资源描述
沪粤版九年级物理上册第十四章探究欧姆定律综合测试
考试时间:90分钟;命题人:物理教研组
考生注意:
1、本卷分第I卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分,满分100分,考试时间90分钟
2、答卷前,考生务必用0.5毫米黑色签字笔将自己的姓名、班级填写在试卷规定位置上
3、答案必须写在试卷各个题目指定区域内相应的位置,如需改动,先划掉原来的答案,然后再写上新的答案;不准使用涂改液、胶带纸、修正带,不按以上要求作答的答案无效。
第I卷(选择题 20分)
一、单选题(10小题,每小题2分,共计20分)
1、小兰利用如图甲所示电路,测量标有“2.5V”字样的灯泡L的电功率,电源电压为5V。实验中,当电压表示数为2.5V时,电流表示数如图乙所示,根据实验过程和现象,下列说法中错误的是( )
A.电流表示数是0.5A
B.灯泡L的额定功率是2.5W
C.灯泡L正常发光时的电阻为5Ω
D.当电压表示数为2.5V时,灯泡L正常发光
2、如图所示的电路,电源电压保持不变,闭合开关S,将滑动变阻器的滑片P缓慢向右移动的过程中( )
A.电压表示数变大,电流表示数变小 B.电压表示数变大,电流表示数变大
C.电压表示数不变,电流表示数变大 D.电压表示数不变,电流表示数变小
3、如图是利用数字化电压—电流传感器测量电阻后绘出的不同电阻的图像。由图可知,以下判断正确的是( )
A. B.
C. D.无法比较、、大小
4、如图所示,这是“伏安法”测电阻的实验电路图,下列说法错误的是( )
A.“伏安法”测电阻的实验原理是欧姆定律
B.滑动变阻器的作用是控制未知电阻两端的电压保持不变
C.实验中多次测量的目的是减小误差
D.该电路还可以探究电流与电压的关系
5、由欧姆定律的公式,下列说法中正确的是( )
A.导体的电阻由它两端的电压和通过它的电流共同决定
B.导体的电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比
C.导体两端的电压一定时,导体的电阻跟通过它的电流成反比
D.通过导体的电流,与导体两端的电压和导体的电阻均无关
6、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
7、如图所示电路中,电源电压恒定。闭合开关,电路正常工作一段时间后,灯泡突然熄灭,电路中只有两个电表有示数。电阻或灯泡仅有一个出现了故障,其它元件均完好。下列说法中( )
①可能灯泡断路 ②可能灯泡短路
③可能电阻断路 ④可能电阻短路
A.只有①②正确 B.只有③④正确
C.只有②④正确 D.只有①③正确
8、将灯泡L和定值电阻R以图甲方式连在6V的电源上,图乙是L和R的U-I图象,结合图中信息可知( )
A.灯泡L的电阻随着电流的增大而减小
B.灯泡L的实际阻值为10Ω
C.灯泡L的实际功率为0.8W
D.定值电阻R实际功率为6.4W
9、下列关于电流、电压、电阻的叙述正确的是( )
A.电压是电路中形成电流的原因
B.电路中只要有电压就一定有电流
C.电路中电流小是因为电阻大
D.某导体电阻随通过电流的增大而减小
10、在如图甲所示的电路中,电源两端的电压恒为U,定值电阻的阻值为R1,两电流表均有“-”“0.6”“3”三个接线柱。当开关S闭合后,电流表A1、A2的指针均如图乙所示,此时滑动变阻器R2接入电路中的电阻值为RP。下列说法中正确的是( )
A.电阻R1两端的电压U1、R2两端的电压U2与U之间满足U>U1=U2
B.通过R2的电流为0.24A
C.电阻R1∶RP=4∶1
