深圳市南山外国语学校物理欧姆定律易错题Word版 含答案.docx
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深圳市南山外国语学校物理欧姆定律易错题Word版含答案
深圳市南山外国语学校物理欧姆定律易错题(Word版含答案)
一、初三物理欧姆定律易错压轴题(难)
1.小华做“用电流表、电压表测电阻”实验,现有电源(电压小于24伏且保持不变)、待测电阻Rx、电压表、电流表(只有0.6安量程可用)、滑动变阻器(标有“1安”字样)、阻值为10欧的定值电阻R1、阻值为30欧的定值电阻R2、开关及导线若干。
实验器材均完好。
(1)小华经过思考,先进行一次实验测电源电压,实验电路图及闭合开关S后对应的电压表的示数如图所示。
小华实验所用电源电压为_________伏;
(2)小华根据第一次实验结果进行思考后开始第二次实验,他正确串联电源、待测电阻、电流表、滑动变阻器和开关,然后把电压表并联接入电路。
闭合开关后,将变阻器滑片从一端滑到另一端的过程中,发现电流表示数由0.20安增大到0.58安,此过程中电压表示数减小了4.0伏。
当移动变阻器滑片到某个位置时,电压表、电流表的示数分别如图(a)、(b)所示,电压表示数为_______V,电流表示数为_________A。
根据图(a)、(b)所示电压表、电流表示数,计算待测电阻Rx=__________Ω。
(3)小明分析了小华的实验数据与计算结果,他认为是小华电压表所选量程不对。
小明在小华电路基础上,将电压表换为另一量程并联在Rx两端。
为了使实验过程中电表指针能不低于刻度盘的
,他应串联电阻___________(选填R1或R2),滑动变阻器阻值接入范围为____________。
【答案】64.00.210R10~20Ω
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]假设电压表的量程是0~15V,这时电压表的示数是7.5V,从电路图可以看到,这是一个串联电路,电压表并联在电阻R1两端,电路中的电流
电阻R2两端的电压
电源电压
这与题意不符合,所以电压表的量程不是0~15V;那么电压表的量程是0~3V,它的读数是1.5V,电路中的电流
电阻R2两端的电压
电源电压
这与题意相符合,所以小华实验所用电源电压为6V。
(2)[2]由题意可知,将变阻器滑片从一端滑到另一端的过程中,电压表示数减小了4.0V,那么电压表的量程不可能是0~3V,电压表的量程是0~15V,从图(a)可以看到,电压表示数是4V。
[3]电流表的量程只能是0~0.6A,从图(b)可以看到,电流表的示数是0.2A。
[4]由题意可知,将变阻器滑片从一端滑到另一端的过程中,电流表示数变大,根据
可知,电路的总电阻变小,待测电阻Rx阻值不变,那么滑动变阻器接入电路的阻值在变小,待测电阻Rx的电压在变大,变阻器的电压在变小,由于此过程中电压表示数减小了4.0V,那么电压表是并联在变阻器两端的,电源电压是6V,那么待测电阻Rx的电压是
电路中的电流大小是0.2A,那么待测电阻Rx的大小
待测电阻Rx的大小是
。
(3)[5][6]由题意可知,这时电压表的量程是0~3V,假设串联电阻R2,那么电路中的电流大小
但是要求实验过程中电表指针能不低于刻度盘的
,电流表的量程是0~0.6A,指针不能低于0.15A,所以不能串联电阻R2;串联电阻R1,那么电路中的电流大小要求
待测电阻Rx的电压
解得
即他应串联电阻R1,滑动变阻器阻值接入范围为0~20Ω。
2.在复习电学知识时,小明在实验室做了“测量小灯泡的电功率”和“探究电流与电压、电阻的关系”的实验。
实验中,所用的电源电压为6V,小灯泡点的额定电压为3.8V,滑动变阻器的规格为“30Ω1A”。
(1)在“测量小灯泡的电功率”的实验中,小明按图甲所示的电路图正确连接了电路。
