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文档简介
浙教版科学八上科学第四单元电学计算作业-较难难度(含答案)
八上科学第四单元电学计算作业-较难难度
1.在图示电路中,电源电压保持不变,此时电流表的示数为I1,现将电阻R1与R2对换后,发现电流表示数不变,如将R1与R3对换,发现电流表的示数为I2,且I1:I2=3:2,则可判断R1:R2:R3为()
A.1:1:2B.2:2:1C.1:2:1D.2:1:2
【分析】将电阻R1与R2对换后,发现电流表示数不变,说明R1=R2;将R1与R3对换,根据电流的变化,分析总电阻的变化,即可求出电阻之比。
【解答】解:由题意知,将电阻R1与R2对换后,发现电流表示数不变,说明R1=R2;
电源电压保持不变,将R1与R3对换,I1:I2=3:2,
则电路中的总电阻之比:
=,
将R1=R2带入解得,R2:R3=1:2,
所以有R1:R2:R3=1:1:2。
故选:A。
2.如图所示电路中,电源电压6V恒定不变,电流表的量程是0~0.6A,电压表的量程是0~3V,小灯泡上标有“2V,0.5A"(灯丝电阻不变),滑动变阻器标有“20Ω,1A”。闭合开关S,移动滑动变阻器的滑片P,在不损坏电路元件的前提下,电流表、电压表示数的范围分别是()
A.0.25A~0.5A,1V~2VB.0.3A~0.5A,1V~1.5V
C.0.25A~0.5A,1.5V~2VD.0.25A~0.6A,1V~2V
【分析】由图可知,小灯泡与滑动变阻器串联,电流表测量电路中的电流,电压表测量小灯泡两端的电压;根据小灯泡的规格,可知小灯泡两端的最大电压;结合电流表量程可知电流中的最大电流;根据欧姆定律求出小灯泡的电阻;当滑动变阻器接入电路的阻值最大时,根据欧姆定律可知,此时电路中的电流最小,根据串联电路的电阻特点求出此时电路中的总电阻,根据欧姆定律求出电路中的最小电流,根据欧姆定律求出小灯泡两端的最小电压,即电压表的最小示数,据此可知电流表和电压表的示数变化范围。
【解答】解:由图可知,小灯泡与滑动变阻器串联,电流表测量电路中的电流,电压表测量小灯泡两端的电压;
根据题意可知,小灯泡的额定电压为2V,小于3V,即小灯泡两端的最大电压UL=2V,
小灯泡允许通过的最大电流:IL=0.5A,
电流表量程为0~0.6A,所以电路中允许通过的最大电流I大=IL=0.5A;
由I=可知,小灯泡的电阻:RL===4Ω,
当滑动变阻器接入电路的阻值最大,即R滑=20Ω,根据欧姆定律可知,此时电路中的电流最小,
根据串联电路的电阻特点可知,此时电路中的总电阻:R=R滑+RL=20Ω+4Ω=24Ω,
电路中的最小电流:I小===0.25A,
由I=可知,小灯泡两端的最小电压:UL小=I小RL=0.25A×4Ω=1V,
所以电流表的示数变化范围为0.25A~0.5A,电压表的示数变化范围为1V~2V。
故选:A。
3.在如图所示的电路中,电源电压保持不变,此时电流表的读数为I1,现将电阻R1与R2对换后,发现电流表的示数不变;如将R1与R3对换,发现电流表的示数变为I2,且I1:I2=3:2,则可判断()
A.R1:R2:R3=1:1:2B.R1:R2:R3=2:2:1
C.R1:R2:R3=1:2:1D.R1:R2:R3=2:1:2
【分析】由电路图可知,R2与R3并联后与R1串联,电流表测电路中的总电流;
(1)根据电阻R1与R2对换后电流表的示数不变,利用欧姆定律判断两电阻之间的关系;
(2)根据电阻的串联和并联特点求出R1与R3对换前后电路的总电阻,根据欧姆定律和电流表的示数得出总电阻之间的关系,解方程即可得出两电阻之间的关系,进一步即可得出答案。
【解答】解:(1)将电阻R1与R2对换后,电流表的示数不变,
根据欧姆定律可知对换前后电路的总电阻不变,即R1:R2=1:1;
(2)将R1与R3对换前,电路中的总电阻R=R1+=R2+,
对换后,电路中的总电阻R′=R3+R2,
因电源的电压不变,且I1:I2=3:2,
所以根据R=可知,对换前后电路中总电阻之比==,
即3(R2+)=2(R3+R2),
整理可得:2﹣3R2R3﹣2=0,
解得:R3=2R2,R3=﹣R2(舍掉)
所以R1:R2:R3=1:1:2,
故选:A。
4.突然广播响起,乘务员提醒旅客不要在动车上吸烟。为了保证行车安全和乘客身体健康,动车上装有烟雾报警装置,热爱学习的小余上网查询到该装置其原理如图,M为烟雾传感器,其阻值RM随着烟雾浓度的变化而变化,电阻R为可变电阻,车厢内有人抽烟时,烟雾浓度增大,导致S两端的电压增大,装置发出警报,现给出下列几种说法,其中正确的是()
①RM随烟雾浓度的增大而增大
②RM随烟雾浓度的增大而减小
③若要提高报警灵敏度可增大R
④若要提高报警灵敏度可减小R
A.①③B.①④C.②③D.②④
【分析】由电路图可知,M与R并联后再与S串联。
(1)根据串联电路的电压特点可知并联部分两端的电压变化,根据串联电路的分压特点可知并联部分总电阻的变化,进一步得出传感器电阻的变化,然后得出结论;
(2)R的阻值越大,M与R并联的电阻R并越接近RM,U增大越明显,据此进行解答。
【解答】解:由电路图可知,传感器M与可变电阻R并联后再与报警装置S串联,
(1)由题知,车厢内有人抽烟时,烟雾浓度增大,导致S两端的电压增大,
因串联电路中总电压等于各分电压之和,
所以,由S两端电压U增大可知,并联部分两端的电压减小,传感器两端电压减小,
由串联电路的分压特点可知,并联部分的总电阻减小,则传感器的电阻减小(是由传感器的电阻减小引起并联部分的总电阻减小),
所以,RM随烟雾浓度的增大而减小,故①错误、②正确;
(2)R的阻值越大,M与R并联的电阻R并越接近RM,U增大越明显,导致“S"上电压变化最明显,
所以,若要提高报警灵敏度可增大R,故③正确、④错误;
综上可知,C选项正确、ABD错误。
故选:C。
5.如图所示的电路,电源电压恒定,下列操作一定可行的是()
A.只闭合S1时,把滑动变阻器的滑片P向右移,电流表、电压表增大
B.只闭合S1时,把滑动变阻器的滑片P向左移,电流表、电压表增大
C.滑动变阻器的滑片P不动,S2断开、S1由闭合到断开,电流表、电压表均减小
D.滑动变阻器的滑片P不动,S1闭合、S2由闭合到断开,电流表、电压表均减小
【分析】(1)只闭合S1时,R1与R2串联,电压表测R2两端的电压,电流表测电路中的电流,根据滑片的移动可知接入电路中电阻的变化,根据欧姆定律可知电路中电流的变化和R1两端的电压变化,根据串联电路的电压特点可知变阻器两端的电压变化;
(2)滑动变阻器的滑片P不动,S2断开,当S1闭合时,R1与R2串联,电压表测R2两端的电压,电流表测电路中的电流;当S1断开时,电路断路,电压表测电源的电压,根据串联电路的电压特点可知电压表示数的变化;
(3)滑动变阻器的滑片P不动,S1闭合,当S2闭合时,电路为R2的简单电路,电压表测R2两端的电压,电流表测电路中的电流;当S2断开时,R1与R2串联,电压表测R2两端的电压,电流表测电路中的电流,根据电阻的串联和欧姆定律可知电路中电流的变化和电压表示数的变化。
