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中考物理总复习12_专题十二探究电路PPT课件（福建专用）
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这是一份中考物理总复习12_专题十二探究电路PPT课件（福建专用），共60页。
中考物理 （福建专用）
专题十二探究电路
1.(2020福建,7,2分)下列材料中,通常情况下属于导体的是 ( )A.塑料 B.玻璃 C.橡胶 D.钢铁
A组 2016—2020年福建中考题
答案 D 塑料、玻璃、橡胶的电荷几乎都被束缚在原子的范围内,属于绝缘体,A、B、C错。钢铁属 于导体,D正确。
2.(2020福建,15,2分)图为利用光敏电阻设计的监控装置示意图,R1是光敏电阻,当光照射的强度增大时其 阻值变小,R2是定值电阻,电源电压不变。当有人经过通道遮蔽光线时 ( )A.通过R1的电流变大 B.R1两端的电压变小C.R2两端的电压变大 D.R2两端的电压变小
答案 D 由图可知R2与监控并联后与R1串联,当挡住光线时,光照强度减弱,R1的电阻增大,则电路的总 电阻增大,电路中电流减小,故A错误,由R1增大可知,R1分得的电压增大,即R1两端的电压变大,则R2两端的 电压变小,故B、C错误,D正确。
解题思路 串联电路的动态分析:先分析电阻变化,再用欧姆定律判断电路中的电流变化,最后再分析电 阻两端的电压变化。
3.(2019福建,13,2分)在相同温度下,关于导体的电阻,下列说法正确的是 ( )A.铜线的电阻一定比铝线的小B.长度相同粗细也相同的铜线和铝线电阻相等C.长度相同的两根铜线,粗的那根电阻较大D.粗细相同的两根铜线,长的那根电阻较大
答案 D 影响导体的电阻大小的因素为导体的材料、长度、横截面积以及温度,在其他三个条件相同 时,横截面积越大,导体的电阻越小,可知C选项错误;由于A选项中未确定两种材料的长度与横截面积,故 无法比较两导体电阻的大小,A错误;对于B选项,虽然温度、长度和横截面积均相等,但由于材料不同,因 此,电阻也不会相等,B错误;温度、材料、横截面积相同的导体,长度越长,电阻越大, D正确。故选D。
知识拓展 掌握决定电阻大小的因素及控制变量法是解决本题的关键。
4.(2019福建,16,2分)如图电路,电源电压恒定,R1=12 Ω,R2=6 Ω,R3是定值电阻。闭合开关S1,单刀双掷开关 S2接a时电流表的示数为0.6 A,接b时电流表的示数可能为 ( )A.0.3 A B.0.6 AC.0.9 A D.1.2 A
答案 C 当开关S2分别接a、b时,电路分别是R1与R3、R2与R3的串联电路,根据欧姆定律及串联电路电 阻的特点可得,电源电压U=Ia(R1+R3)=0.6 A·(12 Ω+R3),U=Ib(R2+R3)=Ib·(6 Ω+R3),联立上述两方程并解得Ib= 0.6 A+ ,由此可见,电流Ib的取值范围是0.6~1.2 A(不含0.6 A和1.2 A),故电流表的示数可能是0.9 A。故选C。
思路分析 应用欧姆定律解电学有关问题,首先要明确有几个未知量,若有两个或两个以上的未知量时, 则要考虑列方程组解题。列方程或方程组的关键在于寻找等量关系。
5.(2020福建,22,2分)如图所示电路,电源电压为3 V,R1、R2、R3阻值均为10 Ω,闭合开关S,电压表示数为 V,电流表示数为 A。
答案 3 0.6
解析 根据电路图可知R1、R2、R3并联,电压表测R3两端电压,电压表的示数U3=U=3 V,电流表测流过R2、R3的总电流,I3= = =0.3 A,I2= = =0.3 A,电流表的示数I=I2+I3=0.3 A+0.3 A=0.6 A。
6.(2019福建,22,2分)图为某种灯泡的电流I与电压U的关系图像。若有6只这种灯泡串联接在电压为6 V 的电源上,通过灯泡的电流为 A;若把一只这种灯泡与一电阻并联接在电压为6 V的电源上,总电 流为1.5 A,则该电阻的阻值为 Ω。
答案 0.2 6
解析 把6只这种灯泡串联在电压为6 V的电源上,根据串联电路电压的特点可知,每只灯泡两端的电压 为1 V,从图可以看出,灯泡两端电压为1 V时,通过灯泡的电流为0.2 A。从图还可以看出,当小灯泡两端 电压为6 V时,通过小灯泡的电流为0.5 A,因此通过电阻的电流IR=I-IL=1.5 A-0.5 A=1 A,则该电阻的阻值R = = =6 Ω。
7.(2019福建,30,8分)现要测量电阻Rx的阻值,提供的实验器材有:待测电阻Rx(约5 Ω)、两节干电池、电流 表、电压表、滑动变阻器、开关及导线若干。 图甲 图乙
(1)用笔画线代替导线,将图甲中的实物图连接完整,要求滑动变阻器的滑片P向接线柱D移动时接入电路 的阻值变小。(2)正确连线后,闭合开关,移动滑片P,电流表示数几乎为零,电压表示数接近电源电压且几乎不变。若电 路中只有一处故障,可判断该故障是 。(3)排除故障继续实验,某次测量,电流表的示数为0.50 A,电压表的示数如图乙,该示数为 V,则Rx = Ω。(4)某同学利用电源(电压未知)、电阻箱(0~999.9 Ω)和电流表(指针能正常偏转,但刻度盘示数模糊不清) 等器材,测电阻Rx的阻值,设计的电路如图丙。完成下列实验步骤:
①正确连接电路,断开S1、S2,将电阻箱R阻值调至最大;② ;③ ;④电阻Rx= 。(用测得量的符号表示) 图丙
答案 (1)如图所示 (2)Rx未接入电路(Rx断路) (3)2.60(2.6) 5.2 (4)②闭合S1,标记电流表指针所指的 位置 ③断开S1,闭合S2,调节电阻箱,使电流表指针指在标记的位置,记下电阻箱阻值R0 ④R0 (8分)[第(1)小题2分,其余每空1分]
解析 (1)由题图可知,待测电阻Rx未接入电路,故待测电阻应与电流表和滑动变阻器连接;由于待测电阻 阻值大约5 Ω,电源由两节干电池组成,电压约为3 V,根据欧姆定律可知,电路中电流不会超过0.6 A,因此 待测电阻的左方接线柱应与电流表标有“0.6”的接线柱相连接;根据题意,滑动变阻器的滑片P向接线 柱D移动时接入电路的阻值变小,因此待测电阻的右方接线柱应与滑动变阻器的B接线柱相连接。(2)由 电流表的示数为零可知,电路一定是发生了断路故障,由于连线正确,开关闭合,且电压表示数接近电源电 压,说明电压表两接线柱至电源正、负极之间连接完好,断路部分只能是电压表两接线柱之间的元件,因 此故障应为Rx未接入电路或Rx断路。(3)由图看出,电压表选用的是0~3 V的量程,分度值为0.1 V,因此电 压表的示数为2.6 V;待测电阻的阻值Rx= = =5.2 Ω。(4)由于在此实验中,只有电流表一个测量工具,且电流表的刻度盘示数模糊不清,因此不可能利用伏安法及其变式来测量未知电阻,唯一的方法就是 利用等效替代法,即将电阻箱的电阻调至与未知电阻的阻值完全相同。因此要先闭合S1,标记电流表指 针所指的位置,然后再断开S1,闭合S2,调节电阻箱,使电流表指针指在标记的位置,这样电阻箱此时的阻值 便与未知电阻的阻值相等,记下此时电阻箱的阻值R0,则未知电阻的阻值便为R0。
8.(2018福建A,30,8分)用“伏安法”测量电阻Rx的阻值,提供的实验器材有:待测电阻Rx、两节干电池、 电流表、电压表、滑动变阻器、开关及若干导线。(1)根据图甲的电路图,用笔画线代替导线将图乙中的实物图连接完整。 (2)闭合开关后,移动滑动变阻器的滑片,电压表示数较大且几乎不变,电流表示数始终为零,电路故障可 能是 。
(3)排除故障后,测得多组实验数据。各组数据对应的点已描在图丙中,请在图中画出Rx的I-U图线。由图 可得Rx= Ω。(结果保留一位小数)(4)电流表的电阻虽然很小,但也会影响本实验中Rx的测量结果。用图丁的电路进行测量可消除这个影 响,R0为定值电阻。实验步骤如下:①按照图丁的电路图连接电路,将滑动变阻器的滑片置于最大阻值处;②闭合开关S1、S2,移动滑动变阻器滑片,读出电压表的示数U1和电流表的示数I1;③ ,移动滑动变阻器滑片,读出电压表的示数U2和电流表的示数I2;④可得待测电阻Rx= 。(用U1、I1、U2和I2表示)
答案 (1)如图所示(2)电流表断路(电阻Rx断路)(3)如图所示 5.5（4）③断开S2 ④ -
解析 (1)电压表的负接线柱应与电流表的负接线柱相连,保证实物与电路中元件符号一一对应。(2)电 流表的示数始终为零,说明电路存在断路故障,由于电压表的示数很大,说明电源正负极至电压表两接线 柱之间连接完好,因此,断路之处只能是与电压表并联的电路,因此可能是电流表断路或电阻Rx断路。(3) 图见答案;由作出的图像可知Rx的I-U图像过(2.2 V,0.40 A)点,其所测各组数值均在该直线上下,考虑测量 误差因素,则待测电阻的阻值Rx= = =5.5 Ω。(4)考虑电流表本身的电阻RA,要测量Rx的电阻,则必须让Rx连入电路,故第③步必须断开开关S2。④当S1、S2均闭合时,Rx被短路,电压表的示数U1=I1(R0+RA),当S 2断开时,电压表的示数U2=I2(Rx+R0+RA),联立解得Rx= - 。
9.(2019福建,32,6分)空气质量指数是环境监测的重要指标,下表的空气质量等级是按照空气质量指数A 划分的。某兴趣小组自制的空气质量监测仪,用电压表显示空气质量指数。工作原理电路图如图。已 知电源电压U=18 V,电压表量程为0~15 V,定值电阻R0的阻值为100 Ω,气敏电阻阻值R与A的关系为R= ×103 Ω。
(1)通过计算,判断电压表示数为10 V时对应的空气质量等级。(2)更换定值电阻R0可改变监测仪的测量范围,若要使电压表满偏时对应的空气质量指数A=400,则更换 后的定值电阻R0'的阻值应为多大?
答案 (1)见解析 (2)75 Ω (6分)第(1)小题3分,第2小题3分解析 (1)电流I= = =0.1 A气敏电阻两端的电压UR=U- =18 V-10 V=8 V根据欧姆定律,气敏电阻阻值R= = =80 Ω由R= ×103 Ω,得A= =75,所以对应的空气质量等级为良。(2)当A=400时,由R= ×103 Ω,得气敏电阻阻值R'= =15 Ω气敏电阻两端的电压U'R=U- =18 V-15 V=3 V根据欧姆定律,通过的电流I'= = =0.2 A根据欧姆定律,更换的定值电阻R0'= = =75 Ω
B组 2016—2020年全国中考题组考点一 电阻及变阻器
1.(2020北京,1,2分)如图所示的滑动变阻器上标记的各部件中,通常情况下,属于绝缘体的是 ( )A.金属杆 B.瓷筒C.电阻丝 D.金属滑片答案 B 通常情况下,金属容易导电,属于导体,A、C、D错误;瓷不容易导电,属于绝缘体,B正确。故选B。
2.(2019天津,5,3分)如图是滑动变阻器的结构和连入电路的示意图。当滑片P向左滑动时,连入电路的电 阻变小的是 ( )
答案 A A中滑片向左移动时,连入电路中的电阻丝长度变短,所以,连入电路中的电阻变小,A正确;B 中滑动变阻器连入电路中的是金属杆,所以,连入电路中的电阻始终为零,B错误;C中滑动变阻器连入电 路中的是整个电阻丝,所以,连入电路中的电阻不变,C错误;D中滑片向左移动时,连入电路中的电阻丝长 度变长,所以,连入电路中的电阻变大,D错误。
3.(2018辽宁沈阳,16,2分)如图所示,甲为亮度可调的台灯,电位器是调节其亮度的装置;乙为电位器的内 部结构示意图,a、b、c是它的三个接线柱,旋钮带动滑片转动。若顺时针旋转旋钮时灯泡发光变亮,则 需将 (选填“a和b”、“a和c”或“b和c”)接线柱接入电路。关于电位器上电阻丝的材料,应该 选用 (选填“铜丝”或“镍铬合金丝”)。
答案 b和c 镍铬合金丝
解析 顺时针旋转旋钮时,灯泡变亮,则电位器接入电路的电阻减小,即连入电路的电阻丝变短,故应将b 和c接线柱接入电路。电位器上电阻丝的阻值应足够大,可以对电路中电流产生明显影响,故应选用镍铬 合金丝。
考点二 欧姆定律的探究及应用1.(2020内蒙古呼和浩特,5,2分)科学方法在物理问题的研究中,起到了重要的作用。比如,两个定值电阻, 一个5 Ω,一个10 Ω,粗细均匀。以下描述正确的是 ( )A.如果这两个电阻的材料相同,则5 Ω的长度一定大于10 Ω的长度B.如果这两个电阻的材料不同,则5 Ω的长度一定小于10 Ω的长度C.如果这两个电阻的材料、横截面积相同,则5 Ω的长度一定小于10 Ω的长度D.如果这两个电阻的材料、长度相同,则5 Ω的横截面积一定小于10 Ω的横截面积
答案 C 影响电阻大小的因素有材料、长度和横截面积,根据题目可知两个定值电阻粗细均匀。只有 两个定值电阻的材料和横截面积相同时才能比较定值电阻的长短,电阻大的定值电阻长,故A、B错误,C 正确;如果两个定值电阻的材料和长度相同,定值电阻的电阻越小,横截面积越大,故D错误。
方法指导 根据电阻的大小比较导体的长短和粗细时,当材料和长度相同时,根据电阻的大小关系可比 较横截面积大小;当材料和横截面积相同时,根据电阻的大小关系可以比较导体的长短。
2.(2020安徽,17,2分)在图示电路中,电源电压保持不变。闭合开关S后,将滑动变阻器的滑片P自左向右 滑动,则 ( ) A.电流表A的示数减小B.电压表V2的示数减小C.电压表V1与电流表A的示数比值减小D.电压表V2与电流表A的示数比值减小
答案 C 由题图可知,电路为串联电路,电压表V1测量滑动变阻器R1两端的电压,电压表V2测量定值电 阻R2两端的电压,电流表测量串联电路中的电流。当滑动变阻器的滑片P由左向右滑动时,滑动变阻器R1 接入电路的阻值变小,电路的总电阻变小,由公式I= 可知,电路中的电流变大,即电流表A的示数变大,定值电阻R2两端的电压变大,即V2的示数变大,故A、B错误;根据串联电路电压的特点知,R1两端的电压变 小,即电压表V1的示数变小,所以电压表V1的示数与电流表A的示数的比值变小,故C正确;电压表V2测量R 2两端的电压,电流表A测量流过R2的电流,故电压表V2与电流表A的示数的比值为R2,R2的阻值不变,故D错 误。
3.(2020重庆A卷,16,8分)图甲是“探究电流与电压关系”的实验电路,三个小组的同学分别用5 Ω、10 Ω、15 Ω的定值电阻进行探究。 (1)请用笔画线代替缺少的2根导线,将图甲的电路连接完整(要求:导线不能交叉,滑片P向B端移动时,电 路中的电流变大)。(2)正确连接电路,闭合开关,移动滑片P,发现电流表无示数,电压表有示数,可能的故障是定值电阻R (选填“断路”或“短路”);排除故障后,缓慢移动滑片P到某位置时,电压表的示数如图乙所示,为 V。
(3)将不同小组的数据汇总后,得到如表的数据,分析可得:在电阻一定的情况下,通过导体的电流和导体 两端的电压成 比。
表:实验数据
(4)在进一步探究“电流与电阻的关系”实验中:①若保持定值电阻两端的电压为1.5 V不变,在如表的数据中有 组可用于分析;②为得到更多的实验数据,老师给每个小组再提供一个30 Ω的定值电阻R0,某小组在实验中,无论怎样移 动滑片P都不能将R0两端电压调为1.5 V,其原因是滑动变阻器的最大阻值太 (选填“大”或 “小”),该小组所使用的滑动变阻器的规格可能是 (选填下列选项前的字母)。A.10 Ω 3 A B.20 Ω 2 A C.50 Ω 1 A
答案 (1)如图所示 (2)断路 1.8 (3)正 (4)①2 ②小 B
解析 (1)电源由2节干电池组成,电压约为3 V,电路中电流最大为I= =0.6 A,可知电流表应选择0~0.6 A量程;根据“滑片P向B端移动时,电路中的电流变大”,确定应接B接线柱。(2)闭合开关,电流表无示数, 故障应为断路,电压表有示数,说明电压表与电源形成通路,则电路故障应为电阻断路;由图乙可知,电压 表选用0~3 V量程,分度值为0.1 V,故示数为1.8 V。(3)分析表中数据可得,电阻一定,通过导体的电流与 导体两端电压成正比。(4)①在探究“电流与电阻的关系”实验中,若保持定值电阻两端电压为1.5 V不 变,表中有R1和R3两端电压为1.5 V时对应的2组数据可用于分析;②为得到更多的实验数据,将30 Ω的R0 接入电路,为控制其两端电压为1.5 V不变,根据“换大调大”的调节方法,只需适当增大滑动变阻器连入 电路中的阻值即可,出现“无论怎样移动滑片P都不能将R0两端电压调为1.5 V”的原因应为滑动变阻器 的最大阻值太小;由图甲可知电源由两节干电池串联而成,电压约为3 V,为控制R0两端电压为1.5 V,则滑 动变阻器两端电压约为1.5 V,由分压公式得 = ,则R变=30 Ω,即滑动变阻器此时需要连入的阻值为30 Ω,30 Ω<50 Ω,故该小组使用的滑动变阻器规格不可能是“50 Ω 1 A”;又由表中数据可知,该小 组将15 Ω电阻接入电路,其两端电压为1.5 V时电流为0.1 A,则此时滑动变阻器连入的阻值为R变’= = =15 Ω,15 Ω>10 Ω,则所使用的滑动变阻器的规格不可能是“10 Ω 3 A”,故应选B。
4.(2020河南,19,9分)某实验小组探究电流与电压和电阻的关系。实验中电源电压恒为3 V,滑动变阻器 最大阻值为20 Ω。(1)他们先用5 Ω的定值电阻探究电流与电压的关系,实验电路图如图甲所示。①请根据图甲的电路图把图乙的实物电路连接完整。 甲 乙
②连接完毕后,小丽建议要对电路进行检查后再闭合开关。请你提出其中一项需要检查的内容: 。③检查完毕后,闭合开关,调节滑动变阻器,记录了5组数据。测第6组数据时,电压表的示数为2.6 V,电流 表的示数如图丙所示。
丙 丁请在图乙的坐标系中描绘出第6组数据对应的点,并根据描出的6个数据点画出定值电阻的I-U图像。
④分析画出的I-U图像可得出结论:在电阻一定时, 。⑤为了使结论具有普遍性,还应进行的操作是: 。(2)接着他们在原有5 Ω定值电阻的基础上,又准备了阻值为10 Ω、15 Ω、20 Ω的三个定值电阻,以探究 电压一定时电流与电阻的关系。为了控制电压不变,每次更换定值电阻后需要调节滑动变阻器,使定值 电阻两端的电压达到相同的值。这个电压控制在多少合适呢?实验小组的同学分别提出了0.5 V、1 V 和2 V三个电压值,为使实验顺利进行,大家进行了分析与讨论,你认为应选这三个电压值中的 V。
答案 (1)①(2分)如图所示 ②(1分)电流表、电压表的正、负接线柱是否接反;电流表、电压表选用的量程是否恰当;所有元件的接 线柱是否有松动;滑动变阻器是否“一上一下”接入电路;滑动变阻器的滑片是否位于最大阻值处等③(2分)如图所示
④(1分)通过导体的电流与导体两端的电压成正比⑤(1分)更换阻值不同的定值电阻,进行多次实验(2)(2分)2
解析 (1)①根据电路图连接实物图,需要注意滑动变阻器遵循“一上一下”连接原则,滑片向左移动,连 入电路中阻值变小,所以导线一端应该连接左下接线柱,另一端连接到定值电阻右侧,电压表测量定值电 阻两端的电压,电源电压是3 V,所以将3 V的接线柱与定值电阻右侧相连,如答案图所示。②从正确连接 电路、保护电路安全的角度去检查电路,写出一条即可。③由题图丙可知电流为0.52 A,在题图丁坐标 系中标出第6组数据,用光滑“曲线”连接各点,画出图像,使大多数点落在一条直线上。④根据图线是 通过原点的倾斜直线可知,当电阻一定时,通过导体的电流与导体两端电压成正比。⑤为了使结论具有 普遍性,应该更换阻值不同的定值电阻,多次实验。(2)根据串联分压原理,滑动变阻器最大阻值为20 Ω, 电源电压为3 V,所以,当定值电阻选择最大阻值20 Ω时, 其两端的最小电压为1.5 V, 故只能选择2 V的电 压值。
5.(2020安徽,22,7分)有一个量程为0~1 mA的小量程电流表G,内阻Rg=30 Ω,选择一定值电阻R0与它并联 起来,如图所示。将A、B两端接入电路(图中I表示电流表G与电阻R0并联后的总电流)。 (1)调节电路,使电流表的指针指在最大刻度处(即1 mA),这时电流I为0.6 A,求电阻R0的值(计算结果保留 两位小数);(2)继续调节电路,使电流表的指针指在刻度盘中央(即0.5 mA),此时电流I变为多少?
