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文檔簡介
第十七章歐姆定律(核心考點講練)
考點01電流與電壓和電阻的關(guān)系
【高頻考點精講】
一、探究電流與電壓關(guān)系
1、實驗電路圖:
2、控制不變的量:電阻??刂品椒ǎ菏褂猛粋€定值電阻進行實驗。
3、改變的量:定值電阻兩端的電壓。改變方法:(1)改變電池節(jié)數(shù);(2)調(diào)節(jié)滑動變阻器滑片。
4、滑動變阻器在實驗中的作用:(1)保護電路;(2)改變定值電阻兩端的電壓。
5、實驗結(jié)論:當電阻一定時,通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體兩端的電壓成正比。
二、探究電流與電阻關(guān)系
1,實驗電路圖:
2、控制不變的量:電壓??刂品椒ǎ赫{(diào)節(jié)滑動變阻器滑片。
3、改變的量:電阻。改變方法:更換定值電阻。
4、滑動變阻器在實驗中的作用:(1)保護電路;(2)使定值電阻兩端的電壓保持不變。
5、實驗結(jié)論:當電壓一定時,通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體的電阻成反比。
【熱點題型精練】
1.小剛用圖所示電路探究“一段電路中電流跟電阻的關(guān)系”。實驗過程中,當A、B兩點間的電阻由5。更換為1OQ
后,為了完成探究,他應(yīng)該采取的措施是(
A.將變阻器滑片適當向右移動
B.保持變阻器滑片不動
C.將變阻器滑片適當向左移動
D.適當增加電池的節(jié)數(shù)
解:ABC、當A、B兩點間的電阻由5。更換為10。后,電路中的總電阻變大,
由1=,可知,電路中的電流變小,
由U=IR可知,滑片不動時,變阻器兩端電壓變小,
因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和,
所以,定值電阻兩端的電壓變大,
因探究“一段電路中電流跟電阻的關(guān)系”時,應(yīng)控制電阻兩端電壓不變,
所以,應(yīng)調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片增大接入電路中的電阻,減小電路中的電流,即將變阻器滑片適當向右移動,故
A正確,BC錯誤;
D、在電池節(jié)數(shù)不變、A、B兩點間的電阻由5。更換為10。時,電壓表的示數(shù)已經(jīng)增大了,若適當?shù)募与姵氐?/p>
節(jié)數(shù),滑片不動時,增加電池的節(jié)數(shù),會使電阻兩端的電壓更大,故D錯誤。
答案:Ao
2.用如圖所示電路研究電流跟電壓的關(guān)系。為了改變定值電阻R兩端電壓,設(shè)計了三種方案。
甲:多節(jié)干電池串聯(lián)接入MN;
乙:電池與滑動變阻器串聯(lián)接入MN;
丙:電池先后與不同定值電阻R'串聯(lián)接入MN。
可行的方案是()
A.僅有甲B.僅有乙
C.僅有甲、乙兩種D.甲、乙、丙都可行
解:研究電流跟電壓的關(guān)系時,應(yīng)控制電阻的阻值不變,改變電阻兩端的電壓,則
甲:多節(jié)干電池串聯(lián)接入MN時,改變干電池串聯(lián)的節(jié)數(shù)時電源的電壓發(fā)生變化,R兩端的電壓發(fā)生變化,方法
可行;
乙:電池與滑動變阻器串聯(lián)接入MN時,移動滑動變阻器滑片P改變接入電路中的電阻,從而改變電路中的電
流和R兩端的電壓,方法可行;
丙:電池先后與不同定值電阻R'串聯(lián)接入MN,定值電阻R'的阻值不同,分得的電壓不同,定值電阻R兩端
的電壓不同,方法可行;
綜上可知,甲、乙、丙三種方案均可行。
答案:D,
3.張華同學在“探究通過導(dǎo)體的電流與其兩端電壓的關(guān)系”的實驗時,將記錄的實驗數(shù)據(jù)通過整理作出了如圖所
示的圖象。分析圖象得出的下列說法中錯誤的是()
A.通過導(dǎo)體A的電流與其兩端的電壓成正比
B.導(dǎo)體A和B的電阻之比為1:2
C.當在導(dǎo)體B的兩端加上IV的電壓時,通過導(dǎo)體B的電流為0.1A
D.將導(dǎo)體A和B串聯(lián)時通過A的電流為0.4A,則導(dǎo)體B兩端電壓為2V
解:
A.由圖象可知,導(dǎo)體A的電流與電壓關(guān)系圖象為一條過原點的傾斜直線,所以通過導(dǎo)體A的電流與其兩端的
電壓成正比,故A正確;
B.當UA=UB=2V時,IA=0.4A,IB=0.2A,
根據(jù)歐姆定律可得兩導(dǎo)體的電阻分別為:
RA=^=型=50,RB=^=空=10。,
所以導(dǎo)體A和B的電阻之比:RA:RB=5C:10Q=l:2,故B正確;
C.當在導(dǎo)體B的兩端加上IV的電壓時,通過導(dǎo)體B的電流:
Tfr1]/
