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第14章 欧姆定律
14.3 欧姆定律
【学习目标】
1.
掌握探究电流与电压、电阻的关系的实验;
2.
识记并理解欧姆定律表达的内容与计算公式;
3.
能根据欧姆定律与变形式进行简单的电路计算;
【知识梳理】
一、探究电流与电压、电阻的关系
(1)实验方法:控制变量法。
①控制电阻的阻值不变,调节电阻两端的电压,观察记录电流随电压的情况;
②控制电压不变,改变接入电路的电阻值,观察记录电流随电阻变化而变化的情况。
(2)实验电路图:
探究电流与电压的关系
探究电流与电阻的关系
(3)实验结论:
①电阻一定时,导体中的电流与导体两端的电压成正比。
②电压一定时,导体中的电流与导体的电阻成反比。
(4)滑动变阻器的作用:
①探究电流与电压的关系时:保护电路;改变定值电阻两端的电压。
②探究电流与电阻的关系:保护电路;通过调节保持电阻两端的电压不变。
二、欧姆定律与表达式
(1)内容:导体中的电流,与导体两端的电压成正比,与导体的电阻成反比。
(2)表达式:I=
;变形式:U=IR
,
R=U/I;
(3)单位:电压:伏特(V)、电流:安培(A)、电阻:欧姆(Ω)。
三、电位器
(1)导体:容易导电的物体,如金属、石墨、人体、大地及酸碱盐的水溶液等。
(2)绝缘体:不容易导电的物体,如橡胶、玻璃、陶瓷、塑料、油等。
(3)半导体:有些材料(硅、锗)的导电性能介于导体和绝缘体之间,被称为半导体。
(4)超导现象:某些物质在温度很低的时,电阻会变为零,这称为超导现象。
注意:
①适用范围:纯电阻电路。
②固定性:欧姆定律内容是I=U/R,其他都不是,而是其变形式。
③导体的电阻是本身的一种性质,与导体两端的电压和通过的电流无关。
【难点突破】
探究电流与电压、电阻的关系实验
(1)实验方法:控制变量法.
(2)实验结论:
①电阻一定时,导体中的电流与导体两端的电压成正比。
②电压一定时,导体中的电流与导体的电阻成反比。
(3)滑动变阻器的作用:
①探究电流与电压的关系时:保护电路;改变定值电阻两端的电压。
②探究电流与电阻的关系:保护电路;通过调节保持电阻两端的电压不变。
【例1】某班同学做“探究电流与电阻的关系”的实验,某小组连接了如图甲所示的实物电路。
(1)请在答题卡的方框内画出对应的电路图(电阻箱符号为)
(2)连接电路时,开关应
。连好电路后,将电阻箱调至某一阻值,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,使电压表示数为一个适当的值U0,记录电流表的示数和
。
(3)改变电阻箱的阻值,调节滑动变阻器的滑片,使
,并记录相应数据。
(4)再次改变电阻箱阻值,发现无论怎样调节滑动变阻器的滑片都不能达到(3)中的要求,引起这种情况的直接原因是
。
(5)重复步骤(3)多次实验,根据所得数据画出电流随电阻变化的图象如图乙所示。你认为该小组实验时的U0=
V。
(6)进一步研究发现由图线上的任一点和坐标轴围成的矩形“面积”大小都相等,由此可以得出的实验结论是
。
(7)实验结束后,小组间交流时,发现邻组在相同的坐标系中画出的图象如图丙所示,你认为图象不同的原因是
。
【典型例题】
【热点1】探究电流与电压、电阻的关系
【例1】如下图是探究
“电流跟电压、电阻的关系”实验电路图,闭合开关S,电流表、电压表可能出现的现象是(
)
?
A.
电流表烧坏,电压表示数有示数接近电源电压
B.
电流表和电压表指针迅速发生最大偏转,电表损坏
C.
电流表示数为零,电压表示数接近电源电压
D.
电流表示数0.4A,电压表示数为3V
【例2】(2020·聊城)小明用如图所示的电路“探究电流与电压的关系”,所用电源电压为4.5V,闭合开关S时,发现电压表无示数,但电流表有示数,电路故障可能是电阻R1______(选填“断路”或“短接”)。排除故障后,他移动滑动变阻器的滑片,发现当电压表示数是1.2V时,电流表示数是0.30A;继续移动滑片,使电压表示数从1.2V增加到2.4V,那么该过程中滑动变阻器R2连入电路的阻值减小了______Ω。
【热点2】欧姆定律的理解
【例3】根据欧姆定律公式I=U/R可以导出R=U/I,由公式得出的正确结论是(
)
A.导体电阻的大小跟导体两端电压成正比
B.导体电阻的大小跟导体中电流成反比
C.导体电阻的大小是由导体两端的电压和通过导体中的电流共同决定
D.导体的电阻是导体本身的一种性质,它的大小与导体两端的电压和导体中的电流无关
【热点3】欧姆定律公式的应用
【例4】(2020·吉林)如图所示,电源电压不变,R2的电阻为20Ω,闭合开关后,电压表的示数为2V,电流表的示数为0.2A。求:
(1)R1的电阻;
(2)电源电压。
【基础过关】
1.
下列关于电流与电压和电阻的说法中正确的是(
)
A.
当加在导体两端的电压改变时,电压与电流的比值也随着改变
B.
用不同的导体研究电流和电压的关系,得到的结论不一样
C.
相同的电压加在电阻不同的导体两端,电流一定相同
D.
同一导体,两端电压越大,通过的电流也越大
2.(2020·天津)图所示是某导体中的电流I跟它两端电压U的关系图象,该导体的阻值为( )
A.
40Ω
B.
30Ω
C.
20Ω
D.
10Ω
3.
将一段电阻丝接在3V的电源上,测得通过它的电流为0.3
A,若把该电阻丝改接在另一个电源上时,测得通过它的电流为0.2
A,则此时的电源电压和该电阻丝的阻值分别为
(
)
A.2V,15
Ω
B.3V,10
Ω
C.2V.10
Ω
D.3V,15
Ω
4.(2020·天津)图所示是一种测定油箱内油量的装置,其中R是滑动变阻器的电阻片?当油量减少时,滑动变阻器的滑片p向上移动,则电路中( )
A.
总电阻增大,电流减小
B.
总电阻增大,电流增大
C.
总电阻减小,电流增大
D.
总电阻减小,电流减小
5.
(2020·齐齐哈尔)在如图所示的电路中,电源两端电压保持不变。当闭合开关S,滑动变阻器R的滑片P向右移动时,下列说法中正确的是( )
A.电流表示数变大
B.电压表示数不变
C.小灯泡亮度变暗
D.电路总电阻变小
6.(2020·连云港)如图所示电源电压恒定闭合开关,滑动变阻器滑片向右移动的过程中,下列说法正确的是( )
A.
