Ω
C.滑动变阻器滑片P在b端时,R2两端电压为2V
D.电源电压为4V
4.如图甲所示电路,电源电压保持不变。闭合开关后,滑动变阻器的滑片P从b端移至a端,电流表示数随电压表示数变化关系的图像如图乙所示。当滑片移到中点时,通过定值电阻R的电流为 A。
5.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缓慢向 端(选填“A”或“B”)移动,灯泡L会逐渐变暗。
6.在如图所示的电路中,电源电压保持不变。当电键S由断开到闭合时,电压表示数将 ,电流表示数将 (均选填“变大”、“不变”或“变小”),小灯将 (选填“熄灭”或“变亮”)。
7.如图所示,小莉同学用“伏安法”测正常工作电压为2.5V的小灯泡正常发光时的电阻。闭合开关,将滑动变阻器的滑片移动到如图所示的位置时,电压表示数为2.8V,这时应将滑动变阻器的滑片向 (选填“左”或“右”)适当移动。当小灯泡正常发光时,电流表示数如图乙所示,则小灯泡正常发光时的电阻是 Ω。
8.用如图所示电路测未知电阻Rx的阻值,闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片移到 端(选填:“A”或“B”)。某次实验时,读出电压表示数是3V,如果保持滑片位置不变,将Rx换成一个阻值比它大的电阻接入电路,闭合开关,电压表示数会 3V。(选填“大于”“等于”或“小于”)
9.马丽同学用如图甲所示的电路测量未知电阻Rx的阻值,闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片P移动到最 端(选填“左”或“右”),当电压表的示数为2.5V时,电流表的示数如图乙所示,则电流表的示数是 A,Rx的阻值是 Ω.
10.用如图甲所示的电路测量定值电阻Rx的阻值。
(1)请用笔画线代替导线将图甲中的实物连接完整(要求滑片P向左移动的过程中电流表示数变小);
(2)连接电路时,开关要 ;闭合开关之前,应将滑动变阻器的滑片P置于 (选填“A”或“B”)端;
(3)实验时,闭合开关,发现电流表和电压表的示数都为0,用一根导线在图甲中先后连接接线柱G与F、F与E时,电压表和电流表的示数仍为0,而连接接线柱E与D时,电压表和电流表的指针却明显偏转。则电路的故障是 ;
(4)排除故障后继续实验,当电压表示数为2V时,电流表示数如图乙所示,则定值电阻Rx= Ω;
(5)小杨同学认为应多测几组数据,你认为多次实验的目的是: ;
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$你需要的是一直变好,而不是一直后悔。
第10讲 欧姆定律(二)(基础版)
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电路故障分析;电路的动态计算;灯泡的亮度变化;测电阻的方法
1. 掌握电路故障的分析方法;
2. 利用图像分析动态电路以及电路动态计算的方法;
3. 掌握伏安法测电阻的方法以及特殊测电阻的方法。
热点及难点
电路故障分析;电路动态计算;测电阻
题型及难度
选择题、填空题和实验题
中考中地位
中考必考的内容及题型
知识梳理·题型预览
题型1:电路故障分析
题型2:含有变阻器电路的动态计算
题型3:灯泡的亮度变化问题
题型4:伏安法测电阻
题型5:特殊的测电阻的方法
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)
;
;
知识点2:测电阻的特殊方法
名称
电路图
需要测量的物理量
计算电阻的表达式
单安法
只闭合,电流表通过的电流为;闭合、,电流表测通过、的电流为.
