第五章 欧姆定律
一、选择题
1.如图所示,将两段材料相同、长度相等但横截面积不同的圆柱形导体A和B串联在电路中.下列判断正确的是 ( )
A.RA>RB
B.IA>IB
C.UA
2.如图甲所示是电阻Ra和Rb的I-U图像,下列有关说法中正确的是 ( )
甲 乙 丙
A.电阻Ra的阻值是变化的
B.当电阻Rb两端的电压为2 V时,Rb=0.2 Ω
C.在图乙中,当闭合开关,电路中电流为0.2 A时,电路总电阻是10 Ω
D.在图丙中,当闭合开关,电源电压为2 V 时,电路总电流为0.6 A
3.如图所示的电路中,电源电压保持不变,闭合开关S,将滑动变阻器的滑片向左移动的过程中,下列判断正确的是 ( )
A.电流表示数不变,电压表示数变大
B.灯泡L亮度变亮,电流表示数变大
C.灯泡L亮度不变,电压表示数不变
D.灯泡L亮度不变,电压表示数变小
4.某同学在探究通过导体的电流跟导体两端的电压的关系时,发现通过导体a、b的电流随电压变化的情况如图所示,则下列结论与图像相符的是 ( )
A.导体a、b的阻值随电压和电流的增大而增大
B.当电压和电流均为0时,a、b的阻值也为0
C.通过a、b的电流相等时,a两端的电压较大
D.a、b两端的电压相等时,通过a的电流较大
5.在学习了电流和电压的概念后,老师用同一只小灯泡给大家做了如图所示的两个实验装置,要求大家根据实验中的现象提出一个科学问题.经过讨论,大家提出的以下四个问题中,最有探究价值且易于探究的是 ( )
甲 乙
A.同一灯泡中电流的大小跟它两端的电压是否有关
B.同一灯泡发光的亮度跟它两端的电压有什么关系
C.同一导体中电流的大小跟它两端的电压有什么关系
D.导体中的电流跟它两端的电压及其电阻有什么关系
6.在探究用电器中电流随电压变化的关系时,李芳连接好的电路如图所示.闭合开关,发现电流表、电压表均有示数,调节滑动变阻器,电流表、电压表示数都不变化.李芳连接的电路中有不妥之处,改正的方法是 ( )
A.将导线K的a端移至接线柱A
B.将导线E的b端移至接线柱B
C.将导线E的b端移至接线柱D
D.将导线M的c端移至接线柱B
7.如图所示,若A、B两点间接入10 Ω的电阻,闭合开关S后,电流表的示数为0.5 A,若A、B两点间接入20 Ω的电阻,闭合开关S后,电流表的示数 ( )
A.等于0.25 A B.小于0.25 A
C.大于0.25 A D.无法判断
8.(多选)如图所示是小天发明的电子握力计的内部结构.电源电压不变,滑动变阻器b端固定在绝缘底座上,手柄A与变阻器滑片固定在一起同步运动,握力为零时,滑片处于a端.L是一个电阻不变的指示灯.使用时,先闭合开关S,再用手握住手柄,手柄A向下运动压缩弹簧,握力大小就显示在力量表上.下列有关握力计的说法中正确的是 ( )
A.力量表是由电流表改装而成的
B.握力越大,电路中的电流越小
C.灯L在电路中没有作用,可以拆除
D.握力计实际上是利用手柄受到的握力来改变弹簧的长度,从而改变滑动变阻器接入电路的阻值大小的
9.(多选)小天设计了一款电子量角器,测量范围为0°~180°,AB为均匀半圆弧形电阻,O点为其圆心,OP为金属滑片,可绕O点转动,∠AOP=d,弧AP的长度与α成正比.AO间连接的角度显示器由电压表改装而成,可用来显示角AOP的大小.下列说法正确的是 ( )
A.当滑片沿顺时针方向转动时,电压表示数会变小
B.当滑片沿顺时针方向转动时,电路中的电流大小不会改变
C.改装后角度显示器的刻度是均匀的
D.图中电压表可用电流表替换
二、填空题
10.物理学家欧姆通过大量实验研究发现了电流与电压和电阻的关系,即“欧姆定律”,其公式是 ;为了纪念意大利物理学家 ,将他的名字命名为电压的单位.
11.如图所示的电路,电源电压恒定不变,当开关S闭合,滑动变阻器的滑片P向左移动时,电流表示数 ,电压表示数 .(均选填“变大”“变小”或“不变”)
12.为了节约能源,同学们在不影响书写、阅读的前提下,坚持在教室内少开两盏照明灯.当这两盏灯熄灭后,教室电路中的电流 (选填“增大”或“减小”).
