第6节 电流与电压、电阻的关系
第2课时 欧姆定律的应用
1.一电阻两端的电压为6 V,通过的电流为1 A;若将它接在另一电路中,通过的电流变为0.5 A,则电阻两端的电压为 ( )
A.6 V B.3 V C.9 V D.12 V
2.如图A4-6-1所示的电路中,闭合开关S1、S2,电流表A1的示数为0.5 A,A2的示数为0.3 A,电阻R2的阻值为10 Ω。下列说法正确的是 ( )
A.通过电阻R1的电流为0.5 A
B.电源电压为5 V
C.电阻R1的阻值为15 Ω
D.若断开开关S2,电流表A1的示数变大
3.如图A4-6-2所示的电路中,电源电压为12 V,闭合开关S后,电流表、电压表的示数分别为0.6 A和9 V。求R1和R2的阻值。
4.如图A4-6-3所示,电源电压保持不变,开关S闭合后,灯L1、L2都能正常工作,甲、乙两个电表的示数之比是3∶5,此时灯L1、L2的电阻之比是 ( )
A.5∶3 B.3∶5 C.3∶2 D.2∶3
5.如图A4-6-4甲所示,当开关S从2转接到1时,根据电流表和电压表对应的示数,在U-I坐标中描绘了相对应的点,如图乙所示,下列判断中正确的是 ( )
A.电源电压为8 V B.R2的阻值为10 Ω
C.R1的阻值为20 Ω D.S接2时通过R2的电流为0.2 A
6.如图A4-6-5所示是电阻甲和乙的U-I图像,小明对图像信息做出的判断中不正确的是( )
A.当甲两端电压为1.5 V时,通过它的电流为0.3 A
B.当乙两端电压为2.5 V时,其阻值为5 Ω
C.将甲和乙串联,若电流为0.3 A,则它们两端的总电压为2 V
D.将甲和乙并联,若电源电压为1 V,则干路的电流为0.4 A
7.一个小灯泡阻值为10 Ω,正常工作时的电流为0.4 A。现要将其接入12 V的电路中,要求小灯泡仍能正常发光,则应 一个 Ω的电阻。
8.如图A4-6-6所示的电路中,电源电压恒为30 V,电阻R1为15 Ω。同时闭合开关S1、S2时,电流表的示数为2.5 A。求:
(1)通过电阻R1的电流。
(2)电阻R2的阻值。
9.如图A4-6-7所示,滑动变阻器的最大阻值为60 Ω,R2的阻值为40 Ω,电源电压为10 V且保持不变,当滑动变阻器的滑片从a端滑到b端时,电压表示数的变化范围是多少
10.小柯利用如图A4-6-8甲所示的电路研究电流与电阻的关系,已知电源电压为6 V且保持不变。实验所用电阻R的阻值分别为5 Ω、10 Ω、20 Ω,滑动变阻器的规格为“30 Ω 2 A”。
(1)请设计实验数据记录表。
(2)小柯将5 Ω的电阻接入电路,闭合开关,调节滑动变阻器使电压表的示数为2 V,读出相应的电流值记录在表格中,然后更换电阻重复上述实验。当接入20 Ω的电阻时,发现无论怎样调节滑动变阻器,电压表的示数都无法达到2 V,其原因是 。
(3)小柯用图乙所示电路测未知电阻Rx的阻值,图中R0为定值电阻。他先将导线a端接到电流表“-”接线柱上,电流表示数为I1,然后将导线a端接到电流表“3”接线柱上,电流表示数为I2,则Rx的阻值为 (用I1、I2、R0表示)。
自|我|提|升
11.【例题】 如图A4-6-9所示为某科技创新小组设计的水位计工作原理图,容器中的绝缘浮子随水位的升降带动滑动变阻器R的滑片P升降,并通过电压表V的示数来反映水位的升降情况。L是一个指示灯,电路各部分接触良好。当容器中的水位最低时,滑片P位于滑动变阻器R的a端,则 ( )
A.当水位不变时,电压表示数不变,指示灯不亮
B.当水位上升时,电压表示数变小,指示灯变亮
C.当水位上升时,电压表示数变大,指示灯变暗
D.当水位下降时,电压表示数变大,指示灯变亮