D.在滑片向右滑动过程中,电流表A1的示数变大,电流表A2的示数不变
第Ⅱ卷(非选择题 80分)
二、填空题(5小题,每小题4分,共计20分)
1、如图中,电阻箱的示数为_______Ω。
2、如图小明设计了一台测液体的密度仪,桶中无液体时,滑片P指向a处,测量时,将待测液体加满小桶,弹簧所受外力增加F,滑片P向下移动x ,F与x的关系如下表。稳定后闭合开关,就能从改造后的电流表刻度盘上读出液体密度大小,电阻丝ab长20cm、阻值为40Ω(其阻值与长度成正比)。电源电压恒为6V,弹簧电阻恒为1Ω,R0为11Ω,小桶的容积为20cm3,忽略滑片与电阻丝间的摩擦,所测液体密度增大,电流表示数______(选填“增大”、“减小”或“不变”),该密度仪所能测量的最大密度为______g/cm3。电流表刻度为0.2A处应标为______g/cm3,此密度仪的刻度值分布______(选填“均匀”或“不均匀”)。
F/N
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
x/cm
5
10
15
20
25
3、有一种亮度可以调节的小台灯,其电路如图甲。电源电压为36V,灯泡L的额定电压为12V,通过灯泡L的电流跟其两端电压的关系如图乙。当滑动变阻器的滑片向左滑动时,小灯泡的亮度_______(选填“变小”“变大”或“不变”);当灯泡正常发光时,灯丝的电阻为______Ω,为了保证灯泡两端的电压不超过12V,则滑动变阻器R 连入电路的阻值不得小于_______Ω。
4、如图所示是一种自动测定油箱内油面高度的装置,R 是滑动变阻器,它的金属滑片是杠杆的一端,且由定位挡板限制只能在电阻上滑动,从油量表指针所指的刻度,就可以知道油箱内油面的高度。
(1)油量表是由______(选填“电压”或“电流”)表改装而成的,理由是______。
(2)图中有一定值电阻 R’,R’在电路中的作用是______。
(3)从油量表指针所指的刻度,就可以知道油箱内油面的高度,当油面上升时,油量表的示数______。
5、定值电阻R1和R2分别如图甲、乙连接,定值电阻R1和R2两端电流与电压的图像如丙所示,则①I3=______A;②U2_____U4(选填“>”“<”或“=”)。
三、计算题(5小题,每小题8分,共计40分)
1、如图所示的电路中,滑动变阻器R1和定值电阻R2=10Ω串联;当滑动变阻器的滑片在a端时,电流表的示数为1.2A;当滑动变阻器的滑片在ab中点时,电流表示数为0.4A。求:
(1)电源电压是多大?
(2)当滑片在ab中点时,把电流表换成电压表,电压表的示数是多少?
(3)在(2)小问中,电路正常工作100s时,R2消耗了多少电能?
2、如图所示电路中,电源电压不变,小灯泡L标有“3V 1.2W”的字样,、为定值电阻,,.当开关S闭合,S1、S2都断开时小灯泡L正常发光(不考虑温度对灯丝电阻的影响)。求:
(1)电压表的示数;
(2)当开关S,S1闭合,S2断开时,电流表的示数;
(3)当开关S、S1、S2都闭合时,整个电路消耗的电功率。
3、在如图所示的电路中,,当开关S1断开,开关S2闭合时,电流表的示数为1A;当开关S1、S2均闭合时,电流表的示数为3A。求:
(1)电源电压;
(2)R3的阻值;
(3)当开关S1和S2都断开时电流表的示数。
4、在如图所示的电路中,电源电压6V保持不变,滑动变阻器R2标有“50Ω 1A”字样,闭合开关S后,电压表的示数为2V,电流表的示数为0.2A,求:
(1)定值电阻R1的阻值;
(2)此时滑动变阻器连入电路中的电阻R2为多少Ω?
(3)当滑动变阻器连入电路中的电阻为最大值时,电压表的示数为多少?
