中考零距离潍坊中考物理复习知识精炼 三年中考例析第14单元 欧姆定律.docx
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中考零距离潍坊中考物理复习知识精炼三年中考例析第14单元欧姆定律
1.如图14-1所示,在研究电流与电压的关系时,使定值电阻R的阻值保持不变,闭合开关S后,调节滑动变阻器的滑片,使定值电阻R两端的电压成整数倍的变化,如2V、4V、6V等,将加在R上的电压值和通过的电流值记录在实验表格内,然后对实验数据进行分析,从而得出结论。
图14-1
2.在研究电流与电阻的关系时,换用不同的定值电阻,使电阻成整数倍的变化,如5Ω、10Ω、15Ω等,调节滑动变阻器的滑片,保持每次定值电阻两端的电压不变,把对应于不同阻值的电流值记录在实验表格内,然后对实验数据进行分析,从而得出结论。
3.欧姆定律的内容:
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,数学表达式I=。
4.用电流表和电压表测定值电阻的方法叫做伏安法,伏安法测电阻的实验原理是欧姆定律。
本实验中滑动变阻器的作用:
改变被测电阻两端的电压,同时又能起到保护电路的作用。
5.几个电阻串联起来,总电阻比任何一个电阻都大,这是因为把导体串联起来,相当于增大了导体的长度。
串联电路的总电阻,等于各串联电阻之和,即+…。
6.几个电阻并联起来,总电阻比任何一个电阻都小,这是因为把导体并联起来,相当于增大了导体的横截面积。
并联电路的总电阻的倒数,等于各并联电阻的倒数之和,即=++…+。
考点1探究电流与电压、电阻之间的关系
【例1】(2016·宿迁)在做“探究导体中电流跟电阻的关系”的实验中,实验器材有:
学生电源(3V不变),电流表、电压表、定值电阻四只(5Ω、10Ω、20Ω、25Ω各一只),滑动变阻器M(10Ω1A),滑动变阻器N(20Ω1A),开关、导线若干。
(1)请你用笔画线代替导线,将图14-2中的实物电路连接完整,要求滑片P向B端移动时电路中电流变大。
图14-2
(2)实验过程中,使用不同定值电阻进行探究时,调节滑动变阻器的阻值,使电阻R两端电压保持不变,这种方法是________(填字母编号)。
A.转换法B.控制变量法C.等效替代法
(3)某次实验中,连接好电路,闭合开关时,发现电流表示数几乎为零,电压表示数约3V,调节滑动变阻器的阻值,两电表示数均无明显变化,电路故障原因可能是________。
(4)排除故障后,更换不同定值电阻进行了实验,记录实验数据如下表:
实验序号
1
2
3
4
电阻/Ω
5
10
20
25
电流/A
0.40
0.20
0.10
0.08
分析表中数据可得到的结论是:
________。
(5)实验中选择的滑动变阻器应是________(选填“M”或“N”)。
【解析】
(1)将滑动变阻器的B接线柱与定值电阻的右接线柱相连,如图14-3所示。
(2)导体中电流跟电阻和电阻两端电压有关,所以实验中要使用控制变量法,故B选项正确,A、C选项错误。
(3)闭合开关,无论怎样移动滑片,电压表始终约为3V,电流表示数几乎为零,说明电压表串联在了电路中,则故障的原因可能是R断路。
(4)研究电流跟电阻之间的关系,电流的变化倍数与电阻变化倍数的倒数相等,故可得到结论:
在电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成反比。
(5)电压表的示数保持不变,由表格中数据知,==5Ω×0.4A=2V;根据串联分压的知识,当定值电阻的阻值最大为25Ω时,所需滑动变阻器的阻值最大,此时电路中的电流为0.08A,所以===12.5Ω,因此选择滑动变阻器N。
【答案】
(1)如图14-3所示
(2)B(3)R断路(4)在电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成反比(5)N
