内容正文:
专题14 欧姆定律
5大高频考点概览
考点01 探究电流与电压的关系(共5小题)
考点02 探究电流与电阻的关系(共5小题)
考点03 欧姆定律的表达式与U、I、R的决定关系(共6小题)
考点04 欧姆定律的图像表示(共6小题)
考点05 欧姆定律的简单计算(共10小题)
地 城
考点01
探究电流与电压的关系
1.情境六:探究“电流与电压的关系”。
(1)小西要探究电流与电压的关系,连接了如图所示的电路,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完成电路的正确连接。
(2)小南和小模同学一起进行“探究电流与电压的关系”实验。
实验序号
电压/V
电流/A
1
2.8
0.12
2
2.0
0.20
小南设计的电路如图所示,用干电池作为电源,通过改变串联干电池节数来改变定值电阻两端的电压,记录连接不同节数干电池时的电流表示数进行实验。
小模将电源、开关、电流表、电阻、滑动变阻器正确串联,将电压表并联在电路中,移到滑片,记录实验数据如上表所示。
请判断两位同学的实验方案是否可行,并说明理由。
2.小利同学在“探究电流与电阻关系”实验中,她选择的实验器材有:学生电源(电压为6V)、电压表、电流表、定值电阻R0(5Ω、10Ω、20Ω、30Ω)、滑动变阻器R(50Ω1A)、开关及若干导线。
(1)请根据图甲的电路图,用笔画线代替导线将图乙中的实物电路连接完整 。(要求:向左移动滑动变阻器滑片时,电路中的电流变大)
(2)闭合开关后,小利发现电流表无示数,电压表有示数。则电路故障可能是_______。
A.定值电阻开路
B.定值电阻短路
C.滑动变阻器开路
(3)修复故障后,闭合开关,当小利移动滑动变阻器的滑片P,使电压表示数为2V后,紧接着就将定值电阻由10Ω更换成20Ω,电压表的示数会 (填“大于”“小于”或“等于”)2V,她应将滑动变阻器的滑片P向 (填“阻值变小”或“阻值变大”)端移动,才能使电压表示数保持2V不变。请纠正小利本次实验操作中的不规范之处 。
(4)当小利将定值电阻R0更换成30Ω进行实验时,发现无论怎样移动滑动变阻器的滑片都无法使电压表的示数为2V。通过认真思考,她认为要完成此探究实验,可以换成最大阻值至少为 Ω的滑动变阻器。
(5)通过小组讨论,小利觉得这套实验器材还能进行探究 关系的实验。
3.某兴趣小组设计了图甲所示电路进行“探究电流与电压的关系”实验。
(1)连接电路时,把某定值电阻接入电路,将滑动变阻器的滑片调至最 (选填“左”或“右”)端。闭合开关,发现电压表无示数,电流表有示数,其原因可能是定值电阻 。
(2)排除故障后,闭合开关,调节滑片P,电流表示数如图乙所示,则此时通过定值电阻的电流为 A。调节滑动变阻器,继续进行实验,并将实验数据记录在表中。
数据序号
1
2
3
4
5
6
电压U/V
0.6
0.9
1.2
1.8
2.4
3
电流I/A
0.12
0.19
1.8
0.48
0.6
小明发现这些数据中有一组是明显错误的,跟其他数据的规律完全不同,可能是读取这组数据时粗心所引起的 (填序号)组。
(3)分析数据得出结论,在电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成 。
(4)小红用电流表和一个已知最大阻值为R0的滑动变阻器测量未知电阻Rx的阻值,设计了如图丙所示的电路图,电源电压未知且保持不变
①将滑动变阻器的滑片P移动到最右端b点,记录此时电流表示数为I1;
②将滑动变阻器的滑片P移动到最左端a点,记录此时电流表示数为I2;
③则Rₓ= (用已知和测出的物理量R0、I1、I2表示)。
4.在“探究电流与电压、电阻的关系”实验中,器材有电源(电压为4.5V)、电流表、电压表、滑动变阻器R(30Ω 1A)、定值电阻(5Ω、10Ω、20Ω、30Ω)、开关、导线。
(1)“探究电流与电压的关系”
①小明按图甲所示电路图将其中一个定值电阻连入电路后,试触时发现电流表指针偏转情况如图乙所示,则该电路连接的错误是 。
②改正错误后,小明将滑片P向 (选填“左”或“右”)滑动,使定值电阻两端电压由1.5V逐渐增大到2V、2.5V,读出对应的电流值,实验数据如下表,其中第二次实验中电流表示数如图丙所示,为 A。
实验次序
1
2
3
U/V
1.5
2.0
2.5
I/A
0.15
0.25
③分析数据,得出结论:电阻一定时,通过导体的电流与导体两端电压成 比。
④分析数据可得,小明所用定值电阻的阻值为 Ω。
(2)“探究电流与电阻的关系”
①先将10Ω的定值电阻接入A、B两点间,调节滑片P,使电压表示数为2V,读出电流表示数。
②再将10Ω的定值电阻换成20Ω的,闭合开关S,调节滑片P,使电压表示数为 V,读出电流表示数。
③将实验器材中 Ω的定值电阻接入A、B两点间时,无论怎样移动滑片P都无法完成实验。
5.在“探究电流与电压、电阻的关系”的实验中,某实验小组选用5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω五个电阻,电压恒为6V的电源,“40Ω,1A”的滑动变阻器等器材,设计了如图甲所示的实验电路。
(1)闭合开关后,发现两电表指针偏转情况如图乙所示,则电路存在的故障可能是定值电阻 (短路/断路)。
(2)排除故障后,接入10Ω的电阻探究“电流与电压的关系”。
①当电压表的示数为2.8V时,电流表示数如图丙所示,为 A;实验小组记录的数据见表格,小红分析了数据后,指出有一组数据不符合实际,这组数据对应的实验次序是 。
实验次序
1
2
3
4
5
6
电压U/V
1
1.4
2
2.4
2.8
3
电流I/A
0.1
0.14
0.2
0.24
0.3
②分析正确的数据,可得出结论:当导体的电阻一定时, 。
(3)接着小红继续按照图甲所示的电路,将5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω这五个电阻单独接入电路,探究“电流与电阻的关系”。
①实验中控制电阻两端的电压为2V不变。她用5Ω的电阻完成实验后,断开开关,换上10Ω的电阻,再将滑动变阻器滑片移至电阻 (最大/最小)处,闭合开关后,再调节滑动变阻器使电阻两端的电压为2V。本次实验滑动变阻器的电阻与上次相比 (变大/变小/不变)。
②小红发现当接入25Ω的电阻时,无论怎样调节滑片,电压表的示数都无法达到2V,为了完成实验,她可以适当的 (增大/减小)电源电压。
地 城
考点02
探究电流与电阻的关系
6.小明探究“电流与电阻的关系”的实验电路图如图甲所示。
(1)闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,当5Ω电阻两端的电压为1.5V时,电流表的示数如图乙所示,为 A。
(2)接下来应换用阻值 (选填“相同”或“不同”)的定值电阻,调节滑动变阻器滑片的位置,保持 不变,并记录电流表的示数,见下表。
电阻R/Ω
5
10
15
电流I/A
0.15
0.1
(3)观察表格数据发现:在电压一定的情况下,电阻增加为原来的几倍,电流变为原来的几分之一,但是每次电阻与电流的乘积 (选填“改变”或“不变”)。
(4)利用“描点法”,在坐标图丙中画出电流随电阻变化的图像 。观察图像的形状可知,电流与电阻成 (选填“正”或“反”)比。
7.探究“电流与电阻的关系”。小范用图甲所示的电路探究电流与电阻的关系。已知电源电压为9V,滑动变阻器规格为“20Ω 1.5A”,四个定值电阻的阻值分别为16Ω、20Ω、40Ω和80Ω。
