备战2021年中考科学精讲精练专题22:欧姆定律:电路计算(含答案解析)
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1、专题专题 2222 欧姆定律欧姆定律 电路计算电路计算 【知识点回顾】【知识点回顾】 一、欧姆定律一、欧姆定律 考点考点1 解释欧姆定律的内容和数学表达式解释欧姆定律的内容和数学表达式 1内容:通过导体中的电流,跟这段导体两端的电压成_,跟这段导体的电阻成_。 2表达式:_ 电阻是导体的一种特性,不会因为电压、电流的改变而改变,因此电阻不与电压成正比,不与电流成 反比。 考点 2 应用欧姆定律解决简单的电学问题(不超过两个电阻的电路) 使用欧姆定律的注意事项 1_:即同一段导体或同一电路上的 I、U、R。 2_:即同一时间,也就是电路在同一状态下的 I、U、R。 3_:即单位要统一,I、U、R
2、 的国际单位分别为安、伏和欧。 二、用电压表和电流表测量导体的电阻二、用电压表和电流表测量导体的电阻 考点考点3 说明伏安法测量电阻的实验原理说明伏安法测量电阻的实验原理 原理:_。 考点考点4 绘制伏安法测量电阻的电路图绘制伏安法测量电阻的电路图 伏安法测电阻的电路图:如图所示。 减少误差的方法:多次测量取_。 考点考点5 应用电压表和电流表测量导体的电阻应用电压表和电流表测量导体的电阻 1电路连接:连接电路时开关_;闭合开关前,滑动变阻器的滑片移到阻值_;滑动变 阻器接线_。 2通过调节滑动变阻器,测得多组 U、I 的值,根据公式求出对应的 R,再求平均值作为待测电阻的 阻值。 考点考点6
3、 收集和整理实验数据得出实验结论收集和整理实验数据得出实验结论 三、串联电路和并联电路三、串联电路和并联电路 考点 7 概述串联电路的电流和电压的特点;概述并联电路的电流和电压的特点 串联 并联 电路图 电流 II1I2 II1I2In II1I2 II1I2In 电压 UU1U2 UU1U2Un UU1U2 UU1U2Un 电阻 RR1R2 RR1R2Rn 若电阻均为 r, 则 Rnr 1 R 1 R1 1 R2 1 R 1 R1 1 R2 1 Rn 若电阻均为 r,则 Rr n 电压与电流 分配关系 U1 U2 R1 R2 U1 U R1 R I1 I2 R2 R1 考点 1 1.正比 反
4、比 2.IU/R 考点 2 1.同体性 2.同时性 3.统一性 考点 3 RU/I 考点 4 平均值 考点 5 1.断开 最大处 一上一下 【例题精析】【例题精析】 例 1 (2019福建)如图电路,电源电压恒定,R112,R26,R3是定值电阻。闭合开关 S1,单刀双掷 开关 S2接 a 时电流表的示数为 0.6A,接 b 时电流表的示数可能为( ) A0.3 A B0.6 A C0.9 A D1.2 A 【解答】解:由电路图可知,闭合开关 S1,单刀双掷开关 S2接 a 时,R1与 R3串联,电流表测电路中的 电流, 因串联电路中总电阻等于各分电阻之和, 所以,由 I= 可得,电源的电压:
5、 UIa(R1+R3)0.6A (12+R3) , 当闭合开关 S1,单刀双掷开关 S2接接 b 时,R2与 R3串联,电流表测电路中的电流, 则电流表的示数: Ib= 2:3 = 0.6(12:3) 6:3 = 0.6(6:3):6 6:3 =0.6A+ 0.66 6:3 , 当 R30 时,Ib0.6A+ 0.66 6 =1.2A, 当 R3时,Ib0.6A, 由 R3是定值电阻可知,0.6AIb1.2A,结合选项可知 C 符合。 故选:C。 例 2 (2019海南)如图所示是某电子秤内部简化电路。R0是定值电阻,Rx是压敏电阻,阻值随压力增大 而减小,电源电压保持不变。闭合开关,当 Rx
6、上压力增大时,随之减小的是( ) A通过 Rx的电流 B通过 R0的电流 CRx两端的电压 DR0两端的电压 【解答】解: 由电路图可知,压敏电阻 Rx与定值电阻 R0串联; 因压力传感器的电阻值随所受压力的增大而减小, 所以,在压力传感器受到的压力增大的过程中,Rx的阻值减小,电路中的总电阻减小, 由 I= 可知,电路中的电流增大,即通过 Rx的电流和通过 R0的电流都增大,故 AB 错误; 由 UIR 可知,R0两端的电压增大,故 D 错误; 因串联电路中总电压等于各分电压之和, 所以,Rx两端的电压减小,故 C 正确。 故选:C。 例 3 (2019宁波)如图甲所示电路,分别把定值电阻
