第17章 欧姆定律 (达标练) 单元练习--2026-2027学年人教版物理九年级全一册
2026-10-01
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内容正文:
单元素养训练(九) 第17章 欧姆定律 (达标练)
一、选择题(本大题共10小题。每小题给出的四个选项中,第1~7题只有一项符合题目要求,第8~10题有多项符合题目要求。)
1.关于欧姆定律的变形公式R=,下列说法正确的是( )
A.导体的电阻的大小和导体两端的电压成正比
B.导体的电阻的大小和通过导体的电流成反比
C.导体的电阻的大小等于导体两端电压与通过导体电流的比值
D.导体两端不加电压时,导体的电阻为零
2.如图所示,在“探究电流与电压的关系”实验中,小何同学根据得到的实验数据绘制了电阻A和B的I﹣U图像,下列说法不正确的是( )
A.将电阻A、B串联后接入3V的电路中,电路中的电流为0.2A
B.滑动变阻器可以起到改变定值电阻两端电压的作用
C.实验结论是电阻一定时,导体两端的电压与通过导体的电流成正比
D.多次实验的目的是为寻找普遍规律
3.在如图所示电路中,电源电压保持不变,R为定值电阻,当开关S闭合时,电路正常工作。当滑动变阻器的滑片P向左移动时,下列说法正确的是( )
A.滑动变阻器阻值变大
B.电压表示数变小
C.电流表示数不变
D.电压表和电流表的示数之比不变
4.喜欢学习物理的小华,根据所学的物理知识,设计了如图所示的电路图,按照电路图连接好电路。电源电压不变,闭合开关S后,当他把滑动变阻器的滑片P由中点向右移动时,下列说法正确的是( )
A.滑动变阻器的电阻变大,灯泡变暗
B.电流表的示数变小,灯泡亮度不变
C.滑动变阻器的电阻变大,它两端的电压变大
D.电流表的示数变大,电路中的总电阻变大
5.将甲、乙两根长度相同、粗细不同的锰铜丝以某种方式同时接入电路中(甲比乙粗),关于通过它们电流I甲和I乙的大小关系,下列说法中正确的是( )
A.若甲、乙串联,则I甲>I乙
B.若甲、乙串联,则I甲<I乙
C.若甲、乙并联,则I甲>I乙
D.若甲、乙并联,则I甲<I乙
6.如图所示的电路中,电源两端的电压未知但保持不变,R0是阻值已知的定值电阻。只闭合开关S1时,电流表的示数为I1,开关S1和S2均闭合时,电流表的示数为I2,则电阻Rx的阻值可以表示为( )
A. B. C. D.R0
7.在如图所示的电路中,电源电压保持不变,当开关S由断开到闭合时,下列判断正确的是( )
A.电压表的示数不变
B.电流表的示数变小
C.电压表与电流表示数的比值不变
D.电压表与电流表示数的比值变小
8.(多选)如图甲所示电路,闭合开关S,两灯均发光,两个电压表的指针偏转都如图乙所示,下列说法正确的是( )
A.电压表V1的读数为1.5V
B.L1和L2两灯的电压之比为1:3
C.L1和L2两灯的电流之比为1:1
D.L1和L2两灯的电阻之比为1:4
9.(多选)如图所示的电路,L1与L2为相同规格的两灯,下列判断正确的是( )
A.只闭合开关S1、S2,开关S3断开,电压表无示数
B.三个开关不可以同时闭合,否则会造成电源短路
C.只闭合S1、S2,两灯并联,若此时将S2断开,A1示数不变,A2示数增大
D.只闭合S1、S3,电压表示数为U,接着断开S3闭合S2,电压表示数不变
10.(多选)如图A所示,电源电压保持不变,R1为定值电阻。当闭合开关S,调节滑动变阻器R2,使其阻值从最大变化到最小,两个电阻的“U﹣I”关系图象如图B所示。下列判断正确的是( )
A.甲为滑动变阻器R2的图象
B.电源电压为6V
C.定值电阻R1的阻值为20Ω
D.滑动变阻器R2的阻值变化范围为0~10Ω
