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5.1欧姆定律
一、单选题
1.如图为探究灯泡两端电压与电流关系的电路图,下列说法错误的是( )
A. 把滑动片移到左端时才能闭合开关
B. 电压表、电流表量程可能选大了
C. 开关闭合后灯不亮,电压表有示数,灯肯定存在开路现象
D. 灯亮度变亮时,电压表示数变大,电流表示数变小
2.如图所示,电磁铁P和Q通电后( )
A. P的右端是N极,Q的左端是S极,它们相互吸引
B. P的右端是S极,Q的左端是S极,它们相互排斥
C. P的右端是N极,Q的左端是N极,它们相互排斥
D. P的右端是S极,Q的左端是N极,它们相互吸引
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3.对欧姆定律变形公式R=的理解,下面的哪一句话是正确的?( )
A. 导体两端的电压越大,导体的电阻越大
B. 通过导体的电流越小,导体的电阻越大
C. 导体的电阻既与导体两端的电压有关,也与通过导体的电流有关
D. 电阻是导体本身的一种性质,它两端的电压与通过其的电流比值是一定的
4.如图所示的电路中,电源两端的电压保持不变.闭合开关S,将滑动变阻器的滑片P向右移动,下列说法正确的是()
A. 电流表A的示数变小,电压表V1的示数变大 B. 电流表A的示数变小,电压表V2的示数变大
C. 电压Vl与电压表V2的示数之和保持不变 D. 电压表V2与电流表A的示数之比保持不变
5.根据欧姆定律,下列说法中正确的是( )
A. 通过导体的电流越大,这段导体的电阻就越小 B. 导体两端的电压越大,这段导体的电阻就越大
C. 通过导体的电流跟这段导体两端的电压成正比,跟这段导体的电阻成反比 D. 导体两端的电压为零时,电阻值也为零
6.如图所示的电阻箱接入电压为6V的电路中,这时通过电阻箱的电流为()
A. 1A B. 1.5A C. 0.6A D. 无法确定
7.如图所示,将两只额定电压相同的灯泡L1、L2串联在电路中,闭合开关S后,发现灯泡L1较亮,灯泡L2较暗,此现象说明( )
A. 灯泡L1的阻值大于灯泡L2的阻值 B. 灯泡L1的额定功率大于灯泡L2
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的额定功率
C. 灯泡L1两端的电压小于灯炮L2两端的电压 D. 通过灯泡L1的电流大于通过灯炮L2的电流
8.将两个定值电阻串联接到电压为U的电源两端,R1消耗的功率为P1 , R2消耗的功率为3P1。将这两个定值电阻并联接在同一电源两端时,下列说法中正确的是()
A. 串联时R1与R2两端的电压之比为3∶1 B. 并联时R1消耗的功率为16P1
C. 并联时通过R1与R2的电流之比为1∶3 D. 并联时两电阻消耗的总功率为P1
9.如图所示的电路中,电源电压保持不变,当开关S团台,滑动变阻器的滑片P从图示位置向右移动时,灯泡的亮度及电压表示数变化情况是( )
A. 灯泡变亮,电压表示数不变 B. 灯泡变暗,电压表示数减小
C. 灯泡亮度不变,电压表示数不变 D. 灯泡亮度不变,电压表示数增大
10.如图所示,电源电压保持不变,当开关S闭合时,滑动变阻器R1的滑片P从b端滑到a端的过程中,下列说法正确的是( )
A. 电压表、电流表的示数均变小 B. 电压表、电流表的示数均不变
C. 电压表的示数不变,电流表的示数变小 D. 电压表的示数变小,电流表的示数不变
11.欧姆定律表明( )
A. 导体电阻大小是由电流和电压决定的
B. 导体两端的电压跟电流成正比,跟电阻成反比
C. 导体中的电流,跟导体两端的电压成正比,跟导体的电阻成反比
D. 导体电阻大小跟电压成正比,跟电流成反比
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12.某型号天燃气泄漏检测仪器的电路如图甲所示,图中R为气敏电阻,其阻值R与天然气浓度β的变化关系如图乙所示,已知R0为定值电阻,电源电压恒定不变,用此仪器检测天然气是否泄漏,则下列判断正确的是( )
A. 天然气浓度增大时,电压表示数变小
B. 天然气浓度减小时,电流表示数变大
C. 无论天然气浓度怎样变化,电压表与电流表示数的比值不变
D. 天然气浓度增大时,电路消耗的总功率不变
13.李明同学在“探究通过导体的电流与其两端电压的关系”时,将记录的实验数据通过整理作出了如图所示的图像,下列说法中错误的是( )
A. 当在导体乙的两端加上1V的电压时,通过乙导体的电流为0.1A B. 将甲、乙两导体并联接到电压为2V的电源上时,干路中的电流为0.6A
C. 导体甲的电阻小于导体乙的电阻 D. 导体两端的电压为零时,导体的电阻也为零
二、填空题
14.标有“2V 0.1W”字样的LED灯正常发光时的电流为________A,电源电压为6V,为使LED灯正常发光,需串联一只________Ω的电阻,与普通的小灯泡相比,在达到相同亮度的条件下,假设LED灯可以节约90%的电能·,则该LED灯与________W的小灯泡亮度相当.
