专题34 《欧姆定律》单元复习五步曲 -人教版2024九年级全册物理同步精讲精炼学案(全国通用)(解析版和原卷版)

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专题34 《欧姆定律》单元复习五步曲 -人教版2024九年级全册物理同步精讲精炼学案(全国通用)(解析版和原卷版)

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人教版2024九年级全册物理同步精讲精炼学案(全国通用)
第十七章 欧姆定律
专题34 《欧姆定律》单元复习五步曲
1. 探究电流与电压、电阻的关系。
2.理解欧姆定律。
3. 学会用伏安法测电阻。
4. 能运用欧姆定律解决简单的串、并联电路问题。
注意:学生在学习过程中,要达到课标要求,必须完成下列学习目标(特别重要)
1. 通过实验探究电流跟电压、电阻的关系,让学生经历科学探究的全过程。
2. 进一步熟悉探究实验中常用的一种方法——控制变量法。
3. 会观察、收集、分析实验中的数据并尝试采用图象法分析实验数据。
4. 能说出电流与电压、电阻间的正比、反比关系。
5. 通过实验探究电流跟电压、电阻的定量关系,分析归纳得到欧姆定律。
6. 理解欧姆定律,能运用欧姆定律分析解决简单的电路问题。
7. 通过计算,学会解答电学计算题的一般方法,培养学生逻辑思维能力,培养学生解答电学问题的良好习惯。
8. 进一步掌握使用电流表、电压表的方法。
9. 学会用伏安法测电阻。
10. 加深对欧姆定律及其应用的理解。
温馨提醒:单元重点和难点
本单元教学重点
1. 学生运用控制变量的方法来设计和完成“电流与电压和电阻的关系”实验。
2. 理解欧姆定律的内容以及其表达式、变换式的意义。
3. 根据实验原理设计电路测电阻。
4. 运用欧姆定律、串并联电路知识解决实际问题。
本单元教学难点
1. 学生运用控制变量的方法来设计和完成“电流与电压和电阻的关系”实验。
2. 数学推理、图象的方法处理实验数据。
3. 学生运用欧姆定律解决简单的实际问题。
考点一 探究导体中电流与电压、电阻的关系
【提出问题】导体中的电流与导体两端的电压有什么关系?与导体的电阻有什么关系?
【猜想与假设】
1. 电阻一定时,导体中的电流与导体两端的电压成正比;
2. 电压一定时,导体中的电流与导体的电阻成反比。
【实验方法】控制变量法(探究电流与电压关系时,控制电阻不变;探究电流与电阻关系时,控制电压不变)、转换法(通过电流表示数反映电流大小)。
【实验器材】电源、开关、定值电阻(不同阻值)、电流表、电压表、滑动变阻器、导线若干。
【设计并进行实验】
1. 探究电流与电压的关系(控制电阻不变):
(1)按电路图连接电路(开关断开,滑动变阻器滑片移到最大电阻处);
(2)接入定值电阻R,闭合开关,调节滑动变阻器,记录电压表读数U1和电流表读数I1;
(3)改变滑动变阻器滑片位置,记录多组不同的U和I;
(4)更换不同阻值的定值电阻,重复上述实验,验证规律的普遍性。
2. 探究电流与电阻的关系(控制电压不变):
(1)接入定值电阻R1,闭合开关,调节滑动变阻器,使电压表示数为U,记录电流I1;
(2)断开开关,更换定值电阻R2,闭合开关,调节滑动变阻器,使电压表示数仍为U,记录电流I2;
(3)更换R3,重复步骤2,记录多组数据。
【分析与论证】
(1)电阻一定时,电流随电压的增大而增大,且,即电流与电压成正比;
(2)电压一定时,电流随电阻的增大而减小,且,即电流与电阻成反比。
【交流与评估】
滑动变阻器的作用:
①保护电路;
②探究电流与电压关系时改变电阻两端电压;
③探究电流与电阻关系时控制电阻两端电压不变;
(2)实验误差来源
电流表、电压表读数误差,滑动变阻器调节不精准,定值电阻阻值有误差;
(3)注意事项
更换定值电阻后,需重新调节滑动变阻器使电压不变,再记录数据;
(4)实验结论的普遍性:需更换不同阻值的定值电阻重复实验,避免偶然性。
考点二 理解欧姆定律
1. 欧姆定律的内容
导体中的电流,跟导体两端的电压成正比,跟导体的电阻成反比(适用于纯电阻电路,即电能全部转化为内能的电路,如电灯、电阻丝等,不适用于电动机、电风扇等非纯电阻用电器)。
2. 表达式与物理量
(1)基本公式:;
(2)变形公式:(求电压)、(求电阻);
(3)各物理量单位及换算:
物理量 符号 国际主单位 常用单位 换算关系
电流 I 安培(A) 毫安(mA)、微安(μA) ,
电压 U 伏特(V) 千伏(kV)、毫伏(mV) ,
电阻 R 欧姆(Ω) 千欧(kΩ)、兆欧(MΩ) ,
3. 对欧姆定律的理解
(1)“成正比”:当电阻R不变时,电流I与电压U成正比(必须强调“电阻一定”,不能说“电压与电流成正比”,因为电压是形成电流的原因);
(2)“成反比”:当电压U不变时,电流I与电阻R成反比(必须强调“电压一定”,不能说“电阻与电流成反比”,因为电阻是导体的固有属性,与电流无关);
(3)的意义:该公式是电阻的计算式,而非决定式,电阻R的大小由导体的材料、长度、横截面积、温度决定,与U和I无关,仅能通过U和I的比值计算电阻大小。
考点三 伏安法测电阻
伏安法测电阻是中考实验题的高频考点,出现的考题包括两个方面:一是测量定值电阻的实验;二是测量小灯泡电阻的实验。核心是利用欧姆定律,通过电压表测电压、电流表测电流,计算导体电阻,需掌握实验的完整流程和误差分析。
注意:特殊方法测电阻也是中考常考题型,这方面将在中考总复习时系统学习(有自学能力的同学,可以自学)。
(一)测量定值电阻
1. 实验原理
(电阻的计算式,通过测量导体两端的电压U和通过的电流I,计算电阻值)。
2. 实验器材
电源、开关、待测电阻、电流表、电压表、滑动变阻器、导线若干。
3. 实验电路
(1)电流表:串联在电路中(测通过待测电阻的电流);
(2)电压表:并联在待测电阻两端(测待测电阻两端的电压);
(3)滑动变阻器:“一上一下”串联接入电路,作用是① 保护电路;② 改变待测电阻两端的电压,进行多次测量(多次测量的目的:测定值电阻时求平均值减小误差;测小灯泡电阻时探究温度对电阻的影响)。
4. 实验步骤
(1)按电路图连接电路(开关断开,滑动变阻器滑片移到最大电阻处,电流表、电压表正负接线柱正确连接,选择合适量程);
(2)闭合开关,调节滑动变阻器滑片,使电压表有合适示数,记录此时的电压表示数U和电流表示数I;
(3)改变滑动变阻器滑片位置,重复步骤(2),进行3-4次测量;
(4)计算每次测量的电阻值,若测定值电阻,求多次测量的平均值;若测小灯泡电阻,记录不同电压下的电阻值,分析变化规律。
5. 数据记录与处理
实验次数 电压U/V 电流I/A 电阻R/Ω 平均值R/Ω
1 1.5 0.3 5.0 5.1
2 2.0 0.4 5.0
3 2.5 0.5 5.2
6. 误差分析
(1)系统误差:
① 电流表内接法(电流表接在电压表测量范围之内):测量值>真实值,原因是电流表分压,导致电压表测量值偏大;
② 电流表外接法(电流表接在电压表测量范围之外):测量值<真实值,原因是电压表分流,导致电流表测量值偏大;
(2)偶然误差:电压表、电流表读数误差,滑动变阻器调节不精准,可通过多次测量求平均值减小。
(3)特殊情况(测小灯泡电阻):测量值随电压增大而增大,原因是小灯泡发光时温度升高,电阻随温度增大而增大(不属于误差,是电阻的特性变化)。
(二)测量小灯泡电阻
伏安法测小灯泡的电阻
【提出问题】如何测量小灯泡的电阻?小灯泡的电阻随电压的变化有什么规律?
