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第十二章 欧姆定律
知识点一 学生实验:探究电流与电压、电阻的关系
1.通过导体的电流,跟导体两端的电压成________,跟导体的电阻成________,这个定律叫作___________.基本公式是__________.变形公式有____________、__________.该公式只适用于纯电阻电路,计算时要注意“同一性、同时性、统一性”。
正比
反比
欧姆定律
U=IR
知识回顾
知识点二 根据欧姆定律测量导体电阻
2.根据欧姆定律测量导体电阻所用的方法为__________,原理是__________,根据测得的通过电阻R的电流和R两端的电压计算出电阻的大小.实验电路图如图所示:
伏安法
知识点三 串、并联电路中的电阻关系
3.电阻的串联:串联电路的总电阻等于______________,电阻串联相当于增加了导体的________.串联电阻具有________作用,且分得的电压与导体的电阻成______比.
4.电阻的并联:并联电路总电阻的倒数等于________________________,电阻并联相当于增加了导体的____________.并联电阻具有________作用,且分得的电流与导体的电阻成______比.
各电阻之和
长度
分压
正
各支路电阻的倒数之和
横截面积
分流
反
知识点四 欧姆定律的应用
5.其他方法测电阻:
常考点一 探究电流与电压、电阻的关系
1.小明在“探究小灯泡的电流与电压的关系”实验中,所用的电路图如图甲所示.电源电压为6 V,小灯泡的额定电压为2.5 V,小灯泡两端允许加的最大电压为额定电压的1.2倍.
常考突破
(1)该实验中,滑动变阻器除了具有保护电路的作用以外,还有什么作用?答:_________________________.
(2)小明连接并检查电路无误后,闭合开关,将滑动变阻器滑片缓慢地向阻值最小端移动,观察到________________________________________________,他断开开关,将电流表从大量程改接为小量程.
改变灯泡两端的电压和电流
电流表和电压表示数变大,电流表示数始终小于0.6 A
(3)实验获得的数据如表所示,请在图乙上画出电流I与电压U的关系图像.
实验次数 1 2 3 4 5 6
电压U/V 1.0 1.4 1.8 2.2 2.6 3.0
电流I/A 0.26 0.34 0.42 0.48 0.52 0.54
(4)根据图像可得出的探究结论是_______________________________________.
(5)从数据或图像还可以得到:电压升高的过程中,小灯泡电阻________.
通过灯泡的电流与灯泡两端的电压不成正比
增大
2.【山东滨州中考】某实验小组用图甲所示电路进行“探究电流与电阻的关系”实验.
(1)请将图甲连接完整,要求滑动变阻器滑片向右移动时电阻变大.
(2)闭合开关前,滑动变阻器滑片P应该位于______(选填“A”或“B”)端.
(3)闭合开关后,同学们发现,无论怎样调节滑动变阻器的滑片,电流表始终没有示数,电压表示数接近电源电压,原因可能是________________.
B
定值电阻断路
(4)排除故障后,先将5 Ω定值电阻接入电路,闭合开关,调节滑动变阻器的滑片,使电压表的示数为某一定值,此时电流表的示数如图乙所示,为____A.
(5)接下来断开开关,取下5 Ω的定值电阻,换成10 Ω的定值电阻,闭合开关,应向______(选填“A”或“B”)端移动滑片,直至电压表示数为______V时,读出电流表的示数.再更换20 Ω定值电阻继续实验,实验数据记录在表格中.由实验数据可知:当导体两端的电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成________.
0.4
实验次数 1 2 3
R/ Ω 5 10 20
I/A 0.2 0.1
B
2
反比
(6)该小组想用一块电流表和一个定值电阻R0,测未知电阻Rx的阻值.于是他们设计了如图丙所示的电路图,并进行如下实验操作:
①闭合S和S1,此时电流表的示数为I1;
②闭合S,断开S1,此时电流表的示数为I2;
③请用已知量R0和测出量I1、I2表示出未知电阻Rx的表达式,则Rx=_________.
常考点二 动态电路分析
3.如图甲所示的电路中,电源电压不变,R1为定值电阻.闭合开关S,将滑动变阻器R1的滑片P从a端向b端移动的过程中,电压表和电流表的示数变化情况如图乙所示,则( )
B
A.定值电阻R1阻值为20 Ω
B.当滑动变阻器的滑片P在中点时,两电表的示数对应于图乙中的B点
C.当滑动变阻器的滑片P在中点时,两电表的示数对应于图乙中的C点
D.当滑动变阻器的滑片P在中点时,两电表的示数对应于图乙中的D点
4.如图所示,已知R1=R2,当开关S1闭合、开关S掷到2时,电压表与电流表的示数分别为U1和I1;当开关S1断开、开关S由2掷到1的同时,将滑动变阻器的滑片移到最左端,电压表与电流表的示数分别为U2和I2,则以下判断正确的是( )
A.U1<U2 I1>I2
B.U1>U2 I1>I2
C.U1<U2 I1<I2
D.U1=U2 I1<I2
A
5.如图甲所示电路,电源电压恒定,R0为定值电阻,闭合开关后,滑片P由变阻器的一端滑到另一端,电压表示数U与电流表示数I的变化关系如图乙所示,则可判断电源电压是______V,定值电阻R0的阻值是______Ω,滑动变阻器R的最大阻值为________Ω.
18
6
12
6.如图所示,滑动变阻器的最大值是10 Ω,定值电阻R为30 Ω,AB间的电压为10 V且保持不变,当滑片P移动时,电压表的示数的变化范围是从__________V到________V,定值电阻上最大电流与最小电流之比为__________.
