内容正文:
专题07 欧姆定律、电功率
中
目 录
第一部分 风向速递 洞察考向,感知前沿
新考向 跨学科 新情境
第二部分 分层突破 固本培优,精准提分
考点01 欧姆定律
考点02 电阻的测量
考点03 电功和电功率
考点04 焦耳定律
第三部分 真题验证 对标中考,感悟考法
风●向●速●递
【新载体】小嘉同学设计了一款身高测量仪,其工作原理如图所示。当开关S闭合时,已知电压表、电流表示数分别为U、I,电压表、电流表示数变化量分别为、,则下列说法正确的是( )
A.被测人员身高越高,电压表示数越小
B.被测人员身高越高,整个电路中的总电阻越小
C.无论被测人员身高如何,的值不变
D.无论被测人员身高如何,的值不变
【新情境】图甲为低温液化制酒示意图,天锅内装有一定深度的冷水,底部连有控制排水与注水的装置,该装置内部简化电路如图乙所示。电源电压恒为12V,为热敏电阻,其阻值随天锅中水温t的变化关系如图丙所示,为感知水深的压敏电阻,其阻值随锅内水的深度h的变化关系如图丁所示。当水温达到50℃时,排水口打开,将的热水全部排出;当水深为0时,注水口打开、排水口关闭,冷水注入天锅;当水深为1m时,注水口关闭。不计天锅内水的蒸发损失。求:
(1)当天锅中水温为12.5℃、水深为1m时,求电路的总电阻。
(2)排水口刚打开时,求电路中的电流。
(3)在排50℃热水的过程中,当的功率为1W时,求天锅内的水深。
【新考法】小明在“测量小灯泡的电阻”的实验中先用如图甲所示的器材进行实验,小灯泡额定电压为2.5V。
(1)请将电路连接完整(要求:滑动变阻器滑片左移时,灯泡变亮);
(2)闭合开关后,发现电压表无示数,电流表有示数,小灯泡不亮。故障发生在小灯泡和滑动变阻器上,那么出现该故障可能是______;
(3)故障排除后,闭合开关,移动滑片多次实验,将数据绘制成小灯泡的I-U图像如图乙所示,分析图像可知小灯泡的电阻不为定值,其原因______;
(4)小明设计图丙所示电路测未知电阻阻值,已知滑动变阻器最大阻值为。
实验步骤:
①闭合开关S,将滑动变阻器的滑片P移到a端,记录电流表示数为;
②将滑动变阻器的滑片P移到b端,记录电流表示数为;
③待测电阻的表达式______(用已知量和测得的物理量表示)。
【新情境】叶巴滩水电站是金沙江上游川藏段装机容量最大的水电站,总装机容量224万千瓦,最大坝高217米,具有高海拔、特高拱坝、大跨度地下厂房等特点。项目全容量投产后,平均年发电量超千瓦时,在同等满足电力系统用电需求的情况下,每年可节约标准煤约310万吨,减少二氧化碳排放超830万吨。(标准煤热值约为)
(1)水能属于____(选填“可”或“不可”)再生能源,水力发电获得电能的原理是__________。
(2)要达到年发电量相当于所有发电机组满负荷工作多少天?(结果保留整数)
(3)请你估算火力发电站的发电效率是多少?(百分号前保留一位小数)
【新考法】为了防止电流过大将用电器的核心部件烧毁,很多用电器都装有保险管,如图甲、乙两图分别是两个保险管的截面图。若两管内保险丝的材料相同,长度相同,粗细不同,当两保险管通过相同的电流时,________(选填“甲”或“乙”)保险丝更容易熔断。
【新载体】在“测量小灯泡电功率”的实验中,已知小灯泡的额定电压为2.5V,电源电压为4.5V。
(1)实验电路如图甲所示,其中有一根导线连接错误,请在错误的导线上画“×”,用笔画线代替导线将电路连接正确。
(2)正确连接电路后,闭合开关,将滑动变阻器的滑片移至某处,电压表的示数如图乙所示,要使小灯泡正常发光,接下来的操作是______。
(3)多次测量不同电压下通过灯泡的电流,并观察灯泡的亮度,根据实验数据绘出了小灯泡的图像,如图丙所示,则小灯泡的额定功率是______W。
(4)由图丙可知,小灯泡灯丝的电阻随其两端电压的增大而______(选填“增大”“不变”或“减小”)。
分●层●突●破
一阶·考点靶向练
考点01 欧姆定律
1.(2025·安徽芜湖·模拟预测)在图甲所示的电路中,定值电阻R1为10Ω,滑动变阻器R2的规格为“50Ω1A”,电流表所接的量程为0~0.6A,电压表所接的量程为0~3V,电源电压可以调节。将滑动变阻器R2的滑片P移到最右端,闭合开关S,电流表示数为0.1A。
(1)求此时的电源电压;
(2)保持电源电压不变,在确保电流表和电压表均不超过量程的情况下,求滑动变阻器阻值可调节的范围;
(3)电压表、电流表的量程不变,仅将电压表改接在R2的两端,如图乙所示,为了确保滑动变阻器的阻值调节到任何阻值时,电流表和电压表均不超过量程,求电源电压的最大值。
2.(2025·安徽宿州·模拟预测)如图所示,电源电压均恒定。关于电表示数的变化,下列判断正确的是( )
A.甲图中,先闭合开关S1,再闭合开关S2,电流表的示数变小,电压表的示数变大
B.甲图中,先闭合开关S1,再闭合开关S2,电压表和电流表示数的比值变大
C.乙图中,闭合开关,将滑片向右移动到中点的过程中,两电表的示数均变小
D.乙图中,闭合开关,将滑片向右移动的过程中,两电表示数的乘积变大
3.(2025·安徽安庆·模拟预测)如图甲所示,电源电压保持不变,闭合开关S,将滑动变阻器R1的滑片P从最右端移到最左端的过程中,通过R1、R2的电流与其两端电压的关系图像如图乙所示,当R1=R2时,电流表示数为___________A。
考点02 电阻的测量
4.(2025·安徽淮南·模拟预测)如图甲所示是“测量小灯泡电功率”的实验装置,小灯泡额定电压为2.5V,电源电压为4.5V且保持不变。
(1)请用笔画线代替导线,将图甲的电路连接完整。(要求滑动变阻器的滑片向右移动时,小灯泡变亮)
(2)连接好电路,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,进行多次测量,将数据及现象记录在表格中。
实验序号
小灯泡两端电压U/V
通过小灯泡的电流I/A
发光情况
1
2.1
0.26
较暗
2
2.5
正常发光
3
2.9
0.34
较亮
第2次实验时,电流表的示数如图乙所示,小灯泡的额定功率为________W;通过实验发现,小灯泡的亮度由它的________决定。
(3)接下来进行测定值电阻的实验,如图丙所示的电路中,滑动变阻器的最大阻值为,电源电压未知且不变。①闭合开关S,将滑动变阻器的滑片P移到a端,记录电流表的示数为;②断开开关S,将滑动变阻器的滑片P移到b端,闭合开关S,记录电流表的示数为;③写出待测电阻的表达式:________(用已知量和测量量的符号表示)。
5.(2025·安徽宿州·模拟预测)在“测量小灯泡正常发光时的电阻”实验中,提供的器材有额定电压为2.5V的小灯泡、电压表、电流表、两节新的干电池、滑动变阻器、开关等。
(1)如图甲所示,这是实验小组连接的部分电路,请用笔画线代替导线把电路连接完整。(要求:滑片向左移动时,电流表的示数变大)
(2)正确连接好电路后,调节滑动变阻器的滑片,当小灯泡正常发光时,电流表的示数如图乙所示,则小灯泡正常发光时的电阻是______Ω。(计算结果保留一位小数)
(3)若不用电流表,增加两个开关和一个定值电阻R0,按如图丙所示的电路也能测出小灯泡正常发光时的电阻,操作步骤如下:
①按如图丙所示的电路图正确连接好电路;
②断开开关S,闭合开关S1、S2,移动滑动变阻器的滑片,使小灯泡正常发光;
③保持滑片的位置不变,______(填写开关开闭状态),读出电压表的示数为U。小灯泡正常发光时的电阻为______(填写所给字母代数式)。
6.(2025·安徽亳州·模拟预测)某实验小组在测未知电阻R的实验中:
(1)如图甲所示,实验小组同学接错了一根导线,请你在这根导线上打“×”,并补画出正确的那根导线(导线不得交叉)。
(2)正确连接好电路后,闭合开关前,滑动变阻器的滑片P应移到______(选填“最左端”“中部”或“最右端”)。
(3)闭合开关,移动滑片P,当电压表示数为2.0V时,电流表示数如图乙所示,则未知电阻R的阻值为______Ω。(结果精确到0.1Ω)
(4)完成上述实验后,组内同学又用电压表和一个已知最大阻值为R0的滑动变阻器测量未知电阻Rx的阻值,设计了如图丙所示的电路图,电源电压未知且保持不变。实验操作如下:
①闭合开关,将滑动变阻器的滑片P移到最左端,记录此时电压表示数为U1;
②将滑动变阻器的滑片移到最右端,记录此时电压表示数为U2;
③则Rx=______(用R0、U1、U2表示)。
考点03 电功和电功率
7.(2025·安徽滁州·模拟预测)物理科技实践小组给加油站设计了一个储油罐油量检测仪,如图是其工作原理简图,电源电压一定,L是指示灯,其阻值变化不计,储油罐中的绝缘浮子随油位的升降带动滑片P升降,从而引起油量表的示数变化,油量最少时,滑片P位于滑动变阻器的a端。下列分析正确的是( )
A.油量表是由电流表改装而成的 B.油位下降时,指示灯的亮度变暗
C.油位上升时,指示灯两端的电压变大 D.油量越多,电路的总功率就越小
8.(2026·安徽·模拟预测)在“用电流表和电压表测量小灯泡的电阻”的实验中,得到小灯泡、的图像如图所示。则当、串联接在8V的电源上时,_________(选填“”或“”)的亮度更大。
9.(2025·安徽淮南·模拟预测)在如图所示的电路中,电源电压保持不变,滑动变阻器上标有“ 2A”字样,电流表的量程为0~0.6A,电压表的量程为0~3V,电阻的阻值为。当滑片P在滑动变阻器的最右端a点时,闭合开关,电压表的示数为1.2V。
(1)求电源电压;
(2)在电路安全的情况下,求滑动变阻器接入电路的阻值范围;
(3)将滑动变阻器换一个规格,电路仍按如图所示连接,当闭合开关S,滑动变阻器的滑片P滑到的中点时,电阻消耗的电功率为,当滑片P滑到a点时,电阻消耗的电功率为,已知,求所换滑动变阻器的最大阻值。
考点04 焦耳定律
10.(2026·安徽·模拟预测)吴莉同学利用如图所示的实验装置探究“电流通过导体产生的热量与电流的关系”,左、右两个透明容器中密封着等量的空气,U形管内液面的高度变化反映密闭空气温度的变化。已知定值电阻,,若通过的电流为3A,则通电10s整个电路产生的热量为_____J。
11.(2025·安徽·模拟预测)如图所示,电源电压9V恒定,小灯泡L标有“6V;3W”字样。同时闭合、、,调节滑动变阻器,使小灯泡正常发光;保持滑片位置不变,只断开,电压表示数为4V,通电1min定值电阻产生的热量是_______J。(忽略温度对灯丝电阻的影响)
12.(2025·安徽蚌埠·三模)如图所示的电路中,电阻,闭合开关,将单刀双掷开关掷于a端,电压表的示数为;将开关切换到b端,电压表的示数为,则内电阻产生的热量为______J。
二阶·素养进阶练
13.(25-26九年级上·安徽安庆·期末)如图所示,电阻,。闭合开关,电压表的示数是2V,则电源电压______V。
14.(25-26九年级上·安徽安庆·期末)如图所示电路,闭合开关,移动滑片P,某个时刻两个电流表指针偏转角度相同且小灯泡和滑动变阻器均有电流通过,那么小灯泡和滑动变阻器电阻之比为______。
15.(25-26九年级上·安徽安庆·期末)如图甲所示,电源电压恒定,为定值电阻,闭合开关,将滑动变阻器的滑片P从端移到端的过程中,其电流与电压的关系图像如图乙所示,电阻消耗的最大功率和最小功率之比为______。
16.(25-26九年级上·安徽安庆·期末)如图所示,电源电压恒定为9V,定值电阻,滑动变阻器的最大阻值为。若闭合开关S,且滑动变阻器的滑片P置于中点时,在1min内产生的热量为______J。
17.(25-26九年级上·安徽安庆·期末)图甲为某脂肪测量仪,其原理是根据人体电阻的大小判断脂肪所占比例(人体含水量约为70%,水中含有钠离子、钾离子等离子存在,因此容易导电,脂肪则不容易导电),其模拟电路如图乙所示。测量时,闭合开关,测试者甲左、右手分别握住A、B,电流表和电压表的示数分别用I、U表示。若换体型相似但脂肪含量更高的乙进行测量,电流表和电压表示数改变,改变量的大小用、表示,则( )
A.电压表示数U变小 B.电源消耗的功率变大
C.变小 D.不变
18.(25-26九年级上·安徽合肥·期末)将物理知识运用于生活中是学习物理的重要意义。小明设计了如图甲所示的模拟调光灯电路。电源电压恒定,为定值电阻。闭合开关S后,将滑动变阻器的滑片P由最右端向左移动,直至灯泡L正常发光。此过程中,电流表A的示数随两电压表、(电压表未画出)示数变化关系图像如图乙所示。下列关于该电路正确的是:( )
A.小灯泡正常发光时的电阻为10Ω
B.电压表两端的变化量与电压表两端的变化量相同
C.定值电阻为2.5Ω
D.电源电压是5V
19.(25-26九年级上·安徽黄山·期末)如图甲所示的迷你小风扇,电路图如图乙所示。ab间接有如图丙所示的自动断电安全装置,cd间有如图丁所示的用于调节风速的机械电位器(风速随着电路电流增大而增大)。闭合开关S,下列说法正确的是( )
A.小风扇工作过程中,消耗的电能主要转化为内能
B.当小风扇直立时,铜球将电路断开
C.若cd分别接①②,则逆时针调节旋钮,风速变大,电路总功率变大
D.若cd分别接②③,则顺时针调节旋钮,风速变小,电路总功率变小
20.(25-26九年级上·安徽芜湖·期末)如图所示,电源电压保持不变,闭合开关S,在滑动变阻器的滑片P向右移动的过程中,下列说法正确的是( )
A.电流表A的示数不变,电压表的示数变大
B.电压表的示数变大,电压表的示数变小
C.电流表A的示数变小,电阻的电功率变大
D.电压表的示数与电流表A的示数的比值变大
21.(25-26九年级上·安徽安庆·期末)某实验小组用以下电路探究电流与电压的关系,电源电压保持不变,为定值电阻。
实验次数
电压
电流
1
1.0
0.10
2
1.4
0.14
3
2.0
0.20
4
2.6
0.26
(1)实验得到实验数据如上表所示。分析数据可得出结论:______。
(2)物理实验常常需要多次测量,以下实验多次测量的目的与本实验相同的是______(选填“①”“②”或“③”)。
①探究电流与电阻的关系 ②测量定值电阻的阻值 ③测量物体的长度
22.(25-26九年级上·安徽安庆·期末)在“测量小灯泡正常发光时的电阻”实验中,电源电压为4.5V,小灯泡的额定电压为2.5V,图甲是连接完整的实验电路。
(1)改变滑片P的位置,获得多组对应的电压、电流值,绘制了如图乙所示的图像。由图像可知,小灯泡正常发光时的电阻约是______。某同学发现利用图甲已连接完整的电路,却不能完成“探究电流与电压的关系”请说明理由:______;
(2)实验过程中发现原来电流表已损坏,为了测量该小灯泡的额定功率,同组的小玲设计了如图丙所示的电路(已知电源电压为,为已知阻值的定值电阻,为滑动变阻器),实验操作如下:
①闭合开关、,断开,调节滑动变阻器的滑片,使电压表示数为______V;
②闭合开关、,断开,保持滑动变阻器的滑片不动,读出电压表示数为;
③小灯泡额定功率的表达式为______(提示:表达式中的数字需带单位)。
23.(25-26九年级上·安徽芜湖·期末)在测量额定电压为2.5V的小灯泡的电阻和电功率的实验中,小强设计了如图甲所示的电路。
(1)请用笔画线代替导线,将图甲中的电路连接完整。要求:滑动变阻器的滑片P向右滑动时,电压表的示数变大(导线不允许交叉)。
(2)连接好电路,闭合开关时,发现电流表、电压表均有示数,但小灯泡不亮,接下来小强应进行的操作是______。
(3)解决问题后,他多次移动滑动变阻器的滑片P,记下电压表和电流表对应的示数,并绘制成如图乙所示的I—U图像。根据图像信息,可得小灯泡的额定功率是______W。
(4)同桌的小军也利用该器材测量同种规格的小灯泡的额定功率,他连接的电路图如图丙所示。根据实验数据,得出小灯泡的额定功率的测量值小于小强的测量值,则出现这种情况的原因是______。
24.(25-26九年级上·安徽安庆·期末)如图所示,电源电压恒为10V,的阻值为10Ω,闭合开关S,滑动变阻器的滑片P从一端滑到另一端的过程中,电压表的示数从2V变成5V,则:
(1)的阻值为多少?
