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2022年上海市中考物理专题练7-电路与欧姆定律
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一.选择题(共13小题)
1.(2021•上海)在如图所示的电路中,电阻R1的阻值为10Ω,滑动变阻器滑片位于中点。用一阻值为20Ω的电阻替换R1,可能使电压表示数与替换R1前相等的方法是( )
A.电源电压不变,不移动滑片P
B.电源电压不变,向左移动滑片P
C.减小电源电压,不移动滑片P
D.增大电源电压,向左移动滑片P
2.(2022•长宁区一模)将两只电阻R1、R2串联接入电路中,它们两端的电压分别为U1、U2,通过的电流分别为I1、I2,且R1>R2。则( )
A.I1=I2,U1>U2 B.I1>I2,U1=U2
C.I1=I2,U1<U2 D.I1<I2,U1=U2
3.(2022•长宁区一模)如图所示的电路,滑动变阻器的滑片P位于中点。若用定值电阻R3替换电阻R1,且R3<R1,则使电压表V1与V2示数的比值和替换R1前相同的可能方法是( )
A.电源电压不变,不移动滑片P
B.电源电压不变,向右移动滑片P
C.减小电源电压,不移动滑片P
D.增大电源电压,向左移动滑片P
4.(2022•奉贤区一模)如图所示,已知电路元件均完好且电源电压保持不变。闭合开关S,移动滑动变阻器滑片P到某位置时,发现某一电表达到满刻度,则( )
A.一定是A表满刻度
B.滑片在向左移动
C.可能是A1表或V表满刻度
D.电压表V示数与电流表A示数比值变小
5.(2021•嘉定区二模)在如图所示的电路中,电源电压保持不变,所有电路元件完好。闭合开关S,当滑动变阻器的滑片P向右移动时,变大的是( )
A.电流表A示数与电流表A1示数的差值
B.电压表V示数与电流表A示数的比值
C.电压表V示数与电流表A1示数的比值
D.电压表V示数与电流表A示数的乘积
6.(2021•虹口区二模)在图(a)(b)所示的电路中,电源电压相等且保持不变,电阻R1、滑动变阻器R2规格相同。闭合开关S,电路均正常工作。下列操作中,可使电压表V1、V2示数相同或电流表A1、A2示数相同的是( )
A.向左移动(a)图中变阻器的滑片
B.向右移动(a)图中变阻器的滑片
C.向左移动(b)图中变阻器的滑片
D.向右移动(b)图中变阻器的滑片
7.(2021•徐汇区二模)在如图所示电路,电源电压保持不变。闭合开关S,向右移动滑动变阻器滑片P过程中( )
A.电流表A1的示数变大
B.电流表V的示数变大
C.电压表V示数与电流表A示数的比值变大
D.电流表A示数与电流表A1示数的差值变大
8.(2021•闵行区二模)如图所示的电路,电源电压保持不变,闭合开关S,发现灯L不亮,电阻R和灯L中仅有一个出现了故障。关于S闭合前后两电表示数的变化情况及相应的故障,下列说法中正确的是( )
A.两电表示数都不变,L断路
B.两电表示数都变化,R短路
C.两电表示数都变化,R断路
D.仅一个电表示数变化,L短路
9.(2021•杨浦区二模)如图所示电路中,电源电压不变,开关S闭合后,向右移动变阻器R2滑片P的过程中,下列判断正确的是( )
A.电压表V的示数变大
B.电流表A1的示数变大
C.电压表V示数与电流表A1示数的比值变大
D.电流表A1示数与电流表A2示数的比值变大
10.(2021•徐汇区模拟)如图所示为某自助餐厅设置的称重电子台秤的电路图,R1为定值电阻,R2为滑动变阻器,电源电压恒定。秤盘中不放重物时,滑片P位于最上端,秤盘中放重物时,秤盘向下移动并带动滑动变阻器的滑片P向下滑动。则闭合开关后,下列说法正确的是( )
A.当盘中不放重物时,电路中电流为零
B.向盘中增加重物时,电流表示数变大
C.向盘中增加重物时,电阻R2的电压变大
D.向盘中增加重物时,电阻R1电功率变小
11.(2020•闵行区二模)在如图所示的电路中,电源电压保持不变。开关S由断开到闭合时,下列判断中正确的是( )
A.电压表V示数变大
B.电压表V示数变小
C.电压表V示数与电流表A示数的比值变大
D.电压表V示数与电流表A示数的比值变小
12.(2020•长宁区二模)图所示电路中的元件均完好,R1的阻值大于滑动变阻器R2的最大阻值。闭合开关后移动R2的滑片时,关于三个电压表的示数,可能出现的情况是( )
A.V1的示数等于V2的示数
B.V1的示数等于V的示数
