上海复旦大学第二附属中学物理欧姆定律单元测试卷（含答案解析）
一、初三物理 欧姆定律 易错压轴题（难）
1．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Ub-Ua 大于对应的电流增加的值量Ib-Ia，即电压增加的量比电流增加的要大，根据欧姆定律
Ra?UaU?Rb?b IaIb
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 P实?U实2R实2U额21U额P额1.52W?()R实? ()R额?? ???0.38W 224R额44U额2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 I小?定值电阻的最小电压 U6V??0.12A R定大?R滑大20??30?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。 2．小明同学用如图甲所示的电路，探究“电流与电压和电阻的关系”，电源电压15V保持不变，滑动变阻器的规格是“50Ω 1A”，满足测量需求的电流表、电压表各一个，阻值为10Ω、20Ω 、30Ω 、40Ω 的定值电阻各1个。 (1)连接电路时开关应处于_____（填“断开”或“闭合”）状态。 (2)根据图甲所示的电路图，将图乙所示的实物图连接完整，要求闭合S后，滑片P向左移动时电流表示数变大。 （________） (3)小明先探究“电阻R一定时，电流与电压的关系”，他将阻值为10Ω的定值电阻作为 R0接入电路，闭合开关S，调节滑动变阻器滑片P，测出电阻两端电压及对应电流，记录 在下表中。 实验次序 1 2 3 4 UV IA 3.0 0.30 4.0 0.41 5.0 6.0 0.59 ①第3次实验时，电流表的读数如图丙所示，则此时流经电阻的电流为_____A。 ②分析数据，可以得出结论：在电阻一定的情况下，通过导体的电流和导体两端的电压成_____。 (4)小明再探究“电压U0一定，电流与电阻的关系”。 ①他将10Ω的电阻接入电路，闭合开关S，调节滑片P到适当位置，读出电流表示数记入下表中。 ②断开开关S，小明用20Ω的电阻代替10Ω的电阻，闭合开关S，移动滑片P使滑动变阻器接人电路的阻值_____（填“增大”或“减小”），他这样做的目的是：_____。 实验次序 R/Ω I/A 1 10 0.60 2 20 0.30 3 30 0.20 4 40 0.15 ③老师指出上表的数据中有一组数据不符合实际，你认为这是实验次序_____的数据。 ④若不更换实验器材和电路，在实验过程中小明为了能够利用上述4个定值电阻，顺利得到4组I、R数据、完成实验，所保持不变的电压U0的取值范围应满足_____。 【答案】断开； ； 0.5； 正比； 增 大； 控制定值电阻两端的电压一定； 4； 6.67V~10V； 【解析】 【详解】 (1)[1]连接电路时开关应处于断开状态； (2)[2]滑片P向左移动时电流表示数变大，即电阻变小，故变阻器左下接线柱连入电路中， 由表中数据，电压表示数为： U?IR=0.60A?10Ω=6V， 故电压表选用大量程与电阻并联，连接如图所示： (3)[3]第3次实验时电流表的读数如图丙所示，电流表选用大量程，分度值为0.1A，则此时流经电阻的电流为0.5A； [4]分析数据，考虑到误差因素，电压与电流之比： R?U3.0V==10Ω， I0.30A故可以得出结论：在电阻一定的情况下，通过导体的电流和导体两端的电压成正比； (4)[5][6]根据串联分压原理可知，将定值电阻由10Ω改接成20Ω的电阻，电阻变大，其分得的电压增大；探究电流与电阻的实验中应控制电阻两端的电压不变，根据串联电路电压的规律，移动滑片使滑动变阻器接入电路阻值变大，所以他这样操作的目的是控制定值电阻两端的电压一定； [7]因电源电压15V保持不变，滑动变阻器的规格是“50Ω 1A ”，即变阻器的最大电阻为 50Ω，在第4次实验中，根据电阻的串联和欧姆定律，电路的最小电流为： I最小?U15V=?0.167A， R定?R滑大40Ω+50Ω大于0.15A故实验次序4的数据不符合实际； [8]滑动变阻器的规格是“50Ω 1A”，表示变阻器允许的最大电流为1A，因电流表选用大量程0?3A，根据串联电路电流的规律，电路中允许通过的最大电流为1A，由欧姆定律的变形公式R?U，此时电路中的总电阻最小，所对应的定值电阻为最小电阻：IUmax?ImaxR1=1A?10Ω=10V； R1=10Ω，此时变阻器连入电路中电阻最小，分得的电压最小，故电压表的最大示数为： 当变阻器的最大电阻连入电路中时,变阻器分得的电压最大,根据串联电路电压的规律,电压表示数最小为Umin，根据串联电路电压的规律和分压原理： U?UminR滑? UminR定 当变阻器的最大电阻为50Ω接入电路中时，对应的定值电阻最大为40Ω 即 15V?Umin50Ω= Umin40Ω解得控制的最小电压Umin=6.67V； 所以U0的取值范围应满足6.67V~10V。 3．电源电压为6伏、待测电阻Rx、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 1 2 3 Ux（伏） ____ ____ ____ Ix（安） 0.14 ____ 0.26 电阻Rx（欧） 【答案】
上海复旦大学第二附属中学物理欧姆定律单元测试卷(含答案解析)
