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沪粤版九年级物理上册第十四章探究欧姆定律定向攻克
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、学习了电学知识后,小宇同学设计了如图所示的汽车油量表的工作原理图,油量表是由电压表或电流表改装的,已知R'为定值电阻,R相当于滑动变阻器,电源电压保持不变,则下列说法正确的是( )
A.油量表是由电压表改装的
B.油量表的“0”刻度线一定与改装前的电表原“0”刻度线重合
C.当油箱内的燃油减少时,滑动变阻器R的阻值变小
D.当油箱内的燃油增多时,油量表的示数变大
2、在如图所示的电路中,电源电压保持不变,闭合开关S后,将滑动变阻器的滑片P缓慢向右移动,下列说法中正确的是( )
A.电流表A1的示数变大,电压表V的示数变小
B.电流表A2与电流表A1的示数之差变大
C.电流表A2的示数变小,电压表V的示数变大
D.电压表V与电流表A2的示数之比变大
3、如图所示电路,灯泡L1标有“9Ω 1A”,L2标有“4Ω 1.5A”,电流表选“0~3A”量程,则保证两灯长时间工作的最大电源电压为( )
A.15V B.13V C.19.5V D.无法判断
4、如图所示是小明设计的水位计工作原理图,绝缘浮子随水位的升降带动滑动变阻器R的金属滑杆P升降,水位最低时,滑杆P位于R的a端处。下列判断错误的是( )
A.水位升高时,小灯泡亮度不变
B.水位升高时,电流表示数变大
C.水位升高时,电压表示数变大
D.水位最低时,电压表示数为零
5、如图所示的电路,电源电压不变,R1为定值电阻,R2为滑动变阻器,A、B为其两端点,闭合开关S,当滑片P在某一端点时,电流表示数为0.2A,R2的电功率为2W,当滑片P移动至某一位置C时,电流表示数为0.6A,R2的电功率为3.6W。下列说法正确的是( )
A.R1的阻值为50Ω B.P在A端时电流表示数为0.8A
C.P在C点时电压表示数为10V D.P在A端时R1的电功率为14.4W
6、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,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,通过的电流越大
7、如图所示,电源电压恒定,闭合S1、S2,断开S3,将滑动变阻器R2的滑片P2调到最下端,滑动变阻器R1的滑片P1从最左端滑到最右端,最终总电流为I。闭合S3,断开S1、S2,把滑动变阻器R2的滑片P2从下往上滑,滑到中点时电压表V2的读数为3V,P2移动到最上端时,最大总电流为I′。两次实验中电流表随两电压表变化的关系图像如图所示。以安全为前提,下列描述正确的是( )
A.电源电压为4V
B.R1的最大电阻为40Ω
C.前后两次实验的电流比I'︰I=2︰1
D.闭合任意开关和调节滑片位置,电路的最大电流与最小电流之差为0.4A
8、在如图所示的电路中,电源电压保持不变。闭合电键S后,滑动变阻器R2的滑片P由中点向右移动,下列说法正确的是( )
A.电流表A示数与电流表Al示数的差变大
B.电流表A1示数与电流表A2示数的比值变大
C.电流表A1示数与电流表A2示数的和不变
D.电流表A示数与电流表A2示数的比值不变
9、如图的所示的四个电路中,电源电压U相同,R1<R2,电路的总电阻最小的是( )
