中考物理一轮复习考点练习专题16欧姆定律(含答案)
展开考向16 欧姆定律
1.(2021·湖南怀化市·中考真题) 小张同学进行“伏安法测电阻”的实验,实物图如图甲所示。
(1)请你用笔画线代替导线,将图甲中的电路连接完整;(导线不得交叉)______
(2)闭合开关前,滑动变阻器的滑片应滑到最______(选填“左”或“右”)端;
(3)某次实验中,移动滑片使电压表示数为2.0V,此时电流表的指针位置如图乙所示,则电流表的示数为______A,本次测得的阻值为______Ω;
(4)实验后,小张同学设计了另外一种测电阻的方法,电路图如图丙所示。为待测电阻,电源电压恒定,定值电阻。实验步骤如下:
①保持开关断开,闭合开关S、,读出并记录电流表示数;
②断开开关,闭合开关S、,读出并记录电流表示数。
处理实验数据,可求得______Ω。
【答案】 ①. ②. 右 ③. 0.16 ④. 12.5 ⑤. 30
【解析】
【分析】
【详解】(1)[1]用伏安法测电阻的实验原理是,用电压表测R两端电压,用电流变测流过R 的电流,分析电路,需将电压表完整的连接在R两端,如图所示:
(2)[2]闭合开关前,滑动变阻器的滑片应置于最大阻值处,图中滑动变阻器接左下接线柱,则应将滑片置于最右端。
(3)[3][4]观察图甲可知电流表所选量程为0~0.6A,分度值为0.02A,由图乙读出电流表示数为0.16A。R1的电阻
(4)[5]保持开关断开,闭合开关S、,R0和RX并联,电流表测流过 R0的电流,此时电流,则电源电压
断开开关,闭合开关S、,R0和RX并联,电流表测干路电流,其示数 ,则流过RX的电流
RX两端电压
RX的电阻
2. (2021·山东菏泽市·中考真题)某学习小组计划探究电流与电阻的关系,设计的电路如图甲所示。
(1)请根据甲图把乙图中的电路连接完整(要求滑动触头向右移动时,电路中电流变大)。( )
(2)在闭合开关进行实验前,滑动变阻器的滑动触头应位于______(选填“”或“”)端。
(3)为得到多组实验数据,进行实验时需要更换连入电路中的定值电阻。每次更换定值电阻后,都需要调节滑动变阻器,使电压表的示数______。
(4)某次实验时,闭合开关,调节滑动变阻器,发现电压表的示数始终等于电源电压,电流表示数为零,则电路中的故障是___________。
(5)某次实验中,电流表示数如图丙所示,该电流表的示数为______。
(6)某同学分析实验数据发现在电压一定的情况下,电流与电阻成反比,于是他作出了如图丁所示的图线,则实验中该同学加在电阻两端的电压为______。
【答案】 ①. ②. A ③. 不变 ④. 定值电阻开路 ⑤. 0.24 ⑥. 3
【解析】
【分析】
【详解】(1)[1]由公式可知,在电源电压一定时,电路中的电阻变小,电路中的电流变大。由题意可知,滑动触头向右移动时,电路中电流变大,即滑片向右移动连入电路中的电阻变小,滑动变阻器遵循“一上一下”的接法,下方接的是右接线柱,如图所示:
(2)[2]在闭合开关进行实验前,滑动变阻器应移至阻值最大处,滑动变阻器的右部分电阻丝连入电路中,滑动变阻器的滑动触头应位于A端。
(3)[3]探究电流与电阻的关系,需要采用控制变量法,控制定值电阻两端的电压不变,通过调节滑动变阻器,使电压表的示数不变,改变定值电阻的阻值来研究。
(4)[4]闭合开关,调节滑动变阻器,电流表示数为零,说明电路中没有电流,电路是开路,电压表的示数始终等于电源电压,电压表测电源电压,说明与电压表并联的定值电阻开路。
(5)[5]如图丙所示,电流表选用0~0.6A的量程,0.2A之间有10个小格,1小格代表0.02A,电流表的分度值为0.02A,电流表的示数为0.24A。
(6)[6]在实验中,定值电阻两端的电压是一定的,可以在坐标上取任意一点计算,当I=0.30A时,,则定值电阻的阻值
定值电阻两端的电压
电阻的测量—伏安法测电阻
1、实验原理:根据欧姆定律的变形公式,测出它两端的电压和通过它的电流,就可以求出它的电阻,这种测量电阻的方法叫伏安法。
2、实验器材:电源、开关、电流表、电压表、滑动变阻器、待测电阻和导线等。
3、实验电路图:
4、滑动变阻器的作用:改变流过电路的电流或改变待测电阻两端的电压及保护电路。
要点诠释:
实验过程中的注意事项:
A.连接电路时开关应断开。
B.电路连好,开关闭合前,应使滑片位于变阻器的最大值处,使它处于使电路中电流最小的位置。
C.本实验要测量多次,达到减小实验误差的目的。
D.实验完毕后,不要忘记整理器材。
E.要注意电表量程的选择。
【考纲要求】
1、欧姆定律公式及计算。
2、电阻的测量。
3、串、并联电路的特点。
4、含有变阻器电路的分析。
【知识网络】
【考点梳理】
要点一、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:
3、符号的意义及单位:U—电压—伏特(V), R—电阻—欧姆(Ω), I—电流—安培(A)
4、同体性:使用欧姆定律公式时,应注意公式中I、U、R应该对应同一段导体或者同一段电路,即满足“同体性”。
5、同时性:公式中I、U、R除满足公式中的“同体性”之外,还应是同一段导体在同一时刻的电流,电压,电阻。即满足同时性。
6、单位:运用该式时,式中各量的单位只能是安培,伏特,欧姆。
7、欧姆定律的成立的条件:只能在“纯电阻电路”中成立,对于含有电动机的电路,欧姆定律就不成立。
8、欧姆定律公式变形:可得公式:,它反映了电阻可用导体两端电压和导体中的电流的比值表示,但是因为电阻是导体本身的一种性质,因此它既不和U成正比,也不和I成反比,这一点和欧姆定律有明显区别。
要点二、电阻的测量—伏安法测电阻
1、实验原理:根据欧姆定律的变形公式,测出它两端的电压和通过它的电流,就可以求出它的电阻,这种测量电阻的方法叫伏安法。
2、实验器材:电源、开关、电流表、电压表、滑动变阻器、待测电阻和导线等。
3、实验电路图:
4、滑动变阻器的作用:改变流过电路的电流或改变待测电阻两端的电压及保护电路。
要点诠释:
实验过程中的注意事项:
A.连接电路时开关应断开。
B.电路连好,开关闭合前,应使滑片位于变阻器的最大值处,使它处于使电路中电流最小的位置。
C.本实验要测量多次,达到减小实验误差的目的。
D.实验完毕后,不要忘记整理器材。
E.要注意电表量程的选择。
要点三、串联并联电路的特点
以两个电阻和串联和并联为例
要点诠释:并联电路中
1、
2、当时,
3、(或)
(2021·黑龙江中考真题)
1. 如图所示,电源电压保持不变.当开关S1闭合、S2断开时,电流表的示数为0.2A;当开关S1、S2都闭合时,电流表的示数为0.8A.则电阻R1与R2的比值为
A. 1:3 B. 3:1 C. 2:3 D. 3:2
【答案】A
【解析】
【分析】
【详解】当开关S1闭合、S2断开时,两个电阻串联,电流表的示数为0.2A;当开关S1、S2都闭合时,R2短路,电流表的示数为0.8A,由于电源电压不变,则
0.2A ×(R1+R2)= 0.8A ×R1
则电阻R1与R2的比值为1︰3。
故选A。
(2021·四川内江市·中考真题)
