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人教版九年级物理全一册同步考点专题训练专题13欧姆定律的理解与图像类型(原卷版+解析)
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这是一份人教版九年级物理全一册同步考点专题训练专题13欧姆定律的理解与图像类型(原卷版+解析),共41页。试卷主要包含了对欧姆定律变形式的理解,导体电阻与导体的材料,电学图象能直观地反映电流等内容,欢迎下载使用。
解题方法与技巧
1、对欧姆定律变形式的理解:
(1)当电压U一定时,电流I与导体的电阻R的乘积一定,电流I与导体的电阻R成反比。
(2)当电阻R一定时,导体两端的电压U与导体中电流I的比值一定,电流I与电压U成正比。
2、导体电阻与导体的材料、长度、横截面积、温度有关,与通过导体的电流大小和导体两端的电压大小无关。
3、电学图象能直观地反映电流、电压和电阻之间的关系,运用欧姆定律分析电学图象题应注意:
(1)弄清图象与电学元件的对应关系;
(2)根据题中已知条件和要求的问题,在图象上获取对应的数据;
(3)当题中条件变化时,根据图象判断相应数据是否发生改变。
解题的基本思路:数据图中找,答案公式算。
典例分析+变式训练
考点1 欧姆定律的理解
【典例1-1】从欧姆定律可导出R=,下列说法正确的是( )
A.当电压为0时,电阻为0 B.当电流增大2倍时,电阻减小2倍
C.当电压增大2倍时,电阻增大2倍 D.不管电压或电流如何变化,电阻不变
【变式1-1】(2021•玉林)由欧姆定律I=变形可得R=,以下说法正确的是( )
A.导体的电阻跟它两端的电压成正比B.导体的电阻跟通过它的电流成反比
C.导体的电阻跟它两端的电压和通过它的电流无关
D.导体的电阻由它两端的电压和通过它的电流的比值决定
【变式1-2】(2021秋•锦江区校级期中)对于欧姆定律公式I=的理解,以下说法中正确的是( )
A.导体中的电流与导体电阻及其两端电压无关
B.同一导体,两端的电压与通过它的电流成正比
C.在电压相同的条件下,导体中的电流与导体的电阻成反比
D.R=,说明R与U成正比,与I成反比
【变式1-3】(2021秋•大连期末)对于欧姆定律的理解,下列说法正确的是( )
A.所有的电路的电流都可以用欧姆定律进行计算
B.导体电阻与导体两端电压成正比,与通过导体的电流成反比
C.导体的电阻与导体两端电压和通过导体的电流无关
D.导体两端电压为零,导体电阻也为零
考点2 电阻与电流和电压的关系
【典例2-1】(2020•临沂)当某导体两端的电压为6V时,通过它的电流为0.4A,当该导体两端电压为3V时,通过它的电流为 A;当该导体两端电压为0V时,它的电阻为 Ω。
【典例2-2】(2021秋•文山市期末)某导体两端的电压为9V,通过它的电流是0.3A,则该导体的电阻是 Ω;若导体两端电压减小3V,则通过它的电流为 A;若将电路断开,该导体的电阻为 Ω。
【变式2-1】(2022•天津模拟)有一段导体,当其两端电压为6V时,通过它的电流为0.5A,则它的电阻是 Ω;当导体两端电压为7.2V时,通过导体的电流为 A;当导体两端电压为零时,导体的电阻是 Ω。
【变式2-2】(2021•新疆一模)某定值电阻两端的电压为4V时,通过的电流为0.5A,该定值电阻的阻值是 Ω,若它两端的电压为8V时,通过该定值电阻的电流为 A;若它两端无电压时,通过的电流为 A,此时该定值电阻的阻值为 Ω。
【变式2-3】某一导体,两端加4.5V电压时,通过它的电流为0.3A。它的电阻为 Ω;当其两端电压为3V时,通过它的电流为 A;当其两端电压为0V时,它的电阻是 Ω。
考点3 I-U、U-I图像
【典例3-1】如图所示是小灯泡的电流与其两端电压的关系图象,下列说法正确的是( )
A.小灯泡的电阻不变,阻值为7.2Ω
B.小灯泡的电流随其两端电压的增大而增加得越来越快
C.小灯泡的电阻与其两端电压有关,随电压的增大而减小
D.小灯泡的实际功率与其两端电压有关,随电压的增大而增大
【典例3-2】(2021•镇江)图甲是探究电流和电压关系的实验电路,电流表和电压表量程分别为“0~0.6A”“0~3V”,定值电阻R1阻值为10Ω,滑动变阻器R2标有“20Ω 1A”,电源电压恒为6V。根据图乙所示图像可得结论:保持导体 一定,通过导体的电流与它两端电压成 比,向左移动滑片, 表先达到最大刻度,此时滑动变阻器接入电路的阻值为 Ω。
【变式3-1】(2021•宜昌)在“探究电流与电压的关系”的实验中,小军分别画出了电阻R1和R2的I﹣U图像如图所示,下列说法正确的是( )
A.当R1与R2两端的电压为0时,它们的电阻也为0
B.用不同的电阻研究电流与电压的关系得出的结论不一样
C.在电阻一定时,导体两端的电压与通过导体的电流成正比
D.R1与R2的阻值之比为1:2
【变式3-2】(2022•天津模拟)如图所示是电阻甲和乙的U﹣I图像,属于定值电阻的是 ,阻值是 Ω,将甲乙并联后接到电压为2V的电源上,则干路中的电流是 A。
考点4 U-R图像
【典例4】(2021•镇江)如图1所示,R1是电阻箱,R2是定值电阻,闭合开关S,改变R1的阻值,两电压表示数与R1关系图像如图2所示,已知图线①和②相互平行,则( )
A.①是V1示数和R1的关系图线
B.供电设备两端的电压保持不变
C.电路中电流随R1的增大而减小
D.电路总功率随R1的增大而增大
【变式4-1】(2022•天津模拟)如甲图所示的电路中,滑动变阻器的滑片P从a端移到b端,定值电阻R1两端的电压随滑动变阻器R2阻值变化的图像如乙图所示,下列说法中正确的是( )
A.R1=10Ω
B.电源电压12V
C.当R2=20Ω时,电路中的电流为0.1A
D.当P滑到b端时,通过电阻R1和通过R2的电流之比为I1:I2=5:1
【变式4-2】(2021秋•蓝山县期末)如图甲所示的电路中,滑动变阻器的滑片P从a端移到b端,定值电阻R1两端的电压随滑动变阻器R2阻值变化的图像如图乙所示,下列说法中不正确的是( )
A.电源电压为6V
B.R2=20Ω时,电压表示数为4V
C.该电路的最大电流为0.6A
D.P在b端时,电阻R1与R2的两端的电压之比为1:5
考点5 R-t图像
【典例5】(2021•怀化)在新型冠状病毒疫情防治期间,经常使用图甲所示的非接触式红外线测温枪。图乙是它的工作原理图,R0是定值电阻,R是红外线热敏电阻,其阻值随人体温度变化的图象如图丙所示。闭合开关S后,对该电路分析正确的是( )
A.体温越高,R的阻值越大 B.体温越高,电压表的示数越大
C.体温越低,R两端的电压越小 D.体温越低,通过R0的电流越大
