内容正文:
主题十四 欧姆定律
专题14 欧姆定律(原卷版)
目 录
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考点一 导体与绝缘体 4
考点二 影响导体电阻大小的因素 5
考点三 欧姆定律的应用 6
考点四 动态电路分析 8
考点五 图像题 10
考点六 敏感电阻的动态电路分析 12
考点七 伏安法测电阻(实验题) 14
考点八 探究电流与电阻、电压的关系(实验题) 17
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1. (2025·江苏省无锡市·一模)物理学通常会将看不见的现象或无法直接量度的物理量,转换为看得见的现象和易于观测的物理量,这种分析问题的方法叫转换法。下列实验中没有使用转换法的是( ) 新考法
A.研究气泡的运动速度 B.用沙子、钉桌探究影响压力作用效果的因素
C.用电流表探究导体电阻的影响因素 D.用液体压强计探究液体压强影响因素
2. (2025·江苏省南京市·二模)图甲为天然气泄漏检测电路原理图,电源电压恒定,为定值电阻,气敏传感器两端的电压随天然气浓度变化的关系如图乙,下列描述两端的电压和电路中的电流随天然气浓度变化的关系图线中,可能正确的是( ) 新考法
A. B.
C. D.
3. (2025·江苏省盐城市·二模)电阻和 的阻值规格均为,电阻 的阻值规格为。小玉将和 按如图所示方式连入电路中,闭合开关,观察到两电表指针均发生偏转;然后用替换,与替换前相比,电流表示数减小了。经过思考后,小玉认为电路中存在故障。已知电路中的电源电压始终保持不变,3个电阻中只有1个电阻存在故障,请根据以上信息判断以下说法错误的是( ) 新情境
A.电路中的故障可能是短路
B.若替换前后,电压表和电流表的示数之比保持不变,则故障是短路
C.若替换后,电压表示数为 0,则故障是断路
D.若替换后,电压表示数的变化量为4,则故障是短路
4. (2025·江苏省苏州市·二模)利用气压传感器设计一款电子天平,结构简图如下。将物体放于秤盘,秤盘通过细绳拉动活塞右移,改变密闭气缸内气压,影响传感器电阻。通过观察电流表示数读出物体质量。已知传感器电阻与气缸内气压的关系。不计秤盘、细绳与活塞的重力和摩擦。电源电压,定值电阻。活塞横截面积为,此时大气压强为取。则说法错误的是( ) 新情境
A.秤盘中物体质量的增加,电流表示数减小
B.当电子电流表示数为时,秤盘中物体的质量为
C.电表示数I与物体质量的关系式
D.长时间使用后电源电压降低,引起所测物体质量偏大
5. (2025·江苏省连云港市·一模)某同学设计了一种烟雾报警器,其原理电路如图所示,R0为定值电阻,R为光敏电阻,其阻值随光照强度的减弱而增大,当电流表示数减小至某一值时,装置报警。S闭合后,当有烟雾遮挡射向R的激光时( ) 跨学科
A.电压表示数减小
B.电路消耗的总功率增大
C.电压表与电流表的示数之比减小
D.若减小R0的阻值,可使装置在更高浓度烟雾下才报警
考点一 导体与绝缘体
1.(2025·福建省泉州市·模拟)通常情况下,下列物体属于导体的是( )
A.铅笔芯 B.塑料尺 C.橡胶棒 D.玻璃杯
2.(2025·海南省儋州市·三模)LED灯在交通信号灯和大面积显示屏中得到了广泛应用。制造LED灯的主要材料是( )
A.超导体 B.半导体 C.导体 D.绝缘体
3.下列物质中,常被用来制作家庭电路导线的是( )
A.铜 B.银 C.铁 D.石墨
4.(2025·江西省南昌市·调研)小明在某配电装备室看到了如图所示的标志,这是因为自来水是 (选填“导体”或“绝缘体”),用自来水灭火可能会导致电路 (填电路的状态),造成新的危害。
5.(2025·福建省莆田市·模拟)将一节电池正、负极与一种特制的“钢丝棉”连接后,瞬间出现了电火花,燃起了火焰,如图所示。此现象的发生是因为“钢丝棉”是 ,导致电源发生 ,电流过大,产生热量过大,达到“钢丝棉”着火点,使其燃烧。
考点二 影响导体电阻大小的因素
6.在农村电网改造中,更换的新铝芯电缆(如图)比旧的电阻更小,主要是因为新电缆( )
A.铝芯更细 B.铝芯更粗
C.绝缘皮更薄 D.绝缘皮更厚
7.甲、乙是由同种材料制成的两个导体,甲、乙的电阻相等,长度分别为L甲、L乙,横截面积分别为S甲、S乙,则下列判断可能成立的是( )
A.L甲>L乙,S甲>S乙 B.L甲>L乙,S甲<S乙
C.L甲>L乙,S甲=S乙 D.L甲=L乙,S甲>S乙
8.(2025·湖北省武汉市·三模)如图所示,演示板上镍铬合金丝①接在接线柱A、B之间、镍铬合金丝②接在接线柱C、D之间,它们的长度关系为LCD=2LAB,横截面积关系为SAB=SCD,将这两根镍铬合金丝分别接入电路(电路线头只能分别接在A、B或C、D上),闭合开关,观察电流表示数。下列说法错误的是( )
A.该装置是通过电流表的示数来反映导体电阻的大小
B.该装置可以探究导体电阻的大小跟导体长度的关系
C.可以在电路中串联一个小电阻保护电路
D.该装置可以探究导体的电阻大小跟导体材料的关系
9.(2025·江苏南京·一模)如图所示,闭合开关S,小灯泡L发光,钨丝不发光,用酒精灯给钨丝加热,小灯泡L逐渐变暗直至熄灭,根据此实验现象可知,影响导体电阻大小的因素是( )
A.导体的长度 B.导体两端的电压
C.通过导体的电流 D.导体的温度
10.(2024·湖北省武汉市·三模)某同学采用如图的实验装置“探究影响导体电阻大小的因素”,实验中用到了甲乙两根电阻丝的粗细相同,下列说法错误的是( )
A.两根电阻丝分别接入电路中,可探究导体长度对导体电阻大小的影响
B.两根电路丝分别接入电路中,电流表示数在接入乙电阻丝时较大
C.图中的实验器材不能探究导体的材料对电阻大小的影响
D.本实验是通过电流表的示数大小来反映所接电阻的大小
考点三 欧姆定律的应用
11.如图甲所示的电路中,R为滑动变阻器,R0为阻值为10Ω的定值电阻,电源两端的电压为6V且保持不变。当滑动变阻器的滑片P从滑动变阻器的A端移动到B端的过程中,电压表的示数U与电流表的示数I变化规律如图乙所示。则下列说法正确的是( )
A.滑片P由A端向B端滑动的过程中,电压表的示数减小
B.当滑片P在A端时,电压表的示数为5V
C.当电流表的示数为0.2A时,R0两端的电压为4V
D.滑动变阻器的最大阻值为50Ω
12.(2025·山东省德州市·二模)如图所示电路,当闭合开关S1、S2、S3时,电流表的示数为0.9A,电源电压保持不变,定值电阻R1=10Ω,R2=20Ω,滑动变阻器R3的最大阻值为30Ω。下列说法错误的是( )
A.闭合开关S1、S2、S3,通过R1和R2的电流之比为1∶2
B.电源电压为6V
C.只闭合开关S1,R3的滑片由a端移动到b端的过程中,电流表和电压表的示数均变小
D.只闭合开关S1,R3的滑片由a端移动到b端的过程中,电压表示数的变化范围是6V~1.5V
13.(2025·湖北省武汉市·调研)如图所示,电阻为,电源两端电压为。开关闭合后,下列说法正确的是( )
A.当滑动变阻器接入电路的电阻为时,通过电阻的电流为
B.当滑动变阻器接入电路的电阻为时,总电流为
C.当电路的总电流为时,滑动变阻器接入电路的电阻为
D.当电路的总电流为时,通过滑动变阻器的电流为
14.(2025·河北省张家口市·一模)如图甲所示为冬奥会使用的创可贴体温计,图乙为该装置感温区的电路图,其中电源电压恒为 6 V,定值电阻。 的阻值为10Ω,R 为热敏电阻,其阻值会随体温的升高而增大。当电压表的示数达到 2 V 时便会报警。下列说法正确的是( )
A.体温越高,电压表示数越小
B.恰好报警时,电流表的示数为0.2A
C.恰好报警时,热敏电阻的阻值为20 Ω
D.增大 R₀的阻值,会使装置在体温更高时报警
15.(2025·江苏省苏州市·一模)图甲所示是小石同学新买的一款握力器的原理图。其中电源电压U=6V且保持不变,力量计由一个量程为0~0.6A的电流表改装而成,定值电阻R1=12Ω,R是一根长为9cm,阻值为18Ω的均匀电阻丝,滑片P与绝缘板相连且同步上下移动。滑片P在a端时,力量计的示数为0N。C是一根弹簧,其所受压力F与压缩量x的关系如图乙所示。下列说法中正确的是( )
A.当力量计的示数为0N时,电路中的电流为0A
B.当电路中的电流为0.3A时,力量计的示数为300N
C.定值电阻R1的作用是保护电路,它的阻值应不小于8Ω
D.某攀岩运动员的最大握力约为600N,可以用此握力器测出该值
考点四 动态电路分析
16.(2025·河南省濮阳市·一模)如图所示的电路中,电阻的阻值为10欧,滑动变阻器滑片P位于中点。用一阻值为20欧的电阻替换后,可能使电流表示数与替换前相同的方法是( )
A.减小电源电压,不移动滑片P
B.减小电源电压,向右移动滑片P
C.电源电压不变,向右移动滑片P
D.增大电源电压,向左移动滑片P
17.(2025·河北省石家庄市·二模)如图所示,电源电压恒定不变,闭合开关,将滑动变阻器的滑片向左移动,下列说法正确的是( )
A.电流表A的示数变小,电压表的示数变大
B.电流表的示数变小,电压表的示数变大
C.电压表的示数与电压表的示数之和不变
D.电压表的示数与电流表的示数之比变小
18.(2025·广东广州·一模)在如图所示的电路中,电源电压保持不变,闭合开关S后,发现电流表A的示数为0,电压表V有示数且接近电源电压。则该电路发生的故障可能是 。若排除故障后,将滑动变阻器的滑片P向左移动,电流表A的示数将 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
19.如图所示,电源电压不变,闭合开关S,当将滑动变阻器的滑片P从中点向右移动时,电流表A的示数 ,电压表V的示数 。(均填“变大”“变小”或“不变”)
20.如图所示是一种测定油箱内油量的装置,其中R是滑动变阻器的电阻片,杠杆的右端是滑动变阻器的滑片,杠杆左端固定着一个浮子,油箱内油量变化时,滑片就在电阻片R两端之间滑动。当油量减少时,滑动变阻器接入电路的电阻 (选填“变小”“变大”或“不变”);油量增加时,电流表示数 (选填“变小”“变大”或“不变”)。若定值阻,电源电压U=6V,电流表的示数为0.6A,则接入电路的滑动变阻器的阻值为 Ω。
考点五 图像题
21.(2025·广东江门·一模)如图甲所示的电路中,电源电压保持不变,R1为定值电阻,当滑动变阻器R2的滑片P从某点a点移到b点时,滑动变阻器的U-I线如图乙所示,则电源电压和定值电阻R1的阻值分别是( )
A.9V、10Ω B.9V、30Ω C.18V、30Ω D.18V、10Ω
22.(2025·四川省广安市·模拟)如图甲所示电路,电源电压保持不变,R1是定值电阻,R2是滑动变阻器。闭合开关S,当滑动变阻器R2的滑片P从最右端滑到最左端的过程中,R1、R2的I-U关系图像如图乙所示。则下列判断正确的是( )
A.图线A是R2的I-U关系图像
B.电源电压为16V
C.R1的阻值是10Ω
D.R2的最大阻值为50Ω
23.(2025·山东省聊城市·模拟)如图所示的电路中,定值电阻为10Ω,为滑动变阻器,电源电压保持不变。闭合开关S后,滑片P从b端移动到a端的过程,电压表示数U与电流表示数I的关系图像如图所示。则下列分析正确的是( )
A.滑片P从b端移动到a端的过程中,接入电路中的阻值增大
B.电源电压为5V
C.滑动变阻器的最大阻值为40Ω
D.电压表接“0~3V”接线柱时,为了电路安全,滑动变阻器接入电路中的最大阻值为10Ω
24.如图甲,电源电压恒定不变,R1为定值电阻,R2为滑动变阻器。闭合开关S,R2的滑片P从最右端滑至最左端的过程中,电压表与电流表的示数变化关系图像如图乙,则下列说法正确的是( )
A.电源电压是7.5V
B.R1的阻值是10Ω
C.R2的最大阻值为60Ω
D.当电流表的示数是0.45A时,R2接入电路的阻值是30Ω
25.(2025·江苏省苏州市·)如图甲,电源电压恒定,R为定值电阻,滑动变阻器标有“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,下列说法中正确的是( )
A.电源电压为8V B.灯泡正常发光时的电阻为12Ω
C.定值电阻R的阻值为20Ω D.b点在a点的右侧
考点六 敏感电阻的动态电路分析
26.(2025·江苏省无锡市·二模)自然界某电鱼在水中放电时(图甲),身体AB段可看成电源和定值电阻R1串联,其余部分和水的电阻可记为R2,以上共同构成闭合电路(图乙)。研究人员在水里加入氯化钠来改变R2,得到A、B两点间电压UAB和电路中电流I的关系(图丙)。下列说法正确的是( )
A.向水里加入氯化钠是为了增大电阻R2 B.电鱼的电阻20Ω
C.电阻 R2增大,∆UAB与∆I的比值随之增大 D.电鱼放电时的电压大小为2V
27.(2025·安徽省宿州市·三模)风速是气象观测中的重要参数,常用风速仪测量,如图甲所示的是简易风速仪的原理图。其中“恒流源”是一个特殊电源,它始终提供大小恒定的电流,为定值电阻,为压敏电阻,当风速变化时,迎风板会受到不同大小的风压,的阻值就会发生变化,随压力F变化的关系图像如图乙所示,则下列说法正确的是( )
A.当压力变大时,电压表示数增大
B.当压力变大时,电流表示数增大
C.当压力变小时,电路总电阻变小
D.当压力变小时,电流增加量大于电流减小量
28.(2025·江苏省南京市·二模)图甲是小明设计的电子体重秤的简化电路图。R0为定值电阻,压力传感器踏板受到压力后,其阻值R随所受压力F的变化而改变,如图乙所示,并导致电路中的电流发生改变,通过改写电流表表盘数值后可直接读出所称物体的质量。闭合开关S,小明站上踏板并最终静止在踏板上,电流表的示数Ⅰ随时间t变化的图像如图丙所示。已知电源电压U=12V,定值电阻R0=10Ω,踏板的质量忽略不计。
(1)0~1s时间内,小明尚未站上踏板,图丙中I1的大小为 A;
(2)小明的质量为 kg;
(3)电流表表盘上0.5A刻度线应标为 kg,改写后电流表表盘上的刻度是 (选填“均匀”或“不均匀”)。
29.(2025·江苏省常州市·模拟)神舟飞船发射前,通常要检验舱体的气密性。某科技小组设计的检测电路如图甲所示,电源电压恒定不变,定值电阻,压力传感器R的阻值随环境气压的变化规律如图乙所示。进行气密性监测时,将压力传感器R置于舱体内,舱体置于真空室中,舱体不漏气时,舱体内气压为,此时电压表示数为10V。求:
(1)舱体不漏气时通过的电流。
(2)电源电压。
(3)电压表示数为时舱体内的气压。
30.(2025·江苏省宿迁市·二模)小明观察到高速公路进出口处设有测量货车重力的检测装置,他利用学过的物理知识设计了一套测量货车重力的模拟装置,其原理如图甲所示。OAB为水平杠杆,OB长1m,O为支点,OA:AB=1∶4,平板上物体所受重力大小通过电流表读数显示。已知定值电阻R0的阻值为10Ω,压力传感器R固定放置,R的阻值随所受压力F变化的关系如图乙所示。平板、压杆和杠杆的质量均忽略不计。
(1)当电池组电压U0=12V,平板上物体所受重力是80N时,闭合开关S,求电流表的读数;
(2)电池组用久后电压变小为U1,这时平板上物体重为100N时,电流表读数为0.3A,求U1的大小;
(3)在第(2)问情况中,电池组电压大小为U1;要求平板上重为100N的物体对应的电流表读数和电池组电压U0=12V的情况下相同,小明采取了如下解决办法:其它条件不变,只水平调节杠杆上触点的位置,判断并计算触点A应向哪个方向移动?移动多少cm?