2. 在如图所示的电路中,电源的电压恒定,R1为定值电阻,滑动变阻器R2的最大阻值为8Ω。闭合开关,移动滑片P,当R2等于2Ω或8Ω时,R2消耗的电功率均为8W,则下列选项中正确的是( )
A. 电流表示数最大为6A
B. 电压表示数最大为6V
C. R1的阻值为8Ω
D. R2的最大功率为9W
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】如图R1、R2串联,电压表测R2的电压,R2消耗的电功率均为8W
解得
C.设电源电压为U,则有
解得
故C错误;
B.当滑动变阻器达到最大值时,电压表示数最大,最大值为
故B错误;
A.当滑动变阻器达到最小值即阻值为0时,电流表示数最大为
故A错误;
D.当R2的值等于R1的值时,最大功率为
故D正确。
故选D。
(2021·四川南充市·中考真题)
1. 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
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】A.分析电路,R0和R的下半部分串联接入电路,电流表测该电路电流。当R接入电路的电阻减小,电路的总电阻也变小,电源电压不变,由欧姆定律可知,电路电流变大,电流表示数变大,故A正确,不符合题意;
B.油量增多,浮子上浮,滑片向下移动,R接入电路的电阻减小,电路的总电阻也变小,电源电压不变,由欧姆定律可知,电路电流变大,电流表示数变大,故B正确,不符合题意;
C.R0的功率,R0电阻不变,电流表读数减小,流过它的电流变小,其功率变小,故C正确,不符合题意;
D.R0两端电压,电流表读数减小,流过R0的电流变小,R0电阻不变,它两端电压变小。电源电压不变,由串联电路的分压规律可知R两端电压变大,故D错误,符合题意。
故选D。
(2021·山东泰安市·中考真题)
2. 如图所示电路中,电源电压保持不变。只闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,使电路中电流达到最小值,此时电流表示数为,电压表的示数为;只闭合开关,移动滑片至滑动变阻器的中点处时,电压表的示数为,此时电阻的电功率为。下列说法中( )
①电阻的阻值是
②电源电压是
③滑动变阻器的最大阻值是
④当开关、、都闭合时,电路消耗的总功率是
A. 只有①③正确 B. 只有③④正确
C. 只有①②正确 D. 只有①④正确
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】只闭合开关S1,滑动变阻器与R1串联,电压表测量R1两端的电压,当滑片在b点时,接入电路的电阻最大,使电路中电流达到最小值,由欧姆定律最大此时的电流
①
由于只闭合开关S2时,滑动变阻器与R2串联,电压表测量R2两端的电压,且移动滑片至滑动变阻器的中点c处时,接入电路的电阻是 ,电压表的示数为,由于此时电阻的电功率为,由知道,R2的阻值
由欧姆定律知道,此时电路的电流
②
电源电压
③
由①②③解得
, ,
当开关S1、S2、S3都闭合时,滑动变阻器短路,R1与R1并联,由知道,电路的总电阻
由知道,电路消耗的总功率是
综上所述只有①④正确。
故选D。
一、单选题
(2021·湖南常德市·中考真题)
1. 如图所示电路中,电阻R1=12Ω,R2=6Ω。当单刀双掷开关S置于位置1时,电压表读数为3V。则当S置于位置2时,电压表读数的可能值为( )
A. 1V B. 2V C. 3V D. 4V
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】当单刀双掷开关S置于位置1时,电压表读数为3V,此时电阻R1与电阻R0接入电路,此时电路中电流为
则电源电压为
当单刀双掷开关S置于位置2时,此时电阻R2与电阻R0接入电路,则电路中的电流为
故电压表示数为
由于串联分压,电阻变小,故电压表示数变小,故电压表的示数一定小于3V,故电压表的示数可能为2V,故B正确。
故选B。
(2021·海南中考真题)
2. 如图所示的电路,电源电压和灯泡L的电阻不变,闭合开关S,将滑片P向右移动时( )
A. 电压表示数变小,电流表示数变小
B. 电压表示数变小,电流表示数变大
C. 电压表示数变大,电流表示数变大
D. 电压表示数变大,电流表示数变小
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】灯泡和变阻器串联,电流表测电流,电压表测变阻器电压,将滑片P向右移动时,变阻器阻值增大,根据串联分压规律可知,变阻器分压变大,电压表示数变大,根据,灯泡电阻不变,总电阻变大,电流减小,故电流表示数变小,故ABC不符合题意,D符合题意。
故选D。
(2021·山东东营市·中考真题)
3. 如图所示,电路的电源电压恒为6V,灯泡L标有“2.5V 0.5W”的字样,滑动变阻器标有“30Ω 1A”字样,下列说法正确的是( )
A. 同时闭合S1、S2、S3,将会造成电源短路,烧坏电流表
B. 同时闭合S2、S3,向右移动滑动变阻器的滑片,电流表示数变小
C. 只闭合S3,移动滑动变阻器的滑片,可使灯泡正常发光
D. 只闭合S3,向右移动滑动变阻器的滑片,电压表示数会变大
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】A.同时闭合S1、S2、S3时,定值电阻R与滑动变阻器并联,电压表测电源两端的电压,电流表测干路中的电流,所以,不会造成电源短路,不会烧坏电流表,故A错误;
B.同时闭合S2、S3时,电路为滑动变阻器的简单电路,电压表测电源两端的电压,电流表测电路中的电流,向右移动滑动变阻器的滑片,变阻器接入电路中的电阻变小,由,电路中的电流变大,即电流表示数变大,故B错误;
C.只闭合S3时,灯泡L与滑动变阻器串联,电压表测滑动变阻器两端的电压,电流表测电路中的电流,由电路图可知,电压表的量程为0~15V,电流表的量程为0~0.6A,因串联电路中总电压等于各分电压之和,且灯泡正常发光时的电压UL=2.5V,所以,此时滑动变阻器两端的电压
U滑=U-UL=6V-2.5V=3.5V<15V
电压表安全,因串联电路中各处的电流相等,所以,由P=UI可得,电路中的电流
电流表安全,滑动变阻器接入电路中的电阻
所以,移动滑动变阻器的滑片,可使灯泡正常发光,故C正确;
D.只闭合S3时,灯泡L与滑动变阻器串联,电压表测滑动变阻器两端的电压,电流表测电路中的电流,向右移动滑动变阻器的滑片,变阻器接入电路中的电阻变小,由串联电路的分压特点可知,变阻器两端分得的电压变小,即电压表的示数变小,故D错误。
故选C。
(2021·湖南郴州市·中考真题)
4. 如图所示电路,电源电压恒定,R1、R2、R3均为定值电阻。当开关S闭合,S1、S2断开时,电流表A的示数为0.2A;当开关S、S1闭合,S2断开时,电流表A的示数为0.4A;当开关S、S1、S2都闭合时,电流表A的示数为0.5A,则( )
A. R1:R2=2:1 B. R1:R3=1:1
C. R2:R3=1:2 D. R1:R2:R3=2:2:1
