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2024八下科学期末冲刺(四) 电与电路
一、选择题
1. 张华同学在探究通过导体的电流与其两端的电压的关系时,将记录的实验数据通过整理作出了如图所示的图象,根据图象,下列说法错误的是( )
A.通过导体a的电流与其两端的电压成正比
B.导体a的电阻大于导体b的电阻
C.当在导体b的两端加上1V的电压时,通过导体b的电流为0.1A
D.将a、b两导体串联后接到电压为3V的电源上时,通过导体的电流为0.2A
2. 如图甲为某可调亮度的台灯,如图乙为其用于调光的电位器结构图,a、b、c是它的三个接线柱,a、c分别与弧形电阻丝的两端相连,b与金属片相连。当转动电灯旋钮时,滑片会在弧形电阻丝上同向滑动,即可调节灯泡亮度。下列分析正确的是( )
A.若只将b、c接入电路,顺时针转动旋钮时灯泡变暗
B.若只将a、b接入电路逆时针转动旋钮时,灯泡变亮
C.若只将a、c接入电路,顺时针转动旋钮时灯泡变亮
D.若将a、b电路接入同一点,c接入电路的另一点时,旋动旋钮时不能改变灯泡亮度
3. 如图所示,电源电压恒定,闭合开关S后,将滑动变阻器的滑片P由中点向左端滑动过程中,下列说法中正确的是( )
A.电流表A1的示数变大 B.电流表A2的示数不变
C.电压表V的示数变大 D.电压表V示数和电流表A2示数的比值变大
4. 如图所示,在电动自行车两刹车手柄中,各有一只开关S1和S2,当在行驶中(开关S闭合)用任一只手柄刹车时,该手柄上的开关立即断开,电动机停止工作,下列电路符合设计要求的是( )
A. B . C. D.
5. 如图所示,是探究“电流与电阻的关系”实验电路图,电源电压保持3V不变,滑动变阻器的规格是“10Ω 1A”。实验中,先在a、b两点间接入5Ω的电阻,闭合开关S,移动滑动变阻器的滑片P,使电压表的示数为2V,读出并记录下此时电流表的示数。接着需要更换a、b间的电阻再进行两次实验,为了保证实验的进行,应选择下列的哪两个电阻( )
A.10Ω和40Ω B.20Ω和30Ω C.10Ω和20Ω D.30Ω和40Ω
6. 如图所示,已知滑动变阻器的滑片P在滑动变阻器中间位置,那么开关闭合后,滑片P向b端滑动的过程中,下列判断正确的是( )
A.滑动变阻器连入电路的阻值不变 B.灯泡的亮度变暗
C.电流表的示数变大 D.灯泡两端的电压不变
7. 如图所示的电路中两灯规格不同,能测出灯L1两端电压的电路是( )
A.B.C. D.
8. 如图所示,当开关S闭合时,小灯泡L不亮,小明同学利用电压表进行电路故障检测,检测结果如表所示。则电路中的故障是( )
测试点 a、b b、c c、d
电压表示数 有示数 无示数 有示数
A.开关S断路 B.小灯泡L断路 C.滑动变阻器R断路 D.滑动变阻器R短路
9. 如图所示,电源电压恒定不变,闭合开关后,当滑动变阻器滑片P向左端滑动时,下列说法正确的是( )
A.电流表A示数变大,电压表V示数变小 B.电流表A示数变小,电压表V示数变大
C.电流表A示数变大,电压表V示数不变 D.电流表A示数变小,电压表V示数不变
10.某烟花定时自动点火装置的原理如图,可减少点燃烟花时对人员的伤害。装置中的定时器可控制点火时间,当点火器有电流通过时,就会自动点燃烟花。则下列描述中的正确的组合是( )
①为完善设计方案,需要在“a”处安装一个开关S
②为完善设计方案,需要在“b”处安装一个开关S
③在这个设计中,定时器的作用相当于一个自动开关
④在这个设计中,定时器的作用相当于一个定值电阻
A. ①③ B. ①④ C. ②③ D. ②④
11.图甲为三根纹在一起的电线,小册设计了图乙所示的“检测仪”把它们区分开。小册将a、b连在一起时,把“检测仪”接在x、z两端,灯泡发光;小册将a、c连在一起时,把“检测仪”接在y、z两端,灯泡不亮。下列判断正确的是( )
A.a和x是同一根电线,c和z是同一根电线 B.b和z是同一根电线,c和y是同一根电线
C.a和y是同一根电线,b和x是同一根电线 D.c和y是同一根电线,a和z是同一根电线
12.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,能够测量出未知电阻Rx阻值的电路是( )
A.只有① B.只有②③ C.只有①②③ D.①②③④都可以
13.如图所示,闭合开关后,两灯并联,各电表都能正常工作。下列判断正确的是( )
A.甲、丙是电流表,乙是电压表 B.甲、乙是电压表,丙是电流表
C.甲、乙、丙都是电流表 D.甲、乙、丙都是电压表
14.学习了《质量测量工具的进化》的STEAM课程,小敏认识并使用了如图台秤,发现指针偏转角度与所测物体质量成正比,根据台秤示数变化规律,小敏想选用电流表或电压表的示数来反映所测物体质量大小,设计的电路最合理的是( )
15.如图电路,电源电压恒定,R1=12Ω,R2=6Ω,R3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
16.如图是灯泡L和电阻R中电流随电压变化的图像。由图像可知,电阻R的阻值为 Ω.若将它们并联接在电压为2V的电源两端,电路中的总电流为 A。
17.2020年8月10日,上海出现一波强降雨加强雷电天气,东方明珠塔虽被闪电击中(如图),电子由大地通过避雷针不断向空气中释放而毫发无损。
(1)闪电是自然界发生的剧烈的 现象。
(2)避雷针放电时,瞬时电流的方向是 (填“从大地到云端”或“从云端到大地”)。
(3)预报雷电天气,气象卫星需要将收集的云层信息以 的形式向气象预报中心传输。
18.图甲是小伟探究“导体中电流与电阻的关系”的实验电路图。图乙是他根据实验数据描绘出的I﹣R关系图象。由图象可知:当电压一定时,电流与电阻成 (选填“正比”或“反比”);他每次控制电阻的两端电压为 V不变。若电源电压为 4.5V,实验中R的阻值分别为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω,那么滑动变阻器的阻值至少为 Ω。
