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  • 2021-11-06 发布

江苏省2018-2020年三年中考物理真题分类汇编专题:17欧姆定律含解析

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1 专题 17 欧姆定律 一.选择题 1.(2020•镇江)测温模拟电路如图 1 所示,温度表由量程为 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 t 变化的关系如图 2 所示。则当 开关 S 闭合后( ) A.电路可测量的最高温度为 50°C B.温度表的 0°C 应标在电压表零刻度处 C.若增大 U,电路可测量的最高温度将增大 D.若 U 增大 3V,R 增大 45Ω,电路可测量的最高温度将增大 【答案】D 【解析】由 a 图可知,R、Rt 串联,电压表测 Rt 两端电压, A、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: I= = =0.075A, 热敏电阻的阻值: Rt= = =40Ω, 由图象可知,此电路允许的最高环境温度为 30℃,故 A 错误; 2 B、当温度表的示数为 0°C 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 错误; 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 I= 知电路的电流增大,热敏电阻的阻值 Rt 的阻值减 小,电路可测量的最高温度减小,故 C 错误; D、若 U 增大 3V,即电源电压为 3V+6V=9V,R 增大 45Ω,此时电压表的量程仍为 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,变为 9V﹣3V=6V,由欧姆定律 I= 知此时电路的电流为 I′= = = A,热敏电阻的阻值 Rt 的阻值 为 Rt′= = =42.5Ω,由图 2 知此时电路可测量的最高温度大于 30℃,即电 路可测量的最高温度将增大,故 D 正确。 故选:D。 2.(2019•常州)如图所示的电路中,电源电压恒定,闭合开关 S,灯 L1、L2 都发光,一段 间后,有一盏灯突然熄灭,电流表无示数,电压表有示数,电路故障可( ) A.L1 短路 B.L1 断路 C.L2 短路 D.L2 断路 【答案】D 【解析】由图知,闭合开关,两灯泡并联,电流表测灯 L2 中电流,电压表测电源电压。 A、如果灯泡 L1 短路,将会形成电源短路,两灯都不亮,电压表示数变为零,故 A 不符合 题意; B、如果灯泡 L1 断路,L1 不发光,L2 支路的电流不受影响,即电流表示数不变;电压表还 是测量电源电压,电压表示数不变,故 B 不符合题意; 3 C、如果灯泡 L2 短路,整个电路短路,两灯都不亮,电压表示数变为零,故 C 不符合题意; D、如果灯泡 L2 断路,L2 不发光,电流表无示数,但电压表还是测量电源电压,示数不变, 故 D 符合题意。 故选:D。 3.(2019•淮安)如图(a)所示是电阻甲和乙的 I﹣U 图象(b)、(c)是它们的部分电路连 接示意图,下列说法错误的是( ) A.当电阻乙两端电压为 2.5V 时,它的阻值和甲的阻值相等 B.图(b)中,当电压 U 为 3V 时,乙的电阻为 5Ω C.图(c)中,当电压 U 为 2V 时,干路总电流为 0.6A D.图(c)中,在电压 U 从 0 增大到 2.5V 的过程中,通过甲、乙两电阻的电流之差先变 大后变小 【答案】B 【解析】 A.由图(a)可知,当电阻甲、乙两端电压为 2.5V 时,通过两者的电流均为 0.5A,则由 I= 的变形式 R= 可知,电阻甲、乙的阻值相等,故 A 正确; B.图(b)中,两电阻串联,由图(a)可知,当电路中的电流 I=0.2A、U 甲=1V、U 乙 =2V 时,电压 U 为 3V,此时乙的电阻 R 乙= = =10Ω,故 B 错误; C.图(c)中,两电阻并联,由图(a)可知,当电压 U=2V、I 甲=0.4A、I 乙=0.2A 时, 干路总电流为 0.6A,故 C 正确; D.图(c)中,两电阻并联,由图(a)可知,在电压 U 从 0 增大到 2.5V 的过程中,通 4 过甲、乙两电阻的电流之差先变大后变小,故 D 正确。 故选:B。 4.(2019•宿迁)如图所示,电源电压为 3V 保持不变,闭合开关,电压表示数为 2V.下列 选项符合题意的是( ) A.电压表测 R2 两端电压 B.R1、R2 组成并联电路 C.若开关断开,电压表示数为 0 D.R1、R2 电阻之比 2:1 【答案】D 【解析】 ABD、由图知,开关闭合后,电阻 R1、R2 串联,电压表并联在 R1 两端的电压,测量电阻 R1 两端的电压,其大小 U1=2V;电阻 R2 两端的电压 U2=U﹣U1=3V﹣2V=1V, 因为两电阻串联,所以由欧姆定律可知 I= = , 则 R1:R2=U1:U2=2V:1V=2:1;故 AB 错、D 正确; C、若开关断开,电压表通过电阻 R2 接在电源上,测量电源电压,示数不为 0,故 C 错。 故选:D。 5.(2019•连云港)如图所示,电源电压 U 恒定,闭合开关,L1、L2 两灯均正常发光,电流 表和电压表均有示数。过一会儿,其中一只灯泡突然熄灭,两个电表示数均不变,假设 故障是由其中某只灯泡引起的,则造成此现象的原因可能是( ) 5 A.L1 短路 B.L2 短路 C.L1 断路 D.L2 断路 【答案】D 【解析】 由图知,两个灯泡是并联的,电流表测量 L1 的电流,电压表测量 L2 的电压,也就是测量 整个电路的电压(并联电路中各支路的电压等于电源电压); 根据题意可知,原来 L1、L2 两灯均正常发光,电流表和电压表均有示数;过一会儿,其 中一只灯泡突然熄灭,两个电表示数均不变; AB、如果 L1 短路或 L2 短路,整个电路都会短路,电源会被烧坏,电压表的示数减小为 0, 故 AB 都错误。 C、如果 L1 断路,电流表会没有示数,不符合题意,所以假设错误,故 C 错误。 D、如果 L2 断路,L2 不发光,L1 的支路没有问题,L1 仍然发光,电流表示数不变,此时电 压表测量电源电压,其示数也不变,故 D 正确。 故选:D。 6.(2018•常州)如何从外部检测植物含水量的变化呢?科学家用条状石墨烯制成的湿敏电 阻 Rx 附着在叶片上,植物含水量变低,Rx 变小,电表示数变小;植物含水量变高,Rx 变 大,电表示数变大,电源电压恒定,R0 为定值电阻,下列电路图中符合要求的是( ) A. B. 6 C. D. 【答案】C 【解析】 A、由电路图可知,两电阻串联,电流表测量电路的电流; 当植物含水量变低时,Rx 变小,电路的总电阻变小,电源电压不变,根据 I= 知,电流 表示数变大,故 A 不符合题意; B、由电路图可知,两电阻串联,电压表测量定值电阻 R0 两端的电压; 当植物含水量变低时,Rx 变小,电路的总电阻变小,电流变大;根据 U=IR 知,定值电 阻 R0 两端的电压变大,即电压表示数变大,故 B 不符合题意; C、由电路图可知,两电阻串联,电压表测量湿敏电阻 Rx 两端的电压; 当植物含水量变低时,Rx 变小,由 B 项解答可知,R0 两端的电压变大,根据串联电路电压 的规律可知,Rx 两端的电压减小,即电压表示数变小,故 C 符合题意; D、由电路图可知,两电阻串联,电压表测量电源电压; 因电源电压不变,所以电压表示数始终不变,故 D 不符合题意。 故选:C。 7.(2018•南通)图示电路中,R1、R2 是定值电阻,开关 S 闭合一段时间后,电流表示数突 然减小。用电压表检测电路,当电压表接 a、b 两点时,电压表有示数;接 b、c 两点时, 电压表无示数。则故障原因可能是( ) A.仅 R1 断路 B.仅 R2 断路 C.电流表断路 D.ac 导线断路 【答案】D 7 【解析】 根据电路图可知,定值电阻 R1、R2 并联连接,电流表测量的是干路的电流; 开关 S 闭合一段时间后,电流表示数突然减小,说明某一条支路出现了断路; 当电压表接 a、b 两点时,电压表有示数,说明 a 到电源的负极与 b 到电源的正极之间是 接通的; 电压表接 b、c 两点时,电压表无示数,说明 c 到电源的负极与 b 到电源的正极之间是断 开的,由前面解答可知 a 到电源的负极、b 到电源的正极之间是接通的,故 ac 间导线出 现了断路。 故选:D。 8.(2018•徐州)如图所示电路,电源电压保持不变,闭合开关 S,电流表和电压表都有示 数。如果某时刻电路出现故障,两表的示数都变大了,那么故障可能是( ) A.电阻 R1 短路 B.电阻 R1 断路 C.电阻 R2 短路 D.电阻 R2 断路 【答案】C 【解析】 由图可知,电阻 R1、R2 串联,电压表测量 R1 两端的电压,电流表测量电路中的电流; A、若电阻 R1 短路,则电阻 R1 两端的电压为零,即电压表示数变为零,由于电路中电阻变 小,电流变大,即电流表示数变大,故 A 不符合题意; B、若电阻 R1 断路,电流表示数变为零,电压表与 R2 串联接入电路,此时电压表测电源电 压,电压表示数将变大,故 B 不符合题意; C、若电阻 R2 短路,电路为 R1 的简单电路,电路中电阻变小,电流变大,即电流表示数变 大,此时电压表测电源电压(电压表示数变大),所以两表的示数都变大,故 C 符合题意; D、若电阻 R2 断路,电阻 R1、电压表、电流表都没有接入电路,则两表示数均为零,故 D 8 不符合题意。 故选:C。 9.(2018•南京)如图所示电路,闭合开关,甲乙两灯均发光,两电表均有示数,过一会儿, 其中一个灯泡突然熄灭,一只电表示数增大,另一只电表示数减小到几乎为零,造成此 现象的原因可能是( ) A.甲灯短路 B.乙灯短路 C.甲灯断路 D.乙灯断路 【答案】B 【解析】由图知,两灯泡串联,电流表测量电路的电流,电压表测量灯泡乙两端的电压; A、如果甲灯短路,乙灯泡发光,电路中有电流,电流表有示数,电压表与电源两端相连, 电压表有示数,故 A 不符合题意; B、若乙灯短路,电压表也同时被短路,没有示数,即电压表示数减小到零,甲灯泡发光, 由于乙灯泡被短路,电路的电阻减小,电路中的电流增大,电流表示数增大,故 B 符合 题意; C、若甲灯灯断路,乙灯泡不发光,电流表没有示数,电压表与电源两端不相连,电压表 没有示数,故 C 不符合题意; D、若乙灯灯断路,甲灯泡不发光,电流表没有示数,电压表与电源两端相连,电压表有 示数,故 D 不符合题意。 故选:B。 10.(2018•盐城)在探究串联电路电压特点的实验中,小红按图正确连接好电路,闭合开关 9 后发现两电压表指针偏转角度相同。