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】当开关S闭合,S1、S2断开时,电路中只有R1,电源的电压不变,可得
U=I1R1=0.2A×R1
当开关S、S1闭合,S2断开时,电路中R1和R3并联,电源的电压不变,可得
当开关S、S1、S2都闭合时,电路中R1、R2和R3并联,电源的电压不变,可得
由以上三式联立可得:R1:R2:R3=1:2:1,即R1:R2=1:2,R1:R3=1:1,R2:R3=2:1,故ACD不符合题意,B符合题意。
故选B。
(2021·青海中考真题)
5. 如图所示,已知电源电压恒定不变,闭合开关S,将滑片P由图示位置向下滑动的过程中,下列说法正确的是( )
A. 电流表A1的示数变小 B. 电流表A2的示数变大
C. 电压表的示数变大 D. 灯泡L的亮度不变
【答案】D
【解析】
【详解】如图所示,闭合开关S,滑动变阻器和灯泡并联,电流表A1测干路电流,电流表A2测灯泡电流,电压表测电源电压,滑片向下滑动的过程,滑动变阻器接入电路阻值变小;
A.滑动变阻器接入电路阻值变小,干路电流增大,,故A错误;
B.电流表A2测灯泡电流,调节滑片P位置不影响灯泡电流,故B错误;
C.电压表测电源电压,保持不变,故C错误;
D.滑动变阻器和灯泡并联,互不影响,故D正确。
故选D。
(2021·江苏泰州市·中考真题)
6. 如图所示电路,电源电压保持不变,开关S闭合后,在滑动变阻器滑片P向右移动过程中,下列说法正确的是( )
A. 电压表V的示数变大 B. 电压表V的示数变小
C. 电压表V与电流表A1的示数之比不变 D. 电压表V与电流表A的示数之比变小
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】从图中可以看出,滑动变阻器R1与定值电阻R2并联,电压表V测量电源电压,电流表A1测量定值电阻R2的电流,电流表A测量干路电流。
AB.开关S闭合后,在滑动变阻器滑片P向右移动过程中,电压表V的示数始终等于电源电压,因此电压表V一定不变。故AB错误;
C.电压表V与电流表A1的示数之比等于定值电阻R2的阻值。故C正确;
D.电压表V与电流表A的示数之比等于电路的总电阻。开关S闭合后,在滑动变阻器滑片P向右移动过程中,电路总电阻变大,因此电压表V与电流表A的示数之比变大。故D错误。
故选C。
(2021·山东临沂市·中考真题)
7. 下图是做电学实验时所用电路的一部分,根据图中两表的示数,一定可以测出灯泡( )
A. 正常发光时的电阻 B. 实际电功率
C. 消耗的电能 D. 产生的热量
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】A.电压表测小灯泡两端实际电压,电流表测流过小灯泡的实际电流。但小灯泡的电阻受温度影响,正常工作时的电阻不能由该电路测出,故A不符合题意;
B.小灯泡的实际功率,由该电路可以测出小灯泡的实际功率,故B符合题意;
C.小灯泡消耗的电能,要测出小灯泡消耗的电能,必须要测量小灯泡的通电的时间,该电路不能测出小灯泡消耗的电能,故C不符合题意;
D.要测小灯泡产生的热量,需要测量通电时间,该电路不能测出小灯泡产生的热量,故D不符合题意。
故选B。
二、多选题
(2021·黑龙江绥化市·中考真题)
8. 以下四种电路,电源电压不变且未知,R0是已知阻值的定值电阻,在不拆改电路的情况下,能测出未知电阻Rx阻值的电路是( )
A. B.
C. D.
【答案】ABD
【解析】
【分析】
【详解】A.只闭合S时,两电阻串联,电流表测电路中电流I1,两开关都闭合时只有R0接入电路中,电流表测此时电路中电流I0,根据电源电压不变列式
I1(R0+Rx)=I0R0
可求出Rx的阻值,故A符合题意;
B.只闭合S时,电路是只有Rx的基本电路,电流表测量通过Rx的电流I0,再闭合S1,两只电阻并联,电流表测量干路电流I,根据电源电压不变列式
I0Rx= (I- I0)R0
可求出Rx的阻值,故B符合题意;
C.S1接不同点电流方向改变,电压表会出现反偏,求不出Rx的阻值,故C不符合题意;
D.闭合开关S、S2,两只电阻串联,电压表测Rx的电压,闭合开关S、S1,两只电阻串联,电压表测电源电压,根据电路电流相等列式
可求出Rx的阻值,故D符合题意。
故选ABD。
三、填空题
(2021·湖南常德市·中考真题)
9. 如图所示,电源电压为4.5V,电流表量程为“0~0.6A”,滑动变阻器R规格为“10Ω,1A”,小灯泡L标有“2.5V 1.25W”(不考虑温度对灯丝电阻的影响)。闭合开关S后,灯L不发光,电压表有示数,电流表无示数。经检查,故障出现在R上,则R ______(选填“断路”或“短路”)。排除故障后,在保证电路各元件安全的情况下,移动滑动变阻器的滑片,电流表的示数变化范围是 ______。
【答案】 ①. 断路 ②. 0.3A~0.5A
【解析】
【分析】
【详解】[1]由图像可知,灯泡和滑动变阻器串联,电压表测滑动变阻器两端电压,电流表测电流,闭合开关S后,灯L不发光,电压表有示数,电流表无示数,则是电压表串联在电路中,即滑动变阻器断路造成的。
[2]小灯泡L标有“2.5V 1.25W”,可求得灯泡电阻为
灯泡额定电流为
电流表量程0~0.6A,滑动变阻器允许最大电流为1A,因此电路允许的最大电流为0.5A,此时滑动变阻器有最小值,当电路电流为0.5A时,电路总电阻为
滑动变阻器接入阻值为
当滑动变阻器接入最大阻值10Ω时,电路中电流为
因此电流表的示数范围是0.3A~0.5A。
(2021·黑龙江绥化市·中考真题)
10. 如图所示,已知R1:R2=3:1,当开关S闭合,甲、乙两表为电压表时,两表示数之比U甲:U乙=_________;当开关S断开,甲、乙两表为电流表时,两表示数之比I甲:I乙=_________。
【答案】 ①. 4:1 ②. 3:4
【解析】
【分析】
【详解】[1]当开关S闭合,甲、乙两表为电压表时,两电阻串联,甲测电源电压,乙测R2电压,电压比为
[2]当开关S断开,甲、乙两表为电流表时,两电阻并联,甲测R2电流,乙测干路电流,电流比为
(2021·广西中考真题)
11. 图是一握力计的电路示意图,a、b、c、d是四个接线柱,仪表及定值电阻R0均未画出。M、N均为金属板,N固定不动,当金属片P向左移动时,R接入电路的阻值变______。若握力F增大时,要求仪表的示数也增大,则接线柱a、b之间应接入______,接线柱c、d之间应接入______(后两空选填“定值电阻”、“电流表”
或“电压表”)
【答案】 ①. 小 ②. 电压表 ③. 定值电阻
【解析】
【分析】
【详解】[1]如图所示,当金属片P向左移动时,滑动变阻器接入电路中电阻的长度减小,R接入电路的阻值变小。
[2][3]当没有外力作用于握力计时,滑片P应位于滑动变阻器的左端,此时若c、d间接入电流表,会导致电源短路,这是不允许的。c、d间更不能接入电压表,这样电压表就串联在电路中了,相当于断路。所以c、d间只能接入定值电阻,当滑片P滑到左端时,定值电阻对电路起保护作用。a、b间不能接入电流表,否则滑动变阻器会发生短路现象,则a、b间只能接入电压表。当握力增大时,滑片P右移,滑动变阻器连入电路的电阻变大,电路的总电阻变大,根据欧姆定律可知电路的总电流变小,由U=IR可知,定值电阻两端的电压减小,因串联电路中总电压等于各分电压之和,所以滑动变阻器两端的电压增大,即电压表的示数增大,符合题意。