安安法
通过定值电阻R1的电流为I1,通过R2的电流为I2
伏伏法
R1两端的电压为U1,R2两端的电压为U2
安滑法
测出滑动变阻器阻值最大(阻值最大为)时通过的电流和当滑动变阻器阻值最小时的电流
伏滑法
测出滑动变阻器阻值最大(阻值最大为)时两端的电压和当滑动变阻器阻值最小时的电压
等效
替代法
闭合,接,记下电流表示数,再将接,调节电阻箱使电流表示数为
经典好题
题型1:电路故障分析
【典例1】在如图所示的电路中,当开关闭合时,灯L1、L2均不亮,为了查找电路的故障,某同学用一根完好的导线,另一端依次接触A、B、C、D四个接线柱,发现只有与D接触时小灯泡L2才发光,若电路只有一处断路,位置可能是( )
A.导线① B.开关 C.导线② D.灯泡L1
【答案】D
【详解】ABCD.根据实物图可知,两个灯泡串联接入电路中,灯L1、L2均不亮,这说明电路出现了断路故障;某同学用一根完好的导线,一端固定在电源的正极,另一端一次接触A、B、C、D四个接线柱,发现只有与D接触时小灯泡L2才发光,这说明接触A、B,C电时,路仍然是断开的,接触D时电路是闭合的,所以断路出现在CD之间,即灯泡L1断路。故ABC错误,不符合题意;D正确,符合题意。
故选D。
【变式1-1】如图所示,闭合开关S时,小电灯L1、L2都不亮、用一段导线的两端接触a、b两点时,两灯都不亮;接触b、c两点,两灯也不亮;接触c、d两点,两灯都亮。则该电路故障是( )
A.开关S断路 B.灯L2断路 C.灯L1断路 D.灯L2短路
【答案】A
【详解】由图知道,两灯串联;闭合开关S时,两灯均不亮,说明电路应出现了断路故障。
(1)用导线接触a、b两点时,两灯仍都不亮,说明断路不是出现在a、b之间,应是电路的其他部分存在断路;
(2)用导线接触b、c两点时,两灯也不亮,说明断路不是出现在b、c之间,应是电路的其他部分存在断路;
(3)导线接触c、d两点时,两灯都亮(灯泡正常无故障),说明故障出现在c、d之间,因此,故障为开关S断路。
综上所述,A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
【变式1-2】电源两端电压保持不变,闭合开关S后,电路正常工作,过了一会,突然一个灯泡不亮,两电表示数都变大,则电路出现了故障可能是( )
A.灯L1断路 B.灯L1短路 C.灯L2断路 D.灯L2短路
【答案】D
【详解】由图可知,两灯泡串联,电流表测量电路中的电流,电压表测量灯泡L1两端电压;
A.若灯L1断路,则电流表示数为0,两灯都不亮,故A不符合题意;
B.若灯L1短路,则电压表示数为0,故B不符合题意;
C.若灯L2断路,两灯都不亮,电压表和电流表都无示数,故C不符合题意;
D.若灯L2短路,则灯L2不发光,电路中的总电阻减小,故电路中的电流变大,电压表测量电源电压,电压表示数变大。故D符合题意。
故选D。
【变式1-3】(多选)在如图所示的电路中,电源电压保持不变,闭合开关电路正常工作。一段时间后,发现电路中有一个电表的示数突然变大,另一个电表的示数突然变小。若电阻或只有一处发生故障,其他元件仍保持完好。下列说法正确的是( )
A.可能是断路 B.可能是断路 C.可能是短路 D.可能是短路
【答案】AC
【详解】A.分析电路图,R1、R2串联,电流表测量电路电流,电压表测量R1两端电压。若R1断路,电路中没有电流通过,则电流表示数为0,电压表测量电源电压,示数增大,故A正确;
B.若R2断路,则电压表和电流表都断路,示数都为0,故B错误;
C.若R1短路,电路中只有R2接入电路,电路中总电阻变小,电流增大,电流表示变大,电压表短路,示数为0,故C正确;
D.若R2短路,电路中只有R1接入电路,电路中总电阻变小,电流增大,电流表示变大,电压表测量电源电压,示数也变大,故D错误。
故选AC。
题型2:含有变阻器电路的动态计算
【典例2】如图甲所示的电路中,为定值电阻,为滑动变阻器,电源电压保持不变,电流表示数I与电压表示数U的变化关系如图乙所示,闭合开关S后,滑片P从b端移动到a端,电压表示数与电流表示数比值 (选填“变大”“变小”或“不变”),的阻值为 Ω。
【答案】 变小 5
【详解】[1]由图甲可知,两电阻串联,电压表测R2两端的电压,电流表测电路中电流,电压表示数与电流表示数比值即为滑动变阻器的电阻,当滑片P从b端移动到a端,滑动变阻器连入电路的电阻减小,所以,滑片P从b端移动到a端,电压表示数与电流表示数比值变小。
