2024沪粤版九年级物理全一册单元测试卷--第十四章探究欧姆定律测试卷（含解析）

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2024沪粤版九年级物理全一册单元测试卷
第十四章　探究欧姆定律
一、填空题(每空2分,共36分)
1.德国物理学家　　　　通过大量实验归纳出一段导体中电流跟电压和电阻之间的定量关系,为了纪念他做出的杰出贡献,人们将他的名字作为　　　　的单位.
2.如图,在家庭装修连接电路时,连接处的电线芯要紧密地多绕几圈,这样就可以增大连接处的　　　　,使连接处的电阻　　　　(选填“增大”或“减小”).
3.将一个定值电阻接入电路,测量其两端电压为3 V,通过它的电流为100 mA,则此电阻的阻值是　　　　Ω;若该定值电阻两端的电压增大到6 V,则通过该电阻的电流为　　　　A.
4.小明设计了如图所示的输液提示器,在护士站显示输液进度和滴空报警.当袋中药液量减少时,弹簧的伸长量变　　　　(选填“长”或“短”),电压表示数　　　　(选填“变大”“变小”或“不变”),灯泡亮度　　　　(选填“变亮”或“变暗”).
第4题图
第5题图
5.如图为某电阻箱的内部结构示意图.调节旋钮A、B,可以使滑片P1、P2分别与各触点接通(小圆圈表示触点),A中每个电阻均为1 Ω,B中每个电阻均为10 Ω,当两个旋钮调节至图示位置时,电阻箱的总电阻为　　　　Ω.若用这个电阻箱调节扬声器的音量,应该将其与扬声器　　　　联,某次使用时,需要对扬声器音量进行微调,则应该调节旋钮　　　　(选填“A”或“B”).
6.一只小灯泡正常发光时其两端电压为8 V,它的电阻为20 Ω(设灯丝电阻不变),现将该小灯泡接在12 V的电源上,为使其正常发光,应　　　　联一个　　　　Ω的电阻.
7.在如图所示的电路中,若甲、乙两表均为电压表,当S闭合时,两表示数之比为U甲∶U乙=3∶2;若甲、乙两表均为电流表,当S断开时,两表示数之比为I甲∶I乙=　　　;电阻之比R1∶R2=　　　　.
8.小天设计了一种跳绳自动计数器,其简化电路如图甲所示.R1是一种光敏元件,每当绳子挡住了射向R1的红外线时,R1的阻值会变大,计数器会计数一次.信号处理系统能记录AB间每一时刻的电压,若已知电源电压为12 V,某一时段内AB间的电压随时间变化的图像如图乙所示,当AB两端电压为　　　　V时,计数器会计数一次,绳子挡住了射向R1的红外线时,R1的阻值会变为原来的　　　　倍.
二、选择题(每小题3分,共24分.多选题每小题至少有2个选项符合题意,全部选择正确得3分,选择正确但不全得1分,有错选的不得分)
如图所示,将一根铅笔芯通过A和B两个夹子接入电路中,当只把夹子B向左端移动时,铅笔芯接入电路的电阻变小,小灯泡变亮.导致铅笔芯接入电路的电阻变小的主要因素是(　　)
A.材料 B.长度
C.横截面积 D.温度
10.如图所示,已知电源电压相等,且R1ABCD
11.小红同学在探究通过导体的电流与其两端电压的关系时,根据记录的实验数据作出了如图所示的图像,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.将甲、乙两导体串联时,若通过甲的电流为0.2 A,则乙两端的电压为1 V
第11题图
第12题图
12.如图所示的电路中,小灯泡L1、L2正常发光时的电压均为2.5 V,闭合开关S,小灯泡L1、L2均发光.若把导线接在小灯泡L2的两端,则不可能出现的情况是(　　)
A.电流表的示数变大
B.小灯泡L1仍发光且变亮
C.小灯泡L2熄灭且已烧毁
D.小灯泡L2熄灭但仍完好
13.如图所示,电源电压不变,闭合开关S,将滑动变阻器的滑片P从中点向右滑动,下列说法中正确的是(　　)
A.电流表A1的示数变小
B.电压表V的示数变大
C.电流表A2与电流表A1的示数的差值变大
D.电压表V的示数与电流表A2的示数的比值变大