C.V1与V2的示数之和增大
D.V1示数的变化量大于V2示数的变化量
13.(2021•黄浦区模拟)钟老师将两只相同的气球在自己的头发上摩擦后,就可以让一只气球在另一只气球上方“跳舞”(如图)。下列说法正确的是( )
A.摩擦创造了电荷使两气球带了电
B.摩擦使气球分子发生转移而带电
C.两气球因带了同种电荷而互相排斥
D.两气球因带了异种电荷而互相吸引
二.填空题(共5小题)
14.(2020•上海)如图所示,当一个带负电的物体甲靠近不带电的金属导体乙时,乙的a端会带正电、b端会带负电。
①发生上述现象的原因:金属导体中存在大量可移动的自由电子,电子带 电(选填“正”或“负”);自由电子受到物体甲所带电荷的 作用移动到导体乙的一端(选填“吸引”或“排斥”);
②若将图中的物体甲换成带正电的物体,根据上述分析可得,导体乙的 (选填“A”“B”或“C”)。
A.a、b两端都不会带电
B.a端会带正电、b端会带负电
C.a端会带负电、b端会带正电
15.(2020•上海)在如图所示的电路中,电源电压为U0保持不变,电阻R1、R2的阻值均为R0,闭合开关S,只有两个电表的指针发生偏转。若电路中仅有一处故障,且只发生在电阻R1、R2上,请根据以上信息,写出闭合开关S后电压表V1和电流表A的示数及相对应的故障。 。
16.(2022•奉贤区一模)如图所示,电源电压为U0,电阻R1、R2的阻值均为R0。现电路中存在一处故障,且故障只发生在电阻R1或R2上。
①开关S闭合前后,若两电表的示数均不变,则故障是: 。
②开关S闭合前后,若仅有一个电表示数变化,则故障是: ,该电表示数的变化量为: 。
17.(2021•上海模拟)在如图所示的电路中,电源电压为U且保持不变。闭合开关S,电路正常工作。经过一段时间,电流表的示数突然变大但没有超过量程,且故障只发生在电阻R1、R2上。
①该电路中存在的故障可能是 。
②为进一步确定故障,请自选一个电路元件接入电路中,根据操作和测量的信息写出相对应的故障。 。
18.(2021•大连模拟)在如图所示的电路中,电源电压为6伏且保持不变,电阻R1、R2的阻值均为30欧。当开关S闭合后,电流表A的示数为 安。一段时间后,由于R1、R2中的一个出现故障,有一个电表的示数发生了变化,则这个电表是 (选填“V”、“A”或“A1”)表。请写出两个没有发生变化的电表的示数及对应的故障。 、 。
三.作图题(共2小题)
19.(2022•奉贤区一模)在如图所示中,将电源、电流表、小灯L2三个元件符号填入电路空缺处。要求:
①小灯L1与L2并联;
②电流表测小灯L1支路电流;
③开关S只控制L2。
20.(2022•长宁区一模)在图所示的电路中,有两根导线尚未连接,请以笔画线代替导线补上,补上后要求:闭合开关,当滑动变阻器的滑片向右移动时,电压表的示数变大。
四.实验探究题(共3小题)
21.(2020•上海)小华做“用电流表、电压表测电阻”实验,现有电源(电压为1.5伏的整数倍保持不变)、待测电阻、电流表、电压表、滑动变阻器、开关各一个,以及导线若干。他正确串联电路后,将电压表并联在电路中。闭合开关,移动滑动变阻器滑片,将测得的两组数据记录在表一中。小华观察数据思考后重新连接了电压表,将新测得的两组数据记录在表二中。小华通过数据处理求出了待测电阻的阻值,完成实验。
表一
实验序号
电压表示数(伏)
电流表示数(安)
1
2.6
0.18
2
2.3
0.20
表二
实验序号
电压表示数(伏)
电流表示数(安)
3
2.2
0.20
4
2.6
0.24
①获得表一实验数据的过程中,小华将电压表并联在 的两端;
②实验中小华所用的电源电压为 伏;
③根据表一中实验序号1的数据,计算此次待测电阻的阻值为 欧;(精确到0.1欧)
④根据实验数据,计算并判断所用滑动变阻器的规格能否为“10欧 2安”。 (需写出计算过程)
22.(2022•奉贤区一模)小朱同学做“用电流表、电压表测电阻”的实验。现有电源、待测电阻Rx、滑动变阻器Rp、阻值为25欧的定值电阻Ro、电流表、电压表、开关和导线若干。他按照图 (a)电路正确连接且实验步骤正确。闭合开关,将滑动变阻器移至中点处,电压表、电流表示数分别如图(b)、(c) 所示。
(1)本实验的原理是: 。
(2)闭合开关S前,滑动变阻器滑片P应置于最 端。(选填“左”或“右”)
