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重庆八中2022-2023学年九年级上学期期中物理试题
展开2022-2023学年重庆八中九年级(上)期中物理试卷
一、选择题(本题共8个小题,每题只有一个选项符合题意,每小题3分,共24分)
1.(3分)下列估测值符合生活实际的是( )
A.教室空调工作电流大约1A
B.一节新干电池的电压为1.5V
C.我国家庭电路电压为380V
D.实验用小灯泡的电阻约为500Ω
2.(3分)下列说法正确的是( )
A.梳头时头发翘起来,梳子和头发带同种电荷
B.塑料碗、陶瓷花瓶是绝缘体,所以不能够带电
C.金属导体容易导电是因为内部有大量的自由电子
D.用毛皮摩擦橡胶棒,在这过程中橡胶棒失去电子而带上正电
3.(3分)下列说法正确的是( )
A.两根长度和粗细都相同的电阻丝电阻一定相同
B.在并联电路中,干路上的电流比任一支路电流都要大
C.两个电阻并联,总电阻比其中任何一个电阻的阻值都大
D.通过两个用电器的电流相等,这两个用电器一定是串联
4.(3分)下列说法正确的是( )
A.用电器的电功率越大,做功越多
B.电流做功越多,消耗的电能就越多
C.当通过一段导体的电流为零时,电阻也为零
D.干电池给小灯泡供电时将电能转化为化学能
5.(3分)如图所示,是2022年冬奥会闭幕式上控制舞台灯光与五环旗升降的电路原理图。闭合开关S1,舞台灯亮起,再闭合开关S2时,电动机才能启动控制五环旗升降;若舞台灯不亮,电动机也不启动。下列电路符合要求的是( )
A. B.
C. D.
6.(3分)新冠肺炎疫情期间,常用的某款手持式电子测温仪如图甲所示,图乙是它工作的原理图,其中电源电压保持不变,R是热敏电阻,用于靠近人体测温。定值电阻R0为保护电阻,显示仪是由电流表或电压表改装而成。在测量人的体温时显示仪的示数会随被测者体温的升高而变大,则下列分析正确的是( )
A.图乙中的显示仪是由电流表改装成的
B.热敏电阻R的阻值随着温度的升高而减小
C.被测温者体温越高,定值电阻R0两端的电压越大
D.将R0换成阻值更大的电阻,测相同温度时,显示仪的示数将变小
7.(3分)如图所示,电源电压不变,R2的阻值大于R1的阻值,a、b、c表为电流表或电压表。只闭合S1时,a表有示数,b表无示数;S1、S2都闭合时,滑片P向右滑动,b、c表的示数均变小。下列判断正确的是( )
A.a表和c表是电流表,b表是电压表
B.开关S1、S2闭合后,c表示数突然变小,则一定是R3发生断路
C.闭合S1、S2后,a、b两表有示数,若交换a、b两表位置,则a表示数不变,b表示数变大
D.若将c表换成另一种电表d,闭合S1、S2,滑片P向左滑动,a表示数不变,d表示数变小
8.(3分)如图所示的电路图,电源电压恒为4.5V,定值电阻R1=10Ω,R2=2.5Ω,电压表V1、V2所选量程均为0~3V,电流表A1所选量程为0~0.6A,电流表A2所选量程为0~3A,滑动变阻器R3的规格为“15Ω 2A”,在保证电路各元件安全的情况下,下列说法正确的是( )
A.闭合开关S2,断开开关S1、S3、S4,电压表V1的示数为0.9V
B.闭合开关S3、S4,断开开关S1、S2,则电压表V2的示数变化范围是1.5V~3V
C.闭合开关S3、S4,断开开关S1、S2,则电流表A1的示数变化范围是0.18A~0.3A
D.闭合开关S1、S2、S3,断开开关S4,则R3接入电路的阻值范围是2.25Ω~15Ω
二、填空题(本题共6个小题,其余每空1分,共12分)
9.(2分)德国物理学家 经过大量的实验研究,得到了电流与电压和电阻的关系,该物理学家的名字还被命名为物理量 的单位。
10.(2分)如图所示,验电器的原理是同种电荷相互 ;若左边验电器带正电荷,右边验电器不带电,用带有绝缘柄的金属棒将A、B验电器的金属球连接起来时,此时电子的移动方向为 (选填“从A到B”或“从B到A”)。
11.(2分)甲和乙的I﹣U图像如图所示,由图可知甲的电阻为 Ω;若将甲、乙串联接入某一电源,乙消耗的功率为0.4W,则电源电压为 V。