二、填空题(本大题共6小题)
11.阻值为10Ω的电阻器接到某电源上,通过它的电流是0.3A,则电源电压是_________V。如果把它接在电压为9V的电源上,它的电阻是__________Ω。
12.物理社团的同学们发现实验室里有一卷剩余的导线,查阅说明书得知,该导线每米的电阻为0.02Ω。为了粗略估算导线的长度,他们用电压表、电流表、小灯泡和电源连接成如图所示的电路进行测量。闭合开关S后,电压表示数为6V,电流表示数为0.3A,则导线的电阻为___________Ω,这卷导线的长度为__________m。
13.如图所示,电源电压恒定不变。闭合开关后,滑动变阻器的滑片P由c端移到某点b的过程中,电压表的示数由4V变为3V,电流表的示数由0.2A变为0.3A。由此可知电源电压为__________V,R1的阻值为_________Ω。
14.如图所示,小鸟双脚立在某高压输电线的同一根导线上。高压输电线每千米的电阻为0.3Ω,通过输电线的电流是300A。如果小鸟两爪间的距离是4cm,小鸟身体的电阻约1000Ω,输电线上的小鸟两爪间的电压约为__________V,通过小鸟的电流约为_____________A。
15.两只定值电阻,甲标有“10Ω 0.8A”,乙标有“20Ω 0.6A”,把它们串联在同一电路中,在不损坏电阻的情况下,电路两端允许加的最大电压为__________V,把它们并联在同一电路中,干路中允许通过的最大电流为___________A。
16.阅读短文,回答问题。
电子秤
在我们的日常生活中,有一种测量人体重的电子秤,其测量部分的原理如图中的虚线框所示,它主要由压力传感器R(电阻值会随所受压力的大小而发生变化的可变电阻),显示体重大小的仪表A(实质上是电流表)组成。压力传感器表面能承受的最大压强为1×107Pa,且已知压力传感器R的电阻值与所受压力的关系如下表所示。设踏板和压杆的质量忽略不计,接通电源后,压力传感器两端的电压恒为9.6V,取g=10N/kg。请通过计算回答:
压力F/N
0
250
500
750
1000
1250
1500
1750
2000
…
电阻R/Ω
300
270
240
210
180
150
120
90
60
…
(1)经分析可知,当压力传感器P受到的压力在增大时,电流表的示数 增大 (填“增大”或“减小”);当压力为0时电流表的示数为 0.032 A;
(2)如果某人站在该秤踏板上,电流表的示数为0.04A,这个人的体重为 500 N;
(3)若压杆与压力传感器之间的接触面积是2cm2,则该秤的仪表(电流表)最大值应是 0.16 A。
三、实验探究题(本大题共2小题)
17.在“探究电流与电阻的关系”时,实验器材有3节新的干电池、电流表、电压表、滑动变阻器(标有“20Ω 2A”字样)、定值电阻4个(5Ω、10Ω、15Ω、20Ω)、开关、导线若干、小梦设计并连接了如图甲所示的电路图。
(1)请用笔画线代替导线将如图甲所示的电路连接完整。要求:滑动变阻器的滑片P向右移动时,电流表示数变小;
(2)当滑片P位于滑动变阻器阻值最大处时,闭合开关S,电流表有示数,电压表无示数,则电路故障的原因是电阻R____________。
(3)由图乙可知,排除故障后,将定值电阻由5Ω更换为10Ω时,应向_________适当调节滑动变阻器的滑片P,使电压表示数保持____________V不变;
(4)如图乙所示是根据实验数据画出的定值电阻的I﹣R图像,由此图像得出结论:导体两端电压一定时,通过导体的电流与导体电阻成_____________。
18.小明利用图甲所示的电路测量未知电阻Rx的阻值。
(1)闭合开关前,电流表的指针指在零刻度线左侧,原因是__________________;
