1.将电阻R和灯泡L接在图甲所示的电路中,电源电压保持不变。图乙为电阻R和灯泡L的I—U图象。闭合开关S,电流表示数为0.3A,则电源电压和电阻R的大小分别是( )
A.8V 6.67Ω B.12V 20Ω C.8V 20Ω D.12V 10Ω
2.如图所示,电源电压9V保持不变,R1和R2为定值电阻.闭合开关S后,电流表和电压表的示数分别为0.3A和3V.现用一个定值电阻R0替换R1或R2,要求替换后两电表示数均变小,且电流表示数变为0.2A.则下列判断正确的是
A.R1的阻值为10Ω B.R2的阻值为20Ω
C.电阻R0替换R1,阻值为35Ω D.电阻R0替换R2,阻值为35Ω
3.在“探究电流与电压的关系”实验中,采用图像法得到如图所示的I-U图像,由图可知,电阻R一定时,通过导体的电流与导体两端的电压的关系及R的阻值分别是( )
A.成正比,R=10Ω B.成正比,R=1Ω
C.成反比,R=10Ω D.成反比,R=1Ω
4.某同学设计了以下四种电路,其中电源电压不变且未知,R0是已知阻值的定值电阻。在实验中不拆改电路的情况下,不能够测量出未知电阻Rx阻值的电路是( )
A.B.C.D.
5.下列四个实验电路图,不能够得出定值电阻Rx阻值的电路是( )
A.B.C.D.
6.如图所示,电源电压恒为6V,定值电阻R1=20Ω.闭合开关S,电流表A2的示数为0.9A,则电流表A1的示数为_____A,定值电阻R2的阻值为_____Ω.
7.如图所示,R1、R2、R3是三个阻值不同的定值电阻,且R1∶R2∶R3=1∶2∶6,已知R1=5Ω,把它们并联起来接入电路时的总电阻为______Ω。
8.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,则待测电阻的阻值为______Ω。调节滑动变阻器滑片,使电压表的示教变为3V,则R2接入电路中的阻值为______Ω。
9.在做“研究相同电压下不同导体中电流与电阻的关系”实验时,电源电压恒为3V,滑动变阻器规格为“20 1.0A”,还有多个阻值不小于5 的定值电阻可供选择。
(1)实验电路如图所示,小科检查电路时发现有一个元件连接错误(其它元件连接正确),该元件和错误分别是________。
(2)改正错误后,正确操作,测得实验数据如下表所示。
实验次数 第一次 第二次 第三次
定值电阻/ 5 10 ★
电流表示数/A 0.40 0.20 0.10
表中“★”处所选用定值电阻的阻值是________Ω。
(3)小科用更多不同阻值的定值电阻重复上述实验,并将滑动变阻器的功率P变与其电阻值R变的关系绘制图像。该图像最接近于下列图像中的________。
10.为了探究“电流与电阻的关系”,小明用阻值不同的定值电阻、电压为6伏的电源、滑动变阻器(20Ω 2.5A)等器材按图甲方式连接电路,进行如下实验。
①将4欧的R1接入电路,当电压表示数为4伏时,记录电流表的示数。
②用R2替换R1,发现无论如何左右移动滑片P,电压表指针在4伏的刻度左右摆动,但无法准确指在4伏的刻度线上。老师告知小明:滑动变阻器的线圈结构如图乙所示,因此无法连续改变接入电路的有效阻值,当定值电阻与滑动变阻器最大阻值相比过小时,会导致步骤②现象发生。
③用一根阻值为0.5欧的电阻丝制作一个可连续改变阻值的旋钮式变阻器,并按图丙方式接入电路,继续实验。通过调节滑片P和旋钮触片Q使电压表示数为4伏,此时电流表示数如图丁所示。
(1)图丁中电流表的示数为________安。
(2)步骤③中滑片P和旋钮触片Q处在如图丙所示的位置时,电压表示数略超过4伏,则小明应如何调节滑片P和旋钮触片Q,使电压表示数为4伏?________。