7.5
10
4∶3
常考点三 欧姆定律的应用
7.如图所示的电路中,变阻器R的滑片跟杠杆连接,杠杆可以绕固定点O转动,另一端固定着一个浮子,浮子随油面高低而升降.图中电流表或者电压表的示数随油面降低而增大的是( )
C
8.有一种半导体材料的电阻值随着温度的变化如表所示.用这种材料制成的热敏电阻与电压表等元件连成如图电路,电源电压为6 V,电压表量程为0~3 V,R0阻值为500 Ω.若把电压表的刻度盘改为指示水温的刻度盘,则下列说法正确的是( )
A.水温刻度均匀,环境温度越高,对应电压表读数越小
B.水温刻度不均匀,环境度越高,对应电压表读数越大
C.水温刻度盘上的100 ℃与电压表1 V对应
D.水温刻度盘上的60 ℃与电压表2 V对应
D
t/ ℃ 0 20 40 60 80 100
R/ Ω 500 380 300 250 220 200
9.体育中考跳绳的次数是自动记录,其简化电路如图甲所示.R1是光敏电阻,信号处理系统记录ab间的电压,每当绳子挡住射向R1的红外线时,R1的阻值会变大,自动计数器会计数一次.电源电压为6 V,ab间电压随时间变化的图像如图乙所示,下列说法正确的是( )
D
A.该同学匀速连续跳绳1 min的跳绳次数为120次
B.自动计数器计数一次时,ab间的电压为2 V
C.有红外线照射和无红外线照射时,光敏电阻的阻值之比为1∶4
D.有红外线照射时,R1与R2阻值之比为2∶1
10.随着我国经济的快速发展,汽车已经进入寻常百姓家.如图所示是一种测定油箱内油量的装置,其中R2是滑动变阻器的电阻片,滑动变阻器的滑片跟滑杆连接,滑杆可以绕O转动,另一端固定着一个浮子,从油量表(由电流表改装)指针所指的刻度就可知道油箱内油面高低.当油面下降时,电流表的示数将________(选填“变大”“变小”或“不变”).若换用电压表改装成油量表,要求油面升高时电压表示数变大,电压表应并联在图中________元件两端.
变小
R1
11.甲、乙两地相距40 km,在甲、乙两地之间沿直线架设了两条输电线,已知输电线每千米的电阻为0.2 Ω.现输电线在某处发生短路,为确定短路位置,抢修员进行了如下操作:在甲地利用电源(电压恒为6 V)、定值电阻R0(阻值为20 Ω)、电压表以及开关与输电线组成了一个检测电路(如图所示);闭合开关后,电压表示数为2 V,则电路中的电流为__________A,短路位置离甲地________km.
0.2
25
常考点四 欧姆定律测电阻
12.【甘肃天水中考】利用图甲所示的电路测量未知电阻Rx的阻值,阻值大约为5 Ω.
(1)请你根据电路图用笔画线代替导线,将图乙的实验电路连接完整.
(2)闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片置于______(选填“A”或“B”)端.
(3)闭合开关,发现电压表和电流表均无示数.小芳利用另一只完好的电压表进行检测,把电压表分别接在a、b之间和b、c之间,电压表均有示数;接在a、c之间,电压表无示数.如果电路连接完好,只有一个元件有故障,该故障是__________________.
(4)排除故障后,调节滑动变阻器,记录多组数据.画出待测电阻Rx的I U图像,如图丙所示,由图像可得Rx=______Ω.
B
滑动变阻器断路
4
(5)用如图丁所示的实验电路图,不能够测出定值电阻Rx阻值的电路是______.
B
13.【福建中考】现要测量电阻Rx的阻值,提供的实验器材有:待测电阻Rx(约5 Ω)、两节干电池、电流表、电压表、滑动变阻器、开关及导线若干.
(1)用笔画线代替导线,将图甲中的实物图连接完整,要求滑动变阻器的滑片P向接线柱D移动时接入电路的阻值变小.
(2)正确连线后,闭合开关,移动滑片P,电流表示数几乎为零,电压表示数接近电源电压且几乎不变.若电路中只有一处故障,可判断该故障是____________.
Rx断路
(3)排除故障继续实验,某次测量,电流表的示数为0.50 A,电压表的示数如图乙所示,该示数为__________V,则Rx=__________Ω.
(4)某同学利用电源(电压未知)、电阻箱(0~999.9 Ω)和电流表(指针能正常偏转,但刻度盘示数模糊不清)等器材,测电阻Rx的阻值,设计的电路如图丙所示.完成下列实验步骤:
①正确连接电路,断开S1、S2,将电阻箱R阻值调至最大;
②________________________________________;
③______________________________________________________________________________;
④电阻Rx=________(用测得量的符号表示).
2.6
5.2
只闭合S1,标记电流表指针所指的位置
断开S1,闭合S2,调节电阻箱,使电流表指针指在标记的位置,记下电阻
箱阻值R0
R0
常考点五 有关欧姆定律的综合计算
14.【江西中考】如图所示,电源电压保持不变,电流表的量程为0~ 0.6 A,电压表的量程为0~15 V,R1=20 Ω,滑动变阻器R2的规格为“100 Ω 1 A”.
15.【山东青岛中考】如图甲所示的电路,电源电压U保持不变,R1和R2为定值电阻,R3为滑动变阻器.开关S闭合、S1断开、S2置于a时,调节滑动变阻器,电压表V1的示数与电流表A的示数关系图线如图乙的Ⅰ所示;开关S和S1闭合、S2置于b时,调节滑动变阻器,电压表V2的示数与电流表A的示数关系图线如图乙的Ⅱ所示.请画出该题的各个等效电路图.求:
(1)电阻R1的阻值.
(2)电源电压U和电阻R2的阻值.