5、小明在课外调查中知道,有一类电阻值会随所受压力大小改变的元件,通常称为压敏电阻,在生产生活中,压敏电阻有许多实际应用。小明与同学们利用压敏电阻设计并制作出了一个电子秤,图甲为其工作原理图。电路中的R0为定值电阻,R是压敏电阻,其电阻值随所受压力F变化的关系如图乙所示。他们将电路中电压表的表盘数值改写成对应物体质量的数值后,可直接从表盘上读出所称量物体的质量。已知电源电压为6V且保持不变,g取10N/kg,则:
(1)未放物体时,电压表示数为1V,求R0的阻值;
(2)当所称量物体的质量为75kg时,求电压表示数;
(3)若所选电压表量程为0~3V,求该电子秤的量程。
四、实验探究(2小题,每小题10分,共计20分)
1、小艺在做探究“电流与电阻的关系”实验时,准备了以下器材:阻值为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω、30Ω的定值电阻、标有“50Ω 1A”的滑动变阻器、学生电源等器材。
(1)小艺连接的电路如图甲所示,闭合开关后,发现___________(填“电流表”或“电压表”)无示数,经仔细检查后发现电路中有一根导线连接错误,请在图甲中错误的那根导线上画“×”,并画出正确的连线_______;
(2)改正错误后,将电源电压调为4.5V,小艺先将5Ω的电阻接入电路,调节滑动变阻器的滑片在某位置时,电流表的示数为0.5A;只将5Ω的电阻换成10Ω的电阻后,她应将滑动变阻器的滑片向__________(填“左”或“右”)移动,使电压表的示数保持________V不变,再次读取电流表的示数;
(3)将电源电压调为6V,控制定值电阻两端的电压为2V,对电路不做其它改动,利用所给的六个定值电阻分别进行实验探究,能完成___________次探究。通过大量的实验探究,小艺得到了电流与电阻的关系为:当电压一定时,电流与电阻成___________;
(4)小艺将定值电阻换成小灯泡L1,测出了几组电流值和电压值,并绘制了L1的I-U图象如图乙所示。所示图象不是一条直线,其原因是___________。
2、为了探究“通过导体的电流与导体电阻的关系”,小明采用了如图甲所示的实物图。实验供选择的定值电阻有个,阻值分别为、、、、,电源电压恒为4.5V,可以选用的滑动变阻器有R1(20Ω1A)、R2(30Ω2A)、R3(50Ω1A)。
(1)连接实物电路时开关应该断开,实验前,滑动变阻器的滑片应移到______端选填“A”或“B”;
(2)闭合开关S,无论如何移动滑动变阻器的滑片P,发现电流表示数几乎为零,电压表示数约为4.5V,此时,电路出现的故障可能是____________;小明排除故障后继续实验;
(3)小明根据实验数据在乙图中描点,则阴影部分的面积表示_______,其数值为________;
(4)第次实验中,他将电阻换成,如果滑片仍然停留在第次实验的位置,小明手应向______(选填“A”或“B”)端移动滑动变阻器的滑片,同时眼睛应观察_______表的示数,当该表满足要求后再读取另一电表读数;
(5)要使所给的5个定值电阻分别接入电路中都能正常进行实验,滑动变阻器选用是____________(选填“R1”、“R2”、“R3”)。
-参考答案-
一、单选题
1、B
【详解】
A.由图乙知道,电流表所选量程是0-0.6A,分度值是0.02A,电流表的示数为0.5A,故A正确,不符合题意;
B.由图知道,灯泡与滑动变阻器串联,电压表测量的是灯泡两端的电压,由知道,当电压表示数为2.5V时,灯泡L的额定功率是
故B错误,符合题意;
CD.根据题意知道,灯泡的额定电压是2.5V,由串联电路电压的特点知道,当电压表示数为2.5V时,灯泡两端的电压是额定电压,灯泡正常发光,此时由A选项分析知道,电路的电流是0.5A,故灯泡L正常发光时的电阻为
故CD正确,不符合题意。
故选B。
2、D
【详解】
由图可知,电阻R和滑动变阻器并联,电流表测量干路中的电流,电压表测量电源电压,将滑动变阻器的滑片P缓慢向右移动的过程中,电压表的示数不变,变阻器连入电路的电阻变大,由电阻的并联可知电路的总电阻变大,由可知电路的总电流变小,电流表的示数变小。
