北京市二龙路中学物理欧姆定律单元测试卷(解析版)
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北京市二龙路中学物理欧姆定律单元测试卷(解析版)一、初三物理欧姆定律易错压轴题(难)1.小燕同学做“用电流表、电压表测电阻”的实验,电源电压保持不变,实验器材齐全且完好。
她按图(a)所示电路连接器材,实验步骤正确,闭合开关后,观察到电压表恰好满刻度。
经过思考后,她断开开关,决定不更换电表量程,仅适当调整电路来完成实验。
将滑片移至某一端后闭合开关,此时电流表示数为0.46A;移动滑片至某位置时,观察到电压表、电流表示数如图(b)、(c)所示;将滑片移至另一端时,电压表、电流表示数与图(b)、(c)相比均偏转了2小格。
(1)实验中的电源电压为_____伏,滑动变阻器的最大电阻值为_______欧。
(2)请将下表填写完整(计算电阻时,精确到0.1欧)。
物理量电压U X(伏)电流I X(安)电阻R X(欧)电阻R X平均值(欧)序号1______________2_______________3________0.46_________【答案】4.5 5 3.0 0.3 3.2 0.34 4.5 9.8【解析】【详解】(1)[1]由题意可知,实验步骤正确,即滑动变阻器在闭合开关前就位于最右端,闭合开关后,电压表恰好满刻度,那么由题意可知,电压表此时的量程应该是0到3V,电压表的示数是3V,即R X两端的电压是3V;移动滑片至某位置时,观察到电压表、电流表示数如图(b)、(c)所示,这两个读数分别是1.3V、0.34A;将滑片移至另一端时,电压表、电流表示数与图(b)、(c)相比均偏转了2小格,即读数分别是1.5V、0.38A,而这个滑片所在的位置是最右端,不能是最左端,否则电压表的示数是零或者大于3V,由于滑片在最右端,而电压表的示数不再是3V,是1.5V,这说明电压表不再是测量R X的电压,应该是测量滑动变阻器接入电路电阻的电压,那么可知当滑片在最右端时,R X两端的电压是3V,滑动变阻器两端电压是1.5V,那么电源电压是U=+=3V 1.5V 4.5V电[2]将滑片移至某一端后闭合开关,此时电流表示数为0.46A ,可知R X 的大小是x 4.5V 9.8Ω0.46AR =≈ 那么当滑片在最右端时,电路中的电流大小是 3V 0.3A 9.8ΩI =≈ 滑动变阻器的最大电阻值是 1.5V 5Ω0.3A R ==滑 (2)[3][4]当R X 两端的电压是3V 时,电流I X 是x 3V 0.3A 9.8ΩI =≈ [5][6]当滑动变阻器的电压是1.3V 时,R X 两端的电压是x 4.5V -1.3V 3.2V U ==流过R X 的电流是0.34A ;[7][8]从表中可以看到,当电流是0.46A 时,滑片在最左端,R X 两端的电压等于电源电压的大小,即x 4.5V U =,此时R X 的电阻大小是x 4.5V 9.8Ω0.46AR =≈2.某小组同学准备探究“通过导体的电流与电压、电阻的关系”实验器材有:干电池2节,滑动变阻器(20Ω,1A )、电流表、电压表、开关各一个,不同阻值的定值电阻及导线若干,图甲是他们连接的实验电路。
(1)闭合开关前,将滑动变阻器的滑片P 移到B 端这样操作的目的是为了_____(2)闭合开关后,他们移动滑动变阻器的滑片至某一位置,电压表示数为0.7V ,电流表示数如图乙所示,接着继续探究,把所测数据填在了下表中实验次数 12 3 4 5 电压U /V0.7 1 1.1 1.5 1.7 电流I /A0.18 0.20 0.26 0.30①图乙中电流的示数为_____A。
②图丙是以电流I为纵坐标、电压U为横坐标建立的平面直角坐标系,请根据他们所测数据、在坐标系中描点,画出I﹣U图象,并标标记为a。
(________)(3)图丙中b、c、d三条I﹣U图象,是其他组同学选择5Ω、10Ω和20Ω的定值电阻,按图甲电路测量数据所画。
①单独分析图丙中每条I﹣U图象,可以得到的结论是_____。
②该小组同学发现,分析图丙中的I﹣U图象,还能得到:“当导体两端电压一定时,导体中的电流与导体的电阻成反比”这一规律。
请写出分析方法:_____。
③验证②中的规律,该小组的同学选择了5Ω、10Ω、20Ω的定值电阻,准备分别接入图甲电路,测量电流进行探究,有同学提议:既然探究时需要保持电阻两端电压不变,图甲中可以不用连接滑动变阻器和电压表。
他们按照提议分别将三只电阻由小到大接入电路,闭合开关后,读出电流表示数分别为0.42A,0.24A,0.13A,发现无法验证②中的规律。
于是他们计划仍按图甲进行探究,分析测量数据后,选定准备加在电阻两端的电压值U.为确保完成验证,则这个电压值U的范围为_____。
