第十七章 欧姆定律
(90分钟 90分)
一、选择题(本题共8个小题,每小题3分,共24分。第1~6题为单项选择题,在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。第7、8题为多项选择题,在每小题给出的四个选项中,至少有两项是符合题目要求的,全选对得3分,选对但不全的得1分,选错或不选得0分)
1.经过多年研究,最先得出电流跟电压和电阻之间的定量关系的是 ( )
A.欧姆 B.焦耳 C.伏特 D.安培
2.由欧姆定律公式可知 ( )
A.同一导体两端的电压跟通过导体的电流成反比
B.导体两端的电压为零时,因为没有电流通过,所以导体电阻为零
C.导体中的电流越大,导体的电阻就越小
D.导体电阻的大小,可以用它两端的电压与通过它的电流的比值来表示
3.如图所示的电路中,电阻阻值R1A.U1>U2 B.U1C.I1>I2 D.I1=I2
4.现有两个电阻R1、R2,且R1>R2,图中电路总电阻值最大的是 ( )
5.如图所示电路中,电源电压为3 V,L1、L2是小灯泡,当开关S闭合时,电压表的示数为2 V,忽略温度对灯丝电阻的影响,则 ( )
A.L1两端的电压为1 V
B.L2两端的电压为1 V
C.L1与L2的灯丝电阻之比为1∶1
D.通过L1与L2的电流之比为2∶1
6.如图所示,电源电压不变,R0为定值电阻,闭合开关S,向右移动滑片P的过程
中 ( )
A.电压表示数变大,电流表示数变小
B.电压表示数变小,电流表示数变大
C.电压表示数变大,电流表示数变大
D.电压表示数不变,电流表示数变小
7.(多项选择)如图所示是电阻甲和乙的I-U图象,小明对图象信息作出的判断,正确的是 ()
A.当电阻甲两端电压为2 V时,R甲=5 Ω
B.电阻乙为定值电阻
C.将甲和乙串联,若电流为0.2 A时,则它们两端的总电压为3 V
D.将甲和乙并联,若电压为1 V,则它们的干路电流为0.4 A
8.(多项选择)如图甲所示电路,电源电压保持不变。闭合开关S,当滑动变阻器的滑片P从最左端滑到最右端的过程中,电流表示数与电压表V1的示数和V2的示数的U-I关系如图乙所示。不考虑灯泡电阻变化,则下列判断正确的是 ()
A.电源电压为9 V B.电阻R0的阻值为1Ω
C.滑动变阻器的最大阻值为12 Ω D.小灯泡的电阻为15 Ω
二、填空题(本题共4个小题,每空2分,共10分)
9.一段导体两端电压为12 V,导体中的电流是2 A;如果电压降为0,导体的电阻等于 Ω。
10.物理社团的同学们发现实验室里有一卷单股导线,他们了解到此类导线每米的电阻约为0.2 Ω。为了粗略估算导线有多长,他们用电压表、电流表和电源连接成如图所示的电路进行测量。测得电压表的示数为6 V,电流表的示数为0.3 A,则这卷导线的长度约为 m。
11.如图甲是某酒精浓度检测仪的原理图,当电压表示数达到一定值时,检测仪发出报警信号。电源电压恒定,R1为定值电阻,R2为酒精气体敏感电阻,它的阻值随酒精气体浓度的变化曲线如图乙所示。闭合开关S,驾驶员呼出的气体中酒精浓度越大时,R2的阻值 ,同时电压表示数 。(两空均选填“越大”“越小”或“不变”)
12.(2024·贵州一模)如图所示电路,电源电压保持不变,滑动变阻器R的最大阻值为50 Ω。将滑片移至最左端,闭合开关S,电流表示数为0.36 A;滑片移至中点时,电流表示数为0.52 A。则定值电阻R0的阻值为 Ω。
三、作图题(本题共3个小题,每小题2分,共6分)
