内容正文:
浙教版八年级上册科学【高频考点解读】
(考试范围:3.4 欧姆定律及其应用)
考点1 电流与电压的关系
考点解读:原理:此实验中应保持电路中电阻R不变,通过调节滑动变阻器,改变电阻R两端的电压,观察流过电阻R的电流的变化
一、特别提醒
1、对应关系:电流、电压需针对 “同一导体”
2、结论前提:归纳时必须保留 “电阻一定” 的条件
3、因果逻辑:
正确表述:当电阻一定时,通过导体两端的电流与导体两端电压成正比
错误表述:“电压跟电流成正比”(电压是因,电流是果,不能颠倒)
二、实验注意事项
1、结论普遍性:换用 10Ω、15Ω 电阻重复实验
2、操作规范:缓慢移动滑动变阻器滑片,避免电表示数突变
3、操作重点:移动滑片时紧盯电压表,示数达设定值后停止,记录电流表示数
4、为了使结论更具普遍性,应至少记录三组数据。
5、测量小灯泡电阻实验时,所得电阻随温度升高而变大,因此不能求平均值,只能说正常发光时灯泡电阻为多少。
【典例1】小德和同学们在做“探究电流与电压的关系”实验时,经过讨论,依次完成了三次实验电路的设计,如图甲、乙、丙所示。
(1)由图甲改进为图乙是为保证实验过程中 不变(选填“电阻”或“电流”);
(2)小德和同学使用电源(3伏)、定值电阻(5欧)、电流表(0-0.6安)、电压表(0-3伏)、滑动变阻器(20欧2安)、开关和导线若干,按图丙进行了4次实验,数据如表:
实验序号
1
2
3
4
电压/伏
0.5
1.2
1.8
2.5
电流/安
0.10
0.24
0.36
0.5
(3)依据电路实际情况,你认为第 组(填实验序号)数据有可能是伪造的,理由是 ;
(4)纠正错误后,由2号实验调整到3号实验时,滑动变阻器的滑片位置应向 移动(选填“左”或“右”)。
【典例2】(24-25八年级上·浙江·期末)在“研究电流与电压的关系”的实验中,小乐设计了如图甲、乙所示的两种方案:
电压U/伏
3.00
2.50
2.00
1.50
电流I安
0.30
0.25
0.20
0.15
(1)选择 (选填“甲”或“乙”)图中的方案进行实验更合理。
(2)小乐选择合理的方案连接好电路,闭合开关,发现电流表无示数,电压表有示数且接近电源电压。产生此现象的原因可能是 。
(3)排除故障后,小乐选择10欧、15欧、20欧三个定值电阻按正确操作进行实验,得到实验结果如表所示,由此可得出结论: 。
(4)为了使实验结论更具有普遍性,应进行的操作是 。
【典例3】在“探究电流与电压的关系”实验中,选用的实验器材是:电源(3V)、电流表(0﹣0.6A)、电压表(0﹣3V)、定值电阻R1=5Ω、R2=10Ω、滑动变阻器(20Ω 2A)、开关、导线若干。
(1)某同学根据图甲所示电路图,准备在图乙中实物连线。请你帮助把图乙补画完整。
(2)滑动变阻器在本次实验中除了保护电路,还有一个作用 。
(3)确认电路无误后,闭合开关,共进行4次实验,他们记录的数据如表所示,你认为是第 组(填写实验序号)有可能是伪造的,理由 。
实验序号
①
②
③
④
电压/V
0.5
1.2
1.8
2.5
电流/A
0.10
0.24
0.36
0.5
考点2 电流与电阻的关系
考点解读:原理:此实验中通过调节滑动变阻器接入电路中的阻值,保持电阻两端的电压不变,改变电阻R的阻值,观察流过电阻R的电流的变化
1、按实验电路图将实物连接成实验电路。连接电路前,开关断开,滑动变阻器的滑片滑到连入电路最大阻值处
2、检查电路无误后,闭合开关,更换不同阻值的定值电阻,调节滑动变阻器的滑片,使各电阻两端的电压一定,测出各电阻对应的电流值,记录在表格中。
3、从实验数据可以看出电流和电阻有关,电流随电阻的增大而减小。将实验数据通过图像的形式表示出来,如图所示通过图像分析可知电流的大小与电阻的倒数成正比,即电流与电阻成反比
4、实验结论:导体两端的电压不变时,通过导体的电流和它的电阻成反比
特别提醒
1、结论前提:归纳结论时,不能漏掉 “电压一定” 的前提条件。
2、电阻性质:
●错误表述:“导体的电阻与通过它的电流成反比”
●正确认知:电阻是导体本身的性质,由长度、横截面积、材料决定(还受温度影响),与电流大小无关。
【典例4】在探究“电流与电阻的关系”时,小科选用的实验器材有:两节全新干电池(每节电池电压恒为1.5V),4个阻值分别为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω的定值电阻,电流表和电压表各一个,滑动变阻器和开关各一个,导线若干。实验电路如图甲所示。
(1)闭合开关后,小科发现两电表的指针偏转均不正常,电压表指针如图乙所示。仔细观察后发现是定值电阻断路。此时电流表的指针指在 处。
(2)排除故障后,小科开始进行实验,每次更换定值电阻后,都要重新调节滑动变阻器至合适位置,其目的是 。
(3)小科想制作如图丙所示阻值的定值电阻,就选用一卷规格为10Ω/cm、无绝缘表层的镍铬合金丝,分别截得长度为0.4m、0.7m、1.2m、1.8m的四段,各自绕成螺旋状后,再将两端缠绕在接线柱上固定。在老师的帮助下,他们对制作的电阻进行了测量检验,发现测量值均偏小,且有的偏小值较大,原因可能是 (多选,填字母)。
A.合金丝两端有一部分缠绕在接线柱上,导致合金丝的有效长度变短
B.无绝缘表层的合金丝可能有相互接触,既增大了横截面积,又缩短了有效长度
C.无绝缘表层的合金丝在通电过程中温度升高,导致其电阻变小
(4)此电路还能完成电学探究实验“电流与电压的关系”。小科用一定值电阻完成实验后,绘制了对应的关系图,其中正确的是 (填字母)。
A.B.C.
【典例5】((25-26八年级上·浙江·月考)小美利用如图甲所示的电路“探究电流与电阻的关系”,已知电源电压为6V且保持不变,实验用到的电阻阻值分别为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω。
(1)实验小组的同学们根据电路图连接的实物电路如图乙所示,经分析有一根导线连接错误,请在连接错误的导线上打“×”,并补画一根导线连接成正确的电路。
(2)改正电路后,闭合开关前应将滑动变阻器的滑片调至最 (填“左”或“右”)端。
(3)实验中多次改变R的阻值,调节滑动变阻器,使电压表示数保持不变,记下电流表的示数,得到如图丙所示的I-R图像。
①由实验图像可得出的结论: 。
②上述实验中,小明利用5Ω的电阻完成实验后,接下来的操作是将10Ω的电阻接入电路中,闭合开关,向 (填“左”或“右”)移动滑片,使电压表示数为 V,读出电流表的示数。
(4)图丙中阴影部分的面积表示 。
(5)为完成整个实验,根据上述电阻的阻值,应选择最大阻值至少为 Ω的滑动变阻器,若实验室只有最大阻值为20Ω的滑动变阻器,上述定值电阻中有 个不能完成上述实验。
【典例6】为了探究“电流与电阻的关系”,小明用阻值不同的定值电阻、电压为6伏的电源、滑动变阻器(20Ω 2.5A)等器材按图甲方式连接电路,进行如下实验。
①将4欧的R1接入电路,当电压表示数为4伏时,记录电流表的示数。
②用R2替换R1,发现无论如何左右移动滑片P,电压表指针在4伏的刻度左右摆动,但无法准确指在4伏的刻度线上。老师告知小明:滑动变阻器的线圈结构如图乙所示,因此无法连续改变接入电路的有效阻值,当定值电阻与滑动变阻器最大阻值相比过小时,会导致步骤②现象发生。
③用一根阻值为0.5欧的电阻丝制作一个可连续改变阻值的旋钮式变阻器,并按图丙方式接入电路,继续实验。通过调节滑片P和旋钮触片Q使电压表示数为4伏,此时电流表示数如图丁所示。
(1)图丁中电流表的示数为________安。
(2)步骤③中滑片P和旋钮触片Q处在如图丙所示的位置时,电压表示数略超过4伏,则小明应如何调节滑片P和旋钮触片Q,使电压表示数为4伏?______ __。
(3)小明利用图甲电路继续他的探究实验,仍保持定值电阻两端的电压为4伏,则下列定值电阻不可用来替换R1进行实验的是 。
A.15欧 B.25欧 C.35欧 D.45欧
考点3 欧姆定律的内容
考点解读:欧姆定律
1、欧姆定律:导体中的电流,跟导体两端的电压成正比,跟导体的电阻成反比。
2、数学表达式:。变形公式:U=IR,。
符号
意义
单位
图示
I
通过这段导体的电流
安
U
这段导体两端的电压
伏
R
这段导体的电阻
欧
3、公式的变形意义
变形式
意义
注意事项
U=IR
导体两端的电压等于通过导体的电流与
其电阻的乘积
不能说电压与电流成正比,因为电压是形成电流的原因,电压是由电源提供的
导体的电阻在数值上等于其两端的电压与通过的电流的比值。此公式仅是电阻的计算 式,不是电阻的决定式
不能说电阻与电压成正比,与电流成反比,因为电阻是导体本身的一种性质,与导体两端的 电压和通过导体的电流无关
【典例7】从欧姆定律可以导出公式,下列说法正确的是( )
A.当电压增大为原来的2倍时,电阻R也增大为原来的2倍
B.当电流I增大为原来的2倍时,电阻R减小为原来的2倍
C.通过导体的电流若为零,电阻也为零
D.即使导体两端的电压为零,电阻也不为零
【典例8】根据欧姆定律可以得到,由此下列判断正确的是( )
A.导体的电阻跟加在它两端的电压成正比,电压为零时电阻就等于零
B.导体的电阻跟通过它的电流成反比,没有电流通过时就没有电阻
C.导体的电阻等于加在它两端电压跟通过它的电流的比值
D.以上说法都不正确
【典例9】关于电流、电压和电阻,下列说法中正确的是( )
A.电流是电荷定向移动形成的,所以电流的方向与电荷定向移动的方向相同
B.通过导体的电流一定与导体两端的电压成正比
C.由欧姆定律可得 所以导体的电阻是由它两端的电压和通过的电流决定的
D.电压是形成电流的原因,所以电路中有电流就一定有电压
考点4欧姆定律的应用
考点解读: 1、应用欧姆定律的三种形式(知二求一)
计算
公式
求电流
I=U/R
求电压
U=IR
求电阻
R=U/I
2、欧姆定律的理解
(1)统一性:单位统一,U-伏,R-欧,I-安;
(2)同一性:I、U、R对应同一段导体或同一段电路,可用角标标注,如R1、I1、U1;
(3)同时性:I、U、R针对同一时间而言,如移动滑动变阻器导致电路变化;
(4)欧姆定律适用于纯电阻电路,且适用整个电路或其中某一部分电路。
【特别提醒】公式R=U/I表示某段导体的电阻等于这段导体两端的电压与通过这段导体电流的比值,但导体电阻的大小取决于导体本身,与U、I无关。所以不能理解为R与U成正比,与I成反比。
【典例10】如图是酒驾检测中酒精测试仪的简化电路图。R0为定值电阻,R1为气敏电阻,它的阻值随酒精气体浓度增大而减小。闭合开关,电源电压保持不变,若驾驶员呼出的酒精气体浓度越大,测试仪的电路中电流 , 电压表示数 。(填增大、减小或不变)
【典例11】如图是一种风速测定装置。其中风速表是由电压表改装而成,R为定值电阻,R1为滑动变阻器,“T”型管道的竖直管内装有可上下移动的轻质活塞,活塞通过轻质细杆和滑动变阻器的滑片相连。下列说法正确的是( )
A.电压表的零刻度与风速表的零刻度相对应
B.风速变大时,活塞上方气压变大,活塞向下移动
C.风速变小时,R1接入电路的阻值变大,风速表示数变小
D.该由电压表改装而成的风速表,其表盘刻度是均匀的
【典例12】如图甲所示的电路中,R1为定值电阻,R2为滑动变阻器,电源电压不变。闭合开关S后,滑片P从a端移动到b端,电流表示数I与电压表示数U的变化关系如图乙所示,则下列判断错误的是( )
A.电源电压为6V
B.R2的最大阻值为20Ω
C.当滑片P位于a点时,电流表示数为0.6A
D.图乙中C点表示滑片P位于滑动变阻器的中点
【典例13】如图甲所示是电阻R1和R2的I﹣U图像,下列说法正确的是( )
A.电阻R2为定值电阻
B.当电阻R1两端电压为2V时,R1阻值为0.8Ω
C.如图乙所示,当开关S闭合,电路电流为0.2A时,电路总电压是3V
D.如图丙所示,当开关S闭合,电源电压为2V时,电路总电流为0.4A
考点5 用电压表和电流表测导体的电阻
考点解读:
1、 伏安法测电阻:实验原理:R=。
2、 实验电路图
3、用电压表测出电阻R两端的电压,用电流表测出通过电阻R的电流,然后多次测量计算出电阻的平均值。实验中滑动变阻器R的作用是:改变待测电阻两端的电压和通过待测电阻的电流,多次测量取平均值,减小实验误差。
4、注意事项
(1)在选取器材时,电流表的量程要大于电路中的最大电流;滑动变阻器的最大阻值应略大于或接近于小灯泡的电阻,以使调节效果明显。
(2)在连接电路时,要断开开关,注意防止短路的发生。
(3)在闭合开关前,应把变阻器的滑片移到最大阻值处,使电路中电流最小。
(4)注意把每次测量的结果和灯泡的发光情况记录下来。
(5)分析处理数据,对于测得的各组电压值和电流值,计算出相应的电阻,然后比较几次实验测得的电阻,会发现灯泡变暗时,电阻变小。这不是测量误差,而是因为随着灯泡两端的电压减小,灯泡的温度降低,从而使灯丝的电阻减小。
伏安法测定值电阻阻值和测小灯泡阻值的异同
定值电阻
小灯泡
原理
R=U/I
R=U/I
电路图
实验过程
多次测量
多次测量
数据处理
分别计算每次测量的电阻值,然后取平均值
分别计算每次测量的小灯泡电阻值,然后寻找规律
实验结论
平均值为所求的电阻值
灯丝的电阻随温度的升高而增大
实验中滑动变阻器的作用
实验
实验思路
滑动变阻器的作用
电路图
探究电流与
电压的关系
研究电流与电压的关系,必须控制电阻不变,即研究一个定值电阻的电流与它两端的电压的关系
改变定值电阻两端电压
探究电流与
电阻的关系