考点七 伏安法测电阻(实验题)
31.(2025·江苏省淮安市·模拟)在“测量小灯泡电阻”的实验中,小明设计了如图甲所示的电路,电源电压恒为 6V,小灯泡的额定电压为 2.5V。
(1)用笔画线代替导线,将图甲所示的实物电路连接完整;
(2)开关闭合前,滑动变阻器的滑片 P 应移到最 (选填 “左” 或 “右”)端;
(3)实验中电压表的示数如图乙所示,其读数为 ,此时如果要进一步测量小灯泡正常发光时的电阻,应将滑片向 选填 “左” 或 “右”)端移动;
(4)图丙为小明绘制的该小灯泡 I-U 图像,小灯泡正常发光时的电阻为 Ω;
(5)小明用待测定值电阻 R 替换小灯泡测试时,由于电阻 R 阻值较大,电流表偏转很小,测量不准确。老师告诉他:电压表相当于能显示自身两端电压的定值电阻,且阻值较大。于是他设计了图丁所示电路测量电阻 R 的阻值,电源电压恒为 3V,定值电阻 R0=600Ω,闭合开关S。并进行了如下操作:
①S1接 1 时,电压表示数为2.40V;
②S1接2时,电压表示数为2.00V;
③待测电阻R为 Ω
32.(2025·江苏省镇江市·一模)某物理实验小组进行测量小灯泡电阻的实验。
(1)小华用图1所示的电路来测量小灯泡的电阻。
①闭合开关前,滑片应位于图中 (选填“左”或“右”)端。
②连接实物图如图2所示,闭合开关后,无论怎样调节滑动变阻器,电流表示数始终为零,小灯泡一直不亮,已知器材和连接均完好,则电压表示数始终为 V。
③图2中有一根导线连接错误,请在这根线上打“×”,并在图中改正。
④正确改正连线后进行实验,记录数据并绘制小灯泡两端的电压U与电流I的关系图像如图3所示,则小灯泡两端电压为4V时的阻值为 Ω。
(2)小明用如图4所示的电路测量小灯泡两端电压为2.5V时的电阻,其中电源电压恒定。
①闭合开关、,移动滑动变阻器的滑片,使电压表示数为 V。
②保持滑片位置不变,调节电阻箱R,使它接入电路的阻值为4Ω,断开,闭合S、,此时电压表示数为1.5V。
③断开开关S、,调节电阻箱R,使它接入电路的阻值为32Ω,闭合开关S、,此时电压表示数为5V。
④由上述操作可知:电源电压为 V,滑动变阻器接入电路的阻值为 Ω,小灯泡两端电压为2.5V时其电阻为 Ω。
33.(2025·江苏省徐州市·模拟)小红想测量标有“1.5V”字样小灯泡正常发光时的电阻,从实验室找来了电源、电压表、电流表、滑动变阻器、开关和导线若干,进行了如下实验:
(1)用笔画线代替导线,将图甲电路连接完整 ;
(2)检查无误后,闭合开关,发现电流表无示数,小灯泡不亮,电压表示数接近电源电压;造成这一故障的原因可能是小灯泡 (选填“断路”或“短路”);
(3)排除电路故障后,闭合开关,移动滑片,当小灯泡正常发光时,电流表示数如图乙所示,则小灯泡正常发光时的电阻为 Ω;
(4)接下来她又测量了几组对应的电压值和电流值,并绘制了小灯泡的I﹣U图象,如图丙所示;小红认为不能利用图甲的装置探究电流与电压的关系,理由是 。
34.(2025·江苏省宿迁市·三模)在用“伏安法”测量小灯泡的电阻实验中,小灯泡上标有“3V 0.3A”字样,如图甲是小明所画的电路图。
(1)请按照电路图甲用笔画线代替导线将实物图乙连接完整,要求导线不能交叉。
(2)连接电路时开关应 ,为了保护电路,滑动变阻器滑片应移到 端(选填“最左”或“最右”);
(3)测量过程中,某一次的电表示数如图丙所示,为 A;小明用测得的数据绘出了I﹣U图象如图丁A所示,说明灯丝的电阻是变化的,原因是 ;
(4)另外一组同学用相同的器材和电路图也做这个实验时,由于接线错误,根据测量的数据绘出的I﹣U图像如图丁的B所示,你推测他的接线错误之处为 。
35.(2025·江苏省南京市·二模)小明测量标有“2.5V”字样的小灯泡正常发光时的电阻RL和未知电阻Rx的阻值,电源电压恒定但未知。
(一)小明用伏安法测量RL,图甲是他连接的实物电路
(1)图中有一根线连接错误,请在这根线上打“×”,并在图中改正;
(2)改正电路后,闭合开关,调节滑动变阻器滑片至电压表示数为2.5V时,电流表示数为0.3A,则RL= Ω(保留一位小数)。整理器材时,小明发现电压表未调零,如图乙所示,则所测的RL ;(选填“偏大”、“偏小”或“不变”)
(二)小明用上述灯泡和一个电阻箱、电压表,设计了如图丙所示电路来测未知电阻Rx的阻值;
(3)请将电阻箱和未知电阻填在虚线框内;
(4)正确操作后,在S2接1和接2时,调节电阻箱使电压表示数均为2.5V,读出电阻箱的阻值分别为R1和R2,则Rx= (用RL、R1、R2表示)。
考点八 探究电流与电阻、电压的关系(实验题)
36.(2025·江苏省无锡市·一模)如图甲是探究“通过导体的电流与电阻的关系”的电路。电源电压恒为,电流表量程为“0~0.6A”,电压表量程为“0~3V”,滑动变阻器规格为“20Ω 1A”,定值电阻若干。
(1)首先将的定值电阻接入电路,闭合开关后,移动滑动变阻器的滑片至适当位置,记录此时电流表的示数如图乙所示,则通过定值电阻的电流为 ;
(2)接着断开开关,将的定值电阻更换成10Ω,滑动变阻器的滑片移至阻值最大处后闭合开关继续实验,此时将滑动变阻器的滑片向 (选填“左”或“右”)移动,当电压表的示数为 V时,记录电流表示数;
(3)为了使实验结论更可靠,在前述实验的基础上,还需要再多测几组数据,则能选择的定值电阻的范围是 (保留一位小数)。
37.(2025·江苏省常州市·一模)下面是某学习小组的同学们所做的电学实验:
(一)探究电流与电压的关系。
同学们分别测出导体A、B、C、D在不同电压下对应的电流,并作出图像如图甲所示。
(1)其中导体 不能用于此实验的探究。
(2)根据其他三个导体的图像可以得出结论: 。
(二)探究电流与电阻的关系。
(3)同学们继续用上题中符合条件的三个导体进行实验,电压恒为6V的电源,“50Ω 1A”的滑动变阻器等器材连接电路。当连接完图乙所示电路后,同学们检查时发现连接电路过程中有一处错误,请只改动一根导线,使电路连接正确,在应改动的导线上打“×”,用笔画线代替导线画出正确的接法;
(4)改正错误后,同学们把三个导体按阻值由小到大的顺序分别接入电路进行实验,实验中控制导体两端的电压为2V不变,用第一个导体完成实验后,断开开关并保证滑动变阻器的滑片位置不动,换上第二个导体后闭合开关。电压表的指针应该指在图丙中 (选填“①”、“②”、“③”或“④”)的位置,为了完成实验,应该使滑动变阻器的滑片 (选填“保持不动”“向右移动”或“向左移动”)。
(5)实验中发现当接入第三个导体进行实验时,无论怎样调节滑动变阻器,电压表的示数都无法达到2V,若想三个导体都能完成实验,应更换一个最大阻值不小于 Ω的滑动变阻器进行实验。
(6)更换滑动变阻器并多次实验后可以得到结论:电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成 。
38.(2025·江苏省镇江市·模拟)在“探究电流与电压、电阻的关系”的实验中,电源电压3V且恒定,定值电阻R的阻值分别为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω,滑动变阻器规格为“20Ω,2A”。
(1)根据图甲的电路图将图乙所示的实物连接完整。(导线不允许交叉)
(2)连接电路时,开关应 。连接好电路后,闭合开关S,发现电流表指针几乎没有偏转,电压表指针迅速偏转到满偏刻度外。出现这一现象的原因可能是定值电阻R (假设电路只有一处故障);
(3)在探究电流与电压关系时,得到如表所示的电流I随电压U变化的数据,据此得出结论:电阻一定时, ;
实验次数
1
2
3
电压U/V
1.0
1.4
2.0
电流I/A
0.1
0.14
0.2
(4)在探究电流与电阻关系时,为了保证所给电阻均能完成实验,应控制定值电阻两端电压至少为 V。现将5Ω电阻换成10Ω电阻,为保持定值电阻两端电压不变,滑动变阻器的电阻将 (变大/不变/变小),其电功率变为原来的 倍。
39.(2025·江苏省盐城市·一模)在“探究电流与电阻的关系”实验中,准备的实验器材有阻值为10Ω、20Ω、30Ω、40Ω、50Ω的五个定值电阻,电源(电压为3V且保持不变),滑动变阻器“20Ω,1A”、电流表、电压表、开关各一个,导线若干。
(1)小鸣连接电路时,开关应处于 状态;连接的电路如图甲所示,经仔细检查后发现电路中有一根导线连接错误,请在图中错误的那根导线上画“×”,并画出正确的连线 。
(2)改正错误后,开关闭合前,将滑动变阻器滑片P移动到最 端。小鸣先接的是10Ω的定值电阻,移动滑动变阻器滑片,读出电流表示数为0.2A后,断开开关,他拆下10Ω的电阻,改换成阻值为20Ω的电阻继续做实验,闭合开关,电压表示数如图乙,其示数是 V,要完成这次实验,接下来他应调节滑动变阻器,使定值电阻两端电压为 V。
(3)当小鸣改用50Ω的电阻继续实验时,发现无论怎样移动滑动变阻器滑片,都无法使电压表示数达到实验要求的值,为能够完成最后一个电阻50Ω的实验,在不增加原有实验器材、也不改变定值电阻两端预设电压和电源电压的前提下,他的做法是 。
(4)小鸣根据正确的实验数据作出如图丙的图像。同组的小鹿对实验进行了反思,若再添两个定值电阻实验,再增加两组数据,使数据点分布更合理,有利于绘出的图像能更好的反映电流与电阻的关系。你建议选用下面哪两个定值电阻? (“15Ω和25Ω”/“35Ω和45Ω”)。
40.(2025·江苏省苏州市·二模)如图甲是某小组探究电流与电阻关系的实验电路图,所用器材有:电源电压恒定6V、滑动变阻器、电流表、电压表、开关、导线、阻值分别为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω的电阻各一个。
(1)用笔画线代替导线将甲图所示的实物电路图连接完整(要求当滑片P向右移动时电流表示数变大)。
(2)图甲实验中多次改变R阻值的大小,调节滑动变阻器的滑片,使电压表示数保持 V不变,记下电流表的示数,得到如图乙所示的电流I随电阻R变化的图像;
(3)完成上述实验后,实验小组的同学借助阻值已知的定值电阻R0和另一个电压表,设计了如图丙所示的电路来测量未知电阻的阻值。
①电路图中虚线框内的元件组合相当于一个 表;
②闭合开关,调节滑片,读出电压表V和V0的示数分别为U和U0;
③未知电阻Rx= (用测量量和已知量符号表示)。
(4)小明又利用原有的器材和一只电阻箱,设计如图丁所示的实验电路测未知电阻Rx。
①闭合开关S,开关S1接到触点 (选填写“1”或“2”),调节滑动变阻器的滑片P,使电压表示数为2V;
②将S1的位置更换,保持滑动变阻器滑片的位置不变,调节电阻箱,使电压表示数为 V,得出未知电阻Rx的值;
③小华也利用图丁进行了测量,发现自己的测量结果比小明测量结果大了2Ω,检查分析后发现第①步测量结束后,不小心碰到了滑动变阻器滑片,导致滑动变阻器接入电路的阻值变化了 Ω。
1.(2025·四川省攀枝花市·)下列材料中,不宜用来制作用电器绝缘层的是( )
A.玻璃 B.塑料 C.石墨 D.橡胶
2.将下列物品分别接入如图电路中的、两点,能使小灯泡发光的是( )
A.塑料尺 B.金属勺
C.橡皮擦 D.玻璃杯
3.(2025·江苏省无锡市·二模)图为“坐位体前屈测试仪”,测试者向前推动滑块,滑块移动距离越大,仪器的示数越大。某同学设计了四种电路模拟测试,要求测试成绩越好,电表示数越大,其中符合要求的电路是( )
