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初中物理苏科版九年级全册3 欧姆定律学案设计
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一、探究导体中的电流与电压、电阻的关系
(1)实验方法:控制变量法。
①控制电阻的阻值不变,调节电阻两端的电压,观察记录电流随电压的情况;
②控制电压不变,改变接入电路的电阻值,观察记录电流随电阻变化而变化的情况。
(2)实验电路图:
探究电流与电压的关系探究电流与电阻的关系
(3)实验结论:
①电阻一定时,导体中的电流与导体两端的电压成正比。
②电压一定时,导体中的电流与导体的电阻成反比。
(4)滑动变阻器的作用:
①探究电流与电压的关系时:保护电路;改变定值电阻两端的电压。
②探究电流与电阻的关系:保护电路;通过调节保持电阻两端的电压不变。
【重点提示】
①任何电学实验,在闭合开关之前,滑动变阻器应调节到阻值最大处,这样可以保护电路。
②本实验中滑动变阻器的作用有两点:①保护电路;②改变定值电阻两端的电压
③如果只凭一组数据,就得出电流与电压成正比的结论,缺乏普遍性,所以本实验用不同阻值的电阻,重复实验操作,这样得出的数据更具普遍性。
二、欧姆定律的内容
(1)内容: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)表达式:I=UR ;变形式:U=IR , R=U/I;
(3)单位:电压:伏特(V)、电流:安培(A)、电阻:欧姆(Ω)。
【重点提示】
(1)诠释:
①统一性:在用欧姆定律进行计算时,单位必须统一,都为国际单位。
②同一性:欧姆定律中三个物理量适用于同一部分电路上,同一导体或对象。
③同时性:欧姆定律中三个物理量适用于同一时间的电路,不同时间会发生变化。
(2)注意:
①适用范围:纯电阻电路。
②固定性:欧姆定律内容是I=U/R,其他都不是,而是其变形式。
③导体的电阻是本身的一种性质,与导体两端的电压和通过的电流无关。
欧姆定律图像分析
(1)原理:通过改变接入电路中的电阻丝的长度来改变电阻。
(2)作用: ①通过改变电路中的电阻,逐渐改变电路中的电流和部分电路两端的电压;
②保护电路。
【例1】(2020·天津)图所示是某导体中的电流I跟它两端电压U的关系图象,该导体的阻值为( )
A. 40ΩB. 30ΩC. 20ΩD. 10Ω
【答案】D
【解析】
由图像知,通过该导体的电流与导体两端的电压成正比,说明导体的电阻不随温度变化而变化;由欧姆定律I=U/R可得,导体的电阻R=U1/I1=1V/0.1A=10Ω。
故选D。
【例2】(2020·眉山)如图所示,R1为定值电阻,R2为滑动变阻器,电源电压保持不变,闭合开关S后,滑片P从a端滑到b端,电流表示数I与电压表示数U的变化关系如图乙所示。求:电源电压。
【答案】
电源电压U=3V。
【解析】定值电阻与滑动变阻器串联,电压表测变阻器的电压,电流表测电路的电流,滑片P在a端时,只有定值电阻连入电路中,此时的电流最大,由图乙知:I1=0.6A,由欧姆定律,电源电压:U=I1R1=0.6A×R1,﹣﹣﹣﹣﹣①,
当滑片在b端时,变阻器的最大电阻与定值电阻串联,电路的电流最小,由图乙知,I2=0.2A,电压表示数为:UV=2V,
根据串联电路的规律及欧姆定律,电源电压:U=I2R1+UV=0.2A×R1+2V﹣﹣﹣﹣﹣②,
由①②得:R1=5Ω,代入①得:电源电压:U=3V。
答:电源电压U=3V。
【常考1】探究电流与电阻、电压的关系
【例1】(2020·黄冈)在探究电流与电压关系的实验中,已有器材∶干电池、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线和阻值不同的定值电阻若干个。
(1)请你用笔画线代替导线,将图中的电路连接完整。要求滑片向右滑动时,变阻器连入电路的电阻变大。
(2)实验时,闭合开关,将滑片移动到某位置,记下电压表和电流表的示数。接下来的操作是____。
A.断开开关,结束实验,整理好器材
B.将滑片移动到另外几个位置,分别记下电压表和电流表示数
C.换用另一个定值电阻,将滑片移动到某位置,记下电压表和电流表的示数
(3)小明记录的实验数据如下表。分析可知,通过定值电阻的电流与其两端的电压____。
(4)有同学建议小明再用其他规格的定值电阻重复以上实验。请对此建议的科学性进行评估∶__。
【答案】 (1)如下图; (2)B; (3)成正比; (4)建议科学合理。通过多组实验,实验结论更具科学性、普遍性,避免了偶然性。
【解析】
(1)滑片向右滑动时,变阻器连入电路的电阻变大,导线应接滑动变阻器左下方,如图所示。
(2)探究电流与电压关系,要保持电阻不变,将滑片移动到某位置,记下电压表和电流表的示数之后,接下来的操作应该直接将滑片移动到另外几个位置,分别记下电压表和电流表的示数,故选B。
