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【专项培优】第十六章探究电路
一、单选题
1.通常情况下,下列物体中属于导体的是( )
A.橡胶棒 B.陶瓷管 C.铜线 D.玻璃杯
2.关于家庭电路及安全用电,下列说法正确的是( )
A.低于220V的电压对人体都是安全的
B.只有当人体接触带电体时才可能发生触电事故
C.家庭电路中,控制各个灯具的开关都应安装在相线(火线)上
D.教室里一个开关可以同时控制三只日光灯,这三只日光灯一定是串联
3.德国有位物理学家经过十年不懈的努力,在大量实验的基础之上,归纳出一段导体中电流跟电压和电阻的定量关系,概括为公式:I= ,为了纪念他的杰出贡献,人们将他的名字命名为单位的是( )
A.力 B.电流 C.压强 D.电阻
4.在如图所示的电路中,电阻R1的阻值为10Ω,滑动变阻器滑片P位于中点,用一阻值为20Ω的电阻替换R1后,可能使电流表示数与替换R1前相同的做法是( )
A.电源电压不变,向右移动滑片P B.增大电源电压,向左移动滑片P
C.减小电源电压,向右移动滑片P D.减小电源电压,滑片P固定不动
5.下列物品中,通常情况下属于导体的是( )
A.人体 B.玻璃 C.橡胶 D.塑料
6.如图所示的电路中,电源电压保持不变,当开关S闭合时,灯L正常发光,如果将滑动变阻器的滑片P向右滑动,下列说法正确的是( )
A.电压表的示数变大,灯L变亮 B.电压表的示数变小,灯L变暗
C.电压表的示数变大,灯L变暗 D.电压表的示数变小,灯L变亮
7.一段导体接在电压为9V的电源上,通过导体的电流是1A,若将这段导体接在3V的电源上,这段导体的电阻是( )
A.9Ω B.6Ω
C.3Ω D.由9Ω变为3Ω
8.镁合金被誉为“21世纪绿色工程材料”,其密度仅有钢铁的四分之一,还具有强度高、导电性好、耐腐蚀等特性。下列物体不适合用该材料制作的是( )
A.自行车的车架 B.平板电脑外壳
C.起重机配重 D.仪器中的电子元件
9.在探究电路的电压规律的实验时用了图中的某个电路,已知R1>R2,电压表V1、V2、V3的读数分别是4V,2V,6V,测量时的电路图应是()
A. B.
C. D.
10.如图所示的通电螺线管已经标出了N、S极,在此基础上,下列判断中不正确的是( )
A.电源的左边为电源的正极 B.小磁针的左边为小磁针的S极
C.图甲磁感线的方向是从左向右 D.两根磁感线之外也存在有磁场
二、填空题
11.把一个标有“6V 3W”的小灯泡和一个8 Ω定值电阻R串联接在某电源两端,为使小灯泡恰能正常发光,则电源电压为 V。
12.如图所示为一款新型台灯,它白天吸收太阳能,以化学能的形式储存在蓄电池中,夜晚台灯上的LED灯就能发光照明。LED灯是一种发光二极管,它是由 (选填“半导体”或“超导体”)材料制成的。夜晚蓄电池将内部的 能转化为 能,供台灯发光。
13.1960年,国际上通过了一套统一的测量单位,叫国际单位制。比热容的国际单位是 (填写符号),电阻的国际单位是 (填写中文名称全称)。
14.如图中标出了制成铅笔的几种材料,通常条件下属于导体的是 、 。上海世博会园区的夜景照明光源采用低碳节能的发光二极管照明技术制作灯的核心材料是 。
15.石墨烯是一种由碳原子构成的片状结构材料,它的原子由 和核外电子构成,这种材料在一定条件下电阻可以降为零,因此可用于制作 (选填“绝缘体”“半导体”或“超导体”)。
16.如图所示,用A、B两个金属夹子夹住一段铅笔芯,当闭合开关后,小灯泡亮,说明铅笔芯是 ;固定夹子A,左右移动夹子B,小灯泡的亮度会随着变化,说明铅笔芯电阻大小跟 有关。
