第17章 欧姆定律
一、单选题
1.我们在进行实验探究时,有些物理量间的数量关系需要进行定量的处理。下列探究中,必须进行定量处理的是( )
A.探究牛顿第一定律
B.探究电流与电压的关系
C.探究液体内部的压强与深度关系
D.探究压力的作用效果与哪些因素有关
2.图甲是我们经常使用到的非接触式红外线测温枪的工作原理图。R0是定值电阻,R是红外线热敏电阻,其阻值随人体温度变化的图象如图乙。对该电路分析正确的是( )
A.体温越高,R的阻值越大
B.体温越高,电路中电流越大
C.体温越高,电压表示数越小
D.体温越高,电压表示数与电路中电流的比值变大
3.如图所示是电阻R1、R2的电压-电流关系图像,下列说法正确的是( )
A.电阻R1的阻值是5Ω
B.R1的阻值小于R2的阻值
C.电阻R1、R2串联,当电流为0.2A时,R1、R2两端总电压为3V
D.电阻R1、R2并联,当电源电压为2V时,干路中的电流是0.3A
4.如图所示,电源电压保持不变,闭合开关S,当滑动变阻器的滑片P从最右端向中点移动时。下列说法正确的是( )
A.电流表A2的示数变大
B.电压表V的示数变大
C.电压表V的示数与电流表A1的示数的比值变小
D.电压表V的示数与电流表A1的示数的乘积变小
5.下列四个实验电路图,不能够得出定值电阻Rx阻值的电路是( )
A. B.
C. D.
6.如图所示的电路中,电源电压保持不变,R1为定值电阻。闭合开关S,在保证电路元件安全的前提下,将滑动变阻器滑片向右移动的过程中( )
A.电压表V1的示数变大,电流表A的示数变大
B.电压表V2的示数不变,电流表A的示数变小
C.电压表V1和电流表A示数的乘积不变
D.电压表V2和电流表A示数的比值变大
7.如图所示电路中,R2是定值电阻,闭合开关S,将滑动变阻器R1的滑片P向右端移动的过程中,电路中电表的示数的变化情况是( )
A.电流表的示数变大,电压表的示数变大
B.电流表的示数变大,电压表的示数变小
C.电流表的示数变小,电压表的示数变大
D.电流表的示数变小,电压表的示数变小
8.如图所示,电源电压保持不变,R为定值电阻。闭合开关S,将滑片P从右端向左端移动过程中,下列说法正确的是( )
A.V1示数增大,V2示数不变,A示数变大
B.V2和A示数的乘积先变小后变大
C.V1和A示数之比变小
D.V2和A示数之比变大
二、填空题
9.如图甲所示为分别测量小灯泡L和定值电阻R后得到的关系图像。把L和R按如图乙方式接到电压为的电路两端,则的读数为 A。
10.实验小组利用如图所示的电路探究“电流与电阻的关系”。实验过程中,电阻箱阻值由10Ω调为5Ω。要继续探究,应该将滑片P向 移。(选填“左”或“右”)
11.在探究“电流与电阻的关系”实验中,电路如图甲所示,多次改变电阻R的阻值,并记录对应的电流表示数,得到如图乙所示的电流I随电阻R变化的图像。若将图像中A、B两点所对应的电阻RA、RB串联使用,则通过它们的电流之比IA︰IB= 。
12.在如图所示的电路中,V1、V2、V3是三个完全相同的电压表,R1、R2是两个定值电阻,若电压表V1、V2的示数分别为5伏和2伏,则A、B之间的电压可能为 。
13.把一根电阻为20Ω的粗细均匀的电阻丝变成一个圆环,并以如图所示的方式接入电源电压为3V电路中,则电流表的示数为 A。
14.某同学测小灯泡电阻(灯丝电阻约为)的电路如图所示,其中电源电压为。他按电路图正确连接好实验电路,并检查各器件完好。然后闭合开关,发现灯泡很亮,且电压表的示数为,造成该现象的原因是 。改正电路后,测量灯丝电阻为,造成测量出的电阻值变大的原因是 。
15.如图所示的电路中,电阻。闭合开关,将单刀双掷开关掷于a端,电压表示数为;将切换到b端,电压表示数为1.5V,则电阻的阻值为 。
16.如图所示,电源电压恒定12V,闭合开关S,电流表示数为0.2A,电压表示数为8V,则定值电阻R为 Ω。
17.电压表一般有较大的内阻。如图是某电路的一部分,电阻R1=200Ω,R2=400Ω。连通电路后,电压表V1的示数为1V,电压表V2的示数为3.2V,则电压表V1的内阻为 Ω。
18.将一段阻值为9Ω的电阻丝绕成圆形,A、B、C为三等分点(如图所示),电源电压为3V,闭合开关后电流表示数为 A。
