内容正文:
14.4欧姆定律的应用
学校:___________姓名:___________班级:___________考号:___________
一、单选题
1.如图所示是电阻甲和乙的图像,下列说法正确的是( )
A.电阻乙为定值电阻
B.当电阻甲两端电压为0时,甲的电阻为0
C.当甲、乙串联,电路电流为0.2A时,电路总电压是3V
D.当甲、乙并联,电源电压为2V时,电路总电流为0.4A
2.如图所示,电源电压恒定不变,闭合开关S,滑片P向右移动的过程中,下列说法正确的是( )
A.示数变小,V示数变小 B.示数变小,V示数不变
C.示数变大,V示数变小 D.示数不变,V示数变小
3.如图所示,甲、乙、丙、丁四个相同容器里装有质量和初温相同的水,每个容器放入同种材料绕成的导电线圈,其电阻R1=R3,R2=R4,R2=2R1,若同时通电,经过一段时间后这四个容器中的水温从高到低的顺序是( )
A.甲、乙、丙、丁 B.丁、丙、乙、甲
C.丙、丁、乙、甲 D.甲、乙、丁、丙
4.如表给出的多组电压表和电流表的数据,可能是在进行下列哪些实验探究中收集的( )
实验次数
1
2
3
4
5
6
电压U/V
1.0
1.4
1.8
2.2
2.6
3.0
电流I/A
0.26
0.34
0.42
0.48
0.52
0.54
①探究通过导体的电流与电压的关系 ②测量小灯泡的电功率
③测量小灯泡的阻值 ④探究影响电流做功多少的因素。
A.①② B.③④ C.①③ D.②③
5.在如图所示电路中,电源电压保持不变,R1为定值电阻,R2为滑动变阻器。开关S闭合后,将滑动变阻器R2的滑片P自b端向a端移动过程中( )
A.电压表示数不变,电路消耗总功率变大
B.电流表的示数变小,电路消耗的总功率变小
C.电流表的示数变大,V的示数与A的示数之比不变,电路消耗总功率变大
D.电流表的示数变大,V的示数与A的示数之比变大,电路消耗总功率变小
6.某同学在没有电流表的情况下,利用电压表和已知阻值的定值电阻R0,测量未知电阻Rx的阻值,图中不能实现测量Rx阻值的电路图是( )
A. B.
C. D.
7.如图电路中,R0是定值电阻,R1是阻值随光照强度增大而减小的光敏电阻。闭合开关S,逐渐减小光敏电阻的光照强度,关于两个电表示数的说法中,正确的是( )
A.电流表示数减小,电压表示数增大 B.电压表和电流表的示数都增大
C.电流表示数增大,电压表示数减小 D.电压表和电流表示数的比值不变
8.如图所示的电路中,电源两端电压保持不变,R为热敏电阻,闭合开关S,灯泡L正常发光。某同学向R上擦一些常温的酒精并用扇子对着R扇风,在酒精蒸发过程中灯泡明显变亮。下列说法正确的是( )
A.酒精蒸发使热敏电阻的温度升高
B.酒精蒸发过程中,热敏电阻的阻值增大
C.电流表的示数变大,电压表的示数变小
D.热敏电阻两端的电压变化量小于灯泡两端的电压变化量
9.小明利用如图甲所示的电路来测量R的阻值,电源电压为3V,R的阻值约为10Ω,闭合开关后,电压表指针的位置如图乙所示。对于该实验,下列说法正确的是( )
A.闭合开关前,滑动变阻器的滑片应移至a端
B.电流表的量程应该选择0~3A
C.图乙中电压表的读数为2.3V
D.多次测量求平均值是为了让结论更具普遍性
10.小民利用如图所示的装置来探究“电流通过导体产生的热量与电流的关系”,甲、乙两个透明容器中密封着等量的空气,U形管内液面的高度变化反映密闭空气温度的变化。已知,,若通过的电流,此过程中( )
A.为保证实验进行,乙容器中的阻值应为