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15.标有“6V 1.5W”的灯泡L,通过它的电流随两端电压变化的关系如图所示,若把这样的三只灯泡串联起来,接在12V的电源两端,此时每只灯泡L的电阻是________ Ω
16.有两只灯泡,A灯“6V 6W”、B灯“6V 3W”,A和B中电流随两端电压变化关系的图象如图所示,将A、B串联接在某电源两端,B灯恰好正常发光,此时A灯电阻是________Ω
17.如图所示开关断开,甲乙两表都是电流表时,两表示数之比为 3:5.当开关闭合,甲乙两表都是电压表时,两表示数之比为________.
18.在图甲所示的电路中,当开关S从2转到1时,根据电流表和电压表对应的示数,在U-I坐标中描绘了相对应的坐标点,如图乙所示,电源电压是________ ,电阻R2的阻值是________ .
19.在如图所示的电路中,电源电压保持不变.闭合电键S,当滑动变阻器的滑片P向右移动时,电压表V的示数将________,电流表A1
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示数的变化值与电流表A示数的变化值的比值将________.(均选填“变小”、“不变”或“变大”)
三、解答题
20.把电阻R1和R2串联后接到电压为12伏的电路上时,通过R1的电流为0.3安,R2上两端的电压为4.5伏。若将R1和R2并联后接到同一电路上,
求:
(1)并联后电路的总电阻为多少?
(2)通过R1、R2的电流强度各是多少?
21.实验桌上有一个电学器件,该器件由两个定值电阻R1、R2并联组成,且被封闭在一个透明的有机玻璃壳内,如图甲所示,a、b是该器件的两个外露接线柱,电阻R1的阻值为20Ω,电阻R2的额定电压为6V.科技小组同学测得通过该器件的电流I和其两端电压U的数值,并绘制成图乙所示的图象.
求:
(1)电阻R2的阻值;
(2)电阻R2的额定电功率.
四、实验探究题
22.下面是小雨所做的“探究电流与导体电阻的关系”的实验.实验用到三只阻值分别为5Ω、10Ω、15Ω的定值电阻,两节新干电池、电压表、电流表、滑动变阻器、开关各一个,导线若干.
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(1)图甲所示电路中有一条导线连接错误,请在错误的导线像打“×”并在图甲中画出正确的连线.(只允许改动一根导线且导线不能交叉)
(2)连接电路时,开关应当________.
(3)实验中将5Ω电阻换成10Ω电阻后,应将滑动变阻器的滑片向________端移动(选填“A”或“B”),移动滑片的目的是________.正确操作后,记下电流表的示数,得到电流I随电阻R变化的图象如图乙所示,由图象可得出的结论是:________
(4)实验结束后,小雨又想测量一个未知电阻Rx的阻值,但发现电压表损坏,于是他利用两个电流表和一个阻值已知的电阻R0 , 设计了如图丙所示电路,测量出了Rx的阻值.请你帮助小雨将实验方法补充完整并写出表达式. 实验方法:闭合开关S,________.
表达式:Rx=________.
23.如图1所示是“探究电流与电压、电阻关系”的实验电路,其中R是定值电阻.
(1)电路中有一根导线的连接不适宜,需要改接.请在这般导线上打“×”,并画出改接的导线.
(2)闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片P移到最________ 端(左/右).
(3)闭合开关,三次调节变阻器,得到表中的数据.
实验序号
1
2
3
电压/V
2.0
2.4
2.8
电流/A
0.40
0.48
0.56
由这些数据:
①可看出电流与________ 的关系;
②可概括出结论:________.
(4)在探究电流与另一个物理量的关系时,需要多次更换________.并且每次更换后都要调节变阻器,使电压表的示数________ (增大/减小/不变).
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(5)小明根据自己的想法设计了另一种实验电路(如图2所示).其中,MN是一根金属电阻丝,Q是一个金属夹.主要实验步骤是:先将Q移到最左端,再调节滑动变阻器,确保电流不超过电流表所选用的量程;然后从左向右且有间隔地改变金属夹的位置,得到表中的数据;最后分析数据得出结论.
