欧姆定律计算与动态变化、实验探究（5个考点）-2021年中考科学（浙教版）重难点、易错点复习练习（教育机构专用）

这是一份欧姆定律计算与动态变化、实验探究（5个考点）-2021年中考科学（浙教版）重难点、易错点复习练习（教育机构专用），共21页。试卷主要包含了电路的故障分析，欧姆定律实验探究，串并联电路解答计算，欧姆定律在实际生活的应用等内容，欢迎下载使用。
2020走进重高-尖子生培优集训



走进重高 物理培优9-- 欧姆定律计算与动态变化、实验探究

说明：本专题包含欧姆定律相关5个常考点，包含近几年中考真题与模拟题，通常以计算、解答或实验探究题出现。电学是物理最为重要的知识点，难度和占分较大，需加强练习。


思维导图目录：


考 点 目 录

考点一、串、并联电路的动态分析
考点二、电路的故障分析
考点三、欧姆定律实验探究(伏安法测电阻等)
考点四、串并联电路解答计算(简化电路、复杂计算等)
考点五、欧姆定律在实际生活的应用



习 题 集 训

考点一、串、并联电路的动态分析
1．(2018·常州)如何从外部检测植物含水量的变化呢？科学家用条状石墨烯制成的湿敏电阻Rx附着在叶片上，植物含水量变低，Rx变小，电表示数变小；植物含水量变高，Rx变大，电表示数变大。已知电源电压恒定，R0为定值电阻，下列电路图中符合要求的是(　C　)

2．[2018·滨州]如图所示的电路中，电源电压恒定不变，R1为定值电阻，闭合开关S，在滑动变阻器的滑片P向右滑动的过程中，下列四个选项中，判断正确的是(　D　)
A．电流表、电压表的示数均变小
B．电流表、电压表的示数均变大
C．电流表示数变小、电压表示数变大
D．电压表与电流表示数的比值变小

【解析】R1与滑动变阻器串联，电压表测变阻器两端的电压，电流表测电路中的电流。在滑动变阻器的滑片P向右滑动时，变阻器接入电路的电阻变小，电路中的总电阻变小，电路中的电流变大，由U＝IR可知，R1两端的电压变大，因串联电路中总电压等于各分电压之和，所以变阻器两端的电压变小，即电压表的示数变小。电压表与电流表的比值等于滑动变阻器连入电路的阻值，因为滑动变阻器连入电路的阻值变小，所以电压表与电流表示数的比值变小。
3．(2018·达州)如图所示电路，电源两端电压保持不变，闭合开关S，当滑动变阻器的滑片向右滑动时，下列判断正确的是(　D　)
A．电压表V1示数与电流表A的比值变大
B．电压表V2示数与电流表A的比值不变
C．电压表V1示数的变化量大于电压表V2示数的变化量
D．电压表V1示数的变化量小于电压表V2示数的变化量

4．[2018·潍坊]某同学设计的煤气检测电路如图所示，电源电压不变，R为定值电阻，Q为气敏元件，其阻值随煤气浓度的升高而增大。闭合开关S，当煤气浓度升高时，下列判断正确的是 (　A　)
A．电流表示数变小，输出信号电压Uab变大
B．电流表示数变大，输出信号电压Uab变大
C．电流表示数变小，输出信号电压Uab不变
D．电流表示数变大，输出信号电压Uab减小

【解析】定值电阻与气敏元件串联，电流表测电路中的电流，输出信号电压Uab即气敏元件两端的电压；当煤气浓度升高时，气敏元件电阻增大，总电阻变大，电路中的电流变小，电流表示数变小；因电流变小，根据欧姆定律，R两端的电压变小，根据串联电路电压的规律，输出信号电压Uab变大。
5．(2019·凉山)如图所示，电源电压不变，当开关S2断开，S1、S3闭合时，电流表示数为I1，电压表示数为U1；当开关S2闭合，S1、S3断开时，电流表示数为I2，电压表示数为U2。已知R1∶R2＝2∶1，则(　D　)
A.＝，＝ B.＝，＝ C.＝，＝ D.＝，＝
　
6.[宁波中考]如图所示电路，电源电压不变，R0为定值电阻，R为滑动变阻器。闭合开关S，当滑片P从a点滑到b点过程中，电流表的示数从Ia变为Ib。下列各图中，能表示这一过程中电压表示数U与电流表示数I之间关系的是(　B　)