三、实验题
19.现有下列器材:电源(9V)、定值电阻(10Ω、20Ω、25Ω和30Ω各一个)、电流表、电压表、开关、滑动变阻器(50Ω 1A)和导线若干。小王设计了如图甲所示的电路图探究“电流与电阻的关系”。
(1)用笔画线代替导线将如图乙所示的电路连接完整(滑片向左移动时,滑动变阻器阻值变大);
(2)小王连上最后一根导线后,立即看到电流表、电压表指针有明显的偏转,你认为他实验操作中的确定的错误之处是 ;
(3)实验过程中,他将10Ω、20Ω、25Ω三个定值电阻分别接入电路,调节滑动变阻器滑片使电阻两端电压为3V。读出电流表的示数。数据如表所示:
实验序号 1 2 3
电阻R/Ω 10 20 25
电流I/A 0.3 0.15 0.12
分析得出结论: ;
(4)接着他又将30Ω定值电阻接入电路中,闭合开关后,发现无论怎样移动滑动变阻器滑片,电压表示数都不能为3V。为顺利完成以上所有探究,他决定更换滑动变阻器。以下选择的滑动变阻器规格,符合要求的是 (填字母)。
A.“40Ω 1A” B.“60Ω 1A” C.“100Ω 0.2A”
20.小昕在“探究电流与电阻关系”的实验时:
(1)连接完实物图后,闭合开关,发现电压表、电流表示数均为零,她列出了以下原因,其中不可能的的原因有 。
A.电阻R短路
B.电阻R断路
C.滑动变阻器短路
D.滑动变阻器断路
(2)排除故障后,闭合开关前应将滑动变阻器滑片移至最大阻值处,开始实验。小昕根据测得的实验数据绘制出电流I随电阻R的变化图象,如乙图所示,其中阴影面积的物理意义是 。
(3)若实验过程中,电源电压保持不变,实验中R的阻值分别为、、、和,则滑动变阻器的最大阻值至少是 。
21.实验小组在“探究电流与电压关系”实验中,连接的部分电路如图甲所示。
(1)请用笔画线代替导线将图甲电路连接完整 (要求:滑动变阻器滑片向右移动时电流表示数增大);
(2)按要求连接好电路后,闭合开关,移动滑片,依次进行实验,记录的数据如下表所示。其中第二次实验时,电流表指针如图乙所示,则电流表的示数为 A;
实验序号 1 2 3 4
电压U/V 0.8 1.6 2.4 3.0
电流I/A 0.16 0.48 0.58
(3)分析表中数据,得出的结论是 ;
(4)另一实验小组在实验中按规范操作,但在移动滑动变阻器滑片时,观察到电流表示数增大,电压表的示数减小。请你帮助分析一下,他们在实验中出现这一现象的可能原因: 。
22.小明利用电压表和电流表测量定值电阻Rx的阻值(约10Ω),电源选用两节新干电池。
(1)闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片移到 (选填“a”或“b”)端;
(2)小明按图甲电路进行实验时,闭合开关S,当滑片P滑到某一位置时,两电表读数如图乙所示,由此可知Rx= Ω;
(3)小明认为要多测量几组数据,从而获得电阻的准确值。这与我们做过的哪个实验处理数据的方法相同? ;
(4)实验完成后,小明对实验进行了拓展,他设计了如图丙所示的两种方案测定值电阻R的阻值,请你评估分析两种方案中可行的是方案 。
23.小明同学在“测量定值电阻阻值”的实验中,设计了如图甲所示的电路图;电源电压为4.5V;请完成下列问题;
(1)甲图中有一条导线连接错误,请在连接错误的导线上画上“×”,并用笔画线将错误改正过来;
(2)在此实验中,滑动变阻器除了可以保护电路还具有 的作用;
(3)调节滑动变阻器进行多次测量,某次测量时电压表示数如图所示,此时电流表示数为0.2A,则本次测得的待测电阻Rx= Ω;小明把这一次的测量所得的阻值作为最后的结果;你认为不合适的原因是: ;
(4)小明做完以上实验之后,利用图丙所示电路图测量未知电阻Rx的阻值;
①当只闭合S1时,电流表的示数为I1;
②当闭合S1、S2时,电流表的示数为I2;
③未知电阻Rx的表达式为:Rx= 。
24.物理兴趣小组的同学们在实验室自选器材测量未知电阻Rx的阻值。
(1)小组A设计了如图甲所示的电路图进行实验:
根据电路图连接好电路后,闭合开关进行测量,电压表与电流表的示数如图乙所示,则通过Rx的电流为 A,该未知电阻Rx的阻值为 Ω(结果保留一位小数);