【变式5-1】2022年新型冠状病毒奥密克戎防治期间,经常使用图甲所示的测温枪。图乙是它的工作原理图,R0是定值电阻,R是红外线热敏电阻,其阻值随人体温度变化的图像如图丙所示。闭合开关S后,对该电路分析正确的是( )
A.体温越高,R的阻值越大 B.体温越高,电压表V的示数越大
C.体温越低,R两端的电压越小 D.体温越低,电路中通过的电流越大
【变式5-2】(2022•南宁一模)新型PTC发热材料可以自动调节电路的电功率,在生活中广泛应用.图甲是PTC调试工作电路,R0是保护电阻,阻值恒定;RT是PTC电阻,阻值随温度变化的图像如图乙所示。闭合开关S,当温度从20℃升高到60℃的过程中( )
A.电流表示数先变小后变大
B.电压表示数先变大后变小
C.电压表与电流表示数的比值先变小后变大
D.保护电阻R0消耗的功率先变小后变大
【变式5-3】(2021秋•向阳区校级期中)如图甲是非接触式红外线测温枪,图乙是它的工作原理图。R0是定值电阻,R是红外线热敏电阻,其阻值随人体温度变化的图像如图丙。当体温升高,R的阻值 ;(选填“变大”、“不变”或“变小”;下同)电压表示数 。
能力提升训练
一、选择题。
1.(2021秋•临沂期中)如图所示,是定值电阻R和小灯泡L中电流随电压变化的图象,由图象可知( )
A.乙是小灯泡的I﹣U图象
B.定值电阻的阻值为5Ω
C.定值电阻R和小灯泡L并联接在4V的电源上,干路中的电流是1.2A
D.随着电压的升高,小灯泡的电阻值变小
2.如图甲所示,电源电压保持不变,闭合开关时,滑动变阻器的滑片P从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,下列说法不正确的是( )
A.电源电压9V
B.定值电阻R的阻值是6Ω
C.滑动变阻器的最大阻值是18Ω
D.若电压表的示数为3.6V时,则电路的总功率为5.4W
3.(2022•苏州模拟)如图1所示是电阻甲和乙的I﹣U图象,下列说法正确的是( )
①电阻甲为定值电阻
②电阻甲阻值为0.2Ω
③如图2所示,当开关闭合,电路电流为0.5A时,电路总电阻是10Ω
④如图3所示,当开关闭合,电源电压为1.5V时,电路总电流为0.3A
A.只有①②B.只有①③C.只有②③D.只有②④
4.(2022•天津模拟)如图甲所示电路中,电源电压保持不变。闭合开关S,当滑动变阻器的滑片P从右端滑到左端的过程中,R1、R2的I﹣U关系图象如图乙所示。则下列判断错误的是( )
A.图线B是电阻R1的I﹣U关系图象B.电源电压为18V
C.R1的阻值是20Ω D.滑动变阻器R2的最大阻值为30Ω
5.(2022•温江区模拟)在伏安法测电阻的实验中,除了用表格形式记录测量结果外,还可以用图像的方式表示。如图所示是不同电阻的电压﹣电流图像,比较R1和R2的大小( )
A.R1>R2B.R1=R2C.R1<R2D.无法比较
6.(2021秋•陕州区期末)如图甲的电路中,电源电压为6V且保持不变,闭合开关S后,滑片P从b端移动到a端的过程中,电压表的示数U与电流表的示数Ⅰ的关系图像如图乙,下列判断正确的是( )
A.R1的阻值为30Ω B.电路消耗的最小功率为1.2W
C.滑动变阻器的最大阻值为10Ω D.电路消耗的最大功率为3W
7.(2022•武汉)如图所示为导体甲的电流随电压变化的图象,定值电阻乙的阻值为5Ω。下列说法错误的是( )
A.甲与乙串联在电源电压为2V的电路中,电路中的电流是0.20A
B.甲与乙串联在电源电压为1V的电路中,甲的功率是0.2W
C.甲与乙并联在电源电压为2V的电路中,干路中的电流是0.65A
D.甲与乙并联在电源电压为1V的电路中,电路的功率是0.4W
8.(2022•宣州区二模)图甲电路中,电源电压不变,R0为定值电阻,R为热敏电阻,其阻值随温度变化的图像如图乙所示,闭合开关S,温度升高时( )
A.电流表示数变小
B.电压表示数变大
C.电压表示数与电流表示数的比值不变
D.电压表示数与电流表示数的比值变小
9.(2021•海安市模拟)小明用如图甲所示电路探究电流与电阻的关系,电源电压3V,电阻R有4个阻值(5Ω、10Ω、15Ω、25Ω)供选用,滑动变阻器R′规格为“10Ω 2A”。下列图像中,能大致反映本实验中各物理量之间关系的是( )
A. B.
C. D.
二、填空题。
10.如图,是关于电阻A、B的I﹣U图象。由图可知,电阻值较大的电阻是 Ω.若将A、B两电阻并联后接在电压为2V的电源两端,则并联电路干路中的电流是 A,此时电路总电阻值是 Ω(保留一位小数)。
11.(2022•天津模拟)一个导体两端的电压是12V时,测得通过它的电流是0.3A,导体的电阻是 Ω;当通过它的电流为0.2A时,导体两端的电压是 V;当加在该导体两端的电压为10V时,通过导体的电流为 A。
12.(2021秋•青浦区校级期中)某电阻两端电压为6伏时,通过它的电流为0.3安,则电阻的阻值为 欧;当它两端的电压增大到9伏时,它的电阻为 欧,通过的电流为 安;电压为零时,电阻为 欧。
13.(2022•隆昌市校级一模)如图甲所示,闭合开关S,调节滑动变阻器的滑片从最右端滑至最左端时,小灯泡恰好正常发光。电流表示数与两电压表示数的关系图像如图乙所示,则电源电压为 V,R0的电阻 Ω,滑动变阻器最大阻值 Ω。
14.(2020秋•通山县期末)电阻R1和R2的I﹣U图像如图所示。当R1两端的电压为1.5V时,R1的阻值是 Ω;当R1两端的电压为0V时,R1的阻值是 Ω。若将它们并联接到电压为2.5V的电源上,则干路的电流是 A。
三、实验探究题。
15.(2021秋•四会市校级期末)小明利用如图实验装置探究“电流跟电压的关系”,电源电压恒为3V,定值电阻R阻值5Ω,滑动变阻器标有“20Ω,1A”字样。
(1)请你在图(甲)中用一根导线(用笔画线代替)完成实验电路的连接。(要求滑动变阻器滑片向左移动时,电流表示数减小),并在右边虚线方框里画出对应的电路图。
(2)小明刚连完最后一根导线,发现两电表指针立即发生偏转,其原因可能是
。
(3)小明改正错误后进行试验,完成了表格的记录,晓丽分析表格数据后认为有一组数据是编造的,请你指出小明的第 组数据是编造的?并说出你的理由
。
(4)排除编造的数据后,分析表格可得结论:
。
(5)小明利用图甲所示的电路接着探究电流与电阻的关系,他先用5Ω的定值电阻进行实验,闭合开关后,移动滑片,此时电流表的示数如图乙所示;接着将5Ω的电阻换成10Ω的定值电阻进行实验,要保持电压表的示数不变,应将滑动变阻器滑片向 端移动(选填“A”或“B”),请估算此时电流表的示数应为 A。
16.(2021秋•仁和区校级月考)小馨利用实验探究“电流跟电阻的关系”。已知电源电压为6V且保持不变。实验用到的电阻阻值分别5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω。
