
一、歐姆定律
1.歐姆定律的內(nèi)容是:導(dǎo)體中的電流,跟導(dǎo)體兩端的電壓成 比,跟導(dǎo)體的電阻成 比。公式為 ,式中I的單位是 ,U的單位是 ,R的單位是 。
【答案】對于某導(dǎo)體來說,通過它的電流跟與它兩端的電壓成正比,這就是歐姆定律。I=U/R,安培,伏特、歐姆。
【解析】導(dǎo)體中的電流,跟導(dǎo)體兩端的電壓成正比,跟導(dǎo)體的電阻成反比。公式為I=U/R。電流單位安培,電壓單位伏特,電阻單位歐姆。
2. 對于歐姆定律公式I= U/R的理解,以下說法中錯誤的是( )
A.導(dǎo)體中的電流與導(dǎo)體的電阻及其兩端的電壓有關(guān)
B.對某一導(dǎo)體來說,導(dǎo)體中的電流與其兩端電壓成正比
C.在電壓相同的條件下,不同導(dǎo)體中的電流與導(dǎo)體的電阻成反比
D.由 I=U/R可推出R=U/I,說明R與U成正比,與I成反比
【答案】D
【解析】A.導(dǎo)體中的電流與導(dǎo)體的電阻及其兩端的電壓有關(guān),根據(jù)I=U/R可知,A正確;
B.對某導(dǎo)體來說,電阻不變,根據(jù)I=U/R可知,導(dǎo)體中的電流與其兩端電壓成正比,B正確;
C.在電壓相同時,根據(jù)I=U/R可知,不同導(dǎo)體中的電流與導(dǎo)體的電阻成反比,C正確;
D.電阻是導(dǎo)體本身的一種性質(zhì),大小只由導(dǎo)體本身的因素決定,而與其兩端的電壓與通過導(dǎo)體的電流大小無關(guān),由I=U/R可推出R=U/I,說明同一導(dǎo)體,U/I是一個定值,所以D錯誤。
所以選D。
3.如圖所示,電源電壓保持不變,開關(guān)S閉合后,把滑片P向左移動時,滑動變阻器接入電路的阻值將______,電壓表的示數(shù)將______(均填“變大”或“變小”)。
【答案】變小,變大。
【詳解】滑動變阻器與定值電阻串聯(lián),滑動變阻器接入的是左邊部分,故滑片左移時,滑動變阻器阻值變小,電路總電阻變小,根據(jù)I=U/R可知,電流變大,由歐姆定律可知定值電阻兩端電壓變大,即電壓表示數(shù)變大。
4.如圖所示電路,當(dāng)開關(guān)S、S1均閉合時,電壓表的讀數(shù)是12V,開關(guān)S1斷開時,電壓表的讀數(shù)是4V。如果電源電壓不變,則電源電壓為 _________V,開關(guān)S1斷開后,電阻R2兩端的電壓為 _________V。
【答案】12;8。
【詳解】當(dāng)S、S1均閉合時,電路為只有R1的簡單電路,電壓表測電源的電壓,則電源的電壓U=12V。
當(dāng)S閉合、S1斷開時,兩電阻串聯(lián),電壓表測R1兩端的電壓,所以U1=4V;因為串聯(lián)電路兩端電壓等于各部分電壓之和,所以電阻R2兩端的電壓 U2=U-U1=12V-4V=8V
5.定值電阻R的U-I關(guān)系圖像如圖所示,當(dāng)該電阻兩端電壓為3V時,通過它的電流( )
A.1A B.2A C.3A D.4A
【答案】A
【詳解】由U-I關(guān)系圖像可得當(dāng)電壓為6V時,電流為2A定值電阻R為
R= EQ \F(U,I) = EQ \F(6V,2A) =3Ω
所以當(dāng)該電阻兩端電壓為3V時,通過它的電流為
I= EQ \F(U,R) = EQ \F(3V, 3Ω) =1A,故選A。
二、歐姆定律的應(yīng)用
6.一段導(dǎo)體兩端的電壓為2V時,導(dǎo)體中的電流是200mA,它的電阻是_______Ω;當(dāng)該導(dǎo)體兩端電壓降為0V時,此時導(dǎo)體的電阻為______Ω;當(dāng)該導(dǎo)體的電流是0.4A時,該導(dǎo)體兩端的電壓為______V。
【答案】10,10,4。
【詳解】導(dǎo)體的電阻為R= EQ \F(U,I) = EQ \F(6V,200×10-3A) =10Ω
因電阻是導(dǎo)體本身的一種性質(zhì),與其兩端的電壓和通過的電流無關(guān),所以當(dāng)導(dǎo)體兩端的電壓降為0V時,該導(dǎo)體的電阻為10Ω不變;
當(dāng)通過導(dǎo)體的電流為0.4A時,導(dǎo)體兩端的電壓為
U2=I2 R =0.4A×10?=4V
7.如圖所示的電路中,若R1=10?,R2=5?,閉合開關(guān)S,此時,電壓表的示數(shù)為2.5V,則電源電壓為( )
A.2.5V B.5V C.7.5V D.10V
【答案】C
【分析】分析電路的串聯(lián)和并聯(lián),再據(jù)其連接方式的特點,結(jié)合歐姆定律解題。
【詳解】由電路圖知,兩個電阻串聯(lián)在電路中,電壓表測電阻R2的電壓。而電壓表的示數(shù)為2.5V,那么此時電路中的電流
I2= EQ \F(U2,R2) = EQ \F(2.5V, 5Ω) =0.5A
電路的總電阻R=R1+R2=10?+5?=15?
