内容正文:
第17章 欧姆定律(实验题30道)
1.在“探究电流与电阻的关系”的实验中,小强选用了4Ω、8Ω、10Ω、20Ω四个定值电阻,电源电压恒为3V。
(1)按如图甲所示连接电路,闭合开关时,发现电流表无示数,移动滑动变阻器的滑片,电压表示数始终接近电源电压,造成这一现象的原因可能是电阻R0 。
(2)排除电路故障后,闭合开关,移动滑片,当选用4Ω的电阻时,电流表示数如图乙所示,记为 A;以后每更换一个阻值更大的电阻后,闭合开关,调节滑动变阻器的滑片,使电压表的示数为 V,同时记下对应的电流值。
(3)该电路图还能完成什么电学实验 (写一个即可)。
2.如图是小明同学探究小灯泡电阻时连接的实验电路,选用的小灯泡上标有2.5V字样。
(1)闭合开关前,发现电路中有两个元件连接错误,请指出 。
(2)实验时,先将电压表的读数调节到 V,再逐渐 其电压(填升高或降低),而后测灯泡在不同亮度时的电阻。通过分析计算结果,发现每次测量的电阻都不同,这是因为 。
3.某实验小组用如图甲所示电路探究电流与电阻的关系。
【设计实验】实验时,应保持 两端电压一定,探究电流与电阻的关系。根据图甲实物电路在图乙虚线框中画出对应的电路图 ;
【进行实验】
(1)将5Ω的定值电阻接入电路中,闭合开关,移动滑片至适当位置,电压表的示数为2V,读出此时电流表的示数;
(2)将5Ω的电阻换成10Ω的电阻后,电压表的示数 (选填“改变”或“不变”),此时应调节滑动变阻器的滑片直至电压表的示数为 V,并读出此时电流表的示数;
(3)更换定值电阻,重复以上操作,将实验中得到的数据记录在下表中:
实验次序
1
2
3
4
电阻R/Ω
5
10
20
25
电流I/A
0.4
0.2
0.1
0.08
【分析与论证】图丙是小组根据测得的实验数据绘制的电流I随电阻R变化的图像,分析图像可知I与R的乘积 ,可得出结论: 。
4.小庆连接了如图甲所示的实验电路,测量电阻的阻值。闭合开关S,调节滑动变阻器的滑片P后,观察到电压表的示数为2V,电流表的示数如图乙所示,电流表的示数为 A,依据公式 可计算出待测电阻的阻值为 。
5.兴趣小组的同学们合作进行探究“电流与电压关系”的实验,设计了如图1所示电路图。
(1)在连接实验电路时,开关应处于 状态。闭合开关前,应将滑动变阻器滑片滑到最 (填“左”或“右”)端。此实验中滑动变阻器的作用是保护电路和 。
(2)根据测得的实验数据,绘制了图Ⅱ,由图像知,电源电压为 V,图线 (选填“甲”或者“乙”)是的电流与电压关系的图像。
6.小海同学用图甲所示电路进行“探究电流与电压的关系”实验。
(1)请用笔画线代替导线将图甲电路连接完整,要求滑动变阻器滑片P向右移动时电流表示数变小,导线不交叉。
(2)移动滑片P到某一位置时电压表示数如图乙所示,此时定值电阻R两端的电压为 V;根据实验数据绘制出定值电阻R的图像如图丙所示。由图像可得: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 。
7.小明按如图甲所示的电路图连接实验电路,测量电阻的阻值,该实验的原理公式是 。闭合开关S,调节滑动变阻器的滑片P,观察到电流表示数为0.5A,电压表的示数如图乙,为 V,待测电阻的阻值为 Ω。
8.在“探究电流与电阻的关系”实验中,小明选用三种规格的定值电阻(、、),电源电压为3V且保持不变。
(1)小明按照实验操作要求,在检查器材时发现电流表指针的位置如图甲所示,接下来的操作应是 。
(2)解决问题后,小明设计并连接了如图乙所示的电路,请用笔画线代替导线将图乙所示电路连接完整。要求:滑动变阻器的滑片向右滑动时电流表示数变大 。
(3)连接好电路后进行实验:
①将R为的电阻接入电路,闭合开关,调节滑动变阻器,电流表的示数如图丙所示,记下电流表示数为 A。
②把R换为电阻,再次闭合开关,向 移动滑动变阻器滑片,直至电压表示数为 V时,记录电流表的示数。
③将R换为的电阻,重复以上实验操作,得到实验数据如表所示。
数据序号
1
2
3
电阻
5
10
20
电流
0.2
0.1
(4)分析表中数据可得结论: 。本实验所选用的滑动变阻器的最大阻值应不小于 。
9.实验小组用伏安法测量小灯泡的电阻,连接了如图甲所示的电路,小灯泡的额定电压为2.5V,电源电压恒定。
(1)图甲中有一根导线连接错误,请在该导线上打“×”,并用笔重新画一根正确连接的导线 ;
(2)改正错误后,闭合开关,发现电流表有示数,电压表无示数,出现该现象的原因可能是( )(填字母代号)
A.小灯泡短路 B.电流表短路 C.滑动变阻器断路
(3)移动滑片至某位置时,电压表的示数为2V,为测量小灯泡正常发光时的电阻,应将滑片P向 (选填“A”或“B”)端移动;小灯泡正常发光时,电流表的示数如图乙所示,此时小灯泡的电阻是 Ω(保留1位小数);
(4)小组同学计划用该装置测量某定值电阻阻值时,发现电压表损坏,于是设计了如图丙所示的电路,测出了的阻值。实验步骤如下:
①将滑片移到a端,闭合开关S,读出电流表的示数,记为;
②将滑片移到b端,闭合开关S,读出电流表的示数,记为;
③读出滑动变阻器的最大阻值为R,则 (用、和R表示)
10.在 “探究电流与电阻关系” 的实验中, 所用器材: 电源, 电流表,电压表,滑动变阻器(50Ω,1A)1 只,阻值为 10Ω 、 20Ω 、 30Ω 、 40Ω 、 50Ω 的定值电阻各 1 只,开关导线若干。
(1)闭合开关后,发现电压表有示数而电流表无示数,若电路中仅有一处故障, 该故障可能是 。
(2)修正故障后,小明进行实验,他将预设电压定为 ,记录数据如下表:
实验次数
1
2
3
4
5
电阻 R/Ω
10
20
30
40
50
电流I/A
0.32
0.17
0.12
0.10
0.40
①对实验数据进行分析,可知小明在进行实验时可能存在两个错误;
错误 1. ;错误 2. 。
②采用正确方法进行实验,可得到的结论是:当导体两端的电压一定时,通过导体的电流和导体的电阻成 。
11.在探究影响导体电阻大小的因素时,甲、乙两位同学作出了如下猜想:
①导体的电阻与导体的长度有关
②导体的电阻与导体的横截面积有关
③导体的电阻与导体的材料有关
实验室提供了4根电阻丝,规格、材料如表:
编号
材料
长度/m
横截面积/mm2
A
镍铬合金
0.5
0.5
B
镍铬合金
1.0
0.5
C
镍铬合金
0.5
1.0
D
锰铜合金
0.5
0.5
为了验证上述猜想,他们设计了如图所示的实验电路。
(1)为了验证上述猜想②,应该选用编号为 两根电阻丝进行实验。
(2)分别将A和B两电阻丝接入电路中M、N两点间可验证猜想 ,分析实验数据,得出的结论是:
(3)下列实验中与本实验方法相同的是___________。
A.用伏安法测电阻 B.探究电流与电压、电阻的关系
12.如图(a)所示是“探究电流与电阻的关系”实验的电路图。
(1)实验中需保持图(a)中 两端的电压一定,通过改变 来改变导体的电阻,并记录对应的电流表示数。(均选填“R”或“R滑”)
(2)实验中滑动变阻器的作用是: 。
(3)观察图(b)可知,电压一定时,导体的I-图像是一条 ,说明当电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成 。
13.小阳为测量额定电压为2.5V的小灯泡在不同电压下的电阻,连接了如图甲所示的电路,并进行了实验操作。请按要求完成下列问题:
U/V
1.5
2.0
2.5
I/A
0.23
0.27
R/Ω
6.5
7.4
(1)开关闭合前,滑动变阻器的滑片P应放置在最 端(选填:“左”或“右”);
(2)开关闭合前,小阳发现电流表的指针向零刻度线的左侧偏转,此现象的原因可能是___________;
A.电流表正负接线柱接反了
B.电流表没有调零
C.电流表量程过大
D.电流表损坏
(3)上述问题解决后,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片P时,发现小灯泡始终不发光,电压表有示数,电流表无示数,则故障原因可能是 ;
(4)故障排除后,小阳将实验的数据及相关的计算量记录表格中。当小灯泡两端的电压为额定电压值时,电流表的示数如图乙所示,此状态下小灯泡的电阻R= Ω(保留一位小数)。通过比较发现灯泡两端电压变大时其电阻也变大,出现这一现象的原因可能是 。
14.在“测量小灯泡电阻”的实验中,选择两节新的干电池做电源,小灯泡的额定电压是,小灯泡的电阻约为,滑动变阻器上标有“”字样。
(1)如图甲所示是连接的不完整的实验电路,请你用笔画线代替导线把实物图连接完整。要求:滑动变阻器的滑片向右移动时小灯泡变亮。
(2)闭合开关后,发现小灯泡不亮,电流表没有示数,如果是小灯泡的灯丝断了,此时电压表的示数约为 V。
(3)排除故障后,调节滑动变阻器的滑片使电压表示数为,此时电流表的示数如图乙所示,通过小灯泡的电流是 A,则小灯泡的电阻为 Ω。(结果保留1位小数)
(4)在图丙中分别画出了“小灯泡”和“定值电阻”的图像,则“定值电阻”的图像是 (选填“A”或“B”),这样判断的依据是 。
15.小明设计实验测量额定电压为2.5V的小灯泡L正常发光时的电阻;
(1)他连接的电路如图1所示,闭合开关S,向左移动滑片P,电压表示数 (选填“增大”“减小”或“不变”);
(2)改正(1)中的问题后,闭合开关S,移动滑片P,使电压表示数为 V,此时观察到电流表示数如图2所示,则L正常发光时的电阻测量值为 ;