(2021·四川眉山市·中考真题)
12. 如图所示,电源电压保持不变,灯泡L标有“3V 1.5W”的字样,滑动变阻器R0标有“20 1A”字样,R1=9,电流表量程为03.0A,假定灯丝电阻不变。当只闭合开关S2时,电流表示数为0.3A,则电源电压是______V;当开关S1、S2和S3都闭合时,在保证电路安全前提下,滑动变阻器R0接入电路的阻值范围是______。
【答案】 ①. 4.5 ②. 4.520
【解析】
【分析】
【详解】[1]灯泡的电阻
当只闭合开关时,R1与灯泡串联,电流表示数为0.3A,则电源电压是
[2] 当开关、和都闭合时,R1、R0并联,当滑动变阻器通过的电流最大为1A时,接入电路的最小值
最大值为滑动变阻器的最大值20Ω,滑动变阻器R0接入电路的阻值范围是4.5~20Ω。
(2021·江苏泰州市·中考真题)
13. 如图是小明自制的一种测定油箱内油面高度的装置。油量表是由量程为0~0.6A的电流表改装而成的,滑动变阻器R的最大阻值为20Ω,从油量表指针所指的刻度,就可以知道油箱内油面的高度。已知电源电压为12V,当油箱内油面高度最高时,R的金属滑片在最下端,油量表指针满偏;当油箱内没有油时,R全部接入电路,油量表的读数最小。则R0的阻值是______Ω,油量表的最小读数是______A;当油箱内油面的高度降为最高油面一半时,滑片正好在R的中点,此时油量表的读数是______A,据此推理油量表的刻度______(“均匀/不均匀”)。
【答案】 ①. 20 ②. 0.3 ③. 0.4 ④. 不均匀
【解析】
【分析】
【详解】[1]当油箱内油面高度最高时,R的金属滑片在最下端,此时电路中只有R0接入电路,油量表指针满偏,其示数I0=0.6A,则R0的阻值
[2]当油箱内没有油时,R全部接入电路,油量表的读数最小,此时电路总电阻
此时电路电流
[3] 当油箱内油面的高度降为最高油面一半时,滑片正好在R的中点,此时油量表的读数
[4]当R接入电路的电阻为0时,电路电流为0.6A;当R接入电路的电阻为R的一半时,电路电流为0.4A;当R全部接入电路时,电路电流为0.3A。由此判断理油量表的刻度是不均匀的。
(2021·山东临沂市·中考真题)
14. 如图甲所示电路,电源电压保持不变,闭合开关,将滑动变阻器的滑片由最右端向左移动的过程中,电压表与电流表示数的变化关系如图乙所示,则定值电阻R1的阻值为__________Ω;电路消耗的最小功率为__________W。
【答案】 ①. 10 ②. 1.3
【解析】
【分析】
【详解】[1]滑动变阻器的滑片在最右端,根据串联分压原理,电压表示数12V,电源电压为
U=12V+0.1A×R1
电压表示数3V时电源电压为
U=3V+1A×R1
联立解得U=13V,R1=10Ω。
[2]因为电源电压不变,电流最小总功率最小,所以滑动变阻器的滑片在最右端时,电路消耗的最小功率为
P=UI=13V×0.1A=1.3W
四、实验题
(2021·黑龙江中考真题)
15. 某实验小组在探究“电流与电阻关系”的实验时,
(1)设计了如图甲所示电路,电源为三节新干电池,此实验中滑动变阻器的作用是保护电路和_______;
(2)请用笔画线代替导线,将图甲所示电路连接完整(要求滑片向左滑动时,电流表示数变大,连线不得交叉);_______
(3)经检查电路连接正确后,闭合开关,发现电压表有示数且接近电源电压,电流表无示数,若电路中只有一处故障可能是______;排除故障后,闭合开关前应将滑动变阻器滑片移至_______(选填“A”或“B”)端,如图乙所示,闭合开关后移动滑片到某一位置时,电流表的示数为_______A;
(4)图丙是小组根据测得的实验数据绘制的电流I随电阻R的变化图像,由图像可知电阻R两端的电压为______V,当电阻由5Ω更换为10Ω时,闭合开关后,应将滑动变阻器的滑片向_______(选填“左”或“右”)端滑动,若实验中R的阻值分别为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω,则滑动变阻器的最大阻值至少是______Ω。
【答案】 ①. 控制定值电阻两端的电压相同 ②. ③. 定值电阻断路 ④. B ⑤. 0.2 ⑥. 3 ⑦. 右 ⑧. 10
【解析】
【分析】
【详解】(1)[1]由于探究电流与电阻的关系,需要控制定值电阻两端的电压相同,故滑动变阻器的作用是保持定值电阻两端的电压相同。
(2)[2]滑片向左滑动时,电流表示数变大,即向左滑动时,滑动变阻器的阻值变小,故需要选择A接线柱,故如下图所示:
。
(3)[3][4][5]电流表无示数则断路,电压表有示数且接近电源电压,则电压表有电流通过,只能是电压表所测量的电阻断路了;闭合开关前应将滑动变阻器滑片移至B端,即滑动变阻器阻值最大处,为了保护电路;选择小量程,故读数为0.2A。
(4)[6][7][8]从图丙可知,当电阻为5Ω时,电流为0.6A,则定值电阻两端的电压为
故定制定值的电压为3V;当电阻由5Ω更换为10Ω时,根据串联分压,电压表的示数变大,为了保持电压表的示数不变,滑动变阻器需要分担更多的电压,故需要将滑片向右移动;实验中R的阻值为20Ω,电压为3V,电源电压为4.5V,此时滑动变阻器的电压为1.5V,根据电压之比即为电阻之比,故滑动变阻器的最大阻值为10Ω。
(2021·黑龙江齐齐哈尔市·中考真题)
16. 小君在做“测量定值电阻的阻值”的实验时,老师为他提供的器材有:电源、未知阻值的定值电阻、符合实验要求的滑动变阻器、电压表、电流表、开关和导线,图乙是没有连接完整的实物电路图。
(1)请根据图甲用笔画线代替导线将实物电路图(图乙)连接完整(要求:向右移动滑动变阻器的滑片P使电流表示数变小;导线不交叉)______ ;
(2)在连接电路时,开关必须______;实验前,为了保护电路,滑动变阻器的滑片P应置于______端(选填“A”或“B”);
(3)闭合开关后,无论怎样移动滑片P,发现电流表始终无示数,电压表有示数,其原因可能是______
A.滑动变阻器断路 B.定值电阻断路 C.定值电阻短路
(4)排除故障后,当电压表示数为时,电流表示数如图丙所示,则定值电阻的阻值为______,定值电阻的电功率为______;
(5)完成上述实验后,小君同学又想测量额定电压为的小灯泡的额定功率,但发现电流表已经损坏,于是他又找来了两个开关和一个阻值为的定值电阻,设计了如图丁所示的电路。已知电源电压恒为U(),请你完成下面的实验步骤。
①闭合开关S、,断开开关,调节滑动变阻器的滑片,使电压表示数为______;
②闭合开关______,断开开关______(填写S、、),保持滑动变阻器的滑片不动,读出电压表示数为;
③小灯泡额定功率的表达式为______。
【答案】 ①. ②. 断开 ③. B ④. B ⑤. 8 ⑥. 0.72 ⑦. ⑧. S、 ⑨. ⑩.
