欧姆定律
一、单选题
1.(2023·河南洛阳·统考一模)利用如图甲所示的电路探究电流和电阻的关系,电源电压保持3V不变,分别将5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω的定值电阻R连入电路,按实验要求测得通过各定值电阻的电流,描绘出如图乙所示的图像,则下列判断正确的是( )
A.实验中电压表的示数保持1V不变
B.当R短路时,电压表有示数,电流表无示数
C.电压一定时,电阻和电流成正比
D.将R从5Ω换成10Ω后,应将滑片向右移
二、多选题
2.(2023·河南郑州·二模)如图甲所示是天然气泄漏报警器,图乙是报警器的工作原理图。其中,R是气敏电阻,R0是定值电阻,阻值为40Ω。气敏电阻R阻值随空气中天然气浓度的变化规律如下表所示,电源电压恒为12V。下列说法正确的是( )
浓度/(mg·m-3) 0 0.1 0.2 0.3 0.7 …
电阻R/Ω 60 40 30 20 10 …
A.气敏电阻R的阻值随天然气浓度的升高而增大
B.当天然气的浓度降低时,电压表和电流表示数的比值不变
C.当天然气的浓度为0.3mg·m-3时,电压表的示数为4V
D.当电压表的示数为6V时,天然气的浓度为0.1mg·m-3
3.(2023·河南安阳·统考一模)如图电源电压为4.5V,电流表量程为“0~0.6A”,滑动变阻器规格为“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)。在保证通过小灯泡L的电流不超过额定电流的情况下,移动滑动变阻器的滑片,下列选项正确的是( )
A.小灯泡的电阻是6Ω
B.电流表的示数变化范围是0.3~0.5A
C.电压表的示数变化范围是0~3V
D.滑动变阻器连入电路的阻值变化范围是4~10Ω
4.(2023·河南许昌·统考一模)如图为一种测量环境光照强度的仪器的简化工作原理图。R0为定值电阻,R为光敏电阻,其阻值随环境光照强度的增加而减小,电源电压不变,闭合开关S后,下列说法中正确的是( )
A.环境光照强度增大,电流表示数变小
B.电压表示数变小,说明光照强度增加
C.电压表与电流表示数之比保持不变
D.将定值电阻R0换成一个小灯泡,环境光照变暗,小灯泡亮度变暗
5.(2023·河南洛阳·统考二模)测温模拟电路如图甲所示,温度计由量程为3V的电压表改装而成,电源电压 U为6V,R的阻值为40Ω,热敏电阻的阻值Rt随温度变化的关系如图乙所示。则当开关S 闭合后( )
A.电路可测量的最高温度为50℃ B.温度计的0℃不在电压表零刻度处
C.若增大U,电路可测量的最高温度将增大 D.若增大R,电路可测量的最高温度将增大
三、填空题
6.(2023·河南周口·统考一模)了解物理学史,有利于我们更好地学习物理知识。_______________第一个测出了大气压强值;_______________最先发现了电流与电压、电阻间的定量关系。
7.(2023·河南周口·统考一模)如图所示的电路,电源电压可调,小灯泡上标有“6V 0.3A”字样,滑动变阻器标有“20Ω 1A”字样,当闭合S1、S2,将变阻器的滑片移至A端,小灯泡正常发光,电流表的示数为0.5A,R2的阻值是_______Ω;若电压表选用大量程0~15V,闭合开关S1、断开开关S2,移动变阻器的滑片,为了保证电路安全,电源电压最大可调到_______V。
8.(2023·河南周口·统考一模)1826年德国物理学家___________归纳总结出了“导体中的电流与电压、电阻的关系”;后来人们为了纪念他做出的贡献,将他的名字作为物理量___________的单位。
9.(2023·河南洛阳·统考一模)如图所示的漫画描述的是电学中的___________定律,该定律的数学表达式是___________。
10.(2023·河南安阳·统考模拟预测)如图所示的电路中,电压U保持不变,其中R1=40Ω、R2=60Ω。当开关S断开时,电流表示数为0.9A,则当开关S闭合时,电流表示数为_____A。
11.(2023·河南焦作·统考一模)物理学是研究自然界物质运动变化规律的科学,物理规律是自然界物质运动变化规律的本质反映,惯性定律揭示了任何物体都具有惯性;阿基米德原理揭示的是______之间的关系;欧姆定律揭示的是_________之间的关系。
12.(2023·河南洛阳·统考一模)如图所示的电路中,电源电压恒定,当滑动变阻器的滑动触头P向D端移动时,电流表的示数_______,电压表的示数_______(填“变大”、“变小”或“不变”)。
四、实验题
13.(2023·河南商丘·统考一模)小琳和同学们利用如图甲所示器材做“探究电流与电阻关系”的实验,电源电压为4.5V且保持不变,其中定值电阻有四种规格,分别是5Ω、10Ω、15Ω、20Ω。
(1)请用笔画线代替导线完成图甲中实物电路的连接完整___________;
(2)在连接实物电路时,开关要___________;闭合开关前,滑动变阻器的滑片应移到最___________(选填“左”或“右”)端位置;
(3)正确连接电路后,小琳把5Ω的电阻接入电路,变阻器的滑片P移到最大阻值处,闭合开关S,发现电压表有示数而电流表无示数,则电路的故障可能是___________;
(4)实验中,在将10Ω电阻换成15Ω电阻后,闭合开关,移动滑动变阻器滑片的同时眼睛观察___________表的示数,这样做的目的是___________;
(5)小琳根据实验数据绘制的I—R图像如图乙a所示,为了完成整体实验,滑动变阻器的最大阻值至少为___________Ω;根据图像a可得出实验结论是:___________;
(6)小明用相同的装置进行实验,并将实验数据也绘制如图乙b所示的图像,发现与小琳的图像不一致,请你帮忙分析出现此情况的原因是___________。
14.(2023·河南驻马店·统考一模)在“探究电流与电阻关系”的实验中,可供使用的实验器材有:电源(电压恒为3V)、电流表、电压表、滑动变阻器、开关各一个,三个阻值不同的定值电阻(5Ω、10Ω、20Ω)和导线若干。
(1)用笔画线表示导线,把图甲实物图连接完整(要求:向左移动滑片电流表示数变大);( )
(2)连接电路时,开关应处于___________ 状态;
(3)正确连接电路后,闭合开关,发现电压表和电流表均无示数,用一根导线分别与定值电阻和电流表并联,两表仍无示数,当导线与滑动变阻器并联时,发现两表指针有明显偏转,故障原因是___________ ;
(4)排除故障后,闭合开关,电压表的示数为0.6V,电流表的示数如图乙所示,则电流为___________ A,使用的定值电阻阻值为___________ Ω;
(5)图丙是根据测量的数据绘制的电流与电阻关系的图像,分析图像可得出结论:___________ ;此实验中控制的导体两端的电压是___________ V。
(6)小明利用电源(电压恒定)、电流表、阻值为R0的定值电阻、铭牌磨损的滑动变阻器、开关和单刀双掷开关各一个,设计了如图丁的电路,测量未知电阻R的阻值,请将实验步骤补充完整:
①开关S闭合,开关S1接a时,移动变阻器的滑片到某一位置,此时电流表的示数为I1;