所以電源電壓U=I2R=0.5A×15?=7.5V
故ABD不符合題意,C符合題意。
8.如圖所示是小華設(shè)計的一個簡易電子身高測量儀的原理圖。以下說法正確的是( )
A.身高表相當(dāng)于一個電流表
B.電路中的R0是沒有作用的
C.當(dāng)被測者越高時,電流表示數(shù)越小
D.當(dāng)被測者越高時,身高表示數(shù)越小
【答案】C
【詳解】A.如圖,定值電阻與滑動變阻器串聯(lián),電流表測電路中的電流,身高表與滑動變阻器并聯(lián),應(yīng)為電壓表,故A錯誤;
B.當(dāng)滑片在最下端時,變阻器接入電路的阻值為0,如果沒有電阻R0,會造成電源短路,電路中電流過大,燒壞電表,因此電路中的R0具有保護電路的作用,故B錯誤;
C.當(dāng)被測者的身高越高時,滑片P向上移動,變阻器連入電路的阻值變大,電路的總電阻變大,電源電壓恒定不變,由I= EQ \F(U,R) 可知電路中電流變小,即電流表示數(shù)越小,故C正確;
D.當(dāng)被測者的身高越高時,即電流表示數(shù)越小,由U=IR可知,電阻R0兩端的電壓減??;電源電壓不變,滑動變阻器兩端的電壓增大,即電壓表示數(shù)變大,即身高表示數(shù)變大,故 D錯誤。
故選C。
9.交警嚴查酒后駕車,如圖甲所示是酒精測試儀的原理圖,其中R1為定值電阻,R2為酒精氣體傳感器,其阻值隨酒精氣體濃度β變化曲線如圖乙所示,電源電壓恒定不變。如果駕駛員呼出的酒精氣體濃度越大,那么測試儀的( )
A.電壓表示數(shù)不變 B.電壓表示數(shù)越大
C.通過傳感器的電流越小D.傳感器兩端的電壓越大
【答案】B
【詳解】由電路圖知,電阻R1與R2串聯(lián),電壓表測電阻R1的電壓;由圖象可知,隨酒精濃度的增大,酒精氣體傳感器R2阻值減小,酒精氣體傳感器R2的分壓減小;隨酒精濃度的增大,酒精氣體傳感器R2阻值減小,電路總電阻變小,電路電流變大,流過傳感器的電流變大;氣體傳感器R2的分壓減小,電源電壓不變,由串聯(lián)電路特點可知,電阻R1分壓變大,電壓表示數(shù)變大。
故選B。
10. 夏季汛期來臨,某科技小組設(shè)計了一個監(jiān)測東平河水位的裝置,其原理如圖。電源電壓保持不變,R是豎直放置的電阻片,浮子可帶動金屬滑桿的A點繞O點上下移動,且P與電阻R接觸良好,則電路圖中甲位置應(yīng)放置______表,當(dāng)水位上升時,電路的總電阻________(選填“變大”、“變小”或“不變”)。若把電壓表改裝成水位計,并要求其示數(shù)隨水位的上升而增大,則電壓表應(yīng)接在________(選填“R”或“R0”)兩端。
【答案】電流,變小,R0。
【詳解】由圖知道,閉合開關(guān)S,定值電阻R0與變阻器R串聯(lián),且甲表串聯(lián)在電路中;因電壓表應(yīng)并聯(lián)使用,電流表應(yīng)串聯(lián)使用,則由此可知甲表是電流表。
當(dāng)水位上升時,浮子上升,金屬滑桿繞O點順時針轉(zhuǎn)動,則滑動變阻器的滑片向下移動,滑動變阻器連入的電阻變小,根據(jù)串聯(lián)電路的總電阻等于各分電阻之和知道,總電阻變小。
電源電壓不變,總電阻減小,由歐姆定律知,電路中電流變大,根據(jù)U=IR知道,定值電阻兩端的電壓變大,根據(jù)題意知道,若把電壓表改裝成水位計,并要求其示數(shù)隨水位的上升而增大,所以電壓表應(yīng)接在R0兩端。