19.在如图所示的电路中,电源电压保持不变,闭合开关S,发现只有一个电流表的指针发生偏转,已知电阻R1、滑动变阻器R2中仅有一个出现了故障。
(1)电路中的故障可能是 (选填序号)。
A.R1 短路 B.R2 短路 C.R1 断路或R2 断路
(2)在原故障电路中,向左移动变阻器R2 的滑片P,观察到一个电流表的示数先不变,后发生了改变。请判断: (选填“能”或“不能”)进一步确定故障所在。
20.甲醛对人体有严重的危害,因此房屋装修后,检测甲醛污染指数很重要。如图甲所示是技术员设计的检测甲醛污染指数的电路。电源电压恒为3V,R0为10Ω的定值电阻,R为可以感知甲醛污染指数的可变电阻,污染指数随R变化的图象如图所示;污染指数在50以下属于轻度污染,50~100属于中度污染,100以上属于重度污染。当电压表示数为1.5V时,属于 污染;当污染指数减小时,电流表的示数将 (选填“变大”、“不变”或“变小”),电压表与电流表示数的比值将 (选填“变大”、“不变”或“变小”)。
21. (2022游仙区)小明利用旋钮开关和电学工具箱中的元件,设计了一个调光台灯。将裸露的电阻丝绕成圆环,电阻丝上的A点接入电路中,滑片P能绕О点在圆环上自由转动,电路图如(注:D处弯曲导线代表交叉但不相连)。已知该电阻丝粗细均匀,阻值与其长度成正比。图中台灯最暗时,滑片Р落在圆环上的_______(选填“A”、“B”、“C”或“D”)位置。已知电源电压恒为5V,在台灯电路中接入电流表如图所示,滑片P从A点顺时针旋转一圈,划过的距离和电流表的示数变化如图所示。在某一时刻,x=25cm,那么下一个时刻,灯的亮度将________。
三、探究题
22.在“探究导体中电流与电阻的关系”实验中,选择的电源电压恒为4.5V。
(1)请用笔画线代替导线将如图甲所示的实验电路连接完整。
(2)闭合开关S前,应将滑动变阻器的滑片P移至最 (选填“左”或“右”)端,闭合开关后,发现电压表无示数,电流表有示数,移动滑片P,电流表示数改变,则电路故障可能是 。
(3)排除故障,完成5Ω定值电阻的实验后,断开开关,用10Ω定值电阻替换5Ω定值电阻,直接闭合开关,应将滑片P向 (选填“左”或“右”)滑动,从而实现控制电压不变的目的。
(4)小组同学根据测得的实验数据绘制的电流I随电阻R变化的图象如图乙所示,分析可得出结论:在电压一定时, 成反比。
(5)实验中选用的滑动变阻器的规格是 。
A.10Ω,2A B.20Ω,0.5A C.50Ω,1A
23.科学实验小组同学做“伏安法测电阻”的实验,连成如图1所示电路,请你完成下列内容。
(1)正准备实验时,同学检查发现电路连接有错误。若在错误的电路中,闭合开关后,电流表的指针将 (填“正向偏转”“反向偏转”或“不动”)。
(2)排除故障后,当滑片P移动到某一位置时,电压表示数为1.6V,电流表示数如图2所示,其读数为 ,则可计算得出未知电阻R的阻值,接下来测量多组实验数据后算出R的平均值。
(3)用“伏安法测电阻”的实验中,同组的小蒋和小赵同学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3、4所示。对于图像的分析,正确的是 。
A.图4是定值电阻的U﹣I图象,图3是小灯泡的U﹣I图象
B.由图象可知,通过定值电阻的电流和定值电阻两端的电压成正比
C.由图4及实验现象可知小灯泡的电阻随灯丝温度的增加而增大
D.为了减小误差,应该用多次测量的方法,计算小灯泡的电阻
24.如图所示是小明同学用电流表测量电流的实物连接图,请按要求回答:
(1)在连接电路时,开关应处于 状态。
(2)图甲中电流表测量的是通过灯泡 的电流;
(3)小明同学连接好电路后,闭合开关,发现指针快速向右大幅度偏转,他赶快断开开关,发生这种现象的原因可能是 。
(4)小明同学纠正错误后,电流表的示数如图乙所示,则电流表测出的电流是 A。
(5)如果要用电流表测通过L1和L2的总电流,且只允许移动一根导线,应将导线 (选填“a“、“b”、“c”)的右端接在电流表的 (选填“3”、“0.6”、“﹣”)接线柱上。
(6)闭合开关后,小明发现两灯都亮,由于连线较乱,一时无法确定电路是串联还是并联,请你帮他想出一种简单可行的判断方法 。
25..小明同学在做“探究电流与电压的关系”实验时,准备了以下器材:干电池(1.5V)两节,电流表(0~0.6A,0~3A)、电压表(0~3V,0~15V)、滑动变阻器(20Ω、2A)、定值电阻(5Ω)、开关各一只、导线若干。根据图甲所示的电路图进行实验。
(1)用笔画线代替导线,按照图甲所示电路,将乙图中的实物图连接完整。
(2)连接电路。闭合开关前,滑动变阻器滑片P应处于 (选填“A”或“B”)端。
(3)闭合开关,发现电流表无示数,电压表指针有明显偏转,原因可能是 。
(4)实验过程中,要使电压表示数逐渐变大,滑动变阻器滑片P应向 (选填“左”或“右”)移动。
(5)实验过程中,电流表的示数如图丙所示,此时电路中的电流为 A。
(6)试验中通过调节滑动变阻器滑片P,测出通过定值电阻R的不同电流和对应的电压值如表所示。老师看后说其中一次是错误的。帮小明分析出错的是第 次,原因是 。
实验次数 1 2 3 4 5 6
电压U/V 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0
电流I/A 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6
四、计算题
26.如图为升降机电路的部分原理图。电源电压恒定,定值电阻R0的阻值为100Ω,电压表量程为0-3V,压敏电阻R1的阻值与所受压力F大小的数值关系为R=200Ω-kF,其中k=0.4Ω/N。
(1)压敏电阻不受压力时,电压表示数为2V,电源电压为多少?
