内容正文:
14.2 欧姆定律
目录
01 本节导航·目标清单
02 教材精研·内容全解
考点01 探究电流与电压的关系
考点02 探究电流与电阻的关系
考点03 欧姆定律
03 避坑指南·解题通法
角度01 欧姆定律的简单计算
角度02 欧姆定律与电路分析
04 真题闯关·溯源演练
05 课后三阶·精准练习
目标导航
方法指导
1.知道电流与电压、电阻的关系。
2.理解欧姆定律的内容和公式。
3.会用欧姆定律进行简单的计算。
4.经历探究电流与电压、电阻关系的实验过程,掌握控制变量法。
1.通过实验探究,掌握电流与电压、电阻的定量关系。
2.通过数据分析,归纳得到欧姆定律。
3.通过分析生活中的电学问题,掌握欧姆定律的应用。
4.学会用控制变量法设计实验方案。
考点01 探究电流与电压的关系
【实验目的】研究电路中的电流跟电压之间存在怎样的关系。
【实验方法】控制变量法。控制电阻不变,改变电压,观察电流的变化。
【实验电路图】
【实验步骤】
1.按电路图连接电路,开关断开,滑动变阻器滑片置于阻值最大处。
2.闭合开关,调节滑动变阻器,改变R两端的电压,分别读出电压表和电流表的示数,记录数据。
3.换用不同阻值的定值电阻,重复上述实验。
【实验数据记录表】
实验序号
电压U/V
电流I/A
1
2.0
2
4.0
3
6.0
【实验结论】当电阻不变时,电流跟电压成正比。
【深化点拨】
1.滑动变阻器的作用
(1)保护电路:闭合开关前,将滑片置于阻值最大处。
(2)改变定值电阻两端的电压:通过调节滑片位置,改变电路中的总电阻,从而改变定值电阻两端的电压。
2.实验注意事项
(1)连接电路时开关应断开。
(2)电流表正负接线柱不能接反。
(3)测量过程中,电路闭合时间不能太长,读取数据后要断开电路,以防电阻发热影响测量结果。
3.对某一定值电阻进行设计,其中包括测量仪器的选取和实验电路图的设计。大多数同学设计的电路如图2所示。
图2 图3
电阻R两端电压的如何改变?方案有两种:一是改变电池节数;二是使用学生电源,利用滑动变阻器来改变R两端的电压。
比较上述两种方案,方案二更好,电路如图3所示。
1.在“探究电阻一定时电流与电压的关系”实验中,实验电路如图所示。下列说法正确的是( )
A.实验开始前,滑动变阻器的滑片应该移至最左端
B.该实验需要保持导体的电阻不变
C.该实验的结论是电流与电压成正比
D.多次实验是为了减小实验误差
【答案】B
【解析】【解答】 A、由电路图可知,滑动变阻器滑片移到最右端时接入电路电阻最大。实验开始前,滑片应移至最右端保护电路,故 A 错误;
B、本实验探究电阻一定时电流与电压的关系,根据控制变量法,需要保持导体电阻不变,改变定值电阻两端电压,故 B 正确;
C、实验结论是:电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比,选项缺少 “电阻一定” 这个前提条件,故 C 错误;
D、本实验多次测量的目的是寻找普遍规律,避免实验结论的偶然性,不是减小误差,减小误差一般是多次测量求平均值类实验,故 D 错误;
故选 B。
2.小雅同学利用如图所示的电路探究“电流与电压的关系”,下列说法正确的是( )
A.为了方便观察实验现象,可以将R1换成小灯泡
B.开关闭合前,滑动变阻器的滑片应该移至最左端
C.多次调节滑片进行实验,是为了得到普遍性规律
D.实验的结论是:电阻一定时,电压与电流成正比
【答案】C
【解析】【解答】A、探究电流与电压的关系,需要保持电阻不变。小灯泡电阻会随温度变化,不能替换R1,故错误。
B、开关闭合前,滑动变阻器滑片应调到最大阻值处(最右端),保护电路,故错误。
C、多次调节滑片,改变定值电阻两端电压,获取多组实验数据,目的是避免偶然性,得到普遍性规律,故正确。
D、逻辑表述错误。结论应为:电阻一定时,电流与电压成正比。电压是自变量,不能说电压随电流成正比,故错误。
故答案为:C。
考点02 探究电流与电阻的关系
【实验目的】研究电路中的电流跟电阻之间存在怎样的关系。
【实验方法】控制变量法。控制电压不变,改变电阻,观察电流的变化。
【实验电路图】
【实验步骤】
(1)将5Ω的定值电阻接入电路,闭合开关,调节滑动变阻器,使电压表示数为某一固定值(如5V),记录电流表示数。
(2)断开开关,将5Ω电阻更换为10Ω电阻,闭合开关,调节滑动变阻器,使电压表示数仍为5V,记录电流表示数。
(3)断开开关,将10Ω电阻更换为15Ω电阻,闭合开关,调节滑动变阻器,使电压表示数仍为5V,记录电流表示数。
【实验数据记录表】
实验序号
电阻R/Ω
电流I/A
1
5
2
10
3
15
【实验结论】当电压不变时,电流跟电阻成反比。
【深化点拨】
1.更换不同阻值的电阻后,定值电阻两端的电压会发生变化(根据串联分压原理,电阻越大分得电压越大)。为使电压保持不变,需要调节滑动变阻器,使定值电阻两端的电压回到设定值。
2.实验中如何控制电压不变?
每次更换电阻后,调节滑动变阻器的滑片,观察电压表示数,使其保持与第一次实验相同的电压值。
1.如图所示是小华探究电流与电阻关系的实验电路,AB间可以换接多个不同阻值的电阻。在每次换接电阻后,他应调节滑动变阻器的滑片控制AB间的 不变。换接电阻多次实验,是为了 。
【答案】电压;得出普遍性的规律
【解析】【解答】通过导体电流的大小与导体的电阻和导体两端的电压有关,要探究电流与电阻的关系,需控制导体两端的电压不变,改变导体的电阻大小,所以在每次换接电阻后,他应调节滑动变阻器滑片控制AB间电压不变;换接电阻多次实验,是为了得出普遍性的规律。
故答案为:电压;得出普遍性的规律。
2.某同学利用如图甲所示的电路进行实验,电源电压恒为,更换5个定值电阻,得到如图乙所示的图像。以下有关叙述正确的是( )
A.该同学研究的是电流和电压的关系
B.实验中电压表的示数保持不变
C.将从换成后,应将滑片P向右移
D.实验中若短路,则电压表与电流表示数均变为零
【答案】C
【解析】【解答】电路:定值电阻Rx与滑动变阻器串联,电压表测定值电阻两端电压,电流表测电路电流。本实验是探究电流与电阻的关系,需要控制定值电阻两端电压不变,改变电阻。
A、本实验更换不同定值电阻,控制电压不变,研究电流与电阻的关系,不是电流和电压的关系。故A错误。
B、取图像一点,如Rx=5,I=0.5A,定值电阻两端电压:U=IR=0.5A5=2.5V,电压表示数保持2.5V不变,不是0.5V。故B错误。
C、将Rx从5换成10,根据串联分压,定值电阻分压变大。探究电流与电阻实验,要保持Rx两端电压不变,需要增大滑动变阻器分压,因此增大滑动变阻器接入电阻,滑片向右移动。故C正确。
D、若Rx短路,电压表被短路,电压表示数为0;电路总电阻减小,电源电压不变,电流变大,电流表示数不为零。故D错误。
故答案为:C。
考点03 欧姆定律
1.欧姆定律内容:通过导体的电流,跟这段导体两端的电压成正比,跟这段导体的电阻成反比。
2.欧姆定律公式:I=。
3.物理意义:揭示了“导体中的电流由导体两端的电压和导体的电阻决定”这一制约关系。
4.欧姆定律公式变形式:U=IR,R=
【注意事项】
(1)I、U、R必须对应同一段导体(或同一电路),不可张冠李戴。
(2)R=只是计算电阻的公式,不能说"电阻与电压成正比,与电流成反比"。电阻是导体本身的性质,由材料、长度、横截面积和温度决定,与电压和电流无关。
(3)使用欧姆定律解题时,应先画出电路图,在图上标明已知量的符号、数值和未知量的符号,明确已知量,然后应用欧姆定律解题
【深化点拨】
1. 欧姆定律揭示了电流、电压、电阻三者之间的定量关系,是电学中最基本的定律之一。
2. 公式 I=表明:导体中的电流与导体两端的电压成正比,与导体的电阻成反比。
3. 公式 R=仅表示电阻的计算方法(伏安法测电阻的原理),但电阻是导体本身的属性,不由电压和电流决定。
1.关于欧姆定律的表达式. 下列说法正确的是( )
A.导体的电阻越大,通过导体的电流越小
B.导体中的电流与导体的电阻成反比
C.导体中的电流与导体两端的电压成正比
D.对于电阻R不变的电阻器,其两端的电压U与通过它的电流I的比值不变
【答案】D
【解析】【解答】A. 没有控制导体两端电压不变,缺少前提条件,故 A 错误;
B. 没有控制导体两端电压不变,缺少前提条件,故 B 错误;
C. 没有控制导体电阻不变,缺少前提条件,故 C 错误;
D. 定值电阻阻值不变,由 R=U/I 可知,电压 U 与电流 I 的比值等于电阻,比值不变,故 D 正确。
故选 D。
2.如图所示,电源两端的电压U=10 V,定值电阻R=20Ω,闭合开关S时,电压表的示数是 6 V,通过小灯泡的电流是( )
A.0.8 A B.0.5 A C.0.3 A D.0.2 A
【答案】D
【解析】【解答】根据图片可知,定值电阻R与灯泡L串联,电压表测L两端的电压,
则定值电阻R两端的电压:U=U总-UL=10V-6V=4V,
已知定值电阻R=20Ω,那么通过小灯泡的电流:。
故选D。
3.在“探究电压一定时电流与电阻的关系”实验中,根据实验数据绘制的I-R图像如图所示,图中阴影部分的面积表示的物理量是 (选填“电流”“电压”或“电阻”),其值为 。
【答案】电压;3V
【解析】【解答】 阴影部分为矩形,面积 = I×R,由欧姆定律 U=IR,所以代表电压;取图中 I=0.3A,R=10Ω,U=IR=0.3A×10Ω=3V。
4.学习了欧姆定律后,小东在家里用电器的说明书中发现并计算出许多信息。
(1)某手电筒的电源为两节新干电池,它工作时的电阻是10Ω,则该手电筒工作时的电流I= (填公式)= A。
(2)家庭电路中,电熨斗工作时的电流为5A,此时它的电阻R= (填公式)= Ω。
(3)某灯泡工作时的电阻为10 Ω,电流为480 mA,此时它两端的电压U= (填公式)= V。
【答案】(1);0.3
(2);44
(3)IR;4.8
【解析】【解答】(1) 两节新干电池总电压 U=3V,R=10Ω,I=U/R=3V/10Ω=0.3A。
(2) 家庭电路电压 U=220V,I=5A,R=U/I=220V/5A=44Ω。
(3) I=480mA=0.48A,R=10Ω,U=IR=0.48A×10Ω=4.8V。
欧姆定律的综合应用及解题步骤
1.适用于纯电阻电路(如定值电阻、灯泡、电炉等),不适用于含电动机、电解槽等非纯电阻电路。
2. 公式中的I、U、R必须对应同一段导体或同一段电路。
3.欧姆定律解题的一般步骤:
①分析电路结构,画出等效电路图;
②标明已知量和未知量,确定各物理量对应的导体;
③根据串并联电路特点和欧姆定律列方程;
④求解并检验结果是否合理。
4.常见误区:
(1)误区一:认为 R=说明电阻与电压成正比、与电流成反比。
纠正:电阻是导体本身的性质,由材料、长度、横截面积决定,与U、I无关。R=只是计算式。
(2)误区二:认为导体中有电流通过,导体两端一定有电压;导体两端有电压,导体中一定有电流。
纠正:前者正确,后者不一定——电路必须闭合才有电流。
(3)误区三:忽略温度对电阻的影响。
纠正:大多数导体的电阻随温度升高而增大,灯泡灯丝的电阻随温度变化明显。