12.(2分)如图甲所示的电路,电源电压保持不变,滑动变阻器上标有“30Ω 1A”,闭合开关S,调节滑动变阻器的滑片,使其从最右端向左滑动到a点时,小灯泡电流达到最大值。在图乙中绘制出电流表与两个电压表示数变化关系的图像,则电源电压为 V;滑片在a点时,小灯泡的功率为 W。
13.(2分)如图所示,电源电压可调,甲、乙可以为电流表或电压表,电流表的量程均为0~0.6A,电压表均为0~15V,灯泡L1、L2分别标有“6Ω 1A”、“3Ω 1.5A”的字样(忽略灯丝电阻受温度的影响),当开关S闭合时,L1、L2都能发光,则乙表的最大示数为 ;若当开关S断开时,灯L1、L2都能发光,则电源电压最大为 V。
14.(2分)如图所示的电路中,电源电压U=24V保持不变。只闭合开关S1和S3,电流表A的示数为I1;只闭合开关S1和S2,电流表A的示数为I2,I1:I2=1:2。则R1与R2的阻值之比为 ,将滑动变阻器的滑片P置于某位置a,其接入电路的电阻值为Ra=12Ω,闭合开关S1,断开开关S2、S3,电压表V1的示数为U1,电流表A的示数为I3,再将滑动变阻器的滑片置于最右端,电流表A的示数为I4,电压表V2的示数为U2,U1:U2=2:7,I3:I4=2:1,则闭合开关S1、S2和S3,移动滑动变阻器的滑片,电流表A示数的最小值为 A。
三、实验探究题(15题6分,16题8分,17题8分,共22分)
15.(6分)小花用如图1甲所示实物图做“伏安法测量定值电阻”的实验。电源为两节新的干电池,滑动变阻器R1(10Ω 0.5A),R2(20Ω 0.5A)。
(1)本实验的原理是 。
(2)某次测量时电压表和电流表的示数如图1乙、丙所示,则定值电阻的阻值为 Ω,小花将此阻值作为最后结果记录在实验报告册上,是 (选填“合理”或“不合理”)的。
(3)小花完成实验后,将定值电阻更换为一个小灯泡,该灯泡正常发光的电压为2.5V,电阻约为10Ω,移动滑片P,依次测得6组数据,如表所示。分析实验可知,小灯泡的电阻随 的升高而增大。
实验次数
I
2
3
4
5
6
电压U/V
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
2.8
电流I/A
0.16
0.20
0.22
0.25
0.28
0.29
(4)小花选用的滑动变阻器应是 (选填“R1”或“R2”)。
(5)另一位小婕同学根据自己的实验数据绘制出定值电阻和小灯泡的I﹣U图像如图2所示,试分析图像中A、B、C三点电阻最大的是 点。(选填“A”、“B”或“C”)
16.(8分)媛媛和超超利用如图所示的电路“探究电流与电压的关系”,所选择的器材有学生电源,5Ω、10Ω、15Ω、20Ω的定值电阻各一只,滑动变阻器R1(30Ω 1A)、滑动变阻器R2(300Ω 1A)、电压表、电流表、开关各一只,导线若干。
(1)媛媛正确连接并排除故障后,闭合开关,电流表和电压表示数很小,移动滑片,最初一段时间内电流表和电压表示数几乎不变,则可能的原因是: 。
(2)超超实验中记录的实验数据如表所示,根据数据可知,超超在实验前的操作过程中存在的问题是 ,在连线时存在的问题是: 。
(3)老师看到超超的实验数据后,发现第 次的实验数据是伪造的,排除伪造数据后可以得到结论:当电阻一定时, 。
实验次数
1
2
3
4
5
电压/V
5.0
4.0
3.0
2.0
1.0
电流/A
0.12
0.22
0.32
0.42
0.52
(4)超超实验中滑动变阻器的作用除保护电路外,还有 的作用。
(5)超超实验中的电源电压为 V。
(6)实验完成后,断开开关,先拆掉 两端的导线。(选填“电源”或“R”)
17.(8分)在“探究通过导体的电流与电阻关系”的实验中,小美利用可调电源(可调为2V、3V、5V、6V)、5个定值电阻(阻值分别为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、30Ω)、滑动变阻器(20Ω 0.5A)、电压表、电流表、开关以及若干导线做了如下实验:
(1)他根据图甲所示电路图连接成了图乙所示的实物电路,其中只有一根导线连接错误,请在这根导线上打“×”,并用笔重新画一根正确连接的导线。(连线不要交叉)