(3)小明利用图甲电路继续他的探究实验,仍保持定值电阻两端的电压为4伏,则下列定值电阻不可用来替换R1进行实验的是 。
A.15欧 B.25欧 C.35欧 D.45欧
11.用伏安法测电阻,实验电路如图甲所示。
(1)连接电路时,开关应该是____的。
(2)大山同学在实验中的某次测量,电压表与电流表的读数如图乙所示,则此时待测电阻的阻值为____Ω。请你根据图甲的电路图,在图丙中用笔画线代替导线帮大山同学连接实物图(导线不能交叉)。
(3)实验中,如果电压表突然损坏,已知滑动变阻器的最大阻值为R,被测电阻的阻值为Rx,电源电压保持不变,但电源电压未知,请你利用剩下的器材测出Rx,先在图丁中方框内画出此时的实验电路图,再简要写出实验过程和计算Rx的表达式。
a.实验过程:
①_________________________________________________。
②_________________________________________________。
b.Rx的表达式:Rx=______________________。
12.用如图所示的电路图研究“电流与电阻的关系”.电流表量程为“0~0.6A”,电压表量程为“0~3V”,滑动变阻器的规格为“50Ω 1A”,电源电压3伏恒定不变。在AB间分别接入阻值不同的电阻R,移动滑动变阻器的滑片,使电压表示数保持2伏不变,读出电流表示数并记录。
实验组次 1 2 3
电阻R/欧 5 10 20
电流I/安 0.4 0.2 0.1
(1)分析表中数据,可得出的实验结论是________。
(2)为了使实验结论更可靠,控制AB间电压2伏不变,再多测几组数据,AB间允许接入电阻R的取值范围是________欧。
13.小阳利用如图甲的电路探究“电流与电阻的关系”,已知电源电压为4.5V且保持不变,实验用到的定值电阻阻值分别为25Ω、20Ω、15Ω、10Ω、5Ω,滑动变阻器的规格为“0-50Ω”。
(1)连接电路的过程中,开关闭合;闭合开关前应将滑动变阻器滑片调至最右端。为了用上所有的定值电阻正确完成五次实验,应利用滑动变阻器控制定值电阻两端的电压至少保持________Ⅴ不变。
(2)实验中将定值电阻由5Ω更换为10Ω,若在更换过程中不移动滑动变阻器滑片的位置,则更换完成后闭合开关,为使电压表示数恢复到原来的值,应将滑动变阻器滑片向________ (选填“左”或“右”)适当滑动。
(3)小阳同学每次随机选取一个定值电阻,进行了五次实验,根据所得数据画出电流与电阻关系的图象如图乙所示,且实验中各电路元件完好,读数、记录均正确。但老师发现五次实验中有一次未移动滑动变阻器滑片控制电压表示数一定,根据图乙中的数据分析,阻值为________Ω的定值电阻连入电路时未移动滑片。
答案及解析
1.C
【解析】观察图乙图象,根据定值电阻的图象是一条过原点的直线,可判断乙图中的直线是定值电阻R的图象,由图象数据,当定值电阻R两端的电压为4V时,对应的电流是0.2A,根据,则定值电阻R的阻值
图甲电路图,闭合开关S,电阻R和灯泡L串联,电流表测电路电流,电流表示数为0.3A,根据串联电路电流规律,则电阻R和灯泡L的电流
由图象乙可知,当电路电流是0.3A时,此时灯泡L分压
此时电阻R分压
根据串联电路电压规律可得
故ABD不符合题意,C符合题意。
2.C
【解析】A.由图可知,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,由串联分压可得,R1两端电压是U1=U-U2=9V-3V=6V,由欧姆定律可得: ,故错误;