11.如圖所示為燈泡L和電阻R的電流隨電壓變化的圖像,電阻R的阻值為______Ω。若把二者并聯(lián)后接入電路中,當(dāng)通過電阻R的電流是0.2A時,則通過燈泡L的電流是 _____A;若把二者串聯(lián)后接入電路中,當(dāng)通過電阻R的電流是0.2A時,則燈泡L兩端的電壓是_____V。
【答案】20,0.3,1.5。
【詳解】由圖像可知,當(dāng)定值電阻兩端的電壓UR=4V時,通過定值電阻R的電流為0.2A,根據(jù)歐姆定律可得,電阻R的阻值
R= EQ \F(U,I) = EQ \F(4V, 0.2A) =20Ω
由圖像可知,通過R的電流IR=0.2A時,R兩端的電壓為UR=4V,小燈泡L與電阻R并聯(lián),并聯(lián)電路各支路兩端電壓相等,所以小燈泡兩端的電壓UL=UR=4V
由圖像可知,此時通過燈泡的電流為0.3A。
將它們串聯(lián)在電路中,通過電阻R的電流是0.2A時,因串聯(lián)電路中電流處處相等,則此時通過燈泡的電流也為0.2A,由圖像可知,此時燈泡兩端的電壓為1.5V。
12. 在如圖所示的電路中,電源電壓保持不變,當(dāng)電鍵S由斷開到閉合時,正確的判斷是( )
A. 電壓表的示數(shù)變小 B. 電流表的示數(shù)不變
C. 電壓表與電流表示數(shù)的比值不變 D. 電壓表與電流表示數(shù)的比值變小
【答案】D
【解析】①當(dāng)開關(guān)斷開時,等效電路圖如圖(a)所示:
∵R和L串聯(lián),∴電路中的電流I1=U/(R+RL),電壓表測電源的電壓U,即U1=U;
(a )
(b)
②當(dāng)開關(guān)閉合時,燈L被短路,等效電路圖如圖(b)所示:電流表的示數(shù)I2=U/R,電壓表測電源電壓U,即U2=U;
③綜上所述可知:I1<I2,U1=U2;
結(jié)論:當(dāng)電鍵S由斷開到閉合時,電流表的示數(shù)變大,故A不正確;電壓表的示數(shù)不變,故B不正確;
因為I1<I2,所以電壓表示數(shù)與電流表示數(shù)的比值U/I變小,C不正確,D正確.
故選D.
13.如圖所示,電源電壓為6V,R1=10Ω,滑動變阻器最大阻值為20Ω,閉合開關(guān),滑片由a端移動到b端過程中,電流表示數(shù)變化范圍為_____A,電壓表示數(shù)變化范圍為_____V。
【答案】0.2~0.6,0~4。
【詳解】由圖可知,R1與R2串聯(lián),電流表測電路電流,電壓表測R2兩端電壓。當(dāng)滑片在a端時,只有連入電路中,此時電壓表示數(shù)為0,由歐姆定律可得此時電路中電流
I= EQ \F(U,R1) = EQ \F(6V, 10Ω) =0.6A
當(dāng)滑片在b端時,R2連入阻值最大,由串聯(lián)電路特點和歐姆定律可得此時電路中電流
I′= EQ \F(U,R1+ R1) = EQ \F(6V, 10Ω+20Ω) =0.2A
電壓表示數(shù)UV= U2=I′R2=0.2A×20?=4V
所以電流表的變化范圍為0.2~0.6A
電壓表的變化范圍為 0~4V
14.如圖所示R1的電阻為6Ω,電流表A1的示數(shù)為0.4A,A2的示數(shù)如圖所示,求:
(1)干路中的電流為多少?
(2)R2的電阻是多少?