②开关S闭合,开关S1接b时,变阻器的滑片___________ (选填“移到最左端”、“移到最右端”或“保持不动”),此时电流表的示数为I2;
③电阻R= ___________ (用I1、I2和R0表示)。
15.(2023·河南周口·统考一模)小丽按照图甲所示的电路图探究“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)请你根据图甲,用笔画线代替导线连接图乙______。在连接电路前,开关应处于____________状态,当滑片向右移动时电压表的示数会____________;
(2)将20Ω的定值电阻换成5Ω的定值电阻后,闭合开关,为了保持电压表的示数不变,应将滑动变阻器的滑片P向____________(选填“A”或“B”)端移动,记录此时各表的示数。如图丙为这次正确实验时电流表的示数,可知此时电压表的示数为____________V;
(3)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,得到如图丁所示的电流I随电阻R变化的图象。由图象可以得出结论:电压一定时,_____________。在此实验中,滑动变阻器的阻值一定大于_________Ω;
(4)在上述实验基础上,若小丽在没有调节滑动变阻器的前提下,多进行了一次实验,所用定值电阻为32Ω,正确连接后,测得电流为0.1A,由此推断,她用32Ω电阻替换掉的是阻值为_________Ω的电阻。
16.(2023·河南许昌·统考一模)现有下列器材:学生电源(电压恒为6V),电流表(0~0.6A,0~3A)、电压表(0~3V,0~15V)、定值电阻(5Ω、10Ω、15Ω、25Ω、30Ω各1个)、开关、滑动变阻器和导线若干,小战同学利用这些器材探究电流与电阻的关系。
(1)根据图甲电路图连接实物时开关应__________;闭合开关前,滑动变阻器滑片P应该位于最__________端(选填“左”或“右”);
(2)实验中依次接入5个定值电阻,正确操作后,记下电流表的示数,绘制出如图乙的I-R图像,则控制定值电阻两端的电压为__________V,分析图中数据可得出结论:在电压一定时,通过导体的电流与它的电阻成__________;
(3)小战在用15Ω的定值电阻做实验时,发现电压表,电流表示数都为零,若电路中只存在一处故障,则可能是__________(填字母);
A.电流表内部断路了 B.定值电阻内部出现了断路
C.定值电阻内部出现了短路 D.滑动变阻器内部出现了短路
(4)更换完好的实验器材,将15Ω的定值电阻做完实验后,保持滑片位置不动,换用25Ω的定值电阻接入电路,闭合开关,应向__________(选填“左”或“右”)移动滑片,才能使电压表示数为3V,读出电流表的示数如图丙所示,为__________A;
(5)为完成整个实验,小战选取了下面哪种规格的滑动变阻器?__________(填字母)。
A.20Ω,1.0A B.50Ω,1.0A C.100Ω,0.5A
17.(2023·河南安阳·统考一模)在探究“电流与电阻的关系”的实验中,小赵同学选择了5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω定值电阻各一个进行实验,电源电压恒为6V。
(1)确认电路连接无误后,小赵将5Ω定值电阻接入电路后,闭合开关进行实验,调节滑动变阻器的滑片,使电流表的示数为0.5A;更换阻值为10Ω的电阻后为正确进行实验得出实验结论,下一步应将滑动变阻器的滑片向__________滑动(选填“左”或“右”)。将5Ω定值电阻更换为10Ω定值电阻后,在不改变电路连接的情况下如果保持滑片位置不动,电压表的示数会__________(选填“变大”或“变小”或“不变”);
(2)小赵依次接入5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω五个定值电阻,调节滑动变阻器的滑片,保持电压表示数不变,记下电流表的示数。实验中他接入10Ω和25Ω定值电阻时,电路中两次的电流之比为__________;
(3)实验室有以下规格的滑动变阻器,要完成上述实验,小赵所选用的滑动变阻器应是__________ :(填写选项字母即可)
A.20Ω;0.3A B.20Ω;0.5A
C.50Ω;0.3A D.50Ω;0.5A
18.(2023·河南三门峡·统考一模)综合实践课上,小微同学用“伏安法”测量小灯泡正常发光时的电阻,选用的小灯泡L标有“2.5V”字样、电源电压恒为4.5V、滑动变阻器规格为“30Ω1A”。
(1)请在图甲中用笔画线代替导线,帮小微完成实物电路的连接___________;
(2)闭合开关前,滑动变阻器的滑片P应处于最___________(选填“左”或“右”)端;
(3)闭合开关进行实验,移动滑动变阻器的滑片P过程中,她应注视___________(选填“电压表”、“电流表”或“滑动变阻器”)的变化情况,当停止移动滑片P时,她发现电表指针左右摆动,再观察小灯泡也忽明忽暗,其原因可能是___________(选填字母符号);
A.滑动变阻器接触不良 B.小灯泡短路
(4)排除故障后继续实验,她将得到的数据记录在表格中,当电压表示数为2.5V时,电流表的示数如图乙所示为___________A,则小灯泡正常发光时的电阻为___________Ω(保留一位小数)。她发现小灯泡电阻发生了变化,其原因是灯丝电阻受的影响;
序号 U/V I/A R/Ω
1 1.0 0.18 5.6
2 1.5 0.22 6.8
3 2.0 0.24 8.3
4 2.5
(5)实验结束后,小华想利用小微的实验器材测量一未知电阻Rx的阻值,发现电流表损坏,善于动脑的小华用小微实验中灯泡的额定电压U额和测得的额定电流I额,设计了如图所示的电路,测出R的阻值,请你帮助小华补全实验步骤。
①先闭合开关S、S1,调节滑动变阻器滑片使电压表示数为___________;
②再断开开关S1,闭合S2,保持滑动变阻器滑片位置不变,读出此时电压表示数为U1;
③待测电阻R=___________。(用所测物理量和已知物理量符号表示)
19.(2023·河南南阳·统考一模)小华做测量定值电阻Rx阻值的实验,现有器材:待测电阻RX、两节干电池、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线若干。
(1)请按图甲所示的电路图,以笔画线代替导线,将图乙中的电路连接完整。(导线不得交叉);( )
(2)连接电路时,开关应处于 ___________状态;闭合开关前滑动变阻器的滑片P应处于 ___________处;
(3)闭合开关S,发现电压表示数接近3V,电流表指针几乎不偏转,移动滑片P的过程中,两表示数均无变化。已知导线、仪表均完好,且接触良好,则故障原因是 ___________;
(4)排除故障后,闭合开关S,小明改变电阻RX两端的电压,进行了多次实验,实验数据记录如下表。
实验次数 1 2 3 4
电压表示数U/V 1.0 1.5 2.0 2.5
电流表示数I/A 0.10 0.15 0.20 0.25
分析数据可得:RX =___________Ω;
