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苏科版九年级全册3 欧姆定律优秀课时训练
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这是一份苏科版九年级全册3 欧姆定律优秀课时训练,文件包含143欧姆定律原卷版docx、143欧姆定律解析版docx等2份试卷配套教学资源,其中试卷共32页, 欢迎下载使用。
14.3欧姆定律
【知识梳理】
一、实验:探究电流与电压、电阻的关系。
【实验猜想】
1.通过导体的电流和导体两端的电压成正比;
2.通过导体的电流和导体的电阻成反比。
【实验器材】干电池两节,开关一个,电流表一个,电压表一个,滑动变阻器一个,定值电阻三个(R1=5Ω、R2=10Ω、R3=20Ω),导线若干
【实验设计】
探究的是通过定值电阻R的电流与其阻值及两端电压之间的关系,故电路连接如图所示,电压表测量R两端的电压,电流表测量通过R的电流。
1.探究电流与电压的关系
(1)将定值电阻R1接入电路,通过调节滑动变阻器R’,使得电压表示数为某一值U1,电流表示数为I1。
(2)调节滑动变阻器R’,使得电压表示数为另一值U2,电流表示数为I2。
(3)再次调节滑动变阻器R’,使得电压表示数为另一值U3,电流表示数为I3。
(4)将R1更换为R2、R3重复上述过程两次。
(5)将数据汇入表格,画出图象寻找规律。
2.探究电流与电阻的关系
(1)将R1接入电路,通过调节滑动变阻器R’,使得电压表示数为某一定值U1,电流表示数为I1。
(2)将R1更换为R2接入电路,通过调节滑动变阻器R’,使得电阻R2两端的电压仍为U1。
(3)再将R2更换为R3接入电路,通过调节滑动变阻器R’,使得电阻R3两端的电压仍为U1。
(4)将U1更改为U2、U3重复上述过程两次。
(5)将数据汇入表格,画出图象寻找规律。
【实验方法】
控制变量法:
①探究通过导体的电流与导体两端电压的关系:控制导体电阻保持不变,改变导体两端的电压。
②探究通过导体的电流与导体电阻的关系:控制导体两端电压保持不变,改变导体的电阻。
【数据记录】(数据仅供参考)
1.探究电流与电压的关系
2.探究电流与电阻的关系
【实验分析】
将数据转换成坐标图象,寻找电流与电压、电阻的关系
1.探究电流与电压的关系
从图象可以看出,电阻一定时,电流与电压满足正比例函数关系。
2.探究电流与电阻的关系
从图象可以看出,电压一定时,电流与电阻满足反比例函数关系。
【实验结论】导体的电阻一定时,通过导体的电流和导体两端的电压成正比;导体两端的电压一定时,通过导体的电流和导体的电阻成反比。
【注意事项】
1.在连接电路时,开关要断开;每次实验后,更换电阻前也要断开开关。
2.在闭合开关之前,滑动变阻器应调节到阻值最大处以保护电路。
3.滑动变阻器的在两个实验中的不同作用
(1)在探究电流跟电压的关系实验中:
①保护电路;
②改变定值电阻两端的电压。
(2)在探究电流跟电阻的关系实验中:
①保护电路;
②调节定值电阻两端的电压,使其两端的电压保持不变。
4.实验多次的目的:寻找普遍规律,避免结论的偶然性。
二、欧姆定律
1.内容:导体中的电流,跟导体两端的电压成正比,跟导体的电阻成反比。
2.公式: 公式中的单位:I→安(A);U→伏(V);R→欧(Ω)。
变形式:、
3.注意:
公式中的I、U和R必须是在同一时间的同一部分电路上的,不同导体不同时间的I、U和R不存在上述关系。例如下图所示并联电路,R1、R2两端电压均为电源电压U,故有 。
【易错点】
1.在描述电流与电压及电阻的关系时,只能说“电流与电压成正比”或“电流与电阻成反比”而不能倒过来说“电压与电流成正比”或“电阻与电流成反比”。因为电流的大小是由电压和电阻决定的,电流在前才能体现了电流随着电压、电阻变化而变化的关系。
2.具有物理意义,体现了电流与电压成正比、与电阻成反比的关系,也可以用来计算电流。
3.不具有物理意义,不能体现U、I、R之间的关系,不能说“由可知,电压与电流成正比,与电阻成正比”。该式只能用来在已知电流及电阻的情况下计算电压。
4.不具有物理意义,不能体现U、I、R之间的关系,不能说“由可知,电阻与电压成正比,与电流成反比”。电阻是导体自身属性,只与长度、横截面积、材料、温度有关,与两端电压、通过的电流无关。该式只能用来在已知电流及电压的情况下计算电阻。