13.已知一个灯泡正常工作时的电压为4 V,电流为0.5 A,则该灯泡正常工作时的电阻是 Ω.若将它接在6 V的电源下使其正常工作,需要 联一个 Ω的定值电阻.
14.在探究“通过电阻的电流跟其两端电压的关系”时,小伟第一次用了一节干电池,第二次用了两节干电池,他这样做的目的是 .为达到此目的,还可以怎么做 .
15.如图是小海设计的温度测量仪的电路,电源两端电压恒定,R1是阻值为10 Ω的定值电阻,R2是阻值随温度的升高而减小的热敏电阻,当R2的温度随环境温度降低时,电压表V2的示数 (选填“增大”或“减小”).电压表V1的示数与电流表的示数的比值为 Ω.
16.在如图所示的电路中,电源电压恒定,定值电阻R1=20 Ω,R2=10 Ω,当S1闭合,S2、S3断开时,电流表的示数为0.6 A,电源电压为 V;当S2闭合,S1、S3断开时,电流表示数为 A;当S1、S3闭合,S2断开时,电流表示数为 A.
17.如图甲所示,电源电压恒定,R1为定值电阻,R2为滑动变阻器.当把滑片P分别移到a、b、c三个位置时,得到电流表示数I和电压表示数U的三组数据如图乙所示.因为粗心,记录时三组数据没有对应.则滑片P处于c点时电压表示数为 V,电源电压为 V.
三、实验探究题
18.小明在做“探究电流与电压、电阻的关系”实验,电源电压恒为3 V,滑动变阻器的规格是“10 Ω 1 A”.
(1)连好如图甲所示的电路后,闭合开关,发现电流表无示数,电压表有示数,故障的原因可能是:① ;② .
(2)排除故障后,小明通过实验得到的数据如表1所示,其中第1次实验的电流表示数如图乙所示,为 A.由这三次实验可知,所用电阻R的阻值是 Ω.根据表1中的数据,可初步得出的结论是 .
表1
实验序号 1 2 3
电阻R/Ω
电压U/V 1 1.5 2
电流I/A 0.15 0.2
表2
实验序号 3 4 5
电阻R/Ω 5 15
电压U/V 2 1.5 2.3
电流I/A 0.2 0.3 0.15
(3)小明继续探究电流与电阻的关系,将电阻R先后更换为5 Ω和15 Ω的电阻进行实验,得到的数据如表2所示.通过分析表2中的数据,可知小明在操作过程中存在的错误是 .
(4)纠正错误后,小明先后在M、N两点间接入5 Ω、15 Ω的电阻,闭合开关,调节滑动变阻器,使电压表的示数为2 V.接着需要更换M、N间的电阻再进行一次实验,为了使实验顺利进行,可选择下列哪个电阻 (填选项前字母).
A.20 Ω B.30 Ω C.40 Ω
19.在测量导体电阻的实验中,小明连接的电路如图甲所示,所测的电阻约为10 Ω.
甲 乙
丙
(1)请用笔画线代替导线将电路连接完整.
(2)闭合开关前,将滑动变阻器的滑片调至阻值最大处的目的是 .且小明发现电流表的指针指在反向偏转的位置上,发生这种现象的原因是 .
(3)纠正错误后闭合开关,调节滑动变阻器的滑片,当电压表示数为2.2 V时,电流表示数如图乙所示,此时电路中的电流是 A,所测电阻的阻值约为 Ω(保留1位小数).
(4)测出一组数据后,小明发现电流表指针一直抖动,无法稳定,思考之后,他拆下电流表,利用剩下的器材也完成了实验,请在图丙所示方框内画出小明的电路图.
四、综合应用题
20.如图所示,R1是0~20 Ω的滑动变阻器,闭合开关S后,电压表示数为6 V,电流表A1的示数为1.5 A,电流表A2的示数为0.5 A,求:
(1)R2的阻值和变阻器R1接入电路的电阻;
(2)电流表A1的量程是0~3 A,电流表A2的量程是0~0.6 A,为使电表不损坏,滑动变阻器接入电路的电阻至少要多大
21.如图甲是呼气式酒精测试仪的电路原理图,R1为气敏电阻,它的阻值随气体中酒精含量的变化而变化,将呼气酒精含量按一定比例关系换算成血液酒精含量后,得到的气敏电阻R1的阻值随血液酒精含量变化的关系图像如图乙所示.当呼气酒精含量对应的血液酒精含量大于等于20 mg/100 mL,且小于80 mg/100 mL时为酒驾;达到或超过80 mg/100 mL时为醉驾.使用前通过调零旋钮(即滑动变阻器R2的滑片)对测试仪进行调零,调零后R2的滑片位置保持不变.用它检测两位驾驶员的血液酒精含量,当电流表示数为0.2 A时,电压表示数为8 V;当电流表的示数为0.3 A时,电压表示数为6 V.