B.流过电阻的电流大小为1A
C.10s内电流通过电阻产生的热量为200J
D.电阻两端的电压为30V
二、多选题
11.在图甲所示的电路中,电源电压不变。闭合开关,将滑动变阻器的滑片P从b端滑到a端的过程中,电压表示数U与电流表示数I的变化关系如图乙所示。下列说法正确的是( )
A.电源电压是9V
B.定值电阻R的阻值是6Ω
C.滑动变阻器两端的电压逐渐增大
D.滑动变阻器的阻值范围是0~18Ω
12.如图甲所示,某公园安装了一种智能路灯,它能够根据环境光照强度(简称:照度,单位:lx)和行人活动情况自动调节亮度。智能路灯上装有一个光敏电阻(阻值随照度的变化情况如图乙所示)和一个红外传感器(用于检测行人)。已知:路灯的亮度自动调节范围在20%(照度:100lx)至100%(照度:500lx)之间,且当环境照度低于30lx时,路灯会自动开启;当环境照度高于70lx时,路灯会自动关闭。此外,当红外传感器检测到行人时,路灯的亮度会在当前基础上增加20%,以提供更好的照明效果。以下说法正确的是( )
A.某晴天从期间,光敏电阻阻值逐渐减小
B.若光照强度为某一特定值,且有行人通过时,路灯亮度可能为最大亮度的
C.若路灯当前亮度为,有行人通过时,路灯亮度变为最大亮度的
D.一般来说,光敏电阻会安装在智能路灯的灯泡照射范围以外
13.图甲是非接触式红外线测温枪。图乙是它的工作原理图,其中是定值电阻,R是红外线热敏电阻,R的阻值随温度变化的关系图像如图丙所示。闭合开关S后,下列对该电路的分析正确的是( )
A.随着温度的升高,R的阻值变小
B.随着温度的升高,电流表的示数逐渐减小
C.测量人的体温时,电压表示数越大,说明人的体温越高
D.随着温度的降低,电阻R两端的电压逐渐变小
14.如图所示,几个同学在只有电流表或电压表时,利用一个已知阻值的电阻设计了四个测未知电阻的电路,其中可行的是( )
A. B.
C. D.
15.电梯超载容易引发安全隐患,其超载报警电路简图如图所示。电源电压保持不变,为保护电阻,R为压敏电阻,其阻值大小随电梯内压力的增大而减小,电流表的示数超过临界值就会自动报警。电梯正常工作,当有人进入电梯后,则( )
A.电流表的示数增大
B.电压表的示数增大
C.电压表与电流表的示数之比减小
D.因为电阻为定值电阻,所以它两端的电压和通过它的电流不变
三、填空题
16.知识体系构建
欧姆定律
电流与电压、电阻的关系
实验方法:
实验结论
在电阻一定的情况下,通过导体的电流与导体两端的电压成
导体两端的电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成
欧姆定律
内容:导体中的电流,跟导体两端的电压成 ,跟导体的电阻成
公式:
推导式: ,
单位:U的单位为V,R的单位为Ω,I的单位为A
电阻的测量
测量原理及实验电路图:
滑动变阻器作用:一是保护电路;二是
实验注意事项:连接电路时,开关一定要 ;闭合开关前,滑动变阻器的滑片一定要置于
欧姆定律在串、并联电路中的应用
串联电路中的电阻关系: (以两个电阻为例)
并联电路中的电阻关系: (以两个电阻为例)
串联电路的分压关系:
并联电路的分流关系:
17.实验室购买了一卷标称长度为100m的铜芯漆包线,小科想通过实验测定其实际长度。他首先测得导线横截面积S为1mm2,查阅资料得知现温度下这种导线每米的电阻值为0.017Ω。利用图甲所示的实物图测出铜导线的电阻。
(1)实验中,小科在闭合开关前应将滑片P置于最 (选填“左”或“右”)端;
