一、選擇題(本題共12小題,每小題2分,共24分.每小題只有一個選項符合題意)
1.(2分)下列不能表示電功單位的是( )
A.焦耳(J )B.千瓦?時(kW?h)C.焦耳/秒(J/s)D.伏?安?秒(V?A?s)
2.(2分)根據(jù)你對生活中物理的認(rèn)識,下列說法正確的是( )
A.正常工作時,家用空調(diào)的電壓比電燈大
B.家用電飯鍋正常工作時的電流約4A
C.絕緣體不容易導(dǎo)電是因為它們沒有電阻
D.家用空調(diào)的額定功率約75W
3.(2分)一白熾燈泡接在220V家庭電路中正常發(fā)光時電阻為1000Ω,將該燈泡接到干電池做電源的電路中燈泡不亮,則此時燈泡的電阻( )
A.0B.等于1000ΩC.小于1000ΩD.大于1000Ω
4.(2分)由電源、開關(guān)、導(dǎo)線和兩只燈泡組成的電路中,用電壓表測得兩燈泡兩端的電壓分別2V和1V,則( )
A.兩燈可能并聯(lián)B.兩燈一定是并聯(lián)
C.兩燈可能串聯(lián)D.通過兩燈的電流一定相等
5.(2分)如圖所示的電路中,當(dāng)開關(guān)S1、S2均閉合后,則( )
A.L1不能發(fā)光,L2能發(fā)光B.L1能發(fā)光,L2不能發(fā)光
C.L1、L2都不能發(fā)光D.L1、L2都能發(fā)光
6.(2分)把“6V,3W”的燈泡L1和“12V,6W”的燈泡L2串聯(lián)接在12V的電路中( )
A.每只燈泡的額定功率都變小了
B.每只燈泡的額定電壓都變小了
C.燈泡L1的電阻小于燈泡L2的電阻,通過L1的電流比L2的大
D.只要電路電壓合適,就能使兩燈同時正常發(fā)光
7.(2分)在如圖所示的電子拉力計中,滑動變阻器滑片P與彈簧上端固定在一起,彈簧伸長的長度與受到的拉力大小成正比,滑動變阻器PB段電阻為R1,當(dāng)閉合開關(guān)S后,下列說法正確的是( )
A.可以用電流表示數(shù)反映拉力大小
B.電路中電壓表的讀數(shù)隨拉力的增大而減小
C.滑動變阻器PB段R1的阻值隨拉力增大而減小
D.把電壓表改成拉力計時表盤刻度均勻
8.(2分)如圖所示電路,電源電壓為8V并保持不變。閉合開關(guān)S,當(dāng)滑動變阻器的滑片P由一個位置移動到另一位置時,定值電阻R0的電功率由16W變成了4W,則電壓表的示數(shù)可能( )
A.由4V變?yōu)?VB.由3V變?yōu)?VC.由3V變?yōu)?VD.由2V變?yōu)?V
9.(2分)如圖所示,電源電壓恒定不變,閉合開關(guān)S,燈L1和L2均發(fā)光,一段時間后,一盞燈突然熄滅,而電流表和電壓表的示數(shù)都不變,出現(xiàn)這一現(xiàn)象的原因可能是( )
A.燈L1斷路B.燈L2斷路C.燈L1短路D.燈L2短路
10.(2分)標(biāo)有“6V 3.6W”的小燈泡,通過它的電流隨兩端電壓的變化關(guān)系如圖所示,若把這種規(guī)格的三只燈泡串聯(lián)接在6V的電源兩端,每一只燈泡的實際電阻和實際功率分別為( )
A.10Ω 0.4WB.5Ω 0.9WC.6Ω 1.5WD.5Ω 0.8W
11.(2分)某家庭電路的部分電路如圖所示,甲、乙兩處分別裝用電器和開關(guān),下列說法正確的是( )
A.隨著用電器功率增大,通過電路的電流也增大
B.火線上的保險絲應(yīng)當(dāng)改接到零線上
C.甲處應(yīng)裝用電器,乙處應(yīng)裝開關(guān)
D.保險絲熔斷了可以用銅絲代替
12.(2分)如圖甲所示,電源電壓恒定不變,R1為定值電阻,R2為滑動變阻器。閉合開關(guān)S,將滑片P從最右端逐步移到最左端,記錄電流表、電壓表的示數(shù),并根據(jù)記錄的數(shù)據(jù)作出R1和R2的U﹣I關(guān)系圖像如圖乙所示。則下列說法正確的是( )
A.圖Ⅱ為R2的U﹣I圖像
B.若換用最大阻值更大滑動變阻器替代R2,則圖Ⅰ和圖Ⅱ的交點會向右移動
C.R1的阻值為30Ω
D.圖Ⅰ延長線與U軸的交點表示R2斷路時電壓表V2的示數(shù)
二、填空題(本題共4小題,每空1分,共18分)
13.(4分)家用臺燈的LED燈泡________(是/不是)利用電流熱效應(yīng)工作的,它的核心元件是發(fā)光二極管,二極管是由________材料制成的(選填“超導(dǎo)體”或“半導(dǎo)體”)。臺燈與控制它的開關(guān)是________(串/并)聯(lián)的。在給充電寶充電的過程中,充電寶相當(dāng)于________(電源/用電器)。
14.(3分)如圖所示,電源電壓為8V,閉合開關(guān)后,電壓表的示數(shù)為2V,則L1兩端的電壓為________V,L2兩端的電壓為________V;若斷開開關(guān),電壓表的示數(shù)________V。
15.(7分)如圖甲所示,電源電壓保持不變,電阻R1的阻值為20Ω,閉合開關(guān)S,兩電流表的示數(shù)分別為0.8A和0.3A。通過電阻R2的電流I2為________A,電源電壓U為________V?,F(xiàn)用電阻R0替換電阻R1、R2中的一個,替換前后,只有一個電流表的示數(shù)發(fā)生了變化,且電源的電功率變化了0.6W,則電阻R0的阻值可能為________Ω或________Ω。上《電流》一課時,老師常用水流來類比電流。理想水渠交叉點上,單位時間內(nèi)流入的總水量等于流出的總水量,同理,在電路的某連接處,流入的電流總和等于流出的電流總和。圖乙是某實驗電路的一部分,電流表的示數(shù)為________A,若通過導(dǎo)線ab電流為0.6A,則通過導(dǎo)線cd的電流大小為________A或________A。
16.(4分)如圖甲所示,電源電壓保持不變,R0、R1均為定值電阻,R2為滑動變阻器。閉合開關(guān)S,改變R2的阻值,兩電壓表與電流表示數(shù)變化關(guān)系如圖乙所示。當(dāng)滑片在b端時,電流表示數(shù)為0.4A;當(dāng)滑片置于變阻器的中點位置,R2消耗的電功率為1.25W。則電源電壓U為________V,滑動變阻器R2的最大阻值為________Ω,定值電阻R1的阻值為________Ω,定值電阻R0的阻值為________Ω。
