(2019-2021)江苏中考物理真题分项汇编专题14 电压和电阻 电流与电压
展开专题14 电压和电阻 电流与电压、电阻的关系
一.选择题
1.(2021•宿迁)如图所示电路,电源电压恒定。闭合开关S,将滑动变阻器的滑片P向右移动至中点的过程中( )
A.小灯泡变亮,电压表示数变大
B.小灯泡亮度不变,电压表示数不变
C.小灯泡变暗,电压表示数变小
D.小灯泡亮度不变,电压表示数变大
2.(2021•南京)如表中实验操作不能达到实验目的的是( )
序号 | 实验目的 | 实验操作 |
① | 探究声音的产生 | 将发声的音叉触及面颊 |
② | 探究物体间力的作用是否是相互的 | 小车A上固定磁体,小车B上固定铁块,将它们靠近一定距离后,固定A,释放B |
③ | 探究通过导体的电流与它两端电压的关系 | 保持导体的电阻不变,多次改变其两端电压,测量通过它的电流 |
④ | 探究平面镜成像的虚实 | 将白纸放在玻璃板后像的位置,直接观察白纸 |
A.① B.② C.③ D.④
3.(2021•扬州)如图所示,电源电压保持6V不变,R1=5Ω,R3=15Ω,滑动变阻器R2标有“15Ω 2A”字样,下列说法正确的是( )
A.当R2的滑片P在b端,只闭合S、S1时,电流表示数为0.3A,电压表示数为0
B.当R2的滑片P在b端,只闭合S、S2时,电流表示数为0.2A,电压表的示数为3V
C.当R2的滑片P在a端,只闭合S、S2时,电流表示数为0.4A,电压表示数为6V
D.当R2的滑片P在a端,闭合S、S1、S2时,电流表示数为1.2A,电压表的示数为0
4.(2021•连云港)如图所示是一种自动测定油箱内油面高度的装置。R2是滑动变阻器,它的金属滑片连在杠杆一端,闭合开关S,从油量表指针所指的刻度就可以知道油箱内油面的高度,下列说法正确的是( )
A.油量表是电流表 B.油量表是电压表
C.油量表是电能表 D.浮球一直处于漂浮状态
5.(2020•徐州)计算机芯片中有大量用硅、锗等材料制成的电路元件,硅和锗属于下列哪些材料( )
A.导体 B.半导体 C.绝缘体 D.超导体
6.(2020•宿迁)取一个橙子,把铜片、铁片插入其中,就制成了一个水果电池。用电压表测量电压如图所示,下列说法正确的是( )
A.铁片是水果电池的正极
B.两个相同水果电池串联后可提供更高电压
C.该水果电池的电压是 3V
D.水果电池将内能转化为电能
7.(2020•泰州)如图所示电路,电源电压保持不变,开关S闭合后,在滑动变阻器滑片P向左移动的过程中,下列说法正确的是( )
A.电压表V1示数变大,电流表A示数变大
B.电压表V1示数不变,电压表V2示数变小
C.电压表V2示数不变,电流表A示数变大
D.电压表V1示数变大,电压表V2示数变小
8.(2019•扬州)如图所示,电源电压保持不变,开关S闭合后,调节滑动变阻器滑片,下列说法正确的是( )
A.滑片向左滑动,电流表示数增大,电压表示数减小
B.滑片向左滑动,电流表、电压表示数都增大
C.滑片向右滑动,电流表、电压表示数都增大
D.滑片向右滑动,电流表示数减小,电压表示数增大
9.(2021•泰州)如图所示电路,电源电压保持不变,开关S闭合后,在滑动变阻器滑片P向右移动过程中,下列说法正确的是( )
A.电压表V的示数变大
B.电压表V的示数变小
C.电压表V与电流表A1的示数之比不变
D.电压表V与电流表A的示数之比变小
10.(2020•镇江)测温模拟电路如图1所示,温度计由量程为3V的电压表改装而成,电源电压U为6V,R的阻值为40Ω,热敏电阻的阻值Rt随温度t变化的关系如图2所示。则当开关S闭合后( )
A.电路可测量的最高温度为50℃
B.温度计的0℃应标在电压表零刻度处
C.若增大U,电路可测量的最高温度将增大
D.若U 增大3V,R 增大45Ω,电路可测量的最高温度将增大
11.(2020•宿迁)下列数据中,符合实际情况的是( )
A.中学生的身高约为 170dm
B.人的心脏跳动一次的时间约为 5s
C.对人体来说,安全电压是 220V
D.人体的正常体温约为 37℃
12.(2020•扬州)家庭照明、城市亮化、演出舞台等使用了大量的发光二极管作为光源,发光二极管的主要材料是( )
A.导体 B.半导体 C.超导体 D.绝缘体
13.(2020•扬州)“模拟调光灯”的电路如图甲,电源电压4.5V,电压表量程“0~3V”,电流表量程“0~0.6A”,滑动变阻器(20Ω 1A),灯泡L标有“2.5V 1.25W”,调节滑动变阻器测得多组数据,作出U﹣I图线如图乙,下列判断正确的是( )
A.随电压的增加,小灯泡的电阻减小
B.电路中最小电流是0.18A
C.灯泡正常发光时,电路的总功率是2.25W
D.灯泡正常发光时,滑动变阻器接入电路的阻值是10Ω
14.(2020•连云港)如图所示,电源电压恒定,闭合开关,滑动变阻器滑片向右移动的过程中,下列说法正确的是( )
A.电流表示数增大
B.电压表示数减小
C.定值电阻R两端的电压增大
D.电压表示数与电流表示数比值增大
15.(2020•连云港)2020年新冠病毒席卷全球,疫情之下,医用口罩人人必备,下列关于医用口罩材料的说法正确的是( )
A.面料具有较强的过滤性
B.面料具有较好的导电性
C.鼻梁上的压条应选用可塑性差的材料
D.鼻梁上的压条应选用密度大的材料
16.(2020•泰州)下列关于科学家与其贡献对应关系正确的是( )
A.牛顿﹣﹣发现杠杆原理
B.奥斯特﹣﹣发现电磁感应现象
C.安培﹣﹣发现电流与电压、电阻的关系
D.托里拆利﹣﹣最早测出大气压值
17.(2019•南通)图示电路中,电源为恒功率电源,工作时输出的总功率大小恒定,R1为定值电阻。移动滑动变阻器R2的滑片P,下列表示通过R1的电流I1,通过R2的电流I2随电流表示数的倒数变化的关系图线中,可能正确的是( )
A. B.
C. D.
18.(2019•淮安)如图(a)所示是电阻甲和乙的I﹣U图象(b)、(c)是它们的部分电路连接示意图,下列说法错误的是( )
A.当电阻乙两端电压为2.5V时,它的阻值和甲的阻值相等
B.图(b)中,当电压U为3V时,乙的电阻为5Ω
C.图(c)中,当电压U为2V时,干路总电流为0.6A
D.图(c)中,在电压U从0增大到2.5V的过程中,通过甲、乙两电阻的电流之差先变大后变小
19.(2019•宿迁)如图所示,电源电压为3V保持不变,闭合开关,电压表示数为2V.下列选项符合题意的是( )
A.电压表测R2两端电压
B.R1、R2组成并联电路
C.若开关断开,电压表示数为0
D.R1、R2电阻之比2:1
20.(2019•宿迁)如图所示,电源电压6V保持不变,定值电阻R1标有“10Ω 0.5A”字样:滑动变阻器R2标有“20Ω 1A”字样,电流表量程为0~0.6A,电压表量程为0~3V,闭合开关S,下列做法能够保证电路安全的是( )
A.电路中电流不超过0.6A
B.R1两端电压不超过3V
C.滑动变阻器连入电路的阻值在10﹣20Ω范围内变化
D.电路的总功率在1.8~3W范围内变化
21.(2019•苏州)额定电压均为6V的甲、乙两灯,I﹣U图线如图所示。下列说法正确的是( )
A.甲、乙两灯的电阻均随电压增大而减小
B.甲、乙两灯的额定功率之比为4:1
C.甲、乙两灯并联接在电压为2V的电源两端时,电阻之比为3:2
D.甲、乙两灯串联接在电压为8V的电源两端时,实际功率之比为1:3
二.填空题
22.(2021•镇江)图甲是探究电流和电压关系的实验电路,电流表和电压表量程分别为“0~0.6A”“0~3V”,定值电阻R1阻值为10Ω,滑动变阻器R2标有“20Ω 1A”,电源电压恒为6V。根据图乙所画图像可得结论:保持导体 一定,通过导体的电流与它两端电压成 比,向左移动滑片, 表先达到最大刻度,此时滑动变阻器接入电路的阻值为 Ω。
23.(2021•扬州)小明对所学的一些物理量进行归纳,请你帮他补全空格处的内容,第(1)、(3)两空只需填一个物理量名称。
(1)
(2)
(3)
24.(2019•常州)如图所示的电路中,电源电压恒定,R0为定值电阻,闭合开关S,向右滑动滑动变阻器滑片P的过程中,电流表A的示数 ,电压表V1的示数 ,电压表V2的示数 (均选填“变小”“不变”或“变大”)
25.(2019•南通)共享单车是绿色环保的交通工具。用车前需手机扫码解锁,如强行开锁则会报警。开锁和报警所需电能由自行车传动放电提供。
(1)车锁外壳应采用硬度较 的材料;骑行时车轮带动发电机发电将 能转化为电能,车轮获得向前动力的同时也将地面的沙尘向后扬起,说明 。
(2)单车和小明的总重600N,小明骑单车时,车胎与地面接触的总面积为4.0×10﹣3m2,则车辆对地面的压强为 Pa。
(3)单车报警控制电路的原理图如图。电源电压为4.0V,R0为定值电阻,R为压敏电阻,阻值与所受压力F的大小关系为R=10﹣0.3F(Ω)。当F=0时电路电流I=0.25A;当I≥0.4A时会报警。则报警时压敏电阻受到的压力至少为 N。
26.(2019•泰州)如图甲,定值电阻R2的阻值为40Ω.闭合开关,电流表A1、A2的指针偏转均如图乙所示,则电流表A1的读数为 A,电流表A2的读数为 A,电源电压为 V,R1的阻值为 Ω。
三.实验探究题
27.(2021•南通)实验小组做探究“电流与电阻关系”的实验,提供的器材有:电源(电压3V)、电流表、电压表、电阻箱R(0~999.9Ω)、滑动变阻器R1,开关及导线若干。
(1)请用笔画线代替导线把图甲电路连接完整。
(2)闭合开关,发现电流表、电压表均无示数,将电压表改接在R1两端,发现电压表的示数为3V,由此判断电路的故障是 。
(3)排除故障后,调节R的阻值,并移动R1的滑片,使电压表的示数为某一值,记录R的阻值和电流表示数,继续实验,当R的阻值变大时,R1的滑片应向 移动,以使 示数不变。将多次实验测得的数据描绘成图乙所示的I﹣图线。
①图在图丙中画的出当R的阻值为10Ω时,电流表指针所在位置。
②处理数据描绘的是I﹣图线,而不是I﹣R图线,这样做的优点是: 。
(4)实验小组要用已有器材继续测量一个阻值为数百欧的电阻Rx,他们设计了的图丁中A、B两个实验方案,其中能准确测量Rx阻值的是 。
28.(2021•无锡)用图甲所示的电路探究通过导体的电流与电阻的关系。器材有:电压为3V的电源、开关、滑动变阻器(20Ω 2A)、电阻箱(0~9999Ω)、电压表、电流表各一个,导线若干,器材均完好。
(1)闭合开关前,应先将滑动变阻器的滑片P移到 (选填“A”或“B”)端。
(2)闭合开关后,电压表示数为零,经检查电路连接并无故障,原因是 。
(3)调节电阻箱的阻值为12Ω,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片P至某一位置,电流表示数如图乙所示。改变电阻箱接入电路的电阻R,调节滑动变阻器,保持电压表示数不变,读出电流表示数I,多次实验的结果如下表所示。
实验序号 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
