2018中考物理一轮复习真题练习:考点18欧姆定律
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一.选择题(共20小题)
1.(2017•徐州)使用调光时,旋动旋钮,滑片在弧形电阻丝上滑动,即可调节灯泡亮度,这是通过下列哪个因素改变电阻丝接入电路中电阻的( )
A.长度 B.横截面积 C.材料 D.温度
2.(2017•贺州)导体的电阻与下列哪个因素无关( )
A.导体的材料 B.导体的粗细
C.导体的长度 D.导体两端的电压
3.(2017•广西)如图所示,将一根铅笔芯通过两个夹子接入电路中,当只把右端夹子向左移时,铅笔芯接入电路的电阻变小,小灯泡变亮。导致铅笔芯接入电路的电阻变小的主要因素是( )
A.材料 B.长度 C.温度 D.横截面面积
4.(2017•长沙)关于导体的电阻,下列说法中正确的是( )
A.导体导电说明它对电流没有任何阻碍作用
B.导体的电阻越大,说明它对电流的阻碍作用越小
C.相同条件下,铜导线比铁导线的导电性能好,说明导体的电阻与材料有关
D.导体的电阻由它两端的电压和通过的电流决定
5.(2017•铜仁市)图中,能正确描述电压一定时,电流随电阻变化关系的图象是( )
A. B. C. D.
6.(2016•莆田)从欧姆定律可导出R=,下列说法正确的是( )
A.当电压为0时,电阻为0
B.当电流增大2倍时,电阻减小2倍
C.当电压增大2倍时,电阻增大2倍
D.不管电压或电流如何变化,电阻不变
7.(2017•天津)如图所示电路中,电源电压保持不变,当变阻器滑片P向右移动时,电表示数变大的是( )
A. B. C. D.
8.(2016•河池)最先研究出电流与电压和电阻三者之间关系的科学家的是( )
A.欧姆 B.法拉第 C.牛顿 D.焦耳
9.(2017•威海)如图是一种自动测定油箱内油面高度的装置,R是转动式滑动变阻器,它的金属滑片P是杠杆的一端,下列说法正确的是( )
A.电路中R和R0是并联的
B.油量表是由电流表改装而成的
C.油位越高,流过R的电流越大
D.油位越低,R两端的电压越小
10.(2017•无锡)探究“通过电阻的电流与电阻的大小关系”时,我们一般需要先预设一个电压值,实验中保持电阻两端电压为预设值不变,现采用如图所示电路进行探究,器材:学生电源(6V)、滑动变阻(20Ω,1A)、电流表、电压表、开关、三个定值电阻(5Ω、10Ω、20Ω)及导线若 干,以下说法正确的是( )
A.要获得3组实验数据,电压预设值范围可以为1.5V﹣5V
B.要获得3组实验数据,电压预设值范围可以为1V﹣4V
C.电压预设值越大,在获得3组实验数据过程中,滑动变阻器阻值调节范围越小
D.实验电压预设值为2V.要获得3组实验数据,要更换最大阻值为30Ω的滑动变阻器
11.(2017•巴彦淖尔)为了测出未知电阻Rx的阻值,某同学利用阻值已知的电阻R0和一只电流表或电压表分别设计了如图所示的四种电路,其中可行的是(电源电压未知且不变)( )
A.(2)(4) B.(2)(3) C.(1)(3) D.(3)(4)
12.(2017•襄阳)如图所示,能正确表示通过某定值电阻的电流与它两端电压之间关系的图象是( )
A. B. C. D.
13.(2017•广东)如图所示电路中,电源电压为4.5V,L1、L2是小灯泡,当开关S闭合时,电压表的示数为1.5V,忽略温度对灯丝电阻的影响,则( )
A.L2两端的电压为1.5V
B.L1两端的电压为1.5V
C.L1与L2的灯丝电阻之比为2:1
D.通过L1与L2的电流之比为1:2
14.(2017•广西)如图所示,电源电压为3V且保持不变,滑动变阻器R标有“1A 15Ω”的字样.当滑动变阻器的滑片P在最右端时,闭合开关S,通过灯泡的电流为0.4A,移动滑动变阻器的滑片P,在电路安全工作的情况下,下列说法正确的是( )
A.向左移动滑动变阻器的滑片P时灯泡变亮
B.滑片P在最右端时通过干路中的电流是0.9A
C.R接入电路的阻值变化范围是5Ω﹣15Ω
D.电路总电阻的最大值为5Ω
15.(2017•宜昌)如图所示的电路中,R是滑动变阻器的滑片,滑动变阻器的滑片跟滑杆相连,滑杆可以绕固定点O转动,另一端固定着一个浮子,浮子随油面高低而升降,图中电压表的示数随油面降低而减小的是( )
A. B. C. D.
16.(2017•长春)如图所示的电路中,电源两端电压恒定,将滑片置于滑动变阻器的中点,当开关S1闭合,S2断开时,电压表和电流表的示数分别为U1、I1;当开关S1、S2都闭合时,电压表和电流表的示数分别为U2、I2,则( )
A.U1>U2 B.U1=U2 C.I1<I2 D.I1>I2
17.(2017•宁波)如图所示电路,电源电压不变,R0为定值电阻,R为滑动变阻器.闭合开关S,当滑片P从a点滑到b点过程中,电流表的示数从Ia变为Ib.下列各图中,能表示这一过程中电压表示数U与电流表示数I之间关系的是( )
A. B. C. D.
18.(2017•襄阳)在如图所示电路中,当闭合开关后,两个电压表指针都向右偏转相同角度,则电阻R1和R2阻值之比为( )
A.1:1 B.1:5 C.4:1 D.4:5
19.(2017•临沂)如图是电阻甲和乙的I﹣U图象,小明对图象信息作出的判断,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,其电阻值为10Ω
C.将甲和乙串联,若电流为0.3A,则它们两端的电压为2V
D.若甲和乙并联,若电压为1V,则它们的干路电流为0.4A
20.(2017•大连)如图所示的电路,电源电压不变,R1为热敏电阻,其阻值随温度的升高而减小。闭合开关S,当监控区的温度升高时,电压表示数U与电流表示数I的关系图象是( )
A. B. C. D.
二.填空题(共10小题)
21.(2017•鞍山)如图所示,将长短和粗细相同、材料不同的金属丝分别接入电路,当把镍铬合金丝接入电路后,闭合开关,小灯泡发光较暗,这说明 的电阻较小。生活中,若想制作电阻加热元件应选择 这种材料。
22.(2017•北京)有一种用新型材料制成的电阻,小明通过实验探究该电阻大小与某个预想的因素是否有关.他将该电阻、电流表和开关串联起来,接在电源两端.先用冷风使电阻降温,闭合开关,观测电流表示数为I1,并记录,断开开关.再用热风使电阻升温,闭合开关,观测电流表示数为I2,并记录.他发现:I1<I2.则小明所探究问题的自变量是: .
23.(2017•北京)如图所示的电阻箱的示数是 Ω.