【猜想与假设】
(1)可通过测量小灯泡两端的电压和通过的电流,利用计算电阻;
(2)小灯泡的电阻可能随电压增大而增大(温度升高导致)。
【实验原理】
【实验器材】电源、开关、小灯泡、电流表、电压表、滑动变阻器、导线若干。
【设计并进行实验】
(1)按电路图连接电路(开关断开,滑动变阻器滑片移到最大电阻处,电流表串联、电压表并联在小灯泡两端,注意正负接线柱和量程选择);
(2)闭合开关,调节滑动变阻器滑片,使小灯泡两端电压为额定电压,记录电压U1和电流I1;
(3)改变滑动变阻器滑片位置,记录多组不同电压(低于、等于、略高于额定电压)下的U和I(注意:电压不可过高,避免小灯泡烧坏);
(4)断开开关,整理器材。
【分析与论证】
(1)计算每组数据的电阻值;
(2)结论:小灯泡的电阻随两端电压的增大而增大,原因是电压增大,小灯泡实际功率增大,温度升高,电阻随温度升高而增大。
【交流与评估】
(1)与测定值电阻的区别:测小灯泡电阻时不能求平均值(电阻随温度变化,多次测量的目的是探究变化规律;测定值电阻多次测量是为了减小误差);
(2)实验故障分析:①小灯泡不亮,电流表无示数,电压表有示数→小灯泡断路;②小灯泡不亮,电流表有示数,电压表无示数→小灯泡短路;③指针反向偏转→电流表/电压表正负接线柱接反;④指针超偏→量程选择过小;
(3)滑动变阻器的作用:①保护电路;②改变小灯泡两端的电压,进行多次测量。
考点四 欧姆定律在串并联电路中的应用
结合串并联电路的电流、电压、电阻的规律,利用欧姆定律进行电学量的计算是中考计算的核心考点,需熟练掌握以下推导规律:
1. 串联电路中的应用需要掌握的基础理论知识
(1)电流规律:(串联电路电流处处相等);
(2)电压规律:;
(3)电阻规律:;
(4)推导关系(分压规律延伸):由得,因,故(串联电路中,各导体两端电压与电阻成正比,电阻越大,分得的电压越大)。
2. 并联电路中的应用需要掌握的基础理论知识
(1)电流规律:(干路电流等于各支路电流之和);
(2)电压规律:(各支路电压等于总电压);
(3)电阻规律:;
(4)推导关系(分流规律):由,因,故(并联电路中,各支路电流与电阻成反比,电阻越大,支路电流越小)。
3. 解决串并联电路电学量的计算问题步骤
(1)识别电路连接方式(串联/并联,有无短路、断路);
(2)明确已知物理量(标注已知的U、I、R,统一单位);
(3)选择对应的电路规律和欧姆定律公式(优先用推导规律简化计算,如串联分压、并联分流);
(4)代入数据计算,求解未知量(复杂电路可先求总电阻/总电流,再分步推导支路物理量)。
注意:在计算过程中,要特别注意公式中各物理量的“同一性”和“同时性”。
(1)“同一性”指公式中的I、U、R必须对应同一导体或同一电路在同一时刻的物理量,不能将不同导体的电流、电压、电阻随意代入同一公式计算。
(2)“同时性”则强调电路状态发生变化时(如开关通断、滑动变阻器滑片移动等),各物理量的数值会相应改变,需使用变化后同一时刻的物理量进行计算,避免混淆变化前后的物理量数值。
【易错点】动态电路中,电键打开与闭合、滑动变阻器滑片的移动导致电学量变化的分析出现错乱。解决这类易错点应该注意:
1.明确开关闭合时的电路连接方式,接入元件的工作情况,电表的测量值域;
2.分析对应开关断开后的实际情况;
3.确定开关断开后的电路连接方式,接入元件的工作情况,电表的测量值域;
4. 运用欧姆定律及相关推论求解相应物理量;
5. 开关通断引起的的各物理量变化的分析要清晰。
6.确定滑动变阻器滑片位于某一位置时的电路连接方式,接入元件的工作情况,电表的测量值域;
7.分析移动滑动变阻器的滑片后,电路产生变化的实际情况;
8.确定滑动变阻器滑片位置变化后的电路连接方式,接入元件的工作情况,电表的测量值域;
9. 运用欧姆定律及相关推论求解相应物理量;
10.与滑动变阻器串联的电阻各量变化分析要清晰。
一、动态电路的定性分析思维方法
电路中某个元件(如滑动变阻器、开关或传感器)发生变化时,不进行具体数值计算,而是通过逻辑推理和电路规律,判断电流、电压等物理量的变化趋势。
1.判断电路连接方式 :先明确各用电器是串联还是并联,忽略电压表(视为断路)、简化电流表(视为导线)。
2.确定电表测量对象 :电压表接在谁两端,就测谁的电压;电流表在哪个支路,就测该支路的电流。
3.分析电阻变化情况 :如滑动变阻器滑片移动、开关通断、光敏/热敏电阻变化等,导致某部分电阻改变。
4.由局部到整体,再回到局部 :从变化的电阻入手→判断总电阻变化→根据欧姆定律分析总电流变化→进而分析路端电压、各支路电压电流变化。
实用快速判断技巧:“串反并同”
在 电源有内阻 且滑动变阻器为 限流接法 时适用:
串反 :与变化电阻 串联 的元件,其电流、电压等变化趋势 相反 。→电阻变大→串联部分的电压/电流/功率都 变小。
并同 :与变化电阻 并联 的元件,其电流、电压等变化趋势 相同 。→电阻变大→并联部分的电压/电流/功率都 变大 。
注意:此法为速解技巧,需理解前提条件,避免误用。
二、动态电路的范围问题
滑动变阻器、开关等引起电路参数变化时, 电流、电压、电阻等物理量的变化范围 ,且需在 不损坏电路元件 的前提下确定该范围。
1.列极值 :罗列所有元件的安全极限(电表量程、额定电流/电压等)。
2.定状态 :分两种极端状态——滑动变阻器阻值最小(电流最大)、阻值最大(电压可能最大)。
3.求各量 :在每种状态下分别计算电流、电压、电阻、功率等。
4.得范围 :对比两种状态,得出各物理量的变化区间。
常见误区提醒:
①忽略 多个限制条件中的最小值 (如多个元件允许的最大电流不同,取最小者) ;
②混淆 电压表测量对象 (测电源、定值电阻还是滑动变阻器);
