内容正文:
专题09 电阻 欧姆定律(复习讲义)
目 录
01 析·考情目标 1
02 筑·专题框架 2
03 攻·重难考点 2
真题动向 核心提炼 拓展提升
考点一 电阻 滑动变阻器 3
考点二 欧姆定律 7
考点三 电阻的测量 12
考点四 电阻的串联和并联 17
04 测·预测闯关 22
命题透视
上海中考物理中,欧姆定律是电学部分的核心考点,也是命题重点与难点集中区域。近年来,其考查方式呈现出基础概念扎实、情境应用灵活、综合能力要求高的特点。串并联电路不仅是基础考点,更是动态分析、故障判断和跨学科融合的核心载体。
热考角度
考点
2025年
2024年
2023年
电阻 滑动变阻器
中考第18题
欧姆定律
中考第13题
中考第13、19题
中考第6、12题
电阻的测量
电阻的串联和并联
中考第13题
命题预测
1. 电阻。电阻的概念;影响电阻大小的因素;滑动变阻器及其使用;滑动变阻器及其使用。
2.电流与电压、电阻的关系。电流与电压、电阻的关系;探究电流与电压、电阻的关系。
3.欧姆定律。欧姆定律的理解与应用;应用欧姆定律和串并联电路特点分析计算电路问题。
4. 电阻的测量。命题点有:伏安法测定值电阻;伏安法测小灯泡的电阻.
5. 电阻的串联和并联。串联电路的等效电阻;并联电路的等效电阻。
考点一 电阻 滑动变阻器
1.(2025·普陀·月考)甲和乙是由同种材料制成的导体,L甲>L乙,关于甲和乙的横截面积S,及电阻R的大小关系,下列说法正确的是( )
A.若S甲>S乙,则R甲一定大于R乙 B.若S甲<S乙,则R甲一定等于R乙
C.若S甲=S乙,则R甲一定小于R乙 D.若S甲<S乙,则R甲一定大于R乙
2.(2026·虹口·一模)滑动变阻器是实验室常用的电路元件。
(1)滑动变阻器是利用电阻大小与_________的关系制成的。
A.材料 B.长度 C.横截面积
(2)在如图所示的电路中,有两根导线尚未连接,请用笔画线代替导线补上。补上后要求:闭合开关S,小灯泡L发光,向右移动滑动变阻器滑片P的过程中,小灯泡L的亮度不变,电流表的示数变大。
3.(2024·上海·期中)为了“探究导体的阻值大小与温度的关系”,某小组同学利用由硫化银倒成的电阻和纯铜制成的电阻、电压恒定的电源、电流表、电键和导线组成电路,并用温度可以调控的加热器对硫化银电阻、铜制电阻分别进行加热,做了如图(a)、(b)、(c)和(d)所示的四次实验。请仔细观察图中的装置、操作和现象,然后归纳得出初步结论。
(1)比较(a)、(b)两图(或(c)、(d) 两图)可以发现:当电压一定,导体温度改变时,通过导体的电流 发生变化(选填“会”或“不会”),因此,导体的电阻与温度 (选填“有关”或“无关”)。
(2)比较(a)和(b)与(c)和(d)两图可以发现导体电阻大小与温度的变化关系: 。
4.(2025·浦东新区·期中)如图某同学在实验室时使用的滑动变阻器,请你和她一起学习并完成下题。
(1)关于该滑动变阻器的构造,下列说法正确的是___________;
A.金属杆是绝缘体,瓷筒是导体
B.线圈是用电阻较大的合金线制成的
C.滑片与线圈之间是绝缘的
D.制成线圈的合金线所有表面都是绝缘的
(2)滑动变阻器上标有“50Ω 1.2A”字样。“1.2A”表示 ,滑片P移至中点时接入电路的阻值 ;
(3)下图所示是滑动变阻器的四种接法,当滑动变阻器的滑片向右移动时,阻值变大的是 ;
(4)用滑动变阻器控制灯泡的亮度时该同学设计了如下图甲所示的电路图。若实验中电流不超过,滑片向A端移动灯变亮,请将图乙中实物连接起来。
知识
概念
理解
电阻
(1)电阻:导体对电流阻碍作用的大小。
(2)单位:Ω、kΩ、MΩ.
1 kΩ =103 Ω 1MΩ =103kΩ.
(3)电阻是导体本身的一种性质,与电流、电压无关。
2. 影响电阻大小的因素
导体的长度、横截面积、材料和温度。
(1)半导体:导电性能介于导体和绝缘体之间,称做半导体。利用半导体材料可以制作二极管、三极管、集成电路。
(2)超导现象:某些物质在很低的温度时,电阻就变为0。
变阻器
(1)滑动变阻器的接法
①按照“一上一下”的方式接入电路中。
②滑片向靠近下接线柱的方向移动,电阻变小,可简记为:“近下电阻变小,远下电阻变大”。
变阻器在生产和生活中的一些应用实例:亮度可变的台灯、转速可变的电风扇、舞台用到的调音台、汽车油量表、称重仪、测高仪等。
1.如图所示的实验装置,可以探究影响导体电阻大小的因素,下列说法正确的是( )
A.实验中,通过电流表的示数来比较电阻丝电阻的大小
B.接入A、C两根电阻丝,可探究导体电阻大小与横截面积是否有关
C.接入B、C两根电阻丝,可探究导体电阻大小与导体长度是否有关
D.该实验装置不能探究导体电阻大小与导体材料是否有关
2.可调光台灯对缓解视力问题有一定效果,小金阅读了某款市场上的可调光台灯的外观说明,发现此款台灯内部应用了电位器如图所示,并根据说明设计电路,此电路通过电位器中的手动金属旋转滑片连续微调改变灯泡的亮度,其电路设计要求:(1)电阻忽略的金属旋转滑片OP能起到开关通断的作用;(2)滑片顺时针旋转时灯泡变亮。AB为电位器中的电阻丝,下列符合设计要求的电路是( )
A B C D
3.如图所示,是用滑动变阻器调节灯泡亮度的几种方案,你认为可能达到目的的是( )
A. B. C. D.
4. 当金属的温度降低时,它的电阻会减小。1911年,荷兰物理学家昂内斯在测定水银在低温下的电阻值时发现,当温度降到左右时,水银的电阻变为零,这种现象叫超导现象。并不是所有物体都会发生超导现象,即使能够发生超导现象的物质,也需要极低的温度作为必要条件,物质电阻变为零的温度称为超导转变温度。以下是几种材料的超导转变温度:
物质
铝
铅
锡
水银
钨
超导转变温度
我国于1989年成功发现超导转变温度为的超导体材料,并且第一代材料已经研究成熟,在此基础上,第二代材料由于其成本更低适用于产业化运作而被市场看好,超导产品品类也逐渐增加;现已进行产业化运作的有超导电缆、超导限流器、超导滤波器、超导储能等。我国整体超导研究在部分领域已经处于国际先进水平,目前,各国科学家还在继续研究超导转变温度更高的超导体材料,以将超导应用到日常生产和生活中去。
(1)根据文中的描述,许多金属在低温条件下会失去电阻,这种现象称为 现象,达到这种现象的温度称为 温度。
(2)根据表中信息可知,的温度条件,可能使 变为超导体。
(3)假如科学家研制出常温超导材料,可否用它制作调节音响音量的电位器?请写下你的判断并说明你的判断依据: 。
1. 滑动变阻器的使用
(1)滑动变阻器应与所控制的用电器串联。
(2)使用时要“一上一下”选择接线柱,滑片离下接线柱越远,滑动变阻器连入电路中的阻值越大。
(3)用滑动变阻器控制电阻两端的电压时,既可以改变电阻两端的电压,也可以保证电路中换用不同阻值的电阻时,电阻两端的电压不变。
2. 对电阻的理解
电阻表示导体对电流的阻碍作用的大小,是导体本身的一种性质, 电阻的大小与电流、电压无关。只能说电流的大小与电阻大小有关,不能说电阻受电流的影响。
考点二 欧姆定律
1.(2023·上海·中考真题)如图所示电路,电源电压为6V,滑动变阻器R1为“20Ω 2A”,闭合开关后:
(1)若此时,求通过R1的电流大小;
(2)若在电路中再接入一个电流表A1,调节滑动变阻器使得两个电流表的示数为如图所示(电流表量程可调节),求R2的阻值。
2.(2025·上海·月考)小语利用如图的电路探究“导体中电流跟电阻的关系”,电源电压保持不变,更换阻值不同的电阻R2,通过调节滑动变阻器接入电路的电阻R1,正确完成实验,记录各次实验中电压表示数U和电流表示数I,描点画出下列四幅图,其中最接近实际的是( )
A B C D
3.(2025·普陀·期末)在图所示的电路中,电源电压保持不变。闭合开关S,发现至少有一个电表示数不发生改变,若故障只发生在电阻R1、R2上,则下列判断正确的是( )
A.电阻R1一定断路 B.电阻R2可能断路 C.电阻R1一定短路 D.电阻R2可能短路
4.(2026·虹口·一模)小明做“探究电流与电压、电阻的关系”实验,他用电源(电压为3V保持不变)、电流表、电压表、开关、导体(5Ω、10Ω、20Ω的电阻各一个)、滑动变阻器(标有“20Ω 2A”字样)及导线若干进行实验。在探究电流与电压的关系时,他利用滑动变阻器多次改变导体两端的电压,并将测量的数据记录在表1、表2中。
表1
实验序号
电阻R/Ω
电压U/V
电流I/A
1
5
1.0
0.20
2
2.0
0.40
3
2.8
0.56
表2
实验序号
电阻R/Ω
电压U/V
电流I/A
4
10
1.0
0.10
5
2.4
0.24
6
2.6
0.26
(1)请在虚线框中画出小明的实验电路图。
(2)分析比较实验序号1、2与3(或4、5与6)的数据可得: 。
(3)分析比较实验序号 的数据,小明得到结论:在导体两端的电压相同时,电阻较大的导体,通过的电流较小。为了探究电压一定时,电流与电阻的定量关系,根据现有实验条件,他将20Ω的电阻接入电路,预设电阻两端的电压值如表3所示。请判断他的方案是否合理,并说明理由。
表3
实验序号
电阻R/Ω
电压U/V
电流I/A
7
20
2.0
8
2.4
9
2.6
知识
概念
理解
探究电流与电压、电阻的关系
(1)探究电流与电压、电阻的关系
注意:控制定值电阻不变。
①实验电路图如右图所示。
②调节滑动变阻器改变电阻两端的电压。
③多次测量。
④结论:通过同一导体的电流与导体两端的电压成正比。
(2)探究电流与电阻的关系
注意:控制定值电阻两端的电压不变。
①实验电路图同上。
②改变定值电阻时,调节滑动变阻器控制定值电阻两端的电压不变。
③多次测量。
④结论:在电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成反比
I-U与I-R图像:
欧姆
定律
导体中的电流,跟导体两端的电压成正比,跟导体的电阻成反比。I=/U/R
应用定律时注意:统一性、同一性、同时性、条件性。
1.在图所示电路中,电源电压保持不变,电阻R1阻值为10欧。闭合开关S,电流表示数为0.4安。现用电阻R0替换R1,关于替换后电路中的电表示数,下列说法中正确的是( )
A.若R0为20欧,则替换后电流表示数可能为0.16安
B.若R0为20欧,则替换后电流表示数可能为0.20安
C.若R0为5欧,则替换后电压表示数可能为1.6伏
D.若R0为5欧,则替换后电压表示数可能为2.4伏
2.小明在“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象,根据图象,下列说法错误的是( )
A.当在导体乙的两端上加1V的电压时,通过导体乙的电流为0.1A
B.将甲、乙两导体并联后接到电压为3V的电源上时,干路中的电流为0.9A
C.通过导体甲的电流与其两端的电压成正比
D.导体甲的电阻大于导体乙的电阻
3.小何做“探究电流与电阻的关系”实验时,准备了两节新的干电池、已调零的电流表和电压表、滑动变阻器标有“40Ω 0.5A ”、定值电阻(5Ω,10Ω,15Ω,20Ω)、开关、导线若干。
(1)电路连接后闭合开关。小何发现电流表指针如图甲所示,出现此现象的原因是 ;
(2)改正问题后,小何利用以上器材如图乙连接继续实验。她先用5Ω的电阻进行实验后,断开开关再换用10Ω的电阻,闭合开关,此时滑动变阻器的滑片应向 (选填“A”或“B”)移动,以保持电压表示数不变;
(3)下列实验中,多次实验目的与本实验相同的是________;
A.探究电流与电压的关系 B.伏安法测电阻
(4)根据图丙的图像形状, (选填A:能或B:不能)直接得出电流与电阻成反比的结论。若能,请说明理由,若不能,则写出你认为可行的方案 。(写出必要的说明)
4.新区物理实践小组想要协助生物创新小组在培育豆芽的过程中监测生发豆芽时的温度,已知生发豆芽的适宜温度为20~25℃之间。于是物理实践小组设计了如图1所示的电路,该电路中的R1为热敏电阻,R2为定值电阻,实验人员将热敏电阻固定在培育容器的底部,并通过电压表的读数来判断豆芽培育容器内的温度。热敏电阻阻值大小与温度的变化如图2所示成反比关系,已知当容器内温度为15℃时,电压表的示数为1.5V;当容器内温度为30℃时,电压表的示数为2.7V。
(1)热敏电阻为 体;
(2)由图像可知热敏电阻阻值随温度升高而 ;
(3)请求解当电压表示数为2.25V时,容器内的温度是否属于生豆芽的适宜温度(写出必要的文字说明,表达式及最后结果)。
1. 探究电流与电压、电阻的关系
(1)为使结论更具有普遍性,可换用多个不同定值电阻进行实验;
(2)改变电压的方法:改变电池节数、调节学生电源电压、移动滑动变阻器的滑片P。
(3)换大调大、换小调小。
探究电流与电阻的关系实验中,如果将原来的电阻更换为阻值大的电阻,应将滑动变阻器的阻值也调大,可使新换上的电阻两端电压等于原电阻两端电压;同理,如果更换一个阻值较小的电阻,应将滑动变阻器的阻值调小。
2. 对欧姆定律的理解
电流与电压和电阻之间有明确的因果关系:电压是形成电流的原因;电阻是导体的一种性质,对电流有阻碍作用。明确三者的关系是理解欧姆定律的关键。学习物理公式时,要注意不能像对待数学公式一样,因为物理公式中的每个字母都代表一个特定的物理量,有其本身的物理意义。
3. 利用欧姆定律进行计算的一般步骤
(1)若题干中无电路图,根据题意画出电路图,并在电路图上标记出已知量和待求量;
(2)明确电路的连接方式,各电表测量的对象;
(3)根据欧姆定律和串并联电路电流和电压的规律,列方程求解;
(4)讨论结果的合理性,得出答案。
考点三 电阻的测量