三、作圖和實驗探究題(本題共7小題,17題6分,其它每空1分,共33分)
17.(2分)如圖所示電路中,甲、乙是兩只電表,閉合開關(guān)后,兩燈均能發(fā)光,請在圓圈內(nèi)填入電流表或電壓表的代表符號。
18.(2分)如圖是一種調(diào)光臺燈電位器(滑動變阻器)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖,a、b、c是它的三個接線柱。要求:旋鈕帶動滑片順時針轉(zhuǎn)動時,燈泡變亮,請完成該電路的連接。
19.(2分)如圖是常用的插線板電路簡化圖,開關(guān)斷開時指示燈不發(fā)光,插孔不提供工作電壓;開關(guān)閉合時指示燈發(fā)光,插孔提供工作電壓;若指示燈損壞,開關(guān)閉合時插孔也能提供工作電壓,請在圖中畫出開關(guān)、指示燈、孔的連接方式。
20.(5分)在“探究串聯(lián)電路的電壓規(guī)律”的實驗時,小明同學(xué)設(shè)計了如圖所示的電路。
(1)連接電路時,開關(guān)應(yīng)該處于________(選填“斷開”或“閉合”)狀態(tài),實驗中應(yīng)選擇規(guī)格________(選填“相同”或“不同”)的小燈泡;
(2)正確連接電路后閉合電路,小明發(fā)現(xiàn)電壓表示數(shù)為零,且只有一只燈泡發(fā)光,若只有L1或L2中的一處發(fā)生故障,則故障可能是________;
(3)為了測量BC兩端間的電壓,小明將接A點的線端改接到C點,閉合開關(guān)后,發(fā)現(xiàn)________;
(4)實驗結(jié)束后,先斷開開關(guān),再拆除________兩端導(dǎo)線。
21.(8分)小明探究電流與電阻的關(guān)系,所用器材有:可調(diào)學(xué)生電源、電流表、電壓表、標(biāo)有“30Ω,0.5A”的滑動變阻器R'、開關(guān)、導(dǎo)線和定值電阻R(5Ω,10Ω,15Ω,20Ω,25Ω)。
(1)請你根據(jù)圖甲所示,用筆畫線代替導(dǎo)線,將圖乙中的實物電路連接完整。(要求:向右移動滑片時,電路中的電流變小,且導(dǎo)線不能交叉)
(2)電路連接后,閉合開關(guān),發(fā)現(xiàn)電流表的指針無偏轉(zhuǎn),電壓表的指針有明顯的偏轉(zhuǎn),原因可能是電阻R________。(選填“短路”或“斷路”)
(3)小明先將電源電壓調(diào)到合適的值,分別換上多個電阻進行探究,得到如圖丙所示的電流I隨電阻R變化的圖像。由圖像可以得出結(jié)論: 。
(4)在實驗過程中,若將5Ω的電阻接入電路中,閉合開關(guān)調(diào)節(jié)滑片至適當(dāng)位置,滑動變阻器連入電路的阻值為R1,功率為P1,接著換成10Ω的電阻接入電路,閉合開關(guān)后,眼睛觀察________(選填“電壓表”或“電流表”)并調(diào)節(jié)滑片直至適當(dāng)位置,此時滑動變阻器連入電路的阻值為R2,功率為P2,則R1:R2= ,P1:P2= 。
(5)若不改變電路和更換實驗器材且電路安全的前提下,為了能夠完成上述的5個定值電阻得到如圖丙所示的數(shù)據(jù)完成實驗,則電源電壓的可調(diào)范圍應(yīng)控制在________V至________V之間。
22.(7分)小明利用“伏安法”測量未知電阻Rx的阻值,電源電壓約為3V,Rx的阻值約為10Ω。
(1)閉合開關(guān)移動變阻器的滑片P至某一位置,此時電壓表示數(shù)為2.7V,電流表示數(shù)如圖乙,則未知電阻Rx= Ω;
(2)若將待測電阻換成小燈泡,小明畫出通過小燈泡的電流與燈泡兩端電壓的變化如圖丁所示。分析圖像可知,當(dāng)小燈泡兩端的電壓增大時,燈絲的電阻會________(選填“增大”、“不變”或“減小”),進一步分析其中原因是________;小明在實驗過程中還發(fā)現(xiàn):閉合開關(guān)瞬間燈泡亮度較大,緊接著變暗一點后,亮度才穩(wěn)定下來。請從實際功率的角度解釋造成這種現(xiàn)象的原因: 。
(3)小華認(rèn)為:不用電流表,只用電壓表和阻值為400Ω的定值電阻R0,由圖丙同樣可以測得未知電阻Rx的阻值。小華設(shè)計方案如下:
a、閉合S1、斷開S2,讀出電壓表示數(shù)為U1;
b、閉合S1、S2,讀出電壓表示數(shù)為U2;
c、電阻Rx的表達式為Rx= (用測量值U1、U2及R0來表示);
(4)利用上述提供的實驗器材,你認(rèn)為小華設(shè)計方案________(選填“能”或“不能”)準(zhǔn)確測得電阻Rx的阻值,你判斷的理由是 。
23.(7分)如圖所示是“探究電流熱效應(yīng)的因素”的實驗裝置。
(1)在A、B兩瓶中裝入質(zhì)量和初溫均相同的液體,瓶中液體通常會選擇“煤油”而不選擇“水”,理由是 ;
(2)R1、R2采用如圖所示連接方式的目的是控制________和通電時間相等,下列實驗中用到的研究方法與此相同的有________;
A.研究聲音的產(chǎn)生時,在鼓面上放些綠豆
B.研究重力勢能與質(zhì)量的關(guān)系時,看木樁下陷深度
C.認(rèn)識電流時,通常用水流類比電流
D.研究電流與電阻的關(guān)系時,保持電阻兩端電壓不變
(3)閉合開關(guān),一段時間后B瓶中溫度計示數(shù)較高,說明通電導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與________有關(guān);
(4)如果想用該裝置來探究水和煤油的吸熱能力,則需要做兩處調(diào)整:① ,② 。
四、計算題(本題共2小題,22題6分,23題9分,共15分.要有必要的文字說明、表達式和重要的演算步驟,直接寫出結(jié)果的不能得分)
24.(6分)如圖所示電路,電源電壓為5V不變,定值電阻R0阻值為5Ω,滑動變阻器R上標(biāo)有“20Ω 1A”字樣,燈泡L標(biāo)有“3V 1.2W”,電壓表量程為0~3V。(不考慮燈絲電阻的變化,且保證各元件均安全)求:
(1)燈泡正常工作時的電流是多少?
(2)當(dāng)S1閉合、S2接b,燈泡正常發(fā)光時,滑動變阻器接入電路的阻值是多少?
(3)當(dāng)S1閉合、S2接a時,R0的最小電功率是多少?