(3)在实验过程中电流表发生故障,不能正常使用。经过思考,他认为使用现有的器材也能多次测量完成实验。于是他调整电路并来回移动滑片,发现电压表示数始终在1.0V~4.5V范围内变化。最后,他用R0替换Rp,测得电压表示数为0.8V。根据上述信息,请将正确的数据填写在表中。(计算精确到0.1欧)
物理量
序号
电流Ix(安)
电压Ux(伏)
电阻Rx(伏)
电阻Rx
平均值(欧)
1
\
\
2
\
\
3
\
\
23.(2022•奉贤区一模)如图1所示是某物理小制作小组同学设计的身高测量仪的简易电路图。电源电压为6伏,R0为定值电阻。闭合开关,测得并记录部分数据见表:
身高h/厘米
160
165
170
175
180
电压表示数/伏
0.0
2.0
…
3.6
4.0
电流表示数/安
0.3
…
…
…
…
(1)计算定值电阻R0的阻值。
(2)计算身高180厘米的同学测量时滑动变阻器接入电路的阻值Rp。
(3)请说明R0在电路中的作用: 。
(4)甲、乙两同学经过讨论后认为可以用图像法处理数据,并对绘制的h﹣Up图像作出不同的猜想,如图2所示,其中正确的是图 (选填“甲”或“乙”)。
(5)当身高为170厘米的同学测量时电压表的示数为 伏。
五.计算题(共3小题)
24.(2022•长宁区一模)如图(a)所示的电路,电源电压为10伏且不变,电阻R1的阻值为20欧,滑动变阻器R2标有“20欧 2A”字样,电流表的表盘如图(b)所示。闭合开关S,电流表的示数为1.5安。求:
①通过电阻R1的电流I1;
②滑动变阻器的阻值R2;
③移动滑动变阻器滑片P的过程中,电流表示数的最大值Imax和最小值Imin。
25.(2022•长宁区一模)如图所示的电路,电源电压为6伏,电阻R1的阻值为10欧。闭合开关S,电压表的示数为2伏。求:
①电流表的示数I1;
②电阻R2的阻值。
26.(2021•上海模拟)如图所示,电阻R1的阻值为10欧,滑动变阻器R2标有“20Ω 1A”字样,电源电压不变。
①闭合开关后,电流表的示数为0.4安。
(a)求此时电阻R1两端的电压U1。
(b)求10秒内,通过R1的电量Q1。
②现用电阻R0替换电阻R1,并在电路中接入一个电压表,闭合开关时,观察到电流表示数为0.4安,电压表示数为4伏,接着在保证电路正常工作的情况下向某一方向移动滑片,发现电压表示数最大变化量为3伏,求R0的阻值及电源电压U。
六.解答题(共2小题)
27.(2021•上海)在如图所示的电路中,闭合开关S后,至少有一个电表发生变化,已知电路中只有一处故障,且发生在电阻R1或R2上。请写出两电表的变化情况及其对应的故障。
28.(2022•长宁区一模)如图所示的电路,电源电压为U0保持不变,开关S闭合,电路正常工作。一段时间后,其中仅一只电表的示数变大。若电路中仅有一处故障且只发生在电阻R1、R2上,请根据相关信息写出电压表V1与电流表A的示数及相对应的故障。
2022年上海市中考物理专题练7-电路与欧姆定律
参考答案与试题解析
一.选择题(共13小题)
1.【解答】解:在如图所示的电路中,电阻R1的阻值为10Ω,滑动变阻器滑片位于中点。用一阻值为20Ω的电阻替换R1,根据串联分压可知,电阻变大,R1分的电压变大,为了使电压表示数与替换R1前相等的方法有,可以减小电源电压,不移动滑片;或者电源电压不变,向右移动滑片P,故ABD错误,C正确。
故选:C。
2.【解答】解:串联电路的电流处处相等,故通过两电阻的电流I1=I2;
已知R1>R2,且I1=I2,根据欧姆定律的变形式U=IR可知:U1>U2。
故选:A。
3.【解答】解:由电路图可知,闭合开关后,定值电阻R1与滑动变阻器R2串联,电压表V1测R1两端的电压,电压表V2测R2两端的电压,
因串联电路中各处的电流相等,
所以,由I=UR可得,两电压表的示数之比:U1U2=IR1IR2=R1R2,
若用定值电阻R3替换电阻R1,则两电压表的示数之比:U1'U2'=I'R3I'R2=R3R2,
因R3<R1,
所以,R1R2>R3R2,即U1U2>U1'U2',
要使电压表V1与V2示数的比值和替换R1前相同,则
A.电源电压不变,不移动滑片P,R3R2不变,电压表V1与V2示数的比值会变小,故A不符合题意;
B.电源电压不变,向右移动滑片P,变阻器R2接入电路中的电阻变大,R3R2会进一步的变小,U1'U2'也进一步的变小,故B不符合题意;
C.减小电源电压,不移动滑片P,R3R2不变,电压表V1与V2示数的比值会变小,故C不符合题意;
D.增大电源电压,向左移动滑片P,变阻器R2接入电路中的电阻变小,R3R2会变大,可能使U1'U2'不变,故D符合题意。
