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九年级上册物理欧姆定律培优卷附解析-教师版
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这是一份九年级上册物理欧姆定律培优卷附解析-教师版,共34页。
九年级上册物理欧姆定律培优卷附解析
一、单选题
1.如图所示,电源电压保持不变,闭合开关S,当滑片P向右移动时,下列说法错误的是( )
A. 电压表表示数变大 B. 电流表示数变小 C. 灯L的亮度不变 D. 电路的总功率变小
【答案】 A
【解析】【解答】由电路图知,灯泡L与滑动变阻器P并联,当滑片P向右移动时电压表的示数不变,滑动变阻器的阻值变大,由I= UR 知通过滑动变阻器的电流变小、通过灯泡的电流不变,由P=UI知灯泡的亮度不变,并联电路干路中的电流等于各条支路中的电流之和知电流表的示数变大。
【分析】并联电路电压的特点:支路两端的电压相等;并联电路电流的特点:干路中的电流等于各条支路中的电流之和;根据I= UR 判断各条支路中的电流变化;灯泡的亮度由实际功率决定的。
故答案为:A。
2.如右图所示,电源电压保持不变,当闭合开关后,滑动变阻器 的滑片向左移动的过程中,下列说法正确的是( )
A. 电流表示数变大,灯泡变亮 B. 电流表示数变大,电压表示数变大,灯泡变暗
C. 电压表示数变大,灯泡变亮 D. 电流表示数变小,电压表示数就小,灯泡变暗
【答案】 A
【解析】【解答】灯泡与滑动变阻器串联,电流表串联在电路中,电压表并联在滑动变阻器两端;
滑动变阻器的滑片向左移动时,滑动变阻器接入电路的阻值减小,即总电阻减小,由欧姆定律I=UR可知,电路中的电流变大,即电流表的示数变大;
而灯泡的阻值不变,电路中的电流变大,由U=IR可知,灯泡两端的电压变大;
因为串联电路的总电压等于各部分电压之和,所以滑动变阻器两端的电压变小,即电压表示数也变小;
因为电路中的电流变大和灯泡两端的电压变大,所以灯泡的实际电功率变大,则灯泡变亮.
故选A.
【分析】分析电路图:灯泡与滑动变阻器串联,电流表串联在电路中,电压表并联在滑动变阻器两端;
当滑片向左移时,分析滑动变阻器接入电路中的阻值的变化,结合欧姆定律I= U R 确定电流表示数的变化情况;
灯泡的电阻不变,可利用公式U=IR判断出灯泡两端电压电压的变化情况,再结合串联电路电压的特点,判断出和电压表示数的变化情况;
并根据P=UI分析出灯泡的电功率变化情况,而灯泡的实际电功率决定了灯泡的明暗程度,据此判断.本题关键有二:一是根据欧姆定律和滑动变阻器的变阻原理分析电压和电流的变化,二是知道灯泡的明暗程度决定于灯泡的实际电功率
3.如图所示,电路中的两只电压表的规格完全相同,均有两个量程(0~3V,0~15V).闭合开关,两只电压表的指针偏转角度相同,则电阻R1与R2的比值为()
A. 1∶5 B. 5∶1 C. 1∶4 D. 4∶1
【答案】 D
【解析】
【解答】电压表V1测的电压为电源电压U,电阻R1电压为U1=U-U2 , U2为电阻R2两端的电压,电阻R1与R2的比值R1R2=U−U2IU2I=U−U2U2 ,
电压表V1的量程是0~15V,电压表V2的量程是0~3V,指针指的位置相同时,两个读数大小是5倍的关系,所以U=5U2 ,
所以R1R2=5U2−U2U2=41 .
故选D.
【分析】开关闭合后,两电阻串联,电压表V1测量的是电源电压,电压表V2测量的是电阻R2两端的电压,两电压表的指针偏转角度相同,说明电压表V1的量程是0~15V,电压表V2的量程是0~3V,根据欧姆定律可求电阻R1与R2的比值.本题考查串联电路中电压的规律和电压表的读数,关键是欧姆定律的灵活运用,难点是知道当电压表偏转角度相同但量程不同时,两个读数之间的关系.
4.我国刑法规定,从201年5月1日起,驾驶员醉酒后驾车要负刑事责任.为了打击酒驾行为,交警常用酒精浓度监测仪对驾驶人员进行酒精测试,如图甲所示是一款酒精浓度监测仪的简化电路图,其电源电压保持不变,R0为定值电阻,R为酒精气体浓度传感器(气敏电阻),R的阻值与酒精浓度的关系如图乙所示.当接通电源时,下列说法正确的是( )
A. 当酒精浓度减小时,R的阻值减少
B. 当酒精浓度增大时,电压表的示数与电流表的示数的比值变大
C. 当酒精浓度增大时,电压表的示数变大
D. 当酒精浓度增大时,电流表的示数变小
【答案】 C
【解析】【解答】解:根据图象可知酒精气体的浓度越小传感器的电阻越大,故A错误;
由电路图可知,定值电阻与传感器的电阻串联,电压表测量定值电阻两端的电压,所以电压表的示数与电流表的示数的比值为定值电阻的阻值,它是不变的,故B错误;
由题知,酒精气体传感器的电阻随酒精气体浓度的增大而减小,
测试到的酒精气体浓度越大,酒精气体传感器的电阻越小,
根据欧姆定律可知,电路电流越大,定值电阻两端的电压越大,即电压表示数越大;故C正确;
当酒精气体浓度增大时,酒精气体传感器的电阻减小,
根据欧姆定律可知,电阻减小,电路电流增大,电流表示数增大,故D错误.
故选C.
【分析】由电路图可知,定值电阻与传感器的电阻串联,电压表测量定值电阻两端的电压;根据图象可知酒精气体的浓度越小传感器的电阻越大,由欧姆定律可知电路中的电流的变化、定值电阻两端电压的变化,再由串联电路的电压特点可知传感器两端的电压变化.
5.如图所示电路中,电源电压U=4.5V,且保持不变,定值电阻R1=5Ω,变阻器R2最大阻值为20Ω,电流表量程为0—0.6A,电压表量程为0—3V,为保护电表,变阻器接入电路的阻值范围是()
A. 0Ω—10Ω B. 0Ω—20Ω C. 2.5Ω—10Ω D. 5Ω—20Ω
【答案】 C
【解析】【解答】如图所示,电路是定值电阻和滑动变阻器串联,电压表测量滑动变阻器两端的电压,当电路中电流最大时,电阻最小;
为了保护电流表,电路中最大电流是0.6A,所以电路中的总电阻是:
R=UI=4.5V0.6A=7.5Ω ,
根据串联电路电阻特点:滑动变阻器的最小值是: R小=R−R1=7.5Ω−5Ω=2.5Ω ;
为了保护电压表,滑动变阻器的两端最大电压是3V,所以定值电阻两端电压是 UR=4.5V−3V=1.5V ,
所以电路中的电流为: I1=URR=1.5V5Ω=0.3A ;
∴滑动变阻器的电阻为: RP=UPI1=3V0.3A=10Ω 。
故答案为:C。
【分析】利用极端假设的方法,分析电流表达到最大量程时,电压表的情况;再假设电压表达到最大量程时,电流表的情况.
6.高速公路收费站对过往的超载货车实施计重收费,某同学结合所学物理知识设计了如图所示的计重秤原理图,以下说法正确的是()
A. 称重表相当于一个电压表 B. 电路中的R1是没有作用的
C. 当车辆越重时,称重表的示数越小 D. 当车辆越重时,称重表的示数越大
【答案】 D
【解析】【解答】A、说法错误,称重表与电阻串联,所以是一电流表;
B、说法错误,电路中的R1具有保护称重表的作用;
C、说法错误,当车辆越重时,滑片向下滑,R的阻值变小,电路的电流变大,所以称重表的示数越大;
D、说法正确,解释与选项C相同.
故选D.
【分析】(1)分析电路图,根据称重表在电路的连接情况判断是电流表还是电压表;
(2)根据电路中滑片的变化情况对选项逐一方向后,选择正确答案.此题是一道力学和电学的综合题,但比较容易分析,是基础知识.
7.如图所示的电路中,R1=10Ω,R2=30Ω.闭合开关S,电压表V1与V2的示数之比是( )
A. 1:3 B. 3:1 C. 3:4 D. 4:3
【答案】 C
【解析】【解答】解:由电路图可知,两电阻串联,电压表V1测R2两端的电压,电压表V2测电源的电压,
因串联电路中各处的电流相等,
所以,由I= UR 可得,两电阻两端的电压之比:
U1U2 = IR1IR2 = R1R2 = 10Ω30Ω = 13 ,
因串联电路中总电压等于各分电压之和,
所以,电压表V1与V2的示数之比:
UV1UV2 = U2U1+U2 = 31+3 = 34 .
故选C.
【分析】由电路图可知,两电阻串联,电压表V1测R2两端的电压,电压表V2测电源的电压,根据串联电路的电流特点和欧姆定律求出两电阻两端的电压之比,根据串联电路的电压特点求出两电压表的示数之比.
8.两个电阻R1、R2(R1>R2)组成的如图所示的四种电路,其中电路总电阻最大的是( )
A. B. C. D.
【答案】 C
【解析】【解答】因为串联电路总电阻等于各电阻的和,并联电路总电阻的倒数等于各电阻阻值的倒数之和,所以串联时总电阻最大,并联时总电阻最小,
故答案为:C。
【分析】串联时总电阻最大,并联时总电阻最小.
9.已知R2<R1 , 将图中的四种不同接法,接到同一电源两极间,则电路中电流最大的是( )
A. B. C. D.
【答案】 D
【解析】【解答】解:因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,并联电路中总电阻的倒数等于各分电阻倒数之和,所以,两电阻串联时总电阻最大,两电阻并联时总电阻最小,
由I=UR可知,两电阻并联时,电路中的电流最大。
故答案为:D。
【分析】两电阻串联时总电阻最大,两电阻并联时总电阻最小,再结合欧姆定律I=UR分析解答.
10.一个100MΩ的电阻与一个0.1Ω的电阻并联,并联后的总电阻( )
A. 等于1Ω B. 大于100MΩ C. 小于0.1Ω D. 大于0.1Ω小于100MΩ
【答案】 C
【解析】【解答】电阻并联后,相当于横截面积变大了,导体的横截面积越大,电阻越小,所以,并联后的电阻比每一个电阻的阻值都小,C符合题意。
故答案为:C.
【分析】导体的电阻和横截面积有关,并联的电阻横截面积变大,电阻减小。
11.R1与R2的阻值分别为6Ω的12Ω,把它们分别串联和并联后的总电阻分别为R串和R并,则R串:R并=( )
A. 7:1 B. 9:2 C. 1:7 D. 2:9
【答案】 B
【解析】【解答】串联电路电阻特点是,总电阻等于各部分电阻之和,所以R串=6Ω+12Ω=18Ω;并联电路电阻 1R总=1R1+1R2 ,所以R并=4Ω,所以R串:R并=18Ω:4Ω=9:2,
故答案为:B。
【分析】电阻的串联:R=R1+R2(总电阻等于各电阻之和).
电阻的并联:总电阻的倒数等于各并联电阻的倒数和.
12.如图所示的电路中,电源电压保持不变,当开关S团台,滑动变阻器的滑片P从图示位置向右移动时,灯泡的亮度及电压表示数变化情况是( )
A. 灯泡变亮,电压表示数不变 B. 灯泡变暗,电压表示数减小
C. 灯泡亮度不变,电压表示数不变 D. 灯泡亮度不变,电压表示数增大
【答案】 C
【解析】【解答】解:因灯泡及滑动变阻器并联,电源电压不变,故无论滑动变阻器如何调节,灯泡两端的电压均不变,故灯泡亮度不变; 电压表示数不变.
故选C.
【分析】电源电压不变,灯泡及电阻并联,则灯泡及电阻两端的电压不变,故可知灯泡亮度不变、电压表示数不变.
13.全校照明电路在都开灯时,下列变小的是( )
A. 等效电阻 B. 电流 C. 电压 D. 电功率
【答案】 A
【解析】【解答】因为并联电路总电阻的倒数等于各支路电阻倒数之和,所以并联电路中,支路越多,总电阻越小;又因为照明电路是并联电路,所以在全校灯都打开时,支路最多,总电阻最小,总电阻即等效电阻,A符合题意;电流和电功率都变大,BD不符合题意,电压不变,C不符合题意。
故答案为:A.
【分析】当用电器并联时,总电流变大,总电阻变小.
14.如图所示,电源电压保持不变,闭合开关S后,将滑动变阻器R2的滑片P向左滑动,下列说法正确的是( )
A. 电流表A的示数变小,电压表V1的示数不变 B. 电压表V1与电压表V2的示数之和不变
C. 电流表A的示数变小,电压表V1的示数变小 D. 电压表V2与电流表A的示数之比不变
【答案】 A
【解析】【分析】如图所示,这是一个串联电路,电压表V1测量总电压,所以电压表V1示数不变,电压表V2测量滑动变阻器两端电压,当将滑动变阻器R2的滑片P向左滑动,滑动变阻器变大,总电阻变大,电源电压不变,所以电路中的电流变小,电流表示数变小,故A正确;当滑动变阻器的电阻改变时,电路中的总电阻改变,所以电路中的电流改变,所以滑动变阻器两端电压改变,所以电压表V1与电压表V2的示数之和改变,故B错误;电流表A的示数变小,电压表V1的示数不变,所以C是错误;电压表V2与电流表A的示数之比是滑动变阻器接入电路中的电阻,所以是变大的,故D错误。
【点评】此题是一道综合题,设计内容广,有一定的难度。
15.一盏调光台灯,其原理如图所示,闭合S,将滑片从左向右移动,电流表的示数和灯L两端的电压变化分别是( )
A. 变大、变大 B. 变大、变小 C. 变小、变小 D. 变小、变大
【答案】 C
【解析】【解答】解:由电路图可知,灯泡L与滑动变阻器R串联,电流表测电路中的电流,
将滑片从左向右移动时,接入电路中的电阻变大,电路的总电阻变大,
由I可知,电路中的电流变小,即电流表的示数变小,AB不符合题意;
变阻器接入电路中的电阻变大,由串联电路的分压特点可知,滑动变阻器两端的电压变大,灯泡两端的电压变小,C符合题意、D不符合题意。
故答案为:C。
【分析】结合电路图,理清元件的连接方式,根据滑片的移动可知接入电路中电阻的变化,根据欧姆定律I=UR可知电路中电流的变化,根据串联电路的电压特点可知L两端的电压变化.
16.如图电路,电源电压保持不变.闭合开关S,将滑动变阻器的滑片P向左移动,电压表和电流表示数的变化是
A. 电压表示数变大,电流表示数变小 B. 电压表示数变小,电流表示数变小
C. 电压表示数变大,电流表示数变大 D. 电压表示数变小,电流表示数变大
【答案】 A
【解析】【分析】1、首先分析电路图:定值电阻R与滑动变阻器串联,电流表测量的是整个电路中的电流,电压表并联在滑动变阻器两端,测量的是滑动变阻器两端的电压
2、滑动变阻器的滑片P向左移动时,滑动变阻器接入电路的阻值变大,即总电阻变大,由欧姆定律I=UR可知,电路中的电流变小,即电流表的示数变小;
3、定值电阻的阻值不变,而电路中的电流变小,由公式U=IR可知,定值电阻两端的电压变小。由 可知电源电压不变,所以滑动变阻器两端电压变大,即电压表示数变大,所以选A.
【点评】动态电路分析试题是电学中的重点知识。综合性强,难度大。应重点掌握。
二、填空题
17.如图所示电路中,电源电压恒为6V,当闭合开关时,电压表的示数为4V,则灯L2两端电压为________V,灯L1、L2的阻值之比为________。
【答案】 2;2:1
【解析】【解答】解:由电路图可知,闭合开关后,两灯泡串联,电压表测L1两端的电压为U1 , 已知电源电压U=6V,则L2两端的电压:U2=U﹣U1=6V﹣4V=2V,
串联电路中电流处处相等,I=I1=I2 ,
由I= UR 可得,灯L1、L2的阻值之比:
R1R2 = U1I1U2I2 = U1U2 = 4V2V =2:1。
故答案为:2;2:1。
【分析】结合电路图,理清依据的连接方式,根据串联电路的电压特点求出L2两端的电压,根据欧姆定律求出灯L1、L2的阻值之比.
