資源簡介 一、歐姆定律1.探究電流與電壓、電阻的關系控制變量法設計對照實驗:①保持電阻不變,改變電壓研究電流隨電壓的變化關系;②保持電壓不變,改變電阻研究電流隨電阻的變化關系。實驗結論:①在電阻一定的情況下,導體中的電流與加在導體兩端的電壓成正比;②在電壓一定的情況下,導體中的電流與導體的電阻成反比。2.歐姆定律的內容:導體中的電流,跟這段導體兩端的電壓成正比,跟這段導體的電阻成反比。數學表達式:I=U/R【注意】1.歐姆定律適用于純電阻電路。所謂純電阻電路指用電器工作時,消耗的電能完全轉化為內能的電路,含電動機的電路不能直接用歐姆定律計算。2.I、U、R對應同一導體或同一段電路,不同時刻、不同導體或不同段電路三者不能混用。3.同一導體(即R一定時),則I與U成正比;同一電源(即U一定時),則I與R成反比,不能說成是R與I成反比。4.導體的電阻由導體本身的長度、橫截面積、材料、溫度等因素決定。電阻值可通過歐姆定律變形公式R=U/I計算,R與U和I的比值有關,但R與外加電壓U和通過電流I等因素無關,即使電阻兩端沒有外加電壓,內部沒有電流通過,電阻依然存在。二、伏安法測電阻1.用電壓表和電流表分別測出電路中某一導體兩端的電壓和通過的電流,就可以根據歐姆定律算出這個導體的電阻,這種用電壓表和電流表測電阻的方法叫伏安法。伏安法測電阻原理:I=U/R。電路圖如下:2.實驗步驟①連接實物電路。連接實物時先斷開開關;滑動變阻器“一上一下”連接,并將其調到最大阻值處。連接電流表和電壓表時注意“+”進“-”出及選擇正確的量程。②檢查電路無誤后,閉合開關S,三次改變滑動變阻器的阻值,分別讀出電流表和電壓表的示數,填入表格。③算出三次Rx的值,求出平均值。④整理器材。三、串、并聯電路的特點串聯電路 并聯電路電路電流 I=I1=I2 I=I1+I2電壓 U=U1+U2 U=U1=U2電阻 R=R1+R2 1/R=1/R1+1/R2或R=分壓或分流 = =四、歐姆電路動態分析串聯電路中電壓與電阻成正比,即=(分壓原理),因此串聯電路中,電阻越大電壓就越大,當其中一個電阻增大時,它兩端的電壓也會變大,又因為電路總電壓不變,所以其他用電器的電壓就會變小。并聯電路中,電流與電阻成反比,即=(分流原理),因此串聯電路中,電阻越大電流就越小。步 驟:(1)判斷用電器的串并聯方式(電路較復雜時,電壓表=斷路;電流表=短路);(2)弄清電表的測量對象;(3)認清滑動變阻器滑片的移動或開關開、閉對電路阻值的影響;(4)利用歐姆定律及其變形公式,結合串聯或并聯電路的特點進行分析。【總結】常規分析方法:局部電阻變化→總電阻變化→總電流變化→局部電流、電壓變化(先分析定值電阻的電流、電壓的變化,再分析局部電阻變化的那部分電路的變化情況)簡便分析方法:“串反并同”或“大電阻大電壓”即測量對象與變阻器串聯時,變化與變阻器相同,反之相反。五、歐姆定律故障分析串聯電路單故障判斷方法并聯電路單故障判斷方法注 意:①在復雜電路故障判斷時,先列出故障原因,再把電表變化現象列出,尋找合適選項。②并聯電路基本上不考短路故障,只會涉及電壓表(測電源)與干路電流;因此重點需要放在串聯電路故障分析上,增加總結環節。