四川省眉山市北外附属东坡外国语学校2022-2023学年九年级上学期期末物理试卷(含答案)
展开2022-2023学年四川省眉山市东坡区眉山北外附东坡外国语学校九年级(上)期末物理试卷
一、单选题(共13小题;每小题0分,满分0分)
1.八月桂花盛开,微风吹过,飘来阵阵花香,这说明( )
A.分子非常小 B.分子间有相互作用力
C.分子是可分的 D.分子处在无规则运动中
2.下列材料的电阻值,按从小到大排列的是( )
A.超导体、绝缘体、半导体、导体
B.绝缘体、半导体、导体、超导体
C.超导体、导体、半导体、绝缘体
D.绝缘体、超导体、半导体、导体
3.关于家庭电路和安全用电,下列说法正确的是( )
A.使用验电笔时不能接触笔尾的金属体
B.电灯开关安装在零线上
C.空气开关跳闸一定是短路引起的
D.更换灯泡应先断开开关
4.在热现象中,下列说法正确的是( )
A.“破镜不能重圆”说明分子间没有引力
B.一个物体内能增加了,一定是吸收了热量
C.新型燃料汽车虽然实现了“零排放”,但其效率仍无法达到100%
D.热机所使用燃料的热值越大,其效率越高
5.如图所示的四个选项为四冲程汽油机工作示意图;如图所示,给试管里的水加热,水沸腾后,水蒸气推动橡皮塞冲出试管口,与这个过程的能量转化相同的冲程是( )
A. B. C. D.
6.在如图所示的电路中,电压表测量的是( )
A.灯L1两端的电压 B.灯L2两端的电压
C.电源两端的电压 D.开关S两端的电压
7.如图电路,两盏相同的电灯在闭合开关后都能发光。过了一会儿,两盏电灯突然同时都不亮了,且电压表和电流表的示数均变为零。如果电路只有一处故障,则故障可能是( )
A.电灯L1短路 B.电灯L2短路 C.电灯L1断路 D.电灯L2断路
8.有一种智能锁,需要通过“密码+人脸”两次识别成功才能开锁。密码识别成功时仅S1闭合,灯L发光,照亮人脸进行识别,但不开锁,人脸识别成功后S2才会闭合,电动机M工作,开锁成功。下列电路设计符合要求的是( )
A. B.
C. D.
9.如图所示,已知电源电压不变,为了比较电阻R1和R2的大小,四位同学分别设计了如下的电路,其中不可行的是( )
A. B.
C. D.
10.如图所示,这是一种显示汽车油箱油量的装置图,其中滑杆P相当于滑动变阻器R的滑片,下列关于该装置的说法错误的是( )
A.若电流表读数增大,R接入电路的电阻减小
B.若电流表读数增大,表明油量增多
C.若电流表读数减小,电阻R0的功率减小
D.若电流表读数减小,滑动变阻器R两端的电压减小
11.在探究“电压一定时,电流与电阻关系”的实验中,电路如图所示。先在A、B间接入5Ω的定值电阻R,移动滑片P,使电压表示数为2V,读出电流表示数。接着取下5Ω的电阻换上10Ω定值电阻,不进行其它操作就闭合开关。此时电压表示数及应进行的操作是( )
A.电压表示数大于2V,应将滑片P向左滑
B.电压表示数大于2V,应将滑片P向右滑
C.电压表示数小于2V,应将滑片P向左滑
D.电压表示数小于2V,应将滑片P向右滑
12.如图甲所示电路,电源电压为6V且不变,R1为定值电阻.闭合开关S,将滑动变阻器R2的滑片P从a端向b端移动过程中,电压表和电流表的示数变化情况如乙图所示.则( )
A.定值电阻的阻值是20Ω
B.滑动变阻器的最大阻值是10Ω
C.当滑动变阻器的滑片P在中点时,两电表的示数对应于乙图中的“B”点
D.当滑动变阻器的滑片P在中点时,两电表的示数对应于乙图中的“C”点
13.灯L上标有“6V 6W”字样,测得该灯的电流随电压变化关系如图(甲)所示。现把灯L接入如图(乙)所示的电路中,若电源电压为8V且不变,电流表的量程为“0~0.6A”,电压表的量程为“0~15V”。则下列说法正确的是( )
A.灯L的电阻值随电压表示数的增大而增大
B.灯L两端电压为3V时,电路可以安全工作
C.当电流表示数为0.4A时,滑动变阻器消耗的功率为0.4W
D.为了保证电路安全,滑动变阻器接入电路的最小阻值为10Ω
二、填空题(共5小题;每小空2分,满分0分)
14.如图所示,A、B、C、D是四个接线柱,要使L1、L2串联,应用导线分别连接 两个接线柱;为了防止电源短路,一定不能用导线连接 两个接线柱。
15.我校八年级学生小林在做“探究水沸腾时温度变化的特点”实验时,到水沸腾时完全燃烧了10g热值为3×107J/kg的酒精,燃烧这些酒精放出了 J的热量,水的温度升高,内能增大是通过 的方式来实现的。
16.如图是小明家中的电能表,表盘上标有“3000r/(kW•h)”的字样,月初示数如图甲所示,月末示数如图乙所示,则小明家这个月消耗电能为 度。如果关闭小明家里其他用电器,单独让电饭锅工作15min,电能表的转盘转过600转,则该电饭锅的电功率是 W。
17.如图所示,在两个透明容器中密封着等量的空气,U形管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化。将容器中的电阻丝R1、R2串联在电路中,且R1=2R2=10Ω,电源电压U=6V。闭合开关后,甲管中液面比乙管中液
面上升得 (选填:“慢”、“快”或“相同”),当滑动变阻器滑片P移至最右端时,在1分钟内电流通过电阻丝R1产生的热量为 J。
18.如图甲所示电路中,R为定值电阻,R1为滑动变阻器。图乙是该滑动变阻器滑片从一端移至另一端过程中变阻器的电功率与其电阻的关系图象。由此可知,滑动变阻器消耗的最大电功率是 W,电源电压是 V。
三、作图题(共6分,每小题0分)
19.小芳想用如图所示的器材,设计一个可以调节小灯泡亮度的电路,要求:滑动变阻器的滑片向左滑动时,灯泡的亮度变暗。请你用笔画线代替导线将电路连接完整。
