内容正文:
【第十四章欧姆定律】
单元综合
一、单选题
1.下列描述合理正确的是( )
A.电路两端有电压,电路中就一定有电流
B.USB接口输出的电压为5V
C.电压相等的两盏灯一定是并联
D.长度相同的两根铜线,粗的那根电阻较大
2.在如下图所示电路中,开关闭合后,电流的示数是0.5A,此时小灯泡恰好正常发光,当给电路中的电阻丝加热一段时间后,发现电流表的示数变小了,小灯泡发光很暗。根据这一现象,同学们大胆的猜想:电阻丝阻值大小的影响因素是( )
A.电阻丝的长度 B.电阻丝的温度
C.电阻丝的材料 D.电阻丝的横截面积
3.下列表述符合实际的是( )
A.人的安全电压是36V
B.通常状态人的电阻约是20Ω
C.一节新干电池的电压为2V
D.家用日光灯正常发光时的电流约为200mA
4.按图甲所示连接好电路后,闭合开关,电路正常工作,电压表V1和V2的示数均如图乙所示,已知R1的阻值为5Ω。下列判断正确的是( )
A.电源电压为6V
B.R2的阻值为25Ω
C.将图甲电路改接成图丙电路,R2两端的电压为5V
D.将图甲电路改接成图丙电路,经过R1和R2的电流之比为1∶4
5.根据欧姆定律公式I=可以导出R=,关于这个公式正确的说法是( )
A.导体电阻的大小与导体两端电压成正比
B.导体电阻的大小与它的电流成反比
C.导体电阻的大小与导体两端电压和通过导体的电流无关
D.当导体两端电压为零时,导体的电阻也为零
6.如图所示,在“探究电流与电阻的关系”时,电源电压恒为4.5V,R1可选用5Ω、10Ω、20Ω的电阻,滑动变阻器R2规格为“25Ω 0.5A”,电压表(量程为0V~3V),电流表(量程为0~0.6A)。下列说法正确的是( )
A.多次实验是为了减小误差
B.实验中可保持R1两端电压为3V
C.将R1由10Ω换成20Ω,需要向右调节滑动变阻器的滑片
D.若实验电压的预设值为1.5V,要获得3组实验数据,要更换最大阻值为40Ω的滑动变阻器
7.在“探究电流与电压的关系”的实验中,小明画出了电阻R1和R2的I﹣U图像如图所示,下列说法正确的是( )
A.当电压为0时,它们的电阻也为0欧
B.R1=10Ω,R2=5Ω
C.在电阻一定时,导体中的电流与其两端的电压成正比
D.用不同的电阻研究电流与电压的关系得出的结论不一样
二、多选题
8.利用一块电压表和阻值已知的电阻R0测量电阻Rx的阻值。小雨选择了满足实验要求的器材,电源电压保持不变,并连接了如图所示实验电路。闭合开关S1,断开开关S2,电压表的示数为U1;闭合开关S1和S2,电压表的示数为U2,则下列四个选项中正确的是( )
A.实验过程中,通过R0的电流始终相同
B.如果在S1和电源之间接入滑动变阻器,可实现多次电阻测量
C.Rx的表达式可以为
D.若将开关S2与电压表互换位置,其他不变,也能测量出Rx的阻值
9.下列说法中正确的是( )
A.公式 表示:在导体电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比
B.公式 表示:导体的电阻与其两端的电压成正比,与通过它的电流成反比
C.一个用电器工作时有电流通过,则该用电器两端电压一定不为零
D.绝缘体永远不可能导电
10.利用图像可以描述物理量之间的关系,关于下列图像的描述错误的是( )
A.图甲:温度和压强一定时,某物体密度与其体积的关系
B.图乙:阴影部分的面积表示物体运动的路程
C.图丙:电阻一定时,导体两端电压与通过导体电流的关系
D.图丁:燃料的热值与燃料体积的关系
11.如图甲所示,电源电压恒定,闭合开关S后,将滑动变阻器的滑片从最右端移至灯正常发光的位置,此过程中电流表示数与两个电压表示数的关系图像如图乙所示。下列说法正确的是( )
A.曲线a是电流表示数与电压表示数的关系图像
B.电源电压为
C.灯的额定电流为
D.滑动变阻器的最大阻值是
12.下列是小东同学设计的测量Rx的电路图,图中电源电压未知但不变,定值电阻R0阻值已知,滑动变阻器R1的最大阻值已知,通过断开、闭合开关或调节R1接入电路阻值能测出Rx阻值的电路是( )
