第14章探究欧姆定律综合检测题

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第14章探究欧姆定律综合检测题
一、单选题
1．下列有关电学基础知识的说法中，正确的是（　　）
A．只要电路中有电压，就一定有电流
B．用电器在使用时，将电能转化为其他形式的能
C．只要电子在运动，电路中就一定有电流
D．电阻的大小只与导体的材料有关
2．如图所示，闭合开关后，发现灯泡L1比灯泡L2亮，则下列判断正确的是（　　）
A．L1的电阻较大 B．L2两端的电压较大
C．通过L2的电流较大 D．L1的实际功率较大
3．如图所示，在“练习使用滑动变阻器”的实验中，下列说法正确的是（　　）
A．闭合开关前，将滑片调到最左端，可起到保护电路的作用
B．闭合开关后，发现小灯泡不亮，此电路一定有故障
C．闭合开关后，将滑片向左调，可观察到灯泡逐渐变亮，电流表示数逐渐变大
D．闭合开关后，将滑片向右调，可观察到灯泡逐渐变暗，电流表示数逐渐变大
4．为了应对即将到来的汛期，某课外兴趣小组设计了一个检测水库水位的装置，其原理如图所示。L为安全指示灯，R1为定值电阻，R2为竖直放置、粗细均匀且足够长的电阻棒，滑片P可以在电阻棒上自由滑动，并与浮子用竖直的绝缘杆连接，可随着浮子的上下移动而改变电阻棒R2接入电路的阻值，从而可通过电流表的示数来反应水位的高低。当滑片P指向R2的中点时，水位达到警戒值（　　）
A．电磁铁的上端为N极
B．水位较低时，电磁铁的磁性较强
C．若减小R1的阻值，警戒水位会变高
D．电流表示数越大，表示水位越高
5．如图所示，R1、R2为定值电阻，R3为滑动变阻器，则下列说法正确的是（　　）
A．闭合S、S1，滑片向左移动，电压表示数变化量与电流表A1示数变化量的比值变大
B．闭合S、S3，滑片滑到最右端，再闭合S1，电压表示数变小，电流表A1示数变大
C．若R1短路，再闭合S、S1、S2，滑片向左移动，电流表A1示数变大，A2示数不变
D．若R1短路，再闭合S、S1、S2，滑片向右移动，电流表A1与A2示数变化量相同
6．标有“4V 1W”字样的小灯泡和标有“ ”字样的滑动变阻器，连接在如图所示的电路中，其中电源电压为6V，电流表的量程为“0~0.6A”，电压表的量程为“0~3V”（不考虑温度对电阻的影响）。则下列说法正确的是（　　）
A．滑动变阻器滑片向左移动时，电流表和电压表示数都变大
B．滑动变阻器的最大功率为1W
C．电路中消耗的最大功率为3.6W
D．为确保电路安全，滑动变阻器接入电路的阻值变化范围为
二、多选题
7．小林想测量小灯泡的额定功率及正常发光时的电阻，小灯泡的额定电压为2.5V，实验 电路如图甲所示．实验中，当电压表示数为 2.5V 时，电流表示数如图乙所示． 根据实验过程及现象，下列四个选项中，判断正确的是（　　）
A．为使小灯泡正常发光，电压表示数应为2.5V
B．图乙中的电流表示数为2.5A
C．小灯泡正常发光时的电阻为5Ω
D．小灯泡的额定功率为5W
8．如图所示，电源电压恒为12V，定值电阻标有“，”，滑动变阻器标有“，1A”，电流表量程为，电压表量程为。当滑动变阻器的滑片P位于最下端时，闭合开关S，下列说法正确的是（　　）
A．此时电压表的示数为8V
B．此时电路消耗的总功率最小，为
C．在保证电路安全的前提下，滑动变阻器的阻值变化范围为
D．当滑片P向上移动时，消耗的最大电功率为5W
三、填空题
9．在图中闭合开关后灯泡发光，加热电阻丝，灯泡变　 　，说明电阻的大小跟　 　有关。
10．洛阳中信重工在特种机器人行业技术领先，自主研发的巡检机器人获得2022年“中国优秀工业设计奖”铜奖。巡检机器人装有高清摄像头和红外测温仪，若检测到温度过高，机器人会立刻向监测中心发出警报。如图甲是简化的智能测温报警电路，R0为变阻器，RT为热敏电阻，其阻值随温度变化的图象如图乙所示，报警器电阻不计，图丙为巡检机器人的部分参数：
电池工作电压 18V
电池容量 4000mAh
报警电流 ≥30mA
（1）热敏电阻是　 　（选填“导体”“半导体”或“超导体”）材料制成的；监测中心与巡检机器人是通过　 　传递信息的；
（2）当所测温度达到或超过60℃时，报警器报警，此时变阻器R0的阻值为多大　 　？