答案 (1)0.05 Ω (2)0.3 A
解析 (1)小量程电流表满偏电压:Ug=IgRg=1.0×10-3 A×30 Ω=0.03 V小量程电流表G与R0并联:U0=Ug=U并=0.03 VI0=I-Ig=0.6 A-0.001 A=0.599 A电阻R0的阻值:R0= = ≈0.05 Ω(4分)(2)小量程电流表满偏时,小量程电流表G与R0并联,R并= = =0.05 Ω由题意得,Ig'=0.5 mA,Ug'=Ig'Rg=0.5×10-3 A×30 Ω=0.015 V此时电流变为I= = =0.3 A(3分)
考点三 电阻的测量1.(2020北京,30,6分)如图甲所示是测量未知电阻Rx的实验电路,电源两端电压不变,定值电阻R0=30 Ω。 请补充完成主要实验步骤,并进行数据处理。 甲 乙
(1)实验步骤①只闭合开关S、S1,读出并记录电流表示数I1。② ,读出并记录电流表示数I2(如图乙所示)。③计算Rx的阻值。(2)数据记录与处理(请你补充完整表中①②位置的数据)
表 实验数据记录表(定值电阻R0=30 Ω)
答案 (1)②只闭合开关S、S2 (2)①0.5 ②20
解题关键 通过电流表获得未知电阻中的电流,通过电流表和已知电阻获得未知电阻两端的电压。
2.(2020山西,32,8分)实践小组的同学们进行“伏安法测定小灯泡电阻”的实验,小灯泡的额定电压为2.5 V (阻值约为10 Ω),滑动变阻器规格为“20 Ω 1 A”。 甲
乙 丙
(1)请你用笔画线代替导线,将图甲中的电路连接完整(导线不得交叉) 。(2)滑动变阻器在实验中除保护电路外,还有 作用。同学们把电路元件接入电路,刚接 好最后一根导线, 灯泡就立即发光,发生这种现象的原因可能是 。(3)经检查无误后,接通电路,向左移动滑动变阻器的滑片P,观察到 ,表明小灯泡正常发 光,此时电流表示数如图乙所示,则小灯泡正常发光时的阻值为 Ω。继续向左移动滑片,则可能 出现的现象有 (写出一条即可)。(4)实验结束后,小组同学根据实验数据,绘制了如图丙所示的图像,分析图像可得出结论: 。
答案 (1)如图所示 (2)改变小灯泡两端电压 电路连接过程中开关未断开 (3)电压表示数为2.5 V 8.3 小灯泡亮度变亮(4)小灯泡两端电压与通过它的电流之比不是定值(答案合理即可)
解析 (1)根据“伏安法”测电阻的原理连接电路,连接时要注意滑动变阻器和电表的正确连接方式。 (2)通过改变滑动变阻器连入电路的电阻,可以改变小灯泡两端的电压。若电路连接过程中开关未断开, 连好电路最后一根导线电路中就有电流,小灯泡发光,如果连接的电路有错误可能会烧坏电路,所以应当 在连接前先断开开关。 (3)小灯泡正常发光的条件是它两端的电压为额定电压,即2.5 V。由题干可知小 灯泡的额定电流约为 =0.25 A,从题图乙中可看出电流表示数为0.3 A,小灯泡此时的电阻R= = ≈8.3 Ω。继续向左移动滑动变阻器的滑片,其连入电路的阻值变小,小灯泡亮度变亮。(4)在I-U图像中,定值电阻的图线是通过原点的斜直线,但题图丙中的图线是曲线,说明小灯泡两端电压与通过它的 电流之比不是定值。
3.(2019云南,22,8分)压力传感器是电子秤中的测力装置,可视为阻值随压力而变化的压敏电阻。小刚从 某废旧电子秤上拆下一个压力传感器,探究其阻值与所受压力大小(不超过250 N)的关系,如图甲所示是 小刚设计的实验电路图,电源电压恒定,R0为定值电阻,R1为压力传感器。(1)连接电路时开关应 ;电路中R0的作用是 。 图甲(2)闭合开关,发现电流表无示数,电压表示数接近电源电压,电路出现的故障是 ;排除故障后,逐 渐增大R1受到的压力,闭合开关,读出电流表和电压表的示数,计算出对应的R1的阻值,记录如表所示。第 5次测量时,电压表示数为4 V,电流表示数为0.2 A,此时R1的阻值为 Ω。请根据表中的数据在图 乙中画出R1随F变化的关系图像。
图乙(3)通过实验探究可归纳出,R1的阻值随压力F大小变化的关系式为 ;当R1的阻值为32 Ω时,R1上 受到的压力是 N,若此压力为压力传感器在电子秤正常工作时受到的压力,则电子秤应显示 kg。
答案 (1)断开 保护电路 (2)R1断路 20 R1-F图像如图所示 (3)R1=60-0.2F 140(135~145均可得分) 14(13.5~14.5均可得分)(每空1分,图像1分,共8分)
解析 (1)连接电路时,开关要断开,以防电流过大烧坏元件;电阻R0接入电路也是为了保护电路。(2)闭合开关,电流表无示数,电压表示数接近电源电压,说明电压表两端直接接在电源两端,即与电压表 并联的R1断路;根据第5次测量时电压表和电流表示数,第5组数据中R1= = =20 Ω,R1与F对应数据描点连线可得到图线,如答案图所示。(3)设对应函数关系为R1=k·F+b,当F=0时,R1=b=60 Ω,当R1=10 Ω时,F=250 N,代入可得k=-0.2 Ω/N,故R1与F 的函数关系式为R1=60-0.2F;当R1=32 Ω时,代入上式,可得F=140 N;G=F=140 N,则m= = =14 kg。
4.(2018河南,19,8分)小芳利用图甲所示的电路测量未知电阻Rx的阻值,阻值大约为5 Ω。(1)请你根据电路图,用笔画线代替导线,在图乙中完成实验电路的连接。(2)闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片置于 端(选填“A”或“B”)。 图甲 图乙
(3)闭合开关,发现电压表和电流表均无示数。小芳利用另一只完好的电压表进行检测,把电压表分别接 在a、b之间和b、c之间,电压表均有示数;接在a、c之间,电压表无示数。如果电路连接完好,只有一个元 件有故障,该故障是 。(4)排除故障后,调节滑动变阻器,记录多组数据。画出了待测电阻Rx的I-U图像,如图丙所示。由图像可 得Rx= Ω。
图丙(5)小芳又设计了一种方案,也测出了Rx的阻值。电路如图丁所示,R0为阻值已知的定值电阻,电源电压未 知且恒定不变。测量步骤如下:①当开关 时,电流表读数为I1;②当开关S1、S2都闭合时,电流表读数为I2;③待测电阻Rx= 。(用已知和测出的物理量符号表示)
图丁
答案 (1)(2分)如图所示 (2)(1分)B (3)(1分)滑动变阻器断路 (4)(1分)4.0 (5)(1分)①S1闭合、S2断开 (2分)③
解析 (1)分析电路图可知,待测电阻与变阻器串联,电压表与待测电阻并联,电流表与待测电阻串联,电 路中电流最大约为I= = =0.6 A,所以电流表量程选0~0.6 A;(2)闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片置于最大阻值处,所以应在B端;(3)闭合开关后,电路连接完好,电压表和电流表均无示数,只有一个元件 有故障,所以应是电路出现断路。用完好的电压表检测,将电压表分别接在a、b之间和b、c之间,电压表 均有示数,接在a、c之间,电压表无示数,故可判断是滑动变阻器断路;(4)根据图像可知,当待测电阻两端 电压为2.0 V时,电流为0.5 A,待测电阻Rx= = =4.0 Ω;(5)当开关S1闭合、S2断开时,电源电压U=I1(R0+Rx),当开关S1、S2都闭合时,只有定值电阻R0工作,所以U=I2R0,电源电压不变,所以有I1(R0+Rx)=I2R0,即Rx= 。
5.(2020天津,25,6分)为了比较方便地测量出未知电阻的阻值,物理兴趣小组的同学设计了一个“电阻测 量盒”:将一个电源(电压不变)、一个阻值为R0的定值电阻、一个开关和一个电流表用导线连接起来装 入一个盒内,并引出两根导线到盒外,如图甲所示。未使用时,盒内开关断开,电流表无示数。使用时,将 盒外的两根导线分别与待测电阻Rx的两端相连,读取开关闭合时电流表的示数I1、开关断开时电流表的 示数I2,经计算得知Rx的阻值。 甲 乙
请你解答如下问题:(1)在图乙的虚线框内画出测量盒中符合上述设计要求的两种可能的电路图;(2)在你所设计的电路中任选一种,推导出待测电阻Rx的数学表达式。(请注明所选择的电路,Rx表达式用 已知量和测量量表示)
答案 (1)如图所示 第一种 第二种(2)第一种电路Rx= R0第二种电路Rx= R0
解析 (1)把一个电源、一个定值电阻、一个开关与引出到盒外的两根导线连接起来,开关可以与定值 电阻串联,也可以与定值电阻并联,故有两种连接方式。(2)对第一种电路有U=(I1-I2)R0,U=I2Rx联立得Rx= R0对第二种电路有U=I1Rx,U=I2(R0+Rx)联立得Rx= R0
技巧点拨 本题属于典型的电学“黑盒子”问题,解题关键是抓住“伏安法测电阻”的基本原理:R= 。对于缺电压表(或电流表)类的问题,可以通过“并联分流”(或“串联分压”)的思路,利用并联电路(或串联电路)的电压和电流关系进行灵活处理。
C组 教师专用题组考点一 电阻及变阻器1.(2017内蒙古呼和浩特,4,2分)关于导体和绝缘体,下列说法正确的是 ( )A.绝缘体对电流的阻碍作用大,但能够带电B.金属能够导电的原因是金属里面的电子都能自由移动C.能够导电的物体叫导体,不能导电的物体叫绝缘体D.绝缘体不能导电的原因是绝缘体内没有电子
答案 A 绝缘体不容易导电,但能带电,A正确;金属能够导电的原因是金属中有大量的自由电子,B错 误;导体和绝缘体没有绝对的界限,C错误;绝缘体不容易导电是因为绝缘体中几乎没有自由电荷,D错 误。故选A。
2.(2016广西玉林,13,3分)如图是酒精浓度检测仪的简化电路图,图中R0为定值电阻、R为酒精气体传感 器,R的电阻值随酒精气体浓度的增大而减小。如果驾驶员对着酒精气体传感器呼出的酒精气体浓度越 大,那么 ( ) A.A表示数越大,V表示数越小B.A表示数越小,V表示数越大C.A表和V表示数均越小D.A表和V表示数均越大
答案 D 由电路图可知,定值电阻R0与酒精气体传感器R串联,电流表测电路中的电流,电压表测R0两端 电压。如果驾驶员呼出的酒精气体浓度越大,则酒精气体传感器R的电阻越小,电路的总电阻越小,电源 电压不变,由I= 可知,电路中电流越大,即电流表的示数越大;由U=IR可知,定值电阻R0两端的电压变大,即电压表示数变大。故A、B、C错误,D正确。故选D。
3.(2019北京,21,4分)(1)如图甲所示,电阻箱的示数为 Ω。(2)如图乙所示,电流表的示数为 A。 图甲 图乙
答案 (1)2 035 (2)0.52
解析 (1)电阻箱示数为2×1 000 Ω+0×100 Ω+3×10 Ω+5×1 Ω=2 035 Ω;(2)电流表使用的是0 ~0.6 A的量程,分度值为0.02 A,电流表示数为0.52 A。
4.(2018四川成都,A17,4分)小佑收集了很多材料和长度都相同但粗细不同的铅笔芯。如图所示,是他用 身边的器材自制的简易调光灯电路。闭合开关,夹子A向右移动的过程中灯泡亮度应该 (选填 “变亮”、“变暗”或“不变”);夹子A从最左端移到最右端的过程中,他发现灯泡亮度变化不明显,他 应该调换更 (选填“粗”或“细”)的铅笔芯来做实验。
答案 变亮 细
解析 导体电阻的大小与导体的材料、横截面积和长度等因素有关。在其他条件相同时,电阻的大小 与长度成正比;在其他条件相同时,电阻的大小与横截面积成反比。当A向右移动时,铅笔芯接入电路的 长度减小,电阻减小,电流变大,灯泡变亮。若变化不明显,说明电阻变化量小,需要更换更细的铅笔芯来 增大单位长度的电阻。
5.(2017吉林长春,12,2分)如图所示,发光二极管与定值电阻 联。闭合开关,发光二极管能发光; 若将电源正负极对调后,闭合开关,发光二极管 发光(选填“仍能”或“不能”)。
答案 串 不能
解析 图中发光二极管和定值电阻是通过导线依次连接在电路中的,所以是串联的关系。发光二极管 有单向导电性,电源的正负极对调后,电流的方向反向,所以原来能发光的二极管将不能发光。
考点二 欧姆定律的探究及应用1.(2019内蒙古呼和浩特,8,2分)用电器甲和乙,其电流与其两端电压关系如图所示,其中直线表示用电器 甲的电流与其两端电压关系图。下列说法正确的是 ( ) A.用电器甲电阻不变,大小为0.1 ΩB.用电器乙电阻随着电流增大而变大,最大值为10 ΩC.如果把这两个用电器串联接在6 V的电源上,干路中的电流是0.43 AD.如果把这两个用电器并联接在4 V的电源上,干路中的电流是0.65 A
答案 D 甲用电器电流与电压成正比,故其电阻R= = =10 Ω,A项错误;乙用电器电阻是变化的,取特殊值可知,其阻值逐渐变小,故10 Ω不是其最大值,B项错误;若甲、乙串联,当I=0.25 A时,U=U甲+U乙=2.5 V+4 V=6.5 V,则当U总=6 V时,电流I不可能是0.43 A,C项错误;若甲、乙并联,U=4 V时,I甲=0.4 A,I乙=0.25 A,所以I总=I甲+I乙=0.4 A+0.25 A=0.65 A,D项正确。
2.(2018广东深圳,29,1.5分)如图甲所示,闭合开关后,在滑片P由b端向a端移动的过程中,电压表示数U随 滑动变阻器的电阻R2变化的关系图像如图乙所示,下列说法错误的是 ( ) A.电源电压是6 VB.R2的最大阻值是20 ΩC.R1的电阻是10 ΩD.当滑片P移动到中点时,10 s内电流通过R1产生的热量是18 J
答案 D 当变阻器滑片在b端时,R2连入电路的阻值为0,此时电路为R1的简单电路,由图知此时电压表 示数为6 V,故电源电压为6 V,A正确;当电压表示数为4 V时,R2=5 Ω,由串联电路电压规律知R2两端的电 压U2=6 V-4 V=2 V,此时电路中的电流I= = =0.4 A,R1= = =10 Ω,C正确;当变阻器滑片在a端时,R1两端的电压为2 V,滑动变阻器两端的电压为4 V,串联电路中电压与电阻成正比,故R2=2R1=20 Ω,B 正确;当P移至中点时,变阻器连入电路的阻值为10 Ω,此时电路中电流I'= = =0.3 A,故10 s内电流通过R1产生的热量为Q=I'2R1t=(0.3 A)2×10 Ω×10 s=9 J,D错误。
3.(2017河北,22,3分)(多选)如图所示,电源电压不变,P置于中点,a为电流表或电压表,任意闭合开关时,电 路都是安全的。下列说法正确的是 ( ) A.a是电压表B.只闭合S1,P向右滑动,a示数的变化量与A2示数的变化量的比值变小C.闭合S1、S3,断开S2,A1的示数大于A2的示数D.闭合S1、S2、S3,P向左滑动,A1的示数减小
答案 AC 分析题图可知,a是电压表,若a为电流表,当S1、S2闭合时,电流表将直接接到电源两极,不符 合电路安全原则,故A正确;只闭合S1,电阻R1与滑动变阻器串联,电压表测量滑动变阻器两端电压,滑片右 移,电压表示数的减小量与电流表A2示数的增大量的比值等于R1的阻值,保持不变,故B错误;当闭合S1、S 3,断开S2,电阻R2与滑动变阻器并联后再与R1串联,电流表A1测量干路电流,A2测量滑动变阻器所在支路的 电流,故A1的示数大于A2的示数,C正确;当闭合S1、S2、S3时,电阻R1和电流表A1被短路,电阻R2与滑动变阻 器并联,电流表A2测量滑动变阻器所在支路的电流,滑片向左移动,A1示数不变,仍为零,故D错误。
解题关键 正确分析各个状态下的电路连接情况。
思路分析 电压表并联在电路中,可以直接接在电源两端,电流表串联在电路中,不能直接接在电源两 端;串联电路等流分压,并联电路等压分流;欧姆定律I= ,且定值电阻等于其两端电压变化量与电流变化量的比值。
4.(2017安徽,17,3分)如图所示,滑动变阻器的滑片P处于中间位置,闭合开关S,两个灯泡均能发光(假设灯 丝电阻不变),此时,将滑动变阻器的滑片P向右移动,则 ( ) A.L1和L2都变亮 B.L1变暗,L2变亮C.L1变亮,L2变暗 D.L1和L2都变暗
答案 B 由题图可知,灯泡L2与滑动变阻器R并联后再与灯泡L1串联,将滑片P向右移动时,连入电路的 电阻变大,则灯泡L2与滑动变阻器R并联的总电阻变大,由串联分压公式可知,灯泡L2两端电压变大,则灯 泡变亮,同时灯泡L1两端电压变小,则灯泡变暗,故B正确,A、C、D错误。
思路分析 本题为混联电路,灯泡L2与滑动变阻器R并联后再与灯泡L1串联,L2与滑动变阻器R并联的总 电阻及灯泡 L2两端电压都随滑片的右移而变大,同时灯泡L2的实际功率随其两端电压的增大而增大。
解题关键 灯泡的亮度由灯泡的实际功率决定,实际功率越大,灯泡越亮。