13.一种身高测量仪的电路如图所示,当无人测量时,滑片位于滑动变阻器的最下方;当有人测量且身高越高,电压表的示数越大。请把电压表和定值电阻两个元件填入虚线框中组成符合题目要求的电路(在虚线框中填入所选元件符号)。
14.如图所示,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,已知两条输电线每千米的电阻为0.2 Ω。现输电线在某处发生了短路,为确定短路位置,检修员在甲地利用电压表、电流表、电源、导线接成电路进行测量并计算,便可知道短路处到甲地或乙地的距离。请在虚线框内帮检修员设计并画出电路图。
15.如图所示,请在图中画出通过定值电阻的电流与其两端电压的关系图象,已知定值电阻的阻值为10 Ω。
四、简答题(本题共2个小题,每小题3分,共6分)
16.如图所示是一种简易烟雾报警控制器,电路中R0为定值电阻,R为光敏电阻,其阻值随光照强度的增大而减小,烟雾增大到一定程度使电压表的示数增大,当指针偏转到某区域时触发报警系统。请解释当烟雾增大时,电压表的示数为何也随之增大。
17.如图是一种测定油箱内油量的装置。其中R是滑动变阻器的电阻片,滑动变阻器的滑片跟滑杆连接,滑杆可以绕固定轴O转动,另一端固定着一个浮子。油箱中的油量减少时,油面下降,浮子随油面落下,带动滑杆使滑动变阻器滑片向上移动,从而改变了电路中电流表的示数。因此,电流表上一定的示数便对应着油面的一定高度,把电流表刻度盘改为相应的油量体积数,就可以直接读出油箱中的油量。
(1)当油箱中的油量增加时,电流表的示数如何变化 为什么
(2)说明电路中R0的作用是什么
五、实验与科学探究题(本题共3个小题,第18题8分,第19、20题各10分,共28分)
18.小阳同学和他的物理实验小组用图-1所示电路“探究电流与电压的关系”,已知定值电阻R=10 Ω,滑动变阻器的最大阻值为20 Ω,电源电压保持4.5 V不变。
(1)连接好电路后,闭合开关前,小阳检查电路发现电流表如图-2所示,原因可能是 ,闭合开关后,发现电压表有示数,电流表的示数很小,移动滑动变阻器的滑片,不能起到改变电阻的作用,原因可能是 ;
(2)调整好电路后,小阳在实验中,得到数据,并在图-3中做出了电阻的I-U图象,由实验数据可知,在电阻一定时,通过导体的电流跟导体两端的电压成 (选填“正比”或“反比”);
实验次序 1 2 3 4 5
电压U/V 1 1.5 2 2.5 3
电流I/A 0.1 0.14 0.2 0.26 0.3
(3)小阳同学为了使结论具有普遍性,又拿来几个定值电阻做实验,并画出这几个电阻的I-U图象,得到如图-4所示图象,分析图象可知,A电阻随电压的增加,阻值
(选填“变大”“变小”或“不变”),这是因为电阻受 的影响。
19.小宁想利用图甲所示的电路测量未知电阻Rx的阻值。
(1)请用笔画线代替导线将图甲中未完成的电路连接完整,导线不允许交叉;
(2)连接好电路,闭合开关,发现电流表无示数,移动滑动变阻器的滑片,电压表始终接近电源电压,造成这一现象的原因可能是 ;
(3)排除故障后,调节滑动变阻器,当电压表示数为1.2 V时,电流表的示数如图乙所示,则Rx= Ω。调节滑动变阻器,测量多组数据,目的是 ;
(4)小明又设计了一种方案,也测出了Rx的阻值。电路如图丙所示,R为阻值已知的定值电阻,电源电压未知且恒定不变。测量步骤如下:
①只闭合开关S1,电流表的示数为I1;②同时闭合开关S1、S2,电流表的示数为I2;③未知电阻Rx的表达式为:Rx= 。(用已知和测出的物理量符号表示)