③并联电路误用串联分压规律。
三、电学图像问题
电压表并联在定值电阻/滑动变阻器两端的图像分析与计算。
欧姆定律图像问题的核心是理解电压-电流(U-I)图像中斜率的物理意义 。在U-I图像中, 斜率代表电阻R ,因为根据欧姆定律 ,变形可得 U=IR,这是一条过原点的直线,其斜率为R。
进一步来说:
若图像是I-U图像 ,其斜率表示 电阻的倒数(即电导) ,而U-I图像的斜率才直接等于电阻。
对于非线性元件(如灯泡),图像为曲线,说明电阻随温度变化,此时某点的“动态斜率”反映该工作状态下的实际电阻。
四、变化范围综合计算问题
主要涉及电路中滑动变阻器阻值变化时,电流表、电压表读数的变化范围,以及用电器安全工作的条件分析。
1.明确电路结构 :判断是串联还是并联电路,电压表测哪部分电压,电流表测哪条支路电流。
2. 确定变化因素 :通常是滑动变阻器滑片移动导致接入电阻变化(如从0Ω到最大值)。
3. 找出限制条件 :电表量程(如电流表0~0.6A)、用电器允许的最大电流或电压、滑动变阻器的阻值范围。
4. 分情况讨论极值 :
当滑片在最左端(变阻器阻值最小,常为0Ω)→电流最大,电压可能最小或最大;
当滑片在最右端(变阻器阻值最大)→电流最小,电压可能达到极值。
5. 应用公式计算 :
串联电路中: 电压分配U1=IR1
并联电路中:各支路电压相等,干路电流等于支路电流之和。
五、 解决电学量的“变化量”问题思维方法
针对定值电阻,利用电压变化量与电流变化量之比求阻值,即,适用于动态电路中快速求解未知电阻 。
1.确定研究对象 :明确题目中哪个电阻是 定值电阻 (阻值不变);确保该电阻在两个不同电路状态下均有电流通过。 关键判断 :排除滑动变阻器或非线性元件(如灯泡)。
2. 提取两个状态下的电学数据 :记录该定值电阻在状态1和状态2时的:电压值U1、U2,电流值I1、I2,可从电压表、电流表读数或题设条件中获取。
3. 计算变化量并代入公式 :电压变化量:ΔU=|U2-U1∣,电流变化量:ΔI=∣I2-I1∣,代入公式:。
4. 验证适用条件 :检查是否满足“同一电阻、定值、同时性”原则。排除因并联支路断开或短路导致无电流通过的情况。
高频避坑提醒:不可用于灯泡、二极管等 阻值变化的元件 。
不可用于滑动变阻器本身的ΔU与ΔI计算(因其R变化)。
必须保证ΔU和ΔI是 同一电阻 在两个状态下的对应变化。
六、“黑箱”问题
内部电路结构未知的装置,外部只有若干接线柱可供测量和探测。
1.全面测量 :对所有接线柱组合进行电压和电阻测试。
2. 分类分析 :区分有源/无源,判断是否存在特殊元件。
3. 合理假设 :基于数据提出多种可能结构。
4. 排除验证 :结合电路规律排除不合理结构,保留满足条件的解。
5. 最优选择 :在多解情况下,优先选择元件最少、结构最简明的方案 。
提示:由于不同内部结构可能导致相同的外部表现,因此黑箱问题的答案 往往不唯一 ,但可通过约束条件(如元件数量限制)缩小范围。
七、 电学与力、热综合(拓展)
非电学量的变化转化为电阻变化,进而分析电路动态变化。
1.解题思路:
①识别变量转化路径 :力/热/光→电阻变化→电路动态变化(I、U变化)。
②判断电路结构 :串并联关系、电表测量对象(电压表测谁?电流表测总电流?)。
③应用欧姆定律和串并联规律 :串联:电流相等,电压分压()。
并联:电压相等,电流分流()。
④结合图像或实验数据 :如I-U图像、F-L图像等,提取关键数值进行计算。
2.综合类型:
①力电综合:常见于 压力传感器、拉力计、电子秤 等装置。
原理:外力改变滑动变阻器接入长度→改变电阻→改变电流/电压→通过电表示数反映力的大小。
关键点 :弹簧形变量与拉力成正比(胡克定律)。滑动变阻器阻值与接入长度成正比。电流表或电压表示数可标定为力的刻度(即“电表改拉力计”)。
②热电综合:常见于 温度报警器、电饭煲、热敏电阻 控制电路。
核心元件: 热敏电阻 (NTC:温度升高,阻值减小;PTC:反之)。
原理:温度变化→热敏电阻阻值变化→电路电流变化→达到设定值时触发报警或开关。
应用 :电饭煲自动跳闸:加热时温度上升,PTC电阻增大,电流减小,达到临界值后断开电路。
温度监测:通过电压表示数判断温度高低。
③光电综合:典型应用: 烟雾报警器、光控路灯、自动窗帘 。
核心元件: 光敏电阻 (光照越强,阻值越小;光照越弱,阻值越大)。
分析 :如烟雾遮挡激光,光照减弱→光敏电阻R阻值增大→总电阻增大→电流表示数减小→达到设定值时报警。同时,光敏电阻两端电压增大(串联分压原理)。
八、 电学实验中故障分析方法
类型1. 探究串、并联电路电流与电压关系实验中的故障分析
1.电流表(A):指针反向偏转 (正负接线柱接反)、指针正向偏转幅度过小 (量程选择过大)、指针正向偏转超出刻度范围(量程选择过小)、 电流表无示数 (串联电路:可能某处发生 断路 。并联电路:若仅一支路无电流,该支路 断路 ;若所有支路无电流,则 干路断路 )。
2.电压表(V):指针反向偏转 (正负接线柱接反)、 正向偏转幅度过小 (量程选择过大)、 正向偏转幅度过大(超满偏) (量程选择过小)、 电压表有示数但电流表无示数 (与电压表并联的用电器 断路)、电压表无示数但电流表有示数(与电压表并联的用电器 短路 ,或电压表本身接触不良/损坏)。
3.灯泡不亮: 串联电路中:一灯亮、一灯不亮( 不亮的灯泡被短路);两灯均不亮: (干路断路 )。 并联电路 :一支路灯不亮,其余正常(该支路 断路 );所有灯都不亮( 干路断路 或 电源故障 )。
4.数据异常与操作失误 :表格数据错误 (常因 电表量程看错 导致读数偏差); 实验结论缺乏普遍性(未换用 不同规格灯泡 或未 改变电源电压 进行多次实验) ;刚接好导线灯就亮 (连接电路时 开关未断开)。
