12.5《测量导体的电阻》学科素养同步分层练习设计(基础版)2026-2027学年 初中物理九年级上册(北师郭玉英新教材)
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摘要:
**基本信息**
《测量导体的电阻》初中物理九年级上册同步分层练习(基础版),以“基础巩固+素养进阶”为特色,通过梯度化题型设计,覆盖电路分析、欧姆定律应用等核心知识点,融合物理观念与科学探究能力培养。
**分层设计**
|层次|知识覆盖|设计特色|
|----|----------|----------|
|基础层|串并联电路识别、欧姆定律直接应用|选择题结合电子体重秤等生活情境,填空题聚焦基本仪器读数,强化物理观念|
|进阶层|动态电路分析、实验操作规范|作图题考查电路连接,实验题涉及伏安法测电阻步骤,培养科学探究能力|
|提升层|综合电路计算、方案设计评估|综合题结合热敏电阻特性分析,需运用科学思维进行数据处理与误差分析|
内容正文:
12.5《测量导体的电阻》学科素养同步分层练习设计(基础版) 初中物理九年级上册(北师郭玉英新教材)
一、选择题
1.如图是电子体重秤的简化电路图,虚线框内是两不同电阻,R0是定值电阻,R2是压敏电阻且阻值随压力的增大而减小。当所称的体重增大时,电压表改装而成的体重显示器示数也增大,则( )
A.虚线框1内接的是定值电阻R0 B.虚线框2内接的是定值电阻R0
C.电路中的电流变小 D.此电路是并联电路
【答案】A
【知识点】串联电路和并联电路的辨别;电压的测量及电压表的使用;串联电路的电压规律;电路的动态分析
【解析】【解答】体重秤压力增加,压敏电阻的阻值减小,根据串联分压可知,其两端电压减小,所以定值电阻两端电压增加,分析可知1为定值电阻,2为压敏电阻,此电路为串联电路,电路中电流增加,故A正确,BCD错误;
综上选A。
【分析】1、串联分压:用电器串联时,其两端的电压和电阻成正比,
2、串联电路的电路规律:串联电路,电流处处相等,电源的电压为用电器电压之和,总电阻为用电器电阻之和;
3、电压表与待测用电器并联测量电压,电流表串联测量用电器电流,根据欧姆定律U=IR计算用电器的电流和电阻以及电压。
2.小文用等效思想测电阻Rx的阻值,电路如图,其中R2是可调节且可直接读数的电阻箱。测量步骤如下,其中有错误的步骤是( )
A.闭合S1和S2前,为保护电路,把R1和R2的阻值都调到最大
B.闭合S1,将S2接到a点,适当调节滑片P的位置,记下电流表示数I
C.闭合S1,将S2接到b点,适当调节滑片P和电阻箱R2的阻值,使电流表示数仍为I
D.记录此时电阻箱连入电路的阻值R2,则未知电阻Rx的阻值Rx=R2
【答案】C
【知识点】伏安法测电阻的探究实验
【解析】【解答】本题的核心为记录电流的数据,当电流表示数相同时,通过电阻箱的示数,来显示未知电阻,实验的主要步骤有:(1)为保护电路,闭合S1和S2前,把R1和R2的阻值都调到最大; (2)闭合S1,将S2接到a点,适当调节滑片P的位置,记下电流表示数I; (3)闭合S1,将S2接到b点,仅调节调节电阻箱R2的阻值,保持变阻器电阻不变,使电流表示数仍为I; (4)记录此时电阻箱连入电路的阻值R2,Rx=R2,故C错误,符合题意,ABD正确,不符合题意。
故选C。
【分析】1、使用电阻箱测量未知电阻的电阻,核心思想为等效代替法,即通过调节电阻箱电阻,使得电路的电流和接未知电阻的电路电流相同。
2、电路连接的基本操作:连接电路时,为保护电路开关应断开,变阻器调节至最大阻值处,对电表进行试触,根据电表偏转角度选择合适的电表量程;同时电表的正负极接线柱要符合电流的正进负出。
3.“问天”兴趣小组设计的一种电子计重器的电路原理如图所示,M、N均为金属板,N固定不动,电源电压保持不变。要求:当体重增大时,计重器的示数也增大。下列说法合理的是( )
A.当计重器上物体质量越大时,滑动变阻器接入电路中的阻值越小
B.当计重器上物体质量越大时,电流表的示数越大
C.电压表示数的变化可间接反映体重的变化
D.当计重器上物体质量越小时,电阻R0的功率越小
【答案】C
【知识点】串联电路的电流规律;串联电路的电压规律;欧姆定律及其应用;电路的动态分析
【解析】【解答】ABC、体重增加,接入电路电阻较大,跟串联分压可知,此时变阻器两端电压增加,电压表示数增加,结合欧姆定律计算可知,电源电压不变,电阻增加,所以电流减小,故AB错误,C正确;
D、质量越小,变阻器电阻越小,此时电路的电流增加, 根据P=I2R可知, 电阻R0的功率越大,故D错误。
综上选C。
【分析】1、串联分压:用电器串联时,其两端的电压和电阻成正比;
2、串联电路的电路规律:串联电路,电流处处相等,电源的电压为用电器电压之和,总电阻为用电器电阻之和;
3、电压表与待测用电器并联测量电压,电流表串联测量用电器电流,根据欧姆定律U=IR计算用电器的电流和电阻以及电压。
4.将灯泡、毫安培计、电池等电路元件连接成如图所示的电路装置,已知毫安培计、的读数分别为、,则毫安培计的读数最接近下列何者?( )