IB'-—T7TH=0.1A,故C正確;
KB-LUJ2
D.將導(dǎo)體A和B串聯(lián)時,因串聯(lián)電路中各處的電流相等,
所以,通過A的電流為0.4A時,通過B的電流也為0.4A,
則導(dǎo)體B兩端電壓:UB"=IB"RB=0.4AX10Q=4V,故D錯誤。
答案:D。
4.小明在研究通過導(dǎo)體的電流時,根據(jù)測量數(shù)據(jù)繪制出如圖所示的I-U圖象。對此作出的判斷中,錯誤的是()
A.通過R1的電流與它兩端所加電壓成正比
B.通過R2的電流與它兩端所加電壓不成正比
C.將它們串聯(lián)接入到同一電路中時,通過R1的電流較小
D.將它們并聯(lián)連接到兩端電壓為L5V的電路中時,通過干路的電流大約是0.46A
解:A、電阻Ri的函數(shù)圖象是一條過原點的向上的直線,所以通過的電流跟它兩端所加電壓成正比。說法正確,
不符合題意。
B、電阻R2的函數(shù)圖象像是一條彎曲的曲線,所以通過R2的電流與它兩端所加電壓不成正比如圖。說法正確,
不符合題意。
C、若將它們串聯(lián)接入到同一電路中,因串聯(lián)電路中電流處處相等,所以通過R1和R2電流相同。則該選項中說
法錯誤,符合題意。
D、將它們并聯(lián)連接到兩端電壓為L5V的電路中時,由圖象中可知:通過R1和R2電流分別為0.3A、0.16A,則
通過干路的電流大約是0.46A.說法正確,不符合題意。
答案:Co
5.某同學利用如圖電路,探究“電壓一定時,通過導(dǎo)體的電流跟電阻的關(guān)系”,已知電源電壓為6V,實驗用到的
電阻分別為5。、10。、15Q、20。、2511.實驗中電阻R由小到大進行更換,并且保持電壓表示數(shù)為2.5V不變,
則需要調(diào)節(jié)變阻器的滑片P應(yīng)該向右端移動(選填”向左端移動”、“向右端移動”或“不動”)。為了能夠
完成整個實驗,滑動變阻器的最大阻值應(yīng)不小于35
解:
(1)根據(jù)串聯(lián)分壓原理可知,將小到大進行更換,其分得的電壓增大;
探究電流與電阻的實驗中,應(yīng)控制電壓表的示數(shù)不變,即應(yīng)保持電阻兩端的電壓不變,根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律
可知應(yīng)增大滑動變阻器分得的電壓,由分壓原理,應(yīng)增大滑動變阻器連入電路中的電阻,所以滑片應(yīng)向右端移動,
使電壓表的示數(shù)為2.5V;
(2)電阻兩端的電壓始終保持Uv=2.5V,
根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律,變阻器分得的電壓:U滑=1^-Uv=6V-2.5V=3.5V,
35VU滑R滑
則變阻器分得的電壓為電壓表示數(shù)的一二=1.4倍,根據(jù)分壓原理可知一」=一一則當接入25Q的最大定值電
定
2.5VUvR
阻時,變阻器連入電路中的電阻為:R滑=L4R定=1.4X250=35。,
故為了完成整個實驗,滑動變阻器的最大阻值應(yīng)不小于350。
答案:向右端移動;35。
6.如圖,電源電壓4.5V,為了驗證“電壓一定時,通過導(dǎo)體的電流跟導(dǎo)體的電阻成反比”,先將5。的電阻連入A、
B間,調(diào)節(jié)滑動變阻器使電壓表示數(shù)為1.5V.再分別將10。和15。的電阻連入A、B間,測得數(shù)據(jù)如下表。則
滑動變阻器應(yīng)選B(填序號)。
A.“1OQ1A”B.“5OQ1A”C.“100Q0.1A”
I/A0.30.150.1
R/n51015
解:由題意知,電阻兩端電壓UR=1.5V,滑動變阻器兩端電壓U滑=U-UR=4.5V-1.5V=3V,
因為1=(
所以當電路電流I=0.1A時,滑動變阻器接入電路的阻值R滑=)=篇=30020。,
1U.J./1
因此滑動變阻器應(yīng)選規(guī)格為“5001A”的滑動變阻器,即選B。
答案:Bo
7.同學們“探究電流與電阻的關(guān)系”時,實驗室提供的器材有:電壓恒為6V的電源一個,定值電阻5個(阻值分
別為5Q、10(1、15。、20Q、25Q),規(guī)格為“40。1A”的滑動變阻器一個,電流表、電壓表、開關(guān)各一個,導(dǎo)線
若干。
R
b
(1)同學們設(shè)計并連接了如圖甲所示的實驗電路,想用電壓表的3V量程測量定值電阻R兩端的電壓,請你用
筆畫線代替導(dǎo)線,幫助他們把電壓表正確連接在電路中(導(dǎo)線不能交叉)。
(2)他們先將R=5Q的電阻接在圖甲中a、b間,移動滑動變阻器的滑片,使電壓表示數(shù)為Uo;保持滑片不動,
用10。的電阻替換a、b間的電阻后,需將滑動變阻器的滑片P向右(選填“左”或“右”)端移動,才能
保持a、b間的電壓Uo不變;再依次更換a、b間電阻為15Q、20Q繼續(xù)實驗。他們根據(jù)測量數(shù)據(jù)作出了電流表
