第五章欧姆定律
学校:___________姓名:___________班级:___________考号:___________
一、单选题
1.小雅同学在做电学实验时,不小心将电压表和电流表的位置互换了,如图所示,如果此时将开关闭合,则( )
A.电流表可能被烧坏 B.电流表不会被烧坏
C.两表都不会被烧坏 D.两表都可能被烧坏
2.以下关于欧姆定律的理解正确的是( )
A.由可知,电阻一定时,通过导体的电流与其两端的电压成正比
B.由可知,电阻一定时,导体两端的电压与通过导体的电流成正比
C.由可知,导体的电阻与其两端的电压成正比,与其通过的电流成正比
D.当导体两端的电压为0时,导体的电阻也为0Ω
3.为了测量小灯泡在不同电压下的电阻,小明设计了如图所示的电路。闭合开关S后,无论怎么移动滑动变阻器的滑片P,小灯泡L都不发光,电流表和电压表均无示数,若电路中只有一处故障,出现上述现象的原因中不可能的是( )
A.电流表断路 B.小灯泡L断路
C.滑动变阻器断路 D.开关断路
4.关于欧姆定律公式,可变形为。下列说法正确的是( )
A.当电流一定时,导体的电阻与电压成正比
B.导体的电阻是导体本身的一种性质,电流、电压不影响电阻的大小
C.电压一定时,导体的电阻与通过导体的电流成反比
D.当导体两端的电压变为0V时,导体的电阻变为0Ω
5.某实践小组在做“探究电流跟电压的关系”实验过程中,经过几次实验探究,如图甲、乙、丙所示依次改进了实验电路图。下列说法不正确的是( )
A.图甲改进为图乙:为保证实验过程中电阻这一因素不变
B.图乙改进为图丙:实现多次实验,得到电流跟电压之间的定量关系
C.图丙:移动滑动变阻器目的是改变电阻两端电压和通过电阻的电流
D.图丙:在不增加任何器材的情况下,仅利用本实验的器材可探究电流与电阻的关系
6.在如图所示的电路中,电源电压保持不变,定值电阻::3,开关S闭合,甲、乙两表为电压表;开关S断开,甲、乙两表为电流表,两种状态下两表的示数之比分别为( )
A.1:3 :4
B.4:3 :1
C.4:3 :1
D.4:3 :4
7.如图所示,为探究电流与电压关系的电路图。实验中,小明所选电源电压恒为,电流表的量程为,电压表的量程为,小明移动滑动变阻器的滑片进行多次实验,并将实验数据记录如表。则下列说法中正确的是( )
数据序号 1 2 3 4 5 6
电压 0.3 0.6 0.9 1.2 1.5 1.8
电流 0.08 0.15 0.23 0.40 0.38 0.45
A.将换成小灯泡,也可以进行实验
B.实验说明电阻一定时,导体两端电压与通过导体的电流成正比
C.表格中第3组数据是错误的
D.实验中,所选滑动变阻器的最大阻值可能为
8.如图所示是两电阻、的图像。将、并联后接入电路,根据图中信息分析可知,下列说法正确的是( )
A.通过的电流大于通过的电流 B.电路的总电阻分别小于、的阻值
C.电阻两端的电压大于两端的电压 D.当电源电压为4V时,干路电流为0.8A
9.“饮酒不开车”是司机必须遵守的交通法规。现要利用一种二氧化锡半导体型酒精气体传感器组装一个酒精测试仪,此传感器的电阻随酒精气体浓度的变化规律如图甲所示。图乙为测试仪的电路图,电源电压恒为4V,电压表量程为0-3V,定值电阻R=10Ω用于保护电路。目前国际公认的酒驾标准是“0.2mg/mL≤酒精气体浓度<0.8mg/mL”,下列说法正确的是( )
A.当酒精浓度为0.2mg/mL时,电压表示数为1V
B.Rx的阻值随酒精气体浓度的升高而增大
C.当酒精浓度升高时,电压表示数会减小
D.若用电流表显示酒精浓度,当酒精浓度升高时,电流表示数会减小
10.如图所示,把一根粗细均匀的电阻丝弯成等边三角形ABC,D点为AB边的中点。若C、D之间的电阻为9Ω,则A、B之间的电阻为( )
A.36Ω B.12Ω C.8Ω D.4Ω
二、多选题
11.关于电流、电压和电阻,下列说法中正确的是( )
A.通过导体的电流越大,导体的电阻越小
B.对于同一导体而言,电压与电流成正比
C.同一导体两端电压越大,通过导体的电流越大
D.控制导体两端电压不变,使导体的电阻减小,通过导体的电流增大
12.如图所示的电路中,电阻阻值,开关闭合后,电阻两端的电压分别为,通过、的电流分别为,下列判断正确的是( )
