电学部分
专题二:欧姆定律相关问题
考点扫描☆名师点拨
一、考点解析
欧姆定律是电学主要内容,也是初中物理电学部分的核心内容。这部分内容讲述了:电流与电压的关系、电流与电阻的关系、欧姆定律、电阻的串联、电阻的并联、分压原理、分流原理、伏安法测电阻、电路分析等知识。从考纲要求看,主要是:一、通过实验探究(表格、图像)电流、电压和电阻个关系,理解欧姆定律,并能进行简单计算;使学生感悟用“控制变量”来研究物理问题的科学方法;二、学习一种测量电阻的方法;三、了解欧姆定律的应用;四、会用欧姆定律的知识理解安全用电的道理。这说明欧姆定律在初中物理电学教学和考试中的地位还是比较重要的。2-1-c-n-j-y
今年中考,欧姆定律一定还是重要的考察对象。考查题型主要有选择题、实验题、计算题和综合题。由此可见对这部分内容的考查,题型灵活,题目属于中等偏难程度,分值也较大。
在教学实践中,同学们普遍感到欧姆定律难学、甚至有一部分学生在此放弃了欧姆定律的学习。欧姆定律的内容理解并不难,关键是欧姆定律与串联或并联电路的综合、电路分析难度较大。所以学生应在学会分析电路,理解串、并联电路电流、电压和电阻规律,理解好电流表、电压表在电路中随变阻器阻值变化的变化规律上入手。
考生要重点复习:用控制变量法探究电流与电压、电阻的关系;欧姆定律的应用(包括电路分析、变阻器改变电流电压的规律、电路计算、分压分流规律);电阻的计算;电阻的测量等。
解答此类问题要注意以下问题:
1. 在叙述电流与电压、电阻关系的结论时,易忽控制变量,“在电压一定“或在”电阻一定”,或者颠倒三者的因果关系。
2. 在计算并联电路的总电阻时,常将=+误记为R=+。
3.动态电路问题中,.开关状态变化引起的电路变化、滑片移动引起电路变化,要画出等效电路进行处理。
1.电阻问题
电阻表示导体对电流阻碍作用的大小;用符号R表示。在国际单位制中,电阻的基本单位是欧姆(符号是Ω);其它单位还有千欧(符号kΩ)、兆欧(MΩ);换算:1MΩ=1000kΩ,1kΩ=1000Ω。
影响导体电阻大小的因素:导体的电阻是导体本身的一种性质,它的大小决定于导体的材料、长度和横截面积,还与温度有关。材料、横截面积一定时,导体越长,电阻越大;材料、长度一定时,导体横截面积越小,电阻越大;大多数导体的电阻随温度的升高而增大。
2.欧姆定律问题
欧姆定律: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。公式:false,其中:U为电源电压,单位为伏(V);I为通过导体的电流,单位为安(A);R为导体的电阻,单位为欧(Ω)。
注意:应用欧姆定律的公式进行计算时,一定要统一到国际制单位基本单位后再进行计算。欧姆定律公式中的各个物理量具有同一性,即I,U,R是对同一段导体、同一时刻而言的。
3.电阻串并联问题
电阻的串联:(1)串联电阻的总电阻的阻值比任何一个分电阻的阻值都大。(2)串联电阻的总电阻的阻值等于各分电阻之和:R串=R1+R2+……Rn。(3)n个相同电阻R串联时的总电阻为:R串=nR。
电阻的并联:(1)并联电阻的总电阻的阻值比任何一个分电阻的阻值都小。(2)并联电阻的总电阻倒数等于各分电阻的阻值倒数之和,即:false。(3)n个相同电阻R0串联时的总电阻为:false。(4)两个电阻R1和R2并联时的表达式为:R总=。
4.测电阻问题
(1)伏安法实验原理:根据欧姆定律的变形公式false,用电压表、电流表分别测出待测电阻两端的电压和通过它的电流,就可以求得这段导体的电阻,这就是“伏安法”。
(2)缺表法测电阻原理:实质也是false,利用一个定值电阻和一个电压表或是一个电流表测电阻,用电压表和一个定什电阻得到待测电阻的电流或用电流表和一个定值电阻得到待测电阻的电压。
二、考点复习
(一)电阻问题
1.定义:电阻表示导体对电流阻碍作用的大小;用符号R表示。
2.单位:在国际单位制中,电阻的单位是欧姆(符号是Ω)(规定:如果导体两端的电压是1V,通过导体的电流是1A,这段导体的电阻是1Ω);常用单位还有千欧(符号kΩ)、兆欧(MΩ);换算:1MΩ=1000kΩ,1kΩ=1000Ω。
3.影响导体电阻大小的因素:导体的电阻是导体本身的一种性质,它的大小决定于导体的材料、长度和横截面积,还与温度有关。材料、横截面积一定时,导体越长,电阻越大;材料、长度一定时,导体横截面积越小,电阻越大;大多数导体的电阻随温度的升高而增大。
4.电阻分类:(1)定值电阻:电路符号:;(2)可变电阻(变阻器):电路符号。
①滑动变阻器构造:由瓷筒、线圈、滑片、金属棒、接线柱组成;
滑动变阻器变阻原理:通过改变接入电路中的电阻线的长度来改变电阻。
②电阻箱:
a.旋盘式电阻箱:读数时,各旋盘对应的指示点的示数乘以面板上标记的倍数,然后加在一起,就是接入电路的电阻。
b.插孔式电阻箱:读数时,拔出铜塞所对应的电阻丝的阻值相加,就是连入电路的电阻值;优缺点:能表示出连入电路的阻值,但不能够逐渐改变连入电路的电阻。
(二)欧姆定律
1.欧姆定律: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.公式:false,其中:U为电源电压,单位为伏(V);I为通过导体的电流,单位为安(A);R为导体的电阻,单位为欧(Ω)。
注意:应用欧姆定律的公式进行计算时,一定要统一到国际制单位后再进行计算。欧姆定律公式中的各个物理量具有同一性,即I,U,R是对同一段导体、同一时刻而言的。
3.公式变形:false,false。
应用欧姆定律公式以及两个变形式进行解题时,只要知道I、U、R三个量中的两个,就可以求出第三个未知物理量。在计算和理解问题的过程中千万注意,物理量的计算不同于数学上的计算,必须用对应的物理量单位才有意义。
(1)欧姆定律公式false,表示加在导体两端的电压增大几倍,导体中的电流就随着增大几倍。当导体两端的电压保持不变时,导体的电阻增大几倍,导体中的电流就减为原来的几分之一。
(2)导出式U=IR表示导体两端的电压等于通过它的电流与其电阻的乘积。
(3)导出式false表示导体的电阻在数值上等于加在导体两端的电压与其通过的电流的比值;由于同一导体的电阻一定(导体本身的性质),因此不能说成“导体的电阻与它两端的电压成正比,与通过它的电流成反比”。
4.运用欧姆定律公式解题技巧:解题时,为了便于分析问题,应先根据题意,画出电路图,并在图中标明已知物理量的符号、数值及未知物理量的符号,公式中的三个物理量的单位均使用国际单位基本。
(三)电阻的串并联
1.电阻的串联
(1)串联电阻的总电阻的阻值比任何一个分电阻的阻值都大。
(2)串联电阻的总电阻的阻值等于各分电阻之和:R串=R1+R2+……Rn。
(3)n个相同电阻R串联时的总电阻为:R串=nR。
2.电阻的并联
(1)并联电阻的总电阻的阻值比任何一个分电阻的阻值都小。
(2)并联电阻的总电阻倒数等于各分电阻的阻值倒数之和,即:false。
(3)n个相同电阻R0串联时的总电阻为:false。
(4)两个电阻R1和R2并联时的表达式为:R总=。
3.串并联电阻的比较
分类
串联电路
并联电路
电路图
379730142875
电流
特点
串联电路中各处电流相等
false
并联电路的干路总电流等于各支路电流之和false
电压
特点
串联电路两端的总电压等于各电阻两端电压之和false
并联电路中,各支路两端的电压相等,且都等于电源电压false
电阻
特点
串联电路的总电阻,等于各串联电阻之和false;
若有n个相同的电阻R0串联,则总电阻为false;
把几个导体串联起来相当于增大了导体的长度,所以总电阻比任何一个串联分电阻都大。
并联电阻中总电阻的倒数,等于各并联电路的倒数之和false;
若只有两个电阻R1和R2并联,则总电阻
R总=;
若有n个相同的电阻R0并联,则总电阻为false;
把几个电阻并联起来相当于增加了导体的横截面积,所以并联总电阻比每一个并联分电阻都小。
分配
特点
串联电路中,电压的分配与电阻成正比false
并联电路中,电流的分配与电阻成反比
false
电路
作用
分压(false…)
分流(false…)
(四)伏安法测电阻
1.伏安法测导体电阻
(1)实验原理:根据欧姆定律的变形公式false,用电压表、电流表分别测出待测电阻两端的电压和通过它的电流,就可以求得这段导体的电阻;此法叫“伏安法”。21·cn·jy·com
(2)实验器材:电源、开关、电压表、电流表、滑动变阻器、待测电阻、导线若干。
(3)实验电路:
(4)实验步骤:①按实验原理图正确连接实验电路;②电路经检查无误后,闭合开关,调节滑动变阻器的滑片P的位置,使电阻两端的电压分别为U1、U2、U3,观察电流表的示数,每次对应的数值为I1、I2、I3,分别填入设计的表格中;③根据每次记录的电压值和电流值求出每次对应的电阻值R1、R2、R3,求出它们的平均值R=(R1+R2+R3)/3。【出处:21教育名师】