20.一只小灯泡正常发光时电压为3V,通过的电流为0.3A。若要将它接入4.5V的电路中,为使其正常工作,应给它怎样连接一个多大的电阻?请你将设计方案用电路图表示在下列虚线框中。(图中要标明接入的电阻阻值)
四、计算题(共18分,每小题0分)
21.如图所示的电路中,电源两端电压保持不变,电阻丝R1的阻值为20Ω。当开关S闭合后,电压表的示数为2V,电流表的示数为0.2A。求:
(1)电源两端电压;
(2)通电1min电阻丝R1产生的热量。
22.如图所示,电源电压和灯L的电阻不变,灯L上标有“6V 3W”字样,变阻器R的最大阻值为12Ω。当开关都闭合,滑片P移至A端时,灯L正常发光。求:
(1)灯L正常发光时的电阻;
(2)电源电压;
(3)当只闭合S1时,滑片P移至B端时,电路消耗的功率。
五、实验题(共17分,每空1分)
23.在做“探究影响导体的电阻大小因素”实验时,实验室提供了4根电阻丝,其规格、材料如表所示。
编号
材料
长度(m)
横截面积(mm2)
A
镍铬合金
0.25
1.0
B
镍铬合金
0.50
1.0
C
镍铬合金
0.25
2.0
D
锰铜合金
0.25
1.0
小明、小红和小亮在做实验时,作出了如下猜想。
猜想一:导体的电阻可能与导体的长度有关。
猜想二:导体的电阻可能与导体的横截面积有关。
猜想三:导体的电阻可能与导体的材料有关。
(1)如图所示电路,闭合开关后,在M、N之间分别接上不同导体,通过观察相关现象来比较导体电阻大小,小明、小红和小亮对图中的电路设计提出了自己的观点:
小明认为:电流表是多余的,观察灯泡的亮度就可以判断导体电阻的大小。
小红认为:灯泡是多余的,根据电流表示数的变化就可以判断导体电阻的大小。
小亮认为:灯泡和电流表同时使用更好,因为灯泡可以保护电路,从而防止烧坏电流表。
你赞同 (选填“小明”、“小红”或“小亮”)的观点。
(2)为了验证猜想二,可依次把M、N跟 (选填:“A”、“B”、“C”、“D”)的两端相连,闭合开关,记下电流表的示数,分析比较这两根电阻丝电阻的大小。
(3)依次把M、N跟电阻丝A、B的两端连接,闭合开关,电流表的示数不同,分析比较A、B两根电阻丝电阻的大小,可探究电阻跟 的关系,其结论是 。
(4)小丽在探究同样的问题时,手边只有一根电阻丝,那么,她利用这根电阻丝和上述电路,不能够完成猜想 (选填“一”、“二”或“三”)的实验验证。
(5)以上研究方法为控制变量法,在“探究电流与电压的关系”实验中 (选填:“没有”或“也”)用到此方法。
24.为了比较A、B两种液体的吸热能力,小明同学设计了以下实验步骤:
a.在两个同样的烧杯中分别装入等体积的A、B两种液体;
b.用温度计分别测量A、B两种液体的初温,温度计示数相同;
c.用两个相同的酒精灯同时给两个烧杯加热,且加热时间相同;
d.用温度计分别测出A、B两液体的末温。
请完成下列问题:
(1)此实验的主要探究方法有控制变量法和 法;
(2)在上述实验步骤中,存在错误的是 (选填步骤前的字母),更正错误后继续实验;
(3)步骤c中“加热时间相同”是为了使A、B两种液体 ;
(4)如图所示是A、B两种液体温度随时间变化关系的图象,则A液体的比热容 B液体的比热容。(本小题选填:“大于”、“小于”或“等于”)。
25.某小组用如图甲所示的实验器材“探究电流与电阻的关系”,电源电压恒为3V,滑动变阻器上标有“10Ω 1A”的字样,阻值分别为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω的定值电阻各一个。
(1)下列实验操作步骤最合理的排序是 (将正确选项的字母填在横线上)。
①闭合开关
②将滑动变阻器的滑片调到最大阻值处
③断开开关
④连接电路
A.④③②①
B.③④①②
C.③④②①
(2)检查时发现有一根连线不对,请你把接错的那根导线找出来,打上“×”,并画线把它改到正确的位置上(只能改接一根导线,导线不允许交叉)。
(3)在闭合开关前,发现电流表指针在零刻度左侧,原因是 。电路连接检查无误后闭合开关,发现电流表有示数,移动滑片,电压表示数始终接近3V,则电路中存在的故障可能是 ,排除一切故障后,某组实验中电流表示数如图丙所示,为 A。
(4)用5Ω、10Ω、15Ω、20Ω的电阻完成实验,绘制了如图乙所示图象,他们根据图象得到结论: 。
(5)如还需测量Rx阻值,而电压表突然损坏,老师又设计了一种方案,也测出了Rx的阻值。电路如图丁所示。R0为阻值已知的定值电阻,电源电压未知且恒定不变。测量步骤如下:
①当只闭合开关S1时,电流表读数为I1;
②当开关S1、S2都闭合时,电流表读数为I2;
③待测电阻Rx= (用已知和测出的物理量符号表示)。
2022-2023学年四川省眉山市东坡区眉山北外附东坡外国语学校九年级(上)期末物理试卷
参考答案与试题解析
一、单选题(共13小题;每小题0分,满分0分)
1.八月桂花盛开,微风吹过,飘来阵阵花香,这说明( )
A.分子非常小 B.分子间有相互作用力
C.分子是可分的 D.分子处在无规则运动中
【分析】两种物质接触时,彼此进入对方的现象叫扩散,扩散表明一切物质的分子都是不停的做无规则的运动。
【解答】解:
八月桂花盛开,微风吹过,飘来阵阵花香,是桂花的芳香分子扩散到空气中,这种现象说明了分子在不停的做无规则的运动,故D正确。
故选:D。
【点评】本题主要考查学生对:分子动理论的基本知识的理解和掌握,是中考的热点。
2.下列材料的电阻值,按从小到大排列的是( )
A.超导体、绝缘体、半导体、导体
B.绝缘体、半导体、导体、超导体
C.超导体、导体、半导体、绝缘体
D.绝缘体、超导体、半导体、导体
【分析】容易导电的物体叫导体;不容易导电的物体叫绝缘体;
半导体的导电性能介于导体和绝缘体之间,具有一些特殊的物理性质;超导体的电阻为零。