5.(2016江西南昌,3,2分)如图所示,已知R1=R2,当开关S1闭合、开关S掷到2时,电压表与电流表的示数分别 为U1和I1;当开关S1断开、开关S由2掷到1的同时,将滑动变阻器的滑片移到最左端,电压表与电流表的示 数分别为U2和I2,则以下判断正确的是 ( ) A.U1>U2 I1>I2 B.U1I2C.U1=U2 I1答案 B 当S1闭合、S接2时, 被短路,示数U1=0,R0和R2并联, 在干路上,测电路中总电流I1;当S1断开、S接1且滑片移至最左端时,电路中只有R1工作,且电路电阻R=R1=R2,比R0和R2并联的总电阻大,由欧姆定 律可知,电流表示数I2U1。故选B。
6.(2017湖北武汉,26,5分)某同学利用图甲所示的电路探究电流与电阻的关系。实验中电源电压保持3 V 不变,定值电阻的阻值分别为5 Ω、10 Ω、15 Ω和20 Ω。 甲 乙
(1)该同学接错了一根导线,请你在这根导线上打“×”,并补画出正确的那根导线。(2)正确连接电路后,先用5 Ω的定值电阻进行实验,闭合开关后,移动滑片,此时电流表的示数如图乙所示; 接着将5 Ω的电阻换成其他阻值的定值电阻进行实验,每次观察到电压表的示数为 V时,记录电流 表的示数。(3)几次实验中记录电表示数时,定值电阻消耗的最大功率为 W,此时滑动变阻器接入电路的阻值 为 Ω。
答案 (1)如图所示 (2)2 (3)0.8 2.5
解析 (1)在原电路中,电压表串联在电路中了,电流表与电阻并联了,这是错误的,电压表应并联在电阻 两端,电流表应串联在电路中。(2)图中电流表选用小量程,分度值为0.02 A,示数为0.4 A,电压表示数(即电阻两端的电压):U=IR=0.4 A×5 Ω=2 V;因研究电流与电阻关系时,要控制电压表示数不变,故接着将5 Ω的电阻换成其他阻值的定值电阻进行实 验,每次观察到电压表的示数为2 V时,记录电流表的示数。(3)因电压表示数不变,根据P= 可知,当接入5 Ω 的电阻时,定值电阻消耗的功率最大,P最大= = =0.8 W;根据串联电路电压的规律,滑动变阻器分得的电压:U滑=3 V-2 V=1 V,变阻器分得的电压为电阻两端电压的二分之一,根据分压原理可知,此时变阻器接入电路的阻值为:R滑= ×5 Ω=2.5 Ω。
考点三 电阻的测量1.(2019陕西,32,8分)物理小组想探究导电液体的导电性与接入电路中液体横截面积大小的关系。他们 用长方体水槽、浓度一定的食盐水、电源、滑动变阻器、电压表及电流表等器材进行了探究。实验电 路连接如图1所示,将电极M、N分别固定在水槽左右两侧底部的中央。 图1(1)闭合开关前,为保护电路,应将滑动变阻器的滑片P移到最 (选填“左”或“右”)端。
(2)实验中,通过调节 来保持电极M、N间的电压恒为3 V。控制其他条件不变,通过向 水槽中添加食盐水,从而达到改变食盐水的 的目的,用电流表测出相应的电流值。食盐水导电 性的强弱可以由 来判断。实验数据如表:
图2(3)依据表格中的数据在图2中描点,作出电流I随横截面积S变化的I-S图像。(4)分析表格中的数据或图像,可得到初步结论:其他条件不变,横截面积增大时,食盐水的导电性 。(5)为验证实验结论是否具有普遍性,应采取的做法是: 。
答案 (1)右 (2)滑动变阻器的滑片 横截面积 电流表的示数(或电流的大小) (3)如图所示 (4)先增大后不变(先增大,后不变各1分) (5)换不同导电液体,多次实验(或换不同浓度的食盐水,多次实 验)
解析 (1)为保护电路,闭合开关前应当将滑动变阻器的滑片调到阻值最大处,即将滑片调到最右端。(2) 设计的电路是滑动变阻器和食盐水串联,所以调节滑片可以改变滑动变阻器连入电路的阻值,根据串联 分压原理调节食盐水两端电压恒为3 V。水槽中水量变化会导致导电部分横截面积不同,根据欧姆定律, 保持电极M、N间的电压不变,观察电流表的示数。(3)根据表格中的数据描点连线。(4)从实验原理可 知,电压一定时,电流越大表示食盐水导电性越好,从图像中可以看出电流先变大后不变,说明食盐水导电 性是先增大后不变。(5)为了使实验具有普遍性,应换不同导电液体,多次实验(或换不同浓度的食盐水, 多次实验)。
2.(2019天津,25,6分)若架设在两地之间的输电线发生了短路,如何方便快捷地确定短路的位置?针对这 一实际问题,某物理兴趣小组模拟真实情景,运用“建模”思想进行了研究:用两条足够长的电阻丝模拟 输电线(每条电阻丝单位长度阻值为r),将导线连在电阻丝A处模拟输电线短路,如图甲所示。他们把一 个电源(电压恒为U0)、一个定值电阻(阻值为R0)和一块电压表用导线连接起来装入一个盒内,并引出两 根导线到盒外,制成检测盒,如图乙所示。检测时将盒外的两根导线分别与模拟输电线B端的两接线柱 相连,从而构成检测电路。通过读取盒内电压表示数,经过计算得知短路处到B端的距离。请你解答如下问题:(1)在图乙所示的检测盒内画出元件连接情况的电路图;
(2)根据你设计的检测电路,推导出AB间距离L与电压表示数U的关系式;(3)进一步研究发现,当电压表的量程为0~ 时,如果短路位置改变,需考虑测量值超电压表量程的可能。于是在检测盒中增加两个单刀双掷开关(符号 ),通过操作这两个开关来改变电压表的连接,完成检测。请在改进后的检测盒内画出元件连接情况的电路图。
答案 (6分)见解析
解析 解法一:(1)如图1 图1(2)AB间电阻丝阻值R= R0L与U的关系式L= (3)如图2 图2
解法二:(1)如图3 图3
(2)AB间电阻丝阻值R= R0L与U的关系式L= (3)同解法一中(3)
3.(2018黑龙江齐齐哈尔,28,5分)阅读下列材料,并回答问题。在伏安法测电阻的实验中,可以有以下两种测量方法,分别叫内接法和外接法。如图所示,分别为实验电路的一部分。电流表与电压表都有电阻,它们的电阻叫内阻,电流表的内阻非常小,约为RA=0.05 Ω,所以在电学实验中,它的内阻常常忽略不计;电压表的内阻非常大,约为RV=10 kΩ,连入电路中通过的电流很小,所以在电学实验中通过它的电流常常忽略不计。但在实际测量中这些忽略不计的物理量却使测量结果产生误差。 博涵同学带领创新实验小组,仔细阅读上述材料后,购买了两个定值电阻并向物理老师借来所需器材进 行了测量,两个定值电阻的阻值分别为R1=5 Ω,R2=20 kΩ,小组同学们为了减小实验误差,选择恰当的方法
进行了合作探究,分别测出了两个电阻的阻值。若你也作为博涵创新实验小组的一员,在测量R1=5 Ω的阻值时,请你回答:(1)此实验中你们选择的恰当方法是 (选填字母);A.内接法 B.外接法(2)用你们选择的方法测得的电阻值比真实值 (选填“偏大”或“偏小”);(3)请根据欧姆定律解释测量结果偏大或偏小的原因。
答案 (1)B(1分) (2)偏小(1分)(3)由R= (1分)可知,测得的电压值是准确的(1分),电流值偏大(1分),所以电阻值偏小。分析:当选择电流表“外接法”时,电压表测得的电压等于被测电阻两端真实的电压。而电流表测的是 电压表与被测电阻并联后的电流之和,虽然电压表电阻很大,流过的电流非常小,但仍会导致测得的电流 大于流过被测电阻的真实的电流,根据I= 可知,当电压一定时,测得的电流偏大,计算出的电阻偏小。评分说明:其他答案合理即可给分。
解析 (1)若采用内接法,电压表示数UV=I(RA+R),电压表示数偏大会带来误差。电流表电压与R两端电 压之比 = = 。若采用外接法,电流表示数IA=IR+IV,电流表示数偏大,会带来误差。通过电压表的电流与通过R的电流之比 = = = 。可见,采用外接法时误差较小,故选择外接法。(2)由R= 知,U准确,IA偏大,故R偏小。(3)见答案分析过程。
4.(2017天津,24,6分)现有一个阻值为20 Ω的定值电阻R0,一个电压约为15 V的电源,一个量程为0~1 A的 电流表,一个单刀双掷开关及导线若干。请你利用上述器材设计实验,测出约为10 Ω的未知电阻Rx的阻 值。要求:(1)画出实验电路图;(2)写出主要的实验步骤和需要测量的物理量;(3)写出待测电阻Rx的数学表达式(用已知量和测量量表示)。
答案 (1)如图(2)①按照电路图连接电路;②将开关的“刀”掷于触点“1”,记下电流表的示数I1;③将开关的“刀” 掷于触点“2”,记下电流表的示数I2(3)Rx= R0说明:其他方法正确也可得分。
解析 (1)利用串联电路的知识,设计电路,没有电压表,所以电流表要读两次数。(2)步骤见答案。(3)I1R0=UI2(R0+Rx)=U∴I1R0=I2(R0+Rx)∴Rx= R0
易错警示 若设计如下图则是错误的。 开关的“刀”掷于触点“1”时,Rx接入电路,电路电流约为I= = =1.5 A,超出电流表量程。
考点一 电阻及变阻器
1.(2020莆田质检,3)下列材料中,通常情况下属于导体的是 ( )A.橡胶 B.玻璃C.塑料 D.石墨
答案 D 考查学生对生活中材料的判断,认识生活中常见的导体和绝缘体。石墨是一种良好的导体, 在军事上常常用作石墨炸弹,摧毁电力设备。
2.(2020漳州质检,13)如图所示,将一根铅笔芯通过A、B两个夹子接入电路中,当只把夹子B向左端移时, 铅笔芯接入电路的电阻变小,小灯泡变亮。导致铅笔芯接入电路的电阻变小的主要因素是 ( ) A.材料 B.长度C.横截面积 D.温度
答案 B 移动铅笔芯上的夹子,可以改变铅笔芯接入电路中的长度,从而改变接入电路中的电阻,故 选B。
3.(2019厦门质检,10)一根锰铜线的电阻为R,要使这根连入电路的导线电阻变小,可采用的方法是 ( )A.减小导线两端的电压B.增大导线中的电流C.将导线拉长后连入电路D.将导线对折后连入电路
答案 D 电阻是导体本身的一种性质,只与导体的材料、长度、横截面积以及温度有关,而与电压、 电流无关,故改变电压和电流不能改变导体的电阻, A、B错;长度越长,导体的电阻越大,故C错;对折后既 减小了导体的长度,又相当于增大了导体的横截面积,这两种方法都使电阻变小,D正确。故选D。
考点二 欧姆定律的探究及应用1.(2020漳州质检,16)某学校物理兴趣小组开展研究性学习时,设计了监测空气中的PM2.5细颗粒物浓度 的四个电路图,其中R是气敏电阻,阻值随PM2.5浓度增大而减小,R0是定值电阻。现要求PM2.5浓度越大, 电表的示数就越大,图中符合要求的电路图是 ( )
答案 B PM2.5浓度增大,气敏电阻R的阻值减小,A、B选项中R和R0串联,电源电压不变,R阻值减小 时电路中总电阻减小,总电流变大,R0两端电压变大,R两端电压变小,选项A中电压表测R两端电压,不符 合题意。选项B中电压表测R0两端电压,符合题意。选项C中R和R0并联,电流表测流过R0的电流,电源电 压不变、R0阻值不变,电流表示数不变,C不符合题意。选项D中R被短路,不符合题意。故选B。
2.(2020三明质检,15)如图,L1、L2是两只相同的灯泡。闭合开关S,电流表、电压表均有示数。再闭合S1, 则 ( )A.电流表示数减小,电压表示数不变B.电流表示数增大,电压表示数不变C.电流表示数减小,电压表示数减小D.电流表示数增大,电压表示数增大
答案 B 闭合S,电流表测L2中电流,电压表测量电源电压;闭合S和S1,灯泡L1与L2并联,电流表测量干 路中的电流,故电流表示数变大,电压表仍测量电源电压,故电压表示数不变。
3.(2020宁德质检,16)如图所示电路,电源电压保持不变,闭合开关S,将滑动变阻器的滑片P向b端移动,则 在滑片移动过程中 ( ) A.电压表V的示数变小,电流表A1的示数变大B.电压表V的示数不变,电流表A2的示数变小C.电压表V的示数与电流表A1的示数的乘积变小D.电压表V的示数与电流表A1和A2的示数差的比值不变
答案 C 由图可知,该电路为并联电路,电压表测电源电压,A1测干路上的电流,A2测流过R1的电流;滑 动变阻器滑片向b端移动时,R2接入电路的阻值变大,电压表的示数和A2的示数都不变,A1的示数变小,故 A、B、D错误。
4.(2020泉州质检,14)水平地面上的绝缘平板小车内竖直固定着一个压敏电阻R,R与定值电阻R0、电流 表、电源、开关组成如图所示电路。压敏电阻旁紧靠一个重物M,重物M可左右移动,压敏电阻R阻值随 压力的增大而减小。电源电压保持不变,闭合开关后,若某一时刻小车向左做减速运动,则 ( )A.电阻R阻值减小,电流表示数增大B.电阻R阻值减小,电流表示数减小C.电阻R阻值增大,电流表示数增大D.电阻R阻值增大,电流表示数减小
答案 A 由图知,当小车向左做减速运动,重物M由于惯性会向左运动,对压敏电阻R产生压力,故压敏 电阻R的阻值变小,整个电路中的电阻变小,根据欧姆定律知,电路中的电流变大,故电流表的示数变大。 故选A。
5.(2020南平质检,20)如图所示,电源电压不变,定值电阻R1,滑动变阻器R2,当滑片在a、b两点间移动时,电 流表示数变化范围为0.1~ 0.5 A,电压表示数变化范围2~ 4 V,则R1阻值为 Ω;电源电压为 V。
答案 5 4.5
解析 电阻R1与R2连入电路的部分Ra串联,当滑片在a点时,电流表示数0.1 A,电压表示数4 V。根据串联 电路的总电压等于各电阻两端电压之和得电源电压U=U1+Ua=0.1 A×R1+4 V①当滑片在b点时,电阻R1与R2连入电路的部分Rb串联,电流表示数0.5 A,电压表示数2 VU=U1+Ub=0.5 A×R1+2 V②联立①②得R1=5 Ω,U=4.5 V。
6.(2020宁德质检,29)在“探究通电导体中电流与电阻关系”的实验中,使用的电源电压保持4.5 V不 变。 甲 乙
(1)用笔画线代替导线将图甲实物电路连接完整(要求:滑动变阻器的滑片P向左移动,电路中电流变大)。(2)当R的电阻由5 Ω更换为10 Ω时,闭合开关后,为保证R两端的电压 (选填“改变”或“不 变”),滑动变阻器的滑片应向 (选填“左”或“右”)端滑动,图乙是根据测得的实验数据绘制 的电流I随电阻R变化的图像,由图像可知R两端的电压为 V,若实验中R的阻值分别是5 Ω、10 Ω、15 Ω,则滑动变阻器的阻值至少为 。(3)该同学设计图丙电路测量额定电压为2.5 V的小灯泡的额定电功率,实验步骤如下:
丙①闭合开关S,单刀双掷开关拨至 (选填“1”或“2”),调节电阻箱R使电压表示数为2.5 V,记下 此时 ;②将单刀双掷开关拨至 (选填“1”或“2”), 记下此时电压表示数;③计算出小灯泡的额定电功率。
6.答案 (1)如图所示 (2)不变 右 3 7.5 Ω (3)①2 电阻箱R的阻值 ②1
解析 本题考查的是探究电流与电阻的关系实验。(1)滑动变阻器的连接原则是“一上一下”,滑片P向左移动,电路中的电流变大,说明滑动变阻器接入电 路的电阻变小,应连接左侧下方接线柱。(2)该实验是为了探究电流与电阻的关系,则应当控制电阻两端 的电压不变;串联电路分压,U1∶U2=R1∶R2,电压保持不变,则其比值不变,故定值电阻增大时,滑动变阻器 连入电路的阻值也应增大,滑片向右移动;由图乙可知,定值电阻两端的电压U1=IR=0.6 A×5 Ω=3 V,滑动 变阻器两端的电压U2=U-U1=4.5 V-3 V=1.5 V;定值电阻与滑动变阻器的电阻之比R∶R变=U1∶U2=3 V∶ 1.5 V=2∶1,滑动变阻器的阻值至少为 R= ×15 Ω=7.5 Ω。(3)测量灯泡的额定功率,先使灯泡两端的电压达到额定电压,所以单刀双掷开关先拨至2,调节电阻箱使电压表的示数为灯泡的额定电压2.5 V,记下 此时电阻箱的读数R;再将单刀双掷开关拨至1处,电路没有发生改变,此时电压表测电源电压U;因为L和 R串联,所以电流相等,I= = ,灯泡L的额定功率P=ULI=2.5 V· 。
7.(2020南平质检,30)实验小组的同学们利用石墨烯发热片,设计了加热与保温两挡的保暖衣,如图是保 暖衣电路原理图,电源电压5 V,加热电阻R1与R2阻值均为2.5 Ω。 (1)当S与S1同时闭合时,电路处于 (选填“加热”或“保温”)状态,求此时电路中的电流;(2)求保温状态下R1两端的电压。
答案 (1)加热 2 A (2)2.5 V
解析 (1)因为U1=U=5 V,R1=2.5 Ω所以I1= = =2 A(2)当保温时,R=R1+R2=2.5 Ω+2.5 Ω=5 Ω因为I= = =1 A所以U1=I1R1=1 A×2.5 Ω=2.5 V
考点三 电阻的测量1.(2020龙岩质检,31)有一只阻值未知的定值电阻Rx,图甲是用伏安法测Rx阻值的实物电路,电源电压恒为 4.5 V,滑动变阻器最大阻值为15 Ω。 甲
乙 丙
(1)图甲中有一根导线连接错误,请在该导线上画“✕”并在图上改正(所画的导线用实线且不能交叉)。(2)改正电路后,闭合开关,发现电压表示数接近4.5 V,电流表示数接近0,其原因可能是 (填字母)。A.滑动变阻器断路B.Rx断路C.Rx短路(3)故障排除后,正确操作实验器材,移动滑片,当电压表示数为1.2 V时,电流表示数如图乙所示,则待测电 阻Rx= Ω。(4)现有三组数据如表所示,分析可知,不可能通过以上实验获得的数据有 (填序号 )。