[2]由图乙可知,当电流为1.2A时,滑动变阻器没有接入电路中,根据欧姆定律有
当电流为0.4A时,滑动变阻器接入电路的阻值最大,根据欧姆定律有
联立解得,
【变式2-1】如图甲所示电路,电源电压保持不变,为定值电阻。闭合开关S,从某位置开始移动滑动变阻器的滑片,电流表示数随电压表示数变化关系的图像如图乙所示。则电源电压是 V。
【答案】6
【详解】由图甲可知闭合开关,与串联接入电路,电压表测滑动变阻器两端的电压,电流表测通过电路的电流,当滑片P在右端时滑动变阻器全部接入,此时电路中电流最小,由图象可知,此时电路中的电流是0.1A,两端的电压是4V,因串联电路中总电压等于各分电压之和,所以,电源的电压
当滑片P在左端时滑动变阻器没有连入电路,电压表示数为零,由图象可知这时电路中电流为0.3A,电源电压加在上,则
解①②得,
【变式2-2】如图a所示的电路,电源电压保持不变,闭合开关S,调节滑动变阻器,两电压表的示数随电路中电流变化的图象如图b所示。根据图象的信息可知:乙是电压表V2示数变化的图象,电源电压为 V,电阻R1的阻值为 Ω。
【答案】 6 20
【详解】[1][2]由a电路图可知,当滑动变阻器的滑片P,向右移动时,连入电阻变大,电路中电流变小,R1两端的电压同时变小,电源电压保持不变,R2两端的电压就要变大;结合图b可知,甲是R1的U﹣I图象即电压表V1示数变化的图象,乙是R2的U﹣I图象即压表V2示数变化的图象;由图象可知,当
U1=U2=3V
时I=0.15A
因为串联电路中总电压等于各分电压之和,所以电源电压U=U1+U2=3V+3V=6V
根据欧姆定律可知,电阻R1的阻值为
题型3:灯泡的亮度变化问题
【典例3】在图所示的电路,电键S从断开到闭合,下列说法中正确的是( )
A.V表示数不变,A1表示数不变 B.A1表示数不变,A表示数变小
C.V表示数变大,A1表示数不变 D.V表示数变小,A表示数变大
【答案】C
【详解】AD.开关S断开时,电路中只有一个灯泡连入,电流表A,A1测量电流,电压表示数为0;开关S闭合时,两灯泡并联,电流表A测量干路电流;A1测量一个灯泡的电流,电压表测量电源电压;电键S从断开到闭合,电路中从只有一个灯泡变为两灯泡并联,电压表示数从0到有示数,则电压表示数变大,故AD错误;
BC.由于并联电路各支路两端的电压相等,A1测量的灯泡电流不变,而电流表A变为测量干路电流,则示数变大,故B错误,C正确。
故选C。
【变式3-1】如图所示的电路,电源电压保持不变,当闭合开关S,滑片P向b端移动时,电路中的电阻变 ,电流表的示数变 ,灯L的亮度变 。
【答案】 大 小 暗
【详解】[1][2][3]由图可知,该电路为串联电路,电流表测量电路中的电流;当闭合开关S,滑片P向b端移动时,滑动变阻器接入电路中的电阻变大,电路中的总电阻变大,根据可知,电路中的电流变小,即电流表的示数变小;由于通过灯泡的电流变小,灯泡的实际功率变小,故灯L的亮度变暗。
【变式3-2】如图所示的电路,电源电压恒定不变,闭合开关S,当滑动变阻器的滑片P由左向右滑动时,电流表和电压表的示数变化情况是电流表示数 ,电压表示数 。(两空均选填“变大”、“变小”、“不变”)(假设灯泡的电阻不变)
【答案】 不变 变小
【详解】[1]由图知道,灯与变阻器串联,电压表测滑片以右电阻丝的电压,电流表测电路中的电流;因电压表接在滑片上(电压表可看作断路),故电流经变阻器的全部电阻后,再经灯、电流表回到电源负极,即当滑动变阻器的滑片P由左向右滑动,电路中的电阻不变,由知道,电路中的电流不变,即电流表示数不变。
[2]电路中的电流不变,滑片P由左向右滑动,P以右电阻丝的阻值变小,由U=IR知道,电压表示数变小。
【变式3-3】将滑动变阻器如图连接到电路中。滑片向右移动时电压表示数 ,电流表示数 。(选填“增大”、“减小”、“不变”)
【答案】 增大 减小
【详解】[1][2]由图可知,该电路为串联电路,电压表测量滑动变阻器两端的电压,电流表测量电路中的电流;滑片向右移动时,滑动变阻器接入电路的电阻变大,根据串联电路的电压分压规律可知,滑动变阻器分担的电压变大,即电压表示数变大;此时的总电阻变大,电源电压不变,根据欧姆定律可知,电流表示数变小。