(1)在连接电路前,开关应处于 状态,滑片位于 端 (选填“A”或“B”)。
(2)将20Ω的定值电阻换成5Ω的定值电阻后,闭合开关,为了保持电压表的示数不变,应将滑动变阻器的滑片P向 (选填“A”或“B”)端移动,记录此时各表的示数。如图丙为这次正确实验时电流表的示数,可知此时电压表的示数为 V。
(3)实验中多次改变R的阻值,调节滑动变阻器的滑片,使电压表示数保持不变,记下电流表的示数,得到如图丁所示的电流I随电阻R变化的图象。由图象可以得出结论:电压一定时, 。在此实验中,滑动变阻器的最大阻值一定不小于 Ω。
四、解答题。
17.(2022•哈尔滨模拟)如图所示的电路中,电源电压保持不变,R为定值电阻,闭合开关S,两电表均有示数。将滑动变阻器的滑片P从中间逐渐向右移动的过程中,电流表示数将 ,电压表与电流表示数的比值将 。(两空均选填“变大”、“变小”或“不变”)
实验组次
1
2
3
4
5
电压U/V
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
电流I/A
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
专题13 欧姆定律的理解与图像类型(解析版)
考点直击
解题方法与技巧
1、对欧姆定律变形式的理解:
(1)当电压U一定时,电流I与导体的电阻R的乘积一定,电流I与导体的电阻R成反比。
(2)当电阻R一定时,导体两端的电压U与导体中电流I的比值一定,电流I与电压U成正比。
2、导体电阻与导体的材料、长度、横截面积、温度有关,与通过导体的电流大小和导体两端的电压大小无关。
3、电学图象能直观地反映电流、电压和电阻之间的关系,运用欧姆定律分析电学图象题应注意:
(1)弄清图象与电学元件的对应关系;
(2)根据题中已知条件和要求的问题,在图象上获取对应的数据;
(3)当题中条件变化时,根据图象判断相应数据是否发生改变。
解题的基本思路:数据图中找,答案公式算。
典例分析+变式训练
考点1 欧姆定律的理解
【典例1-1】从欧姆定律可导出R=,下列说法正确的是( )
A.当电压为0时,电阻为0
B.当电流增大2倍时,电阻减小2倍
C.当电压增大2倍时,电阻增大2倍
D.不管电压或电流如何变化,电阻不变
【答案】D。
【解答】解:
电阻是导体本身的一种性质,只与导体的材料、长度、横截面积和温度有关,与两端的电压和通过的电流无关,
所以,当电压为0时、电流增大2倍时或电压增大2倍时,电阻的阻值不变,故ABC错误,D正确。
故选:D。
【变式1-1】(2021•玉林)由欧姆定律I=变形可得R=,以下说法正确的是( )
A.导体的电阻跟它两端的电压成正比
B.导体的电阻跟通过它的电流成反比
C.导体的电阻跟它两端的电压和通过它的电流无关
D.导体的电阻由它两端的电压和通过它的电流的比值决定
【答案】C。
【解答】解:电阻是导体本身的一种性质,电阻的大小与导体的材料、长度、横截面积和温度有关,与两端的电压和通过的电流无关,R=是计算导体电阻大小的一种方法,故C正确。
故选:C。
【变式1-2】(2021秋•锦江区校级期中)对于欧姆定律公式I=的理解,以下说法中正确的是( )
A.导体中的电流与导体电阻及其两端电压无关
B.同一导体,两端的电压与通过它的电流成正比
C.在电压相同的条件下,导体中的电流与导体的电阻成反比
D.R=,说明R与U成正比,与I成反比
【答案】C。
【解答】解:
A、根据欧姆定律可知,导体中的电流与导体电阻及其两端电压有关,故A错误;
B、电压是形成电流的原因,有电压且电路闭合时,电路中才会形成电流;对于电流与电压的关系,因果关系不能颠倒,所以不能说“导体两端的电压与通过它的电流成正比”,故B错误;
C、由欧姆定律可知,当导体两端的电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成反比,故C正确;
D、导体的电阻是导体本身所具有的性质,与通过它的电流、它两端的电压无关,故D错误。
故选:C。
【变式1-3】(2021秋•大连期末)对于欧姆定律的理解,下列说法正确的是( )
A.所有的电路的电流都可以用欧姆定律进行计算
B.导体电阻与导体两端电压成正比,与通过导体的电流成反比
C.导体的电阻与导体两端电压和通过导体的电流无关
D.导体两端电压为零,导体电阻也为零
【答案】C。
【解答】解:(1)欧姆定律不适用于非纯电阻用电器的电路,故A错误;
(2)电阻是导体本身的一种,与两端电压和通过的电流无关,且导体两端的电压为零时电阻不为零,故BD错误,C正确。
故选:C。
考点2 电阻与电流和电压的关系
【典例2-1】(2020•临沂)当某导体两端的电压为6V时,通过它的电流为0.4A,当该导体两端电压为3V时,通过它的电流为 0.2 A;当该导体两端电压为0V时,它的电阻为 15 Ω。
【答案】0.2;15。
【解答】解:
(1)由欧姆定律I=可得导体的电阻:
R===15Ω;
(2)因为电阻是导体本身的一种性质,与两端的电压和通过的电流无关,
所以导体两端的电压变为3V时,
通过导体的电流:
I′===0.2A,
电压减小到0V时,导体中的电流为0,但电阻不变,仍为15Ω。
故答案为:0.2;15。
【典例2-2】(2021秋•文山市期末)某导体两端的电压为9V,通过它的电流是0.3A,则该导体的电阻是 30 Ω;若导体两端电压减小3V,则通过它的电流为 0.2 A;若将电路断开,该导体的电阻为 30 Ω。
【答案】30;0.2;30。
【解答】解:根据I=可得,导体的电阻:R===30Ω;
电阻是导体本身的一种性质,与通过的电流和两端的电压无关,
当导体两端电压减小3V或将电路断开时,该导体的电阻值仍为30Ω不变,
导体两端电压减小3V时,通过它的电流:I′===0.2A。
故答案为:30;0.2;30。
【变式2-1】(2022•天津模拟)有一段导体,当其两端电压为6V时,通过它的电流为0.5A,则它的电阻是 12 Ω;当导体两端电压为7.2V时,通过导体的电流为 0.6 A;当导体两端电压为零时,导体的电阻是 12 Ω。
【答案】12;0.6;12。
【解答】解:由I=可得,导体的电阻:R===12Ω,
因电阻是导体本身的一种性质,与两端的电压和通过的电流无关,
所以,当两端的电压为7.2V时或导体两端的电压为零时,导体的电阻仍为12Ω不变;
则当两端的电压为7.2V时,通过导体的电流:I′===0.6A。
故答案为:12;0.6;12。