（3）长时间工作后，电源电压有所降低，为了使报警器仍能正常工作，请写出一条可行的措施　 　。
11．如图所示，电源电压保持不变，开关S1已闭合。若再闭合开关S2，则　 　的示数变大，小灯泡L1的亮度　 　 (填“增强”、“减弱”或“不变”)。
12．如图所示的电路中，电源电压、灯泡的灯丝电阻都保持不变，当滑动变阻器的滑片P向右滑动时，电流表的示数将　 　，电压表的示数将　 　。（选填“变大”、“变少”或“不变”）
13．如图所示的实验装置，闭合两开关后，看到的现象是：电流表甲示数　 　，电流表乙示数　 　；点燃酒精灯，在加热过程中，你会发现：电流表甲示数　 　，电流表乙示数　 　.（填写有、无或变化等情况）
14．如图所示，电源电压恒定，电阻R1=15Ω，R2=10Ω。若同时闭合S、S1时，电压表示数为6V；若同时闭合S、S2时，电压表示数为2V；若同时闭合S、S1、S2时，通电1min电路中消耗的总电能是　 　J。
四、作图题
15．东东在做“探究通过导体的电流与电阻的关系”的实验中，采用了如图甲所示的电路图．
请按照电路图，用笔画线表示导线，将图乙中的实物图连接完整．
　 　
五、计算题
16．如图所示，电阻R1=10Ω，R2=20Ω，S闭合后，电压表示数为4V，则：
（1）通过R1的电流是多大
（2）电源电压是多大
17．某物理兴趣小组设计了一套测量货车重力的模拟装置，工作原理如图所示。ABO为一水平杠杆，OA长1.2m，O为支点，AB：OB＝5：1，平板上物体所受重力大小通过电压表读数显示。压力传感器R固定放置，R的阻值随所受压力F变化的关系如表所示。当电源电压U为12V，平板空载时，闭合开关S，电压表的示数为1.5V。平板、压杆和杠杆的质量均忽略不计。
F/N 0 4 8 12 16 20 23 …
R/Ω 70 60 50 40 30 20 12.5 …
（1）定值电阻R0的阻值；
（2）当平板上物体重120N时，电压表的示数；
（3）电池组用久后电源电压变小为9V，要求平板上重为120N的物体对应的电压表读数和电池组的电压U＝12V的情况下相同，其它条件不变，只水平调节杠杆上触点B的位置即可实现，试判断并计算触点B应向哪个方向移动？移动多少距离？
六、实验探究题
18．物理实验小组连接了图甲所示的电路，测量定值电阻Rx的阻值，电源电压有4V和6V两挡可选，Rx的阻值约为10Ω，滑动变阻器有（a：“30Ω 3A”b：“100Ω2A”）两种规格。
（1）小华同学发现图甲连接的电路有一处错误，请把接错的那一根导线找出来打“×”，用笔画线代替导线画出正确的连接（只改接一根导线）；
（2）小华正确连接导线后，将滑动变阻器的滑片P移至最　 　（选填“左”或“右”）端，闭合开关后，电压表示数为1V，电流表示数为0.1A，由此判断电源电压选择的是　 　（选填“4V”或“6V”）档，滑动变阻器选择的是　 　（选填“a”或“b”）；
（3）继续移动滑动变阻器的滑片P完成后续测量，第3次实验时，电压表的示数如图乙，根据实验过程，表格中的①处应填　 　Ω（结果保留1位小数）；
实验次数 电压Ux/V 电流Ix/A 电阻Rx/Ω Rx/Ω
1 1 0.1 10 ①
2 2.5 0.24 10.4
3 　 0.28 　
（4）该实验小组进行了实验创新，利用一个已知最大阻值为R0的滑动变阻器、一个阻值未知的定值电阻R1、电压恒定的电源、若干开关和导线，测出了额定电压为U额（已知）的小灯泡L正常发光时的电阻RL，小组成员共同设计了图丙所示的电路。步骤如下：
①断开开关S2，闭合开关S1和S3，调节滑动变阻器的滑片P至a端，电压表的示数为U1；再将滑片P调至b端，电压表示数为U2；
②断开开关S1和S3，闭合开关S2，调节滑动变阻器的滑片P，使电压表的示数为U1﹣U额；
③不改变滑动变阻器的滑片P的位置，断开开关S2和S3，闭合开关S1，电压表示数为U3，则RL＝　 　（用U额、U1、U2、U3和R0表示）。
七、综合题
19．甲醛对人体的危害非常严重，因此装修房屋时检测甲醛污染指数非常重要。小明同学设计了移动甲醛检测设备，原理如图甲所示。电源电压为且恒定不变，是标有“”字样的滑动变阻器，为可以感知甲醛污染指数的可变电阻。