1.(2026·长宁·一模)小华做“用电流表和电压表测量电阻”的实验,现有电源(电压为2V的整数倍)、标有“20Ω 2A”字样的滑动变阻器、电流表、电压表(0~15V量程损坏)、开关、待测电阻RX以及导线若干。小华正确连接电路,将滑片移到阻值最大处,闭合开关,电压表和电流表指针偏转情况如图(a)、(b)所示。为了继续实验,小华采取的方法是:不改变电路连接,直接将电源电压调低2V,此时电压表示数如图(c)所示。
(1)图(b)中电流表的示数为 A。
(2)求出原先的电源电压U,并说明理由。
(3)计算调低电源电压后测得的电阻Rx的阻值。(计算结果保留1位小数)
2.(2026·静安·一模)小华测量小灯泡发光时的电阻,他将电源(电压保持不变)、电流表、滑动变阻器、开关、待测小灯泡(标有“3.8V”字样)串联,将电压表并联在某元件两端。闭合开关,移动变阻器的滑片,实验数据见表。一段时间后小灯泡熄灭。为了检查原因,将电压表并联在不同的位置,当他将电压表并联在小灯泡两端时,移动变阻器滑片,小灯泡始终不发光,电压表示数始终为6.0V,电流表示数始终为零。
实验序号
电压表示数/V
电流表示数/A
1
3.0
0.24
2
2.2
0.28
3
1.7
0.30
……
……
……
(1)实验中小灯泡熄灭,是由于小灯泡发生 故障;
(2)将小灯泡正常发光时两端电压和通过电流的值用“×”标记在下图中 ,并求出小灯泡正常发光时电阻的阻值 ;(计算结果保留一位小数)
(3)结合表2序号1~3的数据,滑动变阻器连入电路的阻值变小过程中,小灯泡与滑动变阻器串联的等效电阻的阻值 (选填“变大”“不变”“变小”或“无法确定”),理由是: 。
3.(2025·上海·月考)小华同学做“测定小灯泡正常发光时的电阻”实验,实验器材齐全并完好,电源电压保持不变,滑动变阻器标有“10Ω 2A”的字样,待测小灯上只有所标“0.3A”(指小灯正常工作电流)字样清晰可见。小华将电源、小灯泡、电流表、电键以及滑动变阻器正确连入电路后,接着将变阻器的滑片移至一端,再分别将两个电压表并联在电路中,然后闭合电键,移动变阻器的滑片直至小灯泡正常发光。在上述实验过程中发现:一个电压表的示数始终未变,如图所示;另一个电压表的示数在2.2~2.6伏间变化;电流表的示数在0.26~0.30安间变化。
(1)小华判定小灯泡正常发光的理由是 。
(2)请根据相关信息,求小灯泡正常发光时的电阻。(有必要的说明和计算)
4.(2025·上海·期中)小明和小华各自进行“用电流表和电压表测量电阻”的实验,实验器材齐全且完好,电源电压保持不变。
(1)小明按图甲连接电路进行实验,思考后发现连接错误,他仅改接了一根导线就完成了正确连接,请在接错的一根导线上打,再用2B铅笔画线改接到正确位置。
甲 乙
(2)小华正确串联实验器材,并将滑片置于变阻器的阻值最大端,然后将电压表并联在电路中。闭合开关后,两电表的指针位置如图乙所示。接着移动变阻器的滑片,观察到电压表的示数逐渐变小,直至为零,他在连接电路时存在的问题是 。经过思考,小华重新实验,他正确连接电路,操作步骤正确,闭合电键后,发现两电表指针所指位置与图所示一致。在小华同学前两次的实验中, 表的示数一定没有发生变化。
(3)继续移动变阻器的滑片,当电压表示数为3伏时,电流表示数为0.28安,此时,测得待测电阻Rx阻值为 Ω。(计算结果保留一位小数)本实验所用的电源电压为 V,滑动变阻器的最大阻值为 Ω。
知识
概念
理解
电阻的测量
(1)伏安法测定值电阻的阻值
定值电阻电压与电流的比值不变,即电阻不变。
(2)伏安法测定小灯泡的电阻
小灯两端的电压与电流之比(电阻)不是一个定值。
(3)特殊方法测电阻
①伏阻法:只用电压表和已知阻值的电阻测量未知电阻。
②安阻法:只用电流表和已知阻值的电阻测量未知电阻。
③等效替代法:利用电流表(或电压表)和电阻箱测量未知电阻的方法。
(1)定值电阻的I-U图像:
(2)小灯泡的I-U图像:
1.现有器材:电源(电压为1.5伏的整数倍),待测电阻、电流表、电压表、开关各一个,滑动变阻器“20Ω 1A”一个,以及导线若干。小华要做“用电流表、电压表测电阻”实验,先正确串联电路,再将电压表并联在电路中。移动滑动变阻器滑片至最大阻值处,再闭合开关,观察到电流表与电压表示数如图所示。继续移动滑片至a处,观察到电流表与电压表的指针均偏转了3小格。
(1)小华将电压表并联在 两端(选填“电源”“待测电阻”或“变阻器”)。
(2)写出图中电流表与电压表示数并说明理由。
(3)滑片在a处时待测电阻阻值为 欧(电阻精确到0.1欧)
2.小明要做“用电流表、电压表测电阻”实验,电源有两个(电压分别为4.5伏、6伏不变),其它器材齐全且完好。他选择了某个电源进行实验,先正确串联电路,再将电压表并联在电路中,闭合开关,将观察到的数据与计算出的数值记录在表中的序号1处。小明思考后,发现之前的连接与操作均存在问题,他重新调整了电路连接并规范操作,闭合开关,将相关实验数据记录在表中的序号2处。他继续移动滑片至某位置,观察到电压表示数变化了1伏,其它相关实验数据记录再表中的序号3处。表中呈现了实验的部分数据。
序号
电压表示数(伏)
电流表示数(安)
电压表示数与电流表示数之比(伏/安)
1
0.58
0
2
2.0
10
3
0.28
(1)小明调整电路之前,实验操作存在的问题是 。
(2)请判断实验时选用的电源电压为 伏。
(3)请通过计算说明实验用滑动变阻器的最大阻值。
(4)根据上述信息及表中数据,计算待测电阻的平均值。(电阻精确到0.1欧)
3.小华同学做“用电流表、电压表测电阻”实验,电源电压保持不变,实验器材齐全并完好,滑动变阻器上标有“20Ω 2A”的字样,待测电阻Rx。小华连接电路后,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片时,观察到电压表、电流表的示数不变,电压表的示数为2伏,电流表的示数为0.2安。小华思考后,重新连接了电路进行实验,闭合开关,当滑动变阻器滑片从某点开始移动过程中,发现电压表的示数从2.6伏变化到1.5伏,对应的电流表示数从0.32安变化到0.42安。
(1)计算说明实验中电源的电压U;
(2)请根据相关信息,求待测电阻Rx的平均值 (精确到0.1欧)。(本小题的解答过程应有必要的说明和计算)
4.小华做“用电流表、电压表测电阻”实验,现有电源(电压为1.5伏的整数倍保持不变)、待测电阻、电流表、电压表、滑动变阻器、开关各一个,以及导线若干。他正确串联电路后, 将电压表并联在电路中。闭合开关,移动滑动变阻器滑片,将测得的两组数据记录在表一中。小华观察数据思考后重新连接了电压表,将新测得的两组数据记录在表二中。小华通过数据处理求出了待测电阻的阻值,完成实验。
表一
表二
实验
电压表示数
电流表示数
实验
电压表示数
电流表示数
序号
(伏)
(安)
序号
(伏)
(安)
1
3.6
0.22
3
3.2
0.32
2
2.8
0.32
4
3.8
0.36
(1)获得表一实验数据的过程中,小华将电压表并联在 的两端;
(2)实验中小华所用的电源电压为 伏;
(3)根据实验数据计算待测电阻的阻值(结果保留至0.1欧)。
1. 比较伏安法测电阻与测小灯泡电阻
(1)相同点:两个实验电路图相同,均进行多次测量。
(2)不同点:
①数据处理不同:伏安法测电阻分别计算每次测量的电阻,然后取平均值。测小灯泡电阻分别计算每次测量的小灯泡的电阻,然后寻找普遍规律。
②结论不同:伏安法测电阻的结论:定值电阻两端的电压与电流的比值不变,即电阻不变,同时证明了导体的电阻是由自身的性质所决定的,与电压和电流无关。
小灯两端的电压与电流之比(电阻)不是一个定值;当小灯两端电压越大时,灯丝电阻越大。原因是当灯两端电压变大时,灯丝温度升高。
2. 特殊方法测电阻
方法
电路图
测量的物理量及Rx的表达式
伏阻法
R0的阻值已知。闭合S,分别测出R0和Rx两端的电压U0、Ux;
Rx=
R0的阻值已知。只闭合S0,分别测出R0两端的电压U0;闭合S0和S,测出电源电压U;
Rx=R0
安阻法
R0的阻值已知。闭合S,分别测出通过Rx和R0的电流Ix、I0;
Rx=
R0的阻值已知。闭合S0,测出通过R0的电流I0;闭合S0和S,测出总电流I; Rx=
R0的阻值已知。闭合S0,测出电路中电流I;闭合S0和S,测出通过Rx的电流Ix;
Rx=
伏滑法
将滑动变阻器的滑片移到阻值最大端时,电压表的示数为U1;将滑动变阻器的滑片移到阻值最小端时,电压表的示数为U2。(Rmax为滑动变阻器的最大阻值)
Rx=
安滑法
将滑动变阻器的滑片移到阻值最大端时,电流表的示数为I1;将滑动变阻器的滑片移到阻值最小端时,电流表的示数为I2。(Rmax为滑动变阻器的最大阻值)
Rx=
考点四 串联电路和并联电路
1.(2025·上海·中考真题)如图所示的电路图,电源电压为U0且保持不变。现在将MN端分别与变阻器的ac端相连,闭合开关,向右移动滑片P时。
(1)若电路无故障,则电压表示数 。
(2)若移动滑片P时,至少有一个电表示数不为0,故障只存R1或R2上;请写出电压表的示数和电流表示数的变化情况以及对应的故障 。
2.(2025·闵行·期中)酒精会导致视力模糊、反应速度变慢、判断力下降,所以酒驾司机无法准确控制车速、车距,也难以应对突发路况,所以要做到“喝酒不开车,开车不喝酒”。现已知以下信息:
①某气敏电阻的阻值与其周围空气中酒精浓度的关系如下表所示:
酒精浓度(mg/L)
0
50
200
800
2000
气敏电阻阻值(kΩ)
200
40
10
5
2
②两个电阻串联后的等效电阻等于这两个串联电阻之和。如图为小航和同学一起制作的简易“酒驾检测仪器”简化后的电路图,R为气敏电阻,R0为定值电阻。示数表由电流表改装而成,工作过程中,电源电压不变。
(1)定值电阻的作用是 ;
(2)当酒驾司机对着“酒驾检测仪器”吹气时,示数表的示数如何变化?请说明理由 。
3.(2025·黄浦·期中)在如图所示的电路中,电源电压为12V保持不变,滑动变阻器上标有“20Ω 2A”字样。闭合开关S,移动变阻器的滑片,当电流表示数为1A时。
(1)求变阻器R1连入电路的阻值。
(2)若将一个定值电阻R2接入MN两点间,移动滑片,电流表示数发生变化,则变阻器R1与电阻R2的连接方式__________。
A.一定串联 B.一定并联 C.可能串联
(3)现将变阻器R1和阻值为R0定值电阻(10Ω≤R0≤15Ω)并联连入MN两点间,移动滑片P,在确保电路各元件正常工作的前提下,求电流表示数的最大变化量及对应R0的范围。
4.(2025·浦东新区·月考)在图(a)所示的电路中,电源电压为20伏且保持不变,电阻R1的阻值为5欧,滑动变阻器R2上标有“20Ω 2A”字样,两电压表的表盘均如图(b)所示。当滑片P处于某一位置时,闭合电键S后,电压表V2示数为12伏。求:
(1)此时通过R2的电流;
(2)此时滑动变阻器R2接入的阻值。
(3)在确保电路中各元件均能正常工作的前提下,移动滑动变阻器滑片P的过程中,电压表V1示数的最大变化量。
项目
串联电路
并联电路
电路图
电流
I1=I2=I
电压
U=U1+U2
U1=U2=U
电阻
R=R1+R2
=+
分压或分流关系
=
=
1.如图所示电路中,电源电压相同且不变,电路元件均完好,电流表A1的示数比A2大,下列方案中有可能使两电流表示数相同的是( )
①用一个更小的电阻替换R3
②将(a)中的R2与(b)中的R1互换
③用一个更大的电阻替换R2
④将(a)中的R1与(b)中的R3互换
A.①② B.①③ C.②③ D.②④
2. (多选题)电子测温仪及原理图如图所示,电源电压保持不变,R是热敏电阻,R0为定值电阻。测温时,图乙中显示仪的示数随体温升高而增大,下列分析正确的是( )
A.图乙中显示仪相当于电流表
B.图乙中显示仪相当于电压表
C.热敏电阻R的阻值随着温度的升高而减小
D.电阻R0阻值变大,测相同体温,显示仪示数变小
3.如图所示,RG是光敏电阻,定值电阻R=12.5kΩ,电源电压U=9V。光敏电阻RG的阻值与光的照度(光照越强,照度越大,单位为Lux)关系如图所示,当照度增大时,RG的阻值将 (选填“变大”、“不变”或“变小”)。小芳将量程为0~3V的电压表接入图左电路,将其改装成照度表,为使光的照度增大时电压表的示数也增大,则该电压表应并联在 两端,能够测量的最大照度为 Lux。
4.坐位体前屈是中学生体质健康测试项目之一,下图是小红为其设计的工作原理图,该设计需达到0~30cm的测量范围。所设计的电路中,电源电压为6V且不变,滑动变阻器标有“15Ω 2A”字样,电压表量程为0∼3V。闭合开关,挡板未受推力时,滑片位于A点,电压表示数为0V,通过R2电流为0.6A;推动挡板时滑片移动,R1阻值变大,电压表示数变大,能反映推动距离的远近。其中R1阻值与推动距离间的关系如下表所示。
推动距离L(cm)
0
5
10
20
R1阻值(Ω)
0
2.5
5
10
(1)分析比较上表数据,可得出的结论是: 。
(2)求电阻R2的阻值。
(3)若推动距离为10cm,求电压表示数U1。
(4)小华发现在电压表量程不变的情况下无法达到0∼30cm测量范围的设计要求,小华拟定以下解决方案:
A.用电阻R0替换电阻R2(R0的阻值小于R2)
B.用电压为U的电源替换原电源(U小于6伏)
你认为方案 是可行的(选填“A”或“B”),根据该方案,求R0或U的最大值 。
1. 分析计算串联电路的思路
2. 分析计算并联电路的思路
1.科技小组的同学需要获得一个小电阻, 但实验室只有两个阻值较大的电阻R1和R2,且R1<R2,有同学提议可以用两个电阻连接获得小电阻。下列四种连接方式中,符合小组要求的是( )
