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第十七章 欧姆定律全章热门考点聚焦
考点 01》探究电流与电压和电阻的关系
1 小华用如图甲所示装置探究电流与电压的关系,电源电压3 V恒定不变,滑动变阻器规格为“30 Ω 2 A”。
(1)请用笔画线代替导线。在图甲中完成电路连接,要求滑片P 向右滑动时,电流表的示数变小。
(2)连接好电路闭合开关后,移动滑片发现,电流表无示数,电压表有示数,则出现该故障的原因可能是 。
(3)排除故障后,改变滑片位置,记录实验数据如下表,空白处的电流如图乙所示,请将数据填写到下面的表格中 ,根据表中数据可归纳得出结论: 。
电压 U/V 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0
电流I/A 0.10 0.20 0.40 0.50 0.60
(4)为了进一步探究电流与电阻的关系,又找来10 Ω、15 Ω、20 Ω的定值电阻继续实验。
①将滑动变阻器滑片置于阻值最大处,闭合开关,缓慢移动滑片,直至电压表示数为1 V,接下来用10Ω的电阻替换原电阻,应将滑片向 (填“左”或“右”)滑动,使电压表示数仍为 1 V,记录电流表示数。再将 15 Ω、
20 Ω的定值电阻分别接入电路,重复以上步骤;②当将20Ω的电阻接入电路进行实验时,发现无论如何调节滑片都无法满足预设电压为1 V 的条件。为使该电阻也能完成实验,小华认为可以改变电压表的预设电压,该预设值应不低于 V;他们重新进行实验,根据记录的数据绘制图丙所示的图像,由此可得结论: ;同组的小明认为不改变电压表预设值也可解决上述问题,只需将上述准备的10Ω电阻 (填连接方式)在电路中就可以顺利完成实验。
考点02》有关欧姆定律的动态电路分析
2 某科技小组为快递公司设计的分拣计数装置简化电路如图所示。R 为定值电阻,R 为光敏电阻,当有光照射光敏电阻时其阻值变小。激光被遮挡一次,计数器会自动计数一次(计数器可视为电压表)。闭合开关,激光被遮挡瞬间,下列说法正确的是 ( )
A.电阻R 的阻值变小
B.通过R 的电流变大
C.电阻R 两端的电压变大
D.电阻R 两端的电压变大
考点 03》有关欧姆定律的图像问题
3 (多选)如图甲所示的电路中,电源电压保持不变,闭合开关,在保证电路元件安全的情况下,移动滑动变阻器的滑片,记录电表示数;图乙是电路中电流与滑动变阻器两端电压关系的图像,下列说法正确的是 ( )
A.定值电阻R 的阻值是10Ω
B.电源电压为4.5 V
C.滑动变阻器连入电路的阻值变化范围是5~15Ω
D.当滑动变阻器的滑片 P 移至中点时,电流表的示数是0.3 A
考点04 》电阻的测量
4]用如图所示的电路测量小灯泡的电阻,小灯泡的额定电压为2.5V。
(1)用笔画线代替导线,将图1中的器材连接成完整电路。
(2)连接电路后,闭合开关,小灯泡不亮,电流表和电压表都有较小的示数,无论怎样移动滑片,小灯泡都不发光,两表示数均无变化,其原因可能是: 。
A.灯泡短路
B.灯泡断路
C.滑动变阻器接的是下端两接线柱
(3)故障排除后,移动滑片到某一位置,电压表的示数如图2所示,此时小灯泡两端的电压为 V。要测量小灯泡的额定电流,应将图1 中滑动变阻器的滑片向 (填“A”或“B”)端移动,使电压表的示数为 V。
(4)移动滑片,记下多组数据,并绘制成图3所示图像,则小灯泡正常发光时电阻为 Ω(结果保留一位小数)。