【解答】解:(1)只闭合S1时,R1与R2串联,电压表测R2两端的电压,电流表测电路中的电流,
把滑动变阻器的滑片P向右移,接入电路中的电阻变大,电路中的总电阻变大,
由I=可知,电路中的电流变小,即电流表的示数变小,
由U=IR可知,R1两端的电压变小,
因串联电路中总电压等于各分电压之和,
所以,变阻器R2两端的电压变大,即电压表的示数变大,
同理可知,把滑动变阻器的滑片P向左移时,电流表的示数变大,电压表的示数变小,故AB错误;
(2)滑动变阻器的滑片P不动,S2断开,
当S1闭合时,R1与R2串联,电压表测R2两端的电压,电流表测电路中的电流;
当S1断开时,电路断路,电压表测电源的电压,
因串联电路中总电压等于各分电压之和,且电路中从有电流到无电流,
所以,电压表的示数变大,电流表的示数变小,故C错误;
(3)滑动变阻器的滑片P不动,S1闭合,
当S2闭合时,电路为R2的简单电路,电压表测R2两端的电压,电流表测电路中的电流;
当S2断开时,R1与R2串联,电压表测R2两端的电压,电流表测电路中的电流,
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,
所以,由I=可知,电路中的电流变小,即电流表的示数变小,
由U=IR可知,R2两端的电压变小,即电压表的示数变小,故D正确。
故选:D。
6.实际测量中使用的电流表、电压表都是由小量程电流计G改装而成的,电流计G也是一个电阻,同样遵循欧姆定律。如图所示,已知小量程的电流计的内阻为Rg=120Ω,表头显示其满偏电流为Ig=2mA。关于电表的改装,下列说法正确的是()
A.将电流计改装成电压表,应在电流计两端并联适当的电阻
B.将电流计改装成电流表,应在电流计两端串联适当的电阻
C.将小量程的电流计改装为量程为10mA的电流表,应串联30Ω的电阻
D.将小量程的电流计改装为量程为10mA的电流表,应并联30Ω的电阻
【分析】(1)利用串联分压的特点分析如何将电流计改装成电压表;利用并联分流的特点分析如何将电流计改装成电流表;
(2)根据欧姆定律结合并联电路的电流规律进行计算并联电阻的大小。
【解答】(1)电流计改装成电压表,利用串联分压的特点分析;电流计改装成电流表,利用并联分流的特点分析。
(2)根据欧姆定律进行相关计算。
解:A、因为串联电路的总电压等于各部分电路两端的电压之和,所以将小量程电流计改装成大量程的电压表,应与电流计串联适当的电阻,故A错误;
B、因为并联电路干路程中的电流等于各支路电流之和,所以将小量程的电流计改装成大量程的电流表,应在电流计两端并联适当的电阻,故B错误;
CD、将小量程的电流计改装为量程为10mA的电流表,根据并联电路电流规律可知,并联的电阻应分去的电流:I分=10mA﹣2mA=8mA,由欧姆定律得,Rg×Ig=R并×I分,解得:R并==30Ω。即应并联30Ω的电阻,故C错误,D正确;
故选:D。
7.用如图所示的电路可以测量电阻的阻值。图中R1是待测电阻,R0是定值电阻,G是灵敏度很高的电流表,MN是一段均匀的电阻丝。闭合开关,改变滑动头P的位置,当通过电流表G的电流为零时,测得MP=l1,PN=l2,则R1的阻值为()
A.R0B.R0
C.R0D.R0
【分析】闭合开关,改变滑动头P的位置,当通过电流表G的电流为零时,说明通过电阻丝两侧的电流是相等的,而总电流一定,故通过R0和R1的电流也相等;并联电路电压相等,故电阻丝MP段与PN段电压之比等于R0和R1的电压比;再结合欧姆定律列式求解即可。
【解答】解:闭合开关,R0与左侧电阻丝并联,R1与右侧电阻丝并联,然后两并联部分串联在电路中;
通过电流表G的电流为零,说明通过电阻丝两侧的电流是相等的,而总电流一定,故通过R0和R1的电流也相等,因并联电路电压相等,则电阻丝MP段与PN段电压之比等于R0和R1的电压比,
即:===﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①;
通过电流表G的电流为零,说明通过电阻丝两侧的电流是相等的,则由U=IR可得:=﹣﹣﹣﹣﹣﹣②,
由①②可得:=﹣﹣﹣﹣﹣﹣③;
根据电阻定律的公式R=ρ可知:=﹣﹣﹣﹣④,
由③④可得=,解得:R1=R0。
故选:C。
8.将两个电阻R1、R2连接成如图甲所示的电路,当闭合开关S后,电流表的示数为2A.现将图甲中的电阻改接成如图乙所示,则闭合开关S后,电流表的示数I为()
A..I≤0.5AB..0.5A≤I<1A
C..1A≤I<2AD..I≥2A
【分析】由甲电路图可知,R1、R2并联,电流表测干路电流,根据电阻的并联表示出电路中的总电阻,利用欧姆定律表示出干路电流表的示数,由乙电路图可知,R1、R2串联,电流表测电路中的电流,根据电阻的串联和欧姆定律表示出电路中电流表的示数;根据数学知识求出两电流表示数的比值,然后得出答案。
【解答】解:由甲电路图可知,R1、R2并联,电流表测干路电流,
因并联电路中总电阻的倒数等于各分电阻倒数之和,
所以,电路的总电阻:
R=,
由欧姆定律可得干路中电流表的示数:
I1==,
由乙电路图可知,R1、R2串联,电流表测电路中的电流,
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,
由欧姆定律可得电路中电流表的示数:
I=,
则====+4,
所以,≥4,
即I1≥4I,代入数据得2A≥4I,所以I≤0.5A。
故选:A。
9.如图所示,AB、BC是由同种材料制成的长度相同、横截面积不同的两段导体,将它们串联后连入电路中,则以下判断正确的是()
A.RAB<RBC,UAB=UBCB.RAB>RBC,IAB=IBC
C.RAB>RBC,IAB<IBCD.RAB=RBC,IAB<IBC
【分析】(1)电阻是导体本身的一种性质,其大小只与导体的材料、长度、横截面积和温度有关,故在分析时用控制变量的思维来考虑;
(2)对于串联电路,电流是处处相等的;
(3)根据U=IR比较电阻两端的电压。
【解答】解:在材料和长度相同时,导体横截面积越小电阻越大,
对于AB和BC是由同种材料制成的长度相同的两段导体,由于AB段的横截面积小,BC段的横截面积大,
故AB段的电阻大于BC段的电阻,即RAB>RBC;
此两段电阻串联,根据串联电流处处相等的关系可知,这两段导体中的电流是相等的,即IAB=IBC,
根据U=IR可知UAB>UBC,故ACD错误,B正确。
故选:B。
10.在图甲所示电路中,R0、R2为定值电阻,电流表、电压表都是理想电表。改变滑动变阻器R1的滑片位置,电压表V1、V2和电流表A的示数均要发生变化。两电压表示数随电流表示数的变化图线如图乙所示。则下列判断中正确的是()
A.电阻R0为2Ω
B.V2示数变化图线为b
C.电源电压为14V
D.滑动变阻器R1的阻值最大为6Ω
【分析】由电路图可知,滑动变阻器R1、电阻R2、电阻R0串联在电路中,电压表V1测量R1和R2两端的总电压,电压表V2测量R2两端的电压,电流表测量电路中的电流。