(2)在电路正常工作时,此压敏电阻能承受的最大压力为多少?
(3)在不改变电表的条件下,要增大压敏电阻的承压范围,应如何调整?(写出一条)
27.在如图所示的电路中,电源电压保持18伏不变,定值电阻R1=6欧,滑动变阻器R2上标有“50Ω 2A”字样。两电压表均使用0~15V量程。闭合开关S,移动滑动变阻器滑片到某位置时,电压表V1示数为6伏,求
①通过电阻R1的电流;
②改变滑片位置,在电路能正常工作的情况下,滑动变阻器R2连入电路的阻值范围。
28.如图甲所示,灯泡L标有“6V3W”字样,电源电压及灯丝电阻保持不变,电流表量程为0~0.6A,电压表量程为0~15V,变阻器R的最大阻值为100Ω.只闭合开关S、S1,移动滑片P的过程中,电流表示数与变阻器连入电路的阻值变化关系如图乙所示,当滑片P在a点时,电压表示数为10V,电流表示数为Ia;只闭合开关S、S2,滑片P置于b点时,变阻器连入电路的电阻为Rb,电流表的示数为Ib,已知Rb:R0=7:3,Ia:Ib=5:4.求:
(1)小灯泡正常工作时的电阻RL
(2)只闭合S、S2,滑片P在b点时,电流表的示数Ib;
(3)电源电压。
2024八下科学期末冲刺(四) 电与电路(参考答案)
一、选择题
1. 【答案】B
【解析】【分析】(1)根据图象特点判断通过导体的电流与导体电压间的关系;
(2)根据图象找出电压对应的电流,由欧姆定律求出电阻阻值;
(3)根据欧姆定律计算1V时,b中的电流;
(4)由串联电路特点及欧姆定律分析答题。
【解答】解:
A、由图线a可知,图线a是正比例函数图象,说明通过导体a的电流与其两端的电压成正比,故A正确;
B、当U=2V时,由图象可知,Ia=0.4A,Ib=0.2A,根据I=,电阻:Ra===5Ω,Rb===10Ω,则导体a的电阻小于导体b的电阻,故B错误;
C、当在导体b的两端加上1V的电压时,通过导体b的电流Ib′===0.1A,故C正确;
D、将a、b两导体串联后接到电压为3V的电源上时,通过导体的电流I===0.2A,故D正确。
故选:B。
【点评】图象中反映的是电流与电压的关系,都是正比例函数,通过两段导体的电流与电压成正比。当取相同的电压时,可以从图象中分别得到对应的电流,从而求出两导体的电阻。
2. 【答案】B
【解析】【分析】电位器的实质是滑动变阻器,串联在电路中能改变电路中电流的大小;若将图乙中a、c接入则接入了全部电阻片,不能改变电阻大小,接线时a、c只能选择其一接入电路,结合图示可做出分析。
【解答】解:
A、若只将b、c接入电路,则滑片右边的电阻丝接入电路;顺时针转动旋钮时,电位器接入电路的电阻变小,电路中电流变大,灯泡变亮,故A错误;
B、若只将a、b接入电路,则滑片左边的电阻丝接入电路;逆时针转动旋钮时,电位器接入电路的电阻变小,电流变大,灯泡变亮,故B正确;
C、若只将a、c接入电路,则电位器的全部电阻丝都接入电路,不能改变电路的电流,所以不能改变灯泡的亮度,故C错误;
D、若将a、b接入电路同一点,c接入电路的另一点时,导线把滑动变阻器的左半段短路,滑片右边的电阻丝接入电路;旋动旋钮时,能改变接入电路的电阻,能改变电路中的电流,能改变灯泡的亮度,故D错误。
故选:B。
【点评】此题考查学生对于滑动变阻器的理解和掌握,熟知使用和接线原则是解题关键。
3. 【答案】B
【解析】【解答】解:由电路图可知,R1与R2并联,电压表测电源两端的电压,电流表A2测R1支路的电流,电流表A1测干路电流;
因电源电压恒定,所以,滑片移动时,电压表V的示数不变;
因并联电路中各支路独立工作、互不影响,所以,滑片移动时,通过R1的电流不变,即电流表A2的示数不变,所以电压表V示数与电流表A2示数比值不变;
将滑动变阻器的滑片P由中点向左端滑动过程中,变阻器接入电路中的电阻变大,由I=可知通过R2的电流变小;
因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,所以干路电流变小,即电流表A1的示数变小;
综上所述,B正确。
故选:B。
4. 【答案】D
【解析】【解答】解:由题知,任一只手柄刹车时,该手柄上的开关立即断开,电动机停止工作,说明两开关相互影响、不能独立工作,所以两开关应串联接在电路中,根据选项可知D符合题意,ABC不符合题意。
故选:D。
5. 【答案】C
【解析】【分析】探究“电流与电阻的关系”实验中应控制电阻两端的电压即电压表的示数不变,根据串联电路的电压特点求出滑动变阻器两端的电压,根据串联电路的电流特点求出滑动变阻器接入电路中的电阻与定值电阻阻值的比值;当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时,定值电阻的阻值最大,根据比值关系求出定值电阻的最大阻值得出定值电阻的范围,然后结合选项得出答案。
【解答】解:探究“电流与电阻的关系”实验中应控制电阻两端的电压即电压表的示数不变,
因串联电路中总电压等于各分电压之和,
所以,滑动变阻器两端的电压:
U滑=U﹣UR=3V﹣2V=1V,
因串联电路中各处的电流相等,
所以,根据欧姆定律可得:
====,
当滑动变阻器接入电路中的电阻为10Ω时,定值电阻的最大阻值:
Rmax=2R滑max=2×10Ω=20Ω,
即定值电阻的最大阻值不能超过20Ω,
结合选项可知,ABD不符合,C符合。
故选:C。
【点评】本题考查了串联电路的特点和欧姆定律的应用,关键是知道探究“电流与电阻的关系”实验中应控制电压表的示数不变,且滑动变阻器接入电路中的阻值最大时定值电阻的阻值也最大。
6. 【答案】D
【解析】【解答】解:由电路图知,滑动变阻器aP段连入电路,滑片右侧被短路,故电流表的示数为零,且不变,故C错误;
滑片P向b滑动滑动过程中,aP段增长,连入电路的电阻变大,故A错误;
灯泡与滑动变阻器并联,互不影响,所以小灯泡的亮度不变,故B错误;
在并联电路中各支路电压相等,且等于电源电压,故灯泡两端的电压不变,故D正确。
故选:D。
7. 【答案】A
【解析】【分析】电压表应与被测电路并联,分析电路图,确定电压表所测电路,然后答题。
【解答】解:A、在图所示电路中,电压表并联在灯L1两端,测灯L1两端电压,故A符合题意;
B、在图所示电路中,开关闭合后,电压表并联在灯L1、L2串联电路两端,电压表测两灯的串联总电压,故B不符合题意;
C、在图所示电路中,电压表与灯L2并联,电压表测灯L2两端电压,故C不符合题意;
D、电压表测灯L1两端电压,但电压表的正负接线柱连接错误,故D不符合题意。
故选:A。
【点评】本题考查了确定电压表所测电路问题,知道电压表用法、分析清楚电路结构即可正确解题。
8. 【答案】C
【解析】【考点】电流表、电压表在判断电路故障中的应用.
