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第十六章 电压 电阻 综合测试卷(教师版+学生版)
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2021-2022学年人教版九年物理 第十六章 电压 电阻 综合测试卷
一、单选题
1.(2021·邵阳)为了纪念著名的物理学家欧姆,用他的名字作为单位的物理量是( )
A.电流 B.电阻 C.电功率 D.功
【答案】B
【考点】电阻
【解析】【解答】A.电流的单位是安培,A不符合题意;
B.电阻的单位是欧姆,B符合题意;
C.电功率的单位是瓦特,C不符合题意;
D.功的单位是焦耳,D不符合题意。
故答案为:B。
【分析】电阻的单位是欧姆,用Ω表示。
2.(2021·成都)普通笔记本电脑的电池电压最接近( )
A.220V B.110V C.20V D.380V
【答案】C
【考点】电压和电压的单位换算
【解析】【解答】笔记本电脑电池基本都采用4个锂电池串联起来的,所以普通笔记本电脑的电池按照型号不同,电压一般为14~22V。
故答案为:C。
【分析】该题目考查的是有关生活中常见电源的电压,平时注意积累即可。
3.下列因素中,对导体电阻大小有决定作用的是( )
A.导体是否接入电路 B.导体的长度
C.通过导体的电流 D.导体两端的电压
【答案】B
【考点】影响电阻大小的因素
【解析】【解答】解:
导体电阻大小和导体的长度、横截面积、材料和温度有关,而与导体中的电流、导体两端的电压、导体是否接入电路无关,故B正确.
故选B.
【分析】导体电阻大小的影响因素:导体的材料、长度和横截面积.电阻是导体的一种特性,和导体中的电流、导体两端的电压、导体是否接入电路无关.
4.(2021·新都模拟)在抗击新冠肺炎疫情战役中,小明同学利用电子体温计测量体温。如图电子体温计通过感温头中电流大小来反映人的体温,感温头是用半导体材料制成的,这是利用了该半导体的( )
A.单向导电特性 B.良好的导电特性
C.良好的绝缘特性 D.电阻随温度变化而变化的特性
【答案】D
【考点】半导体特点及作用
【解析】【解答】电子体温计中半导体的电阻会随着温度的改变而改变,由欧姆定律可知,在电压一定时,流过感温头的电流会发生变化,以此来反映人的体温。
故答案为:D。
【分析】电阻的大小还与温度有关,一般来说,导体的温度越高,电阻越大。
5.(2021·潍坊)如图所示电路中,开关S断开时,电压表,电流表均无示数;S闭合时,电流表有示数,电压表无示数,电路中仅有一处故障,下列判断正确的是( )
A.电阻R1断路 B.电阳R2断路 C.电阻R2短路 D.电阻R3断路
【答案】D
【考点】电路故障的判断
【解析】【解答】BC.开关S断开时,三电阻串联,电流表和电压表均无示数,说明断路,而电压表没有示数,说明R1或者R3断路,BC不符合题意;
AD.由于电路中仅有一处故障,S闭合时,只有R1接入电路,电流表有示数,说明电阻R1正常,电压表没有接入电路,故没有示数,故电阻R1正常,电阻R3断路,A不符合题意,D符合题意。
故答案为:D。
【分析】闭合不同的开关,电流流动回路不同,结合电流的流向判断电阻的串并联关系;两个电阻串联,明确电压表的测量对象,如果电阻断路,会使得对应的电压表串联在电路中,分得大部分电压,示数变大,电流表示数几乎为零;
6.(2021·南县)关于图所示的实物电路,在S1、S2都闭合后,下列说法正确的是( )
A.通过L1与L2的电流一定相等
B.通过L1与L2的电流一定不相等