(1)当滑片P向左移动时,滑动变阻器R1连入的电阻变小,从而使电路中的总电阻变小,根据欧姆定律可知,电路中的电流变大,R0两端的电压变大,R2两端的电压变大,由串联电路电压的特点可知,R1和R2两端的总电压变小,由此可知图象中上半部分b为电压表V1示数变化图线,下半部分a为电压表V2示数变化图线;
(2)由图象可知:当电压表V1的示数(R1和R2两端的电压)为10V时,此时电压表V2的示数(R2两端的电压)为1V,电路中的电流为1A,根据串联电路的电压特点求出此时滑动变阻器两端的电压,再根据欧姆定律求出滑动变阻器的阻值,最后利用电阻的串联表示出电源的电压;
(3)由图象可知:当滑片P移至最左端,滑动变阻器连入电阻为0,此时电路中的总电阻最小,电路中的电流最大为4A,此时两电压表的示数都为4V,根据串联电路的电压特点和欧姆定律表示出电源的电压,根据电源的电压不变得出等式即可求出R0和电源电压。
【解答】解:由电路图可知,滑动变阻器R1、电阻R2、电阻R0串联在电路中,电压表V1测量R1和R2两端的总电压,电压表V2测量R2两端的电压,电流表测量电路中的电流。
(1)当滑片P向左移动时,滑动变阻器R1连入的电阻变小,从而使电路中的总电阻变小,根据欧姆定律可知,电路中的电流变大,R0两端的电压变大,R2两端的电压变大,由串联电路电压的特点可知,R1和R2两端的总电压变小,据此判断:图象中上半部分b为电压表V1示数变化图线,下半部分a为电压表V2示数变化图线,故B不正确;
(2)由图象可知:当R1和R2两端的电压为10V时,R2两端的电压为1V,电路中的电流为1A,
∵串联电路的总电压等于各分电压之和,
∴滑动变阻器两端的电压U1=U12﹣U2=10V﹣1V=9V,
根据欧姆定律可得,滑动变阻器接入电路的阻值:
R1===9Ω>6Ω,故D不正确;
∵串联电路的总电压等于各分电压之和,
∴电源的电压U=U1+U0=10V+IR0=10V+1A×R0﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①
(3)当滑片P移至最左端,滑动变阻器连入电阻为0,两电压表都测量电阻R1两端的电压,示数都为4V,电路中的电流最大为4A,
电源的电压U=U2′+U0′=4V+4A×R0﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②
由①②得:10V+1A×R0=4V+4A×R0
解得:R0=2Ω,故A正确;
电源电压为:U=U1+U0=10V+IR0=10V+1A×2Ω=12V,故C不正确。
故选:A。
11.如图所示,电压表量程是0~3V,电流表量程是0~0.6A,变阻器的最大值是50Ω,R0电阻为6Ω,电源电压为6V,为了保证两表使用安全,求变阻器的电阻取值范围()
A.R≤4ΩB.R≥6ΩC.4Ω≤R≤6ΩD.无法确定
【分析】由电路图可知,电阻R0与变阻器串联,电压表测变阻器两端的电压,电流表测电路中的电流;当电流表的示数为0.6A时滑动变阻器接入电路的电阻最小,根据欧姆定律求出电路中的总电阻,再根据电阻的串联求出其大小;
当电压表的示数为3V时滑动变阻器接入电路中的电阻最大,根据串联电路的电压特点求出R1两端的电压,利用欧姆定律求出电路中的电流,再根据欧姆定律求出其大小。
【解答】解:由电路图可知,电阻R0与变阻器串联,电压表测变阻器两端的电压,电流表测电路中的电流。
当电流表的示数为0.6A时滑动变阻器接入电路的电阻最小,
电路中的总电阻:
R总===10Ω,
∵串联电路中总电阻等于各分电阻之和,
∴R滑min=R总﹣R0=10Ω﹣6Ω=4Ω;
当电压表的示数为3V时滑动变阻器接入电路中的电阻最大,
此时R0两端的电压:
U0min=U﹣U2max=6V﹣3V=3V,
此时电路中的电流:
Imin===0.5A,
∴R滑max===6Ω,
∴滑动变阻器取值范围为4Ω≤R≤6Ω。
故选:C。
12.小丽设计了如图所示的简易电子距离测量仪,R是一根粗细均匀的电阻丝,其每厘米长的电阻为0.5Ω,电路各部分均接触良好。物体M只能在导轨上做直线运动,并带动与之相连的金属滑片P移动,电压表示数可反映物体M移动的距离。开始测量前,将金属滑片P置于电阻丝中点,此时电压表和电流表示数分别为1.5V和0.2A.由此可知()
A.电阻丝的总电阻为7.5Ω
B.当电压表示数为2V时,物体M向右移动了5cm
C.当电压表示数为1V时,物体M向左移动了5cm
D.若开始测量前,将金属滑片P置于电阻丝某端点,可测量的最大距离30cm。
【分析】由电路图可知,电路为R的简单电路,电压表测变阻器右侧部分电阻两端的电压,电流表测电路中的电流;
(1)金属滑片P置于电阻丝中点时,根据欧姆定律求出变阻器接入电路的电阻,进一步求出电阻丝的最大阻值,根据题意求出电阻的总长度;
(2)根据欧姆定律求出电压表的示数为2V和1V时对应的电阻,再根据题意求出物体M向左移动的距离。
【解答】解:(1)金属滑片P置于电阻丝中点时,
电阻丝接入电路的电阻R中===7.5Ω,
电阻丝的总电阻为R=2R中=2×7.5Ω=15Ω;
电阻丝的长度L==30cm,
即当开始测量前,将金属滑片P置于电阻丝某端点,可测量的最大距离30cm;
(2)当电压表示数为2V时,接入电路的电阻R′===10Ω,
物体M位于L′==20cm,
故物体M向左移动了ΔL=L′﹣L=20cm﹣15cm=5cm;
(3)当电压表示数为1V时,接入电路的电阻R″===5Ω,
物体M位于L″==10cm,
故物体M向右移动了ΔL=L﹣L″=15cm﹣10cm=5cm;
故选:D。
13.小科在测量一电阻的阻值时,用相同的电源、滑动变阻器、理想电压表、电流表设计了两个电路,电路图如图所示。若把滑动变阻器的滑片从最左端移到最右端(电压表、电流表均未超过量程)。甲图电压表的示数变化量为ΔU甲,电流表的示数变化量为ΔI甲。乙图电压表的示数变化量为ΔU乙,电流表的示数变化量为ΔI乙。则下列比较正确的是()
A.ΔU甲>ΔU乙ΔI甲<ΔI乙
B.ΔU甲>ΔU乙ΔI甲>ΔI乙
C.ΔU甲<ΔU乙ΔI甲<ΔI乙
D.ΔU甲<ΔU乙ΔI甲>ΔI乙
【分析】分析两电路图,根据滑动变阻器的不同接法分别利用串并联电路的规律可求得两种情况下电压表及电流表示数的范围,则可得出变化范围的大小关系。
【解答】解:甲图中定值电阻与滑动变阻器串联,则当滑动变阻器短路时,电压表示数最大,等于电源电压,即U1最大=U;由欧姆定律可得:此时电路中电流I1最大=;
当滑动变阻器全部接入时,电路中电阻最大,则电流最小,由欧姆定律可得:电路中电流I1最小=,此时电压表示数为U1最小=I1最小×R1=×R1;
即电流表示数范围为~;电压表示数范围为:×R1~U;
乙图中滑动变阻器全部接入电路,电压表、电流表、电阻串联后与滑片左侧部分并联,则当滑片在最左端时,电压表、电流表、电阻被短路,此时电压表示数为零;电流表的示数为零;
当滑片滑到最右端时,电压表、电流表、电阻串联后与滑动变阻器全部电阻并联在电源两端,理想电压表电阻无穷大,则此时滑动变阻器两端电压为电源电压U,电压表测滑动变阻器两端的电压,电流表示数始终为0;
故电流表示数不变;电压表示数范围为0~U。