18.如图所示,电源电压恒为6V,定值电阻R1=20Ω.闭合开关S,电流表A2的示数为0.9A,则电流表A1的示数为________A,定值电阻R2的阻值为________Ω。
【答案】 0.3;10
【解析】【解答】解:由电路图可知,R1与R2并联,电流表A1测R1支路的电流,电流表A2测干路电流,
因并联电路中各支路两端的电压相等,
所以,通过R1即电流表A1的示数:
I1= UR1 = 6V20Ω =0.3A,
因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,
所以,通过定值电阻R2的电流:
I2=I﹣I1=0.9A﹣0.3A=0.6A,
则定值电阻R2的阻值:
R2= UI2 = 6V0.6A =10Ω。
故答案为:0.3;10。
【分析】结合电路图,理清元件的连接方式及电表的测量对象,根据并联电路的电压特点和欧姆定律I= UR 求出通过R1的电流,再根据并联电路的电流特点求出通过定值电阻R2的电流,再根据欧姆定律I= UR求出定值电阻R2的阻值.
19.如图是电阻A、B的I﹣U图象。由图可知:B电阻的阻值是 Ω;将电阻A、B串联后接入电路,当通过A的电流为0.3A时,A和B两端的总电压是 V;将电阻A、B并联后接入某电路,当通过B的电流为0.2A时,A两端的电压是 V。
【答案】 10;4.5;2.0
【解析】【解答】解:(1)由图象可知,A、B两元件是定值电阻,由I= UR 的变形式R= UI 可知,
B的电阻:RB= UBIB = 2.0V0.2A =10Ω;(2)因串联电路中各处的电流相等,
所以,通过A的电流为0.3A时,通过B的电流也为0.3A,
由图象可知,通过AB两端的电压分别为UA=1.5V,UB=3V,
因串联电路中总电压等于各分电压之和,
所以,A和B两端的电压总和:
UAB=UA+UB=1.5V+3V=4.5V;(2)因并联电路中各支路两端的电压相等,
所以,将A、B并联后接入电路中时,它们两端的电压相等,
由图象可知,当通过B的电流为0.2A时,两端的电压为2.0V,也是A两端的电压。
故答案为:10;4.5;2.0。
【分析】结合串联电路中的等流分压、并联电路中的等压分流,利用欧姆定律计算串联电路和并联电路中的电压和电流.
20.R1=10Ω,R2=20Ω,将它们串联在电路中,则通过电阻R1、R2的电流之比为I1:I2= , 电阻R1、R2两端电压之比为U1:U2= .
【答案】 1:1;1:2
【解析】【解答】解:串联电路中,电流处处相等,故I1:I2=1:1,
U1:U2=IR1:IR2=R1:R2=10Ω:20Ω=1:2.
故答案为:1:1;1:2.
【分析】串联电路中,电流处处相等(即电流之比为1:1),电压之比等于电阻之比.
21.某一导体,两端加4.5V电压时,通过它的电流为0.15A。它的电阻为________Ω;当其两端电压为0V时,它的电阻是________Ω。
【答案】 30;30
【解析】【解答】根据电压和电流计算电阻为R=UI=4.5V0.15A=30Ω , 电阻的导体的特性,当电压为0时,电阻不变为30Ω。
故答案为:30;30。
【分析】根据电压和电流的比值计算电阻,电阻和电压无关。
22.如图甲所示的电路,当闭合开关后两只电压表的指针偏转均如图乙所示,则R1两端的电压是 V,R1与R2的电阻之比为 。
【答案】 6;4:1
【解析】【解答】由电路图可知,R1、R2串联,电压表V2测电源两端的电压,电压表V1测R2两端的电压。因串联电路中总电压等于各分电压之和,且两只电压表指针的偏转角度相同,所以,电压表V2的量程为0~15V,分度值为0.5V,则电源电压U=7.5V,电压表V1的量程为0~3V,分度值为0.1V,则R2两端的电压U2=1.5V,根据串联电路的电压特点可得,R1两端的电压:U1=U﹣U2=7.5V﹣1.5V=6V;因串联电路中各处的电流相等,所以由U=IR可得,R1、R2的阻值之比等于其两端的电压之比,即: R1R2=U1U2=6V1.5V =4:1。
故答案为:6;4:1.
【分析】R1、R2串联,电压表V2测电源两端的电压,电压表V1测R2两端的电压,根据串联电路的电压特点结合两只电压表指针的偏转角度相同得出量程,根据分度值读出示数并求出R1两端的电压,根据串联电路的电流特点和欧姆定律求出R1、R2阻值之比.
23.在测量小灯泡电阻试验中, (能/不能)求平均值,因为 , 测量定值电阻试验中 (能/不能)求平均值,原因 。
【答案】 不能;小灯的电阻会随温度的变化而变化;能;求平均值,减小实验误差
【解析】【解答】在测量小灯泡电阻试验中,因为小灯的电阻会随温度的变化而变化,所以是不能求平均值的;
测量定值电阻试验中,定值电阻的阻值不变,所以能求平均值,从而减小实验误差。
故答案为:不能;小灯的电阻会随温度的变化而变化;能;求平均值,减小实验误差。
【分析】测量灯泡电阻时不用计算平均值,因为灯泡的电阻受温度影响,定值电阻要计算平均值,减小误差.
24.将电阻Rl与R2并联后接在电源两端时,通过它们的电流之比为3∶2,则它们的电阻之比为 。若把它们串联起来接在电源两端,那么通过它们的电流之比为 ,电压之比为 。
【答案】 2∶3;1∶1;2∶3
【解析】【解答】由R1、R2并联时的电流关系,可知电阻关系,当R1、R2串联时,再根据串联电路的特点求解.∵R1、R2并联,I1:I2=R2R1=3:2∴R1:R2=2:3
当R1、R2串联时,I1:I2=1:1,U1:U2=R1:R2=2:3。
【分析】灵活运用串联电路的特点(I=I1=I2、U=U1+U2、R=R1+R2)和并联电路特点(I=I1+I2、U=U1=U2)。
25.在串联电路中,若R1:R2=5:2,则通过两个电阻的电流之比是 , R1与R2两端的电压之比为 .
【答案】 1:1;5:2
【解析】【解答】解:∵两个电阻串联
∴I1=I2 , 即:I1:I2=1:1,
U1R1=U2R2
∴U1:U2=R1:R2=5:2
故答案为:1:1,5:2
【分析】根据串联电路的电流关系、电压关系求解灵活运用串联电路的特点(I=I1=I2、U=U1+U2、R=R1+R2)及分压关系 U1R1=U2R2
26.两个电阻A和B,它们的电流与其两端电压的关系如图所示。则由图可知:RA= Ω;若把它们并联在3V的电路中,干路电流是 A。若把它们串联在总电压为3V的电路中,则通过电阻B的电流是 A。
【答案】 5;0.8;0.15
【解析】【解答】(1)由图表知:A元件两端电压为UA=2V时,通过的电流为IA=0.4A,所以元件A的电阻为:RA═UI=2V0.4A=5Ω
(2)由图表知:当电源电压为3V时,通过A元件的电流为IA′=0.6A,通过B元件的电流为IB′=0.2A,所以干路总电流为:I=IA′+IB′=0.6A+0.2A=0.8A;
(3)由图表知:B元件两端电压为UB=3V时,通过的电流为IB=0.2A,所以元件B的电阻为:为:RB═UI=3V0.2A=15Ω
此时电路总电阻:R=RA+RB=5Ω+15Ω=20Ω,电流:IB=IA=I=UR=3V20Ω=0.15A
故答案为:5;0.8;0.15。
【分析】本题考查电阻和电流的计算,关键是欧姆定律的应用,难点是根据图象找出有用的数据,这也是本题的重点,在今后的学习中要学会利用图象分析问题。
27.有两个电阻R1=6Ω,R2=12Ω,若把它们串联接在电路中,总电阻是________Ω,R1和R2两端电压之比U1:U2=________,R1和R2的电流之比I1:I2=________;并联在电路中时,总电阻是________Ω,R1和R2两端电压之比U1:U2=________,经过R1和R2的电流之比I1:I2=________。
【答案】 18;1:2;1:1;4;1:1;2:1
【解析】【解答】根据串联电路电阻特点,在串联电路中总电阻R总=R1+R2=6Ω+12Ω=18Ω根据串联电路的分压特点U1:U2=R1:R2=1:2根据串联电路中电流特点I1=I2
I1:I2=1:1根据并联电路电阻特点,并联电路中的总电阻 R总=11R1+1R2=R1R2R1+R2=6Ω×12Ω6Ω+12Ω=4Ω 根据并联电路中电压特点U1=U2U1:U2=1:1根据并联电路的分流特点I1:I2=R2:R1=2:1
【分析】两个电阻串联,电流相同,分得的电压与电阻成正比;两个电阻并联,电压相同,分得的电流与电阻成反比。
28.如图所示,电源电压恒定,R1=20Ω。闭合开关S,断开开关S1 , 电流表示数是0.3A;若再闭合 S1 , 发现电流表示数变化了0.2A,则电源电压为 V,R2的阻值为 Ω。
【答案】 6;30
【解析】【解答】由图知道,当闭合S,断开S1 时,电路为R1 的简单电路,由欧姆定律知道,电源的电压是:U=U1 =I1 R1 =0.3A×20Ω=6V;当再闭合S1 时,两电阻并联,则U2 =U=6V,电流表示数的变化量即为R2支路的电流,由I=U/R知道,R2 =U2/I2=6V/0.2A=30Ω。
故答案为:6;30.
【分析】(1)闭合S,断开S1时,电路为R1的简单电路,根据欧姆定律求出电源的电压;
(2)若再闭合S1时,两电阻并联,电流表测干路电流,根据并联电路的电流特点可知电流表示数的变化即为R2支路的电流,根据并联电路的电压特点和欧姆定律求出R2的阻值.
三、实验探究题
29.在“探究通过导体的电流与电压和电阻的关系”实验中,有如下器材:电压表、电流表、滑动变阻器、开关、两节干电池组(3V)、定值电阻R(分别为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω)、导线若干。芳芳设计的实验电路如图所示.
(1)在探究“电流与电压的关系"实验中:
①将图乙中的实物电路连接完整________。(要求变阻器滑片向右移动时,电流表的示数变小)
②闭合开关前,应将滑动变阻器滑片移至________(填“A”或“B")端;电路中滑动变阻器起到保护电路元件安全和________的作用。
③电路连接好,芳芳闭合开关S,发现电压表的指针反向偏转如上图所示,这是由于________引起的;芳芳纠正错误后继续进行实验。
R=10Ω
电压U(V)
1
2
3
电流I(A)
0.1
0.2
0.3
④根据以上的实验数据得到的结论是:________。
⑤为了使上述实验结论更具有普遍性,你认为还应进行下列的哪一项操作?答:________。
A.换用电压不同的电源再做实验 B.换用阻值不同的电阻再做实验
(2)在探究“电流与电阻的关系”实验时:
①实验中应通过调节滑动变阻器保持被测导体的________不变。
②芳芳先将R=25Ω的电阻接入,闭合开关,调节滑动变阻器的滑片直到电压表示数为2.5V,记下电流表示数;把R换为20Ω的电阻时,应将滑动变阻器的滑片位置向________(填“A”或“B")端移动,使电压表示数保持2.5V不变。
③在此实验中电路中滑动变阻器起到保护电路元件安全和________的作用。
④实验可得结论:________。
【答案】 (1);B;改变电路中的电流与电压;电压表的正负接线柱接反;电阻一定时,导体中通过的电流与电压成正比;B
(2)电压;A;让定值电阻两端电压保持不变;电压一定时,导体中通过的电流与电阻成反比
【解析】【解答】(1)①探究电流的影响因素时,电压表和定值电阻并联,若滑片向右电流表示数减小,则滑动变阻器接A,如图;②闭合开关前,滑片调至B端,电阻最大时,可以保护电路;③当电压表指针反向偏转,则正负接线柱接反了;④根据实验数据可知,电阻一定时,导体中通过的电流和电压成正比;⑤为了使结论更具普遍性,可以换用不同的电阻再做实验,B符合题意;
(2)①探究电流和电阻关系时,需要调节滑片使导体的电压不变;②当将电阻由25Ω换为20Ω,滑片向A滑动,电压表示数才能不变;③滑动变阻器的作用是保护电路和保持电压表示数不变;④实验结论是,电压一定时,导体中的电流和电阻成反比。
【分析】(1)探究电流和电压的关系时,将滑动变阻器和定值电阻串联,电压表和定值电阻并联,通过调节滑片,改变电压,观察电流,并探究电流和电压的正比关系;
(2)探究电流和电阻关系时,需要通过调节滑动变阻器的滑片,保持电压一定,当电压一定时,通过导体的电流和电阻成反比。
30.小聪同学用伏安法测电阻,实验电路图如图甲所示。
(1)该实验的原理是________。
(2)闭合开关S前,滑动变阻器滑片P应置于________端(选填“a”或“b”)。
(3)假如小聪同学用完好的器材按如图甲所示实验电路图正确连接电路,实验时正确操作,刚一“试触”,就发现电流表的指针迅速摆动到最大刻度,其原因可能是:
①________;②________。
(4)小聪同学重新按图甲所示的实验电路图正确连接电路,进行实验,某次实验中电压表示数如图乙所示,电流表示数如图丙所示,被测电阻Rx=________Ω。
(5)若滑动变阻器的最大阻值为R,被测电阻的阻值为Rx , 实验过程中电流表突然烧坏,不能正常使用了,他想出一个方法,应用现有的器材,也能测出电阻Rx的阻值。
实验步骤如下:
①将滑动变阻器滑到a端,闭合开关S,读出电压表的读数,记为U;
②________;
③读出滑动变阻器的最大值R;
④则被测电阻Rx的阻值为:Rx=________(写出表达式)。
【答案】 (1)R= UI
(2)b
(3)电源电压过大;选用电流表的量程太小
(4)8
(5)将滑动变阻器滑到b端,闭合开关S,读出电压表的读数,记为U1;U1RU−U1
【解析】【解答】解:(1)测量电阻的原理是R=UI或欧姆定律;
(2)由图知,滑动变阻器的下面接了左边的接线柱,为保护电路,闭合开关前,应将滑片移至右边,即b端,使其阻值最大;
(3)操作正确,刚一“试触”,就发现电流表的指针迅速摆动到最大刻度,说明电路中的电流较大,根据影响电流的因素,可能是电源电压过大或电流表的量程选择偏小或滑动变阻器的最大阻值偏小;
(4)由图乙知,电压表的量程为0~3V,分度值为0.1V,示数为2.4V;
由图丙知,电流表的量程为0~0.6A,分度值为0.02A,示数为0.3A;
则R=UI=2.4V0.3A=8Ω;
(5)被测电阻与滑动变阻器串联,电压表与被测电阻并联,开关串联在电路中,如图。
步骤:
①将滑动变阻器滑到a端,闭合开关S,读出电压表的读数,记为U;
②将滑片移至b端,闭合开关S,读出此时电压表的示数为U1 , 则滑动变阻器两端的电压为U﹣U1;
则电路中的电流Ix=I=U−U1R;
则Rx=U1U−U1R=U1RU−U1。
故答案为:(1)R=UI;(2)b;(3)电源电压过大;选用电流表的量程太小;(4)8;(5)将滑动变阻器滑到b端,闭合开关S,读出电压表的读数,记为U1; U1RU−U1。
【分析】(1)实验中根据欧姆定律 R= UI 来测量电阻值.
(2)为保护电路,闭合开关前,滑动变阻器的滑片移至最大阻值处.
(3)刚一“试触”,就发现电流表的指针迅速摆动到最大刻度,说明电路中的电流太大,可能是电路中发生短路或滑动变阻器的电阻太小造成.
(4)根据电表的量程、分度值读出电流表和电压表的示数,由R=UI计算出电阻值.
(5)没有电流表,利用已知电阻和被测电阻串联找电流相等;被测电阻和已知最大阻值的滑动变阻器串联,电压表与被测电阻并联,滑动变阻器为最大值时,电压表测被测电阻电压,根据串联电路电压特点,求滑动变阻器电压,求滑动变阻器电流,即被测电阻电流,根据R=UI计算电阻.