故选:D。
4.【解答】解:
由电路图可知,定值电阻R1与滑动变阻器R2并联,电流表A测量干路电流,电流表A1测量通过定值电阻R1的电流,电流表A2测量通过滑动变阻器R2的电流,电压表测量电源电压,由于电源电压不变,所以电压表的示数不变;
由于并联电路各支路互不影响,所以滑片移动时,通过定值电阻R1的电流不变,即电流表A1示数不变;
当滑片移动时,滑动变阻器接入电路的阻值发生变化,由欧姆定律可知,电流表A2的示数发生变化,因此电流表A2的示数可能满偏,且滑动变阻器接入电路的阻值变小,因此滑片向右移动,故B错误,
因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,所以当通过滑动变阻器的电流变大时,电流表A的示数变大,即电流表A的示数可能满偏,故AC错误;
由于电压表示数不变,电流表A的示数变大,所以电压表V示数与电流表A示数比值变小,故D正确。
故选:D。
5.【解答】解:由图示电路图可知,两电阻并联,电流表A测干路电流,电流表A1测R1支路电流,电压表测电源电压;滑片P向右移动,滑动变阻器接入电路的阻值变大,由于并联电路互不影响,则通过R1支路电流不变,即电流表电流表A1示数不变;
滑动变阻器接入电路的电阻变大,根据欧姆定律可知,通过滑动变阻器的电流减小,根据并联电路的电流关系可知,干路中的电流变小;
由于电源电压不变,则电压表示数不变;
A、电流表A示数与电流表A1示数的差值为滑动变阻器的电流,变小,故A错误;
BD、电压表V示数不变,电流表A示数减小,比值变大,乘积变小,故B正确,D错误;
C、电压表V示数不变,电流表A1示数不变,比值不变,故C错误。
故选:B。
6.【解答】解:由图a可知,该电路为并联电路,电压表V1测量电源的电压,电流表A1测量干路中的电流;由图b可知,该电路为串联联电路,电压表V2测量R1的电压,电压表V2的示数要小于电源电压,电流表A2测量电路中的电流;
AB、向左移动(a)图中变阻器的滑片,由于电源电压不变,则电压表V1示数不变;根据串联电路的电阻关系、并联电路的电阻关系可知,移动滑片时,(a)图中电路的总电阻要小于(b)图中电路的总电阻,根据欧姆定律可知,(a)图中干路中的电流大,电流表A1示数大,故不能使电流表或电压表示数相等;同理可知,向右移动(a)图中变阻器的滑片,也不能使电流表或电压表示数相等,故AB错误;
C、向左移动(b)图中变阻器的滑片,当滑片移动到最左端时,滑动变阻器接入电路的电阻为0,电压表V2测量的是电源电压,可以使电压表V1、V2示数相同,故C正确;
D、向右移动(b)图中变阻器的滑片,则电压表V2的示数小于电源电压,不可能使电压表V1、V2示数相同;滑动变阻器接入电路的电阻变大,总电阻要大于(a)电路中的总电阻,故电路中的电流不同,即电流表A1、A2示数不相同,故D错误。
故选:C。
7.【解答】解:由电路图可知,定值电阻R1与滑动变阻器并联,电压表V测电源的电压,电流表A1测R1支路的电流,电流表A测干路电流。
因电源电压保持不变,所以,滑片移动时,电压表V的示数不变,故B错误;
因并联电路中各支路独立工作、互不影响,所以,滑片移动时,通过R1的电流不变,即电流表A1的示数不变,故A错误;
向右移动滑动变阻器的滑片P的过程中,变阻器接入电路中的电阻变大,由I=UR可知,通过滑动变阻器的电流变小,因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,
所以,干路电流变小,即电流表A的示数变小,则电压表V与电流表A示数的比值变大,故C正确;
因电流表A与A1的示数差等于通过变阻器的电流,所以,由通过变阻器的电流变小可知,电流表A与A1的示数差变小,故D错误。
故选:C。
8.【解答】解:开关断开时,电压表、电流表示数均为零;
A、灯L断路时,闭合开关,两电表示数都为零,都不变,故A符合题意;
B、电阻R短路时,开关闭合后,灯泡发光,电流表有示数;电压表相当于与导线并联示数为零,故B不符合题意;
C、电阻R断路时,开关闭合后,电流表和灯泡断路,灯泡不亮,电流表无示数;电压表测量电源电压示数不为零,故C不符合题意;
D 灯泡L短路时,开关闭合后,电路为通路,灯泡不发光,电流表、电压表都有示数,故D不符合题意。
故选:A。
9.【解答】解:由电路图可知,定值电阻R1与滑动变阻器R2并联,电压表测电源的电压,电流表A1测R1支路的电流,电流表A2测R2支路的电流;