(2)改正图乙电路后,闭合开关前,滑动变阻器的滑片应置于最 端(选填“左”或“右”)。
(3)正确连接电路后,闭合开关,小美发现电流表和电压表都有较大示数,移动滑片,两表的示数均不变,则电路中的故障可能是: 。
(4)排除故障后,连好电路,小美将电源电压调为6V。
①小美接入10Ω的定值电阻后,移动滑片,电流表示数如图丙所示,记录此时电流表示数为 A。
②小美保持滑动变阻器滑片位置不变,将10Ω的定值电阻换为15Ω的定值电阻后,闭合开关,电流表的示数会 0.26A(选填“大于”、“小于”或“等于”),此时可将滑动移动变阻器的滑片向 (选填“左”或“右”),直到电压表示数回到原来值。
③实验中,小美发现当5个定值电阻中的某个电阻接入电路时,实验无法完成,这个定值电阻的阻值为 Ω。
④为了顺利完成5次实验,小美将电流表调至0~3A量程,并更换部分器材,下列方案可行的有 。
A.将可调电源电压的值设为5V,其余不变
B.将电压表控制不变的电压值U0设在2.5V~3.6V范围内,其余不变
C.滑动变阻器调整为“15Ω 1A”,其余不变
D.将30Ω的定值电阻更换为25Ω的定值电阻,其余不变
四、计算题(第18题6分,第19题8分,第20题8分,共22分,解答应写出必要的文字说明、步骤和公式,只写出最后结果的不给分)
18.(6分)如图所示的电路中,电源电压保持不变,电阻R2=30Ω。当开关S1闭合、S2断开时,电流表的示数为0.4A。求:
(1)电源电压为多少?
(2)当开关S1、S2都闭合时,电流表的示数为0.6A,1min内电流对R1所做的功为多少?
19.(8分)亮亮设计了一个如图甲所示的电子高度测量仪,用粗细均匀的电阻丝代替滑动变阻器,将电压表装成高度显示仪,电压表示数随高度变化的规律如图乙所示。已知电阻丝R足够长,每1cm的阻值大小为0.1Ω,电压表量程为“0~15V”,电流表量程为“0~3A”,身高为170cm的同学站上去后电压表示数为9V,电流表示数为1A。求:
(1)身高为170cm的同学站上后,电阻丝接入电路的长度为多少?
(2)身高为110cm的同学站上后,电流表的示数为多少?
(3)为保证安全,该测量仪能够测量的最大高度为多少?
20.(8分)如图所示,电源电压恒为9V,R2=50Ω,滑动变阻器R3最大阻值为12Ω。当滑动变阻器R3的滑片调至最右端,S1、S4闭合,S2、S3断开时,电流表A1的示数为1.8A,求:
(1)R1的阻值为多少?
(2)S1、S2、S3、S4闭合时,当滑动变阻器的滑片位于中点时,电流表A的示数为多少?
(3)若用电阻箱R替换电压表V1,电压表V2所选量程为0~3V,电流表A、A1所选量程均为0~0.6A,当电阻箱调到某一阻值R0,滑动变阻器的滑片P移到合适位置以保证电路安全,闭合开关S4,断开开关S1、S2、S3,移动滑动变阻器的滑片,使电流表和电压表均能达到最大值,则电阻箱R0的最大值和最小值分别是多少?
2022-2023学年重庆八中九年级(上)期中物理试卷
参考答案与试题解析
一、选择题(本题共8个小题,每题只有一个选项符合题意,每小题3分,共24分)
1.【解答】解:A、教室空调工作电流大约5A,故A错误;
B、一节新干电池的电压为1.5V,故B正确;
C、我国家庭电路电压为220V,故C错误;
D、实验用小灯泡的电阻约为10Ω,故D错误。
故选:B。
2.【解答】解:
A、由于摩擦起电的实质是电荷(电子)的转移,梳子和头发摩擦后带异种电荷,故A错误;
B、塑料碗、陶瓷花瓶不容易导电,是绝缘体,但可以带电,故B错误;
C、金属导体容易导电,是因为金属导体中有大量自由电子,故C正确;
D、毛皮摩擦橡胶棒的过程中,毛皮失去电子带正电,橡胶棒得到电子带负电,故D错误。
故选:C。
3.【解答】解:A.影响导体电阻大小的因素有材料、长度、横截面积和温度,在温度不计的情况下,两根长度和粗细都相同的电阻丝电阻材料不能确定,不能判断电阻大小,故A错误;
B.并联电路中干路上的电流等于各支路电流之和,所以干路上的电流比任一支路电流都要大,故B正确;
