3.4.2 欧姆定律——欧姆定律应用及电路分析(高效培优·讲义)科学新教材浙教版八年级上册
2026-08-17
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精品
资源信息
| 学段 | 初中 |
| 学科 | 科学 |
| 教材版本 | 初中科学浙教版八年级上册 |
| 年级 | 八年级 |
| 章节 | 第4节 欧姆定律及其应用 |
| 类型 | 教案-讲义 |
| 知识点 | 电路,欧姆定律 |
| 使用场景 | 同步教学-新授课 |
| 学年 | 2026-2027 |
| 地区(省份) | 浙江省 |
| 地区(市) | - |
| 地区(区县) | - |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 19.20 MB |
| 发布时间 | 2026-08-17 |
| 更新时间 | 2026-08-17 |
| 作者 | 倪胡不归fy |
| 品牌系列 | 学科专项·举一反三 |
| 审核时间 | 2026-08-17 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/59213736.html |
| 价格 | 3.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
|---|
摘要:
本讲义聚焦欧姆定律应用及电路分析核心知识点,系统梳理欧姆定律公式计算(三同原则)、伏安法测电阻(原理与实验误差分析)、串并联电路规律(电流、电压、电阻特点)及动态电路分析(滑动变阻器、开关通断、敏感电阻引起的变化),构建从基础应用到复杂问题解决的递进式学习支架。
该资料以科学思维与探究实践为特色,通过“避坑指南”提供等效电路法、比例法等解题通法,培养模型建构与推理论证能力。伏安法测电阻实验强调滑动变阻器作用及误差分析,真题与分层练习助力学生自主学习,课中辅助教师高效教学,课后帮助学生查漏补缺,提升解决实际电学问题的能力。
内容正文:
3.4.2欧姆定律——欧姆定律应用及电路分析
目录
01 本节导航·目标清单
02 教材精研·内容全解
考点01 欧姆定律应用
考点02 伏安法测电阻
考点03 电路分析与应用
03 避坑指南·解题通法
角度01 滑动变阻器引起的电路变化
角度02 开关通断引起的电路变化
角度03 敏感电阻引起的电路变化
04 真题闯关·溯源演练
05 课后三阶·精准练习
目标导航
方法指导
1. 能用欧姆定律公式做简单计算
2. 了解伏安法测电阻原理及方法
3. 分析串并联电路电压、电流、电阻规律,并能解决基础电学问题
1. 练习欧姆定律计算题,学会分析串并联电路特点解决电学问题
2. 运用电表和滑动变阻器测量电阻
考点01 欧姆定律应用
1. 欧姆定律的基本应用——简单计算
(1)三个公式的使用场景
求电流:(已知电压和电阻)
求电压:U=IR(已知电流和电阻)
求电阻:(已知电压和电流)
(2)计算时的“三同”原则
同一性:I、U、R必须属于同一段导体或同一个用电器。
同时性:三者必须是同一工作状态下的值。
单位统一:电压用伏特(V)、电流用安培(A)、电阻用欧姆(Ω)。
2. 动态电路分析
(1)滑动变阻器引起的动态变化
串联:滑片移动 → 接入电阻变化 → 总电阻变化 → 总电流变化 → 定值电阻两端电压变化。
并联:滑片移动 → 所在支路电阻变化 → 该支路电流变化 → 干路电流变化(但另一支路不受影响)。
(2)开关通断引起的动态变化
开关闭合/断开 → 电路结构改变(串联变并联或反之)→ 总电阻、总电流、各元件电压重新分配。
【温馨提示】
常用解题方法与思维训练
1.等效电路法
画出简化后的等效电路图,标出已知量和未知量,避免混淆。
2.比例法
利用串、并联电路的比例关系快速求解,减少计算步骤。
3.方程法
针对复杂电路(如多个开关、多状态),列出不同状态下的欧姆定律方程,联立求解。
4.极值法
分析滑动变阻器滑片移动到端点时,电路中的最大电流、最小电压等安全范围。
5.图像分析法
学会识别 I−U 图像:斜率代表电阻的倒数(k=1/R),直线越陡电阻越小。
1.甲图是小科同学设计的简易坐位体前屈测试仪的测试示意图,乙图为简化原理图,使用过程中,电源电压不变,当测试的同学没有推动测试仪的滑块时,滑动变阻器的滑片位于最左端,当测试的同学向前推动测试仪的滑块时,滑动变阻器的滑片随之向右移动,装置利用某电表的示数大小来表示成绩的好坏,电表示数越大,代表成绩越好,则下列分析不正确的是( )
A.该装置是用电压表的示数用来反映被测试者的成绩
B.若定值电阻过小,闭合开关后可能会损坏电流表
C.相同成绩时,定值电阻的电阻值越大,电压表示数越大
D.被测试者成绩越好,电压表与电流表的比值越大
2.如图为一握力计的电路示意图,AB为粗细均匀的长为L的电阻导体,金属板N固定不动,金属板M可带动金属片P滑动,MN是弹簧,电源电压保持不变,以电压表的示数U为纵坐标,各点离A点的距离x为横坐标,则U随x变化的图像应为( )
A. B. C. D.
3.在如图甲所示的电路中,当开关S从2转到1时,根据电流表和电压表对应的示数,在坐标图中描绘出相应的点,如图乙所示,则电源电压为________V,电阻的阻值为________。
4.如图所示,滑动变阻器上标有“20Ω 2A”字样,当滑片P在中点时,电流表读数为0.4安,电压表读数为8伏,求:
(1)电阻的阻值;
(2)电源电压为多少?
(3)滑动变阻器移到最右端时,电流表和电压表的读数。
考点02 伏安法测电阻
【实验原理】
【实验电路】
【实验分析】
(1)滑动变阻器的作用
①保护电路;
②改变被测电阻两端的电压,得到多组数据。
(2)多次测量的目的是通过求电阻的平均值来减小实验误差。
(3)若用伏安法测小灯泡电阻不需要多组数据求平均值,因为小灯泡电阻随温度升高而增大,求平均值没有意义。
【温馨提示】
1. 若电流表外接(电压表直接并联在电阻两端),测得的电阻偏小(因为电压表分流)。
若电流表内接(电流表在电压表内侧),测得的电阻偏大(因为电流表分压)。
初中通常采用外接法(电压表直接并在电阻两端),认为电压表内阻很大,分流可忽略。
2. 定值电阻的伏安特性曲线是直线,而小灯泡的伏安特性曲线是弯曲的(因为温度变化导致电阻变化),不能用平均值法测小灯泡电阻(应取某组值作为该温度下的电阻)。
1.如图所示,是电学中常见的电路图,在两点间分别接入下列选项中加点字的元件,并进行对应实验,对滑动变阻器在此实验中的作用描述正确的是( )
A.探究电流与电阻的关系一一改变定值电阻两端电压,多次测量减少误差
B.探究电流与电压的关系一一必须调节电阻两端电压成倍数变化
C.测量定值电阻的阻值一一多次测量求平均值,减小误差
D.测量小灯泡的电阻——改变小灯泡两端电压,求小灯泡电阻的平均值
2.小科同学为了研究小灯泡的电阻变化特点选用如图甲所示的器材,其中电源电压为6V,小灯泡正常工作时电压为2.5V(灯丝电阻约为12Ω左右)。
(1)用笔画线代替导线,将图甲所示的实物电路连接完整 ____________。
(2)检查电路连接无误后,将滑动变阻器的滑片移动至D端,闭合开关S,灯泡不亮,电压表和电流表均有一定的示数。产生这一现象的原因可能是________________________________________________。