【答案】(1)0.9A;(2)4.8Ω。
【詳解】(1)由電路圖可知,電阻R1和R2并聯(lián),A1測R1支路的電流,A2測R2支路的電流;由圖知電流表選用0~0.6A的量程,分度值為0.02A,通過R2的電流為0.5A,由并聯(lián)電路中干路電流等于各支路電流之和可得,干路中的電流
I=I1+I2=0.4A+0.5A=0.9A
(2)并聯(lián)電路各支路兩端的電壓與電源電壓相等,則電源電壓
U=U2=U1=I1R1=0.4A×6Ω=2.4V
根據(jù)I= EQ \F(U,R) 得,R2的阻值R2= EQ \F(U2,I2) = EQ \F(2.4V, 0.5A) =4.8Ω
15.如圖所示,電源電壓為3V且保持不變,R1阻值為10Ω,R2為滑動變阻器。閉合開關(guān)S,當(dāng)滑動變阻器的滑片P恰好滑到中點時,電壓表示數(shù)為1V。求:
(1)電流表的示數(shù);
(2)滑動變阻器最大阻值。
【答案】(1)0.1A;(2)40Ω
【詳解】(1)由題意可得,電流表的示數(shù)為
I= EQ \F(U1,R1) = EQ \F(1V, 10Ω) =0.1A
(2)因串聯(lián)電路兩端電壓等于各部分電壓之和,所以滑動變阻器兩端電壓為
U2=U-U1=3V-1V=2V
滑動變阻器的最大阻值為
Rmax=2R2=2× EQ \F(U2,I) =2× EQ \F(2V, 0.1A) =40Ω
16.(2022·黑龍江牡丹江·統(tǒng)考中考真題)如圖所示,電源兩端電壓為3V,R1=5 Ω。閉合開關(guān)S,電流表示數(shù)為0.1A,下列說法正確的是( )
A.通過R1的電流為0.6A B.R2的電阻為25Ω
C.R2兩端的電壓為3V D.R1兩端的電壓為2.5V
【答案】B
【詳解】A.該電路是串聯(lián)電路,在串聯(lián)電路中電流處處相等,電流表示數(shù)為0.1A,所以通過R1的電流為0.1A,故A錯誤;
B.電源電壓為3V,由歐姆定律可知電路的總電阻
R= EQ \F(U,I) = EQ \F(3V, 0.1A) =30Ω
則R2的電阻R2= R- R1=30Ω-5Ω=25Ω
故B正確;
C.R2兩端的電壓U2=IR2=0.1A×25?=2.5V,故C錯誤;
D.R1兩端的電壓U1=IR1=0.1A×5?=0.5V,故D錯誤。
故選B。
17.(2022·湖南張家界·統(tǒng)考中考真題)如圖所示,電源電壓保持不變,電流表與電壓的變化如乙圖所示,R1=10Ω,當(dāng)閉合開關(guān)S,滑動變阻器滑片P從a端移到b端,則電源電壓和滑動變阻器的最大值分別為( )
A.6V 20Ω B.4V 20Ω C.6V 10Ω D.4V 10Ω
【答案】A
【詳解】甲圖中,變阻器與R1串聯(lián),電壓表測變阻器的電壓,電流表測電路的電流。當(dāng)滑片P在a端時,滑動變阻器接入電路的電阻最大,由分壓原理,電壓表示數(shù)最大,由圖乙可知,此時電壓表的示數(shù)為4V,對應(yīng)的電流為0.2A,根據(jù)歐姆定律可知滑動變阻器的最大值為
R滑大= EQ \F(U1,I1) = EQ \F(4V, 0.2A) =20Ω
當(dāng)滑片P在b端時,滑動變阻器接入的電阻為0,電路的電流最大,此時電壓表的示數(shù)為0,電流表示數(shù)為0.6A,由歐姆定律可知電源電壓
U=I2R1=0.6A×10Ω=6V
故A符合題意,BCD不符合題意。
故選A。
18.(2022·貴州銅仁·統(tǒng)考中考真題)你知道串聯(lián)、并聯(lián)電路的特點嗎?請觀察如圖所示的電路,已知電源電壓恒定,電阻R1=10Ω ,R3=30Ω。當(dāng)開關(guān)S1、S2斷開,S閉合,電流表的示數(shù)為0.3A;當(dāng)開關(guān)S、S1、S2均閉合,電流表的示數(shù)變化數(shù)值為0.2A。求:
(1)電源電壓;
(2)設(shè)電路中有兩個電阻被燒壞,只有一個電阻處于工作狀態(tài),且電流表示數(shù)不為零,請你分析并計算電路中電流的大小。
【答案】(1)12V;(2)0.5A
