专题04 欧姆定律（竞赛培优精练）九年级物理上学期全国通用

专题04 欧姆定律 竞赛培优精练 一、单选题 1．小钊家里有一款电热暖手器，但电热暖手器上的提示灯参数“ ×V×A ”模糊不清了。 为了测量该提示灯 L 的参数，小钊设计了如图甲所示的电路，所用的电源电压恒定，电流表选用0~0.6A 量程， 电压表选用0~15V 量程。小钊进行实验，第一次只闭合开关 S、S1 ，滑片 P 从 a 端移到 b 端；第二次只闭合开关 S 、S2 ，保证电路中所有元件都安全的前提下，最大范围内移动滑片 P 。图乙是这两次实验过程绘制的电压表与电流表示数的关系图像。下列判断正确的是（    ） A．R0 的阻值为 7.5Ω B．小灯泡的参数为“3V 0.4A C．只闭合 S 、S2 ， 电路的电流最大时，灯与滑动变阻器的电阻之比为 5 ︰3 D．只闭合 S 、S2 ，为保证电路安全，滑动变阻器接入电路的阻值范围为 7.5~30Ω 2．如图所示，盒子内有一个电压恒为5伏的电源和四个阻值均为4.5欧的电阻连接成回路。从电路中引出a、b、c、d四根导线。今测得ab之间电压是5伏，cd之间电压是2伏，bd之间电压是零。要满足上述条件，ab之间的最小电阻值是（　　） A．7.5欧 B．5.5欧 C．4.5欧 D．3.5欧 3．在“探究通过导体的电流与电阻的关系”实验中，小红利用8V的电源（电压可调）、5个定值电阻（阻值分别为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω）、滑动变阻器（30Ω，1A）、电压表和电流表、导线若干，设计了如图所示的电路图，在实验中，若定值电阻两端设定的不变电压值为3.2V，要顺利完成5次实验（实验过程中不改变电路），下列方案不可行的是（　　） A．可在电路中再串联一个阻值为10Ω的电阻 B．电源电压可重设为7V C．将滑动变阻器更换为“40Ω，1A” D．电源电压可重设为4V 4．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 二、多选题 5．如图所示电路，电源两端电压保持不变，闭合开关S，当滑动变阻器的滑片向右滑动时，电压表V1示数的变化量为，电压表V2示数的变化量为，电流表示数的变化量为。下列判断正确的是（　　） A．电压表示数与电流表A的比值不变 B．电压表示数与电流表A的比值不变 C．若，则 D． 6．小明在课外实践活动中设计了一款台秤，其显示仪表由电压表表盘改装而成，电路设计如图所示。闭合开关S（　　） A．保持R2阻值不变，被测物体质量变小时，电路中电流不变 B．保持R2阻值不变，被测物体质量变大时，电压表示数变小 C．若需要使台秤的分度值变小，可以将R2滑片向右滑动 D．若台秤测量值偏小，可以将R2滑片向右滑动进行校准 7．如图所示的电路中，电源两端的电压保持不变，和为三个定值电阻，只闭合开关时，电流表、电压表的示数分别为；只闭合开关和时，电流表、电压表的示数分别为；开关都闭合时；电流表、电压表的示数分别为。已知，，，。下列判断正确的是（　　）. A．只闭合开关和时，和串联 B． C． D． 三、填空题 8．在如图所示电路中，U=12伏特（且保持不变），R=2欧姆，r=1欧姆，为了使电流表读数在同样的电阻链任意加长或减短时均保持不变，则的阻值大小为 。 9．如图所示，电源电压恒定，此时滑片位于滑动变阻器的正中间，只闭合开关时，电流表的示数为，电流表的示数为；断开，只闭合开关，将滑片移到的最右端时，电压表的示数为，电流表的示数为；断开，只闭合开关，滑片移到的最左端时电流表的示数为，则电源电压为 ， 。 四、实验题 10．在“探究通过导体的电流与电阻的关系”实验中，小华利用电压可调的电源，5个阻值分别为、、、、的定值电阻，滑动变阻器（ ），电压表，电流表，开关和导线等，设计了如图甲所示的电路。 (1)请你根据电路图用笔画线代替导线将图乙的实物电路连接完整。（要求：向右移动滑动变阻器的滑片P时电流表的示数变大；导线不许交叉） (2)小华规范操作，连接好电路后闭合开关，发现无论怎样移动滑片P，电流表和电压表指针均不动！假设电路中只有定值电阻或滑动变阻器发生了一处故障，原因可能是 。 (3)排除故障后进行实验，电源电压调到4.0V不变，多次实验后收集的数据如下表所示： 实验序号 1 2 3 4 5 电阻R/Ω 5 10 15 20 25 电流I/A 0.40 0.20 0.14 0.10 0.08 她在进行序号2的实验时电流表示数如图丙所示，读取并填入表中后，分析比较发现实验序号 的数据是不真实的。 (4)想要完成全部5组实验，下列措施不可行的是___________。 A．升高电源电压 B．升高R两端的控制电压 C．串联定值电阻 (5)按照实事求是的科学探究精神，综合分析上述实验现象和数据可得初步结论：在电压一定时，通过导体的电流与电阻成 比。 (6)小华发现还有一个标记模糊的定值电阻，她很想知道其阻值有多大？老师告诉小华这个电阻不小于30Ω，并要求她利用现有的实验器材进行测量，为保证测量结果准确，电表指针应达到半偏以上！小华认真思考后设计了如图丁所示的电路，利用电流表和滑动变阻器（最大阻值记作R0），经过调节和计算就得出了定值电阻Rx的阻值。具体操作如下： ①按电路图连接电路，电流表选择合适的量程，将滑动变阻器的滑片P调至A端，闭合开关S，读出电流表的示数为I1； ②再将滑动变阻器的滑片P调至B端，读出电流表的示数为I2；通过计算就得到了Rx的阻值。 