类型2. 探究电流与电压、电阻关系实验中的故障分析
1.电流表示数为零,电压表示数等于电源电压 : 定值电阻R断路。
2.电流表有示数,电压表示数为零 : 定值电阻R短路。
3.电压表、电流表示数均很小且不变 : 滑动变阻器同时接了下面两个接线柱。
4.电压表、电流表示数均很大且不变 : 滑动变阻器同时接了上面两个接线柱(或滑动变阻器短路)。
5.两表示数均为零(导线完好):滑动变阻器、开关或电流表断路。
6.电压表量程选择不当或接线错误:电压表量程过大→测量不精确;电流表正负接线柱接反 →指针反偏;滑动变阻器未“一上一下”连接→无法调节阻值。
类型3. 电阻的测量实验中的故障分析
1.电流表无示数,电压表有示数(且接近电源电压) :待测电阻(如Rx) 断路 ,或电压表串联在电路中。 原理 :电压表内阻极大,当Rx断路时,电压表相当于直接接在电源两端,显示电源电压;电流表因断路无电流通过。
2.电流表有示数,电压表无示数 :待测电阻 短路 ,或电压表本身损坏/接线不良。
3. 两表均无示数 : 干路断路 (如开关、电源、电流表或导线断开),导致整个电路无电流。
4.两表均有示数但调节滑动变阻器无效:滑动变阻器接线错误(如“上上”或“下下”连接),未实现“一上一下”接法。
5. 电表指针反偏 :电表 正负接线柱接反 ,调换接线即可。
九、 串并联电路计算题的解题基本策略
应用欧姆定律解决问题,从以下几个方面来思维,并关注应注意的几点:
(1)对于单个导体在电路中工作的问题,只要把精力放在找这个导体的两端电压U,流经电流I,导体电阻R。各量均用国际单位,根据欧姆定律列出方程:I=U/R,所求量在该方程中解出即可。
(2)对于两个导体串联时,分别找出每个导体对应的电流、电压和电阻。如:对于导体A,电阻R1,两端电压U1,流经电流I1,这三个量满足欧姆定律:I1=U 1/R1;对于导体B,电阻R2,两端电压U2,流经电流I2,这三个量满足欧姆定律:I2=U2/R2。然后再根据串联电路电流、电压、电阻的特点将上面两方程联系起来。比如:
①串联电路两导体流经电流相等,也就是I1=I2=I(I是串联电路总电流),这样得到
U 1/R1=U2/R2=U/R(U是串联电路总电压,R为总电阻),题中待求的物理量就在这个方程中,解方程即可!
②串联电路两导体电压之和等于电路总电压,也就是U1+U2=U,这样将U1=I1R1,U2=I2R2代入得I1R1+I2R2=U,解这个方程可得所要求的量。
(3)对于两个导体并联时,分别找到两个支路导体的电流、电压、电阻,再看看电路的总电流、总电压、总电阻。
如:对于第一个支路,流经电流I1,电阻R1,两端电压U1,用欧姆定律联系起来建方程:I1=U1/R1;对于第二个支路,流经电流I2,电阻R2,两端电压U2,也用欧姆定律联系起来建方程:I2=U2/R2。对于整个电路找总电流I,总电压U,总电阻R。再用欧姆定律联系起来建方程:I=U/R。然后根据并联电路的电流、电压、电阻之特点,将以上方程联系起来会得到新的方程,所求的量就在新的方程之中。
如:①根据并联电路电流特点:I1+I2=I
②根据并联电路电压特点:U1=U2=U
③根据并联电路电阻特点:1/R1+1/R2=1/R
我们初中阶段在计算类问题中,只研讨两个电阻的串联或并联。对于电路中可能会有3个或4个电阻,这样的电路一定会有开关作用,根据开关的关闭和打开情况,有的电阻被短路掉,有的电阻处于断路状态,这时电路中会出现只有一个导体工作,还会出现只有两个导体串联或并联在电路中,有的问题根据滑动变阻器的滑片滑动情况,看变阻器是否接入电路之中。总之,我们只要把(1)(2)(3)解读思路弄清晰,初中阶段课标要求的电路计算应用问题就会很容易解决。
一、探究电流与电压、电阻的关系
【例题1】(2026黑龙江齐齐哈尔)学习小组在“探究电压一定时电流与电阻的关系”实验时,采用如图甲所示的电路,电源电压恒为4.5V,五个定值电阻的阻值分别为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω,滑动变阻器的规格为“50Ω,1A”。
(1)请你用笔画线代替导线,将图甲中的实物连接完整,要求滑动变阻器的滑片向左滑时,电流表示数减小。
(2)小强选取5Ω的定值电阻接入电路并按正确的步骤操作,闭合开关后发现电压表无示数,电流表有示数,如果电路只有一处故障,原因可能是定值电阻_______。
(3)故障排除后,小强调节滑动变阻器滑片的位置,使电压表示数为2.5V,此时电流表指针位置如图乙所示,读出电流表示数为______A,并记录下来。
(4)小强说,接下来的操作步骤是:将开关断开,把5Ω的定值电阻替换成10Ω后立即闭合开关继续实验,小丽认为如果他这样操作,错误之处是_______。
(5)小组同学继续合作,正确完成后续实验。通过计算记录的每组电阻与电流的乘积,发现乘积几乎是一个定值,由此可初步得出实验结论是_______。
(6)有一电阻器的电阻R未知,小丽利用最大阻值为R0的滑动变阻器和电流表,设计了如图丙所示的电路,电源电压未知且恒定。在保证电路安全的情况下完成了对电阻器电阻R的测量。
①闭合开关S,将滑动变阻器的滑片P滑到最右端,记下此时电流表示数为I1;
②______________,记下此时电流表示数为I2;
③电阻器的电阻表达式为R=______(用R0、I1、I2表示)。
【答案】(1) (2)短路
(3)0.5 (4)闭合开关前未将滑动变阻器滑片调到最大阻值处
(5)电压一定时,导体中的电流与导体的电阻成反比
(6) 将滑动变阻器的滑片P滑到最左端
