第十七章 欧姆定律全章素养评价卷
(限时:60分钟 满分:100分)
一、选择题(每小题3分,共30分)
1 某导体中的电流与它两端电压的关系如图所示,下列分析正确的是 ( )
A.当导体两端的电压为零时,电阻为零
B.该导体的电阻随电压的增大而减小
C.当导体两端的电压为零时,电流为零
D.当导体两端的电压为2 V时,电流为0.6 A
2在“伏安法测电阻”的实验中,滑动变阻器不能起到的作用是 ( )
A.改变电路中的电流
B.改变被测电阻的阻值
C.改变被测电阻两端的电压
D.保护电路
3 如图所示电路,电源两端的电压一定,开关S 闭合,S 断开。如果要使电压表和电流表的示数均增大,则下列操作一定可行的是( )
A.滑动变阻器的滑片 P 向右移
B.滑动变阻器的滑片 P 向左移
滑动变阻器的滑片P 不动,闭合开关S
D.滑动变阻器的滑片 P 不动,断开开关S
4 如图所示,R 为定值电阻,R 为滑动变阻器,A 、A 为实验室用电流表(接线柱上标有“-”“0.6”“3”),闭合开关后,调节滑片 P。使两电流表指针所指位置相同。下列说法正确的是 ( )
A.电流表A 与A 的示数之比为1:4
B.通过R 与R 的电流之比为4:1
C. R 与R 两端的电压之比为1:4
D. R 与R 的阻值之比为4:1
5现有定值电阻R 和R ,且IR 6在如图所示的电路中,电压表 V 的示数为9V,电压表V 的示数为3 V,那么R 与R 的阻值之比为( )
A.2:1 B.1:2 C.3:1 D.1:3
7如图甲所示,当开关S从2位置转到1位置时,根据电流表和电压表对应的示数,在U-I坐标中描绘了相对应的点,如图乙所示。下列有关判断正确的是 ( )
A.电源电压为8 V
B. R 的阻值为10Ω
C. R 的阻值为20Ω
D.当S接2时,通过R 的电流为0.2 A
8在如图所示的电路中,电源电压保持不变。闭合开关S,电路正常工作。过了一会儿,灯L熄灭,两个电表中只有一个电表的示数变大,则下列判断中正确的是 ( )
A.可能是灯L断路,电流表的示数变小
B.可能是电阻R 短路,电压表的示数变大
C.可能是灯L短路,电压表的示数变大
D.可能是电阻R 断路,电流表的示数变小
9物理课代表为全班同学设计了如下四个电路图,图中电源电压未知但不变,R 为阻值已知的定值电阻,R 为最大阻值已知的滑动变阻器,通过断开、闭合开关或调节R 接入电路的阻值,不能测出未知电阻R 阻值的电路是
( )
10如图所示,电源电压恒为9 V,电压表选择的量程为0~3 V,电流表选择的量程为0~0.6A,滑动变阻器的规格为“24 Ω 0.8 A”,灯泡标有“3 V 0.5 A”字样。闭合开关,在电路安全的情况下(不考虑灯丝电阻的变化),则下列说法中正确的是 ( )
A.通过灯泡的最小电流是0.3A
B.滑动变阻器的电阻允许调节的范围是0~24Ω
C.电流表示数的变化范围是0.1~0.5 A
D.电压表示数的变化范围是1~3V
二、填空题(每空2分,共20分)
11 某导体的电阻是定值,当给该电阻两端加10 V 的电压时流过导体的电流为1 A,当给该导体两端加2 V的电压时,流过该导体的电流为 。
12 在如图所示的电路中,电源电压保持不变, 闭合S、S ,断开S 时,电压表示数为5 V,闭合S、S ,断开S 时,电压表示数为7V,则R:R 为 。
13有一电阻为30Ω的灯泡,在正常工作时它两端的电压为12 V。若把灯泡接在电压为36 V的电源上,需要给它 联一个 Ω的电阻。
14如图所示的电路,已知 6Ω,R =3 Ω,R =4 Ω,.则R 、R 、R 三个电阻的等效电阻值为 Ω。
15 甲和乙两灯泡正常发光时电压均为6 V,若超过此电压,甲、乙灯泡均会被烧毁。若甲、乙两灯泡的电流随其两端电压变化的关系图像如图所示,现将两灯泡串联后接在某一电路中,要使其中一个灯泡正常发光,并保证电路安全,则电源电压最大为 V。