故选D。
3、B
【详解】
由图像可知,当电压一定时,通过R1、R2、R3的电流关系大小为
I1<I2<I3
根据欧姆定律可得
所以三个电阻的大小关系为
故ACD错误,B正确。
故选B。
4、B
【详解】
A.“伏安法”测电阻的实验原理为
R=
是欧姆定律的变形公式,故“伏安法”测电阻的实验原理是欧姆定律,故A正确,不符合题意;
BC.此实验中通过移动滑动变阻器的滑片来改变电阻两端的电压和通过电阻的电流,多次测量求平均值来减小误差,故B错误,符合题意;C正确,不符合题意;
D.根据控制变量法知,在探究电流与电压的关系需要保持电阻不变,通过移动滑动变阻器滑片来改变电阻两端的电压和电流,找普遍规律,故利用此装置可以探究电流与电压的关系,故D正确,不符合题意。
故选B。
5、B
【详解】
A.电阻是导体的一种基本属性,与导体的材料、长度、横截面积和温度有关,与导体两端的电压和电流无关,故A错误;
B.当电阻一定时,电阻两端的电压越大,通过它的电流越大,即通过导体的电流与导体两端的电压成正比,故B正确;
C.导体两端的电压一定时,导体的电阻越大,通过它的电流越小,即通过导体的电流与电阻成反比,故C错误;
D.由B、C分析知,通过导体的电流,与导体两端的电压和导体的电阻有关,故D错误。
故选B。
6、D
【详解】
A.电阻是导体的属性,与他两端是否加电压无关,当R1与R2两端的电压为0时,仍有电阻,故A错误;
B.导体电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比,用不同的电阻研究电流与电压的关系得出的结论应该是一样的,故B错误;
C.在电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比,是导体两端的电压大小决定了通过导体的电流大小,电压是由电源提供的,不由电流大小决定,故C错误;
D.R1与R2的阻值之比为
故D正确。
故选D。
7、A
【详解】
由图得,灯泡L与电阻R串联,电流表测量电路电流,电压表V1测量灯泡L的电压,电压表V测量电源电压。若灯泡断路,电路中没有电流,电流表示数为0,电压表V1、V均与电源相连接,因此电压表V1、V均有示数;若灯泡短路,电中只有电阻R工作,电路中有电流,电流表有示数,灯泡两端无电压,即电压表V1示数为0,电压表V仍测量电源电压,仍有示数;若电阻断路,电路中没有电流,电流表无示数,电压表V1被断开,无示数,电压表V仍测量电源电压,仍有示数;若电阻短路,电路中有电流,电流表有示数,电压表V、V1都测量电源电压,都有示数,故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
8、C
【详解】
A.由图像乙可知,灯泡L的电阻随着电流的增大而增大,故A错误;
B.从图甲中可以看出,电阻与灯泡串联。从图乙中可以看出,当电阻电压为4V时,灯泡电压为2V,灯泡与电阻的电压之和正好等于6V,此时电路的电流为0.4A,灯泡L的实际阻值为
故B错误;
C.灯泡L的实际功率为
故C正确;
D.定值电阻R实际功率为
故D错误。
故选C。
9、A
【详解】
A.电压是电路中形成电流的原因,在电压的作用下电荷发生定向移动形成电流,故A正确;
B.有电压,且必须是闭合的回路,才会有电流,故B错误;
C.电路中电流小可能是因为电阻大,也可能是因为电压低,故C错误;
D.电阻是导体的一种属性,与电流的大小、电压的大小无关,故D错误。
故选A。
10、C
【详解】
A.由电路图可知,电阻R1和滑动变阻器R2并联,电流表A1测干路电流,A2表测支路电流,电压表测电源电压。由于并联电路两端的电压相等且都等于电源电压,所以电阻R1两端的电压U1、R2两端的电压U2与U之间满足U=U1=U2,故A错误;
B.并联电路中,干路电流大于支路电流,由于电流表A1测干路电流,所以A1接的是大量程,分度值为0.1A,所以干路电流为1.2A;由于指针指在同一位置时,A2表测通过R1的电流,接的是小量程,分度值为0.02A,故通过R1的电流为0.24A,由并联电路电流特点可知,通过R2的电流为
