
考向一:電流與電壓和電阻的關(guān)系
1. (2024江蘇無錫市)用如圖所示的電路探究通過導(dǎo)體的電流與電阻的關(guān)系。器材有:干電池2節(jié)(每節(jié)1.5V,串聯(lián)使用),開關(guān)、滑動變阻器(20Ω 2A)、電壓表、電流表各一個,阻值為5Ω、10Ω、15Ω、20Ω的定值電阻各一個,導(dǎo)線若干,連接好電路,設(shè)定加在電阻兩端的電壓為1.2V進(jìn)行探究,發(fā)現(xiàn)在獲得兩組數(shù)據(jù)后無法再進(jìn)行實驗,為了繼續(xù)使用前面兩組數(shù)據(jù),利用現(xiàn)有器材完成探究,下列方案中可行的是( )
①用1節(jié)干電池作為電源
②將設(shè)定加在電阻兩端的電壓調(diào)整為2V
③將5Ω的電阻串聯(lián)在開關(guān)和滑動變阻器之間
④將10Ω的電阻串聯(lián)在開關(guān)和滑動變阻器之間
A. 只有①②B. 只有①④C. 只有③④D. 只有①③④
【答案】B
【解析】由圖得,定值電阻R與變阻器串聯(lián),電壓表測量定值電阻R的電壓,電流表測量電路電流。電源電壓由2節(jié)干電池組成,定值電阻的電壓為1.2V,變阻器的電壓為
由串聯(lián)電路電流特點與歐姆定律得
當(dāng)變阻器接入電路中電阻最大為20Ω時,定值電阻接入電阻最大為
則15Ω、20Ω的定值電阻無法完成實驗。
①若用1節(jié)干電池作為電源,則變阻器的電壓為
由串聯(lián)電路電流特點與歐姆定律得
當(dāng)定值電阻接入電路中電阻最大為20Ω時,變阻器需要接入電路中電阻為
故改用1節(jié)干電池作為電源可以完成實驗,故①符合題意;
②為了繼續(xù)使用前面兩組數(shù)據(jù),實驗中要控制定值電阻的電壓不變,則不能將設(shè)定加在電阻兩端的電壓調(diào)整為2V,故②不符合題意;
③④當(dāng)定值電阻接入電路中電阻最大為20Ω時,變阻器接入電阻最大為
則應(yīng)在電路中串聯(lián)一個電阻,電阻的阻值最小為
故③不符合題意,④符合題意,故ACD不符合題意,B符合題意。故選B。
2. (2024湖南長沙)如圖是科技小組設(shè)計的湘江水位監(jiān)測器的原理圖。電源電壓不變,紅燈工作時的電阻為R1,黃燈工作時的電阻為R2,閉合開關(guān)S后,當(dāng)水位超過防洪預(yù)警線時,浮筒上升帶動銅片將CD接通,電壓表示數(shù)為U1;當(dāng)水位低于干旱預(yù)警線時,浮筒下降帶動銅片將EF接通,電壓表示數(shù)為U2,U1>U2。則下列說法正確的是( )
A. R1>R2B. 水位超過防洪預(yù)警線時,紅燈亮
C. R1<R2D. 水位低于干旱預(yù)警線時,紅燈亮
【答案】BC
【解析】BD.如圖,閉合開關(guān)S后,當(dāng)水位超過防洪預(yù)警線時,浮筒上升帶動銅片將CD接通,此時紅燈與R1串聯(lián),紅燈亮;當(dāng)水位低于干旱預(yù)警線時,浮筒下降帶動銅片將EF接通,此時黃燈與R1串聯(lián),黃燈亮;故B正確,D錯誤;
AC.如圖,電壓表測量R0兩端的電壓,電源電壓不變,由串聯(lián)電路中電壓的規(guī)律知
U=U紅+U1=U黃+U2
又因為U1>U2,所以U紅<U黃,由串聯(lián)分壓原理可知,R1<R2。故A錯誤,C正確。
故選BC。
3. (2024蘇州)在圖中完成探究電流與電壓關(guān)系的電路連接,使滑動變阻器接入電路的阻值最大。
【答案】如圖所示
【解析】探究電流與電壓關(guān)系電路中,電源與定值電阻、電流表、開關(guān)以及滑動變阻器是串聯(lián)關(guān)系,為使滑動變阻器接入電路的阻值最大,滑片在最右端,下接線柱應(yīng)接在左端,故用導(dǎo)線連接滑動變阻器的左下接線柱與電源的負(fù)極;電壓表測量定值電阻兩端的電壓,應(yīng)并聯(lián)在定值電阻的兩端,因為電源有兩節(jié)干電池,電源電壓為3V,故電壓表接0~3V的量程,即用導(dǎo)線連接電壓表的“3”接線柱與定值電阻的右接線柱。
4. (2024河南)小華用如圖所示的電路探究電流與電壓、電阻的關(guān)系。電源電壓恒為4.5V,滑動變阻器最大阻值為20Ω。
(1)她先用阻值為10Ω定值電阻探究電流與電壓的關(guān)系。
