第四章 欧姆定律 专项练习(含解析)

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名称 第四章 欧姆定律 专项练习(含解析)
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资源类型 试卷
版本资源 华师大版
科目 科学
更新时间 2022-02-13 09:57:02

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第四章 欧姆定律 练习
一.选择题
1.电源电压U保持不变,在甲、乙两处分别接入电流表,闭合开关S、断开S1,测得I甲:I乙=1:2。若拆去电流表,并在甲、乙两处分别接入电压表,闭合开关S、S1,此时U甲:U乙是(  )
A.1:1 B.1:2 C.2:1 D.3:2
2.实验室有甲、乙两只定值电阻,甲标有“15Ω 1.0A”字样,乙标有“10Ω 0.5A”字样。现把它们串联起来,则该串联电路两端允许加的最高电压为(  )
A.25V B.35V C.17.5V D.12.5V
3.如图甲所示电路,电源电压保持不变。闭合开关S,当滑动变阻器的滑片P从右端滑到左端的过程中,R1、R2的I﹣U关系图象如图乙所示。则下列判断正确的是(  )
A.图线A是电阻R1的I﹣U关系图象 B.电源电压为16V
C.R1的阻值是20Ω D.滑动变阻器R2的最大阻值为30Ω
4.如图甲所示,电源电压恒为3V,R0是阻值为10Ω的定值电阻,R为热敏电阻,其阻值随温度变化如图乙所示。闭合开关S,通过分析,下列说法错误的是(  )
A.图甲中的R0有保护电路的作用 B.温度为40℃时,电流表的示数为0.1A
C.温度升高时,电压表的示数会变小 D.温度降低时,电压表与电流表示数的比值变小
5.如图是已连接的一部分电路图,R1=5Ω,R2=20Ω.表中的结果与ab间、ac间、bc间的连接情况相符合的是(  )
选项 ab间连接 ac间连接 bc间连接 结果
A 4V的电源 不接 一根导线 电流表示数为0.2A
B 不接 一根导线 4V的电源 电流表示数为0.8A
C 不接 4V的电源 不接 R2两端电压为0.8V
D 4V的电源 不接 一只电压表 电压表示数为4V
6.“全民拒酒驾,安全你我他”,肥城市公安局在宣传交通规则的同时,也加大了对酒驾的查处,如图甲是呼气式酒精测试仪的电路原理图,R1为气敏电阻,它的阻值随酒精气体浓度的变化曲线如图乙,R2为定值电阻,电源电压为9V且保持不变,当酒精气体的浓度为0时,电压表的示数为3V,下列说法正确的是(  )
①气敏电阻的阻值随酒精气体的浓度增大而减小②此时电路中的电流是0.1A
③R2的阻值是20Ω④某驾驶员对着测试仪吹气,若电压表示数达到4.5V,此时酒精气体的浓度为0.2mg/m3
A.只有②③正确 B.只有②④正确
C.只有①②④正确 D.只有③④正确
二.填空题
7.按如图所示电路研究电流与电压的关系。已知电源电压为6V,R1为定值电阻,滑动变阻器R2标有“20Ω 1A”字样,电流表量程为“0~0.6A”,电压表量程为“0~15V”。完成下列问题:
(1)闭合开关后,电流表无示数,电压表示数接近电源电压,出现此故障的原因可能是    ;
(2)若R1=6Ω,为保证电路安全,滑动变阻器允许连入电路的最小阻值为    。
8.某人设计了一种测量身高的电路装置,设计原理为ab是一根高2米,电阻为0.1欧/厘米的均匀直金属杆竖直放置,金属杆上引出两根无电阻导线接入电路,如图。上端MN无电阻且可以按照人的身高上下移动。电源电压为12V,R0是限流保护电阻。将量程为(0~0.6A)的电流表接入电路,且在电流表的表盘上刻上相应的高度,将其改装成身高表。试分析:
(1)如果c、d为身高刻度,则c点的身高刻度    (“大于”、“小于”或“等于”)d的身高刻度。
(2)若0.3A处对应的身高是2米,则电流表上的0.4A处应该对应的身高为    米。
(3)该身高表上的电流刻度是均匀的,那么身高刻度应该是    (选填“均匀”或“不均匀”)的。
9.某校小小科学研究员利用所学的科学知识设计了一个电子拉力计,原理如图所示的(弹簧的电阻不计)。定值电阻R0=5欧,Rab=25欧,电源电压为3伏,当不拉拉环时,金属片P刚好处于a端。
(1)在电路中连入R0的目的是    。
(2)开关闭合,当拉力F增大时电流表示数将    ,电压表示数将    (填“变大”、“变小”、“不变”)。
(3)若要将电流表的表盘改为拉力计的表盘,当不拉拉环时,拉力计表盘上的零刻度应标在电流表表盘的    安培处。
10.如图所示,电源电压保持不变,电阻R1=10Ω.闭合开关S,当滑动变阻器滑片P在中点时,电流表的示数为0.3A;当把滑片P移动到最右端时,电流表的示数为0.2A,则电源电压为   V,滑动变阻器R2的最大阻值为   Ω。
11.如图电路中,R为定值电阻。闭合开关S后,当滑片P在某两点之间滑动时,电流表示数变化范围是0.5A 1.5A,电压表示数变化范围是3V﹣6V.则R的电阻为    Ω;变阻器连入电路的电阻变化范围为    Ω。
三.实验探究题
12.一个小灯泡的额定电压U额=2.5V,表示只有在小灯泡两端电压为2.5V时,小灯泡才能正常工作。现要测量这个小灯泡正常工作时的电阻,提供的器材除上述小灯泡外,还有:电源(电压恒为3V)、电压表和电流表各一只、滑动变阻器(20Ω 1A)、开关、导线若干。为了完成任务,小乐设计了如图甲所示电路。
(1)用笔画线代替导线,将图甲中的实物图连接完整,要求滑动变阻器滑片向左移动时小灯泡变亮。
(2)通过实验,小乐正确测出了小灯泡正常工作时的电阻,还通过多次改变滑动变阻器的阻值,得到了如图乙所示的通过小灯泡的电流随其两端电压变化的图像。分析图像可知,随着小灯泡两端电压的增大,其电阻的阻值    (选填“不变”、“变大”或“变小”)。
(3)若实验时发现电压表坏了,小乐设计了如图丙所示的电路,其中R0=10Ω。也测出了小灯泡正常工作时的电阻,其操作步骤为:
