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第19讲 欧姆定律
中考物理总复习
考点一 电流与电压和电阻的关系
1.在电阻一定时,导体中的电流与导体两端的电压成
_____;在电压一定时,导体中的电流与导体的电阻成
_____.
2.在研究电流与电压、电阻的关系时,运用的是控制
变量法,即:在研究电流与电压的关系时,应控制
_____不变,使_____发生变化;在研究电流与电阻的
关系时,应控制_____不变,使_____发生变化.
正比
反比
电阻
电压
电压
电阻
【温馨提示】
电流与电压、电阻存在着因果关系,电压、电阻是因,电流是果,故不能反过来说电压与电流成正比或电阻与电流成反比.
考点二 欧姆定律及其应用
1.内容:导体中的电流,跟导体两端的电压成_____,
跟导体的电阻成_____.公式:_____
2.电阻串联时相当于增加了导体的_____,因此总电阻
比任何一个串联电阻都___.串联电路的总电阻等于各
串联电阻_____.电阻并联时相当于增大了导体的
_________,因此总电阻比任何一个并联电阻都___.
并联电路总电阻的倒数等于各并联电阻的_________.
正比
反比
长度
大
之和
横截面积
小
倒数之和
3.串联电路分压:在串联电路中各电阻分得的电压
与它们的电阻成_____,表达式:_______;
并联电路分流:在并联电路中各支路分得的电流
与它们的电阻成_____,表达式:______.
正比
反比
4.串、并联电路中电流、电压、电阻的特点:
考点三 电阻的测量
1.原理:____.
2.实验器材:电源、开关、_______、_______、_____
_______、待测电阻(小灯泡)和导线若干.
3.电路图(如图所示)
电流表
电压表
滑动
变阻器
4.实验注意事项:
(1)连接电路时开关一定要_____;
(2)闭合开关前,滑动变阻器的滑片一定要置于_____
_____处.
5.滑动变阻器的作用:
(1)改变电路中的_____;(2)_________.
6.数据分析:对于测出的三组电压、电流值,计算
出相应电阻,会发现灯泡变暗时,电阻变小,这是由于
_____的影响,导致电阻的变化.
断开
阻值
最大
电流
保护电路
温度
【温馨提示】
在学习欧姆定律的过程中,伏安法测电阻是非常重要的实验,是中考中常考的知识点之一,要熟练掌握.
考点一 电流与电压和电阻的关系
命题点:(1)探究电流与电压的关系;(2)探究电流与电阻的关系.
例1(2013·潍坊)现有下列器材:蓄电池(6 V)、电流表(0~0.6 A,0~3 A)、电压表(0~3 V,0~15 V)、定值电阻(若干)、开关、滑动变阻器和导线,要利用这些器材探究“电压不变时,电流与电阻的关系”.要求:
(1)请根据图甲将图乙中未完成的电路连接起来.
(2)实验中多次换用不同阻值的定值电阻,并调节滑动变阻器的滑片,使电压表示数保持不变,读出对应于不同阻值的电流表示数,并记于表格中,请你利用表格中的数据,在坐标纸上画出导体中的电流随电阻变化的图象.
(3)在做完第一次实验后,接下来的操作是:断开开
关,将5 Ω的定值电阻更换为10 Ω的定值电阻,再将
滑动变阻器的滑片滑到______端(填“A”或“B”),然后闭合开关,移动滑片,使电压表示数为______V 时,读出电流表的示数.
(4)为完成整个实验,应该选取哪种规格的滑动变阻器( )
A.50 Ω 1.0 A B.50 Ω 0.5 A
C.20 Ω 1.0 A D.20 Ω 0.5 A
解析:(1)连接实物电路时,将滑动变阻器连入电路中时,要“一上一下”选用接线柱,接线柱B已经接入电路,则只需要将金属杆两端的其中一个接线柱接入电路中即可;由实验数据可知,定值电阻两端的电压为3 V,所以电压表的量程应选用0~3 V量程.
(2)根据实验表格中的数据在坐标纸中进行描点,然后连线,即可得到电流随电阻变化的图象.