(2)闭合开关,调节滑动变阻器,当电压表示数为2V时,电流表的示数为0.5A,由这组数据计算出Rx的阻值为____________Ω;
(3)接下来小明继续调节滑动变阻器,测量并记录多组实验数据。小明这样多次测量的目的是_________________;
(4)小明认为用一块电流表和一个已知阻值的定值电阻R0也能测出未知电阻Rx的阻值,于是他又设计了如图乙所示的电路图,并进行如下实验操作:
①闭合S、S1,此时电流表的示数为I;
②闭合S、断开S1,此时电流表的示数为I1;
③求未知电阻Rx的表达式为:Rx=______________。(用R0、I、I1表示)
四、综合题(本大题共2小题)要求:(1)语言表述简练、准确;(2)写出必要的运算和推理过程;(3)带单位计算。
19.如图所示,电源电压为12V保持不变,R1=20Ω,只闭合开关S时,电流表的示数为0.24A,求:
(1)电阻R2的阻值;
(2)当断开开关S、闭合S1、S2时,电流表的示数。
20.如图所示,是交警使用的某种型号的酒精测试仪原理图。电源电压恒为12V,传感器R1的电阻值随酒精气体浓度的增大而减小,当酒精气体的浓度为0时,R1电阻为40Ω。为精准使用,测试仪使用前要通过调零旋钮(即滑动变阻器R2的滑片)进行调零,调零后电压表示数为8V。求:
(1)此时滑动变阻器R2接入电路的阻值;
(2)调零后,R2的电阻保持不变,某驾驶员对着酒精测试仪吹气,当电流表示数达到0.4A时,表明该驾驶员酒驾,求此时电压表的示数和R1的阻值。
【答案与解析】
一、选择题(本大题共10小题。每小题给出的四个选项中,第1~7题只有一项符合题目要求,第8~10题有多项符合题目要求。)
1.关于欧姆定律的变形公式R=,下列说法正确的是( )
A.导体的电阻的大小和导体两端的电压成正比
B.导体的电阻的大小和通过导体的电流成反比
C.导体的电阻的大小等于导体两端电压与通过导体电流的比值
D.导体两端不加电压时,导体的电阻为零
C 【解析】由R=可知,导体的电阻等于两端电压与通过电流的比值,电阻是导体本身的性质,只与导体的材料、长度、横截面积和温度有关,与两端的电压和通过的电流无关,故C正确。
2.如图所示,在“探究电流与电压的关系”实验中,小何同学根据得到的实验数据绘制了电阻A和B的I﹣U图像,下列说法不正确的是( )
A.将电阻A、B串联后接入3V的电路中,电路中的电流为0.2A
B.滑动变阻器可以起到改变定值电阻两端电压的作用
C.实验结论是电阻一定时,导体两端的电压与通过导体的电流成正比
D.多次实验的目的是为寻找普遍规律
C 【解析】将电阻A、B串联,由图可知,电路中的电流为0.2A时,A的电压为1V,B的电压为2V,根据串联电压规律,电源电压恰好为U=UA+UB=1V+2V=3V,故A正确;在探究电流跟电压的关系时,需要控制导体的电阻一定,通过调节滑动变阻器可以改变接入电路中的电阻,从而改变定值电阻两端的电压,故B正确;由欧姆定律可知,当电阻一定时,通过导体的电流跟导体两端的电压成正比,故C错误;在该实验中,通过多次实验可以避免偶然性,从而得到电流跟电压之间的普遍规律,故D正确。
3.在如图所示电路中,电源电压保持不变,R为定值电阻,当开关S闭合时,电路正常工作。当滑动变阻器的滑片P向左移动时,下列说法正确的是( )
A.滑动变阻器阻值变大
B.电压表示数变小
C.电流表示数不变
D.电压表和电流表的示数之比不变
D 【解析】两电阻串联,电压表测R两端的电压,电流表测电路的电流,滑动变阻器滑片P由向左移动时,变阻器连入电路的电阻变小,故A错误;串联电路总电阻等于各部分电阻之和,电路的总电阻变小,由欧姆定律可知电流表示数变大,故C错误;根据U=IR可知电压表示数变大,故B错误;根据欧姆定律可知电压表示数与电流表示数比值为定值电阻的阻值,比值不变,D正确。
