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2026年中考物理第一轮复习:欧姆定律
一、选择题
1.下列数据最符合手机正常工作时的情况是( )
A.电流0.2A B.电压1.5V
C.每小时消耗电能360J D.功率100W
2.导体的电阻是导体本身的一种性质,在忽略温度影响的情况下,它的大小取决于( )
A.导体两端的电压 B.导体接入电路的方式
C.通过导体的电流大小 D.导体的材料、长度和横截面积
3.我国科学家研究发现:在温度接近绝对零度时,当两层平行石墨烯堆成约1.1°的微妙角度时,石墨烯的电阻会突然变为零。此时的石墨烯材料属于
A.超导体 B.绝缘体 C.半导体 D.导体
4.手机各元件导电性能不同,下列说法正确的是( )
A.手机屏幕是用玻璃制作的,该材料是导体
B.芯片主要采用半导体材料制造
C.芯片都是用超导材料制成的
D.电池内部的金属电极是绝缘体
5.学习物理知识应该养成关注生活和社会的良好习惯,下列是小明同学对几个电学物理量的估测,你认为其中与实际情况偏差较大的是( )
A.家用电冰箱的电流大约为1A
B.手电筒的小灯泡的灯丝电阻大约为10Ω
C.手机电池两端的电压大约为220V
D.家用空调的电功率大约为1000W
6.如图所示的电路中,电源电压不变,R1为定值电阻,开关S闭合后,滑动变阻器滑片P向右移动时,下列说法正确的是( )
A.电路总功率变大 B.电流表示数变大
C.R1的功率变大 D.电压表示数变小
7.“胜哥”将由同种材料组成的长度相同、横截面积不同的金属导体甲和乙,按照如图所示的方式连接在电路中,闭合开关S,下列说法正确的是( )
A.甲的电阻比乙小
B.通过甲、乙的电流相等
C.通过甲的电流比乙小
D.甲两端的电压大于乙两端的电压
8.“胜哥”做电学实验时,连接电路如图所示。闭合开关,灯L1不发光,L2发光,电流表有示数,电压表无示数。电路故障可能是( )
A.灯L1短路 B.电压表断路 C.灯L2短路 D.灯L1断路
9.如图,电源为两节新干电池,闭合开关,灯泡不亮。为检查电路故障,“胜哥”将一电压表正接线柱接a点,负接线柱依次试触b、c、d三点,发现电压表示数前两次为零,第三次接近3V。若只有一处电路故障,则可能是( )
A.灯泡短路 B.开关断路
C.灯泡断路 D.滑动变阻器短路
10.在如图所示的电路中,“胜哥”闭合开关S后,两灯都不亮,电压表有示数,电流表无示数,则该电路故障可能是(不考虑用电器额定电压的大小)( )
A.电流表短路 B.灯泡断路 C.灯泡短路 D.灯泡断路
11.为保证司乘人员的安全,轿车上设有安全带未系提示系统。当乘客坐在座椅上时,座椅下的开关闭合。此时乘客若未系安全带,则开关断开,仪表盘上的指示灯亮起;若系上安全带,则开关闭合,指示灯熄灭。下列设计最合理的电路图是 ( )
A. B.
C. D.
12.图a为电子量角器,其简化电路图如图b.电阻丝 MN 弯成圆心为O 点的半圆,阻值不计的金属滑片OP 能绕O 点转动且与MN 接触良好,电源电压恒定, 为定值电阻.闭合开关,当OP 绕O点顺时针转动时( )
A.电压表示数增大 B.电压表示数减小
C.电流表示数增大 D.电流表示数减小
13.滑动变阻器在自动化控制中扮演着至关重要的角色。“胜哥”在练习使用滑动变阻器时,准备连接如图3所示的电路,为导线待接入的一端。下列分析正确的是( )
A.当接时,闭合开关,滑片向左移,灯泡变亮
B.当接时,闭合开关,滑片向左移,电阻变小
C.当接时,闭合开关,滑片向右移,灯泡变暗
D.当接时,可以通过调节滑片改变灯泡的亮度
14.如图是“伏安法测电阻”的实验电路图。关于该实验,下列说法正确的是( )
A.实验原理是P=UI
B.,说明R与U成正比,与I成反比
C.多次测量取平均值是为了减小误差
D.实验结束,断开开关即可离开实验室
二、填空题
15. 如图所示 a、b、c 是三个电表,且电路连接没有错误,两个灯泡均正常发光,已知 a、b、c 三个电表读得的数值依次为 1.5、1.2、2.5(单位是A 或 V)。则这两个灯 (选填“串联”或“并联”),通过的电流是 A。
16.在家庭电路中,用电器之间是 连接的(选填“串联”“并联”);消耗的电能用 表测量;同时使用的用电器增多时,电路中总电阻将 (选填“变大”“变小”“不变”)。
17.“胜哥”在烧杯中加入盐水,将锌片和铜片部分浸入盐水中,制成一个自制电池。用电压表测量该自制电池的电压,如图所示。该电池的负极是 (选填“锌片”或“铜片”)。若将两个相同的该款自制电池串联后,用电压表测量两端电压,电压表的示数会 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。
18.滑动变阻器 为“10Ω,0.6A”,定值电阻1 为“5Ω,1A”,将它们串联到电路中,为了保证电路安全,电路最大总功率为 W;若将它们并联到电路中,为了保证电路安全,电路最大总功率为为 W。
19.如图所示的电路中,电源电压不变, 的阻值为10Ω,闭合开关后电流表 的示数分别为0.8A、0.5A、1A,则通过 的电流为 A,电源电压为 V。
20.能源、信息和材料是现代社会发展的三支柱,超导材料不能应用在 (选填“电风扇”或“电暖器”)上,5G 通讯传输的信息量约为4G的10倍。在相同介质中,5G信号的传播速度 (选填“大于”、“等于”或“小于”)4G信号的传播速度,大亚湾核电站利用核能发电,核能属于 能源(选填“可再生”或“不可再生”)。
21.“胜哥”设计了如图体温计电路图,其中热敏电阻R1的阻值随温度升高而减小,适合用作体温计显示仪的是 (选填“电压表”或“电流表”)。温度升高时R2两端电压 ,电路中的电功率 。(选填“变大”“变小”或“不变”)
22.如图所示电路,电源电压不变,灯L1标有“6V 3W”的字样。闭合开关,调节滑动变阻器的滑片位置,使灯L1正常发光时,滑动变阻器的电功率为P1;用标有“12V 6W”字样的灯L2替换灯L1为让灯L2正常发光,滑动变阻器滑片P应 (选填“向右端移动”、“向左端移动”或“不移动”),若灯L2正常发光时滑动变阻器的电功率为P2,则P1、P2相差 W。
23.如图所示,为定值电阻,为滑动变阻器R1的阻值与R2的最大阻值之比为5:4。闭合开关S,变阻器的滑片P从中点滑到b端时,的功率 (填“变大”、“变小”或“不变”),前后两种状态下的功率之比为 ,P从中点滑到b端时,电路的总功率 (填“变大”、“变小”或“不变”)。
24.如图甲所示,电源电压保持不变,小灯泡L的额定电压为,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的关系图像如乙图所示,则电源电压为 V,滑动变阻器的最大阻值为 。小灯泡的额定功率是 W。
三、作图题
25.如图甲是电位器的示意图,滑片P可随转动旋钮改变其在电阻丝上的位置,从而改变接入电路中的阻值大小。请将该电位器连入乙图中,要求顺时针旋转滑片P时,灯泡变暗。
四、实验探究题
26.“胜哥”在探究串联电路中电流、电压的特点时,设计实验如图,器材有两节干电池、开关、灯泡、导线、电流表及电压表。
探究一:串联电路中电流的特点:
(1)当“胜哥”连好最后一根线时灯就亮了,产生这一现象的原因是 。
(2)当“胜哥”用开关试触时,发现电流表指针指向零刻度左侧的原因是 。
(3)实验数据记录如表,多次实验的目的是 。分析数据可得:串联电路中电流 。(用文字表述)
实验序号
1 0.18 0.18 0.18
2 0.32 0.32 0.32
3 0.50 0.50 0.50
(4)探究二:串联电路中电压的特点:
闭合开关后发现两灯泡都不亮,接下来应进行的操作最合理的是____
A.更换灯泡
B.更换电池
C.检查电路是否有接触不良
(5)如图乙,用电压表正确测量灯泡L1 两端的电压之后,“胜哥”要测L1 和L2两端的总电压,在断开开关后, (选填“能”或“不能”)直接将电压表右侧接B点的线改接C点。
27.“胜哥”在探究“串联电路的电压规律”实验中,连接了如图甲的电路,电源为两节新干电池。
(1)闭合开关,用电压表测量L1两端的电压时,电压表示数如图乙,为了使本次测量结果更精确,接下来的步骤应该是: (填字母);
A.断开开关,将电压表更换为小测量范围
B.断开开关,将电压表重新调零
(2)用电压表分别测出的L1和L2两端电压及电源两端电压的值分别为U1、U2、U,经过多次实验,得到的数据记录在表中。分析实验数据,可得到串联电路的电压规律是 (用公式表示);
实验次序 U1/V U2/V U/V
1 2.3 0.7 3.0
2 2.0 1.0 3.0
3 1.7 1.3 3.0
(3)通过视频号“胜哥课程”观看了了实验视频后,小亮为了不反复拆接电压表,设计了图丙所示的电路,他的思路是:只闭合开关S和S1,电压表测L1两端的电压;只闭合开关S和S2,电压表就可以测L2两端的电压。请你评估一下这种设计存在的问题是:
。
28.如图所示,小兵、小红正在探究影响导体电阻大小的因素。
编号 材料 长度/m 横截面积/mm2
A 镍铬合金 0.5 0.5
B 镍铬合金 1.0 0.5
C 镍铬合金 0.5 1.0
D 锰铜合金 0.5 0.5
实验室提供了4根电阻丝,规格、材料如上表:
两位同学做出了如下猜想:
①导体的电阻与导体的长度有关;
②导体的电阻与导体的横截面积有关;
③导体的电阻与导体的材料有关。
(1)如果选用编号为A、C的两根的电阻丝进行实验,是为了验证猜想 (填序号);分别将A和D两根电阻丝接入电路中M、N两点间时,电流表示数不相同,由此初步得到的是:长度和横截面积相同时,导体的电阻与导体的 有关;要想验证猜想①,应选择 两根电阻丝进行试验;
(2)有同学认为,可以根据灯泡亮度的变化来判断接入的电阻丝阻值的变化情况。“胜哥”指出:此实验中这种方法不可取。这是因为电源电压一定时,所选电阻丝的阻值相差太小,灯泡亮度变化 (选填“明显”或“不明显”);
(3)在最近几年,我国城乡许多地区进行了输电线路的改造,将原来细的铝质输电线换成较粗的铝质输电线,这样就 了输电线的电阻(选填“增大”或“减小”),从而减少了输电线上的能量损耗。
29. 某小组想探究“导体的电阻与导体长度的关系”。他们选择了如图甲所示的器材,并连接了部分电路。将固定在木板上长为15cm的铅笔芯作为研究对象,并标记为等长的五段,a、f 为铅笔芯的两个端点,中间四点分别标记为 b、c、d、e。
(1) 若使滑动变阻器的滑片 P 向 D 端滑动时电流表的示数增大,需用一根导线将电源的正极接线柱与滑动变阻器的 (填“A”“B”或“C”)接线柱连接。连接电路时开关要处于 状态。
(2) 将电路连接完整后,把线夹夹在 f 点,闭合开关,发现无论如何调节滑动变阻器,电压表和电流表始终无示数。用一根导线检测电路故障,将导线的两端分别接到开关两端的接线柱上时,电压表和电流表仍无示数;将导线的两端分别接到滑动变阻器接入电路的两接线柱上 时 , 电 压 表 和 电 流 表 均 有 示 数 。 若 电 路 中 只 有 一 处 元 件 故 障 , 则 故 障是 。
(3) 该小组排除故障后继续实验,闭合开关后快速记录电流表和电压表的示数,然后立即断开开关。电流表的示数如图乙所示,该读数为 A。调节滑动变阻器,多次测量并计算出电阻的平均值。
(4) 将线夹分别夹在 e、d、c、b 点,重复步骤(3),得到铅笔芯接入长度 l 和对应的铅笔芯接入电阻的平均值 的数据,如表所示:
线夹位置 b c d e f
铅笔芯接入长度l/cm 3 6 9 12 15
铅笔芯接入电阻的平均值 2.0 4.0 5.9 8.0 10.0
①请在如图丙所示的坐标纸上描点,并画出铅笔芯接入电阻的平均值 R 和铅笔芯接入长度 l的关系图像 。
②通过分析图像可得实验结论:在材料和横截面积一定的条件下, 。
(5) 在实验评估环节,有的同学认为,只通过对铅笔芯电阻与其长度的探究
得到的结论具有偶然性,为了使证据更充分,接下来还应该 。
30.