A. B.
C. D.
10、下列数据符合实际情况的是( )
A.LED节能灯正常工作时的电阻为0Ω
B.成人散步时走2km路程大约用半小时
C.一枚一元硬币的重量大约是6N
D.3月葫芦岛地区的平均气温为
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、图为小汇设计的可调亮度小灯电路图,电源电压保持不变。闭合开关S,移动滑动变阻器R的滑片P过程中,小灯L突然熄灭。若电路中只有一处故障,且只发生在小灯L或变阻器R处。现仅有一只完好的小灯L′,没有测量电表。
① 为确定故障,小汇将完好的小灯L′并联接入ab两点间,观察到小灯L′不发光,则电路中可能存在的故障是______;
② 请写出进一步确定故障的操作方法、观察到的现象及对应的故障。______
2、在图所示的电路中,电源电压保持不变,电阻R和小灯L的阻值相等。开关S闭合后电路正常工作,电流表的示数为I0,电压表的示数为U0。一段时间后,由于R或L中有一个出现故障,使至少一个电表的示数变大。
(1)小灯泡L________不发光(选填“一定”或“可能”);
(2)请根据相关信息写出此时两电表的示数及相对应的故障________。
3、如图,电源电压为6V,电阻R0=10Ω,电流表量程为0~0.6A,电压表量程为0~3V,滑动变阻器R上标有“20Ω0.5A”字样。当电路中电流最大时,滑动变阻器的阻值为______Ω。
4、在科创活动中,冯森需要一个4Ω的电阻,他可以将一个20Ω的电阻跟一个______Ω的电阻______联来获得。
5、如图所示的电路中,电源电压为U0且保持不变,电阻R1、R2的阻值均为R0,闭合开关S,电路正常工作,一段时间后,发现电路中至少有一个电表的示数变大,故障只发生在电阻R1、R2上,将电流表A与R1位置互换后,电压表与电流表的示数不发生变化,写出两电表的示数及对应的故障______。
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、某型号汽车的油量显示电路如图甲所示,其中定值电阻R0=10Ω,R为压敏电阻(厚度不计),位于油箱底部,A表是一量程为0~0.6A的电流表,作为油量指示表。压敏电阻的电阻值随汽油产生的压强的变化而变化,其对应关系如图乙所示。已知加满汽油时油的深度为0.4m,A表示数为0.6A,汽油密度ρ油=0.7×103kg/m3,g取10N/kg。求:
(1)加满汽油时汽油在油箱底部产生的压强;
(2)电源的电压;
(3)汽油耗尽时电流表的示数。
3、如图甲所示,足够高的柱形容器的底面积为100cm2,里面装有24cm深的水,上方用一足够长的细绳吊着质量为0.9kg的长方体物体,其底面积为50cm2,高为20cm,现将细绳挂在弹簧测力计下,初始状态时,物体的下表面恰好与水面接触.容器底部是一个压敏电阻R(上表面与水接触并涂有绝缘漆,其阻值与受到的水的压力的关系如图丙所示)。R所在的电路放在了容器底部,电路图如图乙所示,电源电压18V,电流表的量程0~0.6A,电压表的量程0~15V,小灯泡上标有“6V,3W”的字样,且忽略温度对灯泡电阻的影响。求:
(1)初始状态下,压敏电阻的阻值;
(2)手拿弹簧测力计将物体缓慢向下移动,使得物体浸在水中的深度为8cm,则稳定后电路中的电流是多少?
(3)在(2)的基础上,保持弹簧测力计的位置不动,往容器中加水,为了保证电路的安全,则最多往容器中加入多少kg的水?(弹簧测力计拉力每变化1N,长度变化0.5cm)
4、如图所示,电源电压保持不变,小灯泡标有“6V 3W”字样,滑动变阻器的铭牌上标有“20Ω 1A”字样,通过灯泡的电流I与灯泡两端的电压U的关系如图乙所示。闭合开关S,求:
(1)只闭合S3,当滑动变阻器的滑片P滑到中点时,灯泡恰好正常发光,求此时灯泡的电阻和电源电压。
(2)移动滑动变阻器的滑片,当灯泡两端的电压为4V时,小灯泡的实际功率。
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、小霞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、20Ω、30Ω)供选用,滑动变阻器R2规格为“10Ω 1A”。
实验序号
R1/Ω
I/A
①
5
②
10
0.20
③
20
0.10
(1)开关闭合前,应将滑动变阻器R2滑片移到最_________(选填“左”或“右”)端;当开关闭合后,发现电压表有明显偏转,电流表无示数,则发生的故障可能是R1_________(选填“短路”或“断路”);
(2)当接入的电阻R1阻值为5Ω时,闭合开关,调节滑片,使电压表示数到达_________V时,此时电流表示数如图乙所示,该示数为_________;
(3)保持滑片位置不变,将R1换为10Ω后,滑动变阻器的滑片要向_________(选填“右”或“左”)移动。再将R1换为20Ω后,再次进行实验。实验所得的三组数据如表格所示,由此可得出的结论是:电压一定时,通过导体的电流和导体电阻成_________(选填“正比”或“反比”);
(4)小微换用30Ω定值电阻继续进行第4次实验,即使将滑动变阻器滑片移到最左端,也无法满足实验要求。仔细分析后,发现只需将电源电压适当_________(选填“调大”或“调小”)即可;