角度01 欧姆定律的简单计算
1.在如图所示的电路中,电源电压为3 V且保持不变,R1的阻值为10Ω,R2的阻值为20Ω。下列说法正确的是( )
A.开关S1、S2都断开,电流表无示数,电压表的示数为3 V
B.只闭合开关S1,电流表的示数为0.15 A,电压表无示数
C.只闭合开关S2,电流表的示数为0.3 A,电压表的示数为3 V
D.开关 S1、S2都闭合,电流表的示数为0.1 A,电压表的示数为2 V
【答案】A
【解析】【解答】A.由图可知,开关S1、S2都断开,电压表串联在电路中,电路相当于断路,电流表无示数,电压表示数为3V,故A正确;
B.只闭合开关S1,只有电阻R1接入电路,电流表测电路中的电流,电流表示数为:
故B错误;
C.只闭合开关S2,电流表与电压表串联,电压表测电源电压,示数为3V;由于电压表的阻值很大,电路相当于断路,电流表示数为零,故C错误;
D.开关S1、S2都闭合,两电阻并联,电压表测电源电压,示数为3V;电流表测干路电流,通过电阻R1的电流为:
通过电阻R2的电流为:
电流表示数为:
I=I1+I2=0.3A+0.15A=0.45A
故D错误;
故选A。
2.在如图所示的电路中,电源电压为12 V。闭合开关S后,电流表的示数为0.4 A,电压表的示数为 8 V,此时滑动变阻器R2接入电路中的阻值为 Ω,电阻. 的阻值为 Ω;将滑动变阻器的滑片向右移动到某一位置时,电流表的示数变为0.5A,电压表的示数为 V。
【答案】20;10;7
【解析】【解答】(1) 根据电路图可知,定值电阻R1和变阻器R2串联,电流表测电路中的电流,电压表测滑动变阻器两端的电压。
已知 电流表的示数为0.4 A,电压表的示数为8V, 则滑动变阻器R2接入电路中的阻值为:
;
定值电阻R1两端的电压为:U1=U总-U2=12V-8V=4V,
那么电阻R1的阻值为:;
(2)当电流表的示数变为0.5A时,R1两端的电压为:U1'=I'R1=0.5A×10Ω=5V,
此时滑动变阻器两端的电压为:U2'=U总-U1'=12V-5V=7V,
即电压表的示数为7V。
3.如图所示,通过灯泡L1、L2的电流分别为 0.2 A 和 0.3 A,电源电压保持不变,L1的阻值为 15 Ω,则干路电流为 A,电源电压为 V,L2的阻值为 Ω。
【答案】0.5;3;10
【解析】【解答】 根据实物图可知,灯泡L1和L2并联,通过灯泡L1、L2中的电流分别为0.2A和0.3A,
则干路电流为:I总=I1+I2=0.2A+0.3A=0.5A;
那么L1的电压即电源电压:U=U1=I1R1=0.2A×15Ω=3V,
那么灯泡L2的电阻为:。
角度02 欧姆定律与电路分析
1.如图所示的电路中,已知电源电压为6 V且保持不变,定值电阻 滑动变阻器的最大阻值为10Ω。闭合开关S,当滑片从 B 端移向A 端的过程中,电压表的示数变化范围是 ,电流表的示数变化范围是 。
【答案】3V~6V;0.3A~0.6A
【解析】【解答】由图可知,电阻R1与R2串联,电压表测电阻R1两端的电压,电流表测电路中的电流。当滑动变阻器的阻值最小为0时,只有电阻R1接入电路,此时电压表的示数最大,等于电源电压为6V,电流表的示数最大,为:
当滑动变阻器接入电路的阻值最大时,此时电路中的电流最小,为:
此时电压表的示数最小,为:
U1最小=I最小R1=0.3A x 10Ω=3V
所以电压表的示数变化范围是3V~6V,电流表的示数变化范围是0.3A~0.6A。
2.烟雾报警器是通过监测烟雾浓度来防范火灾的,作为一种先进、稳定且可靠的传感器,它已被广泛运用到各种消防报警系统中。图所示为烟雾报警器的模拟电路,其中定值电阻的电阻为R0,光敏电阻的电阻为R。开关S闭合后,随着光照强度减弱,光敏电阻的电阻R增大,监测装置的示数也会增大,超过设定值后,装置会自动报警。根据上述说明可知,当烟雾浓度增大时( )
A.电流表示数变大
B.电压表示数变小
C.电路总电阻变大
D.电压表与电流表的示数之比不变
【答案】C
【解析】【解答】A. 烟雾浓度增大,光照减弱,光敏电阻 R 阻值变大,总电阻变大,电源电压不变,由欧姆定律可知电路电流变小,电流表示数变小,故 A 错误;
B. 电路电流变小,定值电阻 R0两端电压 U0=IR0变小,电源电压不变,光敏电阻 R 两端电压 UR=U-U0变大,电压表示数变大,故 B 错误;
C. 光敏电阻 R 阻值变大,R 与 R0串联,总电阻 R总= R+R0,电路总电阻变大,故 C 正确;
D. 电压表测 R 两端电压,电流表测电路电流,两表示数比值等于光敏电阻 R 的阻值,R 阻值变大,比值变大,故 D 错误。
故选 C。
3.如图所示的电路中,电源电压不变,闭合开关S,向右移动滑动变阻器 R1的滑片,下列数据变小的是( )
A.电流表 A 的示数
B.电压表 V2的示数
C.电压表 V1的示数与电流表 A 的示数的比值
D.电压表 V2的示数与电流表 A 的示数的比值
【答案】C
【解析】【解答】AB.由图可知,电阻R1与R2串联,电压表V1测电阻R1两端的电压,电压表V2测电阻R2两端的电压,电流表测电路中的电流。闭合开关S,向右移动滑动变阻器 R1的滑片,滑动变阻器接入电路的阻值变小,根据串联电路电阻的规律可知,电路的总电阻变小,根据欧姆定律可知,电路中的电流增大,电流表的示数增大;根据串联分压的原理可知,滑动变阻器R1两端的电压变小,定值电阻R2两端的电压增大,所以电压表V1的示数变小,电压表V2的示数变大,故AB错误;
C.电压表V1示数与电流表A示数的比值等于滑动变阻器R1接入电路的阻值,当向右移动滑片的过程中,其接入电路的电阻变小,所以该比值变小,故C正确。
D.电压表V2示数与电流表A示数的比值等于定值电阻R2的阻值,所以该比值不变,故D错误。
故选C。
【例1】(2026·甘孜)图示电路中,电源电压恒定,R0为定值电阻,R为滑动变阻器,忽略温度对灯泡L阻值的影响。闭合开关S,滑片P 向右移动时,下列分析正确的是 ( )
A.电流表A 的示数增大
B.电压表V2的示数增大
C.电压表 V1与电流表A 的示数的比值减小
D.电压表V2与电流表A 的示数的比值减小
【答案】A,D
【解析】【解答】原电路中,变阻器与灯串联后再与定值电阻串联,电压表V1测定值电阻和灯的电压,电压表V2测定值电阻和变阻器的电压,电流表测电路的电流。A、滑片P向右移动时,变阻器连入电路的电阻变小,根据串联电阻的规律,电路的电阻变小,由欧姆定律可知,电流表A的示数增大,故A正确;
B.根据U=IR,因电路的电流变大,故R0电压变大,根据串联电路电压的规律,电压表V2的示数变小,故B错误;
C.由欧姆定律可知,电压表V1与电流表A的示数的比值,即灯和定值电阻之和,保持不变,故C错误;
D.由欧姆定律可知,电压表V2与电流表A的示数的比值,即灯和变阻器连入电路的电阻之和,比值变小,故D正确。
故选:AD。
【例2】(2026·宿迁中考)燃气的使用已造福千家万户,为了家庭使用燃气的安全,同学们设计了如图甲所示的燃气泄漏报警电路。电源电压恒为12 V,为气敏电阻,其阻值随燃气浓度变化的图像如图乙所示。将滑动变阻器调为10 Ω,当燃气浓度达到或超过时,电流表触发报警器报警。下列分析正确的是( )
A.当燃气浓度增大时,电流表示数减小
B.当电路中电流达到0.4 A时开始报警
C.若需要在更低浓度下报警,可将滑动变阻器金属滑片向右移动
D.用久了的电源,电压降低,会导致报警器在更高的浓度下报警
【答案】D
【解析】【解答】 A、由乙图可知,燃气浓度增大,气敏电阻 R2阻值减小。R1与 R2串联,总电阻减小,电源电压不变,根据欧姆定律 I=U/R,电路电流变大,电流表示数变大,故A错误;
B、燃气浓度 0.6g/m3时, R2=30Ω,R1=10Ω,总电阻 R总 = 10Ω+30Ω=40Ω,电流,即电流达到 0.3A 时开始报警,不是 0.4A,故 B 错误;
C:更低浓度报警,也就是燃气浓度更小,此时 R2阻值更大。报警电流不变,总电阻需要不变,则滑动变阻器阻值要变小。滑片应向左移动,故C错误;
D:电源电压降低,在电阻不变时,电路电流偏小。要达到报警电流,需要减小气敏电阻 R2的阻值,对应燃气浓度更高,会在更高浓度下报警,故D正确;
故选 D。
【例3】(2026·安徽中考)图甲所示为实验电路。闭合开关S,将滑片P从滑动变阻器R1的最右端N向最左端M移动,并记录下滑片 P在不同位置时的电流表A、电压表 V1和V2的示数,根据所记录的多组实验数据分别描绘出 R1、R2的U-I图像如图乙所示。已知电源电压恒定,则
A.电源电压为5V
B.定值电阻R2为10Ω
C.图乙中①是 R1的U-I图像
D.电流表A 的示数为0.4A时,电压表 的示数为1V
【答案】D
【解析】【解答】由电路图可知,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,根据欧姆定律可知,在电阻一定时,通过电阻的电流与电阻两端的电压成正比,由图乙可知,图线①中的电流与电压成正比,则图线①为R2的“U-I”图象,图线②为R1的“U-I”图象,
当滑片在最左端时,滑动变阻器接入电路的电阻为0,电路为R2的简单电路,此时电路中电流最大,R2两端电压即为电源电压,由图乙可知,电源电压为:U=3V,此时电路中的电流为:I=0.6A,则R2的阻值为:当电流表示数为0.4A时,即电路中电流为0.4A,此时R2两端的电压为:U2=I'R2=0.4A×5Ω=2V,则电压表V1的示数为:U1=U-U2=3V-2V=1V,故D正确,ABC错误。
故选:D。
【例4】(2026·广州)某同学在育苗棚中按图连接电路,是定值电阻,电阻在不同温度下的阻值随湿度变化的曲线如图。闭合开关,棚内环境( )
A.温度不变、湿度增加时,电流表示数变大
B.温度不变、湿度增加时,电流表示数变小
C.湿度不变、温度升高时,电流表示数不变
D.湿度不变、温度升高时,电流表示数变小
【答案】A
【解析】【解答】AB、与串联,电源电压不变,温度不变,湿度增大,由图可知阻值减小,总电阻变小,电流变大, 电流表示数变大,故A正确,B错误;
CD、湿度不变,温度升高,阻值变小,总电阻变小,电流变大, 电流表示数变大,故CD错误。
故选:A。
【例5】(2026·兰州中考)图甲中,电源电压保持不变,阻值。闭合开关,将滑动变阻器的滑动头从最右端移动到最左端的过程中,滑动变阻器消耗的电功率随电路电流变化的图像如图乙所示。阻值为 ;电源电压是 。
【答案】2;6
【解析】【解答】、、滑动变阻器R串联。滑动变阻器接入电阻为 0 时,电路电流最大,
电源电压。滑动变阻器功率最大时,电流,功率,由,此时变阻器阻值,电源电压,联立两式解得,代入求得电源电压
故答案为:2;6。
【例6】(2026·甘孜)图示电路中,电源电压恒为6V,电阻. 的阻值为 10Ω。闭合开关S,电流表 的示数为0.2A, 则电阻. 的阻值为 Ω,电流表A 的示数为 A。
【答案】30;0.8
【解析】【解答】电阻R1、R2并联,电流表A1测R1的电流I1=0.2A,电流表A测干路电流,并联电路各支路两端的电压相等U=U1=U2=6V,电阻R1的阻值:,