题型4:伏安法测电阻
【典例4】小松学习小组的同学进行了“测量定值电阻阻值”的实验,连接了如图甲所示的电路图。
(1)该实验的实验原理是 。
(2)小松学习小组测量数据如下表:
实验次数
1
2
3
电压U/V
1.5
2.0
2.5
电流I/A
0.15
0.24
电阻/
10.0
10.4
第2次测量时,电流表示数如图乙所示,为 A,对应的电阻值为 Ω。
(3)小颖设计了一种方案,也测出了电阻阻值。如图丙所示电路,实验器材:电阻、电源(电压恒定但未知)、滑动变阻器(已知最大阻值为),电流表、开关、导线若干。实验步骤如下:
①闭合开关后,滑动变阻器的滑片P在最左端时,电流表示数为;
②移动滑片P至滑动变阻器 端时,电流表示数为(未超过电流表的量程);
③则待测电阻的表达式 (用字母、、表示)。
【答案】(1)
(2) 0.2 10.0
(3) 右
【详解】(1)要测量定值电阻的阻值,本实验是通过测量通过电阻的电流和电阻两端电压,通过计算得到,因此本实验原理是由欧姆定律得到的公式。
(2)[1][2]由图乙知,电流表的量程为0~0.6A,示数为0.2A,则待测电阻
(3)[1][2]P移至最左端时,滑动变阻器全连入,R0和Rx串联,根据欧姆定律可得电源电压U=I1(R0+Rx)
滑片P移至最右端,滑动变阻器连入电阻为0,电路中只有Rx,根据欧姆定律可得电源电压
U=I2Rx因电源电压不变,联立以上两式得I2Rx=I1(R0+Rx)解得
【变式4-1】某探究小组要测量一个标有“2.5V”字样的小灯泡在正常发光时的电阻,连接了如图甲所示的部分电路,已知电源电压恒定,滑动变阻器规格为“50Ω 2A”。
(1)该实验的原理是 ;
(2)请用笔画线代替导线,将图中的电路补充完整;
(3)按甲图正确连接电路后,闭合开关S,滑片P向 (选填“左”或“右”)滑动时,小灯泡L变亮;
(4)在移动滑片P的过程中,应该观察 表的示数,使小灯泡L正常发光;
(5)当小灯泡正常发光时,电流表示数为0.25A,则小灯泡正常发光时的电阻是 Ω;
(6)完成实验后,小组又设计了如图乙所示的电路图,测量该小灯泡L正常发光时的电阻。R0为定值电阻,S2为单刀双掷开关,实验步骤如下:
①闭合开关S1,将开关S2拨到触点2,移动滑片P,使电压表的示数 V;
②保持滑片P的位置不变,再将开关S2拨到触点1,读出电压表的示数并记为;
③该小灯泡正常发光时的电阻 (用U1、U2、R0表示);
(7)经过多次实验,测出并记录多组电压和电流的值,得到小灯泡的图像如图丙所示,通过分析图像,发现小灯泡的电阻随电压的增大而 (选填“增大”“变小”或“不变”),小灯泡电阻发生了变化,其原因是灯丝电阻受 的影响。
【答案】(1)
(2)
(3)右
(4)电压
(5)10
(6) 2.5
(7) 增大 温度
【详解】(1)由图甲可知,该电路为串联电路,根据串联电流的特点,电流表测的是小灯泡正常发光下的电流,电压表测的是小灯泡的正常发光下的电压,根据公式,可求得小灯泡正常发光下的电阻。
(2)电压表测的是小灯泡的电压,所以与小灯泡并联,滑动变阻器与小灯泡串联,且滑动变阻器的接法是“一上一下”,故电路图如图所示:
(3)小灯泡要变亮,说明通过的电流变大,接入的电阻变小,所以滑动变阻器接入的电阻要变小,故向右滑动。
(4)在移动滑片P的过程中,应该观察电压表的示数,使电压表的示数为2.5V,使小灯泡正常发光。
(5)当小灯泡正常发光时,电流表示数为0.25A,根据公式可知,小灯泡正常发光时的电阻为
(6)[1]闭合开关S1,将开关S2拨到触点2,电压表与小灯泡并联,为了使小灯泡正常发光,移动滑片P,使电压表的示数为2.5V。
[2]将开关S2拨到触点1,电压表与小灯泡、R0为定值电阻并联,测的是小灯泡和R0为定值电阻总电阻,根据串联电路电流和电压的特点,以及公式可知,小灯泡的电流为
根据公式可知,该小灯泡正常发光时的电阻为
(7)[1][2]根据小灯泡的I-U图像,随着灯泡的两端电压增大,通过灯泡电流增大,电压与电流的比值增大,灯泡电阻变大,即小灯泡的电阻随电压的增大而增大;这是由于灯泡电阻受温度影响,灯丝电阻随温度升高而增大造成的。
【变式4-2】小红用如图所示的电路测量小灯泡正常发光时的电阻。所选器材有:干电池两节,电流表、电压表、正常发光时的电压为的小灯泡、开关、“,1.5A”的滑动变阻器各一只,导线若干。
