初中物理 欧姆定律
一、单选题
1.关于电压,下列说法不正确的是( )
A.电源是提供电压的装置
B.电路中有电流时,电路两端就一定有电压
C.若需要3V的电源电压,应将2节新干电池串联
D.电路中有电源就一定会有持续的电流
2.华为Mate20系列智能手机所搭载的国产7纳米制造工艺麒麟980芯片,“在指甲盖大小的尺寸上塞进69亿个晶体管”,实现了性能与能效提升的新突破。计算机芯片、智能手机芯片等体积的微型化及性能的代际提升,都得益于一种新型材料的研发。这种新型材料是( )
A.超导材料 B.磁性材料 C.纳米材料 D.半导体材料
3.小勇同学连接的电路如图所示,当他将开关闭合后发现电压表V1的示数为12 V,电压表V2的示数为8 V,关于灯L1两端的电压下列说法中正确的是( )
A.20 V B.12 V C.8 V D.4 V
4.如图为一只“6V 1.5W”小灯泡的电流随电压变化的关系图象.若把这样的三只灯泡串联起来,接在12V的电源两端,则此时每只灯泡的电阻及实际功率为( )
A.24Ω 0.67W B.20Ω 0.67W
C.24Ω 0.96W D.20Ω 0.8W
5.在探究“导体电阻的大小与哪些因素有关”的实验中,将一根粗细均匀的导体截成ab、cd两端后,分别把它们接入如图所示的电路中,这是在探究导体电阻与导体( )
A.横截面积的关系 B.材料的关系
C.长度的关系 D.温度的关系
6.如表是晓红在探究通过定值电阻的电流与其两端电压的关系的实验中,得出的四组数据.由所学的知识可知,晓红记录的数据中,有误的一组是( )
A B C D
电流(I/A) 0.10 0.15 0.30 0.25
电压(U/V) 3.0 4.5 6.0 7.5
A.A B.B C.C D.D
7.用“伏安法测电阻”的实验中,小雪和晓彤分别选用定值电阻和小灯泡为测量对象,在处理实验数据时,分别画出了U-I的图象,如图甲、乙所示.对于图象的分析,以下说法错误的是( )
A.由甲图可知,定值电阻的阻值为1Ω
B.由甲图可知,电阻不随其两端的电压和导体中的电流而改变
C.为了减小误差,应该用多次测量求平均值的方法,计算小灯泡的电阻
D.由乙图及实验现象可知:小灯泡的电阻随灯丝温度的增加而增大
8.在如图 8.75 所示的电路中, 电源电压不变, 电流表、电压表都是理想电表, 当滑动变阻器 的滑片 从 端移到 端的过程中 ( )。
A. 表示数先减小后增大, 表示数增大
B. 表示数先增大后减小, 表示数减小
C. 表示数先减小后增大, 表示数先增大后减小
D. 表示数先增大后减小, 表示数先减小后增大
9.图甲中的A、B分别为小灯泡和定值电阻的I﹣U图象,小灯泡和电阻的连接情况如图乙所示,电源电压8V,下列说法正确的是( )
A.小灯泡电阻随温度的增大而减小
B.灯泡的实际电功率为0.6W
C.电阻的阻值为0.05Ω
D.电阻的电功率为0.8W
10.如图电路,电源电压恒定,R1=12ΩR2=6ΩR3是定值电阻。闭合开关S1,单刀双掷开关S2接a时电流表的示数为0.6A,接b时电流表的示数可能为( )
A.0.3 A B.0.6 A C.0.9 A D.1.2 A
二、填空题
11.一段导体两端电压为5V时,导体中的电流强度为0.5A,若导体两端电压增加一倍,导体中的电流为 ;当电压变为零时,导体的电阻为 .