【规律总结】
1.根据I-U图象或U-I图象判断电阻大小的方法
不同阻值的电阻有不同的I-U图象,将横纵坐标轴交换后变为U-I图象。如图所示,现要求判断甲乙两条图线所代表的甲乙电阻的大小关系。
(1)画线法
在两条图线上找电流或电压相等的点,通过比较电压或电流得到电阻的大小关系。可作平行于I轴的直线,与两条图线分别相交于点A和点B,两点的横坐标相同,均为U0,而纵坐标I甲>I乙,由此可知,当甲乙两电阻两端电压相同时,通过甲电阻的电流大于通过乙电阻的电流,进而可知,R甲<R乙。同理,也可作平行于U轴的直线,思路类似,在此不多赘述。对于U-I图象,此方法仍适用。
(2)靠轴法
在I-U图象中,越靠近U轴的图线代表的电阻越大,越靠近I轴的图线代表的电阻越小。对于U-I图象,此方法仍适用。
(3)斜率法
由可知,图线的斜率就是,则在I-U图像中,斜率小的,小,R更大。对于U-I图象,由可知,图线的斜率就是R,斜率大的,R大。
2.对于曲线I-U图象的认识
(1)如图所示为灯丝电阻的I-U图线,灯丝电阻受温度影响很大,所以在不同电压下,温度不同,灯泡的电阻是变化的,图线是弯曲的。在图线上取A、B、C三点,分别与原点相连,根据前述判断电阻大小的方法可知,RA<RB<RC,故灯丝随着两端电压增大,温度升高,阻值变大。
(2)在分析曲线的I-U图线时,如果随着电压的增大,图线向U轴弯曲,则阻值增大,如果电压向I轴方向弯曲,则阻值减小。
3.对I-R及I-图象的认识
(1)每条I-R图线都对应某一个确定电压下I与R的关系,不同图线对应的电压不同。
(2)由U=IR可知,在I-R图象中,图线上任一点与原点、两坐标轴围成的矩形面积表示该图线对应的电压。同一条图线上任一点围城的矩形面积均相同。对于不同图线,矩形的面积不相同,矩形的面积越大,对应的电压越大。
(3)由可知,U一定时,I与成正比,因此可得到I-图象。图线的斜率越大,电压越大。
4.串联电路中某电阻变化对其他电阻两端电压的影响。
如图所示,R1与R2串联,现减小R1的阻值,I增大,而R2阻值未变,则由U=IR可知,U2增大,又由U=U1+U2,电源电压U不变可知,U1减小。因此,在串联电路中,某电阻减小,会引起其它电阻两端电压增大,自身两端电压减小,反之亦然。也就是说,在某电阻变化过程中,与其有串联关系的物理量,如另一电阻两端的电压、电路中的电流会呈相反的变化趋势,与其有并联关系的物理量,如其自身两端的电压会呈相同的变化趋势,简记为“串反并同”。
5.在探究电流与电压、电阻的关系实验中,滑动变阻器的调节
实验电路如下图所示。
(1)探究电流与电压关系的实验:
如要求增大定值电阻R两端的电压,应减小变阻器R’的电阻。反之,要减小定值电阻R两端的电压,应增大变阻器R’的电阻。
(2)探究电流与电阻关系的实验:
如某次实验要求控制R两端电压(电压表示数)为U0,在完成一次实验后,将R更换为了更大阻值的定值电阻,电压表示数会大于U0。为了将电压表示数调回U0(减小电压表示数至U0),应增大变阻器的电阻。简记为“换大调大”。
【典例分析】
1.(2022·河南郑州·九年级期中)小芳为了探究“通过导体的电流与导体两端电压的关系”,设计了如图甲所示的电路图(电源电压恒定,电阻R阻值不变)。
(1)当小芳同学准备闭合开关开始实验时,同伴小红提醒她如图乙所示的电路图有一处连接错误,请在图上改正过来;
(2)在连接电路前,小芳发现电流表的指针偏向“0”刻度线的左侧,出现的问题是:__________;连接电路时,开关应处于__________状态;
(3)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______;
(4)排除故障后,闭合开关,调节滑动变阻器,测得的数据如下表所示。
①当导体两端电压为2.5V时,电流表示数如图丙所示,读数是______A,小芳实验中所用电阻R的阻值为______Ω;
②由上表实验数据可得出的结论是:______。
【答案】 电流表未调零 断开 滑动变阻器短路 0.5 5 在电阻不变的情况下,通过导体的电流与导体两端的电压成正比
【详解】(1)[1]由图甲得,电阻与滑动变阻器串联,电压表测量电阻电压,电流表测量电路电流,滑动变阻器滑片向右移动,接入电路中的电阻变大。原电路中,变阻器下面两个接线柱同时连入电路是错误的,变阻器应按一下一上连入电路中,且A端要连入电路,如答案所示。