实验序号
1
2
3
电压/V
0.5
1.2
1.5
电流/A
0.50
0.40
0.30
但是,由小明的实验:
①虽然可看出“电阻越大电流越小”,但无法得到“电流与电阻成反比”的关系;
②可得“电压越大电流越小”,但这个结论明显是错误的.请分析小明的实验,具体指出存在问题:________.
24.小彬用如图甲所示的实验器材探究“电流与电阻的关系”.电源电压恒为3V,滑动变阻器上标有“20Ω 2A”字样,阻值分别为5Ω、10Ω、20Ω、50Ω的定值电阻各一个.
(1)请你用笔画线代替导线,把图甲所示的实验电路补充完整.
(2)小彬将5Ω定值电阻接入电路后,闭合开关,发现电流表有示数而电压表无示数,则电路中的故障可能是________(写出一种);排除故障后,闭合开关,调节滑动变阻器的滑片P,使电流表的示数如图乙所示,此时电路中的电流为________A.
(3)将5Ω定值电阻换成10Ω定值电阻,闭合开关,为了保持________表的示数不变,应将滑动变阻器的滑片P向________(选填“A”或“B”)移动,记录此时各表的示数.
五、综合题
25.(2017•贺州)如图所示的电路,电源电压保持不变,R1=20Ω,当闭合开关S1、S3 , 断开S2时,电流表的示数为0.3A,当闭合开关能S2、S3 , 断开S1时,电流表的示数为1.2A.
(1)求电源电压;
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(2)求电阻R2的阻值;
(3)当闭合S1 , 断开S2、S3时,电路消耗的电功率为P1;当闭合S2 , 断开S1、S2时,电路消耗的电功率为P2 , 且P1:P2=1:2,求电阻R3的阻值;
(4)求整个电路消耗的最小电功率.
26.某品牌家用电熨斗的电路如图甲所示,额定电压为220V、最大功率为440W,发热部分由调温电阻R和定值电阻R0组成,调温电阻R是可变电阻,其最大阻值为110Ω.电阻值均不受温度影响.
(1)定值电阻R0的阻值是多大?
(2)该电熨斗工作时的最小功率多大?此时通过电路的电流是多大?
(3)假设电熨斗每秒钟散发的热量Q跟电熨斗温度t的关系如图乙所示,请分析得出电熨斗工作时温度的调节范围.
27.如图所示,把10Ω的电阻R1和15Ω的电阻R2并联起来.闭合开关S后,电流表的示数为0.2A.求:
(1)电源电压;
(2)通过电阻R1的电流.
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答案解析部分
一、单选题
1.【答案】D
【解析】【解答】解:A、闭合开关前,滑动变阻器滑片应位于最大阻值处,所以把滑动片移到左端,故A正确;
B、两节干电池作为电源,电压表应选择0~3V量程,电流表应选择0~0.6A量程,故B正确;
C、灯不亮,电路发生短路或断路,电压表有示数说明与电压表并联的电路开路,电压表示数接近电源电压,故C正确;
D、灯泡亮度变亮,实际功率变大,由P=可知,灯泡两端电压增大,由P=I2R可知通过小灯泡的电流变大,故D错误。
故选D。
【分析】(1)连接电路时,闭合开关前为保护电路,滑动变阻器划片P应位于最大阻值处;
(2)电压表和电流表应选择合适的量程,为了测量结果准确,选择较小量程;
(3)灯不亮,电路发生短路或断路,电压表有示数说明与电压表并联的电路开路;
(4)灯泡亮度变亮,实际功率变大,根据P=和P=I2R判断小灯泡的电压和电流的变化情况。
2.【答案】B
【解析】【解答】根据右手安培定则可得螺线管P左侧为N极,右侧为S极;而螺线管Q左侧为S极,右侧为N极,由于同名磁极相对,相互排斥.
故选B.
【分析】根据右手安培定则可知两螺线管磁极,再根据磁极间的相互作用可判断出两电磁铁的作用力.