(5)滑动变阻器的作用:①保护电路;②改变导体两端的电压和通过导体的电流。
2.伏安法测小灯泡电阻(考试重点)
(1)实验原理:根据欧姆定律的变形公式false,用电压表、电流表分别测出待测小灯泡两端的电压和通过它的电流,就可以求得小灯泡的电阻。21**com
(2)实验器材:电源、开关、电压表、电流表、滑动变阻器、待测小灯泡、导线若干。
(3)实验电路:
(4)实验步骤:①按实验原理图正确连接实验电路;②电路经检查无误后,闭合开关,调节滑动变阻器的滑片P的位置,使小灯泡两端的电压分别为U1、U2、U3,观察电流表的示数,每次对应的数值为I1、I2、I3,分别填入设计的表格中。③根据每次记录的电压值和电流值求出每次对应的电阻值R1、R2、R3。
(5)记录表格
实验序号
U/V
I/A
R/Ω
1
2
3
(6)注意事项:①器材的选取:电流表所选用量程满偏值要大于电路中的最大电流;滑动变阻器的最大阻值应略大于或接近小灯泡的电阻(效果更明显);②连接电路时:按照电压表、电流表、滑动变阻器的使用规则,将它们正确地连入电路,在连接的过程中,开关要断开;③进行实验时:闭合开关前,要把滑动变阻器的滑片调到最大阻值处,是电路中的电流最小,以保证电路中灯泡、滑动变阻器、电压表、电流表等仪器的安全;④将每次测量的结果和小灯泡的发光情况记录下来,以便最后分析和总结;⑤分析处理数据,对于测得的各组电流和电压值,计算出相应的电阻,然后比较,找出规律。21
考点剖析☆聚焦高频
高频考点一:电阻问题
3815715647700【典例1】(2020?长沙)如图所示的钨丝是将一个白炽灯去除玻璃罩制成的,闭合开关S,小灯泡L发光,钨丝不发光,向钨丝吹气时,小灯泡L变亮,用酒精灯给钨丝加热,小灯泡L逐渐变暗直至熄灭,由实验可知( )
A.钨丝的电阻随温度升高而减小
B.向钨丝吹气时,钨丝电阻变小
C.给钨丝加热时,电路中的电流变大
D.小灯泡L发光而钨丝不发光是因为通过钨丝的电流小于小灯泡L的电流
【考查角度】影响电阻大小的因素。
【解析】闭合开关S,小灯泡L发光,钨丝不发光,向钨丝吹气时,小灯泡L变亮,说明通过小灯泡的电流变大,则钨丝的电阻减小;用酒精灯对白炽灯的钨丝加热,钨丝的温度升高,观察到小灯泡L的亮度明显变暗,说明通过小灯泡L的电流变小,钨丝的电阻增大;由于钨丝和小灯泡串联接入电路中,则通过它们的电流是相同的;综上所述,ACD错误,B正确。故选:B。
【答案】B。
高频考点二:欧姆定律问题
3978275424180【典例2】(2020?江西)如图所示,电源电压恒定不变,闭合开关S,若滑片P向上移动,下列说法正确的是( )
A.A示数变小,V示数变大 B.A示数变小,V示数不变
C.A示数变大,V示数变小 D.A示数变大,V示数不变。
【考查角度】欧姆定律的应用、电路的动态分析。
【解析】由电路图可知,R1与R2并联,电压表V测电源两端的电压,电流表A测干路电流。
因电源电压恒定不变,所以滑片移动时电压表V的示数不变,故AC错误;因并联电路中各支路独立工作、互不影响,所以滑片移动时通过R2的电流不变,若滑片P向上移动,则变阻器R1接入电路中的电阻变大,由I=false可知,通过R1的电流变小,因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,所以干路电流变小,即电流表A的示数变小,故B正确、D错误。故选:B。
【答案】B。
高频考点三:电阻串并联问题
4076065635635【典例3】(2020?牡丹江)张华同学在“探究通过导体的电流与其两端电压的关系”时,将记录的实验数据通过整理作出了如图所示的图象,根据图象,下列说法错误的是( )
A.当在导体乙的两端加上1V的电压时,通过导体乙的电流为0.1A
B.将甲、乙两导体并联后接到电压为3V的电源上时,干路中的电流为0.9A
C.通过导体甲的电流与其两端的电压成正比
D.导体甲的电阻大于导体乙的电阻
【考查角度】探究电流与电压、电阻的关系实验。
【解析】(1)由图象可知,当U=1V时,I=0.1A,故A正确;(2)当甲、乙两导体并联后接到电压为3V的电源上,由图知I甲=0.6A,I乙=0.3A,I=0.9A,故B正确;(3)由图象可知,通过导体的电流随电压的增大而增大,并且成倍数的增大,即成正比,故C正确;(4)加同样电压时(3V),I甲=0.6A,I乙=0.3A,I甲>I乙,所以R甲<R乙,故D错误;故选:D。
【答案】D。
高频考点四:伏安法测电阻问题
【典例3】(2020?随州)为测量额定电压为“3V”的小灯泡发光时的电阻,小程连接了如图所示的电路,其中电源电压恒定为6V。
2987040554990(1)小程合理地连接好电路,闭合开关,发现小灯泡不亮,但电流表、电压表示数都不为零,接下来他应进行的操作是 。
A.检查灯泡是否断路
B.检查灯泡是否短路
C.检查开关是否接触良好
D.移动滑动变阻器的滑片
(2)下表为小程记录的实验数据:
实验序号
电压表示数/V
电流表示数/A
1
1.00
0.250
2
2.00
0.400
3
2.40
0.500
4
3.00
0.520
小程在测量第一组数据后再测量第二组数据时,滑动变阻器的滑片P应向
端滑动(选填“左”或“右”)。老师发现小程测量的数据中有一组明显有误,则错误的一组是:
4378960193675(选填序号“1”、“2”、“3”或“4”)。
(3)在完成以上实验后,小程还想测量另一个额定电压为3.8V的小灯泡的额定功率,但该电压表“0~15V”量程已损坏,只有“0~3V”量程可用,只更换小灯泡,其他器材不变。请设计出完成该实验的电路图并画在虚线框中。
【考查角度】伏安法测电阻的探究实验。
【解析】(1)电流表、电压表示数都不为零,所以电路没有发生断路,灯泡不亮可能是因为两端电压太低,电功率太小造成的,所以下一步的操作应该移动滑动变阻器的滑片,ABC错误,D正确;
(2)第二组数据灯泡两端的电压增大,所以此时应该减小滑动变阻器的阻值,将滑片向右滑动;
根据R=false分别代入数据可知R1=4Ω,R2=5Ω,R3=4.8Ω,R4=5.8Ω,根据灯丝电阻随温度升高而增大的特点,随灯泡两端电压的升高,灯丝的温度升高,灯丝的电阻应增大,由计算数据可知,R3错误,故第3次数据有问题;
(3)当灯泡正常发光时,即要使灯泡电压为3.8V,则滑动变阻器两端电压为6V-3.8V=2.2V<3V,电压表“0~15V”量程已损坏,只有“0~3V”量程可用,所以把电压表并联在滑动变阻器的两端,移动滑动变阻器的滑片使电压表的示数为2.2V时,即可进行实验。电路图如图所示:
【答案】(1)D;(2)右;3;(3)见上图。
考点过关☆专项突破
类型一:电阻问题
1.(2020?广西)新的国家标准对延长线插座配用电缆的导线横截面积要求进行了修改,额定电流16A的延长线插座,导线最小标称横截面积由1mm2提升到1.5mm2。增大导线横截面积的目的是( )
A.增大导线的电阻 B.减小通过导线的电流
C.增大导线的电压 D.减小导线发热的功率
2.(2020?呼和浩特)科学方法在物理问题的研究中,起到了重要的作用。比如,两个定值电阻,一个5Ω,一个10Ω,粗细均匀。以下描述正确的是( )
A.如果这两个电阻的材料相同,则5Ω的长度一定大于10Ω的长度
B.如果这两个电阻的材料不同,则5Ω的长度一定小于10Ω的长度
C.如果这两个电阻的材料、横截面积相同,则5Ω的长度一定小于10Ω的长度
D.如果这两个电阻的材料、长度相同,则5Ω的横截面积一定小于10Ω的横截面积
3.(2020?广州)小明测量不同型号铅笔在纸上涂划所得线条的电阻,实验步骤如下:
(1)用铅笔在纸上画出两段长为15cm的线条,在其中一段线条上重复涂划3次,另一段6次;
(2)换用不同型号铅笔重复(1)的操作,得到多组等长等宽的线条如图;
(3)测出每段线条两端的电阻记录在表中。
2B
4B
6B
8B
9B
低高
3
①
0.79
0.67
0.49
③
6
②
0.65
0.43
0.28
④
92773515240
根据实验数据,可推测电阻最小的是( )
A.① B.② C.③ D.④
40322504102104.(2020?长沙)如图所示的钨丝是将一个白炽灯去除玻璃罩制成的,闭合开关S,小灯泡L发光,钨丝不发光,向钨丝吹气时,小灯泡L变亮,用酒精灯给钨丝加热,小灯泡L逐渐变暗直至熄灭,由实验可知( )
A.钨丝的电阻随温度升高而减小
B.向钨丝吹气时,钨丝电阻变小
C.给钨丝加热时,电路中的电流变大
D.小灯泡L发光而钨丝不发光是因为通过钨丝的电流小于小灯泡L的电流
5.(2020?邵阳)如图所示,当滑动变阻器的滑片P向左移动时,能使电路中的电阻变小的接法是( )
A.B.C.D.
