
1.“網(wǎng)絡(luò)式”復(fù)習(xí)法:即采用章、節(jié)、標題、要點四個層次對教材進行梳理;
2.提高“回頭率”:為了防止遺忘,就要采用提高“回頭率”的`方法,即看完一節(jié)、一章、一部分之后,再回頭掃視一遍,這樣知識得到了系統(tǒng)的鞏固,效果很好;
3.“空想法”:所謂空想法就是不看課本回想看過的內(nèi)容;或看課本的大綱填充細節(jié);
4.樹形圖:選出一本較有代表性的參考書,通讀全書后,理出該領(lǐng)域研究的主要線索。
5.梳理錯題法:把綜合復(fù)習(xí)階段做過的所有習(xí)題重新瀏覽一遍;
6.“齊頭并進”法:在復(fù)習(xí)過程中,由于要復(fù)習(xí)的學(xué)科多,所以必須合理安排時間。
第17章 歐姆定律(高頻考點精講)
考點01 電流與電壓和電阻的關(guān)系
【高頻考點精講】
一、探究電流與電壓關(guān)系
1、實驗電路圖:
2、控制不變的量:電阻。控制方法:使用同一個定值電阻進行實驗。
3、改變的量:定值電阻兩端的電壓。改變方法:(1)改變電池節(jié)數(shù);(2)調(diào)節(jié)滑動變阻器滑片。
4、滑動變阻器在實驗中的作用:(1)保護電路;(2)改變定值電阻兩端的電壓。
5、實驗結(jié)論:當(dāng)電阻一定時,通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體兩端的電壓成正比。
二、探究電流與電阻關(guān)系
1、實驗電路圖:
2、控制不變的量:電壓。控制方法:調(diào)節(jié)滑動變阻器滑片。
3、改變的量:電阻。改變方法:更換定值電阻。
4、滑動變阻器在實驗中的作用:(1)保護電路;(2)使定值電阻兩端的電壓保持不變。
5、實驗結(jié)論:當(dāng)電壓一定時,通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體的電阻成反比。
【熱點題型精練】
1.小紅用如圖所示的電路圖,探究通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體電阻關(guān)系(電源電壓恒定),移動滑動變阻器滑片時,應(yīng)特別觀察的是( )
A.變阻器滑片B.定值電阻RC.電流表示數(shù)D.電壓表示數(shù)
解:研究通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體電阻的關(guān)系,應(yīng)控制電阻兩端電壓不變,更換電阻后為保持電阻兩端電壓不變,應(yīng)移動滑動變阻器滑片,移動變阻器滑片時,眼睛應(yīng)注視電壓表示數(shù)。
答案:D。
2.小明在探究“電阻一定時,電流與電壓關(guān)系”的實驗中,連接了如圖所示的電路,正準備閉合開關(guān),旁邊的小蘭急忙攔住他,說接線錯了且只要改接一根導(dǎo)線就可以。請你幫助小明指出錯誤的接線以及正確的改法是( )
A.導(dǎo)線①錯了,應(yīng)將導(dǎo)線①左端改接在電壓表最右邊的接線柱
B.導(dǎo)線②錯了,應(yīng)將導(dǎo)線②上端改接在電流表中間的接線柱
C.導(dǎo)線③錯了,應(yīng)將導(dǎo)線③上端改接在電壓表最左邊的接線柱
D.導(dǎo)線④錯了,應(yīng)將導(dǎo)線④上端改接在滑動變阻器左上的接線柱
解:原電路中,電流表與電阻并聯(lián),電壓表串聯(lián)在電路中是錯誤的,電流表應(yīng)與電阻串聯(lián),電壓表與電阻并聯(lián),
故導(dǎo)線④錯了,應(yīng)將導(dǎo)線④上端改接在滑動變阻器左上的接線柱,如下所示,只有D正確。
答案:D。
3.在探究“導(dǎo)體電流與電阻關(guān)系”時,選擇了5Ω、10Ω、15Ω、20Ω四個電阻進行實驗,實驗電路圖如圖所示。下列說法正確的是( )
A.閉合開關(guān)前,滑動變阻器的滑片應(yīng)置于最左端
B.用10Ω電阻實驗,讀數(shù)時的滑片位置比5Ω電阻讀數(shù)時更靠左
C.實驗過程中移動滑片的作用是控制電阻兩端的電壓一定
D.實驗獲得多組數(shù)據(jù)是為了減小實驗誤差
解:A、閉合開關(guān)前,為保護電路,滑動變阻器的滑片P應(yīng)置于最大阻值處,由圖可知該實驗中P應(yīng)置于右端,故A錯誤;
B、探究電流與電阻的實驗中應(yīng)控制電壓不變,即應(yīng)保持電阻兩端的電壓不變,用10Ω電阻替換5Ω電阻時,由分壓原理可知,電壓表示數(shù)變大,要保持電阻兩端的電壓不變,根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律可知應(yīng)增大滑動變阻器分得的電壓,由分壓原理,應(yīng)增大滑動變阻器連入電路中的電阻,由圖可知,此時應(yīng)將滑片向右適當(dāng)調(diào)節(jié),即用10Ω電阻實驗,讀數(shù)時的滑片位置比5Ω電阻讀數(shù)時更靠右,故B錯誤;
C、在探究“導(dǎo)體電流與電阻關(guān)系”時,更換定值電阻時,要用滑動變阻器來保持電阻兩端電壓不變,故C正確;
D、探究電流跟電阻的關(guān)系時,要控制電壓不變,多次改變定值電阻的阻值,記錄電流值,目的是使實驗結(jié)論具有普遍性,故D錯誤。
答案:C。
4.小明在“探究電流跟電阻關(guān)系”的實驗中,已知電源電壓保持4.5V不變,滑動變阻器上標有“30Ω,1A”,有5Ω、10Ω、20Ω的定值電阻各一只,實驗前設(shè)置定值電阻兩端的預(yù)設(shè)值為1.5V,阻值為5Ω、10Ω的電阻完成實驗后,發(fā)現(xiàn)阻值20Ω電阻時實驗無法繼續(xù),為了不讓前兩組數(shù)據(jù)失效,并順利完成阻值20Ω電阻實驗數(shù)據(jù),下列可行的方案是( )
A.換一個電壓值較大的電源
B.增大定值電阻兩端的電壓預(yù)設(shè)值
C.將阻值為10Ω的電阻串聯(lián)在a、b之外的電路中
D.換一個最大阻值為35Ω的滑動變阻器
解:A、將10Ω的電阻改接成20Ω的電阻重復(fù)上述實驗時,根據(jù)串聯(lián)電路的分壓作用知U′?UVUV=R滑大R定,即U′?Ω20Ω,解得換用的電源電壓為:U′=3.75V,所以換一個電壓值較小的電源,故A錯誤;
B、將10Ω的電阻改接成20Ω的電阻重復(fù)上述實驗時,根據(jù)串聯(lián)電路的分壓作用知U?UV′UV′=R滑大R定,即4.5V?UV′UV′=30Ω20Ω,解得換用的定值電阻兩端的電壓預(yù)設(shè)值為:UV′=1.8V,故增大定值電阻兩端的電壓預(yù)設(shè)值,但重新設(shè)定所控制電壓,前面兩次實驗數(shù)據(jù)就會失效,故B錯誤;
CD、將10Ω的電阻改接成20Ω的電阻重復(fù)上述實驗時,根據(jù)串聯(lián)電路的分壓作用知U?UVUV=RR定,即4.5V?Ω,解得換用的滑動變阻器的在的電阻值:R=40Ω,所以串聯(lián)的電阻為R串=R﹣R滑大=40Ω﹣30Ω=10Ω,所以將阻值為10Ω的電阻串聯(lián)在a、b之外的電路中或換一個最大阻值為40Ω的滑動變阻器,故C正確,D錯誤。
答案:C。
5.用如圖所示電路研究電流跟電壓的關(guān)系。為了改變定值電阻R兩端電壓,設(shè)計了三種方案。
甲:多節(jié)干電池串聯(lián)接入MN;
乙:電池與滑動變阻器串聯(lián)接入MN;
丙:電池先后與不同定值電阻R′串聯(lián)接入MN。
可行的方案是( )
A.僅有甲B.僅有乙
C.僅有甲、乙兩種D.甲、乙、丙都可行
解:研究電流跟電壓的關(guān)系時,應(yīng)控制電阻的阻值不變,改變電阻兩端的電壓,則
甲:多節(jié)干電池串聯(lián)接入MN時,改變干電池串聯(lián)的節(jié)數(shù)時電源的電壓發(fā)生變化,R兩端的電壓發(fā)生變化,方法可行;
乙:電池與滑動變阻器串聯(lián)接入MN時,移動滑動變阻器滑片P改變接入電路中的電阻,從而改變電路中的電流和R兩端的電壓,方法可行;
丙:電池先后與不同定值電阻R′串聯(lián)接入MN,定值電阻R′的阻值不同,分得的電壓不同,定值電阻R兩端的電壓不同,方法可行;
綜上可知,甲、乙、丙三種方案均可行。
答案:D。
6.在探究“電流與電阻關(guān)系”的實驗中,實驗室提供了如下器材:電源(電源電壓3V保持不變)、滑動變阻器R0(0~20Ω)、電阻箱(0~9999Ω)、電壓表(0~3V)、電流表(0~0.6A)、開關(guān)各一個、導(dǎo)線若干。依據(jù)如圖所示的電路,各小組同學(xué)保持電阻R兩端的電壓U=2V不變,記錄了六組數(shù)據(jù),并繪制成圖象。請你根據(jù)所學(xué)的知識和給定的器材,選擇出比較合理的圖象( )