(2)滑动变阻器的最大电阻为多少?
25.(25-26九年级上·安徽·期末)在如图所示的电路中,R1的阻值为20Ω,R2的阻值为30Ω,电源电压不变。当开关S1、S2断开,S3闭合时,电流表的示数为0.45A。求:
(1)电源电压;
(2)当开关S2和S3断开,S1闭合时,电流表的示数;
(3)当开关S1断开,S2和S3闭合时,整个电路1min内消耗的电能。
26.(25-26九年级上·安徽芜湖·期末)如图甲是一款新式电火锅,通过挡位开关可实现高、中、低三挡控温功能;图乙是它的工作原理图。电阻均为阻值不变的加热电阻,且的阻值为180Ω,电火锅在中温挡工作时的电功率为440W,在高温挡工作时的电功率为1210W。求:
(1)电阻的阻值是多少;
(2)电火锅在低温挡工作时的电功率是多少;
(3)某次使用时,断开家中其他所有用电器,让电火锅在高温挡工作,发现家中参数“”的电能表的指示灯在1min内闪烁了60次,则电火锅在高温挡工作时的实际功率是多少?
真●题●验●证
考法01 欧姆定律
1.(2025·安徽·中考真题)在“用电流表和电压表测量电阻”的实验中,得到导体A和导体B的图像如图所示。则当导体A两端的电压为时,它的阻值 (选填“小于”“等于”或“大于”)导体B的阻值。
2.(2025·安徽·中考真题)如图所示的电路中,电源电压保持不变,为滑动变阻器,和为定值电阻。闭合开关。在保证电路元件安全的前提下,将滑动变阻器的滑片由端移至端,电压表、电压表、电流表示数变化量的绝对值分别为、、。则( )
A.电流表A的示数变小 B.电压表的示数变大
C.与的比值等于的阻值 D.与的比值等于的阻值
3.(2024·安徽·中考真题)图甲为小英同学设计的“探究电流与电压的关系”电路图,电源两端电压为3V,滑动变阻器的规格为“50Ω 1.5A”。
(1)请按照图甲,将图乙中的实物电路连接完整;
(2)正确连接电路后,将滑动变阻器的滑片P移至电阻值最大处,闭合开关,移动滑片P,小英发现电流表和电压表均无示数。为了排查电路故障,她断开开关,然后按图丙所示的电路图,只将与电压表“+”接线柱相连导线的另一端拆下,并正确连接到滑动变阻器的接线柱上。重复前面的操作,发现电压表有示数且保持不变,电流表始终无示数。若电路中只有一处故障,则故障可能是 。
(3)排除故障后进行实验,得到的实验数据如下表所示。
数据序号
1
2
3
4
5
6
电压U/V
0.30
0.60
0.90
1.20
1.50
1.80
电流I/A
0.08
0.15
0.23
0.30
0.38
0.45
分析表中的数据,可以初步得出结论,在电阻一定的情况下, 。
(4)本实验中,定值电阻R的阻值为 Ω(保留一位小数)。
4.(2021·安徽·中考真题)用图甲所示的电路探究“电流与电阻的关系”,电源电压为3V,滑动变阻器的规格为“20Ω 1.5A”;
(1)实验时,依次更换不同的电阻,调节 ,保证电阻两端电压不变,分别记录每次电阻R和电流示数I,数据如下表:
实验次数
1
2
3
4
5
电阻R/Ω
30
20
15
10
5
电流I/A
0.08
0.12
0.16
0.48
电阻的测数
0.033
0.050
0.067
0.100
0.200
(2)第4次实验的电流表示数如图乙所示,该数为 A;
(3)为了更精确地描述I与R的关系,在表中增加了的数据,并根据I,的值在图丙的坐标纸中描出相应的点。请你在图丙中补充第4次的实验数据点,并作出I-的图像 ;
(4)根据图像可以得到的实验结论是: 。
5.(2022·安徽·中考真题)图示为电阻R1和R2的I-U图像,由图可知( )
A.R1的阻值为5Ω
B.R1的阻值小于R2的阻值
C.将R1、R2串联接入电路,通电后R1两端的电压大于R2两端的电压
D.将R1、R2并联接入电路,通电后通过R1的电流大于通过R2的电流
6.(2019·安徽·中考真题)图示为电阻A和B的I-U图像.若将A.B串联接入某电源两端,则闭合开关后,它们两端的电压UA、UB之比是 ;若将A、B并联接入电源两端,闭合开关后,测得干路电流为0.6A,则电源电压是 V.
7.(2017·安徽·中考真题)物理学中,一些物理量间的变化关系,常用图象来表示,下列图象表示正确的是( )
A.汽车做匀速直线运动时其速度与运动时间之间的关系
B.通过恒定电阻的电流与其两端电压之间的关系
C.同种液体内部的压强与其深度之间的关系
D.凸透镜成实像时像距v随物距u变化的关系
8.(2022·安徽·中考真题)如图所示,电源电压保持不变,电阻R1=15Ω,闭合开关S,电流表A1的示数为0.8A, 电流表A的示数为1.2A,则电阻 R2= Ω。
9.(2021·安徽·中考真题)如图所示的电路中,电源电压U不变,r、R1和R2均为定值电阻,其中r=1Ω,R1=14Ω,S1为单刀单掷开关,S2为单刀双掷开关。闭合S1,将S2掷于1端,电压表V的示数U1=2.8V;将S2切换到2端,电压表V的示数U2=2.7V。求:
(1)电源电压U的大小;
(2)电阻R2的阻值。
10.(2019·安徽·中考真题)图示为“研究小灯泡灯丝的阻值变化特点的电路图.实验所选用的器材均能符合实验要求,其中部分器材的规格如下:小灯泡(额定电压3.8V,额定电流0.32A),电压表(量程3V,内阻3000Ω),电流表(量程500mA,内阻0.5Ω),定值电阻R0(限值1000Ω),按电路图连接好电路,闭合开关,调节滑动变阻器的滑片至某一位置时,发现电压表的示数为2.7V ,电流表的示数为315mA.求此时
(1)小灯泡两端的电压;
(2)通过小灯泡的电流;
(3)小灯泡灯丝的阻值.
11.(2023·安徽·中考真题)将一根细金属丝置入柔性塑料中,可以制成用来检测物体形变的器件应变片,其结构如图1所示。将它接入图2所示的电路,电源电压不变,R为定值电阻。闭合开关S,当应变片随被检测物体发生拉伸形变时,塑料中的金属丝会被拉长变细,导致电阻变大,则电路中的( )
A.电压表和电流表示数都变大
B.电压表示数变小,电流表示数变大
C.电压表和电流表示数都变小
D.电压表示数变大,电流表示数变小
12.(2022·安徽·中考真题)如图所示的电路中,电源电压保持不变,R为定值电阻。闭合开关,在保证电路元件安全的前提下,将滑动变阻器的滑片由B端向A端移动的过程中( )
A.电流表的示数变大, 电压表的示数变大
B.电流表的示数变小, 电压表的示数变小
C.电流表的示数变小, 电压表的示数变大
D.电流表的示数变大, 电压表的示数变小
考法02 电阻的测量
1.(2025·安徽·中考真题)为了测量一额定电压为的小灯泡正常发光时的电阻,小华同学根据现有的一只待测小灯泡、两节新干电池(总电压为)、一个电压表、一个滑动变阻器、三只开关、若干阻值不同的定值电阻(阻值已知)和导线,设计出如图甲所示的实验电路图。
(1)请按照图甲,将图乙中的实物图电路连接完整 ;
(2)正确连接电路后,将滑动变阻器的滑片移至电阻值最大处,闭合开关S和,断开开关,调节滑片,使电压表的示数为;
(3)保持滑片的位置不变,断开开关,闭合开关,电压表的示数如图丙所示,该示数为 ;
(4)已知定值电阻,则小灯泡正常发光时的电阻为 ;
(5)若在以上(2)中,无论怎样调节滑片,电压表的示数始终小于,为了顺利进行实验,请你根据现有的器材提出一条解决措施: 。
2.(2023·安徽·中考真题)用图1所示电路测量小灯泡的电阻和电功率,电源电压为4.5V,小灯泡L的额定电压为2.5V。滑动变阻器的规格为“50Ω 1.5A”。
序号
U/V
I/A
R/Ω
1
1.0
0.18
5.56
2
1.5
0.22
6.82
3
2.0
0.25
8.00
4
3.0
(1)闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片P移至 (选填“a”或“b”)端;
(2)正确连接电路后,闭合开关S,调节滑动变阻器进行多次测量,部分实验数据如上表所示。第4次测量时,电流表示数如图2所示,此时小灯泡的电阻为 Ω,电功率为 W;
(3)由实验数据可以判断,小灯泡正常发光时的电阻可能为 (选填“①”“②”或“③”)。
①7.60Ω ②8.93Ω ③10.60Ω
3.(2023·安徽·中考真题)如图所示的电路中,电阻。闭合开关,将单刀双掷开关掷于a端,电压表示数为;将切换到b端,电压表示数为1.5V,则电阻的阻值为 。
4.(2019·安徽·中考真题)图甲为伏安法测电阻的实验电路图.
(1)闭合开关前,滑动变阻器的滑片P应置于 (选填“a”或“b”)端;
(2)小亮同学用完好的器材按图甲正确连接好电路,“试触”时,发现电流表的指针偏转很小;移动滑动变阻器的滑片,发现指针偏转仍然较小.产生该现象的原因可能是: ;
(3)电路调试完成后,某次实验中电压表和电流表示数如图乙和丙所示,则此时被测电阻两端的电压为 V ,该电阻的阻值为 Ω
5.(2015·安徽·中考真题)(1)如图甲,n个相同的电阻R并联,其总电阻可以用一个等效电阻R'表示(如图乙),请根据并联电路中电流、电压的规律和欧姆定律推证:R'=R/n.
(2)如图丙,A、B之间的电压U=220V,通过导线为远处的M、N之间的用电器供电,由于距离很远,导线AM和BN的电阻不可忽略,它们的总电阻用图中r表示,r=4Ω,若M、N之间并联10个阻值为R=400Ω的相同电阻,求通过导线AM的电流大小.
(3)试分析说明:在图丙的电路中,M、N之间并联的用电器越多,每一个用电器的实际功率越小.
6.(2018·安徽·中考真题)利用如图a所示的电路,可以研究通过小灯泡的电流跟加在它两端电压的关系.实验中使用小灯泡的额定电压为2.5V.
(1)请按照图a,将图b中的实物电路连接完整;
( )
(2)闭合开关S,当滑片从滑动变阻器的一端向另一端移动时,小灯泡两端的电压连续发生变化,于是可得到多组测量值(U,I),根据测量值画出小灯泡的I﹣U图象如图c所示.从图象可以发现:随着小灯泡两端电压从0逐渐增大(不大于额定电压),其灯丝的电阻值 (选填“不断增大”,“保持不变”或“不断减小”);
(3)在图a中,闭合开关,将片P从A端向B端移动.在此过程中,小灯泡两端的电压 (选填“不断变大”,“保持不变”或“不断变小”)
(4)考虑到电压表的电阻对电路的影响,每次电流表的示数比测量时通过小灯泡的实际电流 (选填“偏大”或“偏小”).
7.(2014·安徽·中考真题)在测量额定电压为2.5V的某小灯泡电阻的实验中,实验电路图如图a所示.闭合开关,调节滑动变阻器,改变小灯泡两端的电压,相应地读取通过小灯泡灯丝的电流.下表中记录的是每次的测量值。
U/V
0
0.50
1.00
1.50
2.00
2.50
I/A
0
0.17
0.30
0.39
0.45
0.49
(1)以电压为横坐标、电流为纵坐标,将测量数据转换为坐标点,标记在坐标系中,如图b所示,请用平滑曲线将这些点连接起来 ;
(2)通过计算或根据所画的实验图线都可以发现,小灯泡灯丝的电阻值是 (选填“变化”或“不变”)的,且随着电压的升高,其阻值 ;(选填“变大”或“变小”)
(3)按照电路图a,在图c中将实物图连接起来 。
考法03 电功和电功率
1.(2025·安徽·中考真题)如图所示的电路中,电源电压保持不变,滑动变阻器的最大阻值为,、均为定值电阻,其中。当开关闭合,开关断开,滑动变阻器的滑片移至最左端时,电压表的示数为,电流表的示数为。
(1)求电阻两端的电压;
(2)求电阻的阻值;
(3)闭合开关、,将滑动变阻器的滑片P移至某一位置,此时整个电路消耗的电功率为,求滑动变阻器消耗的电功率。
则滑动变阻器消耗的电功率
2.(2019·安徽·中考真题)完成下列单位换算:
(1)19.3g/cm3= kg/m3;(2)5kW·h= J
3.(2015·安徽·中考真题)当天空中空气湿度很大、两块云层之间的电压很高时,原先不导电的空气就会变成导体,强大的电流可在瞬间通过天空,形成闪电.某次闪电的放电电流约为1×104A.,电压约1.8×108V,放电时间约为0.01s,则这次闪电释放的电能约为 J,合 kW·h.