A. B. C. D.
13.题图示的电路中,电源电压不变,为三个定值电阻,已知电阻的阻值为。开关闭合后,电压表的示数为,电压表的示数为,电流表的示数为.下列判断正确的是( )
A.电阻的阻值为 B.电源电压为
C.电阻的阻值为 D.电路的总电阻为
14.如图所示,几个同学在只有电流表或电压表时,利用一个已知阻值的电阻设计了四个测未知电阻的电路,其中可行的是( )
A. B.
C. D.
三、填空题
15.欧姆定律公式及变形:知二求一”,即根据I、U、R的任意两个量求第三个量
(1)求电流公式: ;
(2)求电压公式: ;
(3)求电阻|公式: 。
16.为保障安全,现在很多室内公共场所安装有烟雾报警装置,如图所示是烟雾报警的简化原理图。电源电压保持不变,为定值电阻,光敏电阻R的阻值随光照强度的减弱而增大,若电路中的电流减小至某一数值时报警器开始报警。当有烟雾遮挡射向光敏电阻R的激光时,电流表的示数 (选填“增大”或“减小”),电压表的示数 (选填“增大”或“减小”)。
17.下图为电学知识部分结构图,请补充完整。( )( )
18.在如图所示的电路中,电源电压恒为5V,四个定值电阻的阻值均为5Ω。开关全部断开时,电流表的示数为 A;开关全部闭合时,通过电流表的电流为 A;若只让电阻R1工作,应只闭合开关 。
19.如图甲所示,电源电压保持不变,小灯泡L的额定电压为6V,闭合开关S后,当滑片P从滑动变阻器右端滑到左端的过程中,小灯泡L的关系图象如乙图所示,则电源电压为 V,滑动变阻器的最大阻值为 Ω。
四、实验题
20.某实验小组在做“伏安法测电阻”的实验时,发现缺少电压表,只有一个电流表和一个已知阻值为R0的定值电阻,小鹭设计了如图所示的电路来测量未知电阻Rx的阻值,请将实验步骤补充完整:
①断开开关S2,闭合开关S、S1,读出并记录电流表示数I1;
② ,读出并记录电流表示数I2;
③写出未知电阻Rx的阻值表达式:Rx= (用I1、I2和R0表示)。
五、综合题
21.科创小组为学校科技周展会设计了一款提示器,可以提示展台上有无展品。图甲是该提示器的原理图,展台的结构由木板、弹簧、阻值不计的金属片(A、B、C)以及提示电路组成,A可将B、C接通或断开。工作时,闭合开关S,通过提示灯L是否发光可判断展台上有无展品。提示灯L和电阻的图像如图乙所示,电源电压恒定,提示灯L的额定电压为6V,实际电压不低于3V即可达到亮度要求。
(1)金属片A和弹簧的共同作用相当于电路中的 。
(2)闭合开关S,当展台上无展品时,提示灯L正常发光,提示灯L和电阻的连接方式是 ,此时电路中的电流为 A。
(3)若电阻损坏,为达到提示灯L的亮度要求,需更换阻值不超过 的电阻。
(4)科创小组发现:闭合开关S,展台上有展品时,提示灯L不发光,无法判断该装置是否正在工作。针对此现象,请对图甲虚线框内的电路提出一条改进建议: 。
《第五章欧姆定律》参考答案
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 A A B B D D D B A C
题号 11 12 13 14
答案 CD BC ABC ABD
1.A
【详解】由图可知,电流表与电压表和灯泡并联,使电压表和灯泡短路,电压表和灯泡中没有电流流过不会烧坏,电流表直接接在电源两端,形成短路,会烧坏电流表和电源,故A正确,BCD错误。
故选A。
2.A