【解析】由电路图可知，定值电阻R0与滑动变阻器R串联，电压表测R两端的电压，电流表测电路中的电流。因串联电路中总电压等于各分电压之和，所以U＝U电源－IR0，即U－I图像是一次函数图像；当滑片P位于a点时，变阻器接入电路的电阻较小，电路中的电流较大，由U＝U电源－IR0可知，电压表的示数较小。
7.在如图的电路中，电源电压保持不变，R为定值电阻，闭合开关S后，将滑动变阻器的滑片P从最右端移到中间某个位置，电压表和电流表的示数分别变化了ΔU和ΔI，下列分析正确的是(　C　)
A.变大 B.变小 C.不变 D.先变小后变大


考点二、电路的故障分析
1．(2018·泰安)如图所示的电路中，小灯泡L1、L2规格相同，闭合开关S后，发现L1不亮，L2发光。此电路的故障可能是(　C　)
A．灯L1短路 B．灯L2短路
C．灯L1断路 D．开关S接触不良

2．(2019·北京)如图所示的电路中，电源两端电压保持不变，当开关S闭合时，灯L正常发光，如果将滑动变阻器的滑片P向右滑动，则下列说法中正确的是(　D　)
A．电流表的示数变大，灯L变亮
B．电流表的示数变大，灯L变暗
C．电流表的示数变小，灯L变亮
D．电流表的示数变小，灯L变暗

3．某同学为探究电流和电压关系，设计了如图所示的电路。图中电流表量程为“0～0.6A”，电压表量程为“0～3V”，定值电阻规格为“10Ω　0.5A”，滑动变阻器规格为“20Ω　1A”，电源电压恒为4.5V。请回答：
(1)闭合开关发现电流表有示数，电压表无示数，经检测发现电路中只有一处故障。该故障可能是________________________________。
(2)故障排除后，闭合开关重新进行实验。在保证电路安全的前提下，移动滑动变阻器的滑片P改变电阻R两端电压。则滑动变阻器允许接入电路的最小阻值是________。

【答案】(1)定值电阻R短路(或“电压表断路”或“电压表短路”)(合理即可)　(2)5Ω

考点三、欧姆定律实验探究(伏安法测电阻等)
1.(2018·泸州)图甲为“探究电流与电阻的关系”的实验电路图，电源电压恒为3V，用电阻箱来选用不同的电阻，按下述步骤进行实验，回答下列问题。

(1)闭合开关S，将滑动变阻器的滑片P移到适当位置，调节电阻箱使接入电路的电阻为4Ω时，电流表示数如图乙所示，为________A；电压表示数应为________V。
(2)将电阻箱调到一个阻值更大的电阻后，闭合开关，应将滑动变阻器的滑片向________端移动(填“a”或“b”)，使电压表的示数保持不变，同时记下对应的电流值。
(3)多次改变电阻箱的阻值，重复上述操作，得到了下表中所示的数据，通过观察表中的数据，分析得出：当电阻两端的电压一定时，接入电路的电阻越大，通过它的电流越________。

(4)为了进一步确定电流与电阻的定量关系，老师提出将表中各组电阻值的倒数算出。请你在图丙中描点作出I－的图像。根据画出的图像可知：电压一定时，电流I跟电阻R成________比。
【答案】(1)0.5　2　(2)b　(3)小

(4)　反

2．(2019·衢州)小科按照实验要求，设计测量未知定值电阻Rx阻值(范围为400～600Ω)的实验。
器材：干电池两节(总电压为2～3V)，电压表(量程0～3V、0～15V)、电流表(量程0～0.6A、0～3A)、滑动变阻器(500Ω　0.5A)各一个，开关、导线若干。
(1)要求一：测算出Rx，且实验过程中不能拆接电路。
小科设计实验电路如图甲。请分析：
①小科在设计实验前通过估算发现，用所提供的电流表无法测量出电路中的电流，其原因是________________________________________________________________________。
②实验时，先将变阻器滑片P移到某一位置a处，读出电压表示数为U1，U1即为电源电压；再将变阻器滑片P移到另一位置b处，读出电压表示数为U2，则U1－U2就是此时滑动变阻器两端的电压。根据相关数据计算Rx的阻值。实验中滑片P所在的a、b处分别对应的位置是__________________________________。