(5)在此实验中改变电阻RX两端的电压是通过改变___________来实现的;
(6)此实验中多次测量的目的与下面的 ___________(选填“A”或“B”)实验中多次测量的目的相同。
A.探究电流与电阻的关系 B.测量物体的长度
(7)上述实验完成后,他们想测量另一个铭牌模糊不清的定值阻器Rx的阻值,在保证电路安全的情况下,设计了如图丙所示的电路(电源电压恒定但未知,滑动变阻器R最大阻值为R0),请将他们的实验步骤补充完整:
①闭合开关S,将滑动变阻器的滑片移至最左端,读出电流表的示数为I1;
②闭合开关S,将滑动变阻器的滑片移至最右端,读出电流表的示数为I ;
③电阻阻值Rx=___________(用I1、I2和R0表示)。
20.(2023·河南焦作·统考一模)在测量额定电压为2.5V小灯泡的电阻实验中,电源是两节新干电池。
(1)请用笔画线代替导线,将图甲的电路连接完整,要求滑片向右移动,灯泡变亮________;
(2)闭合开关后,发现小灯泡不亮,电压表示数近似电源电压,如果电路连接完好,只有一个元件有故障,则该故障是________;
(3)排除故障后,移动滑动变阻器的滑片,将得到的数据填入表格中,其中当小灯泡两端电压为2.5V时,电流表示数如图乙所示,为________A,小灯泡正常发光时的电阻为________(结果保留一位小数);
试验次数 电压U/V 电流I/A 电阻R/Ω
1 1.6 0.2
2 2 0.22
3 2.5
(4)分析实验数据可知,小灯泡的电阻是变化的,原因是________;
(5)完成上述实验后,某小组设计了图丙所示的电路,测量某一小灯泡正常发光时的电阻,已知小灯泡的额定电流为I额,滑动变阻器的最大阻值为R0,电源电压未知但保持不变。
①将滑动变阻器滑片移至最左端,闭合开关S1、S2,电流表示数为I1;
②________,调节滑动变阻器滑片,使电流表示数为I额;
③保持滑片位置不变,闭合开关S1、S2,电流表示数为I2;
小灯泡正常发光时的电阻R=________。(用已知量和测量量表示)
21.(2023·河南洛阳·统考一模)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Rx、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,并在虚线框内画出该实验的电路图__________;
(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)闭合开关试触时,发现电流表无示数,移动滑动变阻器的滑片,电压表示数始终接近电源电压,造成这一现象的原因可能是 ___________;
(4)排除故障后,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;
(5)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
(6)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,设计了如图丙所示的电路,也测出了Rx的阻值。请你完成下列实验步骤:
①闭合开关S1,断开S2,读出电压表的示数为U1;
②闭合开关S1和S2,读出电压表的示数为U2;
③待测电阻的阻值Rx=____________________。(用已知量和测得量的字母表示)
22.(2023·河南开封·统考一模)在“探究电流与电压关系”的实验中,小明使用电压恒为3V的电源、开关、导线若干、定值电阻R1、电流表、电压表和滑动变阻器连接了图甲所示的部分电路:
(1)请用笔画线代替导线将图甲电路补画完整_______;
(2)闭合开关,发现电压表有示数,电流表无示数,移动滑片P,两电表示数均无变化,则故障可能是定值电阻R1_______。排除故障后进行实验,小明调节滑片使电压表示数为0.5V,记录电流表示数,再将滑片向______(填“A”或“B”)端移动,使电压表示数为1.0V、再次记录电流表示数;
(3)完成实验并整理器材后,小明将所得数据描点连线画出R1的图像如图乙所示,并根据图像得出结论:______时,通过导体的电流与导体两端的电压成_______比;
(4)实验后不同小组之间进行交流时,发现有一组同学画出的图像如图丙所示,造成该现象的原因是:_______;
(5)同学们对实验进行了拓展,利用电源(电压未知但恒定不变)、阻值为R0的定值电阻、电压表、开关等器材,设计了如图丁所示的电路,测出Rx的阻值,请你将下列实验步骤补充完整:
①闭合开关S1,断开S2,读出电压表的示数为U;
②______,读出电压表示数为U1;
③待测电阻阻值的表达式R=_______(用R0、U、U1表示)。
23.(2023·河南商丘·统考一模)在测量标有2.5V小灯泡电阻的实验中,图甲是同学连接好的电路。
(1)同学发现电路连接错误,只需更改一根导线即可。请你把接错的那一根导线找出来,并画上“×”,再用笔画线把它改接到正确的位置上;______
(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。闭合开关前,应将滑片P移到滑动变阻器的______(选填“左”或“右”)端;
(3)闭合开关,发现小灯泡不发光,电流表无示数,电压表示数较大,则电路故障可能是______;
(4)排除故障后,甲同学先闭合开关,调节滑动变阻器,使小灯泡正常发光,再调节滑动变阻器使小灯泡两端的电压逐次降低,实验中观察到的现象和测量的数据记录如下表:
序号 1 2 3 4 5
发光情况 明亮 较亮 较暗 暗 不发光
电压U/V 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5
电流I/A 0.22 0.20 0.14 0.12
电阻R/Ω 11.4 10.0 7.0 4.7
电阻平均值R/Ω
当电压表的示数为1.5V时,电流表的示数如图乙所示为______A,则此时小灯泡的电阻约为______Ω;
(5)小明同学准备用求出表格中的电阻平均值做小灯泡的电阻,你认为这样处理是否正确?并说明理由。______
24.(2023·河南周口·统考一模)在测量未知阻值R的实验中,小明设计了实验电路并进行连接,如图甲所示。
(1)如图甲所示是小明连接的电路,其中有一根导线连接有误,请在该导线上打“×”,并在原图上画出正确的连线________(导线不能交叉)。
(2)改正错误后再进行实验,实验前应将滑动变阻器的滑片P移到最________(选填“左”或“右”)端。小明闭合开关,发现电流表无示数,电压表的示数较大,则电路故障可能是________。
(3)排除故障后,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片P,当电流表示数为0.3A时,电压表示数如图乙所示,则其示数为________V,未知电阻R=________Ω。
(4)小明多次移动滑动变阻器的滑片,记下每次对应的电流和电压值并求出对应的电阻值,其目的是________。
(5)若实验中只有一个电压表和一个已知阻值为R0的定值电阻,小明设计了如图丙所示的电路,同样可以测量未知电阻R的阻值,请将以下实验步骤补充完整:
①闭合开关S,断开开关S1,用电压表测出待测电阻R两端的电压为U1;
②________,记下此时电压表读数为U;
③请写出未知电阻R阻值表达式:R=________(用U、U1和R0的关系式表示)。
25.(2023·河南焦作·统考一模)在做“伏安法测量定值电阻”的实验中,小明同学设计了如图甲所示的电路,请你完成下列问题。
(1)该实验的原理是_____;
(2)请用笔画线代替导线将电路连接完整______;
(3)连接电路时,应将开关_____;闭合开关前,滑动变阻器的滑片应滑_____端(选填“左”或“右”);
(4)连接完电路后,闭合开关,无论怎样移动滑片,电流表指针均无偏转,电压表的指针有明显的偏转,这可能是由于_____造成的;
(5)调节滑动变阻器,把测量的几组数据描成如图乙所示的图象,则该电阻的阻值R=_____Ω;
(6)完成上述实验后,小明还想测量一段电炉丝的电阻Rx,可是在连接电路时,发现电流表和滑动变阻器都被其他同学借走了。于是小明就利用刚才已测得的定值电阻R,重新设计如图丙所示的电路,仅操作控制开关就测出了电阻Rx的阻值。电源电压未知且恒定不变。请帮他把实验步骤补充完整:
①只闭合开关S1,读出电压表的示数为U1;
②_____;
电阻表达式:Rx=_____。(用测得的物理量和定值电阻R表示)
26.(2023·河南信阳·统考一模)小华做测量定值电阻Rx阻值的实验,现有器材:待测电阻Rx、两节干电池、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线若干。
(1)请按图甲所示的电路图,以笔画线代替导线,将图乙中的电路连接完整;( )
(2)连接电路时,开关断开,并将滑动变阻器滑片置于阻值 ___________处;
(3)正确连接电路,闭合开关,发现无论怎样移动滑片P,电流表都没有示数,而电压表示数接近3V,则故障可能是 ___________(选填标号);
A.滑动变阻器断路
B.Rx断路
C.Rx短路
(4)排除故障后,当电压表示数为1.3V时,电流表示数如图丙所示,则通过Rx的电流大小为 ___________A,它的阻值是 ___________Ω;
(5)本实验要多次测量取平均值,目的是 ___________;
(6)小华对实验进行进一步拓展,利用电源(电压未知但恒定不变)、阻值为R0的定值电阻、电流表、开关等器材,设计了如图丁所示的电路也能测出Rx的阻值,请你完成下列实验步骤:
①按电路图正确连接电路,闭合开关S,断开开关S1,读出电流表示数I1;
②___________,读出电流表示数I2;
③根据实验数据,计算出待测电阻Rx=___________。(用R0、I1、I2表示)
27.(2023·河南南阳·统考一模)如图是某实验小组“探究电流与电压和电阻的关系”实验,电源电压保持6V不变;
(1)闭合开关前,滑动变阻器的滑片P应位于最___________(选填“左”或“右”)端;
(2)闭合开关,移动滑片过程中观察到电压表无示数,电流表示数有明显的变化。已知导线、电表均完好且接触良好,则故障原因可能是___________;
(3)排除故障后,在“探究电流与电压的关系”时,根据实验数据绘制的图像如图乙,由图像可知:实验中所用定值电阻R的阻值为___________Ω,分析图像可得结论:___________,实验时,多次改变电压进行多次实验的目的是___________;
(4)在“探究电流与电阻的关系”时,选用10Ω、15Ω、20Ω的电阻R由小到大依次正确接入甲图所示电路。当把10Ω电阻接入电路时,移动滑片,电流表示数如图丙所示是___________A。则后面的实验每更换一个阻值,为保持定值电阻两端电压一定,滑动变阻器滑片P应向___________(选填“A”或“B”)端滑动,同时记下对应的电流值;每次实验时电阻R两端的电压均为2V,为完成实验,滑动变阻器的最大阻值至少应是___________Ω。
五、计算题
28.(2023·河南南阳·统考一模)手的握力反映了一个学生的肌肉力量。握力考查通过握力体重指数来反映,握力体重指数=(握力÷体重)×100,某研究小组设计了一款握力计,握力计的原理如图甲,它主要由手压板、杠杆OAB,压力传感器R(电阻值会随所受压力的大小发生变化)的变阻器和显示压力大小的仪器A(实质是电流表)构成,其中OA∶OB=1∶2,且已知压力传感器R的电阻与它所受的压力F的关系如图乙所示。接通电源后,压力传感器两端的电压恒为4.8V。手压板和杠杆的质量不计,g取10N/kg。
(1)若某同学对手压板的压力为400N时,压力传感器上受的压力;
(2)中学生的握力体重指数大于70为合格,某同学的质量为60kg,利用该握力计测量时,电流表的示数为0.032A,通过计算判断他的握力体重指数是否合格;
(3)把电流表的电流值改为对应手压板压力值,刻度盘从左到右压力值如何变化并说明判断方法。
29.(2023·河南安阳·统考一模)如图甲所示为汽车超载自动报警电路原理图,它由电磁继电器、压力传感器、可变电阻R等元件组成。输出电压U与压力传感器所受压力的关系图像如图乙所示,当通过电磁继电器线圈中的电流大于或等于0.02A时,衔铁被吸合,指示灯L2亮,说明车辆已经超过已知压力传感器的输出电压U即为电磁继电器控制电路的电源电压,线圈电阻为20Ω。当质量等于20t的车辆通过某水平桥面时,该装置刚好报警。求解下列问题:(g取10N/kg)
(1)此时压力传感器的输出电压是多少?
(2)此时可变电阻R连入电路的阻值是多少?
参考答案:
1.D
【详解】A.根据图乙可知,当电阻为5Ω时,电路中的电流为0.5A;由可得,电压表的示数为
U=IR=0.5A×5Ω=2.5V
故A错误;
B.当R短路时,电压表测量R两端的电压,故电压表无示数,电路仍接通,故电流表有示数,故B错误;
C.根据欧姆定律可知,电压一定时,电流和电阻成反比,故C错误;
D.将R从5Ω换成10Ω后,电阻分得的电压会变大,为了保证定值电阻R两端电压不变,需减小定值电阻两端电压,根据串联电路电压规律,应增大滑动变阻器两端电压,根据分压原理,需增大滑动变阻器接入电路的阻值,故将滑片向右移动,故D正确。
故选D。
2.BD
【详解】由图乙可知,R0与R串联,电压表测气敏电阻R0两端的电压。
A.根据表中数据可知,天然气浓度升高时,气敏电阻R的阻值变小,故A错误;
B.当天然气的浓度降低时,由欧姆定律可知电压表和电流表示数的比值等于R0的阻值,R0是定值电阻,电压表和电流表示数的比值不变,故B正确;
C.根据图象可知,当天然气浓度为0.3mg·m-3时,气敏电阻R的阻值为20Ω,则电路中的电流
电压表的示数
U0=IR0=0.2A×40Ω=8V
故C错误;
D.当电压表示数为6V时,通过电路的电流
因为串联电路两端电压等于各部分电压之和,所以R两端电压
UR=12V-6V=6V
R的阻值
由表中数据可知,天然气的浓度为0.1mg·m-3,故D正确。
故选BD。
3.BD
【详解】A.小灯泡的额定电流
小灯泡的电阻
故A错误;
