2022年秋九年级物理期末复习系列训练四(探究电路)
一.填空题
1.我国家庭电路的电压为 V,电灯、电风扇、电视机等家用电器是 联在电路中的,使用的用电器越多,干路中的总电流 (填“越大”或“越小”)。
2.如图甲所示是插入式电阻箱的结构示意图,它的最大阻值 Ω,A、B两个接线柱之间的电阻值是 Ω,图乙是电阻箱,此时接入电路的阻值读数是 Ω。
3.当某导体两端的电压是6V时,通过该导体的电流是0.6A,如果使该导体两端的电压再增加3V,那么这时该导体的电阻将 (选填“变大”“不变”或“变小”)。
4.如图甲为某可调节亮度的充电台灯,图乙为其用于调光的电位器结构图,a、b、c是它的三个接线柱,a、c分别与弧形电阻丝的两端相连,b与金属滑片相连。
(1)给台灯充电时,其内置电池将 (选填“提供”或“消耗”)电能。
(2)为使电位器的作用明显,电位器电阻丝适合选用相同长度下阻值较 (选填“大”或“小”)的材料制作。
(3)电位器与灯泡联,若将b、c接入电路,顺时针转动旋钮时,灯泡的亮度会变 (选填“亮”或“暗”)。
5.如图所示电路中,若灯泡的阻值不变,在滑动变阻器的滑片P向左移动时,电压表示数将 ,电压表示数与电流表示数的比值 (前两项选填“变大”、“变小”或“不变”),电灯的亮度将 (选填“变亮”或“变暗”)。
6.在如图所示的电路中,电源电压保持不变。闭合电键S,当滑动变阻器的滑片P向右移动时,电压表V的示数跟电流表A与A1示数差值的比值将 。(均选填“变小”、“不变”或“变大”)
7.如图,a、b分别表示由相同材料制成的两条长度相同、粗细均匀的电阻丝的I﹣U图象, (选填“a”或“b”)代表的电阻丝较粗,a、b并联后的电阻的I﹣U图象在区域 (选填“Ⅰ”、“Ⅱ”或“Ⅲ”)。
8.当多个电阻串联或并联时,其等效电阻称为该电路的总电阻。现有两个电阻R1、R2,其中一个电阻的阻值为12Ω,当把它们串联起来时,电路的总电阻为18Ω。当把它们并联起来时,电路的总电阻为 Ω。
9.如图所示的是定值电阻R和灯泡L的I﹣U图像。若将电阻R和灯泡L并联接在电压为1V的电源上,则此时电路的总电阻为 Ω。若将电阻R和灯泡L串联接在电路,且已知通过电阻R的电流是0.15A,则此时电源电压为 V。
二.选择题
10.在不计温度对电阻影响的情况下,比较两段铜导线的电阻,下列说法中正确的是( )
A.较长的铜导线电阻较大 B.长度相同时,横截面积大的电阻大
C.较粗的铜导线电阻较大 D.横截面积相同时,长的铜导线电阻大
11.如图甲为某调光台灯,乙为该调光台灯的简单电路图,在电路图的M、N两点之间接入一个滑动变阻器,使得滑片P向右移动时,灯泡的亮度变亮,则下列方法中正确的是( )
A.A接M,B接N B.C接M,D接N C.A接M,D接N D.B接M,C接N
12.由欧姆定律公式R=U/I可知,下列说法正确的是( )
A.当导体两端的电压为零时,导体的电阻也为零
B.导体的电阻与电压成正比,与电流成反比
C.加在导体两端的电压越大,则导体的电阻越大
D.导体的电阻跟导体两端的电压和导体的电流无关
13.图示电路中,电源电压不变,R为滑动变阻器,L为小灯泡。闭合开关S,滑动变阻器的滑片P向右移动的过程中,下列说法正确的是( )
A.电流表A的示数变小,电压表V1的示数变大
B.电压表V2的示数变小,小灯泡变暗
C.电压表V2的示数与电流表A的示数的比值变大
D.电压表V1的示数与电流表A的示数的比值变小
14.R1和R2是阻值大小不同的两个电阻,且R1<R2,按如图所示的四种方法连接后,则电路中电阻最小的是( )