图14-3
【变式训练】
1.甲、乙两小组探究“电流与电压和电阻的关系”,老师提供的实验器材有:
电源(电压恒为4.5V),电流表、电压表各一个,开关一个,定值电阻四个(5Ω、10Ω、15Ω、20Ω),滑动变阻器两只(规格分别为“20Ω2A”“50Ω1A”),小灯泡一只(额定电压3.8V),导线若干。
甲乙丙
图14-4
(1)甲小组探究“电流与电压的关系”。
①请你根据图14-4甲的电路图用笔画线代替导线将图乙中的实物电路连接完整。
②他们将5Ω的电阻接入电路,检查无误后闭合开关,发现电压表无示数,电流表有示数,造成这一现象的原因可能是________________________________________(写出一条即可)。
③排除故障后进行实验得到的数据如下表,由此可得到的实验结论是______________。
电压U/V
1.0
1.5
3.0
电流I/A
0.2
0.3
0.6
(2)乙小组探究“电流与电阻的关系”。
①将5Ω的电阻接入电路,检查无误后闭合开关,移动滑片,使电压表的示数为1.5V,并记下相应的电流值。
再用10Ω的电阻替代5Ω的电阻,此时滑片应向________(选填“左”或“右”)端移动,移动滑动变阻器的滑片的目的是______________________________。
②为了完成用四个定值电阻进行实验,应选择滑动变阻器的规格是________。
③他们用小灯泡替换定值电阻,移动滑片,使小灯泡正常发光,电流表示数如图丙所示,则小灯泡的额定功率是________W。
答案:
(1)①如图14-5所示②定值电阻短路(或电压表短路、电压表断路等)③电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比
(2)①左保持定值电阻两端电压一定(或保持电压表示数不变)②“50Ω1A”③1.14
或
图14-5
解析:
(1)①定值电阻与滑动变阻器、电流表串联接入电路;电压表与电阻并联,电流从“+”接线柱流入,从“-”接线柱流出,如图14-5所示。
②电流表有示数表明电路接通,电压表无示数可能是定值电阻短路,电压表相当于和一段导线并联(也可能是电压表断路或电压表短路等)。
③分析数据可得出结论:
电阻一定时,导体中的电流跟导体两端的电压成正比。
(2)①定值电阻由5Ω更换为10Ω后,定值电阻分压变大,大于原来的电压,为保持定值电阻两端电压不变,由电路图可知,应向左移动滑动变阻器的滑片,增大滑动变阻器接入电路的阻值,增大滑动变阻器的分压,使定值电阻两端电压减小到原来的1.5V,保持定值电阻两端电压一定。
②实验中,当定值电阻是20Ω时,流过电路的电流I===0.075A,滑动变阻器接入电路的阻值应为===40Ω>20Ω,为使实验能顺利进行,应使用规格为“50Ω1A”的滑动变阻器。
③电流表选择0~0.6A量程,分度值为0.02A,示数为0.3A,小灯泡的额定功率P=UI=3.8V×0.3A=1.14W。
考点2动态电路分析
【例2】(2016·滨州)如图14-6所示电路中,电源电压保持不变,当开关S闭合,滑动变阻器的滑片P向右移动时,电流表和电压表的示数变化情况分别为()
图14-6
A.电流表的示数变小,电压表的示数变大B.电流表的示数变大,电压表的示数变小
C.电流表的示数变小,电压表的示数不变D.电流表的示数变小,电压表的示数变小
【解析】因为电压表测电源的电压且电源的电压不变,所以电压表的示数不变;当滑动变阻器的滑片P向右移动时,滑动变阻器接入电路的电阻变大,由I=知,支路的电流变小,支路的电流不变;因为并联电路中干路电流等于各支路电流之和,所以干路电流变小,即电流表的示数变小。
故本题答案选C。
【答案】C
【变式训练】
2.将光敏电阻R、定值电阻、电流表、电压表、开关和电源连接成如图14-7所示电路,光敏电阻的阻值随光照强度的增大而减小。