A. B.
C. D.
4.(2025·四川省巴中市·)如图所示,是定值电阻,R是滑动变阻器,电源电压不变,滑片会随人的身高上下平移,人身高越高时,两电表示数变化情况正确的是( )
A.电流表示数变小 电压表示数变大 B.电流表示数变大 电压表示数变小
C.电流表示数变大 电压表示数变大 D.电流表示数变小 电压表示数变小
5.(2025·四川省绵阳市·)如图所示,电源电压恒定,R1、R2是定值电阻。闭合开关S,若从左向右移动滑动变阻器R的滑片,所有电表的示数均不超量程,则此过程中( )
A.V1、V2和A表的示数均增大
B.V1表的示数增大,V2表和A表的示数减小
C.V2表的示数与V1表的示数的差值减小
D.V1表的示数变化量小于V2表的示数变化量
6.如图是电子体重秤的简化电路图,虚线框内是两不同电阻,是定值电阻,是压敏电阻且阻值随压力的增大而减小。当所称的体重增大时,电压表改装而成的体重显示器示数也增大,则( )
A.虚线框1内接的是定值电阻 B.虚线框2内接的是定值电阻
C.电路中的电流变小 D.此电路是并联电路
7.(2025·江苏省盐城市·一模)物理小组利用手边的器材设计制作调光台灯,如图所示是小组设计的电路,电源电压为9V,滑动变阻器规格“50Ω1A”,小灯泡规格“6V 0.6A”,闭合开关S,将滑动变阻器的滑片P从最右端向左端移动,小灯泡工作电压不能超过其额定电压,灯丝电阻是变化的,则下列说法正确的是( )
A.滑片向左移动,电压表V2示数变小
B.滑片向左移动,电压表V1示数与电流表A示数之比不变
C.滑片在最右端时灯泡实际功率是0.225W
D.滑动变阻器连入电路阻值不能小于5Ω
8.(2025·山东省德州市·)如图甲所示,电源电压恒定,电压表V1量程为0~15V,电压表V2量程为0~3V,电流表A量程为0~0.6A,滑动变阻器规格为“20Ω 1A”。在保证电路元件安全的前提下,闭合开关S,移动滑动变阻器的滑片P,某一电压表示数与电流表示数关系图像如图乙所示。则下列说法正确的有( )
①电源电压为4.5V
②定值电阻R1的阻值为2.5Ω
③定值电阻R1的最小电功率为0.45W
④滑动变阻器的调节范围2.5~20Ω
A.1个 B.2个 C.3个 D.4个
9.(2025·江苏省南通市·)冬天,为控制蔬菜大棚的温度在20~28℃,同学们设计了如图所示的控制电路。电源电压3V,R1是热敏电阻,R0选用3kΩ或5kΩ的定值电阻。闭合开关S,当R1两端电压U≥2V时,开启加热系统;当U≤1.8V时,关闭加热系统。热敏电阻R1在不同温度时的阻值如下表。下列说法正确的是( )
温度/℃
4.1
9.0
14.3
20.0
28.0
38.2
45.5
阻值/kΩ
22
16
10
6
4.5
3
2.5
A.R1的阻值与温度成反比
B.选用3kΩ的定值电阻能够满足设计的要求
C.R1和R0的功率可能相等
D.增大电源电压使开启加热系统的温度变低
10.(2025·甘肃省兰州市·)在课外实践制作活动中,小红将量程为0~3V的电压表改装成一个测量质量的电子秤,原理如图甲所示。电源电压恒为6V,定值电阻R0的阻值为60Ω,压敏电阻R的阻值随压力的变化关系如图乙所示。O点是杠杆OAC的支点,托盘固定在A点,OA∶OC=1∶4,托盘及杠杆等组件的质量忽略不计。下列说法正确的是( )
A.增大托盘里被测物体的质量,电压表的示数会变小
B.电子秤的0kg刻度线应标注在电压表刻度盘1.2V的刻度线处
C.若R0的阻值为120Ω,则电子秤能测量的最大质量为120kg
D.若只将托盘的固定点从A移至B,则电子秤的量程变大
11.(2025·黑龙江省哈尔滨市·)如图甲所示,是一个导电性检测器。在M、N间接入 (选填序号:①铜丝②陶瓷③塑料尺)可以使电路接通,电流表有示数。若猜想导体电阻大小与导体长度有关,可以选取乙图中 (填字母)两根金属丝分别连入M、N间进行实验探究。
12.(2025·山东省济宁市·)如图所示,闭合开关,将滑片P向b端滑动,电压表示数 ,电压表与电流表示数之比 。(均选填“变大”“变小”或“不变”)
13.(2025·四川省自贡市·)如图为初中体育均衡检测中握力计的工作原理简图,电源电压恒为3V,R的阻值大小与其连入电路的长度成正比,R0为保护电阻,弹簧电阻不计。握力F为零时,P在A端;握力F最大时,P在B端。P从A端滑至B端过程中,弹簧的弹性势能将 (选填“减小”“增大”或“不变”)。电路中电流表的变化范围是0.1-0.6A,R连入电路的阻值变化范围是 。
14.(2025·江苏省无锡市·)按照图甲连接电路,探究通过导体的电流与电压、电阻的关系,电源电压值为3V,三个定值电阻Ra、Rb、Rc。探究通过导体的电流与它两端电压的关系时,先将电阻Ra接入电路,将滑动变阻器的滑片P移至阻值最大端,闭合开关,读出电压表、电流表的示数。移动滑片P,改变电阻两端电压继续探究,根据实际所测数据,以电流I为纵坐标,以电压U为横坐标,在坐标系中描点画出Ra的I-U图像a、再分别将Rb、Rc接入电路,采用同样的方式探究,得到图像b、c,如图乙所示。则Ra的阻值为 Ω;单独分析图乙中每条I-U图像,可知,当导体电阻一定时, ,实验中滑动变阻器的最大阻值为 Ω,为了探究电流与电阻的关系,分别将三个电阻接入电路,需要保持电阻两端电压不变,则该电压的最小值为 V。
15.(2025·山东省烟台市·)实践小组为某水箱设计了一个监测水位的装置,图甲是其原理图,电流表的示数可显示水位高低,当示数为0.6A时表示水位达到预定值。电源电压恒定不变,为定值电阻,条状变阻器R的最大阻值为70Ω,浮子可带动连接导线的水平金属杆AP上下移动。给水箱加水至预定水位的过程中,电压表的最大示数为12V,电流表示数变化的范围为0.2~0.6A,变阻器接入电路的阻值随水位的变化关系如图乙所示,则定值电阻的阻值为 Ω,水位预定值为 m。若水箱内部的底面积为,当水位达到预定值时,水箱底部受到水的压力为 N。(g取10N/kg,)
16.(2025·四川省攀枝花市·)在做“伏安法测电阻”的实验中,小林设计并连接了如图甲所示的部分电路。
(1)请用笔画线补齐图中缺失的一根导线,使电路连接完整(要求:导线不可交叉),并标出电池的“+”极。
(2)闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片调至最 (选填“左”或“右”)端。此时,滑动变阻器的作用是 。
(3)在实验过程中,电压表指针猛然偏向表盘最右侧,电流表示数几乎为0。若电路中只有一处故障,则发生的故障可能是定值电阻 (选填“短路”或“断路”)。
(4)排除故障后,小林继续进行实验,某次测量中电压表和电流表的示数如图乙所示时,则该次测得未知电阻的阻值为 。
(5)为了减小实验误差,应调节 ,改变电压表、电流表的示数,记录多组电压、电流值,并算出相应的电阻值,取这些阻值的平均值记为电阻的阻值。
(6)小林对实验进一步拓展,在缺少电流表的情况下,设计了如图丙所示的实验电路来测量未知电阻的阻值,已知滑动变阻器的最大阻值为,电源电压未知且恒定不变。实验步骤如下:
①闭合开关S,将滑动变阻器的滑片移至端,读出电压表的示数为;
②再将滑动变阻器的滑片移至端,读出电压表的示数为;
③未知电阻阻值的表达式: (用、、表示)。
17.(2025·江苏省南京市·)现要测量两个小灯泡L1、L2正常发光时的电阻。
(1)图甲是用“伏安法”测量L1(U额=2.5V)正常发光时电阻的实物电路。
①用笔画线代替导线,将图甲电路连接完整(导线不允许交叉) ;
②闭合开关,发现小灯泡不亮,电流表指针几乎不动,电压表指针明显偏转,故障原因可能是小灯泡 (选填“断路”或“短路”);
③排除故障后,闭合开关,移动滑片,当电压表示数为2.5V时,电流表示数如图乙所示,则小灯泡正常发光时的电阻为 Ω(精确到0.1)。
(2)为了测量额定电流为I0的小灯泡L2正常发光时的电阻,小明和小华设计了图丙所示的电路,定值电阻的阻值为R0,电源电压恒为U。(I0、R0、U已知,且满足测量要求)
①将滑动变阻器R的滑片移至阻值最大端;
②闭合S、S1,断开S2,调节滑片P,使电压表示数为 时,小灯泡正常发光;
③共同完成上述操作后,小明和小华分别只进行了以下一步操作。
小明:保持滑片不动,断开S1,闭合S、S2,读出电压表的示数。
小华:保持滑片不动,闭合S、S1、S2,读出电压表的示数。
综合以上信息,对小明、小华的方案能否测量出小灯泡正常发光时的电阻进行评价 (填字母)。
A.只有小明的方案可行
B.只有小华的方案可行
C.两人的方案都可行
D.两人的方案都不可行
18.(2025·四川省巴中市·)如图甲是一台放置在水平地面的智能体重秤,图乙是它的电路结构图,为阻值100Ω的定值电阻,秤盘下方的电阻R为压敏电阻,其阻值随人对秤盘压力的变化关系如图丙所示,已知电源电压为3V且保持不变(g取10N/kg)。求:
(1)当秤盘为空时,R的阻值;
(2)某同学站在体重秤上时,电压表示数为2V,该同学的质量。
19.下图为科创小组测量大气压和海拔的简易装置原理图,为定值电阻,为力敏电阻,置于圆柱体容器底部,可自由滑动的活塞通过轻杆压在力敏电阻上。容器内抽成真空,装置气密性良好。该装置通过两电表示数分别转换测出大气压值和海拔,且示数均随测量值增大而增大。电源电压恒为6V,,的阻值与压力大小的关系为,电压表量程为0~3V,电流表量程为0~0.6A。活塞横截面积为,忽略摩擦,不计活塞质量。查阅资料,大气压与海拔的关系如下表。
海拔
0
100
200
300
400
500
……
1000
2000
……
大气压
101
100
99
98
97
96
……
90
80
……
(1)求时活塞受到的压力。
(2)求时通过的电流。
(3)求该装置能测量的最高海拔。
(4)指出该装置测量时的一项不足之处,针对该不足,就电源和电流表中任选1个,提出相应问题的解决方案,并说明理由。
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主题十四 欧姆定律
专题14 欧姆定律(解析版)
目 录
2
6
考点一 导体与绝缘体 6
考点二 影响导体电阻大小的因素 7
考点三 欧姆定律的应用 10
考点四 动态电路分析 15
考点五 图像题 18
考点六 敏感电阻的动态电路分析 22
考点七 伏安法测电阻(实验题) 27
考点八 探究电流与电阻、电压的关系(实验题) 35
43
43
1. (2025·江苏省无锡市·一模)物理学通常会将看不见的现象或无法直接量度的物理量,转换为看得见的现象和易于观测的物理量,这种分析问题的方法叫转换法。下列实验中没有使用转换法的是( ) 新考法
A.研究气泡的运动速度 B.用沙子、钉桌探究影响压力作用效果的因素
C.用电流表探究导体电阻的影响因素 D.用液体压强计探究液体压强影响因素
【答案】A
【详解】A.研究气泡的运动速度,其原理是,用刻度尺测量气泡运动的路程,用停表测量气泡运动的时间,进而计算出气泡的速度,没有将看不见的现象或不易测量的物理量进行转换,不属于转换法,故A符合题意;
B.用沙子、钉桌探究影响压力作用效果的因素,是通过观察钉桌陷入沙子的深度来判断压力的作用效果,将压力的作用效果这种不易直接观察的现象,转换为钉桌陷入沙子的深度这种看得见的现象,使用了转换法,故B不符合题意;
C.用电流表探究导体电阻的影响因素,是通过电流表的示数来反映电阻的大小,将电阻的大小转换为电流表示数的大小,因为电阻大小不能直接测量,而电流可以通过电流表直接测量,使用了转换法,故C不符合题意;
D.用液体压强计探究液体压强影响因素,是通过观察U形管两侧液面的高度差来判断液体压强的大小,将液体压强的大小转换为液面高度差这一易于观测的物理量,使用了转换法,故D不符合题意。
故选A。
2. (2025·江苏省南京市·二模)图甲为天然气泄漏检测电路原理图,电源电压恒定,为定值电阻,气敏传感器两端的电压随天然气浓度变化的关系如图乙,下列描述两端的电压和电路中的电流随天然气浓度变化的关系图线中,可能正确的是( ) 新考法
A. B.
C. D.
【答案】C
【详解】由图乙可知,气敏传感器两端的电压随天然气浓度增大而增大,由串联分压可知,两端的电压随天然气浓度增大,而逐渐减小;为定值电阻,两端的电压逐渐减小,由可知,通过的电流逐渐减小,电路中的电流随天然气浓度增大而减小,故ABD错误,C正确。
故选C。
3. (2025·江苏省盐城市·二模)电阻和 的阻值规格均为,电阻 的阻值规格为。小玉将和 按如图所示方式连入电路中,闭合开关,观察到两电表指针均发生偏转;然后用替换,与替换前相比,电流表示数减小了。经过思考后,小玉认为电路中存在故障。已知电路中的电源电压始终保持不变,3个电阻中只有1个电阻存在故障,请根据以上信息判断以下说法错误的是( ) 新情境
A.电路中的故障可能是短路
B.若替换前后,电压表和电流表的示数之比保持不变,则故障是短路
C.若替换后,电压表示数为 0,则故障是断路
D.若替换后,电压表示数的变化量为4,则故障是短路
【答案】D
【详解】A.小王将和按如图所示方式连入电路中,闭合开关S,观察到两电表指针均发生偏转,说明电路是通路,用替换,因的电阻小于的电阻,根据串联电路电阻特点可知,电路的总电阻减小,由欧姆定律可知,电路中的电流应增大,而与替换前相比,电流表示数减小了I0,说明替换后电路中的总电阻变大了或者电路出现断路现象,所以故障原因可能是电阻短路或者电阻断路,故A正确,不符合题意;
B.电压表和电流表的示数之比为的阻值,只要不是出故障,电压表和电流表的示数之比不变,故B正确,不符合题意;
C.将和按如图所示方式连入电路,观察到两电表指针均发生偏转,说明电路是通路,已知3个电阻中只有1个电阻存在故障,若替换后,电压表示数为 0,说明故障是断路,故C正确,不符合题意;
D.若故障是短路,则和 串联时只有工作,电源电压全部分给,电流
替换后,与串联,电流
由题意可知与替换前相比,电流表示数减小了,则与电源电压的关系式
变形得,分给的电压
则两次电压表示数的变化量
故D错误,符合题意。
故选 D。
4. (2025·江苏省苏州市·二模)利用气压传感器设计一款电子天平,结构简图如下。将物体放于秤盘,秤盘通过细绳拉动活塞右移,改变密闭气缸内气压,影响传感器电阻。通过观察电流表示数读出物体质量。已知传感器电阻与气缸内气压的关系。不计秤盘、细绳与活塞的重力和摩擦。电源电压,定值电阻。活塞横截面积为,此时大气压强为取。则说法错误的是( ) 新情境
A.秤盘中物体质量的增加,电流表示数减小
B.当电子电流表示数为时,秤盘中物体的质量为
C.电表示数I与物体质量的关系式
D.长时间使用后电源电压降低,引起所测物体质量偏大
【答案】C
【详解】A.由图可知定值电阻R0与气压传感器R串电阻联,电流表测量电路中的电流,随着秤盘中物体质量的增加,气缸内的气压p减小,根据传感器电阻R与气缸内气压p的关系可知传感器电阻R的阻值增大,由串联电路电阻规律可知电路的总电阻变大,由欧姆定律可知电流表示数减小,故A正确,不符合题意;
B.电流表示数I=1mA=0.001A,由欧姆定律可得,电路的总电阻为,根据串联电路电阻规律可得传感器电阻的阻值为,由传感器电阻R与气缸内气压p的关系可得,气缸内的气压有解得;此时大气压强为,压强差为,则,解得,故B正确,不符合题意;
C.当物体的质量为m,有,即压强差为p''=1000m;此时盒内压强为1.0×105Pa-1000m;;总电阻;电路中的电流,故C错误,符合题意;
D.电源电压降低,在相条件下,根据欧姆定律可得电路中的电流变小,而物体的质量越大,电流表示数越小,故会偏大,故D正确,不符合题意。
故选C。
5. (2025·江苏省连云港市·一模)某同学设计了一种烟雾报警器,其原理电路如图所示,R0为定值电阻,R为光敏电阻,其阻值随光照强度的减弱而增大,当电流表示数减小至某一值时,装置报警。S闭合后,当有烟雾遮挡射向R的激光时( ) 跨学科