(5)若下图是上述实验过程中电压表示数U、电流表示数I、定值电阻R1和滑动变阻器R2建立关系的图像,则一定错误的是_________。
A. B. C. D.
2、某班在“测量小灯泡的电阻”实验中,有如下器材:电压表、电流表、开关、电压为6V的电源、“2.5V 0.3A”的小灯泡、标有“20Ω1.5A”滑动变阻器,导线若干。
(1)请用笔画线代替导线,按照图甲所示的电路图,将图乙的实物电路连接完整(要求连线不得交叉;电流表的量程选择要恰当;滑动变阻器的滑片向右移动,小灯泡变暗)______;
(2)某同学闭合开关后,发现小灯泡不亮,但电流表有示数。接下来应进行的操作是______;
A.更换小灯泡
B.检查电路是否断路
C.移动滑动变阻器滑片,观察小灯泡是否发光
(3)下表是某同学测得的数据,经分析发现,有一组数据有编造嫌疑,是第______次;
实验次数
1
2
3
4
电压U/V
1
1.5
2.0
2.5
电流I/A
0.2
0.23
0.25
0.3
电阻R/Ω
5
6.5
8.0
8.3
(4)利用此电路______(填“可以”或“不可以”)来探究“电流与电压的关系”;
(5)如还需测量Rx阻值,而电压表突然损坏,老师又设计了一种方案,也测出了Rx的阻值。电路如图所示,R0为阻值已知的定值电阻,电源电压未知且恒定不变。测量步骤如下:
①当只闭合开关______时,电流表读数为I1;
②当开关S1、S2都闭合时,电流表读数为I2;
③待测电阻Rx=______。(用已知和测出的物理量符号表示)
-参考答案-
一、单选题
1、D
【详解】
A.由图知,油量表是串联在电路中,由电流表和电压表的使用规则判断,油量表是由流表改装的。故A错误;
B.由电路图可知,当油箱内燃油耗尽时,滑动变阻器接入电路的电阻最大,根据串联电路的电阻特点和欧姆定律可得,此时电路中的电流为,即此处应标油量表的零刻度线。故B错误;
C.由图知,当油箱内的燃油减少时,浮标下沉,滑动变阻器R接入电路的阻值变大。故C错误;
D.当油箱内的燃油增多时,浮标上浮,滑动变阻器R接入电路的阻值变小,根据知,电路中电流增大,油量表的示数变大。故D正确。
故选D。
2、B
【详解】
A.由电路图可知,滑动变阻器R1与定值电阻R2并联接入电路,电流表A1测R2支路电流,电流表A2测干路总电流,电压表V测电源电压,当滑动变阻器的滑片P缓慢向右移动时,定值电阻R2两端电压等于电源电压不变,故由欧姆定律可知,流过R2的电流不变,即电流表A1的示数不变,电压表V的示数也不变,故A错误;
B.由并联电路的电流规律可知,电流表A2与电流表A1的示数之差为流过滑动变阻器的电流大小,当滑动变阻器的滑片P缓慢向右移动时,接入电路中的阻值变小,故由欧姆定律可得,流过滑动变阻器的电流变大,即电流表A2与电流表A1的示数之差变大,故B正确;
C.因滑动变阻器的滑片P缓慢向右移动时,流过定值电阻的电流不变,流过滑动变阻器的电流变大,故电路的总电阻变大,即电流表A2的示数变大,电压表V的示数不变,故C错误;
D.因电流表A2的示数变大,电压表V的示数不变,故电压表V与电流表A2的示数之比变小,故D错误。
故选B。
3、B
【详解】
由图可知,开关闭合后,两灯泡串联,电流表A测电路中的电流,已知灯泡L1标有“9Ω 1A”,L2标有“4Ω 1.5A”,电流表选“0~3A”量程,由于串联电路中电流处处相等,则电路中的最大电流为
根据串联电路的总电阻等于各电阻之和可得
由 可得最大电源电压
故ACD不符合题意,B符合题意。
故选B。
4、B
【详解】
由图可知,该电路为串联电路,电流表测量电路中的电流,电压表测量滑动变阻器下端部分两端的电压。
ABC.水位升高时,滑片向上移动,滑动变阻器接入电路的电阻不变,总电阻不变,根据欧姆定律可知,电路中的电流不变,电流表示数不变,灯泡亮度不变。与电压表并联部分的电阻变大,根据U=IR可知,电压表示数变大。故AC正确,不符合题意,B错误,符合题意。
D.水位最低时,与电压表并联部分的电阻为0,电压表示数为0。故D正确,不符合题意。