(1)用笔画线代替导线将图甲中的电路连接完整;
(2)连接好电路,将滑动变阻器的滑片移至最 端。闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,直至电压表的示数是 V时,读出电流表的示数如图乙所示,为 A,小灯泡正常发光时的电阻为 ;
(3)小红想测量小灯泡灯丝在常温时的电阻大小,于是设计方案:移动滑动变阻器的滑片,直至灯丝不发光,读出电流表和电压表的示数,计算出电阻的大小,你认为小红的方案是否正确? 。(选填“正确”或“不正确”)
【答案】(1)
(2) 左 2.8 0.28 10
(3)不正确
【详解】(1)电压表测量灯泡两端电压,灯泡正常发光时的电压为2.8V,所以电压表选择小量程,如图所示
(2)[1]为了电路安全,连接电路时要将滑动变阻器的滑片移至阻值最大处,即最左端。
[2]灯泡正常发光时的电压为2.8V,所以移动滑片,至电压表示数为2.8V。
[3]图中电流表连接的是小量程,分度值为0.02A,示数为0.28A,则灯泡的阻值
(3)即使灯丝不发光,电路中仍有电流经过,电流具有热效应,灯丝的温度会变高,所以测得的不是小灯泡灯丝在常温时的电阻,故小红的方案不正确。
题型5:特殊的测电阻的方法
【典例5】在探究“电流与电阻关系”实验时,老师给小明提供了如下器材:电源(电压恒定为4.5V),电流表,电压表,开关各一个,滑动变阻器甲“10Ω 2A”和滑动变阻器乙“25Ω 1A”各一个,定值电阻5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω各一个,导线若干。
(1)注意在连接电路时,开关必须处于 状态;
(2)用笔画线代替导线,将图甲的实验电路连接完整 (要求:滑动变阻器滑片P向左滑动时电流表示数变大,导线不允许交叉);
(3)正确连接电路后闭合开关,发现电流表有示数,电压表无示数,则故障可能是 (答出一种情况即可):
(4)排除故障后,小明把5Ω的电阻接入电路中,移动滑片P到适当位置,电流表指针位置如图乙所示,记录数据后,小明又改用10Ω电阻继续实验,闭合开关后,小明应将滑片P向 (选填“左”或者“右”)移动至电压表示数为 V;
(5)小明在实验中所选用的滑动变阻器应该是 (选填“甲”或“乙”);
(6)小明根据实验数据,得到电流I随电阻R变化的图像如图丙所示。由图像可以得出结论:电压一定时, ;
(7)小明又利用一个电压表和一个已知阻值的定值电阻R0,设计了如图丁所示的电路,测出待测电阻RX的阻值.实验步骤如下:
①闭合S、断开S1,电压表示数为U1;
②闭合S、S1,电压表示数为U;
③待测电阻RX= (用U、U1和R0表示)。
【答案】(1)断开
(2)
(3)电阻R短路(或电压表短路或电压表断路)
(4) 右 2
(5)乙
(6)通过导体的电流与导体的电阻成反比
(7)
【详解】(1)为保护电路,在连接电路时,开关必须处于断开状态。
(2)滑动变阻器滑片P向左滑动时电流表示数变大,说明滑动变阻器阻值变小,故滑动变阻器选用左下接线柱与电阻R串联在电路中,如下图所示
(3)正确连接电路后闭合开关,发现电流表有示数,说明电路是通路;无论怎样移动滑片P,电压表都无示数,说明电压表并联的电路短路或电压表短路或电压表断路,即故障可能是电阻R短路(或电压表短路或电压表断路)。
(4)[1][2]排除故障后,小明把5Ω的电阻接入电路中,移动滑片P到适当位置,读出电流表示数如图乙所示,电流表选用小量程,分度值0.02A,其示数为0.4A,则定值电阻两端电压为
接下来应该断开开关,将滑片移至阻值最大处,更换10Ω电阻继续实验;实验中,当把5Ω的电阻换成10Ω的电阻后,根据分压原理,电阻两端的电压变大,研究电流与电阻关系时要控制电压不变,根据串联电路电压的规律,要增大滑动变阻器两端的电压,由分压原理,要增大滑动变阻器电阻阻值,故应把滑动变阻器滑片向右移动至电压表示数为2V。
(5)实验中使用的定值电阻阻值最大为25Ω,定值电阻两端的电压始终保持UV=2V,根据串联电路电压的规律,滑动变阻器分得的电压
滑动变阻器分得的电压为电压表示数的倍,根据分压原理,当接入25Ω电阻时,滑动变阻器连入电路中的电阻为
即所选择的滑动变阻器的最大阻值不能小于12.5Ω,故选乙。
