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- 2021-11-11 发布
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专题19 欧姆定律
一、选择题
1.(2020·江苏省连云港市)如图所示电源电压恒定闭合开关,滑动变阻器滑片向右移动的过程中,下列说法正确的是( )
A. 电流表示数增大
B. 电压表示数减小
C. 定值电阻R两端的电压增大
D. 电压表示数与电流表示数比值增大
【答案】D
【解析】
【详解】ABC.由图可知,电阻R和变阻器串联,电压表测量变阻器两端的电压,电流表测量电路中的电流,滑动变阻器滑片向右移动,变阻器连入电路的电阻变大,由电阻的串联可知电路的总电阻变大,由I=可知通过电路的电流变小,即电流表的示数变小,由U=IR可知定值电阻R两端的电压变小,由串联电路电压的规律可知变阻器两端的电压变大,即电压表的示数变大,故ABC错误;
D.电压表的示数变大,电流表的示数变小,电压表示数与电流表示数比值增大,故D正确。
故选D。
2.(2020·湖南省常德市)如图在探究“电流与电阻关系”时,电源电压恒为3V,实验准备了阻值分别为5Ω、10Ω、20Ω的电阻,当将10Ω的电阻接入R所在位置时,调节滑动变阻器,使电压表的示数为2V,再分别用5Ω、20Ω的电阻替换10Ω的电阻进行实验,下列说法正确的是( )
17
A. 用5Ω电阻替换,滑片P应向右端移动,电流表示数变大
B. 用5Ω电阻替换,滑片P应向左端移动,电流表示数变小
C. 用20Ω电阻替换,滑片P应向左端移动,电流表示数变大
D. 用20Ω电阻替换,滑片P应向右端移动,电流表示数变小
【答案】D
【解析】
【详解】题目要探究的是:电流与电阻的关系,接入10Ω的电阻时,电压表的示数为2V,此时变阻器两端的电压为1V,即定值电阻与变阻器的电压之比为2:1,用5Ω或20Ω的电阻替换10Ω的电阻时,电压表的示数应保持不变,即定值电阻与变阻器的电压之比保持为2:1,若用5Ω的电阻替换,据串联电路的分压特点,则变阻器接入电路的阻值应变小,那么滑片P应向左移动,此时电路中的电流变大;若用20Ω的电阻替换,则变阻器接入电路的电阻应变大,那么滑片P应向右移动,此时电路中的电流变小,故ABC错误,D正确。
故选D。
3.(2020·安徽)R1、R2、R3是三个阻值不同的定值电阻。将它们串联起来接入电路,如图甲所示,闭合开关后,测得各电阻两端的电压关系为U1>U2>U3;若将它们并联起来接入电路,如图乙所示,则闭合开关后,通过每个电阻的电流大小关系为
A. I1>I2>I3 B. I3>I2>I1 C. I1= I2= I3 D. I2>I1>I3
【答案】B
【解析】
17
【详解】如图甲把R1、R2、R3串联起来接入电路,且U1>U2>U3,根据串联电路中电流处处相等,由得
R1>R2>R3
将它们并联起来接入电路,如图乙,根据并联电路各支路电压相等,可得
I1R1= I2R2= I3R3
故
I3>I2>I1
故选B。
4.(2020·安徽)在图示电路中,电源电压保持不变。闭合开关S后,将滑动变阻器的滑片P自左向右滑动,则
A. 电流表A的示数减小
B. 电压表V2的示数减小
C. 电压表V1与电流表A的示数比值减小
D. 电压表V2与电流表A的示数比值减小
【答案】C
【解析】
【详解】A.如图所示,闭合开关S后,电路中两个电阻R1、R2是串联,当滑动变阻器的滑片P自左向右滑动时,电阻R1变小,由欧姆定律可知,电路中电流变大,故错误;
B.电压表V2测量的是R2两端电压,由可得
电流变大,电阻R2不变,因此电压表V2的示数变大,故错误;
C.电压表V1测量的是R1两端电压,滑动变阻器的滑片P自左向右滑动时,电阻R1变小,而电压表V1与电流表A的示数比值就是R1的电阻,故正确;
D.电阻R2不变,因此电压表V2与电流表A的示数比值不变,故错误。
故选C。
17
5.(2020·江苏省泰州市)如图所示电路,电源电压保持不变,开关S闭合后,在滑动变阻器滑片P向左移动的过程中,下列说法正确的是( )
A. 电压表V1示数变大,电流表A示数变大
B. 电压表V1示数不变,电压表V2示数变小
C. 电压表V2示数不变,电流表A示数变大
D. 电压表V1示数变大,电压表V2示数变小
【答案】C
【解析】
【详解】由题图可知,滑动变阻器与定值电阻R串联,电压表V1测量滑动变阻器两端的电压,电压表V2测量电源电压,电流表测量电路中的电流;在滑动变阻器滑片P向左移动的过程中,滑动变阻器接入电路的电阻变小,总电阻变小,由可知,此时电路中的电流变大,即电流表的示数变大;由可知,定值电阻R两端的电压变大,由于串联电路中电源电压等于各用电器两端的电压之和,所以滑动变阻器两端的电压变小,即电压表V1的示数变小;由于电源电压保持不变,所以电压表V2的示数不变。
