知识点的把握
1.理解电阻的概念。
2.通过实验探究电阻跟导体的哪些因素有关。
3.会用滑动变阻器改变电路中的电流。
4.通过实验探究电流、电压和电阻的关系。理解欧姆定律,并能进行简单计算。
5.通过探究活动,让学生体验物理实验的方法,增强实践意识,培养学生实事求是的科学态度。
命题方向
根据《物理课程标准》的要求,中考对本专题知识考查的重点和热点一般是:理解电阻的概念,会探究影响电阻大小的因素;知道滑动变阻器和电阻箱的构造,会用滑动变阻器改变电流;会探究电流跟电压、电阻的关系,理解欧姆定律,并能进行简单计算;会用伏安法测电阻。中考对这部分内容的考查注重基础知识、探究过程和方法。因此复习这部分内容时,要注重基本知识和技能,理解、掌握探究实验的具体过程和用到的科学方法,如:探究影响电阻大小的因素、探究电流跟电压、电阻的关系的过程中用到的控制变量法,能将此方法迁移解决其他的实际问题。这些知识点在命题时,题型以单选、填空、实验题为主,单独考查欧姆定律的计算题目较少,多融合进对电功、电功率等知识的考查中。
考试重点
一、导体及其电阻
学习本考点,我们要明确的重点内容有:电阻表示导体对电流的阻碍作用,电阻的单位及换算;电阻是导体的一种性质,其大小与哪些因素有关;通过实验探究影响电阻大小的因素。通过实验探究影响电阻大小的因素是中考重点考查的内容。
控制变量法是物理中研究问题的重要方法之一,探究影响电阻大小的因素是运用这一方法的典型实验。复习时要注意参与探究过程,通过动手操作,加深对电阻是导体本身的一种性质的理解。同时注意归纳初中物理中运用控制变量法的实验,体会这一方法的重要性。
【例1】 (2005安徽芜湖) 用实验研究导体的材料、长度、横截面积对电阻的影响时,供选择的导体规格如下表:
| 材料 | 编号 | 长度/m | 横截面积/mm2 | 材料 | 编号 | 长度/m | 横截面积/mm2 |
| 镍铬合金 | ① | 1 | 0.5 | 锰铜 | ⑤ | 1 | 0.5 |
| ② | 1 | 1 | ⑥ | 1 | 1 | ||
| ③ | 1.5 | 0.5 | ⑦ | 1.5 | 0.5 | ||
| ④ | 1.5 | 1 | ⑧ | 1.5 | 1 |
A.③④⑤⑥ B.②③⑥⑦ C.①⑤⑥⑦ D.⑤⑥⑦⑧
解析:本题考查探究影响电阻大小因素的实验方法和过程。探究一个物理量与多个因素的关系时,可采用控制变量法。导体的电阻跟导体的材料、长度、横截面积等因素有关,探究导体的电阻跟材料的关系时,应选用长度和横截面积相同、材料不同的导线,如①和⑤;探究导体的电阻跟长度的关系时,应选用材料和横截面积相同、长度不同的导线,如⑤和⑦;探究导体的电阻跟横截面积的关系时,应选用材料和长度相同、横截面积不同的导线,如⑤和⑥。这道题是对新课标“学习拟订简单的科学探究计划和实验方案”目标的落实。
答案:C
二、滑动变阻器
学习本考点,我们要明确的重点内容有:滑动变阻器的构造、原理、作用和使用方法,会利用滑动变阻器改变电路中的电流。中考考查的重点内容是滑动变阻器的使用和利用滑动变阻器改变电路中的电流。
滑动变阻器的正确使用方法,以及调节滑动变阻器的滑片引起的电路动态变化(电流表、电压表的示数变化及用电器功率变化等)是中考命题的热点。复习时要注意了解滑动变阻器的原理、构造、作用和使用方法,通过动手操作,掌握滑动变阻器的使用方法,会结合欧姆定律及串并联电路中的电流、电压关系解答问题。
【例2】 (2006江苏无锡) 如图7-1电路,电源电压不变,开关S闭合。在滑动变阻器滑片P向右移动的过程中,以下判断正确的是( )