A. B. C. D.
【答案】B
【知识点】并联电路的电流规律;电路的动态分析
【解析】【解答】A、并联支路电流差值为 500mA-300mA=200mA,并非干路电流,故 A 错误;
B、两个支路电表与灯泡并联分流,A3测电路总电流,数值与 A1读数接近,最接近 500mA,故 B 正确;
C、直接相加 800mA 忽略电表自身分流规律,不符合电路实际,故 C 错误;
D、1000mA 严重偏离电路电流逻辑,不符合并联电路电流规律,故 D 错误;
故答案为:B。
【分析】A、考查并联电路电流规律,不能直接用两支路电流差值作为干路电流;
B、考查电表内阻分流特点,毫安表自身有内阻,并联后干路电流与主干道电表读数相近;
C、考查并联电路电流逻辑,不能盲目将两支路示数相加得到干路电流;
D、考查电路整体电流分析,结合元件内阻判断干路电流合理范围。
5.如图所示的电路中,电源两端的电压保持不变。闭合开关,调节两个滑动变阻器的滑片至某位置时,甲、乙电流表的示数分别为I1、I2,且 调节滑片,使R1接入电路的阻值减小10Ω,R2接入电路的阻值增大20Ω,此时甲、乙电流表的示数分别为I甲'、 I乙'。若. 则I甲': I甲可能为
A.8:7 B.4:3 C.2:1 D.3:1
【答案】C
【知识点】欧姆定律及其应用;电路的动态分析
【解析】【解答】由图可知,两个变阻器并联,电流表甲测量R1的电流,电流表乙测量干路电流。结合并联电路电流规律计算可知,结合欧姆定律计算可知,由欧姆定律计算可知,第二次通过变阻器的电流分别为,,由并联电路电流规律计算可知第二次电流表乙示数:,第一次电流表乙的示数,所以,解得R2=10Ω,或者R2=80Ω,则R1=20Ω,或者R2=160Ω,或者,故C正确,ABD错误;
故选C。
【分析】1、并联电路规律:并联电路电压相等、支路电流之和为干路电流;
2、串联电路的电路规律:串联电路,电流处处相等,电源的电压为用电器电压之和,总电阻为用电器电阻之和;
3、电压表与待测用电器并联测量电压,电流表串联测量用电器电流,根据欧姆定律U=IR计算用电器的电流和电阻以及电压;
4、结合分析1、2、3计算可知两次通过变阻器的电流值,结合欧姆定律、并联电路规律计算可知I甲': I甲。
6.如图甲所示,电源电压恒定,R1是定值电阻,R2是滑动变阻器,闭合开关S,移动滑动变阻器的滑片P,从B端至A端的过程中,两电压表示数随电流表示数变化的图象如图乙所示,则
A.电源电压为20V
B.整个电路的最大功率为14.4W
C.滑动变阻器的最大阻值为10Ω
D.EF是V1表示数随A表示数变化的图象
【答案】B
【知识点】电路的动态分析
【解析】【解答】ABD、由图甲可知,电阻R1和R2串联,电流表测电路中电流,电压 表V1测R1 两端电压,电压表V2测R2两端电压。
滑片P从 B 到 A 时,R2 接入电阻减小,总电阻减小,电流 I 增大:
电压表V1(R1 电压):U1=IR1,随电流增大而增大(对应图乙中 MN 线)。
电压表V2(R2 电压):U2=U−U1,随电流增大而减小(对应图乙中 EF 线)。
由此可知,乙图中MN是R1的U-I图象,EF是R2的U-I图象(即EF是V2表示数随A表示数变化的图象);
滑片在A点时滑动变阻器的电阻最小,此时电阻R1两端电压等于电源电压,由乙图可知,此时电流最大为:IB=1.2A,故可得电源电压为
U=U1=12V;
由P=UI可知,此时电路中电功率最大为:P=UI=12V1.2A=14.4W,故AD错误,B正确;
C、当滑片在B点时滑动变阻器的电阻最大,由图乙可知,此时电路中电流最小为IB=0.4A,滑动变阻器两端的电压为:U2B=8V, 故滑动变阻器的最大电阻为: R2大=;故C错误。
故选:B。
【分析】(1)由甲图可知,滑片P从B点滑到A点的过程中,变阻器连入电路的电阻变小,电路中的电流变大;根据串联分压原理可知,滑动变阻器R2两端的电压变小;由于电源电压不变,则R1两端的电压变大;由此可知,对于R2:通过的电流随两端电压的减小而增大;对于R1:通过的电流随两端电压的增大而增大;据此判断乙图象中两图线各是哪个电阻的电流与电压图线;
(2)根据串联电路的电压特点得出滑片P在B和A点的电压之和即为电源电压;
(3)由图象找出电阻最大时的电压和电流算出滑动变阻器的最大电阻。
二、多选题
7.如图是一种自动测定油箱内油面高度的装置,R加是滑动变阻器,它的金属滑片连在杠杆的一端,当油箱内液面升高时,油量表的示数变大,此时
A.R2接入电路的阻值变小 B.应用电流表作油量表
C.电压表示数变大 D.电压表与电流表的比值变大
【答案】A,B
【知识点】欧姆定律及其应用;电路的动态分析