【变式2-2】(2021•新疆一模)某定值电阻两端的电压为4V时,通过的电流为0.5A,该定值电阻的阻值是 8 Ω,若它两端的电压为8V时,通过该定值电阻的电流为 1 A;若它两端无电压时,通过的电流为 0 A,此时该定值电阻的阻值为 8 Ω。
【答案】8;1;0;8。
【解答】解:由I=可得,电阻阻值:
R===8Ω;
因电阻是导体本身的一种性质,与导体两端的电压和通过的电流无关,
所以,定值电阻两端电压为8V时,电阻仍为8Ω不变。
若它两端的电压为8V时,通过导体的电流:
I′===1A,
当电压为0时,通过导体的电流为0A,
导体电阻与电压无关,电压为零时,电阻仍为8Ω;
故答案为:8;1;0;8。
【变式2-3】某一导体,两端加4.5V电压时,通过它的电流为0.3A。它的电阻为 15 Ω;当其两端电压为3V时,通过它的电流为 0.2 A;当其两端电压为0V时,它的电阻是 15 Ω。
【答案】15;0.2;15。
【解答】解:由I=可知,电阻的阻值:R===15Ω,
导体的电阻与导体的材料、长度、温度、横截面积和温度有关,与导体两端电压无关,
所以当其两端电压为3V时,导体的电阻仍为15Ω,所以此时电路中的电流I'===0.2A,
当导体两端电压为0V时,导体电阻仍为15Ω。
故答案为:15;0.2;15。
考点3 I-U、U-I图像
【典例3-1】如图所示是小灯泡的电流与其两端电压的关系图象,下列说法正确的是( )
A.小灯泡的电阻不变,阻值为7.2Ω
B.小灯泡的电流随其两端电压的增大而增加得越来越快
C.小灯泡的电阻与其两端电压有关,随电压的增大而减小
D.小灯泡的实际功率与其两端电压有关,随电压的增大而增大
【答案】D。
【解答】解:
A、根据图象可知,流过小灯泡的电流与其两端电压不成正比,故小灯泡的电阻不是一个定值,故A错误。
B、通过小灯泡的电流随其两端电压的增大而增加得越来越慢,故B错误。
C、小灯泡的电阻与温度有关,小灯泡的电阻随温度的升高而增大,故C错误。
D、小灯泡的电压增大时,电流也增大,根据公式P=UI可知,小灯泡的实际功率随电压的增大而增大,故D正确。
故选:D。
【典例3-2】(2021•镇江)图甲是探究电流和电压关系的实验电路,电流表和电压表量程分别为“0~0.6A”“0~3V”,定值电阻R1阻值为10Ω,滑动变阻器R2标有“20Ω 1A”,电源电压恒为6V。根据图乙所示图像可得结论:保持导体 电阻 一定,通过导体的电流与它两端电压成 正 比,向左移动滑片, 电压 表先达到最大刻度,此时滑动变阻器接入电路的阻值为 10 Ω。
【答案】电阻;正;电压;10。
【解答】解:
(1)由图象可知,横坐标表示导体两端的电压,纵坐标表示通过导体的电流,两者的关系图像是一条直线,即电压越大,电流也越大,且两者的比值为一定值,故可以得出的结论是:电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比;
(2)由图可知,滑动变阻器和定值电阻串联,已知电流表和电压表量程分别为“0~0.6A”、“0~3V”,
当电压表达到最大刻度时,即U1=3V,
此时电路中的电流I=I1===0.3A<0.6A,此时电流表还没有达到最大刻度,所以是电压表先达到最大刻度;
此时电路中的总电阻:
R总===20Ω,
根据电阻的串联可知,此时滑动变阻器接入电路的阻值:
R滑=R总﹣R1=20Ω﹣10Ω=10Ω。
故答案为:电阻;正;电压;10。
【变式3-1】(2021•宜昌)在“探究电流与电压的关系”的实验中,小军分别画出了电阻R1和R2的I﹣U图像如图所示,下列说法正确的是( )
A.当R1与R2两端的电压为0时,它们的电阻也为0
B.用不同的电阻研究电流与电压的关系得出的结论不一样
C.在电阻一定时,导体两端的电压与通过导体的电流成正比
D.R1与R2的阻值之比为1:2
【答案】D。
【解答】解:A、电阻是导体本身的一种特性,其大小与导体的材料、长度,横截面积以及导体的温度有关,与电压、电流大小无关,故A错误;
B、由图像可知,两个定值电阻R1和R2,通过它们电流都与它们两端的电压成正比,用不同的电阻研究电流与电压的关系得出的结论是一样的,故B错误;
C、由图像可知,电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比,而电压由电源提供,与电流无关,不能说电压与电流成正比,故C错误;
D、由电阻的计算式可得:当I=0.2A时,U1=1V,U2=2V,故R1:R2=U1:U2=1:2,故D正确。
故选:D。
【变式3-2】(2022•天津模拟)如图所示是电阻甲和乙的U﹣I图像,属于定值电阻的是 甲 ,阻值是 20 Ω,将甲乙并联后接到电压为2V的电源上,则干路中的电流是 0.3 A。
【答案】甲;20;0.3。
【解答】解:(1)由图象可知,甲的U﹣I图象是过原点的倾斜直线,说明甲的电流与电压成正比,即甲是定值电阻,
当U甲=6V时,通过的电流I甲=0.3A,由I=可得,甲的阻值:R甲===20Ω;
(2)将甲乙并联在电压为2V的电源上,由并联电路的电压特点可知,它们两端的电压均为2V,由图象可知,通过两电阻的电流分别为I甲′=0.1A,I乙′=0.2A,
因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,所以干路电流:I=I甲′+I乙′=0.1A+0.2A=0.3A。
故答案为:甲;20;0.3。
考点4 U-R图像
【典例4】(2021•镇江)如图1所示,R1是电阻箱,R2是定值电阻,闭合开关S,改变R1的阻值,两电压表示数与R1关系图像如图2所示,已知图线①和②相互平行,则( )
A.①是V1示数和R1的关系图线
B.供电设备两端的电压保持不变
C.电路中电流随R1的增大而减小
D.电路总功率随R1的增大而增大
【答案】D。
【解答】解:
A、根据电路图可知,当电阻R1的阻值为0时,其两端的电压也为0,根据图2可知,②是V1示数和R1的关系图线,故A错误;
B、图2中的①是电压表V2示数和R1的关系图线,根据图线可知,当R1增大时,电压表V2示数也是增大的,由于电压表V2测量的是电源电压,所以供电设备两端的电压是改变的,故B错误;
C、根据串联电路的电压关系可知,R2两端电压等于V2示数与V1示数的差值,由于图线①和②相互平行,则V2示数与V1示数的差值保持不变,即R2两端电压保持不变,根据I=可知,电路中的电流保持不变,故C错误;
D、R1增大时,电源电压变大,电路中的电流不变,根据P=UI可知,电路总功率变大,故D正确。
故选:D。
【变式4-1】(2022•天津模拟)如甲图所示的电路中,滑动变阻器的滑片P从a端移到b端,定值电阻R1两端的电压随滑动变阻器R2阻值变化的图像如乙图所示,下列说法中正确的是( )
A.R1=10Ω