【变式】 如图A4-6-10甲所示是一种家庭水箱水位测量装置的示意图,电源电压为18 V保持不变,电压表的量程为0~15 V,电流表的量程为0~3 A,R0是阻值为10 Ω的定值电阻,R1是长20 cm、阻值为20 Ω的电阻丝,滑片P把电阻丝与轻质弹簧的指针连在一起。圆柱体M长80 cm,底面积为200 cm2。当水位处于最高处时,M刚好浸没在水中,滑片P恰好在R1的最上端。轻质弹簧阻值不计,M全部露出水面前,弹簧的伸长长度ΔL始终与受到的拉力F成正比,如图乙所示。
(1)当水位下降时,电路中示数会随之减小的电表是 。
(2)当水位处于最高处时,电压表的示数为多少
(3)当水位下降,圆柱体露出水面部分的长度为50 cm 时,电流表的示数为多少 (g取10 N/kg)
答案
1.B 由I=可得,电阻的阻值:R===6 Ω,因电阻是导体本身的一种性质,与两端的电压和通过的电流无关,所以,通过的电流变为0.5 A时,电阻的阻值仍为6 Ω不变,此时电阻两端的电压:U'=I'R=0.5 A×6 Ω=3 V。
2.C 由电路图可知,两电阻并联,电流表A2测R2支路的电流,电流表A1测干路的电流;开关S1控制整个电路,开关S2控制电阻R1所在支路。因为并联电路中干路电流等于各支路电流之和,所以通过电阻R1的电流:I1=I-I2=0.5 A-0.3 A=0.2 A。并联电路中各支路两端的电压相等,等于电源电压,根据欧姆定律可得,电源的电压:U=U1=U2=I2R2=0.3 A×10 Ω=3 V。电阻R1的阻值:R1===15 Ω。若断开开关S2,电流表A1只测量通过R2的电流,电流表A1的示数变小。
3.解:由电路图可知,两电阻串联,电流表测电路中的电流,电压表测电阻R2两端的电压。
串联电路中各处的电流相等,
根据欧姆定律可得,R2的阻值: R2===15 Ω。
串联电路的总电压等于各个分电阻两端的电压之和,
R1两端的电压:U1=U-U2=12 V-9 V=3 V, R1的阻值:R1===5 Ω。
4.D 开关S闭合后,如果乙为电流表将会造成电源短路,如果甲为电流表L2将短路,不能工作,因此甲、乙都为电压表,此时灯L1、L2串联连接,电压表甲测量L2两端的电压,电压表乙测量电源电压。
因串联电路中总电压等于各分电压之和,所以,两灯泡两端的电压之比:===,因串联电路中各处的电流相等,所以,由I=可得,两灯的电阻之比:===。
5.D 由电路图可知,当S接1时,电路为R1的简单电路,电压表测电源电压,电流表测电路中的电流;由图乙可知,电源电压U=6 V,故A错误;当S接2时,两电阻串联,电压表测R1两端的电压,电流表测串联电路的电流;由图乙可知,U1=2 V,电路中的电流I=0.2 A,故D正确;因串联电路中总电压等于各分电压之和,所以,R2两端的电压:U2=U-U1=6 V-2 V=4 V,由I=可得,电阻R1的阻值:R1===10 Ω,电阻R2的阻值:R2===20 Ω,故B、C错误。
6.D 由图像可知,当甲两端电压为1.5 V时,通过它的电流为0.3 A;由图像可知,当乙两端电压为2.5 V时,通过它的电流为0.5 A,由I=可得,此时乙的阻值:R乙===5 Ω;将甲和乙串联,若电流为0.3 A,则通过两电阻的电流均为0.3 A,由图像可知此时U甲'=1.5 V、U乙'=0.5 V,由串联电路中总电压等于各分电压之和可知,它们两端的总电压:U=U甲'+U乙'=1.5 V+0.5 V=2 V;将甲和乙并联,若电源电压为1 V,则它们两端的电压均为1 V,由图像可知此时I甲'=0.2 A、I乙'=0.4 A,由并联电路中干路电流等于各支路电流之和可知,干路电流:I=I甲'+I乙'=0.2 A+0.4 A=0.6 A。
7.串联 20