①圖1是根據(jù)設(shè)計的電路圖連接的實物電路,請在虛線框中畫出該電路圖。______
②閉合開關(guān)前,應(yīng)將滑動變阻器的滑片移到最右端,否則,閉合開關(guān)時______(填“電流表”或“電壓表”)指針的偏轉(zhuǎn)可能超出所用量程。
③閉合開關(guān),移動滑片,記錄了如下數(shù)據(jù)。第5次的電壓表和電流表的示數(shù)如圖2、3所示,請將示數(shù)填入表中。
④請在圖4中描出表中各組數(shù)據(jù)對應(yīng)的點,并根據(jù)描出的點畫出圖像。______
⑤分析表中數(shù)據(jù)或圖像的特點,可得出:電阻一定時,電流與電壓成正比。得出此結(jié)論的理由是______。
(2)接下來,她用原電路探究電壓一定時,電流與電阻關(guān)系。先調(diào)節(jié)滑片,使電壓表示數(shù)為2V,記錄電流表示數(shù);然后斷開開關(guān),將10Ω電阻依次換成5Ω、15Ω電阻,閉合開關(guān),移動滑片,使電壓表示數(shù)仍為2V,記錄電流表示數(shù)。當(dāng)換成20Ω電阻后,發(fā)現(xiàn)電壓表示數(shù)始終不能為2V,為了完成實驗,下列方案可行的是______(填字母代號)。
A.換用電壓為6V的電源
B.把電壓表改接為0~15V量程
C.在開關(guān)與滑動變阻器之間串聯(lián)一個10Ω的電阻
【答案】 (1) ①. ②. 電壓表 ③. 2.8 0.28 ④. ⑤. I?U圖像為一條過原點的直線 (2)C
【解析】(1)根據(jù)實物電路連接電路圖如下:
電源電壓恒為4.5V,定值電阻10Ω,電流最大值
故不可能是電流表超量程,電壓表測定值電阻兩端電壓,當(dāng)滑動變阻器阻值為零時,等于電源電壓4.5V,故當(dāng)滑動變阻器阻值太小是電壓表會超量程。
電壓表量程,分度值0.1V,讀數(shù)由圖可知2.8V。
電流表量程,分度值0.02A,讀數(shù)由圖可知0.28A。
依據(jù)表格數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)點,再連接各點可得
由I?U圖像為一條過原點的直線可知電阻一定時,電流與電壓成正比。
(2)A.根據(jù)串聯(lián)電路的分壓原理可知,將定值電阻由15Ω改接成20Ω的電阻,電阻增大,其分得的電壓增大,為了保持定值電阻兩端電壓不變,應(yīng)將電源電壓調(diào)小,故A不符合題意;
B.此實驗需始終保持定值電阻兩端電壓為2V,無需更換電壓表量程,更換電壓表量程沒有任何效果,故B不符合題意;
C.定值電阻兩端的電壓始終保持Uv=2V,根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律,變阻器分得的電壓
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(dāng)接入20Ω電阻時,變阻器連入電路中的電阻為
因此應(yīng)換用最大阻值更大的滑動變阻器,故C符合題意。
故選C。
5. (2024天津)在“探究電阻一定時電流與電壓關(guān)系”的實驗中:
(1)請用筆畫線代替導(dǎo)線將圖中的電路連接完整;_________
(2)在某次實驗時兩電表的示數(shù)如圖所示,電壓表的示數(shù)為_________V,電流表的示數(shù)為_________A;
(3)根據(jù)兩個小組的實驗數(shù)據(jù),畫出了定值電阻與的電流與電壓關(guān)系圖像,如圖所示。由圖像可知______(選填“大于”“小于”或“等于”)。
【答案】 (1) (2)2.6 0.26 (3)小于
【解析】(1將定值電阻與滑動變阻器串聯(lián),滑動變阻器接一個上接線柱和一個下接線柱接入電路,如下圖所示:
(2)電壓表的示數(shù)如圖所示,電壓表選用小量程,分度值為0.1 V,電壓為2.6V。電流表的示數(shù)如圖所示,電流表選用小量程,分度值為0.02A,電流為0.26A。
(3)當(dāng)電壓相同時,R1中電流大于R2中電路,據(jù)歐姆定律
得R1小于R2。
考向二:歐姆定律
1. (2024四川南充)如圖,開關(guān)S閉合后,電流表的示數(shù)分別為I1、I2,電壓表的示數(shù)分別為U1、U2、U3,L1的電阻小于L2的電阻,則下列關(guān)系中正確的是( )