【详解】A.由可知,电阻一定时,导体两端的电压增大为原来的几倍,通过导体的电流也增大为原来的几倍,即通过导体的电流与其两端的电压成正比,故A正确;
B.在电路中,导体两端的电压变化是电流变化的原因,只有导体两端有电压时导体中才会有电流,因此不能由得出导体两端的电压与通过导体的电流成正比,故B错误;
C.导体的电阻由其本身的材料、长度、横截面积决定,与导体两端所加电压和通过电流的大小无关。因此不能由得出导体的电阻与其两端的电压成正比,与其通过的电流成正比,故C错误;
D.导体的电阻由其本身的材料、长度、横截面积决定,与导体两端所加电压和通过电流的大小无关,电压为0,电阻不为0。故D错误。
故选A。
3.B
【详解】小灯泡都不发光,且电压表、电流表均无示数说明电路断路,且电压表与电源不通。
A.若电流表断路,整个电路断路,且电压表与电源负极不通,故A不符合题意;
B.若小灯泡L断路,电压表串联在电路中,电压表示数等于电源电压,电流表无示数,故B符合题意;
C.若滑动变阻器断路,整个电路处于断路状态,没有电流通过,灯泡不亮,两表均无示数,故C不符合题意;
D.开关断路,整个电路断路,且电压表与电源正极不通,故D不符合题意。
故选 B。
4.B
【详解】ABC.电阻是导体本身的属性,由材料、长度、横截面积、温度决定,与电压、电流无关,故AC错误,B正确;
D.电阻是导体的属性,即使两端没有电压,它仍然具有电阻,故D错误。
故选 B。
5.D
【详解】A.探究“电流与电压的关系”实验中,应控制电阻不变,而灯的电阻随温度的改变而改变,由图甲改进为图乙是为保证实验过程中电阻这—因素不变,故A正确,不符合题意;
B.由图乙改进为图丙是因为使用滑动变阻器既能保护电路,又能通过调节滑动变阻器的滑片使定值电阻R两端的电压改变,得到电流跟电压之间的定量关系,故B正确,不符合题意;
C.探究电流跟电压的关系实验中,需多次改变电流和电压的数值,移动滑动变阻器目的是改变电阻两端电压和通过电阻的电流,故C正确,不符合题意;
D.在“探究电流跟电阻关系”的实验中,需控制电阻两端电压不变,多次改变电阻阻值,故需要添加几个阻值不同的电阻,故D错误,符合题意。
故选D。
6.D
【详解】当开关S闭合,甲、乙两表为电压表时,和串联,甲测电源的电压,乙测两端的电压。因串联电路处处电流相等,所以过定值电阻,的电流之比为1:1,由可得,定值电阻、两端电压之比为
因串联电路两端电压等于各部分电压之和,所以甲、乙电压表示数之比
当开关S断开,甲、乙两表为电流表时,和并联,甲电流表测支路的电流,乙电流表测干路电流,因并联电路中各支路两端电压相等,所以
由于并联电路中,干路电流等于各支路电流之和,则
故ABC不符合题意,D符合题意。
故选D。
7.D
【详解】A.探究电流与电压的关系,需要保持电阻不变,而灯丝的电阻随温度的变化而变化,所以不可以将R1换成小灯泡,故A错误;
B.由欧姆定律的内容可知,本实验的结论为:当电阻一定时,电流与电压成正比,表述逻辑错误,故B错误;
C.分析表格数据,根据欧姆定律可得,R1≈3.75Ω,R2=4.0Ω,R3≈3.91Ω,R4=3.0Ω,R5≈3.95Ω,R6=4.0Ω,在本实验中应控制导体电阻不变,考虑误差的情况下,可知根据第四组数据计算出的电阻值与其它组计算出的相差最大,由此可知表格中第4组数据是错误的,故C错误;
D.根据表格数据可知当电路电流最小为0.08A时,电路总电阻为
此时滑动变阻器接入电路的电阻大小为
