欧姆定律练习题—2023年河北省九年级物理中考模拟题分项选编
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欧姆定律练习题—2023年河北省九年级物理中考模拟题分项选编
一、单选题
1.(2023·河北石家庄·模拟预测)如图甲是小明设计的一款酒精浓度检测仪电路图。其电源电压保持不变,R0为定值电阻,R为酒精气体浓度传感器(气敏电阻),R的阻值与酒精浓度的关系如图乙所示。接通电源,当酒精浓度增大时,下列说法正确的是( )
A.电流表的示数变小
B.电压表的示数变大
C.电压表示数与电流表示数的比值变小
D.电压表示数变化量与电流表示数变化量的比值变小
二、多选题
2.(2023·河北张家口·模拟预测)如图所示电路中,电源电压为U恒定不变,R1、R2是阻值为R0的定值电阻,R是最大阻值为R0的滑动变阻器,a,b是电流表或电压表。闭合开关S、S2,滑片P置于最右端时,电路安全且电流表A的示数为,则下列说法中正确的是( )
A.a为电压表,b为电流表
B.闭合开关S,S2,向左移动滑片P,a与电流表A两表示数变化量的比值不变
C.将变阻器滑片调至最左端,闭合开关S、S1,断开S2,当S3由断开到闭合时,电流表A的示数变大
D.将变阻器滑片调至最左端,闭合开关S、S2,a、b换成另一种电表,向右移动滑片P,则电表a和b的示数都变小
3.(2023·河北秦皇岛·模拟预测)如图所示电路,电源电压为6V且保持不变,定值电阻R1=10Ω,R2=20Ω,滑动变阻器R3的最大阻值为30Ω。下列说法正确的是( )
A.闭合开关S1、S2、S3,电流表的示数为0.9A
B.闭合开关S1、S2、S3,通过R1和R2的电流之比为1∶2
C.只闭合开关S1,R3的滑片由a端移动到b端的过程中,电流表和电压表的示数均变小
D.只闭合开关S1,R3的滑片由a端移动到b端的过程中,电压表示数的变化范围是6V~1.5V
4.(2023·河北廊坊·模拟预测)如图所示,电源电压恒为4V,R1、R2是阻值均为10Ω的定值电阻,R是规格为“20Ω 0.5A”的滑动变阻器,a、b是实验室电流表或电压表,均以小量程接入电路。当只闭合开关S、S1时,各元件安全且a、b指针均明显偏转,将位于中点的滑片P向左移动,a的示数不变,b的示数有变化。以下说法正确的是( )
A.ab一定都为电流表
B.只闭合开关S、S2,向右移动滑片P,电路总功率变大
C.在保证电路安全的情况下任意闭合开关并移动滑片P,电路总功率最大值是3.6W
D.若将ab同时换为另一种电表,只闭合开关S、S2,滑片P向右移动,ab两表示数变化量相等
5.(2023·河北邢台·模拟预测)如图所示,电源电压不变,R2为定值电阻,R1为滑动变阻器,灯泡的电阻不随温度的变化而变化;只闭合S1,随着滑片的移动,a、b两电表(一个电流表和一个电压表)的示数均有变化。则以下说法正确的是( )
A.电表a是电流表,电表b是电压表
B.只闭合S2,滑片向右移,灯泡变暗,电压表与电流表示数之比变小
C.将滑片置于R1的最右端,依次逐个闭合S2、S3、S1,电流表示数逐次变大
D.只闭合S1,将滑片向右移,电压表与电流表示数变化量之比不变
三、填空题
6.(2023·河北石家庄·模拟预测)一导体两端加5V电压时,通过它的电流是0.5A,此导体电阻为______Ω;当通过它的电流为1.2A时,它两端电压则为______V;当通过它的电流为0时,它两端的电压则为______V,此时它的电阻为______Ω。
四、实验题
7.(2023·河北沧州·一模)小功和小红同学在“探究通电导体中的电流与电阻的关系”实验中,连接了如图甲所示的电路(电源电压保持4.5V不变)。
(1)用笔画线代替导线将图甲实物电路连接完整;(要求:滑动变阻器的滑片P向左移动时,电路中电流变大;导线不得交叉)___________
(2)连接好电路,闭合开关,发现电压表示数等于电源电压,电流表有示数,移动滑片,电流表示数不变,则故障可能为滑动变阻R'___________(选填“断路”或“短路”);
(3)探究通电导体中的电流与电阻的关系实验要在电压一定时进行,图乙是小组根据测得的实验数据绘制的电流I随电阻R变化的图像。当R的电阻由5Ω更换为10Ω时,闭合开关后,为使R两端的电压不变,滑动变阻器的滑片应向 ___________(选填“左”或“右”)端滑动;通过分析图像,总结实验结论:___________;
(4)若实验中R的阻值分别是5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω,为了保证完成实验,则滑动变阻器的阻值至少是 ___________Ω;
(5)实验后小红又用如图丙所示电路测量额定电压为U额的小灯泡正常发光时的电阻(U额小于电源电压),电阻R0已知,将下面实验步骤补充完整。
①只闭合开关S、S2,移动滑动变阻器滑片使电压表示数为U额;
②___________,读出电压表示数为U1;
③小灯泡电阻R=___________。(用物理量符号表示)
8.(2023·河北衡水·模拟预测)小明利用如图甲的电路探究“电流与电压、电阻的关系”,已知电源电压为4.5V且保持不变,实验用到的定值电阻阻值分别为25、20、15、10、5,滑动变阻器的规格为“0-50”
(1)用笔画线代替导线按图甲所示电路图将图乙中实物电路连接完整________(要求:滑动变阻器的滑片P向左移动。电路中电流变大,导线不得交叉);
(2)闭合开关,发现电压表和电流表均无示数,小明利用另一只完好的电压表进行检测,把电压表分别接在a、b之间和b、c之间,电压表均有示数;接在a、c之间,电压表无示数,如果电路连接完好,只有一个元件有故障,该故障是____________;
(3)问题解决后,他接入阻值为的电阻进行实验,当电压表示数为2V时,电流表示数如图丙所示:完成实验后得到了右表中的数据。对数据进行分析后得出实验初步结论是:电阻一定时,通过电阻的电流与它两端的电压成_____________;
电压U/V
1
1.5
2
2.5
电流I/A
0.1
0.15
0.25
(4)接下来小明再次对“电流与电阻关系”进行探究,为了用题目中提供的所有的定值电阻正确完成五次实验,应利用滑动变阻器控制定值电阻两端的电压至少保持___________V不变。完成第一组实验,断开开关改接另一个定值电阻后,继续操作了以下四步:
①闭合开关
②將滑动变阻器的滑片移到最右端
③记录电流表示数
④将滑动变阻器的滑片移到适当位位置
从安全和规范角度考虑,下列操作顺序正确的是__________;
A.①②③④ B.①②④③ C.②①④③ D.②①③④
(5)小明同学每次随机选取一个定值电阻,进行了五次实验,根据所得数据画出电流与电阻关系的图像如图丁,且实验中各电路元件完好,读数、记录均正确。但老师发现五次实验中有一次未移动滑动变阻器滑片控制电压表示数一定,根据图丁中的数据分析,阻值为__________的定值电阻连入电路时未移滑片,这次实验之前的那一次实验,小明选取的是阻值为___________的定值电阻。
9.(2023·河北石家庄·模拟预测)如图所示,甲是“探究电流与电压关系”的实验电路图,三个小组的同学分别用5Ω、10Ω、15Ω的定值电阻进行探究。
(1)本实验研究的导体是___________(选填“定值电阻”或“变阻器”),使电路中的电流总不超过0.6A,应用___________节干电池串联作为电源;
(2)闭合开关,移动滑片P,发现电流表无示数,电压表有示数。可能的故障是定值电阻R___________(选填“断路”或“短路”);排除故障,缓慢移动滑片P到某位置时,电压表的示数如图乙所示,为___________V;
(3)将各小组的数据汇总后得到下表的数据,分析可得:在电阻一定的情况下,通过导体的电流和导体两端的电压成___________比;
R1
5Ω
R2
10Ω
R3
15Ω
U/V
0.8
1.0
1.5
2.0
U/V
1.2
1.8
2.2
2.6
U/V
1.5
1.8
2.1
2.4
I/A
0.16
0.20
0.30
0.40
I/A
0.12
0.18
0.22
0.26
I/A
0.10
0.12
0.14
0.16
(4)根据表中的数据可以进一步探究“电流与电阻的关系”,若保持定值电阻两端的电压为1.5V不变,在表的数据中有___________组(填数量),可用于分析。若再提供一个30Ω的定值电阻R4.某小组在实验中,无论怎样移动滑片P都不能将R4两端电压调为1.5V,其原因是滑动变阻器的规格不合适,该小组所使用的滑动变阻器的规格可能是___________(选填字母序号)。
A.10Ω 3A B.20Ω 2A C.50Ω 1A
10.(2023·河北石家庄·一模)探究“电流与电阻的关系”的实验中,电源电压为4.5V保持不变,滑动变阻器的规格为“50Ω 1A”,三个定值电阻阻值分别为5Ω、10Ω、20Ω。
(1)用笔画线代替导线将乙图的实物图严格按照甲图补充完整________;
(2)闭合开关后小明发现电流表指针几乎不动,电压表示数接近电源电压,则可能的故障是_______;
(3)排除故障后,先将5Ω电阻接入电路完成第一组实验,然后断开开关,拆下5Ω的电阻,改接10Ω的电阻。各电路元件位置不变,闭合开关,此时电压表的示数________(选填“变小”不变”或“变大”),为了继续完成实验,应将滑动变阻器的滑片________;
(4)将三个定值电阻分别接入R的位置完成实验,获得数据如下表,其中第3次实验时电流表的示数如图丙所示,其示数为________A;
实验组别
1
2
3
电阻R(Ω)
5
10
20
电流I(A)
0.4
0.2
(5)依据表中数据作出了下列图像,其中正确的有(多选)_________;
A.
B.
C.
D.
(6)在完成整个探究实验的过程中,滑动变阻器接入电路的最小值为________Ω。
11.(2023·河北保定·统考一模)在探究“电流与电压的关系”的实验中,器材有:滑动变阻器(30Ω 2A)、开关、电源(电压恒为6V)各一个,电流表、电压表各一个,一个5Ω定值电阻,导线若干。
(1)图甲是小明连接的实物电路,图中有一根导线连接错误,请你在连接错误的导线上打“×”并画出正确的连线;______
(2)闭合开关前,小明发现电流表的指针如图乙所示,出现这个现象的原因是______。
(3)实验中通过调节滑动变阻器滑片,得到的数据如表所示,其中第______组数据存在问题,原因是______,排除问题数据,可以得出结论:______;
实验次数
1
2
3
4
5
6
电压U/V
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
电流I/A
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
【拓展】完成实验后,老师让小明用该电路继续探究“电流与电阻的关系”,他选了三个定值电阻(10Ω、20Ω、30Ω)。先将10Ω电阻接入电路,调节滑动变阻器使电压表示数为2.5V;再将10Ω的电阻换成20Ω的电阻,调节滑动变阻器使电压表的示数为2.5V,他继续换成30Ω的电阻时,发现无论怎样调节滑动变阻器都无法使电压表示数为2.5V。为了完成实验,小明设计了两个调整方案,请你帮他填写完整:
A.如果只更换滑动变阻器,则更换的滑动变阻器最大阻值不小于______Ω;
B.如果只降低电源电压,他应控制电源电压的范围是______V。
12.(2023·河北保定·模拟预测)小明利用如图甲所示的电路探究电流跟电阻的关系。已知电源电压为6V且保持不变,实验用到的电阻阻值分别为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω。
(1)请根据图甲将图乙所示的实物电路连接完整(导线不允许交叉)_______;
(2)实验中多次改变R的阻值,调节滑动变阻器的滑片,使电压表示数保持不变,记下电流表的示数,得到如图丙所示的电流I随电阻R变化的图像;
①由图丙的图像可以得出结论:电压一定时,______;
②上述实验中,小明用5Ω的电阻做完实验后,接下来的操作是 ______,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)为完成整个实验,应该选取最大阻值不小于______Ω的滑动变阻器;
(4)实验过程中移动滑动变阻器发现电流表有示数而电压表没有示数,可能存在的故障是______。
13.(2023·河北邯郸·模拟预测)如图甲所示,是小明在学校实验室测量定值电阻R1阻值的实验电路。