【解析】(1)滑动变阻器要求滑片左滑时电流减小,即接入电阻变大,因此需将滑动变阻器的右下接线柱接入电路。
(2)电流表有示数说明电路是通路,电压表无示数,说明与电压表并联的定值电阻短路,电压表被短路,因此无示数,符合故障现象。
(3)电流表选用0~0.6A量程,分度值为0.02A,指针指向0.5A,因此读数为0.5A。
(4)把5Ω换成10Ω后,根据串联分压,定值电阻阻值变大,两端电压会大于2.5V;直接闭合开关会导致定值电阻电压超标,正确操作是:闭合开关前,应先将滑动变阻器滑片移到最大阻值处,再闭合开关调节滑片使定值电阻电压回到2.5V。
(5)实验中IR的乘积为定值(即定值电阻电压一定),因此可得结论:电压一定时,电流与电阻成反比。
(6)滑片在最右端时,滑动变阻器接入最大阻值,电源电压;滑片滑到最左端时,滑动变阻器接入电阻为0,电源电压;联立两式解得。
(对点练1)(2025·四川)小严和小唐同学在探究导体中电流与电阻的关系时,选用的实验器材有:电源、电流表、电压表、三个定值电阻(阻值分别为、、)、滑动变阻器、开关以及导线若干,他们设计的电路图如图甲所示。
(1)按照图甲连接电路时,开关S应______(选填“断开”或“闭合”);接通电路前,滑动变阻器的滑片应移至其接入电路阻值最______(选填“大”或“小”)的位置。
(2)他们选择阻值为的定值电阻接入电路,移动滑动变阻器滑片到适当位置,此时电流表示数如图乙所示,读出电流值为______A,并记录在表格中。
实验次数 电阻 电流
1 10
2 15 0.2
3 30 0.1
(3)更换不同的定值电阻进行实验,调节滑动变阻器,使定值电阻两端的电压保持不变,读数并记录在表格中。
(4)分析表格中的数据可知:当导体两端电压一定时,导体中的电流与导体的电阻成______(选填“正比”或“反比”)。
【答案】(1) 断开 大 (2) 0.3 (4) 反比
【详解】(1)连接电路的安全操作要求:连接电路时开关必须断开,防止线路连接过程中短路损坏器材。
接通电路前,滑动变阻器滑片要移到接入电路阻值最大处,使电路初始电流最小,保护电路。
(2)电流表选用0~0.6A量程,分度值为0.02A,指针指向0.3A,因此读数为0.3A。
(4)分析表格数据可知,定值电阻两端电压不变时,电流与电阻的乘积为定值,因此结论为:当导体两端电压一定时,导体中的电流与导体的电阻成反比。
(对点练2)(2025·山西)如图是探究电流与电阻关系的实验装置,电源电压为,实验用到定值电阻的阻值分别为、、、、。
次数 1 2 3 4 5
电阻 5 10 15 20 25
电流 0.4 0.2 0.14 0.1 0.08
(1)请你用笔画线代替导线,把图中实物电路连接完整(导线不得交叉)。
(2)连接电路时,开关应___________。连接好电路,实验前,应将滑动变阻器的滑片移至___________(选填“A”或“B”)端。实验中,滑动变阻器除保护电路外,还有___________的作用。
(3)闭合开关,发现电流表有示数,电压表无示数,其原因可能是___________。
(4)排除故障后,通过实验获得数据如上表,分析数据可以得出结论:电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成___________。第5次实验时,滑动变阻器接入电路的电阻应为___________。
【答案】(1)
(2) 断开 更换电阻后控制电阻两端电压不变的作用
(3)电阻短路
(4) 反比
【解析】(1)探究电流与电阻关系的实验中,电压表应测量定值电阻两端电压,且因为电源电压为3V,故电压表选择小量程即可,如图所示:
(2)为了安全,连接电路前,开关应保持断开,且实验前滑动变阻器应移到最大阻值,由图可知滑动变阻器移至B端时接入电路中的电阻最大。
[3]在探究电流与电阻关系实验中,应通过调节滑动变阻器滑片时电阻两端电压保持不变。
(3)电路中有电流则电路可能是短路,因为电压表无示数,说明电压表并联的位置可能短路,即电阻R可能短路。
(4)由表中数据可知,电流随电阻增大而减小,电流与电阻的乘积不变,所以可以得出结论:电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成反比。
由表中数据可知该实验中,定值电阻两端保持不变的电压为
故滑动变阻器两端电压为
根据分压关系可知滑动变阻器电阻
即滑动变阻器接入电路的电阻
(对点练3)在探究通过导体的电流与导体两端电压的关系时,小明设计了如图-1所示电路。电源电压为3V且保持不变,R为定值电阻。
(1)连接电路时,开关应处于______状态;闭合开开关前滑动变阻器的滑片P应处于______处;
(2)闭合开关S,发现电压表示数接近3V,电流表指针几乎不偏转,移动滑片P的过程中,两表示数均无变化。已知导线、仪表均完好,且接触良好,则故障原因是______;
(3)排除故障后,闭合开关S,小明改变电阻R两端电压,进行了多次实验,实验数据记录如下表。
试验次数 1 2 3 4
电压表示数U/V 1.0 1.5 2.0 2.5
电流表示数I/A 0.10 0.15 0.20 0.25
①请根据表中数据,在图-2中用描点法画出导体中的电流I与导体两端电压U的关系图象;
②分析数据可得:当导体电阻一定时,导体中的电流与导体两端的电压成______;
(4)在此实验中改变电阻R两端的电压是通过改变______来实现的;
(5)此实验中多次测量寻找普遍规律的目的与下面的______(选填“A”或“B”)实验中多次测量的目的相同。
A.探究电流与电阻的关系
B.测量未知电阻的阻值
【答案】 ① 断开 ②最大阻值 ③ 电阻R断路
④.
