九年级下册物理欧姆定律专题练习(解析版)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 。
(5)[6]当用15Ω的电阻继续实验时,即使将“10Ω2A ”的变阻器变阻器的全部电阻10Ω连入电路,由欧姆定律,此时电路中的电流I ='U R R +滑= 4.5V 15Ω10Ω+ =0.18A 电压表的最小示数U 小=IR =0.18A ×15Ω=2.7V>2.5V所以,他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,则小明选用的滑动变阻器的规格是甲“10Ω2A ”。
[7]如果串一个定值电阻就能完成实验,则滑动变阻器取最大值10Ω时,R 串最小,即满足U R =U R R R ++滑最大串最小 ⨯R =2.5V即 4.5V 15Ω10ΩR ++串最小⨯15Ω=2.5V 解得R 串最小=2Ω;滑动变阻器取最小值0时,R 串最大,即满足U R =U R R +串最大⨯R =2.5V即 4.5V 15ΩR +串最大⨯15Ω=2.5V 解得R 串最大=12Ω,故这个定值电阻的范围是2~12Ω。
(6)[8]由(5)知,使用“10Ω2A ”的滑动变阻器时,电压表能达到的最小示数为2.7V ;电压表量程为0∼3V ,当电压表示数U 大=3V 时, 滑动变阻器分得的电压U 滑2=4.5V−3V=1.5V当定值电阻为15Ω时,根据分压原理有2U U 滑大=15ΩR 滑 则R 滑=2U U 滑大×15Ω=1.5V 3V×15Ω=7.5Ω 该滑动变阻器能满足要求,所以,电压表的最大示数可以为3V ;综上,除了更换滑动变阻器的方案以外,小明想到原有器材不变,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2.7V ∼3V 。
2.小致同学在做“用伏安法测量定值电阻R 1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R 2。
(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2 122U URR U-=电源------②则2212222U RUR R=+电源,故212UU>;[5]联立以上①②两式,解得2112122U UR RU 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。
3.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“100.5AΩ”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AB CD BC0,0U U U==>.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)。
实验次数电压表示数U/A电流表示数I/A电阻R/Ω1 1.000.142 1.700.223 2.50(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AB CD BC 0,0U U U ==>,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3V =10.70.28AU R I =≈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:minmax2.5V==50.5AURI=Ω;滑动变阻器最大阻值为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:R max=1:5,当R滑max=10Ω时,R max=50Ω,即电阻箱的接入阻值范围是5~50Ω.4.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,==⨯=,当他移动滑片至电流表指此时滑动变阻器两端的电压为:U IR0.14A20Ω 2.8V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:5.小明同学用如图器材探究探究通过导体的电流与电阻的关系。