C.L1与L2两端的电压一定相等
D.L1与L2两端的电压之和等于电源电压
【答案】C
【考点】并联电路的电压规律
【解析】【解答】AB.如图可知,在S1、S2都闭合后,两灯泡并联,故有U=U1=U2
各支路电流 I1=U1R1 , I2=U2R2
因为电阻R1、R2未知,所以I1、I2的关系也不能确定,AB不符合题意;
CD.因为在S1、S2都闭合后,两灯泡并联,所以有U=U1=U2
C符合题意,D不符合题意。
故答案为:C。
【分析】并联电路中,各支路两端的电压都相等,等于电源电压;并联电路中,干路电流等于各支路电流之和,用电器分得的电流与电阻成反比。
7.(2021·攀枝花)如图所示是一种测定油箱内油量的装置模型,其中R为滑动变阳器的电阻片,与之接触的滑片P可以绕O点转到,当油量减少时,以下说法中正确的是( )
A.电流表示数增大 B.电路的总电阻减小
C.电路消耗的总功率增大 D.定值电阻R0两端的电压减小
【答案】D
【考点】串联电路的电压规律
【解析】【解答】AB.当油量减少时,浮子向下运动,滑片向上运动,由图可知,此时滑动变阻器的电阻变大,电路总电阻变大,电源电压和定值电阻R0的电阻不变,根据公式 I=UR0+R 得电路中的电流变小,电流表示数变小,AB不符合题意;
C.电源电压一定,电流减小,根据公式 P=UI 得电路的总功率变小,C不符合题意;
D.定值电阻R0的电阻不变,电路中的电流变小,根据公式 U=IR 得R0两端的电压减小,D符合题意。
故答案为:D。
【分析】串联电路中,各用电器两端的电压之和等于电源电压,用电器分得的电压与电阻成正比,结合电阻的变化分析电压的变化。
8.(2021·广东模拟)如题图甲所示的电路中,当闭合开关S后,灯泡L1、L2正常发光,电压表V1和V2指针位置均为图乙所示,以下说法正确的是( )
A.灯泡L1和L2是并联连接的 B.电源电压为7.2 V
C.灯泡L1两端的电压为4.8V D.灯泡L2两端的电压为6V
【答案】C
【考点】电压的测量及电压表的使用;串联电路的电压规律
【解析】【解答】由甲图可知,灯泡L1和L2串联,电压表V1测L2的电压,V2测电源电压。由乙图可知,电压表读数为1.2V或6V,电源电压较大,因此灯泡L2的电压V1为1.2V,电源电压V2为6V,则灯泡L1的电压为6-1.2=4.8V。
故答案为:C。
【分析】通过分析电路图可以得知两个电压表分别测量灯泡2与电源电压,通过串联电路电压规律计算出另一灯泡的电压。
9.(2021·福田模拟)小刚同学连接如图电路,当开关S闭合时,小灯泡L不亮。于是利用电压表进行电路故障检测,测量结果如表所示。假设导线连接良好,电路只有一处故障。则电路中的故障是( )
测试点
a、b
b、c
c、d
电压表示数
有示数
无示数
有示数
A.开关S断路 B.小灯泡L断路
C.滑动变阻器R短路 D.滑动变阻器R断路
【答案】D
【考点】电路故障的判断
【解析】【解答】①电压表接在a、b之间时有示数,说明问题出现在a→d→c→b之间;
②电压表接在b、c之间无示数,说明问题在a→d→c之间;
③电压表接在c、d之间有示数,说明问题出现在cd之间。
则滑动变阻器R断路,故D正确,而A、B、C错误。
故选D。
【分析】利用电压表使用并接法检测电路故障时,如果电压表有示数,那么它与电源两极之间正常,问题出现在并联的位置;否则,它与电源两极之间连接不正常,并联的位置正常,据此逐一排查即可。
10.(2021·石家庄模拟)如图所示的电路中,电源电压保持不变,当开关 S1 闭合, S2 断开时,电压表的读数是 3V ;当开关 S1 断开, S2 闭合时,电压表的示数是 5V ,则 S2 断开时,灯 L1 和 L2 两端的电压分别为( )