(1)连接好电路后,小范将滑动变阻器的滑片移到阻值最大端,闭合开关,发现电压表、电流表中一个示数为零,小范看到异常,惊慌中马上断开开关。已知故障发生在定值电阻或者滑动变阻器上,爱动脑的小范想了想,没有借助其它任何器材,仅对原电路进行一定操作就确定了故障,请你写出小范的操作、可能观察到的现象及对应的故障。
(2)排除故障后,进行实验。每当更换定值电阻,就调节滑动变阻器的滑片,使定值电阻两端电压保持不变,并记下电流表的示数。下表完整记录了前3组数据,第4组的电流如图乙所示,则电流大小为 A。请简述小范用80Ω电阻替换40Ω电阻后,进行的实验操作过程: 。
实验序号
1
2
3
4
5
16
20
40
80
0.50
0.40
0.20
(3)为了得到第5组数据,进一步验证实验结论,现用一个8Ω的定值电阻和上述器材进行实验,你认为是否可行?请作出判断并通过计算说明理由。
8.小明利用如图甲所示的实验电路探究“电流与电阻的关系”,可供选择的器材有:电源(两节新干电池),电流表、电压表、开关,阻值分别为5Ω、10Ω、25Ω的定值电阻各一个,滑动变阻器,导线若干。已知电源电压为6V。
(1)该同学根据图甲连接的实物电路如图乙所示,其中一根导线连接是错误的,并在图乙中将这根线打上“×”,并补画出正确的连线 ;
(2)小明连接好最后一根导线的瞬间,电流表和电压表立即发生偏转,且电流表的示数较大,你认为小明在连接电路的过程中犯了哪两点错误:① ;② ;
(3)规范操作后进行实验。实验中多次改变R的阻值,调节滑动变阻器的滑片,使电压表示数保持不变,记下电流表示数,得到图丙图电流I随电阻R变化的图像;完成第一组实验后,乙图中,断开开关,保持滑片位置不变,拆下5Ω的电阻,改接入10Ω的电阻,闭合开关,电压表示数将 (选填“变大”、“变小”或“不变”)请问此时滑动变阻器应该向 (选填“左”或“右”),直至电压表示数为 V;移动滑动变阻器滑片P的目的是 ;
(4)根据实验结果绘制出图像如图丙所示,小明可以由此得到实验结论: 。
9.在“探究电压一定时电流与电阻的关系”的实验中,电源电压恒为4.5V,所用的定值电阻分别为5Ω、10Ω、15Ω和20Ω。
(1)实验前滑动变阻器的滑片应位于图甲中的 端。
(2)实验中滑动变阻器除了保护电路,还具有 的作用。
(3)按照图甲所示电路图连接电路,闭合开关S,发现电压表有示数,电流表无示数,则电路的故障原因可能是 。
(4)排除故障继续实验后发现,每次换阻值不同的电阻时都要调节滑动变阻器,操作比较复杂。上网查知,有种电子元件——稳压二极管,它能根据电路要求,控制与它并联的用电器两端的电压不变。于是按要求,购买一些能控制电压为3V不变的稳压二极管,并设计如图乙所示的电路图,迅速完成了实验。(稳压二极管符号为)实验中用5Ω、10Ω、15Ω和20Ω的电阻完成实验后,根据实验数据绘制出图像,如图丙所示。图丙中正确的曲线应该是 ,分析该曲线可得出结论: 。
(5)若定值电阻R0=2Ω,实验过程中,通过稳压二极管的电流由 A变到 A。
10.陈芮和同学们用如图所示的电路“探究电流与电阻的关系”,用到的器材有:电源(电压6V)、定值电阻(5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω),滑动变阻器(0~20Ω)。电流表、电压表、开关及导线若干。
(1)请你用笔画线代替导线,将图甲所示的实验电路补充完整,且使滑动变阻器向右移动时,电流表的示数变大。 (导线不能交叉)
(2)移动滑片P使电压表示数为4V,请在图乙中标出指针的位置,记录数据,将5Ω电阻换成10Ω,按规范调整电路,继续操作,使电压表示数仍为4V,此时滑动变阻器接入电路的阻值比上一次 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
(3)陈芮将测得的数据在图丙中描点连线,发现有一组数据错误,究其原因是 ;改正错误后,进一步分析数据,可得出的结论是: 。
(4)同学们用如图丁所示的电路将电流表改装成直接测量电阻的仪表,MN是连接待测电阻的接线端,电流表表盘如图戊所示,量程选择为0-0.6A,电源电压恒为6V;
改装步骤如下:
①将MN直接相连,调节滑片P使电流表指针指在0.6A刻度线上,此后保持滑片位置不变;
②在M、N之间接入不同待测电阻,依据R与I的对应关系,将电流表表盘上刻度对应改为M、N之间所接电阻的阻值,从而完成将电流表改装成直接测量电阻的“电阻表”。则在电流表刻处应标 Ω,该“电阻表”的刻度是 (均匀/不均匀)的。
地 城
考点03
欧姆定律的表达式与U、I、R的决定关系
11.下列关于电流、电压和电阻的说法中,正确的是( )
A.电荷移动就会形成电流
B.电路中有电流时,电路两端一定有电压
C.导体的电阻与导体两端的电压成正比,与通过导体的电流成反比
D.电阻是导体对电流的阻碍作用,所以电阻越大,电流越小
12.由I=变形可得R=,对此下列说法正确的是( )
A.加在导体两端的电压越大,则导体的电阻越大
B.通过导体的电流越大,则导体的电阻越小
C.当导体两端电压为零时,导体的电阻也为零
D.导体的电阻等于电压与电流的比值,跟导体两端的电压和通过导体的电流无关
13.对于欧姆定律,下列理解正确的是( )
A.由可知,导体中的电流跟它两端的电压成正比,跟它的电阻成反比
B.由可知,导体的电阻跟导体两端的电压成正比,跟导体中的电流成反比
C.由可知,导体两端的电压随电流的增大而增大
D.由可知,导体两端的电压为零时,导体的电阻也为零
14.欧姆定律
(1)一段导体中的电流,跟加在这段导体两端的电压成 ,跟导体的电阻成 。
(2)公式: 。
(3)适用范围:纯电阻电路。
15.结论:串联电路中各电阻两端电压与其电阻成 比,表达式为 。
16.当某导体两端电压是4V时,通过它的电流是0.2A,则该导体的电阻是 Ω;这段导体两端电压为5V时,它的电流为 A,当它两端电压为0V时,该导体的电阻为 Ω。
地 城
考点04
欧姆定律的图像表示
17.某导体中的电流与它两端电压的关系图像如图所示,下列分析中正确的是( )
A.当导体两端的电压为0时,电阻为0 B.该导体的电阻为0.2Ω
C.当导体两端的电压为0时,电流为0 D.当导体两端的电压为2V时,电流为0.6A
18.如图所示的是电阻、的图像,当把它们串联在电源电压为的电路中时,下列说法中正确的是( )
A.电阻的阻值为 B.电阻的阻值与其两端电压成正比
C.此时两端电压为 D.、并联在的电源两端,干路电流为
19.如图甲所示电路电源电压保持不变。闭合开关S,当滑动变阻器的滑片P从右端滑到左端的过程中R1、R2的I-U关系图像如图乙所示。则下列判断正确的是( )
A.图线A是电阻R1的I-U关系图象
B.电源电压为18V
C.R1的阻值是30Ω
D.滑动变阻器R2的最大阻值为300Ω
20.电阻R和灯泡L的I-U图像如图所示,当电阻R和灯泡L并联在某一电源上时,干路中的电流为0.9A,则电源电压为 V;若将电阻R和灯泡L串联在电压为9V的电源上,灯泡L的电阻为 Ω。
21.在“探究电流与电阻的关系”实验中,电路如图甲所示。多次改变电阻R的阻值,并记录对应的电流表示数,得到如图乙所示的电流I随电阻R变化的图像。由图像可知,电压表示数始终保持 V不变,当定值电阻阻值为10Ω时,电路中的电流为 A。
22.如图甲所示电路,电源电压不变,闭合开关后,滑动变阻器的滑片从b端移到某一位置处(非a端)的过程中,电压表示数与电流表示数的变化关系如图乙所示,则滑动变阻器的最大电阻为 Ω,电源电压为 V,电阻器的电阻为 Ω。
地 城
考点05
欧姆定律的简单计算
