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人教版(2024)九年级全册第十七章 欧姆定律第2节 欧姆定律综合训练题
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这是一份人教版(2024)九年级全册第十七章 欧姆定律第2节 欧姆定律综合训练题,共21页。试卷主要包含了2 欧姆定律,学会解答电学计算题的一般方法等内容,欢迎下载使用。
专题17.2 欧姆定律
学新课标对课节知识点要求
【课程标准】理解欧姆定律。
【学习目标】
1.回顾上节课实验,总结归纳欧姆定律。
2.理解欧姆定律,能运用欧姆定律分析解决简单的电路问题。
3.学会解答电学计算题的一般方法。
【本节重点】理解欧姆定律内容及其表达式、变换式是我意义。
【本节难点】运用欧姆定律解决简单的实际问题。
学课节知识点
知识点1. 欧姆定律
1.内容:导体中的电流跟导体两端的电压成正比,跟导体两端的电阻成反比。
2.公式为:I=U/R 变形公式有:U=IR R=U/I
3.欧姆定律使用注意:单位必须统一,电流用A,电压用V,电阻用Ω;不能理解为:电阻与电压成正比,与电流成反比,因为电阻常规情况下是不变的。
知识点2. 运用欧姆定律分析解决简单的电路问题
1. 基本方法就是根据公式为: 以及变形公式有:U=IR、,
2.在已知三个物理量中的两个,求另外的量。所以要灵活应用公式变形。
3.动态电路分析的理论基础是串并联电路电流、电压遵循的规律,结合欧姆定律求解相应的物理量,注意滑动变阻器的使用。
讲课节知识点的例题解析
考点1. 欧姆定律
【例题1】德国物理学家欧姆,从1825年开始研究电流与电源及导线长度的关系,并于1826年归纳出了今天所称的欧姆定律,即:导体中的电流,跟导体两端的电压成 ,跟导体的电阻成 .
考点2. 运用欧姆定律分析解决简单的电路问题
【例题2】(2022北京)图所示的电路中,电阻阻值R1U2B. U1I2D. I1=I2
【例题3】(2022黑龙江牡鸡)如图所示电源电压不变,当开关S1闭合、S2断开时,电流表的示数为0.4 A;当S1和S2都闭合时,电流表的示数为1.6 A,则电阻R1与R2的比值为( )
A. 1∶2B. 2∶1
C. 1∶3D. 3∶1
【例题4】 (2022浙江绍兴)学习了《质量测量工具的进化》的STEAM课程,小敏认识并使用了如图台秤,发现指针偏转角度与所测物体质量成正比。根据台秤示数变化规律,小敏想选用电流表或电压表的示数来反映所测物体质量大小,设计的电路最合理的是( )
A. B. C. D.
【例题5】(2022黑龙江牡丹江)如图所示,电源电压保持不变,闭合开关S,滑动变阻器的滑片向右移动时,下列判断正确的是( )
A. 电压表V的示数变大B. 电流表A1的示数不变
C. 电流表A2的示数变大D. 电压表V的示数变小
强化知识点的达标问题精练
1. (2022黑龙江牡丹江)如图所示,电源两端电压为3V,。闭合开关S,电流表示数为0.1A,下列说法正确的是( )
A. 通过的电流为0.6AB. 的电阻为25Ω
C. 两端的电压为3VD. 两端的电压为2.5V
2. (2022深圳)如图所示为油量表示意图,当油量减少时,下列说法正确的是( )
A. R不断减小B. R总不断减小
C. I总不断减小D. R两端电压不断减小