B. R2的阻值为:,故错误;
C. 当电阻R0替换R1,阻值为35Ω,电流为:,故正确:
D. 当电阻R0替换R2,阻值为35Ω,,故错误.
3.A
【解析】由图所示的I-U图像是一条过原点的直线,所以当电阻R一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比;当电压为2V时,电流为0.2A,根据欧姆定律可得R的阻值为
故A符合题意,BCD不符合题意。
4.D
【解析】A.只闭合S1时,电路是只有R0的简单电路,电流表测量R0的的电流I0;在闭合S2,两个电阻并联电流表测量干路中的电流,因为电源电压不变,所以
即可求出Rx的阻值,故A不符合题意;
B.只闭合S2时,两电阻串联,电流表测量电路中的电流I1;两开关都闭合时,只有R0接入电路,电流表测的电流I0,因为电源电压不变,所以
即可求出Rx的阻值,故B不符合题意;
C.闭合开关S、S2,两个电阻串联电压表测量电源电压U,闭合S、S1,断开S2,电压表测量R0两端电压U0,因为串联电路中电流处处相等,所以
即可求出RX的阻值,故C不符合题意;
D.闭合开关S,S1接1,两电阻串联,电压表测量R0两端电压U0;S1接2时,电流从电压表负接线柱流入,电压表正负接线柱接反,故不能测出Rx的阻值,故D符合题意。
5.B
【解析】A.如图所示,R与Rx串联,电压表测电源两端电压,电流表测电流,总电阻为
Rx值为
故A不符合题意;
B.如图所示,R与Rx并联,电压表测电源两端电压,电流表测R电流,Rx电流未知,不可求Rx值,故B符合题意;
C.如图所示,R与Rx并联,两个电流表测R电流I1和干路电流I,Rx的电流为
电源电压为
Rx值为
故C不符合题意;
D.如图所示,滑动变阻器R1与Rx串联,电压表测滑动变阻器两端电压,电流表测电流,当滑片在最右端时,滑动变阻器接入电路阻值为0,电源电压可表示为
当滑片在最左端时,滑动变阻器接入电路阻值为最大值R1,电源电压可表示为
联立二式可解得Rx值为
故D不符合题意。
6. 0.3 10
【解析】第一空.由电路图可知,R1与R2并联,电流表A1测R1支路的电流,电流表A2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R1电流即为电流表A1的示数:
第二空.因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,所以,通过定值电阻R2的电流:
则定值电阻R2的阻值: .
7.3
【解析】已知R1=5Ω,因为 R1∶R2∶R3=1∶2∶6
则R2和R3的阻值 R2=2R1=2×5Ω=10Ω R3=2R1=6×5Ω=30Ω
把它们并联起来接入电路时的总电阻为
8. 14 16
【解析】如图所示,电阻、R1与R2串联在电路中,电压表测量R1两端的电压,当开关闭合后,当R2的滑片位于最左端时,只有电阻与R1串联在电路中,电压表的示数为5V,则电路中电流为
则待测电阻的阻值为
调节滑动变阻器滑片,使电压表的示教变为3V,电阻、R1与R2串联在电路中,则此时电路中电流为
此时两端的电压为
则R2接入电路中的阻值为
9.(1)电流表,正负接线柱接反 (2)20 (3)A
【解析】(1)在探究电流和电阻关系的实验中,除了电压表与电阻并联外,其它元件都是串联,要注意电表的量程选择和正负接线柱的连接方向,还要注意滑动变阻器接线“一上一下”。
(2)在在探究电流和电阻关系的实验中,要改变电阻控制电压相等。根据第一次的数据计算出电压表的示数,然后根据欧姆定律计算出 “★”处 的阻值;
(3)根据公式分析变阻器的功率变化规律。
【解答】(1)根据图片可知,电流表的“-”接线柱与电源的正极连接,而“3A”的接线柱与电源负极相连,因此错误为:电流表,正负接线柱接反;
(2)根据第一组数据可知,电压表的示数为:U1=I1R1=0.4A×5Ω=2V;
那么第三次定值电阻的阻值为:。
(3)根据实验过程可知,电压表的示数保持不变,根据U变=U总-U可知,变阻器两端的电压也保持不变。根据公式可知,当变阻器的阻值增大时,它的功率变小,故选A。
10.(1)2
(2)将P右移,使电压表略小于4伏,再将Q逆时针慢慢转动,直到电压表的示数为4伏