【分析】小灯泡不亮,说明电路出现了断路或灯泡发生了短路现象,根据电压表的示数判定故障的原因。
【解答】解:当开关S闭合时,小灯泡L不亮,说明电路可能出现了断路现象或灯泡短路;
ab间电压表有示数,说明a到电源负极、b到电源正极之间都是通路;
cd间电压表有示数,说明d到电源负极、c到电源正极之间都是通路;
bc间电压表无示数,说明c到电源负极间有断路或bc间有短路;
所以符合条件的只有C。
故选:C。
【点评】本题考查了学生能在实验操作中用电压表判断电路故障的方法,属于中难度题。
9. 【答案】A
【解析】【解答】解:根据电路图可知,闭合开关后,R和R'串联接入电路中,电流表测量电路中的电流,电压表测量R'两端的电压;当滑动变阻器滑片P向左端滑动时,滑动变阻器接入电路的电阻变小,总电阻变小,根据欧姆定律可知,电路中的电流变大,电流表示数变大;根据串联电路的分压规律可知,滑动变阻器分担的电压变小,电压表示数变小,故A正确。
故选:A。
10.【答案】 A
【解析】分析:根据电路图分析定时点火器的工作过程即可。
解答:定时器和点火器并联,然后与灯泡串联。当定时器工作时,将点火器短路,点火器没有电流经过,此时不会点燃烟花;当预定时间到达时,定时器断开,点火器有电流经过,点燃烟花。
观察整个电路发现,只要接上电源,定时器就开始工作,即无法控制定时器的开启,所以需要在干路上的a处串联一个开关,故①正确,②错误;
根据工作过程可知,定时器的作用相当于一个自动开关,故③正确,④错误。
故选A。
11.【答案】B
【解析】【分析】根据“小册将a、b连在一起时,把“检测仪”接在x、z两端,灯泡发光;小册将a、c连在一起时,把“检测仪”接在y、z两端,灯泡不亮”利用排除法可作出选择。
【解答】解:
(1)小册将a、b连在一起时,把“检测仪”接在x、z两端,灯泡发光,左面只剩下c端,右面只剩下的是y端,则说明c和y是同一根电线;
(2)小册将a、c连在一起时,把“检测仪”接在y、z两端,灯泡不亮;左面只剩下b端,下面只剩下的是x端,则说明b和x不是同一根电线,则b和z是同一根电线;
综上分析,c和y是同一根电线,b和z是同一根电线,则剩下的a和x是同一根电线,故B正确。
故选:B。
【点评】根据小册的连接情况利用排除法即可轻松解题,此题难度不大,属于基础知识。
12.【答案】C
【解析】【分析】要测量电阻阻值,需要测出电阻两端电压与通过电阻的电流,然后应用欧姆定律求出电阻阻值;分析图示电路图,应用串并联电路特点与欧姆定律分析答题。
【解答】解:由图知,
①只闭合S1时,电路是只有R0的基本电路,电流表测量通过R0的电流I0;再闭合S2,两只电阻并联,电流表测量干路电流I,根据电源电压不变列式I0R0=(I﹣I0)Rx可求出Rx的阻值,故能测出Rx阻值;
②只闭合S2时,两电阻串联,电流表测电路中电流I1;两开关都闭合时只有R0接入电路中,电流表测此时电路中电流I0,根据电源电压不变列式I1(R0+Rx)=I0R0可求出Rx的阻值,故能测出Rx阻值;
③闭合开关S、S2,两只电阻串联,电压表测量电源电压为U;闭合S,断开S2,闭合S1,电压表测量电阻R0两端电压U0,根据电路电流相等列式=可求出Rx的阻值,故能测出Rx阻值;
④闭合开关S,S1接1,两只电阻串联,电压表测量R0两端电压为U0;S1接2,电流从电压表负接线柱流入,造成电压表指针向左偏转,故不能测出Rx阻值。
故选:C。
【点评】利用电压表或电流表测未知电阻的阻值,就是根据串联电路的电流特点或并联电路的电压特点想办法得出未知电阻两端的电压和电流,然后根据欧姆定律求出未知电阻的阻值。
13.【答案】A
【解析】【分析】①并联电路的特点是各用电器独立工作,互不影响;
②电流表电阻非常小,相当于导线,所以与用电器串联使用;电压表电阻非常大,相当于断路,所以与用电器并联接入电路。
【解答】解:要使两灯并联,需将两灯泡“首首相接、尾尾相接”,因此甲、丙为电流表,乙为电压表才能不短路电源。
故选:A。
【点评】此题主要考查电流表和电压表的使用方法,解答此类题目应明确电路的连接方法以及电表与用电器的连接方式。
14.【答案】B
【解析】[命题考向: 考查电路分析、欧姆定律。解析:当用电压表反映物体质量时,由U=IR可得,可通过控制电路中电流不变,通过调整电阻大小的方式,使电压表示数与所测电阻阻值成正比。A选项中,当物体重量变化时,电路中的总电阻发生变化导致电流发生变化,同时电压表所测电阻阻值也发生变化,电压表示数变化无法与物体质量成正比。B选项中,当物体重量变化时,电路总电阻不变,电流不变,电压表示数与所测电阻大小成正比,符合题意。当用电流表反映物体质量时,因为电路电压保持不变,由I=可得,可通过调整电阻大小的方式,使电流表示数与电路电阻成正比。C选项中随着所测物体质量增加,电路电阻增大,电流变小,不符合题意。D选项中随着所测物体质量增加,电路电阻变小,电流变大,但此电路中电流I=,I与R的关系不是正比例变化,不符合题意。]故选B
