上海姚连生中学物理第十四章 欧姆定律(提升篇)(Word版 含解析)

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上海姚连生中学物理第十四章欧姆定律(提升篇)(Word版含解析)一、初三物理第十四章欧姆定律易错压轴题提优(难)1.小明对“篮球在空气中是否受受到浮力”进行探究,由此进行一系列的思考与实验,并最终设计出可直接测量空气密度的简易“空气密度仪”。

(1)如图甲,将一个带阀门的篮球放在天平的托盘上,阀门连接未充气的气球,且处于关闭状态。

加砝码使天平平衡。

打开阀门,气球变大(假设篮球体积不变),天平指针向______偏转。

指针偏转的原因是__________________________________________。

(2)为测量篮球受到浮力大小,小明设计了如图乙所示的电路。

电路中电源电压U为6V,R 是力敏电阻,其阻值与所受压力F压的关系如图丙所示。

当左盘中篮球未给气球充气时,电流表示数为0.2A,此时压敏电阻R大小为20Ω;当篮球给气球充气到体积为篮球2倍时(篮球体积不变),电流表示数为0.15A,力敏电阻R所受压力F B与篮球对左侧托盘的压力F A的关系如图丁所示,则定值电阻R0阻值为______Ω,篮球所受浮力为______N。

(3)图乙中篮球与气球内气体的总质量保持不变,并控制气球体积为篮球的2倍,在电压表指针所指的刻度盘上标上对应的空气密度值,就制成了一台测量当地空气密度的“空气密度仪”。

若用此装置测量大于1.29kg/m3的空气密度,指针大概应在______(A/B)处。

【答案】右气球受到浮力变大 10 0.09A【解析】【分析】【详解】(1)[1][2]打开阀门,气球变大,根据阿基米德原理,气球受到的浮力变大,蓝球对托盘的压力变小了,故天平指针向右偏转。

(2)[3]压敏电阻R 与定值电阻R 0串联,电流表测量电路的电流,电压表测定值电阻的电压,当左盘中篮球未给气球充气时,电流表示数为0.2A ,根据串联电路的规律及欧姆定律0116V 20100.2AU R R I =-=-Ω=Ω [4]由图丙知此时 F 1B =309N当篮球给气球充气到体积为篮球的2倍时(篮球体积不变),电流表示数为0.15A ,根据串联电路的规律及欧姆定律2026V 10300.15AU R R I =-=-Ω=Ω 由图丙知此时 F 2B =300N由图丁知F B =50F A故11A 309N 5050B F F == 22A 300N 5050B F F == 托盘A 所受压力的变化量 ∆F A =309N 50−300N 50=0.18N 篮球给气球充气到体积为篮球的2倍,由阿基米德原理,即篮球所受的浮力为 F 浮=12×0.18N=0.09N (3)[5]气球体积为篮球的2倍,即气球的体积不变,现用此装置测量大于1.29 kg/m 3的空气密度,根据阿基米德原理,气球受到的浮力变大,篮球对托盘的压力变小,力敏电阻R 所受压力F B 也变小,可知压敏电阻变大,根据串联电阻的规律,电路的总电阻变大,由欧姆定律,电路的电流变小,根据U =IR ,定值电阻的电压变小,即电压表示数变小,故用此装置测量大于1.29 kg/m 3的空气密度,指针应在电压表盘1.29刻度线的左侧, 即A 处。

2.有一只阻值未知的定值电阻R x 和一只标有“2.5V ”的小灯泡L :(1)图甲是用伏安法测定值电阻R x阻值的实物电路。

电源电压恒为3V,滑动变阻器R1的最大阻值为10Ω:①请用笔画线代替导线将图甲的实验电路补充完整;(________)②电路正确连接闭合开关后,发现仅有一只电表指针明显偏转,造成该现象的原因可能是_____;A.R1断路 B.R x断路 C.开关短路 D.R x短路③故障排除后,移动滑动变阻器滑片P,当电压表示数为1.2V时,电流表示数如图乙所示,则待测电阻R x=_____Ω;④现有以下三组数据,分析可知,不可能通过以上实验获得的数据有_____(填序号);实验序号电压U/V电流I/A10.80.22 1.60.43 2.40.6(2)小华利用如图丙所示电路,巧测出小灯泡L的额定功率。

