
題型一:探究電流與電壓的關系
題型二:探究電流與電阻的關系
題型三:歐姆定理內容和理解
題型四:歐姆定律的U-I圖像和I-U圖像
題型五:歐姆定律判斷電表讀數(shù)的變化
題型六:含半導體電阻的動態(tài)電路分析
題型七:歐姆定律在電路故障的應用
題型八:歐姆定律的計算
【知識梳理】
【知識點一:電流與電壓和電阻的關系】
當電阻一定時,導體中的電流跟導體兩端的電壓成正比。
當電壓一定時,導體的電流跟導體的電阻成反比。
【知識點二:歐姆定律】
歐姆定律:導體中的電流,跟導體兩端的電壓成正比,跟導體的電阻成反比。(德國物理學家歐姆)
公式: I = eq \f(U,R)
變形:R= eq \f(U,I) U=IR
U——電壓——伏特(V);R——電阻——歐姆(Ω);I——電流——安培(A)
注意:R= eq \f(U,I) 不能被理解為導體的電阻跟這段導體兩端的電壓成正比,跟導體中的電流成反比。因為電阻是導體本身的一種性質,它的大小決定于導體的材料、長度、橫截面積和溫度,其大小跟導體的電流和電壓無關。人們只能是利用這一公式來測量計算導體的電阻而已。
【題型歸納】
題型一:探究電流與電壓的關系
1.(23-24九年級上·天津寧河·期末)如圖所示為探究“電流與電壓關系”的實驗電路圖,多次實驗過程中,每次操作必須保持大小不變的是( )
A.電壓表的示數(shù)B.電流表的示數(shù)
C.定值電阻R的阻值D.滑動變阻器連入電路的阻值
【答案】C
【詳解】根據(jù)控制變量法,研究電流與電壓的關系時,要控制定值電阻R不變,通過移動變阻器的滑片,改變電路中電流的大小和電阻兩端的電壓,從而探究“電流與電壓關系”。
故選C。
2.(24-25九年級上·福建廈門·階段練習)小明用如圖甲所示裝置探究電流與電壓的關系,實驗器材:學生電源(電壓恒為3V),電流表、電壓表各一只,一個開關,四個定值電阻(分別為5Ω、10Ω、15Ω、20Ω),滑動變阻器的規(guī)格“30Ω,2A”,導線若干。
(1)請用筆畫線代替導線。在圖甲中完成電路連接,要求滑片P向右滑動時,電流表的示數(shù)變小 ;
(2)小明連接電路時,將滑動變阻器的滑片P移到最 (選填“左”或“右”)端,此時滑動變阻器所起的作用是 ;
(3)連接好電路閉合開關后,移動滑片發(fā)現(xiàn),電流表無示數(shù),電壓表有示數(shù),則出現(xiàn)該故障的原因可能是 ;
(4)排除故障后,改變滑片位置,記錄實驗數(shù)據(jù)如表所示,空白處的電流如圖乙所示,為 A,此時滑動變阻器所起的作用是 ;
(5)表格中當電壓為2.5V時,對應的電流是 A;
(6)根據(jù)表格的數(shù)據(jù),小明選擇的定值電阻是 Ω;
(7)根據(jù)表中數(shù)據(jù)可歸納得出結論: 。
【答案】(1)
(2) 右 保護電路
(3)定值電阻斷路
(4) 0.3 改變電阻的電壓和通過的電流,多次實驗
(5)0.50
(6)5
(7)電阻一定時,電流與電壓成正比
【詳解】(1)滑片P向右滑動時,電流表的示數(shù)變小,說明滑動變阻器接入電路的電阻變大,即滑片右移,電阻絲變長,故應將C接線柱接入電路中,且與電阻串聯(lián),電流表也要與電阻串聯(lián),且遵循“正進負出”原則,作圖如下:
(2)[1][2]為保護電路,小明連接電路時,將滑動變阻器的滑片P移到阻值最大處,即最右端。
(3)連接好電路閉合開關后,移動滑片發(fā)現(xiàn),電流表無示數(shù),說明發(fā)生斷路,電壓表有示數(shù),則出現(xiàn)該故障的原因可能是定值電阻斷路。
(4)[1][2]排除故障后,改變滑片位置,記錄實驗數(shù)據(jù)如表所示,空白處的電流如圖乙所示,電流表選用小量程,分度值為0.02A,示數(shù)為0.3A;此時滑動變阻器所起的作用是改變電阻的電壓和通過的電流,多次實驗。
(5)由表可知,電壓與電流的比值為定值,當電壓為2.5V時,則有
解得此時電流為0.50A。
(6)根據(jù)表格的數(shù)據(jù),小明選擇的定值電阻阻值為
(7)由表可知,電壓與電流的比值為定值,可得:電阻一定時,電流與電壓成正比。
3.(2024·陜西西安·模擬預測)興趣小組在探究“電流與電壓的關系”的實驗中,選擇的器材有:兩節(jié)新干電池、電壓表、電流表、滑動變阻器、定值電阻、開關和若干導線。
(1)請用筆畫線代替導線將圖-1所示電路連接完整。
(2)正確連接電路,閉合開關后,發(fā)現(xiàn)電流表無示數(shù),電壓表有示數(shù)且接近電源電壓,則電路故障可能是定值電阻 。
(3)排除故障后,閉合開關,調節(jié)滑動變阻器的滑片,當電壓表示數(shù)為時,電流表示數(shù)如圖-2所示,則電流表示數(shù)為 A;重復實驗,得到實驗數(shù)據(jù)如下表。
(4)小組同學根據(jù)表中數(shù)據(jù)在圖-3中描點作出圖像;分析實驗數(shù)據(jù)或圖像可以得出結論:①實驗中所用定值電阻的阻值為 ;②當電阻一定時,通過導體的電流與導體兩端的電壓成 。
(5)小組交流時為了使結論具有普遍性,提出兩個方案。方案一:用現(xiàn)有的實驗器材增加實驗次數(shù)。方案二:換用不同阻值的定值電阻重復上述實驗??茖W合理的是方案 (選填“一”或“二”)。
【答案】 斷路 0.1 5 正比 二
【詳解】(1)[1]圖中電壓表沒有連接完整,因電壓是兩節(jié)新干電池,電壓為3V,故應把電壓表并聯(lián)在定值電阻兩端,選擇0-3V的量程,如圖所示:
(2)[2]閉合開關后,電流表無示數(shù),電壓表有示數(shù),說明該串聯(lián)電路中電壓表并聯(lián)的位置出現(xiàn)了斷路,故可能是定值電阻斷路。
(3)[3]如圖所示,電流表最大測量值是0.6A,分度值是0.02A,故讀數(shù)為0.1A。
(4)[4][5]根據(jù)及表格中數(shù)據(jù)可得定值電阻的阻值R=5Ω;從圖像是一條直線可得當電阻一定時,通過導體的電流與導體兩端的電壓成正比。
(5)[6]為了使結論具有普遍性,應該更換實驗器材進行多次實驗,故選擇方案二才合理。
題型二:探究電流與電阻的關系
4.(24-25九年級上·全國)小剛用圖所示電路探究“一段電路中電流跟電阻的關系”,在此實驗過程中,當A、B兩點間的電阻由5Ω更換為10Ω后,為了探究上述問題,他應該采取的唯一操作是( )
A.保持變阻器滑片不動B.將變阻器滑片適當向左移動