14.如图甲是直升机模型,机身底部装的超声波传感器能感知模型与地面之间的距离.直升机模型从地面升高1.2 m的过程中,螺旋桨转速逐渐加快,若高度继续增加,螺旋桨转速会减慢.如图乙所示,直升机模型中的数字电位器能根据接收到的超声波传感器传递的高度信息改变其阻值,从而改变螺旋桨的转速.下列能正确描述数字电位器的阻值随直升机模型到地面的高度变化的图像是 (　　)
甲
乙
　A　　　　 B　　　　　C　　　 　D
15. 新风向　跨学科融合(多选)小天设计了一款电子量角器,测量范围为0°~180°,AB为均匀半圆弧形电阻,O点为其圆心,OP为金属滑片,可绕O点转动,∠AOP=α,弧AP的长度与α成正比.AO间连接的角度显示器由电压表改装而成,可用来显示角AOP的大小.下列说法正确的是 (　　)
A.当滑片沿顺时针方向转动时,电压表示数会变小
B.当滑片沿顺时针方向转动时,电路中的电流大小不会改变
C.改装后角度显示器的刻度是均匀的
D.图中电压表可用电流表替换
16.(多选)如图甲所示的电路,闭合开关,滑动变阻器滑片从最左端移至最右端的过程中,电压表示数U与滑动变阻器R2接入电路的电阻的变化情况如图乙所示,已知定值电阻R1=10 Ω.则下列说法中正确的是 (　　)
A.电源电压为8 V
B.滑片移动的过程中,电压表示数与电流表示数的比值不变
C.滑动变阻器R2的最大阻值为 10 Ω
D.通过R1的电流变化范围为 0.2~0.6 A
三、实验探究题(共25分)
17.(9分)图甲是小芳做“探究电流与电阻的关系”实验的电路图.已知电源电压恒为4.5 V,滑动变阻器规格为“20 Ω　2 A”,可供选择的定值电阻的阻值分别为2 Ω、5 Ω、10 Ω、20 Ω和30 Ω.
(1)小芳根据图甲连接的实物电路如图乙所示,其中一根导线的连接是错误的,请在图乙中的这根导线上打“×”,并补画出正确的连线.
(2)电路连接正确后,小芳先用5 Ω的定值电阻进行实验,闭合开关后,移动滑动变阻器的滑片,此时电流表的示数如图丙所示,则电路中的电流为　　　　A,定值电阻两端电压为　　　　V;接下来用10 Ω的电阻代替5 Ω的电阻做实验时,应调节滑动变阻器的滑片,使电压表的示数为　　　　V.
(3)如果根据所测得的数据作出图像来反映实验结论,最可能正确的是图　　　(填序号).
(4)小芳发现另一个同学用完全相同的器材和连线方式也进行了该实验,数据记录如下表:
实验次序 1 2 3 4 5
R/Ω 2 5 10 20 30
I/A 1.2 0.48 0.24 0.12 0.08
小芳认为该同学要得到第1次实验中的数据,应对图乙所示实验装置中的　　　　　　　进行调整才能测出.该表格中还有一组数据不符合实际,该组数据的实验次序为　　　　,理由是　 　.
18.(10分)图甲是用“伏安法”测电阻的实物电路图,所用滑动变阻器的规格是“20 Ω　1 A”,电源电压不变,待测电阻Rx的阻值约为9 Ω.
(1)用笔画线代替导线在图甲中完成实物电路的连接,要求滑动变阻器的滑片向B端滑动时,滑动变阻器接入电路的电阻变大.
(2)正确连接电路后,若图甲中导线a断路,其余均完好,闭合开关,观察两电表的示数,现象为　　　　(填选项前字母,多选).
A.电压表指针指在零刻度
B.电压表指针指在满刻度
C.电流表指针指在零刻度
D.电流表指针有偏转
(3)排除故障后,移动滑动变阻器的滑片到某一位置,电压表和电流表的示数分别如图乙 、丙所示,则Rx的阻值为　　　　Ω.
丁
(4)实验中,电压表突然损坏,小芳利用剩下的器材组成了如图丁所示的电路,也测出了Rx的阻值,请你补充实验步骤并写出Rx的表达式.(滑动变阻器的最大阻值用R表示)
①将滑片移至最右端,闭合开关,记下此时电流表的示数I1;
②　;
③Rx的阻值表达式:Rx=　　　　　　.
19.(6分)某学习小组查找资料时发现“在导体材料和粗细相同时,导体的电阻大小与长度成正比”,可以用表达式R=kx表示,其中k为比例常数,x为导体的长度.于是该学习小组的同学们用电压不变的电源、开关、粗细均匀的镍铬合金丝、电压表等设计成图甲所示的电路来探究此问题.
