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八下
第四章
欧姆定律练习
一.选择题(共18小题)
1.关于欧姆定律的公式I=及其变形公式U=IR的理解,下列说法正确的是( )
A.导体两端的电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成反比
B.导体的电阻一定时,导体两端的电压与通过导体的电流成正比
C.导体两端的电压为零时,导体的电阻也为零
D.导体的电阻与电压成正比,与电流成反比
2.小明利用如图所示的电路探究“导体中电流跟电阻的关系”,电源电压保持不变,更换阻值不同的电阻R2,通过调节滑动变阻器接入电路的电阻R1,正确完成实验,记录各次实验中电压表示数U和电流表示数I.描点画出下列四幅图,其中最接近实际的是( )
A.
B.
C.
D.
3.如图是一种自动测定油箱内油面高度的装置,R1是定值电阻,R2是滑动变阻器,油量表是由电表改装而成。以下说法不正确的是( )
A.R1和R2在电路中是串联的
B.油量表是由电流表改装而成
C.当油量上升时,油量表示数变小,电压表示数变大
D.R1在电路中起到了保护电路的作用,不可省掉
4.如图所示,电源两端电压保持不变,闭合开关S1和S2,电流表和电压表都有示数;当只断开开关S2时,下列判断正确的是( )
A.电流表示数变小,电压表示数变大
B.电流表示数变小,电压表示数变小
C.电流表示数变大,电压表示数变小
D.电流表示数变大,电压表示数变大
5.如图所示电路中,电源电压恒定,定值电阻R的阻值为20Ω.闭合开关后,将滑动变阻器的滑片从某一位置向右移动一段距离,使滑动变阻器阻值增大了20Ω,电流表示数减小了0.04A,则电压表示数的变化是( )
A.减少了0.4V
B.增加了0.4V
C.减少了0.8V
D.增加了0.8V
6.如图所示,当开关S闭合,甲、乙两表是电压表时,示数之比U甲:U乙=3:2,当开关S断开,甲、乙两表都是电流表时,则两表的示数之比I甲:I乙为( )
A.1:3
B.3:1
C.2:3
D.2:1
7.如图所示是某电子秤的结构示意图,其中P是一个可以紧贴AB滑动的金属滑片,S为自动控制开关。闭合开关S,秤盘内不放物体时,电子秤刻度表示数为0;在秤盘内放入物体时,就可以从电子秤刻度表上读出该物体的质量;当被测物体的质量超过电子秤量程时,开关S自动断开,电子秤无示数。下列判断正确的是( )
A.电子秤的刻度表可能是由电流表或电压表改装而成的
B.秤盘里放的东西越重,电路中的电流越小
C.秤盘里放的东西越重,AB电阻两端的电压越小
D.R0电阻去掉后,也能保证电路安全工作
8.灯泡L1与L2的额定电压均为6V,如图1是两灯的电流随其两端电压变化的曲线。现将两灯接入如图2所示电路,电源电压为3V,闭合开关,两灯泡均发光,则此时电流表A1示数与L2阻值分别是( )
A.1.0
A
10Ω
B.1.0
A
5Ω
C.0.7
A
10Ω
D.0.3
A
12Ω
9.闭合图甲中开关S时,电压表V1和V2的指针指示位置均如图乙所示。下列说法中错误的是( )
A.电压表V1测量电源电压
B.两个电压表所选量程不同
C.R2两端的电压为2V
D.R1和R2的电阻之比为5:1
10.如图所示的电路中,电源电压保持不变,R1是定值电阻,R2是滑动变阻器,A1和A2是完全相同的电流表,电流表均有两个量程(“0~0.6A”和“0~3A”)。闭合开关S,当滑动变阻器R2的滑片P移到某一位置时,两个电流表指针偏转的角度恰好相同,则R2与R总的比值为( )
A.5:1
B.1:5
C.4:5
D.5:4
11.如图是电阻甲和乙的I﹣U图象,下列说法正确的是( )
A.电阻乙为定值电阻
B.当电阻甲两端电压为2V时,R甲=0.4Ω
C.当甲和乙串联,电路电流为0.2A时,电源电压为3V
D.当甲和乙串联,两者电阻相同时,电源电压为2.5V
12.用电流表和电压表测电阻时,电压表和电流表有如图所示的两种接法。关于这两种接法,下列说法中正确的是( )
A.甲图适合测量阻值较大的电阻,误差会减小
B.乙图适合测量阻值较大的电阻,误差会减小
C.若考虑甲图电流表本身的电阻,则测量值与真实值相比偏小
D.若考虑乙图电压表本身的电阻,则测量值与真实值相比偏大
13.某同学利用如图所示的电路做“伏安法测电阻”的实验,已知电源电压恒为6V,滑动变阻器标有“20Ω
1A”字样,实验中该同学填写的实验数据如表所示。下列关于实验的几种说法中正确的是( )
序号
1
2
3
4
5
U/V
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
I/A
0.10
0.21
0.30
0.40
0.49
①序号“1”的实验数据不是本实验中测得的
②序号“4”的实验中,滑动变阻器与待测电阻的阻值之比为1:2
③序号“2”和“5”的实验数据表明待测电阻Rx不是定值电阻
④仅用该同学的实验器材就能探究电流与电阻的关系
A.①②
B.③④
C.①②④
D.①③④
14.“全民拒酒驾,安全你我他”,肥城市公安局在宣传交通规则的同时,也加大了对酒驾的查处,如图甲是呼气式酒精测试仪的电路原理图,R1为气敏电阻,它的阻值随酒精气体浓度的变化曲线如图乙,R2为定值电阻,电源电压为9V且保持不变,当酒精气体的浓度为0时,电压表的示数为3V,下列说法正确的是( )
①.气敏电阻的阻值随酒精气体的浓度增大而减小
②.此时电路中的电流是0.1A
③.R2的阻值是20Ω
④某驾驶员对着测试仪吹气,若电压表示数达到4.5V,此时酒精气体的浓度为0.2mg/m3
A.只有②③正确
B.只有②④正确
C.只有①②④正确
D.只有③④正确
15.某同学设计了如图所示测量电阻的原理图,他找来一节废旧电池,并从实验室借来一只最大值为999.9Ω的电阻箱和一只量程未知的电流表G,如图所示连结并将左右两表笔(导线)短接,当调节电阻箱R的电阻为400Ω时,电流表刚好满偏,当调节电阻箱R的电阻为600Ω时,电流表指针刚好指在满偏电流的的位置。若测量时将电阻箱R的电阻调为400Ω,在两表笔之间接一被测电阻R1时电流表指针刚好指在满偏电流的的位置,则被测电阻R1的阻值为( )
A.1.6kΩ
B.2.4kΩ
C.1.8kΩ
D.3kΩ
16.两个定值电阻,甲标有“12V,0.2A”,乙标有“6V,0.3A”,现把它们串联起来,则该串联电路两端允许加的最高电压是( )
A.18V
B.16V
C.6V
D.12V
17.如图所示的电路中,两电阻相同,当只闭合开关S1时,电流表、电压表的示数分别为I1、U1,当开关S1、S2都闭合时,电流表、电压表的示数分别为I2、U2,则下列说法正确的是( )
A.I1:I2=1:1,U1:U2=1:2
B.I1:I2=1:2,U1:U2=1:1
C.I1:I2=1:2,U1:U2=1:2
D.I1:I2=2:1,U1:U2=2:1
18.有一种半导体材料的电阻值随着温度的变化如表所示;用这种材料制成的热敏电阻与电压表等元件连成如图电路,电源电压为6伏,电压表量程为0﹣3伏,R0阻值为500欧。若把电压表的刻度盘改为指示水温的刻度盘,则下列说法正确的是( )
t/℃
0
20
40
60
80
100
R/Ω
500
380
300
250
220
200
A.水温刻度均匀,环境温度越高,对应电压表读数越小
B.水温刻度不均匀,环境度越高,对应电压表读数越大
C.水温刻度盘上的100℃与电压表1伏对应
D.水温刻度盘的60℃与电压表2伏对应
二.填空题(共7小题)
19.小明利用图甲所示的电路探究“通过导体的电流与电阻的关系”,根据实验的数据绘出了I﹣图象,如图乙所示。分析图象可知,当电流分别为0.25A和0.5A时,接入电路的导体的电阻之比为
,实验过程中,小明控制导体两端的电压为
。
