一、初三物理欧姆定律易错压轴题(难)1.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 10000A 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 。
(二)(1)观察微安表(g )可知,其量程为400uA ,分度值为10uA ,表中示数为150uA ,根据欧姆定律可知热敏电阻的阻值为:-41.5V 1.5V===10000150uA 1.510AU R I =Ω⨯热热热; (2)观察图像(h )可知,A 、B 、C 三个“测温头”,大的趋势均是随温度升高电流增大,且A“测温头”随温度升高电流增大最为明显(C 次之,B 几乎无变化),所以灵敏度最高的“测温头”是A 。
2.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。
(1)图甲是测铅笔芯电阻的电路,请用笔画线代替导线将其连接完整。
_____①闭合开关,发现两电表均无示数,为排查故障他将电压表改接在变阻器两端,发现电压表有示数,则电路故障可能是____。②排除故障,移动滑片P,电流表示数为0.14A时,电压表示数如图乙,为____V,测出的电阻为____Ω。(2)移动回形针,改变并测量铅笔芯接入电路的长度,实验时发现电流表损坏,他又设计了图丙电路测量电阻。
①正确连好电路,闭合开关S,将开关S1先拨至b,移动滑动变阻器滑片P,使电压表示数为U。
②再将S1拨至a,调节电阻箱旋钮至图丁位置,观察到电压表示数略大于U,他把“×1”挡的旋钮又旋了一格,发现电压表示数略小于U,此时他_____(选填“应”或“不应”)再调节滑动变阻器,以使电压表的示数恰好为U。
③推断铅笔芯接入电路的阻值_____(填写范围)。
(3)小明由上述两次实验,得出铅笔芯电阻与长度的关系,请评价他在探究过程中的不足之处∶______。【答案】滑动变阻器断路 2.8V 20 不应14Ω~15Ω见解析【解析】【分析】【详解】(1)[1]电源为2节干电池,电压小于3V ,所以电压表量程应选0~3V 的量程,电压表与铅笔芯并联,铅笔芯串联接入电路。
连接电路如图所示:①[2]闭合开关,电流表无示数说明电路断路,电压表接在铅笔芯两端无示数,而接在滑动变阻器两端有示数,说明滑动变阻器断路。
②[3]电压表的量程为0~3V ,分度值为0.1V ,所以图乙中电压表的示数为2.8V 。
[4]由欧姆定律可知电阻为2.8V ==20Ω0.14AU R I(2) ②[5]应用等效法测电阻时,滑动变阻器的电阻应该保持不变,使S 1接b 时铅笔芯两端电压与S 1接a 时电阻箱两端电压相等,即分压效果相等,电阻箱的电阻等于铅笔芯电阻。
所以实验时不应该移动滑动变阻器。
[6]图丙中电阻箱的阻值为15Ω,观察到电压表示数略大于U ,他把“×1”挡的旋钮又旋了一格,发现电压表示数略小于U ,则由串联分压规律可知此时电阻箱阻值变小,即电阻箱的阻值调为14Ω,所以铅笔芯接入电路的阻值为14Ω~15Ω。
(3)[7]实验次数太少,具有偶然性。
3.小华做测量电阻的实验,电源电压为6V ,滑动变阻器标有“20Ω 1A ”字样。
(1)在图甲中用笔画线代替导线将实验电路连接完整。
_______ (2)闭合开关前应将滑动变用器的滑片移动到_______端。
(3)闭合开关后,电压表示数如图乙所示,为准确测量这一电压,接下来小华应进行的操作是________。
(4)实验中,滑片置于某位置时,电压表示数突然变为0,而电流表示数不变。
产生这一现象的原因是_________。
(5)下表五组数据中有一组数据不是本实验中测得的,它是第_______(填写表格中表示序号的数字)组,你判断的依据是_________。
序号12345U/V 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0I/A0.100.190.300.400.51【答案】最左换接电压表的小量程电压表断路 1 定值电阻两端的电压最小为2V【解析】【分析】【详解】(1)[1]将电压表并联在定值电阻两端,将滑动变阻连入电路,如图所示(2)[2]闭合开关前,滑动变阻器右边电阻丝连入电路,应将滑动变阻的滑片移动最左端。