为寻找电路故障,小红用一根检测导线分别并联在 灯 L1 或 L2 的两端,发现两电压表指针所指位置没有任何变化。由此可以推断( ) A.L1 一定短路 B.L2 一定断路 C.L1 短路,同时 L2 断路 D.检测导线一定断路 【答案】D 【解析】由电路图知两灯泡串联一个电压表测量电源电压,一个电压表测量 L2 两端的电 压,闭合开关后发现两电压表指针偏转角度相同,说明两表示数都为电源电压,所以故 障可能为灯泡 L2 断路或灯泡 L1 短路,L1 短路同时 L2 断路; 小红用一根检测导线分别并联在灯 L1 或 L2 的两端,当两电压表指针所指位置没有任何变 化,示数都为电源电压,只能是检测导线一定断路造成的,故 D 正确。 故选:D。 11.(2018•扬州)如图所示,闭合开关后两灯不亮,用电压表先后测得 UAD=UAC=UAB=4.5V, 则故障可能是( ) A.灯 L1 发生断路 B.灯 L2 发生断路 C.灯 L1 发生短路 D.灯 L2 发生短路 【答案】A 【解析】 10 由题意可知,闭合开关后两灯都不亮,测得 UAD=UAC=UAB=4.5V,说明电源电压为 4.5V; A、若灯 L1 发生断路,电压表并联在 L1 两端时与电源相通由示数且等于电源电压,故 A 符合题意; B、若灯 L2 发生断路,电压表并联在 L2 两端时与电源不相通,没有示数,故 B 不符合题意; C、若灯 L1 发生短路,电压表同时被短路没有示数,灯泡 L2 发光,故 C 不符合题意; D、若灯 L2 发生短路,灯泡 L1 发光,灯泡 L2 不发光,故 D 不符合题意。 故选:A。 12.(2018•宿迁)如图所示,电源电压保持不变,先闭合开关 S1,电压表示数为 U1;再闭合 开关 S2,电压表示数为 U2,电阻 R1、R2 的阻值之比为( ) A.U1:U2 B.U2:UI C.U2:(U2﹣U1) D.U1:(U2﹣U1) 【答案】D 【解析】 闭合开关 S1、S2 时,只有电阻 R1 连入电路,电压表测量电源电压,则电源电压为 U=U2, 只闭合开关 S1 时,定值电阻 R1、R2 串联,电压表测量 R1 的电压,则 R1 的电压为 U′=U1; 因串联电路的总电压等于各电阻两端的电压之和, 所以 R2 的电压:U″=U﹣U′=U2﹣U1; 串联时通过 R1、R2 的电流相等, 根据欧姆定律可得 R1、R2 的阻值之比: = = = 。 故选:D。 二.填空题 11 13.(2020•宿迁)如图所示,电路中电源电压恒定,定值电阻 R1=20Ω,只闭合开关 S1,电 流表示数为 0.3A,则电源电压为 6 V;同时闭合开头 S1、S2,电流表示数为 0.5A,则 R2 的阻值为 30 Ω。 【答案】6;30。 【解析】 (1)电路中电源电压恒定,定值电阻 R1=20Ω,只闭合开关 S1,为 R1 的简单电路,电流 表示数为 0.3A,由欧姆定律 I= ,则电源电压为:U=I1R1=0.3A×20Ω=6V; (2)同时闭合开关 S1、S2,两灯并联,电流表测干路的电流,电流表示数为 0.5A,由并 联电路各支路互不影响,通过 R1 的电流不变,由并联电路电流的的规律,R2 的电流为: I2=I﹣I1=0.5A﹣0.3A=0.2A, 由欧姆定律,R2= = =30Ω。 14.(2019•宿迁)随着我国经济的飞达发展,汽车已经进入寻常百姓人家。如图是一种自动 测定汽车油箱内油面高度的装置。R0 为定值电阻,R 是滑动变阻器,它的金属滑片连在杠 杆的一端。从油量表(用电流表改装)指针所指的刻度就可知道油箱内油面高低,当油 面下降时,滑动变阻器连入电路的阻值将 变大 ,电流表的示数将 变小 (选填“变 大”、“变小”或“不变”)。若换用电压表改装成油量表,要求油面升高时电压表示数变 大,电压表应并联在图 R0 元件两端。 【答案】变大;变小;R0。 12 【解析】 由图知,R0 和变阻器 R 串联,电流表测电路中电流,当油箱中油面下降时,滑片向上滑 动,变阻器连入电路的长度变大,阻值变大,电路中总电阻变大,电源电压一定,由欧 姆定律可知电路中电流变小; 油面升高时,滑片向下滑动,变阻器连入电路的阻值变小,由串联电路的分压原理知, 变阻器分得电压减小,R0 分得电压变大,根据题目要求电压表示数变大,所以电压表应 并联在 R0 两端。 15.(2019•盐城)小芳用铅笔芯制作如图所示的“模拟调光灯”。闭合开关后,左右移动回 形针,小灯泡始终不亮,为检查电路故障,小芳将电压表接到 A、B 两点,测得电压为 3.0V, 则 A、B 间 断路 (短路/断路),这种故障可能的情况是 小灯泡灯丝断了 、 AB 间接触不良 。 【答案】断路;小灯泡灯丝断了;AB 间接触不良。 【解析】闭合开关后,左右移动回形针,小灯泡始终不亮,为检查电路故障,小芳将电 压表接到 A、B 两点,测得电压为 3.0V,电压表有示数则说明有微弱电流从电源正极经过 滑动变阻器再经过电压表回到电源负极,说明变阻器是通的是好的,则 A、B 间断路;这 种故障可能的情况是小灯泡灯丝断了或者 AB 间接触不良。 16.(2019•泰州)如图甲,定值电阻 R2 的阻值为 40Ω.闭合开关,电流表 A1、A2 的指针偏 转均如图乙所示,则电流表 A1 的读数为 1.5 A,电流表 A2 的读数为 0.3 A,电源电 压为 12 V,R1 的阻值为 10 Ω。 13 【答案】1.5;0.3;12;10。 【解析】 (1)由电路图可知:两电阻并联,电流表 A1 测的是干路电流,电流表 A2 测的是通过 R2 的电流; 已知两个电流表指针偏转相同,由于并联电路中,干路中的电流等于各支路电流之和, 所以,A1 选择的量程是 0~3A,分度值为 0.1A,则 A1 的示数为 I 总=1.5A,即干路电流为 1.5A; 电流表 A2 选择的量程是 0~0.6A,分度值是 0.02A,则 A2 的示数为 I2=0.3A,即通过电阻 R2 的电流为 0.3A; 则通过电阻 R1 的电流为:I1=I 总﹣I2=1.5A﹣0.3A=1.2A。 (2)由并联电路的特点和欧姆定律可得电源电压: U=U2=I2R2=0.3A×40Ω=12V, R1 的阻值: R1= = = =10Ω。 17.(2018•苏州)如图,将一根镍铬合金丝连接在电路中的 M、N 之间,闭合开关 S,灯泡 不发光,电流表无示数,电压表有示数,则电路的故障是 PLQ 间某处断路 ,排除故障 后闭合开关,“2.5V 0.5W”的灯泡 L 恰能正常发光,则电流表的示数为 0.2 A,若将 这根镍铬合金丝拉长后再接入 M、N 之间,灯泡亮度将 变暗 。 14 【答案】PLQ 间某处断路;0.2;变暗。 【解析】灯与镍铬合金丝串联,电压表测灯的电压,电流表测电路中的电流: (1)经分析,将一根镍铬合金丝连接在电路中的 M、N 之间,闭合开关 S,灯泡不发光, 电流表无示数,电压表有示数,则电路的故障是 PLQ 间某处断路; (2)排除故障后闭合开关,“2.5V 0.5W”的灯泡 L 恰能正常发光,根据 P=UI,灯的额 定电流: I= = =0.2A,即则电流表的示数为 0.2A; (3)若将这根镍铬合金丝拉长后再接入 M、N 之间,横截面积变小,其电阻变大,根据 电阻的串联,总电阻变大,由欧姆定律,电路中的电流变小,根据 P=I2R,灯的实际功 率变小,灯泡亮度将变暗。 18.(2018•淮安)如图所示为小王同学设计的遮光感应烟雾探测器部分工作原理图。在一个 外部光线无法进入的烟室中,装有一个激光发生器及带有一光敏电阻 R0(光照越强,R0 阻值越小,反之则越大)的电路,R 为定值电阻,电源电压恒定。烟雾进入烟室后,激光 被烟雾遮挡而使光敏电阻的阻值发生变化,烟雾越来越浓时,电路中电流表示数逐渐 减 小 ,当电压表示数达到某一固定值时,探测器便会发出警报。如果要使烟雾浓度较小 时探测器就能发出警报,你认为对电路中的 R 应如何调整?答: R 应调小一点 【答案】减小;R 应调小一点。 15 【解析】(1)由图可知 R 与 R0 串联,电压表测量光敏电阻两端的电压,电流表测量电路 中的电流; 由感光电阻的性质知:当烟雾进入烟室并越来越浓时,使光照变弱,感光电阻阻值增大, 则电路中的总电阻增大, 电源电压不变,由 I= 可知:电路中电流减小,即电流表示数减小; 由 U=IR 可知,定值电阻 R 两端的电压会减小,则根据串联电路的电压特点知,感光电 阻 R0 两端的电压增大,即电压表的示数会变大。 (2)如果要使烟雾浓度较小时探测器就能发出警报,即电压表示数在 R0 阻值较小时就达 到某一固定值,根据串联电路的分压特点可知:应减小 R 的电阻值,所以,电路中的 R 应调小一点。 19.(2018•淮安)如图甲所示是电阻 R 和灯泡 L 的 I﹣U 图象。由图可知,电阻 R 的阻值是 10 Ω.将电阻 R 和灯泡 L 接在图乙电路中,S 闭合,电流表示数为 0.3A,则电源电压 为 4 V。 【答案】10;4。 【解析】 (1)根据图象,由 I= 可得,电阻 R 的阻值:R= = =10Ω; (2)由电路图可知,电阻 R 和灯泡 L 串联,电流表测电路中的电流, 串联电路中各处的电流相等,由图象可知,电流 I=0.3A 时,UL=1V,UR=3V, 则电源电压:U=UL+UR=1V+3V=4V; 20.(2018•泰州)如图是电阻 A、B 的 I﹣U 图象。由图可知:B 电阻的阻值是 10 Ω;将 16 电阻 A、B 串联后接入电路,当通过 A 的电流为 0.3A 时,A 和 B 两端的总电压是 4.5 V; 将电阻 A、B 并联后接入某电路,当通过 B 的电流为 0.2A 时,A 两端的电压是 2.0 V。 【答案】10;4.5;2.0。 【解析】(1)由图象可知,A、B 两元件是定值电阻,由 I= 的变形式 R= 可知, B 的电阻:RB= = =10Ω; (2)因串联电路中各处的电流相等, 所以,通过 A 的电流为 0.3A 时,通过 B 的电流也为 0.3A, 由图象可知,通过 AB 两端的电压分别为 UA=1.5V,UB=3V, 因串联电路中总电压等于各分电压之和, 所以,A 和 B 两端的电压总和: UAB=UA+UB=1.5V+3V=4.5V; (2)因并联电路中各支路两端的电压相等, 所以,将 A、B 并联后接入电路中时,它们两端的电压相等, 由图象可知,当通过 B 的电流为 0.2A 时,两端的电压为 2.0V,也是 A 两端的电压。 三.实验探究题 21.(2020•宿迁)图是小华为学校设计的楼道照明系统自动控制装置,已知控制电路电压 U 恒为 6V,电磁继电器线圈电阻 R1 为 20Ω,R2 为光敏电阻,其阻值随光照强度的增大而减 小。图中 AC 可绕 O 点转动,OA 长为 0.5cm,OB 长为 1cm,AC 部分的重力、触点间的压力 以及各处的摩擦力均忽略不计。 