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- 2021-11-06 发布
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专题19 欧姆定律
一、选择题
1.(2020·四川省甘孜州)小刚用图所示电路探究“一段电路中电流跟电阻的关系”,在此实验过程中,当A、B两点间的电阻由5Ω更换为10Ω后,为了探究上述问题,他应该采取的唯一操作是( )
A. 保持变阻器滑片不动 B. 将变阻器滑片适当向左移动
C. 将变阻器滑片适当向右移动 D. 适当增加电池的节数
【答案】C
【解析】
【详解】当A、B两点间的电阻由5Ω更换为10Ω后,根据串分压的知识可知,电压表的示数变大,此时应该增大滑动变阻器的阻值,将滑片适当向右端滑动,使电压表的示数与原来相同。
故选C。
2.(2020·山东省滨州市)如图所示的电路中,电源电压保持不变,为定值电阻。闭合开关S,滑动变阻器的滑片P向右滑动的过程中,关于电压表和电流表的示数变化,下列判断正确的是( )
A. 电压表示数变小,电流表示数变大
B. 电压表示数不变,电流表示数变小
C. 电压表示数变大,电流表示数不变
D. 电压表示数变大,电流表示数变小
【答案】B
【解析】
17
【详解】由图可知,电阻R1和变阻器R2并联,电流表测量干路中的电流,电压表测量电源电压,闭合开关S,滑动变阻器的滑片P向右滑动的过程中,变阻器连入电路的电阻变大,由并联电路电阻的规律可知电路的总电阻变大,由I=可知通过干路中的电流变小,即电流表的示数变小,电压表测量电源电压,电压表的示数不变。
故选B。
二、填空题
3.(2020·四川省甘孜州)如图是电阻A和B的I—U图像。若把二者并联后接入电路中,当通过电阻B的电流是0.2A时,通过电阻A的电流是_______A,若把二者串联后接入某电路,当通过电阻A的电流为0.3A,电阻B两端的电压是______V.
【答案】 (1). 0.4 (2).3
【解析】
【详解】[1]由图可知,二者并联后接入电路中,当通过电阻B的电流是0.2A时,B两端的电压是2.0V,并联电路各支路两端电压相等,所以A两端的电压也是2.0V,由图可知,此时通过电阻A的电流是0.4A;
[2]由图可知,二者串联后接入电路中,当通过电阻A的电流是0.3A时,串联电路电流处处相等,所以通过B的电流也是0.3A,由图可知,此时电阻B两端的电压是3.0V;
4.(2020·山东省聊城市)小明用如图所示的电路“探究电流与电压的关系”,所用电源电压为4.5V,闭合开关S时,发现电压表无示数,但电流表有示数,电路故障可能是电阻R1______(选填“断路”或“短接”)。排除故障后,他移动滑动变阻器的滑片,发现当电压表示数是1.2V时,电流表示数是0.30A;继续移动滑片,使电压表示数从1.2V增加到2.4V,那么该过程中滑动变阻器R2连入电路的阻值减小了______Ω。
17
【答案】 (1). 短接 (2). 7.5
【解析】
【详解】[1]如图所示电路串联,电压表测定值电阻R1两端电压,电流表测电路电流,闭合开关S时,发现电流表有示数,说明电路中有电流通过,故障不可能为断路;电压表无示数,说明电压表测量部分短路,即电阻R1被短接。
[2]当电压表示数是1.2V时,电流表示数是0.30A时,由可得定值电阻R1阻值
根据串联分压可得此时滑动变阻器R2两端电压
则由可得此时滑动变阻器接入阻值
继续移动滑片,使电压表示数从1.2V增加到2.4V,则定值电阻R1两端电压为2.4V,此时电路电流为
根据串联分压可得此时滑动变阻器R2两端电压
则由可得此时滑动变阻器接入阻值
则该过程中滑动变阻器R2连入电路的阻值减小了
17
5.(2020·黑龙江省龙东地区)如图所示,电源电压保持不变,电阻R1=R2=R3=10Ω,若只使R2、R3并联接入电路,则应闭合开关_____,此时电流表的示数为I1:要使R1,R2串联,应断开开关S1、S2此时电流表的示数为I2,则I1:I2=_____.