电阻箱阻值R/Ω | 12 | 10 | 8 | 6 | 4 |
电流表示数I/A |
| 0.24 | 0.3 | 0.4 | 0.6 |
①图乙中电流表示数为 A。
②图丙是以电流表示数I为纵坐标、电阻箱阻值的倒数为横坐标建立的平面直角坐标系,请根据表格中的数据,在坐标系中描点,画出I﹣图像。
③实验序号中,第1、2、3、4、5次实验时,滑动变阻器接入R1'、R2'、R3'、R4'、R5',则 。
A.R1'=5R3'
B.R1'<R4'+R5'
C.R1'﹣R2'>R3'﹣R4'
D.=
29.(2021•扬州)在“探究电流和电阻的关系”实验中,器材有:电源(6V)、电阻箱(0﹣9999Ω)、滑动变阻器(20Ω 1A)、电压表、电流表、开关和导线若干。
(1)请用笔画线代替导线,将实物电路连接完整,使滑片向左移动时电阻减小。
(2)第一组数据的测量过程中,有下列步骤,正确的顺序是 。
①保持开关断开,连接实物电路
②检查电路无误后闭合开关
③读出电流表的示数,断开开关
④将滑动变阻器的金属滑片置于阻值最大处
⑤转动电阻箱的旋钮使它的阻值为20Ω,调节滑动变阻器的滑片使电压表的示数为4V
(3)将电阻箱调到15Ω,闭合开关,发现电流表示数如图2所示,示数为 A,该电流值与15Ω电阻值 (填“能”或“不能”)作为第二组数据记录在表格中,此时电压表示数为0,可能发生的故障是 。
30.(2020•南通)小明探究铅笔芯的电阻大小与长度的关系时,找来一支铅笔芯,测量其长度,并用两枚金属回形针夹住其两端进行实验。
(1)图甲是测铅笔芯电阻的电路,请用笔画线代替导线将其连接完整。
①闭合开关,发现两电表均无示数,为排查故障他将电压表改接在变阻器两端,发现电压表有示数,则电路故障可能是 。
②排除故障,移动滑片P,电流表示数为0.14A时,电压表示数如图乙,为 V,测出的电阻为 Ω。
(2)移动回形针,改变并测量铅笔芯接入电路的长度,实验时发现电流表损坏,他又设计了图丙电路测量电阻。
①正确连好电路,闭合开关S,将开关S1先拨至b。移动滑动变阻器滑片P,使电压表示数为U。
②再将S1拨至a,调节电阻箱旋钮至图丁位置,观察到电压表示数略大于U,他把“×1”挡的旋钮又旋了一格,发现电压表示数略小于U,此时他 (选填“应”或“不应”)再调节滑动变阻器,以使电压表的示数恰好为U。
③推断铅笔芯接入电路的阻值 (填写范围)。
(3)小明由上述两次实验,得出铅笔芯电阻与长度的关系。请评价他在探究过程中的不足之处: 。
31.(2020•徐州)如图所示,小明用新干电池、定值电阻R和规格为“10Ω 2A”的滑动变阻器探究通过导体的电流与电压的关系。
(1)请用笔画线代替导线把电路连接完整。
(2)连接电路时,开关应该 (填“断开”或“闭合”)。
(3)第3次实验时,电流表指针如图b所示,则电流表的示数为 A。
(4)小明一直用两节电池进行实验,记录的数据如表所示,老师认为其中一组数据有拼凑的嫌疑,请你指出该组实验序号并说明判断理由: 。
实验序号 | ① | ② | ③ | ④ |
电压U/V | 0.8 | 1.6 | 2.4 | 3.0 |
电流I/A | 0.16 | 0.32 |
| 0.60 |
32.(2020•宿迁)小红利用图所示装置探究“电流与电压的关系”。
序号 | U/V | I/A |
① | 1.0 | 0.10 |
② | 2.0 | 0.20 |
③ | 3.0 | 0.32 |
(1)请用笔画线代替导线,按要求将实物图连接完整(要求:当滑片P向右移动时变阻器接入电路的阻值变大)。
(2)在连接电路时,开关必须处于 (选填“闭合”或“断开”)状态。
(3)实验中,发现电流表示数几乎为零,电压表示数接近电源电压,原因可能是 。
(4)排除故障后,经过多次实验测得数据如表所示,由此可得出结论为: 。
(5)请你根据表中数据,帮小红算一算,电路中所用电阻R的阻值为 Ω.(结果保留一位小数)
33.(2020•常州)小组同学探究“欧姆定律”。
(一)小明探究“电流与电压的关系”。实验器材为:6V蓄电池开关S、电压表、电流表、滑动变阻器(20Ω 2A)、未知阻值的定值电阻R0。
(1)请在图甲中以笔画线代替导线完成电路连接,要求:滑动变阻器此时接入电路的电阻最大。
(2)闭合开关S,发现电流表有示数、电压表无示数,则电路故障不可能是 。
A.R0处发生短路
B.R0处发生断路
C.导线EG断路
(3)排除电路故障,移动滑动变阻器的滑片P,得到多组数据。实验③时,电压表、电流表的示数如图乙所示,请将数据记录在表格内。
实验序号 | ① | ② | ③ | ④ |
U/V | 1 | 2 |
| 4 |
I/A | 0.1 | 0.2 |
| 0.4 |
(4)分析实验数据可得探究结论: 。
(5)本实验还可测得定值电阻R0的阻值为 Ω。
(二)小华利用图甲所示电路,以及阻值不同的四个定值电阻,探究“电流与电阻的关系”。
实验序号 | ① | ② | ③ | ④ |
R/Ω | 5 | 10 | 15 | 25 |
I/A | 0.6 | 0.3 | 0.2 |
|
(6)实验④时,小华无论怎样移动滑动变阻器的滑片P,电压表虽有示数、但无法达到她想要的 V,原因是 (写出一点即可)。
(7)根据已测数据可得探究结论: 。
34.(2020•盐城)小明和小华一起探究电流与电阻的关系。器材有新干电池两节,5Ω、10Ω、20Ω的定值电阻各一只,“20Ω1A”的滑动变阻器、电压表、电流表、开关各一只,导线若干。
(1)用笔画线代替导线将甲图中电路补充完整,使滑动变阻器滑片向左移动时电阻减小;
(2)将滑动变阻器滑片移动到最 端。闭合开关,小明发现电压表示数接近电源电压,可能是定值电阻R出现了 故障;
(3)排除故障后,移动滑动变阻器滑片,直至电压表示数为1V,此时电流表示数如图乙所示,大小为 A;
(4)小明逐一将10Ω和20Ω的电阻接入电路,继续进行实验。当 Ω的电阻接入电路后,无法将电压表示数调节到1V.于是,他改变定值电阻两端电压,重新依次进行实验。调节后的电压值应该不低于 V;
(5)实验结束后,小华觉得可以通过调整顺序来避免实验中存在的问题。合理的顺序是 。
35.(2020•泰州)在“探究电流与电压关系”实验中,小明所用电路如图所示。
(1)请用笔画线代替导线,将实物电路连接完整。要求:开关闭合前无需移动滑片;
(2)闭合开关,电流表有示数,电压表无示数,小明检查发现仅导线有故障,则故障为 ;
A.导线④断路
B.导线③断路
C.导线②断路
D.导线①断路
(3)排除故障后,闭合开关,移动滑片,当电压表示数为1V时,读出电流表示数并记录在上表中;继续移动滑片,分别读出电阻两端电压为2V和3V时电流表的示数,并依次记录在表格中。
实验序号 | U/V | I/A |
① | 1.0 | 0.20 |
② | 2.0 | 0.40 |
③ | 3.0 | 0.58 |
(4)分析表中数据,可得出的结论是: ;
(5)实验结束,小明整理器材时发现定值电阻很热,他联想到:处理数据时,第三组数据之间的关系与前两组数据之间的关系存在差异,他和同组小华就此展开讨论,认为数据差异可能是由于 造成的。由此反思实验过程:实验时每次读取数据后要 (写具体操作),再记录数据,减小此因素对测量结果的影响。
36.(2019•镇江)小兵利用图1电路来探究电流与电阻的关系,他在实验中控制电压表示数为U0不变,相关器材规格已在图中标明。
(1)请用笔画线代替导线将电压表接入电路;
(2)开关闭合前,滑动变阻器的滑片应置于图中最 (选填“左”或“右”)端;
(3)闭合开关,将电阻箱调至某阻值,调节滑动变阻器时,他发现电压表示数始终为零而电流表示数有明显变化,经检查是由于某处被短路而造成的,被短路的是 ;
(4)小兵调节电阻箱阻值R,进行多次实验,所绘制的I与关系图线如图2所示,由此可知U0=
V,实验结论是:在电压一定时, ;
(5)若由于电池电量不足,小兵换用4.5V电源后继续实验,进行了如下操作:
①将电阻箱阻值先调至4Ω进行实验,实验完成后断开开关;
②再将电阻箱阻值调至15Ω后,闭合开关进行实验;
则由于小兵在上述操作中的一个疏漏,将会导致 。
(6)小华利用图1电路和器材也对电流与电阻的关系进行了探究在5Ω~25Ω范围内,他将电阻箱阻值R调至5个不同的值分别进行了实验,则他根据实验数据描点所绘制的与I与关系图线不可能是图3中的 (选填“甲”或“乙”),理由是 。
37.(2019•泰州)小华在“探究电流与电阻关系”的实验中:
(1)按要求将实物图连接完整(要求:滑片P向右滑时变阻器接入电路的电阻变大)。
(2)在连接电路的过程中,开关必须处于 (闭合/断开)状态,滑动变阻器的滑片P应放在最 (左/右)端。
(3)小华用三只阻值分别为15Ω、10Ω和5Ω的电阻探究“电流与电阻关系”的过程中,将15Ω电阻换成10Ω时,应在闭合电路后,将滑片向 (左/右)移动,其目的是 。
38.(2019•连云港)某实验小组利用如图所示电路探究“导体中电流和电压的关系”,提供的实验器材有:电源(6V)、电流表、电压表定值电阻(10Ω)、滑动变阻器(40Ω 0.5A)、开关和导线若干。
(1)请用笔画线代替导线,将图中实物电路连接完整;
(2)闭合开关前,应该将滑片P置于 端(选填“A”或“B);
(3)小明同学进行了正确的实验操作,某次电流表的示数为0.2A,此时定值电阻消耗的功率为 W,变阻器接入电路的阻值为 Ω。
(4)同组的小红同学想要探究“导体中电流和电阻的关系”,她又找来了两个阻值分别为5Ω和20Ω的电阻,用图示电路,为完成三次实验,则定值电阻两端电压的最小预设值是 V。
39.(2019•南通)将几十个小彩灯串联后接在照明电路上,形成一串五光十色的彩灯带,当其中一个小彩灯灯丝烧断后,彩灯带却不会熄灭,其原因是:小彩灯内有一根表面涂有绝缘物质的细金属丝与灯丝并联。当灯丝正常发光时,金属丝与灯丝支架不导通;当灯丝烧断时,金属丝与灯丝支架瞬间导通,其他小彩灯仍能发光。为探究小彩灯的这一结构,小明找来额定电压为5V的小彩灯进行实验。
(1)请用笔画线代替导线,在甲图中将实物电路连接完整。
(2)正确连接电路,闭合开关,发现灯不亮,电流表有示数,电压表无示数,则电路故障的原因是 。
(3)排除故障,正确操作测得实验数据及现象记录如表。
实验次数 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
电压(V) | 0.3 | 1.0 | 2.0 | 3.0 | 4.0 | 5.0 | 6.0 | 7.5 |
电流(A) | 0.06 | 0.10 | 0.13 | 0.16 | 0.18 | 0.20 | 0.21 | 0 |
灯泡亮度 | 不亮 | 发红 | 弱光→强光 | 灯丝烧断 |
①小彩灯的额定功率为 W;
②在图乙中,作出灯丝烧断前的I﹣U关系图象;
③分析图象可知;小彩灯的电阻随着其两端电压的增大而 。
(4)实验中发现,灯丝烧断后,小彩灯并没有导通,其原因可能是 。