(3)为保护电路,在更换电阻后,应将滑动变阻器的滑片移到阻值最大位置,即A端,然后闭合开关,移动滑片,使电压表的示数保持3 V不变.
(4)电源电压为6 V,定值电阻两端的电压保持3 V不变,所以滑动变阻器两端的电压为3 V,当电路中的最小电流为0.1 A时,滑动变阻器连入电路的电阻阻值为30 Ω,所以滑动变阻器的阻值最小为30 Ω,而当定值电阻的阻值为5 Ω时,电路中的电流为0.6 A,所以滑动变阻器允许通过的电流最大为0.6 A,综合以上分析,应选用滑动变阻器A.
答案:(1)电路连接如图所示. (2)电流随电
阻变化的图象如图所示. (3)A 3 (4)A
考点二 欧姆定律及其应用
命题点:(1)欧姆定律的内容、公式;
(2)电阻的串、并联.
例2(2013·福州)如图所示是一个环境温度监控电路原理图.电源电压不变,R0为定值电阻,R是用半导体材料制成的热敏电阻,其电阻值会随温度的升高而变小.若环境温度升高,闭合开关S.则( )
A.热敏电阻R的阻值变大
B.电压表的示数变大
C.通过电阻R的电流变小
D.电阻R两端电压变大
解析:本题考查欧姆定律和动态电路相关知识.由题意可知,该电路为串联电路,当温度升高时,热敏电阻R的阻值变小,总电阻变小,因电源电压不变,根据欧姆定律得电流变大,选项A、C错误;根据串联电路分压原理,电压跟电阻成正比,热敏电阻R的阻值变小,其两端电压变小,又因总电压不变,定值电阻R两端电压变大,即电压表示数变大,选项D错误,故选B.
答案:B
考点三 电阻的测量
命题点:(1)伏安法测电阻的原理;(2)实验注意事项;(3)滑动变阻器的使用.
例3(2013·淄博)小娟利用下图所示的器材测量小灯泡的电阻,已知小灯泡的额定电压为2.5 V.
(1)请用笔画线代替导
线将电压表正确接入电路.
(2)闭合开关前,滑动变阻器的滑片应调到_________
(填“左”或“右”)端.电路连接正确后闭合开关.
小娟发现小灯泡不亮,电压表无示数.电流表有示数,
移动变阻器的滑片时,电流表的示数会变化,则故障
原因可能是小灯泡______(填“断路”或“短路”).
(3)故障排除后,小娟根据测得的数据绘制了小灯泡的
电流随电压变化的图象(如图所示),由图象可知,
小灯泡正常工作时的电阻是________Ω.当小灯泡两端
的电压为1 V时,小灯泡的电阻是_______Ω.进一步分
析图象可以发现小灯泡的电阻
不断变化,这是因为灯丝的
电阻随温度的升高而______
(填“增大”或“减小”).
解析:本题考查伏安法测量小灯泡电阻的实验.(1)因电源电压为“3 V”,小灯泡额定电压为“2.5 V”,所以应选择电压表的量程为“0~3 V”,将电压表与灯泡并联.注意电流从“3 V”接线柱流入,从“-”接线柱流出;(2)闭合开关前,滑动变阻器的滑片应置于阻值最大位置;滑动变阻器已接右下接线柱,所以滑片应调到左端.因电流表有示数,说明电路为通路,同时电流表示数随电路电阻的变化而变化;电压表无示数,说明所并电阻为零,故小灯泡短路;
(3)由图可知:小灯泡正常工作时(额定电压为2.5 V时)的电流是0.3 A,因此由欧姆定律计算可得小灯泡正常工作时电阻为8.33 Ω;当小灯泡两端的电压为1 V时对应的电流是
0.2 A,由欧姆定律计算可得小灯泡此时电阻为5 Ω;并且由图可知灯丝电阻随温度升高而增大.
答案:(1)如图所示
(2)左 短路
(3)8.33 5 增大
例4(2013·安徽)在进行某些电学测量时,把电压表看成能显示其两端电压的大电阻,将它与一个阻值很大的待测电阻Rx串联接入电路,根据电压表的示数可以测出Rx的阻值,这是一种测量大电阻的方法.如图所示的电路中,电压表的内阻RV=20 kΩ,量程为150 V,最小分度值为5 V,电压U=110 V,电压表的示数为50 V.