31.在“测量电阻“的实验中,设计了如图1所示的电路图。
(1)请根据电路图,用笔画线代替导线将图中的器材连接成完整电路。
(2)按图1所示电路连接器材时,开关要处于________(选填“断开”或“闭合”)状态,滑动变阻器的滑片P应该滑到最________(选填“左端”或“右端”)。
(3)闭合开关,将滑片P缓慢向右移动,电压表的示数将________(选填“增大”或“减小”)。
(4)某次测量时,电压表的示数为1.5V,电流表的示数如图2所示,为________A,根据欧姆定律求出此时这个电阻R的阻值为________欧姆。
(5)以上这种测量电阻的方法叫________。
(6)为减小实验误差,我们应该多次进行正确测量,然后取电阻R的________值。
【答案】 (1)解:如下所示:
(2)断开;左端
(3)增大
(4)0.3;5
(5)伏安法
(6)平均
【解析】【解答】解:(1)由题干知,电压为1.5V,故电压表选用小量程与灯并联,由图2知,电流表选用小量程与灯串联,变阻器右下接线柱连入电路中,如下所示:
;(2)连接器材时,为保护电路,开关要处于断开状态,滑动变阻器的滑片P应该滑到阻值最大处;(3)闭合开关,将滑片P缓慢向右移动分析电路中的电阻变化,由欧姆定律分析回答;(4)根据电流表选用的量程确定分度值读数根据欧姆定律求出此时这个电阻R大小;(5)根据I=UR测量电阻的方法叫伏安法;(6)为减小实验误差,我们应该多次进行正确测量,取电阻R的平均值作为结果。
故答案为:(1)如上所示;(2)断开;左端;(3)增大;(4)0.3;5;(5)伏安法;(6)平均。
【分析】(1)结合电路图,利用电流流向法连接实物图即可,注意电表量程的选择.
(2)为保护电路,拆接电路时,开关要处于断开状态;闭合开关前,滑动变阻器的滑片P应该滑到阻值最大处.
(3)将滑片P缓慢向右移动时电阻变小,再由欧姆定律分析回答.
(4)根据电流表的量程、分度值读数,再根据欧姆定律I=UR求出此时这个电阻R大小;
(5)根据I=UR测量电阻的方法叫伏安法.
(6)为减小实验误差,我们应该多次进行正确测量,取电阻R的平均值作为结果.
32.如图甲是用“伏安法”测量位置电阻Rx的实物电路图。
(1)请用笔画线代替导线,将图甲中的实物电路连接完整。(要求:滑动变阻器滑片右滑.电路中的电流增大,导线不允许交叉)
(2)闭合开关前应将滑动变阻器的滑片移到________处;闭合开关,发现电压表几乎无示数,电流表指针明显偏转,则出现的故障可能是Rx________。
(3)排除故障后,闭合开关,当滑片移动到某位置时,电压表示数为2.4V,电流表示数如图乙所示,其读数为________A,则未知电阻Rx=________Ω。
(4)若实验中电压表损坏,利用其他的原有器材也能测出未知电阻Rx的阻值,实验电路如图丙所示(滑动变阻器最大阻值为R0 , 电源电压未知且不变),请将下列相关实验步骤补充完整:
① 闭合开关S,将滑动变阻器的滑片P移到a端,记录电流表示数I1;
② 闭合开关S,将滑动变阻器的滑片P移到________,记录电流表示数I2;
③ 写出待测电阻的表达式:Rx=________(用已知量和测量量符号表示)。
【答案】 (1)
(2)最大阻值;短路
(3)0.24;10
(4)b端;RX=I2R0I1−I2
【解析】【解答】(1)图甲中还未连入的元件有电流表和滑动变阻器,电流表和滑动变阻器都应串联在电路中,按照“一上一下”,并结合要求:滑动变阻器滑片右滑.电路中的电流增大,导线不允许交叉,所以将电流表的负接线柱与滑动变阻器右下接线柱相连,如图:;
(2)为了保护电路,闭合开关前应将滑动变阻器的滑片移到最大阻值处;闭合开关,电流表指针明显偏转,说明电路中有电流,没有断路,而电压表几乎无示数,说明与电压表并联部分电路的电阻几乎为零,从而可判断出现的故障可能是Rx短路;
(3)由图乙知,电流表所选量程是0∼0.6A,分度值是0.02A,所以电流表读数为0.24A;已知电压表示数Ux=2.4V,电流表示数Ix=0.24A,所以未知电阻Rx的阻值为:Rx=UxIx=2.4V0.24A=10Ω ;
(4)由图丙可知, 闭合开关S,将滑动变阻器的滑片P移到a端时,滑动变阻器接入最大值,且与Rx并联,此时电流表测干路电流,其示数I1即是电路中总电流;再将滑动变阻器的滑片P移到b端,让Rx被短路,此时电流表示数I2即是通过滑动变阻器的电流,因为滑动变阻器最大阻值为R0 , 所以滑动变阻器两端电压,即电源两端电压为I2R0;滑片P在a端时通过Rx的电流为I1-I2 , 则未知电阻Rx的阻值为Rx=I2R0I1−I2 。
故答案为:(1);(2)最大阻值;短路;(3)0.24;10;(4)b端;I2R0I1−I2。
【分析】(1)图甲中还未连入的元件有电流表和滑动变阻器,电流表和滑动变阻器都应串联在电路中,按照“一上一下”,并结合题中要求:滑动变阻器滑片右滑.电路中的电流增大,导线不允许交叉,将电流表和滑动变阻器连入电路;
(2)为了保护电路,闭合开关前应将滑动变阻器的滑片移到最大阻值处;闭合开关,电流表指针明显偏转,说明电路中有电流,没有断路,而电压表几乎无示数,说明与电压表并联部分电路的电阻几乎为零,从而可判断电路的故障;
(3)观察图乙,根据电流表所选量程和分度值,即可正确读出电流值;根据电压表示数和电流表示数,利用公式R=UI , 即可求出未知电阻Rx的阻值;
(4)由图丙可知, 闭合开关S,将滑动变阻器的滑片P移到a端时,滑动变阻器接入最大值,且与Rx并联,此时电流表测干路电流,其示数I1即是电路中总电流;再将滑动变阻器的滑片P移到b端,让Rx被短路,此时电流表示数I2即是通过滑动变阻器的电流,再结合滑动变阻器最大阻值为R0 , 求出滑动变阻器两端电压,即电源两端电压,求出滑片P在a端时通过Rx的电流,再利用欧姆定律可求出未知电阻Rx的阻值。
33.用伏安法测电阻,实验电路图如图,电源电压保持不变。
(1)该实验的原理是________;
(2)闭合开关S前,滑动变阻器滑片P应置于________端(选填“A”或“B”);
(3)小明用完好的器材按如图所示实验电路图连接电路,刚一“试触”,就发现电流表的指针迅速摆动到最大刻度,原因可能是:①________,②________;
(4)小华按图所示的实验电路图正确连接电路,进行实验,某次实验中电压表示数、电流表示数如图所示,则此时通过Rx的电流为________A,被测电阻Rx=________Ω。
【答案】 (1)R= UI
(2)B
(3)滑动变阻器的滑片没放在阻值最大端;电流表的量程选小了
(4)0.3;8
【解析】【解答】(1)伏安法测电阻的原理:R=U/I;(2)闭合开关前,为了保护电路,应将滑动变阻器的滑片移到阻值最大处,由图知道应将滑片放在B端;(3)“试触”时,指针摆到电流表的最大刻度,可能是滑动变阻器的滑片没放在阻值最大端,还可能是电流表量程选小了;(4)根据图2知道,电压表的量程是0~3V,分度值是0.1V,所以示数是2.4V;电流表的量程是0~0.6A,分度值是0.02A,示数是0.3A;由I=U/R知道被测电阻的阻值是:Rx=U/I=2.4V/0.3A=8Ω。
【分析】利用伏安法测量电阻时,电压表测量电压,电流表测量电流,利用电压和电流的比值计算电阻的大小.
34.如图所示,小卉同学在做“用电流表、电压表测电阻”实验时,她选用两节新干电池做电源,待测电阻阻值大约为10Ω。
(1).请你用笔画线代替导线,将图甲电路补充完整(导线不能交叉)。
(2).实验开始时,滑动变阻器的滑片应移至 (选填“A”或“B”)端。
(3).小卉同学闭合开关时,发现电流表有示数而电压表无示数,且移动变阻器滑片P时,电流表示数会发生变化,则故障可能是____________。
A.电流表断路
B.变阻器接线柱接错
C.待测电阻短路
D.待测电阻断路
(4).排除故障后,移动变阻器滑片P,当电压表示数为2.4V时,电流表示数如图乙所示,则待测电阻的阻值为 Ω。
【答案】 (1)
(2)A
(3)C
(4)12
【解析】【解答】
(1)电路的最大电流I= U/R=1.5V×2/10Ω=0.3A,电流表选择0.6A量程;滑动变阻器、电流表串连接入电路,电路图如图所示;
故答案为:电路图如图所示.
(2)由电路图知,滑片在A端时,滑动变阻器接入电路的阻值最大,因此闭合开关前,滑动变阻器滑片应移到A端;
故答案为:A.
(3)合开关时,发现电流表有示数而电压表无示数,且移动变阻器滑片P时,
电流表示数会发生变化,则故障可能是:待测电阻短路,故C正确;
故答案为:C.
(4)由电路图知,电流表的量程是0.6A,由电流表图示知,电流表的最小分度值是0.02A,
电流表示数是0.2A;待测电阻的阻值R=" U/" I=2.4V/0.2A=12Ω;
故答案为:12.
35.测量小灯泡灯丝的电阻(小灯泡的实际电压未超过3V)
(1).请用铅笔画线代替导线,连接图甲中的实验电路.要求:滑片P向左移动时,接入电路中的电阻值变小.
(2).电路连好后,闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片P置于 端(填“A”或“B”).
(3).图乙中,电压表的示数是 V,根据电流表的示数,计算这种情况下灯丝的电阻是 Ω.
【答案】 (1)解:(1)电压表与灯泡并联,电流从正接线柱流入负接线柱流出;然后把滑动变阻器的A接线柱与灯泡串联,如下图所示:
(2)B
(3)2.5V;5Ω
【解析】【解答】解:(2).在闭合开关之前,保护电路的滑动变阻器应处于最大阻值的B端(3)电压表的量程为0~3V,分度值为0.1V,所以灯泡两端的电压U=2.5V;
电流表的量程为0~0.6A,分度值为0.02A,所以通过灯泡的电流I=0.5A;
灯泡的电阻R= UI = 2.5V0.5A =5Ω.
故答案为:(1)如上图所示;(2)B;(3)2.5V;5Ω.
【分析】(1)电压表与灯泡并联测电压,注意正负接线柱的连接;滑动变阻器按一上一下的原则串联在电路中,滑片P向左移动时,接入电路中的电阻值变小说明应把左下方接线柱接入电路.(2)在闭合开关之前,为防止电路电流过大烧坏电路原件,保护电路的滑动变阻器应处于最大阻值处.(3)根据电表的量程和分度值读出电表的示数,根据欧姆定律求出灯泡的电阻.
36.小明同学在“伏安法测电阻”的实验中:
(1)在连接电路时,开关S应处于________的状态,滑动变阻器的滑片P应放在电阻最________的位置。
(2)小明同学连接了如图甲的电路,闭合开关,电流表________示数,电压表________示数。(两空均选填“有”或“无”)
(3)他仔细检查电路,发现有一根导线连接错误,请你在答图甲中错误的导线上画“×”,并用笔画线代替导线画出正确的一根连接导线。
(4)正确连接电路后,闭合开关,调节滑动变阻器滑片P,当电压表的示数为2V时,观察到电流表示数如图乙所示,他记下数据并算出电阻R的阻值为________Ω。
(5)同组小斌同学继续向________(选填“A“或“B”)端移动滑片P,适当增大电阻R两端的电压,并进行了多次测量计算电阻的平均值从而减小实验误差。
【答案】 (1)断开;大
(2)无;有
(3)解:如图所示:
(4)10
(5)A
【解析】【解答】解:(1)为防止发生短路现象烧坏电源,连接电路时,开关应处于断开状态,闭合开关前,应使滑动变阻器的阻值处于最大状态,由图可知变阻器的滑片滑在B点时连入电路中的电阻丝阻值最大。(2)实验时闭合开关,电压表串联在电路中,相当于电路断路,电压表测电源电压,电压表有示数,电流表无示数;(3)由图可知,电流表与电表串联了,导致电流表没有示数,应将定值电阻右端接线柱与滑动变阻器左端接线柱之间的导线去掉,将此导线改接在电压表中间接线柱上,如图。
;(4)在探究“电流与电阻的关系”实验中,移动滑动变阻器滑片P,使定值电阻R两端电压为2V,电流表示数如图乙所示,图中电流表选用小量程,分度值为0.02A,示数为0.2A,由欧姆定律I= UR 可得,R= UI = 2V0.2A =10Ω。(5)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,适当增大电阻R两端的电压,应减小滑动变阻器连入电路中的电阻,所以滑片应向A端移动,并进行了多次测量计算电阻的平均值从而减小实验误差。
故答案为:(1)断开;大;(2)无;有;(3)见上图;(4)10;(5)A。
【分析】(1)为保护电路,连接电路时,开关应处于断开状态,闭合开关前,应使滑动变阻器的阻值处于最大状态.
(2)根据电路结构分析解答即可.
(3)实物连接图中找错误之处,从电流表、电压表的量程、连接方式、正负接线柱的接入方法、滑动变阻器的使用方法上考虑.
(4)根据电流表量程、分度值读数,根据欧姆定律求电阻大小.
(5)根据分压原理确定电压表示数的变化,由串联电路电压的规律结合分压原理确定滑片移动的方向.
37.如图所示,用“伏安法则小灯泡的电阻”的实验中
(1).在图中,已完成了一部分的电路连接,请你继续完成实验电路的连接.
(2).在闭合开关之前,图中滑动变阻器的滑片应放在 端.(填“左”或“右”)
(3).若某次测量时电压表示数为2.2V,电流表的示数如图所示,则电流表的示数为 A,由此得出灯泡的电阻R= Ω.
(4).小方同学在做实验时,电路连接无误.闭合开关后灯不亮,发现电流表的指针明显偏转,而电压表的示数为零.该故障的原因可能是 .
(5).小方移动滑动变阻器的滑片,测出三组电压和电流的值,计算出电阻,发现三次测量的电阻不相同,你认为原因是 .
【答案】 (1)见图
(2)右
(3)0.22;10
(4)灯泡短路
(5)灯泡电阻受温度影响
【解析】【解答】(1)伏安法则小灯泡的电阻的实验中,电流表、滑动变阻器、灯泡应串联,滑动变阻器一上一下接入电路,电压表测灯泡两端电压,因为电源由两节干电池组成,即电源电压为3V,所以电压表应使用0﹣3V量程.如图所示:
(2)为了保护电路,在闭合开关之前,滑动变阻器的滑片应放在最大值右端;(3)由图电流表使用0﹣0.6A量程,分度值0.02A,所以电压表示数为2.2V,电流表示数为0.22A, 由I=UR 可得此时灯泡电阻:R=UI=2.2V0.22A=10Ω;(4)电路连接无误,接确良好.闭合开关后,发现电流表的指针明显偏转,说明电路不是断路而是短路;电压表的示数为零,说明与电压表并联的部分短路,灯不亮说明灯泡短路了;(5)因为灯泡电阻受温度影响,灯泡两端电压不同时,实际功率不同,温度不同,所以三次测量的灯泡电阻不相同.
故答案为:(1)见上图;(2)右;(3)0.22;10;(4)灯泡短路;(5)灯泡电阻受温度影响.
【分析】(1)本实验中电流表、滑动变阻器、灯泡应串联,电压表测灯泡两端电压,由此连接实物;(2)在闭合开关之前,图中滑动变阻器的滑片应放在最大值处;(3)根据电流表的量程和分度值读出电流表示数,由I=UR 计算此时灯泡电阻;(4)电路故障有两种:断路或短路.电路连接无误,闭合开关后,电流表的指针明显偏转,灯泡不亮,电压表的示数为零,说明灯泡处短路.(5)灯泡电阻受温度影响,由此分析解答.
38.如图所示是一种自动测定油箱内油面高度的装置,R1是定值电阻,它的金属滑片是杠杆的一端.
(1)图中R1定值电阻在能起到________作用;
(2)图中R是电学中的什么元件________;
(3)油量表是用________表改装的;
(4)当油箱中的浮标向下运动时,R的电阻值将________,对电流的阻碍作用将________,此时电路中的电流将________.(选填“增大”或“减小”).
