【物理】人教版物理初三年级下册第一次模拟考试精选试卷综合测试(Word版 含答案)
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一、初三物理欧姆定律易错压轴题(难)1.如图甲所示是一种常见的发光二极管,其电路符号如图乙所示.二极管的导电能性很特殊,它只允许电流从它的正极流向负极,不允许从负极流向正极,这很像自行车气流从打气筒流向车胎.小丽和小明认真查阅资料后,决定一起验证二极管的这一特殊导电性.(1)闭合开关前,滑片应位于________(选填“a”或“b”)端。
①当电源反接时(如图丙),无论怎么移动滑片,电流表都________(选填有或无)示数②当电源正接时(如图丁),闭合开关,观察发现电流表无示数,二极管也不发光,于是他们找来一电压表,接在c、d两端,发现电压表有示数,为1.4 V,电路无断路情况,移动滑片,发现电压表示数变大,电流表也有示数,对此,他们猜想当电源正接时二极管导电性能与它两端的电压大小有关.他们认真完成实验,并将记录的部分数据填入下表中。
电压/V 1.4 1.5 1.7 1.9 2.0 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5电流/mA00 2.0 4.012.022.032.042.052.060.0(2)分析以上实验可知发光二极管具有________(选填“单”或“双”)向导电的特性。
(3)根据表中实验数据用描点法在所给的坐标纸上作出这个二极管的U-I图像________。
(4)当二极管两端的正向电压达到1.9 V后,二极管正常工作,从表格中收集到的数据以及U-I图像可以看出该二极管正常工作前后的导电情况的区别是_____________。
(5)若电源电压为5 V,当电流表示数为12.0 mA时,滑动变阻器接入电路的阻值为________Ω。
(6)使用发出两种色光的二极管,分别指示电动机正反两个转动方向,可以帮助操作人员及时发现电动机转动方向是否符合需要.为此小丽和小明设计了符合需要的模拟电路。
实验步骤:①接通开关,二极管a 导通,发红光,电动机正转。
②调换电池组正、负极,接通开关,二极管b 导通,发绿光,电动机反转。
一、初三物理欧姆定律易错压轴题(难)1.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)。
一、初三物理欧姆定律易错压轴题(难)1.如图所示是“用铅笔芯探究导体的电阻与长度的关系”的电路图.(1)闭合开关,保持滑片P2位置不变,向右移动铅笔芯上的滑片P1,电路中的电流________(选填:“变大”“变小"或“不变”).(2)如果滑片P1滑动到铅笔芯最右端时,电压表示数很小,应该将滑动变阻器的滑片P2向________移动.(3)移动铅笔芯上面的滑片P1,记录铅笔芯A P之间的距离和电压表的示数,数据如表所示:A P1/mm030.060.090.0120.0150.0180.0U/V00.40.8 1.2 1.6 2.0 2.4通过表中数据反映的规律和___________可以推出导体的电阻与导体的长度成________比的结论.(4)保持滑片P1的位置不变,滑片P2在如图所示的位置时电压表示数为0.9V,滑片P2向右移动一段距离,电压表示数变为1.2V,滑片P2再向右移动相同的距离,电压表示数为________V.【答案】不变右欧姆定律正 1.8【解析】【分析】本题考查影响导体电阻的因素,主要是长度因素。
【详解】(1)[1]由电路图可知,当滑片P2不动时,不管P1怎么滑动滑动,铅笔芯的电阻都不变,那么电路的总电阻不变,唯有改变了电压表的示数,所以电路中的电流不变(2)[2]电压表的示数变得很小,是滑动变阻器分去了太多电压,故要向右滑动滑片P2,让变阻器的电阻变小,分去的电压变小,那么电压表的示数就会变大(3)[3][4]当A P之间的距离变大时,电压表所测的导体长变长,其示数随之变大。
而在这个过程中,电路中电流不变,根据欧姆定律UIR得,当电流不变时,导体两端的电压与电阻成正比。
处理表中的数据有:电压与A P1的距离的比值是定值,即是两者也成正比,所以可知导体的电阻与导体的长度成正比。