25.(9分)某品牌油汀取暖器的內(nèi)部電路如圖甲所示。R1和R2均為電熱絲,S1是溫度自動控制開關(guān)。電路正常工作時,低溫?fù)蹼姽β蕿?80W,高溫?fù)蹼姽β蕿?090W。將該油汀取暖器單獨接入家庭電路,閉合開關(guān)S正常工作,30min內(nèi)如圖乙所示電能表轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動2046r。求:
(1)通過R1的電流。
(2)電熱絲R2的電阻。
(3)30min內(nèi)開關(guān)S1閉合的時間。
參考答案
一、選擇題(本題共12小題,每小題2分,共24分.每小題只有一個選項符合題意)
1.C
【分析】根據(jù)對電功率、電能單位的掌握分析判斷。
【解答】解:A、在國際單位制中,電功的單位是焦耳,符號J,故A錯誤;
B、電功的常用單位kW?h,也叫度,故B錯誤;
C、由P=可知,焦耳/秒(J/s),即瓦特(W),是電功率的單位,不是電功的單位,故C正確;
D、由W=UIt可知,伏?安?秒(V?A?s)是電功的單位,故D錯誤。
故選:C。
【點評】本題考查了對物理量的單位的了解,屬于基礎(chǔ)題目。
2.B
【分析】首先要對選項中涉及的幾種電學(xué)物理量有個初步的了解,對于選項中的單位,可根據(jù)需要進行相應(yīng)的換算或轉(zhuǎn)換,排除與生活實際相差較遠(yuǎn)的選項,找出符合生活實際的答案;不容易導(dǎo)電的物體叫做絕緣體。
【解答】解:A、家庭電路的連接方式是并聯(lián),空調(diào)和燈兩端的電壓相同,故A錯誤;
B、家用電飯鍋正常工作時的電流約4A;故B正確;
C、導(dǎo)體和絕緣體都有電阻,絕緣體的電阻比導(dǎo)體更大,只有超導(dǎo)體的電阻為0,故C錯誤;
D、家用空調(diào)的額定功率約1200W,故D錯誤。
故選:B。
【點評】此題考查對生活中常見電學(xué)物理量的估測,結(jié)合對生活的了解和對物理單位的認(rèn)識,找出符合實際的選項即可。
3.C
【分析】燈絲電阻大小受溫度的影響,溫度越高燈絲電阻越大。
【解答】解:一白熾燈泡接在220V家庭電路中正常發(fā)光時,燈絲電阻溫度高,電阻大,接在接到干電池做電源的電路中燈泡不亮,說明燈絲溫度為室溫,溫度低,燈絲電阻小,故燈絲電阻小于1000Ω;
故選:C。
【點評】本題考查學(xué)生溫度對電阻大小的影響,在于分辨正常發(fā)光和不發(fā)光時溫度的高低,屬于基礎(chǔ)題。
4.D
【分析】根據(jù)串聯(lián)電路的分壓作用可知,當(dāng)兩個規(guī)格不同的燈泡串聯(lián)時,兩燈泡兩端的電壓是不相等的;
并聯(lián)電路中,各支路兩端的電壓相等,與燈泡的規(guī)格無關(guān)。
【解答】解:因為在組成的電路中,用電壓表測得兩燈泡兩端的電壓分別為2V和1V,即兩個燈泡兩端的電壓不相等;則燈泡的連接方式一定不是并聯(lián),是串聯(lián)連接;所以根據(jù)串聯(lián)電路的特點,燈泡在電路中分得的電壓不同;其電阻也不同,但通過的電流相等;綜上所述,D正確。
故選:D。
【點評】本題考查串聯(lián)電路起分壓作用,知道只有在串聯(lián)電路中規(guī)格不同的燈泡分得的電壓不相同這一特點;在并聯(lián)電路中無論燈泡的規(guī)格如何,各支路兩端的電壓都相等。
5.C
【分析】處處連通的電路叫做通路,某處斷開的電路叫做開路,也叫斷路,電源短路是指電源兩極不經(jīng)過用電器直接連通的電路,會燒壞電源。結(jié)合電路圖可做出判斷。
【解答】解:讀圖可知,當(dāng)開關(guān)S1、S2均閉合后,電源兩極不經(jīng)過用電器直接連通,形成電源短路,燈L1、L2都不能發(fā)光,會燒壞電源。故只有C說法正確。
故選:C。
【點評】本題考查了電路的三種狀態(tài)的概念。電源短路是指電源兩極不經(jīng)過用電器直接連通的電路,用電器短路是指用一根導(dǎo)線將某個用電器的兩端連接起來,如果只是用電器短路而電源并沒有短路,這時不會燒壞電源,只是被短路的用電器中無電流通過。
6.D
【分析】(1)用電器正常工作時的電壓為額定電壓;燈泡的額定功率是指燈泡正常工作時的功率;
(2)根據(jù)R=分析兩個燈泡電阻的大小,串聯(lián)電路中,各處的電流是相同的;
(3)根據(jù)I=分析兩個燈泡正常工作時的電流,判定兩燈是否能正常發(fā)光。
【解答】解:AB、用電器正常工作時的電壓為額定電壓,燈泡的額定功率是指燈泡正常工作時的功率,不管燈泡是否正常工作,其額定電壓和額定功率是不變的,故AB錯誤;
C、燈泡L1的電阻為:R1===12Ω;燈泡L2的電阻為:R2===24Ω,則燈泡L1的電阻小于燈泡L2的電阻;由于兩燈串聯(lián),所以通過兩個燈泡的電流是相同的,故C錯誤;
D、燈泡L1的額定電流為:I1===0.5A;燈泡L2的額定電流為:I2===0.5A;兩個燈泡的額定電流相同,兩個燈泡串聯(lián)時,只要電路電壓合適,就能使兩燈同時正常發(fā)光,故D正確。
故選:D。
【點評】本題主要考查了串聯(lián)電路的特點、電功率公式的應(yīng)用,難度不大。
7.D
【分析】由圖示電路圖可知,電壓表測滑片P下方電阻兩端的電壓,電流表測電路中的電流。根據(jù)電壓表的內(nèi)阻很大、在電路中相當(dāng)于斷路可知,滑片移動時變阻器接入電路中的電阻不變,根據(jù)歐姆定律可知電路中電流的變化,根據(jù)U=IR分析電壓表的示數(shù)變化和改成壓力表時表盤刻度是否均勻。
【解答】解:由電路圖可知,電壓表串聯(lián)在變阻器的滑片上,因電壓表的內(nèi)阻很大、在電路中相當(dāng)于斷路,所以,滑片移動時,滑動變阻器接入電路中的電阻不變,
由I=可知,電路中的電流不變,即電流表的讀數(shù)不變,故A錯誤;
當(dāng)拉力增大時,滑動變阻器PB段R1的阻值隨拉力增大而增大,故C錯誤;
由U=IR可知,拉力增大時,滑片下方部分的電壓增大,即電壓表的讀數(shù)增大,故B錯誤;
由U=IR可知,當(dāng)I一定時,U與R成正比,即把電壓表改成壓力表時表盤刻度均勻,故D正確。
故選:D。
【點評】本題考查了電路的動態(tài)分析,涉及到歐姆定律的應(yīng)用,判斷出滑片移動時不能改變接入電路中的電阻是關(guān)鍵。
8.A
【分析】根據(jù)P=I2R結(jié)合兩種情況定值電阻消耗的電功率求出兩種情況下的電流關(guān)系,根據(jù)歐姆定律求出兩種情況下R0兩端的電壓關(guān)系,然后根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點分別表示出選項中電壓表的示數(shù)關(guān)系,找出符合題意的選項。
【解答】解:設(shè)定值電阻R0的電功率由16W變成了4W時,電路中的電流由I1變?yōu)镮2,
則===,
解得:I1=2I2,
因R0電阻保持不變,
所以,U1=2U2;
A.當(dāng)電壓表原來的示數(shù)為4V時,R0兩端的電壓U1=8V﹣4V=4V,
當(dāng)電壓表的示數(shù)為6V時,R0兩端的電壓U2=8V﹣6V=2V,
符合U1=2U2,故A正確;
B.當(dāng)電壓表原來的示數(shù)為3V時,R0兩端的電壓U1=8V﹣3V=5V,
當(dāng)電壓表的示數(shù)為6V時,R0兩端的電壓U2=8V﹣6V=2V,
不符合U1=2U2,故B錯誤;
C.當(dāng)電壓表原來的示數(shù)為3V時,R0兩端的電壓U1=8V﹣3V=5V,