由此可知所选滑动变阻器的最大电阻应大于等于33.75Ω,即所选滑动变阻器的规格可能为50Ω,故D正确。
故选D。
8.B
【详解】AC.将、并联后接入电路,根据并联电压规律,、此时电压相等,由图像可知,、电压相等时,通过的电流小于通过的电流,故AC错误;
BD.由图像可知,电源电压为4V时,通过的电流为0.2A,通过的电流为0.4A,则阻值为
阻值为
根据并联电流规律,干路电流为
则电路的总电阻为
则将、并联接入电路后电路的总电阻分别小于、的阻值,故B正确,D错误。
故选B。
9.A
【详解】由电路图可知,传感器和定值电阻串联,电压表测定值电阻两端的电压,电流表测电路中的电流;
A.从图甲中直接可以看出,当酒精浓度为0.2mg/mL时传感器电阻的阻值为,由串联电路电阻的规律和欧姆定律得电路中的电流为
定值电阻R两端的电压为
故A正确;
BCD.由图甲可知,当酒精浓度增大时,传感器的阻值会减小,由欧姆定律可得电路中电流增加,即电流表示数增大;由可知,定值电阻R两端的电压会增大,即电压表的示数会变大,故BCD错误。
故选A。
10.C
【详解】三角形ABC是等边三角形,设三角形一条边的电阻为R,则AD=BD=,AC=BC=AB=R
由图可知,CD之间的总电阻等于两个并联,则有
解得;AB之间的电阻是三角形两条边的电阻串联后,再与另一边的电阻并联,所以有
解得,故ABD不符合题意,C符合题意。
故选C。
11.CD
【详解】A.电阻是导体的固有属性,由材料、长度、横截面积和温度决定,与电流或电压无关,故A错误;
B.根据欧姆定律,导体电阻阻值一定时,电流与电压成正比,不是电压与电流成正比,故B错误;
C.根据欧姆定律,导体电阻阻值一定时,电流与电压成正比,导体两端电压越大,通过导体的电流越大,故C正确;
D.根据欧姆定律,导体两端电压一定时,通过导体的电流与导体电阻成反比,控制导体两端电压不变,使导体的电阻减小,通过导体的电流增大,故D正确。
故选CD。
12.BC
【详解】AB.电路为并联电路,根据并联电路特点可知,电阻、两端的电压都等于电源电压,所以,故B正确,A错误;
CD.电阻、两端的电压相等,电阻阻值,根据可知,电路中电流关系,故C正确,D错误。
故选BC。
13.ABC
【详解】A.三个电阻串联,电压表测两端的总电压,电压表测两端的总电压,两端的电压两端的电压,则的阻值,故A正确;
BC.两端的电压,则的阻值,电源电压,故BC正确;
D.电路的总电阻,故D错误。
故选ABC。
14.ABD
【详解】A.闭合开关S,两电阻串联,电压表V1测出R0两端的电压为U0,电压表V2测出Rx两端的电压为Ux。由于串联电路中电流处处相等,可得,则待测电阻的阻值表达式为。故A符合题意;
B.闭合开关S,两电阻并联,电流表A1测出通过R0的电流为I0,电流表A2测量通过Rx的电流为Ix。由于并联电路中各支路两端电压相等,可得,则待测电阻的阻值表达式为。故B符合题意;
C.闭合开关S,两电阻串联,电流表能测出通过Rx的电流,利用能求得R0两端的电压,但电源电压未知,无法得到Rx两端的电压。所以无法得到待测电阻的阻值。故C不符合题意;
D.闭合开关S、断开开关S1,两电阻串联,电压表可测出Rx两端的电压为Ux;再闭合S1,R0短路,此时电压表可测出电源电压为U。可得两电阻串联时R0两端的电压为
两电阻串联时,通过Rx的电流与通过R0的电流相等,此时电流为
则待测电阻的阻值表达式为
故D符合题意。
故选ABD。
15.