(2)小组B设计了如图丙所示的电路图进行实验(R0阻值已知),实验步骤如下:(请将空白处补充完整)
①闭合开关S,S1接b,读出电压表示数为U1;
② ,读出电压表示数为U2;
③则未知电阻Rx= 。
25.在用“伏安法测电阻”的实验中:
(1)为了完成实验,请将图甲连成一个完整的实验电路图,并使滑动变阻器连入电路的阻值最大;( )
(2)根据电路图连好电路后,闭合开关S,发现电流表无示数,电压表有明显示数,则可能的原因是 ;
(3)排除故障后,小明设计的实验步骤和记录的数据如下表:
实验步骤 ①按照电路图连接电路,调节滑动变阻器滑片P,使连入电路中的电阻最大。 ②闭合开关,调节滑片P,读出电压表和电流表的示数。 ③根据测量的电压值和电流值,求出R的阻值。
实验记录 电压U/V 电流I/A 电阻R/Ω
2.0 ___________ 10.0
①从“实验步骤”看,存在的主要缺陷是 ;
②根据记录的电压表示数和计算出的电阻值,请你在图乙中标出电流表所用的量程和指针的位置。( )
四、计算题
26.同学从网络上查询到电子体温计和空调温控装置都用到了热敏电阻,并查阅到一些数据。如图为某热敏电阻阻值随温度变化的图像,若将此热敏电阻制成的电子体温计用绝缘膜包好置于正常人腋窝中央测量体温,请计算此时热敏电阻的阻值。
27.如图所示,电源电压恒定不变,,,。当闭合开关S2,断开开关S1、S3时,电流表示数为0.3A;当闭合开关S1、S3,断开开关S2,电流表示数为0.45A。求:
(1)电源电压;
(2)R0的阻值。
28.如图是电子秤的内部电路,杠杆ABO始终处于水平位置,B是杠杆的中点,电源电压恒为15V,R2是阻值为6Ω的定值电阻,R1是压敏电阻,它的阻值随压力变化关系如表,当电压表的示数等于或大于3V时,电子秤会自动发出报警声。(杠杆、支架及托盘的重均忽略不计)
压力F/N 50 100 150 200 250 300
阻值R1/Ω 50 30 24 20 17 16
(1)当该电子秤恰好报警时,托盘所放物体的质量为多少?
(2)已知杠杆OA的长为40cm,欲使在托盘上所放物体的质量为50kg才报警。则托盘的支撑点B应向左还是向右移?移动的距离为多少?
29.如图甲所示,有一个量程为的小量程电流表G,其电阻,选择一定值电阻与它串联起来,再将A、B两端接入如图乙所示电路。
(1)调节电路,使电流表G的指针指在最大刻度处(即),这时电路A、B两端电压为,求电阻的阻值;
(2)利用电路乙可以测定未知电阻的阻值。继续调节电路,使电流表G的指针指在刻度,电路中电流为,求此时通过的电流和的阻值。
30.如图所示的电路中,电源电压保持不变,R1=R2=24Ω,R3=12Ω,只闭合开关S时,电流表的示数为0.2A,求:
(1)电源电压;
(2)当S、S1都闭合,S2断开时,电流表的示数;
(3)当S、S1、S2都闭合时,电路中消耗的电功率。
31.在如图所示电路中,电源是一个恒压源,R1是一个定值电阻,电压表有“0~3V”和“0~15V”两个量程,电流表有“0~0.6A”和“0~3A”两个量程。闭合开关S,将滑片P从左向右移动到某位置时,电压表、电流表示数分别为2.5V和0.3A;继续向右移动滑片P到另一位置,电压表指针指在满偏的,电流表指针指在满偏的。要求:
(1)试分析滑片P从向右移动时,电压表、电流表示数变化规律;
(2)求电源电压值。
32.如图所示电路,电源电压保持不变,电阻R1∶R2=1∶2。当开关S闭合,开关S1、S2都断开时,电流表示数为0.2A,电压表示数为4V。求:
(1)电源电压;
(2)当开关S、S1、S2都闭合时,电流表示数为0.8A,此时通过R3的电流。
参考答案:
1.B
【详解】A.探究“牛顿第一定律”的实验采用推理法,不需要进行定量处理,故A不符合题意;
B.在探究电流与电压的关系实验中,控制电阻相同,改变电阻两端的电压和电流,需要定量处理电流与电压的变化关系,故B符合题意;
C.探究液体内部的压强与深度关系,控制液体的密度相同,改变液体的深度,采用了控制变量法,不需要进行定量处理,故C不符合题意;
D.探究压力的作用效果与哪些因素有关,采用了控制变量法,不需要进行定量处理,故D不符合题意。
故选B。
2.B