4.(2012·安徽·中考真题)某同学家的电子式电能表上个月月初、月末的表盘如图所示.表盘上“1600imp/kw•h”表示每用电1kw•h指示灯闪烁1600次.根据表盘上的信息,回答下列问题:
(1)该同学家上个月共用电多少kw•h?
(2)该同学家同时使用的用电器总功率不得超过多少?
(3)若只让一个标有“220V 484W”的电热器工作3min,观察到电能表的指示灯闪烁了32次,则该同学家的实际电压是多大?(设电热器的电阻不变)
5.(2024·安徽·中考真题)如图所示的电路中,电源两端电压为U=9V,R1、R2、R3均为定值电阻,其中R2=45Ω,R3=30Ω。
(1)当闭合开关S和S1,断开开关S2时,求R3两端的电压U3;
(2)当开关S、S1和S2均闭合时,求电流表的示数I;
(3)当闭合开关S,断开开关S1和S2时,电压表示数为6V,求R1消耗的电功率P。
6.(2023·安徽·中考真题)为估测一个电热水壶烧水时的电功率,小林在壶中装入质量为1kg的水,接入家庭电路中,通电加热210s,水温从20℃上升到70℃。已知水的比热容为。
(1)求该过程中水吸收的热量;
(2)若电流产生的热量全部被水吸收,请通过计算估测该热水壶的电功率;
(3)用上述方案估测出的电功率与实际功率相比、偏大还是偏小?简要说明原因。
7.(2022·安徽·中考真题)图甲为某电火锅的铭牌,其内部简化电路如图乙所示,R1、R2为阻值一定的电热丝,且。通过控制开关S1、S2的断开或闭合状态,可以让电火锅在不同档位工作。
(1)电火锅在低温挡工作时,开关S1、S2分别处于什么状态?
(2)求的值;
(3)若家庭电路的电压是,某插座的额定电流是,用该插座仅给电火锅供电,从安全用电和加热快这两个角度综合考虑,应选择哪个档位?说明理由。
××牌电火锅
额定电压
220V
额定功率
低温挡
500W
中温挡
1000W
高温挡
1500W
甲
8.(2011·安徽·中考真题)如图所示的电路,电源电压不变,闭合开关,当滑动变阻器的滑片向右移动时 ( )
A.电压表示数变大,电流表示数变小,灯泡变暗
B.电压表示数变小,电流表示数变大,灯泡变亮
C.电压表示数变小,电流表示数变小,灯泡变暗
D.电压表示数变大,电流表示数变大,灯泡变亮
9.(2017·安徽·中考真题)如图所示,滑动变阻器的滑片P处于中间位置,闭合开关S,两个灯泡均能发光(假设灯丝电阻不变),此时,将滑动变阻器的滑片P向右移动,则
A.L1和L2都变亮
B.L1变暗,L2变亮
C.L1变亮,L2变暗
D.L1和L2都变暗
10.(2013·安徽·中考真题)某家庭用一个标有“220V,1000W”的电热水器来烧水.该电热水器正常工作20min,可将质量为5kg温度为20℃的水加热到60℃.水的比热容为4.2×103J/(kg·℃).求这段时间内:
(1)水吸收的热量.
(2)电热水器消耗的电能.
(3)电热水器的热效率(水吸收的热量与消耗的电能之比叫热效率).
11.(2012·安徽·中考真题)李明同学设计了图示电路测量小灯泡的电功率。
(1)根据图示电路(实物图),在方框内画出电路图;
(2)闭合开关前。滑动变阻器的滑片应移至 (选填“A”或“B”)端;
(3)实验时,电压表的示数为U,电流表的示数为I,该同学利用P=UI计算出小灯泡的电功率。若考虑电表的电阻对测量的影响,则电功率的测量结果与真实值相比偏 (选填“大”或“小”),原因是 。
考法04 焦耳定律
1.(2025·安徽·中考真题)图示电路中,电源电压保持不变,、均为定值电阻,其中。闭合开关,电流表的示数为,通电整个电路共产生的热量,则电阻产生的热量为 。
2.(2024·安徽·中考真题)如图所示,电源两端电压为6V,电阻R2=20Ω,闭合开关S,电压表示数为4V,则通电100s整个电路产生的热量为 J。
3.(2022·安徽·中考真题)如图所示,电源电压保持不变,电阻、。闭合开关,则通电,电阻产生的热量为 。
4.(2021·安徽·中考真题)图示电路中,电源电压不变,电阻R1 =30Ω,R2 =60Ω,闭合开关S,电流表A的示数为0.3A,则通电1min电阻R1产生的热量为 J。
5.(2020·安徽·中考真题)如图所示的电路中,电源电压U=9V,电阻R1=200Ω,R2=100Ω,则通电1min该电路产生的热量为 J。
6.(2019·安徽·中考真题)图示电路中,U=12V.,R1=6Ω,R2=3Ω,R3=4Ω.当S2断开, S1闭合时,电阻R1消耗的电功率为 W;当S1、S2都闭合时,6s内电流通过R2产生的热量是 J.
7.(2018·安徽·中考真题)某导体的电阻为20Ω,当通过它的电流为2A时,则其1min产生的热量为 J.
8.(2017·安徽·中考真题)车床照明灯的额定电压是36V,它正常工作时灯丝的电阻是24Ω,则该照明灯正常工作时,消耗的电功率是 W,工作30min,电流通过灯丝产生的热量是 J.
9.(2016·安徽·中考真题)图中电源电压保持不变,灯泡标有"6V,3W字样,当开关s闭合时.灯泡L正常发光,电流表的示数为0.8A,则电阻R= Ω..通电10s. R产生的热量为 J.
10.(2014·安徽·中考真题)如图所示的电路中,电源电压保持6V不变,电阻R1=10Ω,R2=20Ω,闭合开关S,则R1消耗的电功率为 W;若通电30s,电阻R2产生的热量为 J.
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专题07 欧姆定律、电功率
中
目 录
第一部分 风向速递 洞察考向,感知前沿
新考向 跨学科 新情境
第二部分 分层突破 固本培优,精准提分
一阶·考点靶向练
考点01 欧姆定律
考点02 电阻的测量
考点03 电功和电功率
考点04 焦耳定律
二阶·素养进阶练
第三部分 真题验证 对标中考,感悟考法
风●向●速●递
【新载体】小嘉同学设计了一款身高测量仪,其工作原理如图所示。当开关S闭合时,已知电压表、电流表示数分别为U、I,电压表、电流表示数变化量分别为、,则下列说法正确的是( )
A.被测人员身高越高,电压表示数越小
B.被测人员身高越高,整个电路中的总电阻越小
C.无论被测人员身高如何,的值不变
D.无论被测人员身高如何,的值不变
【答案】D
【解析】由图可知,闭合开关S,R与变阻器串联,电压表测变阻器两端的电压,电流表测电路中的电流。
AB.由电路图可知,身高越高时,变阻器接入电路中的电阻越大,由电阻的串联可知电路的总电阻越大,根据串联电路分压原理,电阻越大分压越大,则电压表示数越大。故AB错误;
C.身高越高,滑动变阻器的滑片向上移动的距离越大,变阻器接入电路中的电阻越大,由可知,电压表示数与电流表示数的比值等于变阻器的阻值,所以电压表示数与电流表示数的比值越大,故C错误;
D.由于电源电压不变,由串联电路电压的规律可知变阻器两端电压的变化量等于定值电阻R两端电压的变化量,所以的值等于R的阻值,R的值不变,的值不变,故D正确。
故选D。
【新情境】图甲为低温液化制酒示意图,天锅内装有一定深度的冷水,底部连有控制排水与注水的装置,该装置内部简化电路如图乙所示。电源电压恒为12V,为热敏电阻,其阻值随天锅中水温t的变化关系如图丙所示,为感知水深的压敏电阻,其阻值随锅内水的深度h的变化关系如图丁所示。当水温达到50℃时,排水口打开,将的热水全部排出;当水深为0时,注水口打开、排水口关闭,冷水注入天锅;当水深为1m时,注水口关闭。不计天锅内水的蒸发损失。求:
(1)当天锅中水温为12.5℃、水深为1m时,求电路的总电阻。
(2)排水口刚打开时,求电路中的电流。
(3)在排50℃热水的过程中,当的功率为1W时,求天锅内的水深。
【答案】(1);(2)0.06A;(3)0.25m
【解析】(1)由电路图乙可知,热敏电阻R1和压敏电阻RP串联。根据图丙可知,当天锅中水温为时,热敏电阻的阻值。根据图丁可知,当水深为时,压敏电阻的阻值。根据串联电路电阻特点,电路的总电阻为
(2)根据题意,排水口刚打开时,天锅中水温达到,此时水深仍为。由图丙可知,当时,热敏电阻的阻值。由图丁可知,当时,压敏电阻的阻值。此时电路的总电阻为
根据欧姆定律,电路中的电流为
(3)在排50℃热水的过程中,天锅中水的温度保持不变。由图丙可知,此时热敏电阻的阻值,当R1的功率时,由可知,电路中的电流
根据欧姆定律,此时电路的总电阻为
根据串联电路电阻特点,此时压敏电阻的阻值为
由图丁可知,当压敏电阻的阻值时,天锅内的水深。
【新考法】小明在“测量小灯泡的电阻”的实验中先用如图甲所示的器材进行实验,小灯泡额定电压为2.5V。
(1)请将电路连接完整(要求:滑动变阻器滑片左移时,灯泡变亮);
(2)闭合开关后,发现电压表无示数,电流表有示数,小灯泡不亮。故障发生在小灯泡和滑动变阻器上,那么出现该故障可能是______;
(3)故障排除后,闭合开关,移动滑片多次实验,将数据绘制成小灯泡的I-U图像如图乙所示,分析图像可知小灯泡的电阻不为定值,其原因______;
(4)小明设计图丙所示电路测未知电阻阻值,已知滑动变阻器最大阻值为。
实验步骤:
①闭合开关S,将滑动变阻器的滑片P移到a端,记录电流表示数为;
②将滑动变阻器的滑片P移到b端,记录电流表示数为;
③待测电阻的表达式______(用已知量和测得的物理量表示)。
【答案】(1);(2)小灯泡短路;(3)灯丝的电阻随着温度的升高而增大;(4)
【解析】(1)滑动变阻器滑片左移时灯泡变亮,说明接入电路的电阻变小,因此需将滑动变阻器的左下接线柱与开关连接,使左移时接入的电阻丝变短。电压表应与小灯泡并联,小灯泡额定电压为2.5V,故电压表选择小量程,电路图如下:
(2)闭合开关后,电流表有示数说明电路是通路,电压表无示数,小灯泡不亮,出现该故障可能是小灯泡短路。
(3)由图乙可知,小灯泡的I-U图像为曲线,这是因为小灯泡发光时温度升高,灯丝的电阻随温度升高而增大,故而小灯泡的电阻不是定值。
(4)先由步骤②可知,闭合开关S,将滑动变阻器的滑片P移到b端,此时,电阻短路,电路中只有滑动变阻器接入,且阻值为,电流表测通过的电流,此时电源电压……①
再由步骤①可知,将滑动变阻器的滑片P移到a端,此时滑动变阻器与电阻并联,电流表测干路电流为,通过电阻的电流,根据并联电路的电压规律可知……②
联立①②可得,
【新情境】叶巴滩水电站是金沙江上游川藏段装机容量最大的水电站,总装机容量224万千瓦,最大坝高217米,具有高海拔、特高拱坝、大跨度地下厂房等特点。项目全容量投产后,平均年发电量超千瓦时,在同等满足电力系统用电需求的情况下,每年可节约标准煤约310万吨,减少二氧化碳排放超830万吨。(标准煤热值约为)
(1)水能属于____(选填“可”或“不可”)再生能源,水力发电获得电能的原理是__________。
(2)要达到年发电量相当于所有发电机组满负荷工作多少天?(结果保留整数)
(3)请你估算火力发电站的发电效率是多少?(百分号前保留一位小数)
【答案】(1)可 电磁感应;(2)190天;(3)39.5%
【解析】(1)[1][2]水能可从自然界中持续再生,属于可再生能源。水力发电时,水的重力势能转化为动能,推动水轮机转动,水轮机带动发电机发电,将机械能转化为电能,发电机的工作原理是闭合电路的一部分导体在做切割磁感线运动时会产生感应电流,这是电磁感应现象,因此水力发电获得电能的原理是电磁感应。
(2)已知该水电站年发电量 ,总装机容量
则需要所有发电机组满负荷工作的时间
(3)火力发电站产生相同年发电量 时,需消耗标准煤质量
输出电能
标准煤放出的热量为
则火力发电站的发电效率
【新考法】为了防止电流过大将用电器的核心部件烧毁,很多用电器都装有保险管,如图甲、乙两图分别是两个保险管的截面图。若两管内保险丝的材料相同,长度相同,粗细不同,当两保险管通过相同的电流时,________(选填“甲”或“乙”)保险丝更容易熔断。
【答案】乙
【解析】两管内保险丝的材料相同,长度相同,粗细不同,越细的电阻越大,即乙保险丝的电阻大;当甲、乙两保险管通过相同的电流时,相同时间内,根据可知,乙保险丝产生的热量多,温度更高,更容易熔断。
【新载体】在“测量小灯泡电功率”的实验中,已知小灯泡的额定电压为2.5V,电源电压为4.5V。
(1)实验电路如图甲所示,其中有一根导线连接错误,请在错误的导线上画“×”,用笔画线代替导线将电路连接正确。
(2)正确连接电路后,闭合开关,将滑动变阻器的滑片移至某处,电压表的示数如图乙所示,要使小灯泡正常发光,接下来的操作是______。
(3)多次测量不同电压下通过灯泡的电流,并观察灯泡的亮度,根据实验数据绘出了小灯泡的图像,如图丙所示,则小灯泡的额定功率是______W。
(4)由图丙可知,小灯泡灯丝的电阻随其两端电压的增大而______(选填“增大”“不变”或“减小”)。
【答案】(1);(2)向左移动滑动变阻器的滑片,使灯泡两端的电压升至 2.5V;(3)0.625;(4)增大
【解析】(1)电压表应并联在灯泡两端,故图中电压表和滑动变阻器相连的导线错误,需要将灯泡的右侧接线柱和电压表“3”接线柱相连,如图所示:
(2)正确连接电路后,闭合开关,将滑动变阻器的滑片移至某处,电压表的示数如图乙所示,为1.8V。要使小灯泡正常发光,需增大灯泡两端的电压至额定电压2.5V;根据串联分压特点,应减小滑动变阻器接入电路的阻值。结合图甲中滑动变阻器接了左下接线柱,接下来的操作是向左移动滑动变阻器的滑片,减小其接入电阻,使灯泡两端的电压升至2.5V。
(3)已知小灯泡额定电压为,观察图丙,此时灯泡的额定电流为,根据电功率公式,得小灯泡的额定功率是
(4)根据实验数据,当电压增大时,通过灯泡的电流也增大,由电功率公式可知,灯泡的功率会随之增大,灯丝的温度因此升高;而灯丝的电阻随温度的升高而变大,因此小灯泡灯丝的电阻随其两端电压的增大而增大。
分●层●突●破
一阶·考点靶向练
考点01 欧姆定律
1.(2025·安徽芜湖·模拟预测)在图甲所示的电路中,定值电阻R1为10Ω,滑动变阻器R2的规格为“50Ω1A”,电流表所接的量程为0~0.6A,电压表所接的量程为0~3V,电源电压可以调节。将滑动变阻器R2的滑片P移到最右端,闭合开关S,电流表示数为0.1A。