(3)为了能测量小灯泡正常工作时的电阻,应选用下列哪种规格的滑动变阻器____________。
A.10Ω1A B.50Ω0.5A C.100Ω0.1A
(4)通过小灯泡的电流随它两端电压变化的关系(图乙),分析图像可知该小灯泡正常发光时的电阻约为____________Ω。
3.某科学兴趣小组用图1甲所示的电路测未知电阻R的阻值,电源电压恒为3 V。
(1)用笔画线代替导线将图甲电路连接完整,要求:滑动变阻器的滑片向端移动时,电压表示数变大。
(2)正确连接电路后,闭合开关,观察到无论如何移动滑片,电压表示数始终为3 V,电流表示数为0,则故障可能是__________________。
(3)排除故障后,闭合开关,将滑动变阻器的滑片移到某处时,电压表示数为1.5 V,电流表的示数如图乙所示,则被测电阻的阻值为______ 。
(4)该小组同学又设计了如图2所示方案,其中电压恒定且未知,是已知阻值的定值电阻,实验中只能闭合或断开开关,其中能够测量出阻值的电路有 (填字母,可多选)。
A. B. C. D.
考点03 电路分析与应用
串并联电路电压、电流、电阻规律
项目
串联电路
并联电路
电流特点
串联电路中各处电流均相等,即I1=I2=I3=…=In
并联电路干路中的电流等于各支路中的电流之和,即I=I1+I2+I3+…+In
电压特点
串联电路两端的电压等于各部分电路两端的电压之和,即U=U1+U2+…+Un
在并联电路里,各支路两端的电压相等,且等于电源电压,即U=U1=U2=…=Un
电阻特点
串联电路的总电阻等于各串联电阻之和。即。
并联电路中的总电阻的倒数等于各并联电阻的倒数之和。即。
分配特点
在串联电路中,各串联电阻起到分担电源电压的作用,各电阻分担的电压与其电阻大小成正比。即
在并联电路中,各支路中的电流跟各支路电阻成反比。各电阻起到分流的作用。即。
【温馨提示】
1. 电阻的串联相当于增加了电阻的长度,总电阻比每个电阻都大。电阻的并联相当于增加了电阻的横截面积,总电阻比每个电阻都小。
2. 并联电路中,一条支路电阻增大,干路电流减小,但另一支路电流不变,两个支路互不影响,若此时多并联一个电阻,则干路电流就增加这个支路的电流,我们可以根据并联电路这个特点计算电阻值。
1.如图是一个定值电阻R和一个小灯泡L的U-I图象,下列说法中正确的是( )
A.L为定值电阻
B.R的电阻为5Ω
C.若把R和L并联,电源电压为2V时,电路中的总电流为0.25A
D.若把R和L串联,电路电流为0.1A时,电路中的总电阻为15Ω
2.如图所示电路,当开关闭合后,电流表A1、A2的示数比,则电阻比__________,电流表A1、A3的示数比__________。
动态电路分析
1. 动态电路分析“三步法”
第一步:判断电路连接方式(串联/并联),画出等效电路(去表:电压表看成断路,电流表看成导线)。
第二步:判断电表测量对象(电压表测谁,电流表测谁)。
第三步:分析局部电阻变化→总电阻变化→总电流变化→根据串并联特点分析各支路电压、电流变化。
2. 串联电路典型模型
定值电阻R₁与滑动变阻器R₂串联,电流表测总电流,电压表测定值电阻R₁两端电压。
滑片右移(R₂变大)→总电阻变大→总电流变小(电流表示数变小)→R₁两端电压U₁=IR₁变小(电压表示数变小)。
若电压表测R₂两端电压:滑片右移→R₂变大→U₂=U-U₁,U₁变小→U₂变大(电压表示数变大)。
结论:串联电路中,电压表与滑动变阻器“同向变化”(滑片移向阻值大的一侧,电压表示数变大)。
3. 并联电路典型模型
定值电阻R₁与滑动变阻器R₂并联,电流表A₁测R₁支路,A₂测R₂支路,A测干路,电压表测电源电压。
滑片移动时:电压表示数不变(始终等于电源电压)。
R₁支路电流不变(因为R₁两端电压不变)。
R₂支路电流随R₂变化(滑片右移,R₂变大,I₂变小)。
干路电流I=I₁+I₂,随I₂变化(滑片右移,I₂变小,I变小)。
结论:并联电路中,一条支路电阻变化不影响另一支路电流,只影响干路电流。
4. 开关通断引起的电路结构变化
开关闭合可能将某电阻短路、或改变串并联关系。
分析方法:先画出开关通断后的等效电路,再按静态电路分析。
角度01 滑动变阻器引起的电路变化
1.如图所示电路,电源电压保持不变,闭合开关S,当滑动变阻器的滑片P从a端向b端滑动时( )
A.电压表V2示数与电流表A示数比值变大
B.电压表V1示数与电流表A示数比值变小
C.电流表A示数变大,电压表V1示数变大
D.电流表A示数变大,电压表V2示数变大
2.如图所示的电路中,电源电压恒定为6V,变阻器R1标有“20Ω,0.5A”字样,定值电阻R2标有“10Ω,1A”字样若电流表的量程为“0~0.6A”,电压表的量程为“0~3V”,滑片移动时,在保证电路安全的情况下,下列说法正确的是( )
A.电流表变化范围0.3A~0.6A
B.电压表变化范围1.5V~3V
C.滑动变阻器阻值范围2Ω~10Ω
D.滑片移动过程中,电压表变化量与电流表变化量的比值增大
3.如图是一种自动测定汽车油箱内油面高度的装置。为定值电阻,R是滑动变阻器,它的金属滑片P连在滑杆的一端,滑杆可绕O点转动。从电流表(可改装成油量表)指针所指的刻度就可知道油箱内油面高低,当油面下降时,滑片P的位置将会________(选填“上移”或“下移”),电流表的示数将________(选填“变大”、“变小”或“不变”)。电流表的示数与油箱里的油的深度________(选填“成”或“不成”)正比关系。
角度02 开关通断引起的电路变化
1.如图所示电路,当开关S闭合时,电压表V示数不变。电流表示数变化的情况是( )
A.A1变大,A2不变
B.A1不变,A2变小
C.A1不变,A2不变
D.A1变大,A2变小
2.如图所示的电路中,电源电压恒定不变,当开关S闭合时( )
A.电压表示数变小,电流表示数变小,灯变暗
B.电压表示数变大,电流表示数变大,灯变亮
C.电压表示数不变,电流表示数不变,灯的亮度不变
D.电压表示数不变,电流表示数变小,灯变暗
角度03 敏感电阻引起的电路变化
1.如图所示为某居住小区门口利用光敏电阻设计的行人监控装置,R1为光敏电阻,它的阻值随光照的增强而减小,R2为定值电阻,A、B间接监控装置,则下列说法正确的是( )
①当有人通过而遮蔽光线时,A、B间的电压增大
②当有人通过而遮蔽光线时,A、B间的电压减小
③当仅增大R2的阻值时,A、B间的电压增大
④当仅减小R2的阻值时,A、B间的电压增大
A.①③ B.①④ C.②③ D.②④
2.为保护视力,很多电子产品都增加了“屏幕提醒”功能。其原理如图乙所示,R0为定值电阻,R为距离传感器,眼睛与电子屏幕的距离越近,其阻值越小,当电表示数大于设定值时,会进行提示。下列分析正确的是( )
A.图乙中的电表,是用电流表改装的
B.电路中的R和R0并联
C.眼睛距离屏幕越近,电路电流越大
D.眼睛距离屏幕越远,电表示数越大
1.(2023·浙江湖州·中考真题)某项目化学习小组从课堂中了解到盐溶液也能导电。小组成员拿了一根弹性很好的乳胶管,里面灌满一定浓度的盐水,两端用金属圆片电极密封,形成一段封闭的盐水柱,长度20厘米。在老师的指导下,选用了下列器材,对盐水柱的电阻进行探究(过程中盐水柱温度变化和化学变化不计):[器材选择]学生电源12伏,电流表(0~5毫安),电压表(0~3伏,0~15伏),滑动变阻器(0~10千欧)。[电路连接]小组设计了电路图,根据电路图连接实物。
(1)根据实验要求,用笔画线作为导线完成实物图的连接;________
[实验数据]正确连接电路后,闭合开关,调节滑动变阻器,测得多组数据如下表:
实验记录表
实验次数
1
2
3
电压表示数(伏)
3.6
7.2
10.2
电流表示数(毫安)
1.25
2.40
3.48
盐水柱电阻(千欧)
?
3.00
2.93
(2)分析表中三组数据,该盐水柱的电阻为________千欧;(结果保留两位小数)
(3)有小组成员提出,金属丝的电阻与金属丝的长度、横截面积、材料有关,盐水柱的电阻是否也与这些因素有关呢?
[实验方案设计]
①探究盐水柱的电阻与长度的关系。小组成员利用乳胶管弹性好的特性,通过拉长来改变盐水柱长度,进行探究。你觉得此设计是否合理________,请说明理由___________________________________________;
②探究盐水柱的电阻与横截面积的关系……
③探究盐水柱的电阻与盐水浓度的关系……
2.(2022·浙江宁波·中考真题)老师给小宁一个暗箱,其表面有两个接线柱M、N,它们之间电阻值恒定不变。小宁利用如图甲所示电路(电源电压不变)进行实验:在开关S、S1都闭合和开关S闭合、S1断开两种情况下,改变电阻箱的阻值,读取电流表示数,绘制了如图乙所示的电流表示数I随变化的曲线。由上述信息可知:
(1)电源电压U为___________V;
(2)为___________Ω;
(3)图乙中曲线___________(填“A”或“B”)是根据开关S、S1都闭合时测得的实验数据绘制的;
(4)老师告诉小宁,暗箱的M、N之间只接有两个定值电阻:一个阻值为(值已知),另一个阻值未知,假设为。求的值。(用、表示)___________
⚡基础速刷
1.如图所示为小明安装的光敏电阻自动计数器的示意图。其中为光源,B为由电动机带动的匀速运行的自动扶梯,为光敏电阻,为定值电阻。每当扶梯上有顾客经过,挡住由射向的光线时,的电阻值就增大,计数器就计数一次,此时电阻两端的电压将( )
A.变大
B.变小
C.不变
D.先变大,后变小
2.如图所示的电路,电源电压保持不变,闭合开关 S1、S2,电压表示数为 3V,电流表示数为 0.3A,断开S2后,电压表示数为2V,则下列判断正确的是( )
A.R1阻值为20Ω
B.R2阻值为10Ω
C.电源电压为3V
D.电源电压为2V
3.如图所示,开关S闭合,两个灯均正常发光,电流表的示数为0.8 A,电流表的示数为0.5 A,电压表V的示数为8 V。下列判断不正确的是( )
A.灯和并联
B.电源电压为8 V
C.灯的电流为0.3 A
D.灯的电阻为
4.小科同学在探究“通过导体的电流与其两端电压的关系”时,将记录的实验数据通过整理作出了图像,下列说法中正确的是( )
A.导体R的电阻大于导体L的电阻
B.导体R的电阻与导体两端的电压成正比,与导体的电流成反比
C.若把导体R和导体L并联,电源电压为2伏时,电路中的总电流为0.5安
D.若只把导体R和导体L串联到电源两端,电路电流为0.1安时,此时电路中的总电阻为15欧
5.在图甲、乙电路中,电源电压不变,闭合开关S并将滑动变阻器的滑片P都向右移动,电压表V和电流表A的示数( )
A.V变小,A变小
B.V变大,A不变
C.V变小,A不变
D.V变大,A变小
6.小新秋假时参观了浙江科技馆,对馆内的自动测温装置(如图甲)进行了仔细观察,它的测温电路可简化为图乙,其中的“恒流源”是一个特殊电源(不管电阻R是否变化,通过R的电流大小保持不变)。电阻R的阻值随温度的变化规律如图丙所示,通过数字电压表的示数可反映环境的温度。某次环境温度从20℃上升到30℃,电压表的示数变化了8毫伏。当温度的变化值相同时,电压表示数的变化值越大,该测温装置的灵敏度越高。下列说法错误的是( )
A.每升高1℃,R的阻值增大0.4欧姆
B.通过R的电流为2毫安
C.环境温度为20℃时,电压表的示数为216毫伏
D.若要增大该测温装置的灵敏度,可换一个电流值更小的恒流源
7.如图所示,电源两端电压保持不变,闭合开关S1和S2,电流表和电压表都有示数;然后只断开开关S2,下列判断正确的是( )
A.电流表示数变小,电压表示数变大
B.电流表示数变小,电压表示数变小
C.电流表示数变大,电压表示数变小
D.电流表示数变大,电压表示数变大
8.如图甲为发光二极管。现将该发光二极管接入图乙电路,探究其工作特性。已知发光二极管正常工作电压为3 V,电源电压恒定为4.5 V。闭合开关后发光二极管处于导通状态,移动滑动变阻器的滑片,改变发光二极管两端电压与电路电流,记录多组实验数据,绘制出电压表示数与电流表示数的关系图像,如图丙所示。结合以上信息,判断下列说法正确的是( )
A.发光二极管工作时将电能主要转化为热能
B.将滑动变阻器滑片P向左移动,电流表示数变小
C.由丙图可知发光二极管的电阻不变
D.对调电源正负极,此时电压表的示数为4.5 V
9.某同学用如图所示的其中一个电路做实验,电源电压恒定,R1为定值电阻,逐渐改变滑动变阻器R2连入电路中的阻值大小,记录电流表和电压表的示数如表所示。该实验所用的电路是( )