(2)要求二：增加一个电学器材实现Rx阻值的直接读取，且电路只能连接一次。
小科增加了一个阻值可连续调节且可读数的变阻器Y，重新设计了图乙电路。实验步骤如下：①先闭合开关S、S1，调节滑动变阻器使电压表示数为2V；②再断开开关S1，闭合开关S2，__调节Y的阻电压表示数为2V__，读取此时Y的数值。Y的示数即为Rx的阻值。
【答案】(1)①被测电阻阻值范围为400～600欧姆，2节干电池的总电压最大为3伏特，根据欧姆定律可估算出电路中最大电流值为0.0075A，比电流表最小刻度值0.02安培小得多，因此电流表无法测量电路中电流　②a点在最右端，b点在最左端　(2)调节Y的阻值，使电压表示数为2V
3．(2019·金华、义乌、丽水)利用如图电路研究“电流与电阻的关系”，其中电流表量程为“0～0.6A”，电压表量程为“0～3V”，滑动变阻器的规格为“50Ω，1A”。依次将阻值5Ω、10Ω、20Ω的定值电阻接入AB之间完成实验，获得数据如下表。

请回答：
(1)完成第一组实验，断开开关，拆下5Ω的电阻，改接10Ω的电阻。继续操作有以下四步：①闭合开关；②将滑动变阻器的滑片移到最右端；③记录电流表数据；④将滑动变阻器的滑片移到适当位置。从安全和规范角度考虑，正确的顺序是_________。
(2)上述操作④中判断滑动变阻器已处于适当位置的依据是__________。
(3)依据表中数据作出如下图像，其中正确的是__________。

(4)要完成本次实验，电源最多只能将________节干电池串联。
【答案】(1)②①④③　(2)电压表示数为2V　(3)AB　(4)4　

4．[2018·孝感]某校学习小组想用不同方法测量未知电阻Rx的阻值，他们分成甲、乙两组分别进行实验：

(1)甲组设计了如图甲所示的电路图。
①请用笔画线代替导线将实物电路图乙连接完整(要求滑片P向左滑动时电路中的电流变大)。
②连接好电路后在开关闭合前，滑动变阻器的滑片P应滑至最__右__端(选填“左”或“右”)。
③闭合开关S，将滑动变阻器的滑片P滑至某一位置后，此时电压表的示数记为U，电流表的示数记为I，则待测电阻Rx＝__U/I__(用题中给的字母表示)。
(2)乙组设计的实验电路图如图丙所示(其中电阻R1＝8Ω)。
①根据电路图连接好电路，闭合开关S，发现电流表A1的示数为零、电流表A2的示数正常，若只有R1或Rx中的一处发生故障，则故障是__R1断路__(选填“R1断路”“R1短路”“Rx断路”或“Rx短路”)。
②故障排除后，闭合开关S得到电流表A2的示数I2＝0.48A，电流表A1的示数如图丁所示，则I1＝__0.36__A；乙组所测待测电阻Rx＝__6__Ω。
【答案】 (1)①如答图所示。

【解析】 (1)①滑片向左滑动，电路中电流变大，则接入电阻应变小。②为保护电路，闭合开关前需将滑片放在阻值最大处即最右端；闭合开关S，将滑动变阻器的滑片P滑至某一位置后，此时电压表的示数记为U，电流表的示数记为I，根据欧姆定律，待测电阻Rx＝。(2)①两灯泡并联，电流表A1测通过电阻R1的电流，闭合开关S后，电流表A1的示数为零、电流表A2的示数正常，并联电路互不影响，说明R1支路断路，故在R1处断路。②由图乙可知，电流表使用0～0.6A量程，最小刻度为0.02A，示数为0.36A，通过电阻R1的电流I1＝0.36A；通过电阻Rx的电流I2＝0.48A，根据并联分流的公式＝，待测电阻Rx＝＝＝6Ω。

5.[贵港中考]用伏安法测电阻，实验电路如图甲所示。

(1)连接电路时，开关应该是__断开__的。
(2)大山同学在实验中的某次测量，电压表与电流表的读数如图乙所示，则此时待测电阻的阻值为__8__Ω。请你根据图甲的电路图，在图丙中用笔画线代替导线帮大山同学连接实物图(导线不能交叉)。
(3)实验中，如果电压表突然损坏，已知滑动变阻器的最大阻值为R，被测电阻的阻值为Rx，电源电压保持不变，但电源电压未知，请你利用剩下的器材测出Rx，先在图丁中方框内画出此时的实验电路图，再简要写出实验过程和计算Rx的表达式。
a．实验过程：
①__测量时，先将滑片移至最右端，测出此时的电流I1__。
②__再将滑片移至最左端，测出此时的电流I2__。
b．Rx的表达式：Rx＝____。
【答案】(2)如答图所示。