【解析】
【分析】
【详解】(1)[1]向右移动滑动变阻器的滑片P使电流表示数变小,即向右移动,滑动变阻器的阻值变大,故接A接线柱,故用一根导线连接电阻的右端和滑动变阻器A接线柱,故如下图所示:
(2)[2][3]在连接电路时,为了保护电路,需要断开开关;实验前,为了保护电路,滑动变阻器的滑片P应置于最右端,即阻值最大处,即B端。
(3)[4]无论怎样移动滑片P,发现电流表始终无示数,电压表有示数,说明电压表测量的电阻断路,故选B。
(4)[5][6]当电压表示数为时,电流表示数如图丙所示,电流表选择小量程,故为0.3A,故电阻的大小为
故电阻的大小为;定值电阻的电功率为
故定值电阻的电功率为。
(5)[7][8][9][10]闭合开关S、,断开开关,调节滑动变阻器的滑片,电压表测量的是电阻R0,滑动变阻器,使灯泡正常发光,使电压表示数为;闭合开关S、;断开,此时电压表测量的是定值电阻,故电流为
则小灯泡额定功率的表达式为
故小灯泡的额定功率为。
(2021·黑龙江绥化市·中考真题)
17. 在“探究电流与电压、电阻的关系”的实验中,电源电压3V且恒定,定值电阻R的阻值分别为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω,滑动变阻器规格为“25Ω 2A”。
实验次数
1
2
3
电压U/V
1.0
1.4
2.0
电流I/A
0.1
0.14
0.2
(1)请根据图甲的电路图将图乙所示的实物连接完整______;(导线不允许交叉)
(2)连接好电路,把滑动变阻器的滑片P移动到阻值最大处。闭合开关后,无论怎样移动滑片P都发现:电压表有示数并保持不变,电流表始终无示数。其原因可能是电阻R______;
(3)在探究电流与电压关系时,得到如表所示的电流I随电压U变化的数据,据此得出结论:电阻一定时,______;
(4)在探究电流与电阻关系时,为了保证所给电阻均能完成实验,应控制定值电阻两端电压至少为______V。现将10Ω电阻换成15Ω电阻,为保持定值电阻两端电压不变,需要将滑动变阻器滑片P向______(选填“左”或“右”)侧移动。
【答案】 ①. ②. 断路 ③. 电流与电压成正比(通过导体的电流与导体两端电压成正比或导体中的电流与导体两端电压成正比均给分) ④. 1.5 ⑤. 左
【解析】
【分析】
【详解】(1)[1]电压表和R并联。
(2)[2]电流表始终无示数,可能断路,电压表有示数并保持不变,电压表和电源串联,所以可能是R断路。
(3)[3]由表格可知,电压和电流的比值一定,所以电阻一定时,电流与电压成正比。
(4)[4]变阻器与定值电阻串联,设电压表示数为UV,根据串联电路电压的规律和分压原理有
左边为一定值,故右边也为一定值,当定值电阻取最大时,变阻器连入电路中的电阻最大,即
解得UV=1.5V。
[5]将10Ω电阻换成15Ω电阻,为保持定值电阻两端电压不变,要增大变阻器分压,即增大变阻器电阻,所以滑片左移。
(2021·福建中考真题)
18. 用两节干电池、两个开关、一个电压表、一只阻值为20 Ω的定值电阻R0,导线若干,测量未知电阻Rx的阻值,电路实物图如图甲所示。
(1)用笔画线代替导线将图甲中的电压表接在R0两端______;
(2)正确连接电路,闭合开关S1和S。电压表示数如图乙,为______V;
(3)断开S1,闭合S,电压表示数为1.4 V,则Rx=______Ω;
(4)若没有电压表,只有一个电流表,其余元件不变,设计并在方框内丽出测量Rx阻值的电路图______(要求电路连接后不能再拆接)。
【答案】 ①. ②. 2.8 ③. 20 ④.
【解析】
【分析】
【详解】(1)[1]电压表接入电路使用时,应并联在被测用电器两端,且电流要从电压表的“+”接线柱流进,“—”接线柱流出。该电源由两节干电池组成,所以电压表选0~3V量程接入电路,如图所示:
(2)[2]电压表所选量程为0~3V,分度值为0.1V,读出其读数为2.8V。
(3)[3]闭合开关S1和S,电路中只有R0接入电路,电压表测电源电压U=2.8V;断开S1,闭合S,R0和Rx串联接入电路,电压表测R0两端电压U0=1.4V,此时电路中电流
Rx两端电压
Rx的电阻
(4)[4]用电流表测流过R0的电流,计算出R0两端电压,将未知电阻Rx与R0并联,因为并联电路各支路两端电压都相等。设计如图所示电路:
(2021·福建中考真题)
19. 如图甲是“探究电流与电阻的关系”的实验电路图,实验器材有:电源(输出电压为6V)、电流表、电压表、滑动变阻器和开关各一个,定值电阻5个(5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25 Ω)和导线若干。
(1)连接电路,闭合开关,电流表指针偏到零刻度线左边,如图乙,原因是______;
(2)正确连接电路,用上述5个定值电阻进行实验得到5组数据,作出电流与电阻的关系图象如图丙、实验中定值电阻两端的电压保持______V,滑动变阻器的最大阻值应不小于______Ω;
(3)为了更直观地表示电压不变时电流与电阻的关系,可以改变横坐标,处理数据后画出电流I与______的关系图线。
【答案】 ①. 电流表正负接线柱接反 ②. 2 ③. 50 ④. 电阻R的倒数
【解析】
【分析】
【详解】(1)[1]由乙图可知,电流表指针反向偏转,说明电流表的正负接线柱接反了。
(2)[2]由图可知,当所用定值电阻的阻值为5Ω时,电流为0.4A,定值电阻两端的电压为
[3]完成实验中,电路中最小电流为
此时滑动变阻器的电阻为
(3)[4]在电压一定时,电流和电阻成反比,电流和电阻的倒数成正比,其图像是经过远点的一条倾斜的直线,所以为了更直观地表示电压不变时电流与电阻的关系,可以画出电流I与电阻R的倒数的图像。
(2021·广东中考真题)
20. 在“探究电流与电阻的关系”实验中,实验器材有:电源(电压恒为4.5V)、电流表、电压表、滑动变阻器(标有“20Ω 2A”字样)和开关各一个,定值电阻五个(5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω),导线若干。
(1)将图甲实验电路连接完整;______ ;
(2)闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片P移到最______端;
(3)图乙是根据实验数据画出的定值电阻的I-R图象,其中阴影面积的物理意义是______,其数值为______。
【答案】 ①. ②. 左 ③. 定值电阻两端电压 ④. 2.5V
【解析】
【分析】
【详解】(1)[1]探究电流与电阻的关系,电流表测定值电阻的电流,电压表测定值电阻两端电压,滑动变阻器起调节电压作用,因此电流表、定值电阻与滑动变阻器应串联,如图所示:
(2)[2]闭合开关前,为了保护电路,滑片应滑动到阻值最大一端,最左端。
(3)[3][4]如图在I-R图中,曲线是定值电阻两端电压一定时,电流随电阻的变化而变化,其阴影面积可表示为长与宽的乘积,长为定值电阻的电流,宽为定值电阻的阻值,因此
根据欧姆定律变形可知
因此阴影面积的物理意义是定值电阻两端电压,其数值为
(2021·海南中考真题)
21. 某实验小组探究电流与电压的关系。实验中电源电压恒为3V,定值电阻R为5,实验电路图如图甲所示。
实验序号
1
2
3
U/V
0.5
1.0
2.0
I/A
0.1
0.2
0.4
(1)请根据电路图,用笔画线表示导线,连接图乙所示的实物电路_______(要求导线不能交叉);
(2)连接好电路后,闭合开关,发现无论怎样移动滑片,电压表的示数约为3V保持不变,电流表的示数几乎为零,则电路的故障可能是__________(选填“定值电阻R短路”“定值电阻R断路”或“滑动变阻器断路”);
(3)排除故障后,将多次实验测得的数据记录在表格中,请根据表格中的数据,在图丙的坐标图中画出定值电阻R的I-U图像______;
(4)分析图像可知,电阻一定时,电流与电压成__________比。
【答案】 ①. ②. 定值电阻R断路 ③. ④. 正
【解析】
【分析】
【详解】(1)[1]由甲图可知,滑动变阻器和定值电阻串联,滑动变阻器要采用“一上一下”的连接方式,如图所示:
(2)[2]定值电阻R短路时电压表也被短路,电压表无示数,电流表有示数,不符合题意;当定值电阻R断路时,电压表和电流表串联,因为电压表电阻很大,所以电路中的电流很小,几乎可以忽略不计,所以电流表示数几乎为零,电压表测的是电源电压,其示数接近3V,符合题意;当滑动变阻器断路时不能形成闭合回路,电路中无电流,故电流表和电压表均无示数,不符合题意,因此电路故障是定值电阻R断路。
(3)[3]根据表格描点,注意当电流为0的时候电压也为0,将所描的点依次连接,如图所示:
(4)[4]由图可知,在电阻一定时,电流和电压关系的图像是一条经过原点的倾斜的直线,说明在电阻一定时,电流和电压成正比。
(2021·山东东营市·中考真题)
22. 某实验小组要探究电流与电压、电阻的关系:
【设计实验】
小组制定实验计划,选用合适的电源、滑动变阻器、电流表、电压表、内装三个定值电阻(R1=5Ω、R2=10Ω、R3=15Ω)的电阻盒等器材,并设计好电路图(如图甲所示)。
(1)考虑到电流的大小与两个因素有关,该实验需要采用的研究方法是______;
(2)该实验中,滑动变阻器的作用是 ______; ______;
【进行实验和收集数据】
(3)实验小组按照电路图连接好电路并检查无误后闭合开关,发现电压表无示数,电流表有示数但未超出量程,则产生故障的原因可能是定值电阻 ______(选填“断路”或“被短接”);
(4)移动滑动变阻器的滑片,实验小组测得多组数据并分别录入表格中,其中,换用R3做实验时少录入一个电流值,电流表指针位置如图乙所示,该电流记作 ______A;
电压U/V
1
2
3
……
R1电流I1/A
0.2
0.4
0.6
R2电流I2/A
0.1
0.2
0.3
R3电流I3/A
0.06
0.2
【分析和论证】
(5)比较表中任何一行测得的数据,可以得出的结论是 ______;
(6)比较表中任何一列测得的数据,可以得出的结论是 ______;
【评估】
在评估环节,有组员提出了“能否采用图象法进行数据分析”的意见。除此以外,你还能从哪两个方面对该实验进行评估?______; ______。
【答案】 ①. 控制变量法 ②. 保护电路 ③. 改变电阻两端电压 ④. 被短接 ⑤. 0.14 ⑥. 电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比 ⑦. 电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成反比 ⑧. 本小组得出的实验结论与其他小组的是否一致 ⑨. 本实验的误差可能来自哪些因素
【解析】
【分析】
【详解】(1)[1]因为有多个变量,所以要用控制变量法。
(2)[2][3]滑动变阻器的基本作用是保护电路,探究电流与电压、电阻的关系时,为了得出普遍性的规律,需要多次测量,故滑动变阻器的主要作用是保护电路和改变电阻两端的电压。
(3)[4]由电流表有示数但未超出量程可知,电路为通路,由电压表无示数可知,产生故障的原因可能是定值电阻被短接。
(4)[5]电流表的量程为0~0.6A,分度值为0.02A,所以示数为0.14A。
(5)[6]比较表中任何一行测得的数据可知,同一电阻两端的电压和通过的电流之比不变,故可得结论:电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比。
(6)[7]比较表中任何一列测得的数据可知,电流一定时,通过导体的电流和对应电阻的乘积不变,故可得结论:电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成反比。
[8][9]可提出如下评估:连接电路时,出现过哪些失误,又是如何更正的;本小组得出的实验结论与其他小组的是否一致;实验数据是否真实,得出的结论是否合理;本实验的误差可能来自哪些因素;有没有其他办法改变定值电阻两端的电压;有没有其他更好的探究方案等。
(2021·湖南郴州市·中考真题)
23. 图甲为小明同学探究“电流与电压的关系”的实验原理图。已知电源电压为4.5V,且保持恒定,定值电阻R0=10Ω。
(1)请根据图甲所示的电路图,用笔画线代替导线将图乙所示的电路连接完整______(导线不允许交叉);
(2)连接好电路后,闭合开关S,发现电流表指针几乎没有偏转,电压表指针迅速偏转到满偏刻度外。出现这一现象的原因可能是______(假设电路只有一处故障);
A.定值电阻R0短路
B.定值电阻R0断路
C.滑动变阻器R断路
D.滑动变阻器R短路
(3)排除故障后,闭合开关S进行实验,并将实验数据记录在下表中。
一
二
三
U(V)
3
2
1
I(A)
0.3
0.2
实验中,小明发现无论怎样调节滑动变阻器,都无法使定值电阻R0两端的电压达到1V或1V以下。其原因可能是______。
A.定值电阻R0的阻值太小
B.电源电压太低
C.滑动变阻器R最大阻值太小
D.滑动变阻器R最大阻值太大
(4)解决上述问题后,继续实验,当电压表读数为1V时,电流表的示数如图丙所示,读数为______A;
(5)请根据实验记录的数据,在图丁中画出定值电阻R0的U—I图象______;
(6)实验结论:当导体电阻不变时,通过导体的电流与导体两端的电压成______。
【答案】 ①. ②. B ③. C ④. 0.1或0.10 ⑤. ⑥. 正比
【解析】
【分析】
【详解】(1)[1]由甲图可知,电压表测定值电阻两端的电压,所以电压表和定值电阻并联,如图所示:
(2)[2]A.若定值电阻R0短路,电压表也被短路,电流表有示数电压表无示数,故A不符合题意;
B.若定值电阻R0断路,电压表和电流表串联,因为电压表的电阻很大,所以电路中的电流很小,几乎可以忽略不计,电流表示数几乎为零,电压表测电源电压,故B符合题意;
C.若滑动变阻器R断路,不能形成闭合回路,电路中无电流,电流表和电压表均无示数,故C不符合题意;
D.滑动变阻器R短路时,滑动变阻器相当于导线,电流表和电压表均有示数,故D不符合题意。
故选B。
(3)[3]A.如果定值电阻R0的阻值太小,当滑动变阻器接入电路的电阻为0时,定值电阻两端的电压会等于电源电压等于4.5V,超过1V,故A不符合题意;
B.根据题意可知,电源电压是4.5V,超过了1V,故B不符合题意;
CD.当定值电阻两端电压为1V时电路中的电流为
滑动变阻器的电阻为
如果滑动变阻器的最大电阻小于35Ω,定值电阻两端电压调不到1V,故C符合题意,D不符合题意。
故选C。
(4)[4]由丙图可知,电流表选择的量程是0到0.6A,分度值是0.02A,读数为0.1A。
(5)[5]根据表格中的数据,进行描点,然后将描出的点按照图像的走势依次连接,如图所示:
(6)[6]由图像可知,电流和电压关系的图像是经过原点的一条倾斜的直线,说明在电阻一定时,电流和电压成正比。
(2021·河南中考真题)
24. 为测量一定值电阻的阻值,某实验小组选用的实验器材有:待测电阻R、两节干电池、电流表、电压表、滑动变阻器、开关及导线若干。
(1)请你用笔画线代替导线,将图甲中的实物电路连接完整______。
(2)小组设计了一个记录与处理数据的表格,请将下表中①②处的内容填写完整。
实验次数
①______
②______
电阻R/Ω
1
2
3
(3)某次测量时,电压表示数为2.5V,电流表指针位置如图乙所示,则电流表示数为______A,本次测得Rx的阻值为______Ω。
(4)本实验进行了多次测量,其目的与下列实验中多次测量的目的相同的是______(填字母代号)
A.用刻度尺测量铅笔的长度 B.测量小灯泡的电阻 C.测量小灯泡的电功率
(5)他们又对实验进行了拓展,利用电源(电压未知且恒定不变)、阻值已知为R0的定值电阻、电压表、开关等器材,设计了如图所示的电路,也测出了Rx的阻值,请你完成下列实验步骤:
①闭合开关S,断开S2,读出电压表的示数U1;
②______,读出电压表的示数U2;
③待测电阻的阻值Rx=______。(用已知量和测得量的字母表示)
【答案】 ①. ②. 电压 ③. 电流 ④. 0.5 ⑤. 5 ⑥. A ⑦. 闭合开关S和 S2 ⑧.