12.有两个定值电阻,R1上标有“5Ω1A“,R2上标有“20Ω 0.5A”字样。若将它们串联起来接在某一电源上,为了不损坏电路中各个器件,电源电压不得超过 V
13.如图所示,R1=4Ω,R2=6Ω,当开关S闭合时,通过R1与R2的电流之比为 ; 加在R1与R2两端的电压之比为 ;R1与R2消耗功率之比为 。
14.如图的电路中,电源电压恒定,定值电阻R1的阻值为10Ω,闭合开关,当滑片位于a点时,电流表示数为2A,滑动变阻器R2的功率为P1;当滑片位于b点时,电流表示数为1A,滑动变阻器R2的功率为P2,且P1∶P2=2∶3,则电源电压为 V,P1为 W。
15.如图甲所示电路中,电源电压恒定不变,小灯泡L标有“6V 0.3A”字样,电流表量程0~0.6A、电压表量程0~3V。在保障电路安全的前提下,只闭合开关S、S1,滑片P位于最右端,小灯泡恰好正常发光,则小灯泡10s内消耗的电能为 J,再移动滑片P,电流表示数与R2关系如图乙a所示,当断开S1闭合S、S2、S3时,电流表示数与R2的关系如图乙b所示,则I1= A(忽略小灯泡电阻变化)。
16.如图甲所示,闭合开关S,调节滑动变阻器的滑片从最右端滑至灯正常发光的位置,电流表与两电压表示数的变化关系如图乙所示。则电源电压为 V,小灯泡电功率的变化范围是 W。
三、实验探究题
17.小希用两节干电池按如图所示电路来探究串联电路的电压特点。
(1)在接拆电路时,开关必须 ,三只电压表皆可选择的量程是 (填“0~3 V”或“0~15 V”)。
(2)用电压表分别测出A与B、B与C、A与C点之间的电压为UAB、UBC、UAC。经过三次实验,得到的数据记录在图表中。分析实验数据,第三次空缺的数值是 ,由此可得到串联电路的电压特点用公式表示是 。
(3)若将滑动变阻器滑片P滑到左端边缘,UAB的数值是 ,UBC的数值是 。
18.小明利用图甲所示电路探究“电流与电阻的关系”。已知电源电压恒为6V,实验提供的定值电阻R的阻值分别为25Ω、20Ω、15Ω、10Ω、5Ω,滑动变阻器规格为“30Ω 1A”。
(1)用笔画线代替导线将图甲所示电路补充完整,要求滑动变阻器的滑片P向右移动时,电流表示数变大 ;
(2)正确连接电路后,闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片调至 (选填“左”或“右”)端;
(3)当定值电阻R为5Ω时,移动滑片至适当位置,记录两电表示数。其中电压表指针所指位置如图乙所示,它的示数为 V;电流表的示数应为 A;
(4)将R换为10Ω时,在记录数据前,小明应先调节 ,使 ,实验中可更换定值电阻的最大值是 Ω;
(5)小明重新调整电压的设定数值,进行了5次实验,根据实验数据画出电流与电阻关系的图像如图丙。实验中定值电阻两端的电压为 V不变。 根据图丙可得出“在电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成 ”(选填“正比”或“反比”)的实验结论。
19.小明在“探究电流与电阻关系”的实验中,电源电压为3V,定值电阻的阻值分别为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω。
(1)小明将5Ω的定值电阻接入如图甲所示的电路中。经检查发现电路中有一根导线连接错误,请你在错误的导线上画“×”,并用笔画线代替导线将电路连接正确 。
(2)改正电路后,实验过程中小明发现电压表无示数,电流表有示数,造成此故障的原因可能是 。
(3)改正电路,查明故障后;将5Ω定值电阻接入电路,当电压表的示数为1.5V时,读出电流表的示数。接着小明用10Ω电阻替换5Ω电阻,闭合开关后,应该将滑动变阻器的滑片P向 端滑动,使电压表示数为 时,读出电流表的示数。
(4)通过实验探究,小明得出的结论是:当电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻 。
(5)为完成整个实验,应该选取最大阻值不小于 Ω的滑动变阻器。
20.为了测定小灯泡正常发光时的电阻,小明选取了相应器材进行实验,已知小灯泡上标有“2.5V”字样。
(1)小明连接好电路,如图甲所示,但检查后发现有一导线连接错误,错误导线是 (选填“①”、“②”或“③”),假如闭合开关,会出现的现象是 。
(2)故障排除后,调节滑动变阻器使小灯泡正常发光,此时电流表的示数如图乙所示,示数为 A,小灯泡正常发光时的电阻是 Ω。
(3)为了减小误差,小明调节滑动变阻器使小灯泡发光,又测出了两组数据并计算出了小灯泡的电阻,他求出三个电阻值的平均值,即是小灯泡的电阻。请你对他的做法进行评价: 。
(4)实验完成后,小明想测一下手边的一个定值电阻Rx的阻值,聪明的小明在观察了滑动变阻器的铭牌之后,想到了不用电流表也能测电阻的方法;请你在图丙所示的方框中画出设计的电路图 ,并写出Rx阻值的表达式: 。(电源电压为U,滑动变阻器的最大阻值为R0,电压表示数用Ux表示)
21.小明同学用“伏安法”测未知电阻R的阻值,他设计的电路如图甲所示:
(1)请你用笔画线代替导线,在图乙中把电路连接完整;
(2)连接电路,闭合开关前,滑动变阻器的滑片应移到最 (选填“左”或“右”)端;
(3)连接好电路,闭合开关,发现电流表和电压表都有较小的示数,且无论怎样移动滑动变阻器的滑片,电流表和电压表的示数都不变,造成这一现象的原因可能是___(选填字母);
