内容正文:
14.3欧姆定律的应用
学校:___________姓名:___________班级:___________考号:___________
一、单选题
1.风速是气象观测中的重要参数,常用风速仪测量,如图甲所示的是简易风速仪的原理图。其中“恒流源”是一个特殊电源,它始终提供大小恒定的电流,为定值电阻,为压敏电阻,当风速变化时,迎风板会受到不同大小的风压,的阻值就会发生变化,随压力F变化的关系图像如图乙所示,则下列说法正确的是( )
A.当压力变大时,电压表示数增大
B.当压力变大时,电流表示数增大
C.当压力变小时,电路总电阻变小
D.当压力变小时,电流增加量大于电流减小量
2.如图所示,电源电压和灯泡L的电阻均保持不变。闭合开关S,滑片P从中点向下滑动的过程中,下列说法正确的是( )
A.电压表的示数变大 B.电流表A1的示数变小
C.灯泡L的亮度变暗 D.电流表A2的示数不变
3.小李同学在检查一个电路时,发现其中一个6欧的电阻坏了,但手边只有欧、欧、欧的电阻,保持电源电压不变,选择某两个电阻以某种方式连接替换,可行的是( )
A.将与串联 B.将与串联 C.将与并联 D.将与并联
4.三个电阻,当把它们并联时总电阻为R,则R与三个电阻之间的大小关系是( )
A. B. C. D.
5.小明同学设计了一个风力测定仪,如图所示,O是转动轴,OC是金属杆,下面连接着一块受风板,无风时杆OC是竖直的,处于图中虚线位置。风越强,杆OC偏转的角度越大。AB是一段圆弧形电阻,P点是金属杆与弧形电阻相接触的点,电路中接有一个灯泡,测风力时,闭合开关S。以下能说明风力变大的是( )
A.灯泡变亮 B.灯泡变暗
C.电压表示数变大 D.电压表示数变小
6.如图电路正常工作一段时间后,两表中一表示数变大,另一表示数变小。电路中除了灯泡L和电阻R外,其他元件及连接均无问题,则下列分析中正确的是( )
A.R短路或断路都有可能 B.一定是R断路
C.可能是灯丝短路 D.可能是灯丝断了
7.用“伏安法测电阻”实验电路图如图所示,初步知道未知电阻的阻值在十几欧左右,如果考虑电流表及电压表的电阻,则下列判断正确的是
A.测量值等于电阻的实际阻值 B.测量值小于电阻的实际阻值
C.测量值大于电阻的实际阻值 D.以上三种情况都有可能
8.如图所示是一个自动体重测试仪的工作原理图,有关它的说法正确的是( )
A.体重显示表是由电压表改装成的
B.体重越大,体重显示表的示数越大
C.体重测试仪电路由于缺少开关,始终处于通路
D.R2在电路中没有任何作用
9.如图所示电路,电源电压保持不变,R1为定值电阻,R2为滑动变阻器。闭合开关S后,滑动变阻器的滑片P从a端向b端移动的过程中,下列判断正确的是( )
A.电流表A与电压表V2的示数均变大
B.电流表A示数变小,电压表V2的示数不变
C.电压表V2的示数与电压表V1的示数之差变小
D.电压表V1的示数变化量与电流表A的示数变化量之比不变
10.有一个铭牌模糊不清的定值电阻估计阻值约为500Ω左右,小明想利用实验室的器材测其阻值。提供的器材有两节干电池、学生电压表(量程为0-3V;0-15V)、学生电流表(量程为0-0.6A;0-3 A)、电阻箱R0(0-9999Ω、5A)和滑动变阻器(10Ω、1 A)各一个,开关、导线若干。下列四个设计方案中,能测出阻值的是( )