(6)电流I随电阻R变化的图象分析可知:导体两端的电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成反比。
(7)①闭合S、断开S1,用电压表测出待测电阻Rx两端的电压为U1。②再闭合S1,用电压表测出电源的电压U;③在①中,两电阻串联,测得电阻Rx两端的电压为U1;在②中,定值电阻R0短路,电路为电阻Rx的简单电路,电源电压为U,根据串联电路电压规律,两电阻串联时,定值电阻R0的电压为
由欧姆定律可得,电路中的电流为
则待测电阻的表达式
【变式5-1】小聪同学用伏安法测电阻,实验电路如图甲所示。
(1)正准备闭合开关时,同组的成员小兰拦住他,说导线接错了。请你检查一下电路,把接错的那一根导线找出来,打上“×”,再画线把它改到正确的位置上;
(2)闭合开关前,滑动变阻器滑片P应置于 端(选填“a”或“b”);
(3)正确连接电路后,实验时刚一“试触”,就发现电流表的指针迅速摆动到最大刻度,其原因可能是:① ;② ;
(4)小聪同学正确连接后,进行实验,某次实验中电压表示数如图乙所示,电流表示数如图丙所示,被测电阻 Ω;
(5)实验过程中电流表突然烧坏,不能正常使用了,他想出一个方法,应用现有的器材,也能测出电阻的阻值。他设计了如图丁所示的电路,若滑动变阻器的最大阻值已知为R,被测电阻的阻值为,实验步骤如下:
①将滑动变阻器滑到最左端a时,闭合开关S,读出电压表的读数,记为U;
② ;
③则被测电阻的阻值为: (写出表达式。
【答案】(1)
(2)a
(3) 电源电压过大 电流表接入电路的量程过小
(4)8
(5) 闭合开关S,读出电压表的示数为
【详解】(1)原电路中,电流表与电阻并联,电压表串联在电路中是错误的,电流表应与电阻串联,电压表与电阻并联,如下所示:
(2)闭合开关前,为保护电路,应使变阻器连入电路中的电阻最大;即滑动变阻器的滑片P应置于a端。
(3)[1][2]刚一“试触”,就发现电流表的指针迅速摆动到最大刻度,说明电路中的电流较大,根据影响电流的因素,可能是电源电压过大或电流表的量程选择偏小或滑动变阻器接入电路的阻值偏小。
(4)由图乙知,电压表的量程为0到3V,分度值为0.1V,示数为2.4V;由图丙知,电流表的量程为0到0.6A,分度值为0.02A,示数为0.3A;则被测电阻
(5)③[1][2]在步骤①中,电路为只有的简单电路,电压表测电源电压;在步骤②中,滑动变阻器滑到b端,闭合开关S,读出电压表的读数,记为;与滑动变阻器的最大阻值串联,电压表测两端的电压,根据串联电路电压规律,滑动变阻器两端电压为
则通过的电流
故
【变式5-2】利用如图所示的电路测量小灯泡正常发光时灯丝的电阻,小灯泡的额定电压为2.5V。
(1)连接电路后,闭合开关,灯泡不亮,电流表几乎无示数,电压表示数接近电源电压,无论怎样移动滑动变阻器滑片,灯泡都不发光,两表示数均无变化,其原因可能是 ;
A.灯泡短路
B.小灯泡未与灯座拧紧
C.滑动变阻器断路
(2)故障排除后,移动滑动变阻器滑片到某一位置,电压表的示数如图乙所示,灯泡两端的电压是 。要测量灯泡正常发光时的电流,应将图甲中滑动变阻器的滑片向 (选填“左”或“右”)端移动,使电压表的示数为 V;
(3)若电流表坏了,可以用一只阻值合适的定值电阻R0来间接测量小灯泡正常发光时灯丝的电阻,电路图如图丙所示,操作步骤如下:
①闭合S1和S0,断开S2,移动滑动变阻器滑片,使电压表示数等于小灯泡的额定电压U额;
② ,断开S1,闭合S2和S0,记下此时电压表示数U1;则小灯泡正常发光时灯丝的电阻的表达式R= (用U额、U1和R0表示)。
【答案】 B 1.8V 右 2.5 保持滑动变阻器滑片P不动
【详解】(1)[1]闭合开关后,发现小灯泡不发光,电流表示数为零,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,与电压表并联的电路断路了,即出现此故障的原因可能是小灯泡断路,故B符合题意,AC不符合题意。
故选B。
(2)[2]电压表的示数如图乙所示,电压表选用小量程, 分度值为0.1V,读数为1.8V。
[3][4]灯在额定电压下正常发光,1.8V小于灯的额定电压2.5V,应增大灯的电压,根据串联电路电压的规律,应减小变阻器的电压,由分压原理,应减小变阻器连入电路中的电阻大小,应将图甲中滑动变阻器的滑片向右端移动,使电压表的示数为2.5V。