闭合开关,逐渐增大光敏电阻的光照强度,观察电表示数的变化情况应该是()
图14-7
A.电流表示数变大,电压表示数变小B.电流表示数变小,电压表示数变大
C.电流表和电压表示数均变小D.电流表和电压表示数均变大
答案:
D
解析:
由题图可知,两电阻串联,电压表测定值电阻两端电压,电流表测电路电流。
增大光敏电阻的光照强度时,光敏电阻阻值减小,电路总电阻减小,电源电压不变,由欧姆定律可知,电路电流变大,电流表示数变大。
定值电阻阻值不变,电路电流增大,由U=可知,定值电阻两端电压变大,电压表示数变大。
故D选项正确。
考点3伏安法测电阻
【例3】(2016·南宁)如图14-8甲是用“伏安法”测量未知电阻的实物电路。
(1)请用笔画线代替导线,将图甲中的实物电路连接完整。
(2)闭合开关前应将滑动变阻器的滑片移到________处;闭合开关,发现电流表几乎无示数,电压表指针明显偏转,则出现的故障可能是__________。
(3)排除故障后,闭合开关,当滑片移动到某位置时,电压表示数为2.4V,电流表示数如图乙所示,其读数为__________A,则未知电阻=________Ω。
(4)若实验中电压表损坏,利用其他的原有器材也能测出未知电阻的阻值,实验电路如图丙所示(滑动变阻器最大阻值为,电源电压未知且不变),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;
②闭合开关S,将滑动变阻器的滑片P移到________,记录电流表示数;
③写出待测电阻的表达式:
=____________(用已知量和测量量符号表示)。
甲乙丙
图14-8
【解析】
(1)滑动变阻器应和电流表串联,接线柱应该“一上一下”接入电路,如图14-9所示。
图14-9
(2)为了保护电路,滑动变阻器的滑片应滑到阻值最大处;由题意可知,电流表指针几乎未动,说明电路中没有电流(或电流很小),则电路中可能出现了断路;又因为电压表指针有明显偏转,说明电压表两接线柱到电源两极间的电路是连通的,则出现的故障可能是断路。
(3)如图乙所示,电流表的量程为0~0.6A,分度值为0.02A,读数为0.24A;由I=得未知电阻的阻值:
===10Ω。
(4)②根据题意可知,应将滑片移到b端,记录电流表示数。
表达式的推导:
步骤①,闭合开关S,将滑动变阻器的滑片P移到a端,两电阻并联,总电流为;步骤②,闭合开关S,将滑动变阻器的滑片P移到b端,被短路,只有工作,电流表示数为,所以电源电压:
U=。
两次实验中,两端电压均等于电源电压,阻值不变,所以通过的电流均为,根据并联电路的电流特点可得,通过待测电阻的电流=,并联电路电压相等,则待测电阻两端的电压:
=U=,所以待测电阻==。
【答案】
(1)如图14-9所示
(2)阻值最大断路(3)0.2410(4)②b端③
【变式训练】
3.小明和学习小组利用电源(电压未知)、滑动变阻器(“100Ω2A”)、电流表、电压表、开关各一个,导线若干来测量电阻的阻值(其阻值约几百欧)。
甲乙
图14-10
(1)在图14-10甲中完成实验电路的连接。
(2)设计的实验表格为下表。
表格中,①处应填写________。
实验序号
电流I/A
电压U/V
电阻R/Ω
①
1
2
3
(3)正确连接电路后,当滑动变阻器的滑片移至某一位置时,电压表的示数如图乙所示,为__V。
(4)实验中,器材完好,当移动滑动变阻器的滑片时,电压表指针偏转正常,但电流表指针几乎不偏转,无法读数,原因可能是________。
(5)勤于思考的小明在不改动原来实验电路的情况下,也能求出待测电阻的阻值,请你写出小明的主要实验步骤(用相应的字母表示测出的物理量):
①______________________________;②______________________________;