(2)小科通过移动滑片P,测得多组数据,绘制的U-I图像如图乙,据此可以判定这卷导线的实际长度 (选填“大于”“等于”或“小于”)100m。
18.如图所示电路,电源两端电压为U=4.5V且保持不变。电阻R1=10Ω,滑动变阻器R2的铭牌上标有“30Ω 1A”的字样,电流表的量程为0~0.6A,两块电压表的量程均为0~3V,在保证电路安全的条件下,滑动变阻器R2阻值变化范围是 Ω。
19.修理电器的师傅急需一个5Ω的电阻,而他手头上只有2Ω、3Ω、4Ω和10Ω的电阻各一个。利用这些电阻,如何获得一个5Ω的电阻,你给师傅的建议是 。
20.如图所示,电源电压恒定,R1、R2为定值电阻。闭合开关S,将滑动变阻器R3的滑片调节到图示位置,待电路稳定后,小磁针静止时B端为 (选填“N”或“S”)极。将滑动变阻器的滑片向右滑动,电阻R1的电流变化量 (选填“大于”、“小于”或“等于”)电阻R3的电流变化量。(不考虑地磁场的影响)
四、实验题
21.某小组利用如图(a)所示的装置测电阻。
(1)该小组连接的部分电路如图所示,请用笔画线代替导线将电路补充完整 (导线不能交叉)。闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片移到最 (填“左”或“右”)端;
(2)闭合开关后,发现电流表指针偏转,电压表指针不偏转,可能是待测电阻 ;
(3)排除故障后,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片进行三次实验,把测量数据和计算结果依次填在表格中;
实验次数
电压U/V
电流I/A
电阻R/Ω
1
1.00
0.10
10.00
2
1.60
0.16
10.00
3
2.10
0.20
10.50
求出电阻的平均值是 Ω(计算结果保留两位小数),多次测量求平均值的目的是 ;
(4)该小组拟进行一次创新实验,通过改变电压表表盘的刻度示数和单位,以达到从表盘直接读出待测电阻阻值的目的。该小组设计了如图(b)所示的电路, A、B间接入待测电阻。若电源电压恒为3V,电阻R0=50Ω,电压表量程为0~3V,则图(c)所示电压表表盘上“1”对应的阻值为“ ”Ω;表盘上从左到右对应的电阻值逐渐变 。
五、综合题
22.小明了解到有一种热敏电阻,其电阻随温度变化图象如图甲所示。
(1)该热敏电阻的阻值随温度的升高而 (选填“增大”或“减小”)。
(2)现实验室有两个外形完全相同的电阻和,其中一个为该热敏电阻,另一个为定值电阻(忽略温度对其阻值的影响)。为了辨别它们,小明初步设计了如图乙所示的电路。
①除图乙中的器材外,小明还需要的器材有 。
A.酒精灯(配火柴) B.电流表 C.滑动变阻器
②请帮小明完善电路,并在虚线框内画出完整的电路图 。
③请写出小明的实验步骤及辨别依据: 。
23.如图是小明设计的环境温度报警器,已知电源电压恒为12V,为的定值电阻。Rp是热敏电阻,其阻值随温度变化的关系如表所示。当输出电压达到8V时,触发报警器图中未画出开始报警,试问:
温度
10
20
30
40
50
60
Rp
44
28
20
12
5
2
(1)热敏电阻是由 材料制作的;随着温度升高,输出电压将 选填“增大”或“减小”。
(2)报警器开始报警时,电路中的电流为多少?此时环境温度是多少?
(3)使用一段时间后,电源电压降为10V。要使报警器仍达到原报警温度时开始触发报警,通过计算说明应使定值电阻的阻值调整为多少?