C.將變阻器滑片適當向右移動D.適當增加電池的節(jié)數(shù)
【答案】C
【詳解】ABC.要探究“一段電路中電流跟電阻的關系”,需要保持該電阻兩端的電壓大小不變,從圖中可以看到,這是一個串聯(lián)電路,電阻與滑動變阻器是串聯(lián)的,在此實驗過程中,當A、B兩點間的電阻由5Ω更換為10Ω,即A、B兩點間的電阻變大,滑動變阻器接入電路的電阻大小不變,根據(jù)串聯(lián)電路的分壓原理可知,A、B兩點間電阻的電壓變大,電壓表的示數(shù)也變大,此時若想電壓減小到與原來的值相同應該增大滑動變阻器的阻值使電路中的電流減小,所以應將滑片適當向右端滑動,使電壓表的示數(shù)與原來相同,故A、B不符合題意,C符合題意;
D.適當增加電池的節(jié)數(shù),這樣會使電源電壓增大,A、B兩點間電阻的電壓更加大,不能保持電壓不變,故D不符合題意。
故選C。
5.(24-25九年級上·廣西南寧·階段練習)在探究“電流與電阻的關系”實驗中,實驗器材有電壓為的電源、電流表、電壓表,滑動變阻器和開關各一個,定值電阻4個()和導線若干。
(1)請用筆畫線代替導線,完成圖甲的實物圖的連接,使滑片P向左移動時,電流表的示數(shù)變大;
(2)實驗前,滑動變阻器的滑片應撥至 處;正確連接電路后,試觸時發(fā)現(xiàn)電壓表指針迅速偏向最右端,電流表示數(shù)為零,則電路中出現(xiàn)的故障可能是 (選填“斷路”或“短路”);
(3)排除故障后,先將定值電阻接入電路進行實驗,在移動滑動變阻器滑片的過程中,眼睛應注意觀察 (選填“電流表”或“電壓表”),使其示數(shù)為 ;
(4)由圖像可以得出結論:電壓一定時,通過導體的電流與導體的電阻成 ;
(5)把4個定值電阻分別接入電路完成實驗,所選滑動變阻器的最大阻值應不小于 。
【答案】(1)
(2) 阻值最大 斷路
(3) 電壓表 2V
(4)反比
(5)50
【詳解】(1)在探究電流與電阻的關系時,滑動變阻器與定值電阻應串聯(lián)連接,電壓表測定值電阻兩端的電壓?;蜃笠苿訒r,電流表示數(shù)變大,電源電壓保持不變,據(jù)歐姆定律知,電路中的電阻變小,變阻器接入電路的阻值變小。所以變阻器下端的接線柱接在左側。如圖所示
(2)[1]為保護電路,實驗前,滑動變阻器的滑片應撥至阻值最大處。
[2]試觸時,電壓表指針迅速向最右端偏轉,說明電壓表與電源接通,電流表示數(shù)為0,則電路中出現(xiàn)了斷路,電壓表并聯(lián)部分斷路了,所以出現(xiàn)的故障可能是斷路。
(3)[1][2]實驗過程中,定值電阻兩端的電壓要保持不變,所以控制的電壓為
所以在移動變阻器滑片的過程中,眼睛應觀察電壓表的示數(shù),直到示數(shù)為2V,即停止移動滑片。
(4)由圖乙可知,電流與電阻的乘積為
電流與電阻的乘積為定值,可得:電壓一定時,通過導體的電流與導體的電阻成反比。
(5)當定值電阻接入電路的阻值最大為20Ω時,變阻器接入電路的阻值也需要最大,才能讓定值電阻兩端的電壓保持不變。此時根據(jù)串聯(lián)分壓原理則有
解得,則所選滑動變阻器的最大阻值應不小于。
6.(24-25九年級上·山東濟南·階段練習)某小組在“探究導體中電流與電阻的關系”的實驗中,連接了如圖甲所示的電路(電源電壓保持4.5V不變)
(1)請用筆畫線代替導線將甲圖電路連接完整 (要求:滑片P向右移動時電路中電流變大);
(2)正確連接并規(guī)范操作后,閉合開關,兩電表均無示數(shù)?,F(xiàn)將電壓表接在滑動變阻器兩端時無示數(shù),接在開關兩端時有示數(shù),若電路只有一處故障,則故障原因可能是 ;
(3)圖乙是改正故障后根據(jù)測得的實驗數(shù)據(jù)繪制的電流I隨電阻R變化的圖像,上述實驗中,小強用10Ω的電阻做完實驗后,保持滑動變阻器滑片的位置不變,接著把R換為5Ω的電阻接入電路,閉合開關,應向 端移動滑片,使電壓表示數(shù)為 V;
(4)要完成該實驗的所有數(shù)據(jù),滑動變阻器的最大阻值至少是 Ω。
【答案】(1)
(2)開關斷路
(3) 右 3
(4)12.5
【詳解】(1)滑動變阻器需要串聯(lián)接在電路中,且一上一下,要求向右移動時,電流變大,滑動變阻器接入的阻值變小,則說明接入的是右下方接線柱,故如圖所示:
(2)正確連接并規(guī)范操作后,閉合開關,兩電表均無示數(shù),說明發(fā)生斷路?,F(xiàn)將電壓表接在滑動變阻器兩端時無示數(shù),接在開關兩端時有示數(shù),說明此時有電流經(jīng)過電壓表,電壓表所在的電路是通路,那么只能是開關處于斷路狀態(tài)。
(3)[1][2]探究電流與電阻關系,需要控制定值電阻兩端的電壓不變,小強用10Ω的電阻做完實驗后,保持滑動變阻器滑片的位置不變,接著把R換為5Ω的電阻接入電路,根據(jù)串聯(lián)分壓,電壓表的示數(shù)變小,為了保證電壓表的示數(shù)不變,滑動變阻器分擔的電壓需要變小,閉合開關,應向右移動。
(4)定值電阻兩端的電壓為
當接入25Ω的電阻做實驗時,根據(jù)串聯(lián)分壓原理則有
解得此時,則要完成該實驗的所有數(shù)據(jù),滑動變阻器的最大阻值至少為。
題型三:歐姆定理內容和理解
7.(24-25九年級上·廣西南寧)關于電流、電壓和電阻,下列說法中正確的是( )
A.電路中有電壓就一定有電流
B.當導體兩端的電壓為零時,導體的電阻也為零
C.電阻一定時,通過導體的電流與其兩端的電壓成正比
D.由歐姆定律可得,所以導體的電阻是由它兩端的電壓和流過的電流決定的
【答案】C
【詳解】A.電路中有電壓且電路是通路,電路中才有電流,故A錯誤;
BD.導體的電阻是導體的一種性質,與它兩端的電壓和流過的電流無關,故BD錯誤;
C.根據(jù)歐姆定律,電阻一定時,通過導體的電流與其兩端的電壓成正比,故C正確。
故選C。
8.(24-25九年級上·黑龍江哈爾濱·階段練習)關于歐姆定律及其變形式下列說法正確的是( )
A.由可知,電阻一定時,通過導體的電流與其兩端的電壓成正比
B.由可知,電阻一定時,導體兩端的電壓與通過導體的電流成正比
C.由可知,導體的電阻與其兩端的電壓成正比,與其通過的電流成正比
D.以上說法都正確
【答案】A
【詳解】A.由可知,電阻一定時,導體兩端的電壓增大為原來的幾倍,通過導體的電流也增大為原來的幾倍,即通過導體的電流與其兩端的電壓成正比,故A正確;
