第十七章 欧姆定律(举一反三·单元复习讲义)物理新教材人教版九年级全一册
2026-08-28
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摘要:
该初中物理欧姆定律单元复习讲义以知识框架为统领,系统整合探究电流与电压电阻关系、欧姆定律、伏安法测电阻、串并联电路应用四大核心知识点,通过情景导入衔接基础与应用,用表格对比串并联电路规律,标注易错点如“电阻与电流无关”,清晰呈现知识内在逻辑与重难点分布。
讲义亮点在于“实验探究+问题解决”的分层设计,如探究电流与电阻关系实验(例1)结合电路故障分析,伏安法测电阻变式题(变式3-1)训练替代法测电阻,培养科学探究与科学思维素养。课后作业涵盖选择、实验、计算等题型,基础题巩固公式应用,综合题如PM2.5检测仪电路分析提升问题解决能力,助力教师实施分层教学,学生自主复习时可精准突破薄弱点。
内容正文:
第十七章 欧姆定律
【新教材人教版】
【知识框架+知识精讲(4个知识归纳+5个题型)+课后作业】
模块二 知识精讲
情景导入
电压和电阻是电学的基础,欧姆定律将电流、电压、电阻三者联系起来,是电学计算题与电路分析题的核心基础。
串并联计算容易出错吗?
知识归纳
【知识点1 探究电流与电压、电阻的关系(控制变量法)】
1.探究电流与电压的关系:
(1)控制 不变,改变定值电阻两端电压。
(2)滑动变阻器作用:① ;② 。
(3)实验结论: 。
2.探究电流与电阻的关系:
(1)控制定值电阻两端电压不变,更换不同阻值的定值电阻。
(2)滑动变阻器作用:① ;② 。
(3)实验结论: 。
3.⚠易错:不能说电阻随电流变化,写结论必须写明前提条件。
4.电路故障
(1)电流表无示数,电压表示数接近电源电压: 。
(2)电流表有示数,电压表无示数: 。
(3)移动滑动变阻器滑片,电表示数几乎不变:滑动变阻器 。
【例1】(25-26•九年级下·四川泸州•期末)在学习完欧姆定律相关知识后,小明同学对“探究通过导体
的电流与电阻的大小关系”实验进行了评估和反思。实验采用了如图所示电路进行探究,使用的器材
有:可调电压的学生电源、滑动变阻器(20Ω 1A) 、四个定值电阻(5Ω、10Ω、20Ω、30Ω)。 以
下说法正确的是( )
A.电源电压调定后,将10Ω电阻更换为20Ω,滑片应向右移动才能保持电压表示数不变。
B.若电源电压调为3V,使电压表保持2V不变,将定值电阻由10Ω更换为20Ω后,滑动变阻器接入电路阻值变化10Ω。
C.若电源电压调为3V,使电压表保持1.5V 不变,可以获得4组数据。
D.若电源电压调为6V,使电压表保持3V 不变,要获得4组数据,换用最大阻值为25Ω 的滑动变阻器即可。
【变式1-1】(25-26•九年级下·江西宜春•期末)同学们在做“探究电流与电压的关系”实验时,准备了
以下器材:新干电池两节,电流表(0~0.6A、0~3A)、电压表(0~3V、0~15V)、滑动变阻器(30Ω、
2A)、定值电阻(5Ω、10Ω、20Ω)、开关、导线若干。根据如图甲所示的电路图进行实验。
(1)在图乙中将实物图补充完整,要求滑片向左滑时,电流表示数变大;
(2)连接电路时,开关应_______ ,滑动变阻器滑片P应处于_____ (选填“C”或“D”)端;
(3)闭合开关进行实验时,发现无论怎样移动滑片,电流表有明显示数,电压表示数为3V,则电路发生的故障是 (选填字母);
A.电阻R短路
B.电阻R断路
C.滑动变阻器短路
D.滑动变阻器断路
(4)排除故障后,继续实验,并得到表中的实验数据,根据以下实验数据得到的结论是:________ ;
实验次数
1
2
3
4
5
6
电压U/V
0.4
0.5
1.0
2.0
2.5
3.0
电流I/A
0.08
0.1
0.2
0.4
0.5
0.6
(5)从表格中可以看出,同学们选用的是_____ Ω的电阻来做实验。小红同学想将定值电阻换成小灯泡(灯泡灯丝电阻受温度变化)来探究电流与电压的关系,她的实验方案________ (选填“可行”或“不可行”)。
【变式1-2】(25-26•九年级下·辽宁大连•期末)小明同学想探究“一段电路中的电流与电阻的关系”,设计了图所示的电路图。所用的实验器材有:3节干电池,电流表、电压表、滑动变阻器及开关各一个,定值电阻和导线若干。
(1)经检查电路连接正确后,闭合开关,发现电压表有示数且接近电源电压,电流表无示数,若电路中只有一处故障可能是___________;
(2)该同学排除故障后,进行实验,记录的实验数据如下表:
电压
实验次数
1
2
3
4
5
6
电阻R/Ω
4
8
12
16
20
24
电流I/A
0.60
0.30
0.20
0.15
0.12
0.10
分析实验数据得出的探究结论是:___________。
(3)在方格纸上画出电流I与电阻R的关系图象。
(4)学习欧姆定律后,小明得知,要完成该实验,所用滑动变阻器的最大阻值至少是___________Ω。
【知识点2 欧姆定律】
1.内容:导体中的电流,跟导体两端的电压成 ,跟导体的电阻成 。
2.公式:I=。 符号含义及单位:U 代表 ,单位 ;R 代表 ,单位 ;I 代表 ,单位 。
3.变形公式:求电压U=IR;求电阻R=。
4.注意:R=只是电阻的计算式,电阻大小与导体两端电压、通过的电流 (有关 / 无关),电阻由导体的 、 、 、 决定。
5.适用电路: 电路,电动机 (能 / 不能)直接使用欧姆定律公式。
【例2】(25-26•九年级下·福建漳州•期末)以下对于欧姆定律I=U/R的理解中正确的是( )
A.对某一段导体来说,导体中的电流跟两端的电压成正比
B.在电压一定的条件下,导体中的电流跟导体电阻成反比
C.导体中电流的大小由两端电压和电阻共同决定
D.导体中的电流跟两端电压和电阻无关
【变式2-1】(25-26•九年级下·重庆大渡口•期末)某一段导体两端的电压为8V,通过它的电流为0.8A;当它两端的电压变为10V时,则此时通过它的电流为_____A,这段导体的电阻为_____Ω.
【变式2-2】(25-26•九年级下·山东滨州•期末)在学习欧姆定律之后,老师请同学们设计一个测未知电阻R2的电路,李刚和同组同学设计的电路如图所示.电阻R1的阻值是20Ω,当S1闭合、S2断开时,电流表的示数是0.3A;当S1、S2都闭合时,电流表示数是0.5A.求:
(1)电源的电压U.
(2)电阻R2的阻值.