8.解:(1)由电路图可知,同时闭合开关S1、S2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,所以,通过电阻R1的电流:I1===2 A。
(2)因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,所以,通过电阻R2的电流:I2=I-I1=2.5 A-2 A=0.5 A,则电阻R2的阻值:R2===60 Ω。
9.解:电路中的电流:
I===0.1 A,
当滑片位于b端时,电压表测R2两端的电压,此时电压表的示数: U2=IR2=0.1 A×40 Ω=4 V,
当滑片位于a端时,电压表测电源电压,此时电压表的示数:U2'=U=10 V,
所以滑动变阻器的滑片从a端滑到b端时,电压表示数的变化范围是10~4 V。
因电压表的内阻很大,在电路中相当于断路,所以滑片移动时电路中的总电阻不变,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===0.1 A,当滑片位于b端时电压表测R2两端的电压,则电压表的示数:U2=IR2=0.1 A×40 Ω=4 V;当滑片位于a端时电压表测电源电压,示数最大为10 V,所以,当滑动变阻器的滑片从a端滑到b端时,电压表示数的变化范围是10~4 V。
10.(1)实验数据记录表
实验次数 U=2 V(或电压一定)
电阻/Ω 电流/A
1
2
3
(2)滑动变阻器的最大阻值太小
(3)
11.【例题】 C 在串联电路中,电压与电阻成正比,即电阻越大,它分得的电压越大;首先根据水位的变化判断浮子的运动方向,再判断滑动变阻器的阻值变化,利用串联电路中电压与电阻的正比关系判断电压表示数的变化;电路中电流与电阻成反比,利用这个关系判断电流的大小变化,进而得到灯泡亮度的变化。灯泡与滑动变阻器串联,电压表测变阻器两端的电压,当水位上升时,浮子向上运动,变阻器的阻值变大,根据串联电路中电压与电阻的正比关系可知,电压表的示数变大;串联电路的总电阻也会变大,总电流变小,灯泡的亮度变暗;当水位下降时,电压表的示数变小,灯泡变亮。
【变式】 (1)电压表
解:(2)当水位处于最高处时,R1的最大阻值接入电路,R1与R0串联,电路中的电流:
I===0.6 A,
电压表的示数:U1=IR1=0.6 A×20 Ω=12 V。
(3)当圆柱体露出水面部分的长度为50 cm时,它所受的浮力减小;圆柱体受到水的浮力的减小值:ΔF浮=ρ水gΔV排=ρ水gSV露=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×200×10-4 m2×50×10-2 m=100 N,
圆柱体对弹簧增加的拉力:ΔF=ΔF浮=100 N,
由图像可知,当弹簧所受拉力增大100 N时,弹簧伸长量ΔL增加10 cm,即弹簧指针从最高处下降10 cm,
此时R1接入电路中的阻值:
R1'=20 Ω-×10 cm=10 Ω,
电流表的示数:
I'===0.9 A。
由电路图可知,R0与R1串联,电压表测R1两端的电压,电流表测电路中的电流。(1)当水位下降时,圆柱体M排开水的体积变小,受到的浮力减小,弹簧测力计受到的拉力变大,据此可知滑片移动的方向和接入电路中电阻的变化,根据欧姆定律可知电路中电流的变化和R0两端的电压变化,根据串联电路的电压特点可知R1两端的电压变化;当水位下降时,圆柱体M排开水的体积变小,受到的浮力减小,弹簧测力计受到的拉力变大,滑片下移,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,即电流表的示数变大,由U=IR可知,R0两端的电压变大,因串联电路中总电压等于各分电压之和,所以,R1两端的电压变小,即电压表的示数变小,故当水位下降时,电路中示数会随之减小的电表是电压表。
