第4章 电路探秘（欧姆定律及其应用）

系统复习 第24课 欧姆定律及其应用
一、知识梳理
（一）探究电流与电压、电阻的关系
1．[2017·嘉兴·23]在探究电流与电压关系的实验中，同学们设计了如下三种电路：?
（1）甲同学认为图2电路比图1电路好，理由是：? ?。乙同学认为图3电路比图2电?路更好，理由是图3电路便于多次实验。?
（2）乙同学利用图3电路（其中电阻R=5Ω）完成了本实验，测得数据如下：?
实验次数
电压U（伏）
电流I（安）
电压/电流
1
1
0.2
2
2
0.4
3
4
0.8
分析表格数据，可得出的结论是? ?。?
（3）实验操作过程中，丙同学发现滑动变阻器损坏，但经过思考后利用图2电路最终也完成了多次实验，该同学的做法是?? 。?
（4）在图3中，滑动变阻器的作用是? 。
2.探究“电压保持不变时，电流跟电阻的关系”的实验。
（1）请根据电路图，用笔画线代替导线完成图乙的实物连接。
（2）实验中，控制定值电阻两端电压为2V。先用5Ω电阻完成实验，将数据记录在表中。改用10Ω的电阻继续实验，闭合开关后，移动变阻器的滑片时，眼睛应注视 （选填序号）。
A. 滑动变阻器的滑片 B. 电压表示数 C. 电流表示数
（3）根据实验得到表中三组数据，可得出的结论是　 。
（二）欧姆定律
（1）内容：导体中的电流，跟这段导体两端的电压成正比，跟这段导体的电阻成反比。这就是著名的欧姆定律。
（2）表达式：I＝U/R，单位：U—伏特、R—欧姆、I—安培。
（3）欧姆定律是电路知识中极其重要的基本规律，在理解时要注意以下几个方面：
①欧姆定律可有I＝U/R、U＝IR等形式，但一般不将R＝U/I作为欧姆定律的表达式。这是因为R＝U/I表示导体的电阻可以通过电压和电流来测量。对一定的导体来说，U增大，I也增大，U/I的值不变；对不同的导体来说U/I的值是不同的。有人说“电阻与电压成正比，与电流成反比”，把电阻说成是取决于电压与电流的一个物理量，这种说法是错误的。电阻的大小取决于导体本身的性质，即导体的长度、横截面积、材料等。
②欧姆定律不仅适用于有一个电阻的电路，而且也适用于由几个电阻组成的一段电路。不过这种情况下电阻应当是电路的总电阻，电流也是这段电路的总电流。
③欧姆定律中、I、U、R必须是同一段电路上的电流、电压和电阻。
二、查漏补缺，自我检测
1．关于欧姆定律公式I=U/R，下列说法正确的是（　 　）
A．在导体电阻一定的情况下，它两端的电压越大，通过它的电流越小
B．根据欧姆定律公式变形可得R= U/I，可见导体电阻大小与通过它的电流与它两端电压有关
C．导体电阻的大小等于加在它两端的电压与通过它的电流的比值
D．导体的电阻越大，其两端的电压也越大
2．研究电流跟电压、电阻的关系，用下图电路，实验时，分“保持电阻不变”和“保持电压不变”两步进行，在“保持电阻不变”这一步中实验要求（　 　）
A．保持电路中的电流不变
B．保持电阻R1两端的电压不变
C．保持滑动变阻器R2的滑片位置不变
D．保持电阻R1的电阻值不变，调节R2的滑片到不同的适当位置
3．如图所示是小明同学测定小灯泡电阻的电路图，当闭合开关S时，发现灯不亮，电流表、电压表均无示数。若电路故障只出现在灯L和变阻器R中的一处，则下列判断正确的是（　 　）
A．灯L短路 B．灯L断路
C．变阻器R短路 D．变阻器R断路
4．在如图所示的电路中，闭合开关S，电路正常工作。一段时间后灯L熄灭，一个电表的示数变大，另一个电表的示数变小。将两用电器位置互换后再次闭合开关S，两个电表指针均发生明显偏转。若电路中只有一处故障，且只发生在灯L或电阻R上，则（　 　）
A．灯L短路 B．灯L断路
C．电阻R断路 D．电阻R短路
