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精品解析:河北石家庄第二十八中学2024-2025学年九年级上学期期中考试物理试卷(解析版)-A4
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这是一份精品解析:河北石家庄第二十八中学2024-2025学年九年级上学期期中考试物理试卷(解析版)-A4,共20页。试卷主要包含了单项选择题,填空题,实验探究题,计算题等内容,欢迎下载使用。
1. 下列关于电流和电压估测正确的是( )
A. 家用空调工作时的电流约为5A
B. 看电视时,电视机中的电流为10A
C. 我国家庭电路的电压为110V
D. 一节普通干电池的电压为2V
【答案】A
【解析】
【详解】A.根据常见的电流可知,家用空调工作时的电流较大,应在5A左右,故A正确;
B.根据常见的电流可知,看电视时,电视机中的电流约0.7A,故B错误;
C.根据常识可知,我国家庭电路的电压为220V,故C错误;
D.一节普通干电池的电压为1.5V,故D错误。
故选A。
2. “芒种”过后,华北地区夏收进程已过半。如图,是烈日下联合收割机收麦的场景。下列说法不正确的是( )
A. 利用水冷系统给发动机降温,是因为水比热容较大
B. 阳光炙烤下的金色麦穗温度升高,麦穗的内能增大
C. 地面上扬起的尘土,说明分子在不停的运动
D. 阳光曝晒下的驾驶室温度升高,是通过热传递的方式增加了其内能
【答案】C
【解析】
【详解】A.利用水冷系统给发动机降温,是因为水的比热容较大,相同质量的水和其它物质相比,升高相同温度时可以吸收更多热量,故A正确,不符合题意;
B.阳光炙烤下的金色麦穗吸收热量,温度升高,麦穗的内能增大,故B正确,不符合题意;
C.地面上扬起的尘土,尘土的运动属于机械运动,不能说明分子在不停的运动,故C错误,符合题意;
D.阳光曝晒下的驾驶室温度升高,是因为驾驶室内的空气及物体从阳光中吸收了热量,是通过热传递的方式增加了其内能,故D正确,不符合题意。
故选C。
3. 下列关于内能及其利用说法正确的是( )
A. 冰冷的冰山不具有内能
B. 物体吸收热量温度一定升高
C. 精心保养的汽车发动机可以真正实现“零排放”,它的效率可以达到100%
D. 四冲程汽油机的做功冲程是将内能转化为机械能
【答案】D
【解析】
【详解】A.一切物体都具有内能,冰冷的冰山也具有内能,故A错误;
B.物体吸收热量温度不一定升高,如晶体熔化时,吸收热量,内能增大,温度保持不变,故B错误;
C.由于摩擦、散热等因素的存在,汽车发动机的效率不可能达到100%,故C错误;
D.四冲程汽油机的做功冲程,高温高压的燃气推动活塞做功,是将内能转化为机械能,故D正确。
故选D。
4. 在综合实践课堂上,小红正在做如图的游戏。用毛皮摩擦过的带负电荷的塑料梳子吸引纸片。若游戏过程中塑料梳子接触地面,就无法吸引纸片。下列有关游戏说法正确的是( )
A. 塑料梳子带负电荷,是因为摩擦过程创造了电荷
B. 与毛皮摩擦后的两把塑料梳子,带同种电荷互相排斥
C. 摩擦后塑料梳子可以“吸”纸片与两个表面平滑的铅块紧压后能“吸”在一起原理相同
D. 塑料梳子接地瞬间,电子定向移动方向即为电流方向
【答案】B
【解析】
【详解】A.摩擦起电的实质是电荷发生了转移,塑料梳子带负电荷,没有在摩擦过程创造了电荷,故A错误;
B.与毛皮摩擦后的两把塑料梳子,都得到电子,都带负电,所以两把塑料梳子带同种电荷而互相排斥,故B正确;
C.摩擦后塑料梳子带电,带电体具有吸引轻小物体的性质,可以吸引纸片;两个表面平滑的铅块紧压后能“吸”在一起是因为分子间存在引力,所以两种现象的原理不同,故C错误;
D.由于正电荷定向移动的方向为电流方向,电子带负电,所以电子定向移动方向为电流的反方向,故D错误。
故选B。
5. 下列各组物体中都是导体的是( )
A. 碳棒 铜丝 陶瓷B. 石墨 塑料 玻璃
C. 食盐水 石墨 大地D. 铝棒 橡胶 沥青
【答案】C
【解析】
【详解】A.碳棒、铜丝、陶瓷中,陶瓷是绝缘体,碳棒和铜丝是导体,故A不符合题意;