【解答】解:容易导电的物体叫导体,不容易导电的物体叫绝缘体,半导体的导电性能介于导体和绝缘体之间,具有一些特殊的物理性质,超导现象是当温度降到一定程度,电阻为零的现象,导电性能最强,绝缘体不容易导电,故材料的电阻值按从小到大排列的是超导体、导体、半导体、绝缘体。
故选:C。
【点评】本题考查学生对半导体、超导体、导体和绝缘体材料的特点的了解和掌握,是一道基础题。
3.关于家庭电路和安全用电,下列说法正确的是( )
A.使用验电笔时不能接触笔尾的金属体
B.电灯开关安装在零线上
C.空气开关跳闸一定是短路引起的
D.更换灯泡应先断开开关
【分析】(1)使用验电笔时,应让手与笔尾的金属体接触,不能与笔尖金属体接触;
(2)为了用电的安全,开关应控制火线;
(3)家庭电路电流过大或发生短路,空气开关会跳闸;
(4)维修用电器或更换灯泡时,一定要切断电源。
【解答】解:
A、使用验电笔时,应让手与笔尾的金属体接触,才是正确的,当氖管发光时,说明接触的是火线,故A错误。
B、为了用电的安全,控制电灯的开关应该接在火线上,故B错误;
C、家庭电路中空气开关跳闸是因为电路中电流太大造成的,电流过大的原因可能是发生了短路,也可能是用电器总功率过大,故C错误;
D、更换灯泡时,先断开开关,可以防止发生触电事故,故D正确。
故选:D。
【点评】本题考查了学生对安全用电知识的了解与掌握,平时学习时多了解、多积累,加强安全意识,不能违反。
4.在热现象中,下列说法正确的是( )
A.“破镜不能重圆”说明分子间没有引力
B.一个物体内能增加了,一定是吸收了热量
C.新型燃料汽车虽然实现了“零排放”,但其效率仍无法达到100%
D.热机所使用燃料的热值越大,其效率越高
【分析】(1)分子间同时存在着引力和斥力;
(2)改变内能的方式有:做功和热传递,一个物体内能增加了,可能是吸收了热量,也可能是外界对物体做了功;
(3)在热机中总存在着热损失,热机效率不可能达到100%;
(4)热机效率是指在热机中用来做有用功的那部分能量与燃料完全燃烧放出的热量的比值,其大小与燃料的热值、放出的热量、做功的多少、做功的时间,做功的快慢无关。
【解答】解:A、分子间同时存在着引力和斥力,“破镜不能重圆”是因为分子间的距离太大,分子间的作用力可以忽略不计,故A错误;
B、改变内能的方式有:做功和热传递,一个物体内能增加了,可能是吸收了热量,也可能是外界对物体做了功,故B错误;
C、在热机中总存在着热损失,热机效率不可能达到100%,故C正确;
D、热机效率是指在热机中用来做有用功的那部分能量与燃料完全燃烧放出的热量的比值,其大小与燃料的热值、放出的热量、做功的多少、做功的时间,做功的快慢无关,故D错误。
故选C。
【点评】本题主要考查分子间的作用力,热机效率,改变内能的方式,属于热学综合题,难度不大。
5.如图所示的四个选项为四冲程汽油机工作示意图;如图所示,给试管里的水加热,水沸腾后,水蒸气推动橡皮塞冲出试管口,与这个过程的能量转化相同的冲程是( )
A. B. C. D.
【分析】(1)判断汽油机的四个冲程,先看进气门和排气门的关闭情况,进气门打开的是吸气冲程,排气门打开的是排气冲程,进气门和排气门都关闭的是压缩冲程或者做功冲程;活塞上行为压缩冲程和排气冲程;活塞下行为吸气冲程和做功冲程;
(2)改变物体内能的方式有热传递和做功两种。做功改变物体内能的实质是能量的转化,具体来说是内能和机械能的相互转化。对物体做功,物体的内能增加,温度升高;物体对外做功,物体的内能减少,温度降低。
【解答】解:水沸腾后,水蒸气推动橡皮塞冲出试管口,是水蒸气的内能转化为机械能,与做功冲程中的能量转化相同;
A、图中,排气门开启,活塞上行,气体流出汽缸,是排气冲程;
B、图中,两气门都关闭,活塞下行,汽缸容积变大,是做功冲程,此冲程将内能转化为机械能;
C、图中,两气门都关闭,活塞上行,汽缸容积变小,是压缩冲程,此冲程将机械能转化为内能;
D、图中,进气门开启,活塞下行,气体流入汽缸,是吸气冲程。
故B符合题意,ACD不合题意。
故选:B。
【点评】理解改变内能的方法以及内燃机的工作原理,可解答此题。
6.在如图所示的电路中,电压表测量的是( )
A.灯L1两端的电压 B.灯L2两端的电压
C.电源两端的电压 D.开关S两端的电压
【分析】电压表的使用规则要求,电压表要与被测电路并联。
【解答】解:本题中电压表画在左上角,好像是在电池的两端,离L2很远,其实电压表是并联在L2的两端的,测的是L2的电压。
故选:B。
【点评】记住电压表与被测电路相并联,图中并联在哪个用电器两端,不一定离这个用电器很近,读图时要仔细识别。
7.如图电路,两盏相同的电灯在闭合开关后都能发光。过了一会儿,两盏电灯突然同时都不亮了,且电压表和电流表的示数均变为零。如果电路只有一处故障,则故障可能是( )
A.电灯L1短路 B.电灯L2短路 C.电灯L1断路 D.电灯L2断路
【分析】电路故障分为短路和断路。如图灯L1和灯L2串联,电压表测灯L1两端电压。在闭合开关后两盏电灯突然同时都不亮了,且电压表和电流表的示数均变为零。如果是电路短路,电路中还有电流。则电路为断路,电路中无电流。
【解答】解:A、电灯L1短路,灯L2会分担电源电压,会变亮,电流表有示数。不合题意。
B、电灯L2短路,灯L1会分担电源电压,会变亮,电压表、电流表均有示数。不合题意。
C、电灯L1断路,则电压表会与灯L2串联,电压表分担电源电压有示数,灯不亮,电流表无示数。不合题意。
D、电灯L2断路,则整个电路中都没有电流,灯都不亮,电压表、电流表均无示数。符合题意。
故选:D。
【点评】此题考查了电路故障,要学会使用电流表、电压表来检测电路故障。
8.有一种智能锁,需要通过“密码+人脸”两次识别成功才能开锁。密码识别成功时仅S1闭合,灯L发光,照亮人脸进行识别,但不开锁,人脸识别成功后S2才会闭合,电动机M工作,开锁成功。下列电路设计符合要求的是( )
