【决胜中考】2027年浙江省中考二轮复习 专题10 电路故障和动态电路分析
2026-10-18
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内容正文:
【决胜中考】2027中考复习 物理篇 专题10 电路故障和动态电路分析
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一、选择题
1.在电学实验中,遇到电路故障时常用电压表来检测。如图所示,
电源电压恒为3V,闭合开关后两灯均不亮,用电压表先后测得
ad、ab和 ac两端的电压分为3V、0V、3V,若只有一处故障,
则故障可能是( )
A.灯 L1断路 B.灯L2断路 C.灯L1短路 D.灯L2短路
2.如图为小阳设计的遮光感应烟雾探测器部分原理图,在不透光烟室内装有一个激光发生器及带有一光敏电阻(光照越强,阻值越小,反之则越大)的电路,
R为定值电阻,电源电压恒定。当有烟雾进入烟室时,
下列说法正确的是( )
A.电流表示数减小,电压表示数增大
B.电流表示数减小,电压表示数减小
C.电流表示数增大,电压表示数增大
D.电路总电阻增大,电压表示数减小
3.将一根细金属丝置入柔性塑料中,可以制成用来检测物体形变的应变片,其结构如图甲所示。将它接入如图乙所示的电路,电路中电源电压不变,R为定值电阻。闭合开关S,当应变片随被检测物体发生拉伸形变时,塑料中的金属丝会被拉长变细,
导致电阻变大,电路中的
A.电压表示数变大,电流表示数变小
B.电压表和电流表示数都变小
C.电压表示数变小,电流表示数变大
D.电压表和电流表示数都变大
4.如图所示,当开关S闭合,电路正常工作一段时间后,突然一个
电表的示数变大,一个电表的示数变为0,若电路中仅有一处故障,
且只发生在电阻上,用下列判断正确的是( )
A.若电流表示数变为0,电压表示数变大,则开路
B.若电流表示数变为0,电压表示数变大,则短路
C.若电流表示数变大,电压表示数变为0,则开路
D.若电流表示数变大,电压表示数变为0,则短路
5.如图是一种自动测定油箱内油面高度的装置示意图,R是一种特制的滑动变阻器,AB是一根可绕P点转动的金属导体,从油量表(即电流表)指针所指的刻度可以知道油面高度,下列正确的是( )
A.油面升高,R变大,油量表示数变小
B.油面降低,R变大,油量表示数变大
C.油面升高,R变小,油量表示数变大
D.油面降低,R变小,油量表示数变大
6.压敏电阻的阻值会随所受压力的增大而减小。某同学利用压敏电阻的这种特性设计了一个探究电梯运动情况的装置,该装置的示意图如图所示,将压敏电阻平放在电梯内,其受压面朝上,在受压面上放一物体,电梯静止时电流表示数为I0;当电梯做四种不同的运动时,电流表的示数分别如图甲、乙、丙、丁所示。下列判断中错误的是( )
A.甲图表示电梯可能匀速下降
B.乙图表示电梯可能上升时速度变大
C.丙图表示电梯可能匀速上升
D.丁图表示电梯可能下降时速度变大
7.小明要测量定值电阻 Rx的阻值,如图所示连接好电路并闭合开关后,发现两表示数突然都变为0,小明将一条完好导线的两端分别接到a、d接线柱上时,发现电流表有示数,电压表示数仍为0;将该导线两端分别接到c、f接线柱上时,发现电压表有示数,电流表示数仍为0,由此判断故障可能是( )
A.c、d间断路 B.a、b间断路 C.f、g间断路 D.e、f间断路
8.某科学小组在学习了《质量测量工具的进化》的STEAM课程后,设计并使用了如下图的台秤,该台秤在使用时 ( )
A.质量越大,电流表示数越大
B.质量越大,电流表示数越小
C.质量越大,电压表示数越大
D.质量越大,电压表示数越小
9.如图甲为坐位体前屈测量示意图,测试时需要从刻度尺上读数。小明利用电压表等实验器材对该测量仪进行改进,改进后电压表示数与长度变化关系如图乙所示。则他设计的电路是( )
A.B.C. D.
10.如图所示是监测河水流速变化的装置原理图,机翼状的探头始终浸没在水中,通过连杆带动滑动变阻器的滑片P上下移动,电源电压保持不变,R1是阻值不变的定值电阻。闭合开关S,当水流速度为v0时探头刚好处于图示位置静止,水流速度越快,探头向上移动距离越多,电流表和电压表示数随之发生变化。以下说法正确的是( )
A.水流速度变快时,电压表示数变大
B.水流速度变慢时,通过 R1的电流值变大
C.若将电流表改装成流速计,能实现水流速度越快,电流表示数越大
D.水流速变化时,电压和电流表示数的比值始终不变
11.如图所示的电路,闭合开关后两灯均不发光且电流表、电压表示数均为零。现将两灯泡位置互换后再次闭合开关,电流表示数仍为零,电压表指针明显偏转。
根据以上信息判断该电路故障可能为( )
A.L1断路、L2断路 B.L1断路、L2通路
C.L1通路、L2断路 D.L1短路、L2断路
12.小科设计的电子量角器电路如图甲所示,电源电压恒为6V,半圆形电阻丝 MN 的总阻值为20Ω,滑动触头OP 随角度θ变化在MN 上滑动(OP 电阻忽略不计)。调整电阻箱R0,使电压表刻度上标注如图乙所示对应角度。下列说法正确的是( )
A.随着角度θ的增加,电流表示数不断减小
B.当θ为90°时,对应电压表示数为 1.2V
C.电阻箱 R0的阻值应调整为20Ω
D.若增大R0,当θ为180°时,对应电压表示数将超量程
13.小新秋假时参观了浙江科技馆,对馆内的自动测温装置(如图甲)进行了仔细观察,它的测温电路可简化为图乙,其中的“恒流源”是一个特殊电源(不管电阻R是否变化,通过R的电流大小保持不变)。电阻R的阻值随温度的变化规律如图丙所示,通过数字电压表的示数可反映环境的温度。某次环境温度从20℃上升到30℃,电压表的示数变化了8毫伏。当温度的变化值相同时,电压表示数的变化值越大,该测温装置的灵敏度越高。下列说法错误的是
A.每升高1℃,R的阻值增大0.4欧姆
B.通过R的电流为2毫安
C.环境温度为20℃时,电压表的示数为216毫伏
D.若要增大该测温装置的灵敏度,可换一个电流值更小的恒流源
14.如图所示,电源电压不变,当滑动变阻器的滑片 P 向右移动时,三个电表的读数变化情况( )
