广东省2024年中考物理一轮复习考点探究 学案 第13讲 电学专题（模块2 欧姆定律的应用与计算）（含答案）

第13讲 电学专题（模块2 欧姆定律的应用与计算）
【回归教材】
知识清单
考点1 欧姆定律
(由德国物理学家欧姆归纳得出)
1.内容:导体中的电流,跟导体两端的电压成 ,跟导体的电阻成 。
2.公式:I=　变形公式:U=IR(求电压),R=(求电阻)。
3.欧姆定律在串、并联电路中的应用
(1)电阻的串联:串联电路的等效电阻等于 ,即R总=R1+R2+…+Rn。
(2)电阻的并联:并联电路的等效电阻的倒数等于 ,即=++…+。
考点公关
例题 根据欧姆定律可导出公式R=,依此可测定导体的电阻,下列说法正确的是 ( )
A.导体的电阻与导体两端的电压成正比
B.导体的电阻与本身的材料和属性有关,与电压、电流无关
C.导体的电阻既与导体两端的电压成正比,又与导体中的电流成反比
D.导体的电阻与导体中的电流成反比
思路点拨
导体电阻可由导体两端的电压与流过导体的电流的比值求得,但是导体电阻是导体本身的一种性质,其大小取决于导体的长度、材料和横截面积,与它两端的电压和通过的电流无关。
【答案】1.正比　反比
3.(1)各串联电阻之和
(2)各并联电阻的倒数之和
例题　B
考点2 串、并联电路中电流、电压、电阻的关系
类型 串联电路 并联电路
电流 I=I1=I2 I=I1+I2
电压 U=U1+U2 U=U1=U2
电阻 R=R1+R2 =+
比例分配 串联分压:U1∶U2=R1∶R2 并联分流:I1∶I2=R2∶R1
核心突破
运用欧姆定律进行计算
例题 如图所示,3个电阻值均为10 Ω的电阻R1、R2、R3串联后接在电压恒定为U的电路中,某同学误将一只电流表并联在电阻R2两端,发现电流表的示数为1.5 A,据此可推知电源电压U为 V;若用一只电压表代替电流表并联在R2两端,则电压表的示数为 V。
解题思维导图
变式训练
1.若加在导体两端的电压为9 V,通过导体的电流为0.3 A,该导体的电阻为 Ω,若使电压增加到原来的2倍(电阻不随温度变化),则该导体的电阻是 Ω。
2.某小灯泡上标有“6 V　6 W”字样,其电流随两端电压变化的关系曲线如图所示,当小灯泡两端的电压为2 V时,通过小灯泡的电流为 A,此时小灯泡的电阻为 Ω。
【答案】例题　30　10
变式训练　
1.30　30
【解析】R===30 Ω,而电阻又是导体的基本属性,它不随电压、电流的改变而改变,所以当电压增大到原来的2倍时,电阻仍然是30 Ω。
2.0.5　4
【实验探究】
围绕课标——课标重点实验
实验导航
实验一:探究电流与电压、电阻的关系
实验名称 探究电流与电压的关系 探究电流与电阻的关系
实验器材 电源、开关、导线、电流表、电压表、滑动变阻器、定值电阻
电路图
控制变量 控制电阻不变 控制定值电阻两端的电压不变
滑动变阻 器的作用 改变定值电阻两端的电压 控制定值电阻两端的电压不变
实验图像
实验结论 当电阻一定时,电流和电压成① 当电压一定时,电流和电阻成②
【答案】①正比　②反比
实验母题串考点
母题 探究“电流与电阻的关系”时,可供使用的实验器材有:三节新的干电池(电压为4.5 V)、电流表、电压表、滑动变阻器(标有“20 Ω　2 A”字样)、定值电阻5个(5 Ω、10 Ω、15 Ω、20 Ω、50 Ω)、开关一个、导线若干。小静等同学设计了如图甲所示的电路图。
制订计划与进行实验
(1)请用笔画线代替导线将图乙中的实物图连接完整,要求:滑片向右移动时滑动变阻器接入电路的电阻变大。
(2)闭合开关,电流表无示数,电压表有示数,并接近于电源电压,则故障原因是 。
分析论证
(3)排除故障后,将定值电阻由5 Ω更换为10 Ω时,应向 (选填“左”或“右”)适当调节滑动变阻器的滑片,使电压表示数保持不变。
(4)图丙是根据实验数据画出的定值电阻的I-R图像,其中阴影部分面积表示的物理量是 ,其数值为 。
评估
(5)实验中,在接入50 Ω的定值电阻后,小静同学无论怎样移动滑片,都不能使电压表示数达到原来的数值,为了能完成这次实验,小静采取的措施可行的是 (多选)。
A.调高电源电压
B.更换一个最大阻值为30 Ω的滑动变阻器
C.再串联一个10 Ω的电阻
D.将电压表改接到滑动变阻器两端
