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九年级物理上学期期末复习专项训练(五)欧姆定律(含解析新人教版)

专项五  欧姆定律
一、选择题(本题共8小题,每小题3分,共24分)
1.小刚同学用如图电路探究“一段电路中电流跟电阻的关系”。在此实验过程中,当A、B两点间的电阻由5 Ω更换为10 Ω后,为了探究上述问题,他应该采取的唯一操作是
 
A.保持变阻器滑片不动    B.将变阻器滑片适当向左移动
C.将变阻器滑片适当向右移动    D.将电池个数增加
2.下图中能正确反映通过某一定值电阻的电流与它两端电压的关系的是
A.     B.     C.     D.
3.在“探究电流与电阻的关系”实验中,小榕设计了如图所示的电路图。实验中电源两端电压保持6 V不变,定值电阻R的阻值分别为5 Ω、10 Ω和20 Ω,电压表示数保持2 V不变。为完成实验,应选取的滑动变阻器的规格为
 
A.10 Ω  2 A    B.20 Ω  1 A    C.30 Ω  2 A    D.50 Ω  1 A
4.如图所示,电源电压保持不变,开关S闭合后,灯L1,L2都能正常工作,甲、乙两个电表的示数之比是2:3,此时灯Ll,L2的电阻之比是
 
A.2:1    B.1:2    C.3:2    D.2:3
5.关于欧姆定律,下列叙述中错误的是
A.在相同电压下,导体的电流和电阻成反比
B.对同一个导体,导体中的电流和电压成正比
C.因为电阻是导体本身的性质,所以电流只与导体两端的电压成正比
D.导体中的电流与导体两端的电压有关,也与导体的电阻有关
6.如图所示的电路,当开关S闭合时,L1、L2两灯泡都能发光。在保证灯泡都安全的前提下,当滑动变阻器的滑片向左移动时,下列说法正确的是
 
A.L1与L2都变暗        B.L1与L2都变亮
C.L1变亮,L2变暗        D.L1变暗,L2变亮
7.如图所示是同学们做电学实验使用的电路,同学们对此电路提出的以下说法中错误的是
 
A.采用此电路可以探究电流跟电压的关系,实验时要保持电阻R阻值不变
B.采用此电路可以测量电阻R的阻值,滑动变阻器在电路中能起到保护电路的作用
C.开关闭合后,当变阻器滑片由左向右滑动过程中,电流表示数增大,电压表示数增大
D.开关闭合,进行电流表和电压表调换位置的操作,电路元件不能被烧毁
8.某特种玻璃制造厂生产的电控调光玻璃,具有根据光照强度调节玻璃透明度的功能,光照增强,施加于玻璃两端的电压降低,玻璃透明度下降;光照减弱,施加于玻璃两端的电压升高,玻璃透明度上升,为了实现这一功能,电路设计中用到了光敏电阻。在如图所示的电路中,光敏电阻R1的阻值随光照的增强而变小,随光照的减弱而变大,电源电压不变,R0为定值电阻,其中符合要求的是
A.     B.
C.     D.
二、填空题(每空1分,共19分)
9.某同学在探究“电流跟电压的关系”时,应保持_____不变,他根据收集到的数据画出了如图所示的图象,你对这个图象进行分析后,得出的结论是___________________________________。
 
10.两只电阻,甲标有“10 Ω  1 A”,乙标有“15 Ω  0.6 A”,把它们串联在电路,为确保电路各元件安全,允许接的最大电源电压为________V;若将他们并联在另一电路中,干路中的最大电流为________A。
11.小红同学有一个电阻器,当她在电阻器的两端加12 V的电压时,她测出通过的电流是240 mA;当她在电阻器的两端所加的电压变为18 V时,通过该电阻器的电流是____A,这时的电阻是_______Ω;她想使通过电阻器的电流为0.12 A,所加的电压应该是_______V。
12.若10 s内通过某导体横截面的电量为3 C,导体两端的电压为3 V,则通过该导体的电流为______ A,该导体的电阻为______Ω。如果通过该导体的电流为0.6 A,则该导体两端的电压为_______ V。
13.在图中E是电源,电压保持不变,R、R1、R2、R3均是定值电阻,S0、S是开关,Ⓥ、Ⓐ分别是电压表和电流表,S0与S均处于闭合状态。现将S断开,Ⓥ的示数_______,Ⓐ的示数_______。(选填“变大”、“变小”或“不变”)
 