3. (2022广西北部湾)在“探究电流与电压的关系”实验中,采用图像法得到如图所示的I-U图像,由图可知,电阻R一定时,通过导体的电流与导体两端的电压的关系及R的阻值分别是( )
A. 成正比,R=10ΩB. 成正比,R=1Ω
C. 成反比,R=10ΩD. 成反比,R=1Ω
4. (2022辽宁营口)某科技小组为快递公司设计的分拣计数装置简化电路如图所示。R2为定值电阻,R1为光敏电阻,当有光照射光敏电阻时其阻值变小。激光被遮挡一次,计数器会自动计数一次(计数器可视为电压表)。闭合开关,激光被遮挡瞬间,下列说法正确的是( )
A. 电阻R1的阻值变小B. 通过R2的电流变大
C. 电阻R1两端的电压变大D. 电阻R2两端的电压变大
5.如图所示电路中,两电流表的规格相同(两个量程为和),闭合开关S,两个电阻均有电流通过,两只电流表指针偏转角度相同,则和的比值( )
A.1︰5B.5︰1C.1︰4D.4︰1
6. (2021福建)图是红外线测温仪原理示意图,R是热敏电阻,其阻值随温度的升高而减小,定值电阻R0为保护电阻。下列分析正确的是( )
A. 显示仪是由电流表改装成的
B. 测较高温度时,R0两端的电压较大
C. 增大R0的阻值,可增大测温仪的最大测量值
D. 增大电源电压,可增大测温仪的最大测量值
7.(2021贵州黔东南州)如图所示的电路,电源电压保持不变,R1、R2为定值电阻,其中R 1=10Ω。当只闭合开关S1时,电流表示数为0.6A,则电源电压为______V;当同时闭合开关S1、S2时,电流表的示数增大了0.5A,则R 2的阻值是______Ω。
8. 如图所示,若电路中电源两端的电压保持不变,闭合开关S,当滑动变阻器的滑片P从b端向a端滑动的过程中( )
A. 电压表V1的示数变大,电流表A的示数变大
B. 电压表V2的示数变大,电流表A的示数变小
C. 电压表V1的示数变大,电流表A的示数变小
D. 电压表V2的示数变大,电流表A的示数变大
9. 如图所示的电路,闭合开关,当滑片P向上移动的过程中,电流表读数和电压表读数的变化情况分别
是( )
A.变大,变大B.变大,变小C.变小,变小D.变小,变大
10. (2021广西贵港)如图甲所示的电路,电源电压恒定,滑动变阻器R上标有“20Ω 1A”的字样,R2=6Ω,两电表量程均保持不变,电路中各元件均在安全情况下工作。当闭合开关S1、断开S2,滑片P移动到某一位置时,电流表和电压表指针的位置如图乙所示;当同时闭合开关S1、S2,滑动变阻器接入电路的阻值不变,此时电流表指针刚好达到所选量程的最大刻度值处。则R1的阻值是______Ω,电源电压是______V。
U滑=IR=0.4A×20Ω=8VR滑=UI=2V0.4A=5ΩU=0.4A×(R1+R2+R滑)=0.4A×(R1+11Ω)U=0.6A×(R1+R滑)=0.6A×(R1+5Ω)R1=7ΩU=0.6A×(R1+R滑)=0.6A×(7Ω+5Ω)=7.2V11. (2022黑龙江牡鸡)如图所示,电源电压4.5V保持不变,电压表选择“0~3V”量程,电流表选择“0~0.6A”量程,电阻R1阻值为10Ω,滑动变阻器R2规格为“20Ω 1A”,闭合开关S,移动滑片P的过程中,电路中的最大电流为________。
12.如图所示,电源电压不变,R1=R2=R3=15Ω,要使R1、R2并联,且两端电压等于电源电压,应闭合开关___________,此时电流表的示数为I1;要使R1、R3串联,应断开开关________,此时电流表示数为I2,则I1∶I2=___________。