闭合开关后,移动变阻器的滑片,当电压表的示数为3.8V时,电流表的示数如图乙所示,则小灯泡的额定功率为____W。
(2)移动变阻器的滑片P,记下多组对应的电压表和电流表的示数,并绘制成如图丙所示的小灯泡的I-U图象。
由图象可知:
当小灯泡两端的电压增大时,小灯泡的电阻______,如果小灯泡两端的电压为1.9V,则小灯泡的实际功率_______0.38W。
(3)在做“探究电流与电阻的关系”实验时,小明所用的四个定值电阻的阻值行别为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω。
他直接利用测量小灯泡电功率时所连的电路进行实验,他把电路中的小灯泡取下,电路的其他元件连接方式不动,把四个定值电阻分别接入电路中进行探究。
如果要保证电路中各元件的安全,且用四个电阻都能顺利地完成实验,则定值电阻两端的电压应该在_______范围内选择。
【答案】1.52变大大于2.4V~3V
【解析】
【详解】
(1)[1]当电压为额定电压3.8V时,图乙中电流表小量程分度值为0.02A,示数为0.4A,灯的额定功率
P额=U额I=3.8V×0.4A=1.52W
(2)[2][3]在图丙中,分别作出图象上a、b两点的电压及对应的电流大小,如下图所示
由图可看出,电压的增加的量Ub-Ua 大于对应的电流增加的值量Ib-Ia,即电压增加的量比电流增加的要大,根据欧姆定律
所以,当小灯泡两端的电压增大时,小灯泡的电阻也变大;因在实际电压1.9V下的电阻小于灯在额定电压3.8V下的电阻,R实 即小灯泡的实际功率大于0.38W。 (3)[4]探究电流与电阻的关系实验时,应控制不同电阻的电压保持不变,根据把5Ω、10Ω、15Ω、20Ω分别接入电路中进行探究,保证电路中各元件的安全,且用四个电阻都能顺利地完成实验: 因电流表的量程为0~0.6A,所以电路中的最大电流为0.6A,当接入最小的电阻5Ω时,电压表示数即为允许的最大电压 U大=R小I大=5Ω×0.6A=3V 因变阻器的最大阻值为30Ω,当变阻器电阻全部连入电路中时,若接入最大的电阻R大=20Ω,此时电路中的最小电流 定值电阻的最小电压 U小=I小R定大=0.12A×20Ω=2.4V 则定值电阻两端的电压应在2.4V~3V。 3.在“用伏安法测电阻”的实验中: (1)实验原理是________________________. (2)用电压表、电流表测量电阻有如图所示的两种接法,在高中教材中叫做电流表外接法和电流表内接法;若电压表的电阻不是非常大,电流表电阻也不是非常小,你认为图______中电阻的测量比真实值偏大,图____中电阻的测量比真实值偏小. (3)如某次测量中,老师只提供了下列器材: 电压恒定的电源一个(电压未知)、电流表一只、定值电阻R0一个(电阻已知)、单刀开关两只、导线若干.测待测电阻Rx的值,请用给定的器材(可不用完)按下列要求完成实验: ①在下图的虚线框内画出你设计的电路图; ②扼要写出实验的主要步骤(指出物理量的名称并 用相应的符号表示) a._________________________________. b._________________________________. ③Rx的数学表达式为: Rx=_______________(用所测量的物理量及相应的符号表示). 【答案】欧姆定律(或 )baa、先用电流表A测出R0的电流I0;b、再用电流表A测出Rx的电流Ix)③I0R0/Ix 【解析】 (1)在“用伏安法测电阻”的实验中实验原理是欧姆定律. (2)甲图用外接法,R真实值为,用总电压去除总电流减电压表的电流,比测量值偏大.乙图用内接法,R真实值为,用R的电压减去电流表的电压再除以电流,比测量值偏小.(3)R0与Rx并联,电流表在干路上,各支路上各有一个开关控制,首先闭合Rx支路开关,测电流Ix,断开Rx支路开关,再闭合R0支路开关,测电流I0.