则可得出,乙图中的电压表及电流表示数的变化范围均要大,即ΔU甲<ΔU乙,ΔI甲>ΔI乙。
故选:D。
14.如图是一种自动测定油箱内油面高度的装置。R2是滑动变阻器,它的金属滑片连在杠杆一端。现需要在设计的电路中,添加一个由电表改装成的油量表,要求:开关闭合后,油箱内油面升高,油量表示数增大。则下列有关油量表的选择及连接方式不正确的是()
A.用电流表,串联在B处
B.用电流表,串联在A处
C.用电压表,并联在A、B两点
D.用电压表,并联在A、C两点
【分析】由电路图可知,R1与R2串联,电压表测R2两端的电压,油量表即电流表测电路中的电流,根据油面的变化可知浮标和滑片移动的方向,进一步可知接入电路中电阻的变化,根据欧姆定律可知电路中电流的变化和R1两端的电压变化,根据串联电路的电压特点可知电压表示数的变化。
【解答】解:
由电路图可知,R1与R2串联,电压表接在AC两点测R2两端的电压,油量表(即电流表)串联在B测电路中的电流,电流表不能与R1并联,故D错误;
当油面上升时,浮标上移,滑片下移,R2接入电路中的电阻变小,电路中的总电阻变小,
由I=可知,电路中的电流变大,无论电流表串联在A处还是B处,油量表的示数都变大,故AB正确;
当油箱内油面升高时,R2连入电路的阻值变小,因串联电路中总电压等于各分电压之和,所以R1两端的电压变大,用电压表,并联在A、B两点电压表示数变大,故C正确、D错。
故选:D。
15.在如图所示的电路中,电源电压不变,当S闭合,滑动变阻器的滑片P从左向右移动时,三个电表示数的变化情况是()
A.A变大,V1不变,V2变大
B.A变大,V1变小,V2不变
C.A不变,V1变小,V2变大
D.A变小,V1变大,V2变大
【分析】由电路图可知,两电阻串联,电流表测电路中的电流,电压表V1测R2两端的电压,电压表V2测电源的电压;根据电源的电压判断电压表V2示数的变化,根据滑片的移动确定接入电路中电阻的变化,根据欧姆定律可知电路中电流的变化和定值电阻R1两端的电压变化,再根据电阻的串联判断电压表V1示数的变化。
【解答】解:由电路图可知,两电阻串联,电流表测电路中的电流,电压表V1测R2两端的电压,电压表V2测电源的电压;
∵电源的电压不变,
∴滑片移动时,电压表V2的示数不变;
当滑片P从左向右移动时,接入电路中的电阻变小,电路中的总电阻变小,
∵I=,
∴电路中的电流变大,即电流表的示数变大;
∵U=IR,
∴定值电阻R1两端的电压变大,
∵串联电路的总电压等于各分电阻两端的电压之和,
∴滑动变阻器R2两端的电压变小,即电压表V1示数变小。
故选:B。
16.将两个不同阻值的电阻R1、R2连成如图甲所示的电路,当闭合开关S后,电流表的示数为0.5A,现将图甲中的电阻改接成如图乙所示的电路,则闭合开关S后,电流表的示数()
A.一定大于2A
B.一定大于0.5A,但小于1A
C.一定小于0.5A
D.一定大于1A,但小于2A
【分析】由甲电路图可知,R1、R2串联,电流表测电路中的电流,根据电阻的串联和欧姆定律表示出电路中电流表的示数;由乙电路图可知,R1、R2并联,电流表测干路电流,根据电阻的并联表示出电路中的总电阻,利用欧姆定律表示出干路电流表的示数,根据数学知识求出两电流表示数的比值,然后得出答案。
【解答】解:由甲电路图可知,R1、R2串联,电流表测电路中的电流,
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,
所以,电路中电流表的示数:
I1=,
由乙电路图可知,R1、R2并联,电流表测干路电流,
因并联电路中总电阻的倒数等于各分电阻倒数之和,
所以,电路的总电阻:
R=,
干路中电流表的示数:
I2==,
则======+4,
因R1≠R2,
所以,>4,
即I2>4I1=4×0.5A=2A。
故选:A。
17.A、B、C分别为某三角形导体框架的三个顶点。现将一电源接在A、B两端点时流过AB边的电流大小为0.72A.当把电源接在B、C两端点时流过AB边的电流大小为0.4A.那么,当把该电源接在A、C两端点时,流过AC边的电流大小为()
A.0.8AB.0.9AC.1.0AD.1.2A
【分析】本题中导体应看做材料相同,横截面积相同,粗细均匀的,这样导体的电阻跟它的长度成正比。在电压一定时,已知前后两次通过AB边的电流,利用R=可以得到AB、AB+AC段的电阻,从而得到两段导线AB、AC是电阻关系。然后根据电源电压一定列出方程求解,最后确定正确选项。
【解答】解:
设电源电压为U,
由题可知,AB的电阻为R1=,AB+AC的电阻为R2=,
所以,AB与AB+AC的电阻之比为
==×=。
所以RAB、RAC之比为=
设电源接在A、C之间时通过AC的电流为I,根据题意得
RAB×0.72A=RACI
解得I=0.9A.
故选:B。
18.如图,R1=2Ω.某同学在实验中,记录了三只电表的示数,但没有记录单位,记下的一组数据是1、2和3.也弄不清楚这些数字是哪只电表的示数,单位是V还是A,请根据电路图和记录的数据,确定实验中所用的电源电压和电阻R2的阻值分别是()
A.1V2ΩB.2V1ΩC.2V2ΩD.3V1Ω
【分析】(1)分析电路结构,明确各电路元件的连接方式,画出等效电路图;
(2)根据个电表所测量的量及所给数据,判断各数据是哪个表的示数,再根据电表所测的量及并联电路特的确定各电表示数单位;
(3)根据电路图及电表示数求出电源电压,由并联电路特点求出流过R2的电流,最后由欧姆定律求出电阻R2的阻值。
【解答】解:电路的等效电路图如图所示;
由电路图可知:电压表测电源电压,电流表A1测量R1的电流,电流表A2测量干路电流;
由欧姆定律可得,电源电压(电压表示数):U=R1IA1=2Ω×IA1,即电压表示数是电流表A1示数的两倍;
由题中所给数据可知,2是电压表示数;则2的单位是V,即UV=2V,电源电压U=UV=2V;故AD错误;
由于电流表A1的测量R1的电流,电流表A2的测量干路电流;
根据并联电路的电流特点可知:电流表A2的示数大于电流表A1的示数;
所以,数据3是电流表A2的示数,单位是A,即IA2=3A;
数据1是电流表A1的示数,单位是A,即IA1=1A;
由并联电路电流特点可知,流过电阻R2的电流:I2=IA2﹣IA1=3A﹣1A=2A,
由I=得R2的阻值:R2===1Ω;故B正确,C错误。
故选:B。
19.如图所示,电源电压为4.5V且恒定不变,当开关s闭合后,滑动变阻器的滑片P从a端滑向b端的过程中,三只理想电压表的示数变化的绝对值分别为ΔU1、ΔU2、ΔU3,下列可能出现的情况是()
A.ΔU1=0V、ΔU2=2V、ΔU3=1V
B.ΔU1=0V、ΔU2=2V、ΔU3=2V
C.ΔU1=0.5V、ΔU2=1V、ΔU3=1.5V
D.ΔU1=0.2V、ΔU2=1V、ΔU3=0.8V
【分析】由电路图可知,灯泡与滑动变阻器串联,电压表V1测电源的电压,电压表V2测滑动变阻器两端的电压,电压表V3测灯泡两端的电压。根据电源的电压不变判断电压表V1示数的变化,根据串联电路的电压特点判断灯泡与滑动变阻器两端电压变化绝对值的关系,结合选项即可得出答案。