B.在電路中,導體兩端的電壓變化是電流變化的原因,只有導體兩端有電壓時導體中才會有電流,因此,不能由得出導體兩端的電壓與通過導體的電流成正比,故B錯誤;
C.導體的電阻由其本身的材料、長度、橫截面積決定,與導體兩端所加電壓和通過電流的大小無關,因此不能由得出導體的電阻與其兩端的電壓成正比,與其通過的電流成正比,故C錯誤;
D.以上說法只有A是正確的,故D錯誤。
故選A。
9.(23-24九年級上·江西吉安·階段練習)有關歐姆定律公式及其變形式和U=IR,下列說法中不正確的是( )
A.某段導體兩端電壓為0V時,通過該導體的電流為0A
B.導體兩端的電壓一定時,通過導體的電流與導體的電阻成反比
C.以上公式均適用于所有用電器電壓、電流和電阻的計算
D.導體的電阻跟導體兩端的電壓和通過導體的電流無關
【答案】C
【詳解】A.由知道,導體兩端電壓為0V時,通過該導體的電流為0A,故A正確,不符合題意;
B.電壓一定時,由歐姆定律知道,通過導體的電流與導體的電阻成反比,故B正確,不符合題意;
C.歐姆定律公式及其變形式只適用于純電阻的電壓、電流和電阻的計算,故C錯誤,符合題意;
D.導體的電阻是導體本身的一種性質,與導體的材料、長度、橫截面積和溫度有關,跟導體兩端的電壓和通過導體的電流無關,公式是電阻的一個計算式,不是決定式,故D正確,不符合題意。
故選C。
題型四:歐姆定律的U-I圖像和I-U圖像
10.(23-24九年級上·寧夏銀川·期末)張華同學在“探究通過導體的電流與其兩端電壓的關系”時,將記錄的實驗數(shù)據(jù)通過整理做出了如圖所示的圖像,根據(jù)圖像,下列說法錯誤的是( )
A.通過導體A的電流與其兩端的電壓成正比
B.導體A的電阻大于導體B的電阻
C.當在導體B的兩端加上1 V的電壓時,通過導體B的電流為
D.將A、B兩導體并聯(lián)后接到電壓為3 V的電源上時,干路中的電流為
【答案】B
【詳解】A.由圖像可知,導體A的圖像為過原點的傾斜直線,則通過導體A的電流與其兩端的電壓成正比,故A正確,不符合題意;
B.由圖像可知,當電壓相等時,導體A的電流較大,由可知,A的電阻較小,故B錯誤,符合題意;
C.由圖像可知,當在導體B的兩端加上1V的電壓時,通過導體B的電流為0.1A,故C正確,不符合題意;
D.將A、B兩導體并聯(lián)后接到電壓為3V的電源上時,它們兩端的電壓均為3V,由圖像可知通過兩電阻的電流分別為,,由并聯(lián)電路中干路電流等于各支路電流之和可知,干路電流為
故D正確,不符合題意。
故選B。
11.(2024·湖北襄陽·三模)如圖所示是電阻甲和乙的圖像,下列說法正確的是( )
A.電阻乙為定值電阻
B.當電阻甲兩端電壓為時,
C.如圖所示,當開關閉合,電源電壓為時,電路總電流為
D.如圖所示,當開關閉合,電路電流為時,電路總電阻是
【答案】D
【詳解】A.由圖像可知,甲對應的電流與電壓成正比,根據(jù)歐姆定律可知甲電阻的阻值不變,為定值電阻;而乙對應的電流與電壓不成正比,說明電阻乙的阻值是變化的,故A錯誤;
B.由圖像可知,當甲兩端電壓為時,通過的電流為,甲的阻值為
故B錯誤;
C.如圖所示,和并聯(lián);當電源電壓為時,因并聯(lián)電路中各支路兩端的電壓相等,兩電阻兩端的電壓均為,由圖像可知,通過兩電阻的電流分別為
則電路中的總電流
故C錯誤;
D.如圖所示,和串聯(lián);當開關閉合,電路電流為時,因串聯(lián)電路中各處的電流相等,所以,通過兩電阻的電流均為,由圖像可知,兩電阻兩端的電壓分別為
則電源電壓
電路中的總電阻
故D正確。
故選。
12.(2024·湖南·三模)如圖所示是、的I-U圖象,根據(jù)圖象信息,下列判斷正確的是( )
A.的阻值與其兩端電壓成正比
B.在不同電壓下阻值不同
C.若將、并聯(lián)在6V的電源電壓下,通過、的電流之比為3︰2
D.若將、串聯(lián)到9V的電源電壓下,、兩端的電壓之比為1︰2
【答案】B
【詳解】A.電阻是導體本身的性質,不會電壓、電流發(fā)生改變,故A錯誤;
B.定值電阻的I-U圖形為一條過原點的直線,由的I-U圖形是一條曲線可知, 的在不同電壓下阻值不同,故B正確;
C.將、并聯(lián)在6V的電源電壓下,、兩端電壓均為6V,結合圖像可知通過R1、R2的電流分別為0.4A、0.6A,比值為2︰3,故C錯誤;
D.將、串聯(lián)在9V的電源電壓下,此時通過、的電流相等,電壓之和等于9V,結合圖像可知為電流0.4A時,此時、兩端電壓分別為6V、3V,比值為2:1,故D錯誤。
故選B。
題型五:歐姆定律判斷電表讀數(shù)的變化
13.(24-25九年級上·廣東韶關·階段練習)小陽設計一個天然氣泄漏檢測電路,如圖甲所示,R為氣敏電阻,其阻值隨天然氣濃度變化曲線如圖乙所示,R0為定值電阻,電源電壓恒定不變。下列說法正確的是( )
A.天然氣濃度增大,電壓表示數(shù)變小
B.天然氣濃度減小,電流表示數(shù)變大
C.天然氣濃度增大,電壓表的示數(shù)不變
D.天然氣濃度減小,電壓表與電流表示數(shù)的比值不變
【答案】D
【詳解】由電路圖可知,氣敏電阻R與定值電阻R0串聯(lián),電壓表測R0兩端的電壓,電流表測電路中的電流。
AC.當天然氣濃度增大時,由圖乙可知,R的阻值變小,電路中的總電阻變小。由可知,電路中的電流變大,即電流表的示數(shù)變大;由U=IR可知,R0兩端的電壓變大,即電壓表的示數(shù)變大,故AC錯誤;
BD.同理,當天然氣濃度減小,R的阻值變大,電流表的示數(shù)變小,電壓表的示數(shù)變小,電壓表與電流表示數(shù)的比值等于R0的阻值,則電壓表與電流表示數(shù)的比值不變,故B錯誤,D正確。
故選D。
14.(24-25九年級上·廣東韶關·階段練習)如圖,當滑動變阻器滑片向右移動時,電流表和電壓表示數(shù)變化正確的是( )
A.電壓表和電流表的示數(shù)增大B.電壓表、電流表的示數(shù)都減少
C.電壓表示數(shù)增大,電流表示數(shù)減少D.電壓表示數(shù)減少,電流表示數(shù)增大
【答案】C
【詳解】由圖得,定值電阻與變阻器串聯(lián),電壓表測量變阻器電壓,電流表測量電路電流;當滑動變阻器滑片向右移動時,變阻器接入電路中電阻增大,電路電阻增大,由歐姆定律得,電路電流減小,則電流表示數(shù)減小,定值電阻的電壓減小,由串聯(lián)電路電壓特點得,變阻器電壓變大,即電壓表示數(shù)增大,故ABD錯誤,C正確。
故選C。
