中考物理二轮单元练习实验讨论题练习电阻欧姆定律.docx
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中考物理二轮单元练习实验讨论题练习电阻欧姆定律
2019中考物理二轮单元练习实验讨论题练习-电阻欧姆定律
【一】实验讨论
1.有一电学元件检测仪,内部电路由电源、电阻和连接导线组成,M、N是它在检测元件时所用的两个接线头,如图7-28甲所示。
为探究它内部结构,小明进行了以下操作:
先将一电流表连接在M、N之间,发现电流表读数为1A,再在M、N之间改接一电压表,发现电压表读数为3V。
请你根据实验现象帮助小明推测它的内部结构,在乙图虚线框内画出电路图,并标出电源电压值和电阻阻值。
图7-28
答案:
如右图所示
解析:
分析检测仪内部电路,假设电阻直接接在电源两端组成闭合电路,会使电路中总有电流,电能很快被消耗完,造成电池失效,所以内部电路开路.当M、N之间接电压表时,电压表读数为3V,说明该检测仪内部电源电压为3V;当M、N之间接电流表时,电路电流为1A,说明内部电阻R=
=3Ω。
2.谢敏同学利用电压表和电流表测量电阻R1的阻值(约9Ω左右),电源选用两节干电池,如图7-29所示。
图7-29
(1)按图图7-29甲电路,将图图7-29乙中电流表正确连入电路。
(2)该同学检查电路连接正确,合上开关,可是无论怎样移动滑片,电压表示数总为3V不变,你认为发生故障的原因可能是__________________或__________________。
(3)清除故障后,小明将滑片P向左滑动时,电压表示数将________(填“增大”“减小”“不变”),当P滑到某一位置时,两表读数如图图7-29丙所示,由此可知R=________Ω。
你认为这个结果可靠吗?
理由是_________________________________________。
答案:
(1)如右图所示
(2)电阻R1断路滑动变阻器短路(3)增大10不可靠,根据一次测量数据计算电阻误差较大
解析:
连接电流表时注意“+”“-”接线柱接法要正确,并且为了减小读数误差,应选0—0.6A量程。
由图丙可知,电流表示数I=0.2A,电压表示数U=2V,故R=
=10Ω。
利用伏安法测电阻时为了减小误差,应多次测量求平均值。
此题综合考查了学生对电表的使用方法的掌握,及分析、判断电路故障的能力。
3.甲、乙两小组同学用如图7-30甲所示的电路进行了一些实验探究。
图7-30
(1)甲小组选取的定值电阻为15Ω,电阻箱阻值如图乙所示,其值为________Ω,此时电压表的示数为3.5V,那么该小组所用电源的电压为________V;实验中假设增大电阻箱阻值,电路中的电流将,电压表示数将________(选填变化情况)。
(2)乙小组选用其他规格的电源和定值电阻进行实验,他们通过调节电阻箱,得到几组电阻箱的阻值和对应的电压值,并作出U-R图象(如图丙)。
由图象可知,电阻箱阻值为20Ω时,电压表的示数为________V,该组所选用定值电阻的阻值为________Ω。
答案:
(1)355变小变大
(2)320
解析:
(1)在图甲中,定值电阻R与电阻箱R′串联,电压表测电阻箱两端的电压。
甲小组做实验时,电流为I=
=0.1A,电源电压为U=I(R+R′)=0.1A×(15Ω+35Ω)=5V。
由于电压表示数U′=U-IR,故当电流减小时电压表示数将增大。
(2)乙小组做实验时,根据图象知,当电阻箱阻值为20Ω时,电压表示数为3V,此时电流为
=0.15A;当电阻箱阻值为40Ω时,电压表示数为4V,此时电流为4V40Ω=0.1A由串联电路的电压、电流关系和欧姆定律可得,定值电阻R=
,解得U=6V,R=20Ω。
4.小明同学为了定性比较水的流速大小,设计了一个实验装置。
如图731是他的部分设计图,小铜球P系在电阻可忽略的细金属丝下,悬挂在O点,AB为一固定在水平方向的电阻丝,它与金属丝接触良好(不计摩擦),B端在O点正下方。
他设想:
开始时小球P沿竖直方向处于静止,当把小球P放入水平流动的水中时,球受到水流冲击向左偏移一定角度θ,水流速度越大,偏角θ越大。
测量者可以根据电压表数值大小判断水流速度大小。
请你完成余下的电路连接,要求水流速大时,电压表示数大,水流速小时,电压表示数也小。
图7-31
答案:
如右图所示
解析:
由电路图可知,电压表测量电阻丝B端和细金属丝与电阻丝接触点C之间的电压U。
