初中科学浙教版(2024)八年级上册第6节 电流与电压、电阻的关系课堂检测
展开1.通过探究实验理解当电阻一定时,通过导休的电流与导体两端的电压成正比。
2.通过探究实验理解当电压一定时,通过导休的电流与导体的电阻成反比。
3.理解欧姆定律的内容及其教学表达式,并能利用欧姆定律进行简单的电学计算。
同步训练:
1.如图所示为探究灯泡两端电压与电流关系的电路图,下列说法中错误的是(▲)
A.把滑动变阻器的滑片移到最左端时才能闭合开关
B.电压表、电流表量程可能选大了
C.开关闭合后灯不亮,电压表有示数,灯肯定存在断路现象
D.灯亮度变亮时,电压表示数变大,电流表示数变小
2.在做“探究电流与电阻的关系”实验中,小翔连接了如图所示的电路。他先在电路的A、B间接入10Ω的电阻,移动变阻器的滑片,读出电压表与电流表的示数;记录数据后,改用15Ω电阻替换10Ω电阻,闭合开关,接下来他的实验操作应该是(▲)
A.观察电压表,向右移动滑片,读取电流数据
B.观察电流表,向右移动滑片,读取电压数据
C.观察电压表,向左移动滑片,读取电流数据
D.观察电流表,向左移动滑片,读取电压数据
3.小明在某次实验中记录了电压表的示数U和电流表的示数I,实验数据如下表所示。下列电路图
中,电压与电流的关系符合表中数据的是(▲)
4.根据欧姆定律I=U/R,下列说法中正确的是(▲)
A.通过导体的电流越大,这段导体的电阻就越小
B.导体两端的电压越高,这段导体的电阻就越小
C.导体的电阻与电压成正比,与电流成反比
D.导体两端的电压越高,通过这段导体的电流就越大
5.在探究串联电路的电压规律时,小李设计了如图所示的电路
(1)开关闭合前,滑片P应 ▲ (填“远离”或“靠近”)连线的下接线柱。开关闭合后,电压表测
灯 ▲ 两端的电压;为了测量B、C两点间的电压,小李将电压表与A点相连的接线改接到C点,闭合开关后,发现 ▲ (填字母)。
A电压表无示数 B.示数超过电压表量程 C.电压表指针反向偏转
(2)只需改动一根导线就可测得两灯的总电压,请在图中用“X”指出需改动的导线,并在原图中画出正确的电路连线。
6.小敏利用如图甲所示的电路研究电流与电阻的关系。
(1)请根据如图甲所示的电路图,用笔画线代替导线将图乙电路连接完整(导线不能交叉)。
(2)闭合开关前,滑动变阻器滑片应在 ▲ (填“A”或“B”)端。
(3)实验中,更换不同电阻后,应调节 ▲ ,使定值电阻R两端的电压 ▲ 。如图丙所示为某次测量的电流表示数,此时通过R的电流是 ▲ A。
(4)根据测得的电压和电流值,绘制成如图丁所示的电流I随电阻R变化的图像,由图像可以得出
结论:电压一定时, ▲ 。
7.关于电流、电压、电阻的关系,下列说法中正确的是(▲)
A.在电压一定时,导体的电阻跟通过导体的电流成反比
B.在电阻一定时,通过导体的电流跟导体两端的电压成正比
C.在电流一定时,导体的电阻跟导体两端的电压成正比
D.导体两端的电压与通过导体的电流成正比、与导体的电阻成正比
8.如图甲所示为探究通过导体的电流与电阻关系的电路图(电源电压保持不变),电源电压为6V,滑动阻器规格为“50Ω 1A”,如图乙所示为依据五次实验的数据描点绘制的I-R图像。下列说法中不正确的是(▲)
A.利用五个电阻均能完成探究,定值电阻控制电压的范围可以为2∽3V
B.当R由10Ω换为15Ω时,需将滑动变阻器接入电路的阻值调得更大
C.分析图像可得结论:电压一定时,电流与电阻成反比
D.若电源电压可调,完成本次实验的电源电压最大为15V
9.如图所示,电源电压保持不变,开关S闭合后,灯L1,L2都能正常工作,甲、乙两个电表的示数之比是3:5,此时灯L1、L2的电阻之比是(▲)
A.5:3 B.3:5 C.3:2 D.2:3
10.小红连接了如图所示的电路,闭合开关经过一段时间后发现灯泡熄灭,其中一个电表示数变大,另一个电表示数变小,下列分析中正确的是(▲)
A.可能是定值电阻发生短路,电压表示数变大
B.可能是灯泡发生断路,电压表示数变小
C.可能是灯泡发生短路,电流表示数变大
D.可能是定值电阻发生断路,电压表示数变大
11.如图甲所示的电路中,灯L的额定电流为0.25A(超过此电流灯泡极易烧坏),其电流与电压关系如图乙所示,滑动变阻器R的规格为“50Ω 1A”,电流表量程为0∽0.6A,电压表量程为0∽3V。闭合开关S,调节R,当电压表的示数为1.5V时,灯L恰好正常发光。下列说法中正确的是(▲)
A.灯L正常工作时的电阻为6Ω B.电压表的调节范围是1.5∽3V
C.电源电压为6V D.滑动变阻器允许调节的范围是6∽15Ω
12.(1)如图甲所示为电阻A和B的I-U图像,由图像可知:A的电阻为 ▲ Ω;将A和B并联后,接在电压为1V的恒定电源两端,则干路电流是 ▲ A。
(2)如图乙所示,电源电压恒定不变,R1=10Ω,R2=20Ω,当开关S闭合,甲、乙两表都为电压表时,两表的示数之比U甲:U乙= ▲ ;当开关S断开,甲、乙两表都为电流表时,两表的示数之比I甲:I乙= ▲ 。
(3)如图丙所示的电路中,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,滑动变阻器的滑片P从b端移动到a端的过程中,电压表示数U与电流表示数I的关系图像如图丁所示,则电源电压为 ▲ ,滑动变阻器的最大阻值为 ▲ 。
13.在如图所示的电路中,电源电压保持不变,电流表量程为3A,电阻R1=12Ω,闭合开关S,当滑动变阻器的滑片P在B点时,电流表的示数为0.50A,当P滑到距A端1/3AB处的C点时,电流表的示数为1.0A.求:
(1)电源电压U和滑动变阻器的最大阻值R最大。
(2)滑动变阻器允许接入电路的最小阻值R最小。
14.关于公式R=U/I,下列说法中正确的是(▲)
A.导体的电阻由它两端的电压和通过它的电流决定
B.导体的电阻可以由它两端的电压与通过它的电流的比值来测量
C.当通过导体的电流一定时,导体的电阻跟它两端的电压成正比
D.当导体两端的电压为零时,导体的电阻也一定为零
15.某同学在探究电流与电压、电阻的关系时,根据收集到的数据画出了如图所示的图像。下列结论中与图像相符的是(▲)
A.电阻一定时,电流随着电压的增大而增大
B.电阻一定时,电压随着电流的增大而增大
C.电压一定时,电流随着电阻的增大而减小
D.电压一定时,电阻随着电流的增大而减小
16.如图甲所示的电路图中,R1为定值电阻,Rp为滑动变阻器,闭合开关S,Rp的滑片从一端移动到另一端,得到电压与电流关系的图像如图乙所示,下列说法中正确的是(▲)
A.电源电压为1V B.R1的阻值为1.8Ω
C.滑动阻器的最大阻值是5Ω D.当电流表示数为0.4A时,滑动变阻器接入电路的电阻为2.5Ω
17.参加全国青少年创新大赛时,小强运用电学知识设计了一个电子身高测量仪,如图所示,其中定值电阻R0=5Ω,电源电压恒为4.5V,R是固定的、竖直放置的硬电阻棒,总电阻为15Ω,其接入电路的电阻与接入电路的棒长成正比,金属杆cd和MP(右端P是滑片)与电路接触良好,电阻不计。
(1)R0在电路中的作用是 ▲ 。
(2)当被测身高增加时,电压表的示数 ▲ (填“变大”“变小”或“不变”,下同),电流表的示数 ▲ 。
(3)身高为168cm的小强用该测量仪测量时,电流表示数为0.5A,此时电阻棒R接入电路的电阻为多少欧?
(4)若电压表量程为0∽3V,电流表量程为0∽0.6A,为保证电路各元件安全工作,则随着身高的变化,R能接入电路的最大阻值是多少欧?
