一、初三物理欧姆定律易错压轴题(难)
1.欣欣利用如图甲所示的电路,探究通过“导体的电流跟电阻的关系”。实验器材:电源(电压恒为 4.5V),电流表、电压表各一只,开关,三个定值电阻(5Ω、10Ω、
15Ω),两只滑动变阻器(甲“10Ω 2A”、乙“20Ω 1A”),导线若干。
(1)用笔画线代替导线完成图甲电路的连接;
(_____________)
(2)实验中欣欣发现,无论怎样移动滑动变阻器的滑片,两电表的指针始终处于图乙所示的状态,则电路故障可能是_______;
(3)排除故障后,多次改变 R的阻值,根据实验数据画出如图丙所示的I-R图像,得到的结论是_______ ;
(4)在上述实验中,欣欣用10Ω的电阻替换5Ω的电阻,为了完成实验,他应该将滑动变阻器的滑片向 ______ 端移动(选填“A”或“B”),使电压表示数为______________V;(5)当欣欣改用15Ω的电阻继续实验时,发现无论怎样移动滑动变阻器的滑片,都无法使电压表的示数达到实验要求的值,则欣欣选用的滑动变阻器的规格是______(选填“甲”或“乙”),如果串一个定值电阻就能完成实验,那么这个定值电阻的范围是________;(6)除了更换滑动变阻器的方案以外,欣欣想到原有器材不变,调整定值电阻两端的电压也可以完成实验,他应控制定值电阻两端的电压范围是________。
【答案】定值电阻断路在电压不变
时,通过导体的电流与电阻成反比A 2.5 甲2~12Ω 2.7V~3V
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]将电压表并联在定值电阻的两端,如图所示;
(2)[2]乙图中,左表为电压表,示数满偏,说明电压表与电源连通;右边为电流表示为0,说明电路断路或总电阻很大,由此可知,与电压表并联的定值电阻断路了。
(3)[3]由图丙所示图象可知:通过电阻的电流与电阻值的乘积为2.5保持不变,是一个定值,这说明:在电压不变时,电流与电阻成反比。
(4)[4][5]根据图丙所示的I?R 图象知,电阻两端的电压
U =IR=5V ×0.5A=2.5V
闭合开关发现电压表的示数变大,为保持电阻的电压不变,应增加变阻器分得的电压,根据分压原理可知,应增大变阻器连入电路中的电阻,他应该将滑动变阻器的滑片向A 端移动,使电压表示数为2.5V 。
(5)[6]当用15Ω的电阻继续实验时,即使将“10Ω2A ”的变阻器变阻器的全部电阻10Ω连入电路,由欧姆定律,此时电路中的电流
I ='U R R +滑= 4.5V 15Ω10Ω+ =0.18A 电压表的最小示数
U 小=IR =0.18A ×15Ω=2.7V>2.5V
所以,他发现无论怎样移动滑动变阻器的滑片,都无法使电压表的示数达到实验要求的值,则小明选用的滑动变阻器的规格是甲“10Ω2A ”。
[7]如果串一个定值电阻就能完成实验,则滑动变阻器取最大值10Ω时,R 串最小,即满足
U R =
U R R R ++滑最大串最小 ?R =2.5V
即 4.5V 15Ω10ΩR ++串最小
?15Ω=2.5V 解得R 串最小=2Ω;
滑动变阻器取最小值0时,R 串最大,即满足
U R =U R R +串最大
?R =2.5V
即 4.5V 15ΩR +串最大
?15Ω=2.5V 解得R 串最大=12Ω,故这个定值电阻的范围是2~12Ω。
(6)[8]由(5)知,使用“10Ω2A ”的滑动变阻器时,电压表能达到的最小示数为2.7V ;电压表量程为0~3V ,当电压表示数U 大=3V 时, 滑动变阻器分得的电压
U 滑2=4.5V?3V=1.5V
当定值电阻为15Ω时,根据分压原理有
2U U 滑大=15Ω
R 滑 则
R 滑=2U U 滑大×15Ω=1.5V 3V
×15Ω=7.5Ω 该滑动变阻器能满足要求,所以,电压表的最大示数可以为3V ;
综上,除了更换滑动变阻器的方案以外,小明想到原有器材不变,调整定值电阻两端的电压也可以完成实验,他应控制定值电阻两端的电压范围是2.7V ~3V 。