(2)[2]在连接电路前,小芳发现电流表的指针偏向“0”刻度线的左侧,这说明电流表没有调零。
[3]为保护电路,连接电路时开关应断开。
(3)[4]电源由两节干电池组成,电源电压为3V;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,电压表示数始终接近3V,测量的是电源电压,则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。
(4)[5]①当导体两端电压为2.5V时,电流表示数如图丙所示,电流表选用小量程,分度值为0.02A,读数是0.5A。
[6]由欧姆定律可知,小芳实验中所用电阻
[7]根据表格中的数据可知,在电阻不变的情况下,电压增大几倍,电流就增大几倍,所以通过导体的电流与导体两端的电压成正比。
2.(2022·河北邢台·九年级期末)对于欧姆定律的理解,下列说法中正确的是( )
A.对于一个定值电阻,加在它两端的电压与通过它的电流的比值不变
B.公式表明:导体两端的电压与通过它的电流成正比
C.公式表明:电阻与电压成正比,与电流成反比
D.由可知,导体两端的电压跟导体的电阻成正比
【答案】A
【详解】A、对于同一个定值电阻,电阻一定,导体两端的电压增大几倍,通过它的电流也增大几倍,电压与电流的比值不变,故A正确;
B、根据公式表明:在电阻一定时,导体中的电流与导体两端的电压成正比,故B错误;
C、电阻是导体本身的一种性质,只与导体的材料、长度、横截面积和温度有关,与两端的电压和通过的电流无关,公式只是计算电阻的一种方法,故C错误;
D、由可知,在电流不变的情况下,导体两端的电压跟导体的电阻成正比,故D错误。
故选A。
3.(2022·山东日照·九年级期中)在某一温度下连接在电路中的两段导体A和B中的电流与其两端电压的关系如图所示。由图中信息可知( )
A.A导体的电阻为10Ω
B.B导体的电阻为10Ω
C.A、B导体并联在电压为3V的电源两端时,通过A导体的电流为0.3A
D.A、B导体串联在电压为3V的电源两端时,通过B导体的电流为0.5A
【答案】B
【详解】AB.由图可知当A、B两端电压为1V时,通过A、B中的电流分别是0.2A和0.1A,根据欧姆定律可得
故A不符合题意,B符合题意;
C.并联电路各支路两端电压相等,A、B导体并联在电压为3V的电源两端时,由图可知通过A导体的电流为0.6A,故C不符合题意;
D.串联电路各处电流相等,由图可知,当通过电路的电流为0.2A时,A两端的电压为1V,B两端的电压为2V,串联电路总电压等于各部分电压之和,此时电源电压
U=UA+UB′=1V+2V=3V
故D不符合题意。
故选B。
4.(2022·湖北黄冈·九年级期中)在“探究电流与电压关系”的实验中,分别用R1、R2两个电阻进行探究,并根据各自的实验数据绘制出如图所示的关系图像,从图中可以看出R1与R2的大小关系是( )
A. B. C. D.无法确定
【答案】A
【详解】由图像(如下图)可知
当R1与R2两端的电压相同时,由图线AC可以看出,通过两个电阻的电流 ,由于电压一定时,导体中通过的电流与电阻成反比,因此 ,故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
【思路小结】
欧姆定律反映的是电流受电压、电阻影响的关系,而电压、电阻是不受电流影响的。
【精典训练】
一、单选题
1.(2022·湖北荆州·九年级期中)张华同学在探究通过导体的电流与其两端电压的关系时,将记录的实验数据通过整理作出了如图所示的图像,根据图像,下列说法正确的是( )
A.导体a的电阻大于导体b的电阻
B.通过导体a的电流与其两端的电压成反比
C.当在导体b的两端加上1V的电压时,通过导体b的电流为0.4A
D.将导体a接到电压为3V的电源上时,通过的电流为0.6A
【答案】D
【详解】A.由图可知,当
Ua=Ub=2.0V
时
Ia=0.4A,Ib=0.2A
根据欧姆定律的计算公式可得,两电阻分别为
即导体a的电阻小于导体b的电阻,故A错误;
B.由图像可知,通过导体a的电流与其两端的电压成正比,故B错误;
C.当在导体b的两端加上加1V的电压时,根据欧姆定律的计算公式可得,通过的电流为
故C错误;