I2=I-I1=1.2A-0.24A=0.96A
故B错误;
C.通过R1的电流I1=0.24A,通过R2的电流I2=0.96A,此时滑动变阻器R2接入电路中的电阻值为RP,由于并联电路两端的电压相等,所以有
I1R1=I2RP
带入数据可得
故C正确;
D.在并联电路中,支路互不影响,所以在滑片向右滑动过程中,电流表A2的示数不变;由于向右移动滑动变阻器接入阻值变大,电压不变,根据可知,通过R2的电流变小,即电流表A1的示数变小,故D错误。
故选C。
二、填空题
1、2819
【详解】
如图所示,是电阻箱,在千位数上读2,在百位上的数是8,在十位上的数是1,在个数上的数是9,故读数为2819Ω。
2、 增大 2 1.1 不均匀
【详解】
[1]由电路图可知,定值电阻与滑动变阻器串联,电流表测电路中电流,所测液体密度增大时,由可得,液体的质量增大,则由G=mg可知,液体的重力增大,即F变大,故滑片向下移,滑动变阻器接入电路中的阻值变小,电路的总电阻变小,故由欧姆定律可得,电路中的电流变大,即电流表示数变大。
[2]由表中数据可知,滑片移到b端时,液体的密度最大,因电阻丝ab的最大长度为20cm,故可知此时F=0.4N,则此时液体的重力为
G=mg=0.4N
解得液体的质量为
故由可得,液体的密度为
[3]当电流表示数为I=0.2A时,由欧姆定律可得,此时电路总电阻为
由串联电路的电阻规律可知,此时滑动变阻器接入电路的阻值为
R滑=R总-R0-R弹=30Ω-11Ω-1Ω=18Ω
因电阻丝ab的总长度为20cm,总电阻为40Ω,且其阻值与长度成正比,故可知此时电阻丝接入电路中的长度为
则此时滑片移动的距离为
x=lab-l=20cm-9cm=11cm
由数学知识可知,表中F与x之间的函数关系为
故当x=11cm时,代入解得,此时弹簧所受外力为
即此时液体的重力为
G0=F0=0.22N
故由可得,此时液体的密度为
[4]设液体密度为ρ,则由可得,此时液体的质量为
m=ρV
由G=mg可得,此时液体的重力G,即弹簧所受外力F为
F=G=mg=ρVg
由可得,此时滑片移动的距离为
x=50F=50ρVg
则此时电阻丝接入电路中的长度为
l=lab-x=lab-50ρVg
因电阻丝的阻值与长度成正比,则有
解得此时电阻丝接入电路中的阻值为
由串联电路的电阻规律可知,此时电路中的总电阻为
R总=R+R0+R弹
故由欧姆定律可得,此时电路中的电流为
由上式可知,电源电压U、电阻丝ab的长度lab、小桶的容积V、电阻丝的最大阻值Rmax、定值电阻的阻值R0、弹簧电阻R弹均为定值,故可知I与ρ之间不成正比,则此密度仪的刻度值分布不均匀。
3、 变大 40 80
【详解】
[1]由图可知,R和L串联,当滑动变阻器的滑片向左滑动时,滑动变阻器接入电路的阻值变小,由可知电路中的电流变大,由P=UI可知,灯泡的功率变大,即灯泡的亮度变大。
[2]已知灯泡L的额定电压为UL=12V,由图乙可知此时通过L的电流为IL=0.3A,由可知灯泡正常发光时灯丝的电阻
[3]为了保证灯泡两端的电压不超过12V,由串联电路的电压特点可知滑动变阻器两端的电压最小为
UR=U-UL=36V-12V=24V
由串联电路的电流特点可知通过滑动变阻器的电流
IR=IL=0.3A
则滑动变阻器接入电路的最小阻值为
4、 电流 串联在电路中 保护电路 变大
【详解】
(1)[1][2]油量表是串联在电路中,故是电流表,若为电压表,内阻太大,造成断路现象。
(2)[3]若滑片P滑至a处,没有定值电阻R',会造成电源短路,故需要定值电阻R'保护电路。
(3)[4] 当油面上升时,浮标上升,滑片向下滑,接入的电阻变小,总电阻变小,电压不变,故电流变大。
5、 4 <
【详解】
[1][2]由图丙知,当电流为4A时,R1、R2两端的电压分别为2V和4V,则两电阻的阻值分为
由图甲知,两电阻串联在电路中,据串联电路的电压特点有
U甲:U2=(R1+R2):R2
即
6V:U2=(1Ω+0.5Ω):0.5Ω