17 (1)闭合控制电路中开关 S,电磁铁上端为 S 极。 (2)为了实现光照减弱时,受控电路接通,灯 L 发光,图中导线 M 应接 触点 1 (选 填“触点 1”或“触点 2”)。 (3)电磁铁对衔铁的吸引力 F 等效集中作用在 B 点,吸引力 F 与控制电路中电流 I 的关 系如图所示,当衔铁刚好被吸下时,弹簧对 A 点的拉力为 2.4N,则此时光敏电阻 R2 的阻 值为 230 Ω。 【答案】(1)S;(2)触点 1;(3)230。 【解析】(1)闭合控制电路中开关 S,由右手螺旋法则,电磁铁下端为 N 极,电磁铁上端 为 S 极; (2)光照减弱时,光敏电阻变大,由欧姆定律,控制电路的电流变小,电磁铁磁性变弱, C 与触点 1 连通,要求灯 L 发光,图中导线 M 应接触点 1; (3)电磁铁对衔铁的吸引力 F 等效集中作用在 B 点,吸引力 F 与控制电路中电流 I 的关 系如图所示,当衔铁刚好被吸下时,弹簧对 A 点的拉力为 2.4N,根据杠杆的平衡条件: FA×OA=FB×OB, FB= = ×2.4N=1.2N, 由图 2 知,吸引力 F 与控制电路中电流 I 成正比,故当引力为 1.2N 时,对应的电流大小 为: I= ×40mA=24mA 根据串联电路的规律及欧姆定律,光敏电阻: 18 R2= ﹣R1= ﹣20Ω=230Ω。 22.(2020•徐州)如图所示,小明用新干电池、定值电阻 R 和规格为“10Ω 2A”的滑动变 阻器探究通过导体的电流与电压的关系。 (1)请用笔画线代替导线把电路连接完整。 (2)连接电路时,开关应该 断开 (填“断开”或“闭合”)。 (3)第 3 次实验时,电流表指针如图 b 所示,则电流表的示数为 0.48 A。 (4)小明一直用两节电池进行实验,记录的数据如表所示,老师认为其中一组数据有拼 凑的嫌疑,请你指出该组实验序号并说明判断理由: ①;因为此时滑动变阻器的电阻 为 R= = =13.75Ω>10Ω,超过了滑动变阻器的最大值 。 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 0.32 0.60 【答案】(1)如上所示;(2)断开;(3)0.48;(4)①;因为此时滑动变阻器的电阻为 R = = =13.75Ω>10Ω,超过了滑动变阻器的最大值。 【解析】 (1)电源电压为 3V,故电压表选用小量程与电阻并联,如下图所示: 19 (2)连接电路过程中,为保护电路,开关必须处于断开状态; (3)第 3 次实验时,电流表接入的 0﹣0.6A,分度值为 0.02A,此时指针过了 0.4A 后 4 个小格,读数为 0.48A; (4)因为两节新干电池串联后的总电压 3V,在序号①的数据中,电阻两端电压为 0.8V, 电路电流为 0.16A,此时滑动变阻器的电压为 3V﹣0.8V=2.2V,滑动变阻器的电阻应为 R = = =13.75Ω>10Ω,超过了滑动变阻器的最大值,所以序号①的数据是拼 凑的;。 23.(2020•常州)小组同学探究“欧姆定律”。 (一)小明探究“电流与电压的关系”。实验器材为:6V 蓄电池开关 S、电压表、电流表、 滑动变阻器(20Ω 2A)、未知阻值的定值电阻 R0。 (1)请在图甲中以笔画线代替导线完成电路连接,要求:滑动变阻器此时接入电路的电 阻最大。 (2)闭合开关 S,发现电流表有示数、电压表无示数,则电路故障不可能是 B 。 20 A.R0 处发生短路 B.R0 处发生断路 C.导线 EG 断路 (3)排除电路故障,移动滑动变阻器的滑片 P,得到多组数据。实验③时,电压表、电 流表的示数如图乙所示,请将数据记录在表格内。 实验序号 ① ② ③ ④ U/V 1 2 3 4 I/A 0.1 0.2 0.3 0.4 (4)分析实验数据可得探究结论: 电阻一定时,电流与电压成正比 。 (5)本实验还可测得定值电阻 R0 的阻值为 10 Ω。 (二)小华利用图甲所示电路,以及阻值不同的四个定值电阻,探究“电流与电阻的关 系”。 实验序号 ① ② ③ ④ R/Ω 5 10 15 25 I/A 0.6 0.3 0.2 0.12 (6)实验④时,小华无论怎样移动滑动变阻器的滑片 P,电压表虽有示数、但无法达到 她想要的 3 V,原因是 变阻器的最大电阻太小 (写出一点即可)。 (7)根据已测数据可得探究结论: 电压一定时,电流与电阻成反比 。 【答案】(1)如上所示;(2)B;(3)3;0.3;(4)电阻一定时,电流与电压成正比;(5) 10;(6)3;变阻器的最大电阻太小;(7)电压一定时,电流与电阻成反比。 【解析】 (一)探究“电流与电压的关系”: (1)要求滑动变阻器此时接入电路的电阻最大,故应将变阻器左下接线柱连入电路中, C 或 D 再连入电路中与电阻串联,如下所示: 21 (2)A.若 R0 处发生短路,电压表没有示数,电路为通路,电流表有示数,A 可能; B.若 R0 处发生断路,电流表没有示数,电压表串联在电路中测电源电压,电压表有示数, B 不可能; C.导线 EG 断路,电路为通路,电流表有示数,电压表没有连入电路中,电压表没有示 数,C 可能; 故选 B; (3)实验③时,电压表、电流表的示数如图乙所示,电压表选用大量程,分度值为 0.5V, 电压为 3V; 电流表选用小量程,分度值为 0.02A,电流为 0.3A,如下表所示: 实验序号 ① ② ③ ④ U/V 1 2 3 4 I/A 0.1 0.2 0.3 0.4 (4)由实验数据可知,电压与电流之比为: R= = = =﹣﹣﹣﹣ =10Ω,为一定值,故探究结论:电阻一定 时,电流与电压成正比; (5)本实验还可测得定值电阻 R0 的阻值为 10Ω; (二)探究“电流与电阻的关系”时,要控制电阻的电压不变, 由第二个表知,电阻两端的电压始终保持: UV=IR=0.6A×5Ω=﹣﹣﹣﹣﹣=0.1A×15Ω=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 22 压原理,当接入 25Ω电阻时,变阻器连入电路中的电阻为: R 滑=1×25Ω=25Ω>20Ω,即大于变阻器的最大电阻,故实验④时,小华无论怎样移动 滑动变阻器的滑片 P,电压表虽有示数、但无法达到她想要的 3V,原因是变阻器的最大 电阻太小; (7)因电流与电阻之积为一定值,故根据已测数据可得探究结论:电压一定时,电流与 电阻成反比。 24.(2020•南通)小明探究铅笔芯的电阻大小与长度的关系时,找来一支铅笔芯,测量其长 度,并用两枚金属回形针夹住其两端进行实验。 (1)图甲是测铅笔芯电阻的电路,请用笔画线代替导线将其连接完整。 ①闭合开关,发现两电表均无示数,为排查故障他将电压表改接在变阻器两端,发现电 压表有示数,则电路故障可能是 变阻器断路 。 ②排除故障,移动滑片 P,电流表示数为 0.14A 时,电压表示数如图乙,为 2.8 V,测 出的电阻为 20 Ω。 (2)移动回形针,改变并测量铅笔芯接入电路的长度,实验时发现电流表损坏,他又设 计了图丙电路测量电阻。 23 ①正确连好电路,闭合开关 S,将开关 S1 先拨至 b。移动滑动变阻器滑片 P,使电压表示 数为 U。 ②再将 S1 拨至 a,调节电阻箱旋钮至图丁位置,观察到电压表示数略大于 U,他把“×1” 档的旋钮又旋了一格,发现电压表示数略小于 U,此时他 不应 (选填“应”或“不应”) 再调节滑动变阻器,以使电压表的示数恰好为 U。 ③推断铅笔芯接入电路的阻值 14Ω<R 铅<15Ω (填写范围)。 (3)小明由上述两次实验,得出铅笔芯电阻与长度的关系。请评价他在探究过程中的不 足之处: 第一次只测了一组数据,具有偶然性、误差大;第二次不能测出铅笔芯具体 的阻值,只能是一个范围值 。 【答案】(1)如图所示;①变阻器断路;②2.8; 20;(2)②不应;③14Ω<R 铅<15Ω; (3)第一次只测了一组数据,具有偶然性、误差大;第二次不能测出铅笔芯具体的阻值, 只能是一个范围值。 【解析】 (1)根据测量电阻的要求,铅笔芯应串联接入电路,由题图甲,开关的右接线柱连接铅 笔芯的右边的金属回形针。根据电源电压 2 节干电池(3V),则电压表的“3”接线柱连 接铅笔芯的右边金属回形针: 24 ①由题意,将电压表改接在变阻器两端,电压表有示数,说明此时电压表能与电源正负 极相连通,故电路故障可能是变阻器断路; ②根据电压表应用的“3V”量程,乙图电压表的读数为 2.8V,由欧姆定律,测出电阻为: R= = =20Ω; (2)如题图丙,当 S 闭合,S1 拨至 b 时,R 铅与滑动变阻器 R 串联,电压表测 R 铅两端的 电压。再将 S1 拨至 a,电阻箱 R0 与滑动变阻器 R 串联,电压表测 R0 两端的电压。如题图 丁,电阻箱读数为 15Ω,电压表的示数大于 U,根据串联电路的分压原理可得:R 铅<15Ω; 当把“×1”挡旋转一格,即电阻箱接入的阻值为 14Ω或 16Ω,电压表的示数小于 U,则 电阻箱接入的阻值为 14Ω,得 R 铅>14Ω,此时不能调节滑动变阻器,故铅笔芯接入的阻 值是 14Ω<R 铅<15Ω; (3)第一次实验,只测了一组数据,就测出铅笔芯的阻值,使误差太大,应多测出几组 数据,分别计算出铅笔芯的阻值,最后计算平均值;第二次实验,电阻箱接入电路的阻 值是跳跃的,只能测出铅笔芯阻值的一个范围,不能测出具体的阻值。 25.(2020•宿迁)小红利用图所示装置探究“电流与电压的关系”。 序号 U/V I/A ① 1.0 0.10 ② 2.0 0.20 ③ 3.0 0.32 (1)请用笔画线代替导线,按要求将实物图连接完整(要求:当滑片 P 向右移动时变阻 25 器接入电路的阻值变大)。 (2)在连接电路时,开关必须处于 断开 (选填“闭合”或“断开”)状态。 (3)实验中,发现电流表示数几乎为零,电压表示数接近电源电压,原因可能是 R 断 路 。 (4)排除故障后,经过多次实验测得数据如表所示,由此可得出结论为: 电阻一定时, 电流与电压成正比 。 (5)请你根据表中数据,帮小红算一算,电路中所用电阻 R 的阻值为 9.8 Ω.(结果 保留一位小数) 【答案】(1)如上图所示;(2)断开;(3)R 断路;(4)电阻一定时,电流与电压成正比; (5)9.8。 【解析】 (1)当滑片 P 向右移动时变阻器接入电路的阻值变大,故变阻器左下接线柱连入电路中, 如下所示: (2)在连接电路时,为保护电路,开关必须处于断开状态; (3)实验中,发现电流表示数几乎为零,电路可能断路,电压表示数接近电源电压,电 26 压表与电源连通,原因可能是 R 断路; (4)根据表中数据,考虑到误差因素,电压增大为原来的几倍,通过的电流也增大为原 来的几倍,可得出结论为:电阻一定时,电流与电压成正比; (5)由欧姆定律,第 1 次测量的电阻大小: R1= = =10.0Ω,同理,第 2、3 次电阻大小分别为:10.0Ω和 9.4Ω, 为减小误差,取平均值作为测量结果: 电路中所用电阻: R= =9.8Ω。 