通过R2的电流为:,
电流表A的示数为:I=I1+I2=0.2A+0.6A=0.8A。
【例7】(2026·长沙中考)小星想自制简易电子秤,电路如图甲所示,可调电源的电压输出范围是2~16V,定值电阻R0的阻值为1200Ω,力敏电阻Rx的阻值随压力变化的数据如下表,托盘重为2N,水平静置在力敏电阻上,电流表、电压表如图乙所示。g取10N/kg。
压力F/N
2
3
4
5
6
7
8
9
10
电阻Rx/Ω
6000
4000
3000
2400
2000
1714
1500
1333
1200
(1)空托盘与力敏电阻的接触面积为2×10-4m2,此时托盘对力敏电阻的压强为 Pa;
(2)电源电压不变时,若闭合开关,托盘内放入物体的质量越大,定值电阻R0两端的电压越 ;
(3)小星选择某个电表的某一测量范围,将其表盘改为电子秤的表盘。将电源电压调至某固定值,托盘内放入800g物体时,电表指针恰好满偏。若托盘内放入300g物体,电表的示数为 。
【答案】(1)1×104
(2)大
(3)2V
【解析】【解答】(1)空托盘对力敏电阻的压力为:F压=G0=2N,此时托盘对力敏电阻的压强为:;
(2)根据图甲可知,定值电阻R0与力敏电阻Rx串联,电压表测量定值电阻两端电压,托盘内放入物体的质量越大对力敏电阻的压力越大,力敏电阻的电阻值越小,电路中的总电阻越小,电源电压不变,根据可知,此时电路中电流越大,定值电阻的电阻值不变,根据U=IR可知,此时定值电阻两端电压越大;
(3)如果改为电子秤表盘的电表为电流表,那么电流表指针满偏时,若电流表接小量程,此时电路中电流为0.6A,则定值电阻两端电压为:U0'=I大R0=0.6A×1200Ω=720V,
根据题意可知,电源电压的输出范围是2~16V,远小于此时定值电阻两端的电压,因此改为电子秤表盘的电表不可能为电流表,而应该是电压表,m1=800g=0.8kg,
G1=m1g=0.8kg×10N/kg=8N,
当托盘内放入800g物体时,托盘对力敏电阻的压力为:F1=G1+G0=8N+2N=10N,根据表格可知,此时力敏电阻的电阻值为1200Ω,即此时定值电阻的电阻值与力敏电阻的电阻值相等,因为串联电路中电流处处相等,所以根据U=IR可知,此时定值电阻两端电压与力敏电阻两端电压相等,如果电压表接入0~15V的量程,那么定值电阻和力敏电阻两端的电压都是15V,则电源电压为U电源=15V+15V=30V,而电源电压的输出范围是2~16V,因此电压表接入的不可能是0~15V的量程,应该是0~3V的量程,所以电源电压为:U=3V+3V=6V,m2=300g=0.3kg,
G2=m2g=0.3kg×10N/kg=3N,
当托盘内放入300g物体时,托盘对力敏电阻的压力为:F2=G2+G0=3N+2N=5N,
根据表格可知,此时力敏电阻的电阻值为2400Ω,此时电路中的总电阻为:
R总=R0+Rx=1200Ω+2400Ω=3600Ω,
此时电路中电流为:,
定值电阻两端电压为:,即此时电表示数为2V。
【例8】(2026·长沙中考)在“探究电压一定时电流与电阻的关系”实验中,电路如图甲所示。
(1) 连接电路时,开关要
(2) 连接滑动变阻器时,已将右上接线柱接入电路,如图乙所示,为了让滑片向右移动时接入电路的电阻变大,应将图乙中滑动变阻器的 点接入电路
(3) 小星用5Ω的电阻做完实验后,需要更换10Ω的电阻再次实验。为保持定值电阻两端电压不变,他断开开关,更换电阻后,接下来的实验步骤中,规范合理的排序应是 。
①闭合开关
②将滑片移至最右端
③向左移动滑片
(4) 再换用更大的电阻进行实验时,闭合开关,发现电压表示数为零,电流表示数不为零,则电路故障可能是 。(写出一种即可)
【答案】(1)断开
(2)B
(3)②①③
(4)定值电阻短路
【解析】【解答】(1)连接电路时,开关应处于断开状态,目的是为了保护电路。
(2)要使滑片P向右移动时滑动变阻器接入电路的电阻变大,所以滑动变阻器应选左下接线柱,即将图乙中滑动变阻器的B点接入电路。
(3)更换电阻之后操作步骤:②将滑片移至最右端:闭合开关前,滑动变阻器要调到最大阻值处,保护电路。①闭合开关。③向左移动滑片:换成更大的 10Ω 电阻,根据串联分压,定值电阻电压会变大,需要调大滑动变阻器分压,向左移动滑片,直到定值电阻两端电压回到原来的控制电压。故正确顺序:②①③;
(4)电流表示数不为零,说明电路是通路,电压表示数为零,说明没有电流通过电压表,所以电路故障可能是定值电阻短路。
【例9】(2026·济南中考)小明在进行“探究电流与电阻关系”的实验时,所用实验器材如下:定值电阻(5Ω、10Ω、15Ω、30Ω各一个)、滑动变阻器、电流表、电压表、开关、学生电源(电压已调为12V)和导线若于。
(1)请用笔画线代替导线,将图甲的实物电路正确连接 。
(2)实验步骤:
将5Ω的定值电阻接入电路,闭合开关,调节滑动变阻器的滑片直到电压表示数为9.0V,此时电流表指针位置如图乙所示,电流表的示数为 A。
断开开关,更换不同的定值电阻,闭合开关,调节滑动变阻器的滑片直到电压表示数为9.0V,记录电流表的示数,实验数据如表所示。
实验序号
1
2
3
4
R/Ω
5
10
15
30
I/A
0.90
0.60
0.30
(3)根据以上实验操作和数据,可以得出的实验结论是 。
【答案】(1)
(2)1.8
(3)由压一定时,电流与电阻成反比
【解析】【解答】(1)“探究电流与电阻关系”的实验中,定值电阻、滑动变阻器、电流表需串联,电流表测电路中的电流,电压表并联在定值电阻两端,测定值电阻的两端电压。电源电压12V,控制定值电阻两端电压9.0V,故电压表选0~15V量程。即将电压表“15”接线柱与定值电阻右接线柱相连,将滑动变阻器上端任一接线柱与电流表“﹣”接线柱连接。如图所示:
(2)由图乙可知,电流表选用0~3A量程,分度值为0.1A,示数为1.8A;
(3)分析表格数据可知,电阻增大时电流减小,且电阻与电流的乘积保持不变。因此可以得出的实验结论是电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成反比。
【例10】(2026·吉林)在“探究电压一定时电流与电阻的关系”实验中:
(1)电路连接如图甲所示,闭合开关S前,应将滑动变阻器的滑片P调节到 端。闭合开关后,发现电压表的示数接近电源电压,电流表几乎无示数,调节滑动变阻器的滑片,两表示数均无明显变化,则电路故障可能是定值电阻 路。
(2)排除故障后,将滑片调节到某一位置时,电压表的示数如图乙所示为 V。
(3)更换不同阻值的定值电阻,进行多次实验,根据实验数据绘制出如图丙所示图像,分析图像可知:导体两端的电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成 。
(4)小明用热敏电阻器替换掉图甲中的定值电阻R,想设计一个自动测温电路。他查阅到这种热敏电阻器的电阻随温度的升高而减小。电源电压恒定,保持电路中的滑动变阻器滑片的位置不变,当环境温度升高时,图甲中的 表的示数变大,则可以将此表作为温度显示仪。
【答案】(1)B;断
(2)1.5
(3)反
(4)电流
【解析】【解答】(1)闭合开关前,滑动变阻器滑片要调到最大阻值处,图中滑片移到 B 端时接入电阻丝最长,阻值最大。
定值电阻断路时,电压表串联接入电路,测电源电压,示数接近电源电压;电路几乎无电流,电流表无示数,移动滑片现象不变。
(2)电压表选用 0~3V 量程,分度值 0.1V,指针指向 1.5V 刻度,示数为 1.5V。
(3)图丙图像为反比例曲线,电压一定时,电阻越大电流越小,结论:导体两端电压一定时,电流与电阻成反比。
(4)热敏电阻阻值随温度升高而减小,滑动变阻器滑片不动,总电阻减小,电源电压不变,由I=RU可知电路电流变大;根据串联分压,热敏电阻两端电压变小,滑动变阻器两端电压变大。因此电流表示数随温度升高而变大,可用电流表作温度显示仪。
【例11】(2026·绥化中考)在“探究电压一定时电流与电阻的关系”实验中,实验小组的同学选用器材如下:电压恒为 9V的电源,阻值分别为 15Ω、20Ω、30Ω、40Ω的定值电阻,标有“30Ω1A”字样的滑动变阻器。
(1)请用笔画线代替导线,将图甲的电路连接完整。(要求:导线不能交叉)
(2)闭合开关后,发现电压表指针有明显偏转,电流表指针无偏转,可能的电路故障是 。
(3)排除电路故障后,先接入 15Ω的电阻,调节滑动变阻器滑片P至某一位置时,观察到电流表指针位置如图乙所示,电流表的示数为 A,然后记录数据。更换其余电阻继续实验,根据记录的数据作出 图像如图丙。分析图像可得出: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。
(4)该实验小组的同学实验后又设计了如图丁所示的电路,测小灯泡L正常发光时的电阻。已知:电源电压不变,小灯泡的额定电流为Iₐ,滑动变阻器Rₐ的最大阻值为 R1,滑动变阻器 Rb的最大阻值为R2。实验方案如下:
①只闭合开关S和S2,移动Rₐ的滑片,使电流表示数为Iₐ;
②只闭合开关S和S1,保持①中Rₐ的滑片位置不动,移动 Rb的滑片,使电流表的示数为 ;
③只闭合开关S和S1,保持②中 Rb的滑片位置不动,将Rₐ的滑片移到最左端,电流表的示数为I1;再将Rₐ的滑片移到最右端,电流表的示数为I2,则小灯泡正常发光时电阻的表达式为 R1= 。(用I1、I2、R1表示)
【答案】(1)
(2)定值电阻R 断路
(3)0.4;反
(4);
【解析】【解答】(1)探究电压一定时电流与电阻的关系”实验中,所以电压表需要并联在定值电阻两端,且电流正进负处,据此作图:
(2)电压表指针有明显偏转,电流表指针无偏转,说明电压表串联在电路中,定值电阻断路;
(3)据图可知,电流表示数为0.4A,据图可知,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正比;
(4)只闭合开关S和S1,保持①中Rₐ的滑片位置不动,移动 Rb的滑片,使电流表的示数为Ia,该步骤将变阻器Ra等效代替灯泡,闭合开关S和S1,保持②中 Rb的滑片位置不动,将Rₐ的滑片移到最左端,电流表的示数为I1;再将Rₐ的滑片移到最右端,电流表的示数为I2,此时可列,解得R1=。
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1.由 可以得到其变形公式 关于该变形公式,下列说法正确的是( )
A.导体的电阻与它两端的电压成正比
B.导体的电阻与通过它的电流成反比
C.导体两端的电压与通过它的电流成正比
D.导体的电阻与通过它的电流、它两端的电压无关
【答案】D
【解析】【解答】 A. 导体电阻是导体本身的性质,与两端电压无关,故 A 错误;
B. 导体电阻与通过它的电流无关,故 B 错误;
C. 电压是形成电流的原因,不能说电压与电流成正比,故 C 错误;
D. 公式 只是电阻的计算式,导体的电阻由材料、长度、横截面积、温度决定,与通过它的电流、它两端的电压无关,