24.(2017•绥化)德国物理学家欧姆,从1825年开始研究电流与电源及导线长度的关系,并于1826年归纳出了今天所称的欧姆定律,即:导体中的电流,跟导体两端的电压成 ,跟导体的电阻成 .
25.(2017•襄阳)在探究“电流与电阻的关系”实验中,把电流表连入电路时,必须使电流从 接线柱流入.每次更换电阻后,在调节滑动变阻器的同时,应观察 表,使其示数保持不变.
26.(2017•营口)小强在测量某定值电阻的阻值时,将电流表 在电路中,将电压表并联在该电阻两端;电流表和电压表的示数如图所示,则该电阻两端的电压是 V.阻值是 Ω
27.(2017•黔东南州)当一导体两端的电压为8V时,通过它的电流为0.5A,则这导体的电阻为 Ω,当两端电压为0V时,则导体的电阻为 Ω.
28.(2017•绥化)电阻R1=10Ω,R2=20Ω,将它们串联在同一电路中,当电路闭合时,通过它们的电流之比I1:I2= ,它们两端的电压之比U1:U2= .
29.(2017•天津)图甲所示电路中,当闭合开关S后,两个电压表指针偏转角度相同,指针位置如图乙所示.电阻R2两端的电压为 V,电阻R1、R2的阻值之比为 .
30.(2017•临沂)在如图所示的电路中,R1=15Ω,R2=10Ω,闭合开关后电流表的示数为0.3A,则电源电压为 V,通过R1的电流是 A.
三.实验探究题(共5小题)
31.(2017•昆明)在研究导体电阻与哪些因素有关的实验中,小明采用了图中所示的电路.闭合开关,夹子P向左滑动时,电阻丝连入电路的长度变长,观察到电流表示数变小,灯的亮度变暗.小明在得出导体电阻与长度关系的同时,还得出”灯泡的亮度由电流大小决定“的结论.
(1)你认为小明关于灯泡的亮度由电流大小决定的结论是 的.
(2)小丽用L1“6V 3W“和L2”6V 2W“的两个小灯泡及6V的电源等器材,设计如下实验来验证小明的结论是否正确,请你帮她将实验步骤填写完整:
①将两个小灯泡串联,接到6V的电路中,则通过两灯的电流 ;灯 两端的电压较大;可观察到灯 较亮;
②将两个小灯泡并联,接到6V的电路中,则两灯两端的电压 ;通过灯 的电流较大,可观察到灯 较亮.
(3)由以上实验可以得出灯泡的亮度由 决定.
32.(2017•桂林)小禹在复习“探究导体的电阻与哪些因素有关”的实验时,产生了一些疑惑;实验中为什么选择不常见的镍铬合金作为研究的导体,而不选用常见的铜丝?难道选用钢丝会不利于探究?带着这些思考,小禹决定进行实验验证;
(1)为了能够更好地反映出电阻的变化,小禹可以在如图所示的电路中接入 ,且与研究导体 联.
(2)连接电路时,开关必须处于 状态.
(3)实验中,选择一根带鳄鱼夹的导线,主要是为了方便改变 .
(4)分别用铜丝、镍铬合金丝进行实验,记录实验结果于下表,对比实验记录,发现用 作为研究导体,实验现象不明显.不明显之处是: .
研究导体
铜丝
镍铬合金丝
长度/cm
100
80
50
100
100
80
50
100
直径/mm
0.5
0.5
0.5
0.7
0.5
0.5
0.5
0.7
灯泡亮度
很亮
很亮
很亮
很亮
较亮
较亮
亮
亮
电流/A
0.42
0.42
0.43
0.43
0.24
0.26
0.31
0.30
(5)通过实验,小禹解开了心中的疑惑,并进一步理解了滑动变阻器的原理及其在电学实验中的作用,如在图2所示的“探究电流与电阻的关系”实验中,将电阻R由5Ω换成10Ω后,滑动变阻器的滑片应该向 (选填“上”或“下”)端移动,以起到使电阻R两端电压 的作用.
33.(2017•徐州)如图甲所示,小华用电阻箱和滑动变阻器研究通过导体的电流与电阻的关系.
次数
R1/Ω
I/A
1
3.0
2
6.0
0.33
3
9.0
0.25
(1)图甲中电阻箱R1和滑动变阻器R2的连接方式是 联.
(2)连接电路前,开关应处于 状态.
(3)第1次实验时,电流表示数如图乙所示,则电流为 A.
(4)经过3次测量,得到表格中的实验数据,由此总结出电流与电阻的关系,请你指出小华实验过程中存在的问题: .
34.(2017•宁波)做“串联与并联电路中电流、电压的关系”实验时,实验用的两个灯泡L1、L2上分别标有“2.5V”和“3.8V”字样,电源电压恒为2.5V.
(1)串联时,小科连接了如图甲所示的电路.闭合开关,两灯均不发光.小科猜想是灯泡L1灯丝断了,就用一根导线的两端在灯泡L1两端接线柱处同时试触,若看到灯泡L2 ,说明小科猜想正确.
(2)并联时,小科连接了如图乙所示的电路.闭合开关前,小科检查发现电路连接有误,但只要改动一根导线即可.请你在要改动的这根导线上打“×”.并用笔画线代替导线,将图乙中的电路连接正确.
(3)改正电路后继续实验,小柯记录的实验数据如下表:
物理量
电流
电压
串联电路
IA=0.16A
IB=0.16A
IC=0.16A
U=0.9V
U=1.6V
U总=2.5V
并联电路
I=0.34A
I=0.20A
I总=0.54A
U=2.5V
U=2.5V
U总=2.5V
学习了欧姆定律以后,小科发现:根据串联电路中的数据,可计算得到R=5.63Ω,根据并联电路中的数据,可计算得到R=7.35Ω.造成这一差异的根本原因是灯丝电阻的大小随着 的升高而增大.
35.(2017•黄石)小华同学用“伏安法”来测量一只阻值约为5Ω的定值电阻Rx,实验室有如下器材供选用:
A.两节干电池 B.开关一个和导线若干 C.电压表(0﹣3~15V)
D.电流表(0~0.6﹣3A) E.滑动变阻器(0~10Ω) F.滑动变阻器(0~100Ω)
(1)小华同学完成实验电路设计后,为了操作顺利和方便,除了A、B、C和D外,小华同学还需选用
器材(选填“E“或“F”);
(2)根据设计的实验电路要求,请用笔划线代替导线连接图甲中最后的两根导线;
(3)如图甲所示,连接好电路.在闭合开关前,为保护电路,滑动变阻器的滑片P应该滑至 端(选填“G”或“H”);
(4)小华在闭合开关后,移动滑动变阻器的滑片P时,发现电流表示数始终为零,而电压表有示数但不发生变化,此时电路中的一处故障是 (选填A、B、C或D);
A.滑动变阻器断路 B.滑动变阻器短路
C.定值电阻Rx断路 D.定值电阻Rx短路
(5)排除故障后,电流表示数为0.40A,电压表示数如乙图所示,则本次实验测得的定值电阻Rx是 Ω.