C.并联电路总电阻的倒数等于给支路电阻的倒数之和,两个电阻并联,总电阻比其中任何一个电阻的阻值都小,故C错误;
D.当两个用电器的规格相同,且并联在电路中时,通过各用电器的电流相等,故D错误。
故选:B。
4.【解答】解:A.用电器做功的多少与用电器的功率和工作时间有关,只知道功率或时间,无法判定做功的多少,故A错误;
B.电流做了多少功,说明有多少电能转化为其它形式的能,电流做功越多,消耗的电能就越多,故B正确;
C.导体的电阻是导体的一种性质,反映了导体对电流的阻碍作用大小,其大小决定于导体的长度、横截面积和材料,与导体两端的电压、通过导体的电流无关,通过导体的电流为零,电阻不为零,故C错误;
D.干电池给灯泡供电时消耗了化学能,得到了电能,所以是化学能转化为电能,故D错误。
故选:B。
5.【解答】解:当开关S1闭合时舞台灯亮起,此时电动机不工作;当开关S2闭合,电动机才能启动,说明指示灯与电动机互不影响,即两者是并联的,开关S1在干路上,S2在电动机支路上,故C符合要求,ABD不符合要求。
故选:C。
6.【解答】解:
A.由电路图可知,显示仪与R并联,则显示仪是由电压表改装成的,故A错误;
B.由题意可知,人的体温越高,电压表的示数越大,由串联电路的分压特点可知,R的阻值变大,则热敏电阻R的阻值随着温度的升高而增大,故B错误;
C.人的体温越高时,R的阻值越大,总电阻越大,根据欧姆定律可知,电路中的电流越小,根据U=IR可知,定值电阻R0两端的电压越小,故C错误;
D.测相同温度时,R的阻值不变,将R0更换为阻值更大的电阻后,电路的总电阻变大,由I=可知,电路中的电流变小,由U=IR可知,R两端的电压变小,即显示仪示数变小,故D正确。
故选:D。
7.【解答】解:A、只闭合S1时,a、b两表串联后接在在电源两端,由a表有示数、b表无示数可知a表应为电压表,b表应为电流表,
当S1、S2都闭合时,R1短路,R2、R3串联接入电路,b测通过电路的电流,滑片P向右滑动,滑动变阻器接入电路的电阻变大,根据串联分压原理可知滑动变阻器两端的电压变大,根据串联电路电压规律可知R2两端的电压变小,根据串联电路电阻规律结合欧姆定律可知通过电路的电流变小,b、c表的示数均变小,则c表应为电压表,故A错误;
B、当S1、S2都闭合时,R1短路,R2、R3串联接入电路,a测电源电压,c测定值电阻R2两端的电压,c表示数突然变小,根据串联电路电压规律可知a表示数变大,可能是滑动变阻器断路或定值电阻R2短路,故B错误;
C、闭合S1、S2后,交换a、b两表位置,电路为定值电阻R1的简单电路,b测通过电路的电流,a测电源电压,电源电压不变,则a表示数不变,R2的阻值大于R1的阻值,根据欧姆定律可知b表示数变大,故C错误;
D、将c表换成另一种电表d,闭合S1、S2,电路为滑动变阻器的简单电路,a表测电源电压,d表测通过电路的电流,滑片P向左滑动,滑动变阻器接入电路的电阻变小,电源电压不变,则a表示数不变,根据欧姆定律可知d表示数变大,故D错误。
故选:C。
8.【解答】解:A、闭合开关S2,断开开关S1、S3、S4,定值电阻R1、R2串联接入电路,两电流表均测通过电路的电流,电压表V1测电阻R1两端的电压,
串联电路总电阻等于各部分电阻之和,根据欧姆定律可得电阻R1两端的电压:U1=×R1=×10Ω=3.6V,故A错误;
BC、闭合开关S3、S4,断开开关S1、S2,定值电阻R1和滑动变阻器串联接入电路,电压表V1测电阻R1两端的电压,电压表V2测滑动变阻器两端的电压,两电流表均测通过电路的电流,
电流表A1所选量程为0~0.6A,电流表A2所选量程为0~3A,电压表V1所选量程为0~3V,根据串联分压原理可知滑动变阻器接入电路的阻值最小时,电压表V1的示数最大,
根据欧姆定律可得此时通过电路的电流:I===0.3A<0.6A,
根据串联电路电阻规律可知此时通过电路的电流最大,串联电路各处电流相等,所以通过电路的最大电流为0.3A,此时滑动变阻器两端的电压为0,
电压表V2所选量程为0~3V,所以电压表V2示数的最大值为3V,则电压表V2的示数变化范围是0~3V,故B错误;