A.电阻R断路
B.滑动变阻器接了上面的两个接线柱
C.电阻R短路
D.滑动变阻器接了下面的两个接线柱
(4)小明同学排除故障后,重新连接好电路进行实验,下表是他记录的三次实验数据。第一次实验中电流表的示数如图丙所示,此时的电流是 A,通过第一组实验数据算出该定值电阻的阻值是 Ω,本实验采取多次测量取平均值的目的是 ;
实验次数 1 2 3
电压/V 1.5 1.8 2.4
电流/A
0.36 0.5
(5)完成上述实验后,小明同学还设计了如图所示的电路,测出了另一小灯泡正常发光时的电阻。已知滑动变阻器R1的最大阻值为R0,小灯泡正常发光时的电流为I0,请将以下实验步骤补充完整:
①只闭合S和S1,调节滑动变阻器R1的滑片,使电流表的示数为I0;
②只闭合S和S2, ,使电流表的示数仍为I0;
③再将R1的滑片调至最左端,记下电流表的示数为I1;再将R1的滑片调至最右端,记下电流表的示数为I2;
④写出小灯泡正常发光时电阻的表达式:RL= (用R0、I1、I2表示)。
22.20世纪60年代,科技工作者研制成了LED发光二极管,它可以直接把电转化为光。与传统白炽灯相比,具有节能(白光LED的能耗仅为白炽灯的1/10)、长寿(寿命可达10万小时以上)的特点。现在各种光色的LED在家庭照明、交通信号灯和大面积显示屏等领域得到了广泛应用,产生了很好的经济效益和社会效益。小明想测算LED灯正常发光时的功率,他将10个相同的LED灯(额定电压2.5V)焊接在一块电路板上,制作了一个简易LED灯组,用两节干电池做电源。
(1)要比较准确地完成探究,焊接在电路板上的10个LED灯应该是 (选填“串联”或“并联”)关系;
(2)小明将LED灯组连入如图甲所示的电路,闭合开关后发现LED灯均不亮,经检查发现电路中有一根导线连接错误,这根连接错误的导线编号是 。请你在连接错误的导线上画“×”并用笔画线代替导线将电路连接正确 ;
(3)消除故障后,滑片P滑到图示位置时电压表示数如图乙所示;为使LED灯组正常发光,应将滑片向 端移动;
(4)滑动滑片P使电压表示数U=2.5V时LED灯组正常发光,电流表示数如图丙所示,则流过每个LED灯的电流I0= A,每个LED灯正常发光时的电阻R0= Ω;
(5)电路板上AB间的总电阻R= Ω,该LED灯组正常发光时的总功率P= W。
四、综合题
23.如图所示的电路中电阻R1=10Ω,R2=20Ω,电源电压保持不变。当S1闭合、S2断开时电流表示数为I1=0.5A。求:
(1)电压表示数U1;
(2)电源电压U;
(3)当S1、S2都闭合时,电流表示数I2。
24.如图甲是科学兴趣小组在课外活动中设计的一种身高体重秤,用电流表的示数大小表示身高和体重。已知电源电压为12伏,R0为滑动变阻器,R为压敏电阻,其阻值随压力变化关系如图乙。
(1)体重秤上不站人时,电流表A1指针位置如图丙所示,其读数为 安;
(2)小明在测量时,A2示数恰好为A1示数的一半。若小明体重为400N,则滑动变阻器R0接入电路的阻值为多少欧?
(3)该秤的电源使用时间过长后电压会变小,这将导致体重测量值如何变化?并说明理由。
25.甲醛对人体的危害非常大,因此装修房屋时检测甲醛污染指数很重要。如图甲是一款甲醛检测仪的工作原理图。电源电压恒为3V,R是阻值为10Ω的定值电阻,R0为可以感知甲醛污染浓度的可变电阻,其阻值随甲醛污染指数的变化图象如图乙所示。当污染指数在50以下为轻度污染,50- 100之间为中度污染,100以上为重度污染。问:
(1)由分析图甲和图乙可知当污染指数越大,电压表的示数 (填“越大”或者“越小”)。
(2)污染指数为50时,电路中的电流为多大?
(3)通过计算说明电压表示数为1V时,是否属于重度污染?
26.某课外科技小组设计了如图ZX7-1所示的电路来测量电源电压U和待测电阻R0的值,已知滑动变阻器的最大阻值为20Ω,其实验步骤如下:
(1)该小组的同学按电路图连接好电路后,将滑动变阻器的滑片P滑到最右端b点,闭合开关S1、断开开关S2,无论怎样移动滑片P,发现电压表有示数但始终保持不变,则电路故障的原因可能是 (写出一种即可)。
(2)排除故障后,请写出测量未知电阻Rx的实验步骤: 。
(3)若电源电压为3V,Rx为10Ω,保持开关S1闭合、S2断开,当滑片P恰好滑到滑动变阻器的中点时,电压表的示数应为 V,此时待测电阻R1的电功率为 W。
27.如图(a)所示电路,V1、V2是两只相同的电压表.当闭合开关后.灯泡L1和L2都发光,这时两只电压表的指针偏转角度相同,均为图(b)所示,指针刚好对准刻度线位置.则:
(1)求L1和L2两端的电压;
(2)若将L1和L2改接为图(c)所示的电路,电源电压不变,闭合开关后灯泡L1和L2都发光,此时电流表A2的示数为1.5A,电流表A1的示数为1.2A,求此时通过L2的电流和L2两端的电压.
答案解析部分
1.【答案】D
【解析】【解答】解:A、电源是提供电压的装置,为用电器提供电能,故A正确;
B、电压是形成电流的原因,电路中有电流时,电路两端就一定有电压,故B正确;
C、一节干电池的电压为1.5V,两节串联的电压为3V,所以若需要3V的电源电压,应将2节新干电池串联,故C正确;
D、电路中有电源,且电路是通路时,才会有持续的电流,故D错误.