A. B.
C. D.
【分析】由题知,S1闭合,灯L发光,照亮人脸进行识别,但不开锁,人脸识别成功后S2闭合,电动机M工作,即两开关都闭合时电动机才能工作,由此根据选项图分析解答。
【解答】解:
根据题意知,S1闭合,灯L发光;灯光照亮人脸完成人脸识别时S2闭合,即S1、S2同时闭合,电动机M才工作。
A、由图知,只闭合S1时,灯被短路而不发光,同时闭合S1和S2时,电源会被短路,不符合题意;
B、由图知,只闭合S1时,电路断路,灯不亮,再闭合S2时,电动机就工作,不符合题意;
C、由图知,只闭合S1时,灯L发光,再闭合S2时,电动机工作,符合题意;
D、由图知,只闭合S1时,灯L不发光,不符合题意。
故选:C。
【点评】本题考查了电路的设计,明确要求可采用排除法解答。
9.如图所示,已知电源电压不变,为了比较电阻R1和R2的大小,四位同学分别设计了如下的电路,其中不可行的是( )
A. B.
C. D.
【分析】(1)串联电路中,各处电流相等,阻值大的电阻两端的电压大,阻值小的电阻两端的电压小;
(2)并联电路中,各支路电阻两端的电压相等,阻值大的电阻通过的电流小,阻值小的电阻通过的电流大。
【解答】解:A、两电阻串联,电压表测量R1两端的电压,不能测出电阻R1和R2的阻值,因此无法比较两电阻阻值的大小,故A符合题意;
B、两个电阻并联,两个电流表分别测量通过两个电阻的电流,根据电流的大小就可以比较出电阻的大小,故B不符合题意;
C、两个电阻串联,两个电压表分别测量两个电阻两端的电压,根据电压的大小就可以比较出电阻的大小,故C不符合题意;
D、两个电阻串联,电压表V1测量电阻串联的总电压,电压表V2测量电阻R1两端的电压,根据串联电路电压的规律,电阻R2两端的电压等于电压表V1和V2的示数之差,这样就可以得到两个电阻两端的电压,根据电压的大小就可以比较电阻的大小,故D不符合题意。
故选:A。
【点评】(1)串联电路的电阻起分压作用,分压大小与电阻阻值的大小成正比,电阻大的分压大,电阻小的分压小;
(2)并联电路的电阻起分流作用,分流大小与电阻阻值的大小成反比,电阻大的分流小,电阻小的分流大。
10.如图所示,这是一种显示汽车油箱油量的装置图,其中滑杆P相当于滑动变阻器R的滑片,下列关于该装置的说法错误的是( )
A.若电流表读数增大,R接入电路的电阻减小
B.若电流表读数增大,表明油量增多
C.若电流表读数减小,电阻R0的功率减小
D.若电流表读数减小,滑动变阻器R两端的电压减小
【分析】由电路图可知,定值电阻R0与滑动变阻器R串联,电流表测电路中的电流。
(1)若电流表读数增大,根据欧姆定律可知电路总电阻的变化,利用电阻的串联可知R接入电路的电阻变化;
(2)若电流表读数增大,R接入电路的电阻减小,根据杠杆的作用可知浮子移动的方向,从而得出油箱油量的变化;
(3)若电流表读数减小,根据P=UI=I2R可知电阻R0的功率变化;
(4)若电流表读数减小,根据欧姆定律可知电阻R0两端的电压变化,利用串联电路的电压特点可知滑动变阻器R两端的电压变化。
【解答】解:由电路图可知,定值电阻R0与滑动变阻器R串联,电流表测电路中的电流。
A.若电流表读数增大,由I=的变形式R=可知,电路中的总电阻变小,由串联电路中总电阻等于各分电阻之和可知,R接入电路的电阻减小,故A正确;
B.若电流表读数增大,R接入电路的电阻减小,由杠杆的作用可知,浮子应上浮,则油箱油量应增多,故B正确;
C.若电流表读数减小,由P=UI=I2R可知,电阻R0的功率减小,故C正确;
D.若电流表读数减小,由U=IR可知,电阻R0两端的电压减小,由串联电路中总电压等于各分电压之和可知,滑动变阻器R两端的电压增大,故D错误。
故选:D。
【点评】本题考查了串联电路的特点和欧姆定律、电功率公式的应用,明白该装置的工作原理是关键。
11.在探究“电压一定时,电流与电阻关系”的实验中,电路如图所示。先在A、B间接入5Ω的定值电阻R,移动滑片P,使电压表示数为2V,读出电流表示数。接着取下5Ω的电阻换上10Ω定值电阻,不进行其它操作就闭合开关。此时电压表示数及应进行的操作是( )
A.电压表示数大于2V,应将滑片P向左滑
B.电压表示数大于2V,应将滑片P向右滑
C.电压表示数小于2V,应将滑片P向左滑
D.电压表示数小于2V,应将滑片P向右滑
【分析】探究电流跟电阻的关系时,要保持电阻两端的电压不变,去改变电阻,但当电阻增大时,它两端的电压也随之变化,为保证结论的准确性,要通过调节滑片使电阻两端的电压减小为原来的值,根据串联电路的分压关系去调节即可。
【解答】解:当A、B两点间的电阻由5Ω更换为10Ω后,AB间的电阻增大,由串联电路的分压规律可知,AB间的电压将增大,即电压表示数大于2V;探究电流与电阻关系时,应控制电阻两端的电压不变(即电压表示数不变);此时应使电压表示数减小为2V,由串联电路的电压特点可知,应增大变阻器分得的电压,由分压原理可知,应增大变阻器连入电路的阻值,由图可知,应将滑片P向右滑动,直到电压表的示数为2V为止。
故选:B。
【点评】本题考查了学生对控制变量法的理解和掌握,并能根据串联时分压关系知道,当一个电阻阻值增大时,其两端的电压也增大。
12.如图甲所示电路,电源电压为6V且不变,R1为定值电阻.闭合开关S,将滑动变阻器R2的滑片P从a端向b端移动过程中,电压表和电流表的示数变化情况如乙图所示.则( )
A.定值电阻的阻值是20Ω
B.滑动变阻器的最大阻值是10Ω
C.当滑动变阻器的滑片P在中点时,两电表的示数对应于乙图中的“B”点
D.当滑动变阻器的滑片P在中点时,两电表的示数对应于乙图中的“C”点
【分析】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)当滑片P位于a端时,接入电路中的电阻最大,电路中的电流最小,由图象读出电表的示数,根据串联电路的电压特点表示出电源的电压;当滑片P位于b端时,接入电路中的电阻为零,此时电路中的电流最大,根据欧姆定律表示出电源的电压,利用电源的电压不变得出等式求出R1的阻值和电源的电压;
(2)当滑片P位于a端时,接入电路中的电阻最大,电路中的电流最小,由图象读出电表的示数,根据欧姆定律求出滑动变阻器的最大阻值,