15.(23-24九年級下·內蒙古通遼·階段練習)如圖所示的電路中,電源電壓保持不變,R為定值電阻,閉合開關,向左移動滑片P,則( )
A.電壓表的示數(shù)與電流表的示數(shù)比值不變B.電壓表的示數(shù)變大,電流表的示數(shù)變小
C.電壓表的示數(shù)不變,電流表的示數(shù)變大D.電壓表的示數(shù)變小,電流表的示數(shù)變大
【答案】A
【詳解】A.由電路圖可知,定值電阻R與滑動變阻器串聯(lián),電流表A測電路中的電流,電壓表測定值電阻R兩端的電壓。根據(jù)可知,電壓表示數(shù)與電流表示數(shù)比值等于R的阻值,R的阻值保持不變,故電壓表的示數(shù)與電流表的示數(shù)比值不變,故A正確;
BCD.閉合開關S,向左移動滑片P,滑動變阻器接入電路的電阻變小,總電阻變小,根據(jù)可知,電路中的電流變大,即電流表示數(shù)變大;根據(jù)U=IR可知,R兩端的電壓變大,即電壓表示數(shù)變大,故BCD錯誤。
故選A。
題型六:含半導體電阻的動態(tài)電路分析
16.(24-25九年級上·山東淄博·階段練習)某科技小組為快遞公司設計了一套計數(shù)裝置,電路如圖所示。R1為光敏電阻(當有光照射時電阻變小),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),R2為定值電阻。現(xiàn)閉合開關,計數(shù)裝置正常工作。當激光被物體遮擋時,下列說法正確的是( )
A.電阻R2的阻值變小B.通過R2的電流變大
C.R1兩端的電壓變大D.R1與R2的電流之比變小
【答案】C
【詳解】A.由于R2?是定值電阻,其阻值不會隨外界條件的變化而改變,故A錯誤;
B.R1和R2串聯(lián),在激光被遮擋的瞬間,R1阻值變大,電路總電阻變大,由歐姆定律可知電路中電流變小,通過R2?的電流減小,故B錯誤;
C.由于激光被遮擋,R1電阻增大,所以電路中的電流減小,而R2?的阻值不變,由歐姆定律可知R2?兩端的電壓減小,R1?兩端的電壓增大,故正確;
D.R1和R2串聯(lián),串聯(lián)電路電流處處相等,所以R1?與R2?的電流之比不變,故D錯誤。
故選C。
17.(24-25九年級上·上海寶山·開學考試)小苒同學給學校勞動實踐基地的蔬菜大棚設計了一個測量空氣濕度的電路圖,如圖甲所示。電源電壓恒為6V,定值電阻R0的阻值為20Ω,濕敏電阻R的阻值隨空氣濕度H的變化關系圖乙所示。下列分析正確的是( )
A.空氣濕度越大,濕敏電阻R的阻值越大
B.空氣濕度越大,電壓表示數(shù)越小
C.當空氣濕度為40%時,電壓表的示數(shù)為2.4V
D.當電路中電流為0.15A時,空氣濕度為45%
【答案】C
【詳解】A.由圖乙可知,濕敏電阻R的阻值隨空氣濕度的增大而減小,故A錯誤;
B.如圖甲,R與R0串聯(lián),電壓表測量R0兩端的電壓;由串聯(lián)分壓原理知,空氣濕度越大,R越小,則R兩端的電壓越小,由串聯(lián)電路電壓的規(guī)律知,R0兩端的電壓即電壓表的示數(shù)變大,故B錯誤;
C.由圖乙可知,當空氣濕度為40%時,R=30Ω,由歐姆定律知,電路中的電流為
電壓表的示數(shù)為
U0=IR0=0.12A×20Ω=2.4V
故C正確;
D.當電路中電流為I'=0.15A時,電路的總阻值為
R的阻值為
R'=40Ω-20Ω=20Ω
由圖乙可知,此時空氣濕度為50%,故D錯誤。
故選C。
18.(2024·湖南懷化·一模)如圖甲所示是一款攝像機自主啟動裝置的簡化電路圖,是紅外線探測電阻,其阻值隨紅外線強度變化關系如圖乙所示,R是定值電阻。當R兩端的電壓增大到設定值時,攝像機自主啟動拍攝。閉合電路開關,當紅外線強度增大時,下列說法正確的是( )
A.的阻值變大
B.電壓表示數(shù)變大
C.電流表示數(shù)變小
D.當紅外線強度減弱到一定值時攝像機才能自動開啟
【答案】B
【詳解】ABC.由電路圖知,閉合開關,紅外線探測電阻RP和定值電阻R串聯(lián),電流表測電路中的電流,電壓表測R兩端的電壓;閉合電路開關,當紅外線強度增大時,根據(jù)圖乙可知,紅外線探測電阻RP阻值變小,總電阻變小,根據(jù)歐姆定律可知,電路中的電流變大,電流表示數(shù)變大;根據(jù)U=IR可知,定值電阻兩端電壓變大,電壓表示數(shù)變大,故B正確,AC錯誤;
D.當R兩端的電壓增大設定值時,攝像機自主啟動拍攝,根據(jù)串聯(lián)電路的分壓規(guī)律可知,紅外線探測電阻RP分擔電壓變小,紅外線探測電阻RP電阻減小,根據(jù)圖乙可知,紅外線強度是變大的,故D錯誤。
故選B。
題型七:歐姆定律在電路故障的應用
19.(23-24九年級上·廣東深圳·期中)如圖所示電路,閉合開關,兩燈均發(fā)光,兩電表均有示數(shù).過一會兒,其中一個燈泡突然熄滅,兩只電表示數(shù)都增大,造成此現(xiàn)象的原因可能是( )
A.燈短路B.燈短路C.燈斷路D.燈斷路
【答案】B
【詳解】A.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,燈兩端電壓為0,故電壓表示數(shù)變小,故A不符合題意。
B.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,燈兩端電壓變?yōu)殡娫措妷?,即電壓表示?shù)變大,故B符合題意;
C.燈斷路會導致電路中電流為0,電壓表與燈串聯(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C不符合題意
D.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D不符合題意。
故選B。
20.(23-24九年級上·山東泰安·期中)小明同學在利用如圖所示電路進行電學實驗時,閉合開關,兩燈正常工作,過了一會兒,兩燈中一燈亮,一燈不亮,且兩只電表示數(shù)都變大.則故障原因是( )
A.燈斷路B.燈短路C.燈斷路D.燈短路
【答案】D
【詳解】由電路圖可知,兩燈泡串聯(lián),電流表測電路電流,電壓表測燈. 兩端電壓;
A.如果燈斷路,電路斷路,電流表示數(shù)變?yōu)?,電壓表測量的是電源電壓,電壓表示數(shù)會變大,故A不符合題意;
B.如果燈短路,電壓表測一段導線兩端的電壓,示數(shù)為0;總電阻減小,電源電壓不變,由歐姆定律可知,電路電流變大,電流表示數(shù)變大,故B不符合題意;