(1)如图甲,电流表的读数是 A;如图乙,电阻箱的示数为 Ω。
(2)“胜哥”用身边的器材自制简易调光灯。如图,闭合开关,将铜环向左移动,灯泡亮度会变 (选填“亮”或“暗”);若移动铜环的过程中,灯泡的亮度变化不明显,可以通过换更 (选填“粗”或“细”)的铅笔芯来改进;改进后,小明发现无论怎么调节灯泡均发光较暗,这时可考虑适当增大 。
(3)“胜哥”用干电池、金属丝、密闭容器和导线等器材组装了如图甲的装置。
①装置通电时,金属丝快速变红,这是电流的 效应。
②为探究“电流通过导体时产生热量的影响因素”, “胜哥”将装置改装成如图乙所示电路,可通过比较 来反映电流产生热量的多少。
③已知三段金属丝阻值关系:R1>R2>R3闭合开关S1,开关S2接A,经过一段时间后,R1上方温度计示数为70℃;断开开关S1,待装置冷却到室温后,“胜哥”闭合开关S1,开关S2接B,经过相同时间后,R1上方温度计示数可能是 ℃(选填“65”“70”或“75”)。
31. “胜哥”用如图甲所示的电路“探究电阻一定时电流与电压的关系”,电源电压为 3V,定值电阻 R 的阻值为 10Ω,滑动变阻器R’的最大阻值为 20Ω。
(1) 用笔画线代替导线把如图乙所示的实物图连接完整,要求滑片 P 向右移动时电流表示数变小 ;
(2) 闭合开关前将滑动变阻器的滑片调至 (选填“A”或“B”)端,闭合开关,移动滑片,发现电流表有示数,电压表示数为零。若电路仅有一处故障,故障可能是 ;
(3) “胜哥”排除故障后,调节滑动变阻器,记录实验数据如下表所示:
序号 1 2 3 4 5
电压U/V 1.2 2.0 2.2 2.4 2.8
电流I/A 0.12 0.20 0.22 0.24 0.28
分析表中数据可得:电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成 ;
(4) “胜哥”在“探究电压定时电流与电阻的关系”时,需要用到阻值为 5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω的电阻。先将 10Ω的电阻接入电路并调节其两端的电压为 1.5V,记录此时电流表的示数,接着将 10Ω的电阻换成 15Ω的电阻时,应将滑动变阻器的滑片向 (选填“A”或“B”)端移动,使得电压表示数仍为 1.5V,再次记录此时电流表的示数。换用 25Ω的电阻进行实验时,发现无论怎样移动滑片,都无法使电压表的示数达到 1.5V,原因是滑动变阻器的最大阻值 (选填“过大”或“过小”)。要想完成实验,滑动变阻器最大阻值至少为 Ω。
32.在“伏安法测电阻”的实验中,小北用到的器材有:电源电压为3V,电流表、电压表和滑动变阻器各一只、待测电阻阻值约为10Ω、导线若干、开关一个。
(1)此实验的原理是 (用公式表示);连接电路时,开关S应处于 (选填“断开”或“闭合”)状态;
(2)如图甲所示是小明实验时连接的电路,其中有一根导线连接错误,请你在这根导线上画“×”,并用笔画线代替导线将电路连接正确 ;
(3)正确连接后,闭合开关后,发现电压表有示数,电流表无示数,由此可判断产生的故障是 (填写一种情况即可);
(4)把图甲中的电阻换成小灯泡,测量小灯泡的电阻,根据两次实验的数据绘制出关系图像,如图乙,
①小灯泡的关系图线是 (选填“a”或“b”);
②实验结束后,同组的小海想用该装置探究电流与电阻的关系,你认为是否可行?请作出判断并说明理由。
答: (选填“可行”或“不可行”),理由: 。
五、综合题
33. 如图甲所示,是一种“创可贴智能体温计”,使用时将其粘贴在人体皮肤上,通过连接手机蓝牙就可以监测体温。图乙是模拟其内部电路原理图,电源电压6V不变,为定值电阻,为高精度的热敏电阻,其阻值随精度的变化的图像如图丙所示,数字式电流表和电压表的是程分别为和,当检测温度为时,对应的电流表示数为0.01A。
(1)热镦电阻是利用 (选填“超导体”或“半导体”)制作而成;
(2)人体温度升高时,图乙图中示数增大的仪表应该是 (选填“电压表”或“电流表”);
(3)当电流表的示数为时,计算可知定值电阻的阻值为 Ω。电压表的示数是 V;
(4)为了保证各元件的安全情况下,该装置可测量温度最低 ℃,最高 ℃。
34.“胜哥”利用热敏电阻来测量环境温度,他进行创新设计完成了该项实验设计。电路图如图甲所示,已知电路中电流表的量程为0~0.02A,滑动变阻器R的铭牌上标有“150Ω 0.3A”字样,为热敏电阻,其阻值随环境温度变化的关系如图乙所示。
(1)由图乙,热敏电阻的阻值随温度的增大而 (选填“增大”“减小”或“不变”);
(2)“胜哥”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,此时电流表的读数为0.01A,求电源电压;
(3)若电源电压保持不变,要保证整个电路元件的安全,求此电路能测量的最高环境温度为多少;
(4)“胜哥”想要增大测量环境的最高温度,请你从节能环保的角度出发,提出一条降低电能耗损的改进建议,并说明理由。
六、计算题
35.空调的温度控制系统中,常用热敏电阻感知室内温度。当温度达到设定值时开始制冷。图甲所示是空调温度检测的模拟电路,电源电压恒为6 V,电流表用于监测电路电流(测量范围0~0.04 A),滑动变阻器R用于调节设置的温度,Rt为热敏电阻,其阻值与环境温度的对应关系如图乙所示。请完成下列小题:
(1)闭合开关后,调节滑动变阻器滑片P,使滑动变阻器接入电路的电阻为200 Ω,室内温度达到30 ℃时,空调开始制冷,求此时电流表的示数。
(2)保持电流表示数不变,调节滑动变阻器的阻值,当温度为24 ℃时空调开始制冷,求此时滑动变阻器的电功率。
36.一个电阻器的电阻为10Ω,开关闭合、断开时,电流表的示数为1.2A,再把闭合后,电流表的示数变为1.5A。求:
(1)开关闭合、断开时,电阻为的电阻器两端的电压;
(2)另一个电阻器的电阻;
(3)同时闭合、,电路的总功率。
37.如图甲是搭载红外线摄像机的无人机,可用于火情监测。无人机的额定功率为60W,电池最大储能为2.16×105J。图乙为控制摄像机工作的简化电路,a、b两点间电压达到9V时,摄像机刚好启动。控制电路中,电源电压为12V,Rp为红外线传感器,其阻值随红外线强度变化关系如图丙(E表示红外线强度,cd表示其单位):R为最大阻值30Ω的电阻箱,调节其阻值可控制摄像机启动的最小红外线强度。求:
(1)无人机以电池最大储能,且以额定功率工作,可飞行的最长时间;
(2)若电阻箱R的阻值调节为9Ω,当摄像机刚好启动时,红外线强度为多少cd;
(3)为了提升无人机火情监测的灵敏性,要使控制摄像机刚好启动的红外线强度减小到2.0cd,则需要电阻箱R的最大阻值至少为多少。
38.如图所示的电路中,电阻的阻值为20Ω,电源电压不变。当、断开,闭合时,电流表的示数为0.45A;断开,、闭合时,电流表的示数为0.75A。求:
(1)电源电压为多少?
(2)的阻值为多少?
(3)、断开,闭合时,加在电阻两端的电压为多少?
