【2023名师导航】中考物理一轮复习学案 第18章 欧姆定律(考纲解读+思维导图+考点解析+易错分析+真题训练)

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名称 【2023名师导航】中考物理一轮复习学案 第18章 欧姆定律(考纲解读+思维导图+考点解析+易错分析+真题训练)
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资源类型 试卷
版本资源 通用版
科目 物理
更新时间 2022-12-19 21:43:13

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【名师导航】中考物理一轮复习学案
第18章 欧姆定律
考点分布 考查频率 考点内容 命题趋势
1.电流与电压电阻的关系 ★★★★ 1.通过实验探究电流、电压和电阻的关系。 2.理解欧姆定律,并能进行简单计算。 3.会用伏安法测电阻。 本章内容常考:探究电流与电压电阻的关系、根据欧姆定律进行计算、测量电阻,2023年会出现利用欧姆定律公式计算题、测量电阻的实验、探究电流与电压电阻的关系实验,分值约10分。
2.欧姆定律 ★★★★
3. 电阻的测量 ★★★★
4. 欧姆定律在串并联电路中的应用 ★★★★★
知识点一:探究电流与电压和电阻的关系
1.探究电流与电压和电阻的关系电路图:如图所示。
2.实验方法:控制变量法和转换法。
(1)研究电流与电压关系:控制电阻不变,改变电阻两端电压进行实验。
(2)研究电流与电阻关系:控制电阻两端电压不变,改变电阻进行实验。
3.滑动变阻器的作用
(1)保护电路;
(2)在研究电流与电阻关系时,控制电阻两端电压不变;在研究电流与电压关系时,改变电阻两端电压。
1.下列有关电流、电压和电阻的说法中正确的是(  )
A.导体中的负电荷定向移动能形成电流
B.人们规定自由电荷定向移动的方向为电流方向
C.电路两端有电压时,电路中一定有持续的电流
D.导体两端的电压为零时,导体的电阻也为零
2.在探究“电流与电压、电阻的关系”的实验中,小明猜想“电流可能跟电压成正比”,于是小明利用如图所示电路,他保持定值电阻R1不变,闭合开关S,调节滑动变阻器的滑片P,记下几组电压值U1、U2、U3和对应的电流值I1、I2、I3。下列对数据的处理方法有助小明验证“猜想”的是(  )
①计算对应电压与电流的比值,看比值是否为趋向定值
②在坐标系中画出电流与电压的关系图象,看图象是否符合正比例函数特点
③分别求出U1:U2:U3和I1:I2:I3,看两者是否近似相等
A.只有① B.只有①② C.只有②③ D.①②③均可
参考答案:1.A;2.D。
知识点二:欧姆定律
1. 欧姆定律内容:一段导体中的电流,跟加在这段导体两端的电压成正比,跟这段导体的电阻成反比。
2. 欧姆定律表达式:I=。
3. 欧姆定律理解
(1)欧姆定律揭示了导体中的电流与导体两端电压和导体电阻之间的关系,即导体中的电流决定于导体两端电压和导体的电阻。
①如图甲所示的是——电阻一定时电流与电压的关系。
②如图乙所示的是——电压一定时电流与电阻的关系。
4.使用欧姆定律公式的注意事项:
(1)同体性,即同一段电路上的I、U、R
(2)同时性,即同一时间也就是电路在同一个状态下的I、U、R
(3)统一性,即单位要统一,I、U、R的单位分别是 A、 V、 Ω
5.串联电路和并联电路比较
串联电路 并联电路
电路图
电流 I=I1=I2 I=I1+I2
电压 U=U1+U2 U=U1=U2
等效电阻 多个电阻串联相当于增加了导体的长度,总电阻大于任一个串联导体的电阻 多个电阻并联相当于增加了导体的横截面积总电阻比任一支路的电阻都要小
电阻 R=R1+R2 =+
电流、电压的分配与电阻的关系 =,=… =或I1R1=I2R2…
6.电路计算的一般思路:
(1)四个弄清:①用电器的连接方式;②各电表分别测哪个元件的电学量;③滑动变阻器接入电路的部分;④题中的已知条件和提供的物理过程。
(2)画电路图:特别是不同的物理过程对应的电路图,在图中尽可能地标出已知量的符号,数据和未知量的符号。
(3)对电路进行分析,寻找已知量与未知量的关系,分析电路时要抓住电路中不变的量(如电源电压恒定,定值电阻阻值)和变化的量。
(4)根据电路特点及相关公式比例关系或列方程求解。
3.判断下列说法是否正确.
(1)导体两端的电压越大,导体的电阻越大(  )
(2)导体的电阻一定时,导体两端的电压越大,通过该导体的电流越大(  )
4.如图所示,电源电压为3 V保持不变,闭合开关S,电压表示数为2 V.则通过两电阻的电流之比I1∶I2=_______,R1与R2的阻值之比R1∶R2=_______.
5. .如图所示的电路中,R1=10 Ω,R2=15 Ω,闭合开关后,电路中的总电阻为____Ω,两电流表的读数之比I∶I1=_______.
参考答案:3.×;√;4. 1∶1;2∶1;5. 6;5∶2。
易错点1 在叙述电流与电压、电阻关系的结论时,易忽略条件“在电压一定“或在”电阻一定”,颠倒三者的因果关系。
典例1:现有下列器材:学生电源(6V)、电流表(0~0.6A,0~3A)、电压表(0~3V,0~15V)、定值电阻(5Ω、10Ω、20Ω各一个)、开关、滑动变阻器和导线若干,利用这些器材探究“电压不变时,电流与电阻的关系”。实验中依次接入三个定值电阻,调节滑动变阻器的滑片,保持电压表示数不变,记下电流表的示数,利用描点法得到如图丙所示的电流I随电阻R变化的图象。
(1)请根据图甲所示的电路图用笔画线代替导线将图乙所示的实物连接成完整电路。(要求连线不得交叉)
(2)为完成整个实验,请你选取出最合适的滑动变阻器 (填字母序号)。
A.50Ω 1.0A B.30Ω 1.0A C.20Ω 0.3A D.60Ω 0.3A
(3)上述实验中,小强用50的电阻做完实验后,保持滑动变阻器滑片的位置不变,把10Ω电阻R接入电路后立即闭合开关,下一步的操作是:让滑动变阻器的滑片向 (选填“A”或“B”)端移动,使电压表的示数为 。
(4)由图象可以得出结论 。
【错解】(1)如下所示;(2)A;(3)A;2V;(4)当电压一定时,导体的电阻与通过导体的电流成反比。理由:不理解意思造成叙述电流与电阻的关系时颠倒。
【析错】(1)变阻器按一上一下接入电路中,电压表与电阻并联;(2)根据电流与电阻之积为一定值分析;(3)根据控制变量法,研究电流与电阻的关系时,需控制定值电阻的电压相同,当换上大电阻时,根据分压原理确定电压表示数的变化,由串联电路电压的规律结合分压原理确定滑片移动的方向;(4)根据图象得出结论。
【正解】(1)变阻器按一上一下接入电路中与电阻串联,由电路图知,滑动变阻器接右下接线柱,电压表并联在电阻的两端,如右图所示:
(2)由图丙知,电阻两端的电压始终保持:
UV=IR=0.1A×20Ω=----=0.4A×5Ω=2V,
根据串联电路电压的规律,变阻器分得的电压:
U滑=6V-2V=4V,变阻器分得的电压为电压表示数的=2倍,根据分压原理,当接入20Ω电阻时,变阻器连入电路中的电阻为:
R滑=2×20Ω=40Ω,故为了完成整个实验,应该选取最大阻值至少40Ω、最大电流为0.4A的滑动变阻器,故选A。
(3)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,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A端移动,使电压表的示数为2V,读出电流表的示数;
(4)由(2)知,电流与电阻之积为一定值,故可以得出结论:当电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成反比。
故答案为:(1)如上所示;(2)A;(3)A;2V;(4)当电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成反比。
▲▲变式练习1
1.(2022 东莞市模拟)利用如图甲所示的电路探究电流和电阻的关系,电源电压保持3V不变,分别将5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω的定值电阻R连入电路,按实验要求测得通过各定值电阻的电流描绘出如图乙所示的图象,则下列判断正确的是(  )
A.实验中电压表的示数保持1V不变
B.当R的电阻为10Ω时,通过R的电流为0.2A
C.滑动变阻器连入电路的阻值范围为0~25Ω
D.将R从5Ω换成10Ω后,应将滑片向右移
2. (2022 济南)在探究“导体中的电流与导体电阻的关系”实验中,小刚已连接的部分实验电路如图所示。
(1)请你用笔画线代替导线帮小刚完成实验电路的连接。
(2)电路连接完成并检查无误后,小刚应先将滑动变阻器的滑片P滑到     (选填“A”或“B”)端,然后再闭合开关。
(3)闭合开关后,小刚发现电压表和电流表均没有示数。此时实验电路出现的故障可能是  。
A.电流表处开路    B.定值电阻处开路    C.电压表处开路   D.滑动变阻器处开路
(4)排除故障后,小刚重新进行实验。闭合开关,调节滑动变阻器滑片P,让电压表的示数为    V,测得并记录下电流值,断开开关;用10Ω的定值电阻替换5Ω的定值电阻接入电路后,闭合开关,小刚接下来的操作是:            ,测得并记录下电流值。
参考答案:1. D;2. (1)如图;(2)B;(3)AD;(4)调节滑动变阻器的滑片,使电压表示数仍然为2V。
易错点2 在计算并联电路的总电阻时,常将=+误认为R=+
典例2:已知R1=100Ω,R2=1Ω,将这两个电阻并联后的等效电阻(  )
A.一定大于100Ω B.一定等于100Ω
C.一定小于1Ω D.一定等于1Ω
【错解】D,理由:因电阻R1=100Ω的导体与电阻为R2=1Ω的导体并联后总电阻为1.01Ω,所以R1与R2并联后总电阻,故选D。
【析错】电阻并联,相当于增加了导体的横截面积,电阻越并越小,小于其中任一个,据此分析判断。
【正解】选C,根据电阻的并联特点可知:电阻并联时,越并总电阻越小,且小于其中的任何一个电阻;所以,一个100Ω阻值和一个1Ω的电阻并联时,总电阻R<1Ω。故选:C。
▲▲变式练习2
3. (2022秋 建华区期中)将几个电阻并联之后的总电阻(填“小于”或“大于”)   其中任何一个电阻。如果将40Ω和60Ω的电阻并联后,总电阻是     Ω。
4. (2022秋 游仙区期中)在如图所示的电路中,电源电压为10伏,定值电阻为30欧,滑动变阻器标有“60Ω,5A”字样,则该电路正常使用时总电阻的变化范围是(  )
A.0~20欧  B.1.9欧~20欧 C.20欧~60欧  D.20欧~30欧
参考答案:3. 小于;24;4.B.