①先闭合开关S、S1,断开S2,移动滑动变阻器滑片P,使电流表的示数I1=   A,此时小灯泡正常工作;
②保持滑动变阻器滑片P的位置不变,闭合开关S、S2,断开S1,读出电流表的示数为I2。则小灯泡的正常工作时的电阻R=   。(用U额、I1、I2表示)
13.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”。
实验序号 R/Ω I/A
① 5
② 10 0.20
③ 15 0.13
(1)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    。
(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,使电压表示数到达某一数值,此时电流表示数如图乙所示。接着将R阻值换成10Ω,向    (填“左”或“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    。
(4)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,为什么?   。
14.小乐设计了一个电子拉力计,其原理图(部分)如图甲所示,其中电源电压U=3V,定值电阻R0=5Ω,R1是一根长为L=5cm的均匀电阻线(阻值跟长度成正比最大阻值为25Ω),轻质弹簧一端固定,另一端和金属滑片P固定在一起(弹簧的电阻不计,P与R1接触良好且摩擦不计),当不拉拉环时,金属滑片P刚好处于a端。已知该轻质弹簧伸长的长度△L与所受拉力F的关系如图乙所示。
(1)小乐利用一量程为0﹣3V的电压表改装成拉力示数表,要求拉力越大,电压表指针向右偏转越大,则该电压表应并联在   (选填“R0”或“R1”)两端。
(2)当拉力为0N时,电压表的读数是多少?
(3)当电压表示数为1.5V时,拉环上受到水平向右的拉力为多大?
15.方方做了“研究通过定值电阻的电流与它两端电压的关系”的实验后,欲探究通过小灯泡的电流与小灯泡两端电压的关系。现有电压为9V的电源、规格为“6V 3.6W”的小灯泡、规格为“2A 10Ω”的滑动变阻器、导线、开关、电流表和电压表等器材。方方根据图甲所示电路实验时发现无论怎么调节滑动变阻器,电压表示数始终较大,无法探究电压更小时小灯泡的电流与电压的关系。方方在老师的指导下,设计了如图乙所示的电路图,继续实验。
(1)当使用图甲电路进行实验,滑动变阻器阻值调到最大时,电压表示数为4伏,此时电流表示数为   。
(2)方方根据电路图乙,连接实物电路如图丙所示。老师说少连了一根导线,请你帮她在图中添上这根导线。
(3)方方按图乙正确连接后进行实验,采集数据,绘制了小灯泡电流与电压关系的曲线图,如图丁所示。
①AB段是直线,可得出的探究结论是:在电压较小时,   。
②BC段明显发生弯曲,是因为   。
四.计算题
16.如图所示的电路中,R1=6 ,R2=20 ,R3=30 ,电源电压保持不变。当S1、S2都闭合时,电流表的示数是0.6A,求:
(1)电源电压是多少?这时R2中的电流是多少?
(2)当S1、S2都断开时,通过R1的电流是多少?
17.在如图所示的电路中,电源电压U保持不变,滑动变阻器R2上标有“50Ω 2A”字样,电压表V1的量程为0﹣3V,电压表V的量程为0﹣15V。闭合开关S,移动滑动变阻器滑片P到某位置时,电压表V1的示数为2伏,电压表V的示数为12伏,电流表A的示数为0.2安。则:
(1)电源电压是多少伏?电阻R1的阻值是多少欧?
(2)移动滑动变阻器滑片P,当两电压表指针偏离零刻度的角度恰好相同时,滑动变阻器接入电路中的阻值是多少欧?
18.LED灯发光的颜色与两端的电压之间的关系如表所示。小科用一个150Ω的电阻与LED灯串联,接在电压为6V的电源上,成功的让LED灯发出了蓝光,如图所示。
灯两端电压(V) 2 2.4 3
发光的颜色 红 绿 蓝
(1)定值电阻R1两端的电压是多少?
(2)通过定值电阻R1的电流是多少?
(3)小科通过电阻与LED灯串联,实现了LED灯发蓝光。现有6V的电源、开关、同规格的LED灯若干、导线若干,请你设计一个让LED灯发出蓝光的方法。(画出电路图即可)
(4)若LED灯使用过程中电阻值始终不变,如要使LED灯发红光,应再串联一个多大阻值的电阻?
19.图甲是小明设计的电子距离测量仪,R1是一根长2米,粗细均匀的电阻丝,其阻值随长度的变化关系如图乙。物体M只能在导轨上做直线运动,并带动与之相连的金属滑片P移动,电压表示数可反映物体M移动的距离。开始测量前,金属滑片P置于电阻丝中点,电源电压为5伏,电压表量程为0﹣3伏,滑动变阻器R2规格为“30欧、0.2安”。
(1)某次测量时,保持滑动变阻器阻值不变,R1的滑片向右移动了0.5米,则电流表的示数将   (填“减小”、“增大”、“不变”)。
(2)为使测量仪能最大限度的测量,则滑动变阻器R2接入电路的最小值为多少?(保留一位小数)
(3)使用一段时间后,因滑动变阻器损坏,临时用一个5欧的定值电阻替代。请在图丙中绘出替换电阻后,电压表示数值与M移动距离的关系图。
20.有一种半导体材料的电阻值随着光照强度的变化而明显改变,用这种材料制作的电阻称为光敏电阻。物理学上用“光强”这个物理量来表示光强弱的程度,符号为E,国际单位为坎德拉(cd),某光敏电阻的阻值R与光强E之间的一组实验数据如下表所示:
实验次数 1 2 3 4 5 6
光强E/cd 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0
光敏电阻R/Ω 36.0 18.0 12.0 7.2 6.0
(1)分析上表数据,根据光敏电阻的阻值R随光强E变化的规律,表格空格处应填写的数值为   ,并归纳出光敏电阻的阻值R随光强E变化的关系式为R=   。
(2)小明将该光敏电阻R、电流表(量程为0~0.6A)、电压表(量程为0~3V)、开关、滑动变阻器R0(最大阻值为50Ω)和电压恒为6V的电源组成如图所示的电路,闭合开关,调节滑动变阻器使电流表的示数为0.4A时,电压表的示数为3.6V,此时,光敏电阻所在处的光强为多大?