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“30Ω 1A ”。
(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U b-U a大于对应的电流增加的值量I b-I a,即电压增加的量比电流增加的要大,根据欧姆定律
a b
a b
a b
U U
R R
I I
=<=
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 2 2 22 ()() 1 1.52W 0.38W 22444 U U U P U P R R R R ==>=?=== 额额额额 实 额 实实 额 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 6V 0.12A 2030 U I R R === +Ω+Ω 小 定大滑大 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.小致同学在做“用伏安法测量定值电阻R1的阻值”的实验中,按如图甲所示设计的电路进行实验,已知滑动变阻器的最大阻值为R2。 (1)闭合开关,移动滑动变阻器滑片,改变R 1两端电压及通过电流,实现多次测量,其目的是_______________; (2)当电压表示数为2.5V 时,电流表示数为0.5A ,利用此数据计算出R 1的阻值是_____Ω; (3)小华在没有电流表的情况下也测量出了此电阻的阻值,其电路如图乙,他的操作如下: ①开关闭合,将滑动变阻器滑片调到最左端,记录电压表示数为3V ; ②将滑动变阻器的滑片调到最右端,记录电压表的示数为1V 。 则R 1的阻值为_____(用含有R 2的代数式表示)。 (4)小峰同学在小华同学的电路基础上进行了调整,设计了如图丙所示的电路,他的操作如下: ①将滑动变阻器滑片调到中央位置,记录电压表示数为U 1; ②将滑动变阻器滑片调到阻值最大处,记录电压表示数为U 2。 则U 1_____ 22 U (选填“>”、“<”或“=”),R 1的阻值为_____(用含有U 1、U 2、R 2的代数式表示)。 【答案】减小误差 5 20.5R > 212122U U R U U -- 【解析】 【分析】 (1)定值电阻多次测量求平均值是为了减小误差; (2)根据U R I =算出电阻; (3)闭合开关S ,将滑动变阻器滑片调到最左端,电路中只有电阻1R ;将滑片滑到最右端,两电阻串联,根据串联电路的电流和电压特点求出待测电阻的阻值; (4)要测量x R 的阻值,根据U R I = 可知,需知道被测电阻两端电压和通过的电流,据此分析。 【详解】 (1)[1]为提高测量的准确程度,通常情况下要进行多次测量并取平均值,其目的是为了减小误差; (2)[2]当电压表示数为2.5V 时,电流表示数为0.5A ,则1R 的阻值为 1 2.5V 5Ω0.5A U R I ===; (3)[3]①开关闭合,将滑动变阻器滑片调到最左端,电路中只有电阻1R ,记录电压表示数为 3V ,即电源电压为3V ; ②将滑动变阻器的滑片调到最右端,两电阻串联,记录电压表的示数为1V ,即此时电阻1R 两端的电压为1V ,则滑动变阻器2R 两端的电压为3V -1V =2V ,根据串联电路的电流和电压特点有 121V 2V R R =, 故120.5R R =; (4)[4]①将滑动变阻器滑片调到中央位置,记录电压表示数为U 1,根据串联电路的电流和电压特点有 111212 U U R U R -=电源------① 则 21122R U U R R =+电源 , ②将滑动变阻器滑片调到阻值最大处,记录电压表示数为U 2,根据串联电路的电流和电压特点有 2122 U U R R U -=电源------② 则 2212222U R U R R =+电源 , 故212 U U >; [5]联立以上①②两式,解得 211212 2U U R R U U -=-。 