15.【答案】C
【解析】【分析】由电路图可知,闭合开关S1,单刀双掷开关S2接a时,R1与R3串联,电流表测电路中的电流,根据电阻的串联和欧姆定律表示出电源的电压;当闭合开关S1,单刀双掷开关S2接b时,R2与R3串联,电流表测电路中的电流,根据电阻的串联和欧姆定律表示出电流表的示数,然后结合R3=0、R3的取值非常大时得出电流表示数的变化范围,然后得出答案。
【解答】解:由电路图可知,闭合开关S1,单刀双掷开关S2接a时,R1与R3串联,电流表测电路中的电流,
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,
所以,由I=可得,电源的电压:
U=Ia(R1+R3)=0.6A×(12Ω+R3),
当闭合开关S1,单刀双掷开关S2接b时,R2与R3串联,电流表测电路中的电流,
则电流表的示数:
Ib====0.6A+,
当R3=0时,Ib=0.6A+=1.2A,
当R3的取值非常大时,接近等于0,电路中的电流接近0.6A,
则0.6A<Ib<1.2A,结合选项可知C符合。
故选:C。
【点评】本题考查了串联电路的特点和欧姆定律的应用,正确的得出电流表示数的变化范围是关键。
二、填空题
16.【答案】故答案为:20;0.35。
【解析】【分析】(1)由U﹣I图像找出电压对应的电流,然后由欧姆定律求出电阻的阻值,然后比较两电阻阻值的大小;
(2)根据电阻的并联特点求出两电阻并联时电路中的总电阻,再根据欧姆定律求出干路电流。
【解答】解:(1)由图像可知,当U=2V时,对应的电流IR=0.1A,
由欧姆定律得:RR===20Ω;
(2)若将它们并联接在电压为2V的电源两端,由图可知:通过R的电流是0.1A,通过L的电流是0.25A,
由于并联在电路中,干路电流等于各支路的电流之和,
所以干路电流是I=IR+IL=0.1A+0.25A=0.35A。
故答案为:20;0.35。
【点评】本题考查了并联电路的电流特点和欧姆定律的应用,关键是根据图像读出相关的信息。
17.【答案】故答案为:(1)放电;(2)从云端到大地;(3)电磁波。
【解析】【考点】静电现象;电流的方向.
【分析】(1)物体由于摩擦而带电的现象叫摩擦起电,带电体易发生放电现象。
(2)电荷的定向移动形成电流,规定正电荷定向移动的方向为电流的方向。
(3)电磁波可以传递信息。
【解答】解:(1)雷雨时,天空划过的闪电,是带电的云层间产生的放电现象,是自然界发生的一种剧烈的放电现象。
(2)避雷针放电时,电子由大地通过避雷针不断向空气中释放,电流方向与电子定向移动方向相反,从云端流向大地。
(3)预报雷电天气,气象卫星需要将收集的云层信息以电磁波的形式向气象预报中心传输。
故答案为:(1)放电;(2)从云端到大地;(3)电磁波。
【点评】本题考查了摩擦起电的现象、电流的方向、电磁波,比较综合。
18.【答案】反比;2.5;20。
【解析】【分析】(1)根据图乙中实验数据描绘出的I﹣R关系图象可解答此题;
(2)由图乙中实验数据并根据欧姆定律公式可计算出电阻的两端电压值;
(3)利用串联分压公式可以解决此题。
【解答】解:(1)由乙图中实验数据描绘出的I﹣R关系图象可知:当电压一定时,电流随着电阻阻值的增大而减小,所以电流与电阻成反比;
(2)由乙图数据可知:当R=5Ω时,I=0.5A,此时U=IR=5Ω×0.5A=2.5V;
当R=10Ω时,I=0.25A,此时U=IR=0.25A×10Ω=2.5V;
一直到R=25Ω时,I=0.1A,此时U=IR=0.1A×25Ω=2.5V,
(3)每次控制电阻的两端电压为2.5V时,电源电压为 4.5V,根据串联电路电压特点,滑动变阻器需要承担电压为2V,实验中R的阻值最大为25Ω,利用串联分压公式:===,可得R滑=20Ω。
故答案为:反比;2.5;20。
【点评】探究“电流与电压、电阻的关系”时,必须采用控制变量法,研究电流与电阻的关系时,控制电压不变;研究电流与电压的关系时,控制电阻值大小不变,是中考考查的重点实验之一。
19.【答案】(1)C;(2)能
【解析】【解答】解:
(1)由图可知,该电路为并联电路,电流表A1测量通过R2的电流,电流表A2测量通过R1的电流,闭合开关S,发现只有一个电流表的指针发生偏转,若其中一个电阻短路,则电源会损坏,所以不可能是短路;若电流表A1指针发生偏转,说明该电路正常,则是R1断路;若电流表A2指针发生偏转,说明该电路正常,则是R2断路,故选BC;
(2)移动滑片的过程中,电流表示数先不变后改变,由于在并联电路中,各支路互不影响,这表明R1的支路是正常的;移动滑片,电流表A1的示数先不变化,表明此时这条支路是断开的,当变阻器滑片过了R2断路部分后,滑动变阻器的支路中有电流,则电流表A1的示数变大;所以故障是R2断路。
故答案为:(1)C;(2)能。
20.【答案】重度;变小;不变。