18.某研究性学习小组设计了一种测定风力的装置,其原理如图甲所示,迎风板与轻质弹簧一端连接,
穿在光滑的金属杆上,弹簧由绝缘材料制成,匀质金属杆的阻值随长度均匀变化,工作时迎风板总是正对风吹来的方向。电路中左端导线与金属杆M端相连,右端导线接在迎风板上N点并可随迎风板在金属杆上滑动,两端导线与金属杆均接触良好。已知电源电压恒为4.5V,定值电阻R为1Ω。金属杆接入电路中的电阻Rx与迎风板所承受风力F的关系如图乙所示。
丙
(1)若在电路中接入一电压表,使电压表示数随风力的增大而增大,请在图甲中适当位置画出电压表。
(2)求无风时电压表的示数,并在图丙中标出电流表和电压表在无风时指针的位置。
(3)如果电压表的量程为0∽3V,求该装置所能测量的最大风力。
(二)用电压表和电流表测导体的电阻(实验)
学习目标
1.进一步了解滑动变阻器的结构,初步学会滑动变阻器的使用方法。
2.学会正确使用电压表和电流表,练习使用电压表和电流表测电阻。
同步训练:
1.在“伏安法测电阻”的实验中,如果被测电阻大约为80Ω,选用的电源电压为1.5V,选用的电流表量程为0.6A。对于电流表量程和电源电压的选择,下列说法中正确的是(▲)
A.电源选择错误,因此会烧坏电源
B.电流表量程不合适,因此电流表无示数
C.电源电压选择不当,电路中电流过小,电流表指针偏转角度太小,读数误差大
D.电流表量程选择错误,读数误差较大
2.在“探究电流与电阻关系”的实验中,电源电压保持不变,每次实验中大小都发生改变的是(▲)
A.定值电阻两端的电压
B.滑动变阻器两端的电压
C.电压表与电流表示数的比值
D.定值电阻与滑动变阻器两端电压之比
3.某同学在做“用伏安法测电阻”实验时,误将电流表和电压表的位置调换了,闭合开关后,下列现象中会发生的是(▲)
A.电压表被烧坏 B.电流表被烧坏 C.小灯泡被烧坏 D.小灯泡不亮
4.某同学利用如图所示的电路测量小灯泡的电阻,开关闭合后小灯泡发光,两表都有示数。在实验过程中小灯泡突然熄灭,电压表示数变大,电流表示数几乎为零。出现该现象的原因可能是(▲)
A.灯泡被短路
B.开关被断开
C.灯丝被烧断
D.滑动变阻器被烧断
5.小明利用如图所示的电路测量小灯泡的电阻,已知电源电压恒为4.5V不变,小灯泡上标有“2.5V”
字样,他记录的实验数据如下表所示。关于该实验,下列说法中不正确的是(▲)
A.滑动变阻器的最大阻值至少为50Ω
B.小灯泡正常发光时的电阻是10Ω
C.闭合开关后,滑动变阻器的电阻可能为40Ω
D.表格设计中不能加平均电阻一栏
6.为了用伏安法测定盐水的电阻,小忠选取一段塑料管,使其充满某种浓度的盐水,两端用金属塞(焊有接线柱)堵住管口,接在如图甲所示的部分电路中。
(1)实验的原理是 ▲ (用公式表示)。
(2)图甲中还有两处导线未画出,请在图中补画完整。已知电源电压为6V;要求滑动变阻器的滑片P向右移动时接入电路的电阻变大。
(3)某次测量时电压表的示数为5.0V,电流表的示数如图乙所示,其读数为 ▲ A,则测得盐水的电阻为 ▲ Ω。
7.下列实验电路中,无法得出定值电阻Rx的阻值的是(▲)
8.如图所示的电路可以测定未知电阻R2的阻值。已知电源电压恒定,当单刀双掷开关S接a时,电流表的示数为0.3A;当S接b时,调节电阻箱R的旋盘,直到电流表示数又为0.3A为止,读取电阻箱的电阻值为60Ω。由此可知,Rx的阻值为 ▲ Ω。
9.如图甲所示为利用伏安法测量小灯泡L的电阻的实验电路,已知小灯泡L的额定电压为2.5V,滑动变阻器的最大阻值为20Ω。
(1)请你用笔画线代替导线,把图甲所示的实物电路连接完整(要求导线不交叉,闭合开关后,变阻器的滑片向左滑动时灯泡变亮)。
(2)闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片置于 ▲ (填“A端”“B端”或“AB正中间”)。
(3)移动滑片P,当小灯泡L正常发光时,发现电流表示数如图乙所示,则小灯泡的电阻为 ▲ Ω(保留一位小数)。
(4)实验操作时,因小灯泡L不慎损坏而出现断路,无论怎样移动滑片P,电压表指针的变化情况都
是 ▲ (填“几乎不动”或“明显偏转”)。
10.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)请根据图甲将图乙中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,先断开开关,取下5Ω的电阻,然后将10Ω的电阻接入电路,闭合开关,接下来他应该进行的操作是:向 (填“左”或“右”)移动滑片,当电压表示数为时 ▲ ,读出电流表的示数。
小明连接完电路后闭合开关,发现电压表的示数接近电源电压,无论怎样移动滑动变阻器的滑片,电压表示数基本不变。发生故障的原因可能是滑动变阻器 ▲ 或者定值电阻 ▲ 。
(4)为了完成整个实验,应该选取最大阻值不小于 ▲ Ω的滑动变阻器。
11.利用如图所示的电路研究电流与电阻的关系,其中电流表量程为“0∽0.6A”,电压表量程为“0∽3V”,滑动变阻器的规格为“50Ω1A”。依次将阻值为5Ω、10Ω、20Ω的定值电阻接入A、B之间完成实验,获得数据如下表。
(1)完成第一组实验,断开开关,拆下5Ω的电阻,改接10Ω的电阻。继续操作有以下四步:①闭合
开关;②将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置。从安全和规范角度考虑,正确的顺序是 ▲ 。
(2)上述操作④中,判断滑片已处于适当位置的依据是 ▲ 。
(3)依据表中数据作出了下列图像,其中正确的是 ▲ (填字母)。
(4)要完成本次实验,电源最多只能将 ▲ 节干电池串联。
12.用伏安法测电阻时,某电表的示数如图所示,其示数为(▲)
13.某同学利用如图甲所示的电路进行实验,电源电压恒为3V,更换5个定值电阻Rx,得到如图乙所示的图像。下列叙述中正确的是(▲)
A.该同学研究的是电流和电压的关系
B.实验中电压表的示数保持0.5V不变
C.滑动变阻器的阻值变化范围是1∽5Ω
D.将Rx从5Ω换成10Ω后,应将滑片P向左移
14.小科利用仅有的一个规格为“10Ω 1.0A”的滑动变阻器和其他器材来验证欧姆定律,该变阻器的电阻丝上有一处断点。实验电路如图所示,电源电压恒为3V。实验步骤如下:①用4Ω的定值电阻进行实验,连接电路。②闭合开关,调节滑动变阻器,使定值电阻两端的电压为2V,读出电流表的示数并记录;断开开关,把滑片P移到A端。③依次用阻值为6Ω、8Ω和10Ω的定值电阻替换原来的电阻,重复步骤②。
(1)小科设计上述实验步骤,是要研究通过导体的电流与 ▲ 之间的关系。
(2)小科发现,滑片P向右移动的过程中,每次实验开始时电压表都没有示数,移到某一点(该点记
为C)时突然有了示数。但在完成8Ω电阻的实验后,再做10Ω电阻的实验时,当电压表有示数后,示数一直大于2V。分析可得,电阻丝BC的阻值RBC的范围是 ▲ 。
(3)为了完成10Ω电阻实验,将滑片P移到C点,只要在原来电路的接线柱上再接上一根导线,就能继续完成实验。请你在图中用笔画线补上这根导线。
15.小明想测量标有“2.5V”字样的小灯泡的电阻,请回答下列问题:
(1)请用笔画线代替导线将图中的实物电路连接完整(导线不能交叉)。
(2)连好电路后,闭合开关前,滑动变阻器的滑片应处于最 ▲ (填“左”或“右”)端。
(3)闭合开关后,发现电流表、电压表均有示数,但灯泡不亮。原因可能是 ▲ (填字母)。
A.小灯泡断路 B.小灯泡短路
C.滑动变阻器断路 D.滑动变阻器接入电路的阻值过大
(4)调节滑动变阻器,测得实验数据如上表所示。在分析实验数据时,发现一个数据有明显的错误,这个数据是 ▲ ;若此错误是看错电表量程导致的,则该数据的正确值应是 ▲ 。
(5)根据实验数据可知,小灯泡正常发光时的电阻是 ▲ Ω(保留两位小数)。
(6)实验完成后,分析数据发现,小灯泡的电阻呈逐渐增大趋势,其原因可能是 ▲ 。
16.实验室购进了一卷标有长度为100m的铜芯包线,小科想通过实验测定其实际长度。他首先测得导体横截面积S为1m㎡,查阅资料得知实验室现在的温度下这种导线每米的阻值为0.017Ω。
(1)利用如图甲所示的电路测出这卷铜导线的电阻。
①实验中,小科在闭合开关前应将滑片P置于最 ▲ (填“左”或“右”)端。
②小科通过移动滑片P,测得多组数据,绘制成如图乙所示的U-I图像,据此可以判定这卷导线的实际长度 ▲ (填“大于”“等于”或“小于”)100m。
小思认为用电子秤测出这卷导线的质量m,利用铜的密度ρ,也可以算出实际长度。请你写出这卷导线实际长度L的计算式:L= ▲ (用字母表示)。
17.某科学兴趣小组的同学在查阅资料时了解到,实际的电流表电阻虽然很小,但并不为零;实际的电压表电阻虽然很大,但并不是无穷大。通过请教老师,他们进一步了解到,电流表既可以用于测量电流,也可以在一定条件下测量电压;通过给小量程电流表串联或并联一个适当阻值的定值电阻,还可以将它改装成电压表或大量程电流表。老师还特别强调,观察电流表,要注意指针满偏时的电流值,满偏电流的值在数值上等于该表的量程。在老师的指导下,该小组完成了将电流表改装成电压表的实验方案。该方案的要点有:
①设计电路:按如图所示的方式给刻度均匀的电流表A串联一个电阻R,虚线框内即为改装后的电压表V。
②计算R的值:若电流表A的满偏电流为IA,电阻为RA,改装成的电压表V的量程为Uv,则由IA=Uv/RA+R,可得到R的值。
③给表盘重新标注示数:若通过电流表A的电流为I,改装成的电压表V两端的电压为U,则由I=U/RA+R的变形式U=I(RA+R)可对表盘上每根刻度线重新进行标注。由于RA+R是一个定值,因此U与I成正比,所以改装成的电压表V的刻度仍是均匀的。
现准备只接入一个电阻R,将一只满偏电流IA=0.1A、电阻RA=0.5Ω、刻度均匀的电流表改装成一只量程为0.6A的电流表。请回答下列问题:
(1)画出改装表的电路图。
(2)计算出接入电阻R的阻值。
(3)简要说明改装后的电流表的刻度是否均匀。
U/V
1.0
1.5
2.0
2.2
2.5
2.7
I/A
0.20
0.30
0.40
0.44
0.50
0.54
电压/V
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
电流/A
0.10
0.16
0.20
0.23
0.25
0.27
电阻/Ω
5.0
6.3
7.5
8.7
10.0
11.1
平均电阻/Ω
8.1
实验组别
1
2
3
电阻R/Ω
5
10
20
电流I/A
0.4
0.2
0.1
实验序号
1
2
3
4
电压/V
1.0
1.5
2.0
2.5
电流/A
0.14
1.00
0.25
0.30
电阻/Ω
浙教版科学八年级上第四章第6节《电流与电压、电阻的关系》培优训练
(一)电流与电压的关系、电流与电阻的关系、欧姆定律的应用
学习目标:
1.通过探究实验理解当电阻一定时,通过导休的电流与导体两端的电压成正比。
2.通过探究实验理解当电压一定时,通过导休的电流与导体的电阻成反比。
3.理解欧姆定律的内容及其教学表达式,并能利用欧姆定律进行简单的电学计算。
1.如图所示为探究灯泡两端电压与电流关系的电路图,下列说法中错误的是(▲)
A.把滑动变阻器的滑片移到最左端时才能闭合开关
B.电压表、电流表量程可能选大了
C.开关闭合后灯不亮,电压表有示数,灯肯定存在断路现象
D.灯亮度变亮时,电压表示数变大,电流表示数变小
【答案】D
【解析】(1)连接电路时,闭合开关前为保护电路,滑动变阻器划片P应位于最大阻值处;(2)电压表和电流表应选择合适的量程,为了测量结果准确,选择较小量程;(3)灯不亮,电路发生短路或断路,电压表有示数说明与电压表并联的电路开路;(4)灯泡亮度变亮,实际功率变大,根据P=U2/R和P=I2R判断小灯泡的电压和电流的变化情况。
【分析】本题综合考查了动态电路的分析,涉及的知识点较多,有一定的难度。
【详解】A.闭合开关前,滑动变阻器滑片应位于最大阻值处,所以把滑动片移到左端,故A正确;B.两节干电池作为电源,电压表应选择0∽3V量程,电流表应选择0∽0.6A量程,故B正确;C.灯不亮,电路发生短路或断路,电压表有示数说明与电压表并联的电路开路,电压表示数接近电源电压,故C正确;D.灯泡亮度变亮,实际功率变大,由P=U2/R可知,灯泡两端电压增大,由P=I2R可知通过小灯泡的电流变大,故D错误。故选:D.