(5)图丙是能巧测Rx阻值的实验电路。图中R为电阻箱,请在空白处填上适当内容。①将开关接a ,调节电阻箱和滑动变阻器滑片P至适当位置,记下电流表的示数I和电阻箱R的阻值R1。②将开关接b,调节 ,保持 不变,记下 ;③则Rx= (用已知量和测量量的符号表示)。
答案 (1)如图所示
或
(2)B (3)5 (4)1 (5)②电阻箱 电流表的示数I 电阻箱 R的阻值为R2 ③R1-R2
解析 (1)电流表将电阻短路,电压表应并联在电阻两端;(2)电压表示数接近4.5 V,电流表示数为0,此时应为Rx断路,则电压表和滑动变阻器直接串联在电路中,电 压表直接测电源电压,电路中电流为0;(3)电流表读数为0.24 A,则Rx= = =5 Ω;(4)由I最小= = =0.3 A,电阻不连入电路中,当滑动变阻器最大阻值接入电路中时,电路中的电流至少为0.3 A,则第1组0.2 A电流不可能取到;(5)开关接a时,电阻箱与滑动变阻器串联,开关接b时,电阻Rx、电阻箱与滑动变阻器串联,因为保持电流表 示数不变,又因为电源电压不变,则两次总电阻相同,又因为两次滑动变阻器的滑片位置不变,则R1=Rx+R2, 则Rx=R1-R2。
2.(2020漳州质检,30)利用图甲所示的电路测量未知电阻R的阻值。 甲 乙 丙 丁
(1)请你根据电路图甲用笔画线替代导线,将图乙的实物图连接完整。(2)闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片置于最 端(选填“左”或“右”)。(3)小林闭合开关后,移动滑片P,发现电流表有示数,而电压表始终无示数,原因可能是 。(写出 一种原因即可)(4)排除故障后,调节滑动变阻器滑片P,记录多组数据,并描点如图丙所示。①请你帮助小林将图丙图像补充完整。②由图像可得R= Ω。 (结果保留两位有效数字)
(5)同组小宇更换被测电阻后,重新连接电路进行实验,并根据记录的实验数据绘制了如图丁所示的图像。①小林发现小宇绘制的图像和自己的不同,你认为原因是小宇 ;②小宇根据图丁也可计算出本小组待测电阻R'= Ω。
答案 (1)如图甲 (2)右 (3)电压表开路(R短路) (4)①如图乙 ②5.0 (5)①电压表测量滑动变阻 器两端的电压 ②10
甲
乙
解析 (1)根据题图甲,先连接串联电路,再连接电压表的并联电路。如答图甲所示。(2)闭合开关前,应 将滑动变阻器滑片移到阻值最大处,因下方接A,故移到最右端阻值最大。(3)因电流表有示数,电路应该 是接通的,而只有电压表无示数,则可能的一个原因是电压表开路了,或者电阻R短路。(4)①根据U=RI可 知,电阻一定时,电路中电流跟电压成正比,所得图像是一条通过原点的直线;因实验得到的数据有误差, 所以要让实验中得到的点尽可能多地分布在直线上。如图乙所示。②由图像可得R= = =5.0 Ω。(5)①根据图丁可知,当电路中的电流增大时,电压表的示数反而减小;若电压表测量的是定值电阻两端的 电压,根据U=RI,电流增大,电压表示数应该增大,说明电压表不是测量定值电阻两端的电压,而是测量滑 动变阻器两端的电压,所以原因是小宇将电压表并联在滑动变阻器的两端。②由图丁得,当电流I=0.3 A 时,电源电压U'=IR'=0.3 A×R';当电流I=0.1 A时,电源电压U'=U1+U2=0.1 A×R'+2 V,两式联立求解可得U'=3 V,R=10 Ω。
一、选择题(每小题2分,共8分)
1.(2018福州质检,14)在“探究电流与电阻的关系”实验中,小榕设计了如图所示的电路图。实验中电源 两端电压保持6 V不变,定值电阻R的阻值分别为5 Ω、10 Ω和20 Ω,电压表示数保持2 V不变。为完成实 验,应选取的滑动变阻器的规格为 ( ) A.10 Ω 2 A B.20 Ω 1 A C.30 Ω 2 A D.50 Ω 1 A
答案 D 由于定值电阻与滑动变阻器串联,电压表示数要保持2 V不变,根据串联电路分压原理可知,滑 动变阻器应分去的电压为UP=U-UR=6 V-2 V=4 V,当定值电阻选最大20 Ω时,根据串联电路的分压规律 可求得滑动变阻器的阻值为40 Ω,故应选D。
2.(2019龙岩质检,16)体育中考跳绳的次数是自动记录,其简化电路如图甲所示。R1是光敏电阻,信号处 理系统记录ab间的电压,每当绳子挡住射向R1的红外线时,R1的阻值会变大,自动计数器会计数一次,若电 源电压为6 V,ab间电压随时间变化的图像如图乙所示。下列说法正确的是 ( ) A.有红外线照射时,R1与R2阻值之比为2∶1B.自动计数器计数一次时,ab间的电压为2 V
C.若该同学匀速连续跳,1 min可跳的次数为120次D.有红外线照射和无红外线照射时,光敏电阻的阻值之比为1∶4
答案 D 由甲图可知,R1与R2串联,当红外线被挡住时,R1的阻值增大,电路的电流I减小,U2=IR2,由于R2不 变,I变小,因此U2变小,Uab=U-U2,电源电压U不变,U2变小,则Uab变大。因此由图乙可知:有红外线照射时R1 两端的电压为U1=2 V,此时R2两端的电压U2=U-Uab=6 V-2 V=4 V。因此R1∶R2=Uab∶U2=2 V∶4 V=1∶2, A错误。依题意,电阻增大时计数器计数一次,而电阻增大时,其两端的电压增大,由图乙可知,ab间的电压 增大时应为4 V,所以B错误。由图乙可知,1个周期的时间为0.6 s,即每计数一次,所用时间为0.6秒,因此 每分钟可跳的次数为 =100次,C错误。无红外线照射时R1'∶R2=4 V∶2 V=2∶1,即R1'=2R2,由R1∶R2=1∶2得R1= R2,所以有红外线照射和无红外线照射时,光敏电阻的阻值之比为R1∶R1'= R2∶2R2=1∶4,D正确。故选D。
3.(2020泉州质检,16)如图,电源电压保持不变,两根均匀的相同电阻丝ae和bf平行放置,其他导线电阻不 计,c、d两环始终与电阻丝接触良好。闭合开关,当cd处于图中位置时,电压表的示数为6 V;当电阻R与cd 段导线一起向右移动一段距离后,电压表的示数变为5 V;若电阻R与cd段导线一起由图中位置向左移动 一段相同距离后,电压表的示数变为 ( ) A.6.5 V B.7 V C.7.5 V D.8 V
答案 C 设Rac=Rbd=R1,则电源的电压可表示为U= (2R1+R) ①当电阻R与cd段导线一起向右移动一段距离后,电源电压可表示为U= (2R1+2ΔR+R) ②当电阻R与cd段导线一起向左移动一段相同距离后,电源电压可表示为U= (2R1-2ΔR+R) ③由①②得2R1+R= ,ΔR= 代入③得U3=7.5 V故选C。
4.(2020广东广州,10)小明测量不同型号铅笔在纸上涂划所得线条的电阻,实验步骤如下:(1)用铅笔在纸上画出两段长为15 cm的线条,在其中一段线条上重复涂划3次,另一段6次;(2)换用不同型号铅笔重复(1)的操作,得到多组等长等宽的线条如图;(3)测出每段线条两端的电阻记录在表。
根据实验数据,可推测电阻最小的是 ( )A.① B.② C.③ D.④
答案 D 通过实验判断电阻的大小与铅笔型号和重复涂划次数之间的关系。由表可知,含碳量越高, 重复涂划次数越多,则线条两端电阻越小,故D正确。
二、填空题(每空1分,共6分)5.(2019龙岩质检,21)如图是小玮自制的简易调光灯电路。闭合开关,夹子A向右移动的过程中灯泡亮度 会 (选填“变亮”“变暗”或“不变”),夹子A从最左端移动到最右端的过程中,他发现灯泡亮度 变化不明显,他应该换上更 (选填“粗”或“细”)的铅笔芯。
答案 变亮 细
解析 由题图可知,当夹子A向右端移动时,铅笔芯连入电路的长度变短,因此电路总电阻变小,电流变大,灯泡变亮。如果夹子A从最左端移动到最右端的过程中,灯泡亮度变化不明显,说明铅笔芯的电阻不够大,因此应增大铅笔芯的电阻,所以要换上更细的铅笔芯,使其电阻变大。
6.(2019宁德质检,22)如图所示的电路中,电源电压保持9 V不变,闭合开关S,向左移动滑动变阻器的滑片 P时,电流表的示数将 ;若移动过程中,电流表的示数变化范围为0.5~0.8 A时,电压表的示数变化了 3 V,则滑动变阻器R1的阻值变化范围是 Ω。
答案 变大 1.25~8
解析 由题图可知,R1与R2串联。当电流表的示数为0.5 A时,R2两端的电压U21=I1R2=0.5 A·R2,电路的总电阻R总1= = =18 Ω;当电流表的示数为0.8 A时,R2两端的电压U22=I2R2=0.8 A·R2,电路的总电阻R总2= = =11.25 Ω。依题意,U22-U21=3 V,即0.8 A·R2-0.5 A·R2=3 V,解得R2=10 Ω。因此,当I1=0.5 A时,R11= -R2=18 Ω-10 Ω=8 Ω;当I2=0.8 A时,R12= -R2=11.25 Ω-10 Ω=1.25 Ω,所以滑动变阻器R1的阻值变化范围是1.25~8 Ω。
7.(2018福州质检,21)如图所示,电源两端电压不变,开关S由闭合到断开,电流表示数 ,电压表与 电流表示数的比值 (以上两空均选填“变大”、“不变”或“变小”)。
答案 不变 不变
解析 当开关S闭合时,电阻R1与R2并联,电压表测R1或R2两端的电压,亦为电源电压,电流表测通过R1的电 流;当开关S断开时,电路为R1的串联电路,电压表仍测电源电压,所以示数不变,电流表测通过R1的电流,因 为R1阻值不变,其两端电压也不变,所以电流表示数不变。
三、实验题(共16分)8.(2018吉林长春,25)(6分)某实验小组在“探究电流与电阻的关系”实验中,按如图甲所示的电路图正 确连接电路,逐次将不同阻值的电阻R接在a、b间,每次闭合开关前,滑动变阻器的滑片均移到阻值最大 端。(1)当接入的电阻R为5 Ω时,闭合开关,电流表无示数,电压表示数如图乙所示,移动滑片,两表指针保持不 动。若电路中只有一处故障,则故障是 ;电源两端的电压为 V。
丙(2)排除故障后进行如下操作:①闭合开关,记录电流表示数;②移动滑片使电压表示数为U0时,记录电流 表示数;③当接入的电阻R分别为10 Ω、15 Ω时,闭合开关,重复步骤②;④当接入的电阻R为Rx时,闭合开 关,电压表示数大于U0,记录电流表示数;⑤利用测得的数据绘制出如图丙所示的图像。(3)实验中,滑动变阻器消耗的最大功率为 W。(4)仍使用原有器材,若使以上四个电阻都能为实验所用,应控制a、b之间的电压至少为 V。
答案 (1)R断路 6 (3)1.8 (4)4.5
解析 (1)由题意可知,电路故障应为电阻R断路,此时电流表与电压表串联,电流表没示数,电压表测量电 源电压,由图乙知U=6 V。(3)a、b间接入5 Ω电阻,闭合开关后变阻器R2连入电路的阻值最大,由图像可知,此时电路中电流I=0.3 A, 则变阻器的最大阻值R2= -Rab= -5 Ω=15 Ω;当接入Rx时,由图像可得,此时电路中电流I'=0.1 A,则Rx= -R2= -15 Ω=45 Ω;分析图像可知,实验过程中U0=3 V,变阻器两端电压U2=U-U0=6 V-3 V=3 V,电流最大值I大=0.6 A时,变阻器消耗的功率最大,P大=UI大=3 V×0.6 A=1.8 W。(4)若使以上四个电阻都能为实验所用,应控制a、b间的电压至少为Uab=I'Rx=0.1 A×45 Ω=4.5 V。
解题关键 由图像可知定值电阻为5 Ω,滑动变阻器的滑片在阻值最大端时,电流是0.3 A,据此可计算出 滑动变阻器最大阻值是15 Ω。知道滑动变阻器最大阻值后,其他问题就迎刃而解了。
9.(2018三明质检,30)(10分)小丽在“伏安法测电阻”的实验中:
(1)请用笔画线代替导线,将图甲所示的实物电路图连接完整。(2)连接电路时,开关应 。某次实验时,调节变阻器滑片P使电压表的示数为1.3 V,此时电流表的
示数如图乙所示,为 A,该次实验测得的待测电阻Rx= Ω。(3)小丽将图甲中的电阻Rx换成额定电压为2.5 V的小灯泡做实验:闭合开关,电压表示数为2 V,此时为了 测得小灯泡正常发光时的电阻,应将变阻器滑片P向 端(选填“A”或“B”)移动。当小丽正确 测得三次不同电压下的小灯泡电阻值后发现,小灯泡三次电阻值不同且相差较大,其原因可能是 。(4)小丽还设计了利用一个电流表和一个已知阻值的电阻R0,测量待测电阻Rx的方案,实验电路如图丙所 示。实验过程如下:将开关S拨至a,记下电流表示数I1;将开关S拨至b,记下电流表示数I2,测得待测电阻Rx= 。(用字母符号表示)
答案 (1)实物连接如图所示 (2)断开 0.26 5(3)B 灯丝电阻受温度影响(4) R0
解析 (1)由滑动变阻器“一上一下”的接线原则可知滑动变阻器上方的接线柱应与电源的负极连接, 故实物连接如答案图所示。(2)为了保护电路,连接电路时开关应断开;图中电流表选择量程为0~0.6 A, 分度值为0.02 A,按其指针所指位置,电流应为0.26 A。根据欧姆定律得:Rx= = =5 Ω。(3)因小灯泡的额定电压为2.5 V,而此时其两端实际电压为2 V,欲测其正常发光时的电阻,则应使其两端电压变大, 根据U=IR可知,应使电路中的电流变大,故滑片应向阻值减小的方向移动,即向B端移动。由于小灯泡在 不同电压下工作,其灯丝温度不同,而灯丝的电阻与温度有关,故三次电阻相差较大。(4)将开关S拨至a 时,电流表示数I1为通过Rx的电流,此时电源电压U=I1Rx;将开关S拨至b时,电流表示数I2为通过R0的电流,此 时电源电压U=I2R0,由于电源电压不变,故I1Rx=I2R0,所以待测电阻Rx= R0。
中考物理 （福建专用）
专题十二探究电路
1.(2020福建,7,2分)下列材料中,通常情况下属于导体的是 ( )A.塑料 B.玻璃 C.橡胶 D.钢铁
A组 2016—2020年福建中考题
答案 D 塑料、玻璃、橡胶的电荷几乎都被束缚在原子的范围内,属于绝缘体,A、B、C错。钢铁属 于导体,D正确。
2.(2020福建,15,2分)图为利用光敏电阻设计的监控装置示意图,R1是光敏电阻,当光照射的强度增大时其 阻值变小,R2是定值电阻,电源电压不变。当有人经过通道遮蔽光线时 ( )A.通过R1的电流变大 B.R1两端的电压变小C.R2两端的电压变大 D.R2两端的电压变小
答案 D 由图可知R2与监控并联后与R1串联,当挡住光线时,光照强度减弱,R1的电阻增大,则电路的总 电阻增大,电路中电流减小,故A错误,由R1增大可知,R1分得的电压增大,即R1两端的电压变大,则R2两端的 电压变小,故B、C错误,D正确。
解题思路 串联电路的动态分析:先分析电阻变化,再用欧姆定律判断电路中的电流变化,最后再分析电 阻两端的电压变化。
3.(2019福建,13,2分)在相同温度下,关于导体的电阻,下列说法正确的是 ( )A.铜线的电阻一定比铝线的小B.长度相同粗细也相同的铜线和铝线电阻相等C.长度相同的两根铜线,粗的那根电阻较大D.粗细相同的两根铜线,长的那根电阻较大
答案 D 影响导体的电阻大小的因素为导体的材料、长度、横截面积以及温度,在其他三个条件相同 时,横截面积越大,导体的电阻越小,可知C选项错误;由于A选项中未确定两种材料的长度与横截面积,故 无法比较两导体电阻的大小,A错误;对于B选项,虽然温度、长度和横截面积均相等,但由于材料不同,因 此,电阻也不会相等,B错误;温度、材料、横截面积相同的导体,长度越长,电阻越大, D正确。故选D。
知识拓展 掌握决定电阻大小的因素及控制变量法是解决本题的关键。
4.(2019福建,16,2分)如图电路,电源电压恒定,R1=12 Ω,R2=6 Ω,R3是定值电阻。闭合开关S1,单刀双掷开关 S2接a时电流表的示数为0.6 A,接b时电流表的示数可能为 ( )A.0.3 A B.0.6 AC.0.9 A D.1.2 A
答案 C 当开关S2分别接a、b时,电路分别是R1与R3、R2与R3的串联电路,根据欧姆定律及串联电路电 阻的特点可得,电源电压U=Ia(R1+R3)=0.6 A·(12 Ω+R3),U=Ib(R2+R3)=Ib·(6 Ω+R3),联立上述两方程并解得Ib= 0.6 A+ ,由此可见,电流Ib的取值范围是0.6~1.2 A(不含0.6 A和1.2 A),故电流表的示数可能是0.9 A。故选C。
思路分析 应用欧姆定律解电学有关问题,首先要明确有几个未知量,若有两个或两个以上的未知量时, 则要考虑列方程组解题。列方程或方程组的关键在于寻找等量关系。
5.(2020福建,22,2分)如图所示电路,电源电压为3 V,R1、R2、R3阻值均为10 Ω,闭合开关S,电压表示数为 V,电流表示数为 A。