示數(shù)I與a、b間電阻R阻值的關(guān)系圖像,如圖乙所示。由乙圖可知:a、b間電壓Uo的值為2V;a、b間
電壓一定時,通過a、b間導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體的電阻成反比。
(3)當他們用25。的電阻替換20。的電阻后,發(fā)現(xiàn)電壓表示數(shù)始終不能調(diào)為Uo,為繼續(xù)完成此次探究,同學
們一起設(shè)計了如下方案,下列方案不正確的一項是C。
A.將滑動變阻器更換為“50。1A”的滑動變阻器,其余不變
B.將電壓為6V的電源更換為電壓為5.2V的電源,其余不變
C.只調(diào)節(jié)滑動變阻器,使Uo為2.3V
解:(1)電壓表與定值電阻并聯(lián)接入電路,注意接線柱正進負出,由圖乙可知控制電壓為2V,正接線柱選擇“3
“接線柱,如下圖所示:
(2)實驗中,用1011的電阻替換5。,根據(jù)分壓原理,電阻兩端的電壓變大,即電壓表示數(shù)變大;研究電流與
電阻關(guān)系時要控制電壓不變,根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律,要增大變阻器兩端的電壓,由分壓原理,要增大變阻器
電阻阻值,故應(yīng)向右移動滑片才能達到實驗要求;
根據(jù)圖乙所示的圖象可知,a、b兩端的電壓為:U=IR=0.4AX5C=-------=0.1AX200=2V,為一定值,
故可得出:當電壓一定時,通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體的電阻成反比;
(3)A、由圖可知,電源電壓為6V,定值電阻兩端電壓為2V,滑動變阻器兩端電壓為4V,根據(jù)串聯(lián)分壓原理
得口定:口變=17丫:U變=2V:4V=1:2,滑動變阻器的阻值是定值電阻的2倍,當他們用25Q的電阻替換20Q
的電阻后,則解得R變=50。,如果只更換滑動變阻器,則更換的滑動變阻器最大阻值至少為50。,因此該方法
可行,故A不符合題意;
B、如果重新開始實驗,只更換電源,將電壓為6V的電源更換為電壓為5.2V的電源,定值電阻兩端電壓保持不
變?yōu)?V,滑動變阻器兩端電壓為3.2V,根據(jù)串聯(lián)分壓原理得R定:1i變=17丫:U變=2V:3.2V=1:1.6,滑動變
阻器的阻值是定值電阻的1.6倍,當他們用25Q的電阻替換20。的電阻后,則解得R變=40。,因此該方法可行,
故B不符合題意;
C、如果重新開始實驗,只改變控制電壓Uo,使Uo為2.3V,電源電壓為6V,定值電阻兩端電壓為2.3V,滑動
變阻器兩端電壓為3.7V,根據(jù)串聯(lián)分壓原理得R定:1<變=1^:U變=2.3V:3.7V=23:37,滑動變阻器的阻值
3727
是定值電阻的二;倍,當他們用25。的電阻替換20。的電阻后,則解得R變=25Cx要“40.2C,因此該方法不可
行,故C不正確,符合題意。
答案:(1)如上圖所不;(2)右;2;反;(3)Co
考點02歐姆定律
【高頻考點精講】
1、內(nèi)容:導(dǎo)體中的電流,跟導(dǎo)體兩端的電壓成正比,跟導(dǎo)體的電阻成反比。
2,公式:1=—,變形公式:R=—,U=IR
RI
U一電壓一伏特(V);R—電阻一歐姆(Q);I一電流一安培(A)
3、注意事項
(1)在國際單位制中,電流(I)的單位是A,電壓(U)的單位是V,電阻(R)的單位是Q;
(2)R=7不能被理解為導(dǎo)體的電阻跟這段導(dǎo)體兩端的電壓成正比,跟導(dǎo)體中的電流成反比。因為電阻是導(dǎo)體本
身的一種性質(zhì),它的大小決定于導(dǎo)體的材料、長度、橫截面積和溫度,其大小跟導(dǎo)體的電流和電壓無關(guān)。
(3)I、U、R三個物理量具有同體型和同時性,三個物理量是針對同一段導(dǎo)體、同一時刻的。
【熱點題型精練】
8.如圖電路中,電源電壓不變,閉合開關(guān)S,向右移動滑動變阻器R1的滑片,下列數(shù)據(jù)變小的是()
A.電流表A的示數(shù)
B.電壓表V2的示數(shù)
C.電壓表Vi示數(shù)與電流表A示數(shù)的比值
D.電壓表V2示數(shù)與電流表A示數(shù)的比值
解:由電路圖可知,R1與R2串聯(lián),電壓表Vi測Ri兩端的電壓,電壓表V2測R2兩端的電壓,電流表測電路中
的電流,
AB.當向右移動滑動變阻器R1滑片的過程中,整個電路的總電阻減小,根據(jù)歐姆定律可知,電路中的電流增大,
電流表的示數(shù)增大,則定值電阻R2的電壓增大,即電壓表V2示數(shù)變大,故AB錯誤;
C.電壓表V1示數(shù)與電流表A示數(shù)的比值等于滑動變阻器Ri接入電路的阻值,當向右移動滑片的過程中,其接
入電路的電阻變小,即該比值變小,故C正確。