A. B.
C. D.
13.如图甲所示的电路中电源电压恒定,闭合开关S,移动滑片P,电压表示数随电流表示数变化的关系图象如图乙所示。下列分析正确的是( )
A.电源电压为12V
B.R0的阻值为20Ω
C.滑片P向左移动的过程中,R0两端电压逐渐变小
D.滑片P向右移动的过程中,电压表示数与电流表示数的比值变大
14.灯泡L工作时能够承受的最大电压和电流分别为“6V,0.8A”,电阻R工作时能够承受的最大电压和电流分别为“6V,0.6A”,通过它们的电流与其两端电压变化的关系如图甲所示。现将它们连入图乙所示电路中闭合开关S,电路正常工作。下列说法正确的是( )
A.灯泡的电阻随其两端电压的增大而减小
B.为了电路安全,电源电压最大值为9V
C.当电压表示数为3V时,电流表示数为0.6A
D.若电源电压为4V,则通过灯泡的电流为0.3A
三、填空题
15.如左图所示电路中,R0为定值电阻,R1为滑动变阻器。右图是滑动变阻器的电功率与电流关系的图像。R0的阻值是 Ω,滑动变阻器的最大值是 Ω,电源电压是 V。
16.在测量小灯泡电阻的实验中.正确连接电路并闭合开关后,电压表和电流表的示数如图所示.则流过小灯泡的电流为 A,小灯泡的电阻为 Ω。
17.小明选取一根粗细均匀的铅笔芯ab,连接成如图所示的电路,把铅笔芯左端导线固定,闭合开关后,将右端夹子向左移动的过程中,铅笔芯连入电路的阻值 (选填“变大”或“变小”),小灯泡会 (选填“变亮”或“变暗”)。
18.电阻通常用字母 表示,在国际单位制中,电阻的单位是 ,简称 ,符号是
19.如图所示是一种测定油箱内油量的装置,其中R是滑动变阻器的电阻片,滑动变阻器的滑片跟滑杆连接,滑杆可以绕轴O转动,另一端固定着一个浮子,此装置的油量表是由 表改装而成,当油量减少时,滑动变阻器的阻值 ,油量表的示数 。(选填:增大或减小)
20.定值电阻R1和R2串联后,接在电压可调的电源两端,电路中的电流I随电源电压U变化关系的图象如图所示.已知R1=2Ω,则R2= Ω.
21.如图a所示电路中,R为滑动变阻器,R0为定值电阻,电源两端的电压不变,改变R的滑片位置,电压表示数随电流变化的图线如图b所示,则R0的阻值为 ,电源电压为 V.
22.如图所示电路,电阻R1有“6Ω 0.5A”,R2标有“3Ω 2A”,电流表A1、A2的量程均为0-3A,电压表量程为0-15V,在a、b间接入电压可调的直流电源,闭合开关S后,为保证R1、R2均不损坏,则允许加的电源电压最大为 V,通过电流表A1的电流最大为 A.
四、计算题
23.如图所示电路中,定值电阻R1=10 Ω.当开关S闭合时,电流表示数为0.2 A,电压表示数为4 V.求:
(1)定值电阻R2的阻值.
(2)电源电压.