【详解】ABC.由图乙可知,R随着人体温度的升高而减小,由图甲可知,两电阻串联,电压表测定值电阻两端电压。当体温越高时,电路中总电阻越小,由欧姆定律可知,电路中电流越大,根据可知,定值电阻两端电压增大,故电压表示数越大,故B正确,AC错误;
D.电压表示数与电路中电流的比值为R0的阻值,R0为定值电阻,阻值不随温度的改变而改变,故D错误。
故选B。
3.C
【详解】A.电阻R1两端电压为4V时,通过R1的电流是0.4A,电阻R1的阻值是
故A错误;
B.电阻R2两端电压为2V时,通过R2的电流是0.4A,电阻R2的阻值是
故R1的阻值大于R2的阻值,故B错误;
C.串联电路中电流处处相等,电阻R1、R2串联,当电流为0.2A时,R1、R2电压分别为2V、1V,总电压为
故C正确;
D.电阻R1、R2并联到2V电压下,电阻R1、R2均为2V,电阻R1、R2电流分别为0.2A、0.4A,干路中的电流是
故D错误。
故选C。
4.C
【详解】由图可知,闭合开关S后,R1与R2并联,电流表A1测干路电流,电流表A2测R1支路的电流,电压表测量电源电压。
AB.由于电源电压不变,所以,移动滑片时,电压表V的示数不变;因并联电路中各支路独立工作、互不影响,所以,滑片移动时通过定值电阻R1的电流不变,则电流表A2示数不变,故AB错误;
CD.闭合开关S,当滑动变阻器的滑片P从最右端向中点移动时,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;根据并联电路的电流特点可知,干路中的电流变大,即电流表A1的示数变大;由于电压表V的示数不变,电流表A1的示数变大,所以电压表V示数与电流表A示数的乘积变大,电压表V的示数与电流表A1的示数的比值变小,故C正确,D错误。
故选C。
5.B
【详解】A.如图所示,R与Rx串联,电压表测电源两端电压,电流表测电流,总电阻为
Rx值为
故A不符合题意;
B.如图所示,R与Rx并联,电压表测电源两端电压,电流表测R电流,Rx电流未知,不可求Rx值,故B符合题意;
C.如图所示,R与Rx并联,两个电流表测R电流I1和干路电流I,Rx的电流为
电源电压为
Rx值为
故C不符合题意;
D.如图所示,滑动变阻器R1与Rx串联,电压表测滑动变阻器两端电压,电流表测电流,当滑片在最右端时,滑动变阻器接入电路阻值为0,电源电压可表示为
当滑片在最左端时,滑动变阻器接入电路阻值为最大值R1,电源电压可表示为
联立二式可解得Rx值为
故D不符合题意。
故选B。
6.D
【详解】由电路图可知,闭合开关,R1与滑动变阻器R2串联,电压表V1测定值电阻R1两端的电压,电压表V2测滑动变阻器R2两端的电压,电流表测电路中的电流;
A.闭合开关S,将滑动变阻器滑片向右移动的过程中,电路的总电阻变大,根据,电流表示数变小, 根据U=IR可知定值电阻R1两端的电压变小,电压表V1示数变小;故A不符合题意;
B.根据串联电路的电压规律可知滑动变阻器两端的电压变大,电压表V2的示数变大,故B不符合题意;
C.由于电压表V1的示数变小,电流表A的示数变小,因此电压表V1的示数和电流表A示数的乘积变小,故C不符合题意;
D.由于电压表V2的示数变大,电流表A的示数变小,因此电压表V2的示数与电流表A的示数之比变大,故D符合题意。
故选D。
7.B
【详解】由电路图可知,R1与R2串联接入电路中,电压表V测R1两端的电压,电流表A测电路中的电流;闭合开关S,将滑动变阻器R1的滑片P向右端移动的过程中,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,电路中的电流变大,电流表示数变大;
根据
U=IR
可知,定值电阻R2两端的电压变大,根据串联电路的电压规律可知,滑动变阻器R1两端的电压变小,即电压表示数变小。故ACD不符合题意,B符合题意。
故选B。
8.C
【详解】由图可知,定值电阻与滑动变阻器串联,电流表测电路中的电流,电压表V1测滑动变阻器两端的电压,V2测电源电压,电源电压不变,V2示数不变。将滑片P从右端向左端移动过程中,滑动变阻器连入电路的阻值变小,电路的总电阻变小,根据欧姆定律可知,在电源电压一定时,电路中的电流变大,A示数变大。根据U=IR可知,在定值电阻的阻值一定时,电流变大,定值电阻两端的电压变大,根据串联电路的分压特点,滑动变阻器两端的电压变小,V1变小。