A. B.
C. D.
二、填空题
11.小明同学在修理电子玩具时,需要用一个7.5Ω的电阻,但他手边只有阻值为2Ω、10Ω、20Ω、30Ω的电阻各一个,他可以通过 来获得阻值为7.5Ω的电阻。
12.如图所示,电源电压恒定,R1=10Ω,R2=20Ω,当S1闭合,S2、S3断开时,电流表的示数为0.6A,电源电压为 V;当S2闭合,S1、S3断开时,电流表示数为 A;当S1、S3闭合,S2断开时,电流表示数为 。
13.如图所示,电压U=12V,灯泡L的额定电压为9V,其电流与电压的关系如图所示,滑动变阻器R的最大阻值为10Ω。则灯泡L正常发光时的电流为 A,阻值为 Ω。在某次正常调节中,R的阻值变化量比L的阻值变化量大,则滑片P的移动方向是 (选填“一定向左”“一定向右”或“向左、向右均可”)。
14.小红进行了测量定制电阻R和小灯泡L的电阻的实验,实验原理是 ,根据测出的数据画出了I-U图像如图所示。由图可知,当小灯泡两端的电压升高时,其阻值 (增大/不变/减小)。若将两者串联在电源电压为4V的电路中,L和R的阻值之比为 。
15.王明同学在修理电子玩具,需要用一个75Ω的电阻,手边有阻值为300Ω、100Ω、60Ω、40Ω、35Ω的电阻各一个,他可以选择其中 Ω和 Ω两个电阻串联起来使用,也可以选择其中 Ω和 Ω两个电阻并联起来使用。
16.如图所示是一个自动体重测试仪的工作原理图,体重显示表是由 (选填“电流表”或“电压表”)改装而成的,它的示数越大,说明所测人的质量越 。
三、作图题
17.如图所示, 小明在做测定值电阻的实验时连接的电路, 闭合开关后, 经仔细检查后发现电路中有一根导线连接错误, 请在图中错误的那根导线上画“×”, 并用笔画线代替导线将电路连接正确。
四、实验题
18.在测量小灯泡电阻的实验中,小明设计了如图-1所示的电路。已知小灯泡的额定电压为2.5V,电源电压为3V,滑动变阻器的规格为“20Ω 1A”。
数据序号
1
2
3
4
5
电压U/V
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
电流I/A
0.14
0.18
0.22
0.24
电阻R/Ω
3.6
5.6
6.8
8.3
(1)该实验的原理是 。
(2)连接电路时,开关应处于 状态,且将滑动变阻器的滑片P移至图-1中所示的 (选填“a”或“b”)端,电压表应选择 (选填“0~3V”或“0~15V”)的量程。
(3)正确连接电路,闭合开关,移动滑片P的过程中,小灯泡不发光,电流表、电压表均无示数;直至移动滑片P到图-1中M点时,小灯泡突然发光,电流表、电压表均有明显示数,小明立即断开开关,查找原因。出现以上现象的原因可能是___________(填选项字母)。
A.滑动变阻器短路
B.滑动变阻器M点右侧附近有断路
C.滑动变阻器M点左侧附近有断路
(4)排除故障后,改变滑片P的位置,记录电压表的示数U和电流表的示数I,并计算出对应的阻值。当电压表示数为2.5V时,电流表示数如图-2所示,其读数为 A。
(5)请结合表中信息分析,能否用该实验的器材探究电流与电压的关系,并说明理由 。
五、计算题
19.把电阻R1和R2串联后接到电源电压为20V的电路两端,通过R1的电流为0.2A,R2两端电压为4V。若将R1和R2并联后接到同一电路中,求:
(1)并联后电路的等效电阻为多少?
(2)并联后,通过R1、R2的电流各是多少?
六、综合题
20.如图甲所示是某电子秤的原理示意图,R1为定值电阻,托盘下方的电阻R为压敏电阻,其电阻大小与托盘中所放物体质量m大小的关系图像如图乙所示。已知托盘中未放入任何物体时,电流表示数为I=0.1A,且电源电压为8V保持不变。问:
(1)当托盘中放入的物体质量增大时,电路中的电流变 (选填“大”或“小”);
(2)定值电阻R1的阻值是多少?
(3)电流表示数为0.16A时,放入托盘中的物体质量是多少?