【解析】【解答】图中,油箱内液面升高时,浮标上升,滑片向下移,R2接入电路中的电阻减小,电路中的电流变大,根据U=IR,定值电阻R1分压变大,R2分压减小,电压表示数减小;根据油箱液面升高时,油量表的示数变大,则电流表是油量表;电压表和电流表示数的比值是R2的取值,由于R2减小,则比值减小,AB符合题意,CD不符合题意。
故选AB。
【分析】在串联电路中,电阻减小,电路中的电流变大,减小的电阻分压减小,根据电表变化,判断油量表的位置。
8.如图所示的电路中,电源电压保持不变,R为定值电阻。闭合开关。向左滑动滑片P,列说法中正确的是( )
A.电流表示数变大 B.电流表示数变小
C.电压表示数变大 D.电压表示数变小
【答案】A,C
【知识点】滑动变阻器的原理及其使用;欧姆定律及其应用;电路的动态分析
【解析】【解答】由图可知,两个电阻串联,电压表并联在定值电阻两端,测量电阻R的两端电压,向左滑动滑片P时,变阻器接入阻值变小,电源电压不变,根据欧姆定律计算可知电路电流变大,根据串联分压可知电阻R的两端电压变大,即电压表示数变大;故AC正确、BD错误。
故选AC。
【分析】串联电路的电路规律:串联电路,电流处处相等,电源的电压为用电器电压之和,总电阻为用电器电阻之和;
串联分压:用电器串联时,其两端的电压和电阻成正比。
三、填空题
9. 如图所示为小明自制的一种测定风速的装置。当有风吹过探头时,由于探头上、下表面空气流速不同,产生上下表面的压强差,探头带动滑片 P 上下移动。当风速减小时,滑片 P 向 ( 选填“上”或“下”)移动,若将电压表改装为测定风速大小的仪表,要求风速增大时,电压表示数变大,则电压表应并联在 (选填“R1 ”或“R2 ”)的两端。
【答案】上;R2
【知识点】流体压强与流速的关系;电压的测量及电压表的使用;串联电路的电压规律;电路的动态分析
【解析】【解答】当风速减小时,压强差减小,所以滑片P向下移动,风速增大时,变阻器电阻减小,根据串联分压可知,定值电阻电压增加,所以电压表并联在R2两端。
【分析】串联分压:用电器串联时,其两端的电压和电阻成正比;
电路动态分析:变阻器是通过改变接入电路的电阻长度进而改变电路的电流和电压,本题中当风速减小时,压强差减小,所以滑片P向下移动,当风速增大时,滑片P向上移动。
10.小庆连接了如图甲所示的实验电路,测量电阻的阻值。闭合开关S,调节滑动变阻器的滑片P后,观察到电压表的示数为2V,电流表的示数如图乙所示,电流表的示数为 A,依据公式 可计算出待测电阻的阻值为 。
【答案】0.5;;4
【知识点】电流的测量及电流表的使用;欧姆定律及其应用;伏安法测电阻的探究实验
【解析】【解答】[1]电流表使用0~0.6A量程,分度值0.02A,指针在0.4A后第5小格,示数为0.4A+0.02A×5=0.5A,故1空填0.5;
[2][3]测量电阻的原理是欧姆定律根据公式的变形式可得,的阻值,故2空填,3空填4;
【分析】(1)解题关键是正确读取电表示数,并利用欧姆定律计算电阻;
突破点是先确定电流表量程和分度值,再代入公式计算;
(2)易错点是电流表读数时看错量程或分度值,或忘记欧姆定律公式的正确写法。
四、作图题
11.如图所示,为一身高测量仪的电路图,请在两个方框内分别选填:“电流表”或“电压表或“定值电阻”的符号,要求被测人身高变高时电表的示数增大。
【答案】
【知识点】电压的测量及电压表的使用;电路的动态分析
【解析】【解答】为了保护电路,电路中串联一个定值电阻,则下面的方框中是定值电阻。中间方框与滑动变阻器并联,应该为电压表,且当身高变高时,滑动变阻器的滑片向上滑动,滑动变阻器接入电路中的电阻变大,根据串联分压规律,电阻越大分压越大,滑动变阻器两端的电压增大,即电压表示数增大,符合题目要求,如图所示:
【分析】在有滑动变阻器的电路中,串联定值电阻,可以保护电路;电压表和所测量的位置并联。
12.如图所示,请用笔画线代替导线,将“伏安法”测电阻实验电路连接完整。(要求:滑动变阻器滑片P向右滑动,电压表的示数增大)
【答案】
【知识点】伏安法测电阻的探究实验
【解析】【解答】滑动变阻器滑片向右移动时,电压表的示数增大,根据串联分压可知,此时变阻器电阻减小,所以滑动变阻器应接右下方的接线柱,如图所示:
【分析】串联分压:用电器串联时,其两端的电压和电阻成正比。
五、实验探究题
13.小华和小明做“用电流表、电压表测量电阻”的实验。他们选用的器材有:电源(电压为6.0V,保持不变)、待测电阻、滑动变阻器、电流表、电压表、开关、导线若干。他们将电源、待测电阻、滑动变阻器串联,在电路中并联电压表,并将变阻器滑片移至一端,使变阻器接入电路的阻值最大。
