内容正文:
第十二章 欧姆定律 章节复习
【新教材北师大版】
【知识框架+知识精讲(6个知识归纳+6个题型)+课后作业】
模块二 知识精讲
知识归纳
【知识点1 不同物质导电性能】
1.导体
(1)定义:容易 导电 的物体叫作导体。导体容易导电是因为其内部存在大量可以 自由移动 的电荷。
(2)常见的导体: 金属 、人体、大地、 石墨 、食盐水溶液、湿木等
2.绝缘体
(1)定义: 不容易 导电的物体叫作绝缘体。橡胶、塑料等绝缘体中,电子几乎都 被束缚在原子核 附近不能自由移动,绝缘体就 不容易导电 。
(2)常见的绝缘体:干木、 橡胶 、玻璃、塑料、油、陶瓷等。
3.半导体
(1)定义:导电性能介于导体和绝缘体之间的物质叫作半导体。
(2)常见半导体:锗、硅、砷化镓等;生活实例:芯片、LED灯、智能传感器等。
(3)特性:半导体的导电性能受压力、温度、光照、杂质等外部因素影响会发生 明显变化 ,特别是杂质对其导电性能的影响 非常大 ,掺入杂质的种类和比例将直接影响半导体的 电学 属性。
4.电阻
(1)导体对 电流 阻碍作用的大小,用字母 R 来表示。导体对电流的阻碍作用越 大 ,导体的电阻就越 大 。
(2)电阻单位:在国际单位制中,电阻的基本单位是 欧姆 ,简称欧,符号是 Ω 。
(3)电阻的换算:常用单位还有:千欧(kΩ)、兆欧(MΩ)。
1kΩ= 1000 Ω= 103 Ω 1MΩ= 1000000 Ω= 106 Ω
5. 电阻器,电路中经常用到具有 一定电阻值 的电路元件——电阻器,也称定值电阻。
【例1】(2026•四川乐山中考真题)超导现象是指某些材料在温度降低到某个临界值时,电阻突然消失的现象;半导体材料的导电性能介于导体和绝缘体之间。关于超导体和半导体,下列说法中正确的是( )
A.超导体通电后会产生大量热量
B.超导技术可以用于磁悬浮列车
C.温度、光照等外界因素对半导体的导电性没有任何影响
D.利用半导体材料制成的LED灯,比相同亮度的白炽灯更耗能
【答案】B
【解析】A、超导体电阻为零,由焦耳定律Q=I2Rt可知,电流通过超导体时不会产生热量,故A错误;
B、超导体电阻为零,可承载大电流而不产生热损耗,能制成强电磁铁用于磁悬浮列车,故B正确;
C、半导体材料的导电性能受温度、光照、杂质等外界因素影响较大,故C错误;
D、LED灯是由半导体材料制成的,发光效率高,相同亮度下比白炽灯更省电,而非更耗能,故D错误。
故选:B。
【变式1-1】(2026•山东聊城期末)下列是半导体、超导体、纳米材料的主要特点及其应用的描述,其中描述超导体的是( )
A.在特定温度下电阻为零,可用于高效输电
B.电阻随温度升高而减小,常用于制造电子元件
C.具有极高的强度,广泛用于建筑材料
D.导电性能介于导体和绝缘体之间,用于制造集成电路
【答案】A
【解析】AB、超导体在特定温度下电阻为零,可用于高效输电,减小输电过程中的电能损失,故A符合题意,B不符合题意;
C、超导体没有极高的强度,不能广泛用于建筑材料,故C不符合题意;
D、半导体的导电性能介于导体和绝缘体之间,用于制造集成电路,故D不符合题意。故选:A。
【变式1-2】(2026•江苏常州期中)如图所示,将玻璃管接入电路,探究盐水的导电性能与哪些因素有关,收集的实验数据如下表所示。下列说法错误的是( )
实验次序
1
2
3
4
5
6
7
8
盐水浓度
5%
10%
15%
15%
15%
15%
15%
15%
盐水液柱长度/cm
10
10
10
10
10
15
25
35
盐水温度/℃
16
16
16
25
35
35
35
35
灯泡亮度
逐渐变亮
逐渐变暗
A.实验中,通过小灯泡的亮度显示盐水的导电性能
B.通过3、4、5三次实验,可探究盐水的导电性能与盐水温度的关系
C.分析表中数据可知:第6次实验时,盐水的导电性能最强
D.为更精确显示盐水导电性能,可在原电路中串联一个电流表
【答案】C
【解析】A、根据转换法知,实验中通过灯泡亮度显示电流大小,从而显示电阻大小,得出盐水的导电性能,故A正确;
B、根据控制变量法知,3、4、5三次实验,浓度和长度以及截面积大小一定,改变的是温度,故可探究盐水的导电性能与盐水温度的关系,故B正确;
C、对比5、6实验数据,5的长度短,其他相同,因而5的电阻较小,应该灯泡较亮,导电性能最强,故C错误;
D、为更精确显示盐水导电性能,需要测量电流大小,故可在原电路中串联一个电流表,故D正确。
故选:C。
【知识点2 影响导体电阻大小因素】
1.实验探究步骤:
(1)导体横截面积、长度相同情况下,比较不同 材料 导体电阻大小;
(2)导体横截面积、材料相同情况下,比较不同 长度 导体电阻大小;
(3)导体长度、材料相同情况下,比较不同 横截面积 导体电阻大。
2.实验方法
(1) 控制变量法:探究某因素时,每次只改变一个因素,保持其他因素不变(如探究长度影响,需材料、横截面积、温度相同)。
(2)转换法:通过电流表示数(或灯泡亮度)间接反映电阻大小(电流越小→电阻越大)。
3.实验结论:导体电阻是本身的性质,与材料(导电性能)、长度(越长电阻越大)、横截面积(越细电阻越大)、温度(金属导体温度越高电阻越大)有关。
4.导体电阻大小受温度影响情况的探究
(1)实验步骤:用酒精灯给细铁丝加热,铁丝温度逐渐升高并发红,电流表的 示数 和小灯泡的 亮度 发生变化。
(2)导体电阻大小与温度高低有关,金属导体的电阻常随温度的升高而 增大 。
5.超导体
(1)定义:当温度降低到一定程度时,导体的电阻变为 零 ,这种现象叫作 超导 现象,发生超导现象导体叫作超导体。
(2)特性:超导体除了具有 零 电阻特性外,还具有 完全抗磁性 。
【例2】(2026·河北秦皇岛·期末)某小组探究电阻的大小与哪些因素有关。他们设计了如图所示的实验电路。电源电压不变,保持滑动变阻器滑片位置不变,分别将a、b、c、d四根电阻丝接入电路,得到表格所示的数据。
编号
长度/m
横截面积/mm2
材料
电流/A
a
0.5
0.4
锰铜合金
0.20
b
0.5
0.4
镍铬合金
0.16
c
0.5
0.2
镍铬合金
0.08
d
1.0
0.2
镍铬合金
0.04
(1)在MN间分别接入a、b电阻丝,探究的是电阻跟导体的 的关系;
(2)要探究电阻与长度的关系,可选择 (填编号)电阻丝进行实验;
(3)一个同学探究电阻与横截面积的关系时将电阻丝d接入电路,读出电流表示数,然后再将电阻丝d对折后接入电路中,发现电流表示数变大。据此,他得出结论:导体的横截面积越大,电阻越小。他的这种实验方法是 (选填“正确”或“错误”)的。
【答案】(1)材料 (2)c、d (3)错误
【解析】(1)在MN间分别接入a、b电阻丝,由表格中数据可知,a、b电阻丝长度和横截面积相同,而材料不同,所以探究的是电阻跟导体的材料的关系。
(2)根据控制变量法,要探究电阻与长度的关系,要保证材料和横截面积相同,所以可选择c、d电阻丝进行实验。
(3)实验应采用了控制变量法,将电阻丝d对折后既改变了横截面积,也改变了长度,所以他的这种实验方法是错误的,理由是没有控制导体的长度相同。
【变式2-1】(2026•江苏盐城期末)如图所示,在探究“影响电阻大小的因素”实验时,分别接入粗细相同的两根镍铬合金丝,下列说法错误的是( )
A.该实验也可用合适的小灯泡代替电流表判断电流强弱
B.该探究实验用到了控制变量法
C.接入长的合金丝时,电流表示数较小
D.导体的电阻越大,表明其对电流的阻碍作用越小
【答案】D
【解析】A、在探究“影响电阻大小的因素”实验时,若电路电流变化较大时,如果接入灯泡,灯泡的亮度变化较大,易观察,所以可通过观察灯泡亮度来反映导体对电流阻碍作用的大小,故A正确;
B、实验中采用的是控制变量法,故B正确;
C、接入长的合金丝时,其它条件不变,电阻变大,电流表示数较小,故C正确;
D、导体的电阻越大,表明其对电流的阻碍作用越大,故D错误。
故选:D。
【变式2-2】(2026•湖北荆州期末)现代生产生活中需要各种各样的材料,下列说法正确的是( )
A.超导体是一种电阻几乎为零的材料,可以用于制作各种电热器的发热电阻
B.有些半导体材料对光比较敏感,可以用来制造光敏电阻
C.用半导体材料可以制成性能优良的输电导线
D.橡胶、铝、塑料都是很好的绝缘材料
【答案】B
【解析】A、超导是在温度极低时电阻为零的现象,不能用于制作各种电热器的发热电阻,故A错误;
B、根据半导体对光比较敏感,可制造光敏电阻,故B正确;
C、半导体材料的导电能力介于导体和绝缘体之间,而输电线应选用导电能力强的材料;故C错误;
D、橡胶、塑料是绝缘体,而铝是导体,故D错误;故选:B。
【变式2-3】(2025•湖北中考)有横截面积相同的1.0m长的镍铬丝、0.8m长的锰铜丝和0.5m长的康铜丝各一根,小晶通过实验研究材料、长度对金属丝电阻的影响。其他器材有:干电池、开关、带夹子的导线若干、电流表、1m长的刻度尺。
(1)请用笔画线代替导线将图甲的实物电路连接完整。
长度/cm
60.0
40.0
20.0
……
电流/A
1.33
2.61
……
(2)要研究长度对电阻的影响,应选择 (填“同一”或“不同”)金属丝。当镍铬丝接入电路的长度为60.0cm时,电流表示数如图乙,读数为 A。改变长度并记录电流值填入上表,随着长度减小,电路中电流变 ,表明电阻变 。
(3)要研究材料对电阻的影响,可使上述三根金属丝接入电路的长度均为 m(填“0.4”“0.7”或“0.9”)。
(4)完成探究后,小晶将镍铬丝与小灯泡串联接入电路,模拟一个简易调光台灯。当观察到小灯泡变暗时,可推断镍铬丝接入电路的长度变 。
【答案】(1)见解答图;(2)同一;0.9;大;小;(3)0.4;(4)长。
【解析(1)开关、电流表串联在电路中,如下图所示:
;
(2)在研究导体的长度对电阻大小的影响时,应控制导体的材料和横截面积不变,改变长度,所以应选择同一金属丝;
图乙中电流表选用大量程,分度值为0.1A,电流表的示数为0.9A;
实验中采用转换法,通过观察电流表的示数来比较电阻的大小。由表格数据知随着长度减小,电路中电流变大,表明电阻变小;
(3)要研究材料对电阻的影响,应控制导体的长度和横截面积不变,改变材料,可使上述三根金属丝接入电路的长度均小于或等于较小长度,故选0.4m;
(4)由实验知在材料和横截面积相同时,长度越大,电阻越大,所以小灯泡变暗时,电路中的电流变小,镍铬丝得电阻变大,镍铬丝接入电路的长度变长。
【知识点3 变阻器】
1. 变阻器
(1)原理:通过改变连入电路中的电阻丝的_长度_来改变电阻。
(2)分类:常见的变阻器有__滑动变阻器__、__电阻箱__和__电位器__。
2. 滑动变阻器
(1)主要构造:滑动变阻器是用_电阻丝_绕在绝缘管上制成的。
(2)铭牌所物理量的意义:例如某滑动变阻器的铭牌上标有“100Ω 1.5A”字样,其中“100Ω”表示_滑动变阻器的最大阻值是100Ω_,“1.5A”表示_滑动变阻器允许通过的最大电流是1.5A_。
(3)作用:改变连入电路的电阻大小,改变电路中的电流,改变部分电路两端的 电压,起到__保护电路
_的作用。
(4)使用方法:
①应从电阻丝两端的两个接线柱和金属棒的两个接线柱各选一个_串__联在电路中,即“一上一下”;
②为了保护电路,在通电前应使滑动变阻器连入电路的阻值 最大 。
3.变阻器
(1)原理:接入电路电阻值的 大小 ,使用的是电阻箱
(2)使用:将两个接线柱连入电路,调节旋钮,读数时,将各旋钮对应指示点的示数 乘以 面板上标记的倍数,再将它们 相加 ,就是此时电阻箱接入电路的电阻值。
4.电位器
(1)传统机械式电位器结构与工作原理,与实验室中的 滑动变阻器 基本相同。可分为合成膜电位器、线绕电位器等。
(2)数字电位器,在很小的空间上安放大量的微型定值电阻,再通过MOS管等控制元件模拟开关进行连接,可以将不同阻值的电阻接入电路实现变阻功能。
【例3】(2026•甘肃兰州期中)“乐思”小组在学习使用滑动变阻器的实验中,连接了如图所示的电路。下列分析正确的是( )
A.若M接A点,N接B点;闭合开关,滑片P向左移,灯泡变亮
B.若M接C点,N接B点,闭合开关前,滑片P应移动到最左端
C.若M接C点,N接B点,闭合开关,滑片P向右移,灯泡变暗
D.若M接C点,N接D点,闭合开关,滑片P向右移,灯泡变亮
【答案】B
【解析】A、若M接A点,N接B点,闭合开关,滑动变阻器接入电路的电阻为最大值,移动滑片,电阻不变,电流不变,灯泡亮度不变,故A错误;
B、连接电路时,若M接C点,N接B点,闭合开关前,应使滑动变阻器接入电路的电阻最大,滑片P应移动到最左端,故B正确;
C、若M接C点,N接B点,闭合开关,滑片右移,滑动变阻器接入电路的电阻变小,电路中的电流变大,灯泡变亮,故C错误;
D、若M接C点,N接D点,滑动变阻器接入电路的电阻为0,滑动变阻器相当于一根导线,只有灯泡接入电路中,故D错误。故选:B。
【变式3-1】(2026•河北唐山期末)在E、F间接入滑动变阻器,闭合开关,当滑片P向左滑动时,灯泡变暗。下列四种接入方式,符合要求的是( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】A.图中滑动变阻器连接了上面的两个接线柱,相当于将一段金属杆接入电路,其电阻几乎为零且不随滑片移动而改变,因此,灯泡亮度不变,故A错误;
B.图中滑动变阻器连接了右上和右下两个接线柱,接入电路的电阻丝是滑片P右侧的部分。当滑片P向左滑动时,接入电路的电阻丝长度变长,电阻变大,电路中电流变小,灯泡变暗,故B符合题意;
C.图中滑动变阻器连接了左下和右上两个接线柱,接入电路的电阻丝是滑片P左侧的部分。当滑片P向左滑动时,接入电路的电阻丝长度变短,电阻变小,电路中电流变大,灯泡变亮,故C不符合题意;
D.图中滑动变阻器连接了下面的两个接线柱,相当于将整个电阻丝接入电路,此时滑动变阻器作为一个定值电阻使用,其阻值为最大值。移动滑片时,接入电路的电阻不变,灯泡亮度不变,故D不符合题意。故选:B。
【变式3-2】(2026•天津南开区期末)电位器实质是一种变阻器,图是电位器的结构和连入电路的示意图,A、B、C是接线柱。当滑片向A端旋转时,连入电路的电阻( )
A.变大 B.变小
C.不变 D.先变大后变小
【答案】B
【解析】根据图示可知,此时A、B两接线柱接入电路中,当滑片向A端旋转时,电阻丝接入电路中的长度变短,连入电路的电阻变小。故选:B。
【变式3-3】(2026•福建晋江市期中)在“用滑动变阻器改变小灯泡的亮度”的实验课上,老师给出的实验器材如图所示。闭合开关后,将滑片P向右滑动时,灯变亮,连入电路中的接线柱应是( )
A.A和B B.C和B C.A和D D.C和D
【答案】B
【解析】滑动变阻器应“一上一下”各选取一个接线柱接入电路中,由题意可知,将滑片P向右滑动时,灯变亮,说明电路中的电流变大,则滑动变阻器接入电路的电阻变小,变阻器接入电路中电阻丝的长度变短,所以,由图可知一定选择了右下角的接线柱B,上方可选取C接线柱或D接线柱,则连入电路中的接线柱可能选择的是“B和C”或者“B和D”,故ACD错误,B正确。故选:B。
【知识点4 欧姆定律】
1.实验探究:电流与电压的关系
【实验目的】
探究电阻一定时,电流与电压的关系
【实验器材】
定值电阻、滑动变阻器、电流表、电压表、电源、开关、导线若干