總結:常見的電路故障及原因故障 原因閉合開關后,燈泡忽明忽暗,兩表指針來回擺動 電路某處接觸不良閉合開關前燈泡發光,閉合開關后燈泡不亮了兩表也無示數 開關與電源并聯導致所有東西都被短路閉合開關后燈泡不亮電流表幾乎無示數電壓表所呈示數幾乎為電源電壓 燈泡斷路故電壓表串聯到了電路中或電流表與電壓表位置互換閉合開關后無論怎樣移動滑動變阻器的滑片燈泡亮度與兩表示數均無改變 變阻器沒有按照一上一下的方法來接閉合開關后,無論怎樣移動滑片燈泡都不亮 電路某一處斷路或燈泡被導線或電流表短路例1、下列對物理量的理解不恰當的是( )A.對于定值電阻盡管有R,但是R并不與U成正比B.對于同種物質盡管有ρ,但是ρ并不與m成正比C.對于同一受力面盡管有p,但是p并不與F成正比D.勻速運動的物體盡管有v,但是v并不與s成正比例2、如圖甲是非接觸式紅外線測溫槍,它是通過接收人體輻射的紅外線來顯示被測人的體溫。(1)圖乙是它的工作原理圖,R是滑動變阻器,R0是熱敏電阻,當人體溫度升高時,電壓表示數將變小。①則其所用的熱敏電阻阻值隨溫度變化的特點是圖丙中的 曲線。②為隨著環境溫度的升高,測量設備常會在無人通過時報警,為防止誤報,應將滑動變阻器的滑片向 滑動。(2)若上題中熱敏電阻R0在檢測到體溫達到37.3℃的人體而報警時,其阻值為150Ω,報警電壓為1.5V,電源電壓恒定為5V,則此時滑動變阻器R接入電路的阻值為 。例3、小金用如圖甲所示的電路圖,研究通過導體的電流與導體電阻的關系,電源電壓為6V。改變電阻R的阻值,調節滑動變阻器滑片,保持R兩端的電壓不變,記下相應的4次實驗的電流和電阻值,描繪在乙圖中。(1)實驗開始時,小金根據甲電路圖連接好電路,閉合開關,發現電壓表有示數,電流表沒有示數,則此次電路的故障可能是 ,小金排除故障后繼續實驗。(2)實驗過程中,移動滑動變阻器滑片時,眼睛應注視 ;A.滑動變阻器B.電壓表示數C.電流表示數(3)根據圖乙中所描的點可知,該實驗中所選用的滑動變阻器的阻值至少為 歐;(4)小金發現圖像中每次描出的點與兩坐標軸圍成的面積(如圖乙中陰影部分)總是相等,根據題意可知其原因是 。例4、在“探究電流與電阻關系”的實驗時,為了使實驗操作簡便,小敏用電阻箱來代替不同的定值電阻,電阻箱能提供的阻值是0~9999歐之間的任意整數值。現提供的器材有:電源(恒為6伏)、滑動變阻器(1安 50歐)、電壓表(0~3伏)、電流表(0~0.6安)、電阻箱、開關和導線若干。(1)請完成實物圖甲的連接(要求滑片在最右端時滑動變阻器接入阻值最大)。(2)實驗中滑動變阻器的作用是 。(3)實驗開始時,調節電阻箱使接入阻值為5歐,閉合開關,再調節滑片使電壓表示數達到設定值,電流表示數如圖乙所示,則此時電壓表示數為 2 伏。(4)小敏多次改變電阻箱的接入阻值,測得相應電流,并得出了實驗結論。根據所給量程和設定電壓,電阻箱可調節的范圍為 。1.為了研究小燈泡電流與電壓的關系,小明選擇額定電壓為2.5伏的小燈泡、電壓為4伏的電源以及其它相關器材按圖甲連接電路,進行實驗。(1)在實驗過程中,小明將滑動變阻器的滑片從A端開始移動,直到燈泡正常發光,在此過程中測得小燈泡電流和電壓的幾組數據,并正確畫出曲線a,如圖乙所示。該實驗中小明選擇的滑動變阻器可能是 。A、滑動變阻器R1(20歐,3安)B、滑動變阻器R2(50歐,2安)C、滑動變阻器R3(2000歐,0.25安)(2)小明在圖乙中還畫出了本實驗中滑動變阻器的電流隨電壓變化的曲線b,老師據圖指出該曲線是錯誤的,其理由是 。2.如圖甲所示的電路中,電源電壓保持不變,閉合開關S后,滑動變阻器R2的滑片P由a端移動到b端,測得電阻R1兩端的電壓與通過R1的電流的變化關系如圖乙所示。則:(1)變阻器R2的最大阻值為 。