电流表示数增大
B.
电压表示数减小
C.
定值电阻R两端的电压增大
D.
电压表示数与电流表示数比值增大
7.(2020·青海)如图所示,电源电压保持不变,开关S闭合后,把滑片P向左移动时,滑动变阻器接入电路的阻值将______,电压表的示数将______(均填“变大”或“变小”)。
8.
(2020·齐齐哈尔)如图所示的电路中,电源电压恒定不变,已知R1=3R2.当S1闭合,S2断开时,电压表示数为3V,电流表示数为0.4A,电阻R1为
Ω;当S1断开,S2闭合时,电流表示数为
A。
9.
如图所示,电源电压恒为6V,定值电阻R1=20Ω.闭合开关S,电流表A2的示数为0.9A,则电流表A1的示数为
A,定值电阻R2的阻值为
Ω。
10.
(2019·新疆)如图所示电路中,电阻Rl的阻值为2
Ω,当开关闭合后,电压表V1的示数为1
V,电压表V2的示数为2
V。求:
(1)电源两端的电压;
(2)通过R1的电流和R2的阻值;
11.
如图所示,电源电压恒为12V,电阻R1为20Ω,当开关S闭合后,电压表的示数为8V,求:(1)电阻R1两端的电压;
(2)通过电阻R2的电流。
12.(2020·呼伦贝尔)某物理学习小组为了探究“电流与电阻的关系”,设计了如图甲所示的实验电路?他们在学校实验室找来了如下一些实验器材:电压恒为3V的电源,电流表?电压表各一只,一个开关,阻值分别为5Ω?10Ω?15Ω?20Ω的定值电阻各一个,滑动变阻器“20Ω
1A”一个,导线若干?实验时连接的电路如图乙所示?
(1)连接电路前,开关应______
(选填“断开”或“闭合”);
(2)实验中,改变滑动变阻器阻值的目的是使定值电阻两端的电压______;
(3)将5Ω?10Ω?15Ω?20Ω的定值电阻分别接入电路中,每一次都控制定值电阻两端的电压为2.5V;当拆下5Ω的定值电阻换成10Ω的定值电阻接入电路时,如果保持滑动变阻器滑片的位置不变,会发现电压表的示数______
(选填“大”或“小”)于2.5V,接下来应该移动滑片,使电压表示数回到2.5V,读出电流表的示数并记录数据……通过多次实验测得多组数据,并利用这些数据得到如图丙所示的电流I随电阻R变化的图象,由数据和图象可以得到的结论是___
___;
13.(2020·长沙)为了探究电流与电压的关系,小英连接了如图甲的电路。
(1)请你用笔画线代替导线将电路连接完整,要求滑片向右移动时,能使电流表的示数变小;
(2)小英连好电路后,经检查电路连接无误。闭合开关,发现电压表和电流表示数均为零,移动滑片,电表的指针也都不偏转,她尝试用一根导线的两端分别触接电路中各点时,电压表和电流表指针偏转情况的部分记录如表所示,请你指出电路的故障:
。
(3)排除故障后,小英继续进行实验,将数据记录在表中。请你分析数据,在图乙中画出电阻R的I﹣U图象。
数据序号
1
2
3
4
5
电压U/V
0.6
1.0
1.8
2.0
2.4
电流I/A
0.06
0.10
0.14
0.20
0.24
(4)由图像是否可以得出结论:电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比
,
理由是
。
【综合提优】
1.
如图所示,电源电压保持不变,先闭合开关S1,电压表示数为U1;再闭合开关S2,电压表示数为U2,电阻R1、R2的阻值之比为(
)
A.U1:U2
B.U2:UI
C.U2:(U2﹣U1)
D.U1:(U2﹣U1)
2.(2020·乐山)小华设计了如图所示的输液提示器,在护士站能够观察到药液量的变化。当袋中药液量减少时( )
A.
电压表示数减小,灯泡亮度变暗
B.
电压表示数减小,灯泡亮度变亮
C.
电压表示数增大,灯泡亮度变暗
D.
电压表示数增大,灯泡亮度变亮
3.
(2020·赤峰)如图所示是一种烟雾报警器的电路图,开关S处于闭合状态,R0是定值电阻,R为感光电阻,光照越强,阻值越小。烟雾浓度增大时射向R的光被遮挡,R受到的光照变弱。当烟雾浓度增大时,下列判断正确的是( )
A.
电流表的示数变大
B.
电压表的示数变小
C.
电压表与电流表的示数之比不变
D.
电压表与电流表的示数之比变大
4.
如图是电阻甲和乙的I-U图像.小明对图像信息作出的判断,正确的是( )
A.
当甲两端电压为0.5
V时,通过它的电流为0.3
A
B.
当乙两端电压为2.5
V时,其电阻值为10
Ω
C.
将甲和乙串联,若电流为0.3
A,则它们两端的电压为2
V
D.
将甲和乙并联,若电压为1
V,则它们的干路电流为0.4
A
5.(2020·青海)如图所示,电源电压保持不变,关于电路的工作情况,下列说法中正确的是( )
A.
同时闭合两个开关,通过两只灯泡的电流一定相同
B.
若电压表和电流表的位置对调,闭合S1、S2后,则两表都被烧坏
C.
若先闭合S1,再闭合S2,电压表示数不变,电流表的示数变大
D.
若灯L1被短路,闭合S1、S2后,灯L1不亮,灯L2亮,电流表损坏
6.(2019·淮安)如图(a)所示是电阻甲和乙的I﹣U图象(b)、(c)是它们的部分电路连接示意图,下列说法错误的是(
)
A.当电阻乙两端电压为2.5V时,它的阻值和甲的阻值相等
B.图(b)中,当电压U为3V时,乙的电阻为5Ω
C.图(c)中,当电压U为2V时,干路总电流为0.6A
D.图(c)中,在电压U从0增大到2.5V的过程中,通过甲、乙两电阻的电流之差先变大后变小
7.
在导体两端加3V的电压时,通过这个导体的电流是200mA,导体的电阻是
Ω。如果在这个导体两端加9V的电压,导体的电阻是
Ω,通过这个导体的电流是
A。
8.(2019·苏州市)如图所示电路中,电源电压为3V,R1和R2阻值相等,若断开S2,闭合S1、S3,两电阻的连接方式为
(选填“串联”或“并联”);若断开S1、S3,闭合S2,此时电压表示数为
V。
9.
如图甲所示电路,电源电压不变。闭合开关后,滑片P由b端滑到a端,电压表示数U与电流表示数I的变化关系如图乙所示,则可判断电源电压是_____伏,定值电阻R的阻值是_____欧,滑动变阻器的最大阻值为_____欧。
10.