四.计算题(共3小题)
36.(2017•天津)如图1所示的电路中,定值电阻R1为10Ω,R2为滑动变阻器,电源电压保持不变.闭合开关S后,滑片P从b端移动到a端的过程,电压表示数U与电流表示数I的关系图象如图2所示.求:
(1)电源电压;
(2)滑动变阻器的最大阻值.
37.(2017•江西)如图所示,电源电压可调,小灯泡上标有“6V 0.5A”的字样(不考虑温度对小灯泡电阻的影响),电流表量程0~0.6A,电压表量程0~3V,滑动变阻器规格为“20Ω1A”
(1)电源电压调至6V,闭合开关S1和S2,移动滑动变阻器滑片P,使小灯泡正常发光,电流表示数为0.6A,则电压表的示数是多少?R0的阻值是多少?
(2)电源电压调至8V,断开开关S1,闭合开关S2,为了保证电路安全,求滑动变阻器的阻值变化范围.
38.(2017•包头)物理兴趣小组设计了一个便携式水深测量装置,它主要由探头A和控制盒B构成,它们之间用有绝缘皮的细导线形成回路,如图甲所示,其中探头A是一个高为0.1m,重为5N的圆柱体,它的底部是一个压敏电阻R(与水的接触面涂有绝缘漆),工作时,底部始终与水平面相平,压敏电阻R的阻值随表面所受压力F的大小变化如图乙所示,A与B间的电路连接关系如图丙所示,其中电源电压恒为4.5V,小组同学将该装置带到游泳池,进行相关的测量研究.(导线重力与体积均不计,g取10N/kg)求:
(1)当把探头A刚好全部浸没到池水中时,探头A底部受到的压力为1N,探头A的底面积为多少?
(2)用手拉住导线,将探头A缓慢下降到池水中某一深度(探头A不接触池底),此时电流表的示数为0.3A,探头A底部所在处水的深度h为多少?
(3)用手拉住导线,将探头A下降到水深为2.6m的水平池底(但不与池底密合),且导线处于完全松弛状态,此时电流表的示数是多少?
2018中考物理一轮复习真题练习:考点18欧姆定律
参考答案与试题解析
一.选择题(共20小题)
1.(2017•徐州)使用调光时,旋动旋钮,滑片在弧形电阻丝上滑动,即可调节灯泡亮度,这是通过下列哪个因素改变电阻丝接入电路中电阻的( )
A.长度 B.横截面积 C.材料 D.温度
【解答】解:滑动变阻器其工作原理是通过改变接入电路中的电阻丝的长度来改变电路中的电流,从而达到调节灯泡亮度的目的.
故选A.
2.(2017•贺州)导体的电阻与下列哪个因素无关( )
A.导体的材料 B.导体的粗细
C.导体的长度 D.导体两端的电压
【解答】解:A、导体的电阻大小与导体的材料有关,在金属中,银的电阻率是最小的,故A不符合题意.
B、导体的电阻还与导体的横截面积有关,且在其他因素相同的情况下.导体电阻大小与横截面积成反比,故B不符合题意.
C、导体的电阻还与导体的长度有关,且在其他因素相同的情况下,电阻大小与长度成正比,故C不符合题意.
D、影响电阻大小的因素主要有材料、长度、横截面积、温度四个,与导体中的电流和电压是无关的.故D符合题意.
故选D
3.(2017•广西)如图所示,将一根铅笔芯通过两个夹子接入电路中,当只把右端夹子向左移时,铅笔芯接入电路的电阻变小,小灯泡变亮。导致铅笔芯接入电路的电阻变小的主要因素是( )
A.材料 B.长度 C.温度 D.横截面面积
【解答】解:
当只把右端夹子向左移时,铅笔芯接入电路中的长度变小,铅笔芯接入电路的电阻变小,电路中电流增大,小灯泡变亮;所以,可得出铅笔芯电阻和铅笔芯的长度有关,长度越小,电阻越小,故B正确。
故选B。
4.(2017•长沙)关于导体的电阻,下列说法中正确的是( )
A.导体导电说明它对电流没有任何阻碍作用
B.导体的电阻越大,说明它对电流的阻碍作用越小
C.相同条件下,铜导线比铁导线的导电性能好,说明导体的电阻与材料有关
D.导体的电阻由它两端的电压和通过的电流决定
【解答】解:A、任何导体都对电流有阻碍作用;导体导电的同时,也对电流有阻碍作用;故A错误;
B、导体的电阻越大,说明它对电流的阻碍作用越大;故B错误;
C、电阻大小与导体的材料、长度、横截面积有关;相同条件下,铜导线比铁导线的导电性能好,说明导体的电阻与材料有关;故C正确;
D、电阻大小与导体的材料、长度、横截面积有关,与导体中的电流、导体两端的电压大小无关。故D错误;
故选C
5.(2017•铜仁市)图中,能正确描述电压一定时,电流随电阻变化关系的图象是( )
A. B. C. D.
【解答】解:由欧姆定律可知,电压一定时,电流与电阻成反比,据此可知I﹣R图象为反比例函数图象,结合选项可知,D符合、ABC不符合。
故选D。
6.(2016•莆田)从欧姆定律可导出R=,下列说法正确的是( )
A.当电压为0时,电阻为0
B.当电流增大2倍时,电阻减小2倍
C.当电压增大2倍时,电阻增大2倍
D.不管电压或电流如何变化,电阻不变
【解答】解:
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,
所以,当电压为0时、电流增大2倍时或电压增大2倍时,电阻的阻值不变,故ABC错误,D正确.
故选D.
7.(2017•天津)如图所示电路中,电源电压保持不变,当变阻器滑片P向右移动时,电表示数变大的是( )
A. B. C. D.
【解答】解:
A、该电路为并联电路,电流表测量R0的电流,滑动变阻器在另一条支路中,滑动变阻器滑片移动时对另一条支路无影响,电流表示数不变,故A错误;
B、该电路为并联电路,电流表测量干路中的电流,滑动变阻器滑片向右移动,电阻变大,由欧姆定律可知通过变阻器的电流减小,通过另一条支路电流不变,故干路中的电流变小,故B错误;
C、该电路为串联电路,电压表测量R0的电压,滑动变阻器滑片向右移动,电阻变大,电流减小,根据U=IR可知,电压表示数变小,故C错误;
D、该电路为串联电路,电压表测量滑动变阻器的电压,滑动变阻器滑片向右移动,电阻变大,电流减小,根据U=IR可知,R0的电压变小,根据串联电路的电压规律可知,滑动变阻器两端电压变大,故D正确.
故选D.
8.(2016•河池)最先研究出电流与电压和电阻三者之间关系的科学家的是( )
A.欧姆 B.法拉第 C.牛顿 D.焦耳
【解答】解:
A、最先研究电流与电压、电阻并得出三者之间关系的科学家是欧姆,故A符合题意;
B、法拉第发现了电磁感应现象,故B不符合题意;
C、牛顿的研究成果是牛顿运动定律,故C不符合题意;
D、在大量实验的基础上,英国物理学家焦耳找出了电流产生的热量与电流、电阻、通电时间间的关系,即发现了焦耳定律,故D不符合题意;
故选A.