(3)当滑动变阻器的滑片P在中点时,根据电阻的串联和欧姆定律求出电路中的电流,然后确定图象中对应的位置。
【解答】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)当滑片P位于a端时,接入电路中的电阻最大,电路中的电流最小,
由图象可知,此时电路中的电流Ia=0.2A,R2两端的电压U2=4V,
因串联电路中总电压等于各分电压之和,
所以,电源的电压:
U=IaR1+U2=0.2A×R1+4V﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①
当滑片P位于b端时,接入电路中的电阻为零,此时电路中的电流最大,
由图象可知,这时电路中电流为Ib=0.6A,
则电源的电压:
U=IbR1=0.6A×R1﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②
解①②得:R1=10Ω,U=6V,故A错误;
(2)当滑片P位于a端时,接入电路中的电阻最大,由I=可得,R2的最大阻值:
R2===20Ω;故B错误;
(3)当滑动变阻器的滑片P在中点时,则滑动变阻器连入电路的阻值为:
R2′=R2=×20Ω=10Ω,
则根据串联电路的特点和欧姆定律可知电流表的示数为:
I′====0.3A。
由图象可知:电流表示数为0.3A时对应的点是B点,故C正确,D错误。
故选:C。
【点评】本题考查了串联电路的特点和欧姆定律的应用,从图象中获取有用的信息是关键。
13.灯L上标有“6V 6W”字样,测得该灯的电流随电压变化关系如图(甲)所示。现把灯L接入如图(乙)所示的电路中,若电源电压为8V且不变,电流表的量程为“0~0.6A”,电压表的量程为“0~15V”。则下列说法正确的是( )
A.灯L的电阻值随电压表示数的增大而增大
B.灯L两端电压为3V时,电路可以安全工作
C.当电流表示数为0.4A时,滑动变阻器消耗的功率为0.4W
D.为了保证电路安全,滑动变阻器接入电路的最小阻值为10Ω
【分析】由电路图可知,灯泡L与滑动变阻器R串联,电压表测R两端的电压,电流表测电路中的电流。
(1)根据图像读出几组数据,根据欧姆定律求出灯泡对应的电阻,利用串联电路的电压特点得出电压表的示数,然后归纳得出灯泡L的电阻值与电压表的示数关系;
(2)根据图像可知灯泡的额定电流,根据串联电路的电流特点结合灯泡的额定电流和电流表的量程确定电路中允许通过的最大电流,根据图像可知灯L两端电压为3V时通过灯泡的电流,根据串联电路的电流特点可知电路中的电流,将电路中的电流与电路中允许通过的最大电流进行比较,进而判断电路是否可以安全工作;
(3)根据图像可知电流为0.4A时灯泡两端的电压,根据串联电路的电压特点求出滑动变阻器两端的电压,根据P=UI求出滑动变阻器消耗的电功率;
(4)知道电路中的最大电流,根据图像可知此时灯泡两端的电压,根据串联电路的电压特点求出滑动变阻器两端的电压,根据欧姆定律求出滑动变阻器接入电路的最小阻值。
【解答】解:由电路图可知,灯泡L与滑动变阻器R串联,电压表测R两端的电压,电流表测电路中的电流。
A、由图甲可知,当灯泡两端的电压为1V、2V时,通过的电流分别为0.4A、0.6A,由I=可知,对应的灯泡L的电阻分别为:RL1===2.5Ω、RL2===3.3Ω,
电压表对应的示数分别为8V﹣1V=7V、8V﹣2V=6V,则灯泡L的电阻值随电压表的示数的减小而增大,故A错误;
B、由图像可知,灯泡的额定电流为1A,因为电流表的量程为0~0.6A,所以电流表允许通过的最大电流为0.6A,由串联电路的电流特点可知,为了电路安全,电路中允许通过的最大电流为0.6A,
由图像可知,灯L两端电压为3V时,通过灯泡的电流大于0.6A,则电路中的电流大于0.6A,因此电路不能安全工作,故B错误;
C、由图像可知,当电流表示数为0.4A时,灯泡两端的电压为1V,则滑动变阻器两端的电压:UR=U﹣U1=8V﹣1V=7V,
此时滑动变阻器消耗的电功率:PR=URI1=7V×0.4A=2.8W,故C错误;
D、电路中允许通过的最大电流为0.6A,由图象可知,此时灯泡两端的电压为2V,
则滑动变阻器两端的电压为:U'=8V﹣2V=6V,
由欧姆定律可知,滑动变阻器接入电路的最小阻值:R最小===10Ω,故D正确。
故选:D。
【点评】本题考查了串联电路的特点和欧姆定律、电功率公式的灵活应用,关键是根据灯泡的额定电流和电流表的量程确定电路中的最大电流,这也是学生比较容易出错的地方。
二、填空题(共5小题;每小空2分,满分0分)
14.如图所示,A、B、C、D是四个接线柱,要使L1、L2串联,应用导线分别连接 B、C 两个接线柱;为了防止电源短路,一定不能用导线连接 C、D 两个接线柱。
【分析】(1)电路的基本连接形式有两种:一种是串联,在串联电路中电流只有一条路径,各用电器之间相互影响;另一种是并联,在并联电路中电流有多条流通路径,各个用电器之间互不影响,独立工作。
(2)用导线把电源两极连起来,会造成电源短路,会损坏电源。
【解答】解:若连接B、C两个接线柱,电路中电流只有一条流通路径,则L1、L2 串联;如下图:
如果将C、D两个接线柱用导线连接起来,则会出现短路现象。当将AC个接线柱接在一起时,会出现灯L1发光,L2不发光。
故答案为:B、C;C、D。
【点评】本题主要考查利用电流流向法根据串并联电路中电流路径的特点分析电路的连接方式。
15.我校八年级学生小林在做“探究水沸腾时温度变化的特点”实验时,到水沸腾时完全燃烧了10g热值为3×107J/kg的酒精,燃烧这些酒精放出了 3×105 J的热量,水的温度升高,内能增大是通过 热传递 的方式来实现的。
【分析】(1)根据Q放=mq求出酒精完全燃烧放出的热量;
(2)改变内能的方式有做功和热传递。
【解答】解:10g酒精完全燃烧放出的热量:
Q放=m酒精q酒精=10×10﹣3kg×3.0×107J/kg=3×105J;
水的温度升高,内能增大是通过热传递的方式改变的。
故答案为:3×105;热传递。
【点评】本题考查改变内能的方式、燃料完全燃烧放热公式的掌握和运用,属于常考题。