(1)请在图甲中添加一根导线帮小明把电路连接完整(要求导线不能交叉,滑片向右移动时电流表示数变小);____
(2)闭合开关前,小明把滑片移到阻值_____处。闭合开关后,发现电流表有示数,电压表的示数为零,原因可能是未知电阻____(选填“断路”或“短路”);
(3)某次实验中,小明移动滑片使电压表示数为2.0V,此时电流表指针的位置如图乙所示,则电流表的示数为_____A,本次实验测得R1的阻值为 ______Ω;
(4)为了使测量结果更准确,应____,并求定值电阻阻值的平均值;
【拓展】其他同学在实验过程中,发现电压表不能正常使用,为了测量未知电阻R1的阻值,增加了一个已知阻值的定值电阻R0和一个开关S1进行实验。请你在如图丙已画出的部分设计电路上,利用新增器材将电路补充完整。____
14.(2023·河北保定·一模)实验小组在做“用电压表和电流表测量额定电压为2.5V的小灯泡正常发光时的电阻”的实验,如图所示。
(1)连接的部分电路如图甲所示,请用笔画线代替导线将电路连接完整;___________
(2)电路连接后闭合开关,发现小灯泡不亮,电流表有示数,电压表无示数,则电路故障可能是小灯泡___________;
(3)排除故障后继续实验,当滑动变阻器的滑片位于某一位置时,电压表示数如图乙所示,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,直到小灯泡正常发光,此时电流表的示数如图丙所示,电流表的读数是___________A,小灯泡正常发光时灯丝的电阻是_________Ω(计算结果保留小数点后一位);
【评估】为了准确测量小灯泡正常发光时灯丝的电阻,同学们改变滑动变阻器滑片的位置,进行多次测量取平均值,请判断此方法是否可行,并说明原因:______________________;
【拓展】实验中,电流表突然损坏,同学们讨论交流后,找来了两个开关和一个阻值为R0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(U>U额),请将实验步骤补充完整:
①闭合开关S、S1,断开开关S2,调节滑动变阻器的滑片,使电压表示数为U-U额;
②保持滑动变阻器的滑片不动,闭合开关S、S2,断开开关S1,读出电压表示数为U1;
③小灯泡正常发光时灯丝电阻的表达式:R=___________。
15.(2023·河北唐山·模拟预测)小明“ 用电流表和电压表测量小灯泡( 额定电压为 2. 5 V)正常发光时灯丝的电阻”的实验电路如图甲所示 ,根据实验数据绘制的小灯泡的 I-U 图像如图丙所示。
(1)为保证实验顺利进行 ,应选用规格为 _______________ ( 填选项字母)的滑动变阻器。
A.“ 10Ω 0.5A ”
B.“50Ω 0.5A ”
C.“ 100Ω 0.2A ”
(2)用笔画线代替导线,将图甲所示电路补充完整(要求:导线不交叉且滑片向左移动灯泡变亮)。( )
(3)电路连接完整后闭合开关,发现小灯泡不亮,电流表有示数,电压表无示数,可能是小灯泡 ___________ ( 选填“ 断路”或“短路”)。
(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 , 电压表示数如图乙所 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)由图丙可知 ,小灯泡的电阻不是一个定值 ,随其两端的电压增大而 ___________ 。
(6)本实验进行多次测量的目的与下列实验中多次测量的目的相同的是 ___________ ( 填选项字母)。( )
A. 测量定值电阻的阻值
B. 用刻度尺测量铅笔的长度
C. 探究电流与电压和电阻之间关系
【 拓展】实验小组的同学利用已知阻值为R0的定值电阻,一块电压表 ,三个开关和电 压恒定不变的电源及滑动变阻器,设计了如图丁所示的电路 ,也测出了额定电压为2. 5 V的小灯泡正常发光时的电阻,实验步骤如下:
①闭合开关S和S1,断开开关S2,调节滑动 变阻器的滑片,使电压表示数为2. 5 V;
②保持滑片位置不变,然后闭合开关S和 S2,断开开关S1,记下电压表示数为U;
③则可计算出小灯泡正常发光时灯泡的电阻为RL= ___________( 用已知量和测量量表示)。
16.(2023·河北承德·模拟预测)如图所示,同学们在实验室测两个阻值未知的定值电阻R1、R2的阻值,使用的电源为两节新干电池。
(1)图甲是小明测量R1阻值的部分实物图;
①用一根导线将电路连接完整(要求滑动变阻器的滑片P向右移时电阻增大;连线不交叉);_____
②闭合开关前,滑动变阻器的滑片P滑到B端;
③闭合开关,移动滑片P、发现电压表有示数,电流表无示数,故障可能是导线_____(填“a”、“b”或“c”)内部断路;
④排除故障后,闭合开关,移动滑片P,当电压表示数为1.2V时,电流表示数如图乙所示,则R1=___Ω;
(2)小华设计了图丙所示的电路测R2的阻值,其中R0是电阻箱(阻值可调、可读),并完成了实验:
①只闭合开关S1、S3,移动滑动变阻器的滑片,使电压表指针指在合适位置,读出电压表读数为1V;
②只闭合开关_____,保持滑动变阻器的滑片位置不变,调节电阻箱使电压表示数为_____V,读出电阻箱的读数为65Ω,则R2=_____Ω。
【拓展】若步骤②中,不小心将滑片向左移动了少许,使滑动变阻器接入的电阻增加了2Ω,其它操作正确,则小华测得R2的阻值为_____Ω。
17.(2023·河北保定·一模)小勤和小新在付兴老师的指导下进行实验,他们先测量小灯泡(U额=2.5V)正常发光时的电阻。小勤选择的器材(器材完好)如下:电源(电压保持不变)、开关、电流表和电压表各1个、滑动变阻器规格“20Ω,1A”、导线若干。
(1)小勤设计的电路如图1甲所示,请用笔画线代替导线,在图中把电路连接完整_________;
(2)连好电路闭合开关前,滑动变阻器滑片应置于________(填“A”或“B”)端;闭合开关后,小灯泡不亮,电流表无示数,电压表有示数,故障原因可能是小灯泡________;
(3)排除故障后,调节滑动变阻器,当电压表示数为2.5V时,电流表示数如图1乙所示,则RL=_______;