I/A
0.08
0.09
0.10
0.14
0.16
0.19
U/V
0.82
0.90
1.05
1.44
1.65
1.94
A. B. C. D.
10.按如图所示电路研究电流与电压的关系。已知电源电压为6V,为定值电阻,滑动变阻器,标有“20Ω1A”的字样,电流表量程为“0~0.6A”,电压表量程为“0~3V”。完成下列问题:
(1)闭合电路前,应该将滑动变阻器滑片滑至最___________ (选填“左”或“右”)处;
(2)闭合开关后,电流表无示数,电压表示数接近电源电压,出现此故障的原因可能是________;
(3)若,为保证电路安全,滑动变阻器允许接入电路的最小阻值为________。
🚀能力跃升
1.如图甲,电源电压保持不变,为定值电阻,为滑动变阻器,电压表的量程均为。闭合开关,调节滑动变阻器阻值从最大逐渐变小,得到两电压表示数倒数与接入电路的阻值倒数的关系图像如图乙所示,则电源电压为_________V,为保证电路安全,接入电路的阻值范围为_________。
2.如图甲所示的电路中,电源电压恒定。闭合开关S后,滑动变阻器的滑片P由一端移到另一端时,测得其中一电压表示数U与电流表示数I的变化关系如图乙所示。
(1)滑动变阻器的最大阻值为________Ω。
(2)当滑动变阻器的滑片P位于中点时,电压表V1的示数为________V。
(3)若实验过程中电压表V1与V2示数的比值变小,则可以推断滑片P在向________端移动(填“a”或“b”)。
3.小明和小科分别做“测小灯泡电阻”和“测定值电阻阻值”的实验。图1是小明测标有“2V”字样的小灯泡电阻的实验电路图,图2是根据实验数据绘出的图像。
(1)闭合开关前,小明应将滑动变阻器的滑片移到________端(填“a”或“b”)。
(2)开关闭合后,发现电流表无示数,电压表有示数,则可能的电路故障是________。
(3)小灯泡正常发光时,灯丝电阻为________Ω。
(4)小科在测量定值电阻的阻值时发现电压表已经损坏而无法使用,于是他设计并进行了如下实验:
①将和定值电阻按图3电路图连接好实物电路;
②闭合开关,断开,读出电流表的示数;
③闭合开关,断开,读出电流表的示数;
④________(用含、、的式子表示)。
4.新国标电动汽车具有车速提醒功能,当车速过快时,提醒驾驶员减速。图甲为该提醒功能的简化电路图,电源电压伏,定值电阻欧,是阻值随车速变化而变化的电阻,其关系如图乙所示。当车速达到120千米/时,观察到电压表示数为10伏,且报警铃声响起。
(1)当汽车不断加速时,电压表示数______(填“变大”“不变”或“变小”)。
(2)当车速减为零时,通过R的电流为多少?
(3)图乙中a的值为多少?
5.如图甲是某电子秤的原理示意图,电源电压为6V保持不变,为定值电阻,托盘下方的电阻为压敏电阻,其电阻大小与托盘内所放物体质量m大小的关系图如图乙所示。电流表表盘可直接读取质量。
(1)当托盘为空时,电阻________Ω;
(2)若托盘为空时,电流表示数为,求定值电阻的阻值;
(3)若放入某物体后,电流表示数为,求该物体的质量大小;
(4)该电子秤以4节干电池为电源,长久使用后电源电压会下降。请判断此时电子秤测量值和真实值的大小关系并说明理由。________(选填“大于”、“小于”或者“等于”)理由:_________________
_______________________________________________________________________________。
🌟思维挑战
1.灯光自动控制系统是一种可以自动感知环境的光照强度,自动调整开、关状态和灯光亮度的智能化系统,这种系统环保节能,逐渐走入我们的生活。某小组开展了“设计灯光自动控制”项目化学习活动。下面是该小组同学交流的实践过程,请帮助他们完成下列内容:
光照强度E/cd
1
2
3
4
5
6
光敏电阻R/Ω
80
50
30
24
20
18
【项目分解】
①设计光自动控制灯的开、关状态
②设计光自动控制灯的亮度
【项目实施】
(1)设计光自动控制灯的开、关状态
小组同学利用光敏开关,设计了如图甲所示的电路图,根据照明需要,在_______(选填“有光”或“无光”)时,光敏开关闭合,灯泡发光,反之灯泡熄灭。
(2)设计光自动控制灯的亮度经过大家讨论,为实现光自动控制灯的亮度,需要阻值随光照强度变化的光敏电阻,查阅资料后获得某光敏电阻的阻值与光照强度的关系如表格所示(其中E是表示光照强度的物理量,单位为cd),小兰设计了如图乙所示的电路图。小明分析表格数据,发现随着光照强度的增加,光敏电阻的阻值_______,据此小明认为小兰的设计虽然能达到光控亮度的目的,但实际并不合理,不合理之处是_______。
经过查阅资料大家发现实际生活中的光控灯电路结构复杂得多,还有很多我们没有学到的知识,进而激发了大家进一步学习的兴趣,对未来充满期待。
【项目拓展】地铁中均安装了烟雾报警器,一旦有烟雾产生,烟雾报警系统就会报警,地铁随即自动减速甚至停车。“烟雾报警器”的简化原理图如图丙所示,烟雾报警器有一个外部光无法进入的烟室,其中装有激光发射器和带有光敏电阻的电路,电路中电源电压为18V,R0为定值电阻,R为光敏电阻(阻值与光照强度的关系与上表相同)。
(3)开关闭合后,当烟雾进入烟室后,遮挡射向R的激光,当光照强度为5cd时,电压表示数为12V;当烟雾浓度达到一定程度,光照强度降低到2cd时,就会触发报警系统,此时电压表示数为_______V,定值电阻R0为_______Ω。
(4)烟雾报警器触发报警系统的电压保持一定,若减小定值电阻的R0阻值,烟雾报警器会在烟雾浓度更_______(选填“大”或“小”)时报警。
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3.4.2欧姆定律——欧姆定律应用及电路分析
目录
01 本节导航·目标清单
02 教材精研·内容全解
考点01 欧姆定律应用
考点02 伏安法测电阻
考点03 电路分析与应用
03 避坑指南·解题通法
角度01 滑动变阻器引起的电路变化
角度02 开关通断引起的电路变化
角度03 敏感电阻引起的电路变化
04 真题闯关·溯源演练
05 课后三阶·精准练习
目标导航
方法指导
1. 能用欧姆定律公式做简单计算
2. 了解伏安法测电阻原理及方法
3. 分析串并联电路电压、电流、电阻规律,并能解决基础电学问题
1. 练习欧姆定律计算题,学会分析串并联电路特点解决电学问题
2. 运用电表和滑动变阻器测量电阻
考点01 欧姆定律应用
1. 欧姆定律的基本应用——简单计算
(1)三个公式的使用场景
求电流:(已知电压和电阻)
求电压:U=IR(已知电流和电阻)
求电阻:(已知电压和电流)
(2)计算时的“三同”原则
同一性:I、U、R必须属于同一段导体或同一个用电器。
同时性:三者必须是同一工作状态下的值。
单位统一:电压用伏特(V)、电流用安培(A)、电阻用欧姆(Ω)。
2. 动态电路分析
(1)滑动变阻器引起的动态变化
串联:滑片移动 → 接入电阻变化 → 总电阻变化 → 总电流变化 → 定值电阻两端电压变化。
并联:滑片移动 → 所在支路电阻变化 → 该支路电流变化 → 干路电流变化(但另一支路不受影响)。
(2)开关通断引起的动态变化
开关闭合/断开 → 电路结构改变(串联变并联或反之)→ 总电阻、总电流、各元件电压重新分配。
【温馨提示】
常用解题方法与思维训练
1.等效电路法
画出简化后的等效电路图,标出已知量和未知量,避免混淆。
2.比例法
利用串、并联电路的比例关系快速求解,减少计算步骤。
3.方程法
针对复杂电路(如多个开关、多状态),列出不同状态下的欧姆定律方程,联立求解。