(1)求此时的电源电压;
(2)保持电源电压不变,在确保电流表和电压表均不超过量程的情况下,求滑动变阻器阻值可调节的范围;
(3)电压表、电流表的量程不变,仅将电压表改接在R2的两端,如图乙所示,为了确保滑动变阻器的阻值调节到任何阻值时,电流表和电压表均不超过量程,求电源电压的最大值。
【答案】(1)6V;(2)10~50Ω;(3)3.6V
【解析】(1)由图甲可知,电阻R1与滑动变阻器R2串联,电流表测电路中的电流,电压表测R1两端的电压。当滑片P移到最右端时,滑动变阻器接入电路的电阻最大,其值为,根据串联电路电阻的特点,电路的总电阻为
根据欧姆定律可得,电源电压为
(2)保持电源电压6V不变。电压表量程为0~3V,即R1两端的最大电压为3V,此时滑动变阻器两端的电压为
根据欧姆定律可知,R1两端电压越大,电路中的电流越大,最大电流为
即电路中的最大电流为0.3A,根据欧姆定律可知,电路中的电流越大,滑动变阻器接入电路的阻值越小,故滑动变阻器的最小阻值为
滑动变阻器接入电路的阻值越大,电流越小,R1两端电压越小,电流表和电压表都不会超过量程,故滑动变阻器可以接入电路的最大阻值为。因此,滑动变阻器阻值可调节的范围是10Ω~50Ω。
(3)由题意可知,电流表量程为0~~0.6A,则此时电路中的电流最大为0.6A。此时电源电压可表示为
根据欧姆定律可知,电路中的电流越大,滑动变阻器接入电路的阻值越小,当滑动变阻器接入电路中的阻值最小时,即时,此时电源电压最小,为
即电源电压在6V以下时,电流表始终安全。
由图乙可知,电压表改测量滑动变阻器R2两端的电压。电压表量程为0~3V,则滑动变阻器两端电压最大为3V。根据串联分压知识可知,滑动变阻器阻值越大,分压越多。即当滑动变阻器接入电路的阻值最大,为时,滑动变阻器两端分压最大,为3V。
此时电路中的电流为
则R1两端电压为
电源电压为
即电源电压在3.6V以下时,电压表始终安全。
,为了确保滑动变阻器的阻值调节到任何阻值时,电流表和电压表均不超过量程,则电源电压的最大值为3.6V。
2.(2025·安徽宿州·模拟预测)如图所示,电源电压均恒定。关于电表示数的变化,下列判断正确的是( )
A.甲图中,先闭合开关S1,再闭合开关S2,电流表的示数变小,电压表的示数变大
B.甲图中,先闭合开关S1,再闭合开关S2,电压表和电流表示数的比值变大
C.乙图中,闭合开关,将滑片向右移动到中点的过程中,两电表的示数均变小
D.乙图中,闭合开关,将滑片向右移动的过程中,两电表示数的乘积变大
【答案】D
【解析】AB.甲图中,先闭合开关,定值电阻和串联,总电阻等于两电阻之和,电流表测串联电路的电流,电压表测定值电阻两端的电压,再闭合开关,定值电阻被短路,只有定值电阻连入电路,电压表测电源电压,电压表的示数变大,总电阻变小,电源电压不变,根据可知,电流表的示数变大,电压表与电流表示数的比值等于定值电阻的阻值,电压表与电流表示数的比值不变,故AB错误;
CD.乙图中,闭合开关,定值电阻与滑动变阻器并联,电压表测电源电压,电流表测干路电流,将滑片向右移动到中点的过程中,电压表示数不变,滑动变阻器阻值变小,根据可知,滑动变阻器支路的电流变大,并联电路各支路互不影响,定值电阻所在支路的电流不变,根据并联电路的电流特点可知,干路电流变大,即电流表示数变大,两电表示数的乘积变大,故C错误,D正确。
故选D。
3.(2025·安徽安庆·模拟预测)如图甲所示,电源电压保持不变,闭合开关S,将滑动变阻器R1的滑片P从最右端移到最左端的过程中,通过R1、R2的电流与其两端电压的关系图像如图乙所示,当R1=R2时,电流表示数为___________A。
【答案】0.45
【解析】由图甲可知,闭合开关S,定值电阻与滑动变阻器串联,电流表测电路中的电流。当滑动变阻器的滑片位于最右端时,接入电路的阻值最大,电路中的电流最小,由图乙可知,电路中最小电流为,此时和两端的电压分别为、,根据串联电路的电压规律可得,电源电压
根据欧姆定律可得,的阻值
当时,根据串联电路的电阻规律和欧姆定律可得,电路中的电流,即电流表的示数
考点02 电阻的测量
4.(2025·安徽淮南·模拟预测)如图甲所示是“测量小灯泡电功率”的实验装置,小灯泡额定电压为2.5V,电源电压为4.5V且保持不变。
(1)请用笔画线代替导线,将图甲的电路连接完整。(要求滑动变阻器的滑片向右移动时,小灯泡变亮)
(2)连接好电路,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,进行多次测量,将数据及现象记录在表格中。
实验序号
小灯泡两端电压U/V
通过小灯泡的电流I/A
发光情况
1
2.1
0.26
较暗
2
2.5
正常发光
3
2.9
0.34
较亮
第2次实验时,电流表的示数如图乙所示,小灯泡的额定功率为________W;通过实验发现,小灯泡的亮度由它的________决定。
(3)接下来进行测定值电阻的实验,如图丙所示的电路中,滑动变阻器的最大阻值为,电源电压未知且不变。①闭合开关S,将滑动变阻器的滑片P移到a端,记录电流表的示数为;②断开开关S,将滑动变阻器的滑片P移到b端,闭合开关S,记录电流表的示数为;③写出待测电阻的表达式:________(用已知量和测量量的符号表示)。
【答案】(1);(2)0.75 实际功率;(3)
【解析】(1)滑动变阻器一上一下串联接入电路,滑片向右移动时,小灯泡变亮,说明电阻减小,选择右下接线柱,如图所示:
(2)[1][2]电流表是0~0.6A的量程,分度值0.02A,示数为0.3A;已知小灯泡额定电压为,根据电功率公式,则小灯泡的额定功率为
根据表格数据计算,
可知灯泡实际功率越大,亮度越亮,说明小灯泡的亮度由它的实际功率决定。
(3)闭合开关S,将滑动变阻器的滑片P移到端,两个电阻并联,电流表测量干路电流,记录电流表的示数为①
断开开关S,将滑动变阻器的滑片P移到端,只有接入电路,闭合开关S,记录电流表的示数为②
联立①②两式,可以计算出未知电阻的表达式为
5.(2025·安徽宿州·模拟预测)在“测量小灯泡正常发光时的电阻”实验中,提供的器材有额定电压为2.5V的小灯泡、电压表、电流表、两节新的干电池、滑动变阻器、开关等。
(1)如图甲所示,这是实验小组连接的部分电路,请用笔画线代替导线把电路连接完整。(要求:滑片向左移动时,电流表的示数变大)
(2)正确连接好电路后,调节滑动变阻器的滑片,当小灯泡正常发光时,电流表的示数如图乙所示,则小灯泡正常发光时的电阻是______Ω。(计算结果保留一位小数)
(3)若不用电流表,增加两个开关和一个定值电阻R0,按如图丙所示的电路也能测出小灯泡正常发光时的电阻,操作步骤如下:
①按如图丙所示的电路图正确连接好电路;
②断开开关S,闭合开关S1、S2,移动滑动变阻器的滑片,使小灯泡正常发光;
③保持滑片的位置不变,______(填写开关开闭状态),读出电压表的示数为U。小灯泡正常发光时的电阻为______(填写所给字母代数式)。
【答案】(1);(2)17.9;(3)闭合S、S1,断开S2
【解析】(1)滑片向左移动时,电流表的示数变大,根据欧姆定律可知总电阻变小,则滑动变阻器接入电路的阻值变小,可将滑动变阻器的左下接线柱和灯泡的右侧接线柱相连,如图所示:
(2)电流表选用小量程,分度值为0.02A,示数为0.14A,根据欧姆定律可知小灯泡正常发光时的电阻
(3)[1][2]断开开关S,闭合开关S1、S2,定值电阻、灯泡和滑动变阻器串联,电压表测量灯泡两端的电压。移动滑动变阻器的滑片,使小灯泡正常发光;保持滑片的位置不变,闭合S、S1,断开S2,定值电阻、灯泡和滑动变阻器串联,电压表测量灯泡和定值电阻两端的电压之和。读出电压表的示数为U。根据串联电路的电压特点可知定值电阻两端的电压
根据欧姆定律可知电路电流
小灯泡正常发光时的电阻为
6.(2025·安徽亳州·模拟预测)某实验小组在测未知电阻R的实验中:
(1)如图甲所示,实验小组同学接错了一根导线,请你在这根导线上打“×”,并补画出正确的那根导线(导线不得交叉)。
(2)正确连接好电路后,闭合开关前,滑动变阻器的滑片P应移到______(选填“最左端”“中部”或“最右端”)。
(3)闭合开关,移动滑片P,当电压表示数为2.0V时,电流表示数如图乙所示,则未知电阻R的阻值为______Ω。(结果精确到0.1Ω)
(4)完成上述实验后,组内同学又用电压表和一个已知最大阻值为R0的滑动变阻器测量未知电阻Rx的阻值,设计了如图丙所示的电路图,电源电压未知且保持不变。实验操作如下:
①闭合开关,将滑动变阻器的滑片P移到最左端,记录此时电压表示数为U1;
②将滑动变阻器的滑片移到最右端,记录此时电压表示数为U2;
③则Rx=______(用R0、U1、U2表示)。
【答案】(1);(2)最右端;(3)7.7;(4)
【解析】(1)伏安法测电阻实验中,电流表、待测电阻与滑动变阻器串联在电路中,电压表并联在待测电阻两端,如图所示:
(2)闭合开关前,为保护电路,应使滑动变阻器接入电路的阻值最大,故滑动变阻器的滑片应移到最右端。
(3)由题图乙可知,电流表选用的是小量程,分度值是0.02A,电流表示数为,则未知电阻R的阻值为
(4)由于电源电压保持不变,将滑动变阻器的滑片移到最左端时,电路中只有接入电路,电源电压
将滑动变阻器的滑片移到最右端时,和滑动变阻器(接入电路的阻值为)串联接入电路,滑动变阻器两端电压
此时电路中电流为
待测电阻阻值为
考点03 电功和电功率
7.(2025·安徽滁州·模拟预测)物理科技实践小组给加油站设计了一个储油罐油量检测仪,如图是其工作原理简图,电源电压一定,L是指示灯,其阻值变化不计,储油罐中的绝缘浮子随油位的升降带动滑片P升降,从而引起油量表的示数变化,油量最少时,滑片P位于滑动变阻器的a端。下列分析正确的是( )
A.油量表是由电流表改装而成的 B.油位下降时,指示灯的亮度变暗
C.油位上升时,指示灯两端的电压变大 D.油量越多,电路的总功率就越小
【答案】D
【解析】A.由电路图可知,指示灯与变阻器串联,油量表并联在变阻器两端的电压,因此油量表是由电压表改装而成的,故A错误;
BC.当油位上升时,浮子带动滑片上移,变阻器接入电路中的电阻变大,电源电压一定,由可知,电路中的电流变小,指示灯阻值不变,由可知,指示灯两端的电压变小;因串联电路中总电压等于各分电压之和,所以变阻器两端的电压变大,即电压表的示数变大;由可知,指示灯的实际功率变小,灯泡变暗;反之,当油位下降时,浮子带动滑片下移,接入电路中的电阻变小,指示灯的实际功率变大,指示灯变亮,故BC错误;
D.油量越多,变阻器接入电路中的电阻变大,电源电压一定,电路总电阻变大,由可知,电路的总功率变小,故D正确。
故选D。
8.(2026·安徽·模拟预测)在“用电流表和电压表测量小灯泡的电阻”的实验中,得到小灯泡、的图像如图所示。则当、串联接在8V的电源上时,_________(选填“”或“”)的亮度更大。
【答案】
【解析】根据串联电路的电流规律可知,两灯泡串联时,通过两灯泡的电流相等,结合两灯泡的图像可知,当通过的电流为0.8A时,灯泡L1与L2两端的电压分别为2V和6V,由串联电路的电压规律可知,此时电路两端的总电压
符合题意,所以两灯串联接在8V的电源上时,灯L2两端的电压大于灯L1两端的电压,通过两灯的电流相等,根据可知,灯L2的实际功率大于灯L1的实际功率,则灯L2更亮。
9.(2025·安徽淮南·模拟预测)在如图所示的电路中,电源电压保持不变,滑动变阻器上标有“ 2A”字样,电流表的量程为0~0.6A,电压表的量程为0~3V,电阻的阻值为。当滑片P在滑动变阻器的最右端a点时,闭合开关,电压表的示数为1.2V。
(1)求电源电压;
(2)在电路安全的情况下,求滑动变阻器接入电路的阻值范围;
(3)将滑动变阻器换一个规格,电路仍按如图所示连接,当闭合开关S,滑动变阻器的滑片P滑到的中点时,电阻消耗的电功率为,当滑片P滑到a点时,电阻消耗的电功率为,已知,求所换滑动变阻器的最大阻值。
【答案】(1);(2);(3)
【解析】(1)分析电路可知,和滑动变阻器串联,电压表测电压,电流表测电路电流。当滑片P在滑动变阻器的最右端a点时,和滑动变阻器的最大阻值串联,闭合开关,电压表的示数为1.2V,则电路电流为
则电源电压
(2)当滑片P向左移,滑动变阻器阻值变小,则总电阻变小,根据,电路电流变大,电流表示数变大,根据,电压变大,则电压表示数变大。当电压表示数最大为3V时,电路中电流为
所以电路中电流最大为0.5A,此时滑动变阻器阻值最小为
所以滑动变阻器接入电路的阻值范围为。
(3)设所换滑动变阻器的最大阻值为。,根据,阻值不变,所以前后电路中电流之比。根据则有,解得所换滑动变阻器的最大阻值。
考点04 焦耳定律
10.(2026·安徽·模拟预测)吴莉同学利用如图所示的实验装置探究“电流通过导体产生的热量与电流的关系”,左、右两个透明容器中密封着等量的空气,U形管内液面的高度变化反映密闭空气温度的变化。已知定值电阻,,若通过的电流为3A,则通电10s整个电路产生的热量为_____J。
【答案】675
【解析】由电路图可知,电阻R2和R3并联,然后与电阻R1串联。该实验装置是探究“电流通过导体产生的热量与电流的关系”,通常采用控制变量法,即控制两个容器中电阻丝的电阻和通电时间相同。因此,左边容器中电阻R1的阻值应等于右边容器中R2的电阻。R2的阻值应为
设R2和R3并联后的等效电阻为R并,根据并联电路电阻的计算公式
整个电路的总电阻为
通过R1的电流为干路电流,即总电流I = 3A,根据焦耳定律,通电10s整个电路产生的热量Q总为
11.(2025·安徽·模拟预测)如图所示,电源电压9V恒定,小灯泡L标有“6V;3W”字样。同时闭合、、,调节滑动变阻器,使小灯泡正常发光;保持滑片位置不变,只断开,电压表示数为4V,通电1min定值电阻产生的热量是_______J。(忽略温度对灯丝电阻的影响)
【答案】60
【解析】同时闭合、、,被短路,滑动变阻器R和灯泡L串联,调节滑动变阻器,使小灯泡正常发光,由可得,电路电流
灯泡电阻
滑动变阻器两端电压
由可得,滑动变阻器阻值
保持滑片位置不变,只断开,灯泡L、定值电阻和滑动变阻器R串联,电压表测量灯泡L两端的电压, 电路电流