易错点3 在应用欧姆定律进行计算时,根据电表的量程确定变阻器应接入的阻值范围易出错。
典例3:如图甲是某电子秤的原理示意图,R1为定值电阻,托盘下方的电阻R2为压敏电阻,其电阻大小与托盘内所放物体质量m大小的关系图如图乙所示。已知电源电压为6V保持不变。
(1)当托盘为空时,R2电阻;
(2)若托盘为空时,电流表示数为I1=0.01A,求定值电阻R1的阻值;
(3)若放入某物体后,电流表示数为I2=0.02A,求该物体的质量大小。
【错解】(1)当托盘为空时,由图象可知R2的阻值为600 ,理由:由图乙可知,压敏电阻R2的阻值变化范围为0~600Ω.
【析错】(1)根据图象分析电阻的大小;根据欧姆定律的变形公式即可求出R2两端的电压;(2)根据电流表示数求出电路的总电阻,根据串联电路的电阻关系求出R1的阻值;(3)根据电流求出总电阻,从而求出R2电阻,根据图象分析质量大小。
【正解】(1)当托盘为空时,物体质量为0,根据图象可知R2的电阻为500Ω;
(2)若托盘为空时,电流表示数为I1=0.01A,
由I=可得,电路的总电阻:
R==;
根据串联电路的特点可得,R1的阻值:R1=R-R2=600Ω-500Ω=100Ω;
(3)若放入某物体后,电流表示数为I2=0.02A,
此时电路的总电阻:R'=,
则此时R2的阻值:R2'=R'-R1=300Ω-100Ω=200Ω;
由图象可知,此时物体质量为600g。
答:(1)当托盘为空时,R2电阻为500Ω;
(2)若托盘为空时,电流表示数为I1=0.01A,定值电阻R1的阻值为100Ω;
(3)若放入某物体后,电流表示数为I2=0.02A,该物体的质量为600g。
▲▲变式练习3
5. (2022秋 滨海新区期中)如图所示是一种自动测定油箱内油面高度装置,R是转动式滑动变阻器,它的金属滑片P是杠杆的一端,下列说法正确的是(  )
A.电路中R和R0并联的
B.油量表是由电压表改装而成的
C.油位越低,R0两端的电压越大
D.油位越高,流过R的电流越大
6. (2022 金昌)如图所示,电源电压不变,电阻R2=4Ω,闭合开关,小明在实验过程中仅记录了三只电表的示数,分别为1、4、5,但漏记了单位。关于所用电源的电压和电阻R1的阻值,下列判断正确的是(  )
A.4V 2Ω B.5V 1Ω C.4V 1Ω D.2V 2Ω
参考答案:5. D;6.C。
易错点4 开关状态变化引起的电路变化
典例4:如图所示的电路中,电流表A1的示数为0.3A,A2的示数为0.5A,灯泡L2的阻值为15Ω,下列说法正确的是(  )
A.电源电压为5V B.灯泡L1的阻值为10Ω
C.电路总功率为2.5W D.断开S2后灯泡L2变亮
【错解】选D,理由:断开S2后灯泡L1开路,电路少一个用电器,只有L2工作,它两端电压就会变大,所以,断开S2后灯泡L2变亮。
【析错】由电路图可知,两电阻并联,电流表A2测干路的电流,电流表A1测L1支路的电流;开关S1控制整个电路,开关S2控制电阻L1;根据并联电路的电流特点求出通过电阻L1的电流,再根据并联电路的电压特点求出电源的电压,利用欧姆定律求出电阻L1的阻值,若断开开关S2,只有L2支路的电流,判断出电流表A2示数的变化。
【正解】选B。 由电路图可知,两电阻并联,电流表A2测R1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控制灯泡L1;
A、因为并联电路中干路电流等于各支路电流之和,所以通过灯泡L2的电流:I2=I-I1=0.5A-0.3A=0.2A;
因为并联电路中各支路两端的电压相等,故根据欧姆定律可得:电源的电压U=U2=I2R2=0.2A×15Ω=3V,故A错误;
B、根据I=可得:R1=,故B正确;
C、电路总功率P=UI=3V×0.5A=1.5W;故C错误;
D、若断开开关S2,只有灯泡L2工作,由于灯泡两端的电压和电阻不变,根据P=知,小灯泡L2的实际功率不变,所以灯泡L2的亮度不变,故D错误。故选:B。
▲▲变式练习4
7. (2022秋 坪山区校级期中)如图所示,电源电压为4.5V,定值R1电阻为5Ω,滑动变阻器R2规格为“20Ω 1A”。电流表量程为“0~0.6A”,电压表的量程为“0~3V”,为了保证电路安全,下列说法正确的是(  )
A.电路的最大电流是1.6A
B.电路的最大电流是0.9A
C.滑动变阻器接入电路的最大电阻是20Ω
D.滑动变阻器接入电路的最大电阻是10Ω
8. (2022秋 老城区期中)如图所示,当开关S闭合,甲、乙两电表为电压表时,两表读数之比U甲:U乙=4:1,再断开开关S,甲、乙两电表换成电流表时,通过两电表的电流之比I甲:I乙为(  )
A.1:4    B.3:4     C.4:3     D.4:1
参考答案:7.D;8.B。
易错点5 滑片移动引起电路变化
典例5:如图甲所示,电源电压U恒定,R0为定值电阻,R为滑动变阻器,闭合开关S,调节滑动变阻器的滑片P,两电压表V1、V2的示数随电流表示数变化的图象如图乙所示,则(  )
A.图乙中“ac”段表示电压表V2的示数随电流表示数变化的图象
B.电源电压U=3.0V
C.定值电阻R0=24Ω
D.调节滑片P的过程中,滑动变阻器R的最大电功率为0.375W
【错解】选C,理由:图乙中“ac”段表示电压表V1的示数随电流表示数变化的图象。
【析错】由电路图可知,R0与R串联,电压表V1测R0两端的电压,电压表V2测R两端的电压,根据串联电路的电压特点,当V1的示数最大时,电路中电流最小,由此根据欧姆定律可以求出定值电阻R0=24Ω。
【正解】选ABD,理由:A、由图知,定值电阻R0与滑动变阻器R串联,电压表V1测R0的电压,V2测R的电压,电流表测电路中的电流;滑片P向右移动时,变阻器R接入电路的阻值变大,总电阻变大,由欧姆定律可知电路的电流变小,根据U=IR可知,V1示数变大,故bc表示电压表V1的示数随电流表示数变化的图象,则图乙中“ac”段表示电压表V2的示数随电流表示数变化的图象,故A正确;B、由图乙可知,当电流I=0.1A,两电压表示数分别为2.4V、0.6V,根据串联电路电压的规律,电源电压:U=2.4V+0.6V=3V,故B正确;C、bc表示电压表V1的示数随电流表示数变化的图象,
由欧姆定律可得R0的阻值:R0=,故C错误;D、由欧姆定律可得,变阻器接入电路的最大电阻为:
R滑大=,滑动变阻器R消耗的功率:
由数学知识可知,当变阻器连入电路的电阻R滑=R0=6Ω时,变阻器消耗的功率最大,
则滑动变阻器R的最大电功率:P滑大=.故D正确。
故选:ABD。
▲▲变式练习5
9.(2022秋 东港区期中)如图所示,电源电压为5V保持不变,闭合开关,电压表示数为1V,下列说法正确的是(  )
A.通过R1的电流比通过R2的电流大
B.R2两端的电压为1V
C.若开关断开,电压表示数为0
D.R1、R2电阻之比1:4
10. (2022 重庆模拟)热带鱼需要在一定的温度范围才能正常生长,如图甲是某同学家的水族箱工作原理图,其由控制电路和工作电路两部分组成。水族箱内安装的电热丝R1上标有“220V 200W”的字样,RX为热敏电阻,R2为滑动变阻器,当水面到达图中所示的位置,接触开关S1就会导通,开关S2被吸附闭合,R1工作,水温由22℃升高到设定值28℃,开关S2断开,水温自然冷却到22℃时开关S2再闭合,再次使水升温,水族箱循环工作使箱内水温稳定在热带鱼正常的生长范围之内,水温随时间变化图像如图乙所示,已知:通电螺线管磁性随电流增大而增大,电流足够大时,电磁铁才能吸附S2。下列说法正确的是(  )
  
A.电热丝R1的阻值为24.2Ω
B.热敏电阻Rx随温度的升高而减小
C.该水族箱一天消耗的电能为3.6×106J
D.若要将水族箱内的最高温度调至30℃,滑动变阻器R的滑片应向左移动
参考答案:9. D;10. D。
一.选择题(共7小题)
1.(2022 大连)如图是“伏安法测电阻”的实验电路图。关于该实验,下列说法正确的是(  )
A.实验原理是P=UI
B.滑动变阻器的作用是改变电源电压
C.多次测量取平均值是为了减小误差
D.实验结束,断开开关即可离开实验室
2.(2022 张家界)如图所示,电源电压保持不变,R1=10Ω,当闭合开关S,滑动变阻器滑片P从a端移到b端,两电表示数变化关系用图乙中线段AB表示,则电源电压和滑动变阻器的最大值分别为(  )
A.6V 20Ω B.4V 20Ω C.6V 10Ω D.4V 10Ω
3.(2022 北京)如图所示的电路中,电阻阻值R1<R2。开关S闭合后,R1、R2两端的电压分别为U1、U2,通过R1、R2的电流分别为I1、I2。下列判断正确的是(  )
A.U1>U2 B.U1<U2 C.I1>I2 D.I1=I2
4.(2022 安徽)图示为电阻R1和R2的I﹣U图像,由图可知(  )
A.R1的阻值为5Ω
B.R1的阻值小于R2的阻值
C.将R1、R2串联接入电路,通电后R1两端的电压大于R2两端的电压
D.将R1、R2并联接入电路,通电后通过R1的电流大于通过R2的电流
5.(2022 南通)如图所示电路,闭合开关S,灯泡L不亮且电流表和电压表均无示数,用电压表检测电路,当电压表分别接a、b两点和b、d两点时,电压表均无示数,接c、d两点时电压表有示数,则可判定(  )
A.变阻器短路 B.灯泡短路
C.开关断路 D.电流表断路
6.(2022 通辽)有一种智能锁,需要通过“密码+人脸”两次识别成功才能开锁。密码识别成功时仅S1闭合,灯L发光,照亮人脸进行识别,但不开锁,人脸识别成功后S2才会闭合,电动机工作,开锁成功。下列电路设计的符合要求的是(  )