14.如图是酒驾检测中酒精检测仪的简化电路图。R0为定值电阻,R1为气敏电阻,它的阻值随酒精气体浓度增大而减小。闭合开关,电源电压保持不变,若驾驶员呼出的酒精气体浓度越大,测试仪的电路中的电流_______,电压表示数_______。
 
15.如图所示的电路中,电阻R1和R2串联接在AB两端,电压表并联在R1两端。已知R1=10 Ω,R2=20 Ω,
当A、B两端电压U=7.5 V时,电压表示数为_________V。
 
16.某学校科技小组设计了一台“电子秤”,实际上是压力测量仪,用它来称量物体的质量,其结构原理如图所示,P为金属滑片,固定在安放托盘的轻弹簧上,并能随轻弹簧一起自由滑动。
 
(1)该“电子秤”运用的物理知识______________、________________(写出两点);
(2)图中的“质量表”是由_____改装的(选填“电压表”或“电流表”)。图中R0的作用是___________________________________。
三、实验探究题(共33分)
17.(10分)用甲图测小灯泡电阻。灯泡正常发光的电压为2.5 V。
 
(1)当小灯泡正常发光时,电流表的示数如图乙所示,此时电流表的示数为_______A,小灯泡的电阻为_______Ω;
(2)若闭合开关,电流表和电压表的指针都发生偏转,而小灯泡不亮。其可能原因是_______(说出一种即可);
(3)若一个电表发生故障,但有已知的定值电阻R0可提供的情况下,下列电路中不能测出小灯泡电阻的是_______。
 
18.(11分)在“伏安法测定值电阻”试验中,小明同学所用电源电压恒定不变,但电源电压未知,滑动变阻器上标有“20 Ω  1.5 A”字样,电压表和电流表的量程合适。
 
(1)请你在图甲中接错的那根线上打“×”并另画一根导线,使电路连接正确。
(2)小明测得一次结果后,准备整理实验器材结束实验,你认为他的实验真的结束了吗?你会给他提什么建议呢?
①写出你的建议:调节滑片,_________________________。
②你提出这个建议的目的是______________________________。
(3)若他测量的是小灯泡的电阻,你还会基于同样的目的提出这样的建议吗?_____(选填“会”或“不会”),原因是______________________________________________。
(4)实验过程中电流表突然损坏了,小明利用现有器材仍然完成了实验,请你完善下列步骤并写出定值电阻的表达式。
①按照图乙所示的电路图连接好电路;
②调节滑动变阻器,使其接入电路的电阻为_____Ω时,读出电压表示数U1;
③再调节滑动变阻器,使其接入电路的电阻为______Ω时,读出电压表示数U2;
④根据已知条件和测量结果,写出定值电阻的表达式:Rx=______Ω(用符号表示)
19.(12分)如图所示是“探究电流的大小与哪些因素有关”的实验电路图。
 
(1)连接电路前,开关必须_______。
(2)请根据如图所示的电路图用笔画线表示导线将如图所示的实物连接成完整电路(请勿更改原有导线,导线不得交叉)。
(3)实验开始时,滑动变阻器的作用是_______。在探究通过导体的电流与导体两端电压关系时,应保持_______不变,此时滑动变阻器的作用是_______;在探究通过导体的电流与导体电阻关系时,应保持_______不变。
(4)在探究通过导体的电流与导体电阻关系时,得到实验数据记录如下表:
实验序号    1    2    3    4
电阻R/Ω    5    10    15    20
电流I/A    0.6    0.3    0.2    0.15
根据上表的实验数据,请在如图中画出电流随电阻变化的图像。
 