如甲图所示的电路中,电源电压恒定,R0为定值电阻,R为滑动变阻器.闭合开关S后,在移动滑片P的过程中,电流表的示数I与R的阻值关系图像如乙图所示,电压表的示数U与R的阻值关系图像如丙图所示.则R0的阻值为________Ω,电源电压为________V。
11.
如图所示的电路中,定值电阻R1为10
Ω,R2为滑动变阻器,电源电压保持不变.闭合开关S后,滑片P从b端移动到a端的过程,电压表示数U与电流表示数I的关系图像如图所示.求:
(1)电源电压;
(2)滑动变阻器的最大阻值.
12.
(2020·苏州)小明用如图甲所示电路探究电流与电阻的关系,电源电压3V,电阻R有4个阻值(5Ω、10Ω、15Ω、25Ω)供选用,滑动变阻器Rp规格为“10Ω
2A”。
(1)开关闭合前,应将滑动变阻器滑片P移到最
(左/右)端;闭合开关后,小明发现电流表、电压表示数均为0,他将一根导线的一端接电源正极,另一端依次试触a、b、c、d各接线柱,当接触到d时,电压表开始有示数且为3V,电流表示数仍为0,经进一步检查,电流表及各接线处均完好,则电路中所有可确定的故障是
。
(2)排除故障并将问题元件进行同规格更换,此时R的阻值为5Ω.闭合开关,调节滑片P,使电压表示数到达某一数值,此时电流表示数如图乙所示,该示数为
A.接着将R阻值换成10Ω,向
(左/右)端移动滑动变阻器滑片,以保持电压表的示数不变。
(3)将R阻值换成15Ω重复上述操作。三组数据如表所示,由此可得:电压一定时,电流与电阻成
。为提高结论的可靠性,换用阻值为25Ω的电阻继续上述实验,是否可行?
(可行/不可行)
(4)下列图象中,能大致反映本实验中各物理量之间关系的是
。
13.(2020·温州)在研究“电流与电压的关系”时,小明连接了如图甲的电路,电源电压U为3伏。
(1)闭合开关后,小明发现电流表指针如图乙,出现这种现象的原因是___
___;
(2)改正错误操作后,小明分别将电阻R0为5欧、10欧和20欧的定值电阻接入电路,测得电阻R0的电压U0和电流I0数据,如表一所示。小明想进一步研究“电阻R0的电流变化量大小ΔI0与电压变化量大小ΔU0的关系”,根据数据计算出部分电压变化量大小ΔU0和相应的电流变化量大小ΔI0,如表二所示,则表二中的a为___
___;
表一
组别
第1组
第2组
第3组
R0(欧)
5
10
20
U0(伏)
1.0
2.2
2.5
1.2
18
2.4
1.6
2.4
2.8
I0(安)
0.20
0.44
0.50
0.12
0.18
0.24
0.08
0.12
0.14
表二
组别
ΔU0(伏)
ΔI0(安)
第1组
1.5
a
第2组
0.6
0.06
第3组
0.8
0.04
(3)小明发现,滑动变阻器电压变化量大小ΔUR与电流变化量大小ΔIR的比值,总是等于定值电阻R0的阻值,请结合上表数据和所学电学知识解释此规律_____
_。
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第14章 欧姆定律
14.3 欧姆定律
【学习目标】
1.
掌握探究电流与电压、电阻的关系的实验;
2.
识记并理解欧姆定律表达的内容与计算公式;
3.
能根据欧姆定律与变形式进行简单的电路计算;
【知识梳理】
一、探究电流与电压、电阻的关系
(1)实验方法:控制变量法。
①控制电阻的阻值不变,调节电阻两端的电压,观察记录电流随电压的情况;
②控制电压不变,改变接入电路的电阻值,观察记录电流随电阻变化而变化的情况。
(2)实验电路图:
探究电流与电压的关系
探究电流与电阻的关系
(3)实验结论:
①电阻一定时,导体中的电流与导体两端的电压成正比。
②电压一定时,导体中的电流与导体的电阻成反比。
(4)滑动变阻器的作用:
①探究电流与电压的关系时:保护电路;改变定值电阻两端的电压。
②探究电流与电阻的关系:保护电路;通过调节保持电阻两端的电压不变。
二、欧姆定律与表达式
(1)内容:导体中的电流,与导体两端的电压成正比,与导体的电阻成反比。
(2)表达式:I=
;变形式:U=IR
,
R=U/I;
(3)单位:电压:伏特(V)、电流:安培(A)、电阻:欧姆(Ω)。
三、电位器
(1)导体:容易导电的物体,如金属、石墨、人体、大地及酸碱盐的水溶液等。
(2)绝缘体:不容易导电的物体,如橡胶、玻璃、陶瓷、塑料、油等。
(3)半导体:有些材料(硅、锗)的导电性能介于导体和绝缘体之间,被称为半导体。
(4)超导现象:某些物质在温度很低的时,电阻会变为零,这称为超导现象。
注意:
①适用范围:纯电阻电路。
②固定性:欧姆定律内容是I=U/R,其他都不是,而是其变形式。
③导体的电阻是本身的一种性质,与导体两端的电压和通过的电流无关。
【难点突破】
探究电流与电压、电阻的关系实验
(1)实验方法:控制变量法.
(2)实验结论:
①电阻一定时,导体中的电流与导体两端的电压成正比。
②电压一定时,导体中的电流与导体的电阻成反比。
(3)滑动变阻器的作用:
①探究电流与电压的关系时:保护电路;改变定值电阻两端的电压。
②探究电流与电阻的关系:保护电路;通过调节保持电阻两端的电压不变。
【例1】某班同学做“探究电流与电阻的关系”的实验,某小组连接了如图甲所示的实物电路。
(1)请在答题卡的方框内画出对应的电路图(电阻箱符号为)
(2)连接电路时,开关应
。连好电路后,将电阻箱调至某一阻值,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,使电压表示数为一个适当的值U0,记录电流表的示数和
。
(3)改变电阻箱的阻值,调节滑动变阻器的滑片,使
,并记录相应数据。
(4)再次改变电阻箱阻值,发现无论怎样调节滑动变阻器的滑片都不能达到(3)中的要求,引起这种情况的直接原因是
。
(5)重复步骤(3)多次实验,根据所得数据画出电流随电阻变化的图象如图乙所示。你认为该小组实验时的U0=
V。
(6)进一步研究发现由图线上的任一点和坐标轴围成的矩形“面积”大小都相等,由此可以得出的实验结论是
。
(7)实验结束后,小组间交流时,发现邻组在相同的坐标系中画出的图象如图丙所示,你认为图象不同的原因是
。
【答案】
(1)如下图所示;(2)断开;电阻箱的阻值;(3)电压表的示数仍为U0;
(4)电阻箱的电阻调得太大了;(5)6;(6)当电压一定时,电流与电阻成反比;
(7)这两个小组所控制的电阻箱两端电压不相同。
【解析】
(1)根据图甲,由电路元件的连接顺序可得电路图如右所示:
(2)为保护电路,在连接电路的过程中,开关应处于断开状态;因为要探究电流与电阻的关系,所以须记录电流及电阻的数据进行分析,即要记录电阻箱的阻值;
(3)要探究电流与电阻的关系,须控制电阻箱两端的电压不变,即电压表的示数仍为U0;
(4)电阻越大,分得的电压越多,但电阻箱的电阻不断变大时,要使电阻箱两端电压达到U0,须使变阻器的电阻值变大,但不能达到U0
时,表明滑动变阻器提供的电阻已达最大值,因而是电阻箱的电阻调得太大了;
(5)由图可知:U0=IR=3.0V×2A=6V;
(6)由图乙可知,其横轴和纵轴所表示的物理量分别为电阻R及通过的电流I,面积不变,即IR的乘积不变,故表明:当电压一定时,电流与电阻成反比;
(7)由图两可知,电阻箱两端的电压U0'=I'R'=3A×1Ω=3V≠U0.即两个小组所画出的图象不同,是因为他们所控制的电阻箱两端电压不同。
【典型例题】
【热点1】探究电流与电压、电阻的关系
【例1】如下图是探究
“电流跟电压、电阻的关系”实验电路图,闭合开关S,电流表、电压表可能出现的现象是(
)
?