拓展设问
(6)下列图像中能大致反映本实验中各物理量之间关系的是 。
　　　A　　　　　　　　B
　　　C　　 　　　　　　D
【答案】(1)
(2)定值电阻断路
(3)右
(4)电阻两端的电压　3 V
(5)BC
拓展设问　(6)C
实验导航
实验二:伏安法测电阻
实验原理 R=
实验原理图
实验器材 电源、开关、导线、电流表、电压表、定值电阻、滑动变阻器、小灯泡等
实验步骤 (1)按电路图正确连接实物电路。 (2)检查电路无误后,闭合开关,移动滑片P,使小灯泡两端的电压示数等于正常工作电压,观察小灯泡亮度,同时记下电压值和对应的电流值。 (3)继续移动滑片P,使小灯泡两端电压逐渐变小,再测两组电压和对应的电流值,观察小灯泡的亮度变化。 (4)利用R=求出每次实验对应的小灯泡的阻值
注意事项 (1)应注意滑动变阻器的使用规则和作用。 (2)测量时为了保护小灯泡不被损坏,应先将小灯泡两端的电压调到小灯泡正常工作时的电压,然后逐次降低小灯泡两端的电压而不是升高电压。 (3)不管是测小灯泡还是定值电阻,其阻值都受到温度影响,但后者影响不大,避免通电时间过长,减小测量结果带来的误差。而测小灯泡的阻值时,小灯泡正常发光和不正常发光时温差较大,对电阻的影响十分明显。 (4)测量小灯泡和定值电阻的阻值都要多次测量,前者是为了探究小灯泡的阻值和温度变化的关系,后者是为了多次测量求平均值,以减小误差
实验母题串考点
母题 小华做测量定值电阻Rx阻值的实验,现有器材:待测电阻Rx、两节干电池、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线若干。
制订计划与进行实验
(1)请按图甲所示的电路图,以笔画线代替导线,将图乙中的电路连接完整。
(2)连接电路时,断开开关,并将滑动变阻器滑片置于阻值 处。
分析论证
(3)正确连接电路,闭合开关,发现无论怎样移动滑片P,电流表都没有示数,而电压表示数接近3 V,则故障可能是 (选填字母)。
A.滑动变阻器断路
B.Rx断路
C.Rx短路
(4)排除故障后,当电压表示数为1.3 V时,电流表示数如图丙所示,则通过Rx的电流大小为 A,它的阻值是 Ω。
评估
(5)本实验要多次测量取平均值,目的是 。
拓展设问
　　(6)小华对实验进行进一步拓展,利用电源(电压未知但恒定不变)、阻值为R0的定值电阻、电流表、开关等器材,设计了如图丁所示的电路测Rx的阻值,请你完成下列实验步骤:
①按图丁正确连接电路,闭合开关S1,断开开关S2,读出电流表示数I1;
② ,读出电流表示数I2;
③根据实验数据,计算出待测电阻Rx= 。(用R0、I1、I2表示)
【答案】(1)
(2)最大
(3)B
(4)0.26　5
(5)减小误差
拓展设问　(6)再闭合开关S2　
【真题精粹】
考向1 运用欧姆定律进行计算(每年必考)
1.(2021·江西)小明同学在物理实验室发现一个电学元件,它由一个标有“2 V　2 W”的小灯泡和一个定值电阻R0连接而成。小明同学将该元件接入如图所示的电路中,电源电压恒为6 V,闭合开关,无论怎样移动滑动变阻器的滑片P,电流表的示数总在0.2 A~1 A的范围内变化(小灯泡的电阻不随温度变化,且电路元件始终完好)。求:
(1)小灯泡正常工作时的电流和电阻;
(2)定值电阻R0与小灯泡的连接方式;
(3)定值电阻R0的阻值;
(4)滑动变阻器R的最大阻值。
2.(2020·江西)如图所示,电源电压恒定不变,已知定值电阻的阻值为R0,不考虑温度对灯丝电阻的影响。
(1)当S1和S2都闭合时,电流表的示数分别为I1、I2,且I1>I2,小灯泡L1恰好正常发光,求电源电压及小灯泡L1的电阻值;
(2)当开关S1和S2都断开时,某一电表示数为I3(I3≠0),求电路的总功率。
3.(2023·吉林)在如图所示的电路中,R1的阻值是30 Ω,闭合开关S,电流表A1的示数是0.2 A,电流表A的示数是0.5 A。求:
(1)电源电压;
(2)电阻R2的阻值。
【答案】1.【解】(1)灯泡标有“2 V　2 W”,灯泡正常工作时的电流:IL===1 A
灯泡的电阻:RL===2 Ω;
(2)由题意知通过电路的最大电流是1 A,而灯泡允许通过的最大电流也是1 A,串联电路各处电流相等,所以灯泡和定值电阻串联接入电路;