【详解】[1][2][3]欧姆定律是描述电流、电压和电阻之间关系的基本定律,它表明通过导体的电流与导体两端的电压成正比,与导体的电阻成反比。根据欧姆定律,电流I可以通过电压U 除以电阻 R来计算,即;电压U可以通过电流I乘以电阻R来计算,即;电阻R可以通过电压除以电流I 来计算,即。
16. 减小 增大
【详解】[1][2]由图知,定值电阻与光敏电阻R串联,电压表测光敏电阻R的电压,电流表测电路中的电流;当有烟雾遮挡射向光敏电阻R的激光时,光照强度减弱,光敏电阻R的阻值增大,根据串联电阻的规律可知总电阻变大,由可知,电路中电流变小,即电流表示数减小;根据U=IR可知,定值电阻的电压变小,根据串联电路电压的规律可知,光敏电阻R两端的电压增大,即电压表示数增大。
17. 电能 电流I
【详解】[1]电源是提供电能的装置,用电器是消耗电能的装置,所以该空填电能。
[2]电压是形成电流的原因,电阻对电流有阻碍作用,导线输送电流,则该空填电流I。
18. 0.5 2 S2
【详解】[1]由图可知,开关全部断开时,电阻R1和R2串联,电流表测电路中的电流,根据串联电路电阻的特点和欧姆定律可知,此时电路中的电流为
[2]由图可知,开关全部闭合时,电阻R2和R4被短路,电阻R1和R3并联,电流表测干路中的电流,根据欧姆定律和并联电路电流和电压的规律可知,此时干路的电流为
[3]由图可知,开关全部断开时,电阻R1和R2串联,因此若只让电阻R1工作,应让R2短路,因此应闭合开关S2。
19. 6 20
【详解】[1]由电路图可知,灯泡L与滑动变阻器R串联,电压表测L两端的电压,电流表测电路中的电流。当滑片位于左端时,滑动变阻器接入电路中的电阻为零(电路为灯泡的简单电路),此时电路中的电流最大,由图像可知,此时电路中的电流I=0.4A,灯泡两端的电压为6V,即电源的电压U=6V
[2]当滑片位于右端时,滑动变阻器接入电路中的电阻最大,此时电路中的电流最小,由图像可知,此时灯泡两端的电压
电路中的电流
因串联电路中总电压等于各分电压之和,所以,滑动变阻器两端的电压
滑动变阻器的最大阻值为
20. 断开开关S1,闭合开关S、S2
【详解】[1][2]由图可知,①断开开关S2,闭合开关S、S1,此时R0、Rx并联,电流表测R0电流,读出并记录电流表示数I1;
②断开开关S1,闭合开关S、S2,此时R0、Rx仍然并联,电流表测干路电流,读出并记录电流表示数I2;
根据并联电路电流规律,则Rx电流为
根据并联电路电压规律,则有,即
解得未知电阻Rx的阻值表达式为
21.(1)开关
(2) 串联 0.5
(3)20
(4)串联一个电流表
【详解】(1)由图甲可知弹簧上的金属片A和弹簧的共同作用相当于开关,闭合时将电灯短接,此时灯不亮。当有人把物品搬离展台时,金属片A在弹力作用下与金属片B、C分开,灯泡和电阻串联,此时灯亮。
(2)[1]闭合开关S,展台上无展品时,此时金属片A在弹力作用下与金属片B、C分开,提示灯L正常发光,由图甲可知提示灯L和电阻是串联接入电路。
[2]提示灯L正常发光,则灯泡两端电压为6V,由图乙可知通过灯泡的电流为0.5A,即此时电路中的电流为0.5A。此时定值电阻两端电压为3V,根据串联电压规律可知电源电压为
(3)为达到提示灯L的亮度要求,即灯泡两端电压最小为3V,由图乙可知此时电路中电流为0.3A,则定值电阻两端最大电压为
则更换电阻最大阻值为
(4)闭合开关S,展台上有展品时,提示灯L不发光,有可能是灯泡被短路,也可能是灯泡断路,无法判断该装置是否正在工作,所以可以在电路中串联一个电流表,观察电流表是否有示数即可判断装置是否正在工作。