26.(2020•盐城)小明和小华一起探究电流与电阻的关系。器材有新干电池两节,5Ω、10Ω、 20Ω的定值电阻各一只,“20Ω1A”的滑动变阻器、电压表、电流表、开关各一只,导线 若干。 (1)用笔画线代替导线将甲图中电路补充完整,使滑动变阻器滑片向左移动时电阻减小; (2)将滑动变阻器滑片移动到最 右 端。闭合开关,小明发现电压表示数接近电源电 压,可能是定值电阻 R 出现了 断路 故障; (3)排除故障后,移动滑动变阻器滑片,直至电压表示数为 1V,此时电流表示数如图乙 所示,大小为 0.24 A; (4)小明逐一将 10Ω和 20Ω的电阻接入电路,继续进行实验。当 20 Ω的电阻接入 电路后,无法将电压表示数调节到 1V.于是,他改变定值电阻两端电压,重新依次进行 实验。调节后的电压值应该不低于 1.5 V; (5)实验结束后,小华觉得可以通过调整顺序来避免实验中存在的问题。合理的顺序是 先后将 20Ω和 10Ω和 5Ω的定值电阻接入电路,变阻器的滑片从阻值最大处向阻值较小 27 处滑动,控制定值电阻两端的电压不变,进行实验,可以避免实验中存在的问题 。 【答案】(1)如上所示; (2)右;断路; (3)0.24; (4)20;1.5; (5)先后将 20Ω和 10Ω和 5Ω的定值电阻接入电路,变阻器的滑片从阻值最大处向阻值 较小处滑动,控制定值电阻两端的电压不变,进行实验,可以避免实验中存在的问题。 【解析】 (1)滑动变阻器滑片向左移动时电阻减小,故变阻器左下接线柱连入电路中与电阻串联, 电源电压为 3V,故电压表选用小量程与电阻并联,如下图所示: (2)为了保护电路,变阻器的滑片移动到阻值最大处,将滑动变阻器滑片移动到最右端; 闭合开关,电压表示数接近电源电压,说明电压表与电源连通,则与电压表并联的电阻 之外的电路是连通的,与电压表并联的电阻断路了; (3)由图乙可知,电流表选用小量程,分度值是 0.02A,电流表的示数是 0.24A; (4)若电压表示数为 1V,根据串联电路电压的特点,变阻器分得的电压为:U 滑 1=3V﹣ 1V=2V 变阻器分得的电压是电阻电压的 2 倍,将 20Ω的电阻接入电路后,为保持电压不变,根 据分压原理,变阻器连入电路中的阻值为 2×20Ω=40Ω, 而题中变阻器的最大阻值为 20Ω,所以,滑动变阻器连入电路中的电阻最大,也不能使 电压表示数为 1V。 由串联电路电压的规律及分压原理有: 28 = , 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,电阻的电压最小, 即: = , UV=1.5V,所以调节后的电压值应该不低于 1.5V; (5)研究电流与电阻的关系时,要控制电阻的电压不变,由(4)知,当定值电阻连入 电路的电阻越大时,变阻器连入电路的电阻越大,故为避免实验中存在的问题(因定值 电阻的电压过小,导致用较大的定值电阻时,因变阻器的最大电阻过小而无法完成实验): 合理的顺序是:先后将 20Ω和 10Ω和 5Ω的定值电阻接入电路,变阻器的滑片从阻值最 大处向阻值较小处滑动,控制定值电阻两端的电压不变,进行实验,可以避免实验中存 在的问题。 27.(2020•无锡)小明和小华在进行“测量定值电阻的阻值”实验,器材有:干电池两节, 开关、电压表、电流表、滑动变阻器(20Ω 1.5A)、电阻箱(0~9999Ω 5A)各一个, 待测电阻 R1、R2,导线若干。 (1)连接电路前,小明发现电流表指针如图甲所示,于是他将电流表指针调至 零刻度 29 线处 。 (2)①图乙是他们连接的测量 R1 阻值的部分电路。请用笔画线代替导线,将电路连接完 整。 ②闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片 P 置于最 右 (选填“左”、“右”)端。 ③在正确完成上述操作后,闭合开关移动滑片 P,当电流表示数为 0.2A 时,电压表示数 如图丙所示,则电阻两端的电压为 0.4 V.多次实验所测量的结果如表所示,则 R1 的 阻值为 2.1 Ω. 实验序号 电压表示数 U/V 电流表示数 I/A 电阻 R1/Ω ① 0.2 ② 0.6 0.3 ③ 0.88 0.4 ④测量 R1 阻值的过程中,老师提醒他们要尽量缩短通电时间,并用较小的电流来测量, 这样做的理由是: 电阻随温度的升高而变大,根据 Q=I2Rt 可知,在电阻一定时,电流 越小,通电时间越短,电流产生的热量越小,对电阻的阻值影响较小 。 (3)为测量电阻 R2 的阻值,他们在已连接好的图乙的电路中,用 R2 替换 R1 接入电路。 测量过程中,发现电流表示数始终小于分度值。于是,他们按照如图丁所示的电路图, 重新连接了电路,闭合开关后,改变电阻箱接入的阻值进行多次测量。记录下电阻箱的 阻值 R 及对应的电压表示数 U,并根据记录的数据绘制出 ﹣ 图象,如图戊所示,则所 测电阻 R2 的阻值为 176 Ω。 【答案】(1)零刻度线处;(2)①如上所示;②右;③0.4;2.1;④电阻随温度的升高 而变大,根据 Q=I2Rt,在电阻一定时,电流越小,通过时间越小,电流产生的热量越小, 对电阻的阻值影响较小; (3)176。 【解析】(1)连接电路前,小明发现电流表指针如图甲所示,于是他将电流表指针调至 零刻度线处; 30 (2)①电源电压为 3V,电压表选用小量程与灯并联,如下所示: ②闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片 P 置于阻值最大处,即最右端; ③在正确完成上述操作后,闭合开关移动滑片 P,当电流表示数为 0.2A 时,电压表示数 如图丙所示,电压表选用小量程,分度值为 0.1V,则电阻两端的电压为 0.4V, 由欧姆定律得,R11= = =2.0Ω; 同理,第 2、3 次测量的电阻分别为:2.0Ω和 2.2Ω, 为减小误差,取平均值作为测量结果: R1= ≈2.1Ω; ④测量 R1 阻值的过程中,老师提醒他们要尽量缩短通电时间,并用较小的电流来测量, 这样做的理由是:根据 Q=I2Rt 可知,在电阻一定时,电流越小,通电时间越短,电流产 生的热量越小; (3)图戊中,电阻箱与 R2 串联,电压表表测电阻箱的电压; 由图戊知,当 =0.025Ω﹣1; =1.80V﹣1; 即 R=40Ω时,U= V,由欧姆定律,电路的电流为: I= = = A, 因电源电压为 3V,由串联电路电压的规律,R2 的电压为: U2=3V﹣ V= V, 由欧姆定律得,所测电阻 R2 的阻值: 31 R2= = =176Ω。 28.(2020•泰州)小明想利用小红的实验器材测量一未知电阻 Rx 的阻值,发现电流表已经 损坏。聪明的小明利用小红实验中小灯泡的额定电压和测得的额定电流,设计了如图丙 所示的电路,测出了电阻 Rx 的阻值。请你帮助小明补全实验步骤: (1)闭合开关 S,将单刀双掷开关 S1 拨向触点 2 ,移动滑动变阻器滑片, 使电压 表示数为 U 额 ; (2)开关 S 仍闭合,再将单刀双掷开关 S1 拨向另一触点,应 保持滑片 P 的位置不动 (填 滑动变阻器滑片位置的变化情况),读出电压表示数为 U; (3)写出 Rx 的表达式:Rx= (用所测物理量和已知量的符号表示)。 【答案】(1)2;使电压表示数为 U 额;(2)保持滑片 P 的位置不动;(3) 。 【解析】(1)闭合开关 S,将 S1 拨到触点 2,移动滑动变阻器的滑片,使电压表的示数为 U 额,此时小灯泡正常发光,电路中的电流 I 额; (2)再将开关 S1 拨到另一触点 1,保持滑动变阻器的滑片 P 位置不动,读出电压表的示 数为 U; (3)在(2)中,电压表测灯与未知电阻的总电压,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,此时未知电阻 Rx 的电压为 Ux=U﹣U 额,此时 流过未知电阻 Rx 的电流为 I 额, 则 Rx 的表达式为:Rx= 29.(2020•泰州)在“探究电流与电压关系”实验中,小明所用电路如图所示。 32 (1)请用笔画线代替导线,将实物电路连接完整。要求:开关闭合前无需移动滑片; (2)闭合开关,电流表有示数,电压表无示数,小明检查发现仅导线有故障,则故障为 B ; A.导线④断路 B.导线③断路 C.导线②断路 D.导线①断路 (3)排除故障后,闭合开关,移动滑片,当电压表示数为 1V 时,读出电流表示数并记 录在上表中;继续移动滑片,分别读出电阻两端电压为 2V 和 3V 时电流表的示数,并依 次记录在表格中。 实验序号 U/V I/A ① 1.0 0.20 ② 2.0 0.40 ③ 3.0 0.58 (4)分析表中数据,可得出的结论是: 电阻一定时,电流与电压成正比 ; (5)实验结束,小明整理器材时发现定值电阻很热,他联想到:处理数据时,第三组数 据之间的关系与前两组数据之间的关系存在差异,他和同组小华就此展开讨论,认为数 据差异可能是由于 温度变化导致 R 变大 造成的。由此反思实验过程:实验时每次读 取数据后要 断开开关 (写具体操作),再记录数据,减小此因素对测量结果的影响。 33 【答案】(1)如上所示;(2)B;(4)温度变化导致 R 变大;(5)断开开关。 【解析】 (1)闭合开关前,变阻器的最大电阻连入电路中,即变阻器左下接线柱连入电路中,如 下所示: (2)闭合开关,电流表有示数,电压表无示数,小明检查发现仅导线有故障,则故障为; A.若导线④断路,整个电路断路,两表都没有示数,不符合题意; B.若导线③断路,电路为通路,电流表有示数,电压表没有示数,符合题意; C.若导线②断路,整个电路断路,两表都没有示数,不符合题意; D.若导线①断路,整个电路断路,两表都没有示数,不符合题意; 选 B; (4)分析表中数据,考虑到误差因素,电压增大为原来的几倍,电流也增大为原来的几倍, 可得出的结论是电阻一定时,电流与电压成正比; (5)由欧姆定律可知,第三组数据测量出电阻的阻值是: R3= = ≈5.2Ω, 同理,第二组数据测量出电阻的阻值是 5Ω,由于电阻受温度的影响,所以数据差异可能是 由于温度变化导致 R 变大造成的。 每次读取数据后要及时断开开关,避免长时间通电导致电阻温度过高,从而对实验结果造成 影响。 30.(2019•镇江)小兵利用图 1 电路来探究电流与电阻的关系,他在实验中控制电压表示数 34 为 U0 不变,相关器材规格已在图中标明。 (1)请用笔画线代替导线将电压表接入电路; (2)开关闭合前,滑动变阻器的滑片应置于图中最 左 (选填“左”或“右”)端; (3)闭合开关,将电阻箱调至某阻值,调节滑动变阻器时,他发现电压表示数始终为零而 电流表示数有明显变化,经检查是由于某处被短路而造成的,被短路的是 电阻箱 ; (4)小兵调节电阻箱阻值 R,进行多次实验,所绘制的 I 与 关系图线如图 2 所示,由此 可知 U0= 2 V,实验结论是:在电压一定时, 通过导体的电流与导体的电阻成反比 ; (5)若由于电池电量不足,小兵换用 4.5V 电源后继续实验,进行了如下操作: ①将电阻箱阻值先调至 4Ω进行实验,实验完成后断开开关; ②再将电阻箱阻值调至 15Ω后,闭合开关进行实验; 则由于小兵在上述操作中的一个疏漏,将会导致 电阻箱两端的电压超过电压表量程 。 (6)小华利用图 1 电路和器材也对电流与电阻的关系进行了探究在 5Ω~25Ω范围内,他 将电阻箱阻值 R 调至 5 个不同的值分别进行了实验,则他根据实验数据描点所绘制的与 I 与 关系图线不可能是图 3 中的 乙 (选填“甲”或“乙”),理由是 当电阻箱阻值为 25Ω时,滑动变阻器的最大阻值不能满足图线乙所需控制不变的电压 0.75V 。 【答案】(1)见上图;(2)左;(3)电阻箱;(4)2;通过导体的电流与导体的电阻成反比; (5)电阻箱两端的电压超过电压表量程;(6)乙;当电阻箱阻值为 25Ω时,滑动变阻器的 35 最大阻值不能满足图线乙所需控制不变的电压 0.75V。 【解析】(1)将电压表并联在电阻箱的两端,且保证正进负出,如下图所示: (2)为保护电路,闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片调到阻值最大处,即最左端; (3)电流表示数不为 0,说明电路是短路,电压表示数为 0,说明与电压表并联的部分短路, 即电阻箱短路了; (4)由 I 与 关系图线知,当电流为 0.1A 时, 为 0.05,则 R=20Ω,关图线可知 U0=IR =0.1A×20Ω=2V; 根据图象知,电流与导体电阻的倒数成正比,则电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻 成反比; (5)断开开关,当把电阻箱的电阻从 4Ω换为 15Ω时,必须把滑动变阻器调到阻值最大处 的位置,如果没有调,使得电阻箱分得的电压过大,会超过电压表的量程; (6)对于图 3 乙图线,当电阻为 5Ω是,倒数为 0.2,对应的电流为 0.15A,则电阻箱两端 的电压 U′0=I′R′0=0.15A×5Ω=0.75V,此时滑动变阻器两端的电压为 3V﹣0.75V= 2.25V,此时滑动变阻器两端的电压为电阻箱两端电压的 3 倍,滑动变阻器接入电路的电阻 也为电阻箱接入电路的 3 倍,当电阻箱接入电路的电阻是 25Ω时,滑动变阻器接入电路的 电阻必须调到 75Ω才能满足要求,而滑动变阻器的最大电阻只有 50Ω,因此此图线不可能 是实验测量的。 31.(2019•苏州)小明要测量定值电阻 Rx 的阻值(约十几欧)现有器材:电源(6V)、滑动 变阻器、电流表、电压表、开关各一个,导线若干。 36 (1)他设计并连接了如图甲所示电路。请用笔画线代替导线,将该电路连接完整; (2)电路连好后,闭合开关前,应将滑动变阻器滑片移至最 左 端闭合开关,移动滑片 到某一位置,电压表示数如图乙所示,此时 Rx 两端的电压为 1.2 V。 (3)当小明准备读取电流表示数时,发现两电表示数突然都变为 0.他用一条导线检查电 路故障,当将该导线两端分别接到 a、d 接线柱上,发现电流表有示数,电压表示数仍为 0; 当将该导线两端分别接到 c、f 接线柱上,发现电压表有示数,电流表示数仍为 0;则由此 可以判断故障是: cd 间断路 ; (4)排除故障后继续实验,却不慎将电流表损坏。小明发现桌上有一根标有长度刻度、总 长为 20.0cm、总阻值为 10Ω的均匀电阻丝,还有一根带有鳄鱼夹的导线(如图丙所示)。查 阅资料了解到,均匀电阻丝阻值与长度成正比,经过思考,重新设计了如图丁所示的电路(AB 为电阻丝,C 为鳄鱼夹),继续进行实验。 ①根据已知条件判断,电压表量程应选用 0﹣3 V; ②按照图丁所示电路连接好器材,多次实验测得数据如下表所示 次数 1 2 3 AC 长度(cm) 4.0 14.0 20.0 电压表示数(V) 0.8 2.0 2.4 37 求出第 1 次实验时电路中的电流 I1= 0.4 A;利用表中所有数据求出待测电阻 Rx= 14 Ω。 【答案】(1)如上所示;(2)左;1.2;(3)cd 间断路;(4)①0﹣3V;②0.4;14。 【解析】(1)变阻器按一下一上连入电路中,如下所示: (2)电路连好后,闭合开关前,应将滑动变阻器滑片移至阻值最大处,即最左端,闭合开 关,移动滑片到某一位置,电压表示数如图乙所示,电压表选用小量程,分度值为 0.1V, 此时 Rx 两端的电压为 1.2V; (3)当小明准备读取电流表示数时,发现两电表示数突然都变为 0,说明电路断路,他用 一条导线检查电路故障,当将该导线两端分别接到 a、d 接线柱上,发现电流表有示数,则 说明电流表、变阻器、开关和电源之间是通路;当将该导线两端分别接到 c、f 接线柱上, 发现电压表有示数,说明电源、待测电阻是连通的,电流表示数仍为 0,则由此可以判断故 障是:cd 间断路; (4)①根据表中电压大小,电压表量程应选用 0﹣3 V; ②AC 电阻丝与待测电阻串联,电压表则 AC 的电压,电流表测电路中的电流, AC 部分的电阻: RAC= ×10Ω=2Ω,由欧姆定律,第 1 次实验时电路中的电流: I1= = =0.4A,根据串联电路电压的规律和欧姆定律,待测电阻: RX1= = =13Ω; 第 2 次测量,RAC= ×10Ω=7Ω,由欧姆定律,第 2 次实验时电路中的电流: 38 I2= = ,根据串联电路电压的规律和欧姆定律,待测电阻: RX2= = =14Ω; 同理,RX3=15Ω; 为减小误差,取平均值作为测量结果: R 测= =14Ω。 32.(2019•泰州)小华在“探究电流与电阻关系”的实验中: (1)按要求将实物图连接完整(要求:滑片 P 向右滑时变阻器接入电路的电阻变大)。 (2)在连接电路的过程中,开关必须处于 断开 (闭合/断开)状态,滑动变阻器的滑片 P 应放在最 右 (左/右)端。 (3)小华用三只阻值分别为 15Ω、10Ω和 5Ω的电阻探究“电流与电阻关系”的过程中, 将 15Ω电阻换成 10Ω时,应在闭合电路后,将滑片向 左 (左/右)移动,其目的是 控 制电阻的电压不变 。 【答案】(1)如上;(2)断开;右;(3)左;控制电阻的电压不变。 【解析】(1)要求滑片 P 向右滑时变阻器接入电路的电阻变大,故变阻器左下接线柱连入电 路中,如下所示: 39 (2)在连接电路的过程中,开关必须处于断开状态,滑动变阻器的滑片 P 应放在阻值最大 处,即最右端。 (3)根据串联分压原理可知,将定值电阻由 15Ω改接成 10Ω的电阻,电阻减小,其分得的 电压减小; 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,所以滑片应向左端移动,控制电阻的电压不变。 33.(2019•连云港)某实验小组利用如图所示电路探究“导体中电流和电压的关系”,提供 的实验器材有:电源(6V)、电流表、电压表定值电阻(10Ω)、滑动变阻器(40Ω 0.5A)、 开关和导线若干。 (1)请用笔画线代替导线,将图中实物电路连接完整; (2)闭合开关前,应该将滑片 P 置于 A 端(选填“A”或“B); (3)小明同学进行了正确的实验操作,某次电流表的示数为 0.2A,此时定值电阻消耗的功 率为 0.4 W,变阻器接入电路的阻值为 20 Ω。 (4)同组的小红同学想要探究“导体中电流和电阻的关系”,她又找来了两个阻值分别为 5Ω和 20Ω的电阻,用图示电路,为完成三次实验,则定值电阻两端电压的最小预设值是 2 V。 40 【答案】(1)如上所示;(2)A;(3)0.4;20;(4)2。 【解析】(1)电源电压为 6V,定值电阻为 10Ω,由欧姆定律,电路的最大电流为: I= = =0.6A,故电流表选用小量程与灯串联,如下所示: (2)闭合开关前,应该将滑片 P 置于阻值最大处的 A 端; (3)小明同学进行了正确的实验操作,某次电流表的示数为 0.2A,此时定值电阻消耗的功 率为: P=I1 2R1=(0.2A)2×10Ω=0.4W; 根据串联电路的规律及欧姆定律,变阻器接入电路的阻值为: R 滑= ﹣R1= ﹣10Ω=20Ω。 (4)研究电流与电阻关系时,要控制电阻的电压不变,当用 20Ω的最大电阻时,变阻器连 入电路的电阻也最大(电压表示数最小), 根据串联电路的规律和分原理有: 41 = , 即 = , 则定值电阻两端电压的最小预设值是: UV=2V。 34.(2019•南京)有两只阻值未知的定值电阻 R1、R2。 (1)图甲是用伏安法测 R1 阻值的实物电路,电源电压恒为 3V,滑动变阻器最大阻值为 10Ω。 ①甲图中有一根导线连接错误,请在该导线上画“×”并在图上改正(所画的导线用实线且 不能交叉)。 ②改正电路后,闭合开关,发现无论怎样移动滑动变阻器滑片,两电表均无示数,其原因可 能是 A (填字母)。 A.滑动变阻器断路 B.R1 断路 C.R1 短路 ③故障排除后,正确操作实验器材,移动滑片,当电压表示数为 1.2V 时,电流表示数如图 乙所示,则待测电阻 R1= 4 Ω。 ④现有以下三组数据,分析可知,不可能通过以上实验获得的数据有 1、3 (填序号)。 实验序号 U/V I/A R1/Ω 1 0.8 0.2 2 1.6 0.4 3 1.9 0.475 (2)图丙是能巧测 R2 阻值的实验电路图。图中 R 为电阻箱,R0 为定值电阻(阻值未知)。要 求仅利用电阻箱读数表达 R2 的阻值请在空白处填上适当内容。 ①将开关接 a,调节电阻箱和滑动变阻器滑片 P 至适当位置,记下 电流表的示数 I 和电阻 箱的阻值 RA ; ②将开关接 b,调节 电阻箱 ,保持 电流表示数 I 不变,记下 电阻箱 R 的阻值 RB ; ③则 R2= RA﹣RB 。 42 【答案】(1)①如上所示; ②A;③4;④1、3; (2)①电流表的示数 I 和电阻箱的阻值 RA ②电阻箱;电流表示数 I;电阻箱 R 的阻值 RB; ③RA﹣RB。 【解析】(1)①电阻与变阻器并联,电压表串联在电路是错误的,电阻与电流串联,电压表 与电阻并联,如下所示: ②A.若滑动变阻器断路,整个电路断路,两表都没有示数,符合题意; B.若 R1 断路,电压表串联在电路中测电源电压,有示数,不符合题意; C.