四.计算题
40.(2021•徐州)如图所示电路,开关S断开时,电阻R2两端的电压为2V,功率为1W;开关S闭合时,电阻R1的功率为4.5W。求:
(1)开关S断开时,通过R2的电流。
(2)R1的阻值。
41.(2020•连云港)连云港兴起的“厕所革命”极大地提升了市民的生活品质。为解决冬天如厕时马桶座冰冷的问题,某兴趣小组为一公厕设计了简易电热马桶座,其电路如图所示,定值电阻R1和R2为两电热丝,单刀双掷开关S2可接a或b。已知电阻R2=550Ω,所加电源电压为220V.当S1闭合,S2接a时,电路发热的功率为22W。
(1)求R1的阻值;
(2)分别求出①S1断开、S2接a;②S1闭合、S2接b两种情况下电路的发热功率。
(3)小明同学对此电路设计进行评估,发现该电路一直处于工作状态,不利于节能环保,建议在电路中增加定时开关。老师认为该电路设计还有不足,请你指出所存在的不足。
五.解答题
42.(2020•苏州)小明用如图甲所示电路探究电流与电阻的关系,电源电压3V,电阻R有4个阻值(5Ω、10Ω、15Ω、25Ω)供选用,滑动变阻器Rp规格为“10Ω 2A”。
(1)开关闭合前,应将滑动变阻器滑片P移到最 (左/右)端;闭合开关后,小明发现电流表、电压表示数均为0,他将一根导线的一端接电源正极,另一端依次试触a、b、c、d各接线柱,当接触到d时,电压表开始有示数且为3V,电流表示数仍为0,经进一步检查,电流表及各接线处均完好,则电路中所有可确定的故障是 。
(2)排除故障并将问题元件进行同规格更换,此时R的阻值为5Ω.闭合开关,调节滑片P,使电压表示数到达某一数值,此时电流表示数如图乙所示,该示数为 A.接着将R阻值换成10Ω,向 (左/右)端移动滑动变阻器滑片,以保持电压表的示数不变。
(3)将R阻值换成15Ω重复上述操作。三组数据如表所示,由此可得:电压一定时,电流与电阻成 。为提高结论的可靠性,换用阻值为25Ω的电阻继续上述实验,是否可行? (可行/不可行)
实验序号 | R/Ω | I/A |
① | 5 |
|
② | 10 | 0.20 |
③ | 15 | 0.13 |
(4)下列图像中,能大致反映本实验中各物理量之间关系的是
专题14 电压和电阻 电流与电压、电阻的关系
一.选择题
1.(2021•宿迁)如图所示电路,电源电压恒定。闭合开关S,将滑动变阻器的滑片P向右移动至中点的过程中( )
A.小灯泡变亮,电压表示数变大
B.小灯泡亮度不变,电压表示数不变
C.小灯泡变暗,电压表示数变小
D.小灯泡亮度不变,电压表示数变大
【解析】解:由图可知,该电路为并联电路,电压表测量电源的电压;闭合开关S,将滑动变阻器的滑片P向右移动至中点的过程中,由于电源电压不变,所以电压表示数不变;并联电路中各支路互不影响,所以灯泡的亮度不变,故B正确。
故选:B。
2.(2021•南京)如表中实验操作不能达到实验目的的是( )
序号 | 实验目的 | 实验操作 |
① | 探究声音的产生 | 将发声的音叉触及面颊 |
② | 探究物体间力的作用是否是相互的 | 小车A上固定磁体,小车B上固定铁块,将它们靠近一定距离后,固定A,释放B |
③ | 探究通过导体的电流与它两端电压的关系 | 保持导体的电阻不变,多次改变其两端电压,测量通过它的电流 |
④ | 探究平面镜成像的虚实 | 将白纸放在玻璃板后像的位置,直接观察白纸 |
A.① B.② C.③ D.④
【解析】解:①将发声的音叉触及面颊,感觉音叉振动,说明物体发声在振动,能达到实验目的,故①不合题意;
②小车A上固定磁体,小车B上固定铁块,将它们靠近一定距离后,固定A,释放B,只能说明B受到A的作用,不能说明A受到B的作用,故不能达到实验目的,故②符合题意;
③“探究导体中电流与电压关系”的实验中,需保持导体的电阻不变,多次改变导体两端电压,能达到实验目的,故③不合题意;
④中白纸相当于光屏,因为光屏只能接收实像,不能接收虚像,而平面镜成的是虚像,所以该同学发现用光屏去承接蜡烛玻璃板后面的像,像无法成在光屏上,从而验证了平面镜所成的像是虚像,能达到实验目的,故④不合题意。
故选:B。
3.(2021•扬州)如图所示,电源电压保持6V不变,R1=5Ω,R3=15Ω,滑动变阻器R2标有“15Ω 2A”字样,下列说法正确的是( )
A.当R2的滑片P在b端,只闭合S、S1时,电流表示数为0.3A,电压表示数为0
B.当R2的滑片P在b端,只闭合S、S2时,电流表示数为0.2A,电压表的示数为3V
C.当R2的滑片P在a端,只闭合S、S2时,电流表示数为0.4A,电压表示数为6V
D.当R2的滑片P在a端,闭合S、S1、S2时,电流表示数为1.2A,电压表的示数为0
【解析】解:A、当R2的滑片P在b端且只闭合开关S、S1时,R1与R2的最大阻值串联,电流表测电路中的电流,电压表测电源电压,所以电压表示数为6V,
串联电路总电阻等于各分电阻之和,由欧姆定律可得通过该电路的电流:I===0.3A,故A错误;
B、当R2的滑片P在b端且只闭合开关S、S2时,R3与R2的最大阻值串联,电压表测滑动变阻器两端的电压,
串联电路总电阻等于各分电阻之和,由欧姆定律可得通过该电路的电流:I′===0.2A,
滑动变阻器两端的电压:U2=I′R2=0.2A×15Ω=3V,故B正确;
C、当R2的滑片P在a端,滑动变阻器接入电路的电阻为0,只闭合S、S2时,电路为R3的简单电路,电压表被短路,所以电压表示数为0,
通过该电路的电流:I3===0.4A,故C错误;
D、当R2的滑片P在a端,滑动变阻器接入电路的电阻为0,闭合S、S1、S2时,R1与R3并联接入电路,电流表测干路中的电流,电压表被短路,所以电压表示数为0,
并联电路干路电流等于各支路电流之和,所以电流表的示数为:I0=+=+=1.6A,故D错误。
故选:B。
4.(2021•连云港)如图所示是一种自动测定油箱内油面高度的装置。R2是滑动变阻器,它的金属滑片连在杠杆一端,闭合开关S,从油量表指针所指的刻度就可以知道油箱内油面的高度,下列说法正确的是( )
A.油量表是电流表 B.油量表是电压表
C.油量表是电能表 D.浮球一直处于漂浮状态
【解析】解:ABC.由电路图可知,油量表串联在电路中,是由电流表改装而成的,故A正确、BC错误;
D.由电路图可知,R1与R2串联,电流表(油量表)测电路中的电流,
当油箱内油面上升时,浮标排开油的体积变大,受到的浮力变大而上升,在杠杆的作用下滑片下移,变阻器接入电路中的电阻减小,电路中的总电阻变小,由I=可知,电路中的电流变大;
整个工作过程中,浮球与指针组成的杠杆模型始终是处于动态平衡的(杠杆的动力和阻力可近似认为是浮球的重力和浮力),当油箱中的油量特别少时,仅靠油液提供的浮力已不足以使杠杆平衡,所以浮球还会受到油箱底面对它向上的支持力,这个时候浮球不再是漂浮状态,而是沉底状态,故D错误。
故选:A。
5.(2020•徐州)计算机芯片中有大量用硅、锗等材料制成的电路元件,硅和锗属于下列哪些材料( )
A.导体 B.半导体 C.绝缘体 D.超导体
【解析】解:计算机芯片中的一种重要材料是半导体,硅和锗都属于半导体。
故选:B。
6.(2020•宿迁)取一个橙子,把铜片、铁片插入其中,就制成了一个水果电池。用电压表测量电压如图所示,下列说法正确的是( )
A.铁片是水果电池的正极
B.两个相同水果电池串联后可提供更高电压
C.该水果电池的电压是 3V
D.水果电池将内能转化为电能
【解析】解:
A、电压表使用时,电流从电压表的正接线柱流入、负接线柱流出,即电压表的正接线柱与电源的正极相连接,因此铜电极为正极,故A错误;
B、两个相同水果电池串联后可提供更高电压,故B正确;
C、由图知电压表的量程为0﹣3V,分度值为0.1V,水果电池的电压为0.6V,故C错误;
D、水果电池工作时,将消耗化学能,产生电能,所以是将化学能转化为电能,故D错误。
故选:B。
7.(2020•泰州)如图所示电路,电源电压保持不变,开关S闭合后,在滑动变阻器滑片P向左移动的过程中,下列说法正确的是( )
A.电压表V1示数变大,电流表A示数变大
B.电压表V1示数不变,电压表V2示数变小
C.电压表V2示数不变,电流表A示数变大
D.电压表V1示数变大,电压表V2示数变小
【解析】解:由题图可知,滑动变阻器与定值电阻R串联,电压表V1测量滑动变阻器两端的电压,电压表V2测量电源电压,电流表测量电路中的电流;
在滑动变阻器滑片P向左移动的过程中,滑动变阻器接入电路的电阻变小,由电阻的串联,电路的总电阻变小,由I=可知,此时电路中的电流变大,即电流表的示数变大;
由U=IR可知,定值电阻R两端的电压变大,由于串联电路中电源电压等于各用电器两端的电压之和,所以滑动变阻器两端的电压变小,即电压表V1的示数变小;
由于电源电压保持不变,所以电压表V2的示数不变。
综上,只ABD错误,只有C正确。
故选:C。
8.(2019•扬州)如图所示,电源电压保持不变,开关S闭合后,调节滑动变阻器滑片,下列说法正确的是( )
A.滑片向左滑动,电流表示数增大,电压表示数减小
B.滑片向左滑动,电流表、电压表示数都增大
C.滑片向右滑动,电流表、电压表示数都增大
D.滑片向右滑动,电流表示数减小,电压表示数增大
【解析】解:由电路图可知,灯泡L与滑动变阻器串联,电压表测L两端的电压,电流表测电路中的电流,
当滑片向左滑动时,变阻器接入电路中的电阻减小,电路的总电阻减小,
由I=可知,电路中的电流增大,即电流表的示数增大,
变阻器接入电路中的电阻减小,由串联电路的分压特点可知,变阻器两端的电压减小,灯泡两端的电压增大,即电压表的示数增大,故A错误、B正确;
同理可知,滑片向右滑动时,电流表、电压表的示数都减小,故CD错误。
故选:B。
9.(2021•泰州)如图所示电路,电源电压保持不变,开关S闭合后,在滑动变阻器滑片P向右移动过程中,下列说法正确的是( )
A.电压表V的示数变大
B.电压表V的示数变小
C.电压表V与电流表A1的示数之比不变
D.电压表V与电流表A的示数之比变小
【解析】解:由电路图可知,R1与R2并联,电压表V测电源的电压,电流表A1测R2支路的电流,电流表A测干路的电流;
因电源电压保持不变,所以,滑片移动时,电压表V的示数不变,故AB错误;
因并联电路中各支路独立工作、互不影响,所以,滑片移动时,通过R2的电流不变,即电流表A1的示数不变,所以电压表V与电流表A1的示数之比不变,故C正确;
当滑动变阻器滑片P向右移动的过程中,滑动变阻器接入电路中的电阻变大,由I=可知,该支路的电流变小,
根据并联电路电流的规律可知,干路中电流减小,即电流表A的示数变小,所以电压表V与电流表A的示数之比变大,故D错误。
故选:C。
10.(2020•镇江)测温模拟电路如图1所示,温度计由量程为3V的电压表改装而成,电源电压U为6V,R的阻值为40Ω,热敏电阻的阻值Rt随温度t变化的关系如图2所示。则当开关S闭合后( )
A.电路可测量的最高温度为50℃
B.温度计的0℃应标在电压表零刻度处