(3)[5][6]①闭合S1和S0,断开S2,移动滑动变阻器滑片,使电压表示数等于小灯泡的额定电压U额,此时L、R0和变阻器串联,电压表测灯泡两端电压,故灯泡正常发光;②保持滑动变阻器滑片P不动,断开S1,闭合S2和S0,记下此时电压表示数U1,电路的连接方式没有发生变化,电压表测L与R0的总电压,则R0两端的电压
电流
小灯泡正常发光时灯丝的电阻的表达式
课后提升·查漏补缺
1.如图所示电路,电源电压为U且保持不变,闭合开关S后,电流表指针在零刻度线,电压表指针则有明显偏转( )
A.灯L断路 B.电阻R断路
C.电阻R短路 D.灯L短路
【答案】A
【详解】A.如果灯泡L断路,电流表无示数,故A符合题意;
B.如果电阻R断路,灯泡不亮、电压表示数为零,故B不符合题意;
C.电阻R短路,电流表电压表都有示数,故C不符合题意;
D.灯L短路,电压表无示数,故D不符合题意。
故选A。
2.如图,电源电压不变,闭合开关S后,灯L1、L2都发光,一段时间后,两盏灯突然熄灭,此时电流无示数,电压表有示数,则产生这一现象的原因是( )
A.灯L1短路 B.灯L2短路
C.灯L1断路 D.灯L2断路
【答案】C
【详解】由图可知,该电路为串联电路,电压表测量灯泡L1两端的电压,电流表测量电路中的电流。一段时间后,两盏灯突然熄灭,此时电流无示数,这说明电路出现了断路现象;电压表有示数,说明电压表与电源之间是通路,所以故障是灯L1断路,故ABD不符合题意,C符合题意。
故选C。
3.(多选)如图甲所示电路,R2为定值电阻,电源电压不变,闭合开关S,将滑片P从b端移动到a端的过程中,电流表和电压表示数变化关系如图乙所示,下列说法正确的是( )
A.滑动变阻器的最大阻值为15Ω
B.定值电阻R2的阻值为5Ω
C.滑动变阻器滑片P在b端时,R2两端电压为2V
D.电源电压为4V
【答案】ABD
【详解】A.电路为串联电路,电压表测量滑动变阻器两端电压,当滑动变阻器连入电路的阻值最大时,电路中电流最小,则滑动变阻器连入电路的最大值为
故A正确;
BD.串联电路电源电压等于各用电器电压之和,即,
联立方程,解得
故BD正确;
C.滑动变阻器滑片P在b端时,滑动变阻器连入电路的阻值最大,此时滑动变阻器两端的电压为3.0V,电流为0.2A,则R2两端电压
故C错误。
故选ABD。
4.如图甲所示电路,电源电压保持不变。闭合开关后,滑动变阻器的滑片P从b端移至a端,电流表示数随电压表示数变化关系的图像如图乙所示。当滑片移到中点时,通过定值电阻R的电流为 A。
【答案】0.75
【详解】由图甲可知,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,由图乙可知,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;由欧姆定律可得,定值电阻R的阻值
由图乙可知,电路中的最小电流0.5A时,电压表的最小示数为3V,此时滑动变阻器的阻值最大,滑动变阻器的最大电阻为
当滑片移到中点时,通过定值电阻R的电流为
5.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缓慢向 端(选填“A”或“B”)移动,灯泡L会逐渐变暗。
【答案】B
【详解】如图,滑动变阻器用入电路的的电阻为滑片到A接线柱之间的电阻,滑动变阻器和灯泡串联,要使灯泡L逐渐变暗,就要增大电路中的电阻,从而减小通过灯泡的电流,故电源电压保持不变,闭合开关S,将滑动变阻器的滑片P缓慢向B端移动。
6.在如图所示的电路中,电源电压保持不变。当电键S由断开到闭合时,电压表示数将 ,电流表示数将 (均选填“变大”、“不变”或“变小”),小灯将 (选填“熄灭”或“变亮”)。
【答案】 变大 变小 变暗
【详解】[1][2][3]由图可知,当开关断开时,电阻和灯泡串联,电压表测量电阻两端的电压,电流表测量电路中的电流,由于电路是通路,电流表和电压表都有示数;当开关闭合时,电路中只有电阻接入电路,灯泡和电流表被短路,灯泡不发光,亮度变暗;电流表示数为0,电流表示数变小;电压表测量电源的电压,根据串联电路的电压关系可知,此时电压表的示数是变大的。