2.在做“探究电流与电阻的关系”实验中,小翔连接了如图所示的电路。他先在电路的A、B间接入10Ω的电阻,移动变阻器的滑片,读出电压表与电流表的示数;记录数据后,改用15Ω电阻替换10Ω电阻,闭合开关,接下来他的实验操作应该是(▲)
A.观察电压表,向右移动滑片,读取电流数据
B.观察电流表,向右移动滑片,读取电压数据
C.观察电压表,向左移动滑片,读取电流数据
D.观察电流表,向左移动滑片,读取电压数据
【答案】C
【解析】要研究导体中的电流与电阻的关系,需要保证导体两端的电压不变,当改用15Ω电阻替换10Ω电阻时,导体两端的电压是否变化,怎样变化是此题的解题思路。
【分析】探究电流与电阻的关系,采用的是控制变量法,熟悉控制变量法的实施环节并正确运用,是解决此类实验题的关键。
【详解】将AB两点间改用15Ω电阻替换10Ω电阻时,闭合开关,电路总电阻变大,∵I=U/R,∴电路中的电流变小,∵U=IR,且此时滑动变阻器的滑片不动,接入电路中的电阻没变,∴滑动变阻器两端的电压变小,∵串联电路中总电压等于各分电压之和,∴AB两点间的电压变大,即电压表的示数变大,为保持AB间的电压不变,应增大滑动变阻器接入电路的电阻,减小电路中的电流,减小电压表的示数,即接下来他的实验操作应该是:观察电压表,向左移动滑片,读取电流数据。故选:C。
3.小明在某次实验中记录了电压表的示数U和电流表的示数I,实验数据如下表所示。下列电路图
中,电压与电流的关系符合表中数据的是(▲)
【答案】D
【解析】由表格数据,电压表示数变大时电流表示数也变大,根据各电路中电压表和电流表所测部分的电压和电流,逐一分析滑片移动时的示数变化情况。
【分析】本题考查串联电路特点和欧姆定律的应用,关键是正确分析电路中电流表和电压表测哪个的电流和电压。本题还可以根据分压原理来分析滑片移动后电压表的示数变化情况。
【详解】AB.由A和B图可知,电压表测电源电压,移动滑片时示数不会发生改变,故AB不符合题意;CD.定值电阻与滑动变阻器串联,C图中电压表测变阻器两端电压,当滑片向左移动时,总电UR阻变小,由I=U/R电路中电流变大即电流表示数变大;由U=IR,定值电阻两端电压增大,所以变阻器两端电压减小,电压表示数减小,故C不合题意;D图中电压表测定值电阻两端电压,电压表变大,D图符合题意。故选:D。
4.根据欧姆定律I=U/R,下列说法中正确的是(▲)
A.通过导体的电流越大,这段导体的电阻就越小
B.导体两端的电压越高,这段导体的电阻就越小
C.导体的电阻与电压成正比,与电流成反比
D.导体两端的电压越高,通过这段导体的电流就越大
【答案】D
【解析】【分析】【详解】导体的电阻是导体本身的一种属性,与导体两端的电压和通电导体的电流无关,根据欧姆定律可知导体两端的电压越大,通过这段导体的电流就越大,所以A、B、C错误,D正确。
5.在探究串联电路的电压规律时,小李设计了如图所示的电路
(1)开关闭合前,滑片P应 ▲ (填“远离”或“靠近”)连线的下接线柱。开关闭合后,电压表测
灯 ▲ 两端的电压;为了测量B、C两点间的电压,小李将电压表与A点相连的接线改接到C点,闭合开关后,发现 ▲ (填字母)。
A电压表无示数 B.示数超过电压表量程 C.电压表指针反向偏转
(2)只需改动一根导线就可测得两灯的总电压,请在图中用“X”指出需改动的导线,并在原图中画出正确的电路连线。
【答案】(1)远离;L1;C;(2)如图所示:
【解析】【分析】此题是“探究串联电路电压规律”的实验,考查了电压表的使用及连接,常见题目。
【详解】(1)开关闭合前,滑动变阻器的滑片应处于阻值最大处,滑片P远离连线的下接线柱;电压表并联在L1两端,测量L1两端的电压;为了测量BC两点间的电压,小李将接A点的线端改接到C点,电压表正负接线柱接反,闭合开关后,电压表指针反偏,故C正确,AB错误;(2)要测电路中的总电压,应将电压表并联在L1、L2两端,把连接电压表与B接线柱的导线,改接到C接线柱,如图所示:
故答案为:(1)远离;L1;C;(2)见解析
6.小敏利用如图甲所示的电路研究电流与电阻的关系。
(1)请根据如图甲所示的电路图,用笔画线代替导线将图乙电路连接完整(导线不能交叉)。
(2)闭合开关前,滑动变阻器滑片应在 ▲ (填“A”或“B”)端。
(3)实验中,更换不同电阻后,应调节 ▲ ,使定值电阻R两端的电压 ▲ 。如图丙所示为某次测量的电流表示数,此时通过R的电流是 ▲ A。
(4)根据测得的电压和电流值,绘制成如图丁所示的电流I随电阻R变化的图像,由图像可以得出
结论:电压一定时, ▲ 。
【答案】(1)如图所示:
(2)A;(3)滑动变阻器;保持不变;0.30;(4)通过导体的电流与导体的电阻成反比
【解析】(1)根据电路图连接实物,注意滑动变阻器应一上一下的接,电压表与电阻并联;(2)为保护电路,闭合开关前变阻器滑片应在阻值阻值最大处;(3)探究通过导体的电流跟电阻的关系时,应控制导体两端电压不变,据此回答;根据电压表的量程、分度值确定读数;(4)具体分析图丁中图象数据得出结论;
【分析】本题探究通过导体的电流跟电阻的关系,考查控制变量法的具体运用、分析数据归纳结论的能力及具体的操作过程,是中考的热点问题,要准确掌握。
【详解】(1)根据电路图连接实物:滑动变阻器与电阻串联,注意滑动变阻器应“一上一下”连接,电压表与电阻并联,实物图如下所示:
(2)为保护电路,闭合开关前变阻器滑片应在阻值阻值最大处即A端;(3)探究通过导体的电流跟电阻的关系时,应控制导体两端电压不变,不断改变导体的电阻大小,看对应的电流的变化,因此,应调节滑动变阻器的滑片使电压表示数不变;电流表的量程为0∽0.6A,分度值为0.02A,电流表的示数为0.3A;(4)图丁中,图象中各点电流与电阻的乘积不变,导体的电阻增大为原来的几倍,对应的电流减小为原来的几分之一,由此得出的结论是:电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成反比。故答案为:(1)见上图;(2)A;(3)滑动变阻器;不变;0.3;(4)通过导体的电流与导体的电阻成反比。
7.关于电流、电压、电阻的关系,下列说法中正确的是(▲)
A.在电压一定时,导体的电阻跟通过导体的电流成反比
B.在电阻一定时,通过导体的电流跟导体两端的电压成正比
C.在电流一定时,导体的电阻跟导体两端的电压成正比
D.导体两端的电压与通过导体的电流成正比、与导体的电阻成正比
【答案】B
【解析】欧姆定律内容: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。也就是说在电压一定时,导体中的电流跟导体的电阻成反比;在电阻一定时,导体中的电流跟导体两端的电压成正比。
【分析】本题考查了欧姆定律内容的理解和掌握。电流跟电压成正比,电流跟电阻成反比都是有条件的。
【详解】A、在电压一定时,电流与电阻成反比,不是导体的电阻跟通过导体的电流成反比,故A错误;B、在电阻一定时,通过导体的电流跟导体两端的电压成正比,故B正确;C、导体电阻可由导体两端的电压值与流过导体的电流值的比值求得,但是电阻是导体本身的一种性质,与流过的电流和两端的电压无关,故C错误;D、根据欧姆定律的内容可知:对于某一段导体来说电阻的阻值不变,即电阻一定时,导体中的电流与导体两端的电压成正比;当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,故D错误。故选:B。
8.如图甲所示为探究通过导体的电流与电阻关系的电路图(电源电压保持不变),电源电压为6V,滑动阻器规格为“50Ω 1A”,如图乙所示为依据五次实验的数据描点绘制的I-R图像。下列说法中不正确的是(▲)
A.利用五个电阻均能完成探究,定值电阻控制电压的范围可以为2∽3V
B.当R由10Ω换为15Ω时,需将滑动变阻器接入电路的阻值调得更大
C.分析图像可得结论:电压一定时,电流与电阻成反比
D.若电源电压可调,完成本次实验的电源电压最大为15V
【答案】D
【解析】【分析】本题探究“通过导体的电流与电阻关系,考查串联电路的规律、欧姆定律的运用、控制变量法和数据分析的能力,有一定难度。
【详解】C、由图知,电阻两端的电压始终保持:Uv=IR=0.2A×15Ω=----=0.6A×5Ω=3V----①,为一定值,故电压一定时,电流与电阻成反比,故C正确,不符合题意;B、根据串联分压原理可知,将定值电阻由10Ω改接成15Ω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,应保持电阻两端的电压不变,根据串联电路电压的规律可知应增大滑动变阻器分得的电压,由分压原理,需将滑动变阻器接入电路的阻值调得更大;故B正确,不符合题意;A、电压表示数为Uv,根据串联电路的规律及分压原理有:U=Uv/Uv=R滑/R定,即6V-Uv/Uv=50Ω/25Ω,故最小电压为Uv=2V,由①知,当定值电阻最小为5Ω时,电路中的电流最大,由欧姆定律U=IR,最大电压为3V,故利用五个电阻均能完成探究,定值电阻控制电压范围可以为2V∽3V;故A正确,不符合题意;D、根据串联电路的规律及分压原理,由②U´-3V/3V=50Ω/25Ω=2,故U´=9V,最大电压为9V,故D错误,符合题意。
9.如图所示,电源电压保持不变,开关S闭合后,灯L1,L2都能正常工作,甲、乙两个电表的示数之比是3:5,此时灯L1、L2的电阻之比是(▲)
A.5:3 B.3:5 C.3:2 D.2:3
【答案】D
【解析】根据电压表并联在电路中、电流表串联在电路中确定甲乙仪表的种类,然后根据串联电路的特点和欧姆定律求出两灯泡的电阻之比。
【分析】本题考查了电压表和电流表在电路中的作用、串联电路的特点以及欧姆定律的应用,关键是明确甲乙仪表的种类和测量对象。