(2)變阻器R2兩端電壓的變化范圍為 。3.用如圖所示的電路圖研究“電流與電阻的關系”。電流表量程為“0—0.6A”,電壓表量程為“0—3V”,滑動變阻器的規格為“50Ω 1A”,電源電壓3伏恒定不變。在AB間分別接入阻值不同的電阻R,移動滑動變阻器的滑片,讀出電流表示數并記錄。(1)分析表中數據,可得出的實驗結論是 ;(2)為了使實驗結論更可靠,應該 ,再多測幾組數據,AB間允許接入電阻R的取值范圍是 歐。實驗組次 1 2 3電阻R/歐 5 10 20電流I/安 0.4 0.2 0.14.隨著科技的進步,智能設備逐步走入千家萬戶,某科研小組對自動儲水裝置進行研究。圖甲的儲水容器底有一個質量0.5千克、底面積100平方厘米的長方體浮桶,桶上端通過輕質彈簧與緊貼力敏電阻的輕質絕緣片A相連,距容器底0.4米處的側壁有排水雙控閥門。控制電路如圖乙所示,其電源電壓U為12伏,此時滑動變阻器接入電路的阻值為10歐,當電流表示數為0.6安,且桶底升至閥門所處高度時,閥門才感應排水。力敏電阻R與它所受壓力F的對應關系如表所示(彈簧均在彈性限度內)。壓力F/牛 2 4 …… 12 15電阻R/歐 110 70 …… 16 10(1)未加水時,力敏電阻所受壓力為2牛,電流表的示數是多少安?(2)當雙控閥門打開排水時,此時容器內水面距底部的距離為多少米?(3)若要增加該裝置的儲水量,應如何調節控制電路中的滑動變阻器?并說明理由。1.如圖甲所示,電源電壓恒為9伏,滑動變阻器的最大阻值為100歐,電流在0.1~0.4安之間時電子元件均能正常工作。若通過此電子元件的電流與其兩端電壓的關系如圖乙所示,據此回答下列問題:(1)電子元件處于正常工作狀態時,通過電子元件的電流為I1,通過滑動變阻器的電流為I2,則I1 I2(填“>”“=”或“<”)。(2)為使電子元件處于正常工作狀態,滑動變阻器接入電路的最大阻值為 歐。2.研究小組同學設計實驗探究“電流與電阻的關系”。【實驗器材】兩節新干電池,滑動變阻器(10Ω,1A),電流表(0~0.6A、0~3A),電壓表(0~3V、0~15V),定值電阻(2Ω、4Ω、6Ω、8Ω),開關,導線若干(所有器材均完好)。【實驗探究】小組同學連接的電路如圖甲所示,檢查后發現有一根導線連接錯誤。(1)圖甲電路開關閉合后,電流表、電壓表會出現的現象是 ;(2)找出圖甲中連接錯誤的導線并畫“×”,再補充一根導線,使電路連接正確;(3)正確連接電路,依次接入電阻進行實驗,實驗中出現如圖乙所示情況,為了此次讀數更精確,在不更換電路元件的前提下,需要做的調整是 ;【問題討論】(4)為確保電路安全,并能使所有定值電阻接入電路都能完成實驗,定值電阻兩端電壓最大不能超過 V。3.小舟和小嘉兩位同學分別探究“電流和電阻的關系”。小舟探究過程如下:【實驗步驟】Ⅰ.根據設計的方案將阻值為5Ω的電阻接入電路,閉合開關,調節滑動變阻器的滑片,觀察并記錄相關數據;Ⅱ.換用阻值為10Ω、20Ω的電阻,重復上述過程。次數 電阻/Ω 電流/A1 5 0.302 10 0.203 20 0.12請你用筆畫線代替導線,將電壓表接入圖甲電路中。【得出結論】小舟對記錄的數據進行處理,并繪制成圖乙,據此得出的結論是 。【交流反思】小嘉用和小舟同樣的器材進行實驗卻無法得出正確結論,其記錄的數據如表所示,請你幫他分析原因: 。