(3)当滑动变阻器接入电路的电阻为0时,电路总电阻最小,通过电路的电流最大,由欧姆定律可得电路总电阻:R===6 Ω
串联电路总电阻等于各分电阻之和,所以定值电阻R0的阻值:
R0=R-RL=6 Ω-2 Ω=4 Ω;
(4)当通过电路的电流最小时,滑动变阻器接入电路的电阻最大,由欧姆定律可得电路总电阻:
R'===30 Ω
则滑动变阻器的最大阻值:
RP=R'-R0-RL=30 Ω-4 Ω-2 Ω=24 Ω。
2.【解】(1)当开关S1、S2都闭合时,L2被短路,定值电阻R0和灯泡L1并联,一个电流表测量干路中的电流,另一个电流表测量通过R0的电流,由于I1>I2,则干路电流为I1,通过R0的电流为I2,则电源电压:U=U0=I2R0
由并联电路电流的规律可知通过灯泡的电流:
IL=I1-I2
小灯泡的电阻:
RL===;
(2)当开关S1、S2都断开,灯泡L1和L2串联,电路中的电流为I3,电路的总功率P=UI=I2R0I3=I2I3R0。
3.【解】由电路图可知,R1与R2并联,电流表A测干路电流,电流表A1测R1支路的电流。
(1)因并联电路中各支路两端的电压相等,
所以,由I=可得,电源的电压:
U=I1R1=0.2 A×30 Ω=6 V;
(2)因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,所以,通过R2的电流:
I2=I-I1=0.5 A-0.2 A=0.3 A,
则电阻R2的阻值:R2===20 Ω。
考向2 动态电路分析(每年必考)
4.(2023·江西)如图所示,电源电压恒定不变,闭合开关S,将滑动变阻器R1的滑片P向右移动,下列说法正确的是 ( )
A.A的示数变大,V1的示数不变
B.A的示数变大,V2的示数变大
C.V1的示数与V2的示数之和不变
D.V2的示数与A的示数之比变小
5.(2021·江西)如图所示,当开关S、S1闭合时,滑动变阻器的滑片P向右移动,灯泡L的亮度 (选填“变亮”、“变暗”或“不变”);当开关S闭合、S1断开时,滑动变阻器的滑片P向右移动,电压表V的示数 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。
6.(2020·江西)如图所示,电源电压恒定不变,闭合开关S,若滑片P向上移动,下列说法正确的是( )
A.A示数变小,V示数变大
B.A示数变小,V示数不变
C.A示数变大,V示数变小
D.A示数变大,V示数不变
7.(2023·宁夏)如图,这是“测量小灯泡电阻”的实验电路图,当滑动变阻器的滑片P向左移动时,下列选项正确的是 ( )
A.电压表示数变小,电流表示数变大,灯丝的电阻变小
B.电压表示数变大,电流表示数变小,灯丝的电阻不变
C.电压表示数变大,电流表示数变大,灯丝的电阻变大
D.电压表示数变小,电流表示数变小,灯丝的电阻变大
【答案】4.D　【解析】由电路图可知,R1与R2串联,电压表V1测R1两端的电压,电压表V2测电源的电压,电流表测电路中的电流。因电源电压不变,所以电压表V2的示数不变;当滑片向右滑动时,滑动变阻器接入电路的电阻变小,根据公式I=可知,电路电流变大,所以电流表示数变大,根据串联电路分压原理可知,R1电阻减小,分得的电压减小,所以V1示数减小,故A、B错误;电压表V2的示数不变,电压表V1的示数变小,所以说电压表V1与电压表V2的示数之和变小,故C错误;电压表V2的示数不变,电流表A示数变大,所以电压表V2与电流表A的示数之比变小,故D正确。
5.变亮　变小
【解析】当开关S、S1闭合时,滑动变阻器与灯泡L串联,电压表测电源两端的电压,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小,电路的总电阻变小,由I=可知,电路中的电流变大,由串联电路的分压特点可知,滑动变阻器两端分得的电压变小,灯泡两端分得的电压变大,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;当开关S闭合、S1断开时,滑动变阻器和灯泡L串联,电压表测滑片右侧电阻丝和灯泡L两端电压之和,因电压表的内阻很大,在电路中相当于断路,所以,滑片移动时变阻器接入电路中的阻值不变,电路中的总电阻不变,由I=可知,电路中的电流不变,当滑动变阻器的滑片P向右移动时,滑片右侧电阻丝的阻值变小,由U=IR可知,滑片右侧电阻丝两端的电压变小,灯泡两端的电压不变,则滑片右侧电阻丝和灯泡L两端电压之和变小,即电压表的示数变小。