13. (2022四川乐山)某小组同学在学习了欧姆定律后,对探究实验“影响导体电阻大小的因素”进行了改良,结合实验室所提供的几种规格的导体(如表1),设计了如图1所示的电路图。
表1
(1)图1中,将三个电阻串联是为了保证______三(选填“电压”或“电流”)相等;
(2)在探究“导体电阻与横截面积的关系”时,R1、R2、R3分别选用A、B、C三段导体。某次读数,电压表V1示数为1.5V、V2示数为0.7V,电压表V3示数如图2所示为______V。由欧姆定律分析得出,电压表示数越大,导体电阻越______(选填“大”或“小”)多次调节滑动变阻器重复读数,可得出结论:材料和长度相同时,横截面积越大,导体电阻越_______(选填“大”或“小”);
(3)在探究“导体电阻与长度的关系”时,选用B、_______和________(填导体代号),重复上述操作,可得出结论:材料和横截面积相同时,长度越长,导体电阻越大;
(4)本实验主要运用的物理方法是______(选填“控制变量法”或“模型法”)。
14.甲、乙两地相距40km,在甲、乙两地之间沿直线架设了两条输电线,已知每条输电线每千米的电阻为0.2Ω.现输电线在某处发生了短路,为确定短路位置,枪修员进行了如下操作:在甲地利用电源(电压恒为6v)、定值电阻R(阻值为20Ω)、电压表(量程为0~3V)以及开关等与输电线组成了一个检测电路(如图所示,电压表未画出):闭合开关后,电压表示数为2V;解答如下问题:
(1)根据题意判定电压表的连接位置,将它接入检测电路;
(2)计算出短路位置离甲地的距离。
2023-2024学年度物理九年级全一册同步(拓展)学讲练测大讲义(人教版通用)
第十七章 欧姆定律
专题17.2 欧姆定律
学新课标对课节知识点要求
【课程标准】理解欧姆定律。
【学习目标】
1.回顾上节课实验,总结归纳欧姆定律。
2.理解欧姆定律,能运用欧姆定律分析解决简单的电路问题。
3.学会解答电学计算题的一般方法。
【本节重点】理解欧姆定律内容及其表达式、变换式是我意义。
【本节难点】运用欧姆定律解决简单的实际问题。
学课节知识点
知识点1. 欧姆定律
1.内容:导体中的电流跟导体两端的电压成正比,跟导体两端的电阻成反比。
2.公式为:I=U/R 变形公式有:U=IR R=U/I
3.欧姆定律使用注意:单位必须统一,电流用A,电压用V,电阻用Ω;不能理解为:电阻与电压成正比,与电流成反比,因为电阻常规情况下是不变的。
知识点2. 运用欧姆定律分析解决简单的电路问题
1. 基本方法就是根据公式为: 以及变形公式有:U=IR、,
2.在已知三个物理量中的两个,求另外的量。所以要灵活应用公式变形。
3.动态电路分析的理论基础是串并联电路电流、电压遵循的规律,结合欧姆定律求解相应的物理量,注意滑动变阻器的使用。
讲课节知识点的例题解析
考点1. 欧姆定律
【例题1】德国物理学家欧姆,从1825年开始研究电流与电源及导线长度的关系,并于1826年归纳出了今天所称的欧姆定律,即:导体中的电流,跟导体两端的电压成 ,跟导体的电阻成 .
【答案】正比;反比.
【解析】根据对欧姆定律内容的掌握作答.德国物理学家欧姆经过大量的实验研究,得出了电流与电压、电阻的关系:导体中的电流,跟导体两端的电压成正比,跟导体的电阻成反比.