24.如图所示,开关S处于闭合状态,电源电压保持6V不变,已知电阻。
(1)当开关、断开,闭合时,电流表示数为0.3A,求电阻R2的阻值。
(2)当开关、、都闭合时,电流表示数为1.8A,求电阻的阻值。
(3)当开关、闭合,断开时,求此时电流表示数。
五、作图题
25.在如图所示的电路中,有两根导线尚未连接,请以笔画线代替导线补上,补上后要求:(a)电压表测小灯两端的电压;(b)闭合开关,当滑动变阻器的滑片P向左移动时,小灯变亮。
26.如图所示,是练习使用滑动变阻器改变灯泡亮度的未完成电路,请用笔画线代替导线完成电路连接。要求:滑动变阻器滑片向左移动时,L变亮,导线不能交叉。
六、实验探究题
27.小东按图中所示的电路探究“电流跟电压的关系”。他利用两节新干电池与规格适当的滑动变阻器串联组成可调电源。
(1)请将如图所示的实物电路补充完整。要求:变阻器滑片 P 向右移动时,电流表示数增大。
(2)实验中,多次改变滑动变阻器连入电路中的电阻值,分别测出通过电阻 R 的电流和对应的电压值。如下表。
电压 U/V
0.5
1.0
2.0
2.5
3.0
电流 I/A
0.1
0.2
0.4
0.5
0.6
①可调电源在实验中的作用是: 。
②根据表中数据能得出的结论: 。
(3)完成实验后,他还想测量小灯泡的额定功率。于是,他断开开关,将图中的电阻R 换成一个额定电压为 3.8V,电阻大约 10Ω的灯泡,小东接下来的操作应该是: 。
七、综合题
28.实际的电源都有一定的内部电阻r。如干电池,因其内阻r的存在,对外供电时所提供的电压也不是它本身的真正电压,实际计算过程中,可以把它看成是由一个电压为U、电阻为0的理想电源与一个阻值为r的电阻串联而成,如图所示。实验室有一电压约为3V的电源(内阻不到1)。为了测量该电源的内阻r,现有两个电阻R1=15,R2=5,一个量程为0-0.3A的电流表,并设计了图中甲、乙两种测量电路,请通过分析回答下列问题;
(1)你认为能够测电源内阻的电路是 (选填“甲”或“乙”):
(2)写出主要实验步骤和需测量的物理量 ;
(3)写出电源内阻r的数学表达式 (用已知量和测量值表示)。
29.图1是汽缸气压控制装置。可绕O点旋转的水平轻杆AOB通过轻质竖直硬棒连接轻质活塞和固定在地面上的力敏电阻RF,RF阻值与所受压力F的关系图线如图3所示。硬棒与A端、B端、活塞、RF均牢固连接,转轴O、活塞与汽缸间摩擦均不计。图2是控制电路图,R为电阻箱。已知:电压U=9V,AO长0.5m,BO长0.4m,活塞面积0.01m2,当RF中的电流I≥0.05A时,电路将控制气泵向汽缸中打气;当RF中的电流I≤0.04A时,电路将控制气泵向汽缸中抽气。将S闭合,该装置工作。(设大气压为1×105Pa,压力F仅在图3所示范围内变化)
(1)若活塞向上推压硬棒,则汽缸内气体的压强 汽缸外的大气压强,B点受到硬棒的压力向 (选填“上”或“下”);
(2)对装置进行调试:将电阻箱阻值调至某值,当电路中的电流I=0.045A时,RF受到向下的压力为100N。
求:
①电阻箱的阻值;
②此时汽缸内气体的压强;
③若将调试好的该装置移至气压低的高原地区工作时,该装置能控制的最大气压将 (选填“增大”或“减小”)。为保持所控制的最大气压不变,则可以采取的措施为 。
A.仅增大电阻箱R的阻值
B.仅更换电源,使电源电压更小
C.仅将支点O向左移动一段距离
答案解析部分
1.【答案】B
2.【答案】B
3.【答案】D
4.【答案】C
【解析】【解答】A.由甲图知道,两电阻串联接入电路,电压表V1测电阻R1两端的电压,电压表V2测电源电压,电压表V1和V2的示数均如图乙所示,所以电压表V1接入电路的是小量程,电压表V2接入电路的是大量程,则R1两端的电压为1V,电源电压为5V,A不符合题意;
B.串联电路各处电流相等,根据欧姆定律知道,通过电路的电流 ,串联电路总电压等于各部分电压之和,则R2两端的电压U2=U-U1=5V-1V=4V,R2的阻值为 ,B不符合题意;
C.由丙图知道,两电阻并联接入电路,并联电路各支路两端电压相等,所以R2两端的电压为5V,C符合题意;
D.根据欧姆定律知道,将图甲电路改接成图丙电路,经过R1和R2的电流之比为 ,D不符合题意。
故答案为:C。
【分析】在串联电路中,总电压等于各用电器分压之和,根据电压表测量的位置选择量程,结合指针位置,测量电压;利用电压和电阻的比值, 计算电流;根据分压和电流的比值, 计算电阻;并联电路中,支路电压等于电源电压;根据电压和电阻的比值, 计算电流。
5.【答案】C
【解析】【解答】解:阻值是导体本身所具有的性质,只与导体的材料、长度、横截面积和温度有关,与两端的电压和通过的电流无关,当电压为0时,电阻大小不变;
公式R=只说明导体电阻的大小是导体两端的电压与通过导体的电流大小的比值.