【创新】小新选择器材设计了如图1丙所示的电路,也测出了小灯泡正常发光时的电阻:
①闭合开关S和S1,断开S2,调节滑动变阻器,使电压表示数为U额;
②保持滑动变阻器滑片不动,闭合开关S和S2,断开S1,此时电压表示数为U;RL=_______(用含有U、U额、R0的代数式表示);
【合作】为了探究电流与电阻的关系,小勤将图1甲中的小灯泡先后更换为几个阻值不同的定值电阻,并记录下对应的电流值;小新根据实验数据画出了I与R的关系图。图2甲中________是正确的;
【拓展】付兴老师设计了如图2乙所示的电路。电源电压调为U1,滑片移到中点,电阻R1与R2两端电压之比为1∶2;电源电压调为U2,滑片移到a端,R2两端电压变为原来的2倍。则U1∶U2=_______ 。
18.(2023·河北承德·一模)如图,在做“测量定值电阻R2的阻值”的实验时,器材有:电源、未知阻值的定值电阻R2、滑动变阻器、电压表、电流表、开关和导线。
(1)请根据要求用笔画线代替导线将实物电路图(图甲)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)连接完整后,闭合开关,发现无论怎样移动滑片P,电流表始终无示数,电压表有示数,其原因可能是______;
(3)排除故障后,当电压表示数为2.4V时,电流表示数如图乙所示为______A,测定值电阻的阻值为______Ω;
(4)测量结束后,又移动滑片多测量几组数据,下列实验中与此操作目的相同的是______(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)、已知阻值为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R的阻值,请你完成下列实验步骤:
①闭合开关S1,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R=______(用已知量和测得量的字母表示)。
19.(2023·河北唐山·统考一模)小明利用电流表和电压表测量未知电阻的阻值。
(1)如图甲所示是连接的部分实物电路,电源为两节干电池。请你用笔画线将实物电路补充完整,要求滑片向右移动时滑动变阻器连入电路的阻值减小;(导线不能交叉)( )
(2)闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片P移动到___________ (选填“A”或“B”)端;
(3)闭合开关,移动滑片P,发现电压表指针偏转,电流表指针不偏转。故障的原因可能是导线___________ (选填“a”或“b”)有断路;
(4)排除故障后,闭合开关S,移动滑片P,当电压表示数为1.2V时,电流表示数如图乙所示,电流大小为___________ A,依据本次实验数据计算电阻的阻值为Rx=___________ Ω;
(5)继续移动滑动变阻器滑片,记录多组电压表和电流表的示数,分别计算电阻的阻值,这样做的目的是___________ ;
【拓展】小华用阻值为R1的定值电阻代替上面未知电阻Rx,滑动变阻器R2代替上面的滑动变阻器R,R2的最大阻值不小于R1,再选用干电池串联形成的电池组做为电源连接成如图丙所示的电路继续探究。不改变电压表和电流表的量程,闭合开关S,移动滑动变阻器滑片P的位置,两电表能分别恰好满偏,由此可知,小华所用的滑动变阻器R2的最大阻值为___________ Ω。(电池组的电压为电池节数的1.5倍。如两节电池时电池组的电压为3V,三节电池时电池组的电压为4.5V…)
五、计算题
20.(2023·河北张家口·模拟预测)在如图所示的电路中,电源电压保持不变,电流表的量程分别为0~0.6A和0~3A,电压表的量程分别为0~3V和0~15V,电阻R1和R2的阻值分别为24Ω和120Ω.求:
(1)当只闭合开关S1时,电压表示数为12V,求电流表的示数;
(2)当只闭合开关S3时,电阻R2消耗的电功率P2;
(3)现用阻值不同的电阻R3替换R2,替换后要求:通过控制开关的断开或闭合,使电流表或电压表的示数分别能达到某个量程的最大值,且两个电阻都有电流通过,请通过计算求出符合上述要求的所有可能的定值电阻R3的阻值。
参考答案:
1.C
【详解】A.由甲图可知,R与R0串联,电流表测量电路中的电流;由乙图可知R电阻随着酒精浓度增大而减小。当酒精浓度增大时,R阻值减小,电路中的总电阻减小,电流增大,电流表示数变大,故A错误;
B.电压表测量R两端电压,根据串联电路电压和电阻成正比的关系,R的阻值减小,所以R两端电压也变小,电压表示数变小,故B错误;
C.电压表与电流表示数的比值等于R的阻值,R阻值减小,所以比值变小,故C正确;
D.电源电压不变,电压表测量R两端电压,根据串联电路电压和电流的关系可知,R两端电压的变化量等于R0两端电压的变化量,通过R和R0的电流相等。设变化前R0两端电压为U0,电路中电流为I0,变化后R0两端电压为U1,电路中电流为I1,所以电压的变化量与电流变化量的比值
R0为定值电阻,阻值不变,所以比值不变,故D错误。
故选C。
2.BC
【详解】A.闭合开关S、S2,滑片P置于最右端时,R被短路;电流表A的示数为,这说明电路的总电阻为2R0,这表明是两个电阻是串联接入电路中的,a与R2并联,b与R1并联,所以a、b都是电压表,故A错误;
B.闭合开关S、S2, 向左移动滑片P,此时三个电阻串联接入电路中,a并联到了R和R2的两端;设滑片移动前后电路中的电流为I1、I2,电压表a的示数变化量ΔUa等于R1、R2是两端的电压的变化量ΔU12;根据串联电路的电压规律可知,R1、R2是两端的电压的变化量ΔU12等于R1两端电压的变化量ΔU1,即:电压表a的示数变化量等于R1两端电压的变化量ΔU1,由欧姆定律可得
即
由此可知,a表的示数变化量与电流表A的示数变化量的比值不变,故B正确;
C.将变阻器滑片调至最左端,闭合开关S、S1,断开S2、S3时,该电路为串联电路, R与R1串联接入电路中;当S3由断开到闭合时,R2并联到了R的两端,根据并联电路的电阻关系可知,该并联部分的电阻变小,根据串联电路的电阻关系可知,电路的总电阻变小,根据欧姆定律可知,电路中的电流变大,故C正确;