4.极值法
分析滑动变阻器滑片移动到端点时,电路中的最大电流、最小电压等安全范围。
5.图像分析法
学会识别 I−U 图像:斜率代表电阻的倒数(k=1/R),直线越陡电阻越小。
1.甲图是小科同学设计的简易坐位体前屈测试仪的测试示意图,乙图为简化原理图,使用过程中,电源电压不变,当测试的同学没有推动测试仪的滑块时,滑动变阻器的滑片位于最左端,当测试的同学向前推动测试仪的滑块时,滑动变阻器的滑片随之向右移动,装置利用某电表的示数大小来表示成绩的好坏,电表示数越大,代表成绩越好,则下列分析不正确的是( )
A.该装置是用电压表的示数用来反映被测试者的成绩
B.若定值电阻过小,闭合开关后可能会损坏电流表
C.相同成绩时,定值电阻的电阻值越大,电压表示数越大
D.被测试者成绩越好,电压表与电流表的比值越大
【答案】C
【详解】由图可知,定值电阻R2与滑动变阻器R1串联,电压表测量滑动变阻器两端电压,电流表测量电路电流。
A.根据题意可知,测试者向前推动的测试仪的滑块,滑动变阻器的滑片随之向右移动,滑动变阻器接入电路的阻值变大,电路的总电阻变大,由欧姆定律可知电路中的电流变小,即电流表示数减小,由可知定值电阻两端的电压减小,由串联电路电压的规律知滑动变阻器两端的电压增大,电压表的示数变大,所以电压表示数反映测试者的成绩,故A正确;
B.没有推动的测试仪的滑块时,滑动变阻器接入电路的阻值很小,如果电路中定值电阻R2很小,由欧姆定律可知电路电流会很大,电流表会被烧坏,故B正确;
C.相同成绩时,定值电阻R2的电阻值越大,分压越多,由串联电路电压的规律知滑动变阻器分得的电压越少,电压表示数变小,故C错误;
D.由欧姆定律得电压表与电流表的比值等于滑动变阻器接入电路的电阻,但被测试者成绩越好,滑动变阻器接入电路的电阻越大,电压表与电流表的比值越大,故D正确。
故选C。
2.如图为一握力计的电路示意图,AB为粗细均匀的长为L的电阻导体,金属板N固定不动,金属板M可带动金属片P滑动,MN是弹簧,电源电压保持不变,以电压表的示数U为纵坐标,各点离A点的距离x为横坐标,则U随x变化的图像应为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【详解】由题图可知,无论滑片如何移动,变阻器均以最大电阻串联进电路,因此电路总电阻不变,电源电压不变,电路中的电流不变。电压表测量的是A点到滑片P之间的电阻两端的电压。各点离A点的距离x越大,A点到滑片P之间的电阻越大,根据可知,电压表的示数U就越大,所以U与x成正比。故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
3.在如图甲所示的电路中,当开关S从2转到1时,根据电流表和电压表对应的示数,在坐标图中描绘出相应的点,如图乙所示,则电源电压为________V,电阻的阻值为________。
【答案】 12 30
【详解】[1]由电路图可知,当S接1时,电路为R1的简单电路,电流表测电路中的电流,此时电路中的电流最大,电压表测电源的电压,由图乙可知,电源的电压U=12V
[2]电阻R1的阻值。
4.如图所示,滑动变阻器上标有“20Ω 2A”字样,当滑片P在中点时,电流表读数为0.4安,电压表读数为8伏,求:
(1)电阻的阻值;
(2)电源电压为多少?
(3)滑动变阻器移到最右端时,电流表和电压表的读数。
【答案】(1)
(2)
(3),
【详解】(1)由电路图可知,与串联,电压表测两端的电压,电流表测电路中的电流。的阻值
(2)因为滑动变阻器上标有“20Ω 2A”字样,当滑片P在中点时,。由欧姆定律可得两端的电压
电源的电压
(3)当滑动变阻器移到最右端时,接入电路中的电阻,此时电路中的总电阻
由欧姆定律可得,此时电路中的电流
即电流表的示数为0.3A。电压表的示数。
考点02 伏安法测电阻
【实验原理】
【实验电路】
【实验分析】
(1)滑动变阻器的作用
①保护电路;
②改变被测电阻两端的电压,得到多组数据。
(2)多次测量的目的是通过求电阻的平均值来减小实验误差。
(3)若用伏安法测小灯泡电阻不需要多组数据求平均值,因为小灯泡电阻随温度升高而增大,求平均值没有意义。
【温馨提示】
1. 若电流表外接(电压表直接并联在电阻两端),测得的电阻偏小(因为电压表分流)。
若电流表内接(电流表在电压表内侧),测得的电阻偏大(因为电流表分压)。
初中通常采用外接法(电压表直接并在电阻两端),认为电压表内阻很大,分流可忽略。
2. 定值电阻的伏安特性曲线是直线,而小灯泡的伏安特性曲线是弯曲的(因为温度变化导致电阻变化),不能用平均值法测小灯泡电阻(应取某组值作为该温度下的电阻)。
1.如图所示,是电学中常见的电路图,在两点间分别接入下列选项中加点字的元件,并进行对应实验,对滑动变阻器在此实验中的作用描述正确的是( )
A.探究电流与电阻的关系一一改变定值电阻两端电压,多次测量减少误差
B.探究电流与电压的关系一一必须调节电阻两端电压成倍数变化
C.测量定值电阻的阻值一一多次测量求平均值,减小误差
D.测量小灯泡的电阻——改变小灯泡两端电压,求小灯泡电阻的平均值
【答案】C
【详解】A.探究电流与电阻的关系时,滑动变阻器的作用是保护电路和保持定值电阻两端电压不变,找出普遍规律,不是为了减小误差,故A错误;
B.探究电流与电压的关系时,滑动变阻器的作用是保护电路和改变被测电阻两端电压,电阻两端电压可以成倍数变化,也可以不是,成整数倍变化研究问题更简单,故B错误;
C.测量导体的电阻时,通过改变滑动变阻器接入电路的阻值,从而改变了待测电阻两端的电压和通过它的电流,可以多测几组数据,通过求平均值来减小误差,故C正确;
D.测量小灯泡的电阻,滑动变阻器的作用是通过改变小灯泡两端的实际电压与通过小灯泡的电流,可比较灯泡的不同电压下电阻的大小,因为灯丝电阻随温度的升高而增大,所以不能求小灯泡电阻的平均值,故D错误。
故选C。
2.小科同学为了研究小灯泡的电阻变化特点选用如图甲所示的器材,其中电源电压为6V,小灯泡正常工作时电压为2.5V(灯丝电阻约为12Ω左右)。
(1)用笔画线代替导线,将图甲所示的实物电路连接完整 ____________。
(2)检查电路连接无误后,将滑动变阻器的滑片移动至D端,闭合开关S,灯泡不亮,电压表和电流表均有一定的示数。产生这一现象的原因可能是________________________________________________。
(3)为了能测量小灯泡正常工作时的电阻,应选用下列哪种规格的滑动变阻器____________。
A.10Ω1A B.50Ω0.5A C.100Ω0.1A
(4)通过小灯泡的电流随它两端电压变化的关系(图乙),分析图像可知该小灯泡正常发光时的电阻约为____________Ω。
【答案】(1)
(2)滑动变阻器接入阻值过大,电路中电流过小,小灯泡实际功率太小不足以发光
(3)B
(4)
【详解】(1)研究小灯泡的电阻变化特点实验中,小灯泡、滑动变阻器、电流表和开关串联在电路中,电压表与小灯泡并联,小灯泡正常工作时电压为,电压表选择测量范围,小灯泡正常工作时的电流约为
电流表选择测量范围,据此作图。
(2)将滑动变阻器的滑片移动至端,闭合开关,电流表有示数,说明电路是通路,即开关、小灯泡和滑动变阻器都不是断路,灯泡不亮,电压表有示数说明不是小灯泡或滑动变阻器短路,产生这一现象的原因可能是滑动变阻器接入阻值过大,电路中电流过小,小灯泡实际功率太小不足以发光。
(3)小灯泡正常工作的电压为,由第(1)问分析可知,小灯泡正常工作时的电流约为,根据串联电路电流规律可知,滑动变阻器的电流约为,根据串联电路电压规律可知,滑动变阻器两端的电压