③写出待测电阻的表达式=________。
答案:
(1)如图14-11所示
(2)电阻的平均值/Ω(3)2.4(4)电流表被短路(5)①将滑动变阻器的滑片移动至阻值为零处,记下电压表的示数②再将滑动变阻器的滑片移动至阻值最大(100Ω)处,记下电压表的示数③
图14-11
解析:
(1)电压表与待测电阻并联,如图14-11所示。
(2)本实验中,应多次测量求平均值以减小误差,所以表格的最后一栏是:
电阻的平均值/Ω。
(3)图乙中,电压表的量程为0~3V,分度值为0.1V,示数为2.4V。
(4)实验中,器材完好,当移动滑动变阻器的滑片时,电压表指针偏转正常,但电流表指针几乎不偏转,无法读数,原因可能是电流表被短路。
(5)电流表被短路时,先调节滑动变阻器使其接入电路中的电阻为0Ω,此时电压表测电源的电压,读出示数,然后调节滑动变阻器的滑片使其阻值完全接入电路中,读出电压表的示数,由串联电路中总电压等于各分电压之和可知,滑动变阻器两端的电压=,因串联电路中各处的电流相等,所以由I=可得,=,解得:
==。
考点4电路故障分析
【例4】小强同学在探究串联电路电流规律的实验中,按如图14-12所示连接好了电路,闭合开关S后,观察实验,两灯均不发光。
为检测出电路故障,他做了以下操作:
将电压表接到b、c两点,观察电压表、电流表均无示数;将电压表接到a、b两点,观察电压表有明显示数,而电流表示数几乎为零。
则电路故障可能是()
图14-12
A.灯断路B.灯短路C.电流表烧坏了D.灯断路
【解析】电流表始终无示数,说明电路故障为断路;将电压表接到b、c两点,电压表无示数,说明电压表的正、负接线柱没与电源两极相连;将电压表接到a、b两点,观察到电压表有明显示数,说明电压表的正、负接线柱与电源两极相连,则电路故障可能是灯断路,故选A。
【答案】A
【变式训练】
4.在如图14-13所示的电路中,闭合开关S,电路正常工作。
一段时间后灯L熄灭,一个电表的示数变大,另一个电表的示数变小。
将两用电器位置互换后再次闭合开关S,两个电表指针均发生明显偏转。
若电路中只有一处故障,且只发生在灯L或电阻R上,则()
图14-13
A.灯L短路B.灯L断路C.电阻R断路D.电阻R短路
答案:
A
考点5欧姆定律及其应用
【例5】(2016·达州)如图14-14所示,电源电压不变,L是标有“12V6W”的小灯泡,且其电阻不随温度变化,=16Ω,滑动变阻器的最大电阻值为24Ω,只闭合S、时小灯泡L恰能正常发光。
求:
图14-14
(1)电源电压。
(2)同时闭合开关S、、,且滑片位于最下端B时,电流表的示数。
(3)当只闭合开关S时,电路的最小总功率和此时电压表的示数。
【解析】
(1)只闭合S、时,电路为小灯泡的基本电路,由于灯泡正常发光,所以电源电压等于灯泡的额定电压,即12V。
(2)同时闭合开关S、、,且滑片位于最下端B时,灯泡、、滑动变阻器并联,并且滑动变阻器的全部阻值接入电路,电流表测量和滑动变阻器的电流,和滑动变阻器的总电阻===9.6Ω,电流表的示数I===1.25A。
(3)当只闭合开关S时,、滑动变阻器以及灯泡串联,由P=可知,灯丝的阻值===24Ω,电路中最小电流===0.1875A,电路的最小总功率P==12V×0.1875A=2.25W,由欧姆定律可知,电压表的示数U′==0.1875A×24Ω=4.5V。
【答案】
(1)12V
(2)1.25A(3)2.25W4.5V
【变式训练】
5.在综合实践活动课上,小明设计了如图14-15所示的模拟调光灯电路,此电路中电源电压
不变,灯泡L标有“6V3W”字样,定值电阻的阻值为6Ω,将滑动变阻器的滑片P置于最右端,闭合开关,电压表和电流表示数分别为6V和0.3A;移动滑片P至某一位置,电压表和电流表示数分别为1V和0.5A。
图14-15
(1)灯泡L正常发光时的电阻多大?