23.如图电路中,电源电压保持不变,欧,欧,电阻R不为零。当K断开时,安培表读数为0.2安,当K闭合时,安培表读数可能是( )
A.0.18安 B.0.26安 C.0.27安 D.0.23安
24.如图所示,滑动变阻器R的总电阻为60欧,定值电阻欧,电源电压18伏。断开电键K,移动滑动片P使电压表的示数为12伏,然后闭合电键K,则通过的电流约为( )
A.0.12安 B.0.16安 C.0.24安 D.0.45安
25.某种用于检测大件货物质量的装置,其简化电路如图甲所示。电源电压为12V,电路中允许通过的最大电流为30mA。定值电阻有100和200两种规格,R为力敏电阻,其阻值与压力F的关系如图乙所示。R上方有一质量不计的绝缘平板,检测时将货物置于其上。下列说法错误的是( )
A.当货物质量增大时,电路中的电流增大
B.当为100时,最大能检测1000kg的货物
C.当为200时,最大能检测900kg的货物
D.若电路允许通过的最大电流变为24mA,装置选用两种规格的均能检测700kg的货物
26.电子技师社团活动中小明对一个暗箱进行研究。暗箱表面有两个接线柱M、N,内部只接有和两个定值电阻,阻值为,阻值未知。小明用图甲所示的电路(电源电压不变)进行实验,在S、都闭合和S闭合、断开的两种情况下,改变电阻箱的阻值,读取电流表示数I,绘制了如图乙所示的I随变化的曲线。下列判断中正确的是( )
A.电源电压为8V
B.电阻的阻值是
C.曲线A是根据开关S、都闭合时测得的实验数据绘制的
D.暗箱内电阻与是串联连接的
27.某定值电阻两端的电压是10V,通过它的电流为0.4A,则它的电阻是 ,当通过它的电流为800mA时,它两端的电压为 V。
28.如图所示,电阻R1和R2串联接在AB两端,电压表并联接在R1两端。已知R1=10Ω,R2=20Ω,电压表示数为3V,则通过R1的电流I1= A,AB两端的电压U= V。
29.如图所示,电源电压保持不变,定值电阻的阻值之比为2:1。闭合开关,断开时,电压表示数为,闭合开关,断开时,电压表示数为,则电阻与的阻值之比为 ;当闭合开关时,电流表与的示数之比为 。
30.如图所示的电路中,电源电压不变,电阻R1的阻值为10Ω。当断开开关S1和S2,闭合开关S3时,电流表的示数为0.6A;当断开开关S2,闭合开关S1、S3时,电流表的示数为1A。求:
(1)电源电压;
(2)电阻R2的阻值;
(3)断开开关S1和S3,闭合开关S2时,加在电阻R1两端的电压。
31.如图甲所示,同学们正在使用坐位体前屈测试仪。其内部简化电路原理图如图乙所示。测试中,被测试的同学向前推动测试仪的滑块(滑动变阻器的滑片),用电压表来反映被测试的同学的成绩,电源电压恒为4.5V,滑动变阻器的滑片P每移动1cm电阻变化1Ω,定值电阻的阻值为15Ω(滑动变阻器的阻值足够大)。
(1)当滑片P位于最左端时,电流表的示数是多少?
(2)某同学测试时,电压表的示数为3V,则该同学从最左端推动滑片P向右移动的距离是多少?
32.如图所示的电路中,电源电压保持不变,电阻,。
(1)当开关S闭合,S1、S2断开时,电流表示数为0.2A,则电源电压是多少?
(2)当开关S、S1、S2都闭合时,电流表示数为0.9A,则通过电阻R3的电流是多少?
(3)电阻R3的阻值是多少?
试卷第1页,共3页
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专题13 欧姆定律
5大高频考点概览
考点01 探究电流与电压的关系(共5小题)
考点02 探究电流与电阻的关系(共5小题)
考点03 欧姆定律的表达式与U、I、R的决定关系(共6小题)
考点04 欧姆定律的图像表示(共6小题)
考点05 欧姆定律的简单计算(共10小题)
地 城
考点01
探究电流与电压的关系
1.情境六:探究“电流与电压的关系”。
(1)小西要探究电流与电压的关系,连接了如图所示的电路,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完成电路的正确连接。
(2)小南和小模同学一起进行“探究电流与电压的关系”实验。
实验序号
电压/V
电流/A
1
2.8
0.12
2
2.0
0.20
小南设计的电路如图所示,用干电池作为电源,通过改变串联干电池节数来改变定值电阻两端的电压,记录连接不同节数干电池时的电流表示数进行实验。
小模将电源、开关、电流表、电阻、滑动变阻器正确串联,将电压表并联在电路中,移到滑片,记录实验数据如上表所示。
请判断两位同学的实验方案是否可行,并说明理由。
【答案】(1)
(2)见解析。
【详解】(1)在探究“电流与电压的关系”实验中,电压表应并联在定值电阻两端,电流表串联在电路中。原电路中,电压表连接错误,应将电压表与定值电阻并联,把原来定值电阻右端与电流表正极相连的线改接到滑动变阻器左上接线柱,使电压表并联在定值电阻两端,改接电路如下图所示:
(2)小南的实验方案:不可行。理由:探究“电流与电压的关系”时,需要控制电阻不变,改变电阻两端的电压。小南通过改变串联干电池节数来改变电压,但是干电池的电压并不是严格的每节1.5V,导致实验中获得的电压值有偏差。
小模的实验方案:不可行。 理由:探究“电流与电压的关系”,要控制电阻不变。小模的实验数据中,电压变化时,电流也变化,根据,计算两次实验的电阻:,
电阻发生了变化,没有控制电阻不变,不符合“探究电流与电压的关系时控制电阻不变”的要求,所以实验方案不可行。
2.小利同学在“探究电流与电阻关系”实验中,她选择的实验器材有:学生电源(电压为6V)、电压表、电流表、定值电阻R0(5Ω、10Ω、20Ω、30Ω)、滑动变阻器R(50Ω1A)、开关及若干导线。
(1)请根据图甲的电路图,用笔画线代替导线将图乙中的实物电路连接完整 。(要求:向左移动滑动变阻器滑片时,电路中的电流变大)
(2)闭合开关后,小利发现电流表无示数,电压表有示数。则电路故障可能是_______。
A.定值电阻开路
B.定值电阻短路
C.滑动变阻器开路
(3)修复故障后,闭合开关,当小利移动滑动变阻器的滑片P,使电压表示数为2V后,紧接着就将定值电阻由10Ω更换成20Ω,电压表的示数会 (填“大于”“小于”或“等于”)2V,她应将滑动变阻器的滑片P向 (填“阻值变小”或“阻值变大”)端移动,才能使电压表示数保持2V不变。请纠正小利本次实验操作中的不规范之处 。
(4)当小利将定值电阻R0更换成30Ω进行实验时,发现无论怎样移动滑动变阻器的滑片都无法使电压表的示数为2V。通过认真思考,她认为要完成此探究实验,可以换成最大阻值至少为 Ω的滑动变阻器。
(5)通过小组讨论,小利觉得这套实验器材还能进行探究 关系的实验。
【答案】(1)
(2)A
(3) 大于 阻值变大 见详解
(4)60
(5)电流与电压
【详解】(1)根据向左移动滑动变阻器滑片时,电路中的电流变大,说明此时电路的总电阻变小,由此可知,滑动变阻器接入电路的电阻变小,据此可判断滑动变阻器下端左侧接线柱接入电路,据此完成电路连接,如下图所示:
(2)闭合开关后,发现无论怎样移动滑片,电流表始终无示数,电路可能断路,电压表有示数且示数不变,可知电压表与电源连通,若电路只有一处故障,其故障可能是定值电阻开路,故A符合题意,BC不符合题意。
故选A。
(3)[1][2]根据串联电路的分压原理可知,将定值电阻由改接成的电阻,电阻增大,其分得的电压增大,电压表示数会变大,因此电压表示数将大于2V;根据串联电路电压的规律可知,为了保持定值电阻两端电压不变,应增大滑动变阻器分得的电压,由串联分压的分压原理可知,应增大滑动变阻器连入电路中的电阻,所以滑片应向阻值变大的那端移动,使电压表的示数不变。