⑤ 正比 ⑥ 滑动变阻器接入电路的阻值 ⑦ A
【解析】(1)连接电路时,开关应处于断开状态,才能保护电路。
闭合开关前,滑动变阻器的滑片P应处于阻值最大处。
(2)实验所用电路是串联连接,电压表测定值电阻R两端的电压,电流表测电路中的电流,闭合开关,电流表无示数,则电路中出现了断路,而电压表的示数接近3V,说明电压表与电源是接通的,那么出现的故障应是电阻R断路了。
(3)由表格数据在坐标中描出各,并用线将各点连接,作出是导体中电流I与导体两端电压U的关系图象如答案所示。
由表格数据知,各组电压与电流的比值为定值10,所以两者成正比关系,即:当是导体电阻一定时,导体中的电流与导体两端的电压成正比。
(4)据串联电路的分压特点,变阻器的滑片移动时,接入电路的阻值发生变化,则分去的电压也变化,那么电阻R两端的电压也随之变化,所以实验中通过改变变阻器接入电路的阻值来改变电阻R两端的电压。
(5)探究电流与电阻的关系,进行多次测量是寻找普遍规律,避免偶然性,而测量未知电阻的阻值进行多次实验是为了减小实验误差,故A选项正确。
二、对欧姆定律的理解
【例题2】根据欧姆定律可以得到公式关于这个公式,下列说法中正确的是(  )
A.同一导体的电阻与加在它两端的电压成正比
B.同一导体的电阻与通过它的电流成反比
C.导体两端电压为零时,导体的电阻也为零
D.同一导体两端的电压和电流的比值不变
【答案】D
【解析】ABC.电阻是导体本身的一种性质,其大小只与导体的材料、长度、横截面积和温度有关,与导体两端的电压和通过的电流大小无关。 所以,同一导体的电阻与加在它两端的电压、通过它的电流大小无关,且导体两端电压为零时其阻值不为零,故ABC错误;
D.同一导体的电阻不变,由可知,同一导体两端的电压增大几倍,通过它的电流也增大几倍,电压与电流的比值不变,故D正确。故选D。
(对点练1)关于欧姆定律公式,下列说法正确的是(  )
A.导体中的电流越大,导体的电阻就越小
B.同一导体两端的电压跟通过导体的电流成反比
C.导体电阻的大小,可以用它两端的电压与通过它的电流的比值来表示
D.导体两端的电压越大,导体的电阻越大
【答案】C
【解析】AD.电阻是导体本身的一种性质,只与导体的材料、长度、横截面积、温度有关,与其两端的电压和通过的电流无关,故AD错误;
B. 根据可知,同一导体两端的电压跟通过导体的电流成正比,故B错误;
C. 根据变形公式可知,导体电阻在数值上等于它两端电压和通过它电流的比值,故C正确。
故选C。
(对点练2)对欧姆定律的理解,下列说法中错误的是(  )
A.对同一导体,导体中的电流强度与这段导体两端电压成正比
B.在电压不变时,导体的电阻愈大,通过的电流则愈小
C.在相同电压时,导体的电阻与电流成反比
D.对同一导体,导体两端电压与通过电流的比值不变
【答案】C
【解析】A.对某一段导体来说,即导体的电阻不变,由欧姆定律可得,导体中通过的电流既与导体两端的电压成正比;故A正确,不符合题意;
B.在电压不变时,导体的电阻越大,通过的电流则越小,故B正确,不符合题意;
C.对于同一段导体来说,在电压一定条件下,由欧姆定律可得,导体中的电流跟它的电阻成反比;电阻与电压和电流大小无关,故C错误,符合题意;
D.对同一导体,导体两端电压与通过电流的比值不变,故D正确,不符合题意。故选C。
(对点练3)以下是对欧姆定律表达式的几种理解,其中正确的是( )
A.由可得,表示在通过导体电流I一定时,电阻R跟导体两端电压U成正比
B.由可得,表示在导体两端电压U一定时,电阻R跟通过导体的电流I成反比
C.表示在导体两端电压U一定时,通过导体的电流I跟导体电阻R无关
D.表示在导体电阻R一定时,通过导体的电流I跟导体两端电压U成正比
【答案】D
【解析】(1)电阻的特性:电阻是导体本身的一种性质,其大小由导体的材料、长度、横截面积和温度决定,与导体两端的电压和通过的电流无关。公式是电阻的计算式,而非决定式,因此选项A、B中“电阻跟电压成正比”“电阻跟电流成反比”的说法均错误。
(2)欧姆定律的理解:根据欧姆定律:
当导体两端的电压U一定时,通过导体的电流I与导体的电阻R成反比,故选项C错误。
当导体的电阻R一定时,通过导体的电流I与导体两端的电压U成正比,故选项D正确。
故答案选D。
三、伏安法测定值电阻的实验
【例题3】(2026河南)某小组用如图甲中的器材测量定值电阻的电阻,所用电源电压为。
(1)请用笔画线表示导线,将如图甲中的电路连接完整。
(2)正确连接好电路,闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片置于___________(填“”或“”)端。闭合开关后,移动滑片,电流表示数发生变化,而电压表无示数,造成该故障的原因可能是___________(写出一种即可)。
(3)排除故障后进行实验,当电压表示数如图乙所示时,电流表示数如图丙所示,则通过定值电阻的电流为___________,本次测得定值电阻的电阻为___________。
(4)为减小误差,要多次测量,设计表格如下,请将表中横线处的内容填写完整。
实验序号 1 2 3 4 5 …
电压
电流
电阻
_____
【答案】(1)##
(2) B 定值电阻短路##电压表断路##电压表短路
(3) 0.32 5
(4)电阻平均值
【解析】(1)测量定值电阻的电阻实验中,定值电阻与滑动变阻器串联,故将定值电阻的右接线柱与滑动变阻器任一上端接线柱连接;电压表测定值电阻两端电压,故将电压表的“3”接线柱与定值电阻右接线柱连接。据此作图。
(2)为了保护电路,闭合开关前,滑动变阻器需要调到最大阻值处,应将滑动变阻器的滑片置于B端;
闭合开关后,移动滑片时电流表示数变化,说明电路是通路,电压表无示数,原因可能是定值电阻短路,或电压表本身断路或短路,无法显示读数。
(3)电源电压为3V,电压表选0~3V量程,分度值0.1V,定值电阻两端电压为1.6V;电流表选0~0.6A量程,分度值0.02A,通过定值电阻的电流为0.32A,定值电阻的电阻为