【实验方法】
(1)控制变量法:保证导体的电阻不变,探究电流与电压的关系。
(2)调节滑动变阻器的方法来改变导体 两端的电压 。
【实验设计】
【实验过程及分析】
(1)按电路图连接电路,连接电路时,开关应断开;闭合开关前,滑动变阻器应置于 最大阻值处 。
(2)检查电路无误后闭合开关,调节滑动变阻器的滑片,使定值电阻两端的电压成 整数倍 地变化,如0.5V、1V、1.5V、2V等,读出电流表和电压表的示数,并填入记录表中。
R=10Ω(控制不变)
实验序号
1
2
3
4
5
电压U/V
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
电流I/A
0.05
0.10
0.15
0.20
0.25
(3)整理器材
(4)数据分析
用图像法处理实验数据,横轴和纵轴分别表示电压和电流,如图所示。
【实验结论】
(1)结论:电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成 正比 。
(2)下面的两个错误的结论是:
①通过导体的电流与导体两端的电压成正比--漏掉了结论的前提条件。
②电阻一定时,导体两端的电压与导体中的电流成正比-弄错了结论的因果关系。
【注意事项】
(1)为了保护电路,避免电路元件被烧坏,闭合开关前应将滑动变阻器的滑片调到连入电路 最大阻值处 。
(2)为了便于寻找通过定值电阻的电流与定值电阻两端电压的关系,要使定值电阻两端的电压成 整数倍 变化。在调节过程中不要忘了观察电流表示数的变化,以免烧坏电流表。
(3)为了使实验结论具有普遍性,要 多测几组数据 。
(4)滑动变阻器在本实验中的作用:①保护电路;② 改变定值电阻两端的电压 。
2.实验探究:电流与电阻的关系
【实验目的】
探究电压一定时,电流与电阻的关系。
【实验器材】
若干不同阻值的 定值电阻 、滑动变阻器、电流表、电压表、电源、开关、导线若干。
【实验方法】
(1)控制变量法;
(2)调节滑动变阻器的滑片控制定值电阻 两端的电压不变 。
【实验设计】
【实验过程及分析】
(1)按电路图连接电路,连接电路时,开关应断开;闭合开关前,滑动变阻器应置于 最大阻值处 。
(2)检查电路无误后闭合开关,调节滑动变阻器的滑片,控制 电压表的示数 一定,读出电流表的示数,并记入表格中;断开开关,更换不同阻值的电阻,重复上述操作。
U=3V(控制不变)
实验序号
电阻/Ω
电流/A
1
5
0.6
2
10
0.30
3
15
0.20
(3)整理器材
(4)数据分析
用图像法处理实验数据,横轴和纵轴分别表示电阻和电流,如图所示。
【实验结论】
(1)结论:电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成 反比 。
(2)下面的两个错误的结论是:
①通过导体的电流与导体的电阻成反比---漏掉了结论的前提条件。
②电压一定时,导体的电阻与导体中的电流成反比---弄错了结论的因果关系(电阻是导体本身的一种性质,与电流和电压 无关 )。
【注意事项】
(1)为了保护电路,避免电路元件被烧坏,闭合开关前应将滑动变阻器的滑片调到连入电路 最大阻值处 。
(2)为了使实验结论具有普遍性,要 多测几组数据 。
(3)滑动变阻器在本实验中的作用:①保护电路;② 控制定值电阻两端的电压不变 。
3.欧姆定律的内容:
导体中的电流,跟这段导体两端的电压成 正比 ,跟这段导体的电阻成 反比 。
4.欧姆定律的数学表达式:
其中,电流I的单位为安培(A),电压U的单位为伏特(V),电阻R的单位为欧姆(Ω)。
5.对欧姆定律的理解:
(1)欧姆定律体现的是纯电阻电路中电流、电压、电阻之间的关系:
①电阻一定时,通过导体的电流与电压成 正比 ;
②电压一定时,通过导体的电流与电阻成 反比 ;
(2)欧姆定律是一条关于电路中电流、电压、电阻间关系的实验定律;
(3)电阻是导体本身所具有的性质,与通过它的电流、两端的电压 无关 ,其大小等于导体两端的电压与通过导体的电流之 比 ;
(4)运用I=U/R及变形公式时,I、U、R应既“同体”又“同时”;
①“同体性”: U、I、R必须是 同一导体 的电压、电流、电阻的值;
②“同时性”: U、I、R必须是 同一时刻 的电压、电流、电阻的值;
③运算过程中,各量都要带 单位 。
【例4】(2026•四川南充中考真题)某实验小组“探究电流与电阻的关系”时,发现实验室有滑动变阻器、电压为3V的电源、电流表、电压表、开关、导线若干,但只有5个阻值均为5Ω的定值电阻R,为了完成实验,小组做了如下方案。
(1)按图甲连接电路后,在a、b之间接入一个电阻R,滑片P置于最右端,闭合开关S;
(2)调节滑动变阻器,电压表示数达到2V时,记录此时a、b间的阻值及电流表的示数;
(3)逐个增加a、b之间电阻R串联的个数,重复步骤(2);
(4)a、b之间的电阻增大之后,闭合开关,滑动变阻器的滑片P应该 (选填“向左移动”“向右移动”或“不移动”);
(5)实验小组共测得五组实验数据,并在图乙的坐标系中描绘出I﹣R图像;由图像可得出的结论是 ;
(6)利用上述器材,你还可以用什么方法改变a、b间电阻的大小来完成本实验? 。(写出一条合理答案即可)
【答案】(4)向右移动;(5)电压不变时,电流的大小与电阻成反比;(6)依次增加(或减少)并联电阻的个数。
【解析】(4)a、b之间的电阻增大之后,闭合开关,定值电阻增大,分压升高,需增大滑动变阻器电阻以保持定值电阻电压不变,滑片向右滑
(5)实验小组共测得五组实验数据,并在图乙的坐标系中描绘出I﹣R图像;由图像可得出的结论是在电压不变时,电流的大小与电阻成反比;
(6)串联电阻和并联电阻都可以改变a、b间电阻的大小,可以依次增加(或减少)并联电阻的个数。
【例5】(2026•湖南长沙期末)在“探究电流与电压关系”的实验中,某同学设计了如图甲的实验电路图。
(1)请用笔画线代替导线,将图乙中的实物电路连接完整;
(2)正确连接好电路,闭合开关后,发现电流表示数为零,电压表示数为3V,电路存在的故障可能是 ;
(3)修复好电路,通过实验得到以下数据,其中第5组电压表示数如图丙所示,为 V;
实验次数
1
2
3
4
5
电压/V
1
1.5
2
2.5
电流/A
0.2
0.3
0.40
0.50
0.56
(4)根据以上数据,可得到结论: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 比。
【答案】(1);
(2)定值电阻断路;
(3)2.8;
(4)正。
【解析】(1)电源由两节新干电池串联而成,电源电压为3V,故电压表选用小量程并联在定值电阻两端,如上图所示;
(2)若电流表示数为0,说明电路可能断路;电压表有示数,说明电压表与电源连通,也就是与电压表并联的支路以外的电路是完好的,则与电压表并联的电阻断路了,所以原因可能是:定值电阻断路;
(3)根据如图丙所示的电压表可知,电压表选择的是0∼3V的量程,其分度值为0.1V,对应的示数为2.8V;
(4)根据表格中的数据可知
电压与电流的比值是一个定值,由此可以得出结论: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。
【例6】(2026•四川绵阳期末)如图所示的电路中,电源电压恒定,R0和R1为定值电阻,R2为滑动变阻器。闭合开关S,将R2的滑片从最左端向右移动少许,则此过程中( )
A.电压表V1示数减小量大于电压表V2示数增加量
B.电压表V1示数减小量小于电压表V2示数增加量
C.电压表V1示数增加量大于电压表V2示数减小量
D.电压表V1示数增加量小于电压表V2示数减小量
【答案】D
【解析】由图可知,R0、R1、R2串联,电压表V1测R1两端的电压,电压表V2测R2两端的电压;
闭合开关S,将R2的滑片从最左端向右移动少许,R2接入电路的电阻变小,总电阻变小,根据欧姆定律可知,电路中的电流变大;根据U=IR可知,R0、R1两端的电压变大,电压表V1示数变大;
根据串联电路的电压规律可知,R2两端电压变小,电压表V2示数变小;
由于电源电压不变,根据串联电路的电压规律可知,电压表V2示数变化量大于电压表V1示数变化量;
综上所述,D正确。故选:D。
【变式4-1】(2026•四川成都期末)如图所示,R1为定值电阻,R2为滑动变阻器,电源电压保持不变,闭合开关S,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.电流表示数变大,电压表V1示数变小
B.电流表示数变小,电压表V2示数变大
C.电压表V1与电流表示数的比值变大
D.电压表V2与电流表示数的比值变小
【答案】B
【解析】先分析A、B选项是否正确。
(1)分析电流表:R1与R2串联,在向右移动滑片的过程中,R2阻值变大,电路中总阻值变大,电流减小,因此电流表示数变小。
(2)分析电压表:电流表示数减小,根据U=IR得到R1的电压减小,而两者电压之和不变,因此R2的电压增大。综上分析,选项B正确。
再分析C、D两个选项。
电压表V1与电流表示数的比值是R1的阻值,应该不变,因此C错误。
电压表V2与电流表示数的比值是R2的阻值,应该变大,因此D错误。
故选:B。
【变式4-2】(2026•山东菏泽期末)某班级在“探究电流与电压的关系”分组实验中,所用电源电压为3V,定值电阻R阻值为5Ω,滑动变阻器的规格为“20Ω 1A”,各仪器均完好。请完成下列问题:
实验次数
第1次
第2次
第3次
第4次
电压/V
0.5
1
1.2
2
电流/A
0.1
0.2
0.24
0.4
(1)用笔画线代替导线,将图甲电路连接完整,要求:滑动变阻器滑片P向右移动时电阻变大,导线不交叉;
(2)检查电路时,发现电流表指针如图乙所示,接下来正确的操作是 ;
(3)闭合开关进行实验,移动滑片P到某一位置,电压表的示数如图丙所示,示数为 V;
(4)一小组展示实验数据如表格所示,其他小组发现有一次实验数据是拼凑的,请你指出是第 次实验数据,依据是: ;
(5)分析表格中有效实验数据,初步得出:导体的电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成 。
【答案】(1)见解答图;(2)调零;(3)1.6;(4)1;滑动变阻器最大阻值太小;(5)正比。
【解析】(1)滑动变阻器滑片P向右移动时电阻变大,故滑动变阻器选用左下接线柱与开关串联在电路中,如下图所示:
;
(2)检查电路时,发现电流表指针如图乙所示,即电流表指针没有与零刻度线对齐,故接下来正确的操作是调零;
(3)闭合开关进行实验,移动滑片P到某一位置,电压表的示数如图丙所示,电压表选用小量程,分度值0.1V,其示数为1.6V;
(4)由表中第1组数据可知,当电阻R两端电压为0.5V时,电路中的电流为0.1A,根据串联电路电压规律,滑动变阻器两端电压为U滑=U﹣U1=3V﹣0.5V=2.5V,滑动变阻器接入电路的阻值为:
R滑25Ω>20Ω,故第1次实验数据是拼凑的;
(5)由表中数据可知,当电压增大为原来的几倍,通过电阻的电流也增大为原来的几倍,故可得出结论:导体的电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比。
【变式4-3】(2026•江苏淮安期末)小明用阻值为5Ω、10Ω、20Ω的三个定值电阻探究电流与电阻关系,电源电压为3V且保持不变。
(1)用笔画线代替导线,将图甲所示电路连接完整(要求滑动变阻器的滑片向右滑动时电流表示数变大)。
(2)连接电路时,开关应处于 状态。
(3)将5Ω的定值电阻接入电路,闭合开关,电流表无示数,电压表有示数,电路出现的故障是 。
(4)根据实验数据描绘电流与电阻的倒数关系图象,如图乙。由图象可知,电阻R两端的电压为 V。得出的结论是:电压一定时,电流与电阻成 比。
(5)本实验中滑动变阻器的作用是 。分析实验数据可知,本实验所选用的滑动变阻器的最大阻值应不小于 Ω。
【答案】(1)如图;(2)断开;
(3)定值电阻断路;
(4)2;反;
(5)保护电路,保持定值电阻两端的电压不变;10。
【解析】(1)滑动变阻器的滑片向右滑动时电流表示数变大,根据欧姆定律可知总电阻变小,故滑动变阻器接入电路的阻值变小,可将滑动变阻器的右下接线柱和电源的负极接线柱相连;
(2)连接电路时,为保护电路,开关应处于断开状态;
(3)将5Ω的定值电阻接入电路,闭合开关,电流表无示数,则电路断路,电压表有示数,则电压表和电源接通,故电路出现的故障是定值电阻断路;
(4)由图象可知,当电路中电流为0.4A时,0.2Ω﹣1,电阻R=5Ω;
根据欧姆定律可知两端的电压为U=IR=0.4A×5Ω=2V。
得出的结论是:电压一定时,电流与电阻成反比。
(5)本实验中滑动变阻器的作用是保护电路,保持定值电阻两端的电压不变。
分析实验数据可知,电路中电流最小值为0.1A,根据欧姆定律及串联电路的电压特点可知滑动变阻器的阻值R滑10Ω,本实验所选用的滑动变阻器的最大阻值应不小于10Ω。
【知识点5 测量导体电阻】
1.实验:用电压表、电流表测电阻
【实验目的】用电压表、电流表间接测电阻
【实验原理】
【实验器材】电源、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线若干、待测电阻。
【实验设计】
【实验要求】
(1)写出你的实验步骤及实验数据记录表格;
(2)根据电路图连接电路,并进行测量;
(3)将测量的数据记录在自己设计的记录表中;
(4)根据测得的数据,利用 欧姆定律 算出电阻值;
(5)多测几组数据,看看测得的电阻值是否一样。
【实验步骤】
(1)调节电流表、电压表的指针到 零刻度 ;按电路图连接实物。调节滑动变阻器到阻值 最大端 ;
(2)闭合开关,调节滑动变阻器的滑片至适当位置,分别读出电流表的示数I、电压表的示数U,并记录在表格中;
(3)根据公式计算出R的值,并记录在表格中;
(4)调节滑动变阻器的滑片改变待测电阻中的 电流 及两端的 电压 ,再测几组数据,并计算R的值。
【实验记录表格】
测量次数
电压U/V
电流I/A
电阻R/Ω
电阻R的平均值/Ω
1
2
3
【注意事项】
(1)在连接电路前要调节电流表、电压表到 零刻度 。
(2)连接电路时开关要断开,连接完电路要调节滑动变阻器到阻值 最大端 。
(3)连接好电路,在检查电路连接无误后要用开关试触,在确定电路完好后再闭合开关S。
(4)电压表和电流表要注意选择适当的量程,在无法确定所选量程时,应用 大量程 试触法选择量程。
(5)滑动变阻器在本实验中的作用:
①通过改变电路中的电阻,逐渐改变电路中的 电流 和部分电路两端的 电压 ;
②保护电路。
2.实验:用电压表、电流表测小灯泡的电阻
【实验目的】用电压表和电流表间接测量小灯泡的电阻
【实验原理】
【实验器材】
电源、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线若干、小灯泡。
【实验设计】
【实验要求】
(1)将实验中的定值电阻换成小灯泡,用同样的方法测定小灯泡的电阻。
(2)多测几组数据,根据实验数据分别计算出小灯泡的电阻,
(3)比较计算出的几个数值,看看每次算出的电阻的大小相同吗?有什么变化规律吗?