6.(多选题)(2020?江西)如图所示,是电学中常见的电路图,在A、B两点间分别接入下列选项中加点字的元件,并进行对应实验,对滑动变阻器在此实验中的作用描述正确的是( )
A.探究电流与电压的关系﹣﹣改变定值电阻两端电压
B.探究电流与电阻的关系﹣﹣调节电阻两端电压成倍数变化
C.测量定值电阻的阻值﹣﹣多次测量求平均值,减小误差
D.测量小灯泡的电功率﹣﹣改变小灯泡两端电压,求平均电功率
7.(2020?绥化)电阻是导体本身的一种性质,它的大小与导体的材料、 和 等因素有关。
8.(2020?海南)长1m、横截面积1mm2的银与铁,在20℃时的电阻值分别为0.016Ω与0.096Ω,银与铁两种材料相比, 更容易导电;已知金属丝的电阻和它的长度成正比,和它的横截面积成反比。在长短与粗细完全相同的银丝和铁丝两端加相同电压,通电相同时间,不计温度对电阻的影响,银丝和铁丝消耗的电能之比为 。
42043351828809.(2020?贵港)如图所示,用A、B两个金属夹子将一根铅笔芯接入电路中,当B夹子左右移动时,小灯泡的亮度会发生变化。导致铅笔芯接入电路的电阻发生变化的主要因素是 ;若将A、B两个金属夹子间的铅笔芯换成塑料吸管,小灯泡 (选填“会”或“不会”)发光。
10.(2020?桂林)一根镍铬合金丝两端电压一定,将镍铬合金丝对折后接入原电路中,其电阻将 ,通过的电流将 。(选填“变大”、“变小”或“不变”)
类型二:欧姆定律问题
1.(2020?淄博)如图甲所示,电源电压为4V且保持不变,滑动变阻器的规格为“20Ω 1A”。灯泡3129915388620L的额定电流为0.25A,其电流随电压变化的图象如图乙所示。闭合开关S,移动滑片P,在保证电路安全的情况下,则( )
A.灯泡正常发光时的电阻是7.5Ω
B.灯泡正常发光1min消耗的电能是60J
C.电路消耗的总功率最大是1.6W
4676775144780D.当电流表的示数为0.2A时,滑动变阻器连入电路的阻值是12.5Ω
2.(2020?西藏)如图所示,开关闭合后,电压表V1的示数为2V,电压表V2的示数为5V,则R1:R2等于( )
A.2:5 B.5:2 C.3:2 D.2:3
30994358305803.(2020?广西)如图是某简易煤气检测电路,其中Q为气敏元件,其阻值随煤气浓度的升高而减小。若输出信号的仪表选用电压表或电流表,闭合开关S,当煤气浓度升高时,要求仪表的示数增大,则( )
A.选用电压表接在a、b之间
B.选用电压表接在b、c之间
C.选用电流表接在b、c之间
D.选用电流表接在a、c之间
40824156934204.(2020?西藏)如图所示电路中,电源两端电压保持不变,小灯泡L的规格为“3V 1.5W”,当开关S2、S3断开,S1闭合时,灯泡恰好正常发光;当开关S1、S3断开,S2闭合时,电流表的读数为0.3A(忽略灯丝电阻的变化),则( )
A.电源两端电压为6V
B.电阻R的阻值大小为6Ω
C.当开关S2断开,S1,S3闭合时,电流表的示数为1.25A
D.当开关S2断开,S1,S3闭合时,灯泡L和电阻R的电功率之比是3:2
5.(2020?烟台)如图甲所示,电源电压保持不变,电阻R2=10Ω,闭合开关S,电压表V1、V2的指针偏转情况完全相同,如图乙所示。则下列说法正确的是( )
2809875152400A.电流表A的示数为0.6A
B.电阻R1的阻值为10Ω
C.电阻R2的电功率为9W
D.10s内电阻R1产生的热量为36J
6.(2020?金昌)如图所示电路中,电源电压保持不变,当开关S闭合后,滑动变阻器R接入电路的电阻为3Ω时,小灯泡正常发光。若已知滑动变阻器R的规格是“15Ω 1A”,灯泡L标有“2.5V 1.25W”字样(不考虑灯泡电阻随温度的变化),电流表量程为0~0.6A,电压表量程为0~3V.要保证电路安全。下列说法正确的是( )
379285568580A.电源电压为2.5V
B.电路消耗的最大功率3W
C.小灯泡的最小功率为0
D.电流表的示数变化范围0.2A~0.5A
41738552971807.(2020?南京)如图所示电路,电源电压不变,R1为定值电阻,R2为滑动变阻器。闭合开关S,R2的滑片P在某一端点时,两表的示数分别为0.2A和3V;移动滑片P到某位置的过程中,两表的示数分别变化了0.3A和1.5V.下列说法正确的是( )
A.电源电压为4.5V
B.R2的最大阻值为20Ω
C.电路消耗的总功率最小时,R1与R2接入电路的阻值之比为3:1
D.电流表示数为0.4A时,R1与R2消耗的功率之比为1:1
42576759220208.(2020?随州)某同学做“调节灯泡亮度”的实验,电路图如图所示,电源电压恒定为4.5V,电压表量程为“0~3V”,电流表量程为“0~0.6A”,滑动变阻器标有“20Ω 1A”,灯泡L标有“3V 1.5W”字样(忽略灯丝电阻受温度的影响),为保证电路安全,小灯泡两端电压不超过额定电压,两电表的示数均不超过所选量程。则以下判断不正确的是( )
A.变阻器滑片向右滑动时,电压表示数变大,电流表示数变小
B.灯泡正常发光时,滑动变阻器连入电路的阻值为3Ω
C.当电压表示数为3V时,电路消耗的总功率最大
D.当滑动变阻器连入电路的阻值为9Ω时,灯泡的功率为0.54W
31146757378709.(2020?天水)如图甲所示,电源电压12V保持不变,闭合开关S后,当滑片P从最右端向最左端滑动的过程中,小灯泡的I﹣U关系图象如图乙所示,最后小灯泡正常发光。下列说法中正确的是( )
A.小灯泡的额定电压为3V
B.滑动变阻器的最大阻值为9Ω
C.该电路总功率变化范围为3W~24W
D.小灯泡正常发光1min,电流所做的功为24J
10.(2020?内江)在相距40km的甲、乙两地之间,沿直线架设了两条相同的输电线,这种输电线每千米的电阻为0.2Ω.现由于特殊原因造成输电线上某处发生了短路,为了确定短路位置,检修员在甲地利用电压表、电流表和电源接成了如图所示的电路进行检测。当电压表示数为3.0V时,电流表示数为0.5A。
(1)若检修员在检测中用时1min,则检测中输电线消耗的电能是多少J?
400621530480(2)短路位置离甲地的距离是多少km?
11.(2020?黔南州)如图甲所示电路中,电源电压为9V不变,R1是定值电阻,R2由三段材料不同、横截面积相同的均匀导体EF、FG、GH制作而成,其中一段是铜丝,其电阻可忽略不计,另两段是电阻丝,其阻值与自身长度成正比,P是与R2良好接触并能移动的滑动触头。闭合开关S1,断开S2,将P从H端移到E端时,电流表示数I与P向左移动的距离x之间的关系如图乙所示。问:
(1)电阻R1的阻值是多少?电阻R2的总电阻是多少?
(2)当x的值为30cm时,电流表的示数是多少?
(3)当电压表的示数为4V时,在20s内电流通过R2产生的热量是多少?
(4)当P移动到最左端E处时,闭合开关S1和S2.电阻R2消耗的电功率与电路消耗的总电功率之比是多少?
421195531242012.(2020?黔东南州)如图所示的电路中电源电压保持不变,R1=R2=R3=20Ω,当S1、S2都断开,电流表示数是0.3A,求:
(1)电源电压;
(2)S1、S2都闭合时,电流表示数是多少?
