2023年暑假预习学案---人教版物理九年级：第十四讲：欧姆定律专题四（欧姆定律实验与电力综合）（无答案）

2023暑假初三第十四讲：欧姆定律专题四（欧姆定律实验与电力综合）
第一课时：欧姆定律实验
知识与方法清单
目标知识精讲
目标1 ： 电阻测量方法
基本方法：伏安法
测定值电阻的阻值：
注意点：（1）连接电路时，开关应_________，滑片移到
__________________；
滑动变阻器的作用：①_____________；②______________________________。
电路故障分析：“电流表无示数电压表示数约为电源电压”_____________；“电流表示数较大且移动滑片时电压表示数为0”______________；“电路中各元件完好，闭合开关时电流表指针几乎不偏转，电压表指针偏转正常”的原因_________________________。
电压表与电流表的接法及读数；
多次测量的目的：_____________________________。
测小灯泡的电阻：
注意点：（1）电路各元件完好，电流表电压表读数正常，但闭合开关时灯泡不亮的原因是________________________________；
测出的灯泡电压______取平均值，原因是________________________________。
目标2 ： 欧姆定律实验进阶
欧姆定律实验压轴问题一般问电压表范围，电源电压范围，允许接入的滑动变阻器类型，定值电阻范围（探究电流电阻的关系，需要控制电压不变，所以滑动变阻器定值电阻同时变大同时变小）
①电压表范围，利用串联成正比，当滑动变阻器定值电阻都最小时，电压表示数等于电源电压，为此时电压最大值，当定值电阻滑动变阻器都最大时，电压表示数最小
②电源电压范围：还是利用串联成正比，当滑动变阻器定值电阻最小时，电源电压最小，当滑动变阻器定值电阻最大时，电源电压最大
③滑动变阻器类型：定值电阻最大时，滑动变阻器也最大，利用比例计算
精题精讲练
类型一：测电阻实验
★★（2021秋 兴宁区校级期末）测两个阻值未知的定值电阻R1、R2的阻值。
（1）图甲是测量R1阻值的实物图，电源为两节新干电池；
①用一根导线将电路连接完整（要求滑动变阻器的滑片P向右移时电阻增大，连线不交叉）。
②闭合开关前，滑动变阻器的滑片P应滑到 　 　（选填“A”或“B”）端；闭合开关，移动滑片P，发现电压表有示数，电流表无示数，故障可能是R1　 　（选填“开路”或“短路”）。
③排除故障后，闭合开关，移动滑片P，当电压表示数为1.2V时，电流表示数如图乙所示为 　 　A，则R1＝　 　Ω。
（2）用图丙所示的电路测R2的阻值，其中R是电阻箱（阻值可调、可读），请完成实验步骤：
①只闭合开关S1、S3，移动滑动变阻器的滑片，使电压表指针指在合适位置，读出电压表读数为U1，读出电阻箱的读数为R；
②只闭合开关 　 　，保持滑动变阻器的滑片位置及电阻箱的阻值不变，读出电压表读数为U2；
③则R2＝　 　（用U1、U2、R表示）。若步骤②中，不小心将滑片向右移动了少许，其它操作正确，则测得R2的阻值比真实值偏 　 　（填“大”或“小”）。
☆☆（2021秋 沙坪坝区校级期中）小西同学手里有一个标有“2.5V”字样的小灯泡，她想知进小灯泡正常工作时的电阻，于是在实验家投来一些器材连接了如图甲所示的实验电路，电源电压4.5V恒定不变。
（1）连接电路时，开关应该 　 　；闭合开关前，滑动变阻器的滑片P应滑到 　 　（选填“A”或“B”）端，起到保护电路的作用。
（2）小西闭合开关后，移动滑动变阻器的滑片，发现灯泡不发光，电流表有示数，电压表无示数，其故障原因可能是 　 　。
A.滑动变阻器接触不良
B.灯泡开路
C.误将滑动变阻器的CD接线柱接入电路
D.灯泡短路
（3）小西排除故障后，移动滑动变阻器的滑片到某位置，电压表的示数如图乙所示，为了测量小灯泡正常发光时的电阻，她应将滑片P向 　 　（选填“A”和“B”）端移动。
（4）小西根据实验数据绘制了小灯泡的电流随其两端电压变化关系的图象如图丙所示，分析图象可知，小灯泡正常工作时的电阻是 　 　Ω。从图象还可看出，小灯泡的阻值是 　 　（选填“变化”或“不变”）的，造成这一现象的原因是灯丝电阻要受 　 　的影响。