4.喜欢学习物理的小华,根据所学的物理知识,设计了如图所示的电路图,按照电路图连接好电路。电源电压不变,闭合开关S后,当他把滑动变阻器的滑片P由中点向右移动时,下列说法正确的是( )
A.滑动变阻器的电阻变大,灯泡变暗
B.电流表的示数变小,灯泡亮度不变
C.滑动变阻器的电阻变大,它两端的电压变大
D.电流表的示数变大,电路中的总电阻变大
B 【解析】由电路图可知,闭合开关S,灯泡与滑动变阻器并联,电流表测干路中的电流,因电源电压保持不变,因并联电路中各支路独立工作、互不影响,所以,滑片移动时,通过灯泡的电流和灯泡的实际功率均不变,则灯泡亮度不变,当滑动变阻器滑片P由中点向右移动时,变阻器接入电路中的电阻变大,电路总电阻变大,由I=可知,变阻器支路的电流变小,即电流表的示数变小,因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,所以,干路电流变小。综上所述,B正确。
5.将甲、乙两根长度相同、粗细不同的锰铜丝以某种方式同时接入电路中(甲比乙粗),关于通过它们电流I甲和I乙的大小关系,下列说法中正确的是( )
A.若甲、乙串联,则I甲>I乙
B.若甲、乙串联,则I甲<I乙
C.若甲、乙并联,则I甲>I乙
D.若甲、乙并联,则I甲<I乙
C 【解析】串联电路各处电流相等,若甲、乙串联,则I甲=I乙,故AB错误;
CD、甲、乙两根长度相同、粗细不同的锰铜丝,甲比乙粗,所以甲的电阻小于乙的电阻,
并联电路各支路两端电压相等,甲、乙并联,根据I=可知I甲>I乙,故C正确,D错误。
6.如图所示的电路中,电源两端的电压未知但保持不变,R0是阻值已知的定值电阻。只闭合开关S1时,电流表的示数为I1,开关S1和S2均闭合时,电流表的示数为I2,则电阻Rx的阻值可以表示为( )
A. B. C. D.R0
D 【解析】当只闭合开关S1时,两电阻串联,电流表读数为I1;则电源电压为:U=I1(Rx+R0)①;
当开关S1、S2都闭合时,Rx短路,电路为R0的简单电路,电流表读数为I2;则电源电压为:U=I2R0 ②;
联立①②可得待测电阻为:Rx=R0。
7.在如图所示的电路中,电源电压保持不变,当开关S由断开到闭合时,下列判断正确的是( )
A.电压表的示数不变
B.电流表的示数变小
C.电压表与电流表示数的比值不变
D.电压表与电流表示数的比值变小
C 【解析】由图可知,当开关S断开时,电阻R1、R2串联,电压表测量的是R1两端电压,电流表测量电路中的电流;当开关S闭合时,R2被短路,该电路为只有R1的电路,电压表测量的是电源电压,电流表仍然测量电路中的电流,因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,所以,当开关S1由断开变为闭合时,电路中的总电阻变小。
由于电源电压不变,电路的总电阻减小,根据可知,电路中的电流会变大,即电流表示数变大;由U=IR可知,R1两端的电压变大,即电压表的示数变大,故AB错误;
电压表示数与电流表示数的比值等于定值电阻R1的阻值,由于定值电阻R1的阻值不变,所以电压表示数与电流表示数的比值不变,故C正确,D错误。
8.(多选)如图甲所示电路,闭合开关S,两灯均发光,两个电压表的指针偏转都如图乙所示,下列说法正确的是( )
A.电压表V1的读数为1.5V
B.L1和L2两灯的电压之比为1:3
C.L1和L2两灯的电流之比为1:1
D.L1和L2两灯的电阻之比为1:4
CD 【解析】由图甲可知,灯泡L1、L2串联,电压表V1测量总电压,电压表V2测量灯泡L1两端的电压;
