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素养达标练十四　欧姆定律
一、选择题
1.道路千万条,安全第一条;开车不喝酒,喝酒不开车。为了促进司机遵守交通法规,交警经常用酒精浓度测试仪检查酒驾,如图甲所示的电路图是其原理图,电源电压U为12 V,定值电阻R2的阻值为20 Ω,R1是气敏电阻,其阻值随气体中酒精浓度的变化规律如图乙所示。下列说法正确的是(　　)
甲
乙
A.酒精浓度越大,气敏电阻R1的阻值越大
B.酒精浓度越大,电压表示数越大
C.当酒精浓度为80 mg·(100 mL)-1时,电流表的示数为0.6 A
D.当电路中电流为0.2 A时,酒精浓度为40 mg·(100 mL)-1
2.如图所示的电路中,下列判断正确的是(　　)
A.只闭合开关S,滑动变阻器与小灯泡L并联
B.将S、S1、S2都闭合,电流表测量的是通过电阻R的电流
C.闭合开关S和S2,断开S1,向右移动滑动变阻器的滑片时,小灯泡逐渐变暗
D.闭合开关S和S1,断开S2,将滑动变阻器的滑片置于最左端,小灯泡L与电阻R并联
3.图甲为自动气象站中的测温装置,它的测温电路可简化为图乙,其中的“恒流源”是一个特殊电源,电流大小由电源内部结构决定,当电阻R变化时,通过R的电流大小保持不变。电阻R的阻值随温度的变化规律如图丙所示,通过数字电压表的示数可反映环境的温度。某次环境温度从20 ℃上升到30 ℃,电压表的示数变化了8 mV。当温度的变化值相同时,电压表示数的变化值越大,该测温装置的灵敏度越高。下列说法正确的是(　　)
甲
乙
丙
A.每升高1 ℃,R的阻值增大1.65 Ω
B.通过R的电流为20 mA
C.环境温度为20 ℃时,电压表的示数为216 mV
D.若要增大该测温装置的灵敏度,可换一个电流值更小的恒流源
4.如图所示的电路中,R1是不为零的定值电阻,R2是滑动变阻器。电源电压恒定,开关S1、S2、S3处于断开状态。下列判断正确的是(　　)
A.只闭合S1和S3,向右移动R2的滑片,电流表读数减小,电压表读数增大
B.只闭合S2,向左移动R2的滑片,电流表读数减小,电压表读数减小
C.只闭合S1和S3,电流表读数为I1;只闭合S2,电流表读数为I2,则I2≥4I1
D.只闭合S3,电压表读数为U1;只闭合S2,电压表读数为U2,此时,无论如何调节滑动变阻器,U2总是小于U1
二、填空题
5.如图所示,电源电压为3 V,闭合开关后,电流表A1的示数为0.6 A,电流表A2的示数为0.2 A,则通过灯泡L2的电流为　　　 A,灯泡L1的阻值为　　　　 Ω。
6.灯泡L和定值电阻R的I-U图像如图所示,若将灯泡L和定值电阻R并联在电源电压为3 V的电路中,干路电流为　　　　 A;若将其串联在电源电压为4 V的电路中,灯泡L和定值电阻R的阻值之比为　　　　。
三、实验探究题
7.在探究“通过导体的电流与电阻的关系”的实验中。
甲
乙
丙
(1)小明连接的部分实验电路如图甲所示,请用笔画线代替导线将图甲中的实验电路连接完整,要求滑片向左移动时电流表示数增大;
(2)检查电路并将滑动变阻器的滑片移至最大阻值处,闭合开关,发现电流表无示数,电压表有示数,则电路故障可能是定值电阻　　　　(选填“短路”或“断路”);
(3)排除故障后闭合开关,调节滑动变阻器,使电压表的示数为1.5 V,此时电流表示数如图乙所示,则此时电路中的电流为　　　 A,接着小明将原电路中的定值电阻换成阻值为15 Ω的定值电阻,闭合开关后发现电压表示数如图丙所示,接下来他应将滑动变阻器的滑片向　　　　(选填“左”或“右”)移动,当观察到电压表示数为　　　　 V时,再次记录电流表示数,此时电流表示数为0.1 A;
(4)小明分析两次实验得到的数据,得出初步结论:在其他条件一定时,通过导体的电流与导体的电阻成　　　　。
8.在“伏安法测电阻”的实验中,小红选用电源(电压未知且不变)、待测定值电阻Rx(约10 Ω)和符合要求的滑动变阻器(最大阻值R0已知)等器材,连接了如图甲所示的实物电路。
甲
乙
(1)请用笔画线代替导线将实物电路连接完整(要求:滑片向右移时电流变小);
(2)闭合开关,移动滑片P,电流表示数有变化,电压表指针不动。为找出故障,小红断开开关,将滑片P移到最大阻值处,然后拆下电压表,分别换用电压表的不同量程在电源两端试触,电压表均无示数。此故障原因是　　　　　　　(选填“电流表内部短路”“电压表内部断路”或“定值电阻断路”);
(3)小红发现,不补充器材,利用(1)中已连好的实物电路也能测出Rx的阻值,并设计了对应的电路图乙,请将下列实验步骤补充完整。