A.
电流表烧坏,电压表示数有示数接近电源电压
B.
电流表和电压表指针迅速发生最大偏转,电表损坏
C.
电流表示数为零,电压表示数接近电源电压
D.
电流表示数0.4A,电压表示数为3V
【答案】C;
【解析】
(1)电流表的内阻很小,相当于导线,电流表与电阻后,将电阻短路,开关闭合后电压表和电流表以及滑动变阻器串联在电路中。
(2)电压表的内阻很大,相当于断路,因此此时电路中电流很小,电流表示数为0,不会损坏电流表;电压表通过电流表滑动变阻器与电源的两极相连,此时电压表测量的是电源两端的电压,其示数接近与电源电压。故选C。
【例2】(2020·聊城)小明用如图所示的电路“探究电流与电压的关系”,所用电源电压为4.5V,闭合开关S时,发现电压表无示数,但电流表有示数,电路故障可能是电阻R1______(选填“断路”或“短接”)。排除故障后,他移动滑动变阻器的滑片,发现当电压表示数是1.2V时,电流表示数是0.30A;继续移动滑片,使电压表示数从1.2V增加到2.4V,那么该过程中滑动变阻器R2连入电路的阻值减小了______Ω。
【答案】(1).
短接;(2).
7.5。
【解析】
[1]如图所示电路串联,电压表测定值电阻R1两端电压,电流表测电路电流,闭合开关S时,发现电流表有示数,说明电路中有电流通过,故障不可能为断路;电压表无示数,说明电压表测量部分短路,即电阻R1被短接。
[2]当电压表示数是1.2V时,电流表示数是0.30A时,由可得定值电阻R1阻值
根据串联分压可得此时滑动变阻器R2两端电压
则由可得此时滑动变阻器接入阻值
继续移动滑片,使电压表示数从1.2V增加到2.4V,则定值电阻R1两端电压为2.4V,此时电路电流为
根据串联分压可得此时滑动变阻器R2两端电压
则由可得此时滑动变阻器接入阻值
则该过程中滑动变阻器R2连入电路的阻值减小了。
【热点2】欧姆定律的理解
【例3】根据欧姆定律公式I=U/R可以导出R=U/I,由公式得出的正确结论是(
)
A.导体电阻的大小跟导体两端电压成正比
B.导体电阻的大小跟导体中电流成反比
C.导体电阻的大小是由导体两端的电压和通过导体中的电流共同决定
D.导体的电阻是导体本身的一种性质,它的大小与导体两端的电压和导体中的电流无关
【答案】D
【解析】导体电阻由导体材料、长度、横截面积决定,与导体两端的电压和通过导体的电流无关,导体电阻在数值上等于导体两端电压与通过导体的电流之比,故D正确;故选D。
【热点3】欧姆定律公式的应用
【例4】(2020·吉林)如图所示,电源电压不变,R2的电阻为20Ω,闭合开关后,电压表的示数为2V,电流表的示数为0.2A。求:
(1)R1的电阻;
(2)电源电压。
【答案】
(1)R1的电阻为10Ω。
(2)电源电压为6V。
【解析】解:由电路图可知,R1与R2串联,电流表A电路的电流,电压表测量电阻R1的电压。
(1)由I=U/R得:R1的电阻为:R1===10Ω;
(2)由I=U/R得电阻R1两端的电压为:U2=IR2=0.2A×20Ω=4V,
所以电源电压为:U=U1+U2=2V+4V=6V。
答:(1)R1的电阻为10Ω。
(2)电源电压为6V。
【基础过关】
1.
下列关于电流与电压和电阻的说法中正确的是(
)
A.
当加在导体两端的电压改变时,电压与电流的比值也随着改变
B.
用不同的导体研究电流和电压的关系,得到的结论不一样
C.
相同的电压加在电阻不同的导体两端,电流一定相同
D.
同一导体,两端电压越大,通过的电流也越大
【答案】D
【解析】
在研究电流与电压的实验中,对同一导体,改变加在两端的电压,发现通过的电流也随之改变,但电压与电流的比值不变,换其他导体,也能得出同样结论。故选D.
2.(2020·天津)图所示是某导体中的电流I跟它两端电压U的关系图象,该导体的阻值为( )
A.
40Ω
B.
30Ω
C.
20Ω
D.
10Ω
【答案】D
【解析】
由图像知,通过该导体的电流与导体两端的电压成正比,说明导体的电阻不随温度变化而变化;由欧姆定律可得,导体的电阻
故选D。
3.
将一段电阻丝接在3V的电源上,测得通过它的电流为0.3
A,若把该电阻丝改接在另一个电源上时,测得通过它的电流为0.2
A,则此时的电源电压和该电阻丝的阻值分别为
(
)
A.2V,15
Ω
B.3V,10
Ω
C.2V.10
Ω
D.3V,15
Ω
【答案】C
【解析】:
(1)根据欧姆定律可得,导体的电阻:R=UI=3V0.3A=10Ω;
(2)∵导体的电阻与两端的电压和通过的电流无关,
∴当通过它的电流为0.2A时,导体的电阻不变,
此时电源的电压:U′=I′R=0.2A×10Ω=2V.
4.(2020·天津)图所示是一种测定油箱内油量的装置,其中R是滑动变阻器的电阻片?当油量减少时,滑动变阻器的滑片p向上移动,则电路中( )
A.
总电阻增大,电流减小
B.
总电阻增大,电流增大
C.
总电阻减小,电流增大
D.