答案解析部分
1.【答案】A
2.【答案】D
3.【答案】A
4.【答案】B
5.【答案】C
6.【答案】D
7.【答案】C
8.【答案】A
9.【答案】B
10.【答案】D
11.【答案】D
12.【答案】A
13.【答案】A
14.【答案】C
15.【答案】并联;0.3
16.【答案】并联;电能;变小
17.【答案】锌片;变大
18.【答案】5.4;7.5
19.【答案】0.2;3
20.【答案】电暖器;等于;不可再生
21.【答案】电流表;不变;变大
22.【答案】左;3
23.【答案】变小;81:49;变小
24.【答案】6;20;2.4
25.【答案】
26.【答案】(1)连接电路时,开关没断开
(2)电流表的正负接线柱接反了
(3)得出普遍性的规律;各处的电流都相等
(4)C
(5)能
27.【答案】(1)A
(2)
(3)电压表测这两次电压时,有一次电压表的正负接线柱会接反
28.【答案】②;材料;AB;不明显;减小
29.【答案】(1)B;断开
(2)滑动变阻器断路
(3)0.26
(4);电阻与导体长度成正比
(5)使用不同的导体进行多次实验
30.【答案】(1)0.26;9713
(2)亮;细;电源电压
(3)热;温度计示数变化;75
31.【答案】(1)
(2)B;定值电阻短路
(3)正比
(4)B;过小;25
32.【答案】(1);断开
(2)
(3)断路
(4)a;不可行;探究电流与电阻的关系时,需要有多个阻值已知的定值电阻
33.【答案】(1)半导体
(2)电流表
(3)300;3
(4)34;42
34.【答案】(1)减小
(2)解: 路放入温度为20℃的环境中,由题图乙可知此时热敏电阻为400Ω;开关S闭合时,滑动变阻器和热敏电阻器是串联的,电流表读数为电路电流,由欧姆定律得电源电压为
答:电源电压是5V;
(3)解:
热敏电阻越小,环境温度最高,电路电流最大为0.02A
根据串联电路总电阻等于各电阻之和,可知当滑动变阻器阻值最大时,热敏电阻阻值最小,得:
由题图乙可知其工作的最高环境温度50℃
答:电路能测量的最高环境温度是50℃;
(4)解: 由电能公式:,降低电能损耗,可以通过降低电路中的电压或电流来实现。
由欧姆定律可知,电路中最大电流0.02A保持不变,增大测量温度,热敏电阻的阻值减小,串联电路总电阻减小,电压减小,电流一定,电阻减小,电压减小,符合题意。
答:减小电源电压
35.【答案】(1)温度为30℃时,Rt=100 Ω:电流表的示数I=U/(R+Rt)=6V /(200 Ω+100 Ω)=0.02 A
答:电流表的示数为0.02A。
(2)解: Rt=200Ω:滑动变阻器的电压为UR=U-IRt=6 V-0.02 A×200Ω=2 V
滑动变阻器的电功率PR=IUR=0.02 A×2 V=0.04 W
答:滑动变阻器的电功率为0.04W。
36.【答案】(1)解: 开关闭合、断开时,电流表的示数等于通过电阻为的电阻器的电流。
由欧姆定律,电阻为的电阻器两端的电压为
答:电阻器两端的电压是12V;
(2)解: 由于两个电阻器是并联的,它们两端的电压相等:
且电流表的示数等于通过两个支路的电流之和I,因此闭合后通过电阻为的电阻器的电流为
由欧姆定律得
答:电阻器的电阻是40Ω;
(3)解: 开关、都闭合时,、并联,电压相等,电流表测量干路电流;电路的总功率为
答:电路的总功率为18W。
37.【答案】(1)解:根据题意可知, 电池最大储能为2.16×105J , 无人机的额定功率为60W, 则当电池储能最大时,以额定功率工作的无人机可飞行的最长时间。
(2)解:由图乙可知,红外线传感器Rp与电阻箱R串联。由题意可知,当摄像机刚好启动时,电阻箱R两端的电压;
此时电路中的电流;
根据串联电路电压规律,R 两端的电压;
此时红外线传感器的阻值;
由图丙可知,当时,对应的红外线强度。
(3)解:由图丙可知,当红外线强度时,红外线传感器的阻值
;
此时红外线传感器两端的电压;
此时电路中的电流;
电阻箱R需要调节的阻值。
因此,要使控制摄像机刚好启动的红外线强度减小到2.0cd,电阻箱R的最大阻值至少应为36Ω。
38.【答案】(1)解:当S1、S2断开,S3闭合时,R2断路,电路中只有R1,电路中电流I1=0.45A,
由欧姆定律可得到电源电压:U=I1R1=0.45A×20Ω=9V;
答:电源电压为9V。
(2)解: 当S1断开,S2、S3闭合时,R1、R2并联,电路中电流I2=0.75A,
电路总电阻 电路总电阻,
因为两电阻并联,,
所以;
答:R2的阻值为30Ω。
(3)解: 当、断开,闭合时,两电阻串联,,
此时加在电阻两端的电压。
答:S2、S3断开,S1闭合时,加在电阻R1两端的电压为3.6V。
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2026年中考物理第一轮复习:欧姆定律(学生版)
一、选择题
1.下列数据最符合手机正常工作时的情况是( )
A.电流0.2A B.电压1.5V
C.每小时消耗电能360J D.功率100W
【答案】A
【知识点】功率的概念;电流的大小;电压和电压的单位换算;电功及电功的实质
【解析】【解答】手机正常使用时,电流为0.2-0.3A,故A正确;
B、手机电压为3.7V,故B错误;
C、每小时耗电量为W=UIt=3.7V×0.2A×3600s=2664J,故C错误;
D、手机的功率为P=UI=3.7V×0.2A=0.74W,故D错误。
综上选A。
【分析】根据手机的常见电学知识进行解答,手机使用时电流为0.2A,电压为3.7V,据此答题。
2.导体的电阻是导体本身的一种性质,在忽略温度影响的情况下,它的大小取决于( )
A.导体两端的电压 B.导体接入电路的方式
C.通过导体的电流大小 D.导体的材料、长度和横截面积
【答案】D
【知识点】电阻;影响电阻大小的因素
【解析】【解答】导体的电阻是导体本身的一种性质,它的大小取决于导体的材料、长度、横截面积,与加在导体两端的电压和通过的电流以及导体接入电路的方式无关,故D正确,而ABC错误。
故选D。
【分析】根据影响电阻大小因素的知识分析判断。
3.我国科学家研究发现:在温度接近绝对零度时,当两层平行石墨烯堆成约1.1°的微妙角度时,石墨烯的电阻会突然变为零。此时的石墨烯材料属于
A.超导体 B.绝缘体 C.半导体 D.导体
【答案】A
【知识点】超导体特点及作用
【解析】【解答】由题意,在温度接近绝对零度时,当两层平行石墨烯堆成约1.1°的微妙角度时,石墨烯的电阻会突然变为零,可知此时的石墨烯是超导体,故A正确,BCD错误。
故选A。
【分析】在特定条件下电阻为零的是超导体。
4.手机各元件导电性能不同,下列说法正确的是( )
A.手机屏幕是用玻璃制作的,该材料是导体
B.芯片主要采用半导体材料制造
C.芯片都是用超导材料制成的
D.电池内部的金属电极是绝缘体
【答案】B
【知识点】导体与绝缘体;半导体特点及作用
【解析】【解答】A、玻璃是绝缘体,故A错误;
B、芯片主要使用半导体制作的,故B正确;
C、超导体在特定条件下,电阻为0,不能用于制作芯片,故C错误;
D、电池内部的金属电极是导体,故D错误;
综上选B。
【分析】导体:易于传导电流的物质,金属,人体、液体;绝缘体:不容易导电的物质,橡胶、塑料、石墨;
半导体的应用:常用作发光二极管,芯片;
超导体:在特殊情况电阻为0,所以电饭锅中的电热丝不是由超导材料制成的, 用超导体材料制作输电线能够减少电能的损失。
5.学习物理知识应该养成关注生活和社会的良好习惯,下列是小明同学对几个电学物理量的估测,你认为其中与实际情况偏差较大的是( )
A.家用电冰箱的电流大约为1A
B.手电筒的小灯泡的灯丝电阻大约为10Ω
C.手机电池两端的电压大约为220V
D.家用空调的电功率大约为1000W
【答案】C
【知识点】电流和电流的单位换算;电压和电压的单位换算;欧姆定律及其应用;电功率
【解析】【解答】A. 家用电冰箱的工作电流一般在范围内,因此选项A不正确;B. 普通手电筒采用两节干电池供电,总电压为3V,工作电流约为0.3A,根据欧姆定律计算灯丝电阻为:,因此选项B也不正确;
C. 手机电池的标准输出电压通常为3.7V,这个选项符合实际情况;
D. 家用空调属于大功率电器,正常运行时功率通常在1000W左右,因此选项D不正确。
综上所述,正确答案是C选项。
【分析】电学基本常识:电压:提供电源装置,一节干电池为1.5V,额定功率为用电器正常工作时的电功率,计算公式P额=U额I额,常见电器的电功率为灯泡20W, 家用微波炉的额定功率一般约为500W,空调的功率为1000W。
6.如图所示的电路中,电源电压不变,R1为定值电阻,开关S闭合后,滑动变阻器滑片P向右移动时,下列说法正确的是( )
A.电路总功率变大 B.电流表示数变大
C.R1的功率变大 D.电压表示数变小
【答案】D
【知识点】电压表的连接;串联电路的电压规律;电功率
【解析】【解答】 解:由图示电路图可知,两电阻串联,电压表测定值电阻两端电压,电流表测电路电流;
B、当滑片向右移动时,滑动变阻器接入电路的阻值增大,电路总电阻增大,电源电压不变,由可知,电路电流减小,电流表示数减小,故B错误;
D、由U=IR可知定值电阻两端的电压变小,电压表示数变小,故D正确;
AC、由P=UI可知,电阻R1功率变小,电路总功率变小,故A、C错误。
故选:D。
【分析】分析清楚电路结构,根据滑片的移动方向判断滑动变阻器接入电路的阻值如何变化,应用串联电路特点、欧姆定律以及功率计算公式分析答题。
7.“胜哥”将由同种材料组成的长度相同、横截面积不同的金属导体甲和乙,按照如图所示的方式连接在电路中,闭合开关S,下列说法正确的是( )
A.甲的电阻比乙小
B.通过甲、乙的电流相等
C.通过甲的电流比乙小
D.甲两端的电压大于乙两端的电压
【答案】C
【知识点】并联电路的电压规律;影响电阻大小的因素;欧姆定律及其应用
【解析】【解答】A.图中,导体的材料、长度相同,甲细一些,电阻大一些,故A错误;