A、因电源电压保持不变,所以,滑片移动时,电压表V的示数不变,故A错误;
B、因并联电路中各支路独立工作、互不影响,所以,滑片移动时通过R1的电流不变,即电流表A1的示数不变,故B错误;
C、电压表V示数不变,电流表A1示数不变,则其比值不变,故C错误;
D、当滑动变阻器R2的滑片P向右端移动时,接入电路中的电阻变大,由I=UR可得,通过R2的电流变小,即电流表A2的示数变小,由电流表A1示数不变、电流表A2示数变小,电流表A1示数与电流表A2示数的比值变大,故D正确。
故选:D。
10.【解答】解:
由图可知,滑动变阻器R2和定值电阻R1串联在电路中,电流表测量电路中的电流;
A、当盘中不放重物时,电路中有电阻、电压,故电路中电流不为零,故A错误;
BCD、向盘中增加重物时,滑片向下移动,滑动变阻器接入电路的电阻变小,总电阻变小,根据欧姆定律可知,电路中电流变大,电流表示数变大;滑动变阻器电阻变大,其分担的电压变小;根据P=I2R可知电阻R1电功率变大,故B正确,CD错误。
故选:B。
11.【解答】解:
开关S由断开到闭合过程中,电压表始终测的是电源电压,所以电压表示数V不变,故AB错误;
开关S断开时,电流表A测R1的电流;开关S闭合时,电流表A测干路中的电流;因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,所以开关闭合后,电流表A的示数变大;
因为电压表示数不变,电流表A的示数变大,所以电压表和电流表示数的比值变小,故C错误,D正确。
故选:D。
12.【解答】解:由图可知,该电路为串联电路,电压表V测量的是电源电压;电压表V1测量的是R1两端的电压;电压表V2测量的是R2两端的电压;
A、闭合开关后移动R2的滑片时,滑动变阻器接入电路的电阻发生变化,则其分担的电压发生变化;R1的阻值大于滑动变阻器R2的最大阻值,根据串联电路的分压规律可知,V1的示数要始终大于V2的示数,故A错误;
B、电压表V测量的是电源电压,保持不变,由于在串联电路中,电源电压等于各部分电压之和,当R2的滑片移动到最左端时,滑动变阻器接入电路的电阻为0,此时电压表V1测量的是电源电压,则V1的示数会等于V的示数,故B正确;
C、V1与V2的示数之和为电源电压,保持不变,故C错误;
D、电源电压等于各部分电压之和,电源电压不变,则V1示数的变化量等于V2示数的变化量,故D错误。
故选:B。
13.【解答】解:
AB、摩擦的方法使头发与气球里的电子发生转移,而使头发与气球带异种电荷;不是创造了电荷,也不是分子发生转移,故AB错误;
CD、两只相同的气球在头发上摩擦后,两只相同的气球带同种电荷,因为同种电荷相互排斥,所以一只气球可以在另一只气球上方“跳舞”,故C正确、D错误。
故选:C。
二.填空题(共5小题)
14.【解答】解:
(1)电子带负电;因同种电荷相互排斥,所以乙中自由电子会受到带负电的物体甲的排斥力;
(2)将图中的物体甲换成带正电的物体,因异种电荷相互吸引,所以乙中自由电子会受到带正电的物体的吸引,移动到导体乙的a端,使a端带负电,而b端因失去电子(失去负电荷)而带正电,故C符合题意,AB不合题意。
故答案为:①负;排斥;(2)C。
15.【解答】解:根据电路图可知,闭合开关,两电阻串联,电流表A测电路中的电流,电压表V1测量电阻R1两端的电压,电压表V2测量电阻R2两端的电压。
闭合开关S,如果R1断路,则电流表和V2无示数;如果R2断路,则电流表和V1无示数;
已知闭合开关有两个电表的指针发生偏转,说明电路是通路,则电路故障为R1或R2短路。
①若电压表V1示数为U0,则电流表A表示数为I=UR1=U0R0,故可能R2短路;
②若电压表V1示数为0,则电流表A示数为I=UR2=U0R0,故可能R1短路。
故答案为:V1表示数为U0,A表示数为U0R0,R2短路;V1表示数为0,A表示数为U0R0,R1短路。
16.【解答】解:根据电路图可知,开关S断开时,电压表、电流表、R1串联接入电路中;闭合开关,两电阻串联,电流表测量电路电流,电压表V2测量电阻R2两端的电压;
若R1断路,开关S断开时,电路是断开的,电流表电压表都无示数;开关S闭合时,电路是断开的,电流表、电压表都无示数;
若R1短路,开关S断开时,电流表无示数,电压表测量的是电源电压,示数为U0;开关S闭合时,电路是接通的,根据欧姆定律可知,电流表示数为U0R0,电压表测量的是电源电压,示数为U0;