20.如图所示为小王同学设计的遮光感应烟雾探测器部分工作原理图,在一个外部光线无法进入的烟室中,装有一个激光发生器及带有一光敏电阻R0(光照越强,R0阻值越小,反之则越大)的电路,R为定值电阻,电源电压恒定。烟雾进入烟室后,激光被烟雾这挡而使光敏电阻的阻值发生变化,烟雾越来越浓时,电路中电流表示数逐渐
,当电压表示数达到某一固定值时,探测器便会发出警报。如果要使烟雾浓度较小时探测器就能发出警报,在不改变电压表设定值的情况下,可将定值电用R的阻值
。
21.如图所示,电源电压不变,滑动变阻器规格为“20Ω
2A”a、b为其两端点,闭合开关,当变阻器滑片分别在b端和ab中点时,电流表的示数之比为2:3,电压表的示数之差为4V,则R的阻值为
Ω,滑片在ab中点时,电流表示数为
A。
22.如图所示,电源电压U=3V且保持不变,当S1、S2都闭合时,电流表示数为0.3A;当S1闭合S2断开时,电流表的示数为0.2A,则定值电阻R1的阻值为
Ω。
23.如图所示是一种自动测定油箱内油量多少的装置,R1是滑动变阻器,它的金属滑片是杠杆的一端,油量表由电流表改装而成。若油量减小时,R1的电阻值将
,油量表示数将
(以上均选填“增大”、“减小”或“不变”),此电路中R的作用是
。
24.如图甲所示的电路中,R1为定值电阻,R2为滑动变阻器,电源电压不变。闭合开关S后,滑片P从a端移动到b端,电流表示数I与电压表示数U的变化关系如图乙所示,则电源电压为
V,R1的阻值为
Ω。
25.如图所示电路,电源电压保持不变,滑动变阻器最大阻值为20Ω,闭合开关S,当滑动变阻器滑片P移到a端时,电流表的示数为0.3A,当滑动变阻器的滑片P移到b端时,电流表的示数为0.5A.则电阻R的阻值为
Ω。
三.实验探究题(共2小题)
26.小华同学在学习了欧姆定律后,想试着测量导体的电阻,于是从实验室找来一额定电压为“2.5V”的小灯泡和图甲中的器材,并连接了部分电路。
(1)请你用笔划线,把图甲中的器材连接成完整的实验电路。
(2)电路连接无误后,小华闭合开关,发现小灯泡不亮,电压表、电流表的示数都很小,那么他接下来的操作应该是
A.用手把接线处再拧紧些,使其良好接触
B.断开开关,重新更换新的灯泡进行实验
C.移动滑动变阻器的滑片,继续观察实验现象
D.用电压表逐个检测每个元件,确定故障的位置
(3)实验正常后,小华移动滑动变阻器的滑片,通过改变小灯泡两端的电压,进行了四次测量,并把每次的数据记录在了表格中,其中第三次测量时的电流表示数如图乙所示,请写出小华这次所测的电流值和计算出的电阻值(保留一位小数)。
序号
1
2
3
4
U/N
0.1
1.3
2.5
2.9
I/A
0.05
0.12
0.29
R/Ω
2
10.8
10
(4)同位小宇在帮小华验算所得出的电阻值后,想到了灯泡在不同的实际电压下发光情况不同,其实际功率也是不同的,于是他又利用表格中的数据,计算出了小灯泡的不同电压下的实际电功率,其中计算出的小灯泡的额定功率值应为
。
(5)在他们进行数据处理的过程中,小宇发现表格中有一组测量数据是存在错误的,错误数据的序号是
,他的判断依据是
。
27.在“探究电流与电阻的关系”的实验中,实验器材有:电压恒为4.5V的电源、电流表、电压表、开关,5Ω、10Ω、25Ω的定值电阻各一个,规格为“40Ω
1A”的滑动变阻器,导线若干。
(1)请根据所学知识,用笔画线代替导线,在1图中将实物连接完整;
(2)实验时,某同学将10Ω电阻接入电路,闭合开关,移动滑动变阻器滑片,直到电压表示数如2图所示,记为
V,并记录电流表的示数;接着将电阻换为25Ω后,为保证电压表的示数不变,移动后的滑片应位于刚才位置的
(选填:“左”或“右”)边;
(3)通过实验得到电流随电阻变化的图象如3图所示,由此可知:在导体两端电压一定时,通过导体的电流与其电阻成
比;
(4)在上述实验基础上,为了得到更多组数据,需要更多规格的定值电阻,则选用的定值电阻最大阻值不允许超过
Ω。
四.计算题(共3小题)
28.如图所示为自动测量消毒锅温度的电路原理图。电源电压恒为6V.热敏传感器R(阻值随温度发生变化的可变电阻)置于锅内,A为显示温度的仪表(实质是电流表);R的电阻与温度的关系如表所示:
温度t/℃
80
85
90
95
100
105
110
115
…
电阻R/Ω
120
110
100
90
80
70
60
50
…
(1)锅内温度为115℃时,电流表A的示数是多少?
(2)当电流表A示数为60mA时,锅内的温度为多少?
(3)若锅内温度为90℃,而电源电压减小为0时,导体的电阻为多少?
29.在如图所示的电路中,电源电压恒定且不变,电阻R1阻值为5欧,变阻器R2上标有“2A”字样。闭合电键S,电流表A2的示数为1.2安。
①求电源电压U。
②求电路正常工作时变阻器允许的最小阻值。
③移动滑片过程中,电流表A2示数与电流表A1示数的比值最大为0.8,求电流表A1示数最大值和最小值。
30.AQI是空气质量指数(AirQualityIndex)的简称,是定量描述空气质量状况的无量纲指数。其数值越大、级别和类别越高、表征颜色越深,说明空气污染状况越严重,对人体的健康危害也就越大。
下表的空气质量等级是按照空气质量指数A划分的,某兴趣小组自制的空气质量监测仪,用电压表显示空气质量指数,工作原理电路图如图,已知电源电压U=18V,电压表量程为0﹣15V,定值电阻R0的阻值为100Ω,气敏电阻阻值R与A的关系为:R=×103Ω
空气质量指数A
0~50
51~100
101~150
151~200
201~300
>300
空气质量等级
优
良
轻度污染
中度污染
重度污染
严重度污染
(1)通过计算,判断电压表示数为10V时对应的空气质量等级。
(2)更换定值电阻可改变监测仪的测量范围,若要使电压表满偏时对应的空气质量指数A=500,则更换后的定值电阻的阻值应为多大?
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精品试卷·第
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参考答案与试题解析
一.选择题(共18小题)
1.关于欧姆定律的公式I=及其变形公式U=IR的理解,下列说法正确的是( )
A.导体两端的电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成反比
B.导体的电阻一定时,导体两端的电压与通过导体的电流成正比
C.导体两端的电压为零时,导体的电阻也为零
D.导体的电阻与电压成正比,与电流成反比
【分析】(1)欧姆定律的内容:一段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。
(2)电阻是导体本身的一种属性,与材料、长度、横截面积、温度有关,与导体两端的电压和通过的电流无关。
【解答】解:
A、根据欧姆定律的内容可知:当导体两端的电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成反比,故A正确;
B、电压是形成电流的原因,不能说成电阻一定,电压与电流成正比;
而应说成:电阻一定时,导体中的电流与导体两端的电压成正比,故B错误;
CD、电阻是导体本身的一种属性,与材料、长度、横截面积、温度有关,与导体两端的电压和通过的电流无关;导体两端的电压为零时,导体的电阻并不为零,故CD错误。
故选:A。
【点评】本题考查对欧姆定律的理解,注意电阻是由导体本身的性质决定的,与通过它的电流及两端的电压是无关的,在学习中要注意体会和理解。
2.小明利用如图所示的电路探究“导体中电流跟电阻的关系”,电源电压保持不变,更换阻值不同的电阻R2,通过调节滑动变阻器接入电路的电阻R1,正确完成实验,记录各次实验中电压表示数U和电流表示数I.描点画出下列四幅图,其中最接近实际的是( )
A.
B.
C.
D.