研究电流与电阻的关系,必须控制电压不变,即当电阻两端的电压始终不变时,来研究通过电阻的电流与电阻阻值大小的关系
控制定值电阻两端电压不变
伏安法
测电阻
用电压表测出被测电阻两端的电压,用电流表测出通过被测电阻的电流,带入R=U/I进行计算
改变定值电阻两端的电压和电路中的电流
【典例14】(25-26八年级上·浙江杭州·期中)在如图所示的电路中,当变阻器的滑片P由a端向b端滑动时,电表示数的变化情况是( )
A.电流表示数减小,电压表示数增大
B.电流表示数增大,电压表示数减小
C.电流表示数先增大后减小,电压表示数先减小后增大
D.电流表示数先减小后增大,电压表示数先增大
【典例15】(25-26八年级上·浙江·月考)如图甲所示滑动变阻器的滑片从a端滑到b端的过程中,电流表和电压表示数变化的规律如图乙所示。下列说法正确的是( )
A.滑片向左移动时,电压表示数变大
B.滑动变阻器的最大阻值为60欧
C.电源电压为5伏,的阻值为10欧
D.滑片移动过程中,两电表变化量的比值不变
【典例16】某同学设计的煤气检测电路如图所示,电源电压不变,R为定值电阻,Q为气敏元件,其阻值随煤气浓度的升高而增大。闭合开关S,当煤气浓度升高时,下列判断正确的是( )
A.电流表示数变小,输出信号电压Uab变大
B.电流表示数变大,输出信号电压Uab变大
C.电流表示数变小,输出信号电压Uab不变
D.电流表示数变大,输出信号电压Uab减小
【典例17】小科制作了一个利用电路测物体重力的小仪器,如图所示。当秤盘不放任何物体时,滑片P恰好处于a点,则下列说法正确的是( )
A.可将电流表的表盘改装用来显示重力大小 B.随着所放物体重力变大,电路消耗的功率将变小
C.适当增大电源电压,可使测量结果更准确 D.R1短路将使测量结果偏小
【典例18】在“测量未知电阻 Rx阻值”的实验中,小科和小明设计了如图甲所示的电路,电源电压为3 V,且恒定不变。
(1)闭合开关后,小明发现电流表无示数,电压表有示数且示数接近 3 V,电路故障的原因可能是 。
(2)小科排除故障后,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,电压表的示数为2.4V时,电流表的示数如图乙所示,则Rx 的阻值为 Ω。接着通过移动滑动变阻器的滑片位置,多次测得未知电阻两端的电压,及通过未知电阻的电流,其目的是 。
(3)小明用规格相同的另一组器材进行实验,由实验得到的数据作出U-I关系图像如图丙所示。请你分析小明实验中可能存在的问题是 。
【典例19】小金用电压表和电流表测导体R的电阻。在正确连接电路的基础上,通过调节滑动变阻器RP,先后完成了四次实验,测得的电压和电流值如表所示。回答问题:
实验次数
U(伏)
I(安)
1
0.6
0.12
2
0.8
0.16
3
1.2
待填
4
1.8
0.36
(1)根据实验要求,用笔画线作为导线在图中正确连接电压表。
(2)第3次实验时,电流表示数如图乙所示,此时电流为 0.24 安。
(3)根据表中数据,在实验过程中,滑动变阻器RP滑片移动的方向是 B→A (选填“A→B”或“B→A”)。
考点6 电路故障分析
考点解读:
1、电路故障有短路和断路两种类型
(1)电路中出现短路时,电路中有电流通过(电流表有示数),被短路两点之间没有电压;
(2)电路中出现断路时,断路部分没有电流通过(电流表无示数),断路两点之间有电压。
2、利用电流表、电压表判断电路故障的方法
电流表
电路故障
电压表
故障位置
无示数
电路断路
有示数
和电压表并联部分断路
无示数
和电压表并联部分以外的电路断路
有示数
电路短路
有示数
和电压表并联部分以外的电路短路
无示数
和电压表并联部分短路
3、常见的电路故障及其原因
故 障
原 因
闭合开关后,灯泡忽明忽暗,两表指针来回摆动
电路某处接触不良
闭合开关前灯泡发光,闭合开关后灯泡不亮,
两表也无示数
开关与电源并联导致所有东西都被短路
闭合开关后灯泡不亮,电流表几乎无示数,
电压表所呈示数几乎为电源电压
灯泡断路故电压表串联到了电路中或电流表与电压表位置互换
闭合开关后,无论怎样移动滑动变阻器的滑片,
灯泡亮度与两表示数均无改变
变阻器没有按照一上一下的方法来接
闭合开关后,无论怎样移动滑片灯泡都不亮
电路某一处断路或灯泡被导线或电流表短路
【典例20】在如图所示的电路中,电源电压保持不变,由于电阻R或小灯泡L可能出现了故障,开关S闭合前后,电流表有示数且示数不变。下列判断中正确的是( )
A.电阻R断路 B.电阻R短路 C.小灯泡L断路 D.小灯泡L短路
【典例21】某同学用两节干电池串联起来做电源,做伏安法测电阻的实验,因不慎将电流表和电压表相互接错了,如图所示,则开关闭合后,各仪表将( )
A.电流表、电压表均被烧坏 B.电流表、电压表不会被烧坏
C.只有电流表被烧坏 D.只有电压表被烧坏
【典例22】如图所示,闭合开关S时,小灯泡L1、L2都不亮。用一段导线的两端接触a、b两点时,两灯都不亮;接触b、c两点时,两灯也不亮;接触c、d两点时,两灯都亮。对此,下列判断中正确的是( )
A.灯L1断路 B.灯L2断路 C.开关S断路 D.灯L2短路
考点7 电路的分析与应用
考点解读:
1、 串联电路的特点
①串联电路电流处处相等,I=I1=I2;
②串联电路总电压等于各用电器上的电压 之和,U总=U1+U2;
③串联总电阻等于各用电器的电阻 之和,R=R1+R2;
④串联各电阻两端分配的电压与其电阻成 正比,= 。
2、 并联电路的特点
①并联干路上的电流等于各支路上的电流之和,I=I1+I2;
②并联各支路两端的电压相等,且等于干路上的电压,U总=U1=U2;
③并联总电阻的 倒数 等于各用电器电阻的倒数之和,
④并联各支路中的电流分配与其电阻成反比,=
3、串并联电路的特点总结
电路类型
串联
并联
电路图
电流特点
电流处处相等,即I总=I1=I2
干路电流等于各支路电流之和,
即I总=I1+I2
电压特点
电源电压等于各用电器两端电压之和,
即U总=U1+U2
电源电压与各支路用电器两端的电压相等,即U总=U1=U2
电阻特点
总电阻等于各串联用电器电阻之和,
即R总=R1+R2
总电阻的倒数等于各并联用电器电阻的倒数之和,即R总=
(R总<R1或R2,且R1或R2变大会导致R总变大)
分配关系
串联分压,即U1:U2=R1:R2
并联分流,即I1:I2=R2:R1
【特别提醒】串联电路中电压与电阻成正比,即=(分压原理),因此串联电路中,电阻越大电压就越大,当其中一个电阻增大时,它两端的电压也会变大,又因为电路总电压不变,所以其他用电器的电压就会变小。
并联电路中,电流与电阻成反比,即=(分流原理),因此串联电路中,电阻越大电流就越小。
解 题 步 骤:(1)判断用电器的串并联方式(电路较复杂时,电压表=断路;电流表=短路);
(2)弄清电表的测量对象;记住:电压表不能测电源电压+另一用电器电压。
(3)认清滑动变阻器滑片的移动或开关开、闭 对电路阻值的影响;
(4)利用欧姆定律及其变形公式,结合串联或并联电路的特点进行分析。
【总结】
常规分析方法:局部电阻变化→总电阻变化→总电流变化→局部电流、电压变化(先分析定值电阻的电流、电压的变化,再分析局部电阻变化的那部分电路的变化情况)
简便分析方法:“串反并同”或“大电阻大电压”即测量对象与变阻器串联时,变化与变阻器相同,反之相反。
【典例23】图甲是某科学兴趣小组在课外活动中设计的一种身高体重秤,用两个电流表的示数分别表示身高和体重。已知电源电压为12 V 且不变,R0为滑动变阻器,R为力敏电阻,其阻值随压力的变化如图乙所示。
(1) 滑动变阻器R0和力敏电阻R 的连接方式是 (填“串联”或“并联”)。
(2) 随着测量者体重的增加,电流表A1 的示数 (填“变大”“变小”或“不变”)。
(3)小明在测量时,A2的示数恰好为 A1示数的一半,滑动变阻器R0接入电路的阻值为 80 Ω,则小明的体重为 N。
【典例24】如图所示,电源电压不变,开关闭合,当滑动变阻器滑片P向右移动时,下列判断正确的是( )
A.电流表的示数变大,电压表V1的示数变小,V2的示数不变
B.电流表的示数变大,电压表V1的示数变小,V2的示数变大
C.电流表的示数变小,电压表V1的示数变大,V2的示数变小
D.电流表的示数变大,电压表V1的示数不变,V2的示数变小
【典例25】如图所示电路,电源电压不变,R0为定值电阻,R为滑动变阻器。闭合开关S,当滑片P从a点滑到b点过程中,电流表的示数从Ia变为Ib。下列各图中,能表示这一过程中电压表示数U与电流表示数I之间关系的是( )
A B C D
课后巩固
1、某同学设计了一个电子身高测量仪。下列四个电路中,R是定值电阻,R'是滑动变阻器,电源电压不变,滑片会随身高上下平移,能够实现身高越高,电压表示数越大的电路是( )。
A. B.
C. D.
2、如图1,是某款电子秤的外观图;如图2是它的原理图,表盘是由电压表改装而成的。当被测物体的质量越大,下列判断正确的是( )
A.电路中电流不变,电子秤示数越大 B.电路中电流不变,电子秤示数越小
C.电路中电流越大,电子秤示数越大 D.电路中电流越小,电子秤示数越大
3、小明将石墨烯制成的湿敏电阻附着在植物叶片上,检测叶片含水量的变化,已知湿敏电阻Rx的阻值随含水量的升高而增大,电源电压恒定,R0为定值电阻,闭合开关S,当植物含水量降低时( )
A.电流表示数增大,电压表示数减小 B.电流表示数减小,电压表示数增大
C.电压表与电流表示数的比值增大 D.电压表与电流表示数的比值不变
4、小科利用仅有的一个规格为“10Ω1.0A”的滑动变阻器和其他器材来“检验欧姆定律”,该变阻器的电阻丝上有一处断点。实验电路如图所示,电源电压恒为3V。实验步骤如下:
①用4Ω的定值电阻进行实验,连接电路。
②闭合开关,调节滑动变阻器,使定值电阻两端电压为2V,读出电流表的示数并记录。断开开关,把滑片P移到A端。
③依次用阻值为6Ω、8Ω和10Ω的定值电阻替换原来的电阻,重复步骤②。
(1)小科设计上述实验步骤,是要研究通过导体的电流与________之间的关系。
(2)小科发现,滑片P向右移动过程中,每次实验开始时电压表都没有示数,移到某一点(该点记为C)时突然有了示数。但在完成8Ω电阻的实验后,再做10Ω电阻的实验时,当电压表有示数后,示数一直大于2V。分析可得,电阻丝BC的阻值RBC的范围是________ 。
(3)为了完成10Ω电阻实验,将滑片P移到C点,只要在原来电路的接线柱上再接上一根导线,就能继续完成实验。请你在答题卷的图中用笔画线补上这根导线。
5、科学兴趣小组的同学利用学过的知识,测量定值电阻Rx的阻值。
(1)同学们利用电路甲测量Rx的阻值,测量数据和结果如下表一:
表一
实验次数
电压U(伏)
电流I(毫安)
电阻R(欧)
1
2.0
2.30
870
2
2.5
2.90
862
3
4.0
4.70
851
根据表格中的数据可求得该电阻的阻值是________。
(2)同学们发现该电阻的标定阻值为1000欧、为什么测量值与标定值之间有较大偏差?他们查资料寻找原因,发现平时认为电阻为零的电流表和电阻无穷大的电压表实际上都有一定的内阻,只是电压表的内阻比较大,电流表的内阻比较小,但都会对测量结果产生影响。然后,同学们找来他们使用的电流表和电压表的说明书,说明书显示:
电压表:量程0~6伏,内阻6000欧
电流表:量程0~10毫安,内阻40欧
根据这些信息,可判断甲电路中由于________(“电流表”或“电压表”)内阻的影响,使测量结果产生较大偏差。
(3)小组同学经过思考,改成电路乙进行实验,测量数据和结果如下表二:
表二
实验次数
电压U(伏)
电流I(毫安)
电阻R(欧)
1
2.5
1.92
1042
2
2.5
2.45
1020
3
4.0
3.75
1067
比较两次测量结果,同学们做出了以下分析,你认为正确的是 。
A.测量该定值电阻选择电路乙更合适
B.用电压表和电流表测量得到的电阻阻值都会偏大或偏小
C.选择合适的电路,测得的电阻值偏差会减小,更接近真实值
(4)拓展应用:根据以上的探究,如果需要测量阻值约20欧小阻值电阻时,选用了合适量程的电压表和电流表后,为了使测量结果更精确,应选择甲和乙中的哪一电路?并说明理由。________
6、(2025八年级上·浙江·专题练习)某科技小组为快递公司设计了一套计数装置,电路如图所示。R1为光敏电阻(当有光照射时电阻变小),激光被遮挡一次,计数器会自动计数一次(计数器可视为电压表),R2为定值电阻。现闭合开关,计数装置正常工作。当激光被物体遮挡时,下列说法正确的是( )
A.R1两端的电压变大
B.R2两端的电压变大
C.通过R2的电流变大
D.通过R1与R2的电流之比变小
7、(2025八年级上·浙江·专题练习)海水盐浓度越大,其导电性越好,固定间距金属片A、B之间海水的电阻越小。下列电路中,电源电压恒定,R0为定值电阻,闭合开关S,海水盐浓度越大,电表示数越大的是( )
A. B.
C. D.
8、(25-26八年级上·浙江·月考)随着人们生活水平的不断提高,汽车已日益普及。如图甲所示为一种测量小汽车油箱内油量的装置原理图,它主要由电源、力敏电阻R(电阻随所受压力的变化而变化)、油量表(实质上是电流表)等组成电路,油量表的量程为0~0.15A。力敏电阻R在一定范围内的阻值与所受压力的关系如图乙所示,油箱位于力敏电阻上方,电源电压为12V。当油箱中的油全部消耗完时,电流表的示数为0.04A。试问:(汽油的密度为0.7g/cm3,g取10N/kg)
(1)空油箱受到的重力为多少?