(2)滑动变阻器的滑片P在最右端时,闭合开关,灯泡L的实际功率多大?
(3)为使灯泡安全工作,的滑片能自由滑动,且滑片P滑到某一端时灯泡能正常发光,应采取怎样的保护措施?
请具体说明。
答案:
(1)12Ω
(2)0.66W(3)在电路中串联一个2Ω的电阻
解析:
(1)灯泡正常发光时的电阻===12Ω。
(2)P在某一位置时,=1V,I=0.5A,而灯泡正常发光时的电流===0.5A,因此此时灯泡正常发光,并且灯泡两端电压为6V;由I=可知,电阻两端电压==0.5A×6Ω=3V;电源电压U==6V+3V+1V=10V;当P在最右端时,=6V,I′=0.3A,电阻两端电压:
==0.3A×6Ω=1.8V,灯泡两端的实际电压==10V-1.8V-6V=2.2V,灯泡的实际功率:
==2.2V×0.3A=0.66W。
(3)根据题意可知,滑片P在最左端时,灯泡正常发光,此时电路中的总电阻:
R===20Ω,所以需要在电路中串联一个定值电阻,定值电阻的阻值R′==20Ω-12Ω-6Ω=2Ω。
1.(2016·潍坊)(多选)如图14-16所示的电路中,电源电压保持不变,为定值电阻,灯泡阻值不变,R为光敏电阻,其阻值随照射在它上面的光强(表示光照射强弱的物理量)减小而增大。
闭合开关S,当光强增大时()
图14-16
A.电压表示数减小B.电压表示数减小
C.电压表与电流表A示数比值不变D.电压表与电流表A示数比值不变
答案:
BC
解析:
由电路图可知,R与L、串联,电压表测L两端的电压,电压表测L与R两端的电压,电流表测电路中的电流,因光敏电阻R阻值随照射在它上面的光强减小而增大,所以,当光照増大时,R的阻值减小,电路中的总电阻减小,由I=可知,电路中的电流增大,即电流表A的示数增大,由U=IR可知,灯泡L和两端的电压都增大,即电压表的示数增大,故选项A错误;因串联电路中总电压等于各分电压之和,所以L与R两端的电压之和减小,即电压表的示数减小,故选项B正确;则电压表与电流表A示数比值减小,故选项D错误;由R=可知,电压表与电流表A示数比值等于L的阻值,则电压表与电流表A示数比值不变,故选项C正确。
2.(2015·潍坊)小明同学利用电流表A、单刀双掷开关S、电阻箱R、滑动变阻器和电源测量未知电阻的阻值,实验电路图如图14-17甲所示。
实验操作如下:
甲乙
图14-17
①移动滑动变阻器的滑片P,使滑动变阻器接入电路的阻值最大。
将S拨至a处,再次移动滑片P,使滑动变阻器的部分阻值接入电路,读出电流表的示数。
②保持滑片P位置不变,将电阻箱值调到最大,再将S从a拨至b处,调节电阻箱使电流表的示数为,此时电阻箱的示数为R′。
(1)若=,则待测电阻值________R′(选填“>”“<”或“=”)。
(2)若,则待测电阻值________R′(选填“>”“<”或“=”)。
(3)图乙所示电阻箱的示数为________Ω。
答案:
(1)=
(2)<(3)305
解析:
开关S拨到a处时,电阻和滑动变阻器串联,此时电源电压;当开关S拨到b处时,电阻箱R和滑动变阻器串联,此时电源电压′,故′,因滑片P位置不变,滑动变阻器的阻值不变。
(1)若=,则待测电阻=R′;
(2)若>,则>,由此可知<′,则<R′;(3)题图乙所示电阻箱的示数为0×1000Ω+3×100Ω+0×10Ω+5×1Ω=305Ω。
3.(2014·潍坊)现有下列器材:
两节干电池、一个单刀单掷开关、一个单刀双掷开关、电压表(0~3V、0~15V)、阻值为10Ω的定值电阻、导线若干。
利用这些器材测量滑动变阻器的最大阻值,实验原理如图14-18甲所示。
(1)请你根据图甲所示的电路图,将图乙中的实物图连接完整(导线不交叉)。