A. B.
C. D.
7.(2022 怀化)如图所示,导线连接无误,闭合开关后两灯都不亮,电压表有示数且接近电源电压,电流表无示数,则其原因可能是(  )
A.L1短路 B.L1断路 C.L2短路 D.L2断路
二.多选题(共2小题)
(多选)8.(2022 威海)公路检查站的“地磅”可以检测货车是否超载。如图是某种地磅的工作原理图,滑片P可在竖直放置的电阻R上滑动,当货车质量增大时,电表示数随之增大,由电表改装成的显示器的示数也增大。下列说法正确的是(  )
A.接线柱“1”应与“3”连接
B.“显示器”由电压表改装而成
C.若货车质量增大,则电阻R0两端电压增大
D.为了节约电能,电阻R0可以去掉
(多选)9.(2022 南充)某同学在实验室连接了如图所示的电路,开关S闭合后,滑动变阻器滑片从a端向b端滑动过程中,下列说法正确的是(  )
A.电流表A的示数会增大
B.电压表V3的示数会增大
C.三个电压表的示数之和变小
D.电压表V3与电流表A的示数比值在减小
三.填空题(共7小题)
10.(2022 鄂尔多斯)如图,电源电压恒为7.5V,灯L2的规格为“6V 6W”。当开关S闭合时,两灯发光;使用一段时间后L1突然熄灭,L2变亮,电流表示数变大,则电路出现的故障是    ,此时通过灯L2的电流为    A。(假设灯丝电阻不变)
11.(2022 桂林)在物理兴趣小组的活动中,小桂按如图所示的电路图连接电路,电源电压恒定为10V,R0为滑动变阻器,R、Rx为定值电阻,且R<Rx,R=15Ω。闭合开关S前,应将R0的滑片移动至最    (选填“左”或“右”)端;闭合开关S,将滑片移至某点固定不动,当开关S1由a点切换到b点时,电压表示数变化了0.5V,电流表示数变化了0.1A,则Rx=   Ω。
12.(2022 娄底)在测电阻的实验中,小明发现电流表已损坏,于是他设计了如图所示的电路来测量Rx的阻值,已知电源电压为12V,R1的阻值为10Ω,开关闭合后,当R2的滑片位于最左端时,电压表的示数为5V,则待测电阻Rx的阻值为    Ω。调节滑动变阻器滑片,使电压表的示数变为3V,则R2接入电路中的阻值为    Ω。
13.(2022 黔东南州)如图所示,电源电压为12V保持不变,R1=10Ω。只闭合开关S时,电流表的示数为0.3A,则R1两端的电压U1=   V,R2=   Ω;当断开开关S,闭合S1、S2时,则电流表的示数为    A。
14.(2022 常德)在创建全国交通模范城市过程中,便携式酒精测试仪是交警查酒(醉)驾的利器。图甲是其原理图,电源电压恒定为3V,Rp是酒精气体传感器,其阻值随酒精气体浓度变化的规律如图乙所示,R0是报警器,其阻值恒定为50Ω。当气体中酒精浓度为0时,电路中的电流是    A;在对某司机的检测中,电压表的示数为1.5V,请根据计算和法律规定,判定该司机是    (选填“非酒驾”、“酒驾”、“醉驾”)。
我国法律规定,当每100mL气体中酒精浓度M:
非酒驾: M<20mg
酒驾: 20mg≤M<80mg
醉驾: M≥80mg
15.(2022 泸州)电学兴趣小组的同学连接了如图所示的电路进行实验探究,电源电压恒定,滑动变阻器上标有“20Ω 1A”字样。现有5Ω、10Ω、15Ω、20Ω四个定值电阻,实验时在a、b间每次只接入其中一个定值电阻,移动滑动变阻器滑片P,使电压表示数保持2V不变,分别读出电流表的示数。此实验所采用的主要科学探究方法是    ;当完成对15Ω定值电阻的探究后,为了继续对20Ω定值电阻进行探究,应    ,换接20Ω定值电阻,正确操作后,当滑动变阻器滑片P移至最大阻值时,恰能达到探究目的,若持续通电10s,则滑动变阻器产生的热量为    J。
16.(2022 扬州)在如图所示的电路中,电源电压6V,R1=12Ω。电压表量程为0~15V,电流表A量程为0~3A、A1量程为0~0.6A,闭合开关S,电压表的示数为    V。当滑动变阻器的滑片P向左移动时,电流表A的示数    ,电压表示数与电流表A1示数的比值    (选填“变大”、“不变”或“变小”)。为确保电表安全,R2连入电路的阻值最小为    Ω。
四.作图题(共1小题)
17.(2022 济宁)家庭的卫生间一般都要安装照明灯和换气扇(用表示)。使用时,有时需要各自独立工作,有时需要同时工作,请你在图的虚线框中画出符合上述要求的电路图。
五.实验探究题(共12小题)
18.(2022 湖北)在探究电流与电压关系的实验中,实验器材有:电源、电流表、电压表、定值电阻、滑动变阻器、开关、导线若干。
(1)如图甲所示,请用笔画线代替导线,将电路连接完整。要求滑动变阻器的滑片向左移动时,接入电路的电阻变大。
(2)连接电路后,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,发现电流表无示数,电压表有示数。则电路故障可能是定值电阻    (选填“短路”或“断路”)。
(3)排除故障后,完成实验。根据实验数据绘制的I﹣U图象如图乙所示。分析图象初步得到:电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成    。
(4)若用小灯泡(灯丝电阻受温度影响)代替定值电阻进行上述实验,   (选填“能”或“不能”)达到实验目的。
19.(2022 攀枝花)为测量某定值电阻Rx的阻值,实验探究小组设计了如图甲所示的电路图,并进行了实验。
(1)请根据实验电路图,用笔画线代替导线将图乙的实物连线图补充完整。
(2)为不损坏电路元件,在闭合开关S前,调节滑动变阻器,让通过电流表的电流最    (选填“大”或“小”)。
(3)闭合开关S,调节滑动变阻器,记录电压表和电流表的读数,其中某次测量数据如图丙所示,此次电压表读数为    V。
(4)根据实验数据,该小组作出了电压U随电流I的变化图像,如图丁所示,根据图像,可得电阻Rx=   Ω。
20.(2022 朝阳)小明利用两节干电池、电流表、电压表、开关、滑动变阻器、阻值为5Ω、10Ω和20Ω的定值电阻各一个以及导线若干等器材,进行了“探究电流与电阻的关系”的实验:
(1)请用笔画线代替导线将图甲实物图连接完整,要求滑动变阻器的滑片向左移动时电流表示数变大。
(2)先把5Ω的电阻接入电路中,将滑片移至阻值最大端,闭合开关后,发现电压表有示数且接近电源电压,电流表无示数,其原因可能是    。
次数 电阻R/Ω 电流I/A
1 5
2 10 0.2
3 20 0.1
(3)排除故障后继续实验,电流表示数如图乙,为    A;接下来换上10Ω的电阻进行实验,闭合开关后,滑片应该向    端移动,使电压表的示数保持不变。
(4)通过表中实验数据可以得出的结论是:   。
(5)上述实验完成后,他想测量另一个铭牌模糊不清的滑动变阻器Rx的最大阻值,在保证电路安全的情况下,设计了如图丙所示的电路(电源电压恒定但未知,定值电阻的阻值为R0),请将他的实验步骤补充完整:
①闭合开关S,将滑动变阻器的滑片移至最左端,读出电压表的示数为U1;
②   ,读出电压表的示数为U2;
③滑动变阻器最大阻值Rx=   (用已知量和测量量的符号表示)。
21.(2022 株洲)用图甲所示的电路探究“电流与电阻的关系”,电源为两节干电池,实验室提供了阻值分别为30Ω、15Ω、10Ω、7.5Ω的电阻各一个。
实验次数 1 2 3 4
电阻R/Ω 30 15 10 7.5
电流I/A 0.08 0.16 0.24
(1)用笔画线代替导线,在图甲中请将实验电路连接完整。(要求滑片向右移,电流表示数变大)
(2)实验时,从大到小依次更换不同的定值电阻,调节滑动变阻器,保证电阻两端电压不变,分别记录每次电阻R和电流表示数I,数据如上表,其中第4次实验的电流表示数如图乙所示,读数为    A;电压表示数应为    V。
(3)在现有实验器材不变的条件下,某同学通过实验还获得一组“5Ω,0.48A”的数据,请写出他所使用的方法    。
22.(2022 长春)如图是一种测定油箱内油量的装置。竖直放置的均匀圆弧形电阻丝R长20cm,规格为1Ω/cm。滑片P与滑杆连接,滑杆可绕固定轴O转动,O是滑杆的中点,且与电阻丝R的中点在同一高度,滑杆的另一端通过轻质细杆连接一个浮子。油箱中的油量减少时,浮子随油面一起下降,带动滑杆使滑片向上移动,电流表的示数始终随之改变。
(1)油量逐渐减少,电阻R0两端的电压逐渐    。
(2)当油箱加满油时,滑片刚好位于R的下端,电流表指针指在最大刻度处,此时示数为0.6A;油面缓慢下降,当R接入电路的长度为4cm时,电流表示数为0.3A;油面继续缓慢下降到最低位置时(油箱底部还有少许油可忽略不计),滑片刚好位于R的上端。电源电压为    V。
(3)对(2)中的设计进行调整,在保证油箱加满油时,电流表指针仍指在最大刻度的前提下,只改变电阻R0和电源电压,就能实现还剩半箱油时,指针刚好指在电流表表盘刻度的中央。则电阻R0的阻值为    Ω。
23.(2022 牡丹江)【规范操作,精准测量】小冰在测量小灯泡电阻的实验中,用标有“20Ω 2A”的滑动变阻器、电压表、电流表、开关、导线、3节干电池和额定电压为2.5V的小灯泡,进行实验。
(1)根据电路图甲,请用笔画线代替导线,将图乙中的实物电路补充完整。
(2)小冰连接好最后一根导线,小灯泡立即发光,请你指出实验中操作的不当之处    。
(3)排除电路故障后,闭合开关,移动滑片,先后测量得到2组数据如下表所示。小冰要继续测量小灯泡正常发光时的电阻,接下来的操作是    。当电压表示数为2.5V时,记录电流表示数如图丙所示,为    A,此时小灯泡的电阻值为    Ω(保留1位小数)。
次数 电压U/V 电流I/A 电阻R/Ω
1 1.2 0.22
2 2.2 0.28
3 2.5
(4)根据测得的数据,小冰发现小灯泡在不同电压下的电阻值不相等,其原因是    。
24.(2022 聊城)如图甲所示,小聪同学设计了用“伏安法”测电阻的实验。
(1)同组的小丽发现他的连接中有一处错误,而且只需改动一根导线的连接,就可以顺利进行实验。请你在需要改动的导线上打“×”,并用笔画线代替导线画出正确的接线。
(2)电路连接正确后,闭合开关前,滑动变阻器的滑片应该滑到最    (选填“左”或“右”)端。
(3)小聪闭合开关,移动滑动变阻器的滑片P时,发现两个电表只有一个有示数,初步检查确认,电路接线完好,两个电表均无故障,则发生故障的元件应是    (填字母)。
A.电源 B.滑动变阻器 C.定值电阻R D.开关
(4)排除故障后,小聪正常进行实验并将实验数据记录在表中。若第2次测量时电流表的示数如图乙所示,为    A,根据三次实验数据可得定值电阻R=   Ω(结果保留一位小数)。