6.B　【解析】分析电路图可知,两电阻并联,电压表测量电源电压,其示数不变;电流表测量干路中的电流,所以当滑片P向上移动时,接入电路中的电阻增大,电路中的总电阻也增大,根据欧姆定律可得电流表的示数减小,故正确答案应为B。
7.C
考向3 电阻的测量实验(6年1考)
8.(2023·江西)【实验名称】测量小灯泡正常发光时的电阻:
【实验器材】额定电压为2.5 V的小灯泡(正常发光时电阻约10 Ω)、两节新干电池、电流表、电压表、滑动变阻器(20 Ω　1 A)、开关、导线若干。
【实验原理】 。
【实验步骤】
(1)如图甲所示,这是某同学连接的电路。他检查电路连接完好后,正准备闭合开关,同组的另一同学及时提醒他,这样操作存在不足,其不足之处是 。
(2)正确操作后,闭合开关,发现灯泡不亮,电流表和电压表均无示数;断开开关,将电压表接在C接线柱上的导线改接到B接线柱上,闭合开关,电压表指针有明显偏转而电流表仍无示数,则故障是 。
(3)排除故障后,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,当电压表的示数为2.5 V时,电流表示数如图乙所示,则小灯泡正常发光时的电流为 A,小灯泡正常发光时的电阻为 Ω(计算结果保留一位小数)。
【拓展】该同学实验兴致正浓,他又分别测出了2 V和3 V电压下小灯泡的电阻,然后用这三次电阻的平均值作为小灯泡正常发光时的电阻值。他的这种做法是 (选填“正确”或“错误”)的,理由是 。
【答案】8.【实验原理】R=
【实验步骤】(1)闭合开关前没有将滑动变阻器的滑片移至阻值最大处
(2)滑动变阻器处断路
(3)0.26　9.6
【拓展】错误　灯丝电阻随温度发生变化
【解析】由欧姆定律,电阻大小等于导体两端电压与电流的比,故测电阻的原理为R=;(1)为保护电路,连接电路时,开关应断开,滑动变阻器的滑片应移至阻值最大处,图甲闭合开关前没有将滑动变阻器的滑片移至阻值最大处;(2)闭合开关,却发现灯泡不发光,电流表示数为0,说明电路可能断路;将电压表接在C接线柱上的导线改接到B接线柱上,电压表并联在滑动变阻器两端,闭合开关,电压表指针有明显偏转而电流表仍无示数,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,与电压表并联的滑动变阻器断路了;(3)若小灯泡正常工作时电流表示数如图乙所示,电流表选用小量程,分度值为0.02 A,电流为I=0.26 A,由欧姆定律,则灯泡正常工作时的电阻为R==≈9.6 Ω。【拓展】灯丝两端的电压越高,温度越高,电阻越大,利用多次测量求平均值的方法来减小误差没有意义,只有测定值电阻的阻值,才能采用多次测量求平均值的方法来减小误差,故求灯泡的电阻平均值不合理。
考向4 探究电流与电压和电阻的关系(6年1考)
9.(2022·江西)探究电流与电压的关系。
【提出问题】电流与电压有怎样的关系呢
【猜想与假设】依据电压是形成电流的原因,猜想:通过导体的电流随着导体两端的电压增大而 。
【设计实验】如图1所示,这是该实验的电路图。请判断虚线框内的电表,它们的符号分别是:甲　　　　乙　　　　。
【进行实验】按电路图连接电路,闭合开关,电流表指针位置如图2所示,此时电流表的示数为 A。保持电阻R=5 Ω不变,移动滑片,测得的几组数据如表所示。
实验序号 1 2 3 4 5
电压U/V 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5
电流I/A 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5
【分析与论证】请在图3的坐标轴上制定标度;把上表中的实验数据在坐标系中描点,并绘出图像。
【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 。
【答案】9.【猜想与假设】增大
【设计实验】　
【进行实验】0.06
【分析与论证】
【结论】正比
2