B.由电路图可知,灯泡与滑动变阻器串联,电压表测滑动变阻器两端的电压。灯泡正常发光时的电压为2.5V,功率为1.25W,当灯泡正常发光时,串联电路总电压等于各分电压之和,此时电压表的最小示数
U滑=U-UL=4.5V-2.5V=2V
此时电路中的最大电流Imax=0.5A,此时滑动变阻器接入电路的电阻最小,最小为
滑动变阻器接入电路中的电阻最大,灯泡的电阻
电路中的最小电流
电路中电流变化的范围是0.3A~0.5A,故B正确;
CD.此时灯泡分担的电压最小
UL小=IminRL=0.3A×5Ω=1.5V
滑动变阻器两端的最大电压
U滑max=U-UL小=4.5V-1.5V=3V
即电压表最大示数,电压表的示数范围为2V~3V,故C错误;所以滑动变阻器的范围是4Ω~10Ω,故D正确。
故选BD。
4.BD
【详解】AB.光照强度增加时,光敏电阻的阻值减小,电路总电阻减小,电源电压不变,由串联电路规律和欧姆定律得电路中电流增大,定值电阻分得的电压增大,由串联电路电压规律得光敏电阻分得的电压减小,故A错误,B正确;
C.电压表与电流表示数之比为光敏电阻的阻值,随着光照强度的变化,光敏电阻的阻值是变化的,故C错误;
D.将定值电阻R0换成一个小灯泡,环境光照变暗,光敏电阻的阻值变大,串联电路中总电阻变大,电源电压不变,由欧姆定律得电路中电流变小,小灯泡亮度变暗,故D正确。
故选BD。
5.BD
【详解】A.由甲图可知,R、Rt串联,电压表测Rt两端电压,当电压表的示数最大,即Ut=3V时,电路允许测量的温度最高,根据串联电路两端的总电压等于各分电阻两端的电压之和可得定值电阻R两端的电压
UR=U-Ut=6V-3V=3V
则电路中的电流
热敏电阻的阻值
由图象可知,此电路允许的最高环境温度为30℃,故A不符合题意;
B.当温度计的示数为0℃时,热敏电阻Rt的阻值不为零,根据串联电路的分压作用知,热敏电阻Rt两端的电压不为零,电压表的示数不为零,故B符合题意;
C.若增大电源电压U,电压表的量程仍为0-3V,根据串联电路的分压作用知,定值电阻两端的电压增大,由欧姆定律知电路的电流增大,热敏电阻的阻值Rt的最大阻值减小,电路可测量的最高温度减小,故C不符合题意;
D.若增大R,电压表的量程仍为0-3V,电压表的最大示数是3V,定值电阻R两端的电压不变,由知电路中的电流减小,由可知热敏电阻的最大阻值增大,由图乙可知,电路可测量的最高温度将增大,故D符合题意。
故选BD。
6. 托里拆利 欧姆
【详解】[1]意大利著名的科学家托里拆利利用实验第一个测出了大气压强值。
[2]德国物理学家欧姆最先通过实验归纳出一段导体中电流跟电压和电阻之间的定量关系。
7. 30 12
【详解】[1]闭合S1、S2,将变阻器的滑片移至A端,灯泡和R2并联接入电路,电流表测干路电流,电压表测电源电压,此时灯泡正常发光,通过灯泡的电流为0.3A,灯泡两端的电压等于灯泡正常工作时的电压6V并联电路干路电流等于各支路电流之和,则通过R2的电流
并联电路各支路两端电压相等,所以电源电压为6V,根据欧姆定律可得R2的阻值
[2]闭合开关S1、断开开关S2,灯泡和滑动变阻器串联接入电路,串联电路各处电流相等,所以通过电路的最大电流等于灯泡的额定电流0.3A,根据U = IR可知滑动变阻器接入电路最大阻值时,滑动变阻器两端的电压最大,为
串联电路总电压等于各部分电压之和,则电源电压最大为
8. 欧姆 电阻
【详解】[1]归纳总结出导体中电流与电压、电阻关系: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的是物理学家欧姆。
[2]为了纪念他,用他的名字作为电阻的单位,即电阻的单位为欧姆。
9. 欧姆
【详解】[1]该图表示出了电流、电压、电阻的关系,所以漫画描述的是电学中的欧姆定律。
[2]欧姆定律的内容:导体中的电流与导体两端的电压成正比,与导体的电阻成反比,该定律的数学表达式是。
10.2.25
【详解】当开关S断开时,电路为R2的简单电路,电流表测通过R2的电流,即I2=0.9A,由欧姆定律得R2两端的电压
U2=I2R2=0.9A×60Ω=54V
当开关S闭合时,两电阻并联,电流表测干路电流,因并联电路中各支路两端的电压相等,且干路电流等于各支路电流之和,所以,电流表的示数
I=I1+I2=+ I2=+ 0.9A =2.25A
电流表示数为2.25A。
11. 见解析 见解析
【详解】[1]阿基米德原理的内容是:浸在液体中的物体受到向上的浮力,浮力的大小等于物体排开液体的重力。数学表达式为F浮=G排,揭示的是物体所受浮力与排开液体重力之间的关系。
[2]欧姆定律内容:通过导体的电流,跟导体两端电压成正比,跟导体的电阻成反比,揭示的是通过导体的电流与电压、电阻之间的关系。
12. 变小 变小
【详解】[1]由图可知,定值电阻与变阻器串联,电流表测电路中的电流,电压表测定值电阻两端的电压,当滑动变阻器的滑动触头P向D端移动时,变阻器接入电路的电阻变大,则总电阻变大,由可知,电路中的电流减小,即电流表示数变小。
[2]由可知,定值电阻两端的电压变小,即电压表示数变小。
13. 断开 左 定值电阻断路 电压 控制电阻两端的电压不变 10 当电压一定时,通过导体的电流与电阻成反比 更换电阻后没有调节滑动变阻器控制电阻两端的电压不变
【详解】(1)[1]探究电流与电阻关系的实验时,应将电流表与定值电阻串联,将电压表与定值电阻并联,电源电压为4.5V,电压表选择大量程,滑动变阻器采用一上一下的方式串联接入电路,如图所示:
(2)[2]为了电路中各元件安全,在连接实物电路时,开关要保持断开。
[3]为了保护电路中各元件安全,闭合开关前,滑动变阻器的滑片应移到最大阻值处,使电路中电流最小,故将滑片移到最左端。
(3)[4]闭合开关S,发现电压表有示数而电流表无示数,电流表无示数,说明电路中出现断路,电压表有示数,说明电压表接在电源两端,故电路中定值电阻断路。
(4)[5][6]探究电流与电阻关系时,应控制电阻两端的电压一定,将10Ω电阻换成15Ω电阻后,电阻两端的电压应保持不变,所以移动滑动变阻器滑片的同时眼睛观察电压表的示数,直至电压表示数与原来示数相同。
(5)[7]由图像a可知,电阻两端的电压
U=IR=0.6A×5Ω=0.3A×10Ω=0.2A×15Ω=3V
当电阻为20Ω时,电阻中电流最小,滑动变阻器的阻值最大
[8]由图像a可知,电压保持不变时,电阻增大,电流减小,且电流与电阻的乘积是个定值,故电压一定时,电流与电阻成反比。
(6)[9]观察图像b发现,电流与电阻的乘积是变化的,所以出现此情况的原因是更换电阻后,没有调节滑动变阻器控制电阻两端的电压不变。
14. 断开 滑动变阻器断路 0.12 5 通过导体的电流与其电阻成反比 保持不动
【详解】(1)[1]滑片向左滑动时,电流表示数变大,说明滑动变阻器连入电路的电阻变小,故滑动变阻器左下接线柱连入电路中,如图所示
(2)[2]为了保护电路,连接电路时开关应断开。
(3)[3]正确连接电路后,闭合开关,发现电压表和电流表均无示数,说明电路中出现了断路,用一根导线分别与定值电阻和电流表并联,两表仍无示数,说明除定值电阻和电流表之外仍然存在断路,当导线与滑动变阻器并联时,发现两表指针有明显偏转,说明除滑动变阻器之外的元件没有故障,因此故障原因是滑动变阻器断路。