D.将导体a接到电压为3V的电源上时,由欧姆定律计算公式可得,通过导体a的电流为
故D正确。
故选D。
2.(2022·天津市·九年级月考)如图是电阻甲和乙的I﹣U图像,小明对图像信息做出的判断,正确的是( )
A.当甲两端电压为0.5V时,通过它的电流为0.3A
B.当乙两端电压为2.5V时,其电阻值为10Ω
C.将甲和乙并联,若电压为1V,则它们的干路电流为0.6A
D.将甲和乙串联,若电流为0.3A,则它们两端的电压为3V
【答案】C
【详解】A.由图像可知,当甲两端电压为0.5V时,通过它的电流大小为0.1A,故A错误;
B.由图像可知,当乙两端电压为2.5V时,通过它的电流为0.5A,根据欧姆定律可知此时乙的电阻
故B错误;
C.并联电路各支路两端的电压相等,由图像可知,甲、乙两端的电压为1V时,通过它们的电流分别为
I甲=0.2A,I乙=0.4A
因为并联电路干路中的电流等于各支路电流之和,所以干路中的电流为
I=I甲+I乙=0.2A+0.4A=0.6A
故C正确;
D.串联电路中各处电流相等,由图像可知,通过甲、乙的电流为0.3A时,它们两端的电压分别为
U甲=1.5V,U乙=0.5V
因为串联电路两端的总电压等于各部分电路两端电压之和,所以它们两端的总电压为
U总=U甲+U乙=1.5V+0.5V=2V
故D错误。
故选C。
3.(2022·湖北仙桃·九年级期中)下列关于导体电阻的说法正确的是( )
A.电阻表示导体对电流的阻碍作用,电阻越大,电流越大
B.导体的电阻与导体的材料、长度、横截面积和温度有关
C.由公式可知,电阻与电压成正比
D.由公式 可知,电阻与电流成反比
【答案】B
【详解】A.电阻表示导体对电流的阻碍作用,电阻越大,电流越小,故A错误;
B.导体的电阻是导体的一种性质,影响导体电阻大小的因素有:导体的材料、长度、横截面积和温度等,故B正确;
C.导体的电阻是导体的一种性质,与导体两端的电压大小无关,故C错误;
D.导体的电阻是导体的一种性质,与导体中的电流无关,故D错误。
故选B。
4.(2022·四川遂宁·九年级期末)小刚同学用如图电路探究“一段电路中电流跟电阻的关系”。在此实验过程中,当A、B两点间的电阻由5Ω更换为10Ω后,为了探究上述问题,他应该采取的唯一操作是( )
A.保持变阻器滑片不动B.将变阻器滑片适当向左移动
C.将变阻器滑片适当向右移动D.将电池个数增加
【答案】C
【详解】由图可知,定值电阻与滑动变阻器串联,电压表测定值电阻两端的电压,电流表测电路中的电流,在滑动变阻器的电阻值Rp不变的情况下,电路中将5Ω的定值电阻换成10Ω的定值电阻,由串联分压原理可知,定值电阻两端的电压变大,在探究电流跟电阻的关系时,要控制定值电阻两端的电压不变,为了使电压表示数不变,由串联电路电压规律可知,应增大滑动变阻器两端的电压,由串联分压原理可知,应增大滑动变阻器接入电路的阻值,故应将滑动变阻器的滑片适当向右移动从而增大滑动变阻器的阻值。故ABD不符合题意,C符合题意。
故选C。
5.(2022·湖北武汉·九年级月考)在“探究电流和电压的关系”和“探究电流和电阻的关系”两个实验中,下列说法正确的是( )
A.两个实验多次实验的目的都是为了得到普遍性实验结论
B.探究电流和电压的关系中,滑动变阻器的作用主要是控制定值电阻两端电压一定
C.在探究电流和电阻的关系中,滑动变阻器的作用主要是改变定值电阻两端的电压
D.两个实验都用到的实验探究方法是转换法
【答案】A
【详解】A.“探究电流和电压的关系”和“探究电流和电阻的关系”两个实验都是寻找规律的实验,因此两个实验多次实验的目的都是为了得到普遍性实验结论,故A正确;
B.在探究电流跟电压的关系时,要控制电阻的大小不变,改变电阻两端的电压,研究电流随电压的变化关系,因此滑动变阻器的作用是改变定值电阻两端的电压,故B错误;
C.在探究电流和电阻的关系中,要控制电阻的电压不变,改变电阻的阻值,定值电阻的电压也要发生变化,因此滑动变阻器的作用主要是控制定值电阻两端电压一定,故C错误;
D.在探究电流跟电压的关系时,要控制电阻的大小不变;在探究电流跟电阻的关系时,要控制电阻的电压不变,因此两个实验都用到的实验探究方法是控制变量法,故D错误。
故选A。
6.(2021·安徽宿州·九年级期中)考虑温度对电阻率的影响,下面能正确反映通过灯泡的电流与灯泡两端电压关系的是( )