9.(2017•威海)如图是一种自动测定油箱内油面高度的装置,R是转动式滑动变阻器,它的金属滑片P是杠杆的一端,下列说法正确的是( )
A.电路中R和R0是并联的
B.油量表是由电流表改装而成的
C.油位越高,流过R的电流越大
D.油位越低,R两端的电压越小
【解答】解:
B、由电路图可知,油量表与变阻器R并联,所以油量表应为电压表改装而成的,故B错误;
A、由电路图可知,R0与R依次连接即为串联,故A错误;
CD、油位越低时,浮标下移,滑片上移,变阻器接入电路中的电阻变大,电路中的总电阻变大,
由I=可知,电路中的电流变小;由U=IR可知,R0两端的电压变小,
由串联电路中总电压等于各分电压之和可知,R两端的电压变大,即电压表的示数越大,故D错误;
同理可知,油位越高,滑片下移,变阻器接入电路中的电阻越小,电路中的电流越大,即流过R的电流越大,故C正确.
故选C.
10.(2017•无锡)探究“通过电阻的电流与电阻的大小关系”时,我们一般需要先预设一个电压值,实验中保持电阻两端电压为预设值不变,现采用如图所示电路进行探究,器材:学生电源(6V)、滑动变阻(20Ω,1A)、电流表、电压表、开关、三个定值电阻(5Ω、10Ω、20Ω)及导线若 干,以下说法正确的是( )
A.要获得3组实验数据,电压预设值范围可以为1.5V﹣5V
B.要获得3组实验数据,电压预设值范围可以为1V﹣4V
C.电压预设值越大,在获得3组实验数据过程中,滑动变阻器阻值调节范围越小
D.实验电压预设值为2V.要获得3组实验数据,要更换最大阻值为30Ω的滑动变阻器
【解答】解:
(1)由图知,R与变阻器串联,电压表测R两端电压,电流表测电路中电流,
当定值电阻最大R=20Ω,当电压预设值最小为1.5V时,电路中电流最小:I最小=IR===0.075A,
由串联电路特点和欧姆定律可得,此时变阻器接入电路中的电阻最大:R滑最大====60Ω>20Ω,所以此预设电压值不正确,即A错误;
当定值电阻最大R=20Ω,当电压预设值最小为1V时,电路中电流最小:I最小=IR===0.05A,
由串联电路特点和欧姆定律可得,此时变阻器接入电路中的电阻最大:R滑最大====100Ω>20Ω,所以此预设电压值不正确,即B错误;
(2)电压预设值越大,电路中电流越大,变阻器两端电压越小,由欧姆定律可知,变阻器连入阻值越小,滑动变阻器阻值调节范围越小.故C正确;
(3)实验电压预设值为2V时,当R=20Ω时,变阻器需连入阻值最大,
此时电路中电流I===0.1A,
此时变阻器连入电路的阻值:R===40Ω,故D错误.
故选C.
11.(2017•巴彦淖尔)为了测出未知电阻Rx的阻值,某同学利用阻值已知的电阻R0和一只电流表或电压表分别设计了如图所示的四种电路,其中可行的是(电源电压未知且不变)( )
A.(2)(4) B.(2)(3) C.(1)(3) D.(3)(4)
【解答】解:
(1)开关S1闭合,S2断开时R0和Rx串联,电流表可以测出通过Rx的电流Ix;S2闭合时为Rx的简单电路,不能直接或间接测量出Rx的电压,所以不能求出Rx的电阻.
(2)开关S0闭合,S接1时电路为R0的简单电路,电流表测电路中的电流,根据欧姆定律求出电源的电压;当S接2时电路为未知电阻Rx的简单电路,电流表测通过Rx的电流Ix,根据Rx=求出电阻.
(3)开关S1和S2都闭合时,R0被短路,电压表测量电源电压U;只闭合S1时,R0和Rx串联,电压表仍侧电源的电压,无法测出Rx两端的电压,所以不能求出Rx的电阻;
(4)开关S1和S2都闭合时,R0被短路,电压表测量电源电压U;只闭合S1时,R0和Rx串联,电压表直接测量Rx两端的电压Ux.根据串联电路总电压等于各串联导体电压之和,求出定值电阻两端的电压U0=U﹣Ux,根据I0=,求出通过定值电阻的电流.根据串联电路电流处处相等,通过Rx电流等于通过定值电阻电流Ix=I0,根据Rx=求出电阻.
综上可知,(2)(4)方案可行.
故选A.
12.(2017•襄阳)如图所示,能正确表示通过某定值电阻的电流与它两端电压之间关系的图象是( )
A. B. C. D.
【解答】解:定值电阻的阻值不变,由欧姆定律I=可知,电阻一定时,通过定值电阻的电流与其两端的电压成正比,其I﹣U图象是一条过原点的倾斜直线,所以B符合题意.
故选B.
13.(2017•广东)如图所示电路中,电源电压为4.5V,L1、L2是小灯泡,当开关S闭合时,电压表的示数为1.5V,忽略温度对灯丝电阻的影响,则( )
A.L2两端的电压为1.5V
B.L1两端的电压为1.5V
C.L1与L2的灯丝电阻之比为2:1
D.通过L1与L2的电流之比为1:2
【解答】解:
由电路图可知,两灯泡串联,电压表测L1两端的电压,则L1两端的电压为U1=1.5V,故B正确;
因串联电路中总电压等于各分电压之和,
所以,L2两端的电压:
U2=U﹣U1=4.5V﹣1.5V=3V,故A错误;
因串联电路中各处的电流相等,
所以通过L1与L2的电流之比为1:1,故D错误;
由I=可得,L1与L2的灯丝电阻之比:
====,故C错误。
故选B。
14.(2017•广西)如图所示,电源电压为3V且保持不变,滑动变阻器R标有“1A 15Ω”的字样.当滑动变阻器的滑片P在最右端时,闭合开关S,通过灯泡的电流为0.4A,移动滑动变阻器的滑片P,在电路安全工作的情况下,下列说法正确的是( )
A.向左移动滑动变阻器的滑片P时灯泡变亮
B.滑片P在最右端时通过干路中的电流是0.9A
C.R接入电路的阻值变化范围是5Ω﹣15Ω
D.电路总电阻的最大值为5Ω
【解答】解:
A、由电路图可知,滑动变阻器与灯泡并联,由于并联电路独立工作、互不影响,所以滑片的移动不能改变灯泡的亮暗,故A错误;
B、当滑片位于右端时,滑动变阻器接入电路中的电阻最大,由于并联电路中各支路两端的电压相等,则通过滑动变阻器的最小电流:
I1min===0.2A,
则干路的电流Imin=IL+R1min=0.4A+0.2A=0.6A,故B错误;
C、由滑动变阻器的铭牌可知,允许通过的最大电流为1A,
根据欧姆定律可得滑动变阻器的最小电阻为:
Rmin===3Ω,
所以R接入电路的阻值变化范围是3Ω﹣15Ω,故C错误;
D、由于当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时电路中的电阻最大,干路电流最小,
所以,根据欧姆定律可得最大总电阻为:
Rmax===5Ω,故D正确.