C.如果燈斷路,電路斷路,電流表和電壓表示數(shù)都變?yōu)?,故C不符合題意;
D.如果燈短路,電壓表測量的是電源電壓,示數(shù)變大,由于總電阻減小,根據(jù)歐姆定律可知,電路中的電流變大,電流表示數(shù)變大,故D符合題意。
故選D。
21.(2023·吉林白山·二模)如圖所示的電路中,電源電壓保持不變。閉合開關S,燈L正常發(fā)光,過了一段時間,觀察到兩電表的示數(shù)都變大,若電路中只有一處故障,且只發(fā)生在電阻R或L上,則電路故障是( )
A.燈L斷路B.燈L短路C.電阻R短路D.電阻R斷路
【答案】C
【詳解】根據(jù)電路圖可知,燈泡與R串聯(lián),電壓表測量燈泡兩端的電壓,電流表測量電路中的電流。閉合開關S,燈L正常發(fā)光,過了一段時間,觀察到電流表示數(shù)變大,這說明電路是通路,由歐姆定律可知電路的總電阻變小,電路出現(xiàn)了短路現(xiàn)象;電壓表示數(shù)變大,說明電壓表測量的是電源電壓,所以故障是R短路。故ABD不符合題意,C符合題意。
故選C。
題型八:歐姆定律的計算
22.(24-25九年級上·福建廈門)如圖所示的電路中,電源電壓保持不變,電阻R1=20Ω,閉合開關S后,電流表A的示數(shù)為0.6A,電流表A1的示數(shù)為0.2A。求:
(1)R1兩端的電壓;
(2)R2的阻值;
(3)電源電壓。
【答案】(1)4V
(2)10Ω
(3)4V
【詳解】(1)由電路圖可知,電阻R1、R2并聯(lián),電流表A測干路電流,電流表A1測電阻R1的電流。那么R1兩端的電壓
U1=I1R1=0.2A×20Ω=4V
(2)根據(jù)并聯(lián)電路的特點,可知通過R2電阻的電流
I2=I-I2=0.6A-0.2A=0.4AR2的電阻
(3)由于并聯(lián)電路中,電源電壓與支路兩端電壓相等,所以電源電壓為
23.(24-25九年級上·上?!るA段練習)在如圖(a)所示的電路中,電阻R1的阻值為20Ω,變阻器R2標有“20Ω 2A”字樣,閉合電鍵S后,電流表A1的示數(shù)為0.3A。求:
(1)求電源電壓值;
(2)將變阻器R2的滑片P移至某點時,該電路中某電流表的示數(shù)如圖(b)所示,求變阻器R2連入電路的阻值。
【答案】(1)6V
(2)15Ω
【詳解】(1)由圖可知,定值電阻R1與滑動變阻器R2并聯(lián),電流表A1測定值電阻所在支路電流,A2測干路電路電流。已知電流表A1的示數(shù)為0.3A,根據(jù)并聯(lián)電路電壓的特點和歐姆定律可知,電源電壓為
U=U1=I1R1=0.3A×20Ω=6V
(2)由題意知,將變阻器R2的滑片P移至某點時,該電路中某電流表的示數(shù)如圖(b)所示,根據(jù)并聯(lián)電路電壓和電流的特點可知,定值電阻所在支路電流不變,為0.3A,因此圖(b)所示為電流表A2的示數(shù),由于干路電流大于支路電流,因此電流表A2選用0~3A量程,分度值為0.1A,示數(shù)為0.7A,因此通過變阻器R2的電流為
I2=I-I1=0.7A-0.3A=0.4A
變阻器R2連入電路的阻值
24.(24-25九年級上·山東泰安·階段練習)如圖甲所示是某電子秤的原理示意圖,為定值電阻,托盤下方的電阻為壓敏電阻,其電阻大小與托盤內所放物體質量m大小的關系如圖乙所示,已知電源電壓保持不變,電流表量程為0-30mA。當托盤中沒有物體時,電流表示數(shù)為0.01A;當放入質量為0.6kg的某物體時,電流表示數(shù)為0.02A。求:
(1)當托盤中沒有物體時,阻值;
(2)當放入質量為0.6kg的某物體時,兩端的電壓;
(3)電源電壓和的阻值。
【答案】(1)500Ω
(2)4V
(3)6V,100Ω
【詳解】(1)由乙圖可知,當物體質量為0時,R2的阻值為500Ω。
(2)當放入質量為0.6kg的某物體時,R2的阻值為200Ω,電流表示數(shù)為0.02A,兩端的電壓為
(3)由乙圖可知,當物體質量為0時,R2的阻值為500Ω,電流表示數(shù)為0.01A,電源電壓可表示為
①
當放入質量為0.6kg的某物體時,R2的阻值為200Ω,電流表示數(shù)為0.02A,電源電壓可表示為
②
聯(lián)立①②解得:,。
【高分達標】
一、單選題
25.(23-24九年級上·河北邯鄲·期末)在探究“導體電流與電阻關系”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。下列說法錯誤的是( )
A.閉合開關前,滑動變阻器的滑片應置于最左側
B.將5Ω的電阻換成10 Ω,應將滑片向右移
C.實驗過程中移動滑片的主要目的是控制定值電阻兩端的電壓一定
D.該實驗結論為:電壓一定時,導體中的電流與電阻成反比
【答案】B
【詳解】A.閉合開關前,滑片應移到阻值最大處,離下接線柱最遠,為左側。故A正確,不符合題意。
B.探究電流與電阻的關系,電壓應不變,電阻換成10Ω的,變大了,滑動變阻器阻值也應變大,才能保持電壓不變,向左側滑,故B錯誤,符合題意。
C.探究電流與電阻的關系,定值電阻電壓應不變,故C正確,不符合題意。
D.電流與電壓的關系,在電壓一定時,電流與電阻成反比,故D正確,不符合題意。
故選B。
26.(2024·北京房山·二模)如圖所示是探究“通過導體的電流大小與導體電阻大小的關系”的電路圖。下列說法正確的是( )
A.閉合開關前,滑動變阻器的滑片應置于最左端
B.實驗中,應控制定值電阻兩端的電壓不變
C.實驗中,滑動變阻器的主要作用是控制通過定值電阻的電流不變
D.把定值電阻由5Ω更換為10Ω時,滑動變阻器的滑片應向左移動
【答案】B
【詳解】A.閉合開關前,為保護電路,滑動變阻器的滑片P應置于最大阻值處,由圖可知該實驗中P應置于右端,故A錯誤;
BC.在探究“通過導體的電流大小與導體電阻大小的關系”時,更換定值電阻時,要用滑動變阻器來保持定值電阻兩端電壓不變,綜上分析知,故B正確,C錯誤;
D.實驗過程中電源電壓不變,定值電阻兩端的電壓不變,則滑動變阻器兩端的電壓不變,因串聯(lián)電路中導體兩端的電壓之比等于電阻之比,則定值電阻和滑動變阻器接入電路的阻值之比不變,所以將5Ω電阻換成10Ω電阻時,需增大滑動變阻器接入電路的阻值,所以滑動變阻器的滑片應向右移動,故D錯誤。
故選B。
27.(23-24九年級上·湖北武漢·階段練習)關于電流、電壓和電阻之間的關系,下列說法正確的是( )
A.公式表明,導體的電阻R跟它兩端的電壓成正比,跟電流成反比