(1)对测试仪进行调零时,R1的电阻为 Ω.
(2)求调零后R2连入电路的阻值和电源电压.
(3)某次检测中,电流表示数I'1=0.4 A.请通过计算,判断此驾驶员属于酒驾还是醉驾.
甲 乙
第五章 欧姆定律
1.C
2.D 由题图甲可知,通过Ra的电流与其两端的电压成正比,Ra是定值电阻,故A中说法错误;当Rb两端电压为2 V时,通过Rb的电流为0.2 A,则Rb==10 Ω,故B中说法错误;题图乙中,Ra、Rb串联,当电路中电流为0.2 A时,通过Ra、Rb的电流均为0.2 A,由题图甲可知,此时Ua=1 V,Ub=2 V,电源电压U总=Ua+Ub=1 V+2 V=3 V,故总电阻R总===15 Ω,故C中说法错误;题图丙中,Ra、Rb并联,根据并联电路的电压特点可知,两电阻两端的电压均为2 V,由题图甲可知,Ia1=0.4 A,Ib1=0.2 A,因为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=Ia1+Ib1=0.4 A+0.2 A=0.6 A,故D中说法正确.
3.A 题图电路中,闭合开关S,滑动变阻器被接成了定值电阻,灯泡L和滑动变阻器串联在电路中,电压表测滑动变阻器右半部分的电压.移动滑片并不能改变电路中的总电阻,故电流表示数不变、灯泡亮度不变,B错误;当滑片向左移动时,电压表示数变大,故A正确,C、D错误.
4.D
5.C
6.D
7.C 当A、B两点间接入R=10 Ω电阻时,因为串联电路中总电阻等于各分电阻之和,所以电路中的电流I===0.5 A;当AB间改接R'=20 Ω电阻时,电路中电流表的示数I'==>=0.25 A.故选C.
8.AD 力量表串联在电路中,是由电流表改装而成的,故A正确;握力越大,滑动变阻器接入电路的电阻越小,电路中的电流越大,灯泡越亮,力量表的示数越大,故B错误;当握力很大时,滑片滑到b端,滑动变阻器接入电路的电阻为0,电路中若没有灯L,会形成短路,将电源和力量表烧坏,所以灯L在电路中起保护电路的作用,不能拆除,故C错误;分析可知,握力计是利用手柄受到的握力大小来改变弹簧的长度,从而改变滑动变阻器接入电路的阻值大小的,故D正确.
9.BC
10.I= 伏特
11.变大 不变
12.减小
13.8 串 4
【解析】由I=可得,灯泡正常工作时的电阻RL===8 Ω.因电源电压大于灯泡正常工作时的电压,根据串联分压的规律,为使其正常工作,应串联一个电阻来分压;串联的电阻两端的电压UR=U-UL=6 V-4 V=2 V,则串联的定值电阻的阻值R===4 Ω.
14.改变电压 在电路中串联一个滑动变阻器,调节滑片来改变定值电阻两端的电压
15.增大 10
【解析】闭合开关,R1、R2串联,电流表测量电路中电流,电压表V1测量R1两端的电压,电压表V2测量R2两端的电压.R2的阻值随温度的升高而减小,环境温度降低时,R2的阻值增大,根据串联分压特点可知R2两端的电压增大,即电压表V2的示数增大;电压表V1的示数与电流表的示数的比值为R1的阻值,为10 Ω.
16.6 0.2 0.9
【解析】当S1闭合,S2、S3断开时,电路为R2的简单电路,此时电流表示数为0.6 A,且R2=10 Ω,根据欧姆定律可得R2两端电压为6 V,即电源电压为6 V;当S2闭合,S1、S3断开时,R1与R2串联,电流表测量电路中的电流,电路中的电流I===0.2 A;当S1、S3闭合,S2断开时,R1与R2并联,电流表测量干路中的电流,干路中的电流I'=I1+I2=+=0.9 A.
