第十七章欧姆定律寒假作业(提升卷) 2025-2026学年人教版九年级全一册物理
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内容正文:
九年寒假分层作业(物理) 提升卷·能力题
第十七章 欧姆定律(提升卷)
一、选择题(共4小题)
1.(2025秋•内江校级期中)在学过欧姆定律后,同学们有以下认识,其中正确的是( )
A.欧姆定律揭示了导体中的电压与电流、电阻的关系
B.导体两端电压一定时,通过导体的电流与电阻成反比
C.在电流一定时,导体的电阻跟通过导体的电压成正比
D.导体两端的电压与通过导体的电流成正比,与导体的电阻成反比
2.(2025秋•薛城区期中)小松同学在“探究通过导体的电流与其两端电压的关系”时,将记录的实验数据通过整理作出了如图所示的图像,下列说法中错误的是( )
A.依据图像可得导体电阻分别为R甲=5Ω、R乙=10Ω
B.导体两端的电压为零时,通过导体的电流为零,电阻也为零
C.若只将甲、乙导体串联在电路中,当电路电流为0.2A时,电源电压为3V
D.若只将甲、乙导体并联在电路中,当电源电压为2V时,电路总电流为0.6A
第2题图 第3题图 第4题图
3.(2025•泸州)“天工”社团的同学们用宽度不同、厚度均匀的铝片自制了一个电热切割器,用来切割塑料泡沫,如图所示。下列分析正确的是( )
A.通过EF、FG和GH三段铝片的电流相等 B.加在EF、FG和GH三段铝片两端的电压相等
C.EF、FG和GH三段铝片的电阻相等 D.用GH段去切割塑料泡沫,效果最好
4.(2025•太湖县三模)在如图甲、乙所示的电路中,所有元件均完好,电源电压相等且保持不变。已知R1、R2、R3为定值电阻,R4为滑动变阻器(滑片在中点附近某位置)。闭合开关,两个电路中有两个电流表的示数相同,则下列判断正确的是( )
A.A1与A2示数相同,R2短路 B.A2与A4示数相同,R2>R3
C.A3与A4示数相同,R2=R3 D.A1与A4示数相同,R1+R2=R3+R4
二、多选题(共3小题)
(多选)5.(2025•五华区校级模拟)如图所示的电路中,电源电压恒定,闭合开关S后,滑动变阻器的滑片P向右移动的过程中,下列说法正确的是( )
A.电压表V读数与电流表A1读数的比值变小 B.电流表A2读数与电流表A1读数的差值不变
C.电流表A2读数变小,电压表V读数变大 D.电压表V读数与电流表A2读数的比值变大
第5题图 第6题图
(多选)6.(2025秋•都江堰市校级期中)如图甲,电源电压恒定,R为定值电阻,滑动变阻器R′标有“20Ω,1A”,电流表量程为0~0.6A,电压表量程为0~15V。只闭合开关S和S1,滑片从最右端滑动到a点时,灯泡L恰好正常发光,只闭合开关S和S2,滑片从a点向某一方向移动,直到b点时,电压表示数与灯泡L正常发光时的电压相同,两次调节过程中,两电表示数关系如图乙所示,下列说法正确的是( )
A.电源电压为6V B.定值电阻R的阻值为20Ω
C.灯泡正常发光时的电阻为12Ω D.b点在a点的右侧
(多选)7.(2024•和平区模拟)为了统计出入商场的客流量,工作人员在大门前安装计数装置,有人经过时计数一次,简化电路图如图甲所示。其中S为激光源,R1为光敏电阻(有光照射时,阻值较小;无光照射时,阻值较大;有人经过大门时,会挡住照向R1的光线),R0为定值保护电阻,其两端的电压随时间变化的图像如图乙所示。已知计数器电路的电源电压恒为3V,保护电阻R0的阻值为20Ω,下列说法正确的是( )
A.在0~3秒内,光敏电阻R1由大变小
B.电压表示数为2V时,计数器会计数一次
C.有人通过商场大门时,光敏电阻R1的阻值为40Ω
D.有人通过商场大门和没有人通过商场大门时电路的电流之比为1:2
第7题图 第8题图
三、填空题(共4小题)
8.(2024秋•南京期末)如甲所示,电源电压恒定,R0、R1均为定值电阻,R2为滑动变阻器。闭合开关S,将滑片P由a端滑到b端过程中,电流表示数将变 ;图乙中图线①、②分别表示电压表V1、V2示数与电流表示数变化关系,则滑动变阻器R2最大阻值为 Ω;通过分析可知R1的阻值为 Ω,电源电压为 V。
9.(2025秋•德阳期中)如图,电源电压为6V且保持不变,定值电阻R1=10Ω,变阻器R2最大阻值为30Ω,电流表量程为0~3A,在安全范围内变阻器滑片P右滑动时,电流表示数 (选填“变大”“变小”或“不变”),要保证电路安全,变阻器接入电路的阻值范围是 。
第9题图 第10题图 第11题图
10.(2024秋•江阴市期末)甲、乙两地之间沿直线架设了两条输电线。已知每条输电线每千米的电阻为0.2Ω,现输电线在某处发生了短路,为确定短路位置,检修员在甲地将电流表接入如图所示的电路,电压表应接在 (选填“A、B”或“C、D”)两点之间;若电压表和电流表示数分别为4V和0.5A,则短路位置离甲地 km。
11.(2025•琼山区校级三模)如图甲所示电路中,电源电压不变,灯泡L标有“9V,0.3A”,滑动变阻器R标有“20Ω,1A”,电路工作时不考虑灯丝电阻变化,并保证电路安全。第一种情况只闭合开关S,第二种情况开关S、S1、S2均闭合,两种情况下,移动滑片分别得到电流表示数I随滑动变阻器阻值R变化的关系如图乙。则与第一种情况对应的图像是 (选填“①”或“②”),R1的阻值为 Ω。
第12题图 第14题图
U/V
1
2
3
4
5
6
I/A
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
四、作图题(共1小题)
12.(2024•茂南区校级模拟)在工业生产中,为了避免电动机转动时伤害到工人的手指,设计师安装了2个开关,要求这2个开关同时被按下时,电动机才能启动。答题纸上已画出电源部分,请在答题纸上指定位置完成符合要求的电路图。
五、实验探究题(共4小题)
13.(2025秋•宝安区期中)为了完成“探究电流与导体两端电压的关系”的实验,小航和同学们准备了以下器材:电压恒定的电源(6V)、定值电阻(10Ω)、电流表(0~0.6A)、电压表(0~15V)、滑动变阻器(50Ω,1A)等。
(1)本实验主要应用的物理研究方法为 ;连接电路前,应将开关 。
(2)小航按图甲连接好电路后,闭合开关,发现电压表示数接近电源电压,电流表几乎无示数,电路故障为 (选填答案序号)。A.电流表处存在断路 B.滑动变阻器短路 C.定值电阻R断路
(3)小航根据实验数据绘制的I﹣U图像,如图乙所示,分析图像初步得到结论:电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成 比。同组的小瑞根据实验数据表格,也得出了这一结论,他的依据是 。
(4)另一同学在实验过程中误将定值电阻接成了小灯泡,所绘制的I﹣U图像如丙图所示,发现图像并不是一条直线,原因是 。
14.(2025秋•长春校级月考)某小组同学在“探究电流与电阻的关系”实验中,部分器材选用如下:电压为6V的电源,阻值为0∼75Ω的滑动变阻器,10Ω、20Ω、30Ω、50Ω的定值电阻各一个,其他器材,回答下列问题。
第14题图 第15题图
(1)利用10Ω电阻完成实验时闭合开关后,发现电压表电流表几乎无示数,接下来的操作应该是 。
(2)接下来断开开关,取下10Ω的定值电阻,换成20Ω的定值电阻,闭合开关;应向 (选填“A”或“B”)端移动滑片,直至电压表示数为 时,读出电流表的示数。记录实验数据,并绘制成图乙所示,分析图像可知:当导体两端的电压一定时, ;
(3)其他小组同学发现用以上的器材无法得出图像乙中的所有数据,请你推测用 Ω的定值电阻无法完成实验:为了完成以上所有探究可以换用最大阻值至少为 Ω的滑动变阻器。
(4)当使用定值电阻Rx进行实验时,刚一闭合开关,就发现电压表的示数恰好为2V,则Rx的阻值为 Ω;为了用以上4个定值电阻都能进行实验并确保电路安全,应控制定值电阻两端的电压不小于 V。
15.(2025•江西模拟)在“伏安法测电阻”的实验中,实验器材有新干电池3节、电流表和电压表各一个、规格为“20Ω,1A”的滑动变阻器一个、待测电阻一个、开关和导线若干。
【进行实验】
(1)某同学连接了如图甲所示电路,若闭合开关,电压表的指针将 (选填“正向偏转”“不偏转”或“反向偏转”)。检查电路时发现有一根导线连接错误,请在错误的导线上打“×”,并画出正确连线。
(2)排除故障后,闭合开关,多次调节滑动变阻器滑片,将实验数据记录在下表中,其中第2次实验中电流表的示数如图乙所示,读数为 A。