D.闭合开关S、S1,断开S2时,a、b换成电流表,该电路为并联电路:电流表a测量通过R和R1的电流,电流表b测量通过R和R2的电流;向右移动滑片P滑动变阻器接入电路中的电阻变小,根据欧姆定律可知,通过滑动变阻器的电流变大,由于并联电路中各支路互不影响,通过R1、R2的电流不变,根据并联电路的电流规律可知,a和b的示数都变大,故D错误;
故选BC。
3.ACD
【详解】AB.闭合开关S1、S2、S3,R3被短路,R1和R2并联,电流表测量干路中的电流,并联电路中各个支路的电压相等,电流表的示数为
通过R1和R2的电流之比为
故A正确,B错误;
C.只闭合开关S1,R1和R3串联,电压表测量R1两端的电压,电流表测量电路中的电流,R3的滑片由a端移动到b端的过程中,变阻器连入电路的电阻变大,电路的总电阻变大,由可知电路中的电流变小,由U1=IR1可知R1两端的电压变小,即电流表和电压表的示数均变小,故C正确;
D.只闭合开关S1,R3的滑片由a端时,变阻器连入电路的电阻为零,只有R1的简单电路,电压表测量电源电压,电压表的示数是6V,R3的滑片由b端时,变阻器连入电路的电阻最大,电路中的电流为
电压表的示数
U′1=I′R1=0.15A×10Ω=1.5V
只闭合开关S1,R3的滑片由a端移动到b端的过程中,电压表示数的变化范围是6V~1.5V,故D正确。
故选ACD。
4.AC
【详解】A.当只闭合开关S、S1时,a表和R2串联,b表和滑动变阻器串联,所以a和b两表均为电流表,故A正确;
B.只闭合开关S、S2时,电阻R2和滑动变阻器均被短路,移动滑片时,电路功率不变,故B错误;
C.对于整个电路,电源电压一定,要使功率最大,则电路电阻最小,即闭合开关S、S1,滑动变阻器的电流最大时功率最大,最大功率为
故C正确;
D.若将ab同时换为电压表,电压表串联在电路中测电源电压,故移动滑片时电压表示数不变,故D错误。
故选AC。
5.ACD
【详解】A.由题知,只闭合S1,随着滑片的移动,a、b两电表(一个电流表和一个电压表)的示数均有变化;只闭合S1时,电路中的电阻元件只有R1、R2,随着滑片的移动,若b为电流表时,则电流表将滑动变阻器和a表短路,滑片移动时a、b表的示数都不变,与题意不符,所以b电表应该是电压表,a电表只能是电流表,才符合题意,故A正确;
B.只闭合S2,R1与灯泡L串联,电压表测量滑动变阻器两端的电压,电流表测量电路的电流,滑片向右移时,滑动变阻器的电阻增大,总电阻增大,根据知,电路的电流的减小,由P=I2R知,小灯泡的实际功率减小,灯泡变暗;根据知,电压表与电流表示数之比为滑动变阻器的电阻,滑片右移,滑动变阻器的电阻越来越大,所以电压表与电流表示数之比也越来越大,故B错误;
C.滑片置于R1的最右端,只闭合S2时,灯泡L与滑动变阻器串联,再闭合S3时,将滑动变阻器短路,电路只有灯泡L工作,再闭合S1时,电阻R2与灯泡并联,根据串联电路的总电阻大于任何一个分电阻以及并联电路总电阻小于任何一个分电阻可知,依次逐个闭合S2、S3、S1,电路的总电阻逐渐减小,根据知,电流表示数逐次变大,故C正确;
D.只闭合S1时,R1和R2串联,电压表V测R1的电压,电流表测电路中的电流,滑动变阻器的滑片向右移动时,变阻器连入电路中的电阻变大,电源电压不变,由串联电路的电压和电流特点可知,ΔU1=ΔU2,ΔI1=ΔI2,由欧姆定律知
且R2的阻值不变,所以只闭合S1,将滑片P向右移,两电表的示数变化量之比不变,故D正确。
故选ACD。
6. 10 12 0 10
【详解】[1]由欧姆定律可得导体的电阻
[2]电阻大小与加在两端的电压和通过的电流无关,所以当通过它的电流为1.2A时,电阻不变,此时导体两端的电压
U1=I1R=1.2A×10Ω=12V
[3][4]当通过它的电流为0时,根据U=IR可知导体两端电压为零,但电阻不变,因为电阻是导体的一种属性,与两端的电压及通过的电流无关,所以仍为10Ω。
7. 见解析 短路 右 导体两端的电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成反比 12.5 ②闭合开关S、S1,保持滑片的位置不动 •R0
【详解】(1)[1]滑动变阻器的滑片P向左移动时,电路中电流变大,说明滑动变阻器连入电路的电阻变小,故变阻器左下接线柱连入电路中,如下图
(2)[2]闭合开关,发现电压表示数等于电源电压,则变阻器的电压为0,电流表有示数,说明电路不是断路,移动滑片,电表示数不变,说明变阻器没有变阻作用,则故障可能为滑动变阻R′短路。
(3)[3]根据串联电路的分压原理知道,将定值电阻由5Ω改接成10Ω的电阻,电阻增大,其分得的电压增大;探究电流与电阻的实验中应控制电压不变,根据串联电路电压的规律可知,为了保持定值电阻两端电压不变,应增大滑动变阻器分得的电压,由串联分压的分压原理知道,应增大滑动变阻器连入电路中的电阻,所以滑片应向右端移动,使电压表的示数不变。
[4]由图像知道,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:导体两端的电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成反比。
(4)[5]由图乙知道,电阻两端所控制的电压
U=IR=0.6A×5Ω=0.2A×15Ω=3V
根据串联电路电压的规律,变阻器分得的电压
U滑=U﹣U=4.5V﹣3V=1.5V
变阻器分得的电压为电压表示数的
根据串联电路的分压原理,当接入25Ω电阻时,变阻器连入电路中的电阻为
R滑=0.5×25Ω=12.5Ω
即滑动变阻器的阻值至少是12.5Ω。
(5)①[6]闭合开关S、S2,调节滑动变阻器R使电压表的示数为U额,此时灯泡正常发光;
②[7]闭合开关S、S1,保持滑片的位置不动,读出此时电压表的示数为U1;在②中,电压表测灯与定值电阻的电压,因此时各电阻的大小和电压不变,灯仍正常工作,根据串联电路电压的规律,此时定值电阻的电压
U0=U1﹣U额
由欧姆定律可知,此时通过灯泡的电流
则小灯泡电阻为
8. 滑动变阻器断路 正比 1.5 C 20 5
【详解】(1)[1]由甲电路图可知,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,为了准确读数,电压表和电流均选小量程,滑片P向左移动,电路中电流变大,即向左移动时,滑动变阻器接入电路中的电阻变小,如图所示