(4)[5]当电压表的示数为U AP=0.9V时,设铅笔芯和滑动变阻器此时接入电路的总电阻为R,A P段的电阻为R AP,电源电压为U,根据欧姆定律有APAPU UIR R==即是AP0.9V UR R=此为①式当电压表示数为U´AP=1.2V时,设变阻器减小的电阻为△R,同理有´´APAPU UIR R R==-∆即是1.2VAPUR R R=-∆此为②式解①②两式得,R=4△R此为③式将③式代入①式得,3.6VAPURR=∆当滑片P2再向右移动相同的距离,电压表的示数设为U´´AP,同理有´´´2APAPU UIR R R==-∆而将③式入上式,得´´113.6V 1.8V22APAPURUR==⨯=∆2.在“用伏安法测电阻”的实验中:(1)实验原理是________________________.(2)用电压表、电流表测量电阻有如图所示的两种接法,在高中教材中叫做电流表外接法和电流表内接法;若电压表的电阻不是非常大,电流表电阻也不是非常小,你认为图_____ _中电阻的测量比真实值偏大,图____中电阻的测量比真实值偏小.(3)如某次测量中,老师只提供了下列器材:电压恒定的电源一个(电压未知)、电流表一只、定值电阻R0一个(电阻已知)、单刀开关两只、导线若干.测待测电阻R x的值,请用给定的器材(可不用完)按下列要求完成实验:①在下图的虚线框内画出你设计的电路图;②扼要写出实验的主要步骤(指出物理量的名称并用相应的符号表示)a._________________________________.b._________________________________.③R x的数学表达式为:R x=_______________(用所测量的物理量及相应的符号表示).【答案】欧姆定律(或URI=) b a a、先用电流表A测出R0的电流I0;b、再用电流表A测出R x的电流I x)③I0R0/I x【解析】(1)在“用伏安法测电阻”的实验中实验原理是欧姆定律.(2)甲图用外接法,R真实值为,用总电压去除总电流减电压表的电流,比测量值偏大.乙图用内接法,R真实值为,用R的电压减去电流表的电压再除以电流,比测量值偏小.(3)R0与R x并联,电流表在干路上,各支路上各有一个开关控制,首先闭合R x支路开关,测电流I x,断开R x支路开关,再闭合R0支路开关,测电流I0.如图:实验步骤:a、闭合S1断开S2,读出电流表A的示数I0;b、闭合S2断开S1,读出电流表A 的示数I x.③000xxx x xU U I RRI I I===.故答案为(1)URI=;(2)甲乙;(3)①如电路图;②a、闭合S1断开S2,读出电流表A的示数I0;b、闭合S2断开S1,读出电流表A的示数I x.③00xI RI.3.压力传感器是电子秤中的测力装置,可视为阻值随压力而变化的压敏电阻。
一、初三物理欧姆定律易错压轴题(难)1.电源电压为6伏、待测电阻R x、标有“20欧1安”字样的滑动变阻器、电压表、电流表各一个(其表盘如图所示),电键及导线若干,所有器材均完好.他先将除电压表以外的元件串联连接,再将电压表选择合适的量程并联接入电路中.他把变阻器滑片从一端移到另一端的过程中,读出电流表示数的变化范围为0.14安~0.26安.当他移动滑片至电流表指针位于如图(甲)所示位置时,观察到某电表的指针偏离零刻度线的角度为另一电表的两倍.(1)请画出小闵连接的电路图;(____)(2)请完成将表格填空.物理量实验序号U x(伏)I x(安)电阻R x(欧)1____0.142________3____0.26【答案】【解析】据题意,当电流表示数为0.14A时,滑动变阻器连入电路中的电阻最大,最大值为20欧,此时滑动变阻器两端的电压为:U IR0.14A20Ω 2.8V==⨯=,当他移动滑片至电流表指针位于如图(甲)所示位置时,观察到某电表的指针偏离零刻度线的角度为另一电表的两倍,此时电压表的示数为1.8V,因此电压表和滑动变阻器并联,故电路图如下:②当电流表的示数最小为时,此时滑动变阻器的阻值最大时,电压表的示数最大为2.8V,根据串联电路的总电压等于各电阻两端的电压之和可得:U1=U−U滑1=6V−2.8V=3.2V;由欧姆定律得:当移动变阻器滑片到某个位置时,由图甲知,电流表的量程为0∼0.6A,分度值为0.02A,示数为0.18A;电压表的量程为0∼3V,分度值为0.1V,示数为1.8V,根据串联电路的总电压等于各电阻两端的电压之和可得:U2=U−U滑2=6V−1.8V=4.2V;当电流表的示数最大为0.26A时,此时滑动变阻器连入电路的阻值为零时,电压表的示数最小为0V,则U3=U=6V;故答案为如下图:2.