【详解】开关S闭合后,如果乙为电流表将会造成电源短路,如果甲为电流表L2将被短路、不能工作,因此甲、乙都为电压表,此时灯L1、L2串联连接,电压表甲测量L2两端电压,电压表乙测量电源电压;因串联电路中总电压等于各分电压之和,所以,两灯泡两端的电压之比:U1/U2=U乙-U甲/U甲=5-3/3=2/3,因串联电路中各处的电流相等,所以,由I=U/R可得,两灯泡的电阻之比:R1/R2=(U1/I)/(U2/I)=2/3故选:D。
10.小红连接了如图所示的电路,闭合开关经过一段时间后发现灯泡熄灭,其中一个电表示数变大,另一个电表示数变小,下列分析中正确的是(▲)
A.可能是定值电阻发生短路,电压表示数变大
B.可能是灯泡发生断路,电压表示数变小
C.可能是灯泡发生短路,电流表示数变大
D.可能是定值电阻发生断路,电压表示数变大
【答案】C
【解析】【分析】【详解】由图可知,电阻R与灯泡L串联,电压表测量灯泡两端的电压。若定值电阻发生短路,电路总阻值减小,电流变大,灯L更亮;若灯泡发生断路,整个电路断路,则电压表的正、负接线柱与电源两极相连,即电压表测量电源电压,因此电压表示数变大,而电路中没有电流,即电流表无示数;若灯泡发生短路,电路总阻值减小,电流变大,电流表示数变大,此时电压表也被短路,因此电压表示数为零,即电压表示数减小:若定值电阻发生断路,电压表无法与电源负极相连,因此电压表示数为零,并且电路中没有电流,即电流表示数也为零。
11.如图甲所示的电路中,灯L的额定电流为0.25A(超过此电流灯泡极易烧坏),其电流与电压关系如图乙所示,滑动变阻器R的规格为“50Ω 1A”,电流表量程为0∽0.6A,电压表量程为0∽3V。闭合开关S,调节R,当电压表的示数为1.5V时,灯L恰好正常发光。下列说法中正确的是(▲)
A.灯L正常工作时的电阻为6Ω B.电压表的调节范围是1.5∽3V
C.电源电压为6V D.滑动变阻器允许调节的范围是6∽15Ω
【答案】B
【解析】由电路图可知,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。(1)当电压表的示数为1.5V时,L恰好正常发光,根据图2读出L两端的电压,根据欧姆定律求出灯泡正常发光时的电阻,根据串联电路的电压特点求出电源的电压;(2)根据串联电路的电流特点结合变阻器允许通过的最大电流和电流表的量程、灯泡正常发光时的电流确定电路中的最大电流,此时变阻器接入电路中的电阻最小,根据欧姆定律求出接入电路中的最小阻值,当电压表的示数最大时,电路中的电流最小,灯泡的电功率最小,根据串联电路的电压特点求出灯泡两端的电压,根据图2读出通过的电流,利用P=UI求出灯泡L的最小电功率。
【分析】本题考查了串联电路的特点和欧姆定律、电功率公式的应用,从图象中获取有用的信息是关键。
【详解】由电路图可知,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。(1)当电压表的示数为1.5V时,L恰好正常发光,通过的电流IL=0.25A,由图2可知,灯泡两端的电压UL=2.5V,由I=U/R可得,灯泡正常发光时的电阻:RL=UL/IL=2.5V/0.25A=10Ω,故A错误;因串联电路中总电压等于各分电压之和,所以,电源的电压:U=UR+UL=1.5V+2.5V=4V,故C错误;(2)因串联电路中各处的电流相等,且变阻器允许通过的最大电流为1A,电流表的量程为0∽0.6A,灯泡正常发光时的电流为0.25A,所以,电路中的最大电流为0.25A,此时变阻器接入电路中的电阻最小,电表的示数为1.5V,则R小=UR/IL=1.5V/0.25A=6Ω,由于电压表量程为0∽3V.则当电压表的最大示数为U´R=3V,则电压表的调节范围为1.5∽3V,故B正确;此时电路中的电流最小,灯泡的电功率最小,因串联电路中总电压等于各分电压之和,所以,灯泡两端的电压:U´L=U-U´R=4V-3V=1V,由图2可知,通过灯泡的电流I´L=0.15A,即电路中的最小电流为I小=I´L=0.15A,则滑动变阻器接入电路中的最大阻值:R大=UR/I小=3V/0.15A=20Ω,所以,R的调节范围为6Ω∽20Ω,故D错误。故选:B。
12.(1)如图甲所示为电阻A和B的I-U图像,由图像可知:A的电阻为 ▲ Ω;将A和B并联后,接在电压为1V的恒定电源两端,则干路电流是 ▲ A。
(2)如图乙所示,电源电压恒定不变,R1=10Ω,R2=20Ω,当开关S闭合,甲、乙两表都为电压表时,两表的示数之比U甲:U乙= ▲ ;当开关S断开,甲、乙两表都为电流表时,两表的示数之比I甲:I乙= ▲ 。
(3)如图丙所示的电路中,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,滑动变阻器的滑片P从b端移动到a端的过程中,电压表示数U与电流表示数I的关系图像如图丁所示,则电源电压为 ▲ ,滑动变阻器的最大阻值为 ▲ 。
【答案】(1)5;0.6;(2)3:2;1:3;(3)6V;20Ω
【解析】(1)先根据元件甲的U-I图象读出任一电压和对应的电流,根据欧姆定律求出其阻值的大小;将甲、乙并联后接在电压为1V的电源两端时它们两端的电压相等,根据图象读出通过的电流,利用并联电路的电流特点求出干路电流。(2)当开关S闭合,甲、乙两表都为电压表时,两电阻串联,甲电压表测电源的电压,乙电压表测R2两端的电压,根据串联电路的特点和欧姆定律求出两电压表的示数之比;当开关S断开,甲、乙两表都为电流表时,两电阻并联,甲电流表测通过R2支路的电流,乙电流表测干路电流,根据并联电路的电压特点和欧姆定律求出两支路的电流之比,再根据并联电路的电流特点求出两表示数之比;(3)由图丙可知,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,根据U=IR求出电源电压;当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时电路中的电流最小、电压表的示数最大,由图象读出电流和电压,根据欧姆定律求出滑动变阻器的最大阻值。
【分析】本题考查了串联电路和并联电路的特点以及欧姆定律的应用,关键是开关闭合与断开、不同电表时电路串并联的辨别以及电表所测电路元件的判断。
【详解】(1)由图象可知,甲的U-I图象为一次函数,则甲为定值电阻,当U甲=3V,I甲=0.6A,由I=U/R可得,元件甲的电阻:R甲=U甲/I甲=3V/0.6A=5Ω;元件甲、乙并联后接在电压为1V的电源两端时,因并联电路中各支路两端的电压相等,所以,U´甲=U乙=1V,由图象可知,I´甲=0 2A,I乙=0.4A,甲因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,所以,干路中的电流:I=I´甲+I´乙=0. A+0.2A=0.6A;(2)当开关S闭合,甲、乙两表都为电压表时,两电阻串联,甲电压表测电源的电压,乙电压表测R2两端的电压,因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,且各处的电流相等,所以,由I=U/R可得,两电压表的示数之比:U甲/U乙=I(R1+R2)/IR2=(R1+R2)/R2=10Ω+20Ω/20Ω=3/2;当开关S断开,甲、乙两表都为电流表时,两电阻并联,甲电流表测通过R2支路的电流,乙电流表测干路电流,因并联电路中各支路两端的电压相等,所以,R1、R2两支路的电流之比:I甲/I乙=(U/R1)/(U/R2)=20Ω/10Ω=2/1,
因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,所以,两表示数之比:I甲/I乙=I2/I1+I2=1/2+1=1/3; (3)由图丙可知,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,由图丁可知I1=0.6A,由I=U/R可得,电源的电压:U=I1R1=0. 6A×10Ω=6V;当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时,电压表的示数最大,由图丁可知U2=4V,I2=0.2A,由欧姆定律可知滑动变阻器的最大阻值:R2=U2/I2=4V/0.2A=20Ω。故答案为:(1)5; 0.6;(2)3:2;1:3;(3) 6V; 20Ω。
13.在如图所示的电路中,电源电压保持不变,电流表量程为3A,电阻R1=12Ω,闭合开关S,当滑动变阻器的滑片P在B点时,电流表的示数为0.50A,当P滑到距A端1/3AB处的C点时,电流表的示数为1.0A.求:
(1)电源电压U和滑动变阻器的最大阻值R最大。
(2)滑动变阻器允许接入电路的最小阻值R最小。
【答案】
【解析】(1)由电路图可知,电阻R1与滑动变阻器并联,已知滑动变阻器的滑片在b点和c点时的电流,电源电压不变,根据此关系列出等式求出电源电压U和变阻器的最大阻值R。(2)电路电流最大为电流表的量程,为3A,此时滑动变阻器接入电路的电阻最小;根据并联电路电流的规律列出等式求出变阻器允许接入电路的最小阻值。
【分析】本题考查电压、电阻、电流等的计算,关键是公式及其变形的灵活运用,难点是对电路图的正确分析,要学会应用方程法解题,熟记串、并联电路电流和电压的规律。
【详解】(1)当滑动变阻器滑片p在b点时,Ib=U/R1+U/R,当p滑到距a端1/3处的c点时,Ic=U/R1+U/(1/3)R, 即:0.5A=U/12Ω+U/R
1.0A=U/12Ω+U/(1/3)R,
解得:U=3V,R=12Ω。(2)电流表量程为3A,所以R1、R并联后干路中的最大电流为3A,∴I最大=U/R1+U/R最小,即:3A=3V/12Ω+3V/R最小, 解得:R最小≈1.1Ω。答:(1)电源电压U为3V,变阻器的最大阻值R为12Ω;(2)变阻器允许接入电路的最小阻值为1.1Ω。