16.小明利用如图甲所示的电路探究电流跟电阻的关系,已知电源电压为8V且保持不变,实验用到的电阻阻值分别为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω。
(1)请根据图甲将图乙所示的实物电路连接完整(导线不允许交叉)。
(2)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,记下电流表的示数,得到如图丙所示的电流I随电阻R变化的图像。
①由图像可以得出结论:电压一定时, ;
②上述实验中,小明用10Ω的电阻做完实验后,接下来的操作是, ,然后将15Ω的电阻接入电路,闭合开关,移动滑片,使电压表示数为 V时,读出电流表的示数;
(3)为完成整个实验,应该选取最大阻值不小于 Ω的滑动变阻器。
17.(一)在“探究串联电路中电压的特点”实验中,小明连接了如图甲的电路;
(1)为使结论具有普遍性,、应选择规格 (选填“相同”或“不同”)的灯泡进行实验;
(2)闭合开关,电压表指针如图乙,为使测量结果更准确,接下来的操作是: ;
(3)为了节省时间,小明利用原来的电路图甲,在测两端的电压时,电压表所接的B接点不动,只断开A接点,并把接线改接到D接点上,该方法能否测出两端的电压? 。
(二)实验小组用伏安法“测量小灯泡的电阻”,连接了如图丙的电路,小灯泡的额定电压为2.5V,电源电压恒定。
(4)图丙中有一根导线连接错误,请在该导线上打“×”,并用笔画线代替导线正确连接电路(导线不得交叉);
(5)正确连接电路后,闭合开关,移动滑片P,当电压表示数为2.5V时,电流表示数如图丁,此时小灯泡的电阻为 Ω;(结果保留一位小数)
(6)实验小组的同学又分别测出了2V和3V电压下小灯泡的电阻,然后用这三次电阻的平均值作为小灯泡正常发光时的电阻值。这种做法是否正确? ,理由是: 。
18.某实验小组利用如图甲所示的电路探究电流与电压的关系:
(1)用笔画线代替导线将图甲的实物电路连接完整,要求滑片P向A端滑动时,电流表示数变大。
(2)正确连接电路,闭合开关后发现电压表有示数且接近3V,电流表无示数,移动滑片P两表示数均无变化,则故障原因是 。
(3)排除故障后,移动滑片P使电流表示数如图乙,此时通过定值电阻R的电流为 A,若要增大定值电阻R两端的电压,应将滑片P向 (选填“A”或“B”)端移动。
(4)实验小组测得多组数据,绘制出定值电阻R的I﹣U关系图像如图丙,由图像可知:电阻一定时,电流与电压成 。本实验所用电阻的阻值为 Ω。
19.如图甲所示为“测量小灯泡电阻”的实验装置,已知小灯泡标有2.5V字样。
(1)请用笔画线代替导线,在图甲中将实验电路连接完整(要求:滑动变阻器的滑片向右移动时灯泡变亮);
(2)在检查电路无误后进行实验,当电压表的示数如图乙时,为了测量小灯泡正常发光的电阻,应将滑动变阻器的滑片P向 (选填“A”或“B”)端移动,同时眼睛注意观察 (选填“电压表”、“电流表”或“灯泡”),直至灯泡正常发光;
(3)通过移动滑动变阻器的滑片P,进行多次测量记录数据,并绘制U-I图像如图丙所示,由此可得小灯泡正常发光时的电阻是 Ω;
(4)根据图丙可知小灯泡的电阻是 (选填“变化”或“不变”),你认为原因是 。
20.小宁用如图甲所示电路探究小灯泡的电阻,已知小灯泡正常发光时两端电压为。
(1)请用笔画线代替导线,在图甲中将实物电路连接完整,要求滑动变阻器滑片向右移动,小灯泡变暗。
(2)小宁连接好最后一根导线后,闭合开关,小灯泡发出很亮的光,他操作不合理的地方是 。
(3)排除问题以后,闭合开关,调节滑动变阻器的滑片使电压表示数为2.2V,记下对应电流表的示数;向 调节滑动变阻器滑片P,使电压表示数为2.5V,此时电流表示数如图乙所示,为 A;再调节滑动变阻器滑片,使电压表示数为2.8V,记下电流表示数,填入下表。
实验次数
1
2
3
电压/V
2.2
2.5
2.8
电流/A
0.22
0.26
电阻/Ω
10.0
10.8
(4)分析表格中实验数据,得出小灯泡正常发光时的电阻为 Ω(结果保留一位小数)。
(5)另外一名同学在没有电流表的情况下,利用图丙所示的电路也测出了小灯泡正常发光时的电阻,已知电源电压为U,定值电阻为,小灯泡正常发光时两端电压为,请完成以下步骤:
①按图丙所示电路图连接好电路,闭合开关、,断开开关,调节滑动变阻器的滑片使电压表示数为 ;
②保持滑动变阻器滑片位置不变,闭合开关、,断开开关,记下此时电压表示数为;
③小灯泡正常发光时的电阻为 。(用、、、表示)
21.现有下列器材:学生电源(恒为6V),电流表(0~0.6A,0~3A)、电压表(0~3V,0~15V)、定值电阻(5Ω、10Ω、20Ω各1个)、开关、滑动变阻器和导线若干,利用这些器材探究“电流与电阻的关系”。
(1)连接电路时,开关应该 (选填“断开”或“闭合”);
(2)闭合开关前,滑动变阻器滑片P应该位于 端(选填“左”或“右”);
(3)该实验中滑动变阻器的作用除了有保护电路的作用外,还有 的作用;
(4)实验中依次接入三个定值电阻,正确操作后,记下电流表的示数,得到如图乙所示的电流I随电阻R变化的图象,由图象可以得出结论: ;
(5)在上述实验中,小明用5Ω的电阻做完实验后,接着把R换成10Ω的电阻接入电路,闭合开关,向 (选填“左”或“右”)移动滑片,使电压表示数为 时,读出电流表的示数。
22.小明在“测量小灯泡的电阻”实验中,电源电压恒定为,小灯泡的额定电压为2.5V,电阻大约为左右,可供选用的滑动变阻器和的最大阻值分别为10Ω、50Ω,实验电路如图甲所示。
(1)小明应该选用的滑动变阻器是 ,电流表的量程选择 ,电压表量程 。
(2)电路正确连接后,闭合开关,发现小灯泡不亮,但电流表有示数。小明接下来应进行的操作是 。
(3)小明多次实验,根据实验数据绘成图乙的图象,根据图象提供的信息,可知小灯泡的电阻是 (变化/不变)的,原因是 ,小灯泡正常发光时的电阻为 。
(4)仔细观察小明的图像信息,发现小明在实验过程中有不当之处,请你指出: 。
(5)同组的小华继续移动滑片,小灯泡突然熄灭,此时电流表示数为零,而电压表有示数,则此电路故障是 ,此时 表容易烧坏。
23.如图所示,小明用铅笔芯做滑动变阻器,设计并制作一个模拟调光灯。器材有:两节干电池、小灯泡(2.5V 0.3A)、两根铅笔芯(两根铅笔芯的长度都是17cm,甲的电阻为10Ω,乙的电阻为20Ω)、金属回形针、开关、导线、电压表。
(1)电路如图连接正确以后,闭合开关,发现小灯泡不亮,检查各器材完好,你认为可能的原因是 ;
(2)在实验中将回形针向左移,小灯泡亮度变 ;(选填“亮”“暗”)
(3)把电压表和小灯泡并联,调节回形针的位置,当电压表的示数为 V时,在铅笔芯上标记此时回形针的位置。回形针向左调节不能超过此位置,保证调光灯安全工作;
(4)调光灯的调节效果可以从两个方面评价:一是小灯泡亮度的变化范围;二是调节的精度,回形针移动一定距离时,电阻变化越小调节精度越高。则铅笔芯甲和乙相比______。
A.甲的调节范围大,调节精度高 B.甲的调节范围大,调节精度低
C.甲的调节范围小,调节精度高 D.甲的调节范围小,调节精度低
24.小陈同学把电压表改装为间接测量电阻大小的仪表,设计了如图甲、乙所示的实验方案(电源电压恒定不变)。
(1)小陈同学在图乙电路的M、N点间接入一个电阻箱,若电阻箱的电阻越大时,电路的电流越 ,电压表的示数越 。(均填“大”或“小”)
(2)小陈同学在图甲电路的M、N两点之间接入一个电阻箱,调节旋钮使它接入电路的阻值为5Ω时,电压表的示数为1.5V,此时电路的电流为 A;它接入电路的阻值为8Ω时,电压表的示数为2V;定值电阻R0的阻值为 Ω。
(3)图甲中电压表指针3.0V的刻度线,应该标电阻的数值为 Ω。
25.小明在测量小灯泡电阻的实验中,连接了如图甲所示的电路。
(1)闭合开关前,滑动变阻器的滑片应位于 (选填“a”或“b”)端。
(2)排除电路故障后,小明移动滑片到某一位置时,记录电压表的示数为 2.2V,观察到电流表的示数如图乙所示,为 A,则此时小灯泡的阻值为 Ω(结果保留整数)。
(3)实验中,小明多次调节滑动变阻器的滑片,并记录对应电流表和电压表的示数,这样做的目的是_______。(填选项字母)
A.多次测量取平均值,减小误差 B.多次实验寻找普遍规律
(4)根据实验记录的数据,小明绘制了通过小灯泡的电流与小灯泡两端的电压的关系图像,如图丙中图线A所示。另外一组同学也用相同的实验器材和实验电路进行该实验,但由于接线错误,记录电流表和电压表示数后,绘制出的关系图像如图丙中图线B所示,你认为图线B与图线A不相同的原因可能是 。
26.实践小组的同学们进行“伏安法测定小灯泡电阻”的实验,小灯泡的额定电压为2.5V,阻值约为10Ω),滑动变阻器规格为“20Ω 1A”。
(1)请你用笔画线代替导线,将图甲中的电路连接完整(要求滑片向右滑电阻变大,导线不得交叉)。
(2)同学们把电路元件接入电路,刚接好最后一根导线,灯泡就立即发光,发生这种现象的原因可能是 。
(3)经检查无误后,接通电路,向左移动滑动变阻器的滑片P,观察到电压表示数为 V时,表明小灯泡正常发光,此时电流表示数如图乙所示,则小灯泡正常发光时的阻值约为 Ω。
(4)实验结束后,小组同学根据实验数据,绘制了如图丙所示的图像,分析图像可得出结论: 。
27.小军利用如图甲所示电路测量小灯泡的电阻,已知小灯泡的额定电压为2.5V。