A. B. C. D.
15.关于安全用电,下列说法正确的是( )
A.家用电器失火时,应先断电后灭火
B.使用试电笔时,手不能接触笔尾金属体
C.更换灯泡搬动电器前可以不断开电源开关
D.手机充电器可以长期插在插座上
16.新冠肺炎疫情期间,常用的某款手持式电子测温仪如图甲,图乙是它工作的原理图,其中电源电压保持不变,R是热敏电阻,用于靠近人体测温,定值电阻R0为保护电阻,显示仪是由电流表或电压表改装而成。在测量人的体温时显示仪的示数会随被测者体温的升高而变大,则下列分析正确的是( )
A.图乙中的显示仪是由电流表改装成的
B.热敏电阻R的阻值随着温度的升高而减小
C.被测温者体温越高,整个电路消耗的电能越小
D.若显示仪损坏,闭合开关后,则R与R0依旧有电流通过
17.如图1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a端滑到b端的过程中,两个电阻的U﹣I关系图象如图2所示。则下列判断正确的是( )
A.图线甲是电阻R1的“U﹣I”关系图象 B.电源电压为9V
C.R1的阻值为20Ω D.滑动变阻器R2的最大阻值为30Ω
18.下列四个图中,电阻R0的阻值已知,电源电压未知且保持不变,以下四个图中不能测出Rx阻值的是( )
A. B. C. D.
三.作图题
19.如图甲是带指示灯(连有限流电阻的发光二极管)“一开三孔”插座。小明想将插座接入家庭电路中。要求:开关只控制节能灯;指示灯发光时,插孔能提供工作电压;指示灯因损坏不发光时,插孔也能提供工作电压。请根据上述要求,将图乙连接完整。
20.如图所示,一个黑箱内有由3个20Ω的电阻组成的电路,箱外有四个接线柱。两接线柱之间的电阻R13=R24=20Ω,R14=60Ω,请画出盒内电路图。
四.实验探究题
21.某实验小组在探究“电流与电压的关系”实验中,设计了如图甲所示的电路,其中电源电压恒为3V,滑动变阻器最大阻值为20Ω,备选定值电阻有5Ω、10Ω、15Ω和20Ω各一个。
(1)先将5Ω的电阻接入电路中,图甲是没有连接完整的实验电路,要求滑动变阻器的滑片向右移动时电压表的示数变大,请你将电路连接完整;
实验次数 1 2 3 4
电压U/V 0.6 1.8 2.4
电流I/A 0.12 0.24 0.30 0.48
(2)电路正确连接完毕后,闭合开关前要将滑动变阻器的滑片移到阻值最 处;闭合开关后,发现两只电表示数如图乙所示,则电路中的故障可能是 ;
(3)排除故障后,在第二次实验中电压表的示数如图丙所示,示数为 V;实验数据记录见下表,表中一个电流数据记录错误,这个数据是 ;
(4)分析实验数据可以得出:在电阻一定的情况下,通过导体的电流与导体两端的电压 ;
(5)实验小组继续探究“电流与电阻的关系”,将10Ω的电阻替换5Ω的电阻接入电路中,闭合开关后,若不调节滑动变阻器,电压表示数会 ;要使电压表示数不变,应调节滑片,使滑动变阻器阻值 (均选填“变大”、“不变”或“变小”);
(6)实验小组依次把四个备选电阻5Ω、10Ω、15Ω、20Ω接入电路,为了控制定值电阻两端的电压不变,每次更换定值电阻后需要调节滑动变阻器。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1.5V三个电压值,为使实验顺利进行,你认为应选这三个电压值中的 V。
22.小丽在探究“电路中电流与电阻的关系”时,可供使用的实验器材有:电源(电压恒为6V)、电流表、电压表、滑动变阻器、开关各一个、阻值不同的定值电阻四个(5Ω、10Ω、15Ω、20Ω),导线若干。
(1)请用笔画线代替导线将甲图的实物图补充完整,要求滑动变阻器滑片P向c端滑动时接入电路中的阻值变小。
(2)连接电路前,发现电流表指针摆动出现了图乙所示情况,存在的问题是: 。
(3)将5Ω的电阻接入a、b间,闭合开关后,移动滑片P使电压表示数为U0,记录相应的电流值;然后将5Ω的电阻换成10Ω、15Ω的电阻接入a、b间,闭合开关后,滑片P应向 (选填“c”或“d”)端移动,直至电压表示数也为U0,记下相应的电流值。