14.【通州】关于公式R=U/I,下列说法中正确的是(▲)
A.导体的电阻由它两端的电压和通过它的电流决定
B.导体的电阻可以由它两端的电压与通过它的电流的比值来测量
C.当通过导体的电流一定时,导体的电阻跟它两端的电压成正比
D.当导体两端的电压为零时,导体的电阻也一定为零
【答案】B
【解析】(1)欧姆定律内容是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,也就是说在电压一定时,导体中的电流跟导体的电阻成反比;在电阻一定时,导体中的电流跟导体两端的电压成正比;(2)电阻是导体本身是一种性质,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R=U/I只用来计算或测量电阻的大小。
【分析】本题考查我们对欧姆定律导出公式R=U/I的理解,要注意公式R=U/I只是表示出了三者之间的数值关系,而并非是它们间的正、反比关系。
【详解】(1)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R=U/I只用来计算或测量电阻的大小,故A错误,B正确;(2)欧姆定律的内容是:电阻一定时,导体中的电流与导体两端的电压成正比;当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,故CD错误。故选:B。
15.【安顺】某同学在探究电流与电压、电阻的关系时,根据收集到的数据画出了如图所示的图像。下列结论中与图像相符的是(▲)
A.电阻一定时,电流随着电压的增大而增大
B.电阻一定时,电压随着电流的增大而增大
C.电压一定时,电流随着电阻的增大而减小
D.电压一定时,电阻随着电流的增大而减小
【答案】C
【解析】本题是电流--电阻图象,这是一个反比例函数图象,由图象可以得到“在电压一定时,电流与电阻成反比”的规律。
【分析】图象题,首先要明白横纵坐标表示的物理量,然后根据图象的函数系得出结论,重点考查学生的图象分析能力。
【详解】图象的横坐标表示电阻,纵坐标表示电流,因此得到的是电流和电阻的关系;图象是个反比例函数图象,因此说明电流与电阻成反比,即电流随电阻的增大而减小;在探究电流与电阻的关系时,应控制电压不变;综上,由图象可得出的结论是:电压一定时,电流随电阻的增大而减小。故选C。
16.如图甲所示的电路图中,R1为定值电阻,Rp为滑动变阻器,闭合开关S,Rp的滑片从一端移动到另一端,得到电压与电流关系的图像如图乙所示,下列说法中正确的是(▲)
A.电源电压为1V B.R1的阻值为1.8Ω
C.滑动阻器的最大阻值是5Ω D.当电流表示数为0.4A时,滑动变阻器接入电路的电阻为2.5Ω
【答案】D
【解析】由电路图可知,定值电阻R1和滑动变阻器Rp串联,电流表测电路中的电流,电压表测R1两端的电压。(1)当滑片位于左端时,接入电路中的电阻为0,此时电流表和电压表的示数最大,根据图乙读出电源的电压和电路中的电流,根据欧姆定律求出R1的阻值;(2)当滑片位于右端时,接入电路中的电阻最大,电路中的电流最小,电压表的示数最小,根据图乙读出电路中的最小电流和R1两端的电压,根据串联电路的电压特点求出滑动变阻器两端的电压,根据欧姆定律求出滑动变阻器的最大阻值;(3)当电流为0.4A时,根据欧姆定律求出电路的总电阻,利用电阻的串联求出RP连入电路的阻值。
【分析】本题考查了串联电路的特点和欧姆定律的应用,从图象中获取有用的信息是关键。
【详解】由电路图可知,定值电阻R1和滑动变阻器Rp串联,电流表测电路中的电流,电压表测R1两端的电压。(1)当滑片位于左端时,接入电路中的电阻为0,此时电流表和电压表的示数最大,由图乙可知,电源的电压U=3V,电路中的电流I=0.6A,故A错误;由I=U/R可得,R1的阻值:R1=U/R=3V/0.6A =5Ω,故B错误;(2)当滑片位于右端时,接入电路中的电阻最大,电路中的电流最小,电压表的示数最小,由图乙可知,电路中的最小电流I´=0.2A,R1两端的电压U1=1V,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:Up=U-U1=3V-1V=2V,则滑动变阻器的最大阻值:Rp=UP/R´=2V/0.2A==10Ω,故C错误;(3)当电流为0.4A时,电路的总电阻:R总=U/I´´=3V/0.4A=7.5Ω,因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,所以,RP连入电路的阻值:Rp"=R总-R1=7.5Ω-5Ω=2.5Ω,故D正确。故选:D.
17.参加全国青少年创新大赛时,小强运用电学知识设计了一个电子身高测量仪,如图所示,其中定值电阻R0=5Ω,电源电压恒为4.5V,R是固定的、竖直放置的硬电阻棒,总电阻为15Ω,其接入电路的电阻与接入电路的棒长成正比,金属杆cd和MP(右端P是滑片)与电路接触良好,电阻不计。
(1)R0在电路中的作用是 ▲ 。
(2)当被测身高增加时,电压表的示数 ▲ (填“变大”“变小”或“不变”,下同),电流表的示数 ▲ 。
(3)身高为168cm的小强用该测量仪测量时,电流表示数为0.5A,此时电阻棒R接入电路的电阻为多少欧?
(4)若电压表量程为0∽3V,电流表量程为0∽0.6A,为保证电路各元件安全工作,则随着身高的变化,R能接入电路的最大阻值是多少欧?
【答案】(1)保护电路;(2)变大;变小;(3)电阻棒R接入电路的电阻为4Ω;(4)随着身高而变化大小的R能接入电路的最大阻值是10Ω
【解析】(1)由电路图可知,电阻R与滑动变阻器R串联接入电路,电阻R起保护电路的作用;(2)分析身高增加时,滑片P的移动方向,判滑动变阻器接入电路的阻值如何变化,由串联电路特点判断电压表示数如何变化;(3)由欧姆定律求出小强测身高时电路的总电阻,由串联电路的特点求出滑动变阻器接入电路的电阻值;(4)当电压表的示数为3V时,根据串联电路的电压特点求出R两端的电压,根据欧姆定律求出电路中的电流,然后与电流表的量程相比确定测量的身高最大时电表的示数,利用欧姆定律求出电阻棒接入电路中的电阻。
【分析】本题考查了定值电阻的作用、电路的动态变化,即电压表示数如何变化,分析清楚电路结构是正确解题的前提。
【详解】根据欧姆定律可知,电路中电流变小,故电流表示数变小。(3)由欧姆定律得,电路总电阻:R总1=U/I1=4.5V/0.5A=9Ω,则滑动变阻器接入电路的阻值:Rpb1=R总1-R0=9Ω-5Ω=4Ω。(4)当电压表的示数为3V,R两端的电压:U=U-UR=4.5V-3V=1.5V,电路中的电流:I´=U0/R0=1.5V/5Ω=0.3A <0.6A,此时身高测量仪测量的身高最大,电阻棒接入电路中的电阻最大,最大阻值为:R´=UR/I´=3V/0.3A==10Ω。故答案为:(1)保护电路;(2)变大;变小;(3)电阻棒R接入电路的电阻为4Ω;(4)随着身高而变化大小的R能接入电路的最大阻值是10Ω。
18.某研究性学习小组设计了一种测定风力的装置,其原理如图甲所示,迎风板与轻质弹簧一端连接,
穿在光滑的金属杆上,弹簧由绝缘材料制成,匀质金属杆的阻值随长度均匀变化,工作时迎风板总是正对风吹来的方向。电路中左端导线与金属杆M端相连,右端导线接在迎风板上N点并可随迎风板在金属杆上滑动,两端导线与金属杆均接触良好。已知电源电压恒为4.5V,定值电阻R为1Ω。金属杆接入电路中的电阻Rx与迎风板所承受风力F的关系如图乙所示。
丙
(1)若在电路中接入一电压表,使电压表示数随风力的增大而增大,请在图甲中适当位置画出电压表。
(2)求无风时电压表的示数,并在图丙中标出电流表和电压表在无风时指针的位置。
(3)如果电压表的量程为0∽3V,求该装置所能测量的最大风力。
【答案】(1)如图所示:
(2)如图所示:
【解析】【分析】【详解】(1)电压表应与定值电阻R并联,如下图所示
无风时,定值电阻R与金属杆串联,此时金属杆接入电路中的电阻R,为3.5Ω,电路中的电流:I=U/R+Rx= 4.5V/1Ω+3.5Ω=1A,R两端的电压就是电压表的示数:UR=IR=1A×1Ω=1V.电表指针位置如下图所示
(3)当电压表示数为3V时,R两端的电压:U1=3V,金属杆两端的电压:U2=U-U1=4.5V-3V=1.5V,电路电流:I=U1/R=3V/1Ω=3A,金属杆电阻:Rx=U2/I=1.5V/3A==0.5Ω,由图乙可知最大风力为 720N.
(二)用电压表和电流表测导体的电阻(实验)
学习目标
1.进一步了解滑动变阻器的结构,初步学会滑动变阻器的使用方法。
2.学会正确使用电压表和电流表,练习使用电压表和电流表测电阻。
1.在“伏安法测电阻”的实验中,如果被测电阻大约为80Ω,选用的电源电压为1.5V,选用的电流表量程为0.6A。对于电流表量程和电源电压的选择,下列说法中正确的是(▲)
A.电源选择错误,因此会烧坏电源
B.电流表量程不合适,因此电流表无示数
C.电源电压选择不当,电路中电流过小,电流表指针偏转角度太小,读数误差大
D.电流表量程选择错误,读数误差较大
【答案】C
【解析】根据欧姆定律求出通过电阻的电流,发现电流值太小,不可能烧坏电流表;指针偏转太小,会造成读数误差太大。
【分析】本题考查了欧姆定律的简单计算和电流表的正确使用,在“伏安法”测电阻的实验中一定要选择合适的电源和电流表、电压表的量程,否则会造成实验误差太大
【详解】当滑动变阻器接入电路中的电阻为0时,电路中的最大电流:I=U/R=1.5/80Ω=0.01875A.所以,在“伏安法”测电阻的实验中,电源选择不当,造成通过电阻的电流太小,电流表的指针偏转角度太小,误差太大;也不可能因量程选错,烧坏电流表。故选C.