答案及解析例1、解:A、對于定值電阻盡管有R,但是R大小與導體的材料、長度、橫截面積和溫度有關,與U無關,故R并不與U成正比,故A正確;B、物體的密度與物質的種類有關,種類和狀態不變,密度不變,故B正確;C、對于同一受力面,受力面積不變,根據p可知,p與F成正比,故C錯誤;D、勻速運動的物體的速度不變,與路程無關,故D正確。故選:C。例2、解:由圖乙可知,滑動變阻器R和熱敏電阻R0串聯接入電路,電壓表測量熱敏電阻R0兩端的電壓,(1)①當人體溫度升高時,電壓表示數將減小,根據串聯電路電壓規律可知,滑動變阻器R兩端的電壓增大,根據歐姆定律可知,通過滑動變阻器的電流增大,即電路中的電流增大,根據歐姆定律可知,當電源電壓一定時,電路中的總電阻減小,根據串聯電路電阻規律可知,熱敏電阻的阻值將減小,即人體溫度升高時熱敏電阻的阻值減小,故圖丙中表示熱敏電阻R0的阻值隨溫度變化的特點是A曲線;②隨著環境溫度的升高,測量設備常會在無人通過時報警,由此①可知,溫度升高,電壓表示數減小,防止無人通過時報警,即要增大熱敏電阻兩端的電壓,根據串聯電路分壓規律可知,滑動變阻器兩端的電壓減小,由此可知滑動變阻器接入電路的阻值減小,即滑動變阻器的滑片P向左移動;(2)熱敏電阻R0在檢測到體溫達到37.3℃的人體而報醫時,通過熱敏電阻R0的電流I00.01A,通過滑動變阻器R的電流I滑=I0=0.01A,此時滑動變阻器R兩端的電壓U滑=U﹣U0=5V﹣1.5V=3.5V,滑動變阻器R接入電路的阻值R滑350Ω。故答案為:(1)①A;②左;(3)350Ω。例3、解:(1)實驗開始時,小金根據甲電路圖連接好電路,閉合開關,電流表沒有示數,則電路可能斷路,電壓表有示數,則電壓表與電源接通,則此次電路的故障可能是定值電阻斷路;(2)研究通過導體的電流與導體電阻的關系,應控制定值電阻兩端的電壓不變,實驗過程中,移動滑動變阻器滑片時,眼睛應注視電壓表示數,故選B;(3)實驗中應控制定值電阻兩端的電壓不變,根據歐姆定律可知定值電阻兩端的電壓UV=IR=0.1A×20Ω=2V,根據串聯電路的電壓特點特點可知滑動變阻器兩端的電壓U滑=U﹣UV=6V﹣2V=4V,根據串聯分壓特點可知:,該實驗中所選用的滑動變阻器的阻值至少為R滑=2R=2×20Ω=40Ω;(4)圖像中每次描出的點與兩坐標軸圍成的面積,實驗中應控制定值電阻兩端的電壓不變,結合UV=IR可知圖像中每次描出的點與兩坐標軸圍成的面積(如圖乙中陰影部分)總是相等,根據題意可知其原因是:定值電阻兩端的電壓不變。故答案為:(1)定值電阻斷路;(2)B;(3)40;(4)定值電阻兩端的電壓不變。例4、解:(1)滑動變阻器串聯在電路中,滑片在最右端時滑動變阻器接入阻值最大,故滑動變阻器左下接線柱連入電路中,如圖所示:;(2)探究電流與電阻的關系,應保持電阻兩端的電壓不變,因此實驗中滑動變阻器的作用控制定值電阻兩端的電壓不變,同時還有保護電路的作用;(3)由圖乙可知,電流表的量程為0~0.6A,分度值為0.02A,示數為0.4A,則電阻箱兩端的電壓為:UV=IR=0.4A×5Ω=2V,即電壓表的示數為2V;(4)由(3)可知,電阻箱兩端的電壓始終保持UV=2V,根據串聯電路電壓的規律,變阻器分得的電壓:U滑=U﹣UV=6V﹣2V=4V,則電阻箱兩端的電壓為變阻器分得電壓的0.5倍,根據分壓原理,當變阻器連入電路中的電阻最大50Ω時,電阻箱接入電路的電阻為:R大=0.5×50Ω=25Ω;因為滑動變阻器允許通過的最大電流為1A,電流表的量程為0~0.6A,由串聯電路的電流特點可知,電路中允許通過的最大為0.6A,由歐姆定律可知,此時電阻箱接入電路的最小電阻:R小3.3Ω,由電阻箱的特點可知,電阻箱接入電路的最小電阻為4Ω,因此電阻箱可調節的范圍為4Ω~25Ω。