7.如图所示,小莉同学用“伏安法”测正常工作电压为2.5V的小灯泡正常发光时的电阻。闭合开关,将滑动变阻器的滑片移动到如图所示的位置时,电压表示数为2.8V,这时应将滑动变阻器的滑片向 (选填“左”或“右”)适当移动。当小灯泡正常发光时,电流表示数如图乙所示,则小灯泡正常发光时的电阻是 Ω。
【答案】 右 5
【详解】[1]电压表示数为2.8V,大于灯泡正常发光时的电压,由串联分压的特点可知,应向右移动滑动变阻器的滑片,增大滑动变阻器连入电路的阻值,减小灯泡两端的分压,直至电压表示数为2.5V。
[2]图中电流表连接的是小量程,分度值为0.02A,示数为0.5A,则小灯泡正常发光时的电阻
8.用如图所示电路测未知电阻Rx的阻值,闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片移到 端(选填:“A”或“B”)。某次实验时,读出电压表示数是3V,如果保持滑片位置不变,将Rx换成一个阻值比它大的电阻接入电路,闭合开关,电压表示数会 3V。(选填“大于”“等于”或“小于”)
【答案】 B 大于
【详解】[1][2]为保护电路,闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片移到阻值最大处,即B端;某次实验时,读出电压表示数是3V,如果保持滑片位置不变,将Rx换成一个阻值比它大的电阻接入电路,因电阻变大,由分压原理,电阻的电压变大,故电压表示数会大于3V。
9.马丽同学用如图甲所示的电路测量未知电阻Rx的阻值,闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片P移动到最 端(选填“左”或“右”),当电压表的示数为2.5V时,电流表的示数如图乙所示,则电流表的示数是 A,Rx的阻值是 Ω.
【答案】 右 0.5 5
【分析】为防止电路中的电流过大烧坏电路元件,闭合开关前,滑动变阻器处于最大阻值处;根据电流表的量程和分度值读出示数,利用欧姆定律求出Rx的阻值.
【详解】为保护电路,闭合开关前,滑动变阻器的滑片P应处于最大阻值处的右端;由图乙可知,电流表的量程为0∼0.6A,分度值为0.02A,故电流表示数为0.5A,由I可得,Rx5Ω.
10.用如图甲所示的电路测量定值电阻Rx的阻值。
(1)请用笔画线代替导线将图甲中的实物连接完整(要求滑片P向左移动的过程中电流表示数变小);
(2)连接电路时,开关要 ;闭合开关之前,应将滑动变阻器的滑片P置于 (选填“A”或“B”)端;
(3)实验时,闭合开关,发现电流表和电压表的示数都为0,用一根导线在图甲中先后连接接线柱G与F、F与E时,电压表和电流表的示数仍为0,而连接接线柱E与D时,电压表和电流表的指针却明显偏转。则电路的故障是 ;
(4)排除故障后继续实验,当电压表示数为2V时,电流表示数如图乙所示,则定值电阻Rx= Ω;
(5)小杨同学认为应多测几组数据,你认为多次实验的目的是: ;
【答案】(1) (2) 断开 A (3)滑动变阻器断路
(4)10 (5)求平均值以减小误差
【详解】(1)[1]滑动变阻器连接的要求是一上一下,题中要求滑片P向左移动的过程中电流表示数变小,所以滑片P向左移动,滑动变阻器接入的电阻要变大,应连接在B端。如图所示:
(2)[1]实物未连接好,并且不确定电路没有发生短路的情况下,开关必须是断开的,防止烧坏电路元件。
[2]为了保护电路,闭合开关前,滑动变阻器阻值调至最大,故滑片应该移至A端。
(3)实验时,闭合开关,发现电流表和电压表的示数都为0,说明电路断路,用一根导线在图甲中先后连接接线柱G与F、F与E时,电压表和电流表示数仍为0,则说明G与F、F与E之外部分断路,连接接线柱E与D时,电压表和电流表的指针却明显偏转,说明E与D之外电路正常,则电路故障是滑动变阻器断路。
(4)由图甲可知,该电路为串联电路,各处电流都相等,电流表示数如图乙所示,为小量程,读数为0.2A,根据公式可知,定值电阻Rx的电阻为
(5)在测量性实验中,多次测量的是同一对象的值,误差是不可避免的,因一次测量的数据误差较大,为了达到测量的准确程度,就要采取多次测量取平均值的方法来减小误差。
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