如图: 实验步骤: a、闭合S1断开S2,读出电流表A的示数I0;b、闭合S2断开S1,读出电流表A的示数Ix.③ .故答案为 (1) ; (2)甲乙;(3)①如电路图;②a、闭合S1断开S2,读出电流表A的示数I0;b、闭合S2断开S1,读出电流表A的示数Ix.③ . 4.小华做测量电阻的实验,电源电压为6V,滑动变阻器标有“20Ω1A”字样。 (1)在图甲中用笔画线代替导线将实验电路连接完整。 _______ (2)闭合开关前应将滑动变用器的滑片移动到_______端。 (3)闭合开关后,电压表示数如图乙所示,为准确测量这一电压,接下来小华应进行的操作是________。 (4)实验中,滑片置于某位置时,电压表示数突然变为0,而电流表示数不变。 产生这一现象的原因是_________。 (5)下表五组数据中有一组数据不是本实验中测得的,它是第_______(填写表格中表示序号的数字)组,你判断的依据是_________。 序号 1 2 3 4 5 U/V 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 I/A 0.10 0.19 0.30 0.40 0.51 【答案】 最左换接电压表的小量程电压表断路1定值电阻两端的电压最小为2V 【解析】 【分析】 【详解】 (1)[1]将电压表并联在定值电阻两端,将滑动变阻连入电路,如图所示 (2)[2]闭合开关前,滑动变阻器右边电阻丝连入电路,应将滑动变阻的滑片移动最左端。 (3)[3]由图乙知,电压表大量程分度值为0.5V,示数为2V<3V,为提高测量的准确程度,选用电压表的小量程。 (4)[4]实验中,滑片置于某位置时,电流表示数不变,说明电路是通路,电路中的总电阻不变,电压表示数突然变为0,说明电压表所在的支路断路。 (5)[5][6]由表中数据,根据欧姆定律,定值电阻 根据分压原理,当滑动变阻器的最大电阻连入电路中时,电压表示数最小,定值电阻两端的最小电压 所以第1组数据不是本实验中测得的。 5.在探究“电流与电压、电阻的关系“实验中,实验室老师给小莉和小明同学分别准备了以下器材: 电源(电压恒为4.5V)、电压表、电流表。 滑动变阳器、开关。 “5Ω、10Ω、15Ω”的定值电阻各一个,导线若干。 (1)根据如图所示的实物图在虚线框内画出对应的电路图(______); (2)闭合开关后,移动滑动变阻器的滑片,发现电流表有示数,电压表的示数始终为0,经检查后发现是电路中一根导线断路,则发生断路的导线是a、b、c、d中的______(填字母); (3)小莉同学在“探究电流与电压的关系”时,记录的电流表与电压表的示数如表一所示,请在坐标中描点画出U-I图像(______),由此得出的实验结论是______; 表一 实验次数 电压U/V 电流I/A 1 1.0 0.2 2 1.5 0.3 3 2.0 0.4 4 2.5 0.5 表二 实验次数 电阻R/Ω 电流I/A 1 5 0.6 2 10 0.3 3 15 0.24 (4)小明同学在“探究电流与电阻的关系”时,测得的三组数据如表二所示。 由于操作不当,导致表二中第______次实验的数据存在情误,出错的原因是______。 小明及时纠正了错误,得出了正确的测量结果和实验结论。 接着小明又计算出本次实验中滑动变阻器连入电路的阻值范围是______。 【答案】 b 电阻一定时,电流与电压成正比3没有保持定值电阻两端电压一定,定值电阻两端电压为3.6V,大于3V2.5Ω~7.5Ω 【解析】 【分析】 【详解】 (1)[1]根据电流从电源正极出发,经过依次经过各个电学元件后回到电源负极按照实物图连接,如图所示 (2)[2]闭合开关后,移动滑动变阻器的滑片,发现电流表有示数,说明电路通路,电压表的示数始终为0,即电压表没有连接在电路中,则发生断路的导线是b。 (3)[3]根据表一中的数据利用描点法将这些数据在坐标图上描出来,然后用一条光滑的直线将这些点依次连接起来,如图所示 [4]从画出的U-I图像可知随着电阻两端电压增大,通过电阻的电流也在增大,由此得出的实验结论是: 电阻一定时,电流与电压成正比。 (5)[5][6]探究电流与电阻的关系时,要控制电阻两端的电压不变,由表二数据可知,电阻两端电压 故第3次实验的数据存在错误,产生错误的原因是: 定值电阻两端电压为3.6V,大于3V。 [7]定值电阻两端电压为3V,则电阻为15Ω时,第三次实验通过的电流应为 根据串联分压可知滑动变阻器两端电压为 当电路电流为0.2A时,滑动变阻器接入的阻值 当电路电流为0.6A时,滑动变阻器接入的阻值 所以本次实验中滑动变阻器连入电路的阻值范围是2.5Ω~7.5Ω。 6.某学习小组在“探究通电导体中的电流与电阻的关系”实验中,连接了如图甲所示的电路(电源电压保持4.5V不变)。 (1)用笔画线代替导线将图甲实物电路连接完整;(要求: 滑动变阻器的滑片P向左移动时,电路中电流变大;导线不得交叉) (________) (2)连接好电路,闭合开关,发现电压表示数等于电源电压,电流表有示数,移动滑片,电表示数不变,则故障为滑动变阻 _________; (3)探究通电导体中的电流与电阻的关系实验要在电压一定时进行,图乙是小组根据测得的实验数据绘制的电流I随电阻R变化的图像。 由图像可知R两端的电压为________V;当R的电阻由5Ω更换为10Ω时,闭合开关后,为使R两端的电压________(选填“改变”或“不变”),滑动变阻器的滑片应向____(选填“左”或“右”)端滑动;若实验中R的阻值分别是5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω,为了保证完成实验,则滑动变阻器的阻值至少是________Ω。 【答案】 被短路3不变右12.5 【解析】 【分析】 【详解】 (1)[1]滑动变阻器的滑片P向左移动,电路中电流变大,即电阻变小,故变阻器左下接线柱连入电路中与电阻串联,如下所示 (2)[2]连接好电路,闭合开关,电流表有示数,即电路中有电流通过,则故障类型为短路,电压表示数等于电源电压,只能是滑动变阻 被短路。 (3)[3]图乙是小组根据测得的实验数据绘制的电流I随电阻R变化的图象,由图象可知R两端的电压为 U=IR=0.6A×5Ω=3V [4]探究电流与电阻的实验中应控制电压不变,即保持电阻两端的电压不变。 [5]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,所以滑片应右端移动,使电压表的示数仍为3V。 [6]电压表控制的电压为3V,根据串联电路电压的规律,变阻器分得的电压 U滑=4.5V-3V=1.5V 变阻器分得的电压为电压表示数的0.5倍,根据分压原理,当接入25Ω电阻时,变阻器连入电路中的电阻为 R滑=0.5×25Ω=12.5Ω 故为了完成整个实验,应该选取最大阻值至少为12.5Ω的滑动变阻器。 7.小刚同学在做“用伏安法测量某定值电阻R阻值”的实验中将电路图连接成如图甲所示电路. (1)连接电路时,开关必须是_____,滑动变阻器滑片置于___端(选填“C”或“D”). (2)实验中,移动滑片,电流表无示数,电压表有较大示数且无明显变化,经检查是导线连接问题,请你用笔面线代替导线将图甲电路连接完整_________. (3)电路连接正确后,当电压表的示数如图乙所示,电流表的示数如图丙所示,则通过定值电阻的电流大小为_____A,它的阻值是_________Ω.通常情况下要进行多次测量,其目的是为了_______. (4)另一位同学选择了一个标准的电阻箱(元件符号 ),若干开关、干电池及导线和一个电流表(电流表量程足够大)来测量定值电阻R的阻值,请你帮他在方框内设计完整的电路图______(画出一种即可). 