答案 3 0.6
解析 根据电路图可知R1、R2、R3并联,电压表测R3两端电压,电压表的示数U3=U=3 V,电流表测流过R2、R3的总电流,I3= = =0.3 A,I2= = =0.3 A,电流表的示数I=I2+I3=0.3 A+0.3 A=0.6 A。
6.(2019福建,22,2分)图为某种灯泡的电流I与电压U的关系图像。若有6只这种灯泡串联接在电压为6 V 的电源上,通过灯泡的电流为 A;若把一只这种灯泡与一电阻并联接在电压为6 V的电源上,总电 流为1.5 A,则该电阻的阻值为 Ω。
答案 0.2 6
解析 把6只这种灯泡串联在电压为6 V的电源上,根据串联电路电压的特点可知,每只灯泡两端的电压 为1 V,从图可以看出,灯泡两端电压为1 V时,通过灯泡的电流为0.2 A。从图还可以看出,当小灯泡两端 电压为6 V时,通过小灯泡的电流为0.5 A,因此通过电阻的电流IR=I-IL=1.5 A-0.5 A=1 A,则该电阻的阻值R = = =6 Ω。
7.(2019福建,30,8分)现要测量电阻Rx的阻值,提供的实验器材有:待测电阻Rx(约5 Ω)、两节干电池、电流 表、电压表、滑动变阻器、开关及导线若干。 图甲 图乙
(1)用笔画线代替导线,将图甲中的实物图连接完整,要求滑动变阻器的滑片P向接线柱D移动时接入电路 的阻值变小。(2)正确连线后,闭合开关,移动滑片P,电流表示数几乎为零,电压表示数接近电源电压且几乎不变。若电 路中只有一处故障,可判断该故障是 。(3)排除故障继续实验,某次测量,电流表的示数为0.50 A,电压表的示数如图乙,该示数为 V,则Rx = Ω。(4)某同学利用电源(电压未知)、电阻箱(0~999.9 Ω)和电流表(指针能正常偏转,但刻度盘示数模糊不清) 等器材,测电阻Rx的阻值,设计的电路如图丙。完成下列实验步骤:
①正确连接电路,断开S1、S2,将电阻箱R阻值调至最大;② ;③ ;④电阻Rx= 。(用测得量的符号表示) 图丙
答案 (1)如图所示 (2)Rx未接入电路(Rx断路) (3)2.60(2.6) 5.2 (4)②闭合S1,标记电流表指针所指的 位置 ③断开S1,闭合S2,调节电阻箱,使电流表指针指在标记的位置,记下电阻箱阻值R0 ④R0 (8分)[第(1)小题2分,其余每空1分]
解析 (1)由题图可知,待测电阻Rx未接入电路,故待测电阻应与电流表和滑动变阻器连接;由于待测电阻 阻值大约5 Ω,电源由两节干电池组成,电压约为3 V,根据欧姆定律可知,电路中电流不会超过0.6 A,因此 待测电阻的左方接线柱应与电流表标有“0.6”的接线柱相连接;根据题意,滑动变阻器的滑片P向接线 柱D移动时接入电路的阻值变小,因此待测电阻的右方接线柱应与滑动变阻器的B接线柱相连接。(2)由 电流表的示数为零可知,电路一定是发生了断路故障,由于连线正确,开关闭合,且电压表示数接近电源电 压,说明电压表两接线柱至电源正、负极之间连接完好,断路部分只能是电压表两接线柱之间的元件,因 此故障应为Rx未接入电路或Rx断路。(3)由图看出,电压表选用的是0~3 V的量程,分度值为0.1 V,因此电 压表的示数为2.6 V;待测电阻的阻值Rx= = =5.2 Ω。(4)由于在此实验中,只有电流表一个测量工具,且电流表的刻度盘示数模糊不清,因此不可能利用伏安法及其变式来测量未知电阻,唯一的方法就是 利用等效替代法,即将电阻箱的电阻调至与未知电阻的阻值完全相同。因此要先闭合S1,标记电流表指 针所指的位置,然后再断开S1,闭合S2,调节电阻箱,使电流表指针指在标记的位置,这样电阻箱此时的阻值 便与未知电阻的阻值相等,记下此时电阻箱的阻值R0,则未知电阻的阻值便为R0。
8.(2018福建A,30,8分)用“伏安法”测量电阻Rx的阻值,提供的实验器材有:待测电阻Rx、两节干电池、 电流表、电压表、滑动变阻器、开关及若干导线。(1)根据图甲的电路图,用笔画线代替导线将图乙中的实物图连接完整。 (2)闭合开关后,移动滑动变阻器的滑片,电压表示数较大且几乎不变,电流表示数始终为零,电路故障可 能是 。
(3)排除故障后,测得多组实验数据。各组数据对应的点已描在图丙中,请在图中画出Rx的I-U图线。由图 可得Rx= Ω。(结果保留一位小数)(4)电流表的电阻虽然很小,但也会影响本实验中Rx的测量结果。用图丁的电路进行测量可消除这个影 响,R0为定值电阻。实验步骤如下:①按照图丁的电路图连接电路,将滑动变阻器的滑片置于最大阻值处;②闭合开关S1、S2,移动滑动变阻器滑片,读出电压表的示数U1和电流表的示数I1;③ ,移动滑动变阻器滑片,读出电压表的示数U2和电流表的示数I2;④可得待测电阻Rx= 。(用U1、I1、U2和I2表示)
答案 (1)如图所示(2)电流表断路(电阻Rx断路)(3)如图所示 5.5（4）③断开S2 ④ -
解析 (1)电压表的负接线柱应与电流表的负接线柱相连,保证实物与电路中元件符号一一对应。(2)电 流表的示数始终为零,说明电路存在断路故障,由于电压表的示数很大,说明电源正负极至电压表两接线 柱之间连接完好,因此,断路之处只能是与电压表并联的电路,因此可能是电流表断路或电阻Rx断路。(3) 图见答案;由作出的图像可知Rx的I-U图像过(2.2 V,0.40 A)点,其所测各组数值均在该直线上下,考虑测量 误差因素,则待测电阻的阻值Rx= = =5.5 Ω。(4)考虑电流表本身的电阻RA,要测量Rx的电阻,则必须让Rx连入电路,故第③步必须断开开关S2。④当S1、S2均闭合时,Rx被短路,电压表的示数U1=I1(R0+RA),当S 2断开时,电压表的示数U2=I2(Rx+R0+RA),联立解得Rx= - 。
9.(2019福建,32,6分)空气质量指数是环境监测的重要指标,下表的空气质量等级是按照空气质量指数A 划分的。某兴趣小组自制的空气质量监测仪,用电压表显示空气质量指数。工作原理电路图如图。已 知电源电压U=18 V,电压表量程为0~15 V,定值电阻R0的阻值为100 Ω,气敏电阻阻值R与A的关系为R= ×103 Ω。
(1)通过计算,判断电压表示数为10 V时对应的空气质量等级。(2)更换定值电阻R0可改变监测仪的测量范围,若要使电压表满偏时对应的空气质量指数A=400,则更换 后的定值电阻R0'的阻值应为多大?
答案 (1)见解析 (2)75 Ω (6分)第(1)小题3分,第2小题3分解析 (1)电流I= = =0.1 A气敏电阻两端的电压UR=U- =18 V-10 V=8 V根据欧姆定律,气敏电阻阻值R= = =80 Ω由R= ×103 Ω,得A= =75,所以对应的空气质量等级为良。(2)当A=400时,由R= ×103 Ω,得气敏电阻阻值R'= =15 Ω气敏电阻两端的电压U'R=U- =18 V-15 V=3 V根据欧姆定律,通过的电流I'= = =0.2 A根据欧姆定律,更换的定值电阻R0'= = =75 Ω
B组 2016—2020年全国中考题组考点一 电阻及变阻器
1.(2020北京,1,2分)如图所示的滑动变阻器上标记的各部件中,通常情况下,属于绝缘体的是 ( )A.金属杆 B.瓷筒C.电阻丝 D.金属滑片答案 B 通常情况下,金属容易导电,属于导体,A、C、D错误;瓷不容易导电,属于绝缘体,B正确。故选B。
2.(2019天津,5,3分)如图是滑动变阻器的结构和连入电路的示意图。当滑片P向左滑动时,连入电路的电 阻变小的是 ( )
答案 A A中滑片向左移动时,连入电路中的电阻丝长度变短,所以,连入电路中的电阻变小,A正确;B 中滑动变阻器连入电路中的是金属杆,所以,连入电路中的电阻始终为零,B错误;C中滑动变阻器连入电 路中的是整个电阻丝,所以,连入电路中的电阻不变,C错误;D中滑片向左移动时,连入电路中的电阻丝长 度变长,所以,连入电路中的电阻变大,D错误。
3.(2018辽宁沈阳,16,2分)如图所示,甲为亮度可调的台灯,电位器是调节其亮度的装置;乙为电位器的内 部结构示意图,a、b、c是它的三个接线柱,旋钮带动滑片转动。若顺时针旋转旋钮时灯泡发光变亮,则 需将 (选填“a和b”、“a和c”或“b和c”)接线柱接入电路。关于电位器上电阻丝的材料,应该 选用 (选填“铜丝”或“镍铬合金丝”)。
答案 b和c 镍铬合金丝
解析 顺时针旋转旋钮时,灯泡变亮,则电位器接入电路的电阻减小,即连入电路的电阻丝变短,故应将b 和c接线柱接入电路。电位器上电阻丝的阻值应足够大,可以对电路中电流产生明显影响,故应选用镍铬 合金丝。
考点二 欧姆定律的探究及应用1.(2020内蒙古呼和浩特,5,2分)科学方法在物理问题的研究中,起到了重要的作用。比如,两个定值电阻, 一个5 Ω,一个10 Ω,粗细均匀。以下描述正确的是 ( )A.如果这两个电阻的材料相同,则5 Ω的长度一定大于10 Ω的长度B.如果这两个电阻的材料不同,则5 Ω的长度一定小于10 Ω的长度C.如果这两个电阻的材料、横截面积相同,则5 Ω的长度一定小于10 Ω的长度D.如果这两个电阻的材料、长度相同,则5 Ω的横截面积一定小于10 Ω的横截面积
答案 C 影响电阻大小的因素有材料、长度和横截面积,根据题目可知两个定值电阻粗细均匀。只有 两个定值电阻的材料和横截面积相同时才能比较定值电阻的长短,电阻大的定值电阻长,故A、B错误,C 正确;如果两个定值电阻的材料和长度相同,定值电阻的电阻越小,横截面积越大,故D错误。
方法指导 根据电阻的大小比较导体的长短和粗细时,当材料和长度相同时,根据电阻的大小关系可比 较横截面积大小;当材料和横截面积相同时,根据电阻的大小关系可以比较导体的长短。
2.(2020安徽,17,2分)在图示电路中,电源电压保持不变。闭合开关S后,将滑动变阻器的滑片P自左向右 滑动,则 ( ) A.电流表A的示数减小B.电压表V2的示数减小C.电压表V1与电流表A的示数比值减小D.电压表V2与电流表A的示数比值减小
答案 C 由题图可知,电路为串联电路,电压表V1测量滑动变阻器R1两端的电压,电压表V2测量定值电 阻R2两端的电压,电流表测量串联电路中的电流。当滑动变阻器的滑片P由左向右滑动时,滑动变阻器R1 接入电路的阻值变小,电路的总电阻变小,由公式I= 可知,电路中的电流变大,即电流表A的示数变大,定值电阻R2两端的电压变大,即V2的示数变大,故A、B错误;根据串联电路电压的特点知,R1两端的电压变 小,即电压表V1的示数变小,所以电压表V1的示数与电流表A的示数的比值变小,故C正确;电压表V2测量R 2两端的电压,电流表A测量流过R2的电流,故电压表V2与电流表A的示数的比值为R2,R2的阻值不变,故D错 误。
3.(2020重庆A卷,16,8分)图甲是“探究电流与电压关系”的实验电路,三个小组的同学分别用5 Ω、10 Ω、15 Ω的定值电阻进行探究。 (1)请用笔画线代替缺少的2根导线,将图甲的电路连接完整(要求:导线不能交叉,滑片P向B端移动时,电 路中的电流变大)。(2)正确连接电路,闭合开关,移动滑片P,发现电流表无示数,电压表有示数,可能的故障是定值电阻R (选填“断路”或“短路”);排除故障后,缓慢移动滑片P到某位置时,电压表的示数如图乙所示,为 V。
(3)将不同小组的数据汇总后,得到如表的数据,分析可得:在电阻一定的情况下,通过导体的电流和导体 两端的电压成 比。
表:实验数据
(4)在进一步探究“电流与电阻的关系”实验中:①若保持定值电阻两端的电压为1.5 V不变,在如表的数据中有 组可用于分析;②为得到更多的实验数据,老师给每个小组再提供一个30 Ω的定值电阻R0,某小组在实验中,无论怎样移 动滑片P都不能将R0两端电压调为1.5 V,其原因是滑动变阻器的最大阻值太 (选填“大”或 “小”),该小组所使用的滑动变阻器的规格可能是 (选填下列选项前的字母)。A.10 Ω 3 A B.20 Ω 2 A C.50 Ω 1 A
答案 (1)如图所示 (2)断路 1.8 (3)正 (4)①2 ②小 B
解析 (1)电源由2节干电池组成,电压约为3 V,电路中电流最大为I= =0.6 A,可知电流表应选择0~0.6 A量程;根据“滑片P向B端移动时,电路中的电流变大”,确定应接B接线柱。(2)闭合开关,电流表无示数, 故障应为断路,电压表有示数,说明电压表与电源形成通路,则电路故障应为电阻断路;由图乙可知,电压 表选用0~3 V量程,分度值为0.1 V,故示数为1.8 V。(3)分析表中数据可得,电阻一定,通过导体的电流与 导体两端电压成正比。(4)①在探究“电流与电阻的关系”实验中,若保持定值电阻两端电压为1.5 V不 变,表中有R1和R3两端电压为1.5 V时对应的2组数据可用于分析;②为得到更多的实验数据,将30 Ω的R0 接入电路,为控制其两端电压为1.5 V不变,根据“换大调大”的调节方法,只需适当增大滑动变阻器连入 电路中的阻值即可,出现“无论怎样移动滑片P都不能将R0两端电压调为1.5 V”的原因应为滑动变阻器 的最大阻值太小;由图甲可知电源由两节干电池串联而成,电压约为3 V,为控制R0两端电压为1.5 V,则滑 动变阻器两端电压约为1.5 V,由分压公式得 = ,则R变=30 Ω,即滑动变阻器此时需要连入的阻值为30 Ω,30 Ω<50 Ω,故该小组使用的滑动变阻器规格不可能是“50 Ω 1 A”;又由表中数据可知,该小 组将15 Ω电阻接入电路,其两端电压为1.5 V时电流为0.1 A,则此时滑动变阻器连入的阻值为R变’= = =15 Ω,15 Ω>10 Ω,则所使用的滑动变阻器的规格不可能是“10 Ω 3 A”,故应选B。
4.(2020河南,19,9分)某实验小组探究电流与电压和电阻的关系。实验中电源电压恒为3 V,滑动变阻器 最大阻值为20 Ω。(1)他们先用5 Ω的定值电阻探究电流与电压的关系,实验电路图如图甲所示。①请根据图甲的电路图把图乙的实物电路连接完整。 甲 乙
②连接完毕后,小丽建议要对电路进行检查后再闭合开关。请你提出其中一项需要检查的内容: 。③检查完毕后,闭合开关,调节滑动变阻器,记录了5组数据。测第6组数据时,电压表的示数为2.6 V,电流 表的示数如图丙所示。
丙 丁请在图乙的坐标系中描绘出第6组数据对应的点,并根据描出的6个数据点画出定值电阻的I-U图像。
④分析画出的I-U图像可得出结论:在电阻一定时, 。⑤为了使结论具有普遍性,还应进行的操作是: 。(2)接着他们在原有5 Ω定值电阻的基础上,又准备了阻值为10 Ω、15 Ω、20 Ω的三个定值电阻,以探究 电压一定时电流与电阻的关系。为了控制电压不变,每次更换定值电阻后需要调节滑动变阻器,使定值 电阻两端的电压达到相同的值。这个电压控制在多少合适呢?实验小组的同学分别提出了0.5 V、1 V 和2 V三个电压值,为使实验顺利进行,大家进行了分析与讨论,你认为应选这三个电压值中的 V。
答案 (1)①(2分)如图所示 ②(1分)电流表、电压表的正、负接线柱是否接反;电流表、电压表选用的量程是否恰当;所有元件的接 线柱是否有松动;滑动变阻器是否“一上一下”接入电路;滑动变阻器的滑片是否位于最大阻值处等③(2分)如图所示
④(1分)通过导体的电流与导体两端的电压成正比⑤(1分)更换阻值不同的定值电阻,进行多次实验(2)(2分)2
解析 (1)①根据电路图连接实物图,需要注意滑动变阻器遵循“一上一下”连接原则,滑片向左移动,连 入电路中阻值变小,所以导线一端应该连接左下接线柱,另一端连接到定值电阻右侧,电压表测量定值电 阻两端的电压,电源电压是3 V,所以将3 V的接线柱与定值电阻右侧相连,如答案图所示。②从正确连接 电路、保护电路安全的角度去检查电路,写出一条即可。③由题图丙可知电流为0.52 A,在题图丁坐标 系中标出第6组数据,用光滑“曲线”连接各点,画出图像,使大多数点落在一条直线上。④根据图线是 通过原点的倾斜直线可知,当电阻一定时,通过导体的电流与导体两端电压成正比。⑤为了使结论具有 普遍性,应该更换阻值不同的定值电阻,多次实验。(2)根据串联分压原理,滑动变阻器最大阻值为20 Ω, 电源电压为3 V,所以,当定值电阻选择最大阻值20 Ω时, 其两端的最小电压为1.5 V, 故只能选择2 V的电 压值。
5.(2020安徽,22,7分)有一个量程为0~1 mA的小量程电流表G,内阻Rg=30 Ω,选择一定值电阻R0与它并联 起来,如图所示。将A、B两端接入电路(图中I表示电流表G与电阻R0并联后的总电流)。 (1)调节电路,使电流表的指针指在最大刻度处(即1 mA),这时电流I为0.6 A,求电阻R0的值(计算结果保留 两位小数);(2)继续调节电路,使电流表的指针指在刻度盘中央(即0.5 mA),此时电流I变为多少?