图7-1
A.电压表示数不变 B.电压表示数变大
C.电压表示数变小 D.电压表示数先变大后变小
解析:开关闭合后,电阻R0与滑动变阻器R串联在电路中,电压表测R两端的电压。设电源电压为U,电路中的电流I=,R0两端的电压U0=IR0,加在R两端的电压UR=U-U0=U-IR0。在滑片P向右移动的过程中,R连入电路的阻值增大,电流I减小,电源电压不变,所以UR变大,故选B。解答此类问题时要首先弄清电路中的变阻器阻值的大小变化,进而运用欧姆定律分析电流大小变化,再结合串并联电路中的电流、电压特点分析各用电器两端的电压变化情况。
答案:B
【例3】 (2005江苏苏州) 当将滑动变阻器的滑片P向右移动时。图7-2中的哪一种连接方法可使变阻器连入电路部分的电阻增大( )
图7-2
解析:本题考查滑动变阻器的使用方法。在A、C、D三图中,各有一段导线分别连接在滑动变阻器的金属棒和电阻线圈上,符合“一上一下”的接入原则,都能在电路中起到调节作用。C、D两图中变阻器滑片右边电阻线圈连入电路,在滑片向右移动时,变阻器连入电路部分电阻减小,故不选。图B中,两段导线都接在线圈上,无论滑片怎样移动,均不能使滑动变阻器起到调节作用,为错误的连入,故不选。这道题是对新课标“具有初步的实验操作技能,会使用简单的实验仪器和测量工具”目标的落实。
答案:A
三、欧姆定律及其应用
学习本考点,我们要明确的重点内容有:利用控制变量法探究电流跟电压、电阻之间的关系;欧姆定律的内容、公式,明确其适用条件是同一段导体;能够利用欧姆定律进行简单的计算。中考考查的重点内容是探究电流跟电压、电阻之间的关系和欧姆定律的应用。
欧姆定律是通过实验、总结、归纳得到的规律,它反映了电流、电压和电阻三者之间的数量关系,是初中物理的重点,也是中考命题的热点,一般占6—8分左右。从近年中考命题来看,有以下特点:试题由知识立意转向能力立意;试题联系实际,设置的情景较新;重视欧姆定律形成过程和科学方法的考查;从内容上看,主要集中在电路的识别和计算,电路变化的分析以及实验几个方面。预计今后的中考仍将以能力考查为主,题型将会更灵活,开放设计性问题和联系实际的题目会增多。复习好本考点的关键是要牢固掌握基本知识,学会基本的方法和技能。
【例4】 (2006山东济宁) 小刚同学用图7-3所示的电路研究电流跟电阻的关系。在实验过程中,当A、B两点间的电阻由5 Ω更换为10 Ω后,他下一步的操作是( )
图7-3
A.记录电流表和电压表的示数 B.将变阻器滑片向左移动
C.将变阻器滑片向右移动 D.增加电池的节数
解析:探究电流跟电压、电阻关系的过程中运用的科学方法是控制变量法,保持在电压一定的情况下研究电流跟电阻的关系。当A、B两点间的电阻由5 Ω更换为10 Ω后,电路中的总电阻增大,电流减小,滑动变阻器两端的电压U滑=IR滑减小,所以A、B两点间的电压UAB=U电源-U滑增大。为了保持A、B两点间的电压不变,应减小电路中的电流,须将滑动变阻器滑片向右移动,直到UAB等于A、B两点间的电阻为5 Ω时的电压值,再记录此时电流表的示数;若增加电池的数目,电流会增大,故选C。解答此类题目要求平时重视实验探究过程,通过动手操作进行体会,分析解答时要灵活运用欧姆定律,本题是对新课标“具有初步的科学探究能力”目标的落实。
答案:C
【例5】 (2005天津) 如图7-4所示,电源电压保持不变,电阻R1=30 Ω,电流表A1的示数为0.4 A,A2的示数为0.8 A,求电源电压和R2的阻值各为多少?