若 R1 短路,电流表有示数,不符合题意; 故选 A; 43 ③故障排除后,正确操作实验器材,移动滑片,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,分度值为 0.02A,电流为 0.3A,由欧姆定律,则待测电阻: R1= = =4Ω; ④根据电阻的串联和欧姆定律,电路的最小电流为: I 小= = ≈0.21A>0.2A, 电流表分度值为 0.02A,故不能得到 0.475A, 即不可能通过以上实验获得的数据有 1、3; (2)①将开关接 a,调节电阻箱和滑动变阻器滑片 P 至适当位置,记下电流表的示数 I 和 电阻箱的阻值 RA; ②将开关接 b,调节电阻箱,保持电流表示数 I 不变,记下电阻箱 R 的阻值 RB; ③根据等效替代法,则 RA=R2+RB, 故 R2=RA﹣RB。 35.(2018•无锡)某小组同学准备探究“通过导体的电流与电压、电阻的关系”实验器材有: 干电池 2 节,滑动变阻器(20Ω,1A)、电流表、电压表、开关各一个,不同阻值的定值电 阻及导线若干,图甲是他们连接的实验电路。 (1)闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片 P 移到 B (选填“A”或“B”)端 (2)闭合开关后,他们移动滑动变阻器的滑片至某一位置,电压表示数为 0.7V,电流表示 数如图乙所示,接着继续探究,把所测数据填在了下表中 实验次数 1 2 3 4 5 44 电压 U/V 0.7 1 1.1 1.5 1.7 电流 I/A 0.18 0.20 0.26 0.30 ①图乙中电流的示数为 0.12 A。 ②图丙是以电流Ⅰ为纵坐标、电压 U 为横坐标建立的平面直角坐标系,请根据他们所测数据、 在坐标系中描点,画出 I﹣U 图象,并标标记为 a。 (3)图丙中 b、c、d 三条 I﹣U 图象,是其他组同学选择 5Ω、10Ω和 20Ω的定值电阻,按 图甲电路测量数据所画。 ①单独分析图丙中每条 I﹣U 图象,可以得到的结论是 电阻一定时,电流与电压成正比 。 ②该小组同学发现,分析图丙中的 I﹣U 图象,还能得到:“当导体两端电压一定时,导体中 的电流与导体的电阻成反比”这一规律。请写出分析方法: 控制变量法 。 ③验证②中的规律,该小组的同学选择了 5Ω、10Ω、20Ω的定值电阻,准备分别接入图甲 电路,测量电流进行探究,有同学提议:既然探究时需要保持电阻两端电压不变,图甲中可 以不用连接滑动变阻器和电压表。他们按照提议分别将三只电阻由小到大接入电路,闭合开 关后,读出电流表示数分别为 0.42A,0.24A,0.13A,发现无法验证②中的规律。于是他们 计划仍按图甲进行探究,分析测量数据后,选定准备加在电阻两端的电压值 U.为确保完成 验证,则这个电压值 U 的范围为 B 。 A.1.5V<U≤3V B.1.3V<U<2.1V C.1.3V<U≤2.6V D.2.1V<U<2.6V 【答案】(1)B;(2)①0.12;②如上图所示;(3)①电阻一定时,电流与电压成正比:② 控制变量法;③B。 【解析】(1)据题意可知,闭合开关前,滑片必须处于最大阻值处,即应将滑动变阻器的滑 片 P 移到 B 端; (2)①图乙中电流表选用小量程,分度值为 0.02A,电流表的示数为 0.12A; 45 ②图丙是以电流Ⅰ为纵坐标、电压 U 为横坐标建立的平面直角坐标系,根据他们所测数据、 在坐标系中描点,画出 I﹣U 图象,并标记为 a,如下所示: (3)①单独分析图丙中每条 I﹣U 图象,因为过原点的直线,故可以得到的结论是电阻一定 时,电流与电压成正比; ②由上图知,当电压为 0.8V 时,对应的电流大小约为 0.032A、0.066A、0.16A,结合电阻 大小分别为 20Ω、10Ω、5Ω,考虑到误差因素,电流与对应的电阻之积为一定值,故还能 得到:当导体两端电压一定时,导体中的电流与导体的电阻成反比”这一规律; 分析方法采用了控制变量法; ③根据欧姆定律 I= 有 U=IR,3 次实验中电阻的电压分别为 2.1V、2.4V 和 2.6V,都小于 电源电压 3V,是因为电源有内阻,设电源本身的电压为 E,对外(R 与 R′串联)提供的电 压为 U,根据串联电路的规律及欧姆定律可得: 电路的电流: I= , R 与 R′的电压为: U= (R+R′) 则 = + × , 对外提供的电压 U 的倒数与串联电阻的倒数为一次函数的关系,即 =k× +b, 根据选择了5Ω和10Ω的定值电阻时,电源内阻之外的电阻获得的电压分别为2.1V和 2.4V, 46 将已知量代入上式有: =k× +b; =k× +b; 解方程组得: k= ,b= ﹣ ,故这个一次函数为: = × + ﹣ , 按图甲实验,因要控制当电阻的电压值 U 为一定值,根据串联电路电压的规律,变阻器的电 压也为一定值,由分压原理,定值电阻和变阻器的电压之比为一定值,故当电阻 20Ω时, 变阻器连入电路的电阻最大为 20Ω,这时的总电阻为 40Ω,代入上式得: = × + ﹣ , U=2.6V,变阻器与电阻的电阻相等,由分压原理,电压表示数为 1.3V; 当电阻最小为 5Ω时,电路的电流最大,变阻器连入电路的电阻最小,此时电压表有最大值, 当变阻器电阻连入电路中的电阻为 0 时,将 5Ω代入这个关系式有: = × + ﹣ ,U=2.1V, 故为确保完成验证,则这个电压值 U 的范围为 1.3V<U<2.1V。 选 B。 36.(2018•镇江)小军利用图 1 电路探究电流与电阻的关系,所用器材规格已在图中标明。 (1)请用笔画线代替导线将电路连接完整,使滑片 P 向左移动时,滑动图变阻器接入电路 的阻值增大; (2)完成连接后进行实验。闭合开关前,滑片 P 应置于最 左 (选填“左”或“右”)端; (3)实验中,若无论如何调节滑动变阻器,电流表的示数为零,电压表示数始终为 3V.经 检查发现是某根导线出现了断路,该导线是 ② (选填导线编号); (4)测量结束后,应先 断开开关 ,拆除 电源 两端导线后,再拆除其他导线并整理 好器材; (5)将电流表示数记为 I,电阻箱和滑动变阻器接入电路的阻值分别记为 R1 和 R2.小军根 47 据实验数据绘制的 I 与 之间关系的图线如图 2 所示。 ①根据图 2 可得出“在电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成 反比 ”的实验结论; ②在图 3 的选项中,能正确反映 I 与 之间关系的是 A ,你的理由是: 滑动变阻器 两端的电压保持不变 。 【答案】(1)见上图;(2)左;(3)②;(4)断开开关;电源;(5)①反比;②A;滑动变 阻器两端的电压保持不变。 【解析】(1)滑片向左移动时,滑动变阻器接入电路的阻值增大,故变阻器滑片以右的电阻 丝连入电路中,如下所示: (2)为了保护电路,闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片调到阻值最大处,即最左端; 48 (3)电流表无示数,电路断路。电压表示数为 3V,测电源电压,与电源连通,所以电压表 并联的那部分断路,所以导线②断路。 (4)为了保护电路,实验结束后,应先断开开关,先拆除电源两端导线后,再拆除其他导 线并整理好器材; (5)①根据图 2 描出的图象,电流与导体电阻的倒数成正比,则电压一定时,通过导体的 电流与导体的电阻成反比; ②由图 2 知电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成反比,即 U=IR=0.1A× =2V, 根据串联电路电源压的特点知:滑动变阻器两端的电压保持不变,为 3V﹣2V=1V; 则电流与滑动变阻器的阻值成反比关系,则 I 与 的图象关系是 A 图所示图线。 37.(2018•常州)(一)小明发现:漆黑夜间上洗手间,很难摸到墙上开关,于是动手自制 夜间照明电路。 器材:6V 新蓄电池、规格为“2.5V0.5A”的新灯泡 L、定值电阻 R0、开关 S、导线若干。 (1)请在图甲中以笔画线代替导线完成电路连接。要求:夜晚闭合开关 S,电压表显示电 源电压,灯泡正常发光;白天断开开关 S,电压表指针指零,灯泡熄灭。 (2)定值电阻 R0= 7 Ω (3)灯泡的规格也可标记为“2.5V 1.25 W” (二)数月后,小明发现:闭合开关 S,灯泡发光,亮度有所下降 小明猜想:可能是长期使用,蓄电池用旧了导致电源的输出电压有所降低 49 (4)闭合开关,如图乙所示,电压表显示旧蓄电池的输出电压为 4.5 V 小明还猜想:可能是长期使用,灯泡自身发生了变化。因为他发现灯泡玻璃壳内壁发黑。 (5)灯泡玻璃壳内壁发黑是由于钨丝发生 A A.先升华后凝华 B.先汽化后液化 C.先熔化后凝固 D.先升华后凝固 (三)小明用该旧蓄电池探究、绘制旧灯泡的 I﹣U 图象 (6)请在图丙中以笔画线代替导线完成电路连接,要求:闭合开关前,滑动变阻器的滑片 P 应置于 A 端。 (7)请根据图丁将实验⑥的电流表示数填入表格。 实验序号 ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ U/V 0 0.5 1 1.5 2 2.5 I/A 0 0.18 0.28 0.34 0.38 (8)请在图戊中画出旧灯泡的 I﹣U 图象 (9)小明发现旧灯泡的 I﹣U 图象不是正比例函数图象,原因是: 灯丝的电阻随温度的变 化而变化 。 由第⑥组数据可知,长时间使用后,同样在 2.5V 额定电压下,旧灯泡的电阻 大于 (大 于/等于/小于)新灯泡的电阻。 【答案】(一)(1)见上图;(2)7;(3)1.25; (二)(4)4.5;(5)A (三)(6)见上图;(7)0.4;(8)见上图;(9)灯丝的电阻随温度的变化而变化;大于。 50 【解析】 (一)(1)闭合开关 S,灯泡正常发光,电压表显示电源电压,说明电压表可并联在电源两 端或并联在灯泡和定值电阻的两端;断开开关 S,灯泡熄灭,电压表指针指零,说明电压表 并联在灯泡和定值电阻的两端,电源电压为 6V,所以电压表选用 0﹣15V 量程,实物连接如 图所示: (2)由图知,灯泡与电阻串联,由题知,闭合开关 S,灯泡正常发光,即 UL=2.5V,电路 中电流为 0.5A, 由串联电路特点和欧姆定律可得,R0 的阻值: R0= = = =7Ω; (3)已知灯泡的额定电压和正常发光电流,所以灯泡的额定功率: P=ULI=2.5V×0.5A=1.25W, 灯泡的规格也可标记为“2.5V 1.25W“。 (二)(4)由图乙知,电压表使用 0﹣15V 量程,分度值 0.5V,示数为 4.5V; (5)灯泡的钨丝在温度较高时会直接变成气体,发生了升华现象;当这种气体遇到冷的玻 璃时,又会直接变成固体附着在灯泡上,发生了凝华现象。 即:先升华后凝华,故选 A; (三)(6)变阻器应一上一下串联入电路中,闭合开关前,滑动变阻器的滑片 P 应置于 A 端,即最大值端,所以应将 B 接线柱接入电路中,电路图如图所示: 51 (7)由图丁知,电流表使用 0﹣0.6A 量程,分度值 0.02A,示数为 0.4A; (8)根据表中数据,描点连线画出旧灯泡的 I﹣U 图象,如图所示: (9)灯的 U﹣I 图象不是正比例函数图象,是因为灯丝的电阻随温度的变化而变化; 长时间使用,由于灯泡灯丝的升华,使得灯丝变细,而灯丝的材料和长度不变,所以在额定 电压下旧灯泡的电阻大于新灯泡。 