在“用伏安法测电阻”的实验中:(1)实验原理是________________________.(2)用电压表、电流表测量电阻有如图所示的两种接法,在高中教材中叫做电流表外接法和电流表内接法;若电压表的电阻不是非常大,电流表电阻也不是非常小,你认为图_____ _中电阻的测量比真实值偏大,图____中电阻的测量比真实值偏小.(3)如某次测量中,老师只提供了下列器材:电压恒定的电源一个(电压未知)、电流表一只、定值电阻R0一个(电阻已知)、单刀开关两只、导线若干.测待测电阻R x的值,请用给定的器材(可不用完)按下列要求完成实验:①在下图的虚线框内画出你设计的电路图;②扼要写出实验的主要步骤(指出物理量的名称并用相应的符号表示)a._________________________________.b._________________________________.③R x的数学表达式为:R x=_______________(用所测量的物理量及相应的符号表示).【答案】欧姆定律(或URI=) b a a、先用电流表A测出R0的电流I0;b、再用电流表A测出R x的电流I x)③I0R0/I x【解析】(1)在“用伏安法测电阻”的实验中实验原理是欧姆定律.(2)甲图用外接法,R真实值为,用总电压去除总电流减电压表的电流,比测量值偏大.乙图用内接法,R真实值为,用R的电压减去电流表的电压再除以电流,比测量值偏小.(3)R0与R x并联,电流表在干路上,各支路上各有一个开关控制,首先闭合R x支路开关,测电流I x,断开R x支路开关,再闭合R0支路开关,测电流I0.如图:实验步骤:a、闭合S1断开S2,读出电流表A的示数I0;b、闭合S2断开S1,读出电流表A 的示数I x.③000xxx x xU U I RRI I I===.故答案为(1)URI=;(2)甲乙;(3)①如电路图;②a、闭合S1断开S2,读出电流表A的示数I0;b、闭合S2断开S1,读出电流表A的示数I x.③00xI RI.3.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4.小华为了探究“电流与电阻的关系”设计了如图甲所示的电路,其中电源电压恒为3V,R x的备选电阻有5Ω、10Ω、15Ω和20Ω各一个。
一、初三物理欧姆定律易错压轴题(难)1.要测量一个阻值约为几百欧的电阻R x。
实验室提供的器材有:电源(电压为3V)、学生用电流表(量程为0~0.6A、0~3A)、学生用电压表(量程为0~3V、0~15V)、滑动变阻器R1和电阻箱R2(0~9999Ω5A)各一个,开关、导线若干。
(1)小明用伏安法测量该电阻,如图是小明连接的电路。
接通电路后,观察到电流表指针不偏转,示数为零,电压表示数为2V。
请你判断:电路中哪一个元件发生了什么故障?答:______;(2)在排除故障换用新元件后,经检查电路完好。
闭合开关,逐渐减小滑动变阻器的接入电阻至最小,电压表有示数,但电流表的指针几乎不偏转,电流太小的原因是______。
所以按小明所选的器材不能用伏安法测出该电阻的值;(3)请你帮助小明在实验室所提供的器材中选择合适的器材,设计实验方案测出该电阻的值;(a)画出实验电路图______;(b)实验步骤:按图连接好电路;闭合S1调节滑动变阻器,使电压表显示合适的值;断开S1闭合S2,______;读出电阻箱的阻值R;(c)写出待测电阻R x的表达式:______。
【答案】电流表短路待测电阻阻值太大保持滑片位置不变,调节电阻箱阻值,使电压表示数与闭合S1时相同R x=R【解析】【分析】(1)常见电路故障有断路与短路,根据电路故障现象分析电路故障原因。
(2)根据欧姆定律,在电压不变的情况下,若电路的电阻增大,则电路中的电流减小,若电阻值很大,则电路中的电流会很小。
若电流值小于电流表的分度值时,将无法准确地测出电流值。
(3)根据实验电路图可知,实验时有电压表,没有电流表,可根据并联电路各支路两端的电压特点进行实验,即:连接好电路图后,用电压表测出待测电阻两端电压,再将开关与电阻箱连接并调节电阻箱的阻值使电压表的示数不变,根据并联电路的电压相等和欧姆定律可知待测电阻的阻值与电阻箱的阻值相等;据此设计实验步骤。