图7-4
解析:本题考查如何利用欧姆定律及其变形式进行简单的计算。欧姆定律计算公式I=中的I、U、R对应于同一段导体的电流、电压、电阻,应用公式解答问题时一定对号入座,切忌张冠李戴。分析图7-4所示电路可知R1、R2并联在电路中,并联电路中各支路两端的电压相等且等于电源电压。利用变形式U=IR可求电源电压,U=U1=I1R1=0.4 A×30 Ω=12 V;利用欧姆定律的变形式R=可求电阻R2,R2====15 Ω。这道题是对新课标“理解欧姆定律,并能进行简单的计算”目标的落实。
答案:电源电压12 V,R2的阻值15 Ω。
四、伏安法测电阻
学习本考点,我们要明确的重点内容有:伏安法测电阻的原理、电路图、器材、方法、步骤以及实验过程中电路故障的排除。对伏安法测电阻的考查是各地市中考实验讨论中的热点。
伏安法测电阻是中考考查的重点,命题内容主要有:实验原理,仪器、器材的选择,电压表和电流表的用法及读数,滑动变阻器的连接和作用,电路图及实物图的连接,操作步骤,记录分析数据等。根据电路图或具体要求连接实物图,电压表或电流表的读数,实验过程中电路故障排除都是命题频率较高的知识点。本考点在中考命题时分值约5—8分,题型以实验讨论为主。
【例6】 (2006重庆) 在测量某一定值电阻Rx阻值的实验中,张楠同学选定了如图7-5所示的器材进行实验。实验过程中,由于张楠同学的疏忽,做完实验后他才发现,把测量的电流值都写在草稿纸上而忘记填人记录表格中。
图7-5
| 实验次数 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| 电压U/V | 0.5 | 1.0 | 1.5 | 2.0 | 2.5 |
| 电流I/A |
(1)请你帮助张楠同学把记录在草稿纸上的电流值对应填人表格中,并写出你所依据的物理规律是________________________________________________________________________。
(2)根据测量数据计算该定值电阻的阻值为_________ Ω(小数点后保留一位数字)。
(3)根据实验所需电路,用笔画线代替导线完成图7-5中的实物连接。
(4)滑动变阻器在实验中除能起保护电路的作用外,另一个主要作用是_________。
(5)若电源电压恒定且未知,用电阻箱R(电路符号)代替滑动变阻器,同时撤去电流表,请利用余下器材(不要再添加其他任何器材)设计一个测量Rx阻值的实验电路图,并在图3的方框中画出。
解析:本题重点考查伏安法测电阻实验的电路连接、数据处理等。(5)是在伏安法测电阻实验基础上进行的拓展,在图5中闭合开关后,恰当地调节电阻箱的阻值(记为R)后,读出电流表和电压表的示数分别为I、U,则Rx两端的电压为 U′=U-IR,Rx的值为 Rx=。本题通过对过程和方法的全面考查,对新课标“有初步的信息收集、处理能力”“有初步的分析概括能力”“能连接简单的串联电路和并联电路”等目标进行了落实。
答案:(1)表格中依次填人0.10 0.18 0.30 0.42 0.50 电阻一定时,通过导体的电流跟它两端的电压成正比 (2)5.1 (3)如图7-6所示 (4)改变电路中的电阻,以便多测几组电压和电流求电阻的平均值,减小误差 (5)如图7-7所示
图7-6 图7-7
【例7】 (2005湖北黄冈) 小刚同学测量2.5 V小灯泡的电阻时,连接的电路如图7-8:
(1)检查电路,发现有一根导线连接错误,请你在连接错误的导线上打“×”,若没有发现错误,闭合开关,会出现什么现象?在图中补画出正确的连线。闭合开关前,他应将滑动变阻器的滑片调到端________(填“A”或“B”);
(2)小刚改正错误后,按正确的操作测得的数据如下表:
| 实验次数 | 1 | 2 | 3 |
| 电压U/V | 2.0 | 2.5 | 2.8 |
| 电流I/A | 0.20 | 0.24 | 0.25 |
图7-8
解析:本题考查伏安法测电阻的电路连接、故障排除、对实验数据的处理和评价。从图79可以看出:电压表串联在电路中,灯泡与滑动变阻器并联。由于电压表的内阻很大,造成电路中的电流很小,电压表示数等于电源电压。在不同的电压下灯丝的温度不同造成了灯丝电阻的变化,考查温度对电阻的影响。这道题是对新课标“具有初步的科学探究能力”“初步具有评估和听取反馈意见的意识”目标的落实。
答案:(1)①灯泡不亮;②电压表的指针指向最大刻度右侧;③电流表无示数。(答出一种现象即可) 如图7-9所示 B (2) 10 Ω 小灯泡灯丝的电阻随着温度升高而增大或测量中出现误差
图7-9
历年真题
一、选择题
1.(2006浙江台州) 为维护消费者权益,某技术质量监督部门对市场上的电线产品进行抽查,发现有一个品牌电线中的铜芯直径明显比电线规格上标定的直径要小,引起电阻偏大。从影响导体电阻大小的因素来分析,引起这种电线电阻不符合规格的主要原因是( )
A.电线的长度 B.电线的横截面积
C.电线的材料 D.电线的温度
答案:B
解析:电阻的大小决定于导体的材料、长度、横截面积和温度。在其他因素相同时,电线中的铜芯直径越小,即电线的横截面积越小,电线的电阻越大,故选B。本题考查对影响电阻大小的因素理解。
2.(2006山东临沂) 张华同学在探究通过导体的电流与其两端电压的关系时,将记录的实验数据通过整理作出了如图7-10所示的图象,根据图象,下列说法错误的是( )
图7-10
A.通过导体a的电流与其两端的电压成正比
B.导体a的电阻大于导体b的电阻
C.当在导体b的两端加上1 V的电压时,通过导体b的电流为0.1 A
D.将a、b两导体串联后接到电压为3 V的电源上时,通过导体的电流为0.2 A
答案:B
