1.知道:伏安法測電阻的工作原理;2.能:利用歐姆定律解答電路問題3.掌握:歐姆定律內(nèi)容;歐姆定律的理解及應用;4.會:利用歐姆定律進行簡單計算;利用伏安法測量導體電阻;使用歐姆定律分析解決電阻的串并聯(lián)問題;分析動態(tài)電路;5.理解:歐姆定律各物理量的意義;電阻的概念以及影響導體電阻大小的因素;電阻串、并聯(lián)電路的基本規(guī)律;6.通過實驗探究掌握導體上電流與導體兩端電壓的關(guān)系;探究掌握導體上電流與導體電阻的關(guān)系;7.進一步理解控制變量法在實驗探究活動的應用;8.培養(yǎng)學生通過實驗發(fā)現(xiàn)與總結(jié)規(guī)律的基本素養(yǎng)。
歐姆定律( )把電流、電壓和電阻三者聯(lián)系起來,可用來解決串、并聯(lián)電路中比較復雜的電學問題。歐姆定律的應用是歷年中考的重點,考查的形式幾乎包含所有題型。利用歐姆定律分析電路的一般步驟:(1)畫出等效電路,分析各元件的連接方式;(2)分析電壓表、電流表的測量對象,并注明已知量的符號、數(shù)值;(3)找出各物理量的關(guān)系,根據(jù)歐姆定律及串并聯(lián)電路中的電流、電壓規(guī)律,列出方程式,求出待測量。
兩定值電阻甲、乙的電流與電壓關(guān)系圖像如圖所示,現(xiàn)在將甲和乙并聯(lián)后接在電壓為3V的電源兩端.下列分析正確的是( )。A.甲的電阻是乙的電阻的兩倍;B.甲的電壓是乙的電壓的兩倍;C.流過甲的電流是流過乙的兩倍;D.流過乙的電流是流過甲的兩倍
【解析】A.B的電阻是A電阻的2倍,故A錯誤;B.并聯(lián)電路中各支路兩端的電壓相等,故B錯誤;CD.通過A的電流為IA=0.6A,通過B的電流為IB=0.3A,流過A電阻的電流是流過B電阻的兩倍,故C正確,D錯誤。故選C。
圖是電阻甲和乙的I-U圖像,小明對圖像信息做出的判斷,正確的是( )。A.當甲兩端電壓為0.5V時,通過它的電流為0.3A;B.當乙兩端電壓為2.5V時,其電阻值為10Ω;C.將甲和乙串聯(lián),若電流為0.3A,則它們兩端的電壓為2V;D.將甲和乙并聯(lián),若電壓為1V,則它們的干路電流為0.4A
【解析】A. 由I-U圖象可知,A.當甲兩端電壓為0.5V時,通過它的電流為0.1A,故A錯誤;B. 當乙兩端電壓為2.5V時,通過乙的電流為0.5A,所以此時乙的阻值為,故B錯誤;C. 將甲和乙串聯(lián),若電流為0.3A,則它們兩端的電壓:U=U甲+U乙=1.5V+0.5V=2 V,故C正確為答案;D.將甲和乙并聯(lián),若電壓為1V,則它們的干路電流:I =I甲+I乙=0.2A+0.4A=0.6A。故D錯誤。
當某導體兩端電壓是3V時,通過它的電流是0.15A,則該導體的電阻是______Ω;當它兩端電壓為0V時,該導體的電阻為_______Ω。
【解析】[1]根據(jù)歐姆定律可得導體的電阻[2]因電阻是導體本身的一種性質(zhì),與導體兩端的電壓和通過的電流無關(guān),所以,當導體兩端電壓為零時,導體的電阻仍為20Ω不變?!敬鸢浮?0;20。
如下圖,R1與R2并聯(lián)在電路中,只閉合開關(guān)S1時,電流表的示數(shù)為0.15 A;同時閉合開關(guān)S1和S2,電流表的示數(shù)為0.25 A,若R1=10Ω,則R2=______Ω。
【解析】由電路圖可知,只閉合開關(guān)S1時,只有電阻R1接入電路,此時電路中的電流為I1=0.15A,故由歐姆定律可知,電源電壓為同時閉合開關(guān)S1和S2后,電阻R1與R2并聯(lián)接在電源兩端,此時電流表測干路電流,故可知流過電阻R2的電流為故由歐姆定律可知,電阻R2的阻值為
電阻測量是中考的??紵狳c,考查形式以實驗探究題為主,考查的重點包括電學儀器的使用、電路圖的設(shè)計、實物圖的連接、實驗操作、電路故障的判斷、實驗數(shù)據(jù)的處理等。
利用電壓表與電流表測電阻的方法叫做“伏安法”,如圖所示,“伏安法”測電阻R的電路圖應該是( )。
【解析】伏安法測電阻的原理是歐姆定律,即A、伏安法測電阻時,電源、開關(guān)、滑動變阻器、電流表、待測電阻組成串聯(lián)電路,電壓表并聯(lián)在待測電阻兩端,故A圖正確;B、電流表和電壓表的位置接反了,故B錯誤;C、電壓表測量電源電壓,不能隨滑動變阻器的調(diào)整而變化,故C錯誤;D、電壓表測量的是滑動變阻器的電壓,正確的連接應該是測量待測電阻的電壓,故D錯誤。
為了測出未知電阻Rx的阻值,某同學利用阻值已知的電阻R0和一只電流表或電壓表分別設(shè)計了如圖所示的四種電路,其中可行的是(電源電壓未知且不變)(?。?。A.(2)(4)B.(2)(3)C.(1)(3)D.(3)(4)
【解析】(1)開關(guān)S1閉合,S2斷開時,R0和Rx串聯(lián),電流表可以測出通過Rx的電流Ix;S2閉合時為Rx的簡單電路,不能直接或間接測量出Rx的電壓,所以不能求出Rx的電阻,故(1)不符合題意;(2)開關(guān)S1閉合,S2接1時電路為R0的簡單電路,電流表測電路中的電流,根據(jù)歐姆定律求出電源的電壓;當S2接2時電路為未知電阻Rx的簡單電路,電流表測通過Rx的電流Ix,根據(jù)求出Rx的電阻,故(2)符合題意;