17.如图所示,电源电压和小灯泡电阻保持不变。当、闭合,断开时,电流表A和的偏转角度相同,则通过、的电流之比为 ;当、断开,闭合时,电压表的示数为1V,则两端的电压为 V。
18.如图所示的电路中,电源电压U保持不变,A和B接线柱只能分别连接C、D、E、F四个接线柱中的一个。定值电阻R=15Ω,电流表的量程为“0~3A”,滑动变阻器标有“30Ω2A”的字样,a,b为其两个端点,假设小灯泡的灯丝电阻不变。将A与C相 连、B与E相连,断开开关S,当滑动变阻器的滑片P置于b端时,电流表的示数为 0.45 A;将滑片P移到距b端为ab长度的1/3时,小灯泡恰好正常发光,该过程中电流表的示数变化了0.15A。则电源电压U= V,小灯泡的额定功率为 W。在保证电路安全的情况下,通过将A,B分别连接到不同的接线柱,控制开关的通断和调节滑片,可以使通过R的电流(R的电流不能为0)分别达到的最大值Imax和最小值Imin.则Imax:Imin= .
三、实验探究题
19.有如下器材:电压为的电源、电压表、电流表、定值电阻R(、、、)、标有“”字样的滑动变阻器、开关及导线若干。
(1)在“探究电流与电压的关系”实验时:
①请你用笔画线代替导线,将图甲中的电路连接完整(要求滑片P向左滑动时,滑动变阻器连入电路的阻值变大);
②当连接完最后一根导线时,发现电流表和电压表都有示数,操作过程中存在的问题是 ;
③将滑片P移动到某一位置,记下电压表和电流表的示数,接下来的操作是 (选填字母);
A.换用另一定值电阻,保持滑片P位置不变,记下电压表和电流表的示数
B.将滑片P移动到另外几个位置,分别记下对应的电压表和电流表的示数
④小明根据实验数据画出图像如图乙所示,分析可知,电阻一定时,电流跟电压成 关系;
(2)在“探究电流与电阻关系”实验时:
①将的定值电阻接入图15甲所示电路中,移动滑动变阻器的滑片P,使电压表示数为,读出电流表示数;断开开关,将电阻R由换成,闭合开关,此时应将滑动变阻器的阻值调 (选填“大”或“小”),从而达到控制变量的目的;再将电阻R由换成,重复上面的实验,这样做的目的是 (选填字母);
A.多次测量,寻找普遍规律
B.多次测量取平均值,减小实验误差
②将电阻R换成进行实验时,发现无论怎样移动滑动变阻器的滑片P都无法使电压表的示数为,此时可以 (选填“增大”或“减小”)电源电压来完成实验。
四、计算题
20.在如图所示的电路中,电源电压为6V且不变.电阻R1的阻值为10Ω,滑动变阻器R2上标有“20Ω 2A”字样,两电表均为常用电表.闭合开关S,电流表示数为0.2A.求:
(1)电压表的示数;
(2)电阻R2连入电路的阻值;
(3)若移动滑动变阻器滑片P到某一位置时,发现电压表和电流表中有一个已达满刻度,此时电压表和电流表的示数.
21.随着社会的发展和科技的进步,电路元件在各行得到广泛的应用,热敏电阻就是其中之一。热敏电阻的阻值会随温度的改变而改变。图甲是用热敏电阻测量环境温度的电路。电路中电流表的量程为0~0.02 A,滑动变阻器R的铭牌上标有“150 Ω 0.3 A”字样。Rt为热敏电阻,其阻值随环境温度变化关系如图乙所示,电源电压保持不变。请完成下列各题:
(1)将此电路放入温度为20 ℃的环境中,闭合开关S,调节滑片P,使滑动变阻器接入电路的电阻R=100 Ω,此时电流表的读数为0.01 A,求电源电压;
(2)若环境温度为40 ℃时,要保证整个电路元件的安全,求滑动变阻器的变化范围;
(3)此电路允许的最高环境温度为多少?