A. B.
C. D.
解:在電壓不變時,電流與電阻成反比,電流與電阻之積為2V,電流隨電阻變化關(guān)系為反比例函數(shù),D錯誤;
根據(jù)串聯(lián)電路電壓的特點,變阻器分得的電壓為:3V﹣2V=1V,定值電阻的電壓為變阻器分得的電壓為2V1V=2倍,根據(jù)分壓原理,定值電阻的最大值為2V1V×20Ω=40Ω,故BC錯誤、A正確。
答案:A。
7.在利用圖探究“電流與電壓關(guān)系”的實驗中,在閉合開關(guān)前,要將滑動變阻器調(diào)到最大阻值,這個操作的目的是 保護電路 。在實驗過程中,滑動變阻器的作用是 改變電阻的電壓和電流 ;在利用該圖探究“電流和電阻的關(guān)系”實驗時,滑動變阻器的作用是 控制電阻的電壓不變 。
解:
(1)在利用圖探究“電流與電壓關(guān)系”的實驗中,在閉合開關(guān)前,要將滑動變阻器調(diào)到最大阻值,這個操作的目的是保護電路;
(2)探究“電流與電壓關(guān)系”的實驗,為得出普遍性的規(guī)律,要多次測量,故在實驗過程中,滑動變阻器的作用是 改變電阻的電壓和電流;
(3)在利用該圖探究“電流和電阻的關(guān)系”實驗時,要控制電阻的電壓不變,滑動變阻器的作用是:控制電阻的電壓不變。
答案:保護電路;改變電阻的電壓和電流;控制電阻的電壓不變。
8.在探究“電流與電壓的關(guān)系”的實驗中,開關(guān)閉合前,滑動變阻器的滑片應(yīng)調(diào)到 阻值最大 位置,分別采用5Ω、10Ω、15Ω的電阻進行實驗,目的是 得到普遍的規(guī)律 。如圖是根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪制的圖像,由圖像可知:電阻一定時,導(dǎo)體中的電流與加在這段導(dǎo)體兩端的電壓成 正比例 關(guān)系;由該圖像還能得出電流與 電阻 之間的關(guān)系。
解:
①在探究“電流與電壓的關(guān)系”的實驗中,開關(guān)閉合前,滑動變阻器的滑片應(yīng)調(diào)到阻值最大的位置;
②分別采用5Ω、10Ω、15Ω的電阻進行實驗,目的是得到普遍的規(guī)律,避免實驗結(jié)論的偶然性或片面性;
③由圖像可知:電阻一定時,導(dǎo)體中的電流與加在這段導(dǎo)體兩端的電壓成正比例關(guān)系;
④由于實驗過程采用不同阻值電阻進行了多次的實驗,得到電流與電阻的關(guān)系,所以由該圖像還能得出電流與電阻之間的關(guān)系。
答案:阻值最大;得到普遍的規(guī)律;正比例;電阻。
9.某同學(xué)按如圖所示的電路研究通過導(dǎo)體的電流跟導(dǎo)體電阻的關(guān)系。電源電壓保持不變,他不斷改變電阻箱R1(符號用表示)的阻值,測得相應(yīng)的電流如下表。分析表中數(shù)據(jù)可知:電流跟電阻 不成反比 ,這與其他同學(xué)的結(jié)論不一樣,其原因是 沒有控制電阻箱R1兩端的電壓不變 。
解:探究通過導(dǎo)體的電流跟導(dǎo)體電阻的關(guān)系,實驗采用了控制變量法,改變定值電阻后,要保持不同定值電阻兩端的電壓不變,記下相應(yīng)的電流值,找出電流與電阻的關(guān)系;
分析數(shù)據(jù):0.40A×2Ω≠0.32A×4Ω≠0.25A×8Ω,每次電流與電阻的乘積都不相等,說明電流跟電阻不成反比;
原因是改變電阻箱R1接入電路的阻值后,沒有控制電阻箱R1兩端的電壓不變,即實驗沒有控制變量。
答案:不成反比;沒有控制電阻箱R1兩端的電壓不變。
10.小明同學(xué)在做“探究電流與電壓的關(guān)系”實驗時,準備了以下器材:干電池(1.5V)兩節(jié),電流表(0~0.6A 0~3A)、電壓表(0~3V 0~15V)、滑動變阻器(20Ω、2A)、定值電阻(5Ω)、開關(guān)各一只、導(dǎo)線若干。根據(jù)圖甲所示的電路圖進行實驗。
(1)用筆畫線代替導(dǎo)線,按照圖甲所示電路,將乙圖中的實物圖連接完整。
(2)連接電路。閉合開關(guān)前,滑動變阻器滑片P應(yīng)處于 B (選填“A”或“B”)端。
(3)閉合開關(guān),發(fā)現(xiàn)電流表無示數(shù),電壓表指針有明顯偏轉(zhuǎn),原因可能是 定值電阻斷路 。
(4)實驗過程中,要使電壓表示數(shù)逐漸變大,滑動變阻器滑片P應(yīng)向 左 (選填“左”或“右”)移動。
(5)實驗過程中,電流表的示數(shù)如圖丙所示,此時電路中的電流為 0.3 A。
(6)試驗中通過調(diào)節(jié)滑動變阻器滑片P,測出通過定值電阻R的不同電流和對應(yīng)的電壓值如表所示。老師看后說其中一次是錯誤的。幫小明分析出錯的是第 1 次,原因是 電壓最小應(yīng)是0.6V,電流為0.12A 。
解:(1)已知電流表選擇0~0.6A,因此將電流表0.6A接線柱與定值電阻左端接線柱相連,把滑動變阻器B端接線柱與定值電阻右端接線柱接入電路,實物電路圖如圖所示。
(2)在連接電路的各元件時,開關(guān)應(yīng)處于斷開狀態(tài);閉合開關(guān)前,應(yīng)將滑動變阻器的滑片P置于B端,這樣可以起到 保護電路的作用。
(3)閉合開關(guān)S,移動滑動變阻器的滑片P,電流表無示數(shù),說明電路存在斷路;電壓表的指針有明顯的偏轉(zhuǎn),說明電壓表與電源兩極相連,電壓表并聯(lián)電路之外電路不存在斷路,則與電壓表并聯(lián)的電阻斷路。
(4)已知定值電阻與滑動變阻器串聯(lián),根據(jù)串聯(lián)分壓的特點可知,實驗過程中,要使電壓表示數(shù)逐漸變大,應(yīng)減小滑動變阻器兩端電壓,則滑動變阻器滑片P應(yīng)向左移動;
(5)圖中電流表選擇的是0~0.6A量程,對應(yīng)的分度值都是0.02A;則這時的電流為0.3A。
(6)已知滑動變阻器(20Ω、2A)、定值電阻(5Ω)、干電池(1.5V)兩節(jié),即電源電壓為3V,
由圖可知,滑動變阻器與定值電阻串聯(lián),在第一次實驗時,滑動變阻器調(diào)到阻值最大處,即20Ω,因為定值電阻為5Ω,其電阻之比為4:1,根據(jù)串聯(lián)分壓的特點可知,定值電阻兩端電壓為15×3V=0.6V,即出錯的是第1次,原因是定值電阻兩端電壓最小為0.6V,電流為0.12A。
答案:(1)見上圖;(2)B;(3)定值電阻斷路;(4)左;(5)0.3;(6)1;電壓最小應(yīng)是0.6V,電流為0.12A。
考點02 歐姆定律
【高頻考點精講】
1、內(nèi)容: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。
2、公式:,變形公式:,
U—電壓—伏特(V);R—電阻—歐姆(Ω);I—電流—安培(A)
注意事項
在國際單位制中,電流(I)的單位是A,電壓(U)的單位是V,電阻(R)的單位是Ω;
不能被理解為導(dǎo)體的電阻跟這段導(dǎo)體兩端的電壓成正比,跟導(dǎo)體中的電流成反比。因為電阻是導(dǎo)體本身的一種性質(zhì),它的大小決定于導(dǎo)體的材料、長度、橫截面積和溫度,其大小跟導(dǎo)體的電流和電壓無關(guān)。
(3)I、U、R三個物理量具有同體型和同時性,三個物理量是針對同一段導(dǎo)體、同一時刻的。
【熱點題型精練】
11.如圖所示,電源電壓保持不變,閉合開關(guān)S,將滑動變阻器的滑片P由b端逐漸向圖示位置移動的過程中( )
A.電壓表V示數(shù)變大,電流表A1示數(shù)變小
B.電壓表V示數(shù)變大,電流表A2示數(shù)變小
C.電壓表V的示數(shù)與電流表A2示數(shù)的比值不變
D.電壓表V的示數(shù)與電流表A1示數(shù)的比值變大
解:由電路圖可知,R1與R2并聯(lián),電流表A1測干路電流,電流表A2測R1支路的電流,電壓表V測電源兩端的電壓;
因電源的電壓保持不變,所以,滑片移動時,電壓表V的示數(shù)不變;
因并聯(lián)電路中各支路獨立工作、互不影響,所以,滑片移動時,通過R1支路的電流不變,即電流表A2的示數(shù)不變,則電壓表V的示數(shù)與電流表A2示數(shù)的比值不變;