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《14.3欧姆定律的应用》参考答案
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答案
B
B
D
D
C
A
C
B
D
D
1.B
【详解】AB.电路中定值电阻和压敏电阻并联,电压表测量各个支路电压。由图乙可知当压力增大时,压敏电阻的阻值变小,根据并联电路总电阻的特点,整个电路的总电阻也变小;再由恒流源的特点,总电流不变,由可得压敏电阻两端的电压变小;因并联电路各个支路电压相等,定值电阻两端的电压也减小,即电压表示数减小,根据欧姆定律得,通过的电流减小,总电流I不变,由可知,压敏电阻所在支路的电流增大,即电流表示数增大,故A错误,B正确;
CD.当压力变小时,压敏电阻的阻值变大,则整个电路总电阻变大;由可知、两端电压变大,即电压表示数变大,由得通过的电流也变大,而总电流I不变,则电流增加量与电流减小量相等,所以 CD错误。
故选B。
2.B
【详解】A.由电路图可知,灯泡和滑动变阻器并联,电压表测的是电源电压,且电源电压不变,所以电压表示数不变,故A错误;
B.当滑片从中点向下滑动时,滑动变阻器接入电路的阻值变大,根据可知,通过滑动变阻器的电流变小,而电流表与滑动变阻器串联,故电流表的示数变小,故B正确;
C.在并联电路中灯泡两端的电压不变,所以通过灯泡的电流也不变,因此灯泡的亮度不变,故C错误;
D.根据并联电路中干路电流等于各支路电流之和可知,滑片P从中点向下滑动时,滑动变阻器接入电路的阻值变大,通过滑动变阻器的电流变小,则干路电流减小,由于电流表A2测量干路中电流,则电流表的示数减小,故D错误。
故选B。
3.D
【详解】A.将R1与R2串联,总阻值为
故A不符合题意;
B.将R2与R3串联,总阻值为
故B不符合题意;
C.将R1与R2并联,总阻值为
故C不符合题意;
D.将R2与R3并联,总阻值为
故D符合题意。
故选D。
4.D
【详解】因为并联电路电阻的关系为,所以并联电路的总电阻小于任一支路电阻,即小于最小的电阻,故总电阻小于,即,故D符合题意,ABC不符合题意。
故选 D。
5.C
【详解】由电路图知,圆弧形电阻与灯泡串联在电路中,电压表通过杆OC测在圆弧形电阻PA端的电压。所以风力变大时,电路中的总电阻不变,电路中的电流不变,灯泡亮度不变。但电压表所测的PA部分随风力变大,阻值变大,则分去的电压变大,所以电压表示数变大。故ABD不符合题意,C符合题意。
故选C。
6.A
【详解】由图可知,电阻R、电灯L和电流表串联,电压表测量R两端的电压,电流表测量电路电流;
AB.若R短路,电路的总电阻变小,根据欧姆定律可知,电路中的电流变大,电压测量一段导线两端的电压,示数减小为0;若电阻R断路,电压表串联接入电路,电路中电流表示数为0,电压表测量电源电压,示数变大,故A正确,B错误。
C.若灯丝短路,电路的总电阻变小,根据欧姆定律可知,电路中的电流变大,电压表测量的是电源电压,示数变大,故C错误;
D.若灯丝断了,电路断路,电路中无电流,电流表和电压表均无示数,故D错误;
故选A。
7.C
【分析】在不考虑电流表和电压表的电阻时,电流表测量的是通过RX的电流,电压表测量的是RX两端的电压;当考虑到电流表和电压表的电阻时,电流表仍可看成测量的是通过RX的电流,但电压表测量的却是RX和电流表两端的总电压.如仍用RX=计算,则测量值将大于电阻的实际阻值.
【详解】当考虑到电流表和电压表的电阻时:∵电流表和RX串联
∴通过RX和电流表的电流相等,即电流表测量的是通过RX和电流表的电流I
电压表测量的是RX和电流表两端的总电压U总,U总=UX+U电流表
∵RX=
又∵R总=RX+R电流表=+==
如仍用电压表示数除电流表示数即RX=计算,则测量值将大于电阻的实际阻值.