(1)求电路中的电流大小.
(2)求待测电阻Rx的阻值.
(3)上述电路中,若将Rx换成阻值约为20Ω的小电阻,用这种方法能否准确测出它的阻值?写出你的判断依据.
解析:(1)电压表的内阻RV=20 kΩ,示数为50 V,即为电压表两端电压为50 V,由欧姆定律可得电路中电流
(2)由串联电路电压分布特点可知
Ux=U-UV=110 V-50 V=60 V
由欧姆定律可得
(3)不能准确测出它的阻值.因为Rx相对于RV的电阻
太小,其分压作用不明显.由 解得UV′≈109.9 V,由于电压表最小的分度值为5 V,所以无法测出Rx′两端的电压,即不能准确测出它的阻值.
答案: (1)2.5×10-3 A (2)24 kΩ (3)不能,
依据见解析.
1.小聪同学用控制变量法探究“电流与电阻的关系”的实验中,当A、B两点间的电阻由5欧换成10欧后,下一步的正确操作是( )
A.只将电池数增加1倍
B.只将电池数减半
C.移动滑动变阻器
D.无需任何操作
答案:C
2.由公式 变形得 ,对此,下列说法正确的是
( )
A.加在导体两端的电压越大,则导体的电阻越大
B.通过导体的电流越大,则导体的电阻越大
C.导体的电阻跟导体两端的电压和电流无关
D.当导体两端的电压为零时,导体的电阻也为零
答案:C
3.如图所示是汽车油量表工作原理的示意图,图中油量表实质是一个电流表,当油量减少时( )
A.电路上电阻增大,电流减小
B.电路上电阻增大,电流增大
C.电路上电阻减小,电流减小
D.电路上电阻减小,电流增大
答案:A
4.一个电阻,在它两端加10 V的电压时,通过的电流为0.5 A,则该电阻的阻值是_____Ω;如果电阻两端电压为零,该电阻的阻值是_______Ω.
答案:20 20
5.在如图所示的电路中,电阻R1=4 Ω,R2=2 Ω,电源电压保持不变.当开关S1、S3断开,S2闭合时,电流表的示数为0.5 A;当开关S1、S3闭合,S2断开时,电流表的示数为________A.
答案:2.25
6.两只定值电阻,甲标有“10 Ω1 A”,乙标有“15 Ω0.6 A”,把它们串联在同一电路中,电路中允许通过的最大电流为______A,两端允许加的最大电压为
_________V.
答案:0.6 15
7.要测量某电阻的阻值,实验桌上有下列器材:电流表(0~0.6 A),电压表(0~3 V),电源4.5 V,滑动变阻器R,开关,导线,待测电阻Rx(约6 Ω).实验要求:多测几组数据且两电表都不能超过其量程.
(1)根据电路图用笔画线代替导线,将实物电路连接好.
(2)实验时,电路中允许通过的最大电流为________A.
(3)在连接电路时,有R1(12 Ω 1 A)和R2(3 Ω 2 A)两种滑动变阻器,要保证实验顺利进行,应选(填“R1”或“R2”).
答案:(1)
(2)0.5 (3)R1
8.电压表既是测量仪表,同时也是一个接入电路中的特殊电阻.电压表的电阻一般很大,为测量某电压表的电阻,某同学连接了如图所示的电路,电源电压保持不变,R1=3.0 kΩ.当闭合开关S1、S2时,电压表示数为4.5 V;只闭合开关S1时,电压表的示数为3.0 V.求电压表的电阻是多少?
解:闭合开关S1、S2, 测量电源电压,即电源电压
为4.5 V只闭合S1时 与R1串联,
U1=U-U′=4.5 V-3 V=1.5 V
的电阻
考点训练 19
一、选择题(每小题4分,共40分)
1.(2013·台州)最先研究电流与电压、电阻并得出三者之间关系的科学家是( )
A.欧姆 B.伽利略
C.牛顿 D.奥斯特
答案:A
2.在“探究电流与电压关系”的
实验中,分别用R1、R2两个电
阻进行探究,并根据各自的实
验数据绘制出如图所示的U-I关系
图象,从图中可以看出R1与R2的
大小关系是( )
A.R1>R2 B.R1=R2
C.R1<R2 D.无法确定
解析:当电压一定时,电流与电阻成反比,即电流越大其电阻越小,电流越小其电阻越大.从题图中可知,电压相同时,通过R2的电流大于通过R1的电流,所以R2<R1,A正确,B、C、D错误.