24.在一次物理实验活动中,老师拿出了一个密封盒。告诉同学们:里面有一个电源和一个定值电阻Rx相串联(电源电压和电阻Rx的阻值均未知),在电源和电阻Rx两端各引出一根导线至于密封盒外,如图所示。老师要求同学们:“在不损坏密封盒的前提下,只连一次电路就能测图密封盒内的电阻Rx的阻值。”
实验桌上有如下器材:
一只量程适合的电流表,一个已知阻值为R0的定值电阻,一个开关,若干根导线。要求:
(1)根据给出的器材,在图上画出完整的实验电路图;
(2)请写出实验步骤,并写出需要测量的物理量;
(3)写出由上述步骤测得的物理量和已知量导出电阻Rx阻值的表达式。
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《14.4欧姆定律的应用》参考答案
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答案
C
D
C
D
C
B
A
C
C
C
题号
11
12
13
14
15
答案
AB
ACD
AC
ABD
AC
1.C
【详解】A.由图像可知,通过乙的电流与电压不成正比,根据欧姆定律可知,乙电阻的阻值是变化的,不是定值电阻,故A错误;
B.根据图像可知,当甲两端电压为2V时,通过甲的电流为0.4A,甲的阻值为
导体的电阻与它两端电压和通过它的电流无关,当电阻甲两端电压为0时,甲的电阻仍为5Ω,故B错误;
C.甲、乙串联在电路中,当电路电流为0.2A时,通过甲、乙的电流均为0.2A,由图像可知,U甲=1V,U乙=2V, 因为串联电路中总电压等于各分电压之和,所以电路的总电压
故C正确;
D.甲、乙并联在电路中,当电源电压为2V时,两电阻两端的电压都为2V,由图像可知,I甲=0.4A,I乙=0.2A, 因为并联电路中干路电流等于各支路电流之和,所以电路总电流
故D错误。
故选C。
2.D
【详解】电路中与并联,电流表测支路的电流,电流表测干路电流,电压表测右侧部分的电压。并联电路中各支路独立工作、互不影响,所以滑片移动时,支路的电流不变,即示数不变。滑片P向右移动时,由电路图可知,接入电路中的电阻不变,通过它的电流不变,右侧部分的电阻变小,由U=IR可知,电压表的示数变小。干路电流等于各支路电流之和,两支路的电流不变,干路电流不变,示数不变。故D正确,ABC错误。
故选D。
3.C
【详解】根据题干知,R2=2R1=2R3=R4
左图中,R1与R2串联,根据串联电路特点和焦耳定律可知,在电流和通电时间相同的情况下,电阻大的导电线圈产生的热量多。因为R2=2R1,所以Q2>Q1……①
右图中,R3与R4并联,根据并联电路特点和焦耳定律公式的变形式可知,在电压和通电时间相同的情况下,电阻小的导电线圈产生的热量多。因为R4=2R3,所以Q3>Q4……②
在右图中,由可知,
在左图中,因R2=2R1,由分压原理和串联电路电压的规律可知,,由可知,
所以Q4>Q2……③
由①②③,我们可得出了这四个电阻产生的热量关系是:Q3>Q4>Q2>Q1;因甲、乙、丙、丁四个相同容器里装有质量和初温相同的水,根据可知,这四个容器中的水温从高到低的顺序是即丙、丁、乙、甲。故ABD不符合题意,C符合题意。
故选C。
4.D
【详解】由数据可知:导体中的电流与其两端的电压不成正比,分析得
①探究通过导体的电流与电压的关系,当电阻一定时,导体中的电流与其两端的电压成正比,不符合本实验的探究;
②测量小灯泡的电功率,由于灯丝的电阻随温度升高而变大,则灯泡的电功率是变化的,所以通过的电流与其两端电压不成正比,符合本实验的探究;
③灯泡的阻值与温度有关,温度越高,电阻变大,测量灯泡的阻值,通过的电流与其两端电压不成正比,由多组电压表和电流表的数据可知,符合本实验的探究;