(2)当水位处于最高处时,滑片P恰好在R1的最上端,根据电阻的串联和欧姆定律求出电路中的电流,再根据欧姆定律求出电压表的示数;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===0.6 A,
电压表的示数:
U1=IR1=0.6 A×20 Ω=12 V。
(3)当水位下降时,圆柱体受到的浮力减小,弹簧测力计的示数增大,弹簧测力计增大的示数即为圆柱体所受浮力减小量,根据阿基米德原理求出圆柱体减小的浮力即为弹簧对圆柱体增加的拉力,根据图像读出弹簧测力计的伸长量即轻质弹簧指针从最高处下降的高度,根据题意得出此时变阻器接入电路中的阻值,利用电阻的串联和欧姆定律求出电流表的示数。当水位下降,圆柱体露出水面部分的长度为50 cm 时,圆柱体受到的浮力减小,ΔF浮=ρ水gΔV排=ρ水gSV露=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×200×10-4 m2×50×10-2 m=100 N,弹簧对圆柱体增加的拉力:ΔF=ΔF浮=100 N,由图像可知,此时弹簧测力计的伸长量增加10 cm,即轻质弹簧指针从最高处下降10 cm,此时R1接入电路中的阻值:R1'=20 Ω-×10 cm=10 Ω,
电流表的示数:
I'===0.9 A。第6节 电流与电压、电阻的关系
第3课时 伏安法测量导体的电阻
1.在用伏安法测电阻的实验中,滑动变阻器不能起到的作用是 ( )
A.改变待测电阻两端的电压
B.改变电路中的电流
C.保护电路
D.改变待测电阻的阻值
2.在“伏安法测电阻”的实验中,如果被测电阻大约为80 Ω,选用的电源电压为1.5 V,选用的电流表量程为0~0.6 A,对于电流表和电源电压的选择,下列说法中正确的是 ( )
A.电源选择错误,会烧坏电源
B.电流表量程不合适,电流表无示数
C.电源电压选择不当,电路中电流过小,电流表指针偏转角度太小,读数误差较大
D.电流表量程选择错误,读数误差较大
3.小明同学用如图B4-6-10甲所示的电路做“用电压表和电流表测导体电阻”的实验,分别测出电压表和电流表的几组示数并记录下来,根据记录的数据,作出了如图乙所示的U-I图像,则被测电阻R1的阻值为 Ω。滑动变阻器的滑片在某一位置时,电压表的指针位置如图丙所示,则电压表的示数为 V。
4.在“用伏安法测电阻”的实验中,下列注意事项错误的是 ( )
A.连接电路时,先断开开关
B.应从电源的正极开始连线,开关应靠近电源的正极
C.在无法估计被测电阻大小时,电流表、电压表应选用较大的量程
D.将滑动变阻器连入电路时,滑片应放在变阻器阻值最大处
5.[2018·衢州] 测量小灯泡电阻的实验电路连接情况如图B4-6-11所示,电源电压保持不变。当小灯泡两端电压为2.5 V时,小灯泡正常发光。
图B4-6-11
实验次数 1 2 3
电压U/V 1.5 2.0 2.5
电流I/A 0.22 0.26 0.30
电阻R/Ω
(1)闭合开关后,当滑片P向右移动时,电压表的示数 (填“变大”“变小”或“不变”)。
(2)实验中测得小灯泡的相关数据记录在上表中,则小灯泡正常发光时的电阻为 Ω。(结果保留一位小数)
6.在“测定导体电阻”的实验中,电源使用两节新干电池,被测电阻的阻值约为5 Ω,滑动变阻器的规格是“10 Ω 1.5 A”。
(1)图B4-6-12甲是没有连接完整的实验电路,请你用笔画线代替导线,将电路连接完整。
(2)某次实验中,电压表的示数如图乙所示,读数为 V。
(3)电路连接正确,实验数据记录如下表所示,其中一组数据有拼凑的嫌疑,请指出并说明判断依据: 。