A.2V 和 3V B.3V 和 2V C.2V 和 8V D.2V 和 5V
【答案】A
【考点】串联电路的电压规律;并联电路的电压规律
【解析】【解答】当开关S1断开,S2闭合时,两灯还是串联,此时电压表测总电压,即电源电压5V,当开关S1闭合,S2断开时,两灯串联,电压表V1测L2的电压,此时电压表的读数是3V,即L2两端的电压,因为串联电路中总电压等于各部分电路电压之和,所以,灯L1两端电压U1=U-U2=5V-3V=2V
故答案为:A。
【分析】(1)串联电路中总电压等于各部分电路电压之和;
(2)电压表直接接在哪个用电器或电源或支路的两端,则其测该用电器或电源或支路的两端的电压。
11.(2020九上·新吴期末)在收音机等用电器中,有一种叫电位器的变阻器,电位器的外形及其内部构造如图所示,图中A、B、C三个焊接点相当于变阻器的三个接线柱。使用电位器时,下列说法正确的是( )
A.只把B和C接入电路,无法改变通过电位器的电流
B.只把A和B接入电路,无法改变通过电位器的电流
C.将A和B接入电路时,当滑片逆时针旋转时,电位器接入电路的电阻变大
D.将B和C接入电路时,当滑片顺时针旋转时,电位器接入电路的电阻变小
【答案】D
【考点】变阻器
【解析】【解答】AD.只把B和C接入电路,滑片下方电阻丝接入电路,当滑片顺时针旋动时,B、C间电阻丝的长度变短,电位器接入电路电阻变小,可以改变通过电位器的电流,A不符合题意、D符合题意;
BC.只把A和B接入电路,滑片上方和左方电阻丝接入电路,当滑片逆时针旋转时,A、B间电阻丝的长度变短,电位器接入电路电阻变小,可以改变通过电位器的电流,BC不符合题意。
故答案为:D。
【分析】连接变阻器时,接入电路的电阻丝越长,电阻越大。
12.(2020九上·淮安期末)如图所示,有关滑动变阻器的使用,说法正确的是( )
A.接线柱C,D端接进电路为定值电阻
B.接线柱A,B端接进电路为一根导线
C.C,B端接进电路,电流方向为C→P→B
D.A,C端接进电路,向D端移动滑片P,电阻增大
【答案】D
【考点】滑动变阻器的原理及其使用
【解析】【解答】A.接线柱C、D端接进电路时,相当于一根导线,A不符合题意;
B.接线柱A、B端接进电路时,相当于一个定值电阻,B不符合题意;
C.C、B端接进电路,电流方向可能为C→P→B,也可能为B→P→C,C不符合题意;
D.A、C端接进电路,向D端移动滑片P,滑动变阻器接入电路中的阻值变大,D符合题意。
故答案为:D。
【分析】滑动变阻器接入电路中的规则是一个上接线柱和一个下接线柱,其中起决定作用的是下接线柱,假设电路方向分析有效电阻即可。
二、填空题
13.(2021·贵港)贵港很多“村村通”的道路两旁都安装有如图所示的太阳能LED照明路灯。它主要由太阳能电池板、LED灯头等部件构成。LED是一种发光二极管,是由 材料制成(选填“导体”、“半导体”或“绝缘体”),通过电流能够发光,可以把电能直接转化成 能。
【答案】半导体;光
【考点】半导体特点及作用
【解析】【解答】太阳能电池板是把太阳能转化成电能,LED是一种半导体发光二极管;通过电流时不用经过加热灯丝直接能够发光,即把电能直接转化成光能。
【分析】半导体的导电性介于导体和绝缘体之间,用半导体材料制作二极管和三极管,是电子设备的基本部件。
14.(2021·锦江模拟)LED(发光二极管)灯现在逐渐被运用到人们的日常生活中,我们教室里用的电子白板的开关键会发出蓝色或红色的光,这是因为开关键内安装了用 材料制成的发光二极管;科学家发现,铝在-271.76℃以下时,电阻变成了0,这是 现象。