④探究影响电流做功多少的因素,该实验中还需要测量时间,表格中没有,不符合本实验的探究。故符合题意的有②③。
故选D。
5.C
【详解】由图可知,定值电阻与滑动变阻器串联,电流表串联在电路中,测量的是整个电路中的电流,电压表并联在定值电阻Rl两端,测量的是定值电阻Rl两端的电压;滑动变阻器滑片由b端向a端移动时,滑动变阻器接入电路的阻值减小,则电路中的总电阻R变小,而电源电压U不变,根据可知电路电流变大,即电流表示数变大。根据可知,电路总功率变大。定值电阻的阻值不变,由公式U=IR可知,定值电阻两端电压变大,即电压表示数变大。电压表测定值电阻两端的电压、电流表测电路中的电流即通过定值电阻的电流,电压表与电流表示数的比值等于定值电阻的阻值,而定值电阻大小不变,即电压表示数与电流表示数的比值不变。故ABD不符合题意;C符合题意。
故选C。
6.B
【详解】A.由A图知,当开关闭合时,R0短路,电压表测电源电压,设此时示数为U1;当开关断开时,R0与Rx串联,电压表测Rx的电压,设此时示数为U2,则此时R0两端的电压为U1﹣U2;根据串联电路电流处处相等可列出等式
推导得出
所以此电路可以测出Rx的阻值,故A不符合题意;
B.由B图知,当开关闭合时,Rx被短路,电压表测电源电压;当开关断开时,Rx与R0串联,电压表仍测电源电压,无法推导出通过Rx的电流,所以此电路不能测出Rx的阻值,故B符合题意;
C.由C图知,当开关掷到1挡时,只有Rx接入电路,电压表测电源电压,设此时示数为U1,当开关掷到2挡时,Rx与R0串联,电压表测Rx的电压,设此时示数为U2,则此时R0两端电压为U1﹣U2;根据串联电路电流处处相等可列出等式
推导得出
所以此电路可以测出Rx的阻值,故C不符合题意;
D.由D图知,当开关掷到1挡时,只有R0接入电路,电压表测电源电压,设此时示数为U1;当开关掷到2挡时,Rx与R0串联,电压表测R0的电压,设此时示数为U2,则此时Rx两端电压为U1-U2;根据串联电路电流处处相等可列出等式
推导得出
所以此电路可以测出Rx的阻值,故D不符合题意;
故选B。
7.A
【详解】如图所示,定值电阻R0和光敏电阻R1串联,电压表测光敏电阻R1两端的电压,闭合开关S,逐渐减小光敏电阻的光照强度,则光敏电阻R1的阻值增大,由串联电阻关系可知,电路的总电阻增大,根据欧姆定律可知,通过电路的电流减小,即电流表示数减小,根据串联分压原理,光敏电阻R1的两端电压增大,即电压表示数增大,则电压表和电流表示数的比值增大,故A正确,BCD错误。
故选A。
8.C
【详解】A.酒精蒸发吸热,使热敏电阻的温度降低,故A错误;
B.在酒精蒸发过程中灯泡明显变亮,说明通过灯泡的电流变大,电路中电流变大,电源电压不变,根据可知,总电阻变小,则热敏电阻的阻值减小,故B错误;
C.由图可知L与R串联,电压表测量R两端的电压,酒精蒸发过程中,灯泡变亮,电路中电流变大,电流表示数变大,总电阻变小,热敏电阻的阻值减小,根据串联分压可知,其两端电压变小,电压表示数变小,故C正确;
D.根据串联电路电压规律可知,电源两端电压等于灯与热敏电阻两端电压之和,因为电源电压不变,所以热敏电阻两端的电压变化量等于灯泡两端的电压变化量,故D错误。
故选C。
9.C
【详解】A.闭合开关前,为了保护电路,滑动变阻器的滑片应移至阻值最大端,由图甲可知,滑动变阻器的滑片应移至b端,故A错误;
B.电源电压为3V,R的阻值约为10Ω,则滑动变阻器阻值为0时,电路中的增大电流
由于电路中的最大电流小于0.6A,所以电流表的量程应该选择0~0.6A,故B错误;
C.由于电源电压为3V,所以R两端电压不会超过3V,故图乙中电压表选择0~3V量程,分度值为0.1V,示数为2.3V,故C正确;
D.测量R的阻值实验中,多次测量求平均值是为了减小测量误差,故D错误。