38.(2018•南通)小明和小虎设计如图甲所示的电路测量未知电阻 Rx 的阻值。实验器材有: 电源(电压 4.5V)、滑动变阻器 R(0~20Ω)、电阻箱 R0(0﹣999.9Ω)、电流表、单刀双掷 开关及导线若干。 (1)请根据图甲所示的电路,在图乙中用笔画线代替导线将实物图连接完整。 (2)小明将 S 拨至“1”,调节滑动变阻器的滑片至某一位置,电流表示数为 0.36A.再将 S 拨至“2”,调节电阻箱,使电流表示数为 0.36 A,此时电阻箱的示数如图丙所示,则待 测电阻的阻值 Rx= 9 Ω。 52 (3)把电阻箱的阻值从 10.0Ω调到丙图所示的阻值时,小虎想先把“×10”档从 1 调到 0, 再调“×1”档。你认为他的想法是否妥当?答: 否 (选填“是”或“否”),理由是: 电阻箱的电阻突然减小,可能导致电路的电流太大损坏元件 。 (4)测量结束断开开关后,应首先拆除 电源 (选填“电源”或“电流表”)两端导线。 【答案】(1)见上图;(2)0.36;9;(3)否;电阻箱的电阻突然减小,可能导致电路的电 流太大损坏元件;(4)电源。 【解析】(1)由图甲知开关放在 1 时,控制 Rx,放在 2 时,控制电阻箱 R0,开关与滑动变阻 器 R 串联,滑动变阻器接左下接线柱,如图所示: (2)小明将 S 拨至“1”,调节滑动变阻器的滑片至某一位置,电流表示数为 0.36A.再将 S 拨至“2”,调节电阻箱,使电流表示数仍为 0.36A,此时两条电路对电流的阻碍作用相同, 此时电阻箱的示数即为待测电阻的阻值; 电阻箱的示数:R0=0×100Ω+0×10Ω+9×1Ω+0×0.1Ω=9Ω,则待测电阻的阻值 Rx=9Ω。 (3)把电阻箱的阻值从 10.0Ω调到电阻箱的 9Ω时,小虎想先把“×10”档从 1 调到 0, 53 会使电路中的电阻突然变小,根据 I= 知,会使电路中的电流突然增大,超出电流表的量 程将电流表损坏; (4)测量结束后,在拆除电路时,为了安全,应断开开关,先拆除电源两端的导线,再拆 除其他导线。 39.(2018•徐州)小明和小华分别用“伏安法”测量定值电阻的阻值。 (1)小明实验的电路如图甲所示,请用笔画线代替导线把电路连接完整。 (2)小明第 1 次测量时,电压表示数如图乙所示,则电压为 1.5 V。 (3)小明测量的数据如表一所示,则定值电阻的阻值为 4.9 Ω。 表一 实验次数 1 2 3 电压 U/V 2.0 2.5 电流 I/A 0.30 0.41 0.52 表二 实验次数 1 2 3 电压 U/V 1.5 2.0 2.5 电流 I/A 0.30 0.20 0.10 (4)小华测量的数据如表二所示,则小华实验中存在的问题可能是: 电压表并联在滑动 变阻器两端了 。 【答案】(1)如图所示;(2)1.5;(3)4.9;(4)电压表并联在滑动变阻器两端了。 54 【解析】 (1)变阻器按一上一下接入电路中,如下所示: (2)小明第 1 次测量时,电压表示数如图乙所示,电压表选用小量程,分度值为 0.1V,则 电压为 1.5V, (3)小明测量的数据如表一所示,由欧姆定律,第 1 次实验定值电阻的阻值为: R1= = =5Ω,同理:R2= = ≈4.9Ω R3= = ≈4.8Ω,为提高测量的准确度,取平均值作为测量结果: R 测= = =4.9Ω; (3)由表二数据,电流越来越小,由欧姆定律的变形公式 U=IR,定值电阻的电压变小, 由串联电路电压的规律,变阻器的电压变大,故电压表并联在滑动变阻器两端了。 40.(2018•苏州)某班同学做“探究电流与电阻的关系”的实验,某小组连接了如图甲所示 的实物电路。 55 (1)请在答题卡的方框内画出对应的电路图(电阻箱符号为 ) (2)连接电路时,开关应 断开 。连好电路后,将电阻箱调至某一阻值,闭合开关,移 动滑动变阻器的滑片,使电压表示数为一个适当的值 U0,记录电流表的示数和 电阻箱的阻 值 。 (3)改变电阻箱的阻值,调节滑动变阻器的滑片,使 电压表的示数仍为 U0 ,并记录相 应数据。 (4)再次改变电阻箱阻值,发现无论怎样调节滑动变阻器的滑片都不能达到(3)中的要求, 引起这种情况的直接原因是 电阻箱的电阻调得太大了 。 (5)重复步骤(3)多次实验,根据所得数据画出电流随电阻变化的图象如图乙所示。你认 为该小组实验时的 U0= 6 V。 (6)进一步研究发现由图线上的任一点和坐标轴围成的矩形“面积”大小都相等,由此可 以得出的实验结论是 当电压一定时,电流与电阻成反比 。 (7)实验结束后,小组间交流时,发现邻组在相同的坐标系中画出的图象如图丙所示,你 56 认为图象不同的原因是 这两个小组所控制的电阻箱两端电压不相同 。 【答案】(1)如上图所示;(2)断开;电阻箱的阻值;(3)电压表的示数仍为 U0;(4)电阻 箱的电阻调得太大了;(5)6;(6)当电压一定时,电流与电阻成反比;(7)这两个小组所 控制的电阻箱两端电压不相同。 【解析】(1)根据图甲,由电路元件的连接顺序可得电路图如右所示: (2)为保护电路,在连接电路的过程中,开关应处于断开状态;因为要探究电流与电阻的 关系,所以须记录电流及电阻的数据进行分析,即要记录电阻箱的阻值; (3)要探究电流与电阻的关系,须控制电阻箱两端的电压不变,即电压表的示数仍为 U0; (4)电阻越大,分得的电压越多,但电阻箱的电阻不断变大时,要使电阻箱两端电压达到 U0,须使变阻器的电阻值变大,但不能达到 U0 时,表明滑动变阻器提供的电阻已达最大值, 因而是电阻箱的电阻调得太大了; (5)由图可知:U0=IR=3.0A×2Ω=6V; (6)由图乙可知,其横轴和纵轴所表示的物理量分别为电阻 R 及通过的电流 I,面积不变, 即 IR 的乘积不变,故表明:当电压一定时,电流与电阻成反比; (7)由图两可知,电阻箱两端的电压 U0'=I'R'=3A×1Ω=3V≠U0.即两个小组所画出的 图象不同,是因为他们所控制的电阻箱两端电压不同。 41.(2018•连云港)小明同学在“探究通过导体的电流与电阻的关系“时,他用如图所示的 电路进行实险,可供选择的定值电阻分别为 2.5Ω、5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω.实验 中电阻 R 两端的电压始终保持 3V 不变,滑动变阻器的规格为“15Ω 1A”。 (1)请用笔画线代替导线,将图中实物电路连接完整,要求滑动变阻器的滑片 P 向 B 端移 动时接入电路的电阻变大。 (2)闭合开关后,小明发现电流表示数为 0,电压表示数很大,故障原因可能是 R 断路 。 57 (3)实验中,不能被选用的电阻为 2.5 Ω。 (4)保证可用电阻均能正常进行实验,电源电压应该控制在 3 V 至 4.8 V 之间。 【答案】(1)如上图;(2)R 断路;(3)2.5;(4)3;4.8。 【解析】(1)因要求滑片 P 向 B 端移动时接入电路的电阻变大,故滑片以左电阻丝连入电路 中,如下所示: ; (2)小明发现电流表示数为 0,说明不是短路,电压表示数很大,说明问题出在电压表两 接线柱之间的电路,短路不对(这样电压表示数为 0),只能是开路:R 断路; (3)当电压表示数最大 U1=3V 且 R1=2.5Ω时,电路中的电流最大, 则 I 大= = =1.2A, 滑动变阻器的规格为“15Ω1A”,滑动变阻器的最大电流不能超过 1A,故 2.5Ω不能用; (3)由题意知,滑动变阻器的最大阻值为 15Ω,定值电阻的最大电阻为 25Ω;根据串联电 路的电压关系: = , = 解得:U 滑=1.8V, 58 电源电压:U 电源=3V+1.8V=4.8V 所以电源的电压只能在 3V 到 4.8V 之间。 四.计算题 42.(2019•徐州)定值电阻 R1 两端加 4.5V 电压时,通过的电流为 0.45 A.如图所示电路, 电源电压不变,R1 和定值电阻 R0 并联,电流表示数为 0.50A;用阻值为 30Ω的电阻 R2 替换 R1,电流表示数变为 0.30 A.求: (1)R1 的阻值; (2)电源电压。 【答案】答:(1)R1 的阻值为 10Ω (2)电源电压为 3V。 【解析】(1)根据 I= 可得: R1= = =10Ω; (2)根据欧姆定律和并联电路的电流特点可知: R1 和定值电阻 R0 并联时, + =I, 即: + =0.50A﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣① R2 和定值电阻 R0 并联时, + =I, 即: + =0.30A﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣② 根据①式减②式可得:U=3V。 59 答:(1)R1 的阻值为 10Ω (2)电源电压为 3V。 43.(2018•扬州)用如图所示的电路研究通过导体的电流与电压、电阻的关系。保持电源电 压和电阻箱 R1 的阻值不变,移动滑动变阻器 R2 的滑片 P,测得电流、电压如表 1 所示;然后 将滑片移到适当位置保持不变,仅改变电阻箱 R1 的阻值,测得相应的电流值,如表 2 所示。 表 1 次数 U1/V I/A ① 1.0 0.20 ② 1.5 0.30 ③ 2.0 0.40 表 2 次数 R1/Ω I/A ① 3.0 0.50 ② 6.0 0.33 ③ 9.0 0.25 (1)根据表 1 中的数据,你得出什么结论?求出 R1 的阻值。 (2)分析表 2 中的数据,指出实验操作中存在的问题,并说出判断的理由。 (3)请利用表 2 中的数据求电源电压。 【答案】答:(1)电阻不变时,电流与电压成正比,R1 的阻值为 5Ω。 (2)没有移动变阻器的滑片,使电压表示数不变;研究电流与电阻关系时,要控制电阻电 压不变; 60 (3)电源电压为 3V。 【解析】(1)第 1 次实验,保持电源电压和电阻箱 R1 的阻值不变,纵向比较表中数据,电 压表为原来几倍,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; 由欧姆定律,R1= = =5Ω; (2)研究电流与电阻的关系时,要控制电阻的电压不变,由表中数据,根据 U=IR,电阻 电压是不同的,即没有移动变阻器的滑片,使电压表示数不变; (3)由表二第 1、3 次实验数据,根据电阻的串联和欧姆定律,由变阻器连入电路中的电阻 不变列方程: ﹣R1= ﹣R3,即 ﹣3Ω= ﹣9Ω, 故电源电压:U=3V。 答:(1)电阻不变时,电流与电压成正比,R1 的阻值为 5Ω。 (2)没有移动变阻器的滑片,使电压表示数不变;研究电流与电阻关系时,要控制电阻电 压不变; (3)电源电压为 3V。 五.综合能力题 44.