B.石墨、塑料、玻璃中,塑料和玻璃是绝缘体,石墨是导体,故B不符合题意;
C.食盐水、石墨、大地中,食盐水、石墨和大地都容易导电,是导体,故C符合题意;
D.铝棒、橡胶、沥青中,橡胶和沥青是绝缘体,铝棒是导体,故D不符合题意。
故选C。
6. 我国新能源汽车智能化水平位居世界前列,驾驶员既可以通过传统的机械按键(开关)控制车窗的升降,也可以通过语音(开关)控制车窗的升降。下列电路中可实现上述功能的是( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】根据题意可知,传统的机械按键(开关)和语音(开关)都可独立控制车窗的升降,两个开关对电动机的控制互不影响,故两开关并联后再与电动机串联,故B符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
7. 以下电路中,可以正确测出灯L1的电压或电流大小的电路是( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】A.如图,两灯并联,电流表测干路电流,故A不符合题意;
B.如图,电流表串联在L1的支路中,正负接线柱接反了,故B不符合题意;
C.如图,两灯串联,电压表测量电源电压,故C不符合题意;
D.如图,两灯串联,电压表并联在L1的两端,正负接线柱连接正确,可以测量出L1的两端电压,故D符合题意。
故选D。
8. 同学们利用如图甲所示的电路探究“影响电阻大小的因素”,其中1、2、3电阻丝材料如图所示,2、3电阻丝长度相同、粗细相同,1长度最长、横截面积最大。下列说法中正确的是( )
A. 实验中通过电流表示数大小反映电阻大小,电流表示数越大,接入M、N之间的电阻越大
B. 在M、N间接入2后发现电流表有示数,但是灯泡不发光,说明灯泡断路
C. 在M、N间分别接入1、2两根电阻丝,发现两次电流表的示数相同,说明电阻的大小与导体的长度无关
D. 在M、N间分别接入2、3两电阻丝可以探究电阻与材料的关系
【答案】D
【解析】
【详解】A.根据转换法,实验中通过电流表示数大小反映电阻大小,电流表示数越大,接入M、N之间的电阻越小,故A错误;
B.在M、N间接入2后发现电流表有示数,说明为通路,但是灯泡不发光,可能是灯泡短路,故B错误;
C.1、2两根电阻丝,长度和横截面积均不同,不符合控制变量法的要求,虽然两次电流表示数相同,也不能说明电阻的大小与导体的长度无关,故C错误;
D.2、3两电阻丝只有材料不同,在M、N间分别接入2、3两电阻丝可以探究电阻与材料的关系,故D正确。
故选D。
9. 2023年12月21日21时35分,神舟十七号航天员汤洪波、唐胜杰、江新林密切协同,在空间站机械臂和地面科研人员的配合支持下,完成了天和核心舱太阳翼修复试验等既定任务。由于在阳照区时,太阳翼在阳光照射下会产生电流,将影响航天员作业安全。因此,航天员需要在阴影区时对核心舱太阳翼进行维修作业,太阳翼在阳光照射下能产生电流是( )
A. 光能转化成电能B. 电能转化成光能
C. 机械能转化成电能D. 电能转化成机械能
【答案】A
【解析】
【详解】太阳翼在阳光照射下利用光能,能产生电流是光能转化成电能,故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
10. 下列关于如图所示电路的判断正确的是( )
A. 只闭合开关S2、S3时,L3被短接,只有灯泡L2工作
B. 只闭合开关S1时,灯泡L1、L3并联
C. 只闭合开关S2时,灯泡L2、L3并联
D. 闭合所有开关时,灯泡L1、L2、L3并联
【答案】A
【解析】
【详解】A.由图可知,只闭合开关S2、S3时,灯泡L1断路,L3被短路,电流从电源正极流出后,通过L2后回到电源负极,电路是L2的简单电路,故A正确;
B.由图可知,只闭合开关S1时,电流从电源正极流出后,依次通过灯泡L1、L3后回到电源负极,所以灯泡L1和L3串联,故B错误;
C.由图可知,只闭合开关S2时,电流从电源正极流出后,依次通过灯泡L2和L3后回到电源负极,所以灯泡L2和L3串联,故C错误;
D.由图可知,闭合所有开关后,L3被短路,电流从电源正极流出,经过S3后分成两支,一支通过L2,另一支通过L1,所以灯泡L1、L2并联,故D错误。