(2)当油箱中加入40L的汽油时,电流表的示数为多少?
(3)该油箱最多能加入汽油的质量为多少?
9、(2025八年级上·浙江·专题练习)小科为准确测定一只标有“12V”(灯泡正常发光所需电压)字样的灯泡正常发光时灯丝的电阻,按照如图甲电路开展实验,并将电压表和电流表的示数记录如图乙。研究图乙数据发现小灯泡的电阻并不是一个固定值,结合影响电阻的因素,小平认为可能是温度影响了小灯泡灯丝的电阻。他打破小灯泡的玻璃,将小灯泡的灯丝分别浸泡在0℃、26℃、60℃的蒸馏水恒温水浴中重复实验,得到如图丙的数据结果。
(1)请写出闭合开关后,为测得小灯泡正常发光时电阻需进行的操作是 。
(2)小平将小灯泡的灯丝浸泡在不同温度下的恒温水浴中进行实验,水对实验是否有影响?对此同学们展开讨论,小明认为基本没有影响,他的理由是基于蒸馏水 。
10、(2025八年级上·浙江·专题练习)小华同学测量额定电压为2.5V的小灯泡L在不同电压下的电阻。
(1)他连接了如图甲所示的实验电路,其中有一个元件与导线连接有误,这个元件是 ;
(2)改正(1)中的错误后,闭合开关,调节滑动变阻器,进行多次测量,测量的数据如表所示;
电压U/V
0.9
1.3
1.7
2.1
2.5
电流I/A
0.18
0.22
0.24
0.26
0.28
请完成下列问题:
①灯泡L正常发光时的电阻RL= Ω(结果保留一位小数);
②若将与上述小灯泡L规格完全相同的两个小灯泡串联接入电路,如图乙所示。闭合开关调节滑动变阻器,使电压表的示数为2.6V,则电流表的示数为 A;
③小华通过计算发现此灯泡电阻随灯泡两端的电压升高而增大,他感到很困惑。小张对小华说其实是灯丝的 影响了此灯泡的电阻大小。
11、(2025八年级上·浙江·专题练习)用如图甲所示的电路测量定值电阻R1的阻值。
(1)如图所示是小明连接的实验电路。该电路中存在一处导线连接错误,请在接错的导线上画“×”,并用笔画线代替导线画出正确的电路连接图。
(2)正确连接电路后,闭合开关,发现电流表和电压表示数都为0。用一根导线在图甲中先后并联在电压表和电流表两端时,电压表和电流表示数仍为0,连接接线柱C与D时;电压表和电流表指针明显偏转,则电路的故障是 。
(3)排除故障后继续实验,当电压表示数为2V时,电流表示数如图乙所示,则定值电阻Rx= Ω。
(4)如果没有电压表,电源电压未知,可以用最大阻值为R0的滑动变阻器和如图丙所示电路,来测量电阻Rx的阻值。闭合开关后,滑动变阻器滑片在最左端时,电流表示数为I1,滑动变阻器滑片在最右端时,电流表示数为I2,则电阻Rx= Ω。(用题中所给量的符号表示)
12、(2025·浙江丽水·一模)在“测量小灯泡的电功率”实验中,小灯泡上标有“2.5V”字样,电源电压为4.5V。
(1)请你用笔画线代替导线将图甲中的实物电路连接完整,要求连完后可直接闭合开关。
(2)闭合开关,发现灯泡不亮。该组同学推测可能是由于灯泡两端电压过小导致,为了验证该猜想,只需将 (填实验操作);
(3)移动滑动变阻器的滑片,当小灯泡两端电压为额定电压时,电流表的示数如图乙所示,则小灯泡的额定功率为 W;
(4)实验后,该组同学想利用该电路探究“电流与电阻的关系”。分别用5Ω、10Ω、15Ω和20Ω的定值电阻替换小灯泡,测得的电流与电阻的关系如图丙所示。若要顺利完成上述实验,应选滑动变阻器的规格为______(填字母)。
A.20Ω 0.6A B.50Ω 0.5A C.30Ω 0.3A
13、(24-25八年级上·浙江·期末)在“研究电流与电压的关系”的实验中,小乐设计了如图甲、乙所示的两种方案:
电压U/伏
3.00
2.50
2.00
1.50
电流I安
0.30
0.25
0.20
0.15
(1)选择 (选填“甲”或“乙”)图中的方案进行实验更合理。
(2)小乐选择合理的方案连接好电路,闭合开关,发现电流表无示数,电压表有示数且接近电源电压。产生此现象的原因可能是 。
(3)排除故障后,小乐选择10欧、15欧、20欧三个定值电阻按正确操作进行实验,得到实验结果如表所示,由此可得出结论: 。
(4)为了使实验结论更具有普遍性,应进行的操作是 。
14、(25-26八年级上·浙江·单元测试)如图所示电路,电源电压为24V,滑动变阻器R标有“100Ω 2A”字样,电流表量程为,电压表量程为。闭合开关后,当滑片P在某一位置时,电压表示数为9V,电流表的示数为0.5A。请完成下列问题:
(1)此时滑动变阻器接入电路的阻值为多少欧姆?
(2)定值电阻R0的阻值为多少欧姆?
15、(25-26八年级上·全国·课后作业)用“伏安法”测电阻,小华实验时的电路如图甲所示。
(1)请用笔画线代替导线,将实物电路连接完整;
(2)正确连接电路后。闭合开关前滑片P应置于滑动变阻器的 (填“左”或“右”)端;
(3)测量时,当电压表的示数为2.4V时,电流表的示数如图乙所示,则 A,根据实验数据可得 Ω;
(4)如果身边只有一只电流表或电压表,利用一已知阻值为的定值电阻、开关、导线、电源等器材也可以测出未知电阻。请仿照表中示例,设计测量阻值的其他方法。
实验电路图
测量的物理量及的表达式
示例
①将电流表与串联,测出通过的电流;
②将电流表与串联,测出通过的电流;
③
你设计
的方法
16、(25-26八年级上·全国·课后作业)用伏安法测定盐水的电阻,小忠同学选取一段塑料管,将其充满某种浓度的盐水,两端用金属塞(焊有接线柱)堵住管口,接在如图甲所示的部分电路中。
(1)图甲中还有两处导线未画出,请在图中补画完整。已知电源电压为6V;要求滑动变阻器的滑片P向右移动时接入电路的电阻变大 。
(2)某次测量时电压表的示数为5.0V,电流表的示数如图乙所示,其读数为 A,则测得盐水的电阻为 Ω。
(3)若要较准确测量该塑料管中盐水的电阻,该实验还需要做的是 。
17、(25-26八年级上·全国·课后作业)科学学习小组在“测量定值电阻阻值”的实验中:
(1)请用笔画线代替导线,将图中实物连接完整 。
(2)闭合开关前,滑动变阻器的滑片P应移到 (填“A”或“B”)端。
(3)小组同学在连线时,不小心将线连错了,开关闭合后,移动滑动变阻器的滑片P时,发现电流表示数变大,电压表示数却变小,产生这一现象的原因是 。纠正错误后,移动滑动变阻器的滑片P,使电压表的示数为3V时,电流表的示数如上图,则该定值电阻阻值为 。他们认为这个结果就是定值电阻的准确阻值,你认为合理吗? 理由是
18、(25-26八年级上·全国·课后作业)某同学利用电压表和电流表测量电阻的阻值,所用的电源由两节新干电池组成,选用的滑动变阻器上标有“20;2A”字样。他按图甲连接电路,实验步骤正确,闭合电键S后,无论怎样移动滑动变阻器的滑片,电压表始终无示数。已知电路中各处均接触良好,除电阻和滑动变阻器R外,其他元件均完好。
(1)若电路中只有一处出现故障,则故障可能是 (填“断路”“R断路”或“短路”);
(2)若第(1)小题的判断正确,则在两端接入一根导线后,闭合电键S,两电表的示数情况为 ;
(3)排除故障后,该同学按正确步骤进行实验,闭合电键S,两电表示数如图乙(a)、(b)所示,他记下实验数据后,进行计算,然后整理实验器材,完成实验。
①该同学的计算结果 Ω;
②你认为该同学的实验结果是否合理?简述理由: 。
19、(25-26八年级上·全国·课后作业)在“测量小灯泡电阻”的实验中,已知电源电压为4.5V,小灯泡标有“3.8V”的字样。
(1)小丽连接的实验电路如图所示,其中有一条导线连接错误,请在错误的导线上画“×”,并用笔画线代替导线,画出正确的连线 ;
(2)电路修改正确后,小丽进行实验,记录的数据如下表所示。在获得第1组数据后,为完成上述实验,滑动变阻器连入电路的阻值应逐渐 (填“增大”或“减小”);
实验序号
电压/V
电流/A
电阻/Ω
①
3.8
0.38
②
3.0
0.34
③
2.0
0.28
④
1.0
0.08
(3)由计算可知小灯泡正常发光时的电阻为 Ω;
(4)请结合你已有的知识对小丽的实验数据进行分析,可知第 (填序号)组数据是错误的,判断的理由是 。
20、(25-26八年级上·全国·课后作业)某实验小组要测量小灯泡工作时的电阻,所提供的器材有:干电池、电流表、电压表、滑动变阻器、开关、导线。
(1)请画出实验的电路图 ;
(2)完成电路连接后,小明闭合开关,发现在移动滑动变阻器滑片的过程中,电压表和电流表的示数都不会改变,且灯泡亮度始终较暗,原因是 ;
(3)故障排除后,小明测出了三组数据,如下表所示,表中U、I、R分别表示灯泡的电压、电流和电阻,其中第三次电压表的示数如图所示,请将表中的空格补上。
实验次数
1
2
3
电压U/V
1.5
2.0
电流I/A
0.23
0.27
0.3
电阻R/
6.5
7.4
灯泡亮度
暗
较亮
亮
(4)小明处理完数据后发现,三次测得的灯丝电阻相差较大,为了获得准确的测量值,他将三次测得的电阻取平均值作为小灯泡工作时的电阻,他的做法对吗? ,原因是 。
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浙教版八年级上册科学【高频考点解读】
(考试范围:3.4 欧姆定律及其应用)
考点1 电流与电压的关系
考点解读:原理:此实验中应保持电路中电阻R不变,通过调节滑动变阻器,改变电阻R两端的电压,观察流过电阻R的电流的变化
一、特别提醒
1、对应关系:电流、电压需针对 “同一导体”
2、结论前提:归纳时必须保留 “电阻一定” 的条件
3、因果逻辑:
正确表述:当电阻一定时,通过导体两端的电流与导体两端电压成正比
错误表述:“电压跟电流成正比”(电压是因,电流是果,不能颠倒)
二、实验注意事项
1、结论普遍性:换用 10Ω、15Ω 电阻重复实验
2、操作规范:缓慢移动滑动变阻器滑片,避免电表示数突变
3、操作重点:移动滑片时紧盯电压表,示数达设定值后停止,记录电流表示数
4、为了使结论更具普遍性,应至少记录三组数据。
5、测量小灯泡电阻实验时,所得电阻随温度升高而变大,因此不能求平均值,只能说正常发光时灯泡电阻为多少。
【典例1】小德和同学们在做“探究电流与电压的关系”实验时,经过讨论,依次完成了三次实验电路的设计,如图甲、乙、丙所示。
(1)由图甲改进为图乙是为保证实验过程中 不变(选填“电阻”或“电流”);
(2)小德和同学使用电源(3伏)、定值电阻(5欧)、电流表(0-0.6安)、电压表(0-3伏)、滑动变阻器(20欧2安)、开关和导线若干,按图丙进行了4次实验,数据如表:
实验序号
1
2
3
4
电压/伏
0.5
1.2
1.8
2.5
电流/安
0.10
0.24
0.36
0.5
(3)依据电路实际情况,你认为第 组(填实验序号)数据有可能是伪造的,理由是 ;
(4)纠正错误后,由2号实验调整到3号实验时,滑动变阻器的滑片位置应向 移动(选填“左”或“右”)。
【答案】 电阻 1 见解析 右
【知识点】欧姆定律的应用、探究电流与电压、电阻的关系实验
【详解】(1)[1]探究电流与电压的关系实验中需要保持电阻不变,而灯泡电阻受温度的影响会发生改变,因此图甲改进为图乙是为保证实验过程中电阻不变。
(3)[2][3]第一组实验中定值电阻两端电压是0.5V,电源电压是3V,由串联电压规律可知,滑动变阻器两端电压是
此时电路中的电流是0.1A,则滑动变阻器的阻值为
而滑动变阻器的最大阻值是20欧,因此第一组实验是伪造的。
(4)[4]据表格数据可知,由2号实验调整到3号实验时,电路中的电流变大,电路变小,滑动变阻器接入电路中的电阻变小,因此滑片向右移动。
【典例2】(24-25八年级上·浙江·期末)在“研究电流与电压的关系”的实验中,小乐设计了如图甲、乙所示的两种方案:
电压U/伏
3.00
2.50
2.00
1.50
电流I安
0.30
0.25
0.20
0.15
(1)选择 (选填“甲”或“乙”)图中的方案进行实验更合理。
(2)小乐选择合理的方案连接好电路,闭合开关,发现电流表无示数,电压表有示数且接近电源电压。产生此现象的原因可能是 。
(3)排除故障后,小乐选择10欧、15欧、20欧三个定值电阻按正确操作进行实验,得到实验结果如表所示,由此可得出结论: 。
(4)为了使实验结论更具有普遍性,应进行的操作是 。
【答案】(1)乙(2)定值电阻断路(3)电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比(4)见解析
【知识点】探究电流与电压、电阻的关系实验
【详解】(1)研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。甲图中没有滑动变阻器,无法改变定值电阻两端的电压;乙图中有滑动变阻器,可以通过调节滑动变阻器来改变定值电阻两端的电压,所以选择乙图中的方案进行实验更合理。
(2)电流表无示数,说明电路可能断路;电压表有示数且接近电源电压,说明电压表与电源两极相连通,所以产生此现象的原因可能是定值电阻断路。
(3)由表格数据可知
即电压与电流的比值为定值,所以可得出结论:电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比。
(4)为了使实验结论更具有普遍性,应该更换不同阻值的定值电阻进行多次实验,避免实验结果的偶然性。
【典例3】在“探究电流与电压的关系”实验中,选用的实验器材是:电源(3V)、电流表(0﹣0.6A)、电压表(0﹣3V)、定值电阻R1=5Ω、R2=10Ω、滑动变阻器(20Ω 2A)、开关、导线若干。
(1)某同学根据图甲所示电路图,准备在图乙中实物连线。请你帮助把图乙补画完整。
(2)滑动变阻器在本次实验中除了保护电路,还有一个作用 。
(3)确认电路无误后,闭合开关,共进行4次实验,他们记录的数据如表所示,你认为是第 组(填写实验序号)有可能是伪造的,理由 。
实验序号
①
②
③
④
电压/V
0.5
1.2
1.8
2.5
电流/A
0.10
0.24
0.36
0.5
【答案】(1)(2)改变定值电阻两端的电压