甲　乙
(1)他们的实验方法是控制了导体的　　　　　　　　不变.
(2)闭合开关后,调节镍铬合金丝上的滑片P,电压表的示数　　　　(选填“能”或“不能”)反映AP间电阻的变化,理由是　　　　　　　　　　　　　　　.
(3)若要精确测量镍铬合金丝的电阻与长度的数量关系,除了记录电压表示数外,还需要的测量器材是　　　　　　.
(4)实验结束后,同学们想进一步研究导体的电阻与温度的关系,实验电路如图乙所示.闭合开关后,用酒精灯缓慢地对钨丝加热时,观察到灵敏电流计的示数变小,这个实验说明了　　　　　　　　　　　　　.
四、计算题(共15分.解答时要求写出必要的文字说明、公式和主要计算步骤)
20.(6分)交警使用的某型号酒精测试仪的工作原理如图所示,电源电压恒为9 V,R1为酒精气体传感器,它实质是一个电阻值随酒精气体浓度增大而减小的可变电阻.当酒精气体的浓度为零时,R1的阻值为80 Ω,电压表的示数为1 V.使用前要通过调零旋钮(即滑动变阻器R2的滑片)对酒精测试仪进行调零.
(1)当电压表的示数为1 V时,电路中的电流是多少
(2)当电压表的示数为1 V时,R2接入电路的阻值是多少
(3)调零后,R2的电阻保持不变,某驾驶员对着测试仪吹气10 s,电压表的示数达到3 V,表明驾驶员酒驾,此时酒精气体传感器R1的阻值是多少
21.(9分)某工厂要研发一种新型材料,要求对该材料承受的撞击力进行测试.如图甲所示,在测试时将材料样品(不计质量)平放在压力传感器上,闭合开关S,由静止自由释放重物,经撞击后样品材料仍完好无损.从重物开始下落到撞击样品的这个过程中,电流表的示数I随时间t变化的图像如图乙所示,压力传感器的电阻R随压力F变化的图像如图丙所示(图像未按比例绘制).电源电压为24 V,定值电阻R0=10 Ω.
(1)在重物下落的过程中,压力传感器的电阻是多少
(2)在撞击过程中,样品受到的最大撞击力是多少
　　甲　　 　　　　乙　　　　　　　　丙
9 10 11 12 13 14 15 16
B D C C D D BC BD
1.欧姆　电阻
2.横截面积　减小
3.30　0.2
【解析】U=3 V,I=100 mA=0.1 A,根据欧姆定律可知,定值电阻的阻值R===30 Ω.当定值电阻两端的电压为6 V时,通过电阻的电流I'===0.2 A.
4.短　变小　变亮
【解析】由题图可知,变阻器与灯泡串联,电压表测变阻器两端的电压;当袋中药液量减少时,弹簧伸长量变短,滑片向上移动,变阻器连入电路的电阻变小,根据串联电路的分压特点可知,变阻器两端的电压变小,即电压表的示数变小,电路的总电阻减小,根据欧姆定律可知,电路中电流变大,灯泡变亮.
5.16　串　A
【解析】由题图可知,左边的6个电阻串联后再与右边的一个电阻串联,所以电阻箱接入电路的总电阻为6×1 Ω+10 Ω=16 Ω;若用这个电阻箱调节扬声器的音量,应该将其与扬声器串联;对扬声器的音量进行微调,即需要调节的电阻较小,所以应该调节旋钮A.
6.串　10
【解析】小灯泡正常发光时其两端电压为8 V,电源电压为12 V,所以应串联一个分压电阻,使小灯泡两端电压为8 V,则串联的电阻两端的电压为12 V-8 V=4 V;小灯泡正常发光时,通过它的电流为=0.4 A,则串联的电阻的阻值为=10 Ω.
7.1∶3　1∶2
【解析】当两表均为电压表、S闭合时,两电阻串联,电压表甲测电源电压,电压表乙测R2两端的电压,因串联电路中总电压等于各分电压之和,所以两电阻两端的电压之比U1∶U2=(U甲-U乙)∶U乙=(3-2)∶2=1∶2;因串联电路中电流处处相等,所以由I=可得,R1∶R2=U1∶U2=1∶2.当两表均为电流表、S断开时,两电阻并联,电流表甲测通过R2的电流,电流表乙测干路电流,因并联电路中各支路两端的电压相等,所以根据I=可得,通过两电阻的电流之比I1∶I2=R2∶R1=2∶1,因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,所以两电流表的示数之比I甲∶I乙=I2∶(I1+I2)=1∶(2+1)=1∶3.