C.若增大U,电路可测量的最高温度将增大
D.若U 增大3V,R 增大45Ω,电路可测量的最高温度将增大
【解析】解:由1图可知,R、Rt串联,电压表测Rt两端电压,
A、当电压表的示数最大,即Ut=3V时,电路允许测量的温度最高,
根据串联电路两端的总电压等于各分电阻两端的电压之和可得:
定值电阻R两端的电压:UR=U﹣Ut=6V﹣3V=3V,
则电路中的电流:
I===0.075A,
热敏电阻的阻值:
Rt===40Ω,
由图象可知,此电路允许的最高环境温度为30℃,故A错误;
B、当温度计的示数为0℃时,热敏电阻Rt的阻值不为零,根据串联电路的分压作用知,热敏电阻Rt两端的电压不为零,电压表的示数 不为零,故B错误;
C、若增大电源电压U,电压表的量程仍为0﹣3V,根据串联电路的分压作用知,定值电阻两端的电压增大,由欧姆定律I=知电路的电流增大,热敏电阻的阻值Rt的阻值减小,电路可测量的最高温度减小,故C错误;
D、若U 增大3V,即电源电压为3V+6V=9V,R 增大45Ω,此时电压表的量程仍为0﹣3V,根据串联电路的分压作用知,定值电阻两端的电压增大,变为9V﹣3V=6V,由欧姆定律I=知此时电路的电流为I′===A,热敏电阻的阻值Rt的阻值为Rt′===42.5Ω,由图2知此时电路可测量的最高温度大于30℃,即电路可测量的最高温度将增大,故D正确。
故选:D。
11.(2020•宿迁)下列数据中,符合实际情况的是( )
A.中学生的身高约为 170dm
B.人的心脏跳动一次的时间约为 5s
C.对人体来说,安全电压是 220V
D.人体的正常体温约为 37℃
【解析】解:A、成年人的身高在170cm左右,中学生的身高接近成年人,在170cm=17dm左右。故A不符合实际;
B、正常情况下,人的心脏1min跳动的次数在75次左右,跳动一次的时间接近1s。故B不符合实际;
C、经验证明,只有不高于36V的电压对人体才是安全的。故C不符合实际;
D、正常情况下,人的体温在37℃左右,变化幅度很小。故D符合实际。
故选:D。
12.(2020•扬州)家庭照明、城市亮化、演出舞台等使用了大量的发光二极管作为光源,发光二极管的主要材料是( )
A.导体 B.半导体 C.超导体 D.绝缘体
【解析】解:
材料有导体、绝缘体和半导体之分,制成发光二极管的主要材料是半导体,故B正确。
故选:B。
13.(2020•扬州)“模拟调光灯”的电路如图甲,电源电压4.5V,电压表量程“0~3V”,电流表量程“0~0.6A”,滑动变阻器(20Ω 1A),灯泡L标有“2.5V 1.25W”,调节滑动变阻器测得多组数据,作出U﹣I图线如图乙,下列判断正确的是( )
A.随电压的增加,小灯泡的电阻减小
B.电路中最小电流是0.18A
C.灯泡正常发光时,电路的总功率是2.25W
D.灯泡正常发光时,滑动变阻器接入电路的阻值是10Ω
【解析】解:
A、灯与变阻器串联,电压表测灯的电压,电流表测电路的电流,由图乙知,随电压的增大,通过灯的电流变大,灯的功率变大,灯丝的温度升高,灯的电阻变大,A错误;
B、根据图乙知,当灯的电压为额定电压2.5V时,灯的额定电流为:IL=0.5A,由欧姆定律,灯正常发光时的电阻:
RL===5Ω;
变阻器连入电路的电阻越大,电压表示数越小,电流表示越小,根据P=UI,灯的实际功率越小,灯丝的温度越低,灯的电阻越小,即灯电压小于2.5V时,灯的电阻小于5Ω
根据欧姆定律和串联电阻的规律,当变阻器连入电路的电阻最大时,电路的电流大于:
I===0.18A,B错误;
C、灯泡正常发光时,电路的总功率是:
P=UIL=4.5V×0.5A=2.25W,C正确;
D、根据串联电路的规律及欧姆定律,灯泡正常发光时,滑动变阻器接入电路的阻值:
R滑===4Ω,D错误。
故选:C。
14.(2020•连云港)如图所示,电源电压恒定,闭合开关,滑动变阻器滑片向右移动的过程中,下列说法正确的是( )
A.电流表示数增大
B.电压表示数减小
C.定值电阻R两端的电压增大
D.电压表示数与电流表示数比值增大
【解析】解:由电路图可知,电阻与滑动变阻器串联,电压表测滑动变阻器两端的电压,电流表测电路中的电流;
ABC、滑动变阻器滑片向右移动的过程中,滑动变阻器接入电路的电阻变大,根据欧姆定律可知,电路中的电流减小,即电流表示数减小;根据串联电路的分压规律可知,滑动变阻器电阻变大,其分担的电压变大,即电压表示数变大;根据串联电路的电压关系可知,电阻两端的电压减小,故ABC错误;
D、电压表示数与电流表示数比值为滑动变阻器的电阻,电阻变大,则比值变大,故D正确。
故选:D。
15.(2020•连云港)2020年新冠病毒席卷全球,疫情之下,医用口罩人人必备,下列关于医用口罩材料的说法正确的是( )
A.面料具有较强的过滤性
B.面料具有较好的导电性
C.鼻梁上的压条应选用可塑性差的材料
D.鼻梁上的压条应选用密度大的材料
【解析】解:A、医用口罩能够有效隔离吸入呼吸道的固态颗粒物,同时不能影响正常的呼吸,所以面料要具有较强的过滤性。故A正确;
B、使用口罩的目的是为了卫生、健康,面料与导电性无关。故B不正确;
C、为保证口罩与面部紧密接触,口罩上方的压条应选用可塑性强的材料。故C不正确;
D、在保证质量的前提下,鼻梁上方的压条尽可能选择密度小一些的材料,可以最大限度减小对鼻梁的压力。故D不正确。
故选:A。
16.(2020•泰州)下列关于科学家与其贡献对应关系正确的是( )
A.牛顿﹣﹣发现杠杆原理
B.奥斯特﹣﹣发现电磁感应现象
C.安培﹣﹣发现电流与电压、电阻的关系
D.托里拆利﹣﹣最早测出大气压值
【解析】解:A、阿基米德发现了杠杆的原理,故A错误;
B、奥斯特发现了电流的磁效应,揭示了电现象和磁现象之间的联系;电磁感应现象是法拉第最早发现的,故B错误;
C、欧姆首先总结了电路中电流与电压和电阻的关系,发现了欧姆定律,故C错误;
D、在历史上最早测出大气压强值的科学家是托里拆利,后来这个著名的实验便以他的名字命名,叫做托里拆利实验,故D正确。
故选:D。
17.(2019•南通)图示电路中,电源为恒功率电源,工作时输出的总功率大小恒定,R1为定值电阻。移动滑动变阻器R2的滑片P,下列表示通过R1的电流I1,通过R2的电流I2随电流表示数的倒数变化的关系图线中,可能正确的是( )
A. B.
C. D.
【解析】解:由于R1与R2并联,电源为恒功率电源,设电源的输出总功率为P,
则电源电压U==U1=U2 ①
根据I=可知此时R1两端电压U1=I1R1 U2=I2R2 ②
由①②可得:=I1R1,
即:=
由题可知,R1与P恒定不变,可得与I1成正比,故B正确。
同理得:=,由于P不变,R2是可变电阻,所以无法确定与I2成的关系。故CD不正确。
故选:B。
18.(2019•淮安)如图(a)所示是电阻甲和乙的I﹣U图象(b)、(c)是它们的部分电路连接示意图,下列说法错误的是( )
A.当电阻乙两端电压为2.5V时,它的阻值和甲的阻值相等
B.图(b)中,当电压U为3V时,乙的电阻为5Ω
C.图(c)中,当电压U为2V时,干路总电流为0.6A
D.图(c)中,在电压U从0增大到2.5V的过程中,通过甲、乙两电阻的电流之差先变大后变小
【解析】解:
A.由图(a)可知,当电阻甲、乙两端电压为2.5V时,通过两者的电流均为0.5A,则由I=的变形式R=可知,电阻甲、乙的阻值相等,故A正确;
B.图(b)中,两电阻串联,由图(a)可知,当电路中的电流I=0.2A、U甲=1V、U乙=2V时,电压U为3V,此时乙的电阻R乙===10Ω,故B错误;
C.图(c)中,两电阻并联,由图(a)可知,当电压U=2V、I甲=0.4A、I乙=0.2A时,干路总电流为0.6A,故C正确;
D.图(c)中,两电阻并联,由图(a)可知,在电压U从0增大到2.5V的过程中,通过甲、乙两电阻的电流之差先变大后变小,故D正确。
故选:B。
19.(2019•宿迁)如图所示,电源电压为3V保持不变,闭合开关,电压表示数为2V.下列选项符合题意的是( )
A.电压表测R2两端电压
B.R1、R2组成并联电路
C.若开关断开,电压表示数为0
D.R1、R2电阻之比2:1
【解析】解:
ABD、由图知,开关闭合后,电阻R1、R2串联,电压表并联在R1两端的电压,测量电阻R1两端的电压,其大小U1=2V;电阻R2两端的电压U2=U﹣U1=3V﹣2V=1V,
因为两电阻串联,所以由欧姆定律可知I==,
则R1:R2=U1:U2=2V:1V=2:1;故AB错、D正确;
C、若开关断开,电压表通过电阻R2接在电源上,测量电源电压,示数不为0,故C错。
故选:D。
20.(2019•宿迁)如图所示,电源电压6V保持不变,定值电阻R1标有“10Ω 0.5A”字样:滑动变阻器R2标有“20Ω 1A”字样,电流表量程为0~0.6A,电压表量程为0~3V,闭合开关S,下列做法能够保证电路安全的是( )
A.电路中电流不超过0.6A
B.R1两端电压不超过3V
C.滑动变阻器连入电路的阻值在10﹣20Ω范围内变化
D.电路的总功率在1.8~3W范围内变化
【解析】解:由电路图可知,R1与R2串联,电压表测R2两端的电压,电流表测电路中的电流。
(1)当电压表的示数U2=3V时,电路中的电流,
Imin====0.3A,
因串联电路中各处的电流相等,且R1允许通过的最大电流为0.5A,电流表的量程为0~0.6A,滑动变阻器允许通过的最大电流为1A,故最大电流为0.5A,故A错误;
R1两端电压最大:U1大=I大R1=0.5A×10Ω=5V,故B错误
所以,电路中的最大电流I大=0.5A,此时滑动变阻器接入电路中的电阻最小,电路消耗的总功率最大,
电路中的总电阻:
R===12Ω,
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,
所以,滑动变阻器接入电路中的最小阻值:
R2小=R﹣R1=12Ω﹣10Ω=2Ω,
当电压表的示数U2=3V时,滑动变阻器接入电路中的电阻最大为:
R滑===10Ω,
则滑动变阻器R2接入电路的阻值允许变化范围可以为2Ω~10Ω,故C错误;
电路消耗的最大功率:
P大=UI大=6V×0.5A=3W;
(2)当电压表的示数U2=3V时,滑动变阻器接入电路中的电阻最大,
电路中的电流最小,电路消耗的总功率最小,
电路消耗的最小功率:
P小=UI小=6V×0.3A=1.8W,
所以,电路消耗总功率允许的变化范围可以为1.8W~3W,故D正确。
故选:D。
21.(2019•苏州)额定电压均为6V的甲、乙两灯,I﹣U图线如图所示。下列说法正确的是( )
A.甲、乙两灯的电阻均随电压增大而减小
B.甲、乙两灯的额定功率之比为4:1
C.甲、乙两灯并联接在电压为2V的电源两端时,电阻之比为3:2
D.甲、乙两灯串联接在电压为8V的电源两端时,实际功率之比为1:3
【解析】解:
A.由甲、乙曲线图可知,灯泡的电阻随电压的增大而增大。故A错误;
B.由于甲、乙两灯的额定电压均为6V,由图象可知:I甲额=0.6A,I乙额=0.3A,