A. B. C. D.
【答案】A
【详解】因为电灯的灯丝电阻随温度的升高而增大,故随着电压的增大,灯泡温度升高,灯丝的阻值将增大,故图像的倾斜程度将减小。
故选A。
二、填空题
7.(2022·辽宁沈阳·九年级期末)如图泡所示,电源电压恒定,闭合开关S,滑动变阻器的滑片P向左移动的过程中,电流表A的示数将______,电压表V1的示数将______(填“变大”、“变小”或“不变”)
【答案】 变大 不变
【详解】[1][2]由电路图可知,闭合开关S后,R1与R2串联,电压表V1测电源两端的电压,电压表V2测电阻R1两端的电压,电流表测电路中的电流,因电源电压恒定,所以滑片移动时,电压表V1的示数不变,滑动变阻器的滑片P向左移动的过程中,变阻器接入电路中的电阻变小,电路的总电阻变小,由欧姆定律公式可知,电路中的电流变大,即电流表A的示数变大。
8.(2022·黑龙江鸡西·九年级期末)如图所示的电路,开关闭合后,当滑动变阻器的滑片向右滑动过程中,电流表A的示数______,电压表V2的示数将______。(选填“变大”“变小”或“不变”)
【答案】 变大 变小
【详解】[1]由电路图可知,两电阻串联,电流表测电路中的电流,电压表V1测R1两端的电压,V2测R2两端的电压;
将滑动变阻器R2的滑片P向右移动时,接入电路的电阻变小,电路中的总电阻变小;由可知电路中的电流变大,即电流表的示数变大。
[2]因为
定值电阻两端的电压变大,即电压表V1的示数变大;串联电路总电压等于各分电压之和,滑动变阻器两端的电压变小,即V2的示数变小。
9.(2022·陕西安康·九年级期末)当在定值电阻两端加2V电压时,通过电阻的电流为0.1A,则该电阻的阻值为 _____Ω;当在该电阻两端加6V电压时,通过该电阻的电流为 _____A;当在该定值电阻两端的电压为零时,其阻值为 _____Ω。
【答案】 20 0.3 20
【详解】[1]当定值电阻R两端的电压2V时,通过的电流0.1A,则定值电阻的阻值
[2][3]因电阻是导体本身的一种性质,与两端的电压和通过的电流无关,所以当在该电阻两端所加电压为6V或0时,定值电阻的阻值仍为20Ω不变,则当在该电阻两端加6V电压时,通过电阻的电流
10.(2022·天津市·中考三模)如图,a、b分别表示由相同材料制成的两条长度相同、粗细均匀的电阻丝的I-U图像,__________(选填“a”或“b”)代表的电阻丝较粗,a、b并联后的电阻的I—U图像在区域__________(选填“I”、“Ⅱ”或“Ⅲ”)。
【答案】 b III
【详解】[1]由图可知,在电流相同时,a两端的电压要大于b两端的电压,根据可知,a的电阻要大于b的电阻;a、b的材料、长度相同,a的电阻大,则a的横截面积小,即a比较细,b比较粗。
[2]在I—U图像中,直线越陡电阻越小。将a、b两电阻并联,则总电阻小于任何一个电阻,故图像最陡,应在区域III。
11.(2021·广东汕头·九年级月考)某电子体重计的电路如图所示,其中弹簧上端和滑动变阻器的滑片固定在一起,AB间有可收缩的导线,R0作用是______,当称量的体重增加时,变阻器接入电路的电阻值______;电压表的示数______(后面两空选填:“变大”“不变”“变小”)。
【答案】 保护电路 变大 变大
【详解】[1]由电路图可知,滑动变阻器与R0串联,电压表测滑动变阻器两端的电压。当滑片在滑动变阻器的最上端时,其接入电路中的电阻为零,只有R0接入电路,可以保护电路,防止发生电源短路。
[2][3]当称量的体重增加时,滑片向下滑动,滑动变阻器接入电路的阻值变大,电路中的总电阻随之变大,由欧姆定律可得,电路中电流变小,所以R0两端的电压变小,又因串联电路中总电压等于各支路电压之和,所以,滑动变阻器两端的电压变大,即电压表的示数变大。
三、作图题