①检查电路无误后,闭合开关,不调节滑片P,记录此时电流表示数为I1;
②　　　　　　　,记录此时电流表示数为I2;
③则Rx=　　　　　　　　　　　(用字母I1、I2和R0表示)。
(2)电压表内部断路
(3)调节滑片P至A处　
四、综合应用题
9.如图所示的电路中,电源电压U不变,R1、R2、r均为定值电阻,其中R1=9 Ω,R2=14 Ω,闭合开关S1,将S2掷于1端,电压表V的示数为2.7 V,将S2切换到2端,电压表的示数为2.8 V。
(1)闭合S1,将S2掷于1端时,求电路中的电流。
(2)求电源电压及电阻r的阻值。
10.某款水位自动测控仪的测量原理如图甲所示,电源电压U恒为15 V,定值电阻R0=10 Ω,R1为一竖直固定光滑金属棒,总长40 cm,阻值为20 Ω,其接入电路的阻值与对应棒长成正比。金属弹簧上端固定,滑片固定在弹簧下端且与R1接触良好,滑片及弹簧的阻值、重力均不计。圆柱体M通过无伸缩的轻绳挂在弹簧下端,所受重力为80 N,高60 cm,底面积为100 cm2。当水位处于最高位置A时,M刚好浸没在水中,此时滑片恰在R1最上端;当水位降至最低位置B时,M的下表面刚好离开水面。已知弹簧所受拉力F与其伸长量ΔL的关系如图乙所示(ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg)。闭合开关S。
(1)当水位处于位置A时,求M受到的浮力。
(2)水位由位置A降至位置B这一过程,弹簧的长度增加了多少
(3)水位降至位置B时,电压表的示数是多少 素养达标练十四　欧姆定律
一、选择题
1.道路千万条,安全第一条;开车不喝酒,喝酒不开车。为了促进司机遵守交通法规,交警经常用酒精浓度测试仪检查酒驾,如图甲所示的电路图是其原理图,电源电压U为12 V,定值电阻R2的阻值为20 Ω,R1是气敏电阻,其阻值随气体中酒精浓度的变化规律如图乙所示。下列说法正确的是(　　)
甲
乙
A.酒精浓度越大,气敏电阻R1的阻值越大
B.酒精浓度越大,电压表示数越大
C.当酒精浓度为80 mg·(100 mL)-1时,电流表的示数为0.6 A
D.当电路中电流为0.2 A时,酒精浓度为40 mg·(100 mL)-1
答案:D
2.如图所示的电路中,下列判断正确的是(　　)
A.只闭合开关S,滑动变阻器与小灯泡L并联
B.将S、S1、S2都闭合,电流表测量的是通过电阻R的电流
C.闭合开关S和S2,断开S1,向右移动滑动变阻器的滑片时,小灯泡逐渐变暗
D.闭合开关S和S1,断开S2,将滑动变阻器的滑片置于最左端,小灯泡L与电阻R并联
答案:D
3.图甲为自动气象站中的测温装置,它的测温电路可简化为图乙,其中的“恒流源”是一个特殊电源,电流大小由电源内部结构决定,当电阻R变化时,通过R的电流大小保持不变。电阻R的阻值随温度的变化规律如图丙所示,通过数字电压表的示数可反映环境的温度。某次环境温度从20 ℃上升到30 ℃,电压表的示数变化了8 mV。当温度的变化值相同时,电压表示数的变化值越大,该测温装置的灵敏度越高。下列说法正确的是(　　)
甲
乙
丙
A.每升高1 ℃,R的阻值增大1.65 Ω
B.通过R的电流为20 mA
C.环境温度为20 ℃时,电压表的示数为216 mV
D.若要增大该测温装置的灵敏度,可换一个电流值更小的恒流源
答案:C
4.如图所示的电路中,R1是不为零的定值电阻,R2是滑动变阻器。电源电压恒定,开关S1、S2、S3处于断开状态。下列判断正确的是(　　)
A.只闭合S1和S3,向右移动R2的滑片,电流表读数减小,电压表读数增大
B.只闭合S2,向左移动R2的滑片,电流表读数减小,电压表读数减小
C.只闭合S1和S3,电流表读数为I1;只闭合S2,电流表读数为I2,则I2≥4I1
D.只闭合S3,电压表读数为U1;只闭合S2,电压表读数为U2,此时,无论如何调节滑动变阻器,U2总是小于U1
答案:D
二、填空题
5.如图所示,电源电压为3 V,闭合开关后,电流表A1的示数为0.6 A,电流表A2的示数为0.2 A,则通过灯泡L2的电流为　　　 A,灯泡L1的阻值为　　　　 Ω。
答案:0.4　15
6.灯泡L和定值电阻R的I-U图像如图所示,若将灯泡L和定值电阻R并联在电源电压为3 V的电路中,干路电流为　　　　 A;若将其串联在电源电压为4 V的电路中,灯泡L和定值电阻R的阻值之比为　　　　。
答案:0.6　1∶3
三、实验探究题
7.在探究“通过导体的电流与电阻的关系”的实验中。
甲
乙
丙
(1)小明连接的部分实验电路如图甲所示,请用笔画线代替导线将图甲中的实验电路连接完整,要求滑片向左移动时电流表示数增大;