(4)本实验测量定值电阻,多次测量的目的是计算电阻平均值减小误差,因此表格需要补充电阻平均值。
(对点练1)(2026甘肃兰州二模)学习了欧姆定律的知识后,老师给同学们布置了设计不同方案测量未知电阻的任务,三位同学的设计方案如下:
(1)小明的设计方案如图甲所示,闭合开关S,调节滑动变阻器R的滑片P至适当位置,电压表、电流表的示数分别如图乙、丙所示,则电压表的示数为______V,未知电阻的阻值为_____Ω;
(2)小林的设计方案如图丁所示,闭合开关S,电流表和的示数分别为和。已知定值电阻的阻值为,则未知电阻=_______(用、和表示);
(3)小刚的设计方案如图戊所示,闭合开关S后,先将开关S1拨至触点______,移动滑动变阻器R的滑片P至适当位置,此时电压表的示数为U;保持滑片P的位置不变,再将开关S1拨至另一触点,调节电阻箱的阻值,使______,此时电阻箱的读数为,则未知电阻=______。
【答案】(1)2.7 9 (2) (3) b 电压表示数恰为U R0
【解析】(1)由乙图可知,电压表使用的是0~3V的量程,分度值为0.1V,电压表的示数是2.7V;由丙图可知,电流表使用的是0~0.6A的量程,分度值为0.02A,电流表的示数是0.3A,电阻的阻值为
(2)由图可知,两个电阻并联,电流表A1测量干路中的电流,电流表A2测量通过R0的电流,在并联电路中,干路电流等于各支路电流之和,所以Rx这条支路的电流为Ix=I1-I2
电源电压U=I2R0
未知电阻
(3)闭合开关S后,先将开关S1拨至触点b,移动滑动变阻器R的滑片P至适当位置,此时电压表的示数为U;保持滑片P的位置不变,再将开关S1拨至另一触点,调节电阻箱的阻值,使电压表的示数仍为U;此时电阻箱的读数为,根据欧姆定律可知,Rx与R0相等,即Rx=R0。
(对点练2)小明要做“用电流表、电压表测电阻”实验,电源有两个(电压分别为4.5伏、6伏不变),其它器材齐全且完好。他选择了某个电源进行实验,先正确串联电路,再将电压表并联在电路中,闭合开关,将观察到的数据记录在下表的序号1中。小明思考后,发现之前的连接与操作均存在问题,他重新调整了电路连接并规范操作,闭合开关,将观察到的数据记录在下表的序号2中。他继续移动滑片至某位置,观察到电压表示数变化了0.5伏,电流表示数如图所示。
序号 电压表示数/V 电流表示数/A
1 0 0.58
2 2.0 0.20
(1)小明调整电路之前,实验操作存在的问题是__________________________________________。
(2)请判断实验时选用的电源电压为________伏。
(3)请通过计算说明实验用滑动变阻器的最大阻值。
(4)根据上述信息及表中数据,计算待测电阻的阻值。(电阻精确到 0.1 欧)
【答案】(1)电压表与滑动变阻器并联,且闭合开关前滑动变阻器的滑片没有移到阻值最大处;
(2)6;(3)20Ω;(4)10.2Ω
【解析】(1)由表格数据可知电流表有示数,所以电路通路,电压表示数为0,所以电压表并联在滑动变阻器两端,此时滑动变阻器接入电路的电阻为0,即滑动变阻器的滑片位于阻值最小处;
(2)根据欧姆定律结合表格数据可得第二次实验待测电阻的阻值:
则电源电压:
U=I1R2=0.58A×10Ω=5.8V>4.5V
所以电源电压为6V;
(3)串联电路总电压等于各部分电压之和,第二次实验时滑动变阻器两端的电压:
UP=U-U2=6V-2.0V=4V
此时滑动变阻器接入电路的阻值:
所以滑动变阻器的最大阻值为20Ω;
(4)根据欧姆定律可得第一次实验时待测电阻的阻值:
由表格数据可知电流表接入电路的是小量程,分度值为0.02A,示数为0.24A,
则第三次实验待测电阻的阻值:
则待测电阻的阻值:
(对点练3)如图甲所示是测量定值电阻Rx阻值的实验电路。
(1)请将实验电路用笔画线代替导线连接完整;
(2)连好电路后闭合开关,发现电流表有示数,电压表无示数,电路的故障可能是________。排除故障后,移动滑动变阻器的滑片,当电压表的示数为2.4V时,电流表的示数如图乙所示,则通过电阻Rx的电流为_______A,Rx的阻值为_______Ω;
(3)实验结束后,老师向同学们提出:“如果不使用电压表,再提供一只已知阻值的定值电阻R0,能否设计一个也能测量Rx阻值的实验”。如图丙是小明设计的实验电路图,他的做法是:将S接到a时,读出电流表的示数I1;再将S接到b,读出电流表的示数I2;由I2Rx=I1R0可得。试对小明的方案做出评价__________________________。(必须简要说明理由)
【答案】(1)见解析;(2)Rx短路;0.24;10;(3)见解析
【解析】(1)实验中,定值电阻与变阻器串联,电压表测量定值电阻的电压,电流表测量电路电流,变阻器的连线一上一下,如图所示:
(2)连好电路后闭合开关,发现电流表有示数,电压表无示数,电路的故障可能是与电压表并联的Rx短路。
由图乙得,电流表的分度值为0.02A,示数为0.24A,由欧姆定律得,通过电阻Rx的阻值为:
(3)由图丙得:①将S接到a时,R0与变阻器串联,电流表测量电路电流,读出电流表的示数I1;
②再将S接到b,Rx与变阻器串联,电流表测量电路电流,读出电流表的示数I2;
③由于变阻器接入电路中电阻不变,通过变阻器的电流不相等,则变阻器的电压不相等,由串联电路电压特点得,R0和Rx两端的电压不相等,故:
I2Rx≠I1R0
则:
故小明的方案是不合理的。
四、伏安法测小灯泡的电阻的实验
【例题4】(2026安徽)图甲是测量小灯泡电阻的实验电路图,待测小灯泡额定电压为,电源电压为。
(1)请按照图甲,将图乙中的实物电路连接完整(要求:滑片P向右滑动时,滑动变阻器接入电路的电阻变大);
(2)正确连接电路后闭合开关,发现小灯泡不亮,电压表指针明显偏转,电流表指针几乎不偏转,则故障原因可能是_______(选填“A”“B”或“C”);