12.(2021·广东深圳·九年级期中)在探究通过导体的电流与导体两端电压的关系实验中,在下图中画出实验所需的电路图(其中部分电路已画出,电源为两个干电池,定值电阻约为10Ω),要求滑动变阻器的滑片P向右滑动时滑动变阻器的阻值变小。
【答案】
【详解】电源为两个干电池,电源电压为3V,定值电阻约为10Ω,由欧姆定律,电路的最大电流为
所以电流表选用小量程与电阻串联,要求滑动变阻器的滑片P向右滑动时滑动变阻器的阻值变小,故变阻器右下接线柱连入电路中,电压表与电阻并联,如答案所示。
四、实验题
13.(2021·河南郑州·九年级期中)小丽想探究导体中的电流跟电阻的关系,所选的电源电压为6V且保持不变,实验用到的电阻阻值分别为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω、30Ω,滑动变阻器规格为“60Ω 1A”。
(1)小丽连接最后一根导线时,发现电流表、电压表指针均有偏转且超过量程,她操作中存在的主要问题是_____和_____;
(2)实验中多次改变R的阻值,调节滑动变阻器滑片,使电压表示数保持不变,记下电流表的示数,得到如图电流I随电阻R变化的图像;
①由图像可以得出结论:_____;
②上述实验中,小明用5Ω的电阻做完实验后,接下来的操作应该是_____,将滑动变阻器调到最大阻值,然后将10Ω的电阻接入电路,闭合开关,移动滑片,使电压表示数为___V时,读出电流表的示数;
(3)本实验中滑动变阻器主要作用是_____。
【答案】 连接电路过程中开关没有断开 滑动变阻器的滑片没有移到最大阻值处 电压一定时,通过导体的电流与其电阻成反比 断开开关 2.5 控制定值电阻两端的电压不变
【详解】(1)[1][2]由图得,电阻和滑动变阻器串联,电压表测量电阻的电压,电流表测量电路电流,连接好最后一根导线,电表有示数,说明在连接电路过程中开关没有断开;电流表指针偏转角度大,电压表指针偏转超过最大刻度,说明滑动变阻器的滑片没有移到最大阻值处造成的,使电路中电流太大,电阻分到的电压过大。
(2)[3]由图像可知,导体的电阻增大,通过导体的电流减小,通过导体的电流与导体的电阻的乘积保持不变,故可得出结论:电压一定时,通过导体的电流与其电阻成反比。
[4][5]探究导体中的电流跟电阻的关系,用通过改变电阻的大小,且滑动变阻器控制电阻两端的电压不变,小明用5Ω的电阻做完实验后,应先断开开关,同时将滑动变阻器的滑片移至最大阻值处,再换接10Ω的电阻,然后闭合开关,由图像中数据和欧姆定律得,电阻的电压控制为
即使电压表的示数保持2.5V不变。
(3)[6]研究电流与电阻的关系时,需控制定值电阻两端的电压相同,因此本实验中滑动变阻器主要作用是控制定值电阻两端的电压不变。
14.(2022·河南驻马店·九年级期中)小明用如图甲所示的电路探究电流与电阻的关系,电源电压为3V,电阻R有3个(50Ω、10Ω、15Ω)供选用,滑动变阻器Rp的规格为“10Ω 2A”。
(1)连接电路时,开关应_______,为了防止因电路中电流过大而损坏元件。开关闭合前,应将滑动变阻器的滑片P滑到最_______(选填“左”或“右”)端;
(2)闭合开关后,小明发现电流表和电压表的示数均为0,他将一根导线的一端接在电源正极,另一端依次分别试触a、b、c、d各接线柱,当接触到d时电压表有示数且为3V,电流表有示数,进一步检查,电流表及各接线处均完好,则电路中可以确定的故障是_______;
(3)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,使电压表的示数达到某一数值,此时电流表的示数如图乙所示,该示数为_______A,接着将R的阻值换成10Ω,向_______(选填“左”或“右”)移动滑动变阻器的滑片P,使电压表的示数仍保持不变;