故选C.
【分析】电阻是导体本身的一种性质,它与两端的电压和通过电流无关,R=这个导出公式只说明导体电阻的大小是导体两端的电压与通过导体的电流大小的比值.
6.【答案】D
7.【答案】C
8.【答案】C,D
【解析】【解答】A、 闭合开关S1,断开开关S2, R0 和Rx串联,电压表测量定值电阻电压 U1 ,当 闭合开关S1和S2 ,Rx短路,此时电压表测量电源电压 U2 ,电路电压不变,电阻降低,所以通过 R0的电流增加,A错误
B、 如果在S1和电源之间接入滑动变阻器,由于未知电阻的电压无法测量,所以不可实现多次电阻测量 ,B错误
C、未知电阻电压为 U2- U1,电路电流U1/R0,所以Rx的表达式可以为 ,C正确
D、 若将开关S2与电压表互换位置,其他不变,闭合开关S1,断开开关S2 ,R0 和Rx串联,电压表测量待测电阻电压 U1,当 闭合开关S1和S2 ,R0短路,此时电压表测量电源电压 U2,定值电阻电压为U2-U1,电路电流为(U2-U1)/R0,根据欧姆定律计算待测电阻电压,D正确
综上选CD
【分析】根据串并联判识选项
1、电路的串并联:串联:电路元件首位相连,用电器相互干扰,并联:电路元件首首相连,用电器互不干扰,电流表、电压表的连接:电流表与待测原件串联;电压表的与待测原件并联,所以闭合开关S1,断开开关S2, R0 和Rx串联,电压表测量定值电阻电压 U1 ,当 闭合开关S1和S2 ,Rx短路,此时电压表测量电源电压 U2
2、欧姆定律:公式为U=IR,未知电阻电压为 U2- U1,电路电流U1/R0,所以Rx的表达式可以为
9.【答案】A,C
【解析】【解答】A. 根据欧姆定律的内容可知,在导体电阻一定时,通过导体的电流跟导体两端的电压成正比,可用I= 表示,A符合题意;
B. 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,公式R=UI只是计算电阻大小的一种方法,B不符合题意;
C. 一个用电器工作时有电流通过,根据U=IR可知,该用电器两端一定有电压,C符合题意;
D. 容易导电的物体叫导体,不容易导电的物体叫绝缘体,它们都有电阻,D不符合题意。
故答案为:AC.
【分析】欧姆定律:导体中的电流,与导体两端的电压成 正比,与导体的电阻成反比.
决定电阻大小的因素:导体的电阻是导体本身的一种性质,它的大小决定于导体的材料、长度、横截面积和温度.(电阻与加在导体两端的电压和通过的电流无关)
有持续电流的条件:必须有电源和电路闭合.