(3)①;如表数据所示,第①组实验时,电压表示数0.5V,电流0.1A,则滑动变阻器的电压为U滑=U-UR=3V-0.5V=2.5V,滑动变阻器连入的阻值R滑=U滑/I=2.5V/0.1A=25Ω,而实验器材中滑动变阻器最大的阻值为20Ω,所以第①组实验数据有拼凑的嫌疑(合理即可)
【解析】(1)滑动变阻器接一个上接线柱和一个下接线柱串联在电路中,电压表选用小量程与定值电阻并联;
(2)根据控制变量法,研究电流与电压的关系时,需调节定值电阻两端的电压;
(3)根据表中数据,由得出第①次实验的电阻;电源电压为3V,根据 U滑=U-UR 计算出变阻器两端的电压,再根据计算变阻器接入的阻值,最后与变阻器的最大阻值进行比较即可。
【解答】(1)滑动变阻器接一个上接线柱和一个下接线柱串联在电路中,电压表选用小量程与定值电阻并联,如图所示:
;
(2)根据控制变量法,研究电流与电压的关系时,滑动变阻器需调节定值电阻两端的电压。
考点2 电流与电阻的关系
考点解读:原理:此实验中通过调节滑动变阻器接入电路中的阻值,保持电阻两端的电压不变,改变电阻R的阻值,观察流过电阻R的电流的变化
1、按实验电路图将实物连接成实验电路。连接电路前,开关断开,滑动变阻器的滑片滑到连入电路最大阻值处
2、检查电路无误后,闭合开关,更换不同阻值的定值电阻,调节滑动变阻器的滑片,使各电阻两端的电压一定,测出各电阻对应的电流值,记录在表格中。
3、从实验数据可以看出电流和电阻有关,电流随电阻的增大而减小。将实验数据通过图像的形式表示出来,如图所示通过图像分析可知电流的大小与电阻的倒数成正比,即电流与电阻成反比
4、实验结论:导体两端的电压不变时,通过导体的电流和它的电阻成反比
特别提醒
1、结论前提:归纳结论时,不能漏掉 “电压一定” 的前提条件。
2、电阻性质:
●错误表述:“导体的电阻与通过它的电流成反比”
●正确认知:电阻是导体本身的性质,由长度、横截面积、材料决定(还受温度影响),与电流大小无关。
【典例4】在探究“电流与电阻的关系”时,小科选用的实验器材有:两节全新干电池(每节电池电压恒为1.5V),4个阻值分别为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω的定值电阻,电流表和电压表各一个,滑动变阻器和开关各一个,导线若干。实验电路如图甲所示。
(1)闭合开关后,小科发现两电表的指针偏转均不正常,电压表指针如图乙所示。仔细观察后发现是定值电阻断路。此时电流表的指针指在 处。
(2)排除故障后,小科开始进行实验,每次更换定值电阻后,都要重新调节滑动变阻器至合适位置,其目的是 。
(3)小科想制作如图丙所示阻值的定值电阻,就选用一卷规格为10Ω/cm、无绝缘表层的镍铬合金丝,分别截得长度为0.4m、0.7m、1.2m、1.8m的四段,各自绕成螺旋状后,再将两端缠绕在接线柱上固定。在老师的帮助下,他们对制作的电阻进行了测量检验,发现测量值均偏小,且有的偏小值较大,原因可能是 (多选,填字母)。
A.合金丝两端有一部分缠绕在接线柱上,导致合金丝的有效长度变短
B.无绝缘表层的合金丝可能有相互接触,既增大了横截面积,又缩短了有效长度
C.无绝缘表层的合金丝在通电过程中温度升高,导致其电阻变小
(4)此电路还能完成电学探究实验“电流与电压的关系”。小科用一定值电阻完成实验后,绘制了对应的关系图,其中正确的是 (填字母)。
A.B.C.
【答案】(1)0刻度线处(2)控制定值电阻两端的电压不变(3)AB(4)C
【知识点】探究电流与电压、电阻的关系实验
【详解】(1)当定值电阻断路时,由于电压表内阻很大,串联在电路中时,电路中的电流极小,电流表无法测出,所以电流表的指针指在0刻度线处。
(2)在探究“电流与电阻的关系”时,需要运用控制变量法,控制定值电阻两端的电压不变,通过改变电阻的大小来观察电流的变化,从而得出电流与电阻的关系,所以每次更换定值电阻后,都要重新调节滑动变阻器至合适位置。
(3)A.合金丝两端缠绕在接线柱上使有效长度变短,根据影响导体电阻大小的因素可知,长度减小,电阻会变小,故A符合题意;
B.合金丝相互接触既增大了横截面积又缩短了有效长度,电阻会变小,故B符合题意;
C.一般情况下,金属导体的电阻随温度升高而增大,但镍铬合金丝的电阻随温度变化的关系比较复杂,在一定条件下,通电过程中温度升高可能导致其电阻变大,故C不符合题意。
故选AB。
(4)在探究“电流与电压的关系”时,使用定值电阻,电阻R一定时,电流I与电压U成正比,所以其关系图像是过原点的正比例函数图像,故选C。
【典例5】((25-26八年级上·浙江·月考)小美利用如图甲所示的电路“探究电流与电阻的关系”,已知电源电压为6V且保持不变,实验用到的电阻阻值分别为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω。
(1)实验小组的同学们根据电路图连接的实物电路如图乙所示,经分析有一根导线连接错误,请在连接错误的导线上打“×”,并补画一根导线连接成正确的电路。
(2)改正电路后,闭合开关前应将滑动变阻器的滑片调至最 (填“左”或“右”)端。
(3)实验中多次改变R的阻值,调节滑动变阻器,使电压表示数保持不变,记下电流表的示数,得到如图丙所示的I-R图像。
①由实验图像可得出的结论: 。
②上述实验中,小明利用5Ω的电阻完成实验后,接下来的操作是将10Ω的电阻接入电路中,闭合开关,向 (填“左”或“右”)移动滑片,使电压表示数为 V,读出电流表的示数。
(4)图丙中阴影部分的面积表示 。
(5)为完成整个实验,根据上述电阻的阻值,应选择最大阻值至少为 Ω的滑动变阻器,若实验室只有最大阻值为20Ω的滑动变阻器,上述定值电阻中有 个不能完成上述实验。
【答案】(1)(2)右(3) 电压一定时,通过导体的电流与它的电阻成反比 右 2.5 (4)电阻R两端的电压(5) 35 3
【知识点】电路的动态分析、滑动变阻器的使用、探究电流与电压、电阻的关系实验、欧姆定律的应用
【详解】(1)滑动变阻器要求“一上一下”接入电路,与电阻串联,电压表与电阻并联。
(2)为了保护电路,闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片移到最大阻值处,由图知,滑片左侧电阻丝接入电路,所以滑片应移到阻值最大的最右端;
(3)①由图知,电阻两端的电压始终保持:UV=IR=0.5A×5Ω=----=0.1A×25Ω=2.5V,为一定值,故得出的结论是:电压一定时,通过导体的电流与它的电阻成反比。
②根据串联分压原理可知,将定值电阻由5Ω改接成10Ω的电阻,电阻增大,其分得的电压增大;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可知应增大滑动变阻器分得的电压,由分压原理,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)由图丙可知,电路的最小电流为0.1A,电阻R的最大阻值为25Ω;则定值电阻两端的电压为U=IR=0.1A×25Ω=2.5V滑动变阻器两端的电压为U'=6V-2.5V=3.5V
则滑动变阻器接入电路的阻值:
即滑动变阻器的最大阻值至少为35Ω;根据串联电路的分压作用,在电流一定时,电压与电阻成正比,即
若实验室只有最大阻值为20Ω的滑动变阻器,所以
所以定值电阻的最大阻值为R″≈14.29Ω,故15Ω、20Ω、25Ω都不能使用,即有3个电阻不能使用。
【典例6】为了探究“电流与电阻的关系”,小明用阻值不同的定值电阻、电压为6伏的电源、滑动变阻器(20Ω 2.5A)等器材按图甲方式连接电路,进行如下实验。
①将4欧的R1接入电路,当电压表示数为4伏时,记录电流表的示数。
②用R2替换R1,发现无论如何左右移动滑片P,电压表指针在4伏的刻度左右摆动,但无法准确指在4伏的刻度线上。老师告知小明:滑动变阻器的线圈结构如图乙所示,因此无法连续改变接入电路的有效阻值,当定值电阻与滑动变阻器最大阻值相比过小时,会导致步骤②现象发生。
③用一根阻值为0.5欧的电阻丝制作一个可连续改变阻值的旋钮式变阻器,并按图丙方式接入电路,继续实验。通过调节滑片P和旋钮触片Q使电压表示数为4伏,此时电流表示数如图丁所示。
(1)图丁中电流表的示数为________安。
(2)步骤③中滑片P和旋钮触片Q处在如图丙所示的位置时,电压表示数略超过4伏,则小明应如何调节滑片P和旋钮触片Q,使电压表示数为4伏?________。
(3)小明利用图甲电路继续他的探究实验,仍保持定值电阻两端的电压为4伏,则下列定值电阻不可用来替换R1进行实验的是 。
A.15欧 B.25欧 C.35欧 D.45欧
【答案】(1)2
(2)将P右移,使电压表略小于4伏,再将Q逆时针慢慢转动,直到电压表的示数为4伏
(3)D
【解析】(1)根据丁图,确定电流表的量程和分度值,根据指针的位置读数;
(2)现在电压表的示数超过4V,说明两个变阻器分担的电压较小,根据串联电路电压和电阻成正比的规律可知,即需要增大二者的总阻值。由于自制的变阻器可以连续微量调节,所以可以先将变阻器的阻值调大一些,使电压表的示数小于4V,再通过自制变阻器的阻值减小,将电压表的示数精确调至4V。
(3)当电压表的示数保持不变时,定值电阻的阻值越大,对应的变阻器接入的阻值也要增大。把变阻器的阻值调到最大,让电压表的示数为4V,计算出此时定值电阻的阻值,这就是可以替换R1的最大阻值。
【解答】(1)根据丁图可知,电流表选择的量程为0~3A,分度值为0.1A,那么读数为2A;
(2)步骤③中滑片P和旋钮触片Q处在如图丙所示的位置时,电压表示数略超过4伏, 此时小明应该进行的操作为: 将P右移,使电压表略小于4伏,再将Q逆时针慢慢转动,直到电压表的示数为4伏 ;
(3)变阻器的最大阻值为20Ω, 那么变阻器两端的电压为:U变=U总-U1=6V-4V=2V;
根据串联电路的分压规律得到:;; 解得:R1=40Ω;
那么可以替换R1的定值电阻小于40Ω。
考点3 欧姆定律的内容
考点解读:欧姆定律
1、欧姆定律:导体中的电流,跟导体两端的电压成正比,跟导体的电阻成反比。
2、数学表达式:。变形公式:U=IR,。
符号
意义
单位
图示
I
通过这段导体的电流
安
U
这段导体两端的电压
伏
R
这段导体的电阻
欧
3、公式的变形意义
变形式
意义
注意事项
U=IR
导体两端的电压等于通过导体的电流与
其电阻的乘积
不能说电压与电流成正比,因为电压是形成电流的原因,电压是由电源提供的
导体的电阻在数值上等于其两端的电压与通过的电流的比值。此公式仅是电阻的计算 式,不是电阻的决定式
不能说电阻与电压成正比,与电流成反比,因为电阻是导体本身的一种性质,与导体两端的 电压和通过导体的电流无关
【典例7】从欧姆定律可以导出公式,下列说法正确的是( )
A.当电压增大为原来的2倍时,电阻R也增大为原来的2倍
B.当电流I增大为原来的2倍时,电阻R减小为原来的2倍
C.通过导体的电流若为零,电阻也为零
D.即使导体两端的电压为零,电阻也不为零
【答案】D
【知识点】影响电阻大小的因素、欧姆定律
【详解】AB.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,所以,当电压增大为来的2倍时,电阻不变,由欧姆定律可知,电流I增大为原来的2倍时;当电流I增大为原来的2倍时,导体两端的电压也增大为原来的2被,故AB错误;
CD.通过导体的电流为零(或导体两端的电压为零)时,导体的电阻不变,且不为零,故C错误,D正确。
故选D。
【典例8】根据欧姆定律可以得到,由此下列判断正确的是( )
A.导体的电阻跟加在它两端的电压成正比,电压为零时电阻就等于零
B.导体的电阻跟通过它的电流成反比,没有电流通过时就没有电阻
C.导体的电阻等于加在它两端电压跟通过它的电流的比值
D.以上说法都不正确
【答案】C
【详解】A.导体的电阻与导体的材质、横截面积有关,与施加的两端电压无关。故A错误;
B.无论有没有电流流过导体,导体都具有电阻,故B错误;
CD.由欧姆定律可知,导体的电阻等于加在它两端电压跟通过它的电流的比值,故C正确,D错误。
故选C。
【典例9】关于电流、电压和电阻,下列说法中正确的是( )
A.电流是电荷定向移动形成的,所以电流的方向与电荷定向移动的方向相同
B.通过导体的电流一定与导体两端的电压成正比
C.由欧姆定律可得 所以导体的电阻是由它两端的电压和通过的电流决定的
D.电压是形成电流的原因,所以电路中有电流就一定有电压
【答案】D
【解析】电阻是导体的属性,与导体的长度、横截面积、材料、温度等有关。
【解答】A、电流是电荷定向移动形成的,电流的方向与正电荷定向移动的方向相同,与负电荷定向移动方向相反,故A错误;
B、由欧姆定律可知,在电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比,故B错误;
C、电阻大小于电压及电流无关,故C错误;
D、电压是形成电流的原因,所以电路中有电流就一定有电压,但有电压不一定有电流,要在闭合回路中才会有电流,故D正确。 故答案为:D。
考点4欧姆定律的应用
考点解读: 1、应用欧姆定律的三种形式(知二求一)
计算
公式
求电流
I=U/R
求电压
U=IR
求电阻
R=U/I
2、欧姆定律的理解
(1)统一性:单位统一,U-伏,R-欧,I-安;
(2)同一性:I、U、R对应同一段导体或同一段电路,可用角标标注,如R1、I1、U1;
(3)同时性:I、U、R针对同一时间而言,如移动滑动变阻器导致电路变化;
(4)欧姆定律适用于纯电阻电路,且适用整个电路或其中某一部分电路。
【特别提醒】公式R=U/I表示某段导体的电阻等于这段导体两端的电压与通过这段导体电流的比值,但导体电阻的大小取决于导体本身,与U、I无关。所以不能理解为R与U成正比,与I成反比。
【典例10】如图是酒驾检测中酒精测试仪的简化电路图。R0为定值电阻,R1为气敏电阻,它的阻值随酒精气体浓度增大而减小。闭合开关,电源电压保持不变,若驾驶员呼出的酒精气体浓度越大,测试仪的电路中电流 , 电压表示数 。(填增大、减小或不变)
【答案】 增大;增大