两只滑动变阻器R1和R2的最大阻值分别为10Ω和20Ω,电源电压恒定。

请完成实验步骤:①闭合开关S、S2,断开S1,______,调节滑动变阻器R2的滑片P,使电压表的示数为2.5V;②断开开关S2,闭合S、S1,调节________的滑片P,使电压表的示数仍为2.5V;③保持滑动变阻器R1的滑片P不动,将滑动变阻器R2的滑片P移到最左端,读出电压表的示数为2.7V ,再将R 2的滑片P 移到最右端,读出电压表的示数0.9V ;④小灯泡的额定功率为_____W 。

【答案】 BD 4 1 滑动变阻器R 1滑片移至最左端 滑动变阻器R 1 0.625【解析】【分析】【详解】(1)①[1]滑动变阻器R 1与R x 串联接入电路中,因为已经将右端的上接线柱接入了电路中,要使滑动变阻器能保护电路,必须将一个下接线柱接入电路中,比如左下接线柱;因为电源电压恒为3V ,电压表测R x 两端电压,要与R x 并联,并选择0~3V 的小量程。

如图所示:②[2] A .若R 1断路,整个电路断路,两表都没有示数,故A 不符合题意;B .若R x 断路,电流表无示数,电压表串联在电路中测电源电压,有示数,故B 符合题意;C .若开关短路,等同于开关闭合,两个电表均有示数,故C 不符合题意;D .若R x 短路,电流表有示数,电压表相当于接在导线两端,无示数,故D 符合题意。

故选BD 。

③[3]故障排除后,移动滑片P ,当电压表示数为1.2V 时,电流表示数如图乙所示,电流表选用小量程,分度值为0.02A ,电流为0.3A ,由欧姆定律,则待测电阻x 1.2V 40.3AU R I ===Ω ④[4]根据电阻的串联和欧姆定律,电路的最小电流为x 3V 0.21A 0.2A 410U I R R ==≈ΩΩ小滑大>++ 即不可能通过以上实验获得的数据有1。

(2)①[5]要测出小灯泡额定电功率的原理是P =UI ,已经灯泡的额定电压是2.5V ,所以要测出小灯泡的额定电流,再通过计算可以得到小灯泡额定电功率。

因此闭合开关S 、S 2,断开S 1,滑动变阻器R 1滑片移至最左端,使R 1接入电路中电阻为0,调节滑动变阻器R 2的滑片P ,使电压表的示数为2.5V ,即达到小灯泡的额定电压。

②[6]断开开关S2,闭合S 、S 1,调节滑动变阻器R 1的滑片P ,使电压表的示数仍为2.5V ,使得通过R 1、R x 的电流等于小灯泡的额定电流。

④[7]由③保持滑动变阻器R 1的滑片P 不动,将滑动变阻器R 2的滑片P 移到最左端,此时R 2接入电路中的电阻为0,R 1R x 串联,电压表测得路端电压为2.7V ;再将R 2的滑片P 移到最右端,此时R 2全部接入电路,R 1R x R 2串联,电压表测得R 1R x 两端电压0.9V ,所以R 2两端电压为21x 2.7V-0.9V=1.8V U U U =-=路根据串联电路的特点11x 22x U R R R U += 带入数据140.9V 20 1.8VR +Ω=Ω 解得此时R 1接入电路中的电阻为16R =Ω所以当R 1R x 两端电压为2.5V 时,电路中的电流1 2.5V 0.25A 64x U I R R ===+Ω+Ω小灯泡额定电流也为0.25A ,所以小灯泡的额定电功率==2.5V 0.25A=0.625W P U I ⨯额额额3.小红和同学们用“伏安法”测小灯泡正常发光时的电阻,小灯泡额定电压为3.8V ,电源电压保持9V 不变,滑动变阻器规格为“40Ω、1A ”,连接电路如图甲所示。