【答案】 (1)保护
(2)滑动变阻器
(3)电流表
(4)增大;增大;减小
【解析】【解答】(1)根据电路图,若滑片在最下时,R1在电路中能起到保护电路的作用,不至电源短路;
(2)电路图中R接入电路中的长度改变,电阻会改变,所以相当于滑动变阻器;
(3)根据图像,油量表串联在电路中,是电流表改装而成的;
(4)当浮标向下时,滑片向上,R的电阻增大,对电流的阻碍作用增大,此时电路中的电流减小。
故答案为:(1)保护;(2)滑动变阻器;(3)电流表;(4)增大;增大;减小。
【分析】(1)为了避免电路短路,电路中串联电阻保护电路;
(2)滑动变阻器可以通过改变接入电路中电阻的长度改变电阻的大小;
(3)串联在电路中的仪表是电流表;
(4)当电路中的电阻增大时,电路中的电流减小。
四、计算题
39.如图甲是某电子秤的原理示意图,R1为定值电阻,托盘下方的电阻R2为压敏电阻,其电阻大小与托盘内所放物体质量m大小的关系图如图乙所示.已知电源电压为6V保持不变.
(1)当托盘为空时,R2电阻________;
(2)若托盘为空时,电流表示数为I1=0.01A,求定值电阻R1的阻值;
(3)若放入某物体后,电流表示数为I2=0.02A,求该物体的质量大小.
【答案】 (1)500Ω
(2)若托盘为空时,电流表示数为I1=0.01A,
由I= UR 可得,电路的总电阻:
R= UI = 6V0.01A =600Ω;
根据串联电路的特点可得,R1的阻值:R1=R﹣R2=600Ω﹣500Ω=100Ω;
答:若托盘为空时,电流表示数为I1=0.01A,定值电阻R1的阻值为100Ω;
(3)若放入某物体后,电流表示数为I2=0.02A,
则此时电路的总电阻:R'= UI' = 6V0.02A =300Ω,
则R2的电阻:R2'=R'﹣R1=300Ω﹣100Ω=200Ω;
由图象可知,此时物体质量为600g.
答:若放入某物体后,电流表示数为I2=0.02A,该物体的质量为600g.
【解析】【解答】解:(1)当托盘为空时,物体质量为0,根据图象可知R2的电阻为500Ω;
【分析】(1)根据图象分析电阻的大小;(2)根据电流表示数求出电路的总电阻,根据串联电路的电阻关系求出R1的阻值;(3)根据电流求出总电阻,从而求出R2电阻,根据图象分析质量大小.
40.如图所示,把10Ω的电阻R1和15Ω的电阻R2并联起来.闭合开关S后,电流表的示数为0.2A.求:
(1)电源电压;
(2)通过电阻R1的电流.
【答案】 (1)解:由图示可知,两电阻并联,电流表测通过电阻R2的电流,所以电源电压为U=I2R2=0.2A×15Ω=3V
(2)解:由于并联电路中各支路电压相等,所以通过电阻R1的电流为I1=U/R1=3V/10Ω=0.3A
【解析】【分析】根据电流和电阻,利用欧姆定律计算电压,利用电压和电阻计算电流的大小.
41.如图所示,电源电压为 6V , R1=10Ω ,闭合开关 S ,电流表示数为 0.4A .求:
(1)电压表 V1 的示数是多少?
(2)R2 的阻值.
【答案】 (1)解:如图两电阻串联,两电压表分别测量两个电阻的电压,电流表测量电流,根据欧姆定律和串联电路的电流、电压特点可解。
电压表V1的示数为: U1=IR1=0.4A×10Ω=4V
(2)解:串联电路的总电压等于各分电压之和,所以:
U2=U−U1=6V−4V=2V
R2的阻值为: R2=U2I2=2V0.4A=5Ω
【解析】【分析】根据电路中电流和电阻计算电压,利用串联电路中的总电压等于各用电器电压之和,结合串联电路中的电流处处相等,计算电阻.
42.如图所示,已知电源电压为U,三个电源的阻值分别为R1、R2和R3 , 求:
①当S1、S2均断开,电流表和电压表的示数;
②当S1、S2均闭合时,电压表和电流表的示数.
【答案】 ①当S1、S2均断开时,R2与R3串联,电压表测R2两端的电压,电流表测电路中的电流,
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,
所以,电路中电流表的示数:
I= UR2+R3 ,
电压表的示数:
U2=IR2= UR2+R3 ×R2= UR2R2+R3 ;
②当S1、S2均闭合时,R1与R2并联,电压表测电源的电压,电流表测干路电流,
则电压表的示数为U,
因并联电路中总电阻的倒数等于各分电阻倒数之和,
所以,电路中的总电阻:
R= R1R2R1+R2 ,
电流表的示数:
I′= UR = UR1R2R1+R2 = (R1+R2)UR1R2 .
答:①当S1、S2均断开,电流表的示数为 UR2+R3 ,电压表的示数为 UR2R2+R3 ;②当S1、S2均闭合时,电压表的示数为U,电流表的示数为 (R1+R2)UR1R2 .
【解析】【分析】①当S1、S2均断开时,R2与R3串联,电压表测R2两端的电压,电流表测电路中的电流,根据电阻的串联和欧姆定律求出电路中的电流,再根据欧姆定律求出电压表的示数;②当S1、S2均闭合时,R1与R2并联,电压表测电源的电压,电流表测干路电流,根据电阻的并联求出总电阻,利用欧姆定律求出干路电流.
43.目前,小汽车已进入寻常百姓家.如图1所示为某汽车公司自动测定油箱内油面高度的电路原理图.其中电源电压恒为12V,R0为定值电阻.A为油量表(实际是一只量程为0﹣0.6A的电流表),Rx为压敏电阻(其电阻值随电阻表面受到的液体压强增大而减小).关于压敏电阻Rx的阻值与所受汽油压强的关系如下表所示(汽油的密度为0.71×103kg/m3 , g取10N/kg):
Rx所受汽油的压强值/Pa
0
426
852
1278
Rx对应的电阻值/Ω
90
50
30
10
(1)该汽车油箱是长方体形容器,底面积为0.3m2 , 油箱内汽油高度达到18cm时,油箱即装满,则油箱装满时汽油的质量是多少?
(2)油箱装满时,油量表的示数如图2所示,求定值电阻R0的值.
(3)当油箱内汽油用完时,油量表的指针指向某一位置,求此位置所对应的电流值.
(4)为了测试该汽车的油耗,将汽车油箱装满后,沿高速公路行驶300km的路程,油量表的指针向左逐渐偏转到“E”,如图3所示,问该汽车每行驶100km消耗汽油多少L(1L=1dm3)?
【答案】 (1)已知:S0=0.3m2 h=18cm=0.18m ρ=0.71×103kg/m3 g=10N/kg U=12V I最大=0.6A IE=0.3A s=300km
∵ρ= mV
∴油箱装满时汽油的质量是m=ρV=ρ•S0h=0.71×103kg/m3×0.3m2×0.18m=38.34kg
答:油箱装满时汽油的质量是38.34kg
(2)油箱对压敏电阻的压强为p=ρgh=0.71×103kg/m3×10N/kg×0.18m=1278Pa
查表得,压敏电阻的阻值为Rx=10Ω
∵I= UR
∴电路电阻为R= UI最大 = 12V0.6A =20Ω
∴定值电阻的阻值为R0=R﹣Rx=20Ω﹣10Ω=10Ω
答:定值电阻R0的值为10Ω
(3)当油箱内汽油用完时,压敏电阻受到的压强为0,查表得,压敏电阻的阻值为Rx=90Ω
∴电路总电阻为R总=Rx+R0=90Ω+10Ω=100Ω
∵I= UR
∴电流表指针的位置为I= UR总 = 12V100Ω =0.12A
答:当油箱内汽油用完时,此位置所对应的电流值为0.12A.
(4)油量表的指针向左逐渐偏转到“E”,电路电阻为RE= UIE = 12V0.3A =40Ω
∴压敏电阻的阻值为Rx=RE﹣R0=40Ω﹣10Ω=30Ω
查表得,压敏电阻受到的压强为p′=852Pa
∴汽油的深度为h′= P′ρg = 852Pa0.71×103kg/m3×10N/kg =0.12m
汽油减少的体积为△V=S•(h﹣h′)=0.3m2×(0.18m﹣0.12m)=0.018m3=18L
∴100km耗油体积为V0= 13 •△V= 13 ×18L=6L.
答:该汽车每行驶100km消耗汽油6L
【解析】【分析】①已知油箱底面积和汽油高度,可以得到汽油的体积;已知汽油密度和体积,利用公式m=ρV得到汽油的质量;②已知汽油密度和深度,利用公式p=ρgh得到油箱对Rx的压强;由压敏电阻Rx的阻值与所受汽油压强的关系表可以得到此时Rx的阻值;由指针位置知,此时电路电流最大,已知电源电压和电路电流,可以得到电路电阻;已知电路电阻和Rx的阻值,两者之差就是定值电阻R0的阻值;③当油箱内汽油用完时,压敏电阻受到的压强为0,根据关系表可以得到此时压敏电阻的阻值;已知压敏电阻和定值电阻的阻值,可以得到电路总电阻;已知电源电压和电路总电阻,利用欧姆定律得到电路电流,也就是指针所指位置;④已知电源电压和电路电流,可以得到电路总电阻,已知电路总电阻和定值电阻阻值,可以得到压敏电阻的阻值,根据压敏电阻Rx的阻值与所受汽油压强的关系表可以得到此时的压强;已知汽油产生的压强和汽油的密度,可以得到汽油的深度;已知汽油原来的深度和现在的深度,可以得到减少的深度;已知油箱的底面积和减少的深度,可以得到减少的体积;已知行驶的路程和汽油减少的体积,得到100km消耗汽油的体积.
44.如图所示的电路中,电源电压保持不变,电阻R2=20Ω,闭合开关S后,电流表A1的示数为0.5A,电流表A2的示数为0.3A,求:
(1)电源电压
(2)电阻R1中的电流
(3)电阻R1的阻值
【答案】 (1)解:由电路图可知,R1、R2并联,电流表A2测量R2支路的电路,A1测量干路电流。电源电压 U=U2=I2R2=0.3A×20Ω=6V
答:电源电压为 6V
(2)解:根据并联电路电流规律得,通过R1的电流 I1=I−I2=0.5A-0.3A=0.2A
答:电阻R1中的电流为 0.2A ;
(3)解:电阻R1的阻值 R1=U1I1=6V0.2A=30Ω
答:电阻R1的阻值 30Ω 。
【解析】【分析】(1)两个电阻为并联关系,电压相等等于电源电压,结合定值电流的电流和电阻求解电压,即为电源电源;
(2)并联分流,明确电流表的测量对象求解其中一条支路电流即可;
(3)结合用电器的电流和电压,利用欧姆定律用电器两端的电阻即可。
45.“全民拒酒驾,安全你我他”,天门市公安局在宣传交通规则的同时,也加大了对酒驾的查处,如图甲是呼气式酒精测试仪的电路原理图,R1为气敏电阻,它的阻值随酒精气体浓度的变化曲线如图乙,R2为定值电阻,电源电压为9V且保持不变,当酒精气体的浓度为0时,电压表的示数为3V,求:
(1)此时电路中的电流是多少?
(2)R2的阻值是多少?
(3)某驾驶员对着测试仪吹气10s,若电压表示数达到4.5V,就表明驾驶员饮酒驾驶,此时酒精气体的浓度达到多少?
【答案】 (1)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,
当酒精气体的浓度为0时,电压表的示数为3V,
由图像可知,此时R1=60Ω,
串联电路中总电压等于各分电压之和,R1两端的电压U1=U-U2=9V-3V=6V,
因串联电路中各处的电流相等,
所以,电路中的电流: I=I2=I1=U1R1=6V60Ω=0.1A
(2)解:R2的阻值: R2=U2I2=3V0.1A=30Ω
(3)解:电压表示数达到4.5V时,此时R1两端的电压: U1'=U−U2'=9V−4.5V=4.5V ,
此时电路中的电流: I′=U1'R1'=U2'R2
解得:R1′=30Ω,
由图象可知,此时酒精气体的浓度为0.2mg/m3
【解析】【分析】理清电路的连接方式及电表的测量对象,从图象中获取有用的信息.
(1)根据串联电路的电压特点求出R1两端的电压,根据串联电路的电流特点和欧姆定律求出电路中的电流;
(2)根据欧姆定律求出R2的阻值;
(3)根据串联电路的电压特点求出R1两端的电压,根据串联电路的电流特点和欧姆定律得出等式求出R1的阻值,然后由图象得出此时酒精气体的浓度.
46.如图所示,电源电压为6V,R1=R2=30Ω,求:
(1)当开关S断开时,R2两端的电压;
(2)当开关S闭合时,电流表的示数。
【答案】 (1)解:当开关S断开时, R1和R2 串联,串联的等效电阻为R= R1+ R2= 30Ω+30Ω=60Ω, , 串联电路的电流为I =U/ R=6V/60Ω= 0.1A,R2两端的电压U2=IR2=0.1A×30Ω=3V;
答:当开关S断开时,R2两端的电压为3V;
(2)解:当开关S闭合时, R2 被短路。电流表的示数I /=U/ R1=6V/30Ω= 0.2A。
答:当开关S闭合时,电流表的示数为0.2A
【解析】【解答】(1)当开关S断开时, R1和R2 串联,
串联的等效电阻为R= R1+ R2= 30Ω+30Ω=60Ω, ,
串联电路的电流为I =U/ R=6V/60Ω= 0.1A,
R2两端的电压U2=IR2=0.1A×30Ω=3V;
答:当开关S断开时,R2两端的电压为3V;
(2)当开关S闭合时, R2 被短路。电流表的示数I /=U/ R1=6V/30Ω= 0.2A。
答:当开关S闭合时,电流表的示数为0.2A
47.如图,R1=6Ω,U2=3V,总电压为7V,求:R2为多大?
【答案】 解:已知总电压为7V,U2=3V,故U1=U﹣U2=7V﹣3V=4V;
则 I1=U1R1 = 46 = 23 A,根据串联电路的电流相等,故I2= 23 A,
所以根据公式 R2=U2I2 = 3V23A =4.5Ω;
答:R2为4.5Ω.
【解析】【分析】解决此题要用到串联电路的电流相等,串联的各电阻电压之和等于总电压.
五、综合题
48.图甲是用伏安法测未知电阻R的实验图.
(1).请用笔画线代替导线,将图甲中实物电路连接完整.
(2).闭合开关,将滑片P向左滑动时,此时电压表示数为2.4V,电流表示数如图乙所示,其读数为I= 1 A,则未知电阻R= 2 Ω.
(3).实验中只有一个电压表和一个已知电阻R0 , 小明设计了如图丙所示的电路,同样可以测量未知电阻Rx,请在空格内将实验步骤补充完整.
①闭合S、断开S1 , 用电压表测出待测电阻Rx两端的电压为U1;
② 1 ,用电压表测出电源的电压U;
③请写出用测量值U、U1及R0来表示Rx的表达式:Rx= 2
【答案】 (1)
(2)0.3;8
(3)闭合开关S、S1;
【解析】【解答】解:(1)变阻器应串联在电路中,可将导线一端接在变阻器上端,另一端接在电阻R右端,如图所示.
(2)读图可知,电流表的量程为0~0.6A,其分度值为0.02A,则电流表的示数为0.3A.
由公式I=UR得,
R=UI=2.4V0.3A=8Ω;
(3)实验步骤:
①闭合开关S、断开S1 , 用电压表测出待测电阻Rx两端的电压为U1;
②闭合开关S、S1 , 用电压表测出电源的电压U;
③因串联电路中总电压等于各分电压之和,
所以,R0两端的电压:
U0=U﹣Ux=U﹣U1 ,
因串联电路中各处的电流相等,
所以,I=U0R0=UXRX , 即U−U1R0=U1RX ,
解得:Rx=U1R0U−U1 .
故答案为:
(1)如上图所示;
(2)0.3;8;
(3)②闭合开关S、S1;③U1R0U−U1 .
【分析】(1)变阻器应串联在电路中,且要一上一下接线柱进行连接;
(2)明确电流表的量程和分度值,读出示数,再利用欧姆定律的变形公式计算电阻的大小;
(3)由电路图可知,当开关S、S1均闭合时电路为Rx的简单电路,电压表测电源的电压;当开关S闭合、S1断开时,R0、Rx串联,电压表测Rx两端的电压;根据串联电路的分压特点和定值电阻的阻值求出Rx的阻值,据此设计实验步骤得出结果.