(5)用该小灯泡和电压表,测未知电阻R 的阻值,电路图如图4。步骤如下:
①只闭合S 、S ,移动滑片,使电压表示数为1 V,由图3可知,小灯泡的电流为 A,即为R 的电流;
②保持滑片位置不变,只闭合S 、S ,电压表示数为 2.6V,则此时 R 两端的电压为 V;
③R 的阻值为 Ω。
考点 05 》有关欧姆定律的计算
5(多选)按图甲所示连接好电路后,闭合开关,电路正常工作,电压表V 和V 的示数均如图乙所示,已知R 的阻值为5Ω。下列判断正确的是 ( )
A.电源电压为6 V
B. R 的阻值为20Ω
C.将图甲电路改接成图丙电路,R 两端的电压为5 V
D.将图甲电路改接成图丙电路,经过R 和R 的电流之比为1:4
6如图所示,电源电压为12 V 保持不变, 只闭合开关 S 时,电流表的示数为0.3 A,则R 两端的电压 Ω;当断开开关S,闭合S 、S 时,电流表的示数为 A。
7如图是某物理兴趣小组设计的简易坐位体前屈测试仪的测试示意图、简化原理图。在测试中,测试的同学向前推动测试仪的滑块,实际上是移动滑动变阻器的滑片,电压表的示数用来反映被测试者的成绩。电源电压恒为6 V,电压表量程0~3 V,电流表量程0~0.6 A,滑动变阻器 R 标有“15 Ω 1 A”,滑片P 每移动1 cm,R 的电阻变化0.5Ω,定值电阻. 求:
(1)当滑片 P 位于最左端时,电流表的示数;
(2)某同学测试时,从最左端推动滑片 P 向右移动20cm,此时电压表的示数;
(3)若既能保证电路各元件的安全,又能使滑片P 移动到最右端,则选取 R 时,其阻值不能小于多少
素养练
8(核心素养·科学探究)在“测量小灯泡正常发光时的电阻”实验中,已知小灯泡的额定电压为2.5 V。
(1)如图甲所示,闭合开关前,滑动变阻器的滑片 P 应位于 (填“A”或“B”)端。
(2)闭合开关,移动滑片 P 到某一位置,电压表示数如图乙所示,示数为 V。为使小灯泡正常发光,应将滑片P 向 (填“A”或“B”)端移到合适位置,读出电压表、电流表的示数,计算出小灯泡正常发光时的电阻。
(3)小明想在保持原有电路元件情况下,再增加一个阻值为10Ω的定值电阻 R 和一个单刀双掷开关,只利用一只电表,通过简单操作来测量小灯泡正常发光时的电阻。图丙、丁是他设计的两种不同方案的电路图。则下列判断正确的是 。(填正确选项前的字母)
A.两种方案都可以
B.两种方案都不可以
C.丙方案可以,丁方案不可以
D.丙方案不可以,丁方案可以
1. (1) 如答图所示 (2)定值电阻R 断路
(3)0.30 电阻一定时,电流跟电压成正比
(4)①右②1.2在电压一定时,电流跟电阻成反比 串联 解析 (1)要求滑片 P 向右滑动时,电流表的示数变小,即滑动变阻器接入电路的阻值变大,故应把滑动变阻器的左下接线柱接入电路,电路连接如答图所示。(2)电流表无示数,说明电路可能断路了,电压表有示数,则电压表和电源形成的回路没有断路,因此是定值电阻发生了断路。(3)电流表的量程为0~0.6A,分度值为0.02 A,该示数为0.30 A。根据题表中数据可知,电压与电流的比值不变,故可得出结论:电阻一定时,电流跟电压成正比。(4)①原来接入的电阻为5 Ω,电压表示数为 1 V,即 1V,由串联分压原理可知, 1 V=2V,由于串联电路中电压规律可知,电压之比等于电阻之比,即 所以接下来用10Ω的电阻替换原电阻,应将滑片向右滑动来增大滑动变阻器接入电路的阻值,使电压表示数仍为1 V,记录电流表示数。