小华为了达到老师提出的测量要求，调节的电源电压应该不低于 V。小华这次测量的结果可表达为Rx= 。（用I1、I2和R0等符号表示） 五、计算题 11．如图所示是一种家庭水箱的水位测量装置的示意图，图中的电流表示数可以反映水箱中水位的高低。已知电源电压是12V且保持不变，电流表量程是0～0.6A，保护电阻R0阻值为20Ω，R是长为20cm的均匀电阻线，阻值与其长度成正比，其最大值为20Ω，金属滑片P与R接触良好且不计摩擦，圆柱体A质量为1.8kg，长15cm，底面积为100cm2，当水位处于最高处hmax时，A刚好浸没在水中，滑片P恰好在a端；当水箱里没有水时，滑片P恰好在b端，此时A与容器底接触但对水箱底的压力刚好为0。 (1)求当水位最高时电流表的示数为多少？ (2)求圆柱体A刚好浸没时，弹簧测力计的示数为多少？ (3)该测量装置刻度均匀不均匀？请简要说明原因。 12．小一连接电路如图所示，和是定值电阻，电源电压保持不变。他先将滑动变阻器的滑片移到端，闭合开关读出两个电压表的示数分别为和；他又将滑动变阻器的滑片移到端，闭合开关读出两个电压表的示数为和。小一发现电压表示数的变化量大于电压表示数的变化量，请你分析并判断和的大小关系。（可以画等效电路图进行辅助说明） 13．小强设计了一个电子身高测量仪，如图所示，电源电压恒为24V，定值电阻R1=30Ω，R2是长度为60cm粗细均匀的金属丝，允许通过的最大电流为0.5A，阻值为60Ω，电压表量程为0~15V，电流表量程为0~0.6A。当身高为1.60m的小丽站立于测量台MN测量时，电流表示数为0.48A，求： (1)测量小丽身高时，变阻器R2接入电路的阻值和此时电压表的示数为多少？ (2)为了保证电路中各元件安全工作，变阻器接入电路的阻值范围是多少？ (3)此身高测量仪测量身高的范围是多少？ 14．“长江口二号”是清代失事沉没的木质古沉船，采用的是“整体打捞”方案，项目小组设计如图所示装置模型。如图甲所示，底面积为的圆柱槽中装有某种液体，A为实心长方体金属块，其底面积为，电动机提供动力现将金属块A从槽底匀速捞起，绳索上连接有拉力测量仪，其内部结构为：电源电压恒为12V，为定值电阻，力敏电阻的阻值随拉力F的变化图象如图乙所示。在竖直向上捞起过程中，绳索拉力F与金属块A底面到槽底的距离h关系如图丙所示，金属块A未露出液面时，电流表的示数为0.24A，在整个打捞过程中，不计绳重和摩擦及液体的阻力。求： (1)定值电阻的阻值； (2)该圆柱槽中装有的液体密度； (3)在电流表显示0.4A~0.6A的电流范围内，液体对容器底的最大压力。 15．如图1所示，电源电压保持不变，为定值电阻，滑动变阻器的最大阻值为。电压表的量程为。移动滑动变阻器的滑片P，得到电压表示数与滑动变阻器接入电路的电阻关系图像，如图2所示。求： (1)电源电压U及定值电阻的阻值； (2)为保证电压表的安全，滑动变阻器接入电路的最小阻值。 16．图甲是大型机械厂用来称重的电子吊秤。某物理小组设计了“吊秤”的模拟电路（图乙），电路中电源电压恒为6V，R1为拉力敏感电阻，R0为定值电阻，拉力敏感电阻R1的阻值与所受拉力F大小关系如表所示。 拉力F/N 0 50 100 150 200 250 300 … 电阻R1/Ω 300 270 240 210 180 150 120 … (1)当拉力为0时，电流表示数为15mA，则R0的阻值为 Ω。 (2)当电流表示数为24mA时，对应的拉力多大？（写出必要的文字说明，表达式及最后的结果） (3)若将电流表改装成“吊秤”刻度盘，其刻度线分布是否均匀？ 六、综合题 17．小孟在实验室设计了一款测量物体重力的装置，其电路如图甲，物体放在有弹簧支撑的托盘上，该装置可以通过电表示数转换测出重力大小。图乙是变阻器接入电路中的阻值RP，与被测物体重力G的关系图像。电源电压恒为25V，定值电阻R0为30Ω，电流表量程为，电压表量程为； (1)根据乙图像分析可知：电路中电流随着物体重力变大而 ； (2)闭合开关S，当物体重力为4N时，电压表示数为 V； (3)在保证电路各元件安全的情况下，请你求出所测物体重力的最小值。（写出必要的文字说明、表达式及最后结果） 18．如图甲所示的“阳光动力2号”是世界上最大的太阳能飞机，其表面使用了一种碳纤维材料，承载能力要比一般材料更好，质量仅与一辆小型汽车相差无几。白天，依靠两翼上安装的太阳能电池板为电动机提供动力，同时对锂电池充电，以保证夜间或阴雨天不间断飞行。 (1)小东利用测距传感器为飞机设计了一款飞行高度测距仪，其简化电路图如图乙所示，R0为定值电阻。由图丙可知，测距传感器的阻值R1随离地高度h的增大而 ，高度表示数能随飞行高度的增大而增大，该高度表实质是 （选填“电流表”或“电压表”）； (2)锂电池充满电后储存的总能量为6×108J，某次飞行消耗了锂电池总能量的20%，发动机将这些能量转换为机械能的效率为90%，则发动机输出的机械能为 J；若这些机械能改由氢气来提供，不计能量损失，需要完全燃烧氢气 m3；（氢气的热值为，计算结果保留两位小数） (3)若飞机发动机的最大功率为，飞机以30m/s的速度沿水平方向正常巡航10min，发动机所做的功为 J，产生的动力为 N。 19．如图甲所示的自动洗碗机具有温水洗净、暖风烘干、杀菌等功能，清洗时会把水加热，利用高温能用更少的水实现更好的清洁效果。