故选B。
5、D
【详解】
AC.由电路图可知,R1与R2串联,电压表测R2两端的电压,电流表测电路中的电流。P在某一端点时电压表的示数
由串联电路的特点和欧姆定律可得电源电压
U=U2+I1R1=10V+0.2A×R1……①
同理可得,P移动至某一位置C时电压表的示数
则电源电压
U=U2′+I2R1=6V+0.6A×R1……②
由①②可得
R1=10Ω,U=12V
故AC错误;
BD. P在A端时变阻器连入阻值为0,只有R1的简单电路,电流表示数为
R1的电功率为
故D正确,B错误;
故选D。
6、B
【详解】
A.体温越高,R的阻值越小,故A错误;
B.体温越高,R的阻值越小,根据串联分压,电阻阻值变小,电阻R的电压变小,而电压表测量的是定值电阻的电压故电压表的示数越大,故B正确;
C.体温越低,R的阻值越大,根据串联分压,电阻阻值变大,R两端的电压越大,故C错误;
D.体温越低,R的阻值越大,总电阻变大,电流变小,通过的电流越小,故D错误。
故选B。
7、CD
【详解】
A.闭合S1、S2,断开S3,并将R2的滑片置于最下端,R1与R2串联,向右移动R1滑片P1时,电流表A示数不变,电压变V1示数不断变小。当R1滑片P1在最左端时,电压表V1示数最大,即为电源电压,由图乙可知电源电压为6V。故A错误;
B.断开S1、S2,闭合S3,当R2滑片的滑片P2滑至中点时,变阻器R2与小灯泡串联,根据串联电路的总电压等于各部分电路两端电压之和,得出此时R2两端电压为
根据串联电路电流处处相等,可知电流表A示数等于流过R2的电流,由图乙得出为0.15A,根据得出,R2的滑片P2滑至中点时阻值为
R2最大阻值为。闭合S1、S2,断开S3,并将R2的滑片置于最下端,R1滑片P1移至最左端的过程中,电流不变,电压变V1示数不断变小至4V,根据得
所以R1两端电压为U1
根据得
故B错误;
C.闭合S3,断开S1、S2,滑动变阻器R2的滑片P2从下往上滑,滑到中点时电压表V2读数为3V,P2移动到最上端时,由图乙知I′=0.2A,由B分析知I=0.1A,所以
故C正确;
D.当S2,S3闭合,P2滑至最上端时,电路中总电阻最小,灯泡电流为0.2A,最大电流为
当仅闭合S2,P2滑至最下端时,电路中阻值最大,电流最小为
则电路的最大电流与最小电流之差为0.4A,故D正确。
故选CD。
8、B
【详解】
由电路图可知,R1与R2并联,电流表A1测R1支路的电流,电流表A2测R2支路的电流,电流表A测干路电流,因并联电路中各支路独立工作、互不影响,所以,滑片移动时,通过R1的电流不变,电流表A1的示数不变;滑动变阻器R2的滑片P由中点向右移动,接入电路中的电阻变大,由可知,通过R2的电流变小,即电流表A2的示数变小;因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,所以,干路电流变小,即电流表A的示数变小。
A.由并联电路电流的规律可知电流表A示数与电流表Al示数的差等于电流表A2示数,电流表A2的示数变小,所以电流表A示数与电流表Al示数的差变小,故A错误;
B.由电流表A1示数不变、电流表A2示数变小可知,电流表A1示数与电流表A2示数的比值变大,故B正确;
C.由电流表A1示数不变、电流表A2示数变小可知,电流表A1示数与电流表A2示数的和变小,故C错误;
D.电流表A示数与电流表A2示数的比值
R1的阻值不变,R2的阻值变大,所以
变大,电流表A示数与电流表A2示数的比值变大,故D错误。
故选B。
9、D
【详解】
由并联电路电阻越并越小,小于任何一个分电阻可知,R1和R2组成并联电路的总电阻小于R1的阻值,故两电阻并联后的总阻值是里面最小的。
故ABC不符合题意;
D符合题意。
故选D。
10、B
【详解】
A.LED节能灯是半导体材料制成的,正常工作时也有电阻,电阻不为0,故A不符合题意;
B.成人散步时的速度约为4km/h,走2km路程大约用时为
故B符合题意;
C.一枚一元硬币的质量大约为6g,所受重力大约是