A.1.5V<U≤3V B.1.3V<U<2.1V C.1.3V<U≤2.6V D.2.1V<U<2.6V【答案】保护电路;0.12电阻一定时,电流与电压成正比见解析B【解析】【详解】(1)[1]为保护电路,闭合开关前,滑片必须处于最大阻值处,即应将滑动变阻器的滑片P移到B端;(2)①[2]图乙中电流表选用小量程,分度值为0.02A,电流表的示数为0.12A;②[3]图丙是以电流I为纵坐标、电压U为横坐标建立的平面直角坐标系,根据他们所测数据、在坐标系中描点,画出I−U图象,并标记为a,如下所示:(3)①[4]单独分析图丙中每条I−U图象,因为过原点的直线,故可以得到的结论是电阻一定时,电流与电压成正比;②[5]由上图知,当电压为0.8V时,对应的电流大小约为0.032A、0.066A、0.13A,结合电阻大小分别为20Ω、10Ω、5Ω,考虑到误差因素,电流与对应的电阻之积为一定值,故还能得到:当导体两端电压一定时,导体中的电流与导体的电阻成反比”这一规律;分析方法采用了控制变量法;③[6]根据欧姆定律I=UR有U=IR,3次实验中电阻的电压分别为2.1V、2.4V、2.6V,都小于电源电压3V,是因为电源有内阻的原因;设电源本身的电压为E,对外(R与R'串联)提供的电压为U,根据电阻的串联和欧姆定律可得,电路中的电流:I=ER R r +'+,由欧姆定律,R与R'获得的电压为:U=I(R+R′)=ER R r+'+×(R+R′),故有:1 U =()R R rE R R+'+⨯+'=()R RE R R+⨯+''+()rE R R⨯+'=1E+rE×1R R+',由数学知识得,对外提供的电压U的倒数与串联电阻(电源内阻r之外的电阻)的倒数为一次函数的关系,即为:1 U =k1R R+'+b,根据该小组的同学选择了5Ω、10Ω的定值电阻,电源内阻r之外的电阻获得的电压分别为2.1V、2.4V,将已知量代入上式:1 2.1V =k×15Ω+b,1 2.4V =k×110Ω+b,解方程组得:k=10Ω2.47V⨯,b=122.1V 2.47V-⨯,故这个一次函数关系式为:1 U =10Ω2.47V⨯×1R R+'+122.1V 2.47V-⨯,他们计划仍按图甲进行探究,因要控制当电阻的电压值U为一定值,根据串联电路电压的规律,变阻器分的电压也为一定值,由分压原理,定值电阻和变阻器分得的电压之比为一定值,故当电阻为20Ω时,变阻器连入电路中的电阻最大为20Ω,此时的总电阻为40Ω,代入这个关系式:1 U =10Ω2.47V⨯×140Ω+122.1V 2.47V-⨯,解得:U=2.6V。
变阻器与电阻的电阻相等,根据分压原理,故电压表示数为1.3V;当电阻最小为5Ω时,电路中的电流最大,变阻器连入电路中的电阻最小,此时电压表有最大值,当变阻器电阻连入电路中的电阻为0时,将5Ω代入这个关系式:1 U =10Ω2.47V⨯×15Ω+122.1V 2.47V-⨯,故:U=2.1V。
综上,他们计划仍按图甲进行探究,分析测量数据后,选定准备加在电阻两端的电压值U,为确保完成验证,则这个电压值U的范围为:1.3V<U<2.1V.故选B。
3.如图(a)是学校实验室型号相同的电子温度计,有几个已经损坏.小明想探究是否是“测温头”(“测温头”就是一个热敏电阻)损坏.(一)他将损坏电子温度计的“测温头”拆下,用如图(b)所示的电路进行测量.(1)请根据图(b)的电路图,将图(c)的实物电路连接完整.(______)(2)小明将一个“测温头”接入电路,闭合开关,发现电流表和电压表的示数如图(d)所示,此测温头内部可能___________(断路/短路).(3)将其余“测温头”接入电路时,电流表、电压表的示数均如图(e)所示.小明猜想:①这些“测温头”内部__________(断路/短路);②这些“测温头”的阻值都很__________(大/小).小明将一个好的电子温度的“测温头”拆下,接入图(b)的电路中进行测量.结果电流表、电压表的示数仍如图(e)所示.由此验证了猜想②也是正确的.(二)小明调整了实验方案,利用微安表重新实验.(1)如图(f)所示是小明重新设计的实验装置,他记录了各“测温头”的多组“温度—电流”数据.在加热过程中,电压表的示数始终为1.5V不变,某温度时微安表的示数如图(g)所示,此时电流大小为__________μA,热敏电阻的阻值为__________Ω.(2)图(h)是小明根据实验数据绘制的三个“测温头”的“温度—电流”图像.由图像可知,灵敏度最高“测温头”是__________,其阻值随温度的升高而__________(增大减小).【答案】短路断路大 150 10000A 减小【解析】【详解】(一)(1)根据电路图连接实物图,电流从电源正极出发,依次流经开关、滑动变阻器、电流表、测温头回到电源负极,同时注意滑动变阻器应接在B处以满足滑片P向右滑时接入电路阻值变小,同时电流表选择0~0.6A、电压表选择0~3V的量程(并联在测温头两端),注意正极流入负极流出,具体连接情况如下:(2)从图(d )中可以看出,电流表有示数,即代表电路中有电流经过,电路是通路,并且电压表示数为0,说明测温头没有断路而是处于短路状态;(3)将其余“测温头”接入电路时,电流表、电压表的示数均如图(e )所示,电流表示数为0,说明电路中无电流通过,且电压表示数为3V ,有两种可能:①可能这些“测温头”内部处于断路,所以电路中无电流通过,且此时电压表测量电源电压;②可能这些“测温头”的阻值很大,电路中电流非常微弱,所以电流表示数几乎为0,“测温头”由于阻值过大,分压增多,其两端几乎等于电源电压3V 。