21.如图甲所示电路,滑动变阻器电阻R2的滑片P从下端往上端滑动过程中,电压表与电流表的示数呈图乙所示的规律。求:
(1)当电流表的示数为0.2A时,滑动变阻器R2接入电路的阻值。
(2)滑动变阻器R2接入电路的阻值变化范围。
(3)电源电压和电阻R1各是多大?
第四章 欧姆定律
参考答案与试题解析
一.选择题(共6小题)
1.电源电压U保持不变,在甲、乙两处分别接入电流表,闭合开关S、断开S1,测得I甲:I乙=1:2。若拆去电流表,并在甲、乙两处分别接入电压表,闭合开关S、S1,此时U甲:U乙是(  )
A.1:1 B.1:2 C.2:1 D.3:2
【解答】解:(1)在甲、乙两处分别接入电流表,当闭合开关S、断开S1时,两电阻并联在电路中,甲表测的是通过R1的电流,乙表测的是通过R2的电流,
因并联电路中各支路两端的电压相等,
所以,由I=可得两电阻之比为:
====;
(2)拆去电流表并在甲、乙处分别接入电压表,闭合开关S、S1,两电阻串联在电路中,甲表测的是R2两端的电压,乙表测的是R1两端的电压,
因串联电路中各处的电流相等,
所以,电压表示数之比为:
===。
故选:B。
2.实验室有甲、乙两只定值电阻,甲标有“15Ω 1.0A”字样,乙标有“10Ω 0.5A”字样。现把它们串联起来,则该串联电路两端允许加的最高电压为(  )
A.25V B.35V C.17.5V D.12.5V
【解答】解:将甲、乙两电阻串联,则通过它们的电流相同,为保护用电器安全,电路中的最大电流为:I=I乙=0.5A,
由串联电路电阻的特点可知串联后的总电阻为:R=R甲+R乙=15Ω+10Ω=25Ω,
由I=可知该串联电路两端允许加的最高电压为:U=IR=0.5A×25Ω=12.5V,故D正确。
故选:D。
3.如图甲所示电路,电源电压保持不变。闭合开关S,当滑动变阻器的滑片P从右端滑到左端的过程中,R1、R2的I﹣U关系图象如图乙所示。则下列判断正确的是(  )
A.图线A是电阻R1的I﹣U关系图象
B.电源电压为16V
C.R1的阻值是20Ω
D.滑动变阻器R2的最大阻值为30Ω
【解答】解:
由电路图可知,R1与R2串联,电压表V1测R1两端的电压,V2测R2两端的电压,电流表测电路中的电流。
(1)当滑动变阻器R2接入电路中的电阻为0时,电路中的电流最大,R1两端的电压最大,R2两端的电压为0,
由图象可知,A为滑动变阻器R2的I﹣U关系图象,B为电阻R1的I﹣U图象,故A错误;
(2)当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时,电路中的电流最小,
由I﹣U图象可知,电路中的最小电流I=0.2A,R1两端的电压U1=4V,R2两端的电压U2=14V,
因串联电路中总电压等于各分电压之和,所以电源电压:U=U1+U2=14V+4V=18V,故B错误;
由I=可得,定值电阻R1的阻值:R1===20Ω,
滑动变阻器的最大阻值:R2===70Ω,故C正确,D错误。
故选:C。
4.如图甲所示,电源电压恒为3V,R0是阻值为10Ω的定值电阻,R为热敏电阻,其阻值随温度变化如图乙所示。闭合开关S,通过分析,下列说法错误的是(  )
A.图甲中的R0有保护电路的作用
B.温度为40℃时,电流表的示数为0.1A
C.温度升高时,电压表的示数会变小
D.温度降低时,电压表与电流表示数的比值变小
【解答】解:由电路图可知,闭合开关S,热敏电阻R与定值电阻R0串联,电压表测R两端的电压,电流表测电路中的电流。
A.由图乙可知,温度升高时R的阻值变小,如果电路中没有R0,当温度过高时,R的阻值过小,会造成电路中的电流过大,烧坏电流表和电源,所以R0有保护电路的作用,故A正确;
B.由图乙可知,温度为40℃时,R=20Ω,因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,所以电路中电流表的示数:I====0.1A,故B正确;
C.由图乙可知,温度升高时R的阻值变小,由串联电路的分压特点可知,R0两端的电压变大,R两端的电压变小,即电压表的示数变小,故C正确;
D.由图乙可知,温度降低时,R的阻值变大,根据R=可知,电压表与电流表示数的比值等于R的阻值,其比值变大,故D错误。
故选:D。
5.如图是已连接的一部分电路图,R1=5Ω,R2=20Ω.表中的结果与ab间、ac间、bc间的连接情况相符合的是(  )
选项 ab间连接 ac间连接 bc间连接 结果
A 4V的电源 不接 一根导线 电流表示数为0.2A
B 不接 一根导线 4V的电源 电流表示数为0.8A
C 不接 4V的电源 不接 R2两端电压为0.8V
D 4V的电源 不接 一只电压表 电压表示数为4V
A.A B.B C.C D.D
【解答】解:
A、ab间连接4V的电源、ac间不接、bc间连接一根导线时,电路为R2的简单电路,电流表测电路中的电流,
则电路中电流表的示数:I1===0.2A,故A正确;
B、ab间不接、ac间连接一根导线、bc间连接4V的电源时,R1与R2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,干路电流表的示数:I2=+=+=1A,故B错误;
C、ab间不接、ac间连接4V的电源、bc间不接时,R1与R2串联,电流表测电路中的电流,
电路中的电流:I3===0.16A,
则R2两端电压:U2=I3R2=0.16A×20Ω=3.2V,故C错误;
D、ab间连接4V的电源、ac间不接、bc间连接一只电压表时,电路为R2的简单电路,电压表被短路无示数,故D错误。
故选:A。