【解析】首先根据酒精浓度的变化确定气敏电阻R1的阻值变化,再根据R总=R0+R1确定总电阻的变化,接下来根据“电流与电阻的反比关系”确定电流的变化,最后根据U=IR判断电压表的示数变化。
【解答】根据电路图可知,定值电阻R0与气敏电阻R1串联,电流表测总电流,电压表测R0的电压。若驾驶员呼出的酒精气体浓度越大,那么R1的阻值减小。据R总=R0+R1可知,总电阻变小,因此总电流变大。根据U0=I0R0可知,电压表的示数增大。
【典例11】如图是一种风速测定装置。其中风速表是由电压表改装而成,R为定值电阻,R1为滑动变阻器,“T”型管道的竖直管内装有可上下移动的轻质活塞,活塞通过轻质细杆和滑动变阻器的滑片相连。下列说法正确的是( )
A.电压表的零刻度与风速表的零刻度相对应
B.风速变大时,活塞上方气压变大,活塞向下移动
C.风速变小时,R1接入电路的阻值变大,风速表示数变小
D.该由电压表改装而成的风速表,其表盘刻度是均匀的
【解答】解:闭合开关S,R1和R串联,电压表并联在R两端,测量R的电压;
A、风速为零时,R1和R串联,R两端的电压不为零,电压表的零刻度与风速表的零刻度不对应,故A错误;
B、风速变大时,轻质活塞A上方空气压强变小,轻质活塞A向上移动,滑片向上移动,故B错误;
C、风速变小时,轻质活塞A上方空气压强变大,轻质活塞A向下移动,滑片向下移动,接入电路的阻值变大,总电阻变大,电源电压不变,根据欧姆定律可知,电路中的电流变小,根据U=IR可知,定值电阻的两端的电压变小,电压表的示数变小,故C正确;
D、电路中的电流为I,根据欧姆定律可知,电压表的示数为UR=IRR,滑动变阻器的阻值变化与电压的示数变化不是正比关系,故风速与电压的变化也不是正比关系,故分度值分度不均匀,故D错误。
故选:C。
【典例12】如图甲所示的电路中,R1为定值电阻,R2为滑动变阻器,电源电压不变。闭合开关S后,滑片P从a端移动到b端,电流表示数I与电压表示数U的变化关系如图乙所示,则下列判断错误的是( )
A.电源电压为6V
B.R2的最大阻值为20Ω
C.当滑片P位于a点时,电流表示数为0.6A
D.图乙中C点表示滑片P位于滑动变阻器的中点
【解答】解:(1)由电路图可知,闭合开关S后,两电阻串联,电压表测R2两端的电压,电流表测电路中的电流。
当滑片位于a端时,变阻器接入电路的电阻为0Ω,电路的总电阻最小,电路中的电流最大,
由图乙可知,电路中的最大电流Ia=0.6A,故C正确;
由欧姆定律可得,电源的电压U=IaR1=0.6A×R1﹣﹣﹣﹣﹣①
当滑片位于b端时,变阻器接入电路的电阻最大,此时电路中的电流最小,电压表的示数最大,
由图乙可知,电路中的最小电流Ib=0.2A,电压表的示数Ub=4V,
则滑动变阻器的最大阻值:R220Ω,故B正确
因串联电路中总电压等于各分电压之和,
所以,电源的电压U=IbR1+Ub=0.2A×R1+4V﹣﹣﹣﹣﹣②
由①②可得:R1=10Ω,U=6V,故A正确;
(2)由图乙可知,C点表示电压表的示数U2c=2V,电路中的电流Ic=0.4A,
则滑动变阻器接入电路中的阻值:R2c5Ω,
所以,图乙中C点不是表示滑片位于中点时的状态,故D错误。
故选:D。
【典例13】如图甲所示是电阻R1和R2的I﹣U图像,下列说法正确的是( )
A.电阻R2为定值电阻
B.当电阻R1两端电压为2V时,R1阻值为0.8Ω
C.如图乙所示,当开关S闭合,电路电流为0.2A时,电路总电压是3V
D.如图丙所示,当开关S闭合,电源电压为2V时,电路总电流为0.4A
【解答】解:A、根据图甲可知,通过R1的电流与R1两端电压成正比,因此R1为定值电阻,通过R2的电流与R2两端电压不成正比,因此R2的阻值是变化的,故A错误;
B、由图甲可知,当电阻R1两端电压为2V时,通过R1的电流为0.4A,由I=可得,R1的阻值:R15Ω,故B错误;
C、根据电路图乙可知,R1、R2串联,
因串联电路处处电流相等,所以通过R2的电流为0.2A,由图甲可知,R1的电压是1V,此时R2两端电压为2V,则此时电源电压为U=1V+2V=3V;故C正确;
D、根据电路图丙可知,R1、R2并联,
因并联电路中各支路两端电压相等,所以U1′=U2′=2V,由图甲可知,此时通过它们的电流:I1=0.4A,I2=0.2A因并联电路中,干路电流等于各支路电流之和,所以电路的总电流:I=I1+I2=0.4A+0.2A=0.6A,故D错误。故选:C。
考点5 用电压表和电流表测导体的电阻
考点解读:
1、 伏安法测电阻:实验原理:R=。
2、 实验电路图
3、用电压表测出电阻R两端的电压,用电流表测出通过电阻R的电流,然后多次测量计算出电阻的平均值。实验中滑动变阻器R的作用是:改变待测电阻两端的电压和通过待测电阻的电流,多次测量取平均值,减小实验误差。
4、注意事项
(1)在选取器材时,电流表的量程要大于电路中的最大电流;滑动变阻器的最大阻值应略大于或接近于小灯泡的电阻,以使调节效果明显。
(2)在连接电路时,要断开开关,注意防止短路的发生。
(3)在闭合开关前,应把变阻器的滑片移到最大阻值处,使电路中电流最小。
(4)注意把每次测量的结果和灯泡的发光情况记录下来。
(5)分析处理数据,对于测得的各组电压值和电流值,计算出相应的电阻,然后比较几次实验测得的电阻,会发现灯泡变暗时,电阻变小。这不是测量误差,而是因为随着灯泡两端的电压减小,灯泡的温度降低,从而使灯丝的电阻减小。
伏安法测定值电阻阻值和测小灯泡阻值的异同
定值电阻
小灯泡
原理
R=U/I
R=U/I
电路图
实验过程
多次测量
多次测量
数据处理
分别计算每次测量的电阻值,然后取平均值
分别计算每次测量的小灯泡电阻值,然后寻找规律
实验结论
平均值为所求的电阻值
灯丝的电阻随温度的升高而增大
实验中滑动变阻器的作用
实验
实验思路
滑动变阻器的作用
电路图
探究电流与
电压的关系
研究电流与电压的关系,必须控制电阻不变,即研究一个定值电阻的电流与它两端的电压的关系
改变定值电阻两端电压
探究电流与
电阻的关系
研究电流与电阻的关系,必须控制电压不变,即当电阻两端的电压始终不变时,来研究通过电阻的电流与电阻阻值大小的关系
控制定值电阻两端电压不变
伏安法
测电阻
用电压表测出被测电阻两端的电压,用电流表测出通过被测电阻的电流,带入R=U/I进行计算
改变定值电阻两端的电压和电路中的电流
【典例14】(25-26八年级上·浙江杭州·期中)在如图所示的电路中,当变阻器的滑片P由a端向b端滑动时,电表示数的变化情况是( )
A.电流表示数减小,电压表示数增大
B.电流表示数增大,电压表示数减小
C.电流表示数先增大后减小,电压表示数先减小后增大
D.电流表示数先减小后增大,电压表示数先增大
【答案】D
【知识点】欧姆定律的应用、电路的动态分析
【详解】由电路图可知,aP和Pb并联后,再与R1、R3串联,变阻器的滑片P由a端向b端滑动的过程中,aP之间的电阻逐渐变大,Pb之间的电阻逐渐减小,由并联电路电阻特点可知,此过程中并联后的电阻先增大后减小;根据串联电路电阻的特点可知,电路中的电阻先增大后减小;由可知电路中的电流先减小后增大,即电流表的示数先减小后增大;把R3看成电源的内阻,则电压表测电源输出的电压,当通过电源的电流先减小后增大时,内阻分的电压先减小后增大,所以输出的电压先增大后减小,即电压表的示数先增大后减小,故ABC不符合题意,D符合题意。
故选D。
【典例15】(25-26八年级上·浙江·月考)如图甲所示滑动变阻器的滑片从a端滑到b端的过程中,电流表和电压表示数变化的规律如图乙所示。下列说法正确的是( )
A.滑片向左移动时,电压表示数变大
B.滑动变阻器的最大阻值为60欧
C.电源电压为5伏,的阻值为10欧
D.滑片移动过程中,两电表变化量的比值不变
【答案】D
【知识点】串、并联电路的电压特点、滑动变阻器的使用、欧姆定律的应用、电路的动态分析
【详解】A.电路为串联电路,电压表测量滑动变阻器两端电压,滑片向左移动,滑动变阻器连入电路的有效长度变小,电阻减小,由串联电路的分压特点可知,滑动变阻器两端电压减小,即电压表示数减小,故A错误;
B.当滑片移至最右端,即b端时,滑动变阻器的阻值最大,滑动变阻器两端的电压最大,据乙图可知,此时滑动变阻器两端电压是5V,电流为0.1A,此时滑动变阻器的阻值为,故B错误;
C.当滑动变阻器在a端时,电路为定值电阻单独接入,此时电路中的电流是0.6A,可得电源电压是①
当滑片移至最右端,即b端时,电路为两电阻串联,此时电路中的电流是0.1A,滑动变阻器两端电压是5V,可得电源电压为②
联立①②解得,故C错误;
D.由上述分析可知,电压表并联在R两端,由串联电路的电压特点和欧姆定律可知电压表V示数变化量
解得,因此无论滑片左移或右移时,电压表示数变化量与电流表示数变化量的比值一定不变,故D正确。
故选D。
【典例16】某同学设计的煤气检测电路如图所示,电源电压不变,R为定值电阻,Q为气敏元件,其阻值随煤气浓度的升高而增大。闭合开关S,当煤气浓度升高时,下列判断正确的是( )
A.电流表示数变小,输出信号电压Uab变大
B.电流表示数变大,输出信号电压Uab变大
C.电流表示数变小,输出信号电压Uab不变
D.电流表示数变大,输出信号电压Uab减小
【答案】A
【解析】 定值电阻与气敏元件串联,电流表测电路中的电流,输出信号电压Uab即气敏元件两端的电压;当煤气浓度升高时,气敏元件电阻增大,总电阻变大,电路中的电流变小,电流表示数变小;因电流变小,根据欧姆定律,R两端的电压变小,根据串联电路电压的规律,输出信号电压Uab变大。
【典例17】小科制作了一个利用电路测物体重力的小仪器,如图所示。当秤盘不放任何物体时,滑片P恰好处于a点,则下列说法正确的是( )
A.可将电流表的表盘改装用来显示重力大小 B.随着所放物体重力变大,电路消耗的功率将变小
C.适当增大电源电压,可使测量结果更准确 D.R1短路将使测量结果偏小
【答案】C
【解析】(1)分析秤盘上物体重力增大时电流表的示数变化规律即可;
(2)根据公式判断总功率的变化规律;
(3)在串联电路中,电压的分配与电阻成正比,据此分析电压表的示数变化即可;
(4)分析R1短路是电压表示数的大小变化即可。
【解答】根据图片可知,电阻R1与电阻R2串联,电流表测总电流,电压表测R2上半部分的电压。
A.当物体重力增大时,滑片向下移动,但是R2始终是全部接入电路,因此电流表的示数不变,那么就不能将电流表改装显示重力,故A错误;
B.物体重力增大,滑片下移,但是电路的总电阻不变。根据公式可知,电路消耗的功率保持不变,故B错误;
C.适当增大电源电压,那么电压表的示数也会相应增大,从而使指针偏转更大的幅度,测出结果更准确,故C正确;
D.如果R1短路,那么电压表的示数会增大,使测量结果偏大,故D错误。
【典例18】在“测量未知电阻 Rx阻值”的实验中,小科和小明设计了如图甲所示的电路,电源电压为3 V,且恒定不变。
(1)闭合开关后,小明发现电流表无示数,电压表有示数且示数接近 3 V,电路故障的原因可能是 。
(2)小科排除故障后,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,电压表的示数为2.4V时,电流表的示数如图乙所示,则Rx 的阻值为 Ω。接着通过移动滑动变阻器的滑片位置,多次测得未知电阻两端的电压,及通过未知电阻的电流,其目的是 。
(3)小明用规格相同的另一组器材进行实验,由实验得到的数据作出U-I关系图像如图丙所示。请你分析小明实验中可能存在的问题是 。
【答案】(1)电阻Rₓ开路
(2)15;减小误差
(3)电压表没有调零,指针偏右(或电流表没有调零,指针偏左)
【解析】 (1)闭合开关后,小明发现电流表无示数,说明电路可能断路,电压表有示数且示数接近3V,说明电压表与电源连通,则与电压表并联的电路以外的电路是完好的,则与电压表并联的电路断路了;
(2)根据电流表选用量程确定分度值读数,利用求出Rx的阻值;为了减小误差,应多次测量取平均值;
(3)根据图丙中电流为0时,电压不为0分析解答。
【解答】 (1)闭合开关后,小明发现电流表无示数,说明电路可能断路,电压表有示数且示数接近3V,说明电压表与电源连通,则与电压表并联的电路以外的电路是完好的,则与电压表并联的电路断路了,即电路故障原因可能是电阻Rx断路;
(2)小科排除故障后,闭合开关,移动滑动变阻器,电压表的示数为2.4V时,电流表的示数如图乙所示,电流表选用小量程,分度值0.02A,其示数为0.16A,则Rx的阻值为:
;
为了减小误差,应多次测量取平均值;
(3)图丙中,当电流为0时,电压表有示数,可能是电压表没有调零,指针偏右,或者是电流表没有调零,指针偏左。
【典例19】小金用电压表和电流表测导体R的电阻。在正确连接电路的基础上,通过调节滑动变阻器RP,先后完成了四次实验,测得的电压和电流值如表所示。回答问题:
实验次数
U(伏)
I(安)
1
0.6
0.12
2
0.8
0.16
3
1.2
待填
4
1.8
0.36
(1)根据实验要求,用笔画线作为导线在图中正确连接电压表。
(2)第3次实验时,电流表示数如图乙所示,此时电流为 0.24 安。
(3)根据表中数据,在实验过程中,滑动变阻器RP滑片移动的方向是 B→A (选填“A→B”或“B→A”)。
【解答】解:(1)根据电流表是小量程可确定电压表选用小量程与灯并联,如图所示;
(2)由实物图可知电流表选用小量程,分度值为0.02A,电流为0.24A;
(3)由表中数据可知,移动滑片时滑动变阻器两端的电压变小,连入电阻变小,从B→A移动。
故答案为:(1)见解答;(2)0.24;(3)B→A。
考点6 电路故障分析
考点解读:
1、电路故障有短路和断路两种类型
(1)电路中出现短路时,电路中有电流通过(电流表有示数),被短路两点之间没有电压;
(2)电路中出现断路时,断路部分没有电流通过(电流表无示数),断路两点之间有电压。
2、利用电流表、电压表判断电路故障的方法
电流表
电路故障
电压表
故障位置
无示数
电路断路
有示数
和电压表并联部分断路
无示数
和电压表并联部分以外的电路断路
有示数
电路短路
有示数
和电压表并联部分以外的电路短路
无示数
和电压表并联部分短路