D.電壓表V2示數(shù)與電流表A示數(shù)的比值等于定值電阻R2的阻值,其值不變,故D錯誤。
答案:Co
9.如圖所示的電器中,電源電壓不變,當開關(guān)S閉合,甲、乙兩表都為電壓表時,兩表的示數(shù)之比U甲:U乙=5:
3;當開關(guān)S斷開,甲、乙兩表都為電流表時,兩表的示數(shù)之比I甲:I乙是()
A.2:5B.3:5C.2:3D.5:2
解:
(1)當開關(guān)S閉合,甲、乙兩表為電壓表時,兩電阻串聯(lián),甲電壓表測電源的電壓,乙電壓表測R2兩端的電
壓,
己知U甲:U乙=5:3,
因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和,
所以,Ri、R2兩端的電壓之比:
U1_U1一0._5-3_2
U乙=虧=§
因串聯(lián)電路中各處的電流相等,
所以,由1=,可得,兩電阻的阻值之比:
最=苧=W=3
(2)當開關(guān)S斷開,甲、乙兩表為電流表時,兩電阻并聯(lián),電流表甲測通過R2支路的電流,電流表乙測干路
電流,
因并聯(lián)電路中各支路兩端的電壓相等,
所以,Ri、R2兩支路的電流之比:
U
【1RlR23
石=*=豆=1
K2
因并聯(lián)電路中干路電流等于各支路電流之和,
所以,兩表示數(shù)之比:
1甲22
/乙—Ir+12―3+2—5°
答案:Ao
10.如圖a是一個用電壓表的示數(shù)反映溫度變化的電路原理圖,其中電源電壓U=4.5V且保持不變,電壓表量程為
0?3V,Ro是300Q的定值電阻,R1是熱敏電阻,其電阻隨環(huán)境溫度變化的關(guān)系如圖b所示。若閉合開關(guān)S()
fRiQ
RiRo
020406080100120
(a)(b)
A.環(huán)境溫度為40℃時,熱敏電阻阻值是150。
B.電壓表V示數(shù)越小,環(huán)境溫度越高
C.電壓表的最小示數(shù)是L5V
D.此電路允許的最高環(huán)境溫度為60℃
解:(1)由圖b可知,環(huán)境溫度為40℃時,熱敏電阻阻值是200。,故A錯誤;
(2)因串聯(lián)電路中各處的電流相等,
所以,由I=g可知,當電壓表V示數(shù)越小時,電路中的電流越小,
由R=:可知,電路中的總電阻越大,
因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和,
所以,熱敏電阻的阻值越大,
由圖乙可知,環(huán)境的溫度越低,故B錯誤;
(3)由圖象可知溫度為0℃時,熱敏電阻的阻值最大Ri大=300。,此時電壓表的示數(shù)最小,
此時電路中的電流:
U4.5V
[小=R]大+&=300/2+30012=0-0075A;
電壓表的最小示數(shù):
Uo小=1小Ro=O.OO75AX3OOC=2.25V,故C錯誤;
(4)當電壓表的示數(shù)Uo=3V時,電路允許測量的溫度最高,
此時電路中的電流:
[=%—3"0]A
J&-300。-U.U1A,
電路中的總電阻:
cU4.57
R=7=OT4=450fl>
熱敏電阻的阻值:
Ri=R-Ro=45011-3000=1500,
由圖象可知,此電路允許的最高環(huán)境溫度為60℃,故D正確。
答案:Do
11.小紅測電阻Rx的阻值,設(shè)計的電路如圖所示,電源電壓保持不變,其中Ro是0?200。的滑動變阻器,R是未
知固定電阻。她把開關(guān)S擲于a時,電壓表讀數(shù)為2.5V,電流表讀數(shù)為0.5A;再把開關(guān)S擲于b,并調(diào)節(jié)Ro,
得到電壓表讀數(shù)減小0.7V,電流表讀數(shù)增加0.4A.最后小紅得到Rx的阻值為()
A.5。B.3(1C.2。D.1.75(1
解:由電路圖可知,Rx、R、Ro串聯(lián),電流表測電路中的電流;
開關(guān)S擲于a時,電壓表測Rx與R兩端的電壓之和,
因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和,
所以,由以,可得:
Rx+R=T==5。,
開關(guān)S擲于b時,電壓表測R兩端的電壓,
因電壓表讀數(shù)減小0.7V,電流表讀數(shù)增加0.4A,
所以,Ub=Ua-0.7V=2.5V-0.7V=1.8V,電路中的電流I'=I+0.4A=0.5A+0.4A=0.9A,
則R的阻值:
4_1.8K
吟了一兩=2Q,
則Rx的阻值:
Rx=50-R=5Q-20=30。
答案:Bo
12.在相距20km的甲、乙兩地之間有兩條輸電線,已知每1m輸電線的電阻為0.01Q.現(xiàn)輸電線在某處發(fā)生短路,
為確定短路位置,檢修員利用電壓表、電流表和電源接成如圖所示電路進行檢測,當電壓表的示數(shù)為1.5V時,
電流表示數(shù)為30mA.則短路處距甲地一條輸電線的電阻為短路位置距甲地的距離為2.5km。
甲,乙.