(1)小明闭合开关后,将变阻器滑片向另一端移动的过程中,观察到电压表示数的最小值为1.0V,电流表示数的最小值为0.10A,实验中部分数据如表所示。
实验序号
电压表示数/V
电流表示数/A
待测电阻阻值/Ω
1
2
1.9
0.18
3
2.9
0.28
4
实验室提供的变阻器规格有:“100Ω 1.5A”、“50Ω 1.5A”、“20Ω 1.5A”
请分析并计算说明小明选用的变阻器规格: ;计算实验序号 2中待测电阻阻值 。
(2)小华正确串联电路,闭合开关后,将变阻器滑片向另一端移动的过程中,观察到电流表示数一直在变化(滑动过程中,电路中的电流未超过电流表量程),而电压表示数始终不变,且均不为零。现不确定电路中元件是否有故障,请画出小华可能连接的电路图。若电路中元件均完好,写出电压表示数;若电路中存在元件故障,标出故障的元件并写出故障。
【答案】(1)3次实验分析可知,;分析可知,定值电阻为10.28Ω,当电流最小,电路电阻最大,最大为,所以变阻器电阻最大值应该大于等于R总-R定=60Ω-10.28Ω=49.72Ω;100Ω的变阻器调节范围过大,所以选择50Ω 1.5A。;10.5
(2)无故障,示数为6V
【知识点】伏安法测电阻的探究实验
【解析】【解答】(1)据3次实验分析可知,;分析可知,定值电阻为10.28Ω,当电流最小,电路电阻最大,最大为,所以变阻器电阻最大值应该大于等于R总-R定=60Ω-10.28Ω=49.72Ω;100Ω的变阻器调节范围过大,所以选择50Ω 1.5A。
(2)滑片移动电流持续变化(变阻器通路),电压表示数始终不变且不为 0,所以电压表直接并联在电源两端(元件完好,无故障),作图如下,电压表示数为6V,电路无故障。
【分析】1、伏安法测电阻:电压表并联待测电阻两侧测量待测电阻的电压U,电流表串联在电路中测量待测电阻的电流I,根据欧姆定律R=U/I计算待测电阻的阻值。
2、电路动态分析:变阻器是通过改变接入电路的电阻长度进而改变电路的电流和电压,当变阻器滑片时,接入电路中的阻值变化,导致电路中的电流变化,电阻的电压示数变化,根据欧姆定律多次计算电阻,求解平均值。
3、电压表并联在电源两端,示数不变。
14. 如图是测量额定电压为2.5V的小灯泡电阻的实验电路。
(1)连接电路时,开关应处于 状态;
(2)请你用笔画线表示导线将电路连接完整 ;
(3)为了测量小灯泡正常工作时的电阻,小星在调节滑动变阻器时,应该通过观察____(选填序号)来判断小灯泡是否正常工作;
A.灯泡亮度 B.电压表示数 C.电流表示数
(4)小灯泡正常发光后,调节滑动变阻器,让电压逐次下调,灯泡变暗直至完全不发光,测量的数据如下表所示。检查小星的数据表,你认为第 次实验的数据存在明显错误。
实验次数
1
2
3
4
5
6
7
电压U/V
2.5
2.1
1.7
1.3
0.9
0.5
0.1
电流I/A
0.28
0.26
0.24
0.21
0.9
0.16
0.05
小灯泡的电阻R/Ω
8.9
8.1
7.1
6.2
1
3.1
2
【答案】(1)断开
(2)
(3)B
(4)5
【知识点】伏安法测电阻的探究实验
【解析】【解答】(1)连接电路时,为了确保用电器的安全,开关处于断开状态;
(2)电压表连接在用电器两端,据此作图:
(3)灯泡的额定电压为2.5V,所以判断灯泡正常发光可以通过其电压是否为2.5V,进行判断,其余通过亮度灯方法判断,均不精确,B正确,AC错误。
综上选B。
(4)随着电压和电流的增加,灯泡的电阻逐渐变大,所以5组数据有明显错误;
【分析】1、电路连接的基本操作:连接电路时,为保护电路开关应断开,变阻器调节至最大阻值处,对电表进行试触,根据电表偏转角度选择合适的电表量程;同时电表的正负极接线柱要符合电流的正进负出;
2、电流表、电压表的连接:电流表与待测原件串联;电压表的与待测原件并联,连接过程需要电流正极流入负极流出,同时选择合适的量程。
六、综合题
15.实践活动中,某小组设计了一个水温测量装置,原理图如图甲所示。电路中电源电压为15 V,定值电阻的电阻R0为10 Ω,电压表的测量范围为0~15 V,电流表的测量范围为0~0.6A,热敏电阻的电阻R1与温度t的关系如图乙所示。
(1)热敏电阻的电阻R1随温度的升高而 (填“增大”或“减小”)。
(2)测量水温时,当电压表示数为10 V时,电流表示数为0.5A,则此时水温是多少?
(3)该装置能测量的最高水温是多少?
(4)为提高该装置能测量的最高水温,该小组设计了两个方案。
甲方案:其他条件不变,适当减小电源电压;
乙方案:其他条件不变,适当减小定值电阻的电阻.