B.电源电压12V
C.当R2=20Ω时,电路中的电流为0.1A
D.当P滑到b端时,通过电阻R1和通过R2的电流之比为I1:I2=5:1
【答案】A。
【解答】解:AB、由图甲所示电路图可知,定值电阻R1与滑动变阻器R2串联,电压表测定值电阻R1两端电压。
由图甲所示电路可知,滑片在a端时(R2阻值为0),只有定值电阻接入电路,电压表测电源两端电压,
由图乙所示图像可知,电源电压U=6V,
滑片在b端时,R2的阻值最大为50Ω,
由图乙可知,此时电压表的示数U1=1V,
因串联电路中总电压等于各分电压之和,
所以,滑动变阻器两端的电压:
U2=U﹣U1=6V﹣1V=5V,
因串联电路中各处的电流相等,
所以,电路中的电流:
I===0.1A,
则R1的阻值:
R1===10Ω,故A正确,B错误;
C、由图像可知,当滑动变阻器R2的阻值为20Ω时,电压表的示数为2V,因串联电路中总电压等于各分电压之和,所以,当滑动变阻器R2的阻值为20Ω时,滑动变阻器两端的电压U2=U﹣U1′=6V﹣2V=4V,
因串联电路中各处的电流相等,所以,由I=可得,此时电路中的电流;
I′===0.2A,故C错误;
D.当P滑到b端时,定值电阻R1与滑动变阻器R2串联,由串联电路电流处处相等所以通过电阻R1和通过R2的电流之比为1:1,故D错误。
故选:A。
【变式4-2】(2021秋•蓝山县期末)如图甲所示的电路中,滑动变阻器的滑片P从a端移到b端,定值电阻R1两端的电压随滑动变阻器R2阻值变化的图像如图乙所示,下列说法中不正确的是( )
A.电源电压为6V
B.R2=20Ω时,电压表示数为4V
C.该电路的最大电流为0.6A
D.P在b端时,电阻R1与R2的两端的电压之比为1:5
【答案】B。
【解答】解:
由图甲所示电路图可知,定值电阻R1与滑动变阻器R2串联,电压表测定值电阻R1两端电压。
(1)由图甲所示电路可知,滑片在a端时(R2阻值为0),只有定值电阻接入电路,电压表测电源两端电压,
由图乙所示图像可知,电源电压U=6V,故A正确;
(2)由图像可知,当滑动变阻器R2的阻值为20Ω时,电压表的示数为2V,故B错误;
(3)滑片在b端时,R2的阻值最大为50Ω,
由图乙可知,此时电压表的示数U1=1V,
因串联电路中总电压等于各分电压之和,
所以,滑动变阻器两端的电压:
U2=U﹣U1=6V﹣1V=5V,
因串联电路中各处的电流相等,
所以,电路中的电流:
I===0.1A,
则R1的阻值:
R1===10Ω;
当滑片在a端时,滑动变阻器的阻值为0,电路总的总电阻最小,电源电压不变,
根据欧姆定律I=可知,此时电路中的电流最大,为:I大===0.6A,故C正确;
(4)P在b端时,R2的阻值最大,为50,根据图乙可知此时电压表的示数,1V,故R1的电压为1V,根据串联电路的电压特点求出滑动变阻器R2两端的电压为:6V﹣1V=5V,据此得出电阻R1与R2的两端的电压之比为:1V:5V=1:5,故D正确。
故选:B。
考点5 R-t图像
【典例5】(2021•怀化)在新型冠状病毒疫情防治期间,经常使用图甲所示的非接触式红外线测温枪。图乙是它的工作原理图,R0是定值电阻,R是红外线热敏电阻,其阻值随人体温度变化的图象如图丙所示。闭合开关S后,对该电路分析正确的是( )
A.体温越高,R的阻值越大
B.体温越高,电压表的示数越大
C.体温越低,R两端的电压越小
D.体温越低,通过R0的电流越大
【答案】B。
【解答】解:由图可知,两个电阻串联,电压表测定电阻R0两端的电压;
A、体温越高,由图丙知,热敏电阻R的阻值越小,故A错误;
BCD、体温越高,热敏电阻R的阻值减小,由串联分压原理可知,热敏电阻R分得的电压越小,根据串联电路电压的规律,定值电阻R0两端的电压越大,即电压表示数越大;故B正确;
相反,体温越低,热敏电阻R的阻值越大,总电阻越大,根据欧姆定律I=可知,电路中的电流越小,即通过R0的电流越小;由串联分压原理可知,热敏电阻R的电压越大,故CD错误。
故选:B。
【变式5-1】2022年新型冠状病毒奥密克戎防治期间,经常使用图甲所示的测温枪。图乙是它的工作原理图,R0是定值电阻,R是红外线热敏电阻,其阻值随人体温度变化的图像如图丙所示。闭合开关S后,对该电路分析正确的是( )
A.体温越高,R的阻值越大
B.体温越高,电压表V的示数越大
C.体温越低,R两端的电压越小
D.体温越低,电路中通过的电流越大
【答案】B。
【解答】解:由电路图可知,闭合开关S后,定值电阻R0与红外线热敏电阻R串联,电压表测R0两端的电压。
由图丙可知,体温越高,R的阻值越小,电路的总电阻越小,故A错误;
由I=可知,电路中的电流越大,
由U=IR可知,R0两端的电压越大,即电压表的示数越大,故B正确;
同理可知,体温越低,R的阻值越大,电路中的电流越小,R0两端的电压越小,
因串联电路中总电压等于各分电压之和,
所以,R两端的电压越大,故CD错误。
故选:B。
【变式5-2】(2022•南宁一模)新型PTC发热材料可以自动调节电路的电功率,在生活中广泛应用.图甲是PTC调试工作电路,R0是保护电阻,阻值恒定;RT是PTC电阻,阻值随温度变化的图像如图乙所示。闭合开关S,当温度从20℃升高到60℃的过程中( )
A.电流表示数先变小后变大
B.电压表示数先变大后变小
C.电压表与电流表示数的比值先变小后变大
D.保护电阻R0消耗的功率先变小后变大
【答案】C。
【解答】解:由电路图可知,保护电阻R0和PTC电阻RT串联,电压表测RT两端的电压,电流表测电路中的电流。
由图乙可知,当温度从20℃升高到60℃的过程中,PTC电阻RT的阻值先变小后变大,则电路的总电阻先变小后变大,
由I=可知,电路中的电流先变大后变小,即电流表示数先变大后变小,故A错误;
由U=IR可知,保护电阻R0两端的电压先变大后变小,
因串联电路中总电压等于各分电压之和,且电源电源不变,
所以,RT两端的电压先变小后变大,即电压表的示数变小后变大,故B错误;
由R=可知,电压表与电流表示数的比值等于PTC电阻RT的阻值,其比值先变小后变大,故C正确;
由P=UI=I2R可知,保护电阻R0消耗的功率先变大后变小,故D错误。
故选:C。
【变式5-3】(2021秋•向阳区校级期中)如图甲是非接触式红外线测温枪,图乙是它的工作原理图。R0是定值电阻,R是红外线热敏电阻,其阻值随人体温度变化的图像如图丙。当体温升高,R的阻值 变小 ;(选填“变大”、“不变”或“变小”;下同)电压表示数 变大 。
【答案】变小;变大。
【解答】解:由电路图可知,R与R0串联,电压表测R0两端的电压;由图丙可知,红外线热敏电阻R的阻值随人体温度升高而减小,则当体温升高时,R的阻值越小,电路的总电阻变小;由I=可知,电路中的电流变大,R0两端的电压变大,即电压表的示数变大。