故选C。
10.C
【详解】A.探究“电流通过导体产生的热量与电流的关系”时,应控制电阻和通电时间相同,改变电流大小。在该实验装置中,R1与R2串联,为保证实验进行,应使R1=R2=5Ω,而不是10Ω,故A错误;
B.与并联,干路电流,电流为,电流为,与两端电压为,则,,则,,,则,解得,故B错误;
C.根据焦耳定律,10s内电流通过电阻产生的热量,故C正确;
D.,,电阻两端的电压,故D错误。
故选C。
11.AB
【详解】AB.闭合开关,定值电阻和滑动变阻器串联,电流表测量电路电流,电压表测量定值电阻两端的电压。当滑片P位于a端时,电路为R的简单电路,电压表测电源的电压,电流表测电路中的电流, 此时电路中的电流最大,由图象可知,电路中的最大电流为1.5A时,电压表的示数为9V,即电源的电压为9V,根据欧姆定律可知,定值电阻的阻值
故AB正确;
C.将滑动变阻器的滑片P从b端滑到a端的过程中,滑动变阻器接入电路的阻值逐渐变小,根据串联分压特点可知变阻器两端的电压逐渐变小,故C错误;
D.当滑片P位于b端时,定值电阻R与滑动变阻器的最大阻值串联,此时电路中的电流最小, 由图象可知,电路中的最小电流I′=0.5A,则电路中的总电阻最大值
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和, 所以,滑动变阻器接入电路的最大阻值
故滑动变阻器的阻值范围是0~12Ω,故D错误。
故选AB。
12.ACD
【详解】A.晴天从期间,光照强度逐渐变强,根据图像知,光敏电阻阻值逐渐减小,故A正确;
B.路灯的亮度自动调节范围在20%(照度:100lx)至100%(照度:500lx)之间,最小是,当红外传感器检测到行人时,路灯的亮度会在当前基础上增加,即此时至少,故B错误;
C.若路灯当前亮度为,有行人通过时,路灯的亮度会在当前基础上增加,路灯亮度变为最大亮度的,故C正确;
D.光敏电阻会安装在智能路灯的灯泡照射范围以内时,路灯亮了,光照强了,可能会自动关闭,故不能正常照明,因而安装在路灯的灯泡照射范围以外,故D正确。
故选ACD。
13.AC
【详解】A.由图丙可知,随着温度的升高,R的阻值在不断的变小,故A正确;
BCD.由图乙可知,R与R0串联在电路中,随着温度的升高,R的阻值在不断的减小,电路总电阻也在减小,由可知电路中电流增大,电流表示数逐渐增大,由可知定值电阻两端的电压逐渐增大,即电压表示数变大;反之,随着温度降低,R的阻值变大,其两端电压逐渐变大,故C正确,BD错误。
故选AC。
14.ABD
【详解】A.闭合开关S,两电阻串联,电压表V1测出R0两端的电压为U0,电压表V2测出Rx两端的电压为Ux。由于串联电路中电流处处相等,可得,则待测电阻的阻值表达式为。故A符合题意;
B.闭合开关S,两电阻并联,电流表A1测出通过R0的电流为I0,电流表A2测量通过Rx的电流为Ix。由于并联电路中各支路两端电压相等,可得,则待测电阻的阻值表达式为。故B符合题意;
C.闭合开关S,两电阻串联,电流表能测出通过Rx的电流,利用能求得R0两端的电压,但电源电压未知,无法得到Rx两端的电压。所以无法得到待测电阻的阻值。故C不符合题意;
D.闭合开关S、断开开关S1,两电阻串联,电压表可测出Rx两端的电压为Ux;再闭合S1,R0短路,此时电压表可测出电源电压为U。可得两电阻串联时R0两端的电压为
两电阻串联时,通过Rx的电流与通过R0的电流相等,此时电流为
则待测电阻的阻值表达式为
故D符合题意。
故选ABD。
15.AC
【详解】A.由电路图可知,R0与R串联,电流表测电路中电流,当有人进入电梯后,压力增大,压敏电阻阻值减小,因此电路的总电阻减小,由欧姆定律可知,电路中电流变大,故电流表示数变大,故A符合题意;