20.将几十个小彩灯串联后接在家庭电路中,五光十色的彩灯带装扮着节日的夜晚。当其中一只小彩灯的灯丝烧断后,彩灯带不会熄灭,其原因是小彩灯内有一根表面涂有绝缘物质的细金属丝与灯丝并联,如图甲所示。当灯丝正常发光时,细金属丝与导电支架不导通;当灯丝烧断时,绝缘物质被击穿,细金属丝与导电支架瞬间导通,使其他小彩灯仍能发光。为了研究小彩灯的这一结构,小阳找来几只正常工作电压为5 V的小彩灯进行实验,连接的电路如图乙所示。
(1)正确连接电路,闭合开关,发现小彩灯不亮,电流表有示数,电压表无示数,则电路的故障可能是 ;
A.小彩灯与灯座接触不良 B.小彩灯被短接
C.有导线断了 D.滑动变阻器被短接
(2)排除故障后,通过正确操作将测得的实验数据及观察到的现象记录在表中;
U/V 0.5 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0
I/A 0.06 0.10 0.12 0.18 0.20 0.22
亮度 不亮 微红 亮度逐渐增大
①小彩灯两端的电压为3 V时,电流表示数如图丙所示,为 A;
②小彩灯正常发光时的电阻为 Ω;
③小彩灯两端的电压增大时,小彩灯的灯丝电阻将 ;
④当电压为7.5 V时灯丝烧断,但细金属丝表面的绝缘物质并没有被击穿,其原因可能是 。
六、综合应用题(本题共2个小题,每小题8分,共16分。解答时需写出必要的文字说明、计算公式及过程,若只写出计算结果将不得分)
21.如图所示,R1=30 Ω,闭合开关,电压表和电流表的示数分别为6 V和0.5 A。求:
(1)通过电阻R1的电流;
(2)电阻R2的阻值。
22.现代生物医学研究使用的细菌培养箱内的温度需要精确测控,测控的方法之一是用热敏电阻来探测温度。如图甲所示的电路,将热敏电阻置于细菌培养箱内,其余都置于箱外,这样就可以通过电流表或电压表的示数来表示箱内温度。已知该电路中电源电压是12 V,定值电阻R的阻值是400 Ω,热敏电阻R0的阻值随温度变化的关系如图乙所示。求:
(1)根据所学的知识可以知道热敏电阻R0的材料是
A.半导体 B.超导体 C.绝缘体 D.合金
(2)当培养箱内的温度为10 ℃时,求电流表和电压表的示数。
(3)若电流表量程是0~30 mA, 电压表量程是0~6 V,求此电路能测量的最高温度。第十七章 欧姆定律
(90分钟 90分)
一、选择题(本题共8个小题,每小题3分,共24分。第1~6题为单项选择题,在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。第7、8题为多项选择题,在每小题给出的四个选项中,至少有两项是符合题目要求的,全选对得3分,选对但不全的得1分,选错或不选得0分)
1.经过多年研究,最先得出电流跟电压和电阻之间的定量关系的是 (A)
A.欧姆 B.焦耳 C.伏特 D.安培
2.由欧姆定律公式可知 (D)
A.同一导体两端的电压跟通过导体的电流成反比
B.导体两端的电压为零时,因为没有电流通过,所以导体电阻为零
C.导体中的电流越大,导体的电阻就越小
D.导体电阻的大小,可以用它两端的电压与通过它的电流的比值来表示
3.如图所示的电路中,电阻阻值R1A.U1>U2 B.U1C.I1>I2 D.I1=I2
4.现有两个电阻R1、R2,且R1>R2,图中电路总电阻值最大的是 (A)
5.如图所示电路中,电源电压为3 V,L1、L2是小灯泡,当开关S闭合时,电压表的示数为2 V,忽略温度对灯丝电阻的影响,则 (B)