答案:A
3.(2013·德州)2013年5月,
德州市教育局利用如图所示的
“坐位体前屈测试仪”对初中
毕业生进行了身体柔韧性测试.
测试者向前推动滑块,滑块被
推动的距离越大,仪器的示数就越大.吴月同学设计了如图所示的四种电路,其中滑动变阻器的滑片向右滑动时,电表示数增大的电路是( )
解析:A选项中,滑动变阻器的滑片向右滑动时,流过滑动变阻器的电流减小,电路中的总电流减小,电流表测总电流,故电流表示数减小,A选项错误;B选项中,电流表测量定值电阻的电流,滑动变阻器的滑片向右滑动时,流过定值电阻的电流不变,故电流表示数不变,B选项错误;
C选项中,电压表测量总电压,即电源电压,故滑动变阻器的滑片向右滑动时,电压表示数不变,C选项错误;D选项中,滑动变阻器与定值电阻串联,电压表测滑动变阻器的电压,当滑动变阻器的滑片向右滑动时,滑动变阻器接入电路中的阻值增大,其两端的电压增大,故电压表示数增大,D选项正确.
答案:D
4.(2013·潍坊)(多选)如图所示,电源电压保持
6 V不变,灯泡L与定值电阻R串联,灯泡L的电阻为
10 Ω,R的阻值为20 Ω,闭合开关后,发现灯泡不
亮,电压表示数为6 V,则电流表可能出现的情况是
( )
A.电流表无示数
B.电流表示数为0.3 A
C.电流表示数为0.2 A
D.电流表示数为0.6 A
解析:灯泡中无电流通过灯泡,而电压表的示数为6 V,
说明与电压表并联的定值电阻R出现断路,此时电路中
无电流,电流表无示数,故A选项正确;若是灯泡L发
生短路,此时电源电压全部加在定值电阻R两端,此
时电压表的示数为6 V,电路中的电流
故B选项正确.故选AB.
答案:AB
5.(2013·南充)如图所示的电路中,电源电压恒定,R1为定值电阻,闭合开关S,滑动变阻器R2的滑片P由b端移到a端的过程中,下列说法正确的是( )
A.电压表和电流表的示数都变大
B.电压表和电流表的示数都变小
C.电压表的示数变大,电流表
的示数变小
D.电压表的示数变小,电流表
的示数变大
解析:由题图可知,电阻R1和电阻R2串联,电压表测量的是电阻R1两端的电压.闭合开关S后,当滑动变阻器的滑片P由b端向a端移动时,变阻器接入的电阻减小,电路中的总电阻减小.因电源电压恒定,由欧姆定律 得 ,电路中的电流变大,电流表的示数变大;
因电路中的电流变大,由U=IR可知,电阻R1两端的电压变大,电压表的示数变大.故选A.
答案:A
6.(2013·安徽)酒驾易造成交通事故,利用图示的电路可以检测司机是否酒驾.图中的R1为
定值电阻,R2是一个“气敏传感
器”,它的电阻值会随着其周围
酒精蒸气的浓度增大而减小.检测时,
喝了酒的司机对着气敏传感器吹气,则( )
A.电路的总电阻减小,电流表的示数减小
B.电路的总电阻减小,电流表的示数增大
C.电路的总电阻增大,电流表的示数增大
D.电路的总电阻增大,电流表的示数减小
解析:由电路图可知定值电阻与传感器的电阻串联,电流表测量电路中的电流;如果驾驶员呼出的酒精气体浓度越大,则酒精气体传感器R2的电阻越小,总电阻变小,根据欧姆定律可知电路中电流变大,电流表的示数增大.故选B.