B.图中,电压表测R两端电压,当有人进入电梯后,压力增大,压敏电阻阻值减小,电源电压不变,由串联电路分压原理可知,压敏电阻两端电压减小,即电压表示数减小,故B不符合题意;
C.由电路图可知,电压表测压敏电阻两端电压,电流表测电路中电流,串联电路中电流处处相等,因此电压表与电流表的比值即为压敏电阻的阻值,人进入电梯后,压力增大,压敏电阻阻值减小,因此电压表与电流表示数之比减小,故C符合题意;
D.因为串联电路中电流处处相等,人进入电梯后,通过R0的电流增大,压敏电阻两端电压减小,由串联电路电压特点可知,R0两端电压变大,故D不符合题意。
故选AC。
16. 控制变量法 正比 反比 正比 反比 , 改变定值电阻两端的电压 断开 阻值最大处
【详解】[1]在探究电流与电压的关系实验中,应控制定值电阻的阻值不变,在探究电流与电阻的关系实验中,应控制定值电阻两端的电压不变,故用到的实验方法为控制变量法。
[2]当电阻一定时,电流随着电压的增大而增大,且电压与电流的比值为定值,故可得出结论:在电阻一定的情况下,通过导体的电流与导体两端的电压成正比。
[3]当电压一定时,电流会随着电阻的增大而减小,且电流与电阻的乘积为定值,故可得出结论: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。
[4][5][6][7][8]德国物理学家欧姆对电流与电阻和电压的关系进行了大量的实验探究,并进一步归纳出欧姆定律,其内容是: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;公式表示为,推导式为、。
[9]伏安法测量电阻是通过测量定值电阻两端的电压和通过定值电阻的电流,再利用欧姆定律计算其电阻,故其实验的原理是,其实验电路图如图所示:
[10]实验中需要改变定值电阻两端的电压,通过多次测量求平均值的方法来减小误差,故滑动变阻器除了保护电路外,还可以改变定值电阻两端的电压。
[11][12]实验中,为了保护电路,连接电路时开关一定要断开,且闭合开关前,滑动变阻器的滑片一定要置于阻值最大处。
[13]在串联电路中,电流只有一条路径,总电阻等于各分电阻之和,即
[14]在并联电路中,总电阻的倒数等于各支路电阻倒数之和,即
[15]在串联电路中,电流处处相等,即
可得电压分配关系为
[16]在并联电路中,各支路两端电压相等且等于电源电压,即
可得电流分配关系为
17.(1)右
(2)小于
【详解】(1)在测量导体电阻的实验中,为了保护电路元件,开关闭合前滑动变阻器接入电路的阻值要调至最大,从题图甲中可看出滑片应移到最右端。
(2)由图甲可知,铜芯漆包线与滑动变阻器串联,电压表测铜芯漆包线两端电压,从题图乙中可看出,当电压为0.8V时,电流为0.5A,计算得出铜芯漆包线的电阻为
从而得出导线的长度,小于100m。
18.5~20Ω
【详解】由图得,R1、R2串联,电压表V1、V2分别测量R1、R2的电压,电流表测量电路电流。两块电压表的量程均为0~3V,当电压表V2的示数为3V时,R2的电压最大,R2接入电路中的电阻最大,此时R1的电压为
此时电路电流为
R2接入电路中的最大电阻为
当电压表V1的示数为3V时,R1的电压最大,R2接入电路中的电阻最小,此时电路电流为
R2接入电路中的最大电阻为
滑动变阻器R2阻值变化范围是5~20Ω。
19.将2Ω、3Ω两个电阻串联
【详解】根据串联电路电阻的特点
可知,可以将2Ω、3Ω两个电阻串联,总电阻
就可获得一个5Ω的电阻。
20. N 小于
【详解】[1]将滑动变阻器R3的滑片调节到图示位置,待电路稳定后,根据安培定则可知,通电螺线管的右侧为N极,左侧为S极,根据异名磁极相互吸引,故小磁针静止时B端为N极。