A.L1两端的电压为1 V
B.L2两端的电压为1 V
C.L1与L2的灯丝电阻之比为1∶1
D.通过L1与L2的电流之比为2∶1
6.如图所示,电源电压不变,R0为定值电阻,闭合开关S,向右移动滑片P的过程
中 (B)
A.电压表示数变大,电流表示数变小
B.电压表示数变小,电流表示数变大
C.电压表示数变大,电流表示数变大
D.电压表示数不变,电流表示数变小
7.(多项选择)如图所示是电阻甲和乙的I-U图象,小明对图象信息作出的判断,正确的是 (A、C)
A.当电阻甲两端电压为2 V时,R甲=5 Ω
B.电阻乙为定值电阻
C.将甲和乙串联,若电流为0.2 A时,则它们两端的总电压为3 V
D.将甲和乙并联,若电压为1 V,则它们的干路电流为0.4 A
8.(多项选择)如图甲所示电路,电源电压保持不变。闭合开关S,当滑动变阻器的滑片P从最左端滑到最右端的过程中,电流表示数与电压表V1的示数和V2的示数的U-I关系如图乙所示。不考虑灯泡电阻变化,则下列判断正确的是 (B、C)
A.电源电压为9 V B.电阻R0的阻值为1Ω
C.滑动变阻器的最大阻值为12 Ω D.小灯泡的电阻为15 Ω
二、填空题(本题共4个小题,每空2分,共10分)
9.一段导体两端电压为12 V,导体中的电流是2 A;如果电压降为0,导体的电阻等于 6 Ω。
10.物理社团的同学们发现实验室里有一卷单股导线,他们了解到此类导线每米的电阻约为0.2 Ω。为了粗略估算导线有多长,他们用电压表、电流表和电源连接成如图所示的电路进行测量。测得电压表的示数为6 V,电流表的示数为0.3 A,则这卷导线的长度约为 100 m。
11.如图甲是某酒精浓度检测仪的原理图,当电压表示数达到一定值时,检测仪发出报警信号。电源电压恒定,R1为定值电阻,R2为酒精气体敏感电阻,它的阻值随酒精气体浓度的变化曲线如图乙所示。闭合开关S,驾驶员呼出的气体中酒精浓度越大时,R2的阻值 越小 ,同时电压表示数 越大 。(两空均选填“越大”“越小”或“不变”)
12.(2024·贵州一模)如图所示电路,电源电压保持不变,滑动变阻器R的最大阻值为50 Ω。将滑片移至最左端,闭合开关S,电流表示数为0.36 A;滑片移至中点时,电流表示数为0.52 A。则定值电阻R0的阻值为 40 Ω。
三、作图题(本题共3个小题,每小题2分,共6分)
13.一种身高测量仪的电路如图所示,当无人测量时,滑片位于滑动变阻器的最下方;当有人测量且身高越高,电压表的示数越大。请把电压表和定值电阻两个元件填入虚线框中组成符合题目要求的电路(在虚线框中填入所选元件符号)。
答:
14.如图所示,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,已知两条输电线每千米的电阻为0.2 Ω。现输电线在某处发生了短路,为确定短路位置,检修员在甲地利用电压表、电流表、电源、导线接成电路进行测量并计算,便可知道短路处到甲地或乙地的距离。请在虚线框内帮检修员设计并画出电路图。
答:
15.如图所示,请在图中画出通过定值电阻的电流与其两端电压的关系图象,已知定值电阻的阻值为10 Ω。
答:
四、简答题(本题共2个小题,每小题3分,共6分)
16.如图所示是一种简易烟雾报警控制器,电路中R0为定值电阻,R为光敏电阻,其阻值随光照强度的增大而减小,烟雾增大到一定程度使电压表的示数增大,当指针偏转到某区域时触发报警系统。请解释当烟雾增大时,电压表的示数为何也随之增大。