8.2　5
9.B　只把夹子B向左滑动,铅笔芯接入电路中的长度变小,铅笔芯的材料、横截面积不变,温度也几乎不变,铅笔芯接入电路的电阻变小,小灯泡变亮,说明导致铅笔芯接入电路的电阻变小的主要因素是长度.故选B.
10.D　由电路图可知,A选项中电路为R1的简单电路,B选项中电路为R2的简单电路,C选项中R1与R2串联,D选项中R1与R2并联,电流表均测总电流.因串联电路中电阻越串越大、大于任何一个分电阻,并联电路中电阻越并越小、小于任何一个分电阻,所以,由R1RB>RA>RD.又四个电路电源电压相等,所以,由I=可知,四个电路的电流关系为IC11.C　当甲、乙两端电压都为2 V时,I甲=0.4 A,I乙=0.2 A,根据R=可判断,甲的电阻小于乙的电阻,故A错误;导体电阻的大小与导体两端的电压大小无关,所以导体两端的电压为零时,导体的电阻不变,故B错误;当甲、乙两导体并联后接到电压为2 V的电源上时,U甲=U乙=2 V,由题图知,I甲=0.4 A,I乙=0.2 A,干路电流为0.4 A+0.2 A=0.6 A,故C正确;将甲、乙两导体串联,若通过甲的电流是0.2 A,则通过乙的电流也为0.2 A,根据题图可知,乙两端的电压是2 V,故D错误.
欧姆定律公式及其变形式应用时的注意事项
同体性 U、I、R是同一个导体或同一段电路的三个物理量
同时性 由于电流会随电压的改变而改变,所以在应用公式时,三个物理量必须是同一时刻的数值
统一性 三个物理量,必须使用国际单位制中的单位,电流I的单位是安培(A),电压U的单位是伏特(V),电阻R的单位是欧姆(Ω)
纯电 阻性 公式适用于纯电阻性电路,对于非纯电阻性电路不适用.所谓纯电阻性电路是指只有电能和内能的转化的电路
12.C　把导线接在小灯泡L2的两端,导线将小灯泡L2短路,L2熄灭,电路电阻变小,电流增大,L1变亮,所以A、B可能发生.L2被短路,没有电流通过L2,灯L2熄灭但完好,所以C不可能发生, D可能发生.
13.D　闭合开关S,电阻R1和滑动变阻器R2并联,电流表A1测量通过R1的电流,电流表A2测量干路电流,电压表测量电源电压.将滑动变阻器R2的滑片P向右滑动,R2接入电路的电阻变大,根据欧姆定律可知,R2所在支路的电流变小,电流表A2与电流表A1的示数的差值变小,C错误;由于并联电路各支路互不影响,故R1所在支路的电流不变,即电流表A1示数不变,A错误;电源电压不变,因此电压表V示数不变,B错误;根据并联电路的电流规律可知,干路电流变小,即电流表A2的示数变小,又因为电压表V的示数不变,所以电压表V和电流表A2的示数的比值变大,D正确.
14.D　由题意可知,直升机模型从地面升高1.2 m的过程中,螺旋桨转速逐渐加快,说明通过电动机的电流增大,根据I=可知,电路的总电阻减小;若高度继续增加,螺旋桨转速会减慢,说明通过电动机的电流减小,根据I=可知,电路的总电阻增大.综上可知,直升机模型上升过程中,数字电位器的阻值是先减小后增大的,距地面1.2 m时阻值最小,故D图符合题意.
15.BC
16.BD　闭合开关,定值电阻R1与滑动变阻器R2串联,电压表测R1两端电压,电流表测电路中的电流.当滑片位于最左端时,滑动变阻器接入电路中的电阻为零,此时电压表测电源电压,由题图乙可知,电源电压为6 V,故A错误;由R=可知,电压表示数与电流表示数的比值等于R1的阻值,所以滑片移动的过程中,电压表与电流表示数的比值不变,故B正确;当滑片位于最右端时,滑动变阻器接入电路中的电阻最大,此时电路中的电流最小,电压表的示数最小,由题图乙可知,滑动变阻器的最大阻值为20 Ω,故C错误;当滑片位于最左端时,电路为R1的简单电路,此时电路中的电流最大,则 I大===0.6 A,当滑片位于最右端时,电路中的电流最小,则I小===0.2 A,则通过R1的电流变化范围为0.2~0.6 A,故D正确.故选BD.