(4)如果出现的情况和测量定值电阻时不同,你如何解释?与同学交流一下。
【实验步骤】
(1)断开开关,连接电路
(2)接入电路的滑动变阻器调到最大
(3)闭合开关,调节R,读取并记录几组电流表、电压表数据(U≤U额)
(4)计算小灯泡阻值
【实验记录表格】
次数
电压U/V
电流I/A
灯泡亮度
电阻R/Ω
1
暗
2
较亮
3
亮
……
实验表明:小灯泡的电阻大小不同,其电阻随电压的增大而 增大 。这是因为电压增大,小灯泡的温度升高,小灯泡的钨丝的电阻随温度的升高而 增大 ,故多次测量得出小灯泡的电阻是不能求 平均值 减小误差。
【例7】(2026•贵州中考真题)实验室有多个标有“2.5V 0.3A”字样的小灯泡,为检验灯泡所标参数是否准确,小明决定用实验来检测。请根据他的实验过程回答下列问题:
(1)他连接了如图甲所示的电路,闭合开关前,从电源正极开始逐一检查电路各部分的连接情况,到虚线框部分时,应检查 与 之间是否接触良好。(写出一种答案即可)
(2)将其中一只灯泡L1接入电路,闭合开关并移动滑片,当电压表示数是2.5V时,电流表示数如图乙所示,则通过L1的电流是 A;换用另一只灯泡L2接入电路,重复上述操作,当电压表示数也是2.5V时,电流表示数是0.3A。由此可判断灯泡 (选填“L1”或“L2”)所标参数与实际有差异。
(3)为找到电流不同的原因,小明思考电阻也是影响电流大小的因素,因此将欧姆定律的公式变形为R= 计算出灯丝电阻。经计算,两灯在2.5V电压下工作时的电阻值差异较大,这可能是灯丝自身的 不同所致(写出一种答案即可)。
【答案】(1)滑片;电阻丝;
(2)0.26;L1;
(3);横截面积。
【解析】(1)从电源正极开始逐一检查电路各部分的连接情况,到虚线框部分时,是滑动变阻器,变阻器的滑片与电阻丝接触不良易造成断路,因而要检查变阻器的滑片与电阻丝之间是否接触良好;
(2)电流表是小量程,分度值0.02A,示数为0.26A;与标有“2.5V 0.3A”字样不符,故L1所标参数与实际有差异;
(3)根据欧姆定律知,电阻R;电阻与长度和材料、横截面积有关,故可能是灯丝自身的横截面积不同造成的。
【例8】(2026•陕西西安期末)实验室里有一个标识不清的定值电阻,小高设计实验进行测量(电源电压为4V)。
(1)用笔画线代替导线,将图甲中的电路连接完整。要求滑片P向右移动时,电路中的电流变大;
(2)实验通过对电流和电压的测量,利用公式 计算得出电阻;
(3)连接电路过程中,开关处于 状态;
(4)闭合开关后,小高发现移动滑片过程中,电压表示数接近电源电压,电流表无示数,则电路的故障可能是 ;
(5)排除故障后再次实验,当滑动变阻器滑片位于某一位置时,电压表的示数为1.5V,电流表的示数如图乙所示,为 A;
(6)通过计算可以得出定值电阻的阻值为 Ω。接下来小高需要进行的操作是 ,以减小误差。
【答案】(1);
(2);
(3)断开;
(4)定值电阻断路;
(5)0.3;
(6)5;移动滑片,多次测量取平均值。
【解析】(1)滑动变阻器应与定值电阻串联,同时题中要求:闭合开关后,滑动变阻器的滑片向右移动时电路中电流变大,由此确定,滑动变阻器接入电路中的电阻变小,应接右下接线柱,连接电路如上图所示;
(2)伏安法测电阻时,实验通过对电流和电压的测量,利用公式计算得出电阻;
(3)为了保护电路,避免接线错误时损坏电路元件,连接电路过程中,开关应处于断开状态;
(4)电流表没有示数,说明电路为断路,电压表有示数,说明电路中与电压表并联以外的部分不会断路,所以应是与电压表并联的电路中出现了断路,即可能是定值电阻断路;
(5)由图乙知,电流表选用的是0~0.6A的量程,分度值为0.02A,通过定值电阻的电流为0.23A;
(6)定值电阻的阻值为;
为减小误差,测量型实验应多次测量取平均值,因此接下来小高需要进行的操作是移动滑片,多次测量取待测电阻的平均值。
【变式5-1】(2026•河南郑州期末)小明用电流表和电压表测量未知电阻Rx的阻值,电源电压恒为3V。
(1)请你用笔画线表示导线,将图甲中的实物电路补充完整。(要求滑动变阻器的滑片向右移动时电路中的电流变小)
(2)小明按照(1)中的要求正确连接电路,在闭合开关前,滑动变阻器的滑片P应该移至 端。(选填“A”或“B”)
(3)小明闭合开关,将滑片移动到某位置时,电流表示数为0.18A,电压表示数如图乙所示为 V,则此次测量中,Rx的阻值为 Ω,接下来小明改变滑动变阻器滑片的位置,多测几组电压值和电流值,小明这样做的目的是 。
(4)请你帮助小明设计该实验的数据表格。
【答案】(1)
(2)B;
(3)1.8;10;多次测量求平均值减小误差;
(4)
电压U/V
电流I/A
电阻Rx/Ω
电阻的平均值/Ω
1
2
3
【解析】(1)根据实验,电路是串联的,电压表测定值电阻两端电压,电流表测电路中的电流,要求滑动变阻器的滑片向右移动时电路中的电流变小,变阻器接入电路中的阻值变大,说明变阻器的A接线柱接入电路,如上图所示;
(2)为了电路安全,闭合开关时,滑动变阻器滑片应移至最大阻值处,即B端;
(3)由图甲可知,电压表所选量程为0~3V,分度值为0.1V,所以图乙中电压表的示数为1.8V。
由欧姆定律可知,Rx的阻值为,
为使测量结果更准确,改变滑动变阻器滑片的位置,多测几组电压值和电流值,目的是多次测量求平均值来减小误差。
(4)实验过程中,应记录待测电阻两端的电压和通过的电流,根据欧姆定律,求待测电阻的阻值,最后求平均值,如上表所示。
【变式5-2】(2026•广西南宁期中)小宁实验小组用如图甲所示的电路做“伏安法测量小灯泡电阻”的实验,小灯泡标有“3.8V”字样,电源由四节新的干电池组成。
电压U/V
2.2
3
3.5
4
4.5
电流I/A
0.5
0.42
0.38
0.34
0.32
(1)图甲中有一根导线没有连接,并用笔画线代替导线画出正确的连线(所画导线不能交叉)。
(2)电路连接正确后,闭合开关前应先将滑动变阻器的滑片调到最 (选填“左”或“右”)端。
(3)闭合开关,同学们移动滑片,发现电压表有示数,而电流表始终无示数,则可能出现的故障是小灯泡 。
(4)排除故障,闭合开关,移动滑片,直至小灯泡正常发光,电流表的示数如图乙所示,此时小灯泡的电阻为 Ω。
(5)小组同学通过移动滑动变阻器的滑片,测出多组电压值和对应的电流值,分析数据发现流过小灯泡的电流与其两端电压不成正比,原因是 。
(6)由于连线问题,另一实验小组同学也测出了多组数据,如表所示,他们发现与小宁小组的不相同,是因为 ,由表中数据可知,当电压表示数是 V时,小灯泡正常发光。
【答案】(1);
(2)右;(3)断路;(4)7.6;(5)灯丝电阻受温度影响;(6)将电压表与滑动变阻器并联;2.2。
【解析】(1)伏安法测量小灯泡电阻的实验中,小灯泡与滑动变阻器串联,电压表应并联在小灯泡两端,测量小灯泡的电压,由于灯泡的额定电压为3.8V,电压表应连接0~15V的测量范围,因此应将电压表的15接线柱与小灯泡的右接线柱相连,如上图所示;
(2)闭合开关前,为了防止电路中电流过大损坏元件,应将滑动变阻器的滑片调到阻值最大的位置,即调到最右端;
(3)闭合开关,电流表始终无示数,说明电路中存在断路故障,而电压表有示数,表明电压表两接线柱到电源两极的电路是连通的,说明与电压表并联的元件断路,由于电压表是并联在小灯泡两端的,所以最可能出现的故障是小灯泡断路;
(4)由图乙可知,电流表选择的是0~0.6A测量范围,其分度值为0.02A,电流表的示数为0.5A,则小灯泡正常发光时的电阻为:RL7.6Ω;
(5)分析数据发现流过小灯泡的电流与其两端电压不成正比,说明小灯泡的电阻不是一个定值,这是因为灯丝的电阻会随着温度的变化而改变,当灯泡两端电压增大时,通过灯泡的电流也会增大,灯丝的温度升高,导致其电阻增大;
(6)由表中数据可知,随着电流的增大,电压表的示数反而减小,这与小灯泡两端电压随电流增大而增大的规律相反。在串联电路中,当电流逐渐增大时,灯泡两端的电压会逐渐增大,根据串联电路的电压特点,滑动变阻器分得的电压会逐渐减小,因此该小组数据与小宁小组的不相同,是因为将电压表与滑动变阻器并联;
电源由四节新干电池组成,电源电压为:U=4×1.5V=6V;小灯泡正常发光时,其两端电压为:UL=3.8V,根据串联电路的电压规律,此时滑动变阻器两端的电压为:U滑=U﹣UL=6V﹣3.8V=2.2V,即当电压表示数为2.2V 时,小灯泡正常发光。
【知识点6 设计恒温电热杯】
1.敏感元件能敏锐地检测到某种物理、化学信息,通过一定的 电路 将其转变为 电信号 。
2.电子设备用敏感元件来感知 外界的信息 ,可达到比人类感觉器官更加准确、迅速的效果,从而实现自动控制。
3.敏感元件命名:热敏、光敏、压敏、磁敏、气敏、湿敏元件等。。
4.光敏电阻
(1)概念:光敏电阻,是一种对光敏感的 电阻元件 。它的基本构成包括一个 半导体 材料。
(2)特点:这种材料在光的照射下,其电性能会发生改变。
2.设计温度显示系统
(1)热敏电阻把温度变化转化成 电阻值 的变化,电阻值的变化可引起电路中 电压 或 电流 的变化。电压或电流的变化,显示 热敏电阻 所检测出的温度变化。
3.制作电子测温装置
电子测温装置要实现温度检测、温度数字化显示、语音提示、复位等功能,需利用 集成电路 。
4.根据需要进行整体考虑,进行相应的硬件和软件设计。设计时可先画出工作程序流程图。
【例9】】(2026•陕西渭南期末)如图1所示,电源电压恒为6V,R为热敏电阻,其阻值随温度变化如图2所示,R0是阻值为10Ω的定值电阻,闭合开关S,通过分析,下列说法错误的是( )
A.图1中的R0有保护电路的作用
B.温度升高时,电压表的示数会变小
C.温度为40℃时,电流表的示数为0.2A
D.温度降低时,电压表与电流表示数的比值变小
【答案】D
【解析】A、由图可知,R与R0串联在电路中,当热敏电阻随温度的升高而过小时,电路中总电阻R串=R+R0而不致过小,因此R0起到保护电路的作用,故A不符合题意;
B、由图2而知,当温度升高时,R会变小,根据串联电路的分压特点可知,热敏电阻两端的电压会变小,即电压表示数会变小,故B不符合题意;
C、由图可知,温度为40℃时,热敏电阻的值为R=20Ω,则电流表示数I0.2A,故C不符合题意;
D、由图可知,电压表测R两端电压U,电流表测电路电流即R电流I,由欧姆定律可知,R,即电压表与电流表示数的比值表示的是热敏电阻的值,当温度降低时,由图2可知,其阻值变大,即电压表与电流表的示数比值变大,故D符合题意。
故选:D。
【变式6-1】(2026•湖南长沙期末)创新小组的同学设计了一款电子测温装置,其内部电路如图所示。电源电压恒为6V,定值电阻R=40Ω,Rt为热敏电阻,Rt阻值随温度t的变化关系如表所示,温度计是由量程为0~3V的电压表改装而成,闭合开关S。下列有关说法正确的是( )
t/℃
0
20
40
60
80
Rt/Ω
10
20
33
40
48
A.Rt两端电压越小,所测温度越高
B.所测温度越高,通过R的电流越大
C.此装置可测的最高温度为60℃
D.“0℃”应标在电压表改装前的零刻度线处
【答案】C
【解析】由电路图可知,R、Rt串联,电压表测Rt两端电压,
A、由于定值电阻的阻值不变,根据串联电路的分压作用知,Rt两端电压越小时,热敏电阻Rt的阻值越小,由表格知所测温度越小,故A错误;
B、由表格可知环境温度越高时,热敏电阻Rt的阻值越大,则电路中的总电阻越大,根据欧姆定律可知电路中电流越小,则通过R的电流越小,故B错误;