(1)闭合开关S,电流表 (选填“会”或“不会”)被烧坏;
(2)小军检查电路后,发现电路连接有一处错误。请你在错接的导线上画“×”,并用笔画线代替导线,画出正确的接线 ;
(3)小军将电路连接正确后,进行实验。他记录的部分实验数据如表所示,在完成第1次实验后,为了使小灯泡正常发光,需将滑动变阻器滑片P向 (选填“A”或“B”)端移动,直到电压表示数为 V,此时电流表的示数如图乙所示,为 A,则此时小灯泡的电阻约为 Ω(结果保留一位小数);
实验次数
电压U/V
电流I/A
电阻R/Ω
灯泡亮度情况
1
2.0
0.26
7.7
较暗
2
正常发光
3
2.8
0.30
9.3
较亮
(4)小军分析发现小灯泡两端的电压不相同时,灯丝的电阻是变化的,原因是 。
28.在“探究电流与电阻关系”的实验中,小明采用如下电路进行实验,其中电源为三节新干电池,定值电阻的阻值分别为5Ω、10Ω、20Ω、25Ω,滑动变阻器规格为“30Ω 1A”。
实验次数
1
2
3
4
R/Ω
5
10
20
25
I/A
0.4
0.2
0.1
(1)当小明准备闭合开关时,同桌小华拦住了他,说接线有一处错误。请你在图中将连接错误的导线打“×”,并用笔画一根正确连接的导线;
(2)正确连接电路后,在开关闭合前,小明应将滑动变阻器的滑片移到 端(选填“A”或“B”);
(3)闭合开关,发现电流表有示数,而电压表示数为零,调节滑动变阻器滑片发现电流表示数有变化,而电压表示数仍为零,其原因可能是定值电阻 (选填“断路”或“短路”):
(4)排除故障后,分别用5Ω、10Ω、20Ω的电阻进行实验,正确操作,记录的数据如下表所示,则实验中控制电压表的示数为 V不变。将10Ω的电阻换成15Ω后,为了保持电压表的示数不变,应将滑动变阻器的滑片向 端移动(选填“A”或“B”)。
(5)当使用25Ω的电阻做实验时,小明发现无法使电压表示数为所控制电压,分析后发现滑动变阻器的最大阻值太小。为了完成实验,滑动变阻器的最大阻值至少为 ;
(6)分析数据得出结论:当电压一定时,导体中的电流与导体的电阻成 关系。
29.小阳利用一块电压表和电阻已知的电阻测量电路的阻值。他选择了满足实验要求的器材,连接了如右图所示的实验电路。但小亮检查发现,此电路无法达成实验目的。
(1)请你在连接有问题的导线上打“×”,并用笔画线代替导线,只改接一条导线,使电路连接正确;
(2)改正问题后又继续进行了如下操作:闭合开关和,读出电压表的示数为;闭合开关,断开开关,读出电压表的示数为;则待测电阻的表达式为 。(用、和表示)
30.芳芳同学在“探究电流与电压和电阻的关系”的实验中,准备的电学器材如下:电源(三节干电池)、电流表、电压表、滑动变阻器、定值电阻(5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω)、开关、导线若干,实验电路如图甲所示。
(一)在“探究电流与电压的关系”实验中:
(1)请将图甲电路连接完整,要求在闭合开关前,滑动变阻器滑片P移向最左端 。
(2)闭合开关S后,缓慢移动滑片P,发现电流表指针无明显变化但电压表示数接近4.5V,此故障的原因可能是电阻R (选填“断路”或“短路”);
(3)如图乙所示,排除故障后闭合开关移动滑片P到某一位置时,电流表的示数为 A;
(4)接下来实验中得到的实验数据如下表所示。分析表格中的数据,可得出结论:电阻一定时,
实验次序
1
2
3
U/V
1.4
2.0
2.6
I/A
0.14
0.20
0.26
(二)在“探究电流与电阻的关系”实验中:将5个定值电阻分别接入图甲电路中,调节滑动变阻器的滑片P,使 不变,通过实验记录的数据,绘制出电流/随电阻R变化的图象,如图丙所示。
(5)根据图像可得出结论:电压一定时,通过导体的电流和导体电阻成 ;
(6)实验中所用滑动变阻器的最大阻值不低于 Ω。
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第17章 欧姆定律(实验题30道)
1.在“探究电流与电阻的关系”的实验中,小强选用了4Ω、8Ω、10Ω、20Ω四个定值电阻,电源电压恒为3V。
(1)按如图甲所示连接电路,闭合开关时,发现电流表无示数,移动滑动变阻器的滑片,电压表示数始终接近电源电压,造成这一现象的原因可能是电阻R0 。
(2)排除电路故障后,闭合开关,移动滑片,当选用4Ω的电阻时,电流表示数如图乙所示,记为 A;以后每更换一个阻值更大的电阻后,闭合开关,调节滑动变阻器的滑片,使电压表的示数为 V,同时记下对应的电流值。
(3)该电路图还能完成什么电学实验 (写一个即可)。
【答案】(1)断路
(2) 0.5 2
(3)探究电流与电压的关系实验
【详解】(1)闭合开关时,发现电流表无示数,说明电路断路,移动滑动变阻器的滑片,电压表示数始终接近电源电压,说明与电压表并联的部分电路断路,即定值电阻R0断路;
(2)[1]由图丙可知,电流表选择的量程为0~0.6A,分度值为0.02A,此时电流表示数为0.5A。
[2]由得,电阻R0两端的电压,即电压表示数保持2V不变,以后每更换一个阻值更大的电阻后,闭合开关,调节滑动变阻器的滑片,使电压表的示数为2V,同时记下对应的电流值。
(3)该实验装置中电压表测电阻两端电压,电流表测量通过电路的电流,所以还可以让电阻不变,通过移动滑片改变电路中的电流和电阻两端的电压,探究电流与电压的关系。
2.如图是小明同学探究小灯泡电阻时连接的实验电路,选用的小灯泡上标有2.5V字样。
(1)闭合开关前,发现电路中有两个元件连接错误,请指出 。
(2)实验时,先将电压表的读数调节到 V,再逐渐 其电压(填升高或降低),而后测灯泡在不同亮度时的电阻。通过分析计算结果,发现每次测量的电阻都不同,这是因为 。
【答案】(1)电压表正负接线柱接反了;滑动变阻器接线柱接错了
(2) 2.5 降低 灯丝温度不同
【详解】(1)灯泡的额定电压为2.5V,电压表选择0~3V量程,电压表要并联在灯泡两端,电流从正接线柱流入,从负接线柱流出,和实物图对照发现,电流从电压表的负接线柱流入,从正接线柱流出,是错误的,应该将正负接线柱对调。滑动变阻器有4个接线柱,选择一上一下,现在都接上面两个接线柱,移动滑动变阻器的滑片不能改变电路电流,也不能起到保护电路的作用,应将其中的一个接线柱接在下面接线柱上。
(2)[1][2]实验时,为了防止灯泡电压超过额定电压损坏灯泡,首先移动滑动变阻器的滑片,使灯泡两端电压为2.5V,然后再逐渐降低灯泡两端的电压。
[3]电阻大小与导体的材料、长度和横截面积,还有温度有关。实验时,灯丝的长度、横截面积、材料都不变,但灯丝温度不同,所以电阻不同。
3.某实验小组用如图甲所示电路探究电流与电阻的关系。
【设计实验】实验时,应保持 两端电压一定,探究电流与电阻的关系。根据图甲实物电路在图乙虚线框中画出对应的电路图 ;
【进行实验】
(1)将5Ω的定值电阻接入电路中,闭合开关,移动滑片至适当位置,电压表的示数为2V,读出此时电流表的示数;
(2)将5Ω的电阻换成10Ω的电阻后,电压表的示数 (选填“改变”或“不变”),此时应调节滑动变阻器的滑片直至电压表的示数为 V,并读出此时电流表的示数;
(3)更换定值电阻,重复以上操作,将实验中得到的数据记录在下表中:
实验次序
1
2
3
4
电阻R/Ω
5
10
20
25
电流I/A
0.4
0.2
0.1
0.08
【分析与论证】图丙是小组根据测得的实验数据绘制的电流I随电阻R变化的图像,分析图像可知I与R的乘积 ,可得出结论: 。
【答案】 定值电阻 改变 2 不变 电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成反比
【详解】[1]探究电流与电阻的关系时,电流、电压、电阻均对应定值电阻,根据控制变量法可知,应保持定值电阻两端的电压一定。
[2]实验中,电源、开关、电流表、定值电阻和滑动变阻器依次串联,电压表并联在定值电阻两端,如图所示:
[3][4]根据(1)中可知,实验中保持定值电阻两端的电压为2V不变。将5Ω的电阻换成10Ω的电阻后,根据串联分压特点可知定值电阻两端的电压变大,故电压表的示数改变,为保持定值电阻两端的电压不变,此时应调节滑动变阻器的滑片直至电压表的示数为2V,并读出此时电流表的示数。
[5][6]图丙是小组根据测得的实验数据绘制的电流I随电阻R变化的图像,分析图像可知
即I与R的乘积不变,可得出结论:在电压一定时,电流与电阻成反比。
4.小庆连接了如图甲所示的实验电路,测量电阻的阻值。闭合开关S,调节滑动变阻器的滑片P后,观察到电压表的示数为2V,电流表的示数如图乙所示,电流表的示数为 A,依据公式 可计算出待测电阻的阻值为 。
【答案】 0.5 4
【详解】[1]如图乙所示,电流表使用的量程是0~0.6A,分度值是0.02A,所以电流表的示数是0.5A。
[2]根据公式的变形式可得,的阻值
5.兴趣小组的同学们合作进行探究“电流与电压关系”的实验,设计了如图1所示电路图。
(1)在连接实验电路时,开关应处于 状态。闭合开关前,应将滑动变阻器滑片滑到最 (填“左”或“右”)端。此实验中滑动变阻器的作用是保护电路和 。
(2)根据测得的实验数据,绘制了图Ⅱ,由图像知,电源电压为 V,图线 (选填“甲”或者“乙”)是的电流与电压关系的图像。
【答案】(1) 断开 右 改变定值电阻两端的电压
(2) 6 甲