將滑動變阻器的滑片P由b端逐漸向圖示位置移動的過程中,變阻器接入電路中的電阻變小,由I=UR可知,通過R2的電流變大,因并聯(lián)電路中干路電流等于各支路電流之和,所以干路電流變大,即電流表A1的示數(shù)變大;
電壓表V的示數(shù)不變,電流表A1示數(shù)變大,電壓表V的示數(shù)與電流表A1示數(shù)的比值變??;
綜上所述,C正確,ABD錯誤。
答案:C。
12.圖甲是一種測力裝置部分結(jié)構(gòu)的示意圖。橫梁OA上下表面各有一張完全一樣的可變電阻片R1和R2,串聯(lián)在有恒定電流的電路中(圖乙),在A端施加向下的力F,橫梁向下彎曲,R1拉伸,R2壓縮。根據(jù)它們兩端電壓的差值即可測量力的大小,下列有關(guān)分析錯誤的是( )
A.R1和R2的電流相等
B.R1的電阻增大
C.R1兩端的電壓小于R2兩端的電壓
D.R1和R2兩端電壓差越大,A端受到的壓力越大
解:A、由圖可知,兩個電阻串聯(lián),在串聯(lián)電路中,各處的電流是相同的,所以通過兩個電阻的電流相同,故A正確;
B、在壓力的作用下,橫梁向下彎曲,R1被拉伸,即R1變長,橫截面積變小,因此R1電阻變大;而R2被壓縮,即R2變短,橫截面積變大,因此R2電阻變小,故B正確;
C、在R1和R2發(fā)生形變前是完全一樣的,即R1和R2發(fā)生形變前的電阻相同,因此發(fā)生形變后,R1的電阻大于R2的電阻,通過兩個電阻的電流相同,根據(jù)U=IR可知,R1兩端的電壓大于R2兩端的電壓,故C錯誤;
D、根據(jù)歐姆定律可知,R1和R2兩端電壓的差值越大,說明R1和R2的阻值的差值越大,所以R1被拉伸的更長,R2被壓縮的越短,從而說明A端受到的壓力越大,故D正確。
答案:C。
13.如圖a是一個用電壓表的示數(shù)反映溫度變化的電路原理圖,其中電源電壓U=4.5V且保持不變,電壓表量程為0~3V,R0是300Ω的定值電阻,R1是熱敏電阻,其電阻隨環(huán)境溫度變化的關(guān)系如圖b所示。若閉合開關(guān)S( )
A.環(huán)境溫度為40℃時,熱敏電阻阻值是150Ω
B.電壓表V示數(shù)越小,環(huán)境溫度越高
C.電壓表的最小示數(shù)是1.5V
D.此電路允許的最高環(huán)境溫度為60℃
解:(1)由圖b可知,環(huán)境溫度為40℃時,熱敏電阻阻值是200Ω,故A錯誤;
(2)因串聯(lián)電路中各處的電流相等,
所以,由I=UR可知,當(dāng)電壓表V示數(shù)越小時,電路中的電流越小,
由R=UI可知,電路中的總電阻越大,
因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和,
所以,熱敏電阻的阻值越大,
由圖乙可知,環(huán)境的溫度越低,故B錯誤;
(3)由圖象可知溫度為0℃時,熱敏電阻的阻值最大R1大=300Ω,此時電壓表的示數(shù)最小,
此時電路中的電流:
I小=UR1大+R0=4.5V300Ω+300Ω=0.0075A,
電壓表的最小示數(shù):
U0?。絀小R0=0.0075A×300Ω=2.25V,故C錯誤;
(4)當(dāng)電壓表的示數(shù)U0=3V時,電路允許測量的溫度最高,
此時電路中的電流:
I=U0R0=3V300Ω=0.01A,
電路中的總電阻:
R=UI=Ω,
熱敏電阻的阻值:
R1=R﹣R0=450Ω﹣300Ω=150Ω,
由圖象可知,此電路允許的最高環(huán)境溫度為60℃,故D正確。
答案:D。
14.如圖所示電路中,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P由b端向a端滑動一段距離,電壓表V1、V2示數(shù)的變化量分別為ΔU1、ΔU2,電流表示數(shù)的變化量為ΔI,不考慮溫度對燈絲電阻的影響,下列判斷正確的是( )
A.電壓表V1示數(shù)變大,電壓表V2示數(shù)變大,電流表示數(shù)變大
B.電壓表V1示數(shù)變大,電壓表V2示數(shù)變小,電壓表V2與V1的示數(shù)之差不變
C.定值電阻R1的阻值為ΔU2ΔI
D.滑動變阻器兩端的電壓減少了ΔU1﹣ΔU2
解:由電路圖可知,燈泡與滑動變阻器和定值電阻串聯(lián),電壓表V1測燈泡L兩端的電壓,電壓表V2測燈泡和滑動變阻器兩端的電壓之和,電流表測電路中的電流;
AB、將滑動變阻器的滑片P由b端向a端滑動一段距離,接入電路中的電阻變小,電路中的總電阻變小,由I=UR可知,電路中的電流變大即電流表的示數(shù)變大,由U=IR可知,燈泡兩端的電壓變大即電壓表V1的示數(shù)變大,定值電阻兩端的電壓變大,因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和,所以,燈泡和滑動變阻器兩端的電壓之和變小即電壓表V2的示數(shù)變??;
因電壓表V2與V1的示數(shù)之差等于滑動變阻器兩端的電壓,所以,電壓表V2與V1的示數(shù)之差變小,故AB錯誤;
C、因R1兩端的電壓UR1=U﹣U2,所以,ΔUR1=ΔU2,根據(jù)歐姆定律可知:R1=ΔUR1ΔI=ΔU2ΔI,故C正確;
D、根據(jù)串聯(lián)電路的電壓關(guān)系可知,三個用電器兩端的電壓之和等于電源電壓;R1兩端的電壓增大量為ΔUR1=ΔU2,燈泡兩端的電壓增大量為ΔU1,則滑動變阻器兩端電壓減小量為:ΔU2+ΔU1,故D錯誤。
答案:C。
15.如圖所示,電源電壓保持不變,其中R0是0~20Ω的滑動變阻器,R是定值電阻。她把開關(guān)S擲于a時,電壓表讀數(shù)為2.5V,電流表讀數(shù)為0.5A;再把開關(guān)S擲于b,調(diào)節(jié)R0當(dāng)電壓表讀數(shù)為2V時,電流表讀數(shù)為1A。最后小紅得到Rx的阻值為( )
A.1ΩB.2ΩC.3ΩD.4Ω
解:開關(guān)S擲于b時,該電路為Rx、R和R0的串聯(lián)電路,電流表測電路中的電流,電壓表測R兩端的電壓;
已知此時電壓表讀數(shù)為2V,即R兩端的電壓為UR=2V,已知電流表讀數(shù)為1A,即電路中的電流為I=1A,
由歐姆定律可知電阻R的阻值為:R=URI=2V1A=2Ω;
開關(guān)S擲于a時,該電路為Rx、R和R0的串聯(lián)電路,電流表測電路中的電流,電壓表測Rx和R兩端的電壓;
已知此時電壓表讀數(shù)為2.5V,即Rx和R兩端的電壓為:UR′+Ux=2.5V,
已知電流表的讀數(shù)為0.5A,即電路中的電流為I′=0.5A,
則有:I′R+I′Rx=2.5V,代入數(shù)據(jù)解得:Rx=3Ω,故A、B、D錯誤,C正確。
答案:C。
16.如圖所示的電路中,電路元件及連接均完好,電源電壓恒為3V,小燈泡L1、L2和L3各自正常工作時流過的電流均為0.3A,下列說法錯誤的是( )
A.開關(guān)S1和S2斷開,電壓表的示數(shù)為3V,再閉合S2,電壓表示數(shù)不變
B.開關(guān)S1和S2斷開,電流表A1測L2的電流,再閉合S2,A1仍測L2的電流,A1示數(shù)不變
C.先將開關(guān)S1和S2均閉合,再同時斷開S1和S2電流表A1和A2示數(shù)均變小
D.開關(guān)S1和S2閉合,有電流流過的燈泡恰好都正常發(fā)光,電流表A1的示數(shù)為0.6A
解:
A、開關(guān)S1和S2斷開時,L2與L1串聯(lián),電壓表測電源兩端的電壓,電源電壓為3V,則電壓表示數(shù)為3V;再閉合S2后,L1被短路,電路為L2的簡單電路,電壓表仍測電源兩端的電壓,故電壓表示數(shù)不變,故A正確;
B、開關(guān)S1和S2斷開時,L2與L1串聯(lián),電流表A1測電路中的電流,即測量的是L2的電流;再閉合S2后,L1被短路,電路為L2的簡單電路,電流表A1測L2的電流,根據(jù)串聯(lián)電路的電阻關(guān)系可知,此時的總電阻變小,根據(jù)歐姆定律可知,電路中的電流變大,即電流表A1示數(shù)變大;故B錯誤;
C、開關(guān)S1和S2閉合,L3與L2并聯(lián),電流表A1測干路電流,電流表A2測L3的電流;開關(guān)S1和S2斷開時,L2與L1串聯(lián),L3不接入電路中,則通過的電流為0,即電流表A2示數(shù)變?。挥捎贚2與L1串聯(lián),根據(jù)串聯(lián)電路的電阻關(guān)系可知,電路的總電阻變大,則總電流會減小,即電流表A1測示數(shù)變小,故C正確;
