第十二章 欧姆定律 (二)
(时间:75分钟 分值:70分)
一、填空题(每小题2分,共20分)
1.科学家有着强烈的好奇心和执著的探究精神,德国物理学家 最先通过实验归纳出一段导体中电流跟电压、电阻之间的定量关系。
2.教室中的日光灯全亮时与只亮一两只时相比,电阻要小,这是因为教室中的日光灯是并联的,这种连接方式相当于增加了导体的 。
3.当一个导体两端的电压为3 V时,通过它的电流为0.6 A,当该导体两端的电压为4 V时,通过导体的电流为 A。
4.甲、乙两个定值电阻,甲标有“16 Ω 1.5 A”,乙标有“20 Ω 0.5 A”。现把它们串联起来,为保证电阻工作安全,则该串联电路两端允许加的最大电压为 V。
5.在“创新素质教育实践”的活动中,小明同学修理电器时,需要一个150 Ω的电阻,现手边有阻值为600 Ω、200 Ω、120 Ω、80 Ω、70 Ω、30 Ω的电阻各一个,他可以选择其中阻值为200 Ω的电阻和 Ω的电阻通过适当的连接方式来获得。
6.如图所示,电源电压恒为6 V,定值电阻R1=20 Ω。闭合开关S,电流表的示数为0.9 A,则定值电阻R2的阻值为 Ω。
7.如图所示,这是电阻A、B的I-U图像。将电阻A、B串联后接入电路,当通过A的电流为0.3 A时,A和B两端的总电压是 V。
8.电阻为12 Ω的电铃,正常工作时的电压为6 V,现只有一个8 V的电源,要使它正常工作,要给它串联一个 Ω的电阻。
9.两个电阻甲和乙,电阻分别为10 Ω、20 Ω,将它们并联接入电路中,通过甲、乙两电阻的电流之比为 。
10.用如图所示的电路图测量未知电阻Rx的阻值。闭合开关,电压表示数U为3 V,电流表的示数为0.3 A。如果考虑到电流表的电阻RA为0.5 Ω,则待测电阻Rx的阻值应为 Ω。
二、选择题(每小题2分,共14分;每小题给出的四个选项中,只有一个选项是符合题意的)
11.有两个可改变阻值的电阻,开始时两个电阻的阻值相等,阻值都是R。现将其中一个电阻的阻值增大,将另一个电阻的阻值减小,则两个电阻并联后的总电阻 ( )
A.一定大于R B.一定等于R
C.一定小于R D.无法判断
12.将电阻R1、R2按以下四种方式接入电路中,若R1>R2,M、N、P、Q 4点的电流相同,则电源电压最大的电路为 ( )
A. B. C. D.
13.如图所示的电路中,电阻阻值R1>R2,开关S闭合后,电阻R1、R2两端的电压分别为U1、U2,通过两个电阻的电流分别为I1、I2。下列判断正确的是 ( )
A.U1
C.U1>U2 I1>I2
D.U1=U2 I1
A.导线
B.断开的开关
C.电阻
D.小灯泡
15.如图所示的电路中,R是滑动变阻器,R1为定值电阻。滑动变阻器的滑片跟杠杆相连,杠杆可以绕固定点O转动,另一端固定着一个浮子,浮子随油面高低而升降。图中电压表的示数随油面升高而增大的是 ( )
16.把一根均匀电阻丝弯折成一个闭合的等边三角形abc,如图所示,图中d点为底边ab的中点。如果cd两点间的电阻为9 Ω,则 ( )
A.ac两点间的电阻是8 Ω B.ac两点间的电阻是12 Ω
C.ad两点间的电阻是6 Ω D.ad两点间的电阻是9 Ω
17.如图所示的电路中,电源电压不变,当开关S闭合,甲、乙两表都为电压表时,两表的示数之比U甲∶U乙=5∶3,当开关S断开,甲、乙两表都为电流表时,两表的示数之比I甲:I乙是 ( )
A.3∶5
B.2∶5
C.2∶3
D.5∶2
三、实验题(第18小题4分,第19小题6分,第20小题6分,共16分)
18.利用如图所示的电路探究电流与电阻的关系,其中电流表量程为“0~0.6 A”,电压表量程为“0~3 V”,滑动变阻器的规格为“50 Ω 1 A”,依次将阻值为5 Ω、10 Ω、20 Ω的定值电阻接入AB之间完成实验,获得的数据如下表。
实验组别 1 2 3
电阻R/Ω 5 10 20
电流I/A 0.4 0.2 0.1
请回答:
(1)完成第一组实验,断开开关,拆下5 Ω的电阻,改接10 Ω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记录电流表示数;④将滑动变阻器的滑片移到适当位置。从安全和规范的角度考虑,正确的顺序是 。
(2)依据表中数据作出了下列图像,其中正确的是 。
19.小明同学在做“用伏安法测量定值电阻R的阻值”的实验中。
(1)请你按照图甲所示的电路图,用笔画线代替导线,将图乙未连接好的电路连接完整。
(2)实验中,将滑动变阻器的滑片P向B端移动,则电压表的示数 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。
(3)闭合开关,当电压表示数为2.4 V时,电流表示数如图丙所示,则通过定值电阻R的阻值是 Ω。
20.小明设计了如图所示的电路来测量未知电阻Rx的阻值(R0为阻值已知的定值电阻)。请将下列相关实验步骤补充完整:
(1)闭合开关S,将滑动变阻器的滑片P移到a端,记录电流表示数为I1。
(2)闭合开关S,将滑动变阻器的滑片P移到 端,记录电流表示数I2。第一步操作中通过Rx的电流为 。