故答案为:变小;变大。
能力提升训练
一、选择题。
1.(2021秋•临沂期中)如图所示,是定值电阻R和小灯泡L中电流随电压变化的图象,由图象可知( )
A.乙是小灯泡的I﹣U图象
B.定值电阻的阻值为5Ω
C.定值电阻R和小灯泡L并联接在4V的电源上,干路中的电流是1.2A
D.随着电压的升高,小灯泡的电阻值变小
【答案】C。
【解答】解:(1)由图象可知乙的I﹣U图像是一条过原点的直线,即通过乙的电流与它两端的电压成正比,所以乙是定值电阻的I﹣U图像,当U=4V时,I=0.4A,
由欧姆定律可得,电阻R的阻值:R===10Ω,故AB错误;
(2)将R和L并联在电源电压为4V的电路中时,因并联电路中各支路两端的电压相等,且支路电压等于电源电压,所以它们两端的电压均为4V,
由图象可知对应的电流:IL=0.8A,IR=0.4A,
因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,所以干路电流:
I′=IL+IR=0.8A+0.4A=1.2A,故C正确;
(3)由图像可知,甲的I﹣U图像不成正比,即甲的电阻是变化的,当灯泡两端电压增大时,灯丝的温度升高,灯丝的电阻增大,故D错误。
故选:C。
2.如图甲所示,电源电压保持不变,闭合开关时,滑动变阻器的滑片P从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,下列说法不正确的是( )
A.电源电压9V
B.定值电阻R的阻值是6Ω
C.滑动变阻器的最大阻值是18Ω
D.若电压表的示数为3.6V时,则电路的总功率为5.4W
【答案】C。
【解答】解:ABC、当滑片P位于a端时,电路为电阻R的简单电路,电压表测电源的电压,电流表测电路中的电流,
此时电路中的电流最大,由图象可知,电路中的最大电流1.5A时,电压表的最大示数为9V,即电源电压为9V,故A正确;
由欧姆定律可得,定值电阻R的阻值:R===6Ω,故B正确;
当滑片P位于b端时,定值电阻R与滑动变阻器的最大阻值串联,此时电路中的电流最小,
由图象可知,电路中的最小电流I′=0.5A,
则电路中的总电阻:R总===18Ω,
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,
所以,滑动变阻器的最大阻值:R滑大=R总﹣R=18Ω﹣6Ω=12Ω,故C错误;
D、串联电路各处电流相等,若电压表的示数为3.6V时,由欧姆定律可得通过电路的电流:I″===0.6A,
电路的总功率为:P=UI″=9V×0.6A=5.4W,故D正确。
故选:C。
3.(2022•苏州模拟)如图1所示是电阻甲和乙的I﹣U图象,下列说法正确的是( )
①电阻甲为定值电阻
②电阻甲阻值为0.2Ω
③如图2所示,当开关闭合,电路电流为0.5A时,电路总电阻是10Ω
④如图3所示,当开关闭合,电源电压为1.5V时,电路总电流为0.3A
A.只有①②B.只有①③C.只有②③D.只有②④
【答案】B。
【解答】解:
①由图象可知,甲对应的电流与电压成正比,而乙对应的电流与电压不成正比,根据欧姆定律可知甲电阻为定值电阻,乙电阻的阻值是变化的,故①正确;
②由图象可知,当甲两端电压为2V时,通过甲的电流为0.4A,
由I=可得,R甲===5Ω,故②错误;
③甲、乙串联在电路中,当电路电流为0.5A时,通过甲、乙的电流均为0.5A,由图象可知,U甲=U乙=2.5V;
由于串联电路中总电压等于各分电压之和,所以电源电压:U=U甲+U乙=2.5V+2.5V=5V,
由I=可得,电路总电阻:R===10Ω,故③正确;
④甲、乙并联在1.5V电路中,根据并联电路的电压特点可知两灯泡两端的电压为1.5V,由图象可知,I甲=0.3A,I乙=0.12A,
由并联电路中干路电流等于各支路电流之和可知,干路电流I=I甲+I乙=0.3A+0.12A=0.42A,故④错误;
故ACD错误,B正确。
故选:B。
4.(2022•天津模拟)如图甲所示电路中,电源电压保持不变。闭合开关S,当滑动变阻器的滑片P从右端滑到左端的过程中,R1、R2的I﹣U关系图象如图乙所示。则下列判断错误的是( )
A.图线B是电阻R1的I﹣U关系图象
B.电源电压为18V
C.R1的阻值是20Ω
D.滑动变阻器R2的最大阻值为30Ω
【答案】D。
【解答】解:
由电路图可知,R1与R2串联,电压表V1测R1两端的电压,V2测R2两端的电压,电流表测电路中的电流。
(1)当滑动变阻器R2接入电路中的电阻为0时,电路中的电流最大,R1两端的电压最大,R2两端的电压为0,由图象可知,A为滑动变阻器R2的I﹣U关系图象,B为电阻R1的I﹣U图象,故A正确;
(2)当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时,电路中的电流最小,
由I﹣U图象可知,电路中的最小电流I=0.2A,R1两端的电压U1=4V,R2两端的电压U2=14V,
因串联电路中总电压等于各分电压之和,所以电源电压:U=U1+U2=14V+4V=18V,故B正确;
由I=可得,定值电阻R1的阻值和滑动变阻器的最大阻值:
R1===20Ω,
R2大===70Ω,故C正确,D错误。
故选:D。
5.(2022•温江区模拟)在伏安法测电阻的实验中,除了用表格形式记录测量结果外,还可以用图像的方式表示。如图所示是不同电阻的电压﹣电流图像,比较R1和R2的大小( )
A.R1>R2B.R1=R2C.R1<R2D.无法比较
【答案】A。
【解答】解:从图象上可以看出,当R1和R2两端的电压相同时,I1<I2,
由R=可得,R1>R2。
故选:A。
6.(2021秋•陕州区期末)如图甲的电路中,电源电压为6V且保持不变,闭合开关S后,滑片P从b端移动到a端的过程中,电压表的示数U与电流表的示数Ⅰ的关系图像如图乙,下列判断正确的是( )
A.R1的阻值为30Ω
B.电路消耗的最小功率为1.2W
C.滑动变阻器的最大阻值为10Ω
D.电路消耗的最大功率为3W
【答案】B。
【解答】解:由电路图可知,闭合开关S后,定值电阻R1与滑动变阻器R2串联,电压表测R2两端的电压,电流表测电路中的电流。
A、当滑片位于a端时,变阻器接入电路中的电阻为零,此时电路中的电流最大,
由图乙可知,电路中的最大电流I大=0.6A,
由I=可得,R1的阻值:R1===10Ω,故A错误;
B、当电路中的电流最小时,电路消耗的电功率最小,
由图乙可知,电路中的最小电流I小=0.2A,
则电路消耗的最小功率:P小=UI小=6V×0.2A=1.2W,故B正确;
C、当滑片位于b端时,变阻器接入电路中的电阻最大,此时电路的电流最小,电压表的示数最大,