答案:B
7.如图所示,为我省某中学物理兴趣小组设计的电子身高测量仪电路图.其中,定值电阻R1=6 Ω,电源电压恒为4.5 V, R2的规格为“15 Ω 0.5 A”,电压表的量程为
0~3 V,电流表的量程为0~0.6 A,闭合S,则( )
A.当测矮个同学身高时,电流表的示数变小
B.当测高个同学身高时,电压表的示数变小
C.当R2接入电路中的电阻为9 Ω时,电压表的示数为 2.7 V
D.为了保证电路中各元件安全工作,变阻器接入电路的阻值范围是0~12 Ω
解析:用图中电子身高测量仪测矮个同学身高时,滑
动变阻器连入电路中的电阻变小,整个电路的电阻变
小,电源电压恒定不变,由欧姆定律( )可知电
路的总电流变大(电流表示数变大),由U1=IR1可知
定值电阻两端的电压变大,由串联电路的电压特点
(U=U1+U2)可知,滑动变阻器两端的电压变小
(电压表示数变小);同理,当测高个同学时,
电流表示数变小、电压表示数变大,A、B项均错误;
当R2接入电路中的电阻为9 Ω时,电路中的总电阻
R=R1+R2=6 Ω+9 Ω=15 Ω,则电路中的电流为
=0.3 A,滑动变阻器两端的电压(即电压表示数)为
U2=IR2=0.3 A×9 Ω=2.7 V,C项正确;为保证电路中各
元件安全工作,电路中的电流最大不能超过滑动变阻
器允许的最大电流(0.5 A),即滑动变阻器连入电路
中的最小电阻为
滑动变阻器两端电压不能超过电压表量程(3 V),此
时定值电阻R1两端电压为1.5 V,由串联电路的分压特点
可以计算出滑动变阻器接入电路中的最
大电阻为R2max=12 Ω,即滑动变阻器接入电路
的阻值范围是3~12 Ω,D项错误.
答案:C
8.(多选)如图所示的四个电路中,R0为已知阻值的定值电阻,可以测出未知电阻Rx的电路是( )
解析:A图中,S闭合时,Rx单独接入电路,电压表测
电源电压U,当S断开时,R0与Rx串联,电压表测的是
Rx的电压Ux,此时R0的电压U0=U-Ux,则
则 所以A选项正确;B图中,S断开时,R0
单独接入电路,电流表测流经R0的电流I0,则电源
电压U=I0R0,当S闭合时,Rx与R0并联,电流表测干
路电流I,此时Rx的电流Ix=I-I0,则
所以B选项正确;
C图中,当开关闭合时,R0单独接入电路中,电流表
示数为I0,则电源电压为I0R0,当S断开时,Rx与R0
串联,读出电流表示数I1,则
所以C选项正确;D图中,S断开或闭合,电压表均测
电源电压,所以无法测量Rx的阻值,D选项错误.
答案:ABC
9.(2013·荆门)如图所示的电路,电源电压恒定不变,闭合开关S,将滑动变阻器的滑片P向右移动的过程中,下列说法正确的是(假定灯泡的电阻不变) ( )
A.电流表示数变大
B.电压表示数变小
C.电压表和电流表示数
的比值变大
D.电压表和电流表的示数都变小
解析:当滑动变阻器的滑片P向右移动时,变阻器连入电路中的阻值不变,又因为电源电压不变,所以电流表的示数不变,A选项错误;因为电压表测量的是滑片P右边部分电阻分担的电压,当滑片右移时,滑片P右边的电阻变小,所以电压表的示数变小,B选项正确;电压表和电流表示数的比值等于滑片P右边的电阻,所以比值应该减小,C选项错误;滑片P向右移动时,电压表示数减小,电流表示数不变,所以D选项错误.故选B.