故 D 正确。
故选 D。
2.图是某创客小组自制的肺活量比较装置,吹气时,气球胀大,推动隔板向上运动,下列说法正确的是( )
A.电路的总电阻变大
B.电压表示数变大
C.电流表示数变小
D.电压表与电流表示数的比值变小
【答案】D
【解析】【解答】 A. 吹气时隔板上移,滑动变阻器接入电阻减小,总电阻减小,故 A 错误;
B. 电路总电阻减小,电流增大,R1两端电压增大,电源电压不变,则 R0两端电压减小,电压表示数变小,故 B 错误;
C. 电源电压不变,总电阻减小,由欧姆定律可知电路电流变大,电流表示数变大,故 C 错误;
D. 电压表测 R0两端电压,电流表测电路电流,两表示数比值等于 R0接入电阻,R0接入电阻变小,比值变小,故 D 正确。
故选 D。
3.小明利用如图甲所示的电路来测量定值电阻的电阻R,已知电源电压为3 V,电阻R约为10 Ω,电流表有两个测量范围(0~0.6A、0~3 A)。闭合开关后,电压表指针的位置如图乙所示。下列说法正确的是( )
A.闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片移至a端
B.电流表的测量范围应该选择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实验结论更具普遍性
【答案】C
【解析】【解答】A、闭合开关前,滑动变阻器滑片要调到最大阻值处,图中滑片移至 b 端时电阻最大,移至 a 端电阻最小,故 A 错误。
B、电源电压 3V,定值电阻 R 约 10Ω,电路最大电流 I=U/R=3V/10Ω=0.3A,小于 0.6A,电流表应选 0~0.6A 量程,故 B 错误。
C、电源电压 3V,电压表选用 0~3V 量程,分度值 0.1V,读数为 2.3V,故 C 正确。
D、测定值电阻实验,多次测量求平均值目的是减小实验误差;寻找普遍规律才是让结论具有普遍性,故 D 错误。
故选C。
4.滑动变阻器常用镍铬合金丝作为电阻丝。对于一段长度固定的镍铬合金丝,忽略温度变化影响,下列说法不正确的是( )
A.通过它的电流与它两端的电压成正比
B.加在它两端的电压为0时,它的电阻也为0
C.加在它两端的电压改变时,它两端的电压与通过它的电流的比值始终不变
D.加在它两端的电压一定时,通过它的电流与它接入电路的电阻成反比
【答案】B
【解析】【解答】 A. 镍铬合金丝电阻不变,根据欧姆定律,通过它的电流与它两端的电压成正比,故 A 正确;
B. 电阻是导体本身的性质,电压为 0 时,导体电阻不变,不为 0,故 B 错误;
C. 电压与电流的比值等于电阻,电阻不变,比值始终不变,故 C 正确;
D. 电压一定时,根据欧姆定律,通过导体的电流与接入的电阻成反比,故 D 正确。
故选 B。
5.将一个定值电阻接入如图甲所示电路的虚线框处,并将一个电压表(图中未画出)并联在某段电路两端,闭合开关,移动滑片 P,多次记录两电表的示数;断开开关,只将定值电阻更换为小灯泡,再次获取数据并记录,将记录的数据绘制成如图乙所示的I-U图像。下列分析正确的是( )
A.电源电压为3.5 V
B.图线b是用接入定值电阻时记录的数据绘制得到的
C.定值电阻和灯泡两端的电压各为3.5V时,灯泡的电阻较大
D.接入小灯泡后,将滑片P 向右移动时,电压表的示数将变大
【答案】C
【解析】【解答】 根据甲图可知,定值电阻(或灯泡)和滑动变阻器串联。根据U=IR可知,定值电阻(或灯泡)两端的电压随电流的增大而增大。根据U总=U1+U2可知,滑动变阻器两端的电压随电流的增大而减小。根据图乙可知,电压表与滑动变阻器并联接入电路。
B.定值电阻的阻值不变,根据U变=U总-U=U总-IR可知,此时变阻器的电压与电流的变化图像是一条直线,所以a是接入定值电阻时记录的数据绘制得到的,b是接入灯泡时记录的数据绘制得到的,故B错误;
A.根据乙图可知,当滑动变阻器两端的电压为0.5V时,通过电路的电流为0.7A,
根据电源电压U=IR定+UV得到:U=0.7A×R定+0.5V ①
当滑动变阻器两端的电压为3.5V时,通过电路的电流为0.1A,
根据电源电压U=IR定+UV得到:U=0.1A×R定+3.5V ②,
①②联立解得:R定=5Ω,U=4V,故A错误;
C.当定值电阻和灯泡两端的电压各为3.5V时,此时滑动变阻器两端的电压为:4V-3.5V=0.5V。根据乙图可知,此时通过定值电阻的电流大于通过灯泡的电流,则灯泡的电阻较大,故C正确;
D.根据甲图可知,接入小灯泡后,将滑片P向右移动时,滑动变阻器接入电路的电阻变小,根据串联电路电压与电阻成正比的规律可知,此时电压表的示数将变小,故D错误。
故选:C。
6.如图所示,电源电压不变,电阻 ,闭合开关,小明在实验过程中仅记录了三只电表的示数,分别为1、4、5,但漏记了单位。关于所用电源的电压和电阻R1的阻值,下列判断正确的是( )
A.4 V 2 Ω B.5 V 1Ω C.4 V 1Ω D.2 V 2Ω
【答案】C
【解析】【解答】 根据电路图可知,定值电阻R1与R2并联,电流表A1测R2支路电流,电流表A2测干路电流,电压表V测电源电压。
已知R2=4Ω,根据U=IR可知,电源电压U数值必须是I2的4倍;
根据1、4、5可知,U=4V,I2=1A,那么电流表A2的示数就是5A;
此时通过R1的电流为:I1=I总-I2=5A-1A=4A;
因此R1的阻值为:,故ABD错误,而C正确。
故选:C。
7.如图所示,开关S闭合,两个灯泡均正常发光,电流表 A1 的示数为0.8A,电流表A2 的示数为 0.5 A,电压表 V 的示数为8 V。下列判断不正确的是( )
A.灯L1 和L2并联 B.灯L1中的电流为0.3 A
C.电源电压为8 V D.灯L1的电阻为10Ω
【答案】D
【解析】【解答】A.根据电路图可知,灯泡L1和L2并联,电流表A1测量干路的电流,A2测量灯L2的电流,电压表测L1两端电压,故A正确,不合题意;
B. 电流表 A1 的示数为0.8A,电流表A2 的示数为 0.5 A, 则通过灯L1的电流I1=I-I2=0.8A-0.5A=0.3A,故B正确,不合题意;
C. 电压表V的示数为8V,根据并联电路电压的特点,电源电压和灯L1的电压也是8V,故C正确,不合题意;
D.综上所述,灯L1的电压U1=U2=8V,则灯L1的电阻,故D错误,符合题意。
故选:D。
8.在探究通过导体的电流与其两端电压的关系时,利用实验数据作出了如图所示的图像。根据图像,下列说法正确的是 ( )
A.导体甲的电阻大于导体乙的电阻
B.通过导体乙的电流与其两端的电压成正比
C.当导体甲两端的电压为 2 V 时,通过导体甲的电流为0.2 A
D.将两导体并联后接在 3 V 的电源上时,干路中的电流为0.6 A
【答案】B
【解析】【解答】 A.根据图象可知,当通过电流都为0.3A时,乙两端电压大于甲两端电压,由可知,乙的电阻大于甲,故A错误;
B.根据图象可知,乙的图像是一条通过坐标原点的斜线,则通过导体乙的电流与两端的电压成正比,故B正确;
C.根据图象可知,当导体甲两端的电压为2V时,通过甲的电流为0.4A,故C错误;
D.根据图象可知,当U甲=U乙=3V时,通过它们的电流I甲=0.6A,I乙=0.3A,那么二者并联时干路中的电流I=I甲+I乙=0.6A+0.3A=0.9A,故D正确。
故选:BD。
9.小涵同学把钨丝与小灯泡接成如图所示的电路,闭合开关,灯泡发光,说明钨丝是 体;用酒精灯对钨丝加热,发现灯泡变暗,说明钨丝温度升高后其阻值 。
【答案】导;变大
【解析】【解答】闭合开关灯泡发光,电路中有电流,说明钨丝容易导电,属于导体。
钨丝和小灯泡串联,酒精灯加热钨丝,灯泡变暗,说明电路中电流变小。电源电压不变,由欧姆定律可知,电路总电阻变大,小灯泡电阻基本不变,所以钨丝温度升高,电阻变大。
故答案为:导;变大。
10.图所示的电路中,电源电压恒定,闭合开关S1、S2,小灯泡发光,接着断开开关S2,则
(1)电路连接方式:闭合开关S1、S2,定值电阻和灯泡的连接方式是 (选填“串联”或“并联”);断开开关S2,电路中只有 (选填“灯泡”或“定值电阻”)工作。
(2)电表测量对象:闭合开关S1、S2,电压表V测量电源电压,电流表A 测量干路电流,电流表 A1 测量通过 (选填“灯泡”或“定值电阻”)的电流;断开开关S2,电压表V测量电源电压,电流表 和电流表 A 测量通过灯泡的电流。
(3)电阻变化:电路的总电阻 。[第(3)(4)(5)题均选填“变大”“变小”或“不变”]
(4)电压变化:电压表 V 的示数 。
(5)电流变化:由欧姆定律可知,电流表A1的示数 ,电流表A的示数 。
【答案】(1)并联;灯泡
(2)灯泡
(3)变大
(4)不变
(5)不变;变小
【解析】【解答】(1) 闭合开关 S1、S2,灯泡 L 与定值电阻 R 两端分别接在电源两极,连接方式是并联;断开 S2,R 支路断开,电路中只有灯泡工作。
(2) A1 和灯泡 L 串联,测量通过灯泡的电流。
(3) 并联电路,支路越多总电阻越小;断开一条支路,总电阻变大。
(4) 电压表 V 测电源电压,电源电压恒定,所以电压表示数不变。
(5) 灯泡两端电压不变,灯泡电阻不变,由 I=U/R 可知,A1 测灯泡电流,示数不变;电流表 A 测干路电流,断开 S2,少了 R 支路的电流,干路电流变小。
11.图为高速公路收费站计重秤的原理图,车重表是由 (选填“电流表”或“电压表”)改装而成的。闭合开关S,当测量更重的车辆时,车重表的示数会 ,滑动变阻器两端的电压会 (后两空均选填“变大”“变小”或“不变”)。
【答案】电流表;变大;变小
【解析】【解答】 由图可知,车重表串联在电路中,电流表串联接入电路,电压表并联接入电路,所以车重表是由电流表改装而成。R1 与 R2 串联,车辆越重,压下滑动变阻器,R2 接入电路的电阻变小,电路总电阻变小,电源电压不变,根据欧姆定律 I=U/R,电路中电流变大,车重表示数变大。电路电流变大,定值电阻 R1 阻值不变,由 U1=IR1 可知 R1 两端电压变大,电源电压不变,串联总电压等于各部分电压之和,所以滑动变阻器 R2 两端的电压变小。
12.如图所示,电源电压为12 V且保持不变, 只闭合开关S时,电流表的示数为0.3A,则R1两端的电压 = V,R2= Ω;当断开开关S,闭合开关 S1、S2时,则电流表的示数为 A。
【答案】3;30;1.6
【解析】【解答】 (1)根据电路图可知,只闭合开关S时,定值电阻R1和R2串联,电流表测串联电路的电流;
已知 ,电流表的示数为0.3A,则 R1两端的电压为:U1=IR1=0.3A×10Ω=3V;
此时R2两端的电压为U2=U总-U1=12V-3V=9V,
根据欧姆定律可知,此时R2的电阻为:。
(2)根据电路图可知,当断开开关S,闭合S1、S2时,定值电阻R1和R2并联,电流表测干路电流;
此时通过R1的电流为:,
此时通过R2的电流为:,
那么此时电流表示数为I总=I1+I2=1.2A+0.4A=1.6A。