D、開關(guān)S1和S2閉合,L1與L2并聯(lián),電流表A1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,且兩燈泡恰好都正常發(fā)光,故電流表A1的示數(shù)為0.3A+0.3A=0.6A,故D正確;
本題選錯誤的;
答案:B。
17.兩只定值電阻,甲標有“10Ω 1A”,乙標有“15Ω 0.8A”,把它們串聯(lián)在同一電路中,電路中允許通過的最大電流為 0.8 A,把它們并聯(lián)在同一電路中,電路兩端允許的最大電壓為 10 V。
解:(1)串聯(lián)電路中各處的電流相等,所以兩只電阻串聯(lián)時,電路中的最大電流I=I乙=0.8A,
(2)根據(jù)歐姆定律可得,兩電阻兩端允許所加的最大電壓:
U甲=I甲R甲=1A×10Ω=10V,U乙=I乙R乙=0.8A×15Ω=12V;
并聯(lián)電路中各支路兩端的電壓相等,所以兩只電阻并聯(lián)時,電路中的最大電壓U′=U甲=10V。
答案:0.8;10。
18.現(xiàn)有一熱敏電阻,其阻值R隨溫度t的升高而減小,部分數(shù)據(jù)如表所示,利用它可以制作溫度報警器,其電路的一部分如圖所示,圖中兩個虛線框內(nèi)一個接熱敏電阻,一個接定值電阻,電源電壓恒為12V,當(dāng)圖中的輸出電壓達到或超過8V時,便觸發(fā)報警器(圖中未畫出)報警,不考慮報警器對電路的影響。要求環(huán)境溫度達到或超過40℃時開始報警,則熱敏電阻應(yīng)接在虛線框 2 (填數(shù)字)內(nèi),另一虛線框內(nèi)定值電阻阻值為 2.2 kΩ.若將虛線框內(nèi)兩元件對調(diào),則報警器報警的最高溫度為 10 ℃。
解:(1)當(dāng)環(huán)境溫度是40℃時,熱敏電阻的阻值是1.1kΩ,此時輸出電壓為8V,當(dāng)環(huán)境溫度超過40℃時,熱敏電阻的阻值變小,輸出電壓超過8V,說明環(huán)境溫度從40℃升高時,熱敏電阻兩端的電壓變小,定值電阻兩端的電壓變大,即輸出電壓變大,故熱敏電阻接在2位置,定值電阻接在1位置;
(2)當(dāng)熱敏電阻接在2位置,定值電阻接在1位置,環(huán)境溫度是40℃,熱敏電阻是1.1kΩ,此時定值電阻兩端的電壓是8V,根據(jù)串聯(lián)電路總電壓等于各串聯(lián)導(dǎo)體兩端電壓之和可知,熱敏電阻兩端的電壓U熱=U﹣U定=12V﹣8V=4V,
根據(jù)串聯(lián)電路電流相等可得:I=U熱R熱=U定R定,
代入數(shù)據(jù)有,4V1100Ω=8VR定,
則定值電阻的阻值R定=2200Ω=2.2kΩ;
(3)當(dāng)熱敏電阻和定值電阻的位置互換,定值電阻的阻值是2.2kΩ,輸出電壓為8V,即熱敏電阻兩端的電壓是8V,
根據(jù)串聯(lián)電路電壓特點得,定值電阻兩端的電壓U'定=U﹣U'熱=12V﹣8V=4V,
根據(jù)串聯(lián)電路電流相等可得:I'=U熱′R熱′=U定′R定′,
代入數(shù)據(jù)有,8VR熱′=4V2200Ω,
則熱敏電阻的阻值R'熱=4400Ω=4.4kΩ,
由表格數(shù)據(jù)知,當(dāng)熱敏電阻的阻值是4.4kΩ時,環(huán)境溫度是10℃。
答案:2;2.2;10。
19.如圖a所示的電路,電源電壓保持不變。閉合開關(guān)S,調(diào)節(jié)滑動變阻器,兩電壓表的示數(shù)隨電路中電流變化的圖象如圖b所示,根據(jù)圖象的信息可知: 甲 (選填“甲”或“乙”)是電壓表V1示數(shù)變化的圖象,電源電壓為 6 V,電阻R1的阻值為 20 Ω。
解:(1)由a電路圖可知,當(dāng)滑動變阻器的滑片P,向右移動時,連入電阻變大,電路中電流變小,R1兩端的電壓同時變小,電源電壓保持不變,R2兩端的電壓就要變大;
結(jié)合圖b可知,甲是R1的U﹣I圖象即電壓表V1示數(shù)變化的圖象,乙是R2的U﹣I圖象即電壓表V2示數(shù)變化的圖象;
(2)由圖象可知,當(dāng)U1=U2=3V時,I=0.15A,
∵串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和,
∴電源電壓U=U1+U2=3V+3V=6V;
∵I=UR,
∴R1=U1I=3V0.15A=20Ω。
答案:甲;6;20。
20.“測體溫”是防疫期間的標配,同學(xué)們每天上學(xué)前也要測量體溫。小邦用的是電子體溫計,他查閱百度得知,電子體溫計的探測器是熱敏電阻,其阻值隨著溫度的變化而變化。小邦買來一個熱敏電阻,準備設(shè)計并制作一支模擬電子體溫計。他計劃先測出此熱敏電阻在不同溫度時的阻值,按照圖甲所示連接了實驗電路。RT為熱敏電阻,實驗時,RT置于溫控箱(圖中虛線區(qū)域)中。電源電壓保持不變,R1為定值電阻,R2為電阻箱(0~9999Ω),S2為單刀雙擲開關(guān),開關(guān)S1和S2閉合前,小邦將電阻箱R2的阻值調(diào)到最大。
(1)小邦首先調(diào)節(jié)溫控箱的溫度,使RT溫度為32℃,閉合S1,將S2接2,讀出電壓表的示數(shù)為2.4V,接著將S2接1,調(diào)節(jié)電阻箱R2的阻值,使電壓表示數(shù)為 2.4 V,讀出R2的阻值即為32℃時RT的阻值。逐漸升高溫控箱的溫度,根據(jù)上述方法測量出RT在不同溫度時的阻值,小邦依據(jù)所測數(shù)據(jù)畫出的RT阻值隨溫度變化的圖象如圖乙所示。
(2)當(dāng)RT的溫度升至42℃時,閉合S1,將S2接2,電壓表示數(shù)為3V,則R1= 400 Ω.
(3)電壓表改裝成溫度顯示儀﹣﹣溫度越高,示數(shù)越大,符合要求的電路是 D 。
(4)確定正確的電路設(shè)計方案后,如果將RT置于36.0℃的溫控箱中,閉合開關(guān),當(dāng)電壓表示數(shù)穩(wěn)定后,電壓表示數(shù)約為 2.6 V。
解:(1)為測量此時RT的阻值,接下來的操作是:將S2接1,調(diào)節(jié)電阻箱R2的阻值,使電壓表示數(shù)為2.4V,根據(jù)等效替代法,讀出此時R2的阻值即為32℃時RT的阻值;
(2)在(1)中,RT與R1串聯(lián),由歐姆定律,電路中的電流為:
I1=U1R1,
根據(jù)歐姆定律和串聯(lián)電路電壓的規(guī)律,
電源電壓:U=I1RT1+UV 1=2.4VR1×600Ω+2.4V,
同理在(2)中,U=I2RT2+UV 2=3VR1×400Ω+3V,
因電源電壓不變,故 2.4VR1×600Ω+2.4V=3VR1×400Ω+3V,
解得:R1=400Ω;U=2.4V400Ω×600Ω+2.4V=6V,
(3)根據(jù)乙圖知溫度越高,RT的電阻越小,分壓越少,要使溫度越高,電壓表示數(shù)越大,需要將電壓表并聯(lián)在R1的兩端,故D符合題意。
(4)由圖知溫度與電阻成一次函數(shù)關(guān)系,
故設(shè)關(guān)系式為RT=kT+b,
將(32℃,600Ω)和(42℃,400Ω)代入關(guān)系式得,
600Ω=k×32℃+b﹣﹣﹣﹣①
400Ω=k×42℃+b﹣﹣﹣﹣﹣②,
由①②得:k=﹣20Ω/℃,b=1240Ω,
所以RT=﹣20Ω/℃T+1240Ω,
當(dāng)T=36℃時,RT的溫度為:RT′=﹣20Ω/℃×36℃+1240Ω=520Ω;
此時電路的電流為:
I′=UR1+RT′=6V400Ω+520Ω=3460A,
電壓表的示數(shù)為:UV=I′R1=3460A×400Ω≈2.6V。
答案:(1)2.4;(2)400;(3)D;(4)2.6。
21.如圖所示,電源電壓可調(diào),小燈泡上標有“6V 0.5A”的字樣(不考慮溫度對小燈泡電阻的影響),電流表量程0~0.6A,電壓表量程0~3V,滑動變阻器規(guī)格為“20Ω 1A”。
(1)電源電壓調(diào)至6V,閉合開關(guān)S1和S2,移動滑動變阻器滑片P,使小燈泡正常發(fā)光,電流表示數(shù)為0.6A,則電壓表的示數(shù)是多少?R0的阻值是多少?