,故B符合题意,AC不符合题意。
故选B。
(4)由图乙可知,小灯泡正常发光时的电流为,小灯泡正常发光时的电阻约为。
3.某科学兴趣小组用图1甲所示的电路测未知电阻R的阻值,电源电压恒为3 V。
(1)用笔画线代替导线将图甲电路连接完整,要求:滑动变阻器的滑片向端移动时,电压表示数变大。
(2)正确连接电路后,闭合开关,观察到无论如何移动滑片,电压表示数始终为3 V,电流表示数为0,则故障可能是__________________。
(3)排除故障后,闭合开关,将滑动变阻器的滑片移到某处时,电压表示数为1.5 V,电流表的示数如图乙所示,则被测电阻的阻值为______ 。
(4)该小组同学又设计了如图2所示方案,其中电压恒定且未知,是已知阻值的定值电阻,实验中只能闭合或断开开关,其中能够测量出阻值的电路有 (填字母,可多选)。
A. B. C. D.
【答案】(1)
(2)电阻断路
(3)5
(4)BCD
【详解】(1)电压表示数测R的电压,电压变大说明电路电流变大,滑动变阻器接入电阻需要变小。因此将滑动变阻器左下接线柱A接入电路,即将A接线柱与定值电阻右接线柱连接,据此作图。
(2)电流表示数为0,说明电路发生断路;电压表示数等于电源电压3V,说明电压表两端直接连通电源,因此故障可能为(待测电阻)断路。
(3)电流表选用0~0.6A量程,分度值0.02A,图乙读数为,已知电压,由可知,被测电阻的阻值为
(4)A.单刀双掷开关接1时,电压表正负接线正确;接2时,电压表正负接线柱接反,无法读数,因此不能测量,故A不符合题意;
B.闭合、断开时,与串联,电压表测电压;闭合时,被短路,电压表测电源电压,根据串联电流相等可得
可解出,故B符合题意;
C.闭合、闭合时,被短路,电路只有,电流表示数;
断开时,与串联,电流表示数
联立两个方程解得,故C符合题意;
D.闭合、断开时,电路只有,电流表示数得电源电压;闭合后,与并联,电流表测干路电流,电流,可得
解得,故D符合题意。
故选BCD。
考点03 电路分析与应用
串并联电路电压、电流、电阻规律
项目
串联电路
并联电路
电流特点
串联电路中各处电流均相等,即I1=I2=I3=…=In
并联电路干路中的电流等于各支路中的电流之和,即I=I1+I2+I3+…+In
电压特点
串联电路两端的电压等于各部分电路两端的电压之和,即U=U1+U2+…+Un
在并联电路里,各支路两端的电压相等,且等于电源电压,即U=U1=U2=…=Un
电阻特点
串联电路的总电阻等于各串联电阻之和。即。
并联电路中的总电阻的倒数等于各并联电阻的倒数之和。即。
分配特点
在串联电路中,各串联电阻起到分担电源电压的作用,各电阻分担的电压与其电阻大小成正比。即
在并联电路中,各支路中的电流跟各支路电阻成反比。各电阻起到分流的作用。即。
【温馨提示】
1. 电阻的串联相当于增加了电阻的长度,总电阻比每个电阻都大。电阻的并联相当于增加了电阻的横截面积,总电阻比每个电阻都小。
2. 并联电路中,一条支路电阻增大,干路电流减小,但另一支路电流不变,两个支路互不影响,若此时多并联一个电阻,则干路电流就增加这个支路的电流,我们可以根据并联电路这个特点计算电阻值。
1.如图是一个定值电阻R和一个小灯泡L的U-I图象,下列说法中正确的是( )
A.L为定值电阻
B.R的电阻为5Ω
C.若把R和L并联,电源电压为2V时,电路中的总电流为0.25A
D.若把R和L串联,电路电流为0.1A时,电路中的总电阻为15Ω
【答案】D
【详解】A.根据图片可知,L的电压随电流的变化图像为曲线,说明电压和电流的比值在不断变化,即L的电阻不断变化,故A错误;
B.R的阻值,故B错误;
C.若把R和L并联,电源电压为2V时,通过L的电流为0.25A,通过R的电流为0.2A,则电路中的总电流为I总=IL+IR=0.25A+0.2A=0.45A,故C错误;
D.若把R和L串联,电路电流为0.1A时,灯泡L的电压为0.5V,R的电压为1V;则总电压为
U总=UL+UR=0.5V+1V=1.5V,则总电阻为,故D正确。
故选D。
2.如图所示电路,当开关闭合后,电流表A1、A2的示数比,则电阻比__________,电流表A1、A3的示数比__________。
【答案】 3:5 5:8
【详解】[1]开关闭合后,两电阻并联在电路中,电流表A1测量R1中的电流,电流表A2测量R2中的电流,电流表A3测量干路电流;并联电路中各个支路两端电压相等,电阻比
[2]电流表、的示数比,设电流表A1的示数为,电流表A2的示数为,电流表A1、A3的示数比。
动态电路分析
1. 动态电路分析“三步法”
第一步:判断电路连接方式(串联/并联),画出等效电路(去表:电压表看成断路,电流表看成导线)。
第二步:判断电表测量对象(电压表测谁,电流表测谁)。
第三步:分析局部电阻变化→总电阻变化→总电流变化→根据串并联特点分析各支路电压、电流变化。
2. 串联电路典型模型
定值电阻R₁与滑动变阻器R₂串联,电流表测总电流,电压表测定值电阻R₁两端电压。
滑片右移(R₂变大)→总电阻变大→总电流变小(电流表示数变小)→R₁两端电压U₁=IR₁变小(电压表示数变小)。
若电压表测R₂两端电压:滑片右移→R₂变大→U₂=U-U₁,U₁变小→U₂变大(电压表示数变大)。
结论:串联电路中,电压表与滑动变阻器“同向变化”(滑片移向阻值大的一侧,电压表示数变大)。
3. 并联电路典型模型
定值电阻R₁与滑动变阻器R₂并联,电流表A₁测R₁支路,A₂测R₂支路,A测干路,电压表测电源电压。
滑片移动时:电压表示数不变(始终等于电源电压)。
R₁支路电流不变(因为R₁两端电压不变)。
R₂支路电流随R₂变化(滑片右移,R₂变大,I₂变小)。
干路电流I=I₁+I₂,随I₂变化(滑片右移,I₂变小,I变小)。
结论:并联电路中,一条支路电阻变化不影响另一支路电流,只影响干路电流。
4. 开关通断引起的电路结构变化
开关闭合可能将某电阻短路、或改变串并联关系。
分析方法:先画出开关通断后的等效电路,再按静态电路分析。
角度01 滑动变阻器引起的电路变化
1.如图所示电路,电源电压保持不变,闭合开关S,当滑动变阻器的滑片P从a端向b端滑动时( )
A.电压表V2示数与电流表A示数比值变大
B.电压表V1示数与电流表A示数比值变小
C.电流表A示数变大,电压表V1示数变大
D.电流表A示数变大,电压表V2示数变大
【答案】C
【详解】A.由电路图可知,R1和R2串联,电压表V1测R1两端的电压,V2测R2两端的电压,电流表测电路中的电流;当开关S闭合,滑片由a端向b端移动的过程中,接入电路中的电阻变小,电路中的总电阻变小,由可知,电路中的电流变大,即电流表的示数变大;因电压表V2示数与电流表A示数比值等于滑动变阻器接入电路的阻值,因此比值变小,故A不符合题意;
B.因电压表V1示数与电流表A示数比值等于R1的阻值,所以,滑片移动时,电压表示数与电流表示数的比值不变,故B不符合题意;
C.电路中的电流变大,由可知,R1两端电压变大,即电压表V1示数变大,故C符合题意;
D.由串联电路的电压关系,
R1两端电压变大,则R2两端电压变小,即电压表V2读数会变小,故D不符合题意。
故选C。
2.如图所示的电路中,电源电压恒定为6V,变阻器R1标有“20Ω,0.5A”字样,定值电阻R2标有“10Ω,1A”字样若电流表的量程为“0~0.6A”,电压表的量程为“0~3V”,滑片移动时,在保证电路安全的情况下,下列说法正确的是( )
A.电流表变化范围0.3A~0.6A
B.电压表变化范围1.5V~3V
C.滑动变阻器阻值范围2Ω~10Ω
D.滑片移动过程中,电压表变化量与电流表变化量的比值增大
【答案】C
【详解】AB.由电路图可知,R1与R2串联,电压表测R1两端的电压,电流表测电路中的电流。因串联电路中各处的电流相等,变阻器R1允许通过的最大电流为0.5A、定值电阻R2允许通过的最大电流为1A、电流表量程为0~0.6A,所以,电路中的最大电流,此时R2两端电压最大为
滑动变阻器两端电压最小,即电压表的示数最小为
当电压表的示数最大时,由串联分压原理可知,滑动变阻器接入电路中的电阻最大,电路中的电流最小,此时R2两端的电压,电路中的最小电流
所以电压表变化范围1V~3V,则电流表变化范围0.3A~0.5A,故A正确,B错误;
C.已知滑动变阻器最小电压是1V,最大电压是3V,则变阻器接入电路中的最小阻值,滑动变阻器接入电路中的最大阻值。所以,滑动变阻器连入电路的阻值在2Ω~10Ω范围内变化,故C正确;
D.根据串联电路的总电压等于各部分电路两端的电压之和,故电压表示数的变化量等于R2的电压变化量。滑片移动过程中,即R2的电压变化量与电流的变化量为一定值,即电压表示数的变化量与电流表示数的变化量之比不变,故D错误。
故选C。
3.如图是一种自动测定汽车油箱内油面高度的装置。为定值电阻,R是滑动变阻器,它的金属滑片P连在滑杆的一端,滑杆可绕O点转动。从电流表(可改装成油量表)指针所指的刻度就可知道油箱内油面高低,当油面下降时,滑片P的位置将会________(选填“上移”或“下移”),电流表的示数将________(选填“变大”、“变小”或“不变”)。电流表的示数与油箱里的油的深度________(选填“成”或“不成”)正比关系。