【答案】半导体;超导
【考点】半导体特点及作用;超导体特点及作用
【解析】【解答】发光二极管是由半导体材料制成的。
电阻为0的导体是超导体,铝在-271.76℃以下时,电阻变成了0,这是超导现象。
【分析】超导材料的电阻为零,故电流通过导体的时候不会产生热量,可以把所有的电能转化为机械能。
半导体的导电性介于导体和绝缘体之间,用半导体材料制作二极管和三极管,是电子设备的基本部件。
15.(2021·金牛模拟)如图甲所示的电路中,闭合开关 S ,电压表 V 的示数如图乙所示,则电源电压为 V ;电流表 A1 , A2 示数分别如图丙、丁所示,则通过 L1 的电流为 A 。
【答案】6;0.2
【考点】电流的测量及电流表的使用;电压的测量及电压表的使用
【解析】【解答】由电路图可知,电压表测量电源电压,电压表使用0~15V量程,每一个大格代表5V,每一个小格代表0.5V,电压表示数为6V,则电源电压为6V。由电路图可知小灯泡,L1和L2并联,A2测干路电流A1测L2的电流。由丙丁两图可知,干路电流为0.5A,L2支路电流为0.3A,则通过L1的电流 I1=I−I2=0.5A−0.3A=0.2A,则通过L1的电流为0.2A。
【分析】电压表是测量电压的仪表,应并联在电路中,电压表与哪个用电器并联,就测量哪个用电器两端的电压;电流表可以测量电路中的电流,应串联使用,与哪个用电器串联,就测量流过那个用电器的电流;结合电压表选择的量程和分度值,根据指针读数;明确电流表的量程和对应的分度值,结合表盘的指针读数即可。
16.(2020九上·阆中期中)日常生活中,常见的电压:一节新干电池的电压是 V;对人体的安全电压是 V;我国家庭电路的电压是 V。
【答案】1.5;不高于36;220
【考点】电压和电压的单位换算
【解析】【解答】一节新干电池的电压是 1.5V 。对人体的安全电压是不高于 36V 。我国家庭电路的电压是220 V。
【分析】该题目考查的是有关电压的基本常识,平时注意积累即可。
17.(2020九上·东坡月考)如图所示,当S1闭合、S2和S3都断开时,电流表A1的示数为1A,电流表A2和A3的示数各为 A 、 A;当S2和S3闭合、S1断开时,电流表A3和A2的示数分别为4.5A和1.5A,电流表A1的示数为 A;若将S1、S2和S3同时闭合会发生 现象。
【答案】1;0;3;短路
【考点】串联电路和并联电路的辨别;电路故障的判断
【解析】【解答】根据电路图可知,当S1闭合、S2和S3都断开时,L1、L2串联连接,电流表A1和A2的都测量电路电流,而串联电路中电流处处相等,故电流表A1和A2的示数相等,都等于1A;电流表A3处于断路状态,因此示数为0。因为并联电路中,干路电流等于各支路电流之和,所以当S2和S3闭合、S1断开时,电流表A1的示数I1=I3-I2=4.5A-1.5A=3A当S1、S2和S3同时闭合时,电流从电源正极开始,直接从S1、S3回到电源负极,故发生电源短路,电源将被烧坏。
【分析】串联电路中,电流处处相等;并联电路中,干路电流等于各支路电流之和。
18.(2017九上·富顺期中)如图所示的电路中,用滑动变阻器调节灯的亮度,若要求滑片P向右端滑动时灯逐渐变暗,则M接B,N接 .
【答案】C
【考点】滑动变阻器的原理及其使用
【解析】【解答】解:
滑动变阻器的滑片右移,灯泡变暗,电路中电流变小.电源电压不变,电流变小,电阻变大,则滑动变阻器接入电路的电阻丝变长;上面接线柱已经连接,则下面的接线柱一定接C.
故答案为:C.