【详解】(1)[1]连接电路时,开关应处于断开状态,防止短路或误操作。
[2]闭合开关前,滑动变阻器滑片应移到阻值最大端,以保护电路,如图应将滑动变阻器滑片滑到最右端。
[3]在探究“电流与电压关系”的实验中,需要改变定值电阻两端的电压和通过的电流,以探寻普遍规律。
(2)[1][2]由图可知,电路为定值电阻和滑动变阻器串联,电压表V1测的电压,V2测的电压,当滑动变阻器滑片由最右端逐渐左移的过程中,电阻变小,由串联分压规律可知,滑动变阻器两端电压减小,定值电阻两端电压增大,故图Ⅱ中甲表示的是的电流与电压关系的图像,乙则表示滑动变阻器的。当滑动变阻器接入电路的阻值为0时,两端电压为0,如图Ⅱ可知,此时电流为0.3A,此时定值电阻两端电压为6V,即为电源电压。
6.小海同学用图甲所示电路进行“探究电流与电压的关系”实验。
(1)请用笔画线代替导线将图甲电路连接完整,要求滑动变阻器滑片P向右移动时电流表示数变小,导线不交叉。
(2)移动滑片P到某一位置时电压表示数如图乙所示,此时定值电阻R两端的电压为 V;根据实验数据绘制出定值电阻R的图像如图丙所示。由图像可得: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 。
【答案】(1)
(2) 正比
【详解】(1)根据滑动变阻器接线规则为“一上一下”,又因为滑动变阻器滑片P向右移动时电流表示数变小,即滑动变阻器滑片P向右移动时接入电路阻值变大,故将滑动变阻器左下接线柱与电阻R右边接线柱相连。如图所示:
(2)[1]由图可知,电压表选用小量程,分度值为0.1V,故此时定值电阻两端的电压为2.2V。
[2] 由图可知,当导体的电阻一定时,通过导体的电流越大,导体两端的电压越大,故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。
7.小明按如图甲所示的电路图连接实验电路,测量电阻的阻值,该实验的原理公式是 。闭合开关S,调节滑动变阻器的滑片P,观察到电流表示数为0.5A,电压表的示数如图乙,为 V,待测电阻的阻值为 Ω。
【答案】 2 4
【详解】[1]测量电阻的阻值,通过测量流过的电流,两端的电压,然后用公式计算的阻值,故该实验的原理公式是。
[2]由图乙可知电压表接小量程,分度值为0.1V,示数为2V。
[3]待测电阻的阻值为
8.在“探究电流与电阻的关系”实验中,小明选用三种规格的定值电阻(、、),电源电压为3V且保持不变。
(1)小明按照实验操作要求,在检查器材时发现电流表指针的位置如图甲所示,接下来的操作应是 。
(2)解决问题后,小明设计并连接了如图乙所示的电路,请用笔画线代替导线将图乙所示电路连接完整。要求:滑动变阻器的滑片向右滑动时电流表示数变大 。
(3)连接好电路后进行实验:
①将R为的电阻接入电路,闭合开关,调节滑动变阻器,电流表的示数如图丙所示,记下电流表示数为 A。
②把R换为电阻,再次闭合开关,向 移动滑动变阻器滑片,直至电压表示数为 V时,记录电流表的示数。
③将R换为的电阻,重复以上实验操作,得到实验数据如表所示。
数据序号
1
2
3
电阻
5
10
20
电流
0.2
0.1
(4)分析表中数据可得结论: 。本实验所选用的滑动变阻器的最大阻值应不小于 。
【答案】(1)将电流表指针调零
(2)
(3) 0.4 左 2
(4) 见在电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成反比 10
【详解】(1)由图甲可知,电流表的指针偏向零刻度线的左侧,电流表未接入电路使用,所以接下来的操作应是将电流表指针调零。
(2)滑动变阻器应该和电阻串联,滑动变阻器的滑片向右滑动时电流表示数变大,即电路中的电流变大,电路中的总电阻变小,滑动变阻器接入电路中的总电阻变小,所以应该将滑动变阻器的右下接线柱接入电路中,如图所示:
(3)[1]由图丙可知,电流表选用小量程,分度值是0.02A,此时电流表的示数是0.4A。
[2][3]R为,电流表的示数是0.4A,电阻两端的电压U1=I1R1=0.4A×5Ω=2V
R换为电阻,电阻变大,电阻两端的电压变大,探究电流与电阻的关系时,应该控制电阻两端的电压不变,所以应该减小电阻两端的电压,根据串联电路电压关系可知,应增大滑动变阻器两端的电压,增大滑动变阻器接入电路中的电阻,即将滑片向左移动,直至电压表示数为2V时,记录电流表的示数。
(4)[1]由表中数据可知,定值电阻的阻值扩大多少倍,对应的通过定值电阻的电流就缩小到几分之一,所以可以得出的结论是在电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成反比。
[2]电路中的电流最小时,滑动变阻器接入电路中的电阻最大,由表中数据可知,电路中的电流最小是0.1A,电源电压为3V,此时定值电阻两端的电压是2V,则滑动变阻器两端的电压U滑=U-U电压=3V-2V=1V
则滑动变阻器接入电路中的阻值
9.实验小组用伏安法测量小灯泡的电阻,连接了如图甲所示的电路,小灯泡的额定电压为2.5V,电源电压恒定。
(1)图甲中有一根导线连接错误,请在该导线上打“×”,并用笔重新画一根正确连接的导线 ;
(2)改正错误后,闭合开关,发现电流表有示数,电压表无示数,出现该现象的原因可能是( )(填字母代号)
A.小灯泡短路 B.电流表短路 C.滑动变阻器断路
(3)移动滑片至某位置时,电压表的示数为2V,为测量小灯泡正常发光时的电阻,应将滑片P向 (选填“A”或“B”)端移动;小灯泡正常发光时,电流表的示数如图乙所示,此时小灯泡的电阻是 Ω(保留1位小数);
(4)小组同学计划用该装置测量某定值电阻阻值时,发现电压表损坏,于是设计了如图丙所示的电路,测出了的阻值。实验步骤如下:
①将滑片移到a端,闭合开关S,读出电流表的示数,记为;
②将滑片移到b端,闭合开关S,读出电流表的示数,记为;
③读出滑动变阻器的最大阻值为R,则 (用、和R表示)
【答案】(1)
(2)A
(3) B 9.6
(4)
【详解】(1)伏安法测量小灯泡的电阻,电压表应测小灯泡两端电压,所以原电路中电压表测电源电压错误;将电压表“”接线柱与滑动变阻器左上接线柱连接的导线打“×”,再将电压表“”接线柱与小灯泡左侧接线柱用导线连接。如图所示:
(2)A.由题意,电流表有示数,说明电路是通路,电压表无示数,说明可能是电压表被短路或电压表测量的对象被短路或电压表断路等。电路改正后,电压表测量小灯泡两端的电压,所以小灯泡短路,电压表被短路无示数。故A符合题意;
B.若电流表短路,电流表无示数,电压表有示数,故B不符合题意;
C.若滑动变阻器断路,电路中无电流,电流表无示数,电压表无示数,故C不符合题意。
故选A。
(3)[1]闭合开关,移动滑片至某位置电压表示数为2V,小于小灯泡额定电压2.5V,为测量小灯泡正常发光时电阻,应增大小灯泡两端的电压,根据串联电路电压规律,应减小滑动变阻器两端的电压,根据分压原理,应减小滑动变阻器接入电路的阻值,由电路图知,滑动变阻器接入右下接线柱,故应将滑片向B端移动。
[2]当小灯泡正常发光时,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0.26A,则此时小灯泡的电阻
(4)电源电压恒定,当滑片在端,此时为只有定值电阻的简单电路,电流表测电路电流为,则电源电压
当滑片在端,定值电阻和滑动变阻器的最大阻值串联,电流表测此时电路电流为,则电源电压
则
则定值电阻
10.在 “探究电流与电阻关系” 的实验中, 所用器材: 电源, 电流表,电压表,滑动变阻器(50Ω,1A)1 只,阻值为 10Ω 、 20Ω 、 30Ω 、 40Ω 、 50Ω 的定值电阻各 1 只,开关导线若干。
(1)闭合开关后,发现电压表有示数而电流表无示数,若电路中仅有一处故障, 该故障可能是 。
(2)修正故障后,小明进行实验,他将预设电压定为 ,记录数据如下表:
实验次数
1
2
3
4
5
电阻 R/Ω
10
20
30
40
50
电流I/A
0.32
0.17
0.12
0.10
0.40
①对实验数据进行分析,可知小明在进行实验时可能存在两个错误;
错误 1. ;错误 2. 。
②采用正确方法进行实验,可得到的结论是:当导体两端的电压一定时,通过导体的电流和导体的电阻成 。
【答案】(1)定值电阻断路
(2) 没有控制定值电阻两端的电压为3V 第5组数据中,电流读数时看错了量程 反比
【详解】(1)探究电流与电阻关系的实验中,若电流表无示数,说明电路可能断路;电压表有示数,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,若电路中仅有一处故障, 该故障可能是与电压表并联的定值电阻断路。
(2)①[1][2]由欧姆定律可知,各次实验时,第1组数据,定值电阻的电压为
第2组数据,定值电阻的电压为
第3组数据,定值电阻的电压为
第4组数据,定值电阻的电压为
第5组数据,定值电阻的电压为
由第1~ 4次实验中定值电阻两端的电压可知,小明在进行实验时没有控制定值电阻两端的电压为3V,且电压超过电压表所选的量程;由第5次实验数据可知,所求电压明显高于电源电压,其存在问题可能是读取电流表数据时,将量程看成0~3A了,实际量程为0~ 0.6A,示数应为0.08A。
②[3]由欧姆定律的内容可知,当导体两端的电压一定时,通过导体的电流和导体的电阻成反比。
11.在探究影响导体电阻大小的因素时,甲、乙两位同学作出了如下猜想:
①导体的电阻与导体的长度有关
②导体的电阻与导体的横截面积有关
③导体的电阻与导体的材料有关
实验室提供了4根电阻丝,规格、材料如表:
编号
材料
长度/m
横截面积/mm2
A
镍铬合金
0.5
0.5
B
镍铬合金
1.0
0.5
C
镍铬合金
0.5
1.0
D
锰铜合金
0.5
0.5
为了验证上述猜想,他们设计了如图所示的实验电路。
(1)为了验证上述猜想②,应该选用编号为 两根电阻丝进行实验。
(2)分别将A和B两电阻丝接入电路中M、N两点间可验证猜想 ,分析实验数据,得出的结论是:
(3)下列实验中与本实验方法相同的是___________。
A.用伏安法测电阻 B.探究电流与电压、电阻的关系
【答案】(1)AC
(2) ① 在导体材料和横截面积一定时,导体的长度越长,导体的电阻越大
(3)B
【详解】(1)要验证猜想②“导体的电阻与导体的横截面积有关”,根据控制变量法可知,需要控制导体的材料和长度相同,横截面积不同,由表格中数据可知,A和C两根电阻丝满足要求。
(2)[1]比较A和B两电阻丝,它们材料相同、横截面积相同,长度不同,根据控制变量法可知,探究的是“导体的电阻与导体的长度有关”,可验证猜想①。
[2]在材料和横截面积相同时,B的长度比A长,接入B时电流小,则B的电阻大,可得出结论:在导体材料和横截面积一定时,导体的长度越长,电阻越大。
(3)本实验采用的是控制变量法。
A.“用伏安法测电阻”是通过测量电压和电流来计算电阻,没有用到控制变量法,故A不符合题意;
B.“探究电流与电压、电阻的关系”,在探究电流与电压的关系时控制电阻不变,探究电流与电阻的关系时控制电压不变,用到了控制变量法,故B符合题意。
故选B。
12.如图(a)所示是“探究电流与电阻的关系”实验的电路图。
(1)实验中需保持图(a)中 两端的电压一定,通过改变 来改变导体的电阻,并记录对应的电流表示数。(均选填“R”或“R滑”)
(2)实验中滑动变阻器的作用是: 。
(3)观察图(b)可知,电压一定时,导体的I-图像是一条 ,说明当电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成 。
【答案】(1) R R
(2)保护电路、控制电阻R两端电压不变
(3) 过原点的倾斜直线 反比
【详解】(1)[1][2]要探究电流与电阻关系,需要控制定值电阻R两端的电压不变,改变定值电阻的阻值,通过移动滑动变阻器来保持定值电阻两端的电压不变,并记录对应的电流表示数,故实验中需保持图(a)中定值电阻R两端的电压一定,通过改变定值电阻R来改变导体的电阻,并记录对应的电流表示数。
(2)结合(1)中分析可知,实验中滑动变阻器的作用是:保护电路、控制电阻R两端电压不变。
(3)[1][2]观察图(b)可知,电压一定时,导体的I-R-1图像是一条过原点的倾斜直线,说明当电压一定时,通过导体电流与导体的电阻的倒数成正比,即当电压一定时,通过导体电流与导体的电阻成反比。
13.小阳为测量额定电压为2.5V的小灯泡在不同电压下的电阻,连接了如图甲所示的电路,并进行了实验操作。请按要求完成下列问题:
U/V
1.5
2.0
2.5
I/A
0.23
0.27
R/Ω
6.5
7.4
(1)开关闭合前,滑动变阻器的滑片P应放置在最 端(选填:“左”或“右”);
(2)开关闭合前,小阳发现电流表的指针向零刻度线的左侧偏转,此现象的原因可能是___________;
A.电流表正负接线柱接反了
B.电流表没有调零
C.电流表量程过大
D.电流表损坏
(3)上述问题解决后,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片P时,发现小灯泡始终不发光,电压表有示数,电流表无示数,则故障原因可能是 ;
(4)故障排除后,小阳将实验的数据及相关的计算量记录表格中。当小灯泡两端的电压为额定电压值时,电流表的示数如图乙所示,此状态下小灯泡的电阻R= Ω(保留一位小数)。通过比较发现灯泡两端电压变大时其电阻也变大,出现这一现象的原因可能是 。
【答案】(1)右
(2)B
(3)小灯泡断路
(4) 8.3 灯泡电阻随温度升高而变大
【详解】(1)为保护电路,开关闭合前,滑动变阻器的滑片P应放置在阻值最大处,即最右端。
(2)开关闭合前,小阳发现电流表的指针向零刻度线的左侧偏转,说明电流表没有调零,故选B。
(3)闭合开关,移动滑动变阻器的滑片P时,发现小灯泡始终不发光,电流表无示数,说明发生断路,电压表有示数,说明电压表两端与电源相通,则故障原因可能是小灯泡断路。
(4)[1]当小灯泡两端的电压为额定电压值时,电流表的示数如图乙所示,电流表选用小量程,分度值为0.02A,示数为0.3A,此状态下小灯泡的电阻
[2]灯泡两端电压变大时,灯泡变亮,温度升高。通过比较发现灯泡两端电压变大时其电阻也变大,出现这一现象的原因可能是灯泡电阻随温度升高而变大。
14.在“测量小灯泡电阻”的实验中,选择两节新的干电池做电源,小灯泡的额定电压是,小灯泡的电阻约为,滑动变阻器上标有“”字样。
(1)如图甲所示是连接的不完整的实验电路,请你用笔画线代替导线把实物图连接完整。要求:滑动变阻器的滑片向右移动时小灯泡变亮。
(2)闭合开关后,发现小灯泡不亮,电流表没有示数,如果是小灯泡的灯丝断了,此时电压表的示数约为 V。
(3)排除故障后,调节滑动变阻器的滑片使电压表示数为,此时电流表的示数如图乙所示,通过小灯泡的电流是 A,则小灯泡的电阻为 Ω。(结果保留1位小数)
(4)在图丙中分别画出了“小灯泡”和“定值电阻”的图像,则“定值电阻”的图像是 (选填“A”或“B”),这样判断的依据是 。
【答案】(1)
(2)3
(3)
(4) A 电阻一定时,电流与电压成正比
【详解】(1)滑动变阻器的滑片向右移动时小灯泡变亮,说明滑片向右移动时,滑动变阻器接入电路的电阻变小,即右下方接线柱必须接入电路中,小灯泡右端连接电压表的负接线柱,因此需要与电源负极相连,小灯泡左端连接滑动变阻器的右下接线柱,电路图如图所示:
(2)如果灯丝断了,此时小灯泡断路,则电压表串联在电路中测电源的电压,两节干电池的电压为3V,因此此时电压表的示数为3V。
(3)[1]电流表的量程为0~0.6A,分度值为0.02A,示数为0.3A,即通过小灯泡的电流是0.3A。
[2]根据欧姆定律可得,此时灯泡的电阻
(4)[1][2]A图表示的电阻是不变的,即电阻一定时,电流与电压成正比,因此A为定值电阻U-I图像。
15.小明设计实验测量额定电压为2.5V的小灯泡L正常发光时的电阻;
(1)他连接的电路如图1所示,闭合开关S,向左移动滑片P,电压表示数 (选填“增大”“减小”或“不变”);
(2)改正(1)中的问题后,闭合开关S,移动滑片P,使电压表示数为 V,此时观察到电流表示数如图2所示,则L正常发光时的电阻测量值为 ;
【答案】(1)不变
(2) 2.5 5
【详解】(1)如图,滑动变阻器与小灯泡串联,电压表测灯泡的电压。滑动变阻器同时用了下边两个接线柱,当向左移动滑片P时,滑动变阻器接入电路的电阻不变。根据串联电路的分压原理,电压表示数不变。
(2)[1] 因为要测量额定电压为2.5V的小灯泡正常发光时的电阻,所以应移动滑片P,使电压表示数为2.5V,此时小灯泡正常发光。
[2]如图,电流表选用的是0~0.6A量程,分度值为0.02A,其示数为0.5A。则L正常发光时的电阻测量值为。
16.小明利用如图甲所示的电路探究电流跟电阻的关系,已知电源电压为8V且保持不变,实验用到的电阻阻值分别为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω。
(1)请根据图甲将图乙所示的实物电路连接完整(导线不允许交叉)。
(2)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,记下电流表的示数,得到如图丙所示的电流I随电阻R变化的图像。
①由图像可以得出结论:电压一定时, ;
②上述实验中,小明用10Ω的电阻做完实验后,接下来的操作是, ,然后将15Ω的电阻接入电路,闭合开关,移动滑片,使电压表示数为 V时,读出电流表的示数;
(3)为完成整个实验,应该选取最大阻值不小于 Ω的滑动变阻器。
【答案】(1)
(2) 导体中的电流与电阻成反比 断开开关,将滑动变阻器的滑片移到最左端 2.5
(3)55
【详解】(1)根据电路图连接实物图,电压表并联在定值电阻两端,滑动变阻器与定值电阻串联接入电路,如图所示:
(2)[1]由图丙可知,曲线上每点对应的电流和电阻的乘积都等于2.5V,图像是一条反比例函数图像,故可得出结论:电压一定时,导体中的电流与电阻成反比。
[2][3]探究电流跟电阻关系的实验,小明用10Ω的电阻做完实验后,接下来的操作是,断开开关,将滑动变阻器的滑片移到最左端。由图丙可知,电阻为5Ω时,电路电流为0.5A,电阻两端的电压
可知定值电阻两端控制的电压值为2.5V,所以,当把15Ω的电阻接入电路后,闭合开关,移动滑片,使电压表示数为2.5V时,读出电流表的示数。
(3)由图丙知,电路的最小电流,此时滑动变阻器接入电路的阻值最大,滑动变阻器两端的电压
此时滑动变阻器接入电路的阻值
滑动变阻器的阻值不能小于55Ω。
17.(一)在“探究串联电路中电压的特点”实验中,小明连接了如图甲的电路;
(1)为使结论具有普遍性,、应选择规格 (选填“相同”或“不同”)的灯泡进行实验;