(2)[2]闭合开关,电压表和电流表均无示数,说明电路断路;把电压表分别接在a、b之间和b、c之间,电压表均有示数,说明cab部分是通路,接在a、c之间,电压表无示数,说明bc之间断路,如果电路连接完好,只有一个元件有故障,该故障是滑动变阻器断路。
(3)[3]由题意可知,电流表的量程是0~0.6A,分度值是0.02A,所以电流表的示数为0.2A。由题意可知,定值电阻的阻值为10Ω,分析表格数据可知,电压和电流的比值分别为
电压与电流的比值为10,是定值,故可得结论:电阻一定时,通过电阻的电流与它两端的电压成正比。
(4)[4]设控制定值电阻两端的电压至少保持UV,由串联电路的规律和分压原理有
当定值电阻最大时,对应的变阻器连入电路最大,电压表示数最小,即
解得控制定值电阻两端的电压至少为UV=1.5V。
[5]断开开关,改接另一个定值电阻后,从安全和规范角度考虑,应先把滑动变阻器的滑片调至阻值最大处,然后闭合开关,滑片移到适当位置使电压表示数保持不变,记录电流表的示数,故正确的顺序为②①④③。
故选C。
(5)[6][7]由图丙画出的电流与电阻关系图像可知,除定值电阻为20Ω外,电流与电阻之积为均为3V不变,所以阻值为20Ω的定值电阻连入电路时未移动滑片,由串联电路的规律和欧姆定律可得,此时滑动变阻器接入电路中的电阻
因定值电阻的电压为滑动变阻器两端电压的2倍,根据分压原理,则定值电阻的阻值也为滑动变阻器阻值的2倍,即定值电阻为
所以这次实验之前的那一次实验,选取的是阻值为5Ω的定值电阻。
9. 定值电阻 2 断路 1.8 正 2 B
【详解】(1)[1]探究电流与电压关系时,需要控制电阻不变,改变定值电阻两端的电压和通过定值电阻的电流,所以本实验研究的导体是定值电阻。
[2]要使电路中的电流总不超过0.6A,电源电压为
U=I大R=0.6A×5Ω=3V
因为一节电池的电压为1.5V,所以应用2节干电池串联作为电源。
(2)[3]正确连接电路,闭合开关,移动滑片P,发现电流表无示数,电路可能断路,电压表有示数,电压表与电源连通,可能的故障是定值电阻R断路。
[4]电压表的示数如图乙所示,电压表选用0~3V的量程,分度值为0.1V,为1.8V。
(3)[5]由表中数据可知,电阻一定,电压增大几倍,对应的电流增大几倍,可以得到在电阻一定的情况下,通过导体的电流和导体两端的电压成正比。
(4)[6]由表中数据可知,保持定值电阻两端的电压为1.5V不变,表中5Ω第三组数据和15Ω的第一组数据可以使用。
[7]由题意可知,定值电阻两端的电压始终保持UV=1.5V,根据串联电路电压的规律,变阻器分得的电压
U滑=U-UV=3V-1.5V=1.5V
变阻器分得的电压为电压表示数的
根据分压原理,当接入15Ω的电阻时,变阻器连入电路中的电阻为
R滑1=1×15Ω=15Ω
当接入30Ω电阻时,变阻器连入电路中的电阻为
R滑2=1×30Ω=30Ω
无论怎样移动滑片P都不能将R4两端电压调为1.5V(大于1.5V),其原因是滑动变阻器的最大阻值太小;该小组所使用的滑动变阻器的规格为
15Ω
10. 见解析 电阻R断路 变大 右移 0.1 AB 6.25
【详解】(1)[1]由甲图可知,滑动变阻器滑片向右移动时,变阻器接入电路的阻值变大,所以应将变阻器A接线柱与开关右端相连,如图所示:
(2)[2]电流表指针几乎不动,电压表示数接近电源电压,说明与电压表并联的电阻R断路。
(3)[3][4]完成第一组实验,断开开关,拆下5Ω的电阻,改接10Ω电阻,其两端的电压变大,所以电压表的示数变大,应将滑动变阻器的阻值调大,起到分压的作用,故滑片向右滑动。
(4)[5]实验中电流表的量程选择0~0.6A,分度值为0.02A,示数为0.1A。
(5)[6]当电压一定时,电流与电阻成反比与电阻的倒数成正比,故AB正确,CD错误。
故选AB。
(6)[7]分别接入5Ω、10Ω、20 Ω的三个定值电阻,要使电压表的示数保持2V不变,滑动变阻器需分配2.5V的申压,此时滑动变阻器的阻值分别是:6.25Ω 、12.5Ω、25Ω,所以滑动变阻器接入电路的最小值为6.25Ω。
11. 电流表没有调零 1 电路的最小电流为0.17A 电阻一定时,电流与电压成正比 42 2.5~5
【详解】(1)[1]原电路中,电压表连接错误,电压表应与电阻并联,改正后如下所示:
(2)[2]闭合开关前,小明发现电流表的指针如图乙所示,出现这个现象的原因是:电流表没有调零。
(3)[3][4][5]变阻器的最大电阻为30Ω,由串联电阻的规律及欧姆定律,电路的最小电流
故第1组数据存在问题,原因是电路的最小电流为0.17A,排除问题数据,由表中数据知,因电压增大为原来的几倍,通过的电流也增大为原来的几倍,可以得出结论:电阻一定时,电流与电压成正比。
【拓展】A.电阻两端的电压始终保持2.5V,根据串联电路电压的规律,变阻器分得的电压为
U滑=U﹣UV=6V﹣2.5V=3.5V
变阻器分得的电压为电压表示数的1.4倍,根据分压原理,当接入30Ω电阻时,变阻器连入电路中的电阻为
R滑=1.4×30Ω=42Ω
故为了完成整个实验,更换的滑动变阻器最大阻值不小于42Ω。
B.根据串联电路电压的规律及分压原理
方程左边为一定值,故右边也为一定值,当变阻器连入电路的电阻最大时,对应的定值电阻应最大,此时,电源的电压最大
故U'=5V,故如果只降低电源电压,控制电源电压的范围是2.5V~5V。
12. 电流与电阻成反比 断开开关,将滑片移到最大阻值处 2.5 35 R短路
【详解】(1)[1]由图甲知,滑动变阻器、电阻、电流表串联接入电路中,故应将变阻器的左上接线柱与电阻右接线柱相连;电压表测电阻两端的电压,故应将电压表的负接线柱与电阻的右接线柱相连,电路图如下图所示。
(2)①[2]由丙图知,曲线上每点对应的电流和电阻的乘积都等于2.5V,说明电压一直保持在2.5V,此时导体中的电流与电阻成反比。
②[3][4]小明用5Ω的电阻做完实验后,接下来的操作是断开开关,将滑片移至最大值端,换好定值电阻,闭合开关,并移动滑片,使电压表的示数为2.5V。
(3)[5]当定值电阻的阻值为25Ω时,由图丙可知此时电路中的电流最小,根据串联电路分压的规律得
则变阻器的最大阻值不能小于
(4)[6]实验过程中移动滑动变阻器发现电流表有示数,说明电路是通路,电压表没有示数,说明电压表被短路,即电阻R短路。