【解答】解:由电路图可知,灯泡与滑动变阻器串联,电压表V1测电源的电压,电压表V2测滑动变阻器两端的电压,电压表V3测灯泡两端的电压。
因电源的电压不变,
所以,滑动变阻器的滑片P从a端滑向b端的过程中,电压表V1示数变化的绝对值ΔU1=0V,故CD不正确;
因串联电路中总电压等于各分电压之和,
所以,U2=U﹣U3,U2′=U﹣U3′,
则ΔU2=U2′﹣U2=(U﹣U3′)﹣(U﹣U3)=U3﹣U3′=﹣(U3′﹣U3)=﹣ΔU3,
即电压表V2示数变化的绝对值ΔU2等于电压表V3示数变化的绝对值ΔU3,结合选项可知B正确,A不正确。
故选:B。
20.如图所示,已知R0=R1=R2=R3=....=Rn=R100=3Ω,Rb=2Ω,A、B间的电压为6V,则通过R100的电流大小是()
A.1AB.()99A
C.×()100AD.()101A
【分析】倒着看:R100与3个Rb并联的等效电阻为:R并1=2Ω=Rb。R99与3个Rb并联的等效电阻R并2=2Ω=Rb。依此类推,整个电路总阻R总=3Rb=6Ω。再利用欧姆定律算出总电流,再根据并联分流,推出通过R100的电流大小。
【解答】解:由题知:R0=R1=R2=R3=....=Rn=R100=3Ω,Rb=2Ω。
R100与3个Rb并联的电阻为:R并1==2Ω。
同理可得:R99与3个Rb并联的电阻,得R并2=2Ω=Rb。
依此类推,整个电路总阻R总=3Rb=6Ω。
电流的总电流:I===1A。
根据并联电路分流得:通过R0的电流为I0=I=A。
通过R1的电流:I1=×A。
通过R2的电流:I2=×()2A。
所以通过R100的电流:I100=×()100A。
故选:C。
21.如图所示,电源电压保持6V不变,电流表的量程为0~0.6A,电压表的量程为0~3V,定值电阻的规格为“10Ω0.5A”,滑动变阻器的规格为“20Ω1A"。闭合开关,为了保证电路安全,在变阻器滑片移动过程中,下列说法正确的是()
A.电路消耗总功率允许的变化范围为1.2W~3W
B.电流表示数允许的变化范围为0.2A~0.5A
C.变阻器R2接入电路的阻值允许变化范围为2Ω~20Ω
D.电阻R1消耗功率允许的变化范围为0.4W~0.9W
【分析】滑动变阻器R2与定值电阻R1串联,电压表测量定值电阻两端的电压,根据串联电路的分压原理(电阻越大,电阻两端的电压越高),当电压表的示数最小时,变阻器接入电路的电阻最大;当电流表的示数达到最大值时,变阻器接入电路的电阻最小;根据欧姆定律的应用可分别电路中的总电阻和滑动变阻器接入电路中的电阻值,同时可以确定电压表示数、电流表示数以及电路中总功率的变化。
【解答】解:电源两端电压为6V保持不变,定值电阻为10Ω;
由题意知,当电压表的最大测量值为3V时,此时定值电阻R1两端的电压U1=3V,电路中的电流I1=I=I2===0.3A<0.5A,因此电路中的最大电流为0.3A;故B错误;
故根据串联电路的总电压等于各电阻两端电压之和可得:
滑动变阻器两端的最小电压为U2最小=U﹣U1=6V﹣3V=3V,
由欧姆定律可知:接入电路中的最小电阻R2===10Ω;
所以,电路消耗的最大功率P=UI=6V×0.3A=1.8W;故A错误;
电阻R1消耗功率最大功率:P1=U1I=3V×0.3A=0.9W。
当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时,电路中的电流最小,即I最小==0.2A,
电阻R1消耗的最小功率:P′=(I1′)2R1=(0.2A)2×10Ω=0.4W。
则电阻R1消耗功率允许的变化范围为0.4W~0.9W;故D正确。
故选:D。
22.如图所示,把6个阻值均为R的相同电阻连接成一个正六边形的电阻器,这个六边形的每个顶点都有一个接线柱,其中1、4接线柱用导线相连接。则利用这个电阻器可获得的不同电阻值(不包括零欧姆)的总个数和最大电阻值分别是()
A.2个,B.3个,C.4个,D.5个,6R
【分析】注意1、4这根导线把整个电阻装置分为左右两边。须知,如果只连一边的接线柱(如只连1、2,5、6等)另一边没有连的电阻都被1、4导线短路。然后画出等效电路,就很容易解出正确结果。
【解答】解:设一个电阻为R,那么不管怎么接线,只有两种电阻:R,R(为最大电阻).连12,13,23,24,34,16,15,65,64,45接线柱电阻都是R;如图一,连接12接线柱为例;等效电路如图所示
其总电阻为:=R.连25,26,35,36接线柱电阻都是R;如图二,连接62接线柱为例:等效电路如图所示
其总电阻为:+=R。
故选:A。
23.图中R1=R2,R3=R4=R5,电压表读数U1=10伏,U2=12伏,则a、b两端电压是()
A.22伏B.24伏C.26伏D.28伏
【分析】先分析电路图,确定五个电阻的连接方式(串联)、两个电压表的测量对象;
由题知R1=R2、R3=R4=R5,因为五个电阻串联,根据欧姆定律可知U1=U2,U3=U4=U5,根据电压表V2的示数可求U3、U4的大小;再根据电压表V1的示数可求U2的大小;最后求出总电压。
【解答】解:由图可知,五个电阻串联,通过各个电阻的电流相同,
∵I=,R1=R2、R3=R4=R5,
∴U1=U2、U3=U4=U5,
∵电压表V2的示数为12V,即:U3+U4=12V,
∴U3=U4=6V,
∵电压表V1的示数为10V,即:U2+U3=10V,
∴U2+6V=10V,
∴U2=4V,
Uab=U1+U2+U3+U4+U5=4V+4V+6V+6V+6V=26V。
故选:C。
24.某学生为了测量一物体的质量mx,找到一个力电转换器,该转换器的输出电压正比于受压面的压力(比例系数为k).如图所示,测量时先调节输入端的电压,使转换器空载时的输出电压为0;而后在其受压面上放一个物体,即可测得与物体的质量成正比的输出电压U.现有下列器材:力电转换器、质量为mo的砝码、电压表、滑动变阻器、干电池各一个、开关及导线若干、待测物体(可置于力电转换器的受压面上),请完成对该物体质量的测量。为使力电转换器的输入电压可调,并且使电压的调节范围尽可能大,某同学设计了如图所示电路。
(1)实验步骤:①调节滑动变阻器,使输出电压为0②将砝码m0放在力电转换器上,记下输出电压U0③将待测物体mx放在转换器上,记下输出电压U1,该物体质量mx=。
(2)若去掉ab导线,能否达到设计要求?说明理由。答:不能(选填“能”或“不能")达到设计要求,理由是ab接入电路时,滑动变阻器的左侧与转换器并联,则力电转换器的输入电压最小可以为零,最大可以为电源电压,测量范围较大;
而将ab撤去后,力电转换器与滑动变阻器串联,则根据串联的分压原理,转换器上的电压不会达到零;
当滑动变阻器全部接入时电压最小,故使电压的范围变小,可能无法使转换器的输出为零。
【分析】(1)实验中应首先使受压面压力为零时,电压表输出为零;则将已知质量的砝码放在转换器上方,则可得出电压表示数;换用待测物体则同样可读出示数,利用示数的比值可求得物体的质量。
(2)由图可知,现在的接法是先将滑动变阻器全部接入,再将滑动变阻器的左侧电阻与力电转换器及电压表关联;而如果将ab撤去后,电路成了滑动变阻器与力电转换器串联;分析前后的变化可知能否满足要求。