5．★小刚同学用如图电路探究“一段电路中电流跟电阻的关系”。在此实验过程中，当A、B两点间的电阻由5Ω更换为10Ω后，为了探究上述问题，他应该采取的唯一操作是（　 　）
A．保持变阻器滑片不动 B．将变阻器滑片适当向左移动
C．将变阻器滑片适当向右移动 D．将电池个数增加
6．在用伏安法测电阻的实验中，刚一试触就发现电流表的指针迅速偏转到最大刻度，发生这种现象的原因可能是（　 　）
A．电流表的正负接线柱接反了　　 B．待测电阻的电阻丝断了
C．线路某处发生了短路 D．线路某处发生了断路
7．如图是四位同学设计的用伏安法测电阻R的电路图，正确的是（ ）
A． B．
C． D．
8．在“用伏安法测电阻”的实验中，下列注意事项中，没有必要的是（　 　）
A．接电路时，先断开开关21世纪教育网版权所有
B．应从电源的正极开始连线，开关应靠近电源的正极
C．在无法估计被测电阻大小时，电流表、电压表应选用较大的量程
D．将变阻器连入电路时，滑片应放在变阻器阻值最大的位置上
9．小明、小强在“用电压表和电流表测导体电阻”的实验中为了记录实验数据和计算结果，分别设计了下列两张表格，其中合理规范的是（　 　）
电压U（伏）
电流I（安）
电阻R（欧）
电压U（伏）
电流I（安）
电阻R（欧）
1
1
2
2
3
3
平均值
平均值
表（Ⅰ） 表（Ⅱ）
A．只有表（I）合理
B．只有表（II）合理
C．表（I）和表（II）均合理
D．表（I）和表（II）均不合理
10．如图所示是小明设计的压力传感器的原理图，其中弹簧上端和滑动变阻器的滑片P固定在一起，AB间有可收缩的导线，R1为定值电阻。当闭合开关S，压力F增大时，电流表与电压表示数变化情况是（　 　）
A．电流表示数变大，电压表示数变小
B．电流表示数变小，电压表示数变大
C．电流表、电压表示数都变大
D．电流表、电压表示数都变小
11．某兴趣小组利用光敏电阻的阻值随光照增强而变小的特性，设计了一个行人监控拍摄装置，如右图所示。R1为光敏电阻，R2为定值电阻，当有行人经过通道挡住光源射向R1的光线时，接在A、B间的拍摄装置就会自动拍摄。下列对装置的工作原理分析错误的是（　 　）
A．通道有人经过时R1的电阻变大
B．R1的阻值变小时，装置会自动拍摄
C．电路中的电流变小时，装置会自动拍摄
D．A、B间电压变小时，装置会自动拍摄
12．★在研究“一定电压下，电流与电阻的关系”时，电路如图所示，电源电压恒为3V，滑动变阻器上标有“15Ω 1A”字样。在a、b间先后接入不同阻值的定值电阻R，移动滑片P，使电压表示数为1.5V，读出电流表的示数。当20Ω的电阻接入a、b间时，电压表示数始终无法达到1.5V，其原因可能是（　 　）
21
A．滑动变阻器阻值太小 B．电源电压3V太高 C．20Ω的阻值太小 D．控制的电压1.5V太高
13．小丽设计了如图所示的简易电子距离测量仪，R是一根粗细均匀的电阻丝，其每厘米长的电阻为0.5 Ω，电路各部分均接触良好。物体M只能在导轨上做直线运动，并带动与之相连的金属滑片P移动，电压表示数可反映物体M移动的距离。开始测量前，将金属滑片P置于电阻丝中点，此时电压表和电流表示数分别为1.5 V和0.2 A。由此可知（　 　）
A．电阻丝的总电阻为7.5 Ω
B．当电压表示数为变小时，说明物体M在向左移动
C．当电压表示数为2 V时，物体M向左移动了5 cm
D．当金属滑片P向右移动时，电流表示数变小
14.有一段导体，当两端电压为2V时，通过它的电流为0.5A，这段导体的电阻是 Ω；若所加电压增大到4V时，通过它的电流为 A。若所加的电压为零时，则通过它的电流为 A，这段导体的电阻为 Ω。
15.为了研究通过导体的电流与导体两端的电压的关系，小晨设计了图甲所示的电路。电源电压恒为6V,R1 是定值电阻，R2 是滑动变阻器。