当滑动变阻器接入电路最大阻值时,通过电路的电流最小,为:I′===0.18A,
所以电流表A1的示数变化范围是0.18A~0.3A,故C正确;
D、闭合开关S1、S2、S3,断开开关S4,定值电阻R2和滑动变阻器并联接入电路,电流表A2测干路电流,
根据欧姆定律可得通过R2的电流:I2===1.8A,
电流表A2所选量程为0~3A,根据并联电路电流规律可知通过滑动变阻器R3的最大电流:I3=I最大﹣I2=3A﹣1.8A=1.2A,
此时滑动变阻器接入电路的阻值最小,为:R3===3.75Ω,
滑动变阻器接入电路的阻值越大,通过电路的电流越小,所以滑动变阻器接入电路的阻值范围是3.75Ω~15Ω,故D错误。
故选:C。
二、填空题(本题共6个小题,其余每空1分,共12分)
9.【解答】解:德国物理学家欧姆最先通过实验归纳出一段导体中电流跟电压和电阻之间的定量关系,即:欧姆定律;
为了纪念欧姆作出的杰出贡献,人们将他的名字命名为电阻的单位。
故答案为:欧姆;电阻。
10.【解答】解:验电器是利用同种电荷相互排斥的原理;
验电器A带正电,B不带电,用带绝缘柄的金属杆将两个验电器的金属球接触时,B验电器上自由电子通过金属箔向验电器A转移,此时电子的转移方向为从B到A。
故答案为:排斥;从B到A。
11.【解答】解:由图象可知,通过甲的电流与它两端的电压成正比,则甲为定值电阻;
由图象可知,当U甲=1V时,I=0.2A,
由I=可得,甲的电阻:
R甲===5Ω;
若将甲、乙串联接入某一电源,乙消耗的功率为0.4W,
因串联电路中总电压等于各分电压之和,且串联电路中各处的电流相等,
结合P=UI可知,当电路中的电流I=0.2A时,乙两端的电压U乙=2V时符合题意,此时甲两端的电压U甲=1V,根据串联电路的电压特点可知电源电压U甲+U乙=1V+2V=3V。
故答案为:5;3。
12.【解答】解:闭合开关S,灯泡和变阻器串联。电压表V1测量灯泡两端电压,电压表V2测量变阻器两端电压,电流表测量电路电流。
滑片在最右端时,变阻器接入电路中的电阻最大,总电阻最大,根据欧姆定律可知电路中的电流最小,从图乙可知为0.3A,
滑片从最右端向左滑动到a点时,变阻器接入电路中的电阻逐渐变小,根据串联分压特点可知,变阻器两端的电压逐渐变小,灯泡两端电压逐渐变大,
可知图乙中下面的曲线为电流表与电压表V2的示数变化关系的图像,上面的曲线为电流表与电压表V1的示数变化关系的图像。
(1)调节滑动变阻器的滑片在最右端时,从图乙可知为0.3A,根据欧姆定律可得变阻器两端的电压U变=I右R变=0.3A×30Ω=9V,
且从图乙可知灯泡两端的电压和变阻器两端的电压相等,即灯泡两端的电压也为9V,根据串联电路的电压特点可知电源电压为U=9V+9V=18V;
(2)调节滑动变阻器的滑片到a点时,小灯泡恰好正常发光,可知此时变阻器两端电压为2V,电路中的电流为0.4A,
则灯泡两端的电压UL=18V﹣2V=16V,
灯泡的额定为PL=ULIL=16V×0.4A=6.4W。
故答案为:18;6.4。
13.【解答】解:根据题意可知,当开关S闭合时,L1、L2都能发光,乙并联在电源的两端为电压表,甲与灯泡L2并联,为电压表;灯泡L1、L2分别标有“6Ω 1A”、“3Ω 1.5A”的字样,由于串联电路中电流处处相同,所以电路中的最大电流为I=0.6A,则电源电压为:U=I(R1+R2)=0.6A×(6Ω+3Ω)=5.4V,则乙表的最大示数为5.4V;
若当开关S断开时,灯L1、L2都能发光,甲串联接入电路中,为电流表,测量的是干路中的电流;乙串联接入电路中,为电流表,测量的是灯泡L2的电流;并联电路中,各支路两端的电压相同;因为灯L1正常发光时的电压为:U1=I1R1=1A×6Ω=6V;灯L2正常发光时的电压为:U2=I2R2=1.5A×3Ω=4.5V;所以最大电源电压为4.5V。
故答案为:5.4V;4.5。
14.【解答】解:
(1)只闭合开关S1和S3,电路为电阻R2的简单电路,电流表A的示数为I1,由欧姆定律可得I1=;
只闭合开关S1和S2,电路为电阻R1的简单电路,电流表A的示数为I2,由欧姆定律可得I2=;
已知I1:I2=1:2,即:=1:2,则R1:R2=1:2;