(3)開關(guān)S1和S2都閉合時,R0被短路,電壓表測量電源電壓U;只閉合S1時,R0和Rx串聯(lián),電壓表仍側(cè)電源的電壓,無法測出Rx兩端的電壓,所以不能求出Rx的電阻,故(3)不符合題意;(4)開關(guān)S1和S2都閉合時,R0被短路,電壓表測量電源電壓U;只閉合S1時,R0和Rx串聯(lián),電壓表直接測量Rx兩端的電壓Ux.根據(jù)串聯(lián)電路總電壓等于各串聯(lián)導體電壓之和,求出定值電阻兩端的電壓U0=U-Ux根據(jù)求出通過定值電阻的電流。根據(jù)串聯(lián)電路電流處處相等,通過Rx電流等于通過定值電阻電流Ix=I0,根據(jù)求出電阻,故(4)符合題意。故選A。
小馬同學利用圖甲所示的電路測量未知電阻Rx的阻值,阻值大約為5Ω。(1)請根據(jù)圖甲所示的電路圖,用筆畫線代替導線,在圖乙中完成實驗電路的連接_____。(2)閉合開關(guān)前,應將滑動變阻器的滑片置于__(選填“A”或“B”)端。(3)實驗過程中得到的部分數(shù)據(jù)如下表所示。第3次測量時,電流表的示數(shù)如圖丙所示,請將讀數(shù)填入表格中。
(4)在圖丁中,把上表中的數(shù)據(jù)在I—U坐標系上描點并連線________。(5)本實驗所測得未知電阻的阻值為__Ω。(6)小馬又設(shè)計了如圖戊所示的另一個電路,也測出了Rx的阻值。圖中電源(電壓未知)。R0是滑動變阻器,R是電阻箱(可連續(xù)調(diào)節(jié)電阻值大小,且能讀數(shù)的變阻器),其調(diào)節(jié)范圍0~999.9Ω,A是電流表(刻度有些模糊),S和S1分別是單刀雙擲開關(guān)和單刀開關(guān)。完成下列實驗步驟中的填空:
①先斷開S、S1將電阻箱R阻值調(diào)至最大;②將S撥向接點1,閉合S1,調(diào)節(jié)_______(選填“R”或“R0”),使電流表指針偏轉(zhuǎn)到適當位置,標記電流表指針的位置;③然后將S撥向接點2,調(diào)節(jié)__(選填“R”或“R0”),使電流表指針在__,記下電阻箱R的阻值;④多次重復上述過程,計算電阻箱R讀數(shù)的__,此即為被測電阻Rx的阻值。
【解析】(1)[1]根據(jù)電流表選用0~0.6A量程,電阻值約為5Ω,確定電壓表選用小量程與電阻并聯(lián),滑片左移電阻減小,確定滑動變阻器使用A接線柱,連接實物圖,如下圖所示。(2)[2]根據(jù)電路圖,為了使滑動變阻器在開關(guān)閉合時能起到保護電路的作用,要使變阻器的接入電阻最大,應將滑動變阻器的滑片置于B端。(3)[3]圖丙中電流表的量程是0~0.6A,分度值是0.02A,所以電流表的讀數(shù)0.48A。
(4)[4]根據(jù)表格數(shù)據(jù),描點法作圖如下。(5)[5]3次電阻分別為:電阻為
(6)[6][7][8][9]①先斷開S、S1將電阻箱R阻值調(diào)至最大;②將S撥向接點1,閉合S1,調(diào)節(jié)R0,使電流表指針偏轉(zhuǎn)到適當位置,標記電流表指針的位置;③然后將S撥向接點2,調(diào)節(jié)R,使電流表指針在標記處,記下電阻箱R的阻值,電源電壓不變,兩次電流值相等,由歐姆定律可知所以Rx=R,多次重復上述過程,計算電阻箱R讀數(shù)的平均值,此即為被測電阻Rx的阻值,多次測量取平均值可以減小誤差。
如圖所示,甲是用“伏安法”測量未知電阻Rx的實物電路圖。(1)請用筆畫線代替導線,將圖甲中的實物電路連接完整。( )(2)閉合開關(guān)前,應將滑動變阻器的滑片移到阻值最大處;閉合開關(guān),發(fā)現(xiàn)電流表幾乎無示數(shù),電壓表指針明顯偏轉(zhuǎn),則出現(xiàn)的故障可能是 ___________。
(3)排除故障后,閉合開關(guān),當滑片移動到某位置時,電壓表示數(shù)為2.4V,電流表示數(shù)如圖乙所示,則未知電阻Rx=___________。(4)若實驗中電壓表損壞,利用其它的原有器材也能測出未知電阻Rx的阻值。實驗電路如圖丙所示(滑動變阻器最大阻值為R0,電源電壓未知且不變),請將下列相關(guān)實驗步驟補充完整:①閉合開關(guān)S,將滑動變阻器的滑片P移到a端,記錄電流表示數(shù)為I1;②閉合開關(guān)S,將滑動變阻器的滑片P移到 ___________端,記錄電流表示數(shù)I2;③寫出待測電阻的表達式,Rx=___________(用已知量和測量量符號表示)。
【解析】(1)[1]伏安法測電阻的實驗中,滑動變阻器應一上一下串聯(lián)入電路中,實物連接如下圖所示:(2)[2]閉合開關(guān),發(fā)現(xiàn)電流表幾乎無示數(shù),說明電路可能斷路,電壓表指針明顯偏轉(zhuǎn),則電壓表與電源兩極連通,所以故障原因可能是Rx斷路。(3)[3]根據(jù)歐姆定律可得
(4)②[4][5]閉合開關(guān)S,將滑動變阻器的滑片移到b端,此時Rx被短路,只有R0工作,電流表的示數(shù)為I2,所以電源電壓:U = I2R0步驟①,閉合開關(guān)S,將滑動變阻器的滑片移到a端,兩電阻并聯(lián),總電流為I1,兩次實驗中,R0兩端電壓均等于電源電壓,R0阻值不變,所以通過R0的電流均為I2,根據(jù)并聯(lián)電路的電流特點可得,通過待測電阻的電流Ix= I1- I2并聯(lián)電路電壓相等,則待測電阻兩端的電壓Ux=U=I2R0所以待測電阻