实验序号 1 2 3 4
电压 U/V 0.6 1.2 1.8 2.4
电流 I/A 0.12 0.24 0.36 0.48
7.某同学用两节干电池串联起来做电源,做伏安法测电阻的实验,因不慎将电流表和电压表相互接错了,如图B4-6-13所示,则开关闭合后,各仪表将 ( )
A.电流表、电压表均被烧坏
B.电流表、电压表不会被烧坏
C.只有电流表被烧坏
D.只有电压表被烧坏
8.如图B4-6-14甲所示,利用电压表和电流表测定R1的电阻,闭合开关后,在滑片P由a端向b端移动的过程中,电压表示数U随滑动变阻器的电阻R2变化的关系图像如图乙所示,当滑片P在a端时,下列判断不正确的是 ( )
A.电压表的示数为2 V
B.滑动变阻器两端的电压为4 V
C.电流表的示数为0.2 A
D.R1的阻值为20 Ω
9.某科学兴趣小组用两节新干电池,规格为“10 Ω 1.5 A”的滑动变阻器等器材,来测量导体的电阻。请分析回答:
(1)连接好电路,闭合开关,向右移动滑动变阻器的滑片,当滑片移动到C点时,发现两表才有示数,示数分别为2 V、0.2 A。根据以上信息思考该电路的连接方式,并用笔画线代替导线按该连接方式,将图B4-6-15甲中的电路连接完整。
(2)继续调节滑动变阻器进行测量,测得的数据如下表所示。第二次测量时电流表的示数如图乙所示,据图把表中所缺数据填写完整。
实验序号 电压/V 电流/A
1 2.0 0.20
2 2.5
3 2.8 0.28
(3)该实验多次测量的目的是 。
(4)该小组同学用这套器材(所有器材不变)和阻值为5 Ω、10 Ω、20 Ω的三个定值电阻继续探究“电流与电阻的关系”。实验中要控制电阻两端的电压不变,那么电阻两端的电压最小能控制到 V。
自|我|提|升
10.【例题】 如图B4-6-16所示的实验电路图,不能测出定值电阻Rx阻值的电路是 ( )
【提示】 根据欧姆定律可得,电阻R=,关键是找到未知电阻两端的U,电路中的电流I。串联电路中Ix=IR,Ux=U总-UR,UR=IR;并联电路中Ux=UR=U总,Ix=I总-IR,IR=。
【变式】 现有两个阻值不等的未知电阻R1和R2,为了比较它们的阻值大小,小明设计了如图B4-6-17所示的四种电路,其中可行的是 ( )
A.①② B.②③④ C.①②③ D.①③④
答案
1.D
2.C 在“伏安法测电阻”的实验中,电压表的量程以电源电压为准,而电流表的量程以为准,据此分析即可。根据欧姆定律可知,通过电路的电流:I===0.01875 A;因为通过的电流很小,所以不会烧坏电源,故A错误;虽然电流值小于电流表的分度值0.02 A,但是电流表的指针肯定偏转,有示数,故B错误;电源电压选择不当,电路中的电流过小,电流表指针偏转角度太小,读数误差较大,故C正确;电流表所选量程已经是最小的,因此量程选择正确,故D错误。
3.8 1.6 据图像任选取一组数据,当电压为2.4 V时,电流为0.3 A,R1===8 Ω。电压表所选量程为0~3 V,每一小格的电压为0.1 V,示数为1.6 V。
4.B 连接电路时,开关应断开,是为了防止短路。在无法估计被测电压、电流的大小时,电流表、电压表应选用较大的量程,可以保护电表。将变阻器连入电路时,滑片应放到使电路中电流最小的位置,即阻值最大的位置,也是为了保护电路。
5.(1)变大 (2)8.3
6.(1)如图所示
(2)1.5
(3)第1次实验的电压不可能低至0.6 V或第1次实验的电流不可能低至0.12 A;滑动变阻器阻值最大时,定值电阻两端的电压最小,电路中的最小电流约为I===0.2 A,定值电阻两端的最小电压约为U小=IR=0.2 A×5 Ω=1 V