【知识点3 伏安法测电阻】
1.实验原理:R=。
2.滑动变阻器作用:① ;② 。
3.测定值电阻:多次测量目的是 。
4.测小灯泡电阻: (能 / 不能)求平均值;原因:灯丝电阻随 升高而 。
【例3】(25-26•九年级下·湖北咸宁•期末)“伏安法测电阻”的实验中,丹丹分别选用定值电阻和小灯泡为测量对象,处理实验数据时,分别画出了对应的I-U的图像,如图所示。对于图像的分析,下列说法错误的是( )
A.图甲是定值电阻的I-U图像,图乙是小灯泡的I-U图像
B.由图像可知,通过定值电阻的电流和定值电阻两端的电压成正比
C.由图乙及实验现象可知小灯泡的电阻随灯丝温度的升高而增大
D.应该用多次测量的方法,计算小灯泡电阻的平均值,以减小误差
【变式3-1】(25-26•九年级下·云南保山•期末)小华在测电阻时发现电压表损坏,她利用电流表和一个阻值已知的定值电阻,设计了四个电路,其中能测出未知电阻阻值的是( )
A.③④ B.①③④ C.①②③④ D.②③④
【变式3-2】(25-26•九年级下·海南儋州•期末)在测量阻值约为的定值电阻的阻值的实验中,电源电压保持不变,小明和小亮用如图甲所示的器材进行实验。
(1)实验原理是_______。
(2)连接电路时,开关应_______。用笔画线代替导线将图中的器材连接成完整电路_______。(要求:滑动变阻器的滑片向左滑动时,电流表的示数增大)
(3)闭合开关S,将滑动变阻器的滑片P移到某处时,电压表的示数为,电流表的示数如图乙所示,则被测电阻的阻值为_______。
(4)接下来移动滑动变阻器的滑片得出多组电压、电流值,这样做的目的是_______。
【知识点4 欧姆定律在串、并联电路中的应用】
1.串联电路
(1)电流: ;
(2)电压: ;
(3)总电阻: ;
(4)电阻串联,总电阻比任何一个分电阻都 ;
(5)分压规律:= ,电阻越 ,分得电压越 。
2.并联电路
(1)电压: ;
(2)电流: ;
(3)总电阻公式:= + ;
(4)电阻并联,总电阻比任何一个分电阻都 ;
(5)分流规律:= ,电阻越 ,支路电流越 。
【例4】(25-26•九年级下·山东临沂•期末)一个小灯泡的阻值为10Ω,正常工作时的电流为0.4A,现要将其接入电压为12V的电路中,要求仍能正常发光,则应______联一个阻值为______Ω的电阻。
【变式4-1】(25-26•九年级下·辽宁新宾•期末)甲电阻标有“40Ω 0.2A”字样,乙电阻标有“20Ω 0.5A”字样。如果把它们串联起来,电路两端允许加的最大电压 _____V;如果把它们并联起来,干路中允许通过的最大电流为 _____A。
【变式4-2】(25-26•九年级下·广西防城港•期末)图中,甲、乙为两只相同的电压表或电流表,若断开开关,甲、乙两表示数之比为,通过的电流为,此时与______联。更换两表种类,闭合开关,两表均有示数,此时两表均为______表,通过的电流为,则______。
【例5】(25-26•九年级下·四川乐山•期末)在如图甲所示电路中,电源电压恒定,定值电阻R1的阻值为20Ω。闭合开关S,两电流表的指针均指在如图乙所示的位置。则电源电压为______V,定值电阻R2的阻值为______Ω。
【变式5-1】(25-26•九年级下·河南许昌•期末)如图甲所示,R1为定值电阻,Rp为滑动变阻器,闭合开关,Rp的滑片从一端移动到另一端,得到的电压表与电流表示数的图像图乙所示,则电源电压为______V。当电流为0.4A时,R1与Rp连入电路的阻值之比为______。
【变式5-2】(25-26•九年级下·福建泉州•期末)PM2.5对人体健康危害非常严重,如图甲所示是一款PM2.5检测仪,其电路原理图如图乙所示。R1为“PM2.5传感器”,它的阻值与空气中PM2.5浓度的关系如图丙所示,R2为定值电阻,阻值为60欧,电源电压恒为12伏。若空气中PM2.5浓度为0.2毫克/米3时,则判定为空气质量严重污染。以下说法正确的是( )
A.被检测的空气PM2.5浓度越高,电流表示数越小
B.电流表的示数为0.12安时,判定被检空气质量严重污染
C.电压表的最小示数为4伏
D.若空气PM2.5浓度为0.3毫克/米3时,电压表的示数为9伏
模块三 课后作业
一、单选题(共5题)
1.(25-26•九年级下·山东日照•期末)同学们最近学习的电学实验中,其中三个实验都用到如图的电路图,下列说法正确的是( )
A.研究“电流与电压的关系”可以用小灯泡代替定值电阻进行实验
B.研究“电流与电阻的关系”每次更换电阻后,都要移动滑动变阻器使电流表示数相同
C.“伏安法”测定值电阻,多次实验的目的是求平均值,减小误差
D.在以上选项的三个实验中,都要调整变阻器使电压表示数发生变化
2.(25-26•九年级下·北京西城•期末)如图所示,是、两定值电阻的图像,由图像中信息可知( )
A.从图像可知,的电阻大于的电阻
B.从图像可知,的电阻为
C.若将、电阻串联在一起,通过的电流更大
D.若将、电阻并联在电压为的电源上,则总电流为
3.(25-26•九年级下·湖北荆门•期末)为了测量小灯泡在不同电压下的电阻,小明设计了如图所示的电路。闭合开关S后,无论怎么移动滑动变阻器的滑片P,小灯泡L都不发光,电流表和电压表均无示数,若电路中只有一处故障,出现上述现象的原因中不可能的是( )
A.电流表断路 B.小灯泡L断路
C.滑动变阻器断路 D.开关断路
4.(25-26•九年级下·湖南怀化•期末)如图所示的电路中,电源电压保持不变.闭合开关S后,当滑动变阻器的滑片P向右移动时,下列判断正确的是( )
A.电流表示数变大,电压表示数变小
B.电流表示数变大,电压表示数变大
C.电流表示数变小,电压表示数变大
D.电流表示数变小,电压表示数变小
5.(25-26•九年级下·湖北黄石•期末)如图是电阻甲和小灯泡乙的U﹣I图像,则下列说法错误的是( )
A.电阻甲两端的电压与电流成正比
B.小灯泡乙的电阻受温度的影响而改变
C.将甲和乙串联,若电路中的电流为0.4A,则电路两端的总电压为3V
D.将甲和乙并联,若电源的电压为2.5V,则电路中干路电流为1A
二、多项选择题(共2题)
6.(25-26•九年级下·山东青岛•期末)从欧姆定律可以导出公式,对电阻的理解错误的是( )
A.当电压增大时,电阻也增大
B.当电流增大时,电阻减小
C.当电压为零时,电阻也为零
D.电阻由导体本身性质决定,与电流、电压无关
7.(25-26•九年级下·云南昆明•期末)如图甲是探究欧姆定律的实验电路,电源电压恒定,R1是滑动变阻器,R2是定值电阻;如图乙中的a、b分别是将滑动变阻器R1的滑片从最左端移动到最右端的过程中,电流表A的示数随两电压表V1、V2的示数变化关系图象。下列说法中正确的是( )
A.图线a是电流表A的示数随电压表V1的示数变化关系图象
B.当电压表V1、V2的示数相等时,滑片在滑动变阻器的中点位置
C.电源电压是5V
D.定值电阻阻值是10Ω
三、填空题(共6题)
8.(25-26•九年级下·四川宜宾•期末)一段导体两端的电压是3V时,导体中的电流是0.5A。如果电压增大到6V,导体中的电流是___________A;如果电压减小到1.5V,导体中的电流变为___________A。
9.(25-26•九年级下·四川德阳•期末)如图所示,电阻R1的阻值为10Ω,R2的阻值为5Ω,电流表示数为1.5A,则通过R1的电流I1和通过R2的电流I2之比I1:I2=____ ;电源电压为_____V。
10.(25-26•九年级下·安徽淮南•期末)小芳想利用如图所示器材测量未知电阻的阻值,是定值电阻,先闭合开关、,记下电压表的示数,接下来断开开关,记下电压表示数,则______。(用测得的量与已知量表示)
11.(25-26•九年级下·四川德阳•期末)新房装修时,小明根据所学的知识设计制作了一款简易电子量角器,电路如图所示,电流表的量程为0-0.6A,电压表的量程为0-3V,O为半圆弧电阻MN的圆心,金属滑片OP为半径,与半圆弧接触良好,接入电路的电阻RMP与指针旋转角度θ成正比,电源电压恒为6V,R0为电阻箱。将滑片OP旋转至M处,调节R0的阻值,使电路中电流为0.6A,则电阻箱接入电路的阻值 ______Ω;调节θ为90°时,电流表示数为0.3A,求此时电压表示数 _____V。
12.(25-26•九年级下·云南红河•期末)如图表示阻值不同的两个电阻的电流随电压变化的I-U图像,从图中可知:______,、并联后的总电阻的I-U图线在区域______。
13.(25-26•九年级下·湖南张家界•期末)如图所示电路,电阻R1=R2=4Ω,电源电压2V不变,当S1、S2都闭合时,电流表的示数为0.5A,此时电路的总电阻是________Ω;当S1闭合、S2断开时,电流表的示数是________ A.