四、综合应用题(共24分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位)
20.(11分)滑动变阻器一般只在实验室中使用,如图甲是家用电器中常用到一种电位器,通过机械式旋钮调节阻值的大小。小亮利用这种电位器自制了一个可调亮度的手电筒,其电路图如图乙所示。电源两端电压U为6 V且保持不变,小灯泡电阻R1为10 Ω(不考虑温度对灯丝电阻的影响)。开关S闭合后,求:
 
(1)当电位器R接入电路的电阻R2为20 Ω时,通过电阻R1的电流I;
(2)当电位器R接入电路的电阻R3为10 Ω时,小灯泡R1的电压U1。


21.(13分)体感器的可以把力学物理量转化成电学信号,然后通过相互之间的函数关系,直接得出力的大小。测量压力大小的压力传感器,工作原理如图所示,其中M、N均为绝缘材料,M、N间有可收缩的导线(电阻大小不计),弹簧上端和滑动变阻器R2的滑片P固定在一起,电源电压恒为12 V,已知压力F的大小与R2的阻值大小成正比例关系。闭合开关S,压力F0=0时,滑片P在最上端;压力F1=1 N时,电流表示数为1 A,电压示数为3 V,当滑片P滑至最下端时,电压表示数为7.5 V.求:
 
(1)定值电阻R1的大小;压力F1与R2阻值之比k;
(2)当滑片P滑至最下端时,压力F2的大小;
(3)压力F的大小与电压表示数之间的函数关系表达式。


答案与解析
1.【答案】C
【解析】在滑动变阻器的电阻值Rp不变的情况下,电路中由于将5 Ω的定值电阻换成10 Ω的定值电阻,使整个电路的总电阻增大。利用公式I=U/R可知,电路中的总电流减小。此时滑动变阻器两端的电压的减小,根据串联电路的总电压等于各分电压之和可知,定值电阻两端的电压变大;要使电压表的示数不变,只能减小电路中的电流,所以要使电路中的电阻增大,即滑片P向右端移动增大电阻。故选C。
2.【答案】C
【解析】在电阻一定时,导体中的电流与导体两端的电压成正比;A、图线为反比例函数图象,表示电流与电压成反比,故A不符合题意;B、图线表示电压增大时,导体中的电流不变,故B不符合题意;C、图线为正比例函数图线,表示电阻一定时,通过电阻的电流与电压成正比,故C符合题意;D、图线表示随着电压的增大,电流是减小的,故D不符合题意。故选:C。
3.【答案】D
【解析】由图知定值电阻和滑动变阻器串联,根据串联电路的分压原理可知,电压表示数保持2 V不变,则滑动变阻器两端的电压是4 V,则R滑与R的比值是 ,当定值电阻阻值为20欧时,滑动变阻器连入电路的阻值最大是40欧,所以ABC都不符合要求,故D正确。
4.【答案】B
【解析】由题知,开关S闭合后,灯L1、L2都能正常工作,如果甲、乙两个电表任何一个为电流表,将会形成短路,因此甲、乙两个电表都为电压表,此时灯L1、L2串联,电压表甲测量L2两端电压,电压表乙测量电源电压;因为串联电路两端电压等于各部分电压之和,并且甲、乙两个电表的示数之比是2:3,所以灯L1、L2两端电压之比:U1:U2=(3–2):2=1:2;又因为串联电路电流相等,由I=U/R可得两灯的电阻之比:R1:R2=U1:U2=1:2。故选:B。
5.【答案】C
【解析】欧姆定律:在同一电路中,通过某段导体的电流跟这段导体两端的电压成正比,跟这段导体的电阻成反比。A、在相同电压下,导体的电流和电阻成反比,故A正确;B、对同一个导体,即电阻不变时,导体中的电流和电压成正比,故B正确;C、因为电阻是导体本身的性质,通常情况下电阻不变,但可以用滑动变阻器或更换电阻的方法来改变电阻,所以电流与导体两端的电压成正比,与电阻成反比,故C错误;D、根据欧姆定律,即 可知,导体中的电流与导体两端的电压有关,也与导体的电阻有关,故D正确;故选C。