A.电压表示数减小
B.电路消耗的总功率增大
C.电压表与电流表的示数之比减小
D.若减小R0的阻值,可使装置在更高浓度烟雾下才报警
【答案】D
【详解】A.当有烟雾遮挡射向R的激光时,光照强度减弱,光敏电阻R的阻值增大,电路中的总电阻增大,由可知通过电路的电流减小;由题中原理图可知电压表测量的是光敏电阻R的电压,根据串联电路电压关系可知,电流减小,电压表示数增大,故A错误,不符合题意;
B.由可知当电路中电流减小时电路消耗的总功率也减小,故B错误,不符合题意;
C.电压表与电流表的示数之比等于光敏电阻的阻值,当有烟雾遮挡射向R的激光时,光照强度减弱,R的阻值增大,所以电压表与电流表的示数之比增大,故C错误,不符合题意;
D.若减小R0的阻值,电路中的总电阻减小,由可知通过电路的电流增大,则可使装置在更高浓度烟雾下才报警,故D正确,符合题意。
故选D。
考点一 导体与绝缘体
1.(2025·福建省泉州市·模拟)通常情况下,下列物体属于导体的是( )
A.铅笔芯 B.塑料尺 C.橡胶棒 D.玻璃杯
【答案】A
【详解】塑料尺、橡胶棒、玻璃杯都不容易导电,是绝缘体,铅笔芯的主要材料是石墨,石墨容易导电,是导体,故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
2.(2025·海南省儋州市·三模)LED灯在交通信号灯和大面积显示屏中得到了广泛应用。制造LED灯的主要材料是( )
A.超导体 B.半导体 C.导体 D.绝缘体
【答案】B
【详解】A.超导体是在一定温度下电阻为零的材料,主要应用于超导磁悬浮、超导输电等方面,不是制造 LED 灯的主要材料,故A不符合题意;
B.LED 灯是由半导体材料制成的,利用半导体的特殊性质实现电能到光能的转化,故B符合题意;
C.导体是容易导电的物体,如金属等,通常用于传导电流,不能制造LED灯,故C不符合题意;
D.绝缘体是不容易导电的物体,无法实现LED灯的发光功能,不是制造LED灯的材料,故D不符合题意。
故选B。
3.下列物质中,常被用来制作家庭电路导线的是( )
A.铜 B.银 C.铁 D.石墨
【答案】A
【详解】A.铜是制作导线最常见的材料之一,因为它具有良好的导电性、导热性和稳定性,故A符合题意;
B.银的导电性优于铜和铝,但因其价格较高,通常不作为家用导线的主要材料,故B不符合题意;
C.铁的导电性比铜和铝弱,导电性能和耐腐蚀能力较差,容易锈蚀;铁的硬度大,做导线的弯折性差,因此不用铁来制作家庭电路导线,故C不符合题意;
D.尽管石墨具有导电性,但其导电性比铜和铝弱,并且质地较软,硬度较低,容易受到杂质的影响,使得石墨导线在架设过程中容易断裂,因此不用石墨来制作家庭电路导线,故D不符合题意。
故选A。
4.(2025·江西省南昌市·调研)小明在某配电装备室看到了如图所示的标志,这是因为自来水是 (选填“导体”或“绝缘体”),用自来水灭火可能会导致电路 (填电路的状态),造成新的危害。
【答案】 导体 短路
【详解】[1]禁止用水灭火,是因为自来水是导体,容易导电。
[2]用自来水灭火可能会导致电路短路,导致电流过大,可能造成火灾等新的危害。
5.(2025·福建省莆田市·模拟)将一节电池正、负极与一种特制的“钢丝棉”连接后,瞬间出现了电火花,燃起了火焰,如图所示。此现象的发生是因为“钢丝棉”是 ,导致电源发生 ,电流过大,产生热量过大,达到“钢丝棉”着火点,使其燃烧。
【答案】 导体 短路
【详解】[1]“钢丝棉”能够让电流通过,连接电池正、负极后形成通路,说明它容易导电,根据导体的定义,容易导电的物体叫导体,可知“钢丝棉”是导体。
[2]当“钢丝棉”直接连接电池正、负极时,相当于不经过用电器,直接用导线将电源两极连接起来,这种情况在电路中属于短路。
考点二 影响导体电阻大小的因素
6.在农村电网改造中,更换的新铝芯电缆(如图)比旧的电阻更小,主要是因为新电缆( )
A.铝芯更细 B.铝芯更粗
C.绝缘皮更薄 D.绝缘皮更厚
【答案】B
【详解】 导体的电阻大小与导体的材料、长度、横截面积和温度有关。
A.在材料和长度相同时,导体的横截面积越小,电阻越大。新电缆铝芯更细,意味着横截面积更小,电阻会更大,不符合题意,故A不符合题意;
B.在材料和长度相同时,导体的横截面积越大,电阻越小。新电缆铝芯更粗,意味着横截面积更大,电阻会更小,符合题意,故B符合题意;
CD.绝缘皮是绝缘体,其厚薄不影响导体(铝芯)的电阻大小,故CD不符合题意。
故选B。
7.甲、乙是由同种材料制成的两个导体,甲、乙的电阻相等,长度分别为L甲、L乙,横截面积分别为S甲、S乙,则下列判断可能成立的是( )
A.L甲>L乙,S甲>S乙 B.L甲>L乙,S甲<S乙
C.L甲>L乙,S甲=S乙 D.L甲=L乙,S甲>S乙
【答案】A
【详解】A.同种材料的两个导体,相同横截面积、长度越长,电阻越大;相同长度,横截面积越大,电阻越小,如果L甲>L乙,S甲>S乙,则甲、乙的电阻可能相等,故A符合题意;
B.同种材料的两个导体,相同横截面积、长度越长,电阻越大;相同长度,横截面积越小,电阻越大,如果L甲>L乙,S甲<S乙,则甲的电阻大于乙的电阻,故B不符合题意;
C.同种材料的两个导体,相同横截面积、长度越长,电阻越大,如果L甲>L乙,S甲=S乙,则甲的电阻大于乙的电阻,故C不符合题意;
D.同种材料的两个导体,相同长度,横截面积越大,电阻越小,如果L甲=L乙,S甲>S乙,则甲的电阻小于乙的电阻,故D不符合题意。
故选A。
8.(2025·湖北省武汉市·三模)如图所示,演示板上镍铬合金丝①接在接线柱A、B之间、镍铬合金丝②接在接线柱C、D之间,它们的长度关系为LCD=2LAB,横截面积关系为SAB=SCD,将这两根镍铬合金丝分别接入电路(电路线头只能分别接在A、B或C、D上),闭合开关,观察电流表示数。下列说法错误的是( )
A.该装置是通过电流表的示数来反映导体电阻的大小
B.该装置可以探究导体电阻的大小跟导体长度的关系
C.可以在电路中串联一个小电阻保护电路
D.该装置可以探究导体的电阻大小跟导体材料的关系
【答案】D
【详解】A.实验中通过电流表示数大小反映电阻大小,电流表示数越大,说明电阻丝对电流阻碍作用越小,电阻丝的电阻越小,采用的方法是转换法;故A正确,不符合题意;
B.两电阻丝的材料和横截面积相同,可以通过改变线夹的位置改变接入电路中的长度,所以该装置能探究与长度的关系,故B正确,不符合题意;
C.为了防止电路中电流较大,可以在电路中串联一个小电阻,减小电路中电流,从而起到保护电路的作用,故C正确,不符合题意;
D.根据控制变量法,要探究导体的电阻大小跟导体材料的关系,要控制导体的长度和横截面积相同,材料不同,而该装置中两电阻的材料相同,因此不能探究导体的电阻大小跟导体材料的关系,故D错误,符合题意。
故选D。
9.(24-25九下·广东潮阳某校·)如图所示,闭合开关S,小灯泡L发光,钨丝不发光,用酒精灯给钨丝加热,小灯泡L逐渐变暗直至熄灭,根据此实验现象可知,影响导体电阻大小的因素是( )
A.导体的长度 B.导体两端的电压
C.通过导体的电流 D.导体的温度
【答案】D
【详解】闭合开关S,小灯泡L发光,钨丝不发光,用酒精灯给钨丝加热,小灯泡L逐渐变暗直至熄灭,说明电路中的电流变小,电阻变大,此过程中,钨丝的材料、长度和横截面积不变,温度升高,说明导体的温度可以影响导体的电阻,故ABC不符合题意,D符合题意。
故选D。
10.(2024·湖北省武汉市·三模)某同学采用如图的实验装置“探究影响导体电阻大小的因素”,实验中用到了甲乙两根电阻丝的粗细相同,下列说法错误的是( )
A.两根电阻丝分别接入电路中,可探究导体长度对导体电阻大小的影响
B.两根电路丝分别接入电路中,电流表示数在接入乙电阻丝时较大
C.图中的实验器材不能探究导体的材料对电阻大小的影响
D.本实验是通过电流表的示数大小来反映所接电阻的大小
【答案】B
【详解】A.探究导体长度对导体电阻大小的影响时,需要改变导体的长度,控制其他变量相同,甲、乙两根电阻丝材料相同,粗细相同,长度不同,故两根电阻丝分别接入电路中,可探究导体长度对导体电阻大小的影响,故A正确,不符合题意;
B.材料、粗细相同的电阻丝,长度越长,阻值越大,故乙电阻丝的阻值更大,根据欧姆定律可知,两根电路丝分别接入电路中,电流表示数在接入乙电阻丝时较小,故B错误,符合题意;
C.探究导体的材料对电阻大小的影响时,需要改变电阻丝的种类,甲、乙为同种材质,故不能探究导体的材料对电阻大小的影响,故C正确,不符合题意;
D.根据欧姆定律可知,接入电阻的阻值与通过的电流的大小成反比,本实验通过电流表的示数大小来反映所接电阻的大小,故D正确,不符合题意。
故选B。
考点三 欧姆定律的应用
11.如图甲所示的电路中,R为滑动变阻器,R0为阻值为10Ω的定值电阻,电源两端的电压为6V且保持不变。当滑动变阻器的滑片P从滑动变阻器的A端移动到B端的过程中,电压表的示数U与电流表的示数I变化规律如图乙所示。则下列说法正确的是( )
A.滑片P由A端向B端滑动的过程中,电压表的示数减小
B.当滑片P在A端时,电压表的示数为5V
C.当电流表的示数为0.2A时,R0两端的电压为4V
D.滑动变阻器的最大阻值为50Ω
【答案】D
【详解】A.由题意可知,定值电阻R0与滑动变阻器R串联,电压表测变阻器R的两端电压;根据串联分压规律,滑片P由A端向B端滑动的过程中,变阻器R接入电路的电阻增大,则变阻器R两端的电压增大,电压表的示数增大,故A错误;
B.当滑片P在A端时,只有定值电阻R0接入电路,变阻器R被短接,所以电压表示数为0,故B错误;
C.由乙图可知,当电流表的示数为0.2A时,电压表的示数为4V,则R0两端的电压为
故C错误;
D.由题意得,当滑片P滑至B端时,滑动变阻器接入电路中的电阻最大,电路中的电流最小;由乙图可知,此时电压表的示数为5V,电流表的示数为0.1A,则滑动变阻器的最大阻值为
故D正确。
故选D。
12.(2025·山东省德州市·二模)如图所示电路,当闭合开关S1、S2、S3时,电流表的示数为0.9A,电源电压保持不变,定值电阻R1=10Ω,R2=20Ω,滑动变阻器R3的最大阻值为30Ω。下列说法错误的是( )
A.闭合开关S1、S2、S3,通过R1和R2的电流之比为1∶2
B.电源电压为6V
C.只闭合开关S1,R3的滑片由a端移动到b端的过程中,电流表和电压表的示数均变小
D.只闭合开关S1,R3的滑片由a端移动到b端的过程中,电压表示数的变化范围是6V~1.5V
【答案】A
【详解】A.闭合开关S1、S2、S3,R3被短路,R1和R2并联,电流表测量干路中的电流。通过R1和R2的电流之比,故A错误,符合题意;
B. 当闭合开关S1、S2、S3时,电流表的示数为0.9A,则
解得,故B正确,不符合题意;
C. 只闭合开关S1,R1与R3串联,电压表测R1两端的电压,R3的滑片由a端移动到b端的过程中,电路总电阻变大,电路中电流变小,由分压原理可知,R1两端电压变小,故电流表和电压表的示数均变小,故C正确,不符合题意;
D.只闭合开关S1,R1与R3串联,滑片在a端,变阻器接入的阻值是0,电源电压都加载R1两端,电压表示数等于电源电压,等于6V;滑片在b端,电路总电阻
电路中电流
此时电压表示数
只闭合开关S1,R3的滑片由a端移动到b端的过程中,电压表示数的变化范围是6V~1.5V,故D正确,不符合题意。
故选A。
13.(2025·湖北省武汉市·调研)如图所示,电阻为,电源两端电压为。开关闭合后,下列说法正确的是( )
A.当滑动变阻器接入电路的电阻为时,通过电阻的电流为
B.当滑动变阻器接入电路的电阻为时,总电流为
C.当电路的总电流为时,滑动变阻器接入电路的电阻为
D.当电路的总电流为时,通过滑动变阻器的电流为
【答案】C
【详解】A.由图可知,与并联,电源电压,并联电路中各支路电压相等,都等于电源电压,,根据欧姆定律,通过的电流,与滑动变阻器接入电阻无关,故A错误;
B.当滑动变阻器时,通过的电流为
总电流为,故B错误;
C.当总电流时,不变(与电压、电阻不变 ),则通过滑动变阻器的电流,再根据,故C正确;
D.当总电流为1.8A时,通过滑动变阻器的电流为0.6A,故D错误。
故选C。
14.(2025·河北省张家口市·一模)如图甲所示为冬奥会使用的创可贴体温计,图乙为该装置感温区的电路图,其中电源电压恒为 6 V,定值电阻。 的阻值为10Ω,R 为热敏电阻,其阻值会随体温的升高而增大。当电压表的示数达到 2 V 时便会报警。下列说法正确的是( )
A.体温越高,电压表示数越小
B.恰好报警时,电流表的示数为0.2A
C.恰好报警时,热敏电阻的阻值为20 Ω
D.增大 R₀的阻值,会使装置在体温更高时报警
【答案】D
【详解】A.根据串联电路中的电流处处相等 ,得出串联分压关系,电阻越大,分压越多,热敏电阻R的阻值随体温升高而增大时,R两端电压(电压表示数)也增大,故A错误;
B.报警时电压表示数为2V,R0两端电压为U0=U总-UR=6V-2V=4V
电流
故B错误;
C.报警时热敏电阻阻值
故C错误;
D.增大R0阻值会使总电流减小,需要更高的R阻值才能达到2V报警电压,即需要在体温更高时才会报警,故D正确。
故选D。
15.图甲所示是小石同学新买的一款握力器的原理图。其中电源电压U=6V且保持不变,力量计由一个量程为0~0.6A的电流表改装而成,定值电阻R1=12Ω,R是一根长为9cm,阻值为18Ω的均匀电阻丝,滑片P与绝缘板相连且同步上下移动。滑片P在a端时,力量计的示数为0N。C是一根弹簧,其所受压力F与压缩量x的关系如图乙所示。下列说法中正确的是( )
A.当力量计的示数为0N时,电路中的电流为0A
B.当电路中的电流为0.3A时,力量计的示数为300N
C.定值电阻R1的作用是保护电路,它的阻值应不小于8Ω
D.某攀岩运动员的最大握力约为600N,可以用此握力器测出该值
【答案】B
【详解】A.由图甲可知,R1与R串联,电流表(力量计)测量电路中的电流。当力量计的示数为0N时,R接入的电阻为18Ω,电路中的电流为
故A错误;
B.当电路中的电流为0.3A时,电路中的总电阻为
R的阻值为R=R总-R1=20Ω-12Ω=8Ω
电阻丝接入的长度为
则弹簧的压缩量为x1=L-L1=9cm-4cm=5cm
由图乙可知弹簧所受的压力F与压缩量x的关系式为
当x1=5cm时,F1=60×5N=300N
即力量计的示数为300N,故B正确;
C.定值电阻R1的作用是保护电路,防止R的阻值过小导致电流过大,当R接入电路的阻值为0,电流表示数为0.6A(满偏)时,R1的阻值最小,最小值为
所以R1的阻值应不小于10Ω,故C错误;
D.由题意可知,当R接入的电阻为0时,弹簧的压缩量最大,为9cm,所测的压力最大,由图乙可知此时所测压力为540N<600N,所以不可以用此握力器测出该值,故D错误。
故选 B。
考点四 动态电路分析
16.(2025·河南省濮阳市·一模)如图所示的电路中,电阻的阻值为10欧,滑动变阻器滑片P位于中点。用一阻值为20欧的电阻替换后,可能使电流表示数与替换前相同的方法是( )
A.减小电源电压,不移动滑片P
B.减小电源电压,向右移动滑片P
C.电源电压不变,向右移动滑片P
D.增大电源电压,向左移动滑片P
【答案】D
【详解】由电路图可知,电阻和滑动变阻器并联,电流表测量干路中的电流。已知电阻的阻值为10欧,用一阻值为20欧的电阻替换后,则电路中的总电阻变大,根据可知,电路中的电流变小,要使电流表示数与替换前相同,即使电流表示数变大,则应适当增大电源电压或向左移动滑片P,使变阻器接入电路的阻值变小一点,故D符合题意,ABC不符合题意。
故选D。
17.如图所示,电源电压恒定不变,闭合开关,将滑动变阻器的滑片向左移动,下列说法正确的是( )
A.电流表A的示数变小,电压表的示数变大