总电阻减小,电流减小
【答案】A
【解析】
由电路图知,电阻R与R0串联,电流表测整个电路的电流,当油量减小时,滑动变阻器的滑片向上移动时,变阻器接入电路的阻值增大,整个电路中的总电阻增大,根据欧姆I=U/R知,电路中的电流减小。
故选A。
5.
(2020·齐齐哈尔)在如图所示的电路中,电源两端电压保持不变。当闭合开关S,滑动变阻器R的滑片P向右移动时,下列说法中正确的是( )
A.电流表示数变大
B.电压表示数不变
C.小灯泡亮度变暗
D.电路总电阻变小
【答案】B
【解析】
由图可知,该电路为并联电路,电压表测量电源的电压,电流表测量通过滑动变阻器的电流;
A、滑动变阻器R的滑片P向右移动时,滑动变阻器接入电路的电阻变大,根据欧姆定律可知,通过滑动变阻器的电流减小,即电流表示数变小,故A错误;
B、由于电压表测量的是电源电压,所以电压表示数保持不变;故B正确;
C、并联电路中各支路互不影响,所以灯泡的电流和电压都不变,亮度不变,故C错误;
D、由于滑动变阻器电阻变大,根据并联电路的电阻关系可知,总电阻变大,故D错误;
故选:B。
6.
(2020·连云港)如图所示电源电压恒定闭合开关,滑动变阻器滑片向右移动的过程中,下列说法正确的是( )
A.
电流表示数增大
B.
电压表示数减小
C.
定值电阻R两端的电压增大
D.
电压表示数与电流表示数比值增大
【答案】D
【解析】
ABC.由图可知,电阻R和变阻器串联,电压表测量变阻器两端的电压,电流表测量电路中的电流,滑动变阻器滑片向右移动,变阻器连入电路的电阻变大,由电阻的串联可知电路的总电阻变大,由I=U/R可知通过电路的电流变小,即电流表的示数变小,由U=IR可知定值电阻R两端的电压变小,由串联电路电压的规律可知变阻器两端的电压变大,即电压表的示数变大,故ABC错误;
D.电压表的示数变大,电流表的示数变小,电压表示数与电流表示数比值增大,故D正确。
故选D。
7.(2020·青海)如图所示,电源电压保持不变,开关S闭合后,把滑片P向左移动时,滑动变阻器接入电路的阻值将______,电压表的示数将______(均填“变大”或“变小”)。
【答案】(1).
变小;(2).
变大;
【解析】
[1][2]滑动变阻器与定值电阻串联,滑动变阻器接入的是左边部分,故滑片左移时,滑动变阻器阻值变小,总电阻变小,电流变大,由欧姆定律可知定值电阻两端电压变大,即电压表示数变大。
8.
(2020·齐齐哈尔)如图所示的电路中,电源电压恒定不变,已知R1=3R2.当S1闭合,S2断开时,电压表示数为3V,电流表示数为0.4A,电阻R1为
Ω;当S1断开,S2闭合时,电流表示数为
A。
【答案】30;0.3
【解析】
由图可知,当S1闭合、S2断开时,两电阻并联,电流表测干路电流,电压表测电源电压,
根据欧姆定律和并联电路的电流特点可知:I=I1+I2=+=+=0.4A,解得:R1=30Ω,R2=10Ω;
当S1断开、S2闭合时,两电阻仍并联,电流表测R2电流,电压表仍测电源电压,
电流表示数为:I'===0.3A。
故答案为:30;0.3。
9.
如图所示,电源电压恒为6V,定值电阻R1=20Ω.闭合开关S,电流表A2的示数为0.9A,则电流表A1的示数为
A,定值电阻R2的阻值为
Ω。
【答案】0.3;10.
【解析】本题考查欧姆定律的计算。
由图可知,R1与R2并联,电流表A1测量的是通过支路R1的电流,电流表A2测量的是干路中电流,因并联电路中各个支路两端的电压相等,所以通过R1的电流等于A1的示数,则I1=U/R1=6V/20Ω=0.3A;
因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,所以通过定值电阻R2的电流I2=I-I1=0.9A-0.3A=0.6A,
则定值电阻R2的阻值R2=U1/I2=6V/0.6A=10Ω。
10.
(2019·新疆)如图所示电路中,电阻Rl的阻值为2
Ω,当开关闭合后,电压表V1的示数为1
V,电压表V2的示数为2
V。求:
(1)电源两端的电压;
(2)通过R1的电流和R2的阻值;
【答案】
(1)3V;
(2)
通过
R1的电流为0.5A;R2的阻值为4Ω。
【解析】有图可知,两个电阻是串联,电压表V1测的是Rl两端的电压,电压表V2测量的是R2两端的电压。
(1)串联电路中总电压等于各分电压之和,所以电源电压为:U=U1+U2=1V+2V=3V;
(2)通过R1的电流:I1=U1/R1=1V/2Ω=0.5A;
根据串联电路中各处的电流相等,则I2=
I1=0.5A;
根据欧姆定律I=U/R可得R2的阻值:R2=U2/I2=2V/0.5A=4Ω。
11.
如图所示,电源电压恒为12V,电阻R1为20Ω,当开关S闭合后,电压表的示数为8V,求:(1)电阻R1两端的电压;
(2)通过电阻R2的电流。
【答案】(1)4V。(2)0.2A。
【解析】
(1)由图知,两电阻串联,电压表测量R2两端的电压,R1两端的电压:
U1=U-U2=12V-8V=4V;
(2)两电阻串联,所以通过R2的电流:。
答:(1)电阻R1两端的电压为4V;(2)通过电阻R2的电流为0.2A。
12.(2020·呼伦贝尔)某物理学习小组为了探究“电流与电阻的关系”,设计了如图甲所示的实验电路?他们在学校实验室找来了如下一些实验器材:电压恒为3V的电源,电流表?电压表各一只,一个开关,阻值分别为5Ω?10Ω?15Ω?20Ω的定值电阻各一个,滑动变阻器“20Ω
1A”一个,导线若干?实验时连接的电路如图乙所示?
(1)连接电路前,开关应______
(选填“断开”或“闭合”);
(2)实验中,改变滑动变阻器阻值的目的是使定值电阻两端的电压______;
(3)将5Ω?10Ω?15Ω?20Ω的定值电阻分别接入电路中,每一次都控制定值电阻两端的电压为2.5V;当拆下5Ω的定值电阻换成10Ω的定值电阻接入电路时,如果保持滑动变阻器滑片的位置不变,会发现电压表的示数______
(选填“大”或“小”)于2.5V,接下来应该移动滑片,使电压表示数回到2.5V,读出电流表的示数并记录数据……通过多次实验测得多组数据,并利用这些数据得到如图丙所示的电流I随电阻R变化的图象,由数据和图象可以得到的结论是___
___;
【答案】
(1).
断开;
(2).