7.B 电流表和电压表位置互换后,电压表串联接入电路,由于电压表内阻很大,因此电路中的电流很小,几乎没有电流通过电流表,所以电流表、电压表都不会被烧坏。
8.D 由如图甲所示的电路图可知,定值电阻R1与滑动变阻器R2串联,电压表测定值电阻R1两端的电压;电流表测电路中的电流。由如图甲所示的电路可知,当滑片在b端时,电路为R1的简单电路,电压表测电源电压,由如图乙所示的图像可知,电源电压U=6 V;当滑片位于a端时,R1与R2的最大阻值串联,此时电压表的示数最小,由如图乙所示的图像可知,变阻器的最大阻值R2=20 Ω,电压表的示数最小为=2 V,所以,此时电压表的示数为U1=2 V,故A正确;因串联电路中总电压等于各分电压之和,所以此时滑动变阻器两端的电压:U2=U-U1=6 V-2 V=4 V,故B正确;则电路中的电流为I===0.2 A,故C正确;根据I=可得总电阻:R===30 Ω,R1=R-R2=30 Ω-20 Ω=10 Ω,故D错误。
9.(1)如图所示
(2)0.24 (3)减小实验误差 (4)2.4
10.【例题】 B 由图A知,电压表测电源电压U,电流表测电路中的电流I,由R总=可求出电路的总电阻,已知定值电阻的阻值,由串联电路电阻的规律可求出待测电阻Rx的阻值;由图B知,电压表测电源电压,电流表测电阻R支路的电流,因不能得到通过待测电阻的电流,所以不能求出待测电阻Rx的阻值;由图C知,两电阻并联,根据支路电流表的示数,由U=IR求出电源电压,根据并联电路电流的规律可求出通过待测电阻Rx的电流,由欧姆定律可求出待测电阻Rx的阻值;由图D知,电阻Rx与变阻器串联,电流表测电路中的电流,电压表测变阻器两端的电压,在该电路中,任意取滑动变阻器上的两个点,测出两次的电流表、电压表的示数为I1、U1和I2、U2,利用串联电路的规律和欧姆定律,根据电源电压不变列方程有:U1+I1Rx=U2+I2Rx,可求出Rx的阻值;综上可知,不能够测出Rx阻值的电路是图B。
【变式】 D ①由电路图知,R1与R2并联,电流表A1测R1支路的电流,电流表A2测R2支路的电流,因并联电路中各支路两端的电压相等,所以由I=可知,通过电流大的电阻小,反之电阻大,故①可行;②由电路图知,R1与R2串联,电流表A测电路中的电流,因串联电路中各处的电流相等,无法得出两电阻两端的电压关系,所以无法比较两电阻的阻值关系,故②不可行;③由电路图知,R1与R2串联,电压表V1测R1两端的电压,电压表V2测R2两端的电压,因串联电路中各处的电流相等,所以由I=可知,电压表示数大的,与其并联的电阻阻值大,反之小,故③可行;④由电路图知,R1与R2并联,电流表A1测R1支路的电流,电流表A测干路电流,根据并联电路的电流特点比较两支路的电流大小,再根据并联电路的电压特点和欧姆定律可以比较两电阻的阻值关系,故④可行。第6节 电流与电压、电阻的关系
第1课时 欧姆定律
知识点 1 电流与电压的关系
1.在“探究电流与电压关系”的实验中,开关闭合前,滑动变阻器的滑片应调到 的位置,如图B4-6-1所示是根据实验数据绘制的图像,由图像可知:电阻一定时,导体中的电流与加在这段导体两端的电压成 关系。
2.如图B4-6-2所示是研究电流与电压的关系的实验电路图,实验过程中应保持电阻不变,当进行“保持电阻不变”这一步实验时应 ( )
A.保持R2滑片的位置不动
B.保持R2两端的电压不变
C.保持R1不变,调节R2的滑片到不同的位置
D.保持电路中的电流不变
知识点 2 电流与电阻的关系
3.在“探究电流与电阻关系”的实验中,小翔连接了如图B4-6-3所示的电路。他先在电路的A、B间接入10 Ω的电阻,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,读出电压表与电流表的示数;记录数据后,改用15 Ω的电阻替换10 Ω的电阻,闭合开关,接下来他的实验操作应该是( )