17.(除标注外,每空1分)(1)如图所示.(1分)　(2)0.4　2　2　(3)C　(4)电流表量程　5　滑动变阻器的最大阻值太小,无法使30 Ω的定值电阻两端的电压为2.4 V(2分)
【解析】(2)由题图丙知,电流表的量程为0~0.6 A,分度值为0.02 A,示数为0.4 A;电阻R两端的电压为0.4 A×5 Ω=2 V.(3)电压一定时,电流与电阻成反比,故I-R图像应是反比例函数图像,故选C.(4)第1次实验中的电流为1.2 A,故将实验装置中的电流表换成大量程才能测出;由题中表格知,实验中应保持定值电阻两端的电压为2.4 V不变,变阻器分得的电压为4.5 V-2.4 V=2.1 V,则有R∶R滑=2.4 V∶2.1 V=8∶7,因变阻器的最大阻值为20 Ω,则接入电路的定值电阻的最大阻值为×20 Ω≈22.9 Ω,而30 Ω大于22.9 Ω,所以不符合实际.
在探究“电流与电阻的关系”的实验中,更换定值电阻时,正确操作应该是断开开关,将滑动变阻器滑片移到阻值最大处,再闭合开关调节滑动变阻器直到电压表示数与上一次相同.
18.(除标注外,每空2分)(1)如图所示.(2分)　(2)AD　(3)8　(4)②将滑片移至最左端,记下此时电流表的示数I2　③
19.(除标注外,每空1分)(1)材料和横截面积(2分)　(2)能　电流一定时,电阻越大,电阻两端的电压越大　(3)刻度尺和电流表　(4)导体的电阻跟温度有关(或钨丝的电阻随温度的升高而增大)
【解析】(1)由题意可知,在实验中,导体的材料和横截面积是不变的,改变的是导体的长度.(2)由题图甲可知,电压表并联在镍铬合金丝AP段的两端,测量的是该段电阻的电压,调节镍铬合金丝上的滑片P,电路的总电阻不变,电流大小不变,AP段的长度改变,AP段的电阻改变,根据U=IR可知,电压表的示数也会改变.(3)实验中为了精确测量电阻的大小与长度的关系,需要测量镍铬合金丝的长度,故还需要的器材是刻度尺;为了计算出电阻的大小,还应测量电路中的电流大小,所以也需要一个电流表.
用“单表”测量电阻的方法
实验电路图 步骤及测量 的物理量 Rx的表达式
方 法 一 1.只闭合S1,测出通过Rx的电流Ix; 2.只闭合S2,测出通过R0的电流I0 Rx=R0
方 法 二 闭合开关,用电压表分别测出R0和Rx两端的电压U0和Ux Rx=R0
方 法 三 已知滑动变阻器的最大阻值为R0. 1.闭合开关,调节滑动变阻器滑片于阻值最大处,读出电压表示数为U1; 2.调节滑动变阻器滑片于阻值最小处,即电阻为零处,读出电压表示数为U2 Rx=R0
方 法 四 1.闭合开关S1,断开开关S2,读出电压表示数为U1; 2.闭合开关S1、S2,读出电压表示数为U2 Rx=R0
方 法 五 1.闭合开关S1,断开开关S2,读出电流表示数为I1; 2.闭合开关S1、S2,读出电流表示数为I2 Rx=R0
20.(1)当酒精气体的浓度为零时,R1的电阻为80 Ω,此时电压表的示数为1 V,由于串联电路的总电压等于各分电压之和,故R1两端的电压为U1=U-U2=9 V-1 V=8 V (1分)
电路中的电流I===0.1 A (1分)
(2)当电压表示数为1 V时,R2连入电路的阻值R2===10 Ω (1分)
(3)R2两端电压U2'=3 V
R1两端的电压U1'=U-U2'=9 V-3 V=6 V (1分)
R2的电阻保持不变,此时电路中的电流I'===0.3 A (1分)
此时酒精气体传感器R1的阻值R1'===20 Ω (1分)
21.(1)重物下落过程中,电路中的电流I=0.2 A
R0两端的电压U0=IR0=0.2 A×10 Ω=2 V (2分)
压力传感器两端的电压U压=U-U0=24 V-2 V=22 V
压力传感器的电阻R压===110 Ω (2分)
(2)由图丙可知,撞击力最大时,压力传感器的电阻最小,电流最大
由图乙可知,电路最大电流Imax=1.2 A (2分)
则U=Imax(R0+R)
压力传感器的电阻R=-R0=-10 Ω=10 Ω (2分)
由图丙可知,此时样品受到的撞击力F=600 N (1分)
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