故选A。
11. 如图所示电路中,电源电压保持不变。当开关S闭合,滑动变阻器的滑片P向右移动时,电表示数变化情况是( )
A. 电流表A2示数减小,电压表示数不变
B. 电流表A1示数不变,电压表示数不变
C. 电流表A2示数减小,电压表示数增大
D. 电流表A1示数增大,电压表示数增大
【答案】A
【解析】
【详解】分析电路图可知,R1与R2并联;电压表测电源电压,电源电压不变,因此电压表示数不变;电流表A1与滑动变阻器串联,测通过滑动变阻器的电流,电流表A2串联在干路中,测干路中电流;滑动变阻器的滑片P向右移动时,滑动变阻器阻值变大,故滑动变阻器所在支路中的电流表A1示数减小,R1的阻值不变,则R1支路电流不变,所以干路中电流变小,故干路中电流表A2示数减小,故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
12. 在如图1所示的电路中。R1的阻值为10Ω,R2的阻值为30Ω。甲、乙、丙为实验室常见电流表或者电压表,其表盘如图2所示。下列各种情况正确的是( )
A. 若甲、乙、丙都是电压表,当开关S、S1闭合后U丙=U甲=U乙
B. 电路中,甲表和乙表可以同时是电流表
C. 若甲、乙、丙都是电压表,当开关S、S1闭合后,丙的读数是乙的4倍
D. 若甲是电压表,乙、丙是电流表,当开关S闭合、S1断开时,乙、丙的指针偏转角度相同
【答案】C
【解析】
【详解】AC.分析电路图可知,当S和S1闭合后,甲、乙、丙都是电压表,则电压表甲测量R2两端电压,电压表乙测量R1两端电压,电压表丙测量电源电压,电路为串联电路,由串联电路中电压规律可得
U丙=U甲+U乙
由于串联电路中各电阻两端的电压之比等于各电阻的阻值之比,则
则丙的读数是乙的读数的4倍,故A错误,C正确;
B.分析电路图可知,甲表和乙表都是电流表时,闭合开关S,会造成电源短路,故B错误;
D.如果甲是电压表,乙、丙是电流表,开关S闭合、S1断开时,则R1、R2并联,乙测干路电流,丙测R1的电流,由并联电路中各支路电流与各支路电阻成反比可得
则乙的示数与丙的示数之比
由图2可知,电流表的大量程与小量程的分度值的比值为5∶1,所以乙、丙的指针偏转角度不相同,故D错误。
故选C。
13. 如图所示电路的电源电压为9V。电流表使用0~0.6A量程,电压表使用0~3V量程,阻值为10Ω的定值电阻允许通过的最大电流为0.5A。为保证电路中各元件安全工作,滑动变阻器接入电路的最小阻值不能小于( )
A. 5ΩB. 8Ω
C. 10ΩD. 20Ω
【答案】D
【解析】
【详解】如图,定值电阻和滑动变阻器串联,电压表测定值电阻两端电压,电流表测电路中电流。当电压表达到最大示数3V时,电路中电流为
因串联电路中各处的电流相等,且定值电阻允许通过的最大电流为0.5A,电流表的量程为0~0.6A,所以,电路中的最大电流为0.3A,此时,滑动变阻器两端电压为
滑动变阻器接入电路的电阻最小为
故D符合题意,ABC不符合题意。
故选D。
14. 如图所示的电路中,电源电压不变,滑动变阻器的最大阻值为R3且R1=R2=R3,a、b为电流表或电压表且不相同。当闭合开关S2、S3、S4时,两个电表中只有一个电表有示数。此时断开S3,电路中的两个电表示数没有变化。下列有关说法正确的是( )
A. a一定是电压表,b一定是电流表
B. 当开关全部闭合,R3的滑片向左移动时,b表示数变小
C. 若将a、b两表互换,通过控制开关闭合与断开,可实现此电路的最大电流是最小电流的4倍
D. 当闭合开关S2、S3时,R3的滑片向左移动时,电表b的示数变化量与电表a的示数变化量比值变小
【答案】C
【解析】
【详解】A.由电路图可知,当闭合开关S2、S3、S4时,两个电表中只有一个电表有示数,R3短路,电路为R1的简单电路,若a为电流表,有示数,b为电压表,无示数;若a为电压表,无示数,b为电流表有示数;此时断开S3,若a为电流表,R3短路,电路仍为R1的简单电路,则a表示数不变,b表仍无示数,符合电路中的两个电表示数没有变化的条件;若b为电流表,a为电压表,此时R1、R3串联,电压表测R3两端电压,则两表都有示数,不符合电路中的两个电表示数没有变化的条件。综上分析可知,a一定是电流表,b一定是电压表,如图所示:
故A错误;
B.当开关全部闭合,R1与R2并联,R3短路,所以移动R3的滑片,电表的示数都不会发生变化,故B错误;
C.由题知,滑动变阻器的最大阻值
R3=R1=R2
若将a、b两表互换,如图所示:
当开关都闭合时,R1与R2并联,电路的总电阻最小,电源电压一定,由知,此时电路的电流最大
当只S2、S4闭合,R1与R3串联,滑片在右端(或只闭合S1,R2与R3串联,滑片在右端),电路的总电阻最大,电路的电流最小
所以
所以电路的最大电流是最小电流的4倍,故C正确;
D.当闭合开关S2、S3时,R1与R3串联,电表a(电流表)测电路中电流,电表b(电压表)测R3两端的电压,由串联电路特点知,电表b(电压表)的示数变化量
ΔU3=ΔU1
所以
即电表b的示数变化量与电表a的示数变化量之比不变,故D错误。
故选C。
二、填空题
15. 按照要求完成以下填空:
(1)火箭携带的燃料是液态氢,因为相同条件下液态氢具有较高的__________(选填“热值”、“密度”或“比热容”),若完全燃烧2kg的氢燃料,可放出热量__________J;(q氢=1.4×108J/kg)
(2)“润松寒转直,山菊秋自香”,可以闻到山菊香味是___________现象,天气温度升高,这种现象更加明显,说明分子热运动剧烈程度与__________有关;
(3)如果将10kg,20℃的水加热到40℃,需吸收__________J的热量;[c水=4.2×103J/(kg·℃)]
(4)发光二极管,具有单向导电性,它是利用___________(选填“导体”、“绝缘体”、“半导体”或“超导体”)材料制成的。
【答案】(1) ①. 热值 ②. 2.8×108
(2) ①. 扩散 ②. 温度
(3)8.4×105 (4)半导体
【解析】
【小问1详解】
[1]由于液态氢的热值较大,完全燃烧相同质量的液态氢和其他物质,液态氢能放出更多的热量,所以运载火箭使用液态氢作为燃料。
[2]完全燃烧2kg的氢燃料,可放出热量
【小问2详解】
[1]闻到山菊香味是香味分子不停地做无规则运动造成的,是扩散现象。
[2]天气温度升高,扩散现象更加明显,说明温度越高,分子热运动越剧烈,所以分子热运动剧烈程度与温度有关。
【小问3详解】
将10kg,20℃的水加热到40℃,水吸收热量
【小问4详解】
半导体的导电性能介于导体和绝缘体之间,主要运用于制造电子产品,发光二极管具有单向导电性,就是利用半导体材料制成的。
16. 如果某导体两端的电压是1V,通过的电流是0.1A,那么这段导体的电阻就是___________Ω。对于这段导体来说,当加在它两端的电压是2V时,通过该导体的电流为__________A;当该导体两端的电压为0V时。它的电阻是__________Ω。
【答案】 ①. 10 ②. 0.2 ③. 10
【解析】
【详解】[1]由可得,导体的电阻
[2]由欧姆定律可得,通过该导体的电流为
[3]导体电阻是导体本身的一种特性,与导体两端的电压及通过导体的电流无关,当它两端电压是0V时,它的电阻不变,仍然为10Ω。
17. 如图甲所示电路,电源电压保持不变,R1为定值电阻,R2为滑动变阻器。电压表并联在电阻R1或者滑动变阻器R2两端。闭合开关S,当滑动变阻器的滑片P从b端滑到a端的过程中,电压表和电流表的示数变化情况如图乙所示。由图乙所示图像分析可知,电压表并联在__________(选填“R1”或“R2”)两端;电源电压为__________V;滑动变阻器最大阻值为__________Ω。
【答案】 ①. R2 ②. 6 ③. 20
【解析】
【详解】[1]分析图乙可知,电流表示数变大,电压表示数变小;由于电流表示数变大时,电路中总电阻变小,所以滑动变阻器的阻值变小,由串联分压特点可知,滑动变阻器两端电压变小,所以电压表并联在R2两端。
[2]由乙图可知,电流表示数为0.2A时,电压表示数为4V,则电源电压
①
电流表示数为0.6A时,电压表示数为0,则电源电压
②
联立①②解得
U=6V
[3]滑动变阻器最大阻值