答:R与R0串联,电压表测量R两端电压。当烟雾增大时,光照强度减小,R阻值增大,R0电阻不变,总电阻增大,根据I=,电源电压一定,电流变小,根据U=IR,可知R0两端电压变小,根据U总=U1+U2可知,R两端电压变大,电压表的示数也随之增大。
17.如图是一种测定油箱内油量的装置。其中R是滑动变阻器的电阻片,滑动变阻器的滑片跟滑杆连接,滑杆可以绕固定轴O转动,另一端固定着一个浮子。油箱中的油量减少时,油面下降,浮子随油面落下,带动滑杆使滑动变阻器滑片向上移动,从而改变了电路中电流表的示数。因此,电流表上一定的示数便对应着油面的一定高度,把电流表刻度盘改为相应的油量体积数,就可以直接读出油箱中的油量。
(1)当油箱中的油量增加时,电流表的示数如何变化 为什么
(2)说明电路中R0的作用是什么
答:(1)当油箱中油量增加时,由题意和题图可知滑动变阻器的滑片下移,滑动变阻器接入电路中的电阻减小,电路中的总电阻减小,根据欧姆定律可知电路中电流变大,则电流表的示数变大。(2)当油面增加到一定程度时,滑片下移到最下端,此时滑动变阻器连入电路的电阻为零,此时若没有R0,则会造成电源短路,因此在电路中R0能起到保护电路的作用。
五、实验与科学探究题(本题共3个小题,第18题8分,第19、20题各10分,共28分)
18.小阳同学和他的物理实验小组用图-1所示电路“探究电流与电压的关系”,已知定值电阻R=10 Ω,滑动变阻器的最大阻值为20 Ω,电源电压保持4.5 V不变。
(1)连接好电路后,闭合开关前,小阳检查电路发现电流表如图-2所示,原因可能是 电流表未调零 ,闭合开关后,发现电压表有示数,电流表的示数很小,移动滑动变阻器的滑片,不能起到改变电阻的作用,原因可能是 滑动变阻器都接了下方接线柱 ;
(2)调整好电路后,小阳在实验中,得到数据,并在图-3中做出了电阻的I-U图象,由实验数据可知,在电阻一定时,通过导体的电流跟导体两端的电压成 正比 (选填“正比”或“反比”);
实验次序 1 2 3 4 5
电压U/V 1 1.5 2 2.5 3
电流I/A 0.1 0.14 0.2 0.26 0.3
(3)小阳同学为了使结论具有普遍性,又拿来几个定值电阻做实验,并画出这几个电阻的I-U图象,得到如图-4所示图象,分析图象可知,A电阻随电压的增加,阻值
变大 (选填“变大”“变小”或“不变”),这是因为电阻受 温度 的影响。
19.小宁想利用图甲所示的电路测量未知电阻Rx的阻值。
(1)答:
(1)请用笔画线代替导线将图甲中未完成的电路连接完整,导线不允许交叉;
(2)连接好电路,闭合开关,发现电流表无示数,移动滑动变阻器的滑片,电压表始终接近电源电压,造成这一现象的原因可能是 电阻Rx断路 ;
(3)排除故障后,调节滑动变阻器,当电压表示数为1.2 V时,电流表的示数如图乙所示,则Rx= 4 Ω。调节滑动变阻器,测量多组数据,目的是 求平均值,减小误差 ;
(4)小明又设计了一种方案,也测出了Rx的阻值。电路如图丙所示,R为阻值已知的定值电阻,电源电压未知且恒定不变。测量步骤如下:
①只闭合开关S1,电流表的示数为I1;②同时闭合开关S1、S2,电流表的示数为I2;③未知电阻Rx的表达式为:Rx= 。(用已知和测出的物理量符号表示)
20.将几十个小彩灯串联后接在家庭电路中,五光十色的彩灯带装扮着节日的夜晚。当其中一只小彩灯的灯丝烧断后,彩灯带不会熄灭,其原因是小彩灯内有一根表面涂有绝缘物质的细金属丝与灯丝并联,如图甲所示。当灯丝正常发光时,细金属丝与导电支架不导通;当灯丝烧断时,绝缘物质被击穿,细金属丝与导电支架瞬间导通,使其他小彩灯仍能发光。为了研究小彩灯的这一结构,小阳找来几只正常工作电压为5 V的小彩灯进行实验,连接的电路如图乙所示。