故答案為:(1)如圖所示;(2)保護電路和控制定值電阻兩端的電壓不變;(3)2;(4)4Ω~25Ω。1.解:(1)原電路中,燈與變阻器串聯,為保護電路,閉合開關前,變阻器連入電路中的電阻應最大,此時電路中的電流最小,由圖a可知,滑片在A時對應的電壓U1=0.5V,電流I=0.1A,根據串聯電路電壓的規律,變阻器的電壓:U滑=U﹣U1=4V﹣0.5V=3.5V,由歐姆定律I,變阻器的最大電阻:R滑35Ω>20Ω;因0.3A>0.25A(滑動變阻器R3允許通過的最大電流),故只能選用滑動變阻器R2(50歐,2安)B;(2)圖乙中還畫出了本實驗中滑動變阻器的電流隨電壓變化的曲線b,根據串聯電路電壓的規律:電路的總電壓等于各部分電壓之和,故變阻器與燈的電壓之和為4V,而圖中曲線b與a交點處,電壓之和大于4V,故曲線b是錯誤的。故答案為:(1)B;(2)小燈泡與滑動變阻器串聯,兩者電壓之和為4V,而圖中曲線b與a交點處,電壓之和大于4V,故曲線b是錯誤的。2.解:由電路圖可知,R1與R2串聯,電壓表V1測R1兩端的電壓,電壓表V2測R2兩端的電壓,電流表測電路中的電流。(1)當滑片位于a端時,電路為R1的簡單電路,電壓表V1的示數即為電源的電壓,由圖乙可知,電源的電壓U=24V;當滑片位于b端時,變阻器接入電路中的電阻最大,電路中的電流最小,由圖圖可知,R1兩端的電壓U1=8V,通過的電流I1=1A,因串聯電路中總電壓等于各分電壓之和,所以,R2兩端的電壓:U2=U﹣U1=24V﹣8V=16V,因串聯電路中各處的電流相等,所以,變阻器R2的最大阻值:R216Ω;(2)當滑片位于a端時,電路為R1的簡單電路,電壓表V2的示數最小為0V,當滑片位于b端時,變阻器接入電路中的電阻最大,電壓表V2的示數最大,最大為16V,所以變阻器R2兩端電壓的變化范圍為0V~16V。故答案為:(1)16Ω;(2)0V~16V。3.解:(1)根據表中數據知:電流與電阻的乘積都為5Ω×0.4A=10Ω×0.2A=20Ω×0.1A=2V,故可以得出:電壓一定時,導體中的電流與導體的電阻成反比;(2)為了使實驗結論更可靠,控制AB間電壓2伏不變;因電流表的量程為0~0.6A,滑動變阻器允許通過的最大電流為1A,所以,為了保證電路的安全,電路中的最大電流為0.6A,此時定值電阻和滑動變阻器接入電路中的電阻都最小,根據歐姆定律可知,此時電路中的定值電阻最小為:R小3.3Ω;因為滑動變阻器的最大電阻為50Ω,當滑動變阻器的電阻最大時,定值電阻阻值也最大;根據串聯分壓原理和歐姆定律可知,此時電流的電流為:I′0.02A;定值電阻的最大值為:R大100Ω,故AB間允許接入電阻R的取值范圍是3.3~100Ω。故答案為:(1)電壓一定時,導體中的電流與導體的電阻成反比;(2)保持AB間電壓2V不變;3.3~100。4.