考点:影响电阻大小的因素.
专题:实验题;压轴题;控制变量法;探究型实验综合题.
分析:(1)一节干电池的电压是1.5V,但在使用过程中,电流表和导线等会有一部分消耗;
(2)通过数据分析判断出对错,利用控制变量法分析得出结论;
(3)研究导体的电阻与导体横截面积的关系,需要控制材料相同,长度相同,结合数据完成表格;
(4)影响电阻大小的因素是材料、长度和横截面积,与导体两端电压和通过导体的电流无关.
解答:解:(1)虽然干电池的电压是已知的,但电流表和导线会分担一部分电压,从而导致M、N两端电压小于电源电压,故小明的观点是正确的,只有通过电压表的测量才能正确测出导体两端的电压;
(2)①比较表一、表二、表三中的数据可知,在同一导体两端的电压增大时,通过导体的电流也增大,并且电压与电流的比值相等,说明导体的电阻与导体两端的电压和流过导体的电流无关,故小明的观点是错误的;
②比较表一、表二、表三中的数据可知,在材料和横截面积相同时,导体的长度越长,导体的电阻越大;
(3)表三中的导体C的长度是1.5m,横截面积是0.3毫米2,根据控制变量法,选择长度1.5m,横截面积不是0.3毫米2的即可,如下表:
(4)影响电阻大小的因素是材料、长度和横截面积,与导体两端电压和通过导体的电流无关,故小明和小李的观点都是错误的.
故答案为:(1)小明;(2)小明;材料和横截面积相同的导体,长度越长,电阻越大;(3)如上表格;(4)错误;错误.
17.(2008西城区一模)把阻值分别为R1、R2的两个定值电阻串联在一个电压不变的电源上时,R1两端的电压为U1.将它们并联在该电源上时,通过R1的电流I1= .
考点:串联电路的电压规律;并联电路的电流规律.
专题:应用题.
分析:根据R1两端的电压为U1,由欧姆定律可得出串联时电路中的电流,再根据串联电路的特点求出电源电压的表达式,因并联时电阻R1两端的电压等于电源电压,即可利用欧姆定律求出通过R1的电流.
解答:解:∵R1两端的电压为U1,
两电阻串联时电路中的电流I= ,
电源电压U=IR串=I(R1+R2)= (R1+R2),
两电阻并联时,因两电阻两端的电压都等于电源电压,
18.(2011杨浦区一模)如图所示电路中,电源电压不变,当电键S由断开到闭合时,电压表V的示数将 变大 .S闭合后,当滑动变阻器的滑片P向右移动时,电压表V的示数将 不变 电流表A1的示数将 不变 .电流表A 与电流表A2示数的差值跟电流表A示数的比值 变大 (均选填变小、不变或变大)
考点:电路的动态分析;并联电路的电流规律;并联电路的电压规律.2446247
专题:应用题;推理法;电路变化分析综合题.
分析:(1)当S断开时,电路断路,各电表的示数为0;当开关S闭合时,电阻R2与滑动变阻器R1并联,电流表A1测量通过电阻R2的电流,电流表A2测量通过滑动变阻器的电流,电流表A测干路电流,电压表测电源的电压;
(2)当滑动变阻器的滑片P向右移动时,滑动变阻器两端的电压不变,接入电路的电阻变大,根据欧姆定律可知该支路电流变小,电阻R1两端的电压和电阻都不变,根据欧姆定律可知通过的电流不变,根据并联电路的电流特点,可知电流表A示数的变化,进一步可知电流表A与电流表A2示数的差值跟电流表A示数的比值的变化.