考点2. 运用欧姆定律分析解决简单的电路问题
【例题2】(2022北京)图所示的电路中,电阻阻值R1U2B. U1I2D. I1=I2
【答案】C
【解析】AB.由图可知,两电阻并联,根据并联电路电压特点可知,U1=U2,故AB错误;
CD.两电阻两端的电压相等,I1R1=I2R2,由于R1I2,故C正确,D错误。
故选C。
【例题3】(2022黑龙江牡鸡)如图所示电源电压不变,当开关S1闭合、S2断开时,电流表的示数为0.4 A;当S1和S2都闭合时,电流表的示数为1.6 A,则电阻R1与R2的比值为( )
A. 1∶2B. 2∶1
C. 1∶3D. 3∶1
【答案】C
【解析】当开关S1闭合、S2断开时,R1与R2串联,电流表测电路中的电流,当S1和S2都闭合时,电路为R1的简单电路,电流表测电路中的电流,由欧姆定律得:
(1)(2)
由(1)(2)计算得出: ,故C选项是正确.故选C
【例题4】 (2022浙江绍兴)学习了《质量测量工具的进化》的STEAM课程,小敏认识并使用了如图台秤,发现指针偏转角度与所测物体质量成正比。根据台秤示数变化规律,小敏想选用电流表或电压表的示数来反映所测物体质量大小,设计的电路最合理的是( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】A.图中电阻R0和变阻器R串联,电压表测量R两端的电压,由串联电路电压的规律和欧姆定律得到电压表的示数
由上式可知,电压表示数UV和R不成正比,故A不符合题意;
B.图中电阻R0和变阻器R串联,电压表测量R上端的电压,因为电压表内阻很大,在电路中相当于开路,滑片移动过程中,电路的总电阻不变,由可知,电路中的电流不变,因此电压表的示数为UV=IR滑入,所以UV和R滑入成正比,故B符合题意;
CD.图中电阻R0和变阻器R串联,电流表测量电路中的电流,电流表的示数为
所以I与R不成正比,故CD不符合题意。故选B。
【例题5】(2022黑龙江牡丹江)如图所示,电源电压保持不变,闭合开关S,滑动变阻器的滑片向右移动时,下列判断正确的是( )
A. 电压表V的示数变大B. 电流表A1的示数不变
C. 电流表A2的示数变大D. 电压表V的示数变小
【答案】B
【解析】电源电压保持不变,闭合开关S,滑动变阻器R2的滑片向右移动时,R2的阻值将变大。由于R1的阻值不变,当R2的阻值变大后,的阻值也增大。由于电压表测量的是电源的电压,故无论如何调节滑片,电压表的示数不变,R1的阻值也没变,由欧姆定律可知通过R1的电流不变,即电流表A1的示数不变。由于电压表示数不变,而的阻值也增大,由欧姆定律可知,总电流减小,故电流表A2的示数变小。
故选B。
强化知识点的达标问题精练
1. (2022黑龙江牡丹江)如图所示,电源两端电压为3V,。闭合开关S,电流表示数为0.1A,下列说法正确的是( )
A. 通过的电流为0.6AB. 的电阻为25Ω
C. 两端的电压为3VD. 两端的电压为2.5V
【答案】B
【解析】A.该电路是串联电路,在串联电路中电流处处相等,电流表示数为0.1A,所以通过的电流为0.1A,故A错误;
B.电源电压为3V,由欧姆定律可知电路的总电阻
则的电阻
故B正确;
C.两端的电压
故C错误;
D.两端的电压
故D错误。故选B。
2. (2022深圳)如图所示为油量表示意图,当油量减少时,下列说法正确的是( )
A. R不断减小B. R总不断减小
C. I总不断减小D. R两端电压不断减小
【答案】C
【解析】由电路图可知,R0与R串联,电流表测量电路中的电流。当油量减少时,浮子下降,滑杆右端向上滑动,R接入电阻增大,串联电路中,电路的总电阻等于各个电阻之和,所以电路中总电阻R总增大,根据可知,电压不变时,电流I总减小;R接入电阻增大,根据串联正比分压可知,R两端电压不断增大,故C正确,ABD错误。故选C。
3. (2022广西北部湾)在“探究电流与电压的关系”实验中,采用图像法得到如图所示的I-U图像,由图可知,电阻R一定时,通过导体的电流与导体两端的电压的关系及R的阻值分别是( )