(3)由表可知,电压每增加0.3V,电流就增加0.8A左右,因此,通过定值电阻的电流与其两端的电压时成正比的。
(4)只用一只定值电阻实验得到结论可能具有偶然性,因此要多换几只定值电阻在实验,同学这个建议科学合理。通过多组实验,实验结论更具科学性、普遍性,避免了偶然性。
【例2】在做“探究电流与电阻的关系”的实验中,轩轩连接了如图所示的电路,他先在电路的a、b间接入10Ω的电阻,移动变阻器的滑片,读出电压表与电流表的示数,记录数据后,改用15Ω的电阻替换10Ω电阻,闭合开关,接下来他的实验操作应该是( )
A.观察电压表,向右移动滑片,读取电流数据
B.观察电流表,向右移动滑片,读取电压数据
C.观察电压表,向左移动滑片,读取电流数据
D.观察电流表,向左移动滑片,读取电压数据
【答案】A;
【解析】将ab两点间改用15Ω电阻替换10Ω电阻时,导体的电阻变大,根据串联分压的知识,电阻两端的电压会变大,要探究电流与电阻的关系,需保持ab间的电压不变,所以应增大滑动变阻器接入电路的电阻,将滑片向右滑动,减小电压表的示数,使电压表的示数保持不变,并读取此时电流表的示数,故选A。
【常考2】欧姆定律的应用
【例3】(2020·福建)如图为利用光敏电阻设计的监控装置示意图,R1是光敏电阻,当光照射的强度增大时其阻值变小,R2是定值电阻,电源电压不变。当有人经过通道遮蔽光线时( )
A. 通过R1的电流变大B. R1两端的电压变小
C. R2两端的电压变大D. R2两端的电压变小
【答案】D
【解析】
由图可知,两个电阻串联,当有人经过通道遮蔽光线时,R1的阻值变大,电路的总电阻变大,由I=U/R可知通过电路的电流变小,通过R1的电流变小,由U=IR2可知R2两端的电压变小,由串联电路电压的规律可知R1两端的电压变大。
故选D。
【例4】(2020·娄底)如图所示的电路中,电源电压为13.5V,调节滑动变阻器滑片P从最右端b移动到最左端a,电流表示数由0.18A变为0.54A,则定值电阻R0= Ω,滑片位于b点时电压表示数为 V。
【答案】25;9
【解析】
由电路图可知,电阻R0与滑动变阻器R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;
(1))滑动变阻器滑片P在最左端a时,只有R0连入电路,
由I=U/R可得:R0的阻值:
R0===25Ω;
(2)滑动变阻器滑片P在最右端b时,电阻R0与滑动变阻器R的全部电阻串联,
由I=U/R可得,R0两端的电压:U0=IbR0=0.18A×25Ω=4.5V,
因串联电路中的总电压等于各分电压之和,
所以,滑动变阻器两端的电压(即电压表示数):U滑=U﹣U0=13.5V﹣4.5V=9V。
故答案为:25;9。
【常考3】动态电路分析
【例5】(2020·吉林)如图所示。电源电压不变。闭合开关后,将滑动变阻器的滑片向右移动时,电路中( )
A.电流表的示数变大B.电压表的示数不变
C.电路的总电阻变小D.小灯泡的亮度变暗
【答案】B
【解析】
ABC、由图知,灯泡与滑动变阻器并联,电压表测电源电压,则滑片向右移动时,电压表示数不变,故B正确;
电流表测通过变阻器的电流,将滑动变阻器的滑片向右移动时,变阻器连入电路的电阻变大,由欧姆定律I=U/R可知,通过变阻器的电流变小,即电流表的示数变小,故A错误;
变阻器连入电路的电阻变大,根据并联电路电阻的规律可知,电路的总电阻也变大,故C错误;
D、因并联电路各支路互不影响,所以滑片向右移动时,通过灯的电流和实际功率不变,则灯的亮度不变,故D错误。
故选:B。
【例6】(2020·娄底)如图所示的电路中,电源两端的电压保持不变。闭合开关S后,将滑动变阻器的滑片向右移动的过程中,下列说法正确的是( )
A.电流表A的示数变小,电压表V1的示数变大
B.电流表A的示数变小,电压表V2的示数变大
C.电流表A的示数变大,电压表V1的示数变小
D.电流表A的示数变大,电压表V2的示数变小
【答案】B
【解析】
由电路图可知,R1与R2串联,电压表V1测电源的电压,电压表V2测R2两端的电压,电流表测电路中的电流。
因电源两端的电压保持不变,所以,滑片移动时,电压表V1的示数不变;
将滑动变阻器的滑片P向右移动,接入电路中的电阻变大,电路中的总电阻变大,由I=U/R可知,电路中的电流变小,即电流表A的示数变小;
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V2的示数变大;
综上所述,B正确。
故选:B。
1.下列关于电流与电压和电阻的说法中正确的是( )
A. 当加在导体两端的电压改变时,电压与电流的比值也随着改变
B. 用不同的导体研究电流和电压的关系,得到的结论不一样
C. 相同的电压加在电阻不同的导体两端,电流一定相同
D. 同一导体,两端电压越大,通过的电流也越大
【答案】D
【解析】
在研究电流与电压的实验中,对同一导体,改变加在两端的电压,发现通过的电流也随之改变,但电压与电流的比值不变,换其他导体,也能得出同样结论。故选D.