C、当电压表的示数最大,即Ut=3V时,电路允许测量的温度最高,
根据串联电路两端的总电压等于各分电阻两端的电压之和可得:
定值电阻R两端的电压:UR=U﹣Ut=6V﹣3V=3V,则电路中的电流:I0.075A,
热敏电阻的阻值:Rt40Ω,由图象可知,此电路允许的最高环境温度为60℃,故C正确;
D、当温度为0℃时,热敏电阻Rt的阻值不为零,根据串联电路的分压作用知,热敏电阻Rt两端的电压不为零,电压表的示数不为零,故D错误。
故选:C。
【变式6-1】(2026•黑龙江大庆期末)某测温模拟电路如图甲所示,温度表由量程为0~3V的电压表改装而成,电源电压为6V不变,定值电阻R的阻值为40Ω,热敏电阻Rt的阻值随温度t变化的关系如图乙所示。则当开关S闭合后,温度表不超量程的情况下,下列说法正确的是( )
A.Rt的阻值可以增大到50Ω
B.温度表的0℃应标在电压表零刻度处
C.减小电源电压,电路可测量的最高温度将减小
D.若电源电压增大3V,R增大40Ω,电路可测量的最高温度将不变
【答案】D
【解析】由甲图可知,开关闭合时R、Rt串联,电压表测Rt两端电压。
A、若R″t的阻值增大到50Ω,根据串联电路电阻规律可得,电路的总电阻:R总=R+R″t=40Ω+50Ω=90Ω,
由欧姆定律可得,电路中的电流:IA,
电压表的示数:Ut=IR″tA×50ΩV>3V(电压表量程为0~3V),故A错误;
B、当温度计的示数为0℃时,热敏电阻Rt的阻值不为零,根据串联电路的分压作用知,热敏电阻Rt两端的电压不为零,电压表的示数不为零,故B错误;
C、若减小电源电压U,电压表的量程仍为0﹣3V,根据串联电路的分压作用知,定值电阻两端的电压减小,由欧姆定律I知电路的电流减小,热敏电阻的阻值Rt的阻值增大,电路可测量的最高温度增大,故C错误;
D、当电压表的示数最大,即Ut=3V时,电路允许测量的温度最高,根据串联电路两端的总电压等于各分电阻两端的电压之和可得:
定值电阻R两端的电压:UR=U﹣Ut=6V﹣3V=3V,
则电路中的电流:I0.075A,
热敏电阻的阻值:Rt40Ω,由图象可知,此电路允许的最高环境温度为30℃;
若U增大3V,即电源电压为U′=3V+6V=9V,R增大40Ω,R′=40Ω+40Ω=80Ω,此时电压表的量程仍为0~3V,
根据串联电路的分压作用知,定值电阻两端的电压增大,变为U′R=U′﹣Ut=9V﹣3V=6V,
由I可得,此时电路的电流为I′0.075A,
热敏电阻的阻值Rt的阻值为Rt′40Ω,
由图乙可知,此时电路可测量的最高温度大于30℃;
因此,若电源电压增大3V,R增大40Ω,电路可测量的最高温度将不变,故D正确。
故选:D。
模块三 课后作业
一、单选题(共14题)
1.(2026•北京朝阳区期末)如图所示,下列物体中利用材料具有良好导电性的是( )
A.电工鞋的橡胶底 B.电线的金属线芯
C.开关的塑料按钮 D.导线外层的玻璃纤维
【答案】B
【解析】通常情况下,电工鞋的橡胶底、开关的塑料按钮和导线外层的玻璃纤维不容易导电,属于绝缘体,电线的金属线芯容易导电,属于导体,故ACD错误,B正确。故选:B。
2.(2026•广西南宁期中)2025年我国突破12英寸碳化硅晶圆剥离技术,打破国外垄断助力新能源汽车芯片的发展,其中制成芯片的主要材料属于( )
A.半导体 B.导体 C.超导体 D.绝缘体
【答案】A
【解析】芯片在工作时需要能够精确地控制电流的流动和信号的处理。半导体材料可以通过掺杂等工艺来改变其导电性能,从而实现各种复杂的电路功能。而导体导电性能太强,难以实现精确的电路控制;绝缘体几乎不导电,无法满足芯片的工作需求;超导体虽然导电性能优异,但目前在常温常压下还难以广泛应用于芯片制造。所以制成芯片的主要材料属于半导体。故A正确,BCD错误。故选:A。
3.(2026•江苏苏州期末)在通常情况下,均属于导体的是( )
A.水银、蒸馏水、盐酸 B.钢尺、大地、食用油
C.橡胶、铁钉、陶瓷 D.人体、石墨、矿泉水
【答案】D
【解析】A、水银、盐酸容易导电,属于导体,蒸馏水不容易导电,属于绝缘体,故A错误;
B、食用油不容易导电,是绝缘体,钢尺、大地容易导电,是导体,故B错误;
C、橡胶、陶瓷不容易导电,是绝缘体,铁钉容易导电,是导体,故C错误;
D、人体、石墨、矿泉水容易导电,都属于导体,故D正确。故选:D。
4.(2026•河北石家庄期中)下列关于电阻的说法,正确的是( )
A.电阻的单位是以安培命名的
B.导体通电时有电阻,断电后没电阻
C.通过导体的电流越小,电阻越大
D.电阻表示导体对电流的阻碍作用,与通过导体的电流和导体两端的电压无关
【答案】D
【解析】A.电阻的单位是以欧姆的名字命名的,故A错误;
B.导体通电时有电阻,不通电时也有电阻,故B错误;
C.通过导体的电流越小,电阻不变,因为电阻与导体中的电流无关,故C错误;
D.电阻表示导体对电流的阻碍作用的大小,导体电阻的大小是由导体本身的条件决定的,与通过导体的电流和导体两端的电压无关,故D正确。故选:D。
5.(2026•安徽蚌埠期末)如图甲所示,闭合开关后小灯泡不亮,用酒精灯灼烧玻璃,小灯泡逐渐亮起来;将玻璃更换为灯丝,如图乙所示,闭合开关后小灯泡发光,给灯丝加热,小灯泡逐渐变暗。基于上述实验现象,下列分析与推理合理的是( )
A.图甲说明绝缘体在任何外界条件下都能转化为导体
B.图乙中灯丝加热后灯泡变暗,是因为灯丝温度升高导致电源电压减小
C.对比两个实验可知,物质的导电能力仅由温度这一因素决定
D.对比两个实验可知,不同物质的电阻与温度的关联规律可能不同
【答案】D
【解析】A.图甲中常温下玻璃是绝缘体,加热后变为导体,在温度变化这一特定条件下玻璃发生了转化,故A不符合题意;
B.图乙中灯丝加热后灯泡变暗,是因为灯丝温度升高电阻增大,根据欧姆定律(其中I为电流,U为电压,R为电阻),在电源电压不变的情况下,电阻增大导致电流减小,故B不符合题意;
C.对比两个实验可知,物质的导电能力与温度有关,但是不能说明物质的导电能力仅由温度这一因素决定,故C不符合题意;
D.从图甲中玻璃温度升高导电性增强,图乙中灯丝温度升高电阻增大、导电性减弱,可以看出不同物质的电阻与温度的关联规律可能不同,故D符合题意。故选:D。
6.(2026•湖南长沙期末)如图甲是利用电位器调节亮度的台灯。电位器的内部结构如图乙所示,a、b、c是三个接线柱,当旋钮带着滑片顺时针旋转时,灯逐渐变亮,则电位器的连接是( )
A.选择a、b接线柱且与灯泡串联 B.选择b、c接线柱且与灯泡串联
C.选择a、c接线柱且与灯泡并联 D.选择b、c接线柱且与灯泡并联
【答案】B
【解析】灯泡亮度变亮时,说明电路中的电流变大,由I可知,电源的电压一定时,电路的总电阻应变小,电位器接入电路中的电阻应变小,由图可知,应将b和c接线柱串联接入电路后,顺时针旋转旋钮时,电阻丝连入电路中的长度变短,其阻值变小,故B正确,ACD错误。
故选:B。
7.(2026•河北沧州期中)如图为某综合实践小组设计的调光台灯工作原理图,在电路图的M、N两点之间接入一个滑动变阻器,使滑片P向左移动时,灯泡的亮度变亮,则下列方法中正确的是( )
A.M接A,N接B B.M接C,N接D
C.M接B,N接D D.M接C,N接A
【答案】D
【解析】如图所示,在M、N两点之间接入一个滑动变阻器,滑动变阻器与灯泡串联;滑片P向左移动时,灯泡的变亮,说明通过小灯泡的电流变大,即滑动变阻器接入电路的电阻变小,所以是滑片左边的电阻丝接入电路,必须选择C接线柱;滑动变阻器按一上一下接入电路,上面的接线柱均可,故D正确、ABC错误。故选:D。
8.(2025•四川成都中考真题)小明利用如图甲所示的电路来测量R的阻值,电源电压为3V,R的阻值约为10Ω,闭合开关后,电压表指针的位置如图乙所示。对于该实验,下列说法正确的是( )
A.闭合开关前,滑动变阻器的滑片应移至a端
B.电流表的量程应该选择0∼3A
C.图乙中电压表的读数为2.3V
D.多次测量求平均值是为了让结论更具普遍性
【答案】C
【解析】分析电路图,电路为串联电路,电流表测量电路中电流,电压表测量电路两端电压:
A、为了保护电路,在连接电路时,开关应该处于断开状态,滑动变阻器应放在阻值最大处,结合题目中图即远离下接线柱,移至b端;故A错误。
B、根据串联电路电阻规律和欧姆定律知:电路中最大电流为I0.3A,故电流表应选0~0.6A;故B错误。
C、电源电压为3V,故电压表所选量程为0~3V,故此时电压表示数为:2.3V;故C正确。
D、伏安法测电阻多次测量求平均值的目的是减小误差。故D错误。
故选:C。
9.(2026秋山东烟台期末)小明在放学回家的路上想起了之前学习过的如下电路图,下列说法错误的是( )
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”时,电路中R由5Ω换为10Ω,需把图中滑动变阻器滑片P向右移动
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,滑动变阻器都有保护电路的作用
【答案】A
【解析】A、在研究电流与电压关系时,应控制电阻阻值不变,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、实验中,当把5Ω的电阻换成10Ω的电阻后,根据分压原理,电阻两端的电压变大,研究电流与电阻关系时要控制电压不变,根据串联电路电压的规律,要增大滑动变阻器两端的电压,由分压原理,要增大滑动变阻器电阻阻值,因此应把滑动变阻器滑片向右滑动,故B正确;
C、“伏安法”测定值电阻,可以多次试验,求平均值,减小误差,故C正确;
D、在题述的三个实验中,连接好电路后,闭合开关前,通常都要求将滑动变阻器的滑片P调到其阻值最大处;这样做的目的是使电路中的初始电流最小,从而保护电流表、电源等电路元件不因电流过大而损坏;因此,滑动变阻器在这些实验中都具有保护电路的作用,故D正确;故选:A。
10.(2026•北京石景山区期末)小石同学设计了几种单表测量灯泡L(额定电压为2.5V)正常发光时的电阻的电路图,如图所示,R是电阻箱、R0是定值电阻、R1是滑动变阻器,S是一个单刀双掷开关,电路不可拆分。其中符合要求的是( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】A、闭合开关S1,无论怎样移动滑动变阻器R1都无法确定灯泡是否正常发光,此方案不能测量小灯泡正常发光时的电阻,故A不符合要求;
B、无论S接a还是接b都无法得知小灯泡是否正常发光,此方案不能测量小灯泡正常发光时的电阻,故B不符合要求;
C、S先接b,移动滑动变阻器的滑片,使电压表的示数为2.5V时,灯泡正常发光;S再接a,调节变阻箱的阻值,使电压表的示数仍为2.5V时,由等效替代法,此时电阻箱的电阻等于灯泡的电阻,故C符合要求;
D、闭合开关S1,灯泡、R和滑动变阻器R1串联,电压表测灯泡两端电压;移动滑动变阻器的滑片,使电压表的示数为2.5V时,灯泡正常发光;再闭合开关S2,电阻R被短路,电路的总电阻减小,电流变大,灯泡两端电压变大,灯泡可能被烧毁,此方案不能测量小灯泡正常发光时的电阻,故D不符合要求。
故选:C。
11.小乐想利用两块电流表和阻值已知的电阻R0测量未知电阻Rx的阻值。小乐选择了满足实验要求的电源、电流表A1和A2,并连接了如图所示的实验电路。闭合开关S1、S2,读出电流表A1的示数为I1,电流表A2的示数为I2。则下列四个Rx的表达式中正确的是( )
A. B.
C.R0 D.