四、作图题(共2题)
14.(25-26•九年级下·黑龙江绥化•期末)小明用伏安法测量某未知电阻:
(1)请你在虚线框内画出电路图。
(2)根据电路图将实物图连接起来(定值电阻允许通过的最大电流约为0.5A)。
15.(25-26•九年级下·江西赣州•期末)在探究电流与电压关系的实验中,小宇把定值电阻、电流表、电压表、滑动变阻器、开关和电源连成了如图所示的电路。请你帮他检查一下,只改接一条导线,连接成正确的电路,请在错误的连线上打“×”,再画线把它改到正确的位置上。
五、实验题(共2题)
16.(25-26•九年级下·广西贵港•期末)用如图所示的电路探究电流与电阻的关系。已知电源电压为9V,滑动变阻器最大阻值为20Ω,四个定值电阻的阻值分别为16Ω、20Ω、40Ω和80Ω。
(1)在连接电路前,开关应处于_______状态,滑动变阻器的滑片应置于阻值_______处;
(2)图中是未连接好的实物电路,请用笔画线代替导线将其补充完整。要求:闭合开关后,滑片P向d端移动时,滑动变阻器接入电路中的阻值变小,导线不得交叉;
实验序号
1
2
3
4
5
R/Ω
16
20
40
80
I/A
0.50
0.40
0.20
0.10
(3)连接好电路后,闭合开关,发现电压表有示数、电流表无示数,则电路故障的原因可能是定值电阻_______(选填“短路”或“断路”)。
(4)排除故障后,进行实验。每当更换定值电阻,就调节滑动变阻器的滑片,使定值电阻两端电压保持不变,并把实验数据记录到表格中分析表格数据可知:导体两端电压一定时,导体中的电流跟导体的电阻成_______。
(5)为了得到第5组数据,进一步验证实验结论,现用一个8Ω的定值电阻和上述器材进行实验,你认为是否可行?请作出判断并说明理由。答:_______(选填“可行”或“不可行”),理由:____________________。
17.(25-26•九年级下·湖北荆门•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,小灯泡正常发光时的电压为2.5V。
(1)小明正确连接好电路,闭合开关之前,必须将滑动变阻器的滑片P移到_____ 端(选填“A”或“B”);
(2)接下来缓慢移动滑动变阻器的滑片P,当电压表的示数如图乙所示时,若要测得小灯泡正常发光时的电阻,滑片P应向_____ (选填“A”或“B”)端移动;
(3)改变滑片P的位置,获得多组对应的电压、电流值,绘制了如图丙所示的I﹣U图像,由图像可知,小灯泡正常发光时的电阻是________ Ω(结果保留一位小数);
(4)若电流表意外损坏,小明取来一只已知阻值为R0的定值电阻,设计如图丁所示的电路来测量小灯泡正常发光时的电阻,已知电源电压为4.5V,小灯泡正常发光时电压,请将实验步骤补充完整:
①闭合开关S,将开关S1拨至“1”,调节滑动变阻器的滑片直至电压表示数为_____ V;
②使滑动变阻器的滑片不动,将开关S1拨至“2”,读出电压表示数U0;
③小灯泡正常发光时的电阻R=__________ 用U、U0、R0表示)。
六、计算题(共2题)
18.(25-26•九年级下·河南驻马店•期末)小萍学习“欧姆定律”后,设计了如图的电路,电阻R2为20Ω。闭合开关,电压表示数为2V,电流表示数为0.2A。求:
(1)R1的阻值。
(2)电源电压。
19.(25-26•九年级下·河北承德•期末)如图甲为某电子测温仪的内部简化电路图,测温仪探头内有一热敏电阻Rt,其阻值随温度变化关系如图乙所示。R1为阻值可调的电阻箱,其最大电阻为300Ω,允许通过的最大电流为0.02A,电流表的量程0~0.6A,电压表的量程是0~3V,电源电压恒定。某次测试时,将电阻箱的阻值调为R,发现电流表示数为0.01A,此时Rt两端电压为4V。
(1)此时电路中Rt的电阻是多少?
(2)当电流表示数为0.01A时,环境温度是多少?
(3)当环境温度为30℃,将电阻箱的阻值调为0.5R时,发现电流表示数为0.015A,求电源电压是多少?
(4)若温度为40℃,则电阻箱允许接入电路的阻值调节范围是多少?
七、阅读题(共1题)
20.(25-26•九年级下·安徽合肥•期末)阅读短文,回答问题。
“无人机”在拍摄调查、无人配送、疫情防控等方面发挥重要的作用。如图甲为某品牌“无人机”,由额定电压为12V的锂电池供电,其携带的摄像机可进行高清拍摄并实时把信号传到遥控器显示器。
(1)通过电子调速器(简称电调)来控制电动机的电流从而改变电动机的功率,每一个电动机连接一个电调,那么电动机和电调的连接方式是 ___________(选填“并联”或“串联”);
(2)小宇利用红外探测器设计了一个“模拟自启系统”,如图乙所示。该系统由“自启电路”、“控制电路”等组成。其中电源由“无人机”的锂电池提供,R是电阻箱,RP是红外探测器,可视为可变电阻,它的阻值与红外线强度变化的对应关系如图丙RP﹣E所示(E为红外线强度,cd表示其单位);
①若a、b两端电压必须等于或大于9V时,控制电路才能启动摄像机进入工作状态。小宇设定红外线强度为4.5cd时启动摄像机工作,此时RP红外探测器阻值为 ___________Ω,电阻箱的阻值至少应调到 ___________Ω;
②为了能使控制电路在红外线强度较弱时就能启动摄像机进入工作状态,小宇可采取其中一种的措施是:___________电阻箱R的电阻值(选填“调高”或“调低”)。
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第十七章 欧姆定律
【新教材人教版】
【知识框架+知识精讲(4个知识归纳+5个题型)+课后作业】
模块二 知识精讲
情景导入
电压和电阻是电学的基础,欧姆定律将电流、电压、电阻三者联系起来,是电学计算题与电路分析题的核心基础。
串并联计算容易出错吗?
知识归纳
【知识点1 探究电流与电压、电阻的关系(控制变量法)】
1.探究电流与电压的关系:
(1)控制定值电阻阻值不变,改变定值电阻两端电压。
(2)滑动变阻器作用:①保护电路;②改变定值电阻两端电压。
(3)实验结论:电阻一定时,导体中的电流与导体两端电压成正比。
2.探究电流与电阻的关系:
(1)控制定值电阻两端电压不变,更换不同阻值的定值电阻。
(2)滑动变阻器作用:①保护电路;②控制定值电阻两端电压保持不变。
(3)实验结论:电压一定时,导体中的电流与导体的电阻成反比。
3.⚠易错:不能说电阻随电流变化,写结论必须写明前提条件。
4.电路故障
(1)电流表无示数,电压表示数接近电源电压:定值电阻断路。
(2)电流表有示数,电压表无示数:定值电阻短路。
(3)移动滑动变阻器滑片,电表示数几乎不变:滑动变阻器接上面两个接线柱或接下面两个接线柱。
【例1】(25-26•九年级下·四川泸州•期末)在学习完欧姆定律相关知识后,小明同学对“探究通过导体
的电流与电阻的大小关系”实验进行了评估和反思。实验采用了如图所示电路进行探究,使用的器材
有:可调电压的学生电源、滑动变阻器(20Ω 1A) 、四个定值电阻(5Ω、10Ω、20Ω、30Ω)。 以
下说法正确的是( )
A.电源电压调定后,将10Ω电阻更换为20Ω,滑片应向右移动才能保持电压表示数不变。
B.若电源电压调为3V,使电压表保持2V不变,将定值电阻由10Ω更换为20Ω后,滑动变阻器接入电路阻值变化10Ω。
C.若电源电压调为3V,使电压表保持1.5V 不变,可以获得4组数据。
D.若电源电压调为6V,使电压表保持3V 不变,要获得4组数据,换用最大阻值为25Ω 的滑动变阻器即可。
【答案】A
【详解】A.根据串联分压原理,将电阻换为,电阻增大,其分得电压增大。要保持电压表示数不变(即电阻两端电压不变),应增大滑动变阻器分得的电压,根据串联电路电阻越大,分得电压越大,应增大滑动变阻器连入电路中的电阻,所以滑片应向右移动,故A正确;