故C不符合题意;
D.葫芦岛地区属于沿海地区,通常3月平均气温在以上,故D不符合题意。
故选B。
二、填空题
1、 小灯L短路或变阻器R断路 断开开关S,将完好的小灯L′并联接入bc两点间,闭合开关,若仅L发光,则L短路;若L、L′均发光,则R断路
【详解】
[1] 小汇将完好的小灯L′并联接入ab两点间,观察到小灯L′不发光,则可能是ab两点之外的线路出现断路,或者是小灯L′被断路,所以故障是小灯L短路或变阻器R断路。
[2]可将小灯L′与R并联,根据小灯L′的发光情况进一步分析电路故障。具体方案为:断开开关S,将完好的小灯L′并联接入bc两点间,闭合开关,若仅L′发光,则L短路;若L、L′均发光,则R断路。
2、 可能 见解析
【详解】
由图得,开关S闭合后,电路正常工作时,灯泡L与电阻R串联,电压表测量灯泡L的电压,电流表测量电路的电流。依题意得,电源电压保持不变,电阻R和小灯L的阻值相等,电流表的示数为I0,电压表的示数为U0,由串联电路特点得,电源电压为
由欧姆定律得,灯泡与电阻R的阻值为
(1)[1](2)[2]当灯泡L断路后,电压表测量电源电压,电压表的示数为2U0,电流表的示数为0,即电压表的示数变大,电流表的示数变小,符合题意;当灯泡L短路后,电路中只有电阻R工作,电压表的示数为0,电路电阻变小,电路电流变大,电流表的示数变大,由欧姆定律得,电流表的示数为
即电压表的示数变小,电流表的示数变大,符合题意;当电阻R断路后,电压表和电流表的示数都变为为0,即电压表的示数和电流表的示数都变小,不符合题意;当电阻R短路后,电路中只有灯泡L工作,电压表测量电源电压,电压表示数为2U0,电路电阻变小,电路电流变大,电流表的示数变大,由欧姆定律得,电路电流为
即电压表和电流表的示数都变大,符合题意;综上,电路的故障可能是:①灯泡L断路,此时电压表的示数为2U0,电流表的示数为0;②灯泡L短路,此时电压表的示数为2U0,电流表的示数为2I0;③电阻R短路,此时电压表的示数为2U0,电流表的示数为2I0。当灯泡L断路或者短路时,灯泡L不发光;当电阻R短路时,灯泡L发光,所以小灯泡L可能不发光,可能发光。
3、10
【详解】
由电流表量程为0~0.6A,滑动变阻器R上标有“20Ω0.5A”字样,可知允许通过的最大电流为0.5A。由电阻R0=10Ω,电压表量程为0~3V,可知,允许通过的最大电流为0.3A。综上,电路的最大电流为0.3A。此时电压表示数为3V,即电阻R0两端的电压为3V,又因为电源电压为6V,根据串联电路电压特点:电路两端电压等于各部分两端电压之和可知,滑动变阻器两端的电压为3V,通过的电流为0.3A,由欧姆定律知,滑动变阻器的阻值为
4、 5 并
【详解】
[1][2]串联电路中总电阻大于各部分电阻,故需要一个电阻与20Ω的电阻并联,由并联电路电阻规律可得
解得
5、电流表示数为,电压表示数为U0时,R1短路;电流表示数为0时,电压表示数为U0,R2断路
【详解】
由图可知,R1与R2串联,电流表测电路中的电流,电压表测R2两端的电压,闭合开关S,电路正常工作,一段时间后,发现电路中至少有一个电表的示数变大。且将电流表A与R1位置互换后,电压表与电流表的示数不发生变化。
①若R1短路,只有R2接入的简单电路,电压表变成测电源电压,电压表示数增大为U0;电路中总电阻减小,电流增大,电路表示数
当电流表A与R1位置互换后,电压表还是测电源电压,示数为U0,电流表示数为
前后两次电表示数不变,符合题意。
②若R1断路,电压表和电流表示数都为0,与题目中所述至少有一个电表的示数变大不符合,故R1断路不符合题意。
③若R2短路,电压表测一根导线两端的电压,示数为0;电流表示数变大,示数为
当电流表A与R1位置互换后,电压表测电源电压,示数为U0,跟电压表与电流表的示数不发生变化不符合,故不符合题意。
④若R2断路,电压表测电源电压,示数为U0,电流表示数为0,当电流表A与R1位置互换后,电压表还是测电源电压,示数为U0,电流表示数为0,符合题意。