B.电流表的示数变小,电压表的示数变大
C.电压表的示数与电压表的示数之和不变
D.电压表的示数与电流表的示数之比变小
【答案】A
【详解】AB.由图可知,闭合开关,两个滑动变阻器串联,电压表V2测电源电压,电源电压恒定不变,所以电压表V2的示数不变,电压表V1测R1两端的电压,电流表测电路中的电流,将滑动变阻器的滑片向左移动,滑动变阻器接入电路中的阻值变大,由分压原理可知,电压表V1的示数变大,电路中的总电阻变大,根据欧姆定律可知,电路中的电流减小,电流表A的示数变小,故A正确,B错误;
C.电压表V2的示数不变,电压表V1的示数变大,电压表的示数与电压表的示数之和变大,故C错误;
D.电压表的示数与电流表的示数之比等于电路中的总电阻,电路中的总电阻变大,所以电压表的示数与电流表的示数之比变大,故D错误。
故选A。
18.在如图所示的电路中,电源电压保持不变,闭合开关S后,发现电流表A的示数为0,电压表V有示数且接近电源电压。则该电路发生的故障可能是 。若排除故障后,将滑动变阻器的滑片P向左移动,电流表A的示数将 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
【答案】 断路 变大
【详解】[1]分析电路可知,闭合开关S后,、串联,电压表测电压,电流表测电路电流。电流表A的示数为0,说明发生断路,电压表V有示数且接近电源电压,则电压表的两端与电源相通,则故障可能是断路。
[2]将滑动变阻器的滑片P向左移动,变阻器阻值变小,则总电阻变小,根据,电流表A的示数将变大。
19.如图所示,电源电压不变,闭合开关S,当将滑动变阻器的滑片P从中点向右移动时,电流表A的示数 ,电压表V的示数 。(均填“变大”“变小”或“不变”)
【答案】 不变 不变
【详解】[1][2]闭合开关S,、并联,电流表测所在支路的电流,电压表测电源电压。当将滑动变阻器的滑片P从中点向右移动时,电源电压不变,则电压表示数不变,根据并联电路特点可知电流表A示数不变。
20.如图所示是一种测定油箱内油量的装置,其中R是滑动变阻器的电阻片,杠杆的右端是滑动变阻器的滑片,杠杆左端固定着一个浮子,油箱内油量变化时,滑片就在电阻片R两端之间滑动。当油量减少时,滑动变阻器接入电路的电阻 (选填“变小”“变大”或“不变”);油量增加时,电流表示数 (选填“变小”“变大”或“不变”)。若定值阻,电源电压U=6V,电流表的示数为0.6A,则接入电路的滑动变阻器的阻值为 Ω。
【答案】 变大 变大 5
【详解】[1]由图可知,定值电阻和滑动变阻器串联接在电路中,电流表测量电路中的电流。油量减少时,浮子下降,在杠杆作用下,滑片上移,滑动变阻器接入电路的电阻片变长,滑动变阻器接入电路的阻值变大。
[2]当油量增加时,浮子上浮,在杠杆作用下,滑片下移,滑动变阻器接入电路的阻值变小,电路的总电阻变小,由可知,电路中的电流变大,即电流表的示数变大。
[3]根据可知,电路的总电阻
则接入电路的滑动变阻器的阻值
考点五 图像题
21.(23-24九上·广东江门·期末)如图甲所示的电路中,电源电压保持不变,R1为定值电阻,当滑动变阻器R2的滑片P从某点a点移到b点时,滑动变阻器的U-I线如图乙所示,则电源电压和定值电阻R1的阻值分别是( )
A.9V、10Ω B.9V、30Ω C.18V、30Ω D.18V、10Ω
【答案】C
【详解】由电路图可以看出R1、R2串联,电压表测变阻器R2两端电压。由图乙可以看出,滑片在a点时,电流表示数为,电压表示数为;滑片在b点时,电流表示数为,电压表示数为。根据电源电压不变可列出方程
带入数值
解方程得
电源电压
故C符合题意,ABD不符合题意。
故选C。
22.(2025·四川省广安市·模拟)如图甲所示电路,电源电压保持不变,R1是定值电阻,R2是滑动变阻器。闭合开关S,当滑动变阻器R2的滑片P从最右端滑到最左端的过程中,R1、R2的I-U关系图像如图乙所示。则下列判断正确的是( )
A.图线A是R2的I-U关系图像
B.电源电压为16V
C.R1的阻值是10Ω
D.R2的最大阻值为50Ω
【答案】A
【详解】A.是定值电阻,其I−U图像应为递增的直线(电压随电流增大而增大);是滑动变阻器,串联时电压随电流增大而减小,故图线B是的I−U图像,图线A是的I−U图像,故A正确;
B.当滑片在最左端时,电阻为0,电路仅工作,电流最大(I=0.9A)。由的I−U图像(图线B),此时的电压为18V,即电源电压为18V,并非16V,故B错误;
C.是定值电阻,由图线B(的I−U图像),取电流I=0.8A、电压U=16V
根据欧姆定律
故C错误;
D.当滑片在最右端时,电阻最大,电流最小(I=0.2A)。
此时的电压
的电压
则
故D错误。
故选A。
23.(2025·山东省聊城市·模拟)如图所示的电路中,定值电阻为10Ω,为滑动变阻器,电源电压保持不变。闭合开关S后,滑片P从b端移动到a端的过程,电压表示数U与电流表示数I的关系图像如图所示。则下列分析正确的是( )
A.滑片P从b端移动到a端的过程中,接入电路中的阻值增大
B.电源电压为5V
C.滑动变阻器的最大阻值为40Ω
D.电压表接“0~3V”接线柱时,为了电路安全,滑动变阻器接入电路中的最大阻值为10Ω
【答案】D
【详解】A.由电路图可知,滑片P从b端移动到a端的过程中,滑动变阻器接入电路中的电阻丝的长度变短,即接入电路中的阻值减小,故A错误;
B.由题可知,当电压表的示数为0时,滑动变阻器连入电路中的电阻为0,此时电路中只有定值电阻,定值电阻, 此时通过电路中的电流,由得,定值电阻两端电压
电路中只有一个电阻时,电阻两端电压等于电源电压,即电源电压为6V,故B错误;
C.由题可知,当滑动变阻器连入电路中的阻值最大时,滑动变阻器两端电压,通过滑动变阻器的最小电流,由得,滑动变阻器的最大阻值
故C错误;
D.电压表接“0~3V”接线柱时,滑动变阻器两端最大电压为,根据串联电路电压规律可知,定值电阻两端电压
由得,通过电路中的电流
由得,此时滑动变阻器连入电路中的最大阻值
故D正确。
故选D。
24.如图甲,电源电压恒定不变,R1为定值电阻,R2为滑动变阻器。闭合开关S,R2的滑片P从最右端滑至最左端的过程中,电压表与电流表的示数变化关系图像如图乙,则下列说法正确的是( )
A.电源电压是7.5V
B.R1的阻值是10Ω
C.R2的最大阻值为60Ω
D.当电流表的示数是0.45A时,R2接入电路的阻值是30Ω
【答案】B
【详解】由电路图可知,R1与R2串联,电压表测R2两端的电压,电流表测电路中的电流;
AB.当滑片位于最左端时,滑动变阻器接入电路中的电阻为0,电路中电阻最小电流最大,根据图乙可知Imax=0.9A,由欧姆定律可得,电源电压U=ImaxR1=0.9A×R1……①
当滑片位于最右端时,滑动变阻器接入电路中的电阻最大,电路中电流最小,由串联分压规律可知,电压表示数最大,根据图乙可知Imin=0.15A,UR=7.5V,串联电路总电压等于各部分电压之和,根据欧姆定律可得,电源电压U=U2+IminR1=7.5V+0.15A×R1……②
联立①②可得,R1=10Ω,U=9V,故A错误,B正确;
C.由欧姆定律可得,滑动变阻器的最大阻值
故C错误;
D.当电流表的示数是0.45A时,R1两端的电压U′1=I′R1=0.45A×10Ω=4.5V
R2两端的电压U′2=U﹣U′1=9V﹣4.5V=4.5V
R2接入电路的阻值是
故D错误。
故选B。
25.(2025·江苏省苏州市·)如图甲,电源电压恒定,R为定值电阻,滑动变阻器标有“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,下列说法中正确的是( )
A.电源电压为8V B.灯泡正常发光时的电阻为12Ω
C.定值电阻R的阻值为20Ω D.b点在a点的右侧
【答案】D
【详解】只闭合开关S和S1,灯泡L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,因为灯泡电阻随温度变化而变化,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,由图乙可知最小电流是0.25A,此时灯泡两端的电压为1V,变阻器两端的电压为
由串联电路的电压特点可知电源电压
故A错误;
BC.只闭合开关S和S2,滑片仍在a点时,定值电阻和变阻器串联,电流表测电路中的电流,电压表测定值电阻的电压。由图像可知,此时电压表示数为3.75V,电流表示数为0.375A,则定值电阻R的阻值为
则滑片在a点时变阻器连入电路的阻值为
滑片再从a点移动到b点时,电压表示数与灯泡L正常发光时的电压相同,由图像可知,此时电路中电流为0.3A,则此时定值电阻的电压为
则灯泡L正常发光时的电压为3V。则只闭合开关S和S1,滑片从最右端滑动到a点,灯泡L恰好正常发光时,变阻器的电压为
则灯泡的额定电流为
则灯泡正常发光时的电阻为
故BC错误;
D.由图像可知,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,电路中电流变小,则变阻器阻值变大,所以b点在a点的右侧,故D正确。
故选D。
考点六 敏感电阻的动态电路分析
26.(2025·江苏省无锡市·二模)自然界某电鱼在水中放电时(图甲),身体AB段可看成电源和定值电阻R1串联,其余部分和水的电阻可记为R2,以上共同构成闭合电路(图乙)。研究人员在水里加入氯化钠来改变R2,得到A、B两点间电压UAB和电路中电流I的关系(图丙)。下列说法正确的是( )
A.向水里加入氯化钠是为了增大电阻R2 B.电鱼的电阻20Ω
C.电阻 R2增大,∆UAB与∆I的比值随之增大 D.电鱼放电时的电压大小为2V
【答案】D
【详解】A.向水里加入氯化钠增加了溶液中可自由移动的离子,是为了减小电阻R2,故A错误;
BD.A、B两点间电压为电阻R2两端的电压,由丙图可知,当电路中的电流为0.05×10-3A,R2两端的电压为1.5V时,由串联电路的电压规律可和欧姆定律变形式可得电源电压U=1.5V+0.05×10-3A×R1
当电路中的电流为0.1mA,R2两端的电压为1V时,有U=1V+0.1×10-3A×R1
解得R1=104Ω,U=2V
故B错误,D正确;
C.由串联电路的电压规律和欧姆定律变形式可得∆UAB=U′AB-UAB=(U-I′R1)-(U-IR1)=(I′-I)R1=∆IR1
则
因为R1为定值电阻,所以∆UAB与∆I的比值不变,故C错误。
故选D。
27.(2025·安徽省宿州市·三模)风速是气象观测中的重要参数,常用风速仪测量,如图甲所示的是简易风速仪的原理图。其中“恒流源”是一个特殊电源,它始终提供大小恒定的电流,为定值电阻,为压敏电阻,当风速变化时,迎风板会受到不同大小的风压,的阻值就会发生变化,随压力F变化的关系图像如图乙所示,则下列说法正确的是( )
A.当压力变大时,电压表示数增大
B.当压力变大时,电流表示数增大
C.当压力变小时,电路总电阻变小
D.当压力变小时,电流增加量大于电流减小量
【答案】B
【详解】AB.电路中定值电阻和压敏电阻并联,电压表测量各个支路电压。由图乙可知当压力增大时,压敏电阻的阻值变小,根据并联电路总电阻的特点,整个电路的总电阻也变小;再由恒流源的特点,总电流不变,由可得压敏电阻两端的电压变小;因并联电路各个支路电压相等,定值电阻两端的电压也减小,即电压表示数减小,根据欧姆定律得,通过的电流减小,总电流I不变,由可知,压敏电阻所在支路的电流增大,即电流表示数增大,故A错误,B正确;
CD.当压力变小时,压敏电阻的阻值变大,则整个电路总电阻变大;由可知、两端电压变大,即电压表示数变大,由得通过的电流也变大,而总电流I不变,则电流增加量与电流减小量相等,所以 CD错误。
故选B。
28.(2025·江苏省南京市·二模)图甲是小明设计的电子体重秤的简化电路图。R0为定值电阻,压力传感器踏板受到压力后,其阻值R随所受压力F的变化而改变,如图乙所示,并导致电路中的电流发生改变,通过改写电流表表盘数值后可直接读出所称物体的质量。闭合开关S,小明站上踏板并最终静止在踏板上,电流表的示数Ⅰ随时间t变化的图像如图丙所示。已知电源电压U=12V,定值电阻R0=10Ω,踏板的质量忽略不计。
(1)0~1s时间内,小明尚未站上踏板,图丙中I1的大小为 A;
(2)小明的质量为 kg;
(3)电流表表盘上0.5A刻度线应标为 kg,改写后电流表表盘上的刻度是 (选填“均匀”或“不均匀”)。
【答案】(1)0.1
(2)50
(3) 80 不均匀
【详解】(1)由图乙可知,压力为零时压力传感器电阻的阻值为110Ω;串联电路总电阻等于各部分电阻之和,此时电路中的总电阻
由欧姆定律可知,此时电路中的电流
(2)由图乙可知,压力传感器的阻值R随所受压力F的变化关系为……①
当R=110Ω时,F=0N,当R'=50Ω时,F'=500N,代入①解得k=-0.12Ω/N,b=110Ω,因此有R=-0.12Ω/N×F+110Ω
由图乙可知,小明静止在踏板上的电路中的电流为0.2A,由欧姆定律可知,此时电路中的电阻
由串联电路的电阻特点可知,此时压力传感器电阻的阻值为
即
解得F小明=500N,因此小明的重力G小明=F小明=500N
由,可知小明的质量为
(3)由欧姆定律可知,电流表表盘上0.5A时,根据欧姆定律可得电路中的电阻为
由串联电路的电阻特点可知,此时压力传感器电阻的阻值为
即
解得F'=800N,此时传感器上物体的重力为G'=F'=800N
物体的质量
根据串联电路电阻规律结合欧姆定律可得通过电路的电流
分析函数关系可知电流表的示数与R不成正比,所以改写后它的刻度是不均匀的。
29.(2025·江苏省常州市·模拟)神舟飞船发射前,通常要检验舱体的气密性。某科技小组设计的检测电路如图甲所示,电源电压恒定不变,定值电阻,压力传感器R的阻值随环境气压的变化规律如图乙所示。进行气密性监测时,将压力传感器R置于舱体内,舱体置于真空室中,舱体不漏气时,舱体内气压为,此时电压表示数为10V。求:
(1)舱体不漏气时通过的电流。
(2)电源电压。
(3)电压表示数为时舱体内的气压。
【答案】(1)
(2)12V
(3)
【详解】(1)由电路图可知,定值电阻R0与压力传感器R串联,电压表测量R0两端的电压。
舱体不漏气时,根据欧姆定律可知通过R0的电流为
(2)舱体不漏气时,舱体内气压p1=1.0×105Pa。
由图乙可知,此时压力传感器R的阻值R1=10Ω,电路的总电阻为R总1=R0+R1=50Ω+10Ω=60Ω
电源电压恒定不变,其大小为
(3)当电压表示数为7.5V时,电路中的电流为
此时电路的总电阻为
压力传感器R的阻值为R2=R总2-R0=80Ω-50Ω=30Ω
由图乙可知,当压力传感器阻值为30Ω时,对应的舱体内气压为p2=0.4×105Pa=4×104Pa
。
30.(2025·江苏省宿迁市·二模)小明观察到高速公路进出口处设有测量货车重力的检测装置,他利用学过的物理知识设计了一套测量货车重力的模拟装置,其原理如图甲所示。OAB为水平杠杆,OB长1m,O为支点,OA:AB=1∶4,平板上物体所受重力大小通过电流表读数显示。已知定值电阻R0的阻值为10Ω,压力传感器R固定放置,R的阻值随所受压力F变化的关系如图乙所示。平板、压杆和杠杆的质量均忽略不计。
(1)当电池组电压U0=12V,平板上物体所受重力是80N时,闭合开关S,求电流表的读数;
(2)电池组用久后电压变小为U1,这时平板上物体重为100N时,电流表读数为0.3A,求U1的大小;
(3)在第(2)问情况中,电池组电压大小为U1;要求平板上重为100N的物体对应的电流表读数和电池组电压U0=12V的情况下相同,小明采取了如下解决办法:其它条件不变,只水平调节杠杆上触点的位置,判断并计算触点A应向哪个方向移动?移动多少cm?
