第十五章 探究电路
(时间:75分钟 分值:70分)
一、填空题(每小题2分,共20分)
1.19世纪20年代,德国物理学家欧姆就对电压和关系进行了大量实验研究,并归纳得出了一个定律,其表示公式为: 。
2.张静同学用剪刀将手里的一段电阻丝剪成等长的三段a、b、c,她把b对折,把c均匀拉长两倍,经过这样的操作以后,这三个电阻中最小的是 。
3.收音机上调节音量的旋钮实际上是一个旋钮型变阻器(如图所示)。若接线片A、B已接入了电路,则顺时针转动旋钮触片时,收音机的音量将 (选填“变大”或“变小”)。
4.电路出现故障,电工师傅一般会用试电笔进行检查,如图甲、乙两种使用方法中,正确的是 。
5.某电阻两端的电压为2 V时,通过的电流为0.2 A,若该电阻两端电压奕为0,此时该电阻的阻值是 Ω。
6.长度相同、横截面积不同的同种材料组成的金属导体甲与乙,通过如图所示的方式连接在电路中,则U甲 (选填“>”、“=”或“<”)U乙。
7.如图所示,电源电压恒定,R1=20 Ω,闭合开关S,断开开关S1,若再闭合S1,发现电流示数变为原来的5倍, 则R2的阻值为 Ω。
8.如图所示的电路中R1
10.有两只电阻,甲标有“10 Ω 1 A”,乙标有“15 Ω 0.6 A”,把它们并联在电路中,干路中允许的最大电流为 A。
二、选择题(每小题2分,共14分;每小题给出的四个选项中,只有一个选项是符合题意的)
11.在家庭用电中,符合用电要求的是 ( )
12.在“探究影响导体电阻大小的因素”的活动中,小强发现实验器材中金属丝只有一根,其他器材足够,下列实验探究活动,其中他不可能完成的是 ( )
A.探究导体电阻与长度的关系 B.探究电阻大小与横截面积的关系
C.探究导体电阻与材料的关系 D.探究导体电阻与温度的关系
13.在“探究通过导体的电流与电压的关系”实验中,得到的I-U图像如图所示,其中正确的是 ( )
14.如图是滑动变阻器的结构示意图,A、B、C、D是它的四个接线柱,现将此滑动变阻器的接线柱A和D接入电路,当滑片P向左移动时,滑动变阻器接入电路的电阻将 ( )
A.增大 B.减小 C.不变 D.条件不足,无法判断
15.我们在电视上看到各种因为超载造成的交通事故和大桥坍塌事故,为了严查超载车辆,每个县都设置“超限站”,严查超载。下面是某个超限站对过往的超载货车实施计重收费,计重机的原理图可以简化为如图所示,以下说法不正确的是 ( )
A.称重表是电压表改装的
B.电路中R1可以起到保护作用
C.当车辆经过计重机时,R1两端的电压变大
D.当车辆越重时,R两端的电压越小
16.为了检测学校周围声音的强弱,同学们利用声敏电阻制作了一个可以检测声音强度的仪器,电路图如图所示,电源电压保持不变,R1是一个声敏电阻,声敏电阻阻值随着声音强度的增大而减小。在开关S闭合后,当学校周围的声音的强度增大时,下列对电表示数的分析判断正确的是 ( )
A.电流表和电压表示数均变小
B.电流表和电压表示数均变大
C.电流表示数变小,电压表示数变大
D.电流表示数变大,电压表示数变小
17.如图所示的电路,电源电压不变,闭合开关S,灯L1和L2均发光。一段时间后,一盏灯突然熄灭,一个电表的示数变小,一个电表的示数不变,出现这一现象的原因是 ( )
A.L1短路
B.L1断路
C.L2短路
D.L2断路
三、实验题(第18小题6分,第19小题6分,第20小题4分,共16分)
18.小红学习过电阻这一节课后,感觉“探究影响电阻大小的因素”的实验探究设计得太麻烦,他设计了一个电路(如图所示),一次就可以探究出来电阻与材料、长度、横截面积的关系。
编号 导体材料 长度/m 横截面积/mm2
① 镍铬合金丝 0.8 0.8
② 镍铬合金丝 0.5 0.5
③ 镍铬合金丝 0.3 0.5
④ 镍铬合金丝 0.3 1.0
⑤ 锰铜合金丝 0.3 0.5
⑥ 锰铜合金丝 0.8 0.8
(1)该实验通过 间接知道电阻的大小。
(2)现有几根镍铬合金丝和锰铜合金丝,其规格如表所示。为了便于探究和分析,实验中要利用控制变量法,要求都与金属丝a做比较,因此电路图中金属丝a应选择表中的 (用编号表示),b、c、d应分别选表中的 (用编号表示)。