441769540386013.(2020?大庆)如图,R1=6Ω,当S1闭合,S2、S3断开时,电流表示数为1A;S3闭合,S1、S2断开时,电流表示数为0.2A.求:
(1)电源电压;
(2)电阻R2的阻值;
(3)当S1、S2闭合,S3断开时,电路的总功率。
类型三:电阻串并联问题
36175954343401.(2019?乐山)在如图的家庭电路中,先闭合开关S1,让电炉正常工作,然后依次闭合灯泡开关,则( )
A.接入电路的总电阻变大
B.火线和零线中的电流变大
C.通过各用电器的电流一定相等
D.电炉的功率比灯泡的功率大,所以它两端的电压更高
2.(2020秋?北碚区月考)学习了电阻的串并联,初三9班的小杨同学归纳了如下结论,其中正确的是( )
A.串联电路的总电阻比每个分电阻都小
B.并联电路的总电阻比每条支路的电阻都小
C.串联电路的任何一个分电阻变大,总电阻都变小
D.并联电路的任何一个支路的电阻变大,总电阻都变小
42119556400803.(2020秋?温江区期中)如图所示,图象1和图象2分别是电阻R1与R2的U﹣I图象,则R1与R2的大小及两电阻串联和并联后的U﹣I图象所在的区域分别是( )
A.R1<R2,两电阻并联后图线在区域Ⅰ
B.R1<R2,两电阻串联后图线在区域Ⅰ
C.R1>R2,两电阻并联后图线在区域Ⅲ
D.R1>R2,两电阻串联后图线在区域Ⅲ
4.(2020秋?东平县期中)在教室中有7盏灯正常发光,若熄灭其中一盏灯,则电路的( )
A.总电压增大 B.总功率减小 C.总电阻减小 D.总电流增大
5.(2020秋?兰山区期中)现有两个电阻R1和R2,且R1<R2,把它们接到同一电源,要使电路中电流最大,应该( )
A.只接入R1 B.只接入R2
C.R1和R2串联后接入电路 D.R1和R2并联后接入电路
6.(2020?郴州)有阻值相同的三个电阻,以任意方式连接,最多能得到 种不同阻值的电阻;这些不同的连接方式,得到电阻的最大阻值与最小阻值之比是 。
7.(2020?舟山)在学习了并联电路特点和欧姆定律后,科学兴趣小组为研究并联电路总电阻和各分电阻之间的关系,开展了以下探究。
[实验步骤]
①设计电路,根据电路图连接实物;
②闭合开关,分别读出电压表和电流表的示数并记录;
③计算总电阻并填入表格;
④换用不同规格的电阻重复上述实验。
实验次数
电阻
R1/Ω
电阻
R2/Ω
电压
U/V
电流
I/A
总电阻
R/Ω
1
10
30
3
0.4
7.5
2
30
30
3
0.2
15
3
30
15
3
0.3
10
请你在答题卷中用笔画线代替导线,将实物图连接完整。
[得出结论]并联电路总电阻小于任何一个分电阻。
[思考讨论]
①请根据影响导体电阻大小的因素解释上述结论。 。
②分析表中数据,若增大其中一个分电阻的阻值,则总电阻将 。
类型四:伏安法测电阻问题
43795955943601.(2020?达州)如图所示是“伏安法测电阻”的实验电路图,R为待测电阻,阻值约为5Ω.实验器材有:滑动变阻器(规格为10Ω 2A)、电压表(量程分别为0~3V、0~15V)、电流表(量程分别为0~0.6A、0~3A)、电源(3节新干电池串联)。为使测量时能较准确地读数(指针最好偏过中间刻度线),则电压表应选 的量程,电流表应选 的量程;为了保证两电表安全,应控制滑动变阻器的阻值大约在 的范围内移动。
2.(2020?台州)图甲为“伏安法”测电阻的实验电路。
(1)请用笔画线代替导线将电路补充完整。
(2)闭合开关,当滑动变阻器的滑片移动到某一位置时,电压表和电流表的指针位置如图乙,则被测电阻的阻值为 欧。
(3)为减小实验误差,需进行多次测量。完成第一次测量后,接下来的操作是 。
3.(2020?广西)用伏安法测R的电阻实验中:
(1)图甲中,有一根导线未连接,请用笔画线代替导线将电路连接完整。
(2)实验前,滑动变阻器的滑片P应置于最 (选填“左”或“右”)端。
(3)闭合开关后,发现电流表示数为零,电压表示数接近电源电压,则故障原因可能是电阻R (选填“断路”或“短路”)。
(4)排除故障后,当电流表的示数为1A时,电压表的示数如图乙所示,待测电阻R的阻值为 欧。
(5)电流表的电阻虽然很小,但也会影响本实验中R的测量结果。用图丙的电路进行测量可消除这个影响,
R0为定值电阻。实验步骤如下:
①按照图丙的电路图连接电路,将滑动变阻器的滑片置于最大阻值处;
②闭合开关S1,S2,移动滑动变阻器滑片,读出电压表的示数U1和电流表的示数I1,
③ 移动滑动变阻器滑片,读出电压表的示数U2和电流表的示数I2;
④可得待测电阻R= 。
4.(2020?鄂尔多斯)小明同学用“伏安法”测额定电压为2.5V的小灯泡的电阻,实验电路如图甲。173355381000
(1)请用笔画线代替导线,在图甲完成实物电路连接(要求:滑动变阻器滑片P向右移动,小灯泡变暗)。
(2)连接好电路,闭合开关,小明发现电压表有示数,电流表无示数,移动滑片P,两表示数均无变化,则故障为 。小明排除故障后按要求完成实验,并根据实验数据绘制成U﹣I图象,如图乙,则小灯泡正常发光时的电阻为 Ω。
(3)细心的小明发现实验所得U﹣I图象不是一条直线,其原因是 。
(4)实验结束后,小华同学想利用此实验器材测量额定电压为3.8V小灯泡的额定功率。但此时他发现电压表损坏了,于是用一个已知阻值为R0的定值电阻,利用图丙电路,也测出了小灯泡的额定功率。请完成下列实验步骤:
①闭合开关S、S1,断开开关S2,移动滑片,使电流表示数为 ;
②闭合开关S、S2,断开开关S1,保持滑片位置不变,读出电流表示数为I;
③灯泡的额定功率P额= (用已知量和测量量表示)。
5.(2020?内江)一个物理课外实验小组用如图甲所示的电路来测量某待测电阻Rx的阻值,其中定值电阻R0=20Ω.请你帮实验小组完成:
(1)按照甲图的实验电路图,用笔画线代替导线将乙图连接完整(部分导线已连好);
(2)在连接电路时,开关应 ,闭合开关前,滑动变阻器的滑片应置于 (选填“左”或“右”)端;
(3)闭合开关S1,将开关S2掷于“1”时,调节滑动变阻器的滑片到适当位置,记下此时电压表的示数为U1;保持滑片位置不变,将开关S2掷于“2”时,记下此时电压表的示数为U2.则待测电阻Rx阻值的表达式Rx= (用R0、U1、U2表示)。
(4)重复步骤(3),共得到5组U1、U2的数据,并计算出的值,如下表所示,则5组数据的平均值为 ;利用的平均值,求出待测电阻Rx为 Ω。
1
2
3
4
5
U1/V
0.25
0.30
0.36
0.40
0.44
U2/V
0.86
1.03
1.22
1.36
1.49
3.44
3.43
3.39
3.40
3.39
(5)实验中,采用了多次测出U1和U2的值,并由的平均值,求待测电阻Rx阻值的目的是为了 。
6.(2020?甘孜州)在“用电流表和电压表测电阻”的实验中,电路如图甲所示。
(1)开关闭合前,滑动变阻器的滑片P要移动到 (选填“a”或“b”)端;
(2)闭合开关,发现电流表示数为零,但电压表指针发生明显偏转,则电路发生的故障可能是以下四种中的 ;
A.Rx发生断路 B.滑动变阻器断路
C.Rx发生短路 D.电流表处断路
(3)排除故障后,闭合开关,调整滑片P到某一位置后,若两表的示数分别如图乙、丙所示,其中电流表的示数为 A,此次测得的结果为Rx= Ω.396875681355
7.(2020?葫芦岛)小霞在伏安法测电阻的实验中,选用器材如下:电压为6V的电源、规格为“10Ω 1A”的滑动变阻器R1、待测电阻Rx、电流表、电压表、开关、导线若干。
(1)小霞连接的实验电路如图甲所示,其中有一条导线连接有误,若此时闭合开关电压表所测量的电压 (填“会”或“不会”)超过它的量程。请将连接错误的导线画“×”,并用笔画线代替导线将电路连接正确。
(2)正确连接电路后,先将滑动变阻器的滑片移到最 (填“左”或“右”)端,闭合开关,电流表的示数为0.2A,调节滑片发现电流表的示数发生变化,电压表的示数始终为零。电路中的故障可能是电压表 (填“短路”或“断路”)。
(3)排除故障后,小霞进行三次实验测出的电阻值分别为20.1Ω、20Ω、19.9Ω,待测电阻的阻值应为 Ω。
(4)小霞将待测电阻Rx换成额定电压为2.5V的小灯泡,测量其额定功率。已知小灯泡正常发光时的电阻约为10Ω,通过分析发现实验无法完成,小霞发现实验桌上有三个阻值分别为10Ω、20Ω、30Ω的定值电阻,可将其中 Ω的电阻串联在电路中,进行实验。
3427095381000(5)闭合开关调节滑动变阻器的滑片,当电压表的示数为2.5V时,电流表的示数如图乙所示为 A,小灯泡的额定功率为 W。