两个电压表的指针位置相同,由于串联电路两端的电压等于各部分电路两端的电压之和,则电压表V1的示数大于电压表V2的示数,所以电压表V1的量程为0~15V,分度值为0.5V,示数为7.5V,即电源电压为U=7.5V,电压表V2的量程为0~3V,示数为1.5V,即L1两端的电压为U1=1.5V,故A错误;根据串联电路的电压特点可知,L2两端的电压:U2=U-U1=7.5V-1.5V=6V,则L1和L2两灯的电压之比:U1:U2=1.5V:6V=1:4,故B错误;串联电路中各处的电流相等,所以通过L1和L2的电流相等,即通过L1、L2两灯的电流之比为1:1,故C正确;由R=可得,L1、L2两灯的电阻之比为R1:R2=U1:U2=1:4,故D正确。
9.(多选)如图所示的电路,L1与L2为相同规格的两灯,下列判断正确的是( )
A.只闭合开关S1、S2,开关S3断开,电压表无示数
B.三个开关不可以同时闭合,否则会造成电源短路
C.只闭合S1、S2,两灯并联,若此时将S2断开,A1示数不变,A2示数增大
D.只闭合S1、S3,电压表示数为U,接着断开S3闭合S2,电压表示数不变
BD 【解析】只闭合开关S1、S2,开关S3断开,两灯泡串联,电流表A1测量干路电流,电流表A2测量L1所在支路电流,电压表测量电源电压,所以电压表有示数,故A错误;三个开关同时闭合,电流从正极流出后,经S1、A1、L1右侧导线、S2、S3、A2后回到电源负极,没有经过用电器,会导致电源短路,故B正确;只闭合开关S1、S2,电路为并联电路,电流表A1测量干路电流,电流表A2测量L1所在支路电流,若此时将S2断开,因并联电路各支路互不影响,所以电流表A2示数不变;并联电路干路电流等于支路电流之和,此时L2所在支路电流减为0,所以A1示数变小,故C错误;只闭合S1、S3,电路为L1的简单电源,电压表测量电源电压,接着断开S3闭合S2,两灯泡并联,电压表测量电源电压,所以电压表示数不变,故D正确。
10.(多选)如图A所示,电源电压保持不变,R1为定值电阻。当闭合开关S,调节滑动变阻器R2,使其阻值从最大变化到最小,两个电阻的“U﹣I”关系图象如图B所示。下列判断正确的是( )
A.甲为滑动变阻器R2的图象
B.电源电压为6V
C.定值电阻R1的阻值为20Ω
D.滑动变阻器R2的阻值变化范围为0~10Ω
AB 【解析】两电阻串联,电压表V1测R1的电压,电压表V2测R2的电压,电流表测电路的电流,调节滑动变阻器R2,使其阻值从最大变化到最小,当变阻器连入电路的电阻为0时,V2示数为0,故甲为滑动变阻器R2的图象(乙为R1的图象),A正确;当变阻器连入电路的电阻为0时,电路为R1的简单电路,电压表V1的示数(最大)即为电源电压,由图B知,电源电压为6V;B正确;由欧姆定律,根据乙图线可知,当电压为6V时,通过的电流为0.6A,由欧姆定律,R1===10Ω,C错误;当变阻器连入电路的最大时,电路的电流最小为0.2A,根据串联电路的规律及欧姆定律,变阻器的最大电阻:R滑大=﹣R1=﹣10Ω=20Ω;滑动变阻器R2的阻值变化范围为0~20Ω,D错误。
二、填空题(本大题共6小题)
11.阻值为10Ω的电阻器接到某电源上,通过它的电流是0.3A,则电源电压是_________V。如果把它接在电压为9V的电源上,它的电阻是__________Ω。
3 10
【解析】阻值为R=10Ω的电阻器接到某电源上,通过它的电流I=0.3A,
根据欧姆定律知,电源电压U=IR=0.3A×10Ω=3V;
电阻是导体的属性,与电压无关,如果把它接在电压为9V的电源上,它的电阻不变,是10Ω。