【答案】断开C定值电阻R右端连线到电压表3V接线柱0.399减小误差见解析 【解析】 【分析】 【详解】 (1)为了保护电路,连接电路时,开关必须是断开的,滑动变阻器滑片置于阻值最大处端的C处; (2)由原电路图知道,电阻没有接入电路中,电压表、电流表、变阻器串联在电路中,所以实验中,移动滑片,电流表无示数,电压表有较大示数且无明显变化;实验中,电阻应与变阻器串联在电路中,电压表与电阻并联,定值电阻R右端连线到电压表3V接线柱,故电路正确连接如下: (3)电路连接正确后,当电压表的示数如图乙所示,即电压表选用小量程,分度值是0.1V,所以电压是2.7V,电流表的示数如图丙所示,则电流表选用小量程,分度值是0.02A,则通过定值电阻的电流大小是0.3A,由欧姆定律知道,它的阻值是: R= = =9Ω; 通常情况下要进行多次测量,其目的是为了取平均值减小误差; (4)将两电阻并联,每个支路一个开关,电流表接在干路上,首先只接通定值电阻,记下电流表示数;将电阻箱阻值调到最大,再只接通电阻箱,将电阻箱阻值逐渐调小,使电流表示数与第一次相同,此时电阻箱示数即为定值电阻的阻值.故电路连接如图所示: 8.小兵利用图甲电路来探究电流与电阻的关系,他在实验中控制电压表示数为U0不变,相关器材规格已在图中标明. (1)请用笔画线代替导线将电压表接入电路; (________) (2)开关闭合前,滑动变阻器的滑片应置于图中最______(选填“左”或“右”)端; (3)闭合开关,将电阻箱调至某阻值,调节滑动变阻器时,他发现电压表示数始终为零而电流表示数有明显变化,经检查是由于某处短路而造成的,被短路的是______; (4)小兵调节电阻箱阻值R,进行多次实验,所绘制的I与 关系图线如图乙所示,由此可知U0=_____V,实验结论是: 在电压一定时,_______; (5)若由于电池电量不足,小兵换用4.5V电源后继续实验,进行了如下操作: ①将电阻箱阻值先调至4Ω进行实验,实验完成后断开开关; ②再将电阻箱阻值调至15Ω后,闭合开关进行实验; 则由于小兵在上述操作中的一个疏漏,将会导致________; (6)小华利用图1电路和器材也对电流与电阻的关系进行了探究,在5Ω~25Ω范围内,他将电阻箱阻值R调至5个不同的值分别进行了实验,则他根据实验数据描点所绘制的I与 关系图线不可能是图丙中的______(选填“甲”或“乙”),理由是_______. 【答案】 左电阻箱(或电压表)2通过导体的电流与导体的电阻成反比电阻箱两端电压超过电压表量程乙当电阻箱阻值为25Ω时,滑动变阻器最大阻值不能满足图线乙所需控制不变的电压0.75V 【解析】 【详解】 电压表应与待测电阻箱并联,因此实物图如下: ; 为保证开关接通时用电器安全,滑动变阻器应调至最大阻值,即将滑片移动至最左端; 第三空.电压表示数始终为零说明电阻箱没有分压,或电压表短路将电阻箱短接,因此故障为电阻箱或电压表短路; 由图乙可知,I=0.4A时, ,因此R=5Ω,由公式 可得: ; 由图像可知在电压一定时,电流I与电阻的倒数 成正比,即在电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成反比; 在探究电流与电阻的关系,要保证电压相同因此①②两次操作之间要再次调节滑动变阻器分压,使电阻箱两端电压相同,如果未进行该操作,由串联电路分压,且串联电路电压比等于电阻比,可知会导致电阻箱两端电压超过电压表量程; 由图丙可知,甲I=0.35A时, ,因此R=5Ω,由公式 可得: 因为串联电路电压比等于电阻比,且变阻箱两端电压不变为1.75V,可得当变阻箱电阻为25Ω时: 即 可得: ,滑动变阻器可满足分压需求. 