内容正文:
17.4欧姆定律在串、并联电路中的应用课时练习
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知识点 欧姆定律在串、并联电路中的应用
连接方式
串联
并联
电路图
电流规律
I=I1=I2
I=④
电压规律
U=①
U=U1=U2
总电阻
R总=②
比例关系
分压特点:U1:U2=③
分流特点:I1:I2=⑤
如果用一个电阻R代替两个串联电阻R1、R2,接入电路后,电路的状态不变,即R两端的电压和通过它的电流与原来的相同,R就叫作这两个串联电阻R1、R2的等效电阻,或者叫作总电阻.并联电路中的并联电阻和它的总电阻也存在某种“等效代替”的关系.
知
拓
展
识
参考答案
①U1+U2 ②R1+R2 ③R1:R2 ④I1+I2 ⑤R2:R1
课时练习
一、单选题(本大题共9小题)
1.如图是某简易煤气检测电路,其中Q为气敏元件,其阻值随煤气浓度的升高而减小。若输出信号的仪表选用电压表或电流表,闭合开关S,当煤气浓度升高时,要求仪表的示数增大,则
A.选用电压表接在、之间 B.选用电压表接在、之间
C.选用电流表接在、之间 D.选用电流表接在、之间
2.如图所示,是定值电阻和小灯泡L中电流随电压变化的图象,由图象可知( )
A.乙是小灯泡的图象
B.定值电阻的阻值为5Ω
C.定值电阻和小灯泡L并联接在4V的电源上,干路中的电流是1.2A
D.定值电阻和小灯泡L串联接在6V的电源上,电路中的电流是0.4A
3.若R0是已知阻值的定值电阻,滑动变阻器铭牌磨损,导致阻值未知,则利用下列电路图不能够准确测出未知电阻Rx阻值的是( )
A.B.C. D.
4.物理实验中常常需要进行多次测量,目的是避免偶然性或减小误差,下面实验中,进行多次测量是为了减小误差的是( )
A.探究动能大小与哪些因素有关 B.测量定值电阻的阻值
C.探究影响导体电阻大小的因素 D.探究通过导体的电流与两端电压的关系
5.如图是电阻甲和乙的U-I图像,小明对图像信息做出的判断,正确的是( )
A.乙是定值电阻
B.当甲两端电压为0.5V时,通过它的电流为0.3A
C.将甲和乙串联,若电流为0.3A,则它们两端的总电压为2V
D.将甲和乙并联,若电压为2.5V,则它们的干路电流为0.5A
6.小慧为了测量未知电阻RX,利用学生电源(两端电压不变且未知)、已调零的电流表、阻值已知的定值电阻R0、开关、导线等实验器材,连接了如图所示实验电路。当开关S1、S2都闭合时,电流表的示数为I1;当只闭合开关S2时,电流表的示数为I2。则下列四个选项中,RX的表达式正确的是( )