如图乙所示为科创小组设计的模拟洗碗机的温控装置工作原理图，是滑动变阻器，是热敏电阻，其阻值随温度变化如图丙所示。当两端电压增大到时，控制电路将切断加热电路实现对水温的控制。 (1)水温升高时，热敏电阻的阻值将 (2)根据不同的使用需要，洗碗机的水温通常有三种档位设置：低温档、中温档和高温档，该小组同学在某次调试过程中： ①将低温档的温度设置为，调节至某值，停止加热时电流表示数为。 ②为了使中温档的温度提高，需将的滑片向 调节，发现停止加热时的阻值变化了，电流表示数为。 ③设置高温档时，为了使水温再次提高，调节滑片的位置直至停止加热，整个装置调试完毕。请通过计算求出这个调试过程中，滑动变阻器接入电阻的阻值范围 。（写出必要的文字说明、表达式及最后结果） 七、科普阅读题 20．阅读短文，回答问题。 2024年5月3日，“嫦娥六号”携带着采样剖面测温仪、岩心钻探机和机械取样臂等多种有效载荷在海南文昌发射中心成功发射，于6月2日成功选定着陆点后，开始避障下降和缓速垂直下降，最终平稳着陆于月球背面的南极-艾特肯盆地，并取回约2kg月壤，这在全世界是第一次。 (1)“嫦娥六号”返回地面进入大气层后表面温度急剧升高，是通过 方式改变物体内能的； (2)小苏想到为确保“嫦娥六号”正常工作而搭载剖面测温仪。为此他设计了一款智能测温报警器，智能测温报警电路如图甲所示。电源电压为15V，报警器（电阻不计）通过的电流超过30mA时就会报警，电阻箱的最大阻值为999Ω。热敏电阻的阻值随温度t的变化关系如图乙所示。 ①要求：当所测温度达到或超过50℃时，系统报警，按照下列步骤调试电路： a．电路接通前，应先将滑动变阻器滑片置于b端，再将电阻箱调到 Ω； b．将开关S向c端闭合，移动滑动变阻器滑片直至报警器报警，此时滑动变阻器的阻值为 Ω； c．保持滑动变阻器滑片位置不变，将开关S向另一端闭合，报警系统即可正常使用。 ②用①中测试好的报警电路进行测温，测得此时的环境温度为40℃，此时该电路中的电流是 mA； ③若小苏希望测温仪报警温度略高于50℃，为此他调节 才能达到预设效果。 A．增大电源电压或向b端移动滑片P    B．增大电源电压或向a端移动滑片P C．减小电源电压或向a端移动滑片P    D．减小电源电压或向b端移动滑片P 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题04 欧姆定律 竞赛培优精练 一、单选题 1．小钊家里有一款电热暖手器，但电热暖手器上的提示灯参数“ ×V×A ”模糊不清了。 为了测量该提示灯 L 的参数，小钊设计了如图甲所示的电路，所用的电源电压恒定，电流表选用0~0.6A 量程， 电压表选用0~15V 量程。小钊进行实验，第一次只闭合开关 S、S1 ，滑片 P 从 a 端移到 b 端；第二次只闭合开关 S 、S2 ，保证电路中所有元件都安全的前提下，最大范围内移动滑片 P 。图乙是这两次实验过程绘制的电压表与电流表示数的关系图像。下列判断正确的是（    ） A．R0 的阻值为 7.5Ω B．小灯泡的参数为“3V 0.4A C．只闭合 S 、S2 ， 电路的电流最大时，灯与滑动变阻器的电阻之比为 5 ︰3 D．只闭合 S 、S2 ，为保证电路安全，滑动变阻器接入电路的阻值范围为 7.5~30Ω 【答案】C 【详解】第一次只闭合开关S、S1，滑动变阻器与定值电阻R0串联，电压表测量变阻器的电压，电流表测量电路电流，滑片P从a端移到b端，滑动变阻器接入电路的电阻由最大值变为0，当滑动变阻器的滑片在b端时，电压表的示数为0，则图乙中的直线为此时滑动变阻器的U-I图像；第二次只闭合开关S、S2，滑动变阻器与灯L串联，电压表测量滑动变阻器的电压，电流表测量电路电流，此时变阻器的U-I图像为图乙中的曲线部分。 A．第一次只闭合开关S、S1，滑动变阻器与定值电阻R0串联，电压表测量变阻器的电压，当滑动变阻器两端电压为4V时，电流为0.2A，则电源电压为 当滑动变阻器接入阻值为0时，电流为0.4A，电源电压为 联立上述两式可得U=8V，R0=20Ω，故A错误； B．只闭合开关S、S2，当电路中电流最大为0.4A时，灯L正常发光，由图乙得，此时变阻器接入电路中电压为3V，则灯泡的额定电压为 则小灯泡的参数为“5V0.4A”，故B错误； C．只闭合S、S2，电路的电流最大时，灯L与滑动变阻器的电阻之比为 故C正确； D．只闭合S、S2，为保证电路安全，当电路电流最大为0.4A时，滑动变阻器接入电路中的电阻最小为 当电路电流最小为0.32A时，滑动变阻器两端电压为6.4V，接入电路中的最大值为 所以滑动变阻器接入电路的阻值范围为7.5~20Ω，故D错误。 故选C。 2．如图所示，盒子内有一个电压恒为5伏的电源和四个阻值均为4.5欧的电阻连接成回路。从电路中引出a、b、c、d四根导线。今测得ab之间电压是5伏，cd之间电压是2伏，bd之间电压是零。要满足上述条件，ab之间的最小电阻值是（　　） A．7.5欧 B．5.5欧 C．4.5欧 D．3.5欧 【答案】A 【详解】由于测得ab之间电压是5V，则ab应直接和电源相连；bd之间电压是零，则bd应为导线；因cd间电压小于电源电压，故cd应为电路中的一部分电路，即电路中应用串联部分；cd间电压为2V，则cb间电压也应为2V；则ac间电压应为3V；因串联电路中电压与电阻成正比；则可知 因求最小阻值，而电路中要求电阻最小，则可设ac间电阻为4.5Ω；则cb间电阻应为3Ω，则可将两个4.5Ω的电阻串联后与另一个4.5Ω的电阻并联，则可满足cb间电阻为3Ω；故ab间的电阻可以为4.5Ω+3Ω=7.5Ω 故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 3．