E忡M—1L”路裝二置
解:(1)由1=苫可知,連接短路位置到甲地的兩段輸電線的電阻值:R=J==5011;
短路處距甲地一條輸電線的電阻:R'=|R=1x50(l=25n;
(2)導(dǎo)線總長度:
L=oW^=5OOOm=5km>
短路的地點離甲地的距離:
11=
s=2xL=2x5km=2.5km。
答案:25;2.5o
13.如圖甲所示的電路中,R1為定值電阻,R2為滑動變阻器,電源電壓不變。閉合開關(guān)S后,滑片P從a端移動
到b端,電流表示數(shù)I與電壓表示數(shù)U的變化關(guān)系如圖乙所示,則電源電壓為6V,R1的阻值為5Q。
解:由圖甲可知,兩電阻串聯(lián),電壓表測R2兩端的電壓,電流表測電路中的電流。
當滑動變阻器接入電路中的電阻為0時,電路中的電流最大,由圖乙可知h=1.2A,
根據(jù)歐姆定律可得,電源的電壓:
U=IiRi=1.2AXRi,
當滑動變阻器接入電路中的電阻最大時,電路中的電流最小,由右圖可知,l2=0.4A,U2=4V,
滑動變阻器的最大阻值:
Un4V
R2=7f=0A4=10n'
串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和,
電源的電壓:U=I2RI+U2=0.4AXRI+4V,
電源的電壓不變,
1.2AXRi=0.4AXRi+4V,
解得:Ri=50,
電源的電壓U=1.2AXRi=1.2AX5Q=6V。
答案:6;5。
14.初三實驗小組的同學決定設(shè)計一個簡易的身高測量儀,可用器材有電壓恒定的電源、電壓表、電阻絲、定值電
阻、開關(guān)、導(dǎo)線(若干)等。他們的設(shè)想是:用滑片在繃直的電阻絲上滑動代替滑動變阻器;將電壓表改裝成身
高顯示儀--所測身高越大,顯示儀示數(shù)越大,且刻度均勻。
(1)同學們設(shè)計了如圖所示電路,老師指出他們的設(shè)計有不夠合理的地方。你認為下列分析正確的是C。
A.移動滑片P時,電路的總電阻沒有變化
B.當所測身高越大時,電壓表的示數(shù)越小
C.電壓表的示數(shù)變化量跟身高變化量不成正比
D.電壓表的示數(shù)不能由零變化到最大刻度值
(2)在老師的引導(dǎo)下,同學們設(shè)計出了正確的電路,是如圖四個電路中的丁電路。
(3)確定正確的電路設(shè)計方案后,小組成員開始對器材的參數(shù)進行選擇。他們采用了電壓為12V的電源,一根
長為80cm的均勻電阻絲(0.5Q/cm)、量程為0?3V的電壓表。為了讓測量儀測量身高的范圍達到最大,且測量
精確度最高,選擇的定值電阻R1阻值應(yīng)該為120
(4)利用選定的器材,小組同學連接好了測量電路,對身高為160cm的小曾進行測量時,電壓表的示數(shù)為1.5V;
對小楊進行測量時,電壓表的示數(shù)為L2V,則小楊的身高為152emo
解:
(1)由圖知,變阻器R2與電阻R1串聯(lián),電壓表測變阻器R2兩端的電壓,
A、移動滑片P時,R2接入電路的阻值改變,電路的總電阻等于兩個電阻之和,所以總電阻也會發(fā)生改變,故A
錯誤;
B、當所測身高越大時,R2接入電路的阻值越大,根據(jù)串聯(lián)分壓規(guī)律可知,電壓表的示數(shù)變大,故B錯誤;
C、圖中身高的變化量決定了變阻器R2的電阻變化量,該電路中的電流1=^=益亡,電壓表的示數(shù):U2=萬%
K-r/xot\y~vKn
?R2,由此可見,電壓表的示數(shù)與R2接入的阻值不成正比,則電壓表示數(shù)的變化量與R2的阻值變化量不成正比,
所以電壓表的示數(shù)變化量跟身高變化量不成正比,故c正確;
D、當滑片在最下端時,變阻器的阻值為零,電壓表的示數(shù)為零;當滑片在最上端時,變阻器接入的阻值最大,
電壓表的示數(shù)也最大,因此,電壓表的示數(shù)能由零變化到最大刻度值,故D錯誤。
答案:C?
(2)由甲電路圖可知,變阻器R2與電阻R1串聯(lián),電壓表測電阻R2兩端的電壓,人身高越高,R2電阻越大,
電壓表示數(shù)越大,但由于電壓表的示數(shù)變化量跟身高變化量不成正比(見第一問C的解析),所以刻度并不均勻,
不合題意;
由乙電路圖可知,變阻器R2與電阻R1串聯(lián),電壓表測電阻R1兩端的電壓,人身高越高,R2電阻越大,電壓表
示數(shù)越小,不合題意;
由丙電路圖可知,變阻器R2與電阻R1串聯(lián),人身高變化不會改變R2接入電路電阻的大小,電壓表測R2上半部
分那段電阻兩端的電壓,身高越高,電壓表示數(shù)越小,不合題意;
由丁電路圖可知,變阻器R2與電阻R1串聯(lián),人身高變化不改變R2接入電路電阻的大小,整個電路電流I不變。
電壓表測R2下半部分那段電阻兩端的電壓,其示數(shù)為:U2=IR2卜,所以電壓表示數(shù)與電阻R2的阻值成正比,
因此刻度是均勻的,且身高越高,電壓表示數(shù)越大,符合題意。
答案:丁。
(3)由上述分析可知,正確的電路為丁圖。
電阻絲的最大阻值為:R2=80cmX0.5ft/cm=40H,
當電壓表示數(shù)最大為3V時,測的是全部電阻絲兩端的電壓,此時電路中的電流:1=余=益=0.075A,
ii2T'UJZ
由于丁圖中電流大小始終不變,所以電路中的總電阻始終為:口總=¥=7^篝=160。,
1U.U/
則定值電阻R1阻值應(yīng)為:Ri=R總-R2=160(1-400=1200
(4)由上述分析可知,丁圖中電路中的電流始終不變,I=0.075A,
則小曾進行測量時電壓表所測電阻絲的阻值:R小曾=軍=焉J=2011,
1U.U/3/1
同理,小楊進行測量時電壓表所測電阻絲的阻值:R小楊=一絲=忐先=16。,
1U.U/
兩次電阻的差值為:AR=20H-16(1=411,
又因為電阻絲的規(guī)格為:0.5C/cm,
所以電阻絲相差的長度,也就是兩個同學身高的差值為:△L=?=8cm,
小楊進行測量時電壓表的示數(shù)較小,說明小楊的身高要小一些,
則小楊的身高為:160cm-8cm=152cm。
答案:(1)C;(2)T;(3)120;(4)152?