【分析】(1)灯泡亮度变暗,功率变小,根据P=I2R,电路中电流变小.电源电压不变,电流变小,电阻变大,滑动变阻器接入电路的电阻丝变长.(2)滑动变阻器在电路中的正确连接方式是连接一“上”一“下”两个接线柱,哪一段电阻丝被接入电路中是由下面的接线柱决定的,它就是下面被连接的接线柱与滑片P之间的部分.
三、实验探究题
19.(2021·青海)某兴趣小组在探究额定电压为2.5V的小灯泡的电阻随温度变化规律时,他们先进行了如下猜想:
猜想一:小灯泡的电阻可能随温度的升高而增大;
猜想二:小灯泡的电阻可能随温度的升高而减小;
猜想三:小灯泡的电阻不随温度的变化而变化。接下来他们设计了如图所示的实验电路进行探究,他们具体的探究过程为:
(1)完成电路连接,闭合开关前,滑动变阻器的滑片应移到最 (填“左”或“右”)端;
(2)闭合开关后,发现小灯泡不亮,电压表无示数,电流表有示数,移动滑动变阻器的滑片时,电流表的示数发生变化,则故障原因可能是小灯泡 (填“断路”或“短路”);
(3)故障排除后,进行实验并记录了前4组数据如下表所示,第5次实验的电流值如图所示,则电流大小为 A;
次数
1
2
3
4
5
电压(U/V)
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
电流(I/A)
0.18
0.30
0.38
0.44
(4)根据上表记录的实验数据,在如图所示的坐标中绘出小灯泡的电流随电压变化的大致图像 。通过图像分析可知,小灯泡的电阻随温度的升高而 (填“增大”“不变”或“减小”)。
【答案】(1)左
(2)短路
(3)0.48
(4);增大
【考点】影响电阻大小的因素
【解析】【解答】(1)完成电路连接,闭合开关前,为了电路中各个元件的安全,滑动变阻器应滑到最大值,即滑动变阻器的滑片应移到最左端。
(2)因为电流表有示数,说明电路是通路,但电压表无示数,说明电压表被短路,则故障原因可能是,小灯泡短路。
电流表选小量程,分度值为0.02A,则电流大小为0.48A。
(4)根据上表记录的实验数据,在如图所示的坐标中绘出图表中的每个点,然后把每个点连成平滑的线即可,如图
通过图像分析可知,随灯泡电压U变大,灯丝电阻变大,可得到的结论是:灯丝的电阻随温度升高而变大。
【分析】(1)为了保证电路安全,拆装电路时,开关应处于断开状态,滑动变阻器应处在阻值最大端,结合滑动变阻器的接法求解即可;
(2)分析电路结构,电路为串联电路,结合电流表、电压表示数的变化,分析电路存在的故障即可;
(3)明确电流表的量程和对应的分度值,结合表盘的指针读数;
(4)结合表格中的数据在坐标系中描点连线即可;结合电流与电压值,利用欧姆定律求解电阻即可,分析电阻的变化。
20.(2021·青羊模拟)小宝和小贝同学分别设计了一个测定汽车油箱内油量的装置,他们对相关问题进行了探究。
(1)把油量信息转化为电信息,有利于信息的传递。小宝的设计为方案一:电路装置如图所示,油量表是由电流表改装而成。信息转化的关键环节为:当油面升高时,杠杆绕O点转动,从而带动滑动变阻器滑片P的滑动,电流表的示数将 。
(2)小贝的设计为方案二:电路装置如图所示,油量表是由电压表改装而成。若滑动变阻器R接入的阻值是随油面升降均匀变化的,请你对以上两位同学的设计方案进行评估,下列说法正确的是___________(填字母序号)。
A.两个方案中电阻R0的作用都是用来防止电路短路的
B.方案一的油量表的示数能由零变化到最大刻度值
C.方案一的电流表示数变化量跟油量的变化量成正比
D.方案二的油量表所测量的刻度值是均匀的