7、R1、R2(R1R2)接入 A、B 之间后进行实验,并根 据电流表和电压表示数画出 A、B 之间电阻的 PU 图象,如图乙所示。如果把 R1和 R2并联后接入 A、 B 之间进行实验,同理,可以在图乙中画出它的 PU 图象则图象所对应的电阻和图象所在的 区域分别是( ) AR1和 BR1和 CR2和 DR2和 【解答】解:根据乙图中图象可知,当两电阻分别接入电路后两端电压相同时,中的功率大于 中的功率,即 P1P2, 又因为功率 P= 2 ,以及 R1R2,当两电阻分别接入电路后两端电压相同时,电阻较小的 R2功率大于电 阻 R1的功率,所以图象对应的电阻是 R2; 如果把 R1和 R2并联后
8、接入 A、B 之间进行实验,首先根据并联电路中总电阻的求解: 1 总 = 1 1 + 1 2,可 得并联之后 A、B 间的电阻要小于 R1,同时也小于 R2, 同理,根据功率 P= 2 可知,在 A、B 间电压相同时,两电阻并联后电阻最小,那么此时的功率应该最 大,则图象应该在的上方,所以图象所在的区域应在区域; 故选:C。 例 4 (2019乐山)小华设计了一种输液提示器,能在护士站观察到药液量的变化。当袋中药液量减少时, 为使电压表示数随之减小,符合要求的电路图是( ) A B C D 【解答】解:当袋中药液量减少时,整个药液袋的重力减小,对弹簧的拉力减小,弹簧的伸长量减小, 所以滑片会向
9、上移动; A、由图可知,变阻器与灯泡串联,电压表测变阻器两端的电压; 当袋中药液量减少时,滑片的上移不会改变变阻器连入电路的电阻,则电路中的电流不变,变阻器两端 的电压不变,即电压表的示数也不变,故 A 不符合要求; B、由图可知,变阻器与灯泡串联,电压表测变阻器两端的电压; 当袋中药液量减少时,滑片向上移动,变阻器连入电路的电阻变大,根据串联电路的分压特点可知,变 阻器两端的电压变大,即电压表的示数变大,故 B 不符合要求; C、由图可知,变阻器与灯泡串联,电压表测变阻器两端的电压; 当袋中药液量减少时,滑片向上移动,变阻器连入电路的电阻变小,根据串联电路的分压特点可知,变 阻器两端的电压变
10、小,即电压表的示数变小,故 C 符合要求; D、由图可知,变阻器与灯泡并联,电压表测量电源电压, 由于电源电压不变,所以,当袋中药液量减少时,电压表的示数不变,故 D 不符合要求。 故选:C。 例 5 (2019庆阳)如图所示,闭合开关,将滑动变阻器的滑片向上滑动时,观察到的现象是( ) A灯泡变暗,电压表示数变大 B灯泡变亮,电压表示数不变 C电路消耗的总功率变小,电压表示数不变 D电路消耗的总功率变大,电压表示数变大 【解答】解:这个电路为串联电路,滑动变阻器的滑片向上滑动,其阻值增大,电路总阻值 R总R滑+R 灯,R总阻值也增大,根据欧姆定律 I= 总可以知道 I 减小,据公式 PUI
11、以及 UIR 可得 P 灯I2R灯,若 I 减小则灯泡实际功率 P灯减小,灯泡变暗据此可以排除答案 B,该电路中电压表测的是总电压,即电源 电压,所以示数不变,据此可以排除 A 和 D。 故选:C。 例 6 (2020台州)图甲为“伏安法”测电阻的实验电路。 (1)请用笔 画线代替导线将电路补充完整。 (2)闭合开关,当滑动变阻器的滑片移动到某一位置时,电压表和电流表的指针位置如图乙,则被测电 阻的阻值为 6 欧。 (3) 为减小实验误差, 需进行多次测量。 完成第一次测量后, 接下来的操作是 移动滑动变阻器的滑片, 记录电压表和电流表示数 。 【解答】解: (1)将变阻器按一上一下连接,如下
12、所示: (2)闭合开关,当滑动变阻器的滑片移动到某一位置时,电压表和电流表的指针位置如图乙,电压表选 用小量程,分度值为 0.1V,电流为 1.8V;电流表选用小量程,分度值为 0.02A,电流为 0.3A,由欧姆定 律,则被测电阻的阻值为:R= = 1.8 0.3 =6; (3) 为减小实验误差, 需进行多次测量。 完成第一次测量后, 接下来的操作是: 移动滑动变阻器的滑片, 记录电压表和电流表示数。 故答案为: (1)如上所示; (2)6; (3)移动滑动变阻器的滑片,记录电压表和电流表示数。 例 7 (2020金华)在如图甲所示的电路中,电阻 R 的阻值为 8 欧姆,灯泡 L 标有“6V