【点睛】 本题以伏安法测电阻的探究实验为基础,进行了多层次的拓展,既要掌握好重点实验伏安法测电阻,又要灵活运用欧姆定律进行深度探究,非常经典的一道探究实验综合题。 4.小军用如图所示的电路探究“通过导体的电流与导体两端电压的关系”。 (1)小军连接的电路有一处错误,请只改动一根导线,使电路连接正确(在应改动的导线上打“×”,用笔画线代替导线画出正确的接法)_______。 (2)图乙时他改正错误后某次实验的电流表和电压表示数,则小军选择的定值电阻是 ____Ω(保留一位小数)。 (3)小军进行了多次实验后,绘制了定值电阻的电流随电压变化的图象(如图丙所示)。正确的图象是__(选填“A”或“B”)。 (4)小军看到实验桌上有一个额定电压为U的小灯泡,他想挑战只用一只电表测量该小灯泡的额定功率.小军又找来一个已知阻值的定值电阻R0和两个开关S1,S2,设计了如图丁所示的电路图,请补全小军的实验步骤。 ①只闭合开关S和________(选填“S1”或“S2”),调节滑动变阻器的滑片,使电流表的示数为_________; ②只闭合开关S和__________(选填“S1”或“S2”),保持滑动变阻器的滑片位置不变,读出此时电流表的示数为I; ③则小灯泡的额定功率的表达式为:P额=_________(用字母U, I, R0,表示)。 【答案】 9.2 A S2 S1 UI﹣ 【解析】 1)电压表应与电阻并联,如图所示: (2)由图乙知,电流表的量程为0~0.6A,分度值为0.02A,示数为0.26A;电压表的量程为 0~3V,分度值为0.1V,示数为2.4V;所以定值电阻的阻值为R=9.2Ω; (3)由于是定值电阻,所以电流与电压成正比例,A正确,B错误;(4)首先只闭合S和S2,此时定值电阻与灯泡并联,灯泡正常发光时,定值电阻两端电压为U,所以此时电流表测量通 过定值电阻的电流表示数应为I0,所以当电流表的示数为时灯泡正常发光;只闭合S和S1,此时电流表测量干路电流,则可知灯泡的额定电流I额I?I0I?;灯泡的额定功率P额U额I额U×(I?)UI?. 5.在“测定小灯泡的电阻”实验中,(1)甲组同学连接好最后一根导线,灯泡立即发出明亮耀眼的光并很快熄灭.检查后,发现连线正确,请你找出实验中两个操作不当之处: ①________________________________;②_________________________________.(2)乙组同学闭合开关后,发现小灯泡不亮,但电流表有示数.接下来应进行的操作是() A.更换小灯泡 B.检查电路是否断路 C.移动滑动变阻器滑片,观察小灯泡是否发光 (3)右表中是按正确的操作测得的数据,某同学通过计算发现三次小灯泡的阻值不相等,其原因是____________________________. 【答案】(1)连接电路时没断开开关;滑动变阻器没调到最大阻值(或灯泡规格太小、或滑动变阻器最大值太小、或电源电压过高等);(2)C(3)小灯泡的电阻受温度的影响.【解析】 试题分析:(1)为保护电路,连接实物图时应:①断开开关,②滑动变阻器的滑片要调 到使连入电路的电阻为最大的位置;该组同学连接好最后一根导线后,灯泡立即发出明亮耀眼的光并很快熄灭,说明连完最后一根线,电路立即接通且电路电流较大,电路阻值太小, 因此原因是:①连接电路时没断开开关;②滑动变阻器没调到最大阻值; (2)乙组同学闭合开关后,电流表有示数,说明电路是通路,灯泡没坏,也不是断路,可能是连入电阻太大,电路中电流太小所致,下一步操作:移动滑动变阻器滑片,观察小灯泡是否发光,即应进行C项操作. (3)灯泡在不同电压下,灯泡的明暗程度不同,灯丝的温度也就不同,说明灯丝的电阻与温度有关,即灯丝的电阻随温度升高而增大. 考点:伏安法测电阻的探究实验 6.小宸利用如图甲所示的电路研究电流随电压变化的情况。其中电源电压为U,R t是热敏电阻,其阻值与温度有关,二者关系为R t=kt+b(k>0,b>0)。 (1)本实验要保持R t阻值不变,也就是保持R t的______不变; (2)使用电流表和电压表前,要检查其指针是否对准______刻度线;接入电路的电流表,应使电流从其______(选填“+”或“﹣”)接线柱流入; (3)图乙是某次测量时电压表的示数,其读数为______V,如果要使电压表示数变大,应将滑动变阻器滑片P向______端(选填“a”或“b”)移动;图丙是小宸根据实验数据画出的I﹣U图,经分析可得出结论:在电阻不变时,通过电阻的电流与它两端的电压成______比; (4)接下来,小宸按如下步骤操作,尝试把电流表改装成温度表。 ①将滑动变阻器滑片P移到b端,用开关S2替换电压表(电路如图丁所示)。闭合S1、S2,调节滑片P使电流表满偏后,保持滑片P位置不再移动,设此时电路总电阻为R,断开S1、S2。 ②往容器中倒入适量100℃的开水,观察温度计,温度计示数每下降5℃(水温不再降低时,加入冰块直到水温降到0℃),就闭合S1,并记录此时温度t和对应的电流I,然后断开S1.请用给定的字母写出电流与温度的关系式I=______。 ③根据记录的t和I,重新刻制电流表的表盘,改装成温度表。请在图戊中大致画出此温度表表盘的刻度线。(要求画出0~100℃每间隔20℃对应的共6条刻度线)____ 【答案】温度 0 + 9.0 a 正 U R kt b ++ 【解析】 【分析】 【详解】 (1)[1]根据 R t =kt +b 可知,热敏电阻的阻值随温度的升高而增大,故要保持R t 阻值不变,也就是保持R t 的温度不变。 (2)[2][3]使用电流表和电压表前,要检查其指针是否对准0刻度线;接入电路的电流表,应使电流从其“+”接线柱流入,“-”接线柱流出。 (3)[4]图乙中电压表选用大量程,分度值为0.5V ,其读数为9.0V 。 [5]甲图中,两电阻串联,电压表测热敏电阻的电压,如果要使电压表示数变大,根据U =IR 可知,应增大电路的电流,由欧姆定律,应减小电路的电阻,故将滑动变阻器滑片P 向a 移动。 [6]图丙是小宸画出的I -U 图为过原点的直线,故分析可得出结论:在电阻不变时,通过电阻的电流与它两端的电压成正比。 (4)②[7]将滑动变阻器滑片P 移到b 端,用开关S 2替换电压表(电路如图丁所示),闭合S 1、S 2,热敏电阻被短路,调节滑片P 使电流表满偏后,保持滑片P 位置不再移动,设此时电路总电阻为R ,由欧姆定律,此时电路中的电流 I 满= U R =0.6A 断开S 1、S 2; 往容器中倒入适量100℃的开水,观察温度计,温度计示数每下降5℃(水温不再降低时,加入冰块直到水温降到0℃),就闭合S 1,并记录此时温度t 和对应的电流I ,然后断开S 1.根据串联电路电压的规律及欧姆定律,电流与温度的关系式 t U U I R R R kt b ==+++ 电流与温度的关系式 t U U I R R R kt b == +++ 故温度越高(低),电流越小(大),根据 I满= U R =0.6A 故温度为0℃时的电流 U I R b = + <0.6A ③[8]当电流为100°C时的电流最小,但电流仍大于0,据此大致画出此温度表表盘的刻度线,如下所示: 7.小明用图甲所示的电路,做伏安法测定值电阻实验。 (1)按图甲连接电路,闭合开关,调节滑动变阻器滑片后,电流表示数为0.3A,此时电压表的示数如图乙所示,则定值电阻x R的阻值为_________Ω; (2)为了使测量结果更准确,小明进行了多次测量,记录了每次测量中电压表和电流表的数值,计算出每次测量所对应的x R的阻值,再求x R的________; (3)小明又设计了另一种测量电阻x R的方案,电路图如图丙所示,电路中定值电阻0R的阻值已知,电源电压未知。请你完善下列相关操作步骤,并写出电阻x R的表达式; ①断开1S,闭合S、2S,用电压表测______两端电压,读出电压表示数为1U; ②_____________(填各开关的状态),用电压表测x R两端电压,读出电压表示数为2U; ③电阻x R的阻值表达式为x R=________(用1U、2U、0R表示)。 (4)小明在完成实验后,利用图丁所示的电路,测出了额定电流为I额的小灯泡L的额定功率。