请选择一个你认为可行的方案,并说明理由。
【答案】(1)减小
(2)此时热敏电阻的电阻
由图乙可得,此时水温为40℃
(3)当电流表示数达到0.6A时,该装置测出的水温达到最高
此时定值电阻两端的电压
热敏电阻两端的电压
热敏电阻的电阻
由图乙可得,该装置能测量的最高水温为50℃
(4)甲方案是可行的。
理由:若测量的最高水温升高,则热敏电阻的电阻R1会变小,定值电阻的电阻R0不变,根据欧姆定律和串联电路知识,适当减小电源电压,可保持电路中的最大电流为0.6 A 不变。
【知识点】串联电路的电压规律;欧姆定律及其应用;电路的动态分析
【解析】【解答】(1)据图可知,热敏电阻的随着随着温度的增加而减小;
【分析】(1)据图分析热敏电阻随温度变化时,电阻的变化情况;
(2)结合欧姆定律计算 当电压表示数为10 V时,电流表示数为0.5A ,热敏电阻的阻值,结合图中数据,分析此时水温;
(3)当电流表示数达到0.6A时,此时定值电阻两端的电压 ,结合串联电路电压规律计算热敏电阻两端的电压 ,同理计算热敏电阻的电阻 ,由图乙可得,该装置能测量的最高水温;
(4)甲方案是可行的。
测量的最高水温升高,R1变小,定值电阻的电阻R0不变,适当减小电源电压,可保持电路中的最大电流为0.6 A 不变。
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12.5《测量导体的电阻》学科素养同步分层练习设计(基础版) 初中物理九年级上册(北师郭玉英新教材)
一、选择题
1.如图是电子体重秤的简化电路图,虚线框内是两不同电阻,R0是定值电阻,R2是压敏电阻且阻值随压力的增大而减小。当所称的体重增大时,电压表改装而成的体重显示器示数也增大,则( )
A.虚线框1内接的是定值电阻R0 B.虚线框2内接的是定值电阻R0
C.电路中的电流变小 D.此电路是并联电路
2.小文用等效思想测电阻Rx的阻值,电路如图,其中R2是可调节且可直接读数的电阻箱。测量步骤如下,其中有错误的步骤是( )
A.闭合S1和S2前,为保护电路,把R1和R2的阻值都调到最大
B.闭合S1,将S2接到a点,适当调节滑片P的位置,记下电流表示数I
C.闭合S1,将S2接到b点,适当调节滑片P和电阻箱R2的阻值,使电流表示数仍为I
D.记录此时电阻箱连入电路的阻值R2,则未知电阻Rx的阻值Rx=R2
3.“问天”兴趣小组设计的一种电子计重器的电路原理如图所示,M、N均为金属板,N固定不动,电源电压保持不变。要求:当体重增大时,计重器的示数也增大。下列说法合理的是( )
A.当计重器上物体质量越大时,滑动变阻器接入电路中的阻值越小
B.当计重器上物体质量越大时,电流表的示数越大
C.电压表示数的变化可间接反映体重的变化
D.当计重器上物体质量越小时,电阻R0的功率越小
4.将灯泡、毫安培计、电池等电路元件连接成如图所示的电路装置,已知毫安培计、的读数分别为、,则毫安培计的读数最接近下列何者?( )
A. B. C. D.
5.如图所示的电路中,电源两端的电压保持不变。闭合开关,调节两个滑动变阻器的滑片至某位置时,甲、乙电流表的示数分别为I1、I2,且 调节滑片,使R1接入电路的阻值减小10Ω,R2接入电路的阻值增大20Ω,此时甲、乙电流表的示数分别为I甲'、 I乙'。若. 则I甲': I甲可能为
A.8:7 B.4:3 C.2:1 D.3:1
6.如图甲所示,电源电压恒定,R1是定值电阻,R2是滑动变阻器,闭合开关S,移动滑动变阻器的滑片P,从B端至A端的过程中,两电压表示数随电流表示数变化的图象如图乙所示,则
A.电源电压为20V
B.整个电路的最大功率为14.4W
C.滑动变阻器的最大阻值为10Ω
D.EF是V1表示数随A表示数变化的图象
二、多选题
7.如图是一种自动测定油箱内油面高度的装置,R加是滑动变阻器,它的金属滑片连在杠杆的一端,当油箱内液面升高时,油量表的示数变大,此时
A.R2接入电路的阻值变小 B.应用电流表作油量表
C.电压表示数变大 D.电压表与电流表的比值变大
8.如图所示的电路中,电源电压保持不变,R为定值电阻。闭合开关。向左滑动滑片P,列说法中正确的是( )
A.电流表示数变大 B.电流表示数变小
C.电压表示数变大 D.电压表示数变小
三、填空题
9. 如图所示为小明自制的一种测定风速的装置。当有风吹过探头时,由于探头上、下表面空气流速不同,产生上下表面的压强差,探头带动滑片 P 上下移动。当风速减小时,滑片 P 向 ( 选填“上”或“下”)移动,若将电压表改装为测定风速大小的仪表,要求风速增大时,电压表示数变大,则电压表应并联在 (选填“R1 ”或“R2 ”)的两端。
10.小庆连接了如图甲所示的实验电路,测量电阻的阻值。闭合开关S,调节滑动变阻器的滑片P后,观察到电压表的示数为2V,电流表的示数如图乙所示,电流表的示数为 A,依据公式 可计算出待测电阻的阻值为 。
四、作图题
11.如图所示,为一身高测量仪的电路图,请在两个方框内分别选填:“电流表”或“电压表或“定值电阻”的符号,要求被测人身高变高时电表的示数增大。
12.如图所示,请用笔画线代替导线,将“伏安法”测电阻实验电路连接完整。(要求:滑动变阻器滑片P向右滑动,电压表的示数增大)