B.电源电压,电压表示数,则滑动变阻器两端电压
当时,电路中电流
此时滑动变阻器接入电阻。
当时,电路中电流
滑动变阻器接入电阻
滑动变阻器接入电路阻值变化
故B错误;
C.电源电压,电压表示数,则滑动变阻器两端电压
根据串联分压
滑动变阻器最大阻值,当定值电阻为时,
则
无法完成,不能获得4组数据,故C错误;
D.电源电压电压表示数,则滑动变阻器两端电压
根据串联分压
当定值电阻为时,
换用最大阻值为的滑动变阻器不能完成实验,故D错误。
故选A。
【变式1-1】(25-26•九年级下·江西宜春•期末)同学们在做“探究电流与电压的关系”实验时,准备了
以下器材:新干电池两节,电流表(0~0.6A、0~3A)、电压表(0~3V、0~15V)、滑动变阻器(30Ω、
2A)、定值电阻(5Ω、10Ω、20Ω)、开关、导线若干。根据如图甲所示的电路图进行实验。
(1)在图乙中将实物图补充完整,要求滑片向左滑时,电流表示数变大;
(2)连接电路时,开关应_______ ,滑动变阻器滑片P应处于_____ (选填“C”或“D”)端;
(3)闭合开关进行实验时,发现无论怎样移动滑片,电流表有明显示数,电压表示数为3V,则电路发生的故障是 (选填字母);
A.电阻R短路
B.电阻R断路
C.滑动变阻器短路
D.滑动变阻器断路
(4)排除故障后,继续实验,并得到表中的实验数据,根据以下实验数据得到的结论是:________ ;
实验次数
1
2
3
4
5
6
电压U/V
0.4
0.5
1.0
2.0
2.5
3.0
电流I/A
0.08
0.1
0.2
0.4
0.5
0.6
(5)从表格中可以看出,同学们选用的是_____ Ω的电阻来做实验。小红同学想将定值电阻换成小灯泡(灯泡灯丝电阻受温度变化)来探究电流与电压的关系,她的实验方案________ (选填“可行”或“不可行”)。
【答案】(1)
(2) 断开 D
(3)C
(4)电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比
(5) 5 不可行
【详解】(1)探究电流与电压的关系实验中,电流表与定值电阻、滑动变阻器串联,滑片向左移动,电流表示数变大,说明滑动变阻器接入电路的电阻变小,则应将滑动变阻器的C接线柱接入电路,连接后的实物图如图所示。
(2)[1][2]为了保护电路,连接电路时,开关应处于断开状态;闭合开关前,应将滑动变阻器接入电路的阻值最大,故将滑动变阻器的滑片P应置于D端。
(3)电流表有示数,说明电路是通路;电压表示数为3V(等于电源电压),说明电压表正、负接线柱通过滑动变阻器、电流表与电源两极连通,故障为滑动变阻器短路,故选C。
(4)分析表中数据可知,当接入电路的导体电阻一定时,电压变为原来的几倍,电流也变为原来的几倍,可得:电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比。
(5)[1]从表格中可以看出,同学们选用的电阻
[2]小红想将定值电阻换成小灯泡来探究电流与电压的关系,她的实验方案不可行,因为小灯泡的电阻随温度的变化而变化,不是定值,无法控制电阻不变来探究电流与电压的关系。
【变式1-2】(25-26•九年级下·辽宁大连•期末)小明同学想探究“一段电路中的电流与电阻的关系”,设计了图所示的电路图。所用的实验器材有:3节干电池,电流表、电压表、滑动变阻器及开关各一个,定值电阻和导线若干。
(1)经检查电路连接正确后,闭合开关,发现电压表有示数且接近电源电压,电流表无示数,若电路中只有一处故障可能是___________;
(2)该同学排除故障后,进行实验,记录的实验数据如下表:
电压
实验次数
1
2
3
4
5
6
电阻R/Ω
4
8
12
16
20
24
电流I/A
0.60
0.30
0.20
0.15
0.12
0.10
分析实验数据得出的探究结论是:___________。
(3)在方格纸上画出电流I与电阻R的关系图象。
(4)学习欧姆定律后,小明得知,要完成该实验,所用滑动变阻器的最大阻值至少是___________Ω。
【答案】 定值电阻R断路 电压一定时,通过导体的电流与电阻成反比
21
【详解】(1)[1]经检查电路连接正确后,两电阻串联,电压表与定值电阻并联,闭合开关,发现电压表有示数且接近电源电压,电流表无示数,据此可知电路是断路,故障可能是定值电阻R断路,造成电压表串联在电路中。
(2)[2]根据记录的实验数据可知,在电压不变时,电阻与电流的乘积保持不变,且为电压值大小,即电压一定时,通过导体的电流与电阻成反比。
(3)[3]根据描点法,在方格纸上画出电流I与电阻R的关系图象如图所示:
(4)[4]由题意,电源电压为3节干电池串联,则电源电压为4.5V,根据串联分压可知,定值电阻两端电压为2.4V时,变阻器两端电压为
当电路中通过的电流最小即0.10A时,变阻器接入电阻最大,此时
【知识点2 欧姆定律】
1.内容: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。
2.公式:I=。 符号含义及单位:U 代表电压,单位V;R 代表电阻,单位Ω;I 代表电流,单位A。
3.变形公式:求电压U=IR;求电阻R=。
4.注意:R=只是电阻的计算式,电阻大小与导体两端电压、通过的电流无关(有关 / 无关),电阻由导体的材料、长度、横截面积、温度决定。
5.适用电路:纯电阻电路,电动机不能(能 / 不能)直接使用欧姆定律公式。
【例2】(25-26•九年级下·福建漳州•期末)以下对于欧姆定律I=U/R的理解中正确的是( )
A.对某一段导体来说,导体中的电流跟两端的电压成正比
B.在电压一定的条件下,导体中的电流跟导体电阻成反比
C.导体中电流的大小由两端电压和电阻共同决定
D.导体中的电流跟两端电压和电阻无关
【答案】ABC
【详解】A. 对某一段导体来说导体的电阻不变,导体中的电流跟两端的电压成正比,故A正确;B. 由欧姆定律可知,在电压一定的条件下,导体中的电流跟导体电阻成反比,故B正确;CD.由欧姆定律可知,导体中电流的大小由两端电压和电阻共同决定,故C正确、D错误.故选ABC.
【变式2-1】(25-26•九年级下·重庆大渡口•期末)某一段导体两端的电压为8V,通过它的电流为0.8A;当它两端的电压变为10V时,则此时通过它的电流为_____A,这段导体的电阻为_____Ω.
【答案】 1 10
【详解】试题分析:由I=U/R可得,导体的电阻:R=U/I=8V/0.8A=10Ω,因电阻是导体本身的一种性质,与两端的电压和通过的电流无关,所以,当导体两端的电压变为10V时,导体的电阻仍为10Ω不变,此时通过的电流:I′=U′/R=10V/10Ω=1A.
【变式2-2】(25-26•九年级下·山东滨州•期末)在学习欧姆定律之后,老师请同学们设计一个测未知电阻R2的电路,李刚和同组同学设计的电路如图所示.电阻R1的阻值是20Ω,当S1闭合、S2断开时,电流表的示数是0.3A;当S1、S2都闭合时,电流表示数是0.5A.求:
(1)电源的电压U.
(2)电阻R2的阻值.
【答案】(1)6V(2)30Ω
【详解】(1)当S1闭合、S2断开时,只有电阻R1接入电路,电流表测量通过R1的电流,电源电压为U=I1R1=0.3A×20Ω=6V;
(2)当S1、S2都闭合时,两只电阻并联,电流表测量干路中的电流,由并联电路中各个支路互不影响可知通过R1的电流不变,通过R2的电流为I2=I-I1=0.5A-0.3A=0.2A,由并联电路电压的规律得到R2两端的电压U2=U=6V,R2的阻值为.