滑动变阻器两端电压
定值电阻两端电压
通电1min定值电阻产生的热量
12.(2025·安徽蚌埠·三模)如图所示的电路中,电阻,闭合开关,将单刀双掷开关掷于a端,电压表的示数为;将开关切换到b端,电压表的示数为,则内电阻产生的热量为______J。
【答案】8
【解析】当闭合开关S1,将单刀双掷开关S2掷于a端时,电阻R0和Rx串联,电压表测量的是电源两端的电压,电源电压U = 3V
当将开关S2切换到b端时,电阻R0和Rx仍然串联,电压表测量的是电阻R0两端的电压
根据串联电路的电压特点,电阻Rx两端的电压
此时电路中的电流I,根据欧姆定律可得
在内电阻Rx产生的热量
二阶·素养进阶练
13.(25-26九年级上·安徽安庆·期末)如图所示,电阻,。闭合开关,电压表的示数是2V,则电源电压______V。
【答案】3
【解析】电阻R1与R2串联,电压表测R2两端的电压,电压表示数为,通过R2的电流为
根据串联电路电流规律,通过R1的电流与通过R2的电流相等,即
由得,R1两端电压
根据串联电路电压规律,电源电压为
14.(25-26九年级上·安徽安庆·期末)如图所示电路,闭合开关,移动滑片P,某个时刻两个电流表指针偏转角度相同且小灯泡和滑动变阻器均有电流通过,那么小灯泡和滑动变阻器电阻之比为______。
【答案】
【解析】分析电流可知,灯泡L与滑动变阻器R并联,电流表A1测干路电流,电流表A2测变阻器R支路的电流,电压表测电源两端的电压,两电流表指针的偏转角度相同,由于并联电路,干路电流等于各支路电流之和,所以A1的示数应大于A2的示数,说明A1按大量程读数,分度值为0.1A;A2按小量程读数,分度值为0.02A,即两电流表的示数比是
小灯泡和滑动变阻器电流之比为
因两电阻并联,并联电路中电阻之比等于电流的反比,小灯泡和滑动变阻器电阻之比为
15.(25-26九年级上·安徽安庆·期末)如图甲所示,电源电压恒定,为定值电阻,闭合开关,将滑动变阻器的滑片P从端移到端的过程中,其电流与电压的关系图像如图乙所示,电阻消耗的最大功率和最小功率之比为______。
【答案】
【解析】如图甲,定值电阻R0与滑动变阻器R串联,电压表测滑动变阻器两端的电压;由图乙可知,当滑动变阻器的滑片在a端时,滑动变阻器接入电路的电阻为0,电路为R0的简单电路,电路中电流最大为0.6A,电源电压……①
当滑动变阻器的滑片在b端时,滑动变阻器接入电路的电阻最大,电路中电流最小为0.2A,滑动变阻器两端的电压为2V,电源电压……②
联立①②解得,电源电压,定值电阻
当滑动变阻器的滑片在a端时,电路为R0的简单电路,电阻消耗的最大功率
当滑动变阻器的滑片在b端时,电路中的电流最小,电阻消耗的最小功率
电阻消耗的最大功率和最小功率之比为
16.(25-26九年级上·安徽安庆·期末)如图所示,电源电压恒定为9V,定值电阻,滑动变阻器的最大阻值为。若闭合开关S,且滑动变阻器的滑片P置于中点时,在1min内产生的热量为______J。
【答案】108
【解析】如图,滑动变阻器R与R0串联,滑动变阻器的滑片P置于中点时,接入电路的电阻
电路的总电阻
电路中的电流
在1min内产生的热量为
17.(25-26九年级上·安徽安庆·期末)图甲为某脂肪测量仪,其原理是根据人体电阻的大小判断脂肪所占比例(人体含水量约为70%,水中含有钠离子、钾离子等离子存在,因此容易导电,脂肪则不容易导电),其模拟电路如图乙所示。测量时,闭合开关,测试者甲左、右手分别握住A、B,电流表和电压表的示数分别用I、U表示。若换体型相似但脂肪含量更高的乙进行测量,电流表和电压表示数改变,改变量的大小用、表示,则( )
A.电压表示数U变小 B.电源消耗的功率变大
C.变小 D.不变
【答案】D
【解析】A.脂肪含量更高时,人体电阻会变大(因为脂肪不容易导电)。这个电路是定值电阻和人体电阻串联的,根据串联电路“电阻越大,分得的电压越多”的规律,人体电阻变大后,它两端的电压(也就是电压表示数U)会变大,故A不符合题意;
B.人体电阻变大,整个电路的总电阻就变大了。因为电源电压是不变的,所以根据欧姆定律可知,当总电阻变大,电路里的电流I就会变小,由于电源消耗的功率为,因此当电源电压不变、电流变小时,电源功率会变小,故B不符合题意;
C.根据(题目中的其实就是人体电阻的大小)可知,因为脂肪含量更高时人体电阻变大,所以也会变大,故C不符合题意;
D.因为电源总电压不变,所以人体电阻的电压变化量和定值电阻的电压变化量大小相等、方向相反。因为对于定值电阻来说,定值电阻的电压变化量为,所以人体电阻的电压变化量为,即,又因为定值电阻R是常数,其符号代表着当人体电阻的电压变化量增大时,定值电阻的电压变化量就会减小,反之亦然,所以不变,故D符合题意。
故选D。
18.(25-26九年级上·安徽合肥·期末)将物理知识运用于生活中是学习物理的重要意义。小明设计了如图甲所示的模拟调光灯电路。电源电压恒定,为定值电阻。闭合开关S后,将滑动变阻器的滑片P由最右端向左移动,直至灯泡L正常发光。此过程中,电流表A的示数随两电压表、(电压表未画出)示数变化关系图像如图乙所示。下列关于该电路正确的是:( )
A.小灯泡正常发光时的电阻为10Ω
B.电压表两端的变化量与电压表两端的变化量相同
C.定值电阻为2.5Ω
D.电源电压是5V
【答案】C
【解析】A.由图甲可知,闭合开关S后,灯泡、R1、R2串联,电压表V1测灯泡两端的电压,电压表V2测滑动变阻器两端的电压,电流表测电路中的电流。因灯泡两端的电压越大时通过的电流越大,所以图乙中图线①是小灯泡的I-U图像,由图线②可知,电压表V2的示数随电流表示数的增大而减小,所以电压表V2测滑动变阻器两端的电压或测定值电阻和滑动变阻器两端的电压之和,因串联电路中各处的电流相等,且总电压等于各分电压之和,所以,由电流相等时两电压表的示数之和不相等可知,电压表V2测滑动变阻器R2两端的电压,即并联在滑动变阻器R2两端,因此图像②表示通过R2的电流随电压变化关系。闭合开关S后,将滑动变阻器的滑片P由最右端向左移动,直至灯泡L正常发光,此时变阻器连入电路的电阻最小,电路的总电阻最小,由可知电路中的电流最大,由图乙可知最大电流为0.5A,此时灯泡两端的电压,小灯泡正常发光时的电阻
故A正确;
B.由图乙可知,电流从0.2A变化到0.4A,电压表V1示数的变化量
电压表V2示数的变化量
电压表两端的变化量与电压表两端的变化量不相同,故B错误;
CD.由图乙可知电路中的最小电流是0.2A,灯泡两端的电压为0.5V,变阻器R2两端的电压为3.5V,则电源的电压为①
由图乙可知当电路中的电流是0.4A时,灯泡两端的电压为1.5V,变阻器R2两端的电压为2V,则电源的电压为②
由①②可得,,故C正确,D错误。
故选C。
19.(25-26九年级上·安徽黄山·期末)如图甲所示的迷你小风扇,电路图如图乙所示。ab间接有如图丙所示的自动断电安全装置,cd间有如图丁所示的用于调节风速的机械电位器(风速随着电路电流增大而增大)。闭合开关S,下列说法正确的是( )
A.小风扇工作过程中,消耗的电能主要转化为内能
B.当小风扇直立时,铜球将电路断开
C.若cd分别接①②,则逆时针调节旋钮,风速变大,电路总功率变大
D.若cd分别接②③,则顺时针调节旋钮,风速变小,电路总功率变小
【答案】C
【解析】A.小风扇工作过程中,消耗的电能主要转化为机械能,故A错误;
B.根据图丙可知,当小风扇直立时,铜球将电路接通,故B错误;
C.若cd分别接①②,逆时针调节旋钮,电位器接入电路的电阻变小,根据欧姆定律可知,电路中电流变大,电风扇的风速变大,根据,电压不变,电阻变小,电路总功率变大,故C正确;
D.若cd分别接②③,顺时针调节旋钮,电位器接入电路的电阻变小,根据欧姆定律可知,电路中电流变大,电风扇的风速变大,根据,电压不变,电阻变小,电路总功率变大,故D错误。
故选C。
20.(25-26九年级上·安徽芜湖·期末)如图所示,电源电压保持不变,闭合开关S,在滑动变阻器的滑片P向右移动的过程中,下列说法正确的是( )
A.电流表A的示数不变,电压表的示数变大
B.电压表的示数变大,电压表的示数变小
C.电流表A的示数变小,电阻的电功率变大
D.电压表的示数与电流表A的示数的比值变大
【答案】D
【解析】ABC.分析电路可知,闭合开关S后,定值电阻、滑动变阻器串联,电流表A测电路电流,电压表测两端电压,电压表测电源电压。在滑动变阻器的滑片P向右移动的过程中,电源电压保持不变,所以电压表示数不变;接入电路中的阻值变大,则总电阻变大,根据,电路中电流变小,则电流表A的示数变小;根据,两端电压变小,所以电压表的示数变小;根据,电阻的电功率变小,故ABC错误;
D.电压表示数不变,电流表A的示数变小,所以电压表的示数与电流表A的示数的比值变大,故D正确。
故选D。
21.(25-26九年级上·安徽安庆·期末)某实验小组用以下电路探究电流与电压的关系,电源电压保持不变,为定值电阻。
实验次数
电压
电流
1
1.0
0.10
2
1.4
0.14
3
2.0
0.20
4
2.6
0.26
(1)实验得到实验数据如上表所示。分析数据可得出结论:______。
(2)物理实验常常需要多次测量,以下实验多次测量的目的与本实验相同的是______(选填“①”“②”或“③”)。
①探究电流与电阻的关系 ②测量定值电阻的阻值 ③测量物体的长度
【答案】(1)电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比;(2)①
【解析】(1)分析表格数据可知,电压与电流的比值始终为定值,所以可得出电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比。
(2)本实验多次测量是为了寻找电流与电压之间的规律。
①探究电流与电阻的关系,多次测量是为了寻找电流与电阻之间的规律;
②测量定值电阻的阻值,多次测量是为了取平均值减小误差;
③测量物体的长度,多次测量同样是为了取平均值减小误差;
综上所述,实验①多次测量的目的与本实验相同,故选①。
22.(25-26九年级上·安徽安庆·期末)在“测量小灯泡正常发光时的电阻”实验中,电源电压为4.5V,小灯泡的额定电压为2.5V,图甲是连接完整的实验电路。
(1)改变滑片P的位置,获得多组对应的电压、电流值,绘制了如图乙所示的图像。由图像可知,小灯泡正常发光时的电阻约是______。某同学发现利用图甲已连接完整的电路,却不能完成“探究电流与电压的关系”请说明理由:______;
(2)实验过程中发现原来电流表已损坏,为了测量该小灯泡的额定功率,同组的小玲设计了如图丙所示的电路(已知电源电压为,为已知阻值的定值电阻,为滑动变阻器),实验操作如下:
①闭合开关、,断开,调节滑动变阻器的滑片,使电压表示数为______V;
②闭合开关、,断开,保持滑动变阻器的滑片不动,读出电压表示数为;
③小灯泡额定功率的表达式为______(提示:表达式中的数字需带单位)。
【答案】(1)10 灯丝的电阻随温度的升高而增大,不能控制电阻一定;(2)
【解析】(1)[1]如图乙,小灯泡两端的电压为额定电压2.5V时,通过灯泡的电流为0.25A,小灯泡正常发光时的电阻
[2]探究电流与电压关系时,应该保持电阻不变,但灯丝电阻会随温度的升高而增大,不是定值,不能控制电阻不变,所以不能用此装置探究。
(2)[1][2]只闭合开关S、S1,断开,灯泡、 R0、滑动变阻器R串联,电压表测量R0与滑动变阻器两端的电压;电源电压为U,调节滑动变阻器的滑片,使电压表示数为,此时灯泡两端的电压为额定电压2.5V,灯泡正常发光;只闭合开关S、S2,断开,保持滑动变阻器的滑片不动,此时电路各电阻的连接关系不变,电路中各电阻的阻值不变,电压表测电阻R0两端的电压,读出电压表示数为U1,电路中的电流
步骤①和步骤②中,用电器的连接关系不变,电阻值不变,步骤①和步骤②电路中的电流相等,根据串联电路电流特点可知,灯泡的额定电流为
则灯泡的额定功率
23.(25-26九年级上·安徽芜湖·期末)在测量额定电压为2.5V的小灯泡的电阻和电功率的实验中,小强设计了如图甲所示的电路。
(1)请用笔画线代替导线,将图甲中的电路连接完整。要求:滑动变阻器的滑片P向右滑动时,电压表的示数变大(导线不允许交叉)。
(2)连接好电路,闭合开关时,发现电流表、电压表均有示数,但小灯泡不亮,接下来小强应进行的操作是______。
(3)解决问题后,他多次移动滑动变阻器的滑片P,记下电压表和电流表对应的示数,并绘制成如图乙所示的I—U图像。根据图像信息,可得小灯泡的额定功率是______W。
(4)同桌的小军也利用该器材测量同种规格的小灯泡的额定功率,他连接的电路图如图丙所示。根据实验数据,得出小灯泡的额定功率的测量值小于小强的测量值,则出现这种情况的原因是______。
【答案】(1);(2)移动滑动变阻器的滑片,观察小灯泡是否发光;(3)0.5;(4)电压表测量的是电流表和小灯泡两端的总电压
【解析】(1)滑动变阻器的滑片P向右滑动时,电压表示数变大,说明灯泡两端电压变大,电路中电流变大,滑动变阻器接入电阻变小。因此应将滑动变阻器的右下接线柱接入电路,与灯泡串联。电压表应并联在灯泡两端,选择0~3V量程。
(2)电流表、电压表均有示数,但小灯泡不亮,说明电路是通路,但电流过小。接下来应进行的操作是向右移动滑动变阻器的滑片,减小接入电路的电阻,观察灯泡是否发光。
(3)小灯泡的额定电压为2.5V,由图乙的I—U图像可知,当电压为2.5V时,对应的电流为0.2A。则小灯泡的额定功率为
小灯泡的额定功率是0.5W。
(4)在图丙的电路中,电压表测量的是灯泡和电流表的总电压。当调节滑动变阻器使电压表的示数为2.5V时,而实际灯泡两端电压不足2.5V,电流偏小,因此测得的额定功率小于真实值。则原因是电压表测量的是灯泡和电流表的总电压,导致测得的电压偏大,电流偏小,从而计算出的功率偏小。
24.(25-26九年级上·安徽安庆·期末)如图所示,电源电压恒为10V,的阻值为10Ω,闭合开关S,滑动变阻器的滑片P从一端滑到另一端的过程中,电压表的示数从2V变成5V,则:
(1)的阻值为多少?