A.V2增大,V1不变,A不变
B.V2增大,V1减小,A减小
C.V2减小,V1增大,A增大
D.V2为零,V1增大,A增大
15.如图所示的电路,电源电压不变,R1、R2均为定值电阻,闭合开关,当滑动变阻器R 的滑动触头P 由右向左移动时 ( )
A.电流表 A1的示数始终在减小,电流表 A2的示数先减小后增大
B.电流表 A2的示数始终在增大,电流表 A1的示数先减小后增大
C.电流表A1的示数先增大后减小,电流表A2的示数先减小后增大
D.电流表A2的示数先增大后减小,电流表A1的示数先减小后增大
二、填空题
16.在中学生科技创新大赛中,某参赛小组设计了一种测定风力大小的装置如图甲所示,迎风板与压敏电阻Rx连接,工作时迎风板总是正对风吹来的方向。压敏电阻的阻值随风力变化而变化,其阻值Rx与风力F关系如图乙所示。电源电压恒为12V,定值电阻R为4Ω。
(1)开关闭合后,无风时,电压表的示数是 V。
(2)如果电压表的读数范围为0~6V,该装置所能测量的最大风力为 N,此时想增大该装置能测量的最大风力,应该 (填“增大”、“减小”)R的阻值。
17.如图所示电路,闭合开关S,当滑动变阻器的滑片 P向左移动时,判断下列变化:
(1)滑动变阻器接入电路的电阻 (填“变大”“变小”或“不变”)。
(2)电压表的示数 (填“变大”“变小”或“不变”)。
(3)小灯泡的亮度 (填“变亮”“变暗”或“不变”)。
18.某项目小组为快递公司设计快递分拣计数装置,简化电路如图所示。 为定值电阻, 为光敏电阻(光敏电阻 的阻值随光照强度的减弱而增大),当计数器的示数增大至某一值时会自动计数一次。该计数器是由 (填“电压表”或“电流表”)改装而成的;当闭合开关,有快递通过时,整个电路消耗的总功率将 (填“变大”“变小”或“不变”)。该装置用久后,电源电压会减小,为了不影响计数,可将 R1 换成阻值 (填“更大”或“更小”)的电阻。
19.如图甲所示,小科制作了一个利用电压表测量物体质量的装置,电压表上能直接读出秤盘上所放物体的质量。闭合开关,当秤盘上不放任何待测物体时,应调整弹簧悬挂高度,使电压表示数为零,相当于完成了装置称量前的调零操作。
(1)当秤盘上放140g物体时,电压表指针位置如图乙所示,读数为 V;当秤盘上所放物体的质量增大时,电压表的示数将 (填“增大”“不变”或“减小”)。
(2)小科想将电压表刻度盘上的电压刻度直接改装成质量刻度,则图丙中指向的数值应为 。
(3)该装置使用一段时间后,电源电压下降,导致测量值比实际质量偏 (填“大”或“小”)。
20.如图甲所示的电路中,开关闭合以后,将滑动变阻 器的滑片从最左端移到最右端,得到电路中两个电压表的示数随电流变化的图像,如图乙所示。则电源电压为 V,滑动变阻器的最大阻值为 Ω,其中 (选填“A”或“B”)是电压表V2的示数随电流变化的图像。
21.如图所示电路图,电源电压恒定。当开关 S1、S2断开,S3闭合时,电流表的读数为0.50安,电压表的读数为2.50伏。当开关S1、S2闭合,S3断开时,由于R1、R2中有一个电阻出现故障,电流表的读数为3安,电压表的读数为3.00伏。则电源电压为 伏,电路中出现的故障是 。
22.小科利用图甲所示的电路探究电流与电压的关系,图乙是绘制的电流随电压变化的图像。由此推断,小科在M和N之间接入的是 (填“定值电阻”或“小灯泡”)。一段时间后,电流表示数变为0,电压表示数增大,则故障原因是 。
A.MN之间短路 B.MN之间断路 C.短路 D.断路
三、实验与探究题
23.在“伏安法测电阻”的实验中,某同学用图1所示的电路测R1的阻值,已知电源电压U=4.5伏且保持不变。
(1)正确连接电路,闭合开关,发现电流表示数为0,电压表的示数如图2所示,则电路中存在的故障可能是 。
(2)排除故障进行实验。当电压表示数为2伏,电流表示数为0.2A,则 = 欧。
(3)实验中三次改变R1两端的电压测量电阻,目的是 。
(4)该同学继续用三个未知电阻进行实验,将每个电阻两端的电压和通过的电流在如图3所示的坐标系中描出甲、乙、丙三个点,其中 点对应的阻值最大。
24.如今新能源电动汽车普及, 在电动汽车的电池管理系统(BMS) 中, 用到NTC热敏电阻来实时监测电池温度,保障电池安全。为探究 NTC 热敏电阻的特性(温度对电阻的影响),小科用伏安法进行探究(加热装置为烧杯水浴加热,通过改变水温改变热敏电阻温度,同时对热敏电阻做好防水处理),电路如图甲所示。
请回答:
(1)请按照图甲电路图,在图乙中将实物电路连接完整。
(2)连接好电路,闭合开关后,发现电流表无示数、电压表示数接近电源电压,移动滑动变阻器滑片时两表示数均无变化, 若故障仅出在NTC热敏电阻上, 则故障原因是 。
(3)在某次测量中,电压表示数如图丙所示,则此时热敏电阻两端的电压为 V。
(4) 探究后发现NTC热敏电阻的温度越高, 电阻越小。小科想再利用该电路图(图甲)改装成简易温度报警装置。若要实现“温度越高,电压表的示数越大,当温度达到某一设定值时,触发报警”这一功能,下列对电表位置的改进方案中,可行且最直观的是____。
A.无需改动电表位置
B.将电压表改接在滑动变阻器两端
C.将电流表和电压表的位置互换
D.将电压表与电源并联
25.小实发现工程上用色环标注电阻的阻值,为研究色环电阻的颜色规律,利用图甲中的器材测量电阻A、B的阻值,实验过程中保持电源电压为4V不变。
电阻A
电压
1V
2V
3V
电流
0.2A
0.4A
0.6A
电阻B
电压
IV
2v
3V
电流
0.1A
0.2A
0.3A
(1)闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片调至最 端。(选填“左”或“右”)
(2)正确连接电路后,闭合开关,电流表和电压表示数均为0。将导线并联在滑动变阻器两端,两表指针正常偏转。由此可知,电路的故障是 。
(3)排除故障后继续实验,调节电阻 A 两端电压依次为,记录电流表示数,更换电阻 B重复实验,实验数据如表所示。为了顺利完成整个实验,滑动变阻器合适规格是____