【知识点3 伏安法测电阻】
1.实验原理:R=。
2.滑动变阻器作用:①保护电路;②改变待测电阻两端电压,进行多次实验。
3.测定值电阻:多次测量目的是求平均值减小误差。
4.测小灯泡电阻:不能(能 / 不能)求平均值;原因:灯丝电阻随温度升高而增大。
【例3】(25-26•九年级下·湖北咸宁•期末)“伏安法测电阻”的实验中,丹丹分别选用定值电阻和小灯泡为测量对象,处理实验数据时,分别画出了对应的I-U的图像,如图所示。对于图像的分析,下列说法错误的是( )
A.图甲是定值电阻的I-U图像,图乙是小灯泡的I-U图像
B.由图像可知,通过定值电阻的电流和定值电阻两端的电压成正比
C.由图乙及实验现象可知小灯泡的电阻随灯丝温度的升高而增大
D.应该用多次测量的方法,计算小灯泡电阻的平均值,以减小误差
【答案】D
【详解】A.定值电阻的阻值不变,其电流与电压成正比,二者关系图像是一条直线;小灯泡的电阻是变化的,其电流电压关系图像不是直线。图甲是定值电阻的I-U图像,图乙是小灯泡的I-U图像,故A正确,不符合题意;
B.甲中定值电阻的电压电流关系是一条经过坐标系原点的直线,说明通过定值电阻的电流和定值电阻两端的电压成正比,故B正确,不符合题意;
C.分析小灯泡的电压电流关系图像可以知道,它的电压电流越大时,功率越大,灯丝温度越高,它的电阻就越大,故C正确,不符合题意;
D.因为小灯泡的电阻是变化的,多次测量求其平均值是没有意义的,故D错误,符合题意。
故选D。
【变式3-1】(25-26•九年级下·云南保山•期末)小华在测电阻时发现电压表损坏,她利用电流表和一个阻值已知的定值电阻,设计了四个电路,其中能测出未知电阻阻值的是( )
A.③④ B.①③④ C.①②③④ D.②③④
【答案】B
【详解】①S闭合时,被短路,电流表测量中的电流,S断开时,两电阻串联,电流表测量串联电路中的电流;电源电压不变,所以有,解得
可以测量出未知电阻的阻值,故①符合题意;
②S往左接通时,被短路,电流表测量通过中的电流,S往右接通时,被短路,电流表测量通过的电流,此时电流表的正负极接反,不可以测量出未知电阻的阻值,故②不符合题意;
③S往左接通时,被短路,电流表测量通过中的电流,S往右接通时,被短路,电流表测量通过的电流,电源电压不变,根据欧姆定律有,解得
可以测量出未知电阻的阻值,故③符合题意;
④只闭合S1时,只有R0接入电路,电流表测量R0电流,只闭合S2时,只有Rx接入电路,电流表测量Rx电流,电源电压不变,根据欧姆定律有,解得
可以测量出未知电阻的阻值,故④符合题意;
故ACD不符合题意,B符合题意。
故选B。
【变式3-2】(25-26•九年级下·海南儋州•期末)在测量阻值约为的定值电阻的阻值的实验中,电源电压保持不变,小明和小亮用如图甲所示的器材进行实验。
(1)实验原理是_______。
(2)连接电路时,开关应_______。用笔画线代替导线将图中的器材连接成完整电路_______。(要求:滑动变阻器的滑片向左滑动时,电流表的示数增大)
(3)闭合开关S,将滑动变阻器的滑片P移到某处时,电压表的示数为,电流表的示数如图乙所示,则被测电阻的阻值为_______。
(4)接下来移动滑动变阻器的滑片得出多组电压、电流值,这样做的目的是_______。
【答案】(1)
(2) 断开
(3)5
(4)多次测量取平均值,减小误差
【详解】(1)伏安法测电阻时,用电压表测待测电阻两端的电压,用电流表测通过待测电阻的电流,根据欧姆定律的变形式求出电阻。
(2)为保护电路,连接电路时开关应断开;电流表、待测电阻和滑动变阻器应串联,电压表并联在待测电阻两端。要求滑片向左滑动时电流表示数增大,说明滑动变阻器接入电路的电阻应变小,所以应接入左下接线柱,并按“一上一下”的原则连接,据此作图。
(3)由图乙可知,电流表选用0~0.6A量程,分度值为0.02A,示数为0.3A。电压表示数为1.5V,则被测电阻。
(4)被测电阻是定值电阻,阻值大小不随实验次数改变。移动滑动变阻器滑片,得到多组电压、电流值并求平均值,可以减小测量误差。
【知识点4 欧姆定律在串、并联电路中的应用】
1.串联电路
(1)电流:I=I1=I2;
(2)电压: U=U1+U2;
(3)总电阻:R总=R1+R2;
(4)电阻串联,总电阻比任何一个分电阻都大;
(5)分压规律:= ,电阻越大,分得电压越大。
2.并联电路
(1)电压:U=U1=U2;
(2)电流:I=I1+I2;
(3)总电阻公式:= + ;
(4)电阻并联,总电阻比任何一个分电阻都小;
(5)分流规律:= ,电阻越大,支路电流越小。
【例4】(25-26•九年级下·山东临沂•期末)一个小灯泡的阻值为10Ω,正常工作时的电流为0.4A,现要将其接入电压为12V的电路中,要求仍能正常发光,则应______联一个阻值为______Ω的电阻。
【答案】 串 20
【详解】[1][2]灯泡正常发光时的电压
将其接入电压为12V的电路中,要求仍能正常发光,需在电路中串联一个电阻,用来分电压,串联电阻分的电压
串联电阻的阻值
【变式4-1】(25-26•九年级下·辽宁新宾•期末)甲电阻标有“40Ω 0.2A”字样,乙电阻标有“20Ω 0.5A”字样。如果把它们串联起来,电路两端允许加的最大电压 _____V;如果把它们并联起来,干路中允许通过的最大电流为 _____A。
【答案】 12 0.6
【详解】[1]因串联电路中各处的电流相等,所以两只电阻串联时,电路中的最大电流
I=I甲=0.2A
因串联电路中总电压等于各分电压之和,所以由可得,两端允许加的最大电压
U=IR甲+IR乙=0.2A×40Ω+0.2A×20Ω=12V
[2]由可知,两个电阻两端允许所加的最大电压分别为
U甲=I甲R甲=0.2A×40Ω=8V
U乙=I乙R乙=0.5A×20Ω=10V
因并联电路中各支路两端的电压相等,所以两只电阻并联时,电路中的最大电压
U′=U甲=8V
并联电路中干路电流等于各支路电流之和,所以干路最大电流
【变式4-2】(25-26•九年级下·广西防城港•期末)图中,甲、乙为两只相同的电压表或电流表,若断开开关,甲、乙两表示数之比为,通过的电流为,此时与______联。更换两表种类,闭合开关,两表均有示数,此时两表均为______表,通过的电流为,则______。
【答案】 并 电压 3∶1
【详解】[1]由题意可知,若断开开关,两表均有示数且示数不相等;若两表均为电压表,则两电压表均测量电源电压,示数相等;所以两表均为电流表,甲表测通过R1的电流,乙表测通过R2的电流,且甲、乙两表的比值为2∶1,示数不同,所以此时与并联。
[2]两表原来均为电流表,更换两表种类,所以此时两表均为电压表。
[3]与并联时,甲表测通过R1的电流,乙表测通过R2的电流,且甲、乙两表的比值为2∶1,因为并联,所以R1、R2两端电压相等,根据欧姆定律可得
所以R2=2R1,此时,当两表均为电压表时,闭合开关,两个电阻串联,根据欧姆定律可得通过的电流为
所以
【例5】(25-26•九年级下·四川乐山•期末)在如图甲所示电路中,电源电压恒定,定值电阻R1的阻值为20Ω。闭合开关S,两电流表的指针均指在如图乙所示的位置。则电源电压为______V,定值电阻R2的阻值为______Ω。
【答案】 16 80
【详解】[1]据图可知,电路是两电阻并联,电流表A1测R2支路电流,电流表A2测干路电流,闭合开关S,两电流表的指针均指在如图乙所示的位置,说明电流表A1选用小量程,分度值是0.02A,读数为0.2A;电流表A2选择的是大量程,分度值是0.1A,读数为1A,根据并联电路电流规律可得R1支路电流为
电源电压为
[2]定值电阻R2的阻值为
【变式5-1】(25-26•九年级下·河南许昌•期末)如图甲所示,R1为定值电阻,Rp为滑动变阻器,闭合开关,Rp的滑片从一端移动到另一端,得到的电压表与电流表示数的图像图乙所示,则电源电压为______V。当电流为0.4A时,R1与Rp连入电路的阻值之比为______。