A. 成正比,R=10ΩB. 成正比,R=1Ω
C. 成反比,R=10ΩD. 成反比,R=1Ω
【答案】A
【解析】由图所示的I-U图像是一条过原点的直线,所以当电阻R一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比;当电压为2V时,电流为0.2A,根据欧姆定律可得R的阻值为
故A符合题意,BCD不符合题意。故选A。
4. (2022辽宁营口)某科技小组为快递公司设计的分拣计数装置简化电路如图所示。R2为定值电阻,R1为光敏电阻,当有光照射光敏电阻时其阻值变小。激光被遮挡一次,计数器会自动计数一次(计数器可视为电压表)。闭合开关,激光被遮挡瞬间,下列说法正确的是( )
A. 电阻R1的阻值变小B. 通过R2的电流变大
C. 电阻R1两端的电压变大D. 电阻R2两端的电压变大
【答案】C
【解析】由图可知两电阻串联,计数器(电压表)测R1的电压,已知当有光照射时电阻变小,故激光被迟挡瞬间电阻R1变大,由串联电阻的规律,电路的总电阻变大,电路的电流变小,根据U=IR,R1的电压变大,由串联电路电压的规律可知,R2两端的电压变小,故ABD错误,C正确。故选C。
5.如图所示电路中,两电流表的规格相同(两个量程为和),闭合开关S,两个电阻均有电流通过,两只电流表指针偏转角度相同,则和的比值( )
A.1︰5B.5︰1C.1︰4D.4︰1
【答案】D
【解析】由电路图可知,闭合开关S,与并联,电流表测支路的电流,电流表测干路电流;因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,且两只电流表的指针偏转角度相同,所以,干路电流I是支路电流的5倍,即,则
因并联电路中各支路两端的电压相等,所以,由可得
故D符合题意,ABC不符合题意。
故选D。
6. (2021福建)图是红外线测温仪原理示意图,R是热敏电阻,其阻值随温度的升高而减小,定值电阻R0为保护电阻。下列分析正确的是( )
A. 显示仪是由电流表改装成的
B. 测较高温度时,R0两端的电压较大
C. 增大R0的阻值,可增大测温仪的最大测量值
D. 增大电源电压,可增大测温仪的最大测量值
【答案】B
【解析】A.电流表与用电器串联,电压表与用电器并联,图中显示仪与用电器并联,显示仪是由电压表改装成的,故A错误;
B.热敏电阻R与定值电阻R0串联,串联电路中电阻越大,分到的电压越多。热敏电阻R,其阻值随温度的升高而减小,测较高温度时,热敏电阻R 分到的电压变小,因此R0两端的电压较大,故B正确;
CD.测温仪的最大测量值由它的量程决定,故CD错误。
7.(2021贵州黔东南州)如图所示的电路,电源电压保持不变,R1、R2为定值电阻,其中R 1=10Ω。当只闭合开关S1时,电流表示数为0.6A,则电源电压为______V;当同时闭合开关S1、S2时,电流表的示数增大了0.5A,则R 2的阻值是______Ω。
【答案】 6 12
【解析】只闭合开关S1时,电路为R1的简单电路,由可得电源电压
当同时闭合开关S1、S2时,两电阻并联,电流表测干路电流,因为并联电路各支路独立工作、互不影响,所以通过R1的电流不变,仍为0.6A,而电流表的示数增大了0.5A,即通过R2的电流
因为并联电路各支路两端的电压相等,由可得R2的电阻
8. 如图所示,若电路中电源两端的电压保持不变,闭合开关S,当滑动变阻器的滑片P从b端向a端滑动的过程中( )
A. 电压表V1的示数变大,电流表A的示数变大
B. 电压表V2的示数变大,电流表A的示数变小
C. 电压表V1的示数变大,电流表A的示数变小
D. 电压表V2的示数变大,电流表A的示数变大
【答案】A
【解答】由图知,定值电阻R1和滑动变阻器R2串联,V1测量R1两端的电压,电压表V2测量R2两端的电压,电流表测量串联电路中的电流。当滑动变阻器的滑片P从b端向a端滑动的过程中,滑动变阻器的电阻变小,由串联分压的规律可知,变阻器分担的电压变小,即电压表V2示数变小;电源电压不变,所以定值电阻两端的电压就变大,即电压表V1示数变大;