(2)電源電壓調(diào)至8V,斷開開關(guān)S1,閉合開關(guān)S2,為了保證電路安全,求滑動變阻器的阻值變化范圍。
解:(1)閉合開關(guān)S1和S2,燈泡L與滑動變阻器R串聯(lián)后再與R0并聯(lián),電流表測干路電流,電壓表測R兩端的電壓,
因并聯(lián)電路中各支路兩端的電壓相等,且串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和,
所以,燈泡正常發(fā)光時,電壓表的示數(shù):
UR=U﹣UL=6V﹣6V=0V,
此時通過燈泡的電流IL=0.5A,
因并聯(lián)電路中干路電流等于各支路電流之和,
所以,通過R0的電流:
I0=I﹣IL=0.6A﹣0.5A=0.1A,
由I=UR可得,R0的阻值:
R0=UI0=6V0.1A=60Ω;
(2)燈泡的電阻:
RL=ULIL=6V0.5A=12Ω,
斷開開關(guān)S1,閉合開關(guān)S2,燈泡L與滑動變阻器R串聯(lián),電壓表測R兩端的電壓,電流表測電路中的電流,
因電源的電壓U′>UL,
所以,燈泡正常發(fā)光時,電路中的電流最大,即I大=0.5A,
此時電路中的總電阻:
R總=U′I大=8V0.5A=16Ω,
因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和,
所以,滑動變阻器接入電路中的最小阻值:
R小=R總﹣RL=16Ω﹣12Ω=4Ω,
當(dāng)電壓表的示數(shù)UR大=3V時,滑動變阻器接入電路中的電阻最大,
因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和,
所以,L兩端的電壓:
UL′=U′﹣UR大=8V﹣3V=5V,
因串聯(lián)電路中各處的電流相等,
所以,電路中的電流:
I′=UL′RL=UR大R,即5V12Ω=3VR,
解得:R=7.2Ω,
所以,滑動變阻器的阻值變化范圍為4Ω~7.2Ω。
答:(1)電壓表的示數(shù)是0V,R0的阻值是60Ω;
(2)滑動變阻器的阻值變化范圍為4Ω~7.2Ω。
考點03 電阻的測量
【高頻考點精講】
伏安法測電阻
【實驗原理】R = U / I
【實驗器材】電源、開關(guān)、導(dǎo)線、小燈泡、電流表、電壓表、滑動變阻器。
【實驗電路】
【實驗步驟】
1、按電路圖連接實物電路。
2、檢查無誤后閉合開關(guān),使小燈泡發(fā)光,記錄電壓表和電流表的示數(shù),代入公式R = U / I算出小燈泡的電阻。
3、移動滑動變阻器滑片P的位置,多測幾組電壓和電流值,根據(jù)R = U / I,計算每次的電阻值,并求出電阻平均值。
【實驗表格】
【注意事項】
1、接通電源前應(yīng)將開關(guān)處于斷開狀態(tài),將滑動變阻器的阻值調(diào)到最大;
2、連好電路后要通過試觸的方法選擇電壓表和電流表的量程;
3、滑動變阻器的作用:改變電阻兩端的電壓和通過的電流;保護電路。
【熱點題型精練】
22.如圖是四位同學(xué)設(shè)計的用伏安法測電阻R的電路圖,其中正確的是( )
A. B. C. D.
解:A、由電路圖知:電流表與電阻并聯(lián),電壓表串聯(lián)在電路中,電路連接錯誤,不能測出電阻R的阻值,故A錯誤;
B、由電路圖知,當(dāng)滑片滑到最左端時,變阻器接入電路的阻值為0,此時可以測出電阻R的一組電流和電壓值,從而得出電阻R的阻值,但此電路的缺點是不能進行多次測量,不能通過取平均值來減小測量誤差,所以該方案不妥,故B錯誤;
C、由電路圖知,電壓表測待測電阻兩端的電壓,電流表測流過待測電阻的電流,且移動變阻器的滑片可以測出多組電流和電壓值,所以利用該電路圖可以準確測出電阻R的阻值,故C正確;
D、電流表測待測電阻與滑動變阻器的電流之和,用該電路圖測不出流過待測電阻的電流,
由該電路圖測不出電阻R的阻值,故D錯誤;
答案:C。
23.在用“伏安法測電阻”的實驗中,有兩位同學(xué)分別選用定值電阻和小燈泡為測量對象,在處理實驗數(shù)據(jù)時,畫出定值電阻和小燈泡的U﹣I圖象,分別如圖甲、乙所示,則對于圖象的分析,以下說法錯誤的是( )
A.由甲圖可知,定值電阻的阻值為1Ω
B.由甲圖可知,定值電阻它不隨導(dǎo)體兩端的電壓和導(dǎo)體中的電流改變而改變
C.由乙圖可知,小燈泡的電阻跟燈絲的溫度有關(guān)
D.為了減小誤差,應(yīng)該用多次測量取平均值的方法測定小燈泡的電阻
解:
AB、根據(jù)圖甲可知,電流與電壓成正比,因此該電阻為定值電阻,電阻是導(dǎo)體自身的性質(zhì),它不隨導(dǎo)體兩端的電壓和導(dǎo)體中的電流改變而改變;
根據(jù)圖示可知,當(dāng)電阻兩端電壓為3V時,通過的電流為3A,由I=UR可知定值的電阻:R=UI=3V3A=1Ω,故A、B正確;
C、由乙圖可知,電流與電壓不成正比,即當(dāng)燈泡兩端電壓發(fā)光改變時,燈泡的阻值也隨之發(fā)生變化,因此小燈泡的電阻跟燈絲的溫度有關(guān),故C正確;
D、測定小燈泡的電阻時,多次測量是為了尋找燈絲電阻與溫度的關(guān)系,不能求平均值減小誤差,故D錯誤。
答案:D。
24.某同學(xué)利用如圖所示的電路做“伏安法測電阻”的實驗,已知電源電壓恒為6V,滑動變阻器標有“20Ω 1A”字樣,實驗中該同學(xué)填寫的實驗數(shù)據(jù)如表所示。下列關(guān)于實驗的幾種說法中正確的是( )
①序號“1”的實驗數(shù)據(jù)不是本實驗中測得的
②序號“4”的實驗中,滑動變阻器與待測電阻的阻值之比為1:2
③序號“2”和“5”的實驗數(shù)據(jù)表明待測電阻Rx不是定值電阻
④僅用該同學(xué)的實驗器材就能探究電流與電阻的關(guān)系
A.①②B.③④C.①②④D.①③④
解:
①③由表中數(shù)據(jù),考慮到誤差因素,電阻大小為:
R=U3I3=Ω;③錯誤;
由電阻的串聯(lián)規(guī)律和歐姆定律,電路的最小電流:
I小=UR+R滑大=6V10Ω+20Ω=0.2A,序號“1”的實驗數(shù)據(jù)不是本實驗中測得的,①正確;
②序號“4”的實驗中,待測電阻的電壓為:U4=4V,根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律,變阻器的電壓為:
U滑=U﹣U4=6V﹣4V=2V,由分壓原理,
滑動變阻器與待測電阻的阻值之比為:2V:4V=1:2;②正確;
④探究電流與電阻的關(guān)系,要控制電壓不變,記錄電流隨電阻的變化關(guān)系,因只一個電阻,故僅用該同學(xué)的實驗器材就不能探究電流與電阻的關(guān)系,④錯誤。
答案:A。
25.下列四個電路中,電源電壓未知且不變,R0為已知阻值的定值電阻,其中不能測出未知電阻Rx阻值的電路是( )