動態(tài)電路是根據(jù)歐姆定律及串并聯(lián)電路的性質(zhì),來分析電路中由于某一部分的變化而引起的整個電路中各部分物理量及其比值關(guān)系等的變化情況。動態(tài)電路分析是中考重點考查的內(nèi)容之一。當遇到比較簡單的動態(tài)電路問題時,可直接利用串、并聯(lián)電路的電壓、電流規(guī)律進行分析;當遇到比較復雜的動態(tài)電路問題時,可依照“局部→整體→局部”的順序,先從阻值變化入手,以電流關(guān)系為紐帶,逐一判知各部分電壓、電流的變化情況。
如圖所示的電路,電源電壓和燈泡L的電阻不變,閉合開關(guān)S,將滑片P向右移動時(?。.電壓表示數(shù)變小,電流表示數(shù)變??;B.電壓表示數(shù)變小,電流表示數(shù)變大;C.電壓表示數(shù)變大,電流表示數(shù)變大;D.電壓表示數(shù)變大,電流表示數(shù)變小
【解析】燈泡和變阻器串聯(lián),電流表測電流,電壓表測變阻器電壓,將滑片P向右移動時,變阻器阻值增大,根據(jù)串聯(lián)分壓規(guī)律可知,變阻器分壓變大,電壓表示數(shù)變大,根據(jù)燈泡電阻不變,總電阻變大,電流減小,故電流表示數(shù)變小,故ABC不符合題意,D符合題意。故選D。
如圖所示的電路中,電源兩端電壓保持不變,當開關(guān)閉合時,如果將滑動變阻器的滑片向左滑動,下列說法中正確的是( )。A.電壓表的示數(shù)變大,電流表示數(shù)變大 B.電壓表的示數(shù)變小,電流表示數(shù)變大C.電壓表的示數(shù)變大,電流表示數(shù)變小 D.電壓表的示數(shù)變小,電流表示數(shù)變小
【解析】由電路圖可知,電阻R1與滑動變阻器R2串聯(lián),電壓表測變阻器兩端的電壓,電流表測電路中的電流.將滑動變阻器的滑片P向左移動時,接入電路中的電阻變大,電路中的總電阻變大,由可知,電路中的電流變小,即電流表的示數(shù)變小,故AB錯誤;由U=IR可知,電阻R1兩端電壓變小,因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和,所以,滑動變阻器兩端的電壓變大,即電壓表的示數(shù)變大,故C正確,D錯誤。故選C。
將光敏電阻R、定值電阻R0、電流表、電壓表。開關(guān)和電源連接成如圖所示電路。光敏電阻的阻值隨光照強度的增大而減小。閉合開關(guān),逐漸增大光敏電阻的光照強度,觀察電表示數(shù)的變化情況應該是(  )。A.電流表和電壓表示數(shù)均變??;B.電流表示數(shù)變大,電壓表示數(shù)變?。籆.電流表示數(shù)變小,電壓表示數(shù)變大;D.電流表和電壓表示數(shù)均變大
【解析】由圖知,光敏電阻R和定值電阻R0串聯(lián),電流表測電路中的電流,電壓表測R0兩端的電壓。逐漸增大光敏電阻的光照強度,則光敏電阻的阻值逐漸減小,根據(jù)串聯(lián)電阻的規(guī)律,電路總電阻減小,因電源電壓不變,根據(jù)歐姆定律可知,電路中電流變大,即電流表的示數(shù)變大;R0的阻值不變,電路中電流變大,由U=IR可知,R0兩端的電壓也變大,即電壓表示數(shù)變大。故選D。
如圖1所示的電路中,R1為定值電阻,R2為滑動變阻器,電源電壓保持不變,閉合開關(guān)S后,滑片P從b端移動到a端的過程中,電壓表示數(shù)U與電流表示數(shù)I的關(guān)系圖像如圖2所示,則電源電壓為U=___________V,R1的阻值為___________Ω。
【解析】[1][2]由圖1可知,兩電阻串聯(lián),電壓表測R2兩端的電壓,電流表測電路中的電流。當滑片于a端時,滑動變阻器接入電路的電阻為0,電路中的電流最大,由圖乙可知I1=0.6A由歐姆定律可得,電源的電壓U=I1R1=0.6A×R1①當滑片于b端時,其接入電路中的電阻最大,電路中的電流最小,由圖乙可知I2=0.2A,U2=2V
由歐姆定律,則滑動變阻器的最大阻值因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和,所以,電源的電壓U=I2R1+U2=0.2A×R1+2V ②因電源的電壓不變,由①②可得0.6A×R1=0.2A×R1+2V解得R1=5Ω代入①得U=0.6A×R1=0.6A×5Ω=3V即電源的電壓為3V,R1的阻值為5Ω。
電路故障判斷是中考??碱}型,也是我們應該掌握的一項基本實驗技能。首先要弄明白斷路、短路故障的本質(zhì)及其可能出現(xiàn)的現(xiàn)象。實際判斷時可根據(jù)現(xiàn)象去推斷故障原因,也可根據(jù)故障去推斷應該發(fā)生的現(xiàn)象,最后綜合題中已有信息,從而得出正確結(jié)論。
如圖所示,閉合開關(guān)S,小燈泡發(fā)L不發(fā)光,電流表示數(shù)幾乎為零,電壓表示數(shù)接近電源電壓,若電路中只有一處故障,則下列關(guān)于故障的判斷正確的是( ?。?。A.燈L短路B.燈L斷路C.滑動變阻R短路D.電流表斷路
【解析】小燈泡發(fā)L不發(fā)光,電流表示數(shù)幾乎為零,說明斷路,電壓表示數(shù)接近電源電壓,說明有電流經(jīng)過電壓表,說明電壓表所在的電路是通的,那么只能是電壓表測量的燈泡斷路,故B正確。故選B。