(3)如答图所示。
【解析】(2)由图乙可知待测电阻两端的电压U＝2.4V，通过待测电阻的电流I＝0.3A，此时待测电阻的阻值R＝＝＝8Ω。由图乙可知，电压表的量程为0～3V，电流表的量程为0～0.6A；将电流表、被测电阻以及滑动变阻器串联连接，电压表并联在被测电阻两端；滑动变阻器按“一上一下”的原则接线。(3)如果电压表突然损坏，已知滑动变阻器的最大阻值为R，电源电压保持不变，在答图所示的实验电路图中：①先将滑片移至最右端，测出此时的电流I1，则电源电压U＝I1Rx；②将滑片移至最左端，测出此时的电流I2，则电源电压 U＝I2Rx＋I2R，因电源电压保持不变，所以I1Rx＝I2Rx＋I2R，Rx＝。

考点四、串并联电路解答计算(简化电路、复杂计算等)
1.(2018·遵义)如图甲所示，R2为电阻箱，调节R2时电流表示数I随之变化。如图乙所示是电阻箱阻值R2与电流表示数的倒数的图像。则定值电阻R1与电源电压U的大小分别为(　B　)

A．5Ω　30V B．5Ω　2.5V
C．10Ω　20V D．10Ω　10V

2．(2018·台州)某同学利用如图甲所示的电路进行实验，电源电压恒为3伏，更换5个定值电阻Rx，得到如图乙所示的图像。以下有关叙述正确的是(　C　)
　
A．该同学研究的是电流和电压的关系
B．实验中电压表的示数保持0.5伏不变
C．滑动变阻器阻值变化范围为1～5欧
D．将Rx从5欧换成10欧后，应将滑片P向左移
3.(2019·衡阳)如图所示，电源电压U＝2V不变，R＝4Ω，虚线框内所有电阻均未知。闭合开关电流表示数为1A；如果用一个2Ω的定值电阻替换R，虚线框内的电阻均保持不变，则电流表示数将变为(　B　)
A．2A B．1.5A C．1.2A D．0.5A

4．[十堰中考]如图所示的电路，R2为定值电阻，电源电压不变，闭合开关S，将滑片P从b端移动到a端的过程中，电流表和电压表示数变化关系如图乙所示，则电源电压为__4__V，滑动变阻器R1的最大阻值为__15__Ω，电阻R2的阻值为__5__Ω。

【解析】P处于a端时滑动变阻器阻值为0，即R1分压为0，即电源电压全部加在R2两端，此时电流为0.8A，可列方程：U＝0.8A×R2。当P处于b端时，R1分压为3V，此时电流为0.2A，可列方程：U＝3V＋0.2A×R2。解方程组可得：U＝4V，R2＝5Ω。另可根据欧姆定律解得：R1＝3V/0.2A ＝15Ω。

5.(2019·杭州)小金尝试将电流表改装成可直接测电阻的表，设了如图所示电路，在M、N中可接待测电阻。已知电流表量程0～0.6A，电源电压为12V，请回答：

(1)闭合开关前，滑动变阻器的滑片P应处于_________(填“A端”或“B端”)。
(2)先将M、N直接用导线连接，并移动滑动变阻器的滑片使电流表满偏，电流表0.6A的刻度上标定的电阻值为________欧，此时滑动变阻器的阻值为________欧。若在M、N间接入一个与此时滑动变阻器阻值相同的电阻，电流表示数为________安。
(3)电流表0.2A刻度处，标定的电阻值为________欧。
(4)改装后可直接测电阻的表，其表盘刻度__不均匀__(填“均匀”或“不均匀”)，理由是_____________。
【答案】(1)B端　(2)0　20　0.3 (3)40　(4)不均匀　当待测电阻成比例增大时，电流表示数不会成比例减小

6.[2018·泰安改编]某科学兴趣小组设计了一个压力报警装置，工作原理如图所示。ABO为一水平杠杆(踏板和杠杆的自身重力均不计)。已知报警器R0的阻值恒为10Ω，压力传感器R固定放置，R的阻值随所受压力F变化的关系如表所示。闭合开关S，水平踏板空载时，电压表的示数为2V；当水平踏板所受压力增大，电压表示数达5V时，报警器R0开始发出报警信号。