(6)小霞又设计了如图丙所示的电路,来测量额定电流为0.4A小灯泡的额定功率。电源电压未知,定值电阻R0的阻值为10Ω.请你将下面的实验步骤补充完整。
①闭合开关S,调节滑动变阻器的滑片,使电压表的示数为 V,小灯泡正常发光。
②保持滑动变阻器滑片的位置不变,将一根导线连接在电路中b、d两点之间,电压表的示数为6V。
③取下b、d间的导线,将其连接在 两点之间,电压表的示数为5V。
④小灯泡的额定功率为 W。
8.(2020?上海)小华做“用电流表、电压表测电阻”实验,现有电源(电压为1.5伏的整数倍保持不变)、待测电阻、电流表、电压表、滑动变阻器、开关各一个,以及导线若干。他正确串联电路后,将电压表并联在电路中。闭合开关,移动滑动变阻器滑片,将测得的两组数据记录在表一中。小华观察数据思考后重新连接了电压表,将新测得的两组数据记录在表二中。小华通过数据处理求出了待测电阻的阻值,完成实验。
表一
实验序号
电压表示数(伏)
电流表示数(安)
1
2.6
0.18
2
2.3
0.20
表二
实验序号
电压表示数(伏)
电流表示数(安)
3
2.2
0.20
4
2.6
0.24
①获得表一实验数据的过程中,小华将电压表并联在 的两端;
②实验中小华所用的电源电压为 伏;
③根据表一中实验序号1的数据,计算此次待测电阻的阻值为 欧;(精确到0.1欧)
④根据实验数据,计算并判断所用滑动变阻器的规格能否为“10欧 2安”。 (需写出计算过程)
9.(2020?新疆)在测量小灯泡的电阻实验中,有两个规格相同的小灯泡,将其中一个小灯泡接入测量电路,通过实验得到的实验数据如下列表格所示。将另一个小灯泡的玻璃罩敲碎,把保存完好的灯丝接入测量电路,并将灯丝浸没在常温纯净水中,通过实验得到灯丝的I﹣U图象如图所示。
U/V
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
I/A
0.10
0.18
0.23
0.26
0.28
0.30
(1)请画出测量小灯泡的电阻的电路图。
(2)在测量灯丝的电阻时,开关闭合前,滑动变阻器的滑片应调到阻值 (填“最大”或“最小”)处;将灯丝浸没在常温纯净水中,且每次测量时,电表指针稳定后立即读数并断开开关,目的是为了控制灯丝的 不变。
(3)小灯泡两端的电压为3V时的电阻是常温时小灯泡电阻的 倍;某一手电筒的小灯泡与上述实验中的小灯泡相同,手电筒的开关闭合后小灯泡的电功率 (填字母代号)。
A.一直增大 B.一直减小 C.先增大后不变 D.先减小后不变
10.(2020?天津)为了比较方便地测量出未知电阻的阻值,物理兴趣小组的同学设计了一个“电阻测量盒”:将一个电源(电压不变)、一个阻值为R0的定值电阻、一个开关和一个电流表用导线连接起来装入一个盒内,并引出两根导线到盒外,如图1所示。未使用时,盒内开关断开,电流表无示数。使用时,将盒外的两根导线分别与待测电阻Rx的两端相连,读取开关闭合时电流表的示数I1、开关断开时电流表的示数I2,经计算得知Rx的阻值。
请你解答如下问题:
(1)在图2的虚线框内画出测量盒中符合上述设计要求的两种可能的电路图;
(2)在你所设计的电路中任选一种,推导出待测电阻Rx的数学表达式。(请注明所选择的电路,Rx表达式用已知量和测量量表示)
考点过关☆专项突破解析
类型一:电阻问题
1.【解答】
A.延长线的材料和长度相同时,增大导线横截面积可以减小导线的电阻,故A错误;
B.通过导线的电流与插座上用电器消耗的电功率有关,则无法判断通过导线电流的变化,故B错误;
C.在通过导线的电流一定时,导线的电阻减小,由U=IR可知,可以减小导线两端的电压,故C错误;
D.在通过导线的电流一定时,导线的电阻减小,由P=I2R可知,可以减小导线发热的功率,故D正确。
故选:D。
2.【解答】
AC、两个电阻粗细均匀、材料相同,电阻越大,长度越长,所以10Ω的电阻较长;故A错误、C正确;
B、两个电阻粗细均匀,若材料不同,无法判断两个电阻的长度大小;故B错误;
D、两个电阻的材料、长度相同,横截面积越大,电阻越小,所以10Ω的电阻较小;故D错误。
故选:C。
3.【解答】由表格数据可知,重复涂划相同时,铅笔的含碳量越高,电阻越小,铅笔的含碳量相同时,重复涂划次数越多,电阻越小,故电阻最小的是④,故D正确,ABC错误。
故选:D。
4.【解答】闭合开关S,小灯泡L发光,钨丝不发光,向钨丝吹气时,小灯泡L变亮,说明通过小灯泡的电流变大,则钨丝的电阻减小;
用酒精灯对白炽灯的钨丝加热,钨丝的温度升高,观察到小灯泡L的亮度明显变暗,说明通过小灯泡L的电流变小,钨丝的电阻增大;
由于钨丝和小灯泡串联接入电路中,则通过它们的电流是相同的;
综上所述,ACD错误,B正确。
故选:B。
5.【解答】
A图滑动变阻器的接线柱接C和D,无电阻丝连入电路。此选项不符合题意;
B图滑动变阻器的接线柱接B和D,连入电路中的电阻丝是PB部分。当滑片P向左滑动时,PB电阻丝长度变大,电阻变大。此选项不符合题意;
C图滑动变阻器的接线柱接B和A,连入电路中的电阻丝是AB部分。无论怎样移动滑片,滑动变阻器接入电路电阻不变。此选项不符合题意;
D图滑动变阻器的接线柱接A和D,连入电路中的电阻丝是AP部分。当滑片P向左滑动时,AP电阻丝长度变小,电阻变小。此选项符合题意。
故选:D。
6.【解答】A、探究电流与电压的关系时滑动变阻器的作用一般有保护电路和改变电路电流或改变被测电阻两端电压,故A正确;
B、根据控制变量法的思路,研究导体中的电流与电阻的关系时,要保持导体两端的电压不变,而电路中换用阻值不同的电阻时,电阻两端的电压就要改变,为了保持电阻两端的电压不变,就需要改变滑动变阻器接入电路的阻值,故B错误;
C、测量导体的电阻时,通过改变滑动变阻器接入电路的阻值,从而改变了待测电阻两端的电压和通过它的电流,可以多测几组数据,通过求平均值来减小误差,故C正确;
D、在“伏安法”测小灯泡电功率的实验中,滑动变阻器的作用是:通过改变小灯泡两端的实际电压与通过小灯泡的电流,可比较灯泡的实际功率与小灯泡亮度之间的关系,不需要测量平均功率,故D错误。
故选:AC。
7.【解答】
导体的电阻是导体的一种性质,反映了导体对电流阻碍作用的大小,电阻大小与导体的材料、长度、横截面积有关,还与温度有关。
故答案为:长度;横截面积。
8.【解答】(1)由题意知在长度、横截面积以及温度相同时,银的电阻小,更容易导电;
(2)在长度、横截面积相同时,银的电阻与铁的电阻之比为:==,
银丝和铁丝消耗的电能之比为:
===。
故答案为:银;6:1。
9.【解答】
当B夹子左右移动时,铅笔芯接入电路中的长度会发生变化,铅笔芯接入电路的电阻发生变化,根据I=知电路中电流发生变化,小灯泡的亮度就会发生变化;
若将A、B两个金属夹子间的铅笔芯换成塑料吸管,由于塑料吸管是绝缘体,不易导电,小灯泡不会发光。
故答案为:长度;不会。
10.【解答】将镍铬合金丝对折后,合金丝的长度变短、横截面积变大,所以镍铬合金丝的电阻变小。
因为合金丝两端的电压不变,根据公式I=,电压不变,导体中的电流与导体的电阻成反比,电阻变小,所以电流将变大。
故答案为:变小;变大。
类型二:欧姆定律问题
1.【解答】由电路图可知,灯泡L与滑动变阻器R串联,电流表测电路中的电流。
A、灯泡正常发光时的电流IL=0.25A,由图乙可知,灯泡正常发光时的电压UL=2.5V,
由I=可得,灯泡正常发光时的电阻:RL===10Ω,故A错误;
B、灯泡正常发光1min消耗的电能:WL=ULILt=2.5V×0.25A×60s=37.5J,故B错误;
C、灯泡正常发光时电路中的电流最大,电路的总功率最大,则P大=UI大=UIL=4V×0.25A=1W,故C错误;
D、由图乙可知,当电流表的示数为0.2A时,灯泡两端的电压UL′=1.5V,
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:UR=U﹣UL′=4V﹣1.5V=2.5V,
则滑动变阻器连入电路的阻值:R===12.5Ω,故D正确。
故选:D。
2.【解答】由电路图可知,R1与R2串联,电压表V1测R1两端电压,电压表V2测电源电压,
因串联电路中总电压等于各分电压之和,
所以,两电阻两端的电压之比:
===,
因串联电路中各处的电流相等,
所以,由I=可得,两电阻的阻值之比:
===。
故选:D。
3.【解答】由图示知,若在ab或bc间连接电流表,则电路中的电阻R或气敏元件Q会被短路,所以仪表应选用电压表。
由题意可知,当煤气浓度升高时,气敏元件Q的阻值减小,电路的总电阻变小,
由I=可知,电路中的电流增大,电阻R两端的电压变大,
因串联电路中总电压等于各分电压之和,
所以,气敏电阻Q两端的电压减小,