【答案】C
【解析】:由电路图可知,闭合开关S1、S2时,R0与Rx并联,电流表A1测干路电流,电流表A2测R0支路的电流;因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,通过Rx的电流:Ix=I﹣I0=I1﹣I2,
因并联电路中各支路两端的电压相等,由欧姆定律可得,电源的电压:U=I0R0=IxRx,即I2R0=(I1﹣I2)Rx,解得:RxR0。
故选:C。
12.(2025•福建中考真题)光照强度会影响花卉生长。图甲为光照强度过大时触发报警的电路,电源电压不变,R0为阻值可调的电阻箱,R为光敏电阻,其阻值随光照强度变化关系如图乙。当电流表示数大于某一值I0时触发报警,I0时的光照强度为警戒光照强度。闭合开关S,下列说法正确的是( )
A.R的阻值随光照强度增大而增大
B.增大R0阻值可增大警戒光照强度
C.R0一定时,光照强度越大,通过R0的电流越大
D.R0一定时,光照强度越大,电流表示数越小
【答案】B
【解析】A、由图乙知R的阻值随光照强度增大而减小,故A错误;
B、由图甲知光敏电阻和电阻箱并联,电流表测量干路的电流,由题意知当电流表示数大于某一值I0时触发报警,若增大R0阻值,由I通过R0这一支路的电流变小,则通过光敏电阻的电流变大,由欧姆定律知光敏电阻的阻值变小,可增大警戒光照强度,故B正确;
C、R0一定时,电源电压不变,由I通过R0的电流不变,故C错误;
D、R0一定时,光照强度越大,光敏电阻的阻值越小,由I通过光敏电阻的电流越大,电流表的示数变大,故D错误。
故选:B。
二、填空题
13.(2026•山东泰州期末)如图甲所示,电阻箱的示数是 Ω;图乙为广泛使用的旋转式变阻器的结构图,它通过改变接入电路的 (长度/粗细/材料)改变电阻,从而改变电路中的电流。A、B、C为它的三个接线柱,P为旋钮触片。若将它放入电路,顺时针旋转旋钮能使灯泡的光变亮,则应将 接线柱(选填“A、B”、“B、C”或“A、C”)接入电路。
【答案】327;长度;A、B。
【解析】(1)由图甲知,电阻箱的示数为:R=0×1000Ω+3×100Ω+2×10Ω+7×1Ω=327Ω;
(2)当导体的材料和粗细相同时,电阻的阻值和电阻的长度有关,故旋转式变阻器是通过改变长度改变电阻的;
顺时针旋转旋片时,灯泡变亮,说明通过灯泡的电流变大,电源电压不变时,根据欧姆定律可知,电路中电阻变小,即变阻器接入电路的电阻变小,则由图可知应将A、B接线柱接入电路与灯泡串联。
14.如图所示,玻璃体里面的导线不相连,当开关闭合时,电灯不亮,这说明此时玻璃体是 (选填“导体”、“绝缘体”、“半导体”);当给玻璃体加热至红炽状态,电灯发光,这说明电路变成 (选填“通路”、“断路”、“短路”)。比较这两个现象,说明了 。
【答案】绝缘体;通路;导体和绝缘体之间没有绝对的界限。
【解析】当开关闭合时,电灯不亮,这说明玻璃不导电,是绝缘体;当给玻璃体加热至红炽状态,电灯 发光,这说明电路变成通路。比较这两个现象,说明 导体和绝缘体之间没有绝对的界限。
15.(2026•甘肃兰州期末)物理兴趣小组想要设计一个模拟调光灯的电路。
(1)利用滑动变阻器设计了如图甲所示的电路,该电路是通过改变连入电路电阻丝的 来改变灯泡亮度的;
(2)利用电位器设计了如图乙所示的电路,增加电阻R0的作用是 。为了实现电位器顺时针转动时灯泡变亮,应该将A、B端与接线柱 (选填“1和2”“2和3”或“1和3”)相连;
(3)利用光敏电阻R和发光二极管设计了如图丙所示的智能调光电路,光敏电阻的阻值R随光照强度E的变化图像如图丁所示,可知随着光照强度的增强,R的阻值 (选填“增大”“减小”或“不变”)。光线变弱时,二极管的亮度会 (选填“变亮”“变暗”或“不变”);
(4)常见的LED灯,由发光二极管组成,是一种将电能主要转化为光能的发光器件。与白炽灯相比,LED灯的优点是 (写出一点即可)。
【答案】(1)长度;(2)保护电路;1和2;(3)减小;变暗;(4)电光转化效率更高。
【解析】(1)影响电阻大小的因素有:导体的材料、长度和横截面积。滑动变阻器是通过改变连入电路电阻丝的长度来改变电阻大小,进而改变电路中的电流,从而改变灯泡亮度。
(2)当电位器接入电路的电阻为零时,如果没有电阻R0的作用,由于电路中的电流过大可能烧毁灯泡,所以增加电阻R0是为了保护电路。
电位器顺时针转动时灯泡变亮,说明电位器接入电阻变小,故应该A、B端与接线柱1和2相连。
(3)由图丁可知,随着光照强度的增强,R的阻值减小。
当光线变弱时,R的阻值增大,根据欧姆定律可知,当电压不变时,电路中的电流变小,所以二极管的亮度会变暗。
(4)LED灯与白炽灯相比,电光转化效率更高,所以更节能,节能灯还有寿命长等优点。
16.(2026•云南昆明期末)实验小组探究“电流与电压的关系”。
(1)实验前,他们设计了实验探究的思路:保持电阻不变,探究电流与电压的关系,物理上把这种研究方法叫 法。
(2)根据图甲的电路图连接电路时,开关应 。闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片移到 端(选填“A”或“B”)。
(3)检查图乙,发现有一根导线接错,请在这根导线上打“×”,并画出正确接法,且导线不交叉。
(4)正确连接电路后,闭合开关,移动滑片,记录第1组电压表和电流表的示数后,为完成后续实验,应逐渐将滑片向 端移动(选填“A”或“B”),数据记录如表。其中第3次实验时电流表的示数如图丙所示,读数为 A。
次数
1
2
3
4
5
电压U/V
0.8
1.0
1.2
1.4
1.6
电流I/A
0.08
0.10
0.14
0.16
(5)分析实验数据可得结论:当导体的电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成 。
(6)某同学用小灯泡代替电阻重复上述实验,发现无法得出(5)中的结论,原因是 。
【答案】(1)控制变量法;(2)断开;A;(3);
(4)B;0.12;(5)正比;(6)小灯泡的电阻随温度变化而变化。
【解析】(1)在研究某个因素的影响时,只改变这个量的大小,而保持其他量不变,从而确定这个因素是否影响,这种研究方法叫控制变量法,该实验保持电阻不变,探究电流与电压的关系就是用的控制变量法;
(2)在连接电路的过程中,开关必须处于断开状态,为了保护电路,滑动变阻器在闭合开关前,应将滑片移到最大阻值处,即A端;
(3)图乙中电压表串联在电路中,电流表与电阻并联是错误的,改正后应该是如上图所示;
(4)记录第一组电压表和电流表示数后,由表格可知,电流表的示数在增大,根据欧姆定律,电路的总电阻在减小,所以滑动变阻器的滑片应往B端移动,由图丙中电流表接入的是0.6A的量程,所以分度值是0.02A,读出示数为0.12A;
(5)分析表格发现电压U与电流I的比值是定值,可得出结论:当导体的电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比;
(6)某同学用小灯泡代替电阻重复实验,不能得出结论,因为小灯泡的灯丝电阻阻值会随温度变化而变化。
17.小明为测量额定电压为2.5V的小灯泡的电阻,进行了以下实验。
(1)他连接了如图甲所示的部分实验电路,请用笔画线代替导线,将实验电路连接完整。
(2)连接电路时,开关应处于 状态,闭合开关S前,应将滑动变阻器的滑片P移至 (填“A”或“B”)端。
(3)小明连接好实验电路。闭合开关S,发现小灯泡不发光。电流表、电压表均有示数,接下来最合理的操作是 (填字母)。
A.检查滑动变阻器是否断路
B.移动滑动变阻器的滑片,观察小灯泡是否发光
C.检查小灯泡与灯座是否接触良好
(4)小明在某次实验时发现电压表的示数为2.0V,为使小灯泡正常发光,他应将滑片P向 (填“A”或“B”)端移动。
(5)当小灯泡正常发光时,电流表的示数如图乙所示,为 A,则小灯泡正常发光时的电阻为 Ω。(结果保留一位小数)
【专题】欧姆定律;分析、综合能力.
【答案】(1);
(2)断开;B;
(3)B;
(4)A;
(5)0.3;8.3。
【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,如上图所示;
(2)闭合开关S前,为保护电路,应将滑动变阻器的滑片P移至阻值最大处,即B端。
(3)小明连接好实验电路,闭合开关S,电流表、电压表均有示数,电路为通路,发现小灯泡不发光,可知电路的电流过小,接下来合理的操作是移动滑动变阻器的滑片,观察小灯泡是否发光,故选:B;
(4)灯在额定电压下正常发光,小明在某次实验时发现电压表的示数为2.0V,为使小灯泡正常发光,要增大灯的电压,减小变阻器的电压,由分压原理,要减小变阻器连入电路的电阻,故他应将滑片P向A端移动。
(5)当小灯泡正常发光时,电流表的示数如图乙所示,灯的额定电流为0.3A,则小灯泡的阻值R8.3Ω。
18.(2026•福建金华期末)阅读短文,回答问题。
温度传感器
如图1为某型号的温度传感器,其主要由温度检测模块和信号处理模块组成。
温度检测模块是温度传感器的核心部分,其内部由高灵敏度热敏电阻和电源等部件组成电路。热敏电阻能快速感知环境温度变化,并将其转化成电信号。当被测物体温度升高时,热敏电阻变小,温度检测模块输出的电压随之变大。
热敏电阻阻值随温度升高而减小的,称为负温度系数热敏电阻;热敏电阻阻值随温度升高而增大的,称为正温度系数热敏电阻。
(1)文中的温度传感器中,温度检测模块用的是 温度系数的热敏电阻。
(2)传感器是将非电学量转化为电学量的装置。文中温度检测模块是将非电学量的温度转化成电学量 。
A.电阻 B.电压 C.电流 D.电功率
(3)若温度检测模块内部电路由热敏电阻(Rt)、定值电阻(R0)和开关组成,它们以一定的方式连接后接到电源上。请在图2方框中画出完整电路。要求:在图中注明热敏电阻(Rt)和定值电阻(R0),并将信号输出的两根线正确接入电路中。图中电源已画出。
(4)在(3)的电路中,通常通过改变定值电阻(R0)的阻值对温度检测模块精度进行校准。若某温度温度传感器测量值比真实值大,应 定值电阻。
(5)若文中温度检测模块内部电路热敏电阻随温度变化Rt﹣t图像如图3所示,则其输出电学信号随温度变化图像是以下的图 。
【答案】(1)负;(2)B;(3)见解答;(4)C。
【解析】(1)由文中提到当被测物体温度升高时,热敏电阻变小,可知温度检测模块用的是负温系数的热敏电阻;
(2)文中当被测物体温度升高时,热敏电阻变小,温度检测模块输出的电压随之变大,由此可知文中温度检测模块是将非电学量的温度转化成电学量电压;
(3)若热敏电阻(Rt)、定值电阻R0并联,电压表的示数始终等于电源电压,不会发生发生变化,所以热敏电阻(Rt)、定值电阻R0串联,当被测物体温度升高时,热敏电阻变小,电路总的电阻R变小,由电流I可知电流变大,定值电阻两端电压U0=IR0变大,热敏电阻两端电压U2=U﹣U1变小,由温度检测模块输出的电压随温度的升高而变大,可知电学信号输出的电压信号是定值电阻两端的电压,设计电路图如下:
(4)某温度温度传感器测量值比真实值大,说明输出的电压值偏大,由串联电路中电压的分配规律,输出的信号U0偏大,偏小,所以减小定值电阻R0
(5)输出电压U0,从图丁可知热敏电阻Rt随温度 升高而减小,减少变化量变缓,所以输出电压信号随温度的升高而增大,且增大量变缓,故选C。
19.小明同学在“探究电流与电阻的关系”实验中,连接了如图甲所示的电路,其中电源电压恒定不变,滑动变阻器的规格为“20Ω,1A”,选用的三个定值电阻阻值分别为5Ω、10Ω、20Ω。
(1)在连接电路的过程中,开关应处于 状态。
(2)分别将5Ω、10Ω的定值电阻接入电路,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,两次实验均使电压表示数为1.2V,记下每次对应的电流表示数。
(3)断开开关,将滑片移到滑动变阻器的阻值最大处,接入20Ω的定值电阻进行第三次实验,闭合开关,电压表示数如图乙,小明分析之后发现无法将电压表示数调至1.2V,但可以求出电源电压为 V。
(4)为了使电压表示数仍为1.2V,顺利完成第三次实验,如果只更换滑动变阻器,应选取最大阻值不小于 Ω的滑动变阻器。
(5)更换合适的滑动变阻器后继续实验,根据实验数据绘制图象如图丙所示,分析图象可得:导体两端的电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成 比。
【答案】(1)断开;(3)3;(4)30;(5)反。
【解析】(1)为了保护电路,在连接电路的过程中,开关应处于断开状态。
(3)由图甲可知定值电阻与滑动变阻器串联,电压表测定值电阻两端的电压,电流表测电路中的电流,图乙中电压表选用小量程,分度值为0.1V,示数为1.5V,由欧姆定律可知,此时电路中的电流:I0.075A,
由串联电路的电阻特点和欧姆定律可知,电源电压:U=IR=0.075A×(20Ω+20Ω)=3V。
(4)定值电阻两端的电压始终保持UV=1.2V,根据串联电路电压的规律,变阻器分得的电压:U滑=U﹣UV=3V﹣1.2V=1.8V,变阻器分得的电压为电压表示数的1.5倍,根据分压原理,当接入20Ω电阻时,变阻器连入电路中的电阻为:R滑=1.5×20Ω=30Ω,即所选择的变阻器的最大阻值不能小于30Ω。
(5)由图象可知,导体的电阻增大,通过导体的电流减小,通过导体的电流与导体的电阻的乘积保持不变,故可得出结论:导体两端的电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成反比。
20.(2026•山东滨州期末)某兴趣小组设计了图甲所示电路进行”探究电流与电压的关系”实验。
(1)请用笔画线代替导线将图乙电路连接完整,要求滑动变阻器滑片向左移动时电流表示数变大。
(2)连接电路时,开关应处于 状态。把某定值电阻接入电路,将滑动变阻器的滑片调至最 (选填“左”或“右”)端。闭合开关,发现电压表无示数,电流表有示数,其原因可能是定值电阻 。
(3)排除故障后,闭合开关,调节滑片P,当电压表示数为1.2V时,电流表示数如图丙所示,则此时通过定值电阻的电流为 A。调节滑动变阻器,继续进行实验,并将实验数据记录在表中。
数据序号
1
2
3
4
5
6
电压U/V
0.6
0.9
1.2
1.8
2.4
3
电流I/A
0.12
0.19
1.8
0.48
0.6
小州同学发现这些数据中有一组是明显错误的,跟其他数据的规律完全不同,可能是读取这组数据时粗心所引起的,分析时需要把它剔除掉。这组数据是第 (填序号)组。