(2)滑动变阻器的最大电阻为多少?
【答案】(1);(2)
【解析】(1)由电路图可知,R1、R2、滑动变阻器R3串联,电压表测量R1两端的电压。根据串联电路的分压规律,当电压表的示数为2V时,滑动变阻器接入电路中电阻最大;当电压表的示数为5V时,滑动变阻器接入电路中电阻为0,根据串联电路的电流关系,此时电路的电流为
根据串联电路的电压关系可得,R2两端的电压
则R2的阻值为
(2)当电压表的示数为2V时,滑动变阻器接入电路中电阻最大,根据串联电路的电流关系,此时电路中的电流
R2两端的电压
则滑动变阻器两端的电压
滑动变阻器的最大电阻为
25.(25-26九年级上·安徽·期末)在如图所示的电路中,R1的阻值为20Ω,R2的阻值为30Ω,电源电压不变。当开关S1、S2断开,S3闭合时,电流表的示数为0.45A。求:
(1)电源电压;
(2)当开关S2和S3断开,S1闭合时,电流表的示数;
(3)当开关S1断开,S2和S3闭合时,整个电路1min内消耗的电能。
【答案】(1)9V;(2)0.18A;(3)405J
【解析】(1)当开关S1、S2断开,S3闭合时,单独接入电路,电流表测电路电流。则电源电压
(2)当开关S2和S3断开,S1闭合时,、串联,电流表测电路电流。电流表的示数
(3)当开关S1断开,S2和S3闭合时,、并联,电流表测干路电流。此时支路电流
根据并联电流规律,干路电流为
则整个电路1min内消耗的电能
26.(25-26九年级上·安徽芜湖·期末)如图甲是一款新式电火锅,通过挡位开关可实现高、中、低三挡控温功能;图乙是它的工作原理图。电阻均为阻值不变的加热电阻,且的阻值为180Ω,电火锅在中温挡工作时的电功率为440W,在高温挡工作时的电功率为1210W。求:
(1)电阻的阻值是多少;
(2)电火锅在低温挡工作时的电功率是多少;
(3)某次使用时,断开家中其他所有用电器,让电火锅在高温挡工作,发现家中参数“”的电能表的指示灯在1min内闪烁了60次,则电火锅在高温挡工作时的实际功率是多少?
【答案】(1)70Ω;(2)220W;(3)1200W
【解析】(1)由电路图可知,电源电压为220V。当开关S接“高”挡时,只有电阻R3接入电路,此时电路中电阻最小,电功率最大。根据电功率公式可得,R3的阻值为
当开关S接“中”挡时,电阻R2和R3串联接入电路,此时电路的总电阻为
根据串联电路电阻的特点,R2的阻值为
(2)当开关S接“低”挡时,电阻R1和R3串联接入电路,此时电路总电阻最大,电功率最小,低温挡时电路的总电阻为
电火锅在低温挡工作时的电功率为
(3)电能表参数“”表示每消耗的电能,指示灯闪烁3000次。指示灯在1min内闪烁了60次,消耗的电能为
工作时间
电火锅在高温挡工作时的实际功率为
真●题●验●证
考法01 欧姆定律
1.(2025·安徽·中考真题)在“用电流表和电压表测量电阻”的实验中,得到导体A和导体B的图像如图所示。则当导体A两端的电压为时,它的阻值 (选填“小于”“等于”或“大于”)导体B的阻值。
【答案】小于
【解析】由图可知,导体B的电流与电压成正比,所以导体B是定值电阻。当导体A、B两端的电压均为时,A的电流大于B的电流,根据,A的阻值小于导体B的阻值。
2.(2025·安徽·中考真题)如图所示的电路中,电源电压保持不变,为滑动变阻器,和为定值电阻。闭合开关。在保证电路元件安全的前提下,将滑动变阻器的滑片由端移至端,电压表、电压表、电流表示数变化量的绝对值分别为、、。则( )
A.电流表A的示数变小 B.电压表的示数变大
C.与的比值等于的阻值 D.与的比值等于的阻值
【答案】D
【知识点】含有变阻器电路的动态分析、欧姆定律的简单计算
【解析】AB.由图可知电路为串联电路,电流表测电路中电流,电压表测和两端电压,电压表测两端电压,将滑动变阻器的滑片由端移至端,滑动变阻器接入电阻变小,电路总电阻变小,由欧姆定律可知电流中电流变大,即电流表示数变大;滑动变阻器接入电阻变小,则和 的总电阻变小,根据串联分压原理可知和 两端总电压减小,即电压表的示数变小,故AB错误;
C.滑动变阻器接入电阻变小,根据串联分压原理可知电压表示数减小,即滑动变阻器两端电压的减小量,根据串联电路电压特点可知减小多少,和 两端总电压增加多少,串联电路电流处处相等,是电路中电流的变化量,则与的比值等于和 两电阻的阻值之和,故C错误;
D.根据串联电路电压特点可知减小多少,两端电压增加多少,是电路中电流的变化量,则,故D正确。
故选D。
3.(2024·安徽·中考真题)图甲为小英同学设计的“探究电流与电压的关系”电路图,电源两端电压为3V,滑动变阻器的规格为“50Ω 1.5A”。
(1)请按照图甲,将图乙中的实物电路连接完整;
(2)正确连接电路后,将滑动变阻器的滑片P移至电阻值最大处,闭合开关,移动滑片P,小英发现电流表和电压表均无示数。为了排查电路故障,她断开开关,然后按图丙所示的电路图,只将与电压表“+”接线柱相连导线的另一端拆下,并正确连接到滑动变阻器的接线柱上。重复前面的操作,发现电压表有示数且保持不变,电流表始终无示数。若电路中只有一处故障,则故障可能是 。
(3)排除故障后进行实验,得到的实验数据如下表所示。
数据序号
1
2
3
4
5
6
电压U/V
0.30
0.60
0.90
1.20
1.50
1.80
电流I/A
0.08
0.15
0.23
0.30
0.38
0.45
分析表中的数据,可以初步得出结论,在电阻一定的情况下, 。
(4)本实验中,定值电阻R的阻值为 Ω(保留一位小数)。
【答案】 见解析 电流表断路(或与电流表相连的某根导线断了) 通过导体的电流与导体两端的电压成正比 3.90
【解析】(1)[1]由电路图可知,滑动变阻器的右下接线柱与电流表串联,由于电源电压较低,电流表选择小量程,实物电路连接如下:
(2)[2]由电路图甲可知,定值电阻与滑动变阻器串联,电压表测量定值电阻两端的电压,电流表测量电路中的电流。由于电流表无示数,说明电路中某处断开,电压表无示数说明电压表不能与电路两极连通;由电路图丙可知,电压表测量定值电阻和电流表两端的电压,此时电压表有示数,说明电压表能与电源两极连通,则故障可能是电流表断路或与电流表相连的某根导线断了。
(3)[3]由表中数据可知,在误差允许的范围内,电流与电压的比值不变,即:在电阻一定的情况下,通过导体的电流与导体两端的电压成正比。
(4)[4]根据可得,六次测量时,定值电阻的阻值分别为:R1=3.75Ω、R2=4Ω、R3≈3.91Ω、R4=4Ω、R5≈3.95Ω、R6=4Ω,则定值电阻R的阻值为
4.(2021·安徽·中考真题)用图甲所示的电路探究“电流与电阻的关系”,电源电压为3V,滑动变阻器的规格为“20Ω 1.5A”;
(1)实验时,依次更换不同的电阻,调节 ,保证电阻两端电压不变,分别记录每次电阻R和电流示数I,数据如下表:
实验次数
1
2
3
4
5
电阻R/Ω
30
20
15
10
5
电流I/A
0.08
0.12
0.16
0.48
电阻的测数
0.033
0.050
0.067
0.100
0.200
(2)第4次实验的电流表示数如图乙所示,该数为 A;
(3)为了更精确地描述I与R的关系,在表中增加了的数据,并根据I,的值在图丙的坐标纸中描出相应的点。请你在图丙中补充第4次的实验数据点,并作出I-的图像 ;
(4)根据图像可以得到的实验结论是: 。
【答案】 滑动变阻器的滑片 0.24 见解析
【解析】(1)[1]实验时,更换不同的电阻,调节滑动变阻器的滑片,保持电阻两端的电压不变,记录电阻值和电流值。
(2)[2]由图乙可知,电流表的量程是0~0.6A,分度值是0.02A,电流表的示数是0.24A。
(3)[3]由表中数据,利用描点法画出I-的图像,如图所示:
(4)[4]由图像可知,电流与电阻的倒数成正比,可以得到电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成反比。
5.(2022·安徽·中考真题)图示为电阻R1和R2的I-U图像,由图可知( )
A.R1的阻值为5Ω
B.R1的阻值小于R2的阻值
C.将R1、R2串联接入电路,通电后R1两端的电压大于R2两端的电压
D.将R1、R2并联接入电路,通电后通过R1的电流大于通过R2的电流
【答案】C
【解析】AB.由图知电阻R1和R2的I-U图像,都是过原点的斜线,说明电阻R1和R2两端的电压与通过它们的电流成正比,两电阻的阻值是固定不变的。当电压为1V时,通过电阻R1和R2的电流分别为0.10A、0.20A,由欧姆定律可知,电阻R1和R2的阻值分别为;
由计算可知,R1的阻值大于R2的阻值。故AB不符合题意;
C.将R1、R2串联接入电路,由串联电路电流处处都相等可知,通过电阻R1和R2的电流相同,因R1的阻值大于R2的阻值,由U=IR可知,通电后R1两端的电压大于R2两端的电压。故C符合题意;
D.将R1、R2并联接入电路,根据并联电路的电压特点可知,电阻R1和R2两端的电压相等,因R1的阻值大于R2的阻值,由可知,通电后通过R1的电流小于通过R2的电流。故D不符合题意。
故选C。
6.(2019·安徽·中考真题)图示为电阻A和B的I-U图像.若将A.B串联接入某电源两端,则闭合开关后,它们两端的电压UA、UB之比是 ;若将A、B并联接入电源两端,闭合开关后,测得干路电流为0.6A,则电源电压是 V.
【答案】 1:2 2
【解析】由图像可知,当UA=3V时,IA=0.6A,IB=0.3A由可得:;;若将A.B串联接入某电源两端,根据串联电路的特点,导体两端的电压与电阻成正比,所以;当将A、B两电阻并联后接在电源两端时,总电阻 ,电源电压.
7.(2017·安徽·中考真题)物理学中,一些物理量间的变化关系,常用图象来表示,下列图象表示正确的是( )
A.汽车做匀速直线运动时其速度与运动时间之间的关系
B.通过恒定电阻的电流与其两端电压之间的关系
C.同种液体内部的压强与其深度之间的关系
D.凸透镜成实像时像距v随物距u变化的关系
【答案】C
【解析】A.汽车做匀速直线运动时,速度保持不变,速度的大小与时间无关,在v-t图象上是一条平行于时间轴的直线,故A错误;
B.在电阻一定时,导体的电流与电压成正比,U-I图象是一条过原点的直线,故B错误;
C.同种液体内部的压强与其深度成正比,深度越深,压强越大,故C正确,符合题意;
D.凸透镜成实像时,物距变大,像距变小,故D错误。
故选C。
8.(2022·安徽·中考真题)如图所示,电源电压保持不变,电阻R1=15Ω,闭合开关S,电流表A1的示数为0.8A, 电流表A的示数为1.2A,则电阻 R2= Ω。
【答案】30
【解析】由图可知,闭合开关S,R1和R2并联,电流表A测量干路电流,电流表A1测量R1的电流。根据欧姆定律可得R1两端的电压为U1=I1R1=0.8A×15Ω=12V
根据并联电路电压关系,R2两端电压U2=U1=12V
根据并联电路电流特点,通过R2的电流I2=I-I1=1.2A-0.8A=0.4A
则
9.(2021·安徽·中考真题)如图所示的电路中,电源电压U不变,r、R1和R2均为定值电阻,其中r=1Ω,R1=14Ω,S1为单刀单掷开关,S2为单刀双掷开关。闭合S1,将S2掷于1端,电压表V的示数U1=2.8V;将S2切换到2端,电压表V的示数U2=2.7V。求:
(1)电源电压U的大小;
(2)电阻R2的阻值。
【答案】(1)3.0V;(2)9Ω
【解析】解:(1)闭合S1,将S2掷于1端,电阻R1和r串联,电压表测量R1两端的电压,通过电路的电流
r两端的电压Ur=Ir=0.2A×1Ω=0.2V
电源电压U=U1+Ur=2.8V+0.2V=3.0V
(2)将S2切换到2端,电阻R2和r串联,电压表测量R2两端的电压,r两端的电压
电路中的电流
电阻R2的阻值
10.(2019·安徽·中考真题)图示为“研究小灯泡灯丝的阻值变化特点的电路图.实验所选用的器材均能符合实验要求,其中部分器材的规格如下:小灯泡(额定电压3.8V,额定电流0.32A),电压表(量程3V,内阻3000Ω),电流表(量程500mA,内阻0.5Ω),定值电阻R0(限值1000Ω),按电路图连接好电路,闭合开关,调节滑动变阻器的滑片至某一位置时,发现电压表的示数为2.7V ,电流表的示数为315mA.求此时
(1)小灯泡两端的电压;
(2)通过小灯泡的电流;
(3)小灯泡灯丝的阻值.