定值电阻的阻值不变,滑动变阻器的电阻变小,所以整个电路的总电阻变小,电源电压不变,由欧姆定律可知,电路中的电流就变大,即电流表的示数就变大。故BCD错误,A正确。
9. 如图所示的电路,闭合开关,当滑片P向上移动的过程中,电流表读数和电压表读数的变化情况分别
是( )
A.变大,变大B.变大,变小C.变小,变小D.变小,变大
【答案】D
【解析】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。
当滑片P向上移动的过程中,变阻器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,即电流表的读数变小,故AB错误;
由U=IR可知,R1两端的电压变小,
因串联电路中总电压等于各分电压之和,
所以,R2两端的电压变大,即电压表的读数变大,故C错误、D正确。
10. (2021广西贵港)如图甲所示的电路,电源电压恒定,滑动变阻器R上标有“20Ω 1A”的字样,R2=6Ω,两电表量程均保持不变,电路中各元件均在安全情况下工作。当闭合开关S1、断开S2,滑片P移动到某一位置时,电流表和电压表指针的位置如图乙所示;当同时闭合开关S1、S2,滑动变阻器接入电路的阻值不变,此时电流表指针刚好达到所选量程的最大刻度值处。则R1的阻值是______Ω,电源电压是______V。
【答案】 7;7.2
【解析】闭合不同的开关,电流流动回路不同,结合电流的流向判断电阻的串并联关系;利用闭合电路欧姆定律列方程求解即可。
当闭合开关S1、断开S2 , 滑片P移动到某一位置时,R1与R2和滑动变阻器串联,电流表和电压表指针的位置如图乙所示,电压表测量滑动变阻器的电压,由于滑动变阻器最大的电流为1A,故此时电流表选择的小量程,为0.4A,若滑动变阻器全部接入,此时滑动变阻器的电压最大,最大为 U滑=IR=0.4A×20Ω=8V
故电压表选择的是小量程,故此时电压表的示数为2V,则滑动变阻器的电阻为
R滑=UI=2V0.4A=5Ω
则根据串联电压规律可以列等式
U=0.4A×(R1+R2+R滑)=0.4A×(R1+11Ω)
当同时闭合开关S1、S2 , 滑动变阻器接入电路的阻值不变,此时电流表指针刚好达到所选量程的最大刻度值处,R2被短路,只有滑动变阻器和R1接入电路,此时的电流为0.6A,则可以列等式 U=0.6A×(R1+R滑)=0.6A×(R1+5Ω)
可以整理得出 R1=7Ω
故则R1的阻值是7Ω。
经整理可得 U=0.6A×(R1+R滑)=0.6A×(7Ω+5Ω)=7.2V
电源电压是7.2V。
11. (2022黑龙江牡鸡)如图所示,电源电压4.5V保持不变,电压表选择“0~3V”量程,电流表选择“0~0.6A”量程,电阻R1阻值为10Ω,滑动变阻器R2规格为“20Ω 1A”,闭合开关S,移动滑片P的过程中,电路中的最大电流为________。
【答案】0.3A
【解析】由于电阻R1与滑动变阻器R2串联,当电路电流最大,电压表的示数,即电阻R1两端的电压U1也达到最大,U1最大为3V, R1阻值为10Ω,所以电路中的最大电流为
12.如图所示,电源电压不变,R1=R2=R3=15Ω,要使R1、R2并联,且两端电压等于电源电压,应闭合开关___________,此时电流表的示数为I1;要使R1、R3串联,应断开开关________,此时电流表示数为I2,则I1∶I2=___________。
【答案】、、 、 4∶1
【解析】如图所示,要使电阻R1、R2并联,且两端电压等于电源电压,则R1、R2中必须有电流通过,短路,所以此时应闭合开关、、,此时电流表测干路电流。
要使R1、R3串联,R2应断路无电流流过,所以应断开开关、,此时电流表测干路电流。
由分析可知
所以
代入数据可知
13. (2022四川乐山)某小组同学在学习了欧姆定律后,对探究实验“影响导体电阻大小的因素”进行了改良,结合实验室所提供的几种规格的导体(如表1),设计了如图1所示的电路图。