(2020•镇江)图 1 是蓄水池水位自动控制模拟装置:可绕 O 点转动的轻质杠杆 A 端用轻 绳系一正方体浮块,B 端固定一轻质三角支架,支架与固定不动的压力敏感电阻 RF 保持水平 接触挤压,杠杆保持水平平衡。已知:AO 长为 1m,BO 长为 2m;浮块边长为 20cm,密度为 5 ×103kg/m3,下表面距池底 2m;当电磁铁线圈中的电流 I≤0.02A 时,衔铁 K 被释放,水泵 开始工作向水池注水,反之停止注水,池内达到所设定的最高水位,线圈电阻不计;电压 U =6V,电阻箱 R 调至 75Ω;设 RF 的阻值与支架所施加压力 F 的关系图线如图 2 所示。g 取 10N/kg。 61 (1)浮块的重力为 400 N.在达到最高水位之前,随着浮块排开水的体积逐渐增大,支 架对 RF 的压力将 减小 。 (2)当池内达到所设定的最高水位时,求: ①轻绳对浮块的拉力。 ②池内水面距池底的高度。 (3)为使该装置能自动控制水池内的最高水位,在其他条件不变的情况下,电阻箱 R 接入 电路的阻值应满足的条件是 50Ω≤R<90Ω 。 【答案】(1)400;减小;(2)①轻绳对浮块的拉力为 350N;②池内水面距池底的高度 2.125m; (3)50Ω≤R<90Ω。 【解析】(1)浮块的重力为: G=mg=ρ物 gV=5×103kg/m3×10N/kg×(0.2m)3=400N; 在达到最高水位之前,根据 F 浮=ρ液 gV 排知,随着浮块排开水的体积逐渐增大,物体受到的 浮力增大,根据杠杆平衡条件和力的作用是相互的可知,支架对 RF 的压力将减小; (2)①由图 1 可知,压敏电阻与电阻箱串联, 当池内达到所设定的最高水位时,电路中的电流最大为 0.2A, 由欧姆定律得,此时电路的总电阻为: R 总= = =300Ω, 此时压敏电阻为:RF=R 总﹣R=300Ω﹣75Ω=225Ω, 由图 2 知,此时压敏电阻受到的压力为 175N, 62 根据力的作用是相互的可知,杠杆 B 端受到的压力 FB=F=175N 根据杠杆的平衡条件知,F 拉×OA=FB×OB, 所以,F 拉= = =350N; ②此时物体受到的浮力为: F 浮=G﹣F 拉=400N﹣350N=50N, 根据 F 浮=ρ液 gV 排知,物体浸入水中的体积为: V 排= = =5×10﹣3m3, 根据 V=Sh 知,物体浸入水中的深度为: h 水= = =0.125m, 因为开始时物体下表面距池底 2m,所以池内水面距池底的高度: h=h 水+h′=0.125m+2m=2.125m; (3)为使该装置能自动控制水池内的最高水位,水池的最低水位不能低于物体没有进入水 中时的水位,为 2m,最高水位为物体刚好完全浸没,为 2m+0.2m=2.2m; 当水位为 2m 时,轻绳对浮块的拉力为物体的重力,为 400N, 根据杠杆的平衡条件 F 拉′×OA=FB′×OB 知, 此时的压敏电阻的压力为:F′=FB′= = =200N, 由图 2 知,此时的压敏电阻为 Rt′=250Ω, 电阻箱的最小值为:R 小=R 总﹣Rt′=300Ω﹣250Ω=50Ω; 当水位为 2.2m 时,物体刚好完全浸没, 物体受到的浮力为: F 浮′=ρ水 gV=ρ水 ga3=1.0×103kg/m3×10N/kg×(0.2m)3=80N; 此时 G 杠杆 A 端受到的拉力物体受到的拉力为: FA″=F 拉″=G﹣F 拉′=400N﹣80N=320N, 根据杠杆的平衡条件 FA″×OA=FB″×OB 知,此时的压敏电阻的压力为: 63 F″=FB″= = =160N, 由图象知压敏电阻与压力成一次函数关系,关系式为 Rt=kF+b, 将(200N,250Ω)和(0,50Ω)代入关系式得, 解得:k=1Ω/N, 所以关系式为 Rt=1Ω/N×F+50Ω, 当压力为 160N 时,压敏电阻为 Rt″=210Ω, 电阻箱的最大值为:R 大=R 总﹣Rt″=300Ω﹣210Ω=90Ω; 综合分析电阻箱 R 接入电路的阻值范围为 50Ω≤R<90Ω。 45.(2019•无锡)小红家有一支电子体温计,查阅说明书得知,电子体温计的探测器是热敏 电阻,其阻值随着温度的变化而变化。小红买来一个热敏电阻,准备设计和制作一支模拟电 子体温计。她计划先测出此热敏电阻在不同温度时的阻值,按照图甲所示连接了实验电路。 RT 为热敏电阻,实验时,RT 置于温控箱(图中虚线区域)中电源电压保持不变,R1 为定值电 阻,R2 为电阻箱(0~9999Ω),S2 单刀双掷开关,开关 S1 和 S2 闭合前,小红将电阻箱 R2 的 阻值调到最大。 (1)小红首先调节温控箱的温度,使 RT 温度为 42.0℃,闭合 S1,将 S2 接 2,读出电压表的 示数为 3V。 ①为测量此时 RT 的阻值,接下来的操作是:将 S2 接 1 (选填“1”或“2”),调节电阻箱 R2 的阻值,使电压表示数为 3 V,读出此时 R2 的阻值即为 42.0℃时 RT 的阻值。 ②逐渐降低温控箱的温度,根据上述方法测量出 RT 在不同温度时的阻值,若依据小红所测 数据画出的 RT 阻值随温度变化的图象如图乙所示,且当 RT 的温度降至 32.0℃时,闭合 S1, 将 S2 接 2,电压表示数为 2.4V.求电阻 R1 的阻值。 (2)在获得如图乙所示的 RT 阻值随温度变化的关系后,为了自制模拟电子体温计,小红将 S2 始终接 2,闭合 S1 后,通过电压表的示数大小来显示温度高低,如果将 RT 用绝缘布包好后 置于正常人腋窝中央,保持腋窝合拢,闭合 S1,当电压表示数稳定后,电压表示数最接近 64 C 。 A.2.25V B.2.45V C.2.65V D.2.85V 【答案】(1)①1;3;②R1=400Ω;(2)C。 【解析】(1)①为测量此时 RT 的阻值,接下来的操作是:将 S2 接 1,调节电阻箱 R2 的阻值, 使电压表示数为 3V,根据等效替代法,读出此时 R2 的阻值即为 42.0℃时 RT 的阻值。 ②在①中,RT 与 R1 串联,由欧姆定律,电路中的电流为: I1= ,根据欧姆定律和串联电路电压的规律,电源电压:U=I1RT1+UV1= ×400Ω+3V, 同理在②中, U=I2RT2+UV2= ×600Ω+2.4V, 因电源电压不变, 故 ×400Ω+3V= ×600Ω+2.4V, R1=400Ω; U= ×400Ω+3V=6V, (2)由图结合数学知识,正常人腋窝中央的体温是 37°C,ME 为三角形的中位线,故此时 R′T=500Ω 如下所示: 65 小红将 S2 始终接 2,闭合 S1 后,R1 与 R′T 串联,电压表测 R1 的电压,由电阻的串联和欧姆 定律,电路的电流: I= = = A, 由欧姆定律,电压表示数: UV=IR1= A×400Ω≈2.67V,故选 C。 六.解答题 46.(2020•苏州)小明用如图甲所示电路探究电流与电阻的关系,电源电压 3V,电阻 R 有 4 个阻值(5Ω、10Ω、15Ω、25Ω)供选用,滑动变阻器 Rp 规格为“10Ω 2A”。 (1)开关闭合前,应将滑动变阻器滑片 P 移到最 右 (左/右)端;闭合开关后,小明发 现电流表、电压表示数均为 0,他将一根导线的一端接电源正极,另一端依次试触 a、b、c、 d 各接线柱,当接触到 d 时,电压表开始有示数且为 3V,电流表示数仍为 0,经进一步检查, 电流表及各接线处均完好,则电路中所有可确定的故障是 滑动变阻器 RP(cd 间)断路; 电阻 R 断路 。 (2)排除故障并将问题元件进行同规格更换,此时 R 的阻值为 5Ω.闭合开关,调节滑片 P, 66 使电压表示数到达某一数值,此时电流表示数如图乙所示,该示数为 0.4 A.接着将 R 阻值换成 10Ω,向 右 (左/右)端移动滑动变阻器滑片,以保持电压表的示数不变。 (3)将 R 阻值换成 15Ω重复上述操作。三组数据如表所示,由此可得:电压一定时,电流 与电阻成 反比 。为提高结论的可靠性,换用阻值为 25Ω的电阻继续上述实验,是否可 行? 不可行 (可行/不可行) 实验序号 R/Ω I/A ① 5 ② 10 0.20 ③ 15 0.13 (4)下列图象中,能大致反映本实验中各物理量之间关系的是 C 【答案】(1)右;滑动变阻器 RP(cd 间)断路;电阻 R 断路;(2)0.4;右;(3)反比;不 可行;(4)C。 【解析】(1)开关闭合前,应将滑动变阻器滑片 P 移到阻值最大处的右端; 由题意,闭合开关后,他将一根导线的一端接电源正极,另一端依次试触 a、b、c 各接线柱, 电流表、电压表示数均为 0,说明电源正极和 c 之外的电路有断路; 当接触到 d 时,电流表示数仍为 0,电路可能断路,电压表开始有示数且为 3V,说明电压表 与电源连通,则可能是与电压表并联的电路断路了,因电流表及各接线处均完好,故原因是 R 断路,导致电压表串联在电路中,综上,电路中所有可确定的故障是:滑动变阻器 RP(cd 间)断路;电阻 R 断路; (2)排除故障并将问题元件进行同规格更换,此时 R 的阻值为 5Ω.闭合开关,调节滑片 P, 67 使电压表示数到达某一数值,此时电流表示数如图乙所示,电流表选用小量程,分度值为 0.02A,该示数为 0.4A; 根据串联分压原理可知,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,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,所以滑片应向右端移动,以保持电压表的示数不变; (3)将 R 阻值换成 15Ω重复上述操作,根据表中数据,考虑到误差因素,电流与电阻之积 为: UV=IR=0.4A×5Ω=0.20A×10Ω=0.13A×15Ω≈2V 为一定值,由此可得:电压一定时, 电流与电阻成反比; 电阻两端的电压始终保持 UV=2V,根据串联电路电压的规律,变阻器分得的电压:U 滑=U﹣ UV=3V﹣2V=1V,定值电阻分得的电压为电压表示数的 2 倍,根据分压原理,当变阻器的最 大电阻 10Ω连入电路中时,对应的定值电阻最大值为: R 滑=2×10Ω=20Ω<25Ω,换用阻值为 25Ω的电阻继续上述实验不可行。 (4)A、因电压表示数不变,即电流与 R 之积为一定值,故电流随 R 的变化关系为反比例函 数,A 错误; B、换用不同的电阻时,电压表示数不变,B 错误; C、定值电阻的电压为 2V,变阻器的电压为 1V,由分压原理,变阻器与 R 的比值为 1:2, 故变阻器连入电路的电阻与 R 的关系为一过原点的直线 C,C 正确; D、根据 P= ,定值电阻的功率: PR= ,即电阻的电功率与 R 之积为一定值,电阻的电功率随 R 变化关系为反比例函 数,D 错误。 故选 C。

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