(2)检查电路并将滑动变阻器的滑片移至最大阻值处,闭合开关,发现电流表无示数,电压表有示数,则电路故障可能是定值电阻　　　　(选填“短路”或“断路”);
(3)排除故障后闭合开关,调节滑动变阻器,使电压表的示数为1.5 V,此时电流表示数如图乙所示,则此时电路中的电流为　　　 A,接着小明将原电路中的定值电阻换成阻值为15 Ω的定值电阻,闭合开关后发现电压表示数如图丙所示,接下来他应将滑动变阻器的滑片向　　　　(选填“左”或“右”)移动,当观察到电压表示数为　　　　 V时,再次记录电流表示数,此时电流表示数为0.1 A;
(4)小明分析两次实验得到的数据,得出初步结论:在其他条件一定时,通过导体的电流与导体的电阻成　　　　。
答案:(1)如图所示　(2)断路　(3)0.3　右　1.5　(4)反比
8.在“伏安法测电阻”的实验中,小红选用电源(电压未知且不变)、待测定值电阻Rx(约10 Ω)和符合要求的滑动变阻器(最大阻值R0已知)等器材,连接了如图甲所示的实物电路。
甲
乙
(1)请用笔画线代替导线将实物电路连接完整(要求:滑片向右移时电流变小);
(2)闭合开关,移动滑片P,电流表示数有变化,电压表指针不动。为找出故障,小红断开开关,将滑片P移到最大阻值处,然后拆下电压表,分别换用电压表的不同量程在电源两端试触,电压表均无示数。此故障原因是　　　　　　　(选填“电流表内部短路”“电压表内部断路”或“定值电阻断路”);
(3)小红发现,不补充器材,利用(1)中已连好的实物电路也能测出Rx的阻值,并设计了对应的电路图乙,请将下列实验步骤补充完整。
①检查电路无误后,闭合开关,不调节滑片P,记录此时电流表示数为I1;
②　　　　　　　,记录此时电流表示数为I2;
③则Rx=　　　　　　　　　　　(用字母I1、I2和R0表示)。
答案:(1)如图所示
(2)电压表内部断路
(3)调节滑片P至A处　
四、综合应用题
9.如图所示的电路中,电源电压U不变,R1、R2、r均为定值电阻,其中R1=9 Ω,R2=14 Ω,闭合开关S1,将S2掷于1端,电压表V的示数为2.7 V,将S2切换到2端,电压表的示数为2.8 V。
(1)闭合S1,将S2掷于1端时,求电路中的电流。
(2)求电源电压及电阻r的阻值。
答案:(1)0.3 A　(2)3 V　1 Ω
10.某款水位自动测控仪的测量原理如图甲所示,电源电压U恒为15 V,定值电阻R0=10 Ω,R1为一竖直固定光滑金属棒,总长40 cm,阻值为20 Ω,其接入电路的阻值与对应棒长成正比。金属弹簧上端固定,滑片固定在弹簧下端且与R1接触良好,滑片及弹簧的阻值、重力均不计。圆柱体M通过无伸缩的轻绳挂在弹簧下端,所受重力为80 N,高60 cm,底面积为100 cm2。当水位处于最高位置A时,M刚好浸没在水中,此时滑片恰在R1最上端;当水位降至最低位置B时,M的下表面刚好离开水面。已知弹簧所受拉力F与其伸长量ΔL的关系如图乙所示(ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg)。闭合开关S。
(1)当水位处于位置A时,求M受到的浮力。
(2)水位由位置A降至位置B这一过程,弹簧的长度增加了多少
(3)水位降至位置B时,电压表的示数是多少
答案:(1)60 N　(2)30 cm　(3)5 V
解析:(1)当水位处于位置A时,M刚好浸没在水中,排开水的体积为
V排=V物=Sh=100 cm2×60 cm=6 000 cm3=6×10-3 m3
则M受到的浮力为
F浮=G排=ρ水gV排=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×6×10-3 m3=60 N。
(2)水位处于A位置时,弹簧受到的拉力为
F1=G-F浮=80 N-60 N=20 N
由题图乙可知,此时弹簧的伸长量ΔL1=10 cm
当水位降至位置B时,M的下表面刚好离开水面,所受浮力为0,此时弹簧受到的拉力为
F2=G=80 N
由题图乙可知,此时弹簧的伸长量为
ΔL2=40 cm
水位由位置A降至位置B时,弹簧的长度增加量为
ΔL=ΔL2-ΔL1=40 cm-10 cm=30 cm。
(3)当水位降至位置B时,R1连入电路的长度为
L=L总-ΔL=40 cm-30 cm=10 cm
因为R1连入电路的阻值与对应棒长成正比,即
所以此时R1接入电路的阻值为
R1'=R1=×20 Ω=5 Ω
此时电路中的电流为
I'==1 A
由I=得,此时R1两端的电压为
U1'=I'R1'=1 A×5 Ω=5 V。

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