（5）小西同学测完灯泡电阻后，想知道一个未知定值电阻Rx的阻值，于是设计了如图所示的电路，电流表量程符合测量要求，电源电压恒定不变，实验步骤如下：
A.接电路图连接好实验电路
B.保持开关S2断开，将开关S1闭合，记录电流表读数为0.2A
C.将电阻箱R的阻值调至10Ω，再闭合开关S2，记录电流表读数为0.5A
由以上实验可测出Rx＝　 　Ω。
类型二：欧姆定律实验进阶
★★★（2021秋 武隆区校级期末）现有下列器材：恒定电源（15V）、定值电阻（10Ω、20Ω、25Ω和30Ω各一个）、电流表（0～0.6A）、电压表（0～15V）、开关、滑动变阻器（100Ω 1A）和导线若干。小王设计了如图所示的电路图，探究“电流与电阻的关系”。
（1）小王连接电路后，闭合开关，发现电流表指针偏向零刻度线左侧，原因是 　 　，调整好电流表，在移动滑动变阻器的过程中，电流表的示数变大时，电压表的示数反而减小，你认为出现上述实验现象的原因是 　 　；
（2）按电路图改接好电路，当每次更换电阻后，都要移动滑动变阻器的滑片，此时小王眼睛应注意观察
　 　（选填“电流表”或“电压表”）示数；
（3）实验过程中，他先将10Ω的定值电阻接入电路，调节滑动变阻器滑片，使电压表示数为3V，断开开关，保持滑片位置不动，直接把R换成用25Ω的电阻接入电路，闭合开关，发现电流表读数 　 　（选填“大于”、“等于”或“小于”）0.12A，为了继续完成实验，他应将滑片向 　 　（选填“左”或“右”）移，直至电压表示数又为3V。
（4）他将10Ω、20Ω、25Ω三个定值电阻分别接入电路中，正确操作后，记下电流表的示数，分析数据可以得出结论：当电压一定时，　 　；
（5）接着他又将30Ω的定值电阻接入电路中，闭合开关后，发现无论怎样移动滑动变阻器滑片，电压表示数都不能为3V。为顺利完成以上所有探究，他设计了如下四个调整方案，你认为不可行的是 　 　。
A.如果只更换定值电阻，则更换的电阻阻值范围是5Ω～25Ω
B.如果只调整电压表的示数，则应控制电压表示数范围为4V～10V
C.如果只更换滑动变阻器，则更换的滑动变阻器最大阻值不小于120Ω
D.如果只更换电源，则更换的电源电压范围是3V～13V
☆☆☆（2021秋 渝中区期末）在研究“导体电流与电阻关系”实验中，王强同学利用如图甲所示电路进行实验。他用阻值分别为5Ω、10Ω、15Ω的定值电阻和变阻器进行探究，变阻器规格是“10Ω 1A”，电源电压4.5V并保持不变。
（4）王强同学继续探究：他用了30Ω的定值电阻代替原来的电阻实验，发现无论怎样移动滑片都不能满足电压表示数为3V，原因是 　 　；要使电压表示数保持3V不变，要求变阻器的最大阻值至少为 　 　Ω。
（5）王强想在（2）基础上，找几组阻值更大的电阻继续探究，则选择的电阻阻值不能超过 　 　Ω。
☆☆☆（2022春 重庆期末）悦悦利用图甲的电路做“探究电流与电压关系”的实验。其中电源电压恒定不变且滑动变阻器的规格为“20Ω0.5A”。
（4）正确连接电路后，闭合开关，移动变阻器的滑片，某时刻电压表的示数如图丙，则电压表读数为 　 　V；继续调节变阻器滑片，进行多次实验，记录电流表示数I和电压表示数U，绘出U﹣I图像，如图丁所示。由图得出的结论是，在导体电阻一定时，通过导体的电流与加在导体两端的电压成 　 　（选填“正比”或“反比”）。在实验过程中，滑动变阻器除了有保护电路的作用，还可以 　 　。
（5）实验结束后，悦悦想继续探究电流与电阻的关系，他将电源电压改为4V且不变，其余连接方式不变。将图中的定值电阻逐个依次换为5Ω、10Ω、20Ω、30Ω的四个定值电阻，使定值电阻两端的电压一直为2V不变。在接入5Ω和10Ω的电阻时，滑动变阻器消耗的功率之比为 　 　。在前三个电阻接入电路并顺利完成实验后，当悦悦把30Ω的电阻接入电路时，无论如何调节滑片，都不能使电压表的示数达到2V，为了完成实验，下列操作合理的是 　 　。
A.更换一个最大阻值至少为25Ω的滑动变阻器
B.调高定值电阻两端的电压，调节范围为2.4V～2.5V
C.在完成第四次实验时在电路中串联一个定值电阻，串联定值电阻的范围为10Ω～30Ω
第二课时：电力综合
电力综合问题其实就是电学和力学的互算，抓住中间量找R，通过R的图像或表格求压力或电阻变化