[3]小利更换电阻时,没有断开开关,把滑动变阻器的滑片调到阻值最大处,再更换电阻,闭合开关后调节滑片,保持电压表示数不变。
(4)探究电流跟电阻的关系,需要保持电压不变,定值电阻两端电压为2V,滑动变阻器两端电压
由此可知,滑动变阻器两端电压为定值电阻两端电压的2倍,则根据串联电路分压规律可知,滑动变阻器接入电路的阻值应该是定值电阻阻值的2倍,则当电路接入定值电阻的阻值最大为时,滑动变阻器的阻值也最大,滑动变阻器的阻值
因此滑动变阻器可以换成最大阻值至少。
(5)因为实验中可以测量通过定值电阻的电流和定值电阻两端的电压,所以可以探究电流和电压的关系。
3.某兴趣小组设计了图甲所示电路进行“探究电流与电压的关系”实验。
(1)连接电路时,把某定值电阻接入电路,将滑动变阻器的滑片调至最 (选填“左”或“右”)端。闭合开关,发现电压表无示数,电流表有示数,其原因可能是定值电阻 。
(2)排除故障后,闭合开关,调节滑片P,电流表示数如图乙所示,则此时通过定值电阻的电流为 A。调节滑动变阻器,继续进行实验,并将实验数据记录在表中。
数据序号
1
2
3
4
5
6
电压U/V
0.6
0.9
1.2
1.8
2.4
3
电流I/A
0.12
0.19
1.8
0.48
0.6
小明发现这些数据中有一组是明显错误的,跟其他数据的规律完全不同,可能是读取这组数据时粗心所引起的 (填序号)组。
(3)分析数据得出结论,在电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成 。
(4)小红用电流表和一个已知最大阻值为R0的滑动变阻器测量未知电阻Rx的阻值,设计了如图丙所示的电路图,电源电压未知且保持不变
①将滑动变阻器的滑片P移动到最右端b点,记录此时电流表示数为I1;
②将滑动变阻器的滑片P移动到最左端a点,记录此时电流表示数为I2;
③则Rₓ= (用已知和测出的物理量R0、I1、I2表示)。
【答案】(1) 右 短路
(2) 0.24 4
(3)正比
(4)
【详解】(1)[1]为了保护电路,在连接电路时,开关应断开,滑动变阻器的滑片应位于阻值最大处,即滑动变阻器的滑片调至最右端。
[2]闭合开关,发现电流表有示数,则电路是通路,电压表无示数,可能是电压表测被短路,由于电压表与定值电阻并联,所以原因可能是定值电阻短路。
(2)[1]图乙中电流表选用的是0~0.6A的测量范围,分度值为0.02A,示数为0.24A,则此时通过定值电阻的电流为0.24A。
[2]分析表格数据发现,第1、2、3、5、6组数据中,电压与电流的比值都是,即定值电阻的阻值是;第4组数据,电压与电流的比值是,与其它几组定值电阻的阻值不同,所以第4组实验数据有错误。
(3)分析表格数据可知,当电阻一定时,电阻两端的电压增大为原来的几倍,则通过电阻的电流就增大为原来的几倍,则可以得出结论:当电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比。
(4)两次实验操作,虽然改变了滑动变阻器的阻值,但两次电路中的总电压是保持不变的;将滑动变阻器的滑片P移动到最右端b点,滑动变阻器R0的最大值与未知电阻Rx串联,则电源电压①
将滑动变阻器的滑片P移动到最左端a点,电路中只有工作,则电源电压②
联立①②可得
解得
4.在“探究电流与电压、电阻的关系”实验中,器材有电源(电压为4.5V)、电流表、电压表、滑动变阻器R(30Ω 1A)、定值电阻(5Ω、10Ω、20Ω、30Ω)、开关、导线。
(1)“探究电流与电压的关系”
①小明按图甲所示电路图将其中一个定值电阻连入电路后,试触时发现电流表指针偏转情况如图乙所示,则该电路连接的错误是 。
②改正错误后,小明将滑片P向 (选填“左”或“右”)滑动,使定值电阻两端电压由1.5V逐渐增大到2V、2.5V,读出对应的电流值,实验数据如下表,其中第二次实验中电流表示数如图丙所示,为 A。
实验次序
1
2
3
U/V
1.5
2.0
2.5
I/A
0.15
0.25
③分析数据,得出结论:电阻一定时,通过导体的电流与导体两端电压成 比。
④分析数据可得,小明所用定值电阻的阻值为 Ω。
(2)“探究电流与电阻的关系”
①先将10Ω的定值电阻接入A、B两点间,调节滑片P,使电压表示数为2V,读出电流表示数。
②再将10Ω的定值电阻换成20Ω的,闭合开关S,调节滑片P,使电压表示数为 V,读出电流表示数。
③将实验器材中 Ω的定值电阻接入A、B两点间时,无论怎样移动滑片P都无法完成实验。
【答案】(1) 电流表正负接线柱接反了 左 0.2 正 10
(2) 2 30
【详解】(1)[1]开关闭合后,某同学发现电流表指针在零刻度线左端,说明指针反向偏转,则该电路连接的错误是电流表正负接线柱接反了。
[2]如图所示电路图,定值电阻与滑动变阻器串联,电压表测定值电阻两端电压,使定值电阻两端电压由1.5V逐渐增大到2V、2.5V,根据串联分压规律可知,定值电阻阻值变小,分得的电压变小,因此小明将滑片P向左滑动,使定值电阻两端电压由1.5V逐渐增大
[3]由丙图可知,电流表的量程为0~0.6A,分度值为0.02A,电流为0.2A。
[4]分析数据可知,电压与电流的比值是个定值,得出结论:电阻一定时,通过导体的电流与导体两端电压成正比。
[5]分析数据可得,第1次实验中阻值为
第2次实验中阻值为
第3次实验中阻值为
小明所用定值电阻的阻值为
(2)[1][2]探究电流与电阻的关系时,需要控制定值电阻两端电压不变,再将10Ω的定值电阻换成20Ω的,闭合开关S,调节滑片P,使电压表示数为2V。当将30Ω定值电阻接入电路时,为使定值电阻两端电压为2V不变,滑动变阻器两端电压为
根据串联分压规律可知
代入有
解得,由题意可知,滑动变阻器的最大阻值为,因此将实验器材中的定值电阻接入A、B两点间时,无论怎样移动滑片P都无法完成实验。
5.在“探究电流与电压、电阻的关系”的实验中,某实验小组选用5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω五个电阻,电压恒为6V的电源,“40Ω,1A”的滑动变阻器等器材,设计了如图甲所示的实验电路。
(1)闭合开关后,发现两电表指针偏转情况如图乙所示,则电路存在的故障可能是定值电阻 (短路/断路)。
(2)排除故障后,接入10Ω的电阻探究“电流与电压的关系”。
①当电压表的示数为2.8V时,电流表示数如图丙所示,为 A;实验小组记录的数据见表格,小红分析了数据后,指出有一组数据不符合实际,这组数据对应的实验次序是 。
实验次序
1
2
3
4
5
6
电压U/V
1
1.4
2
2.4
2.8
3
电流I/A
0.1
0.14
0.2
0.24
0.3
②分析正确的数据,可得出结论:当导体的电阻一定时, 。
(3)接着小红继续按照图甲所示的电路,将5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω这五个电阻单独接入电路,探究“电流与电阻的关系”。
①实验中控制电阻两端的电压为2V不变。她用5Ω的电阻完成实验后,断开开关,换上10Ω的电阻,再将滑动变阻器滑片移至电阻 (最大/最小)处,闭合开关后,再调节滑动变阻器使电阻两端的电压为2V。本次实验滑动变阻器的电阻与上次相比 (变大/变小/不变)。
②小红发现当接入25Ω的电阻时,无论怎样调节滑片,电压表的示数都无法达到2V,为了完成实验,她可以适当的 (增大/减小)电源电压。
【答案】(1)断路
(2) 0.28 1 通过导体的电流与导体两端的电压成正比
(3) 最大 变大 减小