【答案】(1)3.6V (2)314.1mA (3)11.461Ω
【解析】由图可知:这是一个混联电路,电压表和定值电阻R0串联后,分别和小灯泡L以及滑动变阻器R的右半部分并联后又与滑动变阻器R的左半部分串联;电流表是测小灯泡L所在支路和电压表及定值电阻R0所在支路两条支路的总电流.
(1)电压表和定值电阻R0串联,,电压表的示数为2.7V,所以定值电阻R0的电流
则定值电阻R0的电压;
根据并联电路的电压特点,所以小灯泡两端的电压为3.6V;
(2)电流表的示数为315mA,定值电阻R0的电流为0.0009A=0.9mA,根据并联电路的电流特点,所以通过小灯泡的电流
(3)小灯泡灯丝的阻值
11.(2023·安徽·中考真题)将一根细金属丝置入柔性塑料中,可以制成用来检测物体形变的器件应变片,其结构如图1所示。将它接入图2所示的电路,电源电压不变,R为定值电阻。闭合开关S,当应变片随被检测物体发生拉伸形变时,塑料中的金属丝会被拉长变细,导致电阻变大,则电路中的( )
A.电压表和电流表示数都变大
B.电压表示数变小,电流表示数变大
C.电压表和电流表示数都变小
D.电压表示数变大,电流表示数变小
【答案】D
【解析】由于塑料中的金属丝会被拉长变细,导致电阻变大,则总电阻变大,又电源电压不变,可知电流变小,电流表示数变小,定值电阻R两端的电压变小,而应变片两端的电压变大,即电压表的示数变大。故ABC不符合题意,D符合题意。
故选D。
12.(2022·安徽·中考真题)如图所示的电路中,电源电压保持不变,R为定值电阻。闭合开关,在保证电路元件安全的前提下,将滑动变阻器的滑片由B端向A端移动的过程中( )
A.电流表的示数变大, 电压表的示数变大
B.电流表的示数变小, 电压表的示数变小
C.电流表的示数变小, 电压表的示数变大
D.电流表的示数变大, 电压表的示数变小
【答案】D
【解析】由图可知,开关闭合,定值电阻R和滑动变阻器串联,电压表测量滑动变阻器两端的电压。将滑动变阻器的滑片由B端向A端移动的过程中,滑动变阻器连入电路的阻值变小,根据串联电路电阻特点可知,电路的总电阻变小,电源电压不变,由欧姆定律可知,通过电路的电流变大,即电流表示数变大;根据串联分压原理可知,滑动变阻器所分电压变小,电压表示数会变小,故D符合题意,ABC不符合题意。
故选D。
考法02 电阻的测量
1.(2025·安徽·中考真题)为了测量一额定电压为的小灯泡正常发光时的电阻,小华同学根据现有的一只待测小灯泡、两节新干电池(总电压为)、一个电压表、一个滑动变阻器、三只开关、若干阻值不同的定值电阻(阻值已知)和导线,设计出如图甲所示的实验电路图。
(1)请按照图甲,将图乙中的实物图电路连接完整 ;
(2)正确连接电路后,将滑动变阻器的滑片移至电阻值最大处,闭合开关S和,断开开关,调节滑片,使电压表的示数为;
(3)保持滑片的位置不变,断开开关,闭合开关,电压表的示数如图丙所示,该示数为 ;
(4)已知定值电阻,则小灯泡正常发光时的电阻为 ;
(5)若在以上(2)中,无论怎样调节滑片,电压表的示数始终小于,为了顺利进行实验,请你根据现有的器材提出一条解决措施: 。
【答案】 2.8 10 更换一个阻值较小的定值电阻
【知识点】单伏法测电阻
【解析】(1)[1]由图甲可知,灯泡和开关串联后与电压表并联,电源电压为3V,所以电压表选用小量程,作图如下:
(3)[2]由乙图可知,电压表选用小量程,分度值为0.1V,如图丙所示,电压表的示数为2.8V。
(4)[3]将滑动变阻器的滑片移至电阻值最大处,闭合开关S和,断开开关,此时灯泡、与变阻器串联,电压表测灯泡电压,调节滑片,使电压表的示数为,则灯泡正常发光;保持滑片的位置不变,断开开关,闭合开关,此时连接方式不变,电压表改测灯泡、总电压,电压表的示数如图丙所示,为2.8V,根据串联电压规律,电压为
已知定值电阻,根据串联分压原理则有
解得小灯泡正常发光时的电阻。
(5)[4]若在以上(2)中,无论怎样调节滑片,电压表的示数始终小于,则电路中电流小于灯泡的额定电流,根据,可以通过减小定值电阻阻值来增大电路中的电流,所以解决措施是更换一个阻值较小的定值电阻。
2.(2023·安徽·中考真题)用图1所示电路测量小灯泡的电阻和电功率,电源电压为4.5V,小灯泡L的额定电压为2.5V。滑动变阻器的规格为“50Ω 1.5A”。
序号
U/V
I/A
R/Ω
1
1.0
0.18
5.56
2
1.5
0.22
6.82
3
2.0
0.25
8.00
4
3.0
(1)闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片P移至 (选填“a”或“b”)端;
(2)正确连接电路后,闭合开关S,调节滑动变阻器进行多次测量,部分实验数据如上表所示。第4次测量时,电流表示数如图2所示,此时小灯泡的电阻为 Ω,电功率为 W;
(3)由实验数据可以判断,小灯泡正常发光时的电阻可能为 (选填“①”“②”或“③”)。
①7.60Ω ②8.93Ω ③10.60Ω
【答案】 b 10 0.9 ②
【解析】(1)[1]为保护电路,连接电路时滑动变阻器滑片应置于最大阻值处,则应将滑动变阻器的滑片P移至b端。
(2)[2][3]第4次测量时,电流表示数如图2所示,从图2可以看到,电流表的量程为0.6A,分度值为0.02A,指针指在刻度盘的中间,电流示数为0.3A。再从表格中得知,电压表的示数为3.0V,即小灯泡的电压为3.0V,根据欧姆定律的变换式可知,此时小灯泡的电阻为
根据电功率的公式可知,此时小灯泡的电功率为
(3)[4]第4次测量时,小灯泡的电阻为10Ω。从表中的数据可以看到,随着灯泡电压的增大,灯泡实际功率增大,灯丝温度升高,灯丝的电阻值在增大。小灯泡正常发光时,其电压为2.5V,这电压值在第3次实验与第4实验之间,那么电阻值也应该在第3次实验与第4实验之间。第3次实验是8Ω,第4实验是10Ω,则这电阻值在8Ω与10Ω之间。
故选②。
3.(2023·安徽·中考真题)如图所示的电路中,电阻。闭合开关,将单刀双掷开关掷于a端,电压表示数为;将切换到b端,电压表示数为1.5V,则电阻的阻值为 。
【答案】8
【解析】闭合开关,将单刀双掷开关掷于a端时,两电阻串联,电压表测量电源电压,此时电压表示数为,可知电源电压为2.5V;将切换到b端时,电压表测量R0两端电压,此时R0两端电压为,此时Rx两端电压为
由串联电路中电流处处相等,可得通过两电阻的电流相等,则有
由得
代入数据得
解得,的阻值为
4.(2019·安徽·中考真题)图甲为伏安法测电阻的实验电路图.
(1)闭合开关前,滑动变阻器的滑片P应置于 (选填“a”或“b”)端;
(2)小亮同学用完好的器材按图甲正确连接好电路,“试触”时,发现电流表的指针偏转很小;移动滑动变阻器的滑片,发现指针偏转仍然较小.产生该现象的原因可能是: ;
(3)电路调试完成后,某次实验中电压表和电流表示数如图乙和丙所示,则此时被测电阻两端的电压为 V ,该电阻的阻值为 Ω
【答案】 a 电流表量程过大 2.4 10
【解析】(1)闭合开关前,滑动变阻器的滑片P应置于阻值最大处的a端;
(2)小亮同学用完好的器材按图甲正确连接好电路,“试触”时,发现电流表的指针偏转很小;移动滑动变阻器的滑片,发现指针偏转仍然较小,故排除了电路中电阻过大的可能,故产生该现象的原因可能是:电流表量程过大;
(3)电路调试完成后,某次实验中电压表和电流表示数如图乙和丙,电压表选用小量程,分度值为则0.1V,此时被测电阻两端的电压为2.4V,电流表选用小量程,分度值为0.02A,电流为0.24A,由欧姆定律,该电阻的阻值为:.
5.(2015·安徽·中考真题)(1)如图甲,n个相同的电阻R并联,其总电阻可以用一个等效电阻R'表示(如图乙),请根据并联电路中电流、电压的规律和欧姆定律推证:R'=R/n.
(2)如图丙,A、B之间的电压U=220V,通过导线为远处的M、N之间的用电器供电,由于距离很远,导线AM和BN的电阻不可忽略,它们的总电阻用图中r表示,r=4Ω,若M、N之间并联10个阻值为R=400Ω的相同电阻,求通过导线AM的电流大小.
(3)试分析说明:在图丙的电路中,M、N之间并联的用电器越多,每一个用电器的实际功率越小.
【答案】(1);(2)5A;(3)见解析
【解析】试题分析:(1)n个电阻R并联,则I1=U1/R1,I2=U2/R2,⋯⋯,In=Un/Rn,,U=U1=U2=⋯⋯=Un, R=R1=R2=⋯⋯=Rn,I=I1+I2+⋯⋯+In= U1/R1+U2/R2+⋯⋯+Un/Rn=U/R,推得R,=R/n;(2)MN间接入的电阻R,=40Ω,R,与r是串联,则串联后的总电阻R串=44Ω,流过电路中电流为:I=U/R串=220V/44Ω=5A;(3)当MN间接入的用电器越多,则MN间的等效电阻越小,r两端分去的电压多,实际加在用电器两端电压少,从而用电器实际功率小.
6.(2018·安徽·中考真题)利用如图a所示的电路,可以研究通过小灯泡的电流跟加在它两端电压的关系.实验中使用小灯泡的额定电压为2.5V.
(1)请按照图a,将图b中的实物电路连接完整;
( )
(2)闭合开关S,当滑片从滑动变阻器的一端向另一端移动时,小灯泡两端的电压连续发生变化,于是可得到多组测量值(U,I),根据测量值画出小灯泡的I﹣U图象如图c所示.从图象可以发现:随着小灯泡两端电压从0逐渐增大(不大于额定电压),其灯丝的电阻值 (选填“不断增大”,“保持不变”或“不断减小”);
(3)在图a中,闭合开关,将片P从A端向B端移动.在此过程中,小灯泡两端的电压 (选填“不断变大”,“保持不变”或“不断变小”)
(4)考虑到电压表的电阻对电路的影响,每次电流表的示数比测量时通过小灯泡的实际电流 (选填“偏大”或“偏小”).
【答案】 不断增大 不断变大 偏大
【解析】(1)灯的额定电压为2.5V,故电压表选用小量程与灯并联,如下所示:
(2)由图c知,当电压为0.5V、1.5V、2.5V时,对应的电流大小分别为0.2A、0.4A、0.5A,由欧姆定律,对应的电阻大小分别为:2.5Ω、3.75Ω、5Ω,故灯丝的电阻值不断增大;
(3)在图a中,灯与变阻器PA部分并联后与变阻器的PB部分串联,闭合开关,将片P从A端向B端移动.PA部分电阻越来越大,根据并联电阻的规律,并联部分的电阻变大,PB部分电阻变小,由分压原理,并联部分的电压变大,即灯两端的电压不断变大;
(4)因电压表与灯并联,根据并联电路电流的规律,电流表的示数比测量时通过小灯泡的实际电流偏大.
7.(2014·安徽·中考真题)在测量额定电压为2.5V的某小灯泡电阻的实验中,实验电路图如图a所示.闭合开关,调节滑动变阻器,改变小灯泡两端的电压,相应地读取通过小灯泡灯丝的电流.下表中记录的是每次的测量值。
U/V
0
0.50
1.00
1.50
2.00
2.50
I/A
0
0.17
0.30
0.39
0.45
0.49
(1)以电压为横坐标、电流为纵坐标,将测量数据转换为坐标点,标记在坐标系中,如图b所示,请用平滑曲线将这些点连接起来 ;
(2)通过计算或根据所画的实验图线都可以发现,小灯泡灯丝的电阻值是 (选填“变化”或“不变”)的,且随着电压的升高,其阻值 ;(选填“变大”或“变小”)
(3)按照电路图a,在图c中将实物图连接起来 。
【答案】 变化 变大
【解析】(1)[1]依据表格中的数据,在坐标轴中分别描出电压与对应的电流的点,用平滑曲线将这些点连接起来。如图所示
(2)[2][3]由数据记录表可见,当电压为0.5V时,电流为0.17A,此时灯泡电阻为
当电压为1.5V时,电流为0.39A,此时灯泡电阻为
当电压为2.5V时,电流为0.49A,此时灯泡电阻为
可见小灯泡灯丝的电阻值是变化的,且随着电压的升高,灯丝温度升高,其阻值变大。
(3)[4]依据电路图按以下顺序连接电路,电流从电源正极出发,依次经过开关、滑动变阻器、电流表、灯泡回到负极,电压表并联在灯泡两端,测灯泡两端电压,如图所示
考法03 电功和电功率
1.(2025·安徽·中考真题)如图所示的电路中,电源电压保持不变,滑动变阻器的最大阻值为,、均为定值电阻,其中。当开关闭合,开关断开,滑动变阻器的滑片移至最左端时,电压表的示数为,电流表的示数为。
(1)求电阻两端的电压;
(2)求电阻的阻值;
(3)闭合开关、,将滑动变阻器的滑片P移至某一位置,此时整个电路消耗的电功率为,求滑动变阻器消耗的电功率。
【答案】(1);(2);(3)
【解析】(1)分析电路可知,当开关闭合,开关断开,滑动变阻器的滑片移至最左端时,、和滑动变阻器的最大阻值串联,电压表测、总电压,电流表测电路电流。则电阻两端的电压
(2)、总电阻为
则电阻的阻值
(3)根据串联电压规律,电源电压
闭合开关、,滑动变阻器和串联,将滑动变阻器的滑片P移至某一位置,此时整个电路消耗的电功率为,则此时电路中电流为
此时两端电压为
由串联电路电压规律可得滑动变阻器两端电压为
则滑动变阻器消耗的电功率
2.(2019·安徽·中考真题)完成下列单位换算:
(1)19.3g/cm3= kg/m3;(2)5kW·h= J
【答案】 1.93 ×104 1.8 ×107
【解析】(1)因为,所以,;
(2)因为,所以,.