故选D.
【分析】电源是提供电压的装置,电压是形成电流的原因,电路中要想有持续的电流,必须要有电压,且电路是通路.电池组的电压等于各串联电池电压的和.
2.【答案】C
【解析】【解答】由“在指甲盖大小的尺寸上塞进69亿个晶体管”知,这些零件所占空间体积极小,空间尺度在纳米级,所以属于纳米材料。
故答案为:C。
【分析】纳米材料占空间体积极小,空间尺度在纳米级。
3.【答案】D
【解析】【解答】因为串联电路两端的电压等于各部分电压之和,所以灯L1两端的电压为:U1=12V-8V=4V,D符合题意.
故答案为:D。
【分析】根据串联电路中的电源电压等于各分电压之和解答.
4.【答案】D
【解析】【解答】解:
根据串联电路中总电压等于各部分两端电压之和,
所以三只相同的灯泡串联在12V电源上,每只灯泡两端电压U= =4V,
由图象当U=4V,I=0.2A,
所以此时灯泡的电阻: ;
此时每只灯泡的实际功率:P=UI=4V×0.2A=0.8W.所以ABC错误,D正确.
故选D.
【分析】根据串联电路的电压特点可得到三个这种灯泡串联时各灯的电压,由图象找到此时灯泡的电流,从而计算电阻的实际功率.
5.【答案】C
【解析】【解答】解:
由导体的决定因素可知,电阻的大小与四个因素有关,因此要探究导体电阻的大小与决定因素的关系,需要用到控制变量法.将一根粗细均匀的电阻丝分成两段,由此可以确定这两段电阻丝的材料、横截面积是相同的.根据图示的两根电阻丝,可以知道电阻丝的长度不同.因此实验探究的是导体的电阻与长度的关系,故C正确.
故选C.
【分析】影响导体电阻大小的因素:导体的材料、长度和横截面积,在研究电阻与其中某个因素的关系时,要采用控制变量法的思想,要研究导体的电阻大小与一个量之间的关系,需要保持其它量不变.
6.【答案】C
【解析】【解答】解:因电阻的阻值不变,所以,通过定值电阻的电流与其两端的电压成正比,
由表格数据可知,ABD中电压表和电流的比值均为30,而C中电压和电流的比值为20,故C中有错误.
故选C.
【分析】定值电阻的阻值不变,根据欧姆定律可知通过定值电阻的电流和两端的电压成正比,据此分析表格数据得出解答.
7.【答案】C
【解析】【解答】AB、根据图甲可知,电压与电流成正比,因此该电阻为定值电阻,即电阻是导体自身的性质,它不随导体两端的电压和导体中的电流改变而改变,根据图示可知,当电阻两端电压为3V时,通过的电流为3A,由I=U/R可知,定值的电阻:R=U/I=3V/3A=1Ω,AB不符合题意;
C、测定小灯泡的电阻时,多次测量是为了寻找灯丝电阻与温度的关系,不能求平均值减小误差,C符合题意;
D、由乙图可知,电压与电流不成正比,即当灯泡两端电压发光改变时,灯泡的阻值也随之发生变化,且电压变化比电流变化快,因此小灯泡的电阻随灯丝温度的增加而增大,D不符合题意,
故答案为:C.
【分析】(1)电阻一定时,电流与电压成正比;根据图甲判断该电阻是否为定值电阻,然后利用图中数据以及欧姆定律的变形公式求出定值电阻的阻值;
(2)根据图乙判断灯丝电阻的特点,然后分析多次测量小灯泡电阻的目的.
8.【答案】B
【解析】【解答】(1)根据电路图可知,滑动变阻器被分成了两个电阻并联,电路由滑动变阻器部分的电阻R并,与R、R0串联组成。当P由a到b,滑动变阻器部分的电阻R并先变大后变小(中点时电阻最大),即当滑动变阻器R'的滑片P从a端移到b端的过程中,则电路的总电阻先变大后变小。电压表测R和变阻器串联部分的电压,根据串联电路的分压规律可知,电压表的示数先增大后减小;
(2)电流表测量的是其中一条支路的电流,电路总电压等于电源电压保持不变,当P由a到b,与电流表相连的支路电阻逐渐变大,根据欧姆定律可知,电路中电流(电流表示数)减小,
故B正确,而A、C、D错误。
故选B。
【分析】(1)滑动变阻器是靠改变连入电路中电阻丝的长度来改变电阻的,它在电路中的作用就是通过改变电阻从而改变电路中的电流和部分电路两端的电压。
(2)这道题我们先分析变阻器电阻变化情况,然后得出总电阻变化情况。由于电压一定,根据欧姆定律就可以得出电流变化情况。再根据电流的变化判断出电压表的变化。
9.【答案】B
【解析】【解答】A. 由图甲和常识知道,小灯泡电阻随温度的增大而增大,A不符合题意;
C. 由图甲,当电阻的电压为8V时,通过电流为0.4A,所以 ,C不符合题意;
乙图知,串联,电源电压8V,再由查看甲图知,当电流为0.3A时,灯泡和电阻两端的电压分别为2V和6V,符合串联的条件,
所以灯的功率为: ;
电阻的功率为: ,所以B符合题意,D不符合题意。
故答案为:B。
【分析】小灯泡阻值随温度升高而增大,定值电阻电流与其两端电压成正比。
实际功率等于实际电压乘以实际电阻;
10.【答案】C
【解析】【解答】根据图像,当单刀双掷开关接a时,接入电阻为12Ω,电流为0.6A,当开关接b时,接入的电阻变为原来的一半,电流会变大,但由于R3和电阻串联,所以总电阻不是原来的一半,所以电流不是原来的2倍,则电流大于0.6A,小于1.2A,C符合题意。
故答案为:C.