6.【答案】D
【解析】由图可知,L1与定值电阻R2串联再与滑动变阻器R1并联,然后再与L2串联;当开关S闭合时,L1、L2两灯泡都能发光。在保证灯泡都安全的前提下,当滑动变阻器的滑片向左移动时,滑动变阻器R1接入电阻减小,则并联的总电阻减小,根据串联电路的分压原理,并联电路的电压减小,即L1与R2两端电压减小,所以L1的电压减小,故L1变暗;由串联电路的电压规律可知,L2的电压增大,故L2变亮。故选D。
7.【答案】C
【解析】A、探究电流跟电压的关系,需保持电阻R阻值不变,而R为定值电阻,故该电路可以探究电流与电压的关系;故A正确;B、在此电路中,滑动变阻器既可以起到保护电路的作用,又可以改变电路中的电流,得到多次实验数据,故B说法正确;C、开关闭合后,当变阻器滑片由左向右滑动过程中,电路中的总电阻增大,则电路中的电流变小,即电流表示数变小;由 可知,定值电阻两端电压变小,即电压表示数变小.故C说法错误;D、开关闭合,如果将电流表和电压表调换位置,电压表串联在电路中,电路相当于开路,因此电路元件都不可能被烧毁,故D正确.故选C.
8.【答案】A
【解析】由电路图可知,光敏电阻R1与定值电阻R0串联连接,当光照增强时,光敏电阻R1的阻值变小,电路中的总电阻变小,由I=U/R可知,电路中的电流变大,R0两端的电压变大,因串联电路中总电压等于各分电压之和,所以,R1两端的电压变小,由题知,光照增强,施加于玻璃两端的电压降低,所以,玻璃应并联在R1两端,故A符合题意、B不符合题意;C图中,R1与R2串联后再与玻璃并联;D图中,玻璃、R1和R2并联,由并联电路的电压特点可知,玻璃两端的电压等于电源电压,即光照变化时,玻璃两端的电压不变,故CD不符合题意。故选A。
9.【答案】电阻  电阻一定时,导体中的电流与电压成正比
【解析】在研究电流跟电压关系时,应该控制电阻不变,移动滑动变阻器的滑片,改变电阻两端的电压,记录电流的大小,分析电流和电压的关系;这是一个正比例函数图象,可以看出电流随着电压的增大而增大,并且电压和电流的比值是一定的,因此由图象可得出:在电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比。
10.【答案】15  1.5
【解析】串联电路中各处的电流相等,两只电阻串联时,电路中的最大电流I=I乙=0.6 A,根据欧姆定律可得,两端允许加的最大电压: ;根据欧姆定律可得,两电阻两端允许所加的最大电压为: , ;因为并联电路中各支路两端的电压相等,所以两只电阻并联时,电路中的最大电压为: ,此时通过乙的电流为0.6 A,通过甲的电流为; ,并联电路中干路电流等于各支路电流之和,则干路最大电流为: 。
11.【答案】0.36  50  6
【解析】由 可得: ;电阻是导体本身的一种性质,与导体两端电压和通过电流无关,所以电压为18 V时,电阻仍为50 Ω,此时的电流: 。电阻器的电流为0.12 A,所加的电压:U2=I2R=0.12 A×50 Ω=6 V。
12.【答案】0.3  10  6
【解析】已知10秒内通过某导体横截面的电量为3 C,则通过该导体的电流为: ;由欧姆定律 得该导体的电阻为: ;由于电阻是导体本身的一种属性,其大小与电压和电流无关,所以当通过该导体的电流为0.6 A时,该导体两端的电压为: 。
13.【答案】变大  变大