实验次数 电压U/V 电流I/A 电阻R/Ω
1 1.5 0.16 9.4
2 2.0
3 2.5 0.24 10.4
(5)在物理实验中,经常要对物理量进行多次测量,下列实验与本次实验进行多次测量的目的相同的是    (填字母)。
A.用刻度尺测量作业本的长度 B.探究同种物质的质量与体积的关系 C.测量小灯泡的电功率
25.(2022 玉林)如图1甲所示是“测量小灯泡的电阻”的实验电路图。
(1)请根据图1甲所示电路图,用笔画线代替导线完成图乙未连接好的实物电路(要求滑片P向右移动时小灯泡变亮);
(2)电路连接好后闭合开关,发现电流表有示数,电压表无示数,小灯泡不亮,如果电路只有一个元件有故障,该故障可能是小灯泡    ;
(3)排除故障后,继续进行实验,小灯泡正常发光时电压表示数如图1丙所示,其读数为    V;
(4)根据实验数据,作出小灯泡工作时I﹣U的关系图像如图2所示,则小灯泡正常发光时的电阻为    Ω;
(5)由图2可知,不同电压下,小灯泡电阻值不同,灯丝的电阻会随温度升高而变    ;
(6)若实验过程中发现电压表损坏,现增加一个已知阻值为R0的定值电阻和一个开关,设计如图3所示的电路,也能测出小灯泡正常发光时的电阻,其实验步骤如下:
①闭合开关S,断开开关S1,移动滑动变阻器的滑片P,使电流表的示数为I额,并记录下来;
②保持滑动变阻器滑片P的位置不动,闭合开关S和S1,记下此时电流表的示数为I1;
③保持开关S和S1闭合,移动滑动变阻器的滑片至最右端,记下此时电流表的示数为I2;
④则小灯泡正常发光时电阻的表达式为:R灯=   (用I额、I1、I2和R0表示)。
26.(2022 锦州)小明在“探究电流与电阻关系”的实验中,所用电源是两节新的干电池,定值电阻的阻值分别为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω。
(1)小明将5Ω的定值电阻接入如图甲所示的电路中,闭合开关,向右移动滑动变阻器的滑片,电压表示数    (选填“变大”、“变小”或“不变”)。经检查发现电路中有一根导线连接错误,请你在错误的导线上画“×”,并用笔画线代替导线将电路连接正确。
(2)改正电路后,闭合开关,调节滑动变阻器的滑片,当电压表的示数为某一值时,电流表示数如图乙所示。接着小明用10Ω电阻替换5Ω电阻,并移动滑动变阻器的滑片,使电压表的示数仍为    V;
(3)小明将5Ω和15Ω电阻分别接入电路,并将电压表示数调到所控制的电压时,两次实验整个电路消耗的电功率之比为    ;
(4)为确保所给的定值电阻接入电路后都能正常进行实验,那么,滑动变阻器的最大阻值至少为    Ω;
(5)通过实验探究,小明得出的结论是:当电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻    。
(6)实验结束后,小明想测一个额定电压为2.5V小灯泡的额定功率,但电流表损坏。他用四节新干电池串联作电源,另有规格为“20Ω 1A”的滑动变阻器R1和一个铭牌不清的滑动变阻器R2,设计了如图丙所示的电路。请你帮他完成测量过程:
①闭合开关,将滑动变阻器R1的滑片移至最左端,调节滑动变阻器R2的滑片,使电压表示数为    V,小灯泡正常发光;
②保持滑动变阻器R2的滑片位置不动,将滑动变阻器R1的滑片移至最右端,读出电压表的示数为0.5V;
③小灯泡的额定功率为    W。
27.(2022 杭州)小金用电压表和电流表测导体R的电阻。在正确连接电路的基础上,通过调节滑动变阻器RP,先后完成了四次实验,测得的电压和电流值如表所示。回答问题:
实验次数 U(伏) I(安)
1 0.6 0.12
2 0.8 0.16
3 1.2 待填
4 1.8 0.36
(1)根据实验要求,用笔画线作为导线在图中正确连接电压表。
(2)第3次实验时,电流表示数如图乙所示,此时电流为    安。
(3)根据表中数据,在实验过程中,滑动变阻器RP滑片移动的方向是    (选填“A→B”或“B→A”)。
28.(2022 苏州)小华用电源(3V)、电流表(0~0.6A;0~3A)、刻度尺、鳄鱼夹等器材,探究粗细均匀电阻丝的电阻与长度的关系,实验电路如图甲所示,测得数据如下表。
序号 长度L/cm 电流I/A
1 30.0 0.20
2 20.0 0.30
3 10.0 0.60
(1)根据实验数据,可求得1cm该电阻丝的电阻为    Ω;
(2)小明在小华实验的基础上,利用该电阻丝测量未知电阻Rx的阻值(约10Ω)。
①按图甲连好电路,闭合开关,在电阻丝上移动鳄鱼夹M,使电流表的示数为0.50A;
②保持M位置不变,把R接入电路,如图乙所示。闭合开关,此时电流表的示数为0.20A。请在虚线框内画出图乙的电路图,并求出此时Rx的电阻为    Ω;
③小明实验时电源的实际电压比3V略低,则他测算出的电阻值    (偏大/偏小/不变);
④为了消除因电源电压降低对电阻测量结果的影响,小明用原实验电路,改变测量方法就可以消除影响。其做法是:
i.连接图甲电路,闭合开关,移动M使电流表的示数为0.20A,记下M的位置A;
ii.把Rx接入电路,闭合开关,移动M使电流表示数为    A,记下M的位置B;
iii.用刻度尺量出AB间距离为Lcm,则Rx=   Ω。
29.(2022 扬州)用一串小彩灯扮靓教室,发现一个小彩灯熄灭后,其他小彩灯依然发光,小丽猜想小彩灯并联;取下这个小彩灯,整串彩灯都会熄灭,小丽认为每个小彩灯应该是串联的,她决定将小彩灯接入图1所示的电路,测其电阻,探寻奥秘。已知电源电压为3V,小彩灯的额定电压为2.5V。
(1)请用笔画线代替导线,在图1中将实物电路连接完整。
(2)接入未损坏的小彩灯,调节滑动变阻器的滑片使电压表示数为2.5V,电流表的示数如图2所示,示数为    ,则小彩灯正常发光时接入电路的电阻为    。
(3)接入灯丝断裂的小彩灯,当电压表示数为0.4V时,电流表示数为0.5A,可知小彩灯灯丝断裂后接入电路的电阻为    Ω。
(4)根据实验数据可知,灯丝断裂后,小彩灯并未断路,而是相当于一段导线,起到连接电路的作用,可使其他小彩灯继续工作,但其余小彩灯实际功率会    。
六.综合能力题(共2小题)
30.(2022 南通)阅读短文,回答问题。
激情冰雪
纯洁冰雪,激情冬奥,北京冬奥会点燃了人们对冰雪运动的激情。周日,小华跟爸爸去游乐场体验冰雪运动,还学到了很多知识。
冰雪梯是很刺激的游乐项目,图甲为冰雪示意图。小华发现,选用不同材料的滑板,从倾斜滑道顶端由静止滑下后,沿滑道运动的水平方向总距离L不同,设滑板对水平滑道压力和滑板所受阻力的比值为k,已知L的大小随k值的变化关系如图乙。
小华乘雪地车来到滑雪场,首先看到的是积雪深度测量仪,其基本结构如图丙所示。测量仪工作时竖直向下发出超声波,超声波经雪面反射返回检测仪,测出超声波从发出到返回的时间,就可知道积雪的深度。已知测量仪的超声波发射和接收端口距地面4.3m。
测量仪内置温度修正装置用以稳定仪器内部的温度环境,如图丁所示是修正装置的部分电路图,两个独立的电路中电源电压相等,R1为热敏电阻,阻值随温度的升高而降低,R2、R4为定值电阻,R3为滑动变阻器,R1的阻值随环境温度变化时,其两端的电压随之发生变化,被控制电路根据R1与R3两端电压差值ΔU对温度进行修正。
滑雪场使用的是人造雪,造雪机用高压空气把吸入的水吹成小水珠,小水珠落地前凝结成小冰晶,这小冰晶就是雪花。
(1)小华从冰滑梯上运动到水平轨道后,还能继续滑行一段距离,是由于    的缘故,以滑板为参照物,小华是    的。
(2)关于在雪地里活动的体验和造雪机的工作特点,下列说法正确的是    。
A.戴墨镜是为了防止强光伤害眼睛 B.听不清远处声音是因为温度低声速小
C.造雪机用水造雪属于凝华现象 D.造雪机可以在任何温度环境下制雪
(3)在冰滑梯上运动时小华与滑板的总重为500N,他在冰滑梯项目中沿滑道运动的水平方向总距离L为120m,则滑板对水平滑道压力和滑板所受水平阻力的比值k为    ,运动中滑板受到的水平阻力为    N。
(4)图丁所示电路中,R2=100Ω,R4=1kΩ,某温度时R1=20Ω,为使R1和R3两端的电压相等,R3接入电路的阻值为    Ω。保持R3接入电路的阻值不变,当温度降低时,测得ΔU=1V,R2两端的电压为3V。则电源电压为    V。
(5)积雪深度测量仪工作时,测出超声波从发射到返回的时间为0.02s,超声波的传播速度为340m/s,则积雪的深度为    m;履带式雪地车两条履带的总宽度为1.6m,满载时雪地车对水平雪地的压强为1.5×104Pa,可将积雪压实0.34m的深度。当满载的雪地车以某一速度在水平雪地上匀速行驶时,发动机的总功率为3.4×104W,其中60%用于压实积雪,则雪地车行驶的速度为    m/s。
31.(2022 淮安)如图1所示,央视3 15晚会曝光市场出售的电缆线中,存在不符合国家标准的现象,有一款标注2.5mm2(铜芯横截面积)规格的电线,实际铜芯横截面积只有2mm2。低于国家标准的电缆线严重影响电力传输的安全性和稳定性,给社会安全、环保和健康带来重大隐患。
学校实验室新购一批标注2.5mm2的电缆线,不知是否符合国家标准。物理兴趣小组的同学,剪取4m长的电缆线,设计两种方案进行鉴别。表中数据为国家制定的部分电缆线标准。
铜芯横截面积S/mm2 1 1.5 2 2.5
每1km铜芯电阻值R/Ω 20 13.3 10 8
铜芯密度ρ/kg m﹣3 8.9×103
(1)方案一:用托盘天平测质量
A.天平放在    台面上,游码移至标尺左端的零刻度线处,调节    ,使指针对准分度盘中央的刻度线。
B.去掉4m长电缆线的绝缘层,用调节好的天平测量铜芯质量,天平再次平衡时,由图2中右盘所加砝码和游码位置,读得铜芯的质量为    g,结合表格数据,可判定电缆线    (选填“符合”或“不符合”)国家标准。
(2)方案二:用伏安电路测量
A.测量4m长电缆线的    ,鉴定其是否符合标准,依据是    。
B.电路开关闭合前,滑动变阻器的滑片应移到最    (选填“左”或“右”)端。
C.保证电路安全,闭合开关后,无论怎样移动滑动变阻器的滑片,都无法读得电流、电压值,检查电路连接无故障、元件完好。利用图表信息,简述无法鉴别的原因。
七.计算题(共6小题)
32.(2022 柳州)小宸利用一个电池组,两只电流表(A1和A2),一个开关,一个阻值为R0=15Ω的定值电阻和若干导线,来测量未知电阻Rx的阻值,他设计好电路并正确操作,发现A1、A2的示数如图所示。
(1)A1、A2的示数I1、I2分别是多少?