A. B.
C. D.
7.在 “伏安法测电阻” 的实验中,关于滑动变阻器的作用,下列说法中正确的是( )
A.控制电源的电压,以免损坏电压表
B.改变电阻两端的电压和电路中的电流,实现多次测量
C.使电压表和电流表的读数更加准确
D.能使电阻两端的电压升高,电阻变大
8.如图所示电路,电源电压恒定,R1、R2、R3均为定值电阻。当开关S闭合,S1、S2断开时,电流表A的示数为0.2A;当开关S、S1闭合,S2断开时,电流表A的示数为0.4A;当开关S、S1、S2都闭合时,电流表A的示数为0.5A,则( )
A.R1:R2=2:1 B.R1:R3=1:1
C.R2:R3=1:2 D.R1:R2:R3=2:2:1
9.某实验小组用如图所示的电路进行实验,下列分析正确的是( )
A.电路中R1、R2串联
B.实验中,滑动变阻器的滑片可以任意滑动
C.将R2的滑片向右移动,电压表V与电流表A1的示数比值变大
D.实验中,若一只电表示数突然变小,另两只电表示数不变,则可能是R2断路
二、多选题(本大题共1小题)
10.如图所示,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中线段 AB 表示,则电源电压的大小和滑动变阻器的最大值分别为( )
A.4V B.6V C.10Ω D.20Ω
三、填空题(本大题共7小题)
11.如图所示电路,电源电压保持不变,闭合开关S,电压表测 两端的电压;当R2的滑片P向右移动时,电流表的示数将 (填“变大”“变小”或“不变”)。
12.如图所示为小王同学设计的遮光感应烟雾探测器部分工作原理图,在一个外部光线无法进入的烟室中,装有一个激光发生器及带有一光敏电阻R0(光照越强,R阻值越小,反之则越大)的电路,R为定值电阻,电源电压恒定。烟雾进入烟室后,激光被烟雾遮挡而使光敏电阻的阻值发生变化,烟雾越来越浓时,电路中电流表示数逐渐 (填“增大” 或“减小”),当电压表示数达到某一固定值时,探测器便会发出警报。如果要使烟雾浓度较小时探测器就能发出警报,在不改变电压表设定值的情况下,可将定值电用R的阻值 (填“调小一点”“调大一点”或“不作改变”)。
13.为了测量Rx的阻值,某同学设计了如图甲所示的电路.已知R0=5Ω,当S1断开、S2闭合时,电压表的示数为6V;当S2断开、S1闭合时,电压表的示数如图乙所示,由此可知R0两端的电压为 V,Rx的阻值为 Ω。
14.如图所示是通过灯泡L、定值电阻R的电流跟其两端电压的关系图像,由图可得定值电阻R的阻值为 Ω;如果把灯和定值电阻并联接在电压为4V的电路两端时,灯L的电阻是 Ω。干路中的电流大小为 A。如果把灯泡和定值电阻接在某电源两端,此时电路中的电流为0.4A,则该电源电压为 V。
15.在研究小灯泡的电阻实验探究中,电流表的示数如图,读数为 A。实验中,小灯泡的灯丝由暗变亮,记录数据画出I—U图像,由图可知,小灯泡的电阻随温度的升高而 。(选填“变大”、“变小”或“不变”)
16.如图甲所示,电源电压恒定,定值电阻的阻值为8Ω。将滑动变阻器的滑片从a端滑到中点的过程中,电压表示数U与电流表示数I之间的关系图象如图乙所示。滑动变阻器R的最大阻值为 。电源电压为 V。
17.如图是电阻A、B的图象.由图可知:将电阻A、B串联后接入电路,当通过A的电流为0.3A时,A和B两端的总电压是 V,将电阻A、B并联后接入某电路,当通过B的电流为0.2A时,A两端的电压是 V.
四、作图题(本大题共2小题)
18.两个固定电阻R1R2的伏安曲线如图所示,请你在图中画出它们串联和并联电阻的伏安曲线,并标注出来。__
19.利用题图所示电路测量电阻,但图中仅有一根导线连接错误,请在连接错误的导线上打上“×”,再画线把它改到正确的位置上。
五、实验题(本大题共1小题)
20.图甲是用伏安法测电阻的实物图,所用滑动变阻器的规格是“20Ω 1A”,电源为两节新干电池,待测电阻Rx的阻值约为10Ω。