如圖所示的電路,閉合開關(guān),觀察發(fā)現(xiàn)燈泡L1亮、L2不亮。調(diào)節(jié)變阻器滑片P,燈泡L1的亮度發(fā)生變化,但燈泡L2始終不亮。出現(xiàn)這一現(xiàn)象的原因可能是( )。A.燈泡L2燈絲斷了;B.滑動變阻器短路了;C.燈泡L2短路了;D.滑動變阻器接觸不良
【解析】分析實物圖,看出燈泡L1和L2是串聯(lián)連接,閉合開關(guān),觀察發(fā)現(xiàn)燈泡L1亮,說明電路不是斷路,AD錯誤;L2不亮有可能是L2這里發(fā)生了短路故障;正確選C。
如圖所示電路,閉合開關(guān),甲乙兩燈均發(fā)光,兩電表均有示數(shù),過一會兒,觀察到一個燈泡突然熄滅,兩只電表示數(shù)均增大,造成此現(xiàn)象的原因可能是( ?。?。A.甲燈斷路 B.乙燈斷路 C.甲燈短路 D.乙燈短路
【解析】A.甲燈斷路會導致電路中電流為0,即電流表示數(shù)為0,電壓表未接入電路,示數(shù)也為0,即兩表示數(shù)均變小,故A不符合題意;B.乙燈斷路會導致電路中電流為0,電壓表與乙燈串聯(lián),相當于測電壓電源,即電流表示數(shù)變小,電壓表示數(shù)變大,故B不符合題意;C.甲燈短路則電路中總阻變小,根據(jù)歐姆定律,電壓一定,電流變大,即電流表示數(shù)變大,乙燈兩端電壓變?yōu)殡娫措妷?,即電壓表示?shù)變大,故C符合題意;D.乙燈短路則電路中總阻變小,根據(jù)歐姆定律,電壓一定,電流變大,即電流表示數(shù)變大,乙燈兩端電壓為0,故電壓表示數(shù)變小,故D不符合題意。故選C。
如圖所示電路,開關(guān)S閉合后電路正常工作。一段時間后其中一盞燈突然熄滅,兩只電表的示數(shù)均變大,這可能是( ?。.燈L1斷路 B.燈L1短路C.燈L2斷路 D.燈L2短路
【解析】如圖所示,兩燈串聯(lián),電壓表測L2兩端電壓。A.如果燈L1斷路,則電流表示數(shù)為零,電壓表因未接入電路,示數(shù)也為零,即電流表、電壓表均變小,故A不符合題意;B.如果燈L1短路,因總電阻變小,則電流表示數(shù)變大,L2兩端電壓為電源電壓,即電壓表示數(shù)變大,故B符合題意;C.如果燈L2斷路,則電流表示數(shù)為零,電壓表與L1串聯(lián),相當于測電源電壓,示數(shù)變大,即電流表示數(shù)變小,電壓表示數(shù)變大,故C不符合題意;D.如果燈L2短路,因總電阻變小,則電流表示數(shù)變大,L2兩端電壓為零,即電壓表示數(shù)變小,故D符合題意。故選B。
電流表、電壓表、滑動變阻器、用電器(小燈泡等)工作時都有允許通過的最大電流或最大電壓,如果把它們組合在一起,接入電路,就須對電路中最大電流及其最大電壓有所限制,否則容易燒壞部分電路元件。電路安全問題有以下三方面:(1)用電器安全問題:為了保證用電器安全,應使用電器兩端電壓不高于其所能承受的最大電壓,通過用電器的電流不超過其所能允許通過的最大電流;(2)滑動變阻器安全問題:為了保證滑動變阻器安全,應使通過滑動變阻器的電流不能超過其所能允許通過的最大電流;(3)電流表、電壓表安全問題:為了保證電流表、電壓表安全,電路中電流表、電壓表的測量值應不超過其所使用的量程。解答電路安全問題時,應依據(jù)“照顧弱者”的原則進行取值,即串聯(lián)取小電流、并聯(lián)取小電壓。
如圖所示電路中,電源電壓U=4.5V,且保持不變,定值電阻R1=5Ω,變阻器R2最大阻值為20Ω,電流表量程為0~0.6A,電壓表量程為0~3V。為保護電表,變阻器接入電路的阻值范圍是(? )。A.0~10Ω B.0~20Ω C.5~20Ω D.2.5~10Ω
【解析】如圖電路,當電流表示數(shù)為最大,即電流為0.6A時,電路總電阻為:則變阻器接入電路阻值最小為:R2=R總-R1=7.5Ω-5Ω=2.5Ω,此時電壓表示數(shù):U2=IR2=0.6A×2.5Ω=1.5V,沒有超過其量程,符合要求;當電壓表示數(shù)最大,即U2=3V時,則電路中電流為:此電流不超過電流表量程,此時變阻器接入電路電阻最大為:所以變阻器接入電路的阻值范圍是2.5Ω~10Ω;故D正確。
兩個定值電阻,甲標有“10 1A”,乙標有“15 0.6A”?,F(xiàn)將它們并聯(lián)接入由某電源組成的電路中,在保證各定值電阻均安全的情況下,則電路中允許的最大電壓_______V,干路中允許通過的最大電流為_______A。
【解析】[1]甲的最大電壓U甲=1A×10Ω=10V乙的最大電壓U乙=0.6A×15Ω=9V兩電阻并聯(lián),在保證各定值電阻均安全的情況下,并聯(lián)電路電壓最大只能取9V。[2]甲的實際電流通過乙的實際電流等于0.6A,所以干路最大電流為I總=I'甲+I'乙=0.9A+0.6A=1.5A。【答案】9;1.5。
在如圖所示的電路中,電源電壓6V保持不變,滑動變阻器R2標有“50Ω 1A”字樣,閉合開關(guān)S后,電壓表的示數(shù)為2V,電流表的示數(shù)為0.2A,求:(1)定值電阻R1的阻值;(2)此時滑動變阻器連入電路中的電阻R2為多少Ω?(3)當滑動變阻器連入電路中的電阻為最大值時,電壓表的示數(shù)為多少?