【分析】(1)由图知,R1、R2、电流表串联在电路中,电压表测R2两端电压,电流表测电路中的电流,根据电压不变时,导体中电流跟电阻的关系成反比,据此分析;
(2)探究“导体中电流跟电阻的关系”时应控制R2两端电压保持不变,根据串联电路电压的规律,变阻器的电压不变,据此分析;
(3)由D知,R1随R2的增大而变大,由电阻的串联和欧姆定律分析;
(4)探究“导体中电流跟电阻的关系”时应控制R2两端电压保持不变,据此回答。
【解答】解:
A、由图知,R1、R2、电流表串联在电路中,电流表测电路中的电流;电压表测R2两端电压,因电压不变时,导体中电流跟电阻的关系成反比,故A错误;
B、探究“导体中电流跟电阻的关系”时应控制R2两端电压保持不变,根据串联电路电压的规律,变阻器的电压也不变,由分压原理,两电阻之比为一定值,故图象为过原点的直线,故B正确;
C、由B知,R1随R2的增大而变大,由电阻的串联和欧姆定律,当R1增大时,电路中的电流变小,故C错误;
D、由控制变量法知,探究“导体中电流跟电阻的关系”时应控制R2两端电压保持不变,故D错误。
故选:B。
【点评】本题探究“导体中电流跟电阻的关系”,考查控制变量法和串联电路的规律及欧姆定律的运用,有一定难度。
3.如图是一种自动测定油箱内油面高度的装置,R1是定值电阻,R2是滑动变阻器,油量表是由电表改装而成。以下说法不正确的是( )
A.R1和R2在电路中是串联的
B.油量表是由电流表改装而成
C.当油量上升时,油量表示数变小,电压表示数变大
D.R1在电路中起到了保护电路的作用,不可省掉
【分析】(1)根据电流的路径即可判断路径方式;
(2)根据电压表并联在电路中、电流表串联在电路中判断油量表的类型;
(3)根据油量的变化可知浮标移动的方向,在杠杆的作用下可知滑片移动的方向,从而可知接入电路中电阻的变化,根据欧姆定律可知电路中电流的变化和R1两端的电压变化,根据串联电路的电压特点可知电压表示数的变化;
(4)如果没有定值电阻的话,当油箱装满油时,滑动变阻器接入电路的阻值为零,此时电源短路,据此分析。
【解答】解:
A、从电源的正极流出的电流依次R1和R2,所以R1和R2在电路中是串联的,故A正确;
B、由电路图可知,油量表串联在电路中,所以油量表是由电流表改装而成的,故B正确;
C、当油量上升时,浮标上移,在杠杆的作用下滑片下移,R2接入电路中的电阻变小,电路中的总电阻变小,
由I=可知,电路中的电流变大,即电流表(油量表)的示数变大,
由U=IR可知,R1两端的电压变大,由串联电路的电压特点可知,R2两端的电压变小,即电压表的示数变小,故C错误;
D、由图可知,电阻R1是在油箱装满油时(滑片移到最最下端)防止电路短路,即对电路起到保护作用,则R1不能省去,故D正确。
故选:C。
【点评】本题通过油箱改装图,考查到了欧姆定律、电流表的使用和串联电路的特点等电学综合知识,理解图示的原理、能够从题中抓住关键词语是解答此类题目的关键。
4.如图所示,电源两端电压保持不变,闭合开关S1和S2,电流表和电压表都有示数;当只断开开关S2时,下列判断正确的是( )
A.电流表示数变小,电压表示数变大
B.电流表示数变小,电压表示数变小
C.电流表示数变大,电压表示数变小
D.电流表示数变大,电压表示数变大
【分析】首先判断闭合开关S1和S2时和只断开开关S2时,电路的连接情况,并判断电流表和电压表的测量对象,进一步根据欧姆定律判断电流表和电压表的示数变化。
【解答】解:由图可知,当闭合开关S1和S2时,电阻R1被短路,电路中只有R2工作,电流表测电路中的电流,由于一只电阻阻值较小,所以电流表示数较大;此时电压表测电源电压,所以示数较大;
只断开开关S2时,电路为串联电路,电压表测电阻R2两端的电压,所以示数变小;同时,由于串联电路的总电阻增大,因此电流变小,即电流表的示数变小。
综上所述,只有选项B说法正确。
故选:B。
【点评】本题是一道闭合电路的动态分析题,分析清楚电路结构,明确各电路元件的连接方式是正确解题的前提,熟练掌握欧姆定律及串联电路的特点是正确解题的关键。
5.如图所示电路中,电源电压恒定,定值电阻R的阻值为20Ω.闭合开关后,将滑动变阻器的滑片从某一位置向右移动一段距离,使滑动变阻器阻值增大了20Ω,电流表示数减小了0.04A,则电压表示数的变化是( )
A.减少了0.4V
B.增加了0.4V
C.减少了0.8V
D.增加了0.8V
【分析】由电路图可知,定值电阻与滑动变阻器串联,电压表测滑动变阻器两端电压,电流表测电路中的电流。根据串联电路的特点和欧姆定律表示出电压表的示数,然后求出电压表示数的变化量,从而得出答案。
【解答】解:由电路图可知,定值电阻与滑动变阻器串联,电压表测滑动变阻器两端电压,电流表测电路中的电流。
设滑片移动前电路中的电流为I,则滑片移动后电路中的电流为I﹣0.04A,
因串联电路中总电压等于各分电压之和,所以,由I=可得,滑片移动前电压表的示数:UR=U﹣IR,
同理可得,滑片移动后电压表的示数:UR′=U﹣(I﹣0.04A)R,
则电压表示数的变化量:△UV=UR′﹣UR=[U﹣(I﹣0.04A)R]﹣(U﹣IR)=0.04A×R=0.04A×20Ω=0.8V,
因U2′>U2,故电压表的示数增加了0.8V。
故选:D。
【点评】本题考查了串联电路的特点和欧姆定律的应用,正确的表示出电压表示数的变化量是关键。
6.如图所示,当开关S闭合,甲、乙两表是电压表时,示数之比U甲:U乙=3:2,当开关S断开,甲、乙两表都是电流表时,则两表的示数之比I甲:I乙为( )
A.1:3
B.3:1
C.2:3
D.2:1
【分析】若甲、乙均为电压表时,闭合开关S,R1和R2串联,甲电压表测电源的电压,乙电压表测R2两端的电压;已知电压表示数之比,根据串联电路电压规律、以及串联电路各部分电压之比等于各电阻之比求出电阻之比;
若甲、乙均为电流表时,断开开关S,R1和R2并联,甲电流表测量R2的电流,乙电流表测量干路电流,根据并联电路各支路电流之比等于各分电阻的反比求出支路电流之比,然后根据干路电流等于各支路电流之和求出甲、乙两表的示数之比。
【解答】解:当甲、乙均为电压表时,闭合开关S,R1和R2串联,甲电压表测电源电压,乙电压表测R2两端的电压,
已知U甲:U乙=3:2,则R1、R2两端的电压之比:
U1:U2=(3﹣2):2=1:2
又因为串联电路各部分电压之比等于电阻之比,所以R1:R2=U1:U2=1:2;
当甲、乙均为电流表时,断开开关S,R1和R2并联,甲电流表测通过R2的电流,乙电流表测干路电流,
因为并联电路中各支路电流之比等于各电阻的反比,所以I1:I2=R2:R1=2:1,
则两表的示数之比为:I甲:I乙=1:(2+1)=1:3。
故选:A。
【点评】本题主要考查欧姆定律的灵活应用,分清开关的断开、闭合和电表的更换时电路的连接方法是解决本题的关键。
7.如图所示是某电子秤的结构示意图,其中P是一个可以紧贴AB滑动的金属滑片,S为自动控制开关。闭合开关S,秤盘内不放物体时,电子秤刻度表示数为0;在秤盘内放入物体时,就可以从电子秤刻度表上读出该物体的质量;当被测物体的质量超过电子秤量程时,开关S自动断开,电子秤无示数。下列判断正确的是( )
A.电子秤的刻度表可能是由电流表或电压表改装而成的
B.秤盘里放的东西越重,电路中的电流越小
C.秤盘里放的东西越重,AB电阻两端的电压越小
D.R0电阻去掉后,也能保证电路安全工作
【分析】根据电流表要串联在电路中,电压表要并联在电路中,判断电子秤刻度表是哪种电表;
盘中放入的物体重量越大,连入电路的电阻越小,电路中的电流越大,电子秤示数越大,根据电路分压特点可知变阻器两端电压变化;R0电阻为保护电路的电阻。
【解答】解:
A、因电子秤刻度表串联在电路中,所以,电子秤刻度表是由电流表改装而成的,故A错误;
BC、秤盘里放的东西越重时,滑片下移,变阻器连入电路的电阻越小,由欧姆定律可知,电路电流越大,并且变阻器分得的电压越小,即AB电阻两端的电压越小,故B错误,C正确;
D、R0电阻为保护电路的电阻,可以避免电路中电流过大,不能去掉R0,故D错误。
故选:C。
【点评】明确电子秤的工作原理是解决本题的关键,本题涉及到的知识点有电流表和电压表的正确使用、滑动变阻器的作用、欧姆定律、电路保护等等,综合性比较强,有一定的难度。