九年级上册物理欧姆定律培优卷附解析
一、单选题
1.如图所示,电源电压保持不变,闭合开关S,当滑片P向右移动时,下列说法错误的是( )
A. 电压表表示数变大 B. 电流表示数变小 C. 灯L的亮度不变 D. 电路的总功率变小
【答案】 A
【解析】【解答】由电路图知,灯泡L与滑动变阻器P并联,当滑片P向右移动时电压表的示数不变,滑动变阻器的阻值变大,由I= UR 知通过滑动变阻器的电流变小、通过灯泡的电流不变,由P=UI知灯泡的亮度不变,并联电路干路中的电流等于各条支路中的电流之和知电流表的示数变大。
【分析】并联电路电压的特点:支路两端的电压相等;并联电路电流的特点:干路中的电流等于各条支路中的电流之和;根据I= UR 判断各条支路中的电流变化;灯泡的亮度由实际功率决定的。
故答案为:A。
2.如右图所示,电源电压保持不变,当闭合开关后,滑动变阻器 的滑片向左移动的过程中,下列说法正确的是( )
A. 电流表示数变大,灯泡变亮 B. 电流表示数变大,电压表示数变大,灯泡变暗
C. 电压表示数变大,灯泡变亮 D. 电流表示数变小,电压表示数就小,灯泡变暗
【答案】 A
【解析】【解答】灯泡与滑动变阻器串联,电流表串联在电路中,电压表并联在滑动变阻器两端;
滑动变阻器的滑片向左移动时,滑动变阻器接入电路的阻值减小,即总电阻减小,由欧姆定律I=UR可知,电路中的电流变大,即电流表的示数变大;
而灯泡的阻值不变,电路中的电流变大,由U=IR可知,灯泡两端的电压变大;
因为串联电路的总电压等于各部分电压之和,所以滑动变阻器两端的电压变小,即电压表示数也变小;
因为电路中的电流变大和灯泡两端的电压变大,所以灯泡的实际电功率变大,则灯泡变亮.
故选A.
【分析】分析电路图:灯泡与滑动变阻器串联,电流表串联在电路中,电压表并联在滑动变阻器两端;
当滑片向左移时,分析滑动变阻器接入电路中的阻值的变化,结合欧姆定律I= U R 确定电流表示数的变化情况;
灯泡的电阻不变,可利用公式U=IR判断出灯泡两端电压电压的变化情况,再结合串联电路电压的特点,判断出和电压表示数的变化情况;
并根据P=UI分析出灯泡的电功率变化情况,而灯泡的实际电功率决定了灯泡的明暗程度,据此判断.本题关键有二:一是根据欧姆定律和滑动变阻器的变阻原理分析电压和电流的变化,二是知道灯泡的明暗程度决定于灯泡的实际电功率
3.如图所示,电路中的两只电压表的规格完全相同,均有两个量程(0~3V,0~15V).闭合开关,两只电压表的指针偏转角度相同,则电阻R1与R2的比值为()
A. 1∶5 B. 5∶1 C. 1∶4 D. 4∶1
【答案】 D
【解析】
【解答】电压表V1测的电压为电源电压U,电阻R1电压为U1=U-U2 , U2为电阻R2两端的电压,电阻R1与R2的比值R1R2=U−U2IU2I=U−U2U2 ,
电压表V1的量程是0~15V,电压表V2的量程是0~3V,指针指的位置相同时,两个读数大小是5倍的关系,所以U=5U2 ,
所以R1R2=5U2−U2U2=41 .
故选D.
【分析】开关闭合后,两电阻串联,电压表V1测量的是电源电压,电压表V2测量的是电阻R2两端的电压,两电压表的指针偏转角度相同,说明电压表V1的量程是0~15V,电压表V2的量程是0~3V,根据欧姆定律可求电阻R1与R2的比值.本题考查串联电路中电压的规律和电压表的读数,关键是欧姆定律的灵活运用,难点是知道当电压表偏转角度相同但量程不同时,两个读数之间的关系.
4.我国刑法规定,从201年5月1日起,驾驶员醉酒后驾车要负刑事责任.为了打击酒驾行为,交警常用酒精浓度监测仪对驾驶人员进行酒精测试,如图甲所示是一款酒精浓度监测仪的简化电路图,其电源电压保持不变,R0为定值电阻,R为酒精气体浓度传感器(气敏电阻),R的阻值与酒精浓度的关系如图乙所示.当接通电源时,下列说法正确的是( )
A. 当酒精浓度减小时,R的阻值减少
B. 当酒精浓度增大时,电压表的示数与电流表的示数的比值变大
C. 当酒精浓度增大时,电压表的示数变大
D. 当酒精浓度增大时,电流表的示数变小
【答案】 C
【解析】【解答】解:根据图象可知酒精气体的浓度越小传感器的电阻越大,故A错误;
由电路图可知,定值电阻与传感器的电阻串联,电压表测量定值电阻两端的电压,所以电压表的示数与电流表的示数的比值为定值电阻的阻值,它是不变的,故B错误;
由题知,酒精气体传感器的电阻随酒精气体浓度的增大而减小,
测试到的酒精气体浓度越大,酒精气体传感器的电阻越小,
根据欧姆定律可知,电路电流越大,定值电阻两端的电压越大,即电压表示数越大;故C正确;
当酒精气体浓度增大时,酒精气体传感器的电阻减小,
根据欧姆定律可知,电阻减小,电路电流增大,电流表示数增大,故D错误.
故选C.
【分析】由电路图可知,定值电阻与传感器的电阻串联,电压表测量定值电阻两端的电压;根据图象可知酒精气体的浓度越小传感器的电阻越大,由欧姆定律可知电路中的电流的变化、定值电阻两端电压的变化,再由串联电路的电压特点可知传感器两端的电压变化.
5.如图所示电路中,电源电压U=4.5V,且保持不变,定值电阻R1=5Ω,变阻器R2最大阻值为20Ω,电流表量程为0—0.6A,电压表量程为0—3V,为保护电表,变阻器接入电路的阻值范围是()
A. 0Ω—10Ω B. 0Ω—20Ω C. 2.5Ω—10Ω D. 5Ω—20Ω
【答案】 C
【解析】【解答】如图所示,电路是定值电阻和滑动变阻器串联,电压表测量滑动变阻器两端的电压,当电路中电流最大时,电阻最小;
为了保护电流表,电路中最大电流是0.6A,所以电路中的总电阻是:
R=UI=4.5V0.6A=7.5Ω ,
根据串联电路电阻特点:滑动变阻器的最小值是: R小=R−R1=7.5Ω−5Ω=2.5Ω ;
为了保护电压表,滑动变阻器的两端最大电压是3V,所以定值电阻两端电压是 UR=4.5V−3V=1.5V ,
所以电路中的电流为: I1=URR=1.5V5Ω=0.3A ;
∴滑动变阻器的电阻为: RP=UPI1=3V0.3A=10Ω 。
故答案为:C。
【分析】利用极端假设的方法,分析电流表达到最大量程时,电压表的情况;再假设电压表达到最大量程时,电流表的情况.
6.高速公路收费站对过往的超载货车实施计重收费,某同学结合所学物理知识设计了如图所示的计重秤原理图,以下说法正确的是()
A. 称重表相当于一个电压表 B. 电路中的R1是没有作用的
C. 当车辆越重时,称重表的示数越小 D. 当车辆越重时,称重表的示数越大
【答案】 D
【解析】【解答】A、说法错误,称重表与电阻串联,所以是一电流表;
B、说法错误,电路中的R1具有保护称重表的作用;
C、说法错误,当车辆越重时,滑片向下滑,R的阻值变小,电路的电流变大,所以称重表的示数越大;
D、说法正确,解释与选项C相同.
故选D.
【分析】(1)分析电路图,根据称重表在电路的连接情况判断是电流表还是电压表;
(2)根据电路中滑片的变化情况对选项逐一方向后,选择正确答案.此题是一道力学和电学的综合题,但比较容易分析,是基础知识.
7.如图所示的电路中,R1=10Ω,R2=30Ω.闭合开关S,电压表V1与V2的示数之比是( )
A. 1:3 B. 3:1 C. 3:4 D. 4:3
【答案】 C
【解析】【解答】解:由电路图可知,两电阻串联,电压表V1测R2两端的电压,电压表V2测电源的电压,
因串联电路中各处的电流相等,
所以,由I= UR 可得,两电阻两端的电压之比:
U1U2 = IR1IR2 = R1R2 = 10Ω30Ω = 13 ,
因串联电路中总电压等于各分电压之和,
所以,电压表V1与V2的示数之比:
UV1UV2 = U2U1+U2 = 31+3 = 34 .
故选C.
【分析】由电路图可知,两电阻串联,电压表V1测R2两端的电压,电压表V2测电源的电压,根据串联电路的电流特点和欧姆定律求出两电阻两端的电压之比,根据串联电路的电压特点求出两电压表的示数之比.
8.两个电阻R1、R2(R1>R2)组成的如图所示的四种电路,其中电路总电阻最大的是( )
A. B. C. D.
【答案】 C
【解析】【解答】因为串联电路总电阻等于各电阻的和,并联电路总电阻的倒数等于各电阻阻值的倒数之和,所以串联时总电阻最大,并联时总电阻最小,
故答案为:C。
【分析】串联时总电阻最大,并联时总电阻最小.
9.已知R2<R1 , 将图中的四种不同接法,接到同一电源两极间,则电路中电流最大的是( )
A. B. C. D.
【答案】 D
【解析】【解答】解:因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,并联电路中总电阻的倒数等于各分电阻倒数之和,所以,两电阻串联时总电阻最大,两电阻并联时总电阻最小,
由I=UR可知,两电阻并联时,电路中的电流最大。
故答案为:D。
【分析】两电阻串联时总电阻最大,两电阻并联时总电阻最小,再结合欧姆定律I=UR分析解答.
10.一个100MΩ的电阻与一个0.1Ω的电阻并联,并联后的总电阻( )
A. 等于1Ω B. 大于100MΩ C. 小于0.1Ω D. 大于0.1Ω小于100MΩ
【答案】 C
【解析】【解答】电阻并联后,相当于横截面积变大了,导体的横截面积越大,电阻越小,所以,并联后的电阻比每一个电阻的阻值都小,C符合题意。
故答案为:C.
【分析】导体的电阻和横截面积有关,并联的电阻横截面积变大,电阻减小。
11.R1与R2的阻值分别为6Ω的12Ω,把它们分别串联和并联后的总电阻分别为R串和R并,则R串:R并=( )
A. 7:1 B. 9:2 C. 1:7 D. 2:9
【答案】 B
【解析】【解答】串联电路电阻特点是,总电阻等于各部分电阻之和,所以R串=6Ω+12Ω=18Ω;并联电路电阻 1R总=1R1+1R2 ,所以R并=4Ω,所以R串:R并=18Ω:4Ω=9:2,
故答案为:B。
【分析】电阻的串联:R=R1+R2(总电阻等于各电阻之和).
电阻的并联:总电阻的倒数等于各并联电阻的倒数和.
12.如图所示的电路中,电源电压保持不变,当开关S团台,滑动变阻器的滑片P从图示位置向右移动时,灯泡的亮度及电压表示数变化情况是( )
A. 灯泡变亮,电压表示数不变 B. 灯泡变暗,电压表示数减小
C. 灯泡亮度不变,电压表示数不变 D. 灯泡亮度不变,电压表示数增大
【答案】 C
【解析】【解答】解:因灯泡及滑动变阻器并联,电源电压不变,故无论滑动变阻器如何调节,灯泡两端的电压均不变,故灯泡亮度不变; 电压表示数不变.
故选C.
【分析】电源电压不变,灯泡及电阻并联,则灯泡及电阻两端的电压不变,故可知灯泡亮度不变、电压表示数不变.
13.全校照明电路在都开灯时,下列变小的是( )
A. 等效电阻 B. 电流 C. 电压 D. 电功率
【答案】 A
【解析】【解答】因为并联电路总电阻的倒数等于各支路电阻倒数之和,所以并联电路中,支路越多,总电阻越小;又因为照明电路是并联电路,所以在全校灯都打开时,支路最多,总电阻最小,总电阻即等效电阻,A符合题意;电流和电功率都变大,BD不符合题意,电压不变,C不符合题意。
故答案为:A.
【分析】当用电器并联时,总电流变大,总电阻变小.
14.如图所示,电源电压保持不变,闭合开关S后,将滑动变阻器R2的滑片P向左滑动,下列说法正确的是( )
A. 电流表A的示数变小,电压表V1的示数不变 B. 电压表V1与电压表V2的示数之和不变
C. 电流表A的示数变小,电压表V1的示数变小 D. 电压表V2与电流表A的示数之比不变
【答案】 A
【解析】【分析】如图所示,这是一个串联电路,电压表V1测量总电压,所以电压表V1示数不变,电压表V2测量滑动变阻器两端电压,当将滑动变阻器R2的滑片P向左滑动,滑动变阻器变大,总电阻变大,电源电压不变,所以电路中的电流变小,电流表示数变小,故A正确;当滑动变阻器的电阻改变时,电路中的总电阻改变,所以电路中的电流改变,所以滑动变阻器两端电压改变,所以电压表V1与电压表V2的示数之和改变,故B错误;电流表A的示数变小,电压表V1的示数不变,所以C是错误;电压表V2与电流表A的示数之比是滑动变阻器接入电路中的电阻,所以是变大的,故D错误。
【点评】此题是一道综合题,设计内容广,有一定的难度。
15.一盏调光台灯,其原理如图所示,闭合S,将滑片从左向右移动,电流表的示数和灯L两端的电压变化分别是( )
A. 变大、变大 B. 变大、变小 C. 变小、变小 D. 变小、变大
【答案】 C
【解析】【解答】解:由电路图可知,灯泡L与滑动变阻器R串联,电流表测电路中的电流,
将滑片从左向右移动时,接入电路中的电阻变大,电路的总电阻变大,
由I可知,电路中的电流变小,即电流表的示数变小,AB不符合题意;
变阻器接入电路中的电阻变大,由串联电路的分压特点可知,滑动变阻器两端的电压变大,灯泡两端的电压变小,C符合题意、D不符合题意。
故答案为:C。
【分析】结合电路图,理清元件的连接方式,根据滑片的移动可知接入电路中电阻的变化,根据欧姆定律I=UR可知电路中电流的变化,根据串联电路的电压特点可知L两端的电压变化.
16.如图电路,电源电压保持不变.闭合开关S,将滑动变阻器的滑片P向左移动,电压表和电流表示数的变化是
A. 电压表示数变大,电流表示数变小 B. 电压表示数变小,电流表示数变小
C. 电压表示数变大,电流表示数变大 D. 电压表示数变小,电流表示数变大
【答案】 A
【解析】【分析】1、首先分析电路图:定值电阻R与滑动变阻器串联,电流表测量的是整个电路中的电流,电压表并联在滑动变阻器两端,测量的是滑动变阻器两端的电压
2、滑动变阻器的滑片P向左移动时,滑动变阻器接入电路的阻值变大,即总电阻变大,由欧姆定律I=UR可知,电路中的电流变小,即电流表的示数变小;
3、定值电阻的阻值不变,而电路中的电流变小,由公式U=IR可知,定值电阻两端的电压变小。由 可知电源电压不变,所以滑动变阻器两端电压变大,即电压表示数变大,所以选A.
【点评】动态电路分析试题是电学中的重点知识。综合性强,难度大。应重点掌握。
二、填空题
17.如图所示电路中,电源电压恒为6V,当闭合开关时,电压表的示数为4V,则灯L2两端电压为________V,灯L1、L2的阻值之比为________。
【答案】 2;2:1
【解析】【解答】解:由电路图可知,闭合开关后,两灯泡串联,电压表测L1两端的电压为U1 , 已知电源电压U=6V,则L2两端的电压:U2=U﹣U1=6V﹣4V=2V,
串联电路中电流处处相等,I=I1=I2 ,
由I= UR 可得,灯L1、L2的阻值之比:
R1R2 = U1I1U2I2 = U1U2 = 4V2V =2:1。
故答案为:2;2:1。
【分析】结合电路图,理清依据的连接方式,根据串联电路的电压特点求出L2两端的电压,根据欧姆定律求出灯L1、L2的阻值之比.