解答:解:(1)当电键S由断开到闭合时,电压表V由示数0变为电源的电压,故电压表V的示数变大;
(2)∵电源的电压保持不变,
滑片移动时,电压表的示数不变;
当滑动变阻器的滑片P向右移动时,接入电路的电阻变大,
∵并联电路各支路两端的电压相等,
根据欧姆定律可知,该支路电流变小,即电流表A2的示数变小;
∵并联电路独立工作、互不影响,
电阻R2两端的电压和电阻都不变,根据欧姆定律可知通过的电流不变,即电流表A1的示数不变;
∵并联电路中干路电流等于各支路电流之和,
电流表A的示数变小,电流表A与电流表A2示数的差值为电流表A1示数即不变,故电流表A与电流表A2示数的差值跟电流表A示数的比值变大.
19.(2005锦州)如图所示的电路,电源电压和灯丝电阻保持不变,开关S闭合后,在滑动变阻器滑片向左滑动过程中,电压表V的示数 变大 ,电流表A1的示数 不变 ,电流表A2的示数 变大 .(填变大、变小或不变)
考点:滑动变阻器的使用.
专题:应用题;压轴题.
分析:(1)首先判断电路的连接方式,电压表和电流表测量的对象;
(2)判断出滑动变阻器的滑片向左移动过程中,连入电阻的变化情况,据欧姆定律结合并联电路电压的规律,判断电压表和电流表示数变化情况.
解答:解:该图是并联电路,即灯泡L2和滑动变阻器串联后又和灯泡L1并联,即L1所在一条支路;L2和滑动变阻器共同在一条支路上,据并联电路中电压的规律知,这两条支路的电压与电源电压是相等的;且电流表A1测的是L1的电流,A2测的是总电流,电压表V测得是小灯泡L2的电压;所以当划片向左移动时,滑动变阻器的有效阻值变小,由于灯泡L2电阻不变,且L2与滑动变阻器的总电压是不变的,据公式I= 知,该电路中的电流变大;由于电压表测的是L2的电压,据公式U=IR2可知,灯泡L2的电阻R2不变,但通过其电流变大,故L2两端的电压变大,即电压表示数变大;
对于L1来说,在划片移动时,其两端的电压是不变的,其电阻也是不变的,故通过其的电流也不变,故A1示数不变;
由于A2测的是总电流,即L2所在支路电流变大,L1所在支路电流不变,故干路电流变大,即A2变大.
20.(2012金山区一模)某小组同学用DIS实验装置研究影响电阻大小的因素,他选取了三种材料:钨丝、锰铜丝和镍铬丝.保持温度不变,所测得实验数据记录在表一、表二和表三中的前四列,为了进一步探究电阻大小与导体的横截面、长度、材料之间的关系,他们对实验数据进行适量的运算,将结果分别记录在三个表格中的后四列中.
表一(钨丝)
序号长度L(m)横截面积S(10﹣6m2)电阻值R(10﹣2)L/S(1/m)S/L(m)RS (m2)RL (m)
10.50.55.301.01061.010﹣62.6510﹣82.6510﹣2
20.51.02.650.51062.010﹣62.6510﹣81.3310﹣2
31.50.515.93.01060.3310﹣67.9510﹣823.8510﹣2
表二(锰铜)
序号长度L(m)横截面积S(10﹣6m2)电阻值R(10﹣2)L/S(1/m)S/L(m)RS (m2)RL (m)
40.50.544.01.01061.010﹣622.010﹣822.010﹣2
50.51.022.00.51062.010﹣622.010﹣811.010﹣2
61.50.5132.03.01060.3310﹣666.010﹣8198.010﹣2
表三(镍铬)
序号长度L(m)横截面积S(10﹣6m2)电阻值R(10﹣2)L/S(1/m)S/L(m)RS (m2)RL (m)
70.50.5100.01.01061.010﹣650.010﹣850.010﹣2
80.51.050.00.51062.010﹣650.010﹣825.010﹣2
91.50.5300.03.01060.3310﹣6150.010﹣8450.010﹣2
(1)分析比较实验序号1与2(或4与5、7与8)的数据,可初步得出结论是: 在导体的材料与长度相同时,导体的横截面积越小,导体的电阻越大 .