故选D.
15.(2017•宜昌)如图所示的电路中,R是滑动变阻器的滑片,滑动变阻器的滑片跟滑杆相连,滑杆可以绕固定点O转动,另一端固定着一个浮子,浮子随油面高低而升降,图中电压表的示数随油面降低而减小的是( )
A. B. C. D.
【解答】解:
A.由电路图可知,电压表、定值电阻R0、滑动变阻器R串联组成电路,电压表串联在电路中测电源的电压,油面变化时电压表的示数不变,故A不符合题意;
B.由电路图可知,定值电阻R0、滑动变阻器R串联组成电路,电压表测电源的电压,油面变化时电压表的示数不变,故B不符合题意;
C.由电路图可知,定值电阻R0、滑动变阻器R串联组成电路,电压表测R两端的电压,当油面降低时,滑片上移,接入电路中的电阻变大,电路中的总电阻变大,由I=可知,电路中的电流变小,R0两端的电压变小,由串联电路中总电压等于各分电压之和可知,R两端的电压变大,即电压表的示数变大,故C不符合题意;
D.由电路图可知,定值电阻R0、滑动变阻器R串联组成电路,电压表测R0两端的电压,当油面降低时,滑片上移,接入电路中的电阻变大,电路中的总电阻变大,由I=可知,电路中的电流变小,R0两端的电压变小,即电压表的示数变小,故D符合题意.
故选D.
16.(2017•长春)如图所示的电路中,电源两端电压恒定,将滑片置于滑动变阻器的中点,当开关S1闭合,S2断开时,电压表和电流表的示数分别为U1、I1;当开关S1、S2都闭合时,电压表和电流表的示数分别为U2、I2,则( )
A.U1>U2 B.U1=U2 C.I1<I2 D.I1>I2
【解答】解:当开关S1闭合,S2断开时,定值电阻R0与滑动变阻器的最大阻值串联,电流表测电路中的电流,电压表测滑片右侧两端的电压,
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,
所以,电路中的电流:
I1=,
电压表的示数:
U1=I1×;
当开关S1、S2都闭合时,定值电阻R0与滑动变阻器阻值的一半串联,电压表测滑动变阻器两端的电压,电流表测电路中的电流,
此时电路中的电流:
I2=>,即I1<I2,故C正确、D错误;
电压表的示数:
U2=I2×,
由I1<I2可得,I1×<I2×,即U1<U2,故AB错误.
故选C.
17.(2017•宁波)如图所示电路,电源电压不变,R0为定值电阻,R为滑动变阻器.闭合开关S,当滑片P从a点滑到b点过程中,电流表的示数从Ia变为Ib.下列各图中,能表示这一过程中电压表示数U与电流表示数I之间关系的是( )
A. B. C. D.
【解答】解:
由电路图可知,定值电阻R0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.
因串联电路中总电压等于各分电压之和,
所以,由I=可得,电压表示数U与电流表示数I的关系:
U=U电源﹣IR0,
据此可知,U﹣I图象是一次函数图象,故CD错误;
当滑片位于a点时,变阻器接入电路中的电阻较小,电路中的电流较大,
由U=U电源﹣IR0可知,电压表的示数较小,故A错误、B正确.
故选B.
18.(2017•襄阳)在如图所示电路中,当闭合开关后,两个电压表指针都向右偏转相同角度,则电阻R1和R2阻值之比为( )
A.1:1 B.1:5 C.4:1 D.4:5
【解答】解:
由电路图可知,当闭合开关后,两电阻串联,V1测R2两端的电压,电压表V2测电源电压;
因串联电路的总电压等于各分电压之和,且两个电压表指针偏转角度相同,
所以,电压表V2的示数是电压表V1示数的5倍,即U=5U2,
则电阻R1和R2两端的电压之比:
===。
在串联电路中,电流相等,由U=IR可知,电阻R1和R2两端的电压之比等于R1和R2的阻值之比,
所以, ==。
故选C。
19.(2017•临沂)如图是电阻甲和乙的I﹣U图象,小明对图象信息作出的判断,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,其电阻值为10Ω
C.将甲和乙串联,若电流为0.3A,则它们两端的电压为2V
D.若甲和乙并联,若电压为1V,则它们的干路电流为0.4A
【解答】解:
A.由图象可知,当甲两端电压为0.5V时,通过它的电流为0.1A,故A错误;
B.由图象可知,当乙两端电压为2.5V时,通过的电流为0.5A,
由I=可得,乙的阻值R乙===5Ω,故B错误;
C.将甲和乙串联,若电流为0.3A,则通过两电阻的电流均为0.3A,
由图象可知此时U甲′=1.5V、U乙′=0.5V,
由串联电路中总电压等于各分电压之和可知,它们两端的电压:
U=U甲′+U乙′=1.5V+0.5V=2V,故C正确;
D.若甲和乙并联,若电压为1V,则它们两端的电压均为1V,
由图象可知此时I甲′=0.2A、I乙′=0.4A,
由并联电路中干路电流等于各支路电流之和可知,干路电流:
I=I甲′+I乙′=0.2A+0.4A=0.6A,故D错误.
故选C.
20.(2017•大连)如图所示的电路,电源电压不变,R1为热敏电阻,其阻值随温度的升高而减小。闭合开关S,当监控区的温度升高时,电压表示数U与电流表示数I的关系图象是( )
A. B. C. D.
【解答】解:由电路图可知,R1与R2串联,电压表测R1两端的电压,电流表测电路中的电流。
(1)因热敏电阻的阻值随温度的升高而减小,所以,当温度升高时,热敏电阻R1的阻值变小,电路中的总电阻变小,由I=可知,电路中的电流变大,即电流表的示数变大;热敏电阻R1的阻值变小,由串联分压原理可知,R1两端的电压减小,即电压表的示数减小;
由上述分析可知,当电流表示数I变大时,电压表的示数U减小,故A图象错误;
(2)根据串联电路的电压特点和欧姆定律可得,电压表示数U1=U总﹣U2=U总﹣IR2,因U总、R2是定值,所以,电压表示数U1与I为一次函数,其图象是一条倾斜的直线,且电流增大时,电压变小,故C图象正确,BD图象错误。
故选C。
二.填空题(共10小题)
21.(2017•鞍山)如图所示,将长短和粗细相同、材料不同的金属丝分别接入电路,当把镍铬合金丝接入电路后,闭合开关,小灯泡发光较暗,这说明 铜丝 的电阻较小。生活中,若想制作电阻加热元件应选择 镍铬合金丝 这种材料。
【解答】解:
(1)根据生活经验可知,长短、粗细都相同的铜丝和镍铬合金丝,铜丝的电阻小,所以把铜丝接入电路中灯泡更亮一些,说明镍铬合金丝的电阻更大;
(2)根据Q=I2Rt可知,在同样电流和相同的通电时间情况下,镍铬合金丝产生的热量多,故镍铬合金丝更适合制作电阻加热元件。
故答案为:铜丝;镍铬合金丝。
22.(2017•北京)有一种用新型材料制成的电阻,小明通过实验探究该电阻大小与某个预想的因素是否有关.他将该电阻、电流表和开关串联起来,接在电源两端.先用冷风使电阻降温,闭合开关,观测电流表示数为I1,并记录,断开开关.再用热风使电阻升温,闭合开关,观测电流表示数为I2,并记录.他发现:I1<I2.则小明所探究问题的自变量是: 电阻的温度 .