6.“全民拒酒驾,安全你我他”,肥城市公安局在宣传交通规则的同时,也加大了对酒驾的查处,如图甲是呼气式酒精测试仪的电路原理图,R1为气敏电阻,它的阻值随酒精气体浓度的变化曲线如图乙,R2为定值电阻,电源电压为9V且保持不变,当酒精气体的浓度为0时,电压表的示数为3V,下列说法正确的是(  )
①气敏电阻的阻值随酒精气体的浓度增大而减小
②此时电路中的电流是0.1A
③R2的阻值是20Ω
④某驾驶员对着测试仪吹气,若电压表示数达到4.5V,此时酒精气体的浓度为0.2mg/m3
A.只有②③正确 B.只有②④正确
C.只有①②④正确 D.只有③④正确
【解答】解:
(1)根据图象可知:气敏电阻的阻值随酒精气体的浓度增大而减小,故①正确;
(2)由电路图可知,R1与R2串联,电压表测R2两端的电压,电流表测电路中的电流。
当酒精气体的浓度为0时,电压表的示数为3V,
由图象可知,此时R1=60Ω,
因串联电路中总电压等于各分电压之和,
所以,R1两端的电压U1=U﹣U2=9V﹣3V=6V,
因串联电路中各处的电流相等,
所以,电路中的电流:
I=I2=I1===0.1A;故②正确;
(2)R2的阻值:
R2===30Ω;故③错误;
(3)电压表示数达到4.5V时,此时R1两端的电压:
U1′=U﹣U2′=9V﹣4.5V=4.5V,
此时电路中的电流:
I′==,即 =,
解得:R1′=30Ω,
由图象可知,此时酒精气体的浓度为0.2mg/m3,故④正确。
故选:C。
二.填空题(共5小题)
7.按如图所示电路研究电流与电压的关系。已知电源电压为6V,R1为定值电阻,滑动变阻器R2标有“20Ω 1A”字样,电流表量程为“0~0.6A”,电压表量程为“0~15V”。完成下列问题:
(1)闭合开关后,电流表无示数,电压表示数接近电源电压,出现此故障的原因可能是  R1断路 ;
(2)若R1=6Ω,为保证电路安全,滑动变阻器允许连入电路的最小阻值为  4Ω 。
【解答】解:(1)电流表无示数,说明电路断路,电压表示数接近电源电压,说明电压表两接线柱到电源间是通路,所以故障可能是与电压表并联的定值电阻R1断路;
(2)如图所示,R1与R2串联,当电源电压一定时,R2接入电路的阻值越小,电路的总电阻就越小,电路中的电流就越大。
比较R2的允许通过的最大电流与电流表的量程可知,电路中允许通过的最大电流I=0.6A,此时R2接入的阻值最小,由欧姆定律公式可得:
电路的总电阻:=;
R2的最小值:R2=R﹣R1=10Ω﹣6Ω=4Ω.
故答案为:R1断路;4Ω.
8.某人设计了一种测量身高的电路装置,设计原理为ab是一根高2米,电阻为0.1欧/厘米的均匀直金属杆竖直放置,金属杆上引出两根无电阻导线接入电路,如图。上端MN无电阻且可以按照人的身高上下移动。电源电压为12V,R0是限流保护电阻。将量程为(0~0.6A)的电流表接入电路,且在电流表的表盘上刻上相应的高度,将其改装成身高表。试分析:
(1)如果c、d为身高刻度,则c点的身高刻度  大于 (“大于”、“小于”或“等于”)d的身高刻度。
(2)若0.3A处对应的身高是2米,则电流表上的0.4A处应该对应的身高为  1 米。
(3)该身高表上的电流刻度是均匀的,那么身高刻度应该是  不均匀 (选填“均匀”或“不均匀”)的。
【解答】解:由电路图可知,滑动变阻器与电阻R0串联,电流表测电路中的电流。
(1)如果c、d为身高刻度,由电流表示数可知:Ic<Id,
由于电源电压U一定,根据I=可得:
Rc总>Rd总,
根据串联电路的电阻特点可知:
Rc总=R0+Rc,Rd总=R0+Rd,
所以,Rc>Rd,
由于均匀直金属杆的阻值与长度成正比,则Hc>Hd;
(2)若0.3A处对应的身高是2米,根据均匀直金属杆的高度为2米可知:均匀直金属杆全部连入电路,
即R′=0.1Ω/cm×2×100cm=20Ω;
根据I=可得:
R总′===40Ω,
由于R′与R0串联,根据串联电路的电阻特点可得:
R0=R总′﹣R′=40Ω﹣20Ω=20Ω;
当电流表上示数为0.4A时,根据I=可得:
R总″===30Ω,
根据串联电路的电阻特点可得:
R″=R总″﹣R0=30Ω﹣20Ω=10Ω,
所以,对应的身高为H″==100cm=1m;
(3)由于R总=R0+R′=,R′=kH,(k=0.1Ω/cm)
所以,H=(﹣R0),
即:身高与电流不成正比,即身高的刻度不是均匀的。
故答案为:(1)大于;(2)1;(3)不均匀。
9.某校小小科学研究员利用所学的科学知识设计了一个电子拉力计,原理如图所示的(弹簧的电阻不计)。定值电阻R0=5欧,Rab=25欧,电源电压为3伏,当不拉拉环时,金属片P刚好处于a端。
(1)在电路中连入R0的目的是  保护电路 。
(2)开关闭合,当拉力F增大时电流表示数将  变大 ,电压表示数将  变小 (填“变大”、“变小”、“不变”)。
(3)若要将电流表的表盘改为拉力计的表盘,当不拉拉环时,拉力计表盘上的零刻度应标在电流表表盘的  0.1 安培处。
【解答】解:(1)由图甲知,当滑片P在b端时Rab=0,如果没有定值电阻R0将会造成电源短路,所以在电路中连入R0的目的是防止电流过大而烧坏电流表,从而起到保护电路的作用;
(2)开关闭合,当拉力F增大时,滑片向右移动,滑动变阻器的电阻变小,分压减小,电压表的示数减小,电路的总电阻变小,根据I=知在电源电压一定时电流增大,电流表示数变大;
(3)由题知,当不拉拉环时,滑片在a端,变阻器连入阻值最大,
由根据串联电路特点和欧姆定律可得,此时电路中电流:
I===0.1A;
即拉力计表盘上的零刻度应标在电流表表盘的0.1A处。
故答案为:(1)保护电路;(2)变大;变小;(3)0.1。