2.在“探究电流与电阻关系”的实验中,电源电压保持不变,每次实验中大小都发生改变的是(▲)
A.定值电阻两端的电压
B.滑动变阻器两端的电压
C.电压表与电流表示数的比值
D.定值电阻与滑动变阻器两端电压之比
【答案】C
【解析】(1)电流与电压、电阻两个因素有关,研究电流与电阻关系时要保持电压不变;(2)电源电压固定不变,串联电路总电压等于各部分电路两端电压之和;(3)同一导体,其电压与电流之比等于电阻值。
【分析】探究电流与电压、电阻的关系是一个命题热点实验,要结合电学基础知识点,弄清实验探究的各个要素。
【详解】首先要了解研究电流与电阻关系的做法:采用如图所示的电路,读出电压表和电流表示数,多次更换定值电阻Rx,每次更换后先调节滑动变阻器R´的滑片,使电压表示数与原来相同,再读出电流表的示数,最后通过多次实验的数据总结电流与电阻的关系。A.本实验要控制定值电阻两端电压不变,故A不符合题意;B.电源电压不变,控制定值电阻两端电压也不变,根据U´=U-Ux可知,滑动变阻器两端电压也不变,故B不符合题意;C.根据R=U/I可知,电压表与电流表示数比值等于定值电阻Rx阻值,每次实验要更换不同阻值的定值电阻,所以Rx不是定值,故C符合题意; D.定值电阻和滑动变阻器两端电压都不变,故二者比值也不变,故D不符合题意。
故选:C。
3.某同学在做“用伏安法测电阻”实验时,误将电流表和电压表的位置调换了,闭合开关后,下列现象中会发生的是(▲)
A.电压表被烧坏 B.电流表被烧坏 C.小灯泡被烧坏 D.小灯泡不亮
【答案】D
【解析】电压表由于自身电阻较大,简化电路时按断路处理;电流表由于自身电阻较小,简化时按导线处理。两表位置互换后,电压表就串联接入电流,由于自身电阻较大,导致总电阻很大,因此电路中电流很小,小灯泡和电流表中电流都很小,因此小灯泡不亮。
【分析】该题考查了电压表、电流表在电路中简化处理--电流表按导线处理,电压表按断路处理。
【详解】电流表和电压表位置互换后,电压表就串联接入电路,由于电压表电阻很大,因此干路电流就很小,几乎没有电流流过灯泡,故小灯泡不亮,D正确。故选D.
4.某同学利用如图所示的电路测量小灯泡的电阻,开关闭合后小灯泡发光,两表都有示数。在实验过程中小灯泡突然熄灭,电压表示数变大,电流表示数几乎为零。出现该现象的原因可能是(▲)
A.灯泡被短路
B.开关被断开
C.灯丝被烧断
D.滑动变阻器被烧断
【答案】C
【解析】闭合开关灯泡发光,两表有示数,说明电路正常。灯泡熄灭,电流表示数几乎为零,说明发生了断路或短路。
【分析】电路故障在实际操作中经常出现,分析的一般方法是逐个元件分别检验,根据出现的现象确定故障的位置和原因
【详解】A、如果灯泡短路,灯泡不亮,电路电阻减小,电流表示数增大。此选项不符合题意;B、如果开关被断开,整个电路断路,灯泡不亮,电流表、电压表都无示数。此选项不符合题意;C、如果灯丝烧断,灯泡断路不亮,电流表断路无示数,电压表示数变大,因为测量电源电压。此选项符合题意;D、滑动变阻器被烧断,整个电路断路,灯泡不亮,电流表、电压表都无示数。此选项不符合题意。故选C。
5.小明利用如图所示的电路测量小灯泡的电阻,已知电源电压恒为4.5V不变,小灯泡上标有“2.5V”
字样,他记录的实验数据如下表所示。关于该实验,下列说法中不正确的是(▲)
A.滑动变阻器的最大阻值至少为50Ω
B.小灯泡正常发光时的电阻是10Ω
C.闭合开关后,滑动变阻器的电阻可能为40Ω
D.表格设计中不能加平均电阻一栏
【答案】A
【解析】A、由表格第1次数据知此时电路中的电流和灯丝电阻RL1=5Ω,由I=U/R可得:总电阻,根据串联电路的总电阻等于各电阻之和得出滑动变阻器连入电路中的阻值;B、已知灯泡标有2.5V字样,则灯泡两端的电压为2.5V时正常发光,由表格可知当U=2.5V时电流大小,由欧姆定律得出灯正常发光时的电阻;C、由表格第1次数据,根据串联电路电压的规律得出变阻器的电压。根据串联电路电流的规律,根据P=UI求出变阻器的功率:D、由表中数据,灯的电阻是变化的,据此分析。
【分析】本题测量小灯泡的电阻,考查串联电路的规律、影响电阻大小的因素、数据处理和欧姆定律的运用。
【详解】A、由表格第1次数据知,此时电路中的电流为0.1A,灯丝电阻RL1=5Ω,由I=U/R可得:总电阻:R最大=U/I1=4.5V/0.1A=45Ω,根据串联电R最大路的总电阻等于各电阻之和可得:滑动变阻器的最大阻值为R滑最大=R最大-RL1=45Ω-5Ω=40Ω;故A错误;B、已知灯泡标有2.5V字样,则灯泡两端的电压为2.5V时正常发光,由表格可知当U=2.5V时,电流为I=0.25A,由欧姆定律,灯正常发光时的电阻为:R=U/U=2.5V/0.25A=10Ω;故B正确;C、由表格第1次数据知,此时电路中的电流为0.1A,根据串联电路电压的规律,变阻器的电压为:R滑=4.5V-0.5V=4V,根据串联电路电流的规律,变阻器的功率:P=UI=4V×0.1A=0.4W,故C正确;D、由表中数据,灯的电阻是变化的,故表格设计中不能加平均电阻一栏,故D正确。故选:A。
6.为了用伏安法测定盐水的电阻,小忠选取一段塑料管,使其充满某种浓度的盐水,两端用金属塞(焊有接线柱)堵住管口,接在如图甲所示的部分电路中。
(1)实验的原理是 ▲ (用公式表示)。
(2)图甲中还有两处导线未画出,请在图中补画完整。已知电源电压为6V;要求滑动变阻器的滑片P向右移动时接入电路的电阻变大。
(3)某次测量时电压表的示数为5.0V,电流表的示数如图乙所示,其读数为 ▲ A,则测得盐水的电阻为 ▲ Ω。
【答案】(1)R=U/I;(2)如图所示:
(3)0.50;10
【解析】(1)伏安法测电阻的原理:R=U/I;(2)将电压表与盐水塑料管并联,根据电源电压判断量程;将滑动变阻器串联在电路中,注意接-上一下;(3)根据量程,读出电流表的示数,由R=U/I计算出盐水的密度。
【分析】此题是测量盐水柱的电阻实验,与以往相比所测的电阻发生了变化,但考查的问题仍较基础,主要考查了电路的连接(特别是电压表、滑动变阻器的接法)、电流表的读数及电阻的计算,难度不大。
【详解】(1)伏安法测电阻的实验原理是:R=U/I;(2)将电压表与盐水塑料管并联,电源电压为6V,电压表应选择0∽15V的量程;将滑动变阻器串联在电路中,滑动变阻器的滑片P向右移动时接入电路的电阻变大,则滑动变阻器的下面应接左边的接线柱,如图所示:
(3)由图知,量程为0∽0.6A,所以电流表的示数,为0.5A;则R=U/I=5V/0.5A=10Ω.故答案为:(1)R=U/I;(2)见图;
(3) 0.5; 10.
7.下列实验电路中,无法得出定值电阻Rx的阻值的是(▲)
【答案】B
【解析】【分析】【详解】A图是串联电路,用欧姆定律算出总电阻,减去定值电阻10Ω即可,C图是并联电路,先根据定值电阻及其支路电流计算出电源电压,即Rx两端的电压,再用总电流减去R支路电流可得Rx支路电流,最后根据欧姆定律算出Rx,D图Rx与滑动变阻器串联,设电源电压为U,当滑动变阻器阻值为0时,可得U=I1Rx,当滑动变阻器阻值不为0时,可得U=I2Rx+U滑,解方程组即可。
8.如图所示的电路可以测定未知电阻R2的阻值。已知电源电压恒定,当单刀双掷开关S接a时,电流表的示数为0.3A;当S接b时,调节电阻箱R的旋盘,直到电流表示数又为0.3A为止,读取电阻箱的电阻值为60Ω。由此可知,Rx的阻值为 ▲ Ω。
【答案】60
【解析】替代法的测量思路是等效的思想,本题可以利用电流等效。即先把开关S接a点,读出电流表的示数为0.3A(此电流为Rx、R0共同作用的效果);然后再把开关S接b点,调节电阻箱,使电流表的示数仍变为原来的数值0.3A(此电流为R、R0共同作用的效果)。 既然Rx和R0共同作用的效果与R、R0共同作用的效果相同,则Rx+R0=R+R0,即Rx=R。
【分析】本题主要考查的是等效替代的研究方法。等效替代法是指在保证某一方面效果相同的前提下,用理想的、熟悉的、简单的物理对象、物理过程、物理现象来替代实际的、陌生的、复杂的物理对象、物理过程、物理现象的思想方法。
【详解】因为Rx和R0共同作用的效果与R、R0共同作用的效果相同,所以R+R0=R+R0,即Rx=R=60Ω;本实验物理方法叫等效替代法。故答案为:60。
9.如图甲所示为利用伏安法测量小灯泡L的电阻的实验电路,已知小灯泡L的额定电压为2.5V,滑动变阻器的最大阻值为20Ω。
(1)请你用笔画线代替导线,把图甲所示的实物电路连接完整(要求导线不交叉,闭合开关后,变阻器的滑片向左滑动时灯泡变亮)。
(2)闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片置于 ▲ (填“A端”“B端”或“AB正中间”)。
(3)移动滑片P,当小灯泡L正常发光时,发现电流表示数如图乙所示,则小灯泡的电阻为 ▲ Ω(保留一位小数)。
(4)实验操作时,因小灯泡L不慎损坏而出现断路,无论怎样移动滑片P,电压表指针的变化情况都
是 ▲ (填“几乎不动”或“明显偏转”)。
【答案】(1)如图所示:
(2)B端;(3)8.3;(4)几乎不动
【解析】(1)滑动变阻器、灯泡、电压表连线不完整,变阻器与灯泡串联在电路中,电压表并联在灯泡两端。(2)为保证安全,连接电路时,开关应断开,滑动变阻器阻值应最大,据此分析解答。(3)由图知电流表量程为0.6A,最小分度值是0.02A,由图可读出电流表的示数.然后应用欧姆定律求出灯泡阻值。(4)小灯泡L不慎损坏而出现断路,电压表串联在电路中,电压表分得的电压接近电源电压。
【分析】本题考查了连接实物电路图、实验注意事项、电表读数、滑动变阻器的作用、减小实验误差的方法,对电表读数时要先确定其量程与分度值,然后再读数,读数时视线要与电表刻度线垂直
【详解】(1)变阻器滑片向左滑动时灯泡变亮,表明电流变大,故应减小滑动变阻器电阻,滑动变阻器A接线柱应与开关左端接线柱相连;灯泡额定电压为2.5V,所以电压表量程为0-3V;电压表3V接线柱与灯泡右端接线柱相连,电路图如图所示:
(2)为保证电路安全,连接电路时,开关应断开,闭合开关前应将滑动变阻器滑片置于B端。(3)由图知电流表量程为0.6A,分度值是0.02A,由图知电流表读数是0.3A,由I=U/R可知,,灯泡的阻值为:R=U/I==2.5V/0.3A≈8.3Ω。(4)实验操作时,因小灯泡L不慎损坏而出现断路,则电压表串联在电路中,因其内阻比其它电路元件大的多,根据分压原理,其示数接近电源电压,移动滑片改变变阻器连入电路中的电阻时,电压表示数仍接近电源电压,指针几乎不动。故答案为:(1)如上图所示;(2)B端;(3)8.3;(4)几乎不动.