(4)小丽完成上述操作后又选了一个2Ω的电阻进行实验,结果发现实验不能正常进行,为完成此实验,电路需要做出调整的是 。
(5)小丽根据实验数据得出I﹣R变化的图像,如图丙所示:则小丽实验时U0= V,实验的小丽所用的滑动变阻器其最大阻值不能小于 Ω。
(6)小丽在得出I﹣R图像之后,又画出了如图丁所示的1﹣1/R图像,得出结论,电流与电阻成反比。请对此做出评价 。
23.在测量未知阻值电阻丝Rx的实验中,小明设计好电路并进行连接。
(1)图甲是小明连接好的实物连线图,其中有一条导线连接错误,请在该导线上打“×”,并在图上进行改正(导线用实线画出,连线时不能交叉)。
(2)实验前应将滑动变阻器的滑片P移动到哪一端? ,实验过程中,使用滑动变阻器的目的是什么? 。
(3)改正错误后,闭合开关S,发现电流表没有示数,电压表的示数较大,则电路故障可能是什么? 。
(4)排除故障后,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片P,当电压表示数为2.4V时,电流表示数如图乙所示,则示数为 A,未知电阻R= Ω。
(5)若实验中只有一个电压表和一个已知阻值为R0的定值电阻,小明设计了如图丙所示的电路,同样可以测出未知电阻Rx的阻值,请根据以下实验步骤写出表达式:
①闭合开关S,断开开关S1,记录电压表读数为U1;
②再闭合开关S1,记录电压表读数为U;
③请写出未知电阻阻值表达式:Rx= (用U、U1、R0表示)
五.计算题
24.图甲是某品牌身高、体重测量仪。学校物理兴趣小组的同学根据该测量仪的工作情况,设计了其电路原理图,如图乙所示。电源UA的电压大小未知,电压表量程为0~15V,电流表A1量程为0~0.6A,滑动变阻器R2是竖直固定放置的电阻棒,其滑片P可以随身高的变化竖直上下移动,其接入电路的阻值与接入电路的长度成正比,电源UB的电压为4V,脚踏板下方有一压敏电阻R3,其阻值随压力F大小变化规律如图丙所示。同时闭合开关S1、S2,身高h1=160cm的小明站在踏板上时,电流表A2的示数为0.25A,此时滑片恰好在R2中点,电压表示数为14.4V,电流表A1的示数为0.36A,身高h2=140cm的小红站在踏板上时,电压表示数为12V,电流表A1的示数为0.6A.求:
(1)小明的重力;
(2)滑动变阻器R2的最大阻值;
(3)电源UA的电压;
(4)小李站上去后电压表示数为13.5V,求小李的身高。
25.如图所示电路,电源电压保持不变,电阻R1=10Ω,滑动变阻器R2的最大阻值为20Ω,灯泡电阻不随温度变化。闭合开关S,当开关S1、S2都断开,滑动变阻器的滑片P滑动到中点时,电流表的读数为0.4A;当开关S1、S2都闭合,滑动变阻器的滑片P滑动到最右端时,电流表的示数为0.9A,求:
(1)电源电压为多少?
(2)小灯泡的电阻是多少?
解析与答案
一.填空题
1.解析:我国家庭电路的电压是220V;家用电器之间为避免相互影响,采用并联的方式连接;使用的用电器越多,支路越多,根据并联电路电流规律知干路总电流越大。
答案:220;并;越大。
2.解析:(1)当5个铜塞都拔出时,此时5根电阻丝串联,总电阻最大,它们的总电阻R=5Ω+5Ω+2Ω+2Ω+1Ω=15Ω;
当铜塞插入时,则该铜塞处的电阻丝就会短路,这部分电阻就会消失。由图可知,A、B两个接线柱之间的电阻是5Ω+2Ω=7Ω;
(2)电阻箱的阻值读数为:R=2×1000Ω+0×100Ω+3×10Ω+1×5Ω=2035Ω。
答案:15;7;2035。
3.解析:导体的电阻是导体的一种性质,反映了导体对电流阻碍作用的大小;电阻大小与导体的材料、长度、横截面积有关,与导体中的电流、导体两端的电压大小无关。故电压增大后,电阻不变。
答案:不变。
4.解析:(1)给台灯充电时,其内置电池相当于用电器,将消耗电能;
(2)电位器电阻丝适合选用相同长度下阻值较大的材料制作,电压一定时,电流的变化越明显,电位器的作用明显;