【詳解】(1)由圖可知,當(dāng)開關(guān)S1、S2斷開,S閉合,電路為R1、R3的串聯(lián)電路,電阻R1=10Ω ,R3=30Ω,此時電流表的示數(shù)為0.3A,電源電壓
U=IR=I(R1+R3)=0.3A×(10Ω+30Ω)=12V
(2)由圖可知,當(dāng)開關(guān)S、S1、S2均閉合,電阻R1被短路,R2、R3并聯(lián)在電路中,電路中有兩個電阻被燒壞,若電阻R2、R3被燒壞,則電路斷路,電流表沒有示數(shù),所以電阻R2、R3中有一個是正常工作的,則被燒壞的電阻中一定有R1,若電阻R2被燒壞,電路是R3的簡單電路,電源電壓是12V,則電路中的電流
I3= EQ \F(U3,R3) = EQ \F(12V, 30Ω) =0.4A
此時電流表示數(shù)的變化量
ΔI=I3-I=0.4A-0.3A=0.1A
與題中電流表變化0.2A不符,所以電阻R2正常工作,電阻R3燒壞,電流表的示數(shù)變化數(shù)值為0.2A,此時電路中的電流為
I2=I+0.2A=0.3A+0.2A=0.5A
答:(1)電源電壓為12V;
(2)電路中電流的大小為0.5A。
19.(2022·甘肅金昌·中考真題)在如圖所示的電路中,電源電壓保持不變,電阻R1的阻值為30Ω,閉合開關(guān)S1,斷開開關(guān)S2,電流表A1的示數(shù)為0.3A;閉合開關(guān)S1和S2,電流表A2的示數(shù)為1.2A,求:
(1)電源電壓U;
(2)電阻R2的阻值。
【答案】(1)9V;(2)10Ω
【詳解】(1)根據(jù)電阻R1為30Ω,閉合開關(guān)S1,斷開開關(guān)S2,電流表A1的示數(shù)為0.3A;根據(jù)歐姆定律可得電源電壓為
U=I R =0.3A×30Ω=9V
(2)當(dāng)開關(guān)S2也打開時,此時電源電壓不變,此時A1的示數(shù)仍為0.3A,電流表A2的示數(shù)為1.2A,故此時通過R2的電流為0.9A,故R2的電阻為
R2= EQ \F(U,I2) = EQ \F(9V, 0.9A) =10Ω
答:(1)電源電壓9V;
(2)電阻R2的阻值10Ω。
20.(2022·湖北鄂州·統(tǒng)考中考真題)如圖所示,科技制作小組運用電學(xué)知識設(shè)計了一個電子身高測量儀。已知定值電阻R1=5Ω,電源電壓恒為4V,R2的規(guī)格為“20Ω 0.5A”,電壓表量程為0~3V,電流表量程為0~0.6A。根據(jù)以上信息,請回答下列問題。
(1)當(dāng)被測身高增加時,電壓表的示數(shù)_______(選填“變大”、“變小”或“不變”);
(2)當(dāng)R2實際接入的電阻值為5Ω時,電流表的讀數(shù)是多少?
(3)為保證各元件安全,變阻器R2接入電路中的阻值范圍是多少?
【答案】(1)變大;(2)0.4A;(3)3Ω~15Ω.
【詳解】(1)由電路圖可知,該電路是串聯(lián)電路、電壓表測滑動變阻器兩端電壓,電流表測電路中的電流,被測身高增加時,滑動變阻器電阻棒接入電路的長度增加,滑動變阻器接入電路的阻值變大,此時電路電流變小,R1兩端電壓變小,總電路電壓不變,所以滑動變阻器兩端的電壓變大,即電壓表的示數(shù)變大。
(2)當(dāng)開關(guān)閉合時,R1和R2串聯(lián),根據(jù)歐姆定律可知電流表的示數(shù)
IA= EQ \F(U,R總) = EQ \F(4V, 5Ω+5Ω) =0.4A
(4)R2的規(guī)格為“20Ω 0.5A”,電壓表量程為0~3V,電流表量程為0~0.6A,為了保證電路中各元件安全工作,電路中的最大電流為0.5A,此時的總電阻
R總= EQ \F(U,I) = EQ \F(4V, 0.5A) =8Ω
滑動變阻器接入電路的最小電阻R2小= R總- R1=8Ω-5Ω=3Ω
滑動變阻器接入電路的電阻最大時,滑動變阻器兩端的電壓最大,最大電壓為3V,定值電阻R1兩端電壓
U1=U-U2=4V-3V=1V
串聯(lián)電路各處電流都相等
解得此時R2=15Ω,所以變阻器接入電路的阻值范圍是3Ω-15Ω。
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