(2)分析比较表中的实验序号 1、4、7(或2、5、8或3、6、9) ,以及相应的数据,可初步得出结论是:在长度、横截面积相同时,不同材料的导体电阻不同.
(3)进一步综合分析比较表一、二、三中经运算后得到的数据及相关条件,归纳得出结论.
(a)分析比较表一、表二或表三中的第四列和第六列数据,可得 同种材料,电阻值与 乘积相同 ;(b) 分析比较表一、表二和表三中的第四列和第六列数据,可得 不同种材料,电阻与 的数值乘积不同 .
考点:影响电阻大小的因素.
专题:探究型实验综合题.
分析:(1)序号1与3导体的材料、长度相同,而横截面积不同,导体对电流的阻碍作用不同,分析导体横截面积与对电流阻碍作用不同的关系,得出结论;
(2)探究常温下,导体的材料和横截面积相同时,长度越长,导体的电阻越大时应选择材料、横截面积相同而长度不同的导体进行实验,分析表中各导体参数找出符合要求的导体即可;
(3)a、根据表一、表二或表三中的第四列和第六列数据中比较同种材料,电阻值与 乘积的关系,得出结论;
b、根据表一、表二或表三中的第四列和第六列数据中比较不同种材料,电阻值与 乘积的关系,得出结论.
解答:解:(1)分析序号1与3中的导体发现,它们导体的材料、长度相同,而横截面积不同,导体横截面积越小,通过导体的电流越小,导体对电流的阻碍作用越大,因此可得出的结论是:常温下,当导体的材料和长度相同时,横截面积越小,导体的电阻越大.
(2)分析发现:实验序号2与4、5与7、6与8中的导体材料、横截面积相同而长度不同,导体对电流的阻碍作用不同,导体电阻不同,因此分析它们中的数据及相关条件得出的结论是:常温下,导体的材料和横截面积相同时,长度越长,导体的电阻越大.
(3)a、分析比较表一、表二或表三中的第四列和第六列数据,可得:同种材料,电阻值与 乘积相同.(或分析比较表一、表二或表三中的第四列和第五列数据:可得同种材料电阻与 的比值是一个定值).
b、分析比较表一、表二和表三中的第四列和第六列数据,可得:不同种材料,电阻与 的数值乘积不同.(或分析比较表一、表二和表三中的第四列和第五列数据,可得不同种材料,电阻与 的比值不同).
故答案为:(1)在导体的材料与长度相同时,导体的横截面积越小,导体的电阻越大;
(2)1、4、7(或2、5、8或3、6、9);
(3)a、同种材料,电阻值与 乘积相同;b、不同种材料,电阻与 的数值乘积不同.
21.(2011郴州)一个标有12V 6W的灯泡,接到18V电源上,要能使灯泡正常发光,应给灯泡串联一个 12 的电阻,该电路工作10s消耗的电能是 90 J.
考点:电功的计算;串联电路的电压规律.
专题:计算题;应用题.
分析:(1)电阻R和灯泡L串联,根据欧姆定律求出电路中的电流,根据串联电路电压特点求出电阻R两端的电压,再根据欧姆定律求出电阻R的阻值;
(2)根据W=UIt求出通电10s整个电路消耗的电能.
解答:解:电阻R和灯泡L串联;灯泡的电阻RL= = =24
灯泡正常工作时电路中的电流:I= = =0.5A;
电阻R两端的电压:UR=U﹣U1=18V﹣12V=6V;
电阻R的阻值:R= = =12
该电路工作10s消耗的电能W=UIt=18V0.5A10s=90J.
22.(2011温州)在综合实践活动中,小明制作了如图所示的简易棉花糖机.取少量蔗糖置于侧壁扎有几排小孔的易拉罐内,闭合开关,电动机带动易拉罐转动,并用酒精灯对易拉罐底部进行加热.