B.公式表明,導體中的電流I跟它兩端的電壓成正比,跟電阻成反比
C.公式表明,導體兩端的電壓U跟電流成正比
D.公式表明,導體兩端的電壓U跟電阻成正比
【答案】B
【詳解】A.電阻是導體本身的一種性質,只與導體的材料、長度、橫截面積和溫度有關,與兩端的電壓和通過的電流無關,公式只是計算電阻的一種方法,故A錯誤;
B.根據(jù)歐姆定律公式可知:導體中的電流與導體兩端的電壓成正比,與導體的電阻成反比,故B正確;
C.公式表明,通過導體的電流與導體兩端的電壓U成正比,故C錯誤;
D.導體兩端的電壓U的大小是由電源決定的,與電流和電阻的大小無關,故D錯誤。
故選B。
28.(23-24九年級上·山東青島·階段練習)關于歐姆定律,下列說法中正確的是( )
A.歐姆定律是只通過理論推導得出的規(guī)律
B.歐姆定律反映出了導體電阻跟電流和電壓之間的關系
C.由歐姆定律變形得,說明電阻與電壓成正比,與電流成反比
D.歐姆定律中的I、U和R反映的是同一段電路中同一時刻的電流、電壓和電阻關系
【答案】D
【詳解】A.歐姆定律是通過實驗結果歸納總結得出的,故A錯誤;
B.歐姆定律反映出了導體中的電流與導體的電壓和電阻之間的關系,故B錯誤;
C.由歐姆定律變形得,但電阻是導體本身的一種屬性,其大小與導體的長度、材料和橫截面積有關,與電壓和電流無關,故C錯誤;
D.歐姆定律公式中的I、U和R具有同一性、同時性,即必須是同一段電路中同一時刻的電流、電壓和電阻關系,故D正確。
故選D。
29.(24-25九年級上·山東淄博·階段練習)如圖所示電路,閉合開關,滑動變阻器滑片從最上端向中點移動過程中,下列正確的是( )
A.電壓表V的示數(shù)變小
B.電流表A1與電流表A2的示數(shù)相等
C.電流表A1的示數(shù)變大
D.電壓表V與電流表A2示數(shù)的比值變大
【答案】C
【詳解】ABC.由圖得,閉合開關S,R、R0并聯(lián),電流表A2測量R0電流,電流表A1測量干路電流,所以電流表A1的示數(shù)大于電流表A2的示數(shù),電壓表測量電源電壓,則R、R0電壓等于電源電壓?;瑒幼冏杵骰琍從最上端向中點移動過程中,R接入電路中電阻變小,電路總電阻變小,電源電壓不變,則電壓表示數(shù)不變,由歐姆定律得,R電流變大,電路總電流變大,則電流表A1示數(shù)變大,A2示數(shù)不變,故AB錯誤,C正確;
D.由于電壓表V的示數(shù)不變,電流表A2示數(shù)不變,則電壓表V的示數(shù)與電流表示數(shù)的比值不變,故D錯誤。
故選C。
30.(24-25九年級上·山東淄博·階段練習)如圖所示,電源電壓保持不變,開關S閉合后,燈L1和L2都正常發(fā)光,甲、乙兩個電壓表示數(shù)之比為4:3。此時燈L1和L2的電阻之比為( )
A.1∶3B.3∶1C.3∶4D.4∶3
【答案】A
【詳解】由題圖可知,兩燈串聯(lián),通過它們的電流相等,電壓表甲測L1、L2的電壓,電壓表乙測L2的電壓,由歐姆定律得燈L1和L2的電阻之比為
故選A。
31.(24-25九年級上·山東淄博·階段練習)如圖所示,電源電壓為3V,閉合開關后,電流表A1的示數(shù)為0.6A,電流表A2的示數(shù)為0.2A,則下列說法正確的是( )
A.R1=5ΩB.R2=15ΩC.I2=0.4AD.I2=0.8A
【答案】C
【詳解】由圖可知,開關閉合后,兩燈并聯(lián),電流表A1測干路中的電流I=0.6A,電流表A2測燈L1的電流I1=0.2A,則通過L2的電流為
燈L1的電阻為
燈L2的電阻為
故選C。
32.(2024·山東濟南·中考真題)某學習小組連接了如圖所示的實物電路,閉合開關,移動滑片P的過程中,關于電流表的示數(shù)、電流表的示數(shù)以及燈泡的亮度,可能出現(xiàn)的現(xiàn)象是( )
A.變大,變小,燈泡亮度不變B.變小,變大,燈泡亮度變暗
C.變小,變小,燈泡亮度不變D.變大,變大,燈泡亮度變亮
【答案】C
【詳解】如圖,燈泡于滑動變阻器并聯(lián),電流表A2在干路,測干路電流;電流表A1與滑動變阻器串聯(lián),測變阻器的電流;閉合開關,移動滑片P的過程中,電流表的示數(shù)發(fā)生變化,由于并聯(lián)電路各支路互不影響,通過燈泡的電流不變,燈泡的亮度不變;由于干路電流等于支路電流之和,因此電流表的示數(shù)發(fā)生變化,若變小,干路電流也變小,燈泡亮度不變,故C符合題意,ABD不符合題意。
故選C。
33.(24-25九年級上·黑龍江哈爾濱·階段練習)如圖所示的電路中,R2的阻值為10Ω。開關S1、S2閉合,電流表A2的示數(shù)為0.3A,電流表A1的示數(shù)為0.5A。下列說法正確的是( )
A.通過R1的電流為0.3AB.電阻R1的阻值為15Ω
C.電源電壓為5VD.開關S2斷開時,電流表A2的示數(shù)為0.5A
【答案】B
【詳解】A.由圖可知,開關S1、S2閉合時,電阻R1與R2并聯(lián),電流表A1測干路中的總電流,電流表A2測通過R2的電流。由于并聯(lián)電路干路中的電流等于支路中的電流之和,所以通過R1的電流
故A錯誤;
BC.并聯(lián)電路各支路兩端的電壓相等,等于電源電壓,由歐姆定律可得,兩電阻兩端的電壓和電源電壓
R1的阻值
故B正確,C錯誤;
D.開關S2斷開時,R1斷路,電路為R2的簡單電路,電流表A2測通過R2的電流,由于并聯(lián)電路各支路互不影響,所以通過R2的電流不變,即電流表A2的示數(shù)不變,仍為0.3A,故D錯誤。
故選B。
二、填空題
34.(24-25九年級上·廣西南寧·階段練習)如圖為定值電阻R的關系圖像,R的阻值是 ,若將R均勻拉長后再接入電路,其電阻會 (選填“變大”“變小”或“不變”)。
【答案】 20 變大
【詳解】[1]由圖可知,電壓為10V時,電流為0.5A,則R的阻值為
[2]導體的電阻與其長度、橫截面積和材料有關,長度越長,電阻越大;橫截面積越小,電阻越大。將R均勻拉長后,長度變長,橫截面積變小,其電阻應變大。
35.(23-24九年級上·四川眉山·期末)陽光的你必定有陽光的心態(tài)。電燈正常發(fā)光時兩端電壓3V,電流0.3A,當電源電壓為4.5V時,要使電燈正常發(fā)光,應給它串聯(lián)的保護電阻為 Ω。
【答案】5
【詳解】串聯(lián)電阻兩端分得的電壓為
應給它串聯(lián)的保護電阻的阻值為