(3)若用如图所示的方案二电路来探究,小贝开始对器材的参数进行选择。她采用了容积为50L的油箱,最大阻值为30Ω的滑动变阻器R,其他可供选择的器材有:恒压电源U1=3V和U2=9V;电压表V1(量程0~3V)和V2(量程0~15V)。为了实现油量最大时,电压表示数达到量程的最大值,选择的定值电阻R0的阻值应该为 Ω。
(4)利用选定的器材,小贝连接好了测量电路,当P在上端时表示油箱内无油,P在下端时表示油箱已满。下列对该实验探究及评估说法不合理的是___________(填字母序号)。
A.在正确实验过程中,当电压表的示数为1.8V时,油量值为32L
B.若油量将用尽时,为提醒司机,可在电路中增加一个报警指示灯
C.若电源电压减小时,油量表的测量值将小于真实值
D.若把汽油误加成了体积相同,密度更大的柴油后,两次油量表的示数将略有差异
【答案】(1)变大
(2)D
(3)60
(4)A;B
【考点】串联电路的电压规律;滑动变阻器的原理及其使用;欧姆定律及其应用;电路的动态分析
【解析】【解答】(1)油面升高时,浮子上移,带动滑片P下移,使滑动变阻器接入电路的阻值变小,所以电流变大。
(2) A.方案一中,电流表电阻几乎为0,电阻R0的作用是防止短路,但是方案二中,使用的是电压表,电阻相当于无穷大,不存在短路的危险,电阻R0的作用是适当分担电压,防止电压表示数过大超过量程,A不符合题意;
B.方案一中,电流表示数不可能为0,B不符合题意;
C.方案一中,电流表示数 I=UR0+R ,可知I与电阻R不成正比,而电阻R与油量成正比,所以电流表示数的变化量与油量的变化量不成正比,C不符合题意;
D.方案二中,滑片移动时,接入电路的电阻不发生变化,所以电流不变,电压表的示数 U=IR ,可知U与R成正比,即当R变化时,U会均匀变化,所以测量的刻度值是均匀的,D符合题意。
故答案为:D。
(3)要使电压表能够满偏,只能选择电压表V1(量程0~3V),而此时若选择电源U1=3V,依然无法使电压表满偏,所以电源只能选择U2=9V。当电压表满偏时 U=IR=U总R+R0R
带入数据 3V=9V30Ω+R030Ω
解得 R0=60Ω
(4) A.当电压表示数为1.8V时,占最大电压的 35 ,所以此时油量也占总油量的 35 ,即为30L,A错误,符合题意;
B.方案二中的电路,无论电阻如何变化,电流都是保持不变的,所以指示灯会一直保持亮度不变,起不到警示的作用,B错误,符合题意;
C.电源电压减小,造成电压表示数会减小,所以油量表的测量值也会减小,C正确,不符合题意;
D.换成柴油后,因为密度更大,因此浮子会适当上浮,造成电压表数值发生变化,所以两次油量表的示数会略有差异,D正确,不符合题意。
故答案为:AB。
【分析】(1)液面上升,滑动变阻器滑片向下端移动,接入电路中的电阻变大,再结合串并联电路的电流、电压规律和欧姆定律分析电路中电流和电压的变化;
(2)利用欧姆定律求解电压表示数的表达式;
(3)(4)分析电路结构,定值电阻和滑动变阻器是串联关系,电流相等,用电器电压之和为电源电压,明确电流表和电压表的测量对象,利用串联电路电压规律和欧姆定律求解即可。
21.(2021·河北)小明利用图所示的电路来探究串联电路的部分特点,已知R1=2Ω,R2=4Ω,R3=5Ω,R4=10Ω,电源电压可调。
(1)请根据图所示电路图用笔画线代替导线将图所示实物图补充完整;(此时电源电压为3V)
(2)电路连接完成后,闭合开关S,发现电压表、电流表均无示数;小明又将电压表并联在R2两端,闭合开关S,发现电压表有示数,电流表无示数,则电路中一定存在的故障是______(选填字母);