12.物理社团的同学们发现实验室里有一卷剩余的导线,查阅说明书得知,该导线每米的电阻为0.02Ω。为了粗略估算导线的长度,他们用电压表、电流表、小灯泡和电源连接成如图所示的电路进行测量。闭合开关S后,电压表示数为6V,电流表示数为0.3A,则导线的电阻为___________Ω,这卷导线的长度为__________m。
20 1000
【解析】(1)由欧姆定律可得导线的电阻:R===20Ω;
(2)因导线每米的电阻为0.02Ω,所以,这卷导线的长度:L==1000m。
13.如图所示,电源电压恒定不变。闭合开关后,滑动变阻器的滑片P由c端移到某点b的过程中,电压表的示数由4V变为3V,电流表的示数由0.2A变为0.3A。由此可知电源电压为__________V,R1的阻值为_________Ω。
6 10
【解析】由电路图可知,R1与R2串联,电压表测R2两端的电压,电流表测电路中的电流。当滑动变阻器的滑片P在c端时,R1与滑动变阻器的最大阻值串联,由串联电路分压作用可知,此时滑动变阻器两端电压最大,即电压表的示数为4V,由串联电路电阻特点和欧姆定律可知,此时电路电流最小,即电流表的示数为0.2A,
则电源电压:U=Ic(R1+Rc)=0.2A×(R1+20Ω)﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①
滑动变阻器的滑片P滑到b点时,电压表的示数变为3V,电流表的示数变为0.3A,
则电源电压:U=Ib(R1+Rb)=0.3A×(R1+10Ω)﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②
联立①②式可解得:U=6V,R1=10Ω。
14.如图所示,小鸟双脚立在某高压输电线的同一根导线上。高压输电线每千米的电阻为0.3Ω,通过输电线的电流是300A。如果小鸟两爪间的距离是4cm,小鸟身体的电阻约1000Ω,输电线上的小鸟两爪间的电压约为__________V,通过小鸟的电流约为_____________A。
3.6×10﹣2 3.6×10﹣5
【解析】高压输电线每千米的电阻为0.3Ω,小鸟两爪间的距离是4cm=4×10﹣5km,这段导线的电阻:R=4×10﹣5km×0.3Ω/km=1.2×10﹣5Ω,根据欧姆定律可得这段导线两端的电压:U=IR=300A×1.2×10﹣5Ω=3.6×10﹣2V;小鸟与这段导线并联,则小鸟两爪间的电压U=3.6×10﹣2V,并联电路各支路两端的电压相等,通过小鸟的电流:I′===3.6×10﹣5A。
15.两只定值电阻,甲标有“10Ω 0.8A”,乙标有“20Ω 0.6A”,把它们串联在同一电路中,在不损坏电阻的情况下,电路两端允许加的最大电压为__________V,把它们并联在同一电路中,干路中允许通过的最大电流为___________A。
18 1.2
【解析】(1)由题意可知,甲电阻允许通过的最大电流为0.8A,乙电阻允许通过的最大电流为0.6A,由串联电路的电流特点可知,在不损坏电阻的情况下,两电阻串联时,电路中的最大电流为0.6A,由串联电路的电阻特点和欧姆定律可知,电路两端允许加的最大电压:U=I(R甲+R乙)=0.6A×(10Ω+20Ω)=18V;
(2)由欧姆定律可知,两电阻允许加载的最大电压分别为:U甲=I甲R甲=0.8A×10Ω=8V,U乙=I乙R乙=0.6A×20Ω=12V,由并联电路的电压特点可知,在不损坏电阻的情况下,两电阻并联时,两电阻两端的电压为8V,由欧姆定律可知,此时通过两电阻的电流分别为:I甲'===0.8A,I乙'===0.4A,由并联电路的电流特点可知,干路中允许通过的最大电流:I'=I甲'+I乙'=0.8A+0.4A=1.2A。
16.阅读短文,回答问题。
电子秤