【详解】(1)[1]接通电路,电流表指针不偏转,示数为零,而电压表示数为2V,说明电流表被短路。
一、初三物理欧姆定律易错压轴题(难)1.为了节能,正明中学为教室安装了光控照明系统,有效避免了“长明灯”的现象.光控系统用光敏电阻控制,光敏电阻是阻值随着光的照度改变而发生变化的元件(光越强,照度越大,照度的单位为1x).某光敏电阻R P在不同照度下的阻值如下表:(1)根据表中数据,请在如图坐标纸中描绘出光敏电阻随照度变化的图线_____.其阻值随照度变化的规律是______;(2)如图所示,当1、2间电压上升至4V时,控制电路自动启动照明电路.请利用所给器材在如图虚线框内设计一个电路______,给1、2两端提供电压,并要求当天色渐暗照度降至1.0(lx)时,照明电路启动.(控制电路对你所设计电路无影响)器材:电源(电压为6V),开关S及导线若干,其他器材如下表.在你所设计的电路中,电阻箱的阻值应调至______kΩ;(3)某同学在对所设计的电路进行调试时,发现照明电路过早启动.请你提出一个可行的解决办法:______.【答案】光敏电阻的阻值随光照强度的增大而减小10 增大电阻箱R的阻值【解析】(1)根据表格中的数据在图1中先描点,再用平滑的曲线连线,如图1所示:从图1可知,光敏电阻的阻值随照度变化的规律是:光敏电阻的阻值随光照强度的增大而减小。
(2)电路如图2所示。
控制开关自动启动照明系统,给1、2两端提供电压,要求当天色渐暗照度降低至 1.0(1x)时启动照明系统,即此时光敏电阻阻值为20kΩ,其两端电压为4V,而电源电压为6V,所以应串联一个电阻分担一部分电压,则电阻箱两端的电压为6V−4V=2V,根据串联分压可知:204221U R VU R R V====光光箱箱箱,所以电阻箱的阻值为10kΩ。
(3)照明电路过早启动,必须想办法让光敏电阻的阻值降低,则光敏电阻分担的电压减小,而电源电压不变,所以电阻箱分担的电压增大,则电阻箱的阻值应该增大。
点睛:照明电路过早启动,必须想办法让光敏电阻的阻值降低,而电源电压不变,根据串联分压的关系判断出电阻箱阻值的变化即可。
一、初三物理欧姆定律易错压轴题(难)1.现有下列器材:学生电源,电流表(0~0.6A 0~3A)、电压表(0~3V 0~15V)、定值电阻8(2.5Ω、5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω各一个)、开关、滑动变阻器(15Ω 1A)和导线若干,利用这些器材探究“电压一定时,电流与电阻的关系”,实验中电阻R两端的电压始终保持3V不变。
(1)请用笔画线代替导线,将图中实物电路连接完整,要求滑动变阻器的滑片P向B端移动时电压表示数变小;______(2)实验中,不能被选用的电阻为___Ω;判断的依据是______;(3)保证所选电阻均能正常进行实验,电源电压应该控制在3V至______V之间;(4)实验中依次接入其中三个定值电阻,调节滑动变阻器的滑片,保持电压表示数不变,测得相应的电流值,如下表所示。
分析表中的数据可以得出结论______;实验次数…234…R/Ω…101520…I/A…0.30.20.15…(5)做完探究“电压一定时,电流与电阻的关系”,把定制电阻换成小灯泡,测定小灯泡电功率的实验中,选用的电源电压为4.5V,小灯泡的额定电压为2.5V、电阻约为10Ω。
①闭合开关、移动滑片P至电压表的示数如图乙所示,如要获得小灯泡额定功率的数据,滑片P应向______(选填“A”或“B”)移动,使电压表的示数为______V。
②改变滑片P的位置,获得多组对应的电压、电流值。
根据记录的数据,绘制得如图丙所示的I﹣U图像。
由图像可知,小灯泡的额定功率是______W;同时发现小灯泡的电流与电压不成正比,原因可能是______。
【答案】 2.5 此时电流超过了电流表的量程 4.8电压一定时,电流与电阻成反比 A 2.5 0.5 小灯泡电阻受到温度的影响【解析】【分析】【详解】(1)[1]由题意可知,当滑动变阻器滑片P 向B 端移动时,接入电路中的电阻变大,故滑片左侧的电阻丝应当连入电路中,电路连接图如图所示。
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 。