(3)待测电阻的表达式Rx= (用已知量和测量量符号表示)。
四、计算题(第21小题5分,第22小题7分,第23小题8分,共20分;解答要有必要的公式和过程)
21.如图所示,电源的电压恒定不变, R1、R2和R3都是定值电阻,其中R1=10 Ω,R2=30 Ω,S1为单刀单掷开关,S2为单刀双掷开关。闭合S1,将S2掷于1端,电流表的示数为0.6 A;闭合S1,将S2掷于2端,电流表的示数为0.5 A。求:
(1)电源电压U的大小。
(2)电阻R3的阻值。
22.如图所示的电路中,电源电压保持不变,电阻R1的阻值为20 Ω。闭合开关S,两电流表的示数分别为0.8 A和0.3 A。
(1)求电源电压U。
(2)求通过电阻R2 的电流I2。
(3)现用电阻R0替换电阻R1、R2中的一个,替换前后,只有一个电流表的示数发生了变化,且电流增大了0.1 A。请判断被替换的电阻,并求出电阻R0的阻值。
23.电子秤能够测量人的体重和身高,其测体重部分的原理图如图中的虚线框所示,它主要由三部分构成:踏板和压力杠杆ABO,压力传感器R(阻值会随所受压力大小发生变化的可变电阻),显示体重大小的仪表A(实质是电流表)。其中AO∶BO=4∶1,压力传感器R表面能承受的最大压强为2×106 Pa,且已知压力传感器R的电阻与所受压力的关系如下表所示。
压力F/N 0 50 100 150 200 250 300 …
电阻R/Ω 400 375 350 325 300 275 250 …
设踏板和杠杆组件的质量可以忽略不计,接通电源后,压力传感器两端的电压恒为6 V,g取10 N/kg。请回答:
(1)该秤零起点(即踏板空载时)的刻度线应标在电流表刻度盘多少mA处
(2)如果某人站在该秤踏板上,电流表刻度盘的示数为20 mA,这个人的体重是多少kg
(3)若压杆与压力传感器之间的接触面积是2 cm2,则该秤的最大称量值是多少kg
参考答案
1.欧姆
2.横截面积
3.0.8
4.18
5.600
6.10
7.4.5
8.4
9.2∶1
10.9.5
11.C 12.D 13.B 14.A 15.C 16.A 17.B
18.(1)②①④③
(2)AB
评分标准:每空2分,共4分,有其他合理答案均参照给分
19.(1)如图所示
(2)变小
(3)4.8
评分标准:作图2分,其余每空2分,共6分,有其他合理答案均参照给分
20.(2)b I1-I2
(3)R0
评分标准:每空2分,共6分,有其他合理答案均参照给分
21.解:(1)闭合S1,将S2掷于1端,电路为R1的简单电路,电流表测通过电路的电流,
由欧姆定律可得电源电压:U=I1R1=0.6 A×10 Ω=6 V (2分)
(2)闭合S1,将S2掷于2端,R2、R3并联接入电路,电流表测干路电流。根据欧姆定律可得通过R2的电流:I2===0.2 A
通过R3的电流:I3=I-I2=0.5 A-0.2 A=0.3 A
根据欧姆定律可得R3的阻值:R3===20 Ω (3分)
22.解:由电路图可知,R1与R2并联,电流表A1测电阻R1支路的电流,电流表A测干路电流。
(1)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=0.8 A,通过电阻R1的电流I1=0.3 A,因并联电路中各支路两端的电压相等,所以,由I=可得,电源的电压:U=I1R1=0.3 A×20 Ω=6 V (2分)
(2)通过电阻R2的电流:I2=I-I1=0.8 A-0.3 A=0.5 A (2分)
(3)由题意可知,用电阻R0替换电阻R1、R2中的一个,替换前后,只有一个电流表的示数发生了变化,且电流增大了0.1 A,若用R0替换电阻R1,则电流表A1所在支路的电阻发生变化,电流表A1的示数会发生变化,同时干路电流也会发生变化,即用R0替换电阻R,不符合题意;因此只能是用R0替换电阻R2
此时干路电流为:
I'=I+ΔI=0.8 A+0.1 A=0.9 A
因并联电路中各支路独立工作、互不影响,所以,替换前后通过R1的电流不变,
此时通过R0的电流为:I0=I'-I1=0.9 A-0.3 A=0.6 A
则R0的阻值:R0===10 Ω (3分)
23.解:(1)由表格数据可知,当踏板空载时,压力传感器的电阻R=400 Ω
此时电路中的电流:I===0.015 A=15 mA
即该秤零起点(即踏板空载时)的刻度线应标在电流表刻度盘15 mA处 (2分)
(2)当电流为20 mA时,压力传感器的电阻:
R'===300 Ω
由表格数据可知,传感器受到的压力F=200 N
设人的体重为G,根据杠杆的平衡条件得,F·AO=G·BO
解得,G===800 N
由G=mg可得,人的体重:
m===80 kg (3分)
(3)由p=可得,传感器能承受的最大压力:
F'=pS=2×106 Pa×2×10-4 m2=400 N
设踏板上能称量的最大重力为G',由杠杆的平衡条件得,F'·AO=G'·BO,
则G'===1600 N
该秤的最大称量值:m'===160 kg (3分)