2.将一段电阻丝接在3V的电源上,测得通过它的电流为0.3 A,若把该电阻丝改接在另一个电源上时,测得通过它的电流为0.2 A,则此时的电源电压和该电阻丝的阻值分别为 ( )
A.2V,15 Ω B.3V,10 Ω
C.2V.10 Ω D.3V,15 Ω
【答案】C
【解析】:
(1)根据欧姆定律可得,导体的电阻:R=UI=3V0.3A=10Ω;
(2)∵导体的电阻与两端的电压和通过的电流无关,
∴当通过它的电流为0.2A时,导体的电阻不变,
此时电源的电压:U′=I′R=0.2A×10Ω=2V.
3.(2020·天津)图所示是一种测定油箱内油量的装置,其中R是滑动变阻器的电阻片。当油量减少时,滑动变阻器的滑片p向上移动,则电路中( )
A. 总电阻增大,电流减小B. 总电阻增大,电流增大
C. 总电阻减小,电流增大D. 总电阻减小,电流减小
【答案】A
【解析】
由电路图知,电阻R与R0串联,电流表测整个电路的电流,当油量减小时,滑动变阻器的滑片向上移动时,变阻器接入电路的阻值增大,整个电路中的总电阻增大,根据欧姆I=U/R知,电路中的电流减小。
故选A。
4.(2020·齐齐哈尔)在如图所示的电路中,电源两端电压保持不变。当闭合开关S,滑动变阻器R的滑片P向右移动时,下列说法中正确的是( )
A.电流表示数变大B.电压表示数不变
C.小灯泡亮度变暗D.电路总电阻变小
【答案】B
【解析】
由图可知,该电路为并联电路,电压表测量电源的电压,电流表测量通过滑动变阻器的电流;
A、滑动变阻器R的滑片P向右移动时,滑动变阻器接入电路的电阻变大,根据欧姆定律可知,通过滑动变阻器的电流减小,即电流表示数变小,故A错误;
B、由于电压表测量的是电源电压,所以电压表示数保持不变;故B正确;
C、并联电路中各支路互不影响,所以灯泡的电流和电压都不变,亮度不变,故C错误;
D、由于滑动变阻器电阻变大,根据并联电路的电阻关系可知,总电阻变大,故D错误;
故选:B。
5.(2020·连云港)如图所示电源电压恒定闭合开关,滑动变阻器滑片向右移动的过程中,下列说法正确的是( )
A. 电流表示数增大 B. 电压表示数减小
C. 定值电阻R两端的电压增大 D. 电压表示数与电流表示数比值增大
【答案】D
【解析】
ABC.由图可知,电阻R和变阻器串联,电压表测量变阻器两端的电压,电流表测量电路中的电流,滑动变阻器滑片向右移动,变阻器连入电路的电阻变大,由电阻的串联可知电路的总电阻变大,由I=U/R可知通过电路的电流变小,即电流表的示数变小,由U=IR可知定值电阻R两端的电压变小,由串联电路电压的规律可知变阻器两端的电压变大,即电压表的示数变大,故ABC错误;
D.电压表的示数变大,电流表的示数变小,电压表示数与电流表示数比值增大,故D正确。
故选D。
6.如下图是探究 “电流跟电压、电阻的关系”实验电路图,闭合开关S,电流表、电压表可能出现的现象是( )
A. 电流表烧坏,电压表示数有示数接近电源电压
B. 电流表和电压表指针迅速发生最大偏转,电表损坏
C. 电流表示数为零,电压表示数接近电源电压
D. 电流表示数0.4A,电压表示数为3V
【答案】C
【解析】
(1)电流表的内阻很小,相当于导线,电流表与电阻后,将电阻短路,开关闭合后电压表和电流表以及滑动变阻器串联在电路中。
(2)电压表的内阻很大,相当于断路,因此此时电路中电流很小,电流表示数为0,不会损坏电流表;电压表通过电流表滑动变阻器与电源的两极相连,此时电压表测量的是电源两端的电压,其示数接近与电源电压。故选C.