(4)将R换成阻值为15Ω的电阻重复上述操作,依据测得数据作出了下列图像,其中正确的是_______,由此可得出的结论是_______。
A. B. C. D.
【答案】 断开 右 滑动变阻器断路 0.4 右 AB 导体两端电压不变时,通过导体的电流与导体电阻成反比
【详解】(1)[1][2]为保护电路,连接电路时,开关应断开,开关闭合前,应将滑动变阻器滑片P移到阻值最大处,即滑动变阻器的右端。
(2)[3]由甲图可知,定值电阻与滑动变阻器串联,电压表测定值电阻两端的电压,电流表测电路中的电流,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,则说明c接线柱与电源负极间的电路可能有故障,也可能没有故障;当接触到d接线柱时,电压表示数为3V,说明电压表测电源电压,电流表有示数,则电源正极至d接线柱之间电路中有电流,是完好的;从试触c接线柱到d接线柱,电压表才有示数,说明c接线柱至d接线柱之间一定出现断路,则可以肯定滑动变阻器断路。
(3)[4]由图乙可知,电流表选用0~0.6A的小量程,分度值为0.02A,指针所在位置的示数为0.4A,所以该示数为0.4A。
[5]将R阻值由5Ω换成10Ω,根据串联电路分压原理可知,要保持电阻两端的电压不变需增大滑动变阻器接入电路的阻值,所以滑动变阻器的滑片应向右端移动。
(4)[6][7]AD.当导体两端电压不变时,通过导体的电流与导体电阻成反比,所以电流随电阻的变化关系为反比例曲线,故A正确,D错误;
BC.本题的结论也可理解为:当导体两端电压不变时,通过导体的电流与导体电阻的倒数成正比,故电流随导体电阻的倒数的变化关系为过原点的直线,故B正确,C错误。
故选AB。
五、计算题
15.(2022·浙江杭州·八年级期末)如图所示的电路测量未知电阻R1的阻值,其中R2=5Ω,闭合S,A1示数为0.2A,A2示数为0.6A,求:
(1)通过R2的电流;
(2)R1两端电压;
(3)电阻R1的阻值。
【答案】(1)0.4A;(2)2V;(3)10Ω
【详解】解:(1)由图可知,闭合开关,两电阻并联接入电路,电流表A2测干路电流,电流表A1测通过R1的电流,并联电路干路电流等于各支路电流之和,则通过R2的电流
I2=I﹣I1=0.6A﹣0.2A=0.4A
(2)并联电路各支路两端电压相等,根据欧姆定律可得R1两端电压
U=I2R2=0.4A×5Ω=2V
(3)根据欧姆定律可得电阻R1的阻值
答:(1)通过R2的电流为0.4A;
(2)R1两端电压为2V;
(3)电阻R1的阻值为10Ω。R1=5Ω
R2=10Ω
R3=20Ω
序号
电压表示数
U
电流表示数
I
序号
电压表示数
U
电流表示数
I
序号
电压表示数
U
电流表示数
I
1
1.0V
0.20A
1
1.0V
0.10A
1
1.2V
0.06A
2
1.8V
0.36A
2
2.0V
0.20A
2
1.6V
0.08A
3
2.0V
0.40A
3
2.4V
0.24A
3
2.4V
0.12A
U1=1.2V
U2=1.6V
U3=2.0V
序号
接入的电阻
R
电流表示数
I
序号
接入的电阻
R
电流表示数
I
序号
接入的电阻
R
电流表示数
I
1
5Ω
0.24A
1
5Ω
0.32A
1
5Ω
0.40A
2
10Ω
0.12A
2
10Ω
0.16A
2
10Ω
0.20A
3
20Ω
0.06A
3
20Ω
0.08A
3
20Ω
0.10A
实验次数
1
2
3
4
5
电压U/V
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
电流I/A
0.10
0.20
0.30
0.40
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