(3)若只将b、c接入电路,滑片右边的电阻丝接入电路;顺时针转动旋钮时,电位器接入电路的电阻变小,电路中电流变大,灯泡变亮。
答案:消耗;大;亮。
5.解析:由电路图可知,灯泡与滑动变阻器串联,电压表测滑动变阻器两端的电压,电流表测电路中的电流;在滑动变阻器的滑片P向左移动时,接入电路中的电阻变小,电路中的总电阻变小,由I=U/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,灯泡两端的电压变大,根据串联电路的电压规律可知,滑动变阻器两端的电压变小,即电压表的示数变小;由R=U/I可知,电压表示数与电流表示数的比值等于滑动变阻器接入电路的电阻,则电压表示数与电流表示数的比值变小;因灯泡的亮暗取决于实际功率的大小,所以,由P=UI可知,灯泡的实际功率变大,灯泡变亮。
答案:变小;变小;变亮。
6.解析:闭合电键S,电阻R1与滑动变阻器R2并联。电流表A1测量通过电阻R1的电流,电流表A测量电路总电流,电压表测电源的电压;
当滑动变阻器的滑片P向右移动时,滑动变阻器接入电路的电阻变大,根据并联电路的电流规律可知,电流表A与A1示数差值即为通过滑动变阻器的电流,根据R=U/I可知,电压表V的示数跟电流表A与A1示数差值的比值即为滑动变阻器接入电路电阻的阻值,故比值应变大。
答案:变大。
7.解析:(1)由图可知,在电流相同时,a的电压要大于b的电压,根据I=U/R可知,a的电阻要大于b的电阻;b的材料和长度相同,a的电阻大,则a的横截面积小,即a比较细,b比较粗;
(2)a的电阻大于b的电阻,即越靠近U轴的图像电阻越大,若将a、b两电阻并联,则总电阻小于任一电阻,故图像应在区域Ⅲ。
答案:b;Ⅲ。
8.解析:根据串联电路总电阻等于各串联电阻之和可得:R2=R串﹣R1=18Ω﹣12Ω=6Ω,由并联电路的电阻规律:=+可得,两电阻并联后的总电阻:R并===4Ω。
答案:4。
9.解析:(1)将电阻R和灯泡L并联接在电压为1V的电源上时,因并联电路中各支路两端的电压相等,所以,它们两端的电压均为1V,由图象可知对应的电流分别为IL=0.15A,IR=0.05A,因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,所以,干路电流I=IL+IR=0.15A+0.05A=0.2A。由I=U/R可得,此时并联电路的总电阻为:R并=U/I=1V/0.2A=5Ω。
(2)电阻R和灯泡L串联接在某一电源上时,因串联电路中各处的电流相等,电路中的电流为0.15A,所以,通过它们的电流均为0.15A,由图象可知,它们两端的电压分别为UL′=1V,UR′=3V,因串联电路中总电压等于各分电压之和,所以,电源的电压:U′=UL′+UR′=1V+3V=4V;
答案:5;4。
二.选择题
10.解析:AC、在不计温度对电阻影响的情况下,两段铜导线的材料相同,其电阻还与导体的长度、横截面积有关,只根据长短或粗细,无法判定电阻的大小,故AC错误;
B、长度相同的两根铜导线,横截面积大的电阻小,故B错误;
D、横截面积相同时,长的铜导线电阻大,故D正确。
故选:D。
11.解析:在电路图的M、N两点之间接入一个滑动变阻器,使得滑片P向右移动时,灯泡的亮度变亮,即此时通过小灯泡的电流变大,说明变阻器接入电路的电阻变小,所以应该是变阻器滑片右边的电阻丝接入电路,故必须选择D接线柱,再选择A或B接线柱即可;
故选:C。
12.解析:电阻是导体本身的一种性质,只与导体的材料、长度、横截面积、温度有关,与导体两端的电压和通过的电流无关;当导体两端电压为零时,通过导体的电流为零,但电阻是导体本身的一种性质,导体的电阻不为零,故D正确、ABC错误。
故选:D。
13.解析:由电路图可知,滑动变阻器R与灯泡串联,电压表V1测电源的电压,电压表V2测量R两端的电压,电流表测电路中的电流;AB、由于电源电压不变,所以电压表V1示数不变;闭合开关S,当滑动变阻器的滑片P向右移动时,变阻器接入电路中的电阻变大,串联电路总电阻等于各部分电阻之和,所以电路中的总电阻变大,由欧姆定律可知电路中的电流变小,即电流表的示数变小;通过灯泡的电流变小,灯泡的亮度变暗;由U=IR可知灯泡两端的电压变小,由于电源电压不变,根据串联电路的总电压等于各分电阻两端的等于之和可知R两端的电压变大,即电压表V2的示数变大,故AB错误;