解析:本题考查从图象中获取物理信息及处理信息的能力,解答此类问题时要把数学中图象的知识与物理知识相结合。根据图象,a是通过原点的一条直线,可判断通过导体a的电流与其两端的电压成正比,故 A正确;当电压U=2.0 V时,通过导体a、b电流分别为Ia=0.4 A、Ib=0.2 A,则导体a、b的电阻分别为Ra==5Ω,Rb==10 Ω,所以Ra A.导体电阻的大小跟导体两端的电压成正比 B.导体电阻的大小跟导体中的电流成反比 C.当导体两端的电压为零时,导体的电阻也为零 D.导体电阻的大小跟导体两端的电压和通过导体的电流无关 答案:D 解析:由I=变形得到的R=表示导体的电阻在数值上等于加在导体两端的电压与通过它的电流的比值。对同一导体来说,它两端的电压与通过它的电流的比值是恒定不变的,跟导体两端的电压和通过导体的电流无关;但对不同的导体来说,的比值是不同的,这个比值是导体本身的一种性质,其大小决定于导体的材料、长度和横截面积,不能理解为R与U成正比,R与I成反比,故 D正确。本题考查重点对电阻概念的理解。 4.(2006四川成都) 如图7-11所示的电路中,当开关S闭合,甲、乙两表为电压表时,两表读数之比U甲∶U乙为3∶1。当开关S断开,甲、乙两表为电流表时,两表的读数之比I甲∶I乙为 ( ) A.2∶1 B.2∶3 C.3∶1 D.3∶2 图7-11 答案:B 解析:本题考查对串联电路中的电流、电压关系的理解和灵活运用欧姆定律的能力。当开关S闭合,甲、乙两表为电压表时,电阻R1、R2串联,甲电压表测串联电路两端的总电压,乙电压表测R2两端的电压,此时有,解得R1、R2两端的电压之比为,根据串联电路中各用电器分得的电压与电阻的关系,得;当开关S断开,甲、乙两表为电流表时,电阻R1、R2并联,甲电流表测R2所在支路的电流,乙电流表测干路中电流,根据并联电路中各支路分得的电流与电阻的关系得,所以。 5.(2006上海浦东新区) 在图7-12所示的电路中,电源电压保持不变。闭合电键S后,小灯发光较暗。过了一会儿,小灯亮度明显变亮,而电压表与电流表示数的比值不变,则下列判断中正确的是( ) 图7-12 A.电阻R断路,电流表示数变小 B.电阻R短路,电压表示数变小 C.电阻R断路,电流表示数变大 D.电阻R短路,电压表示数变大 答案:D 解析:闭合电键S后,小灯L与电阻R串联在电路中,电压表测小灯L两端的电压(小于电源电压),电流表与电压表示数之比等于小灯L的电阻。小灯亮度明显变亮时,说明电路中电流变大,总电阻减小,应该是电阻R短路,此时电压表示数等于电源电压,示数变大,电流表与电压表示数之比仍等于小灯L的电阻,故 D正确;若电阻R断路则灯L不亮。 6.(2005北京) 如图7-13所示电路,电源两端的电压一定,开关S1闭合,S2断开。如果使电压表和电流表的示数均增大,则下列操作一定可行的是( ) 图7-13 A.滑动变阻器的滑片P向右移 B.滑动变阻器的滑片P向左移 C.滑动变阻器的滑片P不动,闭合开关S2 D.滑动变阻器的滑片P不动,断开开关S1 答案:C 解析:当开关S1闭合,S2断开时,R1、R2串联,电压表测R2的电压。若滑片P向右滑动,总电阻变大,电流表示数减小,故A错。若滑片P向左滑动,R2减小,电路中的总电阻减小,电流表的示数I增大,R1两端的电压U1=I增大,U2=U-U1,所以U2减小,电压表的示数减小,故B错。若保持滑片P不动,闭合开关S2,电阻R1被短路,电路总电阻减小,电流表示数增大,电压表直接测量电源两端的电压,示数变大,故C正确。若保持滑片P不动,断开开关S1,电压表、电流表和R1串联,电流表的示数为零,故D错。 7.(2005重庆) 如图7-14所示是一种自动测定油箱内油面高度的装置,R是滑动变阻器,它的金属滑片是杠杆的一端,且由定位挡板只能在电阻上滑动。从油量表(由电流表改装而成)指针所指的刻度,就可以知道油箱内油面的高度h。已知电流增大时,电流表指针向右偏转,则( ) 图7-14 A.油面下降时,电流表指针向右偏转 B.油量表的零刻度线一定与电流表原零刻度线相重合 C.油量表的刻度值从左往右是逐渐增大的 D.油箱内的油越少,流过电流表的电流越大 答案:C 解析:由题图7-6可知,电源、电流表、滑动变阻器R和定值电阻R′组成串联电路。(1)当油箱内油量最多时,R连入电路阻值最小(假设为0),通过电流表的电流为I1=;(2)当油量减少时,浮标下降,横杆的右端上升,滑动变阻器接入电路的阻值增大,电流减小,油量表示数减小,指针向左偏转,故A、D错。反之,当油量增加时,油量表的指针向右偏转,故C正确;(3)当油量为0时,滑动变阻器连入电路的阻值最大(假设就是R),通过电流表的电流为I2=≠0。故B错。本题是对新课标中“勇于探究日常用品或新器件中的物理学原理”目标的落实。 8.(2005湖南长沙) 物理学研究中常常用到“控制变量法”“等效法”“类比法”等科学方法。在下列研究实例中,运用了控制变量法的是( ) A.研究电流的形成原因时,将电流与水流相比较,从分析水流的形成入手来分析电流的形成 B.研究电流的大小时,根据电流产生的效应大小来判断电流的大小 C.研究多个电阻组成的电路时,求出电路的总电阻,用总电阻产生的效果来代替所有电阻产生的总效果 D.研究电流与电压的大小关系时,保持电阻大小不变,改变电阻两端的电压值,观察电流如何随电压变化而变化 答案:D 解析:选项A的实例中运用了“类比法”,选项B的实例中运用了“转化法”,选项C的实例中运用了“等效法”,选项D的实例中运用了“控制变量法”。本题是对新课标中“知道物理学不仅指物理知识,而且还包含科学研究方法、科学态度和科学精神”目标的落实。 9.(2005黑龙江哈尔滨) 如图7-15所示,滑动变阻器的滑片在某两点间移动时,电流表的示数范围在1 A至2 A之间,电压表的示数范围在6 V至9 V之间。