7.(2020·青海)如图所示,电源电压保持不变,开关S闭合后,把滑片P向左移动时,滑动变阻器接入电路的阻值将______,电压表的示数将______(均填“变大”或“变小”)。
【答案】(1). 变小;(2). 变大;
【解析】
[1][2]滑动变阻器与定值电阻串联,滑动变阻器接入的是左边部分,故滑片左移时,滑动变阻器阻值变小,总电阻变小,电流变大,由欧姆定律可知定值电阻两端电压变大,即电压表示数变大。
8.(2020·福建)如图所示电路,电源电压为3V,R1、R2、R3,阻值均为10Ω,闭合开关S,电压表示数为______V,电流表示数为______A。
【答案】 (1). 3; (2). 0.6;
【解析】
由电路图可知,R1、R2和R3并联,电压表测电源电压,则电压表的示数为3V;电流表测R2和R3的电流之和,通过R2和R3的电流相等,即:I====0.3A
故电流表的示数为0.6A。
9.如图所示,电源电压恒为6V,定值电阻R1=20Ω.闭合开关S,电流表A2的示数为0.9A,则电流表A1的示数为 A,定值电阻R2的阻值为 Ω。
【答案】0.3;10.
【解析】本题考查欧姆定律的计算。
由图可知,R1与R2并联,电流表A1测量的是通过支路R1的电流,电流表A2测量的是干路中电流,因并联电路中各个支路两端的电压相等,所以通过R1的电流等于A1的示数,则I1=U/R1=6V/20Ω=0.3A;
因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,所以通过定值电阻R2的电流I2=I-I1=0.9A-0.3A=0.6A,
则定值电阻R2的阻值R2=U1/I2=6V/0.6A=10Ω。
10.(2019·新疆)如图所示电路中,电阻Rl的阻值为2 Ω,当开关闭合后,电压表V1的示数为1 V,电压表V2的示数为2 V。求:
(1)电源两端的电压;
(2)通过R1的电流和R2的阻值;
【答案】
(1)3V; (2) 通过 R1的电流为0.5A;R2的阻值为4Ω。
【解析】有图可知,两个电阻是串联,电压表V1测的是Rl两端的电压,电压表V2测量的是R2两端的电压。
(1)串联电路中总电压等于各分电压之和,所以电源电压为:U=U1+U2=1V+2V=3V;
(2)通过R1的电流:I1=U1/R1=1V/2Ω=0.5A;
根据串联电路中各处的电流相等,则I2= I1=0.5A;
根据欧姆定律I=U/R可得R2的阻值:R2=U2/I2=2V/0.5A=4Ω。
11.(2020·吉林)如图所示,电源电压不变,R2的电阻为20Ω,闭合开关后,电压表的示数为2V,电流表的示数为0.2A。求:
(1)R1的电阻;
(2)电源电压。
【答案】
(1)R1的电阻为10Ω。
(2)电源电压为6V。
【解析】解:由电路图可知,R1与R2串联,电流表A电路的电流,电压表测量电阻R1的电压。
(1)由I=U/R得:R1的电阻为:R1===10Ω;
(2)由I=U/R得电阻R1两端的电压为:U2=IR2=0.2A×20Ω=4V,
所以电源电压为:U=U1+U2=2V+4V=6V。
答:(1)R1的电阻为10Ω。
(2)电源电压为6V。
12.(2020·天水)在“探究电流与电阻的关系”实验中:
(1)如图甲所示,请你用笔画线代替导线,将图中电路连接完整(请勿更改原有导线,导线不得交叉),
要求:当滑动变阻器的滑片P向左移动时,电路中的电流变大。连接电路时,开关必须 。
(2)闭合开关后,发现电压表有示数且接近电源电压,电流表无示数,其原因是 。
(3)实验过程中,将5Ω的电阻接入电路中,闭合开关,调节滑动变阻器滑片P至适当位置,此时电流表示数如图乙所示,则电流表示数为 A.将5Ω的电阻更换为10Ω的电阻,闭合开关,应将滑动变阻器的滑片P向 (选填“左”或“右”)端移动,使电压表示数为 V。
【答案】(1)如上;断开;(2)电阻R断路;(3)0.3;右;1.5。
【解析】
(1)当滑动变阻器的滑片P向左移动时,电路中的电流变大,即电阻变小,故变阻器左下接线柱连入电路中,如下所示:
连接电路时,开关必须断开;
(2)闭合开关后,发现电压表有示数且接近电源电压,电流表无示数,其原因是电阻R断路。
(3)实验过程中,将5Ω的电阻接入电路中,闭合开关,调节滑动变阻器滑片P至适当位置,此时电流表示数如图乙所示,则电流表示数为0.3A;
由定律定律,电压表示数:U=IR=0.3A×5Ω=1.5V;
根据串联分压原理可知,将定值电阻由5Ω改接成10Ω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,应保持电阻两端的电压不变,根据串联电路电压的规律可知应增大滑动变阻器分得的电压,由分压原理,应增大滑动变阻器连入电路中的电阻,所以滑片应向右端移动,使电压表的示数为1.5V。
故答案为:(1)如上;断开;(2)电阻R断路;(3)0.3;右;1.5。
13.(2020·长沙)为了探究电流与电压的关系,小英连接了如图甲的电路。
(1)请你用笔画线代替导线将电路连接完整,要求滑片向右移动时,能使电流表的示数变小;
(2)小英连好电路后,经检查电路连接无误。闭合开关,发现电压表和电流表示数均为零,移动滑片,电表的指针也都不偏转,她尝试用一根导线的两端分别触接电路中各点时,电压表和电流表指针偏转情况的部分记录如表所示,请你指出电路的故障: 。
(3)排除故障后,小英继续进行实验,将数据记录在表中。请你分析数据,在图乙中画出电阻R的I﹣U图象。
(4)由图像是否可以得出结论:电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比,
理由是。
【答案】(1)如图;(2)ab间断路;(3)如图。(4)是;电阻R的I-U图像是一条直线。
【解析】(1)滑片向右移动,电流表示数变小,说明电路的电阻在增大,滑动变阻器要接左部分,所以将滑动变阻器左下面的接线柱接入电路,和定值电阻组成一个串联电路,如图。
(2)闭合开关,电流表示数均为零,移动滑片,电表的指针也都不偏转,可以判断电路是断路,并且电压表示数也为零,说明断路部分在电压表并联以外的地方。
由表格现象知,导线连接在bc两点上,电流表和电压表还是没有示数,说明断路步骤bc之间。
由表格现象知,导线连接在ac两点上,电流表有示数,说明电路接通,并且断路在ac之间,电压表并联在导线两端,所以电压表无示数。
由表格现象知,导线连接在ab两点上,电流表有示数,说明电路接通,并且电压表有示数,说明电压表测量定值电阻R两端的电压,可以推断断路在ab之间。
综合分析ab之间有断路。
(3)由表格数据分析,除第三组数据得,在电阻一定时,电流跟电压成正比,第三组数据可以是读数有误差,描出电流跟电压对应点,用线连接起来,如图。
故答案为:(1)如图;(2)ab间断路;(3)如图。
1.如图所示,电源电压保持不变,先闭合开关S1,电压表示数为U1;再闭合开关S2,电压表示数为U2,电阻R1、R2的阻值之比为( )
A.U1:U2 B.U2:UI C.U2:(U2﹣U1) D.U1:(U2﹣U1)
【答案】D
【解析】
闭合开关S1、S2时,只有电阻R1连入电路,电压表测量电源电压,则电源电压为U=U2,
只闭合开关S1时,定值电阻R1、R2串联,电压表测量R1的电压,则R1的电压为U′=U1;
因串联电路的总电压等于各电阻两端的电压之和,
所以R2的电压:U″=U﹣U′=U2﹣U1;
串联时通过R1、R2的电流相等,
根据欧姆定律可得R1、R2的阻值之比:R1/R2=(U’/I)/(U”/I)=U’/U”=U1/(U2-U1)。
2.根据欧姆定律公式I=U/R可以导出R=U/I,由公式得出的正确结论是( )
A.导体电阻的大小跟导体两端电压成正比
B.导体电阻的大小跟导体中电流成反比
C.导体电阻的大小是由导体两端的电压和通过导体中的电流共同决定
D.导体的电阻是导体本身的一种性质,它的大小与导体两端的电压和导体中的电流无关
【答案】D
【解析】导体电阻由导体材料、长度、横截面积决定,与导体两端的电压和通过导体的电流无关,导体电阻在数值上等于导体两端电压与通过导体的电流之比,故D正确;故选D。