36.(24-25九年級上·北京順義·階段練習)如圖所示是一種自動測定油箱內油量多少的裝置,滑動變阻器金屬滑片是杠桿的一端,從油量表指針所指的刻度,就能知道油箱內油量的多少。油量表是由電流表改裝的。當油量表示數(shù)變大時油量 (填“增加”或“減少”)
【答案】增加
【詳解】油量表是由電流表改裝的,當油量表示數(shù)變大時,電路中電流變大,滑動變阻器接入電路中的阻值變小,滑片向下移動,根據(jù)杠桿原理可知,浮標上升,油量增加。
37.(24-25九年級上·黑龍江哈爾濱·階段練習)小燈泡的I-U圖象如圖甲所示,將它與定值電阻R接入圖乙所示的電路中。只閉合開關S?,電流表的示數(shù)為0.2A;再閉合開關S?時,電流表的示數(shù)為0.3A。則電源電壓為 V;只閉合開關S?時,電阻R兩端的電壓為 V。
【答案】 2.5 1.5
【詳解】[1]兩個開關都閉合時,電路中只有小燈泡一個用電器,故燈泡電壓等于電源電壓,由圖像可知當電流為0.3A時,燈泡兩端電壓為2.5V,故電源電壓為2.5V。
[2]只閉合開關S1時,電阻R和燈泡串聯(lián),由圖像及串聯(lián)電路電壓規(guī)律可知此時燈泡電壓為1V,故電阻R兩端的電壓
38.(24-25九年級上·江蘇鹽城·階段練習)如圖甲所示電路,電源電壓不變,R1為定值電阻。閉合開關S,將滑動變阻器R2的滑片P從最右端移動到最左端的過程中,電壓表和電流表的示數(shù)變化情況如圖乙所示,R1的阻值 Ω,滑動變阻器R2的最大阻值是 Ω;滑動變阻器的滑片P在中點時,電流表的示數(shù)將 (選填“大于”、“小于”或“等于”)0.4A。
【答案】 10 20 小于
【詳解】[1]由電路圖可知,當滑片P在a端時滑動變阻器全部接入,R1與R2串聯(lián),則電路中電流最小,由圖像可知此時電路中的電流,R2兩端的電壓,電源電壓
①
當滑片P在b端時,滑動變阻器沒有連入電路,電壓表示數(shù)為零,由圖像可知這時電路中電流為,電源電壓
②
聯(lián)立①②解得
[2]滑動變阻器的最大值
[3]當滑動變阻器的滑片P在中點時,則滑動變阻器連入電路的阻值為:
則電流表的示數(shù)為
滑動變阻器的滑片P在中點時,電流表的示數(shù)將小于0.4A。
三、作圖題
39.(23-24九年級上·河南·階段練習)如圖一種測定油箱內油量的裝置。其中R是滑動變阻器的電阻片,滑動變阻器的滑片跟滑桿連接,滑桿可以繞固定軸O轉動,另一端固定著一個浮子。油箱中的油量越多,由電表改成的油量表示數(shù)越大,請將“”或“”選一個填入電路空格中。
【答案】
【詳解】由圖可知,滑動變阻器的下部接入電路,由知,在這個裝置中,油箱中的油量越多,滑桿向下移動,電阻越小,電流越大,由串聯(lián)分壓可知,電阻兩端電壓減小,所以電路中應串聯(lián)一只電流表,如圖:
40.(23-24九年級上·黑龍江哈爾濱·階段練習)如圖,電壓表示數(shù)為6V,電流表示數(shù)為0.2A,圖中虛線框內有兩電阻R1和R2,已知R1=20Ω,在圖中作出R1和R2的連接方式并標出R2的阻值。
【答案】
【詳解】由電路圖可知,電壓表測電源的電壓,由可得
因串聯(lián)電路中總電阻大于任何一個分電阻,并聯(lián)電路中總電阻小于任何一個分電阻,所以,由
可知,R1和R2的連接方式為串聯(lián),因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和,所以,R2的阻值
如下圖所示
四、實驗題
41.(2024·江蘇蘇州·二模)某學習小組計劃探究電流與電阻的關系,設計的電路如圖甲所示。
(1)請根據(jù)甲圖把乙圖中的電路連接完整 (要求滑動觸頭向右移動時,電路中電流變大)。
(2)在閉合開關進行實驗前,滑動變阻器的滑動觸頭應位于 (選填“A”或“B”)端。
(3)為得到多組實驗數(shù)據(jù),進行實驗時需要更換連入電路中的定值電阻。某同學分析實驗數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)在電壓一定的情況下,電流與電阻成反比,于是他作出了如圖丁所示的圖線,則實驗中該同學加在電阻兩端的電壓為 V。
(4)若探究過程中所使用的電阻有5Ω、10Ω、20Ω、40Ω,電源電壓為6V,恒定不變,則完成實驗的滑動變阻器的銘牌上標有的電阻值最少為 Ω。
【答案】(1)
(2)A
(3)3
(4)40
【詳解】(1)滑片向右滑動時,電流表示數(shù)變大,說明滑動變阻器連入電路的電阻變小,故滑動變阻器右下接線柱連入電路中,如圖所示
(2)為了保護電路,閉合開關前,應將滑動變阻器的滑片移到最大阻值處,由圖知,滑片右側電阻絲接入電路,所以滑片應移到阻值最大的A端。
(3)由圖丁可知,當
時,電流
由歐姆定律可知,電阻兩端的電壓
(4)實驗中使用的定值電阻阻值最大為40Ω,定值電阻兩端的電壓始終保持
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
根據(jù)分壓原理,當接入40Ω電阻時,變阻器連入電路中的電阻為
即完成實驗的滑動變阻器的銘牌上標有的電阻值最少為40Ω。
42.(24-25九年級上·山東濱州·階段練習)小芳利用圖甲所設計的電路圖,探究“電流與電壓、電阻的關系”。實驗器材:電源(電壓恒為4.5V)、電流表、電壓表各一個,一個開關,若干定值電阻(5Ω、10Ω、15Ω、25Ω、30Ω),兩個滑動變阻器R1(50Ω 2A)、R2(30Ω 1A),導線若干。
(1)小芳正準備閉合開關,突然發(fā)現(xiàn)電流表指針如圖乙所示,出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因是: ;
(2)小芳在探究“電流與電壓的關系”時,用5Ω的定值電阻進行實驗,通過實驗得到多組實驗數(shù)據(jù),由這些數(shù)據(jù)畫出如圖丙所示的圖像,由圖像可得結論: 。如果想讓實驗結論更具有普遍性,你認為可以怎么做? ;
(3)該實驗能不能用小燈泡代替定值電阻? 理由是: ;
(4)小芳在探究“電流與電阻的關系”時,用5Ω的電阻,電壓調為2V完成第一次實驗,如果直接換上10Ω的電阻,需要將滑片向 (選填“左”或“右”)移動才能夠完成實驗;如果要讓這5個電阻都能夠完成實驗,應該選用的滑動變阻器是 。
【答案】(1)電流表使用前沒有調零
(2) 電阻一定時,通過導體的電流與導體兩端的電壓成正比 換用不同的定值電阻多次實驗
(3) 不能 小燈泡的電阻不是定值