则定值电阻R的阻值及电源电压分别是( ) 图7-15 A.3 Ω 15 V B.6 Ω 15 V C.3 Ω 12 V D.6 Ω 12 V 答案:C 解析:由图可知,R与R′串联,电压表测R′两端电压U′,R两端电压U=U0-U′。当滑片在a端时,滑动变阻器R′连入电路阻值最小,电流表示数为最大值2A,R两端电压最大,R′两端电压为电压表最小值6 V,有R=;当滑片在b端时,电流表示数为最小值1 A,电压表示数为9 V,有R=,解得U0=12 V,R=3 Ω。解答本题的关键是找出在电路发生动态变化时,没有发生变化的物理量——电源电压和定值电阻的阻值。 10.(2005浙江金华) 如图7-16所示的电路中,电源电压恒为24 V,电阻R1=R2=120 Ω,两只电流表的量程均为0—0.6 A。当闭合开关时,两只电流表的示数均为0.2 A。若故障由这两个电阻中的其中一个引起,则出现的故障是( ) 图7-16 A.R2短路 B.R2断路 C.R1短路 D.R1断路 答案:D 解析:若R1或R2短路,整个电路短路,电流表示数极大或被烧坏,故A、C错;若R2断路,电流表A1示数为=0.2 A,电流表A2示数为0,故B错;若R1断路,两电流表示数均为=0.2 A,故选D。 11.(2005河南) 图 7-17所示的电路中,小灯泡正常发光。若将小灯泡和电流表的位置对换,则( ) 图7-17 A.小灯泡不会发光 B.小灯泡会被烧坏 C.电流表示数不变 D.电压表示数不变 答案:C 解析:若将小灯泡和电流表的位置对换,小灯泡和电流表仍串联,电路中总电阻未变,电流与原来相同,小灯泡仍正常发光,电流表示数不变。电流表与电压表并联,由于电流表内阻很小,可看成导线,把电压表短路,电压表的示数变为零。故选C。 12.(2005江苏镇江) 图7-18中1、2是用伏安法分别测定两个不同阻值的定值电阻R1、R2所得到的电流与电压的关系图线,则它们阻值的大小关系是( ) 图7-18 A.R1>R2 B.R1<R2 C.R1=R2 D.无法判断 答案:B 解析:本题是一道典型的数理结合题,解答此类问题时要把数学中图象的知识与物理知识相结合。画辅助线如右图所示,可看出当通过两电阻的电流相等时,加在R1两端的电压小于加在R2两端的电压,根据欧姆定律有R=,得R1<R2,故选B。本题考查对欧姆定律的理解及学科间综合的能力。 13.(2005安徽庐江) 把甲、乙两段电阻线接在相同的电压下,甲线中的电流大于乙线中的电流,忽略温度的影响,下列判断中错误的是( ) A.当它们材料、粗细都相同时,甲线长乙线短 B.当它们材料、长度都相同时,甲线粗乙线细 C.当它们长度、粗细都相同时,两线的材料一定不同 D.甲、乙两电阻线的材料、长短、粗细不可能完全相同 答案:A 解析:本题考查运用控制变量法探究影响电阻大小的因素的能力。根据题意,可以判断甲、乙两电阻线的电阻大小关系是R甲<R乙。影响导体的电阻的因素有材料、长度和横截面积,甲、乙两电阻线的三个影响因素不可能完全相同,故C、D正确;当它们材料、粗细都相同时,长度大的电阻大,故A错误;当它们材料、长度都相同时,横截面积越大电阻越小,故B正确。 14.(2005河北) 如图7-19所示,电源电压保持不变。当开关S1闭合、S2断开时,电流表的示数为0.2 A;当开关S1、S2都闭合时,电流表的示数为0.8 A。则电阻R1与R2的比值为( ) 图7-19 A.1∶3 B.3∶1 C.2∶3 D.3∶2 答案:A 解析:本题是考查欧姆定律的简单应用,同时也考查对电路的识别能力。设电源电压为U,当开关S1闭合、S2断开时,R1与R2串联,有0.2 A=;当开关S1、S2都闭合时,R2被短路,R1直接接在电源两端,有0.8 A=,解得R1∶R2=1∶3。 二、填空题 15.(2006山西太原) 图7-20是大型电子地磅的电路图。当称重物时,在压力作用下滑片P向下端滑动,变阻器连入电路的电阻________,电流表的示数________。(选填“变大”“变小”或“不变”)。这样把电流对应的重量刻在电流表的刻度盘上,就可以读出被称物体的重量。 图7-20 答案:变小 变大 解析:由电路图可知,电路中滑动变阻器R与保护电阻R′串联,电流表测串联电路中的电流。当称重物时,弹簧因被压缩会带动滑片向下移动,变阻器连入电路的阻值变小,电路中的总电阻减小。电源电压保持不变,根据欧姆定律I=可知电路中电流变大。 16.(2006河北) 如图7-21所示电路,开关S闭合后,电流表的示数_______(填“变大”“变小”或“不变”);若电流表示数变化了0.1 A,则电阻R=_________Ω。(电源电压保持不变) 图7-21 答案:变大 60 解析:开关闭合前后,灯L两端的电压未变,因此通过灯L的电流不变;但开关闭合后,灯L与电阻R并联,电流表的示数等于两支路电流之和,电流表示数的变化量等于通过电阻R的电流,故R==60 Ω。 17.(2006重庆) 在如图7-22所示的电路中,电源电压保持不变,闭合电键S后,当滑片P向左移动时,电流表示数将_______(选填“增大”“减小”或“不变”)。当滑片P在滑动变阻器的a、c两个端点位置时,电压表示数分别为0和4 V;则当滑片P在滑动变阻器最大阻值的一半位置b时,电压表示数2 V_______(选填“大于”“小于”或“等于”)。 图7-22 答案:增大 大于 解析:由题图可知,滑动变阻器与定值电阻串联,电压表测滑动变阻器两端的电压。闭合电键S后,当滑片P向左移动时,电路中的电阻减小,根据欧姆定律可判断电路中的电流增大,电流表示数增大。