BCD.图中,甲和乙并联,根据并联电路的电压特点,甲、乙两端的电压相等;甲的电阻大,通过甲的电流比乙小,故BD错误,C正确。
故选C。
【分析】材料和长度相同时,横截面积越小,电阻越大;电阻并联时,电压相等,电阻越小,电流越大。
8.“胜哥”做电学实验时,连接电路如图所示。闭合开关,灯L1不发光,L2发光,电流表有示数,电压表无示数。电路故障可能是( )
A.灯L1短路 B.电压表断路 C.灯L2短路 D.灯L1断路
【答案】A
【知识点】电路故障的判断
【解析】【解答】灯L1和L2是串联的,电流表测电路电流,电压表测L1两端电压。
A、若L1短路,电压表也被短路(无示数),电路仍为通路, L2发光,电流表有示数,符合题意。
B、若电压表断路,电路仍正常,L1、L2都会发光,与“L1不发光”不符,故错误。
C、若L2短路,L2不发光,L1会发光,与题意不符,故错误。
D、若L1断路,整个电路断开,L2也不发光,电流表无示数,与题意不符,故错误。
故答案为:A。
【分析】1、串联电路故障分析
短路:被短路的用电器不工作,其他用电器仍工作,电路中有电流。
断路:整个电路断开,所有用电器都不工作,电路中无电流。
2、电表的故障表现
电压表无示数:可能是被测用电器短路,或电压表自身断路,或被测电路之外的部分断路。
电流表有示数:说明电路是通路,没有发生断路。
9.如图,电源为两节新干电池,闭合开关,灯泡不亮。为检查电路故障,“胜哥”将一电压表正接线柱接a点,负接线柱依次试触b、c、d三点,发现电压表示数前两次为零,第三次接近3V。若只有一处电路故障,则可能是( )
A.灯泡短路 B.开关断路
C.灯泡断路 D.滑动变阻器短路
【答案】B
【知识点】电路故障的判断
【解析】【解答】根据图片可知,灯泡与变阻器串联。将图中一电压表正接线柱接a点,负接线柱试触d点时,电压表有示数,说明此时d到负极、a到正极之间连接正常。
将负接线柱接在c点时电压表的示数为零,说明c与负极之间或a为正极之间存在断路。
比较可知,应该是cd之间出现断路,即开关出现断路。
故选B。
【分析】根据灯泡的发光情况,以及电压表的示数变化确定故障的种类和位置即可。
10.在如图所示的电路中,“胜哥”闭合开关S后,两灯都不亮,电压表有示数,电流表无示数,则该电路故障可能是(不考虑用电器额定电压的大小)( )
A.电流表短路 B.灯泡断路 C.灯泡短路 D.灯泡断路
【答案】D
【知识点】电路故障的判断
【解析】【解答】根据电路图分析可知:当开关S闭合时,两灯泡(L1和L2)组成串联电路。此时电压表测量的是L2两端电压,电流表测量的是电路中的总电流。实验现象表现为: 两灯均不亮;电流表无示数(指针不偏转); 电压表有示数(指针偏转),所以电压表串联在电路中,所以和电压表并联的灯泡断路,即灯泡断路,故D正确,ABC错误;
综上选D。 【分析】电路的故障分析: 题目中电流表指针几乎没有偏转,电压表指针迅速偏转到满偏刻度外 ,表明电压表接入电路,所以和电压表并联的用电器断路。
11.为保证司乘人员的安全,轿车上设有安全带未系提示系统。当乘客坐在座椅上时,座椅下的开关闭合。此时乘客若未系安全带,则开关断开,仪表盘上的指示灯亮起;若系上安全带,则开关闭合,指示灯熄灭。下列设计最合理的电路图是 ( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【知识点】电路的三种状态;根据实物图画电路图;串联电路和并联电路的辨别;电阻
【解析】【解答】乘客坐下:开关S1闭合
未系安全带:开关S2断开 → 指示灯亮
系上安全带:开关S2闭合 → 指示灯灭
核心要求:S2闭合时,指示灯被短路熄灭,同时不能造成电源短路,需要保护电阻。
A、S1闭合后,无论S2状态如何,指示灯都会亮,且S2闭合会造成电源短路,不合理。
B、S1闭合后指示灯就亮,S2闭合会造成电源短路,不合理。
C、S1闭合、S2断开时,指示灯亮;但S1、S2都闭合时,电路断路,指示灯不亮,不符合“坐下就触发”的逻辑,不合理。
D、S1闭合(乘客坐下),S2断开(未系安全带)→ 指示灯亮;S2闭合(系上安全带)→ 指示灯被短路熄灭,同时有保护电阻 R 防止电源短路,最合理。
故答案为:D。
【分析】1、电路的三种状态:通路、断路、短路。短路时用电器不工作,要避免电源短路。
2、开关的控制作用:开关闭合可以短路用电器,也可以控制电路通断。
3、保护电阻的作用:防止电路中电流过大,保护电源和元件。
12.图a为电子量角器,其简化电路图如图b.电阻丝 MN 弯成圆心为O 点的半圆,阻值不计的金属滑片OP 能绕O 点转动且与MN 接触良好,电源电压恒定, 为定值电阻.闭合开关,当OP 绕O点顺时针转动时( )
A.电压表示数增大 B.电压表示数减小
C.电流表示数增大 D.电流表示数减小
【答案】A
【知识点】变阻器及其应用;电路的动态分析
【解析】【解答】解:图中定值电阻与变阻器串联,电流表测量电路中的电流,电压表测量变阻器MP两点间的电压,根据OP绕O点顺时针转动时,变阻器的电阻的不变,电路的总电阻不变,根据欧姆定律可知,电流表的示数不变,根据U=IR知,电压表测量部分的电阻变大,故电压表示数变大,故A正确。
故选:A。
【分析】图中定值电阻与变阻器串联,电流表测量电路中的电流,电压表测量变阻器MP两点间的电压,根据OP绕O点顺时针转动时电阻的变化,结合欧姆定律和串联分压规律分析点表示数变化。
13.滑动变阻器在自动化控制中扮演着至关重要的角色。“胜哥”在练习使用滑动变阻器时,准备连接如图3所示的电路,为导线待接入的一端。下列分析正确的是( )
A.当接时,闭合开关,滑片向左移,灯泡变亮
B.当接时,闭合开关,滑片向左移,电阻变小
C.当接时,闭合开关,滑片向右移,灯泡变暗
D.当接时,可以通过调节滑片改变灯泡的亮度
【答案】A
【知识点】滑动变阻器的原理及其使用;电路的动态分析
【解析】【解答】A、当N接A时,滑动变阻器接入的是AP段电阻丝。滑片P向左移,接入电路的电阻丝长度变短,电阻变小,电路中电流变大,灯泡变亮。该说法正确。
B、当N接B时,滑动变阻器接入的是BP段电阻丝。滑片P向左移,接入电路的电阻丝长度变长,电阻变大。该说法错误。
C、当N接B时,滑片P向右移,接入电路的电阻丝长度变短,电阻变小,电路中电流变大,灯泡变亮。该说法错误。
D、当N接D时,滑动变阻器接入的是金属杆,电阻为零,无法通过调节滑片P改变电阻,也就无法改变灯泡的亮度。该说法错误。
故答案为:A。
【分析】1、滑动变阻器的工作原理:通过改变接入电路中电阻丝的长度来改变电阻。
2、滑动变阻器的接法:必须“一上一下”接线,才能起到变阻作用。如果接上面两个接线柱,电阻为零;如果接下面两个接线柱,电阻最大且不变。
3、电路动态分析:滑动变阻器电阻变化会引起电路中电流变化,从而影响灯泡亮度(P=I2R,电流越大,灯泡实际功率越大,亮度越亮)。
14.如图是“伏安法测电阻”的实验电路图。关于该实验,下列说法正确的是( )
A.实验原理是P=UI
B.,说明R与U成正比,与I成反比
C.多次测量取平均值是为了减小误差
D.实验结束,断开开关即可离开实验室
【答案】C
【知识点】欧姆定律及其应用;伏安法测电阻的探究实验
【解析】【解答】A.伏安法测电阻的实验原理为,此选项说法错误;
B.导体的电阻是其固有属性,不随电压或电流变化而变化,该选项表述有误;
C.实验过程中,为降低由仪器精度和读数误差带来的影响,通常采取多次测量求平均值的方法来减小误差,此说法正确;
D.实验完成后,必须先断开电路连接并整理实验器材,方可离开实验室,该选项描述不正确。
正确答案为C。
【要点】电阻测量基于欧姆定律;电阻值与电压电流无关;采用多次测量取均值可有效减小实验误差。
二、填空题
15. 如图所示 a、b、c 是三个电表,且电路连接没有错误,两个灯泡均正常发光,已知 a、b、c 三个电表读得的数值依次为 1.5、1.2、2.5(单位是A 或 V)。则这两个灯 (选填“串联”或“并联”),通过的电流是 A。
【答案】并联;0.3
【知识点】电流的测量及电流表的使用;并联电路的电流规律;电压的测量及电压表的使用
【解析】【解答】图中,电流先经过a表,a串联连接,是电流表,电流分别经过两灯,灯泡并联,b和灯泡L2串联,是电流表,c表和灯泡并联,是电压表,a是电流表,为1.5A,则总电流为1.5A,b串联L2的电流,示数为1.2A,则L1的电流为1.5A-1.2A=0.3A。
【分析】根据电表位置,判断种类,结合并联电流电流规律,根据干路电流,计算支路电流。
16.在家庭电路中,用电器之间是 连接的(选填“串联”“并联”);消耗的电能用 表测量;同时使用的用电器增多时,电路中总电阻将 (选填“变大”“变小”“不变”)。
【答案】并联;电能;变小
【知识点】电阻的并联;电能表参数的理解;家庭电路的连接
【解析】【解答】在家庭电路中,各用电器工作时相互独立,互不影响,因此它们采用并联方式连接。电能表的作用是测量用电器所消耗的电能总量。当家庭电路中同时工作的用电器数量增加时,相当于并联的用电器增多,根据并联电路特性(总电阻小于各支路电阻),电路中的总电阻会随之减小。
【分析】家庭和公共场所的电路都采用并联方式连接。电能表功能:专门用于计量电能消耗的仪表。
17.“胜哥”在烧杯中加入盐水,将锌片和铜片部分浸入盐水中,制成一个自制电池。用电压表测量该自制电池的电压,如图所示。该电池的负极是 (选填“锌片”或“铜片”)。若将两个相同的该款自制电池串联后,用电压表测量两端电压,电压表的示数会 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。
【答案】锌片;变大
【知识点】电压的测量及电压表的使用;电压表的连接
【解析】【解答】 解:在盐水电池中,较活泼的金属(锌)容易失去电子成为负极,较不活泼的金属(铜)成为正极。电压表正向偏转说明:电压表正接线柱接的是正极(铜片),负接线柱接的是负极(锌片);
串联电路中总电压等于各部分电路电压之和,若将两个相同的该款自制电池串联后,用电压表测量两端电压,电压表的示数会变大。
故答案为:锌片;变大。