电路中定值电阻0R的阻值已知,电源电压和滑动变阻器的最大阻值未知。请你完善下列相关操作步骤,并写出小灯泡L的额定功率的表达式。 ①断开2S,闭合S、1S,调节滑动变阻器的滑片,使电流表示数为_______,小灯泡L正 常发光; ②断开1S ,闭合S 、2S ,_______,读出电流表示数为1I ; ③断开1S ,闭合S 、2S ,调节滑片至最左端,读出电流表示数为2I ; ④小灯泡的额定功率的表达式为P =额 ________(用I 额、1I 、2I 、0R 表示)。 【答案】15 平均值 电源 断开2S ,闭合S 、1S 2012 U R U U - I 额 保持滑动变阻器的滑片的位置不变 ()122101 I I I I I I R I ??--??额额 【解析】 【分析】 【详解】 (1)[1]由图乙知,电压表的量程为0~15V ,分度值为0.5V ,示数为4.5V ,则x R 的阻值为 x x 4.5V 15Ω0.3A R U R I === (2)[2]为了使测量结果更准确,小明进行了多次测量,记录了每次测量中电压表和电流表的数值,计算出每次测量所对应的x R 的阻值,再求x R 的平均值,这样可以减小误差。 (3)①[3]断开1S ,闭合S 、2S ,用电压表测电源两端电压, 读出电压表示数为1U 。 ②[4]断开2S ,闭合S 、1S ,用电压表测x R 两端电压,读出电压表示数为2U 。 ③[5]由欧姆定律可得,电阻x R x 0222x 0R 121200 R U U U U R R U U U I U U R R ====-- (4)①[6]断开2S ,闭合S 、1S ,调节滑动变阻器的滑片,使电流表示数为I 额。 ②[7]断开1S ,闭合S 、2S ,保持滑动变阻器的滑片的位置不变,读出电流表示数为1I 。 ③[8]断开1S ,闭合S 、2S ,调节滑片至最左端时,电路中只有0R 接入电路,电源电压为 20U I R = 断开1S ,闭合S 、2S ,保持滑动变阻器的滑片的位置不变时,此时变阻器与0R 串联,根据串联电路分压特点,则有 000R 2010R 210R R 101 U U I R I R U I I R R U U I R I ---==== 则此时滑动变阻器接入电路的阻值为 2101 I I R R I -= 断开2S ,闭合S 、1S 时,此时小灯泡与变阻器串联,滑动变阻器两的电压为 () 21R 01I I I U I R R I -'== 额额 此时小灯泡的额定电压为 ()21R 200L 1I I I U U U I R R I -'=-=- 额额 则灯的额定功率为 ()()1221021200L 11I I I I I I R I I I P U I I R R I I I ??---????==-=???? 额额额额额额额 8.在探究“电流与电阻关系”的实验中,实验器材:两节新干电池,3个定值电阻(R 1=5Ω、R 2=10Ω、R 3=20Ω),规格为“15Ω 1A ”的滑动变阻器、电压表、电流表、开关各一个,导线若干。实验步骤如下: (1)连接电路时,开关应处于_____(填“闭合”或“断开”)状态。 (2)小明连接了图甲所示的部分电路,请用笔画线代替导线,将实物电路连接完整,要求滑片向左移动时电流变小。 (______) (3)连好电路后,按下列步骤进行实验。 ①将R 1接入电路,调节滑动变阻器的滑片,使电压表的示数为1.5V ,记下电流表的示数I 1。 ②用R 2替换R 1接入电路闭合开关后,接下来的操作是_____,记下电流表的示数I 2。 ③用R 3替换R 2接入电路,发现无论怎样移动滑片,电压表的示数始终大于1.5V ,请写出一种使电压表示数能达到1.5V 的办法:_____。 ④问题解决后,小明绘制如图乙所示的I ﹣R 图象,得出结论:电压一定时,通过导体的电流跟导体的电阻成_____比。 (4)探究完电流与电阻的关系后,小明利用如图丙所示的电路图测小灯泡的额定功率,选取的小灯泡上标有“0.3A ”字样,估计它的额定功率为1.5W ,电流表的“0~0.6A ”和“0~3A ”量程完好,电压表的“0~3V ”量程完好,“0~15V ”量程已损坏,滑动变阻器的铭牌标有“50Ω 1A ”字样。连接电路时,小明实验操作正确,闭合开关时,电流表和电压表的示数分别为0.2A 和2V ;接着他边思考边实验,改进电路后,当将滑动变阻器的滑片P 移至中点(连入电路中的电阻为25Ω)时,灯泡正常发光。小明根据测量的数据算出了灯泡的额定功率。 根据以上的叙述回答下列问题。 ①该同学判断小灯泡正常发光的依据是_____。 ②请在虚线框内画出小明改进后的电路图。 (______) ③小灯泡的额定功率是_____W。 【答案】断开移动滑动变阻器的滑片P,使电压表示数为 1.5V 详见解析反电流表的示数为0.3A 1.35 【解析】 【详解】 (1)[1]为了保护电路,连接电路时,开关应断开; (2)[2]滑片向左移动时电流变小,说明变阻器连入电路的电阻增大,滑动变阻器接右下接线柱,与定值电阻串联;因为电源电压为2节新电池,电源电压为3V,电路的最小电阻为5Ω,电路的最大电流为: I= 3V 5Ω U R =0.6A, 所以电流表选用0﹣0.6A的量程,且电流表串联在电路中,如下图所示: (3)①当电路中接入的电阻为R1时,移动滑动变阻器的滑片P,使电压表的示数为1.5V,读出电流表的示数I1; ②[3]用R2替换R1接入电路,移动滑动变阻器的滑片P,使电压表示数为1.5V,读出电流表的示数I2; ③[4]用R3替换R2接入电路时,无论怎样移动滑动变阻器的滑片,都无法使电压表的示数达到1.5V,可能是滑动变阻器最大阻值太小,滑动变阻器分压太小,使电阻R两端的电压过大造成的;或是由于控制的定值电阻两端的电压太小造成的;或是电源电压太大。解决的办法:换用最大阻值更大的滑动变阻器(或换用电压较低的电源); ④[5]由图乙可知:电压一定时,通过导体的电流跟导体的电阻成反比; (4)①[6]当电流表示数等于灯泡额定电流0.3A时,灯泡正常发光; ②[7]灯泡额定电压约为 U L= 1.5W 0.3A P I =5V>3V, 而电压表0~15V量程已经损坏,因此不能用电压表测灯泡电压,可以把电源、开关、滑动变阻器、灯泡、电流表组成串联电路,实验电路图如图所示: ③[8]闭合开关时滑动变阻器接入电路的阻值为其最大阻值50Ω,电源电压 U=U V+IR滑最大=2V+0.2A×50Ω=12V; 灯泡正常发光时,滑动变阻器接入电路的阻值是25Ω,灯泡两端电压 U L′=U﹣I′R=12V﹣0.3A×25Ω=4.5V, 灯泡额定功率 P L=U L′I′=4.5V×0.3A=1.35W。 9.小明同学做测量小灯泡电阻的实验,所用小灯泡的额定电压为2.5V实验电路连接如图甲所示。 (1)正确连接电路后,闭合开关,发现小灯不亮,电流表、电压表均有示数。接下来他应该进行的操作是_____(只填字母)。 A.检查电路是否通路 B.更换小灯泡 C.移动滑动变阻器的滑片 (2)某次测量时,滑动变阻器的滑片移动到某一位置,电压表的示数为2.2V,想得到小灯泡在额定电压下的电阻值,应将滑片向_____(填“左”或“右” )移动。 (3)小灯泡在额定电压下的电流,如图乙所示,此时小灯泡的灯丝电阻为_____Ω(结果保留一位小数)。 (4)他第一次测量时,电压等于2.5V,小灯泡正常发光,以后调节滑动变阻器,让电压逐次下调,使灯丝温度不断降低,灯泡变暗直至完全不发光,测量数据及计算出每次的电阻如表。 数据序号1234567 电压U/N 2.5 2.1 3.7 2.30.90.50.1 电流I/A/0.260.240.210.150.160.05 由表格中的数据得出概括性的结论是:不同电压下,小灯泡的电阻值不同,灯丝的电阻随_____。 (5)整理器材时,小明发现滑动变阻器的滑片左侧部分比滑片右侧部分热,其原因是_____。 (6)小明做完实验后,又设计了一个利用已知最大阻值为R 0的滑动变阻器,来测额定电流为I 额的小灯泡(灯丝电阻随温度变化)额定功率的方案,电路图如图丙所示。 ①只闭合开关_____,调节R 1滑片,使小灯泡正常发光,电流表示数为I 额。 ②只闭合开关S 、S 2,保持R 1滑片不动,调节R 0的滑片到最右端,电流表的示数为I 。 ③只闭合开关S 、S 2,将_____的滑片滑到最右端,将_____的滑片滑到最左端,电流表的示数为I ′。 ④小灯泡额定功率的表达式为P 额=_____(用R 0、I 额、I 、I ′表示)。 【答案】C 左 8.3 温度的降低而变小 滑片左侧部分连入电路中,有电流通过,电流的 热效应使这部分电阻丝的温度升高 S 、S 1 R 0 R 1 200 0I R I I R I R I ''?-额额﹣() 【解析】 【详解】 (1)[1]正确连接电路后,闭合开关,电流表、电压表均有示数,则电路为通路,发现小灯不亮,说明电路的电流过小,故接下来他应该进行的操作是移动滑动变阻器的滑片,C 符合题意; (2)[2]某次测量时,滑动变阻器的滑片移动到某一位置,电压表的示数为2.2V ,想得到小灯泡在额定电压下的电阻值,即电压为2.5V ,应增大灯的电压减小变阻器的电压,由分压原理,应将滑片向左移动; (3)[3]小灯泡在额定电压下的电流,如图乙所示,电流表分度值为0.02A ,电流为0.3A ,由欧姆定律,此时小灯泡的灯丝电阻为: 2.5V 8.3Ω0.3A U R I ==≈ (4)[4]由表格中的数据得出概括性的结论是:不同电压下,小灯泡的电阻值不同;由P UI =知,灯的电压越低,通过的电流越小,灯的功率越小(由表中数据知灯的电阻越小),灯的温度越低,即灯丝的电阻随温度的降低而变小; (5)[5]整理器材时,小明发现滑动变阻器的滑片左侧部分比滑片右侧部分热,其原因是:滑片左侧部分连入电路中,有电流通过,电流的热效应使这部分电阻丝的温度升高; (6)①[6]只闭合开关S 、S 1,调节R 1滑片,使小灯泡正常发光,电流表示数为I 额。 ③[7][8]只闭合开关S ,S 2,将R 0的滑片滑到最右端,将R 1的滑片滑到最左端,电流表的示数为I ′。 ④[9]在①中,灯与变阻器串联,灯正常发光;在②中,R 0的最大电阻与变阻器R 1串联,在③中,为R 0的简单电路,由欧姆定律,电源电压为:0U I R '=;在②中,由电阻的串联和欧姆定律,变阻器R 1串连入电路的电阻: 001I R R R I '=-滑 在①中,由欧姆定律和串联电路的规律,灯的额定电压为: 000I R U I R I R I ''?-额额=﹣() 小灯泡额定功率的表达式为: 2000I R P U I I I R I R I ''?-额额额额额==﹣( ) 10.小明在“探究电流与电阻关系”的实验中,准备了如下实验器材:干电池,标有“15Ω 1A”字样的滑动变阻器,阻值分别为5Ω、10Ω、20Ω的定值电阻. (1)小明连接了下面的电路,其中有一条导线连接有误,请将连接错误的导线打“×”并画出正确连线. (___) (2)排除故障后,小明将5Ω定值电阻连入电路,将滑动变阻器的滑片移动到_____(选填a”或“b”)端,再闭合开关,调节滑动变阻器的滑片,使电压表的示数为某一定值,此时电流表的示数如图乙,示数为_____A . (3)接下来断开开关,取下5Ω的定值电阻,分别把它换成10Ω、20Ω的定值电阻,闭合开关,调节滑动变阻器,控制_____(选填“电流表”或“电压表”)示数不变,分别读取相应的电流表示数,记录在表中: 实验次数 1 2 3 电阻R/Ω 5 10 20 电流I/A 0.2 0.1 (4)由数据可知: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_____.(5)小明想用一块电流表和一个定值电阻R0测未知电阻R x的阻值,于是他和同组同学设计了如图丙所示的电路图,并进行如下实验操作: ①闭合S、S1,此时电流表的示数为I; ②闭合S、断开S1,此时电流表的示数为I1; ③求未知电阻R x的表达式为:R x=_____.