(1)用笔画线代替导线在图甲中完成电路连接,要求滑动变阻器的滑片向B端滑动时连入电路的电阻变大。
(2)排除故障后,移动滑动变阻器的滑片到某一位置,此时电压表示数为2.4V,电流表的示数如图乙所示,则Rx的阻值为 Ω。
(3)经过多次测量得到的实验数据如表所示
数据序号
1
2
3
4
5
电压U/V
0.75
1.0
1.5
2.0
2.5
电流I/A
0.09
0.14
0.22
0.28
0.32
为减小实验误差,小明依据多次测量取平均值的做法进行了如下运算
由此得电阻Rx=7.38Ω,这样的算法是 (选填“合理”或“不合理”)的。
(4)小华认为:不用电流表,只用电压表和定值电阻R0,由图丙同样可以测得未知电阻Rx的阻值。小华设计方案如下:a.闭合S1、断开S2,读出电压表示数为U1;b.闭合S1、S2,读出电压表示数为U2.电阻Rx的表达式为Rx= (用测量值U1、U2及R0来表示)。
六、综合题(本大题共1小题)
21.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U0为35V),一个电流表(量程为0~0.6A),两个滑动变阻器R1(最大阻值约为50Ω)和R2(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)。
七、计算题(本大题共2小题)
22.小明同学在做“伏安法”测电阻的实验时,发现测量值和真实值之间总是存在一定的差异;经查阅资料得知,原来电流表和电压表都是有电阻(内阻)的;电压表的内阻很大,电流表的内阻很小,正是电表内阻的存在,才导致了这种差异;如图是该同学设计的测量电表内阻的电路图,电源电压U=4.5V,电阻R=40Ω,接通电路后电流表示数为0.12A,电压表示数为4.4V,求:
(1)电流表的内阻(结果保留二位小数);
(2)通过电压表的电流;
(3)电压表的内阻。
23.酒驾、醉驾会给交通安全带来巨大隐患,便携式酒精测试仪给交警执法带来了极大的便利。如图1所示,是便携式酒精测试仪的原理图,电源电压恒为3V,Rp是酒精气体传感器,其阻值随酒精气体浓度变化的规律如图2所示,R0是报警器,其电阻值恒定为50。问:
(1)当气体中酒精浓度为0时,电路中的电流是多少?
(2)当气体中酒精浓度为0时,电路通电10s消耗电能是多少?
(3)我国法律规定,当每100ml的气体中酒精浓度大于或等于20mg小于80mg为酒驾,大于或等于80mg为醉驾。在对某司机的检测中,电压表的示数为2V,通过计算分析该司机属于酒驾还是醉驾。
参考答案
1.【答案】A
【详解】
由图示知,若在或间连接电流表,则电路中的电阻或气敏元件Q会被短路,所以仪表应选用电压表。由题意可知,当煤气浓度升高时,气敏元件Q的阻值减小,电路的总电阻变小,由可知,电路中的电流增大,电阻两端的电压变大,因串联电路中总电压等于各分电压之和,所以,气敏电阻Q两端的电压减小,按要求,仪表的示数增大,说明电压表接在、间,故A正确,符合题意,BCD不正确,不符合题意。
故选A。
2.【答案】C
【详解】
A.由图像知,乙图线是一倾斜的直线,是定值电阻的I-U图象,而甲图线中,用电器的电阻是变化的,所以是小灯泡的I-U图线,故A不符合题意;
B.由图像知,当通过定值电阻R的电流为0.4A时,它两端的电压为4V。则定值电阻
故B不符合题意;
C.当定值电阻R和小灯泡L并联在4V的电源上时,由图像知,通过小灯泡的电流为0.8A,则通干路的电流
I=I1+IL=0.4A+0.8A=1.2A
故C符合题意;
D.由图像知,定值电阻R与小灯泡L串联接在电路中时,如果通过电路的电流为0.4A,则R两端的电压为4V,L两端的电压为1V,电源电压
U=4V+1V=5V
故D不符合题意。
故选C。
3.【答案】C
【详解】
A.电压表直接测Rx的电压,电流表直接测Rx的电流,根据可以求出Rx的电阻值,故A正确,不符合题意;