【解析】【分析】由电路图可知,闭合开关S后,定值电阻R0与可变电阻R串联,电压表测R0两端的电压,电流表测电路中的电流。
(1)当电压表示数为1.5V时,根据串联电路的电压特点求出可变电阻R两端的电压,利用串联电路的电流特点和欧姆定律得出等式即可求出可变电阻R的阻值,然后根据图乙读出甲醛污染指数,从而判断污染程度;
(2)根据图乙得出污染指数减小时可变电阻R的阻值变化,从而得出电路的总电阻变化,利用欧姆定律得出电路中的电流变化,再根据欧姆定律结合定值电阻R0的阻值判断电压表与电流表示数的比值变化。
【解答】解:由电路图可知,闭合开关S后,定值电阻R0与可变电阻R串联,电压表测R0两端的电压,电流表测电路中的电流。
(1)因串联电路中总电压等于各分电压之和,所以,当电压表示数为1.5V时,可变电阻R两端的电压:UR=U﹣U0=3V﹣1.5V=1.5V,因串联电路中各处的电流相等,
所以,此时电路中的电流:I==,即=,解得:R=10Ω,由图乙可知,甲醛污染指数大于100,属于重度污染;
(2)由图乙可知,当污染指数减小时,可变电阻R的阻值变大,电路的总电阻变大,由I=可知,电路中的电流变小,即电流表的示数将变小,由R=可知,电压表与电流表示数的比值等于定值电阻R0的阻值,则其比值不变。
故答案为:重度;变小;不变。
21.【答案】C; 变亮
【解析】解:(1)当灯的电阻不变时,灯的亮度随电流的增大而增大,所以灯最暗时,也就是电流最小电阻最大的时候。而电阻丝围成的金属圆环,在滑片P滑动时,可以视为左侧电阻丝与右侧电阻丝并联。根据并联电路电阻的特点:如果R1+R2=定值,那么当R1=R2时,R并最大,所以当滑片P移到C点时,灯最暗。
(2)有图可知,当X=25cm时,处于20-40cm的区间,该区间内X增大电流增大,所以灯将变亮。
三、探究题
22.【答案】故答案为:(1)如图;
(2)左;定值电阻短路;(3)左;(4)通过导体的电流和导体的电阻;(5)C。
【解析】【考点】探究电流与电压、电阻的关系实验.
【分析】(1)从图乙可知,电路中所测量的最大电流为0.3A,故电流表选用大量程与开关右接线柱串联;根据欧姆定律可知定值电阻两端的电压,据此分析电压表选用的路程,并把电压表并联在定值电阻两端;
(2)闭合开关S前,为保护电路,应将滑动变阻器的滑片P移至阻值最大处;
闭合开关后,发现电流表有示数,移动滑片P,电流表示数改变,则电路接通,电压表无示数,则电压表所测量的元件可能短路,据此分析;
(3)实验中控制定值电阻两端的电压不变,根据串联分压特点分析滑片的移动方向;
(4)根据欧姆定律、结合图中数据分析可得出结论;
(5)根据串联电路电压的规律和分压原理确定变阻器连入电路中的最小阻值,从而确定变阻器的规格。
【解答】解:(1)从图乙可知,电路中所测量的最大电流为0.3A,故电流表选用大量程与开关右接线柱串联;根据欧姆定律可知,定值电阻两端的电压UV=I1R1=0.6A×5Ω=3V,故电压表选用大量程并联在定值电阻两端。如图:
(2)闭合开关S前,为保护电路,应将滑动变阻器的滑片P移至阻值最大处,即最左端;
闭合开关后,发现电流表有示数,移动滑片P,电流表示数改变,则电路接通,电压表无示数,则电压表所测量的元件可能短路,则电路故障可能是定值电阻短路;
(3)排除故障,完成5Ω定值电阻的实验后,断开开关,用10Ω定值电阻替换5Ω定值电阻,根据串联分压特点可知,定值电阻两端的电压变大,为控制定值电阻两端的电压不变,应让滑动变阻器两端的电压变大,根据串联分压特点可知,应让滑动变阻器接入电路的阻值变大,故应将滑片P向左滑动,从而实现控制电压不变的目的;
(4)根据欧姆定律、结合图中数据可知,定值电阻两端的电压UV=IR=0.6A×5Ω=0.3A×10Ω=0.2A×15Ω=3V,分析可得出结论:在电压一定时,通过导体的电流和导体的电阻成反比;
(5)根据串联电路电压的规律,变阻器分得的电压:
U滑=4.5V﹣3V=1.5V,变阻器分得的电压为电压表示数的0.5倍,根据分压原理,当接入25Ω电阻时,变阻器连入电路中的电阻为:
R滑=0.5×25Ω=12.5Ω,故为了完成整个实验,应该选取最大阻值至少12.5Ω的滑动变阻器,由表格数据知电路的最大电流为0.6A,所以B不合适,故选:C。
故答案为:(1)如图;(2)左;定值电阻短路;(3)左;(4)通过导体的电流和导体的电阻;(5)C。
23.【答案】(1)反向偏转;(2)0.16A;(3)BC。
【解析】【解答】解:(1)根据电流表的使用规则可知,电流应从电流表的正接线柱流入,从负接线柱流出,而图1中电流表的正负接线柱接反了,故电流表指针会反向偏转;
(2)电流表示数如图2所示,电流表选用0~0.6A量程,分度值0.02A,其示数为0.16A;
(3)ABC、图3中电流与电压成正比,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;