A.观察电压表,向右移动滑片,读取电流数据
B.观察电流表,向右移动滑片,读取电压数据
C.观察电压表,向左移动滑片,读取电流数据
D.观察电流表,向左移动滑片,读取电压数据
4.在探究电流与电阻的关系时,小明设计了如图B4-6-4所示的电路图进行实验,实验中更换不同的定值电阻,分别测出电流大小,记录并分析数据。
实验数据记录表格:
电源电压/V 电阻/Ω 电流/A
3 5 0.48
3 10 0.27
3 20 0.14
(1)分析表格中的数据,发现电阻两端的电压是 (填“变化的”或“不变的”)。
(2)小芳通过对实验数据的分析,认为此实验需要改进,请你和小芳一起设计探究电流与电阻关系的实验电路图,将你设计的电路图画在虚线框中。
(3)你设计的电路中,更换电阻后,是如何控制变量的 。
知识点 3 欧姆定律
5.由欧姆定律可以导出公式R=,此式可以说明 ( )
A.当电压增大2倍时,电阻R增大2倍
B.当电流增大2倍时,电阻R减小2倍
C.电阻是导体本身的性质,当电压为零时,电阻保持不变
D.当电压为零时,电阻R也为零
6.关于电流、电压、电阻的关系,下列说法中正确的是 ( )
A.在电压一定时,导体的电阻跟通过导体的电流成反比
B.在电阻一定时,通过导体的电流跟导体两端的电压成正比
C.在电流一定时,导体的电阻跟导体两端的电压成正比
D.在电阻一定时,导体两端的电压跟通过导体的电流成正比
7.在研究电流与电阻的关系时,电路如图B4-6-5所示。电源电压恒为3 V,滑动变阻器上标有“15 Ω 1 A”的字样。在a、b间先后接入不同阻值的定值电阻R,移动滑片P,使电压表的示数为1.5 V,读出电流表的示数。将20 Ω的电阻接入a、b间时,电压表示数始终无法达到1.5 V,为使电压表示数能达到1.5 V,下列方案不可行的是 ( )
A.减小电源电压
B.减小滑动变阻器的阻值
C.换最大阻值更大的滑动变阻器
D.在电路中串联一个电阻
8.小红同学在探究“通过导体的电流与其两端电压的关系”时,将记录的实验数据通过整理作出了如图B4-6-6所示的图像,下列说法中正确的是( )
A.导体甲的电阻大于导体乙的电阻
B.导体两端的电压为零时,导体的电阻也为零
C.将甲、乙两导体并联接到电压为2 V的电源上时,干路中的电流为0.6 A
D.根据数据和图像得出的结论是:同一导体两端的电压与通过它的电流成正比
9.小明利用如图B4-6-7甲所示的电路探究“通过导体的电流与电阻的关系”,根据实验数据绘出了I-图像,如图乙所示。分析图像可知,当导体的电阻为 Ω时,通过它的电流为0.2 A;当电流分别为0.25 A和0.5 A时,接入电路的导体的电阻之比为 ;实验过程中,小明控制导体两端的电压为 V。
10.在研究通过导体的电流与其两端电压关系的活动中,同学们进行了实验探究,实验步骤如下:
①按如图B4-6-8甲所示的电路图连接好电路;
②闭合开关,改变滑动变阻器滑片P的位置,读出电压表和电流表的示数,并记录数据;
③对数据进行处理,并绘制成如图乙所示的图像。
(1)实验时要增大定值电阻两端的电压,滑动变阻器的滑片P应向 (填“左”或“右”)移动。
(2)根据图像,可以得到的结论是 。
(3)某小组的同学在处理数据时发现,电压与电流的比值恰好等于R的阻值,这是一种巧合吗 于是同学们想利用其他小组的实验数据来进一步论证,并提出了以下两种收集数据的方案:
方案一:收集阻值均为10 Ω的几个小组的数据。
方案二:收集阻值不同的几个小组的数据。
你认为方案 更合理。
自|我|提|升