A. B. C. D.
解:A、開關(guān)S閉合后,兩電阻并聯(lián),電流表A2測量通過R0的電流,根據(jù)公式U=IR可求電源電壓,電流表A1測量通過RX電流,根據(jù)歐姆定律可求出Rx阻值;故A不符合題意;
B、由電路圖可知,當(dāng)S斷開時,電路為R0的簡單電路,電流表測電路中的電流,根據(jù)歐姆定律可求電源的電壓;當(dāng)開關(guān)S閉合時R0、Rx并聯(lián),電流表測干路電流,因通過R0的電流不變,根據(jù)并聯(lián)電路的電流特點可求通過Rx的電流,再根據(jù)并聯(lián)電路的電壓特點和歐姆定律即可求出Rx阻值,故B不符合題意;
C、開關(guān)S閉合時,Rx短路,電壓表測量電源電壓;開關(guān)S斷開時,電壓表測量電源電壓;所以無法得到電路中電流,不能計算出Rx的值。故C符合題意;
D、當(dāng)S2閉合,S1斷開時,兩電阻串聯(lián),電壓表測量RX兩端的電壓,當(dāng)S1閉合,S2斷開時,兩電阻串聯(lián),電壓表測量電源電壓,根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律可求R0兩端的電壓,根據(jù)歐姆定律可求電路電流,進一步求出Rx的值,故D不符合題意。
答案:C。
26.用電流表和電壓表測電阻時,電壓表和電流表有如圖所示的兩種接法。關(guān)于這兩種接法,下列說法中正確的是( )
A.甲圖適合測量阻值較大的電阻,誤差會減小
B.乙圖適合測量阻值較大的電阻,誤差會減小
C.若考慮甲圖電流表本身的電阻,則測量值與真實值相比偏小
D.若考慮乙圖電壓表本身的電阻,則測量值與真實值相比偏大
解:甲電路中:電流表是內(nèi)接法,乙電路中:電流表是外接法;
甲圖中:電壓表測得的電壓是待測電阻兩端的電壓與電流表上的電壓之和,電阻兩端的電壓測量值偏大,而通過電阻R的電流測量準確,由I=UR可得,甲圖中電阻測量值:R甲=UR+UAIR>URIR;
乙圖中:電流表測得的電流是通過待測電阻的電流與通過電壓表的電流之和,通過電阻R的電流測量值偏大,而電阻兩端的電壓測量準確,由I=UR可得,乙圖中電阻測量值:R乙=UIR+IV<UIR;
顯然甲電路的電阻測量值大于真實值,乙電路的電阻測量值小于真實值;故CD錯誤;
測量較大阻值的電阻時,采用甲圖,電流表分壓很小,誤差較小;
測量較小阻值的電阻時,采用乙圖,電壓表分流很小,誤差較?。还蔄正確,B錯誤。
答案:A。
27.如圖所示,是某同學(xué)用等效替代法測量未知電阻Rx的阻值的電路圖;其中電源電壓恒定不變,R0是符合實驗要求的變阻箱,R是滑動變阻器。下列是她的實驗過程記錄,請選出正確的操作順序( )
①只閉合開關(guān)Sx,將滑片P移至某一適當(dāng)位置記下電壓表示數(shù)U;
②將滑片P滑至b端,只閉合開關(guān)Sx,將滑片P移至某一適當(dāng)位置記下電壓表示數(shù)U;
③只閉合S0,移動滑片P并調(diào)節(jié)變阻箱R0接入電路的阻值,使電壓表示數(shù)仍為U,則Rx=R0
④只閉合S0,只調(diào)節(jié)變阻箱R0接入電路的阻值,使電壓表示數(shù)仍為U,則Rx=R0。
A.①③B.①④C.②④D.②③
解:
只閉合Sx和只閉合S0時,被測電阻Rx和變阻箱R0分別與滑動變阻器串聯(lián),保持滑動變阻器連入阻值不變,由串聯(lián)電路特點和歐姆定律可知,當(dāng)電壓表示數(shù)相等時,待測電阻Rx和電阻箱R0的阻值是相等的;
所以,正確的操作為:
②為保證電路安全,將滑片P滑至b端,只閉合開關(guān)Sx,此時Rx與滑動變阻器串聯(lián),電壓表測Rx兩端電壓,將滑片P移至某至一適當(dāng)位置記下電壓表示數(shù)U;
④只閉合S0,此時R0與滑動變阻器串聯(lián),電壓表測R0兩端電壓,只調(diào)節(jié)變阻箱R0接入電路的阻值(不改變滑動變阻器連入電路的阻值),使電壓表示數(shù)仍為U。
因兩次實驗中Rx兩端電壓等于R0兩端電壓,所以它們的阻值相等,即Rx=R0。
答案:C。
28.如圖甲所示,在“伏安法測小燈泡的阻值”實驗中,開關(guān)閉合前,應(yīng)將滑動變阻器的滑片移到最 右 端。閉合開關(guān)后,要使小燈泡的亮度增加,應(yīng)將滑片向 左 端移動??紤]溫度對燈泡阻值的影響,乙圖中能正確反映通過燈泡的電流和燈泡兩端電壓關(guān)系的圖象是 C 。
解:由圖知,滑動變阻器的下面接了左邊的接線柱,所以在閉合開關(guān)前,應(yīng)將滑片移至最右端,使其阻值最大,起到保護電路的作用;
閉合開關(guān)后,要使小燈泡的亮度增加,則應(yīng)減小滑動變阻器的阻值,應(yīng)將滑片向左端滑動;
燈絲的電阻隨溫度的升高而增大,燈泡兩端的電壓越大,燈泡的實際功率越大溫度越高,則其電阻越大,經(jīng)分析知,C符合題意。
答案:右;左;C。
29.小紅用圖示電路測量未知定值電阻RX的阻值,圖中R為電阻箱,S為單刀雙擲開關(guān)(可置于“a”或“b”位置),RP為滑動變阻器。主要實驗操作如下:
(1)連接實物,將電阻箱的阻值調(diào)至最大;
(2)把開關(guān)S接 a (選填“a”或“b”)位置,調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片后,讀出電流表的示數(shù)I;
(3)把開關(guān)S接另一位置,調(diào)節(jié) 電阻箱 ,使電流表的示數(shù)仍為I;
(4)讀出 電阻箱的示數(shù) ,即可知道Rx的阻值。
解:實驗的主要步驟有:
(1)根據(jù)電路圖連接電路,電阻箱阻值調(diào)到最大;
(2)把開關(guān)S接a位置,調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片后,讀出電流表的示數(shù)I;
(3)把開關(guān)S接另一位置,調(diào)節(jié)電阻箱,使電流表的示數(shù)仍為I;
(4)讀出電阻箱的示數(shù),就是未知電阻的阻值。
答案:(2)a;(3)電阻箱;(4)電阻箱的示數(shù)。
30.小紅同學(xué)做完“測量小燈泡電阻”的實驗后,突發(fā)奇想:能否測出滑動變阻器接入電路的電阻呢?經(jīng)過深思后,她將電壓表改接在滑動變阻器兩端,電路連接如圖甲所示:
(1)圖中小燈泡與滑動變阻器是 串聯(lián) (選填“串聯(lián)”或“并聯(lián)”)的。
(2)檢查電路連接無錯誤后,閉合開關(guān)。當(dāng)滑動變阻器的滑片向右移動時,電流表的示數(shù)將 變大 (選填“變小”、“變大”或“不變”)。
(3)當(dāng)調(diào)節(jié)滑動變阻器滑片到某一位置時,電流表示數(shù)為0.25A,電壓表示數(shù)如圖乙,應(yīng)該為 2 V.此時滑動變阻器接入電路的電阻為 8 Ω。
解:(1)由圖可知:滑動變阻器需要改變燈泡兩端的電壓,故與小燈泡串聯(lián)。
(2)當(dāng)滑動變阻器的滑片向右移動時,滑動變阻器連入電路的電阻變小,在電源電壓阻不變的情況下,根據(jù)歐姆定律可知:電路中電流變大,即電流表示數(shù)變大。
(3)由圖可知電壓表的量程為3V,則電壓表示數(shù)為2V,
∵電壓表接在滑動變阻器兩端,則滑動變阻器兩端電壓為2V,
∴根據(jù)歐姆定律得:變阻器接入電路的阻值R=U滑I=2V0.25A=8Ω。
答案:(1)串聯(lián)。(2)變大。(3)2;8。
31.圖甲是用伏安法測未知電阻R的實驗圖。
(1)請用筆畫線代替導(dǎo)線,將圖甲中實物電路連接完整。
(2)閉合開關(guān),將滑片P向左滑動時,此時電壓表示數(shù)為2.4V,電流表示數(shù)如圖乙所示,其讀數(shù)為I= 0.3 A,則未知電阻R= 8 Ω。
(3)若實驗中只有一個電壓表和一個已知電阻R0,小明設(shè)計了如圖丙所示的電路,同樣可以測量未知電阻Rx,請在空格內(nèi)將實驗步驟補充完整。
①閉合S、斷開S1,用電壓表測出待測電阻Rx兩端的電壓為U1;
② 閉合開關(guān)S、S1 ,用電壓表測出電源的電壓U;
③請寫出用測量值U、U1及R0來表示Rx的表達式:Rx= U1R0U?U1 。
解:(1)變阻器應(yīng)串聯(lián)在電路中,可將導(dǎo)線一端接在變阻器上端,另一端接在電阻R右端,如圖所示。
(2)讀圖可知,電流表的量程為0~0.6A,其分度值為0.02A,則電流表的示數(shù)為0.3A。
由公式I=UR得,