(4)[4][5]图乙中电流表选用小量程,分度值为,示数为,使用的定值电阻阻值为
(5)[6][7]由图像可知,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:导体两端电压一定时,通过导体的电流与其电阻成反比;此实验中控制的导体两端的电压是;
(6)①开关闭合,开关接时,移动变阻器的滑片到某一位置,此时电流表的示数为,定值电阻与未知电阻并联,电流表测通过未知电阻的电流;
[8]开关闭合,开关接b时,变阻器的滑片保持不动,此时电流表的示数为,定值电阻与未知电阻并联,电流表测通过定值电阻与未知电阻的总电流。
[9]由并联电路的电流特点可知,通过的电流为
由欧姆定律可知,两端的电压为
由并联电路的电压特点可知,两端的电压为
则未知电阻的阻值为
15. 断开 变大 B 2.5 导体中的电流和电阻成反比 35 20
【详解】(1)[1]电压表和电阻并联,连接滑动变阻器上面一个接线柱,如图所示:
[2]为了保护电路,连接电路时,开关应处于断开状态。
[3]当滑片向右移动时,变阻器连入电路的电阻减小,由串联分压可知变阻器两端的电压减小,由串联电路电压的规律可知电阻两端的电压增大,即电压表的示数增大。
(2)[4]根据串联分压原理可知,将20Ω的定值电阻换成5Ω的定值电阻,电阻变小,其分得的电压变小;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减小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B端移动,记录此时各表的示数。
[5]如图丙为这次正确实验时电流表的示数,电流表选用0~0.6A的量程,分度值为0.02A,可知此时电压表的示数为0.5A,对应的电阻为5Ω,由欧姆定律可得此时电压表的示数为
UV=IR=0.5A×5Ω=2.5V
(3)[6]根据图丁所示的电流随电阻变化的图象可知,电阻两端的电压始终保持
UV=IR=0.5A×5Ω=2.5V
为一定值,由图象可以得出结论:电压一定时,电流与电阻成反比。
[7]根据串联电路电压的规律,变阻器分得的电压
U滑=U-UV=6V-2.5V=3.5V
变阻器分得的电压为电压表示数的
根据分压原理,当接入25Ω的定值电阻时,变阻器连入电路中的电阻为
R滑=1.4×25Ω=35Ω
在此实验中,滑动变阻器的最大阻值一定大于35Ω。
(4)[8]更换32Ω的定值电阻后,电流为0.1A,根据欧姆定律得到电阻两端的电压
U′=I′R′=0.1A×32Ω=3.2V
根据串联电路的电压规律可得此时滑动变阻器的电压为
U滑′=U-U′=6V-3.2V=2.8V
此时滑动变阻器的电阻为
在上一次实验中,滑动变阻器的电压为
U滑″=U-UV=6V-2.5V=3.5V
电路中的电流为
电路中的定值电阻为
16. 断开 右 3 反比 A 右 0.12 B
【详解】(1)[1][2]为了保护电路,连接实物时开关应断开;闭合开关实验前,应将滑动变阻器的滑片移到最大阻值处,由图可知,滑片左侧电阻丝接入电路,所以滑片应移到阻值最大的右端。
(2)[3]由图象可知,定值电阻两端的电压
UV=IR=0.1A×30Ω=3V
[4]由图象可知,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:电压一定时,通过导体的电流与其电阻成反比。
(3)[5]A.如果电流表内部断路了,整个电路断路,电压表,电流表示数都为零,故A符合题意;
B.如果定值电阻内部出现了断路,电压表串联在电路中,电压表有示数,电压表内阻很大,通过电路的电流很小,电流表的示数为零,故B不符合题意;
C.如果定值电阻内部出现了短路,电压表被短路,电压表示数为零,电路是通路,电流表有示数,故C不符合题意;
D.如果滑动变阻器内部出现了短路,电路是通路,电压表和电流表都有示数,故D不符合题意。
故选A。
(4)[6]将15Ω的定值电阻做完实验后,保持滑片位置不动,换用25Ω的定值电阻接入电路,由串联分压可知电压表的示数变大,实验需要控制定值电阻两端的电压不变,由串联电路电压的规律可知增大变阻器两端的电压,由串联分压可知增大变阻器连入电路的电阻,向右移动滑片,能使电压表示数为3V。
[7]电路中的最大电流
因此电流表选用的量程为0~0.6A,由图丙可知,分度值为0.02A,示数为0.12A。
(5)[8]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
U滑=U-UV=6V-3V=3V
变阻器分得的电压为电压表示数的1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=1×30Ω=30Ω>20Ω
由(4)可知,电路中的最大电流为
0.6A>0.5A
选择“50Ω,1.0A”的滑动变阻器。
故选B。
17. 左 变大 5∶2 D
【详解】(1)[1][2]更换阻值为10Ω的电阻后,在不改变电路连接的情况下如果保持滑片位置不动, 根据分压原理可知,因电阻增大,其分得的电压增大,即电压表的示数会变大;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,应增大滑动变阻器连入电路中的电阻,所以滑片应向左端移动,使电压表的示数保持不变。
(2)[3]本实验中,电阻的电压保持不变,根据可知,在电压不变时,电流与电阻成反比,故实验中他接入10Ω和25Ω定值电阻时,电路中两次的电流之比为
I1∶I2=25Ω∶10Ω=5∶2
(3)[4]根据(1),由欧姆定律可得出电阻的电压为
UV=IR=0.5A×5Ω=2.5V
实验中使用的最大定值电阻为25Ω,根据串联电路电压的规律,变阻器分得的电压
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25Ω电阻时,变阻器连入电路中的电阻为
R滑=1.4×25Ω=35Ω
即小赵所选择的变阻器的最大阻值不能小于35Ω;由欧姆定律,电路的最大电流为
故选用的滑动变阻器的规格为50Ω 0.5A,故ABC不符合题意,D符合题意。
故选D。
18. 右 电压表 A 0.26 9.6 U额
【详解】(1)[1]由图乙可知,电流表选用0~0.6A的小量程串联在电路中,如图所示:
(2)[2]闭合开关前,滑动变阻器的滑片P应处于阻值最大端,即最右端。
(3)[3]测量小灯泡正常发光时的电阻,由于灯泡在额定电压下正常发光,所以闭合开关进行实验,移动滑动变阻器的滑片P过程中,她应注视电压表的情况。
[4]依题意当停止移动滑片P时,她发现电表指针左右摆动,再观察小灯泡也忽明忽暗,可知电路时通时断,其原因可能是滑动变阻器接触不良,故A符合题意,B不符合题意。
故选A。
(4)[5][6]由图乙可知,电流表选用0~0.6A的小量程,分度值为0.02A,指针所在位置的示数为0.26A,所以电流表的示数为0.26A;由欧姆定律可知,小灯泡正常发光时的电阻为
(5)①[7]由图丙可知,闭合开关S、S1,此时灯泡、未知电阻Rx、滑动变阻器R三者串联,电压表测灯泡两端的电压,因为已知灯泡的额定电压为U额,额定电流为I额,所以在步骤①中应调节滑动变阻器滑片使电压表示数为U额,使灯泡正常发光,此时通过未知电阻Rx的电流为I额。