13. 最大 短路 0.16 12.5 调节滑动变阻器的滑片,读出多组电压表和电流表示数
【详解】(1)[1]根据题中要求“变阻器滑片向右移动时,电流表的示数变小”即滑动变阻器的阻值变大,左下方接线柱必须接入电路,如图所示:
(2)[2][3]在连接电路时开关应断开;滑动变阻器的滑片应放在阻值最大处;电流表有示数,则电路连通,电压表示数为零,说明可能与电压表并联的未知电阻短路;
(3)[4][5]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﹣2所示,电流表选用小量程,分度值为0.02A,则电流表的示数为0.16A,由欧姆定律
(4)[6]为了使测量结果更准确,应调节滑动变阻器的滑片,读出多组电压表和电流表示数,并求定值电阻阻值的平均值。
【拓展】[7]设计电路如下,S、S1都闭合时,电路为R0的简单电路,电流表测通过R0的电流,电流表示数为I1,则电源电压为U=I1R0;闭合S、断开S1时,R1与R0串联,电流表测串联电路的电流,电流表示数为I2,则电源电压为
U=I2R1+I2R0
由于电源电压不变,即
I1R0=I2R1+I2R0
可解得未知电阻R1的阻值。如图所示:
14. 短路 右 0.2 12.5 不可行,原因是小灯泡的电阻会随温度的变化而变化
【详解】(1)[1]“用电压表和电流表测量额定电压为2.5V的小灯泡正常发光时的电阻”的实验中,处电压表外,其余元件串联,电压表并在小灯泡两端。由于小灯泡额定电压为2.5V,所以小灯泡接小量程即可,作图如下:
(2)[2]电路连接后闭合开关,电流表有示数,说明电路是通路,小灯泡不亮,电压表无示数,说明电路故障可能是小灯泡短路。
(3)[3][4][5]排除故障后继续实验,当滑动变阻器的滑片位于某一位置时,电压表示数如图乙所示,乙图中,电压表示数为0.2V,为测量小灯泡正常发光时的电阻,需使电压表示数为2.5V,根据串联电路正比分压可知,应将滑片向右移动,减小滑动变阻器接入电阻,直到小灯泡正常发光;小灯泡正常发光时,电流表的示数如图丙所示,电流表接的是大量程,分得值为0.1A,读数是0.2A,小灯泡正常发光时灯丝的电阻是
【评估】[6]小灯泡的电阻会随温度的变化而变化,所以改变滑动变阻器滑片的位置,进行多次测量取平均值,作为正常发光时灯丝的电阻是错误的。
【拓展】[7]①闭合开关S、S1,断开开关S2,滑动变阻器、R0和小灯泡L串联,电压表测R0和滑动变阻器两端的电压,调节滑动变阻器,使电压表示数为U-U额,此时小灯泡正常发光;
②保持滑动变阻器的滑片不动,闭合开关S、S2,断开开关S1,此时滑动变阻器、R0和小灯泡L串联,电压表测R0两端的电压,读出电压表示数为U1,此时电路中的电流为
③小灯泡正常发光时灯丝电阻的表达式为
15. B 短路 左 增大 寻找普遍规律 C
【详解】(1)[1]灯泡的额定电压为2.5V,电源电压为4节干电池串联6V,故滑动变阻器应该分掉3.5V的电压,由图像可知灯在2.5V的电压下,通过的电流为0.25A,所以,滑动变阻器允许通过的最大电流要大于0.25A,才能保证安全,又由滑动变阻器的最小电阻
所以,为保证实验顺利进行,滑动变阻器的阻值应大于,应选用规格为“50Ω 0.5A ”的滑动变阻器。故AC不符合题意,B符合题意。
故选B。
(2)[2]电压表并联在灯泡两端,灯泡正常工作电压是2.5V,所以选择0-3V量程,滑片向左移动灯泡变亮,说明电路中的电流变大,电阻变小,故滑动变阻器接左下端接线柱,所示:
(3)[3]连接好电路后闭合开关,发现小灯泡不亮,电流表有示数,说明电路是通路;电压表无示数,说明电压表并联的电路短路或电压表短路,故电路故障原因可能是小灯泡短路。
(4)[4]排除故障,闭合开关,移动滑片P至某位置时。电压表的示数为2.2V,小于灯泡额定电压2.5V,若想测量小灯泡的额定功率,应增大灯泡两端的电压,根据串联电路电压规律,应减小滑动变阻器两端的电压,根据分压原理,应减小滑动变阻器接入电路的阻值,故应将滑片P向左端移动。
(5)[5]由图丙可知,小灯泡的电阻不是一个定值,当电压是0.5V时,通过的电流是0.1A,则电阻值为
当电压是2.5V时,通过的电流是0.25A,则电阻值为
所以灯泡电阻随其两端的电压增大而增大。
(6)[6][7]本实验进行多次测量的目的是寻找普遍规律。
A.测量定值电阻的阻值行多次测量的目的是求平均值,减小误差;
B.用刻度尺测量铅笔的长度行多次测量的目的是求平均值,减小误差;
C.探究电流与电压和电阻之间关系多次测量的目的是找出普遍规律。
故AB不符合题意,C符合题意。
故选C。
[8]当闭合开关S和S1,断开开关S2,L与R0串联,电压表测灯泡两端电压,调节滑动变阻器的滑片,使电压表示数为U额=2.5 V时,灯泡正常发光;保持滑片位置不变,然后闭合开关S和S2,断开开关S1,电压表示数为U= U额+ U0;则小灯泡正常发光时灯泡的电阻为
16. b 5 S1、S2 1 65 66
【详解】(1)①[1]滑动变阻器的滑片P向右移时电阻增大,故变阻器应选左下接线柱与开关串联接入电路,如下图所示:
③[2]电流表无示数,说明电路可能断路;电压表有示数,说明电压表与电源连通,则与电压表并联的支路以外的电路是完好的,则与电压表并联的支路断路了,即故障可能是导线b内部断路。
④[3]排除故障后,闭合开关,移动滑片P,当电压表示数为1.2V时,电流表示数如图乙所示,电流表选用小量程,分度值0.02A,其示数为0.24A,则
(2)[4][5]①只闭合开关S1、S3,移动滑动变阻器的滑片,使电压表指针指在合适位置,读出电压表读数为1V;
②只闭合开关S1、S2,保持滑动变阻器的滑片位置不变,调节电阻箱使电压表示数为1V,读出电阻箱的读数为65Ω。
在①中,R2与变阻器串联,电压表测R2两端的电压,移动滑动变阻器的滑片,使电压表读数为1V;在②中,电阻箱R0与变阻器串联,电压表测R0两端的电压,保持滑动变阻器的滑片位置不变,调节电阻箱使电压表示数为1V,读出电阻箱的读数为65Ω,由等效替代法,电阻箱R0的示数即为电阻R2的阻值,故R2=65Ω。
【拓展】[6]在②中,电阻箱R0与变阻器串联,电压表测R0两端的电压,电压表示数为1V,根据串联电路电压规律,变阻器两端电压为