【解答】解:(1)先调节滑动变阻器使输出电压为0,
当将砝码m0放在力电转换器上时,受到的压力为m0g,
此时输出电压U0=Km0g,则k=;
当测物体mx放在转换器上时,受到的压力为mxg,
此时输出电压U1=Kmxg=mxg,
解得:mx=;
(2)ab接入电路时,滑动变阻器的左侧与转换器并联,则力电转换器的输入电压最小可以为零,最大可以为电源电压,测量范围较大;
而将ab撤去后,力电转换器与滑动变阻器串联,则根据串联的分压原理,转换器上的电压不会达到零;
当滑动变阻器全部接入时电压最小,故使电压的范围变小,可能无法使转换器的输出为零,达不到实验要求;
故答案为:(1);
(2)不能。
ab接入电路时,滑动变阻器的左侧与转换器并联,则力电转换器的输入电压最小可以为零,最大可以为电源电压,测量范围较大;而将ab撤去后,力电转换器与滑动变阻器串联,则根据串联的分压原理,转换器上的电压不会达到零;当滑动变阻器全部接入时电压最小,故使电压的范围变小,可能无法使转换器的输出为零。
25.探究“电流跟电压、电阻关系”的过程中,某同学按如图1所示的电路图连接实物,请你用笔画线代替导线帮他将图2实物电路连接好。要求滑片在右端时滑动变阻器连入电路的阻值最大
步骤1:保持定值电阻R的阻值不变,闭合开关S后,使R两端的电压成整数倍变化,如2V、4V、6V,分别读出并记录对应于不同电压下的电流表示数,比较每次电流表的示数是否成整数倍变化。
步骤2:保持每次定值电阻两端电压不变,换用不同的定值电阻,使电阻成整数倍变化,如5Ω、10Ω、15Ω,分别读出并记录对应于不同阻值的电流表的示数,比较每次的电阻值与电流值的乘积是否相等。
(1)“步骤1"的设计目的是为了探究电流与电压的关系。
(2)当某同学在按“步骤2”做时,选一个“5Ω"的电阻,测得电流表示数为0.2A,当换“10Ω”来做时,发现电流表的示数不是0.1A(不考虑温度对电阻的影响),你认为电流表的度数将会大于(填“大于"或“小于”)0.1A,滑片应该向右(填“左"或“右”)移动。
【分析】在连接电路实物图时,电压表应并联在定值电阻两端,滑动变阻器满足滑片在右端时阻值最大;
(1)步骤1中电阻R保持不变,改变电压,看电流的变化,据此可得出实验的目的;
(2)步骤2中,定值电阻的阻值增大了一倍,而电路中的总电阻却增大了不到一倍,因此,电流表的读数将会大于0.1A,也就是说,电流减小的不到一倍,此时应通过调节滑动变阻器,增大滑动变阻器的阻值。
【解答】解:由电路图可知,电源、开关、滑动变阻器、定值电阻、电流表组成串联电路,电压表与定值电阻并联,滑片在右端时滑动变阻器连入电路的阻值最大。则将滑动变阻器滑片左边的电阻连入电路,即将接线柱接在左下边的接线柱,实物电路图如图所示。
(1)由实验步骤1可知,实验时控制电阻阻值不变而改变电阻两端电压,测出通过电阻的电流,实验是为了探究电流与电压的关系。
(2)步骤2中,定值电阻由“5Ω"换为“10Ω”,根据串联分压,其两端电压也会相应增大,因此,电流不会从0.2A变小到0.1A,而是大于这一数值;
要想使电流减小一倍,应调节滑动变阻器的滑片向右移动,使定值电阻两端的电压保持与第一次相同才行。
故答案为:如上图;
(1)电流与电压的关系;(2)大于;右。
26.在探究“电流与电压、电阻的关系"的过程中,两小组同学提出了以下猜想:小组1猜想:电流可能跟电压成正比;小组2猜想:电流可能跟电阻成反比。
(1)小组1的做法是:按图甲所示连接电路,保持定值电阻R=10Ω不变,闭合开关S后,调节滑动变阻器R′,得到多组数据。在分析数据的基础上得出的结论是电阻一定时,电流与电压成正比。
(2)小组2连接了如图乙所示的电路图。正确的实验步骤为:
①让5Ω电阻接入电路,闭合开关,调节滑动变阻器,使电压表的示数为1.5V,记录电流表示数;
②将5Ω电阻换成10Ω电阻,闭合开关后发现电压表示数大于1.5V,应将滑动变阻器的滑片向右(填“左”或“右")移动,当观察到电压表示数为1.5V时,记录电流表示数;
③将10Ω电阻换成15Ω电阻,闭合开关后发现:当滑动变阻器的滑片移动到最右端时,电流表和电压表的示数如图丙所示。出现上述情况的原因可能是滑动变阻器的最大阻值太小;
(3)重复(2)中②的操作,得到下表的数据。为了得出导体中电流与导体电阻的关系,请写出分析数据的方法及该实验的初步结论。
实验序号电压/V电阻/Ω电流/A
11.550.3
21.5100.15
315
【分析】(1)电阻一定时,电流与电压成正比。
(2)②探究“电流跟电压、电阻的关系”实验中,要采用控制变量法;即研究电流跟电压关系时,控制电阻不变,研究电流跟电阻关系时要保持电压不变。
③定值电阻变大时,两端电压相应变大,为保持电压一定,必须调节滑动变阻器滑片,使其接入电路电阻相应变化。
(3)根据I=可求得电流,分析数据,得出电流与电阻的反比例关系。
【解答】解:(1)按图甲所示连接电路,保持定值电阻R=10Ω不变,闭合开关S后,调节滑动变阻器R′,得到多组数据。在分析数据的基础上得出的结论是电阻一定时,电流与电压成正比。
(2)②将5Ω电阻换成10Ω电阻,闭合开关后发现电压表示数大于1.5V,为保持电压表的示数1.5V不变,应减小电路中的电流,即滑动变阻器的滑片向右移动增大接入电路的电阻。
③由图3可知,将10Ω电阻换成15Ω电阻、滑片移动到最右端时电压表的示数大于1.5V,说明定值电阻分得的电压仍然太大,即滑动变阻器的最大阻值太小。
(3)由表格中数据1、2次实验知,电压不变,电流和电阻的乘积为定值,可得导体两端的电压一定时,导体的电阻越大,通过导体的电流越小,因此第3此实验时电压也应为1.5V,电流I3===0.1A。
可得导体两端的电压一定时,导体的电阻越大,通过导体的电流越小,即导体两端的电压一定时,通过导体的电流与电阻成反比。
故答案为:(1)电阻一定时,电流与电压成正比;(2)②右;1.5;③滑动变阻器的最大阻值太小;(3)导体两端的电压一定时,通过导体的电流与电阻成反比。
27.在如图所示的电路中,电阻R1=10欧姆,R2=4欧姆,R3=6欧姆,R4=3欧姆,电压U=12伏特,且保持不变。如在a、b间接一电阻,使流过R3的电流为零,则R的阻值为1.2Ω;如在a、b间接一电压表,其读数为9伏特:如在a、b间接一电流表,其读数为3.33安培。(电压表、电流表的内阻对电路的影响可以忽略)
【分析】(1)要使通过R3的电流为零时,则必有R1、R2两端的电压相等;根据串联电路特点和并联电路特点,以及欧姆定律分别求出R1、R2两端的电压,然后列出等式即可求出R的阻值。
(2)由电路图可知,R2、R3串联后与R1并联,再与R4串联,电压表测R3、R4两端的电压值和;根据电阻的串联和电阻的并联特点求出电路的总电阻,根据欧姆定律求出R4两端的电压、R2、R3串联电路两端的电压,再根据串联电路特点和欧姆定律求出R3两端的电压,即可求出电压表的示数。
(3)由电路图可知,R3、R4并联后与R1串联,再与R2并联,电流表测通过R2、R3电流之和;根据电阻的串联和电阻的并联特点求出左侧支路的总电阻,根据欧姆定律求出该支路干路电流、R3两端的电压以及通过R3的电流、R2的电流,即可求出电流表的示数。