15.如圖所示的電路中,電源電壓恒為30V,電阻Ri為15Q.同時閉合開關(guān)Si、S2時,電流表的示數(shù)為2.5A.求:
(1)通過電阻R1的電流;
(2)電阻R2的阻值。
解:由電路圖可知,同時閉合開關(guān)Si、S2時,R1與R2并聯(lián),電流表測干路電流。
(1)因并聯(lián)電路中各支路兩端的電壓相等,
所以,通過電阻R1的電流:
U307?
1T1=圖=屈=2A;
(2)因并聯(lián)電路中干路電流等于各支路電流之和,
所以,通過電阻R2的電流:
12=1-Ii=2.5A-2A=0.5A,
則電阻R2的阻值:
口U30V《no
R2=^=^=6。。。
答:(1)通過電阻Ri的電流為2A;
(2)電阻R2的阻值為60。。
考點03電阻的測量
【高頻考點精講】
伏安法測電阻
【實驗原理】R=U/I
【實驗器材】電源、開關(guān)、導(dǎo)線、小燈泡、電流表、電壓表、滑動變阻器。
【實驗電路】J一
【實驗步驟】
1、按電路圖連接實物電路。
2、檢查無誤后閉合開關(guān),使小燈泡發(fā)光,記錄電壓表和電流表的示數(shù),代入公式R=U/I算出小燈泡的電阻。
3、移動滑動變阻器滑片P的位置,多測幾組電壓和電流值,根據(jù)R=U/I,計算每次的電阻值,并求出電阻平均值。
【實驗表格】
次數(shù)電壓U/V電流電阻R/Q平均值R/Q
1
2
3
【注意事項】
1、接通電源前應(yīng)將開關(guān)處于斷開狀態(tài),將滑動變阻器的阻值調(diào)到最大;
2、連好電路后要通過試觸的方法選擇電壓表和電流表的量程;
3、滑動變阻器的作用:改變電阻兩端的電壓和通過的電流;保護電路。
【熱點題型精練】
16.圖示為伏安法測電阻的一種接法(其他元件未畫出),如果考慮電流表和電壓表電阻對測量結(jié)果的影響,則電
壓表與電流表的示數(shù)之比等于()
Ax
A.電流表的阻值
B.電壓表的阻值
C.電壓表和待測電阻并聯(lián)的總電阻
D.電流表和待測電阻串聯(lián)的總電阻
解:
如果考慮電壓表和電流表本身電阻的影響,電壓表測量Rx兩端的電壓,其測量結(jié)果準確,而電流表測量電阻Rx
和電壓表的總電流,示數(shù)比實際通過Rx的電流大,根據(jù)R=?知,測量值會比真實值偏??;由電路圖可知,電
壓表與Rx并聯(lián)又與電流表串聯(lián),故該方法測的是電壓表和待測電阻并聯(lián)的總電阻,故C正確。
答案:Co
17.小紅設(shè)計了測量某定值電阻的阻值實驗,通過改變滑動變阻器的電阻大小,測量并記錄了多組電壓表和電流表
的讀數(shù),根據(jù)表格中記錄的數(shù)據(jù)分析,小紅所連接的電路可能是下列電路圖中的哪一個()
解:A、中的電壓表測得是滑動變阻器兩端的電壓,當滑動變阻器的阻值變大時,電壓表示數(shù)變大,而電流表示
數(shù)變小,與表格提供數(shù)據(jù)規(guī)律不一致,故不符合題意;
B、中的電壓表測得是定值電阻兩端的電壓,當電壓表示數(shù)變大時,電流表示數(shù)也變大,且比值不變,故符合題
思;
CD、電壓表測電源的電壓,示數(shù)不變,故C、D不符合題意;
答案:Bo
18.用“伏安法測電阻”的實驗中,小雪和曉彤分別選用定值電阻和小燈泡為測量對象,在處理實驗數(shù)據(jù)時,分別
畫出了U-I的圖象,如圖甲、乙所示。對于圖象的分析,以下說法錯誤的是()
A.由甲圖可知,定值電阻的阻值為1。
B.由甲圖可知,電阻不隨其兩端的電壓和導(dǎo)體中的電流而改變
C.為了減小誤差,應(yīng)該用多次測量的方法,計算小燈泡的電阻
D.由乙圖及實驗現(xiàn)象可知:小燈泡的電阻隨燈絲溫度的增加而增大
解:
AB、根據(jù)圖甲可知,電壓與電流成正比,因此該電阻為定值電阻,即電阻是導(dǎo)體自身的性質(zhì),它不隨導(dǎo)體兩端
的電壓和導(dǎo)體中的電流改變而改變,
根據(jù)圖示可知,當電阻兩端電壓為3V時,通過的電流為3A,由1=治可知,定值的電阻:R=9=|^=1Q,故
AB正確;
C、測定小燈泡的電阻時,多次測量是為了尋找燈絲電阻與溫度的關(guān)系,不能求平均值減小誤差,故C錯誤。
D、由乙圖可知,電壓與電流不成正比,即當燈泡兩端電壓發(fā)光改變時,燈泡的阻值也隨之發(fā)生變化,且電壓變
化比電流變化快,因此小燈泡的電阻隨燈絲溫度的增加而增大,故D正確;
答案:C?