图4中电流与电压不成正比,当灯泡两端电压增大时(灯丝温度会升高),灯泡的阻值也随之发生变化,且电压的变化比电流的变化快,由欧姆定律可知,小灯泡的电阻随灯丝温度的增加而增大;故A错误,BC正确;
D、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,因不同温度下灯丝的电阻不同,求平均值无意义,所以不能求平均值减小误差,故D错误。
故选:BC。
故答案为:(1)反向偏转;(2)0.16A;(3)BC。
24.【答案】故答案为:(1)断开;(2)L1;(3)L1短路;(4)1.2;(5)b;﹣;
(6)从灯座上取下一盏灯泡,若另一盏灯泡仍发光则是并联,反之是串联。
【解析】【分析】(1)连接电路时,为了安全,开关必须断开;
(2)根据电流表与被测用电器串联,可判断电流表测量的是通过哪个灯泡的电流;
(3)根据电路中电流过大的原因进行分析;
(4)电流表读数时,要先看选的量程,然后读出数据;
(5)用电流表测通过L1和L2的总电流,要将电流表接在干路上。
(6)并联电路中各用电器互不影响;串联电路中各用电器相互影响;
【解答】解:
(1)为了保护电器,连接电路之前,开关应该是断开的;
(2)由图甲可知,电流表与L1串联,所以测的是L1的电流;
(3)闭合开关,发现指针快速向右大幅度偏转的原因是电路中电流过大;若灯泡L2短路,则L1和电流表也被短路,电流表示数应为0,不符合题意;若灯泡L1短路,此时有电流通过电流表,且电流很大,符合题意,故发生这种现象的原因可能是灯泡L1短路;
(4)由图乙可知,电流表量程用的是0~3A,所以测得的电流为1.2A;
(5)要用电流表测通过L1和L2的总电流,就要电流表串联在干路上,则由甲图可知,应将导线“b”的右端接在电流表的“﹣”接线柱上;
(6)把其中一只灯泡从灯座中取下来,如果观察到另一只灯泡仍发光,则两灯一定是并联;如果观察到另一只灯泡熄灭,则两灯一定是串联。
故答案为:(1)断开;(2)L1;(3)L1短路;(4)1.2;(5)b;﹣;(6)从灯座上取下一盏灯泡,若另一盏灯泡仍发光则是并联,反之是串联。
【点评】本题为电学基本实验题,考查了实验注意事项、电表读数、电路故障分析等问题,是实验的常考问题,一定要掌握;对电表读数时,要先确定其量程与分度值,然后再读数。
25.【答案】故答案为:(1)见上图;
(2)B;(3)定值电阻断路;(4)左;(5)0.3;(6)1;电压最小应是0.6V,电流为0.12A。
【解析】【分析】(1)根据定值电阻正常发光时的电流确定电流表量程,把电流表、滑动变阻器串联接入电路;
(2)连接电路时要断开开关,闭合开关前,滑动变阻器滑片要置于最大阻值处;
(3)电压表有示数说明电压表两接线柱与电源之间是通路,电流表无示数、灯泡不亮说明电路断路,即电压表并联部分断路,据此进行解答;
(4)要使电压表示数变大,滑动变阻器接入电路的电阻需减小;
(5)根据电流表的量程和分度值读出图丙电流表的示数;
(6)根据串联分压的特点分析。
【解答】解:(1)由图可知,电压表所选量程为0~3V,
定值电阻的最大电流约为I===0.6A,电流表应选0~0.6A量程,把电流表、滑动变阻器串联接入电路,实物电路图如图所示。
(2)连接电路过程中,开关应断开,接通电路前还应把滑动变阻器滑片调节到B端,此时滑动变阻器接入电路的阻值最大。
(3)电压表有示数则电压表两接线柱与电源之间是通路,电流表无示数则电路断路,即电压表并联部分断路,定值电阻断路;
(4)要使电压表示数变大,滑动变阻器接入电路的电阻需减小,故滑片P应向左端移动;
(5)图丙电流表的量程为0~0.6A,分度值为0.02A,示数为0.3A;
(6)已知滑动变阻器(20Ω、2A)、定值电阻(5Ω)、干电池(1.5V)两节,即电源电压为3V,
由图可知,滑动变阻器与定值电阻串联,在第一次实验时,滑动变阻器调到阻值最大处,即20Ω,因为定值电阻为5Ω,其电阻之比为4:1,根据串联分压的特点可知,定值电阻两端电压为×3V=0.6V,即出错的是第1次,原因是定值电阻两端电压最小为0.6V,电流为I===0.12A。
故答案为:(1)见上图;(2)B;(3)定值电阻断路;(4)左;(5)0.3;(6)1;电压最小应是0.6V,电流为0.12A。
【点评】本题考查了连接实物电路图、实验注意事项、电路故障分析、电表读数、实验数据分析等,是实验的常考问题,一定要掌握;对电表进行读数时要先确定其量程与分度值,然后再读数,读数时视线要与电表刻度线垂直。
四、计算题
26.【答案】(1)压敏电阻不受压力时,电压表示数为2V,电源电压为6V;
(2)在电路正常工作时,此压敏电阻能承受的最大压力为250N;
(3)在不改变电表的条件下,要增大压敏电阻的承压范围,可以适当减小定值电阻的阻值(或减小电源电压,或再串联一个分压电阻)。
【解析】【考点】欧姆定律的应用.