A. B. C. D.
【答案】AC
【解析】由圖可知,L1和L2串聯(lián),A1、A2測量串聯(lián)電路電流,V1測量L1兩端電壓,V2測量L2兩端電壓,V3測量電源電壓。
A.根據(jù)串聯(lián)電路電流規(guī)律可知,串聯(lián)電路中電流處處相等,即,故A正確;
B.L1的電阻小于L2的電阻,V1測量L1兩端電壓,V2測量L2兩端電壓,根據(jù)可知,L1兩端的電壓小于L2兩端的電壓,即,故B錯誤;
CD.V1測量L1兩端電壓,V2測量L2兩端電壓,V3測量電源電壓,根據(jù)串聯(lián)電路電壓規(guī)律可知
故C正確,D錯誤;故選AC。
2. (2024山東臨沂)如圖所示電路的電源電壓為9V,電流表使用0~0.6A量程,電壓表使用0~3V量程,阻值為10Ω的定值電阻允許通過的最大電流為0.5A。為保證電路中各元件安全工作,滑動變阻器的最大阻值應(yīng)大于( )
A. 20ΩB. 10ΩC. 8ΩD. 5Ω
【答案】A
【解析】如圖所示,電路中定值電阻和滑動變阻器串聯(lián),電壓表測定值電阻兩端的電壓;阻值為10Ω的定值電阻允許通過的最大電流為0.5A,此時定值電阻兩端的電壓為
超過電壓表的量程,可能會損壞電壓表;為保證電路中各元件安全工作,所以當(dāng)電壓表示數(shù)為3V時,電路中的電流最大,滑動變阻器的阻值最小,此時電路的電流為
滑動變阻器的兩端電壓為
滑動變阻器阻值為
滑動變阻器的最大阻值應(yīng)大于20Ω。故A符合題意,BCD不符合題意。
故選A。
3. (2024山東濱州)如圖所示,電源電壓為3V,閉合開關(guān)后,電流表的示數(shù)為0.6A,電流表的示數(shù)為0.2A,則通過燈泡的電流為______A,燈泡的阻值為______Ω。
【答案】 0.4 15
【解析】分析電路可知,、并聯(lián),電流表測干路電流,電流表測電流。根據(jù)并聯(lián)電流規(guī)律可知通過燈泡的電流為
并聯(lián)電路中各支路電壓均等于電源電壓,則燈泡的阻值為
4. (2024黑龍江龍東)如圖為燈泡L和定值電阻R的I-U圖像,若將L和R并聯(lián)在電源電壓為3V的電路中,干路電流為__________A;若將其串聯(lián)在電源電壓為4V的電路中,L和R的阻值之比為_________。
【答案】 0.9 1:3
【解析】將L和R并聯(lián)在電源電壓為6V的電路中,由并聯(lián)電路中各支路電壓等于電源電壓可知,L和R兩端電壓都為6V,并聯(lián)電路中,干路電流等于各支路電流之和,由圖可得
將其串聯(lián)在電源電壓為4V的電路中,由串聯(lián)電路中各用電器電壓之和等于電源電壓,串聯(lián)電路中處處電流相等,由圖可得,L電壓為1V,電流為0.2A,R電壓為3V,電流為0.2A,則L與R的阻值之比
5. (2024四川南充)如圖所示電路,若甲、乙兩表為圖中電流表,閉合開關(guān),斷開開關(guān),兩表指針位置相同,則______;若甲、乙兩表為圖中電壓表,閉合開關(guān)、,則兩表示數(shù)之比是______(電表每次測量均未超過量程)。
【答案】