在“探究通过导体的电流与电阻的关系”实验中，小红利用8V的电源（电压可调）、5个定值电阻（阻值分别为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω）、滑动变阻器（30Ω，1A）、电压表和电流表、导线若干，设计了如图所示的电路图，在实验中，若定值电阻两端设定的不变电压值为3.2V，要顺利完成5次实验（实验过程中不改变电路），下列方案不可行的是（　　） A．可在电路中再串联一个阻值为10Ω的电阻 B．电源电压可重设为7V C．将滑动变阻器更换为“40Ω，1A” D．电源电压可重设为4V 【答案】A 【详解】AC．探究通过导体的电流与电阻的关系的实验中，要控制定值电阻两端的电压不变。若定值电阻两端设定的不变电压值为3.2V，根据串联分压原理可知 阻值最大的定值电阻为25Ω，则滑动变阻器需要接入电路的阻值为 实验中所用的滑动变阻器的最大阻值为30Ω，可将滑动变阻器更换为“40Ω，1A”，则C可行，故C不符合题意； 选用5Ω的电阻完成实验时，滑动变阻器接入电路的阻值为 若在电路中再串联一个阻值为10Ω的电阻，则无法调节除5Ω电阻之外剩余电阻之和为7.5Ω，则A不可行，A符合题意； BD．若降低电源电压，当定值电阻和滑动变阻器阻值最大时，电源电压最大，根据串联分压原理可知 解得， 可知能用现有器材完成实验的电源电压最大为7.04V，则BD可行，故BD不符合题意。 故选A。 4．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。 二、多选题 5．如图所示电路，电源两端电压保持不变，闭合开关S，当滑动变阻器的滑片向右滑动时，电压表V1示数的变化量为，电压表V2示数的变化量为，电流表示数的变化量为。下列判断正确的是（　　） A．电压表示数与电流表A的比值不变 B．电压表示数与电流表A的比值不变 C．若，则 D． 【答案】AD 【详解】A．由题意可知，电压表测量的是电阻两端的电压，由欧姆定律可知，电压表示数与电流表A的比值为的阻值，为定值电阻，阻值不变，所以该比值不变，故A正确； B．由欧姆定律可知，电压表示数与电流表A的比值为的阻值，由题意可知，当滑动变阻器的滑片向右滑动时，的阻值变大，故B错误； C．当滑动变阻器的滑片向右滑动时，的阻值变大，根据串联电路的电压特点可知，两端的电压增大，和两端的电压减小，电源电压不变，所以，所以，串联电路电流相等，变化也相同，所以，故C错误； D．由C选项分析可得，故D正确。 故选AD。 6．小明在课外实践活动中设计了一款台秤，其显示仪表由电压表表盘改装而成，电路设计如图所示。闭合开关S（　　） A．保持R2阻值不变，被测物体质量变小时，电路中电流不变 B．保持R2阻值不变，被测物体质量变大时，电压表示数变小 C．若需要使台秤的分度值变小，可以将R2滑片向右滑动 D．若台秤测量值偏小，可以将R2滑片向右滑动进行校准 【答案】ACD 【详解】分析电路可知，闭合开关S后，R1、R2串联，电压表测R1滑片以上部分电阻丝两端的电压。 A．闭合开关S，由题图可知，保持R2阻值不变，被测物体质量变小时，滑片向上移动，此时移动滑片也不会改变R1连入电路的阻值，由于电源电压不变，连入电路的阻值不变，根据欧姆定律可知，电路中的电流不变，故A符合题意； B．保持R2阻值不变，被测物体质量变大时，滑片向下移动，电压表所测上半段电阻丝的电阻变大，由前面分析可知，电路中电流不变，由可知，此时电压表的示数变大，故B不符合题意； C．R2的滑片向右滑，接入电路电阻变小，由串联电路分压规律可知，R1分到的电压变大，测量相同质量物体时，电压表示数变大，分度值变小，故C符合题意； D．若台秤测量值偏小，根据串联电路分压规律可知，可以将R2滑片向右滑动进行校准，这时R2连入电路的电阻变小，R1两端的电压变大，台秤的测量值会变大，故D符合题意。 故选ACD。 7．如图所示的电路中，电源两端的电压保持不变，和为三个定值电阻，只闭合开关时，电流表、电压表的示数分别为；只闭合开关和时，电流表、电压表的示数分别为；开关都闭合时；电流表、电压表的示数分别为。已知，，，。下列判断正确的是（　　）. A．只闭合开关和时，和串联 B． C． D． 【答案】BC 【详解】A．只闭合开关S1时，R1和R2串联接入电路，电流表测通过电路的电流，电压表测R2两端电压，电流表、电压表的示数分别为；只闭合开关和时，电路为R2的简单电路，电压表测电源电压，电流表测通过电路的电流，电流表、电压表的示数分别为；故A错误； B．据A选项分析可知，电源电压U=U2，开关都闭合时，R2和R3为并联接入电路，电压表测电源电压，电流表测干路电流，电流表、电压表的示数分别为I3、U3，并联电路各支路两端电压相等，则电源电压U=U3；并联电路干路电流等于各支路电流之和，已知 则通过R2和R3的电流之比 根据欧姆定律可得 已知R2=5Ω，则R3=15Ω，故B正确； C．R1和R2串联接入电路时，串联电路总电压等于各部分电压之和，已知 则R1和R2两端电压之比 根据串联分压原理可得 则15Ω，根据欧姆定律可知 ，故C正确； D．