(2)闭合开关S1、断开S2、S3时,将滑动变阻器的滑片P置于某位置a和最右端时,R1与R2、滑动变阻器串联接入电路,电压表V1测R1两端的电压,电压表V2测滑动变阻器和R2两端的电压,电流表测通过电路的电流,
由(1)得R2=2R1,
因串联电路总电阻等于各部分电阻之和,则根据欧姆定律可得:
I3==,I4==,
已知I3:I4=2:1,即=,整理可得R=24Ω+3R1,
根据欧姆定律可得U1=I3R1,U2=I4(R+R2)=I4(R+2R1)=I4(24Ω+5R1),
已知U1:U2=2:7,即=﹣﹣﹣﹣﹣﹣①
将I3:I4=2:1代入①式,化简解得R1=12Ω,
则R2=24Ω,R=60Ω,
闭合开关S1、S2和S3,三个电阻并联,电流表A测干路电流,
并联电路干路电流等于各支路电流之和,滑动变阻器的滑片P置于最右端时,滑动变阻器接入电路的阻值最大,则总电流最小,
根据欧姆定律可得电流表A示数的最小值:I===3.4A。
故答案为:1:2;3.4。
三、实验探究题(15题6分,16题8分,17题8分,共22分)
15.【解答】解:(1)伏安法测量定值电阻的原理是:。
(2)由图乙知电压表选的量程是0﹣3V,分度值是0.1 V,读数是1.6V;由图丙知电流表选的量程是0﹣0.6A,分度值是0.02A,读数是0.32A;定值电阻的阻值为=5Ω;只用一组实验数据计算电阻数值,误差较大,所以不合理,应该多次测量取电阻的平均值作为最后的结果。
(3)利用欧姆定律,依次计算6组数据的电阻值后发现电阻在增大,原因是灯泡的电阻随温度的升高而增大。
(4)电源由两节干电池串联组成,可知电源电压是3V,当灯泡两端电压最小为0.5V时,滑动变阻器两端的电压最大为3V﹣0.5V=2.5V,此时滑动变阻器接入电路的电阻R=≈15.6Ω>10Ω,故选择的滑动变阻器是R2。
(5)由图2知,A、B两点的电流相同,由欧姆定律知在电流相同时,电压大的电阻大,所以B的电阻大于A的电阻;B、C两点的电压相同,由欧姆定律知在电压相同时,电流大的电阻小,所以B的电阻大于C的电阻,故B点的电阻最大。
故答案为:(1);(2)5;不合理;(3)温度;(4)R2;(5)B。
16.【解答】解:(1)电流表和电压表示数很小,说明电路不是断路,根据欧姆定律可知,此时电路中的电阻很大,因此可能的原因是选用滑动变阻器R2进行实验;
(2)分析数据后发现,表格中电流值都减掉0.02A时,电流与电压成一次函数关系,因此可能的原因是电流表使用前没有调零;
由表中数据可知,电流增大时,电压减小,根据欧姆定律可知,此时定值电阻两端的电压增大,由串联电路的电压特点可知,滑动变阻器两端的电压减小,因此在连线时存在的问题是将电压表并联在滑动变阻器两端;
(5)由表中实验数据可知,当电路中电流为0.2A时,滑动变阻器两端的电压为4.0V,
由欧姆定律和串联电路的电压特点可知,电源电压:
U=U2+U滑2=I2R+U滑2=0.2A×R+4.0V……①
当电路中电流为0.3A时,滑动变阻器两端的电压为3.0V,
由欧姆定律和串联电路的电压特点可知,电源电压:
U=U3+U滑3=I3R+U滑3=0.3A×R+3.0V……②
由①②解得:U=6V,R=10Ω;
(3)串联电路的电阻特点和欧姆定律可知,电路中的最小电流:I最小===0.15A>0.1A,即第1次的实验数据是伪造的;
由串联电路的电压特点可知,后面4次实验中定值电阻两端的电压分别为:6V﹣4V=2V,6V﹣3V=3V,6V﹣2V=4V,6V﹣1V=5V,
此时定值电阻两端的电压增大为原来的几倍,通过的电流也增大为原来的几倍,故得出的结论:在电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比;
(4)探究电流与电压的关系时需要改变定值电阻两端的电压,因此滑动变阻器的作用是改变定值电阻两端的电压;
(6)为了安全,拆电路时,应先拆除电源。
故答案为:(1)选用滑动变阻器R2进行实验;(2)电流表使用前没有调零;电压表并联在滑动变阻器两端;(3)1;通过导体的电流与导体两端的电压成正比;(4)改变定值电阻两端的电压;(5)6;(6)电源。