【答案】 3 2∶1
【详解】[1][2]由电路图可知,定值电阻R1和滑动变阻器RP串联,电流表测电路中的电流,电压表测R1两端的电压。由图乙可知,当滑片位于最左端时,变阻器接入电路的阻值为零,此时电路中电流最大,R1两端的电压为3V,则电源电压为3V;当电流为0.4A时,R1两端的电压为2V,根据串联电压规律,滑动变阻器电压为
根据串联分压原理,R1与Rp连入电路的阻值之比
【变式5-2】(25-26•九年级下·福建泉州•期末)PM2.5对人体健康危害非常严重,如图甲所示是一款PM2.5检测仪,其电路原理图如图乙所示。R1为“PM2.5传感器”,它的阻值与空气中PM2.5浓度的关系如图丙所示,R2为定值电阻,阻值为60欧,电源电压恒为12伏。若空气中PM2.5浓度为0.2毫克/米3时,则判定为空气质量严重污染。以下说法正确的是( )
A.被检测的空气PM2.5浓度越高,电流表示数越小
B.电流表的示数为0.12安时,判定被检空气质量严重污染
C.电压表的最小示数为4伏
D.若空气PM2.5浓度为0.3毫克/米3时,电压表的示数为9伏
【答案】D
【详解】A.由电路图可知,传感器R1和定值电阻R2串联,电压表测定值电阻R2两端的电压,电流表测电路中的电流;由图丙可知,当空气中PM2.5的浓度增大时,传感器的电阻变小,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,故A错误;
B.当电流表的示数为0.12A时,由得电路中的总电阻
此时传感器的阻值
由图像乙可知,此时空气中PM2.5的浓度为0.1mg/m3<0.2mg/m3,所以此时被检测空气不是严重污染,故B错误;
C.由图知若空气中PM2.5浓度为0毫克/米3时传感器电阻最大为60Ω,此时电路中的电流最小,最小电流为
电压表的最小示数为
故C错误;
D.根据图像可知,被检测空气浓度为0.3mg/m3时,传感器的阻值为R1=20Ω,根据欧姆定律可知此时电流为
根据欧姆定律可得定值电阻两端电压
即为电压表示数为9V,故D正确。
故选D。
模块三 课后作业
一、单选题(共5题)
1.(25-26•九年级下·山东日照•期末)同学们最近学习的电学实验中,其中三个实验都用到如图的电路图,下列说法正确的是( )
A.研究“电流与电压的关系”可以用小灯泡代替定值电阻进行实验
B.研究“电流与电阻的关系”每次更换电阻后,都要移动滑动变阻器使电流表示数相同
C.“伏安法”测定值电阻,多次实验的目的是求平均值,减小误差
D.在以上选项的三个实验中,都要调整变阻器使电压表示数发生变化
【答案】C
【详解】A.在研究电流与电压关系时,应当控制电阻是定值,因此本实验选用的是定值电阻,而小灯泡的电阻会受温度的变化而变化,所以本实验不能用小灯泡,故A错误;
B.研究“电流与电阻的关系”,应当保证定值电阻两端的电压不变,因此每次更换电阻后,都要移动滑动变阻器使电压表示数不变,所以滑动变阻器的目的是控制定值电阻两端电压不变,故B错误;
C.伏安法测电阻的目的是多次实验求电阻的平均值,以减小误差避免实验的偶然性,故C正确;
D.研究“电流与电阻的关系”,保证定值电阻两端的电压不变,要移动滑动变阻器使电压表示数不变,故D错误。
故选C。
2.(25-26•九年级下·北京西城•期末)如图所示,是、两定值电阻的图像,由图像中信息可知( )
A.从图像可知,的电阻大于的电阻
B.从图像可知,的电阻为
C.若将、电阻串联在一起,通过的电流更大
D.若将、电阻并联在电压为的电源上,则总电流为
【答案】D
【详解】AB.由图可知,当电阻两端的电压为时,电流为,则电阻的阻值为
当电阻两端的电压为时,电流为,则电阻的阻值为
所以的电阻小于的电阻,故AB不符合题意;
C.串联电路中电流处处相等,故若将、电阻串联在一起,通过、的电流相等,故C不符合题意;
D.若将、电阻并联在电压为的电源上,由并联电路电压的规律知、电阻两端的电压均为,由图可知,通过的电流为,通过的电流为,则总电流为,故D符合题意。
故选D。
3.(25-26•九年级下·湖北荆门•期末)为了测量小灯泡在不同电压下的电阻,小明设计了如图所示的电路。闭合开关S后,无论怎么移动滑动变阻器的滑片P,小灯泡L都不发光,电流表和电压表均无示数,若电路中只有一处故障,出现上述现象的原因中不可能的是( )
A.电流表断路 B.小灯泡L断路
C.滑动变阻器断路 D.开关断路
【答案】B
【详解】小灯泡都不发光,且电压表、电流表均无示数说明电路断路,且电压表与电源不通。
A.若电流表断路,整个电路断路,且电压表与电源负极不通,故A不符合题意;
B.若小灯泡L断路,电压表串联在电路中,电压表示数等于电源电压,电流表无示数,故B符合题意;
C.若滑动变阻器断路,整个电路处于断路状态,没有电流通过,灯泡不亮,两表均无示数,故C不符合题意;
D.开关断路,整个电路断路,且电压表与电源正极不通,故D不符合题意。
故选 B。
4.(25-26•九年级下·湖南怀化•期末)如图所示的电路中,电源电压保持不变.闭合开关S后,当滑动变阻器的滑片P向右移动时,下列判断正确的是( )
A.电流表示数变大,电压表示数变小
B.电流表示数变大,电压表示数变大
C.电流表示数变小,电压表示数变大
D.电流表示数变小,电压表示数变小
【答案】A
【详解】根据电路图知道,滑动变阻器滑片右侧与灯泡串联,所以,当滑片向右移动时,接入电路的电阻减小,根据欧姆定律,在电源电压不变时,电路的电流增大,电流表示数变大;滑动变阻器两端的电压减少,电压表示数变小。
故选A。
5.(25-26•九年级下·湖北黄石•期末)如图是电阻甲和小灯泡乙的U﹣I图像,则下列说法错误的是( )
A.电阻甲两端的电压与电流成正比
B.小灯泡乙的电阻受温度的影响而改变
C.将甲和乙串联,若电路中的电流为0.4A,则电路两端的总电压为3V
D.将甲和乙并联,若电源的电压为2.5V,则电路中干路电流为1A
【答案】A
【详解】A.电压是形成电流的原因,电流是电压作用的结果,正确的表述应该是通过电阻甲的电流与甲两端的电压成正比,不能说“电压与电流成正比”,故A错误,符合题意;
B.小灯泡乙的U-I图像是曲线,说明电阻是变化的,小灯泡的电阻随温度升高而增大,因此乙的电阻受温度影响改变,故B正确,不符合题意;
C.串联电路电流处处相等,当电流时,从图像可得,;串联总电压,故C正确,不符合题意;
D.并联电路各支路电压相等,都等于电源电压,当时,从图像可得,;并联干路电流,故D正确,不符合题意。
故选A。
二、多项选择题(共2题)
6.(25-26•九年级下·山东青岛•期末)从欧姆定律可以导出公式,对电阻的理解错误的是( )
A.当电压增大时,电阻也增大
B.当电流增大时,电阻减小
C.当电压为零时,电阻也为零
D.电阻由导体本身性质决定,与电流、电压无关
【答案】ABC
【详解】电阻是导体本身的一种性质,只与导体的材料、长度、横截面积、温度有关,与导体两端的电压和通过的电流无关,所以,电阻两端的电压或电流增大减小、电压为零时,导体的电阻不变,只是计算导体电阻的一种方法,故ABC错误,符合题意,D正确,不符合题意。
故选ABC。
7.(25-26•九年级下·云南昆明•期末)如图甲是探究欧姆定律的实验电路,电源电压恒定,R1是滑动变阻器,R2是定值电阻;如图乙中的a、b分别是将滑动变阻器R1的滑片从最左端移动到最右端的过程中,电流表A的示数随两电压表V1、V2的示数变化关系图象。下列说法中正确的是( )
A.图线a是电流表A的示数随电压表V1的示数变化关系图象
B.当电压表V1、V2的示数相等时,滑片在滑动变阻器的中点位置
C.电源电压是5V
D.定值电阻阻值是10Ω
【答案】AD
【详解】C.由图甲可知R1和R2串联,电流表测电路中的电流,电压表V1测R1两端的电压,电压表V2测R2两端的电压; 串联电路的电源电压等于各个用电器两端的电压之和,由图乙可知,当电流为0.1A时,两个电压表的示数分别为1V和5 V,因此电源电压为