【解答】解:根据题意通过改变电阻的温度来改变电阻,从而改变电流,使得I1<I2.故小明所探究问题的自变量是:电阻的温度.
故答案为:电阻的温度.
23.(2017•北京)如图所示的电阻箱的示数是 2098 Ω.
【解答】解:电阻箱的示数,R=2×1000Ω+0×100Ω+9×10Ω+8×1Ω=2098Ω.
故答案为:2098.
24.(2017•绥化)德国物理学家欧姆,从1825年开始研究电流与电源及导线长度的关系,并于1826年归纳出了今天所称的欧姆定律,即: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 .
【解答】解:
德国物理学家欧姆经过大量的实验研究,得出了电流与电压、电阻的关系: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.
故答案为:正比;反比.
25.(2017•襄阳)在探究“电流与电阻的关系”实验中,把电流表连入电路时,必须使电流从 正 接线柱流入.每次更换电阻后,在调节滑动变阻器的同时,应观察 电压 表,使其示数保持不变.
【解答】解:(1)使用电流表时,电流应从它的正接线柱流入,负接线柱流出;
(2)通过导体的电流与导体两端的电压和导体的电阻有关,所以探究电流与电阻的关系,需保持导体两端的电压不变.
故答案为:正;电压.
26.(2017•营口)小强在测量某定值电阻的阻值时,将电流表 串联 在电路中,将电压表并联在该电阻两端;电流表和电压表的示数如图所示,则该电阻两端的电压是 2.4 V.阻值是 7.5 Ω
【解答】解:
(1)小强在测量某定值电阻的阻值时,将电流表串联在电路中,将电压表并联在该电阻两端;
(2)由图知,电压表使用的0~3V量程,分度值为0.1V,电压表的示数为2.4V;
电流表使用的0~0.6A量程,分度值为0.02A,电流表的示数为0.32A,
由I=可得,定值电阻的阻值R===7.5Ω.
故答案为:串联;2.4;7.5.
27.(2017•黔东南州)当一导体两端的电压为8V时,通过它的电流为0.5A,则这导体的电阻为 16 Ω,当两端电压为0V时,则导体的电阻为 16 Ω.
【解答】解:由I=可得,这导体的电阻:
R===16Ω;
因电阻是导体本身的一种性质,与导体两端的电压和通过的电流无关,
所以,当导体两端的电压为0V时,导体的电阻仍为16Ω不变.
故答案为:16;16.
28.(2017•绥化)电阻R1=10Ω,R2=20Ω,将它们串联在同一电路中,当电路闭合时,通过它们的电流之比I1:I2= 1:1 ,它们两端的电压之比U1:U2= 1:2 .
【解答】解:
因为串联电路中电流处处相等,所以两电阻串联在同一电路中时,通过它们的电流之比:
I1:I2=1:1;
由I=知U=IR,
所以它们两端的电压之比:
U1:U2=IR1:IR2=R1:R2=10Ω:20Ω=1:2.
故答案为:1:1;1:2.
29.(2017•天津)图甲所示电路中,当闭合开关S后,两个电压表指针偏转角度相同,指针位置如图乙所示.电阻R2两端的电压为 1.6 V,电阻R1、R2的阻值之比为 4:1 .
【解答】解:因为电压表的大量程的分度值是小量程的5倍,两个电压表示数之比是1:5.
又因为在串联电路中,总电压等于各用电器两端的电压之和,所以电阻R1两端的电压为电压表V1的示数减去电压表V2的示数,即电阻R1和R2两端的电压之比为(5﹣1):1=4:1,根据公式U=IR可知,电流相同,则电阻之比为4:1.
故答案为:1.6;4:1.
30.(2017•临沂)在如图所示的电路中,R1=15Ω,R2=10Ω,闭合开关后电流表的示数为0.3A,则电源电压为 3 V,通过R1的电流是 0.2 A.
【解答】解:由电路图可知,R1与R2并联,电流表测R2支路的电流,
因并联电路中各支路两端的电压相等,
所以,由I=可得,电源的电压:
U=U2=I2R2=0.3A×10Ω=3V;
通过R1的电流:
I1===0.2A.
故答案为:3;0.2.
三.实验探究题(共5小题)
31.(2017•昆明)在研究导体电阻与哪些因素有关的实验中,小明采用了图中所示的电路.闭合开关,夹子P向左滑动时,电阻丝连入电路的长度变长,观察到电流表示数变小,灯的亮度变暗.小明在得出导体电阻与长度关系的同时,还得出”灯泡的亮度由电流大小决定“的结论.
(1)你认为小明关于灯泡的亮度由电流大小决定的结论是 错误 的.
(2)小丽用L1“6V 3W“和L2”6V 2W“的两个小灯泡及6V的电源等器材,设计如下实验来验证小明的结论是否正确,请你帮她将实验步骤填写完整:
①将两个小灯泡串联,接到6V的电路中,则通过两灯的电流 相等 ;灯 L2 两端的电压较大;可观察到灯 L2 较亮;
②将两个小灯泡并联,接到6V的电路中,则两灯两端的电压 相等 ;通过灯 L1 的电流较大,可观察到灯 L1 较亮.
(3)由以上实验可以得出灯泡的亮度由 实际功率 决定.
【解答】解:(1)夹子P向左滑动时,电阻丝连入电路的长度变长,观察到电流表示数变小,则灯泡两端的电压也发生了变化,故小明的结论是错误的;
(2)由公式P=可知,额定电压相同,额定功率越大,则灯泡的电阻越小,故L1的电阻要小于L2的电阻;
①将两个小灯泡串联,接到6V的电路中,电路中的电流是相等的,根据U=IR可知,灯L2两端的电压较大;可观察到灯L2较亮;
②将两个小灯泡并联,接到6V的电路中,各支路两端的电压相等,根据I=可知,通过灯L1的电流较大,可观察到灯L1较亮.
(3)由以上实验可知,灯泡两端的电压越大,电流越大,其实际功率越大,则灯泡越亮.
故答案为:(1)错误;(2)①相等;L2;L2;②相等;L1;L1;(3)实际功率.