答案:B
10.李明同学在“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所示的图象,下列说法中错误的是( )
A.当在导体乙的两端加上1 V的电压时,通过乙导体的电流为0.1 A
B.将甲、乙两导体并联接到电压为2 V的电源上时,干路中的电流为0.6 A
C.导体甲的电阻小于导体乙的电阻
D.导体两端的电压为零时,导体的电阻也为零
解析:由图象可知,当乙两端的电压为1 V时,通过乙的电流为0.1 A,A正确;将甲、乙两导体并联接到电压为2 V的电源上时,甲、乙两端的电压都为2 V,由图象可知:当电压为2 V时,通过甲的电流为0.4 A,通过乙的电流为0.2 A,故干路中电流为:0.2 A+0.4 A=0.6 A,B正确;由图象可知,当电压一定时,通过甲的电流大于乙的电流,故甲的电阻小于乙的电阻,C正确;电阻是导体的一种属性,与电压和电流无关,D错误.故选D.
答案:D
二、填空题(每空4分,共24分)
11.(2013·遂宁)如图所示电路,R1=20 Ω,U=6 V.若只闭合开关S1、S3,则R1、R2的连接方式是_________,
此时电流表示数为0.5 A,则R2=________Ω.
解析:当闭合开关S1、S3时,R1、R2并联;
则
答案:并联 30
12.在如图所示的电路中,电源电压为12 V.闭合开关后,电流表的示数为0.4 A,电压表的示数为8 V,则电阻R2的阻值是________Ω.将滑动变阻器R1的滑片向右移动,电压表的示数将变__________.
解析:由电路图可知电阻R2和滑动变阻器R1串联,电
压表测量R1的电压,U=12 V,U1=8 V,则U2=U-U1=
4 V,I=0.4 A, 当将滑片向右移动时滑动变
阻器的阻值变小,由串联电路的分压关系可知,滑动
变阻器的阻值变小,分担的电压变小,所以电压表的
示数变小.
答案:10 小
13.电路元件甲和乙中的电流与两端
电压的关系如图所示,由图可知,
甲的电阻是_______Ω.若将甲、乙
并联后接在电压为2 V的电源两端,
干路中的电流是_______A.
解析:由图容易得到甲的电压以及电流,利用
计算电阻;在2 V时读出甲、乙的电流分别是0.4 A和
0.2 A,两者相加得干路电流.
答案:5 0.6
三、实验探究题(24分)
14.(2013·营口)小明用图甲所示的电路测量额定电压为2.5 V的小灯泡电阻,图乙是小明未完成连接的实验电路.(1)请你按照电路图,用笔画线代替导线,完成图乙中实验电路的连接.
(2)小明将电路连接正确后,闭合开关,调节变阻器的滑片,使小灯泡刚好正常发光,此时电流表的示数如图丙所示,电流表的读数是_______A,小灯泡的阻值是_______Ω(小数点后保留一位);
(3)当电压值改变的时候,小灯泡
的阻值__________(填“变化”
或“不变”);
(4)小明又想测某未知电阻Rx的阻值,设计了如图
丁所示电路(R0为已知阻值的定值电阻),并设计了
如下实验步骤,请帮他把缺少的步骤补
全,并写出Rx的表达式.实验步骤:
A.按照设计的电路图连接电路
B.断开S2、闭合S1记录电流表示数为I1
C._________________________________________
表达式:Rx=_______(用已知和测量的物理量的符号
表示)
解析:(1)电压表与灯泡并联,由于电源电压为
3 V,灯泡的额定电压为2.5 V,所以电压表可选择0~
3 V量程;电路图中,滑动变阻器应再连接下面左边的
接线柱;
(2)由图丙知,电流表的量程为0~0.6 A,分度值为
0.02 A,所以示数为0.3 A;
(3)灯丝的电阻随温度的升高而增大,当电压值改变
的时候,灯丝的温度变化,则小灯泡的阻值变化;
(4)根据步骤B可测出电源电压U=I1R0,再测出待测
电阻的电流便可求出其电阻的阻值,所以应断开S1,
闭合S2,记录电流表的示数为I2.则
答案: (1)如图所示
(2)0.3 8.3
(3)变化
(4)断开S1,闭合S2,记录电流表的示数为I2=
四、计算题(12分)
15.如图所示,电源电压为6 V.闭合开关S,电压表
的示数为4 V,电流表的示数为0.4 A.求:
(1)电压表 的示数;
(2)R1、R2的阻值.
解:(1)由串联电路的规律可知
U2=U-U1=6 V-4 V=2 V
(2)由 得