10.【答案】C,D
【解析】【解答】A、 图甲:温度和压强一定时,某物体密度与其体积的关系 ,A正确
B、 图乙:阴影部分的面积表示物体运动的路程 ,B正确
C、 图丙:电阻一定时,导体两端电压与通过导体电流成正比,C错误
D、 图丁:燃料的热值使物体的基本属性,与体积无关,D错误
综上选CD
【分析】根据密度公式、速度公式、欧姆定律、热值判识选项
1、密度的性质:密度是物质的基本属性,不随质量和体积的变化而变化;至于材料本身以及材料状态有关
2、速度公式:v=s/t,所以题目中的面积为物体的位移
3、欧姆定律U=IR,所以当电阻一定时,电流和电压成正比
4、物质的热值为单位质量燃料完全燃烧释放的能量,是物质的基本属性;
11.【答案】B,D
12.【答案】B,C,D
13.【答案】A,B,D
14.【答案】B,D
【解析】【解答】由图乙可知,灯泡和电阻串联,电压表测电阻两端的电压,电流表测电路中的电流;
A、由图甲可知,灯泡两端的电压增大,通过灯泡的电流也增大,但灯泡两端的电压增加比通过灯泡的电流增加的更快,根据欧姆定律可知,灯泡的电阻随其两端电压的增大而增大,故A错误;
B、由题意可知,灯泡允许通过的最大电流为0.8A,电阻允许通过的最大电流为0.6A,为了电路安全,由串联电路的电流特点可知,电路中的最大电流为0.6A,
由图甲可知,此时灯泡两端的电压为3V,电阻两端的电压为6V,由串联电路的电压特点可知,电源电压:U=UL+UR=3V+6V=9V,故B正确;
C、当电压表示数为3V,即电阻两端的电压为3V时,由图甲可知,通过电阻的电流为0.3A,即电流表的示数为0.3A,故C错误;
D、由串联电路的电流特点可知,通过电阻和灯泡的电流相等,由图甲可知,当电路中的电流为0.3A时,电阻两端的电压为3V,灯泡两端的电压为1V,由串联电路的电压特点可知,此时电源电压:U=UL'+UR'=1V+3V=4V,符合题意,即电源电压为4V时,通过灯泡的电流为0.3A,故D正确。
故选:BD
【分析】由图乙可知,灯泡和电阻串联,电压表测电阻两端的电压,电流表测电路中的电流;
(1)由图甲可知,灯泡两端的电压增大,通过灯泡的电流也增大,但灯泡两端的电压增加比通过灯泡的电流增加的更快,根据欧姆定律分析灯丝电阻随电压的变化;
(2)根据灯泡和电阻允许通过的最大电流结合串联电路的电流特点求出电路中的最大电流,根据图甲找出此时灯泡和电阻两端的电压,根据串联电路的电压特点求出电源电压;
(3)根据图甲找出此时通过电阻的电流,即为电流表的示数;
(4)根据串联电路的电流、电压特点从图甲中找出电源电压为4V时,通过灯泡的电流
15.【答案】10;50;12
【解析】【解答】R0定值电阻与R1滑动变阻器串联,电压表测变阻器的电压,电流表测电路中的电流,根据欧姆定律 可知,当电路中电流最小时,电路的电阻最大,由图乙可知,最小电流 ,此时变阻器的电功率为1.0W,根据 可得,变阻器的最大电阻
由图像可知,当电路中的电流 时,变阻器R1的电功率 ,由 可得,此时R1接入电路的电阻
根据串联电路中总电阻等于各分电阻之和,由 可得,电源的电压 ------①
当电路中的电流 时,电源的电压 ------②
解得: 。
电源电压
【分析】由电路图可知,R0与R1串联,电压表测R1两端的电压,电流表测电路中的电流;由图像可知,电路中的电流最小时R1的电功率,根据 求出R1的最大电阻;由图像读出电路中的电流为0.2A时R1的电功率,根据 求出R1接入电路的电阻;根据电阻的串联和欧姆定律表示出电源的电压,利用电源的电压不变得出等式求出R0的阻值,进一步求出电源的电压。
16.【答案】0.5;5
【解析】【解答】从图中的电压表的量程是0-3V,电压表的示数是2.5V,电流表的量程是0-0.6A,电流表的示数是0.5A,小灯泡的电阻为 。
【分析】根据电表的量程和分度值读出两电表的示数,再利用欧姆定律的变形公式计算灯泡的电阻 .
17.【答案】变小;变亮
18.【答案】R;欧姆;欧;Ω
【解析】【解答】解:
由电阻的定义和单位可知,导体对电流的阻碍作用叫电阻,电阻用字母R表示,在国际单位制中电阻的单位名称是欧姆,简称欧,单位的符号是Ω.
故答案为:R;欧姆;欧;Ω.
【分析】电阻是导体对电流的阻碍作用,用字母R表示,其单位是欧姆,符号是Ω.
19.【答案】电压;增大;减小
20.【答案】4
【解析】【解答】解:由I﹣U图象知,电路总电阻R= = =6Ω;
由串联电路的电阻特点知,电阻R2=R﹣R1=6Ω﹣2Ω=4Ω;
故答案为:4.