13、 3W”的字样,通过灯 泡的电流与灯泡两端的电压关系如图乙所示。在 a、b 间接入电源,为保证通过电阻 R 的最大电流不超 过 0.5 安且灯泡 L 不损坏,则允许接入的最大电源电压为 4 伏,闭合开关 S,此时通过电流表 A1的 电流为 0.9 安。 【解答】解: 由电路图可知,电阻 R 和灯泡 L 并联在电路中,电流表 A1测量的是干路电流,电流表 A2测量的是通过 灯泡 L 的电流; 因为电阻 R 和灯泡 L 并联,所以电源电压即为电阻 R 两端电压:UIRR0.5A84V; 由图乙可知,当灯泡两端电压为 4V 时,通过灯泡 L 的电流为 IL0.4A; 通过电流表 A1的电流为 IIR
14、+IL0.5A+0.4A0.9A。 故答案为:4;0.9。 例 8 (2020宁波)在做“研究相同电压下不同导体中电流与电阻的关系”实验时,电源电压恒为 3V,滑动 变阻器规格为“20 1.0A”,还有多个阻值不小于 5 的定值电阻可供选择。 (1)实验电路如图所示,小科检查电路时发现有一个元件连接错误(其它元件连接正确) ,该元件和错 误分别是 电流表;正负接线柱接反 。 (2)改正错误后,正确操作,测得实验数据如下表所示。 实验次数 第一次 第二次 第三次 定值电阻/ 5 10 电流表示数/A 0.40 0.20 0.10 表中“处所选用定值电阻的阻值是 20 。 (3)小科用更多不同阻值
15、的定值电阻重复上述实验,并将滑动变阻器的功率 P变与其电阻值 R变的关系 绘制图象。该图象最接近于下列图象中的 A 。 【解答】解: (1)在使用电流表时,电流必须从正接线柱流入,负接线柱流出,根据图可知,电流表的 正负接线柱接反了; (2)研究相同电压下不同导体中电流与电阻的关系时,需要控制电压不变,根据欧姆定律可知,定值电 阻两端的电压为:UIR0.4A52V; 当电流为 0.10A 时,接入的电阻的阻值为:R= = 2 0.10 =20; (3)小科用更多不同阻值的定值电阻重复上述实验,实验中控制定值电阻两端的电压不变,根据串联电 路的电压的规律可知,滑动变阻器两端的电压保持不变,根据
16、P= 2 可知,当滑动变阻器接入电路的电 阻变大时,功率会变小,故 A 符合题意。 故答案为: (1)电流表;正负接线柱接反; (2)20; (3)A。 例 9 (2020舟山)在学习了并联电路特点和欧姆定律后,科学兴趣小组为研究并联电路总电阻和各分电阻 之间的关系,开展了以下探究。 实验步骤 设计电路,根据电路图连接实物; 闭合开关,分别读出电压表和电流表的示数并记录; 计算总电阻并填入表格; 换用不同规格的电阻重复上述实验。 实验次数 电阻 R1/ 电阻 R2/ 电压 U/V 电流 I/A 总电阻 R/ 1 10 30 3 0.4 7.5 2 30 30 3 0.2 15 3 30 15
17、3 0.3 10 请你在答题卷中用笔画线代替导线,将实物图连接完整。 得出结论并联电路总电阻小于任何一个分电阻。 思考讨论 请根据影响导体电阻大小的因素解释上述结论。 并联后相当于增大了导体的横截面积, 在导体材料、 长度、温度不变时,横截面积越大,导体电阻越小 。 分析表中数据,若增大其中一个分电阻的阻值,则总电阻将 增大 。 【解答】解:根据表中数据可知,电流表量程选择 00.6A,使电流表串联在干路中,两电阻并联,电 压表与电阻并联,如下图所示: 并联后相当于增大了导体的横截面积,在导体材料、长度、温度不变时,横截面积越大,导体电阻越 小。 根据表中 1、 2 实验数据可知,当 R2的不
18、变, R1的阻值增大时, 电路的总电阻变大, 因此并联电路中, 增大其中一个分电阻的阻值,则总电阻会增大。 故答案为:如上图所示;并联后相当于增大了导体的横截面积,在导体材料、长度、温度不变时,横 截面积越大,导体电阻越小。增大。 例 10 (2020湖州)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 10” 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