实验次数
1
2
3
4
5
电压U/V
1.0
1.6
2.0
2.5
3.0
电流I/A
0.10
0.18
0.26
0.30
(3)老师看完数据后,发现有一次数据不是由实际测量得到的,请你分析它是第 次的数据,理由是 。
(4)本实验中测得待测电阻的阻值为 (保留一位小数)Ω。
【实验拓展】该同学完成实验后,还想利用现有器材进行其他电学实验,你认为他还可以进行的实验是 。
16.(2023•东港区校级二模)如图甲所示是小杨利用两节干电池做电源,测量未知电阻Rx阻值的实验电路图。
(1) 闭合开关前,小杨发现已连接的电路有一根导线连接错误,请你在错误的连线上画“×”,并用笔画线代替导线将电路连接正确。
(2)电路连接正确后,闭合开关S,移动滑动变阻器滑片P到某一位置时,电压表的示数如图乙所示,则此时的电压是 V,电流表的示数如图丙所示,则此时的电流是 A,此次测得电阻R的阻值为 Ω。
(3)接着小杨又测出了两次R的阻值,分别为3.9Ω和3.8Ω,则R的阻值应为 Ω。
(4)小杨绘制出定值电阻Rx的I﹣U图像如图丁中的a所示,然后将定值电阻换成小灯泡,用同样的方法多次实验,并根据实验数据绘制出灯泡的I﹣U图像,如图丁中的b所示,由图像可以看出小灯泡灯丝的电阻是变化的,原因是 ,丁图中A、B、C三点电阻最大的是 点。
(5)小杨还想测量一个阻值约为300Ω的定值电阻R1的阻值,他发现用改正后的如图甲所示的电路无法完成该实验,原因是 。
六、计算题(共1小题)
17.(2025秋•南昌县月考)如图所示,电源电压恒定6V不变,R2=6Ω,R3=4Ω,滑动变阻器上标有“12Ω,1A”字样,电压表量程0﹣3V;
(1)当闭合开关S、S1、S2,滑片P移到最左端时,电流表指针偏转正常,请通过计算说明电流表选取的量程是0﹣0.6A还是0﹣3A;
(2)当闭合S、S1,断开S2,在两个电表量程均不变的情况下,请通过计算说明,滑片P能否移到最右端;
(3)当闭合S、S2,断开S1时,为保证各元件安全,求滑动变阻器R1连入电路的阻值范围。
第17题图 第18题图
七、综合能力题(共1小题)
18.(2025秋•徐汇区校级月考)嫦娥六号探测器搭载有月球穿透雷达、红外成像光谱仪及自适应采样机械臂,探测器采用“粗精结合”的避障策略,经环月降轨后着陆于月球背面南极——艾特肯盆地预选区域,通过钻取与表取双模式采集月壤样本。实现了人类首次月球背面自动采样返回,并开展月球早期演化史、月幔物质组成等前沿科学研究。
(1)火箭发射:如图甲为火箭发射时的情景,下列说法正确的是 。
A.火箭加速升空过程中,机械能增大
B.火箭升空过程中,燃料燃烧释放的内能全部转化为火箭的机械能
C.火箭升空过程中与空气摩擦,外壳温度会上升,这是通过做功增加了外壳的内能
(2)自适应采样机械臂分析:“嫦娥六号”探测器成功抵达月球后,开始执行采集月壤样本任务。自适应采样水平机械臂简化图如图乙所示,AB=3OA,不计自身重力,当采集重力为1N的月壤样本时,在A点所用最小拉力为 N,其方向为 ;
(3)探测器温控报警电路分析:为了确保“嫦娥六号”探测器上的精密仪器在合适的温度环境下正常工作,科研团队设计了一款智能测温报警器。该智能测温报警电路如图丙所示:电源电压为12V,报警器(电阻不计)通过的电流超过20mA时就会报警,电阻箱最大阻值为999Ω,热敏电阻Rt的阻值随温度t的变化关系如图丁所示。
①要求:当所测温度达到或超过40℃时,系统报警,按照下列步骤调试电路:
a.电路接通前,应先将滑动变阻器滑片置于b端,再将电阻箱调到 Ω;
b.将开关S向c端闭合,移动滑动变阻器直至报警器报警;
c.保持滑动变阻器滑片位置不变,再将开关S向d端闭合,报警系统即可正常使用。
②若采用的电源是干电池,随着使用时间的增长,将会导致报警温度偏差,为此应将滑动变阻器的滑片向 (选填“a”或“b”)移动才能达到预设效果。
第十七章 欧姆定律(提升卷)
参考答案与试题解析
一、选择题(共4小题)
题号
1
2
3
4
答案
B
B
A
B
二、多选题(共3小题)
题号
5
6
7
答案
BD
AD
ACD
一、选择题(共4小题)
1.(2025秋•内江校级期中)在学过欧姆定律后,同学们有以下认识,其中正确的是( )
A.欧姆定律揭示了导体中的电压与电流、电阻的关系
B.导体两端电压一定时,通过导体的电流与电阻成反比
C.在电流一定时,导体的电阻跟通过导体的电压成正比
D.导体两端的电压与通过导体的电流成正比,与导体的电阻成反比
【分析】(1)欧姆定律是研究电流、电压、电阻间关系的定律,它是一条实验定律;
(2)导体的电阻由导体的材料、长度、横截面积和温度决定,与导体两端的电压与流过导体的电流无关。
【解答】解:A、根据I知欧姆定律研究的是电流与电压、电阻的关系,故A错误;
B.根据I知导体两端电压一定时,通过导体的电流与电阻成反比,故B正确;
C.导体的电阻由导体的材料、长度、横截面积和温度决定,与导体两端的电压与流过导体的电流无关,不能说导体的电阻跟通过导体的电压成正比,故C错误;
D.根据欧姆定律知通过导体的电流与导体两端的电压成正比,与导体的电阻成反比,故D错误。
故选:B。
【点评】知道影响电阻大小的因素,导体的电阻与导体两端的电压和通过的电流无关,但可以根据欧姆定律计算出电阻的大小。
2.(2025秋•薛城区期中)小松同学在“探究通过导体的电流与其两端电压的关系”时,将记录的实验数据通过整理作出了如图所示的图像,下列说法中错误的是( )
A.依据图像可得导体电阻分别为R甲=5Ω、R乙=10Ω
B.导体两端的电压为零时,通过导体的电流为零,电阻也为零
C.若只将甲、乙导体串联在电路中,当电路电流为0.2A时,电源电压为3V
D.若只将甲、乙导体并联在电路中,当电源电压为2V时,电路总电流为0.6A
【分析】A.由和图像中的对应数值可得甲、乙的电阻;
B.导体电阻的大小与导体的材料、长度、横截面积和温度有关,与导体两端电压和通过电流无关;
C.若只将甲、乙导体串联在电路中,当电路电流为0.2A时,由图像知道,两电阻两端的电压,电源电压等于各部分电路两端电压之和;
D.将甲、乙两导体并联到电压为2V的电源上时,由图像知道,通过两电阻的电流,并联电路中干路电流等于各支路电流之和。
【解答】解:A.由和图像可知:
当U甲=3V时,I甲=0.6A,甲的电阻为:,
当U乙=3V时,I乙=0.3A,乙的电阻为:,故A正确,不符合题意;
B.导体电阻的大小与导体的材料、长度、横截面积和温度有关,与导体两端电压和通过电流无关,故B错误,选择B;
C.若只将甲、乙导体串联在电路中,当电路电流为0.2A时,由图像知道,两电阻两端的电压分别是U甲=1V,U乙=2V,因串联电路的总电压等于各部分电压之和,所以,电源电压为:U=U甲+U乙=1V+2V=3V,故C正确,不符合题意;
D.将甲、乙两导体并联到电压为2V的电源上时,由图像知道,通过两电阻的电流分别为I甲=0.4A,I乙=0.2A,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:I=I甲+I乙=0.4A+0.2A=0.6A,故D正确,不符合题意。
故选:B。
【点评】本题综合考查从I﹣U图像提取信息解决问题的能力,难度适中。
3.(2025•泸州)“天工”社团的同学们用宽度不同、厚度均匀的铝片自制了一个电热切割器,用来切割塑料泡沫,如图所示。下列分析正确的是( )
A.通过EF、FG和GH三段铝片的电流相等
B.加在EF、FG和GH三段铝片两端的电压相等
C.EF、FG和GH三段铝片的电阻相等
D.用GH段去切割塑料泡沫,效果最好
【分析】(1)根据串联电路的电流特点分析解答;
(2)根据导体电阻的影响因素可知EF、FG和GH三段铝片的电阻关系,根据欧姆定律可知加在EF、FG和GH三段铝片两端的电压关系;
(3)根据焦耳定律分析。
【解答】解:A、由图可知,通过EF、FG和GH三段铝片串联在电路中,根据串联电路的特点可知,通过EF、FG和GH三段铝片的电流相等,故A正确;
B.EF、FG和GH三段铝片的材料、长度相同,根据导体电阻的影响因素可知,EF、FG和GH三段铝片的横截面积不同,所以EF、FG和GH三段铝片的电阻不相等,故B错误;
C.通过EF、FG和GH三段铝片的电流相等,根据欧姆定律可知,由于EF、FG和GH三段铝片的电阻不相等,所以加在EF、FG和GH三段铝片两端的电压不相等,故C错误;