则:====,故B错误;
C、甲、乙两灯并联在2V的电源两端时,由图象可知:I甲=0.3A,I乙=0.2A,根据I=可得电阻之比;
====,故C错误;
D.把甲、乙两灯串联接在8V的电源上时,通过它们的电流相等,且电源的电压等于两灯泡两端的电压之和,由图象可知,当电路中的电流为0.3A,甲灯的实际电压为2V,乙灯的实际电压为6V时满足电源电压为8V,所以实际功率之比:P甲:P乙=U甲I:U乙I=2V:6V=1:3,故D正确。
故选:D。
二.填空题
22.(2021•镇江)图甲是探究电流和电压关系的实验电路,电流表和电压表量程分别为“0~0.6A”“0~3V”,定值电阻R1阻值为10Ω,滑动变阻器R2标有“20Ω 1A”,电源电压恒为6V。根据图乙所画图像可得结论:保持导体 电阻 一定,通过导体的电流与它两端电压成 正 比,向左移动滑片, 电压 表先达到最大刻度,此时滑动变阻器接入电路的阻值为 10 Ω。
【解析】解:(1)由图象可知,横坐标表示通过导体的电压值,纵坐标表示通过导体的电流值,两者的关系图像是一条直线,即电压越大,电流也越大,且两者的比值为一定值,故可以得出的结论是:电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比;
(2)由图可知,滑动变阻器和定值电阻串联,
①当电流表达到最大刻度时,电路中的电流I=0.6A,则电路中的总电阻:
R总===10Ω,
R滑=R总﹣R1=10Ω﹣10Ω=0Ω,即滑动变阻器滑到最左端时,电流表达到最大刻度;
②当电压表达到最大刻度时,
U1=3V,U滑=U总﹣U1=6V﹣3V=3V,
电路中的电流:
I′==,
带入数据解得:R滑′=10Ω,
即滑动变阻器滑连入电路中的阻值为10Ω时,电压表达到最大刻度,
滑动变阻器的滑片是从右向左移动,则滑动变阻器连入电路中的阻值是从大到小,即滑动变阻器滑动过程中先减小到10Ω,再减小到0,所以滑片滑动过程中,电压表达先到达最大刻度。
故答案为:电阻;正;电压;10。
23.(2021•扬州)小明对所学的一些物理量进行归纳,请你帮他补全空格处的内容,第(1)、(3)两空只需填一个物理量名称。
(1) 质量(或体积)
(2) 物质
(3) 功率(或频率)
【解析】解:(1)物体的质量不随物体的形状、状态、位置、温度的改变而改变,是物体的基本属性;
(2)密度、比热容都是物质的特性;
(3)功率是表示物体做功快慢的物理量;
频率是表示物体振动快慢的物理量。
故答案为:(1)质量(或体积);(2)物质;(3)功率(或频率)。
24.(2019•常州)如图所示的电路中,电源电压恒定,R0为定值电阻,闭合开关S,向右滑动滑动变阻器滑片P的过程中,电流表A的示数 变小 ,电压表V1的示数 不变 ,电压表V2的示数 变大 (均选填“变小”“不变”或“变大”)
【解析】解:闭合开关S后,滑动变阻器与电阻R0串联,电流表测量电路总电流,电压表V1测量电源电压,电压表V2测量滑动变阻器两端的电压,
因为电压表V1测量电源电压,滑片移动,电压表V1的示数不变;
闭合开关S,向右滑动滑动变阻器滑片P的过程中,滑动变阻器接入电路的电阻变大,电路的总电阻变大;
根据公式I=可知,电路电流变小,即电流表示数变小;
根据公式U=IR可知,电阻R1两端的电压变小,
根据串联电路的总电压等于各分电压之和可知,滑动变阻器两端的电压变大,电压表V2的示数变大。
故答案为:变小;不变;变大。
25.(2019•南通)共享单车是绿色环保的交通工具。用车前需手机扫码解锁,如强行开锁则会报警。开锁和报警所需电能由自行车传动放电提供。
(1)车锁外壳应采用硬度较 大 的材料;骑行时车轮带动发电机发电将 机械 能转化为电能,车轮获得向前动力的同时也将地面的沙尘向后扬起,说明 力的作用是相互的 。
(2)单车和小明的总重600N,小明骑单车时,车胎与地面接触的总面积为4.0×10﹣3m2,则车辆对地面的压强为 1.5×105 Pa。
(3)单车报警控制电路的原理图如图。电源电压为4.0V,R0为定值电阻,R为压敏电阻,阻值与所受压力F的大小关系为R=10﹣0.3F(Ω)。当F=0时电路电流I=0.25A;当I≥0.4A时会报警。则报警时压敏电阻受到的压力至少为 20 N。
【解析】解:(1)车锁外壳不容易变形,应采用硬度较大的材料;
骑行时车轮带动发电机发电,将机械能转化为电能;
车轮获得向前动力的同时也给地面一个力,使地面的沙尘向后扬起,这说明力的作用是相互的;
(2)因水平面上物体的压力和自身的重力相等,
所以,车辆对地面的压强p====1.5×105Pa;
(3)当F=0时,R=10Ω,电路电流I=0.25A,
由I=可得,电路的总电阻R总===16Ω,
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,
所以,定值电阻R0的阻值R0=R总﹣R=16Ω﹣10Ω=6Ω,
报警时,电路中的最小电流为0.4A,此时压敏电阻受到的压力最小,
此时电路的总电阻R总′===10Ω,
此时压敏电阻的阻值R′=R总′﹣R0=10Ω﹣6Ω=4Ω,
由R=10﹣0.3F(Ω)可得,F=20N。
故答案为:(1)大;机械;力的作用是相互的;(2)1.5×105;(3)20。
26.(2019•泰州)如图甲,定值电阻R2的阻值为40Ω.闭合开关,电流表A1、A2的指针偏转均如图乙所示,则电流表A1的读数为 1.5 A,电流表A2的读数为 0.3 A,电源电压为 12 V,R1的阻值为 10 Ω。
【解析】解:
(1)由电路图可知:两电阻并联,电流表A1测的是干路电流,电流表A2测的是通过R2的电流;
已知两个电流表指针偏转相同,由于并联电路中,干路中的电流等于各支路电流之和,
所以,A1选择的量程是0~3A,分度值为0.1A,则A1的示数为I总=1.5A,即干路电流为1.5A;
电流表A2选择的量程是0~0.6A,分度值是0.02A,则A2的示数为I2=0.3A,即通过电阻R2的电流为0.3A;
则通过电阻R1的电流为:I1=I总﹣I2=1.5A﹣0.3A=1.2A。
(2)由并联电路的特点和欧姆定律可得电源电压:
U=U2=I2R2=0.3A×40Ω=12V,
R1的阻值:
R1====10Ω。
故答案为:1.5;0.3;12;10。
三.实验探究题
27.(2021•南通)实验小组做探究“电流与电阻关系”的实验,提供的器材有:电源(电压3V)、电流表、电压表、电阻箱R(0~999.9Ω)、滑动变阻器R1,开关及导线若干。
(1)请用笔画线代替导线把图甲电路连接完整。
(2)闭合开关,发现电流表、电压表均无示数,将电压表改接在R1两端,发现电压表的示数为3V,由此判断电路的故障是 滑动变阻器断路 。
(3)排除故障后,调节R的阻值,并移动R1的滑片,使电压表的示数为某一值,记录R的阻值和电流表示数,继续实验,当R的阻值变大时,R1的滑片应向 左 移动,以使 电压表 示数不变。将多次实验测得的数据描绘成图乙所示的I﹣图线。
①图在图丙中画的出当R的阻值为10Ω时,电流表指针所在位置。
②处理数据描绘的是I﹣图线,而不是I﹣R图线,这样做的优点是: 图像是一条直线,比较直观,便于处理数据发现规律 。
(4)实验小组要用已有器材继续测量一个阻值为数百欧的电阻Rx,他们设计了的图丁中A、B两个实验方案,其中能准确测量Rx阻值的是 。
【解析】解:(1)电阻、电流表、滑动变阻器串联接入电路,电压表选0~3V的量程与电阻并联接入电路,如图:
;
(2)闭合开关,发现电流表、电压表均无示数,说明电路断路,将电压表改接在R1两端,发现电压表的示数为3V,说明此时电压表串联接入电路,即与电压表并联的滑动变阻器断路,所以电路故障为滑动变阻器断路;
(3)排除故障后,调节R的阻值,并移动R1的滑片,使电压表的示数为某一值,记录R的阻值和电流表示数,继续实验,当R的阻值变大时,需保持电阻两端电压不变,根据串联分压原理可知滑动变阻器接入电路的电阻需变大,所以R1的滑片应向左移动,以使电压表示数不变;
①由乙图可知当电阻为10Ω时,通过电路的电流为0.2A,如图:
;
②处理数据描绘的是I﹣图线,而不是I﹣R图线,这样做的优点是图像是一条直线,比较直观,便于处理数据发现规律;
(4)实验小组要用已有器材继续测量一个阻值为数百欧的电阻Rx,他们设计了的图丁中A、B两个实验方案,其中能准确测量Rx阻值的是B,
A、闭合开关S1,电路为电阻的简单电路,电源电压3V,电阻阻值为数百欧,通过电路的电流太小,电流表无法准确测量通过电路的电流,
B、两电阻串联接入电路,闭合开关S1,电压表测两电阻的总电压U,闭合开关S1,电压表测电阻Rx,两端的电压Ux,,串联电路总电压等于各分电压之和,则电阻箱两端的电压为U﹣Ux,由串联分压原理可知=,所以Rx=。
故答案为:(1)如图;(2)滑动变阻器断路;(3)左;电压表;①如图;②图像是一条直线,比较直观,便于处理数据发现规律;(4)B。
28.(2021•无锡)用图甲所示的电路探究通过导体的电流与电阻的关系。器材有:电压为3V的电源、开关、滑动变阻器(20Ω 2A)、电阻箱(0~9999Ω)、电压表、电流表各一个,导线若干,器材均完好。
(1)闭合开关前,应先将滑动变阻器的滑片P移到 (选填“A”或“B”)端。
(2)闭合开关后,电压表示数为零,经检查电路连接并无故障,原因是 电阻箱接入电路的电阻为零 。
(3)调节电阻箱的阻值为12Ω,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片P至某一位置,电流表示数如图乙所示。改变电阻箱接入电路的电阻R,调节滑动变阻器,保持电压表示数不变,读出电流表示数I,多次实验的结果如下表所示。
实验序号 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
电阻箱阻值R/Ω | 12 | 10 | 8 | 6 | 4 |
电流表示数I/A |
| 0.24 | 0.3 | 0.4 | 0.6 |
①图乙中电流表示数为 0.2 A。
②图丙是以电流表示数I为纵坐标、电阻箱阻值的倒数为横坐标建立的平面直角坐标系,请根据表格中的数据,在坐标系中描点,画出I﹣图像。
③实验序号中,第1、2、3、4、5次实验时,滑动变阻器接入R1'、R2'、R3'、R4'、R5',则 D 。
A.R1'=5R3'
B.R1'<R4'+R5'
C.R1'﹣R2'>R3'﹣R4'
D.=
【解析】解:(1)为了保护电路,闭合开关前,应先将滑动变阻器的滑片P移到最大阻值处的B端;
(2)闭合开关后,电压表示数为零,经检查电路连接并无故障,说明电路不存在短路或断路现象,原因是电压表并联部分的电阻为零造成的,即电阻箱接入电路的电阻为零;
(3)①由图乙可知,电流表的量程为0~0.6A,分度值为0.02A,示数为0.2A;
②由表格数据可知,通过电阻箱的电流为0.2A、0.24A、0.3A、0.4A、0.6A,对应电阻箱阻值的倒数依次为0.083Ω﹣1、0.1Ω﹣1、0.125Ω﹣1、0.167Ω﹣1、0.25Ω﹣1,