A. B. C. D.
2.如图所示电路中,电源两端电压不变,闭合开关S后,滑动变阻器的滑片P从a端向b端滑动的过程中( )
A.电流表、电压表的示数都减小
B.电流表、电压表的示数都增大
C.电流表的示数增大、电压表的示数减小
D.电流表的示数减小、电压表的示数增大
3.如图甲所示是小致同学设计的天然气浓度检测电路的原理图,电源两端电压保持不变,电阻R1、R2中的一个是定值电阻,另一个是气敏电阻。其中气敏电阻的阻值随天然气浓度变化的规律如图乙所示。闭合开关后,当气敏电阻所在处的天然气浓度升高,电压表示数大于某一值U时,就会触发报警。下列说法中正确的是( )
A.R1为气敏电阻
B.随着天然气浓度增加,通过定值电阻的电流变小
C.随着所在处的天然气浓度增大,电路的总功率变大
D.若让报警浓度变低,可以换用阻值更小的定值电阻
4.小清同学学习了滑动变阻器的知识后,他试着设计了一个风速测定仪(如图所示),其中O是转动轴;OC是金属杆,下面连着一块受风板,无风时,OC是竖直的,风越大,OC杆偏转角度越大;AB是电阻随长度均匀变化的弧形电阻;P点是金属杆与弧形电阻相接触的点。电源电压为6V,定值电阻R0的阻值为9Ω,电流表量程为0~0.6A。AB段电阻为15Ω,长度为15cm,AP段长度与风速的关系如下表,求:
AP段长度cm
0
5
10
12
14
15
风速m/s
0
1
2
3
6
12
(1)当风速变大时电流表A的示数将 (选填“变大”或“变小”),当无风时,该电流表的示数为 A。
(2)保证电路安全的情况下,此风速测定仪能测得的最大风速为多少?
(3)小清认为没有定值电阻R0一样可以完成设计,请你判断他的说法是否合理并说明理由。
5.“电”给我们的生活提供了许多便利。
(1)教室里的电风扇叶片上有不少灰尘,这是因为风扇叶片转动时与空气 起电,所以灰尘容易附着在风扇叶片上。
(2)如图所示电路,电源电压不变,闭合开关S,当滑动变阻器的滑片由a端滑到b端时,电压表的示数由3V变为1V,电流表的示数由0.3A变为0.1A,则电源电压为 V,定值电阻R= Ω,滑动变阻器的最大阻值为 Ω。
(3)如图所示的实验器材,现用电流表、电压表分别测出通过灯泡的电流和灯泡两端的电压,电路中电流约为0.5A,并用变阻器改变小灯泡的电流,要求滑片向右滑动时灯泡变亮。按要求连接实物图。
(4)在如图所示的电路中,电源电压为U0,电阻R1、R2的阻值均为R0。若电路中只有一处出现开路故障,且故障发生在电阻R1、R2处。开关S由断开到闭合,观察到至少有一个电表的示数发生变化。请写出开关S闭合后,电压表与电流表的示数及相对应的故障。
6.超载存在安全隐患,交通部门常用“地磅”检测货车是否超载。图甲是小风设计的模拟地磅原理的简化电路图,电源电压恒为3V,定值电阻R0 规格可选,电压表(选0~3V量程),力敏电阻R的阻值随所受压力F变化关系如图乙所示。力敏电阻R上方紧密连接一轻质绝缘平板,检测时将货车模型静置于其上。
(1)若货车模型总质量为2kg,则其所受重力为 N。
(2)由图乙可知,力敏电阻R的阻值与所受压力F之间的关系是: 。
(3)如果用图甲所示电路检测,当定值电阻R0一定时,静置在绝缘木板上的货车模型总质量越大,电压表示数越 。
(4)小风将电压表改接到定值电阻R0两端后,如图丙所示,且将电压表2V刻度线处设置为绝缘薄板允许承压最大值,超过此刻度线代表超载。如果设定绝缘薄板承压不超过40N,那么R0的阻值应为多少?请通过计算说明。
7.(1)在下图电路中缺少一根导线,请按要求用笔线代替导线完成电路连接。要求:闭合开关S后,向右移动变阻器的滑片时,电流表的示数变小。
(2)在如图所示的电路中填上适当的电表符号,使之成为正确的电路。
(3)某番茄自动筛选装置如图(甲)所示,其工作原理如图(乙)所示。已知电源电压恒为15伏,定值电阻R0为20欧,R为压敏电阻,其阻值随压力变化关系如图(丙)所示。当定值电阻两端电压时,不达标的小番茄将被推出传送带,实现自动筛选功能。
①当检测点上没有番茄时,AB两点间的电压为 伏。
②当番茄对压敏电阻的压力F≤ 牛时,番茄将被推出传送带。
③有同学提议,选择合适的R0阻值,可用此装置筛选大西瓜,你认为此提议是否可行,并简要说明理由: 。
8.小明想用伏安法测量某定值电阻Rx的阻值。
(1)图甲是小兰连接的部分电路,请用笔画线代替导线,帮她将电路连接完整。(导线不能交叉)
(2)闭合开关前,滑动变阻器滑片应移到最 (“A.左”“B.右”)端,目的是: 。
(3)小兰移动滑动变阻器的滑片P,进行多次实验,目的是 。小兰记录的实验数据如下表所示,她和小海根据实验数据各自画出了定值电阻Rx的I-U图像,如图乙、丙所示,其中,图像 (选填“A.乙”或“B.丙”)是正确的,理由是: 。
实验序号
1
2
3
4
5
电压U/V
1.1
1.5
1.9
2.3
2.5
电流I/A
0.22
0.30
0.28
0.44
0.50
(4)计算定值电阻Rx的阻值为 。(结果保留1位小数)
(5)小兰发现,只去掉图甲中的电压表,保持其他电路连接不变,也能测出Rx的阻值。请将下列实验步骤补充完整:(滑动变阻器的最大阻值为R0)
①将滑动变阻器的滑片P移至最左端,闭合开关,记录此时电流表的示数I1;
② ,记录此时电流表的示数I2;
③则Rx= 。(用字母I1、I2和R0表示)
10.在图(a)所示的电路中,电源电压为18伏且保持不变,滑动变阻器R2上标有“1安”字样,电压表表盘如图(b)所示。
(1)若电阻R1两端的电压为6伏,通过R1的电流为0.4安,求通电10秒钟电流通过电阻R1所做的功W1;
(2)若R1的阻值为10欧,移动变阻器R2的滑片,发现电路中最小的电流为0.3安,求变阻器R2允许接入电路的最大电阻R2max;
(3)在保证电路安全工作的前提下,移动变阻器R2的滑片时,发现滑片不能移到变阻器的任意一端,电压表示数的最大变化量为12伏,求R1的阻值。
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专题09 电阻 欧姆定律(复习讲义)
目 录
01 析·考情目标 1
02 筑·专题框架 2
03 攻·重难考点 2
真题动向 核心提炼 拓展提升
考点一 电阻 滑动变阻器 3
考点二 欧姆定律 10
考点三 电阻的测量 19
考点四 电阻的串联和并联 29
04 测·预测闯关 37
命题透视
上海中考物理中,欧姆定律是电学部分的核心考点,也是命题重点与难点集中区域。近年来,其考查方式呈现出基础概念扎实、情境应用灵活、综合能力要求高的特点。串并联电路不仅是基础考点,更是动态分析、故障判断和跨学科融合的核心载体。
热考角度
考点
2025年
2024年
2023年
电阻 滑动变阻器
中考第18题
欧姆定律
中考第13题
中考第13、19题
中考第6、12题
电阻的测量
电阻的串联和并联
中考第13题
命题预测
1. 电阻。电阻的概念;影响电阻大小的因素;滑动变阻器及其使用;滑动变阻器及其使用。
2.电流与电压、电阻的关系。电流与电压、电阻的关系;探究电流与电压、电阻的关系。
3.欧姆定律。欧姆定律的理解与应用;应用欧姆定律和串并联电路特点分析计算电路问题。
4. 电阻的测量。命题点有:伏安法测定值电阻;伏安法测小灯泡的电阻.
5. 电阻的串联和并联。串联电路的等效电阻;并联电路的等效电阻。
考点一 电阻 滑动变阻器
1.(2025·普陀·月考)甲和乙是由同种材料制成的导体,L甲>L乙,关于甲和乙的横截面积S,及电阻R的大小关系,下列说法正确的是( )
A.若S甲>S乙,则R甲一定大于R乙 B.若S甲<S乙,则R甲一定等于R乙
C.若S甲=S乙,则R甲一定小于R乙 D.若S甲<S乙,则R甲一定大于R乙
【答案】D
【详解】同种材料的两根导体,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。
A.根据题意知道,甲、乙是由同种材料制成的电阻丝,当L甲>L乙时,如果S甲>S乙,则R甲与R乙的大小关系无法确定,故A错误;
BD.当L甲>L乙时,如果S甲<S乙,则R甲>R乙,故B错误、D正确;
C.当L甲>L乙时,如果S甲=S乙,则R甲>R乙,故C错误。
故选D。
2.(2026·虹口·一模)滑动变阻器是实验室常用的电路元件。
(1)滑动变阻器是利用电阻大小与_________的关系制成的。
A.材料 B.长度 C.横截面积
(2)在如图所示的电路中,有两根导线尚未连接,请用笔画线代替导线补上。补上后要求:闭合开关S,小灯泡L发光,向右移动滑动变阻器滑片P的过程中,小灯泡L的亮度不变,电流表的示数变大。
【答案】(1)B;(2)见下图。
【详解】(1)滑动变阻器是通过改变接入电路中电阻丝的长度来改变电阻大小的,所以是利用电阻大小与长度的关系制成的,故选B。
(2)因为向右移动滑动变阻器滑片P的过程中,小灯泡L的亮度不变,说明小灯泡与滑动变阻器是并联的(并联电路各支路互不影响);又因为电流表的示数变大,根据并联电路电流特点,干路电流等于各支路电流之和,说明电流表测的是干路电流,且向右移动滑片时,滑动变阻器接入电路的电阻变小,所以可将滑动变阻器的右下接线柱与电流表的“0.6”接线柱相连,再将小灯泡L的右接线柱与开关右接线柱相连。如图所示:
3.(2024·上海·期中)为了“探究导体的阻值大小与温度的关系”,某小组同学利用由硫化银倒成的电阻和纯铜制成的电阻、电压恒定的电源、电流表、电键和导线组成电路,并用温度可以调控的加热器对硫化银电阻、铜制电阻分别进行加热,做了如图(a)、(b)、(c)和(d)所示的四次实验。请仔细观察图中的装置、操作和现象,然后归纳得出初步结论。
(1)比较(a)、(b)两图(或(c)、(d) 两图)可以发现:当电压一定,导体温度改变时,通过导体的电流 发生变化(选填“会”或“不会”),因此,导体的电阻与温度 (选填“有关”或“无关”)。
(2)比较(a)和(b)与(c)和(d)两图可以发现导体电阻大小与温度的变化关系: 。
【答案】 会 有关 温度对不同导体电阻的影响不同且硫化银电阻随着温度的增大而减小、铜制电阻随着温度的增大而增大。
【详解】(1)比较(a)、(b)两图或(c)、(d)两图知道,硫化银电阻(或铜制电阻)的材料、长度、横截面积相同,且电压一定时,导体的温度不同时,电流表的示数不同即通过导体的电流会发生变化,由I=U/R知道,导体的电阻不同,因此,导体的电阻与温度有关。
(2)比较(a)、(b)两图知道,温度越高,通过硫化银电阻的电流越大,即硫化银的电阻越小;比较(c)、(d)两图知道,温度越高,通过铜制电阻的电流越小,即铜制电阻的阻值越大,故可得:温度对不同导体电阻的影响不同,硫化银电阻随着温度的增大而减小、铜制电阻随着温度的增大而增大。
4.(2025·浦东新区·期中)如图某同学在实验室时使用的滑动变阻器,请你和她一起学习并完成下题。
(1)关于该滑动变阻器的构造,下列说法正确的是___________;
A.金属杆是绝缘体,瓷筒是导体
B.线圈是用电阻较大的合金线制成的
C.滑片与线圈之间是绝缘的
D.制成线圈的合金线所有表面都是绝缘的
(2)滑动变阻器上标有“50Ω 1.2A”字样。“1.2A”表示 ,滑片P移至中点时接入电路的阻值 ;
(3)下图所示是滑动变阻器的四种接法,当滑动变阻器的滑片向右移动时,阻值变大的是 ;
(4)用滑动变阻器控制灯泡的亮度时该同学设计了如下图甲所示的电路图。若实验中电流不超过,滑片向A端移动灯变亮,请将图乙中实物连接起来。
【答案】(1)B;(2)允许通过的最大电流为1.2A;25;(3)乙;(4)见下图。
【详解】(1)A.金属杆是导体,瓷筒是绝缘体,故A错误;
B.通常线圈是需要使用电阻较大的合金线制成的,滑动变阻器就是通过改变接入电路中合金线的长度来改变电阻,故B正确;
C.滑片与线圈接触的地方都是导电的,这样才能改变接入电路中电阻丝的长度,故C错误;
D.制成线圈的合金线的表面都是绝缘的,但与滑片接触的地方的绝缘漆都已经刮掉,这样才能使合金丝与滑片相连通,故D错误。
故选B。
(2) “1.2A”表示滑动变阻器允许通过的最大电流为1.2A。
“50Ω 1.2A”字样中“50Ω”表示滑动变阻器的最大电阻为50Ω,滑片P移至中点时接入电路的阻值
(3)当滑动变阻器的滑片向右移动时,离下接线柱越远的阻值越大,故下接线柱应接A端,按照滑动变阻器应遵循“一上一下”的接法,乙图符合题意,故选乙。
(4)按题目要求“电流不超过0.6A”,故电流表的测量范围应选0~0.6A,即接“0.6”的接线柱;“滑片向A端移动灯变亮”,即要求滑动变阻器与灯串联,且滑片向A端移动时接入的电阻变小,通过灯的电流变大,应使滑片离下接线柱变近,故下接线柱要选A端;将图乙中实物连接如下图所示:
知识
概念
理解
电阻
(1)电阻:导体对电流阻碍作用的大小。
(2)单位:Ω、kΩ、MΩ.