电路中电流是I不变的,水流速度增大时,球P向左移动,使B、C之间的电阻R增大,根据U=IR可判断电压表的示数增大;反之,水流速度减小时,小球P向右移动,使B、C之间的电阻R减小,根据U=IR可判断电压表的示数减小。
5.小刚在“探究通过导体的电流与电压、电阻的关系”实验中。
(1)他应采用的实验方法是___________________________________;
(2)在研究电压的变化对电流的影响时,他连接的电路如图7-32所示。
但电路中有一根导线接错了,请你用笔在图中将接错的导线打上“×”,把正确的接线画上,并在虚线框内设计出实验数据记录的表格。
图7-32
(3)在研究电阻对电流的影响时,把定值电阻由5Ω换成10Ω,闭合开关后,下一步的操作是:
调节滑动变阻器的滑片,保持__________________________________________不变。
(4)如果小亮在实验中发现电流表、电压表的读数都偏大,调节滑动变阻器的滑片时,两表示数均无变化,适当减小电源电压后,两表示数才相应减小。
你认为出现这一故障的原因是:
_____________________________________________________________________________。
(5)利用本实验的器材,你还能进行的实验有:
①___________________________________;
②_____________________________________________________________________________。
答案:
(1)控制变量法
(2)如下图(图和表)所示(3)定值电阻两端的电压(4)滑动变阻器接入电路的阻值为零(5)可选填:
①测电阻②测电功率③研究串联电路中的电压关系④研究串联电路中的电流关系⑤研究并联电路中的电压关系⑥研究并联电路中的电流关系。
次数
I/A
U/V
1
2
3
解析:
此题考查“探究通过导体的电流与电压、电阻的关系”实验中的方法步骤、电路连接、故障排除等。
连接电路时,电压表要并联在定值电阻两端。
设计的表格能够记录多组实验数据,以便总结规律。
在实验中假设出现断路,那么电流表示数为零;假设滑动变阻器整个线圈连入电路中,那么电流表和电压表的示数不会太大,故判定滑动变阻器接入电路的阻值为零,即将金属棒两端的接线柱接入电路中。
6.小亮是一个爱动脑筋的学生,他发现他家电炉子的电阻丝断了,他爸爸把电阻丝接上,通电后,接头处又烧断了。
小亮依据电热方面的知识猜想:
接头处被烧断,可能是接头处的电阻变大了。
为了验证自己的猜想,小亮设计了一个实验。
他选择的实验器材有:
与电炉丝规格(材料、横截面积)相同的带有接头的电阻丝(足够长)、电源一个、开关一个、电流表一块、滑动变阻器一个、导线假设干以及刻度尺和剪刀。
下面请你和小亮一起利用上述器材,继续完成该探究实验。
(1)在下边方框内画出该实验的电路图。
(2)写出主要的实验步骤:
(3)分析论证:
答案:
(1)电路图如右图所示
(2)主要的实验步骤:
①剪下含有接头的电阻线一段,设它的电阻为R1,在电阻线上再截取(不带接头)与R1等长的电阻线,设其电阻为R2。
②把R1连入右图的电路,闭合开关,调节滑动变阻器的滑片,读出电流表的示数I1。
③将R1换成R2连入电路,闭合开关(保持滑动变阻器电阻不变),读出电流表示数I2。
(3)分析论证:
如果I1《I2,那么R1》R2,小亮的猜想是正确的。
解析:
考查设计实验的能力。
实验中采用转换法根据电流的大小判断电阻的大小。
为了比较电阻大小,要控制变量:
含有接头和不带接头的电阻丝的材料、长度、横截面积都应相同。
7.相距30KM的甲乙两地间有两条输电线,某一天这两条输电线之间某处突然发生短路故障,请你利用学过的电学知识,给留守在甲地的维修人员设计一个检测“故障发生地”的简单电路,通过电路中电表的示数可以计算出故障发生地距甲地的距离(每米输电线的电阻为R0)。
(1)在图7-33所示的虚线框中画出连接在甲地的电路图。
(2)写出故障发生地距甲地的距离的表达式:
_______________________。
图7-33
答案:
(1)如下图所示
(2)L=
解析:
用伏安法测出故障发生地与甲地之间两根导线的电阻R.闭合开关后,电压表示数记为U,电流表示数记为I,那么导线的总电阻为R=
,所以故障发生地到甲地的距离为
。
8.我们已经讲过“科学探究:
欧姆定律”,