19、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 0.5A 。 (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。 AB 段是直线,可得出的探究结论是:在电压较小时, 通过小灯泡的电流与它两端的电压成正比 。 BC 段明显发生弯曲,是因为 灯丝的电阻变大 。 【解答】解: (1)由图甲知,灯泡与滑动变阻器串联,电压
20、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UU灯9V4V5V; 所以电路中的电流为: I= 滑 滑 = 5 10 =0.5A; (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)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; 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。 故答案为: (1)0.5A; (2)见上图; (3)通过小灯泡的电流与它两端的电压成正比;灯丝的电阻变
21、大。 【习题巩固】【习题巩固】 一选择题(共一选择题(共 15 小题)小题) 1如图所示电路中,电源电压不变。闭合开关后,滑动变阻器的滑片 P 向右端滑动时( ) A电流表示数不变,电压表示数不变 B电流表示数减小,电压表示数减小 C电流表示数增大,电压表示数减小 D电流表示数减小,电压表示数增大 【解答】解:电路的等效电路图如下图所示: 因为电源的电压不变, 所以电压表的示数不变; 因为并联电路独立工作、互不影响, 所以滑片 P 向右端滑动时,通过定值电阻的电流不变,即电流表的示数不变。 故选:A。 2如图所示,电源电压保持不变,滑动变阻器滑片 P 向右移动时( ) A电流表的示数变大,电压
22、表的示数变大 B电流表的示数变小,电压表的示数变小 C电流表的示数变大,电压表的示数变小 D电流表的示数变小,电压表的示数变大 【解答】解:等效电路图如下图所示: 当滑片 P 向右移动时,滑动变阻器接入电路的电阻变大,电路中的总电阻变大; 根据 I= 可知,电路中的电流变小,即电流表的示数变小; 根据 UIR 可知,定值电阻两端的电压变小; 根据串联电路总电压等于各分电压之和可知,滑动变阻器两端的电压变大,即电压表的示数变大。 故选:D。 3用伏安法测 Rx电阻的实验,采用了如图所示四种电路的连接方法,其中正确的电路是( ) A B C D 【解答】解: A、图中电流表和电压表的正负接线柱都接
23、反了,故 A 错误; B、图中电流表并联在电路中,电压表串联在电路中,电流表和电压表接法错误,故 B 错误; C、图中的电流表正负接线柱接反了;电压表并联到了滑动变阻器的两端,故 C 错误; D、图中的电流表和电压表接法都正确,能测量出电阻的电流和电压,能求出电阻,故 D 正确。 故选:D。 4 如图所示是小晨已经连好的电路。 闭合开关后, 将滑动变阻器的滑片向 B 端移动, 下列说法正确的是 (灯 丝电阻不变、电源电压不变) ( ) A电流表的示数逐渐变大 B电压表的示数逐渐变大 C小灯泡越来越暗 D电路消耗的总功率增大 【解答】解: 由图可知:灯泡与滑动变阻器是串联关系,电流表测电路中的电
24、流,电压表测量灯泡两端的电压; A、因为滑片向 B 端移动时,滑动变阻器连入的电阻阻值逐渐变大,电路的总电阻逐渐增大;由欧姆定 律 I= 可知电路中电流逐渐变小,即电流表的示数逐渐变小;故 A 错误; B、灯丝电阻不变,电流逐渐变小,由 UIR 可知灯泡两端的电压逐渐变小,即电压表示数逐渐变小, 故 B 错误; C、通过灯泡的电流逐渐变小,灯泡的电阻不变,由 PI2R 可知灯泡的实际功率逐渐变小,则灯泡亮度 越来越暗,故 C 正确; D、电源电压不变,电路中总电阻变大,由 P= 2 可知电路中的总功率会变小, 故选:C。 5如图所示电阻 R1的阻值为 20,电源电压不变。当 S1、S2开、S3
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