按要求,仪表的示数增大,说明电压表接在a、b间,故A符合题意,BCD不符合题意。
故选:A。
4.【解答】
A、当开关S2、S3断开,S1闭合时,电路为小灯泡的简单电路,
由灯泡恰好正常发光可知,电源的电压U=UL=3V,故A错误;
B、由P=UI=可得,小灯泡的电阻RL===6Ω,
当开关S1、S3断开,S2闭合时,小灯泡L与电阻R串联,电流表测电路中的电流,
由I=可得,电路的总电阻R总===10Ω,
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,
所以,电阻R=R总﹣RL=10Ω﹣6Ω=4Ω,故B错误;
CD、当开关S2断开,S1,S3闭合时,小灯泡L与电阻R并联,电流表测干路电流,
因并联电路中各支路两端的电压相等,且干路电流等于各支路电流之和,
所以,干路电流表的示数I′=IL+IR=+=+=1.25A,故C正确;
由P=UI=可得,灯泡L和电阻R的电功率之比PL:PR=:=R:RL=4Ω:6Ω=2:3,故D错误。
故选:C。
5.【解答】由电路图可知,R1与R2串联,电压表V1测R1两端的电压,电压表V2测电源两端的电压,电流表测电路中的电流。
A.因串联电路中总电压等于各分电压之和,且电压表V1、V2的指针偏转情况完全相同,
所以,电压表V1的量程为0~3V,分度值为0.1A,R1两端的电压U1=1.5V,
电压表V2的量程为0~15V,分度值为0.5A,电源的电压U=7.5V,
则R2两端的电压U2=U﹣U1=7.5V﹣1.5V=6V,
因串联电路中各处的电流相等,
所以,电流表A的示数I===0.6A,故A正确;
B.电阻R1的阻值R1===2.5Ω,故B错误;
C.电阻R2的电功率P2=U2I=6V×0.6A=3.6W,故C错误;
D.10s内电阻R1产生的热量Q1=I2R1=(0.6A)2×2.5Ω=0.9J,故D错误。
故选:A。
6.【解答】由图可知:灯泡与滑动变阻器串联,电压表测灯泡的电压,电流表测串联电路的电流。
A、当开关S闭合后,滑动变阻器R接入电路的电阻为3Ω时,由于灯泡正常工作,则UL=U额=2.5V,电路中的最大电流I最大=I额===0.5A;
根据I=可得:滑动变阻器两端的电压U滑=I最大R滑=0.5A×3Ω=1.5V,所以电源电压U=UL+U滑=2.5V+1.5V=4V,故A错误;
B、电路消耗的最大功率P最大=UI最大=4V×0.5A=2W,故B错误;
C、灯泡的电阻RL===5Ω;已知电压表量程为0~3V.则当电压表示数为3V.滑动变阻器连入电路的电阻最大,此时电路中的电流最小;根据串联电路的总电压等于各分电阻的两端电压之和可得:灯泡两端的电压UL′=U﹣U滑最大=4V﹣3V=1V,则电路中电流为I′===0.2A,滑动变阻器连入电路的电阻R滑′===15Ω=R滑最大;
所以,电路中的最小电流I最小=I′=0.2A,灯泡的最小功率PL最小=UL′I最小=1V×0.2A=0.2W;故C错误;
D、由于电流表测量电路中电流,所以电流表的示数变化范围0.2A~0.5A,故D正确。
故选:D。
7.【解答】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。
AB.由题意可知,R2的滑片P在某一端点时,两表的示数分别为0.2A和3V,即电压表的示数不为零,
所以,此时滑片应位于左端即接入电路中的电阻最大,
由I=可得,R2的最大阻值R2大===15Ω,故B错误;
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=I1R1+U2大=0.2A×R1+3V﹣﹣﹣﹣﹣﹣①
滑片移动时,只能是减小接入电路中的电阻,此时电路中的电流变大,由串联电路的分压特点可知电压表的示数变小,
由两表的示数分别变化了0.3A和1.5V可知,此时电路中的电流I2=0.5A,电压表的示数U2=1.5V,
则电源的电压U=I2R1+U2=0.5A×R1+1.5V﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②
由①②可得:R1=5Ω,U=4V,故A错误;
C.当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时,电路中的总电阻最大,电路消耗的总功率最小,
则R1与R2接入电路的阻值之比R1:R2=5Ω:15Ω=1:3,故C错误;
D.当电流表示数为0.4A时,电路的总电阻R===10Ω,
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,
所以,滑动变阻器接入电路中的电阻:
R2=R﹣R1=10Ω﹣5Ω=5Ω,
因串联电路中各处的电流相等,
所以,由P=UI=I2R可知,R2=R1,则R1与R2消耗的功率之比为1:1,故D正确。
故选:D。
8.【解答】由电路图可知,灯泡L与滑动变阻器串联,电压表测滑动变阻器两端的电压,电流表测电路中的电流。
A.当变阻器滑片向右滑动时,接入电路中的电阻变大,电路的总电阻变大,
由I=可知,电路中的电流变小,即电流表的示数变小,
由U=IR可知,灯泡两端的电压变小,
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变大,即电压表的示数变大,故A正确;
B.因串联电路中总电压等于各分电压之和,且灯泡正常发光,
所以,滑动变阻器两端的电压:
U滑=U﹣UL=4.5V﹣3V=1.5V,
因串联电路中各处的电流相等,
所以,由P=UI可得,电路中的电流:
I=IL===0.5A,
则滑动变阻器接入电路中的电阻:
R滑===3Ω,故B正确;
C.当电压表示数为3V时,由串联电路的分压特点可知,滑动变阻器接入电路中的电阻最大,电路的总电阻最大,
由P=UI=可知,电路的总功率最小,故C错误;
D.灯泡的电阻:
RL===6Ω,
当滑动变阻器连入电路的阻值为9Ω时,电路中的电流:
I′===0.3A,
灯泡的功率:
PL′=(I′)2RL=(0.3A)2×6Ω=0.54W,故D正确。
故选:C。
9.【解答】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。
A.由题意可知,当滑片P位于最左端时,小灯泡正常发光,此时变阻器接入电路中的电阻为零,通过灯泡的电流最大,
由图乙可知,灯泡两端的电压为12V,即小灯泡的额定电压为12V,故A错误;
B.当滑片P位于最右端时,接入电路中的电阻最大,电路的电流最小,
由图乙可知,灯泡两端的电压UL=3V,电路中的电流I=IL=1A,
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:
UR=U﹣UL=12V﹣3V=9V,
由I=可得,滑动变阻器的最大阻值:
R===9Ω,故B正确;
C.当滑片P位于最左端时,电路为小灯泡的简单电路,电路中的电流最大,电路的总功率最大,
由图乙可知,通过灯泡的电流IL额=2A,则P大=PL额=UL额IL额=12V×2A=24W,
当滑片P位于最右端时,接入电路中的电阻最大,电路的电流最小,电路的总功率最小,
由图乙可知,灯泡两端的电压UL=3V,电路中的电流I=IL=1A,则P小=UI=12V×1A=12W,
所以,该电路总功率变化范围为12W~24W,故C错误;
D.小灯泡正常发光1min,由P=可得,电流所做的功:
WL=PL额t=24W×60s=1440J,故D错误。
故选:B。
10.【解答】(1)检测中输电线消耗的电能:
W=UIt=3.0V×0.5A×60s=90J;
(2)由I=可得,导线的电阻:
R===6Ω,
因输电线每千米的电阻为0.2Ω,
所以,导线长度:
L==30km,
短路位置离甲地的距离:
s=L=×30km=15km。
答:(1)若检修员在检测中用时1min,则检测中输电线消耗的电能是90J;
(2)短路位置离甲地的距离是15km。
11.【解答】(1)闭合开关S1、断开S2,且滑片位于E端时,电路为R1的简单电路,此时电路中的电流最大,
由图乙可知,此时电路中的电流为I大=0.9A,
由I=可得,电阻R1的阻值:R1===10Ω;
当滑片位于H端时,滑动变阻器接入电路中的电阻最大,电路中的电流最小,
由图乙可知,此时电路中的电流I小=0.3A,
此时电路中的总电阻:R总===30Ω,
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,
所以,滑动变阻器的最大阻值:R2=R总﹣R1=30Ω﹣10Ω=20Ω;
(2)由于滑片P从H端向E端移动,由图象的拐点可知:
GH=15cm,FG=25cm﹣15cm=10cm,EF=35cm﹣25cm=10cm,
中间一段电流无变化,故FG是铜导线,
由图象可知,当滑片P位于G点时,电路中的电流I=0.6A,
此时电路的总电阻:R总′===15Ω,
则GH段的总电阻:
RGH=R总﹣R总′=30Ω﹣15Ω=15Ω,
EF段的总电阻:
REF=R总′﹣R1=15Ω﹣10Ω=5Ω,
因两段导体的阻值与自身长度成正比,
所以,EF导体每1cm的电阻=0.5Ω/cm,
当P位于x=30cm时,滑动变阻器接入电路中的电阻:
R2′=(35cm﹣30cm)×0.5Ω/cm=2.5Ω,
此时电路中电流表的示数:
I1===0.72A;
(3)当电压表的示数为4V时,电路中的电流:
I2===0.4A,
此时变阻器两端的电压:
U2=U﹣U1=9V﹣4V=5V,
则在20s内电流通过R2产生的热量:
Q2=W2=U2I2t=5V×0.4A×20s=40J;
(4)当P移动到最左端E处时,闭合开关S1和S2时,R1与R2并联,
因并联电路中各支路两端的电压相等,
所以,两电阻的电功率分别为:
P1===8.1W,P2===4.05W,
则电阻R2消耗的电功率与电路消耗的总电功率之比:==。
答:(1)电阻R1的阻值是10Ω,电阻R2的总电阻是20Ω;
(2)当x的值为30 cm时,电流表的示数是0.72A;
(3)当电压表的示数为4V时,在20 s内电流通过R2产生的热量是40J;
(4)当P移动到最左端E处时,闭合开关S1和S2,电阻R2消耗的电功率与电路消耗的总电功率之比是1:3。
12.【解答】
(1)当S1、S2都断开时,R1与R2串联,电流表测电路中的电流,
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,
所以,由I=可得,电源的电压:
U=I(R1+R2)=0.3A×(20Ω+20Ω)=12V;
(2)当S1、S2都闭合时,R1与R3并联,电流表测干路电流,
因并联电路中总电阻的倒数等于各分电阻倒数之和,
所以,电路中的总电阻:
R===10Ω,
则干路电流表的示数:
I′===1.2A。
答:(1)电源电压为12V;
(2)S1、S2都闭合时,电流表示数是1.2A。
13.【解答】(1)当S1闭合,S2、S3断开时,电路为R1的简单电路,
由I=可得,电源的电压:
U=I1R1=1A×6Ω=6V;
(2)当S3闭合,S1、S2断开时,R1与R2串联,电流表测电路中的电流,
此时电路中的总电阻:
R===30Ω,
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,
所以,电阻R2的阻值:
R2=R﹣R1=30Ω﹣6Ω=24Ω;
(3)当S1、S2闭合,S3断开时,R1与R2并联,
因并联电路中各支路两端的电压相等,且电路的总功率等于各用电器功率之和,
所以,电路的总功率:
P=+=+=7.5W。
答:(1)电源电压为6V;
(2)电阻R2的阻值为24Ω;
(3)当S1、S2闭合,S3断开时,电路的总功率为7.5W。
类型三:电阻串并联问题
1.【解答】A、先闭合开关S1,让电炉正常工作,然后依次闭合灯泡开关,相当于增加电阻的横截面积,横截面积越大,电阻越小即接入电路的总电阻变小,故A错误;
B、依次闭合灯泡开关,总电阻减小,根据欧姆定律I=知,在电压一定时,电流变大,故B正确;
CD、各用电器并联,用电器两端的电压相等,根据I=知,各用电器电功率不相等,电流也不相等,故CD错误。
故选:B。
2.【解答】
AC、由电阻串联的知识可知,串联电路的总电阻比每个分电阻都大,这是因为电阻串联后相当于增加了导体的长度;串联电路的任何一个分电阻变大时,由公式R=R1+R2可知总电阻也会变大,故AC错误;
BD、由电阻并联的知识可知,并联电路的总电阻比每条支路的电阻都小,这是因为电阻并联相当于增加了导体的横截面积;并联电路的任何一个支路的电阻变大时,由公式=+2可知总电阻也会变大,故B正确,D错误。
故选:B。
3.【解答】在原坐标系中,垂直电压轴作直线交关于R1、R2的直线于两点,两点的横坐标即为对应的电流大小;
由图可知:在电压相同时,通过R2的电流大于通过R1的电流,根据欧姆定律可知,R2>R1;即电阻越大,对应的图象与横轴的夹角越大;电阻越小,对应的图象与横轴的夹角越小;
根据电阻的并联规律,两电阻并联的总阻值小于其中任一个电阻的大小,即总电阻小于R2,对应的图象在Ⅲ区;根据电阻的串联规律,两电阻串联的总阻值比其中任一个电阻都大,串联的总电阻大于R1,对应的图象应在Ⅰ区;故C正确,ABD错误。
故选:C。
4.【解答】A、由于在家庭电路中为照明电压,保持220V不变,故A错误;
D、因并联电路中各支路互不影响,因此通过发光灯泡的电流不变,而通过熄灭灯泡的电流为0,又因为并联电路的总电流等于各支路电流之和,所以总电流将减小,故D错误;
B、因电压不变,总电流将减小,根据P=UI可知总功率减小,故B正确;
C、因电压不变,总电流将减小,根据R=可知,总电阻增大,故C错误。
故选:B。
5.【解答】并联电路中,电阻越并越小,即总电阻小于任何一个分电阻;串联电路中,电阻越串越大,即总电阻大于任何一个分电阻;
所以当R1和R2并联时电路的总电阻最小,根据欧姆定律可知此时电路中的电流最大。
故选:D。
6.【解答】(1)已知三个电阻阻值相同,设一个电阻的阻值为R0,其连接方式可以是:
①一个电阻接入电路,电路总电阻为R1=R0;
②两个电阻串联接入电路,电路总电阻为R2=2R0;
③两个电阻并联接入电路,电路总电阻为R3=R0;
④三个电阻串联接入电路,电路总电阻为R4=3R0;
⑤三个电阻并联接入电路,电路总电阻为R5=R0;
⑥两个电阻先串联再与第三个电阻并联接入电路,电路总电阻为R6=R0;
⑦两个电阻先并联再与第三个电阻串联接入电路,电路总电阻为R7=R0。
所以阻值相同的三个电阻,以任意方式连接,最多能得到7种不同阻值的电阻;
(2)由上知,三个电阻串联接入电路,电路总电阻最大,为R4=3R0;
三个电阻并联接入电路,电路总电阻最小,为R5=R0;
所以得到电阻的最大阻值与最小阻值之比是=。
故答案为:7;9:1。
7.【解答】根据表中数据可知,电流表量程选择0~0.6A,使电流表串联在干路中,两电阻并联,电压表与电阻并联,如下图所示:
①并联后相当于增大了导体的横截面积,在导体材料、长度、温度不变时,横截面积越大,导体电阻越小。
②根据表中1、2实验数据可知,当R2的不变,R1的阻值增大时,电路的总电阻变大,因此并联电路中,增大其中一个分电阻的阻值,则总电阻会增大。
故答案为:如上图所示;①并联后相当于增大了导体的横截面积,在导体材料、长度、温度不变时,横截面积越大,导体电阻越小。②增大。
类型四:伏安法测电阻问题。
1.【解答】
(1)由图知,待测电阻R与变阻器串联,电压表测R的电压,电流表测电路中的电流;
电源是3节新干电池串联,则电源电压为4.5V,若电压表用0~15V量程,则无论怎样调节变阻器,电压表指针的偏转角度都太小,不会偏过中间刻度线,所以电压表应选0~3 V的量程;
当电压表的示数最大为3V时,由欧姆定律可得,电路的最大电流约为:
I===0.6A,故电流表应选0~0.6A的量程;
(2)电流表应选0~0.6A的量程,电路的最大电流为0.6A,
由欧姆定律和串联电路的规律,变阻器连入电路的最小电阻为:
R滑小=R总小﹣R=﹣R=﹣5Ω=2.5Ω;
因滑动变阻器的最大阻值为10Ω,所以为了保证两电表安全,应控制滑动变阻器的阻值大约在2.5Ω~10Ω的范围内移动。
故答案为:0~3V;0~0.6A;2.5Ω~10Ω。
2.【解答】
(1)将变阻器按一上一下连接,如下所示:
(2)闭合开关,当滑动变阻器的滑片移动到某一位置时,电压表和电流表的指针位置如图乙,电压表选用小量程,分度值为0.1V,电流为1.8V;电流表选用小量程,分度值为0.02A,电流为0.3A,由欧姆定律,则被测电阻的阻值为:R===6Ω;
(3)为减小实验误差,需进行多次测量。完成第一次测量后,接下来的操作是:移动滑动变阻器的滑片,记录电压表和电流表示数。
故答案为:(1)如上所示;(2)6;(3)移动滑动变阻器的滑片,记录电压表和电流表示数。
3.【解答】
(1)电压表与灯并联,如下所示:
(2)实验前,滑动变阻器的滑片P应置于阻值最大处,即最左端;
(3)闭合开关后,发现电流表示数为零,电路可能断路,电压表示数接近电源电压,电压表与电源连通,则故障原因可能是电阻R断路;
(4)排除故障后,当电流表的示数为1A时,电压表的示数如图乙,电压表选用大量程,分度值为0.5V,电压为5V,由欧姆定律,待测电阻:R===5Ω;
