2020年浙江中考科学总复习课件：讲义 第三篇 第10课时　欧姆定律 50页

第 10 课时　欧姆定律 第三篇 物质科学（物理部分） 电阻 电压 导体中的电流，跟这段导体两端的电压成正比，跟这段导体的电阻成反比 2 ． 实验步骤 ① 连接实物电路。连接实物时先断开开关，滑动变阻器“一上一下”连接，并将其调到最大阻值处。连接电流表和电压表时注意“＋”进“－”出及选择正确的量程。 ②检查电路无误后，闭合开关 S ，三次改变滑动变阻器的阻值，分别读出电流表和电压表的示数，填入表格。 ③算出三次 Rx 的值，求出平均值。 ④整理器材。 类型一　探究电流与电压关系 典例 1 [2019 · 温州 ] 小明利用图甲电路研究电流与电压的关系，其中滑动变阻器最大阻值为 500Ω ，定值电阻 R 0 阻值为 10Ω 。闭合开关，当滑片从最右端慢慢向左移动，发现最初电压表指针几乎不动，直到接近左端时电压表指针才开始有所偏转，继续左移，指针偏转角度迅速变大，即该滑动变阻器引起电压表示数发生明显变化的调节区域很小。本实验中，要使滑片每移动一段距离，都能引起电压表示数较为明显的变化，应选择怎样的滑动变阻器？小明用不同的电阻丝代替滑动变阻器，利用图乙进行如下实验： ①取 3 条长度都为 100cm 的粗细均匀电阻丝 A 、 B 、 C ，阻值分别为 1Ω 、 20Ω 、 400Ω 。 ②将电阻丝 A 接入图乙电路，闭合开关，滑片 P 从最右端移到最左端，记录电压表示数 U 随滑片移动长度 x 变化的相关数据，多次测量。 ③分别用电阻丝 B 、 C 代替 A ，重复步骤②。 ④处理相关数据，获得 “ 电压表示数 U 随移动长度 x 变化的关系 ” 如图丙。 图 10 － 2 (1) 图甲实验中，闭合开关，当滑动变阻器滑片处于最左端时，导线 a 与接线柱 M 处的连接意外断开，此时示数为零的电表是 _________ 。 (2) 分析图丙，实验过程中电压表示数变化范围与电阻丝阻值的关系是 ___________________________________________________ 。 (3) 若利用图乙研究通过 R 0 的电流与其两端电压的关系，在 A 、 B 、 C 三条电阻丝 中，你认为选择哪一条电阻丝最合适并说明理由。 ______________________________________________________________________________________________________ 。 电压表 电阻丝的阻值越大，电压表示数变化范围也越大 B ；图乙电路中， B 电阻丝上的滑片移动时，电压表示数始终能发生较明显变化，且变化范围较大 跟踪训练 1 在 “ 探究电流与电压的关系 ” 的实验中，分别用 R 1 、 R 2 两个电阻进行了探究，并根据各自的实验数据绘制出如图所示的 I － U 关系图像。从图中可以看出 R 1 、 R 2 的大小关系为 ( 　　 ) A ． R 1 ＞ R 2 B ． R 1 ＜ R 2 C ． R 1 ＝ R 2 D ．不能确定 A 图 10 － 3 实验组别 1 2 3 电阻 R (Ω) 5 10 20 电流 I (A) 0.4 0.2 0.1 ②①④③ 电压表示数为 2V AB 4 【 解析 】 (1) 为保护电路，应将滑动变阻器滑片移到最大阻值处 ( 最右端 ) ，再闭合开关。 (2) 研究电流和电阻的关系，应保证待测电阻两端的电压不变，分析表格数据可知，待测电阻两端的电压应调至 5Ω×0.4A( 或 10Ω×0.2A ，或 20Ω×0.1A) ＝ 2V 的位置。 (3) 由表中数据可知，电压一定时，电流和电阻成反比，电流和电阻的倒数成正比。 (4) 电源电压不变，为保证接入 AB 的电阻 R 两端的电压为 2V ， R 的阻值越大，根据串联电路分压规律，滑动变阻器接入电路中的阻值也需要越大，当 20Ω 的电阻接入电路中时，滑动变阻器接入电路中的阻值达到最大，若此时滑动变阻器的滑片恰好移到最右端，电源电压 U ＝ I ( R ＋ R 滑 ) ＝ 0.1A × (20Ω ＋ 50Ω) ＝ 7V ，若电源电压大于 7V ，就会出现滑动变阻器滑片移到最右端时，电阻 R 两端的电压仍大于 2V 的状况，无法完成本实验，因此电源电压应小于等于 7V ，所以电源最多只能串联 4 节干电池 (1 节干电池提供的电压为 1.5V) 。 