A. B.1.0A C. D.
(4)阻值为一位数或两位数的色环电阻可以根据前两环的颜色来判断其阻值,每一种颜色代表一个数字,如图乙。计算电阻A、B的阻值并根据图丙中色环电阻的颜色规律推测电阻C的阻值为 。
26.小嘉在探究“导体的电阻与导体长度”的关系时,将固定在木板上长为15厘米且粗细均匀的铅笔芯作为研究对象,标记为等长的五段,并连接了如图甲所示的部分电路。
【电路连接】请以笔划线代替导线,将电路连接完整。 (要求滑动变阻器的滑片P向C端滑动时,电压表示数增大)。
【故障分析】小嘉将电路连接完整,把线夹夹在f点,闭合开关,发现无论如何调节滑动变阻器,电压表和电流表始终无示数。若故障发生在滑动变阻器处,故障是
【结论归纳】排除故障后,将线夹分别夹在 点,根据铅笔芯的接入长度和相应电阻的平均值,描点连线(如图乙所示)。据图得到的结论是
【实验反思】实验前,小嘉的同学提出将线夹分别夹在 点进行实验时,要保持铅笔芯两端的电压始终相等。你是否支持他的想法?并说明理由。
27.小华同学用“伏安法”来测量一只阻值约为5Ω的定值电阻Rx,实验室有如下器材供选用:
A.两节干电池 B.开关一个和导线若干 C.电压表(0~3V,0~15V)
D.电流表(0~0.6A,0~3A) E.滑动变阻器(0~10Ω)F.滑动变阻器(0~100Ω)
小华同学完成实验电路设计后,为了操作顺利和方便,除了A、B、C和D外,小华同学还需选用E器材;
(1)根据设计的实验电路要求,请用笔划线代替导线连接图甲中最后的两根导线;
(2)如图甲所示,连接好电路,在闭合开关前,为保护电路,滑动变阻器的滑片P应该滑至 端(选填“B”或“C”);
(3)小华在闭合开关后,移动滑动变阻器的滑片P时,发现电流表示数始终为零,而电压表有示数但不发生变化,此时电路中的一处故障是___________;
A.滑动变阻器断路 B.滑动变阻器短路
C.定值电阻Rx断路 D.定值电阻Rx短路
(4)排除故障后,电流表示数为0.40A,电压表示数如乙图所示,则本次实验测得的定值电阻Rx的阻值是 Ω。
四、综合题
28.某科技小组设计了一个监测水位的装置。其原理如图甲所示,电路中电源电压保持不变,R0为定值电阻,AP 与R 组成滑动变阻器(最大阻值60Ω),浮子可带动金属滑杆AP 在竖直方向上下移动。当水位上升时,浮子和金属滑杆AP 一起向上滑动,当电压表的示数达到某一数值时,报警装置发出警报提醒监测员水位达到警戒值。R接入电路的阻值随水位的变化关系如图乙所示,电路工作时电压表与电流表示数变化关系如图丙所示。
(1)当滑杆AP 置于R 最下端时,电流表示数为0.1A,则电压表示数为多少?
(2)求电源电压和R0的阻值。
(3)当电压表的示数为3V时,报警装置发出警报,则警戒水位为多少米?
29.如图所示,滑动变阻器上标有“20Ω 2A”字样,当滑片P在中点时,电流表读数为0.4安,电压表读数为8伏,求:
(1)电阻的阻值;
(2)电源电压为多少?
(3)滑动变阻器移到最右端时,电流表和电压表的读数。
30.如图甲是某电子秤的原理示意图,电源电压为6V保持不变,为定值电阻,托盘下方的电阻为压敏电阻,其电阻大小与托盘内所放物体质量m大小的关系图如图乙所示。电流表表盘可直接读取质量。
(1)当托盘为空时,电阻 Ω;
(2)若托盘为空时,电流表示数为,求定值电阻的阻值;
(3)若放入某物体后,电流表示数为,求该物体的质量大小;
(4)该电子秤以4节干电池为电源,长久使用后电源电压会下降。请判断此时电子秤测量值和真实值的大小关系并说明理由。 (选填“大于”、“小于”或者“等于”)理由: 。
31.为实现图甲所示不透明容器内水量的实时检测(容器自身质量忽略不计),某兴趣小组利用力敏电阻R和电压表设计了如图乙所示的内部电路图。电路中电源电压恒为6伏,定值电阻 为60欧,力敏电阻R 的阻值与压力的关系如图丙所示。
(1)【选择材料】由图丙可知,该力敏电阻R的阻值随压力增大而 。
(2)【标定刻度】通过计算说明:电压表示数为1.2伏时,对应容器内剩余的水的体积。
(3)【调试优化】调试过程中发现:桶内装满水时,接入0-3伏量程的电压表指针偏转仍未超过一半量程,精确度较差。为了增加指针偏转的幅度,请你对原有电路提出一个改进建议: 。
答案解析部分
1.【答案】B
【解析】【分析】(1)串联电路故障分析:两灯串联,闭合开关后均不亮,说明电路发生断路(若为短路,至少有一盏灯能发光)。
(2)电压表检测电路故障的原理:当电压表接在断路部分两端时,相当于直接接在电源两极,测得电压等于电源电压;当电压表接在通路部分两端时,测得电压为 0V。
【解答】A、若灯 L1断路,电压表接在 ab 两端时,会测得电源电压 3V,与题目中 “ab 两端电压为 0V” 不符,A 不符合题意;
B、若灯 L2断路,电压表接在 ad 两端时测得电源电压 3V;接在 ab 两端时,电路仍为断路,电压为 0V;接在 ac 两端时,电压表通过 L1接在电源两极,测得电源电压 3V,与题目条件一致,B 符合题意;
C、若灯 L1短路,电路为通路,L2会发光,与题目中 “两灯均不亮” 不符,C 不符合题意;
D、若灯 L2短路,电路为通路,L1会发光,与题目中 “两灯均不亮” 不符,D 不符合题意;
故答案为:B。
2.【答案】A
【解析】【分析】串联电路总电阻等于各用电器电阻之和;串联电路电流处处相等;串联电路的分压特点:电阻越大,分压越大。
【解答】由电路图可知,两电阻串联,电流表测的是电路电流,电压表测的是光敏电阻的两端电压。当有烟雾进入烟室时,光照变弱,光敏电阻的阻值变大,电路的总电阻变大,根据欧姆定律可知,电路电流变小,所以,电流表示数变小;根据串联分压原理,光敏电阻的阻值变大,其两端电压变大,所以,电压表示数变大。故A正确,BCD错误。
故答案为:A。
3.【答案】A
【解析】【分析】(1)导体的电阻与导体的材料、长度、横截面积以及温度有关;在温度不变时,某种材料的导体,导体越长,导体越细,其电阻越大;
(2)由图2可知,应变片与定值电阻R串联,电流表测电路中的电流,电压表测应变片两端的电压;金属丝被拉长变细时,应变片中金属丝的电阻变大,根据串联电路的电阻特点和欧姆定律可知电路中的电流变化,根据串联分压的规律可知应变片两端的电压变化,即电压表的示数变化;
【解答】当应变片随被检测物体发生拉伸形变时,其电阻变大,电路的总电阻变大。根据,电路中的电流变小,即电流表示数变小。定值电阻R的阻值不变,由U=IR可知,定值电阻R两端的电压变小。因为串联电路中总电压等于各分电压之和,所以应变片两端的电压变大,即电压表示数变大。
故答案为:A。
4.【答案】A
