内容正文:
17.2 欧姆定律
一、单选题
1.如图所示,电源电压和的阻值均保持不变,闭合开关后,当滑片P向右移动的过程中,下列说法正确的是( )
A.电压表V1示数变大,电流表A示数变小
B.电压表V2示数变大、电流表A示数变小
C.电压表V1示数与电流表A示数的比值变大
D.电压表V2示数与电流表A示数的比值变大
2.在相距50km的甲、乙两地间沿直线架设两条输电线,已知每条输电线每1千米的电阻为0.2Ω。若输电线在某处发生了短路,为确定短路位置,检修人员在甲地利用电源、电压表和电流表连接成如图所示的电路进行测量:当电压表的示数为4V时,电流表的示数为0.5A。由此可判断短路位置离甲地的距离为( )
A.40km B.30km C.20km D.10km
3.如图所示为、两电阻的图像,则、的电阻之比为( )
A. B. C. D.
4.如图所示的电路中,,,则电压表和电流表的示数各为( )
A.1.5V 0.1A B.1.5V 0.15A C.1V 0.1A D.1V 0.15A
5.在图甲电路中,电源电压保持不变,小灯泡L的I-U图像如图乙所示。闭合开关S,当滑动变阻器的滑片P向右滑动时( )
A.电流表示数不变
B.电压表示数变大
C.R和L两端电压的变化量的大小相等
D.电压表与电流表示数的比值变大
6.如图所示,电源电压为10V,,闭合开关后,电流表的示数为0.5A。下列叙述不正确的是( )
A.与并联 B.阻值为20Ω
C.两端电压为10V D.电流表A的示数为1A
7.对于欧姆定律公式,小雨是这样理解的,其中正确的是( )
A.电阻越小,通过电流就越大,两端电压就越大
B.电压越大,通过导体的电流就越大,电阻就越小
C.导体中的电流,跟这段导体两端的电压成正比,跟导体的电阻成反比
D.当电阻一定时,通过导体的电流跟导体两端的电压成反比
二、填空题
8.如图所示电路,电源电压为6V,调节滑动变阻器的滑片P从最左端b到最右端a,电流表示数从0.5A变为0.1A,则定值电阻R1的阻值为 Ω,滑片在最右端时,电压表示数为 V。
9.导体a、b长度相同,材料相同,b比a的横截面积大,则导体a、b的电阻大小关系是Ra Rb(选填“>” “<”或“=”);若某定值电阻两端电压是4.5V时, 通过它的电流为0.15A,当它两端电压为0V时,它的阻值是 Ω。
10.如图甲所示,电源电压保持不变,闭合开关S,将滑动变阻器滑片P分别位于最右端a和其上某处b(图中未标出),记录两电表数据并标于图乙中M、N两点处。则滑动变阻器的最大阻值为 Ω,电源电压是 V,电阻R1的阻值为 Ω。
11.两个定值电阻,甲标有“10Ω 2A”,乙标有“20Ω 0.5A”。若将它们串联起来,电路中允许通过的最大电流为 A;若将它们并联,电路两端允许的最大电压为 V,干路中的最大电流为 A。
12.在相距20km的甲、乙两地之间有两条输电线,已知输电线每米长的电阻为0.01Ω,现输电线在某处发生短路,为了确定短路位置,检修人员利用电压表、电流表和电源接成如图所示的电路进行测量,当电压表的示数为3V时,电流表的示数为30mA,则连入电路中的电阻为 Ω,短路位置距离甲 m。
三、实验题
13.在生活中传感器的应用越来越广泛。小明想可不可以利用压力传感器和初中所学的物理知识来设计一个可以直接测量压力大小的“压力计”呢?他找到一个压力传感器,知道它的阻值R与受压力大小F的对应关系图像如图甲所示,当时图像为直线。下面他设计的“压力计”电路图如图乙所示。已知电源电压为12V,电流表的量程为50mA。
(1)请根据电路图完善图丙的实物连接,要求闭合开关后滑动变阻器的滑片向右滑动时接入电路的阻值变大;
(2)闭合开关S,不施加压力,调节滑动变阻器,当电流表指针指在中刻线时电压表读数为,可知 ;
(3)此后小明在保持滑动变阻器阻值不变的前提下,逐渐对传感器施加压力,将对应压力值标记到电流表上,制成一个简易压力计。若此“压力计”测得的时,电流表对应的示数为 mA;
(4)闭合开关S,不施加压力,在电路安全的情况下,滑动变阻器的最小取值为 。
14.初三实验小组设计一个简易的身高测量仪,可用器材有电压恒定的电源、电压表、电阻丝、定值电阻、开关、导线(若干)等。用滑片在绷直的电阻丝上滑动代替滑动变阻器;将电压表改装成身高显示仪,所测身高越大,显示仪示数越大,且刻度均匀。
【设计与制作】
(1)同学们设计出了如图的电路,你认为符合题目要求的是______。
A.B.
C.D.