C、电压表V2的示数变大,电流表A的示数变小,则电压表V2的示数与电流表A的示数的比值变大,故C正确;
D、电压表V1的示数不变,电流表A的示数变小,所以电压表V1的示数与电流表A的示数的比值变大,故D错误。
故选:C。
14.解析:由题知,R1<R2,设电阻R1和R2串联后的总电阻为R串,并联后的总电阻为R并,根据串联电路电阻规律知,R串>R2>R1,根据并联电路电阻规律知,R并<R1<R2,则R并<R1<R2<R串,故D正确。
故选:D。
15.解析:A、用电器着火时,要先切断电源,再救火,若先灭火易引发触电,故A正确;
B、使用试电笔时手不能接触笔尖金属体,但应该接触笔尾金属体,故B错误;
C、更换灯泡、搬动电器之前必须断开开关,否则可能引起触电,故C错误;
D、充电器长时间插在电源插孔上会发热,容易引起线路安全事故,故D错误。
故选:A。
16.解析:A、由图可知,R与R0串联,因显示仪与热敏电阻并联,故显示仪是由电压表改装成的,故A错误;
B、当被测者体温较高时,显示仪的示数(电压表的示数)也会变大,由分压原理可知,热敏电阻的电阻变大,即热敏电阻R的阻值随着温度的升高而增大,故B错误;
C、被测者体温越高,热敏电阻的阻值越大,电路的总电阻越大,由I=U/I可知,电路的电流越小,根据P=UI可知,功率越小,由于时间不知,则根据W=Pt可知无法判定消耗电能的多少,故C错误;
D、若显示仪损坏,闭合开关后,R与R0串联接入电路中,R与R0依旧有电流通过,故D正确。
故选:D。
17.解:由电路图可知,电阻R1与滑动变阻器R2串联,电压表V1测定值电阻R1的电压,电压表V2测滑动变阻器两端的电压,电流表测量电路中的电流;
A、R1为定值电阻,根据欧姆定律可知,通过R1的电流与它两端的电压成正比,其U﹣I图线为延长线过原点的倾斜直线;由图2可知,图线乙中电流与电压成正比,因此图线乙是电阻R1的“U﹣I”关系图象,则图线甲为滑动变阻器R2的“U﹣I”关系图象,故A错误;
B、由图2可知,电流I=0.3A时,滑动变阻器电压U甲=9V,电阻R1的电压U乙=3V,所以,电源电压U=U甲+U乙=9V+3V=12V.故B错误;
C、图线乙是电阻R1的“U﹣I”关系图象,当U乙=3V时,I乙=0.3A,所以R1的电阻:R1===10Ω,故C错误;
D、由图2可知,电路中最小电流为I最小=0.3A,此时滑动变阻器接入电路的阻值最大,此时滑动变阻器的电压U甲=9V,则滑动变阻器最大阻值:R滑大===30Ω,故D正确。
故选:D。
18.解析:A、断开S时,由电流表的示数可知通过R0的电流,则由欧姆定律可得出电源电压;闭合S,则Rx与R0并联,由并联电路的电流规律可得出通过Rx的电流,则由欧姆定律可求得Rx的阻值,故A正确;
B、当开关接1时,若电压表正负接线柱接法正确,此时可以测出R0两端电压,但接下来把开关接到2时,电压表的正负接线柱此时就变得相反了,测不出RX的电压,也就无法利用串联电路的电压分配规律求出RX的阻值了;故B错误;
C、电流表A1可以直接测量R0的电流,R0是定值电阻,根据U0=I0R0求出电压,电流表A2可以直接测量Rx的电流,根据并联电路各支路电压相等得UX=U0,由欧姆定律可求得Rx的阻值;故C正确;
D、闭合S1、S2时,Rx短路,电压表测量电源电压;而断开S1,闭合S2时,电压表测量R0两端的电压,根据欧姆定律可求通过Rx的电流,则根据串联电路的特点可求出Rx两端的电压和电流,则由欧姆定律可求得Rx的阻值;故正确;
故选:B。
三.作图题
19.解析:开关只控制节能灯,则开关与节能灯串联,且开关应与火线连接,在断开开关时能切断火线,使用更安全;如果指示灯损坏,开关闭合时插孔也能正常通电,说明灯泡和插座之间是并联的;三孔插座的接法:左孔接零线,右孔接火线,上孔接地线,如图所示:
20.解析:每个电阻的阻值为20Ω;1、3及2、4之间均为20Ω,说明若分别连接1、3或2、4时,电路中只有一个电阻;1、4间电阻为60Ω,说明1、4间应为3个电阻串联;如图所示:
。
四.实验探究题
21.解析:(1)滑动变阻器的滑片向右移动时电压表的示数变大,由欧姆定律可知此时电路中的电流变大,滑动变阻器接入电路中的阻值变小,说明滑动变阻器接入电路的电阻丝变短,故滑动变阻器右下接线柱连入电路中,如图所示:
(2)为了保护电路,闭合开关实验前,应将滑动变阻器的滑片移到最大阻值处;由图乙可知,电流表示数为零,电压表示数接近电源电压;电流表无示数,说明电路可能断路;电压表示数接近电源电压,说明电压表与电源连通,则与电压表并联的电路以外的电路是完好的,与电压表并联的定值电阻断路了;
(3)图丙中电压表选用小量程,分度值为0.1V,示数为1.2V;
探究电流与电压的关系时,需要保持电阻不变,根据表中数据结合欧姆定律的变形式R=U/I可知,第1、2、4三次实验中定值电阻的阻值均为5Ω,而第3次实验中定值电阻的阻值为6Ω,因此第3次实验中的电流数据记录错误,这个数据是0.30;
(4)根据表中数据可知,电压增大为原来的几倍,通过的电流也增大为原来的几倍,故得出的结论:在电阻一定的情况下,通过导体的电流与导体两端的电压成正比;
(5)根据串联电路的分压原理可知,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,根据串联电路电压的规律可知,为了保持定值电阻两端电压不变,应增大滑动变阻器分得的电压,由串联分压的分压原理可知,应增大滑动变阻器连入电路中的电阻;
(6)设控制定值电阻两端的电压至少保持UV,由串联电路的规律和分压原理有:==,当定值电阻最大时,对应的变阻器连入电路最大,电压表示数最小,即:=,解得:UV=1.5V;即定值电阻的最小电压为UV=1.5V,故定值电阻两端的电压只能选择1.5V。
答案:(1)如图所示;(2)大;定值电阻断路;(3)1.2;0.30;(4)成正比;(5)变大;变大;(6)1.5。
22.解析:(1)滑动变阻器滑片P向c端滑动时接入电路中的阻值变小,故变阻器左下接线柱连入电路中,如下所示:
(2)连接电路前,发现电流表指针摆动出现了图乙所示情况,电流表指针没有指向零刻度位置,说明电流表使用前没有调零;
(3)将5Ω电阻换成10Ω、15Ω的电阻后,定值电阻两端分压变大,大于U0,滑动变阻器分压减小,为保持电阻两端电压不变,应向d移动滑片,使滑动变阻器接入电路的阻值增大,减小定值电阻的分压,直到电压表示数为U0;
(4)电阻两端的电压为:U0=IR=0.48A×5Ω=2.4V,若选用2Ω的电阻,则通过电阻的电流应为:I′===1.2A,超过了电流表的量程,所以实验不能正常进行,电路需做出的调整是电流表换用大量程;
(5)由(4)知U0=2.4V,由图像丙知当定值电阻的阻值为20Ω时,电路电流为0.12A,此时滑动变阻器接入电路的阻值:R滑===30Ω,则实验所用的滑动变阻器,其最大阻值不能小于30Ω;
(6)如图丁所示的I﹣1/R图像可知在电压一定时电流与电阻的倒数成正比,所以可以得出在电压一定时电流与电阻成反比,但不能只说电流与电阻成反比。
答案:(1)见上图;(2)电流表使用前没有调零;(3)d;(4)电流表换用大量程;(5)2.4;30;(6)说法错误,应该说在电压一定时电流与电阻成反比。
23.解析:(1)原电路图中,电流表与滑动变阻器串联后与电阻丝Rx并联,电压表串联在电路中是错误的,在测电阻的实验中,电阻丝Rx、滑动变阻器和电流表串联,电压表并联在电阻丝Rx两端,如下图所示:
;
(2)为了保护电路,实验前应将滑动变阻器的滑片P移动阻值最大处,即右端;在测电阻实验中,为了多次测量求平均值减小误差,故滑动变阻器在实验过程中的作用是改变电阻两端的电压和通过的电流;
(3)改正错误后,闭合开关S,发现电流表没有示数,说明电路可能断路,电压表的示数较大,说明电压表与电源连通,则与电压表并联的电路以外的电路是完好的,则与电压表并联的电路断路了,即电路故障可能是电阻丝Rx断路;