(1)加热过程中,蔗糖颗粒变成液态糖浆,糖浆从易拉罐侧壁的小孔中被甩出后,由于糖浆具有 惯性 继续前进,遇冷变成丝状糖絮,用筷子收集到棉花糖.
(2)上述制取棉花糖的整个过程中,蔗糖发生的物态变化有 熔化和凝固 .
(3)小明发现在操作过程中因无法改变电路中的电流大小,导致不能调节易拉罐的转速,从而影响糖浆变成糖絮的效果.请你针对电路装置提出一条可行的改进措施: 在电路中串联一个滑动变阻器 .
考点:惯性;熔化与熔化吸热特点;凝固与凝固放热特点;滑动变阻器的使用.
专题:应用题;压轴题;方法开放型;设计与制作题.
分析:(1)根据惯性知识分析糖浆继续前进的原因;
(2)制取棉花糖的整个过程中,蔗糖颗粒变成液态糖浆是由固态变成液态,再从液态变成固态,从这些状态变化中去分析蔗糖发生的物态变化;
(3)根据滑动变阻器的工作原理:通过改变滑动变阻器的阻值从而改变电路中的电流大小,已达到调节易拉罐的转速的目的.
解答:解:(1)糖浆从易拉罐侧壁的小孔中被甩出后,不再受力的作用,
但由于惯性,仍要保持原来的运动状态继续向前运动.
(2)加热过程中,蔗糖颗粒(固态)变成液态糖浆,这是熔化过程,
糖浆遇冷变成丝状糖絮,由液态变为固态,这是凝固过程;
(3)因为改变电路中的电流大小,可以调节易拉罐的转速,从而可以改变糖浆变成糖絮的效果,
因此可在电路中串联一个滑动变阻器,通过改变滑动变阻器的阻值从而改变电路中的电流大小,
以达到调节易拉罐的转速的目的.
故答案:(1)惯性;
23.(2006绍兴)小明同学为了定性比较水的流速大小,设计了一个实验装置.如图是他的部分设计图,小铜球P系在电阻可忽略的细金属丝下,悬挂在O点,AB为一固定在水平方向的电阻丝,它与金属丝接触良好(不计摩擦),B端在O点正下方.他设想:开始时小球P沿竖直方向处于静止,当把小球P放入水平流动的水中时,球受到水流冲击向左偏移一定角度,水流速度越大,偏角越大.测量者可以根据电压表数值大小判断水流速度大小.请你完成余下的电路连接,要求水流速大时,电压表示数大,水流速小时,电压表示数也小.
考点:电路图设计;电压表的使用;串联电路的电压规律.2
专题:作图题;压轴题.
分析:此题要根据设计要求来逐步分析电路的组成;因电路中只有滑动变阻器,若它只有部分电阻接入电路,电压表只能测滑动变阻器两端的电压,且始终等于电源电压,所以滑动变阻器AB全部连入电路,电压表通过滑片与滑动变阻器的部分电阻并联;确定电路的连接后,再判断电压表测滑动变阻器的那一端的电压;
在电路中滑动变阻器全部接入电路,电路中的电流是一定的,当水的流速变大时,偏角变大,变阻器AB上滑片左右两端的电阻不同,分得的电压不同;由串联分压的原理知:变阻器AB的左端的阻值变小,分得的电压也变小,相应的右端的阻值分得的电压变大,测量者要根据电压表数值大小判断水流速度大小,因此电压表应该测的是滑片右端电阻两端的电压;
根据上面的思路来完成电路图.
解答:解:电压表示数随阻值的改变而改变,因串联电路起分压作用,电阻越大,分得的电压越大;
当流速增大时,滑动变阻器右端的电阻增大,分得的电压变大;这时电压表的示数应显示变大,从而判断水流速度也变大;
24.(2003成都)在图所示电路图中的○内填入电流表或电压表符号,并在图上标明+、﹣接线柱的符号.