根据欧姆定律可知R2、R3并联时通过干路的电流 则，故D错误。 故选BC。 三、填空题 8．在如图所示电路中，U=12伏特（且保持不变），R=2欧姆，r=1欧姆，为了使电流表读数在同样的电阻链任意加长或减短时均保持不变，则的阻值大小为 。 【答案】 【详解】电流表读数在同样的电阻链任意加长或减短时均保持不变，则若电阻链减短至下图（a）（b）所示的情况时，电流表示数是相同的，则CD间总电阻等于EF之间总电阻。 由图可得，即，解得。 9．如图所示，电源电压恒定，此时滑片位于滑动变阻器的正中间，只闭合开关时，电流表的示数为，电流表的示数为；断开，只闭合开关，将滑片移到的最右端时，电压表的示数为，电流表的示数为；断开，只闭合开关，滑片移到的最左端时电流表的示数为，则电源电压为 ， 。 【答案】 12 30 【解析】【小题1】[1][2]由图可知，只闭合开关时，电阻与滑动变阻器并联（此时滑动变阻器接入电路阻值为其最大阻值的一半），电流表A1测滑动变阻器电流为，A2在干路上测干路电流为，由欧姆定律及并联电路规律可得 ① 断开，只闭合开关，将滑片移到的最右端时，电阻与滑动变阻器串联（此时全部接入电路），电压表测两端电压为，电流表A2测电路电流为，根据欧姆定律及串联电路规律可得 ②，③ 断开，只闭合开关，滑片移到的最左端时，滑动变阻器不接入电路，与并联，电流表A2在干路上，测干路电流为，由欧姆定律及并联电路规律可得 ④ 联立可得，，， 四、实验题 10．在“探究通过导体的电流与电阻的关系”实验中，小华利用电压可调的电源，5个阻值分别为、、、、的定值电阻，滑动变阻器（ ），电压表，电流表，开关和导线等，设计了如图甲所示的电路。 (1)请你根据电路图用笔画线代替导线将图乙的实物电路连接完整。（要求：向右移动滑动变阻器的滑片P时电流表的示数变大；导线不许交叉） (2)小华规范操作，连接好电路后闭合开关，发现无论怎样移动滑片P，电流表和电压表指针均不动！假设电路中只有定值电阻或滑动变阻器发生了一处故障，原因可能是 。 (3)排除故障后进行实验，电源电压调到4.0V不变，多次实验后收集的数据如下表所示： 实验序号 1 2 3 4 5 电阻R/Ω 5 10 15 20 25 电流I/A 0.40 0.20 0.14 0.10 0.08 她在进行序号2的实验时电流表示数如图丙所示，读取并填入表中后，分析比较发现实验序号 的数据是不真实的。 (4)想要完成全部5组实验，下列措施不可行的是___________。 A．升高电源电压 B．升高R两端的控制电压 C．串联定值电阻 (5)按照实事求是的科学探究精神，综合分析上述实验现象和数据可得初步结论：在电压一定时，通过导体的电流与电阻成 比。 (6)小华发现还有一个标记模糊的定值电阻，她很想知道其阻值有多大？老师告诉小华这个电阻不小于30Ω，并要求她利用现有的实验器材进行测量，为保证测量结果准确，电表指针应达到半偏以上！小华认真思考后设计了如图丁所示的电路，利用电流表和滑动变阻器（最大阻值记作R0），经过调节和计算就得出了定值电阻Rx的阻值。具体操作如下： ①按电路图连接电路，电流表选择合适的量程，将滑动变阻器的滑片P调至A端，闭合开关S，读出电流表的示数为I1； ②再将滑动变阻器的滑片P调至B端，读出电流表的示数为I2；通过计算就得到了Rx的阻值。 小华为了达到老师提出的测量要求，调节的电源电压应该不低于 V。小华这次测量的结果可表达为Rx= 。（用I1、I2和R0等符号表示） 【答案】(1) (2)滑动变阻器断路 (3)5 (4)A (5)反 (6) 15 【详解】（1）按照滑动变阻器的“一上一下”接法，在滑动变阻器和定值电阻串联接入电路中时，应接在下面的两个接线柱之一。根据题目要求，向右移动滑动变阻器的滑片P时电流表的示数变大，根据欧姆定律，说明电路中的总电阻变小，所以应连接定值电阻的左端（或者和它等电位的电压表的负接线柱）与滑动变阻器的右下接线柱，连接图如下： （2）闭合开关后，电流表和电压表均无示数，说明电路存在断路。若定值电阻断路，电压表会因串联在电路中显示电源电压，与题意不符；若滑动变阻器断路，整个电路断开，两表均无示数，所以故障为滑动变阻器断路。 （3）由图丙可知，电流表选用量程，分度值，指针示数为。电源电压调到4.0V不变，根据表中数据，若定值电阻，电路中电流，由欧姆定律可知电路中总电阻，根据串联电路的电阻特点，串联电路中的总电阻等于分电阻之和，则滑动变阻器的阻值，由题意可知，滑动变阻器的最大阻值为，无法实现，故序号5数据不真实。 （4）要完成5组实验，根据串联电路的分压特点，需保证最大电阻为的电阻接入时，滑动变阻器能分走多余电压。A选项升高电源电压时，会增大滑动变阻器所需分压，其最大阻值不足，不可行；B选项升高R两端电压：减小滑动变阻器分压需求，可行；C选项串联定值电阻：所串联定值电阻会分担部分电压，增大总分压能力，可行。故A选项不可行，BC选项可行，故A符合题意，BC不符合题意。 故选A。 （5）通过计算每次实验的电流与电阻的积，；；；，排除掉因为估读所产生的误差，可以发现通过定值电阻的电流与电阻阻值的积不变，所以在电压一定时，通过导体的电流与电阻成反比。 （6）[1]由题意可知，未知电阻阻值，，可得串联电路中总电阻，即电路总电阻，根据题目要求电表指针应达到半偏以上，当电流表接入量程为时，半偏时电流，则调节的电源电压应该不低于 [2]将滑动变阻器的滑片P调至A端时，滑动变阻器阻值最大，根据欧姆定律可得电源电压，再将滑动变阻器的滑片P调至B端时，滑动变阻器阻值为0，电源电压，电源电压不变，所以，解得 五、计算题 11．