16如图所示是一种测定油箱内油量的装置。其中 R 是变阻器的电阻片,变阻器的滑片跟滑杆连接,滑杆可以绕固定轴O转动,另一端固定一个浮子。当电流表示数越小时,滑动变阻器连入电路的阻值 (填“越大”或“越小”),油箱内油量 (填“越多”或“越少”)。
17 如图所示,电压U恒为8 V, 滑动变阻器的滑片 P 从一端滑到另一端的过程中,电压表的示数从3 V 变到6 V,则R 的阻值为 Ω,滑动变阻器的最大阻值为 Ω。
三、实验探究题(共23分)
18(8分)某同学测量正常工作电压为2.5 V的小灯泡L在不同电压下的电阻。
(1)他连接了如图甲所示的实验电路,其中有一个元件与导线连接有误,这个元件是 。
(2)改正(1)中的错误后,闭合开关,调节滑动变阻器的滑片,进行多次测量,测量的数据如下表所示。
电压 U/V 0.9 1.3 1.7 2.1 2.5
电流I/A 0.18 0.22 0.24 0.26 0.28
请回答下列问题:
①小灯泡L正常发光时的电阻R 为 Ω(结果保留一位小数)。
②若将与上述小灯泡L规格完全相同的两个小灯泡串联接入电路,如图乙所示。闭合开关,调节滑动变阻器,使电压表的示数为1.8 V,则电流表的示数应为 A。
19(15分)探究电流与电阻的关系时,小明连接的实验电路如图甲所示。
实验次序 1 2
电阻R/Ω 5 10
电流I/A 0.40 0.20
(1)闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片置于最 端。
(2)闭合开关后,发现电流表示数为零,电压表的示数如图乙所示,为 V;改变滑动变阻器滑片的位置,两电表指针的位置不变。电路中有一处故障,可能是 (填序号)。
①电流表短路 ②电压表短路③导线 a 断路 ④导线 b 断路
(3)。新趋势开放性设问排除电路故障后,小明先后用5Ω、10Ω的定值电阻进行实验。实验中,通过 控制定值电阻两端的电压不变,得到的实验数据如表所示。小明据此得出结论:通过导体的电流与导体的电阻成反比。请指出实验存在的问题或需要改进的地方 (写出一条即可)。
四、计算题(共27分)
20(13分)半导体的导电能力介于导体和绝缘体之间,其阻值受温度影响较大,图乙是某种半导体材料的电阻阻值随温度变化的关系图像。根据这种半导体材料电阻的特性,某物理兴趣小组的同学设计了如图甲所示的电路,用来测量某一环境的温度。已知定值电阻 电源电压保持不变。
(1)当环境温度为20℃时,电流表的示数为0.2 A,电源电压是多少
(2)当电流表的示数为0.4A 时,环境温度是多少
21 (14分)如图甲所示电路,电源电压U 保持不变,R 和R 为定值电阻,R 为滑动变阻器。开关S闭合,S 断开,S 置于a时,调节滑动变阻器,电压表 V 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S 闭合、S 置于b时,调节滑动变阻器,电压表 V 的示数与电流表A 的示数关系图线如图乙的Ⅱ所示。求:
(1)电阻R 的阻值;
(2)电源电压U 和电阻R 的阻值。
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1.C解析由题图可知,当导体两端的电压为零时,电流为零,但是电阻不为零,因为电阻是导体本身的一种性质,与材料、长度、横截面积以及温度有关,与电压和电流没有关系,故A、B说法错误,C说法正确;当导体两端的电压为 2 V时,由题图可以找到此时对应的导体电流为0.4 A,故 D 说法错误。