18. 如图所示电路,电阻R0为12Ω。闭合开关S1,将开关S2掷于b端,电阻R0与Rx是__________(选填“串联”或者“并联”),电压表示数为3V;将S2切换到a端,电压表示数为5V,则电阻Rx的阻值为__________Ω。
【答案】 ①. 串联 ②. 8
【解析】
【详解】[1]分析电路图得,闭合开关S1,将开关S2,掷于b端,电流依次通过Rx和R0,所以两电阻串联,电压表测量R0两端电压。
[2]闭合开关S1,将开关S2,掷于b端,电压表测量R0两端电压,电压表示数为3V,则R0两端电压为3V;将S2切换到a端,电压表测量电源电压,电压表示数为5V,则电源电压为5V,由欧姆定律得,电阻Rx的阻值
三、实验探究题
19. 小明同学想测量某未知定值电阻的阻值,用到的器材有:待测电阻Rx、电源(电压恒为3V)、电流表、电压表、滑动变阻器(规格为“20Ω 1A”)、开关各1个,导线若干。
(1)请用笔画线代替导线将图甲中的实物连接完整_______(要求滑片P向右移动的过程中电流表示数变小);
(2)本实验的原理是___________;实验前把滑片滑到滑动变阻器的__________(选填“A”或者“B”)端;
(3)闭合开关。当电压表示数为2V时,电流表示数如图乙所示,则定值电阻Rx=__________Ω。
【答案】(1) (2) ①. ②. A
(3)10
【解析】
【小问1详解】
测量未知电阻的阻值时,应将电源、开关、滑动变阻器、定值电阻和电流表串联,将电压表并联在定值电阻两端,由题意知,要求滑片P向右移动的过程中电流表示数变小,即电路的总电阻增大,因此滑动变阻器的阻值变大,所以应连接A接线柱,如图所示:
【小问2详解】
[1]实验中需要测量未知电阻两端的电压和通过的电流,从而计算出电阻,因此实验原理是。
[2]为了保护电路,闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片移至阻值最大处,即A端。
【小问3详解】
由图可知,电流表使用0~0.6A量程,分度值为0.02A,示数为0.2A,因此定值电阻的阻值为
20. 如图甲所示。实验小组的同学们根据此实验电路图探究串联电路中电压的规律。
(1)连接电路时,开关必须___________;实验中最好选择规格___________(选填“相同”或“不同”)的小灯泡;
(2)连接电路前,发现电压表指针如图乙所示,接下来他应对电压表进行的操作是 ;
A. 将连接电压表正负接线柱的导线对调
B. 将电压表调零
C. 将电源正负极对调
(3)在测量L2两端的电压时,两灯突然熄灭,电压表示数变为0,小明用电压表测L1两端的电压,示数接近电源电压,由此判断电路故障可能是___________(选填序号);
①L1短路;②L1断路;③L2短路;④L2断路;
(4)小同学们正确测出L1两端的电压后,再测L2两端的电压时,将图甲中电压表与A点相连的导线改接到C点,而保持电压表与B点相连的导线不动;小明认为小亮的做法是错误的,小明的理由是_____________;
(5)经过多次实验,得到的数据记录在下表中。分析实验数据,可得串联电路的电压特点是__________(文字表述)。
【答案】(1) ①. 断开 ②. 不同
(2)B (3)②
(4)电压表的正负接线柱接反了
(5)串联电路中,电源电压等于各用电器两端电压之和
【解析】
【小问1详解】
[1]连接电路时,为了保护电路中各元件安全,开关必须处于断开状态。
[2]为了避免实验结论的偶然性,使结论具有普遍性,实验中应选择规格不同的灯泡。
【小问2详解】
连接电路前,电压表中没有电流,图乙中电压表指针反向偏转,是电压表指针没有调零,所以接下来应对电压表进行调零,故B符合题意,AC不符合题意。
故选B。
【小问3详解】
测量L2两端的电压时,两灯突然熄灭,电压表示数变为0,则电路中没有电流,可能是电路中某处断路;用电压表测L1两端的电压,示数接近电源电压,则电压表与电源两极连接部分是通路,所以电路故障可能是L1断路,故选②。
【小问4详解】
将图甲中电压表与A点相连的导线改接到C点,而保持电压表与B点相连的导线不动,会使电压表的正负接线柱接反,不能测量L2两端的电压,所以小亮的做法是错误的。