13.如图所示,电阻 R1 的阻值为6 Ω,电阻R2的阻值为10Ω,电源电压为12 V。闭合开关 S 后,电阻 R2 两端的电压为 V,通过电阻 R1 的电流为 A,通过干路的电流为 A。
【答案】12;2;3.2
【解析】【解答】 根据电路图可知,电阻R1、R2并联,
根据并联电路电压规律可知,R1两端电压U1=U2=U=12V;
已知电阻R1的阻值为6 Ω, 则通过电阻R1的电流:,
电阻R2的阻值为10Ω, 则通过电阻R2电流:,
则此时干路中的电流I总=I1+I2=2A+1.2A=3.2A。
14.如图甲所示,电路的电源电压为3 V,闭合开关后,两电流表的指针偏转均如图乙所示,则电路的总电阻为 Ω;断开开关后,电阻R2的阻值为 Ω。
【答案】2;2.5
【解析】【解答】 根据甲图可知,电阻R1和R2并联,电流表A1测通过R1的电流,电流表A2测干路电流。
根据并联电路I总=I1+I2可知,电流表A2示数大于电流表A1的示数,
所以电流表A2的量程为0~3A,分度值为0.1A,示数为1.5A;
电流表A1的量程为0~0.6A,分度值为0.02A,示数为0.3A;
则电路总电阻;
那么通过L2的电流为:I2=I总-I1=1.5A-0.3A=1.2A;
则电阻R2的阻值:;
断开开关后,通过电阻R2的电流也为0,但电阻是导体本身的一种属性,与电压和电流无关,所以电阻R2的阻值仍然为2.5Ω。
15.如图所示, 开关闭合后电流表的示数是0.2A,电压表的示数是4 V,R2 的电阻是 Ω,电源的电压是 V。
【答案】20;6
【解析】【解答】 根据电路图可知,定值电阻R1与R2是串联,电压表测R2两端的电压,
电流表的示数是0.2A,电压表的示数是4V,
则电阻R2的阻值;
已知定值电阻R1=10Ω,则R1两端的电压U1=IR1=0.2A×10Ω=2V,
因此电源电压为:U总=U1+U2=2V+4V=6V。
16.如图所示,电源电压不变,已知. 15 Ω,闭合开关后,电流表 A1、A2的示数分别为0.5A、0.2A,则通过R1的电流为 A,电源电压为 V。
【答案】0.3;3
【解析】【解答】根据电路图可知,定值电阻R1与R2并联,电流表A1测干路电流,电流表A2测R2支路的电流。
则通过R1的电流:I1=I总-I2=0.5A-0.2A=0.3A,
那么电源电压:U=U2=I2R2=0.2A×15Ω=3V。
🚀能力跃升
1.甲乙两地相距30km,在两地之间沿直线架设了两条输电线,已知每条输电线每千米的电阻为。现在输电线在某处发生了短路,未确定短路位置,检修员在甲地利用电压表、电流表和电源连接成如图所示的电路进行测量。当电压表的示数为时,电流表的示数为0.6A,则短路位置距甲地的距离为( )
A.12.5 B.15 C.25 D.30.5
【答案】A
【解析】【解答】根据欧姆定律变形式,求出甲地到短路点来回两段输电线总电阻:,已知每千米导线电阻为0.2,计算来回导线总长度:,注意:25km是去+回的总长度,短路位置距离甲地的单向距离:。故A正确,BCD错误。
故答案为:A。
2.如图甲所示,电源电压保持不变,闭合开关时,滑动变阻器的滑片 P从b端滑到a 端,电压表的示数U 与电流表的示数I的变化关系如图乙所示。下列说法正确的是( )
A.定值电阻R 的阻值是8Ω
B.定值电阻R的阻值是 4Ω
C.滑动变阻器的阻值范围是0~18 Ω
D.滑动变阻器的阻值范围是0~12 Ω
【答案】D
【解析】【解答】AB.由图甲可知,闭合开关,当滑动变阻器的滑片 P在a 端时,滑动变阻器的阻值为0,只有定值电阻R接入电路,此时电压表测电源电压,电路中电流最大,由图乙可知,U=9V,I=1.5A,则定值电阻的阻值为:
故AB错误;
CD.闭合开关,当滑动变阻器的滑片 P在b 端时,定值电阻与滑动变阻器串联,此时滑动变阻器的阻值最大,电路中的电流最小,定值电阻两端电压最小,由图乙可知,U1=3V,I'=0.5A,滑动变阻器两端的电压为:
U滑=U-U1=9V-3V=6V
滑动变阻器的最大值为:
所以滑动变阻器的阻值范围是0~12 Ω,故C错误,D正确。
故选D。
3.小明利用如图甲所示的电路来测量R 的阻值,电源电压为3 V,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.电流表的测量范围应该选择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】【解答】由电路图可知,两电阻串联,电流表测量电路中电流,电压表测电阻R两端的电压:
A.闭合开关前,为了保护电路,滑动变阻器应放在阻值最大处,即应将滑动变阻器的滑片应移至b端,故A错误。
BC.电路中最大电流为:
所以电流表应选0~0.6A,故B错误。
C.电源电压为3V,则电压表所选量程为0~3V,分度值为0.1V,所以图乙电压表示数为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。
4.在如图甲所示的电路中,当开关S闭合后,两灯均发光,两个电压表的指针位置均如图、乙所示,则灯泡L1两端的电压为 V;此时L1和L2两灯的电阻之比为 。
【答案】5.2;
【解析】【解答】由电路图可知,L1与L2串联;电压表V1测电源总电压,电压表V2测L2两端电压。
串联电路总电压大于分电压,两个电压表指针位置相同,说明量程不同:
V1选用0~15V量程,分度值0.5V,读数U=6.5V,V2选用0~3V量程,分度值0.1V,读数U2=1.3V,
L1两端电压:;
串联电路电流处处相等,I1=I2
根据欧姆定律,。
故答案为:5.2;4:1。
5.在如图甲所示的电路中,电源电压不变,R0为定值电阻,R为电阻箱。闭合开关S后,调节电阻箱R 的阻值,得到电压表示数U与电阻箱阻值R的变化关系图像如图乙所示,则可求出电源电压为 V,R0的阻值为 Ω。
【答案】12;10
【解析】【解答】 根据甲图可知,电阻箱R与定值电阻R0串联,电压表测量电阻箱两端电压。
根据图象可知,当电阻箱R1=10Ω时,电压表示数为6V,
此时电路中的电流:;
根据U总=U0+U得到:U总=0.6A×R0+6V-----①
当电阻箱接R2=20Ω时,电压表示数为8V,
此时电路中的电流;
根据U总=U0+U得到:U总=0.4A×R0+8V------②
①②联立解得:R0=10Ω,U总=12V。
6.图是一种测油箱内油量的示意图。滑动变阻器的金属滑片连在杠杆一端,当油箱内油面下降时,浮子向下运动,滑动变阻器接入电路中的电阻R变 ,电流表的示数变 ,电压表的示数变 (前三空均选填“大”或“小”)。若油量表的示数随油量的增加而变大,则应将 (选填“电压表”或“电流表”)的表盘改装为油量表的表盘。
【答案】大;小;大;电流表
【解析】【解答】 由图可知,滑动变阻器 R 与定值电阻 R0 串联,电压表测滑动变阻器 R 两端电压,电流表测电路电流。油箱内油面下降,浮子向下运动,通过杠杆带动滑片上移,滑动变阻器接入电路的电阻 R 变大;电路总电阻变大,电源电压不变,由欧姆定律 I=U/R 可知电路电流变小,电流表示数变小。R0 阻值不变,电流变小,R0 两端电压 U0=IR0 变小,电源电压不变,根据串联分压,滑动变阻器两端电压变大,电压表示数变大。油量增加时,浮子上浮,滑片下移,R 接入电阻变小,电路电流变大,R0 分压变大,滑动变阻器分压变小;题目要求油量表的示数随油量增加而变大,电流表的示数随油量增加而变大,所以应将电流表的表盘改装为油量表的表盘。
7.如图所示,电源两端的电压U 为9 V并保持不变,电阻R1的阻值为10 Ω。闭合开关S后,电流表 A 的示数I为1.2 A。
(1)电流表A1的示数I1是多少?
(2)求 R2的阻值。
【答案】;
【解析】(1)解:根据电路图可知,电阻R1和R2并联,电流表A测干路电流,A1测通过R1的电流,
根据并联电路的电压规律可知,R1的电压等于电源电压9V,
则电流表A1的示数。
(2)解:根据并联电路的电流规律可知,通过电阻R2的电流;
那么电阻的阻值 。
8.如图所示的电路中,电阻R1的阻值为 30Ω,电阻 R2的阻值为 60Ω,闭合开关S,电流表 A1的示数为0.2A。求:
(1)电源电压。
(2)电流表A 的示数。
【答案】;
【解析】(1)解:根据电路图可知,电阻R1和R2并联,电流表A测干路电流,A1测通过R1的电流,
电阻R1的阻值为30Ω, 电流表 A1的示数为0.2A ,
则电源电压 。
(2)解:已知电阻R2的阻值为60Ω, 则通过 R2的电流 ;
因此干路电流表 A的示数 。
9.如图所示,电源电压为9 V。闭合开关S,滑动变阻器的滑片移动到最右端时,电流表的示数为0.5A;滑动变阻器的滑片移动到最左端时,电压表的示数为3 V。
(1)画出滑动变阻器的滑片在最右端和最左端时的等效电路图,并在电路图中标明已知量。
(2)求电阻R1的阻值和滑动变阻器R2的最大阻值。
(3)求滑动变阻器的滑片移动到最左端时电流表的示数(结果保留两位小数)。
【答案】【解析】(1)解:滑片在最右端时,变阻器接入的阻值为0,此时只有R1单独工作,等效电路图如图甲所示;滑片在最左端时,定值电阻R1和R2串联,电压表测R2的电压,等效电路图如图乙所示:
(2)解:根据甲图可知,滑片在最右端时,变阻器接入的阻值为0,此时只有R1单独工作,则电阻;
根据乙图可知,滑片在最左端时,R1与R2的最大阻值串联,电压表测R2的电压,
R1两端的电压为 ;
通过R1的电流: ;
那么变阻器的最大阻值: 。
(3)解: 当滑动变阻器的滑片P移到最左端时,R1与R2串联在电路中,电流表测量电路中的电流,
电流表的示数:。
🌟思维挑战
1.在如图所示的电路中,电源电压保持不变。开关 S闭合后,滑片 P 在滑动变阻器R2的某两点之间滑动的过程中,电流表的示数变化范围是 1 A~2A,电压表的示数变化范围是 4 V~8 V,则定值电阻 R1为 Ω,电源电压U 为 V。
【答案】4;12
【解析】【解答】由图可知,电阻R1与滑动变阻器R2串联,电压表测滑动变阻器两端的电压,电流表测电路中的电流。当滑动变阻器接入电路的阻值最小时,电流表的示数最大,为2A,电压表的示数最小,为4V,根据串联电路电压规律,则有:
2A x R1+4V=U ①
当滑动变阻器接入电路的阻值最大时,电流表的示数最小,为1A,电压表分示数最大,为8V,根据串联电路电压的规律,则有:
1A x R1+8V=U ②
由①②可得:R1=4Ω,U=12V。
2.探究电压一定时电流与电阻的关系
(1)该实验需要控制 不变,改变
(2)小明根据测得的实验数据在I-R坐标图中描出的点如图所示,实验中用10Ω的定值电阻替换5Ω的定值电阻后,电压表示数 (选填“变大”或“变小”),接下来应将滑动变阻器的滑片向 (选填“左”或“右”)移动,直至电压表的示数为 V
(3)每次更换定值电阻,并正确调节滑动变阻器后,滑动变阻器两端的电压为 V,定值电阻与滑动变阻器的电阻之比为
(4)小明将电阻为30 Ω的定值电阻接入电路进行实验时,发现无论怎样移动滑片,电压表示数都无法恢复至设定值,小明认为是滑动变阻器的最大电阻 (选填“过大”或“过小”),为顺利完成实验,小明应换用最大电阻不少于 Ω的滑动变阻器。