3.(2019·淄博)如图所示,电源电压为5V,闭合开关S,电压表的示数为1V,则( )
A. 通过灯泡L1的电流比L2的电流大
B. 灯泡L1两端的电压是4V
C. 灯泡L1和L2的电阻之比是4∶1
D. 若灯泡L2灯丝烧断,电压表示数为零
【答案】D
【解析】
A.由图可知,闭合开关后两个灯泡是串联,根据串联的特点可知电流处处相等;故C错误;
B.闭合开关,两灯泡串联,电压表并联在灯泡L1两端,因此电压表测量的是L1两端的电压,是1V,故错误;
C.灯泡L1和L2的电阻之比是4∶1,根据串联电压特点U2=U-U1=5V-1V=4V,通过两个灯泡的电流相等。有欧姆定律得U1/R1=U2/R2,即R1/R2=U1/U2=1V/4V=1:4,故C错误;
D.由图可知,若灯泡灯丝烧断,则整个电路发生断路,所以电压表示数为零,故D正确。
4.如图是电阻甲和乙的I-U图像.小明对图像信息作出的判断,正确的是( )
A. 当甲两端电压为0.5 V时,通过它的电流为0.3 A
B. 当乙两端电压为2.5 V时,其电阻值为10 Ω
C. 将甲和乙串联,若电流为0.3 A,则它们两端的电压为2 V
D. 将甲和乙并联,若电压为1 V,则它们的干路电流为0.4 A
【答案】C
【解析】
A.由图像可知,当甲两端的电压为0.5 V时,通过它的电流为0.1 A,A错误;
B.当乙两端的电压为U乙=2.5 V时,通过乙的电流为I乙=0.5 A,由I=eq \f(U,R)得,R乙=eq \f(U乙,I乙)=eq \f(2.5 V,0.5 A)=5 Ω,B错误;
C.将甲、乙串联,串联电路各处电流相等,当电流为0.3 A时,由图可知,甲两端的电压为U甲1=1.5 V,乙两端的电压为U乙1=0.5 V,串联电路两端的总电压等于各用电器两端的电压之和,U串= U甲1+U乙1=1.5 V+0.5 V=2 V,C正确;
D.将甲、乙并联,各支路两端的电压相等,当电压为1 V时,由图可知,通过甲的电流为I甲2=0.2 A,通过乙的电流为I乙2=0.4 A,并联电路干路电流等于各支路电流之和,I= I甲2+ I乙2=0.2 A+0.4 A=0.6 A,D错误.故选C。
5.(2020·青海)如图所示,电源电压保持不变,关于电路的工作情况,下列说法中正确的是( )
A. 同时闭合两个开关,通过两只灯泡的电流一定相同
B. 若电压表和电流表的位置对调,闭合S1、S2后,则两表都被烧坏
C. 若先闭合S1,再闭合S2,电压表示数不变,电流表的示数变大
D. 若灯L1被短路,闭合S1、S2后,灯L1不亮,灯L2亮,电流表损坏
【答案】C
【解析】
A.同时闭合两个开关,两灯并联,由并联电路电压的规律,两灯电压相同,两灯的规格不一定相同,由欧姆定律I=U/R可知,通过两只灯泡的电流不一定相同,A错误;
B.若电压表和电流表的位置对调,电压表串联在电路中,电流表与L1并联,因电压表内阻很大,电路的电流很小,两表都不会被烧坏,B错误;
C.若先闭合S1,为L1的简单电路,电压表测电源电压,电流表测电路的电流;再闭合S2,两灯并联,电压表测电源电压,电压表示数不变;而此时电流表测干路电流,因通过L1的电流不变,根据并电路电流的规律,电流表的示数变大,C正确;
D.若灯L1被短路,闭合S1、S2后,则灯L2也会短路,灯L2不亮,造成电流表损坏和电源短路,D错误。
故选C。
6.(2019·淮安)如图(a)所示是电阻甲和乙的I﹣U图象(b)、(c)是它们的部分电路连接示意图,
下列说法错误的是( )
A.当电阻乙两端电压为2.5V时,它的阻值和甲的阻值相等
B.图(b)中,当电压U为3V时,乙的电阻为5Ω
C.图(c)中,当电压U为2V时,干路总电流为0.6A
D.图(c)中,在电压U从0增大到2.5V的过程中,通过甲、乙两电阻的电流之差先变大后变小
【答案】B
【解析】
图(b)中甲乙串联,电源电压为3V,由图像(a)可知,当电流I=0.2A时,甲两端电压为1V,乙两端电压为2V,满足题意,此时乙的电阻为R=U’/I’=2V/0.2A=10Ω,故B错误.