【答案】 (1). S1、S2 (2). 4:1
【解析】
【详解】如图所示,要使电阻R2、R3并联,则电阻R2、R3中必须有电流通过,所以应闭合开关S1、S2,此时电流表测干路电流,因并联电路中总电阻的倒数等于各分电阻倒数之和,所以,电路中的总电阻:,此时电流表的示数:;断开开关S1、S2时,R1、R2串联,电流表测电路中的电流,因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,所以,此时电压表的示数:,所以,.
三、实验探究题
6.(2020·重庆A)图15甲是“探究电流与电压关系”的实验电路,三个小组的同学分别用5Ω,10Ω.15Ω的定值电阻进行探究。
(1)请用笔画线代替缺少的2根导线,将图15甲的电路连接完整(要求:导线不能交叉,滑片P向B端移移动时,电路中的电流变大)。
17
(2正确连接电路,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");排除故障后,缓慢移动滑片P到某位置时,电压表的示数如图5乙所示,为V.
(3)将不同小组的可数据汇总后,得到表1的数据,分析可得:在电阻定的情况下,通过导体的电流和导体体两端的电压成比。
表1:实验数据
R1
5Ω
R2
10Ω
R3
15Ω
U/V
0.8
1.0
15
2.0
U/V
1.2
1.8
22
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
0.1
0.12
0.14
0.16
(4)在进步探究” 电流与电阻的关系”实验中:
①若保持定值电阻两端的电压为1.5V不变,在表1的数据中有可用于分析。.
②为得到更多的实验数据,老师给每个小组再次提供一个30Ω的定值电阻R0,某小组在实验中,无论怎样移动滑片P都不能将R0两端电压压调为1.5V.其原因是滑动变阻器的最大值太(选填"“大“或“小)该小组组所使用的滑动变阳器的规格可能是(选填下列选项前的字母)。
A.10Ω 3A B.20Ω 2A C.50Ω 1A
答案:(1)连接图中滑动变阻器B接线柱以及电阻左边接线柱(作图题,需要在图中连接)
(2)断路、1.8V
(3)正
(4)2、小、B
解析:(1)滑动变阻器P向B端移动,电流增大,说明电阻减小,故接滑动变阻器B接线柱以及电阻左边接线柱;
(2)电流表无示数,电路极有可能断路,如果是R发生断路,因为电压表内阻极大,则电压表有示数且示数接近于电源电压。故断路;接线柱接0—3V,故读数为1.8V;
(3)由表格可知:电阻相同时,电流与导体两端电压成正比;
(4)探究电流与电阻关系实验时,控制电压不变,现在需要控制在1.5V不变,由图可知,选取5Ω和15Ω时可行,故为2组;
17
由可知,增大R定,则需要增大R滑,现在无论如何都不能将定值电阻电压调节到1.5V,是因为滑动变阻器的最大阻值太小;
由图可知,实验选取的电源为2节干电池,故电源电压为3V,所以,实验中,选取15Ω的电阻是能达到1.5V电压的,故选择的滑动变阻器电阻大于或者等于15Ω,当选取30Ω的电阻时,说明C是可行的,A是不可能的,所以选B。
7.(2020·重庆B)小倩同学在探究“电流与电压关系”的实验中,选用器材有:学生电源(电压恒为4.5V)电流表、电压表、定值电阻R,导线若干和标有“50Ω、0.5A”字样滑动变阻器。
(1)用笔画线代替导线,将图甲中的电路连接完整_________;(要求:滑片P向D端移动时,电路中的电流变大,且导线不能交叉。)
(2)连接电路时,开关必须_________(选填“断开”或“闭合”)。在电路连接完整后,闭合开关S前应将滑动变阻器的滑片P移到________(选填“A”或“B”)端;
(3)闭合开关S后,移动滑片P时发现电压表无示数,电流表有示数且不断变化,则电路故障可能是定值电阻R发生了_________(选填“断路”或“短路”);
(4)排除故障后闭合开关S,移动滑片P,当电流表的示数为0.28A时,电压表指针位置如图乙所示,则定值电阻R的阻值为_________Ω。多次改变滑动变阻器滑片P的位置,记录的实验数据如下:
实验次数
1
2
3
4
电压U/V
1.0
1.4
2.0
2.4
电流I/A
0.10
0.14
0.20
0.24
17
根据实验数据分析,可初步得出结论:在电阻一定的情况下,通过导体的电流与这段导体的两端的电压成_________比;