10.如图所示,电源电压保持不变,电阻R1=10Ω.闭合开关S,当滑动变阻器滑片P在中点时,电流表的示数为0.3A;当把滑片P移动到最右端时,电流表的示数为0.2A,则电源电压为 6 V,滑动变阻器R2的最大阻值为 20 Ω。
【解答】解:设电压为U,滑动变阻器的最大阻值为R,
则当滑片在中点时,由欧姆定律得电流表的示数:
I1=,
当滑片移到最右端时,电流表的示数:
I2=,
变形并代入数据得:
U=0.3A×(10Ω+)﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣(1)
U=0.2A×(10Ω+R)﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣(2)
联立解得:U=6V,R=20Ω
故答案为:6;20。
11.如图电路中,R为定值电阻。闭合开关S后,当滑片P在某两点之间滑动时,电流表示数变化范围是0.5A 1.5A,电压表示数变化范围是3V﹣6V.则R的电阻为  3 Ω;变阻器连入电路的电阻变化范围为  2﹣12 Ω。
【解答】解:(1)由电路图可知,滑动变阻器与定值电阻串联,电流表测电路电流,电压表测滑动变阻器两端电压;滑动变阻器接入电路阻值越大,由欧姆定律,电路电流越小,根据U=IR,R的电压越小,根据串联电路电压的规律,电压表示数越大;
故电流为0.5A时,电压表示数为6V;
故电流为1.5A时,电压表示数为3V;
由串联电路电压特点和I=得:
电源电压U=UV+IR,即U=3V+1.5A×R﹣﹣﹣﹣﹣①,
U=6V+0.5A×R﹣﹣﹣﹣﹣②;
由①②,R=3Ω,
(2)因电流表示数变化范围是0.5A~1.5A,电压表的示数变化范围3V~6V,
由欧姆定律可知:滑动变阻器接入电路的阻值为R滑===2Ω,R滑′===12Ω,
则变阻器连入电路的阻值变化范围为2Ω~12Ω。
故答案为:3;2﹣12。
三.实验探究题(共4小题)
12.一个小灯泡的额定电压U额=2.5V,表示只有在小灯泡两端电压为2.5V时,小灯泡才能正常工作。现要测量这个小灯泡正常工作时的电阻,提供的器材除上述小灯泡外,还有:电源(电压恒为3V)、电压表和电流表各一只、滑动变阻器(20Ω 1A)、开关、导线若干。为了完成任务,小乐设计了如图甲所示电路。
(1)用笔画线代替导线,将图甲中的实物图连接完整,要求滑动变阻器滑片向左移动时小灯泡变亮。
(2)通过实验,小乐正确测出了小灯泡正常工作时的电阻,还通过多次改变滑动变阻器的阻值,得到了如图乙所示的通过小灯泡的电流随其两端电压变化的图像。分析图像可知,随着小灯泡两端电压的增大,其电阻的阻值  变大 (选填“不变”、“变大”或“变小”)。
(3)若实验时发现电压表坏了,小乐设计了如图丙所示的电路,其中R0=10Ω。也测出了小灯泡正常工作时的电阻,其操作步骤为:
①先闭合开关S、S1,断开S2,移动滑动变阻器滑片P,使电流表的示数I1= 0.25 A,此时小灯泡正常工作;
②保持滑动变阻器滑片P的位置不变,闭合开关S、S2,断开S1,读出电流表的示数为I2。则小灯泡的正常工作时的电阻R=  。(用U额、I1、I2表示)
【解答】解:(1)因滑片向左移动时小灯泡变亮,即通过电路的电流变大,由欧姆定律可得电路总电阻变小,
串联电路总电阻等于各分电阻之和,所以滑动变阻器接入电路的电阻变小,故变阻器左下接线柱连入电路中,如下所示:

(2)由图乙得当灯泡两端的电压为1V时,通过灯泡的电流为0.15A,由欧姆定律可得此时灯泡的电阻:R1==≈6.67Ω,
当灯泡两端的电压为2.5V时,通过灯泡的电流为0.25A,由欧姆定律可得此时灯泡的电阻:R2===10Ω,
分析图像可知,随着小灯泡两端电压的增大,其电阻的阻值变大;
(3)若实验时发现电压表坏了,小乐设计了如图丙所示的电路,其中R0=10Ω。也测出了小灯泡正常工作时的电阻,其操作步骤为:
①先闭合开关S、S1,断开S2,灯泡和定值电阻并联后与滑动变阻器串联接入电路,电流表测通过定值电阻的电流,
并联电路各支路两端电压相等,当定值电阻两端的电压为2.5V时,灯泡两端的电压也为正常工作时的电压2.5V,
由欧姆定律可得此时通过定值电阻的电流为==0.25A,
所以移动滑动变阻器滑片P,使电流表的示数I1=0.25A,此时小灯泡正常工作;
②保持滑动变阻器滑片P的位置不变,闭合开关S、S2,断开S1,此时电流表测通过灯泡和定值电阻的总电流,
并联电路干路电流等于各支路电流之和,读出电流表的示数为I2,通过小灯泡的电流为I2 I1,
则小灯泡的正常工作时的电阻R=。
故答案为:(1)如图;(2)变大;(3)0.25;。
13.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”。
实验序号 R/Ω I/A
① 5
② 10 0.20
③ 15 0.13
(1)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  定值电阻R和滑动变阻器RP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,使电压表示数到达某一数值,此时电流表示数如图乙所示。接着将R阻值换成10Ω,向  右 (填“左”或“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 。
(4)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,为什么? 不可行,原因是变阻器的最大电阻太小 。