当滑片P在滑动变阻器的c位置时,设电流为I,电压表的示数为U=IRac=4 V;当滑片P向左移动到中点b位置时,设电流为I′,电压表的示数为U′=I′Rab=I′×Rac,由于I′>I,所以 U′>U,即U′>2 V。 18.(2006福建福州) 如图7-23所示,电源电压为6 V。并保持不变,当S1、S2闭合,S3断开时,电流表示数为0.5 A,则R1的电阻值为_______Ω;当S1、S3断开,S2闭合时,电压表示数为4 V。则R2的电阻值为_________Ω;如果电路中只闭合S3,电压表示数是________V。 图7-23 答案:12 24 6 解析:本题是关于动态电路的问题,解答时要搞清通过开关的闭合、断开各电路元件是怎样连入电路中的。当S1、S2闭合,S3断开时,R2被短路,只有R1连入电路中,R1的电阻值为R1==12 Ω;当S1、S3断开,S2闭合时,R1、R2串联在电路中,电压表测R2两端,电路中的电流为I′=A,R2的电阻值为R2==24 Ω;如果只闭合S3,只有R2接在电源两端,电压表测R2两端的电压,等于电源电压,所以电压表示数是6 V。解答本题要灵活运用串联电路中的电流、电压关系和欧姆定律。 19.(2006四川) 图7-24所示为小宇同学设计的用电流表A或电压表 V的示数反映弹簧所受推力大小的部分电路,其中R和金属片构成滑动变阻器,a、b、c、d是四个接线柱,电流表A或电压表 V及一个定值电阻R0未画出。若弹簧的电阻不计,电源电压保持不变,要求弹簧所受推力增大时,电流表A或电压表 V的示数也增大,则a、b之间应接入__________,c、d之间应接入____________________。 图7-24 答案:电压表V 定值电阻R0 解析:由题图可知,c、d之间若接入电流表,当滑片在最左端时,电流表会烧坏;若接入电压表,则电压表串联在电路中,不符合电压表的使用规则,故应接入定值电阻R0。a、b之间若接入电流表,由于电流表电阻很小,相当于把滑动变阻器短路,故应接入电压表V。这样定值电阻R0与滑动变阻器串联,对电路起到保护作用,电压表测滑动变阻器两端的电压。弹簧所受推力增大时,滑片向右移动,电路中电阻增大,电流I减小,电压表的示数U=U电源-IR0会增大。 20.(2006浙江嘉兴) 如图7-25是一种可以改变收音机音量大小的电路元件结构示意图,a、b、c是固定的铜片,d是一段弧形电阻,e是一端连接在b上、另一端可在d上滑动的铜片。为了使滑片e顺时针转动时音量增大(通过该元件的电流增大),应该将该元件的铜片b和铜片_________接入电路。 图7-25 答案:c 解析:调节音量大小的元件实际上是一个滑动变阻器.当把b、c接入电路中,顺时针调节时,该元件连入电路中的电阻减小,在电压不变的情况下,通过它的电流会增大。 21.(2005北京西城区) 在某导体两端加3 V电压时,通过该导体的电流为0.2 A;在这个导体两端加6 V的电压时,该导体的电阻等于________Ω。 答案:15 解析:本题考查对电阻概念的理解。导体的电阻是它本身的一种性质,其大小跟导体的材料、长度、横截面积有关,跟加在导体两端的电压、通过它的电流大小无关。加在导体两端的电压发生变化时,电阻不变。该导体的电阻R==15 Ω。 22.(2005重庆) 滑动变阻器是通过改变电阻丝接入电路的__________来改变接入电路的电阻值,从而改变电路中的电流。一个标有“10 Ω 2 A”的滑动变阻器,它的阻值变化范围是__________Ω。 答案:长度 0—10 解析:本题考查对滑动变阻器的原理及其铭牌的掌握。铭牌“10 Ω 2 A”表示滑动变阻器连入电路中的阻值变化范围是0—10 Ω,允许通过它的最大电流是2 A。 23.(2005重庆) 有一个电铃,它的电阻是10 Ω,额定电压为6 V。现只有一个电压为9 V的电源,为使电铃正常工作,应给它_________(选填“串”或“并”)联一个阻值为________Ω的电阻。 答案:串 5 解析:解答本题可用两种方法: 方法一:电铃正常工作的电流为I==0.6 A,串联一个阻值为R′==5 Ω的电阻。 方法二:电铃正常工作的电流为I==0.6 A,电路中的总电阻R总==15 Ω,应串联的电阻为 R′=R总-R=15 Ω-10 Ω=5 Ω。 24.(2005江西) 小辉同学用伏安法测导体的电阻,实验方案和操作过程均正确,两表的连接和示数如图7-26所示。这个实验可以改进的地方是____________。 你这样做的理由是_______________________________________________________________。 图7-26 答案:电流表改用小量程 减小测量时的误差 解析:本题考查能否正确选用电表的量程。正确选用电表的量程原则是:为了减小读数误差,在被测的物理量不超量程的情况下,应尽量选择小量程。 25.(2005江苏无锡) 小明设计了如图7-27所示的压力测量仪,可以反映弹簧上方金属片受到压力的大小。其中R′是滑动变阻器,R是定值电阻,电源电压恒定不变,压力表实际上是一个电压表。当金属片受到的压力增大时,变阻器的阻值________,压力表示数________(选填“变大”“变小”或“不变”)。 图7-27 答案:变大 变大 解析:由题图可知,定值电阻R与滑动变阻器R′串联在电路中。当金属片受到的压力增大时,弹簧被压缩,滑动变阻器的滑片向下移动,它连入电路中的阻值增大,电路中电流减小,加在定值电阻R两端电压减小,电压表的示数增大。本题探究了压力测量仪中的物理学原理,培养了学生将物理知识应用于社会实践的意识。 三、实验讨论 26.(2006江苏无锡) 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1 A,再在M、N之间改接一电压表,发现电压表读数为3 V。