(5)在实验过程中,滑动变阻器R接入电路的阻值不得小于_________Ω。
【答案】 (1). (2). 断开 (3). A (4). 短路 (5). 10 (6). 正 (7). 5
【解析】
【详解】(1)[1]由题意可知,实验中最大的电流不超过0.3A,所以电流表选择0-0.6A的量程,而且要求滑片P向D端移动时,电路中的电流变大,即滑片P向D端移动时,滑动变阻器接入电路的电阻变小,实物图连接如图
(2)[2]连接电路时,为了保证电路的安全,开关必须断开。
[3]闭合开关应该将滑动变阻器的滑片移动到阻值最大处,即滑片P移到A端。
(3)[4]如果定值电阻R发生短路,电路是通路,电流表有示数,电压表指针不偏转,故发生这种故障原因可能是定值电阻R处发生短路。
(4)[5]由图乙可知,电压表的量程是0-3V,分度值是0.1V,故此时电压表的示数是2.8V;由欧姆定律得,定值电阻R的阻值为
[6]由表格中的数据可知,在电阻的阻值不变的情况下,通过导体的电流随着导体两端电压的增大而增大,即通过导体的电流与这段导体的两端的电压成正比。
(5)[7]由表格中的数据可知,定值电阻R的阻值为
当定值电阻两端电压为3V时,电路中的电流最大,为
17
当电路中的电流最大时,滑动变阻器接入电路的电阻最小,为
即滑动变阻器接入电路的阻值不得小于。
8.(2020·新疆生产建设兵团)在测量小灯泡的电阻实验中,有两个规格相同的小灯泡,将其中一个小灯泡接入测量电路,通过实验得到的实验数据如下列表格所示。将另一个小灯泡的玻璃罩敲碎,把保存完好的灯丝接入测量电路,并将灯丝浸没在常温纯净水中,通过实验得到灯丝的I-U图像如图所示:
U / V
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
I / A
0.10
0.18
0.23
0.26
0.28
0.30
(1)请画出测量小灯泡的电阻的电路图;
( )
(2)在测量灯丝的电阻时,开关闭合前,滑动变阻器的滑片应调到阻值_________(填“最大”或“最小”)处;将灯丝浸没在常温纯净水中,且每次测量时,电表指针稳定后立即读数并断开开关,目的是为了控制灯丝的_________不变;
(3)小灯泡两端的电压为3V时的电阻是常温时小灯泡电阻的_______倍;某一手电筒的小灯泡与上述实验中的小灯泡相同,手电筒的开关闭合后小灯泡的电功率_______(填字母代号)。
17
A.一直增大 B.一直减小 C.先增大后不变 D.先减小后不变
【答案】 (1). (2). 最大 (3). 温度 (4). 10 (5).C
【解析】
【详解】(1)[1]采用伏安法测小灯泡电阻,滑动变阻器与待测灯泡串联在电路,电压表测量小灯泡两端电压,电路图如图所示:
。
(2)[2]在测量灯丝的电阻时,开关闭合前,滑动变阻器的滑片应调到阻值最大处,保障实验安全。
[3]由于温度对灯丝电阻有较大影响,故每次测量时,电表指针稳定后立即读数并断开开关,目的是为了控制灯丝的温度不变。
(3)[4]根据灯丝I-U图像可知,常温时小灯泡电阻为
而由表中数据可知,小灯泡两端的电压为3V时的电阻是10W,故是常温时小灯泡电阻的10倍。
[5]由图表可知,若某一手电筒的小灯泡与上述实验中的小灯泡相同,手电筒的开关闭合后小灯泡的电功率先增大,之后再保持不变。故选C。
9.(2020·四川省南充市)用如下图甲所示的电路“探究电流与电阻的关系”,电源电压恒为6V,定值电阻R备有(5Ω、10Ω、20Ω、40Ω)各一个。
(1)闭合开关前,滑动变阻器的滑片P应滑到最___________(选填“左“或“右”)端;
17
(2)将5Ω的定值电阻接入电路闭合开关,移动滑片P发现电流表示数始终为零,电压表示数不为零,其原因可能是___________(填选项);
A.定值电阻R短路
B.定值电阻R断路
C.滑动变阻器短路
(3)不改变滑动变阻器滑片的位置,将5Ω的电阻换成10Ω的电阻,闭合开关后,为保证电压表示数与更换前相同,滑片P应向___________(选填“左”或“右”)端滑动;
(4)实验中依次接入定值电阻,调节滑片使定值电阻两端电压相同,记下电流表读数,绘出电流I与电阻倒数变化的图像乙,由图乙可知:电压一定时电流与电阻成___________比;
(5)为完成整个实验,应该选择___________(填选项)种规格的滑动变阻器。
A.50Ω、1.0A
B.100Ω、1.2A
C.200Ω、0.6A