③[8]在步骤②中,断开开关S1,闭合S2,保持滑动变阻器滑片位置不变,读出此时电压表示数为U1,此时灯泡、未知电阻Rx、滑动变阻器R三者串联,电压表测灯泡和未知电阻R两端的总电压,则未知电阻Rx两端的电压为
通过未知电阻R的电流为I额,由欧姆定律可知,待测电阻阻值为
19. 断开 阻值最大位置处 (待测电阻)RX断路 10 移动滑动变阻器滑片位置 B
【详解】(1)[1]滑动变阻器要采用“一上一下”的连接方式,与待测电阻串联,如图所示
(2)[2][3]为保护电路,连接电路时,开关断开,并将滑动变阻器滑片置于阻值最大处。
(3)[4]电流表没有示数,说明电路断开,电压表示数接近电源电压,说明电压表、电流表、滑动变阻器、开关与电源两极连通,所以电路故障可能是待测电阻断路。
(4)[5]根据表格可知
,,……
故待测电阻。
(5)[6]在此实验中根据串联电路分压特点,通过改变滑动变阻器的阻值,改变滑动变阻器与待测电阻的分压,从而改变待测电阻两端电压,故应该移动滑动变阻器滑片位置。
(6)[7]此实验中多次测量的目的是为了可以减小误差。
A.探究电流与电阻的关系多次测量是为了得到普遍规律,故A不符合题意;
B.测量物体的长度,为了使结果更加准确,应多测几次求平均值,这样可以减小误差,故B符合题意。
故选B。
(7)[8]闭合开关S,滑动变阻器移至最左端,读出电流表示数I1,此时电阻Rx两端的电压即为电源电压,闭合开关S,将滑动变阻器的滑片移至最右端,此时电阻Rx、R0串联,读出电流表示数I2为电路总电流,因为电源电压不变,根据串联电路电流特点,流过电阻R0的电流为I2,故电阻R0两端电压为,电阻Rx两端电压为
①
根据串联电路电压特点可知电阻Rx两端电压为
②
故联立①②解得
20. 小灯泡断路 0.24 10.4 小灯泡的温度影响其电阻的大小 闭合开关S1,断开开关S2
【详解】(1)[1]滑片向右移动,灯泡变亮,即滑片右移,滑动变阻器接入电路的电阻变小,所以滑动变阻器选择右下接线柱串联接入电路,电压表遵循电流“正进负出”的原则与灯泡并联接入电路,如图所示
(2)[2]闭合开关后,发现小灯泡不亮,电压表示数近似电源电压,说明电压表串联接入电路,则与电压表并联部分断路,所以电路故障为小灯泡断路。
(3)[3]电流表接入电路的是小量程,分度值为0.02A,示数为0.24A。
[4]根据欧姆定律可得,小灯泡的电阻为
(4)[5]根据灯泡的灯丝电阻特点可知,灯泡的电阻随温度是升高而增大,故小灯泡的温度影响其电阻的大小。
(5)①将滑动变阻器滑片移至最左端,闭合开关S1、S2,此时滑动变阻器接入电路的电阻最大为R0,电路为滑动变阻器的简单电路,电流表示数为I1,根据欧姆定律可得,电源电压为U=I1R0。
②[6]闭合开关S1,断开开关S2,灯泡和滑动变阻器串联接入电路,移动滑动变阻器的滑片,使电流表的示数为I额,灯泡正常发光,串联电路总电阻等于各部分电阻之和,根据欧姆定律可得
③[7]闭合开关S1、S2,滑片位置不变,电流表的示数为I2,则滑动变阻器接入电路中的电阻为
即
故小灯泡正常发光时的电阻为
21. 电压U/V 电流I/A 电阻R 断路 0.5 5 A
【详解】(1)[1]在测定值电阻的阻值实验中,定值电阻、滑动变阻器和电流表串联,电压表并联在定值电阻两端,滑动变阻器上下各选一个接线柱串联在电路中,电路连接和电路图如下所示:
。
(2)[2][3]根据知表中①②处的内容应该为电压U/V和电流I/A。
(3)[4]闭合开关试触时,发现电流表无示数,说明电路可能断路;移动滑动变阻器的滑片,电压表示数始终接近电源电压,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,即造成这一现象的原因可能是电阻R 断路。
(4)[5][6]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,电流表选用小量程,分度值0.02A,其示数为0.5A,则本次测得Rx的阻值为
(5)[7]本实验进行了多次测量,其目的是取平均值减小误差。
A.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。
(6)[8]分析图丙的电路可知: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U2;
根据串联电路电流的特点,可知
根据串联电路电压的规律和欧姆定律有
所以待测电阻的阻值为
22. 断路 B 在电阻一定 正 电压表并联在滑动变阻器的两端了 闭合开关S1、S2
【详解】(1)[1]探究电流与电压关系的实验中,滑动变阻器、电阻、电流表串联,电压表接在定值电阻两端,如图
(2)[2]闭合开关,电流表无示数,说明电路存在断路;电压表有示数,说明电压表与电源构成通路,移动滑片P,两电表示数均无变化,则故障可能是定值电阻R1断路。
[3]排除故障后进行实验,小明调节滑片使电压表示数为0.5V,记录电流表示数,要使电压表示数为1.0V、再次记录电流表示数,应增大电路中的电流,即减小滑动变阻器的电阻,滑动变阻器的划片应向B端滑动。
(3)[4][5]由图乙可知,R1的图像是一条过原点的直线,电阻两端的电压增大为原来的几倍,电流也增大为原来的几倍,结论是:导体两端的电压一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比。
(4)[6]如图丙,电阻两端的电压越大,通过导体的电流越小,说明导体的电阻变大,造成该现象的原因是:电压表并联在滑动变阻器两端。
(5)①闭合开关S1,断开S2,读出电压表的示数为U,此时电压表与Rx串联,读数U为电源电压;
②[7] 闭合开关S1、S2,两个电阻串联,电压表测量R0两端的电压,读出电压表示数为U1,电路中的电流为
③[8]待测电阻阻值的表达式
23. 改变灯泡两端电压 左 灯泡断路 0.18 8.3 见解析
【详解】(1)[1]从图甲可以看到,闭合开关后,根据电流的流法可知,电流表并联在小灯泡两端,这是错误的,电流表应该和小灯泡串联,而电压表和小灯泡并联,故可以删除小灯泡右端与电流表0.6A接线柱的导线,改为小灯泡右端与电压表负接线柱的连接,这样,闭合开关后,根据电流的流法,可知,电流表和小灯泡串联,电压表和小灯泡并联,最后,小灯泡再和滑动变阻器串联,这才是正确的,如下图所示:
(2)[2]在此实验中,滑动变阻器除了可以保护电路还具有改变灯泡两端电压的作用,因为进行测量灯泡的电阻实验时,会有误差的产生,滑动变阻器滑片的移动,可以改变待测电阻两端的电压和流过的电流,从而得到多组数据,最后求平均值,就可以达到减小误差的目的了。
[3]闭合开关前,为了防止电路的电流过大,滑动变阻器接入电路的阻值应该调到最大,从甲图可以看到,变阻器的左上端、右下端接入电路中,则应将滑片P移到滑动变阻器的左端。
(3)[4]闭合开关,电流表无示数,说明电路有断路,小灯泡不发光,则应该是小灯泡断路了,电流流过电压表,电压表测电源电压,电压表示数较大。
(4)[5]从图乙可以看到,电流表的量程为0~0.6A,分度值为0.02A,它的读数为0.18A。