【解析】
【分析】
【详解】(1)[1]滑动变阻器的接入的方法是一上一下,故用一根导线将滑动变阻器的下方的接线柱接好,另外一侧与待测电阻的左侧相连,电压表并联,故用一根导线将电压表的负接线柱和待测电阻的左侧相连,故如下图所示:
。
(2)[2][3]需要测量定值电阻的阻值,其原理是,则需要测量的物理量有电压;电流。
(3)[4][5]电流表选择小量程,故电流表示数为0.5A;本次测得Rx的阻值为
故测得Rx的阻值为。
(4)[6] 本实验进行了多次测量,为了减小误差,而在测量长度时,需要多次测量取平均值,而小灯泡的电阻和电功率都是变化的,故多次实验是为了探寻普遍规律,故选A。
(5)[7][8] 闭合开关S,断开S2,读出电压表的示数U1,此时电压表的示数为电源电压,
闭合开关S、S2,此时电压表测量定值电阻两端的电压,此时为U2;则此时电路中的电流为
则待测电阻两端的电压为
则待测电阻的阻值为
则待测电阻的阻值为。
(2021·北京中考真题)
25. 小圆想探究通过导体的电流与导体的电阻之间的关系,他利用干电池、电流表、电压表、多个阻值不同且已知的定值电阻、开关及导线,设计了如图所示的电路。实验中,他将定值电阻R接入电路中,读出相应的电流表的示数并观察电压表的示数,记录实验数据。将R换为不同阻值的另一个电阻后,小圆观察到电压表的示数增大了。小圆意识到自己的实验设计不能实现探究目的。
(1)请你写出小圆的实验设计不能实现探究目的的原因:___________;
(2)请你画出能够实现探究目的的电路图(可以添加适当的实验器材)___________;
(3)依据你设计的电路图,针对小圆不能实现探究目的的原因,写出操作的方法___________。
【答案】 ①. 不能控制电阻两端的电压不同 ②. ③. 见详解
【解析】
【分析】
【详解】(1)探究通过导体的电流与导体的电阻之间的关系时,需控制电阻两端的电压不变,电路中没有滑动变阻器,由于电源有电阻,当换用不同的电阻时,根据分压原理,电压表示数发生了变化,不能控制电阻两端的电压不同,因此不能实现探究目的。
(2)在上述给出的器材中再加上滑动变阻器,电路图如图
(3)探究通过导体的电流与导体的电阻之间的关系时,应控制电阻两端电压保持不变,将定值电阻R接入电路中,调节滑动变阻器的值到合适的位置,读出相应的电流表的示数I并观察电压表的示数U,记录实验数据。故断开开关,更换定值电阻R,闭合开关后,应调节滑动变阻器的滑片使电压表示数仍为U保持不变,读出此时电流表的示数I,并把R、I记录在数据表格中。
(2021·青海中考真题)
26. 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. ⑤. 增大
【解析】
【分析】
【详解】(1)[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。
[3]电流表选小量程,分度值为0.02A,则电流大小为0.48A。
(4)[5]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
[6] 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。
(2021·云南昆明市·中考真题)
27. 小明家用双芯导线,铺设了一条从他家到水上养殖场的家庭用电线路,全长2千多米。由于磨损,输电线上某处发生了短路。正在上初中的小明想用学过的物理知识找出短路发生的地点,干是他拿出实验仪器盒里的器材:一个电流表、一个电压表、1.5V干电池一节、开关、导线若干(电阻忽略不计)以及家里一个量程的电子秤。家里还分别有一卷和一根2m长的同规格双芯导线(如图甲、乙所示)。请你加入进来,利用现有的器材,帮助小明一起测算出短路点离他家的距离。
(1)①用电子秤测出2m长那根导线的质量,算出这种双芯导线单位长的质量为______;
②用电子秤称出那一卷导线的质量,则这卷双芯导线的长度为______m;
③如图丙所示,将电池、电流表、电压表、开关接到那一卷导线一端A的两个线头上,再将另一端B的两个线头用导线连接起来。闭合开关后,电压表的示数是1.4V,电流表的示数是1.37A。则那一卷双芯导线里面每一根电线的电阻为______Ω,每一根单位长上的电阻为______(两空均用最简分数表示);
④通过上面的计算,不能直接测量2m长那根导线电阻的原因是______。
(2)接下来还要做的工作是:
①小明在家里将电池、电流表、电压表、开关接到他家发生短路的线路一端的两个线头上,还有一根导线未连接,如图丁所示。请你用笔画线代替导线,将电路连接完整______;
②设计这个电路的目的是为了测量______、______和由这两个物理量计算得到的______;(均用物理量符号表示)
③图戊是测量后小明随手记录在纸上的两个数据,则短路点离他家的距离为______m。
【答案】 ①. 95 ②. 120 ③. ④. ⑤. 2m长那根导线电阻太小,用伏安法测量时电压表几乎不动 ⑥.