【详解】(1)由图乙可知,电压表指针满偏,电流表指针几乎不偏转,说明电路中定值电阻断路。因为定值电阻断路时,电压表串联在电路中,由于电压表内阻很大,所以电流很小,电流表几乎不偏转,而电压表测量电源电压,指针满偏。
(2)①[1]当电压表示数为2.8V时,电流表如图丙所示,电流表选用小量程,分度值0.02A,其示数为0.28A。
[2]由表中第1次实验数据可知,当定值电阻两端电压为1V,通过定值电阻的电流为0.1A,根据串联电路电压规律,滑动变阻器两端电压为
则滑动变阻器接入电路的阻值为
大于本实验提供的滑动变阻器最大阻值,故这组不符合实际的实验序号是1。
②[3]分析表格中的数据,除了第1组数据,其他五组数据,可知电压与电流的比值为一个固定值10,故可得结论:当导体的电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比。
(3)①[1]她用5Ω的电阻完成实验后,断开开关,换上10Ω的电阻,为了保护电路,应将滑动变阻器滑片移至电阻最大处。
[2]根据串联电路分压原理,U定∶U滑=R∶R滑,要控制定值电阻两端电压U定=2V不变,电源电压U=6V,则滑动变阻器两端电压
当定值电阻由5Ω换为10Ω时,R增大,要保持U定不变,根据,R增大,R滑也需增大,所以本次实验滑动变阻器的电阻与上次相比变大。
②[3]定值电阻两端的电压始终保持UV=2V,设电源电压为U',由串联电路的规律及分压原理有
方程左边为一定值,故右边也为一定值,当滑动变阻器连入电路的电阻最大时,对应的电源电压最大, 即
电源电压最大为U'=5.2V<6V
故为了完成实验,她可以适当地减小电源电压。
地 城
考点02
探究电流与电阻的关系
6.小明探究“电流与电阻的关系”的实验电路图如图甲所示。
(1)闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,当5Ω电阻两端的电压为1.5V时,电流表的示数如图乙所示,为 A。
(2)接下来应换用阻值 (选填“相同”或“不同”)的定值电阻,调节滑动变阻器滑片的位置,保持 不变,并记录电流表的示数,见下表。
电阻R/Ω
5
10
15
电流I/A
0.15
0.1
(3)观察表格数据发现:在电压一定的情况下,电阻增加为原来的几倍,电流变为原来的几分之一,但是每次电阻与电流的乘积 (选填“改变”或“不变”)。
(4)利用“描点法”,在坐标图丙中画出电流随电阻变化的图像 。观察图像的形状可知,电流与电阻成 (选填“正”或“反”)比。
【答案】(1)0.3
(2) 不同 电压表的示数
(3)不变
(4) 反
【详解】(1)由图乙可知,电流表选择的是0~0.6A量程,其分度值为0.02A,指针指在0.3A的位置,所以电流表的示数为0.3A。
(2)[1][2]在探究“电流与电阻的关系”时,要采用控制变量法,即控制电阻两端的电压不变,改变电阻的大小。 接下来应换用阻值不同的定值电阻。 调节滑动变阻器滑片的位置,保持电阻两端的电压不变。
(3)计算每次电阻与电流的乘积:当R=5Ω,I=0.3A,
当R'=10Ω,I'=0.15A时,
当R''=15Ω,I''=0.1A时,R''I''=15Ω×0.1A=1.5V
所以每次电阻与电流的乘积不变。
(4)[1]根据表格中的数据,在坐标图丙中找出对应的点,然后用平滑的曲线将这些点连接起来,得到电流随电阻变化的图像。如图所示:
[2]由图像可知,电流随电阻的增大而减小,且电流与电阻的乘积是一个定值,所以电流与电阻成反比。
7.探究“电流与电阻的关系”。小范用图甲所示的电路探究电流与电阻的关系。已知电源电压为9V,滑动变阻器规格为“20Ω 1.5A”,四个定值电阻的阻值分别为16Ω、20Ω、40Ω和80Ω。
(1)连接好电路后,小范将滑动变阻器的滑片移到阻值最大端,闭合开关,发现电压表、电流表中一个示数为零,小范看到异常,惊慌中马上断开开关。已知故障发生在定值电阻或者滑动变阻器上,爱动脑的小范想了想,没有借助其它任何器材,仅对原电路进行一定操作就确定了故障,请你写出小范的操作、可能观察到的现象及对应的故障。
(2)排除故障后,进行实验。每当更换定值电阻,就调节滑动变阻器的滑片,使定值电阻两端电压保持不变,并记下电流表的示数。下表完整记录了前3组数据,第4组的电流如图乙所示,则电流大小为 A。请简述小范用80Ω电阻替换40Ω电阻后,进行的实验操作过程: 。
实验序号
1
2
3
4
5
16
20
40
80
0.50
0.40
0.20
(3)为了得到第5组数据,进一步验证实验结论,现用一个8Ω的定值电阻和上述器材进行实验,你认为是否可行?请作出判断并通过计算说明理由。
【答案】(1)见解析
(2) 0.1 见解析
(3)见解析
【详解】(1)操作:将滑动变阻器的滑片移到阻值最小端,闭合开关。
若电流表有示数,电压表无示数,则故障为定值电阻R1短路;
若电流表无示数,电压表有示数,则故障为定值电阻R1断路;
(2)[1]图乙中电流表选用0∼0.6A量程,分度值为0.02A,电流大小为0.1A。
[2]操作过程:将 80Ω 电阻替换40Ω 电阻后,闭合开关,向左移动滑动变阻器滑片,同时观察电压表,使定值电阻两端电压保持8V,由前 3 组数据可知电压表的示数
然后记录电流表的示数。
(3)实验可行,当使用 8Ω 电阻时,若要保持其两端电压为8V,则电路中电流
超过电流表的量程,必须更改电流表的量程,滑动变阻器需分担的电压U2=9V−8V=1V
则滑动变阻器的阻值
计算出的R2小于最大阻值,因此可行。
8.小明利用如图甲所示的实验电路探究“电流与电阻的关系”,可供选择的器材有:电源(两节新干电池),电流表、电压表、开关,阻值分别为5Ω、10Ω、25Ω的定值电阻各一个,滑动变阻器,导线若干。已知电源电压为6V。
(1)该同学根据图甲连接的实物电路如图乙所示,其中一根导线连接是错误的,并在图乙中将这根线打上“×”,并补画出正确的连线 ;
(2)小明连接好最后一根导线的瞬间,电流表和电压表立即发生偏转,且电流表的示数较大,你认为小明在连接电路的过程中犯了哪两点错误:① ;② ;
(3)规范操作后进行实验。实验中多次改变R的阻值,调节滑动变阻器的滑片,使电压表示数保持不变,记下电流表示数,得到图丙图电流I随电阻R变化的图像;完成第一组实验后,乙图中,断开开关,保持滑片位置不变,拆下5Ω的电阻,改接入10Ω的电阻,闭合开关,电压表示数将 (选填“变大”、“变小”或“不变”)请问此时滑动变阻器应该向 (选填“左”或“右”),直至电压表示数为 V;移动滑动变阻器滑片P的目的是 ;
(4)根据实验结果绘制出图像如图丙所示,小明可以由此得到实验结论: 。
【答案】(1)
(2) 连接电路时,未断开开关 滑动变阻器的滑片未调到最大阻值处
(3) 变大 右 2.5 控制定值电阻两端的电压不变
(4)在电压一定时,通过导体的电流和导体的电阻成反比
【详解】(1)乙图中电压表串联在了电路中,滑动变阻器与定值电阻并联;探究“电流与电阻的关系”中,应将电压表与定值电阻并联,滑动变阻器与定值电阻串联,改接电路如下图所示:
(2)[1][2]为保护电路,连接电路时,开关要断开,将滑动变阻器的滑片调到最大阻值处;小明连接好最后一根导线的瞬间,电流表和电压表立即发生偏转,说明连接电路时,未断开开关;电流表的示数较大,说明滑动变阻器的滑片未调到最大阻值处,综上所述,小明在连接电路的过程中犯的两点错误分别是连接电路时,未断开开关,滑动变阻器的滑片未调到最大阻值处。
(3)[1]由图丙知道,电阻两端的电压始终保持
根据串联分压原理知道,将定值电阻由5Ω改接成10Ω的电阻,电阻增大,定值电阻分得的电压增大,则电压表示数变大。