32.(2017•桂林)小禹在复习“探究导体的电阻与哪些因素有关”的实验时,产生了一些疑惑;实验中为什么选择不常见的镍铬合金作为研究的导体,而不选用常见的铜丝?难道选用钢丝会不利于探究?带着这些思考,小禹决定进行实验验证;
(1)为了能够更好地反映出电阻的变化,小禹可以在如图所示的电路中接入 电流表 ,且与研究导体 串 联.
(2)连接电路时,开关必须处于 断开 状态.
(3)实验中,选择一根带鳄鱼夹的导线,主要是为了方便改变 接入导体的长度 .
(4)分别用铜丝、镍铬合金丝进行实验,记录实验结果于下表,对比实验记录,发现用 铜丝 作为研究导体,实验现象不明显.不明显之处是: 铜丝电阻小,电流变化小 .
研究导体
铜丝
镍铬合金丝
长度/cm
100
80
50
100
100
80
50
100
直径/mm
0.5
0.5
0.5
0.7
0.5
0.5
0.5
0.7
灯泡亮度
很亮
很亮
很亮
很亮
较亮
较亮
亮
亮
电流/A
0.42
0.42
0.43
0.43
0.24
0.26
0.31
0.30
(5)通过实验,小禹解开了心中的疑惑,并进一步理解了滑动变阻器的原理及其在电学实验中的作用,如在图2所示的“探究电流与电阻的关系”实验中,将电阻R由5Ω换成10Ω后,滑动变阻器的滑片应该向 上 (选填“上”或“下”)端移动,以起到使电阻R两端电压 保持不变 的作用.
【解答】解:
(1)电阻的大小是不便于直接观察的,所以我们将电阻的大小转化为电流表的示数来观察,即在电压一定时,电流越大,表明电阻越小,即通过观察电流表的示数来比较导体电阻的大小;电流表应与研究导体串联;
(2)为保护电路,连接电路时,开关必须处于断开状态;
(3)实验中,选择带鳄鱼夹的导线,主要是为了方便改变接入导体的长度;
(4)由表格数据可知,长度变化时,发现通过铜丝的电流变化不明显,原因是铜导线的电阻小,在电压一定时,通过铜丝的电流变化很小;
(5)在“探究电流与电阻的关系”实验中,应控制电阻R两端电压不变;
把5Ω的电阻换成10Ω的电阻,电阻的阻值变大,由分压原理可知,电阻分压变大,为保持电阻两端电压不变,应减小电阻两端电压,增大滑动变阻器两端的电压,应增大变阻器接入电路的阻值,故将滑片向上移动.
故答案为:(1)电流表;串;(2)断开;(3)接入导体的长度;(4)铜丝;铜丝电阻小,电流变化小;(5)上;保持不变.
33.(2017•徐州)如图甲所示,小华用电阻箱和滑动变阻器研究通过导体的电流与电阻的关系.
次数
R1/Ω
I/A
1
3.0
2
6.0
0.33
3
9.0
0.25
(1)图甲中电阻箱R1和滑动变阻器R2的连接方式是 串 联.
(2)连接电路前,开关应处于 断开 状态.
(3)第1次实验时,电流表示数如图乙所示,则电流为 0.5 A.
(4)经过3次测量,得到表格中的实验数据,由此总结出电流与电阻的关系,请你指出小华实验过程中存在的问题: 小华每次改变电阻的阻值后,没有移动滑动变阻器滑片保持电阻两端的电压保持不变 .
【解答】解:
(1)由图甲可知,电阻箱R1和滑动变阻器R2的连接方式是串联;
(2)为了保护电路,连接电路中开关处于断开状态;
(3)电流表量程为0﹣0.6A,分度值为0.02A,电流表示数为0.5A;
(4)探究通过导体的电流与电阻的关系时应控制电阻两端电压不变,由表格中的信息可知,电阻两端的电压是变化的.
故答案为:(1)串;(2)断开;(3)0.5;(4)小华每次改变电阻的阻值后,没有移动滑动变阻器滑片保持电阻两端的电压保持不变.
34.(2017•宁波)做“串联与并联电路中电流、电压的关系”实验时,实验用的两个灯泡L1、L2上分别标有“2.5V”和“3.8V”字样,电源电压恒为2.5V.
(1)串联时,小科连接了如图甲所示的电路.闭合开关,两灯均不发光.小科猜想是灯泡L1灯丝断了,就用一根导线的两端在灯泡L1两端接线柱处同时试触,若看到灯泡L2 发光 ,说明小科猜想正确.
(2)并联时,小科连接了如图乙所示的电路.闭合开关前,小科检查发现电路连接有误,但只要改动一根导线即可.请你在要改动的这根导线上打“×”.并用笔画线代替导线,将图乙中的电路连接正确.
(3)改正电路后继续实验,小柯记录的实验数据如下表:
物理量
电流
电压
串联电路
IA=0.16A
IB=0.16A
IC=0.16A
U=0.9V
U=1.6V
U总=2.5V
并联电路
I=0.34A
I=0.20A
I总=0.54A
U=2.5V
U=2.5V
U总=2.5V
学习了欧姆定律以后,小科发现:根据串联电路中的数据,可计算得到R=5.63Ω,根据并联电路中的数据,可计算得到R=7.35Ω.造成这一差异的根本原因是灯丝电阻的大小随着 温度 的升高而增大.
【解答】解:(1)小科猜想是灯泡L1灯丝断了,一根导线的两端在灯泡L1两端接线柱处同时试触,该处处于通路状态,则灯泡L2 会发光;
(2)由图可知,当开关闭合时,电源会短路;要使两灯并联,应改动L1、L2的四个接线柱的连线,如图所示:
;
(3)灯丝电阻的大小与温度有关;当电压变大时,灯泡的功率会变大,灯丝温度升高,电阻变大.
故答案为:(1)发光;(2)如图;(3)温度.
35.(2017•黄石)小华同学用“伏安法”来测量一只阻值约为5Ω的定值电阻Rx,实验室有如下器材供选用:
A.两节干电池 B.开关一个和导线若干 C.电压表(0﹣3~15V)
D.电流表(0~0.6﹣3A) E.滑动变阻器(0~10Ω) F.滑动变阻器(0~100Ω)
(1)小华同学完成实验电路设计后,为了操作顺利和方便,除了A、B、C和D外,小华同学还需选用
E 器材(选填“E“或“F”);
(2)根据设计的实验电路要求,请用笔划线代替导线连接图甲中最后的两根导线;
(3)如图甲所示,连接好电路.在闭合开关前,为保护电路,滑动变阻器的滑片P应该滑至 G 端(选填“G”或“H”);
(4)小华在闭合开关后,移动滑动变阻器的滑片P时,发现电流表示数始终为零,而电压表有示数但不发生变化,此时电路中的一处故障是 C (选填A、B、C或D);
A.滑动变阻器断路 B.滑动变阻器短路
C.定值电阻Rx断路 D.定值电阻Rx短路
(5)排除故障后,电流表示数为0.40A,电压表示数如乙图所示,则本次实验测得的定值电阻Rx是 5.5 Ω.