3.【答案】D
【解析】【解答】解:
导体电阻是导体本身的一种性质,与导体的材料、长度、横截面积以及温度有关,与导体两端电压和电流无关;
导体电阻的大小可以用公式R=来计算,同一导体通过电流与它两端电压成正比;故ABC错误,D正确。
故选D。
【分析】电阻是导体本身是一种性质,公式R=只用来计算或测量电阻.同一个电阻,阻值大小与两端电压和通过的电流无关。
4.【答案】B
【解析】【分析】在此电路中,两个电阻是串联的,电压表V1测量的是电源电压,电压表V2串联的是滑动变阻器两端的电压,闭合开关S,将滑动变阻器的滑片P向右移动,滑动变阻器的电阻变大,电路中的电流变小,电压表V2的示数变大,电压表V1的示数不变。
A.电流表A的示数变小,电压表V1的示数变大 不合题意;
B.电流表A的示数变小,电压表V2
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的示数变大 符合题意;
C.电压Vl与电压表V2的示数之和保持不变 不合题意;
D.电压表V2与电流表A的示数之比保持不变 不合题意;
故选B。
【点评】在电表示数变化的问题时,先认清电路的连接情况,在根据滑动变阻器的阻值变化分析电压表和电流表的示数变化情况。
5.【答案】C
【解析】【解答】AB.电阻是导体本身的一种性质,影响电阻大小的因素有导体的材料、长度、横截面积和温度。与通过导体的电流、导体两端的电压无关,AB不符合题意。
C.根据欧姆定律,通过导体的电流跟这段导体两端的电压成正比,跟这段导体的电阻成反比,C符合题意。
D.电阻是导体本身的一种性质,与所加电压无关,D不符合题意。
故答案为:C.
【分析】电流受电压和电阻的影响,再分析其规律时,要结合控制变量法.
6.【答案】B
【解析】【分析】铜塞拔出时,对应的电阻串联,先求出电路中的总电阻,然后根据I=即可求出通过电阻箱的电流.
【解答】从图中可以看出电阻箱接入电路的电阻为:R=1Ω+3Ω=4Ω;则通过电阻器的电流:I===1.5A.
故选B.
【点评】掌握变阻器的原理,同时能灵活应用欧姆定律和串联电路的特点进行计算.
7.【答案】A
【解析】【解答】开关闭合后,灯泡L1较亮,灯泡L2较暗,说明前者的实际功率大,由P=I2R知,电流相同时,功率越大,阻值越大,因此灯L1的阻值要大于灯L2的阻值,A符合题意;
由A知:R1>R2 , 那么在额定电压相同时,由P=U2/R可得出阻值越大,其额定功率越小,即灯L1的额定功率要小于灯L2的额定功率,B不符合题意;
通过两灯的电流相同,而L1的阻值要大于L2的阻值,由U=IR可知,灯L1两端的实际电压要大一些,C不符合题意;
串联电路电流处处相等,D不符合题意;
故答案为:A.
【分析】由于两灯串联在电路中,根据串联电路的电流规律,通过小灯泡的电流相同;开关闭合后,灯泡L1较亮,说明它的实际功率大,根据P=I2R分析两个灯泡电阻的大小;因为额定电压相同,由P=U2/R可分析额定电压的大小;根据U=IR可分析两个电灯的实际电压.
8.【答案】B
【解析】【解答】R1、R2串联时,通过两电阻的电流相等,
由于P=I2R,且P2=3P1 ,
则R2=3R1 , 即= . 选项A错误;
由定值电阻并联可知:
U1:U2
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=1:1;
则P2===P1 . 选项B正确;
当R1、R2并联在同一电源两端时,两电阻两端的电压相等为U,
R1消耗的功率为P1′==16P1;
∵I=,
∴通过R1与R2的电流之比I1′:I2′=R2:R1=3:1.选项C错误;
电路消耗的总功率P总′=P1 . 选项D错误.
故选:B.
【点评】本题考查了串联电路和并联电路的特点以及欧姆定律、电功率公式的应用,关键是根据串联时两电阻消耗的功率得出电阻关系和表示出电阻R1消耗的电功率.
9.【答案】C
【解析】【解答】解:因灯泡及滑动变阻器并联,电源电压不变,故无论滑动变阻器如何调节,灯泡两端的电压均不变,故灯泡亮度不变; 电压表示数不变. 故选C.
【分析】电源电压不变,灯泡及电阻并联,则灯泡及电阻两端的电压不变,故可知灯泡亮度不变、电压表示数不变.
10.【答案】D
【解析】【分析】分析电路图:两电阻串联,电流表串联在电路中,滑动变阻器不能起到变阻作用,电压表测量的是aP之间的电压.当滑片P从b端滑到a端的过程中,分析电路中的电阻变化情况,根据欧姆定律确定电流表、电压表示数的变化情况.如图,当滑片P从b端滑到a端的过程中,滑动变阻器不能起到变阻作用,电路中的电阻不变,根据欧姆定律知道电路中的电流不变,即电流表的示数不变;
从b端滑到a端的过程中,RaP变小,
∵U1=IRaP , I不变,
∴滑动变阻器两端的电压变小,即:电压表示数会变小.