D.FG的横截面积最小,根据导体电阻的影响因素可知,FG的阻值最大,而EF、FG和GH三段铝片通过的电流相等,根据焦耳定律Q=I2Rt可知,电流通过FG产生的热量最多,切割塑料泡沫的效果最好,故D错误。
故选:A。
【点评】棒棒糖考查导体电路的影响因素、压强大小的影响因素、串联电路的特点以及欧姆定律的应用,是一道综合题,难度不大。
4.(2025•太湖县三模)在如图甲、乙所示的电路中,所有元件均完好,电源电压相等且保持不变。已知R1、R2、R3为定值电阻,R4为滑动变阻器(滑片在中点附近某位置)。闭合开关,两个电路中有两个电流表的示数相同,则下列判断正确的是( )
A.A1与A2示数相同,R2短路
B.A2与A4示数相同,R2>R3
C.A3与A4示数相同,R2=R3
D.A1与A4示数相同,R1+R2=R3+R4
【分析】由a图可知,R1与R2并联,电流表A1测R1中的电流,电流表A2测干路电流,电流表A3测R2的电流;由b图可知,R3与R4串联,电流表A4测串联电路的电流;
根据串并联电路的特点和欧姆定律分别求出R1、R2、R3,然后比较即可。
【解答】解:由a图可知,R1与R2并联,电流表A1测R1中的电流,电流表A2测干路电流,电流表A3测R2的电流;
由b图可知,R3与R4串联,电流表A4测串联电路的电流;
A.若A1与A2示数相同,则说明R2中没有电流通过,即R2断路,故A错误;
B.由于R1与R2并联,电流表A2测干路电流,则根据并联电路的特点和欧姆定律可知:R2>R并;
由于R3与R4串联,根据串联电路的特点和欧姆定律可知:R3<R串;
若A2与A4示数相同,则R并=R串,所以,R2>R3,故B正确;
C.由于电流表A3测R2的电流;则根据欧姆定律可得:R2;
由于R3与R4串联,根据串联电路的特点和欧姆定律可知:R3<R串;
若A3与A4示数相同,则R2=R串>R3,故C错误。
D.R1,R串,R串=R3+R4,若A1与A4示数相同,R1=R串=R3+R4,故D错误。
故选:B。
【点评】本题考查了串并联电路的特点和欧姆定律的应用,分别得出R1、R2、R3的电阻表达式是关键。
二、多选题(共3小题)
(多选)5.(2025•五华区校级模拟)如图所示的电路中,电源电压恒定,闭合开关S后,滑动变阻器的滑片P向右移动的过程中,下列说法正确的是( )
A.电压表V读数与电流表A1读数的比值变小
B.电流表A2读数与电流表A1读数的差值不变
C.电流表A2读数变小,电压表V读数变大
D.电压表V读数与电流表A2读数的比值变大
【分析】(1)由图可知,闭合开关S时,定值电阻R1和滑动变阻器R2并联,电流表A1测量通过R2的电流,电流表A2测量干路中的电流,电压表测量电源电压。
滑动变阻器的滑片P向右移动时,R2接入电路的阻值变大,根据并联电路的电压规律和欧姆定律可知通过R2的电流变化,即电流表A1的读数变化,从而可知电压表V读数与电流表A1读数的比值变化;
(2)根据并联电路的特点可知通过R1的电流变化,即电流表A2读数与电流表A1读数的差值变化;
(3)根据并联电路的电流规律可知电流表A2的读数变化,从而可知电压表V读数与电流表A2读数的比值变化。
【解答】解:根据电路图可知,闭合开关S时,定值电阻R1和滑动变阻器R2并联,电流表A1测通过R2的电流,电流表A2测量干路中的电流,电压表测量电源电压,
A.由于电源电压不变,所以滑片移动时电压表V读数不变;滑动变阻器的滑片P向右移动时,R2接入电路的阻值变大,根据可知,通过R2的电流变小,即电流表A1的读数变小,则电压表V读数与电流表A1读数的比值变大,故A错误;
B.因为并联电路各支路互不影响,所以滑动变阻器的滑片P向右移动时,通过R1的电流不变,因为并联电路干路中的电流等于各支路中的电流之和,所以电流表A2读数与电流表A1读数的差即为通过R1的电流,则该差值不变,故B正确;
CD、因为并联电路干路中的电流等于各支路中的电流之和,所以干路中的电流变小,即电流表A2读数变小,电压表V读数不变,则电压表V读数与电流表A2读数的比值变大,故C错误,D正确。
故选:BD。
【点评】本题考查并联电路特点和欧姆定律的应用,正确判断电路的连接方式和电表的作用是关键。
(多选)6.(2025秋•都江堰市校级期中)如图甲,电源电压恒定,R为定值电阻,滑动变阻器R′标有“20Ω,1A”,电流表量程为0~0.6A,电压表量程为0~15V。只闭合开关S和S1,滑片从最右端滑动到a点时,灯泡L恰好正常发光,只闭合开关S和S2,滑片从a点向某一方向移动,直到b点时,电压表示数与灯泡L正常发光时的电压相同,两次调节过程中,两电表示数关系如图乙所示,下列说法正确的是( )
A.电源电压为6V
B.定值电阻R的阻值为20Ω
C.灯泡正常发光时的电阻为12Ω
D.b点在a点的右侧
【分析】(1)只闭合开关S和S1,灯泡和变阻器串联,电流表测电路中的电流,电压表测灯泡两端的电压;
在保障电路元件安全的情况下,将滑动变阻器的滑片从最右端滑动到a点,由于灯泡电阻随温度变化,故可知此过程中电流表与电压表示数变化关系图乙中的曲线,则另一次调节过程中电流表与电压表示数变化关系图像为图乙中的直线,滑动变阻器的滑片在最右端时,电路中总电阻最大,根据欧姆定律可知,电路中电流最小,从图中可知通过电路的最小电流和此时灯泡两端电压,根据欧姆定律求出滑动变阻器两端的电压,根据串联电路的电压特点求出电源电压;
(2)只闭合开关S和S2,电阻R和变阻器串联,电流表测电路中的电流,电压表测电阻R两端的电压;由图乙可知,两条图像中电压相等时(等于灯泡额定电压)电路中的电流,和变阻器滑片在a点时电路中的电流,以及此时电阻R两端的电压,根据串联电路的电压规律和欧姆定律计算变阻器的滑片在a点时接入电路的电阻和定值电阻R的电阻;
(3)只闭合开关S和S2,根据串联分压原理可知,小灯泡的电阻等于R的电阻;
(4)只闭合开关S和S2,滑片移动到b点,电压表示数与灯泡L正常发光时的电压相同,都为3V,由串联电路电压的规律求出滑动变阻器两端的电压,由欧姆定律求出此时滑动变阻器接入电路的电阻,进而判断出a、b点的位置关系。
【解答】解:
只闭合开关S和S1,灯泡和滑动变阻器串联,电流表测电路中的电流,电压表测灯泡两端的电压,
将滑动变阻器的滑片从最右端滑动到a点,因为灯泡电阻随温度变化,故可知此过程中电流表与电压表示数变化关系为图乙中的曲线,则另一次调节过程中电流表与电压表示数变化关系图像为图乙中的直线;
A.滑动变阻器的滑片在最右端时,电路中总电阻最大,根据欧姆定律可知此时电路中电流最小,
由图乙中可知最小电流是I小=0.25A,此时灯泡两端的电压为UL小=1V,
根据欧姆定律可知变阻器两端的最大电压为:U滑大=I小R滑大=0.25A×20Ω=5V,
电源电压:U=UL小+U滑大=1V+5V=6V,故A正确;
B.只闭合开关S和S2,电阻R和变阻器R′串联,电流表测电路中的电流,电压表测电阻R两端的电压,
由图乙可知,两条图像中电压相等时(等于灯泡的额定电压)电路中的电流为I′=0.3A,且变阻器滑片在a点时,电路中的电流为I=0.375A,电阻R两端的电压为UR=3.75V,
根据欧姆定律可知此时变阻器接入电路中的电阻:Ra6Ω;
根据欧姆定律可知定值电阻R的阻值为:R10Ω,故B错误;
C.只闭合开关S和S2,电阻R和变阻器R′串联,滑片从a点移动到b,直到电压表示数与灯泡L正常发光时的电压相同,
由图像可知此时电流为0.3A,则此时R两端的电压:UR′=I′R=0.3A×10Ω=3V,所以小灯泡正常发光的电压也为3V,
滑片在a点时,灯泡L恰好正常发光,此时Ra=6Ω,且灯泡正常发光的电压为3V,此时变阻器分压也为3V,由串联分压的规律可知灯泡正常发光时的电阻为RL=Ra=6Ω,故C错误;
D.只闭合开关S和S2,滑片移动到b点,电压表示数与灯泡L正常发光时的电压相同,都为3V,由串联电路电压的规律知滑动变阻器两端的电压为:U滑′=U﹣UR′=6V﹣3V=3V,
根据欧姆定律可知此时滑动变阻器接入电路的电阻为:Rb10Ω>Ra,所以b点在a点的右侧,故D正确。
故选:AD。
【点评】本题考查了串联电路的特点、欧姆定律的应用和电功率的计算,并考查了分析图像获取信息的能力,综合性强,难度较大。
(多选)7.(2024•和平区模拟)为了统计出入商场的客流量,工作人员在大门前安装计数装置,有人经过时计数一次,简化电路图如图甲所示。其中S为激光源,R1为光敏电阻(有光照射时,阻值较小;无光照射时,阻值较大;有人经过大门时,会挡住照向R1的光线),R0为定值保护电阻,其两端的电压随时间变化的图像如图乙所示。已知计数器电路的电源电压恒为3V,保护电阻R0的阻值为20Ω,下列说法正确的是( )