【答案】 上移 变小 不成
【详解】[1]当油面下降时,浮子下降,由于滑杆可绕O点转动,在滑杆的作用下滑片P的位置将会上移。
[2]滑片P上移,滑动变阻器接入电路的阻值变大,电路总电阻变大,则电路中的电流变小。
[3]汽车的油箱形状不规则,油面高度变化与滑动变阻器接入电阻的关系不成正比的关系,则电路中的总电阻与油箱的深度不成正比,则电路中的电流与油箱里的油的深度不成正比。
角度02 开关通断引起的电路变化
1.如图所示电路,当开关S闭合时,电压表V示数不变。电流表示数变化的情况是( )
A.A1变大,A2不变
B.A1不变,A2变小
C.A1不变,A2不变
D.A1变大,A2变小
【答案】A
【详解】开关断开时,电路为R2的基本电路,电流表A1、A2都测量通过R2的电流,故此时示数相等;当开关闭合时,R1、R2并联,电流表A1测量干路电流,A2测量通过支路R2的电流,由于并联电路互不影响,并且干路电流等于各支路电流之和,则A1示数变大,A2示数不变。故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
2.如图所示的电路中,电源电压恒定不变,当开关S闭合时( )
A.电压表示数变小,电流表示数变小,灯变暗
B.电压表示数变大,电流表示数变大,灯变亮
C.电压表示数不变,电流表示数不变,灯的亮度不变
D.电压表示数不变,电流表示数变小,灯变暗
【答案】C
【详解】如图所示的电路中,电压表测电源电压,当开关断开时,电路中只有灯泡,电流表测灯泡的电流,闭合开关时,定值电阻与灯泡并联,电流只测灯泡电流,根据并联电路电流和电压特点,电压表示数不变,仍然为电源电压,通过灯泡电流不变,电流表仍为灯泡的电流,示数不变,灯泡亮度不变,故ABD不符合题意,C符合题意。
故选C。
角度03 敏感电阻引起的电路变化
1.如图所示为某居住小区门口利用光敏电阻设计的行人监控装置,R1为光敏电阻,它的阻值随光照的增强而减小,R2为定值电阻,A、B间接监控装置,则下列说法正确的是( )
①当有人通过而遮蔽光线时,A、B间的电压增大
②当有人通过而遮蔽光线时,A、B间的电压减小
③当仅增大R2的阻值时,A、B间的电压增大
④当仅减小R2的阻值时,A、B间的电压增大
A.①③ B.①④ C.②③ D.②④
【答案】C
【详解】①②由电路图可知,两电阻串联,监控装置与R2并联,当有人通过通道而遮蔽光线时,R1阻值变大,电路中的总电阻变大,由可知,电路中的电流变小,由可知R2阻值不变时,其两端的电压变小,即A、B间电压减小,故①错误,②正确;
③④当仅增大R2的阻值时,电路中的电阻变大,由可知,电路中的电流变小,由可知,R1阻值不变时,其两端的电压变小,因串联电路的总电压等于各分电压之和可知R2两端的电压变大,即A、 B间电压升高,反之,当仅减少R2的阻值时,可减小A、 B之间的电压,故③正确,④错误。
故选C。
2.为保护视力,很多电子产品都增加了“屏幕提醒”功能。其原理如图乙所示,R0为定值电阻,R为距离传感器,眼睛与电子屏幕的距离越近,其阻值越小,当电表示数大于设定值时,会进行提示。下列分析正确的是( )
A.图乙中的电表,是用电流表改装的
B.电路中的R和R0并联
C.眼睛距离屏幕越近,电路电流越大
D.眼睛距离屏幕越远,电表示数越大
【答案】C
【详解】A.图乙中,两个电阻串联,电表与定值电阻R0并联,根据电表的使用规则可知该电表是电压表改装的,故A错误;
B.电路中只有一条闭合回路,R和串联,故B错误;
C.眼睛距离屏幕越近,R阻值越小,电路电阻越小,电源电压不变,由可知电路中电流越大,故C正确;
D.眼睛距离屏幕越远,R阻值越大,串联电路中电阻越大分到的电压越大,则此时R的电压变大,由串联电路电压特点得到的电压变小,则电表示数越小,故D错误。
故选C。
1.(2023·浙江湖州·中考真题)某项目化学习小组从课堂中了解到盐溶液也能导电。小组成员拿了一根弹性很好的乳胶管,里面灌满一定浓度的盐水,两端用金属圆片电极密封,形成一段封闭的盐水柱,长度20厘米。在老师的指导下,选用了下列器材,对盐水柱的电阻进行探究(过程中盐水柱温度变化和化学变化不计):[器材选择]学生电源12伏,电流表(0~5毫安),电压表(0~3伏,0~15伏),滑动变阻器(0~10千欧)。[电路连接]小组设计了电路图,根据电路图连接实物。
(1)根据实验要求,用笔画线作为导线完成实物图的连接;________
[实验数据]正确连接电路后,闭合开关,调节滑动变阻器,测得多组数据如下表:
实验记录表
实验次数
1
2
3
电压表示数(伏)
3.6
7.2
10.2
电流表示数(毫安)
1.25
2.40
3.48
盐水柱电阻(千欧)
?
3.00
2.93
(2)分析表中三组数据,该盐水柱的电阻为________千欧;(结果保留两位小数)
(3)有小组成员提出,金属丝的电阻与金属丝的长度、横截面积、材料有关,盐水柱的电阻是否也与这些因素有关呢?
[实验方案设计]
①探究盐水柱的电阻与长度的关系。小组成员利用乳胶管弹性好的特性,通过拉长来改变盐水柱长度,进行探究。你觉得此设计是否合理________,请说明理由___________________________________________;
②探究盐水柱的电阻与横截面积的关系……
③探究盐水柱的电阻与盐水浓度的关系……
【答案】 2.94 不合理 在拉长盐水柱长度时,横截面积也会相应发生变化,未控制单一变量
【详解】(1)[1]由表中数据可知,电压表最大示数为12V,故电压表选用大量程,并联在盐水柱两端,如图
(3)[2]由表中数据可知,第1次实验盐水柱的电阻为:
则该盐水柱的电阻为
(3)[3][4]此设计不合理,根据控制变量法可知,要探究盐水柱的电阻与长度的关系,应控制盐水的浓度、盐水柱的横截面积和温度不变,改变盐水柱的长度,而本实验中,小组成员利用乳胶管弹性好的特性,通过拉长来改变盐水柱长度,这种设计是不合理的,因为在拉长盐水柱长度时,横截面积也会相应发生变化,未控制单一变量。
2.(2022·浙江宁波·中考真题)老师给小宁一个暗箱,其表面有两个接线柱M、N,它们之间电阻值恒定不变。小宁利用如图甲所示电路(电源电压不变)进行实验:在开关S、S1都闭合和开关S闭合、S1断开两种情况下,改变电阻箱的阻值,读取电流表示数,绘制了如图乙所示的电流表示数I随变化的曲线。由上述信息可知:
(1)电源电压U为___________V;
(2)为___________Ω;
(3)图乙中曲线___________(填“A”或“B”)是根据开关S、S1都闭合时测得的实验数据绘制的;
(4)老师告诉小宁,暗箱的M、N之间只接有两个定值电阻:一个阻值为(值已知),另一个阻值未知,假设为。求的值。(用、表示)___________
【答案】 6 10 B
【详解】(1)(2)[1][2]当开关S、S1闭合时,RMN短路,只有R1接入电路,电流表测电路中的电流,R1两端电压等于电源电压;当开关S闭合,S1断开时,RMN与R1串联。由图乙得,B曲线当R1为30Ω时,电流为0.2A,A曲线当R1为20Ω时,电流为0.2A,根据串联总电阻关系,B曲线为开关S、S1闭合,A曲线为开关S闭合,S1断开。电源电压为,
解得,
(3)[3]开关S、S1都闭合,且电流为0.2A时,R1的阻值为30Ω,所以图乙中曲线B是根据开关S、S1都闭合时测得的实验数据绘制的。
(4)[4]因为暗箱的M、N之间只接有两个定值电阻R0和Rx,串联电路中的总电阻比任何一个分电阻都要大,并联电路中的总电阻比任何一个分电阻都要小,若R0<RMN
则R0和RX应串联,所以Rx=RMN-R0
若R0>RMN,则R0和Rx应并联,即有,。
⚡基础速刷
1.如图所示为小明安装的光敏电阻自动计数器的示意图。其中为光源,B为由电动机带动的匀速运行的自动扶梯,为光敏电阻,为定值电阻。每当扶梯上有顾客经过,挡住由射向的光线时,的电阻值就增大,计数器就计数一次,此时电阻两端的电压将( )
A.变大
B.变小
C.不变
D.先变大,后变小
【答案】B
【详解】由电路图可知,R1、R2串联,当光线被挡住时,R1的阻值变大,总阻值变大,根据可得电路中电流减小。因R2为定值电阻,根据可知R2两端的电压变小,故B符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
2.如图所示的电路,电源电压保持不变,闭合开关 S1、S2,电压表示数为 3V,电流表示数为 0.3A,断开S2后,电压表示数为2V,则下列判断正确的是( )
A.R1阻值为20Ω
B.R2阻值为10Ω
C.电源电压为3V
D.电源电压为2V
【答案】C
【详解】ACD.闭合开关S1、S2时,电阻R2被短路,电路中只有电阻R1,等效电路如图1所示:
因为电路中只有电阻R1,所以电压表测量的是电源电压,电压表示数为3V,则电源电压为U=3V
电阻R1的阻值为,故C正确,AD错误;