【解析】【分析】(1)该电路中电阻 R1与 R2串联,电流表测量电路中的总电流,电压表并联在 R1两端,测量 R1的两端电压。串联电路一处发生断路,整个电路没有电流;某一用电器短路,电路总电阻变小,电路电流会增大。
(2)当电阻发生开路故障时,如果电压表两端能够连通到电源两极,电压表就测电源电压,电压表示数变大;如果发生短路,被短路元件两端电压为零,电路总电阻减小,电路中的电流会变大。
【解答】A、若 R1开路,整个电路断开,电流表示数变为 0,电压表串联接入电路,测量电源电压,电压表示数变大,A 正确;
B、若 R2短路,电路总电阻减小,电路电流会变大,电流表示数不为 0,电压表测量电源电压,示数变大,B 不符合题意;
C、若 R1开路,电路断开,电流表示数变为 0,不会出现电流表示数变大的现象,C 不符合题意;
D、若 R2短路,电压表测量电源电压,电压表示数变大,电压表示数不会变为 0,D 不符合题意;
故答案为:A。
5.【答案】C
【解析】【分析】(1)串联电路电阻特点:滑动变阻器 R 和定值电阻 R'串联,电路总电阻等于两个电阻阻值之和。浮标升降带动金属导体转动,可以改变滑动变阻器接入电路的电阻大小。
(2)欧姆定律:导体电阻不变时,电路两端总电压恒定,电路中的电流与总电阻成反比;总电阻越大,电路电流越小;总电阻越小,电路电流越大。油量表是电流表,电流大小直接反映油面高度。
【解答】A、油面升高,浮标上浮,滑动变阻器接入电路的阻值 R 变小,电路总电阻减小,电路电流变大,油量表示数变大,A 错误;
B、油面降低,浮标下沉,滑动变阻器接入电路的阻值 R 变大,电路总电阻增大,电路电流变小,油量表示数变小,B 错误;
C、油面升高,浮标上浮,滑动变阻器接入电路的阻值 R 变小,电路总电阻减小,电路电流变大,油量表示数变大,C 正确;
D、油面降低,浮标下沉,滑动变阻器接入电路的阻值 R 变大,电路总电阻增大,电路电流变小,油量表示数变小,D 错误;
故答案为:C。
6.【答案】C
【解析】【分析】压敏电阻的阻值会随所受压力的增大而减小,因为是串联电路,电流也会随电阻的增大而减小,因此需要分析四种运动状态下的受力情况,得知电阻的变化情况;
【解答】A.图中电流大小保持不变,说明压敏电阻保持不变,压力没有变化,可能是在匀速下降,故A正确;
B.图中电流持续增大,说明压敏电阻持续减小,压力在持续增大,说明电梯此时处于失重状态,可能是在向上加速或者向下减速,故B正确;
C.图中电流保持不变,且为静止时的2倍,说明此时压敏电阻减小为原来的一半,压力必定发生变化,不可能在做匀速运动,故C错误;
D.图中电流减小,说明压敏电阻在增大,物体受到的压力减小,电梯处于超重状态,可能是在向下加速,故D正确;
故答案为:C。
7.【答案】A
【解析】【分析】推断电路结构如下:
1. 电源正极 → 开关 → 电流表 → 电阻 Rx → 电源负极。
2. 电压表并联在电阻 Rx 两端,测量 Rx 的电压。
【解答】A.初始时电流表和电压表均无示数(主电路和电压表并联部分均不通),接 a、d 时,绕过 c、d 断路,恢复主电路通路(电流表有示数),但电压表仍不通(因为 c、d 断路),接 c、f 时,绕过 c、d 断路,恢复电压表通路(电压表有示数),但主电路仍不通(因为 c、d 断路),故A正确;
B.接 a、d 无法恢复电流表通路(a、b 断,电流无法通过),故B错误;
C. f、g 间断路:与电压表无关(电压表接在 c、f 或类似点),故C错误;
D.接 c、f 无法恢复电压表通路,故D错误;
故答案为:A。
8.【答案】C
【解析】【分析】电压表阻值很大,相当于断路,可知此时滑片相当于断路,所以移动滑片,变阻器连入电路的阻值大小不变。
【解答】由图可知,电压表联在滑片上,移动滑片,变阻器连入电路的阻值不变。物体的质量越大,弹簧的形变量越大,滑片的位置越靠下,电压表并联部分的电阻阻值越大,由U=IR可知,电压表示数越大。
故答案为:C。
9.【答案】B
【解析】【分析】电压表阻值很大,相当于断路,所以将电压表接在滑片上时,移动滑片,变阻器连入电路的阻值大小不变,相当于定值电阻,所以电路中电流大小不变,由欧姆定律可知,此时电压表示数变化量与电阻变化量成正比。
【解答】AD、由图可知,电压表示数变化量与长度变化量成正极,即电压表示数与电阻变化量成正比,由U=IR可知,电路中电流保持不变,可知应将电压表接在滑片上,故AD错误;
BC、由图乙可知,推动的长度越长,电压表示数越小,可知电压表并联部分的电阻丝长度减小,故B正确,C错误。
故答案为:B。
10.【答案】C
【解析】【分析】电路结构:定值电阻 R1与滑动变阻器 R2串联,电流表测电路电流,电压表测R2两端电压。
水流速度变化的影响:水流速度变快 → 探头向上移动 → 滑动变阻器接入电路的电阻变小;水流速度变慢 → 探头向下移动 → 滑动变阻器接入电路的电阻变大。
欧姆定律分析:总电阻R=R1+R2,电源电压不变,根据I=U/R,R2变小 → 电流 I 变大;R2 变大 → 电流 I 变小。电压表示数 U2=U−U1,U1=IR1,电流 I 变大时 U1 变大,所以 U2 变小。
【解答】选项 A:水流速度变快时,R2 变小,电路电流变大,R1 两端电压变大,所以 R2 两端电压(电压表示数)变小。错误
选项 B:水流速度变慢时,R2 变大,总电阻变大,电路电流变小,通过 R1 的电流也变小。错误
选项 C:水流速度越快,R2 越小,电流越大,所以将电流表改装成流速计,能实现水流速度越快,电流表示数越大。正确
选项 D:电压和电流表示数的比值 U2/I=R2,R2 随水流速度变化,所以该比值会变化。错误
故答案为:C
11.【答案】B
【解析】【分析】 分析电路图可知,两只灯泡串联,电压表测量L2两端的电压;闭合开关,两只灯泡都不亮,电流表无示数,说明电路中有断路故障;电压表无示数,说明电压表两接线柱到电源的正负极之间有开路;
将电灯L1、L2的位置对调,闭合开关,电流表无示数,说明电路中有开路;电压表有示数,说明电压表两接线柱到电源的正负极之间是通路。
【解答】 由图可知两只灯泡串联,电压表测量L2两端的电压;
闭合开关,两只灯泡都不亮,电流表无示数,说明电路中有断路故障;电压表无示数,说明电压表两接线柱到电源的正负极之间有开路,即可能是灯L1断路,也可能是L1、L2同时断路;
将电灯L1、L2的位置对调,闭合开关,电流表无示数,说明电路中仍然有断路故障;电压表有示数,说明此时电压表两接线柱到电源的正负极之间是通路,所以灯L2、电流表、开关都是完好的,则故障是灯L1断路。
故选B。
12.【答案】C
【解析】【分析】(1)串联电路的特点与欧姆定律:串联电路中电流处处相等,总电阻等于各分电阻之和,总电压等于各分电压之和。欧姆定律 是分析电路中电流、电压、电阻关系的核心公式。