1 kΩ =103 Ω 1MΩ =103kΩ.
(3)电阻是导体本身的一种性质,与电流、电压无关。
2. 影响电阻大小的因素
导体的长度、横截面积、材料和温度。
(1)半导体:导电性能介于导体和绝缘体之间,称做半导体。利用半导体材料可以制作二极管、三极管、集成电路。
(2)超导现象:某些物质在很低的温度时,电阻就变为0。
变阻器
(1)滑动变阻器的接法
①按照“一上一下”的方式接入电路中。
②滑片向靠近下接线柱的方向移动,电阻变小,可简记为:“近下电阻变小,远下电阻变大”。
变阻器在生产和生活中的一些应用实例:亮度可变的台灯、转速可变的电风扇、舞台用到的调音台、汽车油量表、称重仪、测高仪等。
1.如图所示的实验装置,可以探究影响导体电阻大小的因素,下列说法正确的是( )
A.实验中,通过电流表的示数来比较电阻丝电阻的大小
B.接入A、C两根电阻丝,可探究导体电阻大小与横截面积是否有关
C.接入B、C两根电阻丝,可探究导体电阻大小与导体长度是否有关
D.该实验装置不能探究导体电阻大小与导体材料是否有关
【答案】A
【详解】A.根据转换法,实验中,通过电流表的示数来比较电阻丝电阻的大小,电流表的示数越大,电阻丝电阻越小,故A正确;
B.根据控制变量法,要想探究导体电阻大小与横截面积是否有关,应控制导体的材料和长度相同,只改变横截面积,而A、C两根电阻丝材料不同,不能探究导体电阻大小与横截面积是否有关,故B错误;
C.根据控制变量法,要想探究导体电阻大小与导体长度是否有关,应控制导体的材料和横截面积相同,只改变导体长度,而B、C两根电阻丝的长度相同,横截面积不同,不能探究导体电阻大小与导体长度是否有关,故C错误;
D.根据控制变量法,要想探究导体电阻大小与导体材料是否有关,应控制导体的长度和横截面积相同,只改变导体材料,A、B两根电阻丝只有材料不同,可探究导体电阻大小与导体材料是否有关,故D错误。
故选A。
2.可调光台灯对缓解视力问题有一定效果,小金阅读了某款市场上的可调光台灯的外观说明,发现此款台灯内部应用了电位器如图所示,并根据说明设计电路,此电路通过电位器中的手动金属旋转滑片连续微调改变灯泡的亮度,其电路设计要求:(1)电阻忽略的金属旋转滑片OP能起到开关通断的作用;(2)滑片顺时针旋转时灯泡变亮。AB为电位器中的电阻丝,下列符合设计要求的电路是( )
A B C D
【答案】B
【详解】A.图A中,AB整根电阻丝都接入电路中,当滑片顺时针滑动时,AP部分被滑片短路,电阻丝连入电路的长度变小,电阻丝连入电路的阻值变小,灯泡变亮,但当滑片位于关闭位置时,电路仍为通路,灯泡仍发光,旋钮开关不能起到通断的作用,故A不符合题意;
B.图B中,当滑片顺时针滑动时,电阻丝连入电路的长度变小,电阻丝连入电路的阻值变小,灯泡变亮,当滑片位于关闭位置时,电路为断路,灯泡不发光,旋钮开关起到开关通断的作用,故B符合题意;
C.图C中,当滑片顺时针滑动时,电阻丝连入电路的长度变大,电阻丝连入电路的阻值变大,灯泡变暗,当滑片位于关闭位置时,电路为断路,灯泡不发光,旋钮开关起到开关通断的作用,故C不符合题意;
D.图D中,AB整根电阻丝都接入电路中,当滑片顺时针滑动时,BP部分被滑片短路,电阻丝连入电路的长度变大,电阻丝连入电路的阻值变大,灯泡变暗,同时当滑片位于关闭位置时,电路仍为通路,灯泡仍发光,旋钮开关不能起到通断的作用,故D不符合题意。
故选B。
3.如图所示,是用滑动变阻器调节灯泡亮度的几种方案,你认为可能达到目的的是( )
A. B. C. D.
【答案】C
【详解】A.由图可知,灯泡和滑动变阻器的下半段被导线短路,灯泡不亮,滑动变阻器更不能调节灯泡的亮度,故A不符合题意;
B.滑动变阻器的上半段被短路,灯泡和滑动变阻器的下半段是并联的,灯泡两端电压始终等于电源电压,所以滑动变阻器不能改变灯泡的亮度,故B不符合题意;
C.滑动变阻器和灯泡是串联的,移动滑动变阻器的滑片,改变接入电路中的电阻,改变电路中的电流,改变灯泡的亮度,故C符合题意;
D.灯泡和滑动变阻器都被导线短路,灯泡不能发光,滑动变阻器更不能调节灯泡的亮度,故D不符合题意。
故选C。
4. 当金属的温度降低时,它的电阻会减小。1911年,荷兰物理学家昂内斯在测定水银在低温下的电阻值时发现,当温度降到左右时,水银的电阻变为零,这种现象叫超导现象。并不是所有物体都会发生超导现象,即使能够发生超导现象的物质,也需要极低的温度作为必要条件,物质电阻变为零的温度称为超导转变温度。以下是几种材料的超导转变温度:
物质
铝
铅
锡
水银
钨
超导转变温度
我国于1989年成功发现超导转变温度为的超导体材料,并且第一代材料已经研究成熟,在此基础上,第二代材料由于其成本更低适用于产业化运作而被市场看好,超导产品品类也逐渐增加;现已进行产业化运作的有超导电缆、超导限流器、超导滤波器、超导储能等。我国整体超导研究在部分领域已经处于国际先进水平,目前,各国科学家还在继续研究超导转变温度更高的超导体材料,以将超导应用到日常生产和生活中去。
(1)根据文中的描述,许多金属在低温条件下会失去电阻,这种现象称为 现象,达到这种现象的温度称为 温度。
(2)根据表中信息可知,的温度条件,可能使 变为超导体。
(3)假如科学家研制出常温超导材料,可否用它制作调节音响音量的电位器?请写下你的判断并说明你的判断依据: 。
【答案】(1)超导;超导转变;(2)铅;(3)不能;判断依据:见解析。
【详解】(1)根据文中的描述,金属在低温条件下失去电阻,电阻变为零的现象,被称为超导现象。达到这种现象的温度称为超导转变温度。
(2)根据表中信息可知,铅的超导转变温度为,的温度条件,可能使铅变为超导体。
(3)常温超导材料,不能制作调节音响音量的电位器。原因是:调节音量的电位器是通过改变自身电阻,进而调整电路电流来实现音量调节;而超导体在超导状态下电阻为零,无法通过改变其电阻来调节电流,因此不能用常温超导体制作该电位器。
1. 滑动变阻器的使用
(1)滑动变阻器应与所控制的用电器串联。
(2)使用时要“一上一下”选择接线柱,滑片离下接线柱越远,滑动变阻器连入电路中的阻值越大。
(3)用滑动变阻器控制电阻两端的电压时,既可以改变电阻两端的电压,也可以保证电路中换用不同阻值的电阻时,电阻两端的电压不变。
2. 对电阻的理解
电阻表示导体对电流的阻碍作用的大小,是导体本身的一种性质, 电阻的大小与电流、电压无关。只能说电流的大小与电阻大小有关,不能说电阻受电流的影响。
考点二 欧姆定律
1.(2023·上海·中考真题)如图所示电路,电源电压为6V,滑动变阻器R1为“20Ω 2A”,闭合开关后:
(1)若此时,求通过R1的电流大小;
(2)若在电路中再接入一个电流表A1,调节滑动变阻器使得两个电流表的示数为如图所示(电流表量程可调节),求R2的阻值。
【答案】(1)0.4A;(2)见解析
【详解】(1)由电路图可知,闭合开关后,R1与R2并联,则R1两端的电压U1=U=6V
通过R1的电流
(2)由图可知,电流表A的示数为0.3A或者1.5A,电流表A1的示数为0.24A或1.2A;当R1的最大值时,通过R1的电流
则电流表A的示数应为1.5A。
当电流表A1的示数为1.2A时,
若A1接在R2所在支路,则通过R2的电流为1.2A,故R2的阻值为
若A1接在R1所在支路,则通过R2的电流为
则R2的阻值为
当电流表A1的示数为0.24A。
若A1接在R2所在支路,则通过R2的电流为0.24A,故R2的阻值为
若A1接在R1所在支路,最小电流为0.3A,故不符合题意,舍去。
2.(2025·上海·月考)小语利用如图的电路探究“导体中电流跟电阻的关系”,电源电压保持不变,更换阻值不同的电阻R2,通过调节滑动变阻器接入电路的电阻R1,正确完成实验,记录各次实验中电压表示数U和电流表示数I,描点画出下列四幅图,其中最接近实际的是( )
A B C D
【答案】A
【详解】AC.探究“导体中电流跟电阻的关系”时,根据控制变量法可知,需控制R2两端电压U不变。 根据欧姆定律I=U/R,当U一定时,电流I与电阻R2成反比例关系,图像应为反比例曲线,故A符合题意,C不符合题意;
B.电路中R1与R2串联, 根据串联电路电压规律,可知R1两端电压U1=U总-U
电路中电源电压U总不变,且R2两端电压U需保持不变,则R1两端电压U1不变。 根据欧姆定律I=U/R,当U1一定时,I与R1成反比例关系,图中I不随R1变化,故B不符合题意;
D.电路中R1与R2串联,电流处处相等,且R2两端电压U需保持不变。 根据欧姆定律
则R1与R2的关系为
由于U总、U均为定值,所以R1与R2成正比例关系,即图像应为过原点的直线,故D不符合题意。
故选A。
3.(2025·普陀·期末)在图所示的电路中,电源电压保持不变。闭合开关S,发现至少有一个电表示数不发生改变,若故障只发生在电阻R1、R2上,则下列判断正确的是( )
A.电阻R1一定断路 B.电阻R2可能断路 C.电阻R1一定短路 D.电阻R2可能短路
【答案】B
【详解】AC.由图可知,开关闭合前,电路断路,两表示数为0;闭合开关S,若电阻R1断路,则电流表示数为0,即电流表示数不发生变化;电压表测量电源电压,电压表示数变大;闭合开关,若电阻R1短路,电路是通路,电压表被短路,电压表示数为0,示数不发生改变,电流表示数变大;因此若故障只发生在电阻R1、R2上,至少有一个电表示数不发生改变,可能是电阻R1断路,也可能是电阻R1短路,故AC错误;
B.由图可知,闭合开关,若电阻R2断路,整个电路断开,电流表和电压表示数都为0,两表示数都不发生变化,因此电阻R2可能断路,故B正确;
D.由图可知,闭合开关,若电阻R2短路,电路是通路,电流表示数变大,此时电压表测量电源电压,所以电压表示数变大,两表示数都发生变化,故D错误。
故选B。
4.(2026·虹口·一模)小明做“探究电流与电压、电阻的关系”实验,他用电源(电压为3V保持不变)、电流表、电压表、开关、导体(5Ω、10Ω、20Ω的电阻各一个)、滑动变阻器(标有“20Ω 2A”字样)及导线若干进行实验。在探究电流与电压的关系时,他利用滑动变阻器多次改变导体两端的电压,并将测量的数据记录在表1、表2中。
表1
实验序号
电阻R/Ω
电压U/V
电流I/A
1
5
1.0
0.20
2
2.0
0.40
3
2.8
0.56
表2
实验序号
电阻R/Ω
电压U/V
电流I/A
4
10
1.0
0.10
5
2.4
0.24
6
2.6
0.26
(1)请在虚线框中画出小明的实验电路图。
(2)分析比较实验序号1、2与3(或4、5与6)的数据可得: 。
(3)分析比较实验序号 的数据,小明得到结论:在导体两端的电压相同时,电阻较大的导体,通过的电流较小。为了探究电压一定时,电流与电阻的定量关系,根据现有实验条件,他将20Ω的电阻接入电路,预设电阻两端的电压值如表3所示。请判断他的方案是否合理,并说明理由。
表3
实验序号
电阻R/Ω
电压U/V
电流I/A
7
20
2.0
8
2.4
9
2.6
【答案】(1)见下图;(2)导体电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比;(3)1,4;见解析。
【详解】(1)探究电流与电压、电阻的关系实验中,需用电压表测电阻的电压,用电流表测电路中的电流,将滑动变阻器串联在电路中,实验电路图如图所示:
(2)探究导体的电流与电压关系,需要保持电阻的阻值不变,故分析比较实验序号1、2与3(或4、5与6)的数据,可得结论为:当电阻一定时,通过导体的电流跟导体两端的电压成正比。
(3)分析比较实验序号1、4的数据,小明得到结论:在导体两端的电压相同时,电阻较大的导体,通过的电流较小; 故分析比较表1或表2中的数据及相关条件,可初步得出:在导体两端的电压相同时,电阻较大的导体,通过的电流较小。
探究电流与电阻关系,需要保持定值电阻两端电压不变,改变定值电阻的阻值,实验需要通过比较连入5Ω、10Ω、20Ω时电流的变化得出电流与电阻的定量关系,据表1和表2可知,需要保持电压为1V不变,表3中没有预设电阻两端的电压为1V,因此他的方案不合理。
知识
概念
理解
探究电流与电压、电阻的关系
(1)探究电流与电压、电阻的关系
注意:控制定值电阻不变。
①实验电路图如右图所示。
②调节滑动变阻器改变电阻两端的电压。
③多次测量。
④结论:通过同一导体的电流与导体两端的电压成正比。
(2)探究电流与电阻的关系
注意:控制定值电阻两端的电压不变。
①实验电路图同上。