五、实验探究题
13.小华和小明做“用电流表、电压表测量电阻”的实验。他们选用的器材有:电源(电压为6.0V,保持不变)、待测电阻、滑动变阻器、电流表、电压表、开关、导线若干。他们将电源、待测电阻、滑动变阻器串联,在电路中并联电压表,并将变阻器滑片移至一端,使变阻器接入电路的阻值最大。
(1)小明闭合开关后,将变阻器滑片向另一端移动的过程中,观察到电压表示数的最小值为1.0V,电流表示数的最小值为0.10A,实验中部分数据如表所示。
实验序号
电压表示数/V
电流表示数/A
待测电阻阻值/Ω
1
2
1.9
0.18
3
2.9
0.28
4
实验室提供的变阻器规格有:“100Ω 1.5A”、“50Ω 1.5A”、“20Ω 1.5A”
请分析并计算说明小明选用的变阻器规格: ;计算实验序号 2中待测电阻阻值 。
(2)小华正确串联电路,闭合开关后,将变阻器滑片向另一端移动的过程中,观察到电流表示数一直在变化(滑动过程中,电路中的电流未超过电流表量程),而电压表示数始终不变,且均不为零。现不确定电路中元件是否有故障,请画出小华可能连接的电路图。若电路中元件均完好,写出电压表示数;若电路中存在元件故障,标出故障的元件并写出故障。
14. 如图是测量额定电压为2.5V的小灯泡电阻的实验电路。
(1)连接电路时,开关应处于 状态;
(2)请你用笔画线表示导线将电路连接完整 ;
(3)为了测量小灯泡正常工作时的电阻,小星在调节滑动变阻器时,应该通过观察____(选填序号)来判断小灯泡是否正常工作;
A.灯泡亮度 B.电压表示数 C.电流表示数
(4)小灯泡正常发光后,调节滑动变阻器,让电压逐次下调,灯泡变暗直至完全不发光,测量的数据如下表所示。检查小星的数据表,你认为第 次实验的数据存在明显错误。
实验次数
1
2
3
4
5
6
7
电压U/V
2.5
2.1
1.7
1.3
0.9
0.5
0.1
电流I/A
0.28
0.26
0.24
0.21
0.9
0.16
0.05
小灯泡的电阻R/Ω
8.9
8.1
7.1
6.2
1
3.1
2
六、综合题
15.实践活动中,某小组设计了一个水温测量装置,原理图如图甲所示。电路中电源电压为15 V,定值电阻的电阻R0为10 Ω,电压表的测量范围为0~15 V,电流表的测量范围为0~0.6A,热敏电阻的电阻R1与温度t的关系如图乙所示。
(1)热敏电阻的电阻R1随温度的升高而 (填“增大”或“减小”)。
(2)测量水温时,当电压表示数为10 V时,电流表示数为0.5A,则此时水温是多少?
(3)该装置能测量的最高水温是多少?
(4)为提高该装置能测量的最高水温,该小组设计了两个方案。
甲方案:其他条件不变,适当减小电源电压;
乙方案:其他条件不变,适当减小定值电阻的电阻.
请选择一个你认为可行的方案,并说明理由。
答案解析部分
1.【答案】A
【知识点】串联电路和并联电路的辨别;电压的测量及电压表的使用;串联电路的电压规律;电路的动态分析
【解析】【解答】体重秤压力增加,压敏电阻的阻值减小,根据串联分压可知,其两端电压减小,所以定值电阻两端电压增加,分析可知1为定值电阻,2为压敏电阻,此电路为串联电路,电路中电流增加,故A正确,BCD错误;
综上选A。
【分析】1、串联分压:用电器串联时,其两端的电压和电阻成正比,
2、串联电路的电路规律:串联电路,电流处处相等,电源的电压为用电器电压之和,总电阻为用电器电阻之和;
3、电压表与待测用电器并联测量电压,电流表串联测量用电器电流,根据欧姆定律U=IR计算用电器的电流和电阻以及电压。
2.【答案】C
【知识点】伏安法测电阻的探究实验
【解析】【解答】本题的核心为记录电流的数据,当电流表示数相同时,通过电阻箱的示数,来显示未知电阻,实验的主要步骤有:(1)为保护电路,闭合S1和S2前,把R1和R2的阻值都调到最大; (2)闭合S1,将S2接到a点,适当调节滑片P的位置,记下电流表示数I; (3)闭合S1,将S2接到b点,仅调节调节电阻箱R2的阻值,保持变阻器电阻不变,使电流表示数仍为I; (4)记录此时电阻箱连入电路的阻值R2,Rx=R2,故C错误,符合题意,ABD正确,不符合题意。
故选C。
【分析】1、使用电阻箱测量未知电阻的电阻,核心思想为等效代替法,即通过调节电阻箱电阻,使得电路的电流和接未知电阻的电路电流相同。
2、电路连接的基本操作:连接电路时,为保护电路开关应断开,变阻器调节至最大阻值处,对电表进行试触,根据电表偏转角度选择合适的电表量程;同时电表的正负极接线柱要符合电流的正进负出。
3.【答案】C
【知识点】串联电路的电流规律;串联电路的电压规律;欧姆定律及其应用;电路的动态分析
【解析】【解答】ABC、体重增加,接入电路电阻较大,跟串联分压可知,此时变阻器两端电压增加,电压表示数增加,结合欧姆定律计算可知,电源电压不变,电阻增加,所以电流减小,故AB错误,C正确;
D、质量越小,变阻器电阻越小,此时电路的电流增加, 根据P=I2R可知, 电阻R0的功率越大,故D错误。
综上选C。
【分析】1、串联分压:用电器串联时,其两端的电压和电阻成正比;
2、串联电路的电路规律:串联电路,电流处处相等,电源的电压为用电器电压之和,总电阻为用电器电阻之和;