（1）闭合开关后,移动滑片 P,发现两电表示数始终如图乙所示,原因是将滑动变阻器的 ▲ (填字母)两个接线柱接入了电路。
（2）改正错误后,小晨继续实验,将有关实验数据标记在图丙上。 分析图丙可知,他所选择的滑动变阻器的规格是 ▲ (选填字母)。
A.1 0Ω 2A B.2 5Ω 2A C.5 0Ω 0.5A
16．[2017·湖州·24]在探究电流与电阻的关系时，小明设计下面的电路图进行
实验：连接电路，更换不同的定值电阻，分别测出电流大
小，记录并分析数据。
（1）分析表格中的数据，发现电阻两端的电压是____________（选填“变化的”或“不变的”）。
（2）小芳通过对实验数据的分析，认为此实验需要改进。请你和小芳一起设计探究电流与电阻的关系的实验电路图（画在方框中）。
（3）你设计的电路中，更换电阻后，是如何控制变量的？ 。
17．小敏用如图甲所示的电路图，研究通过导体的电流与导体电阻的关系，电源电压恒为6V。改变电阻R的阻值，调节滑动变阻器滑片，保持R两端的电压不变，记下相应的4次实验的电流和电阻值，描绘在乙图中。
（1）实验过程中，移动变阻器滑片时，眼睛应注视___________(选填序号)；
A.变阻器滑片 B.电压表示数 C.电流表示数
（2）在丙图中，用笔线代替导线，将电压表正确连入电路；
（3）实验中，他所选择的变阻器是_____(选填序号)；
A．10Ω 0.5A B．20Ω 1A C．50Ω 2A
（4）乙图中阴影部分面积表示的科学量是____________；
（5）实验过程中，如果出现了电流表示数为0，电压表示数接近6V，电路发生的故障可能是：
________________________________________________________。
18．[2018·温州·26]为了探究“电流与电阻的关系”，小明用阻值不同的定值电阻、电压为6伏的电源、滑动变阻器（20Ω，2.5A）等器材按图甲方式连接电路，进行如下实验。
①将4欧的R1接入电路，当电压表示数为4伏时，记录电流表的示数。
②用R2替换R，发现无论如何左右移动滑片P，电压表指针在4伏的刻度左右摆动，但无法准确指在4伏的刻度线上
老师告知小明；滑动变阻器的线圈结构如图乙所示，因此无法连续改变接入电路的有效阻值，当定值电阻与滑动变阻器最大阻值相比过小时，会导致步骤②现象发生
③用一根阻值为0.5欧的电阻丝制作一个可连续改变阻值的旋钮式变阻器，并按图丙方式接人电路，继续实验。通过调节滑片P和旋钮触片Q使电压表示数为4伏，此时电流表示数如图丁所示。
（1）图丁中电流表的示数为_________安
（2）步骤③中滑片P和旋钮触片Q处在如图丙所示的位置时，电压表示数略超过4伏，则小明应如何调节滑片P和旋钮触片Q，使电压表示数为4伏？_______________________。
（3）小明利用图甲电路继续他的探究实验，仍保持定值电阻两端的电压为4伏，则下列定值电阻可用来替换R1进行实验的有______________（可多选）。
A．15欧 B．25欧 C．35欧 D．45欧
19．在“测定导体电阻”的实验中，电源使用二节新于电池，被测电阻的阻值约为5欧，滑动变阻器的规格是“l0Ω l.5A”。

（1）图甲是没有连接完整的实验电路，请你用笔画线代替导线，将电路连接完整 ；
（2）某次实验中，电压表的示数如图乙所示，读数为 伏；
实验序号
1
2
3
4
电压／伏
0.6
1.2
1.8
2.4
电流／安
0.12
0.24
0.36
0.48
（3）电路连接正确，实验数据记录如上表所示，其中一组数据有拼凑的嫌疑，请指出并说明判断依据 。
20．如图所示，在用伏安法测小灯泡发光时电阻的实验中。

（1）图甲电路中的圆圈a、b各是什么表？
a． ；b. 。
（2）把图乙的实物按图甲的要求连接好。连接时，开关应始终处于(　　 )