當(dāng)電壓表的示數(shù)為5V時,R0兩端的電壓U2=8V﹣5V=3V,
不符合U1=2U2,故C錯誤;
D.當(dāng)電壓表原來的示數(shù)為2V時,R0兩端的電壓U1=8V﹣2V=6V,
當(dāng)電壓表的示數(shù)為4V時,R0兩端的電壓U2=8V﹣4V=4V,
不符合U1=2U2,故D錯誤。
故選:A。
【點評】本題考查了串聯(lián)電路的特點和歐姆定律、電功率公式的應(yīng)用,關(guān)鍵是根據(jù)定值電阻消耗的電功率得出兩種情況下的電流關(guān)系,再根據(jù)電壓表的示數(shù)關(guān)系得出答案。
9.A
【分析】根據(jù)電路圖可知,兩燈泡并聯(lián),電流表測量的是燈L2中電流,電壓表測量并聯(lián)電路兩端電壓,即電源電壓;若一盞燈突然熄滅,電壓表示數(shù)和電流表示數(shù)均不變,說明電流表所在的支路完好,另一條支路發(fā)生斷路。
【解答】解:由圖可知,電路為并聯(lián)電路,電壓表測量電源電壓,電流表測量通過燈L2的電流;因為兩燈并聯(lián),并且并聯(lián)電路中各支路互不影響,當(dāng)一盞燈突然熄滅,而電壓表和電流表示數(shù)均不變,說明電流表所在的支路完好,故電路故障為L1斷路。
故選:A。
【點評】在判斷故障時,會根據(jù)電壓表的示數(shù)的變化判斷:若電壓表有示數(shù),說明電壓表與電源能相通,電壓表兩接線柱之間有開路;若電壓表無示數(shù),說明電壓表被短路或與電源不能相通。
10.D
【分析】三只完全相同的燈泡串聯(lián),燈泡的電阻相等,通過的電流相等,根據(jù)歐姆定律可知,三只燈泡兩端的電壓相等,已知電源電壓,由串聯(lián)電路的電壓特點可知每盞燈分得的電壓,再從圖象上找到對應(yīng)的電壓和電流,根據(jù)歐姆定律和電功率公式P=UI分別算出每只燈泡的實際電阻和實際功率。
【解答】解:
把這種規(guī)格的三只燈泡串聯(lián)接在6V的電源兩端,由串聯(lián)電路的電壓特點可知,每只燈泡兩端的電壓都為2V,
從圖象上可以看出,此時電路中電流為0.4A,
根據(jù)歐姆定律可得每只燈泡的實際電阻:
R===5Ω;
每只燈泡的實際功率:
P=UI=2V×0.4A=0.8W。
故選:D。
【點評】本題考查電阻和電功率的計算,關(guān)鍵是根據(jù)圖象得出相應(yīng)的數(shù)據(jù),易錯點是此題不能根據(jù)燈泡的額定電壓和額定功率求燈泡的電阻,因為燈泡的電阻是變化的,不是固定不變的。
11.A
【分析】(1)家庭電路中,為了安全,保險絲要接在火線上,開關(guān)也應(yīng)接在火線上;
(2)家庭電路電流過大的原因是:短路或總功率過大;
(3)當(dāng)保險絲熔斷后,不能用銅絲代替。
【解答】解:A、當(dāng)用電器功率增大時,通過保險絲的電流就增大,故A正確;
B、為了安全,保險絲應(yīng)該接到火線上,保險絲熔斷時,整個電路與火線之間是斷開的,故B錯誤;
C、為了安全,保險絲要接在火線上,開關(guān)也應(yīng)接在火線上,甲處安裝開關(guān),乙處安裝用電器,故C錯誤;
D、當(dāng)保險絲熔斷后,由于銅絲的熔點很高,所以絕對不能用銅絲代替保險絲,故D錯誤;
故選:A。
【點評】家庭電路與中學(xué)生日常生活聯(lián)系最密切,在學(xué)習(xí)時注意理論聯(lián)系實際,學(xué)以致用。
12.D
【分析】根據(jù)電路圖可知,R1、R2串聯(lián),電壓表V1測R1兩端的電壓,電壓表V2測R2兩端的電壓;
(1)在電阻一定時,通過電阻的電流與電阻兩端的電壓成正比,據(jù)此判斷圖Ⅱ為哪個電阻的“U﹣I”圖像;
(2)圖Ⅰ和圖Ⅱ的交點表示的是滑動變阻器接入電路的阻值等于定值電阻阻值時二者兩端的電壓和通過它們的電流相等,據(jù)此分析若換用最大阻值更大滑動變阻器替代R2,圖Ⅰ和圖Ⅱ的交點會是否會向右移動;
(3)根據(jù)R=求出R1的阻值的大??;
(4)由圖Ⅰ所表示的意義分析說法的正誤。
【解答】解:由電路圖可知,R1、R2串聯(lián),電壓表V1測R1兩端的電壓,電壓表V2測R2兩端的電壓;
A、根據(jù)歐姆定律可知,在電阻一定時,通過電阻的電流與電阻兩端的電壓成正比;根據(jù)圖乙可知,圖Ⅱ中的電流與電壓成正比,則圖Ⅱ為R1的“U﹣I”圖像,圖Ⅰ為R2的“U﹣I”圖像,故A錯誤;
B、圖Ⅰ和圖Ⅱ的交點表示的是滑動變阻器接入電路的阻值等于定值電阻阻值時二者兩端的電壓和通過它們的電流相等,定值電阻阻值不變,圖Ⅰ和圖Ⅱ的交點會在圖中位置就不會變,故B錯誤;
C、由圖可知,當(dāng)R1兩端的電壓為2V時,通過R1的電流為0.2A,則R1的阻值為:R1==10Ω,故C錯誤;
D、圖Ⅰ為R2的“U﹣I”圖像,圖Ⅰ延長線與U軸的交點表示此時滑動變阻器兩端的電壓等于電源電壓,即電壓表V2直接和電源串聯(lián),說明R2斷路,故D正確。
故選:D。
【點評】本題考查了串聯(lián)電路的特點和歐姆定律的運用,關(guān)鍵是從圖像中獲取有用的信息。
二、填空題(本題共4小題,每空1分,共18分)
13.(4分)家用臺燈的LED燈泡 不是 (是/不是)利用電流熱效應(yīng)工作的,它的核心元件是發(fā)光二極管,二極管是由 半導(dǎo)體 材料制成的(選填“超導(dǎo)體”或“半導(dǎo)體”)。臺燈與控制它的開關(guān)是 串 (串/并)聯(lián)的。在給充電寶充電的過程中,充電寶相當(dāng)于 用電器 (電源/用電器)。
【分析】當(dāng)導(dǎo)體中有電流時,導(dǎo)體會發(fā)熱,這種現(xiàn)象叫做電流的熱效應(yīng),該過程中消耗電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能;
二極管是由半導(dǎo)體材料制成的;
開關(guān)要與被控制的用電器串聯(lián);
給充電寶充電,先確定能量轉(zhuǎn)化過程,再判斷是用電器還是電源。
【解答】解:家用臺燈的LED燈工作時,消耗電能轉(zhuǎn)化為光能,不是利用電流的熱效應(yīng);
二極管是由半導(dǎo)體材料制成的;
LED燈和控制它的開關(guān)是串聯(lián)連接的;
給充電寶充電,會消耗電能,充電寶相當(dāng)于用電器。
故答案為:不是;半導(dǎo)體;串;用電器。
【點評】本題考查了電流熱效應(yīng)的應(yīng)用、開關(guān)與所控制的用電器的關(guān)系、電源的能量轉(zhuǎn)化等,是一道基礎(chǔ)題目。
14.(3分)如圖所示,電源電壓為8V,閉合開關(guān)后,電壓表的示數(shù)為2V,則L1兩端的電壓為 6 V,L2兩端的電壓為 2 V;若斷開開關(guān),電壓表的示數(shù) 8 V。
【分析】由電路圖可知,斷開開關(guān)時,電壓表與燈泡L1串聯(lián)在電源上;閉合開關(guān)時,兩燈泡串聯(lián),電壓表測L2的電壓;根據(jù)串聯(lián)電路的電壓規(guī)律可求得L1兩端的電壓。
【解答】解:由電路圖可知,閉合開關(guān)后,兩燈泡串聯(lián),電壓表測L2的電壓;
電源電壓為8V,電壓表的示數(shù)為2V,則L2兩端的電壓為U2=2V,
由串聯(lián)電路的電壓規(guī)律可得,L1兩端電壓為:U1=U﹣U2=8V﹣2V=6V;
由電路圖可知,斷開開關(guān)時,電壓表與燈泡L1串聯(lián)在電源上,電壓表測量的是電源電壓,示數(shù)為8V。
故答案為:6;2;8。