(2)闭合开关,电压表指针如图乙,为使测量结果更准确,接下来的操作是: ;
(3)为了节省时间,小明利用原来的电路图甲,在测两端的电压时,电压表所接的B接点不动,只断开A接点,并把接线改接到D接点上,该方法能否测出两端的电压? 。
(二)实验小组用伏安法“测量小灯泡的电阻”,连接了如图丙的电路,小灯泡的额定电压为2.5V,电源电压恒定。
(4)图丙中有一根导线连接错误,请在该导线上打“×”,并用笔画线代替导线正确连接电路(导线不得交叉);
(5)正确连接电路后,闭合开关,移动滑片P,当电压表示数为2.5V时,电流表示数如图丁,此时小灯泡的电阻为 Ω;(结果保留一位小数)
(6)实验小组的同学又分别测出了2V和3V电压下小灯泡的电阻,然后用这三次电阻的平均值作为小灯泡正常发光时的电阻值。这种做法是否正确? ,理由是: 。
【答案】(1)不同
(2)断开开关,改接0~3V的量程
(3)不能
(4)
(5)9.6
(6) 不正确 见解析
【详解】(1)为了使探究得出的结论具有普遍意义,应该选取不相同的小灯泡进行实验,这样才有普遍性。
(2)闭合开关,电压表指针如图乙所示,指针偏转角度过小,为使测量结果更准确,接下来的操作是断开开关,换接电压表小量程。
(3)已测出L1两端的电压,与A相连的为电压表负接线柱,与B相连的为电压表的正接线柱,在测L2两端电压时,电压表所接的B接点不动,只断开A接点,并把接线改到D接点上,电压表正负接线接反了,该方法不能测出L2两端的电压。
(4)原电路图中,电压表并联在灯泡与滑动变阻器串联的电路两端是错误的,在测小灯泡的电阻实验中,电压表应并联在灯泡两端,如下图所示:
(5)电流表的示数如图丙所示,电流表选用小量程,分度值0.02A,其示数为0.26A,则小灯泡的电阻为
(6)[1][2]实验小组的同学又分别测出了2V和3V电压下小灯泡的电阻,然后用这三次电阻的平均值作为小灯泡正常发光时的电阻值,这种做法是不正确的,因为灯丝的电阻随温度变化而变化,不是一定值,求平均值没有意义。
18.某实验小组利用如图甲所示的电路探究电流与电压的关系:
(1)用笔画线代替导线将图甲的实物电路连接完整,要求滑片P向A端滑动时,电流表示数变大。
(2)正确连接电路,闭合开关后发现电压表有示数且接近3V,电流表无示数,移动滑片P两表示数均无变化,则故障原因是 。
(3)排除故障后,移动滑片P使电流表示数如图乙,此时通过定值电阻R的电流为 A,若要增大定值电阻R两端的电压,应将滑片P向 (选填“A”或“B”)端移动。
(4)实验小组测得多组数据,绘制出定值电阻R的I﹣U关系图像如图丙,由图像可知:电阻一定时,电流与电压成 。本实验所用电阻的阻值为 Ω。
【答案】(1)
(2)电阻R断路
(3) 0.2 A
(4) 正比 5
【详解】(1)滑片P向A端滑动时,电流表示数变大,由欧姆定律可知电路的总电阻变小,由电阻的串联可知变阻器连入电路的电阻变小,故接左下接线柱,如下图所示:
(2)闭合开关后,发现电流表无示数,说明电路可能断路;电压表示数为3V,说明电压表与电源连通,则与电压表并联的支路以外的电路是完好的,则与电压表并联的定值电阻断路了,此时电压表串联在电路中测电源电压。
(3)[1][2]电流表的量程为0~0.6A,分度值为0.02A,示数为0.2A;根据串联电路的分压作用,若要增大电阻两端的电压,由串联电路电压的规律可知减小变阻器两端的电压,由串联分压可知应减小滑动变阻器的电阻,应将滑片P向A端移动。
(4)[1][2]由图象可得“电流与电压关系”的结论:电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比。由图象知,当电压为1V时电流为0.2A,则定值电阻的阻值为
19.如图甲所示为“测量小灯泡电阻”的实验装置,已知小灯泡标有2.5V字样。
(1)请用笔画线代替导线,在图甲中将实验电路连接完整(要求:滑动变阻器的滑片向右移动时灯泡变亮);
(2)在检查电路无误后进行实验,当电压表的示数如图乙时,为了测量小灯泡正常发光的电阻,应将滑动变阻器的滑片P向 (选填“A”或“B”)端移动,同时眼睛注意观察 (选填“电压表”、“电流表”或“灯泡”),直至灯泡正常发光;
(3)通过移动滑动变阻器的滑片P,进行多次测量记录数据,并绘制U-I图像如图丙所示,由此可得小灯泡正常发光时的电阻是 Ω;
(4)根据图丙可知小灯泡的电阻是 (选填“变化”或“不变”),你认为原因是 。
【答案】(1)如图所示
(2) B 电压表
(3)10
(4) 变化 灯泡的电阻随温度的变化而变化
【详解】(1)要求滑片向右滑动,灯泡变亮,则应使滑动变阻器接入电路的电阻变小,由图可知,应把滑动变阻器的B接线柱与开关的右侧接线柱连接起来。如图所示
(2)[1][2]由图乙可知,电压表选用的测量范围是“0~3V”,分度值为0.1V,其示数为1.8V,小于小灯泡的额定电压,为了测量小灯泡正常发光时的电阻,应增大小灯泡两端的电压,根据串联电路电压的特点可知,应减小滑动变阻器两端的电压,根据串联电路分压原理可知,应减小滑动变阻器接入电路的电阻,故应将滑动变阻器的滑片P向右移动,即向B端移动,直至电压表示数为2.5V,所以眼睛要注意观察电压表的示数。
(3)由图像可知,当小灯泡两端的电压为2.5V时,通过小灯泡的电流为0.25A,则小灯泡正常发光时的电阻为
(4)[1][2]由图像可知,小灯泡的U-I图像不是过原点的直线,说明小灯泡的电阻是变化的,原因是随着小灯泡亮度的增大,灯丝的温度升高,灯泡的电阻逐渐变大。
20.小宁用如图甲所示电路探究小灯泡的电阻,已知小灯泡正常发光时两端电压为。
(1)请用笔画线代替导线,在图甲中将实物电路连接完整,要求滑动变阻器滑片向右移动,小灯泡变暗。
(2)小宁连接好最后一根导线后,闭合开关,小灯泡发出很亮的光,他操作不合理的地方是 。
(3)排除问题以后,闭合开关,调节滑动变阻器的滑片使电压表示数为2.2V,记下对应电流表的示数;向 调节滑动变阻器滑片P,使电压表示数为2.5V,此时电流表示数如图乙所示,为 A;再调节滑动变阻器滑片,使电压表示数为2.8V,记下电流表示数,填入下表。
实验次数
1
2
3
电压/V
2.2
2.5
2.8
电流/A
0.22
0.26
电阻/Ω
10.0
10.8
(4)分析表格中实验数据,得出小灯泡正常发光时的电阻为 Ω(结果保留一位小数)。
(5)另外一名同学在没有电流表的情况下,利用图丙所示的电路也测出了小灯泡正常发光时的电阻,已知电源电压为U,定值电阻为,小灯泡正常发光时两端电压为,请完成以下步骤:
①按图丙所示电路图连接好电路,闭合开关、,断开开关,调节滑动变阻器的滑片使电压表示数为 ;
②保持滑动变阻器滑片位置不变,闭合开关、,断开开关,记下此时电压表示数为;
③小灯泡正常发光时的电阻为 。(用、、、表示)
【答案】(1)
(2)闭合开关前,没有将滑动变阻器的滑片移到阻值最大处
(3) 左 0.24
(4)10.4
(5)
【详解】(1)滑动变阻器滑片向右移动,小灯泡变暗,电路中的电流变小,根据欧姆定律可知,电路的总电阻变大,由电阻的串联规律可知变阻器连入电路的电阻变大,因此变阻器的A接线柱连入电路中,如图所示:
(2)小宁连接好最后一根导线后,闭合开关,小灯泡发出很亮的光,说明通过小灯泡的电流很大,根据欧姆定律可知,此时电路的总电阻很小,说明变阻器连入电路的电阻很小,因此他操作不合理的地方是闭合开关前,没有将滑动变阻器的滑片移到阻值最大处。
(3)[1][2]排除问题以后,闭合开关,调节滑动变阻器的滑片使电压表示数为2.2V,此时小灯泡的两端电压没有达到灯泡的额定电压,因此需增大小灯泡的两端电压,根据串联电路的电压特点可知,需减小变阻器的两端电压,根据串联分压原理可知,需减小变阻器连入电路的电阻,因此向左调节滑动变阻器滑片P,使电压表示数为2.5V;电流表选择小量程连入电路中,分度值为0.02A,如图乙所示,示数为0.24A。
(4)小灯泡正常发光时的电阻为
(5)①[1]按图丙所示电路图连接好电路,闭合开关S1、S2,断开开关S3,此时灯泡和两电阻串联,电压表测的是两电阻的两端电压,此时应调节滑动变阻器的滑片,使得小灯泡正常发光,故使电压表示数为。
③[2]保持滑动变阻器滑片位置不变,闭合开关S1、S3,断开开关S2,此时灯泡和电阻R0和变阻器R串联,电压表测的是变阻器的两端电压,记下此时电压表示数为U1;当闭合开关S1、S3,断开开关S2时,由以上分析可得,定值电阻的两端电压为
根据串联电路特点和欧姆定律可得,此时的电路电流为
小灯泡正常发光时的电阻为
21.现有下列器材:学生电源(恒为6V),电流表(0~0.6A,0~3A)、电压表(0~3V,0~15V)、定值电阻(5Ω、10Ω、20Ω各1个)、开关、滑动变阻器和导线若干,利用这些器材探究“电流与电阻的关系”。
(1)连接电路时,开关应该 (选填“断开”或“闭合”);
(2)闭合开关前,滑动变阻器滑片P应该位于 端(选填“左”或“右”);
(3)该实验中滑动变阻器的作用除了有保护电路的作用外,还有 的作用;
(4)实验中依次接入三个定值电阻,正确操作后,记下电流表的示数,得到如图乙所示的电流I随电阻R变化的图象,由图象可以得出结论: ;
(5)在上述实验中,小明用5Ω的电阻做完实验后,接着把R换成10Ω的电阻接入电路,闭合开关,向 (选填“左”或“右”)移动滑片,使电压表示数为 时,读出电流表的示数。
【答案】(1)断开
(2)左
(3)保持电阻两端电压不变