(5)有同学提出不同的调整方案,下列方案可行的是____。(多选)
A.在电路中串联一个10Ω的定值电阻继续实验
B.换用电压为6 V的电源继续实验
C.使定值电阻两端的电压U取3 V 重新实验
【答案】(1)定值电阻两端电压;定值电阻的阻值
(2)变大;右;1.5
(3)3;1:2
(4)过小;60
(5)A
【解析】【解答】(1) 探究电压一定时电流与电阻的关系,控制变量法,保持定值电阻两端电压不变,更换不同阻值的定值电阻。
(2)串联电路,换成更大电阻,根据串联分压,定值电阻分得电压变大;要让定值电阻电压降回设定值,需要增大滑动变阻器分压,滑动变阻器滑片向右移,增大接入电阻;结合上题图 I-R 图像,控制电压 U=IR=0.3A×5Ω=1.5V。
(3) 电源电压 4.5V,定值电阻控制 1.5V,滑动变阻器两端电压 = 4.5V-1.5V=3V;串联分压,电压之比等于电阻之比,UR:U滑 = 1.5:3=1:2,所以定值电阻与滑动变阻器电阻之比 1:2。
(4)接入 30Ω 电阻,定值电阻与滑动变阻器电阻之比 1:2,R滑= 2Rx=2×30Ω=60Ω;现有滑动变阻器最大 20Ω,阻值太小,达不到需要的 60Ω。
(5) A:串联一个 10Ω 定值电阻,相当于扩大了变阻器总可调电阻,故A可行;
B:换 6V 电源,定值电阻仍要保持 1.5V,则滑动变阻器需要分担 4.5V,电阻要求更大,故B不可行;
C:定值电阻电压取 3V,滑动变阻器分压 1.5V,电阻比变为 2:1,30Ω 定值电阻只需要滑动变阻器 15Ω,20Ω 滑动变阻器可以完成,故C可行。
3.小明利用图甲所示的电路探究电流与电压、电阻的关系。实验器材:电压恒为4.5V 的电源、滑动变阻器(标有“20Ω 1 A”字样)、电流表、电压表、开关各一个,定值电阻六个(电阻分别为5 Ω、10 Ω、15 Ω、20 Ω、25 Ω、30 Ω)和导线若干。
实验序号
1
2
3
4
5
6
电压U/V
0.5
1
1.5
2
2.5
3
电流I/A
0.1
0.2
0.3
0.4
2.5
0.6
1.探究电阻一定时电流与电压的关系
(1)该实验中应控制 不变,改变
(2)测得的实验数据如上表所示。小明使用的定值电阻的电阻为 Ω。小华发现小明的数据中存在错误,则错误的是第 次实验的数据,错误的原因是
(3)老师指出小明记录的数据中有一组是编造的,编造的数据是第 次实验的数据,理由是
【答案】(1)电阻;定值电阻两端的电压
(2)5;5
(3)1;电源电压 4.5V,定值电阻 5Ω,当定值电阻两端电压为 0.5V 时,滑动变阻器分压为 4V,滑动变阻器需要接入电阻 R滑 = U滑 /I=4V/0.1A=40Ω,滑动变阻器最大阻值只有 20Ω,达不到 40Ω,无法完成该组实验。
【解析】【解答】(1) 探究电阻一定时电流与电压的关系,采用控制变量法,保持定值电阻阻值不变,调节滑动变阻器,改变定值电阻两端电压,记录对应的电流。
(2) 由前几组数据,R=U/I=0.5V/0.1A=5Ω,定值电阻阻值为 5Ω;第 5 组 U=2.5V,按规律 I=U/R=2.5/5=0.5A,表格记录 2.5A,明显读数错误,是电流表选用小量程,误按大量程读数。
(3) 电源电压 4.5V,定值电阻 5Ω,当定值电阻两端电压为 0.5V 时,滑动变阻器分压为 4V,滑动变阻器需要接入电阻 R 滑 = U 滑 / I=4V/0.1A=40Ω,滑动变阻器最大阻值只有 20Ω,达不到 40Ω,第一组无法完成实验。
4.同学们在老师的带领下进行“探究电阻一定时电流与电压的关系”实验。
(1) 【设计实验】
该实验中需要保持 不变,改变 。
(2)在图甲电路的基础上,同学们讨论出三种改变定值电阻两端电压的方式:
①改变电池组中干电池的数量;
②使用可调节输出电压的学生电源,直接调节输出电压;
③电源不变,电路中串联一个滑动变阻器。
经过进一步讨论,同学们选择通过方式③来实现(设计的电路图如图乙所示),原因是滑动变阻器不仅 ,还可以 。
(3)【进行实验】
请根据图乙将图丙中的实物电路连接完整 。(导线不能交叉)
(4)连接电路时,开关要 ;闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片P移到最 (选填“左”或“右”)端。
(5)若定值电阻发生短路,则开关闭合后,电压表 示数,电流表 示数。(均选填“有”或“无”)
(6)【分析论证】
闭合开关,多次改变定值电阻两端的电压,读出并记录两电表的示数,如下表所示,表中空缺的部分应填 。
序号
1
2
3
4
5
0.3
0.6
0.9
1.2
1.5
电流I/A
0.08
0.15
0.23
0.30
0.38
(7)在图丁中的坐标轴上标出合适的标度,再根据表中数据在坐标系中描点并绘出定值电阻的I-U图像 。
(8)分析表中数据或图丁中所作的图像,可初步得出结论:当 一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成 。
(9)【交流评估】
分析表中数据或图丁中所作的图像,得出(8)中实验结论的依据是 。
(10)同学们更换电阻不同的定值电阻,重复实验,这样做的目的是 。
【答案】(1)导体电阻;导体两端电压
(2)改变定值电阻两端电压;保护电路
(3)
(4)断开;右
(5)无;有
(6)电压U/V
(7)
(8)导体电阻;正比
(9)I-U 图像是过原点的倾斜直线
(10)多次实验,寻找普遍规律,避免实验结论具有偶然性
【解析】【解答】(1) 本实验探究电阻一定时电流与电压的关系,根据控制变量法,需要保持导体电阻不变,改变导体两端电压,观察电流的变化。
(2) 串联滑动变阻器有两个作用。一是移动滑片,改变接入电路电阻,从而改变电路电流,改变定值电阻两端电压;二是闭合开关前滑片调到最大阻值处,电路总电阻最大,电流最小,防止电流过大损坏元件,起到保护电路的作用。
(3) 对照乙电路图,滑动变阻器串联接入电路,采用一上一下接法;电压表并联在定值电阻两端,电流从正接线柱进,负接线柱出,完成实物连线,导线不交叉。
(4) 连接电路时,开关必须断开,防止接线短路造成元件损坏。闭合开关前,滑动变阻器滑片移到最大阻值端,图中滑动变阻器右下接线柱接入电路,滑片移到最右端时接入电阻丝最长,电阻最大。
(5) 定值电阻短路,相当于电压表并联在导线上,导线电压几乎为 0,所以电压表无示数;电路总电阻变小,电源电压不变,电路中有电流,电流表有示数。
(6) 表格第一行数据 0.3、0.6、0.9、1.2、1.5 单位是 V,代表定值电阻两端电压,所以表头填写电压 U/V。
(7) 建立坐标系,横轴电压,纵轴电流;把每组 U、I 对应的坐标点标出,用直线连接,使点尽量分布在直线两侧,得到正比例图像。
(8) 实验控制导体电阻不变,分析数据,导体两端电压增大几倍,电流近似增大几倍,所以电阻一定时,通过导体的电流与导体两端电压成正比。
(9) 正比例关系的特点,I-U 图像为过原点倾斜直线,说明电流与电压成正比。
(10) 只用一个定值电阻做实验,结论具有偶然性。更换不同阻值的定值电阻重复实验,多次测量,得出普遍适用的物理规律。
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14.2 欧姆定律
目录
01 本节导航·目标清单
02 教材精研·内容全解
考点01 探究电流与电压的关系
考点02 探究电流与电阻的关系
考点03 欧姆定律
03 避坑指南·解题通法
角度01 欧姆定律的简单计算
角度02 欧姆定律与电路分析
04 真题闯关·溯源演练
05 课后三阶·精准练习
目标导航
方法指导
1.知道电流与电压、电阻的关系。
2.理解欧姆定律的内容和公式。
3.会用欧姆定律进行简单的计算。
4.经历探究电流与电压、电阻关系的实验过程,掌握控制变量法。
1.通过实验探究,掌握电流与电压、电阻的定量关系。
2.通过数据分析,归纳得到欧姆定律。
3.通过分析生活中的电学问题,掌握欧姆定律的应用。
4.学会用控制变量法设计实验方案。
考点01 探究电流与电压的关系
【实验目的】研究电路中的电流跟电压之间存在怎样的关系。
【实验方法】控制变量法。控制电阻不变,改变电压,观察电流的变化。
【实验电路图】
【实验步骤】
1.按电路图连接电路,开关断开,滑动变阻器滑片置于阻值最大处。
2.闭合开关,调节滑动变阻器,改变R两端的电压,分别读出电压表和电流表的示数,记录数据。
3.换用不同阻值的定值电阻,重复上述实验。
【实验数据记录表】
实验序号
电压U/V
电流I/A
1
2.0
2
4.0
3
6.0
【实验结论】当电阻不变时,电流跟电压成正比。
【深化点拨】
1.滑动变阻器的作用
(1)保护电路:闭合开关前,将滑片置于阻值最大处。
(2)改变定值电阻两端的电压:通过调节滑片位置,改变电路中的总电阻,从而改变定值电阻两端的电压。
2.实验注意事项
(1)连接电路时开关应断开。
(2)电流表正负接线柱不能接反。
(3)测量过程中,电路闭合时间不能太长,读取数据后要断开电路,以防电阻发热影响测量结果。
3.对某一定值电阻进行设计,其中包括测量仪器的选取和实验电路图的设计。大多数同学设计的电路如图2所示。
图2 图3
电阻R两端电压的如何改变?方案有两种:一是改变电池节数;二是使用学生电源,利用滑动变阻器来改变R两端的电压。
比较上述两种方案,方案二更好,电路如图3所示。
1.在“探究电阻一定时电流与电压的关系”实验中,实验电路如图所示。下列说法正确的是( )
A.实验开始前,滑动变阻器的滑片应该移至最左端
B.该实验需要保持导体的电阻不变
C.该实验的结论是电流与电压成正比
D.多次实验是为了减小实验误差
2.小雅同学利用如图所示的电路探究“电流与电压的关系”,下列说法正确的是( )
A.为了方便观察实验现象,可以将R1换成小灯泡
B.开关闭合前,滑动变阻器的滑片应该移至最左端
C.多次调节滑片进行实验,是为了得到普遍性规律
D.实验的结论是:电阻一定时,电压与电流成正比
考点02 探究电流与电阻的关系
【实验目的】研究电路中的电流跟电阻之间存在怎样的关系。
【实验方法】控制变量法。控制电压不变,改变电阻,观察电流的变化。
【实验电路图】
【实验步骤】
(1)将5Ω的定值电阻接入电路,闭合开关,调节滑动变阻器,使电压表示数为某一固定值(如5V),记录电流表示数。
(2)断开开关,将5Ω电阻更换为10Ω电阻,闭合开关,调节滑动变阻器,使电压表示数仍为5V,记录电流表示数。
(3)断开开关,将10Ω电阻更换为15Ω电阻,闭合开关,调节滑动变阻器,使电压表示数仍为5V,记录电流表示数。
【实验数据记录表】
实验序号
电阻R/Ω
电流I/A
1
5
2
10
3
15
【实验结论】当电压不变时,电流跟电阻成反比。
【深化点拨】
1.更换不同阻值的电阻后,定值电阻两端的电压会发生变化(根据串联分压原理,电阻越大分得电压越大)。为使电压保持不变,需要调节滑动变阻器,使定值电阻两端的电压回到设定值。
2.实验中如何控制电压不变?