(2)确定正确的电路设计方案后,小组成员开始对器材的参数进行选择。他们采用了电压为12V的电源、一根长为80cm的均匀电阻丝(0.5Ω/cm)、量程为0-3V的电压表。为了让测量仪测量身高的范围能达到最大,且测量精确度最高,选择的定值电阻的阻值应该为 Ω。
【检验与测试】
(3)利用以上选定的器材,连接好了测量电路。身高为160cm的小曾进行测量时,电压表的示数为1.5V,小杨测量时,电压表的示数为1.8V,则小杨的身高为 cm。
【反思与评价】
(4)若电源电压因为使用时间过长而变小,则改装好的身高测量仪的测量结果将 。
四、计算题
15.一辆新能源电动汽车具有车速提醒功能,当车速过快时,提醒驾驶员需要减速。如图甲所示为该车提醒功能的简化电路图,电源电压为12V,定值电阻R=10Ω,为阻值随车速变化的电阻,其阻值随车速变化的关系图像如图乙所示。当车速达到120km/h时,观察到电压表示数为10V,且报警铃声响起。求:
(1)当车速为120km/h时,对应的阻值;
(2)当车速为60km/h时,此时电压表的示数。
16.如图甲所示的电路中,电源电压保持不变,闭合开关S后,滑动变阻器的滑片P由B端移动到A端时,测得电阻R1两端的电压与通过它的电流变化关系如图乙所示。求:
(1)电源的电压U0;
(2)若把电压表的量程改为0~3V,且要求电路安全,滑动变阻器连入电路中的最小电阻。
参考答案
题号
1
2
3
4
5
6
7
答案
D
C
C
B
C
D
C
1.D
AB.由图可知,滑动变阻器与定值电阻R0串联,电压表V1测量定值电阻两端的电压,电压表V2测量电源电压,电流表测量电路中的电流;在滑动变阻器滑片P向右移动的过程中,滑动变阻器接入电路的电阻变大,电路的总电阻变大,由欧姆定律可知,此时电路中的电流变小,即电流表的示数变小;由U=IR可知,定值电阻两端的电压变小,电压表V1的示数变小,故AB错误;
CD.由于电源电压保持不变,所以电压表V2的示数不变,电流表的示数变小,因此电压表V2示数与电流表A示数之比变大,由可知,电压表V1示数与电流表A示数之比等于定值电阻的阻值,保持不变,故D正确,C错误。
故选D。
2.C
根据欧姆定律可得,输电线的总电阻
输电线的总长度
短路位置离甲地的距离为。
故选C。
3.C
由图可知,的阻值为
的电阻为
则、的电阻之比为
故ABD不符合题意,C符合题意。
故选C。
4.B
分析电路可知,、被短路,只有接入电路,电压表测AB间电压,示数为1.5V,电流表测电路中电流,示数为
故B符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
5.C
A.由图甲可知,灯泡L和滑动变阻器R串联,电压表测灯泡L两端的电压,电流表测电路电流。闭合开关S,当滑动变阻器的滑片P向右滑动时,滑动变阻器接入电路的电阻增大,电路总电阻变大。由于电源电压保持不变,根据欧姆定律,电路中的电流会减小,故电流表示数变小,故A错误;
B.根据串联电路分压规律可知,滑动变阻器接入电路的电阻增大,则滑动变阻器两端电压增大,根据串联电路电压特点可知,小灯泡两端电压变小,则电压表示数变小,故B错误;
C.在图甲电路中,电源电压保持不变,灯泡L和滑动变阻器R串联,根据串联电路电压特点可知,ΔUR=−ΔUL,即R和L两端电压的变化量的大小相等,故C正确;
D.由灯泡的I-U图像可知,随着小灯泡两端电压变大,图像的倾斜程度变小,即小灯泡的电阻变大;则小灯泡两端电压变小时,小灯泡电阻变小,即电压表与电流表示数的比值变小,故D错误。
故选C 。
6.D
由电路图可知,两电阻并列连接,则R1与R2并联。因并联电路中各支路两端的电压相等,所以,R1两端电压
因电流表A测干路电流,电流表A1测R2支路的电流,则通过R2的电流I2=0.5A,由可得,R2的阻值
通过R1的电流
因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,所以,干路电流表A的示数,故ABC正确,不符合题意,D错误,符合题意。
故选D。
7.C
A.电压是形成电流的原因,电压通常是由电源(如电池)决定的,与电阻大小无关。故A错误;
B.导体电阻由导体材料、长度、横截面积决定,与导体两端的电压和通过导体的电流无关,故B错误;
C.欧姆定律的内容是:电阻一定时,导体中的电流与导体两端的电压成正比;当导体两端的电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成反比;表达式为,故C正确;
D.根据达式,当电阻一定时,通过导体的电流跟导体两端的电压成正比,故D错误。
故选C。
8. 12 1.2