(1)正确连接电路,闭合开关,发现小彩灯不亮,电流表有示数,电压表无示数,则电路的故障可能是 B ;
A.小彩灯与灯座接触不良 B.小彩灯被短接
C.有导线断了 D.滑动变阻器被短接
(2)排除故障后,通过正确操作将测得的实验数据及观察到的现象记录在表中;
U/V 0.5 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0
I/A 0.06 0.10 0.12 0.18 0.20 0.22
亮度 不亮 微红 亮度逐渐增大
①小彩灯两端的电压为3 V时,电流表示数如图丙所示,为 0.16 A;
②小彩灯正常发光时的电阻为 25 Ω;
③小彩灯两端的电压增大时,小彩灯的灯丝电阻将 变大 ;
④当电压为7.5 V时灯丝烧断,但细金属丝表面的绝缘物质并没有被击穿,其原因可能是 没有达到一定的电压,金属丝上的绝缘材料仍没有被击穿 。
六、综合应用题(本题共2个小题,每小题8分,共16分。解答时需写出必要的文字说明、计算公式及过程,若只写出计算结果将不得分)
21.如图所示,R1=30 Ω,闭合开关,电压表和电流表的示数分别为6 V和0.5 A。求:
(1)通过电阻R1的电流;
(2)电阻R2的阻值。
解:由电路图可知,R1与R2并联,电压表测电源的电压,电流表测干路电流。
(1)因并联电路中各支路两端的电压相等,所以,通过电阻R1的电流:I1===
0.2 A。
(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,由欧姆定律得,电阻R2的阻值R2===20 Ω。
22.现代生物医学研究使用的细菌培养箱内的温度需要精确测控,测控的方法之一是用热敏电阻来探测温度。如图甲所示的电路,将热敏电阻置于细菌培养箱内,其余都置于箱外,这样就可以通过电流表或电压表的示数来表示箱内温度。已知该电路中电源电压是12 V,定值电阻R的阻值是400 Ω,热敏电阻R0的阻值随温度变化的关系如图乙所示。求:
(1)根据所学的知识可以知道热敏电阻R0的材料是
A.半导体 B.超导体 C.绝缘体 D.合金
(2)当培养箱内的温度为10 ℃时,求电流表和电压表的示数。
(3)若电流表量程是0~30 mA, 电压表量程是0~6 V,求此电路能测量的最高温度。
解:(1)半导体的导电能力介于导体和绝缘体之间,根据半导体对温度敏感的特性可制成热敏电阻,故热敏电阻R0的材料是半导体,故A符合题意,B、C、D不符合题意。故选A。
(2)由图甲可知,R与R0串联,电流表测量电路中的电流,电压表测量R两端的电压,从图象中可以看出,温度为10 ℃时,热敏电阻的阻值为800 Ω,根据串联电路的电阻规律,总电阻为
R总=R+R0=400 Ω+800 Ω=1 200 Ω
由欧姆定律知,电流表的示数为I===0.01 A
故电压表的示数为U1=IR=0.01 A×400 Ω=4 V
(3)当电路中电流为30 mA时,电压表的示数为
U2=I1R=0.03 A×400 Ω=12 V
因为电压表的量程为6 V,所以电路中的电流不可能为30 mA;当电压表的示数为6 V时,电路中的最大电流为I'===0.015 A
所以热敏电阻的最小阻值为R'0===400 Ω
从图象上可以看出当热敏电阻的阻值为400 Ω时,最高温度为40 ℃。