【解答】(1)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,当接触到d时,电压表开始有示数且为3V,初步判定从电源正极到d之间有断路,由于电流表及各接线处均完好,因此可以确定滑动变阻器断路;用导线从电源的正极连到d,相当与将断路的滑动变阻器短路,此时电流表示数仍为0,说明剩下的电路中还有断路故障,由于此时电压表示数为3V,说明电压表与电源连通,则只可能是与电压表并联的电阻R断路了。综上所述,电路中所有可确定的故障是:定值电阻R和滑动变阻器RP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,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;
滑动变阻器和定值电阻串联接入电路,串联电路总电阻等于各分电阻之和,将定值电阻由5Ω改接成10Ω的电阻,电路总电阻增大,由欧姆定律可得通过电路的电流变小,则此时滑动变阻器两端的电压变小,串联电路总电压等于各部分电压之和,定值电阻两端的电压变大,电压表测定值电阻两端电压,所以电压表示数变大;
为保持电压表示数不变,由U=IR可得应使通过电路的电流变小,所以滑动变阻器接入电路的电阻应变大,所以滑片应向右端移动,可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,
其乘积为一定值,由此可得:电压一定时,电流与电阻成反比;
(4)电阻两端的电压始终保持UV=2V,根据串联电路电压的规律,滑动变阻器分得的电压:
UP=U﹣UV=3V﹣2V=1V,
串联电路各处电流都相等,由欧姆定律可得:=,即=,
解得对应的定值电阻最大值为:R=20Ω<25Ω,换用阻值为25Ω的电阻继续上述实验不可行,原因是变阻器的最大电阻太小。
故答案为:(1)滑动变阻器断路;(2)右;(3)反比;(4)不可行,原因是变阻器的最大电阻太小。
14.小乐设计了一个电子拉力计,其原理图(部分)如图甲所示,其中电源电压U=3V,定值电阻R0=5Ω,R1是一根长为L=5cm的均匀电阻线(阻值跟长度成正比最大阻值为25Ω),轻质弹簧一端固定,另一端和金属滑片P固定在一起(弹簧的电阻不计,P与R1接触良好且摩擦不计),当不拉拉环时,金属滑片P刚好处于a端。已知该轻质弹簧伸长的长度△L与所受拉力F的关系如图乙所示。
(1)小乐利用一量程为0﹣3V的电压表改装成拉力示数表,要求拉力越大,电压表指针向右偏转越大,则该电压表应并联在 R0 (选填“R0”或“R1”)两端。
(2)当拉力为0N时,电压表的读数是多少?
(3)当电压表示数为1.5V时,拉环上受到水平向右的拉力为多大?
【解答】解:由图1可知,闭合开关,R0与R1串联,
(1)当拉力增大时,滑片右移,接入电路中的电阻减小,电路中的总电阻减小,
由I=可知,电路中的电流增大,
由U=IR可知,R0两端的电压增大,所以电压表应并联在R0两端,则电压表的示数会随拉力的增大而增大;
(2)当不拉拉环时,R1=25Ω,
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,
所以,电路中的电流:
I===0.1A,
电压表的读数:
U0=IR0=0.1A×5Ω=0.5V;
(3)当电压表的示数U0′=1.5V时,
I′===0.3A
所以电阻线连入电路的电阻值:
R1′===5Ω
因为弹簧的伸长量:
△L=5cm﹣×5cm=4cm
由弹簧伸长的长度△L与所受拉力F间的关系图可知:
F=400N;
答:(1)R0;
(2)当拉力为0N时,电压表的读数是0.5V;
(3)当电压表示数为1.5V时,拉环上受到水平向右的拉力为400N。
15.方方做了“研究通过定值电阻的电流与它两端电压的关系”的实验后,欲探究通过小灯泡的电流与小灯泡两端电压的关系。现有电压为9V的电源、规格为“6V 3.6W”的小灯泡、规格为“2A 10Ω”的滑动变阻器、导线、开关、电流表和电压表等器材。方方根据图甲所示电路实验时发现无论怎么调节滑动变阻器,电压表示数始终较大,无法探究电压更小时小灯泡的电流与电压的关系。方方在老师的指导下,设计了如图乙所示的电路图,继续实验。
(1)当使用图甲电路进行实验,滑动变阻器阻值调到最大时,电压表示数为4伏,此时电流表示数为 0.5A 。
(2)方方根据电路图乙,连接实物电路如图丙所示。老师说少连了一根导线,请你帮她在图中添上这根导线。
(3)方方按图乙正确连接后进行实验,采集数据,绘制了小灯泡电流与电压关系的曲线图,如图丁所示。
①AB段是直线,可得出的探究结论是:在电压较小时, 通过小灯泡的电流与它两端的电压成正比 。
②BC段明显发生弯曲,是因为 灯丝的电阻变大 。
【解答】解:(1)由图甲知,灯泡与滑动变阻器串联,电压表测量灯泡两端的电压,由题意知,灯泡两端的电压为4V,所以滑动变阻器两端的电压为:
U滑=U﹣U灯=9V﹣4V=5V;
所以电路中的电流为:
I===0.5A;
(2)由图乙知,滑动变阻器的左半部分与灯泡并联,所以连接如图所示:
(3)①由图象知,AB段是一段直的线段,可知,在电压较小时,通过灯泡的电流与它两端的电压成正比;
②BC段出现弯曲,是由于灯丝的电阻随温度的升高而增大,电压较高时,灯丝的温度也随之升高,因此灯丝的电阻也会增大,从而造成电流与电压不成正比的现象。
故答案为:(1)0.5A;(2)见上图;(3)①通过小灯泡的电流与它两端的电压成正比;②灯丝的电阻变大。
四.计算题(共6小题)
16.如图所示的电路中,R1=6 ,R2=20 ,R3=30 ,电源电压保持不变。当S1、S2都闭合时,电流表的示数是0.6A,求:
(1)电源电压是多少?这时R2中的电流是多少?