【分析】 根据“电流必须从电压表的正接线柱流入,负接线柱流出”判断电池的正极。串联电路中总电压等于各部分电路电压之和。
18.滑动变阻器 为“10Ω,0.6A”,定值电阻1 为“5Ω,1A”,将它们串联到电路中,为了保证电路安全,电路最大总功率为 W;若将它们并联到电路中,为了保证电路安全,电路最大总功率为为 W。
【答案】5.4;7.5
【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
【解析】【解答】 解:两个电阻串联时,因为串联电路中各处的电流相等,所以电路中允许通过的最大电流为:I串=I1=0.6A,
串联电路的总电阻等于各串联电阻之和,根据欧姆定律可得,
电源的最大电压:U串=I串R串=I串(R1+R2)=0.6A×(10Ω+5Ω)=9V,
此时电路最大总功率:P=U串×I串=9V×0.6A=5.4W;
根据欧姆定律可得,两个电阻两端允许的最大电压分别为:
U1=I1R1=0.6A×10Ω=6V,U2=I2R2=1A×5Ω=5V,
它们并联时,因为并联电路各支路两端的电压相等,
所以电路两端允许加的最大电压为:U并=U2=5V,
此时通过R1的电流为:,
通过R2的电流为:I2=1A,
因为并联电路干路中的电流等于各支路电流之和,
所以干路最大电流为:I并=I'1+I2=0.5A+1A=1.5A,
此时电路最大总功率:P'=U并×I并=5V×1.5A=7.5W。
故答案为:5.4;7.5。
【分析】 (1)两个电阻串联时,根据串联电路的电流规律确定电路中的最大电流,根据电阻的串联规律和欧姆定律计算电路两端允许加的最大电压,由P=UI可得电路最大总功率;
(2)根据欧姆定律计算出两个电阻各自允许加的最大电压;它们并联时,根据并联电路的电压规律确定电路两端的最大电压,根据欧姆定律求通过R1的电流,根据并联电路的电流规律计算出干路中允许通过的最大电流,由P=UI可得电路最大总功率。
19.如图所示的电路中,电源电压不变, 的阻值为10Ω,闭合开关后电流表 的示数分别为0.8A、0.5A、1A,则通过 的电流为 A,电源电压为 V。
【答案】0.2;3
【知识点】并联电路的电流规律;并联电路的电压规律;欧姆定律及其应用
【解析】【解答】 解:由电路图可知,三电阻并联,电压表测电源的电压,电流表A3测干路电流,电流表A2测R1、R2支路的电流之和,电流表A1测R2、R3支路的电流之和,
I1+I2=0.5A;I3+I2=0.8A;I1+I2+I3=1A;
解得I2=0.3A;I1=0.2A;I3=0.5A;
电源电压U=U2=I2R2=0.3A×10Ω=3V。
故答案为:0.2;3。
【分析】由电路图可知,三电阻并联,电压表测电源的电压,电流表A3测干路电流,电流表A2测R1、R2支路的电流之和,电流表A1测R2、R3支路的电流之和,根据并联电路的电流特点求出通过三电阻的电流,利用欧姆定律求出R2的电压,等于电源电压。
20.能源、信息和材料是现代社会发展的三支柱,超导材料不能应用在 (选填“电风扇”或“电暖器”)上,5G 通讯传输的信息量约为4G的10倍。在相同介质中,5G信号的传播速度 (选填“大于”、“等于”或“小于”)4G信号的传播速度,大亚湾核电站利用核能发电,核能属于 能源(选填“可再生”或“不可再生”)。
【答案】电暖器;等于;不可再生
【知识点】能源及其分类;能源与可持续发展;超导体特点及作用
【解析】【解答】解:超导材料电阻为零,电流流过导体时,导体不发热,电暖器是利用电流的热效应工作的,因此不能应用在电暖器上。
5G、4G传播信息均利用的是电磁波,电磁波在同种介质中传播速度相同,因此在相同介质中,5G信号的传播速度等于4G信号的传播速度。
核能不能源源不断在环境中获取,因此属于不可再生能源。
故答案为:电暖器;等于;不可再生。
【分析】有些导体在一定的条件下,电阻可以变为0,这种导体叫做超导体;
电磁波在同种介质中传播速度相同。
不可再生能源:不可能在短期内从自然界得到补充的能源,例:化石能源(煤炭、石油、天然气)、核能。
21.“胜哥”设计了如图体温计电路图,其中热敏电阻R1的阻值随温度升高而减小,适合用作体温计显示仪的是 (选填“电压表”或“电流表”)。温度升高时R2两端电压 ,电路中的电功率 。(选填“变大”“变小”或“不变”)
【答案】电流表;不变;变大
【知识点】滑动变阻器的原理及其使用;电阻的串联;电阻的并联;欧姆定律及其应用;电功率的计算
【解析】【解答】热敏电阻R1与电流表串联,温度升高时R1阻值减小,根据欧姆定律,电流会随之增大,电流表示数能直接反映温度变化,因此电流表适合作为体温计显示仪。而电压表测量的是并联部分(或电源)的电压,示数恒定,无法反映温度变化。
R1与电流表串联后,再与R2串联。温度升高时,R1减小,但并联电路各支路互不影响,故R2两端电压不变。
电路总功率P=UI,电源电压U不变,总电流I随温度升高而增大,因此电路中的电功率会变大。
故答案为:电流表;不变;变大。
【分析】1、热敏电阻特性:阻值随温度升高而减小,是一种温度传感器。
2、串并联电路的电阻规律:并联电阻随支路电阻减小而减小,串联总电阻等于各电阻之和。
3、欧姆定律:,可用于分析电流、电压、电阻的变化关系。
4、电功率计算:P=UI,电压不变时,电流越大,功率越大。
22.如图所示电路,电源电压不变,灯L1标有“6V 3W”的字样。闭合开关,调节滑动变阻器的滑片位置,使灯L1正常发光时,滑动变阻器的电功率为P1;用标有“12V 6W”字样的灯L2替换灯L1为让灯L2正常发光,滑动变阻器滑片P应 (选填“向右端移动”、“向左端移动”或“不移动”),若灯L2正常发光时滑动变阻器的电功率为P2,则P1、P2相差 W。
【答案】左;3
【知识点】欧姆定律及其应用;电路的动态分析;电功率的计算
【解析】【解答】 (1)根据“6V 3W”可知,灯泡L1的额定电流为,
根据“12V 6W”可知,灯泡L2的额定电流,
两灯泡的电阻分别为:,
;
调灯L1正常发光时,由电路中的电流为0.5A;
根据欧姆定律得到,电路的电流为:-----①;
用灯L2替换灯L1,电路的电流为:-----②
比较①②得:I'<0.5A,
为了使L2正常发光,应减小电路的电阻,滑动变阻器滑片P应向左滑动;
(2)综上所述,当电流I'=0.5A时,灯L2和灯泡L1都能正常发光,
故24Ω+R滑=R滑'+12Ω,
则R滑'-R滑=12Ω;
根据P=I2R可知,则P1-P2=I'2(R滑'-R滑)=(0.5A)2×12Ω=3W。
【分析】(1)由分别计算出两灯泡正常发光时的电流,由欧姆定律可得两灯泡的电阻;
灯L1正常发光时,电路中的电流为0.5A;根据串联电路的规律及欧姆定律,得出电流表达式;
用标有“4V 2W”字样的灯L2替换灯L1,由电阻的串联和欧姆定律得出电路的电流表达式,比较两电流大小,确定滑动变阻器滑片P滑动的方向;
(2)灯在额定电流时正常发光,根据两电流表达式相等得出两种情况下变阻器连入电路电阻大小的差,因串联电路各处的电流相等,根据P=I2R求解。
23.如图所示,为定值电阻,为滑动变阻器R1的阻值与R2的最大阻值之比为5:4。闭合开关S,变阻器的滑片P从中点滑到b端时,的功率 (填“变大”、“变小”或“不变”),前后两种状态下的功率之比为 ,P从中点滑到b端时,电路的总功率 (填“变大”、“变小”或“不变”)。
【答案】变小;81:49;变小
【知识点】欧姆定律及其应用;电路的动态分析;电功率的计算
【解析】【解答】图中,和串联,当的滑片P从中点滑到b端时,电路中总电阻增大,电流减小。根据公式,可知的功率,功率变小。
结合分压规律:,则,滑片P在中点时,滑动变阻器阻值,电路中电流,
此时的功率:;
当滑片P滑到b端时,电路中电流;
此时的功率:;
前后两种状态下,的功率之比;
电源电压不变,电路总功率根据,当滑片P从中点滑到b端时,电路中总电阻增加,电流减小,总功率减小。
【分析】根据,判断电功率的大小;利用,计算电流大小,判断电功率的比值关系。
24.如图甲所示,电源电压保持不变,小灯泡L的额定电压为,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的关系图像如乙图所示,则电源电压为 V,滑动变阻器的最大阻值为 。小灯泡的额定功率是 W。
【答案】6;20;2.4
【知识点】串联电路的电压规律;欧姆定律及其应用;电路的动态分析;电功率的计算
【解析】【解答】图中,灯泡L与滑动变阻器R串联,电压表测L两端的电压,当滑片位于左端时,接入电路电阻为零,只灯泡接入电路,此时电流最大,图乙中,电流,灯泡两端的电压为6V,则电源电压,小灯泡的额定电压为,则小灯泡的额定功率;
当滑片位于最右端时,滑动变阻器接入的电阻最大,电流最小,灯泡两端的电压,电流,串联电路中,总电压等于各分电压之和,滑动变阻器的电压,滑动变阻器的最大阻值。
【分析】滑动变阻器和灯泡串联,接入电阻最小时,根据P=UI,计算电功率;根据串联电路分压规律,计算分压,根据,计算电阻。
三、作图题
25.如图甲是电位器的示意图,滑片P可随转动旋钮改变其在电阻丝上的位置,从而改变接入电路中的阻值大小。请将该电位器连入乙图中,要求顺时针旋转滑片P时,灯泡变暗。
【答案】
【知识点】变阻器及其应用;滑动变阻器的原理及其使用;欧姆定律及其应用
【解析】【解答】根据题意可知,灯泡变暗,说明电路中电流变小了,根据欧姆定律可知,此时总电阻变大。根据R总=R1+R2可知,电位器连入电路的阻值变大,即连入电路的电阻丝变长,所以应将电位器的B、C接线柱接入电路中,如下图所示:
【分析】根据灯泡亮度确定电流变化,根据欧姆定律分析总电阻的变化。根据R总=R1+R2确定变阻器接入阻值的变化,进而确定接入变阻器的长度变化,最终确定选择的接线柱即可。
四、实验探究题
泡、导线、电流表及电压表。
探究一:串联电路中电流的特点:
(1)当“胜哥”连好最后一根线时灯就亮了,产生这一现象的原因是 。
(2)当“胜哥”用开关试触时,发现电流表指针指向零刻度左侧的原因是 。