B.当只闭合S1时,电阻R1和电阻R2串联,电压表测量的是电阻R1两端的电压,等效电路如图2所示:
此时电路中的电流为
电阻R2两端的电压为U2=U-U1=3V-2V=1V
则电阻R2的阻值为,故B错误。
故选C。
3.如图所示,开关S闭合,两个灯均正常发光,电流表的示数为0.8 A,电流表的示数为0.5 A,电压表V的示数为8 V。下列判断不正确的是( )
A.灯和并联
B.电源电压为8 V
C.灯的电流为0.3 A
D.灯的电阻为
【答案】D
【详解】A.如图所示,有多条支路,且两灯泡分别在不同的支路,因此是个并联电路。故A正确,不符合题意;
B.由于是并联,因此并联各支路电压等于电源电压,即8V。故B正确,不符合题意;
C.电流表A1测量的是干路电流,电流表A2测量的是灯泡L2的电流,根据并联电路电流的特点,所以灯L1的电流,故C正确,不符合题意;
D.因为是并联电路,因此灯L1的电压U1=U2=8V,则灯L1的电阻,故D不正确,符合题意。
故选D。
4.小科同学在探究“通过导体的电流与其两端电压的关系”时,将记录的实验数据通过整理作出了图像,下列说法中正确的是( )
A.导体R的电阻大于导体L的电阻
B.导体R的电阻与导体两端的电压成正比,与导体的电流成反比
C.若把导体R和导体L并联,电源电压为2伏时,电路中的总电流为0.5安
D.若只把导体R和导体L串联到电源两端,电路电流为0.1安时,此时电路中的总电阻为15欧
【答案】D
【详解】A.由图可知,当电流为0.3A时,导体R和L两端的电压均为3V,由可得,此时它们的电阻相等,故A错误;
B.电阻是导体的一种性质,与导体两端的电压、通过导体的电流无关,所以导体R的电阻与电压、电流无关,故B错误;
C.若把R和L并联,电源电压为2V时,并联电路两端电压相等,由图可知,通过导体R的电流为0.2A,通过导体L的电流为0.25A,根据并联电路电流规律可知电路中的总电流为,故C错误;
D.若把R和L串联,电路电流为0.1安时,串联电路电流处处相等,由图可知,导体R两端的电压为1V,导体L两端的电压为0.5V,根据串联电路电压规律可得,电源电压
电路中的总电阻为,故D正确。
故选D。
5.在图甲、乙电路中,电源电压不变,闭合开关S并将滑动变阻器的滑片P都向右移动,电压表V和电流表A的示数( )
A.V变小,A变小
B.V变大,A不变
C.V变小,A不变
D.V变大,A变小
【答案】B
【详解】在甲图中,灯泡与滑动变阻器串联,电压表测滑动变阻器两端的电压。当滑动变阻器的滑片P向右移动时,滑动变阻器接入电路的电阻变大。根据串联电路的分压原理,电阻越大,分担的电压越大,所以滑动变阻器两端的电压变大,即电压表V的示数变大;在乙图中,滑动变阻器被电流表短路,电路中只有灯泡,故电流表A的示数不变。故B符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
6.小新秋假时参观了浙江科技馆,对馆内的自动测温装置(如图甲)进行了仔细观察,它的测温电路可简化为图乙,其中的“恒流源”是一个特殊电源(不管电阻R是否变化,通过R的电流大小保持不变)。电阻R的阻值随温度的变化规律如图丙所示,通过数字电压表的示数可反映环境的温度。某次环境温度从20℃上升到30℃,电压表的示数变化了8毫伏。当温度的变化值相同时,电压表示数的变化值越大,该测温装置的灵敏度越高。下列说法错误的是( )
A.每升高1℃,R的阻值增大0.4欧姆
B.通过R的电流为2毫安
C.环境温度为20℃时,电压表的示数为216毫伏
D.若要增大该测温装置的灵敏度,可换一个电流值更小的恒流源
【答案】D
【详解】A.由图丙可知,温度上升80℃,对应电阻增大32Ω,故每升高1℃,R的阻值增大值为,故A正确;
B.根据可知,在恒定电流状态下,U与R成正比,故电压变化量ΔU与电阻变化量ΔR成正比,即,两者的比值即为恒定电流的值,从20℃到30℃,电阻增加量为
故恒定电流值为,故B正确;
C.环境温度变为20℃时,电阻为108Ω,电流不变仍为2mA,故电压,故C正确;
D.为了增大改装置的灵敏度,应该在温度变化量相同时,变化更大的电压,根据欧姆定律变形公式可知,恒流状态下,电流I越大,电压U变化量越大,装置更灵敏,故应该换一个电流更大的恒流源,故D错误。
故选D。
7.如图所示,电源两端电压保持不变,闭合开关S1和S2,电流表和电压表都有示数;然后只断开开关S2,下列判断正确的是( )
A.电流表示数变小,电压表示数变大
B.电流表示数变小,电压表示数变小
C.电流表示数变大,电压表示数变小
D.电流表示数变大,电压表示数变大
【答案】B
【详解】开关S1和S2都闭合时,电阻R1被短接,所以电压表测得是电源电压,电流表测电路中的电流,当只断开S2时,R1和R2串联,电压表只测R2的电压,所以电压表示数变小,电流表测电路中的电流,电路中的电阻变大,电源电源不变,根据公式得,电路中电流变小,电流表示数变小。故B正确,ACD错误。
故选B。
8.如图甲为发光二极管。现将该发光二极管接入图乙电路,探究其工作特性。已知发光二极管正常工作电压为3 V,电源电压恒定为4.5 V。闭合开关后发光二极管处于导通状态,移动滑动变阻器的滑片,改变发光二极管两端电压与电路电流,记录多组实验数据,绘制出电压表示数与电流表示数的关系图像,如图丙所示。结合以上信息,判断下列说法正确的是( )
A.发光二极管工作时将电能主要转化为热能
B.将滑动变阻器滑片P向左移动,电流表示数变小
C.由丙图可知发光二极管的电阻不变
D.对调电源正负极,此时电压表的示数为4.5 V
【答案】D
【详解】A.发光二极管工作时将电能主要转化为光能,光电转换效率高,故A错误;
B.将滑动变阻器滑片P向左移动,滑动变阻器接入电路的电阻减小,电路中的电流变大,电流表示数变大,故B错误;
C.由丙图可知,发光二极管两端的电流与电压不成正比,发光二极管的电阻是变化的,故C错误;
D.对调电源正负极,二极管反接不能导通,电压表、滑动变阻器、电流表串联在电路中,电压表测电源电压,此时电压表的示数为4.5 V,故D正确。
故选D。
9.某同学用如图所示的其中一个电路做实验,电源电压恒定,R1为定值电阻,逐渐改变滑动变阻器R2连入电路中的阻值大小,记录电流表和电压表的示数如表所示。该实验所用的电路是( )
I/A
0.08
0.09
0.10
0.14
0.16
0.19
U/V
0.82
0.90
1.05
1.44
1.65
1.94
A. B. C. D.
【答案】B
【详解】A.如图,、串联,电压表测滑动变阻器两端电压,当电流增大时,是定值电阻,两端电压增大,两端电压应减小,不符合表格数据特点,故A不符合题意;
B.如图,、串联,电压表测两端电压,当电流增大时,是定值电阻,两端电压增大,符合表格数据特点,故B符合题意;
CD.电压表测电源电压,电压表示数应不变,不符合表格数据特点,故CD不符合题意。
故选B。
10.按如图所示电路研究电流与电压的关系。已知电源电压为6V,为定值电阻,滑动变阻器,标有“20Ω1A”的字样,电流表量程为“0~0.6A”,电压表量程为“0~3V”。完成下列问题:
(1)闭合电路前,应该将滑动变阻器滑片滑至最___________ (选填“左”或“右”)处;
(2)闭合开关后,电流表无示数,电压表示数接近电源电压,出现此故障的原因可能是________;
(3)若,为保证电路安全,滑动变阻器允许接入电路的最小阻值为________。
【答案】(1)右
(2)电阻断路
(3)6Ω
【详解】(1)闭合电路前,需要将滑动变阻器调到接入电阻最大的位置保护电路,由图可知,滑片滑到最右端时,滑动变阻器接入电阻最大。
(2)电流表无示数,说明电路发生断路;电压表示数接近电源电压,说明电压表可以连通到电源两极,而电压表并联在R1两端,因此故障是R1断路。
(3)电压表量程为0~3V,因此定值电阻R1两端允许的最大电压为3V,此时电路的最大电流
则电路中的总电阻
滑动变阻器的阻值。
🚀能力跃升
1.如图甲,电源电压保持不变,为定值电阻,为滑动变阻器,电压表的量程均为。闭合开关,调节滑动变阻器阻值从最大逐渐变小,得到两电压表示数倒数与接入电路的阻值倒数的关系图像如图乙所示,则电源电压为_________V,为保证电路安全,接入电路的阻值范围为_________。
【答案】 18
【分析】由图甲可知,和串联,电压表V1测两端的电压,电压表V2测两端的电压,当滑动变阻器接入电路的阻值最大时,则最小,根据串联电路的分压规律可知,此时分得的电压最大,则最小,根据串联电路的电压规律可知,此时分得的电压最小,则最大,由图乙可知,图②是V2示数倒数与阻值倒数的关系,图①是V1示数倒数与阻值倒数的关系;知道图像关系后即可利用欧姆定律及串联电路电流及电压关系解得相关数据。
【详解】[1]由图乙可知, 的最小值为,则滑动变阻器的最大阻值为,由图乙可知,两图线的交点即为两电压表示数相等的点,所以此时两端的电压为,,根据串联电路的电压规律可知,电源电压为
[2]当滑动变阻器接入电路的阻值最大时, 两端的电压为,此时两端的电压为
根据串联电路的分压规律可知,即,则