(5)②闭合开关S1,S2,读出电压表的示数U1和电流表的示数I1,
③断开S2,移动滑动变阻器滑片,读出电压表的示数U2和电流表的示数I2;
在②中,此时待测电阻短路,电流表测定值电阻的电流,电压表测电流表和定值电阻的总电压;移动滑动变阻器滑片,由欧姆定律,定值电阻和电流表的总电阻:
R0A=﹣﹣﹣﹣﹣﹣①;
在③中,电流表测待测电阻和定值电阻串联后的电流,电压表测待测电阻和定值电阻及电流表的总电压,由欧姆定律,测待测电阻和定值电阻及电流表的串联的总电阻:
Rx0a=﹣﹣﹣﹣﹣﹣②,
②﹣①得:故待测电阻:
R=﹣。
故答案为:(1)如上所示;(2)左;(3)断路;(4)5;(5)断开S2;﹣。
4.【解答】(1)要求滑片P向右移动,小灯泡变暗,滑动变阻器接入电路的电阻变大,故变阻器左下接线柱连入电路中,如下所示:
(2)正确连接好电路后,闭合开关,电流表无示数,电路可能断路,发现电压表有示数,则电压表与电源连通,移动滑动滑片P两表示数均无变化,则故障原因是小灯泡断路;
由图乙知:当小灯泡正常发光时的电流为0.25A,
由欧姆定律I=知,
小灯泡正常发光时的电阻为:RL===10Ω;
(3)通过图象可以看出灯丝的U﹣I图象不是一条直线,R不是一个定值,是因为灯丝电阻随温度的升高而增大;
(4)由实验电路图可知,测量步骤:
①闭合开关S、S1,断开开关S2,移动滑片,使电流表示数为I1==;
②闭合开关S、S2,断开开关S1,保持滑片位置不变,读出电流表示数为I;
③通过灯泡的电流IL=I﹣I1=I﹣,
则灯泡L的额定功率P=U额IL=3.8V×(I﹣)。
故答案为:(1)见上图;(2)小灯泡断路;10;(3)灯丝电阻随温度的升高而增大;(4)①;③3.8V×(I﹣)。
5.【解答】(1)按照甲图的实验电路图,滑动变阻器滑片P向右移时其接入电阻变大,连接如图所示:
。
(2)为保护电路元器件,在连接电路时,开关应断开,闭合开关前,滑动变阻器的滑片应置于右端,使接入电阻最大;
(3)闭合开关S1,将开关S2掷于“1”时,三个电阻串联,电压表测量电阻R0两端电压,调节滑动变阻器的滑片到适当位置,记下此时电压表的示数为U1;保持滑片位置不变,将开关S2掷于“2”时,此时电压表测量电阻R0与Rx的两端电压之和,记下此时电压表的示数为U2;由于电路电流保持不变,即
=
,则待测电阻Rx阻值的表达式为:
Rx=?R0;
(4)重复步骤(3),共得到5组U1、U2的数据,并计算出的值,则5组数据的平均值为:
==3.41;
利用组平均值,求出待测电阻Rx为:
Rx=R0=(﹣1)R0=(3.41﹣1)×20Ω=48.2Ω;
(5)实验中,采用了多次测出U1和U2的值,并由的平均值,求待测电阻Rx阻值的目的是为多次测量以减小误差。
故答案为:(1);(2)断开;右;(3)?R0;(4)3.41;48.2;(5)减小误差。
6.【解答】(1)由电路图可知,闭合开关前,滑动变阻器滑片应置于b端,此时滑动变阻器接入电路的阻值最大。
(2)A、如果Rx 发生断路,电路断路,电流表示数为零,电压表与电源连接相连,电压表指针明显偏转,故A符合题意;
B、如果滑动变阻器断路,电路断路,电流表示数为零,电压表与电源两极不相连,电压表指针不偏转,故B不符合题意;
C、Rx发生短路,电路是通路,电流表有示数,电压表指针不偏转,故C不符合题意;
D、电流表断路,电路断路,电流表示数为零,电压表与电源两极不相连,电压表指针不偏转,故D不符合题意;
(3)由图乙可知,电压表量程是0~3V,分度值是0.1V,电压表读数是2V;
由图丙可知,电流表量程是0~0.6A,分度值是0.02A,电流表示数是0.4A;
根据欧姆定律I=知,
电阻RX的阻值为:RX===5Ω。
故答案为:(1)b;(2)A;(3)0.4;5。
7.【解答】(1)原电路中,电压表(选用小量程)测电源电压(6V),若此时闭合开关电压表所测量的电压会超过它的量程;
电压表应与待测电阻并联,如下所示:
(2)正确连接电路后,先将滑动变阻器的滑片移到阻值最大处,即最左端,闭合开关,电流表的示数为0.2A,调节滑片发现电流表的示数发生变化,电路不可能断路,电压表的示数始终为零,则电路中的故障可能是电压表断路;
(3)小霞进行三次实验测出的电阻值分别为20.1Ω、20Ω、19.9Ω,为减小误差,取平均值作为测量结果:
待测电阻的阻值应为:
R测==20.0Ω;
(4)灯在额定电压2.5V下正常发光,根据串联电路电压的规律,变阻器分得的电压:U滑=U﹣U灯=6V﹣2.5V=3.5V,变阻器分得的电压为电压表示数的1.4倍,根据分压原理,变阻器连入电路中的电阻为:
R滑=1.4×10Ω=14Ω>10Ω,故为了完成整个实验,应该选取最大阻值至少14Ω的滑动变阻器,小霞发现实验桌上有三个阻值分别为10Ω、20Ω、30Ω的定值电阻,由电阻的串联,可将其中10Ω的电阻串联在电路中,进行实验;
(5)闭合开关调节滑动变阻器的滑片,当电压表的示数为2.5V时,电流表的示数如图乙所示,电流表选用小量程,分度值为0.02A,电流为0.24A,小灯泡的额定功率为:
P灯=U灯I灯=2.5V×0.24A=0.6W;
(6)①闭合开关S,调节滑动变阻器的滑片,使电压表的示数为4V,小灯泡正常发光;
②保持滑动变阻器滑片的位置不变,将一根导线连接在电路中b、d两点之间,电压表的示数为6V。
③取下b、d间的导线,将其连接在b、c 两点之间,电压表的示数为5V。
④在①中,定值电阻、灯和变阻器串联,在②中,电压表测电源电压U=6V;在 ③中,定值电阻与变阻器串联,电压表测定值电阻的电压,由串联电路电压的规律,变阻器的电压为:U滑=6V﹣5V=1V,由分压原理,变阻器连入电路的电阻:
R滑=×10Ω=2Ω,在①中,由欧姆定律和串联电路的规律,灯的额定电压为:
U额=U﹣U0﹣U滑=U﹣ILR0﹣ILR滑=6V﹣0.4A×10Ω﹣0.4A×2Ω=1.2V
小灯泡的额定功率为:
P额=U额IL=1.2V×0.4A=0.48W。
故答案为:(1)如上所示;(2)左;断路;(3)20;(4)10;(5)0.24;0.6;(6)①4;③b、c;④0.48。
8.【解答】①待测电阻与滑动变阻器串联,电流表测电路电流,当电流变大时,根据U=IR可知,待测电阻的电压变大,由串联电路分压定律可知,滑动变阻器电阻变小,根据表一中数据可知电压表并联在滑动变阻器两端了;
②小华观察数据思考后重新连接了电压表,即将电压表并联在待测电阻两端了,由表一和表二中的第2、3组数据知,电路的电流相等,则变阻器连入电路的电阻相同,根据电压表的连接,由串联电路电压的规律,电源电压为:
U=2.3V+2.2V=4.5V;
③根据表一中实验序号1的数据,根据串联电路电压的规律和欧姆定律,计算此次待测电阻的阻值为:
R1==≈10.6Ω;
④由表中第1组数据,根据欧姆定律,变阻器连入电路的电阻:
R滑==≈14.4Ω>10Ω;
因此,所用滑动变阻器的规格不能为“10欧 2安”。
故答案为:①滑动变阻器;②4.5;③10.6;④不能;由表中第1组数据,根据欧姆定律,变阻器连入电路的电阻:
R滑==≈14.4Ω>10Ω。
9.【解答】(1)伏安法测小灯泡电阻时,滑动变阻器、电流表、灯泡、开关串联组成电路,然后利用并联电路的电压表测灯泡两端的电压,电路图如下图所示:
(2)开关闭合前,保护电路的滑动变阻器的滑片应调到阻值最大处;
将灯丝浸没在常温纯净水中,且每次测量时,电表指针稳定后立即读数并断开开关,目的是为了控制灯丝的温度不变;
(3)由表格数据可知,小灯泡两端的电压为3V时通过的电流为0.3A,
由I=可得,小灯泡的电阻R===10Ω;
由图象可知,常温时小灯泡的电阻不变,且2.5V时通过的电流为2.5A,此时灯泡的电阻R′===1Ω,
根据R=10R′可知,小灯泡两端的电压为3V时的电阻是常温时小灯泡电阻的10倍;
根据以上分析可知,小灯泡的电阻随温度的升高而增大,且温度达到一定值时其阻值不变,
手电筒的开关闭合后,灯泡两端的电压不变,由P=UI=可知,小灯泡的电功率先减小后不变,故选D。
故答案为:(1)如上图所示;(2)最大;温度;(3)10;D。
10.【解答】
(1)将电流表、定值电阻、开关、电源可能组成的两种电路如图所示:
第一种:
第二种:
(2)若采用第一种电路,开关闭合时,被测电阻Rx与R0并联,电流表测干路中电流,开关断开时,电路中只有Rx,可得:
U=(I1﹣I2)R0①
U=I2Rx ②
联立①②可得:Rx=
若使用第二种电路,开关闭合时,R0被短路,电路中只有Rx,当开关断开时,Rx与R0串联,则:
U=I1?Rx ③
U=I2?(R0+Rx) ④
联立③④解得:Rx=。