UR=U﹣U0=3V﹣1V=2V
根据串联分压原理可知,即,解得
R滑=2R0=2×65Ω=130Ω
若步骤②中,不小心将滑片向左移动了少许,使滑动变阻器接入的电阻增加了2Ω,则
由于变阻器与R0电压关系不变,则
故小华测得R2的阻值为66Ω。
17. B 断路 12.5Ω D 3∶5
【详解】(1)[1]灯泡额定电压为2.5V,故电压表选用0~3V的量程并联在灯泡两端,如下图所示:
(2)[2]为了保护电路,闭合开关前,滑动变阻器滑片应置于阻值最大处,即B端。
[3]闭合开关后,小灯泡不亮,电流表无示数,说明可能断路;电压表有示数,说明电压表与电源连通,则与电压表并联的电路以外的电路是完好的,则与电压表并联的电路断路了,即故障原因可能是小灯泡断路。
(3)[4]电压表示数为2.5V时,电流表示数如图1乙所示,电流表选用0~0.6A的量程,分度值0.02A,其示数为0.2A,则小灯泡正常发光时的电阻为
[5]图1丙中,开关S、S1闭合,S2断开,灯泡、定值电阻和滑动变阻器串联,电压表测小灯泡两端的电压,调节变阻器的滑片使电压表示数为小灯泡的额定电压U额,此时灯泡正常发光;闭合开关S、S2,断开S1,灯泡、定值电阻和滑动变阻器仍串联,电压表测定值电阻及小灯泡两端的总电压,这个过程中滑片的位置保持不变,小灯泡仍然正常发光,根据串联电路电压规律,定值电阻两端的电压
U0=U-U额
电路中的电流为
则小灯泡正常发光时的电阻为
[6]研究电流与电阻的关系,要控制电压表示数不变,由U=IR可知,通过导体的电流与导体的电阻成反比,故图2甲中D是正确的,故选D。
[7]图2乙中,R1与R2串联,V1测R1两端的电压,V2测R2两端的电压;当滑片移到中点,电阻R1与两端电压之比为1∶2,根据串联分压原理可知,R1与电阻之比为1∶2,此时R2两端电压
当滑片移到a端,R1与R2电阻之比为1∶4,根据串联分压原理可知,此时R2两端电压为
电阻R1与R2两端电压之比为1∶2,即
U1∶U2=3∶5
18. Rx断路 0.4 6 A 闭合开关S2
【详解】(1)[1]根据要求,滑动变阻器向右滑动时,电流表示数减小,则可得电路图如下图所示
(2)[2]无论怎样移动滑片P,电流表始终无示数,说明电路断路,而电压表有示数,则原因可能是R断路。
(3)[3][4]由图乙可知,电流表选择的是0-0.6A的量程,则电流表的示数为0.4A,根据欧姆定律可知,测定值电阻的阻值为
(4)[5] A.本实验进行多次测量,其目的是取平均值减小误差,用刻度尺测量铅笔的长度时,多次测量是为了求平均值减小误差,故A符合题意;
B.测量小灯泡的电阻时,多次测量是为了找出灯泡电阻随温度的变化规律,故B不符合题意;
C.在测量小灯泡的电功率时,测量多组对应的电压和电流值,利用P=UI得到多个功率,是为了找出灯泡亮度与实际功率的关系,故C不符合题意。
故选A。
(5)②[6]分析电路图可知,只闭合S1时,电压表串联在电路中测量电源电压,其示数为U1,即电源电压为U1,再闭合开关S2,R0与Rx串联,电压表测R0两端的电压为U2。
③[7]根据串联电路电流的特点可知,由串联电路电压的规律和欧姆定律可得
所以待测电阻的阻值为
19. A b 0.24 5 减小误差 10/15
【详解】(1)[1]滑片向右移动时滑动变阻器连入电路的阻值减小,故滑动变阻器选用右下接线柱与电阻串联在电路中,如下图所示:
(2)[2]为了保护电路,闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片P移动到阻值最大处,即A端。
(3)[3]闭合开关,移动滑片P,发现电流表指针不偏转,说明电路可能断路;电压表指针偏转,说明电压表与电源连通,则与电压表并联的电路以外的电路是完好的,则与电压表并联的电路断路了,即故障的原因可能是导线b有断路.
(4)[4]排除故障后,闭合开关S,移动滑片P,当电压表示数为时,电流表示数如图乙所示,电流表选用小量程,分度值,其示数为。
[5]由欧姆定律得,电阻的阻值为
(5)[6]记录多组电压表和电流表的示数,分别计算电阻的阻值,求电阻的平均值,减小误差。
[7]电压表量程为,由于的最大阻值不小于,根据串联分压原理,分得的电压不大于3V;因电池组的电压为电池节数的倍,若分得的电压小于3V,当分得的电压为时,电源电压为;滑动变阻器滑片在最左端时,电路中最大电流为,由欧姆定律可知
滑动变阻器滑片在最右端时,电压表示数为3V,根据串联电路电压规律可知,两端电压为
由分压原理可知
即
解得
若分得的电压等于3V,电源电压为6V;滑动变阻器滑片在最左端时,电路中最大电流为,由欧姆定律可知
滑动变阻器滑片在最右端时,电压表示数为3V,根据串联电路电压规律可知,两端电压为
由分压原理可知
故小华所用的滑动变阻器的最大阻值为或。
20.(1)0.5A;(2)1.2W;(3)72Ω、4.8Ω
【详解】(1)只闭合S1时,由图知道,电路中只有R1,且U=U1=12V,故电流表的示数
(2)只闭合S3时,由图知道,电路中只有R2
故电阻R2消耗的电功率
P2=UI2=12V×0.1A=1.2W
(3)电路中电阻R1、R3同时都有电流通过,①只闭合电键S2,电阻R1、R3串联;②只断开电键S2,电阻R1、R3并联.
①当电阻R1、R3串联时,因为
所以,电流达不到电流表两个量程的最大值,因为电源电压U=12V,所以电压U1达不到电压表0~15伏量程的最大值,当U1=3伏时,达到电压表0~3伏量程的最大值
U3=U﹣U1=12V﹣3V=9V
此时电路中的电流
定值电阻R3可能的阻值
②当电阻R1、R3并联时,
当I=3A时,达到电流表0~3安的量程的最大值
I3=I﹣I1=3A﹣0.5A=2.5A
定值电阻R3可能的阻值
因为电源电压U=12V,所以电压U1达不到电压表0~15伏量程的最大值,当I=0.6A时,达到电流表0~0.6安量程的最大值
I3=I﹣I1=0.6A﹣0.5A=0.1A
(不作为替换电阻)
答:(1)当只闭合电键S1时,电压表示数为12伏,电流表的示数为0.5A;
(2)当只闭合电键S3时,电阻 R2消耗的电功率为1.2W;
(3)符合上述要求可能的定值电阻R3的阻值为72Ω、4.8Ω。
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