(2)动态电路分析:当滑动触头 OP 的角度 θ 变化时,半圆形电阻丝 MN 接入电路的电阻值会发生变化,从而引起电路中电流和电压分配的改变,需要结合欧姆定律进行定量分析。
【解答】A、随着角度 θ 的增加,半圆形电阻丝 MN 接入电路的电阻减小,
电路总电阻 R总=R0+RMN 减小。电源电压恒定,根据,电流表示数会增大,而非减小。故该选项错误。
B、当 θ 为 180° 时,MN 全部接入电路(RMN=20Ω),电压表量程为 0~3V,此时电压表示数最大为 3V。电路电流。
当 θ 为 90° 时,MN 接入电阻为 10Ω,电压表示数 UV'=I×10Ω=0.15A×10Ω=1.5V,而非 1.2V。故该选项错误。
C、当 θ 为 180° 时,RMN=20Ω,电压表示数 UV=3V,则 R0 两端电压 U0=6V−3V=3V。
电路电流。根据,可知电阻箱 R0 的阻值应调整为 20Ω。故该选项正确。
D、若增大 R0,当 θ 为 180° 时,RMN=20Ω,电路总电阻增大,电流减小。根据 UV=IRMN,电压表示数会减小,不会超量程。故该选项错误。
故答案为:C。
13.【答案】D
【解析】【分析】A.根据图像确定温度变化80℃时电阻的变化量,然后二者做比即可;
B.根据图像确定温度从20℃上升到30℃时电阻的变化量,然后根据计算通过电阻的电流;
C.根据图像确定当t=20℃时电阻值,根据U1=IR1计算此时电压表的示数;
D.为了增大改装置的灵敏度,应该在温度变化量相同时,变化更大的电压,根据U=IR分析判断。
【解答】 A.根据图像,温度上升从0℃升高到80℃时升高80℃,对应电阻增大了:132Ω-100Ω=32Ω,则每升高1℃R的阻值增大量为:;故A正确不合题意;
B.根据图像可知, 环境温度从20℃上升到30℃时,电流保持不变,则电阻从108Ω增大到114Ω,则通过R的电流为:,故B正确不合题意;
C.由图丙可知,当t=20℃时,R1=108Ω,电流I=2mA,则此时电压表的示数为:U1=IR1=108Ω×2mA=216mV,故C正确不合题意;
D.为了增大改装置的灵敏度,应该在温度变化量相同时,变化更大的电压,根据欧姆定律变形公式U=IR可知,恒流状态下,电流I越大,电压U变化量越大,装置更灵敏,故应该换一个电流更大的恒流源,故D错误符合题意。
故选D。
14.【答案】A
【解析】【分析】由电路图可知,R1与滑动变阻器的最大阻值串联,电压表V1测R1两端的电压,V2测滑动变阻器左边的电压,电流表测电路中的电流;当变阻器的滑片P向右移动时,根据欧姆定律即可判断三电表示数的变化。
【解答】 ∵当变阻器的滑片P向右移动时,电路为R1与滑动变阻器的最大阻值串联,
滑动变阻器R2是全部接入电路的。当滑片 P 向右移动时,只是改变了电压表 V2 所并联的R2 部分,但整个
R2 的电阻丝长度没有变化。也就是说,R2接入电路的总电阻没有变,电路的总电阻不变,
∵,
∴电路中的电流不变,即电流表的示数不变;
∵U=IR,
∴R1两端的电压不变,即电压表V1的示数不变;
∴变阻器的滑片P向右移动时,电压表V2所测电阻变大,即电压表示数变大。
故答案为:A。
15.【答案】A
【解析】【分析】先明确电路连接方式(滑动变阻器R的左、右部分分别与R1、R2并联,再整体串联),结合并联电路电阻规律(并联电阻随支路电阻变化的特点)和欧姆定律,分析滑动触头移动时的电流变化。
【解答】滑动触头P由右向左移动时:
A1的示数变化:R的左半部分电阻逐渐增大,导致R左半部分与R1的并联电阻逐渐增大,该并联部分的电压(等于电源电压)不变,但R1的支路电流由并联电阻的分流决定:随着左半部分电阻增大,R1的分流逐渐减小,因此A1的示数始终减小。
A2的示数变化:干路电流由R右半部分+R2的串联支路,与R左半部分+R1的并联支路共同决定:
初始时P在右端,左半部分电阻为 0,R1被短路,干路电流仅由R右半部分+R2决定;P左移时,左半部分电阻增大,R左半部分+R1的并联支路电阻先增大后减小(因左半部分电阻从 0 到最大),导致干路电流先减小后增大。综上,A1示数始终减小,A2示数先减小后增大。
故答案为:A。
16.【答案】(1)3
(2)400;减小
【解析】【分析】(1)电阻R和压敏电阻Rx串联,总电阻等于各电阻之和,结合欧姆定律计算串联电路电流,在计算定值电阻R两端的电压。
(2)电阻R和压敏电阻Rx串联,电压表测的是定值电阻R两端的电压。由图乙可知压敏电阻Rx的大小和风力的大小成反比,因此想计算最大风力时,压敏电阻Rx最小,分到的电压最小,定值电阻R两端的电压最大,而结合电压表量程可知,R两端的电压最大为6V。
【解答】(1)由图乙可知无风时,压敏电阻Rx=12Ω,此时电阻R和压敏电阻Rx串联,总电阻R总=Rx+R=12Ω+4Ω=16Ω,电路中的电流。电压表测的是定值电阻R两端的电压,即。
(2)电压表测量R两端的电压,最大读数为6V。当UR= 6V时,电路电流。
电源电压为12V,根据串联电路电压分配,Rx两端的电压URx=U电源-UR= 12V - 6V = 6V。
压敏电阻Rx的阻值,
从图乙中查找对应风力:当Rx=4Ω时,对应的风力F为400N。
增大最大风力意味着让Rx在更小的阻值时触发电压表最大读数。减小R的阻值可以降低Rx的阻值要求,从而允许更大的风力测量。
17.【答案】(1)变小
(2)不变
(3)不变
【解析】【分析】(1)滑动变阻器的电阻变化规律:滑动变阻器的电阻大小由接入电路的电阻丝长度决定,接入长度越短,电阻越小。同时,若滑动变阻器采用 “同上” 或 “同下” 接法,可能出现特殊电路情况(如本题中滑动变阻器被短路)。
(2)电压表的测量对象:电压表与被测电路并联,若并联的部分为导线(或被短路),则电压表示数为 0(或不变)。
(3)小灯泡亮度的决定因素:小灯泡的亮度由实际功率决定,若电路中电流不变,则实际功率不变,亮度不变。
【解答】根据电路图可知,该电路为并联电路,电压表测量电源的电压,电流表测量通过滑动变阻器的电流;
(1)闭合开关S,当滑动变阻器滑片P向左移动时,滑动变阻器接入电路的电阻变小;
(2)由于电源电压不变,所以电压表的示数不变;
(3)并联电路各支路互不影响,所以通过小灯泡的电流不变,小灯泡的亮度不变。
18.【答案】电压表;变小;更小
【解析】【分析】在串联电路中,电路两端的电压等于各用电器电压之和。公式: U总=U1+U2+⋯+Un。当多个电阻串联在电路中时,通过每个电阻的电流相等(I1=I2=...=Iₙ)。根据欧姆定律 U=IR,电阻越大,其两端的电压就越大。公式:U1/U2 = R1/R2 (两个电阻时)。
电功率描述电流做功的快慢,电流在单位时间内做的功。用字母P表示。公式:P= W/t,其变形式为。