A.在0~3秒内,光敏电阻R1由大变小
B.电压表示数为2V时,计数器会计数一次
C.有人通过商场大门时,光敏电阻R1的阻值为40Ω
D.有人通过商场大门和没有人通过商场大门时电路的电流之比为1:2
【分析】由图甲可知,R1、R0串联,电压表测定值电阻R0两端的电压;
(1)由图乙可知,在0~3秒内,R0两端的电压从小变大,由串联电路的电压规律可知R1两端电压的变化规律,再根据串联分压的规律可知光敏电阻R1的阻值变化;
(2)(3)由题知,计数装置会在有人经过时计数一次,而有人经过时会挡住照向R1的光线,此时R1的阻值较大,由串联分压的规律可知此时R1两端的电压较大,则R0两端的电压较小,结合图乙可知此时R0两端的电压,即可判断电压表示数为多少时,计数器会计数一次;
知道此时电压表的示数,根据欧姆定律求出此时电路中的电流,根据串联电路的电压特点求出R1两端的电压,再根据欧姆定律求出有人经过时R1的阻值;
(4)没有人通过商场大门时,由题意和图乙可知此时电压表示数为另一值,根据欧姆定律求出此时电路中的电流,由此可求出有人通过商场大门和没有人通过商场大门时电路的电流之比。
【解答】解:由图甲知,R1与R0串联,电压表测定值电阻R0两端的电压;
A.由图乙知,在0~3秒内,R0两端的电压从小变大,根据串联电路的电压规律可知R1两端的电压从大变小,根据串联分压的规律可知光敏电阻R1的阻值先变大再变小,故A正确;
BC.由题可知,计数装置会在有人经过时计数一次,而有人经过时会挡住照向R1的光线,此时R1的阻值较大,由串联分压的规律可知此时R1两端的电压较大,则R0两端的电压较小,由图乙可知此时R0两端的电压为1V,即电压表示数为1V时,计数器会计数一次,故B错误;
此时电路的电流为:,
此时R1两端的电压为:U1=U﹣U0=3V﹣1V=2V,
由欧姆定律可知有人经过时R1的阻值为:,故C正确;
D.由题意和图乙可知没有人通过商场大门时,R0两端的电压为2V,
此时电路的电流为:,
则有人通过商场大门与没有人通过商场大门时电路的电流之比为,故D正确。
故选:ACD。
【点评】本题考查了串联电路的特点、欧姆定律的应用,有一定难度。
三、填空题(共4小题)
8.(2024秋•南京期末)如甲所示,电源电压恒定,R0、R1均为定值电阻,R2为滑动变阻器。闭合开关S,将滑片P由a端滑到b端过程中,电流表示数将变 小 ;图乙中图线①、②分别表示电压表V1、V2示数与电流表示数变化关系,则滑动变阻器R2最大阻值为 15 Ω;通过分析可知R1的阻值为 12 Ω,电源电压为 6 V。
【分析】(1)闭合开关,R1、R2与R0串联,电流表测量电路电流,电压表V2测R2的电压,电压表V1测R1与R2的总电压;
将滑片P由a端滑到b端过程中,滑动变阻器接入电路中的阻值变大,电路中的总电阻变大,由欧姆定律判断出电路中电流的变化;
(2)当变阻器连入电路的电阻最大时,电路的电流最小,由图可知最小电流和V2的示数,由欧姆定律,得出R1、R2的最大阻值;
根据串联电路的特点和欧姆定律列出电源电压的表达式,计算R1的阻值和电源电压。
【解答】解:由图可知,闭合开关S,R1、R2与R0串联,电流表测电路中的电流,电压表V1测R1和R2两端的总电压,电压表V2测R2两端的电压;
将滑片P由a端滑到b端过程中,滑动变阻器接入电路中的阻值变大,电路中的总电阻变大,电源电压恒定,由欧姆定律可知,电路中的电流变小,即电流表的示数变小。
由题图可知,当滑片P在b端时,变阻器连入电路的电阻最大,电路的电流最小,即为I小=0.2A,可知V2的示数为U2大= 3.0V,此时电压表V1的电压U12=5.4V,则R1两端的电压为:
U1=U12﹣U2大=5.4V﹣3.0V=2.4V,
由可知,R1的阻值为:
R112Ω,
滑动变阻器R2最大阻值为:
;
此时电源电压为:
U=U0+U12=I小R0+5.4V=0.2A×R0+5.4V①
当滑片P在a端时,变阻器连入电路的电阻为0,电路的电流最大,即I大=0.4A,此时电源电压为:
U=U0'+U1'=I大(R0+R1)=0.4A×(R0+12Ω)②
联立①②式解得R0=3Ω,U=6V。
故答案为:小;15;12;6。
【点评】本题考查串联电路的特点、欧姆定律,属于中档题。
9.(2025秋•德阳期中)如图,电源电压为6V且保持不变,定值电阻R1=10Ω,变阻器R2最大阻值为30Ω,电流表量程为0~3A,在安全范围内变阻器滑片P右滑动时,电流表示数 变大 (选填“变大”“变小”或“不变”),要保证电路安全,变阻器接入电路的阻值范围是 2.5Ω~30Ω 。
【分析】由图可知,R1和滑动变阻器并联,电流表测干路电流,根据并联电路的电压规律确定出滑片移动时滑动变阻器接入电路的阻值的变化,根据并联电路的电压规律和并联电路的特点确定干路电流的变化,即可确定出电流表示数的变化;
根据欧姆定律求出通过R1的电流,当电流表示数最大为3A时,干路电流最大,即可求出通过滑动变阻器的最大电流,根据欧姆定律求出滑动变阻器接入电路的最小阻值,即可确定滑动变阻器接入电路的阻值范围。
【解答】解:由图可知,R1和滑动变阻器并联,电流表测干路电流,根据并联电路的电压规律可知,R1和滑动变阻器两端的电压相等,均等于电源电压,滑片向右移动时,因为并联电路中各用电器相互不影响,所以R1两端的电压不变,其两端的电压不变,根据欧姆定律可知,通过R1的电流不变,滑片向右移动时滑动变阻器接入电路的阻值变小,根据欧姆定律可知通过滑动变阻器的电流变大,根据并联电路的电流规律可知干路电流变大,即电流表示数变大;
通过R1的电流为:I10.6A,
电流表量程为0~3A,当电路中最大电流为3A时,根据并联电路的电流规律可知,通过滑动变阻器的电流最大,此时通过滑动变阻器的最大电流为:
I滑大=I大﹣I1=3A﹣0.6A=2.4A,
则滑动变阻器接入电路的最小阻值为:R滑小2.5Ω,
所以滑动变阻器接入电路的阻值范围为2.5Ω~30Ω。
故答案为:变大;2.5Ω~30Ω。
【点评】本题主要考查欧姆定律的应用及串联电路的电流、电压规律的应用,难度适中。
10.(2024秋•江阴市期末)甲、乙两地之间沿直线架设了两条输电线。已知每条输电线每千米的电阻为0.2Ω,现输电线在某处发生了短路,为确定短路位置,检修员在甲地将电流表接入如图所示的电路,电压表应接在 A、B (选填“A、B”或“C、D”)两点之间;若电压表和电流表示数分别为4V和0.5A,则短路位置离甲地 20 km。
【分析】知道电表的示数,根据欧姆定律求出导线的总电阻,又知道每千米导线的电阻值,可求导线的长度,然后除以2即可求出短路位置离甲地的距离。
【解答】解:
(1)图中CD为短路位置,若电压表接在CD两点之间,则电压表也被短路,电压表示数为0,不能确定短路的位置;要确定短路位置,需要测出AC、BD两输电线串联的总电阻,电压表应测总电压,所以电压表应接在AB两点之间;
(2)由I可得,导线电阻:R8Ω,
由输电线每千米的电阻为0.2Ω可得,输电线的长度:L40km,
因两条输电线是并排架设的,
所以短路位置离甲地的距离:sL40km=20km。
故答案为:A、B;20。
【点评】本题考查了欧姆定律的及其运用,知道出短路的地点离甲地的距离为导线总长度的一半是本题的关键。
11.(2025•琼山区校级三模)如图甲所示电路中,电源电压不变,灯泡L标有“9V,0.3A”,滑动变阻器R标有“20Ω,1A”,电路工作时不考虑灯丝电阻变化,并保证电路安全。第一种情况只闭合开关S,第二种情况开关S、S1、S2均闭合,两种情况下,移动滑片分别得到电流表示数I随滑动变阻器阻值R变化的关系如图乙。则与第一种情况对应的图像是 ② (选填“①”或“②”),R1的阻值为 60 Ω。
【分析】(1)由图甲可知,只闭合开关S时,灯泡与滑动变阻器串联,电流表测电路中的电流;
已知小灯泡的额定电流,根据串联电路的电流特点判断得出图乙中哪条曲线是此时的电流表示数I随滑动变阻器阻值R变化的图像,根据图像可知变阻器接入电路的电阻最小为0时,电流最大为0.3A,恰好等于灯泡的额定电流,说明灯泡正常发光,据此可确定电源电压;
(2)开关S、S1、S2均闭合时,灯泡被短路,定值电阻与滑动变阻器并联,电流表测干路中的电流,此时电流表示数I随滑动变阻器阻值R变化的图像为曲线①;当滑片移到最左端时,电路的总电阻最大,此时干路中的电流最小,由图乙中的图像可知干路中的最小电流,根据欧姆定律求出通过滑动变阻器的最小电流,再根据并联电路的电流特点求出通过定值电阻R1的电流,最后根据欧姆定律求出R1的阻值。