故选C。
二、填空题
6.(2020·河南省)在如图所示的电路中,电阻R0为6Ω,电源电压不变。把“6V 3W”的小灯泡接在AB间,CD间接电流表,闭合开关S,小灯泡正常发光,则电源电压为______V,电流表的示数为______A。如果把这个小灯泡接在CD间,AB间接电压表,闭合开关S,若灯丝电阻与正常发光时相同,则电压表的示数为______V。
17
【答案】 (1). 6 (2).1.5 (3).2
【解析】
【详解】[1]灯泡接在AB之间,电路为并联电路,此时小灯泡正常发光,所以电压为灯泡的额定电压 6V。
[2]电流表接在CD之间,测量干路电流,其中R0的电流
小灯泡的电流为
所以干路电流
电流表的示数为1.5A。
[3]改换电路后小灯泡和电阻R0串联,电压表测量R0两端的电压,小灯泡的电阻
串联分压可得
并且
由此可得,电压表的示数为2V。
三、实验题
7.(2020·四川省成都市)小华找到了一张测定汽车油箱内油量的装置图,如图所示,他与同组同学对相关问题进行了探究。
(1)把油量信息转化为电信息,有利于信息的传递。装置中,信息转化的关键环节为:油量变化→杠杆绕O点转动→电路的______变化→电流变化;
17
(2)若圆弧形电阻丝最大阻值为100Ω,其他可供选择的器材有:恒压电源E1(电压3V)和E2(电压18V);电流表A1(量程0~0.6A)和A2(量程0~0.1A);定值电阻R1=5Ω、R2=30Ω和R3=100Ω。为了节约能源,并且实现油量最大时,电流表示数最大,器材选择的最佳组合为______;
A.E2、A2、R3
B.E1、A2、R2
C.E1、A2、R1
D.E2、A1、R3
(3)合理选择器材后,他们通过测量,得到了下表所示的结果(其中V是油箱的容积,Ig是电流表的最大示数):
液体体积
V
0
电流表示数
Ig
依据测量结果,可以将电流表的刻度改为油量体积。分析数据可知,当液体体积为时,电流表示数______(选填“大于”、“等于”或“小于);
(4)关于探究过程的反思,下列说法中不正确的是____。
A.调整圆弧形电阻丝的位置,要让圆心在O点
B.为保证安全和方便,测量时用水来灌装油箱
C.为节约空间,应该使电路元件尽量靠近油箱
D.该装置还存在一些缺陷,应继续探究并改进
【答案】 (1). 总电阻 (2). B (3). 小于 (4). C
17
【解析】
【详解】(1)[1]杠杆绕O点转动,电阻值接入电路的阻值变化,电路总电阻变化,电流变化。
(2)[2]为了节约能源,需要电压较小的,电流较小,则选择电源E1和电流表A2,当油量最大时,电流表示数最大,圆弧形电阻丝接入电路阻值为0,则需要定值电阻为
综上,故选B。
(3)[3]如果液体体积和电流表示数成正比,则当液体体积为时,电流表示数等于,分析电流表的示数可知,电流减小的变化量越来越小,所以当液体体积为时,电流表示数小于。
(4)[4] A.让圆心在O点,则两边力臂大小相同,变化量相同,故A正确,不符合题意;
B.水不可燃,容易获取,测量时用水来灌装油箱,故B正确,不符合题意;
C.电路元件会由于电流热效应,温度较高,油是可燃物,电路元件尽量靠近油箱容易燃烧,故C错误,不符合题意;
D.当油量最小时,电阻丝接入电路最大,电流最小,但是电流表示数不为0,所以需要对电流表的示数最小位置进行标记为油量为0,故D正确,不符合题意。
故选C。
8.(2020·四川省成都市)实验小组利用图所示的电路探究“电流与电阻的关系”。实验过程中,电阻箱阻值由50调为90,电压表示数会_________,要继续探究,应该将滑片P向______移。
【答案】 (1). 变大 (2). 右
【解析】
17
【详解】[1]从图中可以看到,这是一个串联电路,电阻箱阻值由50调为90,电阻值在变大,根据串联电路的分压原理可知,电阻箱两端的电压在变大,即电压表示数会变大。
[2]探究“电流与电阻的关系”需要保持电阻两端的电压不变,要继续探究,那么滑动变阻器接入电路的电阻应该变大,从图中可看到,应该将滑片P向右移动。
9.(2020·江苏省泰州市)本题有两小题。
(2)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________,移动滑动变阻器滑片,________;
②开关S仍闭合,再将单刀双掷开关S1拨向另一触点,应________(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】 (4). 2 (5). 使电压表示数为 (6). 保持滑片P的位置不动 (7).