类型一：实际生活类
精题精讲练
实际生活类
★★★（2022 开州区校级模拟）如图甲所示，小勇同学设计了一个汽车落水安全装置并进行了试验，在汽车的四个门板外侧分别安装一个气囊，气囊的触发由图乙所示电路中a、b间的电压来控制，压敏电阻R1水平安装在汽车底部A处，R1的阻值随其表面水的压力的变化如图丙所示。某次试验时：汽车入水前把R2的滑片调到合适位置不动，闭合开关S，电压表的示数为3V，再把汽车吊入足够高的长方体水池中缓慢下沉，直到a、b间的电压等于或大于3V时，气囊就充气打开，使汽车漂浮在水中，试验装置相关参数如表一所示。
表一：试验装置参数。
电源电压 4.5V
R1接触水的面积 15cm2
长方体水池底面 积 20m2
（1）求汽车入水前（R1表面受水的压力为0时）电路中的电流；
（2）当汽车漂浮时，测得水池的水位比汽车入水前上升了8cm（水未进入车内），求汽车受到的浮力；
（3）求气囊充气打开时汽车A处浸入水中的深度。
☆☆☆（2020 重庆模拟）物理兴趣小组设计了一个便携式水深测量仪。它主要是由探头A和控制盒B构成，它们之间用有绝缘皮的细导线相连形成回路，如图甲所示。其中探头A是一个底面积为10cm2、高5cm、重2.5N的圆柱体，探头A的底部为压敏电阻R（R与水接触的表面涂有绝缘漆），工作时底部始终与水平面相平，压敏电阻R随上表面压力大小的变化如图乙所示。A和B间的电路连接关系如图丙所示，其中电源电压恒为3V，电流表盘改装成深度表（导线的重力与体积均不计）。兴趣小组的同学将探头A缓慢放入水中，求：
（1）探头A有一半体积浸入水中时，R底部受到水的压强是多少Pa？
（2）探头A全部浸入水中时，导线对探头A的拉力是多少N？
（3）将探头投入看似不深的水平池底，静止时（R与池底未紧密结合）导线已松弛，电流表示数是0.6A，则表盘0.6A处应该标水的深度值为多少米？
模型类
★★★（2022 南岸区模拟）如图甲所示，足够高的柱形容器的底面积为100cm2，里面装有24cm深的水，上方用一足够长的细绳吊着质量为0.9kg的长方体物体，其底面积为50cm2，高为20cm。现将细绳挂在弹簧测力计下，初始状态时，物体的下表面恰好与水面接触，容器底部是一个压敏电阻R（上表面与水接触并涂有绝缘漆，其阻值与受到的水的压力的关系如图丙所示）。R所在的电路放在了容器底部，电路图如图乙所示，电源电压18V，电流表的量程0～0.6A，电压表的量程0～15V，小灯泡上标有“6V 3W”的字样，且忽略温度对灯泡电阻的影响。求：
（1）初始状态下，压敏电阻的阻值；
（2）手拿弹簧测力计将物体缓慢向下移动，使得物体浸在水中的深度为8cm，则稳定后电路中的电流是多少？
（3）在（2）的基础上，保持弹簧测力计的位置不动，往容器中加水，为了保证电路的安全，则最多往容器中加入多少kg的水？（弹簧测力计拉力每变化1N，长度变化0.5cm）
☆☆☆（2021秋 涪陵区期末）小明在课外调查中知道，有一类电阻值会随所受压力大小改变的元件，通常称为压敏电阻，在生产生活中，压敏电阻有许多实际应用。小明与同学们利用压敏电阻设计并制作出了一个电子秤，图甲为其工作原理图。电路中的R0为定值电阻，R是压敏电阻，其电阻值随所受压力F变化的关系如图乙所示。他们将电路中电压表的表盘数值改写成对应物体质量的数值后，可直接从表盘上读出所称量物体的质量。已知电源电压为6V且保持不变，g取10N/kg，则：
（1）未放物体时，电压表示数为1V，求R0的阻值；
（2）当所称量物体的质量为75kg时，求电压表示数；
（3）若所选电压表量程为0～3V，求该电子秤的量程。
思维导图记忆宫殿构建
大展身手
1．如图所示，甲是用“伏安法”测量未知电阻Rx的实物电路图。
（1）请用笔画线代替导线，将图甲中的实物电路连接完整。
（2）闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片移到　 　处；闭合开关，发现电流表几乎无示数，电压表指针明显偏转，则出现的故障可能是Rx　 　。
（3）排除故障后，闭合开关，当滑片移动到某位置时，电压表示数为2.4V，电流表示数如图乙所示，其读数为　 　A，则未知电阻Rx＝　 　Ω。