小问5详解】
分析表格中数据发现
2.4V+2.1V=1.5V+3.0V=4.5V
即
UAB+UBC=UAC
所以可得串联电路的电压特点是串联电路中,电源电压等于各用电器两端电压之和。
21. 在“探究电流与电压和电阻的关系”的实验中。提供的器材如下:电源电压未知(恒定不变),五个定值电阻(5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω),滑动变阻器R(“100Ω 2A”)、电压表、电流表、开关各1只,导线若干。
(1)小军连接了如图甲所示的电路,请你把接错的那一根导线找出来,打上“×”,再画线把它改到正确的位置上_______;
(2)在探究“电流与电阻关系”时:
①排除故障后,将5Ω定值电阻接入接线柱E、F之间,开始探究“电流与电压的关系”实验;
闭合开关,调节滑动变阻器的滑片,记录电压表和电流表示数并根据实验数据在图乙中描点作出图象。分析图象,可得出的结论是__________;
②小组同学想将定值电阻换成小灯泡来“探究电流与电压的关系”,小明认为他的实验方案不可行,小明的理由是__________;
(3)在探究“电流与电阻关系”时:
①滑动变阻器除具有保护电路的作用外。还起到的主要作用是_________;
②将5Ω定值电阻接入接线柱E、F之间。调节滑动变阻器划片使电压表示数为某一数值,电流表示数为0.4A,则定值电阻两端控制不变的电压为___________V;
③将5Ω的电阻分别挽成10Ω、15Ω、20Ω、25Ω的电阻,继续实验,每一次在调节滑动变阻器时,眼睛都要观察___________(选填“电流表”或“电压表”),实验中获取数据如下表所示。细心的小明发现有一组数据是错误的,跟其他数据规律完全不同,反思后发现是某次测完后,在换接另一定值电阻并读取电流时,始终未调节滑动变阻器造成的,根据所测的数据可知电源电压为_________V。
【答案】(1) (2) ①. 当电阻一定时,导体中的电流与导体两端的电压成正比 ②. 在研究电流与电压的关系时,需要控制电阻的阻值一定,而灯丝的电阻随温度的变化而变化
(3) ①. 控制定值电阻两端电压不变 ②. 2 ③. 电压表 ④. 4
【解析】
【小问1详解】
在探究电流与电压和电阻的关系,电路图是一样的,都是将电源、开关、滑动变阻器、定值电阻、电流表串联,将电压表并联在定值电阻两端,因此图中的错误是滑动变阻器到定值电阻之间的连线,应改为滑动变阻器到电流表正接线柱上,如图所示:
【小问2详解】
[1]由表中数据可知,当电压增大为原来的几倍,通过定值电阻的电流也增大为原来的几倍,故可得出结论:当电阻一定时,导体中的电流与导体两端的电压成正比。
[2]在研究电流与电压的关系时,需要控制电阻的阻值一定,而灯丝的电阻随温度的变化而变化,故不能灯泡代替定值电阻做此实验。
【小问3详解】
[1]在探究电流与电阻的关系时,需要控制定值电阻两端电压一定,因此滑动变阻器除具有保护电路的作用外,还可以控制定值电阻两端电压不变。
[2]由题意知,将5Ω定值电阻接入接线柱E、F之间,电流表示数为0.4A,因此定值电阻两端控制不变的电压为
U=IR=0.4A×5Ω=2V
[3]因为在探究电流与电阻的关系时,需要控制定值电阻两端电压一定,因此将5Ω的电阻分别换成10Ω、15Ω、20Ω、25Ω的电阻,继续实验,每一次在调节滑动变阻器时,眼睛都要观察电压表的示数,让其保持一定。
[4]由题意知,有一组数据是错误的,跟其他数据规律完全不同,反思后发现是某次测完后,在换接另一定值电阻并读取电流时,始终未调节滑动变阻器造成的,分析表中数据,第三次实验时
U=IR=0.16A×15Ω=2.4V≠2V
因此这组数据是错误的,滑动变阻器的阻值与第二次实验时相同,根据电源电压不变可得
0.2A×(10Ω+R滑)=0.16A×(15Ω+R滑)
解得R滑=10Ω,则电源电压
U电源=0.2A×(10Ω+R滑)=0.2A×(10Ω+10Ω)=4V
四、计算题
22. 在如图所示电路中,U=6V,R1=6Ω,R2=3Ω,R3=4Ω。求:
(1)当开关S置于b时,电路中的电流是多大?R3两端电压U3是多大?