②当将20Ω的电阻接入电路进行实验时,滑动变阻器需要 才能控制定值电阻两端 的电压为 1 V,此实验中滑动变阻器的规格是“30 Ω 2 A”,所以不能完成实验。把滑动变阻器的最大阻值30 Ω接入电路时,定值电阻两端的电压即为电压表的预设最小电压。把滑动变阻器的最大阻值30 Ω接入电路时,电路中的电流最小 电压表的预设最小电压 20Ω=1.2 V。根据图像可知,电流跟电阻的乘积不变,由此得出实验结论:在电压一定时,电流跟电阻成反比。当将20Ω的电阻接入电路进行实验时,滑动变阻器的最小阻值为40 Ω才能满足要求,已知滑动变阻器的最大阻值是30Ω,故把10Ω或15 Ω的电阻串联接入电路,也可以完成实验。
2. C解析由题图可知,两电阻串联,计数器(电压表)测R 的电压,当有光照射时 R 的电阻变小,故激光被遮挡瞬间电阻R 变大,由串联电阻的规律可知,电路的总电阻变大,电路的电流变小,R 为定值电阻,根据U=IR 可知,R 的电压变小,由串联电路电压的规律可知,R 两端的电压变大,故A、B、D错误,C正确。
3. BD 解析 由题图乙可知,当电路电流为0.6 A时,滑动变阻器接入电路阻值为0,当电路电流为0.2A时,滑动变阻器两端电压为3 V,则电源电压 R +3 V,解得U=4.5 V,R =7.5 Ω,故 A 错误,B正确;当电路电流为0.6A时,滑动变阻器接入电路阻值为0,当电路电流为0.2A 时,滑动变阻器接入电路阻值 则滑动变阻器连入电路的阻值变化范围是0~15Ω,故C 错误;当滑动变阻器的滑片 P 移至中点时,滑动变阻器接入电路阻值 电流表的示数 故 D正确。故选 BD。
4.(1)如答图所示 (2)C (3)1.8 B 2.5(4)8.3 (5)①0.2 ②1.6 ③8 解析(1)伏安法测小灯泡电阻时,需要调节小灯泡两端的电压,应将滑动变阻器采用“一上一下”的连接方式,与小灯泡串联在电路中,所以将滑动变阻器上端任意一个接线柱与小灯泡右端的接线柱相连,如答图所示。(2)连接电路后,闭合开关,小灯泡不亮,电流表、电压表都有示数,电路为通路,电路的电流较小,电路的电阻较大,无论怎样移动滑动变阻器的滑片,小灯泡都不发光,两电表示数均无变化,则滑动变阻器不能起到变阻的作用,产生这一现象的原因是连接滑动变阻器时,将滑动变阻器下面的两个接线柱连入了电路中,故C符合题意,A、B、D不符合题意。(3)小灯泡在额定电压下的电流等于额定电流,题图2中电压表选用小量程,分度值为0.1 V,示数为1.8 V,小于小灯泡的额定电压2.5V,应增大小灯泡两端的电压,根据串联电路电压的规律可知,应减小滑动变阻器两端的电压,由串联分压原理可知,应减小滑动变阻器连入电路中的电阻大小,故滑片应向B 端移动,直到电压表示数为小灯泡的额定电压2.5V为止。(4)根据题图丙所示小灯泡的电流随电压变化的关系图像知,小灯泡在额定电压2.5 V时的电流为0.3 A,此时小灯泡的电阻R= (5)①只闭合S 、S ,小灯泡与未知电阻 R 串联,电压表测小灯泡两端的电压,移动滑片,使电压表示数为1 V,由题图3可知,小灯泡的电流为0.2A,由串联电路的电流特点可知,此时通过R 的电流I =IL=0.2 A。②保持滑片位置不变,只闭合S 、S ,小灯泡与未知电阻R 串联,电压表测小灯泡和未知电阻R 两端的总电压,电压表示数为2.6V,由串联电路的电压特点可知,此时R 两端的电压 2.6 V-1 V=1.6 V。③电路的连接关系没有改变,各电阻的大小不变,通过未知电阻 R 的电流也不变,由欧姆定律可知,R 的阻值