3、电压表与待测用电器并联测量电压,电流表串联测量用电器电流,根据欧姆定律U=IR计算用电器的电流和电阻以及电压。
4.【答案】B
【知识点】并联电路的电流规律;电路的动态分析
【解析】【解答】A、并联支路电流差值为 500mA-300mA=200mA,并非干路电流,故 A 错误;
B、两个支路电表与灯泡并联分流,A3测电路总电流,数值与 A1读数接近,最接近 500mA,故 B 正确;
C、直接相加 800mA 忽略电表自身分流规律,不符合电路实际,故 C 错误;
D、1000mA 严重偏离电路电流逻辑,不符合并联电路电流规律,故 D 错误;
故答案为:B。
【分析】A、考查并联电路电流规律,不能直接用两支路电流差值作为干路电流;
B、考查电表内阻分流特点,毫安表自身有内阻,并联后干路电流与主干道电表读数相近;
C、考查并联电路电流逻辑,不能盲目将两支路示数相加得到干路电流;
D、考查电路整体电流分析,结合元件内阻判断干路电流合理范围。
5.【答案】C
【知识点】欧姆定律及其应用;电路的动态分析
【解析】【解答】由图可知,两个变阻器并联,电流表甲测量R1的电流,电流表乙测量干路电流。结合并联电路电流规律计算可知,结合欧姆定律计算可知,由欧姆定律计算可知,第二次通过变阻器的电流分别为,,由并联电路电流规律计算可知第二次电流表乙示数:,第一次电流表乙的示数,所以,解得R2=10Ω,或者R2=80Ω,则R1=20Ω,或者R2=160Ω,或者,故C正确,ABD错误;
故选C。
【分析】1、并联电路规律:并联电路电压相等、支路电流之和为干路电流;
2、串联电路的电路规律:串联电路,电流处处相等,电源的电压为用电器电压之和,总电阻为用电器电阻之和;
3、电压表与待测用电器并联测量电压,电流表串联测量用电器电流,根据欧姆定律U=IR计算用电器的电流和电阻以及电压;
4、结合分析1、2、3计算可知两次通过变阻器的电流值,结合欧姆定律、并联电路规律计算可知I甲': I甲。
6.【答案】B
【知识点】电路的动态分析
【解析】【解答】ABD、由图甲可知,电阻R1和R2串联,电流表测电路中电流,电压 表V1测R1 两端电压,电压表V2测R2两端电压。
滑片P从 B 到 A 时,R2 接入电阻减小,总电阻减小,电流 I 增大:
电压表V1(R1 电压):U1=IR1,随电流增大而增大(对应图乙中 MN 线)。
电压表V2(R2 电压):U2=U−U1,随电流增大而减小(对应图乙中 EF 线)。
由此可知,乙图中MN是R1的U-I图象,EF是R2的U-I图象(即EF是V2表示数随A表示数变化的图象);
滑片在A点时滑动变阻器的电阻最小,此时电阻R1两端电压等于电源电压,由乙图可知,此时电流最大为:IB=1.2A,故可得电源电压为
U=U1=12V;
由P=UI可知,此时电路中电功率最大为:P=UI=12V1.2A=14.4W,故AD错误,B正确;
C、当滑片在B点时滑动变阻器的电阻最大,由图乙可知,此时电路中电流最小为IB=0.4A,滑动变阻器两端的电压为:U2B=8V, 故滑动变阻器的最大电阻为: R2大=;故C错误。
故选:B。
【分析】(1)由甲图可知,滑片P从B点滑到A点的过程中,变阻器连入电路的电阻变小,电路中的电流变大;根据串联分压原理可知,滑动变阻器R2两端的电压变小;由于电源电压不变,则R1两端的电压变大;由此可知,对于R2:通过的电流随两端电压的减小而增大;对于R1:通过的电流随两端电压的增大而增大;据此判断乙图象中两图线各是哪个电阻的电流与电压图线;
(2)根据串联电路的电压特点得出滑片P在B和A点的电压之和即为电源电压;
(3)由图象找出电阻最大时的电压和电流算出滑动变阻器的最大电阻。
7.【答案】A,B
【知识点】欧姆定律及其应用;电路的动态分析
【解析】【解答】图中,油箱内液面升高时,浮标上升,滑片向下移,R2接入电路中的电阻减小,电路中的电流变大,根据U=IR,定值电阻R1分压变大,R2分压减小,电压表示数减小;根据油箱液面升高时,油量表的示数变大,则电流表是油量表;电压表和电流表示数的比值是R2的取值,由于R2减小,则比值减小,AB符合题意,CD不符合题意。
故选AB。
【分析】在串联电路中,电阻减小,电路中的电流变大,减小的电阻分压减小,根据电表变化,判断油量表的位置。
8.【答案】A,C
【知识点】滑动变阻器的原理及其使用;欧姆定律及其应用;电路的动态分析
【解析】【解答】由图可知,两个电阻串联,电压表并联在定值电阻两端,测量电阻R的两端电压,向左滑动滑片P时,变阻器接入阻值变小,电源电压不变,根据欧姆定律计算可知电路电流变大,根据串联分压可知电阻R的两端电压变大,即电压表示数变大;故AC正确、BD错误。
故选AC。
【分析】串联电路的电路规律:串联电路,电流处处相等,电源的电压为用电器电压之和,总电阻为用电器电阻之和;
串联分压:用电器串联时,其两端的电压和电阻成正比。
9.【答案】上;R2
【知识点】流体压强与流速的关系;电压的测量及电压表的使用;串联电路的电压规律;电路的动态分析
【解析】【解答】当风速减小时,压强差减小,所以滑片P向下移动,风速增大时,变阻器电阻减小,根据串联分压可知,定值电阻电压增加,所以电压表并联在R2两端。
【分析】串联分压:用电器串联时,其两端的电压和电阻成正比;