综上所述:电流表示数为,电压表示数为U0时,R1短路;电流表示数为0时,电压表示数为U0,R2断路。
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);(2)12V; (3)0.1A
【详解】
(1)加满汽油时油的深度为0.4m,所以加满汽油时汽油在油箱底部产生的压强为
(2)加满汽油时油的深度为0.4m,A表示数为0.6A,汽油产生的压强为,由乙图可知,此时压敏电阻的电阻值,R0=10Ω,根据串联电路的特点和可得,电源电压为
(3)汽油耗尽时,压敏电阻受压强为0,由图象知此时压敏电阻连入电路的阻值,由串联电路特点和欧姆定律可得此时电路中电流为
答:(1)加满汽油时汽油在油箱底部产生的压强为;
(2)电源的电压为12V;
(3)汽油耗尽时电流表的示数为0.1A。
3、(1)24Ω;(2)0.45A;(3)2.7kg
【详解】
解:(1)初始状态下,水深
h=24cm=0.24m
则容器底受到的压强
p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.24m=2400Pa
压敏电阻受到的压力
F=pS容=2400Pa×100×10-4m2=24N
由图丙可知,压敏电阻的阻值与所受压力的数值比为1∶1,故压敏电阻的阻值24Ω。
(2)由电路图可知,灯泡L与压敏电阻R串联,电压表测R两端的电压,电流表测电路中的电流,因串联电路中各处的电流相等,所以,初始状态下电路中的电流
小灯泡的电阻
初始状态下,压敏电阻两端的电压
UR=IR=0.5A×24Ω=12V
因串联电路中总电压等于各分电压之和,所以,电源的电压
U=UR+UL=12V+6V=18V
手拿弹簧测力计将物体缓慢向下移动,使得物体浸在水中的深度为8cm,则物体排开水的体积
V排=S物h浸=50cm2×8cm=400cm3
容器中水面上升的高度
此时容器底的压强
p′=ρ水gh′=ρ水g(h+Δh)=1.0×103kg/m3×10N/kg×(0.24m+0.04m)=2800Pa
压敏电阻受到的压力
F′=p′S容=2800Pa×100×10-4m2=28N
故此时压敏电阻的阻值28Ω,电路中的电流
(3)电压表的量程0~15V,为了保证电路的安全,压敏电阻两端的电压最大等于15V,此时小灯泡两端的电压
UL′=U-UR′=18V-15V=3V
此时电路中的电流
此时压敏电阻的阻值
由图丙知,此时压敏电阻所受的压力F″=60N,此时容器底受到水的压强
此时容器中水的深度
物体的密度
由
ρ物<ρ水
可知,水足够多时,物体处于漂浮状态,则
F浮=G
即
ρ水gV排=ρ物gV
ρ水gS物h浸′=ρ物gS物h物
物体浸入水中的深度
则物体此时排开水的体积
V排′=S物h浸′=50×10-4m2×0.18m=9×10-4m3
往容器中加入水的体积
V加=S容h″-S容h-V排′=100×10-4m2×0.6m-100×10-4m2×0.24m-9×10-4m3=2.7×10-3m3
加入水的质量
m加=ρ水V加=1.0×103kg/m3×2.7×10-3m3=2.7kg
最多往容器中加入2.7kg的水。
答:(1)初始状态下,压敏电阻的阻值为24Ω;
(2)手拿弹簧测力计将物体缓慢向下移动,使得物体浸在水中的深度为8cm,稳定后电路中的电流为0.45A;
(3)在(2)的基础上,保持弹簧测力计的位置不动,往容器中加水,为了保证电路的安全,则最多往容器中加入2.7kg的水。
4、(1)12Ω,11V;(2)1.6W
【详解】
(1)灯泡正常发光时,灯泡两端电压U灯=6V,灯泡的电流
灯泡正常发光时电阻
滑动变阻器两端电压
电源电压
U=U灯+U滑=6V+5V=11V
(2)由图像可知,当灯泡两端的电压为4V时,灯泡电流为0.4A,则灯泡的功率
P=UI=4V×0.4A=1.6W
答:(1)灯泡的电阻12Ω,电源电压11V;
(2)灯泡的电功率1.6W。
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、 左 断路 2 0.4A 左 反比 调小 D