2. B解析在“伏安法测电阻”的实验中,移动滑动变阻器的滑片,改变了接入电路的电阻,从而改变了电路中的电流,故A 不符合题意;被测电阻阻值大小跟导体的长度、材料、横截面积等有关,实验过程中三者没有发生变化,电阻的阻值不变,故B符合题意;移动滑动变阻器的滑片,滑动变阻器接入电路的阻值变化,改变了电路中的电流,根据U=IR,被测电阻的阻值不变,通过电阻的电流变化,所以被测电阻两端的电压变化,故C 不符合题意;滑动变阻器连入电路时,滑片移到最大阻值处,电路中电阻最大,电源电压不变,电路中电流最小,起到保护电路的作用,故D 不符合题意。
3. C 解析如果开关S 闭合,S 断开,此时 R 和R 串联,当R 接入电路的阻值变大时,电流表示数减小,R 两端的电压减小,R 两端的电压增大,改变滑动变阻器接入电路的阻值,电流表和电压表示数变化总是相反的,故A、B不符合题意。当S 闭合时,R 被短路,则整个电路中的电阻减小,电流表示数增大,此时滑动变阻器两端的电压为电源电压,因此电压表的示数也增大,故C 符合题意。如果断开开关 S ,滑动变阻器未接入电路,电压表被串联在电路中,此时电压表示数增大,约等于电源电压,电流表示数约等于0,故D不符合题意。
4. D解析由题中电路图可知,R 与 R 并联,电流表A 测通过 R 的电流,电流表 A 测干路电流,由于并联电路中总电流等于各支路电流之和,且两电流表指针所指位置相同,因此,电流表A 的量程为0~0.6A,电流表 A 的量程为0~3 A,由于电流表指针位置相同时,大量程示数是小量程示数的5倍,因此,电流表A 与A 示数之比为1:5,即I=5I ,故A 错误;由并联电路的电流特点可得,通过R 与 R 的电流之比 故 B 错误;由并联电路两端的电压都相等可知,R 与R 两端的电压之比为1:1,故C错误;根据并联电路的电压特点和欧姆定律可知,R 与R 的阻值之比 故 D 正确。
5. D解析两电阻并联时总电阻要小于其中的任何一个电阻,两电阻串联时总电阻大于其中的任何一个电阻,因此电路的总电阻由小到大的顺序是 即 故选D。
6. A解析此电路为 R 、R 的串联电路,其中电压表V 测量的是R 、R 的总电压,电压表V 测量的是 R 两端的电压,因此 (9 V-3 V):3 V=2:1。故选A。
7. D 解析当S接1时,电路为 R 的简单电路,电压表测电源电压,电流表测电路中的电流;由题图乙可知,此时电压表示数为6 V,即电源电压U=6V,故A错误。当S接2时,两电阻串联,电压表测R 两端的电压,电流表测串联电路的电流,此时 ,电路中的电流I=0.2 A,R 两端的电压 电阻R 和R 的阻值分别为 20Ω,故B、C 错误,D 正确。
8. D解析如果灯L断路,则整个电路断路,电流表、电压表示数都减小为零,故A 不符合题意;如果电阻R 短路,则灯L 是通路,能够发光,故B 不符合题意;如果灯L短路,则灯不亮,电路总电阻减小,电流表示数增大,同时电压表测量电源电压,示数增大,故C 不符合题意;如果电阻 R 断路,则电流表示数减小为零,电压表测量电源电压,示数变大,故D 符合题意。
9. A
10. A
二、11.0.2 A 解析由 可得,导体的电阻R= 由于该导体为定值电阻,其阻值与导体两端的电压和通过的电流无关,因此,当该导体两端的电压为2 V 时,导体的电阻仍为10Ω,此时通过导体的电流 0.2 A。
12.3:2 解析闭合S、S ,断开S 时,电压表示数为5 V,且 根据串联电路电流处处相等可得, 闭合S、S ,断开 S 时,电压表示数为7 V,根据串联电路电流处处相等可得, 两式变形可得, 解得: 再代入得
13.串60 解析 灯泡正常工作时的电流 把灯泡接在电压为36 V 的电源上,电压高于灯泡正常工作时的电压,根据串联电路分压特点可知,应串联一个电阻,串联电阻的阻值
14.6 解析由题图知,定值电阻R 与R 并联后再与 R 串联。R 、R 并联后的总电阻 则三个电阻的等效电阻值