[2]上图中,通电螺线管与R2串联后与变阻器并联,最后再与R1串联,将滑动变阻器的滑片向右滑动,变阻器连入电路的电阻变大,电路的总电阻变大。由分压原理,并联部分的电压变大,由欧姆定律,通过R2的电流变大;根据串并联电阻的规律,并联部分的电阻变大,电路的总电阻变大,由欧姆定律,通过电阻R1的电流变小,根据并联电路的电流等于各支路电流之和,故电阻R1的电流变化量小于电阻R3的电流变化量。
【点睛】本题为混联电路,考查安培定则、磁极的相互作用和串联、并联电路的规律及欧姆定律的运用,最后一问难度较大。
21.(1) 右
(2)短路
(3) 10.17 减小误差
(4) 100 小
【详解】(1)[1]实验中,定值电阻与滑动变阻器串联,电压表测量定值电阻的电压,电流表测量电路电流,变阻器的连线一上一下,如图所示:
[2]为了保护电路,闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片移到阻值最大的最右端。
(2)闭合开关后,发现电流表指针偏转,电压表指针不偏转,说明电路为通路,定值电阻两端的电压为0,则可能是待测电阻短路。
(3)[1]电阻的平均值是
[2]用一组数据就得出的电阻阻值有较大的误差,多次测量求平均值可以减小误差。
(4)[1]由图(b)可知,定值电阻R0与AB间的电阻串联,电压表测量定值电阻R0的电压。电压表量程为0~3V,则图(c)所示电压表表盘上“1”,即定值电阻R0的电压1V时,由欧姆定律得,此时电路电流为
由串联电路电压、电流特点与欧姆定律得,此时AB间的电阻为
即电压表量程为0~3V,则图(c)所示电压表表盘上“1”对应的阻值为“100”Ω。
[2]串联电路电流处处相等,由欧姆定律得
则
表盘上从左到右,U0越来越大,其对应的电阻值逐渐变小。
22.(1)减小
(2) AB 见解析
【详解】(1)根据图甲图像可知,该热敏电阻的阻值随温度的升高而减小。
(2)①[1]根据热敏电阻的阻值随温度的变化规律,图乙所示的电路还需要电流表,酒精灯(配火柴),
故选AB。
②[2]电流表应串联在电路中,绘制电路图如图
③[3]实验步骤及辨别依据:按照电路图连接电路,点燃酒精灯加热其中一个电阻,闭合开关,观察电流表示数是否变化,加热过程中电流表示数变化明显,则被加热的电阻是热敏电阻,另一个是定值电阻,否则相反。
23.(1) 半导体 增大
(2),
(3)
【详解】(1)[1]由题知,热敏电阻的阻值Rp受温度的影响,所以热敏电阻是由半导体材料制成的。
[2]由表中数据可知,Rp的阻值随温度的升高而减小,因通过电路的电流不变,Rp的阻值变小,由可知Rp两端的电压随温度的升高而减小,由串联电路电压的规律可知随着温度升高,输出电压将增大。
(2)开始报警时,电路中的电流
热敏电阻Rp两端的电压
热敏电阻Rp的阻值
根据题目中表格数据知,热敏电阻Rp的阻值为时,环境温度为。
(3)原报警温度为时,热敏电阻Rp阻值仍为,触发报警器报警的电压仍为,由电路图可知,定值电阻与热敏电阻Rp串联,此时热敏电阻两端电压为
电路中的电流
定值电阻的阻值
24.(1) ;(2)见解析;(3)
【详解】(1)由分析可知,定值电阻R0与待测电阻Rx电流表、电源串联组成电路,然后把开关并联在R0两端。如图所示:
(2)实验步骤和需要的物理量:
a.按电路图连接好实验的电路;
b.断开开关S,读出此时电流表的示数I1;
c.闭合开关S,读出此时电流表的示数I2。
(3)在步骤b中, R0与Rx串联,电路中的电流为I1;在步骤c中,电路为Rx的简单电路,电路中的电流为I2;因电源电压不变,且串联电路中总电阻等于各分电阻之和,所以,电源电压
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