【解析】由电路图知道,当S0与S均处于闭合状态时,R2与R3联后再与R、R1串联,电流表测通过R3支路的电流,电压表测并联部分和R1两端的电压之和;将S断开后,则R1、R3和R串联,电压表测R1和R3两端的电压之和,电流表测电路中的电流,由于电阻并联时总电阻小于任何一个分电阻,所以,R3的阻值大于R2和R3并联时的总电阻,所以电路的总电阻变大,由I=U/R知道,此时电路中的总电流变小,所以,R两端的电压变小,由于电压保持不变,所以,由串联电路的分压原理知道,R1和R3两端的电压之和变大,即电压表V的示数变大;又因为R3的阻值大于R2和R3并联时的总电阻,所以R3两端的电压变大,由I=U/R可知,通过R3的电流变大,即电流表A的示数变大,综上所述知道,将S断开后,Ⓥ的示数变大,Ⓐ的示数变大。
14.【答案】增大  增大
【解析】如图,两电阻串联,电压表测量定值电阻两端的电压。根据题意知,气敏电阻的阻值随酒精气体浓度增大而减小,当驾驶员呼出的酒精气体浓度越大,气敏电阻越小;因为两电阻串联,所以总电阻变小,根据 可知,电流变大;R0的阻值不变,电流变大时,根据 可知,电压表示数变大。即驾驶员呼出的酒精气体浓度越大,测试仪的电路中的电流增大,电压表示数增大。
15.【答案】2.5
【解析】两电阻串联,电路中的电流为: ,电压表测R1两端的电压,电压表示数为: 。
16.【答案】(1)欧姆定律  串联电路特点  (2)电流表  防止质量过大时,电源短路,烧坏质量表
【解析】(1)由图可知,称量物体的质量时,会使弹簧压缩、滑片的位置改变,接入电路中的电阻变化,根据欧姆定律可知电路中的电流发生变化,所以,该“电子秤”运用的物理知识有:力可以使物体发生形变、滑动变阻器、欧姆定律、串联电路特点等;
(2)由图可知,质量表串联在电路中,是由电流表改装的,当物体很重时,滑片滑到最下端,如果没有电阻R0,会造成电源短路,电路中的电流很大,可能烧坏电源和质量表,因此电路中的R0具有保护电路的作用。
17.【答案】(1)0.2(2分)  12.5(2分)  (2)滑动变阻器接入电路的阻值太大或电源电压太低(3分)  (3)D(3分)
【解析】(1)当小灯泡正常发光时,电流表的示数如图乙所示,电流表选用0~0.6 A量程,分度值为0.02 A,此时电流表的示数为0.2 A,由欧姆定律,小灯泡的电阻为: ;
(2)若闭合开关,电流表和电压表的指针都发生偏转,说明电路是连通的,小灯泡不亮,可能原因是滑动变阻器接入电路的阻值太大或电源电压太低,灯泡实际功率太小所致;
(3)A.由电路图可知,S断开时,两电阻串联,电压表测待测电阻的电压Ux;S闭合时,R0短路,电压表测电源电压U,根据串联电路电压的规律,可得出S断开时定值电阻的电压U0=U–Ux,由欧姆定律可求电路中的电流 ,从而得出待测电阻的大小 ,故A不符合题意。B.S断开时,电流表测通过定值电阻的电流I0,由欧姆定律可求出电源电压U=I0R0;S闭合时,电流表测并联电路干路的电流I,根据并联电路各支路互不影响,两电阻并联时,通过定值电阻的电流大小不变,故根据并联电路电流的规律可知,通过待测电阻的电流Ix=I-I0,由欧姆定律可求待测电阻大小 ,故B不符合题意。C.S断开时,两电阻串联,电流表测电路中的电流I,根据电阻的串联和欧姆定律可得电源电压的表达式U=(Rx+R0)I;S闭合时,为R0的简单电路,电流表测通过R0的电流I0,由欧姆定律可得电源电压的表达式U=I0R0,根据电源电压不变,则(Rx+R0)I=I0R0,可求待测电阻大小为 ,故C不符合题意。D.无论开关断开与闭合,电压表都测电源电压,故不能测量待测电阻的大小。故答案为D。
18.【答案】(1)如图所示(2分)  (2)多测几次数据求电阻的平均值(1分)  减小实验误差(1分)  (3)不会(1分)  灯泡的电阻会随温度变化(2分)  (4)0(1分)  20(1分)   (2分)
 