(4) 右
【詳解】(1)正準備閉合開關,突然發(fā)現(xiàn)電流表指針如圖乙所示,即電流表指針沒有與零刻度線對齊,說明電流表使用前沒有調零。
(2)[1][2]由圖丙可知,電流隨電壓的變化圖象為一過原點的直線,故可得結論:當電阻一定時,通過導體的電流與導體兩端的電壓成正比;為了讓實驗結論更具有普遍性,應換用不同的定值電阻多次實驗。
(3)[1][2]該實驗不能用小燈泡代替定值電阻;當燈泡兩端的電壓變大時,電路中的電流變大,小燈泡燈絲溫度升高,小燈泡的電阻變大,小燈泡的電阻隨著溫度的升高而變大,探究“電流與電壓的關系”時,要保持電阻阻值不變。
(4)[1]實驗中,當把5Ω的電阻換成10Ω的電阻后,根據(jù)串聯(lián)分壓原理,電阻兩端的電壓變大,研究電流與電阻關系時要控制電壓不變,根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律,要增大滑動變阻器兩端的電壓,由串聯(lián)分壓原理,要增大滑動變阻器電阻阻值,故應把滑動變阻器滑片向右移動才能夠完成實驗。
[2]實驗中使用的定值電阻阻值最大為30Ω,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,滑動變阻器分得的電壓
U滑=U-UV=4.5V-2V=2.5V
滑動變阻器分得的電壓為電壓表示數(shù)的
根據(jù)分壓原理,當接入30Ω電阻時,滑動變阻器連入電路中的電阻
R滑=1.25×30Ω=37.5Ω>30Ω
故選滑動變阻器R1。
五、計算題
43.(24-25九年級上·山東濱州·階段練習)如圖所示的電路中,R1的阻值為15Ω。開關S1、S2閉合,電流表A1的示數(shù)為0.2A,電流表A2的示數(shù)為0.3A。求:
(1)電源電壓。
(2)電阻R2的阻值。
(3)電路的總電流。
【答案】(1)3V
(2)10Ω
(3)0.5A
【詳解】(1)如圖,兩電阻并聯(lián),A1測R1的電流,A2測R2的電流;R1的阻值為15Ω,開關S1、S2閉合,電流表A1的示數(shù)為0.2A,電源電壓
(2)電阻R2的阻值
(3)電路的總電流
44.(24-25九年級上·黑龍江哈爾濱·階段練習)如圖所示電路,電源電壓保持不變,R1=8Ω,R2=4Ω,當開關S1斷開、S2閉合時,電流表示數(shù)為1.5A,求:
(1)開關S1、S2都斷開時,求電流表的示數(shù);
(2)開關S1、S2都閉合時,電流表示數(shù)為2A,求R3的阻值。
【答案】(1)1A
(2)24Ω
【詳解】(1)當開關S1斷開、S2閉合時,電路為R1的簡單電路,電流表示數(shù)為1.5A,由歐姆定律得,電源電壓為
開關S1、S2都斷開時,R1、R2串聯(lián),電流表測量電路電流,此時電流表的示數(shù)為
(2)開關S1、S2都閉合時,R1、R3并聯(lián),電流表測量干路電流,示數(shù)為2A;由并聯(lián)電路電流互不影響得,R1的電流為1.5A。R3的電流為
由歐姆定律得,R3的阻值
45.(2024·江蘇蘇州·二模)如圖所示的電路中,電阻R1的阻值為20Ω,電源電壓不變,S1、S2斷開,S3閉合時,電流表的示數(shù)為0.6A;S1斷開,S2、S3閉合時,電流表的示數(shù)為0.9A。求:
(1)電源電壓及R2的阻值;
(2)S1閉合,S2、S3斷開時,電阻R1兩端的電壓;
(3)S1、S2閉合,S3斷開時,電流表的示數(shù)。
【答案】(1)12V,
(2)4V
(3)0.3A
【詳解】(1)當S1、S2斷開,S3閉合時,電路為R1的簡 單電路,電流表測電路中的電流,則電源電壓為
當S1斷開,S2、S3閉合時,兩電阻并聯(lián),電流表測干路的電流,因并聯(lián)電路中各支路獨立工作、互不影響,所以,通過R1的電流不變,因并聯(lián)電路中干路電流等于各支路電流之和,所以,通過R2的電流為
則R2的阻值為
(2)當S1閉合,S2、S3斷開時,兩電阻串聯(lián),因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和,所以,電路中的電流為
則電阻R1兩端的電壓為
(3)當S1、S2閉合,S3斷開時,R1被短路,電路為R2的簡單電路,電流表測電路中的電流,則電流表的示數(shù)為
46.(2024·湖北襄陽·一模)某課外活動小組的同學設計了一個用電壓表示數(shù)的變化來反映環(huán)境溫度變化的電路,如圖甲所示。電源電壓為6V不變,R0是定值電阻,R1是熱敏電阻,R1阻值隨溫度變化的圖象如圖乙所示。閉合開關S后,求:
(1)定值電阻R0=20Ω,當電壓表示數(shù)為2V時,電路中的電流多大?
(2)當環(huán)境溫度為20°C時,電壓表示數(shù)是多少?
(3)如果將R0、R1并聯(lián)接在該電源上,放置在某一環(huán)境中時,測得干路中的電流為0.6A,此時人在這樣的環(huán)境溫度中是否舒適?請通過計算后,結合你知道的生活情形分析理由。
【答案】(1)0.1A
(2)2V
(3)此時人在這樣的環(huán)境溫度中不舒適
【詳解】(1)由電路圖可知,R1與R0串聯(lián),電壓表測R0兩端的電壓。因串聯(lián)電路中各處的電流相等,所以,電壓表的示數(shù)為2V時電路中的電流
(2)由圖乙知,當環(huán)境溫度為20℃時,R1的阻值為40Ω,則電路的總電阻
R=R1+R0=40Ω+20Ω=60Ω
電路中的電流
R0兩端的電壓
U1=I′R0=0.1A×20Ω=2V
即電壓表示數(shù)為2V。
(3)如果將R0、R1并聯(lián)在該電路兩端,因并聯(lián)電路中各支路兩端的電壓相等,所以,通過R0的電流
因并聯(lián)電路中干路電流等于各支路電流之和,所以,通過電阻R1的電流
I1=I總-I0=0.6A-0.3A=0.3A
電阻R1的阻值
由圖乙知,此時溫度為40℃,屬于炎熱天氣,不舒服。
電壓U/V
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
電流I/A
0.10
0.20
0.40
0.60
電壓U/V
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
電流I/A
0.2
0.3
0.38
0.50
0.6
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