考点:探究串并联电路中的电流特点实验;电流表的使用;电压表的使用.
专题:作图题;压轴题.
分析:电流表在电路中相当于导线,电压表在电路中相当于开路.
解答:解:电路图中上面的○内,若填入电流表则会对图中左边的一个灯泡短路而不能工作,故应填入电压表;
25.(2011黔南州)一根粗细均匀的长为L的金属导线,其电阻为R.当把它均匀拉长到2L时,其电阻为 4R ,当把它对折后使其长度为L/2时,电阻为 R ,粗细不变使其长度变为L/2,则电阻为 R .
考点:影响电阻大小的因素.
专题:压轴题;推理法.
分析:导体的电阻大小与导体的长度、横截面积和材料有关,长度越大,横截面积越小,电阻越大.据此分析回答.
解答:解:一根粗细均匀的长为L的金属导线,其电阻为R,当把它均匀拉长到2L时,长度变为原来的2倍,同时横截面变为原来的 ,这样使导线的电阻变为原来的4倍,为4R;
当把它对折后使其长度为 时,长度变为原来的 ,同时横截面变为原来的2倍,这样使导线的电阻变为原来的 ,为 R;
粗细不变使其长度变为 ,导线的电阻变为原来的 ,为 R.
三、解答题(共5小题)(选答题,不自动判卷)
26.(2009绵阳)吴毅强同学在探究串联电路各电压的关系时,分别按如图甲、乙、丙三个测量电路进行了正确的测量,测量结果U1、U2、U如下表所示.
序号甲(U1)乙(U2)丙(U)
电压/V2.42.45.0
(1)吴毅强同学分析数据后发现:串联电路各部分电压之和很接近但小于总电压.这与他们猜想的串联电路各部分电压之和等于总电压不完全一致.为此,他重新检查实验电路,再进行了两次测量,测量数据基本没有变化.老师提示:电压表接入电路测量时本身会对电路结构有影响.请你帮他重新设计测量电路图,把它画在右边的虚线方框中.
(2)该同学按照你设计的测量电路正确进行测量,验证了他们的猜想.但他们同时发现:串联各部分电压是相等的.这个结论一定成立吗? 不一定 (选填一定或不一定).为了检验这个结论是否成立,应该 换用两个不同功率的灯泡 继续进行实验.
(3)根据表中数据,可以求得电压表内阻Rv与灯泡电阻RL的比值: = .
(4)吴毅强同学认为,即使按重新设计的测量电路测量,电压表同样会改变电路结构,因而也会影响各电压的测量值,但不会影响实验结论的正确性.你认为会影响实验结论的正确性吗? 不会 (选填会或不会).
考点:探究串、并联电路中的电压规律实验.
专题:压轴题;实验探究题;错解分析题.
分析:(1)要知道用电压表是与所测电路并联的,并联后的总电阻减小,在串联电路中,电阻越小,其两端的电压也减小.
(2)在串联电路中,若两个串联的阻值相等,则两电阻两端的电压相等.
(3)在解决此题时,要根据两灯泡的电阻相等,能够分析出并联后的电压与未并联电压表时的电压进行分析.
(4)知道实验是允许误差存在的.
解答:解:(1)可以用三块电压表同时接入电路中,但三块电压表的规格应是相同的.
(2)由于实验中用的两个灯泡规格一样,所以才得出的串联电路各部分电压是相等的结论,这是一种特殊情况,不一定适用所有的串联电路,因此需要换用两个不同功率的灯泡重新实验.
(3)分析表中甲和丙数据,对于电路图甲来说,灯L1两端电压为2.4V,L2两端电压为5V﹣2.4V=2.6V.
因为L1与电压表并联,则有通过L1和电压表的电流之和等于通过L2中的电流,
即: + = ,解得: = .