【分析】当电路中的电阻变小时电流变大,根据电阻变化情况分析电流变化的大小。
11.【答案】1A;10Ω
【解析】【解答】解:R= ,
导体两端电压增加一倍,导体电阻不变,
I= ,
当电压变为零时,导体的电阻仍为10Ω.
故答案为:1A,10Ω.
【分析】根据欧姆定律可计算导体的电阻和导体的电流的变化,导体的电阻是导体的本质特性,与导体的材料,长度,横截面积有关,与电路的电压和电流无关.
12.【答案】12.5
【解析】【解答】因串联电路中各处的电流相等,所以,若将两只电阻串联时,电路中的最大电流I=0.5A,因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,所以,由I= 可知,允许加在电路两端的最大电压:U=I(R1+R2)=0.5A×(5Ω+20Ω)=12.5V.
故答案为:12.5.
【分析】串联时允许通过的最大电流为两个电阻允许通过最大电流中最小的一个;再利用欧姆定律求出两电阻两端的电压,根据串联电路的电压特点求出电源的电压.
13.【答案】1:1;2:3;2:3
【解析】【解答】串联电路电流处处相等,所以 通过R1与R2的电流之比为 1:1,根据欧姆定律U=IR可知,电压之比等于电阻值比,所以 加在R1与R2两端的电压之比为 2:3,根据P=I2R可知, R1与R2消耗功率之比为 2:3
综上第1空为1:1;第2空为2:3;第3空为2:3
【分析】根据串联电路电流处处相等,结合欧姆定律U=IR以及电功率公式P=UI计算分析填空
1、串联电路的电路规律:串联电路,电流处处相等,电源的电压为用电器电压之和,总电阻为用电器电阻之和,所以通过R1与R2的电流之比为 1:1
2、欧姆定律的应用:计算公式U=IR,所以电压与电阻成正比,所以 加在R1与R2两端的电压之比为 2:3
3、电功率的应用:计算公式P=I2R,所以电功率与电阻成正比, 即R1与R2消耗功率之比为 2:3
14.【答案】25;10
【解析】【解答】因为 P1∶P2=2∶3,由 可得
当滑片位于a点时,电流表示数为2A,当滑片位于b点时,电流表示数为1A,所以
当滑片位于a点时,电流表示数为2A,定值电阻的电压
当滑片位于b点时,电流表示数为1A,定值电阻的电压
因为电源电压是不变的,故
综上可解得 ,代入可得电源电压
【分析】分析电路结构,定值电阻和滑动变阻器是串联关系,明确电流表和电压表的测量对象,滑动变阻器接入电路中的电阻越大,电路中的电流越小,分得的电压越大,定值电阻分得的电压越小,整个电路的功率越小,结合欧姆定律求解电路中的电流和电压,利用功率公式P=UI求解功率即可。
15.【答案】18;0.45
【解析】【解答】如图甲所示电路中,只闭合开关S、S1,滑片P位于最右端,电路中只有灯泡L接入电路,此时灯泡正常发光,小灯泡L标有“6V 0.3A”字样,则小灯泡10s内消耗的电能为
由上可知,电路中只有灯泡L接入电路中,此时灯泡正常发光,说明电源电压为
再移动滑片P,小灯泡电阻不变,灯泡L与R2一起串联在电路中,电流表测电路中的电流,此时电压表测量R2两端的电压,其中灯泡电阻为
电流表示数与R2关系如图乙a所示,随着电阻R2增大,电流表示数减小,电压表示数增大,在保障电路安全的前提下,当电压表示数U2最大为3V时,此时利用串联电路电流相等可知
则此时滑动变阻器接入电路的电阻为
当断开S1闭合S、S2、S3时,灯泡L被短路,定值电阻R1与R2并联在电路中,电流表测量干路上的电流,此时当R2电阻为20Ω时,电路中电流最大,在保障电路安全的前提下,此时最大电流为0.6A,其中通过R2电阻的电流为
通过R1的电流为
可以求出定值电阻R1电阻为
如图乙b所示,随着电阻R2增大,电流表示数减小,当滑动变阻器阻值为此时该支路的电流为
则此时对应干路上的电流
此时图中总电流I1示数为0.45A。
【分析】利用电压、电流和时间的乘积,计算消耗的电能;根据电压和电流的比值, 计算电阻;根据串联电路分压比和电阻比的关系,计算未知电阻;利用并联电路电流规律,计算干路电流。
16.【答案】9;0.2-4.2
【解析】【解答】由电路图可知,灯泡L与滑动变阻器R串联,电压表V1测L两端电压,电压表V2测滑动变阻器两端电压,电流表测电路中的电流。
(1)当滑片位于最右端时,接入电路中的电阻最大,此时电路中的电流最小,并且滑动变阻器分得的电压最大,因此根据图乙可知,此时电路电流为0.2A,灯泡两端电压为1V,滑动变阻器两端电压为8V;
因串联电路两端电压等于各部分电压之和,所以电源电压:U=UL1+U滑=1V+8V=9V;
此时灯泡的功率PL1=UL1Imin=1V×0.2A=0.2W;
(2)根据题意可知,当电流表示数最大时,灯泡正常发光,由图乙可知,此时电路电流为0.6A,滑动变阻器两端电压为2V,