当电阻乙两端的电压为2.5V时,其阻值为R乙=U/I=2.5V/0.5A=5OΩ,甲图像为过原点的直线,电流与电压成正比,电阻甲的阻值为定值,R甲=U/I=2,.5V/0.5A=5Ω,故A正确。
图(c)中,甲乙并联,当电压为2V时,由图(a)可知,I甲=0.4A,I乙=0.2A,故干路中总电流为0.6A,故C正确;
图(c)中,电压从0增大到2.5V的过程中,甲乙电压始终保持相等,因此可直接在图(a)中看出电流之差,取U相等,赵甲乙图线纵轴差距,即它们的电流之差,可看出电流之差先为0,再增大,后又变为0,故D正确。
7.在导体两端加3V的电压时,通过这个导体的电流是200mA,导体的电阻是Ω。如果在这个导体两端加9V的电压,导体的电阻是Ω,通过这个导体的电流是A。
【答案】15;15;0.6。
【解析】根据欧姆定律可得R=U/I=3V/0.2A=15Ω。因为电阻是导体本身的一种性质,所以当两端电压变为9V时,电阻是导体的一种物理属性,与电压和电流没有关系,因此其电阻依旧为15Ω,
电流I=U’/R=9V/15A=0.6Ω。
8.(2019·苏州市)如图所示电路中,电源电压为3V,R1和R2阻值相等,若断开S2,闭合S1、S3,两电
阻的连接方式为 (选填“串联”或“并联”);若断开S1、S3,闭合S2,此时电压表示数为 V。
【答案】并联;1.5 ;
【解析】(1)若断开S2,闭合S1、S3,R1和R2并并列连接在电源两端,即为并联;
(2)若断开S1、S3,闭合S2,R1和R2依次连接即为串联,电压表测R1两端的电压;
由于R1和R2阻值相等,根据串联电路的分压特点可知:
电压表示数U1=12U=12×3V=1.5V。
故答案为:并联;1.5。
9. 如图甲所示电路,电源电压不变。闭合开关后,滑片P由b端滑到a端,电压表示数U与电流表示数I的变化关系如图乙所示,则可判断电源电压是_____伏,定值电阻R的阻值是_____欧,滑动变阻器的最大阻值为_____欧。
【答案】9;(2)6;(3)12.
【解析】
∵滑动变阻器与定值电阻串联,电压表测量电阻R两端的电压,当滑动变阻器滑片P滑到a端时,电源电压全部加在电阻R两端,
∴当滑动变阻器滑片P滑到a端时,电压表的示数最大,
∵根据图乙可以看出电压表的最大示数为9V,
∴电源电压为9V,
∵当电阻R两端的电压为9V时,通过电阻R的电流为1.5A,
∴定值电阻R的阻值是:R=U/I大=9V/1.5A=6Ω,
∴滑动变阻器的滑片P在b端时,滑动变阻器接入电路中的阻值最大,且此时电压表的示数为3V,电流表的示数为0.5A,
∴此时滑动变阻器两端的电压为:U滑=U-UR=9V-3V=6V,
∴滑动变阻器的最大阻值为:R滑=U滑/I小=6V/0.5A=12Ω。
10.如甲图所示的电路中,电源电压恒定,R0为定值电阻,R为滑动变阻器.闭合开关S后,在移动滑片P的过程中,电流表的示数I与R的阻值关系图像如乙图所示,电压表的示数U与R的阻值关系图像如丙图所示.则R0的阻值为________Ω,电源电压为________V。
【答案】10;24。
【解析】
当滑动变阻器接入电路的电阻为20 Ω时,电路电流为I1=0.8 A,滑动变阻器两端的电压U1=I1R=0.8 A×20 Ω=16 V,设电源电压为U,则R0两端的电压U2=U-U1=U-16 V,R0的阻值为R0=eq \f(U2,I1)=eq \f(U-16 V,0.8 A);电压表示数为U′2=6 V时,滑动变阻器接入电路的电阻为30 Ω,电路中电流为I2=eq \f(U-U′2,R滑′)=eq \f(U-6 V,30 Ω),电阻R0=eq \f(U2′,I2)=eq \f(6 V×30 Ω,U-6 V),解得U=24 V,R0=10 Ω。
11.如图所示的电路中,定值电阻R1为10 Ω,R2为滑动变阻器,电源电压保持不变.闭合开关S后,滑片P从b端移动到a端的过程,电压表示数U与电流表示数I的关系图像如图所示.求:
(1)电源电压;
(2)滑动变阻器的最大阻值.
【答案】(1)6 V;(2)20 Ω;
【解析】
(1)当滑动变阻器滑片P移动到a端时,电路中的电流为0.6 A,此时只有电阻R1接入电路中,则电源电压为U=I1R1=0.6 A×10 Ω=6 V
(2)当滑动变阻器滑片P移动到b端时,滑动变阻器接入电路中的阻值最大,由图乙可知,滑动变阻器两端电压为4 V,电路中电流为0.2 A,滑动变阻器的最大阻值为R2=eq \f(U2,I2)=eq \f(4 V,0.2 A)=20 Ω
12.(2020·遂宁)小红与小刚实验小组在探究“电流与电阻的关系”实验时,选择的实验器材有:电源(电压恒定为3V)、电流表、电压表、开关、电阻箱、滑动变阻器(规格为“20Ω,2A”)和导线若干。
(1)图甲是他们设计的实验电路图,小刚根据电路图连接了如图乙的实验电路,小红检查时发现有一根导线连接错误,请你在连接错误的导线上打“×”,用笔划线代替导线正确连接_______(注意:导线不能交叉)。
(2)改正错误后,他们将滑动变阻器阻值调到最大,电阻箱阻值调到5Ω,闭合开关,发现电压表有示数,电流表无示数,造成这一现象的原因可能是______(写出一条即可);
(3)排除故障后进行实验,得到第一次实验数据如下表,接着他们将电阻箱阻值调到10Ω,闭合开关,调节滑片,直到电压表的示数为______V,此时电流表的示数如图丙所示,读数为______A;
(4)第三次实验,电阻箱接入电阻如图丁所示,读数______;
(5)分析表中数据得出结论是:电压一定时,导体中的电流与导体的电阻成______;
(6)为了验证以上规律的可靠性,可以测量更多组数据,但电阻箱接入电路的阻值不得超过______。
【答案】 (1).