若R2断路,开关S断开时,电流表示数为0,此时电压表测量的是电源电压,示数为U0;开关S闭合时,电流表示数为0,此时电压表测量的是电源电压,示数为U0;
若R2短路,开关S断开时,电流表无示数,电压表测量的是电源电压,示数为U0;开关S闭合时,电路是接通的,此时电压表被短路,示数为0,根据欧姆定律可知,电流表示数为U0R0;
综上所述,两电表示数均不变的故障有两种:R1断路、R2断路;
开关S闭合前后,若仅有一个电表示数变化,则故障是:R1短路;该电表示数的变化量为U0R0。
故答案为:①R1断路或R2断路;②R1短路;U0R0。
17.【解答】解:由图知,两电阻串联,电流表测电路中的电流;
根据题意可知,闭合开关S,电路正常工作。经过一段时间,电流表的示数突然变大但没有超过量程,且故障只发生在电阻R1、R2上;
①电流表示数变大,这说明电路是通路;电源电压不变,电流变大,根据欧姆定律可知,总电阻减小,所以电路出现了短路故障;
②为进一步确定故障,可将电压表并联到R1的两端,若电压表有示数且为U,这说明R2短路;若电压表示数为0,这说明R1短路。
故答案为:
①短路;②将电压表并联到R1的两端,若电压表有示数且为U,这说明R2短路;若电压表示数为0,这说明R1短路。
18.【解答】解:由图可知,开关闭合后,该电路为并联电路,电流表A测量干路中的电流,电压表测量电源的电压;电流表A1测量通过R1的电流;
通过R1的电流为:I1=UR1=6V30Ω=0.2A;通过R2的电流为:I2=UR2=6V30Ω=0.2A;故电流表示数为:I=I1+I2=0.2A+0.2A=0.4A;
电压表测量电源的电压,则电压表示数不变,为6V;若R1或R2短路,则电源短路,不符合题意;
若R1断路,则通过R1的电流为0,电流表A1示数为0,根据并联电路的电流关系可知,干路中的电流变小,电流表A示数变小,不符合题意;
若R2断路,则通过R3的电流为0,由于并联电路互不影响,电流表A1示数不变,根据并联电路的电流关系可知,干路中的电流变小,电流表A示数变小,符合题意。
故答案为:0.4;A;电压表示数为6V;电流表A1示数为0.2A。
三.作图题(共2小题)
19.【解答】解:由图可知,最左边的电路元件与灯泡L1是串联在一起的,由于电流表测小灯L1支路电流,则该元件是电流表;要使两盏灯泡并联,则电流的路径有两条;开关S与最右面的元件串联,由于开关S只控制L2,则该元件为灯泡L2,中间的元件为电源;如图所示:
20.【解答】解:经分析可知,灯泡与滑动变阻器的右下方接线柱相连(即灯泡与变阻器串联),电压表应与灯泡并联,
此时滑片向右移动,变阻器接入电路中的电阻变小,变阻器分得的电压变小,则灯泡两端的电压变大,即电压表的示数变大,
由电源是由两节干电池串联可知,电源电压为3V,则电压表的量程为0~3V,如下图所示:
四.实验探究题(共3小题)
21.【解答】解:①待测电阻与滑动变阻器串联,电流表测电路电流,当电流变大时,根据U=IR可知,待测电阻的电压变大,由串联电路分压定律可知,滑动变阻器电阻变小,根据表一中数据可知电压表并联在滑动变阻器两端了;
②小华观察数据思考后重新连接了电压表,即将电压表并联在待测电阻两端了,由表一和表二中的第2、3组数据知,电路的电流相等,则变阻器连入电路的电阻相同,根据电压表的连接,由串联电路电压的规律,电源电压为:
U=2.3V+2.2V=4.5V;
③根据表一中实验序号1的数据,根据串联电路电压的规律和欧姆定律,计算此次待测电阻的阻值为:
R1=U−U1I1=4.5V−2.6V0.18A≈10.6Ω;
④由表中第1组数据,根据欧姆定律,变阻器连入电路的电阻:
R滑=U1I1=2.6V0.18A≈14.4Ω>10Ω;
因此,所用滑动变阻器的规格不能为“10欧 2安”。
故答案为:①滑动变阻器;②4.5;③10.6;④不能;由表中第1组数据,根据欧姆定律,变阻器连入电路的电阻:
R滑=U1I1=2.6V0.18A≈14.4Ω>10Ω。
22.【解答】解:(1)此实验的原理是R=UI;
(2)为保护电路,闭合电键前,变阻器的滑片P应在图中变阻器阻值最大处,即最右端;
(3)他调整电路并来回移动滑片,发现电压表示数始终在1.0V~4.5V范围内变化,说明当变阻器阻值为0时,电压表示数最大,且此时电路为简单电路,故电源电压U=4.5V;闭合开关,将滑动变阻器移至中点处,电压表、电流表示数分别如图(b)、(c) 所示,电压表量程0~3V,分度值0.1V,U1=1.5V,电流表量程0~0.6A,分度值0.02A,I1=0.3A,根据串联分压原理和欧姆定律可知,Rx1与RP的阻值为:
Rx1=U1I1=1.5V0.3A=5.0Ω,RP=2RP中=2×UP中I1=2×U−U1I1=2×4.5V−1.5V0.3A=2×10Ω=20Ω;
当电压表示为1.0V时,即U2=1.0V,说明变阻器阻值全部接入电路,根据串联分压原理和欧姆定律可知:
U2Rx2=U−U2RP,即1.0VRx2=4.5V−1.0V20Ω,
解得:Rx2=5.7Ω;
用R0替换Rp,测得电压表示数为0.8V,即U3=0.8V,根据串联分压原理和欧姆定律可知:
U3Rx3=U−U3R0,即0.8VRx3=4.5V−0.8V25Ω,
解得:Rx3=5.4Ω;
故可得Rx阻值的平均值为Rx=Rx1+Rx2+Rx33=5.0Ω+5.7Ω+5.4Ω3≈5.4Ω。
故答案为:(1)R=UI;(2)右;(3)5.4。
23.【解答】解:由电路图可知,定值电阻与滑动变阻器串联,电流表测量电路电流,电压表测量滑动变阻器两端电压;
(1)根据表中数据知当身高160cm的同学站立时电压表的示数为0V时,滑动变阻器接入电路的阻值为0,此时电路中的电流为0.3A,
由欧姆定律I=UR知定值电阻R0的阻值为:
R0=UI=6V0.3A=20Ω;
(2)根据表中数据读出身高180cm的同学站立时电压表的示数为4.0V,
因串联电路两端电压等于各部分电压之和,所以此时定值电阻两端电压:U0=U﹣UR=6V﹣4V=2V,
则此时电路电流:I′=U0R0=2V20Ω=0.1A,
由I=UR可得,此时滑动变阻器接入电路的电阻值为:
Rp=URI'=4V0.1A=40Ω;
(3)将定值电阻串联到电路中可以分压,从而保证电路正常工作,故定值电阻的作用是保护电路;
(4)设滑动变阻器接入阻值为Rp时,电压表的示数为UP=IRp×Rp=URp+R0×Rp=6V×RpRp+20Ω,
由于UP与R不成正比,但电阻丝的电阻与接入电路电阻丝的长度成正比,所以UP与h不成正比,所以图甲错误,图乙正确;
(5)从表格数据,结合(2)可知,当h1=160cm时,Rp1=0,当h2=180cm时,Rp2=40Ω,
故当身高为170厘米的同学测量时,Rp3=Rp1+Rp22=40Ω2=20Ω,
根据欧姆定律可知电路中的电流I″=UR0+Rp3=6V20Ω+20Ω=0.15A,
电压表的示数UV=I″Rp3=0.15A×20Ω=3V。
故答案为:(1)定值电阻R0的阻值为20Ω;
(2)身高180厘米的同学测量时滑动变阻器接入电路的阻值Rp为40Ω;
(3)保护电路;
(4)乙;
(5)3。
五.计算题(共3小题)
24.【解答】解:由电路图可知,闭合开关,R1与R2并联,电流表A测干路电流。
①因并联电路中各支路两端的电压相等,
所以,通过R1的电流:I1=UR1=10V20Ω=0.5A;
②由于并联电路中干路电流等于各支路电流之和,则通过R2的电流为:I2=I﹣I1=1.5A﹣0.5A=1A,
由欧姆定律可得滑动变阻器接入电路的阻值:R2=UI2=10V1A=10Ω;
③并联电路干路电流等于各支路电流之和,
当滑动变阻器的电阻全部连入电路,通过滑动变阻器的电流最小,则干路电流最小,
所以干路电流:Imin=I2最小+I1=UR2大+I1=10V20Ω+0.5A=1A,
由题意可知电流表接入电路的量程为0~3A,所以电流表示数的最大值Imax=3A。
答:①通过电阻R1的电流为0.5A;
②滑动变阻器的阻值R2为10Ω;
③移动变阻器滑片P过程中,电流表示数的最大值Imax和最小值Imin分别为3A和1A。
25.【解答】解:由电路图可知,两电阻串联,电压表测电阻R1两端电压,电流表测量电路中电流;
(1)因串联电路中电流处处相等,则电流表的示数为:
I1=U1R1=2V10Ω=0.2A。
(2)根据串联电路的总电压等于各用电器两端的电压之和可知,电阻R2的电压我:
U2=U﹣U1=6V﹣2V=4V,
因串联电路中电流处处相等,则通过R2的电流:I2=I1=0.2A,
根据I=UR可得,电阻R2的阻值:
R2=U2I2=4V0.2A=20Ω。
答:①电流表的示数I1为0.2A;
②电阻R2的阻值是20Ω。
26.【解答】解:
①由图知,电阻R1与滑动变阻器R2串联,电流表测电路中的电流;
(a)闭合开关后,由公式I=UR可得电阻R1两端的电压为:U1=I1R1=0.4A×10Ω=4V;