②改变定值电阻时,调节滑动变阻器控制定值电阻两端的电压不变。
③多次测量。
④结论:在电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成反比
I-U与I-R图像:
欧姆
定律
导体中的电流,跟导体两端的电压成正比,跟导体的电阻成反比。I=/U/R
应用定律时注意:统一性、同一性、同时性、条件性。
1.在图所示电路中,电源电压保持不变,电阻R1阻值为10欧。闭合开关S,电流表示数为0.4安。现用电阻R0替换R1,关于替换后电路中的电表示数,下列说法中正确的是( )
A.若R0为20欧,则替换后电流表示数可能为0.16安
B.若R0为20欧,则替换后电流表示数可能为0.20安
C.若R0为5欧,则替换后电压表示数可能为1.6伏
D.若R0为5欧,则替换后电压表示数可能为2.4伏
【答案】D
【详解】由电路图可知,闭合开关S,R1与R2串联,电流表A测电路中的电流,电压表测量电阻R1两端的电压。 已知电流表示数为0.4A,则此时R1两端的电压为
A.现用电阻R0替换R1, 若R0为20Ω,若替代后电流表示数为I0=0.16A,则此时R0两端的电压为
电源电压不变,根据串联电路分压原理,由于R0>R1,所以实际上R0两端的电压应大于接电阻R1时的电压4V,故A错误;
B.若R0为20Ω,若替代后电流表示数为I0'=0.2A,则此时R0两端的电压为
电源电压不变,根据串联电路分压原理,由于R0>R1,所以实际上R0两端的电压应大于接电阻R1时的电压4V,故B错误;
CD.若R0为5Ω,根据串联电路的分压特点可得
则电压表示数为
故C错误,D正确。 故选D。
2.小明在“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象,根据图象,下列说法错误的是( )
A.当在导体乙的两端上加1V的电压时,通过导体乙的电流为0.1A
B.将甲、乙两导体并联后接到电压为3V的电源上时,干路中的电流为0.9A
C.通过导体甲的电流与其两端的电压成正比
D.导体甲的电阻大于导体乙的电阻
【答案】D
【详解】A.由图象可知,当在导体乙的两端加上1V的电压时,通过导体乙的电流为0.1A,故A正确,不符合题意;
B.将甲、乙两导体并联后接到电压为3V的电源上时,干路电流I=I1+I2=0.6A+0.3A=0.9A
故B正确,不符合题意;
C.由图象可知,通过导体甲、乙的电流与其两端的电压成正比,故C正确,不符合题意;
D.由图象可得,当电压为2.0V时,I甲=0.4A,I乙=0.2A,由I=U/R得,甲导体电阻
乙导体电阻
所以R甲<R乙,故D错误,符合题意。故选D。
3.小何做“探究电流与电阻的关系”实验时,准备了两节新的干电池、已调零的电流表和电压表、滑动变阻器标有“40Ω 0.5A ”、定值电阻(5Ω,10Ω,15Ω,20Ω)、开关、导线若干。
(1)电路连接后闭合开关。小何发现电流表指针如图甲所示,出现此现象的原因是 ;
(2)改正问题后,小何利用以上器材如图乙连接继续实验。她先用5Ω的电阻进行实验后,断开开关再换用10Ω的电阻,闭合开关,此时滑动变阻器的滑片应向 (选填“A”或“B”)移动,以保持电压表示数不变;
(3)下列实验中,多次实验目的与本实验相同的是________;
A.探究电流与电压的关系 B.伏安法测电阻
(4)根据图丙的图像形状, (选填A:能或B:不能)直接得出电流与电阻成反比的结论。若能,请说明理由,若不能,则写出你认为可行的方案 。(写出必要的说明)
【答案】(1)正负接线柱接反了;(2)A;(3)A;(4)B;将I-R图像换成I-图像
【详解】(1)电路连接后闭合开关,发现电流表指针反偏,则说明电流表的正负接线柱接反了。
(2)根据串联分压规律,在不移动滑动变阻器的情况下,由5Ω电阻换成10Ω电阻时,电阻变大,分到的电压也增大,电压表示数将大于2V,故要将滑动变阻器往阻值大的方向调节,让滑动变阻器多分电压,即滑片应向A端移动,保持电压表示数不变。
(3)本实验属于探究型实验,多次实验的目的是为了避免偶然性,寻找普遍规律,探究电流与电压的关系实验也属于探究型实验,故多次实验的目的相同;伏安法测电阻属于测量型实验,多次实验的目的是为了取平均值,减小误差。故A符合题意,B不符合题意。故选A。
(4)根据图丙的图像形状,不能直接得出电流与电阻成反比的结论,因为图像的弯曲度不能保持与实际相符,可以做出I-图像,图像是一条过原点的直线,则可以说明,当电压一定时,电流与电压成反比。
4.新区物理实践小组想要协助生物创新小组在培育豆芽的过程中监测生发豆芽时的温度,已知生发豆芽的适宜温度为20~25℃之间。于是物理实践小组设计了如图1所示的电路,该电路中的R1为热敏电阻,R2为定值电阻,实验人员将热敏电阻固定在培育容器的底部,并通过电压表的读数来判断豆芽培育容器内的温度。热敏电阻阻值大小与温度的变化如图2所示成反比关系,已知当容器内温度为15℃时,电压表的示数为1.5V;当容器内温度为30℃时,电压表的示数为2.7V。
(1)热敏电阻为 体;
(2)由图像可知热敏电阻阻值随温度升高而 ;
(3)请求解当电压表示数为2.25V时,容器内的温度是否属于生豆芽的适宜温度(写出必要的文字说明,表达式及最后结果)。
【答案】(1)半导;(2)减小;(3)见解析
【详解】(1)热敏电阻为半导体。因为热敏电阻是由半导体材料制成的,其电阻值会随温度等因素发生明显变化。
(2)由图2可知,温度越高,热敏电阻的阻值越小,即热敏电阻阻值随温度升高而减小。
(3)分析电路可知,热敏电阻R1和定值电阻R2串联,电压表测R2电压。当容器内温度为15℃时,电压表的示数为1.5V,由图2可知,此时热敏电阻R1阻值为2R,根据串联分压原理则有
①
当容器内温度为30℃时,电压表的示数为2.7V,由图2可知,此时热敏电阻R1阻值为R,根据串联分压原理则有
②
联立①②,解得电源电压 U=13.5V R2=R/4
则当电压表示数为2.25V时,根据串联分压原理则有
解得R1=1.25R
因为热敏电阻阻值大小与温度的变化如图2所示成反比关系,则此时的温度为
生发豆芽的适宜温度为20-25℃之间,所以当电压表示数为2.25V时,容器内的温度属于生豆芽的适宜温度。
1. 探究电流与电压、电阻的关系
(1)为使结论更具有普遍性,可换用多个不同定值电阻进行实验;
(2)改变电压的方法:改变电池节数、调节学生电源电压、移动滑动变阻器的滑片P。
(3)换大调大、换小调小。
探究电流与电阻的关系实验中,如果将原来的电阻更换为阻值大的电阻,应将滑动变阻器的阻值也调大,可使新换上的电阻两端电压等于原电阻两端电压;同理,如果更换一个阻值较小的电阻,应将滑动变阻器的阻值调小。
2. 对欧姆定律的理解
电流与电压和电阻之间有明确的因果关系:电压是形成电流的原因;电阻是导体的一种性质,对电流有阻碍作用。明确三者的关系是理解欧姆定律的关键。学习物理公式时,要注意不能像对待数学公式一样,因为物理公式中的每个字母都代表一个特定的物理量,有其本身的物理意义。
3. 利用欧姆定律进行计算的一般步骤
(1)若题干中无电路图,根据题意画出电路图,并在电路图上标记出已知量和待求量;
(2)明确电路的连接方式,各电表测量的对象;
(3)根据欧姆定律和串并联电路电流和电压的规律,列方程求解;
(4)讨论结果的合理性,得出答案。
考点三 电阻的测量
1.(2026·长宁·一模)小华做“用电流表和电压表测量电阻”的实验,现有电源(电压为2V的整数倍)、标有“20Ω 2A”字样的滑动变阻器、电流表、电压表(0~15V量程损坏)、开关、待测电阻RX以及导线若干。小华正确连接电路,将滑片移到阻值最大处,闭合开关,电压表和电流表指针偏转情况如图(a)、(b)所示。为了继续实验,小华采取的方法是:不改变电路连接,直接将电源电压调低2V,此时电压表示数如图(c)所示。
(1)图(b)中电流表的示数为 A。
(2)求出原先的电源电压U,并说明理由。
(3)计算调低电源电压后测得的电阻Rx的阻值。(计算结果保留1位小数)
【答案】(1)0.24;(2)8V,理由见解析;(3)13.3Ω
【详解】(1)图(b)中电流表的量程为0~0.6A,分度值为0.02A,指针指在0.24A的位置处,所以电流表的示数为0.24A。
(2)伏安法测电阻的实验中,待测电阻Rx与滑动变阻器串联,电压表并联在待测电阻Rx两端,小华正确连接电路,将滑片移到阻值最大处为20Ω,闭合开关,电压表和电流表指针偏转情况如图(a)、(b)所示,电压表测得待测电阻Rx两端电压大于3V,电流表示数为0.24A,根据欧姆定律和串联电路电压的特点,则电源电压
因为,所以原来的电源电压①
不改变电路连接,直接将电源电压调低2V,此时电压表示数如图(c)所示,电压表量程为0~3V,分度值为0.1V,示数为2.4V,两次测量电路中的总电阻不变,根据欧姆定律R=U/I可知,当R不变时,U变小,I也变小,所以此时电路中的电流,则滑动变阻器两端电压
根据欧姆定律和串联电路电压的特点,可得此时电路电源电压
则原来电源电压②
联立①②,可得原来电源电压
由题意可知电源电压为2V的整数倍,所以原来的电源电压为8V。
(3)将电源电压调低2V后,此时电源电压
待测电阻Rx两端电压为2.4V,根据串联电路电压的特点,此时滑动变阻器两端的电压为
已知此时滑动变阻器的阻值为20Ω,根据欧姆定律可得此时串联电路的电流为
串联电路电流处处相等,所以此时电阻
2.(2026·静安·一模)小华测量小灯泡发光时的电阻,他将电源(电压保持不变)、电流表、滑动变阻器、开关、待测小灯泡(标有“3.8V”字样)串联,将电压表并联在某元件两端。闭合开关,移动变阻器的滑片,实验数据见表。一段时间后小灯泡熄灭。为了检查原因,将电压表并联在不同的位置,当他将电压表并联在小灯泡两端时,移动变阻器滑片,小灯泡始终不发光,电压表示数始终为6.0V,电流表示数始终为零。
实验序号
电压表示数/V
电流表示数/A
1
3.0
0.24
2
2.2
0.28
3
1.7
0.30
……
……
……
(1)实验中小灯泡熄灭,是由于小灯泡发生 故障;
(2)将小灯泡正常发光时两端电压和通过电流的值用“×”标记在下图中 ,并求出小灯泡正常发光时电阻的阻值 ;(计算结果保留一位小数)
(3)结合表2序号1~3的数据,滑动变阻器连入电路的阻值变小过程中,小灯泡与滑动变阻器串联的等效电阻的阻值 (选填“变大”“不变”“变小”或“无法确定”),理由是: 。
【答案】(1)断路/开路;(2)见下图; 13.6Ω;(3)变小;见解析
【详解】(1)当他将电压表并联在小灯泡两端时,移动变阻器滑片,小灯泡始终不发光,电流表示数始终为零,说明电路可能断路,电压表示数始终为6.0V,说明电压表与电源连通,电压表被串联在电路中,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,即小灯泡发生断路故障;
(2)由表中数据可知,当电压表示数变小时,电流表示数反而变大;而串联电路中,当电路中电流增大时灯泡两端电压会变大,根据串联电路电压规律可知滑动变阻器的电压会变小,说明电压表并联在滑动变阻器两端; 小灯泡始终不发光,电压表示数始终为6.0V,说明电源电压为6.0V; 由表中数据可知,当电压表示数为2.2V时,灯泡两端电压为
此时灯泡正常发光,通过灯泡的额定电流为0.28A,将小灯泡正常发光时两端电压和通过电流的值用“×”标记在图中,如图所示:
小灯泡正常发光时电阻为
(3)结合表中序号1~3的数据,滑动变阻器连入电路的阻值变小过程中,电路中电流变大,因电源电压不变,根据R=U/I可知,电路中的总电阻变小,即小灯泡与滑动变阻器串联的等效电阻的阻值变小。
3.(2025·上海·月考)小华同学做“测定小灯泡正常发光时的电阻”实验,实验器材齐全并完好,电源电压保持不变,滑动变阻器标有“10Ω 2A”的字样,待测小灯上只有所标“0.3A”(指小灯正常工作电流)字样清晰可见。小华将电源、小灯泡、电流表、电键以及滑动变阻器正确连入电路后,接着将变阻器的滑片移至一端,再分别将两个电压表并联在电路中,然后闭合电键,移动变阻器的滑片直至小灯泡正常发光。在上述实验过程中发现:一个电压表的示数始终未变,如图所示;另一个电压表的示数在2.2~2.6伏间变化;电流表的示数在0.26~0.30安间变化。
(1)小华判定小灯泡正常发光的理由是 。
(2)请根据相关信息,求小灯泡正常发光时的电阻。(有必要的说明和计算)