一、初三物理欧姆定律易错压轴题(难)1.在探究“电压一定时,电流跟电阻的关系”的实验中,设计电路如图甲所示.(1)连接电路前,开关必须______.(2)请根据图甲电路图用笔画线代替导线将图乙所示实物连接成完整电路__(导线不允许交叉).(3)连接好电路,闭合开关,发现电流表没有示数,移动滑动变阻器的滑片,电压表示数始终接近电源电压.造成这一现象的原因可能是______A.电流表坏了 B.滑动变阻器短路 C.电阻处接触不良 D.电阻短路(4)排除故障进行实验,多次改变R的阻值,调节滑动变阻器,使电压示数保持不变,实验数据记录如下表.其中第5次实验电流表示数如图丙所示,其读数为______A.(5)实验结果是:______.【答案】断开 C 0.12 电压不变,导体中的电流与导体的电阻成反比【解析】(1)连接电路前,为保护电路,开关必须断开;(2)电压表与电阻并联接入电路,滑动变阻器与电阻串联,采取“一上一下”的连接方式,如下图所示;(3)图丙中电流表用的是0.6A量程,分度值为0.02A,故其示数为0.12A;(4)分析表格数据可知,电压一定时,通过电阻电流的变化倍数和电阻阻值变化倍数的倒数相等,故可得结论:电压不变,导体中的电流与其电阻成反比.点睛:根据电流表选用的量程和其分度值,读出电流表示数;分析表中电流的变化倍数和电阻的变化倍数之间的关系,利用控制变量法得出结论.2.在“用伏安法测电阻”的实验中:(1)实验原理是________________________.(2)用电压表、电流表测量电阻有如图所示的两种接法,在高中教材中叫做电流表外接法和电流表内接法;若电压表的电阻不是非常大,电流表电阻也不是非常小,你认为图_____ _中电阻的测量比真实值偏大,图____中电阻的测量比真实值偏小.(3)如某次测量中,老师只提供了下列器材:电压恒定的电源一个(电压未知)、电流表一只、定值电阻R0一个(电阻已知)、单刀开关两只、导线若干.测待测电阻R x的值,请用给定的器材(可不用完)按下列要求完成实验:①在下图的虚线框内画出你设计的电路图;②扼要写出实验的主要步骤(指出物理量的名称并用相应的符号表示)a._________________________________.b._________________________________.③R x的数学表达式为:R x=_______________(用所测量的物理量及相应的符号表示).【答案】欧姆定律(或URI) b a a、先用电流表A测出R0的电流I0;b、再用电流表A测出R x的电流I x)③I0R0/I x【解析】(1)在“用伏安法测电阻”的实验中实验原理是欧姆定律.(2)甲图用外接法,R真实值为,用总电压去除总电流减电压表的电流,比测量值偏大.乙图用内接法,R真实值为,用R的电压减去电流表的电压再除以电流,比测量值偏小.(3)R0与R x并联,电流表在干路上,各支路上各有一个开关控制,首先闭合R x支路开关,测电流I x,断开R x支路开关,再闭合R0支路开关,测电流I0.如图:实验步骤:a 、闭合S 1断开S 2,读出电流表A 的示数I 0;b 、闭合S 2断开S 1,读出电流表A 的示数I x .③000x x x x x U U I R R I I I ===.故答案为(1)U R I=;(2)甲 乙;(3)①如电路图;②a、闭合S 1断开S 2,读出电流表A 的示数I 0;b 、闭合S 2断开S 1,读出电流表A 的示数I x .③00xI R I .3.小明探究铅笔芯的电阻大小与长度的关系时,找来一支铅笔芯,测量其长度并用两枚金属回形针夹住其两端进行实验。
一、初三物理欧姆定律易错压轴题(难)1.在“伏安法测电阻”的实验中,小梦同学连接了如图甲所示的电路(电路元件完好,电源电压恒定,滑动变阻器最大阻值为R,接线柱接线牢固).(1)连接电路过程中开关应该_____,开关闭合前滑片滑到_____处.(2)检查电路,发现有一处连接错误,请指出连接错误的导线是_____(填“a”“b”“e”或“d”).(3)纠正错误后,闭合开关,测得几组数据如表.实验序号123电压U/V 1.5 2.1 2.8电流I/A 1.100.14电阻R/Ω15.015.0第3次实验时电流表示数如图乙所示,电流表的示数为_____A.第3次实验后,算出的电阻值是_____,待测电阻值为_____Ω.(4)实验结束后老师组织大家做延伸实验,他把A组的电流表给了B组,把B组的电压表给了A组,让A、B组利用现有器材完成测量电阻的实验设计.如果你在其中一个组,请把设计的电路图画在图丙的虚线框内.