(2)当S1、S2都断开时,通过R1的电流是多少?
【解答】解:(1)当S1、S2都闭合时,R2与R3并联,电流表测R3支路的电流,
因为并联电路中各支路两端的电压相等,
所以根据欧姆定律可得,电源的电压:
U=U3=I3R3=0.6A×30Ω=18V,
通过R2的电流:
I2===0.9A;
(2)当S1、S2都断开时,R1与R3串联,
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,
则此时电路中的电流:
I===0.5A,即通过R1的电流是0.5A。
答:(1)电源电压是18V,这时R2中的电流是0.9A;
(2)当S1、S2都断开时,通过R1的电流是0.5A。
17.在如图所示的电路中,电源电压U保持不变,滑动变阻器R2上标有“50Ω 2A”字样,电压表V1的量程为0﹣3V,电压表V的量程为0﹣15V。闭合开关S,移动滑动变阻器滑片P到某位置时,电压表V1的示数为2伏,电压表V的示数为12伏,电流表A的示数为0.2安。则:
(1)电源电压是多少伏?电阻R1的阻值是多少欧?
(2)移动滑动变阻器滑片P,当两电压表指针偏离零刻度的角度恰好相同时,滑动变阻器接入电路中的阻值是多少欧?
【解答】解:由电路图可知,R1和R2串联,电压表V1测R1两端的电压,电压表V测电源电压,电流表测电路中的电流;
(1)电压表V的示数为12V,则电源的电压:U=12V;
根据I=可得电阻R1的阻值:
R1===10Ω;
(2)由于电压表V1测R1两端的电压,电压表V测电源电压,根据串联电路的电压特点可知:V的示数一定大于V1示数,
当两电压表指针偏离零刻度的角度恰好相同时,则V的示数为V1示数的5倍,
即:U=5U1,
则:U1=U=×12V=2.4V,
所以,电路中的电流:I′===0.24A,
根据I=可得总电阻:R===50Ω,
根据串联电路的总电阻等于各串联电阻的阻值之和可得:
滑动变阻器R2接入电路的电阻为:R2′=R﹣R1=50Ω﹣10Ω=40Ω。
答:(1)电源电压是12V,电阻R1的阻值是10Ω;
(2)移动滑动变阻器滑片P,当两电压表指针偏离零刻度的角度恰好相同时,滑动变阻器接入电路中的阻值是40Ω。
18.LED灯发光的颜色与两端的电压之间的关系如表所示。小科用一个150Ω的电阻与LED灯串联,接在电压为6V的电源上,成功的让LED灯发出了蓝光,如图所示。
灯两端电压(V) 2 2.4 3
发光的颜色 红 绿 蓝
(1)定值电阻R1两端的电压是多少?
(2)通过定值电阻R1的电流是多少?
(3)小科通过电阻与LED灯串联,实现了LED灯发蓝光。现有6V的电源、开关、同规格的LED灯若干、导线若干,请你设计一个让LED灯发出蓝光的方法。(画出电路图即可)
(4)若LED灯使用过程中电阻值始终不变,如要使LED灯发红光,应再串联一个多大阻值的电阻?