【答案】(1)电流表示数为0.3A时,小灯正常发光;(2)12.7Ω
【详解】(1)由题意可知,通过小灯的电流为0.3A时,小灯泡正常发光,所以判定小灯泡正常发光的理由是电流表示数为0.3A时,小灯正常发光。
(2)由题意可知,调节滑片使小灯泡正常发光时,有一电压表示数始终不变,由此知此电压表所测的电源电压,测定小灯泡正常发光时的电阻实验中,灯泡与滑动变阻器串联,另一电压表示数在2.2∼2.6V间变化,故电源电压应大于2.2V,所以此电压表使用0∼15V量程,分度值0.5V,示数为6V,即电源电压为6V;电流表的示数在0.26∼0.30A间变化,闭合开关时滑动变阻器连入阻值为其最大值10Ω,电路中电阻最大,电流最小,为0.26A,由串联电路的分压原理可知,此时变阻器分得电压最大,所以此时变阻器两端电压
根据串联电路电压特点可知,灯泡两端的电压为
电压表的示数在2.2~2.6伏间变化,故另一电压表测量滑动变阻器两端电压。由题意可知,当电路中电流为0.3A,灯泡正常发光时,滑动变阻器两端电压,此时灯泡两端电压等于其额定电压
所以灯泡正常发光时的电阻
4.(2025·上海·期中)小明和小华各自进行“用电流表和电压表测量电阻”的实验,实验器材齐全且完好,电源电压保持不变。
(1)小明按图甲连接电路进行实验,思考后发现连接错误,他仅改接了一根导线就完成了正确连接,请在接错的一根导线上打,再用2B铅笔画线改接到正确位置。
甲 乙
(2)小华正确串联实验器材,并将滑片置于变阻器的阻值最大端,然后将电压表并联在电路中。闭合开关后,两电表的指针位置如图乙所示。接着移动变阻器的滑片,观察到电压表的示数逐渐变小,直至为零,他在连接电路时存在的问题是 。经过思考,小华重新实验,他正确连接电路,操作步骤正确,闭合电键后,发现两电表指针所指位置与图所示一致。在小华同学前两次的实验中, 表的示数一定没有发生变化。
(3)继续移动变阻器的滑片,当电压表示数为3伏时,电流表示数为0.28安,此时,测得待测电阻Rx阻值为 Ω。(计算结果保留一位小数)本实验所用的电源电压为 V,滑动变阻器的最大阻值为 Ω。
【答案】(1)见下图;(2)电压表并联在滑动变阻器两端;电流;(3)10.7;6;50。
【详解】(1)在“用电流表和电压表测量电阻”的实验中,电流表应串联在电路中,电压表应与待测电阻并联。原电路电压表串联在电路中,电流表与电阻并联,这是错误的。修改之后如图所示:
(2)小华闭合开关后,移动滑片,电压表示数逐渐变小直至为零。因为滑动变阻器与待测电阻串联,当电压表并联在滑动变阻器两端时,移动滑片,滑动变阻器接入电阻变化,其两端电压会变化(甚至为零),所以他在连接电路时存在的问题是电压表并联在滑动变阻器两端。
电源电压保持不变,电路为串联电路,总电阻不变(初始滑片在最大阻值端,重新正确连接后,操作步骤正确,总电阻也不变)。根据欧姆定律I=U/R总电压U和总电阻R都不变,所以电流表示数一定没有发生变化。
(3)根据欧姆定律计算出待测电阻阻值
根据第2小题题意,电压表两次连接的测量范围不同,根据滑动变阻器从最大值开始移动,改变电压的规律可知,定值电阻两端电压是从1V增大到3V。所以第1次电压表测滑动变阻器时选择的是15V测量范围,第2次是选择的3V测量范围。则电源电压
根据第3小题题意可知,电流增大到0.28A,所以第1次电流表选择的测量范围是0.6A,读数为0.1A,电压表的读数为5V,滑动变阻器的最大阻值为
知识
概念
理解
电阻的测量
(1)伏安法测定值电阻的阻值
定值电阻电压与电流的比值不变,即电阻不变。
(2)伏安法测定小灯泡的电阻
小灯两端的电压与电流之比(电阻)不是一个定值。
(3)特殊方法测电阻
①伏阻法:只用电压表和已知阻值的电阻测量未知电阻。
②安阻法:只用电流表和已知阻值的电阻测量未知电阻。
③等效替代法:利用电流表(或电压表)和电阻箱测量未知电阻的方法。
(1)定值电阻的I-U图像:
(2)小灯泡的I-U图像:
1.现有器材:电源(电压为1.5伏的整数倍),待测电阻、电流表、电压表、开关各一个,滑动变阻器“20Ω 1A”一个,以及导线若干。小华要做“用电流表、电压表测电阻”实验,先正确串联电路,再将电压表并联在电路中。移动滑动变阻器滑片至最大阻值处,再闭合开关,观察到电流表与电压表示数如图所示。继续移动滑片至a处,观察到电流表与电压表的指针均偏转了3小格。
(1)小华将电压表并联在 两端(选填“电源”“待测电阻”或“变阻器”)。
(2)写出图中电流表与电压表示数并说明理由。
(3)滑片在a处时待测电阻阻值为 欧(电阻精确到0.1欧)
【答案】(1)待测电阻;(2)见解析;(3)5.0
【详解】(1)要测量待测电阻的阻值,需要测得待测电阻两端的电压及通过的电流,所以电压表应并联在待测电阻两端。
(2)因为能通过变阻器的最大电流为1A,则电路中的电流不超过1A,所以电流表所用为小量程,对应分度值为0.02A,由图示知,其示数为0.24A。
若电压表选用大量程,对应的分度值为0.5V,其示数为6V。根据
滑动变阻器的最大阻值为20Ω,代入得U总1=6V+0.24A×20Ω=10.8V
由于电源电压为1.5V的整数倍,所以此种情况电源电压不符合题意。
若电压表所用为小量程,对应的分度值为0.1V,示数为1.2V。根据
滑动变阻器的最大阻值为20Ω,代入得U总2=1.2V+0.24A×20Ω=6V
由于电源电压为1.5V的整数倍,所以电源电压为6V。即电压表示数为1.2V。
(3)滑片在a处时变阻器接入电路的阻值变小了,则两表的示数都变大,当指针均偏转3格后,电压表示数为1.5V,电流表示数为0.3A,则
2.小明要做“用电流表、电压表测电阻”实验,电源有两个(电压分别为4.5伏、6伏不变),其它器材齐全且完好。他选择了某个电源进行实验,先正确串联电路,再将电压表并联在电路中,闭合开关,将观察到的数据与计算出的数值记录在表中的序号1处。小明思考后,发现之前的连接与操作均存在问题,他重新调整了电路连接并规范操作,闭合开关,将相关实验数据记录在表中的序号2处。他继续移动滑片至某位置,观察到电压表示数变化了1伏,其它相关实验数据记录再表中的序号3处。表中呈现了实验的部分数据。
序号
电压表示数(伏)
电流表示数(安)
电压表示数与电流表示数之比(伏/安)
1
0.58
0
2
2.0
10
3
0.28
(1)小明调整电路之前,实验操作存在的问题是 。
(2)请判断实验时选用的电源电压为 伏。
(3)请通过计算说明实验用滑动变阻器的最大阻值。
(4)根据上述信息及表中数据,计算待测电阻的平均值。(电阻精确到0.1欧)
【答案】(1)开关闭合前,变阻器的滑片放在了最小阻值处;(2)6;(3)20Ω;(4)10.3Ω
【详解】(1)调整前电压表示数为0,电流表有示数且较大,说明电压表未测量待测电阻的电压。结合调整后电路正常,可推断电压表最初并联在滑动变阻器两端,且滑动变阻器的滑片放在了最小阻值处,导致其示数为0。
(2)小明重新调整了电路连接并规范操作,可知此时电压表与待测电阻并联,且变阻器连入电阻最大,闭合开关,电压表示数与电流表示数之比为10欧姆,即待测电阻为10欧姆,在序号1的实验中,由欧姆定律可知,电源电压约为U=IR=0.58A×10Ω=5.8V
故实验时选用的电源电压为6V。
(3)在序号2实验中,电压表示数为2V,电压表示数与电流表示数之比为10欧姆,由欧姆定律可知,电路的电流为
由串联电路电压的规律及欧姆定律,变阻器的最大电阻为
(4)序号1的测得的电阻
序号2的测得的电阻为10Ω,他重新调整了电路连接并规范操作,变阻器连入电路的电阻最大,闭合开关,将相关实验数据记录在表中的序号2处。序号3时因电流变大,故电压示数变大,由已知条件为U3=2V+1V=3V
序号3实验中,由串联电路电压的规律及欧姆定律,电阻为
求平均值为
3.小华同学做“用电流表、电压表测电阻”实验,电源电压保持不变,实验器材齐全并完好,滑动变阻器上标有“20Ω 2A”的字样,待测电阻Rx。小华连接电路后,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片时,观察到电压表、电流表的示数不变,电压表的示数为2伏,电流表的示数为0.2安。小华思考后,重新连接了电路进行实验,闭合开关,当滑动变阻器滑片从某点开始移动过程中,发现电压表的示数从2.6伏变化到1.5伏,对应的电流表示数从0.32安变化到0.42安。
(1)计算说明实验中电源的电压U;
(2)请根据相关信息,求待测电阻Rx的平均值 (精确到0.1欧)。(本小题的解答过程应有必要的说明和计算)
【答案】(1)6V;(2)10.4Ω
【详解】(1)闭合开关,移动滑动变阻器的滑片时,观察到电压表、电流表的示数不变,且得到的电流较小,由此可判断出,滑动变阻器连接时出错,连接了两个下方接线柱,相当于一个20Ω的定阻电阻,此时待测电阻与滑动变阻器串联,已知此时待测电阻两端电压为2V,经过的电流都为0.2A,根据欧姆定律可知,电源电压
(2)电压表的示数为2伏,电流表的示数为0.2安时,待测电阻的阻值
当滑动变阻器滑片从某点开始移动过程中,发现电压表的示数从2.6伏变化到1.5伏,即电压表示数变小,对应的电流表示数从0.32安变化到0.42安,即电流表示数变大,则电路中的总电阻变小,由串联分压特点可知,电压表测量滑动变阻器两端电压,当电压表的示数从2.6伏,电流表示数从0.32安时,待测电阻的阻值
当电压表的示数从1.5伏,电流表示数从0.42安时,待测电阻的阻值
待测电阻Rx的平均值
4.小华做“用电流表、电压表测电阻”实验,现有电源(电压为1.5伏的整数倍保持不变)、待测电阻、电流表、电压表、滑动变阻器、开关各一个,以及导线若干。他正确串联电路后, 将电压表并联在电路中。闭合开关,移动滑动变阻器滑片,将测得的两组数据记录在表一中。小华观察数据思考后重新连接了电压表,将新测得的两组数据记录在表二中。小华通过数据处理求出了待测电阻的阻值,完成实验。
表一
表二
实验
电压表示数
电流表示数
实验
电压表示数
电流表示数
序号
(伏)
(安)
序号
(伏)
(安)
1
3.6
0.22
3
3.2
0.32
2
2.8
0.32
4
3.8
0.36
(1)获得表一实验数据的过程中,小华将电压表并联在 的两端;
(2)实验中小华所用的电源电压为 伏;
(3)根据实验数据计算待测电阻的阻值(结果保留至0.1欧)。
【答案】 滑动变阻器 6 10.4Ω
【详解】(1)待测电阻与滑动变阻器串联,电流表测电路电流,当电流变大时,根据U=IR可知,待测电阻的电压变大,由串联电路分压定律可知,滑动变阻器两端电压变小,根据表一中数据可知电压表并联在滑动变阻器两端了。
(2)根据表二中数据可知电压表并联在待测电阻两端,则由实验序号2和序号3可知:当电路电流为0.32A时,待测电阻两端电压为3.2V,滑动变阻器两端电压为2.8V,所以可得电源电压为
U总=3.2V+2.8V=6V
(3)电源电压为6V,表一中电压表并联在滑动变阻器两端,表二中电压表并联在待测电阻两端,因此实验序号1待测电阻电压为
实验序号1待测电阻为
同理可得实验序号2待测电阻为
实验序号3待测电阻为
实验序号4待测电阻为
则待测电阻的阻值为
1. 比较伏安法测电阻与测小灯泡电阻
(1)相同点:两个实验电路图相同,均进行多次测量。
(2)不同点:
①数据处理不同:伏安法测电阻分别计算每次测量的电阻,然后取平均值。测小灯泡电阻分别计算每次测量的小灯泡的电阻,然后寻找普遍规律。
②结论不同:伏安法测电阻的结论:定值电阻两端的电压与电流的比值不变,即电阻不变,同时证明了导体的电阻是由自身的性质所决定的,与电压和电流无关。
小灯两端的电压与电流之比(电阻)不是一个定值;当小灯两端电压越大时,灯丝电阻越大。原因是当灯两端电压变大时,灯丝温度升高。
2. 特殊方法测电阻
方法
电路图
测量的物理量及Rx的表达式
伏阻法
R0的阻值已知。闭合S,分别测出R0和Rx两端的电压U0、Ux;
Rx=
R0的阻值已知。只闭合S0,分别测出R0两端的电压U0;闭合S0和S,测出电源电压U;
Rx=R0
安阻法
R0的阻值已知。闭合S,分别测出通过Rx和R0的电流Ix、I0;
Rx=
R0的阻值已知。闭合S0,测出通过R0的电流I0;闭合S0和S,测出总电流I; Rx=
R0的阻值已知。闭合S0,测出电路中电流I;闭合S0和S,测出通过Rx的电流Ix;
Rx=
伏滑法
将滑动变阻器的滑片移到阻值最大端时,电压表的示数为U1;将滑动变阻器的滑片移到阻值最小端时,电压表的示数为U2。(Rmax为滑动变阻器的最大阻值)