故选D.
【点评】分析电路图确定滑动变阻器不能起到变阻作用是本题关键.
11.【答案】C
【解析】【解答】(1)欧姆定律的内容是:电阻一定时,导体中的电流与导体两端的电压成正比;当导体两端的电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成反比.故B、D错误,C正确.
(2)导体的阻值是导体本身所具有的性质,与通过它的电流、它两端的电压无关;故A错误.
故选C.
【分析】根据欧姆定律的内容和影响电阻大小的因素进行解答.
12.【答案】C
【解析】【解答】A、由乙图可知,天然气浓度增大时,气敏电阻R阻值减小,电路中电流变大,电压表示数变大,A不符合题意;
B、天然气浓度减小时,气敏电阻R阻值增大,电路中电流变小,电流表示数变小,B不符合题意;
C、电压表测量定值电阻R0
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两端的电压,电流表测量串联电路的电流,无论天然气浓度怎样变化,根据欧姆定律,电压表与电流表示数的比值为定值电阻R0的阻值,所以比值不变,C符合题意;
D、天然气浓度增大时,气敏电阻R阻值减小,电路中电流变大,根据P=UI,电路消耗的总功率变大,D不符合题意.
故答案为:C.
【分析】由图甲可知两电阻串联,电压表测量R0两端的电压,电流表测电路中的电流;
由图乙可知气敏电阻的性质,由电阻的变化利用欧姆定律可求得电路中电流的变化及R0两端电压的变化,根据P=UI判断电路消耗总功率变化,再根据欧姆定律得出电压表与电流表示数比值的变化.
13.【答案】D
【解析】【解答】A、由图知当在导体乙的两端加上1V的电压时,通过乙导体的电流为0.1A,A不符合题意;
B、当甲、乙两导体并联后接到电压为2V的电源上时,U甲=U乙=2V,由图知I甲=0.4A,I乙=0.2A,干路电流:I=I甲+I乙=0.4A+0.2A=0.6A,B不符合题意;
C、由I=得R甲===5Ω,R乙===10Ω,C不符合题意;
D、电阻的大小与两端的电压无关,所以导体两端的电压为零时电阻的阻值不变,D不符合题意。
故答案为:D。
【分析】(1)从U-I图象可以得出的信息:①在一定电压下通过导体的电流;②通过比较相同电压下的电流大小,比较电阻大小关系;③通过导体的电流与其两端的电压成正比.
(2)电阻是导体本身的一种性质,与两端的电压和通过的电流无关.
二、填空题
14.【答案】0.05;80;1
【解析】【解答】解:(1)由P=UI可得,LED灯正常发光时的电流:
ILED= =0.05A;
(2)电源的电压U=6V时,因串联电路中总电压等于各分电压之和,所以,串联电阻两端的电压:
UR=U−ULED=6V−2V=4V,
因串联电路中各处的电流相等,所以,由I= 可得,串联电阻的阻值:
R= =80Ω;
(3)设两种灯泡正常发光的时间为t,由P= 可得,LED消耗的电能为WLED=PLEDt=0.1W×t,小灯泡消耗的电能为WL=PLt , 因在达到相同亮度的条件下,LED灯可以节约90%的电能,
所以,=90%,
解得:PL
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=1W.
故答案为:0.05;80;1.【分析】(1)LED灯正常发光时的电压等于额定电压,根据P=UI求出正常发光时的电流;
(2)根据串联电路电压特点求出串联电阻两端的电压,根据串联电路的电流特点和欧姆定律求出串联电阻的阻值;
(3)消耗的电能之差与小灯泡消耗的电能之比就是节约的百分比.
15.【答案】20
【解析】【解答】由串联电路特点求出每个灯泡两端的电压;由I﹣U图象求出灯泡所对应的电流;由欧姆定律求出灯泡的电阻.
(1)三个相同的灯泡串联,它们两端的电压相等,灯泡两端电压为UL==4V;
(2)由I﹣U图象可知,电压U=4V对应的电流I=0.2A;
(3)灯泡电阻R==20Ω;
【分析】由串联电路特点求出灯泡两端电压、由图象找出电压所对应的电流、熟练应用欧姆定律是正确解题的关键.
16.【答案】4
【解析】【解答】解:B灯正常发光时其两端的电压为6V,由图象可知,此时通过B灯的电流为0.5A, 将A、B串联接在某电源两端,且B灯恰好正常发光,
因串联电路中各处的电流相等,
所以,电路中的电流I=IB=0.5A,
由图象可知,A灯两端的电压UA=2V,
由I= 可得,此时A灯电阻:
RA= = =4Ω.