[2][3]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知道,应增大滑动变阻器分得的电压,由串联分压原理可知,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,使电压表的示数为2.5V。
[4]根据控制变量法,研究电流与电阻的关系时,需控制定值电阻两端的电压相同,因此用不同的电阻做实验时,移动滑动变阻器滑片P的目的是控制定值电阻两端的电压相同
(4)由图丙可知,通过导体的电流随导体的电阻增大而减小,电流与电阻的乘积不变,所以可以得到实验结论:在电压一定时,通过导体的电流和导体的电阻成反比。
9.在“探究电压一定时电流与电阻的关系”的实验中,电源电压恒为4.5V,所用的定值电阻分别为5Ω、10Ω、15Ω和20Ω。
(1)实验前滑动变阻器的滑片应位于图甲中的 端。
(2)实验中滑动变阻器除了保护电路,还具有 的作用。
(3)按照图甲所示电路图连接电路,闭合开关S,发现电压表有示数,电流表无示数,则电路的故障原因可能是 。
(4)排除故障继续实验后发现,每次换阻值不同的电阻时都要调节滑动变阻器,操作比较复杂。上网查知,有种电子元件——稳压二极管,它能根据电路要求,控制与它并联的用电器两端的电压不变。于是按要求,购买一些能控制电压为3V不变的稳压二极管,并设计如图乙所示的电路图,迅速完成了实验。(稳压二极管符号为)实验中用5Ω、10Ω、15Ω和20Ω的电阻完成实验后,根据实验数据绘制出图像,如图丙所示。图丙中正确的曲线应该是 ,分析该曲线可得出结论: 。
(5)若定值电阻R0=2Ω,实验过程中,通过稳压二极管的电流由 A变到 A。
【答案】(1)左
(2)控制定值电阻两端电压不变
(3)R断路
(4) B 电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成反比
(5) 0.15 0.6
【详解】(1)实验前滑动变阻器的滑片应位于最大阻值处,图甲中滑动变阻器的滑片在最左端时阻值最大,故应位于左端。
(2)在 “探究电压一定时电流与电阻的关系” 实验中,滑动变阻器除保护电路外,还具有控制定值电阻两端电压不变的作用。
(3)电压表有示数,说明电压表与电源连通;电流表无示数,说明电路断路,故障原因可能是定值电阻 R 断路。
(4)[1][2]稳压二极管控制与它并联的用电器两端电压不变(为 3V),根据欧姆定律,当 U=3V 时,I 与 R 成反比。图丙中曲线B满足
故正确的曲线是B。所以可以得出结论:电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成反比。
(5)[1][2]电源电压 U=4.5V,稳压二极管两端电压 U管=3V,则 R0 两端电压
当 R=5Ω 时,R所在支路的电流
通过 R0 的电流
则通过稳压二极管的电流
当 R=20Ω 时,R所在支路的电流
通过 R0 的电流 I0=0.75A,则通过稳压二极管的电流
故通过稳压二极管的电流由0.15A 变到0.6A。
10.陈芮和同学们用如图所示的电路“探究电流与电阻的关系”,用到的器材有:电源(电压6V)、定值电阻(5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω),滑动变阻器(0~20Ω)。电流表、电压表、开关及导线若干。
(1)请你用笔画线代替导线,将图甲所示的实验电路补充完整,且使滑动变阻器向右移动时,电流表的示数变大。 (导线不能交叉)
(2)移动滑片P使电压表示数为4V,请在图乙中标出指针的位置,记录数据,将5Ω电阻换成10Ω,按规范调整电路,继续操作,使电压表示数仍为4V,此时滑动变阻器接入电路的阻值比上一次 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
(3)陈芮将测得的数据在图丙中描点连线,发现有一组数据错误,究其原因是 ;改正错误后,进一步分析数据,可得出的结论是: 。
(4)同学们用如图丁所示的电路将电流表改装成直接测量电阻的仪表,MN是连接待测电阻的接线端,电流表表盘如图戊所示,量程选择为0-0.6A,电源电压恒为6V;
改装步骤如下:
①将MN直接相连,调节滑片P使电流表指针指在0.6A刻度线上,此后保持滑片位置不变;
②在M、N之间接入不同待测电阻,依据R与I的对应关系,将电流表表盘上刻度对应改为M、N之间所接电阻的阻值,从而完成将电流表改装成直接测量电阻的“电阻表”。则在电流表刻处应标 Ω,该“电阻表”的刻度是 (均匀/不均匀)的。
【答案】(1)
(2)变大
(3) 见详解 见详解
(4) 10 不均匀
【详解】(1)电压表应并联在电路中,且结合图丙可知定值电阻两端的电压为
则可知电压表应选用的量程为,再根据滑片P向右移动时,电流表的示数变大,说明此时变阻器接入电路的电阻变小,由此确定变阻器应将右下接线柱连入电路中,同时滑动变阻器采用“一上一下”接入电路,则电路图如下所示:
(2)在“探究电流与电阻的关系”实验中,需要采用控制变量法使定值电阻两端的电压保持不变;若将电阻换成,根据串联电路分压规律可知,更换较大的定值电阻后,定值电阻两端的电压会增大,为了使定值电阻两端的电压保持在4V不变,就需要适当增大滑动变阻器两端的电压,方法是适当增大滑动变阻器接入电路的电阻。
(3)[1]由图丙可知,开始实验时电流表选用大量程,随着电阻的变化,从接入进行实验时,电流表已改用小量程,当接入的电阻时电路中的电流应该是
但图中是,图中的读数是的5倍,所以读数时误读大量程,因此出现这种情况的原因可能是电流表选用小量程,但按大量程读数,造成读数错误。
[2]根据图丙可得
由此可得出结论为:当导体两端电压一定时,通过导体的电流与导体电阻成反比。
(4)[1][2]将MN直接相连,调节滑片P使电流表指针指在刻度上,此后保持滑片位置不变,电阻
当电流为时,总电阻为,待测电阻
电阻与电流不是一次函数关系,故刻度是不均匀的;
当电流为时,
地 城
考点03
欧姆定律的表达式与U、I、R的决定关系
11.下列关于电流、电压和电阻的说法中,正确的是( )
A.电荷移动就会形成电流
B.电路中有电流时,电路两端一定有电压
C.导体的电阻与导体两端的电压成正比,与通过导体的电流成反比
D.电阻是导体对电流的阻碍作用,所以电阻越大,电流越小
【答案】B
【详解】A.电荷定向移动才能形成电流,无规则移动的电荷不能形成电流,故A错误;
B.电压是形成电流的原因,电路中有电流时,电路两端一定有电压,故B正确;
C.导体的电阻是导体本身的一种性质,与导体两端的电压和通过的电流无关,故C错误;
D.根据欧姆定律可知,电流大小由电压和电阻共同决定,仅电阻大,若电压也变化,不能直接得出电流越小的结论,故D错误。
故选B。
12.由I=变形可得R=,对此下列说法正确的是( )
A.加在导体两端的电压越大,则导体的电阻越大
B.通过导体的电流越大,则导体的电阻越小
C.当导体两端电压为零时,导体的电阻也为零
D.导体的电阻等于电压与电流的比值,跟导体两端的电压和通过导体的电流无关
【答案】D
【详解】导体的电阻是导体本身的一种性质,其大小由导体的材料、长度、横截面积和温度决定,导体的电阻等于电压与电流的比值,与导体两端的电压和通过的电流大小无关,故ABC错误,D正确。
故选D。
13.对于欧姆定律,下列理解正确的是( )
A.由可知,导体中的电流跟它两端的电压成正比,跟它的电阻成反比
B.由可知,导体的电阻跟导体两端的电压成正比,跟导体中的电流成反比
C.由可知,导体两端的电压随电流的增大而增大