19.物理科代表為全班同學設(shè)計了如圖四個電路圖,圖中電源電壓未知但不變,Ro為阻值己知的定值電阻,R1為
最大阻值已知的滑動變阻器,通過斷開、閉合開關(guān)或調(diào)節(jié)Ri接入電路阻值不能測出未知電阻Rx阻值的電路是
A、閉合兩只開關(guān),待測電阻與定值電阻并聯(lián),電流表測量通過定值電阻Ro的電流。根據(jù)電流表示數(shù)和Ro阻值,
利用U=IR可以得到Ro兩端電壓,再根據(jù)并聯(lián)電路電壓特點,可以得到待測電阻兩端電壓,但無論哪只開關(guān)閉
合,都不能測量通過待測電阻Rx的電流,所以無法得到待測電阻Rx的阻值。故A符合題意;
B、閉合兩只開關(guān),定值電阻Ro被短路,只有待測電阻有電流通過,電壓表測量電源電壓,示數(shù)為U;
閉合Si、斷開S2,待測電阻與定值電阻串聯(lián),電壓表測量待測電阻兩端電壓,示數(shù)為Ux,
根據(jù)串聯(lián)電路電壓特點知,定值電阻兩端電壓為Uo=U-Ux,
所以此時電路電流為1=泉=與西,
根據(jù)1=%得,
待測電阻阻值為Rx=^=&=總-/°.故此電路可以得到待測電阻Rx的阻值。故B不符合題意;
B*
C、閉合開關(guān),滑動變阻器滑片位于最右端時,滑動變阻器被短路,只有待測電阻有電流通過,電壓表測量電源
電壓,示數(shù)為U;
閉合開關(guān),移動滑片,使滑動變阻器全部接入電路與待測電阻串聯(lián),電壓表測量待測電阻兩端電壓,示數(shù)為Ux,
根據(jù)串聯(lián)電路電壓特點知,滑動變阻器兩端電壓為Ui=U-Ux,
所以此時電路電流為1=*=與生,
根據(jù)1=,得,
待測電阻阻值為Rx=^=務(wù)=77與-?凡.故此電路可以得到待測電阻Rx的阻值。故C不符合題意;
1uu%(7—uV
k
D、閉合開關(guān),滑動變阻器滑片位于最右端時,滑動變阻器被短路,只有待測電阻有電流通過,電流表示數(shù)為I,
由U=IR得,電源電壓為U=IRx;
閉合開關(guān),移動滑片,使滑動變阻器全部接入電路與待測電阻串聯(lián),電流表示數(shù)為I申,由U=IR得,電源電壓
為U=I申(Ri+Rx),
根據(jù)IRx=I申(Ri+Rx)得,
待測電阻阻值為Rx=.故此電路可以得到待測電阻Rx的阻值。故D不符合題意。
答案:Ao
20.如圖甲所示,在“伏安法測小燈泡的阻值”實驗中,開關(guān)閉合前,應(yīng)將滑動變阻器的滑片移到最右端。閉
合開關(guān)后,要使小燈泡的亮度增加,應(yīng)將滑片向左端移動??紤]溫度對燈泡阻值的影響,乙圖中能正確反映
通過燈泡的電流和燈泡兩端電壓關(guān)系的圖象是C。
解:由圖知,滑動變阻器的下面接了左邊的接線柱,所以在閉合開關(guān)前,應(yīng)將滑片移至最右端,使其阻值最大,
起到保護電路的作用;
閉合開關(guān)后,要使小燈泡的亮度增加,則應(yīng)減小滑動變阻器的阻值,應(yīng)將滑片向左端滑動;
燈絲的電阻隨溫度的升高而增大,燈泡兩端的電壓越大,燈泡的實際功率越大溫度越高,則其電阻越大,經(jīng)分析
知,C符合題意。
答案:右;左;Co
21.如圖所示是“伏安法測電阻”的實驗電路圖,R為待測電阻,阻值約為50.實驗器材有:滑動變阻器(規(guī)格
為10。2A)、電壓表(量程分別為0?3V、0?15V)、電流表(量程分別為0?0.6A、0?3A)、電源(3節(jié)新干
電池串聯(lián))。為使測量時能較準確地讀數(shù)(指針最好偏過中間刻度線),則電壓表應(yīng)選0?3V的量程,電流
表應(yīng)選0?0.6A的量程;為了保證兩電表安全,應(yīng)控制滑動變阻器的阻值大約在2表。?10C的范圍內(nèi)
移動。
s
R
My>J
解:
(1)由圖知,待測電阻R與變阻器串聯(lián),電壓表測R的電壓,電流表測電路中的電流;
電源是3節(jié)新干電池串聯(lián),則電源電壓為4.5V,若電壓表用0?15V量程,則無論怎樣調(diào)節(jié)變阻器,電壓表指針
的偏轉(zhuǎn)角度都太小,不會偏過中間刻度線,所以電壓表應(yīng)選0?3V的量程;
當電壓表的示數(shù)最大為3V時,由歐姆定律可得,電路的最大電流約為:
1=半=需=0.6A,故電流表應(yīng)選。?0.6A的量程;
(2)電流表應(yīng)選0?0.6A的量程,電路的最大電流為0.6A,
由歐姆定律和串聯(lián)電路的規(guī)律,變阻器連入電路的最小電阻為:
U45,
R滑小=R總小-R=-R=襦-5Q=2.5Q;
大
因滑動變阻器的最大阻值為ion,所以為了保證兩電表安全,應(yīng)控制滑動變阻器的阻值大約在2.5。?10。的范
圍內(nèi)移動。
答案:0?3V;0-0.6A;2.511-10110
22.如圖所示,甲是用“伏安法”測量未知電阻Rx的實物電路圖。
(1)請用筆畫線代替導(dǎo)線,將圖甲中的實物電路連接完整。
(2)閉合開關(guān)前,應(yīng)將滑動變阻器的滑片移到阻值最大處;閉合開關(guān),發(fā)現(xiàn)電流表幾乎無示數(shù),電壓表指