【解答】 题目中电路包含光敏电阻R2,当快递通过时,光照强度减弱,R2阻值增大,导致电路电流减小。如果计数器是测量电流的,则示数会减小;如果是测量电压的,根据串联分压,则示数会增大。题目提到“计数器的示数增大至某一值时会自动计数”,因此计数器应测量电压变化,即由电压表改装而成。
当快递通过时,光照减弱,R2 阻值增大,电路总电阻(R=R1+R2) 增大。根据功率公式,电源电压U不变,总电阻R增大,总功率P减小。
计数器的触发条件是电压表示数达到某一值。电源电压减小后,电压表示数会降低,可能导致无法触发计数。为了恢复原来的分压比例,可以减小R1的阻值,使R2分压比例增大,从而在光照变化时仍能达到触发电压。
给正确答案:电压表;变小;更小。
19.【答案】(1)7;增大
(2)300
(3)小
【解析】【分析】本题考查串联电路的动态分析,结合弹簧形变与电压的关系,分析质量、电压、电源电压对测量的影响:物体质量增大时,弹簧压缩量增大,滑动变阻器接入电阻变化,导致电压表(测滑动变阻器电压)示数变化;电压与质量成正比例关系,可通过比例换算质量刻度;电源电压下降时,相同电阻对应的电压减小,导致测量值变化。
【解答】(1)图乙中电压表选 0~15V 量程,分度值 0.5V,示数为7V;物体质量增大时,弹簧压缩量增大,滑动变阻器R2接入电路的电阻增大(串联电路中),根据U=IR,电流不变(R1与R2总电阻不变),R2阻值增大则其电压(电压表示数)增大。
(2)电路的总电阻不变,由欧姆定律可知,电路中的电流不变,由U=IR 可知,电压表的示数与所测电阻成正比,即与所测质量成正比;当电压表示数为7 V时,测量的质量为140g,所以当最大示数为15 V时,对应的质量为300g。
(3)该装置使用一段时间后,由于电源电压下降,由欧姆定律可知,电路中的电流减小,根据U=IR 可知电压表示数偏小,即测量值比实际质量偏小。
故答案为:(1) 7; 增大;(2) 300;(3) 小。
20.【答案】9;20;A
【解析】【分析】 由电路图可知,两电阻串联,电压表V测电源两端电压,电压表V1测定值电阻R1两端电压,电压表V2测滑动变阻器两端电压;
(1)因电源电压不变,电压表V的示数不随电路电流变化,由图象可知,图线B是电压表V的示数随电流变化的图象,由图象可知电源电压;
(2)由电路图可知,滑片在最左端时,电路中的电阻最小,由欧姆定律可确定电路中的电流最大,滑片从最左端移到最右端的过程中,根据电路的总电阻变化确定电路中的电流变化,由欧姆定律可判断V1的示数变化,由串联电路电压的规律确定V2的示数变化,判断A是哪个电压表的示数随电流变化的图象;当滑片在最左端时,由欧姆定律的变形公式求出R1的阻值;
(3)滑片滑到最右端时,由图确定电路中的电流和变阻器的电压,由欧姆定律求滑动变阻器的最大阻值。
【解答】由电路图可知,电阻R1和滑动变阻器R2串联,电压表V测电源两端电压,电压表V1测定值电阻R1两端电压,电压表V2测滑动变阻器两端电压;电源电压不变,电压表V的示数不随电路电流变化,由图象可知,图线B是电压表V的示数随电流变化的图象,因此电源电压是9V。
由图甲可知,滑片从最左端移到最右端的过程中,滑动变阻器接入电路的阻值变大,根据串联分压原理,滑动变阻器R2两端电压变大,定值电阻R1两端电压减小,即电压表V2示数变大,电压表电压表V1示数变小,由于电路的总电阻变大,根据欧姆定律,可知电路中电流变小,所以图象A是电压表V2的示数随电流变化关系图象。
当滑片在最左端时,R2=0,有U=0.9R1……..①
当滑片在最右端时,R2为最大阻值,有U=0.3A×(R1+R2)……….②
解得R1=10Ω R2=20Ω
21.【答案】3;R2断路
【解析】【分析】欧姆定律、串联、并联电路中电流、电压、电阻的关系
【解答】 当开关 S1、S2断开,S3闭合时, 电阻 R1、R2 串联, 电流表的读数为0.50安,电压表的读数为2.50伏 ,电阻。 当开关S1、S2闭合,S3断开时, 由于R1、R2中有一个电阻出现故障,电流表的读数为3安,电压表的读数为3.00伏 ,首先分析故障是短路还是断路:若出现短路,则电压表示数为0,不符合题意,排除;所以故障是断路。此时,电路中只有一个电阻,相当于电压表接在电源两端,所以电源电压等于3V。根据欧姆定律可知,该电阻的阻值为,所以该电阻为R1也就是说电阻R2断路。
故答案为:3、R2断路
22.【答案】小灯泡;B
23.【答案】(1)R1断路
(2)10
(3)取平均值减小误差
(4)丙
【解析】【分析】(1)根据电压表和电流表的示数变化确定故障的种类和位置;
(2)根据欧姆定律计算R1的阻值;
(3)根据科学探究中多次测量的目的解答;
(4)根据图片比较三个电阻的电压和电流大小,根据比较电阻大小即可。
【解答】 (1)闭合开关后,电流表示数为零,说明电路中存在断路。电压表示数大于3V,说明电压表与电源的两极之间正常连接。比较可知,故障应该是与电压表并联的电阻R1断路。故填:R1断路。
(2)根据欧姆定律可知,R1的阻值为:。故填:10。
(3)在“伏安法测电阻”的实验中,多次改变电阻两端电压,获得多组数据,目的是取平均值减小误差。故填:取平均值减小误差。
(4)根据图3可知,丙电阻的电压最大、电流最小,根据欧姆定律可知,丙电阻的阻值最大。故填:丙。
24.【答案】(1)
(2)电阻断路
(3)2.5
(4)B
【解析】【分析】(1)在伏安法测电阻的实验中,滑动变阻器与电阻串联,接线一上一下,电压表与待测电阻并联,据此分析解答;
(2)根据电流表和电压表的示数变化确定故障的位置和种类;
(3)根据图片确定电压表的量程和分度值,根据指针的位置读出示数;
(4)当温度升高时,热敏电阻的阻值减小,根据欧姆定律分析热敏电阻和滑动变阻器两端的电压变化规律即可。
【解答】(1) 根据图甲的电路图,滑动变阻器采用“一上一下”的接法串联在电路中,电压表并联在NTC热敏电阻Rx两端。电源由一般实验用干电池组成,电压不超过3V,因此电压表选0~3V量程,将电压表的负接线柱接热敏电阻的左端,3V接线柱接热敏电阻的右端;滑动变阻器已经接了下方一个接线柱,将上方任意一个接线柱与Rx右端相连即可,如下图所示:
(2) 电流表无示数,说明电路发生断路故障;电压表示数接近电源电压,说明电压表的两个接线柱能连通到电源两极,即电压表两端到电源通路。故障仅出在NTC热敏电阻上,说明NTC热敏电阻断路。故填:电阻断路。
(3) 图丙中电压表选用0~3V量程,分度值为0.1V,指针指向2.5V位置,因此读数为2.5V。故填:2.5。
(4)A. 原电路中热敏电阻和滑动变阻器串联,温度升高,热敏电阻Rx减小,则总电阻减小,电流增大。滑动变阻器电阻不变时,根据U=IR可知,滑动变阻器电压增大,根据串联分压Ux=U总-U滑可知,电压表示数减小,故A不合题意;