19.阜阳十五中的物理兴趣小组在探究“电流与电阻的关系”的实验过程中,小明选择了5 Ω、10 Ω、15 Ω、20 Ω四个电阻进行实验,电路图如图甲所示。
实验次数 1 2 3 4
电阻R/Ω 5 10 15 20
电流I/A 0.6 0.3 0.2 0.15
(1)请用笔画线代替导线将图乙中未完成的电路完成,且使变阻器滑片向右移动时电流表示数变大。(导线不能交叉)
(2)小明再将5 Ω的定值电阻换成10 Ω的定值电阻进行实验,则他应将滑动变阻器的滑片向 (选填“左”或“右”)滑动,同时眼睛盯住电压表才能达到实验目的。
(3)小明实验中测得的数据如表格所示,分析表中数据,得到的结论是当电压一定时,电流和电阻成 。
20.图示为陈希同学测未知电阻Rx阻值的电路图。
甲 乙
(1)同学们按照电路图正确连接电路后,闭合开关,改变Rx两端的电压进行了三次测量,其中第二次实验中电流表的示数如图乙所示,则下表中电阻的平均值= Ω。
实验次数 1 2 3
电压U/V 1.0 1.6 1.8
电流I/A 0.32 0.56
电阻Rx/Ω 3.13 3.21
电阻的平均值/Ω
(2)此实验要多次测量电阻值,最后求电阻值的平均值,其目的是 。
四、计算与推导题(第21小题5分,第22小题6分,第23小题9分,共20分;解答要有必要的公式和过程)
21.在电工学中常用物理量“电导”(符号为G)来表示导体的导电能力。导电能力强,则电导G的值大;导电能力弱,则电导G的值小。对于同一导体,其电导G和电阻R的关系为G=。现有甲、乙两个导体,已知导体甲的电导为G1,导体乙的电导为G2,请推导出导体甲和导体乙串联时的总电导G总。
22.在如图所示的电路中,电阻R1的阻值为5 Ω。闭合开关S,电流表的示数为0.6 A,电流表的示数为0.9 A。求:
(1)R1两端的电压;
(2)通过电阻R2的电流。
23.为了测量电压表的内阻,王老师帮助小明设计了如图所示的电路,其中电压表和电压表是学生实验常用的电压表,电源电压恒为4.5 V,电压表V1的内阻为6 kΩ,R是阻值为1000 Ω的定值电阻。
(1)小明闭合开关后,调节滑动变阻器使电压表的示数为3 V,电压表的示数为2 V,请你根据小明测量的数据计算出电压表的内阻。
(2)当滑片位于滑动变阻器R0的中点时,通过电阻R的电流为0.2 mA,请你根据测量数据求出滑动变阻器的最大电阻R0。
参考答案
1.I=
2.b
3.变小
4.甲
5.10
6.>
7.5
8.小于
9.4∶1
10.1.5
11.D 12.C 13.A 14.B 15.A 16.D 17.D
18.(1)电压表的示数
(2)③ ④②⑤
评分标准:每空2分,共6分
19.(1)如图所示:
(2)左
(3)反比
评分标准:作图2分,其余每空2分,共6分
20.(1)3.18
(2)减小误差
评分标准:每空2分,共4分
21.解:已知电导G和电阻R的关系G=,所以R=
则R1=,R2=
根据电阻串联的规律可知,R总=R1+R2,
即=+
所以G总= (5分)
22.解:(1)由图可知,电流表测电阻R1的电流,由欧姆定律可得R1两端的电压:
U1=I1R1=0.6 A×5 Ω=3 V (3分)
(2)并联电路干路电流等于各支路电流之和,则通过电阻R2的电流:
I2=I-I1=0.9 A-0.6 A=0.3 A (3分)
23.解:(1)U1=U2+UR,所以
UR=U1-U2=3 V-2 V=1 V
通过电阻R的电流:
IR===0.001 A
则电压表的内阻:
R2===2000 Ω (4分)
(2)此时电压表的示数:
U1'=IR'(R2+R)=0.0002 A×(2000 Ω+1000 Ω)=0.6 V
滑动变阻器两端的电压:
U0=U-U1'=4.5 V-0.6 V=3.9 V
电压表所在支路的电流:
I1===0.0001 A
干路电流:
I=I1+IR'=0.0001 A+0.0002 A=0.0003 A
此时滑动变阻器接入电路的阻值:
R0===13000 Ω
则滑动变阻器的最大电阻R0=26000 Ω (5分)