五、作图题
22.在如图所示的黑匣内接有 3个电阻, 测得 画出表明三个电阻正确连接的电路图.
六、综合题
23.小明听物理老师讲过“干电池内部其实是有电阻的,分析电路时可以把干电池看成是由一个电压为U、电阻为0的理想电源与一个电阻值为r的电阻串联而成”,如图甲所示.在老师指导下,小明设计了图乙所示的电路来测量一节干电池内部的电阻.
(1)按照图乙连接电路时,闭合开关前滑动变阻器的滑片P应位于 端;
(2)根据实验中电压表和电流表的读数绘出U﹣I图象如图丙所示,当电流表示数如图丁所示时电压表示数U= V;
(3)根据实验数据求得这节干电池内部电阻r= Ω.
24.小华同学为探究水流对物体的冲击力,设计了一个实验装置,如图甲所示,电源电压保持3V不变,电流表量程为0~1A,电阻不计,粗细均匀的电阻丝MN全长12cm,总电阻为9Ω,它的阻值与其接入电路的长度成正比。水平光滑杆AB上套有弹簧,弹簧弹力与其伸长量x的关系如图乙所示,弹簧左端固定,右端连接有滑块,滑块与滑片P、物体Q通过硬杆相连。滑片与电阻丝始终保持良好接触。水流冲击力为零时,滑片P刚好与电阻丝左端相接触,此时电流表满偏。
(1)Q在水下1m处,求所受液体压强 ;
(2)当水流速度增大时,电流表示数 (选填“变大”、“变小”或“不变”);
(3)电阻R0的阻值为多少 ?
(4)如果滑块稳定后电流表读数为0.5A时,物体所受到的冲击力大小为多少 ?
七、科普阅读题
25. 微功耗指示灯小文同学利用微功耗指示灯对冷库照明电路的开关进行改装,要求:开关S闭合,照明灯L发光,指示灯D不发光;开关S断开,照明灯L不发光,指示灯D发光,便于指示开关所在的位置。器材如下:冷库照明电源电压、照明灯、指示灯工作电压,图像如图甲所示。
(1)按设计思路:照明灯L正常工作时通过的电流为 A;断开开关S,指示灯正常工作时电阻的最大值为 ,照明灯L不发光是因为 。
(2)小文设计如图乙所示电路,检查发现电路存在问题,当开关S断开时,指示灯D会 。
(3)为了改正电路,小文决定购买定值电阻,请在图丙方框内加入一个定值电阻R,并将电路补充完整 。
(4)商家售卖的定值电阻规格有:、、、、,其中电阻 和 这两个电阻可满足设计需要并保证电路安全。
答案解析部分
1.【答案】C
【知识点】导体与绝缘体
2.【答案】C
【知识点】家庭电路的连接;安全用电原则
3.【答案】D
【知识点】欧姆定律及其应用
4.【答案】B
【知识点】电路的动态分析
5.【答案】A
【知识点】导体与绝缘体
6.【答案】C
【知识点】电路的动态分析
7.【答案】A
【知识点】欧姆定律及其应用
8.【答案】C
【知识点】密度及其特性;导体与绝缘体
9.【答案】D
【知识点】电阻的并联
10.【答案】A
【知识点】欧姆定律及其应用
11.【答案】10
【知识点】欧姆定律及其应用
12.【答案】半导体;化学;电
【知识点】电源及其能量转化;半导体特点及作用
13.【答案】;欧姆
【知识点】比热容的定义及其计算公式;电阻
14.【答案】石墨;金属;半导体
【知识点】导体与绝缘体
15.【答案】原子核;超导体
【知识点】超导体特点及作用;原子结构
16.【答案】导体;长度
【知识点】影响电阻大小的因素
17.【答案】1:4;4V
【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
18.【答案】18;3.6;3:1