[1][2]由电路图可知,电阻R1与滑动变阻器R2串联,电压表测定值电阻两端的电压,电流表测电路中的电流。滑动变阻器的滑片P在最左端b时,只有R1连入电路,此时电路中电阻最小,则电流最大为0.5A,R1两端的电压等于电源电压,根据欧姆定律的计算公式得,R1的阻值为
滑动变阻器的滑片P在最右端a时,电阻R1与滑动变阻器R2的最大电阻串联,此时总电阻最大,则电流最小为0.1A,此时R1两端的电压为
即电压表示数1.2V。
9. > 30
[1]电阻是指导体对电流的阻碍作用,其大小取决于导体的材料、长度、横截面积和温度等因素,长度越长、横截面积越小、温度越高,电阻越大。导体a、b长度相同,材料相同,b比a的横截面积大,则导体a、b的电阻大小关系是Ra> Rb。
[2]若某定值电阻两端电压是4.5V时, 通过它的电流为0.15A,则它的阻值为
电阻是导体自身的一种特性,与它两端的电压和通过的电流无关,所以当它两端电压为0V时,它的阻值仍为。
10. 20 6 10
如图所示,R1与R2串联,电压表测R2两端电压,电流表测电流;
[1][2][3]滑片在a端时,R2接入阻值最大,电流最小,对应M点,电源电压可表示为
滑片在b处时,对应N点,电源电压可表示为
联立两式,可解得,
滑片在a端时,R2接入阻值最大,R2的最大阻值为
11. 0.5 10 1.5
[1]串联电路中电流处处相等。两个定值电阻,甲标有“10Ω 2A”,乙标有“20Ω 0.5A”。若将它们串联起来,电路中允许通过的最大电流为0.5A。
[2][3]由欧姆定律得,甲的额定电压为
乙的额定电压为
并联电路中各支路两端的电压相等,若将它们并联,电路两端允许的最大电压为10V;此时甲的电流为
乙的电流为0.5A,干路中的最大电流
12. 100 5000
[1]电流表的示数为I=30mA=0.03A
由欧姆定律可得,甲地到短路位置的总电阻
[2]甲地到短路位置电线的总长度
则短路位置离甲地的距离
13.(1)见解析
(2)100
(3)30
(4)140
(1)由于闭合开关后滑动变阻器的滑片向右滑动时接入电路的阻值变大,所以滑动变阻器选择左侧下接线柱接入电路,实物连接如图所示
(2)当电流表指针指在中刻线时,读数为时,电压表读数为,则
(3)当电流,滑动变阻器两端的电压
滑动变阻器接入电路部分的电阻
由图甲可知R与F的关系式为,再将时,和时,分别代入得:,,即R与F的关系式为
将代入上式得,,此时电路中总电阻
由欧姆定律得电路中电流表的示数
(4)不施加压力,,此时最大电流
电路的总电阻最小为
在电路安全的情况下,滑动变阻器的最小取值为
14.(1)C
(2)120
(3)168
(4)偏小
(1)A.电压表测R1两端电压,由串联分压可知,电压表示数随身高增大示数减小,不符合退;
BC.接入阻值不变,电路电流I不变,U=IR滑,所以U与R滑成正比,B随身高的增大而减小,C随身高的增大而增大,均线性变化,刻度均匀;故B不符合题意,C符合题意;
D.电压表示数随身高增大而增大,电压表示数U=IR滑,而I和R滑均会变化,所以U与R滑不成正比,示数不均匀,不符合题意。
故选C。
(2)电阻丝电阻R2为40Ω,电压表量程3V,电源电压12V,根据串联分压可得定值电阻电压为12V-3V=9V
由串联电路电压比等于电阻比可得R1阻值为 ,即
解得R1阻值为120Ω
(3)电压表示数为1.5V时,由串联分压可知,即
可解得R2下=20Ω,因为电阻丝0.5Ω/cm且小曾160cm,因此电阻丝底端到地面120cm。
电压表示数为1.8V时,由串联分压可知:,即
可解得,因为电阻丝0.5Ω/cm,所以接入长度48cm,所以小杨身高
(4)若电源电压因为使用时间过长而变小,将会导致电压表示示数偏小。电压表示数越小所测得的身高越小,因此身高测量仪的测量结果将偏小。
15.(1)
(2)
(1)图中R和RV串联,电压表测量RV两端的电压,根据串联电压规律知R∶RV=U∶UV
代入数据可知10Ω∶RV=(12V-10V)∶10V
解得RV=50Ω。
(2)图像中0~120km/h增大的电阻是40Ω,故当车速为60km/h时,RV增大的阻值是20Ω;因而RV的电阻RV'=10Ω+20Ω=30Ω
根据欧姆定律知,电路中电流
电压表的示数U'=IRV'=0.3A×30Ω=9V
16.(1)6V
(2)10Ω
(1)由图甲可知,当P在A端时,电源电压全部加在上,此时两端的电压最大,由图乙可知为6V,电流最大,所以电源电压为6V。
(2)由图乙选择一个点,根据欧姆定律表达式的变形式计算可得的阻值
若把电压表的量程改为0~3V,且要求电路安全,分压最大为3V,因为电源电压为6V,所以分压为3V,由串联分压可知,两电阻应该一样大,此时连入电路中的最小电阻为。
答:(1)电源的电压为6V;
(2)滑动变阻器连入电路中的最小电阻为。
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