【解析】若甲、乙兩表為圖中電流表,閉合開關(guān),斷開開關(guān),R1和R2并聯(lián),甲測量通過R1的電流,乙測量干路電流,兩表指針位置相同,則乙的示數(shù)大于甲的示數(shù),故
根據(jù)并聯(lián)分流知識可知
根據(jù)可知,在電壓相同時,電流和電阻成反比,故
若甲、乙兩表為圖中電壓表,閉合開關(guān)、,R1和R2串聯(lián),甲測量電源電壓,乙測量R1兩端的電壓,根據(jù)可知,在電流相同時,電阻兩端的電壓和電阻的阻值成正比,即
考向三:歐姆定律在串、并聯(lián)電路中的應(yīng)用
1. (2024天津)如圖所示的電路中電源電壓不變,a、b為同種電表(電流表或電壓表)。閉合S1和S2,a、b兩表示數(shù)分別為3和1(單位為A或V);將a、b換為另一種電表,閉合S1、斷開S2,a表示數(shù)為0.4(單位為A或V)。則( )
A. R1的電阻為5ΩB. R2的電阻為7.5Ω
C. 前一種情況中a表的示數(shù)為3VD. 后一種情況中b表的示數(shù)為1.2A
【答案】BC
【解析】C.當(dāng)a、b同為電流表時,閉合S1和S2,電路被短路,不符合題意;當(dāng)a、b同為電壓表時,閉合S1和S2,電壓表a測量R1和R2總電壓為3V,電路的總電壓為3V,故C正確;
B.電壓表b測量R2的電壓為1V,R1兩端的電壓為
U1=3V-1V=2V
將a、b換為另一種電流表,閉合S1、斷開S2,兩電阻并聯(lián),電流表b測量干路的總電流,電流表a測量流過的R2電流為0.4A,則電阻R2的阻值為
故B正確;
A.當(dāng)a、b同為電壓表時,閉合S1和S2,兩電阻串聯(lián),電流為
R1的電阻為
故A錯誤;
D.后一種情況中,電流表a測量流過的R2電流為0.4A,流過R1電流為
電流表b測電路總電流,的示數(shù)為
I總=I1+I2=02A+0.4A=0.6A
故D錯誤。故選BC。
2. (2024江蘇揚州)如圖所示,電源電壓恒為6V,敏感元件T的電阻隨電流的增大而減小。電壓表示數(shù)為2V時,電流表示數(shù)為0.2A,當(dāng)電壓表示數(shù)為2.4V時,電流表示數(shù)可能是( )
A. 小于0.18AB. 等于0.18A
C. 大于0.18A,小于0.2AD. 大于0.2A,小于0.24A
【答案】A
【解析】由電路圖可知,敏感元件T與滑動變阻器串聯(lián),電壓表測滑動變阻器兩端的電壓,電流表測電路中電流。電壓表示數(shù)為2V時,電流表示數(shù)為0.2A,由歐姆定律可知
當(dāng)電壓表示數(shù)為2.4V時,由串聯(lián)電路電壓特點可知,敏感元件T兩端的電壓
若敏感元件T的電阻不隨溫度的變化而變化,則
由于當(dāng)電壓表示數(shù)為2.4V時,電路中電流減小了,因此T的阻值增大,由可知,此時的電流小于0.18A。故A符合題意,BCD不符合題意。
故選A。
3. (2024山東臨沂)閉合如圖甲所示電路的開關(guān),將滑動變阻器的滑片由最右端移到最左端的過程中,電壓表與電流表的示數(shù)變化的圖象如圖乙所示。則定值電阻的阻值為________Ω,電源電壓為________V.