跟踪训练 2 [2018 · 菏泽 ] 如图所示用电流表 (0 ～ 0.6A ， 0 ～ 3A) 、电压表 (0 ～ 3V ， 0 ～ 15V) 、定值电阻 (5Ω 、 10Ω 、 15Ω 、 20Ω 、 30Ω 各一个 ) 、滑动变阻器 (0 ～ 50Ω) 、电源 (6V) 、开关和导线若干，探究电流与电阻的关系。 (1) 请你根据图甲所示的电路图，将图乙中的电路连接完整。 图 10 － 5 (2) 滑动变阻器在电路中的作用是 _________________________________________ 。 (3) 小强做此实验时，在电流表使用无误的情况下，收集测量数据，记录表格如下： 调整定值电阻两端的电压，使其保持不变 实验次数 电阻 R (Ω) 电流 I (A) 1 5 0.6 2 10 0.1 3 15 0.2 4 20 0.15 5 30 0.1 小强的五次实验操作中有一次是错误的，请你对小强记录的数据进行分析。你发现第 _________ 次测量的数据是错误的，错误的原因是 ____________________________________ 。 (4) 请你根据表中正确的数据，在图丙中绘制出电流随电阻变化的图像。 2 没有保持定值电阻两端电压不变 861Ω (2) 同学们发现该电阻的标定阻值为 1000Ω ，为什么测量值与标定值之间有较大偏差？他们查资料寻找原因，发现平时认为电阻为零的电流表和电阻无穷大的电压表实际上都有一定的内阻。只是电压表的内阻比较大，电流表的内阻比较小，但都会对测量结果产生影响。然后，同学们找来他们使用的电流表和电压表的说明书，说明书显示： 电压表：量程 0 ～ 6V ，内阻 6000Ω 电流表：量程 0 ～ 10mA ，内阻 40Ω 根据这些信息，可判断甲电路中由于 _________ ( 选填 “ 电流表 ” 或 “ 电压表 ” ) 内阻的影响，使测量结果产生较大偏差。 电压表 ABC 甲。因为 20Ω 是小电阻，电压表内阻大，直接并联后电压表分流作用小，电流表测量偏差小，电阻测量值偏差小 【 解析 】 (1) 测量定值电阻的阻值时，应多次测量，求平均值。 (2) 电压表直接并联在定值电阻两端，测量的是电阻两端的真实电压；电流表测干路中的电流，由于电压表的阻值与定值电阻阻值差不多大，造成干路电流明显大于通过定值电阻的电流，因此甲电路中由于电压表内阻的影响，使得测量结果小于真实值。 跟踪训练 3 [2019 · 安吉模拟 ] 图甲是小伟探究 “ 导体中电流与电阻的关系 ” 的实验电路图。图乙是他根据实验数据描绘出的 I － R 关系图像。由图像可知：当电压一定时，电流与电阻成 _________ ( 选填 “ 正比 ” 或 “ 反比 ” ) ；他每次控制电阻的两端电压为 _________ V 不变。若电源电压为 4.5V ，实验中 R 的阻值分别为 5Ω 、 10Ω 、 15Ω 、 20Ω 、 25Ω ，那么滑动变阻器的阻值至少为 _________ Ω 。 反比 2.5 20 图 10 － 7 类型四　欧姆定律的应用 典例 4 [2019 · 温州 ] 温州地区常受台风侵袭。为测量风速，小明设计了一台简易风速仪，其工作原理如图甲所示。装有挡风板和滑片 P 的轻质滑块与轻质弹簧套在滑杆 MN 上，弹簧左端固定，右端与滑块相连。挡风板的挡风面积为 0.2m 2 ，均匀电阻丝 AB 长为 20cm ，阻值为 10Ω ，电源电压 U 0 恒为 6V ，保护电阻 R 0 为 14Ω ，电压表量程 0 ～ 3V 。弹簧弹力 F 与弹簧长度改变量 x 的关系如图乙所示。无风时，滑片 P 在 A 处。有风时，滑块移动，稳定后读出电压表示数，计算并查阅表中数据可知风速及风级。 表中风压 p 是指与风向垂直的受风面上单位面积增加的压力 ( 即单位面积受到的风力 ) 。测量时保证风垂直吹在挡风板上，不计一切摩擦阻力。 