16.如图是小明家中的电能表,表盘上标有“3000r/(kW•h)”的字样,月初示数如图甲所示,月末示数如图乙所示,则小明家这个月消耗电能为 50 度。如果关闭小明家里其他用电器,单独让电饭锅工作15min,电能表的转盘转过600转,则该电饭锅的电功率是 800 W。
【分析】电能表的读数:单位是kW•h,最后一位是小数,一个月消耗的电能等于月末电表的读数减去月初的电表的读数;
3000r/kW•h表示的是电路中每消耗1kW•h的电能,电能表的转盘转3000r,据此求出转盘转600r电路中消耗的电能,再利用P=求电饭锅的实际电功率。
【解答】解:
这个月小明家里用电:2879.6kW•h﹣2829.6kW•h=50kW•h=50度;
“3000r/kW•h”表示电路中每消耗1kW•h的电能,电能表的转盘转3000圈,
当转盘转动600圈时,电饭锅消耗的电能:
W=kW•h=0.2kW•h,
该电饭锅工作时的实际功率:
P===0.8kW=800W。
故答案为:50;800。
【点评】本题考查了消耗电能和电功率的计算,明确电能表相关参数的意义是关键。
17.如图所示,在两个透明容器中密封着等量的空气,U形管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化。将容器中的电阻丝R1、R2串联在电路中,且R1=2R2=10Ω,电源电压U=6V。闭合开关后,甲管中液面比乙管中液
面上升得 快 (选填:“慢”、“快”或“相同”),当滑动变阻器滑片P移至最右端时,在1分钟内电流通过电阻丝R1产生的热量为 96 J。
【分析】(1)根据串联电路特点和焦耳定律判断电流通过R1、R2产生热量的关系,从而判断两管中液面上升的快慢;
(2)滑动变阻器滑片P移至最右端时,滑动变阻器接入电路的电阻为0,R1、R2串联,根据串联电路特点和欧姆定律求出电流的大小,根据焦耳定律求出产生的热量。
【解答】解:
(1)由串联电路的电流特点知,通过R1、R2电流相等,R1=2R2,由焦耳定律Q=I2Rt得,R1电阻大,在相同电流、相同时间产生的热量多,容器中空气温度升高的快,所以甲管中液面比乙管中液面上升得快;
(2)当滑动变阻器滑片P移至最右端时,滑动变阻器接入电路的电阻为零,R1、R2串联,
由串联电路特点和欧姆定律可得,通过R1电流:I1=I===0.4A,
1分钟内电流通过电阻丝R1产生的热量为:Q=I12R1t=(0.4A)2×10Ω×60s=96J。
故答案为:快;96。
【点评】本题考查了串联电路特点、欧姆定律以及焦耳定律的应用,难度适中。
18.如图甲所示电路中,R为定值电阻,R1为滑动变阻器。图乙是该滑动变阻器滑片从一端移至另一端过程中变阻器的电功率与其电阻的关系图象。由此可知,滑动变阻器消耗的最大电功率是 0.9 W,电源电压是 6 V。
【分析】由电路图可知,R1与R串联,电压表测R1两端的电压,电流表测电路中的电流。
(1)根据图乙即可读出变阻器的最大电功率;
(2)根据图乙读出两组变阻器的阻值和对应的电功率,根据串联电路的电流特点和P=UI=I2R求出电路中的电流,根据电阻的串联和欧姆定律结合电源的电压不变得出等式即可求出R的阻值,进一步求出电源的电压。
【解答】解:(1)由图乙可知,当R1=10Ω时,滑动变阻器消耗的电功率最大为:P1=0.9W;
(2)由电路图可知,R1与R串联,电压表测R1两端的电压,电流表测电路中的电流。
由图乙可知,当R1=10Ω时,P1=0.9W,当R1′=20Ω时,P1′=0.8W,
因串联电路中各处的电流相等,
所以,由P=UI=I2R可得,电路中的电流分别为:
I1===0.3A,I2===0.2A,
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,且电源的电压不变,
所以,由I=可得,电源的电压:
U=I1(R+R1)=0.3A×(R+10Ω)﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①
U=I2(R+R1′)=0.2A×(R+20Ω)﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②
解①②得:R=10Ω,U=6V。
故答案为:0.9;6。
【点评】本题考查了串联电路的特点和欧姆定律、电功率公式的综合应用,从图象中获取有用的信息和利用好电源的电压不变是关键。
三、作图题(共6分,每小题0分)
19.小芳想用如图所示的器材,设计一个可以调节小灯泡亮度的电路,要求:滑动变阻器的滑片向左滑动时,灯泡的亮度变暗。请你用笔画线代替导线将电路连接完整。
【分析】滑动变阻器采用“一上一下”的接线原则;滑动变阻器的滑片向左滑动时,灯泡的亮度变暗,说明电路中的电流变小,滑动变阻器接入电路的电阻变大,据此连接电路。
【解答】解:滑动变阻器应符合“一上一下”的接线原则,因为滑片向左移动,灯泡变暗,电路中的电流减小,这说明滑片向左移动,滑动变阻器接入电路中的电阻增大,因此应选择右下方的接线柱B;如图所示:
。
【点评】本题考查了实物图的连接,明确滑动变阻器的连接方式是解题的关键。
20.一只小灯泡正常发光时电压为3V,通过的电流为0.3A。若要将它接入4.5V的电路中,为使其正常工作,应给它怎样连接一个多大的电阻?请你将设计方案用电路图表示在下列虚线框中。(图中要标明接入的电阻阻值)
【分析】由题意可知,电源电压大于灯泡的额定电压,故应串联电阻分得多余电压,由欧姆定律可得出串联电阻的阻值;
让灯泡与定值电阻串联,开关控制整个电路,据此设计电路。
【解答】解:串联电阻起分压作用,因灯泡正常发光,故电路中电流为0.3A,电阻两端电压:UR=U﹣UL=4.5V﹣3V=1.5V;
由I=可得,串联电阻的阻值:R===5Ω;
从电源正极依次连接开关、灯泡以及定值电阻,再回到电源负极,并标出定值电阻的阻值,如下图所示:
答:需要串联电阻的阻值为5Ω;
电路图如上图所示。
【点评】本题考查电压、电阻的计算以及电路的设计,关键是公式及其变形的灵活运用以及知道串联分压的特点。
四、计算题(共18分,每小题0分)