【知识点】串联电路的电流规律;并联电路的电流规律;串联电路的电压规律;并联电路的电压规律;欧姆定律及其应用
19.【答案】;连接电路时,开关未断开;B;正比;大;A;减小
【知识点】探究电流与电压、电阻的关系实验
20.【答案】(1)解:因为I= ,
所以电压表示数UV=U1=IR1=0.2A×10Ω=2V
(2)解:电阻R2两端的电压U2=U﹣U1=6V﹣2V=4V;
因为I= ,
所以此时R2连入电路的阻值:
R2= = =20Ω
(3)解:电源电压是6V,如果电压表量程为0~15V,
因为R1=10Ω,滑动变阻器接入电路阻值为零时,
电路电流最大,电路最大电流为I= = =0.6A,
因此电流表量程应为0~0.6A;
由电路图可知,当滑片向左移动时,电压表和电流表的示数都变大;
电流表量程为0~0.6A,当电流表指针达到满偏时,电路电流最大为I最大=0.6A,
此时电压表示数为UV=I最大R1=0.6A×10Ω=6V<15V,能够保证电路安全,符合题意,
此时电压表、电流表的示数分别为6V、0.6A;
如果电流表选择0~0.6A量程,电压表选择0~3V量程,
当电压表达到最大示数3V时,
电路电流为I= = =0.3A.
此时电压表、电流表的示数分别为3V、0.3A
【知识点】欧姆定律及其应用
21.【答案】(1)解:由图示电路图可知,滑动变阻器与热敏电阻串联,电流表测电路电流,由图乙所示图象可知,温度为20 ℃时,热敏电阻阻值为400 Ω
电源电压:U=I(Rt+R)=0.01 A×(400 Ω+100 Ω)=5 V
(2)解:由图乙所示图象可知,温度为40 ℃时,热敏电阻阻值为200 Ω,电路最大电流为Imax=0.02 A;
电路最小电阻:R最小==250 Ω
滑动变阻器的最小阻值:R滑最小=R最小-Rt′=250 Ω-200 Ω=50 Ω
(3)解:当电路电流最大为Imax=0.02 A时,且变阻器全部连入时所测温度最高,R总==250 Ω
Rt小=R总-R滑最大=250 Ω-150 Ω=100 Ω
由图乙可知其工作的最高环境温度50 ℃
【知识点】串联电路的电流规律;串联电路的电压规律;电阻的串联;欧姆定律及其应用
22.【答案】解: 根据电阻的串联和并联特点,可得:
R2、R3串联时的电阻R串=R2+R3=3Ω+5Ω=8Ω;
再与R1并联时的电阻为;
R1、R2串联时的电阻为R串'=R1+R2=2Ω+3Ω=5Ω;
再与R3并联时的电阻为;
由Rac=Rdc=2.5Ω可知,c应接R1、R2串联再与R3并联电路的一端,a、d接另一端,即a、d间无电阻;
由Rab=1.6Ω可知,a应接R1、R2串联再与R3并联电路的一端,b接另一端;
从而可知ac间接电阻R3,bc间接R2,bd间接R1,电路图如下图所示:
【知识点】电阻的串联;电阻的并联
23.【答案】(1)a(或左)
(2)1.1
(3)2
【知识点】欧姆定律及其应用
24.【答案】(1)9800Pa
(2)变小
(3)3Ω
(4)16N
【知识点】液体压强的计算;电阻的串联;欧姆定律及其应用
25.【答案】(1)0.25;900;电路中的电流远小于照明灯L正常工作时的电流
(2)烧坏
(3)
(4);
【知识点】电路的构成及电路图;欧姆定律及其应用;电路的动态分析
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