(3)实验数据记录如表,多次实验的目的是 。分析数据可得:串联电路中电流 。(用文字表述)
实验序号
1 0.18 0.18 0.18
2 0.32 0.32 0.32
3 0.50 0.50 0.50
(4)探究二:串联电路中电压的特点:
闭合开关后发现两灯泡都不亮,接下来应进行的操作最合理的是____
A.更换灯泡
B.更换电池
C.检查电路是否有接触不良
(5)如图乙,用电压表正确测量灯泡L1 两端的电压之后,“胜哥”要测L1 和L2两端的总电压,在断开开关后, (选填“能”或“不能”)直接将电压表右侧接B点的线改接C点。
【答案】(1)连接电路时,开关没断开
(2)电流表的正负接线柱接反了
(3)得出普遍性的规律;各处的电流都相等
(4)C
(5)能
【知识点】探究串并联电路中的电流特点实验;探究串、并联电路中的电压规律实验
【解析】【解答】 解:(1)当连好最后一根线时灯就亮了,电路为通路,产生这一现象的原因是连接电路时,开关没有断开。
(2)当用开关试触时,发现电流表指针指向零刻度左侧,原因是电流表正负接线柱接反了。
(3)实验数据记录如表,由归纳法的要求,多次实验的目的是得出普遍性的规律。分析数据可得:串联电路中电流各处的电流都相等。
(4)闭合开关后发现两灯泡都不亮,电路可能断路,故接下来应进行的操作最合理的是检查电路是否有接触不良,故选:C。
(5)用电压表正确测量灯泡L1两端的电压之后,与B相连的为电压表正接线柱,与A相连的为电压表的负接线柱,要测L1和L2两端的总电压,在断开开关后,能直接将电压表右侧接B点的线改接C点。
故答案为:(1)连接电路时,开关没有断开;(2)电流表正负接线柱接反了;
(3)得出普遍性的规律;各处的电流都相等;(4)C;(5)能。
【分析】(1)为保护电路,连接电路时,开关要断开。
(2)(5)用电流(压)表测量电压时,电流从电流(压)表正接线柱流入,从负接线柱流出,否则,指针反向偏转;当用开关试触时,发现电流表指针指向零刻度左侧,原因是电流表正负接线柱接反了。
(3))用归纳法得出普遍性的结论要满足2个条件:一是样本要有代表性,二是样本数量足够多;分析数据得出结论。
(4)闭合开关后发现两灯泡都不亮,电路可能断路,据此分析。
27.“胜哥”在探究“串联电路的电压规律”实验中,连接了如图甲的电路,电源为两节新干电池。
(1)闭合开关,用电压表测量L1两端的电压时,电压表示数如图乙,为了使本次测量结果更精确,接下来的步骤应该是: (填字母);
A.断开开关,将电压表更换为小测量范围
B.断开开关,将电压表重新调零
(2)用电压表分别测出的L1和L2两端电压及电源两端电压的值分别为U1、U2、U,经过多次实验,得到的数据记录在表中。分析实验数据,可得到串联电路的电压规律是 (用公式表示);
实验次序 U1/V U2/V U/V
1 2.3 0.7 3.0
2 2.0 1.0 3.0
3 1.7 1.3 3.0
(3)通过视频号“胜哥课程”观看了了实验视频后,小亮为了不反复拆接电压表,设计了图丙所示的电路,他的思路是:只闭合开关S和S1,电压表测L1两端的电压;只闭合开关S和S2,电压表就可以测L2两端的电压。请你评估一下这种设计存在的问题是:
。
【答案】(1)A
(2)
(3)电压表测这两次电压时,有一次电压表的正负接线柱会接反
【知识点】探究串、并联电路中的电压规律实验
【解析】【解答】(1)如图乙所示,电压表的指针偏转角度很小,则测量误差很大,那么接下来的步骤:应该是断开开关,电压表换用的量程。
故选A。
(2)根据表格数据得到:,,
那么得到:。
(3)根据丙图可知,只闭合开关S和S1,电压表与并联,此时电压表下面的接线柱与电源正极相连。只闭合开关S和S2,电压表与并联,此时电压表下面的接线柱与电源负极相连,则电压表的正负接线柱会接反,即电压表指针会反向偏转,所以会有一个灯泡两端的电压无法测得。
【分析】(1)根据乙图中电压表的指针偏转角度判断量程是否合适即可;
(2)分别计算出U1+U2的数值,然后与U3对照得到结论即可;
(3)注意电压表的正负接线柱连接是否正确即可。
(1)用电压表测量L1两端的电压时,电压表示数如图乙,电压表选用的量程,但示数明显小于3V,所以为了使本次测量结果更精确,接下来的步骤应该是断开开关,电压表换用的量程。故A符合题意,B不符合题意。
故选A。
(2)分析实验数据则有,,
可得到串联电路的电压规律是。
(3)只闭合开关S和S1,电压表与并联;只闭合开关S和S2,电压表与并联,但是在其中某次测量时,电压表的正负接线柱会接反,即电压表指针会反向偏转,所以会有一个灯泡两端的电压无法测得。
28.如图所示,小兵、小红正在探究影响导体电阻大小的因素。
编号 材料 长度/m 横截面积/mm2
A 镍铬合金 0.5 0.5
B 镍铬合金 1.0 0.5
C 镍铬合金 0.5 1.0
D 锰铜合金 0.5 0.5
实验室提供了4根电阻丝,规格、材料如上表:
两位同学做出了如下猜想:
①导体的电阻与导体的长度有关;
②导体的电阻与导体的横截面积有关;
③导体的电阻与导体的材料有关。
(1)如果选用编号为A、C的两根的电阻丝进行实验,是为了验证猜想 (填序号);分别将A和D两根电阻丝接入电路中M、N两点间时,电流表示数不相同,由此初步得到的是:长度和横截面积相同时,导体的电阻与导体的 有关;要想验证猜想①,应选择 两根电阻丝进行试验;
(2)有同学认为,可以根据灯泡亮度的变化来判断接入的电阻丝阻值的变化情况。“胜哥”指出:此实验中这种方法不可取。这是因为电源电压一定时,所选电阻丝的阻值相差太小,灯泡亮度变化 (选填“明显”或“不明显”);
(3)在最近几年,我国城乡许多地区进行了输电线路的改造,将原来细的铝质输电线换成较粗的铝质输电线,这样就 了输电线的电阻(选填“增大”或“减小”),从而减少了输电线上的能量损耗。
【答案】②;材料;AB;不明显;减小
【知识点】影响电阻大小的因素
【解析】【解答】(1)实验时,选用编号为A、C的两根电阻丝,导体的长度、材料相同,横截面积不同,实验可探究电阻和横截面积的关系,验证猜想②。
将A和D电阻丝分别接入电路中,电流表示数不相同,它们的横截面积、长度相同,材料不同,可得到的结论是:长度和横截面积相同时,导体的电阻与导体的材料有关。
为了验证猜想①,应选择材料和横截面积相同,长度不同的电阻丝,选择A和B两电阻丝接入电路。
(2)电源电压一定,电阻丝的阻值相差太小,灯泡亮度变化不明显,利用电流表的示数判断电阻的大小,灯泡可保护电路。
(3)生活中,将原来细的铝质输电线换成较粗的铝质输电线,在材料和长度一定时,导体的横截面积越大,导体的电阻越小,减小了输电线的电阻,减小输电线上的电能损失。
【分析】(1)进行实验时,探究电阻和横截面积的关系,导体的材料长度相同;当导体的横截面积、长度相同时,可以探究电阻和材料的关系;探究电阻和长度的关系,保持材料和横截面积相同;
(2)利用电流表可明显反应电阻的大小;
(3)材料和长度相同时,导体的横截面积越大, 电阻越小。
29. 某小组想探究“导体的电阻与导体长度的关系”。他们选择了如图甲所示的器材,并连接了部分电路。将固定在木板上长为15cm的铅笔芯作为研究对象,并标记为等长的五段,a、f 为铅笔芯的两个端点,中间四点分别标记为 b、c、d、e。
(1) 若使滑动变阻器的滑片 P 向 D 端滑动时电流表的示数增大,需用一根导线将电源的正极接线柱与滑动变阻器的 (填“A”“B”或“C”)接线柱连接。连接电路时开关要处于 状态。
(2) 将电路连接完整后,把线夹夹在 f 点,闭合开关,发现无论如何调节滑动变阻器,电压表和电流表始终无示数。用一根导线检测电路故障,将导线的两端分别接到开关两端的接线柱上时,电压表和电流表仍无示数;将导线的两端分别接到滑动变阻器接入电路的两接线柱上 时 , 电 压 表 和 电 流 表 均 有 示 数 。 若 电 路 中 只 有 一 处 元 件 故 障 , 则 故 障是 。
(3) 该小组排除故障后继续实验,闭合开关后快速记录电流表和电压表的示数,然后立即断开开关。电流表的示数如图乙所示,该读数为 A。调节滑动变阻器,多次测量并计算出电阻的平均值。
(4) 将线夹分别夹在 e、d、c、b 点,重复步骤(3),得到铅笔芯接入长度 l 和对应的铅笔芯接入电阻的平均值 的数据,如表所示:
线夹位置 b c d e f
铅笔芯接入长度l/cm 3 6 9 12 15
铅笔芯接入电阻的平均值 2.0 4.0 5.9 8.0 10.0
①请在如图丙所示的坐标纸上描点,并画出铅笔芯接入电阻的平均值 R 和铅笔芯接入长度 l的关系图像 。
②通过分析图像可得实验结论:在材料和横截面积一定的条件下, 。
(5) 在实验评估环节,有的同学认为,只通过对铅笔芯电阻与其长度的探究
得到的结论具有偶然性,为了使证据更充分,接下来还应该 。
【答案】(1)B;断开
(2)滑动变阻器断路
(3)0.26
(4);电阻与导体长度成正比
(5)使用不同的导体进行多次实验
【知识点】影响电阻大小的因素;探究影响导体电阻大小的因素
【解析】【解答】(1)探究电阻和导体长度的关系,滑动变阻器一上一下串联在电路中,滑片P向D端滑动时,电流表的示数增大,电阻减小,连接B端和电源正极;连接电路时,开关要断开;
(2)闭合开关,电流表、电压表都无示数,电路发生断路,是滑动变阻器断路;
(3)根据图乙,电流表量程为0~0.6A,分度值为0.02A,断路为0.26A;
(4)根据实验数据,在坐标图像中描点,作图为:
结合图像,电阻和导体的长度是过原点的直线,则在材料和横截面积一定的条件下,电阻与导体长度成正比;
(5)探究导体电阻和长度的关系,换用不同材料的导体进行实验,通过多次实验,避免偶然性,探究普遍性。
【分析】(1)滑动变阻器一上一下串联,滑片远离下面的接线柱,电阻减小;
(2)在串联电路中,电流表、电压表无示数,电压表测量以外的位置断路;
(3)根据电流表量程和指针位置,测量电流;
(4)根据实验数据描点作图;导体电阻和长度成正比;
(5)探究导体电阻和长度的关系,换用不同材料,可进行多次实验,探究普遍性。
30.