8.灯泡L1与L2的额定电压均为6V,如图1是两灯的电流随其两端电压变化的曲线。现将两灯接入如图2所示电路,电源电压为3V,闭合开关,两灯泡均发光,则此时电流表A1示数与L2阻值分别是( )
A.1.0
A
10Ω
B.1.0
A
5Ω
C.0.7
A
10Ω
D.0.3
A
12Ω
【分析】由图可知:两灯泡并联;电流表A1测量干路电流,电流表A2测量灯泡L2的电流,由于电源电压为3V,则根据图象读出两灯泡的实际电流,根据并联电路的特点求出A1示数,根据欧姆定律可知L2阻值。
【解答】解:由电路图可知:两灯泡并联;已知电源电压为3V,则根据并联电路各支路两端的电压相等可知:
两灯泡两端的都是3V,
由图象可知,两灯泡的实际电流分别为:I1=0.7A,I2=0.3A,
则A1示数I=I1+I2=0.7A+0.3A=1A,
根据I=可得:
R2===10Ω。
故选:A。
【点评】本题考查了并联电路的特点和欧姆定律的应用,从图象中读出电压和电流的对应值是关键。
9.闭合图甲中开关S时,电压表V1和V2的指针指示位置均如图乙所示。下列说法中错误的是( )
A.电压表V1测量电源电压
B.两个电压表所选量程不同
C.R2两端的电压为2V
D.R1和R2的电阻之比为5:1
【分析】由图可知,电路是由两电阻串联而成,两个电压表分别测的是总电压和R2两端的电压,这两个电压值是不会相等的,指针一样,说明选择的量程不同,然后根据串联电路电压的特点读出电压表的示数,计算出R1和R2两端的电压;最后根据串联电路电流的特点和欧姆定律即可求出R1和R2的电阻之比。
【解答】解:
由电路图知,两电阻串联,V1测电源电压,V2测R2两端的电压,故A正确;
因为串联电路两端电压等于各部分电压之和,所以V1的示数大于V2的示数,
而V1和V2的指针位置完全一样,所以V1选用的是大量程,V2选用的是小量程,故B正确;
则由乙图知,V1的示数为10V,V2的示数为2V;
则电阻R2两端电压为2V,R1两端电压为10V﹣2V=8V,故C正确;
串联电路中电流处处相等,由I=可得两灯的电阻之比:====,故D错误。
故选:D。
【点评】本题考查了串联电路的电压特点和欧姆定律的应用,关键是电表所测电路元件的辨别以及电表量程的判断和读数。
10.如图所示的电路中,电源电压保持不变,R1是定值电阻,R2是滑动变阻器,A1和A2是完全相同的电流表,电流表均有两个量程(“0~0.6A”和“0~3A”)。闭合开关S,当滑动变阻器R2的滑片P移到某一位置时,两个电流表指针偏转的角度恰好相同,则R2与R总的比值为( )
A.5:1
B.1:5
C.4:5
D.5:4
【分析】分析清楚电路结构,根据题意确定电流表的量程与示数关系,然后应用并联电路特点与欧姆定律分析答题。
【解答】解:由图示电路图可知,两电阻并联,电流表A1测R1支路电流,电流表A2测干路电流,
两个电流表指针偏转的角度恰好相同,则A2的量程是0~3A,A1的量程是0~0.6A,
A2的示数是A1的5倍,则:I=5I1,由并联电路特点可知:I2=I﹣I1=5I1﹣I1=4I1,
则:====,
所以=。
故选:D。
【点评】本题考查了求电阻阻值之比,分析清楚电路结构,掌握电流表的读数方法,应用并联电路特点与欧姆定律即可正确解题。
11.如图是电阻甲和乙的I﹣U图象,下列说法正确的是( )
A.电阻乙为定值电阻
B.当电阻甲两端电压为2V时,R甲=0.4Ω
C.当甲和乙串联,电路电流为0.2A时,电源电压为3V
D.当甲和乙串联,两者电阻相同时,电源电压为2.5V
【分析】(1)根据欧姆定律可知,电阻一定时,通过电阻的电流与电阻两端的电压成正比,据此分析图象乙电阻的变化;
(2)由图象可知,当甲两端电压为2V时对应的电流,根据欧姆定律求出R甲的阻值;
(3)甲和乙串联,由图象读出图象中电路电流为0.2A时甲和乙电阻两端的电压,根据根据串联电路的电压特点求出电源电压;
(4)当甲和乙串联,两者电阻相同时,根据串联电路的特点和欧姆定律可知甲和乙电阻两端的电压,由图象读出甲和乙电阻两端的电压和电路电流和都相等时的电压值,根据根据串联电路的电压特点求出电源电压。
【解答】解:
A、由图象可知,乙对应的电流与电压不成正比,根据欧姆定律可知乙电阻的阻值变化,故A错误;
B、由图象可知,当甲两端电压为2V时,通过的电流为0.4A,此时的电阻为R甲===5Ω,故B错误;
C、甲和乙串联,通过两电阻的电流相等,当电路电流为0.2A时,由图象可知,U甲=1V,U乙=2V,
根据串联电路的总电压等于各分电压之和可知,电源的电压U=U甲+U乙=1V+2V=3V,故C正确;
D、甲和乙串联,由于串联电路中电流处处相等,根据U=IR可知:两者电阻相同时,甲和乙电阻两端的电压相等,
由图象可知:当甲和乙电阻两端的电压为3V,通过甲和乙电阻的电流相等,则电源电压U′=U甲′+U乙′=3V+3V=6V,故D错误。
故选:C。
【点评】本题考查了串联电路的电流和电压特点以及欧姆定律的灵活运用,关键是根据图象得出相关的信息。
12.用电流表和电压表测电阻时,电压表和电流表有如图所示的两种接法。关于这两种接法,下列说法中正确的是( )
A.甲图适合测量阻值较大的电阻,误差会减小
B.乙图适合测量阻值较大的电阻,误差会减小
C.若考虑甲图电流表本身的电阻,则测量值与真实值相比偏小
D.若考虑乙图电压表本身的电阻,则测量值与真实值相比偏大
【分析】甲图属于内接法,通过电阻R的电流测量准确,电阻两端的电压测量值偏大;乙图属于外接法,电阻两端的电压测量准确,通过电阻R的电流测量值偏大,据此分析判断。
【解答】解:甲电路中:电流表是内接法,乙电路中:电流表是外接法;
甲图中:电压表测得的电压是待测电阻两端的电压与电流表上的电压之和,电阻两端的电压测量值偏大,而通过电阻R的电流测量准确,由I=可得,甲图中电阻测量值:R甲=>;
乙图中:电流表测得的电流是通过待测电阻的电流与通过电压表的电流之和,通过电阻R的电流测量值偏大,而电阻两端的电压测量准确,由I=可得,乙图中电阻测量值:R乙=<;
显然甲电路的电阻测量值大于真实值,乙电路的电阻测量值小于真实值;故CD错误;
测量较大阻值的电阻时,采用甲图,电流表分压很小,误差较小;
测量较小阻值的电阻时,采用乙图,电压表分流很小,误差较小;故A正确,B错误。
故选:A。
【点评】本题考查误差的分析,要明确两种不同的接法中电表对实验的影响,从而得出测量值与真实值之间的关系。
13.某同学利用如图所示的电路做“伏安法测电阻”的实验,已知电源电压恒为6V,滑动变阻器标有“20Ω
1A”字样,实验中该同学填写的实验数据如表所示。下列关于实验的几种说法中正确的是( )
序号
1
2
3
4
5
U/V
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
I/A
0.10
0.21
0.30
0.40
0.49
①序号“1”的实验数据不是本实验中测得的
②序号“4”的实验中,滑动变阻器与待测电阻的阻值之比为1:2
③序号“2”和“5”的实验数据表明待测电阻Rx不是定值电阻
④仅用该同学的实验器材就能探究电流与电阻的关系
A.①②
B.③④
C.①②④
D.①③④
【分析】①③由表中数据,考虑到误差因素求出第2、3、4、5组实验中电阻大小,由电阻的串联规律和欧姆定律求出电路的最小电流;
②序号“4”的实验中可知待测电阻的电压为,根据串联电路电压的规律和分压原理求出滑动变阻器与待测电阻的阻值之比;
④探究电流与电阻的关系,要控制电压不变,记录电流电阻的变化关系,据此分析。
【解答】解:
①③由表中数据,考虑到误差因素,电阻大小为:
R======10Ω;③错误;
由电阻的串联规律和欧姆定律,电路的最小电流:
I小===0.2A,序号“1”的实验数据不是本实验中测得的,①正确;
②序号“4”的实验中,待测电阻的电压为:U4=4V,根据串联电路电压的规律,变阻器的电压为:
U滑=U﹣U4=6V﹣4V=2V,由分压原理,
滑动变阻器与待测电阻的阻值之比为:2V:4V=1:2;②正确;
④探究电流与电阻的关系,要控制电压不变,记录电流随电阻的变化关系,因只一个电阻,故仅用该同学的实验器材就不能探究电流与电压的关系,④错误。
故选:A。
【点评】本题用伏安法测电阻,考查电阻计算、控制变量法、串联电路的规律及欧姆定律的运用。