答案 (1)0.05 Ω (2)0.3 A
解析 (1)小量程电流表满偏电压:Ug=IgRg=1.0×10-3 A×30 Ω=0.03 V小量程电流表G与R0并联:U0=Ug=U并=0.03 VI0=I-Ig=0.6 A-0.001 A=0.599 A电阻R0的阻值:R0= = ≈0.05 Ω(4分)(2)小量程电流表满偏时,小量程电流表G与R0并联,R并= = =0.05 Ω由题意得,Ig'=0.5 mA,Ug'=Ig'Rg=0.5×10-3 A×30 Ω=0.015 V此时电流变为I= = =0.3 A(3分)
考点三 电阻的测量1.(2020北京,30,6分)如图甲所示是测量未知电阻Rx的实验电路,电源两端电压不变,定值电阻R0=30 Ω。 请补充完成主要实验步骤,并进行数据处理。 甲 乙
(1)实验步骤①只闭合开关S、S1,读出并记录电流表示数I1。② ,读出并记录电流表示数I2(如图乙所示)。③计算Rx的阻值。(2)数据记录与处理(请你补充完整表中①②位置的数据)
表 实验数据记录表(定值电阻R0=30 Ω)
答案 (1)②只闭合开关S、S2 (2)①0.5 ②20
解题关键 通过电流表获得未知电阻中的电流,通过电流表和已知电阻获得未知电阻两端的电压。
2.(2020山西,32,8分)实践小组的同学们进行“伏安法测定小灯泡电阻”的实验,小灯泡的额定电压为2.5 V (阻值约为10 Ω),滑动变阻器规格为“20 Ω 1 A”。 甲
乙 丙
(1)请你用笔画线代替导线,将图甲中的电路连接完整(导线不得交叉) 。(2)滑动变阻器在实验中除保护电路外,还有 作用。同学们把电路元件接入电路,刚接 好最后一根导线, 灯泡就立即发光,发生这种现象的原因可能是 。(3)经检查无误后,接通电路,向左移动滑动变阻器的滑片P,观察到 ,表明小灯泡正常发 光,此时电流表示数如图乙所示,则小灯泡正常发光时的阻值为 Ω。继续向左移动滑片,则可能 出现的现象有 (写出一条即可)。(4)实验结束后,小组同学根据实验数据,绘制了如图丙所示的图像,分析图像可得出结论: 。
答案 (1)如图所示 (2)改变小灯泡两端电压 电路连接过程中开关未断开 (3)电压表示数为2.5 V 8.3 小灯泡亮度变亮(4)小灯泡两端电压与通过它的电流之比不是定值(答案合理即可)
解析 (1)根据“伏安法”测电阻的原理连接电路,连接时要注意滑动变阻器和电表的正确连接方式。 (2)通过改变滑动变阻器连入电路的电阻,可以改变小灯泡两端的电压。若电路连接过程中开关未断开, 连好电路最后一根导线电路中就有电流,小灯泡发光,如果连接的电路有错误可能会烧坏电路,所以应当 在连接前先断开开关。 (3)小灯泡正常发光的条件是它两端的电压为额定电压,即2.5 V。由题干可知小 灯泡的额定电流约为 =0.25 A,从题图乙中可看出电流表示数为0.3 A,小灯泡此时的电阻R= = ≈8.3 Ω。继续向左移动滑动变阻器的滑片,其连入电路的阻值变小,小灯泡亮度变亮。(4)在I-U图像中,定值电阻的图线是通过原点的斜直线,但题图丙中的图线是曲线,说明小灯泡两端电压与通过它的 电流之比不是定值。
3.(2019云南,22,8分)压力传感器是电子秤中的测力装置,可视为阻值随压力而变化的压敏电阻。小刚从 某废旧电子秤上拆下一个压力传感器,探究其阻值与所受压力大小(不超过250 N)的关系,如图甲所示是 小刚设计的实验电路图,电源电压恒定,R0为定值电阻,R1为压力传感器。(1)连接电路时开关应 ;电路中R0的作用是 。 图甲(2)闭合开关,发现电流表无示数,电压表示数接近电源电压,电路出现的故障是 ;排除故障后,逐 渐增大R1受到的压力,闭合开关,读出电流表和电压表的示数,计算出对应的R1的阻值,记录如表所示。第 5次测量时,电压表示数为4 V,电流表示数为0.2 A,此时R1的阻值为 Ω。请根据表中的数据在图 乙中画出R1随F变化的关系图像。
图乙(3)通过实验探究可归纳出,R1的阻值随压力F大小变化的关系式为 ;当R1的阻值为32 Ω时,R1上 受到的压力是 N,若此压力为压力传感器在电子秤正常工作时受到的压力,则电子秤应显示 kg。
答案 (1)断开 保护电路 (2)R1断路 20 R1-F图像如图所示 (3)R1=60-0.2F 140(135~145均可得分) 14(13.5~14.5均可得分)(每空1分,图像1分,共8分)
解析 (1)连接电路时,开关要断开,以防电流过大烧坏元件;电阻R0接入电路也是为了保护电路。(2)闭合开关,电流表无示数,电压表示数接近电源电压,说明电压表两端直接接在电源两端,即与电压表 并联的R1断路;根据第5次测量时电压表和电流表示数,第5组数据中R1= = =20 Ω,R1与F对应数据描点连线可得到图线,如答案图所示。(3)设对应函数关系为R1=k·F+b,当F=0时,R1=b=60 Ω,当R1=10 Ω时,F=250 N,代入可得k=-0.2 Ω/N,故R1与F 的函数关系式为R1=60-0.2F;当R1=32 Ω时,代入上式,可得F=140 N;G=F=140 N,则m= = =14 kg。
4.(2018河南,19,8分)小芳利用图甲所示的电路测量未知电阻Rx的阻值,阻值大约为5 Ω。(1)请你根据电路图,用笔画线代替导线,在图乙中完成实验电路的连接。(2)闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片置于 端(选填“A”或“B”)。 图甲 图乙
(3)闭合开关,发现电压表和电流表均无示数。小芳利用另一只完好的电压表进行检测,把电压表分别接 在a、b之间和b、c之间,电压表均有示数;接在a、c之间,电压表无示数。如果电路连接完好,只有一个元 件有故障,该故障是 。(4)排除故障后,调节滑动变阻器,记录多组数据。画出了待测电阻Rx的I-U图像,如图丙所示。由图像可 得Rx= Ω。
图丙(5)小芳又设计了一种方案,也测出了Rx的阻值。电路如图丁所示,R0为阻值已知的定值电阻,电源电压未 知且恒定不变。测量步骤如下:①当开关 时,电流表读数为I1;②当开关S1、S2都闭合时,电流表读数为I2;③待测电阻Rx= 。(用已知和测出的物理量符号表示)
图丁
答案 (1)(2分)如图所示 (2)(1分)B (3)(1分)滑动变阻器断路 (4)(1分)4.0 (5)(1分)①S1闭合、S2断开 (2分)③
解析 (1)分析电路图可知,待测电阻与变阻器串联,电压表与待测电阻并联,电流表与待测电阻串联,电 路中电流最大约为I= = =0.6 A,所以电流表量程选0~0.6 A;(2)闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片置于最大阻值处,所以应在B端;(3)闭合开关后,电路连接完好,电压表和电流表均无示数,只有一个元件 有故障,所以应是电路出现断路。用完好的电压表检测,将电压表分别接在a、b之间和b、c之间,电压表 均有示数,接在a、c之间,电压表无示数,故可判断是滑动变阻器断路;(4)根据图像可知,当待测电阻两端 电压为2.0 V时,电流为0.5 A,待测电阻Rx= = =4.0 Ω;(5)当开关S1闭合、S2断开时,电源电压U=I1(R0+Rx),当开关S1、S2都闭合时,只有定值电阻R0工作,所以U=I2R0,电源电压不变,所以有I1(R0+Rx)=I2R0,即Rx= 。
5.(2020天津,25,6分)为了比较方便地测量出未知电阻的阻值,物理兴趣小组的同学设计了一个“电阻测 量盒”:将一个电源(电压不变)、一个阻值为R0的定值电阻、一个开关和一个电流表用导线连接起来装 入一个盒内,并引出两根导线到盒外,如图甲所示。未使用时,盒内开关断开,电流表无示数。使用时,将 盒外的两根导线分别与待测电阻Rx的两端相连,读取开关闭合时电流表的示数I1、开关断开时电流表的 示数I2,经计算得知Rx的阻值。 甲 乙
请你解答如下问题:(1)在图乙的虚线框内画出测量盒中符合上述设计要求的两种可能的电路图;(2)在你所设计的电路中任选一种,推导出待测电阻Rx的数学表达式。(请注明所选择的电路,Rx表达式用 已知量和测量量表示)
答案 (1)如图所示 第一种 第二种(2)第一种电路Rx= R0第二种电路Rx= R0
解析 (1)把一个电源、一个定值电阻、一个开关与引出到盒外的两根导线连接起来,开关可以与定值 电阻串联,也可以与定值电阻并联,故有两种连接方式。(2)对第一种电路有U=(I1-I2)R0,U=I2Rx联立得Rx= R0对第二种电路有U=I1Rx,U=I2(R0+Rx)联立得Rx= R0
技巧点拨 本题属于典型的电学“黑盒子”问题,解题关键是抓住“伏安法测电阻”的基本原理:R= 。对于缺电压表(或电流表)类的问题,可以通过“并联分流”(或“串联分压”)的思路,利用并联电路(或串联电路)的电压和电流关系进行灵活处理。
C组 教师专用题组考点一 电阻及变阻器1.(2017内蒙古呼和浩特,4,2分)关于导体和绝缘体,下列说法正确的是 ( )A.绝缘体对电流的阻碍作用大,但能够带电B.金属能够导电的原因是金属里面的电子都能自由移动C.能够导电的物体叫导体,不能导电的物体叫绝缘体D.绝缘体不能导电的原因是绝缘体内没有电子
答案 A 绝缘体不容易导电,但能带电,A正确;金属能够导电的原因是金属中有大量的自由电子,B错 误;导体和绝缘体没有绝对的界限,C错误;绝缘体不容易导电是因为绝缘体中几乎没有自由电荷,D错 误。故选A。
2.(2016广西玉林,13,3分)如图是酒精浓度检测仪的简化电路图,图中R0为定值电阻、R为酒精气体传感 器,R的电阻值随酒精气体浓度的增大而减小。如果驾驶员对着酒精气体传感器呼出的酒精气体浓度越 大,那么 ( ) A.A表示数越大,V表示数越小B.A表示数越小,V表示数越大C.A表和V表示数均越小D.A表和V表示数均越大
答案 D 由电路图可知,定值电阻R0与酒精气体传感器R串联,电流表测电路中的电流,电压表测R0两端 电压。如果驾驶员呼出的酒精气体浓度越大,则酒精气体传感器R的电阻越小,电路的总电阻越小,电源 电压不变,由I= 可知,电路中电流越大,即电流表的示数越大;由U=IR可知,定值电阻R0两端的电压变大,即电压表示数变大。故A、B、C错误,D正确。故选D。
3.(2019北京,21,4分)(1)如图甲所示,电阻箱的示数为 Ω。(2)如图乙所示,电流表的示数为 A。 图甲 图乙
答案 (1)2 035 (2)0.52
解析 (1)电阻箱示数为2×1 000 Ω+0×100 Ω+3×10 Ω+5×1 Ω=2 035 Ω;(2)电流表使用的是0 ~0.6 A的量程,分度值为0.02 A,电流表示数为0.52 A。
4.(2018四川成都,A17,4分)小佑收集了很多材料和长度都相同但粗细不同的铅笔芯。如图所示,是他用 身边的器材自制的简易调光灯电路。闭合开关,夹子A向右移动的过程中灯泡亮度应该 (选填 “变亮”、“变暗”或“不变”);夹子A从最左端移到最右端的过程中,他发现灯泡亮度变化不明显,他 应该调换更 (选填“粗”或“细”)的铅笔芯来做实验。
答案 变亮 细
解析 导体电阻的大小与导体的材料、横截面积和长度等因素有关。在其他条件相同时,电阻的大小 与长度成正比;在其他条件相同时,电阻的大小与横截面积成反比。当A向右移动时,铅笔芯接入电路的 长度减小,电阻减小,电流变大,灯泡变亮。若变化不明显,说明电阻变化量小,需要更换更细的铅笔芯来 增大单位长度的电阻。
5.(2017吉林长春,12,2分)如图所示,发光二极管与定值电阻 联。闭合开关,发光二极管能发光; 若将电源正负极对调后,闭合开关,发光二极管 发光(选填“仍能”或“不能”)。
答案 串 不能
解析 图中发光二极管和定值电阻是通过导线依次连接在电路中的,所以是串联的关系。发光二极管 有单向导电性,电源的正负极对调后,电流的方向反向,所以原来能发光的二极管将不能发光。
考点二 欧姆定律的探究及应用1.(2019内蒙古呼和浩特,8,2分)用电器甲和乙,其电流与其两端电压关系如图所示,其中直线表示用电器 甲的电流与其两端电压关系图。下列说法正确的是 ( ) A.用电器甲电阻不变,大小为0.1 ΩB.用电器乙电阻随着电流增大而变大,最大值为10 ΩC.如果把这两个用电器串联接在6 V的电源上,干路中的电流是0.43 AD.如果把这两个用电器并联接在4 V的电源上,干路中的电流是0.65 A
答案 D 甲用电器电流与电压成正比,故其电阻R= = =10 Ω,A项错误;乙用电器电阻是变化的,取特殊值可知,其阻值逐渐变小,故10 Ω不是其最大值,B项错误;若甲、乙串联,当I=0.25 A时,U=U甲+U乙=2.5 V+4 V=6.5 V,则当U总=6 V时,电流I不可能是0.43 A,C项错误;若甲、乙并联,U=4 V时,I甲=0.4 A,I乙=0.25 A,所以I总=I甲+I乙=0.4 A+0.25 A=0.65 A,D项正确。
2.(2018广东深圳,29,1.5分)如图甲所示,闭合开关后,在滑片P由b端向a端移动的过程中,电压表示数U随 滑动变阻器的电阻R2变化的关系图像如图乙所示,下列说法错误的是 ( ) A.电源电压是6 VB.R2的最大阻值是20 ΩC.R1的电阻是10 ΩD.当滑片P移动到中点时,10 s内电流通过R1产生的热量是18 J
答案 D 当变阻器滑片在b端时,R2连入电路的阻值为0,此时电路为R1的简单电路,由图知此时电压表 示数为6 V,故电源电压为6 V,A正确;当电压表示数为4 V时,R2=5 Ω,由串联电路电压规律知R2两端的电 压U2=6 V-4 V=2 V,此时电路中的电流I= = =0.4 A,R1= = =10 Ω,C正确;当变阻器滑片在a端时,R1两端的电压为2 V,滑动变阻器两端的电压为4 V,串联电路中电压与电阻成正比,故R2=2R1=20 Ω,B 正确;当P移至中点时,变阻器连入电路的阻值为10 Ω,此时电路中电流I'= = =0.3 A,故10 s内电流通过R1产生的热量为Q=I'2R1t=(0.3 A)2×10 Ω×10 s=9 J,D错误。
3.(2017河北,22,3分)(多选)如图所示,电源电压不变,P置于中点,a为电流表或电压表,任意闭合开关时,电 路都是安全的。下列说法正确的是 ( ) A.a是电压表B.只闭合S1,P向右滑动,a示数的变化量与A2示数的变化量的比值变小C.闭合S1、S3,断开S2,A1的示数大于A2的示数D.闭合S1、S2、S3,P向左滑动,A1的示数减小
答案 AC 分析题图可知,a是电压表,若a为电流表,当S1、S2闭合时,电流表将直接接到电源两极,不符 合电路安全原则,故A正确;只闭合S1,电阻R1与滑动变阻器串联,电压表测量滑动变阻器两端电压,滑片右 移,电压表示数的减小量与电流表A2示数的增大量的比值等于R1的阻值,保持不变,故B错误;当闭合S1、S 3,断开S2,电阻R2与滑动变阻器并联后再与R1串联,电流表A1测量干路电流,A2测量滑动变阻器所在支路的 电流,故A1的示数大于A2的示数,C正确;当闭合S1、S2、S3时,电阻R1和电流表A1被短路,电阻R2与滑动变阻 器并联,电流表A2测量滑动变阻器所在支路的电流,滑片向左移动,A1示数不变,仍为零,故D错误。
解题关键 正确分析各个状态下的电路连接情况。
思路分析 电压表并联在电路中,可以直接接在电源两端,电流表串联在电路中,不能直接接在电源两 端;串联电路等流分压,并联电路等压分流;欧姆定律I= ,且定值电阻等于其两端电压变化量与电流变化量的比值。