(1)如图甲,电流表的读数是 A;如图乙,电阻箱的示数为 Ω。
(2)“胜哥”用身边的器材自制简易调光灯。如图,闭合开关,将铜环向左移动,灯泡亮度会变 (选填“亮”或“暗”);若移动铜环的过程中,灯泡的亮度变化不明显,可以通过换更 (选填“粗”或“细”)的铅笔芯来改进;改进后,小明发现无论怎么调节灯泡均发光较暗,这时可考虑适当增大 。
(3)“胜哥”用干电池、金属丝、密闭容器和导线等器材组装了如图甲的装置。
①装置通电时,金属丝快速变红,这是电流的 效应。
②为探究“电流通过导体时产生热量的影响因素”, “胜哥”将装置改装成如图乙所示电路,可通过比较 来反映电流产生热量的多少。
③已知三段金属丝阻值关系:R1>R2>R3闭合开关S1,开关S2接A,经过一段时间后,R1上方温度计示数为70℃;断开开关S1,待装置冷却到室温后,“胜哥”闭合开关S1,开关S2接B,经过相同时间后,R1上方温度计示数可能是 ℃(选填“65”“70”或“75”)。
【答案】(1)0.26;9713
(2)亮;细;电源电压
(3)热;温度计示数变化;75
【知识点】电流表的连接;影响电阻大小的因素;电路的动态分析;焦耳定律;电阻箱的使用
【解析】【解答】(1)电流表的量程为0-0.6A,示数为0.26A,电阻箱不同档位的数字为9×1000Ω、7×100Ω、1×10Ω、3×1Ω,最终示数为9713Ω;
(2)将铜环向左移动,接入电路的铅笔芯变短,电阻减小,电流增加,灯泡变亮;若移动铜环的过程中,灯泡的亮度变化不明显,说明电阻变化不明显,需要将铅笔芯更换为电阻大笔芯,即更细的笔芯,改进后,小明发现无论怎么调节灯泡均发光较暗,说明电阻较大,电压较小,所以可以提高电源电压;
(3)通电时,金属丝快速变红,这是由于电能转化为内能,属于电流的热效应;实验中使用温度测量电阻丝的放热情况,所以可以通过温度计示数变化反映电流产生的热量;开关S2接A,R1和R2串联,闭合开关S1,开关S2接B,R1和R3串联,根据电阻的串联可知,R1+R2>R2+R3,结合欧姆定律计算可知开关S2接A的电流小于接B,根据Q=I2Rt计算可知,此时接B的电流热效应大,所以温度计示数大于70℃,填75℃。
【分析】1、探究电流的热效应:原理为焦耳定律Q=I2Rt,所以产热量和电阻成正比,和电流的平方成正比,实验中通过液面高度差的变化作为观察指标转化为电流的产热量。
转换法:在物理实验中,某些物理量(内能、电能)难以直接观察,需要转换成容易观察的指标进行测量,如本题中热能的大小难以直接测量,所以需要通过 液面高度差的变化进行测量;控制变量法:在物理实验中,存在多个影响因素共同决定某个物理量,如电流的热效应的影响因素有:电阻和电流。在探究某个单一变量对物理量的影响时,需要控制其余变量相同,如探究 导体的发热量可能与导体的电阻的关系时,需要电流相同,故选择串联电路。
2、电路动态分析:变阻器是通过改变接入电路的电阻长度进而改变电路的电流和电压;
3、电流表、电压表的连接:电流表与待测原件串联;电压表的与待测原件并联,连接过程需要电流正极流入负极流出,同时选择合适的量程,所以电压表测量电源电压,电流表测量定值电阻电流。
31. “胜哥”用如图甲所示的电路“探究电阻一定时电流与电压的关系”,电源电压为 3V,定值电阻 R 的阻值为 10Ω,滑动变阻器R’的最大阻值为 20Ω。
(1) 用笔画线代替导线把如图乙所示的实物图连接完整,要求滑片 P 向右移动时电流表示数变小 ;
(2) 闭合开关前将滑动变阻器的滑片调至 (选填“A”或“B”)端,闭合开关,移动滑片,发现电流表有示数,电压表示数为零。若电路仅有一处故障,故障可能是 ;
(3) “胜哥”排除故障后,调节滑动变阻器,记录实验数据如下表所示:
序号 1 2 3 4 5
电压U/V 1.2 2.0 2.2 2.4 2.8
电流I/A 0.12 0.20 0.22 0.24 0.28
分析表中数据可得:电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成 ;
(4) “胜哥”在“探究电压定时电流与电阻的关系”时,需要用到阻值为 5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω的电阻。先将 10Ω的电阻接入电路并调节其两端的电压为 1.5V,记录此时电流表的示数,接着将 10Ω的电阻换成 15Ω的电阻时,应将滑动变阻器的滑片向 (选填“A”或“B”)端移动,使得电压表示数仍为 1.5V,再次记录此时电流表的示数。换用 25Ω的电阻进行实验时,发现无论怎样移动滑片,都无法使电压表的示数达到 1.5V,原因是滑动变阻器的最大阻值 (选填“过大”或“过小”)。要想完成实验,滑动变阻器最大阻值至少为 Ω。
【答案】(1)
(2)B;定值电阻短路
(3)正比
(4)B;过小;25
【知识点】探究电流与电压、电阻的关系实验
【解析】【解答】(1)探究电流和电压关系时,电压表和电阻并联,电源电压为3V,电压表连接3V量程;滑片P向右移动时,电流表示数变小,则电阻变大,连接左下接线柱,如图
;
(2)闭合开关前,滑片移到到电阻最大处,即B端,可保护电路;闭合开关,电流表有示数,电路接通,电压表示数为零,被短路,则定值电阻短路;
(3)根据表中数据,当电压增大几倍,电流也增大几倍,电压和电流的比值一定,可得,电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比;
(4)探究电流和电阻关系时,保持电压表示数一定,电压表处的电阻变大,分压变大,应调大滑动变阻器的取值,使电压表示数与原来相等,滑片向B端移动;当电压表处的电阻为25Ω时,需将滑动变阻器的取值变大,移动滑片,电压表示数不能回到原来数据,可能是滑动变阻器的最大阻值过小;根据串联分压规律,计算滑动变阻器的最大阻值至少为RP=25Ω。
【分析】(1)电压表和所测量的位置并联;滑动变阻器和电阻串联,接线柱一上一下,滑片远离下面的接线柱,电阻变大;
(2)闭合开关前,滑片在电阻最大处;电流表有示数,电压表无示数,电压表测量的位置短路;
(3)电阻一定时,通过导体的电流和导体两端的电压成正比;
(4)探究电流和电阻关系时,电压表处的电阻变大,滑动变阻器的取值变大;根据分压规律,计算滑动变阻器的最大电阻。
32.在“伏安法测电阻”的实验中,小北用到的器材有:电源电压为3V,电流表、电压表和滑动变阻器各一只、待测电阻阻值约为10Ω、导线若干、开关一个。
(1)此实验的原理是 (用公式表示);连接电路时,开关S应处于 (选填“断开”或“闭合”)状态;
(2)如图甲所示是小明实验时连接的电路,其中有一根导线连接错误,请你在这根导线上画“×”,并用笔画线代替导线将电路连接正确 ;
(3)正确连接后,闭合开关后,发现电压表有示数,电流表无示数,由此可判断产生的故障是 (填写一种情况即可);
(4)把图甲中的电阻换成小灯泡,测量小灯泡的电阻,根据两次实验的数据绘制出关系图像,如图乙,
①小灯泡的关系图线是 (选填“a”或“b”);
②实验结束后,同组的小海想用该装置探究电流与电阻的关系,你认为是否可行?请作出判断并说明理由。
答: (选填“可行”或“不可行”),理由: 。
【答案】(1);断开
(2)
(3)断路
(4)a;不可行;探究电流与电阻的关系时,需要有多个阻值已知的定值电阻
【知识点】伏安法测电阻的探究实验
【解析】【解答】(1)伏安法测量电阻时,需要测量电压和电流,实验的原理;连接电路时,开关S应断开,可保护电路;
(2)图甲中,电流表应串联,电压表和定值电阻并联,将定值电阻右侧接线柱连接到电压表的正接线柱上(或电流表的负接线柱上),如图
(3)闭合开关后,电压表有示数,电流表无示数,电压表连接在电源两端,电压表测量的定值电阻断路;
(4)利用图甲,测量小灯泡的电阻,根据实验数据绘制图乙,
①灯泡的电阻不是定值,会随温度升高而变大,小灯泡的图线是a;
②探究电流与电阻的关系时,需要有多个阻值已知的定值电阻,用灯泡探究电流与电阻的关系时,不可行。
【分析】(1)测量电阻的实验原理是;连接电路时,开关断开;
(2)实验时,电流表串联,电压表和未知电阻并联;
(3)串联电路中,电流表无示数,电压表示数接近电源电压,电压表测量的位置断路;
(4)灯丝电阻随温度升高而变大;探究电流和电阻关系时,需要多个已知阻值的定值电阻。
五、综合题
33. 如图甲所示,是一种“创可贴智能体温计”,使用时将其粘贴在人体皮肤上,通过连接手机蓝牙就可以监测体温。图乙是模拟其内部电路原理图,电源电压6V不变,为定值电阻,为高精度的热敏电阻,其阻值随精度的变化的图像如图丙所示,数字式电流表和电压表的是程分别为和,当检测温度为时,对应的电流表示数为0.01A。
(1)热镦电阻是利用 (选填“超导体”或“半导体”)制作而成;
(2)人体温度升高时,图乙图中示数增大的仪表应该是 (选填“电压表”或“电流表”);
(3)当电流表的示数为时,计算可知定值电阻的阻值为 Ω。电压表的示数是 V;
(4)为了保证各元件的安全情况下,该装置可测量温度最低 ℃,最高 ℃。
【答案】(1)半导体
(2)电流表
(3)300;3
(4)34;42
【知识点】电流表的连接;串联电路的电压规律;半导体特点及作用;电阻的串联;欧姆定律及其应用
【解析】【解答】 解:(1)热敏电阻主要是由半导体材料制作而成;
(2)由图丙可知,随着温度的升高,热敏电阻的阻值逐渐减小,
定值电阻R和热敏电阻R0串联在电路中,电流表测通过电路的电流,电压表测量热敏电阻两端的电压,随着温度的升高,热敏电阻R0逐渐减小,串联电路的总电阻逐渐减小;因为电源电压一定,总电阻减小,所以电路中的电流逐渐增大,故电流表示数增大;
(3)由乙图可知当t=40℃时,R0=300Ω;
根据串联电路电阻规律结合欧姆定律可得:,
,解之得:R=300Ω,
(4)由数字式电流表和电压表的量程分别为0~12mA和0~4.0V知:电路中最大电流为12mA,热敏电阻两端最大电压为4.0V,
根据串联电路规律和欧姆定律知:
①热敏电阻阻值最大时,两端最大电压为4.0V,该装置所测温度最低此时:
,即,
解之得:所测温度最低时的R0=600Ω,