針明顯偏轉(zhuǎn),則出現(xiàn)的故障可能是Rx斷路。
(3)排除故障后,閉合開關(guān),當滑片移動到某位置時,電壓表示數(shù)為2.4V,電流表示數(shù)如圖乙所示,其讀數(shù)為
0.24A,則未知電阻Rx=10
(4)若實驗中電壓表損壞,利用其它的原有器材也能測出未知電阻Rx的阻值。實驗電路如圖丙所示(滑動變阻
器最大阻值為Ro,電源電壓未知且不變),請將下列相關(guān)實驗步驟補充完整:
①閉合開關(guān)S,將滑動變阻器的滑片P移到a端,記錄電流表示數(shù)為11;
②閉合開關(guān)S,將滑動變阻器的滑片P移到b端,記錄電流表示數(shù)12;
Ij
③寫出待測電阻的表達式,Rx=^Ro(用已知量和測量量符號表示)
解:(1)滑動變阻器應(yīng)和電流表串聯(lián),接線柱應(yīng)該''一上一下”接入電路,如下圖:
(2)為了保護電路,滑動變阻器的滑片應(yīng)滑到阻值最大處;
由題意可知,電流表指針幾乎未動,說明電路中沒有電流(或電流很小),則電路中可能出現(xiàn)了斷路;
又因為電壓表指針有明顯偏轉(zhuǎn),說明電壓表兩接線柱到電源兩極間的電路是連通的,則出現(xiàn)的故障可能是Rx斷
路;
(3)如圖乙所示,電流表的量程為0?0.6A,分度值為0.02A,讀數(shù)為0.24A;
由1=售得未知電阻的阻值:Rx=§=《%=10。;
(4)②根據(jù)題意可知,應(yīng)將滑片移到b端,記錄電流表示數(shù)12。
Rx表達式的推導(dǎo):
步驟②,閉合開關(guān)S,將滑動變阻器的滑片P移到b端,Rx被短路,只有Ro工作,電流表示數(shù)為12;
所以電源電壓:U=l2Ro,
步驟①,閉合開關(guān)S,將滑動變阻器的滑片P移到a端,兩電阻并聯(lián),總電流為h;
兩次實驗中,Ro兩端電壓均等于電源電壓,Ro阻值不變,所以通過Ro的電流均為12,
根據(jù)并聯(lián)電路的電流特點可得,通過待測電阻的電流Ix=L-12,
并聯(lián)電路電壓相等,則待測電阻兩端的電壓:Ux=U=l2Ro,
所以待測電阻Rx=絡(luò)=廠1Ro。
lx
答案:
(1)如上圖;(2)阻值最大;斷路;(3)0.24;10;(4)②b端;③一一Ro。
考點04歐姆定律在串、并聯(lián)電路中的應(yīng)用
【高頻考點精講】
串聯(lián)電路并聯(lián)電路
電流串聯(lián)電路中各處電流相等并聯(lián)電路的干路總電流等于各支路電流
特點/=/]=12=??=/〃
串聯(lián)電路兩端的總電壓等于各部分電路
電壓并聯(lián)電路中,各支路兩端的電壓相等,且
特點兩端電壓之和U=5+/+.?,+/都等于電源電壓。=。2=...=[/"
并聯(lián)電阻中總電阻的倒數(shù),等于各并聯(lián)電
路的倒數(shù)之和4=-1+工++-L;
串聯(lián)電路的總電阻,等于各串聯(lián)電阻之
R此R?R"
和R=&+R?+...+R“;
若只有兩個電阻Ri和R2并聯(lián),則總電阻
電阻
把幾個導(dǎo)體串聯(lián)起來相當于增大了導(dǎo)體R#2
特點R總=R1+R2;
的長度,所以總電阻比任何一個串聯(lián)分
把幾個電阻并聯(lián)起來相當于增加了導(dǎo)體的
電阻都大。
橫截面積,所以并聯(lián)總電阻比每一個并聯(lián)分
電阻都小。
串聯(lián)電路中,電壓的分配與電阻成正比并聯(lián)電路中,電流的分配與電阻成反比
分配
Ui_R111_R2_
特點瓦二瓦=
l2Ri
電路
分壓分流
作用
【熱點題型精練】
23.已知RI=R2,當滑動變阻器的滑動觸頭P自左端向右端滑時,A、B間的總電阻將()
pR
A.逐漸增大B.逐漸減小
C.先增大后減小D.先減小后增大
解:(1)當滑片在最左側(cè)時,滑動變阻器的最大阻值和R2并聯(lián),R1被短路;
此時電路中的總電阻為R總1=期;
(2)當滑片位于中點時,Ri與滑動變阻器的最大阻值的一半并聯(lián),R2與滑動變阻器的最大阻值的另一半并聯(lián),
然后兩者串聯(lián);
RxR]
此時電路中的息電阻R總2=?——-+?——-=
5LR+R15LR+R24扔+R1
(3)當滑片在最右側(cè)時,滑動變阻器的最大阻值和R1并聯(lián),R2被短路;
此時電路中的總電阻為R.S3=給=給;
K~rK-yK-rK2
1
因R+Ri>^R+Ri,
所以R總1=R.S,3<R總2。
答案:Co
24.在如圖所示的電路中,電源電壓保持不變。閉合開關(guān)S,電路正常工作。一段時間后,某個電表的示數(shù)變大。
若電路中只有一處故障,且只發(fā)生在電燈Li或L2處,則下列判斷中正確的是()
A.若電壓表V示數(shù)變大,則電燈Li斷路
B.若電壓表V示數(shù)變大,則電燈L2短路
C.若電流表A示數(shù)變大,則電燈Li斷路
D
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