【點評】本題考查了串聯(lián)電路的電壓規(guī)律的應(yīng)用,關(guān)鍵是正確判斷電壓表作用。
15.(7分)如圖甲所示,電源電壓保持不變,電阻R1的阻值為20Ω,閉合開關(guān)S,兩電流表的示數(shù)分別為0.8A和0.3A。通過電阻R2的電流I2為 0.5 A,電源電壓U為 6 V?,F(xiàn)用電阻R0替換電阻R1、R2中的一個,替換前后,只有一個電流表的示數(shù)發(fā)生了變化,且電源的電功率變化了0.6W,則電阻R0的阻值可能為 10 Ω或 15 Ω。上《電流》一課時,老師常用水流來類比電流。理想水渠交叉點上,單位時間內(nèi)流入的總水量等于流出的總水量,同理,在電路的某連接處,流入的電流總和等于流出的電流總和。圖乙是某實驗電路的一部分,電流表的示數(shù)為 0.46 A,若通過導(dǎo)線ab電流為0.6A,則通過導(dǎo)線cd的電流大小為 1.06 A或 0.14 A。
【分析】由電路圖可知,R1與R2并聯(lián),電流表A1測R1支路的電流,電流表A測干路電流。
根據(jù)并聯(lián)電路電流的規(guī)律計算通過電阻R2的電流,根據(jù)并聯(lián)電路的電壓特點和歐姆定律求出電源的電壓;
并聯(lián)電路各支路獨立工作、互不影響,根據(jù)“替換前后,只有一個電流表的示數(shù)發(fā)生了變化”確定替換的電阻,根據(jù)題意求出通過R0的電流,利用歐姆定律求出R0的阻值;
根據(jù)三條導(dǎo)線連接方式和串并聯(lián)電路電流特點分析。
【解答】解:由電路圖可知,R1與R2并聯(lián),電流表A1測R1支路的電流,電流表A測干路電流。
因并聯(lián)電路中干路電流等于各支路電流之和,電流表A的示數(shù)為0.8A,電流表A1的示數(shù)為0.3A,通過電阻R2的電流:I2=I﹣I1=0.8A﹣0.3A=0.5A;
因并聯(lián)電路中各支路兩端的電壓相等,所以,由歐姆定律可得,電源的電壓:U=I1R1=0.3A×20Ω=6V,
并聯(lián)電路各支路獨立工作、互不影響,因替換前后,只有一個電流表的示數(shù)發(fā)生了變化,所以,電阻R0替換的是電阻R2,電流表示數(shù)發(fā)生變化的是干路電流表A,否則兩電流表的示數(shù)均發(fā)生變化,
電源的電功率變化了0.6W,則變化的電流:ΔI===0.1A,
若電流表A示數(shù)的增大0.1A,替換后,干路電流表A的示數(shù)為I′=0.8A+0.1A=0.9A,
則通過R0的電流為:I01=I′﹣I1=0.9A﹣0.3A=0.6A,
由歐姆定律可得R0的阻值:R0==10Ω,
若電流表A示數(shù)的減小0.1A,替換后,干路電流表A的示數(shù)為I′′=0.8A﹣0.1A=0.7A,
則通過R0的電流為:I02=I′′﹣I1=0.7A﹣0.3A=0.4A,
由歐姆定律可得R0的阻值:R0′===15Ω,
由圖示電流表可知,其量程為0~0.6A,分度值為0.02A,示數(shù)為0.46A;
如果ab中電流由a流向b,電路如圖所示:
Icd=0.6A+0.46A=1.06A,方向:從d到c;
如果ab中電流由b流向a,電路圖如圖所示,
Icd=0.6A﹣0.46A=0.14A,方向:由c到d。
故答案為:0.5;6;10或15;0.46;1.06或0.14。
【點評】本題考查了并聯(lián)電路的特點和歐姆定律、電功率公式的應(yīng)用,正確的判斷出R0替換的電阻是關(guān)鍵。
16.(4分)如圖甲所示,電源電壓保持不變,R0、R1均為定值電阻,R2為滑動變阻器。閉合開關(guān)S,改變R2的阻值,兩電壓表與電流表示數(shù)變化關(guān)系如圖乙所示。當(dāng)滑片在b端時,電流表示數(shù)為0.4A;當(dāng)滑片置于變阻器的中點位置,R2消耗的電功率為1.25W。則電源電壓U為 10 V,滑動變阻器R2的最大阻值為 10 Ω,定值電阻R1的阻值為 8 Ω,定值電阻R0的阻值為 7 Ω。
【分析】由電路圖可知,R0與R1、R2串聯(lián),電壓表V1測R1和R2兩端的電壓之和,電壓表V2測R2兩端的電壓,電流表測電路中的電流,比較兩電壓表的示數(shù)判斷出電壓表V1、V2與A的示數(shù)關(guān)系圖線。
(1)當(dāng)滑片在b端時,電路中的電流為0.4A,根據(jù)圖乙讀出R2兩端的電壓,根據(jù)歐姆定律求出R2的最大阻值,當(dāng)滑片在b端時,根據(jù)圖乙讀出R1和R2兩端的電壓之和,然后求出R1兩端的電壓,利用歐姆定律求出R1的阻值;
(2)利用電阻的串聯(lián)和歐姆定律表示出電源的電壓;滑片置于變阻器的中點位置,利用P=I2R求出電路中的電流,根據(jù)電阻的串聯(lián)和歐姆定律表示出電源的電壓,然后聯(lián)立等式求出R0的阻值和電源的電壓;
【解答】解:由電路圖可知,R0與R1、R2串聯(lián),電壓表V1測R1和R2兩端的電壓之和,電壓表V2測R2兩端的電壓,電流表測電路中的電流;
由串聯(lián)電路的電壓特點可知,電壓表V1的示數(shù)大于電壓表V2的示數(shù),因此圖線I表示電壓表V1的示數(shù)與電流表A示數(shù)的關(guān)系,圖線Ⅱ表示電壓表V2的示數(shù)與電流表A示數(shù)的關(guān)系。
(1)當(dāng)滑片在b端時,變阻器接入電路的阻值最大,電路中的最小電流I=0.4A,由圖乙可知,R2兩端的電壓U2=4V,
由I=可得,R2的最大阻值為:R2===10Ω,
當(dāng)滑片在b端時,由圖乙可知,R1和R2兩端的電壓之和U′=7.2V,
則R1兩端的電壓:U1=U′﹣U2=7.2V﹣4V=3.2V,
R1的阻值:R1===8Ω;
(2)因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和,R2的最大阻值為10Ω;所以電源的電壓:U=IR總=I(R0+R1+R2)=0.4A×(R0+8Ω+10Ω)﹣﹣﹣﹣﹣﹣①
滑片置于變阻器的中點位置,滑動變阻器接入電路的電阻:R2'=R2=×10Ω=5Ω,
由P=I2R可知,此時電路中的電流:I'===0.5A,
則電源的電壓:U=I′R總′=I′(R0+R1+R2')=0.5A×(R0+8Ω+5Ω)﹣﹣﹣﹣②
由①②可得:U=10V,R0=7Ω。
故答案為:10;10;8;7。
【點評】本題考查了串聯(lián)電路的特點和歐姆定律的應(yīng)用,判斷出兩電壓表的示數(shù)和電流表示數(shù)的關(guān)系圖象以及利用好電源的電壓不變是關(guān)鍵。
三、作圖和實驗探究題(本題共7小題,17題6分,其它每空1分,共33分)
17.(2分)如圖所示電路中,甲、乙是兩只電表,閉合開關(guān)后,兩燈均能發(fā)光,請在圓圈內(nèi)填入電流表或電壓表的代表符號。
【分析】根據(jù)電流表與被測用電器串聯(lián),電壓表與被測用電器并聯(lián)即可作出判斷。
【解答】解:根據(jù)電流表與被測用電器串聯(lián),電壓表與被測用電器并聯(lián),由圖可知,乙與L2串聯(lián),故乙為電流表,甲與L2并聯(lián),故甲為電壓表;如下圖所示:
【點評】本題主要考查學(xué)生對電流表和電壓表的使用方法的了解和掌握,是一道中檔題。
18.(2分)如圖是一種調(diào)光臺燈電位器(滑動變阻器)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖,a、b、c是它的三個接線柱。要求:旋鈕帶動滑片順時針轉(zhuǎn)動時,燈泡變亮,請完成該電路的連接。