(b)由电流定义式I=Qt可得通过R1的电量为:Q1=I1t1=0.4A×10s=4C;
②用电阻R0替换电阻R1,则R0与R2串联,在电路中接入一个电压表;
假设一:若电压表测R0两端的电压,已知电流表示数为0.4A,电压表示数为4V,
则R0的阻值为:R0=U0I0=4V0.4A=10Ω,
移动R2的滑片时,电路中的最大电流为1A时,电流的最大变化量为:△I=1A﹣0.4A=0.6A,
由欧姆定律可得电压表示数最大变化量(即R0电压的最大变化量):
△U=△IR0=0.6A×10Ω=6V,而题中电压表示数最大变化量为3V,故假设不成立;
假设二:若电压表测R2两端的电压,则R2此时接入电路的阻值为:R2=U2I2=4V0.4A=10Ω,
向左移动R2的滑片使电流最大为1A时,电压表示数减少量最大为3V,即此时电压表示数为1V,
由串联电路电流电压规律及欧姆定律可得:
U=IR0+U2=0.4A×R0+4V﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①
U=I′R0+U2′=1A×R0+1V﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②
由①②得:R0=5Ω,U=6V;
假设三:若电压表测R2两端的电压,向右移动R2的滑片至右端时,电压表示数增加量最大为3V,由串联电路电流电压规律及欧姆定律可得:
滑片在某处时,电源电压U=IR0+U2=0.4A×R0+4V﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣③
滑片在右端时,电压表示数为4V+3V=7V,此时电路中的电流I'=U2'R2max=7V20Ω=0.35A,
则电源电压U=I′R0+U2′=0.35A×R0+7V﹣﹣﹣﹣﹣﹣④
由③④得:R0=60Ω,U=28V.
更改电路前,当电流为0.4A,且变阻器接入的阻值最大时,电源电压最大为:
U=I(R1+R2)=0.4A×(10Ω+20Ω)=12V<28V。
综上可见,假设二成立,即:R0的阻值为5Ω,电源电压U为6V.
答:①(a)电阻R1两端的电压U1为4V;
(b)通过R1的电量Q1为4C;
②R0的阻值为5Ω,电源电压U为6V.
六.解答题(共2小题)
27.【解答】解:
由题知,闭合开关S,至少有一个电表发生变化,电路中只有一处故障,且发生在电阻R1或R2上,电路故障要么是断路、要么是短路。
若电阻R1断路,开关S闭合前后,电路断路,电压表、电压表都无示数,不符合题意;
若电阻R2断路,开关S闭合前后,电压表始终串联在电路中测电源电压,其示数不变;电流表几乎无示数,示数不变,不符合题意;
若电阻R1短路,开关S闭合前,电压表串联在电路中测量电源电压,电流表几乎无示数;开关S闭合后,电压表测量R2两端的电压,即电源电压,电流表测量通过R2的电流;所以电压表示数不变,电流表示数变大,符合题意;
若电阻R2短路,开关S闭合前,电压表串联在电路中测电源电压,电压表有示数,电流表几乎无示数;闭合开关S后,电压表被短路而无示数,电流表测量通过R2的电流;所以电压表示数变小,电流表示数变大,符合题意;
故答案为:电压表示数不变,电流表示数变大:R1 短路;电流表示数变大,电压表示数变小:R2 短路。
28.【解答】解:由电路图可知,电阻R1、R2串联在电路中,电流表测电路中的电流,电压表V1测R1的电压,电压表V2测R2的电压;
若电阻R1短路:电压表V1测量的是一段导线两端的电压,示数为0;电压表V2测量的是电源电压,示数为U0;由于电路中总电阻减小,根据欧姆定律可知,电路中的电流变大,电流表示数变大,不符合题意;
若电阻R2短路:电压表V2测量的是一段导线两端的电压,示数为0;电压表V1测量的是电源电压,示数为U0;由于电路中总电阻减小,根据欧姆定律可知,电路中的电流变大,电流表示数变大,不符合题意;
若电阻R1断路:电路中无电流,电流表示数为0,根据U=IR可知,电压表V2示数为0;电压表V1测量的是电源电压,示数为U0,符合题意;
若电阻R2断路:电路中无电流,电流表示数为0,根据U=IR可知,电压表V1示数为0;电压表V2测量的是电源电压,示数为U0,符合题意;
故答案为:电阻R1断路,电压表V1示数为U0,电流表A示数为0;电阻R2断路,电压表V1示数为0,电流表A示数为0。
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