U=1V+5V=6V
故C错误;
AD.由于R2是定值电阻,由欧姆定律可知,通过R2的电流与其两端电压成正比,由图乙可知,图线b代表电流表A的示数 随V2的示数变化关系图;则图线a代表电流表A的示数随V1的示数变化关系图 ,定值电阻的阻值
故AD正确;
B.由图乙可知,滑动变阻器的最大阻值
当电压表V1、V2的示数相等时,由图可知,此时R1两端的电压U1'=3V, 通过的电流:I=0.3A,则
则滑片不在滑动变阻器的中点位置,故B错误。
故选AD。
三、填空题(共6题)
8.(25-26•九年级下·四川宜宾•期末)一段导体两端的电压是3V时,导体中的电流是0.5A。如果电压增大到6V,导体中的电流是___________A;如果电压减小到1.5V,导体中的电流变为___________A。
【答案】 1 0.25
【详解】[1][2]一段导体两端的电压是3V时,导体中的电流是0.5A,由欧姆定律得,导体的电阻为
导体的电阻不随电压的改变而改变,如果电压增大到6V,导体中的电流是
如果电压减小到1.5V,导体中的电流变为
9.(25-26•九年级下·四川德阳•期末)如图所示,电阻R1的阻值为10Ω,R2的阻值为5Ω,电流表示数为1.5A,则通过R1的电流I1和通过R2的电流I2之比I1:I2=____ ;电源电压为_____V。
【答案】 1:2 5
【详解】由图可知,与并联,根据并联电路中各支路电压相等,,即
已知干路总电流
又
则可得
解得
故电源电压
10.(25-26•九年级下·安徽淮南•期末)小芳想利用如图所示器材测量未知电阻的阻值,是定值电阻,先闭合开关、,记下电压表的示数,接下来断开开关,记下电压表示数,则______。(用测得的量与已知量表示)
【答案】
【详解】闭合开关S、S1时,电阻Rx短路,电路中只有R0,电压表测电源电压U=U1;闭合开关S,断开开关S1时,电阻Rx和R0串联,电压表测R0两端电压U2,根据串联电路分压特点可知,电阻Rx两端电压Ux=U1-U2
由欧姆定律可知,电路中的电流,则电阻
11.(25-26•九年级下·四川德阳•期末)新房装修时,小明根据所学的知识设计制作了一款简易电子量角器,电路如图所示,电流表的量程为0-0.6A,电压表的量程为0-3V,O为半圆弧电阻MN的圆心,金属滑片OP为半径,与半圆弧接触良好,接入电路的电阻RMP与指针旋转角度θ成正比,电源电压恒为6V,R0为电阻箱。将滑片OP旋转至M处,调节R0的阻值,使电路中电流为0.6A,则电阻箱接入电路的阻值 ______Ω;调节θ为90°时,电流表示数为0.3A,求此时电压表示数 _____V。
【答案】 10 3
【详解】将滑片OP旋转至M处时,变阻器接入电路的阻值为零,此时只有接入电路,根据欧姆定律可得,电阻箱接入电路的阻值。
由图可知,电阻箱与滑动变阻器串联,电压表测滑动变阻器两端的电压,调节θ为90°时,两端的电压
根据串联电路的电压特点可得,此时电压表的示数
。
12.(25-26•九年级下·云南红河•期末)如图表示阻值不同的两个电阻的电流随电压变化的I-U图像,从图中可知:______,、并联后的总电阻的I-U图线在区域______。
【答案】 < Ⅰ
【详解】[1]从图像中可以看出,相同的电压下,通过R2的电流小,根据可知,R2的电阻大,即
[2]R1、R2并联后,根据并联电阻规律可知,总电阻比任何一个电阻都小,所以相同电压下,总电流比通过任何一个电阻的电流都大,即并联后的总电阻的I-U图线在区域Ⅰ内。
13.(25-26•九年级下·湖南张家界•期末)如图所示电路,电阻R1=R2=4Ω,电源电压2V不变,当S1、S2都闭合时,电流表的示数为0.5A,此时电路的总电阻是________Ω;当S1闭合、S2断开时,电流表的示数是________ A.
【答案】 2 0.5
【详解】(1)当S1、S2都闭合时,两电阻并联,因并联电路中总电阻的倒数等于各分电阻倒数之和,所以,电路中的总电阻:R= =2Ω;(2)当S1闭合、S2断开时,电路为R1的简单电路,电流表测通过R1的电流,则电流表的示数:I==0.5A.
四、作图题(共2题)
14.(25-26•九年级下·黑龙江绥化•期末)小明用伏安法测量某未知电阻:
(1)请你在虚线框内画出电路图。
(2)根据电路图将实物图连接起来(定值电阻允许通过的最大电流约为0.5A)。
【答案】(1)
(2)
【详解】(1)伏安法测电阻的原理是欧姆定律的推导公式,即用电压表测量电阻两端的电压U,用电流表测量通过电阻的电流I,然后根据公式计算出电阻R的值。由于需要多次测量求平均值来减小误差,所以需要滑动变阻器与待测电阻串联,通过改变滑动变阻器接入电路的电阻,从而改变待测电阻两端的电压和通过它的电流。如图所示:
(2)已知定值电阻允许通过的最大电流约为0.5A,所以电流表测量范围选择0~0.6A;电源由两节干电池串联组成,电压为3V,所以电压表测量范围选择0~3V。电压表与定值电阻并联,电流表与定值电阻串联,且电流从电表的正接线柱流入,负接线柱流出。滑动变阻器“一上一下”连接,使滑片在最右端时,滑动变阻器接入电路的电阻最大。开关控制整个电路的通断。如图所示:
15.(25-26•九年级下·江西赣州•期末)在探究电流与电压关系的实验中,小宇把定值电阻、电流表、电压表、滑动变阻器、开关和电源连成了如图所示的电路。请你帮他检查一下,只改接一条导线,连接成正确的电路,请在错误的连线上打“×”,再画线把它改到正确的位置上。
【答案】
【详解】在该实验中,电压表应并联在定值电阻两端,电流表应串联在电路中,而图中电压表串联在电路中了,因为电压表电阻很大,会造成断路;图中电流表并联在电阻的两端了(且使用了3个接线柱),会造成电阻被短路。应去掉电流表“0.6”接线柱与电阻右端接线柱的这段导线,将电阻右端接线柱与电压表的负接线柱连接起来,即可满足该实验的要求;如图所示:
五、实验题(共2题)
16.(25-26•九年级下·广西贵港•期末)用如图所示的电路探究电流与电阻的关系。已知电源电压为9V,滑动变阻器最大阻值为20Ω,四个定值电阻的阻值分别为16Ω、20Ω、40Ω和80Ω。
(1)在连接电路前,开关应处于_______状态,滑动变阻器的滑片应置于阻值_______处;
(2)图中是未连接好的实物电路,请用笔画线代替导线将其补充完整。要求:闭合开关后,滑片P向d端移动时,滑动变阻器接入电路中的阻值变小,导线不得交叉;
实验序号
1
2
3
4
5
R/Ω
16
20
40
80
I/A
0.50
0.40
0.20
0.10
(3)连接好电路后,闭合开关,发现电压表有示数、电流表无示数,则电路故障的原因可能是定值电阻_______(选填“短路”或“断路”)。
(4)排除故障后,进行实验。每当更换定值电阻,就调节滑动变阻器的滑片,使定值电阻两端电压保持不变,并把实验数据记录到表格中分析表格数据可知:导体两端电压一定时,导体中的电流跟导体的电阻成_______。
(5)为了得到第5组数据,进一步验证实验结论,现用一个8Ω的定值电阻和上述器材进行实验,你认为是否可行?请作出判断并说明理由。答:_______(选填“可行”或“不可行”),理由:____________________。
【答案】(1) 断开 最大
(2)
(3)断路
(4)反比
(5) 可行 通过计算可知,电阻器两端的电压保持8V不变,当接入8Ω的电阻器时,通过的电流为1A,将电流表改接大量程即可完成测量。
【详解】(1)[1]在连接电路前,为保护电路,开关应处于断开状态。
[2]电路连接完整后,闭合开关前,为保护电路,应将滑动变阻器的阻值调到最大。
(2)闭合开关后,滑片P向d端移动时,滑动变阻器接入电路中的阻值变小,故变阻器右下接线柱连入电路中与电阻串联,如图所示:
(3)连接好电路后,闭合开关,电流表无示数,电路可能断路,发现电压表有示数,电压表与电源连通,则电路故障的原因可能是定值电阻断路。