【解析】(2)①[4][5]②[6]③[7]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3.8V,此时小灯泡正常发光,电路中的电流是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
此时流过未知电阻Rx的电流为,Rx的表达式
10.(2020·江苏省泰州市)在“探究电流与电压关系”实验中,小明所用电路如图所示。
17
(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________;
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
020
②
2.0
0.40
③
3.0
0.58
(4)分析表中数据,可得出的结论是:________;
(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________造成的。由此反思实验过程:实验时每次读取数据后要________(写具体操作),再记录数据,减小此因素对测量结果的影响。
17
【答案】 (1). (2). B (3). 见详解 (4). 温度变化导致R变大 (5). 断开开关
【解析】
【详解】(1)[1]由题意可知,开关闭合前无需移动滑片,即闭合开关前,滑动变阻器需要移动到阻值最大处,如图
(2)[2] A.若导线④断路,则电流表没有示数,故A不符合题意;
B.若导线③断路则,则电流表有示数,电压表无示数,故B符合题意;
CD.若导线①②断路,则电流表没有示数,故CD不符合题意。
故选B。
(4)[3]分析表中数据可知,当电阻的阻值一定时,电流随着电压的增大而增大,即电流与电压成正比。
(5)[4]由欧姆定律可知,第三组数据测量出电阻的阻值是
第二组数据测量出电阻的阻值是
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。
[5]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。
17
11.(2020·河南省)某实验小组探究电流与电压和电阻的关系。实验中电源电压恒为3V,滑动变阻器最大阻值为20Ω。
(1)他们先用5Ω的定值电阻探究电流与电压的关系,实验电路图如图1所示;
①请根据图1的电路图把图2的实物电路连接完整______;
② 接线完毕后,小丽建议要对电路进行检查后再闭合开关,请你提出其中一项需要检查的内容:______;
③检查完毕后,闭合开关,调节滑动变阻器,记录了5组数据。测第6组数据时,电压表的示数为2.6V,电流表的示数如图3所示。请在图4 的坐标系中描绘出第6组数据对应的点,并根据描出的6个数据点画出定值电阻的I-U图像______;
④分析画出的I-U图像可得出结论:在电阻一定时,______;
⑤为了使结论具有普遍性,还应进行的操作是:______;
(2)接着他们在原有5Ω定值电阻基础上,又准备了阻值为10Ω、15Ω、20Ω的三个定值电阻,以探究电压一定时电流与电阻的关系。为了控制电压不变,每次更换定值电阻后需要调节滑动变阻器,使定值电阻两端的电压达到相同的值。这个电压控制在多少合适呢?实验小组的同学分别提出了0.5V、1V和2V三个电压值,为使实验顺利进行,大家进行了分析与讨论,你认为应选这三个电压值中的______V。
17
【答案】 (1). (2). 滑动变阻器是否在最大阻值处 (3). (4). 电流与电压成正比 (5). 更换阻值不同的定值电阻进行多次实验 (6). 2V
【解析】
【详解】(1)[1]滑动变阻器遵循“一上一下”连接原则,并且根据电路图,滑片向左移动,滑变电阻变小,滑变右上已经连接,所以应该连接左下接线柱,导线另一端可以连接到定值电阻右侧,或者电压表3V接线柱上;如下图所示。
[2]电路闭合前要检查滑动变阻器是否在最大阻值处,防止电路中电流过大损坏电路元件。
[3]根据读数,电流为0.52A,图像如下图所示。
[4]根据图像可知,当电阻一定时,通过导体的电流与导体两端电压成正比。
[5]为了具有普遍性,我们应该更换阻值不同的定值电阻,多次实验。
17
(2)[6]根据串联分压原则,滑动变阻器最大阻值为20Ω,定值电阻最大阻值为20Ω,电源电压为3V,所以,当定值电阻为20Ω时,最小电压为1.5V,故定值电阻只能选择2V电压保持不变。
12.(2020·贵州省黔西南州)小明用如下图所示的实验电路探究“电流与电阻的关系”。
(1)在方框内画出此实验电路图。________
(2)连接电路时,开关应处于_______状态,连接好电路后,闭合开关前滑动变阻器的滑片P应置于_______端。
(3)闭合开关,移动滑动变阳器的滑片P发现:电压表始终无示数,电流表有示数。其原因可能是_______(填序号).