14.“全民拒酒驾,安全你我他”,肥城市公安局在宣传交通规则的同时,也加大了对酒驾的查处,如图甲是呼气式酒精测试仪的电路原理图,R1为气敏电阻,它的阻值随酒精气体浓度的变化曲线如图乙,R2为定值电阻,电源电压为9V且保持不变,当酒精气体的浓度为0时,电压表的示数为3V,下列说法正确的是( )
①.气敏电阻的阻值随酒精气体的浓度增大而减小
②.此时电路中的电流是0.1A
③.R2的阻值是20Ω
④某驾驶员对着测试仪吹气,若电压表示数达到4.5V,此时酒精气体的浓度为0.2mg/m3
A.只有②③正确
B.只有②④正确
C.只有①②④正确
D.只有③④正确
【分析】由电路图可知,R1与R2串联,电压表测R2两端的电压,电流表测电路中的电流。
(1)根据图象即可判断阻值随酒精气体的浓度变化特点;
(2)当酒精气体的浓度为0时,电压表的示数为3V,根据图象读出此时R1的阻值,根据串联电路的电压特点求出R1两端的电压,根据串联电路的电流特点和欧姆定律求出电路中的电流;
(3)根据欧姆定律求出R2的阻值;
(4)电压表示数达到4.5V时,根据串联电路的电压特点求出R1两端的电压,根据串联电路的电流特点和欧姆定律得出等式求出R1的阻值,然后由图象得出此时酒精气体的浓度。
【解答】解:
(1)根据图象可知:气敏电阻的阻值随酒精气体的浓度增大而减小,故①正确;
(2)由电路图可知,R1与R2串联,电压表测R2两端的电压,电流表测电路中的电流。
当酒精气体的浓度为0时,电压表的示数为3V,
由图象可知,此时R1=60Ω,
因串联电路中总电压等于各分电压之和,
所以,R1两端的电压U1=U﹣U2=9V﹣3V=6V,
因串联电路中各处的电流相等,
所以,电路中的电流:
I=I2=I1===0.1A;故②正确;
(2)R2的阻值:
R2===30Ω;故③错误;
(3)电压表示数达到4.5V时,此时R1两端的电压:
U1′=U﹣U2′=9V﹣4.5V=4.5V,
此时电路中的电流:
I′==,即
=,
解得:R1′=30Ω,
由图象可知,此时酒精气体的浓度为0.2mg/m3,故④正确。
故选:C。
【点评】本题考查了串联电路的特点和欧姆定律的应用,从图象中获取有用的信息是关键。
15.某同学设计了如图所示测量电阻的原理图,他找来一节废旧电池,并从实验室借来一只最大值为999.9Ω的电阻箱和一只量程未知的电流表G,如图所示连结并将左右两表笔(导线)短接,当调节电阻箱R的电阻为400Ω时,电流表刚好满偏,当调节电阻箱R的电阻为600Ω时,电流表指针刚好指在满偏电流的的位置。若测量时将电阻箱R的电阻调为400Ω,在两表笔之间接一被测电阻R1时电流表指针刚好指在满偏电流的的位置,则被测电阻R1的阻值为( )
A.1.6kΩ
B.2.4kΩ
C.1.8kΩ
D.3kΩ
【分析】废旧电池和电流表G的内阻不能忽略,则设电池和电流表G的总内阻是r;根据串联电路的特点和欧姆定律,结合满偏、满偏电流的的位置和满偏电流的的位置时的电源电压的表达式,即可求解出被测电阻R1的阻值。
【解答】解:
废旧电池和电流表G的内阻不能忽略,则设电池和电流表G的总内阻是r,电流表G刚好满偏的电流为I,
则根据串联电路的特点和欧姆定律可得,
当调节电阻箱R的电阻为400Ω时,电流表刚好满偏,则电路的电流为I,
电源电压:U=I(R+r)=I(400Ω+r)﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①,
当调节电阻箱R的电阻为600Ω时,电路的电流I′=I,
则电源电压:U=I′(R′+r)=I(600Ω+r)﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②,
将电阻箱R的电阻调为400Ω,测电阻R1的阻值时,电路的电流I″=I,
电源电压:U=I″(R+r+R1)=I(400Ω+r+R1)﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣③,
联立①②③解得:R1=1800Ω=1.8kΩ。
故选:C。
【点评】本题考查电流表的改装,掌握串联电路的特点,应用欧姆定律即可正确解题。
16.两个定值电阻,甲标有“12V,0.2A”,乙标有“6V,0.3A”,现把它们串联起来,则该串联电路两端允许加的最高电压是( )
A.18V
B.16V
C.6V
D.12V
【分析】知道两电阻的额定电压和额定电流,根据欧姆定律求出两电阻;当两电阻串联时,电路中的最大电流为两者允许通过的最大电流中较小的那个,根据电阻的串联和欧姆定律求出该串联电路两端允许加的最高电压。
【解答】解:由欧姆定律可得,两电阻分别为:
R1===60Ω,R2===20Ω,
因为串联电路中各处的电流相等,
所以当两电阻串联时,电路中的最大电流I=I1=0.2A,
因为串联电路中的总电阻等于各分电阻之和,
所以该串联电路两端允许加的最高电压:
U=I(R1+R2)=0.2A×(60Ω+20Ω)=16V。
故选:B。
【点评】本题考查了串联电路的特点和欧姆定律的灵活应用,关键是知道两电阻串联时电路中的最大电流为两者允许通过的最大电流中较小的那个。
17.如图所示的电路中,两电阻相同,当只闭合开关S1时,电流表、电压表的示数分别为I1、U1,当开关S1、S2都闭合时,电流表、电压表的示数分别为I2、U2,则下列说法正确的是( )
A.I1:I2=1:1,U1:U2=1:2
B.I1:I2=1:2,U1:U2=1:1
C.I1:I2=1:2,U1:U2=1:2
D.I1:I2=2:1,U1:U2=2:1
【分析】当只闭合开关S1时,R1与R2串联,电压表测R2两端的电压,电流表测电路中的电流;当开关S1、S2都闭合时,电路为R2的简单电路,电压表测R2两端的电压也就是电源电压,电流表测电路中的电流,
根据电阻的串联和欧姆定律表示出I1、I2,进而判断出电流之比;根据串联电路的分压作用判断出U1和电源电压的关系,进而求出电压表的示数之比。
【解答】解:
当只闭合开关S1时,R1与R2串联,电压表测R2两端的电压U1,电流表测电路中的电流I1;
当开关S1、S2都闭合时,电路为R2的简单电路,电压表测R2两端的电压U2,也就是电源电压U(U2=U),电流表测电路中的电流I2;
因两电阻相同,都为R,且串联电路中总电阻等于各分电阻之和,
所以电流表示数为:I1==,I2=,
所以两电流表的示数之比为:==;
当只闭合开关S1时,R1与R2串联,根据串联电路的分压作用,两电阻相同,两电阻分得的电压相同,所以U1=U,
所以==,故C正确。
故选:C。
【点评】本题考查了串联电路的特点和欧姆定律的应用,分清开关闭合、断开时电路的连接方式和电表所测的电路元件是关键。
18.有一种半导体材料的电阻值随着温度的变化如表所示;用这种材料制成的热敏电阻与电压表等元件连成如图电路,电源电压为6伏,电压表量程为0﹣3伏,R0阻值为500欧。若把电压表的刻度盘改为指示水温的刻度盘,则下列说法正确的是( )
t/℃
0
20
40
60
80
100
R/Ω
500
380
300
250
220
200
A.水温刻度均匀,环境温度越高,对应电压表读数越小
B.水温刻度不均匀,环境度越高,对应电压表读数越大
C.水温刻度盘上的100℃与电压表1伏对应
D.水温刻度盘的60℃与电压表2伏对应
【分析】由电路图可知,热敏电阻与电阻R0串联,电压表测R0两端的电压。
(1)根据串联电路的电阻特点和欧姆定律求出电路中电流,根据串联电路的电压特点求出电压表的示数,由表中数据可知温度变化相同时电阻的变化量不相同,据此判断温度刻度是否均匀;
(2)先根据表格找出温度刻度盘的100℃和60℃时对应的电阻,把数据代入表达式求出此时电压表的示数。
【解答】解:由电路图可知,热敏电阻与电阻R0串联,电压表测R0两端的电压。
(1)热敏电阻R与电阻R0串联,因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,由欧姆定律,电路中的电流:
I=,
电压表的示数:
U′=IR0=×R0;
由表中数据可知,变化相同温度时,电阻的变化值不同,那么电压表的变化值也不同;
故定值电阻两端电压的变化值不是定值,
因此所改表盘的刻度不均匀,且温度越高,电阻越小,由表达式可知电压表的示数越大,故A错误,B正确;