3、常见的电路故障及其原因
故 障
原 因
闭合开关后,灯泡忽明忽暗,两表指针来回摆动
电路某处接触不良
闭合开关前灯泡发光,闭合开关后灯泡不亮,
两表也无示数
开关与电源并联导致所有东西都被短路
闭合开关后灯泡不亮,电流表几乎无示数,
电压表所呈示数几乎为电源电压
灯泡断路故电压表串联到了电路中或电流表与电压表位置互换
闭合开关后,无论怎样移动滑动变阻器的滑片,
灯泡亮度与两表示数均无改变
变阻器没有按照一上一下的方法来接
闭合开关后,无论怎样移动滑片灯泡都不亮
电路某一处断路或灯泡被导线或电流表短路
【典例20】在如图所示的电路中,电源电压保持不变,由于电阻R或小灯泡L可能出现了故障,开关S闭合前后,电流表有示数且示数不变。下列判断中正确的是( )
A.电阻R断路 B.电阻R短路 C.小灯泡L断路 D.小灯泡L短路
【答案】B
【解析】对各个选项中的故障进行分析,推测可能出现的现象,哪个与题目描述一致,哪个就是正确选项。
【解答】A.电阻R断路时,开关S断开时,电流表没有示数,故A不合题意;
B.电阻R短路时,电路里只有灯泡;当开关S闭合时,电路里还是只有灯泡,因此电流表有示数且示数不变,故B正确;
C.小灯泡L断路时,电流表没有示数,故C不合题意;
D.小灯泡L短路时,开关S断开,则只有电阻R工作;开关S闭合时,则没有电阻工作,此时发生短路,因此电流表的示数不同,故D不合题意。
【典例21】某同学用两节干电池串联起来做电源,做伏安法测电阻的实验,因不慎将电流表和电压表相互接错了,如图所示,则开关闭合后,各仪表将( )
A.电流表、电压表均被烧坏 B.电流表、电压表不会被烧坏
C.只有电流表被烧坏 D.只有电压表被烧坏
【答案】B
【解析】电压表内阻很大,可以看作断路;电流表内阻很小,可以看作导线,据此分析判断。
【解答】根据图片可知,此时电流表将定值电阻R短路,而电压表串联在电路上。由于电压表的内阻很大,因此通过电流表的示数很小,即电流表不会被烧坏。电压表的示数等于电源电压,在不超量程的情况下不会被烧坏,故B正确,而A、C、D错误。
【典例22】如图所示,闭合开关S时,小灯泡L1、L2都不亮。用一段导线的两端接触a、b两点时,两灯都不亮;接触b、c两点时,两灯也不亮;接触c、d两点时,两灯都亮。对此,下列判断中正确的是( )
A.灯L1断路 B.灯L2断路 C.开关S断路 D.灯L2短路
【答案】C
【解析】分析各个选项中的故障,推测出现的现象,哪个与题目描述一致,哪个就是正确选项。
【解答】A .如果灯L1开路,用一段导线的两端接触b、c两点时,L2会发光,故A不合题意;
B.如果灯L2开路,导线接触a、b两点时,L1会发光,故B不合题意;
C.如果开关开路,导线接触c、d两点时,电路是通路,两灯都发光,故C符合题意;
D.如果灯L2短路,L1会发光,故D不合题意。
故选C。
考点7 电路的分析与应用
考点解读:
1、 串联电路的特点
①串联电路电流处处相等,I=I1=I2;
②串联电路总电压等于各用电器上的电压 之和,U总=U1+U2;
③串联总电阻等于各用电器的电阻 之和,R=R1+R2;
④串联各电阻两端分配的电压与其电阻成 正比,= 。
2、 并联电路的特点
①并联干路上的电流等于各支路上的电流之和,I=I1+I2;
②并联各支路两端的电压相等,且等于干路上的电压,U总=U1=U2;
③并联总电阻的 倒数 等于各用电器电阻的倒数之和,
④并联各支路中的电流分配与其电阻成反比,=
3、串并联电路的特点总结
电路类型
串联
并联
电路图
电流特点
电流处处相等,即I总=I1=I2
干路电流等于各支路电流之和,
即I总=I1+I2
电压特点
电源电压等于各用电器两端电压之和,
即U总=U1+U2
电源电压与各支路用电器两端的电压相等,即U总=U1=U2
电阻特点
总电阻等于各串联用电器电阻之和,
即R总=R1+R2
总电阻的倒数等于各并联用电器电阻的倒数之和,即R总=
(R总<R1或R2,且R1或R2变大会导致R总变大)
分配关系
串联分压,即U1:U2=R1:R2
并联分流,即I1:I2=R2:R1
【特别提醒】串联电路中电压与电阻成正比,即=(分压原理),因此串联电路中,电阻越大电压就越大,当其中一个电阻增大时,它两端的电压也会变大,又因为电路总电压不变,所以其他用电器的电压就会变小。
并联电路中,电流与电阻成反比,即=(分流原理),因此串联电路中,电阻越大电流就越小。
解 题 步 骤:(1)判断用电器的串并联方式(电路较复杂时,电压表=断路;电流表=短路);
(2)弄清电表的测量对象;记住:电压表不能测电源电压+另一用电器电压。
(3)认清滑动变阻器滑片的移动或开关开、闭 对电路阻值的影响;
(4)利用欧姆定律及其变形公式,结合串联或并联电路的特点进行分析。
【总结】
常规分析方法:局部电阻变化→总电阻变化→总电流变化→局部电流、电压变化(先分析定值电阻的电流、电压的变化,再分析局部电阻变化的那部分电路的变化情况)
简便分析方法:“串反并同”或“大电阻大电压”即测量对象与变阻器串联时,变化与变阻器相同,反之相反。
【典例23】图甲是某科学兴趣小组在课外活动中设计的一种身高体重秤,用两个电流表的示数分别表示身高和体重。已知电源电压为12 V 且不变,R0为滑动变阻器,R为力敏电阻,其阻值随压力的变化如图乙所示。
(1)滑动变阻器R0和力敏电阻R 的连接方式是 (填“串联”或“并联”)。
(2)随着测量者体重的增加,电流表A1 的示数 (填“变大”“变小”或“不变”)。
(3)小明在测量时,A2的示数恰好为 A1示数的一半,滑动变阻器R0接入电路的阻值为 80 Ω,则小明的体重为 N。
【答案】(1)并联
(2)变大
(3)600
【解析】(1)由图可知,电路中电流有两个回路,可知是并联电路。
(2)结合图乙可知,体重增加,即压力变大,力敏电阻阻值将减小,根据并联电路支路电压等于电源电压可知,电压不变,由欧姆定律可知,电流将增大。
(3)并联电路支路电压相等,由欧姆定律可知,电流比等于电阻比的倒数。
【解答】(1)根据题图甲可知,滑动变阻器 R0和力敏电阻R并联接入电路,且电流表A1测通过力敏电阻的电流,电流表A2测通过滑动变阻器的电流。
(2)由题图乙可知,力敏电阻的阻值随压力的增大而减小,随着测量者体重的增加,R阻值减小,而R两端电压始终等于电源电压,即UR不变,根据 可知,IR变大,即电流表A1 的示数变大。
(3)由题意可知, 而 故 80Ω=40Ω,由题图乙可知小明的体重为600N。
【典例24】如图所示,电源电压不变,开关闭合,当滑动变阻器滑片P向右移动时,下列判断正确的是( )
A.电流表的示数变大,电压表V1的示数变小,V2的示数不变
B.电流表的示数变大,电压表V1的示数变小,V2的示数变大
C.电流表的示数变小,电压表V1的示数变大,V2的示数变小
D.电流表的示数变大,电压表V1的示数不变,V2的示数变小
【答案】B
【解析】由图可知,两电阻串联,电压表V2测R1两端的电压,电压表V1测R2两端的电压,电流表测电路中的电流;当滑动变阻器滑片P向右移动时,R2接入电路的阻值变小,电路中总电阻变小,由欧姆定律可知,电路中的电流变大,即电流表示数变大;因电流变大,根据U=IR可知,定值电阻R1两端的电压变大,即电压表V2的示数变大,根据串联电路电压的规律可知,电压表V1的示数变小。
【典例25】如图所示电路,电源电压不变,R0为定值电阻,R为滑动变阻器。闭合开关S,当滑片P从a点滑到b点过程中,电流表的示数从Ia变为Ib。下列各图中,能表示这一过程中电压表示数U与电流表示数I之间关系的是( )
A B C D
【答案】B
【解析】由电路图可知,定值电阻R0与滑动变阻器R串联,电压表测R两端的电压,电流表测电路中的电流。因串联电路中总电压等于各分电压之和,所以U=U电源-IR0,即U-I图像是一次函数图像;当滑片P位于a点时,变阻器接入电路的电阻较小,电路中的电流较大,由U=U电源-IR0可知,电压表的示数较小。
课后巩固
1、某同学设计了一个电子身高测量仪。下列四个电路中,R是定值电阻,R'是滑动变阻器,电源电压不变,滑片会随身高上下平移,能够实现身高越高,电压表示数越大的电路是( )。
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】根据欧姆定律和串并联电路的特点,分析电压表的示数变化规律即可。
【解答】ABC.当变阻器和定值电阻R串联时,电压与电阻成正比。当人的身高增大时,滑片向上移动,则滑动变阻器的阻值减小,根据串联电路的分压规律可知,此时它两端的电压减小。根据U总=U+U变可知,此时定值电阻R的电压变大,故B正确,而A、C错误;
D.当变阻器和定值电阻R并联时,电压表测总电压,则无论滑片怎样移动,电压表的示数都保持不变,故D错误。故选B。
2、如图1,是某款电子秤的外观图;如图2是它的原理图,表盘是由电压表改装而成的。当被测物体的质量越大,下列判断正确的是( )
A.电路中电流不变,电子秤示数越大 B.电路中电流不变,电子秤示数越小
C.电路中电流越大,电子秤示数越大 D.电路中电流越小,电子秤示数越大
【答案】A
【知识点】电路的动态分析、欧姆定律的应用
【详解】CD.由图可知,电压表连接在滑动变阻器的滑片上,此时的滑动变阻器相当于一个定值电阻,移动滑片,连入电路的阻值不会改变,所以电路中电流不变,故CD错误;
AB.电压表测量滑片以上部分电阻两端的电压,当被测物体的质量越大时,弹簧伸长量越大,与电压表并联部分的电阻越大,由可知,电压越大,即电压表示数越大,故A正确,B错误。
故选A。
3、小明将石墨烯制成的湿敏电阻附着在植物叶片上,检测叶片含水量的变化,已知湿敏电阻Rx的阻值随含水量的升高而增大,电源电压恒定,R0为定值电阻,闭合开关S,当植物含水量降低时( )
A.电流表示数增大,电压表示数减小 B.电流表示数减小,电压表示数增大
C.电压表与电流表示数的比值增大 D.电压表与电流表示数的比值不变
【答案】D
【知识点】欧姆定律的应用、电路的动态分析
【详解】AB.由图可知,电路是串联的,电压表测R0两端电压,电流表测电路中的电流。当植物含水量降低时,Rx的阻值变小,电路中的总电阻变小,根据可知,电流会变大,即电流表的示数增大;由于R0的阻值不变,根据可知,R0两端电压会变大,即电压表的示数会变大,故AB不符合题意;
CD.由于电压表测R0两端电压,电流表测R0通过的电流,根据可知,电压表与电流表示数的比值等于R0的阻值,R0为定值电阻,因此电压表与电流表示数的比值不变,故C不符合题意,D符合题意。
故选D。
4、小科利用仅有的一个规格为“10Ω1.0A”的滑动变阻器和其他器材来“检验欧姆定律”,该变阻器的电阻丝上有一处断点。实验电路如图所示,电源电压恒为3V。实验步骤如下:
①用4Ω的定值电阻进行实验,连接电路。
②闭合开关,调节滑动变阻器,使定值电阻两端电压为2V,读出电流表的示数并记录。断开开关,把滑片P移到A端。
③依次用阻值为6Ω、8Ω和10Ω的定值电阻替换原来的电阻,重复步骤②。
(1)小科设计上述实验步骤,是要研究通过导体的电流与________之间的关系。
(2)小科发现,滑片P向右移动过程中,每次实验开始时电压表都没有示数,移到某一点(该点记为C)时突然有了示数。但在完成8Ω电阻的实验后,再做10Ω电阻的实验时,当电压表有示数后,示数一直大于2V。分析可得,电阻丝BC的阻值RBC的范围是________ 。
(3)为了完成10Ω电阻实验,将滑片P移到C点,只要在原来电路的接线柱上再接上一根导线,就能继续完成实验。请你在答题卷的图中用笔画线补上这根导线。
【答案】(1)导体电阻
(2)4Ω≤RBC<5Ω
(3)如图 或
【解析】(1)实验步骤中哪个量发生变化,就是探究电流与哪个量的关系; (2)分别计算定值电阻为8Ω和10Ω,电压表示数为2V时变阻器对应的阻值,那么BC的阻值就在这两个数值之间;
(3)当换成10Ω的电阻时,变阻器需要接入的阻值为5Ω;因为RBC<5Ω,且变阻器的最大阻值为10Ω,那么RAC肯定>5Ω,只要使用AC段电阻丝即可解决问题。
【解答】(1)根据③中描述,将原来的电阻替换成其它阻值,因此要研究通过导体的电流与导体电阻之间的关系;
(2)当电压表的示数为2V时,变阻器的电压为:U变=U总-U=3V-2V=1V;
根据串联电路电压与电阻成正比得到:当换成8Ω的电阻时 ;解得:R变=4Ω;
当换成10Ω电阻时, ;解得:R变=5Ω;因此RBC的范围为: 4Ω≤RBC<5Ω ;
(3)当换成10Ω的电阻时,变阻器接入的最小电阻应该为5Ω;因为RBC<5Ω,且变阻器的最大阻值为10Ω,那么RAC肯定>5Ω,只要使用AC段电阻丝即可,如下图:
或
5、科学兴趣小组的同学利用学过的知识,测量定值电阻Rx的阻值。
(1)同学们利用电路甲测量Rx的阻值,测量数据和结果如下表一:
表一
实验次数
电压U(伏)
电流I(毫安)
电阻R(欧)
1
2.0
2.30
870
2
2.5
2.90
862
3
4.0
4.70
851
根据表格中的数据可求得该电阻的阻值是________。
(2)同学们发现该电阻的标定阻值为1000欧、为什么测量值与标定值之间有较大偏差?他们查资料寻找原因,发现平时认为电阻为零的电流表和电阻无穷大的电压表实际上都有一定的内阻,只是电压表的内阻比较大,电流表的内阻比较小,但都会对测量结果产生影响。然后,同学们找来他们使用的电流表和电压表的说明书,说明书显示:
电压表:量程0~6伏,内阻6000欧
电流表:量程0~10毫安,内阻40欧
根据这些信息,可判断甲电路中由于________(“电流表”或“电压表”)内阻的影响,使测量结果产生较大偏差。
(3)小组同学经过思考,改成电路乙进行实验,测量数据和结果如下表二:
表二
实验次数
电压U(伏)
电流I(毫安)
电阻R(欧)
1
2.5
1.92
1042
2
2.5
2.45
1020
3
4.0
3.75
1067
比较两次测量结果,同学们做出了以下分析,你认为正确的是 。
A.测量该定值电阻选择电路乙更合适
B.用电压表和电流表测量得到的电阻阻值都会偏大或偏小
C.选择合适的电路,测得的电阻值偏差会减小,更接近真实值