R=UI=Ω;
(3)實驗步驟:
①閉合開關(guān)S、斷開S1,用電壓表測出待測電阻Rx兩端的電壓為U1;
②閉合開關(guān)S、S1,用電壓表測出電源的電壓U;
③因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和,
所以,R0兩端的電壓:
U0=U﹣Ux=U﹣U1,
因串聯(lián)電路中各處的電流相等,
所以,I=U0R0=UxRx,即U?U1R0=U1Rx,
解得:Rx=U1R0U?U1。
答案:
(1)如上圖所示;
(2)0.3;8;
(3)②閉合開關(guān)S、S1;③U1R0U?U1。
考點04 歐姆定律在串、并聯(lián)電路中的應(yīng)用
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32.已知R1=R2,當(dāng)滑動變阻器的滑動觸頭P自左端向右端滑時,A、B間的總電阻將( )
A.逐漸增大B.逐漸減小
C.先增大后減小D.先減小后增大
解:(1)當(dāng)滑片在最左側(cè)時,滑動變阻器的最大阻值和R2并聯(lián),R1被短路;
此時電路中的總電阻為R總1=RR2R+R2;
(2)當(dāng)滑片位于中點時,R1與滑動變阻器的最大阻值的一半并聯(lián),R2與滑動變阻器的最大阻值的另一半并聯(lián),然后兩者串聯(lián);
此時電路中的總電阻R總2=12R×R112R+R1+12R×R212R+R2=R×R112R+R1;
(3)當(dāng)滑片在最右側(cè)時,滑動變阻器的最大阻值和R1并聯(lián),R2被短路;
此時電路中的總電阻為R總3=RR1R+R1=RR2R+R2;
因R+R1>12R+R1,
所以R總1=R總3<R總2。
答案:C。
33.如圖表示阻值不同的兩個電阻的電流強度隨電壓變化的I﹣U曲線,從圖中可知錯誤的是( )
A.電阻不變時,電流與電壓成正比
B.R1>R2
C.R1、R2串聯(lián)后的總電阻的I﹣U曲線在區(qū)域Ⅲ
D.R1、R2并聯(lián)后的總電阻的I﹣U曲線在區(qū)域Ⅰ
解:A.兩條圖線都是過原點的直線,說明在電阻一定時,電流與電壓成正比,故A正確;
B.從圖像中可以看出,相同的電壓下,通過R2的電流小,所以R1<R2,故B錯誤;
C.兩電阻串聯(lián)后,總電阻等于兩電阻之和,所以其圖像在區(qū)域Ⅲ中,故C正確;
D.兩電阻并聯(lián)后,總電阻小于任一分電阻,所以其圖像在區(qū)域Ⅰ中,故D正確。
答案:B。
34.如圖所示,閉合開關(guān),燈L1、L2均不亮,小華用電壓表去判斷電路故障,當(dāng)他將電壓表接在L1兩端時,電壓表無示數(shù);當(dāng)他將電壓表接在L2兩端時,電壓表有示數(shù),由此可以判斷( )
A.燈L1斷路B.燈L2斷路C.燈L1短路D.燈L2短路
解:A、如果燈L1斷路,L2不能發(fā)光,電壓表接在L1兩端時,相當(dāng)于與其它部分串聯(lián),所以有示數(shù)為電源電壓。此選項不符合題意;
B、如果燈L2斷路,L1不能發(fā)光,電壓表接在L1兩端時,處于斷路狀態(tài)無示數(shù)。此選項符合題意;
C、如果燈L1短路,L2會發(fā)光。此選項不符合題意;
D、如果燈L2短路,L1會發(fā)光。此選項不符合題意。
答案:B。
35.交通法規(guī)規(guī)定,駕駛員不系安全帶屬交通違法行為。某汽車上設(shè)置的“安全帶指示燈”電路由電源、指示燈L、保護電阻R、開關(guān)S1、S2組成。開關(guān)S1為常開開關(guān),即座椅上坐有駕駛員時開關(guān)S1閉合,否則斷開;開關(guān)S2為常閉開關(guān),即當(dāng)駕駛員系好安全帶時開關(guān)S2斷開,否則閉合。當(dāng)駕駛員坐在座椅上未系安全帶時指示燈L亮起,提醒駕駛員系好安全帶,駕駛員系好安全帶時指示燈L熄滅。下列最符合上述要求的電路圖是( )
A. B.
C. D.
解:根據(jù)題意可知,當(dāng)駕駛員坐在座椅上未系安全帶時,此時S1閉合,S2也閉合,指示燈L亮起;
當(dāng)駕駛員坐在座椅上系好安全帶時,此時S1閉合,S2斷開,指示燈L熄滅;
若駕駛員不在座椅上(S1斷開),也沒有系好安全帶(S2閉合),指示燈不能發(fā)光;
由此可知,兩個開關(guān)都閉合時指示燈才能發(fā)光,斷開其中任何一個開關(guān),指示燈都不能發(fā)光,所以兩個開關(guān)應(yīng)與指示燈L串聯(lián);為了保護電路,需在電路中串聯(lián)一個保護電阻R,故只有A圖最符合上述要求。
答案:A。
36.如圖所示,小嬡同學(xué)設(shè)計了一個簡單的“調(diào)光電路”。電路連接好后閉合開關(guān),導(dǎo)線完好,卻發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮,電流表無示數(shù)。于是用一個完好的電壓表探測電路故障,將電壓表接在ab兩點,發(fā)現(xiàn)無示數(shù);接在ac兩點,發(fā)現(xiàn)有示數(shù)。對故障分析,下列說法正確的是( )
A.滑動變阻器短路B.滑動變阻器斷路
C.小燈泡短路D.小燈泡斷路
解:由圖可知,該電路為串聯(lián)電路,電流表測量電路中的電流;閉合開關(guān),導(dǎo)線完好,卻發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮,電流表無示數(shù),這說明電路出現(xiàn)了斷路故障;
將電壓表接在ab兩點,發(fā)現(xiàn)無示數(shù),這說明斷路的地方在ab之外;接在ac兩點,發(fā)現(xiàn)有示數(shù),這說明此時電壓表與電源之間是接通的,所以故障是bc之間出現(xiàn)了斷路現(xiàn)象,即小燈泡斷路。
答案:D。
37.在如圖所示的電路中,電源電壓保持不變。閉合開關(guān)S,電路正常工作。一段時間后,某個電表的示數(shù)變大。若電路中只有一處故障,且只發(fā)生在電燈L1或L2處,則下列判斷中正確的是( )
A.若電壓表V示數(shù)變大,則電燈L1斷路
B.若電壓表V示數(shù)變大,則電燈L2短路
C.若電流表A示數(shù)變大,則電燈L1斷路
D.若電流表A示數(shù)變大,則電燈L2短路
解:由圖可知,該電路為串聯(lián)電路,電流表測量電路中的電流,電壓表測量L2兩端的電壓;
AB、若電壓表V示數(shù)變大,則電壓表測量的是電源電壓,電壓表與電源的正、負極之間是接通的,所以故障可能是電燈L1短路或電燈L2斷路,故AB錯誤;
CD、若電流表A示數(shù)變大,電路是通路,電路出現(xiàn)了短路現(xiàn)象,則故障是電燈L2短路或電燈L1短路,故C錯誤,D正確。
答案:D。
38.在相距20km的甲、乙兩地之間有兩條輸電線,已知每1m輸電線的電阻為0.01Ω.現(xiàn)輸電線在某處發(fā)生短路,為確定短路位置,檢修員利用電壓表、電流表和電源接成如圖所示電路進行檢測,當(dāng)電壓表的示數(shù)為1.5V時,電流表示數(shù)為30mA.則短路處距甲地一條輸電線的電阻為 25 Ω,短路位置距甲地的距離為 2.5 km。
解:(1)由I=UR可知,連接短路位置到甲地的兩段輸電線的電阻值:R=UI=Ω;
短路處距甲地一條輸電線的電阻:R′=12R=12×50Ω=25Ω;
(2)導(dǎo)線總長度:L=50Ω0.01Ω/m=5000m=5km,
短路的地點離甲地的距離:
s=12×L=12×5km=2.5km。
答案:25;2.5。
39.如圖所示的電路中,R1=10Ω,R2=15Ω當(dāng)開關(guān)S閉合,甲、乙兩表為電壓表時,電路中的總電阻為 25 Ω,兩表讀數(shù)之比U甲:U乙= 5:3 ,當(dāng)開關(guān)S斷開,甲、乙兩表為電流表時,電路中的總電阻為 6 Ω,兩表的讀數(shù)之比I甲:I乙= 2:5 。
解:(1)當(dāng)開關(guān)S閉合,甲、乙兩表為電壓表時,R1與R2串聯(lián),電壓表甲測電源電壓、乙測R2兩端電壓,
則總電阻R串=R1+R2=10Ω+15Ω=25Ω;
由U=IR可知,U甲:U乙=IR串:IR2=R串:R2=25Ω:15Ω=5:3。
(2)當(dāng)開關(guān)S斷開,甲、乙兩表為電流表時,R1與R2并聯(lián),電流表甲測R2電流,乙測干路電流,
總電阻R并=R1R2R1+R2=10Ω×15Ω10Ω+15Ω=6Ω;