A.R1处短路 B.R2处断路 C.电流表处短路
(3)排除故障后,继续实验,实验中,小明调节了电源电压,换用了规格不同的电阻,分别将电压表并联在AB、BC和AC两端,收集的数据如下表。
I/A
UAB/V
UBC/V
UAC/V
1
R1与R2串联
0.5
1
2
3
2
R2与R3串联
0.2
0.8
1
1.8
3
R3与R4串联
0.3
1.5
3
4.5
4
R1与R4串联
1
5
6
①表格中第4次实验空格处的数据为 ;
②探究串联电路中电压的关系时,分析表中数据可得其规律是 ;
③探究串联电路中电阻的关系时,分析表中数据可得其规律是 ;
④探究串联电路中电压与电阻关系时,分析表中数据可得其关系是 ;
(4)(拓展)完成实验后,小红连接了如图所示电路,已知R0>R1,调整电源电压,将电压表分别并联在AB、BC和AC两端,电压表指针三次偏转中,其中一次满偏,一次偏转的角度为满偏的三分之二,则所有符合上述情况的R0的最大值与最小值之比是 。
【答案】(1)
(2)B
(3)0.5;串联电路中总电压等于各部分电路电压之和;串联电路中总电阻等于各电阻之和;串联电路中,电压之比等于电阻之比(串联电路中,电压与电阻成正比或串联电路中,电阻越大,其两端电压越大)
(4)13∶3
【考点】串联电路的电流规律;串联电路的电压规律
【解析】【解答】(1)由图可知,两端组的总阻值为 R总=R1+R2=2Ω+4Ω=6Ω
电路中的电流为 I=UR总=3V6Ω=0.5A
所以电流表选用0~0.6A量程,如图
(2)电路连接完成后,闭合开关S,发现电压表、电流表均无示数,说明电路中出现断路,小明又将电压表并联在R2两端,闭合开关S,发现电压表有示数,电流表无示数,说明电阻R2断路,B符合题意,AC不符合题意。
故答案为:B。
(3)①R1与R4串联时,电路中的总电阻为 R总=R1+R4=2Ω+10Ω=12Ω
电源电压为6V,根据 I=UR 可知,电路中的电流为 I=UR总=6V12Ω=0.5A
②探究串联电路中电压的关系时,由表格数据可知 UAB+UBC=UAC
可得其规律是:串联电路中总电压等于各部分电路电压之和。
③探究串联电路中电阻的关系时,分析表格数据可知 R总1=U1I1=3V0.5A=6Ω , R总1=2Ω+4Ω=6Ω
以此类推,可得其规律是:串联电路中总电阻等于各电阻之和。
④探究串联电路中电压与电阻关系时,由表格数据可知 R1R2=2Ω4Ω=12 , UAB1UBC1=1V2V=12
即 UAB1UBC1=R1R2
以此类推,可知:串联电路中,电压之比等于电阻之比(串联电路中,电压与电阻成正比或串联电路中,电阻越大,其两端电压越大)。
已知R0>R1,调整电源电压,将电压表分别并联在AB、BC和AC两端,电压表指针三次偏转中,其中一次满偏,一次偏转的角度为满偏的三分之二,则所有符合上述情况的的电压组合为13V、2V、15V;5V、10V、15V;2V、3V、5V;1V、2V、3V;四组数值中,第一组 R1=2Ω 时,根据串联电路电压规律,R0阻值最大 R0max=13Ω
第四组 R1=2Ω 时,根据串联电路电压规律,R0阻值最小 R0min=4Ω
则所有符合上述情况的R0的最大值与最小值之比是 R0maxR0min=13Ω4Ω=134
【分析】(1)电流表串联在电路中,电压表并联在电路中,滑动变阻器的接线柱一上一下,连接实物图即可;
(2)分析电路结构,电路为串联电路,结合电流表、电压表示数的变化,分析电路存在的故障即可;
(3)串联电路中,电流处处相等;串联电路中,各用电器两端的电压之和等于电源电压,用电器分得的电压与电阻成正比;