【解析】(1)如图电压表测量的是总电压,正确的应该是测量定值电阻两端的电压,所以将电压表右侧的导线改接到滑动变阻器的C接线柱,如图。
 
(2)①建议:应该调节滑片,多测量几组数据;②目的是,根据每次测量的电阻值,求平均值减小误差。
(3)若测量的是小灯泡的电阻,因为灯丝电阻是随温度而变化的,所以求平均值没有意义,故灯泡不能进行多次测量;
(4)实验过程中电流表突然损坏了,利用现有器材仍然完成了实验。①按照图乙所示的电路图连接好电路;②调节滑动变阻器,使其接入电路的电阻为0 Ω时,读出电压表示数U1,此时电压表示数即为电源电压;③再调节滑动变阻器,使其接入电路的电阻为20 Ω时,读出电压表示数U2,即滑动变阻器作为一个定值电阻使用,与未知电阻串联;此时滑动变阻器两端的电压为: ;电路中的电流为: ;④根据已知条件和测量结果,写出定值电阻的表达式: 。
19.【答案】(1)断开(1分)  (2)如图所示(2分)  (3)保护电路(1分)  定值电阻阻值(2分)  改变定值电阻两端电压(2分)  定值电阻两端电压(2分)  (4)如图所示(2分)
   
【解析】(1)为了保护电路,连接电路前,开关必须断开;
(2)根据电路图,电压表并联在定值电阻两端,电流“+”进“–”出,滑动变阻器接线柱采取“一上一下”方式接入电路,实物图如下:
 
(3)实验开始时,滑动变阻器的作用是保护电路;在探究通过导体的电流与导体两端电压关系时,应保持定值电阻阻值不变,为了得到普遍性结论,要多次测量,此时滑动变阻器的作用是改变定值电阻两端电压;在探究通过导体的电流与导体电阻关系时,应保持定值电阻两端电压不变。
(4)用“描点法”画出电流随电阻变化的图像如下。
 
20.【答案】(1)0.2 A  (2)3 V
【解析】(1)当电位器R接入电路的电阻R2为20 Ω时,
∵串联电路中总电阻等于各分电阻之和,且串联电路中各处的电流相等,
∴根据欧姆定律可得,通过电阻R1的电流:I= =0.2 A;(3分)
(2)当电位器R接入电路的电阻R3为10 Ω时,
电路中的电流:I′= =0.3 A,(4分)
小灯泡R1的电压:U1=I′R1=0.3 A×10 Ω=3 V。(4分)
21.【答案】(1)9 Ω    N/Ω  (2)5 N  (3)F= (N)
【解析】(1)由图可知,电阻R1、R2串联,电压表测R2两端电压,电流表测电路中电流,
当F1=1 N时,电流表示数为1 A,电压数为3 V,
由串联电路特点可知,此时U1=U﹣U2=12 V﹣3 V=9 V,I1=I2=1 A,(1分)
由欧姆定律可得,R1的阻值: ;(1分)
此时R2连入电路的阻值:R2= = =3 Ω,(1分)
所以压力F1与R2阻值之比:k= = =  N/Ω,(1分)
(2)当滑片P滑至最下端时,变阻器连入阻值最大,电压表示数为7.5 V,
此时电路中电流:I'=I2′=I1′= = =0.5 A,(1分)
所以R2的最大值: ,(1分)
因为压力F的大小与R2的阻值大小成正比例关系,即:F=kR2,
所以压力F2=  N/Ω×R2最大= N/Ω×15 Ω=5 N;(2分)
(3)由F=kR2可得:R2= ,(1分)
串联电路特点和欧姆定律表示电压表示数:
UV=IR2= ,(1分)
 ,
 ,(1分)
化简可得:F= (N)。(2分)

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