故选C
8.B
【详解】A.由电路图可知,定值电阻和滑动变阻器串联接入电路中,体重测试仪表串联在电路中,所以体重显示表是用电流表改装成的,故A错误;
B.当测试仪所测体重越大时,滑动变阻器接入电路的电阻变小,总电阻变小,根据可知,电路中的电流变大,即体重显示表的示数越大,故B正确。
C.当自动体重测试仪的上方无物体时,滑片位于绝缘层的位置,电路断路,故C错误;
D.若滑片滑到最上端时,变阻器连入阻值为0,若电路中没有R2,会造成电源短路,所以R2在电路中起保护作用,故D错误。
故选B。
9.D
【详解】AB.由图可知,闭合开关S后,与串联,电流表测电路中的电流,电压表V1测两端的电压,电压表V2测电源两端的电压;滑片移动时,电压表V2的示数不变;滑动变阻器滑片P自a端向b端移动的过程中,接入电路中的电阻变小,电路中的总电阻变小,由可知,电路中的电流变大,即电流表A的示数变大,故AB错误;
C.由图电压表V2测电源两端的电压,所以示数不变,电压表V1测两端的电压,根据串联分压知识,因为滑片自a端向b端移动的过程中,接入电路中的电阻变小,即阻值变小,所以两端的电压也会变小,即电压表的示数变小,故电压表与电压表之差是在变大,故C错误;
D.电压表V1的示数变化量等于定值电阻两端电压的变化量,
则
即,所以电压表的示数变化量与电流表A的示数变化量之比不变,故D正确。
故选D。
10.D
【详解】AB.阻值过大,电源电压较小,根据可知电路中电流会过小,电流表可能无法读数或者误差过大,AB选项中都用到电流表,所以不能测出阻值,故AB不符合题意;
C.电压表始终测电源电压,示数不变,所以不能测出阻值,故C不符合题意;
D.将电阻箱阻值调到较大的程度,闭合、时,电压表测电源电压,只闭合时,、串联,电压表测电压,根据串联分压原理列式可以得到阻值,故D符合题意。
故选D。
11.将10Ω和30Ω的两个电阻并联
【详解】如果要得到7.5Ω的电阻,利用身边的电阻并联,因为并联电路的总电阻的倒数等于各电阻倒数之和,所以可以选择10Ω和30Ω的电阻并联,总电阻
所以R=7.5Ω
12. 12 0.4 1.8A
【详解】[1]由电路图知,当S1闭合,S2、S3断开时,此时电路为R2的简单电路,电流表测通过R2的电流,即I2=0.6A,R2=20Ω,电源电压U=I2R2=0.6A×20Ω=12V
[2]由电路图知,当S2闭合,S1、S3断开时,此时R1与R2串联,根据串联电路电阻的特点:串联电路总电阻等于各分电阻之和,可得总电阻R串=R1+R2=10Ω+20Ω=30Ω
再根据欧姆定律可得,此时电路中的电流(即电流表示数)
[3]由电路图知,当S1、S3闭合,S2断开时,此时R1与R2并联,根据并联电路的电压特点:并联电路各支路两端的电压相等且等于电源电压,可得U1=U2=U=12V
通过R1的电流
通过R2的电流
根据并联电路的电流特点:并联电路干路电流等于各支路电流之和,可得干路电流(即电流表示数)I并=I1+I2=1.2A+0.6A=1.8A
13. 1.5 6 向左、向右均可
【详解】[1][2]灯泡正常发光时的电压为9V,由图像可知,灯泡正常发光时的电流
IL=1.5A
由I=可得,此时灯丝的电阻
RL==6Ω
[3]滑片向左移动时,滑动变阻器的电阻变小,设原来电路中的电流为I1(即通过灯的电流),滑片往左滑一段距离后电路中的电流为I2(即通过灯的电流),因变阻器的电阻变小,根据分压原理可知:变阻器分得电压变小,由串联电路电压的规律可知,灯泡分得的电压增大,通过灯的电流也增大,所以
I1<I2
由于电源电压不变,则根据I=可知
R总1>R总2
即滑片向左移动后电路的总电阻变小;滑片向左移动后电流变大,根据P=UI可知灯的实际功率增大,灯丝的温度升高,小灯泡阻值随温度的升高而变大,因总电阻减小,由电阻的串联规律可知:变阻器R的阻值减小量大于灯泡L的阻值增大量。滑片向右移动时,滑动变阻器的电阻增大,灯泡变暗,电流变小,电路的总电阻变大,但灯丝的温度降低,灯泡的电阻减小,所以变阻器R的阻值增大量大于灯泡L的阻值减小量;综上可知,滑片不论向左还是向右移动,R的阻值变化量比L的阻值变化量大。