3.(2015·安徽·中考真题)当天空中空气湿度很大、两块云层之间的电压很高时,原先不导电的空气就会变成导体,强大的电流可在瞬间通过天空,形成闪电.某次闪电的放电电流约为1×104A.,电压约1.8×108V,放电时间约为0.01s,则这次闪电释放的电能约为 J,合 kW·h.
【答案】 1.8×1010 5×103
【解析】[1][2]电能的大小等于电压电流和时间的乘积,故闪电一次放电电能W=UIt=1.8×108V×1×104A×0.01s=1.8×1010J=5×103kW·h
4.(2012·安徽·中考真题)某同学家的电子式电能表上个月月初、月末的表盘如图所示.表盘上“1600imp/kw•h”表示每用电1kw•h指示灯闪烁1600次.根据表盘上的信息,回答下列问题:
(1)该同学家上个月共用电多少kw•h?
(2)该同学家同时使用的用电器总功率不得超过多少?
(3)若只让一个标有“220V 484W”的电热器工作3min,观察到电能表的指示灯闪烁了32次,则该同学家的实际电压是多大?(设电热器的电阻不变)
【答案】(1)该同学家上个月共用电95kw•h.(2)该同学家同时使用的用电器总功率不得超过2200W.(3)该同学家的实际电压是200V.
【解析】(1)本月消耗的电能:W=12614.6kw•h﹣12519.6kw•h=95kw•h.
(2)∵“220V”表示这个电能表的额定电压,“10A”表示电能表的标定电流,
∴电能表正常工作时的最大功率为P=UI=220V×10A=2200W.
(3)∵电能表的指示灯闪烁了32次,
∴电热器消耗的电能为:W==0.02kw•h=7.2×104J,
而t=3min=180s
∴电热器的实际功率为P==400W,
又∵U额=220V,P额=484W,
∴电热器的电阻为:R==100Ω,
而P=,
∴该同学家的实际电压为U实==200V
5.(2024·安徽·中考真题)如图所示的电路中,电源两端电压为U=9V,R1、R2、R3均为定值电阻,其中R2=45Ω,R3=30Ω。
(1)当闭合开关S和S1,断开开关S2时,求R3两端的电压U3;
(2)当开关S、S1和S2均闭合时,求电流表的示数I;
(3)当闭合开关S,断开开关S1和S2时,电压表示数为6V,求R1消耗的电功率P。
【答案】1)9V;(2)0.5A;(3)0.6W
【解析】解:(1)由电路可知,当闭合开关S和S1,断开开关S2时,电路中只有R3,所以此时R3两端的电压U3等于电源电压,即U3=U=9V
(2)由电路可知,当开关S、S1和S2均闭合时,R1被短路,R2和R3并联,电流表测干路电流,根据并联电路电压的特点可知,R2和R3两端的电压等于电源电压,根据欧姆定律,则通过R2支路的电流为
通过R3支路的电流为
根据并联电路电流的特点,此时干路电流为I=I2+I3=0.2A+0.3A=0.5A
因此电流表的示数为0.5A。
(3)由电路可知,当闭合开关S,断开开关S1和S2时,R1和R3串联,电压表测R3两端电压,电流表测电路电流,此时电压表示数为6V,则电路电流为
根据串联电路电压的特点可知,R1两端的电压为U1=U-U3'=9V-6V=3V
则R1消耗的电功率为P=U1I'=3V×0.2A=0.6W
6.(2023·安徽·中考真题)为估测一个电热水壶烧水时的电功率,小林在壶中装入质量为1kg的水,接入家庭电路中,通电加热210s,水温从20℃上升到70℃。已知水的比热容为。
(1)求该过程中水吸收的热量;
(2)若电流产生的热量全部被水吸收,请通过计算估测该热水壶的电功率;
(3)用上述方案估测出的电功率与实际功率相比、偏大还是偏小?简要说明原因。
【答案】(1)2.1×105J;(2)1000W;(3)偏小;在加热的实际过程中是有热量损失的
【解析】(1)水吸收的热量为Q吸=cm(t2-t1)=4.2×103J/(kg•℃)×1kg×(70℃﹣20℃)=2.1×105J
(2)若电热水壶产生的热量全部被水吸收W=Q吸=2.1×105J
热水壶的加热功率为
(3)因为在加热的实际过程中是有热量损失的,例如:容器吸热、周围空气吸热等,所以第(2)问所得的功率比实际功率偏小。
7.(2022·安徽·中考真题)图甲为某电火锅的铭牌,其内部简化电路如图乙所示,R1、R2为阻值一定的电热丝,且。通过控制开关S1、S2的断开或闭合状态,可以让电火锅在不同档位工作。
(1)电火锅在低温挡工作时,开关S1、S2分别处于什么状态?
(2)求的值;
(3)若家庭电路的电压是,某插座的额定电流是,用该插座仅给电火锅供电,从安全用电和加热快这两个角度综合考虑,应选择哪个档位?说明理由。
××牌电火锅
额定电压
220V
额定功率
低温挡
500W
中温挡
1000W
高温挡
1500W
甲
【答案】(1)S1断开,S2闭合;(2);(3)中温挡
【解析】解:(1)根据可知,电火锅在低温挡工作时,电路中电阻应该最大,由题意可知,故当R2单独接入电路后,电路中的功率最小,为低温挡,此时开关S1断开,S2闭合。
(2)根据并联电路电阻规律可知,若R1、R2并联,电路中电阻最小,根据可知,功率最大,为高温挡,由(1)可知当R2单独接入电路后,为低温挡,所以R1单独接入电路后,为中温挡,根据可知,R1、R2的阻值之比为
(3)该插座最大允许接入的最大功率为
所以功率之间关系为
从安全用电和加热快这两个角度综合考虑选用中温挡。
8.(2011·安徽·中考真题)如图所示的电路,电源电压不变,闭合开关,当滑动变阻器的滑片向右移动时 ( )
A.电压表示数变大,电流表示数变小,灯泡变暗
B.电压表示数变小,电流表示数变大,灯泡变亮
C.电压表示数变小,电流表示数变小,灯泡变暗
D.电压表示数变大,电流表示数变大,灯泡变亮
【答案】B
【解析】如图所示的电路,电源电压不变,闭合开关,当滑动变阻器的滑片向右移动时 ,滑动变阻器的电阻变大,滑动变阻器与灯泡是串联,所以总电阻变大,电源电压不变,所以电流表的示数变小。根据U =RI,灯泡的电阻不变,电流变小,所以灯泡的电压变小,根据串联电路电压特点,总电压等于所有用电器两端电压之和,所以滑动变阻器两端电压增大。所以电压表的示数变大。灯泡的亮与暗是由灯泡的实际电功率决定,根据P =I2 R,灯泡的电阻不变,电流变大,所以灯泡的实际电功率变大,灯泡变亮。
故选B。
9.(2017·安徽·中考真题)如图所示,滑动变阻器的滑片P处于中间位置,闭合开关S,两个灯泡均能发光(假设灯丝电阻不变),此时,将滑动变阻器的滑片P向右移动,则
A.L1和L2都变亮
B.L1变暗,L2变亮
C.L1变亮,L2变暗
D.L1和L2都变暗
【答案】B
【解析】由电路图可知,灯泡L2与滑动变阻器R并联后再与灯泡L1串联,将滑动变阻器的滑片P向右移动,滑动变阻器接入电路中的电阻变大,并联部分的电阻变大,电路的总电阻变大,由I=U/R可知,干路中的电流变小,由U=IR可知,L1两端的电压变小,因灯泡的亮暗取决于实际功率的大小,所以,由P=UI可知,灯泡L1的实际功率变小,L1的亮度变暗,故AC错误;因串联电路中总电压等于各分电压之和,所以,并联部分的电压变大,因并联电路中各支路两端的电压相等,所以,灯泡L2两端的电压变大,由题知灯丝电阻不变,根据,L2的实际功率变大,亮度变亮,故B正确,D错误.
答案为B.
10.(2013·安徽·中考真题)某家庭用一个标有“220V,1000W”的电热水器来烧水.该电热水器正常工作20min,可将质量为5kg温度为20℃的水加热到60℃.水的比热容为4.2×103J/(kg·℃).求这段时间内:
(1)水吸收的热量.
(2)电热水器消耗的电能.
(3)电热水器的热效率(水吸收的热量与消耗的电能之比叫热效率).
【答案】(1)8.4X105J(2)1.2X106J(3)70%
【解析】(1)根据比热容的定义,每千克水升高一摄氏度吸收热量已经知道了,那么5千克的水升高一摄氏度就乘以水的质量,那么有20摄氏度升高到60摄氏度,也就是升高了40摄氏度,就需要再乘以升高的度数了
(2) 电热水器消耗的电能,我们需要知道功率,知道时间,而却要注意单位的换算,如果功率单位为KW那么时间单位就取h,结果就是度.如果功率是W,时间单位就要换算成秒,20分钟也就是1200秒.电能的单位就是焦耳
(3)水吸收的热量和消耗的电能已经有前面计算处理,需要提醒的是单位,因为水吸收的热量单位是焦耳,而计算的电能如果单位是度也就是千瓦时的话要换算成焦耳,即相同的单位才能比,一千瓦时等于3600000焦耳
11.(2012·安徽·中考真题)李明同学设计了图示电路测量小灯泡的电功率。
(1)根据图示电路(实物图),在方框内画出电路图;
(2)闭合开关前。滑动变阻器的滑片应移至 (选填“A”或“B”)端;
(3)实验时,电压表的示数为U,电流表的示数为I,该同学利用P=UI计算出小灯泡的电功率。若考虑电表的电阻对测量的影响,则电功率的测量结果与真实值相比偏 (选填“大”或“小”),原因是 。
【答案】 A 大 电流表的测量值偏大
【解析】(1)[1]根据实物图画出电路图,灯泡与电流表、滑动变阻器串联,电压表与小灯泡并联,画电路图如图所示。
(2)[2]由电路图知,当滑动变阻器滑片在A端时,滑动变阻器接入电路的阻值为最大阻值,因此闭合开关前,滑动变阻器滑片应移至A端。
(3)[3][4]由电路图知,电压表并联在灯泡两端,电压表的测量值U与真实值相等;电流表测的是流过灯泡与流过电压表的电流之和,电流表的测量值I比真实值大,因此由P=UI求出的测量值比真实值大。
考法04 焦耳定律
1.(2025·安徽·中考真题)图示电路中,电源电压保持不变,、均为定值电阻,其中。闭合开关,电流表的示数为,通电整个电路共产生的热量,则电阻产生的热量为 。
【答案】2
【解析】由图可知,闭合开关后,电路为并联电路,电流表测的电流,则通电,产生的热量为
根据并联电路的特点可知,整个电路产生的热量等于各支路电阻产生的热量之和,则电阻产生的热量为
2.(2024·安徽·中考真题)如图所示,电源两端电压为6V,电阻R2=20Ω,闭合开关S,电压表示数为4V,则通电100s整个电路产生的热量为 J。
【答案】120
【解析】由电路图可知,两电阻串联,电压表V测R2两端的电压,根据串联电路电压的特点,通过电路的电流是
则通电100s整个电路产生的热量为Q=W=UIt=6V×0.2A×100s=120J
3.(2022·安徽·中考真题)如图所示,电源电压保持不变,电阻、。闭合开关,则通电,电阻产生的热量为 。
【答案】10
【解析】因为串联电路中总电阻等于各分电阻之和,所以电路中总电阻为
根据欧姆定律可得,电路中电流为
根据焦耳定律可得,通电,电阻产生的热量为
4.(2021·安徽·中考真题)图示电路中,电源电压不变,电阻R1 =30Ω,R2 =60Ω,闭合开关S,电流表A的示数为0.3A,则通电1min电阻R1产生的热量为 J。
【答案】72
【解析】由图可知,两个电阻并联,电流表测量干路中的电流,电路的总电阻
电源电压U=IR=0.3A×20Ω=6V
通电1min电阻R1产生的热量
5.(2020·安徽·中考真题)如图所示的电路中,电源电压U=9V,电阻R1=200Ω,R2=100Ω,则通电1min该电路产生的热量为 J。
【答案】16.2
【解析】由电路图可知,两个电阻串联,故电路的电流为
则通电1min该电路产生的热量为
6.(2019·安徽·中考真题)图示电路中,U=12V.,R1=6Ω,R2=3Ω,R3=4Ω.当S2断开, S1闭合时,电阻R1消耗的电功率为 W;当S1、S2都闭合时,6s内电流通过R2产生的热量是 J.
【答案】 8.64 32
【解析】当S2断开,S1闭合时,电阻R1和R3串联,电路的电流:,电阻R1消耗的电功率:=(1.2A)2×6Ω=8.64W;当S1、S2都闭合时,电阻R1和R2先并联,再和R3串联,R1和R2并联的总电阻:,干路中的电流:,则电阻R2两端的电压:U2=I′R=2A×2Ω=4V,6s内电流通过R2产生的热量:.
7.(2018·安徽·中考真题)某导体的电阻为20Ω,当通过它的电流为2A时,则其1min产生的热量为 J.
【答案】4800
【解析】通电时间,导体产生的热量:.
故答案为4800.
8.(2017·安徽·中考真题)车床照明灯的额定电压是36V,它正常工作时灯丝的电阻是24Ω,则该照明灯正常工作时,消耗的电功率是 W,工作30min,电流通过灯丝产生的热量是 J.
【答案】 54 97200
【解析】[1]已知车床照明灯的额定电压是36V,它正常工作时灯丝的电阻是24Ω,则该照明灯正常工作时,消耗的电功率
[2]工作30min,电流通过灯丝产生的热量是Q = W=Pt=54W×30×60s=97200J.
9.(2016·安徽·中考真题)图中电源电压保持不变,灯泡标有"6V,3W字样,当开关s闭合时.灯泡L正常发光,电流表的示数为0.8A,则电阻R= Ω..通电10s. R产生的热量为 J.
【答案】 20Ω 18J
【解析】当闭合开关S时,灯L正常发光,说明电源电压为U=6V,电流表测的是总电流,则I=0.8A,
由P=UI可知,灯泡中的电流IL =P额/U额=3W/6V=0.5A,
根据并联电路的干路电流等于各支路电流之和可知:电阻中的电流IR=I-IL =0.8A-0.5A=0.3A,
由I=U/R得,电阻R=U/IR=6V/0.3A=20Ω;
通电1min电阻R产生的热量Q=W=UIRt=6V×0.3A×10s=18J。
10.(2014·安徽·中考真题)如图所示的电路中,电源电压保持6V不变,电阻R1=10Ω,R2=20Ω,闭合开关S,则R1消耗的电功率为 W;若通电30s,电阻R2产生的热量为 J.
【答案】 0.4 24
【解析】[1]由电路图可知,两电阻串联,电路的总电阻R=R1+R2=10Ω+20Ω=30Ω
根据欧姆定律可得,电路中的电流
电阻R1的电功率P1=I2R1=(0.2A)2×10Ω=0.4W
[2]电阻R2产生的热量Q2=I2R2t═(0.2A)2×20Ω×30s=24J
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