Rx=
安滑法
将滑动变阻器的滑片移到阻值最大端时,电流表的示数为I1;将滑动变阻器的滑片移到阻值最小端时,电流表的示数为I2。(Rmax为滑动变阻器的最大阻值)
Rx=
考点四 串联电路和并联电路
1.(2025·上海·中考真题)如图所示的电路图,电源电压为U0且保持不变。现在将MN端分别与变阻器的ac端相连,闭合开关,向右移动滑片P时。
(1)若电路无故障,则电压表示数 。
(2)若移动滑片P时,至少有一个电表示数不为0,故障只存R1或R2上;请写出电压表的示数和电流表示数的变化情况以及对应的故障 。
【答案】(1)变小;(2)见详解
【详解】(1)将MN端分别与变阻器的ac端相连,闭合开关,电压表测量变阻器两端电压,向右移动滑片P时,变阻器接入电路中的阻值变小,由串联分压特点可知,变阻器两端电压变小,所以电压表示数变小。
(2)①若R2短路,则电压表被短路,示数等于0,电路中只有R1,电流表有示数,移动滑片P时,电流表示数不变,符合题意;
若R2断路,电压表、R1、电流表、电源构成通路,电压表示数等于电源电压U0,电流表示数为0,移动滑片P时,电压表和电流表的示数不发生变化,符合题意;
②若R1短路时,电路中只有R2、电流表、电源构成通路,电压表显示电源两端的电压,示数U0,电流表有示数,向右移动滑片P时,电压表示数不变,电流表示数增大,符合题意;
若R1断路时,整个电路都没有电流通过,电流表、电压表的示数都等于0,不符合题意;
综上所述,故障有三种情况,一是R2短路;二是R2断路;三是R1短路。
2.(2025·闵行·期中)酒精会导致视力模糊、反应速度变慢、判断力下降,所以酒驾司机无法准确控制车速、车距,也难以应对突发路况,所以要做到“喝酒不开车,开车不喝酒”。现已知以下信息:
①某气敏电阻的阻值与其周围空气中酒精浓度的关系如下表所示:
酒精浓度(mg/L)
0
50
200
800
2000
气敏电阻阻值(kΩ)
200
40
10
5
2
②两个电阻串联后的等效电阻等于这两个串联电阻之和。如图为小航和同学一起制作的简易“酒驾检测仪器”简化后的电路图,R为气敏电阻,R0为定值电阻。示数表由电流表改装而成,工作过程中,电源电压不变。
(1)定值电阻的作用是 ;
(2)当酒驾司机对着“酒驾检测仪器”吹气时,示数表的示数如何变化?请说明理由 。
【答案】(1)保护电路;(2)见详解
【详解】(1)由表中信息可知,酒精浓度越大,气敏电阻的阻值越小;如果电路中没有定值电阻,酒精浓度较大时,气敏电阻的阻值较小,则电路中电流较大,容易损坏电流表,所以定值电阻的作用是保护电路。
(2)据图可知电路是串联的,当酒驾司机对着“酒驾检测仪器”吹气时,气敏电阻R周围空气中酒精浓度增大,导致气敏电阻阻值变小,串联电路的总电阻变小,根据欧姆定律I=U/R可知,在电源电压不变时,通过电路中的电流变大,电流表示数变大,即示数表变大。
3.(2025·黄浦·期中)在如图所示的电路中,电源电压为12V保持不变,滑动变阻器上标有“20Ω 2A”字样。闭合开关S,移动变阻器的滑片,当电流表示数为1A时。
(1)求变阻器R1连入电路的阻值。
(2)若将一个定值电阻R2接入MN两点间,移动滑片,电流表示数发生变化,则变阻器R1与电阻R2的连接方式__________。
A.一定串联 B.一定并联 C.可能串联
(3)现将变阻器R1和阻值为R0定值电阻(10Ω≤R0≤15Ω)并联连入MN两点间,移动滑片P,在确保电路各元件正常工作的前提下,求电流表示数的最大变化量及对应R0的范围。
【答案】(1)12Ω;(2)C;(3)电流表示数的最大变化量为1.4A,对应R0的范围为12Ω ≤ R0 ≤ 15Ω。
【详解】(1)闭合开关后,电路中只有R1工作,根据欧姆定律R=U/I,已知电源电压U=12V,电流I=1A,则:
(2)将一个定值电阻R2接入MN两点间,如果直接接在MN点上,是并联,如果断开某一个点接入是串联,都可以改变电路中的电流,故可能是串联,也可能是并联,故选C。
(3)因为R0是定值电阻,并联接入电路后通过它的电流不变,所以根据并联电路的电流规律可知电流表示数的变化量就等于滑动变阻器所在支路的电流变化量,变阻器接入电路的电阻最大时,通过它的电流最小,为
滑动变阻器允许通过的最大电流为2A,故电流表示数的最大变化量为ΔI=2A-0.6A=1.4A
因为要保证电路各元件正常工作,所以电路中的总电流不能超过电流表的最大量程3A,当滑动变阻器通过的电流为2A时,通过定值电阻的电流最大为1A,则可知R0允许接入电路中的阻值至少为
如果定值电阻的阻值小于12Ω,那么就有使电流表超出最大量程的风险,故定值电阻的范围是
4.(2025·浦东新区·月考)在图(a)所示的电路中,电源电压为20伏且保持不变,电阻R1的阻值为5欧,滑动变阻器R2上标有“20Ω 2A”字样,两电压表的表盘均如图(b)所示。当滑片P处于某一位置时,闭合电键S后,电压表V2示数为12伏。求:
(1)此时通过R2的电流;
(2)此时滑动变阻器R2接入的阻值。
(3)在确保电路中各元件均能正常工作的前提下,移动滑动变阻器滑片P的过程中,电压表V1示数的最大变化量。
【答案】(1)1.6安;(2)7.5欧;(3)5伏
【详解】(1)由电路图可知,两电阻串联,电压表V1测R1两端的电压,V2测R2两端的电压。滑片P处于某一位置时,闭合电键S后,电压表V2示数为12V,则R1两端的电压为U1=U-U2=20V-12V=8V
则通过R1的电流为
由于串联电路中电流处处相等,所以此时通过R₂的电流为I2=I1=1.6 A
(2)此时滑动变阻器R2接入的阻值为
(3)为保证“20 Ω 2A”滑动变阻器和电路元件正常工作,电路中电流不得超过2 A,当电路中的最大电流Imax=2 A时,此时R1的电压最大,即V1表示数最大,最大值为
电压表V1接大量程安全;
此时V2的示数为U2=U-U1大=20V-10V=10V
电压表V2接大量程安全。
当R2接入阻值最大为20Ω时,电路中的电流最小,最小电流为
此时V2表示数为U2′=IminR2大=0.8A×20Ω=16V>15V
超过电压表量程15V,会烧毁,所以电压表V2最大示数为15V,则此时R1两端的电压
U1小=U-U2大=20V-15V=5V
则V1示数最大变化量为ΔU1=U1大−U1小=10 V−5 V=5V
项目
串联电路
并联电路
电路图
电流
I1=I2=I
电压
U=U1+U2
U1=U2=U
电阻
R=R1+R2
=+
分压或分流关系
=
=
1.如图所示电路中,电源电压相同且不变,电路元件均完好,电流表A1的示数比A2大,下列方案中有可能使两电流表示数相同的是( )
①用一个更小的电阻替换R3
②将(a)中的R2与(b)中的R1互换
③用一个更大的电阻替换R2
④将(a)中的R1与(b)中的R3互换
A.①② B.①③ C.②③ D.②④
【答案】D
【详解】①闭合开关S后,由a电路图可知,电路为R1与R2的并联电路,电流表A1测干路中的电流,由b电路图可知,电路为R1与R3的串联电路,电流表A2测电路中电流。并联电路中总电阻小于任何一个支路的电阻,即a电路中的总电阻小于R1的电阻,用一个更小的电阻替换R3,由于串联电路中的总电阻等于各分电阻之和,即b电路中的总电阻始终大于R1的电阻,即a电路中的总电阻小于b电路中的总电阻,电源电压相同且不变,故电流表A1的示数仍然比A2大,故①不符合题意;
②若将(a)中的R2与(b)中的R1互换,则a电路中的总电阻为,b电路中的总电阻为R2+ R3,两电路中的总电阻有可能相同,故有可能使两电流表的示数相同,故②符合题意;
③用一个更大的电阻替换R2,则a电路中的总电阻仍然小于R1的电阻,b电路中的总电阻仍然大于R1的电阻,即电流表A1的示数仍然比A2大,故③不符合题意;
④若将(a)中的R1与(b)中的R3互换,则a电路中的总电阻为,b电路中的总电阻为2R1,两电路中的总电阻有可能相同,故有可能使两电流表的示数相同,故④符合题意;
综上所述,有可能使两电流表示数相同的是②④,故ABC不符合题意,D符合题意。
故选D。
2. (多选题)电子测温仪及原理图如图所示,电源电压保持不变,R是热敏电阻,R0为定值电阻。测温时,图乙中显示仪的示数随体温升高而增大,下列分析正确的是( )
A.图乙中显示仪相当于电流表
B.图乙中显示仪相当于电压表
C.热敏电阻R的阻值随着温度的升高而减小
D.电阻R0阻值变大,测相同体温,显示仪示数变小
【答案】BD
【详解】AB.由图乙可知,电路是两电阻串联,显示仪是并联在电阻R两端的,根据电流表和电压表的使用原则可知,是由电压表改装的,故A错误,B正确;
C.根据题意显示仪的示数随体温升高而增大,由串联分压原理可知,热敏电阻R的阻值变大,即热敏电阻R的阻值随着温度的升高而增大,故C错误;
D.测相同体温时,热敏电阻的阻值不变,电阻R0阻值变大,由串联分压原理知,R0两端电压会变大,电源电压不变,则热敏电阻两端的电压会变小,即显示仪示数变小,故D正确。
故选BD。
3.如图所示,RG是光敏电阻,定值电阻R=12.5kΩ,电源电压U=9V。光敏电阻RG的阻值与光的照度(光照越强,照度越大,单位为Lux)关系如图所示,当照度增大时,RG的阻值将 (选填“变大”、“不变”或“变小”)。小芳将量程为0~3V的电压表接入图左电路,将其改装成照度表,为使光的照度增大时电压表的示数也增大,则该电压表应并联在 两端,能够测量的最大照度为 Lux。
【答案】 变小 定值电阻R 1.0
【详解】由光敏电阻RG的阻值与光的照度关系图可知,当照度增大时,RG的阻值将变小。
因为RG与R串联,电源电压不变,当照度增大时,RG变小,电路总电阻变小,根据I=U/R,电流变大。R是定值电阻,根据U=IR,R两端电压变大,所以为使光的照度增大时电压表的示数也增大,该电压表应并联在定值电阻R两端。
电压表量程为0∼3V,当电压表的示数UR=3V时,电路中的电流
此时RG两端的电压UG=U−UR=9V−3V=6V,则
由光敏电阻RG的阻值与光的照度关系图可知,当RG=25kΩ时,对应的照度为1.0Lux,即能够测量的最大照度为1.0Lux。
4.坐位体前屈是中学生体质健康测试项目之一,下图是小红为其设计的工作原理图,该设计需达到0~30cm的测量范围。所设计的电路中,电源电压为6V且不变,滑动变阻器标有“15Ω 2A”字样,电压表量程为0∼3V。闭合开关,挡板未受推力时,滑片位于A点,电压表示数为0V,通过R2电流为0.6A;推动挡板时滑片移动,R1阻值变大,电压表示数变大,能反映推动距离的远近。其中R1阻值与推动距离间的关系如下表所示。
推动距离L(cm)
0
5
10
20
R1阻值(Ω)
0
2.5
5
10
(1)分析比较上表数据,可得出的结论是: 。
(2)求电阻R2的阻值。
(3)若推动距离为10cm,求电压表示数U1。
(4)小华发现在电压表量程不变的情况下无法达到0∼30cm测量范围的设计要求,小华拟定以下解决方案:
A.用电阻R0替换电阻R2(R0的阻值小于R2)
B.用电压为U的电源替换原电源(U小于6伏)
你认为方案 是可行的(选填“A”或“B”),根据该方案,求R0或U的最大值 。
【答案】(1)R1的阻值与推动距离成正比;(2)10Ω;(3)2V;(4)B;5V。
【详解】(1)从表格数据可知,推动距离每增加5cm,R1的阻值增加2.5Ω,所以可得出结论:R1的阻值与推动距离成正比。
(2)当挡板未受推力时,滑片位于A点,R1= 0Ω,此时电路为R2的简单电路。则电阻R2的阻值
(3)若推动距离为10cm,由表格可知R1=5Ω,此时电路中电流
电压表测量R1两端电压,所以
(4)A.若用电阻R0替换电阻R2,保证电路各元件安全,即滑片P移到最右端时,测量值达到30cm,电压表示数不能超过3V,此时滑动变阻器的最大阻值R1=15Ω,此时通过R1的电流为
替换电阻的最小值
所以,若用电阻R0替换电阻R2,R0的阻值至少为15Ω,故A不可行;
B.若替换原电源时,测量值达到30cm,电压表示数不能超过3V,此时滑动变阻器的最大阻值R1=15Ω,此时R2两端电压
故替换电源电压最大为
故B方案可行,U的最大值为5V。
1. 分析计算串联电路的思路
2. 分析计算并联电路的思路
1.科技小组的同学需要获得一个小电阻, 但实验室只有两个阻值较大的电阻R1和R2,且R1<R2,有同学提议可以用两个电阻连接获得小电阻。下列四种连接方式中,符合小组要求的是( )