【答案】(1)0.3A
(2)9V
(3)左,3cm
【详解】(1)物体对平板的压力
根据杠杆平衡条件可得,平板B端受到的压力
由图像可知,当压力传感器受到的压力为16N时,电阻为30Ω,则电路的总电阻
电流表的读数
(2)当平板上物体重为100N时,物体对平板的压力
根据杠杆平衡条件可得,平板B端受到的压力
由图像可知,当压力传感器受到的压力为16N时,电阻为20Ω,则电路的总电阻
电源电压
(3)当电池组电压U0=12V时,平板上重为100N的物体对应的电流表读数为
电池组电压大小为U1,电流为0.4A时,电路的总电阻
压敏电阻的阻值
由图像可知,当压力传感器的电阻为12.5Ω时,受到的压力为23N,由杠杆平衡条件
解得
A点移动前,OA的长度
触点A应向左移动,移动的距离
考点七 伏安法测电阻(实验题)
31.(2025·江苏省淮安市·模拟)在“测量小灯泡电阻”的实验中,小明设计了如图甲所示的电路,电源电压恒为 6V,小灯泡的额定电压为 2.5V。
(1)用笔画线代替导线,将图甲所示的实物电路连接完整;
(2)开关闭合前,滑动变阻器的滑片 P 应移到最 (选填 “左” 或 “右”)端;
(3)实验中电压表的示数如图乙所示,其读数为 ,此时如果要进一步测量小灯泡正常发光时的电阻,应将滑片向 选填 “左” 或 “右”)端移动;
(4)图丙为小明绘制的该小灯泡 I-U 图像,小灯泡正常发光时的电阻为 Ω;
(5)小明用待测定值电阻 R 替换小灯泡测试时,由于电阻 R 阻值较大,电流表偏转很小,测量不准确。老师告诉他:电压表相当于能显示自身两端电压的定值电阻,且阻值较大。于是他设计了图丁所示电路测量电阻 R 的阻值,电源电压恒为 3V,定值电阻 R0=600Ω,闭合开关S。并进行了如下操作:
①S1接 1 时,电压表示数为2.40V;
②S1接2时,电压表示数为2.00V;
③待测电阻R为 Ω
【答案】(1)
(2)左
(3) 2.2 右
(4)12.5
(5)1200
【详解】(1)小灯泡的额定电压为2.5V,故电压表选用小量程并联在灯泡两端,如下图所示:
(2)为了保护电路,开关闭合前,滑动变阻器的滑片应移到阻值最大处,即最左端。
(3)[1][2]由图甲可知,电压表选用小量程;调节滑动变阻器过程中,发现电压表的示数如图乙所示,电压表分度值0.1V,其示数为2.2V,小于灯泡额定电压2.5V,如果要测量小灯泡正常发光时的电阻,应增大灯泡两端的电压,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,故应将滑片向右端移动。
(4)由图丙可知,当灯泡两端电压为2.5V时,通过灯泡的额定电流为0.25A,则小灯泡正常发光时的电阻为
(5)电源电压恒为3V,S1接1时,定值电阻R0与电压表串联,电压表示数为2.40V,由串联电路电压的规律,定值电阻的电压为U0=3V-2.40V=0.60V
由分压原理,电压表内阻为
S闭合,S1接2时,待测电阻与电压表串联,电压表示数为2.00V;由串联电路电压的规律,待测电阻的电压为UR=3V-2.00V=1V
由分压原理,待测电阻R为
32.(2025·江苏省镇江市·一模)某物理实验小组进行测量小灯泡电阻的实验。
(1)小华用图1所示的电路来测量小灯泡的电阻。
①闭合开关前,滑片应位于图中 (选填“左”或“右”)端。
②连接实物图如图2所示,闭合开关后,无论怎样调节滑动变阻器,电流表示数始终为零,小灯泡一直不亮,已知器材和连接均完好,则电压表示数始终为 V。
③图2中有一根导线连接错误,请在这根线上打“×”,并在图中改正。
④正确改正连线后进行实验,记录数据并绘制小灯泡两端的电压U与电流I的关系图像如图3所示,则小灯泡两端电压为4V时的阻值为 Ω。
(2)小明用如图4所示的电路测量小灯泡两端电压为2.5V时的电阻,其中电源电压恒定。
①闭合开关、,移动滑动变阻器的滑片,使电压表示数为 V。
②保持滑片位置不变,调节电阻箱R,使它接入电路的阻值为4Ω,断开,闭合S、,此时电压表示数为1.5V。
③断开开关S、,调节电阻箱R,使它接入电路的阻值为32Ω,闭合开关S、,此时电压表示数为5V。
④由上述操作可知:电源电压为 V,滑动变阻器接入电路的阻值为 Ω,小灯泡两端电压为2.5V时其电阻为 Ω。
【答案】(1) 右 10 3.2
(2) 2.5 7.5 16 8
【详解】(1)[1]在闭合开关前,为了保护电路,滑动变阻器的滑片应滑到阻值最大处。观察可知,滑片应位于图中的右端。
[2]分析观察电路图,电压表串联在电路中,电压表测电源电压,由图可知电源电压为10V,所以电压表示数始终为10V。
[3]因电压表串联在电路中,需要将其并联在小灯泡两端,如图所示:
[4]观察图3,可得出小灯泡两端电压为4V时,电流为1.25A,故此时小灯泡的电阻
(2)[1]闭合开关、,此时灯泡与滑动变阻器串联,电压表测量小灯泡电压,要测量小灯泡两端电压为2.5V时的电阻,故应让电压表示数为2.5V。
[2][3]断开,闭合S、,电阻箱与滑动变阻器串联,电阻箱阻值为4Ω时,电压表示数为1.5V,故可以得出
电阻箱32Ω时与滑动变阻器串联,电压表示数为5V,故可以得出
可解得,。
[4]根据步骤①可以得出此时小灯泡与滑动变阻器串联,故有
根据串联电压关系可得
代入数据得
解得。
33.(2025·江苏省徐州市·模拟)小红想测量标有“1.5V”字样小灯泡正常发光时的电阻,从实验室找来了电源、电压表、电流表、滑动变阻器、开关和导线若干,进行了如下实验:
(1)用笔画线代替导线,将图甲电路连接完整 ;
(2)检查无误后,闭合开关,发现电流表无示数,小灯泡不亮,电压表示数接近电源电压;造成这一故障的原因可能是小灯泡 (选填“断路”或“短路”);
(3)排除电路故障后,闭合开关,移动滑片,当小灯泡正常发光时,电流表示数如图乙所示,则小灯泡正常发光时的电阻为 Ω;
(4)接下来她又测量了几组对应的电压值和电流值,并绘制了小灯泡的I﹣U图象,如图丙所示;小红认为不能利用图甲的装置探究电流与电压的关系,理由是 。
【答案】(1)
(2)断路
(3)5
(4)灯丝的电阻随温度的变化而变化
【详解】(1)
根据电压表和电流表的特点可知,电压表与灯泡并联,电流表与灯泡串联,如图所示:
(2)检查无误后,闭合开关,发现电流表无示数,小灯泡不亮,说明电路发生了断路,电压表示数接近电源电压,说明电压表两接线柱与电源两端相连,即电压表两接点内发生断路,由图可知,造成这一故障的原因可能是小灯泡断路;
(3)
由图乙可知,电流表所用的量程为0~0.6A,分度值为0.02A,由指针位置可知,此时电流表的示数为0.3A,即通过灯泡的电流为0.3A,由欧姆定律可知,小灯泡正常发光时的电阻
(4)由图丙可知,灯丝的电阻受温度影响,即灯丝的电阻是变化的,而探究电流与电压的关系,根据控制变量法可知,应该控制导体的电阻不变,所以不能利用图甲的装置探究电流与电压的关系。
34.(2025·江苏省宿迁市·三模)在用“伏安法”测量小灯泡的电阻实验中,小灯泡上标有“3V 0.3A”字样,如图甲是小明所画的电路图。
(1)请按照电路图甲用笔画线代替导线将实物图乙连接完整,要求导线不能交叉。
(2)连接电路时开关应 ,为了保护电路,滑动变阻器滑片应移到 端(选填“最左”或“最右”);
(3)测量过程中,某一次的电表示数如图丙所示,为 A;小明用测得的数据绘出了I﹣U图象如图丁A所示,说明灯丝的电阻是变化的,原因是 ;
(4)另外一组同学用相同的器材和电路图也做这个实验时,由于接线错误,根据测量的数据绘出的I﹣U图像如图丁的B所示,你推测他的接线错误之处为 。
【答案】(1)
(2) 断开 左端
(3) 0.26 灯丝的电阻随温度的升高而增大
(4)电压表接在了滑动变阻器的两端
【详解】(1)电源电压为3V,电压表连接时正进负出,选择的量程0-3V,小灯泡上标有“3V 0.3A”字样,电流表的量程选择0-0.6A,电路连接如图所示:
(2)[2][3]为了保护电路,连接电路时开关应断开,滑动变阻器在闭合开关前滑片应移动到最大电阻处,即最左端。
(3)[1]如图丙可知,电流表选用的是小量程,分度值为0.02A,电流表的示数为0.26A。
[2]小灯泡发光时,灯丝温度升高,灯丝的电阻是变化的,原因是灯丝的电阻随温度的升高而增大。
(4)丁图中的B图像随着电流的增大电压减小,正好与A图像相反,因滑动变阻器和灯泡串联在电路中,由串联电路电压规律则有U滑=U﹣UL
当灯泡电压增大时,滑动变阻器电压减小,故B图像符合滑动变阻器两端电压的变化规律,因此电压表接在了滑动变阻器的两端。
35.(2025·江苏省南京市·二模)小明测量标有“2.5V”字样的小灯泡正常发光时的电阻RL和未知电阻Rx的阻值,电源电压恒定但未知。
(一)小明用伏安法测量RL,图甲是他连接的实物电路
(1)图中有一根线连接错误,请在这根线上打“×”,并在图中改正;
(2)改正电路后,闭合开关,调节滑动变阻器滑片至电压表示数为2.5V时,电流表示数为0.3A,则RL= Ω(保留一位小数)。整理器材时,小明发现电压表未调零,如图乙所示,则所测的RL ;(选填“偏大”、“偏小”或“不变”)
(二)小明用上述灯泡和一个电阻箱、电压表,设计了如图丙所示电路来测未知电阻Rx的阻值;
(3)请将电阻箱和未知电阻填在虚线框内;
(4)正确操作后,在S2接1和接2时,调节电阻箱使电压表示数均为2.5V,读出电阻箱的阻值分别为R1和R2,则Rx= (用RL、R1、R2表示)。
【答案】(1)
(2) 8.3 偏小
(3)
(4)
【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,原电路图中,灯泡和电压表串联,且被短路,因此改接的电路如下图所示:
(2)[1]当电压表的示数为2.5V时,灯泡RL的阻值为
[2]乙图所示电压表的指针指在零刻线的左侧,当电压表的示数为2.5V时,灯泡两端的实际电压大于2.5V,由电流与电压关系可知,通过灯泡的电流大于电压为2.5V时的电流,即电压测量的偏小,电流测量的偏大,根据可知,测量的电阻偏小。
(3)根据题意,在S2接1和接2时,调节电阻箱使电压表示数均为2.5V,说明电阻箱均接在电路中,因此b位置是电阻箱,a位置是未知电阻,如下图所示:
(4)当S2接1时,电路为灯泡和电阻箱串联,电压表测灯泡两端电压,可得电路中的电流为
电阻箱两端电压为
可得电源电压为
当S2接2时,电路为未知电阻和电阻箱串联,电压表测未知电阻两端电压,此时电阻箱两端电压为
电路中的电流为
则未知电阻的阻值为
考点八 探究电流与电阻、电压的关系(实验题)
36.(2025·江苏省无锡市·一模)如图甲是探究“通过导体的电流与电阻的关系”的电路。电源电压恒为,电流表量程为“0~0.6A”,电压表量程为“0~3V”,滑动变阻器规格为“20Ω 1A”,定值电阻若干。
(1)首先将的定值电阻接入电路,闭合开关后,移动滑动变阻器的滑片至适当位置,记录此时电流表的示数如图乙所示,则通过定值电阻的电流为 ;
(2)接着断开开关,将的定值电阻更换成10Ω,滑动变阻器的滑片移至阻值最大处后闭合开关继续实验,此时将滑动变阻器的滑片向 (选填“左”或“右”)移动,当电压表的示数为 V时,记录电流表示数;
(3)为了使实验结论更可靠,在前述实验的基础上,还需要再多测几组数据,则能选择的定值电阻的范围是 (保留一位小数)。
【答案】(1)0.36
(2) 右 1.8
(3)
【详解】(1)如图乙所示,电流表选用小量程,分度值为0.02A,示数为0.36A,则通过定值电阻的电流为0.36A。
(2)[1][2]探究通过导体的电流与电阻的关系时,要控制定值电阻的电压不变,控制的电压值为
将的定值电阻更换成10Ω后,要移动滑片直至电压表的示数为1.8V时,记录电流表示数。根据串联分压原理则有,解得此时变阻器阻值。滑动变阻器规格为“20Ω 1A”,所以将的定值电阻更换成10Ω,滑动变阻器的滑片移至阻值最大处后闭合开关继续实验,此时将滑动变阻器的滑片向右移动使得变阻器阻值减小为。
(3)电流表量程为“0~0.6A”,所以电路中电流最大为0.6A,则定值电阻的最小值为
根据串联分压原理则有,所以定值电阻变大时,滑动变阻器的阻值也变大,所以滑动变阻器的阻值最大为20Ω时,定值电阻的阻值最大为
所以能选择的定值电阻的范围是。
37.(2025·江苏省常州市·一模)下面是某学习小组的同学们所做的电学实验:
(一)探究电流与电压的关系。
同学们分别测出导体A、B、C、D在不同电压下对应的电流,并作出图像如图甲所示。
(1)其中导体 不能用于此实验的探究。
(2)根据其他三个导体的图像可以得出结论: 。
(二)探究电流与电阻的关系。
(3)同学们继续用上题中符合条件的三个导体进行实验,电压恒为6V的电源,“50Ω 1A”的滑动变阻器等器材连接电路。当连接完图乙所示电路后,同学们检查时发现连接电路过程中有一处错误,请只改动一根导线,使电路连接正确,在应改动的导线上打“×”,用笔画线代替导线画出正确的接法;
(4)改正错误后,同学们把三个导体按阻值由小到大的顺序分别接入电路进行实验,实验中控制导体两端的电压为2V不变,用第一个导体完成实验后,断开开关并保证滑动变阻器的滑片位置不动,换上第二个导体后闭合开关。电压表的指针应该指在图丙中 (选填“①”、“②”、“③”或“④”)的位置,为了完成实验,应该使滑动变阻器的滑片 (选填“保持不动”“向右移动”或“向左移动”)。
(5)实验中发现当接入第三个导体进行实验时,无论怎样调节滑动变阻器,电压表的示数都无法达到2V,若想三个导体都能完成实验,应更换一个最大阻值不小于 Ω的滑动变阻器进行实验。
(6)更换滑动变阻器并多次实验后可以得到结论:电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成 。
【答案】(1)D
(2)在电阻一定时,通过导体的电流与电压成正比
(3)
(4) ④ 向右移动
(5)60
(6)反比
【详解】(1)探究电流与电压的关系,要控制电阻大小不变,由图甲可知,导体A、B、C的图像为过原点的直线,电阻为一定值,而导体D的图像为一条曲线,故D的电阻不是一个定值,其中导体D不能用于此实验的探究。
(2)A、B、C三个导体做出的图像都为正比例函数的图像,可以得出结论:在电阻一定时,通过导体的电流与电压成正比。
(3)原电路中,电压表与电流表串联后再与R并联是错误的,电流表应与R串联,电压表应与R并联,改正后的实物图如图
(4)[1][2]三个电阻A的阻值
B的阻值
C的阻值
当把三个导体按阻值由小到大的顺序分别接入电路进行实验,实验中控制导体两端的电压为2V不变,用第一个的导体完成实验后,断开开关并保证滑动变阻器的滑片位置不动,
此时滑动变阻器的值
换上第二个的导体后闭合开关,此时定值电阻两端的电压
由计算可知,电压表的示数超过量程,故电压表的指针应该指在图丙中④;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,即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,使电压表示数保持2V不变。
(5)探究电流与电阻关系的实验中,定值电阻和滑动变阻器两端的电压保持不变,由分压原理可知,当定值电阻的阻值增大时,滑动变阻器的电阻也变大,当把接入电路时,需要的滑动变阻器的阻值
故若想三个导体都能完成实验,可更换一个最大阻值不小于60Ω的滑动变阻器。
(6)为了避免实验的偶然性,探究普遍规律,更换滑动变阻器并多次实验后可以得到结论:电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成反比。
38.(2025·江苏省镇江市·模拟)在“探究电流与电压、电阻的关系”的实验中,电源电压3V且恒定,定值电阻R的阻值分别为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω,滑动变阻器规格为“20Ω,2A”。
(1)根据图甲的电路图将图乙所示的实物连接完整。(导线不允许交叉)
(2)连接电路时,开关应 。连接好电路后,闭合开关S,发现电流表指针几乎没有偏转,电压表指针迅速偏转到满偏刻度外。出现这一现象的原因可能是定值电阻R (假设电路只有一处故障);
(3)在探究电流与电压关系时,得到如表所示的电流I随电压U变化的数据,据此得出结论:电阻一定时, ;
实验次数
1
2
3
电压U/V