17.【解答】解:(1)由图乙可知,定值电阻没有接入电路,定值电阻应串联在电路中,电压表与定值电阻并联,电流从电压表的正接线柱流入,负接线柱流出,如图所示:
;
(2)为了保护电路,闭合开关实验前,应将滑动变阻器的滑片移到最大阻值处,由图知,滑片左侧电阻丝接入电路,所以滑片应移到阻值最大的左端;
(3)移动滑片两电表示数不变说明变阻器没有了变阻的作用,由电流表和电压表都有较大的示数可知,电路中的电阻较小,故此时滑动变阻器上方的两个接线柱接入电路中;
(4)①由图甲可知,电流表的量程为0~0.6A,分度值为0.02A,由图乙可知,示数为0.4A;
②由欧姆定律可知,定值电阻两端所控制的电压:UV=I2R2=0.4A×10Ω=4V,
由串联电路的电压特点可知,接入10Ω的定值电阻时滑动变阻器两端的电压:U滑=U﹣UV=6V﹣4V=2V,
滑动变阻器分得的电压为定值电阻两端电压的=0.5倍,
根据分压原理,此时滑动变阻器连入电路中的电阻为:R滑=0.5×10Ω=5Ω,
由串联电路的电阻特点和欧姆定律可知,保持滑动变阻器滑片位置不变,将10Ω的定值电阻换为15Ω的定值电阻后,闭合开关,电流表的示数:I3===0.3A>0.26A;
根据串联电路的分压原理可知,将定值电阻由10Ω改接成15Ω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,根据串联电路电压的规律可知,为了保持定值电阻两端电压不变,应增大滑动变阻器分得的电压,由串联分压的分压原理可知,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,使电压表的示数不变;
③由欧姆定律可知,电压一定时,电阻越小,电流越大,因此电路中的最大电流:I大===0.8A>0.5A,即此时电路中的电流大于滑动变阻器允许通过的最大电流,
定值电阻两端电压为滑动变阻器分得的电压的=2倍,当滑动变阻器接入电路中的电阻最大为20Ω时,根据分压原理,定值电阻的最大阻值:R最大=2×20Ω=40Ω>30Ω,故使用阻值为5Ω的定值电阻无法完成实验;
④A、由于所控制的电压不变,因此使用阻值为5Ω的定值电阻实验时,电路中电流仍大于滑动变阻器允许通过的最大电流,无法完成实验,故A不可行;
B、由欧姆定律可知,当定值电阻两端所控制的最大电压为:UV大=I大R小=0.5A×5Ω=2.5V,故B不可行;
C、定值电阻两端的电压始终保持UV=4V,根据串联电路电压的规律,变阻器分得的电压:U滑=U﹣UV=6V﹣4V=2V,变阻器分得的电压为电压表示数的=0.5倍,根据分压原理,当接入30Ω电阻时,变阻器连入电路中的电阻为:R滑=0.5×30Ω=15Ω,即所选择的变阻器的最大阻值不能小于15Ω,故C可行;
D、将30Ω的定值电阻更换为25Ω的定值电阻时,电路中的最大电流还是超过滑动变阻器允许通过的最大电流,故D不可行。
故选:C。
故答案为:(1)如图所示;(2)左;(3)滑动变阻器上方的两个接线柱接入电路中;(4)①0.4;②大于;左;③5;④C。
四、计算题(第18题6分,第19题8分,第20题8分,共22分,解答应写出必要的文字说明、步骤和公式,只写出最后结果的不给分)
18.【解答】解:(1)由图可知,当开关S1闭合、S2断开时,只有电阻R2接入电路,电流表测量通过R2的电流,
电源电压U=U2=I2R2=0.4A×30Ω=12V;
(2)当开关S1、S2都闭合时,电阻R1、R2并联接入电路,电流表测量干路中的电流,
根据并联电路各支路互不影响可知,通过R2的电流保持不变,即此时通过R2的电流I2=0.4A,
通过R1的电流I1=I﹣I2=0.6A﹣0.4A=0.2A,
根据并联电路电压规律可知,电阻R1两端的电压U1=U=12V,
通电1min,电流对电阻R1所做的功W1=U1I1t1=12V×0.2A×60s=144J。
答:(1)电源电压是12V;
(2)当开关S1、S2都闭合时,电流表的示数为0.6A,1min内电流对R1所做的功为144J。