(用R0、I、I1表示) 【答案】(1)(2)b;0.4;(3)电压表;(4)反比;(5)③ () 11 1 I I R I - 【解析】 【分析】 (1)电压表与定值电阻并联且正进负出; (2)为保护电路,变阻器连入电路中电阻最大;根据电流表小量程计读数; (3)研究电流与电阻的关系时,要控制电压表示数不变,由欧姆定律的变形公式,求出电压表示数; 连接电路过程中,应该断开开关,并且将滑动变阻器阻值调到最大; (4)由表中数据得出结论; (5)在没有电压表时,使定值电阻与待测电阻并联,根据电流表和定值电阻的示数计算出电压,然后根据公式 U R I =计算出其电阻. 【详解】 (1)如图的电路中,电压表与滑动变阻器并联了,是错误的,将电压表与定值电阻并联,即电压表的中间接线柱应连接到定值电阻的左端,如图: (2)排除故障后,小明将5Ω定值电阻连入电路,根据保户电路的原则,应将滑动变阻器的滑片移动到b端,即阻值最大端,再闭合开关; 调节滑动变阻器的滑片,使电压表的示数为某一定值,此时电流表的示数如图乙,由电路图知电流表使用小量程,分度值为0.02A,指针在第二大格处,所以示数为0.4A. (3)接下来断开开关,取下5Ω的定值电阻,分别把它换成10Ω、20Ω的定值电阻,闭合开关; 因为研究电流与电阻的关系时,应控制电阻两端的电压不变,所以调节滑动变阻器,控制电压表的示数不变. (4)由数据可知,每一次的电流与电阻的乘积都相等,即 0.4A 5Ω0.2A 10Ω0.1A 20Ω?=?=?; 所以可得结论: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. (5)①闭合S 、S 1,此时电流表的示数为I ,由图知,此电流为干路电流,即干路电流为I ; ②闭合S 、断开S 1,此时电流表的示数为I 1,即未知电阻的电流为I 1; 根据并联电路的干路电流等于各支路电流之和知,R 0的电流为:1I I -; 则电源电压为:()0010U I R I I R ==-; ③根据U R I =得未知电阻的表达式为: ()101 X X I I R U R I I -== 【点睛】 研究欧姆定律的实验中注意控制变量法的应用,即分别控制电阻不变和电压不变,据此分析滑动变阻器滑片的调整方向;在没有电压表测量未知电阻时,关键得出未知电阻两端的电压,所以要根据并联电路电压相等的特点设计并联电路. 11.探究“电流与电压和电阻的关系”: 实 验 电 路 (1)请根据图(甲)中电路图,用笔画线代替导线将实物图(乙)连接完整,使滑动变阻器的滑片P 向右移动时,接入电路的电阻变大. (_______) 实 验 步 骤 (2)探究“电流与电压的关系”时,某小组在ab 间接入电阻R 1,移动滑片P ,将测量数据记录在表一中,当电压表示数为2.0V 时,对应的电流值如图(丙)所示,为_____A .另一小组使用其它阻值的电阻R 2,测量数据如表二所示,根据两组数据描绘出相应的I ﹣U 图象. 表一(R 1) U /V 1.0 2.0 3.0 I/V 0.200.60 实 验 结 论 (3)根据描绘出的I-U图象可以得出结论:在电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成_____;其中图线_____表示的是R1的I﹣U图象. 问 题 讨 论 (4)探究“电流与电压的关系”时,进行了多组数据的测量,其目的是为了_____(填字母序号). A.寻找普遍规律 B.取平均值减小误差 (5)某同学继续探究“电流与电阻的关系”时,先测出了5Ω电阻在2.0V电压下的电流,然后断开开关,将5Ω电阻换成10Ω电阻,闭合开关,直接读出电流值,这种做法_____(选填“正确”或“错误”),理由是_____. 表二(R2) U/V0.8 1.6 2.6 I/V0.080.160.26 【答案】 0.4 正比 a A 错误没有控制 电阻的电压不变 【解析】 【详解】 (1)使滑动变阻器的滑片P向右移动时,接入电路的电阻变大,故变阻器左下接线柱连入