（4）若实验中电压表损坏，利用其它的原有器材也能测出未知电阻Rx的阻值。实验电路如图丙所示（滑动变阻器最大阻值为R0，电源电压未知且不变），请将下列相关实验步骤补充完整：
①闭合开关S，将滑动变阻器的滑片P移到a端，记录电流表示数为I1；
②闭合开关S，将滑动变阻器的滑片P移到　 　，记录电流表示数I2；
③写出待测电阻的表达式，Rx＝　 　（用已知量和测量量符号表示）
2．某同学想利用图甲所示电路测量的阻值。
（1）该实验的原理是　 　（用公式表示）。
（2）根据图甲电路，连接图乙的实物图时，需将导线接到滑动变阻器的　 　（选填“A”或“C”）接线柱。
（3）正确连接电路后，开关S闭合前应将滑片移至滑动变阻器的　 　（选填“A”或“B”）端；闭合开关后，该同学发现，电压表示数接近电源电压，电流表无示数，该电路故障可能是　 　。
（4）在实验过程中，滑动变阻器除了保护电路外，还有一个重要的作用是　 　；如果用两个定值电阻R1和R2（R1＞R2）替代滑动变阻器，组成如图丙a、b、c三种电路分别进行实验，正确测得三组实验数据并记入表格中，则序号为3的实验数据应是按照图丙　 　（选填“a”“b”或“c”）的电路进行实验测得的。
实验序号 电压/V 电流/A 电阻/Ω
1 0.85 0.14 6.07
2 1.21 0.20 6.05
3 2.11 0.35 6.03
3.（2022 九龙坡区模拟）小明用如图所示的电路探究“电流跟电阻的关系”，实验器材有：学生电源（4V不变），电流表、电压表、定值电阻3只（5Ω、10Ω、25Ω各一只），滑动变阻器A（20Ω 1A）、B（50Ω 1A），开关、导线若干。如图是小明未完成连接的实验电路。
实验次数 1 2 3
电阻R/Ω 5 10 25
电流I/A 0.4 0.08
（1）用笔画线代替导线，完成甲图中实验电路的连接，要求滑动变阻器滑片向左移动时，电流表示数增大。
（2）将5Ω的电阻接入电路，闭合开关。移动滑片P发现电压表有示数，电流表始终无示数，其原因可能是定值电阻 　 　（选填“断路”或“短路”）；排除故障后，继续实验。将10Ω的电阻接入电路中，调节滑动变阻器，使电压表示数为U0，电流表示数如图乙，此时电流为 　 　A。
（3）用25Ω的电阻替换10Ω的电阻时，应将滑动变阻器的滑片向 　 　（选填“左”或“右”）移动，使得电压表的示数为 　 　V；为了利用这3个电阻进行实验，应当选择 　 　（选填“A”或“B”）滑动变阻器接入电路。
（4）实验完毕，小明记录了如表的数据，由此可以得到结论：导体两端电压一定时，导体中的电流与导体的电阻成 　 　比。
（5）利用原有器材继续进行刚才的探究实验。在保持上一次实验中，定值电阻两端电压U0不变的情况下，我们可以在该电路两端加的最大电源电压为 　 　V。
4．小明同学设计了一款水位报警装置，如图甲所示。柱体A与B被轻杆连接于轻质杠杆的C、D两端（轻质杠杆可绕O点自由转动），且CO：OD＝1：1，重为10N的柱体A上表面刚好和柱形容器顶部齐平；重为30N的柱体B置于力敏电阻Rx上，B的底面积为100cm2，力敏电阻的阻值Rx随压力F的变化关系如图乙所示，电源电压恒为4.5V，R0为定值电阻，电流表的量程为0～0.6A，电压表的量程为0～3V。逐渐向容器中注水至满，整个过程中，杠杆始终保持水平位置平衡，则：
（1）未注水时，B对Rx的压强为多少Pa；
（2）当A下表面刚好与水接触时，电流表示数为0.3A，则定值电阻R0的阻值为多少Ω；
（3）若在电路安全情况下，当水注满时，其中一电表刚好达到其最大值（报警器发出警报），则A受到的浮力为多少N。
5．如图所示是小川同学设计的一台浮力电子秤，其结构由浮力秤和电路两部分组成，原理如图所示，小筒底面积为10cm2，高20cm，大桶底面积为60cm2，装有适量水。P为金属滑片固定在托盘下面（滑片质量和滑片受到的摩擦力均忽略不计），并随托盘一起自由滑动，定值电阻R0＝5Ω，AB是一根长为10cm均匀电阻丝，其阻值为10Ω，电源电压为6V，电流表量程0～0.6A。当托盘不放物体时，P位于R最上端，小筒浸入水中5cm深（称量过程中大桶水未溢出）。求：
（1）托盘和小筒的总质量；
（2）开关S闭合，此时电路中电流表的示数；
（3）若要保证电路安全，则浮力秤的最大称量为多少g？