【分析】電位器的實質(zhì)是滑動變阻器,滑動變阻器依靠改變電阻線的長度來改變電阻大小;燈泡變亮,說明通過燈泡的電流變大,電路中的總電阻變小,電位器接入電路的電阻變小,據(jù)此分析。
【解答】解:電位器應(yīng)與燈泡串聯(lián)接入電路中;旋鈕帶動滑片順時針轉(zhuǎn)動時,燈泡變亮,說明電路中的電流變大,由I=可知,電源電壓一定時,電路的總電阻應(yīng)變小,電位器(滑動變阻器)接入電路中的電阻應(yīng)變小,由圖可知,將b和c兩接線柱接入電路后,順時針旋轉(zhuǎn)旋鈕時,電阻絲連入電路中的長度變短,其阻值變小,電路中的電流變大,燈泡變亮,如圖所示:
【點評】本題考查了變阻器的連接方法以及變阻器電阻絲的材料特點,是一道較為簡單的應(yīng)用題。
19.(2分)如圖是常用的插線板電路簡化圖,開關(guān)斷開時指示燈不發(fā)光,插孔不提供工作電壓;開關(guān)閉合時指示燈發(fā)光,插孔提供工作電壓;若指示燈損壞,開關(guān)閉合時插孔也能提供工作電壓,請在圖中畫出開關(guān)、指示燈、孔的連接方式。
【分析】干路開關(guān)控制所有的用電器。并聯(lián)電路各用電器之間互不影響,串聯(lián)電路的用電器互相影響。
【解答】解:由題知,開關(guān)斷開時指示燈不發(fā)光,插孔不能提供工作電壓;開關(guān)閉合時指示燈發(fā)光,插孔提供工作電壓;這說明開關(guān)同時控制指示燈和插座,開關(guān)應(yīng)該在干路上,且開關(guān)應(yīng)與火線連接,在斷開開關(guān)時能切斷火線,使用更安全;
如果指示燈損壞,開關(guān)閉合時插孔也能正常通電,說明指示燈和插座之間是并聯(lián)的;
三孔插座的接法:左孔接零線,右孔接火線,上孔接地線,兩孔插座的接法:左孔接零線,右孔接火線,如圖所示:
【點評】根據(jù)用電器之間是否相互影響是判斷用電器串聯(lián)和并聯(lián)的方法之一;家庭電路中,開關(guān)控制用電器,開關(guān)一定接在用電器和火線之間,既能控制用電器,又能保證使用安全。
20.(5分)在“探究串聯(lián)電路的電壓規(guī)律”的實驗時,小明同學(xué)設(shè)計了如圖所示的電路。
(1)連接電路時,開關(guān)應(yīng)該處于 斷開 (選填“斷開”或“閉合”)狀態(tài),實驗中應(yīng)選擇規(guī)格 不同 (選填“相同”或“不同”)的小燈泡;
(2)正確連接電路后閉合電路,小明發(fā)現(xiàn)電壓表示數(shù)為零,且只有一只燈泡發(fā)光,若只有L1或L2中的一處發(fā)生故障,則故障可能是 L1短路 ;
(3)為了測量BC兩端間的電壓,小明將接A點的線端改接到C點,閉合開關(guān)后,發(fā)現(xiàn) 電壓表指針反偏 ;
(4)實驗結(jié)束后,先斷開開關(guān),再拆除 電源 兩端導(dǎo)線。
【分析】(1)為保護電路,連接電路時,開關(guān)要斷開;為得出普遍規(guī)律,應(yīng)使用不同規(guī)格的器材進行實驗;
(2)閉合電路,小玲發(fā)現(xiàn)只有一只燈泡發(fā)光,說明電路中有電流,電路不可能斷路,又因為電壓表示數(shù)為零,說明與電壓表并聯(lián)的部分電路被短路了,所以則故障可能是L1短路;
(3)電流應(yīng)從電壓表的正接線柱流入,從負(fù)接線柱流出,否則指針反向偏轉(zhuǎn);
(4)為了電路安全,拆除電路時應(yīng)先拆除電源。
【解答】解:(1)探究串聯(lián)電路的電壓特點,為保護電路,連接電路時,開關(guān)要斷開;為了尋找規(guī)律,必須換用不同規(guī)格的小燈泡進行多次實驗;
(2)閉合電路,小玲發(fā)現(xiàn)只有一只燈泡發(fā)光,說明電路中有電流,電路不可能斷路,又因為電壓表示數(shù)為零,說明與電壓表并聯(lián)的部分電路被短路了,所以則故障可能是L1短路;
(3)圖中電壓表測L1兩端電壓,電流從電壓表右側(cè)流入,左側(cè)流出,若保持電壓表的B接點不動,只斷開A接點,并改接到C接點上,這樣電流流入電壓表的方向與前面相反,即正負(fù)接線柱反接了,所以,閉合開關(guān)后,電壓表指針反偏,以這樣不能測L2兩端電壓;
(4)實驗結(jié)束后,應(yīng)斷開開關(guān)后,先拆除電源兩端導(dǎo)線,防止在拆除其他用電器時出來電源短路。
故答案為:(1)斷開;不同;(2)L1短路;(3)電壓表指針反偏;(4)電源。
【點評】本題考查了電壓表的正確使用和實驗電路分析,有一定難度。
21.(8分)小明探究電流與電阻的關(guān)系,所用器材有:可調(diào)學(xué)生電源、電流表、電壓表、標(biāo)有“30Ω,0.5A”的滑動變阻器R'、開關(guān)、導(dǎo)線和定值電阻R(5Ω,10Ω,15Ω,20Ω,25Ω)。
(1)請你根據(jù)圖甲所示,用筆畫線代替導(dǎo)線,將圖乙中的實物電路連接完整。(要求:向右移動滑片時,電路中的電流變小,且導(dǎo)線不能交叉)
(2)電路連接后,閉合開關(guān),發(fā)現(xiàn)電流表的指針無偏轉(zhuǎn),電壓表的指針有明顯的偏轉(zhuǎn),原因可能是電阻R 斷路 。(選填“短路”或“斷路”)
(3)小明先將電源電壓調(diào)到合適的值,分別換上多個電阻進行探究,得到如圖丙所示的電流I隨電阻R變化的圖像。由圖像可以得出結(jié)論: 在電壓一定時,通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體的電阻成反比 。
(4)在實驗過程中,若將5Ω的電阻接入電路中,閉合開關(guān)調(diào)節(jié)滑片至適當(dāng)位置,滑動變阻器連入電路的阻值為R1,功率為P1,接著換成10Ω的電阻接入電路,閉合開關(guān)后,眼睛觀察 電壓表 (選填“電壓表”或“電流表”)并調(diào)節(jié)滑片直至適當(dāng)位置,此時滑動變阻器連入電路的阻值為R2,功率為P2,則R1:R2= 1:2 ,P1:P2= 2:1 。
(5)若不改變電路和更換實驗器材且電路安全的前提下,為了能夠完成上述的5個定值電阻得到如圖丙所示的數(shù)據(jù)完成實驗,則電源電壓的可調(diào)范圍應(yīng)控制在 2 V至 4.4 V之間。
【分析】(1)滑片向右滑動時,電流表示數(shù)變小,說明滑動變阻器連入電路的電阻變大,從而確定滑動變阻器接入的接線柱;
(2)電流表無示數(shù),說明電路可能斷路;電壓表的指針有明顯的偏轉(zhuǎn),說明電壓表與電源連通,則與電壓表并聯(lián)的支路以外的電路是完好的,與電壓表并聯(lián)的支路斷路了;
(3)由電流I隨電阻R變化的圖像求出電阻兩端的電壓為一定值,據(jù)此分析得出結(jié)論;
(4)探究“電流與電阻的關(guān)系”要控制電阻的電壓不變,根據(jù)歐姆定律和串聯(lián)電路的特點求出兩次滑動變阻器接入電路的電阻之比;根據(jù)P=UI求出電功率之比;
(5)探究電流與電阻的關(guān)系,應(yīng)保持電阻兩端的電壓不變;由歐姆定律可知,定值電阻兩端的電壓;由串聯(lián)電路的特點可知,當(dāng)滑動變阻器接入電路的電阻為零時,此時電源電壓為最小,當(dāng)電阻最大為25Ω且變阻器接入最大阻值時,電源電壓為最大,由分壓原理求出電源電壓最大值。