【解答】解:(1)由图甲可知,只闭合开关S时,灯泡与滑动变阻器串联,电流表测电路中的电流,
已知灯泡的额定电流为0.3A,且串联电路中电流处处相等,所以,为保证电路安全,电路中的电流最大为0.3A,则图乙中曲线②为此时电流表示数I随滑动变阻器阻值R变化关系图像,
由曲线②可知,滑动变阻器接入电路的电阻最小为0,此时电流最大为0.3A,恰好等于灯泡的额定电流,说明灯泡正常发光,则电源电压等于灯泡的额定电压,即U=U额=9V;
(2)开关S、S1、S2均闭合时,灯泡被短路,定值电阻与滑动变阻器并联,电流表测干路中的电流,由并联电路的电阻特点可知,此时电路的总电阻小于滑动变阻器接入电路的阻值,则干路中的电流比只闭合S时的电流更大,所以所对应的图像是曲线①;
当滑片移到最左端时,变阻器接入电路的电阻最大,电路的总电阻最大,此时干路中的电流最小,由图乙可知干路中的最小电流为I总小=0.6A,
因并联电路中各支路两端的电压相等,则通过滑动变阻器的最小电流为:I滑小0.45A,
根据并联电路的电流特点可得,通过定值电阻R1的电流为:I1=I总小﹣I滑小=0.6A﹣0.45A=0.15A,
则R1的阻值为:R160Ω。
故答案为:②;60。
【点评】本题考查了串并联电路的特点和欧姆定律的应用,正确分析图象并从图像中获取有用的信息是解题的关键。
四、作图题(共1小题)
12.(2024•茂南区校级模拟)在工业生产中,为了避免电动机转动时伤害到工人的手指,设计师安装了2个开关,要求这2个开关同时被按下时,电动机才能启动。答题纸上已画出电源部分,请在答题纸上指定位置完成符合要求的电路图。
【分析】两个开关同时被按下时,电动机才能启动,由此根据串联和并联电路特点分析两个开关的连接方式,从而画出电路图。
【解答】解:
由题知,只有两个开关同时被按下时,电动机才能启动,所以两个开关应串联共同控制电动机,电路图如图所示:
【点评】本题的关键是根据电动机的工作条件确定开关的连接方式,然后根据串、并联的特点设计电路。
五、实验探究题(共4小题)
13.(2025秋•宝安区期中)为了完成“探究电流与导体两端电压的关系”的实验,小航和同学们准备了以下器材:电压恒定的电源(6V)、定值电阻(10Ω)、电流表(0~0.6A)、电压表(0~15V)、滑动变阻器(50Ω,1A)等。
U/V
1
2
3
4
5
6
I/A
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
(1)本实验主要应用的物理研究方法为 控制变量法 ;连接电路前,应将开关 断开 。
(2)小航按图甲连接好电路后,闭合开关,发现电压表示数接近电源电压,电流表几乎无示数,电路故障为 C (选填答案序号)。
A.电流表处存在断路
B.滑动变阻器短路
C.定值电阻R断路
(3)小航根据实验数据绘制的I﹣U图像,如图乙所示,分析图像初步得到结论:电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成 正 比。同组的小瑞根据实验数据表格,也得出了这一结论,他的依据是 导体两端电压与通过导体的电流之比为一定值 。
(4)另一同学在实验过程中误将定值电阻接成了小灯泡,所绘制的I﹣U图像如丙图所示,发现图像并不是一条直线,原因是 小灯泡电阻随温度改变而升高 。
【分析】(1)当研究的物理问题受多个因素影响时,要研究该物理问题与某个因素的关系,需要控制其他因素不变,这种研究问题的方法叫控制变量法;为了保护电路,连接电路时,开关应断开;
(2)连接好电路后,闭合开关,发现电流表几乎无示数,说明电路可能断路,电压表示数接近电源电压,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;
(3)分析图乙,图像为经过坐标原点的直线,导体两端电压与通过导体的电流之比为一定值,据此可知电流与电压的关系;(4)从影响电阻大小的因素方面考虑。
【解答】解:(1)导体中的电流与导体两端的电压和导体的电阻有关,探究电流与导体两端电压的关系,需要导体的电阻不变,本实验运用了控制变量法;为了保护电路,连接电路时,开关应断开;
(2)连接好电路后,闭合开关,发现电流表几乎无示数,说明电路可能断路,电压表示数接近电源电压,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,即故障为定值电阻R断路,故选:C;
(3)由图乙可知,图像为经过坐标原点的直线,则导体两端电压与通过导体的电流之比为一定值,所以,电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比;(4)小灯泡的电流随电压变化的图像不是一条直线,是因为小灯泡灯丝的电阻是变化的,灯丝电压的升高时,灯丝的温度升高,灯丝电阻变大;
故答案为:(1)控制变量法;断开;
(2)C;
(3)正;导体两端电压与通过导体的电流之比为一定值;
(4)小灯泡电阻随温度改变而升高。
【点评】本题探究电流与电压的关系,考查电路连接、电路故障、数据分析、实验评估以及控制变量法的应用等知识,是基础实验题。
14.(2025秋•长春校级月考)某小组同学在“探究电流与电阻的关系”实验中,部分器材选用如下:电压为6V的电源,阻值为0∼75Ω的滑动变阻器,10Ω、20Ω、30Ω、50Ω的定值电阻各一个,其他器材,回答下列问题。
(1)利用10Ω电阻完成实验时闭合开关后,发现电压表电流表几乎无示数,接下来的操作应该是 向左移动滑动变阻器的滑片 。
(2)接下来断开开关,取下10Ω的定值电阻,换成20Ω的定值电阻,闭合开关;应向 B (选填“A”或“B”)端移动滑片,直至电压表示数为 2V 时,读出电流表的示数。记录实验数据,并绘制成图乙所示,分析图像可知: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 ;
(3)其他小组同学发现用以上的器材无法得出图像乙中的所有数据,请你推测用 50 Ω的定值电阻无法完成实验:为了完成以上所有探究可以换用最大阻值至少为 100 Ω的滑动变阻器。
(4)当使用定值电阻Rx进行实验时,刚一闭合开关,就发现电压表的示数恰好为2V,则Rx的阻值为 37.5 Ω;为了用以上4个定值电阻都能进行实验并确保电路安全,应控制定值电阻两端的电压不小于 2.4 V。
【分析】(1)闭合开关电压表电流表几乎无示数,说明滑动变阻器阻值过大,减小滑动变阻器阻值。
(2)在探究电流与电阻的关系实验中,要控制电阻两端电压不变。根据串联分压原理分析。
由图乙可知,计算定值电阻保持不变的电压为U=IR。
由图乙根据电流与电阻的乘积不变,得出结论是。
(3)换上某定值电阻无法完成实验的原因为,滑动变阻器的最大阻值也无法承担分压压力,导致此定值电阻两端的电压大于2V,为此先计算出可完成此实验的最大定值电阻的阻值,当滑动变阻器全部接入且定值电阻两端电压为2V时的最大电阻,判断50Ω的定值电阻能否完成此实验。
若要50Ω的定值电阻也能完成此实验,计算此时电路中的电流,根据串联分压,计算滑动变阻器的最大阻值至少为100Ω。
(4)刚闭合开关滑动变阻器滑片在阻值最大处,此时电压表示数正好为2V,计算定值电阻Rx,
滑动变阻器全部接入时,根据欧姆定律计算50Ω电阻分得的电压即为定值电阻两端应控制的最小电压值。
【解答】解:(1)利用10Ω电阻完成实验时闭合开关后,闭合开关电压表电流表几乎无示数,说明滑动变阻器阻值过大,电路在电流过小,应该向左调节滑片,减小滑动变阻器阻值。
(2)在探究电流与电阻的关系实验中,要控制电阻两端电压不变。当把10Ω的定值电阻换成20Ω的定值电阻时,根据串联分压原理,电阻增大,其分得的电压增大,为了保持电阻两端电压不变,应增大滑动变阻器接入电路的电阻,即向B端移动滑片,直至电压表示数与原来10Ω电阻接入时的电压相同。
由图乙可知,定值电阻的阻值为10Ω时,通过定值电阻的电流为0.2A,定值电阻的阻值为50Ω时,通过定值电阻的电流为0.04A,所以定值电阻保持不变的电压为U=IR=0.2A×10Ω=0.04A×50Ω=2V
所以移动滑动变阻器的滑片,保持电压表的示数为2V。
由图乙可知,电流随电阻增大而减小,电流与电阻的乘积不变,所以可得结论是: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。