(4)拓展应用:根据以上的探究,如果需要测量阻值约20欧小阻值电阻时,选用了合适量程的电压表和电流表后,为了使测量结果更精确,应选择甲和乙中的哪一电路?并说明理由。________
【答案】(1)861欧
(2)电压表
(3)A,B,C
(4)甲。因为20欧是小电阻,电压表内阻大,直接并联后电压表分流作用小,电流表测量偏差小,电阻测量值偏差小。
【解析】(1)在测量定值电阻的阻值时,可以使用多次测量求平均值的方法减小实验误差,即:;
(2)甲图中,电压表与电阻并联,那么电流表测得的值就是通过电压表和电阻的电流之和,即测得的电流偏大,根据欧姆定律分析计算出阻值的变化;
(3)根据(1)中相同的办法计算出电阻的阻值,哪次误差小,哪个实验方案就更合适,据此选择;
(4)被测的电阻越小,通过的电流越大,图甲中电流表的示数与电阻实际电流相差越小,计算出的电阻误差也越大;被测的电阻越大,它两端的电压越大,图乙中电压表的示数与实际电压相差越小,计算出的电阻误差越小。
【解答】(1)该电阻的阻值为:;
(2)该电阻的阻值为1000Ω,而电压表的电阻6000Ω,这时二者电阻相近,电流表测得的电流与通过电阻的电流相差比较大,因此计算出的电阻产生较大误差,那么甲电路中由于电压表内阻的影响,使测量结果产生较大偏差;
(3)图乙测得的电阻为:;
A.通过计算可知,图乙测出的电阻与实际阻值误差更小,故A正确;
B.无论使用哪种方法测得的电阻阻值都会和实际阻值有差异,故B正确;
C.相同的电阻,使用不同的测量方法,测出的值误差大小不同,故C正确。
故选ABC。
(4)如果要测量阻值约为20Ω的电阻时,由于它电阻较小,因此通过它的电流较大,电压表与它并联时对电流表的示数影响比较小,测得的电阻误差会比较小。
6、(2025八年级上·浙江·专题练习)某科技小组为快递公司设计了一套计数装置,电路如图所示。R1为光敏电阻(当有光照射时电阻变小),激光被遮挡一次,计数器会自动计数一次(计数器可视为电压表),R2为定值电阻。现闭合开关,计数装置正常工作。当激光被物体遮挡时,下列说法正确的是( )
A.R1两端的电压变大
B.R2两端的电压变大
C.通过R2的电流变大
D.通过R1与R2的电流之比变小
【答案】A
【知识点】欧姆定律的应用、电路的动态分析、串、并联电路的电流特点、串、并联电路的电压特点
【详解】ABC.两电阻串联,计数器(电压表)测R1的两端电压;已知当有光照射时光敏电阻的阻值变小,所以当激光被物体遮挡时,电阻R1变大;由串联电阻的规律可知,电路的总电阻变大;由欧姆定律可知,电路中的电流变小;根据U=IR可知,电流变小时,R2两端的电压变小;由于电源电压不变,由串联电路的电压规律可知,则R1两端的电压变大,故A正确,BC错误;
D.根据串联电路各处的电流相等可知,R1与R2的电流之比为1∶1,保持不变,故D错误。
故选A。
7、(2025八年级上·浙江·专题练习)海水盐浓度越大,其导电性越好,固定间距金属片A、B之间海水的电阻越小。下列电路中,电源电压恒定,R0为定值电阻,闭合开关S,海水盐浓度越大,电表示数越大的是( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【知识点】电路的动态分析、串、并联电路的电流特点、欧姆定律的应用
【详解】A.图中AB之间的海水和R0串联,电压表测电源两端电压;由于电源电压不变,所以电压表示数不变,故A不符合题意;
B.图中AB之间的海水和R0串联,电压表测AB两端电压;海水浓度越大,AB间电阻越小,根据串联分压原理,其分担的电压越小,即电压表的示数越小,故B不符合题意;
C.图中AB之间的海水和R0并联,电流表干路中的电流,电源电压恒定,电阻R0不变,根据 得I0不变;海水盐浓度越大,其导电性越好,电阻越小,根据欧姆定律可知,通过海水的电流变大,根据并联电路的电流规律可知,干路中的电流变大,电流表示数变大,故C符合题意;
D.图中AB之间的海水和R0并联,电流表测量定值电阻R0的电流,电源电压恒定,电阻R0不变,根据 得I0不变,即电流表示数不变,故D不符合题意。
故选C。
8、(25-26八年级上·浙江·月考)随着人们生活水平的不断提高,汽车已日益普及。如图甲所示为一种测量小汽车油箱内油量的装置原理图,它主要由电源、力敏电阻R(电阻随所受压力的变化而变化)、油量表(实质上是电流表)等组成电路,油量表的量程为0~0.15A。力敏电阻R在一定范围内的阻值与所受压力的关系如图乙所示,油箱位于力敏电阻上方,电源电压为12V。当油箱中的油全部消耗完时,电流表的示数为0.04A。试问:(汽油的密度为0.7g/cm3,g取10N/kg)
(1)空油箱受到的重力为多少?
(2)当油箱中加入40L的汽油时,电流表的示数为多少?
(3)该油箱最多能加入汽油的质量为多少?
【答案】(1)70N (2)0.08A (3)43kg
【知识点】重力的大小、欧姆定律的应用、密度公式的应用、电路的动态分析
【详解】(1)当油箱中的油全部消耗完时,电流表的示数为0.04A,根据欧姆定律知,此时电路中的电阻
根据乙图可知,此时压力F=70N,压力等于重力,此时油箱受到的重力
(2)当油箱中加入40L的汽油时,汽油的重力为
此时力敏电阻R所受压力
由图乙可知,当力敏电阻R所受压力F为350N时,电阻为R'=150Ω,电流表的示数为
(3)油量表的量程为0~0.15A,当I"=0.15A时,电路中的电阻为R''=
由乙图可知,此时的压力为500N,则汽油的重力为
该油箱最多能加入汽油的质量
9、(2025八年级上·浙江·专题练习)小科为准确测定一只标有“12V”(灯泡正常发光所需电压)字样的灯泡正常发光时灯丝的电阻,按照如图甲电路开展实验,并将电压表和电流表的示数记录如图乙。研究图乙数据发现小灯泡的电阻并不是一个固定值,结合影响电阻的因素,小平认为可能是温度影响了小灯泡灯丝的电阻。他打破小灯泡的玻璃,将小灯泡的灯丝分别浸泡在0℃、26℃、60℃的蒸馏水恒温水浴中重复实验,得到如图丙的数据结果。
(1)请写出闭合开关后,为测得小灯泡正常发光时电阻需进行的操作是 。
(2)小平将小灯泡的灯丝浸泡在不同温度下的恒温水浴中进行实验,水对实验是否有影响?对此同学们展开讨论,小明认为基本没有影响,他的理由是基于蒸馏水 。
【答案】(1)移动滑片使电压表示数为12V
(2)见详解
【知识点】伏安法测电阻的探究实验
【详解】(1)为测得小灯泡正常发光时电阻,应使灯泡两端电压为额定电压,故需进行的操作:移动滑片使电压表示数为12V。
(2)由于水的比热容大,吸收灯丝热量后,温度基本保持不变;且蒸馏水是绝缘体,不能导电,不会对电路的电阻效果造成影响。
10、(2025八年级上·浙江·专题练习)小华同学测量额定电压为2.5V的小灯泡L在不同电压下的电阻。
(1)他连接了如图甲所示的实验电路,其中有一个元件与导线连接有误,这个元件是 ;
(2)改正(1)中的错误后,闭合开关,调节滑动变阻器,进行多次测量,测量的数据如表所示;
电压U/V
0.9
1.3
1.7
2.1
2.5
电流I/A
0.18
0.22
0.24
0.26
0.28
请完成下列问题:
①灯泡L正常发光时的电阻RL= Ω(结果保留一位小数);
②若将与上述小灯泡L规格完全相同的两个小灯泡串联接入电路,如图乙所示。闭合开关调节滑动变阻器,使电压表的示数为2.6V,则电流表的示数为 A;
③小华通过计算发现此灯泡电阻随灯泡两端的电压升高而增大,他感到很困惑。小张对小华说其实是灯丝的 影响了此灯泡的电阻大小。
【答案】(1)滑动变阻器
(2) 8.9 0.22 温度
【知识点】伏安法测电阻的探究实验
【详解】(1)变阻器应按一下一上接入电路中,而原电路中将金属杆连入电路中,是错误的,所以连接有误的元件是滑动变阻器。
(2)①[1]灯在额定电压下正常发光,根据,由表中数据可知,小灯泡L在2.5V电压下正常发光,所以正常发光时的电阻为
②[2]若将与上述小灯泡L规格完全相同的两个小灯泡串联接入电路,闭合开关,调节滑动变阻器,使电压表的示数为2.6V,因两灯的电阻相等,由分压原理可知,每个灯泡两端的电压为
由表中数据可知,当灯泡两端的电压为1.3V时,电流表的示数为0.22A。
③[3]导体电阻由导体材料、长度和横截面积决定,受温度影响,由于灯泡电阻受温度影响,随温度升高而增大,所以灯丝的电阻值随电压升高而增大。
11、(2025八年级上·浙江·专题练习)用如图甲所示的电路测量定值电阻R1的阻值。
(1)如图所示是小明连接的实验电路。该电路中存在一处导线连接错误,请在接错的导线上画“×”,并用笔画线代替导线画出正确的电路连接图。
(2)正确连接电路后,闭合开关,发现电流表和电压表示数都为0。用一根导线在图甲中先后并联在电压表和电流表两端时,电压表和电流表示数仍为0,连接接线柱C与D时;电压表和电流表指针明显偏转,则电路的故障是 。
(3)排除故障后继续实验,当电压表示数为2V时,电流表示数如图乙所示,则定值电阻Rx= Ω。
(4)如果没有电压表,电源电压未知,可以用最大阻值为R0的滑动变阻器和如图丙所示电路,来测量电阻Rx的阻值。闭合开关后,滑动变阻器滑片在最左端时,电流表示数为I1,滑动变阻器滑片在最右端时,电流表示数为I2,则电阻Rx= Ω。(用题中所给量的符号表示)
【答案】(1)
(2)变阻器断路
(3)10
(4)
【知识点】伏安法测电阻的探究实验
【详解】(1)甲图中,电流表与电压表串联后再与电阻并联是错误的,电流表应与电阻串联,电压表与电阻并联,改正后如下所示:
(2)正确连接电路后,闭合开关,发现电流表和电压表示数都为0。用一根导线在图甲中先后并联在电压表和电流表两端时,电压表和电流表示数仍为0,说明电压表和电流之外的电路为断路,连接接线柱C与D时,电压表和电流表指针明显偏转,电路为通路,则电路的故障是变阻器断路。
(3)排除故障后继续实验,当电压表示数为2V时,电流表示数如图乙所示,电流表选用小量程,分度值为0.02A,示数为0.2A,则定值电阻
(4)闭合开关后,滑动变阻器滑片在最左端时,两电阻串联,电流表测电路的电流,电流表示数为I1
根据串联电路电阻的规律及欧姆定律可得电源电压①
滑动变阻器滑片在最右端时,为待测电阻的简单电路,电流表示数为I2,由欧姆定律可得电源电压②
①②两式联立可得电阻。
12、(2025·浙江丽水·一模)在“测量小灯泡的电功率”实验中,小灯泡上标有“2.5V”字样,电源电压为4.5V。
(1)请你用笔画线代替导线将图甲中的实物电路连接完整,要求连完后可直接闭合开关。
(2)闭合开关,发现灯泡不亮。该组同学推测可能是由于灯泡两端电压过小导致,为了验证该猜想,只需将 (填实验操作);
(3)移动滑动变阻器的滑片,当小灯泡两端电压为额定电压时,电流表的示数如图乙所示,则小灯泡的额定功率为 W;
(4)实验后,该组同学想利用该电路探究“电流与电阻的关系”。分别用5Ω、10Ω、15Ω和20Ω的定值电阻替换小灯泡,测得的电流与电阻的关系如图丙所示。若要顺利完成上述实验,应选滑动变阻器的规格为______(填字母)。
A.20Ω 0.6A B.50Ω 0.5A C.30Ω 0.3A
【答案】(1)
(2)见解析
(3)0.8
(4)B
【知识点】测定小灯泡的功率、探究电流与电压、电阻的关系实验
【详解】(1)根据实验,电路是串联的,电压表测灯泡两端电压,电流表测电路中的电流,要求连完后可直接闭合开关,即此时滑动变阻器接入电路中的阻值最大,图中滑片P在最左端,则应连接滑动变阻器是的右下接线柱,如下图所示:
(2)闭合开关,发现灯泡不亮,此时滑动变阻器接入电路中的阻值最大,因此应向阻值小的方向调节滑动变阻器的滑片,观察灯泡是否发光。
(3)已知灯泡的额定电压是2.5V,乙图可知,电流表选择的是小测量范围,分度值是0.02A,读数为0.32A,则小灯泡的额定功率为
(4)由丙图可知,定值电阻两端电压为
电源电压是4.5V,定值电阻的最大阻值为20Ω,根据串联分压原理可知
解得
由丙图可知,实验中最大电流是0.4A,故B符合题意,AC不符合题意。
故选B。
13、(24-25八年级上·浙江·期末)在“研究电流与电压的关系”的实验中,小乐设计了如图甲、乙所示的两种方案:
电压U/伏
3.00
2.50
2.00
1.50
电流I安
0.30
0.25
0.20
0.15
(1)选择 (选填“甲”或“乙”)图中的方案进行实验更合理。
(2)小乐选择合理的方案连接好电路,闭合开关,发现电流表无示数,电压表有示数且接近电源电压。产生此现象的原因可能是 。
(3)排除故障后,小乐选择10欧、15欧、20欧三个定值电阻按正确操作进行实验,得到实验结果如表所示,由此可得出结论: 。
(4)为了使实验结论更具有普遍性,应进行的操作是 。
【答案】(1)乙
(2)定值电阻断路
(3)电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比
(4)见解析
【知识点】探究电流与电压、电阻的关系实验
【详解】(1)研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。甲图中没有滑动变阻器,无法改变定值电阻两端的电压;乙图中有滑动变阻器,可以通过调节滑动变阻器来改变定值电阻两端的电压,所以选择乙图中的方案进行实验更合理。
(2)电流表无示数,说明电路可能断路;电压表有示数且接近电源电压,说明电压表与电源两极相连通,所以产生此现象的原因可能是定值电阻断路。
(3)由表格数据可知
即电压与电流的比值为定值,所以可得出结论:电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比。
(4)为了使实验结论更具有普遍性,应该更换不同阻值的定值电阻进行多次实验,避免实验结果的偶然性。
14、(25-26八年级上·浙江·单元测试)如图所示电路,电源电压为24V,滑动变阻器R标有“100Ω 2A”字样,电流表量程为,电压表量程为。闭合开关后,当滑片P在某一位置时,电压表示数为9V,电流表的示数为0.5A。请完成下列问题:
(1)此时滑动变阻器接入电路的阻值为多少欧姆?