A．断开　　　 B．闭合　　　 C．断开或闭合
（3）在闭合开关前，应先把滑动变阻器的滑片P移到 端。
（4）某实验小组通过改变灯泡两端的电压，进行了三次测量，部分记录见下表。若电压表示数为2.50V时，电流表的指针位置如上图所示，请你填写表格中的两个空格。
实验次数
1
2
3
电压U/V
1.00
1.70
2.50
电流I/A
0.14
0.22
电阻R/Ω
7.1
7.7
（5）老师看了该小组的记录，提示说：你们注意到三次测量的电阻相差较大这个现象吗？通过交流，其他小组也都有类似现象：灯泡电阻随电压增大、亮度增强而增大，经讨论，同学们认识到：实验有误差是肯定的，但这个现象不能单纯用误差来解释因为：如果是误差，那么三次测得的电阻值应该相差 （选填“较大”或“较小”），并具有 的特点（选填“逐次增大”、“逐次减小”或“时大时小”）后来，同学们注意到灯泡发热发光的特殊性，认为灯泡的电阻可能与 有关，并通过查阅课本得到了证实。
21．[2017·衢州·23]小柯在拓展课上，设计了图甲电路，用来直接测出接入1、2两点间导体的电阻。
（1）用导线连接1、2两点，电流表的示数如图乙，则通过变阻器的电流为_________A。此时1、2两点间的电阻为0Ω，则在电流表指针所指的刻度上标0Ω。
（2）保持变阻器滑片不动，把待测电阻Rx接入1、2两点之间，此时电流表读数为0.1A，则Rx的阻值是__________Ω，然后在电流表的0.1A刻度处标上相应的阻值。依此方法，在电流表的刻度上一一标上相应的阻值，这样就可以用此电流表测出接入1、2两点间导体的电阻。
（3）干电池用久了电压会变小，此时再用导线连接1、2两点，电流表的指针就不能对准0Ω刻度线。要使指针重新对准0Ω刻度线，变阻器的滑片应向_____________(填字母)端移动。
22．在相距20km的甲、乙两地之间有两条输电线，已知输电线每米长的电阻为0.01Ω，现输电线在某处发生短路，为确定短路的位置，检修员利用电压表，电流表和电源接成如图所示的电路进行测量，当电压表为1.5V时，电流表的示数为30mA，则可确定出短路的地点离甲地多少km？
参考答案
一、知识梳理
1．
（1）定值电阻能更好地保持电阻不变；
（2）当电阻不变时，电流与电压成正比关系；
（3）改变电源电压，进行多次实验?；
（4）保护电路，以及改变定值电阻R两端的电压，便于多次测量寻找规律。
2.
（1）如图
（2）B
（3）电压不变时，电流与电阻成反比
二、查漏补缺，自我检测
1．C
2．D
3．D
4．A
5．C
6．C
7．C
8．B
9．B
10．B
11．B
12．A
13．C
14.4Ω；1A ；0 ；4Ω
15.
（1）CD(答一个不给分)
（2）B
16．
（1）变化的
（2）
（3）更换电阻后，调节滑动变阻器滑片位置，保持电阻R两端的电压不变
17．
（1）B
（2）如图

（3）C
（4）电压
（5）电阻R处有断路
18．
（1）2
（2）将滑片P向右移动，使电压表示数略小于4伏，再将触片Q沿逆时针转动，直至电压示数为4伏。
（3）ABC
19．
（1）开关右接线柱连接到滑动变阻器下方任一接线柱均可
（2）1.5
（3）第1次实验的电压不可能低至0.6伏或第1次实验的电流不可能低至0.12安
(只指出第l次实验数据错误给l分)
20．
（1）a．电流表；b.电压表；
（2）A；
（3）B；
（4）0.3；8.3
（5）较小；时大时小；温度。
21．
（1）0.5
（2）12
（3）B
22．
解：由欧姆定律I=U/R，输电线连入电路的电阻为：R=U/I=1.5V/0.03A=50Ω。输电线连入电路的长度为L=?50Ω/0.01Ω/m=5000m。短路位置离甲地的距离为L'=?L/2=2500m。