风级 一级 二级 三级 四级 五级 六级 风速 v (m/s) 0.3 ～ 1.5 1.6 ～ 3.3 3.4 ～ 5.4 5.5 ～ 7.9 8.0 ～ 10.7 10.8 ～ 13.8 风压 p (Pa) 0.055 ～ 1.4 1.6 ～ 6.8 7.2 ～ 18 18.9 ～ 39 40 ～ 72 72.9 ～ 119 不变 (3) 小明想在风速仪的电压表上直接标出风速，查阅资料后获知该挡风板所受的风力与风速的平方成正比。经计算，他画出了风速 v 与电压表示数 U 的关系曲线，如图丙所示。后因保护电阻 R 0 损坏，他将其换成了阻值为 5Ω 的电阻，请你在图丙坐标系中大致画出更换电阻后的风速 v 与电压表示数 U 的关系曲线，并在曲线上标出所能测量的最大风速的对应点 Q 。 跟踪训练 4 [ 宁波中考 ] 如图所示电路，电源电压不变， R 0 为定值电阻， R 为滑动变阻器。闭合开关 S ，当滑片 P 从 a 点滑到 b 点过程中，电流表的示数从 I a 变为 I b 。下列各图中，能表示这一过程中电压表示数 U 与电流表示数 I 之间关系的是 ( 　　 ) B 图 10 － 9 类型五　电路分析与解答 典例 5 [2019 · 苍南六校模拟 ] 如图是同学们自己发明的电子握力器的模拟电路。电源电压 6V 不变，滑动变阻器 R 的最大阻值为 50Ω ， b 端固定在绝缘底座上，手柄 A 与变阻器滑片固定在一起。握力为零时，滑片处于 a 端， R 0 为定值电阻。力量计由一个电流表 ( 量程为 0 ～ 0.6A) 改装而成。使用时，先闭合开关 S ，再用手握住手柄 A 向下运动压缩弹簧，握力就显示在力量计表盘上。 图 10 － 10 (1) R 0 的作用是 _________ 。 (2) 当握力增加时，力量计的示数也随之增大，请结合图分析其原因： ____________________________________________________________________________________________________________________________________________ 。 (3) 当握力器的握力最大时，力量计示数为最大值 ( 即电流表达到最大值 ) ，求力量计的零刻度线对应原电流表的示数。 保护电路 当握力增加时，滑片下移， R 接入电路中的电阻变小，电路中的总电阻变小，由 I ＝可知，电路中的电流变大，即由电流表改装而成的力量计的示数也随之增大 跟踪训练 5 [2019 · 宁波校级二模 ] 实验室里可以用欧姆表来直接测量电阻。如图虚线框内是欧姆表的简化结构图，它由灵敏电流表、电源、变阻器等组成。在 a 、 b 间接入一个电阻 R ，电路中就有一个对应电流 I ，即电阻 R 与电流表的读数 I 有一一对应关系。所以，由电流表的指针位置可以知道电阻 R 大小。为了方便，事先在电流表的刻度盘上标出了电阻的欧姆值。欧姆表在测量电阻前需要调零，即把 a 、 b 两接线柱短接，调节变阻器的滑片位置，使电流表满偏 ( 指在最大刻度处 ) 。若某欧姆表的刻度值是按电源电压为 1.5V 来刻度的，满偏电流为 10mA 。在使用一段时间后，发现电源电压降为 1.2V ，用这个欧姆表测得某电阻为 350Ω ，则这个电阻的实际值为 ( 不考虑电源本身的电阻 ) ( 　　 ) A ． 280Ω B ． 350Ω C ． 250Ω D ． 400Ω A 图 10 － 11 1 ．如图所示的电路中，闭合开关 S ，两只电压表的指针偏转角度相同，则 R 1 ∶ R 2 等于 ( 　　 ) A ． 5∶1 B ． 1∶5 C ． 4∶1 D ． 1∶4 C 图 10 － 12 2 ．如图所示的电路中，当只闭合开关 S 1 时，电流表、电压表的示数分别为 I 1 、 U 1 ，当开关 S 1 、 S 2 都闭合时，电流表、电压表的示数分别为 I 2 、 U 2 ，则下列关系式正确的是 ( 　　 ) A ． I 2 ＝ I 1 、 U 2 ＜ U 1 B ． I 2 ＞ I 1 、 U 2 ＝ U 1 C ． I 2 ＞ I 1 、 U 2 ＞ U 1 D ． I 2 ＜ I 1 、 U 2 ＜ U 1 C 图 10 － 13 3 ． [2019 · 台州模拟 ] 小华在探究 “ 通过导体的电流与电压的关系 ” 时，设计了图甲的电路。