(4)分析数据得出结论,在电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成 。
(5)小滨用电流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,设计了如图丁所示的电路图,电源电压未知且保持不变,实验操作如下:
①将滑动变阻器的滑片P移动到最右端b点,记录此时电流表示数为I1;
②将滑动变阻器的滑片P移动到最左端a点,记录此时电流表示数为I2;
③则Rx= (用已知和测出的物理量R0、I1、I2表示)。
【答案】(1)见上图;(2)断开;右;短路;(3)0.24;4;(4)正比;(5)
【解析】(1)在本实验中应将滑动变阻器串联接入电路,且根据题干要求滑动变阻器滑片向左移动时电流表示数变大,说明此时滑动变阻器接入电路的电阻减小,由此判断左下部分电阻接入电路,据此完成电路连接如下图所示:
;
(2)为了保护电路,在连接电路时,应就将开关断开且将滑动变阻器滑片置于阻值最大端,即最右端;
闭合开关,发现电流表有示数,说明电路是通路,而电压表无示数,说明可能的故障原因是与电压表并联部分电路出现了短路,即定值电阻短路;
(3)图丙电流表选用的是0~0.6A的小量程,对应的分度值为0.02A,读数为0.24A;
分析表格数据有:R1;R2;R3;R4;R5;R6;
据此分析只有根据第4次实验数据算出来的电阻阻值不同,因此可知第4组数据有误;
(4)分析表格数据可知,当电阻一定时,电阻两端的电压增大为原来的几倍,通过电阻的电流就增大为原来的几倍,由此可得出实验结论为:在电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比;
(5)①将滑动变阻器的滑片P移动到最右端b点,记录此时电流表示数为I1;
②将滑动变阻器的滑片P移动到最左端a点,记录此时电流表示作数为I2;
③在②中为RX的简单电路,由欧姆定律得电源电压:U=I2RX,
在①中,两电阻串联,由电阻的串联和欧姆定律得电源电压:U=I1(Rx+R0)
因电源电压不变,故:U=I1(Rx+R0)=I2RX,
解得Rx的表达式为:Rx。
21.(2026•江苏南京期末)小辉用如下器材测量小灯泡的电阻:待测小灯泡(额定电压为2.5V)、稳压电源3V、电流表、电压表、滑动变阻器、开关、导线若干。实验电路如图甲所示,根据实验数据描点连线绘制的小灯泡的I﹣U图像如图乙所示。
(1)请用笔画线代替导线,在图甲中完成实验电路的连接(要求滑片向左滑动时,电压表示数变小,导线不交叉)。
(2)为保证实验顺利进行,应选用规格为 (填选项字母)的滑动变阻器。
A.“10Ω 0.5A” B.“50Ω 0.5A” C.“10Ω 0.2A”
(3)若电路连接完整后闭合开关,发现小灯泡不亮,电流表有示数,电压表无示数,可能是小灯泡
(选填“断路”或“短路”)。
(4)排除故障后进行实验,当滑动变阻器的滑片位于某一位置时,电压表示数如图丙所示,为测量小灯泡正常发光时的电阻,应将滑片向 (选填“左”或“右”)移动。
(5)本实验进行多次测量的目的与下列实验中多次测量的目的相同的是 (填选项字母)。
A.测量定值电阻的阻值
B.用刻度尺测量铅笔的长度
C.探究电流与电压和电阻之间关系
(6)完成上述实验后,老师取走了电流表,让同学们用一个电压表和已知阻值的定值电阻R0设计电路,测量小灯泡正常发光时的电阻。某小组设计的实验电路图如图丁所示,操作过程如下:
①只闭合开关S电压表示数为U;
②闭合开关S、S1、S3,移动滑动变阻器滑片P,使电压表示数为U1,此时小灯泡正常发光;
③保持滑动变阻器滑片P的位置不变,断开开关S1,闭合开关S、S2、S3,此时电压表示数为U2,则小灯泡正常发光的电阻为RL= 。
【答案】(1)
;
(2)B;
(3)短路;
(4)右;
(5)C;
(6)。
【解析】(1)根据实验,电路是串联的,电压表并联在灯泡两端,滑动变阻器滑片向左移动时电压表示数减小,由串联电压规律可知,滑动变阻器两端电压会变大,根据串联分压原理可知,滑动变阻器接入电路阻值增大,因此接滑动变阻器右下接线柱可满足要求,实物连接如上图所示。
(2)据乙图可知,实验中灯泡两端电压最小为0.5V,滑动变阻器两端电压最大,由串联分压原理可知,滑动变阻器接入电路中的阻值最大,此时滑动变阻器两端电压为UP=U﹣ULmin=3V﹣0.5V=2.5V
此时电路中的电流为0.1A,滑动变阻器接入电路中的阻值为。故选B。
(3)电流表有示数,说明电路是通路,而电压表无示数,说明与电压表并联的小灯泡短路。
(4)由于电源电压只有3V,因此电压表选择的量程应为0~3V,分度值是0.1V,图丙中电压表示数为2.4V,为测量小灯泡正常发光的电阻,需要增大电压表示数至2.5V,需要减小滑动变阻器两端电压,由串联分压原理,应减小滑动变阻器接入电路中的阻值,因此应将滑片向右移动。
(5)本实验进行多次测量的目的是寻找普遍规律。
A.测量定值电阻的阻值进行多次测量的目的是求平均值,减小误差,故A不符合题意;
B.用刻度尺测量铅笔的长度进行多次测量的目的是求平均值,减小误差,故B不符合题意;
C.探究电流与电压和电阻之间关系多次测量的目的是找出普遍规律,故C符合题意。
故选C。
(6)只闭合S,电压表测电源电压,因此电源电压为U。闭合开关S、S1、S3,定值电阻R0被短路,小灯泡L与滑动变阻器R串联,电压表测小灯泡两端电压,调节滑动变阻器使小灯泡正常发光,此时电压表示数(小灯泡两端电压)为U1,则滑动变阻器此时的电压U滑=U﹣U1
再根据分压原理可知
可得滑动变阻器接入电路中的阻值①
断开开关S1,保持滑动变阻器滑片P的位置不变,闭合开关S、S2、S3,此时小灯泡被短路,定值电阻R0与滑动变阻器串联,电压表测定值电阻R0两端电压,此时为U2,则滑动变阻器此时的电压U滑'=U﹣U2,根据分压原理可知
则可求得滑动变阻器此时接入电路的阻值
由于滑动变阻器接入电路中的阻值不变,结合①式可求得小灯泡正常发光时的电阻。
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第十二章 欧姆定律 章节复习
【新教材北师大版】
【知识框架+知识精讲(6个知识归纳+6个题型)+课后作业】
模块二 知识精讲
知识归纳
【知识点1 不同物质导电性能】
1.导体
(1)定义:容易 的物体叫作导体。导体容易导电是因为其内部存在大量可以 的电荷。
(2)常见的导体: 、人体、大地、 、食盐水溶液、湿木等
2.绝缘体
(1)定义: 导电的物体叫作绝缘体。橡胶、塑料等绝缘体中,电子几乎都 附近不能自由移动,绝缘体就 。
(2)常见的绝缘体:干木、 、玻璃、塑料、油、陶瓷等。
3.半导体
(1)定义:导电性能介于导体和绝缘体之间的物质叫作半导体。
(2)常见半导体:锗、硅、砷化镓等;生活实例:芯片、LED灯、智能传感器等。
(3)特性:半导体的导电性能受压力、温度、光照、杂质等外部因素影响会发生 ,特别是杂质对其导电性能的影响 ,掺入杂质的种类和比例将直接影响半导体的 属性。
4.电阻
(1)导体对 阻碍作用的大小,用字母 来表示。导体对电流的阻碍作用越 ,导体的电阻就越 。
(2)电阻单位:在国际单位制中,电阻的基本单位是 ,简称欧,符号是 。
(3)电阻的换算:常用单位还有:千欧(kΩ)、兆欧(MΩ)。
1kΩ= Ω= Ω 1MΩ= Ω= Ω
5. 电阻器,电路中经常用到具有 一定电阻值 的电路元件——电阻器,也称定值电阻。
【例1】(2026•四川乐山中考真题)超导现象是指某些材料在温度降低到某个临界值时,电阻突然消失的现象;半导体材料的导电性能介于导体和绝缘体之间。关于超导体和半导体,下列说法中正确的是( )
A.超导体通电后会产生大量热量
B.超导技术可以用于磁悬浮列车
C.温度、光照等外界因素对半导体的导电性没有任何影响
D.利用半导体材料制成的LED灯,比相同亮度的白炽灯更耗能
【变式1-1】(2026•山东聊城期末)下列是半导体、超导体、纳米材料的主要特点及其应用的描述,其中描述超导体的是( )
A.在特定温度下电阻为零,可用于高效输电
B.电阻随温度升高而减小,常用于制造电子元件
C.具有极高的强度,广泛用于建筑材料
D.导电性能介于导体和绝缘体之间,用于制造集成电路
【变式1-2】(2026•江苏常州期中)如图所示,将玻璃管接入电路,探究盐水的导电性能与哪些因素有关,收集的实验数据如下表所示。下列说法错误的是( )
实验次序
1
2
3
4
5
6
7
8
盐水浓度
5%
10%
15%
15%
15%
15%
15%
15%
盐水液柱长度/cm
10
10
10
10
10
15
25
35
盐水温度/℃
16
16
16
25
35
35
35
35
灯泡亮度
逐渐变亮
逐渐变暗
A.实验中,通过小灯泡的亮度显示盐水的导电性能
B.通过3、4、5三次实验,可探究盐水的导电性能与盐水温度的关系
C.分析表中数据可知:第6次实验时,盐水的导电性能最强
D.为更精确显示盐水导电性能,可在原电路中串联一个电流表
【知识点2 影响导体电阻大小因素】
1.实验探究步骤:
(1)导体横截面积、长度相同情况下,比较不同 导体电阻大小;
(2)导体横截面积、材料相同情况下,比较不同 导体电阻大小;
(3)导体长度、材料相同情况下,比较不同 导体电阻大。
2.实验方法
(1) 法:探究某因素时,每次只改变一个因素,保持其他因素不变(如探究长度影响,需材料、横截面积、温度 )。
(2) 法:通过 (或灯泡亮度)间接反映电阻大小(电流越小→电阻 )。
3.实验结论:导体电阻是本身的性质,与 (导电性能)、 (越 电阻越大)、 (越 电阻越大)、 (金属导体温度越 电阻越大)有关。
4.导体电阻大小受温度影响情况的探究
(1)实验步骤:用酒精灯给细铁丝加热,铁丝温度逐渐升高并发红,电流表的 和小灯泡的 发生变化。
(2)导体电阻大小与温度高低有关,金属导体的电阻常随温度的升高而 。
5.超导体
(1)定义:当温度降低到一定程度时,导体的电阻变为 ,这种现象叫作 现象,发生超导现象导体叫作超导体。
(2)特性:超导体除了具有 电阻特性外,还具有 。
【例2】(2026·河北秦皇岛·期末)某小组探究电阻的大小与哪些因素有关。他们设计了如图所示的实验电路。电源电压不变,保持滑动变阻器滑片位置不变,分别将a、b、c、d四根电阻丝接入电路,得到表格所示的数据。
编号
长度/m
横截面积/mm2
材料
电流/A
a
0.5
0.4
锰铜合金
0.20
b
0.5
0.4
镍铬合金
0.16
c
0.5
0.2
镍铬合金
0.08
d
1.0
0.2
镍铬合金
0.04
(1)在MN间分别接入a、b电阻丝,探究的是电阻跟导体的 的关系;
(2)要探究电阻与长度的关系,可选择 (填编号)电阻丝进行实验;
(3)一个同学探究电阻与横截面积的关系时将电阻丝d接入电路,读出电流表示数,然后再将电阻丝d对折后接入电路中,发现电流表示数变大。据此,他得出结论:导体的横截面积越大,电阻越小。他的这种实验方法是 (选填“正确”或“错误”)的。
【变式2-1】(2026•江苏盐城期末)如图所示,在探究“影响电阻大小的因素”实验时,分别接入粗细相同的两根镍铬合金丝,下列说法错误的是( )
A.该实验也可用合适的小灯泡代替电流表判断电流强弱
B.该探究实验用到了控制变量法
C.接入长的合金丝时,电流表示数较小
D.导体的电阻越大,表明其对电流的阻碍作用越小
【变式2-2】(2026•湖北荆州期末)现代生产生活中需要各种各样的材料,下列说法正确的是( )
A.超导体是一种电阻几乎为零的材料,可以用于制作各种电热器的发热电阻
B.有些半导体材料对光比较敏感,可以用来制造光敏电阻
C.用半导体材料可以制成性能优良的输电导线
D.橡胶、铝、塑料都是很好的绝缘材料
【变式2-3】(2025•湖北中考)有横截面积相同的1.0m长的镍铬丝、0.8m长的锰铜丝和0.5m长的康铜丝各一根,小晶通过实验研究材料、长度对金属丝电阻的影响。其他器材有:干电池、开关、带夹子的导线若干、电流表、1m长的刻度尺。
(1)请用笔画线代替导线将图甲的实物电路连接完整。
长度/cm
60.0
40.0
20.0
……
电流/A
1.33
2.61
……
(2)要研究长度对电阻的影响,应选择 (填“同一”或“不同”)金属丝。当镍铬丝接入电路的长度为60.0cm时,电流表示数如图乙,读数为 A。改变长度并记录电流值填入上表,随着长度减小,电路中电流变 ,表明电阻变 。
(3)要研究材料对电阻的影响,可使上述三根金属丝接入电路的长度均为 m(填“0.4”“0.7”或“0.9”)。
(4)完成探究后,小晶将镍铬丝与小灯泡串联接入电路,模拟一个简易调光台灯。当观察到小灯泡变暗时,可推断镍铬丝接入电路的长度变 。
【知识点3 变阻器】
1. 变阻器
(1)原理:通过改变连入电路中的电阻丝的_ _来改变电阻。
(2)分类:常见的变阻器有 、 和 。
2. 滑动变阻器
(1)主要构造:滑动变阻器是用 _绕在绝缘管上制成的。
(2)铭牌所物理量的意义:例如某滑动变阻器的铭牌上标有“100Ω 1.5A”字样,其中“100Ω”表示 ,“1.5A”表示 。
(3)作用:改变连入电路的 ,改变电路中的电流,改变部分电路两端的 ,起到 _的作用。
(4)使用方法:
①应从电阻丝两端的两个接线柱和金属棒的两个接线柱各选一个 联在电路中,即“一上一下”;
②为了保护电路,在通电前应使滑动变阻器连入电路的阻值 。
3.变阻器
(1)原理:接入电路电阻值的 ,使用的是电阻箱
(2)使用:将两个接线柱连入电路,调节旋钮,读数时,将各旋钮对应指示点的示数 面板上标记的倍数,再将它们 ,就是此时电阻箱接入电路的电阻值。
4.电位器
(1)传统机械式电位器结构与工作原理,与实验室中的 基本相同。可分为合成膜电位器、线绕电位器等。
(2)数字电位器,在很小的空间上安放大量的微型定值电阻,再通过MOS管等控制元件模拟开关进行连接,可以将不同阻值的电阻接入电路实现变阻功能。
【例3】(2026•甘肃兰州期中)“乐思”小组在学习使用滑动变阻器的实验中,连接了如图所示的电路。下列分析正确的是( )
A.若M接A点,N接B点;闭合开关,滑片P向左移,灯泡变亮
B.若M接C点,N接B点,闭合开关前,滑片P应移动到最左端
C.若M接C点,N接B点,闭合开关,滑片P向右移,灯泡变暗
D.若M接C点,N接D点,闭合开关,滑片P向右移,灯泡变亮
【变式3-1】(2026•河北唐山期末)在E、F间接入滑动变阻器,闭合开关,当滑片P向左滑动时,灯泡变暗。下列四种接入方式,符合要求的是( )