15.8解析由题图可知,灯泡甲正常工作时其两端的电压U=6V,电流为1 A,灯泡乙正常工作时其两端的电压U=6 V,电流为0.5 A,将两灯泡串联后接在某一电路中,由于串联电路中电流处处相等,因此将两灯串联后接在某一电路中,要使其中一个灯泡正常发光且电路安全,则电路的最大电流为0.5A;由题图可知,当电路中电流为0.5A 时,两灯泡的电压分别 6V,电源最大电压
16.越大 越少 解析 由题图可知,滑动变阻器R与定值电阻R 串联,电流表测电路中的电流,由 的变形式 可知,当电流表示数越小时,电路中的总电阻越大,由串联电路中总电阻等于各分电阻之和可知,滑动变阻器连入电路的电阻越大,由题图可知,滑片上移时接入电路中的电阻越大,浮子下移,油箱内油量越少。
17.416 解析 当滑片在最左端时,滑动变阻器接入电路的电阻为0,此时 电路中的电流 电阻R 两端的电压U = 电阻 4 Ω;当滑片在最右端时,电路中的电流 电阻R 两端的电压 0.25 A×4 Ω=1 V,滑动变阻器两端的电压( 滑动变阻器的最大阻值
三、18.(1)滑动变阻器(2分) (2)①8.9(3分)
②0.18(3分)解析 (1)滑动变阻器的连线应该遵循“一上一下”的原则,题图甲中滑动变阻器连接了上方两个接线柱,故滑动变阻器连线有误。(2)①由题意可知,小灯泡正常工作的电压为2.5 V;由题表数据可知,当电压为2.5 V时,通过小灯泡的电流为0.28 A,故小灯泡正常发光时的电阻 ②两个相同的小灯泡串联的总电压为1.8V,每个小灯泡两端的电压为0.9V。由题表中的数据可知,相同小灯泡串联,分得的电压是相等的
通过小灯泡的电流为0.18 A,由串联电路中电流处处相等可知,电流表示数为0.18 A。
19.(1)右(3分) (2)2.9(3分) ③(3分)
(3)滑动变阻器(3分)见解析(3分)
解析(1)题图甲中滑动变阻器的滑片处于最右端时,滑动变阻器接入电路的阻值最大,在电路中起保护电路的作用。(2)由题图乙可知,电压表使用0~3 V 量程,示数是2.9 V。闭合开关后,电流表示数为零,说明电路断路;电压表的示数是2.9V,并且移动滑动变阻器的滑片时电压表的示数不变,说明电压表与电源两极间是连通的,但与电压表并联的部分有断路,即可能是导线a断路,故选③。(3)探究电流与电阻的关系时,用滑动变阻器控制定值电阻两端的电压不变。需要改进的地方:实验过程中只做了两次实验,得到的实验结论具有偶然性,实验时要进行多次实验,使实验结论具有普遍性。实验结论没有前提,描述电流跟电阻的关系时,要以电压不变为前提。
控制变量法
四、20.解(1)由题图乙可知,当t=20℃时,半导体的电阻R=50Ω,电路电流I=0.2 A。
半导体两端的电压
R 两端的电压
电源电压U = U_{1} + U_{2} = 1 0 V + 2 V = 1 2 V 。
(2)当I'=0.4 A 时,R 两端的电压 0.4 A×10 Ω=4 V。
半导体两端的电压
由题图乙可知,当半导体电阻阻值是20Ω时,环境温度是40℃。
21.解(1)开关S闭合、S 断开,S 置于a时,定值电阻R 与滑动变阻器R 串联在电路中,电压表V 测量R 两端的电压,电流表测量电路中的电流。
由题图乙的Ⅰ可知,当电压表 V 的示数为1 V时,电流表 A 的示数为0.1
(2)开关S和S 闭合、S 置于b时,R 被S 短路,电阻R 与滑动变阻器 R 串联在电路中,电压表V 测量滑动变阻器R 两端的电压。
由题图乙的Ⅱ图线可知,当电压表 V 示数为7 V时,电流表A 的示数为0.1A,代入公式 ①; (2分)当电流表 A 示数为0.3A 时,由欧姆定律可得,此时定值电阻R 两端的电压是3 V,即电压表V 示数为3 V,因此图线I与图线Ⅱ的交点对应的电压表示数为3 V。
代入公式
联立①、②可得,电源电压U=9 V,电阻R =20Ω。