【答案】 (1). 左 (2). B (3). 左 (4). 反 (5). B
【解析】
【详解】(1)[1]由电路图知道,在连接电路时,闭合开关前,滑动变阻器的滑片应滑至阻值最大处的左端。
(2)[2]闭合开关后,移动滑动变阻器的滑片P时,发现电流表示数始终为零,说明电路可能断路,而电压表有示数,说明与电压表并联部分断路,即此时电路可能的故障是定值电阻R断路。
故选B。
(3)[3]由串联分压原理知道,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;由于探究电流与电阻的实验中应控制电阻两端的电压不变,所以,此时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。
(4)[4]由于电流I与电阻倒数变化的图像乙,说明电压一定时电流与电阻的倒数成正比,即说明导体中的电流跟导体的电阻成反比。
(5)[5]由图像知道,电阻两端的电压始终保持U=IR =2V,由串联电路电压的规律知道,变阻器分得的电压
17
U滑 =6V-2V=4V
即变阻器分得的电压为电压表示数的2倍,由分压原理知道,当接入40Ω电阻时,变阻器连入电路中的电阻为
R滑 =2×40Ω=80Ω
故为了完成整个实验,应该选取最大阻值至少80Ω的滑动变阻器。
故选B。
10.(2020·四川省甘孜州)在“用电流表和电压表测电阻”的实验中,电路如图甲所示。
(1)开关闭合前,滑动变阻器的滑片P要移动到________(选填“a”或“b”)端;
(2)闭合开关,发现电流表示数为零,但电压表指针发生明显偏转,则电路发生的故障可能是以下四种中的_________
A. 处断路 B.滑动变阻器处断路 C. 处短路
(3)排除故障后,闭合开关,调整滑片P到某一位置后,若两表的示数分别如图乙、丙所示,其中电流表的示数为________ A,此次测得电阻的结果为_______Ω。
【答案】 (1). b (2). A (3).0.4 (4).5
【解析】
【详解】(1)[1]由电路图知,为保护电路,在闭合开关前,滑动变阻器的滑片应位于最大值端,即滑片应移动到b端。
(2)[2]电流表示数为零,说明电路形成了断路,电压表指针发生明显偏转,说明电压表串联接入了电路,故故障可能是处断路 。
故选A。
(3)[3][4]由乙图知,电压表的量程为0~3V,分度值为0.1V,示数为2V;由丙图知,电流表的量程为0~0.6A,分度值为0.02A,示数为0.4A。由欧姆定律知的阻值为
11.(2020·山东省聊城市)小明做“测量小灯泡的电阻”实验时,使用的小灯泡额定电压为2.5V,电源电压为3V。小明现已连接了部分电路,如图甲所示。
17
(1)在已连接的电路中,有一不当之处是______;
(2)请用笔画线代答导线。将图甲中的电路连接完整;______
(3)当小灯泡正常发光时,电流表的示数如图乙所示,电流大小为______A。小灯泡正常发光时的电阻为______Ω(电阻的计算结果保留一位小数);
(4)小明的实验记录和有关计算如下表所示。从表格设计看,小明计划把四次电阻的平均值作为小灯泡的电阻值。他认为这样可以减小误差。你认为小明的做法是______(选填“正确”或“错误”)的。从表中数据看,不同电压下小灯泡的电阻值不同,这是灯丝电阻______影响导致的。
实验序号
电压U/V
电流I/A
电阻R/Ω
电阻平均值R/Ω
1
2.5
2
2.1
0.26
8.1
3
1.7
0.24
7.1
4
1.3
0.21
6.2
17
【答案】 (1). 开关闭合 (2). (3). 0.28 (4). 8.9 (5). 错误 (6). 温度
【解析】
【详解】(1)[1]连接电路时,为了保护电路,开关要断开,图甲中开关是闭合的,是错误的。
(2)[2]电压表和灯泡并联,如图所示:
(3)[3]电流表的示数如图乙所示,选择小量程,分度值是0.02A,电流大小为0.28A。
[4]灯泡正常发光时的电阻为
R=≈8.9Ω
(4)[5][6]由表中数据可知,不同电压下小灯泡的电阻值不同,由于灯丝的电阻与温度有关,所以不能将四次电阻的平均值作为小灯泡的电阻值,小明的做法是错误的。
12.(2020·黑龙江省龙东地区)探究电流与电压的关系实验中,小伟设计了如图所示的电路。
17
(1)请你帮助他们用笔画线代替导线将图乙实物图连接完整______;
(2)小伟首先把5Ω的电阻接入电路,闭合开关后,应将滑动变阻器的滑片缓缓向______(左或右)端移动,直到电压表示数恰为1V,电流表示数如图所示。此时电流的大小为______A;