解:(1)由表格數據知,力敏電阻所受壓力為2N時,力敏電阻的阻值為110Ω,電路的總電阻:R總=R0+R=10Ω+110Ω=120Ω;電流表的示數為:I0.1A;(2)浮桶的重力:G=mg=0.5kg×10N/kg=5N;當電流表示數為0.6A,且桶底升至閥門所處高度時,閥門才感應排水,此時電路中的總電阻:R總′20Ω,此時力敏電阻的阻值:R′=R總′﹣R0=20Ω﹣10Ω=10Ω,由表格數據知,此時力敏電阻所受壓力為15N,根據物體間力的作用是相互的,所以彈簧給浮桶向下的壓力也是15N,浮桶受到豎直向上的浮力、豎直向下的重力和壓力,這三個力平衡,則此時浮桶受到的浮力:F浮=G+F=5N+15N=20N,浮桶排開水的體積:V排2.0×10﹣3m3=2000cm3,則浮桶浸入水中的深度為:h120cm=0.20m,當電流表示數為0.6A,且桶底升至閥門所處高度時,閥門才感應排水,所以此時容器內水的深度:h=h1+h2=0.20m+0.4m=0.60m;(3)水的壓力越大時,壓敏電阻的阻值越小,電路的總電阻越小,根據歐姆定律可知,電路中的電流越大;當電流表的示數最大時,該裝置測量的壓力最大,由電流表的量程一定可知,最大測量時的示數一定,由R可知,最大測量時電路的總電阻一定,要增加該裝置的儲水量,壓敏電阻的阻值越小,則滑動變阻器的阻值越大,所以滑片應向下移動。答:(1)未加水時,力敏電阻所受壓力為2牛,電流表的示數是0.1A;(2)當雙控閥門打開排水時,此時容器內水面距底部的距離為0.60m;(3)滑動變阻器的滑片向下移動;最大測量時電路的總電阻一定,要增加該裝置的儲水量,壓敏電阻的阻值越小,則滑動變阻器的阻值越大。1.解:(1)根據圖甲可知,電子元件和變阻器串聯,根據“串聯電路各處電流都相等”的規律可知,電流I1=I2。(3)根據乙圖可知,通過電路的最小電流為0.1A,此時電子元件的電壓為2V,因串聯電路兩端電壓等于各部分電壓之和,所以滑動變阻器的電壓:U滑=U總﹣U=9V﹣2V=7V;由I可得,滑動變阻器接入的最大阻值:R滑70Ω。故答案為:=;70。2.解:(1)由于電壓表的電阻很大,在電路中相當于開路,電路中的電流幾乎為零,所以電流表幾乎沒有示數;電壓表此時相當于測量電源電壓,所以電壓表示數接近3V;(2)原電路中,電流表與電阻并聯,電壓表串聯在電路中是錯誤的,電流表應與電阻串聯,電壓表與電阻并聯,電流通過開關回到電源負極,如下圖所示:(3)由圖乙指針的偏轉情況可知,電流表所接的量程太大,所以要換用0~0.6A的小量程進行實驗;(4)根據題意可知,滑動變阻器允許通過的最大電流為1A,為確保電路安全,電路中的最大電流為I大=1A,當使用2Ω的定值電阻進行實驗時,根據歐姆定律可知,定值電阻兩端的電壓U大=I大R=1A×2Ω=2V;當定值電阻兩端的電壓大于2V時,2Ω的定值就不能用來實驗,所以定值電阻兩端電壓最大不能超過2V。故答案為:(1)電流表幾乎沒有示數,電壓表示數接近3V;(2)見解析;(3)電流表改接0~0.6A量程;(4)2。3.解:(1)由圖知電源電壓為3V,所以電壓表選擇0~3V的量程與定值電阻并聯,見下圖:(2)由圖象可知,電流與電阻的乘積為:U=IR=0.4A×5Ω=﹣﹣﹣=0.1A×20Ω=﹣﹣﹣=2V,為一定值,故可得出結論:在電壓一定時,導體中的電流與導體的電阻成反比;(3)在探究電流與電阻的關系時需要控制電阻兩端的電壓不變,由表格數據知5Ω×0.30A≠10Ω×0.20A≠20Ω×0.12A,即電流與電阻的乘積不是定值,即沒有保持電阻兩端的電壓不變,所以無法得出正確結論。故答案為:(1)見解答圖;(2)在電壓一定時,導體中的電流與導體的電阻成反比;(3)沒有保持電阻兩端的電壓不變。2023浙教版科學中考第一輪復習--物理模塊(十四)歐姆定律與電路計算 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