因串联电路两端电压等于各部分电压之和,所以灯泡的额定电压:UL=U-U滑'=9V-2V=7V,
灯泡的额定功率:PL=ULImax=7V×0.6A=4.2W,
则灯泡电功率的变化范围为0.2W~4.2W。
【分析】由电路图可知,灯泡L与滑动变阻器R串联,电压表V1测L两端电压,电压表V2测滑动变阻器两端电压,电流表测电路中的电流。
(1)当滑片位于最右端时,接入电路中的电阻最大,此时电路中的电流最小,滑动变阻器分得的电压最大,根据图象可知电压表V1和电压表V2的示数,根据串联电路电压规律求出电源电压,根据P=UI求出此时灯泡的功率;
(2)当电流表示数最大时,灯泡正常发光,根据图象读出电压表V2的示数,再根据串联电路电压规律求出灯泡两端电压,利用P=UI求出灯泡的额定功率,从而确定灯泡电功功率的变化范围。
17.【答案】(1)断开;0~3 V
(2)1.8;UAC=UAB+UBC
(3)3;0
【解析】【解答】(1)任何电学实验,在连接或拆接电路时开关都应断开,含有滑动变阻器的滑片移到最大阻值处.(2)小希用两节干电池做电源,电压为3V,所以三只电压表皆可选择的量程是0~3 V;根据串联电路的电压特点 ,所以. ; (3)若将滑动变阻器滑片P滑到左端边缘,UAB的数值是3V,UBC的数值是0V。
故答案为: (1)断开;0~3 V;(2)1.8;UAC=UAB+UBC ;(3)3;0.
【分析】探究串联电路中电压的规律时,用电压表分别测量各用电器的电压和总电压,最后总结规律.
18.【答案】(1)
(2)左
(3)2;0.4
(4)滑动变阻器;电压表示数为2V;15
(5)3;反比
【解析】【解答】(1)在探究电流与电阻的关系时,除了电压表与定值电阻并联时,其他的都是串联。当滑片向右移动时,电流表的示数变大,则变阻器的阻值变小,那么应该将变阻器右下角的接线柱与开关右端的接线柱相连即可,如下图所示:
(2)根据甲图可知,当变阻器的滑片在最左端时阻值最大,那么闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片调至最左端。
(3)①根据乙图可知,电压表选择量程0~3V,分度值为0.1V,则示数为2V;
②此时电流表的示数为:。
(4)①将R换为10Ω时,在记录数据前,小明应先调节滑动变阻器,使电压表示数为2V;
②在串联电路中,电压与电阻成正比,即:;
解得:R=15Ω。
(5)①根据丙图可知,定值电阻两端的电压为:U=IR=0.6A×5Ω=3V;
②根据丙图可知,电流随电阻变化的图像为一条双曲线,那么得到:在电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成反比。
【分析】(1)根据题目要求确定变阻器的接线方法即可;
(2)闭合开关前,为了防止电路电流太大而烧毁用电器,要求变阻器的滑片调到阻值最大的位置,
(3)根据乙图确定电压表的量程和分度值,根据指针位置读出示数。根据公式计算电流表的示数。
(4)①在探究电流与电阻关系的实验中,要控制电阻两端的电压不变,只改变定值电阻的阻值,并记录对应的电流值即可;
②在串联电路中,电压的分配与电阻成正比,据此计算出变阻器的阻值最大时对应定值电阻的阻值即可。
(5)①根据丙图,利用U=IR计算电压表的示数;
②根据图像的形状确定电流与电阻的关系。
19.【答案】(1)
(2)定值电阻短路
(3)左;1.5
(4)反比
(5)20
【解析】【解答】(1)答案如图电压表要与电阻并联。
(2)当电压表无示数时,与电压表并联的用电器发生短路,则定值电阻发生短路。
(3)此时要控制电阻两端电压保持在1.5V不变,所以应将滑动变阻器也变大,应该向左移动,直到电压表示数为1.5V。
(4)当电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成反比。
(5)实验电阻最大的为20Ω,电压为1.5V,则滑动变阻器的电压也为1.5V,那么它的电阻不小于20Ω。
【分析】(1)图中电压表测量的是滑动变阻器和电阻的电压,此时应将电压表接在电阻两端。
(2)当电压表示数为零时,电流表有示数说明与电压表并联的用电器发生了短路。
(3)当电阻变大时,为了保持它两端电压保持不变,滑动变阻器也要变大。
(4)根据欧姆定律可知,当电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成反比。
(5)滑动变阻器要能控制最大电阻,最大电阻是电压1.5V滑动变阻器电压也为1.5V,则电阻相等。
20.【答案】(1)②;灯泡异常亮,移动滑片,灯泡的亮度不变,过一会儿可能熄灭
(2)0.5;5
(3)这种做法不正确,因为小灯泡的电阻受温度的影响较大,在不同电压下的亮度不同,测出的电阻也不同,不能通过求平均值来减小误差