(2)在你不确定电路设计的情况下,请判断电阻Rx可能的阻值为多少?
33.(2022 上海)如图所示电路,电阻R1的阻值为10欧,闭合开关后,电流表示数为1.2安。
①求电源电压U;
②若在电路中接入一个电阻R2,使得接入前后电流表的示数变化0.4安,求R2的阻值。
34.(2022 滨州)如图甲、乙是某物理兴趣小组,设计的简易坐位体前屈测试仪的测试示意图、简化原理图。在测试中,测试的同学向前推动测试仪的滑块实际上是移动滑动变阻器的滑片,电压表的示数用来反映被测试者的成绩。
电源电压恒为6V,电压表量程0~3V,电流表量程0~0.6A,滑动变阻器R1标有“15Ω 1A”,滑片P每移动1cm,R1的电阻变化0.5Ω,定值电阻R2=20Ω。求:
(1)当滑片P位于最左端时,电流表的示数。
(2)某同学测试时,从最左端推动滑片P向右移动20cm,此时电压表的示数。
(3)若既能保证电路各元件的安全,又能使滑片P移动到最右端,则选取R2时,其阻值不能小于多少?
35.(2022 铜仁市)你知道串联、并联电路的特点吗?请观察如图所示的电路:
已知电源电压恒定,电阻R1=10Ω,R3=30Ω。当开关S1、S2断开,S闭合,电流表的示数为0.3A;当开关S、S1、S2均闭合,电流表的示数变化数值为0.2A。求:
(1)电源电压;
(2)设电路中有两个电阻被烧坏,只有一个电阻处于工作状态,且电流表示数不为零,请你分析并计算电路中电流的大小。
36.(2022 黔西南州)如图所示的电路中,电源电压保持不变。电阻R1的阻值为10Ω,只闭合开关S1,电流表A1的示数为0.3A。求:
(1)电源电压。
(2)再闭合开关S2,电流表A2的示数变化了0.1A,电阻R2的阻值。
37.(2022 贺州)贺州市水利资源丰富,小明设计了如图甲所示的水文站测量桂江水位的原理图。电源电压U=3V,定值电阻R0=10Ω,滑动变阻器R长20cm,最大阻值20Ω。且滑动变阻器的阻值随滑片P从最上端C位置移动到最下端D位置的过程中均匀变化(滑片P移动过程中摩擦不计)。弹簧下端悬挂一重为50N的物体AB,其底面积为0.01m2、长为0.3m。弹簧伸长量与它受到拉力的关系如图乙所示(不计弹簧质量,连接弹簧两端的绝缘细绳不可伸长)。求
(1)当物体AB上表面与水面相平时,物体AB受到的浮力大小;
(2)当水面从物体AB的上表面逐渐下降至下表面刚好离开水面的过程中,弹簧伸长了多少cm?
(3)闭合开关S后,当水面在物体AB上表面时,滑片刚好在滑动变阻器R的最上端C位置,水面从物体AB上表面逐渐下降至下表面刚好离开水面时,电压表的示数是多少?
参考答案与试题解析
一.选择题(共7小题)
1.【解答】A、在伏安法测电阻的实验中,用电压表测电阻两端的电压,用电流表测通过电阻的电流,故伏安法测电阻的实验原理是R=,故A错误;
B、在伏安法测电阻的实验中,滑动变阻器一方面可以保护电路,另一方面可以改变电路中的电流与电阻两端电压,故B错误;
C、在伏安法测电阻的实验中,为了减小误差应多次测量取平均值,故C正确;
D、实验结束,应断开开关,拆除电路连接,整理完器材方可离开实验室,故D错误。
故选:C。
2.【解答】当滑片P在a端时,滑动变阻器接入的电阻最大,
由图乙可知,此时电压表的示数为4V,电流表示数为0.2A,
RP最大==,
当滑片P在b端时,滑动变阻器接入的电阻为0,
此时电压表的示数为0,电流表示数为0.6A,
电源电压:U=IbR1=0.6A×10Ω=6V。
故选:A。
3.【解答】AB、由并联电路的电压特点可知,R1、R2两端的电压都等于电源电压,即U1=U2=U,故AB错误;
CD、由欧姆定律可知,电压相同时,电阻越大,电流越小,因为电阻阻值R1<R2,所以通过R1的电流I1大于通过R2的电流I2,即I1>I2,故C正确、D错误。
故选:C。
4.【解答】
AB、由图像可知,当I=0.2A时,U1=2.0V,U2=1.0V,根据欧姆定律可知R1===10Ω,R2===5Ω<R1,故AB错误;
C、将R1、R2串联接入电路,串联电路的电流处处相等,且R1>R2,根据U=IR可知通电后R1两端的电压大于R2两端的电压,故C正确;
D、将R1、R2并联接入电路,根据并联电路的电压特点可知R1、R2两端的电压相等,且R1>R2,根据I=可知通电后通过R1的电流小于通过R2的电流,故D错误。
故选C。
5.【解答】A、如果变阻器短路,灯泡发光,电流表有示数,故A不符合题意;
B、如果灯泡短路不能发光,电流表有示数,故B不符合题意;
C、如果开关断路,电压表接a、b两点和b、d两点时,均无示数,接c、d两点时有示数,故C符合题意;
D、如果电流表断路,电压表接c、d两点时无示数,故D不符合题意。
故选:C。
6.【解答】根据题意知,S1闭合,灯L发光;灯光照亮人脸完成人脸识别时S2闭合,即S1、S2同时闭合,电动机M才工作。
由图知,
A、只闭合S1时,电动机和灯泡都工作,故A不符合题意;
B、只闭合S1时,电动机工作,同时闭合S1和S2时,电动机和灯泡都工作,故B不符合题意;
C、只闭合S1时,电动机和灯都工作,故C不符合题意;
D、只S1闭合,灯L发光,再S2闭合,电动机M也工作,故D符合题意。
故选:D。
7.【解答】A、如果灯L1短路,电压表被短路,电压表无示数,电路为L2的基本电路,电流表示数变大,故A错误;
B、如果灯L1断路,则电路中无电流,电流表示数为0;电压表与电源之间是接通的,测量的是电源电压,有示数,故B正确;
C、如果灯L2短路,则电压表测量的是电源电压,电压表有示数,电流表有示数,示数变大,故C错误;
D、如果灯L2断路,则整个电路断路,电路中无电流,两表都无示数,故D错误。
故选:B。
二.多选题(共2小题)
8.【解答】B、图中电表串联在电路中,所以该显示器由电流表改装而成,故B错误;
A、当货车质量增大时,电表(电流表)示数随之增大,则说明电阻变小,所以接线柱“1”应与“3”连接,这样,当质量增大,滑片向下移动,变阻器阻值变小,电流表示数变大,故A正确;
C、若货车质量增大,变阻器电阻减小,根据串联电路的电压与电阻的正比关系,变阻器R分得的电压减小,则电阻R0两端电压增大,故C正确;
D、电阻R0不可以去掉,因为若去掉R0,则滑片在最下端时会造成电路发生短路,故D错误。
故选:AC。
9.【解答】由图可知,开关S闭合后,定值电阻R和滑动变阻器RP串联,电流表测量电路中的电流,电压表V1测量R两端的电压,电压表V2测量电源电压,电压表V3测量滑动变阻器两端的电压;
A、当滑动变阻器滑片从a端向b端滑动过程中,滑动变阻器接入电路的阻值变小,电路的总电阻变小,电源电压不变,根据欧姆定律可知,电路中的电流变大,所以电流表示数变大,故A正确;
B、由欧姆定律可知,R两端的电压UR=IR,由于电流变大,则R两端电压变大,电压表V1示数变大,根据串联电路的电压特点,RP两端的电压UP=U﹣UR,所以RP两端的电压减小,即电压表V3的示数减小,故B错误;
C、电压表V2测量电源电压,所以电压表V2示数不变,电压表V1的示数加上电压表V3的示数等于电源电压,所以三个电压表的示数之和不变,故C错误;
D、电压表V3与电流表A的示数比值即为滑动变阻器RP的阻值,滑动变阻器滑片从a端向b端滑动过程中,滑动变阻器的阻值在减小,所以电压表V3与电流表A的示数比值在减小,故D正确。
故选:AD。
三.填空题(共7小题)
10.【解答】(1)由图可知,灯L1、L2串联,使用一段时间后L1突然熄灭,L2变亮,电流表示数变大,说明电路是通路,故电路出现的故障是灯L1短路;
(2)灯L2的规格为“6V 6W”,由P=UI=可得,灯L2的电阻为:
R2===6Ω,
由(1)可知,此时电路为只有灯L2的简单电路,则通过灯L2的电流为:
I2===1.25A。
故答案为:灯L1短路;1.25。
11.【解答】(1)根据保护电路的要求,在开关闭合前,滑动变阻器的滑片要移到电阻最大处,故应将R0的滑片移动至最右端;
(2)由题意知:当开关S1由a点切换到b点时,电压表示数变化了0.5V,电流表示数变化了0.1A,
因为R<Rx,所以,电压表示数增大了0.5V,电流表示数减小了0.1A,
又因为电源电压不变,所以,滑动变阻器R0的电压减小了0.5V;
因为滑片移至某点固定不动,所以,R0===5Ω,
当开关S1接触a点时:Ia===0.5A,
当开关S1接触b点时:Ib=Ia﹣0.1A=0.4A,
Ib=,
即:0.4A=,
解得:Rx=20Ω。
故答案为:右;20。
12.【解答】由图可知R1、Rx、R2串联接入电路,开关闭合后,当滑动变阻器R2的滑片P位于最左端时,R2接入电路的阻值为零,R1和Rx串联接入电路,电压表的示数为5V,电压表测的是R1两端的电压,
Rx两端的电压Ux=U﹣U1=12V﹣5V=7V;
电路中电流为I===0.5A,
则待测电阻Rx的阻值为Rx===14Ω,
调节滑动变阻器滑片,使电压表的示数变为3V,R1、R2和Rx串联接入电路中,
则此时电路中的电流为:I′===0.3A;
此时R2两端的电压为Ux=I′Rx=0.3A×14Ω=4.2V,
电路的总电阻:R===40Ω;
R2接入电路中的阻值:R2====16Ω。
故答案为:14;16。
13.【解答】(1)只闭合开关S时,R1和R2串联,电流表测串联电路的电流;R1两端的电压为:
U1=IR1=0.3A×10Ω=3V;
根据串联分压原理,R2两端的电压为U2=U﹣U1=12V﹣3V=9V,
R2的电阻为:
R2===30Ω;
(2)当断开开关S,闭合S1、S2时,R1和R2并联,电流表测干路电流;
根据欧姆定律可知,通过R1的电流为:
I1===1.2A,
I2===0.4A,
电流表示数为I0=I1+I2=1.2A+0.4A=1.6A。
故答案为:3;30;1.6。
14.【解答】由电路图可知,闭合开关后,酒精气体传感器电阻和定值电阻R0串联,电压表测R0两端的电压。
(1)由图象可知,当气体中酒精浓度为0时,酒精气体传感器的阻值Rp=200Ω,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====0.012A;
(2)当电压表的示数为1.5V时,因串联电路中各处的电流相等,所以,电路中的电流:
I'===0.03A,
因串联电路中总电压等于各分电压之和,所以,酒精气体传感器两端的电压
Up=U﹣U0=3V﹣1.5V=1.5V
酒精气体传感器的阻值
Rp'===50Ω,
由图像可知,当酒精气体传感器的阻值为50Ω时,100mL的气体酒精浓度在20mg与80mg之间,所以该司机属于酒驾。
故答案为:0.012;酒驾。
15.【解答】实验时在a、b间每次只接入其中一个定值电阻,移动滑动变阻器滑片P,使电压表示数保持2V不变,分别读出电流表的示数。该实验保持电压不变,改变电阻大小,观察电流变化,采用的是控制变量法;
当完成对15Ω定值电阻的探究后,应该断开开关,更换20Ω的电阻再进行探究;
当滑动变阻器滑片P移至最大阻值时,恰能达到探究目的,此时定值电阻两端电压为2V,电流IR===0.1A;
串联电路中,电流处处相等。所以Ip=IR=0.1A;滑动变阻器产生的热量Q=Ip2Rpt=(0.1A)2×20Ω×10s=2J;
故答案为:控制变量法;断开开关;2。
16.【解答】由图可知,该电路为并联电路,电压表测量电源两端的电压;电流表A测量的是干路中的电流,电流表A1测量的是通过R1的电流。
(1)电源电压U=6V保持不变,所以闭合开关S,电压表的示数为6V;
闭合开关S后,将滑动变阻器滑片P向左移动时,滑动变阻器接入电路的电阻变小,根据欧姆定律可知,通过滑动变阻器的电流变大;
根据并联电路的电流关系可知,干路中的电流变大,即电流表A的示数变大;
R1阻值一定,所以电压表示数与电流表A1示数的比值=R1保持不变;
(2)由于并联电路中各支路独立工作、互不影响,则移动滑片时,通过R1的电流不变,即I1===0.5A,
当电流表A的示数为3A时,滑动变阻器接入电路的电阻最小,此时通过变阻器R2的电流:
I2max=Imax﹣I1=3A﹣0.5A=2.5A,
由欧姆定律得滑动变阻器接入电路电阻的最小值:R2min===2.4Ω。
故答案为:6;变大;不变;2.4。
四.作图题(共1小题)
17.【解答】根据题意可知,照明灯和换气扇相互不影响、能独立工作,故应使照明灯和换气扇并联,且各自的支路有一个开关控制,干路上没有开关,如下图所示:
五.实验探究题(共12小题)
18.【解答】(1)滑动变阻器的滑片向左移动时,接入电路的电阻变大,则滑动变阻器的电阻丝接入电路中的长度增大,所以应该接右下接线柱;如图所示:

(2)闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,发现电流表无示数,这说明电路出现了断路故障;电压表有示数,这说明电压表与电源的两极之间是接通的,所以故障是与电压表并联的定值电阻断路;
(3)根据图象可知,I﹣U图像为一条过原点的直线,所以结论为:在电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比;
(4)由于小灯泡的灯丝的电阻受温度的影响,其阻值会发生变化,实验没有控制电阻不变,所以用小灯泡代替定值电阻进行上述实验,不能达到实验目的。
故答案为:(1)见解析;(2)断路;(3)正比;(4)不能。
19.【解答】(1)由图丙可知,电压表选用小量程,将电压表并联在变阻器两端,如下图所示:

(2)为了保护电路,在闭合开关S前,将滑动变阻器滑片移到阻值最大处,此时电路中电阻最大,电流最小,故通过电流表的电流最小;
(3)闭合开关S,调节滑动变阻器,记录电压表和电流表的读数,其中某次测量数据如图丙所示,电压表应选小量程,分度值0.1V,其示数为2.2V;
(4)由图丁可知,当通过变阻器的电流为0.1A时,变阻器两端的电压为2.4V,根据串联电路电压规律,电源电压为:
U=U滑+Ux=U滑+I1Rx=2.4V+0.1A×Rx……①
当通过变阻器的电流为0.5A时,电源电压为:
U=I2Rx=0.5A×Rx……②
由①②联立方程解得:Rx=6Ω。
故答案为:(1)见解答图;(2)小;(3)2.2;(4)6。
20.【解答】(1)滑动变阻器的滑片向左移动时电流表示数变大,说明电路中电阻变小,故变阻器应选左下接线柱与电源串联在电路中,如下图所示:

(2)闭合开关后,发现电流表无示数,说明电路可能断路;电压表有示数且接近电源电压,说明电压表与电源连通,则与电压表并联的支路以外的电路是完好的,则与电压表并联的支路断路了,故其原因可能是定值电阻断路;
(3)排除故障后继续实验,电流表示数如图乙,电流表选用小量程,分度值0.02A,其示数为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,使电压表的示数保持不变;
(4)由表中数据可知,电流与电阻的乘积UV=IR=5Ω×0.4A=0.2A×10Ω=0.1A×20Ω=2V,为一定值,故可以得出的结论是:在电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成反比;
(5)实验步骤:
①闭合开关S,将滑动变阻器的滑片移至最左端,读出电压表的示数为U1;
②将滑动变阻器的滑片移至最右端,读出电压表的示数为U2;
③在步骤①中,电路为只有R0的简单电路,电压表测电源电压,其示数为U1;
在步骤②中,R0与变阻器最大阻值Rx串联,电压表测R0两端的电压,其示数为U2;根据串联电路电压规律,变阻器两端电压为U滑=U1﹣U2,根据串联电路分压原理,
=,即=,
解得:Rx=R0。
故答案为:(1)见解答图;(2)定值电阻断路;(3)0.4;右;(4)在电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成反比;(5)②将滑动变阻器的滑片移至最右端;③R0。
21.【解答】(1)电源为两节干电池,电压为3V,故电压表应选用小量程并联在电阻两端;变阻器滑片向右移,电流表示数变大,说明电路中电阻阻值变小,变阻器应选用右下接线柱与开关串联接入电路中,如下图所示:

(2)其中第4次实验的电流表示数如图乙所示,电流表选用小量程,分度值0.02A,其示数为0.32A;由表中数据可知,第4次实验时,电阻阻值为7.5Ω,则电压表示数为:U=IR=0.32A×7.5Ω=2.4V;
(3)根据串联分压原理可知,将15Ω与7.5Ω并联得到等效电阻5Ω,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,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,所以滑片应向右端移动,使电压表的示数为2.4V。
故答案为:(1)见解答图;(2)0.32;2.4;(3)15Ω与7.5Ω并联得到等效电阻5Ω,并向右端移动滑动变阻器滑片,使电压表的示数为2.4V。
22.【解答】(1)若油箱中油量逐渐减少,由图可知滑动变阻器滑片向上移动,接入电路中的电阻逐渐增大,根据串联电路分压原理,变阻器两端电压逐渐变大,根据串联电路电压规律,电阻R0两端的电压逐渐减小;
(2)当油箱加满油时,滑片刚好位于R的下端,此时变阻器阻值为0,电路为只有R0的简单电路,电流表示数为0.6A,根据欧姆定律可知,电源电压为:
U=I1R0=0.6A×R0……①;
油面缓慢下降,由于电阻丝R长20cm,规格为1Ω/cm,当R接入电路的长度为4cm时,即R=4Ω,电流表示数为0.3A,根据欧姆定律可知,电源电压为:
U=I2R+I2R0=0.3A×4Ω+0.3A×R0=1.2V+0.3A×R0……②;
由于电源电压不变,由①②可得:
0.6A×R0=1.2V+0.3A×R0,
解得:R0=4Ω,故电源电压U=0.6A×R0=0.6A×4Ω=2.4V;
(3)在保证油箱加满油时,电流表指针仍指在最大刻度,此时滑片刚好位于R的下端,变阻器阻值为0,根据欧姆定律可知,电源电压为:
U'=I1R0=0.6A×R0……③;
当剩半箱油时,指针刚好指在电流表表盘刻度的中央,即I中=0.3A;此时滑片刚好位于R的中点,由于电阻丝R长20cm,规格为1Ω/cm,即R=10Ω,根据欧姆定律可知,电源电压为:
U'=I中R+I中R0=0.3A×10Ω+0.3A×R0=3V+0.3A×R0……④;
由于电源电压不变,由③④可得:
0.6A×R0=3V+0.3A×R0,
解得:R0=10Ω。
故答案为:(1)减小;(2)2.4;(3)10。
23.【解答】(1)滑动变阻器上下各选一个接线柱与电流表串联接入电路中,如下图所示:

(2)小冰连接好最后一根导线,小灯泡立即发光,说明连接电路时开关没有断开,故实验中操作的不当之处连接电路时开关没有断开;
(3)由表中第2组数据可知,电压表示数为2.2V,小于灯泡额定电压2.5V,应增大灯的电压,根据串联电路电压的规律,要减小变阻器分得的电压,根据分压原理,应减小变阻器连入电路中的电阻大小,即应将滑动变阻器的滑片向左移动,使电压表的示数为2.5V;
当电压表示数为2.5V时,记录电流表示数如图丙所示,电流表选用小量程,分度值0.02A,其示数为0.3A,小灯泡正常发光时的电阻为:
R==≈8.3Ω;
(4)由表中数据可知,当灯泡两端电压增大时,通过灯泡的电流也增大,根据P=UI可知,灯泡的功率变大,灯丝的温度升高,灯泡的电阻随温度的升高而增大。
故答案为:(1)见解答图;(2)连接电路时开关没有断开;(3)将滑动变阻器的滑片向左移动,使电压表的示数为2.5V;0.3;8.3;(4)灯泡的电阻随温度的升高而增大。
24.【解答】(1)在“伏安法”测电阻的实验中,电压表应并联在待测电阻两端,如下图所示:

(2)为了保护电路,电路连接正确后,闭合开关前,滑动变阻器的滑片应该滑到阻值最大处,即最右端;
(3)小聪同学发现两个电表只有一个有示数,初步检查确认,电路接线完好,两个电表均无故障,
A、若电源有故障,电路中没有电流通过,电流表和电压表都没有示数,故A不符合题意;
B、若滑动变阻器有故障,两表同时有示数或者无示数,故B不符合题意;
C、若定值电阻R有故障,若短路,电压表无示数,电流表有示数,若断路,电流表无示数,电压表有示数,故C符合题意;
D、若开关有故障,电路中没有电流通过,电流表和电压表都没有示数,故D不符合题意;
故选C;
(4)若第2次测量时电流表的示数如图乙所示,电流表选用小量程,分度值0.02A,其示数为0.2A;第二次实验电阻阻值为:
R2===10.0Ω,
则定值电阻R==≈9.9Ω;
(5)本实验多次测量是为了取平均值减小误差;
A、用刻度尺测量作业本的长度,需要多次测量,是为了取平均值减小误差,故A符合题意;
B、探究同种物质的质量与体积的关系,多次测量是寻找普遍规律,故B不符合题意;
C、测量小灯泡的电功率时,也需要多次测量,是为了探究灯泡亮度与实际功率关系的规律,故C不符合题意;
故选A。
故答案为:(1)见解答图;(2)右;(3)C;(4)0.2;9.9;(5)A。
25.【解答】(1)滑片P向右移动时小灯泡变亮,说明电路中电流变大,变阻器阻值变小,故变阻器右下接线柱与灯泡串联接入电路中,如下图所示:

(2)电路连接好后闭合开关,发现电流表有示数,说明电路是通路;电压表无示数,小灯泡不亮,说明电压表并联的支路短路或电压表短路,如果电路只有一个元件有故障,该故障可能是小灯泡短路;
(3)排除故障后,继续进行实验,小灯泡正常发光时电压表示数如图1丙所示,电压表选用小量程,分度值0.1V,其示数为2.5V;
(4)由I﹣U的关系图像可知,当灯泡两端电压为2.5V时,通过灯泡的额定电流为0.25A,小灯泡正常发光时的电阻为:
R===10Ω;
(5)由I﹣U的关系图像可知,当灯泡两端的电压增大,通过灯泡的电流也变大,根据P=UI可知,灯泡的功率变大,灯丝的温度升高,灯丝的电阻随温度的升高而变大;
(6)实验步骤:
①闭合开关S,断开开关S1,移动滑动变阻器的滑片P,使电流表的示数为I额,并记录下来;
②保持滑动变阻器滑片P的位置不动,闭合开关S和S1,记下此时电流表的示数为I1;
③保持开关S和S1闭合,移动滑动变阻器的滑片至最右端,记下此时电流表的示数为I2;
④在步骤①中,R、R0和L串联在电路中,电流表测串联电路电流,移动滑动变阻器的滑片P,使电流表的示数为I额,此时灯泡正常发光;根据R=可知,电路的总电阻为:
R总=;
在步骤②中,R和R0串联在电路中,电流表测串联电路电流,保持滑动变阻器滑片P的位置不动,此时电流表的示数为I1,根据R=可知,电路的总电阻为:
R总1=;
在步骤③中,电路为只有R0的简单电路,此时电流表的示数为I2,根据U=IR可知,电源电压为U源=I2R0;
由电阻的串联可知,小灯泡正常发光时电阻的表达式为:
R灯=R总﹣R总1=﹣=I2R0(﹣)=。
故答案为:(1)见解答图;(2)短路;(3)2.5;(4)10;(5)大;(6)。
26.【解答】(1)原电路图中,电压表并联在变阻器和定值电阻两端,相当于测电源电压,由于电源电压不变,故当闭合开关,向右移动滑动变阻器的滑片,电压表示数不变;
在“探究电流与电阻关系”的实验中,电压表应并联在定值电阻两端,如下图所示:

(2)当电压表的示数为某一值时,电流表示数如图乙所示,电流表选用小量程,分度值0.02A,其示数为0.3A;由欧姆定律,当定值电阻为5Ω时,定值电阻两端电压为:UV=IR=0.3A×5Ω=1.5V;
根据控制变量法,研究电流与电阻的关系时,需控制定值电阻两端的电压相同,故用10Ω电阻替换5Ω电阻,并移动滑动变阻器的滑片,使电压表的示数仍为1.5V;
(3)已知定值电阻5Ω和15Ω,根据I=可知,在电压不变时,电流与电阻成反比,故电路的电流之比为3:1;
由P=UI可知,在电压不变时,电功率与电流成正比,故两次实验整个电路的电功率之比为3:1;
(4)由(2)知,电阻两端的电压始终保持UV=1.5V,根据串联电路电压的规律,变阻器分得的电压:
U滑=U﹣UV=3V﹣1.5V=1.5V,变阻器分得的电压为电压表示数的1倍,根据分压原理,当接入25Ω电阻时,变阻器连入电路中的电阻为:
R滑=1×25Ω=25Ω,故为了完成整个实验,应该选取最大阻值至少25Ω的滑动变阻器;
(5)在5次实验中,定值电阻两端的电压始终保持UV=1.5V不变,故得出的结论是:当电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成反比;
(6)①将R1的滑片P1移至最左端,调节R2的滑片P2,此时小灯泡、R1和滑动变阻器R2串联,电压表测量R1和滑动变阻器R2两端的电压,当电压表的示数为6V﹣2.5V=3.5V时,小灯泡L两端的电压为2.5V,灯泡正常发光;
②保持R2的滑片位置不动,将变阻器R1的滑片移至最右端,此时电路的连接不变,电压表只测量滑动变阻器R2两端的电压,读出电压表的示数0.5V,根据串联电路电压的规律知定值电阻R1两端的电压为:U1=3.5V﹣0.5V=3V,
此时电路的电流为:I1===0.15A,根据串联电路电流特点,灯泡的额定电流IL=I1=0.15A;
③小灯泡L的额定功率为:P=U额IL=2.5V×0.15A=0.375W。
故答案为:(1)不变;见解答图;(2)1.5;(3)3:1;(4)25;(5)成反比;(6)3.5;0.375。
27.【解答】(1)根据电流表是小量程可确定电压表选用小量程与灯并联,如图所示;
(2)由实物图可知电流表选用小量程,分度值为0.02A,电流为0.24A;
(3)由表中数据可知,移动滑片时滑动变阻器两端的电压变小,连入电阻变小,从B→A移动。
故答案为:(1)见解答;(2)0.24;(3)B→A。
28.【解答】(1)由表中数据知,电阻长度L=10.0cm时,电流为0.60A,由欧姆定律可得,电阻丝的电阻R===5Ω,
所以1cm该电阻丝的电阻为=0.5Ω;
(2)①按图甲连好电路,闭合开关,在电阻丝上移动鳄鱼夹M,使电流表的示数为0.50A,电阻丝的电阻R丝===6Ω;
②由图乙知,电阻丝、Rx、电流表、开关,依次连接在电源两极上,鳄鱼夹M可以改变电阻丝连入电路的阻值,相当于一个滑动变阻器,电路图如图所示:

保持M位置不变,把R接入电路,如图乙所示。闭合开关,此时电流表的示数为0.20A,由串联电路特点和欧姆定律可得,电路的总电阻R总=R丝+Rx===15Ω,
所以Rx=15Ω﹣6Ω=9Ω;
③电源的实际电压比3V略低,计算时是按电源电压为3V计算的,电流表测得的电流是准确的,由Rx=R总﹣R丝=﹣=U(﹣)可知,算出的电阻值偏大;
④为了消除因电源电压降低对电阻测量结果的影响,小明用原实验电路,改变测量方法就可以消除影响。
i.连接图甲电路,闭合开关,移动M使电流表的示数为0.20A,记下M的位置A,设此时电阻丝连入电路的阻值为RA;
ii.把Rx接入电路,闭合开关,移动M使电流表示数为0.20A,记下M的位置B,此时电阻丝连入电路的阻值为RB;
iii.用刻度尺量出AB间距离为Lcm,
根据欧姆定律,由步骤i可得,RA=,
根据串联电路特点和欧姆定律,由步骤ii可得,RB+Rx=,
所以RB+Rx=RA,
1cm该电阻丝的电阻为0.5Ω,AB间距离为Lcm,
Rx=RA﹣RB=Lcm×0.5Ω/cm=0.5LΩ。
故答案为:(1)0.5;(2)见上图;9;③偏大;④0.20;0.5L。
29.【解答】(1)因为电源电压为3V,所以电压表选用小量程与小彩灯并联,电流表和滑动变阻器与小彩灯串联,为了保护电路,闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片P移到阻值最大处,由图可知,此时滑动变阻器的滑片在最左侧,因此滑动变阻器应选用右下接线柱,如图所示:;
(2)由图2可知,电流表的量程为0~0.6A,分度值为0.02A,示数为0.16A,由欧姆定律可知,小彩灯正常发光时接入电路的电阻:RL===15.625Ω;
(3)由欧姆定律可知,小彩灯灯丝断裂后接入电路的电阻:RL'===0.8Ω;
(4)由串联电路的电阻特点可知,此时电路中总电阻变小,由欧姆定律可知,电路中的电流变大,由串联电路的电压特点可知,每个小彩灯两端的电压变大,由P=UI可知,小彩灯的实际功率变大。
故答案为:(1)如图所示;(2)0.16A;15.625Ω;(3)0.8;(4)变大。
六.综合能力题(共2小题)
30.【解答】(1)小华从冰滑梯上运动到水平轨道后,由于惯性,还要保持原来的运动状态,继续向前运动;以滑板为参照物,小华与滑板之间的位置不变,是静止状态;
(2)A、墨镜可以吸收一部分光,能防止强光伤害眼睛,A正确;
B、听不清远处声音,是因为雪疏松多孔,吸收了部分声音,故B错误;
C、造雪机用水造雪,小水珠变成小冰晶,是凝固现象,故C错误;