【解答】解:(1)R1、R2串联后的总电阻为R左串=R1+R4=10Ω+3Ω=13Ω;
电路中的电流为I左==A,
电阻R1分得的电压为U1=I左×R1=A×10Ω=V,
R2、R串联后的总电阻为R右串=R2+R=4Ω+R;
电路中的电流为I右==,
电阻R2分得的电压为U2=I右×R2=×4Ω,
通过R3的电流为零时,R1、R2两端的电压相等;
即:V=×4Ω,
解之得:R=1.2Ω。
(2)R2、R3串联后电阻为R串=R2+R3=4Ω+6Ω=10Ω,
R串与R1并联后电阻为R分===5Ω,
再与R4串联后总电阻为R总=R分+R4=5Ω+3Ω=8Ω,
此时电路电流I总===1.5A,
R4两端的电压U4=I总R4=1.5A×3Ω=4.5V,
所以R2、R3串联后两端的电压为U串=U﹣U4=12V﹣4.5V=7.5V,
R2、R3串联后电流I分===0.75A,
R3两端的电压为U3=I分R3=0.75A×6Ω=4.5V,
电阻R3、R4两端的电压之和也就是电压表的示数U分=U3+U4=4.5V+4.5V=9V。
(3)通过电阻R2的电流I2===3A,
R3、R4并联后电阻为R并===2Ω,
再与R1串联后总电阻为R串=R1+R并=10Ω+2Ω=12Ω,
此时这段电路的电流为I1===1A,
所以通过通过R1的电流为1A,R3两端的电压为U3=I1R并=1A×2Ω=2V,
通过R3的电流为I3==≈0.33A,
所以电流表的示数为I=I2+I3=3A+0.33A=3.33A。
答:1.2Ω;9;3.33。
28.在图(a)所示的电路中,电源电压为6伏且不变。电阻R1的阻值为20欧,滑动变阻器R2上标有“20Ω2A"字样,闭合电键S,电压表的示数为4伏。
①求电流表的示数。
②求电阻R2连入电路的阻值。
③若电流表接“0~0.6A”量程,并且改变电路连接如图(b)所示,然后将阻值为30欧的电阻R0和一根导线接入电路中的A、B、C三个接线柱中,通过移动滑动变阻器滑片P使电流表达到满刻度。
方法一:将R0接在AB(或BC)接线柱之间,且导线接在AC接线柱之间,当R2的电阻阻值为15欧时电流表满偏。
方法二:将R0接在AC接线柱之间,且导线接在AC接线柱之间,当R2的电阻阻值为10欧时电流表满偏。
【分析】(1)由图a可知R1、R2串联,电压表测R1两端的电压,电流表测电路中的电流,根据串联电路的电流特点和欧姆定律求出电路中的电流;
(2)根据串联电路的电压特点求出滑动变阻器两端的电压,根据欧姆定律求出滑动变阻器接入电路中的电阻;
(3)根据欧姆定律求出电路中只有R0接入电路中时的电流可知,电阻R0不能通过串联电路中使电流表示数达到0.6A,故应采用并联或R0短路来实现,根据并联电路的特点和欧姆定律求出滑动变阻器接入电路中的电阻。
【解答】解:①由图a可知R1、R2串联,电压表测R1两端的电压,电流表测电路中的电流,
∵串联电路中各处的电流相等,
∴根据欧姆定律可得,电路中的电流:
I===0.2A;
②∵串联电路中总电压等于各分电压之和,
∴电阻R2两端的电压:
U2=U﹣U1=6V﹣4V=2V,
电阻R2连入电路的阻值:
R2===10Ω;
③电路中只有R0接入电路中时,电路中的电流:
I0===0.2A,
∴电路应采用并联或R0短路来实现电流表满偏,
当R0与R2并联时,即将R0接在AB(或BC)接线柱之间,且导线接在AC接线柱之间,
通过滑动变阻器的电流:
I2=I﹣I0=0.6A﹣0.2A=0.4A,
∵并联电路中各支路两端的电压相等,
∴滑动变阻器接入电路中的电阻:
R2′===15Ω;
当R0短路时,电路为滑动变阻器的简单电路,即将R0接在AC接线柱之间,且导线接在AC接线柱之间,
滑动变阻器接入电路中的电阻:
R2″===10Ω。
答:①电流表的示数为0.2A;
②电阻R2连入电路的阻值为10Ω;
③方法一:AB(或BC);AC;15;
方法二:AC;AC;10。
29.小明同学在探究“电流与电阻的关系"实验中,他选择的器材有:电压恒为3V的电源,阻值为5Ω、10Ω和20Ω的定值电阻各一只,“15Ω1A”的滑动变阻器一只,学生用电流表、电压表各一只、开关和导线若干。他设想进行如下操作:实验过程中通过调节滑动变阻器来控制定值电阻两端的电压恒为1.5V。
A.先将5Ω的电阻接入电路中进行实验,读取与该电阻对应的电流值;
B.再用10Ω的电阻替换5Ω的电阻接入电路中进行实验,读取与该电阻对应的电流值;
C.最后他用20Ω的电阻替换10Ω的电阻接入电路中进行实验,读取与该电阻对应的电流值。
和小明同组的小红同学经过分析和估算发现,这是无法完成的实验设计,问:
(1)小明此设计的主要问题出在哪里?
问题是:滑动变阻器阻值偏小,不能使20Ω电阻接入电路时电压保持1.5V。
(2)小红提出:要改进小明的设计,只要更换掉一个不合适的器材就可以使上述问题得以解决,并指出所需器材是下列器材中的一个:①30Ω的定值电阻、②4.5V的电源、③“50Ω1A"的滑动变阻器、④单刀双掷开关。
其他设计不变的情况下,小明需要更换的器材是:③。(填序号)
【分析】(1)电流跟电压、电阻有关,用控制变量法研究电流跟电压和电阻的关系。
(2)研究电流跟电阻的关系时,保持电阻两端的电压不变,改变电阻大小,讨论电流跟电阻的关系。
【解答】解:(1)串联电路电阻起分担电压的作用,相等的电阻分担的电压相等,电源的电压是3V,当阻值为5Ω、10Ω的定值电阻接入电路,通过移动滑动变阻器的滑片,都能和滑动变阻器分担一半的电压1.5V,当20Ω的定值电阻接入时,滑动变阻器的最大阻值的15Ω,20Ω的定值电阻两端的电压最小是20Ω×≈1.7V,不能达到1.5V,要保持1.5V,滑动变阻器的电阻至少是20Ω。
(2)如果定值电阻换成30Ω,定值电阻的电压更大,比1.7V还大,不能完成实验,不符合题意。
(3)电源电压换成4.5V时,20Ω的定值电阻两端的电压最小是20Ω×≈2.6V,不能达到1.5V.不符合题意。
(4)当20Ω的定值电阻接入时,要使定值电阻两端的电压达到1.5V,滑动变阻器的电阻至少是20Ω.电路中当定值电阻为5Ω,当滑动变阻器的阻值为0,最大电流是I==0.6A.“50ΩlA”的滑动变阻器符合题意
故答案为:(1)滑动变阻器阻值偏小,不能使20Ω电阻接入电路时电压保持1.5V
(2)③
30.如图甲所示,电源电压为U保持不变,R0为定值电阻。闭合开关,电流表A的示数为I,电压表V1的示数U1,电压表V2的示数为U2.移动滑动变阻器得到在不同电流下的U1﹣I图线和U2﹣I图线,如图乙所示。
(1)随着电路中电流的增大,电压表V1的示数U1减小(选填“减小"或“增大”)。
(2)请根据图像求电源电压U是4.5V,定值电阻R0的阻值是1Ω。
【分析】由电路图可知,灯泡与滑动变阻器、R0串联,电压表V1测变阻器和灯泡两端的电压之和,电压表V2测灯泡两端的电压,电流表测电路中的电流。
(1)根据欧姆定律可知当电路中的电流增大时R0两端的电压变化,根据串联电路的电压特点可知电压表V1的示数变化;