由于并聯(lián)電路各支路兩端的電壓相等,則:
I1I2=UR1UR2=R2R1=15Ω10Ω=32;
因為I1+I2=I,則I甲:I乙=I2:I=2:(2+3)=2:5;
答案:25;5:3;6;2:5。
40.如圖甲所示電路,電源電壓不變。閉合開關(guān)后,滑片P由b端滑到a端,電壓表示數(shù)U與電流表示數(shù)I的變化關(guān)系如圖乙所示,則可判斷電源電壓是 9 V,定值電阻R的阻值是 6 Ω,滑動變阻器的最大阻值為 12 Ω。
解:(1)當(dāng)滑片在a端時,電路為R的簡單電路,電壓表的示數(shù)最大,電流表的示數(shù)最大,
由圖象可知,電源的電壓U=9V,電路中的電流I=1.5A,
由I=UR可知,電阻R的阻值:
R=UI=9V1.5A=6Ω;
(2)當(dāng)滑片位于b端時,R與滑動變阻器的最大阻值串聯(lián),此時電路中的電流最小,電壓表的示數(shù)最小,
由圖象可知,R兩端的電壓UR=3V,電路中的最小電流I′=0.5A,
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:
U滑=U﹣UR=9V﹣3V=6V,
滑動變阻器的最大阻值:
R滑=U滑I′=6V0.5A=12Ω。
答案:9;6;12。
41.學(xué)習(xí)了電學(xué)知識后,小明用一個規(guī)格為“2.5V 0.2A”燈泡、電壓恒為6V的蓄電池和最大阻值為20Ω的滑動變阻器等器材設(shè)計了一個如圖甲所示的調(diào)光電路。
(1)在移動滑動變阻器滑片調(diào)光時,發(fā)現(xiàn)燈泡始終不發(fā)光。為了檢查故障,他將一個電流表串聯(lián)接入電路,發(fā)現(xiàn)電流表無示數(shù);隨后他又將電壓表并聯(lián)到B、C兩點,發(fā)現(xiàn)電壓表無示數(shù);將電壓表并聯(lián)到E、F兩點,發(fā)現(xiàn)電壓表仍然無示數(shù);但將電壓表并聯(lián)到B、F兩點,發(fā)現(xiàn)電壓表有示數(shù)了,則電路故障為 導(dǎo)線C、E之間斷路 。
(2)解決故障后,小明移動滑片,發(fā)現(xiàn)燈泡逐漸變亮,之后閃了一下就燒壞了。更換一個同規(guī)格的新燈泡后,為了確保在調(diào)光過程中,始終確保安全,他應(yīng)該在電路中串聯(lián)一個阻值至少為 17.5 Ω的電阻。
(3)若電源電壓未知(但大于2.5V),燈泡銘牌上的額定電流也看不清了,僅知道燈泡的額定電壓為2.5V,小華同學(xué)借助電阻箱設(shè)計了乙圖電路,同樣得出了調(diào)光電路中應(yīng)接入的保護電阻的最小阻值。他的測量步驟如下:
①閉合開關(guān)S,將滑動變阻器的滑片移至 A (A/B)端。
②調(diào)節(jié) 電阻箱R0 ,使電壓表的示數(shù)為 2.5V 。
③讀出電阻箱的阻值(如圖丙所示),則應(yīng)串聯(lián)的定值電阻的阻值不得小于 50 Ω。
解:(1)由于電流表無示數(shù),所以電路存在斷路,而電壓表跟B、C和E、F并聯(lián)時,電壓表都無示數(shù),說明B、C和E、F都是完好,但是跟B、F并聯(lián)時電壓表有示數(shù),說明B、F之間存在斷路,那就只能是導(dǎo)線C、E斷路。所以填:導(dǎo)線C、E之間斷路;
(2)要始終確保安全,則應(yīng)使滑動變阻器的阻值調(diào)到0時,小燈泡兩端電壓也不能超過額定電壓,若保護電阻越小,小燈泡電壓就越大,所以當(dāng)小燈泡兩端電壓等于額定電壓時,保護電阻阻值最小。當(dāng)滑動變阻器阻值調(diào)到0時,此時燈泡電壓為2.5V,而電源電壓為6V,根據(jù)串聯(lián)分壓可求得保護電阻兩端電壓是3.5V。由于燈泡恰好正常發(fā)光,電流為0.2A,所以保護電阻的最小阻值為:R=UI=Ω。
(3)①由于要求最小保護電阻阻值就需要將滑動變阻器的阻值調(diào)至0,所以滑片應(yīng)移至A端。
②當(dāng)燈泡正常發(fā)光時,分得電壓最大,保護電阻分得電壓最小,此時保護電阻阻值最小,所以應(yīng)調(diào)節(jié)電阻箱R0,使電壓表示數(shù)為2.5V。
③電阻箱的阻值為:R電阻箱=0×1000Ω+0×100Ω+5×10Ω+0×1Ω=50Ω,故調(diào)光電路中應(yīng)串聯(lián)一只阻值不小于50Ω電阻作為保護電阻。
答案:(1)導(dǎo)線C、E之間斷路;(2)17.5;(3)①A;②電阻箱R0;2.5V;③50。
42.如圖所示,甲為電路的連接情況,R1=20Ω,R2為滑動變阻器,乙為R3的I﹣U圖象,電源電壓保持不變。當(dāng)S1閉合,S2斷開時,若滑片P在a端,則電流表示數(shù)為0.6A;若滑片P在b端,則電壓表示數(shù)為8V.求:
(1)電源電壓。
(2)滑動變阻器R2的最大阻值。
(3)當(dāng)S1、S2均閉合,且滑片P在a端時,求電流表的示數(shù)。
解:
(1)當(dāng)S1閉合,S2斷開時,滑片P在a端,電路為R1的簡單電路,電流表測電路中的電流,
由I=UR可得,電源電壓:U=IaR1=0.6A×20Ω=12V;
(2)當(dāng)S1閉合,S2斷開時,滑片P在b端,R2接入電路的電阻最大,電壓表測R2兩端的電壓,
因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和,
所以,R1兩端的電壓:U1=U﹣U2=12V﹣8V=4V,
因串聯(lián)電路中各處的電流相等,
所以,電路中的電流:
Ib=U1R1=U2R2,即4V20Ω=8VR2,
解得:R2=40Ω;
(3)當(dāng)S1、S2均閉合,且滑片P在a端時,R1與R3并聯(lián),電流表測干路電流,
由圖乙可知,當(dāng)R3兩端的電壓U3=6V時,通過的電流I3=0.3A,
則R3的阻值:
R3=U3I3=6V0.3A=20Ω,
因并聯(lián)電路中總電阻的倒數(shù)等于各分電阻倒數(shù)之和,
所以,電路中的總電阻:
R=R1R3R1+R3=20Ω×20Ω20Ω+20Ω=10Ω,
干路電流表的示數(shù):
I=UR=12V10Ω=1.2A。
答:(1)電源電壓為12V;
(2)滑動變阻器R2的最大阻值為40Ω;
(3)當(dāng)S1、S2均閉合,且滑片P在a端時,電流表的示數(shù)為1.2A。
實驗次數(shù)
1
2
3
4
5
6
電壓U/V
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
電流I/A
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
環(huán)境溫度t/℃
5
10
20
30
40
50
60
熱敏電阻R/kΩ
6.0
4.4
2.8
1.8
1.1
0.8
0.7
次數(shù)
電壓U/V
電流I/A
電阻R/Ω
平均值R/Ω
1
2
3
序號
1
2
3
4
5
U/V
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
I/A
0.10
0.21
0.30
0.40
0.49
串聯(lián)電路
并聯(lián)電路
電流特點
串聯(lián)電路中各處電流相等
并聯(lián)電路的干路總電流等于各支路電流之和
電壓特點
串聯(lián)電路兩端的總電壓等于各部分電路兩端電壓之和
并聯(lián)電路中,各支路兩端的電壓相等,且都等于電源電壓
電阻特點
串聯(lián)電路的總電阻,等于各串聯(lián)電阻之和;
把幾個導(dǎo)體串聯(lián)起來相當(dāng)于增大了導(dǎo)體的長度,所以總電阻比任何一個串聯(lián)分電阻都大。
并聯(lián)電阻中總電阻的倒數(shù),等于各并聯(lián)電路的倒數(shù)之和;
若只有兩個電阻R1和R2并聯(lián),則總電阻R總= eq \f(R1R2, R1+R2) ;
把幾個電阻并聯(lián)起來相當(dāng)于增加了導(dǎo)體的橫截面積,所以并聯(lián)總電阻比每一個并聯(lián)分電阻都小。
分配特點
串聯(lián)電路中,電壓的分配與電阻成正比 eq \f(U1,U2) = eq \f(R1,R2)
并聯(lián)電路中,電流的分配與電阻成反比
eq \f(I1,I2) = eq \f(R2, R1)
電路作用
分壓
分流
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