A. B.
C. D.
【变式3-2】(2026•天津南开区期末)电位器实质是一种变阻器,图是电位器的结构和连入电路的示意图,A、B、C是接线柱。当滑片向A端旋转时,连入电路的电阻( )
A.变大 B.变小
C.不变 D.先变大后变小
【变式3-3】(2026•福建晋江市期中)在“用滑动变阻器改变小灯泡的亮度”的实验课上,老师给出的实验器材如图所示。闭合开关后,将滑片P向右滑动时,灯变亮,连入电路中的接线柱应是( )
A.A和B B.C和B C.A和D D.C和D
【知识点4 欧姆定律】
1.实验探究:电流与电压的关系
【实验目的】
探究电阻一定时,电流与电压的关系
【实验器材】
定值电阻、 、电流表、电压表、电源、开关、导线若干
【实验方法】
(1)控制变量法:保证导体的电阻不变,探究电流与电压的关系。
(2)调节滑动变阻器的方法来改变导体 。
【实验设计】
【实验过程及分析】
(1)按电路图连接电路,连接电路时,开关应断开;闭合开关前,滑动变阻器应置于 。
(2)检查电路无误后闭合开关,调节滑动变阻器的滑片,使定值电阻两端的电压成 地变化,如0.5V、1V、1.5V、2V等,读出电流表和电压表的示数,并填入记录表中。
R=10Ω(控制不变)
实验序号
1
2
3
4
5
电压U/V
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
电流I/A
0.05
0.10
0.15
0.20
0.25
(3)整理器材
(4)数据分析
用图像法处理实验数据,横轴和纵轴分别表示电压和电流,如图所示。
【实验结论】
(1)结论:电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成 。
(2)下面的两个错误的结论是:
①通过导体的电流与导体两端的电压成正比--漏掉了结论的前提条件。
②电阻一定时,导体两端的电压与导体中的电流成正比-弄错了结论的因果关系。
【注意事项】
(1)为了保护电路,避免电路元件被烧坏,闭合开关前应将滑动变阻器的滑片调到连入电路 。
(2)为了便于寻找通过定值电阻的电流与定值电阻两端电压的关系,要使定值电阻两端的电压成 变化。在调节过程中不要忘了观察电流表示数的变化,以免烧坏电流表。
(3)为了使实验结论具有普遍性,要 。
(4)滑动变阻器在本实验中的作用:①保护电路;② 。
2.实验探究:电流与电阻的关系
【实验目的】
探究电压一定时,电流与电阻的关系。
【实验器材】
若干不同阻值的 、滑动变阻器、电流表、电压表、电源、开关、导线若干。
【实验方法】
(1)控制变量法;
(2)调节滑动变阻器的滑片控制定值电阻 。
【实验设计】
【实验过程及分析】
(1)按电路图连接电路,连接电路时,开关应断开;闭合开关前,滑动变阻器应置于 。
(2)检查电路无误后闭合开关,调节滑动变阻器的滑片,控制 一定,读出电流表的示数,并记入表格中;断开开关,更换不同阻值的电阻,重复上述操作。
U=3V(控制不变)
实验序号
电阻/Ω
电流/A
1
5
0.6
2
10
0.30
3
15
0.20
(3)整理器材
(4)数据分析
用图像法处理实验数据,横轴和纵轴分别表示电阻和电流,如图所示。
【实验结论】
(1)结论:电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成 。
(2)下面的两个错误的结论是:
①通过导体的电流与导体的电阻成反比---漏掉了结论的前提条件。
②电压一定时,导体的电阻与导体中的电流成反比---弄错了结论的因果关系(电阻是导体本身的一种性质,与电流和电压 )。
【注意事项】
(1)为了保护电路,避免电路元件被烧坏,闭合开关前应将滑动变阻器的滑片调到连入电路 。
(2)为了使实验结论具有普遍性,要 。
(3)滑动变阻器在本实验中的作用:①保护电路;② 。
3.欧姆定律的内容:
导体中的电流,跟这段导体两端的电压成 ,跟这段导体的电阻成 。
4.欧姆定律的数学表达式:
其中,电流I的单位为安培(A),电压U的单位为伏特(V),电阻R的单位为欧姆(Ω)。
5.对欧姆定律的理解:
(1)欧姆定律体现的是纯电阻电路中电流、电压、电阻之间的关系:
①电阻一定时,通过导体的电流与电压成 ;
②电压一定时,通过导体的电流与电阻成 ;
(2)欧姆定律是一条关于电路中电流、电压、电阻间关系的实验定律;
(3)电阻是导体本身所具有的性质,与通过它的电流、两端的电压 ,其大小等于导体两端的电压与通过导体的电流之 ;
(4)运用I=U/R及变形公式时,I、U、R应既“同体”又“同时”;
①“同体性”: U、I、R必须是 的电压、电流、电阻的值;
②“同时性”: U、I、R必须是 的电压、电流、电阻的值;
③运算过程中,各量都要带 。
【例4】(2026•四川南充中考真题)某实验小组“探究电流与电阻的关系”时,发现实验室有滑动变阻器、电压为3V的电源、电流表、电压表、开关、导线若干,但只有5个阻值均为5Ω的定值电阻R,为了完成实验,小组做了如下方案。
(1)按图甲连接电路后,在a、b之间接入一个电阻R,滑片P置于最右端,闭合开关S;
(2)调节滑动变阻器,电压表示数达到2V时,记录此时a、b间的阻值及电流表的示数;
(3)逐个增加a、b之间电阻R串联的个数,重复步骤(2);
(4)a、b之间的电阻增大之后,闭合开关,滑动变阻器的滑片P应该 (选填“向左移动”“向右移动”或“不移动”);
(5)实验小组共测得五组实验数据,并在图乙的坐标系中描绘出I﹣R图像;由图像可得出的结论是 ;
(6)利用上述器材,你还可以用什么方法改变a、b间电阻的大小来完成本实验? 。(写出一条合理答案即可)
【例5】(2026•湖南长沙期末)在“探究电流与电压关系”的实验中,某同学设计了如图甲的实验电路图。
(1)请用笔画线代替导线,将图乙中的实物电路连接完整;
(2)正确连接好电路,闭合开关后,发现电流表示数为零,电压表示数为3V,电路存在的故障可能是 ;
(3)修复好电路,通过实验得到以下数据,其中第5组电压表示数如图丙所示,为 V;
实验次数
1
2
3
4
5
电压/V
1
1.5
2
2.5
电流/A
0.2
0.3
0.40
0.50
0.56
(4)根据以上数据,可得到结论: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 比。
【例6】(2026•四川绵阳期末)如图所示的电路中,电源电压恒定,R0和R1为定值电阻,R2为滑动变阻器。闭合开关S,将R2的滑片从最左端向右移动少许,则此过程中( )
A.电压表V1示数减小量大于电压表V2示数增加量
B.电压表V1示数减小量小于电压表V2示数增加量
C.电压表V1示数增加量大于电压表V2示数减小量
D.电压表V1示数增加量小于电压表V2示数减小量
【变式4-1】(2026•四川成都期末)如图所示,R1为定值电阻,R2为滑动变阻器,电源电压保持不变,闭合开关S,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.电流表示数变大,电压表V1示数变小
B.电流表示数变小,电压表V2示数变大
C.电压表V1与电流表示数的比值变大
D.电压表V2与电流表示数的比值变小
【变式4-2】(2026•山东菏泽期末)某班级在“探究电流与电压的关系”分组实验中,所用电源电压为3V,定值电阻R阻值为5Ω,滑动变阻器的规格为“20Ω 1A”,各仪器均完好。请完成下列问题:
实验次数
第1次
第2次
第3次
第4次
电压/V
0.5
1
1.2
2
电流/A
0.1
0.2
0.24
0.4
(1)用笔画线代替导线,将图甲电路连接完整,要求:滑动变阻器滑片P向右移动时电阻变大,导线不交叉;
(2)检查电路时,发现电流表指针如图乙所示,接下来正确的操作是 ;
(3)闭合开关进行实验,移动滑片P到某一位置,电压表的示数如图丙所示,示数为 V;
(4)一小组展示实验数据如表格所示,其他小组发现有一次实验数据是拼凑的,请你指出是第 次实验数据,依据是: ;
(5)分析表格中有效实验数据,初步得出:导体的电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成 。
【变式4-3】(2026•江苏淮安期末)小明用阻值为5Ω、10Ω、20Ω的三个定值电阻探究电流与电阻关系,电源电压为3V且保持不变。
(1)用笔画线代替导线,将图甲所示电路连接完整(要求滑动变阻器的滑片向右滑动时电流表示数变大)。
(2)连接电路时,开关应处于 状态。
(3)将5Ω的定值电阻接入电路,闭合开关,电流表无示数,电压表有示数,电路出现的故障是 。
(4)根据实验数据描绘电流与电阻的倒数关系图象,如图乙。由图象可知,电阻R两端的电压为 V。得出的结论是:电压一定时,电流与电阻成 比。
(5)本实验中滑动变阻器的作用是 。分析实验数据可知,本实验所选用的滑动变阻器的最大阻值应不小于 Ω。
【知识点5 测量导体电阻】
1.实验:用电压表、电流表测电阻
【实验目的】用电压表、电流表间接测电阻
【实验原理】
【实验器材】电源、电压表、电流表、 、开关、导线若干、待测电阻。
【实验设计】
【实验要求】
(1)写出你的实验步骤及实验数据记录表格;
(2)根据电路图连接电路,并进行测量;
(3)将测量的数据记录在自己设计的记录表中;
(4)根据测得的数据,利用 算出电阻值;
(5)多测几组数据,看看测得的电阻值是否一样。
【实验步骤】
(1)调节电流表、电压表的指针到 ;按电路图连接实物。调节滑动变阻器到阻值 ;
(2)闭合开关,调节滑动变阻器的滑片至适当位置,分别读出电流表的示数I、电压表的示数U,并记录在表格中;
(3)根据公式计算出R的值,并记录在表格中;
(4)调节滑动变阻器的滑片改变待测电阻中的 及两端的 ,再测几组数据,并计算R的值。
【实验记录表格】
测量次数
电压U/V
电流I/A
电阻R/Ω
电阻R的平均值/Ω
1
2
3
【注意事项】
(1)在连接电路前要调节电流表、电压表到 。
(2)连接电路时开关要断开,连接完电路要调节滑动变阻器到阻值 。
(3)连接好电路,在检查电路连接无误后要用开关试触,在确定电路完好后再闭合开关S。
(4)电压表和电流表要注意选择适当的量程,在无法确定所选量程时,应用 试触法选择量程。
(5)滑动变阻器在本实验中的作用:
①通过改变电路中的电阻,逐渐改变电路中的 和部分电路两端的 ;
②保护电路。
2.实验:用电压表、电流表测小灯泡的电阻
【实验目的】用电压表和电流表间接测量小灯泡的电阻
【实验原理】
【实验器材】
电源、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线若干、小灯泡。
【实验设计】
【实验要求】
(1)将实验中的定值电阻换成小灯泡,用同样的方法测定小灯泡的电阻。
(2)多测几组数据,根据实验数据分别计算出小灯泡的电阻,
(3)比较计算出的几个数值,看看每次算出的电阻的大小相同吗?有什么变化规律吗?
(4)如果出现的情况和测量定值电阻时不同,你如何解释?与同学交流一下。
【实验步骤】
(1)断开开关,连接电路
(2)接入电路的滑动变阻器调到最大
(3)闭合开关,调节R,读取并记录几组电流表、电压表数据(U≤U额)
(4)计算小灯泡阻值
【实验记录表格】
次数
电压U/V
电流I/A
灯泡亮度
电阻R/Ω
1
暗
2
较亮
3
亮
……
实验表明:小灯泡的电阻大小不同,其电阻随电压的增大而 。这是因为电压增大,小灯泡的温度升高,小灯泡的钨丝的电阻随温度的升高而 ,故多次测量得出小灯泡的电阻是不能求 减小误差。
【例7】(2026•贵州中考真题)实验室有多个标有“2.5V 0.3A”字样的小灯泡,为检验灯泡所标参数是否准确,小明决定用实验来检测。请根据他的实验过程回答下列问题:
(1)他连接了如图甲所示的电路,闭合开关前,从电源正极开始逐一检查电路各部分的连接情况,到虚线框部分时,应检查 与 之间是否接触良好。(写出一种答案即可)
(2)将其中一只灯泡L1接入电路,闭合开关并移动滑片,当电压表示数是2.5V时,电流表示数如图乙所示,则通过L1的电流是 A;换用另一只灯泡L2接入电路,重复上述操作,当电压表示数也是2.5V时,电流表示数是0.3A。由此可判断灯泡 (选填“L1”或“L2”)所标参数与实际有差异。
(3)为找到电流不同的原因,小明思考电阻也是影响电流大小的因素,因此将欧姆定律的公式变形为R= 计算出灯丝电阻。经计算,两灯在2.5V电压下工作时的电阻值差异较大,这可能是灯丝自身的 不同所致(写出一种答案即可)。
【例8】(2026•陕西西安期末)实验室里有一个标识不清的定值电阻,小高设计实验进行测量(电源电压为4V)。
(1)用笔画线代替导线,将图甲中的电路连接完整。要求滑片P向右移动时,电路中的电流变大;
(2)实验通过对电流和电压的测量,利用公式 计算得出电阻;
(3)连接电路过程中,开关处于 状态;
(4)闭合开关后,小高发现移动滑片过程中,电压表示数接近电源电压,电流表无示数,则电路的故障可能是 ;
(5)排除故障后再次实验,当滑动变阻器滑片位于某一位置时,电压表的示数为1.5V,电流表的示数如图乙所示,为 A;
(6)通过计算可以得出定值电阻的阻值为 Ω。接下来小高需要进行的操作是 ,以减小误差。
【变式5-1】(2026•河南郑州期末)小明用电流表和电压表测量未知电阻Rx的阻值,电源电压恒为3V。
(1)请你用笔画线表示导线,将图甲中的实物电路补充完整。(要求滑动变阻器的滑片向右移动时电路中的电流变小)
(2)小明按照(1)中的要求正确连接电路,在闭合开关前,滑动变阻器的滑片P应该移至 端。(选填“A”或“B”)
(3)小明闭合开关,将滑片移动到某位置时,电流表示数为0.18A,电压表示数如图乙所示为 V,则此次测量中,Rx的阻值为 Ω,接下来小明改变滑动变阻器滑片的位置,多测几组电压值和电流值,小明这样做的目的是 。
(4)请你帮助小明设计该实验的数据表格。
【变式5-2】(2026•广西南宁期中)小宁实验小组用如图甲所示的电路做“伏安法测量小灯泡电阻”的实验,小灯泡标有“3.8V”字样,电源由四节新的干电池组成。
电压U/V
2.2
3
3.5
4
4.5
电流I/A
0.5
0.42
0.38
0.34
0.32
(1)图甲中有一根导线没有连接,并用笔画线代替导线画出正确的连线(所画导线不能交叉)。
(2)电路连接正确后,闭合开关前应先将滑动变阻器的滑片调到最 (选填“左”或“右”)端。
(3)闭合开关,同学们移动滑片,发现电压表有示数,而电流表始终无示数,则可能出现的故障是小灯泡 。
(4)排除故障,闭合开关,移动滑片,直至小灯泡正常发光,电流表的示数如图乙所示,此时小灯泡的电阻为 Ω。
(5)小组同学通过移动滑动变阻器的滑片,测出多组电压值和对应的电流值,分析数据发现流过小灯泡的电流与其两端电压不成正比,原因是 。
(6)由于连线问题,另一实验小组同学也测出了多组数据,如表所示,他们发现与小宁小组的不相同,是因为 ,由表中数据可知,当电压表示数是 V时,小灯泡正常发光。
【知识点6 设计恒温电热杯】
1.敏感元件能敏锐地检测到某种物理、化学信息,通过一定的 将其转变为 。
2.电子设备用敏感元件来感知 ,可达到比人类感觉器官更加准确、迅速的效果,从而实现自动控制。
3.敏感元件命名:热敏、光敏、压敏、磁敏、气敏、湿敏元件等。。
4.光敏电阻
(1)概念:光敏电阻,是一种对光敏感的 。它的基本构成包括一个 材料。
(2)特点:这种材料在光的照射下,其电性能会发生改变。