18.如图所示,电源电压恒为6V,定值电阻R1=20Ω.闭合开关S,电流表A2的示数为0.9A,则电流表A1的示数为________A,定值电阻R2的阻值为________Ω。
【答案】 0.3;10
【解析】【解答】解:由电路图可知,R1与R2并联,电流表A1测R1支路的电流,电流表A2测干路电流,
因并联电路中各支路两端的电压相等,
所以,通过R1即电流表A1的示数:
I1= UR1 = 6V20Ω =0.3A,
因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,
所以,通过定值电阻R2的电流:
I2=I﹣I1=0.9A﹣0.3A=0.6A,
则定值电阻R2的阻值:
R2= UI2 = 6V0.6A =10Ω。
故答案为:0.3;10。
【分析】结合电路图,理清元件的连接方式及电表的测量对象,根据并联电路的电压特点和欧姆定律I= UR 求出通过R1的电流,再根据并联电路的电流特点求出通过定值电阻R2的电流,再根据欧姆定律I= UR求出定值电阻R2的阻值.
19.如图是电阻A、B的I﹣U图象。由图可知:B电阻的阻值是 Ω;将电阻A、B串联后接入电路,当通过A的电流为0.3A时,A和B两端的总电压是 V;将电阻A、B并联后接入某电路,当通过B的电流为0.2A时,A两端的电压是 V。
【答案】 10;4.5;2.0
【解析】【解答】解:(1)由图象可知,A、B两元件是定值电阻,由I= UR 的变形式R= UI 可知,
B的电阻:RB= UBIB = 2.0V0.2A =10Ω;(2)因串联电路中各处的电流相等,
所以,通过A的电流为0.3A时,通过B的电流也为0.3A,
由图象可知,通过AB两端的电压分别为UA=1.5V,UB=3V,
因串联电路中总电压等于各分电压之和,
所以,A和B两端的电压总和:
UAB=UA+UB=1.5V+3V=4.5V;(2)因并联电路中各支路两端的电压相等,
所以,将A、B并联后接入电路中时,它们两端的电压相等,
由图象可知,当通过B的电流为0.2A时,两端的电压为2.0V,也是A两端的电压。
故答案为:10;4.5;2.0。
【分析】结合串联电路中的等流分压、并联电路中的等压分流,利用欧姆定律计算串联电路和并联电路中的电压和电流.
20.R1=10Ω,R2=20Ω,将它们串联在电路中,则通过电阻R1、R2的电流之比为I1:I2= , 电阻R1、R2两端电压之比为U1:U2= .
【答案】 1:1;1:2
【解析】【解答】解:串联电路中,电流处处相等,故I1:I2=1:1,
U1:U2=IR1:IR2=R1:R2=10Ω:20Ω=1:2.
故答案为:1:1;1:2.
【分析】串联电路中,电流处处相等(即电流之比为1:1),电压之比等于电阻之比.
21.某一导体,两端加4.5V电压时,通过它的电流为0.15A。它的电阻为________Ω;当其两端电压为0V时,它的电阻是________Ω。
【答案】 30;30
【解析】【解答】根据电压和电流计算电阻为R=UI=4.5V0.15A=30Ω , 电阻的导体的特性,当电压为0时,电阻不变为30Ω。
故答案为:30;30。
【分析】根据电压和电流的比值计算电阻,电阻和电压无关。
22.如图甲所示的电路,当闭合开关后两只电压表的指针偏转均如图乙所示,则R1两端的电压是 V,R1与R2的电阻之比为 。
【答案】 6;4:1
【解析】【解答】由电路图可知,R1、R2串联,电压表V2测电源两端的电压,电压表V1测R2两端的电压。因串联电路中总电压等于各分电压之和,且两只电压表指针的偏转角度相同,所以,电压表V2的量程为0~15V,分度值为0.5V,则电源电压U=7.5V,电压表V1的量程为0~3V,分度值为0.1V,则R2两端的电压U2=1.5V,根据串联电路的电压特点可得,R1两端的电压:U1=U﹣U2=7.5V﹣1.5V=6V;因串联电路中各处的电流相等,所以由U=IR可得,R1、R2的阻值之比等于其两端的电压之比,即: R1R2=U1U2=6V1.5V =4:1。
故答案为:6;4:1.
【分析】R1、R2串联,电压表V2测电源两端的电压,电压表V1测R2两端的电压,根据串联电路的电压特点结合两只电压表指针的偏转角度相同得出量程,根据分度值读出示数并求出R1两端的电压,根据串联电路的电流特点和欧姆定律求出R1、R2阻值之比.
23.在测量小灯泡电阻试验中, (能/不能)求平均值,因为 , 测量定值电阻试验中 (能/不能)求平均值,原因 。
【答案】 不能;小灯的电阻会随温度的变化而变化;能;求平均值,减小实验误差
【解析】【解答】在测量小灯泡电阻试验中,因为小灯的电阻会随温度的变化而变化,所以是不能求平均值的;
测量定值电阻试验中,定值电阻的阻值不变,所以能求平均值,从而减小实验误差。
故答案为:不能;小灯的电阻会随温度的变化而变化;能;求平均值,减小实验误差。
【分析】测量灯泡电阻时不用计算平均值,因为灯泡的电阻受温度影响,定值电阻要计算平均值,减小误差.
24.将电阻Rl与R2并联后接在电源两端时,通过它们的电流之比为3∶2,则它们的电阻之比为 。若把它们串联起来接在电源两端,那么通过它们的电流之比为 ,电压之比为 。
【答案】 2∶3;1∶1;2∶3
【解析】【解答】由R1、R2并联时的电流关系,可知电阻关系,当R1、R2串联时,再根据串联电路的特点求解.∵R1、R2并联,I1:I2=R2R1=3:2∴R1:R2=2:3
当R1、R2串联时,I1:I2=1:1,U1:U2=R1:R2=2:3。
【分析】灵活运用串联电路的特点(I=I1=I2、U=U1+U2、R=R1+R2)和并联电路特点(I=I1+I2、U=U1=U2)。
25.在串联电路中,若R1:R2=5:2,则通过两个电阻的电流之比是 , R1与R2两端的电压之比为 .
【答案】 1:1;5:2
【解析】【解答】解:∵两个电阻串联
∴I1=I2 , 即:I1:I2=1:1,
U1R1=U2R2
∴U1:U2=R1:R2=5:2
故答案为:1:1,5:2
【分析】根据串联电路的电流关系、电压关系求解灵活运用串联电路的特点(I=I1=I2、U=U1+U2、R=R1+R2)及分压关系 U1R1=U2R2
26.两个电阻A和B,它们的电流与其两端电压的关系如图所示。则由图可知:RA= Ω;若把它们并联在3V的电路中,干路电流是 A。若把它们串联在总电压为3V的电路中,则通过电阻B的电流是 A。
【答案】 5;0.8;0.15
【解析】【解答】(1)由图表知:A元件两端电压为UA=2V时,通过的电流为IA=0.4A,所以元件A的电阻为:RA═UI=2V0.4A=5Ω
(2)由图表知:当电源电压为3V时,通过A元件的电流为IA′=0.6A,通过B元件的电流为IB′=0.2A,所以干路总电流为:I=IA′+IB′=0.6A+0.2A=0.8A;
(3)由图表知:B元件两端电压为UB=3V时,通过的电流为IB=0.2A,所以元件B的电阻为:为:RB═UI=3V0.2A=15Ω
此时电路总电阻:R=RA+RB=5Ω+15Ω=20Ω,电流:IB=IA=I=UR=3V20Ω=0.15A
故答案为:5;0.8;0.15。
【分析】本题考查电阻和电流的计算,关键是欧姆定律的应用,难点是根据图象找出有用的数据,这也是本题的重点,在今后的学习中要学会利用图象分析问题。
27.有两个电阻R1=6Ω,R2=12Ω,若把它们串联接在电路中,总电阻是________Ω,R1和R2两端电压之比U1:U2=________,R1和R2的电流之比I1:I2=________;并联在电路中时,总电阻是________Ω,R1和R2两端电压之比U1:U2=________,经过R1和R2的电流之比I1:I2=________。
【答案】 18;1:2;1:1;4;1:1;2:1
【解析】【解答】根据串联电路电阻特点,在串联电路中总电阻R总=R1+R2=6Ω+12Ω=18Ω根据串联电路的分压特点U1:U2=R1:R2=1:2根据串联电路中电流特点I1=I2
I1:I2=1:1根据并联电路电阻特点,并联电路中的总电阻 R总=11R1+1R2=R1R2R1+R2=6Ω×12Ω6Ω+12Ω=4Ω 根据并联电路中电压特点U1=U2U1:U2=1:1根据并联电路的分流特点I1:I2=R2:R1=2:1
【分析】两个电阻串联,电流相同,分得的电压与电阻成正比;两个电阻并联,电压相同,分得的电流与电阻成反比。
28.如图所示,电源电压恒定,R1=20Ω。闭合开关S,断开开关S1 , 电流表示数是0.3A;若再闭合 S1 , 发现电流表示数变化了0.2A,则电源电压为 V,R2的阻值为 Ω。
【答案】 6;30
【解析】【解答】由图知道,当闭合S,断开S1 时,电路为R1 的简单电路,由欧姆定律知道,电源的电压是:U=U1 =I1 R1 =0.3A×20Ω=6V;当再闭合S1 时,两电阻并联,则U2 =U=6V,电流表示数的变化量即为R2支路的电流,由I=U/R知道,R2 =U2/I2=6V/0.2A=30Ω。
故答案为:6;30.
【分析】(1)闭合S,断开S1时,电路为R1的简单电路,根据欧姆定律求出电源的电压;
(2)若再闭合S1时,两电阻并联,电流表测干路电流,根据并联电路的电流特点可知电流表示数的变化即为R2支路的电流,根据并联电路的电压特点和欧姆定律求出R2的阻值.
三、实验探究题
29.在“探究通过导体的电流与电压和电阻的关系”实验中,有如下器材:电压表、电流表、滑动变阻器、开关、两节干电池组(3V)、定值电阻R(分别为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω)、导线若干。芳芳设计的实验电路如图所示.
(1)在探究“电流与电压的关系"实验中:
①将图乙中的实物电路连接完整________。(要求变阻器滑片向右移动时,电流表的示数变小)
②闭合开关前,应将滑动变阻器滑片移至________(填“A”或“B")端;电路中滑动变阻器起到保护电路元件安全和________的作用。
③电路连接好,芳芳闭合开关S,发现电压表的指针反向偏转如上图所示,这是由于________引起的;芳芳纠正错误后继续进行实验。
R=10Ω
电压U(V)
1
2
3
电流I(A)
0.1
0.2
0.3
④根据以上的实验数据得到的结论是:________。
⑤为了使上述实验结论更具有普遍性,你认为还应进行下列的哪一项操作?答:________。
A.换用电压不同的电源再做实验 B.换用阻值不同的电阻再做实验
(2)在探究“电流与电阻的关系”实验时:
①实验中应通过调节滑动变阻器保持被测导体的________不变。
②芳芳先将R=25Ω的电阻接入,闭合开关,调节滑动变阻器的滑片直到电压表示数为2.5V,记下电流表示数;把R换为20Ω的电阻时,应将滑动变阻器的滑片位置向________(填“A”或“B")端移动,使电压表示数保持2.5V不变。
③在此实验中电路中滑动变阻器起到保护电路元件安全和________的作用。
④实验可得结论:________。
【答案】 (1);B;改变电路中的电流与电压;电压表的正负接线柱接反;电阻一定时,导体中通过的电流与电压成正比;B
(2)电压;A;让定值电阻两端电压保持不变;电压一定时,导体中通过的电流与电阻成反比
【解析】【解答】(1)①探究电流的影响因素时,电压表和定值电阻并联,若滑片向右电流表示数减小,则滑动变阻器接A,如图;②闭合开关前,滑片调至B端,电阻最大时,可以保护电路;③当电压表指针反向偏转,则正负接线柱接反了;④根据实验数据可知,电阻一定时,导体中通过的电流和电压成正比;⑤为了使结论更具普遍性,可以换用不同的电阻再做实验,B符合题意;
(2)①探究电流和电阻关系时,需要调节滑片使导体的电压不变;②当将电阻由25Ω换为20Ω,滑片向A滑动,电压表示数才能不变;③滑动变阻器的作用是保护电路和保持电压表示数不变;④实验结论是,电压一定时,导体中的电流和电阻成反比。
【分析】(1)探究电流和电压的关系时,将滑动变阻器和定值电阻串联,电压表和定值电阻并联,通过调节滑片,改变电压,观察电流,并探究电流和电压的正比关系;
(2)探究电流和电阻关系时,需要通过调节滑动变阻器的滑片,保持电压一定,当电压一定时,通过导体的电流和电阻成反比。
30.小聪同学用伏安法测电阻,实验电路图如图甲所示。
(1)该实验的原理是________。
(2)闭合开关S前,滑动变阻器滑片P应置于________端(选填“a”或“b”)。
(3)假如小聪同学用完好的器材按如图甲所示实验电路图正确连接电路,实验时正确操作,刚一“试触”,就发现电流表的指针迅速摆动到最大刻度,其原因可能是:
①________;②________。
(4)小聪同学重新按图甲所示的实验电路图正确连接电路,进行实验,某次实验中电压表示数如图乙所示,电流表示数如图丙所示,被测电阻Rx=________Ω。
(5)若滑动变阻器的最大阻值为R,被测电阻的阻值为Rx , 实验过程中电流表突然烧坏,不能正常使用了,他想出一个方法,应用现有的器材,也能测出电阻Rx的阻值。
实验步骤如下:
①将滑动变阻器滑到a端,闭合开关S,读出电压表的读数,记为U;
②________;
③读出滑动变阻器的最大值R;
④则被测电阻Rx的阻值为:Rx=________(写出表达式)。
【答案】 (1)R= UI
(2)b
(3)电源电压过大;选用电流表的量程太小
(4)8
(5)将滑动变阻器滑到b端,闭合开关S,读出电压表的读数,记为U1;U1RU−U1
【解析】【解答】解:(1)测量电阻的原理是R=UI或欧姆定律;
(2)由图知,滑动变阻器的下面接了左边的接线柱,为保护电路,闭合开关前,应将滑片移至右边,即b端,使其阻值最大;
(3)操作正确,刚一“试触”,就发现电流表的指针迅速摆动到最大刻度,说明电路中的电流较大,根据影响电流的因素,可能是电源电压过大或电流表的量程选择偏小或滑动变阻器的最大阻值偏小;
(4)由图乙知,电压表的量程为0~3V,分度值为0.1V,示数为2.4V;
由图丙知,电流表的量程为0~0.6A,分度值为0.02A,示数为0.3A;
则R=UI=2.4V0.3A=8Ω;
(5)被测电阻与滑动变阻器串联,电压表与被测电阻并联,开关串联在电路中,如图。
步骤:
①将滑动变阻器滑到a端,闭合开关S,读出电压表的读数,记为U;
②将滑片移至b端,闭合开关S,读出此时电压表的示数为U1 , 则滑动变阻器两端的电压为U﹣U1;
则电路中的电流Ix=I=U−U1R;
则Rx=U1U−U1R=U1RU−U1。
故答案为:(1)R=UI;(2)b;(3)电源电压过大;选用电流表的量程太小;(4)8;(5)将滑动变阻器滑到b端,闭合开关S,读出电压表的读数,记为U1; U1RU−U1。
【分析】(1)实验中根据欧姆定律 R= UI 来测量电阻值.
(2)为保护电路,闭合开关前,滑动变阻器的滑片移至最大阻值处.
(3)刚一“试触”,就发现电流表的指针迅速摆动到最大刻度,说明电路中的电流太大,可能是电路中发生短路或滑动变阻器的电阻太小造成.
(4)根据电表的量程、分度值读出电流表和电压表的示数,由R=UI计算出电阻值.
(5)没有电流表,利用已知电阻和被测电阻串联找电流相等;被测电阻和已知最大阻值的滑动变阻器串联,电压表与被测电阻并联,滑动变阻器为最大值时,电压表测被测电阻电压,根据串联电路电压特点,求滑动变阻器电压,求滑动变阻器电流,即被测电阻电流,根据R=UI计算电阻.