则I﹣图象如下图所示(图像不含原点):
③探究通过导体的电流与电阻的关系时,应控制电压不变,由表格数据可知,电阻箱两端的电压为2.4V不变,
由串联电路中总电压等于各分电压之和可得,滑动变阻器两端的电压U滑=U﹣U电阻箱=3V﹣2.4V=0.6V,
由I=的变形式R=可得,第1、2、3、4、5次实验时,滑动变阻器接入阻值依次为R1'=3Ω、R2'=2.5Ω、R3'=2Ω、R4'=1.5Ω、R5'=1Ω,
则A.由R1'=3Ω和5R3'=5×2Ω=10Ω可知,R1'≠5R3',故A错误;
B.由R1'=3Ω和R4'+R5'=1.5Ω+1Ω=2.5Ω可知,R1'>R4'+R5',故B错误;
C.由R1'﹣R2'=3Ω﹣2.5Ω=0.5Ω和R3'﹣R4'=2Ω﹣1.5Ω=0.5Ω可知,R1'﹣R2'=R3'﹣R4',故C错误;
D.由==2和==2可知,=,故D正确。
故选:D。
故答案为:(1)B;(2)电阻箱接入电路的电阻为零;(3)①0.2;②如上图所示;③D。
29.(2021•扬州)在“探究电流和电阻的关系”实验中,器材有:电源(6V)、电阻箱(0﹣9999Ω)、滑动变阻器(20Ω 1A)、电压表、电流表、开关和导线若干。
(1)请用笔画线代替导线,将实物电路连接完整,使滑片向左移动时电阻减小。
(2)第一组数据的测量过程中,有下列步骤,正确的顺序是 ①④②⑤③ 。
①保持开关断开,连接实物电路
②检查电路无误后闭合开关
③读出电流表的示数,断开开关
④将滑动变阻器的金属滑片置于阻值最大处
⑤转动电阻箱的旋钮使它的阻值为20Ω,调节滑动变阻器的滑片使电压表的示数为4V
(3)将电阻箱调到15Ω,闭合开关,发现电流表示数如图2所示,示数为 0.24 A,该电流值与15Ω电阻值 不能 (填“能”或“不能”)作为第二组数据记录在表格中,此时电压表示数为0,可能发生的故障是 电压表断路 。
【解析】解:(1)要使滑片向左移动时电阻减小,需将滑动变阻器的左下接线柱连入电路,使电阻箱与滑动变阻器串联,如下图所示:
(2)探究电流与电阻关系时,需保持定值电阻两端电压不变;则第一组数据的测量过程中,正确的步骤如下:
①保持开关断开,连接实物电路
④将滑动变阻器的金属滑片置于阻值最大处
②检查电路无误后闭合开关
⑤转动电阻箱的旋钮使它的阻值为20Ω,调节滑动变阻器的滑片使电压表的示数为4V
③读出电流表的示数,断开开关
故①④②⑤③;
(3)由图2可知,电流表量程为0~0.6A,分度值为0.02A,示数为0.24A;
探究电流与电阻关系时,需保持定值电阻两端电压不变,当电阻箱调到15Ω,闭合开关后,此时电阻箱两端电压U电阻箱=IR′=0.24A×15Ω=3.6V,不等于4V,因此此时读出的电流表示数和电阻值不能作为第二组数据;
此时电流表有示数,说明电路为通路,电压表无示数,则可能是电阻箱短路(电压表也被短路),或者电压表断路造成的;
若电阻箱短路,则此时滑动变阻器接入电路的阻值R滑===25Ω,大于滑动变阻器的最大阻值,所以不可能是电阻箱短路,则电路故障为电压表断路。
故答案为:(1)如上图所示;(2)①④②⑤③;(3)0.24;不能;电压表断路。
30.(2020•南通)小明探究铅笔芯的电阻大小与长度的关系时,找来一支铅笔芯,测量其长度,并用两枚金属回形针夹住其两端进行实验。
(1)图甲是测铅笔芯电阻的电路,请用笔画线代替导线将其连接完整。
①闭合开关,发现两电表均无示数,为排查故障他将电压表改接在变阻器两端,发现电压表有示数,则电路故障可能是 变阻器断路 。
②排除故障,移动滑片P,电流表示数为0.14A时,电压表示数如图乙,为 2.8 V,测出的电阻为 20 Ω。
(2)移动回形针,改变并测量铅笔芯接入电路的长度,实验时发现电流表损坏,他又设计了图丙电路测量电阻。
①正确连好电路,闭合开关S,将开关S1先拨至b。移动滑动变阻器滑片P,使电压表示数为U。
②再将S1拨至a,调节电阻箱旋钮至图丁位置,观察到电压表示数略大于U,他把“×1”挡的旋钮又旋了一格,发现电压表示数略小于U,此时他 不应 (选填“应”或“不应”)再调节滑动变阻器,以使电压表的示数恰好为U。
③推断铅笔芯接入电路的阻值 14Ω<R铅<15Ω (填写范围)。
(3)小明由上述两次实验,得出铅笔芯电阻与长度的关系。请评价他在探究过程中的不足之处: 第一次只测了一组数据,具有偶然性、误差大;第二次不能测出铅笔芯具体的阻值,只能是一个范围值 。
【解析】解:
(1)根据测量电阻的要求,铅笔芯应串联接入电路,由题图甲,开关的右接线柱连接铅笔芯的右边的金属回形针。根据电源电压2节干电池(3V),则电压表的“3”接线柱连接铅笔芯的右边金属回形针:
①由题意,将电压表改接在变阻器两端,电压表有示数,说明此时电压表能与电源正负极相连通,故电路故障可能是变阻器断路;
②根据电压表应用的“3V”量程,乙图电压表的读数为2.8V,由欧姆定律,测出电阻为:
R===20Ω;
(2)如题图丙,当S闭合,S1拨至b时,R铅与滑动变阻器R串联,电压表测R铅两端的电压。再将S1拨至a,电阻箱R0与滑动变阻器R串联,电压表测R0两端的电压。如题图丁,电阻箱读数为15Ω,电压表的示数大于U,根据串联电路的分压原理可得:R铅<15Ω;当把“×1”挡旋转一格,即电阻箱接入的阻值为14Ω或16Ω,电压表的示数小于U,则电阻箱接入的阻值为14Ω,得R铅>14Ω,此时不能调节滑动变阻器,故铅笔芯接入的阻值是14Ω<R铅<15Ω;
(3)第一次实验,只测了一组数据,就测出铅笔芯的阻值,使误差太大,应多测出几组数据,分别计算出铅笔芯的阻值,最后计算平均值;第二次实验,电阻箱接入电路的阻值是跳跃的,只能测出铅笔芯阻值的一个范围,不能测出具体的阻值。
故答案为:(1)如图所示; ①变阻器断路; ②2.8;20; (2)②不应; ③14Ω<R铅<15Ω; (3)第一次只测了一组数据,具有偶然性、误差大;第二次不能测出铅笔芯具体的阻值,只能是一个范围值。
31.(2020•徐州)如图所示,小明用新干电池、定值电阻R和规格为“10Ω 2A”的滑动变阻器探究通过导体的电流与电压的关系。
(1)请用笔画线代替导线把电路连接完整。
(2)连接电路时,开关应该 断开 (填“断开”或“闭合”)。
(3)第3次实验时,电流表指针如图b所示,则电流表的示数为 0.48 A。
(4)小明一直用两节电池进行实验,记录的数据如表所示,老师认为其中一组数据有拼凑的嫌疑,请你指出该组实验序号并说明判断理由: ①;因为此时滑动变阻器的电阻为R===13.75Ω>10Ω,超过了滑动变阻器的最大值 。
实验序号 | ① | ② | ③ | ④ |
电压U/V | 0.8 | 1.6 | 2.4 | 3.0 |
电流I/A | 0.16 | 0.32 |
| 0.60 |
【解析】解:
(1)电源电压为3V,故电压表选用小量程与电阻并联,如下图所示:
(2)连接电路过程中,为保护电路,开关必须处于断开状态;
(3)第3次实验时,电流表接入的0﹣0.6A,分度值为0.02A,此时指针过了0.4A后4个小格,读数为0.48A;
(4)因为两节新干电池串联后的总电压3V,在序号①的数据中,电阻两端电压为0.8V,电路电流为0.16A,此时滑动变阻器的电压为3V﹣0.8V=2.2V,滑动变阻器的电阻应为R===13.75Ω>10Ω,超过了滑动变阻器的最大值,所以序号①的数据是拼凑的。
故答案为:(1)如上所示;(2)断开;(3)0.48;(4)①;因为此时滑动变阻器的电阻为R===13.75Ω>10Ω,超过了滑动变阻器的最大值。
32.(2020•宿迁)小红利用图所示装置探究“电流与电压的关系”。
序号 | U/V | I/A |
① | 1.0 | 0.10 |
② | 2.0 | 0.20 |
③ | 3.0 | 0.32 |
(1)请用笔画线代替导线,按要求将实物图连接完整(要求:当滑片P向右移动时变阻器接入电路的阻值变大)。
(2)在连接电路时,开关必须处于 断开 (选填“闭合”或“断开”)状态。
(3)实验中,发现电流表示数几乎为零,电压表示数接近电源电压,原因可能是 R断路 。
(4)排除故障后,经过多次实验测得数据如表所示,由此可得出结论为: 电阻一定时,电流与电压成正比 。
(5)请你根据表中数据,帮小红算一算,电路中所用电阻R的阻值为 9.8 Ω.(结果保留一位小数)
【解析】解:
(1)当滑片P向右移动时变阻器接入电路的阻值变大,故变阻器左下接线柱连入电路中,如下所示:
(2)在连接电路时,为保护电路,开关必须处于断开状态;
(3)实验中,发现电流表示数几乎为零,电路可能断路,电压表示数接近电源电压,电压表与电源连通,原因可能是R断路;
(4)根据表中数据,考虑到误差因素,电压增大为原来的几倍,通过的电流也增大为原来的几倍,可得出结论为:电阻一定时,电流与电压成正比;
(5)由欧姆定律,第1次测量的电阻大小:
R1===10.0Ω,同理,第2、3次电阻大小分别为:10.0Ω和9.4Ω,
为减小误差,取平均值作为测量结果:
电路中所用电阻:
R==9.8Ω。
故答案为:(1)如上图所示;(2)断开; (3)R断路; (4)电阻一定时,电流与电压成正比;(5)9.8。
33.(2020•常州)小组同学探究“欧姆定律”。
(一)小明探究“电流与电压的关系”。实验器材为:6V蓄电池开关S、电压表、电流表、滑动变阻器(20Ω 2A)、未知阻值的定值电阻R0。
(1)请在图甲中以笔画线代替导线完成电路连接,要求:滑动变阻器此时接入电路的电阻最大。
(2)闭合开关S,发现电流表有示数、电压表无示数,则电路故障不可能是 。
A.R0处发生短路
B.R0处发生断路
C.导线EG断路
(3)排除电路故障,移动滑动变阻器的滑片P,得到多组数据。实验③时,电压表、电流表的示数如图乙所示,请将数据记录在表格内。
实验序号 | ① | ② | ③ | ④ |
U/V | 1 | 2 | 3 | 4 |
I/A | 0.1 | 0.2 | 0.3 | 0.4 |
(4)分析实验数据可得探究结论: 电阻一定时,电流与电压成正比 。
(5)本实验还可测得定值电阻R0的阻值为 10 Ω。
(二)小华利用图甲所示电路,以及阻值不同的四个定值电阻,探究“电流与电阻的关系”。
实验序号 | ① | ② | ③ | ④ |
R/Ω | 5 | 10 | 15 | 25 |
I/A | 0.6 | 0.3 | 0.2 |
|
(6)实验④时,小华无论怎样移动滑动变阻器的滑片P,电压表虽有示数、但无法达到她想要的 3 V,原因是 变阻器的最大电阻太小 (写出一点即可)。
(7)根据已测数据可得探究结论: 电压一定时,电流与电阻成反比 。
【解析】解:
(一)探究“电流与电压的关系”:
(1)要求滑动变阻器此时接入电路的电阻最大,故应将变阻器左下接线柱连入电路中,C或D再连入电路中与电阻串联,如下所示:
(2)A.若R0处发生短路,电压表没有示数,电路为通路,电流表有示数,A可能;