1.0
1.4
2.0
电流I/A
0.1
0.14
0.2
(4)在探究电流与电阻关系时,为了保证所给电阻均能完成实验,应控制定值电阻两端电压至少为 V。现将5Ω电阻换成10Ω电阻,为保持定值电阻两端电压不变,滑动变阻器的电阻将 (变大/不变/变小),其电功率变为原来的 倍。
【答案】(1)
(2) 断开 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) 1.5 变大 0.5
【详解】(1)在“探究电流与电压、电阻的关系”的实验中,电压表并联在电阻两端,电源电压为3V,电压表选择小量程,如图所示:
(2)[1]连接电路时,为了保护电路,开关应处于断开状态。
[2]电流表始终无示数,说明电路可能断路,电压表指针迅速偏转到满偏刻度外,说明电压表与电源两极连通,所以与电压表并联的电路以外的电路是完好的,故障是与电压表并联的电路断路了,即可能是R断路,导致电压表串联在电路中。
(3)由表格中数据可知,电压增大为原来的几倍,通过的电流也增大为原来的几倍,得出的结论是:电阻一定时,通过导体的电流与导体两端电压成正比。
(4)[1]研究电流与电阻的关系,要控制电压表示数不变,变阻器与定值电阻串联,根据串联电压之比等于电阻之比,实验给出的定值电阻最大值与滑动变阻器最大值相等,当最大定值电阻接入电路时,电阻和滑动变阻器分得的电压相等,电源电压为3V,为了保证所给电阻均能完成实验,应控制定值电阻两端电压至少为1.5V。
[2]将5Ω电阻换成10Ω电阻,根据串联电路的分压原理可知,电阻两端的电压变大,为保持定值电阻两端电压不变,由串联分压可知,要增大变阻器分得的电压,即滑动变阻器的电阻将变大。
[3]将5Ω电阻换成10Ω电阻时,电阻变为原来的2倍,电阻两端的电压不变,根据欧姆定律知,电流变为原来的0.5倍;同理,滑动变阻器两端的电压也不变,电流表为原来的0.5倍,根据知,电功率变为原来的0.5倍。
39.(2025·江苏省盐城市·一模)在“探究电流与电阻的关系”实验中,准备的实验器材有阻值为10Ω、20Ω、30Ω、40Ω、50Ω的五个定值电阻,电源(电压为3V且保持不变),滑动变阻器“20Ω,1A”、电流表、电压表、开关各一个,导线若干。
(1)小鸣连接电路时,开关应处于 状态;连接的电路如图甲所示,经仔细检查后发现电路中有一根导线连接错误,请在图中错误的那根导线上画“×”,并画出正确的连线 。
(2)改正错误后,开关闭合前,将滑动变阻器滑片P移动到最 端。小鸣先接的是10Ω的定值电阻,移动滑动变阻器滑片,读出电流表示数为0.2A后,断开开关,他拆下10Ω的电阻,改换成阻值为20Ω的电阻继续做实验,闭合开关,电压表示数如图乙,其示数是 V,要完成这次实验,接下来他应调节滑动变阻器,使定值电阻两端电压为 V。
(3)当小鸣改用50Ω的电阻继续实验时,发现无论怎样移动滑动变阻器滑片,都无法使电压表示数达到实验要求的值,为能够完成最后一个电阻50Ω的实验,在不增加原有实验器材、也不改变定值电阻两端预设电压和电源电压的前提下,他的做法是 。
(4)小鸣根据正确的实验数据作出如图丙的图像。同组的小鹿对实验进行了反思,若再添两个定值电阻实验,再增加两组数据,使数据点分布更合理,有利于绘出的图像能更好的反映电流与电阻的关系。你建议选用下面哪两个定值电阻? (“15Ω和25Ω”/“35Ω和45Ω”)。
【答案】(1) 断开
(2) 左 2.4 2
(3)串联一个5Ω的定值电阻
(4)15Ω和25Ω
【详解】(1)[1]为了保护电路,连接电路时,应断开开关。
[2]原电路图中,电压表串联在电路中,电流表与定值电阻并联是错误的,在探究电流与电阻的关系实验中,电源、开关、定值电阻、滑动变阻器和电流表串联,电压表并联在定值电阻两端,如图所示:
(2)[1]为了保护电路,开关S闭合前,将滑动变阻器滑片P移动到阻值最大处,即最左端。
[2][3]由题意知,接入10Ω的定值电阻,移动滑动变阻器滑片,电流表示数为0.2A,则定值电阻两端电压为UV=IR=0.2A×10Ω=2V
由图乙可知,电压表的量程为0~3V,分度值为0.1V,此时电压表的示数为2.4V;探究电流与电阻的关系时,应控制定值电阻两端的电压不变,应调节滑动变阻器的滑片,使电压表示数为2V。
(3)实验中使用的定值电阻阻值最大为50Ω,定值电阻两端的电压始终保持UV=2V,根据串联电路电压的规律,滑动变阻器分得的电压U滑=U-UV=3V-2V=1V
滑动变阻器分得的电压为电压表示数的0.5倍,根据分压原理,当接入50Ω电阻时,滑动变阻器连入电路中的电阻为R滑=0.5×50Ω=25Ω
即所选择的滑动变阻器的最大阻值不能小于25Ω,滑动变阻器的最大阻值为20Ω,因此应串联一个5Ω的定值电阻。
(4)由图丙可知,已有的电阻阻值为10Ω、20Ω、30Ω、40Ω、50Ω为了使数据点分布合理,有利于绘出的图像能更好的反映电流与电阻的关系,应选择与已有电阻阻值间隔更均匀的电阻,这样能更好的反映电流与电阻的关系,所以建议选用15Ω和25Ω的定值电阻。
40.(2025·江苏省苏州市·二模)如图甲是某小组探究电流与电阻关系的实验电路图,所用器材有:电源电压恒定6V、滑动变阻器、电流表、电压表、开关、导线、阻值分别为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω的电阻各一个。
(1)用笔画线代替导线将甲图所示的实物电路图连接完整(要求当滑片P向右移动时电流表示数变大)。
(2)图甲实验中多次改变R阻值的大小,调节滑动变阻器的滑片,使电压表示数保持 V不变,记下电流表的示数,得到如图乙所示的电流I随电阻R变化的图像;
(3)完成上述实验后,实验小组的同学借助阻值已知的定值电阻R0和另一个电压表,设计了如图丙所示的电路来测量未知电阻的阻值。
①电路图中虚线框内的元件组合相当于一个 表;
②闭合开关,调节滑片,读出电压表V和V0的示数分别为U和U0;
③未知电阻Rx= (用测量量和已知量符号表示)。
(4)小明又利用原有的器材和一只电阻箱,设计如图丁所示的实验电路测未知电阻Rx。
①闭合开关S,开关S1接到触点 (选填写“1”或“2”),调节滑动变阻器的滑片P,使电压表示数为2V;
②将S1的位置更换,保持滑动变阻器滑片的位置不变,调节电阻箱,使电压表示数为 V,得出未知电阻Rx的值;
③小华也利用图丁进行了测量,发现自己的测量结果比小明测量结果大了2Ω,检查分析后发现第①步测量结束后,不小心碰到了滑动变阻器滑片,导致滑动变阻器接入电路的阻值变化了 Ω。
【答案】(1)
(2)2.5
(3) 电流
(4) 1 2 4
【详解】(1)滑片P向右移动时电流表示数变大,则滑动变阻器接入电路的阻值变小,故滑动变阻器下方接线柱接B,电压表应并联在定值电阻两端,故实物图连接如图所示:
(2)由乙图可知,当电阻变化时,定值电阻两端的电压,故定值电阻两端的电压保持2.5V。
(3)[1]虚线框内电压表可以测量出已知电阻的两端电压,则可以计算出电路中的电流,故虚线框内相当于电流表。
[2]此时电阻串联,电路中的电流,则未知电阻
(4)[1]开关S1接到触点1,此时电压表测量未知电阻两端的电压,调节滑动变阻器的滑片,使电压表示数为2V,要先确定未知电阻两端的目标电压,为后续等效替代做准备,故应接到1。
[2]根据等效替代法,当的位置更换到2时,保持滑动变阻器的位置不变,调节电阻箱,使电压表示数为2V,此时电阻箱的阻值就等于未知电阻的阻值。
[3]小华也利用图丁进行了测量,发现自己的测量结果比小明测量结果大了2Ω, 电源电压为6V,待测电阻的电压为2V,根据串联电路的特点知,滑动变阻器的电压为U'=U-Ux=6V-2V=4V
因为实验中保持电压不变,故电阻之比不变,因而滑动变阻器的电阻始终是待测电阻或电阻箱的2倍,因而电阻箱比待测电阻大2Ω,则滑动变阻器比第一次大4Ω,所以第①步测量结束后,不小心碰到了滑动变阻器滑片,导致滑动变阻器接入电路的阻值变化了4Ω。
1.(2025·四川省攀枝花市·)下列材料中,不宜用来制作用电器绝缘层的是( )
A.玻璃 B.塑料 C.石墨 D.橡胶
【答案】C
【详解】根据对物体导电性的认识,玻璃、塑料、橡胶都是不容易导电的绝缘体,石墨是容易导电的导体,故ABD不符合题意,C符合题意。
故选C。
2.将下列物品分别接入如图电路中的、两点,能使小灯泡发光的是( )
A.塑料尺 B.金属勺
C.橡皮擦 D.玻璃杯
【答案】B
【详解】ACD.塑料尺、橡皮擦、玻璃杯均为绝缘体,不能导电,接入电路中不能使电路接通,所以不能使小灯泡发光。故ACD不符合题意;
B.金属勺是导体,可以导电,所以将金属勺接入电路中,电路可形成通路,可以使小灯泡发光。故B符合题意。
故选B。
3.(2025·江苏省无锡市·二模)图为“坐位体前屈测试仪”,测试者向前推动滑块,滑块移动距离越大,仪器的示数越大。某同学设计了四种电路模拟测试,要求测试成绩越好,电表示数越大,其中符合要求的电路是( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【详解】A.图A电路图中,两个电阻串联接入电路,电压表测变阻器两端的电压,测试成绩越好,变阻器接入电路的阻值越大,据串联电路的分压特点知,电压表的示数越大,故A符合题意;
B.图B电路图中,两个电阻并联接入电路,电流表测通过变阻器的电流,测试成绩越好,变阻器接入电路的阻值越大,据欧姆定律知,通过变阻器的电流越小,电流表的示数越小,故B不符合题意;
C.图C电路图中,两个电阻串联接入电路,电压表测定值电阻两端的电压,测试成绩越好,变阻器接入电路的阻值越大,据串联电路的分压特点知,电压表的示数越小,故C不符合题意;
D.图D电路图中,两个电阻并联接入电路,电流表测通过定值电阻的电流,测试成绩越好,变阻器接入电路的阻值越大,但对定值电阻这一支路无影响,通过的电流不变,电流表的示数不变,故D不符合题意。
故选A。
4.(2025·四川省巴中市·)如图所示,是定值电阻,R是滑动变阻器,电源电压不变,滑片会随人的身高上下平移,人身高越高时,两电表示数变化情况正确的是( )
A.电流表示数变小 电压表示数变大 B.电流表示数变大 电压表示数变小
C.电流表示数变大 电压表示数变大 D.电流表示数变小 电压表示数变小
【答案】A
【详解】分析电路可知,定值电阻R0与滑动变阻器R,串联,电压表测滑动变阻器R两端的电压。人身高越高时,滑片上移,滑动变阻器阻值变大,根据串联分压,滑动变阻器两端的电压变大,故电压表示数变大,电路中的总电阻变大,电源电压不变,电路中的电流变小,故电流表示数变小。故BCD不符合题意,A符合题意。
故选A。
5.(2025·四川省绵阳市·)如图所示,电源电压恒定,R1、R2是定值电阻。闭合开关S,若从左向右移动滑动变阻器R的滑片,所有电表的示数均不超量程,则此过程中( )
A.V1、V2和A表的示数均增大
B.V1表的示数增大,V2表和A表的示数减小
C.V2表的示数与V1表的示数的差值减小
D.V1表的示数变化量小于V2表的示数变化量
【答案】C
【详解】AB.R1与变阻器串联后再与R2串联,V1测变阻器的电压,V2测R1与变阻器的电压,电流表测电路的电流,若从左向右移动滑动变阻器R的滑片,变阻器连入电路的电阻变大,电路的电阻变大,由欧姆定律可知电路的电流变小,根据U=IR可知,R2的电压变小,根据串联电路电压的规律, V2示数增大,故AB不符合题意;
C.根据串联电路电压的规律,V2表的示数与V1表的示数的差值即R1的电压,根据U=IR可知,V2表的示数与V1表的示数的差值减小,故C符合题意;
D.根据串联电路电压的规律,V2表的示数变化量等于R2的示数变化量,根据串联电路电压的规律,变阻器增大的电压等于两定值电阻电压减小量之和,故V1表的示数变化量大于V2表的示数变化量,故D不符合题意。
故选C。
6.如图是电子体重秤的简化电路图,虚线框内是两不同电阻,是定值电阻,是压敏电阻且阻值随压力的增大而减小。当所称的体重增大时,电压表改装而成的体重显示器示数也增大,则( )
A.虚线框1内接的是定值电阻 B.虚线框2内接的是定值电阻
C.电路中的电流变小 D.此电路是并联电路
【答案】A
【详解】ABD.定值电阻和压敏电阻串联,是压敏电阻且阻值随压力的增大而减小,当所称的体重增大时,阻值减小,根据串联电路分压原理,两端电压变小,两端电压变大,要使电压表示数增大,电压表应测量两端电压,则虚线框1内接的是定值电阻,故A正确,BD错误;
C.当所称的体重增大时,阻值减小,串联电路总电阻变小,在电源电压不变时,电路电流变大,故C错误。
故选A。
7.(2025·江苏省盐城市·一模)物理小组利用手边的器材设计制作调光台灯,如图所示是小组设计的电路,电源电压为9V,滑动变阻器规格“50Ω1A”,小灯泡规格“6V 0.6A”,闭合开关S,将滑动变阻器的滑片P从最右端向左端移动,小灯泡工作电压不能超过其额定电压,灯丝电阻是变化的,则下列说法正确的是( )
A.滑片向左移动,电压表V2示数变小
B.滑片向左移动,电压表V1示数与电流表A示数之比不变
C.滑片在最右端时灯泡实际功率是0.225W
D.滑动变阻器连入电路阻值不能小于5Ω
【答案】D
【详解】A.由图可知,灯泡与滑动变阻器串联,电压表V1测量滑动变阻器两端电压,V2测量小灯泡两端的电压,电流表测量串联电路的电流。
滑片向左移动,滑动变阻器连入电路的电阻变小,根据串联分压原理可知,滑动变阻器分得的电压变小,即电压表V1示数变小,根据串联电路电压规律,V2示数变大,故A错误;
B.根据欧姆定律,电压表V1示数与电流表A示数之比是滑动变阻器连入电路的电阻,滑片向左移动,滑动变阻器连入电路的电阻变小,则电压表V1示数与电流表A示数之比变小,故B错误;
C.滑片在最右端时,电阻为50Ω,但由于灯丝电阻是变化的,不知道此时灯泡的电阻,无法计算灯泡实际功率,故C错误;
D.P在滑动过程中,灯泡电压不能超过6V,此时
此时电路电流I=0.6A,滑动变阻器电阻为
根据串联分压原理可知,若滑动变阻器电阻小于5Ω,小灯泡电压大于6V,会烧坏灯泡,故滑动变阻器连入电路阻值不能小于5Ω,故D正确。
故选D。
8.(2025·山东省德州市·)如图甲所示,电源电压恒定,电压表V1量程为0~15V,电压表V2量程为0~3V,电流表A量程为0~0.6A,滑动变阻器规格为“20Ω 1A”。在保证电路元件安全的前提下,闭合开关S,移动滑动变阻器的滑片P,某一电压表示数与电流表示数关系图像如图乙所示。则下列说法正确的有( )
①电源电压为4.5V
②定值电阻R1的阻值为2.5Ω
③定值电阻R1的最小电功率为0.45W
④滑动变阻器的调节范围2.5~20Ω
A.1个 B.2个 C.3个 D.4个
【答案】B
【详解】①②闭合开关,定值电阻和滑动变阻器串联,电压表V1测量电源电压,示数不变,电压表V2测量滑动变阻器两端的电压,示数变化,如图乙;滑动变阻器接入电路的阻值较小时,总电阻较小,根据欧姆定律可知,电路电流较大,从图中可知为0.6A,此时变阻器两端的电压为1.5V,根据欧姆定律及串联电路的电压特点可知,电源电压
滑动变阻器接入电路的阻值较大时,总电阻较大,根据欧姆定律可知,电路电流较小,从图中可知为0.3A,此时变阻器两端的电压为3V,根据欧姆定律及串联电路的电压特点可知,电源电压
联立两式解得,,故①正确,②错误;
④根据欧姆定律可知变阻器接入电路的阻值分别为
则滑动变阻器的调节范围2.5~10Ω,故④错误;
③定值电阻R1的最小电功率为,故③正确;
综上可知,①③正确,②④错误,则正确的有2个,故B正确,ACD错误。
故选B。
9.(2025·江苏省南通市·)冬天,为控制蔬菜大棚的温度在20~28℃,同学们设计了如图所示的控制电路。电源电压3V,R1是热敏电阻,R0选用3kΩ或5kΩ的定值电阻。闭合开关S,当R1两端电压U≥2V时,开启加热系统;当U≤1.8V时,关闭加热系统。热敏电阻R1在不同温度时的阻值如下表。下列说法正确的是( )
温度/℃
4.1
9.0
14.3
20.0
28.0
38.2
45.5
阻值/kΩ
22
16
10
6
4.5
3
2.5
A.R1的阻值与温度成反比
B.选用3kΩ的定值电阻能够满足设计的要求
C.R1和R0的功率可能相等
D.增大电源电压使开启加热系统的温度变低
【答案】B
【详解】A.由表中数据可知,热敏电阻阻值虽随温度升高而减小,但并非与温度成严格的“反比”关系,故A错误;