(2)定值电阻R0的阻值为多少欧姆?
【答案】(1)18Ω
(2)30Ω
【知识点】串、并联电路的电流特点、串、并联电路的电压特点、欧姆定律的应用
【详解】(1)由电路图可知,R0与R串联,电压表测R两端的电压,电流表测电路中的电流;由可得,此时滑动变阻器R接入电路的阻值
(2)因串联电路中的总电压等于各分电压之和,所以R0两端电压
由可得,定值电阻R0的阻值
15、(25-26八年级上·全国·课后作业)用“伏安法”测电阻,小华实验时的电路如图甲所示。
(1)请用笔画线代替导线,将实物电路连接完整;
(2)正确连接电路后。闭合开关前滑片P应置于滑动变阻器的 (填“左”或“右”)端;
(3)测量时,当电压表的示数为2.4V时,电流表的示数如图乙所示,则 A,根据实验数据可得 Ω;
(4)如果身边只有一只电流表或电压表,利用一已知阻值为的定值电阻、开关、导线、电源等器材也可以测出未知电阻。请仿照表中示例,设计测量阻值的其他方法。
实验电路图
测量的物理量及的表达式
示例
①将电流表与串联,测出通过的电流;
②将电流表与串联,测出通过的电流;
③
你设计
的方法
【答案】(1)
(2)左
(3) 0.5 4.8
(4)见解析
【知识点】伏安法测电阻的探究实验
【详解】(1)如图滑动变阻器已将下接线柱连入电路,所以只需将滑动变阻器其中一个上接线柱与定值电阻右接线柱相连,如图所示:
(2)为保护电路,闭合开关前滑片P应置于滑动变阻器的最大值处,即最左端。
(3)[1]如图乙,电流表的量程为0~0.6A,分度值为0.02A,由指针位置可知电流表的示数为0.5A。
[2]由欧姆定律可知,待测电阻的阻值为
(4)可以利用电压表,根据串联分压原理进行测量,电路图为:
测量的物理量有:
①将电压表与R0并联,测出R0两端的电压U0;
②将电压表与Rx并联,测出两端电压Ux;由串联分压原理可知可得Rx的表达式为
16、(25-26八年级上·全国·课后作业)用伏安法测定盐水的电阻,小忠同学选取一段塑料管,将其充满某种浓度的盐水,两端用金属塞(焊有接线柱)堵住管口,接在如图甲所示的部分电路中。
(1)图甲中还有两处导线未画出,请在图中补画完整。已知电源电压为6V;要求滑动变阻器的滑片P向右移动时接入电路的电阻变大 。
(2)某次测量时电压表的示数为5.0V,电流表的示数如图乙所示,其读数为 A,则测得盐水的电阻为 Ω。
(3)若要较准确测量该塑料管中盐水的电阻,该实验还需要做的是 。
【答案】(1)
(2) 0.5 10
(3)见解析
【知识点】伏安法测电阻的探究实验
【详解】(1)将电压表与盐水塑料管并联,已知电源电压为6V,电压表应选择0~15V的量程;将滑动变阻器串联在电路中,滑动变阻器的滑片P向右移动时接入电路的电阻变大,则滑动变阻器的下面应接左边的接线柱,如下图所示:
(2)[1][2]由图乙可知,电流表量程为0~0.6A,分度值是0.02A,电流表的示数为0.5A,盐水的电阻
(3)若要较准确测量该塑料管中盐水的电阻,应该多次测量,求平均值。
17、(25-26八年级上·全国·课后作业)科学学习小组在“测量定值电阻阻值”的实验中:
(1)请用笔画线代替导线,将图中实物连接完整 。
(2)闭合开关前,滑动变阻器的滑片P应移到 (填“A”或“B”)端。
(3)小组同学在连线时,不小心将线连错了,开关闭合后,移动滑动变阻器的滑片P时,发现电流表示数变大,电压表示数却变小,产生这一现象的原因是 。纠正错误后,移动滑动变阻器的滑片P,使电压表的示数为3V时,电流表的示数如上图,则该定值电阻阻值为 。他们认为这个结果就是定值电阻的准确阻值,你认为合理吗? 理由是 。
【答案】(1)
(2)B
(3) 电压表与滑动变阻器并联了 10 不合理 没有多次测量取平均值
【知识点】伏安法测电阻的探究实验
【详解】(1)滑动变阻器按一上一下的原则串联在电路中,只要把开关的右接线柱与任意一上方接线柱连接即可,如图所示:
(2)闭合开关前,为了保护电路,滑动变阻器的滑片应位于阻值最大处,滑动变阻器接的是下面左边的A接线柱,故滑动变阻器的滑片移到B端。
(3)[1]连线时,不小心将线接错了,闭合开关后,移动滑动变阻器滑片P,电流表示数变大,电路中电流变大;根据欧姆定律可知,定值电阻两端的电压变大;根据串联电路总电压等于各分电压之和可知,滑动变阻器两端的电压减小,故产生这一现象的原因是电压表并联在滑动变阻器两端。
[2]电流表的量程为0~0.6A,分度值为0.02A,所以电流表的示数为0.3A,定值电阻的阻值
[3][4]仅做一次测量,测量误差较大,应移动滑动变阻器滑片,改变被测电阻两端的电压,进行多次测量。
18、(25-26八年级上·全国·课后作业)某同学利用电压表和电流表测量电阻的阻值,所用的电源由两节新干电池组成,选用的滑动变阻器上标有“20;2A”字样。他按图甲连接电路,实验步骤正确,闭合电键S后,无论怎样移动滑动变阻器的滑片,电压表始终无示数。已知电路中各处均接触良好,除电阻和滑动变阻器R外,其他元件均完好。
(1)若电路中只有一处出现故障,则故障可能是 (填“断路”“R断路”或“短路”);
(2)若第(1)小题的判断正确,则在两端接入一根导线后,闭合电键S,两电表的示数情况为 ;
(3)排除故障后,该同学按正确步骤进行实验,闭合电键S,两电表示数如图乙(a)、(b)所示,他记下实验数据后,进行计算,然后整理实验器材,完成实验。
①该同学的计算结果 Ω;
②你认为该同学的实验结果是否合理?简述理由: 。
【答案】(1)R断路/短路
(2)电压表无示数,电流表无示数/电压表无示数,电流表有示数
(3) 10 不合理,没有多次测量取平均值
【知识点】伏安法测电阻的探究实验
【详解】(1) 据图可知,电路是串联的,电压表测未知电阻两端电压,闭合开关后电压表始终无示数,则可能是未知电阻发生短路,电压表相当于测导线电压,因此无示数;还可能是滑动变阻器断路,电压表未接入电路,因此无示数。
(2)若第(1)问中R断路,即使在两端接入一根导线后,电路仍是断路,电压表仍未接入电路,因此电压表和电流表均无示数;若第(1)问中短路,在两端接入一根导线后,此时电压表测导线电压无示数,电路是通路,因此电流表有示数。
(3)[1]已知电源是两节干电池组成,电压表选择小量程,分度值是0.1V,图乙(a)读数为1V,由于电源电压不高,所以电流表选择小量程,分度值是0.02A,图乙(b)读数为0.1A,可得未知电阻的阻值为
[2]本实验只进行一次,误差较大,所以不合理,为了减少实验误差,应进行多次实验取平均值。
19、(25-26八年级上·全国·课后作业)在“测量小灯泡电阻”的实验中,已知电源电压为4.5V,小灯泡标有“3.8V”的字样。
(1)小丽连接的实验电路如图所示,其中有一条导线连接错误,请在错误的导线上画“×”,并用笔画线代替导线,画出正确的连线 ;
(2)电路修改正确后,小丽进行实验,记录的数据如下表所示。在获得第1组数据后,为完成上述实验,滑动变阻器连入电路的阻值应逐渐 (填“增大”或“减小”);
实验序号
电压/V
电流/A
电阻/Ω
①
3.8
0.38
②
3.0
0.34
③
2.0
0.28
④
1.0
0.08
(3)由计算可知小灯泡正常发光时的电阻为 Ω;
(4)请结合你已有的知识对小丽的实验数据进行分析,可知第 (填序号)组数据是错误的,判断的理由是 。
【答案】(1)
(2)增大
(3)10
(4) ④ 灯丝的电阻随温度的降低而减小
【知识点】伏安法测电阻的探究实验
【详解】(1)根据实验,电路是串联的,电压表测灯泡两端电压,电流表测电路中的电流,已知灯泡的额定电压是3.8V,电压表应选择大量程并联在灯泡两端,改接电路如下图所示:
(2)根据表格数据可知,电流是越来越小的,说明电阻对电流的阻碍作用越来越大,所以连入电路中的电阻是越来越大的。
(3)据表可知,小灯泡正常发光时的电压为3.8V,电流为0.38A,可得小灯泡正常发光时的电阻为
(4)[1][2]根据表格数据可分别计算出灯泡的电阻为,,
根据实验数据分析可知,第④组数据是错误的,由于电路中电流逐渐变小,灯泡的温度逐渐降低,这一组数据算出的电阻不符合灯丝的电阻随温度的降低而减小。
20、(25-26八年级上·全国·课后作业)某实验小组要测量小灯泡工作时的电阻,所提供的器材有:干电池、电流表、电压表、滑动变阻器、开关、导线。
(1)请画出实验的电路图 ;
(2)完成电路连接后,小明闭合开关,发现在移动滑动变阻器滑片的过程中,电压表和电流表的示数都不会改变,且灯泡亮度始终较暗,原因是 ;
(3)故障排除后,小明测出了三组数据,如下表所示,表中U、I、R分别表示灯泡的电压、电流和电阻,其中第三次电压表的示数如图所示,请将表中的空格补上。
实验次数
1
2
3
电压U/V
1.5
2.0
电流I/A
0.23
0.27
0.3
电阻R/
6.5
7.4
灯泡亮度
暗
较亮
亮
(4)小明处理完数据后发现,三次测得的灯丝电阻相差较大,为了获得准确的测量值,他将三次测得的电阻取平均值作为小灯泡工作时的电阻,他的做法对吗? ,原因是 。
【答案】(1)
(2) 两根导线都接在变阻器下面的接线柱上(3) 2.5 8.3(4) 不对 见解析
【详解】(1)在测量小灯泡工作时的电阻的实验中,利用伏安法测电阻的原理,电压表应与灯泡并联,电流表与灯泡串联,滑动变阻器串联在电路中,然后与开关电源组成电路,如下图所示:
(2)闭合开关,发现在移动滑动变阻器滑片的过程中,电压表和电流表的示数都不会改变,说明滑动变阻器连接错误,灯泡亮度始终较暗说明电路中的总电阻过大,即两根导线都接在变阻器下面的接线柱上。
(3)[1]电压表的选择的测量范围为0~3V,分度值为0.1V,示数为2.5V,即为此时灯泡的两端电压。
[2]根据欧姆定律可得,此时灯泡的电阻
(4)[1][2]灯丝电阻随温度变化而变化,在不同电压下,温度不同,电阻也不同,求平均值是没有物理意义的,所以他的做法不对。
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