2.设计温度显示系统
(1)热敏电阻把温度变化转化成 的变化,电阻值的变化可引起电路中 或 的变化。电压或电流的变化,显示 所检测出的温度变化。
3.制作电子测温装置
电子测温装置要实现温度检测、温度数字化显示、语音提示、复位等功能,需利用 。
4.根据需要进行整体考虑,进行相应的硬件和软件设计。设计时可先画出工作程序流程图。
【例9】】(2026•陕西渭南期末)如图1所示,电源电压恒为6V,R为热敏电阻,其阻值随温度变化如图2所示,R0是阻值为10Ω的定值电阻,闭合开关S,通过分析,下列说法错误的是( )
A.图1中的R0有保护电路的作用
B.温度升高时,电压表的示数会变小
C.温度为40℃时,电流表的示数为0.2A
D.温度降低时,电压表与电流表示数的比值变小
【变式6-1】(2026•湖南长沙期末)创新小组的同学设计了一款电子测温装置,其内部电路如图所示。电源电压恒为6V,定值电阻R=40Ω,Rt为热敏电阻,Rt阻值随温度t的变化关系如表所示,温度计是由量程为0~3V的电压表改装而成,闭合开关S。下列有关说法正确的是( )
t/℃
0
20
40
60
80
Rt/Ω
10
20
33
40
48
A.Rt两端电压越小,所测温度越高
B.所测温度越高,通过R的电流越大
C.此装置可测的最高温度为60℃
D.“0℃”应标在电压表改装前的零刻度线处
【变式6-1】(2026•黑龙江大庆期末)某测温模拟电路如图甲所示,温度表由量程为0~3V的电压表改装而成,电源电压为6V不变,定值电阻R的阻值为40Ω,热敏电阻Rt的阻值随温度t变化的关系如图乙所示。则当开关S闭合后,温度表不超量程的情况下,下列说法正确的是( )
A.Rt的阻值可以增大到50Ω
B.温度表的0℃应标在电压表零刻度处
C.减小电源电压,电路可测量的最高温度将减小
D.若电源电压增大3V,R增大40Ω,电路可测量的最高温度将不变
模块三 课后作业
一、单选题(共14题)
1.(2026•北京朝阳区期末)如图所示,下列物体中利用材料具有良好导电性的是( )
A.电工鞋的橡胶底 B.电线的金属线芯
C.开关的塑料按钮 D.导线外层的玻璃纤维
2.(2026•广西南宁期中)2025年我国突破12英寸碳化硅晶圆剥离技术,打破国外垄断助力新能源汽车芯片的发展,其中制成芯片的主要材料属于( )
A.半导体 B.导体 C.超导体 D.绝缘体
3.(2026•江苏苏州期末)在通常情况下,均属于导体的是( )
A.水银、蒸馏水、盐酸 B.钢尺、大地、食用油
C.橡胶、铁钉、陶瓷 D.人体、石墨、矿泉水
4.(2026•河北石家庄期中)下列关于电阻的说法,正确的是( )
A.电阻的单位是以安培命名的
B.导体通电时有电阻,断电后没电阻
C.通过导体的电流越小,电阻越大
D.电阻表示导体对电流的阻碍作用,与通过导体的电流和导体两端的电压无关
5.(2026•安徽蚌埠期末)如图甲所示,闭合开关后小灯泡不亮,用酒精灯灼烧玻璃,小灯泡逐渐亮起来;将玻璃更换为灯丝,如图乙所示,闭合开关后小灯泡发光,给灯丝加热,小灯泡逐渐变暗。基于上述实验现象,下列分析与推理合理的是( )
A.图甲说明绝缘体在任何外界条件下都能转化为导体
B.图乙中灯丝加热后灯泡变暗,是因为灯丝温度升高导致电源电压减小
C.对比两个实验可知,物质的导电能力仅由温度这一因素决定
D.对比两个实验可知,不同物质的电阻与温度的关联规律可能不同
6.(2026•湖南长沙期末)如图甲是利用电位器调节亮度的台灯。电位器的内部结构如图乙所示,a、b、c是三个接线柱,当旋钮带着滑片顺时针旋转时,灯逐渐变亮,则电位器的连接是( )
A.选择a、b接线柱且与灯泡串联 B.选择b、c接线柱且与灯泡串联
C.选择a、c接线柱且与灯泡并联 D.选择b、c接线柱且与灯泡并联
7.(2026•河北沧州期中)如图为某综合实践小组设计的调光台灯工作原理图,在电路图的M、N两点之间接入一个滑动变阻器,使滑片P向左移动时,灯泡的亮度变亮,则下列方法中正确的是( )
A.M接A,N接B B.M接C,N接D
C.M接B,N接D D.M接C,N接A
8.(2025•四川成都中考真题)小明利用如图甲所示的电路来测量R的阻值,电源电压为3V,R的阻值约为10Ω,闭合开关后,电压表指针的位置如图乙所示。对于该实验,下列说法正确的是( )
A.闭合开关前,滑动变阻器的滑片应移至a端
B.电流表的量程应该选择0∼3A
C.图乙中电压表的读数为2.3V
D.多次测量求平均值是为了让结论更具普遍性
9.(2026秋山东烟台期末)小明在放学回家的路上想起了之前学习过的如下电路图,下列说法错误的是( )
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”时,电路中R由5Ω换为10Ω,需把图中滑动变阻器滑片P向右移动
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,滑动变阻器都有保护电路的作用
10.(2026•北京石景山区期末)小石同学设计了几种单表测量灯泡L(额定电压为2.5V)正常发光时的电阻的电路图,如图所示,R是电阻箱、R0是定值电阻、R1是滑动变阻器,S是一个单刀双掷开关,电路不可拆分。其中符合要求的是( )
A. B.
C. D.
11.小乐想利用两块电流表和阻值已知的电阻R0测量未知电阻Rx的阻值。小乐选择了满足实验要求的电源、电流表A1和A2,并连接了如图所示的实验电路。闭合开关S1、S2,读出电流表A1的示数为I1,电流表A2的示数为I2。则下列四个Rx的表达式中正确的是( )
A. B.
C.R0 D.
12.(2025•福建中考真题)光照强度会影响花卉生长。图甲为光照强度过大时触发报警的电路,电源电压不变,R0为阻值可调的电阻箱,R为光敏电阻,其阻值随光照强度变化关系如图乙。当电流表示数大于某一值I0时触发报警,I0时的光照强度为警戒光照强度。闭合开关S,下列说法正确的是( )
A.R的阻值随光照强度增大而增大
B.增大R0阻值可增大警戒光照强度
C.R0一定时,光照强度越大,通过R0的电流越大
D.R0一定时,光照强度越大,电流表示数越小
二、填空题
13.(2026•山东泰州期末)如图甲所示,电阻箱的示数是 Ω;图乙为广泛使用的旋转式变阻器的结构图,它通过改变接入电路的 (长度/粗细/材料)改变电阻,从而改变电路中的电流。A、B、C为它的三个接线柱,P为旋钮触片。若将它放入电路,顺时针旋转旋钮能使灯泡的光变亮,则应将 接线柱(选填“A、B”、“B、C”或“A、C”)接入电路。
14.如图所示,玻璃体里面的导线不相连,当开关闭合时,电灯不亮,这说明此时玻璃体是 (选填“导体”、“绝缘体”、“半导体”);当给玻璃体加热至红炽状态,电灯发光,这说明电路变成 (选填“通路”、“断路”、“短路”)。比较这两个现象,说明了 。
15.(2026•甘肃兰州期末)物理兴趣小组想要设计一个模拟调光灯的电路。
(1)利用滑动变阻器设计了如图甲所示的电路,该电路是通过改变连入电路电阻丝的 来改变灯泡亮度的;
(2)利用电位器设计了如图乙所示的电路,增加电阻R0的作用是 。为了实现电位器顺时针转动时灯泡变亮,应该将A、B端与接线柱 (选填“1和2”“2和3”或“1和3”)相连;
(3)利用光敏电阻R和发光二极管设计了如图丙所示的智能调光电路,光敏电阻的阻值R随光照强度E的变化图像如图丁所示,可知随着光照强度的增强,R的阻值 (选填“增大”“减小”或“不变”)。光线变弱时,二极管的亮度会 (选填“变亮”“变暗”或“不变”);
(4)常见的LED灯,由发光二极管组成,是一种将电能主要转化为光能的发光器件。与白炽灯相比,LED灯的优点是 (写出一点即可)。
16.(2026•云南昆明期末)实验小组探究“电流与电压的关系”。
(1)实验前,他们设计了实验探究的思路:保持电阻不变,探究电流与电压的关系,物理上把这种研究方法叫 法。
(2)根据图甲的电路图连接电路时,开关应 。闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片移到 端(选填“A”或“B”)。
(3)检查图乙,发现有一根导线接错,请在这根导线上打“×”,并画出正确接法,且导线不交叉。
(4)正确连接电路后,闭合开关,移动滑片,记录第1组电压表和电流表的示数后,为完成后续实验,应逐渐将滑片向 端移动(选填“A”或“B”),数据记录如表。其中第3次实验时电流表的示数如图丙所示,读数为 A。
次数
1
2
3
4
5
电压U/V
0.8
1.0
1.2
1.4
1.6
电流I/A
0.08
0.10
0.14
0.16
(5)分析实验数据可得结论:当导体的电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成 。
(6)某同学用小灯泡代替电阻重复上述实验,发现无法得出(5)中的结论,原因是 。
17.小明为测量额定电压为2.5V的小灯泡的电阻,进行了以下实验。
(1)他连接了如图甲所示的部分实验电路,请用笔画线代替导线,将实验电路连接完整。
(2)连接电路时,开关应处于 状态,闭合开关S前,应将滑动变阻器的滑片P移至 (填“A”或“B”)端。
(3)小明连接好实验电路。闭合开关S,发现小灯泡不发光。电流表、电压表均有示数,接下来最合理的操作是 (填字母)。
A.检查滑动变阻器是否断路
B.移动滑动变阻器的滑片,观察小灯泡是否发光
C.检查小灯泡与灯座是否接触良好
(4)小明在某次实验时发现电压表的示数为2.0V,为使小灯泡正常发光,他应将滑片P向 (填“A”或“B”)端移动。
(5)当小灯泡正常发光时,电流表的示数如图乙所示,为 A,则小灯泡正常发光时的电阻为 Ω。(结果保留一位小数)
【专题】欧姆定律;分析、综合能力.
18.(2026•福建金华期末)阅读短文,回答问题。
温度传感器
如图1为某型号的温度传感器,其主要由温度检测模块和信号处理模块组成。
温度检测模块是温度传感器的核心部分,其内部由高灵敏度热敏电阻和电源等部件组成电路。热敏电阻能快速感知环境温度变化,并将其转化成电信号。当被测物体温度升高时,热敏电阻变小,温度检测模块输出的电压随之变大。
热敏电阻阻值随温度升高而减小的,称为负温度系数热敏电阻;热敏电阻阻值随温度升高而增大的,称为正温度系数热敏电阻。
(1)文中的温度传感器中,温度检测模块用的是 温度系数的热敏电阻。
(2)传感器是将非电学量转化为电学量的装置。文中温度检测模块是将非电学量的温度转化成电学量 。
A.电阻 B.电压 C.电流 D.电功率
(3)若温度检测模块内部电路由热敏电阻(Rt)、定值电阻(R0)和开关组成,它们以一定的方式连接后接到电源上。请在图2方框中画出完整电路。要求:在图中注明热敏电阻(Rt)和定值电阻(R0),并将信号输出的两根线正确接入电路中。图中电源已画出。
(4)在(3)的电路中,通常通过改变定值电阻(R0)的阻值对温度检测模块精度进行校准。若某温度温度传感器测量值比真实值大,应 定值电阻。
(5)若文中温度检测模块内部电路热敏电阻随温度变化Rt﹣t图像如图3所示,则其输出电学信号随温度变化图像是以下的图 。
19.小明同学在“探究电流与电阻的关系”实验中,连接了如图甲所示的电路,其中电源电压恒定不变,滑动变阻器的规格为“20Ω,1A”,选用的三个定值电阻阻值分别为5Ω、10Ω、20Ω。
(1)在连接电路的过程中,开关应处于 状态。
(2)分别将5Ω、10Ω的定值电阻接入电路,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,两次实验均使电压表示数为1.2V,记下每次对应的电流表示数。
(3)断开开关,将滑片移到滑动变阻器的阻值最大处,接入20Ω的定值电阻进行第三次实验,闭合开关,电压表示数如图乙,小明分析之后发现无法将电压表示数调至1.2V,但可以求出电源电压为 V。
(4)为了使电压表示数仍为1.2V,顺利完成第三次实验,如果只更换滑动变阻器,应选取最大阻值不小于 Ω的滑动变阻器。
(5)更换合适的滑动变阻器后继续实验,根据实验数据绘制图象如图丙所示,分析图象可得:导体两端的电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成 比。
20.(2026•山东滨州期末)某兴趣小组设计了图甲所示电路进行”探究电流与电压的关系”实验。
(1)请用笔画线代替导线将图乙电路连接完整,要求滑动变阻器滑片向左移动时电流表示数变大。
(2)连接电路时,开关应处于 状态。把某定值电阻接入电路,将滑动变阻器的滑片调至最 (选填“左”或“右”)端。闭合开关,发现电压表无示数,电流表有示数,其原因可能是定值电阻 。
(3)排除故障后,闭合开关,调节滑片P,当电压表示数为1.2V时,电流表示数如图丙所示,则此时通过定值电阻的电流为 A。调节滑动变阻器,继续进行实验,并将实验数据记录在表中。
数据序号
1
2
3
4
5
6
电压U/V
0.6
0.9
1.2
1.8
2.4
3
电流I/A
0.12
0.19
1.8
0.48
0.6
小州同学发现这些数据中有一组是明显错误的,跟其他数据的规律完全不同,可能是读取这组数据时粗心所引起的,分析时需要把它剔除掉。这组数据是第 (填序号)组。
(4)分析数据得出结论,在电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成 。
(5)小滨用电流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,设计了如图丁所示的电路图,电源电压未知且保持不变,实验操作如下:
①将滑动变阻器的滑片P移动到最右端b点,记录此时电流表示数为I1;
②将滑动变阻器的滑片P移动到最左端a点,记录此时电流表示数为I2;
③则Rx= (用已知和测出的物理量R0、I1、I2表示)。
21.(2026•江苏南京期末)小辉用如下器材测量小灯泡的电阻:待测小灯泡(额定电压为2.5V)、稳压电源3V、电流表、电压表、滑动变阻器、开关、导线若干。实验电路如图甲所示,根据实验数据描点连线绘制的小灯泡的I﹣U图像如图乙所示。
(1)请用笔画线代替导线,在图甲中完成实验电路的连接(要求滑片向左滑动时,电压表示数变小,导线不交叉)。
(2)为保证实验顺利进行,应选用规格为 (填选项字母)的滑动变阻器。
A.“10Ω 0.5A” B.“50Ω 0.5A” C.“10Ω 0.2A”
(3)若电路连接完整后闭合开关,发现小灯泡不亮,电流表有示数,电压表无示数,可能是小灯泡
(选填“断路”或“短路”)。
(4)排除故障后进行实验,当滑动变阻器的滑片位于某一位置时,电压表示数如图丙所示,为测量小灯泡正常发光时的电阻,应将滑片向 (选填“左”或“右”)移动。
(5)本实验进行多次测量的目的与下列实验中多次测量的目的相同的是 (填选项字母)。
A.测量定值电阻的阻值
B.用刻度尺测量铅笔的长度
C.探究电流与电压和电阻之间关系
(6)完成上述实验后,老师取走了电流表,让同学们用一个电压表和已知阻值的定值电阻R0设计电路,测量小灯泡正常发光时的电阻。某小组设计的实验电路图如图丁所示,操作过程如下:
①只闭合开关S电压表示数为U;
②闭合开关S、S1、S3,移动滑动变阻器滑片P,使电压表示数为U1,此时小灯泡正常发光;
③保持滑动变阻器滑片P的位置不变,断开开关S1,闭合开关S、S2、S3,此时电压表示数为U2,则小灯泡正常发光的电阻为RL= 。
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