21.如图所示的电路中,电源两端电压保持不变,电阻丝R1的阻值为20Ω。当开关S闭合后,电压表的示数为2V,电流表的示数为0.2A。求:
(1)电源两端电压;
(2)通电1min电阻丝R1产生的热量。
【分析】(1)由欧姆定律计算R1两端电压,再由串联电路电压特点计算电源电压;
(2)由图知,R1与R2串联,电压表测R2两端的电压,电流表测电路中电流,已知开关闭合后电流表示数,由焦耳定律计算通电1min电阻R1产生的热量。
【解答】解:(1)由电路图可知,R1与R2串联,电压表测R2两端的电压,U2=2 V,电流表测电路中的电流,
电流表的示数为0.2A,电阻丝R1的阻值为20Ω,
由U=IR可得R1两端的电压:
U1=IR1=0.2 A×20Ω=4 V,
因串联电路中总电压等于各分电压之和,所以电源电压为:
U=U1+U2=4 V+2 V=6 V;
(2)当开关S闭合后,电流表示数为0.2A,所以通电1min电阻R1产生的热量:
Q1=I2R1t=(0.2 A)2×20Ω×60 s=48 J。
答:(1)电源两端的电压为6V;
(2)通电1min电阻丝R1产生的热量为48J。
【点评】本题考查串联电路特点、欧姆定律以及焦耳定律公式的应用,属于一道基础题。
22.如图所示,电源电压和灯L的电阻不变,灯L上标有“6V 3W”字样,变阻器R的最大阻值为12Ω。当开关都闭合,滑片P移至A端时,灯L正常发光。求:
(1)灯L正常发光时的电阻;
(2)电源电压;
(3)当只闭合S1时,滑片P移至B端时,电路消耗的功率。
【分析】(1)知道灯泡的额定电压和额定功率,由P=可得灯L正常发光时的电阻;
(2)当开关S闭合,滑片P移至A端时,灯泡与滑动变阻器的最大阻值并联,根据并联电路的电压特点结合额定电压下灯泡正常发光得出电源电压;
(3)当只闭合S1时,滑片P移至B端时,灯泡与滑动变阻器的最大阻值串联,根据电阻的串联特点和欧姆定律可知电路中的电流,利用P=U求出电路消耗的功率。
【解答】解:(1)由P=可得灯L正常发光时的电阻:
RL===12Ω;
(2)当开关都闭合,P移至A端时,灯泡与滑动变阻器的最大阻值并联,
因为此时灯L正常发光,则由并联电路的电压特点可得电源电压:U=U额=6V;
(3)当只闭合S1,P滑片P移至B端时,灯泡与滑动变阻器的最大阻值串联,
则总电阻:R总=RL+R=12Ω+12Ω=24Ω,
电路中的电流:I===0.25A,
电路消耗的功率:P=UI=6V×0.25A=1.5W。
答:(1)灯正常发光时的电阻为12Ω;
(2)电源电压为6V;
(3)电路消耗的功率为1.5W。
【点评】本题考查了串并联电路的特点和欧姆定律、电功率公式的应用,要注意灯泡正常发光时的电压和额定电压相等。
五、实验题(共17分,每空1分)
23.在做“探究影响导体的电阻大小因素”实验时,实验室提供了4根电阻丝,其规格、材料如表所示。
编号
材料
长度(m)
横截面积(mm2)
A
镍铬合金
0.25
1.0
B
镍铬合金
0.50
1.0
C
镍铬合金
0.25
2.0
D
锰铜合金
0.25
1.0
小明、小红和小亮在做实验时,作出了如下猜想。
猜想一:导体的电阻可能与导体的长度有关。
猜想二:导体的电阻可能与导体的横截面积有关。
猜想三:导体的电阻可能与导体的材料有关。
(1)如图所示电路,闭合开关后,在M、N之间分别接上不同导体,通过观察相关现象来比较导体电阻大小,小明、小红和小亮对图中的电路设计提出了自己的观点:
小明认为:电流表是多余的,观察灯泡的亮度就可以判断导体电阻的大小。
小红认为:灯泡是多余的,根据电流表示数的变化就可以判断导体电阻的大小。
小亮认为:灯泡和电流表同时使用更好,因为灯泡可以保护电路,从而防止烧坏电流表。
你赞同 小亮 (选填“小明”、“小红”或“小亮”)的观点。
(2)为了验证猜想二,可依次把M、N跟 A、C (选填:“A”、“B”、“C”、“D”)的两端相连,闭合开关,记下电流表的示数,分析比较这两根电阻丝电阻的大小。
(3)依次把M、N跟电阻丝A、B的两端连接,闭合开关,电流表的示数不同,分析比较A、B两根电阻丝电阻的大小,可探究电阻跟 长度 的关系,其结论是 在材料和横截面积相同时,导体的长度越长,电阻越大 。
(4)小丽在探究同样的问题时,手边只有一根电阻丝,那么,她利用这根电阻丝和上述电路,不能够完成猜想 三 (选填“一”、“二”或“三”)的实验验证。
(5)以上研究方法为控制变量法,在“探究电流与电压的关系”实验中 也 (选填:“没有”或“也”)用到此方法。
【分析】(1)电流表串联在电路中,电源电压一定,导体电阻越大,电路电流越小,导体电阻越小,电路电流越大,可以通过电流表示数大小判断导体电阻大小,根据串联电路的特点分析小灯泡的作用;
(2)(3)(4)影响导体电阻大小的因素:导体的材料、长度、横截面积和温度,在研究电阻与其中某个因素的关系时,要采用控制变量法的思想,要研究导体的电阻大小与一个量之间的关系,需要保持其它量不变;
(5)根据控制变量法分析。
【解答】解:(1)在M、N之间分别接上不同的导体,则通过观察电流表示数来比较导体电阻的大小,同时灯泡可以保护电路,从而防止烧坏电流表,故小亮的观点正确;
(2)影响电阻大小的因素有多个,实验中采用的是控制变量法;A、C的材料和长度相同,横截面积不同,可以验证猜想二;
(3)A、B两根电阻丝材料相同、横截面积相同,长度不同,可以探究导体的电阻与导体的长度的关系;
分别将A和B两电阻丝接入电路中M、N两点间,电流表示数不相同,由此,初步得到的结论是:当材料和横截面积相同时,导体越长电阻越大;
(4)电阻丝的材料相同,所以她利用这根电阻丝和上述电路,不能够完成猜想三;
(5)在“探究电流与电压的关系”实验中,需要控制定值电阻的阻值不变,用到了控制变量法。
故答案为:(1)小亮;(2)A、C;(3)长度;在材料和横截面积相同时,导体的长度越长,电阻越大;(4)三;(5)也。
【点评】探究影响电阻大小的因素采用了控制变量法的思想,电阻大小的变化是通过电流表的示数变化体现的,这里采用了转换法的思想。
24.为了比较A、B两种液体的吸热能力,小明同学设计了以下实验步骤:
a.在两个同样的烧杯中分别装入等体积的A、B两种液体;
b.用温度计分别测量A、B两种液体的初温,温度计示数相同;
c.用两个相同的酒精灯同时给两个烧杯加热,且加热时间相同;
d.用温度计分别测出A、B两液体的末温。
请完成下列问题:
(1)此实验的主要探究方法有控制变量法和 控制变量法和转换 法;
(2)在上述实验步骤中,存在错误的是 a (选填步骤前的字母),更正错误后继续实验;
(3)步骤c中“加热时间相同”是为了使A、B两种液体 吸热相同 ;
(4)如图所示是A、B两种液体温度随时间变化关系的图象,则A液体的比热容 < B液体的比热容。(本小题选填:“大于”、“小于”或“等于”)。
【分析】我们使用相同的酒精灯通过加热时间的长短来比较吸热多少,这种方法叫转化法。
比较物质吸热能力的2种方法:
①使相同质量的不同物质升高相同的温度,比较吸收的热量(即比较加热时间),吸收热量多的吸热能力强;
②使相同质量的不同物质吸收相同的热量(即加热相同的时间),比较温度的变化,温度变化小的吸热能力强。
【解答】解:(1)由分析知,此实验的主要探究方法是控制变量法和转换法;
(2)a.根据比较不同物质吸热能力的方法,要控制不同物质的质量相同,两个同样的烧杯中分别装入等体积的A、B两种液体,因密度不同,根据m=ρV,故质量不同,不正确;
bd.用温度计分别测量A、B两种液体的初温,温度计示数相同,用温度计分别测出A、B两液体的末温,是为了比较温度的变化;正确;
c.用两个相同的酒精灯同时给两个烧杯加热,且加热时间相同,目的是控制吸热相同,正确。
存在错误的是a;
(3)根据转换法,c中“加热时间相同”是为了使A、B两种液体吸热相同;
(4)由A、B两种液体温度随时间变化关系的图象知,升高相同的温度,B加热时间长,则B的吸热能力强,则两液体的比热容关系是cA<cB。
故答案为:(1)控制变量法和转换;(2)a;(3)吸热相同;(4)<。
【点评】本题比较不同物质的吸热能力,考查控制变量法、转换法的应用和比较吸热能力的方法,为热学中的重要实验。
25.某小组用如图甲所示的实验器材“探究电流与电阻的关系”,电源电压恒为3V,滑动变阻器上标有“10Ω 1A”的字样,阻值分别为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω的定值电阻各一个。
(1)下列实验操作步骤最合理的排序是 C (将正确选项的字母填在横线上)。
①闭合开关
②将滑动变阻器的滑片调到最大阻值处
③断开开关
④连接电路
A.④③②①
B.③④①②
C.③④②①
(2)检查时发现有一根连线不对,请你把接错的那根导线找出来,打上“×”,并画线把它改到正确的位置上(只能改接一根导线,导线不允许交叉)。
(3)在闭合开关前,发现电流表指针在零刻度左侧,原因是 电流表没有调零 。电路连接检查无误后闭合开关,发现电流表有示数,移动滑片,电压表示数始终接近3V,则电路中存在的故障可能是 滑动变阻器短路 ,排除一切故障后,某组实验中电流表示数如图丙所示,为 0.2 A。
(4)用5Ω、10Ω、15Ω、20Ω的电阻完成实验,绘制了如图乙所示图象,他们根据图象得到结论: 当导体两端电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成反比 。
(5)如还需测量Rx阻值,而电压表突然损坏,老师又设计了一种方案,也测出了Rx的阻值。电路如图丁所示。R0为阻值已知的定值电阻,电源电压未知且恒定不变。测量步骤如下:
①当只闭合开关S1时,电流表读数为I1;
②当开关S1、S2都闭合时,电流表读数为I2;
③待测电阻Rx= •R0 (用已知和测出的物理量符号表示)。
【分析】(1)为了保护电路,连接电路时,开关应该断开,闭合开关前需要将滑动变阻器调到阻值最大处;
(2)在探究“探究电流与电阻的关系”实验中,电阻、滑动变阻器和电流表串联,电压表并联在电阻两端;
(3)电表使用前要调零;电路连接检查无误后闭合开关,发现电流表有示数,电路为通路,根据电压表示数始终接近3V分析;根据电流表选用量程确定分度值读数;
(4)根据图乙求出电流与电阻的乘积分析回答;
(5)根据串联电路中电流和电压规律,分析电路中的电压和电流,由电源电压不变计算电阻。
【解答】解:(1)为了保护电路,连接电路时,开关应该断开,闭合开关前需要将滑动变阻器调到阻值最大处,故实验操作步骤最合理的排序是C;
(2)原电路图中,电流表与电阻并联,电压表串联在电路中是错误的,在探究“探究电流与电阻的关系”实验中,电阻、滑动变阻器和电流表串联,电压表并联在电阻两端,如下图所示:
;
(3)在闭合开关前,发现电流表指针在零刻度左侧,说明电流表没有调零;
电源电压恒为3V;电路连接检查无误后闭合开关,发现电流表有示数,说明电路为通路,电压表示数始终接近3V,测量的是电源电压,则滑动变阻器两端的电压为0,所以电路中存在的故障是滑动变阻器短路;
由图丙可知,电流表选用小量程,分度值0.02A,其示数为0.2A;
(4)由图乙可知,电流与电阻的乘积为UV=IR=0.4A×5Ω=……=0.1A×20Ω=2V,为一定值,故可得出结论:当导体两端电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成反比;
(5)①当只闭合开关S1时,电流表读数I1为通过电阻R0和Rx的电流,此时电源电压为:U=I1(R0+Rx);
②当开关S1、S2都闭合时,电阻Rx短路,电流表读数I2为通过电阻R0的电流,此时电源电压为:U=I2R0;
③由于电源电压恒定不变可得待测电阻Rx=•R0。
故答案为:(1)C;(2)见解答图;(3)电流表没有调零;滑动变阻器短路;0.2;(4)当导体两端电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成反比;(5)•R0。
【点评】本题探究电流与电阻的关系实验,考查了注意事项、电路连接、电路故障、电流表读数和数据分析及设计实验方案测电阻的能力。
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