D.由可知,导体两端的电压为零时,导体的电阻也为零
【答案】A
【详解】A.根据欧姆定律可知,导体中的电流跟它两端的电压成正比,跟它的电阻成反比,故A正确;
B.导体的电阻R是导体本身的一种性质,它由导体的材料、长度、横截面积和温度决定,与导体两端的电压U和通过的电流I无关。公式只是电阻的计算式,而非决定式,故B错误;
C.电压是形成电流的原因,导体两端的电压是由电源等外部因素决定的,不是由电流决定的。不能说电压随电流的增大而增大,故C错误;
D.电阻是导体本身的性质,与电压无关。即使导体两端电压为零,其电阻也不会变为零,故D错误。
故选A。
14.欧姆定律
(1)一段导体中的电流,跟加在这段导体两端的电压成 ,跟导体的电阻成 。
(2)公式: 。
(3)适用范围:纯电阻电路。
【答案】 正比 反比
【详解】[1][2][3]欧姆定律描述了导体中电流、电压和电阻的关系。当电阻一定时,通过导体中的电流跟导体两端的电压成正比;当电压一定时,通过导体中的电流跟导体的电阻成反比。欧姆定律的公式为。
15.结论:串联电路中各电阻两端电压与其电阻成 比,表达式为 。
【答案】 正
【详解】[1][2]串联电路中,电流处处相等,则有,变形得
故串联电路中各电阻两端的电压与其电阻成正比。
16.当某导体两端电压是4V时,通过它的电流是0.2A,则该导体的电阻是 Ω;这段导体两端电压为5V时,它的电流为 A,当它两端电压为0V时,该导体的电阻为 Ω。
【答案】 20 0.25 20
【详解】[1]根据欧姆定律
[2]这段导体两端电压为5V时,电阻不变,根据欧姆定律它的电流为
[3]电阻大小不会因为不接在电路中其阻值大小就发生变化,所以电阻两端电压为0时,其电阻仍然为。
地 城
考点04
欧姆定律的图像表示
17.某导体中的电流与它两端电压的关系图像如图所示,下列分析中正确的是( )
A.当导体两端的电压为0时,电阻为0 B.该导体的电阻为0.2Ω
C.当导体两端的电压为0时,电流为0 D.当导体两端的电压为2V时,电流为0.6A
【答案】C
【详解】A.电阻是导体本身的一种性质,与导体的材料、长度、横截面积、温度有关,与电压、电流无关。因此,即使导体两端电压为0,电阻也不会为0,故A错误;
B.从图像中选取一组电压、电流值(如电压U=3V时,电流I=0.6A),根据欧姆定律得导体的电阻为
故B错误;
C.从图像可知,当导体两端电压为0时,对应的电流也为0(图像起点在原点),故C正确;
D.从图像中读取,当导体两端电压为2V时,对应的电流是0.4A(并非0.6A),故D错误。
故选C。
18.如图所示的是电阻、的图像,当把它们串联在电源电压为的电路中时,下列说法中正确的是( )
A.电阻的阻值为 B.电阻的阻值与其两端电压成正比
C.此时两端电压为 D.、并联在的电源两端,干路电流为
【答案】C
【详解】A.结合图像根据可知,电阻的阻值为
故A错误;
B.电阻是导体的一种性质,与其两端的电压和通过的电流无关,故B错误;
C.把它们串联在电路中,由图可知,当电路电流为0.3A时,此时电阻的两端电压为,电阻的两端电压为,两电压之和等于电源电压,符合题目要求,故C正确;
D.结合图像根据可知,电阻的阻值为
、并联在的电源两端,由并联电路电压的规律可知两电阻两端的电压都是6V,则通过的电流为
通过的电流为
干路电流为
故D错误。
故选C。
19.如图甲所示电路电源电压保持不变。闭合开关S,当滑动变阻器的滑片P从右端滑到左端的过程中R1、R2的I-U关系图像如图乙所示。则下列判断正确的是( )
A.图线A是电阻R1的I-U关系图象
B.电源电压为18V
C.R1的阻值是30Ω
D.滑动变阻器R2的最大阻值为300Ω
【答案】B
【详解】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。
A.当滑动变阻器接入电路中的电阻为0时,电路的总电阻最小,由欧姆定律可知电路中的电流最大,R1两端的电压最大,R2两端的电压为0,由图像可知,A为滑动变阻器R2的I-U关系图像,B为电阻R1的I-U图像,故A错误;
BCD.当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时,电路的总电阻最大,由欧姆定律可知电路中的电流最小,由图像可知,电路中的最小电流I=0.2A,R1两端的电压U1=4V,R2两端的电压U2=14V,因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=14V+4V=18V
定值电阻R1的阻值为
滑动变阻器的最大阻值
故B正确,CD错误。
故选B。
20.电阻R和灯泡L的I-U图像如图所示,当电阻R和灯泡L并联在某一电源上时,干路中的电流为0.9A,则电源电压为 V;若将电阻R和灯泡L串联在电压为9V的电源上,灯泡L的电阻为 Ω。
【答案】 3 5
【详解】[1]并联电路中各支路两端的电压相等,且干路电流等于各支路电流之和。由图像可知,当电压时,通过电阻的电流,通过灯泡的电流,此时干路电流,满足干路电流为的条件,所以电源电压为。
[2]串联电路中各处的电流相等,且总电压等于各分电压之和。由图像可知,当电流时,电阻两端的电压,灯泡L两端的电压,此时总电压
满足电源电压为的条件。根据欧姆定律,可得此时灯泡的电阻
21.在“探究电流与电阻的关系”实验中,电路如图甲所示。多次改变电阻R的阻值,并记录对应的电流表示数,得到如图乙所示的电流I随电阻R变化的图像。由图像可知,电压表示数始终保持 V不变,当定值电阻阻值为10Ω时,电路中的电流为 A。
【答案】 2.5 0.25
【详解】[1]探究“电流与电阻的关系”实验,要控制电阻两端的电压不变,由图可知,电流与电阻之积为
故电压表示数始终保持2.5V不变。
[2]定值电阻两端的电压保持2.5V不变,当定值电阻阻值为10Ω时,电路中的电流为
22.如图甲所示电路,电源电压不变,闭合开关后,滑动变阻器的滑片从b端移到某一位置处(非a端)的过程中,电压表示数与电流表示数的变化关系如图乙所示,则滑动变阻器的最大电阻为 Ω,电源电压为 V,电阻器的电阻为 Ω。
【答案】 20 6 10
【详解】[1]由图甲可知,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,电流表测量串联电路电流,根据串联分压知识可知,当滑动变阻器滑片在阻值最大端时,滑动变阻器分压最大,由图乙可知,滑动变阻器最大分压为4V,此时电路中的电流为0.2A,则滑动变阻器的最大阻值为
[2][3]根据串联电路的电压规律可知,滑动变阻器处于b端时,电源电压可表示为①
当滑动变阻器移到某一处位置时,滑动变阻器两端电压为3V,电路中的电流为0.3A,此时电源电压可表示为②
联立①②解得,故电源电压为6V,电阻器的电阻为10Ω。
地 城
考点05
欧姆定律的简单计算
23.如图电路中,电源电压保持不变,欧,欧,电阻R不为零。当K断开时,安培表读数为0.2安,当K闭合时,安培表读数可能是( )
A.0.18安 B.0.26安 C.0.27安 D.0.23安
【答案】D
【详解】当K断开时,电路为R1、R2、R串联,此时电路中的电流是0.2A,R1、R2的总电阻为
可得R1、R2两端电压为
当K闭合时,电路为R1、R串联接入电路,R2被短路,电路中的总电阻变小,电路中的电流会变大,即电路中的电流大于0.2A;根据串联分压原理可知,串联电路电阻越大分得的电压越大,反之越小,所以R1两端分得的电压小于2V,故电路中的电流小于
因此电路中的电流大于0.2A,小于0.25A,故D符合题意,ABC不符合题意。