A.V1示数变小,故A错误;
B.V2示数不变,A示数变大,乘积变大,故B错误;
C.V1示数变小,A示数变大,V1和A示数之比变小,故C正确;
D.V2示数不变, A示数变大,V2和A示数之比变小,故D错误。
故选C。
9.0.8
【详解】由于并联电路中各支路两端的电压相等,将小灯泡L和定值电阻R并联在电源电压为2V的电路中时,它们两端的电压均为2V,由图像可知对应的电流
IL=0.6A,IR=0.2A
根据右图可知,闭合开关后,L、R并联,电流表A2测量干路电流,并联电路中,干路电流等于各支路电流之和,干路电流
I=IL+IR=0.6A+0.2A=0.8A
10.左
【详解】电路中,电阻箱与变阻器串联,电压表测电阻的电压,实验过程中,电阻箱阻值由10Ω调为5Ω,由分压原理,电压表示数会变小;探究电流与电阻的实验中应控制电压不变,即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,应减小滑动变阻器连入电路中的电阻,所以滑片应向左端移动,使电压表的示数不变。
11.1︰1
【详解】由题知,将图像中A、B两点所对应的电阻RA、RB串联使用,由串联电路的电流规律知,通过两电阻的电流相等,即通过它们的电流之比IA︰IB=1︰1。
12.12V或8V
【详解】由于电压表的连接并没有采取与电阻直接并联的形式连接,所以将电压表按一个电阻分析,因V1、V2、V3是三个完全相同的电压表,设电压表的内阻为R,假设电路中的电流是从A流向B,在有电压表的支路上,通过电压表V1的电流I1方向是A→V1→C,通过电压表V3的电流I3方向是C→V3→B,而通过电压表V2的电流I2方向不能确定;
(1)若电流I2方向是C→V2→D,则
I1=I2+I3
由欧姆定律知道
U3=U1-U2=5V-2V=3V
则
UAB=U1+U3=5V+3V=8V
(2)若电流I2方向是D→V2→C→V3→B,则
I3=I1+I2
由欧姆定律知道
由于
U3=U1+U2=5V+2V=7V
则
UAB=U1+U3=5V+7V=12V
由此分析,A、B之间的电压可能为12V或8V。
13.0.8
【详解】电阻为20Ω的粗细均匀的电阻丝变成一个圆环,四分之一部分的电阻值为
四分之三部分的的电阻为
如图所示方式接入电源电压为3V电路中,R1与R2并联,电流表测量干路的电流,由欧姆定律可得,通过R1的电流为
通过R2的电流为
根据并联电路电流规律可得,电流表的示数为
I=I1+I2=0.6A+0.2A=0.8A
14. 滑动变阻器的滑片滑到最左端了(或滑动变阻器短路、或滑动变阻器接入了上面两个接线柱) 灯丝发光时,温度升高阻值变大
【详解】[1]滑动变阻器串联接入电路,起分担电压作用,电源电压是,灯泡两端的电压也是,则滑动变阻器没有分担电压,接入电路的电阻为零,则故障可能为滑动变阻器的滑片滑到最左端了或滑动变阻器短路、或滑动变阻器接入了上面两个接线柱。
[2]小灯泡的电阻约为,灯泡发光时,测量出灯丝电阻为,测量出的电阻偏大,这是因为灯丝发光时,温度升高,电阻变大。
15.8
【详解】闭合开关,将单刀双掷开关掷于a端时,两电阻串联,电压表测量电源电压,此时电压表示数为,可知电源电压为2.5V;将切换到b端时,电压表测量R0两端电压,此时R0两端电压为,此时Rx两端电压为
由串联电路中电流处处相等,可得通过两电阻的电流相等,则有
由得
代入数据得
解得,的阻值为
16.20
【详解】闭合开关S,灯泡和电阻R串联,电流表测量电路中的电流,电压表测灯泡两端的电压。
根据串联电路的电压特点知,R的电压
根据串联电路的电流特点知,R的电流,电阻R的阻值
17.2000
【详解】由于考虑电压表V1的内阻对电路的影响,则电路图等效为:电压表V1的内阻和R1并联后,再与R2串联,电压表V1测量V1的内阻和R1的并联电路两端的电压,电压表V2测量R1、R2两端的总电压;因串联电路的总电压等于各分电阻两端的电压之和,则R2两端的电压
通过R2的电流
通过R1的电流
图中电压表V1与R1并联,因并联电路干路电流等于各支路电流之和,则通过电压表V1的电流
根据可得V1的内阻
18.