A.滑动变阻器断路 B.电阻R短路 C.电阻R断路
(4)排除故障后,用5Ω的电阻替换R接入电路,闭合开关,调节滑动变阻器,使电压表示数为1.5V时,电流表指针位置如图乙所示,将电流表示数填入下表中。________
(5)将5Ω的电阻换成10Ω的电阻后,闭合开关,调节滑动变阻器的滑片P到合适位置时,记录电流数据。此操作中调节滑动变阻器的目的是_________________。
(6)再将电阻换成15Ω,重复上述操作
(7)进行多次实验,其目的是为了得到_________________。
(8)分析表格中的数据可得出结论:_________一定时,_____________。
17
【答案】 (1). (2). 断开 (3). 右 (4). B (5).0.3 (6). 使电阻R两端的电压保持不变 (7). 普遍规律 (8). 电压 (9). 通过导体的电流与导体的电阻成反比
【解析】
详解】(1)[1]按照实物图,先将开关,电流表、滑动变阻器,电阻串联接入电路,再将电压表并联接入电路,作电路图如图所示:
(2)[2][3]接电路时,开关应处于断开状态,滑动变阻器移到阻值最大处,即置于右端,以保护电路。
(3)[4]闭合开关,移动滑动变阳器的滑片P,电流表有示数,说明不可能是电路断路,电压表始终无示数,说明与电压表并联的电路短路,即电阻R短路。
故选B。
(4)[5]由图乙可知,电流表此时的量程为0~0.6A,分度值为0.02A,此时电流的示数为0.3A。
(5)[6]探究电流与电阻关系实验中,要控制电压不变,将5Ω的电阻换成10Ω的电阻后,滑动变阻器两端的电压会变大,要节滑动变阻器的滑片P到合适位置,控制电阻R两端的电压保持不变。
(7)[7]进行多次实验,其目的是为了得到普遍规律。
(8)[8][9]分析表格中的数据,电流与电阻的乘积是定值,可得出结论:电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成反比。
13.(2020·安徽)一小灯泡额定电压为2.5V,图a是测量其电阻的实验电路图。
17
(1)请按照图a,将图b中的实物电路连接完整;________
(2)闭合开关,调节滑动变阻器,当电压表示数为2.50V时,小灯泡正常发光,电流表示数如图c所示,则此时通过小灯泡的电流为________A;
(3)调节滑动变阻器,让小灯泡两端的电压逐渐减小,会发现灯泡变暗直至完全不发光。可以猜想此过程中灯丝的温度________(选填“升高”、“不变”或“降低”);
(4)测量数据如下表所示。
电压U/V
2.50
2.10
1.70
1.30
0.90
0.50
电流I/A
0.26
0.24
0.21
0.19
0.16
分析表中数据,可以发现小灯泡两端的电压越低,其灯丝的电阻越________。
【答案】 (1). (2). 0.28 (3). 降低 (4). 小
【解析】
【详解】(1)[1]灯泡电阻约10Ω,灯泡正常发光时的电流是
电流表选量程,把开关、滑动变阻器、电流表串联接入电路,所求画图如下
17
(2)[2]如图C,电流表分度值是0.02A,电流表读数0.28A。
(3)[3]小灯泡两端实际电压减小,实际功率降低,亮度变暗,温度降低。
(4)[4]由表格数据可知,小灯泡两端实际电压减小,实际功率降低,亮度变暗,温度降低。灯丝电阻受温度影响,温度降低,电阻减小。
四、计算题
14.(2020·安徽)有一个量程为0~ 1mA的小量程电流表G,内阻Rg=30Ω,选择一定值电阻R0与它并联起来,如图所示。将A、B两端接入电路(图中I表示电流表G与电阻R0并联后的总电流)。
(1)调节电路,使电流表的指针指在最大刻度处(即1mA),这时电流I为0.6A,求电阻R0的值(计算结果保留两位小数);
(2)继续调节电路,使电流表的指针指在刻度盘中央(即0.5mA),此时电流I变为多少?
【答案】(1)0.05Ω (2)0.3A
【解析】
【详解】(1)电流表两端电压
电流表G与电阻R0并联,故R0两端电压
U0=Ug=0.03V
通过R0的电流
R0的阻值为
17
(2)电流表的示数为0.5mA时,Rg两端电压
R0两端电压
通过R0的电流
干路中总电流为
答:(1)电阻R0的值为 0.05Ω;
(2)继续调节电路,使电流表的指针指在刻度盘中央(即0.5mA),此时电流I变为0.3A。
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