在我们的日常生活中,有一种测量人体重的电子秤,其测量部分的原理如图中的虚线框所示,它主要由压力传感器R(电阻值会随所受压力的大小而发生变化的可变电阻),显示体重大小的仪表A(实质上是电流表)组成。压力传感器表面能承受的最大压强为1×107Pa,且已知压力传感器R的电阻值与所受压力的关系如下表所示。设踏板和压杆的质量忽略不计,接通电源后,压力传感器两端的电压恒为9.6V,取g=10N/kg。请通过计算回答:
压力F/N
0
250
500
750
1000
1250
1500
1750
2000
…
电阻R/Ω
300
270
240
210
180
150
120
90
60
…
(1)经分析可知,当压力传感器P受到的压力在增大时,电流表的示数 增大 (填“增大”或“减小”);当压力为0时电流表的示数为 0.032 A;
(2)如果某人站在该秤踏板上,电流表的示数为0.04A,这个人的体重为 500 N;
(3)若压杆与压力传感器之间的接触面积是2cm2,则该秤的仪表(电流表)最大值应是 0.16 A。
(1)增大 0.032 (2)500 (3)0.16
【解析】(1)经分析可知,当压力传感器P受到的压力在增大时,压力传感器的电阻变小,根据欧姆定律可知电流表的示数增大;
由表中数据得:当压力为0时,R=300Ω,根据欧姆定律可知电路电流I===0.032A;
(2)如果某人站在该秤踏板上,电流表的示数为0.04A,根据欧姆定律可知R′===240Ω,这个人的体重为500N;
(3)若压杆与压力传感器之间的接触面积是2cm2,压力传感器表面能承受的最大压强为1×107Pa,则最大压力F=PS=1×107Pa×2×10﹣4m2=2×103N,查表知压力传感器的阻值R″=60Ω,根据欧姆定律可知该秤的仪表(电流表)最大值I″===0.16A。
三、实验探究题(本大题共2小题)
17.在“探究电流与电阻的关系”时,实验器材有3节新的干电池、电流表、电压表、滑动变阻器(标有“20Ω 2A”字样)、定值电阻4个(5Ω、10Ω、15Ω、20Ω)、开关、导线若干、小梦设计并连接了如图甲所示的电路图。
(1)请用笔画线代替导线将如图甲所示的电路连接完整。要求:滑动变阻器的滑片P向右移动时,电流表示数变小;
(2)当滑片P位于滑动变阻器阻值最大处时,闭合开关S,电流表有示数,电压表无示数,则电路故障的原因是电阻R____________。
(3)由图乙可知,排除故障后,将定值电阻由5Ω更换为10Ω时,应向_________适当调节滑动变阻器的滑片P,使电压表示数保持____________V不变;
(4)如图乙所示是根据实验数据画出的定值电阻的I﹣R图像,由此图像得出结论:导体两端电压一定时,通过导体的电流与导体电阻成_____________。
(1)如图所示:
(2)短路 (3)右 3 (4)反比
【解析】(1)滑片P向右移动时电流表示数变小,说明滑动变阻器接入电路的阻值变大,故滑动变阻器选用左下接线柱与定值电阻串联在电路中;
(2)滑片P位于滑动变阻器阻值最大处,闭合开关,电流表有示数,说明电路是通路;电压表无示数,说明电压表并联的电路短路或电压表短路或电压表断路,即电路故障原因是电阻R短路;
(3)由图丙可知,定值电阻两端电压为UV=IR=0.6A×5Ω=……=0.2A×15Ω=3V;
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,故应把滑动变阻器滑片向右滑动,使电压表示数保持3V不变;
(4)由(3)可知,定值电阻两端电压为一定值,故得出的结论是:当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。
18.小明利用图甲所示的电路测量未知电阻Rx的阻值。