(3)[3]由图乙知,电压表大量程分度值为0.5V,示数为2V<3V,为提高测量的准确程度,选用电压表的小量程。
(4)[4]实验中,滑片置于某位置时,电流表示数不变,说明电路是通路,电路中的总电阻不变,电压表示数突然变为0,说明电压表所在的支路断路。
(5)[5][6]由表中数据,根据欧姆定律,定值电阻3.0V 10Ω0.30AU R I ≈== 根据分压原理,当滑动变阻器的最大电阻连入电路中时,电压表示数最小,定值电阻两端的最小电压10Ω6V 2V 1V 10Ω20ΩR U U R R =⨯=⨯=>++最小滑所以第1组数据不是本实验中测得的。
4.方方做了“研究通过定值电阻的电流与它两端电压的关系”的实验后,欲探究通过小灯泡的电流与小灯泡两端电压的关系。
现有电压为9V 的电源、规格为“6V 3.6W ”的小灯泡、规格为“2A 10Ω”的滑动变阻器、导线、开关、电流表和电压表等器材。
方方根据图甲所示电路实验时发现无论怎么调节滑动变阻器,电压表示数始终较大,无法探究电压更小时小灯泡的电流与电压的关系。
方方在老师的指导下,设计了如图乙所示的电路图,继续实验。
(1)当使用图甲电路进行实验,滑动变阻器阻值调到最大时,电压表示数为4伏,此时电流表示数为______;(2)方方根据电路图乙,连接实物电路如图丙所示。
老师说少连了一根导线,请你帮她在图中添上这根导线______;(3)方方按图乙正确连接后进行实验,采集数据,绘制了小灯泡电流与电压关系的曲线图,如图丁所示。
①AB 段是直线,可得出的探究结论是:在电压较小时,______; ②BC 段明显发生弯曲,是因为______。
【答案】0.5A 通过小灯泡的电流与它两端的电压成正比 灯丝的电阻变大【解析】 【分析】(1)根据串联电路的电压关系求出滑动变阻器两端的电压,由UI R=,求出电路中的电流。
(2)根据图乙确定图丙的连接。
(3)根据灯丝的电阻与温度的关系分析。
【详解】(1)[1]由图甲知,灯泡与滑动变阻器串联,电压表测量灯泡两端的电压,由题意知,灯泡两端的电压为4V ,所以滑动变阻器两端的电压为U 滑=U -U 灯=9V-4V=5V所以电路中的电流为5V0.5A 10ΩU I R ===滑滑 (2)[2]由图乙知,滑动变阻器的左半部分与灯泡并联,所以连接如图所示:(3)①[3]由图象知,AB 段是一段直的线段,可知,在电压较小时,通过灯泡的电流与它两端的电压成正比。
②[4]BC 段出现弯曲,是由于灯丝的电阻随温度的升高而增大,电压较高时,灯丝的温度也随之升高,因此灯丝的电阻也会增大,从而造成电流与电压不成正比的现象。
【点睛】本题主要是测量小灯泡的电阻实验,考查了灯丝电阻与温度的关系,同时考查了实验中所遇问题及解决方法,很具有实用性。
5.在探究“电流与电压、电阻的关系“实验中,实验室老师给小莉和小明同学分别准备了以下器材:电源(电压恒为4.5 V )、电压表、电流表。
滑动变阳器、开关。
“5Ω、10Ω、15Ω”的定值电阻各一个,导线若干。
(1)根据如图所示的实物图在虚线框内画出对应的电路图(______);(2)闭合开关后,移动滑动变阻器的滑片,发现电流表有示数,电压表的示数始终为0,经检查后发现是电路中一根导线断路,则发生断路的导线是a、b、c、d中的______(填字母);(3)小莉同学在“探究电流与电压的关系”时,记录的电流表与电压表的示数如表一所示,请在坐标中描点画出U- I图像(______),由此得出的实验结论是______;表一实验次数电压U/V电流I/A1 1.00.22 1.50.33 2.00.44 2.50.5表二实验次数电阻R/Ω电流I/A150.62100.33150.24(4)小明同学在“探究电流与电阻的关系”时,测得的三组数据如表二所示。
由于操作不当,导致表二中第______次实验的数据存在情误,出错的原因是______。
小明及时纠正了错误,得出了正确的测量结果和实验结论。
接着小明又计算出本次实验中滑动变阻器连入电路的阻值范围是______。