(4)闭合开关,移动滑动变阻器的滑片P,当电压表示数为2.4V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,则未知电阻的阻值为:R===8Ω;
(5)实验步骤:①闭合开关S,断开开关S1,记录电压表读数为U1;②再闭合开关S1,记录电压表读数为U;③在步骤②中,闭合S和S1,R0短路,用电压表测出待测电阻的电压即电源电压为U;在步骤①中,两电阻串联,电压表测出待测电阻Rx两端的电压为U1,根据串联电路电压的规律,定值电阻两端的电压U0=U﹣U1,根据串联电路分压原理,==,故未知电阻阻值表达式:Rx= R0。
答案:(1)见解答图;(2)右端;改变电阻两端的电压和通过的电流;(3)电阻丝Rx断路;(4)0.3;8;(5) R0。
五.计算题
24.解析:(1)根据乙图中右电路可知,电路为R3的简单电路,电流表A2测量电路电流,小明站在踏板上时,由I=可知,R3的阻值:R3===16Ω,
由丙图可知,当R3=16Ω时,F=600N,由于压力等于重力,所以小明的重力:G=F=600N;
(2)乙图中左电路可知,R1、R2串联,电压表测量R2两端的电压,电流表A1测量电路中的电流,因串联电路处处电流相等,所以滑动变阻器接入电路的阻值:
R中===40Ω,小明站在踏板上时,滑片恰好在R2中点,则滑动变阻器的最大阻值:R=2R中=2×40Ω=80Ω;
(3)因串联电路两端电压等于各部分电压之和,所以由I=U/R可得:
小明站在踏板上时,UA=U1+I1R1=14.4V+0.36A×R1﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①
小红站在踏板上时,UA=U2+I2R1=12V+0.6A×R1﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②
联立①②可得:R1=10Ω,UA=18V;
(4)身高h2=140cm的小红站在踏板上时,电压表示数为12V,根据串联电路电压规律,R1两端的电压为U1'=UA﹣U2'=18V﹣12V=6V,根据分压原理,
=,即=,解得:R2'=20Ω,
由(2)可知,身高h1=160cm的小明站在踏板上时,滑片恰好在R2中点,即R中=40Ω;由于小红与小明身高相差20cm,电阻棒阻值变化了20Ω,根据电阻棒接入电路的阻值与接入电路的长度成正比,即电阻棒单位电阻的长度为1cm/Ω,且电阻棒阻值为0时,身高测量仪的高度为H0=160cm﹣40Ω×1cm/Ω=120cm;
小李站上去后电压表示数为13.5V,根据串联电路电压规律,R1两端的电压为U1''=UA﹣U2''=18V﹣13.5V=4.5V,根据分压原理,
=,即=,
解得:R2''=30Ω,故小李的身高为:H=H0+30Ω×1cm/Ω=120cm+30cm=150cm。
答案:(1)小明的重力为600N;
(2)滑动变阻器R2的最大阻值为80Ω;
(3)电源UA的电压为18V;
(4)小李的身高为150cm。
25.解析:(1)闭合开关S,当开关S1S2都断开,滑动变阻器的滑片P滑动到中点时,R1与R2阻值的一半串联,电流表测电路中的电流,因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,所以,由I=可得,电源的电压:U=I(R1+)=0.4A×(10Ω+)=8V;
(2)当闭合开关S,闭合开关S1、S2时,灯泡L与R2的最大阻值并联,电表测干路电流,因并联电路中各支路两端的电压相等,所以,通过R2的电流:
I2===0.4A,因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,所以,通过灯泡L的电流:IL=I′﹣I2=0.9A﹣0.4A=0.5A,则灯泡的电阻:RL===16Ω。
答案:(1)电源电压为8V;(2)小灯泡的电阻是16Ω。