一、初三物理 欧姆定律 易错压轴题(难)
1.现有如下器材:学生电源(6V),电流表(0~0.6A,0~3A)、电压表(0~3V,0~15V)、定值电阻5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω各一个、开关、滑动变阻器R'(200Ω 1A)和导线若干,进行实验:
(1)按图甲连接好电路,闭合开关之前,滑动变阻器滑片P应移到____________ (选填“A”或“B”)端.
(2)闭合开关后,移动滑动变阻器滑片P,发现电流表示数不变且读数较大,造成这种现象的原因可能是____________________________________(写一条即可).
(3)小颖同学利用提供的实验器材探究“电流与电压的关系”:闭合开关,调节滑动变阻器,读出电流表和电压表示数,并记录在表中.分析表中数据发现,电流与电压不成正比,你认为造成这种现象的原因可能是:________________________.通过表中数据,可计算出她选用的定值电阻R的阻值是____________Ω. U/V I/A 5.5 0.10 5 0.20 4.5 0.30 4 0.40
(4)正确连接好电路后,同组的超超同学继续探究“电流和电阻的关系”:每次接入定值电阻后,通过调节滑动变阻器滑片,保持电压表示数不变,记下电流表的示数.
①实验中,当他用10Ω替代5Ω定值电阻时,如图甲滑动变阻器滑片应该向____________(选填“A”或“B”)端移动;
②实验中,当他接入5Ω和15Ω定值电阻时,两次滑动变阻器的电功率之比为_______ ③完成五次实验后,记录所得电流和电阻的关系图像如图乙,超超同学检查数据时发现有一组数据是未移动滑片控制定值电阻两端电压测出的数据,根据乙图中的数据,阻值为______Ω的定值电阻连入电路时未移动滑片:这次实验前的那次实验,超超同学选择的是______Ω的定值电阻.
【答案】B 滑动变阻器短路 电流表正负接线柱接反了,并且在使用前没有调零 5 A 2:1 25 15 【解析】 【详解】
(1)[1]按图甲连接好电路,闭合开关之前,滑动变阻器接入电路的电阻应该最大,所以滑片P应该移到B端;
(2)[2]造成这种现象的原因可能是滑动变阻器短路,那么无论滑动变阻器如何调节,电流大小都不变,只有电阻R接入电路,电流较大;
(3)[3]分析表中数据发现,电压数值在减小,电流数值在增大,这情况有可能是电流表正负接线柱接反了,并且在使用前没有调零;
[4]设这个电流表在使用前,指针的示数为I,由题意可知
5.5V5V4.5V4V???
I-0.1AI-0.2AI-0.3AI-0.4A求得I?1.2A,定值电阻R?5Ω
R?(4)[5]当他用10Ω替代5Ω定值电阻时,定值电阻R阻值在减小,为了保持电压表示数不变,那么滑动变阻器的阻值大小应变小,滑片应该向A端移动;
[6]实验中,当他接入5Ω和15Ω定值电阻时,两端的电压都是UR,那么滑动变阻器两端的电压是
UR'?6V?UR
设当他接入5Ω的定值电阻时,流过它的电流为I1,滑动变阻器的电功率为
P1??6V?UR??I1
当他接入15Ω定值电阻时,流过它的电流为I2,滑动变阻器的电功率为
P2??6V?UR??I2
那么可知
UR?I1?5Ω?I2?10Ω I1:I2?10:5?2:1 P1:P2?I1:I2?2:1
[7]从图乙可知,左边四个点对应的电压大小都是3V,而第五个点对应的电压为3.75V,这组数据是未移动滑片控制定值电阻两端电压测出的数据,所以阻值为25Ω的定值电阻连入电路时未移动滑片;
[8]阻值为25Ω的定值电阻连入电路时未移动滑片,那么此时电路中的电流大小为0.15A,那么电路中的总电阻大小为
R总?对应的滑动变阻器阻值大小为