如图所示是一种家庭水箱的水位测量装置的示意图，图中的电流表示数可以反映水箱中水位的高低。已知电源电压是12V且保持不变，电流表量程是0～0.6A，保护电阻R0阻值为20Ω，R是长为20cm的均匀电阻线，阻值与其长度成正比，其最大值为20Ω，金属滑片P与R接触良好且不计摩擦，圆柱体A质量为1.8kg，长15cm，底面积为100cm2，当水位处于最高处hmax时，A刚好浸没在水中，滑片P恰好在a端；当水箱里没有水时，滑片P恰好在b端，此时A与容器底接触但对水箱底的压力刚好为0。 (1)求当水位最高时电流表的示数为多少？ (2)求圆柱体A刚好浸没时，弹簧测力计的示数为多少？ (3)该测量装置刻度均匀不均匀？请简要说明原因。 【答案】(1)0.6A (2)3N (3)不均匀，电流大小与A浸在液体中的深度不成线性关系， 【详解】（1）水位最高时，电阻线R未接入电路，电路中总电阻为R0=20Ω 水位最高时电流表的示数 （2）圆柱体重力为 圆柱体的体积 圆柱体受到的浮力 圆柱体A刚好浸没时，弹簧测力计的示数 （3）A浸入水中的深度为，则浮力 弹簧拉力 弹簧缩短量与拉力变化成正比，即，因此R接入电路的阻值 ‌电路总电阻 电流（为比例系数），与不成线性关系，故刻度不均匀。 12．小一连接电路如图所示，和是定值电阻，电源电压保持不变。他先将滑动变阻器的滑片移到端，闭合开关读出两个电压表的示数分别为和；他又将滑动变阻器的滑片移到端，闭合开关读出两个电压表的示数为和。小一发现电压表示数的变化量大于电压表示数的变化量，请你分析并判断和的大小关系。（可以画等效电路图进行辅助说明） 【答案】（分析过程见解析） 【详解】当滑片P移到a端时，电路为和串联，电压表测的电压，电压表测的电压，设电源电压为U，根据欧姆定律及串联电路的电压规律可得，两端的电压① 两端的电压② 当滑片P移到b端时，电路为、R和串联，电压表测、R的电压，电压表测、R的电压，设电源电压为U，根据欧姆定律及串联电路的电压规律可得，电压表V1的示数③ 电压表V2的示数④ 联立①③可得 联立②④可得 因为 即 化简可知 13．小强设计了一个电子身高测量仪，如图所示，电源电压恒为24V，定值电阻R1=30Ω，R2是长度为60cm粗细均匀的金属丝，允许通过的最大电流为0.5A，阻值为60Ω，电压表量程为0~15V，电流表量程为0~0.6A。当身高为1.60m的小丽站立于测量台MN测量时，电流表示数为0.48A，求： (1)测量小丽身高时，变阻器R2接入电路的阻值和此时电压表的示数为多少？ (2)为了保证电路中各元件安全工作，变阻器接入电路的阻值范围是多少？ (3)此身高测量仪测量身高的范围是多少？ 【答案】(1)， (2) (3) 【详解】（1）由电路图可知，与串联，电流表示数为0.48A，则总电阻 由于，所以 电压表测两端的电压，则电压表示数 （2）金属丝允许通过的最大电流为0.5A，则电路中允许通过的最大电流为，则电路中的最小的总电阻 由于，所以R2的最小阻值 当电压表的示数时，电阻R1两端电压 由于，则电路中的电流 则R2的最大阻值 所以变阻器接入电路的阻值范围是。 （3）已知长度为，阻值为，其阻值与长度成正比，因此该电阻单位长度的阻值为。当时，接入电路的金属丝长度 当时，接入电路的金属丝长度 因为小丽身高，对应电阻（长度为），说明测量台MN的基础高度为 因此可测量身高的最大值为 最小值为 所以此身高测量仪测量身高的范围是。 14．“长江口二号”是清代失事沉没的木质古沉船，采用的是“整体打捞”方案，项目小组设计如图所示装置模型。如图甲所示，底面积为的圆柱槽中装有某种液体，A为实心长方体金属块，其底面积为，电动机提供动力现将金属块A从槽底匀速捞起，绳索上连接有拉力测量仪，其内部结构为：电源电压恒为12V，为定值电阻，力敏电阻的阻值随拉力F的变化图象如图乙所示。在竖直向上捞起过程中，绳索拉力F与金属块A底面到槽底的距离h关系如图丙所示，金属块A未露出液面时，电流表的示数为0.24A，在整个打捞过程中，不计绳重和摩擦及液体的阻力。求： (1)定值电阻的阻值； (2)该圆柱槽中装有的液体密度； (3)在电流表显示0.4A~0.6A的电流范围内，液体对容器底的最大压力。 【答案】(1)10Ω (2)1.5×103kg/m3 (3)114N 【详解】（1）金属块A未露出液面时，拉力最小为7N，则R1＝40Ω；电流表的示数为0.24A，根据串联电路的特点和欧姆定律知，，即 解得。 （2）物体提升的高度为24cm-20cm＝4cm，假设液面下降h，根据露出的体积等于液面降低时减小的体积有 解得h＝2cm，说明物体的高度为 则物体的体积 根据称重法知浮力 根据阿基米德原理 解得。 （3）开始时物体露出液面前，上移了20cm，物体高度为6cm，说明开始时的深度为26cm，液体的压力 电流越小，电阻越大，拉力越小，说明露出的越小，压力越大，则，根据串联电路的特点和欧姆定律知，，即 解得，此时对应的拉力为10N，故拉力增大了3N，因而液体底部的压力减小了3N，此时压力为。 15．如图1所示，电源电压保持不变，为定值电阻，滑动变阻器的最大阻值为。电压表的量程为。移动滑动变阻器的滑片P，得到电压表示数与滑动变阻器接入电路的电阻关系图像，如图2所示。求： (1)电源电压U及定值电阻的阻值； (2)为保证电压表的安全，滑动变阻器接入电路的最小阻值。 