保持不变;(3).
大;当导体两端电压一定时,流过导体电流与导体电阻成反比;
【解析】
(1)实验中连接电路前,开关应断开。
(2)实验中,更换定值电阻后电路电流变化,通过改变滑动变阻器阻值使定值电阻两端电压保持不变。
(3)电压表测量定值电阻两端的电压,根据串联电路电阻分压特点,当拆下5Ω的定值电阻换成10Ω的定值电阻接入电路时,如果保持滑动变阻器滑片的位置不变,会发现电压表的示数变大,即大于2.5V。
如图丙所示的电流I随电阻R变化的图象,当分别接入5Ω、10Ω、20Ω的定值电阻时,电路电流分别为0.5A、0.25A、0.125A,定值电阻两端电压保持为2.5V不变,由数据和图象可以得到的结论是:当导体两端电压一定时,流过导体电流与导体电阻成反比。
13.
(2020·长沙)为了探究电流与电压的关系,小英连接了如图甲的电路。
(1)请你用笔画线代替导线将电路连接完整,要求滑片向右移动时,能使电流表的示数变小;
(2)小英连好电路后,经检查电路连接无误。闭合开关,发现电压表和电流表示数均为零,移动滑片,电表的指针也都不偏转,她尝试用一根导线的两端分别触接电路中各点时,电压表和电流表指针偏转情况的部分记录如表所示,请你指出电路的故障:
。
(3)排除故障后,小英继续进行实验,将数据记录在表中。请你分析数据,在图乙中画出电阻R的I﹣U图象。
数据序号
1
2
3
4
5
电压U/V
0.6
1.0
1.8
2.0
2.4
电流I/A
0.06
0.10
0.14
0.20
0.24
(4)由图像是否可以得出结论:电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比
,
理由是
。
【答案】(1)如图;(2)ab间断路;(3)如图。(4)是;电阻R的I-U图像是一条直线。
【解析】(1)滑片向右移动,电流表示数变小,说明电路的电阻在增大,滑动变阻器要接左部分,所以将滑动变阻器左下面的接线柱接入电路,和定值电阻组成一个串联电路,如图。
(2)闭合开关,电流表示数均为零,移动滑片,电表的指针也都不偏转,可以判断电路是断路,并且电压表示数也为零,说明断路部分在电压表并联以外的地方。
由表格现象知,导线连接在bc两点上,电流表和电压表还是没有示数,说明断路步骤bc之间。
由表格现象知,导线连接在ac两点上,电流表有示数,说明电路接通,并且断路在ac之间,电压表并联在导线两端,所以电压表无示数。
由表格现象知,导线连接在ab两点上,电流表有示数,说明电路接通,并且电压表有示数,说明电压表测量定值电阻R两端的电压,可以推断断路在ab之间。
综合分析ab之间有断路。
(3)由表格数据分析,除第三组数据得,在电阻一定时,电流跟电压成正比,第三组数据可以是读数有误差,描出电流跟电压对应点,用线连接起来,如图。
故答案为:(1)如图;(2)ab间断路;(3)如图。
【综合提优】
1.
如图所示,电源电压保持不变,先闭合开关S1,电压表示数为U1;再闭合开关S2,电压表示数为U2,电阻R1、R2的阻值之比为(
)
A.U1:U2
B.U2:UI
C.U2:(U2﹣U1)
D.U1:(U2﹣U1)
【答案】D
【解析】
闭合开关S1、S2时,只有电阻R1连入电路,电压表测量电源电压,则电源电压为U=U2,
只闭合开关S1时,定值电阻R1、R2串联,电压表测量R1的电压,则R1的电压为U′=U1;
因串联电路的总电压等于各电阻两端的电压之和,
所以R2的电压:U″=U﹣U′=U2﹣U1;
串联时通过R1、R2的电流相等,
根据欧姆定律可得R1、R2的阻值之比:R1/R2=(U’/I)/(U”/I)=U’/U”=U1/(U2-U1)。
2.
(2020·乐山)小华设计了如图所示的输液提示器,在护士站能够观察到药液量的变化。当袋中药液量减少时( )
A.
电压表示数减小,灯泡亮度变暗
B.
电压表示数减小,灯泡亮度变亮
C.
电压表示数增大,灯泡亮度变暗
D.
电压表示数增大,灯泡亮度变亮
【答案】B
【解析】
由图可知,变阻器与灯泡串联,电压表测变阻器两端的电压;当袋中药液量减少时,滑片向上移动,变阻器连入电路的电阻变小,根据串联电路的分压特点可知,变阻器两端的电压变小,即电压表的示数变小,电路的总电阻减小,根据欧姆定律可知,电路中电流变大,灯泡亮度变亮。
故选B。
3.
(2020·赤峰)如图所示是一种烟雾报警器的电路图,开关S处于闭合状态,R0是定值电阻,R为感光电阻,光照越强,阻值越小。烟雾浓度增大时射向R的光被遮挡,R受到的光照变弱。当烟雾浓度增大时,下列判断正确的是( )
A.
电流表的示数变大
B.
电压表的示数变小
C.
电压表与电流表的示数之比不变
D.
电压表与电流表的示数之比变大
【答案】D
【解析】
AB.由电路图可知,R0与R串联,电压表测R两端的电压,电流表测电路中的电流。因光敏电阻的阻值随光照强度的减弱而增大,所以,当烟雾浓度增大时,光照变小,感光电阻R阻值变大,电路中的总电阻变大,由I=可知电路中的电流变小,即电流表的示数变小,由串联分压可知R两端的电压变大,即电压表的示数变大,故AB错误;
CD.电压表的示数变大,电流表的示数变小,电压表与电流表的示数之比变大,故C错误,D正确。
故选D。
4.
如图是电阻甲和乙的I-U图像.小明对图像信息作出的判断,正确的是( )
A.
当甲两端电压为0.5
V时,通过它的电流为0.3
A
B.
当乙两端电压为2.5
V时,其电阻值为10
Ω
C.
将甲和乙串联,若电流为0.3
A,则它们两端的电压为2
V
D.
将甲和乙并联,若电压为1
V,则它们的干路电流为0.4
A
【答案】C
【解析】
A.由图像可知,当甲两端的电压为0.5
V时,通过它的电流为0.1
A,A错误;
B.当乙两端的电压为U乙=2.5
V时,通过乙的电流为I乙=0.5
A,由I=得,R乙===5
Ω,B错误;
C.将甲、乙串联,串联电路各处电流相等,当电流为0.3
A时,由图可知,甲两端的电压为U甲1=1.5
V,乙两端的电压为U乙1=0.5
V,串联电路两端的总电压等于各用电器两端的电压之和,U串=
U甲1+U乙1=1.5
V+0.5
V=2
V,C正确;
D.将甲、乙并联,各支路两端的电压相等,当电压为1
V时,由图可知,通过甲的电流为I甲2=0.2
A,通过乙的电流为I乙2=0.4
A,并联电路干路电流等于各支路电流之和,I=
I甲2+
I乙2=0.2
A+0.4
A=0.6
A,D错误.故选C。
5.