【详解】将一段阻值为的电阻丝绕成圆形,A、B、C为三等分点,则电阻丝AC的阻值为,电阻丝ABC的阻值为,闭合开关,电阻丝AC和ABC并联接入电路,电流表测干路电流,并联电路各支路两端电压相等,并联电路干路电流等于各支路电流之和,根据欧姆定律可得电流表示数
19. 连接电路时开关没有处于断开状态 当导体两端电压一定时,通过导体的电流与其电阻成反比 B
【详解】(1)[1]在探究“电流与电阻的关系”的实验中定值电阻、滑动变阻器和电流表应串联接入电路,而电压表并联在定值电阻两端。因为由题知滑片向左移动时,滑动变阻器阻值变大,可知滑动变阻器右下部分电路接入电路,据此完成电路连接如下图所示:
(2)[2]题中小王连上最后一根导线后,立即看到电流表、电压表指针有明显的偏转,说明此时电路已是通路,据此可知他操作过程中出现的错误是连接电路时开关没有处于断开状态。
(3)[3]结合表格数据分析可知,当电压一定时,随着电阻阻值逐渐增大,电流逐渐减小,可得出结论:当导体两端电压一定时,通过导体的电流与其电阻成反比。
(4)[4]定值电阻两端的电压始终保持UV=3V,根据串联电路电压的规律,变阻器分得的电压
变阻器分得的电压为电压表示数的2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
即更换的滑动变阻器最大阻值不小于60Ω。根据表格数据可知滑动变阻器的额定电流应不小于0.3A,故B符合题意。
故选B。
20. ABC 定值电阻R两端的电压
【详解】(1)[1]闭合开关,发现电压表、电流表示数均为零。
A.若电阻R短路,电路是通路,电流表有示数,电压表无示数,故A不可能,符合题意;
B.若电阻R断路,电流表无示数,电压表有示数,故B不可能,符合题意;
C.若滑动变阻器短路,电压表、电流表均有示数,故C不可能,符合题意;
D.若滑动变阻器断路,电压表、电流表均无示数,故D可能,不符合题意。
故选ABC。
(2)[2]根据图象可知,图中阴影面积为长方形的面积,其面积等于IR,由欧姆定律得,阴影面积表示的物理量是定值电阻两端R的电压,其数值为
(3)[3]实验中使用的定值电阻阻值最大为,定值电阻两端的电压始终保持
根据串联电路电压的规律,滑动变阻器分得的电压
滑动变阻器分得的电压为电压表示数的
倍,根据分压原理,滑动变阻器的阻值是定值电阻阻值的倍,当接入电阻时,滑动变阻器连入电路中的电阻为
即所选择的滑动变阻器的最大阻值不能小于。
21. 0.32 当导体电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比 电压表并联在滑动变阻器两端
【详解】(1)[1]在“探究电流与电压关系”实验中,定值电阻、电流表和滑动变阻器串联接入电路中,电压表并联在定值电阻两端测量其两端电压,根据图甲中电源为两节干电池,则判断电压表选用小量程即可,同时滑动变阻器滑片向右移动时电流表示数增大,说明此时电路电阻减小,即滑动变阻器接入电路的电阻减小,由此可判断滑动变阻器右侧电阻接入电路,据此完成电路连接如下图所示
(2)[2]由甲图知,电流表的量程为0~0.6A,示数为0.32A。
(3)[3]结合表格数据分析可知在误差范围之内,当导体电阻一定时,导体两端的电压增大为原来的几倍,通过导体的电流就变为原来的几倍,即当导体电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比。
(4)[4]移动滑动变阻器的滑片时,电流表的示数增大,说明电路的总电阻减小,滑动变阻器接入电路的阻值减小,滑动变阻器的分压减小,而电压表的示数减小,说明电压表并联在滑动变阻器的两端。
22. b 10 测量物体的长度 二
【详解】(1)[1]为了保护电路,在闭合开关前,应该将滑动变阻器的滑片移动到阻值最大处,即b端。
(2)[2]电源选用两节新干电池,判断出电压表应接小量程,所以电压表示数为2V;定值电阻Rx的阻值约10Ω,电路中电流最大为0.3A,所以电流表选择小量程,示数为0.2A,所以电阻阻值为
(3)[3]小明要多测量几组数据,从而获得电阻的准确值,是为了多次测量获得数据,求平均值来减小实验误差;“测量物体的长度”时要多次测量,也是求平均值来减小实验误差。