B.R1与R0串联,若R0=3kΩ,当R1两端电压U1=2V时,则U0=U-U1=3V-2V=1V
串联电路电流相等,则
即
对应温度20℃,开启加热系统; 当R1两端电压U1=1.8V时,则
串联电路电流相等,则
即
对应温度28℃,关闭加热系统;符合要求,故B正确;
C.R1与R0串联,功率相等时,I02R0=I12R1,R1=R0,若R0=3kΩ,R1=3kΩ,对应的温度是38.2℃,超过了温度在20~28℃范围,故C错误;
D.增大电源电压,若R0=3kΩ,R1两端电压U1=2V时,U0=U-U1=6V-2V=4V
串联电路电流相等
即
由表中数据可知,温度高于45.5℃,使开启加热系统的温度变高,故D错误。
故选B。
10.(2025·甘肃省兰州市·)在课外实践制作活动中,小红将量程为0~3V的电压表改装成一个测量质量的电子秤,原理如图甲所示。电源电压恒为6V,定值电阻R0的阻值为60Ω,压敏电阻R的阻值随压力的变化关系如图乙所示。O点是杠杆OAC的支点,托盘固定在A点,OA∶OC=1∶4,托盘及杠杆等组件的质量忽略不计。下列说法正确的是( )
A.增大托盘里被测物体的质量,电压表的示数会变小
B.电子秤的0kg刻度线应标注在电压表刻度盘1.2V的刻度线处
C.若R0的阻值为120Ω,则电子秤能测量的最大质量为120kg
D.若只将托盘的固定点从A移至B,则电子秤的量程变大
【答案】C
【详解】A.增大托盘里被测物体的质量,F2变大,由杠杆的平衡条件F1l1=F2l 2可知,力臂不变的情况下,F1变大,即C端对压敏电阻的压力变大,由图乙可知,压敏电阻阻值R变小,由串联电路的分压规律可知,电压表示数U0变大,故A错误;
B.当电子秤的示数为0kg时,C点对压敏电阻的压力为0,此时压敏电阻的阻值为300Ω,由串联电路的电压分配规律可得
解得U0=1V
故B错误;
C.电子秤测量最大质量时,电压表示数最大,由串联电路的分压规律可得
解得R′=120Ω,由图乙可知此时电子秤受到的压力F1=300N,由杠杆的平衡条件可得物体的重力
所以此时称量的最大质量
故C正确;
D.由杠杆的平衡条件可知,在动力和动力臂的乘积不变时,将托盘的固定点从A移至B,将增大阻力臂l2,则阻力F2将变小,即称量的物体的重力变小,由公式可知质量变小,所以电子秤的量程将变小。
故D错误。
故选C。
11.(2025·黑龙江省哈尔滨市·)如图甲所示,是一个导电性检测器。在M、N间接入 (选填序号:①铜丝②陶瓷③塑料尺)可以使电路接通,电流表有示数。若猜想导体电阻大小与导体长度有关,可以选取乙图中 (填字母)两根金属丝分别连入M、N间进行实验探究。
【答案】 ① b、c
【详解】[1]铜丝容易导电,为导体,陶瓷、塑料尺为绝缘体,是一个导电性检测器。因此在M、N间接入铜丝可以使电路接通,电流表有示数,故选①。
[2]为研究导体电阻与导体长度关系,要控制导体的材料和横截面积一定,改变导体的长度,所以要选择编号b、c两根金属丝分别连入M、N间进行实验探究。
12.(2025·山东省济宁市·)如图所示,闭合开关,将滑片P向b端滑动,电压表示数 ,电压表与电流表示数之比 。(均选填“变大”“变小”或“不变”)
【答案】 变小 不变
【详解】[1][2]由图可知,电阻和变阻器串联,电压表测量电阻R两端的电压,电流表测量电路中的电流,滑片P向b端移动过程中,变阻器接入电路中的电阻变大,由电阻的串联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,电阻R两端的电压变小,即电压表的示数变小,由欧姆定律可知,电压表与电流表示数的比值等于定值电阻R的阻值,R的阻值不变,则电压表与电流表示数之比不变。
13.(2025·四川省自贡市·)如图为初中体育均衡检测中握力计的工作原理简图,电源电压恒为3V,R的阻值大小与其连入电路的长度成正比,R0为保护电阻,弹簧电阻不计。握力F为零时,P在A端;握力F最大时,P在B端。P从A端滑至B端过程中,弹簧的弹性势能将 (选填“减小”“增大”或“不变”)。电路中电流表的变化范围是0.1-0.6A,R连入电路的阻值变化范围是 。
【答案】 增大
【详解】[1]由图可知,P从A端滑至B端过程中,弹簧逐渐被压缩,形变程度变大,所以弹簧的弹性势能将增大。
[2]分析电路可知,滑动变阻器和保护电阻串联,电流表测电路电流;握力F为零时,P在A端,此时滑动变阻器接入电路的阻值为零,此时电流最大为0.6A,则阻值为
握力F最大时,P在B端,此时滑动变阻器接入电路的阻值最大,此时电流最小为0.1A,此时总电阻为
则滑动变阻器接入电路的阻值最大为
所以R连入电路的阻值变化范围为。
14.(2025·江苏省无锡市·)按照图甲连接电路,探究通过导体的电流与电压、电阻的关系,电源电压值为3V,三个定值电阻Ra、Rb、Rc。探究通过导体的电流与它两端电压的关系时,先将电阻Ra接入电路,将滑动变阻器的滑片P移至阻值最大端,闭合开关,读出电压表、电流表的示数。移动滑片P,改变电阻两端电压继续探究,根据实际所测数据,以电流I为纵坐标,以电压U为横坐标,在坐标系中描点画出Ra的I-U图像a、再分别将Rb、Rc接入电路,采用同样的方式探究,得到图像b、c,如图乙所示。则Ra的阻值为 Ω;单独分析图乙中每条I-U图像,可知,当导体电阻一定时, ,实验中滑动变阻器的最大阻值为 Ω,为了探究电流与电阻的关系,分别将三个电阻接入电路,需要保持电阻两端电压不变,则该电压的最小值为 V。
【答案】 5 电流与电压成正比 20 1.5
【详解】[1]由图乙得,当Ra的电压为3.0V,电流为0.6A,由欧姆定律得,Ra的阻值为
[2]单独分析图乙中每条I-U图像,可知,当导体电阻一定时,其电流与电压的图像为一条倾斜向上的直线,说明当导体电阻一定时,电流与电压成正比。
[3]由题知,每次实验时,将滑动变阻器的滑片P移至阻值最大端,闭合开关,电路电流最小,由图中b图线可知,电流最小为0.1A,此时电压表的示数为1.0V。由串联电路电阻特点与欧姆定律得,变阻器接入电路中的电阻最大为
[4]由图乙中c图线可知,当Rc的电压为3.0V,电流为0.15A,由欧姆定律得,Rc的阻值为
三个电阻分别与滑动变阻器串联,实验中需要保持电阻两端电压不变,由串联电路电压特点得,变阻器的电压也保持不变;串联电路电流处处相等,由欧姆定律得
且为定值,则定值电阻接入电路中的电阻越大,变阻器接入电路中电阻越大,当定值电阻接入电路中的电阻最大为20Ω,变阻器接入电路中电阻最大为20Ω时,定值电阻两端控制的电压最小,与定值电阻的比值最大,定值电阻的电压最小,即
解得定值电阻两端电压控制的最小值为
15.(2025·山东省烟台市·)实践小组为某水箱设计了一个监测水位的装置,图甲是其原理图,电流表的示数可显示水位高低,当示数为0.6A时表示水位达到预定值。电源电压恒定不变,为定值电阻,条状变阻器R的最大阻值为70Ω,浮子可带动连接导线的水平金属杆AP上下移动。给水箱加水至预定水位的过程中,电压表的最大示数为12V,电流表示数变化的范围为0.2~0.6A,变阻器接入电路的阻值随水位的变化关系如图乙所示,则定值电阻的阻值为 Ω,水位预定值为 m。若水箱内部的底面积为,当水位达到预定值时,水箱底部受到水的压力为 N。(g取10N/kg,)
【答案】 20 0.8 4000
【详解】[1][2]分析电路可知,条状变阻器和定值电阻串联,电压表测电压,电流表测电路电流。水位上升时,条状变阻器阻值减小,则总电阻减小,根据,电流表示数变大,根据,电压表示数变大。给水箱加水至预定水位的过程中,电压表的最大示数为12V,电流表示数变化的范围为0.2~0.6A,所以水位到达预定水位时,电压表示数为12V,电流表示数为0.6A,则定值电阻的阻值为
水位最低时,由乙图可知,条状变阻器阻值最大为,此时电路中电流最小为0.2A,则电源电压为
则水位到达预定水位时,条状变阻器阻值
根据数学知识可得图乙中变阻器接入电路的阻值随水位的变化关系图像解析式为,将代入解得,则水位预定值为0.8m。
[3]若水箱内部的底面积为,当水位达到预定值时,水箱底部受到水的压强为
则水箱底部受到水的压力为
16.(2025·四川省攀枝花市·)在做“伏安法测电阻”的实验中,小林设计并连接了如图甲所示的部分电路。
(1)请用笔画线补齐图中缺失的一根导线,使电路连接完整(要求:导线不可交叉),并标出电池的“+”极。
(2)闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片调至最 (选填“左”或“右”)端。此时,滑动变阻器的作用是 。
(3)在实验过程中,电压表指针猛然偏向表盘最右侧,电流表示数几乎为0。若电路中只有一处故障,则发生的故障可能是定值电阻 (选填“短路”或“断路”)。
(4)排除故障后,小林继续进行实验,某次测量中电压表和电流表的示数如图乙所示时,则该次测得未知电阻的阻值为 。
(5)为了减小实验误差,应调节 ,改变电压表、电流表的示数,记录多组电压、电流值,并算出相应的电阻值,取这些阻值的平均值记为电阻的阻值。
(6)小林对实验进一步拓展,在缺少电流表的情况下,设计了如图丙所示的实验电路来测量未知电阻的阻值,已知滑动变阻器的最大阻值为,电源电压未知且恒定不变。实验步骤如下:
①闭合开关S,将滑动变阻器的滑片移至端,读出电压表的示数为;
②再将滑动变阻器的滑片移至端,读出电压表的示数为;
③未知电阻阻值的表达式: (用、、表示)。
【答案】(1)/
(2) 右 保护电路
(3)断路
(4)10
(5)滑动变阻器的滑片
(6)
【详解】(1)伏安法测电阻的实验中,需要将电源、未知电阻、滑动变阻器、电流表和开关串联,电压表并联在未知电阻两端,由图可知,现缺少一根导线,可以将滑动变阻器的一个下接线柱与定值电阻的右端相连,或者将电压表的正接线柱与与定值电阻的右端相连。电池的“+”极应连接到电流表的正接线柱,以保证电流从正接线柱流入,故电池的右端是正极,如图所示:
##
(2)[1]闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片调至最右端,此时滑动变阻器接入电路的电阻最大。
[2]此时滑动变阻器的作用是保护电路,防止开关闭合时电流过大,损坏电路元件。
(3)电压表指针偏至最右侧,电流表示数几乎为0,说明电压表两接线柱到电源间是通路,但电路中无电流,因此故障为定值电阻断路。
(4)由图乙可知:电压表量程为0~3V,分度值为0.1V,示数,电流表量程为0~0.6A,分度值为0.02A,示数,根据欧姆定律
(5)为了减小实验误差,应调节滑动变阻器的滑片,改变电压表、电流表的示数,记录多组数据,计算电阻的平均值,可以减少误差。
(6)由图可知,电路中与串联,移动滑片不改变电路的总电阻的大小,只改变电压表的测量对象,滑片在a端时,电压表测量的电压,示数为,滑片在b端时,电压表测量与的电压,示数为,即电源电压,因此,此时滑动变阻器两端电压为,电路电流
因此
17.(2025·江苏省南京市·)现要测量两个小灯泡L1、L2正常发光时的电阻。
(1)图甲是用“伏安法”测量L1(U额=2.5V)正常发光时电阻的实物电路。
①用笔画线代替导线,将图甲电路连接完整(导线不允许交叉) ;
②闭合开关,发现小灯泡不亮,电流表指针几乎不动,电压表指针明显偏转,故障原因可能是小灯泡 (选填“断路”或“短路”);
③排除故障后,闭合开关,移动滑片,当电压表示数为2.5V时,电流表示数如图乙所示,则小灯泡正常发光时的电阻为 Ω(精确到0.1)。
(2)为了测量额定电流为I0的小灯泡L2正常发光时的电阻,小明和小华设计了图丙所示的电路,定值电阻的阻值为R0,电源电压恒为U。(I0、R0、U已知,且满足测量要求)
①将滑动变阻器R的滑片移至阻值最大端;
②闭合S、S1,断开S2,调节滑片P,使电压表示数为 时,小灯泡正常发光;
③共同完成上述操作后,小明和小华分别只进行了以下一步操作。
小明:保持滑片不动,断开S1,闭合S、S2,读出电压表的示数。
小华:保持滑片不动,闭合S、S1、S2,读出电压表的示数。
综合以上信息,对小明、小华的方案能否测量出小灯泡正常发光时的电阻进行评价 (填字母)。
A.只有小明的方案可行
B.只有小华的方案可行
C.两人的方案都可行
D.两人的方案都不可行
【答案】(1) 断路 8.3
(2) U-I0R0 C
【详解】(1)[1]伏安法测小灯泡正常发光时的电阻,电压表并联在小灯泡两端测电压,电流表串联在电路中测电流,且两表都要使电流从正接线柱流入,负接线柱流出,如图所示;
[2]闭合开关,发现小灯泡不亮,电流表指针几乎不动,电路中出现断路,电压表指针明显偏转,故障原因可能是小灯泡断路。
[3]电流表的量程0~0.6A,分度值为0.02A,电流为I=0.3A,电阻为
(2)闭合S、S1,断开S2,小灯泡、滑动变阻器和定值电阻R0串联;小灯泡正常发光时,电路中的电流为I0,因此调节滑动变阻器滑片P使电压表的示数为U1=U﹣I0R0
①小明:保持滑片不动,断开S1,闭合S、S2,电压表测滑动变阻器两端的电压U2。
小灯泡正常发光时的电压为UL=U1﹣U2=U﹣I0R0﹣U2
小灯泡正常发光时的电阻为
小明的方案可行;
②小华:保持滑片不动,闭合S、S1、S2,读出电压表的示数U3。此时小灯泡被短路,电路由滑动变阻器和定值电阻R0串联;
定值电阻R0两端的电压为U0=U﹣U3
通过定值电阻R0电流为
串联电路各处电流相等,则
滑动变阻器现在的阻值为RP
当闭合S、S1,断开S2,小灯泡、滑动变阻器和定值电阻R0串联时,电压表的示数为U1=U﹣I0R0
电路中的电流为I0,滑动变阻器两端的电压为UP
小灯泡正常发光时的电阻为
小华的方案可行;
故选C。
18.(2025·四川省巴中市·)如图甲是一台放置在水平地面的智能体重秤,图乙是它的电路结构图,为阻值100Ω的定值电阻,秤盘下方的电阻R为压敏电阻,其阻值随人对秤盘压力的变化关系如图丙所示,已知电源电压为3V且保持不变(g取10N/kg)。求:
(1)当秤盘为空时,R的阻值;
(2)某同学站在体重秤上时,电压表示数为2V,该同学的质量。
【答案】(1)400 Ω
(2)60kg
【详解】(1)当秤盘为空时,秤盘受到的压力为0N,如图丙所示,此时压敏电阻R=400 Ω
(2)由图乙可知,两个电阻串联,电压表测压敏电阻两端电压。
电压表示数为2 V,则定值电阻两端电压
电路中电流为
压敏电阻的阻值为
由图丙可知,此时对应的压力F=600 N
该同学质量
19.下图为科创小组测量大气压和海拔的简易装置原理图,为定值电阻,为力敏电阻,置于圆柱体容器底部,可自由滑动的活塞通过轻杆压在力敏电阻上。容器内抽成真空,装置气密性良好。该装置通过两电表示数分别转换测出大气压值和海拔,且示数均随测量值增大而增大。电源电压恒为6V,,的阻值与压力大小的关系为,电压表量程为0~3V,电流表量程为0~0.6A。活塞横截面积为,忽略摩擦,不计活塞质量。查阅资料,大气压与海拔的关系如下表。
海拔
0
100
200
300
400
500
……
1000
2000
……
大气压
101
100
99
98
97
96
……
90
80
……
(1)求时活塞受到的压力。
(2)求时通过的电流。
(3)求该装置能测量的最高海拔。
(4)指出该装置测量时的一项不足之处,针对该不足,就电源和电流表中任选1个,提出相应问题的解决方案,并说明理由。
【答案】(1)
(2)
(3)
(4)见解析
【详解】(1)根据题意可知当时,大气压,则活塞受到的压力为
(2)当时,力敏电阻的阻值为
由图可知电路为串联电路,则电源电压为
串联电路电流处处相等,则通过的电流为
(3)由题意可知,海拔越高,大气压越低,则活塞受到的压力越小,力敏电阻阻值越大,电路中电流减小,电流表示数减小,根据串联分压原理可知电压表示数变大,所以是选择电压表示数转换测出海拔。当电压表示数为3V时,所测的海拔最高为,则
电路中电流为
力敏电阻的阻值为
又
解得,此时大气压为
查表可知
(4)问题:该装置所测的最高海拔太低。
方案:适当降低电源电压。
理由:根据欧姆定律和串联电路知识可知,得
①当电源电压降低到3V~6V时,最大值为3V不变,适当减小电源电压,可以增大,可测的气压减小,可测的海拔增加。
②当电源电压降低到3V以下时,最大值小于3V且在电压表量程内,可以继续增大,可测的气压减小,可测的海拔增加。
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