故答案为:4.
【分析】B灯正常发光时的电压等于额定电压,根据图象读出通过B灯的电流,将A、B串联接在某电源两端且B灯恰好正常发光时,通过A灯的电流和通过B灯的电流相等,根据图象读出A灯两端的电压,根据欧姆定律求出此时A灯电阻.
17.【答案】5:2
【解析】【解答】解:(1)当开关断开,甲乙两表都是电流表时,R1和R2并联,甲测R2支路的电流,乙测干路电流,因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,
所以,两支路的示数之比:
= = = ,
因并联电路中各支路两端的电压相等
所以,由I= 可得,两电阻的阻值之比:
= = = ;(2)当开关闭合,甲乙两表都是电压表时,R1和R2串联,甲电压表测电源的电压,乙电压表测R2
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两端的电压,
因串联电路中各处的电流相等,
所以,两电阻两端的电压之比:
= = = ,
因串联电路中总电压等于各分电压之和,
所以,两电压表的示数之比:
= = =
故答案为:5:2.
【分析】(1)当开关断开,甲乙两表都是电流表时,R1和R2并联,甲测R2支路的电流,乙测干路电流,根据并联电路的电流特点求出两支路的电流,根据并联电路的电压特点和欧姆定律求出两电阻的阻值之比;(2)当开关闭合,甲乙两表都是电压表时,R1和R2串联,甲电压表测电源的电压,乙电压表测R2两端的电压,根据串联电路的电流特点和欧姆定律求出两电阻两端的电压之比,根据串联电路的电压特点求出两电压表的示数之比.
18.【答案】6V;20Ω
【解析】【解答】由电路图知道,当S接1时,电路为R1的简单电路,电压表测电源的电压,电流表测电路中的电流;由图乙知道,电源的电压是U=6V,电路中的电流I=0.6A;当S接2时,两电阻串联,电压表测R1 两端的电压,电流表测串联电路的电流;由图乙知道,电阻R2 的两端电压是:U′=6V-2V=4V,电路中的电流I′=0.2A,所以,R2 的阻值是:R2 =U′/I′=4V/0.2A=20Ω .
故答案为:6V;20Ω .
【分析】当S接1时,电路为R1的简单电路,由图乙知道,电源电压;当S接2时,两电阻串联,电压表测R1 两端的电压,电流表测串联电路的电流,由图乙知道,电阻R1两端的电压和电路中的电流,根据串联电路电压的规律可求出电阻R2两端的电压,利用欧姆定律的变形公式计算R2的阻值 .
19.【答案】不变;不变
【解析】【解答】解:如图,R1和R2并联,当滑动变阻器的滑片P向右移动时,
∵电源电压保持不变,电压表测量并联支路电压或电源电压,
∴电压表V的示数不变;
∵I= 、U、R2大小不变,
∴通过R2的电流不变;
∵并联电路干路电流等于各支路电流之和,
∴电流表A示数的变化量和电流表A1示数的变化量相等,
故当滑动变阻器的滑片P向右移动时,电流表A1示数的变化值与电流表A示数的变化值的比值不变.
故答案为:不变;不变.
【分析】分析电路图,R1和R2并联,电压表测量并联支路(电源电压)电压,当滑动变阻器的滑片P向右移动时,电源电压保持不变,电压表的示数不变;根据并联电路的电压特点可知,两电流表示数变化量之间的关系,进一步得出它们的比值关系.
三、解答题
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20.【答案】解:(1)U1=12V-4.5V=7.5V
电阻R1、R2并联后的总电阻:
答:(1)并联后的总电阻9.375Ω;(2)通过R1、R2的电流各是0.48A,0.8A.
【解析】【分析】(1)根据串联电路的电流规律和电压规律,分别求出电阻两端的电压和通过的电流,然后利用分别求出两个电阻的阻值,最后根据并联电路总电阻和分电阻的关系进行计算;
(2)已知电源电压和电阻的阻值,直接利用即可求出通过R1、R2的电流.
21.【答案】解:
(1)由乙图该器件的电流I和其两端电压U关系图象可知:当U=6V时,通过其电路I=1.5A,
根据I=,
这个器件的总电阻:R===4Ω,
由题该器件由两个定值电阻R1、R2并联组成,
根据并联电路的电阻特点:=+,
则:=+,
解得:R2=5Ω;
(2)电阻R2的额定电压为6V,
所以R2的额定电功率:P2= ==7.2W.
答:(1)电阻R2的阻值为5Ω;
(2)电阻R2的额定电功率为7.2W.