故选D。
24.如图所示,滑动变阻器R的总电阻为60欧,定值电阻欧,电源电压18伏。断开电键K,移动滑动片P使电压表的示数为12伏,然后闭合电键K,则通过的电流约为( )
A.0.12安 B.0.16安 C.0.24安 D.0.45安
【答案】B
【详解】电源电压为18V,当K断开时,滑动变阻器全部电阻接入电路,电压表测量滑动变阻器滑片以下部分电阻的两端电压,电压表的示数为12V,根据串联电路分压规律,此时滑片以下部分电阻为
当K闭合后,R0与滑动变阻器滑片以下部分电阻并联,再与滑动变阻器滑片以上部分串联。此时电路中的总电阻为
根据欧姆定律可得,电路中的总电流为
R0两端的电压为
根据欧姆定律可得,通过R0的电流为
故B符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
25.某种用于检测大件货物质量的装置,其简化电路如图甲所示。电源电压为12V,电路中允许通过的最大电流为30mA。定值电阻有100和200两种规格,R为力敏电阻,其阻值与压力F的关系如图乙所示。R上方有一质量不计的绝缘平板,检测时将货物置于其上。下列说法错误的是( )
A.当货物质量增大时,电路中的电流增大
B.当为100时,最大能检测1000kg的货物
C.当为200时,最大能检测900kg的货物
D.若电路允许通过的最大电流变为24mA,装置选用两种规格的均能检测700kg的货物
【答案】B
【详解】A.当货物质量增大时,R所受压力增大,由图乙可知R阻值变小,电源电压不变,由欧姆定律可知,电路中的电流增大,故A正确,不符合题意;
B.因为电源电压为12V,电路中允许通过的最大电流为30mA,故电路中最小总电阻
当R0为时,R的最小值为
由图乙可知最大能检测的货物重力为8000N,则最大能检测货物的质量
故B错误,符合题意;
C.当R0为时,R的最小值为
由图乙可知最大能检测的货物重力为9000N,则最大能检测货物的质量
故C正确,不符合题意;
D.当电路允许通过的最大电流为24mA,电路中最小总电阻
由图乙可知,700kg的货物置于该装置时,R为,故此时两种规格的R0均能满足总电阻不小于的要求,故D正确,不符合题意。
故选B。
26.电子技师社团活动中小明对一个暗箱进行研究。暗箱表面有两个接线柱M、N,内部只接有和两个定值电阻,阻值为,阻值未知。小明用图甲所示的电路(电源电压不变)进行实验,在S、都闭合和S闭合、断开的两种情况下,改变电阻箱的阻值,读取电流表示数I,绘制了如图乙所示的I随变化的曲线。下列判断中正确的是( )
A.电源电压为8V
B.电阻的阻值是
C.曲线A是根据开关S、都闭合时测得的实验数据绘制的
D.暗箱内电阻与是串联连接的
【答案】D
【详解】AC.因为开关S、S1都闭合时,电路为R0的简单电路,电流表测量电路电流,为了电路安全,电阻箱的电阻不能为零,否则造成电源短路,则曲线B为S、S1都闭合时的图像,图像A表示开关S闭合、S1断开时I随R0变化的曲线。由欧姆定律得,电源电压,故AC错误;
BD.开关S闭合、S1断开时,R0与暗箱内的电阻串联。由曲线A得,当电路电流为1.4A时,R0的电阻为20Ω;由欧姆定律得,电路中的总电阻
由串联电路电阻特点得,暗箱内的电阻
所以暗箱中R1、R2串联。由串联电路电阻特点得,暗箱内R2的阻值,故B错误,D正确。
故选D。
27.某定值电阻两端的电压是10V,通过它的电流为0.4A,则它的电阻是 ,当通过它的电流为800mA时,它两端的电压为 V。
【答案】 25 20
【详解】[1]某定值电阻两端的电压是10V,通过它的电流为0.4A,则它的电阻
[2]因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,所以,当通过它的电流为800mA时,导体的电阻仍为25Ω不变,此时它两端的电压
28.如图所示,电阻R1和R2串联接在AB两端,电压表并联接在R1两端。已知R1=10Ω,R2=20Ω,电压表示数为3V,则通过R1的电流I1= A,AB两端的电压U= V。
【答案】 0.3 9
【详解】[1]两电阻串联,电压表测R1两端的电压,通过R1的电流
[2]根据串联电路的电流处处相等的特点可知电路中的电流I=I1=0.3A
两电阻串联的总电阻R=R1+R2=10Ω+20Ω=30Ω
根据可得,AB两端电压U=IR=0.3A×30Ω=9V
29.如图所示,电源电压保持不变,定值电阻的阻值之比为2:1。闭合开关,断开时,电压表示数为,闭合开关,断开时,电压表示数为,则电阻与的阻值之比为 ;当闭合开关时,电流表与的示数之比为 。
【答案】
【详解】[1]闭合开关,断开时,定值电阻R1、定值电阻R3串联,电压表测量定值电阻R3的电压,电压表示数为;
闭合开关,断开时,定值电阻R2、定值电阻R3串联,电压表测量定值电阻R3的电压,电压表示数为,由串联电路电流处处相等与欧姆定律得、
则
定值电阻的阻值之比为2:1,则
故
则
[2]当闭合开关时,R1、R2并联,电流表A1测量定值电阻R1的电流,电流表A2测量定值电阻R2的电流,并联电路各支路电压相等,由欧姆定律得,电流表与的示数之比为
由于
则
则
30.如图所示的电路中,电源电压不变,电阻R1的阻值为10Ω。当断开开关S1和S2,闭合开关S3时,电流表的示数为0.6A;当断开开关S2,闭合开关S1、S3时,电流表的示数为1A。求:
(1)电源电压;
(2)电阻R2的阻值;
(3)断开开关S1和S3,闭合开关S2时,加在电阻R1两端的电压。
【详解】(1)当断开开关S1和S2,闭合开关S3时,只有连入电路,电流表测电路电流,则电源电压
(2)当断开开关S2,闭合开关S1、S3时,、并联,电流表测干路电流。根据并联电流规律,电流为
则电阻R2的阻值为
(3)断开开关S1和S3,闭合开关S2时,、串联。电路中电流为
则加在电阻R1两端的电压为
31.如图甲所示,同学们正在使用坐位体前屈测试仪。其内部简化电路原理图如图乙所示。测试中,被测试的同学向前推动测试仪的滑块(滑动变阻器的滑片),用电压表来反映被测试的同学的成绩,电源电压恒为4.5V,滑动变阻器的滑片P每移动1cm电阻变化1Ω,定值电阻的阻值为15Ω(滑动变阻器的阻值足够大)。
(1)当滑片P位于最左端时,电流表的示数是多少?
(2)某同学测试时,电压表的示数为3V,则该同学从最左端推动滑片P向右移动的距离是多少?
【详解】(1)当滑片P在最左端时,滑动变阻器相当于0Ω,电路中只有工作。电流表的示数为
(2)滑片不在最左侧时,R1和R2串联,测试时电压表读数为3V,即滑动变阻器两端电压为3V。则定值电阻两端电压为
通过R2的电流为
串联电路中电流处处相等,则此时滑动变阻器的阻值为
滑片每移动1cm,电阻变化1Ω,故滑片移动距离为30cm。
32.如图所示的电路中,电源电压保持不变,电阻,。
(1)当开关S闭合,S1、S2断开时,电流表示数为0.2A,则电源电压是多少?
(2)当开关S、S1、S2都闭合时,电流表示数为0.9A,则通过电阻R3的电流是多少?
(3)电阻R3的阻值是多少?
【详解】(1)当开关S闭合,S1、S2断开时, R1与R2串联接入电路,电流表读数I=0.2 A。根据欧姆定律可知,电源电压为
(2)当S、S1、S2都闭合时,R1与R3并联接入电路,电流表测干路电流,即;通过R1的电流为
通过电阻R3的电流为
(3)R1与R3并联时,通过电阻R3的电流为0.1A,由欧姆定律可知,电阻R3的阻值为
试卷第1页,共3页
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