当电压表V1的示数最大为15V时,根据可知,此时电路中的电流最大,根据欧姆定律可知,此时滑动变阻器接入电路的阻值最小,此时两端的最小电压为
因为串联电路中各电阻分得的电压与阻值成正比,则:,即,
则,所以为保证电路安全, 接入电路的阻值范围为1 ~ 10Ω。
2.如图甲所示的电路中,电源电压恒定。闭合开关S后,滑动变阻器的滑片P由一端移到另一端时,测得其中一电压表示数U与电流表示数I的变化关系如图乙所示。
(1)滑动变阻器的最大阻值为________Ω。
(2)当滑动变阻器的滑片P位于中点时,电压表V1的示数为________V。
(3)若实验过程中电压表V1与V2示数的比值变小,则可以推断滑片P在向________端移动(填“a”或“b”)。
【答案】(1)16
(2)6
(3)a
【详解】(1)由图乙可知,当电压表示数为0时,电路中电流最大,则电路中电阻最小,即滑动变阻器接入电阻为0,所以图乙是滑动变阻器两端电压与电流表示数的关系图,此时电源电压①
当电压表示数为8V时,电路中电流最小为0.5A,此时滑动变阻器全部接入电路,电源电压②
解①②得,则电源电压
滑动变阻器最大阻值
(2)当滑动变阻器的滑片P位于中点时,滑动变阻器接入电阻为,则电路中电流
两端电压
电压表V1测两端电压,则电压表V1的示数为6V。
(3)由图可知,电阻R1和变阻器R2串联,电压表V1测量两端的电压,电压表V2测量R2两端的电压,电流表测量电路中的电流,根据串联电路电压规律可知V1与V2示数之和不变,若实验过程中电压表V1与V2示数的比值变小,说明V1示数变小,V2示数变大,根据串联电路的分压原理可知,滑动变阻器接入电路中的电阻变大,即滑片P在向a端移动。
3.小明和小科分别做“测小灯泡电阻”和“测定值电阻阻值”的实验。图1是小明测标有“2V”字样的小灯泡电阻的实验电路图,图2是根据实验数据绘出的图像。
(1)闭合开关前,小明应将滑动变阻器的滑片移到________端(填“a”或“b”)。
(2)开关闭合后,发现电流表无示数,电压表有示数,则可能的电路故障是________。
(3)小灯泡正常发光时,灯丝电阻为________Ω。
(4)小科在测量定值电阻的阻值时发现电压表已经损坏而无法使用,于是他设计并进行了如下实验:
①将和定值电阻按图3电路图连接好实物电路;
②闭合开关,断开,读出电流表的示数;
③闭合开关,断开,读出电流表的示数;
④________(用含、、的式子表示)。
【答案】(1)b
(2)小灯泡断路
(3)4
(4)
【详解】(1)闭合开关前,为了保护电路,应将滑动变阻器的滑片移到阻值最大处,由图1可知,即滑动变阻器的滑片移到b端。
(2)电流表无示数说明电路发生断路,电压表有示数说明电压表两端与电源通路,因此故障是与电压表并联的小灯泡断路。
(3)小灯泡额定电压为2V,正常发光时电压,由图2可知,此时对应的电流,由可知,灯丝电阻为
(4)由图3可知,R0与并联,电源电压不变,闭合、断开时,电流表测的电流,得电源电压…①
闭合、断开时,电流表测的电流,得…②
联立①②式解得。
4.新国标电动汽车具有车速提醒功能,当车速过快时,提醒驾驶员减速。图甲为该提醒功能的简化电路图,电源电压伏,定值电阻欧,是阻值随车速变化而变化的电阻,其关系如图乙所示。当车速达到120千米/时,观察到电压表示数为10伏,且报警铃声响起。
(1)当汽车不断加速时,电压表示数______(填“变大”“不变”或“变小”)。
(2)当车速减为零时,通过R的电流为多少?
(3)图乙中a的值为多少?
【答案】(1)变大
(2)
(3)
【详解】(1)由图乙可知,汽车加速时,的阻值增大。与定值电阻串联,电压表测两端的电压。根据串联分压规律,其阻值增大时,分得的电压增大,故电压表示数变大。
(2)车速为零时,由图乙可知,通过的电流为
(3)车速达到120km/h时,,则定值电阻两端的电压为
电路中的电流为
因此
故。
5.如图甲是某电子秤的原理示意图,电源电压为6V保持不变,为定值电阻,托盘下方的电阻为压敏电阻,其电阻大小与托盘内所放物体质量m大小的关系图如图乙所示。电流表表盘可直接读取质量。
(1)当托盘为空时,电阻________Ω;
(2)若托盘为空时,电流表示数为,求定值电阻的阻值;
(3)若放入某物体后,电流表示数为,求该物体的质量大小;
(4)该电子秤以4节干电池为电源,长久使用后电源电压会下降。请判断此时电子秤测量值和真实值的大小关系并说明理由。________(选填“大于”、“小于”或者“等于”)理由:_________________
_______________________________________________________________________________。
【答案】(1)500
(2)100Ω
(3)600g
(4) 小于 电源电压下降后,相同质量对应的电流变小,按原刻度读取的质量会偏小
【详解】(1)由图甲可知,两电阻串联,电流表测的是电路中的电流。当托盘为空即托盘内所放物体质量为零时,由图乙可知,此时压敏电阻的阻值为500Ω。
(2)若托盘为空时,此时压敏电阻的阻值为500Ω,电流表示数为,即此时的电路电流为0.01A,根据欧姆定律可得,此时电路的总电阻为
定值电阻的阻值为
(3)若放入某物体后,电流表示数为,即此时的电路电流为0.02A,根据欧姆定律可得,此时电路的总电阻为
此时压敏电阻的阻值为
由图乙可知,该物体的质量为600g。
(4)[1][2]由题意可知,电流表表盘可直接读取质量,根据欧姆定律可得,电路电流为,电流越小,表明压敏电阻阻值越大,则对应的质量越小。电源电压下降后,在相同物体质量的情况下,电路中电流会变小,按原刻度读取的质量会偏小,所以小于。
🌟思维挑战
1.灯光自动控制系统是一种可以自动感知环境的光照强度,自动调整开、关状态和灯光亮度的智能化系统,这种系统环保节能,逐渐走入我们的生活。某小组开展了“设计灯光自动控制”项目化学习活动。下面是该小组同学交流的实践过程,请帮助他们完成下列内容:
光照强度E/cd
1
2
3
4
5
6
光敏电阻R/Ω
80
50
30
24
20
18
【项目分解】
①设计光自动控制灯的开、关状态
②设计光自动控制灯的亮度
【项目实施】
(1)设计光自动控制灯的开、关状态
小组同学利用光敏开关,设计了如图甲所示的电路图,根据照明需要,在_______(选填“有光”或“无光”)时,光敏开关闭合,灯泡发光,反之灯泡熄灭。
(2)设计光自动控制灯的亮度经过大家讨论,为实现光自动控制灯的亮度,需要阻值随光照强度变化的光敏电阻,查阅资料后获得某光敏电阻的阻值与光照强度的关系如表格所示(其中E是表示光照强度的物理量,单位为cd),小兰设计了如图乙所示的电路图。小明分析表格数据,发现随着光照强度的增加,光敏电阻的阻值_______,据此小明认为小兰的设计虽然能达到光控亮度的目的,但实际并不合理,不合理之处是_______。
经过查阅资料大家发现实际生活中的光控灯电路结构复杂得多,还有很多我们没有学到的知识,进而激发了大家进一步学习的兴趣,对未来充满期待。
【项目拓展】地铁中均安装了烟雾报警器,一旦有烟雾产生,烟雾报警系统就会报警,地铁随即自动减速甚至停车。“烟雾报警器”的简化原理图如图丙所示,烟雾报警器有一个外部光无法进入的烟室,其中装有激光发射器和带有光敏电阻的电路,电路中电源电压为18V,R0为定值电阻,R为光敏电阻(阻值与光照强度的关系与上表相同)。
(3)开关闭合后,当烟雾进入烟室后,遮挡射向R的激光,当光照强度为5cd时,电压表示数为12V;当烟雾浓度达到一定程度,光照强度降低到2cd时,就会触发报警系统,此时电压表示数为_______V,定值电阻R0为_______Ω。
(4)烟雾报警器触发报警系统的电压保持一定,若减小定值电阻的R0阻值,烟雾报警器会在烟雾浓度更_______(选填“大”或“小”)时报警。
【答案】(1)无光
(2) 减小 光照强度增加,通过电路的电流变大,灯变亮
(3) 15 10
(4)小
【详解】(1)根据照明需求,要实现无光时灯泡发光,有光时灯泡熄灭,所以在无光时,光敏开关闭合,灯泡发光,反之灯泡熄灭。
(2)由表格数据可知,随着光照强度的增加,光敏电阻的阻值减小;乙图中灯泡和光敏电阻串联接入电路,串联电路总电阻等于各部分电阻之和,根据欧姆定律可知光照强度增加,通过电路的电流变大,灯变亮。
(3)图示电路是R与R0的串联电路,电压表测量光敏电阻R两端的电压;
光照强度为5cd时的光敏电阻R的阻值为20Ω,此时定值电阻两端的电压:
此时通过电路的电流:
定值电阻的阻值:
光照强度降低到2cd时的光敏电阻R的阻值为50Ω,
串联电路总电阻等于各部分电阻之和,根据欧姆定律可得此时通过电路的电流:
此时的电压表示数:
(4)烟雾报警器触发报警系统的电压保持一定,若减小定值电阻的阻值,根据串联电路分压原理,要保持触发电压不变,光敏电阻需要更小的阻值,而光敏电阻阻值随光照强度增大而减小,所以烟雾报警器会在烟雾浓度更小时报警。
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