(4);
【解析】【解答】(1)由图甲可知,滑动变阻器同时接了上面两个接线柱,应“一上一下”连接,所以导线②连接错误;(2)小灯泡正常发光时,其两端电压为2.5V;由图乙知,电流表的量程为0 0.6A,所以分度值为0.02A,示数为0.5A;则小灯泡正常发光时的电阻: .(3) 因为小灯泡的电阻受温度的影响较大,在不同电压下的亮度不同,测出的电阻也不同,不能通过求平均值来减小误差,因此小明的方法不可行。(4) 没有电流表,可以利用滑片滑到最右端和最左端,使电路处于两种状态,根据电源电压相等求解;电路图如图:
当滑动变阻器接入电路的阻值为0Ω时,电路为Rx的简单电路,此时电压表测电源电压U,当滑动变阻器全部接入电路时,此时定值电阻与滑动变阻器串联,电压表测Rx两端的电压,则滑动变阻器两端的电压: ,电路中的电流: ,由 得,定值电阻Rx的阻值:
【分析】(1)结合实验目的及电表的使用方法、滑动变阻器的使用方法判断实物图.
(2)结合电能表的量程读出示数,利用欧姆定律R=求得电阻值.
(3)从电阻大小的影响因素入手进行分析.
(4)只有电压表,采用串联方式,利用电流相等列出等式.
21.【答案】(1)
(2)右
(3)D
(4)0.3;5;减小测量误差
(5)调节滑动变阻器R2的滑片;
【解析】【解答】(1)电路中电压表与电阻并联,电路如连接如图所示
;(2)闭合开关前,滑动变阻器的滑片应在最大阻值出,应移到最右端。(3)闭合开关,发现电流表和电压表都有较小的示数,说明电路连接完好,只是电路中的电流较小,电阻两端的电压较小,原因是滑动变阻器阻值较大,电路中电流较小,所以滑动变阻器接了下面的两个接线柱。ABC不符合题意,D符合题意。
故答案为:D。(4)电压表的量程是 ,所以电压表的示数是0.3A,根据欧姆定律可得,该电阻的阻值为
本实验采取多次测量取平均值的目的是为了减少测量误差。(5)①只闭合S和S1,调节滑动变阻器R1的滑片,使电流表的示数为小灯泡的额定电流I0,小灯泡两端的电压为额定电压;
②利用等效替代法,只闭合R2所在支路,即闭合S、S2,通过调节滑动变阻器R2的滑片,使R2的阻值等于小灯泡电阻RL;
③再将R1的滑片调至最左端,R1的接入电路中的电阻为0,电流表的示数为I1,电源电压为
再将R1的滑片调至最右端,记下电流表的示数为I2,可得电阻R1、R2两端的电压分别为 ,
根据串联电路电源电压等于各用电器两端电压之和可得
解得小灯泡正常发光时电阻的表达式为 。
【分析】(1)根据电路图,将电压表和所测量的位置并联;
(2)开关闭合前,滑片要在阻值最大处;
(3)移动滑片对电路没影响时,是滑动变阻器连接要问题;
(4)根据电流表选择的量程和指针位置测量电流,根据电压和电流的比值计算电阻,多次实验可以减小误差;
(5)根据电压和电流相等时,分析电阻相等,利用电源电压不变,根据电流和电阻的乘积计算电压,从而分析电阻的大小。
22.【答案】(1)并联
(2)⑥;
(3)a
(4)0.02;125
(5)12.5;0.5
【解析】【解答】(1)如果将10个LED灯串联,其中任意一个灯泡损坏,整个LED灯组都不发光,所以应该将 10个LED灯并联;
(2)图甲灯组被短路,导线6连接错误,正确连接情况如图:
(3)电压表用0~3V量程,所以分度值为0.1V,所以电压表示数为0.8V, LED灯的额定电压是2.5V,所以应该增大LED两端电压,根据串联分电压可知应该减小滑动变阻器两端电压,串联电路中电压与电阻成正比,所以应该减小滑动变阻器的电阻,即滑片向a端滑动;
(4)电流表测量所有灯泡的总电流,电流表示数为0.2A,所以流过每个LED灯的电流,每个LED灯正常发光时的电阻;
(5)电路板上AB间的总电阻, 每个LED灯额定功率为,该LED灯组正常发光时的总功率。
【分析】(1)用电器并联,各用电器可以独立工作;
(2)电压表和灯组并联,电流表和灯组串联分析连接电路;
(3)串联电路分电压,用电器两端电压和电阻成正比。据此分析滑片的移动方向;
(4)电流表测量的是干路电路,干路电流等于各LED灯的电流之和,正常发光时电阻等于额定电压与额定电流之比;
(5)电路板上AB间的总电阻等于AB两端电压和干路电流之比, 不管串联还是并联电路,电路总功率等于所有用电器功率之和。
23.【答案】(1)5V
(2)15V
(3)1.5A
【解析】【解答】(1)当开关S1、S2断开时,两电阻串联,电压表测R1的电压,电流表测电路中的电流,电压表示数U1=IR1=0.5A 10Ω=5V;(2)因为串联电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+R2)=0.5A×(10Ω+20Ω)=15V;(3)当开关S1、S2都闭合时,电路中只有R1,电流表的示数I= =1.5A.