(2020·青海)如图所示,电源电压保持不变,关于电路的工作情况,下列说法中正确的是( )
A.
同时闭合两个开关,通过两只灯泡的电流一定相同
B.
若电压表和电流表的位置对调,闭合S1、S2后,则两表都被烧坏
C.
若先闭合S1,再闭合S2,电压表示数不变,电流表的示数变大
D.
若灯L1被短路,闭合S1、S2后,灯L1不亮,灯L2亮,电流表损坏
【答案】C
【解析】
A.同时闭合两个开关,两灯并联,由并联电路电压的规律,两灯电压相同,两灯的规格不一定相同,由欧姆定律I=U/R可知,通过两只灯泡的电流不一定相同,A错误;
B.若电压表和电流表的位置对调,电压表串联在电路中,电流表与L1并联,因电压表内阻很大,电路的电流很小,两表都不会被烧坏,B错误;
C.若先闭合S1,为L1的简单电路,电压表测电源电压,电流表测电路的电流;再闭合S2,两灯并联,电压表测电源电压,电压表示数不变;而此时电流表测干路电流,因通过L1的电流不变,根据并电路电流的规律,电流表的示数变大,C正确;
D.若灯L1被短路,闭合S1、S2后,则灯L2也会短路,灯L2不亮,造成电流表损坏和电源短路,D错误。
故选C。
6.(2019·淮安)如图(a)所示是电阻甲和乙的I﹣U图象(b)、(c)是它们的部分电路连接示意图,下列说法错误的是(
)
A.当电阻乙两端电压为2.5V时,它的阻值和甲的阻值相等
B.图(b)中,当电压U为3V时,乙的电阻为5Ω
C.图(c)中,当电压U为2V时,干路总电流为0.6A
D.图(c)中,在电压U从0增大到2.5V的过程中,通过甲、乙两电阻的电流之差先变大后变小
【答案】B
【解析】
图(b)中甲乙串联,电源电压为3V,由图像(a)可知,当电流I=0.2A时,甲两端电压为1V,乙两端电压为2V,满足题意,此时乙的电阻为R=U’/I’=2V/0.2A=10Ω,故B错误.
当电阻乙两端的电压为2.5V时,其阻值为R乙=U/I=2.5V/0.5A=5OΩ,甲图像为过原点的直线,电流与电压成正比,电阻甲的阻值为定值,R甲=U/I=2,.5V/0.5A=5Ω,故A正确。
图(c)中,甲乙并联,当电压为2V时,由图(a)可知,I甲=0.4A,I乙=0.2A,故干路中总电流为0.6A,故C正确;
图(c)中,电压从0增大到2.5V的过程中,甲乙电压始终保持相等,因此可直接在图(a)中看出电流之差,取U相等,赵甲乙图线纵轴差距,即它们的电流之差,可看出电流之差先为0,再增大,后又变为0,故D正确。
7.
在导体两端加3V的电压时,通过这个导体的电流是200mA,导体的电阻是
Ω。如果在这个导体两端加9V的电压,导体的电阻是
Ω,通过这个导体的电流是
A。
【答案】15;15;0.6。
【解析】根据欧姆定律可得R=U/I=3V/0.2A=15Ω。因为电阻是导体本身的一种性质,所以当两端电压变为9V时,电阻是导体的一种物理属性,与电压和电流没有关系,因此其电阻依旧为15Ω,
电流I=U’/R=9V/15A=0.6Ω。
8.(2019·苏州市)如图所示电路中,电源电压为3V,R1和R2阻值相等,若断开S2,闭合S1、S3,两电阻的连接方式为
(选填“串联”或“并联”);若断开S1、S3,闭合S2,此时电压表示数为
V。
【答案】并联;1.5
;
【解析】(1)若断开S2,闭合S1、S3,R1和R2并并列连接在电源两端,即为并联;
(2)若断开S1、S3,闭合S2,R1和R2依次连接即为串联,电压表测R1两端的电压;
由于R1和R2阻值相等,根据串联电路的分压特点可知:
电压表示数U1=12U=12×3V=1.5V。
故答案为:并联;1.5。
9.
如图甲所示电路,电源电压不变。闭合开关后,滑片P由b端滑到a端,电压表示数U与电流表示数I的变化关系如图乙所示,则可判断电源电压是_____伏,定值电阻R的阻值是_____欧,滑动变阻器的最大阻值为_____欧。
【答案】9;(2)6;(3)12.
【解析】
∵滑动变阻器与定值电阻串联,电压表测量电阻R两端的电压,当滑动变阻器滑片P滑到a端时,电源电压全部加在电阻R两端,
∴当滑动变阻器滑片P滑到a端时,电压表的示数最大,
∵根据图乙可以看出电压表的最大示数为9V,
∴电源电压为9V,
∵当电阻R两端的电压为9V时,通过电阻R的电流为1.5A,
∴定值电阻R的阻值是:R=U/I大=9V/1.5A=6Ω,
∴滑动变阻器的滑片P在b端时,滑动变阻器接入电路中的阻值最大,且此时电压表的示数为3V,电流表的示数为0.5A,
∴此时滑动变阻器两端的电压为:U滑=U-UR=9V-3V=6V,
∴滑动变阻器的最大阻值为:R滑=U滑/I小=6V/0.5A=12Ω。
10.
如甲图所示的电路中,电源电压恒定,R0为定值电阻,R为滑动变阻器.闭合开关S后,在移动滑片P的过程中,电流表的示数I与R的阻值关系图像如乙图所示,电压表的示数U与R的阻值关系图像如丙图所示.则R0的阻值为________Ω,电源电压为________V。
【答案】10;24。
【解析】
当滑动变阻器接入电路的电阻为20
Ω时,电路电流为I1=0.8
A,滑动变阻器两端的电压U1=I1R=0.8
A×20
Ω=16
V,设电源电压为U,则R0两端的电压U2=U-U1=U-16
V,R0的阻值为R0==;电压表示数为U′2=6
V时,滑动变阻器接入电路的电阻为30
Ω,电路中电流为I2==,电阻R0==,解得U=24
V,R0=10
Ω。
11.
如图所示的电路中,定值电阻R1为10
Ω,R2为滑动变阻器,电源电压保持不变.闭合开关S后,滑片P从b端移动到a端的过程,电压表示数U与电流表示数I的关系图像如图所示.求:
(1)电源电压;
(2)滑动变阻器的最大阻值.