电路动态分析:变阻器是通过改变接入电路的电阻长度进而改变电路的电流和电压,本题中当风速减小时,压强差减小,所以滑片P向下移动,当风速增大时,滑片P向上移动。
10.【答案】0.5;;4
【知识点】电流的测量及电流表的使用;欧姆定律及其应用;伏安法测电阻的探究实验
【解析】【解答】[1]电流表使用0~0.6A量程,分度值0.02A,指针在0.4A后第5小格,示数为0.4A+0.02A×5=0.5A,故1空填0.5;
[2][3]测量电阻的原理是欧姆定律根据公式的变形式可得,的阻值,故2空填,3空填4;
【分析】(1)解题关键是正确读取电表示数,并利用欧姆定律计算电阻;
突破点是先确定电流表量程和分度值,再代入公式计算;
(2)易错点是电流表读数时看错量程或分度值,或忘记欧姆定律公式的正确写法。
11.【答案】
【知识点】电压的测量及电压表的使用;电路的动态分析
【解析】【解答】为了保护电路,电路中串联一个定值电阻,则下面的方框中是定值电阻。中间方框与滑动变阻器并联,应该为电压表,且当身高变高时,滑动变阻器的滑片向上滑动,滑动变阻器接入电路中的电阻变大,根据串联分压规律,电阻越大分压越大,滑动变阻器两端的电压增大,即电压表示数增大,符合题目要求,如图所示:
【分析】在有滑动变阻器的电路中,串联定值电阻,可以保护电路;电压表和所测量的位置并联。
12.【答案】
【知识点】伏安法测电阻的探究实验
【解析】【解答】滑动变阻器滑片向右移动时,电压表的示数增大,根据串联分压可知,此时变阻器电阻减小,所以滑动变阻器应接右下方的接线柱,如图所示:
【分析】串联分压:用电器串联时,其两端的电压和电阻成正比。
13.【答案】(1)3次实验分析可知,;分析可知,定值电阻为10.28Ω,当电流最小,电路电阻最大,最大为,所以变阻器电阻最大值应该大于等于R总-R定=60Ω-10.28Ω=49.72Ω;100Ω的变阻器调节范围过大,所以选择50Ω 1.5A。;10.5
(2)无故障,示数为6V
【知识点】伏安法测电阻的探究实验
【解析】【解答】(1)据3次实验分析可知,;分析可知,定值电阻为10.28Ω,当电流最小,电路电阻最大,最大为,所以变阻器电阻最大值应该大于等于R总-R定=60Ω-10.28Ω=49.72Ω;100Ω的变阻器调节范围过大,所以选择50Ω 1.5A。
(2)滑片移动电流持续变化(变阻器通路),电压表示数始终不变且不为 0,所以电压表直接并联在电源两端(元件完好,无故障),作图如下,电压表示数为6V,电路无故障。
【分析】1、伏安法测电阻:电压表并联待测电阻两侧测量待测电阻的电压U,电流表串联在电路中测量待测电阻的电流I,根据欧姆定律R=U/I计算待测电阻的阻值。
2、电路动态分析:变阻器是通过改变接入电路的电阻长度进而改变电路的电流和电压,当变阻器滑片时,接入电路中的阻值变化,导致电路中的电流变化,电阻的电压示数变化,根据欧姆定律多次计算电阻,求解平均值。
3、电压表并联在电源两端,示数不变。
14.【答案】(1)断开
(2)
(3)B
(4)5
【知识点】伏安法测电阻的探究实验
【解析】【解答】(1)连接电路时,为了确保用电器的安全,开关处于断开状态;
(2)电压表连接在用电器两端,据此作图:
(3)灯泡的额定电压为2.5V,所以判断灯泡正常发光可以通过其电压是否为2.5V,进行判断,其余通过亮度灯方法判断,均不精确,B正确,AC错误。
综上选B。
(4)随着电压和电流的增加,灯泡的电阻逐渐变大,所以5组数据有明显错误;
【分析】1、电路连接的基本操作:连接电路时,为保护电路开关应断开,变阻器调节至最大阻值处,对电表进行试触,根据电表偏转角度选择合适的电表量程;同时电表的正负极接线柱要符合电流的正进负出;
2、电流表、电压表的连接:电流表与待测原件串联;电压表的与待测原件并联,连接过程需要电流正极流入负极流出,同时选择合适的量程。
15.【答案】(1)减小
(2)此时热敏电阻的电阻
由图乙可得,此时水温为40℃
(3)当电流表示数达到0.6A时,该装置测出的水温达到最高
此时定值电阻两端的电压
热敏电阻两端的电压
热敏电阻的电阻
由图乙可得,该装置能测量的最高水温为50℃
(4)甲方案是可行的。
理由:若测量的最高水温升高,则热敏电阻的电阻R1会变小,定值电阻的电阻R0不变,根据欧姆定律和串联电路知识,适当减小电源电压,可保持电路中的最大电流为0.6 A 不变。
【知识点】串联电路的电压规律;欧姆定律及其应用;电路的动态分析
【解析】【解答】(1)据图可知,热敏电阻的随着随着温度的增加而减小;
【分析】(1)据图分析热敏电阻随温度变化时,电阻的变化情况;
(2)结合欧姆定律计算 当电压表示数为10 V时,电流表示数为0.5A ,热敏电阻的阻值,结合图中数据,分析此时水温;
(3)当电流表示数达到0.6A时,此时定值电阻两端的电压 ,结合串联电路电压规律计算热敏电阻两端的电压 ,同理计算热敏电阻的电阻 ,由图乙可得,该装置能测量的最高水温;
(4)甲方案是可行的。
测量的最高水温升高,R1变小,定值电阻的电阻R0不变,适当减小电源电压,可保持电路中的最大电流为0.6 A 不变。
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