11.某同学利用如图B4-6-9甲所示的电路进行实验,电源电压恒为3 V,更换5个定值电阻Rx,得到如图乙所示的图像。以下有关叙述正确的是( )
A.该同学研究的是电流和电压的关系
B.实验中电压表的示数保持0.5 V不变
C.滑动变阻器阻值的变化范围为1~5 Ω
D.将Rx从5 Ω的电阻换成10 Ω的电阻后,应将滑片P向左移
答案
1.阻值最大 正比
在“探究电流与电压关系”的实验中,开关闭合前,滑动变阻器的滑片应调到阻值最大的位置;由图像可知:电阻一定时,导体中的电流与加在这段导体两端的电压成正比关系。
2.C 研究电流与电压的关系时,电路中的定值电阻R1为研究对象;如果“保持电阻不变”,那么研究对象R1的阻值要保持不变,改变它两端的电压大小。因为串联电路的总电压等于R1与变阻器R2两端的电压之和,因此可通过调节变阻器的电阻来改变变阻器两端的电压,进而改变定值电阻R1两端的电压。不能保持R2滑片的位置不动,应该移动滑片的位置改变电阻,故A错误;要改变R1两端的电压,必须改变R2两端的电压,故B错误;保持R1不变,调节R2的滑片到不同的位置,改变R1两端的电压,故C正确;当R2的滑片位置改变时,总电阻发生变化,电路中的电流发生变化,故D错误。
3.C 用15 Ω的电阻替换10 Ω的电阻时,闭合开关,电路总电阻变大,根据串联电路中的电压规律,滑动变阻器两端的电压变小,A、B两点间的电压变大,即电压表的示数变大,为保持A、B间的电压不变,应增大滑动变阻器接入电路的电阻,从而减小电路中的电流,从而减小电压表的示数。
4.(1)变化的
(2)如图所示
(3)更换电阻后,移动滑动变阻器的滑片,使电阻R两端的电压保持不变
5.C 公式R=只说明导体电阻的大小是导体两端的电压与通过导体的电流大小的比值,与它两端的电压和通过它的电流无关,当电压为零时,电阻大小不变。
6.B 在电压一定时,电流与电阻成反比,故A不正确;在电阻一定时,通过导体的电流跟导体两端的电压成正比,故B正确,D不正确;导体的电阻是导体本身的性质,与导体两端的电压和导体中的电流无关,故C不正确。
7.B 当将20 Ω的电阻接入a、b间时,电压表示数始终无法达到1.5 V,可能是滑动变阻器的最大阻值太小,滑动变阻器分压太小,使电阻R两端的电压过大造成的;或是控制的定值电阻两端的电压太小造成的;或是电源电压太大;或是电阻R的阻值太小造成的;故可以将原滑动变阻器更换为规格更大的滑动变阻器或在电路中串联一个电阻或减小电源电压。
8.C 当甲、乙两端电压都为2 V时,I甲=0.4 A,I乙=0.2 A,I甲>I乙,所以R甲9.10 2∶1 2
10.(1)左 (2)当电阻一定时,通过导体的电流与其两端的电压成正比 (3)二
首先根据I=计算通过电阻的电流的大小变化,再根据“电流与电阻的反比关系”判断变阻器的阻值变化,进而确定滑片的移动方向。
如果两个物理量的变化图像为一条斜线,那么二者成正比例关系;如果两个物理量的变化图像为一条曲线,那么二者成反比关系。
11.C 由题意和图像可知,该同学研究的是电流和电阻的关系,实验中要控制Rx两端的电压不变(即电压表示数不变)。由图乙知,电流与电阻之积(即Rx两端的电压):U=IRx=0.5 A×5 Ω=0.1 A×25 Ω=2.5 V,即电压表示数保持2.5 V不变。由图乙知,电流最大为0.5 A时,对应的电阻为5 Ω,变阻器连入电路中的电阻:R滑1=R总-R1=-R1=-5 Ω=1 Ω;电流最小为0.1 A时,对应的电阻为25 Ω,变阻器连入电路中的电阻:R滑2=R总'-R2=-R2=-25 Ω=5 Ω;所以,滑动变阻器的阻值变化范围为1~5 Ω。根据“换大调大、换小调小”原理可知,由5 Ω的电阻改接成10 Ω的电阻后,应增大滑动变阻器连入电路中的电阻,即将滑片向右端移动。