【答案】 3 1.5
【解析】由圖知,兩電阻串聯(lián),電壓表 測量滑動變阻器R兩端的電壓,電流表測量電路的電流;滑動變阻器的滑片由最右端移到最左端的過程中,滑動變阻器連入電路的阻值從最大變?yōu)?,從而使電路中的總電阻變小,電路中的電流變大,根據(jù)串聯(lián)分壓可知,R兩端的電壓變小直至0。由圖像可知:當(dāng)電路中的電流為0.1A時,電壓表的示數(shù)為1.2V,電源電壓為
…….①
當(dāng)電路中的電流為0.5A時,電壓表的示數(shù)為0,電源電壓為
…….②
聯(lián)結(jié)①②,解得
4. (2024重慶B)將阻值為10Ω的電阻與另一電阻接入電源電壓恒定的電路,如圖所示。閉合開關(guān)S,電流表的示數(shù)為0.45A,電流表的示數(shù)為0.3A。求:
(1)通過的電流;
(2)電源電壓。
【答案】(1)0.15A; (2)3V
【解析】(1)如圖所示,電阻R1和R2并聯(lián),電流表A1測干路電流,電流表A2測R1的電流通過R2的電流,通過R2的電流為
(2)電源電壓等于R1兩端電壓
答:(1)通過R2的電流為0.15A;
(2)電源電壓為3V。
5. (2024江西)如圖所示,電源兩端電壓為24V,電阻R為20Ω。
(1)只閉合開關(guān)S,求通過電阻R的電流;
(2)同時閉合開關(guān)S、,若通過干路的電流為1.6A,求通過電阻的電流和電阻的阻值。
【答案】(1)1.2A;(2)0.4A,60Ω
【解析】(1)只閉合開關(guān)S,只有電阻R接入電路中,根據(jù)歐姆定律可知,通過電阻R的電流為
(2)同時閉合開關(guān)S、,電阻R和R2并聯(lián)接入電路中,根據(jù)并聯(lián)電路電流規(guī)律可知,通過電阻的電流為
電阻的阻值為
答:(1)只閉合開關(guān)S,通過電阻R的電流為1.2A;
(2)同時閉合開關(guān)S、,若通過干路的電流為1.6A,通過電阻的電流為0.4A和電阻的阻值為60Ω。
能力拓展
考向四:與歐姆定律有關(guān)的創(chuàng)新類綜合問題
1.(2024四川遂寧) 噪聲污染是當(dāng)代社會四大污染之一,若青少年長期處于噪聲環(huán)境中會影響身心健康。為了監(jiān)測噪聲的強弱,同學(xué)們找來定值電阻、聲敏電阻R(阻值會隨聲音強弱發(fā)生變化)、電流表、學(xué)生電源等器材,設(shè)計了可用電流表的示數(shù)來反映噪聲強弱的裝置,其中R的阻值隨聲音強弱變化的關(guān)系如甲圖所示,該裝置電路如乙圖所示。在某次測試中,當(dāng)噪聲80dB時,電流表示數(shù)為0.4A;當(dāng)噪聲50dB時,電流表示數(shù)為0.2A。下列選項正確的是( )
A. 電路中的電流隨聲音強度增大而減小B. 阻值是15Ω
C. 電源電壓10VD. 當(dāng)電流表示數(shù)0.3A,噪聲強度為60dB
【答案】D
【解析】A.分析電路可知,和串聯(lián),電流表測電路電流。聲音強度增大時,阻值變小,則總電阻變小,根據(jù)可知電路中的電流變大,故A錯誤;
BC.當(dāng)噪聲80dB時,電流表示數(shù)為0.4A,此時阻值為,則電源電壓為
①
當(dāng)噪聲50dB時,電流表示數(shù)為0.2A,此時阻值為,則電源電壓為
②
聯(lián)立①②,解得,電源電壓,故BC錯誤;
D.當(dāng)電流表示數(shù)0.3A,總電阻為
則此時阻值為
由甲圖可知,此時噪聲強度為60dB,故D正確。
故選D。
2. (2024黑龍江綏化)如圖所示電路,電源電壓恒定,定值電阻,,電流表量程0~3A,電壓表量程0~15V,滑動變阻器R標(biāo)有“2A”字樣。在電路安全的條件下,閉合開關(guān)S,將開關(guān)接觸點1,滑動變阻器的滑片調(diào)到最左端時,電流表的示數(shù)是0.8A,移動滑片過程中電路中的最小電流是,此時兩端電壓是;再將開關(guān)接觸點2,移動滑片過程中電路中的最大電流是。下列選項正確的是( )
A. 電源電壓
B. 電壓
C. 電流
D. 開關(guān)接觸點1時,滑動變阻器R阻值范圍是
【答案】BCD
【解析】A.閉合開關(guān)S,將開關(guān)接觸點1時,變阻器和串聯(lián),電壓表測變阻器電壓,電流表測電路電流?;瑒幼冏杵鞯幕{(diào)到最左端時,電路中只有,則電源電壓為
故A錯誤;
BD.電壓表量程為0~15V,根據(jù)串聯(lián)分壓原理,當(dāng)電壓表示數(shù)最大為15V時,變阻器阻值最大,電流最小,則此時兩端電壓為
則最小電流為
則滑動變阻器R的最大阻值為
電流最大為0.8A,而電流表量程為0~3A,所以滑動變阻器R的阻值范圍是;故BD正確;
C.再將開關(guān)接觸點2,變阻器和串聯(lián),電壓表測變阻器電壓,電流表測電路電流。當(dāng)變阻器阻值為0時,電路中電流最大為
則電路中的最小電流與最大電流之比為
故C正確。
故選BCD。
實驗次數(shù)
1
2
3
4
5
電壓U/V
1.6
2.0
2.2
2.4
a.______
電流I/A
0.16
0.20
0.22
0.24
b.______
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