A. B. C. D.
【答案】D
【详解】A.电阻R2被短路,只有R1接入电路,R总=R1;
B.电阻R1被短路,只有R2接入电路,R总=R2;
C.电阻R1与R2串联,R总=R1+R2;
D.电阻R1与R2并联,;
因为R1˂R2,所以
故ABC不符合题意,D符合题意。故选D。
2.如图所示电路中,电源两端电压不变,闭合开关S后,滑动变阻器的滑片P从a端向b端滑动的过程中( )
A.电流表、电压表的示数都减小
B.电流表、电压表的示数都增大
C.电流表的示数增大、电压表的示数减小
D.电流表的示数减小、电压表的示数增大
【答案】A
【详解】由电路图分析可知,定值电阻与滑动变阻器串联,电压表测定值电阻两端的电压,电流表测电路中的电流;当滑动变阻器的滑片P从a端滑到b端的过程中,接入电路的电阻变大,根据串联电路电阻特点可知,电路的总电阻变大,根据欧姆定律I=U/R,可知电路中的电流变小,即电流表的示数变小;根据欧姆定律的变形式U=IR可知,定值电阻两端的电压变小,即电压表示数变小,故BCD不符合题意,A符合题意。故选A。
3.如图甲所示是小致同学设计的天然气浓度检测电路的原理图,电源两端电压保持不变,电阻R1、R2中的一个是定值电阻,另一个是气敏电阻。其中气敏电阻的阻值随天然气浓度变化的规律如图乙所示。闭合开关后,当气敏电阻所在处的天然气浓度升高,电压表示数大于某一值U时,就会触发报警。下列说法中正确的是( )
A.R1为气敏电阻
B.随着天然气浓度增加,通过定值电阻的电流变小
C.随着所在处的天然气浓度增大,电路的总功率变大
D.若让报警浓度变低,可以换用阻值更小的定值电阻
【答案】C
【详解】A.根据电路图可知,电阻R1和R2串联接入电路中,电压表测量电阻R1两端的电压,气敏电阻的阻值随燃气浓度的增加而减小,当燃气浓度的增加时,气敏电阻的阻值减小,根据串联电路的分压规律气敏电阻分到的电压变小,定值电阻两端的电压变大,由于电压表示数大于某一值U时,就会触发报警,所以R2是气敏电阻,故A错误;
B.随着天然气浓度增加,R2的阻值减小,电路的总电阻变小,根据欧姆定律I=U/R可知,电路中的电流变大,故B错误;
C.随着所在处的天然气浓度增大,气敏电阻的阻值变小,电路总电阻变小,则电路中电流增大;电源电压不变,根据P=UI可知,电路的总功率变大,故C正确;
D.电压表的报警电压不变,定值电阻两端电压不变,若换用阻值更大的定值电阻,根据欧姆定律可知,电路中的电流变小,根据R=U/I可知,气敏电阻的阻值变大,警戒浓度将变低,故D错误。
故选C。
4.小清同学学习了滑动变阻器的知识后,他试着设计了一个风速测定仪(如图所示),其中O是转动轴;OC是金属杆,下面连着一块受风板,无风时,OC是竖直的,风越大,OC杆偏转角度越大;AB是电阻随长度均匀变化的弧形电阻;P点是金属杆与弧形电阻相接触的点。电源电压为6V,定值电阻R0的阻值为9Ω,电流表量程为0~0.6A。AB段电阻为15Ω,长度为15cm,AP段长度与风速的关系如下表,求:
AP段长度cm
0
5
10
12
14
15
风速m/s
0
1
2
3
6
12
(1)当风速变大时电流表A的示数将 (选填“变大”或“变小”),当无风时,该电流表的示数为 A。
(2)保证电路安全的情况下,此风速测定仪能测得的最大风速为多少?
(3)小清认为没有定值电阻R0一样可以完成设计,请你判断他的说法是否合理并说明理由。
【答案】(1)变大;0.25;(2)6m/s;(3)不合理,理由见解析
【详解】(1)风越大,OC杆偏转角度越大,AB弧形电阻接入的长度减小,接入的电阻阻值变小,则电路中的电流变大,故当风速变大时电流表A的示数将变大。
无风时,OC杆是竖直的,由图知AB段电阻15Ω全部接入电路,与电流表和R0串联,故此时电路中的总电阻
根据欧姆定律可知,当无风时,电流表示数为
(2)电流表量程为0~0.6A,当电流表示数为0.6A时,电路中电流最大,此时接入电路中的总电阻为
则接入电路中BP段的电阻为
由题可知,每1cm长度对应的阻值为1Ω,则BP段的长度为1cm,故此时AP段长度为14cm,由表可得此风速测定仪能测得的最大风速为6m/s。
(3)不合理。因为如果没有R0,当风速过大时,弧形电阻接入阻值会很小,甚至为0,造成电路短路,损坏电源或电流表,所以R0起到保护电路的作用,故不能去掉。
5.“电”给我们的生活提供了许多便利。
(1)教室里的电风扇叶片上有不少灰尘,这是因为风扇叶片转动时与空气 起电,所以灰尘容易附着在风扇叶片上。
(2)如图所示电路,电源电压不变,闭合开关S,当滑动变阻器的滑片由a端滑到b端时,电压表的示数由3V变为1V,电流表的示数由0.3A变为0.1A,则电源电压为 V,定值电阻R= Ω,滑动变阻器的最大阻值为 Ω。
(3)如图所示的实验器材,现用电流表、电压表分别测出通过灯泡的电流和灯泡两端的电压,电路中电流约为0.5A,并用变阻器改变小灯泡的电流,要求滑片向右滑动时灯泡变亮。按要求连接实物图。
(4)在如图所示的电路中,电源电压为U0,电阻R1、R2的阻值均为R0。若电路中只有一处出现开路故障,且故障发生在电阻R1、R2处。开关S由断开到闭合,观察到至少有一个电表的示数发生变化。请写出开关S闭合后,电压表与电流表的示数及相对应的故障。
【答案】(1)摩擦;(2)3;10;20;(3)见下图;(4)详见解析。
【详解】(1)两种不同的物体互相摩擦时会发生电荷的转移现象,失去电子的物体带正电,得到电子的物体带负电,这就是摩擦起电。风扇叶片转动时与空气发生摩擦起电现象,使得风扇叶片带电,带电体能吸引轻小物体,所以空气中的灰尘容易附着在风扇叶片上。
(2)如图所示电路中定值电阻和滑动变阻器串联,电流表测电路电流,电压表测定值电阻两端电压,当滑动变阻器的滑片在a端时接入有效电阻为零,即电路中只有定值电阻工作,故此电压表既是测定值电阻两端电压也是测电源两端电压,故电源电压为3V。
从上述可知电压表示数为3V时电流为0.3A,则定值电阻
当滑动变阻器的滑片在b端时接入有效电阻最大,此时定值电阻和滑动变阻器串联,定值电阻两端电压为1V,电路电流为0.1A,则滑动变阻器最大电阻为
(3)根据图中所示电源电压是3V,电压表量程可选“0-3V”,电路中电流约为0.5A,电流表量程可选“0-0.6A”,滑片向右滑动时灯泡变亮即滑动变阻器与灯泡串联且滑动变阻器接入有效电阻变小,滑片离下接线柱距离变小,应连接右下接线柱。连接实物图如下:
(4)如图所示开关S只控制电阻R2、电压表及电流表,电阻R1不受开关控制,且电阻R1与电阻R2并联。如果电阻R1断路,对电阻R2、电压表及电流表均无影响,电压表示数为电源电压U0,电流表示数为;如果电阻R2断路,开关闭合后电流表与R2串联所以没有电流,电流表示数应为零,电压表与电阻R1并联,既测R1两端电压,也测电源两端电压,故电压表示数为电源电压U0。
6.超载存在安全隐患,交通部门常用“地磅”检测货车是否超载。图甲是小风设计的模拟地磅原理的简化电路图,电源电压恒为3V,定值电阻R0 规格可选,电压表(选0~3V量程),力敏电阻R的阻值随所受压力F变化关系如图乙所示。力敏电阻R上方紧密连接一轻质绝缘平板,检测时将货车模型静置于其上。
(1)若货车模型总质量为2kg,则其所受重力为 N。
(2)由图乙可知,力敏电阻R的阻值与所受压力F之间的关系是: 。
(3)如果用图甲所示电路检测,当定值电阻R0一定时,静置在绝缘木板上的货车模型总质量越大,电压表示数越 。
(4)小风将电压表改接到定值电阻R0两端后,如图丙所示,且将电压表2V刻度线处设置为绝缘薄板允许承压最大值,超过此刻度线代表超载。如果设定绝缘薄板承压不超过40N,那么R0的阻值应为多少?请通过计算说明。
【答案】(1)19.6;(2)力敏电阻R的阻值随所受压力F的增大而减小;(3)小;(4)500Ω
【详解】(1)货车模型所受重力为G=mg=2kg×9.8N/kg=19.6N
(2)由图乙可知,力敏电阻R的阻值随所受压力F的增大而减小,即压力越大,阻值越小。
(3)图甲中,R与R0串联,电压表测R两端电压。货车质量越大,压力F越大,R的阻值越小;电路总电阻减小,电路电流I=U/R总增大;由可知,IR0增大,故电压表示数UR减小。
(4)当压力F=40N时,由图乙得R=250Ω。图丙中,R与R0串联,电压表测R0两端电压,此时
U0=2V,则R两端电压
串联电路电流相等,电路中的电流为
则R0的阻值应为
7.(1)在下图电路中缺少一根导线,请按要求用笔线代替导线完成电路连接。要求:闭合开关S后,向右移动变阻器的滑片时,电流表的示数变小。
(2)在如图所示的电路中填上适当的电表符号,使之成为正确的电路。
(3)某番茄自动筛选装置如图(甲)所示,其工作原理如图(乙)所示。已知电源电压恒为15伏,定值电阻R0为20欧,R为压敏电阻,其阻值随压力变化关系如图(丙)所示。当定值电阻两端电压时,不达标的小番茄将被推出传送带,实现自动筛选功能。
①当检测点上没有番茄时,AB两点间的电压为 伏。
②当番茄对压敏电阻的压力F≤ 牛时,番茄将被推出传送带。
③有同学提议,选择合适的R0阻值,可用此装置筛选大西瓜,你认为此提议是否可行,并简要说明理由: 。
【答案】(1)见下图;(2)见下图;(3)2.5;0.5;见解析
【详解】(1)滑动变阻器串联在电路中,且按照“一上一下”的原则接入电路,要求闭合开关S后,向右移动变阻器的滑片时,电流表的示数变小,则应使滑动变阻器接入电路的电阻变大,由图可知,应把左下接线柱与电源的负极连接起来,如图所示:
(2)由图可知,最左边的电表串联在电路中,应是电流表;其余两个电表分别与两个小灯泡并联,故都属于电压表,如图所示:
(3)由图像可知,当监测点上没有番茄时,压敏电阻的电阻R=100Ω
则电路的总电阻为
根据欧姆定律可知,电路中的电流为
则AB两点间(即R0两端)的电压为
当UAB/=3V时,电路中的电流为
电路中的总电阻为
根据串联电路的电阻关系可知,压敏电阻的阻值为
由图像可知,此时压敏电阻受到的压力为0.5N,即当番茄对压敏电阻的压力F≤0.5N时,番茄将被推出传送带。
由图像可知,压敏电阻受到的压力大于4.5N时,其阻值几乎不变,而大西瓜的重力通常大于4.5N,所以,该同学的提议不可行。
8.小明想用伏安法测量某定值电阻Rx的阻值。
(1)图甲是小兰连接的部分电路,请用笔画线代替导线,帮她将电路连接完整。(导线不能交叉)
(2)闭合开关前,滑动变阻器滑片应移到最 (“A.左”“B.右”)端,目的是: 。
(3)小兰移动滑动变阻器的滑片P,进行多次实验,目的是 。小兰记录的实验数据如下表所示,她和小海根据实验数据各自画出了定值电阻Rx的I-U图像,如图乙、丙所示,其中,图像 (选填“A.乙”或“B.丙”)是正确的,理由是: 。
实验序号
1
2
3
4
5
电压U/V
1.1
1.5
1.9
2.3
2.5
电流I/A
0.22
0.30
0.28
0.44
0.50
(4)计算定值电阻Rx的阻值为 。(结果保留1位小数)
(5)小兰发现,只去掉图甲中的电压表,保持其他电路连接不变,也能测出Rx的阻值。请将下列实验步骤补充完整:(滑动变阻器的最大阻值为R0)
①将滑动变阻器的滑片P移至最左端,闭合开关,记录此时电流表的示数I1;
② ,记录此时电流表的示数I2;
③则Rx= 。(用字母I1、I2和R0表示)
【答案】(1)见下图;(2)A;保护电路;(3)减小误差;A;见解析;(4)5.1(5)将滑动变阻器的滑片P移至最右端;
【详解】(1)一节新干电池是1.5V,由图可知,电源为两节干电池串联,电源电压是3V,故电压表选用小量程并联在Rx两端;在用伏安法测量电阻时,需要将电流表与被测电路串联,如下图所示:
(2)为了保护电路,闭合开关前,变阻器连入电路的电阻最大,滑动变阻器滑片应移到最左端。
(3)实验中移动滑动变阻器的滑片P,进行多次实验得出多组数据计算待测电阻的平均值,从而减小误差。
由实验数据可知,U与I的比值是一个定值,所以I-U图像是一条过原点的直线,即图乙是正确的。
(4)由图乙可知,第4次实验数据不在图像附近,偏离图像较多,是错误数据应去掉,由表格数据可知,第1次实验中定值电阻的阻值
第2次实验中定值电阻的阻值
第4次实验中定值电阻的阻值
第5次实验中定值电阻的阻值
定值电阻的平均值为
(5)步骤②将滑动变阻器的滑片P移至最右端,此时电流表的示数为I2,滑动变阻器接入电路的阻值为0,为Rx简单电路,电源电压为
①
图甲中定值电阻与滑动变阻器串联,电流表测电路中的电流,步骤①将滑动变阻器的滑片P移至最左端,闭合开关,记录此时电流表的示数I1,此时滑动变阻器的最大阻值R0与Rx串联,电源电压为
②
由①②可知Rx的阻值为
10.在图(a)所示的电路中,电源电压为18伏且保持不变,滑动变阻器R2上标有“1安”字样,电压表表盘如图(b)所示。
(1)若电阻R1两端的电压为6伏,通过R1的电流为0.4安,求通电10秒钟电流通过电阻R1所做的功W1;
(2)若R1的阻值为10欧,移动变阻器R2的滑片,发现电路中最小的电流为0.3安,求变阻器R2允许接入电路的最大电阻R2max;
(3)在保证电路安全工作的前提下,移动变阻器R2的滑片时,发现滑片不能移到变阻器的任意一端,电压表示数的最大变化量为12伏,求R1的阻值。
【答案】(1)24J;(2)50Ω;(3)15Ω
【详解】(1)由图可知,R1、R2串联,电压表测R2两端的电压,通电10秒钟电流通过电阻R1所做的功为
(2)当电路中最小的电流为0.3A,电路的总电阻为
变阻器R2允许接入电路的最大电阻为R2max=R总-R1=60Ω-10Ω=50Ω
(3)因为滑动变阻器的滑片不能移到滑动变阻器最大阻值一端,所以电压表的最大示数为
U2大=15V
电压表示数的最大变化量为12V,则电压表的最小示数为
则R1两端的最大电压为
因为滑动变阻器的滑片也不能移到最小端,所以电路中的最大电流为滑动变阻器允许通过的最大电流,即电路中的最大电流为I大=1A,则R1的阻值为
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