(3)换上某定值电阻无法完成实验的原因为,滑动变阻器的最大阻值也无法承担分压压力,导致此定值电阻两端的电压大于2V,为此先计算出可完成此实验的最大定值电阻的阻值,当滑动变阻器全部接入且定值电阻两端电压为2V时的电阻为
因此50Ω的定值电阻无法完成此实验。
若要50Ω的定值电阻也能完成此实验,此时电路中的电流为
此时需要阻值为
的电阻分压,因此滑动变阻器的最大阻值至少为100Ω。
(4)刚闭合开关滑动变阻器滑片在阻值最大处,此时电压表示数正好为2V,所以
滑动变阻器全部都接入时,50Ω电阻分得的电压即为定值电阻两端应控制的最小电压值。
故答案为:(1)向左移动滑动变阻器的滑片;(2)B;2V;通过导体的电流和导体的电阻成反比;(3)50;100;(4)37.5;2.4。
【点评】本题为探究“电流与电压、电阻的关系”的实验,考查故障分析、操作过程、器材选取、数据分析、实验结论等知识,计算量大,难度大。
15.(2025•江西模拟)在“伏安法测电阻”的实验中,实验器材有新干电池3节、电流表和电压表各一个、规格为“20Ω,1A”的滑动变阻器一个、待测电阻一个、开关和导线若干。
【进行实验】
(1)某同学连接了如图甲所示电路,若闭合开关,电压表的指针将 不偏转 (选填“正向偏转”“不偏转”或“反向偏转”)。检查电路时发现有一根导线连接错误,请在错误的导线上打“×”,并画出正确连线。
(2)排除故障后,闭合开关,多次调节滑动变阻器滑片,将实验数据记录在下表中,其中第2次实验中电流表的示数如图乙所示,读数为 0.16 A。
实验次数
1
2
3
4
5
电压U/V
1.0
1.6
2.0
2.5
3.0
电流I/A
0.10
0.18
0.26
0.30
(3)老师看完数据后,发现有一次数据不是由实际测量得到的,请你分析它是第 1 次的数据,理由是 定值电阻两端的最小电压U最小=1.5V>1V 。
(4)本实验中测得待测电阻的阻值为 10.2 (保留一位小数)Ω。
【实验拓展】该同学完成实验后,还想利用现有器材进行其他电学实验,你认为他还可以进行的实验是 探究电流与电压之间的关系(或测量电阻的电功率) 。
【分析】(1)电压表与电流表并联了,电压表被短路;电流应从电压表的正接线柱流入,从负接线柱流出;
(2)根据电流表选用的量程确定分度值读数;
(3)求出定值电阻的大约值,根据分压原理,得出电压表的最小读数;
(4)根据欧姆定律求出对应的电阻,最后求平均值得出测量结果;多次测量的目的:一是用来求平均值来减小误差,二是为了从不同情况中找到普遍规律;
【实验拓展】根据P=UI知可以测量电阻的电功率。根据I知可以测量电流与电压之间的关系。
【解答】解:(1)电压表与电流表并联了,电压表被短路,故电压表指针不动;电流应从电压表的正接线柱流入,从负接线柱流出,电压表应并联接在定值电阻的两端,如图所示:
(2)由乙图可知,电流表量程为0~0.6A,其分度值为0.02A,示数为0.16A,
(3)由表中第5数据,根据欧姆定律,定值电阻R510Ω,
根据分压原理,当滑动变阻器的最大电阻连入电路中时,电压表示数最小,定值电阻两端的最小电压U最小U4.5V=1.5V>1V,
所以第1组数据不是本实验中测得的;
(4)由表格可知电阻两端的电压和通过的电流,根据欧姆定律可得:
R210Ω, R311.1Ω, R49.6Ω, R510Ω,
所测量的电阻阻值应是R10.2Ω;
【实验拓展】实物电路中有电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线等器材,因此可以测量的物理量是电压和电流,所以可以探究电流与电压之间的关系,根据P=UI可知还可测量电阻的电功率。
故答案为:(1)不偏转;;(2)0.16;(3)1;定值电阻两端的最小电压U最小=1.5V>1V;(4)10.2;【实验拓展】探究电流与电压之间的关系(或测量电阻的电功率)。
【点评】本题为伏安法测电阻实验,主要考查了电路故障分析、电路连接、电流表读数、欧姆定律的计算、实验数据的分析等,知识点多,可以说每道小题学生都容易出错,难度较大。
16.(2023•东港区校级二模)如图甲所示是小杨利用两节干电池做电源,测量未知电阻Rx阻值的实验电路图。
(1)闭合开关前,小杨发现已连接的电路有一根导线连接错误,请你在错误的连线上画“×”,并用笔画线代替导线将电路连接正确。
(2)电路连接正确后,闭合开关S,移动滑动变阻器滑片P到某一位置时,电压表的示数如图乙所示,则此时的电压是 2 V,电流表的示数如图丙所示,则此时的电流是 0.5 A,此次测得电阻R的阻值为 4 Ω。
(3)接着小杨又测出了两次R的阻值,分别为3.9Ω和3.8Ω,则R的阻值应为 3.9 Ω。
(4)小杨绘制出定值电阻Rx的I﹣U图像如图丁中的a所示,然后将定值电阻换成小灯泡,用同样的方法多次实验,并根据实验数据绘制出灯泡的I﹣U图像,如图丁中的b所示,由图像可以看出小灯泡灯丝的电阻是变化的,原因是 灯丝电阻随温度的变化而变化 ,丁图中A、B、C三点电阻最大的是 B 点。
(5)小杨还想测量一个阻值约为300Ω的定值电阻R1的阻值,他发现用改正后的如图甲所示的电路无法完成该实验,原因是 电路中的电流太小,电流表无法测出 。
【分析】(1)伏安法测量电阻的电路中,首先从电源正极出发,依次连接到电源负极,电压表和小灯泡并联,滑动变阻器采用一上一下的连接方式;
(2)(3)根据电表的量程读出电表的示数,根据欧姆定律计算电阻;求出三电阻测量值的平均值,以减小误差;
(4)定值电阻的I﹣U图像是正比例图线,阻值变化的I﹣U图像是曲线;知道灯丝的电阻随温度的变化而变化;
图线中a、b相交处的电阻相等,因灯泡的电阻增大,由图线b可知,所以RA<RC<R交点,据此分析回答;
(5)根据串联电路中电流和电压的规律进行分析和计算。
【解答】解:(1)分析实验电路,首先从电源正极出发,依次连接到电源负极,电压表和未知电阻Rx并联,滑动变阻器采用一上一下的连接方式,电路中连接错误的导线为滑动变阻器C接线柱与待测电阻右端的连线,正确的电路连接如图所示:
(2)如图乙所示,电压表选用的是小量程,分度值为0.1V,电压表的示数为2V,如图丙所示,电流表选用的是小量程,分度值为0.02A,电压表的示数为0.5A,根据欧姆定律可得此次测得电阻Rx的阻值为:Rx4Ω;
(3)小明又测出了两次Rx的阻值,分别为3.9Ω和3.8Ω,Rx的阻值应为三次电阻测量值的平均值,即为:
Rx3.9Ω;
(4)图a是正比例图线,表示定值电阻的I﹣U图像,图b是曲线,表示灯泡的阻值是变化的;
由图线可知,a、b相交处的电阻相等,即:R=R交点,
由图线b可知,灯泡两端的电压变大时,电流变大,根据P=UI灯泡的实际功率变大,灯丝温度升高,灯泡的电阻增大,
所以RA<RC<R交点,即:RA<RC<RB;
(5)定值电阻R1的阻值约为300Ω,电源电压不超过3V,由欧姆定律可知通过电路的电流太小,电流表无法直接测出;
故答案为:(1)如图所示;(2)2;0.5;4;(3)3.9;(4)灯丝电阻随温度的变化而变化;B;(5)电路中的电流太小,电流表无法测出。
【点评】本题考查了伏安法测量电阻的实验,主要考查电路的连接、滑动变阻器的连接方式、电流表的读数方法、串联电路中电压规律和欧姆定律的计算等知识,属中考的热点题。
六、计算题(共1小题)
17.(2025秋•南昌县月考)如图所示,电源电压恒定6V不变,R2=6Ω,R3=4Ω,滑动变阻器上标有“12Ω,1A”字样,电压表量程0﹣3V;
(1)当闭合开关S、S1、S2,滑片P移到最左端时,电流表指针偏转正常,请通过计算说明电流表选取的量程是0﹣0.6A还是0﹣3A;
(2)当闭合S、S1,断开S2,在两个电表量程均不变的情况下,请通过计算说明,滑片P能否移到最右端;
(3)当闭合S、S2,断开S1时,为保证各元件安全,要求滑动变阻器R1连入电路的阻值范围。
【分析】(1)当闭合开关S、S1、S2,滑片P移到最左端时,R2和R3并联,电流表测干路电流,根据并联电路特点和欧姆定律求出电流表示数,可选取正确的量程;
(2)闭合S、S1、断开S2时,R1、R2串联,根据串联电路特点与欧姆定律可判断出滑片能否移到最右端;
(3)当闭合S、S2,断开S1时,R1、R3串联,根据串联电路特点与欧姆定律可求滑动变阻器R1连入电路的阻值范围。
【解答】解:(1)当闭合开关S、S1、S2,滑片P移到最左端时,R2和R3并联,电流表测干路电流,
电流表示数为:I并=I2+I3,
0.6A<2.5A<3A,因此电流表选取的量程是0﹣3A;