17.8 12
【解析】R1、R2串联,电流表测量电路中的电流,电压表测量滑动变阻器两端的电压.根据串联分压原理,滑动变阻器连入电路中的阻值越大,其两端电压越大,所以,滑片P处于c点时电压表示数最大为8 V. I=0.5 A时,U2=8 V,电源电压U=0.5 A×R1+8 V①,I'=0.9 A时,U'2=4.8 V,电源电压U=0.9 A×R1+4.8 V②,联立①②两式解得R1=8 Ω,U=12 V.
18.(1)①电流表短路 ②R断路 (2)0.1 10 当导体的电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比 (3)没有保持电阻两端的电压一定 (4)A
【解析】(1)电流表没有示数而电压表有示数,可能是电流表短路引起的,也可能是电阻R断路,导致电压表串联在了电路中,即电压表接在电源两端,电压表示数等于电源电压.(2)由题图乙可知,其量程为0~0.6 A,分度值为0.02 A,示数为0.1 A;电阻R应为三次实验所求得电阻的平均值,为10 Ω;由表1中数据可知,在电阻不变时,电压为原来的几倍,通过的电流就为原来的几倍,故可得出结论:在电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比.(3)探究电流与电阻的关系时,应控制电阻两端电压不变.(4)因为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U滑=U-UR=3 V-2 V=1 V,因为串联电路中各处的电流相等,所以根据欧姆定律可得====,当滑动变阻器接入电路中的电阻为10 Ω时,定值电阻的最大阻值Rmax=2R滑max=2×10 Ω=20 Ω,即定值电阻的阻值不能超过20 Ω,结合选项可知,A符合题意,故选A.
19.(1)如图1所示. (2)保护电路 电流表使用前没有调零 (3)0.24 9.2 (4)如图2所示.(画出一种可行的电路图即可)
图1
图2
【解析】(1)由题图可知,电源电压为3 V,因所测的电阻约为10 Ω,由欧姆定律可知,电路中的最大电流=0.3 A,故电流表选用小量程;滑动变阻器按“一下一上”接入电路中,如图1所示.(2)为保护电路,闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片调到阻值最大处;闭合开关前,小明发现电流表的指针指在反向偏转的位置上,原因是电流表使用前没有调零.(3)由题图乙可知,此时电路中的电流是0.24 A,所测电阻的阻值R==≈9.2 Ω.(4)电路如图(a)所示,可将变阻器以最大电阻(R滑=20 Ω)连入电路中并与待测电阻串联,将电压表与待测电阻并联,闭合开关,测出待测电阻两端的电压Ux,然后再用电压表测出电源电压U源(或测出变阻器两端电压U滑),根据串联电路的电压规律可求变阻器两端的电压,根据欧姆定律可求通过变阻器的电流,即串联电路中的电流,由欧姆定律可求出待测电阻的大小;或电路如图(b)所示,先将待测电阻与变阻器串联,电压表与待测电阻并联,使变阻器接入电路的电阻最大,闭合开关,记下电压表示数Ub,然后将滑片移至最左端,使变阻器连入电路中的电阻为0,记下此时电压表的示数Ub',即电源电压,由串联电路中的电压规律可求出两电阻串联时变阻器两端的电压,由欧姆定律求出通过变阻器的电流,即串联电路中的电流,再根据串联电路的电流规律,由欧姆定律求出待测电阻的大小;或电路如图(c)所示,先断开开关,并使变阻器接入电路的阻值最大,记下电压表示数Uc,然后闭合开关,变阻器短路,记下此时电压表示数,即电源电压,待测电阻的求法同(b);或电路如图(d)所示,使变阻器接入电路的阻值最大,记下电压表示数Ud,闭合开关,待测电阻短路,电压表示数为电源电压,待测电阻求法同(c).
20. (1)R2===12 Ω
I1=I总-I2=1.5 A-0.5 A=1 A
则R1===6 Ω
(2)由题意可知,A2示数一定,为0.5 A,若A1满偏
则I'1=I'总-I2=3 A-0.5 A=2.5 A
故R'1===2.4 Ω,即滑动变阻器接入电路的电阻至少为2.4 Ω
21.(1)60
(2)当电流表示数为0.2 A时,U=U1+I1R2=8 V+0.2 A×R2 ①
当电流表示数为0.3 A时,U=U'1+I2R2=6 V+0.3 A×R2 ②
联立①②可得,R2=20 Ω,电源电压U=12 V
(3)当电路中的电流I'1=0.4 A时,根据欧姆定律可得,此时电路中的总电阻R总===30 Ω
气敏电阻的阻值R'1=R总-R2=30 Ω-20 Ω=10 Ω
由图乙可知,R'1=10 Ω时,血液酒精含量等于80 mg/100 mL,故此驾驶员属于醉驾.