【答案】(1)6
V;(2)20
Ω;
【解析】
(1)当滑动变阻器滑片P移动到a端时,电路中的电流为0.6
A,此时只有电阻R1接入电路中,则电源电压为U=I1R1=0.6
A×10
Ω=6
V
(2)当滑动变阻器滑片P移动到b端时,滑动变阻器接入电路中的阻值最大,由图乙可知,滑动变阻器两端电压为4
V,电路中电流为0.2
A,滑动变阻器的最大阻值为R2===20
Ω
12.
(2020·苏州)小明用如图甲所示电路探究电流与电阻的关系,电源电压3V,电阻R有4个阻值(5Ω、10Ω、15Ω、25Ω)供选用,滑动变阻器Rp规格为“10Ω
2A”。
(1)开关闭合前,应将滑动变阻器滑片P移到最
(左/右)端;闭合开关后,小明发现电流表、电压表示数均为0,他将一根导线的一端接电源正极,另一端依次试触a、b、c、d各接线柱,当接触到d时,电压表开始有示数且为3V,电流表示数仍为0,经进一步检查,电流表及各接线处均完好,则电路中所有可确定的故障是
。
(2)排除故障并将问题元件进行同规格更换,此时R的阻值为5Ω.闭合开关,调节滑片P,使电压表示数到达某一数值,此时电流表示数如图乙所示,该示数为
A.接着将R阻值换成10Ω,向
(左/右)端移动滑动变阻器滑片,以保持电压表的示数不变。
(3)将R阻值换成15Ω重复上述操作。三组数据如表所示,由此可得:电压一定时,电流与电阻成
。为提高结论的可靠性,换用阻值为25Ω的电阻继续上述实验,是否可行?
(可行/不可行)
(4)下列图象中,能大致反映本实验中各物理量之间关系的是
。
【答案】
(1)右;滑动变阻器RP(cd间)断路;电阻R断路;(2)0.4;右;(3)反比;不可行;(4)C。
【解析】
(1)开关闭合前,应将滑动变阻器滑片P移到阻值最大处的右端;
由题意,闭合开关后,他将一根导线的一端接电源正极,另一端依次试触a、b、c各接线柱,电流表、电压表示数均为0,说明电源正极和c之外的电路有断路;
当接触到d时,电流表示数仍为0,电路可能断路,电压表开始有示数且为3V,说明电压表与电源连通,则可能是与电压表并联的电路断路了,因电流表及各接线处均完好,故原因是R断路,导致电压表串联在电路中,综上,电路中所有可确定的故障是:滑动变阻器RP(cd间)断路;电阻R断路;
(2)排除故障并将问题元件进行同规格更换,此时R的阻值为5Ω.闭合开关,调节滑片P,使电压表示数到达某一数值,此时电流表示数如图乙所示,电流表选用小量程,分度值为0.02A,该示数为0.4A;
根据串联分压原理可知,将定值电阻由5Ω改接成10Ω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,即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,所以滑片应向右端移动,以保持电压表的示数不变;
(3)将R阻值换成15Ω重复上述操作,根据表中数据,考虑到误差因素,电流与电阻之积为:
UV=IR=0.4A×5Ω=0.20A×10Ω=0.13A×15Ω≈2V为一定值,由此可得:电压一定时,电流与电阻成反比;
电阻两端的电压始终保持UV=2V,根据串联电路电压的规律,变阻器分得的电压:U滑=U﹣UV=3V﹣2V=1V,定值电阻分得的电压为电压表示数的2倍,根据分压原理,当变阻器的最大电阻10Ω连入电路中时,对应的定值电阻最大值为:
R滑=2×10Ω=20Ω<25Ω,换用阻值为25Ω的电阻继续上述实验不可行。
(4)A、因电压表示数不变,即电流与R之积为一定值,故电流随R的变化关系为反比例函数,A错误;
B、换用不同的电阻时,电压表示数不变,B错误;
C、定值电阻的电压为2V,变阻器的电压为1V,由分压原理,变阻器与R的比值为1:2,故变阻器连入电路的电阻与R的关系为一过原点的直线C,C正确;
D、根据P=,定值电阻的功率:
PR=,即电阻的电功率与R之积为一定值,电阻的电功率随R变化关系为反比例函数,D错误。
故选C。
故答案为:(1)右;滑动变阻器RP(cd间)断路;电阻R断路;(2)0.4;右;(3)反比;不可行;(4)C。
13.(2020·温州)在研究“电流与电压的关系”时,小明连接了如图甲的电路,电源电压U为3伏。
(1)闭合开关后,小明发现电流表指针如图乙,出现这种现象的原因是___
___;
(2)改正错误操作后,小明分别将电阻R0为5欧、10欧和20欧的定值电阻接入电路,测得电阻R0的电压U0和电流I0数据,如表一所示。小明想进一步研究“电阻R0的电流变化量大小ΔI0与电压变化量大小ΔU0的关系”,根据数据计算出部分电压变化量大小ΔU0和相应的电流变化量大小ΔI0,如表二所示,则表二中的a为___
___;
表一
组别
第1组
第2组
第3组
R0(欧)
5
10
20
U0(伏)
1.0
2.2
2.5
1.2
18
2.4
1.6
2.4
2.8
I0(安)
0.20
0.44
0.50
0.12
0.18
0.24
0.08
0.12
0.14
表二
组别
ΔU0(伏)
ΔI0(安)
第1组
1.5
a
第2组
0.6
0.06
第3组
0.8
0.04
(3)小明发现,滑动变阻器电压变化量大小ΔUR与电流变化量大小ΔIR的比值,总是等于定值电阻R0的阻值,请结合上表数据和所学电学知识解释此规律_____
_。
【答案】(1)正负接线柱接反了;(2)0.30;
(3)根据串联电路电压特点U=U0+UR,得:ΔUR=ΔU0根据串联电路电流特点IR=I0,得:ΔIR=ΔI0,所以ΔUR与ΔIR的比值等于ΔU0与ΔI0的比值,据表二数据可知,ΔU0与ΔI0的比值等于R0,则ΔUR与ΔIR的比值等于R0。
【解析】
(1)电流表使用时,电流必须从电流表的“+”接线柱流入,从“﹣”接线柱流出,反之指针会发生反偏;闭合开关后,小明发现电流表指针向零刻度线左侧偏转,原因是电流表正负接线柱接反了。
(2)分析第2组和第3组数据得出电压变化量大小ΔU0和电阻R0的电流变化量大小ΔI0的比值与R0的关系,由表二的第2组数据可得
第3组数据可得
则第1组数据中
(3)根据串联电路电压特点U=U0+UR,得;ΔUR=ΔU0根据串联电路电流特点IR=I0,得ΔIR=ΔI0,所以ΔUR与ΔIR的比值等于ΔU0与ΔI0的比值,据表二数据可知,ΔU0与ΔI0的比值等于R0,则ΔUR与ΔIR的比值等于R0。
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精品试卷·第
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