【答案】(1)， (2) 【详解】（1）由图1可知，定值电阻与滑动变阻器串联，电压表测定值电阻电压，在图2中，当滑动变阻器接入电路的电阻为时，电压表示数为，在串联电路中电流处处相等，电源电压等于各用电器两端电压之和，由欧姆定律有 ① 当滑动变阻器接入电路的电阻为时，电压表示数为，同理有② 由①②解得，。 （2）由串联电路电压规律可知，为保证电压表的安全，定值电阻两端电压最大为，则滑动变阻器两端的最小电压 由串联电路电流规律可知，此时通过滑动变阻器的电流，由欧姆定律可得 滑动变阻器接入电路的最小阻值 16．图甲是大型机械厂用来称重的电子吊秤。某物理小组设计了“吊秤”的模拟电路（图乙），电路中电源电压恒为6V，R1为拉力敏感电阻，R0为定值电阻，拉力敏感电阻R1的阻值与所受拉力F大小关系如表所示。 拉力F/N 0 50 100 150 200 250 300 … 电阻R1/Ω 300 270 240 210 180 150 120 … (1)当拉力为0时，电流表示数为15mA，则R0的阻值为 Ω。 (2)当电流表示数为24mA时，对应的拉力多大？（写出必要的文字说明，表达式及最后的结果） (3)若将电流表改装成“吊秤”刻度盘，其刻度线分布是否均匀？ 【答案】(1)100 (2)250N (3)不均匀 【详解】（1）由图乙可知，两电阻串联，电流表测量的是电路中的电流。当拉力为0N时，电流表示数为15mA，根据欧姆定律可得，此时电路的总电阻为 由表格数据可知：当拉力为0N时，拉力敏感电阻的阻值为R1=300Ω，根据串联电路的总电阻等于各分电阻之和可得，R0的阻值为 （2）当电流表示数为24mA时，即此时电路中的电流为24mA，根据欧姆定律可得，此时电路的总电阻为 根据串联电路的总电阻等于各分电阻之和可得，此时拉力敏感电阻的阻值为 由表格数据可知，此时的拉力大小为250N。 （3）由表格数据可知，设拉力敏感电阻R1与所受拉力F的关系式为 当拉力为200N时，R1是180Ω，则 解得k=0.6Ω/N，所以拉力敏感电阻R1与所受拉力F的关系式为 根据串联电路的电阻特点和欧姆定律可得，电流表示数与拉力之间的关系式为 由此可知：电流表示数与拉力不成正比，所以，刻度线分布不均匀。 六、综合题 17．小孟在实验室设计了一款测量物体重力的装置，其电路如图甲，物体放在有弹簧支撑的托盘上，该装置可以通过电表示数转换测出重力大小。图乙是变阻器接入电路中的阻值RP，与被测物体重力G的关系图像。电源电压恒为25V，定值电阻R0为30Ω，电流表量程为，电压表量程为； (1)根据乙图像分析可知：电路中电流随着物体重力变大而 ； (2)闭合开关S，当物体重力为4N时，电压表示数为 V； (3)在保证电路各元件安全的情况下，请你求出所测物体重力的最小值。（写出必要的文字说明、表达式及最后结果） 【答案】(1)变大 (2)12.5 (3)在保证电路各元件安全的情况下，所测物体重力的最小值为零 【详解】（1）物体重力变大，物体对托盘的压力变大，由图乙知，滑动变阻器接入电路的电阻越小，电路的总电阻越小，由知，电路中的电流越大，即电路中电流随着物体重力变大而变大。 （2）闭合开关S，由图乙知当物体重力为4N时，滑动变阻器接入电路的电阻为30Ω，此时电路中的电流为 定值电阻两端的电压为 即电压表示数为12.5V。 （3）当Rp取最大阻值50Ω时，物体重力最小，最小为0，此时电路中的电阻最大，电流最小，电压表的示数 电流表，电压表都不会超过量程，电路安全。 18．如图甲所示的“阳光动力2号”是世界上最大的太阳能飞机，其表面使用了一种碳纤维材料，承载能力要比一般材料更好，质量仅与一辆小型汽车相差无几。白天，依靠两翼上安装的太阳能电池板为电动机提供动力，同时对锂电池充电，以保证夜间或阴雨天不间断飞行。 (1)小东利用测距传感器为飞机设计了一款飞行高度测距仪，其简化电路图如图乙所示，R0为定值电阻。由图丙可知，测距传感器的阻值R1随离地高度h的增大而 ，高度表示数能随飞行高度的增大而增大，该高度表实质是 （选填“电流表”或“电压表”）； (2)锂电池充满电后储存的总能量为6×108J，某次飞行消耗了锂电池总能量的20%，发动机将这些能量转换为机械能的效率为90%，则发动机输出的机械能为 J；若这些机械能改由氢气来提供，不计能量损失，需要完全燃烧氢气 m3；（氢气的热值为，计算结果保留两位小数） (3)若飞机发动机的最大功率为，飞机以30m/s的速度沿水平方向正常巡航10min，发动机所做的功为 J，产生的动力为 N。 【答案】(1) 增大 电压表 (2) 1.08×108 0.77 (3) 3.24×107 1800 【详解】（1）[1]由图丙可知，离地高度h的增大，测距传感器的阻值R1增大。 [2]由图乙得，R1、R0串联，电压表测量R1的两端电压，电流表测量电路中的电流。当飞行高度的增大时，R1的阻值增大，电路电阻变大，电源电压不变，由欧姆定律得，电路电流变小，定值电阻R0的两端电压变小，由串联电路电压特点得，则R1的两端电压变大，则电流表的示数变小，电压表的示数变大；高度表示数能随飞行高度的增大而增大，该高度表实质是电压表。 （2）[1]锂电池充满电后储存的总能量为6×108J，某次飞行消耗了锂电池总能量的20%，发动机将这些能量转换为机械能的效率为90%，则发动机输出的机械能为 [2]若这些机械能改由氢气来提供，不计能量损失，则氢气完全燃烧释放的热量为 由得，需要完全燃烧氢气的体积为 （3）[1]由可得，发动机所做的功为 [2]由得，发动机产生的动力为 19．