甲乙丙丁
图14-18
(2)电路连好之后,按照下列步骤进行操作:
①移动滑动变阻器的滑片,使其连入电路的阻值最大,闭合开关,将开关拨至a处,记下电压表的示数=________V(如图丙);②将开关拨至b处,记下电压表的示数=________V(如图丁);③先断开开关和,再撤去________两端的导线,然后整理器材。
(3)根据上述有关数据,求出滑动变阻器的最大阻值为________Ω。
答案:
(1)如图14-19所示
图14-19
(2)①2.5②1.0③电源(3)15
解析:
(1)将开关的a接线柱与电源正极相连,开关的b接线柱与的右接线柱相连,并且的右接线柱与滑动变阻器下方任一接线柱相连。
(2)根据实物图可知,电压表量程为0~3V,分度值为0.1V,由图丙可知电压表示数为2.5V;由图丁可知,电压表示数为1.0V;拆卸电路时,先断开开关,再撤去电源两端的导线,然后整理器材。
(3)当定值电阻与滑动变阻器的最大阻值串联时,电路中的电流:
I===0.1A;因为串联电路两端电压等于各部分电压之和,所以滑动变阻器两端电压为=2.5V-1.0V=1.5V;由I=可知,滑动变阻器的最大阻值===15Ω。
4.(2014·潍坊)(多选)如图14-20所示的电路,电源电压保持不变。
当闭合开关S,滑动变阻器的滑片P向左移动时,下列说法正确的是()
图14-20
A.电流表示数变大,电压表示数变小B.电流表示数变小,电压表示数变大
C.R两端的电压和消耗的功率都变小D.电路消耗的总电功率变大
答案:
BC
一、单项选择题
1.(2015·怀化)一个阻值为20Ω的电阻,测得通过它的电流为5A,那么此时加在这个电阻两端的电压是()
A.4VB.10VC.0.25VD.100V
答案:
D
2.电控调光玻璃能根据光照强度自动调节玻璃的透明度。
其原理是:
光照增强,光敏电阻阻值变小,施加于玻璃两端的电压降低,玻璃透明度下降,反之则玻璃透明度上升。
若电源电压不变,是定值电阻,如图14-21所示电路图中符合要求的是()
ABCD
图14-21
答案:
A
3.(2016·枣庄)某学习小组在一次实验中利用电压表和电流表测量出了多组数据,并记录在下表中,请根据表中给出的数据,分析判断出他们实验时所使用的电路图可能是()
U/V
3.0
2.5
2.0
1.8
1.5
1.3
I/A
0.20
0.30
0.40
0.44
0.50
0.54
ABCD
图14-22
答案:
D
解析:
A选项和B选项电路图中的电压表测电源的电压,示数不变,故选项A、B不符合题意;C选项电路图中的电压表测量定值电阻两端电压,当电压表示数变小时,电流表示数也变小,且比值不变,故选项C不符合题意;D选项电路图中的电压表测量滑动变阻器两端电压,电流表测量电路中的电流,当电压表示数变大时,说明变阻器接入电路的阻值增大,则电流表示数减小,且比值改变,故选项D符合题意。
4.(2016·南宁)如图14-23所示的电路中,电源电压保持不变,=20Ω。
闭合开关S,移动滑动变阻器的滑片P到中点c时,电流表的示数为0.4A;移动滑片P到最左端a时,电流表的示数为0.3A,则电源电压和滑动变阻器的最大阻值分别为()
图14-23
A.6V20ΩB.12V20ΩC.6V30ΩD.12V30Ω
答案:
B
解析:
由电路图可知,与串联,电流表测电路中电流,当P在中点c时,电流表示数为0.4A,由I=知U=IR,则有:
U=I=0.4A×,当P在最左端a时,变阻器
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