B.电压表V1可以直接测量R0的电压,R0是定值电阻,根据求出电流,电压表V2可以直接测量Rx的电压,根据串联电路电流处处相等,Ix=I0,根据可以求出Rx的电阻值。故B正确,不符合题意;
C.电流表只能直接测出Rx的电流,电压不能直接测量和间接测量,无法计算出电阻,故C错误,符合题意;
D.电流表A1可以直接测量R0的电流,R0是定值电阻,根据U0=I0R0求出电压,电流表A2可以直接测出Rx的电流,根据并联电路各支路的电压相等得Ux=U0,根据 可以求出Rx的电阻值。故D正确,不符合题意。
故选C。
4.【答案】B
【详解】
A.探究动能大小与哪些因素有关,多次测量是为了寻找普遍规律,故A不符合题意;
B.测量定值电阻的阻值,多次测量求平均值,是为了减小实验误差,故B符合题意;
C.探究影响导体电阻大小的因素,换用不同的材料、长度、横截面积,是为了寻找普遍规律,故C不符合题意;
D.探究通过导体的电流与两端电压的关系,多次改变导体两端的电压,测电流,为了寻找普遍规律,故D不符合题意。
故选B。
5.【答案】C
【详解】A.由图得,乙的电阻随乙电阻随电压增大而增大,故A错误;
B.由图得,当甲两端电压为0.5V时,通过它的电流为0.1A,故B错误;
C.将甲和乙串联,若电流为0.3A,甲乙的电压分别为1.5V、0.5V,则它们两端的总电压为
故C正确;
D.当电压为2.5V时,甲乙的电流分别为0.5A,将甲和乙并联,若电压为2.5V,则它们的干路电流为
故D错误。
6.【答案】C
【详解】
如图所示,当开关S1、S2都闭合时,R0和Rx并联,电流表测量干路电流,有
I0+Ix=I1
当只闭合开关S2时,R0单独工作,电流表测量R0的电流,即I0=I2,所以通过Rx的电流为
Ix=I1-I2
根据并联电路电压特点及欧姆定律,Rx两端的电压
Ux=U0=I2R0
所以
故ABD错误,C正确。
故选C。
7.【答案】B
【详解】
A.实验中滑动变阻器能改变被测电阻两端的电压,但不能改变电源电压,故A错误;
BD.“伏安法测电阻” 的实验中移动滑动变阻器的滑片,滑动变阻器接入电路的阻值发生改变,从而可以改变电路中的电流;待测电阻的阻值不变,根据U=IR可知,待测电阻两端的电压也会变化,电流和电压的变化可以是增大、升高,也可以是减小、降低,从而实现多次测量,故B正确,D错误;
C.电流表和电流表读数的准确程度由它的分度值来决定,实验中滑动变阻器对电流表、电压表的读数准确程度没有影响,故C错误。
故选B。
8.【答案】B
【详解】
当开关S闭合,S1、S2断开时,电路中只有R1,电源的电压不变,可得
U=I1R1=0.2A×R1
当开关S、S1闭合,S2断开时,电路中R1和R3并联,电源的电压不变,可得
当开关S、S1、S2都闭合时,电路中R1、R2和R3并联,电源的电压不变,可得
由以上三式联立可得:R1:R2:R3=1:2:1,即R1:R2=1:2,R1:R3=1:1,R2:R3=2:1,故ACD不符合题意,B符合题意。
故选B。
9.【答案】D
【详解】
A.由图可知:电流从正极流出,经过电流表A2,在R1、R2 之间分为两个支路,一条支路由R1和电流表A2组成,另一条支路为R2,汇合后回到电源负极,所以R1、R2并联,故A错误;
B.滑动变阻器的滑片滑到最左端时,阻值为零,会造成电源短路,烧坏电源,故B错误;
C.将R2的滑片向右移动,连入电路的阻值变大。电压表V与电流表A1的示数比值等于R1的阻值,因为R1是定值电阻,阻值不变,所以比值不变,故C错误;
D.两电阻并联,R1、R2不会发生短路故障,否则电源烧坏,三只电表都没示数;电压表测量电源电压,保持不变,若R1断路,电流表A1示数减小,同时干路电流减小,A2示数也会变小,不符合题意;若R2断路,则电压表、电流表A1示数不变,干路电流变小,A2示数变小,符合题意,故D正确。
故选D。
10.【答案】BD