(4)电压一定时,电流与电阻成反比
(5) 左 2V
【详解】(1)电路连接过程中,断开开关可防止误触或短路导致元件损坏,符合安全操作规范。
(2)闭合开关前,滑片应置于滑动变阻器最大阻值处,以限制初始电流,保护电路。则滑动变阻器滑片P应该位于最左端。
(3)在探究电流与电阻关系时,需控制电压不变。滑动变阻器通过调节自身阻值来分压,以控制定值电阻两端电压保持不变。
(4)由图乙可知,三次实验中,电流与对应电阻大小的乘积保持2V不变,则可得结论:电压一定时,导体中的电流与电阻成反比。
(5)[1]更换为更大电阻10Ω后,串联电路总电阻增大,电流减小。由欧姆定律可知,滑动变阻器两端的电压变小,由串联电路电压规律可知,定值电阻两端的电压变大。为保持定值电阻两端电压不变,需增大滑动变阻器阻值以分压更多,故滑片向左移动。
[2]由图乙可知,当阻值为5Ω时电流为0.4A,则实验中定值电阻控制不变的电压为0.4A×5Ω=2V。
22.小明在“测量小灯泡的电阻”实验中,电源电压恒定为,小灯泡的额定电压为2.5V,电阻大约为左右,可供选用的滑动变阻器和的最大阻值分别为10Ω、50Ω,实验电路如图甲所示。
(1)小明应该选用的滑动变阻器是 ,电流表的量程选择 ,电压表量程 。
(2)电路正确连接后,闭合开关,发现小灯泡不亮,但电流表有示数。小明接下来应进行的操作是 。
(3)小明多次实验,根据实验数据绘成图乙的图象,根据图象提供的信息,可知小灯泡的电阻是 (变化/不变)的,原因是 ,小灯泡正常发光时的电阻为 。
(4)仔细观察小明的图像信息,发现小明在实验过程中有不当之处,请你指出: 。
(5)同组的小华继续移动滑片,小灯泡突然熄灭,此时电流表示数为零,而电压表有示数,则此电路故障是 ,此时 表容易烧坏。
【答案】(1) 0~0.6A 0~3V
(2)向左移动滑动变阻器滑片
(3) 变化 小灯泡的电阻随温度升高而增大 12.5
(4)实验中小灯泡两端的电压超过了额定电压
(5) 小灯泡断路 电压
【详解】(1)[1][2][3]灯泡正常工作时,灯泡的电流
根据串联电路电压规律可知,滑动变阻器电压为
滑动变阻器电阻为
所以滑动变阻器应选择,因为灯泡允许通过的最大电流为0.25A,所以电路中电流最大为0.25A,则电流表的量程选择0~0.6A。而电压表测量的是灯泡两端的电压,所以电压表量程选择0~3V。
(2)电流表有示数,灯泡不亮,首先通过向左移动滑动变阻器滑片,减小电路电阻,增大电路电流,来判断灯泡短路还是电路电流太小造成的灯泡不亮。
(3)[1][2]图象是曲线,说明灯丝的电阻是变化的,因为灯丝温度随电流增大而升高,电阻随温度升高而增大。
[3]小灯泡的额定电压为2.5V,由图象得灯泡正常发光时的电流为0.2A,小灯泡正常发光时的电阻为
(4)小灯泡额定电压为2.5V,而图象中电压超过2.5V,可能会导致小灯泡损坏。
(5)[1][2]电流表示数为0说明断路,电压表有示数说明电压表与电源连通,则故障为小灯泡断路,此时电压表串联在电路中,测量电源电压,电源电压为6V,而电压表选择的为0~3V量程,则电压表容易烧坏。
23.如图所示,小明用铅笔芯做滑动变阻器,设计并制作一个模拟调光灯。器材有:两节干电池、小灯泡(2.5V 0.3A)、两根铅笔芯(两根铅笔芯的长度都是17cm,甲的电阻为10Ω,乙的电阻为20Ω)、金属回形针、开关、导线、电压表。
(1)电路如图连接正确以后,闭合开关,发现小灯泡不亮,检查各器材完好,你认为可能的原因是 ;
(2)在实验中将回形针向左移,小灯泡亮度变 ;(选填“亮”“暗”)
(3)把电压表和小灯泡并联,调节回形针的位置,当电压表的示数为 V时,在铅笔芯上标记此时回形针的位置。回形针向左调节不能超过此位置,保证调光灯安全工作;
(4)调光灯的调节效果可以从两个方面评价:一是小灯泡亮度的变化范围;二是调节的精度,回形针移动一定距离时,电阻变化越小调节精度越高。则铅笔芯甲和乙相比______。
A.甲的调节范围大,调节精度高 B.甲的调节范围大,调节精度低
C.甲的调节范围小,调节精度高 D.甲的调节范围小,调节精度低
【答案】(1)电路中电流过小
(2)亮
(3)2.5
(4)C
【详解】(1)电路如图连接正确以后,闭合开关,发现小灯泡不亮,检查各器材完好,可能的原因是电路总电阻过大,电流过小,小灯泡发光不明显。
(2)回形针向左移,铅笔芯接入电路中的电阻变小,则总电阻变小,根据欧姆定律,电路中电流变大,小灯泡亮度变亮。
(3)为了安全使用调光灯,小灯泡两端的电压不能超过额定电压2.5V,把电压表和小灯泡并联,电压表测量小灯泡的电压,所以,电压表示数为额定电压,即2.5V时,在铅笔芯上标记此时回形针的位置,根据串联电路分压规律,铅笔芯最小的电阻为此标记回形针的位置,回形针向左调节,接入电路铅笔芯长度变短,电阻变小,分得电压会变小,小灯泡分得电压会变大,所以,回形针向左调节不能超过此位置。
(4)甲、乙两根铅笔芯的长度都是17cm,甲的电阻为10Ω,乙的电阻为20Ω,乙的电阻比甲的电阻大,因此乙铅笔芯串联在电路中电阻阻值变化范围大,对应小灯泡亮度的变化范围大;回形针移动一定距离时,电阻变化越小调节精度越高,甲、乙两根铅笔芯的长度相同,甲的电阻较小,所以回形针移动相同距离时,甲的电阻变化较小,所以甲的调节精度高。故C符合题意,ABD不符合题意。
故选C。
24.小陈同学把电压表改装为间接测量电阻大小的仪表,设计了如图甲、乙所示的实验方案(电源电压恒定不变)。
(1)小陈同学在图乙电路的M、N点间接入一个电阻箱,若电阻箱的电阻越大时,电路的电流越 ,电压表的示数越 。(均填“大”或“小”)
(2)小陈同学在图甲电路的M、N两点之间接入一个电阻箱,调节旋钮使它接入电路的阻值为5Ω时,电压表的示数为1.5V,此时电路的电流为 A;它接入电路的阻值为8Ω时,电压表的示数为2V;定值电阻R0的阻值为 Ω。
(3)图甲中电压表指针3.0V的刻度线,应该标电阻的数值为 Ω。
【答案】(1) 小 小
(2) 0.3 10
(3)20
【详解】(1)[1][2]如图乙所示,定值电阻R0与电阻箱串联,电压表测量定值电阻两端电压,当电阻箱的阻值越大时,根据欧姆定律和串联电路的电阻特点可知,电路中的电流越小,而电压表测量R0两端电压,所以电压表的示数也越小。
(2)[1]图甲中,定值电阻R0与电阻箱串联,电压表测量电阻箱两端电压,则根据欧姆定律和串联电路中电流规律可知电阻箱接入电路的阻值为5Ω时电路中的电流为。
[2]电阻箱接入电路的阻值为8Ω时,电压表的示数为2V,则可得此时电路中的电流为
因为电源电压不变,所以根据欧姆定律可得I1(R1+R0)=I2(R2+R0),代入数据可解得R0=10Ω。
(3)图甲中,电源电压为U=I1(R1+R0)=0.3A×(5Ω+10Ω)=4.5V
电压表示数为3V时,由串联电路的电压规律可知R0两端电压为U0=U-U3=4.5V-3V=1.5V
则此时电路中的电流为
电压表测量电阻的阻值为
25.小明在测量小灯泡电阻的实验中,连接了如图甲所示的电路。
(1)闭合开关前,滑动变阻器的滑片应位于 (选填“a”或“b”)端。
(2)排除电路故障后,小明移动滑片到某一位置时,记录电压表的示数为 2.2V,观察到电流表的示数如图乙所示,为 A,则此时小灯泡的阻值为 Ω(结果保留整数)。
(3)实验中,小明多次调节滑动变阻器的滑片,并记录对应电流表和电压表的示数,这样做的目的是_______。(填选项字母)
A.多次测量取平均值,减小误差 B.多次实验寻找普遍规律
(4)根据实验记录的数据,小明绘制了通过小灯泡的电流与小灯泡两端的电压的关系图像,如图丙中图线A所示。另外一组同学也用相同的实验器材和实验电路进行该实验,但由于接线错误,记录电流表和电压表示数后,绘制出的关系图像如图丙中图线B所示,你认为图线B与图线A不相同的原因可能是 。
【答案】(1)b
(2) 0.24 9
(3)B
(4)电压表并联在了滑动变阻器两端
【详解】(1)为保护电路,闭合开关前,滑动变阻器滑片应滑至最大阻值处,即滑动变阻器的滑片应位于b端。
(2)[1]由图乙可知,电流表选择的量程为0~0.6A,分度值为0.02A,则此时电流表的示数为0.24A。
[2]根据欧姆定律可知,小灯泡的电阻
(3)用伏安法测量小灯泡的阻值时,由于小灯泡的电阻随温度的变化而变化,故小灯泡在不同电压下工作时的电阻是不同的,因而不能用多次测量求平均值的方法来求小灯泡的电阻,这里多次测量的目的是便于通过比较,寻找温度对灯丝电阻的影响的规律。
故选B。
(4)如图丙中图线B可知,电压增大时,电流减小,说明滑动变阻器的阻值变小,根据串联分压与阻值的关系,电阻大分压大,则确定电压表并联在了滑动变阻器两端,所以图线B与图线A不相同的原因可能是电压表并联在了滑动变阻器两端。
26.实践小组的同学们进行“伏安法测定小灯泡电阻”的实验,小灯泡的额定电压为2.5V,阻值约为10Ω),滑动变阻器规格为“20Ω 1A”。
(1)请你用笔画线代替导线,将图甲中的电路连接完整(要求滑片向右滑电阻变大,导线不得交叉)。
(2)同学们把电路元件接入电路,刚接好最后一根导线,灯泡就立即发光,发生这种现象的原因可能是 。
(3)经检查无误后,接通电路,向左移动滑动变阻器的滑片P,观察到电压表示数为 V时,表明小灯泡正常发光,此时电流表示数如图乙所示,则小灯泡正常发光时的阻值约为 Ω。
(4)实验结束后,小组同学根据实验数据,绘制了如图丙所示的图像,分析图像可得出结论: 。