【解答】解:(1)滑動變阻器需要串聯(lián),向右移動滑片時,電路中的電流變小,即向右移動時,接入滑動變阻器的阻值變大,故左側(cè)的下端接入電路,故用一根導(dǎo)線將滑動變阻器的下端與電阻的右端的接線柱相連,如下圖所示:
(2)發(fā)現(xiàn)電流表的指針無偏轉(zhuǎn),說明電路中存在斷路,電壓表的指針有明顯的偏轉(zhuǎn),說明電壓表與電源連通,則與電壓表并聯(lián)的支路以外的電路是完好的,與電壓表并聯(lián)的定值電阻R斷路了;
(3)分析圖丙所示的電流I隨電阻R變化的圖像,電流與電阻之積U=IR=0.4A×5Ω=0.2A×10Ω=0.1A×20Ω=2V,
故可得出結(jié)論:在電壓一定時,通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體的電阻成反比;
(4)在探究電流與電阻的關(guān)系的實驗時,應(yīng)控制導(dǎo)體兩端電壓U一定,則前后兩次電路中的電流之比:
===,
又因為電源電壓一定,根據(jù)串聯(lián)電路電壓規(guī)律,在導(dǎo)體兩端電壓U一定時,滑動變阻器兩端電壓U′也一定,則:
,
則5Ω的電阻接入電路時滑動變阻器連入電路的阻值R1的電功率P1與10Ω的電阻接入電路時滑動變阻器連入電路的阻值R1的電功率P2之比:
。
(5)探究電流與電阻的關(guān)系,應(yīng)保持電阻兩端的電壓不變;由歐姆定律可知,定值電阻兩端的電壓為:UR=IR=0.4A×5Ω=2V,
由串聯(lián)電路的特點可知,當(dāng)滑動變阻器接入電路的電阻為零時,此時電源電壓為最?。篣min=UR=2V,
當(dāng)電阻最大為25Ω且變阻器接入最大阻值時,電源電壓為最大,由分壓原理可得:,
所以電源電壓最大值:UE===4.4V,因此選取電源電壓為2~4.4V。
故答案為:(1)見上圖;(2)斷路;(3)在電壓一定時,通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體的電阻成反比;(4)1:2;2:1;(5)2;4.4。
【點評】本題是“探究電流與電阻的關(guān)系”的實驗,考查電路連接、電故故障分析、控制變量法的應(yīng)用、歐姆定律的運用和分析數(shù)據(jù)歸納結(jié)論的能力,屬于中等難度的題目。
22.(7分)小明利用“伏安法”測量未知電阻Rx的阻值,電源電壓約為3V,Rx的阻值約為10Ω。
(1)閉合開關(guān)移動變阻器的滑片P至某一位置,此時電壓表示數(shù)為2.7V,電流表示數(shù)如圖乙,則未知電阻Rx= 9 Ω;
(2)若將待測電阻換成小燈泡,小明畫出通過小燈泡的電流與燈泡兩端電壓的變化如圖丁所示。分析圖像可知,當(dāng)小燈泡兩端的電壓增大時,燈絲的電阻會 增大 (選填“增大”、“不變”或“減小”),進一步分析其中原因是 燈絲的電阻隨溫度的升高而增大 ;小明在實驗過程中還發(fā)現(xiàn):閉合開關(guān)瞬間燈泡亮度較大,緊接著變暗一點后,亮度才穩(wěn)定下來。請從實際功率的角度解釋造成這種現(xiàn)象的原因: 燈絲電阻受溫度的影響 。
(3)小華認(rèn)為:不用電流表,只用電壓表和阻值為400Ω的定值電阻R0,由圖丙同樣可以測得未知電阻Rx的阻值。小華設(shè)計方案如下:
a、閉合S1、斷開S2,讀出電壓表示數(shù)為U1;
b、閉合S1、S2,讀出電壓表示數(shù)為U2;
c、電阻Rx的表達式為Rx= ?R0 (用測量值U1、U2及R0來表示);
(4)利用上述提供的實驗器材,你認(rèn)為小華設(shè)計方案 不能 (選填“能”或“不能”)準(zhǔn)確測得電阻Rx的阻值,你判斷的理由是 R0太大,測得電阻Rx兩端的電壓值小于電壓表的分度值,無法準(zhǔn)確讀取電壓值 。
【分析】(1)根據(jù)圖甲確定電流表量程,由圖乙確定分度值讀數(shù),利用R=求出未知電阻Rx的阻值;
(2)分析圖像,根據(jù)燈泡兩端電壓變化和通過燈泡的電流變化結(jié)合歐姆定律得出燈絲電阻的變化;燈絲的電阻隨溫度的升高而增大;根據(jù)燈絲電阻受溫度的影響進行分析;
(3)根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律求出R0兩端的電壓,由歐姆定律求出通過R0的電流;根據(jù)串聯(lián)電路電流的規(guī)律求出電阻Rx的表達式;
(4)由已知條件可知,定值電阻R0的阻值約為400Ω,因為電源電壓為3V,求出I;由歐姆定律求出Rx分的電壓,與電壓表的分度值比較回答。
【解答】解:(1)由圖甲可知,電流表選用小量程;閉合開關(guān)移動變阻器的滑片P至某一位置,此時電壓表示數(shù)為2.7V,電流表示數(shù)如圖乙,電流表分度值0.02A,其示數(shù)為0.3A,則未知電阻Rx===9Ω;
(2)由圖丁可知,當(dāng)燈泡兩端電壓增大,通過燈泡的電流也增大,且電壓的變化量大于電流的變化量,根據(jù)R=可知,燈絲的電阻增大;
由于燈泡兩端的電壓增大,通過燈泡的電流也增大,根據(jù)P=UI可知,燈泡的功率變大,溫度升高,燈絲的電阻隨溫度的升高而增大;
電路剛閉合時,燈絲溫度較低電阻較小,電路中電流較大,小燈泡亮度較大,隨著小燈泡溫度升高電阻變大,電流就變小,小燈泡亮度變暗,故造成這種現(xiàn)象的原因燈絲電阻受溫度的影響;
(3)a、閉合S1、斷開S2,讀出電壓表示數(shù)為U1;
b、閉合S1、S2,讀出電壓表示數(shù)為U2;
c、在步驟a中,R0與Rx串聯(lián),電壓表測量Rx兩端的電壓為U1;
在步驟c中,電路為只有Rx的電路,此時電壓表測量電源電壓為U2;
根據(jù)串聯(lián)電路電壓規(guī)律,R0兩端的電壓為U2﹣U1,通過R0的電流I0=;
因為串聯(lián)電路電流處處相等I'=I0=,則電阻Rx的表達式為:
Rx===?R0;
(4)由已知條件可知,定值電阻R0的阻值約為400Ω,Rx的阻值約為10Ω,因為電源電壓為3V,根據(jù)歐姆定律:
I===,
Rx分的電壓約為:
U''=IRx=×10Ω=0.073V,而電壓表選用小量程,分度值0.1V,故測得電阻Rx兩端的電壓值小于電壓表的分度值,無法準(zhǔn)確讀取電壓值,不能準(zhǔn)確測得電阻Rx的阻值。
故答案為:(1)9;(2)增大;燈絲的電阻隨溫度的升高而增大;燈絲電阻受溫度的影響;(3)?R0;(4)不能;R0太大,測得電阻Rx兩端的電壓值小于電壓表的分度值,無法準(zhǔn)確讀取電壓值。
【點評】本題用“伏安法”測電阻的阻值實驗,考查了電流表讀數(shù)、電阻的計算、圖像分析、影響電阻大小因素及設(shè)計實驗方案測電阻的能力。
23.(7分)如圖所示是“探究電流熱效應(yīng)的因素”的實驗裝置。
(1)在A、B兩瓶中裝入質(zhì)量和初溫均相同的液體,瓶中液體通常會選擇“煤油”而不選擇“水”,理由是 煤油的比熱容比水的比熱容小,相同質(zhì)量的煤油和水比較,吸收相同的熱量,煤油溫度升高的多,用煤油做實驗效果更明顯 ;
(2)R1、R2采用如圖所示連接方式的目的是控制 電流 和通電時間相等,下列實驗中用到的研究方法與此相同的有 D ;
A.研究聲音的產(chǎn)生時,在鼓面上放些綠豆
B.研究重力勢能與質(zhì)量的關(guān)系時,看木樁下陷深度
C.認(rèn)識電流時,通常用水流類比電流
D.研究電流與電阻的關(guān)系時,保持電阻兩端電壓不變
(3)閉合開關(guān),一段時間后B瓶中溫度計示數(shù)較高,說明通電導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與 電阻 有關(guān);