14. 增大 1∶3
【详解】[1]测量定值电阻R和小灯泡L的电阻的实验,实验原理是
[2]由图知道,灯泡两端电压的变化量大于通过灯泡的电流的变化量,根据欧姆定律可知其阻值增大。
[3]若将两者串联在电源电压为4V的电路中,通过串联电路各处电流相等,由图知道,过电路的电流为0.2A时,灯泡两端的电压为1V,定值电阻两端的电压为3V,串联电路总电压等于各部分电压之和,此时电源电压
根据串联分压原理知道,和R的阻值之比
15. 40 35 300 100
【详解】[1][2]要得到75Ω的电阻,因为串联电路的总电阻等于各电阻之和,所以可以选择40Ω和35Ω的电阻并联,总电阻
R总=40Ω+35Ω=75Ω
[3][4]要得到75Ω的电阻,因为并联电路的总电阻的倒数等于各电阻倒数之和,并联的总电阻小于任一个电阻,所以可以选择300Ω和100Ω的电阻并联,总电阻
解得R总=75Ω。
16. 电流表 大
【详解】[1]如图所示,体重显示表是串联在电路中的,电压表要与被测用电器并联,故体重显示表是由电流表改装而成的。
[2]体重测试仪(电流表)的示数越大,电路的总电阻越小,由串联电路中总电阻等于各分电阻之和可知,滑动变阻器R2接入电路中的电阻越小,则体重测试台受到的压力越大,即所测人的重力越大,其质量也越大。
17.
【详解】滑动变阻器应与定值电阻串联,电压表应并联在定值电阻两端,测量定值电阻两端的电压,电流表应串联在电路中,测量电路中的电流,故滑动变阻器与定值电阻相连的导线错误,应将定值电阻与滑动变阻器的连线改接到电压表的“-”接线柱上,如下图所示:
18.(1)
(2) 断开 b 0~3V
(3)B
(4)0.28
(5)见解析
【详解】(1)测量小灯泡电阻的实验中,通过测量通过小灯泡的电流和小灯泡两端的电压,根据即可算出小灯泡的电阻,所以该实验的实验原理是。
(2)[1]为了保护电路,连接电路时,开关应处于断开状态。
[2]闭合开关前,滑动变阻器滑片要移到阻值最大的位置,由图1可知为b端。
[3]电源电压为3V,小灯泡的额定电压为2.5V,电压表测量小灯泡两端电压,则电压表应选择小量程,即“0~3V”的量程。
(3)闭合开关前滑片处于阻值最大位置,即最右端;闭合开关,移动变阻器滑片P,发现小灯泡始终不亮,电流表、电压表均无示数,说明电路发生断路;直至移动滑片P到图-1中M点时,小灯泡突然发光,电流表、电压表均有明显示数,此时电路为通路,说明滑动变阻器M点左侧部分没有断路,则发生断路的是滑动变阻器M点右侧附近,故B符合题意,AC不符合题意。
故选B。
(4)由图2可知,电流表接小量程,分度值为0.02A,示数为0.28A。
(5)探究电流与电压的关系,需要控制电阻不变,分析表格数据可知灯泡电阻是变化的,所以用该实验器材不能探究电流与电压的关系。
19.(1)16Ω;(2)0.25A;1A
【详解】解:(1)由串联电路电压的规律可知R1两端的电压
U1=U-U2=20V-4V=16VR1的阻值
R2的阻值
并联后电路的等效电阻
(2)并联后,通过R1、R2的电流各是
答:(1)并联后电路的等效电阻为16Ω;
(2)并联后,通过R1、R2的电流各是0.25A和1A。
20.(1)大
(2)30Ω
(3)600g
【详解】(1)由图甲可知,R和R1串联,电流表测量电路中的电流,根据图乙可知,当托盘中放入的物体质量增大时,压敏电阻R的电阻值变小,R1的阻值固定不变,由串联电阻规律可知,电路总电阻变小,因为电源电压不变,根据可知,电流I增大,故电路中的电流变大。
(2)托盘中未放入任何物体时,电流表示数为I=0.1A,且电源电压为8V保持不变,由乙图可知,此时R的阻值为50Ω,此时电路中的总电阻为
则定值电阻R1的阻值是
(3)电流表示数为0.16A时,电路中的总电阻为
此时R的阻值为
由乙图可知,此时放入托盘中的物体质量是600g。
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