【解答】解:(1)已知电源电压,U=6V,由图表可知,让LED灯发出了蓝光时,ULED=3V,
根据串联电路的总电压等于各用电器两端的电压之和可知,
定值电阻R1两端的电压:U1=U﹣ULED=6V﹣3V=3V;
(2)由I=可得,
定值电阻R1的电流:I1===0.02A;
(3)LED灯发出蓝光的电压为3V;电源电压为6V,根据串联电路的电压特点,可以用两个LED灯串联起来,实现了LED灯发蓝光;如图:
(4)由I=可得LED灯的阻值:RLED===150Ω;
由图表可知,让LED灯发出了红光时,ULED′=2V,
根据串联电路两端的总电压等于各电阻两端的电压之和可知,使LED灯发红光时应串联的电阻R两端的电压:
UR=U﹣ULED′=6V﹣2V=4V,
通过R的电流为:IR=ILED===A,
由I=可得应串联的电阻R的阻值为:
R===300Ω。
答:(1)定值电阻R1两端的电压是3V;
(2)通过定值电阻R1的电流是0.02A;
(3)电路图如下:
(4)若LED灯使用过程中电阻值始终不变,如要使LED灯发红光,应再串联一个300Ω的电阻。
19.图甲是小明设计的一款电子距离测量仪,R1是一根长2米,粗细均匀的电阻丝,其阻值随长度的变化关系如图乙。物体M只能在导轨上做直线运动,并带动与之相连的金属滑片P移动,电压表示数可反映物体M移动的距离。开始测量前,金属滑片P置于电阻丝中点,电源电压为5伏,电压表量程为0﹣3伏,滑动变阻器R2的规格为“30欧、0.2安”。
(1)某次测量时,保持滑动变阻器阻值不变,R1的滑片向右移动了0.5米,则电流表的示数将 不变 (填“减小”、“增大”、“不变”)。
(2)为使测量仪能最大限度的测量,则滑动变阻器R2接入电路的最小值为多少?(保留一位小数)
(3)使用一段时间后,因滑动变阻器损坏,临时用一个5欧的定值电阻替代。请在图丙中绘出替换电阻后,电压表示数值与M移动距离的关系图。
【解答】解:
(1)因电压表的内阻很大、在电路中相当于断路,
所以,保持滑动变阻器阻值不变,R1的滑片向右移动了0.5米时,电路的总电阻不变,
由I=可知,电路中的电流不变,即电流表的示数不变;
(2)由图乙可知,R1的阻值为20Ω,
为使测量仪能最大限度的测量,则滑片移动最左端时电压表的示数U1=3V,
因串联电路中各处的电流相等,所以,此时电路中的电流I===0.15A,
因串联电路中总电压等于各分电压之和,所以,此时R2两端的电压U2=U﹣U1=5V﹣3V=2V,
则滑动变阻器R2接入电路的最小值R2==≈13.3Ω;
(3)因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,所以,用5欧的定值电阻R代替滑动变阻器后电路中的电流:I′===0.2A,
因M移动时,接入电路中的电阻不变,电路中的电流不变,且R1是粗细均匀的电阻丝,所以,由U=IR可知,电压表的示数与M移动的距离关系为一次函数,
当滑片位于右端即M右移1m时,电压表的示数为0V,
当滑片位于中点即M没有移动时,电压表的示数U1′=I′×R1=0.2A××20Ω=2V,
由以上可知,电压表示数变化2V时,滑片移动的距离为1m,
由电压表的量程可知,电压表的最大示数为3V,
当电压表示数从2V变为3V即电压表示数的变化量为1V时,滑片向左移动0.5m,
答:(1)不变;
(2)为使测量仪能最大限度的测量,则滑动变阻器R2接入电路的最小值为13.3Ω;
(3)替换电阻后电压表示数值与M移动距离的关系图如上图所示。
20.有一种半导体材料的电阻值随着光照强度的变化而明显改变,用这种材料制作的电阻称为光敏电阻。物理学上用“光强”这个物理量来表示光强弱的程度,符号为E,国际单位为坎德拉(cd),某光敏电阻的阻值R与光强E之间的一组实验数据如下表所示:
实验次数 1 2 3 4 5 6
光强E/cd 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0
光敏电阻R/Ω 36.0 18.0 12.0 7.2 6.0
(1)分析上表数据,根据光敏电阻的阻值R随光强E变化的规律,表格空格处应填写的数值为 9.0 ,并归纳出光敏电阻的阻值R随光强E变化的关系式为R=  。
(2)小明将该光敏电阻R、电流表(量程为0~0.6A)、电压表(量程为0~3V)、开关、滑动变阻器R0(最大阻值为50Ω)和电压恒为6V的电源组成如图所示的电路,闭合开关,调节滑动变阻器使电流表的示数为0.4A时,电压表的示数为3.6V,此时,光敏电阻所在处的光强为多大?
【解答】解:(1)分析表中的6组数据,发现每一组的光强与电阻的乘积是一定的,都是36,所以电阻R与光强E的关系式为:R=;
第四次,光强是4.0cd,那么光敏电阻的阻值是R===9.0Ω。
(2)光敏电阻两端电压:UR=U﹣U0=6V﹣3.6V=2.4V,
光敏电阻的阻值:R===6Ω。
查表知,光强为E=6.0cd。
故答案为:(1)9.0;;
(2)光敏电阻所在处的光强为6.0cd。
21.如图甲所示电路,滑动变阻器电阻R2的滑片P从下端往上端滑动过程中,电压表与电流表的示数呈图乙所示的规律。求:
(1)当电流表的示数为0.2A时,滑动变阻器R2接入电路的阻值。
(2)滑动变阻器R2接入电路的阻值变化范围。
(3)电源电压和电阻R1各是多大?
【解答】解:由电路图可知,R1与R2串联,电压表测R2两端的电压,电流表测电路中的电流。
(1)由图象可知,当电流表的示数为0.2A时,根据图象可知:R2两端的电压U2′=2V,
则滑动变阻器的连入电路的阻值:
R2′===10Ω;
(2)由图象可知,电压表示数为零时,电路中的电流最大,即滑片位于上端时,电路为R1的简单电路,此时滑动变阻器R2接入电路的阻值为0;
当滑片位于下端时,滑动变阻器接入电路中的电阻最大,电压表的示数最大,电流表的示数最小,由图象可知,电压表的最大示数U2=2.5V,电路中的最小电流I小=0.1A,
则滑动变阻器的最大阻值:
R2大===25Ω;
所以,滑动变阻器R2接入电路的阻值变化范围是0~25Ω;
(3)由电路图可知,滑片位于上端时,电路为R1的简单电路,电路中的电流最大,当由图象可知,电路中的最大电流I大=0.6A,
由I=可得,电源的电压:
U=I大R1=0.6A×R1﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①
由图象可知,电压表的最大示数U2=2.5V,电路中的最小电流I小=0.1A,
根据串联电路中总电阻等于各分电阻之和和欧姆定律可知:
电源的电压U=I小(R1+R2大)=0.1A×(R1+25Ω)﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②
因电源的电压不变,由①②解得:
R1=5Ω,U=3V。
答:(1)当电流表的示数为0.2 A时,滑动变阻器R2接入电路的阻值为10Ω。
(2)滑动变阻器R2接入电路的阻值变化范围是0~25Ω。
(3)电源电压是3V,电阻R1是5Ω。
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