由图丙可知当R0=600Ω时,最高温度t'=34℃;
②当电路中电流最大时,热敏电阻的阻值最小,该装置所测温度最高此时
,
解之得:所测温度最高时的R0=200Ω
由图丙可知当R0=200Ω时,最高温度t'=42℃;
故答案为:(1)半导体;(2)电流表;(2)300;3;(4)34;42。
【分析】(1)热敏电阻主要是由半导体材料制作而成;
(2)由图丙可知,随着温度的升高,热敏电阻的阻值逐渐减小,
定值电阻R和热敏电阻R0串联在电路中,电流表测通过电路的电流,根据串联电路电阻规律结合欧姆定律可知电流表示数随着温度的升高如何变化;
(3)由丙图可知当t=40℃时,R0=300Ω;根据串联电路电阻规律结合欧姆定律可得此时R0的阻值和电压表的示数;
(4)结合电压表电流表量程,根据串联电路电阻规律结合欧姆定律计算当时热敏电阻接入电路的阻值,由图丙可知测量的最高/低温度。
34.“胜哥”利用热敏电阻来测量环境温度,他进行创新设计完成了该项实验设计。电路图如图甲所示,已知电路中电流表的量程为0~0.02A,滑动变阻器R的铭牌上标有“150Ω 0.3A”字样,为热敏电阻,其阻值随环境温度变化的关系如图乙所示。
(1)由图乙,热敏电阻的阻值随温度的增大而 (选填“增大”“减小”或“不变”);
(2)“胜哥”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,此时电流表的读数为0.01A,求电源电压;
(3)若电源电压保持不变,要保证整个电路元件的安全,求此电路能测量的最高环境温度为多少;
(4)“胜哥”想要增大测量环境的最高温度,请你从节能环保的角度出发,提出一条降低电能耗损的改进建议,并说明理由。
【答案】(1)减小
(2)解: 路放入温度为20℃的环境中,由题图乙可知此时热敏电阻为400Ω;开关S闭合时,滑动变阻器和热敏电阻器是串联的,电流表读数为电路电流,由欧姆定律得电源电压为
答:电源电压是5V;
(3)解:
热敏电阻越小,环境温度最高,电路电流最大为0.02A
根据串联电路总电阻等于各电阻之和,可知当滑动变阻器阻值最大时,热敏电阻阻值最小,得:
由题图乙可知其工作的最高环境温度50℃
答:电路能测量的最高环境温度是50℃;
(4)解: 由电能公式:,降低电能损耗,可以通过降低电路中的电压或电流来实现。
由欧姆定律可知,电路中最大电流0.02A保持不变,增大测量温度,热敏电阻的阻值减小,串联电路总电阻减小,电压减小,电流一定,电阻减小,电压减小,符合题意。
答:减小电源电压
【知识点】电阻的串联;欧姆定律及其应用;电路的动态分析;电功率的计算
【解析】【解答】(1)结合图像,温度升高,电阻减小,可判断热敏电阻的阻值随温度的增大而减小;
【分析】(1)结合图像,判断电阻和温度的关系;
(2)根据U=IR,计算电源电压的大小;
(3)利用,计算电阻,结合串联电路电阻规律,计算总电阻;
(4)根据W=UIt,判断减小电能的方法。
六、计算题
35.空调的温度控制系统中,常用热敏电阻感知室内温度。当温度达到设定值时开始制冷。图甲所示是空调温度检测的模拟电路,电源电压恒为6 V,电流表用于监测电路电流(测量范围0~0.04 A),滑动变阻器R用于调节设置的温度,Rt为热敏电阻,其阻值与环境温度的对应关系如图乙所示。请完成下列小题:
(1)闭合开关后,调节滑动变阻器滑片P,使滑动变阻器接入电路的电阻为200 Ω,室内温度达到30 ℃时,空调开始制冷,求此时电流表的示数。
(2)保持电流表示数不变,调节滑动变阻器的阻值,当温度为24 ℃时空调开始制冷,求此时滑动变阻器的电功率。
【答案】(1)温度为30℃时,Rt=100 Ω:电流表的示数I=U/(R+Rt)=6V /(200 Ω+100 Ω)=0.02 A
答:电流表的示数为0.02A。
(2)解: Rt=200Ω:滑动变阻器的电压为UR=U-IRt=6 V-0.02 A×200Ω=2 V
滑动变阻器的电功率PR=IUR=0.02 A×2 V=0.04 W
答:滑动变阻器的电功率为0.04W。
【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;电功率的计算
【解析】【分析】1、串联电路的特点
电流规律:串联电路中各处电流相等(I=I1=I2)
电阻规律:总电阻等于各分电阻之和(R总=R1+R2)
电压规律:总电压等于各用电器两端电压之和(U=U1+U2)
欧姆定律公式:,变形公式U=IR、。
第(1)问中,先通过图像读出热敏电阻在30℃时的阻值,再结合串联电阻规律算出总电阻,最后用欧姆定律求出电路电流。
2、电功率计算
公式: P=UI ,第(2)问中,利用串联电压规律算出滑动变阻器两端的电压,再用P=UI计算其电功率。
热敏电阻的阻值随温度变化而改变,需要从图乙的“阻值-温度”图像中读取对应温度下的电阻值,这是解题的关键信息来源。
题目中“保持电流不变,调节滑动变阻器阻值”的条件,需要结合串联电路规律和欧姆定律,分析电路中电阻、电压的变化关系。
36.一个电阻器的电阻为10Ω,开关闭合、断开时,电流表的示数为1.2A,再把闭合后,电流表的示数变为1.5A。求:
(1)开关闭合、断开时,电阻为的电阻器两端的电压;
(2)另一个电阻器的电阻;
(3)同时闭合、,电路的总功率。
【答案】(1)解: 开关闭合、断开时,电流表的示数等于通过电阻为的电阻器的电流。
由欧姆定律,电阻为的电阻器两端的电压为
答:电阻器两端的电压是12V;
(2)解: 由于两个电阻器是并联的,它们两端的电压相等:
且电流表的示数等于通过两个支路的电流之和I,因此闭合后通过电阻为的电阻器的电流为
由欧姆定律得
答:电阻器的电阻是40Ω;
(3)解: 开关、都闭合时,、并联,电压相等,电流表测量干路电流;电路的总功率为
答:电路的总功率为18W。
【知识点】并联电路的电流规律;欧姆定律及其应用;电功率的计算
【解析】【分析】(1)根据U=IR,计算分压大小;
(2)根据并联电路电路规律,计算支路电流,根据,计算电阻;
(3)根据P=UI,计算电路中电功率的大小。
37.如图甲是搭载红外线摄像机的无人机,可用于火情监测。无人机的额定功率为60W,电池最大储能为2.16×105J。图乙为控制摄像机工作的简化电路,a、b两点间电压达到9V时,摄像机刚好启动。控制电路中,电源电压为12V,Rp为红外线传感器,其阻值随红外线强度变化关系如图丙(E表示红外线强度,cd表示其单位):R为最大阻值30Ω的电阻箱,调节其阻值可控制摄像机启动的最小红外线强度。求:
(1)无人机以电池最大储能,且以额定功率工作,可飞行的最长时间;
(2)若电阻箱R的阻值调节为9Ω,当摄像机刚好启动时,红外线强度为多少cd;
(3)为了提升无人机火情监测的灵敏性,要使控制摄像机刚好启动的红外线强度减小到2.0cd,则需要电阻箱R的最大阻值至少为多少。
【答案】(1)解:根据题意可知, 电池最大储能为2.16×105J , 无人机的额定功率为60W, 则当电池储能最大时,以额定功率工作的无人机可飞行的最长时间。
(2)解:由图乙可知,红外线传感器Rp与电阻箱R串联。由题意可知,当摄像机刚好启动时,电阻箱R两端的电压;
此时电路中的电流;
根据串联电路电压规律,R 两端的电压;
此时红外线传感器的阻值;
由图丙可知,当时,对应的红外线强度。
(3)解:由图丙可知,当红外线强度时,红外线传感器的阻值
;
此时红外线传感器两端的电压;
此时电路中的电流;
电阻箱R需要调节的阻值。
因此,要使控制摄像机刚好启动的红外线强度减小到2.0cd,电阻箱R的最大阻值至少应为36Ω。
【知识点】串联电路的电压规律;欧姆定律及其应用;电路的动态分析;电功率的计算
【解析】【分析】(1)利用电功率公式计算飞行时间;
(2)当电阻箱阻值为9Ω时,利用欧姆定律计算电路电流,利用串联电路电压规律计算传感器两端电压,再计算出传感器的阻值,根据阻值在图丙中找到对应的红外线强度即可;
(3)红外线强度达到2.0cd时,从图丙中找到对应的传感器的阻值,利用欧姆定律计算出电路中的电流和电阻箱接入电路的电阻。
(1)当电池储能最大时,以额定功率工作的无人机可飞行的最长时间
(2)由图乙可知,红外线传感器R 与电阻箱R串联。由题意可知,当摄像机刚好启动时,电阻箱R两端的电压
此时电路中的电流
根据串联电路电压规律,R 两端的电压
此时红外线传感器的阻值
由图丙可知,当时,对应的红外线强度。
(3)由图丙可知,当红外线强度时,红外线传感器的阻值
摄像机启动时,电阻箱R两端的电压仍为
此时红外线传感器两端的电压
此时电路中的电流
电阻箱R需要调节的阻值
因此,要使控制摄像机刚好启动的红外线强度减小到2.0cd,电阻箱R的最大阻值至少应为36Ω。
38.如图所示的电路中,电阻的阻值为20Ω,电源电压不变。当、断开,闭合时,电流表的示数为0.45A;断开,、闭合时,电流表的示数为0.75A。求:
(1)电源电压为多少?
(2)的阻值为多少?
(3)、断开,闭合时,加在电阻两端的电压为多少?
【答案】(1)解:当S1、S2断开,S3闭合时,R2断路,电路中只有R1,电路中电流I1=0.45A,
由欧姆定律可得到电源电压:U=I1R1=0.45A×20Ω=9V;
答:电源电压为9V。
(2)解: 当S1断开,S2、S3闭合时,R1、R2并联,电路中电流I2=0.75A,
电路总电阻 电路总电阻,
因为两电阻并联,,
所以;
答:R2的阻值为30Ω。
(3)解: 当、断开,闭合时,两电阻串联,,
此时加在电阻两端的电压。
答:S2、S3断开,S1闭合时,加在电阻R1两端的电压为3.6V。
【知识点】欧姆定律及其应用
【解析】【分析】 (1)当S1、S2断开,S3闭合时,R2没有连入电路,电路中只有R1,知道电路中电流,利用欧姆定律求电源电压;
(2)当S1断开,S2、S3闭合时,R1、R2并联,知道干路电流,利用欧姆定律求并联总电阻,再利用并联电阻的特点求出R2的阻值;
(3)S2、S3断开,S1闭合时,两电阻串联,由欧姆定律可得出电路中电流,则再利用欧姆定律可得出R1两端的电压。
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