如图甲所示的自动洗碗机具有温水洗净、暖风烘干、杀菌等功能，清洗时会把水加热，利用高温能用更少的水实现更好的清洁效果。如图乙所示为科创小组设计的模拟洗碗机的温控装置工作原理图，是滑动变阻器，是热敏电阻，其阻值随温度变化如图丙所示。当两端电压增大到时，控制电路将切断加热电路实现对水温的控制。 (1)水温升高时，热敏电阻的阻值将 (2)根据不同的使用需要，洗碗机的水温通常有三种档位设置：低温档、中温档和高温档，该小组同学在某次调试过程中： ①将低温档的温度设置为，调节至某值，停止加热时电流表示数为。 ②为了使中温档的温度提高，需将的滑片向 调节，发现停止加热时的阻值变化了，电流表示数为。 ③设置高温档时，为了使水温再次提高，调节滑片的位置直至停止加热，整个装置调试完毕。请通过计算求出这个调试过程中，滑动变阻器接入电阻的阻值范围 。（写出必要的文字说明、表达式及最后结果） 【答案】(1)减小 (2) 左 【详解】（1）由图丙可知，随着温度的升高，热敏电阻阻值减小，所以水温升高时，热敏电阻的阻值将减小。 （2）[1]由图乙可知滑动变阻器与热敏电阻串联，电流表串联在电路中，控制电路并联在滑动变阻器两端，由于温度升高，热敏电阻阻值减小，由串联分压规律可知，滑动变阻器两端电压将增大，为了防止滑动变阻器两端电压过早地达到U1，电路被切断，需减小滑动变阻器接入电路的阻值，即减小其分压，如图乙，应将滑片向左移； [2]低温档时，停止加热的电流为I，总阻值最大为R总1=R1初+R2低=（R1初为低温档R1的初始值，R2低为低温档R2的阻值） 中温档时，温度升高，R2阻值减小（设为R2中）；电流变为1.5I，R1减小（变为R1初-），总电阻R总2=（R1初-）+R2中= 用低温档总电阻减去中温档总电阻可得（R1初+R2低）-[（R1初-）+R2中]= 化简可得 由丙图可知当温度升高时，R2阻值减小，所以R2低-R2中>0，因此>,即 高温档时温度更高，R2更小（设为R2高），此时R1的阻值也进一步减小（设为R1高），电路中的总阻值最小为R总高=R1高+R2高=，由于高温档停止加热时的电流应不小于1.5I（否则无法在更高温度停止加热），即I高，那么，结合,可得，由此可得R1的最小值接近。 当洗碗机从低温档升高温度t变成中温档时，电路中的总阻值减小了，当洗碗机再次从中温档升高温度t变成高温档时，结合之前总阻值的变化，至少会再减小，所以洗碗机处在低温档的总阻值至少为20才能满足条件，所以滑动变阻器R1接入电路中电阻的取值范围为。 七、科普阅读题 20．阅读短文，回答问题。 2024年5月3日，“嫦娥六号”携带着采样剖面测温仪、岩心钻探机和机械取样臂等多种有效载荷在海南文昌发射中心成功发射，于6月2日成功选定着陆点后，开始避障下降和缓速垂直下降，最终平稳着陆于月球背面的南极-艾特肯盆地，并取回约2kg月壤，这在全世界是第一次。 (1)“嫦娥六号”返回地面进入大气层后表面温度急剧升高，是通过 方式改变物体内能的； (2)小苏想到为确保“嫦娥六号”正常工作而搭载剖面测温仪。为此他设计了一款智能测温报警器，智能测温报警电路如图甲所示。电源电压为15V，报警器（电阻不计）通过的电流超过30mA时就会报警，电阻箱的最大阻值为999Ω。热敏电阻的阻值随温度t的变化关系如图乙所示。 ①要求：当所测温度达到或超过50℃时，系统报警，按照下列步骤调试电路： a．电路接通前，应先将滑动变阻器滑片置于b端，再将电阻箱调到 Ω； b．将开关S向c端闭合，移动滑动变阻器滑片直至报警器报警，此时滑动变阻器的阻值为 Ω； c．保持滑动变阻器滑片位置不变，将开关S向另一端闭合，报警系统即可正常使用。 ②用①中测试好的报警电路进行测温，测得此时的环境温度为40℃，此时该电路中的电流是 mA； ③若小苏希望测温仪报警温度略高于50℃，为此他调节 才能达到预设效果。 A．增大电源电压或向b端移动滑片P    B．增大电源电压或向a端移动滑片P C．减小电源电压或向a端移动滑片P    D．减小电源电压或向b端移动滑片P 【答案】(1)做功 (2) 100 400 25 D 【详解】（1）“嫦娥六号”返回地面进入大气层时，需要克服摩擦做功，故是通过做功的方式改变物体的内能的。 （2）[1]由图乙可知，当温度为50℃时，热敏电阻的阻值为100Ω。由题知，当所测温度达到或超过50℃时，系统将报警，所以为使报警电路可正常使用，应先让电阻箱调到热敏电阻达到设定温度时的电阻值100Ω。 [2]由图甲可知，将开关向c端闭合时，电阻箱与滑动变阻器串联，调节滑动变阻器的滑片，直至报警器报警，即此时电路中的电流为报警电流I=30mA=0.03A，此时电路中的总电阻为 则此时滑动变阻器的阻值为 [3]由图乙可知，环境温度每升高1℃，热敏电阻的阻值降低 当环境温度为40℃时，热敏电阻的阻值为 此时该电路中的电流是 [4]由图乙可知，若温度升高，热敏电阻的阻值减小，电路中总电阻会变小，电路中电流会变大，故为了使得测温仪报警温度略高于50℃，但电路中的电流仍为30mA，可以降低电源电压或增大滑动变阻器的阻值，即向b端移动滑片，才能达到预设效果，故ABC不符合题意，D符合题意。 故选D。 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 $