(2)分析出当电流表示数为零时,可能电路发生断路,根据电压表的示数得出电源电压。根据图像中两个对应的点列出关系式求出R0的值。
【解答】解:由电路图可知,灯泡与滑动变阻器、R0串联,电压表V1测变阻器和灯泡两端的电压之和,电压表V2测灯泡两端的电压,电流表测电路中的电流。
(1)由U=IR可知,当电路中的电流增大时,R0两端的电压增大,
因串联电路中总电压等于各分电压之和,
所以,变阻器和灯泡两端的电压之和减小,即电压表V1的示数U1减小;
(2)由图像可知,当电路中的电流为零时,说明电路发生了断路,由U1的示数可得与电压表V1并联的电路某处断路,此时U1等于电源电压,
所以电压电压U=4.5V;
由图像知,当U1=2.5V时,电路中的电流I=2.0A,
因串联电路中总电压等于各分电压之和,
所以,R0两端的电压:
U0=U﹣U1=4.5V﹣2.5V=2.0V,
由I=可得,R0的电阻:
R0===1Ω。
故答案为:(1)减小;(2)4.5;1。
31.小华做“电流表、电压表测电阻"实验,现有电源(电压为1.5伏的整数倍且保持不变)、待测电阻RX、电流表、电压表、滑动变阻器、电键及导线若干,所有元件均完好。
①他连接电路进行实验,闭合电键后,将变阻器滑片从一端移动到另一端的过程中,发现电流表示数的变化范围为0.12安~0.26安,电压表示数相应的变化范围为2.4伏~0伏。
②他通过思考分析,重新实验。当变阻器滑片移动到中点附近位置时,电压表、电流表的示数分别如图1、2所示。
请将下面表格填写完整。(计算电阻时,精确到0.1欧)
物理量实验序号电压Ux(伏)电流Ix(安)电阻Rx(欧)电阻Rx平均值(欧)
12.1
0.1217.5
17.4
22.8
0.16
17.5
34.5
0.26
17.3
【分析】(1)根据滑片的移动确定接入电路中电阻的变化,根据欧姆定律确定电路中电流的变化和定值电阻两端的电压变化,根据串联电路的电压特点确定滑动变阻器两端的电压变化,从而确定电表示数的对应关系和电压表测量的电路元件;
(2)根据串联电路各处的电流相等和总电压等于各分电压之和得出电源的表达式,利用电源的电压不变建立等式即可求出电源电压的大约值,利用电源的电压是1.5V的整数倍确定电源的电压,根据串联电路的电压特点求出电路电流为0.12A和0.26A时定值电阻的阻值;
(3)根据电压表和电流表的最大示数确定量程,根据分度值读出示数,利用欧姆定律求出定值电阻的阻值,然后求出定值电阻的平均值。
【解答】解:(1)电源电压不变,移动滑片,减小滑动变阻器接入电路的阻值,滑动变阻器两端电压变小,待测电阻两端电压变大,由欧姆定律可知,电路电流增大,由题意知,“在移动变阻器滑片的过程中,发现电流表示数的变化范围为0.12~0.26安,电压表示数相应的变化范围为2.4~0伏”因此电压表与滑动变阻器并联,测滑动变阻器两端电压;
由题意知,电路最小电流I1=0.12A,此时滑动变阻器电压最大,电压表示数最大,即UV=U滑=2.4V,
当滑动变阻器接入电路中的电阻为0时,电路为R的简单电路,电路中的电流I3=0.26A,
∵电源的电压不变,
∴根据串联电路的特点可得:0.12A×R+2.4V=0.26A×R,
解得:R′≈17Ω,
U′=0.26A×17Ω=4.42V,
∵电源的电压为1.5伏的整数倍,
∴电源的电压U=4.5V;
(2)当I1=0.12A,UV=U滑=2.4V时,
R两端的电压UR=U﹣U滑=4.5V﹣2.4V=2.1V,
R1===17.5Ω;
当I3=0.26A,UV=U滑=0时,
R3==≈17.3Ω;
(3)由题意知,电压表最大示数是2.4V,因此电压表量程为0~3V,分度值是0.1V,电压表示数U2=2.8V,
电路中的最大电流为0.26A,因此电流表的量程为0~0.6A,分度值为0.02A,示数为I2=0.16A,则
R2===17.5Ω;
电阻Rx平均值:
Rx=≈17.4Ω,故表格如下:
物理量实验序号电压Ux(伏)电流Ix(安)电阻Rx(欧)电阻Rx平均值(欧)
12.10.1217.517.4
22.80.1617.5
34.50.2617.3
32.小明要测量电阻Rx的阻值(约100),实验室能提供的器材有:学生电源(U=3V)、电流表、电压表、滑动变阻器(最大阻值R=50)、开关各一个,导线若干。
(1)小明设计的实验电路图如图甲所示,请用铅笔画线代替导线,根据甲图将乙图中的实物图连接完整。
(2)当小明按照甲图连好实物电路后,闭合开关,发现电流表的指针能够偏转,电压表的示数为3V,产生这种现象的原因是滑动变阻器接入电路中的阻值为0。
(3)在实验过程中,小明发现电流表指针偏转幅度太小,但他想了想,觉得不需要改变电路的连接方式,且不用读出电流表的示数,也能较准确地求出Rx的阻值。他的做法是:将滑动变阻器的滑片移到最大阻值处,读出电压表的示数Ux,则Rx=(用字母表示)。
【分析】(1)由电路图画实物图,首先从电源的正极出发,依次连接开关、滑动变阻器、电流表、定值电阻、到电源的负极。最后把电压表并联在定值电阻两端。
(2)电流表的示数有偏转,说明电路是通路,定值电阻和滑动变阻器是串联的,定值电阻电压等于电源电压,说明滑动变阻器连入电路的电阻为零。
(3)根据R=知道电压和电流,能求出电阻,电压表能直接测量定值电阻的电压,不读电流表的示数,根据串联电路电流处处相等,让定值电阻的电流等于滑动变阻器的电流,当滑动变阻器滑动最大阻值处,滑动变阻器相当于一个已知电阻,求出滑动变阻器的电压,就能求出电流。
【解答】解:(1)按照电路图,首先从电源的正极出发,依次连接开关、滑动变阻器、电流表、定值电阻、到电源的负极。最后把电压表并联在定值电阻两端。注意电压表的正接线柱靠近电源正极,负接线柱靠近电源负极。如图。
(2)电流表的示数有偏转,说明电路是通路,电源电压等于3V,定值电阻和滑动变阻器串联,定值电阻的电压也是3V,说明滑动变阻器滑到最左端,连入电路的阻值为零。
(3)当滑动变阻器滑到最右端,滑动变阻器相当于已知电阻R=50,电压表能直接测量定值电阻的电压Ux,根据串联电路总电压等于各串联导体的电压之和,求出滑动变阻器两端的电压为U﹣Ux,通过滑动变阻器的电流为I=,串联电路电流处处相等,通过定值电阻的电流和滑动变阻器的电流相等。所以定值电阻的电阻为R'==。
故答案为:(1)如图所示。
(2)滑动变阻器接入电路中的阻值为0
(3)最大阻值处;电压表的示数Ux;。
33.如图所示电路中,电源电压保持不变,电阻R1为10Ω,R2为5Ω.问:
(1)开关S断开时,电流表的示数为0.4A,电压表的示数是多少?
(2)开关S闭合时,电流表和电压表的示数各是多少?
【分析】(1)开关S断开时,电阻R1、R2串联,电流表测电路中电流,电压表测R1两端的电压,根据欧姆定律求出电压表的示数;
(2)开关S断开时,根据电阻的串联和欧姆定律求出电源的电压;开关S闭合时,电阻R2被短路,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,根据欧姆定律求
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