10.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)请根据图甲将图乙中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,先断开开关,取下5Ω的电阻,然后将10Ω的电阻接入电路,闭合开关,接下来他应该进行的操作是:向 (填“左”或“右”)移动滑片,当电压表示数为时 ▲ ,读出电流表的示数。
小明连接完电路后闭合开关,发现电压表的示数接近电源电压,无论怎样移动滑动变阻器的滑片,电压表示数基本不变。发生故障的原因可能是滑动变阻器 ▲ 或者定值电阻 ▲ 。
(4)为了完成整个实验,应该选取最大阻值不小于 ▲ Ω的滑动变阻器。
【答案】(1)如图所示:
(2)①电压一定时,导体中的电流与电阻成反比;②左;2.5V;(3)同时接上面两个接线柱;断路;(4)35
【解析】 (1)本实验中电压测定值电阻两端电压,由此补充电路连接;(2)①分析图丙中图象,曲线上每一点对应的电流和电阻的乘积相等,据此得出结论;②将5Ω的电阻更换为10Ω的电阻接入电路后,应增大滑动变阻器接入电路中的电阻,使电压表的示数达到原来的示数不变;(3)根据电路故障现象分析电路故障原因.(4)根据串联电路特点和欧姆定律计算当变阻器连入阻值最大时,变阻器连入的阻值也最大,由此分析解答。
【分析】此题是探究电流和电阻的关系,注意控制变量法在此实验中的应用,同时考查了电压表的连接串分压在本题中的应用。其中的难点就是查找故障及判断滑动变阻器的最大值,注意分析的方法即所用到的知识。
【详解】(1)探究电流跟电阻的关系实验中,电压测定值电阻两端电压,所以应与R并联,由此连接实物图,如图所示:
(2)①分析图丙图象,曲线上每点对应的电流和电阻的乘积都等于2.5V,由此得出结论:电压一定时,导体中的电流与电阻成反比;②将5Ω的电阻更换为10Ω的电阻接入电路后,应增大滑动变阻器接入电路中的电阻,即滑片左滑,减小电路中的电流,使电压的示数达到2.5V;(3)如果滑动变阻器同时接上面两个接线柱,或者灯泡断路,闭合开关,电压表压表的示数接近电源电压,反复移动滑动变阻器的滑片P,电压表的示数基本不变;(4)探究电流跟电阻时,要保持R两端电压不变,根据串联电路的分压原理,当R=25Ω时,变阻器连入阻值最大,所以R滑=U滑/I=U-UR/(UR/R)=6V-2.5V/(2.5V/25Ω)=35Ω,为完成整个实验,应该选取最大阻值不小于25Ω的滑动变阻器。故答案为:(1)4见上图;(2)①电压一定时,导体中的电流与电阻成反比;②左;2.5;(3)同时接上面两个接线柱;断路;(4)35。
11.【金华】利用如图所示的电路研究电流与电阻的关系,其中电流表量程为“0∽0.6A”,电压表量程为“0∽3V”,滑动变阻器的规格为“50Ω1A”。依次将阻值为5Ω、10Ω、20Ω的定值电阻接入A、B之间完成实验,获得数据如下表。
(1)完成第一组实验,断开开关,拆下5Ω的电阻,改接10Ω的电阻。继续操作有以下四步:①闭合
开关;②将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置。从安全和规范角度考虑,正确的顺序是 ▲ 。
(2)上述操作④中,判断滑片已处于适当位置的依据是 ▲ 。
(3)依据表中数据作出了下列图像,其中正确的是 ▲ (填字母)。
(4)要完成本次实验,电源最多只能将 ▲ 节干电池串联。
【答案】(1)②①④③;(2)电压表示数为2V;(3)AB;(4)4
【解析】(1)研究“电流与电阻的关系“,要控制电阻的电压不变,继续操作的步骤:将滑动变阻器的滑片移到最右端;闭合开关;将滑动变阻器的滑片移到适当位置,记录电流表示数;(2)研究“电流与电阻的关系“,要控制电阻的电压不变,由表中数据,根据欧姆欧姆定律求出这个电压,据此分析;(3)由表中数据知,电阻为原来的几倍,通过的电流为原来的几分之一倍,即电压不变时,电流与电阻成反比,据此分析;(4)要控制电阻的电压为2V不变,当定值电阻最大为20Ω时,对应的变阻器的最大电阻不超过50Ω,由压原理和串联电路电压的规律回答。
【分析】本题研究“电流与电阻的关系”,考查控制变量法,实验步骤、数据分析和对器材的要求。
【详解】(1)改接10欧的电阻。继续操作的步骤:将滑动变阻器的滑片移到最右端;闭合开关;将滑动变阻器的滑片移到适当位置,记录电流表②①④③;(2)研究“电流与电阻的关系“,要控制电阻的电压不变,由表中数据知,这个电压为:U=IR=0.4A×5Ω=2V,上述操作④中判断滑片已处于适当位置的依据是:电压表示数为2V;(3)由表中数据知,电阻为原来的几倍,通过的电流为原来的几分之一倍,即电压不变时,电流与电阻成反比,A正确,D错误;电流与电阻成反比,即电流与电阻的倒数成正比,B正确,C错误。故选AB;(4)要控制电阻的电压为2V不变,当定值电阻最大为20Ω时,对应的变阻器的最大电阻不超过50Ω,由压原理,变阻器的电压不超过50Ω/20Ω×2V=5V,根据串联电路电压的规律,要完成本次实验,电源最多为:2V+5V=7V,因1节只干电池为1.5V,故电源最多只能将4节干电池串联能将4节干电池串联。故答案为:(1)②①④③;(2)电压表示数为2V; (3)AB;(4)4。
12.【温州】用伏安法测电阻时,某电表的示数如图所示,其示数为(▲)
【答案】C
【解析】先根据表盘上所标的“V”确定是电压表,然后根据连接的接线柱确定选用的量程和分度值,最后根据指针位置读数。
【分析】本题考查了电压表的确定、读数方法,属于基础题目。
【详解】由图可知,表盘上标有单位“V”,是电压表,选用的量程为0∽3V,分度值为0.1V,示数为1.5V.故选:C。
13.【台州】某同学利用如图甲所示的电路进行实验,电源电压恒为3V,更换5个定值电阻Rx,得到如图乙所示的图像。下列叙述中正确的是(▲)
A.该同学研究的是电流和电压的关系
B.实验中电压表的示数保持0.5V不变
C.滑动变阻器的阻值变化范围是1∽5Ω
D.将Rx从5Ω换成10Ω后,应将滑片P向左移
【答案】C
【解析】【分析】【详解】 A或B或D研究电流和电压的关系时,要控制电阻不变,由图乙知,电阻是变化的,故A错误;由题意和图乙可知,该同学研究的是电流和电阻的关系,实验中要控制Rx两端的电压不变,即电压表示数不变,由图乙知,电流与电阻之积即Rx两端的电压U=IRx=0.5A×5Ω=2.5V.即电压表保持2.5V不变,故B错误;由图乙知,电流最大为0.5A时,对应的电阻为5Ω,根据欧姆定律和联电路的规律可知,变阻器接人的电阻R小=R总-R1=U/I1-R1=3V/0.5A-5Ω=1Ω.电流最小为0.1A时,对应的电阻为25Ω,根据欧姆定律和串联电路的规律可知,变阻器接人的电阻R大=R总´-R2=U/I2-R2=3V/0.1A-25Ω=5Ω,所以滑动变阻器阻值变化范围是1∽5Ω.故C正确;根据串联分压原理可知,将定值电阻由5Ω换成10Ω后.电阻增大,其分得的电压增大(大于2.5V),探究电流与电阻的实验中应控制电阻两端的电压不变,根据串联电路电压的规律可知,应增大滑动变阻器分得的电压,使电压表的示数减小为2.5V.由分压原理可知,应增大滑动变阻器连人电路中的电阻,所以滑片应向右端移动,故D错误。
14.【宁波】小科利用仅有的一个规格为“10Ω 1.0A”的滑动变阻器和其他器材来验证欧姆定律,该变阻器的电阻丝上有一处断点。实验电路如图所示,电源电压恒为3V。实验步骤如下:①用4Ω的定值电阻进行实验,连接电路。②闭合开关,调节滑动变阻器,使定值电阻两端的电压为2V,读出电流表的示数并记录;断开开关,把滑片P移到A端。③依次用阻值为6Ω、8Ω和10Ω的定值电阻替换原来的电阻,重复步骤②。
(1)小科设计上述实验步骤,是要研究通过导体的电流与 ▲ 之间的关系。
(2)小科发现,滑片P向右移动的过程中,每次实验开始时电压表都没有示数,移到某一点(该点记
为C)时突然有了示数。但在完成8Ω电阻的实验后,再做10Ω电阻的实验时,当电压表有示数后,示数一直大于2V。分析可得,电阻丝BC的阻值RBC的范围是 ▲ 。
(3)为了完成10Ω电阻实验,将滑片P移到C点,只要在原来电路的接线柱上再接上一根导线,就能继续完成实验。请你在图中用笔画线补上这根导线。
【答案】(1)导体电阻;(2)4Ω≤RBC<5Ω;(3)如图所示:
【解析】(1)通过导体的电流与导体的电压和导体电阻有关关系,研究与其中一个因素的关系时,要控制另外的一个因素不变,根据实验步骤分析;(2)由题意,根据串联电路电压的规律和分压原理分析确定电阻丝BC的阻值RBc的范围;(3)为了完成10Ω电阻实验,即变阻器连入电路中的电阻应大于或等于5Ω,据此确定导线的连接。