【答案】(1)
(2)没有断开开关
(3) 2.5 8.3
(4)灯丝电阻随温度的变化而变化
【详解】(1)滑动变阻器要满足“滑片向右滑电阻变大”,则应将滑动变阻器的A接线柱与灯泡的右接线柱相连,如图所示:
(2)刚接好最后一根导线,灯泡就立即发光,原因是连接电路时开关没有断开。正常情况下,连接电路时开关应处于断开状态,防止电路接通时用电器工作。
(3)[1]小灯泡的额定电压为2.5V,所以当电压表示数为2.5V时,小灯泡正常发光。
[2]由图乙可知,电流表选用0-0.6A量程,分度值为0.02A,示数为0.3A。根据欧姆定律可得小灯泡正常发光时的阻值为
(4)由图得,灯泡的电压与电流图像是一条过原点的曲线,且灯泡电压增大,温度升高,小灯泡的电阻变大,可得到结论:小灯泡的电阻随温度的改变而改变。
27.小军利用如图甲所示电路测量小灯泡的电阻,已知小灯泡的额定电压为2.5V。
(1)闭合开关S,电流表 (选填“会”或“不会”)被烧坏;
(2)小军检查电路后,发现电路连接有一处错误。请你在错接的导线上画“×”,并用笔画线代替导线,画出正确的接线 ;
(3)小军将电路连接正确后,进行实验。他记录的部分实验数据如表所示,在完成第1次实验后,为了使小灯泡正常发光,需将滑动变阻器滑片P向 (选填“A”或“B”)端移动,直到电压表示数为 V,此时电流表的示数如图乙所示,为 A,则此时小灯泡的电阻约为 Ω(结果保留一位小数);
实验次数
电压U/V
电流I/A
电阻R/Ω
灯泡亮度情况
1
2.0
0.26
7.7
较暗
2
正常发光
3
2.8
0.30
9.3
较亮
(4)小军分析发现小灯泡两端的电压不相同时,灯丝的电阻是变化的,原因是 。
【答案】(1)不会
(2)
(3) A 2.5 0.28 8.9
(4)灯丝的电阻随温度的变化而变化
【解析】【小题1】由图可知,电压表串联在电路中,相当于断路,所以电流表不会烧坏。
【小题2】图中的错误是电压表和电流表的位置接反了,灯泡改为与电压表并联,电流表串联在电路中,如图所示:
【小题3】[1][2]第1次实验时电压为2V,小于灯泡的额定电压,因而必须减小滑动变阻器的电压,根据串联分压规律知,必须减小滑动变阻器的电阻,故向左移动滑片,电压表示数为2.5V时,正常发光。
[3][4]由图乙可知,电流表选择小量程,分度值为0.02A,电流表示数为0.28A;电阻为
【小题4】分析发现小灯泡两端的电压不相同时,灯的亮度不同,灯丝的温度不同,灯丝的电阻随温度的变化而变化,所以电阻是变化的。
28.在“探究电流与电阻关系”的实验中,小明采用如下电路进行实验,其中电源为三节新干电池,定值电阻的阻值分别为5Ω、10Ω、20Ω、25Ω,滑动变阻器规格为“30Ω 1A”。
实验次数
1
2
3
4
R/Ω
5
10
20
25
I/A
0.4
0.2
0.1
(1)当小明准备闭合开关时,同桌小华拦住了他,说接线有一处错误。请你在图中将连接错误的导线打“×”,并用笔画一根正确连接的导线;
(2)正确连接电路后,在开关闭合前,小明应将滑动变阻器的滑片移到 端(选填“A”或“B”);
(3)闭合开关,发现电流表有示数,而电压表示数为零,调节滑动变阻器滑片发现电流表示数有变化,而电压表示数仍为零,其原因可能是定值电阻 (选填“断路”或“短路”):
(4)排除故障后,分别用5Ω、10Ω、20Ω的电阻进行实验,正确操作,记录的数据如下表所示,则实验中控制电压表的示数为 V不变。将10Ω的电阻换成15Ω后,为了保持电压表的示数不变,应将滑动变阻器的滑片向 端移动(选填“A”或“B”)。
(5)当使用25Ω的电阻做实验时,小明发现无法使电压表示数为所控制电压,分析后发现滑动变阻器的最大阻值太小。为了完成实验,滑动变阻器的最大阻值至少为 ;
(6)分析数据得出结论:当电压一定时,导体中的电流与导体的电阻成 关系。
【答案】(1)
(2)A
(3)短路
(4) 2 A
(5)31.25
(6)反比
【详解】(1)题图中,电流表与电阻并联,电压表串联在电路中是错误的,电流表应与电阻串联,电压表与电阻并联,改正后如下图所示:
(2)闭合开关前,要将滑动变阻器滑片移至A端,此时电路中滑动变阻器连入电路的电阻最大,起到保护电路元件安全的作用。
(3)发现电流表有示数,说明电路是通路的;电压表示数为零,调节滑动变阻器滑片发现电流表示数有变化,而电压表示数仍为零,说明与电压表并联的那部分电路短路,即其原因可能是定值电阻短路。
(4)[1]根据表中数据,电流与电阻之积为Uv=IR=0.4A×5Ω=0.2A×10Ω=0.1A×20Ω=2V
即实验中控制电压表的示数为2V不变。
[2]根据串联分压原理可知,将定值电阻由10Ω改接成15Ω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A端移动,使电压表的示数为2V。
(5)电源为三节新干电池,电源电压为4.5V,当使用25Ω的电阻做实验时,其两端电压为2V,由串联电路电压的规律,变阻器的两端电压为U滑=4.5V-2V=2.5V
电阻的两端电压和变阻器的两端电压比值为一定值,由分压原理,接入的定值电阻R阻值越大,滑动变阻器接入电路中的阻值越大,变阻器分得的电压为电压表示数的倍,根据分压原理,当接入25Ω电阻时,变阻器连入电路中的电阻为R滑=1.25×25Ω=31.25Ω
故为了完成整个实验,所用的滑动变阻器的最大阻值应不小于31.25Ω。
(6)由以上分析可知,根据表中数据,电流与电阻之积为一定值,所以,当电压一定时,导体中的电流与导体的电阻成反比。
29.小阳利用一块电压表和电阻已知的电阻测量电路的阻值。他选择了满足实验要求的器材,连接了如右图所示的实验电路。但小亮检查发现,此电路无法达成实验目的。
(1)请你在连接有问题的导线上打“×”,并用笔画线代替导线,只改接一条导线,使电路连接正确;
(2)改正问题后又继续进行了如下操作:闭合开关和,读出电压表的示数为;闭合开关,断开开关,读出电压表的示数为;则待测电阻的表达式为 。(用、和表示)
【答案】(1)
(2)
【详解】(1)将该导线改接至的右端接线柱上,使电压表在闭合时测电源电压,断开时测两端电压。如图所示:
(2)由电路图知道,闭合开关和时,电路中只有,电压表测电源的电压,则电源的电压;
闭合开关,断开开关时,与串联,电压表测两端的电压,即,因串联电路中总电压等于各分电压之和,所以,两端的电压
因串联电路中各处的电流相等,所以,电路中的电流
即,解得
30.芳芳同学在“探究电流与电压和电阻的关系”的实验中,准备的电学器材如下:电源(三节干电池)、电流表、电压表、滑动变阻器、定值电阻(5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω)、开关、导线若干,实验电路如图甲所示。
(一)在“探究电流与电压的关系”实验中:
(1)请将图甲电路连接完整,要求在闭合开关前,滑动变阻器滑片P移向最左端 。
(2)闭合开关S后,缓慢移动滑片P,发现电流表指针无明显变化但电压表示数接近4.5V,此故障的原因可能是电阻R (选填“断路”或“短路”);
(3)如图乙所示,排除故障后闭合开关移动滑片P到某一位置时,电流表的示数为 A;
(4)接下来实验中得到的实验数据如下表所示。分析表格中的数据,可得出结论:电阻一定时,
实验次序
1
2
3
U/V
1.4
2.0
2.6
I/A
0.14
0.20
0.26
(二)在“探究电流与电阻的关系”实验中:将5个定值电阻分别接入图甲电路中,调节滑动变阻器的滑片P,使 不变,通过实验记录的数据,绘制出电流/随电阻R变化的图象,如图丙所示。
(5)根据图像可得出结论:电压一定时,通过导体的电流和导体电阻成 ;
(6)实验中所用滑动变阻器的最大阻值不低于 Ω。
【答案】 断路 0.2 导体中的电流跟导体的电压成正比 定值电阻两端的电压 反比 12.5
【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;要求在闭合开关前,滑动变阻器滑片P移向最左端,则此时变阻器接入电路中的电阻最大,变阻器的B接线柱接入电路中,如图所示:
(2)[2]闭合开关S后,缓慢移动滑片P,发现电流表指针无明显变化但电压表示数接近4.5V,说明电路存在断路现象,电压表与电源相连接,则此故障的原因可能是电阻R断路。
(3)[3]由图乙得,电流表的分度值为0.02A,示数为0.2A。
(4)[4]分析表格中的数据得,电阻一定时,电压与电流的比值为定值,由此可得出结论:电阻一定时,电压与电流成正比。
(二)[5]在“探究电流与电阻的关系”实验中,要控制定值电阻两端的电压不变。实验中电压表测量定值电阻两端的电压,将5个定值电阻分别接入图甲电路中,调节滑动变阻器的滑片P,使电压表示数不变。
(5)[6]根据图像可得,当电压一定时,电阻的电流与电阻阻值的乘积为定值,由此可得出结论:电压一定时,通过导体的电流与导体电阻成反比。
(6)[7]由丙图中的数据结合欧姆定律可得,定值电阻的电压控制为
电源由三节干电池组成,为4.5V;由串联电路电压特点得,滑动变阻器的电压为
串联电路电流处处相等,由欧姆定律得
则定值电阻的电阻越大,滑动变阻器接入电路中的电阻越大;当接入25Ω定值电阻时,滑动变阻器接入电路中的电阻为
实验中所用滑动变阻器的最大阻值不低于12.5Ω。
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