解得
U2=2V
由图乙知,两电阻并联在电路中,据并联电路的电压特点知
U4=U乙=4V
所以
U2<U4
在乙电路中,通过R1支路的电流
三、计算题
1、(1)12V;(2)4V;(3)160J
【详解】
解:(1)滑片在a端时电路为R2的简单电路,电源的电压为
(2)当滑片在ab中点时,把电流表换成电压表,滑动变阻器的最大阻值和电阻R2串联接入电路,电压表测滑动变阻器右端的电压,此时电路的总电阻为
串联电路总电阻等于各分电阻之和,所以滑动变阻器的最大阻值为
电压表的示数是
(3)电路正常工作100s时,R2消耗的电能为
答:(1)电源电压为12V;
(2)电压表的示数为4V;
(3)电路正常工作100s时,R2消耗的电能为160J。
2、 (1)6V;(2)0.64A;(3)8.1W
【详解】
(1)当开关S闭合,S1、S2都断开时,灯泡与电阻串联,电压表测两端的电压,因串联电路中各处的电流相等,且小灯泡正常发光,所以电路中的电流
由可得,电压表的示数
(2)因串联电路中总电压等于各分电压之和,所以,电源的电压
当开关S,S1闭合,S2断开时,电路为的简单电路,电流表测电路中电流,则电流表的示数
(3)当开关S、S1、S2都闭合时,与并联,因并联电路中总电阻等于各分电阻之和,所以,电路的总电阻
整个电路消耗的电功率
答:(1)电压表的示数为6V;
(2)当开关S,S1闭合,S2断开时,电流表的示数为;
(3)当开关S、S1、S2都闭合时,整个电路消耗的电功率为。
3、(1)10V;(2)5Ω;(3)0.5A
【详解】
解:(1)当开关断开,闭合时,短路,电路只有电阻,电流表的示数为1A。则电源电压
(2)当开关、均闭合时,和并联,电流表的示数为干路电流,即,两端的电压不变,仍为电源电压,通过的电流不变,则流过的电流为
则的阻值为
(3)当开关和都断开时,电阻和串联,电流表测的是电路中的电流,其示数为
答:(1)电源电压为10V;
(2)R3的阻值为5Ω;
(3)当开关S1和S2都断开时电流表的示数为0.5A。
4、(1)10Ω;(2)20Ω;(3)1V
【详解】
解:(1)由图可知,定值电阻R1与滑动变阻器串联,电压表测量定值电阻R1两端的电压,电流表测量电路中的电流,由电压表的示数为2V,可知定值电阻R1两端的电压U1=2V,电流表的示数为0.2A,可知通过定值电阻R1的电流为0.2A,定值电阻R1的阻值
(2)由串联电路电压的规律可知滑动变阻器两端的电压
U2=U-U1=6V-2V=4V
由串联电路电流的规律可知通过变阻器的电流为0.2A,此时滑动变阻器连入电路中的电阻
(3)当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时,因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,所以,整个电路的总电阻为
R=R1+R2大=10Ω+50Ω=60Ω
通过电路中的电流
定值电阻R1两端的电压
即电压表的示数为1V。
答:(1)定值电阻R1的阻值是10Ω;
(2)此时滑动变阻器连入电路中的电阻R2为20Ω;
(3)当滑动变阻器连入电路中的电阻为最大值时,电压表的示数为1V。
5、(1)50Ω;(2)2V;(3)0~100kg
【详解】
解:(1)闭合开关,两电阻串联,电压表测定值电阻R0的电压,未放物体时,电压表的示数为1V,由乙图可知此时压敏电阻的阻值为250Ω,因串联电路中总电压等于各分电压之和,所以压敏电阻两端的电压
UR=U﹣U0=6V﹣1V=5V
由于串联电路中各处的电流相等,所以根据欧姆定律可得,电路中的电流
则R0的阻值
(2)当电子秤称量物体的质量为75kg时,物体的重力
G=mg=75kg×10N/kg=750N
压敏电阻受到的压力为
F=G=750N
由图乙可知此时压敏电阻的阻值R′=100Ω,由电阻的串联和欧姆定律可得,此时电路中的电流
由欧姆定律可得,此时电压表的示数为
U0′=I′R0=0.04A×50Ω=2V