(4)如果想用該裝置來探究水和煤油的吸熱能力,則需要做兩處調(diào)整:① 在A、B兩瓶中分別裝入質(zhì)量和初溫均相同的水和煤油 ,② 在A、B兩瓶中放入阻值相同的電阻絲 。
【分析】(1)從煤油與水的比熱容大小關(guān)系分析實驗中用煤油而不用水的原因;
(2)電阻絲產(chǎn)生的熱量不易直接觀察,可給等質(zhì)量的氣體加熱,氣體吸熱越多,氣體膨脹程度越大,U形管內(nèi)的液面高度差越大,采用了轉(zhuǎn)換法;
【解答】解:(1)煤油的比熱容比水的比熱容小,相同質(zhì)量的煤油和水比較,吸收相同的熱量,煤油溫度升高的多,用煤油做實驗效果更明顯,便于觀察;
(2)R1、R2采用如圖所示連接方式為串聯(lián),的目的是控制通過兩電阻的電流和通電時間相等,所用的研究方法為控制變量法。
A、研究聲音的產(chǎn)生時,在鼓面上放些綠豆,所用的研究方法為轉(zhuǎn)換法;
B、研究重力勢能與質(zhì)量的關(guān)系時,看木樁下陷深度,所用的研究方法為轉(zhuǎn)換法;
C、認(rèn)識電流時,通常用水流類比電流,所用的研究方法為類比法;
D、研究電流與電阻的關(guān)系時,保持電阻兩端電壓不變,所用的研究方法為控制變量法。
故選D;
(3)從圖中可知,R2>R1,閉合開關(guān),通過兩電阻的電流相同,一段時間后B瓶中溫度計示數(shù)較高,說明通電導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電阻有關(guān);
(4)如果想用該裝置來探究水和煤油的吸熱能力,需要讓相同質(zhì)量的水和煤油吸收相同的熱量,需要做兩處調(diào)整:①在A、B兩瓶中分別裝入質(zhì)量和初溫均相同的水和煤油;②在A、B兩瓶中放入阻值相同的電阻絲。
故答案為:(1)煤油的比熱容比水的比熱容小,相同質(zhì)量的煤油和水比較,吸收相同的熱量,煤油溫度升高的多,用煤油做實驗效果更明顯;(2)電流;D;(3)電阻;(4)①在A、B兩瓶中分別裝入質(zhì)量和初溫均相同的水和煤油;②在A、B兩瓶中放入阻值相同的電阻絲。
【點評】本題考查“探究電流熱效應(yīng)的因素”的實驗和探究水和煤油的吸熱能力兩個實驗,考查控制變量法和轉(zhuǎn)換法的應(yīng)用,有較強的綜合性。
四、計算題(本題共2小題,22題6分,23題9分,共15分.要有必要的文字說明、表達式和重要的演算步驟,直接寫出結(jié)果的不能得分)
24.
【分析】(1)已知燈的額定電壓和額定功率,根據(jù)P=UI計算燈泡正常工作時的電流;
(2)由電路圖可知,當(dāng)S1閉合、S2接b時,燈泡與滑動變阻器串聯(lián),燈泡正常發(fā)光,根據(jù)串聯(lián)電路的電壓規(guī)律求得滑動變阻器兩端的電壓,根據(jù)歐姆定律求得滑動變阻器接入電路的阻值;
(3)當(dāng)S1閉合、S2接a時,定值電阻R0與滑動變阻器串聯(lián),電壓表測量滑動變阻器兩端的電壓。根據(jù)P=可知,當(dāng)R0兩端的電壓最小,即滑動變阻器兩端的電壓最大時,R0消耗的電功率最小,根據(jù)電壓表所選量程可知滑動變阻器兩端的最大電壓,根據(jù)串聯(lián)電路的電壓規(guī)律求得R0兩端的最小電壓,根據(jù)P=求得R0的最小電功率。
【解答】解:(1)燈泡正常工作時的電流為:IL===0.4A;
(2)由電路圖可知,當(dāng)S1閉合、S2接b時,燈泡與滑動變阻器串聯(lián),燈泡正常發(fā)光,
此時滑動變阻器兩端的電壓為:UR=U﹣UL=5V﹣3V=2V,
通過滑動變阻器的電流為:IR=IL=0.4A,
滑動變阻器接入電路的阻值為:R===5Ω;
(3)當(dāng)S1閉合、S2接a時,定值電阻R0與滑動變阻器串聯(lián),電壓表測量滑動變阻器兩端的電壓。
根據(jù)P=可知,當(dāng)R0兩端的電壓最小,即滑動變阻器兩端的電壓最大時,R0消耗的電功率最小,
電壓表量程為0~3V,則滑動變阻器兩端的最大電壓為UR大=3V,
R0兩端的最小電壓為:U0?。経﹣UR大=5V﹣3V=2V,
根據(jù)串聯(lián)分壓原理可得,此時變阻器接入電路的阻值為:R大==×5Ω=7.5Ω<20Ω,
則R0的最小電功率為:P0?。剑剑?.8W。
答:(1)燈泡正常工作時的電流是0.4A;
(2)當(dāng)S1閉合、S2接b,燈泡正常發(fā)光時,滑動變阻器接入電路的阻值是5Ω
(3)當(dāng)S1閉合、S2接a時,R0的最小電功率是0.8W。
【點評】本題考查歐姆定律和電功率公式的應(yīng)用,正確分析開關(guān)不同狀態(tài)下的電路連接方式是關(guān)鍵。
25.
【分析】(1)由電路圖可知,閉合開關(guān)S、斷開S1時,電路為R1的簡單電路,根據(jù)P=UI=U2/R可知油汀功率較小,處于低溫?fù)?,根?jù)P=UI通過R1的電流;
(2)由電路圖可知,閉合開關(guān)S、S1時,R1與R2并聯(lián),油汀功率較大,處于高溫?fù)?,高溫?fù)鹾偷蜏負(fù)醯牟钪导礊镽2的電功率,根據(jù)P=UI=可求出電熱絲R2的電阻;
(3)3000r/(kW?h)表示電路中每消耗1kW?h的電能,電能表轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)過3000r,據(jù)此得出30min內(nèi)油汀消耗的電能;消耗的總電能減去R1消耗的電能即為R2消耗的電能,利用P=求出R2工作的時間,即為開關(guān)S1閉合的時間。
【解答】解:(1)閉合開關(guān)S,電路為R1的簡單電路,此時電路的總電阻最大,由P=UI=可知,電路的總功率最小,油汀處于低溫?fù)酰?br>通過R1的電流:I1===4A;
(2)閉合開關(guān)S、S1時,R1和R2并聯(lián),電路的總電阻最小,由P=UI=可知,電路的總功率最大,油汀處于高溫?fù)酰?br>因并聯(lián)電路中各支路獨立工作、互不影響,
所以,電熱絲R2的電功率:P2=P高﹣P低=2090W﹣880W=1210W,
因并聯(lián)電路中各支路兩端的電壓相等,
所以,電熱絲R2的電阻:R2===40Ω;
(3)3000r/(kW?h)表示電路中每消耗1kW?h的電能,電能表轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)過3000r,電能表轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動2046r油汀消耗的電能為:
W=kW?h=0.682kW?h,
閉合開關(guān)S電路為R1的簡單電路,閉合開關(guān)S、S1時R1和R2并聯(lián),則30min內(nèi)電熱絲R1一直工作,
電熱絲R1消耗的電能:W1=P低t=880×10﹣3kW×h=0.44kW?h,
30min內(nèi)電熱絲R2消耗的電能:W2=W﹣W1=0.682kW?h﹣0.44kW?h=0.242kW?h,
則30min內(nèi)開關(guān)S1閉合的時間:t′===0.2h。
答:(1)通過R1的電流為4A;
(2)電熱絲R2的電阻為40Ω;
(3)30min內(nèi)開關(guān)S1閉合的時間為0.2h。
【點評】本題考查了電功率公式和電功公式的應(yīng)用,關(guān)鍵是分清油汀處于不同擋位時電路的連接方式。

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