(1)电源电压为多少？
(2)当报警器开始报警时，压力传感器受到的最大压力值为多少？
(3)若电源电压变为14V，为保证报警器仍在电压表示数为5V时报警，则压力传感器受到的最大压力值为多少？
【答案】(1)查表可知，水平踏板空载时，压力传感器阻值R空＝45Ω，
I0＝U0/R0＝2V/10Ω＝0.2A，电源电压U＝I0R总＝I0(R0＋R空)＝11V。
(2)报警时，电路中的电流I报警＝U报警/R0＝5V/10Ω＝0.5A，
压力传感器阻值R传感＝U传感/I报警＝(11V－5V)/0.5A＝12Ω，
查表可知，报警器开始报警时，压力传感器受到的最大压力值为25N。
(3)电源电压改变后，报警时压力传感器的电阻R＝＝＝＝18Ω，
查表可知，此时压力传感器受到的压力F2＝15N。

7．[2018·呼和浩特]传感器可以把力学物理量转化成电学信号，然后通过相互之间的函数关系，直接得出力的大小。
测量压力大小的压力传感器，工作原理如图所示，其中M、N均为绝缘材料，M、N间有可收缩的导线(电阻大小不计)，弹簧上端和滑动变阻器R2的滑片P固定在一起，电源电压恒为12V，已知压力F的大小与R2的阻值大小成正比例关系。闭合开关S，压力F0＝0时，滑片P在最上端；压力F1＝1N时，电流表示数为1A，电压表示数为3V；当滑片P滑至最下端时，电压表示数为7.5V。求：
(1)定值电阻R1的大小；压力F1与R2阻值之比k。
(2)当滑片P滑至最下端时，压力F2的大小。
(3)压力F的大小与电压表示数之间的函数关系表达式。

【答案】(1)由图可知，R1、R2串联，电压表测R2两端电压，电流表测电路中电流。
当F1＝1N时，电流表示数为1A，电压表数为3V，由串联电路特点可知，此时U1＝U－U2＝12V－3V＝9V，I1＝I2＝1A，由欧姆定律可得，R1＝＝＝9Ω；
此时R2连入电路的阻值R2＝＝＝3Ω，
所以压力F1与R2阻值之比k＝＝＝N/Ω。
(2)当滑片P滑至最下端时，变阻器连入最大阻值，电压表示数为7.5V，
此时电路中电流I′＝I2′＝I1′＝＝＝＝0.5A，
所以R2的最大阻值R2最大＝＝＝15Ω，
因为压力F的大小与R2的阻值大小成正比例关系，即：F＝kR2，
所以压力F2＝N/Ω×R2最大＝N/Ω×15Ω＝5N。
(3)由F＝kR2有：R2＝＝，根据串联电路特点和欧姆定律表示电压表示数：UV＝IR2＝×R2＝＝，化简可得：F＝(N)。

考点五、欧姆定律在实际生活的应用
1.(2018·达州)甲、乙两地相距30km，在甲、乙两地之间沿直线架设了两条输电线，已知输电线的电阻与其长度成正比，现输电线在某处发生了短路，为确定短路位置，甲地检修员先用如图所示的测量仪接入AB时，电流表的示数为0.2A，乙地检修员后用相同的测量仪接入CD时，电流表的示数为0.3A。则短路位置离甲地(　A　)

A．18km B．15km C．12km D．10km

2．(2019·金华、义乌、丽水)小金制作了一个利用电压表测量物体重力的小作品，它能在电压表盘上读出所放物体重力的大小，如图所示。
(1)当秤盘不放任何重物时，滑片恰好位于a点。闭合开关，当秤盘所放钩码个数增多时，电压表示数将__________(填“增大”、“减小”或“不变”)。
(2)一段时间后，在秤盘上放2N重的钩码时，表盘读数比2N大，换不同种的钩码反复实验，每次读数都不同且大于钩码的重力，产生这一些现象是由于________引起的(填字母)。
A．R1短路 B．R1断路 C．R2短路 D．R2断路

【答案】(1)增大　(2)A

3．(2018·恩施州)如图a为测量体重的电子秤原理图，它主要由三部分构成：踏板和压力杠杆ABO，压力传感器，电流表(量程为0～0.1A，转换刻度后可以显示体重大小)。其中AO∶BO＝5∶1，已知压力传感器的电阻R与所受压力F变化的关系如图b所示。设踏板和杠杆组件的质量可以忽略不计，电源电压恒为3V，取g＝10N/kg。计算：
(1)如果某人站在该秤踏板上时，电流表的示数为12mA，这个人的体重是多少kg?
(2)该秤能显示的最大体重值是多少kg?