(1)请你在方框中画出该实验的电路图。
图7-34
(2)①由于电路中电流的大小受多种因素的影响,所以我们在探究某一因素变化对电流的影响时,必须保持其他因素不变,即采用了___________法。
②图734是某实验小组在探究过程中,根据实验数据绘制的图象,其中表示电压不变时,电流随电阻变化的图象是___________图;表示电阻不变时,电流随电压变化的图象是___________。
(选填“甲”或“乙”)
(3)在探究过程中,使用滑动变阻器的目的是___________和___________。
(4)实验的结论是
①_____________________________________________________________________________。
②_____________________________________________________________________________。
答案:
(1)如右图所示:
(2)①控制变量②甲乙
(3)改变电阻两端电压保护电路
(4)①在电阻不变时,通过导体的电流跟它两端的电压成正比②在电压不变时,通过导体的电流跟它的电阻成反比
解析:
探究电流跟电压、电阻的关系的过程中,运用的科学研究方法是控制变量法。
观察图象,结合数学中的函数知识,可以判断:
甲是反映电流跟电阻成反比关系的图象,电流随电阻的增大而减小;乙是反映电流跟电压成正比关系的图象,电流随电压的增大而增大。
此题是对新课标“注意不同学科间知识与研究方法的联系与渗透”目标的落实。
9.有一个阻值看不清的电阻器RX,要测出它的电阻值。
图7-35图7-36图7-37
(1)小明按图7-35的电路图连接好电路,检查无误后闭合开关S,观察到电压表的示数为1.6V,电流表的示数如图7-36所示,那么通过电阻器RX的电流为_______A,RX的电阻为_______Ω。
(2)实验中,为了减小误差,小明还需进行的操作是:
________________________________。
(3)图7-37是小虎做这个实验连接的实物图,请你指出其中的三个错误或不妥之处。
①________________________________________________________________________;
②________________________________________________________________________;
③________________________________________________________________________。
答案:
(1)0.325
(2)通过调节滑动变阻器的滑片,改变电阻器两端的电压和通过的电流,多次测量求平均值来减小误差
(3)①滑动变阻器电阻线圈两端的接线柱接入电路中
②电流从电流表“-”接线柱流入“+”接线柱流出
③电压表的量程选择过大
解析:
题图中电流表使用0—0.6A量程,通过电阻器的电流为0.32A,电阻器的阻值为R=
=5Ω。
伏安法测电阻的实验中为了减小实验误差,应多次测量求平均值。
电路实物连接图中,导线都接在了电阻线圈两端的接线柱上,滑动变阻器起不到调节作用;电流表的“+”“-”接线柱接反,会损坏电流表;为减小读数误差电压表应选择3V量程。
解答这类问题,应了解伏安法测电阻的原理、电路图、器材、步骤和数据的处理方法,会正确连接电路。
此题是对新课标中“具有初步的实验技能”目标的落实。
10.图7-38是小明自制电子秤的原理示意图。
托盘、轻弹簧上端和金属滑片P固定一起(弹簧的电阻不计)。
(1)电路设计:
要使电子秤能正常工作。
以下电路连接正确的选项是________。
图7-38
A.点“1”与点“2”连接
B.点“1”与点“3”连接
C.点“2”与点“3”连接
(2)故障排除:
小明在正确完成电路连接后。
闭合电键S,改变托盘中物体的质量,发现电压表有示数.但始终不变,发生故障的原因可能是________。
A.R0断路B.R1短路
C.电压表短路D.金属滑片P处断路
(3)刻度调试:
①调零。
在托盘中无物体时,使金属滑片P处于R1最上端。
此时电压表的示数为零。
②标度。
每次向托盘中增加100G的砝码,在电压表指针所指位置的刻度盘上标出相应的质量值。
当将1KG的物体放在托盘中,金屑滑片P刚好指在距R1上端1/3处(如图7-38),请计算回答“1KG”应标在电压表多少伏的位置上?