【解析】(1)由圖可知,定值電阻R1與滑動變阻器串聯(lián),電壓表測量定值電阻R1兩端的電壓,電流表測量電路中的電流,由電壓表的示數(shù)為2V,可知定值電阻R1兩端的電壓U1=2V,電流表的示數(shù)為0.2A,可知通過定值電阻R1的電流為0.2A,定值電阻R1的阻值(2)由串聯(lián)電路電壓的規(guī)律可知滑動變阻器兩端的電壓U2=U-U1=6V-2V=4V由串聯(lián)電路電流的規(guī)律可知通過變阻器的電流為0.2A,此時滑動變阻器連入電路中的電阻
(3)當滑動變阻器接入電路中的電阻最大時,因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和,所以,整個電路的總電阻為R=R1+R2大=10Ω+50Ω=60Ω通過電路中的電流 定值電阻R1兩端的電壓 即電壓表的示數(shù)為1V。答:(1)定值電阻R1的阻值是10Ω;(2)此時滑動變阻器連入電路中的電阻R2為20Ω;(3)當滑動變阻器連入電路中的電阻為最大值時,電壓表的示數(shù)為1V。
如圖所示,L標有“6V 3W”字樣,電流表量程為0~0.6A,電壓表量程為0~15V,滑動變阻器R的最大電阻為100Ω。只閉合S1,滑片置于a點時燈泡正常發(fā)光,滑動變阻器連入電路中的電阻為Ra,電流表示數(shù)為Ia。只閉合S2,移動滑片到b點時,滑動變阻器連入電路中的電阻為Rb,電流表示數(shù)為Ib。已知R0 =50Ω,Ra∶Rb =3∶5,Ia∶Ib =5∶2。(燈絲電阻不隨溫度變化;a、b兩點未在圖中標出)求:(1)小燈泡的電阻;(2)電阻Ra 、Rb和電源電壓;(3)在電表的示數(shù)不超過量程,燈泡兩端的電壓不超過額定值的情況下,只閉合S1時,滑動變阻器連入電路的阻值范圍是多少?
【解析】(1)L標有“6V 3W”字樣,所以小燈泡的電阻(2)只閉合S1,滑片置于a點時,燈泡L與滑動變阻器串聯(lián),燈泡正常發(fā)光 ,此時電路中的電流設(shè)電源電壓為U,則 U=Ia(RL+Ra)①只閉合S2,當滑片置于b點時,定值電阻R0與滑動變阻器串聯(lián),Ia∶Ib=5∶3,所以Ib=0.3A,此時U=Ib(R0+Rb)……②
已知R0 =20Ω,Ra∶Rb =3∶5……③將Ia、 Ib、RL的值帶入①②③中,解得Ra=24Ω,Rb=40Ω,U=18V(3)由題意可知,當電路中電流為0.5A時,滑動變阻器阻值最小,由(2)問可知R小=Ra=24Ω當電壓表示數(shù)為UV=15V時,滑動變阻器接入電路的阻值最大,此時電路中的電流滑動變阻器的阻值所以滑動變阻器的取值范圍是24Ω~60Ω。答:(1)小燈泡的電阻為12Ω;(2)電阻Ra為24Ω,電阻Rb為40Ω,電源電壓為18V;(3)滑動變阻器的取值范圍是24Ω~60Ω。
1.(2022·北部灣)在“探究電流與電壓的關(guān)系”實驗中,采用圖像法得到如圖所示的I-U圖像,由圖可知,電阻R一定時,通過導體的電流與導體兩端的電壓的關(guān)系及R的阻值分別是( ?。?。A. 成正比,R=10Ω B. 成正比,R=1Ω C. 成反比,R=10Ω D. 成反比,R=1Ω
【解析】由圖所示的I-U圖像是一條過原點的直線,所以當電阻R一定時,通過導體的電流與導體兩端的電壓成正比;當電壓為2V時,電流為0.2A,根據(jù)歐姆定律可得R的阻值為故A符合題意,BCD不符合題意。故選A。
2.(2022·包頭) 如圖所示,電源電壓為3V,R0的阻值為5Ω,滑動變阻器R的最大阻值為10Ω,a、b為滑動變阻器兩個端點。閉合開關(guān),下列說法正確的是( ?。. 若將滑片移動到a端,電路仍能正常工作;B. 滑片在b端時,電流表A1示數(shù)為0.3A;C. 滑片由b端向a端移動,電流表A2示數(shù)變大;D. 滑片移動到中點時,電流表A1與A2示數(shù)比為2∶1
【解析】A.若將滑片移動到a端,滑動變阻器R沒有接入電路,電路被短路,故電路不能正常工作,故A錯誤;B.滑片在b端時,R0與R并聯(lián),電流表A1測量電路中總電流,此時R的最大阻值為10Ω,則電流表A1示數(shù)為故電流表A1示數(shù)為0.9A,故B錯誤;C.滑片由b端向a端移動,R0與R并聯(lián),電流表A2測量通過R0的電流,滑動變阻器R的阻值減小,但是并聯(lián)電路中各支路互不影響,則電流表A2示數(shù)不變,故C錯誤;
D.滑片移動到中點時,R0與(1/2R)并聯(lián),電流表A2測量通過R0的電流為電流表A1測量電路中總電流為則兩表示數(shù)比為故此時電流表A1與A2示數(shù)比為2∶1,故D正確。故選D。