由图乙可知,电路中的最小电流I小=0.2A,电压表的最大示数U2=4V,
则滑动变阻器的最大阻值:R2===20Ω,故C错误;
D、当电路中的电流最大时,电路消耗的电功率最大,则电路消耗的最大功率:P大=UI大=6V×0.6A=3.6W,故D错误。
故选:B。
7.(2022•武汉)如图所示为导体甲的电流随电压变化的图象,定值电阻乙的阻值为5Ω。下列说法错误的是( )
A.甲与乙串联在电源电压为2V的电路中,电路中的电流是0.20A
B.甲与乙串联在电源电压为1V的电路中,甲的功率是0.2W
C.甲与乙并联在电源电压为2V的电路中,干路中的电流是0.65A
D.甲与乙并联在电源电压为1V的电路中,电路的功率是0.4W
【答案】B。
【解答】解:A、甲与乙串联在电源电压为2V的电路中,由图可知,甲的电流为0.2A时,电压为1V,根据串联电路的电压特点,乙的电压,U乙=2V﹣1V=1V,乙的电流:I乙===0.2A,符合题意,故A正确;
B、由图可知,当甲两端的电压为1V时,甲的功率:P甲=UI=1V×0.2A=0.2W,甲与乙串联在电源电压为1V的电路中,根据串联分压可知,甲的电压小于1V,即甲的电功率小于0.2W,故B错误;
C、甲与乙并联在电源电压为2V的电路中,由欧姆定律可得干路中的电流:I干=I甲+I乙′=0.25A+=0.65A,故C正确;
D、甲与乙并联在电源电压为1V的电路中,电路的功率:P总=P甲+P乙=0.2W+=0.4W,故D正确。
故选:B。
8.(2022•宣州区二模)图甲电路中,电源电压不变,R0为定值电阻,R为热敏电阻,其阻值随温度变化的图像如图乙所示,闭合开关S,温度升高时( )
A.电流表示数变小
B.电压表示数变大
C.电压表示数与电流表示数的比值不变
D.电压表示数与电流表示数的比值变小
【答案】D。
【解答】解:由电路图可知,R0与R串联,电压表测热敏电阻R两端的电压,电流表测电路中的电流;
AB、闭合开关S,温度升高时,由图乙可知,热敏电阻R的阻值减小,根据串联电路的电阻关系可知,电路的总电阻减小,由欧姆定律可知电路中的电流变大,即电流表示数变大;热敏电阻R的阻值减小,由串联分压的规律可知热敏电阻R两端电压变小,即电压表示数变小,故AB错误;
CD、因电压表示数变小,电流表示数变大,则可知电压表示数与电流表示数的比值变小,故C错误,D正确。
故选:D。
9.(2021•海安市模拟)小明用如图甲所示电路探究电流与电阻的关系,电源电压3V,电阻R有4个阻值(5Ω、10Ω、15Ω、25Ω)供选用,滑动变阻器R′规格为“10Ω 2A”。下列图像中,能大致反映本实验中各物理量之间关系的是( )
A. B.
C. D.
【答案】C。
【解答】解:探究电流与电阻的关系时要控制电阻的电压不变:
A、因电压表示数不变,由欧姆定律I=,即电流与R之积为一定值,故电流随R的变化关系为反比例函数,A错误;
B、换用不同的电阻时,电压表示数不变,B错误;
C、定值电阻的电压不变,由串联电路电压的规律,变阻器的电压为一定值,由分压原理,变阻器连入电路电阻与R的比值为一定值,故变阻器连入电路的电阻与R的关系为一过原点的直线C,C正确;
D、定值电阻的功率:P=,即电阻的电功率与R之积为一定值,电阻的电功率随R变化关系为反比例函数,D错误。
故选:C。
二、填空题。
10.如图,是关于电阻A、B的I﹣U图象。由图可知,电阻值较大的电阻是 10 Ω.若将A、B两电阻并联后接在电压为2V的电源两端,则并联电路干路中的电流是 0.6 A,此时电路总电阻值是 3.3 Ω(保留一位小数)。
【答案】10;0.6;3.3。
【解答】解:A的电阻RA==5Ω,B的电阻RB==10Ω,所以电阻值较大的电阻是10Ω,
并联电路干路中的电流I====0.6A,
并联电路总电阻值R并==≈3.3Ω。
故答案为 10;0.6;3.3。
11.(2022•天津模拟)一个导体两端的电压是12V时,测得通过它的电流是0.3A,导体的电阻是 40 Ω;当通过它的电流为0.2A时,导体两端的电压是 8 V;当加在该导体两端的电压为10V时,通过导体的电流为 0.25 A。
【答案】40;8;0.25。
【解答】解:
由I=可得,导体的电阻:R===40Ω;
因电阻是导体本身的一种性质,与两端的电压和通过的电流无关,所以当导体中通过的电流变为0.2A或导体两端电压为10V时,导体的电阻不变,仍为40Ω,
当导体中通过的电流变为0.2A时,导体两端的电压:U′=I′R=0.2A×40Ω=8V,
当导体两端电压为10V时,通过导体的电流:I″===0.25A。
故答案为:40;8;0.25。
12.(2021秋•青浦区校级期中)某电阻两端电压为6伏时,通过它的电流为0.3安,则电阻的阻值为 20 欧;当它两端的电压增大到9伏时,它的电阻为 20 欧,通过的电流为 0.45 安;电压为零时,电阻为 20 欧。
【答案】20;20;0.45;20。
【解答】解:(1)根据I=可得电阻阻值为:
R===20Ω;
(2)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电流无关;
所以当它两端的电压增大到9伏时或电阻两端电压为零时,电阻的阻值不变,电阻阻值为20Ω;
则当它两端的电压增大到9伏时通过电阻的电流为:
I′===0.45A;
故答案为:20;20;0.45;20。
13.(2022•隆昌市校级一模)如图甲所示,闭合开关S,调节滑动变阻器的滑片从最右端滑至最左端时,小灯泡恰好正常发光。电流表示数与两电压表示数的关系图像如图乙所示,则电源电压为 12 V,R0的电阻 6 Ω,滑动变阻器最大阻值 14 Ω。
【答案】12;6;14。
【解答】解:由图可知,该电路为L、R0和R的串联电路,电流表测电路中的电流,电压表V1测L和R0两端的电压,电压表V2测R0两端的电压,因此V1的示数大于V2的示数;
(1)当滑动变阻器的滑片在最左端时,R=0Ω,电路总电阻最小,由I=可知,电路中的电流最大,此时电压表V1测电源电压,其示数最大,
由图乙可知,当电流最大为1A时,电压表示数最大为12V,即电源电压为U=12V,
此时电压表V2的示数为6V,即R0两端的电压为U0=6V,
则R0的阻值为:R0===6Ω;
(2)当滑动变阻器的滑片在最右端时,连入电路的阻值最大,电路总电阻最大,由I=可知,电路中的电流最小,
由图乙可知最小电流为I小=0.5A,此时电压表V1的示数为U1=5V,
由串联电路的电压特点可知此时滑动变阻器两端的电压为:UP=U﹣U1=12V﹣5V=7V,
则滑动变阻器的最大阻值为:RP===14Ω。
故答案为:12;6;14。