(2)当温度刻度盘的100℃时,R=200Ω,
所以U′=×R0=≈4.3V,故C错误。
当温度刻度盘的60℃时,R=250Ω,
所以U′=×R0==4V,故D错误。
故选:B。
【点评】本题考查了串联电路的特点和欧姆定律的计算,同时考查了学生分析数据得出规律的能力和获取信息的能力,有一定难度。
二.填空题(共7小题)
19.小明利用图甲所示的电路探究“通过导体的电流与电阻的关系”,根据实验的数据绘出了I﹣图象,如图乙所示。分析图象可知,当电流分别为0.25A和0.5A时,接入电路的导体的电阻之比为 2:1 ,实验过程中,小明控制导体两端的电压为 2V 。
【分析】(1)探究“通过导体的电流与电阻的关系”时应保持电阻两端的电压不变,根据欧姆定律求出电流分别为0.25A和0.5A时接入电路导体的电阻之比;
(2)根据图象读出一组和通过的对应电流值,根据欧姆定律求出小明控制导体两端的电压。
【解答】解:
(1)探究“通过导体的电流与电阻的关系”时,应保持电阻两端的电压不变,
由I=可得,当电流分别为0.25A和0.5A时,接入电路的导体的电阻之比:
====;
(2)由图象可知,当=0.25Ω﹣1即R=4Ω时,通过导体的电流I=0.5A,
由I=可得,小明控制导体两端的电压:
U=IR=0.5A×4Ω=2V。
故答案为:2:1;
2V。
【点评】本题考查了欧姆定律的简单应用,知道探究“通过导体的电流与电阻的关系”时控制变量法的应用是关键。
20.如图所示为小王同学设计的遮光感应烟雾探测器部分工作原理图,在一个外部光线无法进入的烟室中,装有一个激光发生器及带有一光敏电阻R0(光照越强,R0阻值越小,反之则越大)的电路,R为定值电阻,电源电压恒定。烟雾进入烟室后,激光被烟雾这挡而使光敏电阻的阻值发生变化,烟雾越来越浓时,电路中电流表示数逐渐 减小 ,当电压表示数达到某一固定值时,探测器便会发出警报。如果要使烟雾浓度较小时探测器就能发出警报,在不改变电压表设定值的情况下,可将定值电用R的阻值 调小一点 。
【分析】(1)分析电路的连接方式,电压表和电流表测哪个元件的电压和电流,由感光电阻性质可知R0电阻值的变化,利用欧姆定律可求得电路中电流的变化及R0两端电压的变化。
(2)如果要使烟雾浓度较小时探测器就能发出警报,即电压表示数在R0阻值较小时就达到某一固定值,此时根据串联电路的分压特点可知电阻R的变化。
【解答】解:(1)由图可知R与R0串联,电压表测量光敏电阻两端的电压,电流表测量电路中的电流;
由感光电阻的性质知:当烟雾进入烟室并越来越浓时,使光照变弱,感光电阻阻值增大,则电路中的总电阻增大,
电源电压不变,由I=可知:电路中电流减小,即电流表示数减小;
由U=IR可知,定值电阻R两端的电压会减小,则根据串联电路的电压特点知,感光电阻R0两端的电压增大,即电压表的示数会变大。
(2)如果要使烟雾浓度较小时探测器就能发出警报,即电压表示数在R0阻值较小时就达到某一固定值,根据串联电路的分压特点可知:应减小R的电阻值,所以,电路中的R应调小一点。
故答案为:减小;调小一点。
【点评】本题是一道动态分析题,要能正确分析电路结构,熟练应用串联电路特点及欧姆定律公式。从题中得出感光电阻的阻值与光照的变化关系是本题的突破口。
21.如图所示,电源电压不变,滑动变阻器规格为“20Ω
2A”a、b为其两端点,闭合开关,当变阻器滑片分别在b端和ab中点时,电流表的示数之比为2:3,电压表的示数之差为4V,则R的阻值为 10 Ω,滑片在ab中点时,电流表示数为 1.2 A。
【分析】(1)由图知,滑动变阻器和定值电阻R串联,电流表测电路中的电流,电压表测定值电阻R的电压,根据串联电路的特点和欧姆定律表示出滑片位于b端、ab中点时电源的电压,利用电源的电压不变得出等式即可求出R的阻值;
(2)根据欧姆定律表示出两种情况下电压表的示数,进一步表示出电压表的示数之差即可求出滑片在ab中点时电流表的示数。
【解答】解:
(1)由图知,滑动变阻器和定值电阻R串联,电流表测电路中的电流,电压表测定值电阻R的电压,
设总电压为U,滑片在b点时电流为I1,变阻器滑片在ab中点时电流为I2,
由题可知:=,
即:I1=I2,
因电源电压一定时,电流与总电阻成反比,
所以,==,
整理可得:R=R滑=×20Ω=10Ω;
(2)由I=可得,电压表的示数之差:
△UR=UR′﹣UR=I2R﹣I1R=I2R﹣I2R=I2×10Ω=4V,
解得:I2=1.2A,即滑片在ab中点时,电流表示数为1.2A。
故答案为:10;1.2。
【点评】本题考查了串联电路的特点和欧姆定律的应用,关键是利用好电源的电压不变和电压表的示数之差。
22.如图所示,电源电压U=3V且保持不变,当S1、S2都闭合时,电流表示数为0.3A;当S1闭合S2断开时,电流表的示数为0.2A,则定值电阻R1的阻值为 5 Ω。
【分析】根据电路图可知,当S1、S2都闭合时,电路为R2的基本电路,电流表测量电路电流,根据欧姆定律的应用可求出R2的阻值;
当S1闭合S2断开时,R1、R2串联,电流表测量电路电流,根据欧姆定律的应用求出电路的总电阻,根据串联电路电阻特点求出R1的阻值。
【解答】解:当S1、S2都闭合时,电路为R2的基本电路,电流表测量电路电流;
由I=可得,R2的阻值:R2===10Ω;
当S1闭合S2断开时,R1、R2串联,电流表测量电路电流;
由I=可得,电路的总电阻:R===15Ω,
因串联电路的总电阻等于各部分电阻之和,所以R1的阻值:R1=R﹣R2=15Ω﹣10Ω=5Ω。
故答案为:5。
【点评】本题考查欧姆定律的应用和串联电路电阻的特点,关键明确开关处于不同状态时电路的连接方式。
23.如图所示是一种自动测定油箱内油量多少的装置,R1是滑动变阻器,它的金属滑片是杠杆的一端,油量表由电流表改装而成。若油量减小时,R1的电阻值将 增大 ,油量表示数将 减小 (以上均选填“增大”、“减小”或“不变”),此电路中R的作用是 保护电路 。
【分析】当油箱内油量变化时,从杠杆的偏转确定滑动变阻器的变化,再由串联电路和欧姆定律进行分析判断。
【解答】解:由图知,R与R1以及油量表串联在电路中,
当油量减小时,浮标下移,在杠杆的作用下,滑片上移,滑动变阻器R1连入电阻增大,根据电阻的串联规律可知,电路中总电阻增大;
电源电压一定,电路中总电阻变大,根据欧姆定律I=可知,电路中的电流变小,即电流表(油量表)示数减小;
当油量最多时,滑片在最下端,变阻器连入电路的阻值最小,电路中电流最大,为不超过电流表量程,所以应在电路中串联一个电阻R,则R在电路中起到了保护电路的作用。
故答案为:增大;减小;保护电路。
【点评】本题将杠杆知识和电学知识结合在一起,灵活运用滑动变阻器的变阻原理:通过改变连入电阻丝的长度,改变阻值的大小,从而改变电路中的电流。
24.如图甲所示的电路中,R1为定值电阻,R2为滑动变阻器,电源电压不变。闭合开关S后,滑片P从a端移动到b端,电流表示数I与电压表示数U的变化关系如图乙所示,则电源电压为 3 V,R1的阻值为 5 Ω。
【分析】由图甲可知,两电阻串联,电压表测R2两端的电压,电流表测电路中的电流。当滑动变阻器接入电路中的电阻为0时电路中的电流最大,当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时电路中的电流最小,由图象读出电流和电压,根据串联电路的特点和欧姆定律表示出电源的电压,利用电源的电压不变得出等式即可得出答案。
【解答】解:由图甲可知,两电阻串联,电压表测R2两端的电压,电流表测电路中的电流。
当滑动变阻器滑片P在a端时,则接入电路中的电阻为0,电路中的电流最大,由图乙可知,I1=0.6A,
由I=可得,电源的电压:
U=I1R1=0.6A×R1,
当滑动变阻器滑片P在b端时,接入电路中的电阻最大,电路中的电流最小,由图乙可知,I2=0.2A,U2=2V,
因串联电路中总电压等于各分电压之和,
所以,电源的电压:
U=I2R1+U2=0.2A×R1+2V,
因电源的电压不变,
所以,0.6A×R1=0.2A×R1+2V,
解得:R1=5Ω,
电源的电压:U=0.6A×R1=0.6A×5Ω=3V。
故答案为:3;5。
【点评】本题考查了串联电路的特点和欧姆定律的应用,关键是知道滑动变阻器接入电路中的电阻最大时电路中的电流最小、滑动变阻器接入电路中的电阻最小时电路中的电流最大。