【解答】解:(1)滑动变阻器在电路中是为了改变电流表和电压表的示数,实现多次测量;滑动变阻器的阻值较大,则其两端分担的电压较大,定值电阻两端分担的电压较小,当滑片移动时,电压表的示数变化较小,不利于实验的结果的测量;故应选用滑动变阻器(0~10Ω);
(2)电源电压为2节干电池,为3V,故电压表量程为0﹣3V;滑动变阻器采用一上一下的接法,如图:
;
(3)闭合开关前,滑动变阻器阻值调至最大,即滑片移到G端;
(4)闭合开关后电流表没有示数,而电压表有示数,说明电压表并联部分断路,即定值电阻Rx断路;故选C;
(5)电压表的示数为2.2V,电流表示数为0.40A,由I=得测得的定值电阻Rx为
Rx===5.5Ω.
故答案为:(1)E;(2)如图;(3)G;(4)C;(5)5.5.
四.计算题(共3小题)
36.(2017•天津)如图1所示的电路中,定值电阻R1为10Ω,R2为滑动变阻器,电源电压保持不变.闭合开关S后,滑片P从b端移动到a端的过程,电压表示数U与电流表示数I的关系图象如图2所示.求:
(1)电源电压;
(2)滑动变阻器的最大阻值.
【解答】解:(1)由图1可知,两电阻串联,电压表测R2两端的电压,电流表测电路中的电流.
当滑动变阻器接入电路中的电阻为0时,电路中的电流最大,由图2可知I1=0.6A,
由I=可得,电源的电压:
U=I1R1=0.6A×10Ω=6V;
(2)由欧姆定律可知滑动变阻器的最大阻值:
R2===20Ω.
答:(1)电源电压为6V;
(2)滑动变阻器的最大阻值为20Ω.
37.(2017•江西)如图所示,电源电压可调,小灯泡上标有“6V 0.5A”的字样(不考虑温度对小灯泡电阻的影响),电流表量程0~0.6A,电压表量程0~3V,滑动变阻器规格为“20Ω1A”
(1)电源电压调至6V,闭合开关S1和S2,移动滑动变阻器滑片P,使小灯泡正常发光,电流表示数为0.6A,则电压表的示数是多少?R0的阻值是多少?
(2)电源电压调至8V,断开开关S1,闭合开关S2,为了保证电路安全,求滑动变阻器的阻值变化范围.
【解答】解:(1)闭合开关S1和S2,灯泡L与滑动变阻器R串联后再与R0并联,电流表测干路电流,电压表测R两端的电压,
因并联电路中各支路两端的电压相等,且串联电路中总电压等于各分电压之和,
所以,灯泡正常发光时,电压表的示数:
UR=U﹣UL=6V﹣6V=0V,
此时通过灯泡的电流IL=0.5A,
因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,
所以,通过R0的电流:
I0=I﹣IL=0.6A﹣0.5A=0.1A,
由I=可得,R0的阻值:
R0===60Ω;
(2)灯泡的电阻:
RL===12Ω,
断开开关S1,闭合开关S2,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,
因电源的电压U′>UL,
所以,灯泡正常发光时,电路中的电流最大,即I大=0.5A,
此时电路中的总电阻:
R总===16Ω,
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,
所以,滑动变阻器接入电路中的最小阻值:
R小=R总﹣RL=16Ω﹣12Ω=4Ω,
当电压表的示数UR大=3V时,滑动变阻器接入电路中的电阻最大,
因串联电路中总电压等于各分电压之和,
所以,L两端的电压:
UL′=U′﹣UR大=8V﹣3V=5V,
因串联电路中各处的电流相等,
所以,电路中的电流:
I′==,即=,
解得:R=7.2Ω,
所以,滑动变阻器的阻值变化范围为4Ω~7.2Ω.
答:(1)电压表的示数是0V,R0的阻值是60Ω;
(2)滑动变阻器的阻值变化范围为4Ω~7.2Ω.
38.(2017•包头)物理兴趣小组设计了一个便携式水深测量装置,它主要由探头A和控制盒B构成,它们之间用有绝缘皮的细导线形成回路,如图甲所示,其中探头A是一个高为0.1m,重为5N的圆柱体,它的底部是一个压敏电阻R(与水的接触面涂有绝缘漆),工作时,底部始终与水平面相平,压敏电阻R的阻值随表面所受压力F的大小变化如图乙所示,A与B间的电路连接关系如图丙所示,其中电源电压恒为4.5V,小组同学将该装置带到游泳池,进行相关的测量研究.(导线重力与体积均不计,g取10N/kg)求:
(1)当把探头A刚好全部浸没到池水中时,探头A底部受到的压力为1N,探头A的底面积为多少?
(2)用手拉住导线,将探头A缓慢下降到池水中某一深度(探头A不接触池底),此时电流表的示数为0.3A,探头A底部所在处水的深度h为多少?
(3)用手拉住导线,将探头A下降到水深为2.6m的水平池底(但不与池底密合),且导线处于完全松弛状态,此时电流表的示数是多少?
【解答】解:
(1)探头A高为0.1m,当把探头A刚好全部浸没到池水中时,则h=0.1m,
探头A底部受到水的压强:
p=ρ水gh=1×103kg/m3×10N/kg×0.1m=1000Pa;
因探头A底部受到的压力为1N,根据p=可得,探头A的底面积:
S===1.0×10﹣3 m2;
(2)由I=可得,此时压敏电阻的阻值:
R==15Ω,
由图可知,此时压敏电阻受到的压力为F′=15N,
则此时探头底部受到水的压强:
p′===1.5×104Pa,
由p=ρgh可得,探头A底部所在处水的深度:
h′===1.5m;
(3)将探头A下降到水深为2.6m的水平池底,A底部受到水的压强:
p″=ρ水gh″=1×103kg/m3×10N/kg×2.6m=2.6×104Pa,
A底部受到水产生的压力:
F水压=p″S=2.6×104Pa×1.0×10﹣3 m2=26N,
根据阿基米德原理可得,探头A受到的浮力:
F浮=ρ水gV排=ρ水gSh=1×103kg/m3×10N/kg×1.0×10﹣3m2×0.1m=1N,
因探头A处于静止状态(且绳子拉力为0),受到平衡力的作用,则F支持+F浮=GA,
所以,池底部对A的支持力:
F支持=GA﹣F浮=5N﹣1N=4N,
则压敏电阻底部受到的压力:
F=F支持+F水压=4N+26N=30N,由图乙知,此时压敏电阻的阻值为10Ω,
由欧姆定律可得,电流表示数:
I′===0.45A.
答:(1)当把探头A刚好全部浸没到池水中时,探头A底部受到的压力为1N,探头A的底面积为1.0×10﹣3 m2;
(2)电流表的示数为0.3A,探头A底部所在处水的深度为1.5米;
(3)用手拉住导线,将探头A下降到水深为2.6m的水平池底(但不与池底密合),且导线处于完全松弛状态,此时电流表的示数是0.45A.
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