【分析】根据电流和电阻计算电压,同样可以计算总电源电压.
24.【答案】(1)0.12
(2)因为并联电路两端电压相等,通过滑动变阻器的电流为通过R电流的一半,即可以得出等式 , ,已知R受到的压力等于小明的重力400N,根据图像可知,R的阻值为20Ω,则滑动变阻器接入电路的阻值
(3)测量值将变小;根据该称的原理可知是通过电流表测量电路中的电流来判断的,由 可知,当电源电压降低后,电流表A1的示数会减小,所以导致测量值将变小。
【解析】【解答】(1)根据图丙可知,电流表两程为0~0.6A,分度值为0.02A,因此电流表A1的读数为0.12A。
(3)根据该称的原理可知是通过电流表测量电路中的电流来判断的,由 可知,当电源电压降低后,电流表A1的示数会减小,所以导致测量值将变小。
【分析】(1)根据电流表的量程和指针位置,测量电流;
(2)根据并联电路中电压一定,电流比等于电阻的反比,可以计算电阻;
(3)当电源电压减小时,各支路电流减小。
25.【答案】(1)越大
(2)0.05A
(3)通过计算说明电压表示数为1V时,由图象可知,R0'=20Ω,污染指数为150,属于重度污染。
【解析】【解答】(1)根据图乙,污染指数越大,电阻越小,分压减小,图甲中电压表测量定值电阻的分压,示数变大;
(2)根据图乙,污染指数为50时,电阻为50Ω,此时电路中的电流为;
(3)当电压表为1V时,R0分压为3V-1V=2V,R电阻为10Ω,计算R0电阻为20Ω,此时的污染指数为150,属于重度污染。
【分析】(1)根据电阻变化,判断电压表示数的变化;
(2)根据总电压和电阻的比值, 计算电流;
(3)根据分压和电阻的比值, 计算未知电阻;判断污染指数。
26.【答案】(1)Rx短路
(2)①闭合S1、S2,滑片P位置于b处,记录此时电压表示数U1;②闭合S1,断开S2,滑片P位置不动,记录此时电压表示数U2。③Rx= Rab
(3)1.5;0.225
【解析】【解答】(1)根据要求,当移动滑动变阻器的滑片时,电压表示数不变,可能是定值电阻Rx短路了;(2)根据电压表和滑动变阻器的最大阻值,测量未知电阻的过程为;①闭合S1、S2,滑片P位置于b处,记录此时电压表示数U1;②闭合S1,断开S2,滑片P位置不动,记录此时电压表示数U2,③计算未知电阻为:;(3)当滑动变阻器的滑片在中点时,接入电路的电阻为10Ω,此时滑动变阻器和定值电阻的阻值相等,分压相等,为1.5V,此时R1的电功率为。
【分析】(1)在串联电路中,移动滑片分压不变时,可能是定值电阻短路;(2)根据串联电路中电流相等,利用电阻的分压和电阻值的比值计算电流,利用电压和电流的比值计算电阻;(3)根据电压和电阻可以计算电功率的大小。
27.【答案】(1)解:由图a所示电路图可知,两灯泡串联,电压表V1测电源电压,电压表V2测L1两端电压;
串联电路总电压大于部分电路电压,由图b所示电压表可知,两电压表指针位置相同,
则电压表V1的量程为0~15V,示数为6V,电压表V2的量程为0~3V,示数为1.2V;
则灯L1两端两端电压为1.2V,灯L2两端电压U1=U﹣U2=6V﹣1.2V=4.8V
(2)解:由图c所示电路可知,两灯泡并联,电流表A1测L1支路电流,电流表A2测干路电流,
通过L2的电流:I2=I﹣I1=1.5A﹣1.2A=0.3A,灯L2并联在电源两端,电源电压为6V,则L2两端电压为你6V
【解析】【分析】(1)由图a所示电路图可知,两灯泡串联,电压表V1测电源电压,电压表V2测L1两端电压;
根据电压表所测电路电压与指针偏转情况确定两电压表量程,读出其示数,然后求出两灯泡两端电压;(2)由图c所示电路可知,两灯泡并联,电流表A1测L1支路电流,电流表A2测干路电流,由并联电路特点求出通过灯泡的电流、求出灯泡两端电压.
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