25.如图所示电路,电源电压保持不变,滑动变阻器最大阻值为20Ω,闭合开关S,当滑动变阻器滑片P移到a端时,电流表的示数为0.3A,当滑动变阻器的滑片P移到b端时,电流表的示数为0.5A.则电阻R的阻值为 30 Ω。
【分析】当滑动变阻器的滑片P移到a端时,电阻R被短路,电路为R1最大阻值的简单电路,电流表测电路中的电流,根据欧姆定律求出电源的电压;
当滑动变阻器的滑片P移到b端时,电阻R与R1的最大阻值并联,电流表测干路电流,根据欧姆定律求出电路中的总电阻,利用电阻的并联求出电阻R的阻值。
【解答】解:当滑动变阻器的滑片P移到a端时,电阻R被短路,此时电路为R1最大阻值的简单电路,电流表测电路中的电流;
由I=可得,电源的电压:
U=IR1=0.3A×20Ω=6V;
当滑动变阻器的滑片P移到b端时,电阻R与R1的最大阻值并联,电流表测干路电流,
此时电路的总电阻:
R总===12Ω,
因并联电路中总电阻的倒数等于各分电阻倒数之和,
所以,=+,即=+,
解得:R=30Ω。
故答案为:30。
【点评】本题考查了并联电路的特点和欧姆定律的应用,分清滑片位于不同位置时电路的连接方式是关键。
三.实验探究题(共2小题)
26.小华同学在学习了欧姆定律后,想试着测量导体的电阻,于是从实验室找来一额定电压为“2.5V”的小灯泡和图甲中的器材,并连接了部分电路。
(1)请你用笔划线,把图甲中的器材连接成完整的实验电路。
(2)电路连接无误后,小华闭合开关,发现小灯泡不亮,电压表、电流表的示数都很小,那么他接下来的操作应该是 C
A.用手把接线处再拧紧些,使其良好接触
B.断开开关,重新更换新的灯泡进行实验
C.移动滑动变阻器的滑片,继续观察实验现象
D.用电压表逐个检测每个元件,确定故障的位置
(3)实验正常后,小华移动滑动变阻器的滑片,通过改变小灯泡两端的电压,进行了四次测量,并把每次的数据记录在了表格中,其中第三次测量时的电流表示数如图乙所示,请写出小华这次所测的电流值和计算出的电阻值(保留一位小数)。
序号
1
2
3
4
U/N
0.1
1.3
2.5
2.9
I/A
0.05
0.12
0.28
0.29
R/Ω
2
10.8
8.9
10
(4)同位小宇在帮小华验算所得出的电阻值后,想到了灯泡在不同的实际电压下发光情况不同,其实际功率也是不同的,于是他又利用表格中的数据,计算出了小灯泡的不同电压下的实际电功率,其中计算出的小灯泡的额定功率值应为 0.7W 。
(5)在他们进行数据处理的过程中,小宇发现表格中有一组测量数据是存在错误的,错误数据的序号是 2 ,他的判断依据是 小灯泡的实际电压逐渐变大时,灯泡越来越亮,灯的功率逐渐变大,灯丝温度升高,电阻也逐渐变大,但第2组数据不符合这个规律 。
【分析】(1)变阻器按一下一上接入电路中与灯串联,根据灯的额定电压为2.5V确定电压表选用小量程与灯并联;
(2)电路连接无误后,小华闭合开关,发现小灯泡不亮,电压表、电流表的示数都很小,说明电路为通路,电路的电流很小,则变阻器连入电路的电阻过大,据此分析;
(3)根据电流表选用小量程确定分度值读数,由欧姆定律得出电阻值;
(4)灯在额定电压下的功率为额定功率,由表中数据知灯在额定电压下的电压的电流,根据P=UI得出小灯泡的额定功率;
(5)灯泡的电流随电压的变大而变大,根据P=UI,灯的功率变大,灯泡越来越亮,灯丝温度升高,电阻也逐渐变大。
【解答】解:(1)变阻器按一下一上接入电路中与灯串联,灯的额定电压为2.5V,故电压表选用小量程与灯并联,如下所示:
(2)电路连接无误后,小华闭合开关,发现小灯泡不亮,电压表、电流表的示数都很小,说明电路为通路,电路的电流很小,则变阻器连入电路的电阻过大,那么他接下来的操作应该是:移动滑动变阻器的滑片,继续观察实验现象,选C;
(3)第三次测量时的电流表示数如图乙所示,电流表选用小量程,分度值为0.02A,电流为0.28A,由欧姆定律得,电阻值R==≈8.9Ω;
如下表所示:
序号
1
2
3
4
U/N
0.1
1.3
2.5
2.9
I/A
0.05
0.12
0.28
0.29
R/Ω
2
10.8
8.9
10
(4)灯在额定电压下的功率为额定功率,由表中数据,灯在额定电压下的电压为2.5V,电流为0.28A,小灯泡的额定功率值应为:P=UI=2.5V×0.28A=0.7W;
(5)表格中有一组测量数据是存在错误的,错误数据的序号是2;
他的判断依据是:灯泡的实际电压逐渐变大时,灯的电流变大,灯的功率逐渐变大,灯泡越来越亮,灯丝温度升高,电阻也逐渐变大,但第2组数据不符合这个规律。
故答案为:(1)如上图所示;
(2)C;
(3)如上表所示;
(4)0.7W;
(5)2;小灯泡的实际电压逐渐变大时,灯泡越来越亮,灯的功率逐渐变大,灯丝温度升高,电阻也逐渐变大,但第2组数据不符合这个规律。
【点评】本题测量导体的电阻,考查电路连接、电路分析、电流表读数、功率计算及数据分析和影响电阻大小的因素。
27.在“探究电流与电阻的关系”的实验中,实验器材有:电压恒为4.5V的电源、电流表、电压表、开关,5Ω、10Ω、25Ω的定值电阻各一个,规格为“40Ω
1A”的滑动变阻器,导线若干。
(1)请根据所学知识,用笔画线代替导线,在1图中将实物连接完整;
(2)实验时,某同学将10Ω电阻接入电路,闭合开关,移动滑动变阻器滑片,直到电压表示数如2图所示,记为 2.5 V,并记录电流表的示数;接着将电阻换为25Ω后,为保证电压表的示数不变,移动后的滑片应位于刚才位置的 左 (选填:“左”或“右”)边;
(3)通过实验得到电流随电阻变化的图象如3图所示,由此可知:在导体两端电压一定时,通过导体的电流与其电阻成 反 比;
(4)在上述实验基础上,为了得到更多组数据,需要更多规格的定值电阻,则选用的定值电阻最大阻值不允许超过 50 Ω。
【分析】(1)变阻器按一上一下连入电路中与电阻串联;
(2)根据电压表选用小量程确定分度值读数;
根据控制变量法,研究电流与电阻的关系时,需控制定值电阻的电压相同,当换上大电阻时,根据分压原理确定电压表示数的变化,由串联电路电压的规律结合分压原理确定滑片移动的方向;
(3)根据如3图求出电流与电阻之积分析;
(4)探究电流与电阻的关系,应保持电阻两端的电压不变,根据串联电路电压的规律求出变阻器分得的电压,根据分压原理,求出当变阻器的最大电阻接入电路时对应的定值电阻大小。
【解答】解:(1)变阻器按一上一下连入电路中与电阻串联,电压表并联在定值电阻的两端,如下所示:
(2)闭合开关,移动滑动变阻器滑片,直到电压表示数如2图所示,电压表选用小量程,分度值为0.1V,电压为2.5V,并记录电流表的示数;
根据串联分压原理可知,将定值电阻由10Ω改接成25Ω的电阻,电阻增大,其分得的电压增大;
探究电流与电阻的实验中应控制电压不变,应保持电阻两端的电压不变,根据串联电路电压的规律可知应增大滑动变阻器分得的电压,由分压原理,应增大滑动变阻器连入电路中的电阻,所以滑片应向左端移动,使电压表的示数为2.5V;
(3)通过实验得到电流随电阻变化的图象如3图所示,电阻两端的电压始终保持:
UV=IR=0.1A×25Ω=﹣﹣﹣﹣=0.5A×5Ω=2.5V,为一定值,故得出:在电压一定时,通过导体的电流与其电阻成反比;
(4)根据串联电路电压的规律,变阻器分得的电压:
U滑=4.5V﹣2.5V=2V,定值电阻的电压为变阻器分得的电压的=1.25倍,根据分压原理,当变阻器的最大电阻接40Ω连入电路中时,定值电阻的最大值为:R定=1.25×40Ω=50Ω,为了得到更多组数据,需要更多规格的定值电阻,则选用的定值电阻最大阻值不允许超过50Ω。
故答案为:(1)如上图;
(2)2.5;
左;
(3)反;
(4)50。
【点评】本题“探究电流与电阻的关系”,考查电路连接、数据分析、电压表读数、操作过程、控制变量法和对器材的要求。
四.计算题(共3小题)
28.如图所示为自动测量消毒锅温度的电路原理图。电源电压恒为6V.热敏传感器R(阻值随温度发生变化的可变电阻)置于锅内,A为显示温度的仪表(实质是电流表);R的电阻与温度的关系如表所示:
温度t/℃
80
85
90
95
100
105
110
115
…
电阻R/Ω
120
110
100
90
80
70
60
50
…
(1)锅内温度为115℃时,电流表A的示数是多少?