D、造雪机造雪是小水珠变成小冰晶,只能在温度等于或低于水的凝固点(0℃)时发生,故D错误;
(3)因为滑板沿滑道运动的水平方向总距离L为120m,由图乙知,k=5.0,
滑板对水平滑道压力:N=G总=500N,
由题意知:,
所以,水平阻力:f===100N;
(4)设图丁两个独立的电路中电源电压均为U,
根据串联电路电压分配与电阻成正比,可得:==,
所以,U1=,
使R1和R3两端的电压相等,即U3=U1=,
U4=U﹣=,
所以,
R3===200Ω;
当温度降低时,热敏电阻R1的阻值会升高,由串联分压规律可知,其两端电压增大,
已知R2两端的电压为3V,则:U'1=U﹣3V,
已知ΔU=1V,
即:U'1﹣U3=1V,
(U﹣3V)﹣=1V,
解得:U=4.8V;
(5)超声波发射和接收端口到雪表面距离:s===3.4m,
积雪的深度:h=H﹣s=4.3m﹣3.4m=0.9m;
雪地车行驶的速度为v,行驶时间为t,
则雪地车压下雪的面积:S=vtL,
压雪做的功:W=Fh'=pSh',
压雪功率:P压=,
已知总功率的60%用于压实积雪,即P压=60%P,
所以,60%×3.4×104W=,
解得:v=2.5m/s。
故答案为:(1)惯性;静止;(2)A;(3)5.0;100;(4)200;4.8;(5)0.9;2.5。
31.【解答】(1)用托盘天平测量石块质量时,应将天平放在水平桌面上,调节天平横梁平衡时,平衡螺母向上翘的一端移动,直至指针的位置指在分度盘正中央;
天平读数=50g+20g+2g=72g;
4m长标准电缆线的体积V=Sh=2.5×10﹣2cm2×400cm=10cm3;
标准电缆线的质量m=ρV=8.9g cm﹣3×10cm3=89g;
标准电缆线的质量大于实际质量,说明不符合国家标准。
(2)电阻是导体本身的一种性质,在材料、长度和横截面积都相同时,导线的电阻可认为是一个定值,所以可用伏安法测量4m长电缆线的电阻,测出电阻和图表中的标准电阻作比较,就能鉴定其是否符合标准;
开关闭合前,为保护电路,滑动变阻器的滑片应移到阻值最大处,结合图3可知滑片应移到最右端;
由表中信息可知,每1km、2.5mm2铜芯的电阻值R=8Ω,
在其他条件相同时,电阻的大小与长度成正比,则4m长、2.5mm2电缆线的电阻应为R′=×8Ω=0.032Ω,
由于4m长电缆线的电阻太小,则由串联分压的规律可知电缆线两端的电压很小,所以无论怎样移动变阻器的滑片,都无法读得电压值,故用该方法无法鉴别。
故答案为:(1)水平;平衡螺母;72;不符合;(2)电阻;电阻是导体本身的一种性质;右;4m长电缆线的电阻太小。
七.计算题(共6小题)
32.【解答】(1)A1表的量程是0.6A,分度值是0.02A,故I1=0.3A;A2表的量程是3A,分度值是0.1A,故I2=0.9A;
(2)因为A1表和A2表的示数不同,所以,R0与Rx不可能串联,
那么,R0与Rx一定并联,根据电流表的接法不同,有四种情况:
①A2表测总电流,A1表测Rx电流:Rx====30Ω;
②A2表测总电流,A1表测R0电流:Rx====7.5Ω;
③A2表测Rx电流,A1表测R0电流:Rx====5Ω;
④A2表测R0电流,A1表测Rx电流:Rx====45Ω。
答:(1)A1、A2的示数I1、I2分别是0.3A和0.9A;
(2)在你不确定电路设计的情况下,电阻Rx可能的阻值有30Ω、7.5Ω、5Ω、45Ω。
33.【解答】①电路为只有R1的简单电路,电阻R1的阻值为10欧,闭合开关后,电流表示数为1.2安,则电源电压:
U=I1R1=1.2A×10Ω=12V;
②若在电路中接入一个电阻R2,使得接入前后电流表的示数变化0.4安,连接方式有两种:
一是将R2串联在电路中,电路中电流应减小0.4A,此时电路中电流为:
I串=I1﹣0.4A=1.2A﹣0.4A=0.8A,
电路中总电阻为:
R总===15Ω,
R2的阻值为:
R2=R总﹣R1=15Ω﹣10Ω=5Ω;
二是将R2并联在电路中,电路中电流应增加0.4A,根据并联电路电流特点,增加的0.4A即为通过R2的电流,即I2=0.4A,R2的阻值为:
R2===30Ω。
答:①电源电压U=12V;
②若将R2串联在电路中,R2的阻值为5Ω;
若将R2并联在电路中,R2的阻值为30Ω。
34.【解答】电路图可知,定值电阻R2与滑动变阻器R1串联,电压表测量滑动变阻器两端电压,电流表测量电路电流;
(1)当滑片P位于最左端时,电路为定值电阻的简单电路,
根据欧姆定律可得此时通过电路的电流:I===0.3A,
即电流表示数为0.3A;
(2)滑片P每移动1cm,R1的电阻变化0.5Ω,某同学测试时,从最左端推动滑片P向右移动20cm,此时滑动变阻器接入电路的电阻:R1=0.5Ω/cm×20cm=10Ω,
串联电路总电阻等于各部分电阻之和,根据欧姆定律可得此时通过电路的电流:
I′===0.2A,
此时滑动变阻器两端的电压:U1=I′R1=0.2A×10Ω=2V,
即电压表示数为2V;
(3)当电压表示数为3V时,滑动变阻器接入电路的阻值最大,电路电流最小,
因串联电路两端电压等于各部分电压之和,所以定值电阻R2两端电压:U2=U﹣UV=6V﹣3V=3V,
电路中最小电流:I小===0.2A,
根据欧姆定律可得此时定值电阻的阻值:R2′===15Ω,
已知电流表量程为0~0.6A,滑动变阻器允许通过的最大电流为1A,根据串联电路电流特点可知电路中的最大电流为0.6A,当滑动变阻器接入电路的阻值为0时,电路电流最大,电路为定值电阻R2的简单电路,
根据欧姆定律可得此时通过电路的电流:I大===0.4A<0.6A,
所以既能保证电路各元件的安全,又能使滑片P移动到最右端,选取R2时,其阻值不能小于15Ω。
答:(1)当滑片P位于最左端时,电流表的示数为0.3A;
(2)某同学测试时,从最左端推动滑片P向右移动20cm,此时电压表的示数为2V;
(3)若既能保证电路各元件的安全,又能使滑片P移动到最右端,则选取R2时,其阻值不能小于15Ω。
35.【解答】(1)当开关S1、S2断开,S闭合时,R1、R3串联,电流表测电路中的电流,
由串联电路的电阻特点和欧姆定律可知,电源电压:U=I串(R1+R3)=0.3A×(10Ω+30Ω)=12V;
(2)当开关S、S1、S2均闭合,R2、R3并联,电流表测干路的电流,
由串并联电路的电阻特点可知,此时电路中的总电阻变小,则电路中的电流变大,
由题意可知,干路中的电流:I并=0.3A+0.2A=0.5A,
由并联电路的电压特点可知,R2、R3两端的电压均等于电源电压,
此时通过R3的电流:I3===0.4A,
由并联电路的电流特点可知,通过R2的电流:I2=I并﹣I3=0.5A﹣0.4A=0.1A,
由欧姆定律可知,R2的阻值:R2===120Ω,
由电路图可知,当S2均闭合时,电阻R2、R3并联后与电流表串联,题干要求电流表有示数,因此电阻R2、R3中必须有一个电阻是完好的,再根据电路中有两个电阻被烧坏可知,电阻R1是烧坏的,
符合题目条件的电路有两种情况:
①电阻R1、R3烧坏,开关S、S1、S2均闭合,此时电路为R2的简单电路,
由欧姆定律可知,此时电路中电流:I===0.1A;
②电阻R1、R2烧坏,开关S、S1均闭合、S2闭合(或断开),此时电路为R3的简单电路,
由欧姆定律可知,此时电路中电流:I'===0.4A;
答:(1)电源电压为12V;
(2)①电阻R1、R3烧坏,开关S、S1、S2均闭合,电路中电流为0.1A;
②电阻R1、R2烧坏,开关S、S1均闭合、S2闭合(或断开),电路中电流为0.4A。
36.【解答】(1)只闭合开关S1,电路为R1的简单电路,电流表A1测量通过R1的电流,
电源电压:U=U1=I1R1=0.3A×10Ω=3V;
(2)再闭合开关S2,电阻R2和电阻R1并联,电流表A2的示数变化了0.1A,即干路上的电流增大了0.1A,由于R1两端电压仍为电源电压,所以通过R1的电流I1保持不变,
所以通过R2的电流等于干路中电流的增加量,即:I2=ΔI=0.1A,
R2的阻值为:R2===30Ω。
答:(1)电源电压为3V;
(2)电阻R2的阻值为30Ω。
37.【解答】(1)当物体AB上表面与水面相平时,物体AB刚好浸没水中V排=V物=Sh=0.01m2×0.3m=3×10﹣3m3;
物体AB所受浮力F浮=G排=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×3×10﹣3m3=30N;
(2)水面与物体AB上表面相平时,弹簧对物体AB的拉力F弹=G物﹣F浮=50N﹣30N=20N;
水面下降至与物体AB下表面相平时,弹簧对物体AB的拉力F弹′=G物=50N;
水面从物体AB上表面逐渐下降至与下表面相平过程中,弹簧拉力的变化量ΔF弹=F弹'﹣F弹=50N﹣20N=30N;
由乙图可知:;
物体AB刚好离开水面时,由可得,弹簧伸长的长度ΔL′==15cm;
(3)水面从物体AB上表面逐渐下降至下表面刚好离开水面时,弹簧伸长15cm,即滑片下移15cm,接入电路的电阻变化量ΔR==15Ω;
此时滑动变阻器接入电路中的电阻:R′=R﹣ΔR=20Ω﹣15Ω=5Ω;
因R′与R0串联,则通过R'的电流I′=I==0.2A;
此时电压表的示数U′=I′R′=0.2A×5Ω=1V。
答:(1)物体AB受到的浮力大小为30N;
(2)弹簧伸长了15cm;
(3)电压表的示数为1V。。
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