(3)电子秤称量的质量越大,压敏电阻受到的压力越大,由图像可知压敏电阻的阻值越小,由分压原理可知,压敏电阻的电压越小,根据串联电路电压的规律可知R0的电压越大,即电压表示数越大,且已知电压表的量程为3V,所以电压表示数最大为3V(即R0的电压最大为3V)时,电子秤称量的质量最大,此时电路中的电流
压敏电阻分得的电压
UR′=U﹣U0′=6V﹣3V=3V
此时压敏电阻的阻值
由丙图可知,此时压敏电阻受到的压力为1000N,该电子秤的最大称量值
所以该电子秤的量程为0~100kg。
答:(1)R0的阻值为50Ω;
(2)电压表的示数为2V;
(3)该电子秤的量程为0~100kg。
四、实验探究
1、 电流表
左 2.5 5 反比 灯丝电阻随温度变化而变化
【详解】
(1)[1]甲图所示电路,电压表串联在干路中,其电阻非常大,导致电路中的电流极小,接近于0。故电流表几乎没有读数。
[2]甲图电路中,电流表与电阻并联,需将二者串联;电压表与电阻并联来测量电阻两端电压。答案如图所示。
(2)[3][4]接5Ω电阻时,电路中的电流为0.5A,即在实验过程中,应该保持电压为以下数值不变
U=IR=0.5A×5Ω=2.5V
串联电路中,电压按各部分电阻成正比分配。5Ω的电阻器能分得2.5V的电压,当换成10Ω的电阻器,它分担的电压将增大。需要调节变阻器,使它两端电压保持2.5V不变。即使其两端电压减小。要减小其两端电压,应减小通过它的电流,因此,需要将变阻器滑片向左调节,增大滑动变阻器的阻值。
(3)[5]调节电源电压为6V,若控制电阻器两端电压U'为2V保持不变,则变阻器应该分担的电压为
U0=U-U'=6V-2V=4V
根据串联电路中各处电流相等,由I'=I0得
R0=2R'
即若想在实验过程中控制电阻器两端电压为2V保持不变,变阻器连入电路的阻值应为电阻器的阻值的2倍。变阻器的最大阻值为50Ω,因此,当将30Ω的电阻器接入电路中时,就不能保持电阻器两端电压为2V了。因此,能做5次实验。
[6]根据实验数据归纳总结可得到:当导体两端电压一定时,导体中的电流与导体的电阻成反比。
(4)[7]同一用电器,其电阻不变时,通过它的电流与它两端电压成正比,I-U图像应该是一条过原点的直线。小灯泡的图像不是一条直线,说明用电器的电阻发生了变化。小灯泡两端的电压在变化时,灯丝温度发生了较大的变化,导致其电阻发生了变化。故小灯的I-U图像不是一条直线。
2、 B 定值电阻断路 定值电阻的电压 2V B 电压 R3
【详解】
(1)[1]连接实物电路时开关应该断开,实验前,为保护电路,滑动变阻器的滑片应移到变阻器阻值最大处的B端。
(2)[2]闭合开关S,无论如何移动滑动变阻器的滑片P,发现电流表示数几乎为零,电路可能断路;电压表示数接近电源电压,说明电压表与电源连通,则与电压表并联的电路以外的电路是完好的,则与电压表并联的电路断路了,此时,电路出现的故障可能是定值电阻断路。
(3)[3][4]乙图中,横坐标表示电阻,纵坐标表示电流,小明根据实验数据在乙图中描点,则阴影部分的面积
S=IR
根据欧姆定律的变形公式U=IR,阴影部分的面积表示电阻的电压,其数值为
UV =IR=0.4A×5Ω=2V
(4)[5][6]将定值电阻由5Ω改接成10Ω的电阻,如果滑片仍然停留在第次实验的位置,因定值电阻增大,根据串联分压原理可知其分得的电压增大;探究电流与电阻的实验中应控制电压不变,即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,所以小明手应向B端移动滑动变阻器的滑片,同时眼睛应观察电压表的示数,当该表满足要求后再读取另一电表读数。
(5)[7]根据串联电路电压的规律,变阻器分得的电压
U滑=U-UV=4.5V-2V=2.5V
滑动变阻器分得的电压为电压表示数的1.25倍,根据分压原理,当接入30Ω定值电阻时,滑动变阻器连入电路中的电阻为
R滑=1.25×30Ω=37.5Ω>30Ω
故要使所给的5个定值电阻分别接入电路中都能正常进行实验,应先用滑动变阻器R3。
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