【详解】
(1)[1]开关闭合前,为保护电路,应将滑动变阻器R2滑片移到阻值最大处,即最左端。
[2] 当开关闭合后,若电流表无示数,说明电路可能断路;电压表示数明显偏转,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,则发生的故障可能是R1断路。
(2)[3][4]当接入的电阻R1阻值为5Ω时,闭合开关,调节滑片,此时电流表示数如图乙所示,电流表选用小量程,分度值为0.02A,该示数为0.4A,由欧姆定律的变形公式,电压表示数为
UV=IR=0.4A×5Ω=2V
即调节滑片,使电压表示数到达2V时,此时电流表示数为0.4A。
(3)[5]保持滑片位置不变,将R1换为10Ω后,电阻变大,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,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,所以滑片应向左端移动,使电压表的示数为2V。
[6]由表中数据可知,电阻增大为原来的几分之一,通过电阻的电流减小为原来的几分之一,可得出的结论是:电压一定时,通过导体的电流和导体电阻成反比。
(4)[7]根据串联电路的规律及分压原理有
等式左边为一定值,故右边也为一定值,当变阻器最大电阻连入电路中时,对应的定值电阻也最大,这时电源电压最大,即
故电源电压最大为
故小微换用30Ω定值电阻继续进行第4次实验,即使将滑动变阻器滑片移到最左端,也无法满足实验要求。仔细分析后,发现只需将电源电压适当调小即可。
(5)[8] A.R1的电压控制不变,即U不随R1的变化而变化,故A正确,不符合题意;
B.R1的电压控制不变,由欧姆定律变形公式U=IR,通过R1的电流I与R1的阻值成反比,故B正确,不符合题意;
C.R1的电压控制不变,电源电压为一定值,由串联电路电压的规律,滑动变阻器的电压不变,由分压原理,R1的阻值与变阻器连入电路的电阻R2的比值为一定值,故D正确,不符合题意;
D.因滑动变阻器的电压不变,根据欧姆定律的变形公式U=IR,故通过变阻器的电流I与滑动变阻器连入电路的电阻R2成反比,电流I随R2的变化关系为一曲线,故D错误,符合题意。
故选D。
2、 C 1 不可以 S1
【详解】
(1)[1]根据实验电路图要求,电压表应灯泡两端电压,即与灯泡并联,电流表串联在电路中,由于滑动变阻器的滑片向右移动,小灯泡变暗,表明电路中电流变小,根据欧姆定律,滑动变阻器接入电阻变大,故滑动变阻器应接入下面左端的接线柱,如图所示
(2)[2]闭合开关后,发现小灯泡不亮,但电流表有示数。既可能是灯泡发生了短路,也可能是滑动变阻器接入电阻过大,导致电路中电流很小,灯泡实际功率太小,应首先移动滑动变阻器滑片的位置,观察灯泡是否是能发光。故AB不符合题意,C符合题意。
故选C。
(3)[3]如表所示,第1次实验中灯泡的电压为,,则此时滑动变阻器两端的电压为
此时滑动变阻器接入的电阻为
而实验中滑动变阻器规格为“20Ω 1.5A”,滑动变阻器的最大阻值小于第1次实验需要滑动变阻器接入的阻值,故第1次实验的数据有编造嫌疑。
(4)[4]由表格的数据可知,灯泡两端的电压越高,电流越大,实际功率越大,灯丝电阻温度变高,电阻越大,即电阻随温度的变化而变化,而探究“电流与电压的关系”时,要控制电阻一定,故此装置不能完成探究“电流与电压的关系”。
(5)[5]根据电路图实验的步骤,第一步应测出两电阻串联的电流,故应只闭合S1,此时的电流表为两电阻串联时的电流。
[6]当只闭合开关S1时,R0与Rx串联,电流表读数为I1;则电源的电压为
………………①
当开关S1、S2都闭合时,Rx短路,电路R0为简单电路,电流表读数为I2;则电源的电压为
……………………②
联立①②两式,可得。
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