31.在“测量电阻“的实验中,设计了如图1所示的电路图。
(1)请根据电路图,用笔画线代替导线将图中的器材连接成完整电路。
(2)按图1所示电路连接器材时,开关要处于________(选填“断开”或“闭合”)状态,滑动变阻器的滑片P应该滑到最________(选填“左端”或“右端”)。
(3)闭合开关,将滑片P缓慢向右移动,电压表的示数将________(选填“增大”或“减小”)。
(4)某次测量时,电压表的示数为1.5V,电流表的示数如图2所示,为________A,根据欧姆定律求出此时这个电阻R的阻值为________欧姆。
(5)以上这种测量电阻的方法叫________。
(6)为减小实验误差,我们应该多次进行正确测量,然后取电阻R的________值。
【答案】 (1)解:如下所示:
(2)断开;左端
(3)增大
(4)0.3;5
(5)伏安法
(6)平均
【解析】【解答】解:(1)由题干知,电压为1.5V,故电压表选用小量程与灯并联,由图2知,电流表选用小量程与灯串联,变阻器右下接线柱连入电路中,如下所示:
;(2)连接器材时,为保护电路,开关要处于断开状态,滑动变阻器的滑片P应该滑到阻值最大处;(3)闭合开关,将滑片P缓慢向右移动分析电路中的电阻变化,由欧姆定律分析回答;(4)根据电流表选用的量程确定分度值读数根据欧姆定律求出此时这个电阻R大小;(5)根据I=UR测量电阻的方法叫伏安法;(6)为减小实验误差,我们应该多次进行正确测量,取电阻R的平均值作为结果。
故答案为:(1)如上所示;(2)断开;左端;(3)增大;(4)0.3;5;(5)伏安法;(6)平均。
【分析】(1)结合电路图,利用电流流向法连接实物图即可,注意电表量程的选择.
(2)为保护电路,拆接电路时,开关要处于断开状态;闭合开关前,滑动变阻器的滑片P应该滑到阻值最大处.
(3)将滑片P缓慢向右移动时电阻变小,再由欧姆定律分析回答.
(4)根据电流表的量程、分度值读数,再根据欧姆定律I=UR求出此时这个电阻R大小;
(5)根据I=UR测量电阻的方法叫伏安法.
(6)为减小实验误差,我们应该多次进行正确测量,取电阻R的平均值作为结果.
32.如图甲是用“伏安法”测量位置电阻Rx的实物电路图。
(1)请用笔画线代替导线,将图甲中的实物电路连接完整。(要求:滑动变阻器滑片右滑.电路中的电流增大,导线不允许交叉)
(2)闭合开关前应将滑动变阻器的滑片移到________处;闭合开关,发现电压表几乎无示数,电流表指针明显偏转,则出现的故障可能是Rx________。
(3)排除故障后,闭合开关,当滑片移动到某位置时,电压表示数为2.4V,电流表示数如图乙所示,其读数为________A,则未知电阻Rx=________Ω。
(4)若实验中电压表损坏,利用其他的原有器材也能测出未知电阻Rx的阻值,实验电路如图丙所示(滑动变阻器最大阻值为R0 , 电源电压未知且不变),请将下列相关实验步骤补充完整:
① 闭合开关S,将滑动变阻器的滑片P移到a端,记录电流表示数I1;
② 闭合开关S,将滑动变阻器的滑片P移到________,记录电流表示数I2;
③ 写出待测电阻的表达式:Rx=________(用已知量和测量量符号表示)。
【答案】 (1)
(2)最大阻值;短路
(3)0.24;10
(4)b端;RX=I2R0I1−I2
【解析】【解答】(1)图甲中还未连入的元件有电流表和滑动变阻器,电流表和滑动变阻器都应串联在电路中,按照“一上一下”,并结合要求:滑动变阻器滑片右滑.电路中的电流增大,导线不允许交叉,所以将电流表的负接线柱与滑动变阻器右下接线柱相连,如图:;
(2)为了保护电路,闭合开关前应将滑动变阻器的滑片移到最大阻值处;闭合开关,电流表指针明显偏转,说明电路中有电流,没有断路,而电压表几乎无示数,说明与电压表并联部分电路的电阻几乎为零,从而可判断出现的故障可能是Rx短路;
(3)由图乙知,电流表所选量程是0∼0.6A,分度值是0.02A,所以电流表读数为0.24A;已知电压表示数Ux=2.4V,电流表示数Ix=0.24A,所以未知电阻Rx的阻值为:Rx=UxIx=2.4V0.24A=10Ω ;
(4)由图丙可知, 闭合开关S,将滑动变阻器的滑片P移到a端时,滑动变阻器接入最大值,且与Rx并联,此时电流表测干路电流,其示数I1即是电路中总电流;再将滑动变阻器的滑片P移到b端,让Rx被短路,此时电流表示数I2即是通过滑动变阻器的电流,因为滑动变阻器最大阻值为R0 , 所以滑动变阻器两端电压,即电源两端电压为I2R0;滑片P在a端时通过Rx的电流为I1-I2 , 则未知电阻Rx的阻值为Rx=I2R0I1−I2 。
故答案为:(1);(2)最大阻值;短路;(3)0.24;10;(4)b端;I2R0I1−I2。
【分析】(1)图甲中还未连入的元件有电流表和滑动变阻器,电流表和滑动变阻器都应串联在电路中,按照“一上一下”,并结合题中要求:滑动变阻器滑片右滑.电路中的电流增大,导线不允许交叉,将电流表和滑动变阻器连入电路;
(2)为了保护电路,闭合开关前应将滑动变阻器的滑片移到最大阻值处;闭合开关,电流表指针明显偏转,说明电路中有电流,没有断路,而电压表几乎无示数,说明与电压表并联部分电路的电阻几乎为零,从而可判断电路的故障;
(3)观察图乙,根据电流表所选量程和分度值,即可正确读出电流值;根据电压表示数和电流表示数,利用公式R=UI , 即可求出未知电阻Rx的阻值;
(4)由图丙可知, 闭合开关S,将滑动变阻器的滑片P移到a端时,滑动变阻器接入最大值,且与Rx并联,此时电流表测干路电流,其示数I1即是电路中总电流;再将滑动变阻器的滑片P移到b端,让Rx被短路,此时电流表示数I2即是通过滑动变阻器的电流,再结合滑动变阻器最大阻值为R0 , 求出滑动变阻器两端电压,即电源两端电压,求出滑片P在a端时通过Rx的电流,再利用欧姆定律可求出未知电阻Rx的阻值。
33.用伏安法测电阻,实验电路图如图,电源电压保持不变。
(1)该实验的原理是________;
(2)闭合开关S前,滑动变阻器滑片P应置于________端(选填“A”或“B”);
(3)小明用完好的器材按如图所示实验电路图连接电路,刚一“试触”,就发现电流表的指针迅速摆动到最大刻度,原因可能是:①________,②________;
(4)小华按图所示的实验电路图正确连接电路,进行实验,某次实验中电压表示数、电流表示数如图所示,则此时通过Rx的电流为________A,被测电阻Rx=________Ω。
【答案】 (1)R= UI
(2)B
(3)滑动变阻器的滑片没放在阻值最大端;电流表的量程选小了
(4)0.3;8
【解析】【解答】(1)伏安法测电阻的原理:R=U/I;(2)闭合开关前,为了保护电路,应将滑动变阻器的滑片移到阻值最大处,由图知道应将滑片放在B端;(3)“试触”时,指针摆到电流表的最大刻度,可能是滑动变阻器的滑片没放在阻值最大端,还可能是电流表量程选小了;(4)根据图2知道,电压表的量程是0~3V,分度值是0.1V,所以示数是2.4V;电流表的量程是0~0.6A,分度值是0.02A,示数是0.3A;由I=U/R知道被测电阻的阻值是:Rx=U/I=2.4V/0.3A=8Ω。
【分析】利用伏安法测量电阻时,电压表测量电压,电流表测量电流,利用电压和电流的比值计算电阻的大小.
34.如图所示,小卉同学在做“用电流表、电压表测电阻”实验时,她选用两节新干电池做电源,待测电阻阻值大约为10Ω。
(1).请你用笔画线代替导线,将图甲电路补充完整(导线不能交叉)。
(2).实验开始时,滑动变阻器的滑片应移至 (选填“A”或“B”)端。
(3).小卉同学闭合开关时,发现电流表有示数而电压表无示数,且移动变阻器滑片P时,电流表示数会发生变化,则故障可能是____________。
A.电流表断路
B.变阻器接线柱接错
C.待测电阻短路
D.待测电阻断路
(4).排除故障后,移动变阻器滑片P,当电压表示数为2.4V时,电流表示数如图乙所示,则待测电阻的阻值为 Ω。
【答案】 (1)
(2)A
(3)C
(4)12
【解析】【解答】
(1)电路的最大电流I= U/R=1.5V×2/10Ω=0.3A,电流表选择0.6A量程;滑动变阻器、电流表串连接入电路,电路图如图所示;
故答案为:电路图如图所示.
(2)由电路图知,滑片在A端时,滑动变阻器接入电路的阻值最大,因此闭合开关前,滑动变阻器滑片应移到A端;
故答案为:A.
(3)合开关时,发现电流表有示数而电压表无示数,且移动变阻器滑片P时,
电流表示数会发生变化,则故障可能是:待测电阻短路,故C正确;
故答案为:C.
(4)由电路图知,电流表的量程是0.6A,由电流表图示知,电流表的最小分度值是0.02A,
电流表示数是0.2A;待测电阻的阻值R=" U/" I=2.4V/0.2A=12Ω;
故答案为:12.
35.测量小灯泡灯丝的电阻(小灯泡的实际电压未超过3V)
(1).请用铅笔画线代替导线,连接图甲中的实验电路.要求:滑片P向左移动时,接入电路中的电阻值变小.
(2).电路连好后,闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片P置于 端(填“A”或“B”).
(3).图乙中,电压表的示数是 V,根据电流表的示数,计算这种情况下灯丝的电阻是 Ω.
【答案】 (1)解:(1)电压表与灯泡并联,电流从正接线柱流入负接线柱流出;然后把滑动变阻器的A接线柱与灯泡串联,如下图所示:
(2)B
(3)2.5V;5Ω
【解析】【解答】解:(2).在闭合开关之前,保护电路的滑动变阻器应处于最大阻值的B端(3)电压表的量程为0~3V,分度值为0.1V,所以灯泡两端的电压U=2.5V;
电流表的量程为0~0.6A,分度值为0.02A,所以通过灯泡的电流I=0.5A;
灯泡的电阻R= UI = 2.5V0.5A =5Ω.
故答案为:(1)如上图所示;(2)B;(3)2.5V;5Ω.
【分析】(1)电压表与灯泡并联测电压,注意正负接线柱的连接;滑动变阻器按一上一下的原则串联在电路中,滑片P向左移动时,接入电路中的电阻值变小说明应把左下方接线柱接入电路.(2)在闭合开关之前,为防止电路电流过大烧坏电路原件,保护电路的滑动变阻器应处于最大阻值处.(3)根据电表的量程和分度值读出电表的示数,根据欧姆定律求出灯泡的电阻.
36.小明同学在“伏安法测电阻”的实验中:
(1)在连接电路时,开关S应处于________的状态,滑动变阻器的滑片P应放在电阻最________的位置。
(2)小明同学连接了如图甲的电路,闭合开关,电流表________示数,电压表________示数。(两空均选填“有”或“无”)
(3)他仔细检查电路,发现有一根导线连接错误,请你在答图甲中错误的导线上画“×”,并用笔画线代替导线画出正确的一根连接导线。
(4)正确连接电路后,闭合开关,调节滑动变阻器滑片P,当电压表的示数为2V时,观察到电流表示数如图乙所示,他记下数据并算出电阻R的阻值为________Ω。
(5)同组小斌同学继续向________(选填“A“或“B”)端移动滑片P,适当增大电阻R两端的电压,并进行了多次测量计算电阻的平均值从而减小实验误差。
【答案】 (1)断开;大
(2)无;有
(3)解:如图所示:
(4)10
(5)A
【解析】【解答】解:(1)为防止发生短路现象烧坏电源,连接电路时,开关应处于断开状态,闭合开关前,应使滑动变阻器的阻值处于最大状态,由图可知变阻器的滑片滑在B点时连入电路中的电阻丝阻值最大。(2)实验时闭合开关,电压表串联在电路中,相当于电路断路,电压表测电源电压,电压表有示数,电流表无示数;(3)由图可知,电流表与电表串联了,导致电流表没有示数,应将定值电阻右端接线柱与滑动变阻器左端接线柱之间的导线去掉,将此导线改接在电压表中间接线柱上,如图。
;(4)在探究“电流与电阻的关系”实验中,移动滑动变阻器滑片P,使定值电阻R两端电压为2V,电流表示数如图乙所示,图中电流表选用小量程,分度值为0.02A,示数为0.2A,由欧姆定律I= UR 可得,R= UI = 2V0.2A =10Ω。(5)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,适当增大电阻R两端的电压,应减小滑动变阻器连入电路中的电阻,所以滑片应向A端移动,并进行了多次测量计算电阻的平均值从而减小实验误差。
故答案为:(1)断开;大;(2)无;有;(3)见上图;(4)10;(5)A。
【分析】(1)为保护电路,连接电路时,开关应处于断开状态,闭合开关前,应使滑动变阻器的阻值处于最大状态.
(2)根据电路结构分析解答即可.
(3)实物连接图中找错误之处,从电流表、电压表的量程、连接方式、正负接线柱的接入方法、滑动变阻器的使用方法上考虑.
(4)根据电流表量程、分度值读数,根据欧姆定律求电阻大小.
(5)根据分压原理确定电压表示数的变化,由串联电路电压的规律结合分压原理确定滑片移动的方向.
37.如图所示,用“伏安法则小灯泡的电阻”的实验中
(1).在图中,已完成了一部分的电路连接,请你继续完成实验电路的连接.
(2).在闭合开关之前,图中滑动变阻器的滑片应放在 端.(填“左”或“右”)
(3).若某次测量时电压表示数为2.2V,电流表的示数如图所示,则电流表的示数为 A,由此得出灯泡的电阻R= Ω.
(4).小方同学在做实验时,电路连接无误.闭合开关后灯不亮,发现电流表的指针明显偏转,而电压表的示数为零.该故障的原因可能是 .
(5).小方移动滑动变阻器的滑片,测出三组电压和电流的值,计算出电阻,发现三次测量的电阻不相同,你认为原因是 .
【答案】 (1)见图
(2)右
(3)0.22;10
(4)灯泡短路
(5)灯泡电阻受温度影响
【解析】【解答】(1)伏安法则小灯泡的电阻的实验中,电流表、滑动变阻器、灯泡应串联,滑动变阻器一上一下接入电路,电压表测灯泡两端电压,因为电源由两节干电池组成,即电源电压为3V,所以电压表应使用0﹣3V量程.如图所示:
(2)为了保护电路,在闭合开关之前,滑动变阻器的滑片应放在最大值右端;(3)由图电流表使用0﹣0.6A量程,分度值0.02A,所以电压表示数为2.2V,电流表示数为0.22A, 由I=UR 可得此时灯泡电阻:R=UI=2.2V0.22A=10Ω;(4)电路连接无误,接确良好.闭合开关后,发现电流表的指针明显偏转,说明电路不是断路而是短路;电压表的示数为零,说明与电压表并联的部分短路,灯不亮说明灯泡短路了;(5)因为灯泡电阻受温度影响,灯泡两端电压不同时,实际功率不同,温度不同,所以三次测量的灯泡电阻不相同.
故答案为:(1)见上图;(2)右;(3)0.22;10;(4)灯泡短路;(5)灯泡电阻受温度影响.
【分析】(1)本实验中电流表、滑动变阻器、灯泡应串联,电压表测灯泡两端电压,由此连接实物;(2)在闭合开关之前,图中滑动变阻器的滑片应放在最大值处;(3)根据电流表的量程和分度值读出电流表示数,由I=UR 计算此时灯泡电阻;(4)电路故障有两种:断路或短路.电路连接无误,闭合开关后,电流表的指针明显偏转,灯泡不亮,电压表的示数为零,说明灯泡处短路.(5)灯泡电阻受温度影响,由此分析解答.
38.如图所示是一种自动测定油箱内油面高度的装置,R1是定值电阻,它的金属滑片是杠杆的一端.
(1)图中R1定值电阻在能起到________作用;
(2)图中R是电学中的什么元件________;
(3)油量表是用________表改装的;
(4)当油箱中的浮标向下运动时,R的电阻值将________,对电流的阻碍作用将________,此时电路中的电流将________.(选填“增大”或“减小”).