【解析】【分析】(1)由该器件的电流I和其两端电压U关系图象,找到某一电压下对应的电流值,根据I=计算总电阻,根据并联电路的电阻特点计算R2的阻值;
(2)由P=计算R2的额定电功率.
四、实验探究题
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22.【答案】(1)解:从电源的正极开始,沿电流的方向分析,电压表串联在电路中,且滑动变阻器与电压表串联后与电阻并联; 电压表应与电阻并联,即把电阻与电源正极连接的导线改接为与电压表的正极连接即可,如下图所示:
或
(2)断开
(3)A;保持定值电阻两端的电压不变;在电压一定时,导体中的电流与电阻成反比
(4)读出电流表A1、A2的示数分别为I1、I2;
【解析】【解答】解:(2)为了保护电路,连接电路时,开关应断开;(3)如果将5Ω的电阻换成10Ω的电阻后,电路中的电阻变大,根据串分压的知识可知电压表的示数会变大,此时应增大滑动变阻器的阻值,将滑片向A端滑动,保持定值电阻两端的电压不变;分析图象可知,在电压一定时,导体中的电流与电阻成反比;(4)实验方法:闭合S,读出电流表A1、A2的示数分别为I1、I2; 由于并联电路各支路两端的电压相等,
则I1Rx=I2R0
解得:Rx= .
故答案为:(1)如图;(2)断开;(3)A;保持定值电阻两端的电压不变;在电压一定时,导体中的电流与电阻成反比;(4)读出电流表A1、A2的示数分别为I1、I2; .
【分析】(1)从电源的正极开始,沿电流的方向,根据电压表和各用电器的使用规则,逐个分析判断.(2)连接电路时,开关应断开;(3)如果将5Ω的电阻换成10Ω的电阻后,运用控制变量法可知,研究电流与电阻的关系,需控制电压为定值;分析图象可知,电压一定,电流与电阻成反比;(4)由电路图可知,两电阻并联,电流表分别测出两支路的电流;因并联电路各支路两端的电压是相等的,根据欧姆定律得出等式,解等式即可求出Rx的阻值.
23.【答案】(1)
(2)右
(3)电压;电阻不变,导体中的电流和它两端的电压成正比
(4)不同阻值的电阻;不变
(5)没有控制电阻两端的电压不变
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【解析】【解答】解:(1)由图1知,电源由两节干电池组成,最大电压为3V,所以电压表应选择0~3V的量程,而图中选择的是0~15V的量程,选择不当,改图如图所示:
(2.)由图知,滑动变阻器的下面接了左边的A接线柱,闭合开关前,应将滑片移至右端;(3)①由表格中数据知,电压变化,电流也变化,所以可以看出电流和电压的关系;②分析数据,电压和电流的比值为定值,可得电阻不变,导体中的电流和它两端的电压成正比;(4)要探究电流和电阻的关系,应多次更换不同阻值的电阻,并且每次更换后都要调节变阻器,使电压表的示数不变;(5)①要探究电流和电阻的关系,需保持电压不变,改变电阻,小明在实验中电压和电阻同时改变,所以无关得出正确结论;②由于电阻在增大,电阻越大,其分得的电压增大,而此时总电阻增大,所以电路中的电流减小.
故答案为:(1)见上图;(2)右;(3)①电压;②电阻不变,导体中的电流和它两端的电压成正比;(4)不同阻值的电阻;不变;(5)没有控制电阻两端的电压不变.
【分析】(1)在实物电路的连接中,要特别注意电流表、电压表、滑动变阻器的接法,注意电流表、电压表量程的选择和正负接线柱的接法;(3)分析表格中数据,得出电流和电压的正比例关系;(4)要探究电流和电阻的关系,需保持电阻两端的电压不变,改变电阻的阻值;(5)要探究电流和电压、电阻的关系,需用控制变量法.
24.【答案】(1)解:如图所示:
(2)定值电阻R短路;0.36
(3)电压;A
【解析】【解答】解:(1)电压表与电阻并联,由于电源电压为3V,所以应选择0~3V的量程;滑动变阻器已接了下面一个接线柱,可再接上面任意一个接线柱,如下图所示:
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;(2)电流表有示数,说明电路为通路,电压表无示数,说明与电压表并联部分发生短路,即定值电阻R短路;由乙图知,电流表的量程为0~0.6A,分度值为0.02A,示数为0.36A;(3)探究电流与电阻的关系时,应保持电压表示数,将5Ω电阻换成10Ω后,由分压原理,电压表的示数会变大,由串联电路电压的规律,应增大变阻器的电压,由分压原理,应该增大滑动变阻器的阻值,即应将滑动变阻器的滑片P向A移动,使电压表仍为原来的示数不变.