(电阻R0=5Ω,电阻R1=15Ω,电源电压U=3.0V,电压表的量程为0—3.0V)
(4)继续改进:
小明在标示电子秤刻度时,发现电子秤的刻度与电压表的刻度有不同特点。
请说出不同之处________________________________________________________________。
于是,他又开始了新的研究。
答案:
(1)C
(2)D
(3)当1KG的物体放在托盘中,电路中的总电阻为
R=R0+
=5Ω+
=10Ω,
电路中的电流为I=
=0.3A,故电压表的示数为U1=I×
=0.3A×
=1.5V,
所以“1KG”应标在电压表1.5V的位置上。
(4)电压表的刻度均匀,电子秤的刻度不均匀
解析:
电子秤的基本原理是重物的压力使弹簧发生形变,弹簧发生形变的大小通过加在滑动变阻器两端的电压反映。
(1)假设点“1”与点“2”连接,电路是断路,电压表无示数;假设点“1”与点“3”连接,滑动变阻器R1只起定值电阻的作用,电压表有示数但不会变化;当点“2”与点“3”连接时,滑片P向下移动,电路中总电阻变大,电流减小,电压表的示数变大,能反映物体的质量增加。
应选C。
(2)假设R0断路,电路断开,电压表无示数;假设R1短路,同时电压表也被短路,电压表应该无示数;当滑片移动时,电压表有示数,但不变化,说明R1中无电流,但电压表的两接线柱与电源正负极之间是连通的,因此应该是金属滑片P处断路,应选D。
(3)考查能否运用欧姆定律进行简单的计算。
(4)电子秤的刻度与电压表的刻度变化趋势相同,质量越大,电压表的示数也越大。
当M1=1KG时,U1=1.5V;当M2=2KG时,滑片P在R1的2/3处,R1=10Ω,此时U2=2V;当M3=3KG时,滑片P在R1的最下端,R1=15Ω,此时U3=2.25V。
可见当质量均匀增加时,电压的增加不均匀,因此电压表的刻度均匀,电子秤的刻度不均匀(由疏变密)。
此题是对新课标中“乐于探索自然现象和日常生活中的物理学道理,勇于探究日常用品或新器件中的物理学原理,有将科学技术应用于日常生活、社会实践的意识”目标的落实。
【二】综合题
1.为锻炼身体,小明利用所学物理知识设计了一个电子拉力计,如图7-39甲所示是原理图。
硬质弹簧右端和金属滑片P固定在一起(弹簧的电阻不计,P与R1间的摩擦不计)。
定值电阻R0=5Ω,A、B是一根长为5CM的均匀电阻丝,阻值RAB=25Ω,电源电压U=3.0V,电流表的量程为0—0.6A,当不拉拉环时,金属滑片P刚好处于A端。
该弹簧伸长的长度ΔL与所受拉力F间的关系如图图7-39乙所示。
图7-39
(1)小明在电路中连入R0的目的是________________________________________________。
(2)小明将电流表的表盘改为拉力计的表盘,当不拉拉环时,拉力计表盘上的零刻度应标在电流表表盘的________A处。
(3)通过计算说明,电流表表盘的0.6A处应标多少牛?