14.(2020秋•通山县期末)电阻R1和R2的I﹣U图像如图所示。当R1两端的电压为1.5V时,R1的阻值是 5 Ω;当R1两端的电压为0V时,R1的阻值是 5 Ω。若将它们并联接到电压为2.5V的电源上,则干路的电流是 0.7 A。
【答案】5;5;0.7。
【解答】解:当U1=1.5V时,通过它的电流I1=0.3A,由欧姆定律可得:R1===5Ω;
因电阻是导体本身的一种性质,与两端的电压和通过的电流无关,
所以,当R1两端电压为0V时,R1的阻值仍为5Ω不变;
将它们并联连接到两端电压为2.5V的电路中时,由图像中可知:R2电流为0.2A,
通过R1的电流:I1′===0.5A,
则通过干路的电流大约是0.2A+0.5A=0.7A。
故答案为:5;5;0.7。
三、实验探究题。
15.(2021秋•四会市校级期末)小明利用如图实验装置探究“电流跟电压的关系”,电源电压恒为3V,定值电阻R阻值5Ω,滑动变阻器标有“20Ω,1A”字样。
(1)请你在图(甲)中用一根导线(用笔画线代替)完成实验电路的连接。(要求滑动变阻器滑片向左移动时,电流表示数减小),并在右边虚线方框里画出对应的电路图。
(2)小明刚连完最后一根导线,发现两电表指针立即发生偏转,其原因可能是 连接电路时开关没有断开 。
(3)小明改正错误后进行试验,完成了表格的记录,晓丽分析表格数据后认为有一组数据是编造的,请你指出小明的第 一 组数据是编造的?并说出你的理由 变阻器最大电阻20Ω,电路中的最小电流为0.12A,不可能为0.1A 。
(4)排除编造的数据后,分析表格可得结论: 电阻一定时,通过导体的电流和导体两端的电压成正比 。
(5)小明利用图甲所示的电路接着探究电流与电阻的关系,他先用5Ω的定值电阻进行实验,闭合开关后,移动滑片,此时电流表的示数如图乙所示;接着将5Ω的电阻换成10Ω的定值电阻进行实验,要保持电压表的示数不变,应将滑动变阻器滑片向 A 端移动(选填“A”或“B”),请估算此时电流表的示数应为 0.2 A。
【答案】(1)见上图;(2)连接电路时开关没有断开;(3)一;变阻器最大电阻20Ω,电路中的最小电流为0.12A,不可能为0.1A;(4)电阻一定时,通过导体的电流和导体两端的电压成正比;(5)A;0.2A。
【解答】解:(1)滑动变阻器滑片向左移动时,电流表示数减小,根据I=知电阻增大,滑片离下接线柱远,接B下接线柱,如图所示:
(2)连接电路时,为保护电路,开关要断开;刚连完最后一根导线,发现两电表指针立即发生偏转,其原因可能是开关未断开;
(3)滑动变阻器标有“20Ω、1A”,可知滑动变阻器的最大电阻为20Ω,根据电阻的串联,电路的最大电阻:
R=20Ω+5Ω=25Ω,由欧姆定律,电路中的最小电流:
I===0.12A>0.1A,故第一组数据是不可能通过实验得到的;
(4)排除编造的数据后,根据表格数据可以得出:在电阻一定时,导体中的电流与导体两端的电压成正比;
(5)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A端移动,使电压表的示数为U=IR=0.4A×5Ω=2V;
此时电流表的示数为:I′===0.2A。
故答案为:(1)见上图;(2)连接电路时开关没有断开;(3)一;变阻器最大电阻20Ω,电路中的最小电流为0.12A,不可能为0.1A;(4)电阻一定时,通过导体的电流和导体两端的电压成正比;(5)A;0.2A。
16.(2021秋•仁和区校级月考)小馨利用实验探究“电流跟电阻的关系”。已知电源电压为6V且保持不变。实验用到的电阻阻值分别5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω。
(1)在连接电路前,开关应处于 断开 状态,滑片位于 A 端 (选填“A”或“B”)。
(2)将20Ω的定值电阻换成5Ω的定值电阻后,闭合开关,为了保持电压表的示数不变,应将滑动变阻器的滑片P向 B (选填“A”或“B”)端移动,记录此时各表的示数。如图丙为这次正确实验时电流表的示数,可知此时电压表的示数为 2.5 V。
(3)实验中多次改变R的阻值,调节滑动变阻器的滑片,使电压表示数保持不变,记下电流表的示数,得到如图丁所示的电流I随电阻R变化的图象。由图象可以得出结论:电压一定时, 导体中的电流跟导体的电阻成反比 。在此实验中,滑动变阻器的最大阻值一定不小于 35 Ω。
【答案】(1)断开;A;(2)B;导体中的电流跟导体的电阻成反比;(3)35。
【解答】解:(1)为了保护电路,实验前开关应处于断开状态,将滑动变阻器滑片移动到阻值最大处,即A端;
(2)研究电流与电阻关系时,应控制电压不变,更换阻值较小的电阻时,根据串联分压原理可知滑动变阻器接入电路的的阻值也要减小,故滑片应向B端移动,以保持电压表的示数不变;
由图丙可知电流表接入电路的量程为小量程,分度值为0.02A,示数为0.5A,
此时接入电路的电阻为5Ω,根据欧姆定律可得电压表示数:UR=IR=0.5A×5Ω=2.5V;
(4)分析图丁图象,曲线上每点对应的电流和电阻的乘积都等于2.5V,由此得出结论:电压一定时,导体中的电流跟导体的电阻成反比;
由图丁知,电路的最小电流I=0.1A,此时滑动变阻器接入电路的阻值最大,
因串联电路中总电压等于各分电压之和,所以滑动变阻器两端的电压:U滑=U﹣UR=6V﹣2.5V=3.5V,
由欧姆定律可得滑动变阻器接入电路的最大阻值至少为:R滑===35Ω,
即滑动变阻器的阻值大于35Ω。
故答案为:(1)断开;A;(2)B;导体中的电流跟导体的电阻成反比;(3)35。
四、解答题。
17.(2022•哈尔滨模拟)如图所示的电路中,电源电压保持不变,R为定值电阻,闭合开关S,两电表均有示数。将滑动变阻器的滑片P从中间逐渐向右移动的过程中,电流表示数将 变小; ,电压表与电流表示数的比值将 不变 。(两空均选填“变大”、“变小”或“不变”)
【答案】变小;不变。
【解答】解:由图可知,该电路为串联电路,电流表测量电路中的电流,电压表测量R两端的电压;
闭合开关,将滑动变阻器的滑片P从中间逐渐向右移动的过程中,滑动变阻器接入电路的电阻变大,总电阻变大,根据欧姆定律可知,电路中的电流变小,电流表示数变小;
根据R=可知,电压表与电流表示数的比值为R的阻值,保持不变。
故答案为:变小;不变。
实验组次
1
2
3
4
5
电压U/V
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
电流I/A
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
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