故答案为:(1)如上图所示;(2)定值电阻R短路;0.36;(3)电压;A.
【分析】(1)电压表与电阻并联,电流表、滑动变阻器与电阻串联,滑动变阻器接线柱要“一上一下”连接;(2)根据电流表和电压表有示数进行分析具体原因;根据电流表的量程和分度值读出电流值;(3)探究电流与电阻的关系时,应保持电压表示数不变,根据分压原理、串联电路的分压特点确定滑片移动的方向;
五、综合题
25.【答案】(1)解:当闭合开关S1、S3 , 断开S2时,R3短路,只有R1接入电路,电流表测电路中的电流, 根据I= 可得,电源电压:
U=I1R1=0.3A×20Ω=6V;
答:电源电压为6V;
(2)解:当闭合开关能S2、S3 , 断开S1时,R3短路,只有R2接入电路,电流表的示数为1.2A, 根据I= 可得,电阻R2的阻值:
R2= = =5Ω;
答:电阻R2的阻值为5Ω;
(3)解:当闭合S1 , 断开S2、S3时,R1、R3串联,电路消耗的电功率为: P1= ﹣﹣﹣﹣﹣﹣①
当闭合S2 , 断开S1、S2时,R2、R3串联,电路消耗的电功率为:
P2= ﹣﹣﹣﹣﹣﹣②,
将①②代入P1:P2=1:2可得:
= ,因R1=20Ω,R2=5Ω
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,
解得R3=10Ω;
答:电阻R3的阻值为10Ω;
(4)解:根据P=UI= 可知,当电路的总电阻最大时,电路消耗的最小电功率;根据串联电路的总电阻大于其中任一电阻,并联电路的总电阻小于其中任一个电阻,因R2=5Ω<R1=20Ω;故当R1、R3串联时,电路的最大电阻为:R=R1+R3=20Ω+10Ω=30Ω, 即当断开开关S2、S3 , 闭合S1时,R1、R3串联的总电阻最大:
整个电路消耗的最小电功率:
P最小= = =1.2W.
答:整个电路消耗的最小电功率为1.2W.
【解析】【分析】(1)分析当闭合开关S1、S3 , 断开S2时电路的连接,根据欧姆定律电源电压;(2)当闭合开关能S2、S3 , 断开S1时电路的连接,根据欧姆定律求电阻R2的阻值;(3)分析开关转换时电路的连接,根据P=UI= 结合已知条件求电阻R3的阻值;(4)根据P=UI= ,当电路的总电阻最大时,电路消耗的最小电功率,根据串联电路的电阻大于其中任一电阻,并联电路的电阻小于其中任一个电阻,求出串联的总电阻最大,从而求出整个电路消耗的最小电功率.
26.【答案】(1)解:当调温电阻R=0Ω时,电熨斗的电功率最大,根据P= 可得: R0= = =110Ω;
答:定值电阻R0的阻值是110Ω;
(2)解:当调温电阻R=110Ω时,电熨斗的电功率最小, ∵串联电路中总电阻等于各分电阻之和,
∴根据欧姆定律可得,此时通过电路的电流:
I= = =1A,
电熨斗的最小电功率:
P′=UI=220V×1A=220W;
答:该电熨斗工作时的最小功率为220W,此时通过电路的电流是1A;
(3)解:由图乙可知:当电熨斗功率是440W时,温度最高为200℃; 当功率是220W时,温度最低为90℃;
故电熨斗工作时温度的调节范围为90℃~200℃.
答:电熨斗工作时温度的调节范围为90℃~200℃.
【解析】【分析】(1)当调温电阻R=0Ω时电熨斗的电功率最大,根据P= 求出定值电阻R0的阻值;(2)当调温电阻R=110Ω时电熨斗的电功率最小,根据电阻的串联和欧姆定律求出通过电路的电流,再根据P=UI求出该电熨斗工作时的最小功率;(3)由乙图可知散热功率分别为440W和220W达到的最高温度即可得出电熨斗工作时温度的调节范围.
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27.【答案】(1)解:由图可知:电流表测量R2电流,
由I= 得电源电压U=U1=U2=I2R2=15Ω×0.2A=3V
(2)解:通过电阻R1的电流I1= = =0.3A
【解析】【分析】根据并联电路的电压规律,U0=U1=U2求出R1两端电压即为电源电压,再利用I= 即可求出I2两端电流,然后利用并联电路的电流规律I总=I1+I2即可求出干路中的电流.
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