(3)D
【解析】(1)根据丁图,确定电流表的量程和分度值,根据指针的位置读数;
(2)现在电压表的示数超过4V,说明两个变阻器分担的电压较小,根据串联电路电压和电阻成正比的规律可知,即需要增大二者的总阻值。由于自制的变阻器可以连续微量调节,所以可以先将变阻器的阻值调大一些,使电压表的示数小于4V,再通过自制变阻器的阻值减小,将电压表的示数精确调至4V。
(3)当电压表的示数保持不变时,定值电阻的阻值越大,对应的变阻器接入的阻值也要增大。把变阻器的阻值调到最大,让电压表的示数为4V,计算出此时定值电阻的阻值,这就是可以替换R1的最大阻值。
【解答】(1)根据丁图可知,电流表选择的量程为0~3A,分度值为0.1A,那么读数为2A;
(2)步骤③中滑片P和旋钮触片Q处在如图丙所示的位置时,电压表示数略超过4伏, 此时小明应该进行的操作为: 将P右移,使电压表略小于4伏,再将Q逆时针慢慢转动,直到电压表的示数为4伏 ;
(3)变阻器的最大阻值为20Ω, 那么变阻器两端的电压为:U变=U总-U1=6V-4V=2V;
根据串联电路的分压规律得到:;; 解得:R1=40Ω;
那么可以替换R1的定值电阻小于40Ω。
11. (1)断开
(2)8
(3)测量时,先将滑片移至最右端,测出此时的电流I1
再将滑片移至最左端,测出此时的电流I2
【解析】 (2)由图乙可知待测电阻两端的电压U=2.4V,通过待测电阻的电流I=0.3A,此时待测电阻的阻值R===8Ω。由图乙可知,电压表的量程为0~3V,电流表的量程为0~0.6A;将电流表、被测电阻以及滑动变阻器串联连接,电压表并联在被测电阻两端;滑动变阻器按“一上一下”的原则接线。(3)如果电压表突然损坏,已知滑动变阻器的最大阻值为R,电源电压保持不变,在答图所示的实验电路图中:①先将滑片移至最右端,测出此时的电流I1,则电源电压U=I1Rx;②将滑片移至最左端,测出此时的电流I2,则电源电压U=I2Rx+I2R,因电源电压保持不变,所以I1Rx=I2Rx+I2R,Rx=。
12.(1)导体两端的电压一定时,通过导体的电流与电阻成反比 (2)3.3-100
【解析】欧姆定律是: 在同一电路中,通过某段导体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。
【解答】(1)该实验主要是为了研究电流与电阻之间的关系,所以U不变,由表格的数据可知:第一次 5×0.4=2;第二次 10×0.2=2;第三次 20×0.1=2;电流与电阻成反比;故答案为:导体两端的电压一定时,通过导体的电流与电阻成反比;
⑵允许接入的电阻范围,要考虑电路元件的安全问题,而该电路中电压不变始终为2V,所以要考虑电流表安全即可;当电流表达到最大0.6A时,接入的电阻最小, 当滑动变阻器完全接入时,AB间接入的电阻最大,电源电压为3V,
13.(1)1.5
(2)右
(3)20
【解析】(1)在串联电路中电压与电阻成正比,那么当电压表的示数不变时,定值电阻的阻值越大,那么变阻器接入的阻值越大。将变阻器的阻值调到最大50Ω,计算定值电阻为50Ω时电压表的示数即可;
(2)首先根据串联电路的分压规律确定更换为10Ω的电阻后电压表的示数变大了还是变小了,然后根据U总=U+U变确定电压表要恢复原来示数时变阻器两端电压的变化,最后确定它的阻值大小变化即可。
(3)将每组实验中的电阻和电流相乘,计算出的电压与其它组电压不同的就是正确答案。
【解答】(1)当定值电阻阻值为25Ω,变阻器的阻值为50Ω时,
此时总电流为:;
此时电压表的示数为:U=IR=0.06A×25Ω=1.5V;
因此定值电阻两端的电压至少保持1.5V不变。
(2) 实验中将定值电阻由5Ω更换为10Ω, 根据串联电路的分压规律可知,此时电压表的示数变大。要使电压表的示数恢复原来的值,那么定值电阻两端的电压要减小,根据U总=U+U变可知,变阻器的电压要变大。根据串联电路的分压规律可知,变阻器接入的阻值要变大,即滑片向右适当移动。
(3)将每组中的电流与电阻相乘,其它各组的乘积都是3V,而定值电阻为20Ω时,对应的电压表的示数为:0.36V,因此根据图乙中的数据分析,阻值为20Ω的定值电阻连入电路时未移动滑片。
欧姆定律及应用