5. BC 解析 由题图甲可知,R 、R 串联,电压表 V (测R 两端的电压,V 测电源电压。由于电压表V 和V 的示数均如题图乙所示,因此 V 接的是小量程,分度值为0.1 V,示数为1 V,即电阻R 两端的电压为1 V;V 接的是大量程,分度值为0.5 V,示数为5V,由于V 测电源电压,所以电源电压为5 V,故A 错误;由上述分析可知,R 两端的电压为1 V,R 的阻值为5Ω,因此电路中的电流 根据并联电路电压特点可知,电阻R 两端的电压 4 V,电阻R 的阻值 故 B正确;将题图甲改为题图丙,题图丙中,R 、R 并联,电源电压不变,根据并联电路电压特点可知,R 两端的电压等于电源电压,为5 V,故C 正确;题图丙中,根据并联电路电压特点可得, I R ,带入数值并变形得 则经过R 和R 的电流之比为4:1,故 D 错误。
6.3 30 1.6 解析 由题图可知,只闭合开关S时,两个电阻串联,电流表测电路中的电流,电流表的示数为0.3 A,则 R 两端的电压 0.3 A×10Ω=3 V,R 两端的电压 12 V-3 V=9 V,R 的电阻值 30 Ω。当断开开关S,闭合S 、S 时,两个电阻并联,电流表测干路中的电流,则电流表的示数I'=
7.解(1)当滑片P 位于最左端时,只有 R 接入电路,电流表的示数
(2)某同学测试时,从最左端推动滑片 P 向右移动 20 cm,滑动变阻器接入的阻值 0.5 Ω/cm×20cm=10Ω,
此时总电阻 电路中的电流 电压表的示数
(3)当电压表示数为3 V时,滑动变阻器接入电路的阻值最大,电路电流最小。
由于串联电路两端电压等于各部分电压之和,则定值电阻 R 两端电压 3 V,
电路中最小电流根据欧姆定律可得,此时定值电阻的阻值
已知电流表量程为0~0.6A,滑动变阻器允许通过的最大电流为1 A,根据串联电路电流特点可知,电路中的最大电流为0.6A,当滑动变阻器接入电路的阻值为0时,电路电流最大,电路为定值电阻R 的简单电路,根据欧姆定律可得,此时通过电路的电流所以既能保证电路各元件的安全,又能使滑片 P移动到最右端,选取 R 时,其阻值不能小于15Ω。
8.(1)B (2)1.4 A (3)C 解析 (1)为了保护电路安全,闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片 P移至最大阻值处,即B 端。(2)由题图乙可知,电压表选用的是小量程,分度值为0.1V,电压表示数为1.4V。为使小灯泡正常发光,应减小滑动变阻器接入电路的电阻,故将滑片向 A 端移动。(3)由题图可知,丙方案中,小灯泡、定值电阻R 和滑动变阻器三者串联,开关S 接a时,电压表测量小灯泡的电压,开关S 接b时,电压表测量小灯泡和定值电阻的总电压,滑动变阻器用来调节小灯泡两端的电压,可以用来测量小灯泡正常发光时的电阻,故丙方案可行;丁方案中,小灯泡、定值电阻R 并联后和滑动变阻器进行串联,无论开关S 接a还是接b 都无法得知小灯泡是否正常发光,故无法测量小灯泡正常发光时的电阻,故丁方案不可行。故C 正确。
核心素养解读本题是“伏安法测电阻”的实验,考查了有关电流表的读数,同时考查了电路连接和欧姆定律的应用,体现了“科学探究”的核心素养。