3.(2022·北部灣) 如圖所示電路中,電源電壓保持不變,閉合開關(guān),當滑動變阻器的滑片P向右移動時,下列說法正確的是(  )。A. 電流表示數(shù)變大,燈泡變暗 B. 電流表示數(shù)變小,燈泡變亮C. 電壓表示數(shù)變大,燈泡變暗 D. 電壓表示數(shù)變小,燈泡變亮
【解析】由電路圖可知,燈泡L與滑動變阻器R串聯(lián),電壓表測量滑動變阻器兩端的電壓,電流表測量電路中的電流。當滑動變阻器的滑片P向右移動時,滑動變阻器接入電路中的電阻變大,串聯(lián)電路中的總電阻增大,根據(jù)歐姆定律可知,電路中的電流增大,即電流表示數(shù)增大;根據(jù)串聯(lián)正比分壓可知,滑動變阻器兩端的電壓變大,即電壓表示數(shù)增大;由于電源電壓不變,滑動變阻器兩端的電壓變大,所以小燈泡兩端的電壓變小,通過小燈泡的電流變小,根據(jù)P=UI可知,小燈泡的實際功率減小,燈泡變暗。綜上可知,C正確,ABD錯誤。故選C。
4.(2022·營口)某科技小組為快遞公司設(shè)計的分揀計數(shù)裝置簡化電路如圖所示。R2為定值電阻,R1為光敏電阻,當有光照射光敏電阻時其阻值變小。激光被遮擋一次,計數(shù)器會自動計數(shù)一次(計數(shù)器可視為電壓表)。閉合開關(guān),激光被遮擋瞬間,下列說法正確的是( ?。?。A. 電阻R1的阻值變小B. 通過R2的電流變大C. 電阻R1兩端的電壓變大D. 電阻R2兩端的電壓變大
【解析】由圖可知兩電阻串聯(lián),計數(shù)器(電壓表)測R1的電壓,已知當有光照射時電阻變小,故激光被遲擋瞬間電阻R1變大,由串聯(lián)電阻的規(guī)律,電路的總電阻變大,電路的電流變小,根據(jù)U=IR,R1的電壓變大,由串聯(lián)電路電壓的規(guī)律可知,R2兩端的電壓變小,故ABD錯誤,C正確。故選C。
5.(2022·恩施)如圖所示,電源兩端電壓保持不變,閉合開關(guān)S,將滑動變阻器的滑片適當左移,下列說法正確的是( ?。?。A. 電流表A1示數(shù)不變、電流表A2示數(shù)變?。籅. 電流表A1示數(shù)變大、電壓表V示數(shù)不變;C. 電流表A2示數(shù)變大、電壓表V示數(shù)變?。籇. 電流表A2示數(shù)變大、電壓表V示數(shù)不變
【解析】如圖,小燈泡與滑動變阻器并聯(lián),電流表A1測量通過小燈泡的電流,電流表A2測量干路電流;在滑動變阻器的滑片向左移動的過程中,小燈泡所在的支路兩端的電壓為電源電壓保持不變(并聯(lián)電路各支路兩端的電壓均等于電源電壓),故通過小燈泡的電流不變,即電流表A1的示數(shù)不變;滑動變阻器所在的支路電阻變小,電流變大,故干路的電流變大(并聯(lián)電路中干路電流等于各支路電流之和),即電流表A2的示數(shù)變大;電壓表V測量電源電壓保持不變。故選D。
6.(2022·深圳)如圖所示為油量表示意圖,當油量減少時,下列說法正確的是(?。?。A. R不斷減小 B. R總不斷減小 C. I總不斷減小 D. R兩端電壓不斷減小
【解析】由電路圖可知,R0與R串聯(lián),電流表測量電路中的電流。當油量減少時,浮子下降,滑桿右端向上滑動,R接入電阻增大,串聯(lián)電路中,電路的總電阻等于各個電阻之和,所以電路中總電阻R總增大,根據(jù)歐姆定律可知,電壓不變時,電流I總減?。籖接入電阻增大,根據(jù)串聯(lián)正比分壓可知,R兩端電壓不斷增大,故C正確,ABD錯誤。故選C。
7.(2022·綏化)圖甲是探究歐姆定律的實驗電路,電源電壓恒定,R1是滑動變阻器,R2是定值電阻;圖乙中的a、b分別是將滑動變阻器R1的滑片從最左端移動到最右端的過程中,電流表A的示數(shù)隨兩電壓表V1、V2的示數(shù)變化關(guān)系圖象。下列說法中正確的是( ?。?。A. 圖線a是電流表A的示數(shù)隨電壓表V1的示數(shù)變化關(guān)系圖象;B. 當電壓表V1、V2的示數(shù)相等時,滑片在滑動變阻器的中點位置;C. 電源電壓是6V;D. 定值電阻阻值是10Ω
【解析】A.通過定值電阻的電流與定值電阻兩端電壓成正比,所以圖線b是對應的是定值電阻,a對應滑動變阻器。由甲圖可知,電壓表V1測定值電阻兩端電壓,故A正確;BD.定值電阻的阻值滑動變阻器的最大阻值當電壓表V1、V2的示數(shù)相等時,即滑動變阻器的最值等于定值電阻的阻值,此時滑動變阻器的阻值故B錯誤,D正確;C.當電流為0.1A時,V1和V2的示數(shù)分別為1V和5V,串聯(lián)電路中,電源電壓等于各用電器兩端電壓之和,故電源電壓為6V,故C正確。故選ACD。