⑦. I ⑧. U ⑨. R ⑩. 1438.5
【解析】
【分析】
【详解】(1)①[1]2m长那根导线的质量m=190g,单位长的质量为
②[2]一卷导线的质量M=11400g,其长度为
③[3][4]电压表的示数是1.4V,电流表的示数是1.37A,可计算得总电阻为
每一根电线电阻为
每单位长导线的电阻为
④[5]2m长那根导线电阻为
其值太小,用伏安法测量时,电压表相当于被短路,指针几乎没有偏转。
(2)①伏安法测电阻,如图所示:
②[7][8][9]小明的测量原理是利用伏安法测得导线电流I,导线两端电压U,利用公式
计算出导线电阻R。
③ [10]电流为0.12A,电压为1.47V,可计算得总电阻为
导线总长为
导线是双芯,因此短路点离他家的距离为
(2021·山东临沂市·中考真题)
28. 用图甲所示电路测量额定电压为2.5V的小灯泡的电阻,根据实验数据绘制的小灯泡的I—U图像如图乙所示。
(1)为保证实验顺利进行,应选用___________(选填序号)滑动变阻器;
A.“10Ω0.5A”B.“50Ω0.3A”C.“100Ω0.2A”
(2)用笔画线代替导线,将图甲所示电路补充完整___________;
(3)电路连接完整后闭合开关,小灯泡不亮,电流表有示数,电压表无示数,可能是小灯泡___________;
(4)排除故障后进行实验,当滑动变阻器的滑片位于某一位置时,电流表示数如图丙所示,为测量小灯泡正常发光时的电阻,应将滑片向________(选填“左”或“右”)移动;
(5)由图像可知,小灯泡正常发光时的电阻为_______Ω;额定功率为_________W;
(6)由图像可知,实验过程中小灯泡的电阻是逐渐变大的,滑动变阻器接入电路的电阻是逐渐变小的,则小灯泡电阻的变化量ΔRL_______(选填“大于”“小于”或“等于”)滑动变阻器的变化量ΔR。
【答案】 ①. B ②. ③. 短路 ④. 右 ⑤. 10 ⑥. 0.625W ⑦. 小于
【解析】
【分析】
【详解】(1)[1]由图乙可知,当灯泡两端的电压为0.5V时,通过灯泡的电流为0.1A,此时灯泡的电阻
RL1===5Ω
由图甲可知电源由三节干电池组成,则电源电压
U=3×1.5V=4.5V
闭合开关,灯泡和滑动变阻器串联接入电路,由欧姆定律可得电阻电路总电阻
R===45Ω
串联电路总电阻等于各分电阻之和,此时滑动变阻器接入电路的电阻
R滑1=R- RL1=45Ω-5Ω=40Ω
故选用B滑动变阻器更合适。
(2)[2]测量小灯泡电阻时,电路为串联电路,电压表测量小灯泡两端的电压,灯泡的额定电压为2.5V,故选择0~3V量程,实物图连接如下
(3)[3]小灯泡不亮,电流表有示数,说明电路短路,电压表无示数说明与电压表并联的用电器短路,故可能原因是小灯泡短路。
(4)[4]由图甲可知,电流表选用的量程为0~0.6A,由图丙可知,此时电流表分度值为0.02A,故电流表示数为0.16A,此时电流没有达到小灯泡额定电流,故需要使电路中电流增大,即滑动变阻器阻值需要减小,由图甲可知,滑动变阻器需要向右移动。
(5)[5][6]由图乙可知,灯泡额定电压为2.5V,灯泡的额定电流为0.25A,此时灯泡正常发光,则正常发光时的电阻
R===10Ω
正常发光时的额定功率
P=UI=2.5V×0.25A=0.625W
(6)[7]小灯泡的电阻是逐渐变大的,滑动变阻器接入电路的电阻是逐渐变小的,此时电路中的电流变大,而电源电压不变,根据欧姆定律可知,电路中的总电阻变小,故
ΔR总=ΔRL-ΔR
故ΔRL小于ΔR。
五、计算题
(2021·浙江杭州市·中考真题)
29. 如图电路中,电源电压恒为4.5V,灯泡规格是“3V 0.75W”。
(1)灯泡正常工作时,电压表V1、V2示数分别为多少?滑动变阻器接入的电阻为多少?
(2)灯泡正常工作4分钟,整个电路消耗的电能是多少?
【答案】(1)3V, 1.5V,6Ω;(2)270J
【解析】
【分析】
【详解】解:(1)闭合开关,灯泡和滑动变阻器串联接入电路,电压表V1测灯泡两端电压,电压表V2测滑动变阻器两端的电压,灯泡正常工作时,灯泡两端的电压等于灯泡的额定电压,所以电压表V1的示数为3V,串联电路总电压等于各分电压之和,所以滑动变阻器两端的电压
UH=U﹣UL=4.5V﹣3V=1.5V
即电压表V2的示数为1.5V,灯泡正常工作时的电流
串联电路各处电流相等,由欧姆定律可得此时滑动变阻器接入电路的电阻
(2)灯泡正常工作4分钟,整个电路消耗的电能
W=UIt=4.5V×0.25A×4×60s=270J
答:(1)灯泡正常工作时,电压表V1的示数为3V,电压表V2的示数为1.5V,滑动变阻器接入电路的电阻为6Ω;
(2)灯泡正常工作4分钟,整个电路消耗的电能为270J。
(2021·黑龙江绥化市·中考真题)
30. 如图所示,电源电压不变,定值电阻R0=20Ω,电流表量程为0~3A,小灯泡L标有“8V 4W”字样(不考虑温度对灯丝电阻的影响)。当开关S闭合,S1、S2断开,滑动变阻器的滑片P从b端滑动到某一位置时,滑动变阻器接入电路中的阻值减小了16Ω,电流表示数变化了0.2A,此时小灯泡恰好正常发光。求:
(1)小灯泡正常工作一分钟消耗多少电能?
(2)电源电压是多少伏?
(3)当开关S、S1、S2都闭合时,调节滑片P,在保证电路安全的前提下,滑动变阻器R的最大功率是多少?
【答案】(1)240J;(2)12V;(3)28.8W
【解析】
【分析】
【详解】解:(1)小灯泡正常工作一分钟消耗电能
W=Pt=4W×60s=240J
(2)当S闭合,S1、S2断开,滑片P在b端时,R与L串联,此时电流为I1。当滑片P从b端滑到某一位置时,电阻减小16Ω,电流增大,电流变化量I=0.2A,灯泡恰好正常发光,此时电流为I2,为
I1为
灯泡电阻
根据题意,电源电压为
①
②
解①②两式得U=12V。
(3)当S、S1、S2都闭合时,此时L被短路,R0与R井联,通过R0的电流
在保证电路安全的前提下,电流表最大示数I总=3A,此时R连入电路中阻值最小,电流最大,功率最大。通过滑动变阻器最大电流
滑动变阻器最大功率
答:(1)小灯泡正常工作一分钟消耗电能240J;
(2)电源电压是12V;
(3)滑动变阻器R的最大功率是28.8W。
(2021·青海中考真题)
31. 酒驾、醉驾会给交通安全带来巨大隐患,便携式酒精测试仪给交警执法带来了极大的便利。如图1所示,是便携式酒精测试仪的原理图,电源电压恒为3V,Rp是酒精气体传感器,其阻值随酒精气体浓度变化的规律如图2所示,R0是报警器,其电阻值恒定为50Ω。问:
(1)当气体中酒精浓度为0时,电路中的电流是多少?通电10s电流产生的热量是多少?
(2)我国法律规定,当每100ml的气体中酒精浓度大于或等于20mg小于80mg为酒驾,大于或等于80mg为醉驾。在对某司机的检测中,电压表的示数为2V,通过计算分析该司机属于酒驾还是醉驾。
【答案】(1)0.01A,0.3J;(2)醉驾
【解析】
【分析】
【详解】解:(1)当气体中酒精浓度为0时,由图知Rp=250Ω,又R0=50Ω,电路总电阻为
R=Rp+R0=250Ω+50Ω=300Ω
电源电压恒为3V,电路中电流为
通电10s电流产生的热量是
Q=I2Rt=(0.01A)2×300Ω×10s=0.3J
(2)当电压表的示数为2V时,通过报警器的电流为
由于传感器和报警器串联,传感器两端的电压为
U传=U-U报=3V-2V=1V
此时传感器的阻值为
由图像可知,100ml的气体中酒精浓度大于80mg,该司机属于醉驾。
答:(1)当气体中酒精浓度为0时,电路中的电流是0.01A,通电10s电流产生的热量是0.3J;
(2)该司机属于醉驾。
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