[6]由题意可知,这时电压表的示数为1.5V,小灯泡的电压为1.5V,流过小灯泡的电流为0.18A,根据可知,此时小灯泡的电阻约为
小灯泡的电阻约为8.3Ω。
(5)[7]不正确,小灯泡的电阻随温度的变化而变化,不同电压下,电阻值也在变化,求不同电压下电阻的平均值无意义。
24. 右 电阻R断路 2.4 8 多次测量求平均值减小误差 闭合开关S、S1
【详解】(1)[1]实验中,定值电阻应用滑动变阻器串联,且电压表并联在定值电阻两端,故定值电阻与滑动变阻器相连的导线错误,应将定值电阻的右接线柱与滑动变阻器的左下接线柱相连,如图
(2)[2][3]为保护电路,实验前应将滑动变阻器的滑片P移到阻值最大处,即最右端;电流表无示数,电压表的示数较大,说明电压表串联在电路中,即电阻R断路。
(3)[4][5]电压表选用小量程,分度值为0.1V,示数为2.4V,根据欧姆定律可知未知电阻
(4)[6]小明多次移动滑动变阻器的滑片,记下每次对应的电流和电压值并求出对应的电阻值,其目的是多次测量求平均值减小误差。
(5)[7][8]①闭合开关S,断开开关S1,两电阻串联,电压表测量Rx两端的电压,用电压表测出待测电阻R两端的电压为U1;
②闭合开关S、S1,R0被短路,电路为R的简单电路,记下此时电压表读数为U,则电源电压为U;
③闭合开关S,断开开关S1时,根据串联电路的电压特点可知R0两端的电压
U0=U-U1
电路中的电流,未知电阻R阻值表达式为
25. 断开 右 电阻R断路 3 再闭合开关S2,读出电压表的示数为U2
【详解】(1)[1]伏安法测电阻是利用电压表和电流表,再通过计算得出电阻阻值,实验原理为。
(2)[2]滑动变阻器应一上一下串联在电路中,由图甲可知电源电压为3V,则电压表选用小量程与电阻R并联,连接如下图:
(3)[3]连接电路时,为保护电路,开关应处于断开状态。
[4]图中滑动变阻器接左半段,滑片处于右端时,滑动变阻器连入电路的电阻最大,电路电流最小,对电路起保护作用。
(4)[5]无论怎样移动滑片,电流表指针均无偏转,说明电路断路;电压表有明显偏转,说明电压表到电源两极间的电路是完好的,则故障为电阻R断路。
(5)[6]因电流随电压的变化图线为一倾斜直线,说明R为定值电阻,在图上取一点,当U=1.8V,I=0.6A,根据可得该电阻的阻值为
(6)[7][8]分析图丙的电路可知:只闭合S1时,R与Rx串联,电压表测Rx的电压U1;再闭合开关S2,R短路,电路中只有待测电阻,读出电压表的示数为U2,即为电源电压。根据串联电路电流的规律:Ix=I,根据串联电路电压的规律和欧姆定律有
26. 最大 B 0.26 5 减小误差 再闭合开关S1
【详解】(1)[1]滑动变阻器要采取“一上一下”的连接方式,与待测电阻串联,如图
(2)[2]为保护电路,连接电路时,开关断开,并将滑动变阻器滑片置于阻值最大处。
(3)[3] A.若滑动变阻器断路,电路断路,电流表、电压表都无示数,故A不符合题意;
B.电流表示数没有,说明电路断开,电压表示数接近电源电压,说明电压表、电流表、滑动变阻器、开关与电源两极连通,所以电路故障可能是定值电阻断路,故B符合题意;
C.若Rx短路,电压表与Rx并联,电压表无示数,电流表有示数,故C不符合题意。
故选B。
(4)[4]由图知,电流表量程为,分度值为0.02A,读数为0.26A。
[5]则待测电阻
(5)[6]为了使结果更加准确,应多测几组电流、电压值,计算出多组Rx的值,然后求平均值,这样可以减小误差。
(6)①按电路图正确连接电路,闭合开关S,断开开关S1,读出电流表示数I1,此时电阻R0两端的电压即为电源电压
②[7]再闭合开关S1,电阻R0、Rx并联,读出电流表示数为电路总电流,因为电源电压不变,所以流过电阻R0电流不变,根据并联电路电流特点,流过电阻Rx的电流
③[8]电阻Rx的值
27. 左 定值电阻R短路 10 在电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成正 寻找普遍规律 0.2 A 40
【详解】(1)[1]为了保护电路,闭合开关前,滑动变阻器的滑片P应位于阻值最大处,即左端。
(2)[2]闭合开关,发现电流表有示数,说明电路是通路;电压表示数为0,已知导线、电表均完好且接触良好,说明电压表并联的电路短路,即造成此现象的原因可能是定值电阻R短路。
(3)[3]在探究电流与电压的关系时,根据实验数据绘制的图像为一过原点的直线,根据欧姆定律,则定值电阻
[4][5]由图像可知,当导体两端的电压增大时,通过导体的电流增大,且通过导体的电流与导体两端的电压的比值保持不变,故可得出结论:在电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比;实验时,多次改变电压进行多次实验的目的是寻找普遍规律。
(4)[6]由图甲可知,电流表选用小量程;当把10Ω电阻接入电路时,移动滑片,电流表示数如图丙所示,电流表分度值0.02A,其示数为0.2A。
[7]根据欧姆定律知,定值电阻两端电压为
实验中,当把10Ω的电阻换成后面的大电阻后,根据分压原理,电阻两端的电压变大,研究电流与电阻关系时要控制电压不变,根据串联电路电压的规律,要增大滑动变阻器两端的电压,由分压原理知,要增大滑动变阻器电阻阻值,故应把滑动变阻器滑片向A端滑动,使电压表示数为2V,同时记下对应的电流值。
[8]根据控制变量法,在探究电流与电阻的关系实验中,应控制定值电阻两端电压UV=2V不变,根据串联电路电压规律,滑动变阻器两端电压为
滑动变阻器两端电压是定值电阻两端电压的2倍;因为定值电阻的最大电阻为20Ω,当定值电阻阻值最大时,滑动变阻器的电阻也最大;根据串联分压原理,滑动变阻器最大阻值为
故滑动变阻器的最大阻值至少应是40Ω。
28.(1)800N;(2)合格;(3)见解析
【详解】解:(1)根据杠杆平衡条件得FA×OA=FB×OB,因为压力传感器受的压力
(2)当电流表的示数为0.032A时,传感器R的电阻
由图像可知传感器受的压力FA′=1000N,根据杠杆平衡条件,该同学的握力
该同学的体重
则
83.3>70
所以他的握力体重指数合格。
(3)从左到右压力值逐渐变大,因为刻度盘从左到右电流值逐渐增大,对应传感器R的电阻在逐渐减小,由图像知压力传感器所受的压力在逐渐增大,手压板压力也在逐渐增大,因此刻度盘从左到右压力值逐渐增大。
答:(1)压力传感器上受的压力是800N;
(2)他的握力体重指数合格;
(3)见解析。
29.(1)1V;(2)30Ω
【详解】解:(1)当车的质量为20t时,车的重力
G=mg=20×103kg×10N/kg=2×105N
车辆通过某水平桥面,所以车对压力传感器压力等于车的重力,由图乙知道,压力传感器的输出电压1.0V。
(2)根据题意知道,当通过电磁继电器线圈中的电流大于或等于0.02A时,衔铁被吸合,指示灯L2亮报警,由图甲知,可变电阻R与线圈串联在电路中,该装置刚好报警,即通过电磁继电器线圈电流为0.02A,根据串联电路特点和欧姆定律知道
即
解得
R=30Ω
答:(1)此时压力传感器的输出电压是1V;
(2)此时可变电阻R连入电路的阻值是30Ω。