乙I=0.15A时, ,因此R=5Ω,由公式 可得: 因为串联电路电压比等于电阻比,且变阻箱两端电压不变为0.75V,可得当变阻箱电阻为25Ω时: 即 可得: ,滑动变阻器最大阻值为50Ω不能满足分压需求. 综上他根据实验数据描点所绘制的I与 关系图线不可能是图丙中的乙,理由是当电阻箱阻值为25Ω时,滑动变阻器最大阻值不能满足图线乙所需控制不变的电压0.75V. 9.阅读下列材料,并回答问题。 在伏安法测电阻的实验中,可以有以下两种测量方法,分别叫内接法和外接法。 如图所示,分别为实验电路的一部分。 电流表与电压表都有电阻,它们的电阻叫内阻,电流表的内阻非常小,约为RA=0.05Ω,所以在电学实验中,它的内阻常常忽略不计;电压表的内阻非常大,约为RV=10kΩ,连入电路中通过的电流很小,所以在电学实验中通过它的电流常常忽略不计。 但在实际测量中这些忽略不计的物理量却使测量结果产生误差。 博涵同学带领创新实验小组,仔细阅读上述材料后,购买了两个定值电阻并向物理老师借来所需器材进行了测量,两个定值电阻的阻值分别为R1=5Ω,R2=20kΩ,小组同学们为了减小实验误差,选择恰当的方法进行了合作探究,分别测出了两个电阻的阻值。 若你也做为博涵创新实验小组的一员,在测量R1=5Ω的阻值时,请你回答: (1)此实验中你们选择的恰当方法是_____(选填字母) A.内接法 B.外接法 (2)用你们选择的方法测得的电阻值比真实值_____(选填“偏大”或“偏小”) (3)请根据欧姆定律解释测量结果偏大或偏小的原因。 【答案】B偏小若采用外接法,电压表测的电压是准确的,根据并联电路电流的规律,电流表的示数等于通过定值电阻的真实电流和通过电压表的电流,故电流表示数比通过定值电阻的电流偏大,由欧姆定律,R= ,用这种方法测得的电阻值比真实值偏小。 【解析】 【分析】 (1)根据已知条件讨论: 若采用内接法,电流表测的通过定值电阻的电流是准确的,根据分压原理,得出电流表分去的电压为电压表示数大小关系; 若采用外接法,电压表测的电压是准确的,根据分流原理,得出通过电压表的电流与电流表示数的大小关系; 从而比较采用内、外接法对测量的影响的大小,据此分析; (2)(3)若采用外接法,电压表测的电压是准确的,根据并联电路电流的规律,由欧姆定律分析用这种方法测得的电阻值与真实值偏差。 【详解】 (1)电流表的内阻非常小,约为RA=0.05Ω;电压表的内阻非常大,约为RV=10kΩ,在测量R1=5Ω的阻值时,若采用内接法,如上左图,电流表测的通过定值电阻的电流是准确的,定值电阻为电流表内阻的 ,由分压原理,电流表分去的电压为电压表示数的 ;若采用外接法,电压表测的电压是准确的,定值电阻是电压表内阻的 ,根据分流原理,假设通过定值电阻的电流为I′,由分流原理,则通过电压表的电流为 ;比较①②得,采用外接法对测量的影响较小,选B; (2)(3)若采用外接法,电压表测的电压是准确的,根据并联电路电流的规律,电流表的示数等于通过定值电阻的真实电流和通过电压表的电流,故电流表示数比通过定值电阻的电流偏大,由欧姆定律, ,用这种方法测得的电阻值比真实值偏小。 故答案为: (1)B; (2)偏小;(3)若采用外接法,电压表测的电压是准确的,根据并联电路电流的规律,电流表的示数等于通过定值电阻的真实电流和通过电压表的电流,故电流表示数比通过定值电阻的电流偏大,由欧姆定律, ,用这种方法测得的电阻值比真实值偏小。 【点睛】 本题考查串联、并联电路的规律及欧姆定律的运用。 要明确电学实验中,当满足待测电阻阻值远小于电压表内阻时,电流表应用外接法,当电流表内阻远小于待测电阻阻值时,电流表应用内接法。 体现了与高中知识的衔接。 10.某小组同学准备探究“通过导体的电流与电压、电阻的关系”实验器材有: 干电池2节,滑动变阻器(20Ω,1A)、电流表、电压表、开
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