(2)开关S置于a时,电路中的总电流是多大?
【答案】(1)0.6A,2.4V (2)3A
【解析】
【小问1详解】
分析电路图可知,当开关S置于b时,R1与R3串联,R2断路,电路中的电流
R3两端电压
【小问2详解】
开关S置于a时,R1与R2并联,R3断路,电路中的总电流
23. 在图(a)所示的电路中,电源电压为10伏且保持不变,电阻R1的阻值为5欧,滑动变阻器R2上标有“10Ω 1A”字样。闭合开关S后,电路中的电流为1安。求:
(1)电阻R1两端的电压;
(2)变阻器R2连入电路的阻值;
(3)现用R0(阻值可能为10欧、15欧或20欧)替换R1,并将一电压表并联在电路中,移动变阻器滑片P到某位置,电路正常工作,电压表、电流表示数如图(b)所示。请通过计算判断电压表并联的位置及R0的阻值。
【答案】(1)5V;(2)5Ω;(3)见详解
【解析】
【详解】(1)电阻R1两端的电压
U1=IR1=1A×5Ω=5V
(2)此时变阻器两端的电压
UP=U-U1=10V-5V=5V
则变阻器R2接入电路的电阻
(3)第一种情况:若R0的阻值为10Ω,且电压表并联在R0上,由电压表示数可知,若读大量程,示数为10V,则电路中的电流为
图中电流表示数无论大量程还是小量程都不是1A,不符合题意;若电压表读小量程,则为2V,此时电路中的电流
由电流表示数可知不符合题意,故电压表不在R0两端并联;电压表并联在R2两端,则因为电源电压为10V,故电压表示数不可能为10V,只能读2V,此时R0两端电压则为8V,电路中的电流
由电流表示数可知不符合题意;若电压表并联在电源两端,则示数为10V,此时电路中的电流为0.4A,则电路中的总电阻
其中R0为10Ω,而滑动变阻器的最大阻值为10Ω,电路中的总电阻最大为20Ω,故不符合题意,由以上分析可知R0不可能是10Ω。
第二种情况:若R0为15Ω,且电压表并联在R0上,由电压表示数可知,若读大量程,示数为10V,则电路中的电流为
图中电流表示数无论大量程还是小量程都不是0.67A,不符合题意;若电压表读小量程,则为2V,此时电路中的电流
由电流表示数可知不符合题意,故电压表不在R0两端并联;若电压表并联在R2两端,则因为电源电压为10V,故电压表示数不可能为10V,只能读2V,此时R0两端电压则为8V,促使电路中的电流
由电流表示数可知不符合题意;若电压表并联在电源两端,则示数为10V,此时电路中的电流为0.4A,则电路中的总电阻
其中R0为15Ω,滑动变阻器的最大阻值为10Ω,电路中的总电阻最大为25Ω,符合题意,故由以上分析可知R0可以为15Ω,电压表并联在电源两端。
第三种情况:若R0为20Ω,且电压表并联在R0上,由电压表示数可知,若读大量程,示数为10V,则电路中的电流为
图中电流表示数无论大量程还是小量程都不是0.5A,不符合题意;若电压表读小量程,则为2V,此时电路中的电流
由电流表示数可知不符合题意,故电压表不在R0两端并联;若电压表并联在R2两端,则因为电源电压为10V,故电压表示数不可能为10V,只能读2V,此时R0两端电压则为8V,此时电路中的电流
由电流表示数可知,符合题意;若电压表并联在电源两端,则示数为10V,此时电路中的电流为0.4A,则电路中的总电阻
其中R0为20Ω,滑动变阻器接入5Ω,则符合题意,故由以上分析可知R0可以为20Ω,电压表并联在滑动变阻器两端或电源两端,接入电阻为5Ω。
实验次数
UAB/V
UBC/V
UAC/V
1
2.0
2.4
4.5
2
2.4
2.1
4.5
3
1.5
3.0
4.5
实验次数
1
2
3
4
5
R/Ω
5
10
15
20
25
I/A
0.2
0.16
0.1
0.08
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