(1)如图甲是小红同学连接的实物电路图。

图中只有一处连接错误,请在错误处画“×”,并用笔画线代替导线将电路连接正确_________________(注意不能与其它导线交叉);(2)改正错误后,闭合开关,过了一段时间,灯突然熄灭,电流表、电压表示数均变为0,则产生的故障可能是_________________(只有灯泡或滑动变阻器发生故障);(3)排除故障后,调节滑动变阻器滑片,并绘制出了小灯泡的电流随电压变化的图像如图乙所示,则灯泡正常发光时的电阻为____________________Ω(保留一位小数)。

向右调节滑动变阻器滑片的过程中,小灯泡变化的阻值∆R L 滑动变阻器变化的阻值______________∆R 滑(选填“大于”、“小于”或“等于”);(4)小红又找来10Ω、20Ω、40Ω定值电阻想要继续探究“电流与电阻的关系”,只将10Ω的定值电阻代替小灯泡连入电路,调节滑动变阻器使定值电阻两端电压为U0=4V。

接下来断开开关,取下10Ω的定值电阻,换成20Ω的定值电阻,保持滑动变阻器滑片P位置不变,则闭合开关后,应将滑动变阻器的滑片向_________________(选填“左”或“右”)移动。

在用40Ω的定值电阻替换20Ω的定值电阻时,他发现电压表示数始终不能调为U0。

为完成四次探究,小红设计了如下方案,你认为不可行的一项是_________;A.如果只更换电源,则更换的电源电压范围是4~8VB.如果只调整电压表的示数,则应该控制电压表示数U0的范围为4.5~9VC.如果只更换滑动变阻器,则更换的滑动变阻器最大阻值至少为50Ω,允许通过的最大电流至少为0.4AD.如果只更换定值电阻,则更换的定值电阻阻值范围是6.67~32Ω(5)实验结束后,小红还想知道所用的滑动变阻器的最大值与铭牌标注是否一致,但是发现电源意外损坏了,于是他找来另一个未知电压的电源(电压恒定不变),并设计了如图丙所示的电路,请你将他的实验步骤补充完整(已知定值电阻的阻值为R0)。

①将滑动变阻器滑片P移到最右端,闭合开关,记录此时电流表示数为I1;②再将滑动变阻器滑片P移到__________,记录此时电流表示数为I2;③滑动变阻器的最大阻值R滑动=__________(用测出的物理量和已知量的字母表示)。

【答案】滑动变阻器断路 12.7 小于左 C最左端()2101-I I RI【解析】【分析】【详解】(1)[1]电压表测小灯泡两端的电压,所以电压表应该和小灯泡并联,如下图:(2)[2]若灯短路,电流表有示数,若灯断路,电压表有示数,但题意中电流表和电压表均无示数,故假设不成立;若滑动变阻器短路,则电流表和电压表均有示数不符合题意,则电路故障为滑动变阻器断路。

(3)[3]由图可知,当小灯泡正常发光时,电流是0.3A ,小灯泡正常发光时的电阻为3.8V 12.7Ω0.3AU R I ==≈ [4]当小灯泡正常发光时,滑动变阻器的电阻为9V -3.8V 17.3Ω0.3AU R I ==≈滑滑 由图可知,当小灯泡的电压为3V 时,电流约为0.25A ,此时小灯泡的电阻约为 1113V 12Ω0.25A U R I === 滑动变阻器的电阻为29V -3V 24Ω0.25AU R I ===滑2滑2 则灯的电阻的变化量为 1-12.7Ω-12Ω0.7ΩL R R R ∆===滑动变阻器阻值变化量为2-24Ω-17.3Ω 6.7ΩR R R ∆===滑滑滑所以滑动变阻器阻值变化量大于小灯泡电阻的阻值变化量。