【答案】(1)由图a知，压力传感器R与电流表串联在电路上，由欧姆定律可得此时R连入电路的阻值：R＝＝＝250Ω，由图像可知，此时人对压力传感器的压力F＝100N，人对踏板压力F压＝G人＝m人g，由杠杆平衡条件有：F×AO＝m人g×BO，所以：m人＝＝＝50kg；(2)由图像知，R与所受压力F变化成线性关系，设R＝aF＋b，当F＝100N时，R＝250Ω，即：250Ω＝100N×a＋b…①　当F＝200N时，R＝200Ω，即：200Ω＝200N×a＋b…②　解①②可得：a＝－0.5Ω/N，b＝300Ω，所以R＝－0.5Ω/N·F＋300Ω，因为R阻值随F增大而减小，所以当电流表示数达到最大0.1A时，R阻值最小，压力传感器受到压力最大，人对踏板压力最大，此时传感器的电阻：R′＝＝＝30Ω，则：30Ω＝－0.5Ω/N·F＋300Ω，所以压力杆对传感器的压力：F′＝540N，由杠杆平衡条件有：F′×AO＝m′人g×BO，秤能称的最大体重值：m′人＝＝＝270kg。

4．(2019·重庆)图甲的储水容器底有质量0.5kg，底面积100cm2的长方体浮桶，桶上端通过轻质弹簧与紧贴力敏电阻的轻质绝缘片A相连，距容器底0.4m处的侧壁有排水双控阀门。控制电路如图乙所示，其电源电压U＝12V，R0＝10Ω，当电流表示数为0.6A，且桶底升至阀门所处高度时，阀门才感应排水。力敏电阻R与它所受压力F的对应关系如下表所示(弹簧均在弹性限度内)。求：(g取10N/kg)

(1)浮桶的重力是多少牛？
(2)未加水时，力敏电阻所受压力为2N，电流表的示数是多少安？
(3)当容器内的水深达到多少米时，双控阀门才打开排水？
【答案】(1)由于浮桶的质量是0.5kg，所以浮桶的重力是：G＝mg＝0.5kg×10N/kg＝5N；　
(2)由表格数据结合电路图知道，力敏电阻所受压力为2N时，力敏电阻的阻值为110Ω，所以，电路的总电阻是：R总＝R0＋R＝10Ω＋110Ω＝120Ω，电流表的示数是：I＝＝＝0.1A；
(3)当电流表示数为0.6A，且桶底升至阀门所处高度时，阀门才感应排水，此时电路中的总电阻是：R′总＝＝＝20Ω，此时力敏电阻的阻值是：R′＝R总′－R0＝20Ω－10Ω＝10Ω；由表格数据知道，此时力敏电阻所受压力为15N，根据物体间力的作用是相互的，所以弹簧给浮桶向下的压力也是15N，浮桶受到竖直向上的浮力、竖直向下的重力和压力，这三个力平衡，故此时浮桶受到的浮力是：F浮＝G＋F＝5N＋15N＝20N，所以，浮桶排开水的体积是：V排＝＝＝2×10－3m3＝2000cm3，则浮桶浸入水中的深度为：h1＝＝＝20cm＝0.2m，当电流表示数为0.6A，且桶底升至阀门所处高度时，阀门才感应排水，所以，此时容器内水的深度是：h＝h1＋h2＝0.2m＋0.4m＝0.6m。

5．[宁夏中考]科学知识的应用无处不在，如图所示，甲、乙两地相距L km，两地之间沿直线架设了两条输电线，输电线每千米的电阻是R0，现输电线某处发生了短路，为了尽快确定短路位置，及时修复供电，机智的检修员在甲地利用实验室常用的电学仪器，根据伏安法进行了检测，并根据检测数据确定了短路位置距甲地的距离s。
(1)请你在甲处的虚线框内把检测需要的仪器与两条输电线连接起来，组成检测电路(所需仪器用元件符号表示)。