(2)电阻箱断路(电流表短路); (3). 2; (4). 0.2;(5). 20;(6). 反比; (7). 40;
【解析】
(1)滑动变阻器左接线柱与电压表正接线柱之间的连线有误,应改接到电压表负接柱,如图所示:
(2)电流表无示数,电路可能发生断路或短路,电压表有示数,可能电阻箱断路或电流表短路。
(3)由第一次实验数据可得电阻箱两端的电压为:U=IR=0.4A×5Ω=2V
因研究电流与电阻的关系时,要控制定值电阻的电压不变,将电阻箱阻值调到10Ω,应调节滑片,直到电压表的示数为2V。
图丙所示电流表使用小量程,分度值为0.02A,示数为0.2A。
(4)如图丁所示,电阻箱的读数为:0×1000+0×100+2×10+0×1=20Ω
(5)由第1、2数据可得:0.4A×5Ω=0.2A×10Ω=2V
即电流与电阻的乘积为定值,由此可得出的结论是:电压一定时,导体中的电流与导体的电阻成反比。
(6)电阻箱两端的电压始终保持UV=2V,根据串联电路电压的规律,变阻器分得的电压
U滑=U−UV=3V−2V=1V
电压表示数为变阻器分得电压的2倍,根据分压原理,当变阻器连入电路的电阻最大时,对应的最大电阻箱电阻:R箱大=2×20Ω=40Ω
即电阻箱接入电路的阻值不得超过40Ω。
13.(2020·温州)在研究“电流与电压的关系”时,小明连接了如图甲的电路,电源电压U为3伏。
(1)闭合开关后,小明发现电流表指针如图乙,出现这种现象的原因是______;
(2)改正错误操作后,小明分别将电阻R0为5欧、10欧和20欧的定值电阻接入电路,测得电阻R0的电压U0和电流I0数据,如表一所示。小明想进一步研究“电阻R0的电流变化量大小ΔI0与电压变化量大小ΔU0的关系”,根据数据计算出部分电压变化量大小ΔU0和相应的电流变化量大小ΔI0,如表二所示,则表二中的a为______;
表一
表二
(3)小明发现,滑动变阻器电压变化量大小ΔUR与电流变化量大小ΔIR的比值,总是等于定值电阻R0的阻值,请结合上表数据和所学电学知识解释此规律______。
【答案】(1)正负接线柱接反了;(2)0.30; (3)根据串联电路电压特点U=U0+UR,得:ΔUR=ΔU0根据串联电路电流特点IR=I0,得:ΔIR=ΔI0,所以ΔUR与ΔIR的比值等于ΔU0与ΔI0的比值,据表二数据可知,ΔU0与ΔI0的比值等于R0,则ΔUR与ΔIR的比值等于R0。
【解析】
(1)电流表使用时,电流必须从电流表的“+”接线柱流入,从“﹣”接线柱流出,反之指针会发生反偏;闭合开关后,小明发现电流表指针向零刻度线左侧偏转,原因是电流表正负接线柱接反了。
(2)分析第2组和第3组数据得出电压变化量大小ΔU0和电阻R0的电流变化量大小ΔI0的比值与R0的关系,由表二的第2组数据可得
第3组数据可得
则第1组数据中
(3)根据串联电路电压特点U=U0+UR,得;ΔUR=ΔU0根据串联电路电流特点IR=I0,得ΔIR=ΔI0,所以ΔUR与ΔIR的比值等于ΔU0与ΔI0的比值,据表二数据可知,ΔU0与ΔI0的比值等于R0,则ΔUR与ΔIR的比值等于R0。
实验次数
1
2
3
4
5
6
电压U/V
0.3
0.6
0.9
1.2
1.5
1.8
电流I/A
0.08
0.15
0.23
0.30
0.38
0.45
数据序号
1
2
3
4
5
电压U/V
0.6
1.0
1.8
2.0
2.4
电流I/A
0.06
0.10
0.14
0.20
0.24
组别
第1组
第2组
第3组
R0(欧)
5
10
20
U0(伏)
1.0
2.2
2.5
1.2
18
2.4
1.6
2.4
2.8
I0(安)
0.20
0.44
0.50
0.12
0.18
0.24
0.08
0.12
0.14
组别
ΔU0(伏)
ΔI0(安)
第1组
1.5
a
第2组
0.6
0.06
第3组
0.8
0.04
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