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,若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3 V,说明该检测仪内部电源电压为3 V;当M、N之间接电流表时,电路电流为1 A,说明内部电阻R==3 Ω。 27.(2006湖北黄冈) 谢敏同学利用电压表和电流表测量电阻R1的阻值(约9 Ω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3 V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—0.6 A量程。由图丙可知,电流表示数I=0.2 A,电压表示数U=2 V,故 R==10 Ω。利用伏安法测电阻时为了减小误差,应多次测量求平均值。本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。 28.(2006江苏南通) 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15 Ω,电阻箱阻值如图乙所示,其值为________Ω,此时电压表的示数为3.5 V,则该小组所用电源的电压为________V;实验中若增大电阻箱阻值,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20 Ω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)35 5 变小 变大 (2)3 20 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==0.1 A,电源电压为U=I(R+R′)=0.1 A×(15 Ω+35 Ω)=5 V。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20 Ω时,电压表示数为3 V,此时电流为=0.15 A;当电阻箱阻值为40 Ω时,电压表示数为4 V,此时电流为4 V40 Ω=0.1 A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=6 V,R=20 Ω。 29.(2006浙江绍兴) 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。 30.(2006广西桂林) 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5 Ω换成10 Ω,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。 31.(2006辽宁锦州) 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、导线若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,则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。 32.(2006山东菏泽) 相距30 km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(已知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,则导线的总电阻为R=,所以故障发生地到甲地的距离为。 33.(2005贵州贵阳) 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。本题是对新课标“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。 34.(2005江苏南通) 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1.6 V,电流表的示数如图7-36所示,则通过电阻器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)0.32 5 (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—0.6 A量程,通过电阻器的电流为0.32 A,电阻器的阻值为R==5 Ω。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3 V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。本题是对新课标中“具有初步的实验技能”目标的落实。 35.(2005浙江台州) 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。下列电路连接正确的是________。 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100 g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1 kg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“1 kg”应标在电压表多少伏的位置上?