B.若R0处发生断路,电流表没有示数,电压表串联在电路中测电源电压,电压表有示数,B不可能;
C.导线EG断路,电路为通路,电流表有示数,电压表没有连入电路中,电压表没有示数,C可能;
故选B;
(3)实验③时,电压表、电流表的示数如图乙所示,电压表选用大量程,分度值为0.5V,电压为3V;
电流表选用小量程,分度值为0.02A,电流为0.3A,如下表所示:
实验序号 | ① | ② | ③ | ④ |
U/V | 1 | 2 | 3 | 4 |
I/A | 0.1 | 0.2 | 0.3 | 0.4 |
(4)由实验数据可知,电压与电流之比为:
R====﹣﹣﹣﹣=10Ω,为一定值,故探究结论:电阻一定时,电流与电压成正比;
(5)本实验还可测得定值电阻R0的阻值为10Ω;
(二)探究“电流与电阻的关系”时,要控制电阻的电压不变,
由第二个表知,电阻两端的电压始终保持:
UV=IR=0.6A×5Ω=﹣﹣﹣﹣﹣=0.2A×15Ω=3V,根据串联电路电压的规律,变阻器分得的电压:U滑=U﹣UV=6V﹣3V=3V,变阻器分得的电压为电压表示数的1倍,根据分压原理,当接入25Ω电阻时,变阻器连入电路中的电阻为:
R滑=1×25Ω=25Ω>20Ω,即大于变阻器的最大电阻,故实验④时,小华无论怎样移动滑动变阻器的滑片P,电压表虽有示数、但无法达到她想要的3V,原因是变阻器的最大电阻太小;
(7)因电流与电阻之积为一定值,故根据已测数据可得探究结论:电压一定时,电流与电阻成反比。
故答案为:(1)如上所示;(2)B;(3)3;0.3;(4)电阻一定时,电流与电压成正比;(5)10;(6)3; 变阻器的最大电阻太小; (7)电压一定时,电流与电阻成反比。
34.(2020•盐城)小明和小华一起探究电流与电阻的关系。器材有新干电池两节,5Ω、10Ω、20Ω的定值电阻各一只,“20Ω1A”的滑动变阻器、电压表、电流表、开关各一只,导线若干。
(1)用笔画线代替导线将甲图中电路补充完整,使滑动变阻器滑片向左移动时电阻减小;
(2)将滑动变阻器滑片移动到最 右 端。闭合开关,小明发现电压表示数接近电源电压,可能是定值电阻R出现了 断路 故障;
(3)排除故障后,移动滑动变阻器滑片,直至电压表示数为1V,此时电流表示数如图乙所示,大小为 0.24 A;
(4)小明逐一将10Ω和20Ω的电阻接入电路,继续进行实验。当 20 Ω的电阻接入电路后,无法将电压表示数调节到1V.于是,他改变定值电阻两端电压,重新依次进行实验。调节后的电压值应该不低于 1.5 V;
(5)实验结束后,小华觉得可以通过调整顺序来避免实验中存在的问题。合理的顺序是 先后将20Ω和10Ω和5Ω的定值电阻接入电路,变阻器的滑片从阻值最大处向阻值较小处滑动,控制定值电阻两端的电压不变,进行实验,可以避免实验中存在的问题 。
【解析】解:
(1)滑动变阻器滑片向左移动时电阻减小,故变阻器左下接线柱连入电路中与电阻串联,电源电压为3V,故电压表选用小量程与电阻并联,如下图所示:
(2)为了保护电路,变阻器的滑片移动到阻值最大处,将滑动变阻器滑片移动到最右端;
闭合开关,电压表示数接近电源电压,说明电压表与电源连通,则与电压表并联的电阻之外的电路是连通的,与电压表并联的电阻断路了;
(3)由图乙可知,电流表选用小量程,分度值是0.02A,电流表的示数是0.24A;
(4)若电压表示数为1V,根据串联电路电压的特点,变阻器分得的电压为:U滑1=3V﹣1V=2V
变阻器分得的电压是电阻电压的2倍,将20Ω的电阻接入电路后,为保持电压不变,根据分压原理,变阻器连入电路中的阻值为2×20Ω=40Ω,
而题中变阻器的最大阻值为20Ω,所以,滑动变阻器连入电路中的电阻最大,也不能使电压表示数为1V。
由串联电路电压的规律及分压原理有:
=,
方程左边为一定值,故右边也为一定值,当变阻器连入电路的电阻最大时,对应的定值电阻应最大,此时,电阻的电压最小,
即:=,
UV=1.5V,所以调节后的电压值应该不低于1.5V;
(5)研究电流与电阻的关系时,要控制电阻的电压不变,由(4)知,当定值电阻连入电路的电阻越大时,变阻器连入电路的电阻越大,故为避免实验中存在的问题(因定值电阻的电压过小,导致用较大的定值电阻时,因变阻器的最大电阻过小而无法完成实验):
合理的顺序是:先后将20Ω和10Ω和5Ω的定值电阻接入电路,变阻器的滑片从阻值最大处向阻值较小处滑动,控制定值电阻两端的电压不变,进行实验,可以避免实验中存在的问题。
故答案为:(1)如上所示;
(2)右;断路;
(3)0.24;
(4)20;1.5;
(5)先后将20Ω和10Ω和5Ω的定值电阻接入电路,变阻器的滑片从阻值最大处向阻值较小处滑动,控制定值电阻两端的电压不变,进行实验,可以避免实验中存在的问题。
35.(2020•泰州)在“探究电流与电压关系”实验中,小明所用电路如图所示。
(1)请用笔画线代替导线,将实物电路连接完整。要求:开关闭合前无需移动滑片;
(2)闭合开关,电流表有示数,电压表无示数,小明检查发现仅导线有故障,则故障为 ;
A.导线④断路
B.导线③断路
C.导线②断路
D.导线①断路
(3)排除故障后,闭合开关,移动滑片,当电压表示数为1V时,读出电流表示数并记录在上表中;继续移动滑片,分别读出电阻两端电压为2V和3V时电流表的示数,并依次记录在表格中。
实验序号 | U/V | I/A |
① | 1.0 | 0.20 |
② | 2.0 | 0.40 |
③ | 3.0 | 0.58 |
(4)分析表中数据,可得出的结论是: 电阻一定时,电流与电压成正比 ;
(5)实验结束,小明整理器材时发现定值电阻很热,他联想到:处理数据时,第三组数据之间的关系与前两组数据之间的关系存在差异,他和同组小华就此展开讨论,认为数据差异可能是由于 温度变化导致R变大 造成的。由此反思实验过程:实验时每次读取数据后要 断开开关 (写具体操作),再记录数据,减小此因素对测量结果的影响。
【解析】解:
(1)闭合开关前,变阻器的最大电阻连入电路中,即变阻器左下接线柱连入电路中,如下所示:
(2)A.若导线④断路,整个电路断路,两表都没有示数,不符合题意;
B.若导线③断路,电路为通路,电流表有示数,电压表没有示数,符合题意;
C.若导线②断路,电压表串联在电路中,电压表测电源电压,电压表有示数,不符合题意;
D.若导线①断路,整个电路断路,两表都没有示数,不符合题意;
选B;
(4)分析表中数据,考虑到误差因素,电压增大为原来的几倍,电流也增大为原来的几倍,可得出的结论是电阻一定时,电流与电压成正比;
(5)由欧姆定律可知,第三组数据测量出电阻的阻值是:
R3==≈5.2Ω,
同理,第二组数据测量出电阻的阻值是5Ω,由于电阻受温度的影响,所以数据差异可能是由于温度变化导致R变大造成的。
每次读取数据后要及时断开开关,避免长时间通电导致电阻温度过高,从而对实验结果造成影响。
故答案为:
(1)如上所示;(2)B; (4)电阻一定时,电流与电压成正比;(5)温度变化导致R变大;断开开关。
36.(2019•镇江)小兵利用图1电路来探究电流与电阻的关系,他在实验中控制电压表示数为U0不变,相关器材规格已在图中标明。
(1)请用笔画线代替导线将电压表接入电路;
(2)开关闭合前,滑动变阻器的滑片应置于图中最 左 (选填“左”或“右”)端;
(3)闭合开关,将电阻箱调至某阻值,调节滑动变阻器时,他发现电压表示数始终为零而电流表示数有明显变化,经检查是由于某处被短路而造成的,被短路的是 电阻箱 ;
(4)小兵调节电阻箱阻值R,进行多次实验,所绘制的I与关系图线如图2所示,由此可知U0= 2
V,实验结论是:在电压一定时, 通过导体的电流与导体的电阻成反比 ;
(5)若由于电池电量不足,小兵换用4.5V电源后继续实验,进行了如下操作:
①将电阻箱阻值先调至4Ω进行实验,实验完成后断开开关;
②再将电阻箱阻值调至15Ω后,闭合开关进行实验;
则由于小兵在上述操作中的一个疏漏,将会导致 电阻箱两端的电压超过电压表量程 。
(6)小华利用图1电路和器材也对电流与电阻的关系进行了探究在5Ω~25Ω范围内,他将电阻箱阻值R调至5个不同的值分别进行了实验,则他根据实验数据描点所绘制的与I与关系图线不可能是图3中的 乙 (选填“甲”或“乙”),理由是 当电阻箱阻值为25Ω时,滑动变阻器的最大阻值不能满足图线乙所需控制不变的电压0.75V 。
【解析】解:(1)将电压表并联在电阻箱的两端,且保证正进负出,如下图所示:
(2)为保护电路,闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片调到阻值最大处,即最左端;
(3)电流表示数不为0,说明电路是短路,电压表示数为0,说明与电压表并联的部分短路,即电阻箱短路了;
(4)由I与关系图线知,当电流为0.1A时,为0.05,则R=20Ω,关图线可知U0=IR=0.1A×20Ω=2V;
根据图像知,电流与导体电阻的倒数成正比,则电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成反比;
(5)断开开关,当把电阻箱的电阻从4Ω换为15Ω时,必须把滑动变阻器调到阻值最大处的位置,如果没有调,使得电阻箱分得的电压过大,会超过电压表的量程;
(6)对于图3乙图线,当电阻为5Ω是,倒数为0.2,对应的电流为0.15A,则电阻箱两端的电压U′0=I′R′0=0.15A×5Ω=0.75V,此时滑动变阻器两端的电压为3V﹣0.75V=2.25V,此时滑动变阻器两端的电压为电阻箱两端电压的3倍,滑动变阻器接入电路的电阻也为电阻箱接入电路的3倍,当电阻箱接入电路的电阻是25Ω时,滑动变阻器接入电路的电阻必须调到75Ω才能满足要求,而滑动变阻器的最大电阻只有50Ω,因此此图线不可能是实验测量的。
故答案为:(1)见上图;(2)左;(3)电阻箱;(4)2;通过导体的电流与导体的电阻成反比;(5)电阻箱两端的电压超过电压表量程;(6)乙;当电阻箱阻值为25Ω时,滑动变阻器的最大阻值不能满足图线乙所需控制不变的电压0.75V。
37.(2019•泰州)小华在“探究电流与电阻关系”的实验中:
(1)按要求将实物图连接完整(要求:滑片P向右滑时变阻器接入电路的电阻变大)。
(2)在连接电路的过程中,开关必须处于 断开 (闭合/断开)状态,滑动变阻器的滑片P应放在最 右 (左/右)端。
(3)小华用三只阻值分别为15Ω、10Ω和5Ω的电阻探究“电流与电阻关系”的过程中,将15Ω电阻换成10Ω时,应在闭合电路后,将滑片向 左 (左/右)移动,其目的是 控制电阻的电压不变 。
【解析】解:(1)要求滑片P向右滑时变阻器接入电路的电阻变大,故变阻器左下接线柱连入电路中,如下所示:
(2)在连接电路的过程中,开关必须处于断开状态,滑动变阻器的滑片P应放在阻值最大处,即最右端。
(3)根据串联分压原理可知,将定值电阻由15Ω改接成10Ω的电阻,电阻减小,其分得的电压减小;
探究电流与电阻的实验中应控制电压不变,应保持电阻两端的电压不变,根据串联电路电压的规律可知应减小滑动变阻器分得的电压,由分压原理,应减小滑动变阻器连入电路中的电阻,所以滑片应向左端移动,控制电阻的电压不变。