【答案】 (1)保护
(2)滑动变阻器
(3)电流表
(4)增大;增大;减小
【解析】【解答】(1)根据电路图,若滑片在最下时,R1在电路中能起到保护电路的作用,不至电源短路;
(2)电路图中R接入电路中的长度改变,电阻会改变,所以相当于滑动变阻器;
(3)根据图像,油量表串联在电路中,是电流表改装而成的;
(4)当浮标向下时,滑片向上,R的电阻增大,对电流的阻碍作用增大,此时电路中的电流减小。
故答案为:(1)保护;(2)滑动变阻器;(3)电流表;(4)增大;增大;减小。
【分析】(1)为了避免电路短路,电路中串联电阻保护电路;
(2)滑动变阻器可以通过改变接入电路中电阻的长度改变电阻的大小;
(3)串联在电路中的仪表是电流表;
(4)当电路中的电阻增大时,电路中的电流减小。
四、计算题
39.如图甲是某电子秤的原理示意图,R1为定值电阻,托盘下方的电阻R2为压敏电阻,其电阻大小与托盘内所放物体质量m大小的关系图如图乙所示.已知电源电压为6V保持不变.
(1)当托盘为空时,R2电阻________;
(2)若托盘为空时,电流表示数为I1=0.01A,求定值电阻R1的阻值;
(3)若放入某物体后,电流表示数为I2=0.02A,求该物体的质量大小.
【答案】 (1)500Ω
(2)若托盘为空时,电流表示数为I1=0.01A,
由I= UR 可得,电路的总电阻:
R= UI = 6V0.01A =600Ω;
根据串联电路的特点可得,R1的阻值:R1=R﹣R2=600Ω﹣500Ω=100Ω;
答:若托盘为空时,电流表示数为I1=0.01A,定值电阻R1的阻值为100Ω;
(3)若放入某物体后,电流表示数为I2=0.02A,
则此时电路的总电阻:R'= UI' = 6V0.02A =300Ω,
则R2的电阻:R2'=R'﹣R1=300Ω﹣100Ω=200Ω;
由图象可知,此时物体质量为600g.
答:若放入某物体后,电流表示数为I2=0.02A,该物体的质量为600g.
【解析】【解答】解:(1)当托盘为空时,物体质量为0,根据图象可知R2的电阻为500Ω;
【分析】(1)根据图象分析电阻的大小;(2)根据电流表示数求出电路的总电阻,根据串联电路的电阻关系求出R1的阻值;(3)根据电流求出总电阻,从而求出R2电阻,根据图象分析质量大小.
40.如图所示,把10Ω的电阻R1和15Ω的电阻R2并联起来.闭合开关S后,电流表的示数为0.2A.求:
(1)电源电压;
(2)通过电阻R1的电流.
【答案】 (1)解:由图示可知,两电阻并联,电流表测通过电阻R2的电流,所以电源电压为U=I2R2=0.2A×15Ω=3V
(2)解:由于并联电路中各支路电压相等,所以通过电阻R1的电流为I1=U/R1=3V/10Ω=0.3A
【解析】【分析】根据电流和电阻,利用欧姆定律计算电压,利用电压和电阻计算电流的大小.
41.如图所示,电源电压为 6V , R1=10Ω ,闭合开关 S ,电流表示数为 0.4A .求:
(1)电压表 V1 的示数是多少?
(2)R2 的阻值.
【答案】 (1)解:如图两电阻串联,两电压表分别测量两个电阻的电压,电流表测量电流,根据欧姆定律和串联电路的电流、电压特点可解。
电压表V1的示数为: U1=IR1=0.4A×10Ω=4V
(2)解:串联电路的总电压等于各分电压之和,所以:
U2=U−U1=6V−4V=2V
R2的阻值为: R2=U2I2=2V0.4A=5Ω
【解析】【分析】根据电路中电流和电阻计算电压,利用串联电路中的总电压等于各用电器电压之和,结合串联电路中的电流处处相等,计算电阻.
42.如图所示,已知电源电压为U,三个电源的阻值分别为R1、R2和R3 , 求:
①当S1、S2均断开,电流表和电压表的示数;
②当S1、S2均闭合时,电压表和电流表的示数.
【答案】 ①当S1、S2均断开时,R2与R3串联,电压表测R2两端的电压,电流表测电路中的电流,
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,
所以,电路中电流表的示数:
I= UR2+R3 ,
电压表的示数:
U2=IR2= UR2+R3 ×R2= UR2R2+R3 ;
②当S1、S2均闭合时,R1与R2并联,电压表测电源的电压,电流表测干路电流,
则电压表的示数为U,
因并联电路中总电阻的倒数等于各分电阻倒数之和,
所以,电路中的总电阻:
R= R1R2R1+R2 ,
电流表的示数:
I′= UR = UR1R2R1+R2 = (R1+R2)UR1R2 .
答:①当S1、S2均断开,电流表的示数为 UR2+R3 ,电压表的示数为 UR2R2+R3 ;②当S1、S2均闭合时,电压表的示数为U,电流表的示数为 (R1+R2)UR1R2 .
【解析】【分析】①当S1、S2均断开时,R2与R3串联,电压表测R2两端的电压,电流表测电路中的电流,根据电阻的串联和欧姆定律求出电路中的电流,再根据欧姆定律求出电压表的示数;②当S1、S2均闭合时,R1与R2并联,电压表测电源的电压,电流表测干路电流,根据电阻的并联求出总电阻,利用欧姆定律求出干路电流.
43.目前,小汽车已进入寻常百姓家.如图1所示为某汽车公司自动测定油箱内油面高度的电路原理图.其中电源电压恒为12V,R0为定值电阻.A为油量表(实际是一只量程为0﹣0.6A的电流表),Rx为压敏电阻(其电阻值随电阻表面受到的液体压强增大而减小).关于压敏电阻Rx的阻值与所受汽油压强的关系如下表所示(汽油的密度为0.71×103kg/m3 , g取10N/kg):
Rx所受汽油的压强值/Pa
0
426
852
1278
Rx对应的电阻值/Ω
90
50
30
10
(1)该汽车油箱是长方体形容器,底面积为0.3m2 , 油箱内汽油高度达到18cm时,油箱即装满,则油箱装满时汽油的质量是多少?
(2)油箱装满时,油量表的示数如图2所示,求定值电阻R0的值.
(3)当油箱内汽油用完时,油量表的指针指向某一位置,求此位置所对应的电流值.
(4)为了测试该汽车的油耗,将汽车油箱装满后,沿高速公路行驶300km的路程,油量表的指针向左逐渐偏转到“E”,如图3所示,问该汽车每行驶100km消耗汽油多少L(1L=1dm3)?
【答案】 (1)已知:S0=0.3m2 h=18cm=0.18m ρ=0.71×103kg/m3 g=10N/kg U=12V I最大=0.6A IE=0.3A s=300km
∵ρ= mV
∴油箱装满时汽油的质量是m=ρV=ρ•S0h=0.71×103kg/m3×0.3m2×0.18m=38.34kg
答:油箱装满时汽油的质量是38.34kg
(2)油箱对压敏电阻的压强为p=ρgh=0.71×103kg/m3×10N/kg×0.18m=1278Pa
查表得,压敏电阻的阻值为Rx=10Ω
∵I= UR
∴电路电阻为R= UI最大 = 12V0.6A =20Ω
∴定值电阻的阻值为R0=R﹣Rx=20Ω﹣10Ω=10Ω
答:定值电阻R0的值为10Ω
(3)当油箱内汽油用完时,压敏电阻受到的压强为0,查表得,压敏电阻的阻值为Rx=90Ω
∴电路总电阻为R总=Rx+R0=90Ω+10Ω=100Ω
∵I= UR
∴电流表指针的位置为I= UR总 = 12V100Ω =0.12A
答:当油箱内汽油用完时,此位置所对应的电流值为0.12A.
(4)油量表的指针向左逐渐偏转到“E”,电路电阻为RE= UIE = 12V0.3A =40Ω
∴压敏电阻的阻值为Rx=RE﹣R0=40Ω﹣10Ω=30Ω
查表得,压敏电阻受到的压强为p′=852Pa
∴汽油的深度为h′= P′ρg = 852Pa0.71×103kg/m3×10N/kg =0.12m
汽油减少的体积为△V=S•(h﹣h′)=0.3m2×(0.18m﹣0.12m)=0.018m3=18L
∴100km耗油体积为V0= 13 •△V= 13 ×18L=6L.
答:该汽车每行驶100km消耗汽油6L
【解析】【分析】①已知油箱底面积和汽油高度,可以得到汽油的体积;已知汽油密度和体积,利用公式m=ρV得到汽油的质量;②已知汽油密度和深度,利用公式p=ρgh得到油箱对Rx的压强;由压敏电阻Rx的阻值与所受汽油压强的关系表可以得到此时Rx的阻值;由指针位置知,此时电路电流最大,已知电源电压和电路电流,可以得到电路电阻;已知电路电阻和Rx的阻值,两者之差就是定值电阻R0的阻值;③当油箱内汽油用完时,压敏电阻受到的压强为0,根据关系表可以得到此时压敏电阻的阻值;已知压敏电阻和定值电阻的阻值,可以得到电路总电阻;已知电源电压和电路总电阻,利用欧姆定律得到电路电流,也就是指针所指位置;④已知电源电压和电路电流,可以得到电路总电阻,已知电路总电阻和定值电阻阻值,可以得到压敏电阻的阻值,根据压敏电阻Rx的阻值与所受汽油压强的关系表可以得到此时的压强;已知汽油产生的压强和汽油的密度,可以得到汽油的深度;已知汽油原来的深度和现在的深度,可以得到减少的深度;已知油箱的底面积和减少的深度,可以得到减少的体积;已知行驶的路程和汽油减少的体积,得到100km消耗汽油的体积.
44.如图所示的电路中,电源电压保持不变,电阻R2=20Ω,闭合开关S后,电流表A1的示数为0.5A,电流表A2的示数为0.3A,求:
(1)电源电压
(2)电阻R1中的电流
(3)电阻R1的阻值
【答案】 (1)解:由电路图可知,R1、R2并联,电流表A2测量R2支路的电路,A1测量干路电流。电源电压 U=U2=I2R2=0.3A×20Ω=6V
答:电源电压为 6V
(2)解:根据并联电路电流规律得,通过R1的电流 I1=I−I2=0.5A-0.3A=0.2A
答:电阻R1中的电流为 0.2A ;
(3)解:电阻R1的阻值 R1=U1I1=6V0.2A=30Ω
答:电阻R1的阻值 30Ω 。
【解析】【分析】(1)两个电阻为并联关系,电压相等等于电源电压,结合定值电流的电流和电阻求解电压,即为电源电源;
(2)并联分流,明确电流表的测量对象求解其中一条支路电流即可;
(3)结合用电器的电流和电压,利用欧姆定律用电器两端的电阻即可。
45.“全民拒酒驾,安全你我他”,天门市公安局在宣传交通规则的同时,也加大了对酒驾的查处,如图甲是呼气式酒精测试仪的电路原理图,R1为气敏电阻,它的阻值随酒精气体浓度的变化曲线如图乙,R2为定值电阻,电源电压为9V且保持不变,当酒精气体的浓度为0时,电压表的示数为3V,求:
(1)此时电路中的电流是多少?
(2)R2的阻值是多少?
(3)某驾驶员对着测试仪吹气10s,若电压表示数达到4.5V,就表明驾驶员饮酒驾驶,此时酒精气体的浓度达到多少?
【答案】 (1)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,
当酒精气体的浓度为0时,电压表的示数为3V,
由图像可知,此时R1=60Ω,
串联电路中总电压等于各分电压之和,R1两端的电压U1=U-U2=9V-3V=6V,
因串联电路中各处的电流相等,
所以,电路中的电流: I=I2=I1=U1R1=6V60Ω=0.1A
(2)解:R2的阻值: R2=U2I2=3V0.1A=30Ω
(3)解:电压表示数达到4.5V时,此时R1两端的电压: U1'=U−U2'=9V−4.5V=4.5V ,
此时电路中的电流: I′=U1'R1'=U2'R2
解得:R1′=30Ω,
由图象可知,此时酒精气体的浓度为0.2mg/m3
【解析】【分析】理清电路的连接方式及电表的测量对象,从图象中获取有用的信息.
(1)根据串联电路的电压特点求出R1两端的电压,根据串联电路的电流特点和欧姆定律求出电路中的电流;
(2)根据欧姆定律求出R2的阻值;
(3)根据串联电路的电压特点求出R1两端的电压,根据串联电路的电流特点和欧姆定律得出等式求出R1的阻值,然后由图象得出此时酒精气体的浓度.
46.如图所示,电源电压为6V,R1=R2=30Ω,求:
(1)当开关S断开时,R2两端的电压;
(2)当开关S闭合时,电流表的示数。
【答案】 (1)解:当开关S断开时, R1和R2 串联,串联的等效电阻为R= R1+ R2= 30Ω+30Ω=60Ω, , 串联电路的电流为I =U/ R=6V/60Ω= 0.1A,R2两端的电压U2=IR2=0.1A×30Ω=3V;
答:当开关S断开时,R2两端的电压为3V;
(2)解:当开关S闭合时, R2 被短路。电流表的示数I /=U/ R1=6V/30Ω= 0.2A。
答:当开关S闭合时,电流表的示数为0.2A
【解析】【解答】(1)当开关S断开时, R1和R2 串联,
串联的等效电阻为R= R1+ R2= 30Ω+30Ω=60Ω, ,
串联电路的电流为I =U/ R=6V/60Ω= 0.1A,
R2两端的电压U2=IR2=0.1A×30Ω=3V;
答:当开关S断开时,R2两端的电压为3V;
(2)当开关S闭合时, R2 被短路。电流表的示数I /=U/ R1=6V/30Ω= 0.2A。
答:当开关S闭合时,电流表的示数为0.2A
47.如图,R1=6Ω,U2=3V,总电压为7V,求:R2为多大?
【答案】 解:已知总电压为7V,U2=3V,故U1=U﹣U2=7V﹣3V=4V;
则 I1=U1R1 = 46 = 23 A,根据串联电路的电流相等,故I2= 23 A,
所以根据公式 R2=U2I2 = 3V23A =4.5Ω;
答:R2为4.5Ω.
【解析】【分析】解决此题要用到串联电路的电流相等,串联的各电阻电压之和等于总电压.
五、综合题
48.图甲是用伏安法测未知电阻R的实验图.
(1).请用笔画线代替导线,将图甲中实物电路连接完整.
(2).闭合开关,将滑片P向左滑动时,此时电压表示数为2.4V,电流表示数如图乙所示,其读数为I= 1 A,则未知电阻R= 2 Ω.
(3).实验中只有一个电压表和一个已知电阻R0 , 小明设计了如图丙所示的电路,同样可以测量未知电阻Rx,请在空格内将实验步骤补充完整.
①闭合S、断开S1 , 用电压表测出待测电阻Rx两端的电压为U1;
② 1 ,用电压表测出电源的电压U;
③请写出用测量值U、U1及R0来表示Rx的表达式:Rx= 2
【答案】 (1)
(2)0.3;8
(3)闭合开关S、S1;
【解析】【解答】解:(1)变阻器应串联在电路中,可将导线一端接在变阻器上端,另一端接在电阻R右端,如图所示.
(2)读图可知,电流表的量程为0~0.6A,其分度值为0.02A,则电流表的示数为0.3A.
由公式I=UR得,
R=UI=2.4V0.3A=8Ω;
(3)实验步骤:
①闭合开关S、断开S1 , 用电压表测出待测电阻Rx两端的电压为U1;
②闭合开关S、S1 , 用电压表测出电源的电压U;
③因串联电路中总电压等于各分电压之和,
所以,R0两端的电压:
U0=U﹣Ux=U﹣U1 ,
因串联电路中各处的电流相等,
所以,I=U0R0=UXRX , 即U−U1R0=U1RX ,
解得:Rx=U1R0U−U1 .
故答案为:
(1)如上图所示;
(2)0.3;8;
(3)②闭合开关S、S1;③U1R0U−U1 .
【分析】(1)变阻器应串联在电路中,且要一上一下接线柱进行连接;
(2)明确电流表的量程和分度值,读出示数,再利用欧姆定律的变形公式计算电阻的大小;
(3)由电路图可知,当开关S、S1均闭合时电路为Rx的简单电路,电压表测电源的电压;当开关S闭合、S1断开时,R0、Rx串联,电压表测Rx两端的电压;根据串联电路的分压特点和定值电阻的阻值求出Rx的阻值,据此设计实验步骤得出结果.
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