(电阻R0=5 Ω,电阻R1=15 Ω,电源电压U=3.0 V,电压表的量程为0—3.0 V) (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1 kg的物体放在托盘中,电路中的总电阻为 R=R0+=5 Ω+=10 Ω, 电路中的电流为I==0.3 A,故电压表的示数为U1=I×=0.3 A×=1.5 V, 所以“1 kg”应标在电压表1.5 V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)若点“1”与点“2”连接,电路是断路,电压表无示数;若点“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。故选C。(2)若R0断路,电路断开,电压表无示数;若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,故选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=1 kg时,U1=1.5 V;当m2=2 kg时,滑片P在R1的2/3处,R1=10 Ω,此时U2=2 V;当m3=3 kg时,滑片P在R1的最下端,R1=15 Ω,此时U3=2.25 V。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)。本题是对新课标中“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。 四、综合题 36.(2006湖北武汉) 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=5 Ω,a、b是一根长为5 cm的均匀电阻丝,阻值Rab=25 Ω,电源电压U=3.0 V,电流表的量程为0—0.6 A,当不拉拉环时,金属滑片P刚好处于a端。已知该弹簧伸长的长度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0.6 A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)250 N 解析:(1)若电路中不用电阻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==0.1 A,拉力计的零刻线应在电流表的0.1 A处。 (3)当电流为I′=0.6 A时,电路总电阻为 R总==5 Ω 变阻器连入电路中的电阻为 R1=R总-R0=5 Ω-5 Ω=0 Ω 此时,滑片P移到b端,电阻线长度的改变量为5 cm,由图象可知拉力为F=250 N。 37.(2006山东济宁) 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3 V,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—100 mA。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=100 mA=0.1 A。 此时,电路中电阻为:R==30 Ω 由图象可知,热敏电阻的阻值为30 Ω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,若温度继续升高,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10 Ω,当电流表达到满刻度时,电路中的电阻为30 Ω,即R总=30 Ω。所以串联的电阻为R2=R总-R1=30 Ω-10 Ω=20 Ω (4)由图象可知:0 ℃时,热敏电阻的阻值为100 Ω,此时,电路总的电流是: =0.025 A=25 mA 所以气温表的0 ℃应与电流表刻度盘的25 mA的位置对应。 38.(2006山东泰安) 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,且已知压力传感器R的电阻与所受压力F变化的关系如下表所示。(g取10 N/kg) 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6 V。 (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50 kg的物体时,电压表的示数是多大? 答案:(1)60 Ω (2)1.2 V 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=1 V;查表格知此时R=300 Ω。电路中电流为: 定值电阻R0大小为: R0==60 Ω (2)当在踏板上放置50 kg的物体时,物重为:G=mg=50 kg×10 N/kg=500 N 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′=240 Ω,此时电路中总电阻为:R总=R′+R0=240 Ω+60 Ω+300 Ω 电路中的电流为:I′==0.02 A 电压表的示数是: U0′=I′R0=0.02 A×60 Ω=1.2 V 本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。下载本文
解析:本题考查“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。在实验中若出现断路,则电流表示数为零;若滑动变阻器整个线圈连入电路中,则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。次数 I/A U/V 1 2 3 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