B. 将电压表改接在滑动变阻器两端,温度升高,Rx减小,总电阻减小,电流增大。滑动变阻器阻值不变,由U=IR可知,滑动变阻器的电压即电压表示数随温度升高而增大,故B符合题意;
C. 将电流表和电压表位置互换后,电压表串联在电路中,电路几乎无电流,电压表示数始终接近电源电压,无法实现功能, 故C不合题意;
D. 电压表并联在电源两端,电压表示数始终等于电源电压,不随温度变化,故D不合题意。
故选B。
25.【答案】(1)右
(2)滑动变阻器断路
(3)D
(4)15
【解析】【分析】(1)闭合开关前滑动变阻器要调到最大阻值处,保护电路,常规接线下滑片移到右端电阻最大。
(2)两表均无示数说明电路断路;导线并联滑动变阻器后电路通路,电表正常,断路位置在滑动变阻器。
(3)先用欧姆定律算出两个待测电阻阻值,再根据串联分压规律,定值电阻最小分压 1V 时滑动变阻器分压 3V,算出变阻器至少需要 30Ω;同时算出电路最大电流 0.6A,变阻器允许电流必须超过 0.6A。
(4) 通过 A、B 两组色环与对应阻值,推导各色代表数字:黑色数字 0、绿色数字 5、棕色数字 1;电阻 C 前两环为棕、绿,分别对应十位 1、个位 5,组合得到阻值。
【解答】(1)闭合开关前滑片调至右端,使滑动变阻器接入电路电阻最大。
(2)两电表示数均为 0,说明整个电路无电流,属于断路故障;用导线短接滑动变阻器后电路恢复正常,说明断路元件就是滑动变阻器。
(3),,控制定值电阻两端最小电压 1V,滑动变阻器分担 3V,串联分压,被测电阻 10Ω 时,滑动变阻器至少需要 30Ω;电路最大电流 0.6A,额定电流需大于 0.6A,只有 D(40Ω 1.0A)满足。
(4)电阻 A:黑绿 = 0、5,阻值 5Ω;电阻 B:棕黑 = 1、0,阻值 10Ω;电阻 C 色环棕绿,十位 1、个位 5,阻值15Ω
26.【答案】见图;滑动变阻器处开路;在导体的材料和横截面积相同的条件下,导体的电阻跟导体的长度成正比;不支持,本实验只需测出接入电路的不同长度铅笔芯两端的电压及相应电流,即可计算出电阻
【解析】【分析】 【电路连接】 滑动变阻器一上一下接进电路,通过改变连入电路中的有效长度来改变连入电路的阻值,连入电路的有效长度越长,说明连入电路的阻值越大。
串联电路电流处处相等,由U=IR可知,电阻越大,其两端分压越大。
【故障分析】 电流表没有示数,电压表有示数时的故障一般为:电压表测量对象断路;电流表有示数,电压表没有示数时的故障一般为电压表测量对象短路。电流表和电压表都没有示数,可能是电压表测量对象以外的部分断路。
【结论归纳】 根据图像得出电阻大小与长度的关系,注意控制前提---材料和横截面积相同。
【实验反思】 实验中铅笔芯两端电压大小不会影响探究,所以不需要控制电压相等。
【解答】 【电路连接】 电路为串联电路,电压表测量铅笔芯两端电压,要求滑片向C移动,电压表示数变大,由串联分压的特点可知,变阻器两端电压变小,变阻器连入电路的阻值减小,所以应将A与电源正极相连,如图所示
。
【故障分析】 电流表始终无示数说明电路发生断路,故障在滑动变阻器处,因此是滑动变阻器断路,整个电路断开,无电流,电流表、电压表都无示数,符合故障现象。
【结论归纳】 由图乙可知,随着长度逐渐变大,电阻逐渐变大,故可得:在导体的材料和横截面积相同的条件下,导体的电阻跟导体的长度成正比。
【实验反思】 本实验探究电阻与长度的关系,根据,只要测出每次接入铅笔芯的电压和电流即可计算出电阻,不需要控制铅笔芯两端电压不变;若要保持电压不变,每次都需要调节滑动变阻器,反而增加操作步骤,没有必要。
27.【答案】(1)
(2)C
(3)C
(4)5.5
【解析】【分析】(1)伏安法测电阻电路连接与滑动变阻器选型:伏安法测定值电阻,滑动变阻器采用一上一下接线;电源为两节干电池总电压 3V,待测电阻约 5Ω,选择 0~10Ω 滑动变阻器调节范围合适,便于操作。开关需串联接入电路,完成电路通路。
(2)滑动变阻器使用规范:闭合开关前,滑片要调到接入电路电阻最大处,目的是增大电路总电阻,减小初始电流,保护电路元件。滑动变阻器接 B 端下接线柱时,滑片移到 C 端,接入电阻丝最长,电阻最大。
(3)电路故障分析:电流表示数为 0,说明电路断路;电压表有示数不变,说明电压表两端能连通电源两极,故障为电压表并联的定值电阻断路。若滑动变阻器断路,电压表无示数;滑动变阻器短路、定值电阻短路时电流表均有示数。
(4)电压表读数与欧姆定律计算:两节干电池电源电压 3V,电压表选用 0~3V 量程,分度值 0.1V;欧姆定律公式:,用读出的电压、已知电流计算定值电阻阻值。
【解答】(1)电路剩余两根导线:一根将开关右侧接线柱连接滑动变阻器上方任意接线柱(P),滑动变阻器采用一上一下接法,下接线柱接 B,上接线柱接 P,完成串联电路连接,导线不能交叉。
(2) 滑动变阻器下接线柱接 B,滑片滑至 C 端时,接入电路的电阻丝长度最长,电路总电阻最大,闭合开关后初始电流最小,能保护电流表、定值电阻等元件,因此滑片 P 滑至 C 端。
故填:C。
(3)闭合开关后,移动滑动变阻器的滑片P时,电流表示数始终为零,说明电路存在断路;而电压表有示数但不发生变化,说明电压表与电源接通,此时电路中的一处故障是定值电阻Rx断路,故选C。
(4)电流表示数为0.40A,如乙图所示,电压表选用测量范围,分度值为0.1A,电压表示数为2.2V,则本次实验测得的定值电阻Rx的阻值是
(1)测量定值电阻的阻值的实验中,电源电压为3V,电压表选用测量范围,应将定值电阻右端的接线柱和电压表“+3”接线柱连接起来;滑动变阻器应按一上一下接入电路,应把滑动变阻器期的右下接线柱和开关的右下接线柱相连接,如图所示:
(2)连接好电路,在闭合开关前,为保护电路,滑动变阻器的阻值应滑到最大值,即滑片P应该滑至C端。
(3)闭合开关后,移动滑动变阻器的滑片P时,电流表示数始终为零,说明电路存在断路;而电压表有示数但不发生变化,说明电压表与电源接通,此时电路中的一处故障是定值电阻Rx断路,故选C。
(4)电流表示数为0.40A,如乙图所示,电压表选用测量范围,分度值为0.1A,电压表示数为2.2V,则本次实验测得的定值电阻Rx的阻值是
28.【答案】(1)解:由图甲可知,两电阻串联接入电路,电压表测滑动变阻器两端的电压,电流表测通过电路的电流,当滑杆AP置于R 最下端时,滑动变阻器最大阻值接入电路,电流表示数为0.1A,则电压表示数 6V
(2)解:当滑动变阻器接入电路的电阻为0时,电路为定值电阻的简单电路,根据欧姆定律可知,此时通过电路的电流最大,由图丙可知,通过电路的最大电流为0.3A,根据欧姆定律可得,电源电压 ①;因串联电路总电压等于各部分电压之和,通过电路的电流为0.1A 时,根据欧姆定律可得,电源电压 ②;联立①②可得 ,U=9V