（1）当的滑片滑到中点时，若它两端的电压为1.5V，此时污染指数是多少？
（2）当的滑片滑到中点时，若污染指数为60时，电路中的电流为多少？
（3）显示器由的电压表改装而成，移动滑片位置，使其最大显示污染指数为360，此时电路消耗的总功率是多少？
20．近几年衡阳市进行老旧小区改造，不少多层楼房安装了电梯。图甲是某小区电梯的结构示意图，它由轿厢、配重、滑轮、缆绳、钢丝绳和电动机组成，轿厢质量为400kg，配重质量为300kg，绳重和摩擦忽略不计。为了安全，电梯设置了超载自动报警系统，如图乙。闭合控制开关S1，电梯没有超载时，再闭合运行开关S2，电动机正常工作：超载时（即控制电路中的电流），电铃发出报警铃声，即使闭合S2，电动机也不工作。控制电路电源电压为9V，定值电阻的阻值为30Ω，电磁铁线圈电阻不计，轿厢内底面压力传感器的阻值与它所受压力F的关系如图丙所示。
（1）该电梯空载静止时，与轿厢相连的缆绳对轿厢的拉力为　 　N，超载时，图乙中触点将与　 　点接触（选填“A”或“B”），电铃发出报警铃声；
（2）该电梯某次轿厢内载人和货物的总重为8000N，试通过计算判断电梯是否超载；　 　
（3）如图丁所示是某次电梯上升时的图像，若轿厢内人和货物总重为5000N，求电梯匀速上升运行阶段，电动机牵引轿厢的钢丝绳做功的功率。　 　
21．如图所示，电源电压恒为6V，灯泡L标有“6V 3W”的字样，R1为定值电阻，R2为标有“20Ω 1A”字样的变阻器，电压表的量程为0～3V。
（1）当S1、S2、S3均闭合时，电流表的示数为1.7A，求R1的阻值？
（2）当闭合S1，断开S2、S3时，在保证电路中各元件安全工作的情况下，求变阻器R2连入电路的阻值为多大时电路总功率最小？此总功率最小值为多少？
22．如图所示，电源电压恒定不变，电阻R1的阻值为5Ω，小灯泡上标有“12V 6W”字样，闭合开关S.
（1）当开关S1、S2都闭合，滑动变阻器的滑片P移到最右端时，电流表的读数为1.7A，小灯泡恰能正常发光，求滑动变阻器的最大阻值.
（2）当开关S1、S2都断开，滑动变阻器的滑片P在最右端，求电流表的读数和滑动变阻器消耗的电功率.
答案解析部分
1．【答案】B
【知识点】电流的形成；电路的构成及电路图；有持续电流的条件；影响电阻大小的因素
2．【答案】D
【知识点】串联电路和并联电路的辨别；欧姆定律及其应用；实际功率
3．【答案】C
【知识点】滑动变阻器的原理及其使用；电路的动态分析
4．【答案】D
【知识点】欧姆定律及其应用；电路的动态分析；电磁继电器的组成、原理和特点；通电螺线管的极性和电流方向的判断
5．【答案】B
【知识点】欧姆定律及其应用
6．【答案】D
【知识点】串联电路的电压规律；电阻的串联；欧姆定律及其应用；电功率的计算
7．【答案】A,C
【知识点】欧姆定律及其应用；电功率的计算
8．【答案】A,B,D
【知识点】串联电路的电流规律；电阻的串联；欧姆定律及其应用；电功率的计算
9．【答案】暗；温度
【知识点】影响电阻大小的因素
10．【答案】（1）半导体；电磁波
（2）300Ω
（3）减小变阻器的阻值
【知识点】欧姆定律及其应用；电磁波在日常生活中的应用
11．【答案】电流表；不变
【知识点】欧姆定律及其应用；电路的动态分析；实际功率
12．【答案】变大；变小
【知识点】欧姆定律及其应用；电路的动态分析
13．【答案】无；有；从零增大；变小
【知识点】导体与绝缘体；影响电阻大小的因素
14．【答案】
【知识点】欧姆定律及其应用；电功的计算
15．【答案】
【知识点】探究电流与电压、电阻的关系实验
16．【答案】（1）0.2V；（2）6V
【知识点】欧姆定律及其应用
17．【答案】（1）解：压力传感器和定值电阻串联接入电路，电压表测定值电阻两端的电压，
由表格可知当平板空载时，压力传感器的阻值为70Ω，
因串联电路总电压等于各部分电压之和，串联电路各处电流相等，
则由欧姆定律可得： ，即
，
解得：R0＝10Ω；
答：定值电阻R0的阻值为10Ω；
（2）解：平板上物体对平板的压力：FB＝G＝120N，
由题知，AB：OB＝5：1，则OA：OB＝6：1，
由杠杆平衡条件FA×OA＝FB×OB得杠杆A点受到的压力： ，
由于力的作用是相互的，压力传感器受到的压力为20N，