【答案】断开电阻最大 d 0.18 15.6Ω 15.2 答案见解析【解析】【分析】【详解】(1)连接电路时,为了防止电路元件损坏,开关应处于断开状态,为了保护电路,滑动变阻器滑到最大阻值处;(2)由实物图知,电压表测量的是电源电压,应该测量定值电阻两端电压,所以错误的是导线d,下端应该连接定值电阻左端的接线柱.(3)如图乙,电流表接在0~0.6A量程上,所以示数为0.18A,此时电压为2.8V,根据欧姆定律可算出此时的电阻为2.815.60.18R=≈Ω,将三次测量数据取平均值可知待测电阻阻值约为15.2Ω;(4) 根据题意可知,A组有两个电压表,B组有两个电流表;要测量电阻R x,要根据串并联电路特点设计电路A组上图B组下图,则其设计如图:【点睛】伏安法测电阻中,多次测量的目的是为了取平均值;探究电流与电压关系的实验中,多次测量的目的是为了实验更具普遍性.已知滑动变阻器最大阻值为R,在最后一问的设计中,可以以R为纽带,找到电源电压的表达式.2.王小军同学用如图所示实物电路研究小灯泡的电阻,已知小灯泡上标有“3 V”字样。
一、初三物理欧姆定律易错压轴题(难)1.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3.8V12.7Ω0.3AURI==≈[4]当小灯泡正常发光时,滑动变阻器的电阻为9V-3.8V17.3Ω0.3AURI==≈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1113V12Ω0.25AURI===滑动变阻器的电阻为29V-3V24Ω0.25AURI===滑2滑2则灯的电阻的变化量为1-12.7Ω-12Ω0.7ΩLR 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。
(4)[5]将定值电阻从10Ω换成20Ω,定值电阻阻值变大,为了保证定值电阻两端电压不变,滑动变阻器电阻也要变大,所以滑片应该向左移动。
[6]当定值电阻阻值最大时,滑动变阻器的阻值最大,此时电路中的电流为4V0.1A40ΩUIR===所以可以小于0.4A,故C错误,C符合题意。
(4)[7]第二步,应该让定值电阻和滑动变阻器的全部并联并保证电压还等于电源电压,故应该将滑片移动到最左端。
[8]流过定值电阻的电流为021-I I I=电源电压为()00210-U I R I I R==滑动变阻器的最大阻值为()21011-I I RURI I==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 ba ba bU UR RI 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<R额,灯的实际功率2222()()1 1.52W0.38W22444U U U PUP R RR 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6V0.12A2030UIR 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_____22U (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 5Ω0.5AU 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 2VR 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111212U 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2122U U R R U -=电源------② 则2212222U R U R R =+电源, 故212U U >; [5]联立以上①②两式,解得2112122U 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.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 10000 A 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 。