(2)闭合S、S1、断开S2时,R1、R2串联,
当滑片P移到最右端时,R1=12Ω,
电路中的电流为:,
R1两端的电压为:A×12Ω=4V,超过了电压表的量程,因此滑片P不能移到最右端;
(3)当闭合S、S2,断开S1时,R1、R3串联,
当电压表示数最大等于3V时,R1阻值最大,根据串联分压特点可得:R1最大;
当滑片P在最右端时,R3单接,电路中电流为1.5A,小于电流表量程,因此滑片可移至阻值最大处,
滑动变阻器R1连入电路的阻值范围为:0~4Ω。
答:(1)电流表选取的量程是0﹣3A;
(2)滑片P不能移到最右端;
(3)滑动变阻器R1连入电路的阻值范围为:0~4Ω。
【点评】本题考查欧姆定律的多状态计算,属于能力提升题。
七、综合能力题(共1小题)
18.(2025秋•徐汇区校级月考)嫦娥六号探测器搭载有月球穿透雷达、红外成像光谱仪及自适应采样机械臂,探测器采用“粗精结合”的避障策略,经环月降轨后着陆于月球背面南极——艾特肯盆地预选区域,通过钻取与表取双模式采集月壤样本。实现了人类首次月球背面自动采样返回,并开展月球早期演化史、月幔物质组成等前沿科学研究。
(1)火箭发射:如图甲为火箭发射时的情景,下列说法正确的是 AC 。
A.火箭加速升空过程中,机械能增大
B.火箭升空过程中,燃料燃烧释放的内能全部转化为火箭的机械能
C.火箭升空过程中与空气摩擦,外壳温度会上升,这是通过做功增加了外壳的内能
(2)自适应采样机械臂分析:“嫦娥六号”探测器成功抵达月球后,开始执行采集月壤样本任务。自适应采样水平机械臂简化图如图乙所示,AB=3OA,不计自身重力,当采集重力为1N的月壤样本时,在A点所用最小拉力为 4 N,其方向为 竖直向上 ;
(3)探测器温控报警电路分析:为了确保“嫦娥六号”探测器上的精密仪器在合适的温度环境下正常工作,科研团队设计了一款智能测温报警器。该智能测温报警电路如图丙所示:电源电压为12V,报警器(电阻不计)通过的电流超过20mA时就会报警,电阻箱最大阻值为999Ω,热敏电阻Rt的阻值随温度t的变化关系如图丁所示。
①要求:当所测温度达到或超过40℃时,系统报警,按照下列步骤调试电路:
a.电路接通前,应先将滑动变阻器滑片置于b端,再将电阻箱调到 200 Ω;
b.将开关S向c端闭合,移动滑动变阻器直至报警器报警;
c.保持滑动变阻器滑片位置不变,再将开关S向d端闭合,报警系统即可正常使用。
②若采用的电源是干电池,随着使用时间的增长,将会导致报警温度偏差,为此应将滑动变阻器的滑片向 a (选填“a”或“b”)移动才能达到预设效果。
【分析】(1)动能和势能都属于机械能,动能是物体运动时具有的能量,势能是存储着的能量,动能和势能是机械能的两种表现形式。
燃料燃烧释放的内能部分转化为机械能,部分以热量形式散失,不可能全部转化。
火箭与空气摩擦时,通过做功将机械能转化为内能。
(2)根据杠杆平衡条件:F×OA=G×OB进行求解。
(3)结合串联电路的特点,对测器温控报警进行电路分析。
【解答】解:(1)A、加速升空时,质量不变,速度增大(动能增大),高度升高(重力势能增大),因此机械能增大,故A正确。
B.燃料燃烧释放的内能部分转化为机械能,部分以热量形式散失,不可能全部转化,故B错误。
C.火箭与空气摩擦时,通过做功将机械能转化为内能,使外壳温度上升,故C正确。
故选:AC。
(2)机械臂为杠杆模型,O为支点,AB=3OA,故 OB=OA+AB=4OA,根据杠杆平衡条件:F×OA=G×OB,即 F×OA=1N×4OA,解得 F=4N,
为使拉力最小,力臂需最长(即OA为力臂),因此拉力方向应竖直向上(与重力方向相反)。
(3)探测器温控报警电路分析
①调试电路步骤:a.电路接通前,应先将滑动变阻器滑片置于阻值最大端即b端,再将电阻箱调到所测温度达到40℃时,热敏电阻的阻值:
因为由图丁可知,热敏电阻的温度从20℃升高到50℃时,电阻值从400Ω降到100Ω,所以每升高1℃时阻值减小10Ω,因此40℃时,热敏电阻的阻值为RT=400Ω﹣10Ω/℃×(40℃﹣20℃)=200Ω;
②当采用干电池作为电源时,随着使用时间增长,干电池的内阻会增大,路端电压会降低。根据I,在总电阻不变的情况下,电流会变小。为了使电流达到20mA报警,需要减小总电阻。因为热敏电阻的阻值随温度变化的关系是固定的,所以只能减小滑动变阻器的阻值,即将滑动变阻器的滑片向a端移动。
故答案为:(1)AC;(2)4;竖直向上;(3)①200;②a。
【点评】本题考查了机械能概念,能量的转化,改变内能的方式,杠杆的计算,电路的分析等。
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$九年寒假分层作业(物理) 提升卷·能力题
第十七章 欧姆定律(提升卷)
一、选择题(共4小题)
1.(2025秋•内江校级期中)在学过欧姆定律后,同学们有以下认识,其中正确的是( )
A.欧姆定律揭示了导体中的电压与电流、电阻的关系
B.导体两端电压一定时,通过导体的电流与电阻成反比
C.在电流一定时,导体的电阻跟通过导体的电压成正比
D.导体两端的电压与通过导体的电流成正比,与导体的电阻成反比
2.(2025秋•薛城区期中)小松同学在“探究通过导体的电流与其两端电压的关系”时,将记录的实验数据通过整理作出了如图所示的图像,下列说法中错误的是( )
A.依据图像可得导体电阻分别为R甲=5Ω、R乙=10Ω
B.导体两端的电压为零时,通过导体的电流为零,电阻也为零
C.若只将甲、乙导体串联在电路中,当电路电流为0.2A时,电源电压为3V
D.若只将甲、乙导体并联在电路中,当电源电压为2V时,电路总电流为0.6A
第2题图 第3题图 第4题图
3.(2025•泸州)“天工”社团的同学们用宽度不同、厚度均匀的铝片自制了一个电热切割器,用来切割塑料泡沫,如图所示。下列分析正确的是( )
A.通过EF、FG和GH三段铝片的电流相等 B.加在EF、FG和GH三段铝片两端的电压相等
C.EF、FG和GH三段铝片的电阻相等 D.用GH段去切割塑料泡沫,效果最好
4.(2025•太湖县三模)在如图甲、乙所示的电路中,所有元件均完好,电源电压相等且保持不变。已知R1、R2、R3为定值电阻,R4为滑动变阻器(滑片在中点附近某位置)。闭合开关,两个电路中有两个电流表的示数相同,则下列判断正确的是( )
A.A1与A2示数相同,R2短路 B.A2与A4示数相同,R2>R3
C.A3与A4示数相同,R2=R3 D.A1与A4示数相同,R1+R2=R3+R4
二、多选题(共3小题)
(多选)5.(2025•五华区校级模拟)如图所示的电路中,电源电压恒定,闭合开关S后,滑动变阻器的滑片P向右移动的过程中,下列说法正确的是( )
A.电压表V读数与电流表A1读数的比值变小 B.电流表A2读数与电流表A1读数的差值不变
C.电流表A2读数变小,电压表V读数变大 D.电压表V读数与电流表A2读数的比值变大
第5题图 第6题图
(多选)6.(2025秋•都江堰市校级期中)如图甲,电源电压恒定,R为定值电阻,滑动变阻器R′标有“20Ω,1A”,电流表量程为0~0.6A,电压表量程为0~15V。只闭合开关S和S1,滑片从最右端滑动到a点时,灯泡L恰好正常发光,只闭合开关S和S2,滑片从a点向某一方向移动,直到b点时,电压表示数与灯泡L正常发光时的电压相同,两次调节过程中,两电表示数关系如图乙所示,下列说法正确的是( )
A.电源电压为6V B.定值电阻R的阻值为20Ω
C.灯泡正常发光时的电阻为12Ω D.b点在a点的右侧
(多选)7.(2024•和平区模拟)为了统计出入商场的客流量,工作人员在大门前安装计数装置,有人经过时计数一次,简化电路图如图甲所示。其中S为激光源,R1为光敏电阻(有光照射时,阻值较小;无光照射时,阻值较大;有人经过大门时,会挡住照向R1的光线),R0为定值保护电阻,其两端的电压随时间变化的图像如图乙所示。已知计数器电路的电源电压恒为3V,保护电阻R0的阻值为20Ω,下列说法正确的是( )
A.在0~3秒内,光敏电阻R1由大变小
B.电压表示数为2V时,计数器会计数一次
C.有人通过商场大门时,光敏电阻R1的阻值为40Ω
D.有人通过商场大门和没有人通过商场大门时电路的电流之比为1:2
第7题图 第8题图
三、填空题(共4小题)
8.(2024秋•南京期末)如甲所示,电源电压恒定,R0、R1均为定值电阻,R2为滑动变阻器。闭合开关S,将滑片P由a端滑到b端过程中,电流表示数将变 ;图乙中图线①、②分别表示电压表V1、V2示数与电流表示数变化关系,则滑动变阻器R2最大阻值为 Ω;通过分析可知R1的阻值为 Ω,电源电压为 V。