(2)请根据学过的电学知识，推导求出短路位置距甲地的距离s km(用已知量、检测量表示，检测电路导线的电阻忽略不计)。
推导过程：(检测量用字母表示，推导过程要有必要的文字说明)
【答案】 (1)如答图所示。

(2)若电压表示数为U，电流表示数为I，则甲处到短路位置间输电导线的电阻R＝U/I。输电线每千米的电阻是R0，输电线有两根导线，所以甲处到短路处的距离s＝＝(km)。

6.(2019·温州)温州地区常受台风侵袭。为测量风速，小明设计了一台简易风速仪，其工作原理如图甲所示。装有挡风板和滑片P的轻质滑块与轻质弹簧套在滑杆MN上，弹簧左端固定，右端与滑块相连。挡风板的挡风面积为0.2米2，均匀电阻丝AB长为20厘米，阻值为10欧，电源电压U0恒为6伏，保护电阻R0为14欧，电压表量程0～3伏。弹簧弹力F与弹簧长度改变量x的关系如图乙所示。无风时，滑片P在A处。有风时，滑块移动，稳定后读出电压表示数，计算并查阅下表数据可知风速及风级。
风级
一级
二级
三级
四级
五级
六级
风速v(米/秒)
0.3～1.5
1.6～3.33
3.4～5.4
5.5～7.9
8.0～10.7
10.8～13.8
风压p(帕)
0.055～1.4
1.6～6.8
7.2～18
18.9～39
40～72
72.9～119
表中风压p是指与风向垂直的受风面上单位面积增加的压力(即单位面积受到的风力)。测量时保证风垂直吹在挡风板上，不计一切摩擦阻力。

(1)在滑片P左移的过程中，电路的总电阻_________。(填“变大”、“不变”或“变小”)
(2)当电压表示数U为2伏时，风速仪所测的风为几级？(写出计算过程)
(3)小明想在风速仪的电压表上直接标出风速，查阅资料后获知该挡风板所受的风力与风速的平方成正比。经计算，他画出了风速v与电压表示数U的关系曲线，如图丙所示。后因保护电阻R0损坏，他将其换成了阻值为5欧的电阻，请你在图丙坐标系中大致画出更换电阻后的风速v与电压表示数U的关系曲线，并在曲线上标出所能测量的最大风速的对应点Q。
【答案】(1)不变　(2)I＝U0/(R＋R0)＝6伏/(10欧＋14欧)＝0.25安，RAP＝U/I＝2伏/0.25安＝8欧，8欧/x＝10欧/20厘米，得x＝16厘米，查图乙得：F＝14牛，p＝F/S＝14牛/0.2米2＝70帕，据表可知，风级为五级。答：当电压表示数为2伏时，风速仪所测的风为五级。
(3)如图

7．(2019·河南)某款水位自动测控仪的测量原理如图甲所示，电源电压U恒为15V，定值电阻R0＝10Ω，R1为一竖直固定光滑金属棒，总长40cm，阻值为20Ω，其接入电路的阻值与对应棒长成正比。弹簧上端固定，滑片P固定在弹簧下端且与R1接触良好，滑片及弹簧的阻值、重力均不计。圆柱体M通过无伸缩的轻绳挂在弹簧下端，重80N，高60cm，底面积为100cm2。当水位处于最高位置A时，M刚好浸没在水中，此时滑片P恰在R1最上端；当水位降至最低位置B时，M的下表面刚好离开水面。已知弹簧所受拉力F与其伸长量ΔL的关系如图乙所示。闭合开关S，试问：

(1)当水位下降时，金属棒接入电路的长度_______，电压表示数______(两空均填“增大”或“减小”)。
(2)当水位处于位置A时，电压表的示数为________。
(3)水位由位置A降至B这一过程，弹簧的长度增加了多少？电压表的示数变化了多少？(已知ρ水＝1.0×103kg/m3，g取10N/kg)
【答案】(1)减小　减小　(2)10V　(3)当水位下降至B时，弹簧所受拉力为物体重力80N，对应弹簧伸长量为40cm，当水位处于A时，F浮＝ρgV＝1×103kg/m3×10N/kg×6×10－3m3＝60N，则此时弹簧所受拉力为20N，对应伸长量为10cm，则弹簧长度变化量为30cm，由于金属棒长40cm，电阻20Ω，则长度变化30cm后，接入阻值为5Ω，此时电阻之比为2∶1，由串联分压可得金属棒电压为5V，初始为10V，故变化量为5V。