表1
(1)图1中,将三个电阻串联是为了保证______三(选填“电压”或“电流”)相等;
(2)在探究“导体电阻与横截面积的关系”时,R1、R2、R3分别选用A、B、C三段导体。某次读数,电压表V1示数为1.5V、V2示数为0.7V,电压表V3示数如图2所示为______V。由欧姆定律分析得出,电压表示数越大,导体电阻越______(选填“大”或“小”)多次调节滑动变阻器重复读数,可得出结论:材料和长度相同时,横截面积越大,导体电阻越_______(选填“大”或“小”);
(3)在探究“导体电阻与长度的关系”时,选用B、_______和________(填导体代号),重复上述操作,可得出结论:材料和横截面积相同时,长度越长,导体电阻越大;
(4)本实验主要运用的物理方法是______(选填“控制变量法”或“模型法”)。
【答案】(1)电流 (2)0.5 大 小 (3)D E (4)控制变量法
【解析】(1)将三个电阻串联是为了保证电流相等,因为串联时,电流处处相等。
(2)如图2所示为电压表,选择小量程,分度值为0.1V,故读数为0.5V;由欧姆定律分析得出,电阻之比为
电阻之比即为电压之比,电压表示数越大,导体电阻越大;电压表V1示数为1.5V、V2示数为0.7V,电压表V3示数为0.5V可知,导体的电阻越变越小,而从A、B、C三段导体横截面积越变越大,故可以得出结论:材料和长度相同时,横截面积越大,导体电阻越小。
(3)在探究“导体电阻与长度的关系”时,应该控制材料和横截面积相同时,长度不同,故选择B、D、E三段导体进行实验。
(4)探究“影响导体电阻大小的因素”,有材料、长度、粗细都影响电阻的大小,有多个变量影响实验结果,故需要采用控制变量法。
14.甲、乙两地相距40km,在甲、乙两地之间沿直线架设了两条输电线,已知每条输电线每千米的电阻为0.2Ω.现输电线在某处发生了短路,为确定短路位置,枪修员进行了如下操作:在甲地利用电源(电压恒为6v)、定值电阻R(阻值为20Ω)、电压表(量程为0~3V)以及开关等与输电线组成了一个检测电路(如图所示,电压表未画出):闭合开关后,电压表示数为2V;解答如下问题:
(1)根据题意判定电压表的连接位置,将它接入检测电路;
(2)计算出短路位置离甲地的距离。
【答案】甲地;25。
【解析】知道电表的示数,根据欧姆定律求出导线的总电阻,又知道每千米导线的电阻值,可求导线的长度,然后除以2即可求出短路位置离甲地的距离。
(1)由题知,输电线在某处发生了短路,为确定短路位置,在甲地利用图中的检测电路进行检测;甲地是电源所在位置,电阻R0与导线电阻R线串联;要确定短路位置,需要测出甲地到短路位置两输电线串联的总电阻,电压表应测导线的总电压,所以电压表应接在甲地两点之间,如下图:
;
(2)由题知,闭合开关后,电压表示数为2V,即U线=2V,
由串联电路的电压特点可得,电阻R0两端的电压:U0=U﹣U线=6V﹣2V=4V,
因串联电路的电流处处相等,
则电路中的电流:
I= U0/ R0=4V/20Ω=0.2A,
由I=U/R可得,甲地到短路位置两输电线的总电阻:
R线= U线/I=2V/0.2A=10Ω,
根据题意可得,甲地到短路位置两输电线的总长度:L=10Ω/0.2Ω/km=50km,
因两条输电线是并排架设的,
所以短路位置离甲地的距离:s=L/2=50km/2=25km。
导体代号
长度/m
横截面积/mm2
材料
A
1.0
0.2
锰铜
B
1.0
0.4
锰铜
C
1.0
0.6
锰铜
D
0.5
0.4
锰铜
E
1.5
0.4
锰铜
F
1.0
0.6
镍铬合金
G
1.0
0.6
铁
导体代号
长度/m
横截面积/mm2
材料
A
1.0
0.2
锰铜
B
1.0
0.4
锰铜
C
1.0
0.6
锰铜
D
0.5
0.4
锰铜
E
1.5
0.4
锰铜
F
1.0
0.6
镍铬合金
G
1.0
0.6
铁
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