【分析】本题检验欧姆定律,考查控制变量法、串联电路的规律和欧姆定律的运用,难度较大。
【详解】(1)由小科设计上述实验步骤,改变电阻的大小而控制电阻的电压不变,故要研究通过导体的电流与导体电阻之间的关系。(2)小科发现,滑片P向右移动过程中,每次实验开始时电压表都没有示数,移到某一点(该点记为C)时突然有了示数,说明电阻丝AC是断开的,BC是连通的,用8Ω电阻实验时,由串联电路电压的规律,变阻器的电压为3V-2V=1V,由分压原理,变阻器连入的电阻:R滑1=1V/2V×8Ω=4Ω;再做10Ω电阻的实验时,当电压表有示数后,示数一直大于2V,由串联电路电压的规律,变阻器的电压小于1V,由分压原理,变阻器连入电路的电阻小于:R滑2<1/2×10Ω=5Ω分析可得,电阻丝BC的阻值RBC的范围是4Ω≤RBC<5Ω;故可将电阻丝AC部分连入电路中进行实验即可,如下所示:
故答案为:(1)导体电阻;(2)4Ω≤RBC<5Ω;(3)如上所示。
15.小明想测量标有“2.5V”字样的小灯泡的电阻,请回答下列问题:
(1)请用笔画线代替导线将图中的实物电路连接完整(导线不能交叉)。
(2)连好电路后,闭合开关前,滑动变阻器的滑片应处于最 ▲ (填“左”或“右”)端。
(3)闭合开关后,发现电流表、电压表均有示数,但灯泡不亮。原因可能是 ▲ (填字母)。
A.小灯泡断路 B.小灯泡短路
C.滑动变阻器断路 D.滑动变阻器接入电路的阻值过大
(4)调节滑动变阻器,测得实验数据如上表所示。在分析实验数据时,发现一个数据有明显的错误,这个数据是 ▲ ;若此错误是看错电表量程导致的,则该数据的正确值应是 ▲ 。
(5)根据实验数据可知,小灯泡正常发光时的电阻是 ▲ Ω(保留两位小数)。
(6)实验完成后,分析数据发现,小灯泡的电阻呈逐渐增大趋势,其原因可能是 ▲ 。
【答案】(1)如图所示:
(2)左;(3)D;(4)1.00;0.20;(5)8.33;(6)灯丝的电阻随温度升高而增加
【解析】(1)根据灯的额定电压确定电压表量程与灯并联;(2)为保护电路,闭合开关前,滑动变阻器的滑片P应处于阻值最大处;(3)电路电阻太大,电路电流很小,灯泡实际功率很小时,灯泡不发光,可以移动滑片,减小滑动变阻器接入电路的中子,看灯泡是否发光;(4)因电流表选用小量程,电流表示数最大0.6A;根据电流表大小量程之比为5:1回答;(5)灯的额定电压下正常发光,由欧姆定律,小灯泡正常发光时的电阻;(6)分析表中的6组数据可知,电流逐渐增大的过程中,灯泡亮度增大,钨丝温度升高,灯丝的电阻受温度影响而增大。
【分析】这是一道综合性很强的题目,考查了实物图连接、电阻的计算以及电路故障的判断、影响电阻的因素等,对于这些知识要全面掌握灵活运用。
【详解】(1)标有“2. 5V”的小灯泡表示灯的额定电压为2. 5V,故电压表选用小量程与灯并联,如图所示。
(2)为保护电路,闭合开关前,滑动变阻器的滑片P应处于阻值最大处,即图中最左端。(3)闭合开关后,电流表、电压表均有示数,灯泡不亮可能是由于电路电阻太大,电路电流太小,灯泡实际功率太小造成的,可以移动滑动变阻器的滑片,观察小灯泡是否发光,故ABC错误,D正确。故选D.
(4)因电流表选用小量程,电流表示数不可能为1.0A(或通过灯的电流随电压的减小而变小),故数据1.00是错误的,错误的原因在于选用小量程却按大量程读数了,根据电流表大小量程之比为5:1,正确的电流大小为0.20A。(5)灯在额定电压下正常发光,由表中数据结合欧姆定律可得,小灯泡正常发光时的电阻:RL=U/I=2.5V/0.30A≈8.33Ω。(6)分析表中的4组数据可知,电流变大时,灯泡电阻就会增大,这是因为电流变大灯泡亮度增加,钨丝温度升高,导致灯泡电阻变大,故温度越高,小灯泡电阻越大。
16.实验室购进了一卷标有长度为100m的铜芯包线,小科想通过实验测定其实际长度。他首先测得导体横截面积S为1m㎡,查阅资料得知实验室现在的温度下这种导线每米的阻值为0.017Ω。
(1)利用如图甲所示的电路测出这卷铜导线的电阻。
①实验中,小科在闭合开关前应将滑片P置于最 ▲ (填“左”或“右”)端。
②小科通过移动滑片P,测得多组数据,绘制成如图乙所示的U-I图像,据此可以判定这卷导线的实际长度 ▲ (填“大于”“等于”或“小于”)100m。
小思认为用电子秤测出这卷导线的质量m,利用铜的密度ρ,也可以算出实际长度。请你写出这卷导线实际长度L的计算式:L= ▲ (用字母表示)。
【答案】(1)①右;②小于;(2)m/
【解析】(1)①闭合开关前,滑动变阻器应调到最大阻值位置,以防止电路中电流过大,从而达到保护电路的目的。②分析图乙,由欧姆定律可得该漆包线的电阻实际值为R线=U/I=1.6Ω,故其长度为1.6Ω/(0.017Ω/m)≈94.1m <100m.
【分析】【详解】略
17.【成都】某科学兴趣小组的同学在查阅资料时了解到,实际的电流表电阻虽然很小,但并不为零;实际的电压表电阻虽然很大,但并不是无穷大。通过请教老师,他们进一步了解到,电流表既可以用于测量电流,也可以在一定条件下测量电压;通过给小量程电流表串联或并联一个适当阻值的定值电阻,还可以将它改装成电压表或大量程电流表。老师还特别强调,观察电流表,要注意指针满偏时的电流值,满偏电流的值在数值上等于该表的量程。在老师的指导下,该小组完成了将电流表改装成电压表的实验方案。该方案的要点有:
①设计电路:按如图所示的方式给刻度均匀的电流表A串联一个电阻R,虚线框内即为改装后的电压表V。
②计算R的值:若电流表A的满偏电流为IA,电阻为RA,改装成的电压表V的量程为Uv,则由IA=Uv/RA+R,可得到R的值。
③给表盘重新标注示数:若通过电流表A的电流为I,改装成的电压表V两端的电压为U,则由I=U/RA+R的变形式U=I(RA+R)可对表盘上每根刻度线重新进行标注。由于RA+R是一个定值,因此U与I成正比,所以改装成的电压表V的刻度仍是均匀的。
现准备只接入一个电阻R,将一只满偏电流IA=0.1A、电阻RA=0.5Ω、刻度均匀的电流表改装成一只量程为0.6A的电流表。请回答下列问题:
(1)画出改装表的电路图。
(2)计算出接入电阻R的阻值。
(3)简要说明改装后的电流表的刻度是否均匀。
【答案】
【解析】(1)将小量程的电流表改装成大量程的电流表,需要并联一个定值电阻,起分流作用;(2)根据并联电路电压和电流的特点,结合欧姆定律就可以计算出接入电阻的阻值;(3)按照题中提供的分析思路,结合电路连接特点,判断新电流表的刻度是否均匀。
【分析】这是一道实验题,立足于课本实验--用电流表测电流和用电压表测电压的实验,它源于课本而又高于课本,考查了课本实验内容以外的将小量程电流表改装成大量程电流表的延伸,充分体现了新课标的理念,打破了以往命题的抽象模式,关注了学生作为“人”的发展,关注了学生综合素质的发展,对学生动手动脑能力和创新思维能力进行了有效的考虑
【详解】(1)因为要把电流表的量程扩大,因此需要并联一个电阻,起分流作用,改装后的电路图如下:
(2)若电流表A的满偏电流为IA,电阻为RA,改装成的电流表A´的量程为I´A,则I´A=IA+1A×RA/R;代入数据得:0.6A=0.1A+0.1A×RA/R, 解得R=0.1Ω。
(3)若通过电流表A的电流为IA时,改装成的电流表A´两端的电流为I´A,则由I´A=IA+IA×RA/R =IA (1+RA/R)可对表盘上每根刻度线重新进行标注。由于1+RA/R是一个定值,因此I´A与IA是正比关系,所以改装成的电流表A´的刻度仍是均匀的。U/V
1.0
1.5
2.0
2.2
2.5
2.7
I/A
0.20
0.30
0.40
0.44
0.50
0.54
电压/V
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
电流/A
0.10
0.16
0.20
0.23
0.25
0.27
电阻/Ω
5.0
6.3
7.5
8.7
10.0
11.1
平均电阻/Ω
8.1
实验组别
1
2
3
电阻R/Ω
5
10
20
电流I/A
0.4
0.2
0.1
实验序号
1
2
3
4
电压/V
1.0
1.5
2.0
2.5
电流/A
0.14
1.00
0.25
0.30
电阻/Ω
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