【分析】(1)由I﹣U图象找出电路电压U所对应的电流I,然后由欧姆定律求出电路的总电阻;(2)由串联电路特点求出电阻R2的阻值.
21.【答案】1Ω;10
【解析】【解答】由U-I图象可知: (1)当UR=6V时,I=4A,此时:
U=UR+U0,即:U=6V+4A×R0,-----① (2)当UR′=4V时,I′=6A,此时:
U=UR′+U0′,即:U=4V+6A×R0,-----②
由①②联立解得:
R0=1Ω,U=10V
故答案为:1Ω,10.
【分析】从U-I图象中找出两组相应的U、I值,根据串联电路的电压关系求解.
22.【答案】3;1.5
【解析】【解答】 由电路图可知,R1与R2并联,电流表A1测干路电流,电流表A2测R2支路的电流,电压表测电源的电压。
由欧姆定律可得两电阻两端允许所加的最大电压分别为:U1=I1R1=0.5A×6Ω=3V,U2=I2R2=2A×3Ω=6V,
因并联电路中各支路两端的电压相等,所以,为了保护电阻R1,电源电压不能超过3V;
此时通过两电阻的电流分别为:I1'=I1=0.5A,I2'=;
所以干路电流表A1的示数不能超过:I=I1'+I2'=0.5A+1A=1.5A。
【分析】由电路图可知,R1与R2并联,电流表A1测干路电流,电流表A2测R2支路的电流,电压表测电源的电压;知道两电阻的阻值和允许通过的最大电流,根据欧姆定律求出两电阻两端允许所加的最大电压,
根据并联电路的电压特点可知电源的最大电压为两电阻两端允许所加电压中最小的,根据欧姆定律分别求出通过两电阻的电流,利用并联电路的电流求出干路电流。
23.【答案】(1)20Ω;(2)6V
24.【答案】(1)15Ω;(2)10Ω;(3)0.6A
25.【答案】
【解析】【解答】电压表测小灯两端的电压,所以电压表与小灯泡并联,滑动变阻器的滑片P向左移动时,小灯变亮,所以滑片P向左移动时,滑动变阻器的电阻变小,电路图如图所示:
。
【分析】1、电路的串并联:串联:电路元件首位相连,用电器相互干扰,并联:电路元件首首相连,用电器互不干扰,开关在干路上控制整个电路的通断,开关在支路上控制单个支路的通断;家庭、公共场所的电路为并联电路;
2、变阻器:变阻器的连接为一上一下,通过改变电阻丝接入电路的长度进而改变电阻,变阻器的作用除了改变电阻外还可以起到保护电路的作用,所以在连接好电路后,变阻器阻值应该调节到最大阻值处。
26.【答案】
27.【答案】(1)
(2)改变电阻两端的电压;电阻一定时,通过导体的的电流与导体两端的电压成正比
(3)增加一节干电池,同时电压表的量程选择0~15V
【解析】【解答】(1)变阻器滑片 P 向右移动时,电流表示数增大,即电路中接入电阻变小,因此应将变阻器右下接线柱与R左端接线柱连接,如下图
;(2)①探究“通过电阻的电流跟两端电压的关系”实验时应多次测量,需要改变电阻两端的电压,可以通过滑动变阻器来实现,故可调电源在实验中的作用是改变电阻两端的电压。
②由表格数据可知,电阻一定时,电流与电压的比值为一定值,即电阻一定时,通过导体的的电流与导体两端的电压成正比。(3)测一个额定电压为3.8V、阻值约为10Ω的小灯泡的额定功率,小灯泡两端的电压必须能达到3.8V,因此电源必须增加一节干电池,此时电源电压为1.5V×3=4.5V
电压表的量程也应选择0~15V。
【分析】(1)电流表串联在电路中,电压表并联在电路中,滑动变阻器的接线柱一上一下,连接实物图即可;
(2)要探究电流与电压的关系,需要控制电阻相同;结合表格中的数据分析电流与电压的关系即可;
(3)可以通过增加电流来提高电压。
28.【答案】乙;①闭合开关S1、S2,读出电流表示数I1,②闭合开关S1、断开S2,读出电流表示数I2;
29.【答案】大于;上;;8000Pa;增大;C
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