(3)小伟不断调节滑动变阻器的滑片,多次改变电阻两端的电压并记录对应的电流值如下表,由此可以归纳出结论是______;
次数
1
2
3
R=5Ω
U/V
1
2
3
I/A
0.4
0.6
(4)小伟接着测量额定电压为2.5V的小灯泡的额定功率,把5Ω的电阻换成了额定电压为2.5V的小灯泡,调节滑动变阻器的滑片使电压表的示数为______V,读出电流表的示数,根据公式______求出额定功率。但是在实际实验时闭合开关后,发现电压表指针向左偏转这可能是______。
【答案】 (1). (2). 左 (3). 0.2 (4). 当电阻一定时,电流与电压成正比 (5). 2.5 (6).P=UI (7). 电压表正负接线柱接反了
【解析】
【详解】(1)[1]电源电压为3V,故电压表选用小量程与灯并联,如下图所示
17
(2)[2][3]为保护电路,闭合开关前,变阻器连入电路的电阻最大,即最右端,故小伟首先把5Ω的电阻接入电路,闭合开关后,对照实物图他应将滑动变阻器的滑片缓缓向左端移动,直到电压表示数恰为1V,电流表的示数如图丙所示,电流表选用小量程,分度值为0.02A,此时,电流大小为0.2A。
(3)[4]分析表中数据,电压为原来的几倍,通过的电流也为原来的几倍,即电阻不变时,电流与电压成正比。
(4)[5][6]电压表测灯泡两端电压,电压表示数为2.5V时灯泡正常工作。调节滑动变阻器的滑片使电压表的示数为2.5V,读出电流表的示数,根据公式P=UI求出灯泡的额定功率。
[7]闭合开关后,发现电压表指针向左偏转,可能是电压表正负接线柱接反了。
13.(2020·贵州省黔东南州)某学习小组在“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,电表示数不变,则故障为滑动变阻_________;
(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。由图像可知R两端的电压为________V;当R的电阻由5Ω更换为10Ω时,闭合开关后,为使R
17
两端的电压________(选填“改变”或“不变”),滑动变阻器的滑片应向____(选填“左”或“右”)端滑动;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。
【答案】 (1). (2). 被短路 (3). 3 (4). 不变 (5). 右 (6). 12.5
【解析】
【详解】(1)[1]滑动变阻器的滑片P向左移动,电路中电流变大,即电阻变小,故变阻器左下接线柱连入电路中与电阻串联,如下所示
(2)[2]连接好电路,闭合开关,电流表有示数,即电路中有电流通过,则故障类型为短路,电压表示数等于电源电压,只能滑动变阻被短路。
(3)[3]图乙是小组根据测得的实验数据绘制的电流I随电阻R变化的图象,由图象可知R两端的电压为
U=IR=0.6A×5Ω=3V
[4]探究电流与电阻的实验中应控制电压不变,即保持电阻两端的电压不变。
[5]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,所以滑片应右端移动,使电压表的示数仍为3V。
[6]电压表控制的电压为3V,根据串联电路电压的规律,变阻器分得的电压
U滑=4.5V-3V=1.5V
17
变阻器分得的电压为电压表示数的0.5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=0.5×25Ω=12.5Ω
故为了完成整个实验,应该选取最大阻值至少为12.5Ω的滑动变阻器。
四、计算题
14.(2020·贵州省黔东南州)如图所示电源电压保持不变,R1=R2=R3=20Ω,当S1、S2都断开,电流表示数0.3A,求:
(1)电源电压;
(2)S1,S2都闭合时,电流表示数是多少?
【答案】(1) 12V;(2) 1.2A。
【解析】
【详解】(1) S1、S2都断开时,电路为R1和R2的串联电路,电源电压为
(2) 当S1、S2都闭合时,电路电阻R2被短路,电路为R1、R3组成的并联电路,电流表示数是
答:(1)电源电压为12V;
(2)S1,S2都闭合时,电流表示数是1.2A。
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