【详解】
CD.由图甲知,闭合开关,定值电阻和滑动变阻器串联,电压表测量滑动变阻器两端电压,电流表测量电路电流。当滑片在a端时,滑动变阻器电阻丝全部接入电路,电路的电阻最大,电路的电流最小,由图象乙可知,此时滑动变阻器两端电压
U2=4V
通过滑动变阻器的电流
I2=0.2A
由欧姆定律可知,滑动变阻器的最大值
故C错误,D正确;
AB.根据串联电路的电流特点可知,此时通过定值电阻R1的电流
I1=I2=0.2A
根据欧姆定律和串联电路的电压特点可知,电源电压
U=U1+U2=I1R1++U2=0.2A×10Ω+4V=6V
故A错误,B正确。
故选BD。
11.【答案】 R1; 变小
【详解】
[1]电路图中R1和R2串联,电压表并联在R1的两端,开关S闭合后,电压表测量R1两端的电压。
[2]当滑动变阻器R2的滑片P向右移动时,滑动变阻器接入电路的阻值变大,串联电路中的总电阻变大,电源电压不变,由欧姆定律可知,电路中的电流减小,即电流表的示数变小。
12.【答案】 减小 ; 调小一点
【详解】
[1]烟雾越浓,光敏电阻受到的光照越弱,其阻值变大,导致整个串联电路的总电阻变大。在电压不变的情况下,电路中的电流减小。
[2]烟雾越浓,电路中的电流越小,定值电阻两端电压越小,电压减小到一定程度时就会报警。若想在烟雾浓度较小时,报警器就要报警,即让光敏电阻阻值较小时(烟雾浓度小),定值电阻分担的电压就会很小,小到预设的数值。。
在串联电路中,各部分两端电压是按电阻成正比分配的,若想使定值电阻两端电压分提得很小,可以减小定值电阻的阻值,将其调小一点。
13.【答案】 2.4 ; 7.5
【详解】
[1]当S2断开、S1闭合时,电压表测R0两端电压,示数如图乙所示为2.4V,R0两端的电压为2.4V。
[2]电路中的电流为
Rx两端的电压为
Ux=U-U0=6V-2.4V=3.6V
Rx的阻值为
14.【答案】 10 ; 5 ; 1.2 ;5
【详解】
[1]由图象可知,当定值电阻两端的电压为4V时,通过电阻的电流为0.4A,电阻为
[2]如果把灯和定值电阻并联接在电压为4V的电路两端时,由图象可知,通过灯的电流为0.8A,灯L的电阻
[3]由图象可知通过定值电阻的电流为0.4A,通过灯L的电流为0.8A,根据并联电路的电流规律,干路中的电流为
I总=IR+IL=0.4A+0.8A=1.2A
[4]如果把灯泡和定值电阻串联接在某电源两端,此时电路中的电流为0.4A,由图象可知,定值电阻两端的电压为4V,灯泡两端的电压为1V,根据串联电路的电压规律
U总=UR+UL=4V+1V=5V
15.【答案】 0.8 ; 变大
【详解】
[1]由图可知,电流表的量程是0~3A,分度值是0.1A,电流表的示数是0.8A。
[2]由图可知,随着电压的增大,小灯泡温度升高,但电流增加越来越慢,说明小灯泡的电阻变大,即小灯泡的电阻随温度的升高而增大。
16.【答案】 8 ; 12
【详解】
[1][2]由图甲知,定值电阻R0与滑动变阻器R串联在电路中,电压表测变阻器R两端的电压。电流表测电路中的电流。滑片由a端滑至中点的过程中,变阻器接入电路的阻值变小,电压表两端的电压变小。由图乙知,当滑片滑至中点时,电压表示数为4.0V,此时电路中的电流
据串联电路的特点有
当滑片置于a端时,变阻器接入电路的阻值最大,据串联电路的特点有
解以上两式得,电源电压及变阻器的最大阻值分别为
U=12V,R=8Ω
17.【答案】4.5;2;
【详解】
因串联电路中各处的电流相等,所以两电阻串联时,通过A的电流为0.3A时,通过B的电流也为0.3A,由图象可知,通过A、B两端的电压分别为,,因串联电路中总电压等于各分电压之和,所以,A和B两端的电压总和:
因并联电路中各支路两端的电压相等,所以,将A、B并联后接入电路中时,它们两端的电压相等,由图象可知,当通过B的电流为0.2A时,两端的电压为2V,所以A两端的电压也为2V.