(4)串联电路中,各用电器两端的电压之和等于电源电压,用电器分得的电压与电阻成正比。
22.(2021·深圳押题)A阅读短文,回答问题:
电子秤
电子秤所使用的测力装置是力传感器。常见的一种力传感器由弹簧钢和应变片组成,其结构示意图如图甲所示。弹簧钢右端固定,在其上、下表面各贴一个相同的应变片。若在弹簧钢的自由端施加向下的作用力F,则弹簧钢发生弯曲,上应变片被拉伸,下应变片被压缩。力越大,弹簧钢的弯曲程度越大。
应变片结构如图乙所示,其中金属电阻丝的阻值对长度变化很敏感。给上、下金属电阻丝提供相等且大小不变的电流,上应变片两引线间电压为U1,下应变片两引线间电压为U2,传感器把这两个电压的差值U(U=U1-U2)输出,用来反映力F的大小。
金属电阻丝的阻值随温度会发生变化,其变化情况如图丙所示。为消除气温变化对测量精度的影响,需分别在上、下应变片金属电阻丝与引线之间串联一只合适的电阻,进行温度补偿。串联合适的电阻后,测量结果不再受温度影响。
(1)力传感器一般由 材料制成
(2)这种力传感器是将力的大小转换为 (电阻/电流/电压)的装置。
(3)在电子秤的量程范围内,请在下图中画出传感器输出的电压U与外力F关系的大致图像。
(4)外力F增大时,下应变片金属电阻丝电阻将 (填“变大”、“变小”或“不变”)。
(5)进行温度补偿时,需分别在上、下应变片金属电阻丝与引线之间串联一只合适的电阻,根据分析可知,应给下金属电阻丝串联阻值随温度升高而 (填“增大”、“减小”或“不变”)的电阻。
(6)下列是上应变片间电压U1与所称量物体质量m之间的关系图像,正确的是 。
A. B.
C. D.
【答案】(1)半导体
(2)电压
(3)
(4)变小
(5)减小
(6)A
【考点】影响电阻大小的因素;半导体特点及作用;欧姆定律及其应用
【解析】【解答】(1)根据题干描述可知,力传感器的材料有电阻,但是电阻不能太大,因此由半导体材料制成;
(2)传感器把两个电压的差值输出,用来反映力F的大小,所以这种力传感器是将力的大小转换为电压的装置。
(3)压力越大电子秤示数越大,也就是输出的电压越大,所以说传感器输出的电压U随外力F增大而增大,所以传感器输出的电压U与外力F关系的大致图像如下图:
(4)导体的电阻与长度成正比;据此可知,外力F增大时,上应变片金属电阻丝长度变大,电阻变大,下应变片金属电阻丝长度变短,电阻变小。
(5)根据图丙可知,金属电阻丝的阻值随温度的增大而增大;为了减小温度的影响,必须串联的电阻应该是随着温度的升高而减小的电阻。
(6)在弹簧钢的自由端施加向下的作用力F时上应变片被拉伸,则上应变片的电阻变大,由于给上、下金属电阻丝提供相等且大小不变的电流,则根据欧姆定律可知:应变片间电压U1变大,所以当所称量物体质量m变大时变片间电压U1变大,故选A。
【分析】(1)容易导电的叫导体,不容易导电的叫绝缘体;导电能力在导体和绝缘体之间的叫半导体。
(2)从题目所给信息“传感器把这两个电压的差值U(U=U1-U2)输出,用来反映力F的大小。”分析解答;
(3)传感器输出的电压表示力F的大小,压力越大电子秤示数越大,也就是输出的电压越大;
(4)外力F增大时,上应变片被拉伸,下应变片被压缩,应变片长度发生变化,根据导体电阻和长度的变化规律分析;
(5)由图丙可知,金属电阻丝的阻值随温度的增大而增大,据此分析解答;
(6)由于在弹簧钢的自由端施加向下的作用力F时上应变片被拉伸,根据上应变片的电阻变化和欧姆定律即可判断应变片间电压U1与所称量物体质量m之间的关系,然后即可判断图像。
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