(4)[4]方案一:未知电阻R和已知电阻R0并联,电流表与支路R0串联,并联电路互不影响,无论开关S、S1如何调节,只能测出电源电压,无法测出或计算出通过未知电阻的电流,故方案一不可行;
方案二:闭合开关S,未知电阻R和已知电阻R0串联,电流表串联在电路中;闭合开关S、S1,R0被开关短接,只有R接入电路。根据电源电压不变,有
解得,故方案二可行。
23. 改变定值电阻两端电压 9 实验次数少,结果不准确
【详解】(1)[1]由电路图知,电流表与灯泡并联,电压表串联在电路中,电流表与电压表连接错误,电压表应与灯泡并联,电流表应串联在电路中,电路如图所示
(2)[2]在此实验中,滑动变阻器除了可以保护电路外,还可以改变定值电阻两端电压和通过电阻的电流,得出多组数据,进行多次测量求平均值减小误差。
(3)[3]闭合开关,移动滑片P到某一点时,电流表示数为0.2A,电压表示数如图乙所示,电压表选用小量程,分度值为0.1V,示数为1.8V,由欧姆定律可得电阻值为
[4]在此实验中,为减小实验误差,要多次测量取平均值,只根据一次测量数据求出的电阻值作为最后的结果误差较大,即实验次数少,结果不准确。
(4)[5]①当只闭合S1时,电流表的示数为I1,此时两电阻串联,电流表测量电路中的电流,电源电压为
②当闭合S1、S2时,电流表的示数为I2,此电路为Rx的简单电路,电流表测量电路中的电流电源电压为
根据电源电压不变知
未知电阻Rx的表达式为
24. 0.36 5.6 闭合开关S,S1接a
【详解】(1)[1]由图乙可知,电流表选择量程0~0.6A,分度值为0.02A,则电流表示数为0.36A,电流表串联在电路中,串联电路中处处电流相等,所以通过Rx的电流为0.36A。
[2]由图乙可知,电压表选择量程0~3V,分度值为0.1V,则电压表示数为2V,由图甲可知,电压表与Rx并联,所以电压表测量Rx的电压,则通过Rx的电流为2V,则Rx的阻值
(2)②[3]由于闭合开关S,S1接b时,电压表测量电源两端电压,为了得到Rx两端电压,应该再测量R0两端电压,所以闭合开关S,S1接a。
③[4]由①可知电源电压为U1,由②可知,R0两端电压为U2,所以未知电阻
25. 电阻R断路 没有调节滑动变阻器进行多次测量,减小误差
【详解】(1)[1] 伏安法测电阻时,电压表与电阻并联测电阻的电压,电流表与电阻串联测电阻的电流,滑动变阻器串联在电路中,电阻处于最大阻值处,起保护电路的作用,开关串联在电路中控制电路,如图所示:
(2)[2]根据电路图连好电路后,闭合开关S,发现电流表无示数,则说明电路出现了断路;电压表有明显示数,说明电压表与电源之间是接通的,说明电压表并联以外的电路通路,则可能的原因是R断路。
(3)①[3]定值电阻的阻值不变,只有一次测量得出电阻,误差较大,应该移动滑动变阻器,改变实验数据,多次测量求平均值减少误差。
②[4]根据欧姆定律可知,电路中的电流为
所以电流表选用小量程,分度值为0.02A,则电流表指针位置,如图所示:
26.500Ω
【详解】解:由甲图可设热敏电阻阻值RT与温度t的关系式为
可知当电阻值为600Ω时,温度为32℃,则
当电阻值为400Ω时,温度为42℃,则
由①②得
推导出关系为
若将此热敏电阻制成的电子体温计用绝缘膜包好置于正常人腋窝中央测量体温,正常人腋窝温度为37℃,则RT的阻值为
答:此时热敏电阻的阻值为500Ω。
27.(1);(2)
【详解】解:(1)当闭合开关S2,断开开关S1、S3时,R1、R2、R0串联接入电路,电流表测通过电路的电流,电流表示数为0.3A,当闭合开关S1、S3,断开开关S2,、R3、R0串联接入电路,电流表测通过电路的电流,电流表示数为0.45A,串联电路总电阻等于各部分电阻之和,根据欧姆定律可得电源电压为
即
解得
(2)电源电压为
答:(1)电源电压为13.5V;
(2)R0的阻值为20Ω。
28.(1)30kg;(2)向右移,8cm
【详解】解:(1)闭合开关,两电阻串联接入电路,电压表测定值电阻两端的电压,当电压表的示数等于或大于3V时,电子秤会自动发出报警声,根据欧姆定律可得此时通过电路的电流