18.【答案】
【详解】
利用,由图可知:
,
,
将它们串联在电路中时,则
,
将他们并联在电路中时,则
,
将他们串联在电源为3V、6V、9V、12V的电路中时,根据计算出对应的电流为1/3A、2/3A、1A、4/3A;将他们并联在电源为3V、6V、9V的电路中时,根据计算出对应的电流为1.5A、3A、4.5A;在I-U图像找到对应的点,然后用一条直线将他们连接起来,如图所示:
19.【答案】
【详解】
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,电流表与电阻串联,电压表与电阻并联,改正后如下图所示:
20.【答案】 ; 8; 不合理 ;
【详解】
(1)[1]电源为两节新干电池,电源电压为3V,待测电阻Rx的阻值约为10Ω,由欧姆定律,电路的最大电流为
故电流表选用小量程与电阻串联;要求滑动变阻器的滑片向B端滑动时连入电路的电阻变大,故变阻器左下接线柱连入电路中,如图所示:
。
(2)[2]排除故障后,移动滑动变阻器的滑片到某一位置,此时电压表示数为2.4V,电流表的示数如图乙所示,电流表选用小量程,分度值为0.02A,电流为0.3A,由欧姆定律待测电阻为
(3)[3]为减小误差,应多次测量取平均值,即将5次得出电阻取平均值作为最后测量结果,而不是用5次电压的平均值与5次电流的平均值之比,故这样的算法是不合理的。
(4)[4]闭合S1、断开S2,两电阻串联,电压表测待测电阻的电压,读出电压表示数为U1;闭合S1、S2,定值电阻短路,电压表测电源电压,读出电压表示数为U2;由串联电路电压的规律,定值电阻的电压为
U0=U2﹣U1
由分压原理可知
则
21.【答案】(1) (2)见详解 (3)
【详解】(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,选择滑动变阻器。
(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,滑动变阻器单独接入电路,电流表测电路电流,调节滑片到适当位置,电流表示数为I1,则滑动变阻器接入电路的阻值;断开开关S2,保持滑片位置不动,和串联,电流表测电路电流,示数为I2,则电路总电阻,。
22.【答案】(1)0.83Ω;(2)0.01A;(3)440Ω
【详解】
解:由题意可知,R与RV并联后再与RA串联,电压表示数为并联部分的电压,电流表测干路电流;
(1)因串联电路中总电压等于各分电压之和,所以,电流表两端的电压为
UA=U-UV=4.5V-4.4V=0.1V
由
可得,电流表的内阻为
(2)因并联电路中各支路两端的电压相等,所以,通过R的电流为
因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,所以,通过电压表的电流为
(3)电压表的内阻为
答:(1)电流表的内阻为0.83Ω;
(2)通过电压表的电流为0.01A;
(3)电压表的内阻为440Ω;
23.【答案】(1);(2);(3)属于醉驾
【详解】
解:(1)根据图1可知,酒精气体传感器与报警器串联,电压表测报警器的电压,由图2可知,酒精气体浓度为0时
RP1=200Ω
根据串联电阻的规律及欧姆定律,气体中酒精浓度为0时,电路中的电流是
(2)电路通电10s消耗电能
(3)由题意知电源电压不变,电压表示数为2V,则电路的电流为
由欧姆定律电路的电阻
根据串联电阻的规律
Rp2=R总-R0=75Ω-50Ω=25
由图2知酒精浓度大于80mg/mL,该司机属于醉驾。
答:(1)当气体中酒精浓度为0时,电路中的电流是;
(2)当气体中酒精浓度为0时,电路通电10s消耗电能是;
(3)在对某司机的检测中,电压表的示数为2V,该司机属于醉驾。
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