(2)当电流表A示数为60mA时,锅内的温度为多少?
(3)若锅内温度为90℃,而电源电压减小为0时,导体的电阻为多少?
【分析】(1)根据表格数据得出锅内温度为115℃时热敏传感器R的阻值,根据欧姆定律求出电流表A的示数;
(2)当电流表A示数为60mA时,根据欧姆定律求出热敏传感器的阻值,然后结合表格数据得出锅内的温度;
(3)导体的电阻只与导体的材料、长度、横截面积温度有关,与两端的电压和通过的电流无关。
【解答】解:(1)由表格数据可知,锅内温度为115℃时,R=50Ω,
则电流表A的示数为:I===0.12A;
(2)当电流表A示数为60mA时,热敏传感器的阻值为:R′===100Ω,
由表格数据可知,锅内的温度为90℃;
(3)当锅内温度为90℃,而电源电压减小为0时,
热敏传感器R的材料、长度、横截面积和温度均不变,则其阻值为100Ω不变。
答:(1)锅内温度为115℃时,电流表A的示数是0.12A;
(2)当电流表A示数为60mA时,锅内的温度为90℃;
(3)若锅内温度为90℃,而电源电压减小为0时,导体的电阻为100Ω。
【点评】本题考查了欧姆定律的应用以及影响电阻大小因素的应用,从表格中获取有用的信息是关键。
29.在如图所示的电路中,电源电压恒定且不变,电阻R1阻值为5欧,变阻器R2上标有“2A”字样。闭合电键S,电流表A2的示数为1.2安。
①求电源电压U。
②求电路正常工作时变阻器允许的最小阻值。
③移动滑片过程中,电流表A2示数与电流表A1示数的比值最大为0.8,求电流表A1示数最大值和最小值。
【分析】由电路图知两电阻并联,电流表A1测量干路电流,电流表A2测量电阻R1的电流,
①根欧姆定律I=算出电源电压;
②电流最大时,滑动变阻器的电阻最小,根据欧姆定律I=算出电路正常工作时变阻器允许的最小阻值;
③移动滑片过程中,电流表A2的示数始终为1.2安,根据电流表A2示数与电流表A1示数的比值最大为0.8算出电流表A1示数的最小值;
根据并联电路干路电流等于各个支路电流的和算出电流表A1示数最大值。
【解答】解:由电路图知两电阻并联,电流表A1测量干路电流,电流表A2测量电阻R1的电流,
①根欧姆定律I=得,
电源电压:U=I1R1=1.2A×5Ω=6V;
②电流最大时,滑动变阻器的电阻最小,
根据欧姆定律I=得,
电路正常工作时变阻器允许的最小阻值为:R2小===3Ω;
③移动滑片过程中,电流表A2的示数始终为1.2安,要使电流表A2示数与电流表A1示数的比值最大为0.8,即=0.8,
所以A1最小为:=1.5A;
因为并联电路干路电流等于各个支路电流的和,
所以电流表A1示数最大值为2A+1.2A=3.2A。
答:①电源电压U为6V。
②电路正常工作时变阻器允许的最小阻值为5Ω。
③移动滑片过程中,电流表A2示数与电流表A1示数的比值最大为0.8,电流表A1示数最大值为3.2A,最小值为1.5A。
【点评】本题考查了欧姆定律来的应用,掌握滑动变阻器的最大电流为2A是解题的关键。
30.AQI是空气质量指数(AirQualityIndex)的简称,是定量描述空气质量状况的无量纲指数。其数值越大、级别和类别越高、表征颜色越深,说明空气污染状况越严重,对人体的健康危害也就越大。
下表的空气质量等级是按照空气质量指数A划分的,某兴趣小组自制的空气质量监测仪,用电压表显示空气质量指数,工作原理电路图如图,已知电源电压U=18V,电压表量程为0﹣15V,定值电阻R0的阻值为100Ω,气敏电阻阻值R与A的关系为:R=×103Ω
空气质量指数A
0~50
51~100
101~150
151~200
201~300
>300
空气质量等级
优
良
轻度污染
中度污染
重度污染
严重度污染
(1)通过计算,判断电压表示数为10V时对应的空气质量等级。
(2)更换定值电阻可改变监测仪的测量范围,若要使电压表满偏时对应的空气质量指数A=500,则更换后的定值电阻的阻值应为多大?
【分析】由电路图可知,R0与R串联,电压表测R0两端的电压。
(1)当电压表示数为10V时,根据串联电路的电流特点和欧姆定律求出电路中的电流,根据串联电路的电压特点求出R两端的电压,利用欧姆定律求出气敏电阻阻值,然后得出A的值,与表格数据相比较得出对应的空气质量等级;
(2)根据气敏电阻阻值R与A的关系求出空气质量指数A=500时气敏电阻阻值,此时电压表的示数最大,根据串联电路的电压特点求出气敏电阻两端的电压,根据串联电路的电流特点和欧姆定律求出此时电路中的电流,最后根据欧姆定律求出更换后的定值电阻的阻值。
【解答】解:由电路图可知,R0与R串联,电压表测R0两端的电压。
(1)因串联电路中各处的电流相等,
所以,当电压表示数为10V时,电路中的电流:
I===0.1A,
因串联电路中总电压等于各分电压之和,
所以,气敏电阻R两端的电压:
UR=U﹣U0=18V﹣10V=8V,
则此时气敏电阻的阻值:
R===80Ω,
此时的空气质量指数:A=×103Ω=75,
由51<75<100可知,此时空气质量等级为良。
(2)空气质量指数A=500时,气敏电阻的阻值:
R′=×103Ω=12Ω,
由题意可知,此时电压表的示数U0′=15V,则气敏电阻两端的电压:
UR′=U﹣U0′=18V﹣15V=3V,
此时电路中的电流:
I′===0.25A,
则更换后的定值电阻的阻值:
R0′===60Ω。
答:(1)电压表示数为10V时对应的空气质量等级为良;
(2)更换后的定值电阻的阻值应为60Ω。
【点评】本题考查了串联电路的特点和欧姆定律的应用,从表格中获取有用的信息是关键,属于常考题型。
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