4.(2017安徽,17,3分)如图所示,滑动变阻器的滑片P处于中间位置,闭合开关S,两个灯泡均能发光(假设灯 丝电阻不变),此时,将滑动变阻器的滑片P向右移动,则 ( ) A.L1和L2都变亮 B.L1变暗,L2变亮C.L1变亮,L2变暗 D.L1和L2都变暗
答案 B 由题图可知,灯泡L2与滑动变阻器R并联后再与灯泡L1串联,将滑片P向右移动时,连入电路的 电阻变大,则灯泡L2与滑动变阻器R并联的总电阻变大,由串联分压公式可知,灯泡L2两端电压变大,则灯 泡变亮,同时灯泡L1两端电压变小,则灯泡变暗,故B正确,A、C、D错误。
思路分析 本题为混联电路,灯泡L2与滑动变阻器R并联后再与灯泡L1串联,L2与滑动变阻器R并联的总 电阻及灯泡 L2两端电压都随滑片的右移而变大,同时灯泡L2的实际功率随其两端电压的增大而增大。
解题关键 灯泡的亮度由灯泡的实际功率决定,实际功率越大,灯泡越亮。
5.(2016江西南昌,3,2分)如图所示,已知R1=R2,当开关S1闭合、开关S掷到2时,电压表与电流表的示数分别 为U1和I1;当开关S1断开、开关S由2掷到1的同时,将滑动变阻器的滑片移到最左端,电压表与电流表的示 数分别为U2和I2,则以下判断正确的是 ( ) A.U1>U2 I1>I2 B.U1
6.(2017湖北武汉,26,5分)某同学利用图甲所示的电路探究电流与电阻的关系。实验中电源电压保持3 V 不变,定值电阻的阻值分别为5 Ω、10 Ω、15 Ω和20 Ω。 甲 乙
(1)该同学接错了一根导线,请你在这根导线上打“×”,并补画出正确的那根导线。(2)正确连接电路后,先用5 Ω的定值电阻进行实验,闭合开关后,移动滑片,此时电流表的示数如图乙所示; 接着将5 Ω的电阻换成其他阻值的定值电阻进行实验,每次观察到电压表的示数为 V时,记录电流 表的示数。(3)几次实验中记录电表示数时,定值电阻消耗的最大功率为 W,此时滑动变阻器接入电路的阻值 为 Ω。
答案 (1)如图所示 (2)2 (3)0.8 2.5
解析 (1)在原电路中,电压表串联在电路中了,电流表与电阻并联了,这是错误的,电压表应并联在电阻 两端,电流表应串联在电路中。(2)图中电流表选用小量程,分度值为0.02 A,示数为0.4 A,电压表示数(即电阻两端的电压):U=IR=0.4 A×5 Ω=2 V;因研究电流与电阻关系时,要控制电压表示数不变,故接着将5 Ω的电阻换成其他阻值的定值电阻进行实 验,每次观察到电压表的示数为2 V时,记录电流表的示数。(3)因电压表示数不变,根据P= 可知,当接入5 Ω 的电阻时,定值电阻消耗的功率最大,P最大= = =0.8 W;根据串联电路电压的规律,滑动变阻器分得的电压:U滑=3 V-2 V=1 V,变阻器分得的电压为电阻两端电压的二分之一,根据分压原理可知,此时变阻器接入电路的阻值为:R滑= ×5 Ω=2.5 Ω。
考点三 电阻的测量1.(2019陕西,32,8分)物理小组想探究导电液体的导电性与接入电路中液体横截面积大小的关系。他们 用长方体水槽、浓度一定的食盐水、电源、滑动变阻器、电压表及电流表等器材进行了探究。实验电 路连接如图1所示,将电极M、N分别固定在水槽左右两侧底部的中央。 图1(1)闭合开关前,为保护电路,应将滑动变阻器的滑片P移到最 (选填“左”或“右”)端。
(2)实验中,通过调节 来保持电极M、N间的电压恒为3 V。控制其他条件不变,通过向 水槽中添加食盐水,从而达到改变食盐水的 的目的,用电流表测出相应的电流值。食盐水导电 性的强弱可以由 来判断。实验数据如表:
图2(3)依据表格中的数据在图2中描点,作出电流I随横截面积S变化的I-S图像。(4)分析表格中的数据或图像,可得到初步结论:其他条件不变,横截面积增大时,食盐水的导电性 。(5)为验证实验结论是否具有普遍性,应采取的做法是: 。
答案 (1)右 (2)滑动变阻器的滑片 横截面积 电流表的示数(或电流的大小) (3)如图所示 (4)先增大后不变(先增大,后不变各1分) (5)换不同导电液体,多次实验(或换不同浓度的食盐水,多次实 验)
解析 (1)为保护电路,闭合开关前应当将滑动变阻器的滑片调到阻值最大处,即将滑片调到最右端。(2) 设计的电路是滑动变阻器和食盐水串联,所以调节滑片可以改变滑动变阻器连入电路的阻值,根据串联 分压原理调节食盐水两端电压恒为3 V。水槽中水量变化会导致导电部分横截面积不同,根据欧姆定律, 保持电极M、N间的电压不变,观察电流表的示数。(3)根据表格中的数据描点连线。(4)从实验原理可 知,电压一定时,电流越大表示食盐水导电性越好,从图像中可以看出电流先变大后不变,说明食盐水导电 性是先增大后不变。(5)为了使实验具有普遍性,应换不同导电液体,多次实验(或换不同浓度的食盐水, 多次实验)。
2.(2019天津,25,6分)若架设在两地之间的输电线发生了短路,如何方便快捷地确定短路的位置?针对这 一实际问题,某物理兴趣小组模拟真实情景,运用“建模”思想进行了研究:用两条足够长的电阻丝模拟 输电线(每条电阻丝单位长度阻值为r),将导线连在电阻丝A处模拟输电线短路,如图甲所示。他们把一 个电源(电压恒为U0)、一个定值电阻(阻值为R0)和一块电压表用导线连接起来装入一个盒内,并引出两 根导线到盒外,制成检测盒,如图乙所示。检测时将盒外的两根导线分别与模拟输电线B端的两接线柱 相连,从而构成检测电路。通过读取盒内电压表示数,经过计算得知短路处到B端的距离。请你解答如下问题:(1)在图乙所示的检测盒内画出元件连接情况的电路图;
(2)根据你设计的检测电路,推导出AB间距离L与电压表示数U的关系式;(3)进一步研究发现,当电压表的量程为0~ 时,如果短路位置改变,需考虑测量值超电压表量程的可能。于是在检测盒中增加两个单刀双掷开关(符号 ),通过操作这两个开关来改变电压表的连接,完成检测。请在改进后的检测盒内画出元件连接情况的电路图。
答案 (6分)见解析
解析 解法一:(1)如图1 图1(2)AB间电阻丝阻值R= R0L与U的关系式L= (3)如图2 图2
解法二:(1)如图3 图3
(2)AB间电阻丝阻值R= R0L与U的关系式L= (3)同解法一中(3)
3.(2018黑龙江齐齐哈尔,28,5分)阅读下列材料,并回答问题。在伏安法测电阻的实验中,可以有以下两种测量方法,分别叫内接法和外接法。如图所示,分别为实验电路的一部分。电流表与电压表都有电阻,它们的电阻叫内阻,电流表的内阻非常小,约为RA=0.05 Ω,所以在电学实验中,它的内阻常常忽略不计;电压表的内阻非常大,约为RV=10 kΩ,连入电路中通过的电流很小,所以在电学实验中通过它的电流常常忽略不计。但在实际测量中这些忽略不计的物理量却使测量结果产生误差。 博涵同学带领创新实验小组,仔细阅读上述材料后,购买了两个定值电阻并向物理老师借来所需器材进 行了测量,两个定值电阻的阻值分别为R1=5 Ω,R2=20 kΩ,小组同学们为了减小实验误差,选择恰当的方法
进行了合作探究,分别测出了两个电阻的阻值。若你也作为博涵创新实验小组的一员,在测量R1=5 Ω的阻值时,请你回答:(1)此实验中你们选择的恰当方法是 (选填字母);A.内接法 B.外接法(2)用你们选择的方法测得的电阻值比真实值 (选填“偏大”或“偏小”);(3)请根据欧姆定律解释测量结果偏大或偏小的原因。
答案 (1)B(1分) (2)偏小(1分)(3)由R= (1分)可知,测得的电压值是准确的(1分),电流值偏大(1分),所以电阻值偏小。分析:当选择电流表“外接法”时,电压表测得的电压等于被测电阻两端真实的电压。而电流表测的是 电压表与被测电阻并联后的电流之和,虽然电压表电阻很大,流过的电流非常小,但仍会导致测得的电流 大于流过被测电阻的真实的电流,根据I= 可知,当电压一定时,测得的电流偏大,计算出的电阻偏小。评分说明:其他答案合理即可给分。
解析 (1)若采用内接法,电压表示数UV=I(RA+R),电压表示数偏大会带来误差。电流表电压与R两端电 压之比 = = 。若采用外接法,电流表示数IA=IR+IV,电流表示数偏大,会带来误差。通过电压表的电流与通过R的电流之比 = = = 。可见,采用外接法时误差较小,故选择外接法。(2)由R= 知,U准确,IA偏大,故R偏小。(3)见答案分析过程。
4.(2017天津,24,6分)现有一个阻值为20 Ω的定值电阻R0,一个电压约为15 V的电源,一个量程为0~1 A的 电流表,一个单刀双掷开关及导线若干。请你利用上述器材设计实验,测出约为10 Ω的未知电阻Rx的阻 值。要求:(1)画出实验电路图;(2)写出主要的实验步骤和需要测量的物理量;(3)写出待测电阻Rx的数学表达式(用已知量和测量量表示)。
答案 (1)如图(2)①按照电路图连接电路;②将开关的“刀”掷于触点“1”,记下电流表的示数I1;③将开关的“刀” 掷于触点“2”,记下电流表的示数I2(3)Rx= R0说明:其他方法正确也可得分。
解析 (1)利用串联电路的知识,设计电路,没有电压表,所以电流表要读两次数。(2)步骤见答案。(3)I1R0=UI2(R0+Rx)=U∴I1R0=I2(R0+Rx)∴Rx= R0
易错警示 若设计如下图则是错误的。 开关的“刀”掷于触点“1”时,Rx接入电路,电路电流约为I= = =1.5 A,超出电流表量程。
考点一 电阻及变阻器
1.(2020莆田质检,3)下列材料中,通常情况下属于导体的是 ( )A.橡胶 B.玻璃C.塑料 D.石墨
答案 D 考查学生对生活中材料的判断,认识生活中常见的导体和绝缘体。石墨是一种良好的导体, 在军事上常常用作石墨炸弹,摧毁电力设备。
2.(2020漳州质检,13)如图所示,将一根铅笔芯通过A、B两个夹子接入电路中,当只把夹子B向左端移时, 铅笔芯接入电路的电阻变小,小灯泡变亮。导致铅笔芯接入电路的电阻变小的主要因素是 ( ) A.材料 B.长度C.横截面积 D.温度
答案 B 移动铅笔芯上的夹子,可以改变铅笔芯接入电路中的长度,从而改变接入电路中的电阻,故 选B。
3.(2019厦门质检,10)一根锰铜线的电阻为R,要使这根连入电路的导线电阻变小,可采用的方法是 ( )A.减小导线两端的电压B.增大导线中的电流C.将导线拉长后连入电路D.将导线对折后连入电路
答案 D 电阻是导体本身的一种性质,只与导体的材料、长度、横截面积以及温度有关,而与电压、 电流无关,故改变电压和电流不能改变导体的电阻, A、B错;长度越长,导体的电阻越大,故C错;对折后既 减小了导体的长度,又相当于增大了导体的横截面积,这两种方法都使电阻变小,D正确。故选D。
考点二 欧姆定律的探究及应用1.(2020漳州质检,16)某学校物理兴趣小组开展研究性学习时,设计了监测空气中的PM2.5细颗粒物浓度 的四个电路图,其中R是气敏电阻,阻值随PM2.5浓度增大而减小,R0是定值电阻。现要求PM2.5浓度越大, 电表的示数就越大,图中符合要求的电路图是 ( )
答案 B PM2.5浓度增大,气敏电阻R的阻值减小,A、B选项中R和R0串联,电源电压不变,R阻值减小 时电路中总电阻减小,总电流变大,R0两端电压变大,R两端电压变小,选项A中电压表测R两端电压,不符 合题意。选项B中电压表测R0两端电压,符合题意。选项C中R和R0并联,电流表测流过R0的电流,电源电 压不变、R0阻值不变,电流表示数不变,C不符合题意。选项D中R被短路,不符合题意。故选B。
2.(2020三明质检,15)如图,L1、L2是两只相同的灯泡。闭合开关S,电流表、电压表均有示数。再闭合S1, 则 ( )A.电流表示数减小,电压表示数不变B.电流表示数增大,电压表示数不变C.电流表示数减小,电压表示数减小D.电流表示数增大,电压表示数增大
答案 B 闭合S,电流表测L2中电流,电压表测量电源电压;闭合S和S1,灯泡L1与L2并联,电流表测量干 路中的电流,故电流表示数变大,电压表仍测量电源电压,故电压表示数不变。
3.(2020宁德质检,16)如图所示电路,电源电压保持不变,闭合开关S,将滑动变阻器的滑片P向b端移动,则 在滑片移动过程中 ( ) A.电压表V的示数变小,电流表A1的示数变大B.电压表V的示数不变,电流表A2的示数变小C.电压表V的示数与电流表A1的示数的乘积变小D.电压表V的示数与电流表A1和A2的示数差的比值不变
答案 C 由图可知,该电路为并联电路,电压表测电源电压,A1测干路上的电流,A2测流过R1的电流;滑 动变阻器滑片向b端移动时,R2接入电路的阻值变大,电压表的示数和A2的示数都不变,A1的示数变小,故 A、B、D错误。
4.(2020泉州质检,14)水平地面上的绝缘平板小车内竖直固定着一个压敏电阻R,R与定值电阻R0、电流 表、电源、开关组成如图所示电路。压敏电阻旁紧靠一个重物M,重物M可左右移动,压敏电阻R阻值随 压力的增大而减小。电源电压保持不变,闭合开关后,若某一时刻小车向左做减速运动,则 ( )A.电阻R阻值减小,电流表示数增大B.电阻R阻值减小,电流表示数减小C.电阻R阻值增大,电流表示数增大D.电阻R阻值增大,电流表示数减小
答案 A 由图知,当小车向左做减速运动,重物M由于惯性会向左运动,对压敏电阻R产生压力,故压敏 电阻R的阻值变小,整个电路中的电阻变小,根据欧姆定律知,电路中的电流变大,故电流表的示数变大。 故选A。
5.(2020南平质检,20)如图所示,电源电压不变,定值电阻R1,滑动变阻器R2,当滑片在a、b两点间移动时,电 流表示数变化范围为0.1~ 0.5 A,电压表示数变化范围2~ 4 V,则R1阻值为 Ω;电源电压为 V。
答案 5 4.5
解析 电阻R1与R2连入电路的部分Ra串联,当滑片在a点时,电流表示数0.1 A,电压表示数4 V。根据串联 电路的总电压等于各电阻两端电压之和得电源电压U=U1+Ua=0.1 A×R1+4 V①当滑片在b点时,电阻R1与R2连入电路的部分Rb串联,电流表示数0.5 A,电压表示数2 VU=U1+Ub=0.5 A×R1+2 V②联立①②得R1=5 Ω,U=4.5 V。
6.(2020宁德质检,29)在“探究通电导体中电流与电阻关系”的实验中,使用的电源电压保持4.5 V不 变。 甲 乙
(1)用笔画线代替导线将图甲实物电路连接完整(要求:滑动变阻器的滑片P向左移动,电路中电流变大)。(2)当R的电阻由5 Ω更换为10 Ω时,闭合开关后,为保证R两端的电压 (选填“改变”或“不 变”),滑动变阻器的滑片应向 (选填“左”或“右”)端滑动,图乙是根据测得的实验数据绘制 的电流I随电阻R变化的图像,由图像可知R两端的电压为 V,若实验中R的阻值分别是5 Ω、10 Ω、15 Ω,则滑动变阻器的阻值至少为 。(3)该同学设计图丙电路测量额定电压为2.5 V的小灯泡的额定电功率,实验步骤如下:
丙①闭合开关S,单刀双掷开关拨至 (选填“1”或“2”),调节电阻箱R使电压表示数为2.5 V,记下 此时 ;②将单刀双掷开关拨至 (选填“1”或“2”), 记下此时电压表示数;③计算出小灯泡的额定电功率。
6.答案 (1)如图所示 (2)不变 右 3 7.5 Ω (3)①2 电阻箱R的阻值 ②1
解析 本题考查的是探究电流与电阻的关系实验。(1)滑动变阻器的连接原则是“一上一下”,滑片P向左移动,电路中的电流变大,说明滑动变阻器接入电 路的电阻变小,应连接左侧下方接线柱。(2)该实验是为了探究电流与电阻的关系,则应当控制电阻两端 的电压不变;串联电路分压,U1∶U2=R1∶R2,电压保持不变,则其比值不变,故定值电阻增大时,滑动变阻器 连入电路的阻值也应增大,滑片向右移动;由图乙可知,定值电阻两端的电压U1=IR=0.6 A×5 Ω=3 V,滑动 变阻器两端的电压U2=U-U1=4.5 V-3 V=1.5 V;定值电阻与滑动变阻器的电阻之比R∶R变=U1∶U2=3 V∶ 1.5 V=2∶1,滑动变阻器的阻值至少为 R= ×15 Ω=7.5 Ω。(3)测量灯泡的额定功率,先使灯泡两端的电压达到额定电压,所以单刀双掷开关先拨至2,调节电阻箱使电压表的示数为灯泡的额定电压2.5 V,记下 此时电阻箱的读数R;再将单刀双掷开关拨至1处,电路没有发生改变,此时电压表测电源电压U;因为L和 R串联,所以电流相等,I= = ,灯泡L的额定功率P=ULI=2.5 V· 。