每次更换电阻后,调节滑动变阻器的滑片,观察电压表示数,使其保持与第一次实验相同的电压值。
1.如图所示是小华探究电流与电阻关系的实验电路,AB间可以换接多个不同阻值的电阻。在每次换接电阻后,他应调节滑动变阻器的滑片控制AB间的 不变。换接电阻多次实验,是为了 。
2.某同学利用如图甲所示的电路进行实验,电源电压恒为,更换5个定值电阻,得到如图乙所示的图像。以下有关叙述正确的是( )
A.该同学研究的是电流和电压的关系
B.实验中电压表的示数保持不变
C.将从换成后,应将滑片P向右移
D.实验中若短路,则电压表与电流表示数均变为零
考点03 欧姆定律
1.欧姆定律内容:通过导体的电流,跟这段导体两端的电压成正比,跟这段导体的电阻成反比。
2.欧姆定律公式:I=。
3.物理意义:揭示了“导体中的电流由导体两端的电压和导体的电阻决定”这一制约关系。
4.欧姆定律公式变形式:U=IR,R=
【注意事项】
(1)I、U、R必须对应同一段导体(或同一电路),不可张冠李戴。
(2)R=只是计算电阻的公式,不能说"电阻与电压成正比,与电流成反比"。电阻是导体本身的性质,由材料、长度、横截面积和温度决定,与电压和电流无关。
(3)使用欧姆定律解题时,应先画出电路图,在图上标明已知量的符号、数值和未知量的符号,明确已知量,然后应用欧姆定律解题
【深化点拨】
1. 欧姆定律揭示了电流、电压、电阻三者之间的定量关系,是电学中最基本的定律之一。
2. 公式 I=表明:导体中的电流与导体两端的电压成正比,与导体的电阻成反比。
3. 公式 R=仅表示电阻的计算方法(伏安法测电阻的原理),但电阻是导体本身的属性,不由电压和电流决定。
1.关于欧姆定律的表达式. 下列说法正确的是( )
A.导体的电阻越大,通过导体的电流越小
B.导体中的电流与导体的电阻成反比
C.导体中的电流与导体两端的电压成正比
D.对于电阻R不变的电阻器,其两端的电压U与通过它的电流I的比值不变
2.如图所示,电源两端的电压U=10 V,定值电阻R=20Ω,闭合开关S时,电压表的示数是 6 V,通过小灯泡的电流是( )
A.0.8 A B.0.5 A C.0.3 A D.0.2 A
3.在“探究电压一定时电流与电阻的关系”实验中,根据实验数据绘制的I-R图像如图所示,图中阴影部分的面积表示的物理量是 (选填“电流”“电压”或“电阻”),其值为 。
4.学习了欧姆定律后,小东在家里用电器的说明书中发现并计算出许多信息。
(1)某手电筒的电源为两节新干电池,它工作时的电阻是10Ω,则该手电筒工作时的电流I= (填公式)= A。
(2)家庭电路中,电熨斗工作时的电流为5A,此时它的电阻R= (填公式)= Ω。
(3)某灯泡工作时的电阻为10 Ω,电流为480 mA,此时它两端的电压U= (填公式)= V。
欧姆定律的综合应用及解题步骤
1.适用于纯电阻电路(如定值电阻、灯泡、电炉等),不适用于含电动机、电解槽等非纯电阻电路。
2. 公式中的I、U、R必须对应同一段导体或同一段电路。
3.欧姆定律解题的一般步骤:
①分析电路结构,画出等效电路图;
②标明已知量和未知量,确定各物理量对应的导体;
③根据串并联电路特点和欧姆定律列方程;
④求解并检验结果是否合理。
4.常见误区:
(1)误区一:认为 R=说明电阻与电压成正比、与电流成反比。
纠正:电阻是导体本身的性质,由材料、长度、横截面积决定,与U、I无关。R=只是计算式。
(2)误区二:认为导体中有电流通过,导体两端一定有电压;导体两端有电压,导体中一定有电流。
纠正:前者正确,后者不一定——电路必须闭合才有电流。
(3)误区三:忽略温度对电阻的影响。
纠正:大多数导体的电阻随温度升高而增大,灯泡灯丝的电阻随温度变化明显。
角度01 欧姆定律的简单计算
1.在如图所示的电路中,电源电压为3 V且保持不变,R1的阻值为10Ω,R2的阻值为20Ω。下列说法正确的是( )
A.开关S1、S2都断开,电流表无示数,电压表的示数为3 V
B.只闭合开关S1,电流表的示数为0.15 A,电压表无示数
C.只闭合开关S2,电流表的示数为0.3 A,电压表的示数为3 V
D.开关 S1、S2都闭合,电流表的示数为0.1 A,电压表的示数为2 V
2.在如图所示的电路中,电源电压为12 V。闭合开关S后,电流表的示数为0.4 A,电压表的示数为 8 V,此时滑动变阻器R2接入电路中的阻值为 Ω,电阻. 的阻值为 Ω;将滑动变阻器的滑片向右移动到某一位置时,电流表的示数变为0.5A,电压表的示数为 V。
3.如图所示,通过灯泡L1、L2的电流分别为 0.2 A 和 0.3 A,电源电压保持不变,L1的阻值为 15 Ω,则干路电流为 A,电源电压为 V,L2的阻值为 Ω。
角度02 欧姆定律与电路分析
1.如图所示的电路中,已知电源电压为6 V且保持不变,定值电阻 滑动变阻器的最大阻值为10Ω。闭合开关S,当滑片从 B 端移向A 端的过程中,电压表的示数变化范围是 ,电流表的示数变化范围是 。
2.烟雾报警器是通过监测烟雾浓度来防范火灾的,作为一种先进、稳定且可靠的传感器,它已被广泛运用到各种消防报警系统中。图所示为烟雾报警器的模拟电路,其中定值电阻的电阻为R0,光敏电阻的电阻为R。开关S闭合后,随着光照强度减弱,光敏电阻的电阻R增大,监测装置的示数也会增大,超过设定值后,装置会自动报警。根据上述说明可知,当烟雾浓度增大时( )
A.电流表示数变大
B.电压表示数变小
C.电路总电阻变大
D.电压表与电流表的示数之比不变
3.如图所示的电路中,电源电压不变,闭合开关S,向右移动滑动变阻器 R1的滑片,下列数据变小的是( )
A.电流表 A 的示数
B.电压表 V2的示数
C.电压表 V1的示数与电流表 A 的示数的比值
D.电压表 V2的示数与电流表 A 的示数的比值
【例1】(2026·甘孜)图示电路中,电源电压恒定,R0为定值电阻,R为滑动变阻器,忽略温度对灯泡L阻值的影响。闭合开关S,滑片P 向右移动时,下列分析正确的是 ( )
A.电流表A 的示数增大
B.电压表V2的示数增大
C.电压表 V1与电流表A 的示数的比值减小
D.电压表V2与电流表A 的示数的比值减小
【例2】(2026·宿迁中考)燃气的使用已造福千家万户,为了家庭使用燃气的安全,同学们设计了如图甲所示的燃气泄漏报警电路。电源电压恒为12 V,为气敏电阻,其阻值随燃气浓度变化的图像如图乙所示。将滑动变阻器调为10 Ω,当燃气浓度达到或超过时,电流表触发报警器报警。下列分析正确的是( )
A.当燃气浓度增大时,电流表示数减小
B.当电路中电流达到0.4 A时开始报警
C.若需要在更低浓度下报警,可将滑动变阻器金属滑片向右移动
D.用久了的电源,电压降低,会导致报警器在更高的浓度下报警
【例3】(2026·安徽中考)图甲所示为实验电路。闭合开关S,将滑片P从滑动变阻器R1的最右端N向最左端M移动,并记录下滑片 P在不同位置时的电流表A、电压表 V1和V2的示数,根据所记录的多组实验数据分别描绘出 R1、R2的U-I图像如图乙所示。已知电源电压恒定,则
A.电源电压为5V
B.定值电阻R2为10Ω
C.图乙中①是 R1的U-I图像
D.电流表A 的示数为0.4A时,电压表 的示数为1V
【例4】(2026·广州)某同学在育苗棚中按图连接电路,是定值电阻,电阻在不同温度下的阻值随湿度变化的曲线如图。闭合开关,棚内环境( )
A.温度不变、湿度增加时,电流表示数变大
B.温度不变、湿度增加时,电流表示数变小
C.湿度不变、温度升高时,电流表示数不变
D.湿度不变、温度升高时,电流表示数变小
【例5】(2026·兰州中考)图甲中,电源电压保持不变,阻值。闭合开关,将滑动变阻器的滑动头从最右端移动到最左端的过程中,滑动变阻器消耗的电功率随电路电流变化的图像如图乙所示。阻值为 ;电源电压是 。
【例6】(2026·甘孜)图示电路中,电源电压恒为6V,电阻. 的阻值为 10Ω。闭合开关S,电流表 的示数为0.2A, 则电阻. 的阻值为 Ω,电流表A 的示数为 A。
【例7】(2026·长沙中考)小星想自制简易电子秤,电路如图甲所示,可调电源的电压输出范围是2~16V,定值电阻R0的阻值为1200Ω,力敏电阻Rx的阻值随压力变化的数据如下表,托盘重为2N,水平静置在力敏电阻上,电流表、电压表如图乙所示。g取10N/kg。
压力F/N
2
3
4
5
6
7
8
9
10
电阻Rx/Ω
6000
4000
3000
2400
2000
1714
1500
1333
1200
(1)空托盘与力敏电阻的接触面积为2×10-4m2,此时托盘对力敏电阻的压强为 Pa;
(2)电源电压不变时,若闭合开关,托盘内放入物体的质量越大,定值电阻R0两端的电压越 ;
(3)小星选择某个电表的某一测量范围,将其表盘改为电子秤的表盘。将电源电压调至某固定值,托盘内放入800g物体时,电表指针恰好满偏。若托盘内放入300g物体,电表的示数为 。
【例8】(2026·长沙中考)在“探究电压一定时电流与电阻的关系”实验中,电路如图甲所示。
(1) 连接电路时,开关要
(2) 连接滑动变阻器时,已将右上接线柱接入电路,如图乙所示,为了让滑片向右移动时接入电路的电阻变大,应将图乙中滑动变阻器的 点接入电路
(3) 小星用5Ω的电阻做完实验后,需要更换10Ω的电阻再次实验。为保持定值电阻两端电压不变,他断开开关,更换电阻后,接下来的实验步骤中,规范合理的排序应是 。
①闭合开关
②将滑片移至最右端
③向左移动滑片
(4) 再换用更大的电阻进行实验时,闭合开关,发现电压表示数为零,电流表示数不为零,则电路故障可能是 。(写出一种即可)
【例9】(2026·济南中考)小明在进行“探究电流与电阻关系”的实验时,所用实验器材如下:定值电阻(5Ω、10Ω、15Ω、30Ω各一个)、滑动变阻器、电流表、电压表、开关、学生电源(电压已调为12V)和导线若于。
(1)请用笔画线代替导线,将图甲的实物电路正确连接 。
(2)实验步骤:
将5Ω的定值电阻接入电路,闭合开关,调节滑动变阻器的滑片直到电压表示数为9.0V,此时电流表指针位置如图乙所示,电流表的示数为 A。
断开开关,更换不同的定值电阻,闭合开关,调节滑动变阻器的滑片直到电压表示数为9.0V,记录电流表的示数,实验数据如表所示。
实验序号
1
2
3
4
R/Ω
5
10
15
30
I/A
0.90
0.60
0.30
(3)根据以上实验操作和数据,可以得出的实验结论是 。
【例10】(2026·吉林)在“探究电压一定时电流与电阻的关系”实验中:
(1)电路连接如图甲所示,闭合开关S前,应将滑动变阻器的滑片P调节到 端。闭合开关后,发现电压表的示数接近电源电压,电流表几乎无示数,调节滑动变阻器的滑片,两表示数均无明显变化,则电路故障可能是定值电阻 路。
(2)排除故障后,将滑片调节到某一位置时,电压表的示数如图乙所示为 V。
(3)更换不同阻值的定值电阻,进行多次实验,根据实验数据绘制出如图丙所示图像,分析图像可知:导体两端的电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成 。
(4)小明用热敏电阻器替换掉图甲中的定值电阻R,想设计一个自动测温电路。他查阅到这种热敏电阻器的电阻随温度的升高而减小。电源电压恒定,保持电路中的滑动变阻器滑片的位置不变,当环境温度升高时,图甲中的 表的示数变大,则可以将此表作为温度显示仪。
【例11】(2026·绥化中考)在“探究电压一定时电流与电阻的关系”实验中,实验小组的同学选用器材如下:电压恒为 9V的电源,阻值分别为 15Ω、20Ω、30Ω、40Ω的定值电阻,标有“30Ω1A”字样的滑动变阻器。
(1)请用笔画线代替导线,将图甲的电路连接完整。(要求:导线不能交叉)
(2)闭合开关后,发现电压表指针有明显偏转,电流表指针无偏转,可能的电路故障是 。
(3)排除电路故障后,先接入 15Ω的电阻,调节滑动变阻器滑片P至某一位置时,观察到电流表指针位置如图乙所示,电流表的示数为 A,然后记录数据。更换其余电阻继续实验,根据记录的数据作出 图像如图丙。分析图像可得出: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。
(4)该实验小组的同学实验后又设计了如图丁所示的电路,测小灯泡L正常发光时的电阻。已知:电源电压不变,小灯泡的额定电流为Iₐ,滑动变阻器Rₐ的最大阻值为 R1,滑动变阻器 Rb的最大阻值为R2。实验方案如下:
①只闭合开关S和S2,移动Rₐ的滑片,使电流表示数为Iₐ;
②只闭合开关S和S1,保持①中Rₐ的滑片位置不动,移动 Rb的滑片,使电流表的示数为 ;
③只闭合开关S和S1,保持②中 Rb的滑片位置不动,将Rₐ的滑片移到最左端,电流表的示数为I1;再将Rₐ的滑片移到最右端,电流表的示数为I2,则小灯泡正常发光时电阻的表达式为 R1= 。(用I1、I2、R1表示)
⚡基础速刷
1.由 可以得到其变形公式 关于该变形公式,下列说法正确的是( )
A.导体的电阻与它两端的电压成正比
B.导体的电阻与通过它的电流成反比
C.导体两端的电压与通过它的电流成正比
D.导体的电阻与通过它的电流、它两端的电压无关
2.图是某创客小组自制的肺活量比较装置,吹气时,气球胀大,推动隔板向上运动,下列说法正确的是( )
A.电路的总电阻变大
B.电压表示数变大
C.电流表示数变小
D.电压表与电流表示数的比值变小
3.小明利用如图甲所示的电路来测量定值电阻的电阻R,已知电源电压为3 V,电阻R约为10 Ω,电流表有两个测量范围(0~0.6A、0~3 A)。闭合开关后,电压表指针的位置如图乙所示。下列说法正确的是( )
A.闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片移至a端
B.电流表的测量范围应该选择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实验结论更具普遍性
4.滑动变阻器常用镍铬合金丝作为电阻丝。对于一段长度固定的镍铬合金丝,忽略温度变化影响,下列说法不正确的是( )
A.通过它的电流与它两端的电压成正比
B.加在它两端的电压为0时,它的电阻也为0
C.加在它两端的电压改变时,它两端的电压与通过它的电流的比值始终不变
D.加在它两端的电压一定时,通过它的电流与它接入电路的电阻成反比
5.将一个定值电阻接入如图甲所示电路的虚线框处,并将一个电压表(图中未画出)并联在某段电路两端,闭合开关,移动滑片 P,多次记录两电表的示数;断开开关,只将定值电阻更换为小灯泡,再次获取数据并记录,将记录的数据绘制成如图乙所示的I-U图像。下列分析正确的是( )
A.电源电压为3.5 V
B.图线b是用接入定值电阻时记录的数据绘制得到的
C.定值电阻和灯泡两端的电压各为3.5V时,灯泡的电阻较大
D.接入小灯泡后,将滑片P 向右移动时,电压表的示数将变大
6.如图所示,电源电压不变,电阻 ,闭合开关,小明在实验过程中仅记录了三只电表的示数,分别为1、4、5,但漏记了单位。关于所用电源的电压和电阻R1的阻值,下列判断正确的是( )
A.4 V 2 Ω B.5 V 1Ω C.4 V 1Ω D.2 V 2Ω
7.如图所示,开关S闭合,两个灯泡均正常发光,电流表 A1 的示数为0.8A,电流表A2 的示数为 0.5 A,电压表 V 的示数为8 V。下列判断不正确的是( )
A.灯L1 和L2并联 B.灯L1中的电流为0.3 A
C.电源电压为8 V D.灯L1的电阻为10Ω
8.在探究通过导体的电流与其两端电压的关系时,利用实验数据作出了如图所示的图像。根据图像,下列说法正确的是 ( )
A.导体甲的电阻大于导体乙的电阻
B.通过导体乙的电流与其两端的电压成正比
C.当导体甲两端的电压为 2 V 时,通过导体甲的电流为0.2 A
D.将两导体并联后接在 3 V 的电源上时,干路中的电流为0.6 A
9.小涵同学把钨丝与小灯泡接成如图所示的电路,闭合开关,灯泡发光,说明钨丝是 体;用酒精灯对钨丝加热,发现灯泡变暗,说明钨丝温度升高后其阻值 。
10.图所示的电路中,电源电压恒定,闭合开关S1、S2,小灯泡发光,接着断开开关S2,则
(1)电路连接方式:闭合开关S1、S2,定值电阻和灯泡的连接方式是 (选填“串联”或“并联”);断开开关S2,电路中只有 (选填“灯泡”或“定值电阻”)工作。
(2)电表测量对象:闭合开关S1、S2,电压表V测量电源电压,电流表A 测量干路电流,电流表 A1 测量通过 (选填“灯泡”或“定值电阻”)的电流;断开开关S2,电压表V测量电源电压,电流表 和电流表 A 测量通过灯泡的电流。
(3)电阻变化:电路的总电阻 。[第(3)(4)(5)题均选填“变大”“变小”或“不变”]
(4)电压变化:电压表 V 的示数 。
(5)电流变化:由欧姆定律可知,电流表A1的示数 ,电流表A的示数 。
11.图为高速公路收费站计重秤的原理图,车重表是由 (选填“电流表”或“电压表”)改装而成的。闭合开关S,当测量更重的车辆时,车重表的示数会 ,滑动变阻器两端的电压会 (后两空均选填“变大”“变小”或“不变”)。
12.如图所示,电源电压为12 V且保持不变, 只闭合开关S时,电流表的示数为0.3A,则R1两端的电压 = V,R2= Ω;当断开开关S,闭合开关 S1、S2时,则电流表的示数为 A。
13.如图所示,电阻 R1 的阻值为6 Ω,电阻R2的阻值为10Ω,电源电压为12 V。闭合开关 S 后,电阻 R2 两端的电压为 V,通过电阻 R1 的电流为 A,通过干路的电流为 A。
14.如图甲所示,电路的电源电压为3 V,闭合开关后,两电流表的指针偏转均如图乙所示,则电路的总电阻为 Ω;断开开关后,电阻R2的阻值为 Ω。
15.如图所示, 开关闭合后电流表的示数是0.2A,电压表的示数是4 V,R2 的电阻是 Ω,电源的电压是 V。
16.如图所示,电源电压不变,已知. 15 Ω,闭合开关后,电流表 A1、A2的示数分别为0.5A、0.2A,则通过R1的电流为 A,电源电压为 V。
🚀能力跃升
1.甲乙两地相距30km,在两地之间沿直线架设了两条输电线,已知每条输电线每千米的电阻为。现在输电线在某处发生了短路,未确定短路位置,检修员在甲地利用电压表、电流表和电源连接成如图所示的电路进行测量。当电压表的示数为时,电流表的示数为0.6A,则短路位置距甲地的距离为( )
A.12.5 B.15 C.25 D.30.5
2.如图甲所示,电源电压保持不变,闭合开关时,滑动变阻器的滑片 P从b端滑到a 端,电压表的示数U 与电流表的示数I的变化关系如图乙所示。下列说法正确的是( )
A.定值电阻R 的阻值是8Ω
B.定值电阻R的阻值是 4Ω
C.滑动变阻器的阻值范围是0~18 Ω
D.滑动变阻器的阻值范围是0~12 Ω
3.小明利用如图甲所示的电路来测量R 的阻值,电源电压为3 V,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.电流表的测量范围应该选择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
4.在如图甲所示的电路中,当开关S闭合后,两灯均发光,两个电压表的指针位置均如图、乙所示,则灯泡L1两端的电压为 V;此时L1和L2两灯的电阻之比为 。
5.在如图甲所示的电路中,电源电压不变,R0为定值电阻,R为电阻箱。闭合开关S后,调节电阻箱R 的阻值,得到电压表示数U与电阻箱阻值R的变化关系图像如图乙所示,则可求出电源电压为 V,R0的阻值为 Ω。
6.图是一种测油箱内油量的示意图。滑动变阻器的金属滑片连在杠杆一端,当油箱内油面下降时,浮子向下运动,滑动变阻器接入电路中的电阻R变 ,电流表的示数变 ,电压表的示数变 (前三空均选填“大”或“小”)。若油量表的示数随油量的增加而变大,则应将 (选填“电压表”或“电流表”)的表盘改装为油量表的表盘。
7.如图所示,电源两端的电压U 为9 V并保持不变,电阻R1的阻值为10 Ω。闭合开关S后,电流表 A 的示数I为1.2 A。
(1)电流表A1的示数I1是多少?
(2)求 R2的阻值。
8.如图所示的电路中,电阻R1的阻值为 30Ω,电阻 R2的阻值为 60Ω,闭合开关S,电流表 A1的示数为0.2A。求:
(1)电源电压。
(2)电流表A 的示数。
9.如图所示,电源电压为9 V。闭合开关S,滑动变阻器的滑片移动到最右端时,电流表的示数为0.5A;滑动变阻器的滑片移动到最左端时,电压表的示数为3 V。
(1)画出滑动变阻器的滑片在最右端和最左端时的等效电路图,并在电路图中标明已知量。
(2)求电阻R1的阻值和滑动变阻器R2的最大阻值。
(3)求滑动变阻器的滑片移动到最左端时电流表的示数(结果保留两位小数)。
🌟思维挑战
1.在如图所示的电路中,电源电压保持不变。开关 S闭合后,滑片 P 在滑动变阻器R2的某两点之间滑动的过程中,电流表的示数变化范围是 1 A~2A,电压表的示数变化范围是 4 V~8 V,则定值电阻 R1为 Ω,电源电压U 为 V。
2.探究电压一定时电流与电阻的关系
(1)该实验需要控制 不变,改变
(2)小明根据测得的实验数据在I-R坐标图中描出的点如图所示,实验中用10Ω的定值电阻替换5Ω的定值电阻后,电压表示数 (选填“变大”或“变小”),接下来应将滑动变阻器的滑片向 (选填“左”或“右”)移动,直至电压表的示数为 V
(3)每次更换定值电阻,并正确调节滑动变阻器后,滑动变阻器两端的电压为 V,定值电阻与滑动变阻器的电阻之比为
(4)小明将电阻为30 Ω的定值电阻接入电路进行实验时,发现无论怎样移动滑片,电压表示数都无法恢复至设定值,小明认为是滑动变阻器的最大电阻 (选填“过大”或“过小”),为顺利完成实验,小明应换用最大电阻不少于 Ω的滑动变阻器。
(5)有同学提出不同的调整方案,下列方案可行的是____。(多选)
A.在电路中串联一个10Ω的定值电阻继续实验
B.换用电压为6 V的电源继续实验
C.使定值电阻两端的电压U取3 V 重新实验
3.小明利用图甲所示的电路探究电流与电压、电阻的关系。实验器材:电压恒为4.5V 的电源、滑动变阻器(标有“20Ω 1 A”字样)、电流表、电压表、开关各一个,定值电阻六个(电阻分别为5 Ω、10 Ω、15 Ω、20 Ω、25 Ω、30 Ω)和导线若干。
实验序号
1
2
3
4
5
6
电压U/V
0.5
1
1.5
2
2.5
3
电流I/A
0.1
0.2
0.3
0.4
2.5
0.6
1.探究电阻一定时电流与电压的关系
(1)该实验中应控制 不变,改变
(2)测得的实验数据如上表所示。小明使用的定值电阻的电阻为 Ω。小华发现小明的数据中存在错误,则错误的是第 次实验的数据,错误的原因是
(3)老师指出小明记录的数据中有一组是编造的,编造的数据是第 次实验的数据,理由是
4.同学们在老师的带领下进行“探究电阻一定时电流与电压的关系”实验。
(1) 【设计实验】
该实验中需要保持 不变,改变 。
(2)在图甲电路的基础上,同学们讨论出三种改变定值电阻两端电压的方式:
①改变电池组中干电池的数量;
②使用可调节输出电压的学生电源,直接调节输出电压;
③电源不变,电路中串联一个滑动变阻器。
经过进一步讨论,同学们选择通过方式③来实现(设计的电路图如图乙所示),原因是滑动变阻器不仅 ,还可以 。
(3)【进行实验】
请根据图乙将图丙中的实物电路连接完整 。(导线不能交叉)
(4)连接电路时,开关要 ;闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片P移到最 (选填“左”或“右”)端。
(5)若定值电阻发生短路,则开关闭合后,电压表 示数,电流表 示数。(均选填“有”或“无”)
(6)【分析论证】
闭合开关,多次改变定值电阻两端的电压,读出并记录两电表的示数,如下表所示,表中空缺的部分应填 。
序号
1
2
3
4
5
0.3
0.6
0.9
1.2
1.5
电流I/A
0.08
0.15
0.23
0.30
0.38
(7)在图丁中的坐标轴上标出合适的标度,再根据表中数据在坐标系中描点并绘出定值电阻的I-U图像 。
(8)分析表中数据或图丁中所作的图像,可初步得出结论:当 一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成 。
(9)【交流评估】
分析表中数据或图丁中所作的图像,得出(8)中实验结论的依据是 。
(10)同学们更换电阻不同的定值电阻,重复实验,这样做的目的是 。
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