串联电路总电压等于各部分电压之和,此时力敏电阻两端的电压
U1=U﹣U2=15V﹣3V=12V
此时力敏电阻接入电路的阻值
由表格可知力敏电阻受到的压力为150N,根据杠杆平衡条件可得
F×OA=G×OB
则托盘则物体是重力
托盘所放物体的质量
(2)托盘上所放物体的重力
G′=m′g=50kg×10N/kg=500N
根据杠杆平衡条件可得
F×OA=G′×OB′
则
则托盘的支撑点B应向右移
答:(1)当该电子秤恰好报警时,托盘所放物体的质量为30kg;
(2)托盘的支撑点B应向右移,移动的距离为8cm。
29.(1)20Ω;(2)0.03A,60Ω
【详解】解:(1)与串联接入电路,由可得电路的总电阻
串联电路总电阻等于各部分电阻之和,定值电阻的阻值为
(2)与串联接入电路,由可得与两端的电压
整个电路是并联电路,由并联电路的电流规律可知:通过的电流
由并联电路的电压规律可知:两端的电压
由欧姆定律可知
答:(1)电阻的阻值为;
(2)此时通过的电流为;的阻值为。
30.(1)7.2V;(2)0.6A;(3)6.48W
【详解】解:(1)由题意知,只闭合开关S,电路为R1和R3组成的串联电路,此时电流表的示数为0.2A,则电源电压为
(2)当S、S1都闭合,S2断开时,此时R1被短路,电路为R3组成的简单电路,所以电流表的示数为
(3)当S、S1、S2都闭合时,R1被短路,电路为关于R2和R3的并联电路,此时电路的总电阻为
电路中消耗的电功率
答:(1)电源电压为7.2V;
(2)当S、S1都闭合,S2断开时,电流表的示数为0.6A;
(3)当S、S1、S2都闭合时,电路中消耗的电功率6.48W。
31.(1)滑片P从向右移动时,电压表示数变大,电流表示数变小;(2)7.5V
【详解】解:(1)由图可知,定值电阻R1和滑动变阻器R2串联,电压表测量滑动变阻器R2两端的电压,电流表测量电路中的电流;将滑片P从左向右移动,滑动变阻器R2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,即电流表示数变小;由U=IR可知,定值电阻R1两端的电压变小,由串联电路电压的规律可知滑动变阻器R2两端的电压变大,即电压表示数变大。
(2)闭合开关S,将滑片P从左向右移动到某位置时,电压表、电流表示数分别为2.5V和0.3A,由欧姆定律和串联电路的电压特点得,电源电压
①
由(1)可知继续向右移动滑片P时,电流表示数变小,电压表示数变大;即电流表示数是从0.3A开始变小,电压表示数从2.5V开始增大,若电流表选用0~3A的量程,则由题意可知此时电流表的示数为
不符合电流表示数变化的规律;若电压表选用0~3V的量程,则由题意可知此时电压表的示数为
不符合电压表示数变化的规律;所以,可以确定电流表量程选取0~0.6A,电压表量程选取0~15V;所以继续向右移动滑片P到另一位置时,电流表的示数为
电压表示数为
由欧姆定律和串联电路的电压特点得,电源电压
②
联立①②可解得U=7.5V。
答:(1)滑片P从向右移动时,电压表示数变大,电流表示数变小;
(2)电源电压值为7.5V。
32.(1)6V;(2)0.2A
【详解】解:(1)由电路图可知,开关S闭合,S1、S2都断开时,R1与R2串联,电流表测电路中的电流,电压表测量R2两端电压;串联电路处处电流相等,R2的阻值
电阻
R1∶R2=1∶2
所以
因串联电路中的总电阻等于各分电阻之和,所以电源电压
U=IR=I(R1+R2)=0.2A×(10Ω+20Ω)=6V
(2)由电路图可知,开关S、S1、S2都闭合时,R1与R3并联,R2短路,电流表测量干路电流;因为并联电路中各支路两端的电压相等,所以通过R1的电流
因为并联电路中干路电流等于各支路电流之和,所以通过R3的电流为
I3=I-I1=0.8A-0.6A=0.2A
答:(1)电源电压是6V;
(2)当开关S、S1、S2都闭合时,电流表示数为0.8A,此时通过R3的电流是0.2A。
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