(4)虽然电压会影响电路的结构,但由于三个电压规格一样,而两个电灯是不同规格的,再加上多次测量,就会大大减小误差,因此不会影响实验结论的正确性.
故答案是:(1)如图所示;
27.(2013随州)如图(2),用盐水和两种不同金属自制的电池,其电压为1V左右,铜片为正极,铝片为负极.为准确测量该电池的电压,某同学设计出(1)图电路,R1、R2为阻值已知的定值电阻(它们的阻值都在5至1 0之间).
(1)用笔画线代替导线,按(1)图的设计思路在(2)图中将实物连成电路.
(2)设计一个实验数据记录处理表,要求体现操作方案,测两次电压,再取平均.
考点:电压表的使用.
专题:测量型实验综合题.
分析:(1)先根据I= 计算出电路中的最大电流,从而确定电流表的量程,然后按电路图连接实物电路,注意电路元件的连接顺序和方式要一致;
(2)根据电路图,分别将R1和R2接入电路中,测出电流I1、I2,求出电压,并求平均值,据此设计表格;
解答:解:(1)由图知,当两个开关均闭合,且电阻均为最小时,电流表的示数最大,所以电路中的最大电流为:I= + = + =0.4A0.6A,所以用0~0.6A的量程;按电路图连接电路,如图所示:
(2)表格中应有电流、电压、电压的平均值几项内容,表格如下:
电流I/A
28.(2010呼和浩特)某同学设计了如图所示的电路图.没做实验前他认为;当闭合S,移动变阻器的滑片P,电流表示数变化,电压表示数不变(即电源两端电压保持不变);但是实验结果使他大吃一惊,他发现:当P移动时,电流表和电压表示数都发生了变化.他把六次实验的数据记录在下面的表格中:(电流表的电阻和通过电压表的电流忽略不计)
实验次数123456
电流表示数I/A0.10.20.30.40.50.6
电压表示数 U/V2.52.01.51.00.50
(1)根据表中的数据,在图中画出U﹣I图象?
(2)根据图象,写出U﹣I的函数表达式 U=3﹣5I ;?
(3)他猜想P移动时之所以电压表示数有变化,可能是由于电池组内部有电阻造成的,理论和实践证明他的猜想是正确的.请根据相关信息得出电池组内部电阻r= 5
(4)当变阻器连入电路中电阻R=20时,电流表的示数是多少?(要求列式计算)?
考点:控制变量法与探究性实验方案;串联电路的电流规律;串联电路的电压规律.
专题:应用题;作图题;探究型实验综合题.
分析:(1)明确纵横坐标所表示的内容,对照表格中的数据,在坐标图中画点描线;
(2)由图象可知U与I成正比函数,直线经过(0.1,2.5)(0.6,0),利用待定系数法求函数解析式即可;
(3)任取两组数据,根据欧姆定律和串联电路的电压特点表述出电源的电压,利用电源的电压不变得出等式即可求出电源的内阻;
(4)根据电阻的串联和欧姆定律求出当变阻器连入电路中电阻R=20时,电路中的电流即为电流表的示数.
解答:解:
(1)根据表格中电压和对应的电流确定坐标点,然后用平滑的曲线连接起来即可得到U﹣I的图象,如下图所示:
(2)设函数的表达式为U=kI+b,根据图象,函数经过点(0.1,2.5)(0.6,0),则
2.5=0.1k+b,0=0.6k+b,
解得:k=﹣5,b=3,
U﹣I的函数表达式为U=3﹣5I;
(3)根据欧姆定律可得:
当I=0.6A时,滑动变阻器接入电路中的电阻最小为0,则电源的电压U=0.6r,
当I=0.1A时,滑动变阻器两端的电压为2.5V,则电源的电压U=2.5V+0.1r,
∵电源的电压不变,
0.6r=2.5V+0.1r,
解得:r=5,U=3V;
(4)当变阻器连入电路中电阻R=20时,电路中的电流;
I= = =0.12A.
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