故答案为:(1)如上;(2)断开;右;(3)左;控制电阻的电压不变。
38.(2019•连云港)某实验小组利用如图所示电路探究“导体中电流和电压的关系”,提供的实验器材有:电源(6V)、电流表、电压表定值电阻(10Ω)、滑动变阻器(40Ω 0.5A)、开关和导线若干。
(1)请用笔画线代替导线,将图中实物电路连接完整;
(2)闭合开关前,应该将滑片P置于 A 端(选填“A”或“B);
(3)小明同学进行了正确的实验操作,某次电流表的示数为0.2A,此时定值电阻消耗的功率为 0.4 W,变阻器接入电路的阻值为 20 Ω。
(4)同组的小红同学想要探究“导体中电流和电阻的关系”,她又找来了两个阻值分别为5Ω和20Ω的电阻,用图示电路,为完成三次实验,则定值电阻两端电压的最小预设值是 2 V。
【解析】解:(1)电源电压为6V,定值电阻为10Ω,由欧姆定律,电路的最大电流为:
I===0.6A,故电流表选用小量程与电阻串联,如下所示:
(2)闭合开关前,应该将滑片P置于阻值最大处的A端;
(3)小明同学进行了正确的实验操作,某次电流表的示数为0.2A,此时定值电阻消耗的功率为:
P=I12R1=(0.2A)2×10Ω=0.4W;
根据串联电路的规律及欧姆定律,变阻器接入电路的阻值为:
R滑=﹣R1=﹣10Ω=20Ω;
(4)研究电流与电阻关系时,要控制电阻的电压不变,当用20Ω的最大电阻时,变阻器连入电路的电阻也最大(电压表示数最小),
根据串联电路的规律和分原理有:
=,
即=,
则定值电阻两端电压的最小预设值是:
UV=2V。
故答案为:(1)如上所示;(2)A;(3)0.4;20;(4)2。
39.(2019•南通)将几十个小彩灯串联后接在照明电路上,形成一串五光十色的彩灯带,当其中一个小彩灯灯丝烧断后,彩灯带却不会熄灭,其原因是:小彩灯内有一根表面涂有绝缘物质的细金属丝与灯丝并联。当灯丝正常发光时,金属丝与灯丝支架不导通;当灯丝烧断时,金属丝与灯丝支架瞬间导通,其他小彩灯仍能发光。为探究小彩灯的这一结构,小明找来额定电压为5V的小彩灯进行实验。
(1)请用笔画线代替导线,在甲图中将实物电路连接完整。
(2)正确连接电路,闭合开关,发现灯不亮,电流表有示数,电压表无示数,则电路故障的原因是 灯泡短路 。
(3)排除故障,正确操作测得实验数据及现象记录如表。
实验次数 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
电压(V) | 0.3 | 1.0 | 2.0 | 3.0 | 4.0 | 5.0 | 6.0 | 7.5 |
电流(A) | 0.06 | 0.10 | 0.13 | 0.16 | 0.18 | 0.20 | 0.21 | 0 |
灯泡亮度 | 不亮 | 发红 | 弱光→强光 | 灯丝烧断 |
①小彩灯的额定功率为 1 W;
②在图乙中,作出灯丝烧断前的I﹣U关系图象;
③分析图象可知;小彩灯的电阻随着其两端电压的增大而 增大 。
(4)实验中发现,灯丝烧断后,小彩灯并没有导通,其原因可能是 没有达到一定的电压,金属丝上的绝缘材料仍没有被击穿 。
【解析】解:(1)滑动变阻器要一上一下串联在电路中,电压表并联在灯泡的两端,因为小灯泡的额定电压为5V,所以电压表的量程为0﹣15V,如图所示:
(2)闭合开关后,电压表无示数,说明可能是电路断路或灯泡短路,电流表有示数,说明电路是通路,而灯泡不发光,则该故障的原因可能是小灯泡发生了短路;
(3)①由表格数据知当小灯泡两端的电压为5V时,电路的电流为0.20A,
则小彩灯的额定功率为:P=UI=5V×0.20A=1W;
②根据表格中的数据,描点画出图象,如图所示:
③由I﹣U图象知,灯泡的电压增大较快,而电流增大较慢,由欧姆定律可知灯泡的电阻增大,这说明小彩灯的电阻随着其两端电压的增大而增大;
(4)只有达到一定的电压时,金属丝上的绝缘材料才会被击穿,当一个灯泡的灯丝烧断其余灯泡才会发光。
故答案为:(1)见甲图;(2)灯泡短路;(3)①1; ②如图乙所示; ③增大;(4)没有达到一定的电压,金属丝上的绝缘材料仍没有被击穿。
四.计算题
40.(2021•徐州)如图所示电路,开关S断开时,电阻R2两端的电压为2V,功率为1W;开关S闭合时,电阻R1的功率为4.5W。求:
(1)开关S断开时,通过R2的电流。
(2)R1的阻值。
【解析】解:(1)由图可知,开关S断开时,R1与R2串联,
根据P=UI可得,通过R2的电流:
I2===0.5A;
(2)当S断开时,R1与R2串联,根据串联电路中电流处处相等和I=可得电源电压:
U=IR1+U2=0.5A×R1+2V﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①
开关S闭合时为R1的简单电路,根据P=可得电源电压:
U==﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②
由①②联立可得:R1=2Ω或R1=8Ω。
答:(1)开关S断开时,通过R2的电流为0.5A。
(2)R1的阻值2Ω或8Ω。
41.(2020•连云港)连云港兴起的“厕所革命”极大地提升了市民的生活品质。为解决冬天如厕时马桶座冰冷的问题,某兴趣小组为一公厕设计了简易电热马桶座,其电路如图所示,定值电阻R1和R2为两电热丝,单刀双掷开关S2可接a或b。已知电阻R2=550Ω,所加电源电压为220V.当S1闭合,S2接a时,电路发热的功率为22W。
(1)求R1的阻值;
(2)分别求出①S1断开、S2接a;②S1闭合、S2接b两种情况下电路的发热功率。
(3)小明同学对此电路设计进行评估,发现该电路一直处于工作状态,不利于节能环保,建议在电路中增加定时开关。老师认为该电路设计还有不足,请你指出所存在的不足。
【解析】解:(1)当S1闭合,S2接a时,电路为R1的简单电路,
由P=UI=可得,R1的阻值:
R1===2200Ω;
(2)①S1断开、S2接a时,R1和R2串联,
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,
所以,电路的发热功率:P2===17.6W;
②S1闭合、S2接b时,R1和R2并联,
因并联电路中各支路两端的电压相等,
所以,R2的电功率:PR2===88W,
此时R1的电功率为22W,则电路的发热功率:
P3=P1+PR2=22W+88W=110W;
(3)当S1断开、S2接a时,电路消耗的功率为17.6W,该挡位电路消耗的功率与另一挡位功率22W相差不大,没有实际意义。
建议根据需要改变R1和R2的阻值,使三个挡位电路的功率适当拉开距离。
答:(1)R1的阻值为2200Ω;
(2)①S1断开、S2接a时,电路的发热功率为17.6W;②S1闭合、S2接b时,电路的发热功率为110W;
(3)见解答。
五.解答题
42.(2020•苏州)小明用如图甲所示电路探究电流与电阻的关系,电源电压3V,电阻R有4个阻值(5Ω、10Ω、15Ω、25Ω)供选用,滑动变阻器Rp规格为“10Ω 2A”。
(1)开关闭合前,应将滑动变阻器滑片P移到最 右 (左/右)端;闭合开关后,小明发现电流表、电压表示数均为0,他将一根导线的一端接电源正极,另一端依次试触a、b、c、d各接线柱,当接触到d时,电压表开始有示数且为3V,电流表示数仍为0,经进一步检查,电流表及各接线处均完好,则电路中所有可确定的故障是 滑动变阻器RP(cd间)断路;电阻R断路 。
(2)排除故障并将问题元件进行同规格更换,此时R的阻值为5Ω.闭合开关,调节滑片P,使电压表示数到达某一数值,此时电流表示数如图乙所示,该示数为 0.4 A.接着将R阻值换成10Ω,向 右 (左/右)端移动滑动变阻器滑片,以保持电压表的示数不变。
(3)将R阻值换成15Ω重复上述操作。三组数据如表所示,由此可得:电压一定时,电流与电阻成 反比 。为提高结论的可靠性,换用阻值为25Ω的电阻继续上述实验,是否可行? 不可行 (可行/不可行)
实验序号 | R/Ω | I/A |
① | 5 |
|
② | 10 | 0.20 |
③ | 15 | 0.13 |
(4)下列图像中,能大致反映本实验中各物理量之间关系的是 C
【解析】解:
(1)开关闭合前,应将滑动变阻器滑片P移到阻值最大处的右端;
由题意可知,闭合开关后,他将一根导线的一端接电源正极,另一端依次试触a、b、c各接线柱,电流表、电压表示数均为0,说明电源正极和c之外的电路有断路;
当接触到d时,电流表示数仍为0,电路可能断路,电压表开始有示数且为3V,说明电压表与电源连通,则可能是与电压表并联的电路断路了,因电流表及各接线处均完好,故原因是R断路,导致电压表串联在电路中,综上,电路中所有可确定的故障是:滑动变阻器RP(cd间)断路;电阻R断路;
(2)排除故障并将问题元件进行同规格更换,此时R的阻值为5Ω.闭合开关,调节滑片P,使电压表示数到达某一数值,此时电流表示数如图乙所示,电流表选用小量程,分度值为0.02A,该示数为0.4A;
根据串联分压原理可知,将定值电阻由5Ω改接成10Ω的电阻,电阻增大,其分得的电压增大;
探究电流与电阻的实验中应控制电压不变,即应保持电阻两端的电压不变,根据串联电路电压的规律可知应增大滑动变阻器分得的电压,由分压原理,应增大滑动变阻器连入电路中的电阻,所以滑片应向右端移动,以保持电压表的示数不变;
(3)将R阻值换成15Ω重复上述操作,根据表中数据,考虑到误差因素,电流与电阻之积为:
UV=IR=0.4A×5Ω=0.20A×10Ω=0.13A×15Ω≈2V为一定值,由此可得:电压一定时,电流与电阻成反比;
电阻两端的电压始终保持UV=2V,根据串联电路电压的规律,变阻器分得的电压:U滑=U﹣UV=3V﹣2V=1V,定值电阻分得的电压为电压表示数的2倍,根据分压原理,当变阻器的最大电阻10Ω连入电路中时,对应的定值电阻最大值为:
R滑=2×10Ω=20Ω<25Ω,换用阻值为25Ω的电阻继续上述实验不可行。
(4)A、因电压表示数不变,即电流与R之积为一定值,故电流随R的变化关系为反比例函数,A错误;
B、换用不同的电阻时,电压表示数不变,B错误;
C、定值电阻的电压为2V,变阻器的电压为1V,由分压原理,变阻器与R的比值为1:2,故变阻器连入电路的电阻与R的关系为一过原点的直线C,C正确;
D、根据P=,定值电阻的功率:
PR=,即电阻的电功率与R之积为一定值,电阻的电功率随R变化关系为反比例函数,D错误。
故选C。
故答案为:
(1)右;滑动变阻器RP(cd间)断路;电阻R断路;(2)0.4;右;(3)反比;不可行;(4)C。
(2019-2021)江苏中考物理真题分项汇编专题09 浮力: 这是一份(2019-2021)江苏中考物理真题分项汇编专题09 浮力,共38页。
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