由表格可知压敏电阻的阻值：R′＝20Ω，串联电路总电阻等于各分电阻之和，
由欧姆定律得： ，
此时电压表的示数；U0′＝IR0＝0.4A×10Ω＝4V；
答：当平板空载时，电压表的示数为4V；
（3）解：电源用久后电压变小，电路中电流变小，若要求此时平板上重为120N的物体对应的电压表示数和电源电压为12V的情况下相同，则需减小压力传感器的电阻，就要增大压力传感器受到的压力，其它条件不变，由杠杆平衡条件可知，需向右移动B触点，设调节距离为L，此时压力传感器阻值为R′′，
因为此时电压表示数和R0的阻值不变，所以由欧姆定律可知电路中电流不变，仍然为0.4A，
则此时的电源电压：U1＝IR总′＝I（R′′+R0），
即9V＝0.4A×（R′′+10Ω），
解得R′′＝12.5Ω，
由表格可知可知传感器受到的压力为23N，
由于力的作用是相互的，杠杆A点受到的压力为：FA′＝23N，
由杠杆平衡条件可得：
FA′×OA＝FB×（OB+L），
23N×1.2m＝120N×（ ×1.2m+L），解得：L＝0.03m＝3cm。
答：如果只水平调节杠杆上触点B的位置，则触点B应向右移动，移动3cm。
【知识点】杠杆的平衡分析法及其应用；欧姆定律及其应用
18．【答案】（1）
（2）右；4V；a
（3）10
（4）
【知识点】伏安法测电阻的探究实验
19．【答案】（1）解： 由图知两电阻串联，当R0两端的电压为1.5V，
因串联电路中电流处处相等，则电路的电流为：
可变电阻两端的电压：UR=U-U0=4.5V-1.5V=3V，
可变电阻R的阻值：
由图乙知当可变电阻的阻值为20Ω时，污染指数为180；
（2）解： 由图乙知污染指数为60时，可变电阻R'=50Ω，
电路中的电流：
（3）解： 由图乙知，使其最大显示污染指数为360时，可变电阻R的阻值为10Ω，此时电压表的示数最大为3V，
因串联电路中总电压等于各分电阻两端的电压之和，
所以可变电阻两端的电压：UR'=U-U0=4.5V-3V=1.5V，
则此时电路中的电流为
故此时电路消耗的总功率是P=UI''=4.5V×0.15A=0.675W
【知识点】串联电路的电流规律；串联电路的电压规律；欧姆定律及其应用；电功率的计算
20．【答案】（1）3000；A
（2）超载
（3）1.2×104W
【知识点】欧姆定律及其应用；电功率的计算；电磁继电器的组成、原理和特点
21．【答案】（1）解：当S1、S2、S3均闭合时，R1与L并联，电流表测干路电流，灯泡在额定电压下正常发光，通过灯泡的电流IL==0.5A通过R1的电流：I1=I﹣IL=1.7A﹣0.5A=1.2A
R1的阻值：R1 ==5Ω；答：R1的阻值5Ω；
（2）解：当闭合S1，断开S2、S3时，R1与R2串联，电压表测R2两端的电压，电流表测电路中的电流，当电压表的示数U2=3V时，电路中的电流最小，电路的总功率最小R1两端的电压：U1=U﹣U2=6V﹣3V=3V 电路中的电流：I′==0.6A
滑动变阻器接入电路中的电阻：R2==5Ω
电路的最小总功率：P=UI′=6V×0.6A=3.6W。答：R2连入电路的阻值为5Ω 时电路总功率最小，总功率的最小值为3.6W。
【知识点】并联电路的电流规律；串联电路的电压规律；欧姆定律及其应用；电功率的计算
22．【答案】（1）解：当开关S1、S2都闭合，滑动变阻器的滑片P移到最右端时，灯泡与滑动变阻器的最大阻值并联，
由于并联电路中各支路两端的电压相等，且灯泡正常发光，
所以电源的电压U=UL=12V，
因为P=UI，且灯泡正常发光时的功率为6W，
所以通过小灯泡的电流：
IL= = =0.5A，
由于并联电路中干路电流等于各支路电流之和，
所以通过滑动变阻器的电流：
I2=I﹣IL=1.7A﹣0.5A=1.2A，
由I= 可知，
滑动变阻器的最大阻值：
R2= = =10Ω；
（2）解：由于串联电路中的总电阻等于各分电阻之和，所以此时电路中的电流即电流表的示数：I= = =0.8A，
此时滑动变阻器消耗的电功率：
P2=I2R2=（0.8A）2×10Ω=6.4W.
【知识点】欧姆定律及其应用；电功率的计算
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