8.(2022·婁底)在測電阻的實驗中,小明發(fā)現(xiàn)電流表已損壞,于是他設(shè)計了如圖所示的電路來測量Rx的阻值,已知電源電壓為12V,R1的阻值為10Ω,開關(guān)閉合后,當R2的滑片位于最左端時,電壓表的示數(shù)為5V,則待測電阻Rx的阻值為______Ω。調(diào)節(jié)滑動變阻器滑片,使電壓表的示教變?yōu)?V,則R2接入電路中的阻值為______Ω。
【解析】[1]如圖所示,電阻Rx、R1與R2串聯(lián)在電路中,電壓表測量R1兩端的電壓,當開關(guān)閉合后,當R2的滑片位于最左端時,只有電阻與R1串聯(lián)在電路中,電壓表的示數(shù)為5V,則電路中電流為則待測電阻Rx的阻值為[2]調(diào)節(jié)滑動變阻器滑片,使電壓表的示教變?yōu)?V,電阻Rx、R1與R2串聯(lián)在電路中,則此時電路中電流為此時Rx兩端的電壓為則R2接入電路中的阻值為
9.(2022·錦州)如圖所示電路,電源電壓恒定,定值電阻R2的阻值為20Ω,電流表A1和A2的量程均為0~0.6A。閉合開關(guān)S,當滑動變阻器R1的滑片從最左端向右移動的過程中,兩個電流表的示數(shù)之差始終為0.2A。則電壓表的示數(shù)為______V,滑動變阻器R1允許接入電路的最小阻值為______Ω。
【解析】[1]由電路圖知,開關(guān)閉合后,兩個電阻并聯(lián)在電路中,電流表A1測通過R1的電流,A2測通過干路的電流。電壓表測電源電壓。因為電源電壓不變,所以通過定值電阻R2的電流不變,滑片從最左端向右移動的過程,兩個電流表的示數(shù)之差始終為0.2A,說明通過R2的電流為0.2A。所以電源電壓,即電壓表示數(shù)U=I2R2=0.2A×20Ω=4V[2]當變阻器接入電路的阻值最小時,干路的電流最大,為0.6A,因為兩個電流表選用的都是小量程。此時通過變阻器的最大電流I1=I-I2=0.6A-0.2A=0.4A變阻器允許接入電路的最小阻值
10.(2022·荊州)某學習小組計劃探究電流與電阻的關(guān)系。可供使用的實驗器材有:電源(電壓恒為6V)、電流表、電壓表、滑動變阻器、開關(guān)各一個,阻值分別為5Ω、15Ω、25Ω的定值電阻各一個、導線若干。(1)連接電路時開關(guān)應該_________(選填“斷開”或“閉合”)。(2)如圖甲所示的實物電路中存在錯誤,小蘭發(fā)現(xiàn)只需要改接一根導線就可以了,請在那一根錯誤的導線上畫“×”,再畫線把它改到正確的位置上_________。(導線不允許交叉)
(3)圖乙是小組根據(jù)測得的實驗數(shù)據(jù)繪制的電流I隨電阻R的變化圖像,由圖像可知電阻R兩端的電壓為________V,為保證分別使用三個定值電阻均能順利完成實驗,滑動變阻器的最大阻值至少是_________Ω。
【解析】(1)[1]連接電路時為保護電路,防止電路中的電流過大,開關(guān)應該斷開。(2)[2]原來的電路中,定值電阻與電流表并聯(lián),電壓表串聯(lián)在電路中是錯誤的,電流表應與定值電阻串聯(lián),電壓表與定值電阻并聯(lián),如圖所示:
(3)[3]由圖乙可知,電阻兩端的電壓始終不變,為U=IR=0.1A×25Ω=2.5V[4]根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律,變阻器分得的電壓為U滑=6V-2.5V=3.5V變阻器分得的電壓為電壓表示數(shù)的 倍根據(jù)分壓原理,當接入25Ω電阻時,變阻器接入電路中的電阻為所以為了完成整個實驗,應該選取最大阻值至少35Ω的滑動變阻器。
11.(2022·牡丹江、雞西地區(qū)朝鮮族學校聯(lián)合體)在“用伏安法測小燈泡電阻”的實驗中,待測小燈泡額定電壓為2.5V。(1)請用筆畫線代替導線,將圖甲的實物圖未連接部分補充完整(連線不得交叉)________;(2)當開關(guān)閉合后,發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮,電壓表示數(shù)接近電源電壓,電流表無示數(shù),可能是因為________;(3)根據(jù)I-U圖像,如圖乙所示,分析圖像可知,小燈泡正常工作時電阻為________Ω;(4)分析圖像,小燈泡燈絲兩端的電壓增大時,其電阻________(變化/不變)。
【解析】(1)[1]用伏安法測小燈泡電阻時,電流表要串聯(lián)在電路中,電壓表要并聯(lián)在燈泡兩端測燈泡兩端的電壓,依題意可知,待測小燈泡額定電壓為2.5V,沒有超過3V,所以電壓表接0~3V的量程,由乙圖可知,通過小燈泡的電流沒有超過0.6A,所以電流表接0~0.6A的量程,實物圖連接如圖所示:
(2)[2]由電路圖可知,燈泡與滑動變阻器串聯(lián),當開關(guān)閉合后,發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮,電流表無示數(shù),串聯(lián)電路無電流,則故障是斷路,電壓表示數(shù)接近電源電壓,則故障是燈泡斷路,電壓表串聯(lián)在電路中測電源電壓。(3)[3]由乙圖可知,小燈泡額定電壓為2.5V時,通過小燈泡的電流為0.25A,由可知,小燈泡正常工作時電阻為(4)[4]I-U圖像的斜率為電阻的倒數(shù),由圖像可知,小燈泡燈絲兩端的電壓增大時,圖像的斜率變小,說明(1R)在變小,即電阻在變大,所以小燈泡燈絲兩端的電壓增大時,其電阻在變化且在變大?!敬鸢浮竣偃鐖D;②燈泡斷路;③10;④變化。
12.(2022·包頭)利用如圖甲所示電路測量小燈泡正常發(fā)光時的電阻,己知電源電壓為6V,R0的阻值為10Ω,小燈泡的額定電壓為2.5V。(1)請用筆畫線代替導線,將圖甲中的電路正確連接,導線不要交叉_______,閉合開關(guān)前,需將滑片移至_______端;
(2)閉合開關(guān)移動滑片,發(fā)現(xiàn)小燈泡不發(fā)光,電壓表V1示數(shù)接近電源電壓,電壓表V2無示數(shù)(接線均完好,導線無斷路),故障原因可能是_______;(3)排除故障后,閉合開關(guān)移動滑片,電壓表V2示數(shù)如圖乙所示為_______V,此時通過小燈泡的電流為_______A;(4)繼續(xù)移動滑片,當電壓表V1示數(shù)為5V時,小燈泡正常發(fā)光,此時小燈泡的電阻為_______Ω。
【解析】(1)[1]滑動變阻器要串聯(lián)在被測電路中,接線柱要“一上一下連接”,如圖所示[2]閉合開關(guān)前,需將滑動變阻器置于阻值最大端,也就滑動變阻器的最左端。
(2)[3]由實物圖可知,定值電阻R0、燈泡、滑動變阻器三者串聯(lián),電壓表V1測R0與燈泡兩端的電壓,電壓表V2測R0兩端的電壓,閉合開關(guān)移動滑片,發(fā)現(xiàn)小燈泡不發(fā)光,電壓表V1示數(shù)接近電源電壓,電壓表V2無示數(shù),說明電路出現(xiàn)了斷路故障,若R0斷路,則電壓表V1與電壓表V2示數(shù)都接近電源電壓,不符合題意;若燈泡斷路,則電壓表Vl串聯(lián)在電路中測電源電壓,電壓表V2測導線,導線電壓為0,滿足題意;若滑動變阻器斷路,則電壓表Vl與電壓表V2示數(shù)都為0,不滿足題意。綜上所述,電路故障是燈泡斷路。
(3)[4][5]由乙圖可知,電壓表接的是0~3V的量程,分度值為0.1V,指針所指位置的示數(shù)為1.5V,所以電壓表V2示數(shù)為1.5V;由歐姆定律可知,此時通過小燈泡的電流為(4)[6]由實物圖可知,電壓表V1測R0與燈泡兩端的電壓,當電壓表V1示數(shù)為5V時,小燈泡正常發(fā)光,依題意可知,小燈泡正常發(fā)光時,額定電壓為2.5V,則R0兩端的電壓為由串聯(lián)分壓原理可知,燈泡正常發(fā)光時的阻值為【答案】①如圖;②左;③小燈泡斷路;④1.5;⑤0.15;⑥10。
13.(2022·福建) 如圖是一款攝像機自主啟動裝置的簡化電路圖,電源電壓恒為12V,RP是紅外線探測電阻,R是定值電阻,阻值為8Ω。當R兩端的電壓達到8V時,攝像機自主啟動拍攝。求:(1)電路中的電流;(2)RP的阻值。
【解析】(1)根據(jù)得,電路中的電流(2)RP兩端的電壓RP的阻值答:(1)電路中的電流是1A;(2)RP的阻值是4Ω。
14.(2022·云南?。┤鐖D所示,電源電壓恒定,R1=30Ω,當S閉合,S1斷開時,電流表的示數(shù)為0.2A;當S、S1都閉合時,電流表的示數(shù)為0.5A。求(1)電源電壓;(2)R2的阻值;(3)S、S1都閉合時,通電1min電流通過R2做的功。
【解析】(1)當S閉合,S1斷開時,只有R1接入電路,此時電流表的示數(shù)為0.2A,電源電壓為(2)當S、S1都閉合時,R1與R2并聯(lián),電流表測量電路總電流,電流表的示數(shù)為0.5A,則通過R2的電流為則R2的阻值為(3)當S、S1都閉合時,R1與R2并聯(lián),通電1min電流通過R2做的功為答:(1)電源電壓為6V;(2)R2的阻值為20Ω;(3)S、S1都閉合時,通電1min電流通過R2做的功為108J。

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第2節(jié) 歐姆定律

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