电源电压不变， R 1 为定值电阻，滑动变阻器 R 2 上标有 “ 50Ω 　 1A ” 的字样。 图 10 － 14 (1) 按图甲连接好电路并闭合开关后，小华发现电流表指针如图乙所示，则应对电流表进行的操作是 ________________________ _________ 。 (2) 纠正错误后，小华开始实验并记录了多组电流表 A 和电压表 V 1 、 V 2 的示数，作出如图丙的 A 、 B 两条曲线，其中表示通过 R 1 的电流和 R 1 两端电压关系的曲线是 _________ 。 (3) 由图丙数据可知，实验中所使用电源的电压为 _________ 。 交换电流表正负接线的连接 A 6V (4) 本实验和下列实验都需要经过多次测量，其目的与本实验不同的有 ________ ( 填序号 ) 。 ①研究杠杆平衡条件 ②用伏安法测定值电阻的阻值 ③研究导体的电阻与长度的关系 ④用密度计测量未知液体的密度 ②④ 【 解析 】 (1) 电流表指针反向偏转，说明电流表正负接线柱接反了，则应对电流表进行的操作是交换电流表正负接线的连接。 (2) 甲图中，电压表 V 1 测 R 1 的电压，电压表 V 2 测 R 2 的电压。当滑片向右移动时，变阻器连入电路中的电阻变大，电路中的电流变小，电阻 R 1 的电压变小， R 2 的电压变大，表示通过 R 1 的电流和 R 1 两端电压关系的曲线是 A 。 (3) 由图丙可知，当电路电流为 0.1A 时， U 1 ＝ 1V ， U 2 ＝ 5V ，电源电压 U ＝ U 1 ＋ U 2 ＝ 1V ＋ 5V ＝ 6V 。 (4) 本实验要多次测量的目的是避免实验的偶然性得普遍性的结论。①研究杠杆平衡条件，多次测量是为了得出普遍性的结 论； ② 用伏安法测定值电阻的阻值，多次测量是为了取平均值减小误差； ③ 研究导体的电阻与长度的关系，多次测量是为了得出普遍性的结论； ④ 用密度计测量未知液体的密度，多次测量是为了取平均值减小误差。 4 ． [2019 · 宁波 ] 小科利用仅有的一个规格为 “ 10Ω 　 1.0A ” 的滑动变阻器和其他器材来 “ 检验欧姆定律 ” ，该变阻器的电阻丝上有一处断点。实验电路如图所 示，电源电压恒为 3V 。实验步骤如下： ①用 4Ω 的定值电阻进行实验，连接电路。 ②闭合开关，调节滑动变阻器，使定值电阻两端电压为 2V ， 读出电流表的示数并记录。断开开关，把滑片 P 移到 A 端。 ③依次用阻值为 6Ω 、 8Ω 和 10Ω 的定值电阻替换原来的电阻， 重复步骤②。 图 10 － 15 (1) 小科设计上述实验步骤，是要研究通过导体的电流与 _________ 之间的关系。 (2) 小科发现，滑片 P 向右移动过程中，每次实验开始时电压表都没有示数，移到某一点 ( 该点记为 C ) 时突然有了示数。但在完成 8Ω 电阻的实验后，再做 10Ω 电阻的实验时，当电压表有示数后，示数一直大于 2V 。分析可得，电阻丝 BC 的阻值 R BC 的范围是 ______________ 。 (3) 为了完成 10Ω 电阻实验，将滑片 P 移到 C 点，只要在原来电路的接线柱上再接上一根导线，就能继续完成实验。请你在图中用笔画线补上这根导线。 导体电阻 4Ω≤ R BC <5Ω 5 ． [2018 · 泰安改编 ] 某科学兴趣小组设计了一个压力报警装置，工作原理如图所 示。 ABO 为一水平杠杆 ( 踏板和杠杆的自身重力均不计 ) 。已知报警器 R 0 的阻值恒为 10Ω ，压力传感器 R 固定放置， R 的阻值随所受压力 F 变化的关系如表所示。闭合开关 S ，水平踏板空载时，电压表的示数为 2V ；当水平踏板所受压力增大，电压表示数达 5V 时，报警器 R 0 开始发出报警信号。 图 10 － 16 F (N) 0 5 10 15 20 25 30 … R (Ω) 45 34 24 18 14 12 10 … (1) 电源电压为多少？ (2) 当报警器开始报警时，压力传感器受到的最大压力值为多少？ (3) 若电源电压变为 14V ，为保证报警器仍在电压表示数为 5V 时报警，则压力传感器受到的最大压力值为多少？