(3)解:当电压表的示数为3 V时,定值电阻两端的电压,此时通过定值电阻的电流,串联电路各处电流相等,此时滑动变阻器接入电路的阻值;由图乙可知,滑动变阻器的长度为195 m—175m=20m,滑杆位于最下端时水位的高度为175 m,浮子上升的距离,则此时的警戒水位为175 m+15m=190m
【解析】【分析】(1)闭合开关,两电阻串联接入电路,电压表测滑动变阻器两端的电压,电流表测通过电路的电流,当滑片P置于最下端时,滑动变阻器接入电路最大阻值,电流表示数为0.1A,根据U=IR计算电压表示数;
(2)当滑动变阻器接入电路的电阻为0时,电路为定值电阻的简单电路,根据欧姆定律可知此时通过电路的电流最大,由丙图可知通过电路的最大电流,根据欧姆定律表示电源电压,通过电路的电流为0.1A时,根据串联电路电压规律结合欧姆定律表示电源电压,联立解方程可得电源电压和电阻电阻的阻值;
(3)当电压表的示数为3V时,根据串联电路电压规律计算定值电阻两端的电压,根据欧姆定律计算此时通过定值电阻的电流,根据串联电路电流特点结合欧姆定律计算此时滑动变阻器接入电路的阻值,由乙图可知滑动变阻器的长度以及滑片位于最下端时水位的高度,进一步计算浮子上升的距离和此时的警戒水位。
29.【答案】(1)由电路图可知,与串联,电压表测两端的电压,电流表测电路中的电流。
的阻值
(2)因为滑动变阻器上标有“20Ω 2A”字样,
当滑片P在中点时,。
由欧姆定律可得两端的电压
电源的电压
(3)当滑动变阻器移到最右端时,接入电路中的电阻,此时电路中的总电阻
由欧姆定律可得,此时电路中的电流
即电流表的示数为0.3A。电压表的示数
【解析】【分析】(1)欧姆定律内容为:一段导体中的电流,跟这段导体两端的电压成正比,跟这段导体的电阻成反比,基本关系式是电压等于电流乘电阻,变形可以得到电阻等于电压除以电流,用于计算导体电阻大小。
(2)串联电路的特点,电路中各处的电流大小全部相等;电路的总电压等于各个用电器两端电压相加;电路总电阻等于各个串联电阻相加。
(3)滑动变阻器铭牌上的标识代表它的最大电阻值和允许通过的最大电流,滑片处于中点位置时,接入电路的电阻为最大阻值的一半,滑片移到最右端时接入全部电阻。
(1)由电路图可知,与串联,电压表测两端的电压,电流表测电路中的电流。的阻值
(2)因为滑动变阻器上标有“20Ω 2A”字样,当滑片P在中点时,。由欧姆定律可得两端的电压
电源的电压
(3)当滑动变阻器移到最右端时,接入电路中的电阻,此时电路中的总电阻
由欧姆定律可得,此时电路中的电流
即电流表的示数为0.3A。电压表的示数
30.【答案】(1)500
(2)若托盘为空时,此时压敏电阻的阻值为500Ω,电流表示数为,即此时的电路电流为0.01A,根据欧姆定律可得,此时电路的总电阻为
定值电阻的阻值为
(3)若放入某物体后,电流表示数为,即此时的电路电流为0.02A,根据欧姆定律可得,此时电路的总电阻为
此时压敏电阻的阻值为
由图乙可知,该物体的质量为600g。
(4)小于;电源电压下降后,相同质量对应的电流变小,按原刻度读取的质量会偏小
【解析】【分析】(1)串联电路规律:串联电路中总电阻等于各个电阻之和,电路各处电流大小相等;欧姆定律,电源电压不变时,总电阻发生变化,电路电流随之改变。
(2)图像信息读取:从压敏电阻R2与质量m关系图像中,找到对应质量下的电阻阻值,建立电学量与质量之间的联系。
(3)误差分析:电源电压降低,物体真实质量不变、R2阻值不变,电路总电阻不变,由欧姆定律可知电路电流会减小;电子秤依靠电流刻度对应质量,更小的电流会对应表盘上更小的质量读数,产生测量误差。
【解答】(1)由图甲可知,两电阻串联,电流表测的是电路中的电流。当托盘为空即托盘内所放物体质量为零时,由图乙可知,此时压敏电阻的阻值为500Ω。
(4)由题意可知,电流表表盘可直接读取质量,根据欧姆定律可得,电路电流为,电流越小,表明压敏电阻阻值越大,则对应的质量越小。电源电压下降后,在相同物体质量的情况下,电路中电流会变小,按原刻度读取的质量会偏小,所以小于。
(1)由图甲可知,两电阻串联,电流表测的是电路中的电流。当托盘为空即托盘内所放物体质量为零时,由图乙可知,此时压敏电阻的阻值为500Ω。
(2)若托盘为空时,此时压敏电阻的阻值为500Ω,电流表示数为,即此时的电路电流为0.01A,根据欧姆定律可得,此时电路的总电阻为
定值电阻的阻值为
(3)若放入某物体后,电流表示数为,即此时的电路电流为0.02A,根据欧姆定律可得,此时电路的总电阻为
此时压敏电阻的阻值为
由图乙可知,该物体的质量为600g。
(4)[1][2]由题意可知,电流表表盘可直接读取质量,根据欧姆定律可得,电路电流为,电流越小,表明压敏电阻阻值越大,则对应的质量越小。电源电压下降后,在相同物体质量的情况下,电路中电流会变小,按原刻度读取的质量会偏小,所以小于。
31.【答案】(1)减小
(2)根据欧姆定律
由题目所给的压敏电阻阻值 - 压力图像(图丙)可知,
当R=240欧姆时,F=100N
根据重力公式G=mg,变形得水的质量
根据密度公式变形
(3)换用更大阻值的定值电阻或增大电源电压或串联一个电阻
【解析】【分析】(1)力敏电阻的特性:从图丙的图像可以看出,随着压力 F 的增大,力敏电阻 R 的阻值逐渐减小,因此该力敏电阻 R 的阻值随压力增大而减小。
(2)串联电路的欧姆定律应用:在串联电路中,电流处处相等,总电压等于各部分电路电压之和。已知电源电压、定值电阻阻值和电压表示数,可先通过欧姆定律计算电路电流,再计算力敏电阻的阻值,结合图像得到压力,进而求出水的体积。
(3)电压表量程与电路改进:当桶内装满水时,电压表指针偏转未超过量程一半,说明电压表示数过小。为增大电压表示数,可通过换用更大阻值的定值电阻(使定值电阻分压增大)、增大电源电压(提升总电压)或串联一个电阻(改变电路分压)等方式改进。
【解答】(1)由图丙可知,力敏电阻 R 的阻值随压力增大而减小。
(2)已知电源电压U=6 伏,电压表示数U0=1.2 伏,定值电阻R0=60 Ω。
根据欧姆定律
由题目所给的压敏电阻阻值 - 压力图像(图丙)可知,
当R=240欧姆时,F=100N
根据重力公式G=mg,变形得水的质量
根据密度公式变形
(3)为增加电压表指针偏转幅度,可提出以下改进建议:
换用更大阻值的定值电阻R0,使定值电阻分压增大,电压表示数增大;
增大电源电压,提升电路总电压,使定值电阻分压增大;
串联一个电阻,改变电路分压比例,使电压表示数增大。
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