答案:
(1)防止电流过大而烧坏电流表(或答保护电路)
(2)0.1(3)250N
解析:
(1)假设电路中不用电阻R0,在拉力较大时,滑片P移到B端时,电路中总电阻为0,电路短路,烧坏电流表,故R0起到保护作用。
(2)当不拉拉环时,电路中电流为
I=
=0.1A,拉力计的零刻线应在电流表的0.1A处。
(3)当电流为I′=0.6A时,电路总电阻为
R总=
=5Ω
变阻器连入电路中的电阻为
R1=R总-R0=5Ω-5Ω=0Ω
此时,滑片P移到B端,电阻线长度的改变量为5CM,由图象可知拉力为F=250N。
2.有一些材料,导电能力介于导体和绝缘体之间,这种材料称做半导体。
有一种半导体其电阻的大小随温度的变化而明显改变,利用这种半导体材料制成的电阻叫热敏电阻。
热敏电阻可以用来测量温度的变化,且反应快,精度高。
李明同学为了检测他家蔬菜大棚内的温度变化,他用热敏电阻设计了一个如图7-40所示的电路,其中电源电压是3V,热敏电阻的阻值随温度变化的图象如图7-41所示,电流表的量程是0—100MA。
为了能从电流表直接读出大棚内的气温,他将电流表的刻度盘改画成温度的刻度,这样改造后的电流表就成了气温表。
图7-40
图7-41图7-42
(1)请你帮他计算,改造成的气温表能测量的最高温度是多少?
写出计算过程。
(2)结合图象分析,你认为李明设计的电路有什么不妥之处?
(3)在保持现有元件不变的条件下,再增添一个电阻,你能想办法使该气温表的量程扩大到80℃吗?
请在图7-42中的方框中画出你设计的电路图,并通过计算求出新增电阻的阻值。
(4)根据你设计的电路,通过计算说明,此气温表的0℃应与电流表刻度盘的什么刻度对应?
答案与解析:
(1)当电流表达到满刻度时,电路中的电流为I=100MA=0.1A。
此时,电路中电阻为:
R=
=30Ω
由图象可知,热敏电阻的阻值为30Ω时温度为25℃
所以,气温表能测量的最高温度是25℃。
(2)当温度达到25℃后,假设温度继续升高,热敏电阻的阻值减小,电路中的电流增大,会超过电流表的量程,损坏电流表
(3)在电路中串联一个电阻,电路如右图由图象可知,气温是60℃时,热敏电阻的阻值为10Ω,当电流表达到满刻度时,电路中的电阻为30Ω,即R总=30Ω。
所以串联的电阻为R2=R总-R1=30Ω-10Ω=20Ω
(4)由图象可知:
0℃时,热敏电阻的阻值为100Ω,此时,电路总的电流是:
=0.025A=25MA
所以气温表的0℃应与电流表刻度盘的25MA的位置对应。
3.某校物理兴趣小组在课外实践活动中,制作了一个测量质量的电子秤,其原理如图7-43中的虚线框所示,它主要有四部分构成:
踏板和压力杠杆ABO,定值电阻R0,压力传感器R(电阻值会随所受压力大小发生变化的可变电阻),显示质量大小的仪表V(实质是电压表)。
其中AB∶BO=4∶1,且压力传感器R的电阻与所受压力F变化的关系如下表所示。
(G取10N/KG)
压力F/N
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500
电阻R/Ω
300
270
240
210
180
150
120
90
60
30
0
图7-43图7-44
设踏板和杠杆组件的质量可以忽略不计,接通电源后,电源电压恒为6V。
(1)踏板空载时,电压表的示数如图7-44所示,求定值电阻R0的大小。
(2)当在踏板上放置50KG的物体时,电压表的示数是多大?
答案:
(1)60Ω
(2)1.2V
解析:
(1)由图可知,定值电阻R0和压力传感器R串联,电压表测R0两端的电压。
踏板空载时,电压表的示数为U0=1V;查表格知此时R=300Ω。
电路中电流为:
定值电阻R0大小为:
R0=
=60Ω
(2)当在踏板上放置50KG的物体时,物重为:
G=MG=50KG×10N/KG=500N
对于杠杆ABO,由于AB∶BO=4∶1,故AO∶BO=5∶1根据杠杆的平衡条件有F·AO=G·BO,可得压杆对压力传感器R的压力为:
F=G×
查表格知此时压力传感器R′=240Ω,此时电路中总电阻为:
R总=R′+R0=240Ω+60Ω+300Ω
电路中的电流为:
I′=
=0.02A
电压表的示数是:
U0′=I′R0=0.02A×60Ω=1.2V
此题综合考查对串联电路中的电流电压关系的理解、运用欧姆定律和杠杆的平衡条件解决问题的能力,及通过图表获取信息的能力。
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