U6V??40Ω I0.15AR'?R总-R?40Ω-25Ω?15Ω
这次实验前的那次实验滑动变阻器阻值大小也为R'?15Ω,由题意可知,此时定值电阻两端的电压是3V,滑动变阻器两端的电压是
6V?3V?3V
电路中的电流大小为
IR'?此时定值电阻大小为
UR'R'?3V?0.2A 15ΩR?UR3V??15Ω IR0.2A所以这次实验前的那次实验,超超同学选择的是15Ω的定值电阻。
2.用“伏安法”测量一只小灯泡的电阻实验中,电源电压恒为3V,小灯泡L标有“2.5V”字样,滑动变阻器标有“10?0.5A”字样。
(1)请用笔面线代替导线,将图甲中实物电路正确连接完整。要求:滑动变阻器的滑片P向左移。小灯泡的亮度变亮。 (___________)
(2)连接好电路,闭合开关,观察到小灯泡L不发光,电压表示数为零,移动滑片仍如此。将电压表分别正确并联在AB、BC、CD两端,发现UAB?UCD?0,UBC?0.由此可知,发生故障的是_________断路(选填:“AB”、“BC”或“CD”)。
(3)排除故障后,闭合开关,移动滑片P,当电压表的示数为2.4V时,应该向______(选填“左”或“右”)移动滑片P。才能测得小灯泡正常工作时的电阻,小灯泡正常工作时电流表示数如图所示。为______A,则灯泡正常工作时的电阻为__________Ω,(除不尽则保留一位小数)。 实验次数 1 2 3 电压表示数U/A 1.00 1.70 2.50 电流表示数I/A 0.14 0.22 电阻R/Ω
(4)分析表格中的实验故据发现灯泡的电阻在变化,这是因为________在影响灯丝电阻。细心的小君发现灯泡内壁变黑,是因为高温的钨蒸气遇冷_______(填物态变化)形成的。
(5)小君同学只用电阻箱替换灯泡,其它不变,继续探究“电流与电阻的关系”,每次调节滑片P使电压表示数均为2.5V.在保证电路安全的前提下,为了能完成实验,电阻箱接入电路的阻值范围为________Ω。
【答案】
BC 左 0.28 10.7 温度 凝华 5~50
【解析】 【详解】
(1)滑动变阻器的滑片P向左移,小灯泡的亮度变亮,即滑动变阻器阻值要减小,同时小灯泡的额定电压为3V,所以接入电压表量程为0~3V,连接如下:
(2)连接好电路,闭合开关,观察到小灯泡L不发光,电压表示数为零,说明电路中存在断路现象或滑动变阻器接入阻值过大,移动滑片将电压表分别正确并联在AB、BC、CD两端,发现UAB?UCD?0,UBC?0,由此可知电路中BC间断路
(3)排除故障后,闭合开关,移动滑片P,当电压表的示数为2.4V时,为了继续增加其两端电压,应减小滑动变阻器两端电压,所以应该向左移动滑片P,才能测得小灯泡正常工作时的电阻,小灯泡正常工作时电流表示数如图所示,其量程为0~0.6A,最小分度值为0.02A,所以电流表读数为0.28A,灯泡正常工作时的电阻为R?U3V=?10.7?. I0.28A(4)分析表格中的实验故据发现灯泡的电阻在变化,这是因为灯泡工作时散发热量,使其灯丝温度升高,所以是温度在影响灯丝电阻。细心的小君发现灯泡内壁变黑,是因为高温的钨蒸气遇冷凝华形成的(先升华成钨蒸气再遇冷凝华)。
(5)滑动变阻器的最大允许通过电流为0.5A,此时对应电阻箱允许接入的最小电阻,根据欧姆定律可知,允许接入的最小电阻为:Rmin?U2.5V==5?;滑动变阻器最大阻值Imax0.5A为10Ω,根据串联分压原理可知,此时电阻箱接入的最大电阻,根据串联分压原理可知:U1:U2=(3-2.5)V:2.5V=R滑max:Rmax=1:5,当R滑max=10Ω时,Rmax=50Ω,即电阻箱的接入阻值范围是5~50Ω.
3.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