7.(2020南平质检,30)实验小组的同学们利用石墨烯发热片,设计了加热与保温两挡的保暖衣,如图是保 暖衣电路原理图,电源电压5 V,加热电阻R1与R2阻值均为2.5 Ω。 (1)当S与S1同时闭合时,电路处于 (选填“加热”或“保温”)状态,求此时电路中的电流;(2)求保温状态下R1两端的电压。
答案 (1)加热 2 A (2)2.5 V
解析 (1)因为U1=U=5 V,R1=2.5 Ω所以I1= = =2 A(2)当保温时,R=R1+R2=2.5 Ω+2.5 Ω=5 Ω因为I= = =1 A所以U1=I1R1=1 A×2.5 Ω=2.5 V
考点三 电阻的测量1.(2020龙岩质检,31)有一只阻值未知的定值电阻Rx,图甲是用伏安法测Rx阻值的实物电路,电源电压恒为 4.5 V,滑动变阻器最大阻值为15 Ω。 甲
乙 丙
(1)图甲中有一根导线连接错误,请在该导线上画“✕”并在图上改正(所画的导线用实线且不能交叉)。(2)改正电路后,闭合开关,发现电压表示数接近4.5 V,电流表示数接近0,其原因可能是 (填字母)。A.滑动变阻器断路B.Rx断路C.Rx短路(3)故障排除后,正确操作实验器材,移动滑片,当电压表示数为1.2 V时,电流表示数如图乙所示,则待测电 阻Rx= Ω。(4)现有三组数据如表所示,分析可知,不可能通过以上实验获得的数据有 (填序号 )。
(5)图丙是能巧测Rx阻值的实验电路。图中R为电阻箱,请在空白处填上适当内容。①将开关接a ,调节电阻箱和滑动变阻器滑片P至适当位置,记下电流表的示数I和电阻箱R的阻值R1。②将开关接b,调节 ,保持 不变,记下 ;③则Rx= (用已知量和测量量的符号表示)。
答案 (1)如图所示
或
(2)B (3)5 (4)1 (5)②电阻箱 电流表的示数I 电阻箱 R的阻值为R2 ③R1-R2
解析 (1)电流表将电阻短路,电压表应并联在电阻两端;(2)电压表示数接近4.5 V,电流表示数为0,此时应为Rx断路,则电压表和滑动变阻器直接串联在电路中,电 压表直接测电源电压,电路中电流为0;(3)电流表读数为0.24 A,则Rx= = =5 Ω;(4)由I最小= = =0.3 A,电阻不连入电路中,当滑动变阻器最大阻值接入电路中时,电路中的电流至少为0.3 A,则第1组0.2 A电流不可能取到;(5)开关接a时,电阻箱与滑动变阻器串联,开关接b时,电阻Rx、电阻箱与滑动变阻器串联,因为保持电流表 示数不变,又因为电源电压不变,则两次总电阻相同,又因为两次滑动变阻器的滑片位置不变,则R1=Rx+R2, 则Rx=R1-R2。
2.(2020漳州质检,30)利用图甲所示的电路测量未知电阻R的阻值。 甲 乙 丙 丁
(1)请你根据电路图甲用笔画线替代导线,将图乙的实物图连接完整。(2)闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片置于最 端(选填“左”或“右”)。(3)小林闭合开关后,移动滑片P,发现电流表有示数,而电压表始终无示数,原因可能是 。(写出 一种原因即可)(4)排除故障后,调节滑动变阻器滑片P,记录多组数据,并描点如图丙所示。①请你帮助小林将图丙图像补充完整。②由图像可得R= Ω。 (结果保留两位有效数字)
(5)同组小宇更换被测电阻后,重新连接电路进行实验,并根据记录的实验数据绘制了如图丁所示的图像。①小林发现小宇绘制的图像和自己的不同,你认为原因是小宇 ;②小宇根据图丁也可计算出本小组待测电阻R'= Ω。
答案 (1)如图甲 (2)右 (3)电压表开路(R短路) (4)①如图乙 ②5.0 (5)①电压表测量滑动变阻 器两端的电压 ②10
甲
乙
解析 (1)根据题图甲,先连接串联电路,再连接电压表的并联电路。如答图甲所示。(2)闭合开关前,应 将滑动变阻器滑片移到阻值最大处,因下方接A,故移到最右端阻值最大。(3)因电流表有示数,电路应该 是接通的,而只有电压表无示数,则可能的一个原因是电压表开路了,或者电阻R短路。(4)①根据U=RI可 知,电阻一定时,电路中电流跟电压成正比,所得图像是一条通过原点的直线;因实验得到的数据有误差, 所以要让实验中得到的点尽可能多地分布在直线上。如图乙所示。②由图像可得R= = =5.0 Ω。(5)①根据图丁可知,当电路中的电流增大时,电压表的示数反而减小;若电压表测量的是定值电阻两端的 电压,根据U=RI,电流增大,电压表示数应该增大,说明电压表不是测量定值电阻两端的电压,而是测量滑 动变阻器两端的电压,所以原因是小宇将电压表并联在滑动变阻器的两端。②由图丁得,当电流I=0.3 A 时,电源电压U'=IR'=0.3 A×R';当电流I=0.1 A时,电源电压U'=U1+U2=0.1 A×R'+2 V,两式联立求解可得U'=3 V,R=10 Ω。
一、选择题(每小题2分,共8分)
1.(2018福州质检,14)在“探究电流与电阻的关系”实验中,小榕设计了如图所示的电路图。实验中电源 两端电压保持6 V不变,定值电阻R的阻值分别为5 Ω、10 Ω和20 Ω,电压表示数保持2 V不变。为完成实 验,应选取的滑动变阻器的规格为 ( ) A.10 Ω 2 A B.20 Ω 1 A C.30 Ω 2 A D.50 Ω 1 A
答案 D 由于定值电阻与滑动变阻器串联,电压表示数要保持2 V不变,根据串联电路分压原理可知,滑 动变阻器应分去的电压为UP=U-UR=6 V-2 V=4 V,当定值电阻选最大20 Ω时,根据串联电路的分压规律 可求得滑动变阻器的阻值为40 Ω,故应选D。
2.(2019龙岩质检,16)体育中考跳绳的次数是自动记录,其简化电路如图甲所示。R1是光敏电阻,信号处 理系统记录ab间的电压,每当绳子挡住射向R1的红外线时,R1的阻值会变大,自动计数器会计数一次,若电 源电压为6 V,ab间电压随时间变化的图像如图乙所示。下列说法正确的是 ( ) A.有红外线照射时,R1与R2阻值之比为2∶1B.自动计数器计数一次时,ab间的电压为2 V
C.若该同学匀速连续跳,1 min可跳的次数为120次D.有红外线照射和无红外线照射时,光敏电阻的阻值之比为1∶4
答案 D 由甲图可知,R1与R2串联,当红外线被挡住时,R1的阻值增大,电路的电流I减小,U2=IR2,由于R2不 变,I变小,因此U2变小,Uab=U-U2,电源电压U不变,U2变小,则Uab变大。因此由图乙可知:有红外线照射时R1 两端的电压为U1=2 V,此时R2两端的电压U2=U-Uab=6 V-2 V=4 V。因此R1∶R2=Uab∶U2=2 V∶4 V=1∶2, A错误。依题意,电阻增大时计数器计数一次,而电阻增大时,其两端的电压增大,由图乙可知,ab间的电压 增大时应为4 V,所以B错误。由图乙可知,1个周期的时间为0.6 s,即每计数一次,所用时间为0.6秒,因此 每分钟可跳的次数为 =100次,C错误。无红外线照射时R1'∶R2=4 V∶2 V=2∶1,即R1'=2R2,由R1∶R2=1∶2得R1= R2,所以有红外线照射和无红外线照射时,光敏电阻的阻值之比为R1∶R1'= R2∶2R2=1∶4,D正确。故选D。
3.(2020泉州质检,16)如图,电源电压保持不变,两根均匀的相同电阻丝ae和bf平行放置,其他导线电阻不 计,c、d两环始终与电阻丝接触良好。闭合开关,当cd处于图中位置时,电压表的示数为6 V;当电阻R与cd 段导线一起向右移动一段距离后,电压表的示数变为5 V;若电阻R与cd段导线一起由图中位置向左移动 一段相同距离后,电压表的示数变为 ( ) A.6.5 V B.7 V C.7.5 V D.8 V
答案 C 设Rac=Rbd=R1,则电源的电压可表示为U= (2R1+R) ①当电阻R与cd段导线一起向右移动一段距离后,电源电压可表示为U= (2R1+2ΔR+R) ②当电阻R与cd段导线一起向左移动一段相同距离后,电源电压可表示为U= (2R1-2ΔR+R) ③由①②得2R1+R= ,ΔR= 代入③得U3=7.5 V故选C。
4.(2020广东广州,10)小明测量不同型号铅笔在纸上涂划所得线条的电阻,实验步骤如下:(1)用铅笔在纸上画出两段长为15 cm的线条,在其中一段线条上重复涂划3次,另一段6次;(2)换用不同型号铅笔重复(1)的操作,得到多组等长等宽的线条如图;(3)测出每段线条两端的电阻记录在表。
根据实验数据,可推测电阻最小的是 ( )A.① B.② C.③ D.④
答案 D 通过实验判断电阻的大小与铅笔型号和重复涂划次数之间的关系。由表可知,含碳量越高, 重复涂划次数越多,则线条两端电阻越小,故D正确。
二、填空题(每空1分,共6分)5.(2019龙岩质检,21)如图是小玮自制的简易调光灯电路。闭合开关,夹子A向右移动的过程中灯泡亮度 会 (选填“变亮”“变暗”或“不变”),夹子A从最左端移动到最右端的过程中,他发现灯泡亮度 变化不明显,他应该换上更 (选填“粗”或“细”)的铅笔芯。
答案 变亮 细
解析 由题图可知,当夹子A向右端移动时,铅笔芯连入电路的长度变短,因此电路总电阻变小,电流变大,灯泡变亮。如果夹子A从最左端移动到最右端的过程中,灯泡亮度变化不明显,说明铅笔芯的电阻不够大,因此应增大铅笔芯的电阻,所以要换上更细的铅笔芯,使其电阻变大。
6.(2019宁德质检,22)如图所示的电路中,电源电压保持9 V不变,闭合开关S,向左移动滑动变阻器的滑片 P时,电流表的示数将 ;若移动过程中,电流表的示数变化范围为0.5~0.8 A时,电压表的示数变化了 3 V,则滑动变阻器R1的阻值变化范围是 Ω。
答案 变大 1.25~8
解析 由题图可知,R1与R2串联。当电流表的示数为0.5 A时,R2两端的电压U21=I1R2=0.5 A·R2,电路的总电阻R总1= = =18 Ω;当电流表的示数为0.8 A时,R2两端的电压U22=I2R2=0.8 A·R2,电路的总电阻R总2= = =11.25 Ω。依题意,U22-U21=3 V,即0.8 A·R2-0.5 A·R2=3 V,解得R2=10 Ω。因此,当I1=0.5 A时,R11= -R2=18 Ω-10 Ω=8 Ω;当I2=0.8 A时,R12= -R2=11.25 Ω-10 Ω=1.25 Ω,所以滑动变阻器R1的阻值变化范围是1.25~8 Ω。
7.(2018福州质检,21)如图所示,电源两端电压不变,开关S由闭合到断开,电流表示数 ,电压表与 电流表示数的比值 (以上两空均选填“变大”、“不变”或“变小”)。
答案 不变 不变
解析 当开关S闭合时,电阻R1与R2并联,电压表测R1或R2两端的电压,亦为电源电压,电流表测通过R1的电 流;当开关S断开时,电路为R1的串联电路,电压表仍测电源电压,所以示数不变,电流表测通过R1的电流,因 为R1阻值不变,其两端电压也不变,所以电流表示数不变。
三、实验题(共16分)8.(2018吉林长春,25)(6分)某实验小组在“探究电流与电阻的关系”实验中,按如图甲所示的电路图正 确连接电路,逐次将不同阻值的电阻R接在a、b间,每次闭合开关前,滑动变阻器的滑片均移到阻值最大 端。(1)当接入的电阻R为5 Ω时,闭合开关,电流表无示数,电压表示数如图乙所示,移动滑片,两表指针保持不 动。若电路中只有一处故障,则故障是 ;电源两端的电压为 V。
丙(2)排除故障后进行如下操作:①闭合开关,记录电流表示数;②移动滑片使电压表示数为U0时,记录电流 表示数;③当接入的电阻R分别为10 Ω、15 Ω时,闭合开关,重复步骤②;④当接入的电阻R为Rx时,闭合开 关,电压表示数大于U0,记录电流表示数;⑤利用测得的数据绘制出如图丙所示的图像。(3)实验中,滑动变阻器消耗的最大功率为 W。(4)仍使用原有器材,若使以上四个电阻都能为实验所用,应控制a、b之间的电压至少为 V。
答案 (1)R断路 6 (3)1.8 (4)4.5
解析 (1)由题意可知,电路故障应为电阻R断路,此时电流表与电压表串联,电流表没示数,电压表测量电 源电压,由图乙知U=6 V。(3)a、b间接入5 Ω电阻,闭合开关后变阻器R2连入电路的阻值最大,由图像可知,此时电路中电流I=0.3 A, 则变阻器的最大阻值R2= -Rab= -5 Ω=15 Ω;当接入Rx时,由图像可得,此时电路中电流I'=0.1 A,则Rx= -R2= -15 Ω=45 Ω;分析图像可知,实验过程中U0=3 V,变阻器两端电压U2=U-U0=6 V-3 V=3 V,电流最大值I大=0.6 A时,变阻器消耗的功率最大,P大=UI大=3 V×0.6 A=1.8 W。(4)若使以上四个电阻都能为实验所用,应控制a、b间的电压至少为Uab=I'Rx=0.1 A×45 Ω=4.5 V。
解题关键 由图像可知定值电阻为5 Ω,滑动变阻器的滑片在阻值最大端时,电流是0.3 A,据此可计算出 滑动变阻器最大阻值是15 Ω。知道滑动变阻器最大阻值后,其他问题就迎刃而解了。
9.(2018三明质检,30)(10分)小丽在“伏安法测电阻”的实验中:
(1)请用笔画线代替导线,将图甲所示的实物电路图连接完整。(2)连接电路时,开关应 。某次实验时,调节变阻器滑片P使电压表的示数为1.3 V,此时电流表的
示数如图乙所示,为 A,该次实验测得的待测电阻Rx= Ω。(3)小丽将图甲中的电阻Rx换成额定电压为2.5 V的小灯泡做实验:闭合开关,电压表示数为2 V,此时为了 测得小灯泡正常发光时的电阻,应将变阻器滑片P向 端(选填“A”或“B”)移动。当小丽正确 测得三次不同电压下的小灯泡电阻值后发现,小灯泡三次电阻值不同且相差较大,其原因可能是 。(4)小丽还设计了利用一个电流表和一个已知阻值的电阻R0,测量待测电阻Rx的方案,实验电路如图丙所 示。实验过程如下:将开关S拨至a,记下电流表示数I1;将开关S拨至b,记下电流表示数I2,测得待测电阻Rx= 。(用字母符号表示)
答案 (1)实物连接如图所示 (2)断开 0.26 5(3)B 灯丝电阻受温度影响(4) R0
解析 (1)由滑动变阻器“一上一下”的接线原则可知滑动变阻器上方的接线柱应与电源的负极连接, 故实物连接如答案图所示。(2)为了保护电路,连接电路时开关应断开;图中电流表选择量程为0~0.6 A, 分度值为0.02 A,按其指针所指位置,电流应为0.26 A。根据欧姆定律得:Rx= = =5 Ω。(3)因小灯泡的额定电压为2.5 V,而此时其两端实际电压为2 V,欲测其正常发光时的电阻,则应使其两端电压变大, 根据U=IR可知,应使电路中的电流变大,故滑片应向阻值减小的方向移动,即向B端移动。由于小灯泡在 不同电压下工作,其灯丝温度不同,而灯丝的电阻与温度有关,故三次电阻相差较大。(4)将开关S拨至a 时,电流表示数I1为通过Rx的电流,此时电源电压U=I1Rx;将开关S拨至b时,电流表示数I2为通过R0的电流,此 时电源电压U=I2R0,由于电源电压不变,故I1Rx=I2R0,所以待测电阻Rx= R0。
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