【分析】(1)由图知,R0、R1串联,电压表测R0两端电压,根据欧姆定律算出此时电路的电流;由R=200Ω﹣kF算出压力为零时压敏电阻的阻值,由欧姆定律算出压敏电阻两端电压,根据串联电路电压的规律算出电源电压;
(2)压力越大,压敏电阻的阻值越小,电路中电流越大,电压表示数越大,求出电压表示数最大时电路中的电流,然后应用串联电路的特点与欧姆定律求出此时压敏电阻的阻值,最后根据“R=200Ω﹣kF,其中k=0.4Ω/N”求出压敏电阻能承受的最大压力。
(3)根据电路图应用串联电路的特点分析答题。
【解答】解:
(1)由图知,R0、R1串联,电压表测R0两端电压,
此时电路的电流为:
I===0.02A,
由R=200Ω﹣kF可知,压力为零时,压敏电阻的阻值:R1=200Ω,
压敏电阻两端电压:U1=IR1=0.02A×200Ω=4V,
根据串联电路电压的规律可得电源电压为:
U=U0+U1=2V+4V=6V;
(2)由R=200Ω﹣kF知,压敏电阻所受压力最大,其阻值最小,电路中电流最大,定值电阻两端电压最大,电压表量程为0~3V,则定值电阻两端最大电压为3V,
电路中的最大电流:I最大===0.03A,
此时压敏电阻的阻值:R1′====100Ω,
由R=200Ω﹣kF且k=0.4Ω/N可知,压敏电阻的阻值为100Ω时,其所受压力为250N,即此压敏电阻能承受的最大压力为250N;
(3)由由R=200Ω﹣kF可知,压敏电阻所受压力越大,压敏电阻的阻值越小,电路总电阻越小,电源电压不变,电路总电流越大,定值电阻两端电压越大,要增大压敏电阻的承压范围,而不改变电表的条件,可以适当减小定值电阻的阻值,或减小电源电压,或在电路中再串联一个分压电阻。
答:(1)压敏电阻不受压力时,电压表示数为2V,电源电压为6V;
(2)在电路正常工作时,此压敏电阻能承受的最大压力为250N;
(3)在不改变电表的条件下,要增大压敏电阻的承压范围,可以适当减小定值电阻的阻值(或减小电源电压,或再串联一个分压电阻)。
27.【答案】答:①通过电阻R1的电流为1A;
②在电路能正常工作的情况下,滑动变阻器R2连入电路的阻值范围为3Ω~30Ω。
【解析】【分析】由电路图可知,电阻R1与滑动变阻器R2串联,电压表V1测量电阻R1两端的电压,电压表V2测量电阻R2两端的电压。
(1)当电压表V1示数为6伏,根据欧姆定律求出通过电阻R1的电流。
(2)根据滑动变阻器的铭牌可知电路中的最大电流为2A,根据欧姆定律求出此时电路的总电阻,再根据电阻的串联特点求出滑动变阻器接入电路的最小值;根据串联电路的分压特点确定滑动变阻器的阻值全部接入电路中时分得的电压,然后判断滑动变阻器两端的电压为15V时滑动变阻器接入电路的电阻最大,再根据串联电路的电压特点求出R1两端的电压,利用欧姆定律求出电路中的最小电流,进一步根据欧姆定律求出R2联入电路的最大阻值。
【解答】解:由电路图可知,电阻R1与滑动变阻器R2串联,电压表V1测量电阻R1两端的电压,电压表V2测量电阻R2两端的电压。
①当电压表V1示数为6V,则通过电阻R1的电流:
I1===1A;
②由滑动变阻器的铭牌可知,电路电流最大为2A,
电路的总电阻R总===9Ω,
根据串联电路的总电阻等于各分电阻之和可得:
R2小=R总﹣R1=9Ω﹣6Ω=3Ω;
根据串联电路的分压特点可知,当滑动变阻器接入电路中的电阻为50Ω时分得的电压:
U2=×U=×18V≈16V>15V,
由于电压表均使用0~15V量程,所以R2两端最大电压为15V时,滑动变阻器接入电路的电阻最大,
此时根据可知:R1两端电压最小为U1小=U﹣U2大=18V﹣15V=3V,
则电路最小电流I小===0.5A,
根据I=可得:R2大===30Ω,
滑动变阻器R2连入电路的阻值范围:3Ω~30Ω。
答:①通过电阻R1的电流为1A;
②在电路能正常工作的情况下,滑动变阻器R2连入电路的阻值范围为3Ω~30Ω。
【点评】学生要牢固掌握欧姆定律,并能结合串联电路的电流和电压规律灵活运用欧姆定律计算有关物理量。
28.【答案】答:(1)小灯泡正常工作时的电阻12Ω;
(2)只闭合S、S2,滑片P在b点时,电流表的示数0.4A;
(3)电源电压16V。
【解析】【分析】(1)知道灯泡的额定电压和额定功率,根据P=求出其电阻值;
(2)由图象乙可知,当电流表示数为Ia时,滑动变阻器连入电路的阻值为20Ω;只闭合开关S、S1,滑片P在a点时,电压表测量的是滑动变阻器两端的电压,示数为10V,根据欧姆定律求出此时的电流,再根据比值关系求出滑片P在b点时,电流表的示数Ib;
(3)只闭合开关S、S1,滑片P在a点时,R与R0串联,U滑=10V,根据串联电路的分压特点和欧姆定律表示出电源的电压;
只闭合开关S、S2,滑片P置于b点时,Rb与L串联,根据电阻的串联和欧姆定律表示出电源的电压,联立等式结合Rb:R0=7:3求出R0的阻值。然后即可求出电源电压。
【解答】解:
(1)由P=可得,小灯泡正常工作时的电阻:
RL===12Ω;
(2)只闭合开关S、S1,R与R0串联,电压表测滑动变阻器两端的电压,滑片P在a点时,电压表示数为10V,此时电流表示数为Ia;
由图象乙可知,当电流表示数为Ia时,滑动变阻器连入电路的阻值为20Ω,
根据欧姆定律可得:
Ia===0.5A,
已知Ia:Ib=5:4,
所以只闭合S、S2,滑片P在b点时,电流表的示数Ib=Ia=×0.5A=0.4A;
(3)只闭合开关S、S1,滑片P在a点时,R与R0串联,U滑=10V,
根据串联电路中总电压等于各分电压之和以及欧姆定律可得电源电压:
U=U滑+IaR0=10V+0.5A×R0﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①
只闭合开关S、S2,滑片P置于b点时,Rb与L串联,
根据串联电路中总电阻等于各分电阻之和以及欧姆定律可得电源电压:
U=Ib(Rb+RL)=0.4A×(Rb+12Ω)﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②
已知Rb:R0=7:3﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣③
联立由①②③解得:R0=12Ω,
则电源电压:U=10V+0.5A×R0=10V+0.5A×12Ω=16V。
答:(1)小灯泡正常工作时的电阻12Ω;
(2)只闭合S、S2,滑片P在b点时,电流表的示数0.4A;
(3)电源电压16V。
【点评】本题考查了串联电路的特点和欧姆定律、电功率公式的灵活应用,分清开关闭合、断开时电路的连接方式和根据电源电压不变列出方程式是关键,有一定难度。
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