(1)闭合开关前,电流表的指针指在零刻度线左侧,原因是__________________;
(2)闭合开关,调节滑动变阻器,当电压表示数为2V时,电流表的示数为0.5A,由这组数据计算出Rx的阻值为____________Ω;
(3)接下来小明继续调节滑动变阻器,测量并记录多组实验数据。小明这样多次测量的目的是_________________;
(4)小明认为用一块电流表和一个已知阻值的定值电阻R0也能测出未知电阻Rx的阻值,于是他又设计了如图乙所示的电路图,并进行如下实验操作:
①闭合S、S1,此时电流表的示数为I;
②闭合S、断开S1,此时电流表的示数为I1;
③求未知电阻Rx的表达式为:Rx=______________。(用R0、I、I1表示)
(1)电流表没有调零 (2)4 (3)减小误差 (4)
【解析】(1)闭合开关前,电流表的指针指在零刻度线左侧,说明电流表没有调零;
(2)根据欧姆定律公式可得,Rx的阻值为:
;
(3)由于电阻是定值,多次测量取平均值可以减小误差,故小明继续调节滑动变阻器,测量并记录多组实验数据,是为了减小误差;
(4)①闭合S、S1时,Rx和R0并联,此时电流表的示数为I,则电源电压:;
②闭合S、断开S1时,R0被短路,只有Rx接入电路,此时电流表的示数为I1,则电源电压U=I1Rx,因电源电压不变,所以;解得:。
四、综合题(本大题共2小题)要求:(1)语言表述简练、准确;(2)写出必要的运算和推理过程;(3)带单位计算。
19.如图所示,电源电压为12V保持不变,R1=20Ω,只闭合开关S时,电流表的示数为0.24A,求:
(1)电阻R2的阻值;
(2)当断开开关S、闭合S1、S2时,电流表的示数。
解:(1)由电路图可知,只闭合开关S时,电阻R1、R2串联,电流表测电路中的电流。
由欧姆定律可得,电路的总电阻:,
根据串联电路的电阻规律可得,电阻R2阻值:R2=R﹣R1=50Ω﹣20Ω=30Ω;
(2)当断开开关S、闭合S1、S2时,电阻R1、R2并联,电流表测干路中的电流。
并联电路各支路两端的电压相等,等于电源电压,且干路电流等于各支路电流之和,
所以电流表的示数,即干路电流:。
20.如图所示,是交警使用的某种型号的酒精测试仪原理图。电源电压恒为12V,传感器R1的电阻值随酒精气体浓度的增大而减小,当酒精气体的浓度为0时,R1电阻为40Ω。为精准使用,测试仪使用前要通过调零旋钮(即滑动变阻器R2的滑片)进行调零,调零后电压表示数为8V。求:
(1)此时滑动变阻器R2接入电路的阻值;
(2)调零后,R2的电阻保持不变,某驾驶员对着酒精测试仪吹气,当电流表示数达到0.4A时,表明该驾驶员酒驾,求此时电压表的示数和R1的阻值。
解: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。
(1)由题知,当酒精浓度为0时,R1的电阻为40Ω,此时电压表的示数为8V,串联电路中电流的处处相等,由欧姆定律得此时电路中电流,即电流表的示数:
I=I1=I2===0.2A,
串联电路中总电压等于各分电压之和,电压表的示数为4V时,
R2两端的电压:U2=U﹣U1=12V﹣8V=4V,
滑动变阻器R2的电阻值为:
R2===20Ω,
(2)调零后,R2的电阻保持不变,电流表的示数达到0.3A时,R2两端的电压:
U2′=I′R2=0.4A×20Ω=8V,
串联电路中,总电压等于各部分电路两端电压之和,
所以R1两端的电压为:
U1′=U﹣U2′=12V﹣8V=4V,即此时电压表的示数为4V;
根据I=得此时R1的阻值为:R1===10Ω。
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