19.【解答】解:图甲可知,两电阻串联,电压表测量电阻丝两端电压,电流表测量电路中的电流;
(1)由欧姆定律可知,h1=170cm的同学站上后电阻丝接入电路的电阻值为:
R===9Ω,
因为每1cm的阻值大小为0.1Ω,
所以9Ω的长度为:L==90cm;
(2)由题意可知,h2=110cm的同学站上后,滑动变阻器接入电路的电阻:R'=R﹣(h1﹣h2)×0.1Ω/cm=9Ω﹣(170cm﹣110cm)×0.1Ω/cm=3Ω,
由图乙可知,此时电压表的示数为4.5V,
由欧姆定律可知,此时电路中的电流:
I'===1.5A;
(3)串联电路的电压特点和欧姆定律可知,h1=170cm的同学站上后,电源电压:
U总=UR+IR0=9V+1A×R0……①
h2=110cm的同学站上后,电源电压:
U总=UR'+I'R0=4.5V+1.5A×R0……②
由①②解得:R0=9Ω,U总=18V;
由串联电路的分压作用知当电压表的示数最大时分压最多,滑动变阻器的电阻最大,
由于电压表的量程为0~15V,所以滑动变阻器两端的最大电压为15V,
由串联电路电压的规律知定值电阻R0两端的电压为:
U0=U总﹣UV大=18V﹣15V=3V,
此时电路中的电流为:
I″===A,
滑动变阻器的最大电阻为:
R大===45Ω,
45Ω的长度为:L′==450cm,
由(1)知当h1=170cm时,电阻丝连入电路的总长度为90cm,
则滑动变阻器最下端到地面的距离h0=h1﹣L=170cm﹣90cm=80cm,
所以该测量仪能够测量的最大高度为:
h最大=h0+L′=80cm+450cm=530cm。
答:(1)身高为170cm的同学站上后,电阻丝接入电路的长度为90cm;
(2)身高为110cm的同学站上后,电流表的示数为1.5A;
(3)为保证安全,该测量仪能够测量的最大高度为530cm。
20.【解答】解:
(1)当滑动变阻器的滑片位于最右端,S1、S4闭合,S2、S3断开时,电路为R1的简单电路,电压表V1测R1两端的电压,两电流表均测通过电路的电流,电流表A1的示数为1.8A,
根据欧姆定律可得R1的阻值为:R1===5Ω;
(2)S1、S2、S3、S4闭合时,当滑动变阻器的滑片位于中点时,R2与变阻器并联,电流表A测干路电流,电流表A1测通过滑动变阻器的电流,
并联电路各支路两端电压相等,根据欧姆定律可得通过R2的电流:I2===0.18A,
通过滑动变阻器的电流:I3===1.5A,
并联电路干路电流等于各支路电流之和,所以电流表A的示数为:I=I2+I3=0.18A+1.5A=1.68A;
(3)若用电阻箱替换电压表V1,闭合开关S4,断开开关S1、S2、S3,电阻箱和滑动变阻器串联接入电路,电压表V2测滑动变阻器两端的电压,两电流表均测通过电路的电流,
电流表A、A1所选量程均为0~0.6A,串联电路各处电流相等,所以通过电路的最大电流为0.6A,
此时电路总电阻:R总===15Ω,
①由串联电路的电阻规律可得R总=R0+R3,若变阻器R3接入电路的电阻为0,此时电阻箱接入电路的电阻最大为15Ω,能使电流表示数达到最大值,
在电阻箱调到最大阻值15Ω时,因电压表V2所选量程为0~3V,若移动滑动变阻器的滑片使电压表的示数达到3V,此时电阻箱分得的电压U0=U﹣U3大=9V﹣3V=6V,
由串联分压的规律可得=,即,解得R3=7.5Ω<12Ω,即能够实现移动滑动变阻器的滑片使电压表的示数达到最大值;
②若电阻箱调到某一最小阻值时,移动滑动变阻器的滑片,可能使电压表和电流表的示数都达到最大值,即电压表示数达到最大值3V,同时电路的电流最大为0.6A,
根据欧姆定律可知此时滑动变阻器接入电路的阻值为:R3′===5Ω,
则电阻箱接入电路的最小阻值为R0′=R总﹣R3′=15Ω﹣5Ω=10Ω;
综上可知,电阻箱R0的最大值为15Ω,最小值为10Ω。
答:(1)R1的阻值为5Ω;
(2)S1、S2、S3、S4闭合时,当滑动变阻器的滑片位于中点时,电流表A的示数为1.68A;
(3)电阻箱R0的最大值为15Ω,最小值为10Ω。
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