(4)由表中数据可知,导体两端电压一定时,电流随电阻的变大而变小,电流与电阻之积为
为一定值,得出:导体两端电压一定时,导体中的电流跟导体的电阻成反比。
(5)[1][2]实验需控制定值电阻两端电压,电源电压为9V,滑动变阻器分压1V。当接入8Ω电阻时,电路电流通过的电流
电流未超过电流表最大测量范围,但需要换用大量程。定值电阻和滑动变阻器串联,则需滑动变阻器阻值
此时滑动变阻器阻值小于滑动变阻器的最大阻值,说明滑动变阻器能够通过调节使定值电阻两端的电压保持设定值不变,满足实验要求。
17.(25-26•九年级下·湖北荆门•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,小灯泡正常发光时的电压为2.5V。
(1)小明正确连接好电路,闭合开关之前,必须将滑动变阻器的滑片P移到_____ 端(选填“A”或“B”);
(2)接下来缓慢移动滑动变阻器的滑片P,当电压表的示数如图乙所示时,若要测得小灯泡正常发光时的电阻,滑片P应向_____ (选填“A”或“B”)端移动;
(3)改变滑片P的位置,获得多组对应的电压、电流值,绘制了如图丙所示的I﹣U图像,由图像可知,小灯泡正常发光时的电阻是________ Ω(结果保留一位小数);
(4)若电流表意外损坏,小明取来一只已知阻值为R0的定值电阻,设计如图丁所示的电路来测量小灯泡正常发光时的电阻,已知电源电压为4.5V,小灯泡正常发光时电压,请将实验步骤补充完整:
①闭合开关S,将开关S1拨至“1”,调节滑动变阻器的滑片直至电压表示数为_____ V;
②使滑动变阻器的滑片不动,将开关S1拨至“2”,读出电压表示数U0;
③小灯泡正常发光时的电阻R=__________ 用U、U0、R0表示)。
【答案】(1)B
(2)A
(3)8.3
(4) 2 R0
【详解】(1)闭合开关前,滑动变阻器的滑片应移到最大阻值处。由图甲可知,滑动变阻器接的是A端接线柱,所以滑片移到B端时,接入电路的电阻最大。
(2)图乙中电压表量程为0~3V,分度值0.1V,示数为1.8V,小于小灯泡的额定电压2.5V。要使小灯泡正常发光,需增大灯泡两端电压,根据串联电路分压规律,应减小滑动变阻器接入的电阻,故滑片向A端移动。
(3)由图丙可知,小灯泡正常发光时,电压为2.5V,电流为0.3A。根据欧姆定律可得,小灯泡正常发光时的电阻
(4)[1]闭合开关S,将开关拨至“1”,调节滑动变阻器的滑片使小灯泡正常发光,电源电压为4.5V,故调节滑动变阻器的滑片直至电压表示数为2V。
[2]保持滑动变阻器的滑片不动,将开关拨至“2”,此时滑动变阻器、和小灯泡L串联,电压表测两端的电压,读出电压表示数,此时电路中的电流为I=;小灯泡正常发光时灯丝电阻的表达式为
六、计算题(共2题)
18.(25-26•九年级下·河南驻马店•期末)小萍学习“欧姆定律”后,设计了如图的电路,电阻R2为20Ω。闭合开关,电压表示数为2V,电流表示数为0.2A。求:
(1)R1的阻值。
(2)电源电压。
【答案】(1)10Ω
(2)6V
【详解】(1)闭合开关时,R1、R2串联,电流表测电路中的电流,电压表测R1两端的电压。根据串联电路电流特点可得I1=I2=I=0.2A
R1的阻值为
(2)电阻R2两端的电压为U2=I2R2=0.2A×20Ω=4V
根据串联电路电压特点可得,电源电压U=U1+U2=2V+4V=6V
19.(25-26•九年级下·河北承德•期末)如图甲为某电子测温仪的内部简化电路图,测温仪探头内有一热敏电阻Rt,其阻值随温度变化关系如图乙所示。R1为阻值可调的电阻箱,其最大电阻为300Ω,允许通过的最大电流为0.02A,电流表的量程0~0.6A,电压表的量程是0~3V,电源电压恒定。某次测试时,将电阻箱的阻值调为R,发现电流表示数为0.01A,此时Rt两端电压为4V。
(1)此时电路中Rt的电阻是多少?
(2)当电流表示数为0.01A时,环境温度是多少?
(3)当环境温度为30℃,将电阻箱的阻值调为0.5R时,发现电流表示数为0.015A,求电源电压是多少?
(4)若温度为40℃,则电阻箱允许接入电路的阻值调节范围是多少?
【答案】(1)400Ω;(2)20℃;(3)6V;(4)100~200Ω
【详解】解:(1)由电路图可知,R1与Rt串联,电流表测电路中的电流。根据欧姆定律可知此时电路中Rt的电阻为
(2)当电流表示数为0.01A时,Rt的电阻为400Ω,从图乙可知环境温度是20℃;
(3)设电源电压为U,则,则当电流表示数为0.01A时
当环境温度为30℃,从图乙可知Rt的阻值为300Ω,将电阻箱的阻值调为0.5R时,发现电流表示数为0.015A,则
由上述两式解出U=6V。
(4)由图乙可知,环境温度为40℃时,热敏电阻的阻值Rt=200Ω,由电流表的量程为0~0.6A和电阻箱允许通过的最大电流为0.02A可知,电路中的最大电流I大=0.02A,则电路的最小总电阻
所以,电阻箱接入电路中的最小阻值
电压表的量程是0~3V,故电阻箱两端的电压最大为3V,此时Rt两端的电压为
根据欧姆定律及串联分压特点可知,电路中电流
此时变阻器接入电路的阻值最大,为
则电阻箱允许接入电路的阻值调节范围是100~200Ω。
答:(1)电路中Rt的电阻是400Ω;
(2)当电流表示数为0.01A时,环境温度是20℃;
(3)当环境温度为30℃,将电阻箱的阻值调为0.5R时,发现电流表示数为0.015A,电源电压是6V;
(4)若温度为40℃,则电阻箱允许接入电路的阻值调节范围是100~200Ω。
七、阅读题(共1题)
20.(25-26•九年级下·安徽合肥•期末)阅读短文,回答问题。
“无人机”在拍摄调查、无人配送、疫情防控等方面发挥重要的作用。如图甲为某品牌“无人机”,由额定电压为12V的锂电池供电,其携带的摄像机可进行高清拍摄并实时把信号传到遥控器显示器。
(1)通过电子调速器(简称电调)来控制电动机的电流从而改变电动机的功率,每一个电动机连接一个电调,那么电动机和电调的连接方式是 ___________(选填“并联”或“串联”);
(2)小宇利用红外探测器设计了一个“模拟自启系统”,如图乙所示。该系统由“自启电路”、“控制电路”等组成。其中电源由“无人机”的锂电池提供,R是电阻箱,RP是红外探测器,可视为可变电阻,它的阻值与红外线强度变化的对应关系如图丙RP﹣E所示(E为红外线强度,cd表示其单位);
①若a、b两端电压必须等于或大于9V时,控制电路才能启动摄像机进入工作状态。小宇设定红外线强度为4.5cd时启动摄像机工作,此时RP红外探测器阻值为 ___________Ω,电阻箱的阻值至少应调到 ___________Ω;
②为了能使控制电路在红外线强度较弱时就能启动摄像机进入工作状态,小宇可采取其中一种的措施是:___________电阻箱R的电阻值(选填“调高”或“调低”)。
【答案】 串联 4 12 调高
【详解】(1)[1]根据通过电子调速器(简称电调)来控制电动机的电流从而改变电动机的功率,根据串并联电路的特点可知电调与电动机的连接方式是串联。
(2)①[2]由图丙可知,红外探测器RP的阻值随红外线强度增大而减小,且红外探测器RP的阻值与红外线强度的乘积保持不变,即
RP·E=18Ω×1.0cd=18Ω·cd
所以当红外线强度为4.5cd时,红外探测器RP的阻值为
[3]红外探测器RP的两端的电压为
U红外=U﹣U电阻箱=12V﹣9V=3V
此时电路中的电流为
电阻箱的阻值为
②[4]由图丙可知,红外探测器RP的阻值随红外线强度增大而减小,当红外线强度较弱时,红外探测器RP的阻值变大,根据串联电路分压规律可知,红外探测器RP两端的电压变大,电阻箱两端的电压将减小,由于要启动摄像机,红外探测器RP两端的电压3V与电阻箱两端的电压9V的比值是一个定值,由此可知,当红外线强度较弱时也要启动摄像机,可以调高电阻箱的阻值。
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