9.(2025秋•德阳期中)如图,电源电压为6V且保持不变,定值电阻R1=10Ω,变阻器R2最大阻值为30Ω,电流表量程为0~3A,在安全范围内变阻器滑片P右滑动时,电流表示数 (选填“变大”“变小”或“不变”),要保证电路安全,变阻器接入电路的阻值范围是 。
第9题图 第10题图 第11题图
10.(2024秋•江阴市期末)甲、乙两地之间沿直线架设了两条输电线。已知每条输电线每千米的电阻为0.2Ω,现输电线在某处发生了短路,为确定短路位置,检修员在甲地将电流表接入如图所示的电路,电压表应接在 (选填“A、B”或“C、D”)两点之间;若电压表和电流表示数分别为4V和0.5A,则短路位置离甲地 km。
11.(2025•琼山区校级三模)如图甲所示电路中,电源电压不变,灯泡L标有“9V,0.3A”,滑动变阻器R标有“20Ω,1A”,电路工作时不考虑灯丝电阻变化,并保证电路安全。第一种情况只闭合开关S,第二种情况开关S、S1、S2均闭合,两种情况下,移动滑片分别得到电流表示数I随滑动变阻器阻值R变化的关系如图乙。则与第一种情况对应的图像是 (选填“①”或“②”),R1的阻值为 Ω。
第12题图 第14题图
U/V
1
2
3
4
5
6
I/A
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
四、作图题(共1小题)
12.(2024•茂南区校级模拟)在工业生产中,为了避免电动机转动时伤害到工人的手指,设计师安装了2个开关,要求这2个开关同时被按下时,电动机才能启动。答题纸上已画出电源部分,请在答题纸上指定位置完成符合要求的电路图。
五、实验探究题(共4小题)
13.(2025秋•宝安区期中)为了完成“探究电流与导体两端电压的关系”的实验,小航和同学们准备了以下器材:电压恒定的电源(6V)、定值电阻(10Ω)、电流表(0~0.6A)、电压表(0~15V)、滑动变阻器(50Ω,1A)等。
(1)本实验主要应用的物理研究方法为 ;连接电路前,应将开关 。
(2)小航按图甲连接好电路后,闭合开关,发现电压表示数接近电源电压,电流表几乎无示数,电路故障为 (选填答案序号)。A.电流表处存在断路 B.滑动变阻器短路 C.定值电阻R断路
(3)小航根据实验数据绘制的I﹣U图像,如图乙所示,分析图像初步得到结论:电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成 比。同组的小瑞根据实验数据表格,也得出了这一结论,他的依据是 。
(4)另一同学在实验过程中误将定值电阻接成了小灯泡,所绘制的I﹣U图像如丙图所示,发现图像并不是一条直线,原因是 。
14.(2025秋•长春校级月考)某小组同学在“探究电流与电阻的关系”实验中,部分器材选用如下:电压为6V的电源,阻值为0∼75Ω的滑动变阻器,10Ω、20Ω、30Ω、50Ω的定值电阻各一个,其他器材,回答下列问题。
第14题图 第15题图
(1)利用10Ω电阻完成实验时闭合开关后,发现电压表电流表几乎无示数,接下来的操作应该是 。
(2)接下来断开开关,取下10Ω的定值电阻,换成20Ω的定值电阻,闭合开关;应向 (选填“A”或“B”)端移动滑片,直至电压表示数为 时,读出电流表的示数。记录实验数据,并绘制成图乙所示,分析图像可知:当导体两端的电压一定时, ;
(3)其他小组同学发现用以上的器材无法得出图像乙中的所有数据,请你推测用 Ω的定值电阻无法完成实验:为了完成以上所有探究可以换用最大阻值至少为 Ω的滑动变阻器。
(4)当使用定值电阻Rx进行实验时,刚一闭合开关,就发现电压表的示数恰好为2V,则Rx的阻值为 Ω;为了用以上4个定值电阻都能进行实验并确保电路安全,应控制定值电阻两端的电压不小于 V。
15.(2025•江西模拟)在“伏安法测电阻”的实验中,实验器材有新干电池3节、电流表和电压表各一个、规格为“20Ω,1A”的滑动变阻器一个、待测电阻一个、开关和导线若干。
【进行实验】
(1)某同学连接了如图甲所示电路,若闭合开关,电压表的指针将 (选填“正向偏转”“不偏转”或“反向偏转”)。检查电路时发现有一根导线连接错误,请在错误的导线上打“×”,并画出正确连线。
(2)排除故障后,闭合开关,多次调节滑动变阻器滑片,将实验数据记录在下表中,其中第2次实验中电流表的示数如图乙所示,读数为 A。
实验次数
1
2
3
4
5
电压U/V
1.0
1.6
2.0
2.5
3.0
电流I/A
0.10
0.18
0.26
0.30
(3)老师看完数据后,发现有一次数据不是由实际测量得到的,请你分析它是第 次的数据,理由是 。
(4)本实验中测得待测电阻的阻值为 (保留一位小数)Ω。
【实验拓展】该同学完成实验后,还想利用现有器材进行其他电学实验,你认为他还可以进行的实验是 。
16.(2023•东港区校级二模)如图甲所示是小杨利用两节干电池做电源,测量未知电阻Rx阻值的实验电路图。
(1) 闭合开关前,小杨发现已连接的电路有一根导线连接错误,请你在错误的连线上画“×”,并用笔画线代替导线将电路连接正确。
(2)电路连接正确后,闭合开关S,移动滑动变阻器滑片P到某一位置时,电压表的示数如图乙所示,则此时的电压是 V,电流表的示数如图丙所示,则此时的电流是 A,此次测得电阻R的阻值为 Ω。
(3)接着小杨又测出了两次R的阻值,分别为3.9Ω和3.8Ω,则R的阻值应为 Ω。
(4)小杨绘制出定值电阻Rx的I﹣U图像如图丁中的a所示,然后将定值电阻换成小灯泡,用同样的方法多次实验,并根据实验数据绘制出灯泡的I﹣U图像,如图丁中的b所示,由图像可以看出小灯泡灯丝的电阻是变化的,原因是 ,丁图中A、B、C三点电阻最大的是 点。
(5)小杨还想测量一个阻值约为300Ω的定值电阻R1的阻值,他发现用改正后的如图甲所示的电路无法完成该实验,原因是 。
六、计算题(共1小题)
17.(2025秋•南昌县月考)如图所示,电源电压恒定6V不变,R2=6Ω,R3=4Ω,滑动变阻器上标有“12Ω,1A”字样,电压表量程0﹣3V;
(1)当闭合开关S、S1、S2,滑片P移到最左端时,电流表指针偏转正常,请通过计算说明电流表选取的量程是0﹣0.6A还是0﹣3A;
(2)当闭合S、S1,断开S2,在两个电表量程均不变的情况下,请通过计算说明,滑片P能否移到最右端;
(3)当闭合S、S2,断开S1时,为保证各元件安全,求滑动变阻器R1连入电路的阻值范围。
第17题图 第18题图
七、综合能力题(共1小题)
18.(2025秋•徐汇区校级月考)嫦娥六号探测器搭载有月球穿透雷达、红外成像光谱仪及自适应采样机械臂,探测器采用“粗精结合”的避障策略,经环月降轨后着陆于月球背面南极——艾特肯盆地预选区域,通过钻取与表取双模式采集月壤样本。实现了人类首次月球背面自动采样返回,并开展月球早期演化史、月幔物质组成等前沿科学研究。
(1)火箭发射:如图甲为火箭发射时的情景,下列说法正确的是 。
A.火箭加速升空过程中,机械能增大
B.火箭升空过程中,燃料燃烧释放的内能全部转化为火箭的机械能
C.火箭升空过程中与空气摩擦,外壳温度会上升,这是通过做功增加了外壳的内能
(2)自适应采样机械臂分析:“嫦娥六号”探测器成功抵达月球后,开始执行采集月壤样本任务。自适应采样水平机械臂简化图如图乙所示,AB=3OA,不计自身重力,当采集重力为1N的月壤样本时,在A点所用最小拉力为 N,其方向为 ;
(3)探测器温控报警电路分析:为了确保“嫦娥六号”探测器上的精密仪器在合适的温度环境下正常工作,科研团队设计了一款智能测温报警器。该智能测温报警电路如图丙所示:电源电压为12V,报警器(电阻不计)通过的电流超过20mA时就会报警,电阻箱最大阻值为999Ω,热敏电阻Rt的阻值随温度t的变化关系如图丁所示。
①要求:当所测温度达到或超过40℃时,系统报警,按照下列步骤调试电路:
a.电路接通前,应先将滑动变阻器滑片置于b端,再将电阻箱调到 Ω;
b.将开关S向c端闭合,移动滑动变阻器直至报警器报警;
c.保持滑动变阻器滑片位置不变,再将开关S向d端闭合,报警系统即可正常使用。
②若采用的电源是干电池,随着使用时间的增长,将会导致报警温度偏差,为此应将滑动变阻器的滑片向 (选填“a”或“b”)移动才能达到预设效果。
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