A. 小灯泡灯丝断了 B. 小灯泡短路了 C. 滑动变阻器断路了
(3)排除故障后继续进行实验。调节滑动变阻器的滑片,当电压表示数为时,电流表的示数如图丙所示,则小灯泡正常发光时的电阻为______Ω。
【答案】(1) (2)A (3)12.5
【解析】(1)滑片P向右滑动时,滑动变阻器接入电路的电阻变大,则变阻器应选择左下接线柱与灯泡串联,据此作图。
(2)正确连接电路后闭合开关,发现小灯泡不亮,电流表指针几乎不偏转,说明发生断路,电压表指针明显偏转,说明电压表两端与电源相通,则故障原因可能是小灯泡灯丝断了,故A符合题意,BC不符合题意。故选A。
(3)如图丙所示,电流表选用小量程,分度值为0.02A,示数为0.3A,则小灯泡正常发光时的电阻为
(对点练1)(2026深圳一模) 电源电压为3V,小灯泡额定电压为2.5V,滑动变阻器(30Ω,1.2A)。
(1)请帮助亮亮根据电路图,连接实物图;(要求:滑片在最右端时,电阻最大)
(2)在闭合开关前,滑动变阻器滑片需要调到端______(选填“M”或“N”);
(3)亮亮同学检查电路连接正确,并且电路元件没有故障后,闭合开关,发现小灯泡不发光,电流表偏转角度很小,请问故障原因是:______,接下来亮亮同学的提作方法是:______;
(4)实验数据如下图:
电压U/V 1 1.5 2 2.5 2.8
电流I/A 0.14 0.21 0.27 0.3 0.31
请问:正常发光时,小灯泡的电阻是:______Ω;
(5)由实验数据说明:小灯泡的电阻随电压的增大而______ ;(选填:“增大”,“变小”或“不变”)
(6)小白同学在电路连接正确后,闭合开关,小灯泡亮了一下之后就熄灭,电流表无示数,电压表有示数,请在图丙中,画出电压表指针指的位置。(用带箭头的线段表示)( )
【答案】 (1)
(2)N (3)灯泡的实际功率很小 移动滑动变阻器滑片(4)8.3 (5)增大
(6)
【解析】(1)滑动变阻器滑片在最右端时阻值最大,所以滑动变阻器应接左下接线柱,如图所示:
(2)在闭合开关前,滑动变阻器滑片需要调到N端,使得滑动变阻器为最大阻值,保护电路。
(3)闭合开关前,滑动变阻器接入电路的阻值为最大阻值,闭合开关,由于电路总电阻很大,电路电流较小,灯泡的实际功率很小,可能不足以引起灯泡发光。
闭合开关后,如果灯泡不亮,应移动滑动变阻器滑片,减小电路的总电阻,使电灯泡发光。
(4)由题意可知小灯泡的额定电压是2.5V,所以小灯泡正常发光时,电压为2.5V,而电流由表中数据得0.3A,所以小灯泡电阻为
(5)由表中数据得电压为1V,电流为0.14A,小灯泡电阻为
由表中数据得电压为1.5V,电流为0.21A,小灯泡电阻为
由表中数据得电压为2V,电流为0.27A,小灯泡电阻为
由表中数据得电压为2.8V,电流为0.31A,小灯泡电阻为
所以小灯泡的电阻随电压的增大而增大。
(6)闭合开关,小灯泡亮了一下之后就熄灭,电流表无示数,电压表有示数,说明小灯泡断路了,电压表测电源的电压示数接近电源电压3V,如图所示:
(对点练2)现要测量两个小灯泡 L1、L2正常发光时的电阻。
(1)图甲是用“伏安法”测量L1(U额=2.5V)正常发光时电阻的实物电路。
①用笔画线代替导线,将图甲电路连接完整(导线不允许交叉);
②闭合开关,发现小灯泡不亮,电流表指针几乎不动,电压表指针明显偏转,故障原因可能是小灯泡_______(选填“断路”或“短路”);
③排除故障后,闭合开关,移动滑片,当电压表示数为2.5V时,电流表示数如图乙所示,则小灯泡正常发光时的电阻为_______Ω(精确到0.1)。
(2)为了测量额定电流为I0的小灯泡L2正常发光时的电阻,小明和小华设计了图丙所示的电路,定值电阻的阻值为R0,电源电压恒为U。(I0、R0、U已知,且满足测量要求)
①将滑动变阻器R的滑片移至阻值最大端;
②闭合S、S1,断开S2,调节滑片P,使电压表示数为_________时,小灯泡正常发光;
③共同完成上述操作后,小明和小华分别只进行了以下一步操作。
小明:保持滑片不动,断开S1,闭合S、S2,读出电压表的示数。
小华:保持滑片不动,闭合S、S1、S2,读出电压表的示数。
综合以上信息,对小明、小华的方案能否测量出小灯泡正常发光时的电阻进行评价_______ (填字母)。
A.只有小明的方案可行 B.只有小华的方案可行
C.两人的方案都可行 D.两人的方案都不可行
【答案】(1)见解析;断路;8.3;(2)U-I0R0;C
【解析】(1)①伏安法测小灯泡正常发光时的电阻,电压表并联在小灯泡两端测电压,电流表串联在电路中测电流,且两表都要使电流从正接线柱流入,负接线柱流出,如图所示:
②闭合开关,发现小灯泡不亮,电流表指针几乎不动,电路中出现断路,电压表指针明显偏转,故障原因可能是小灯泡断路;
③电流表的量程0~0.6A,分度值为0.02A,电流为I=0.3A,电阻为:
(2)闭合S、S1,断开S2,小灯泡、滑动变阻器和定值电阻R0串联;小灯泡正常发光时,电路中的电流为I0,因此调节滑动变阻器滑片P使电压表的示数为:
U1=U-I0R0
①小明:保持滑片不动,断开S1,闭合S、S2,电压表测滑动变阻器两端的电压U2。
小灯泡正常发光时的电压为:UL=U1-U2=U-I0R0-U2
小灯泡正常发光时的电阻为:
小明的方案可行;
②小华:保持滑片不动,闭合S、S1、S2,读出电压表的示数U3。此时小灯泡被短路,电路由滑动变阻器和定值电阻R0串联;
定值电阻R0两端的电压为:U0=U-U3
通过定值电阻R0电流为:
串联电路各处电流相等:
滑动变阻器现在的阻值为:
当闭合S、S1,断开S2,小灯泡、滑动变阻器和定值电阻R0串联时,电压表的示数为U1=U-I0R0;电路中的电流为I0;
滑动变阻器两端的电压为:
小灯泡正常发光时的电阻为:
小华的方案可行;故选:C。
(对点练3)利用如图甲所示电路测量小灯泡正常发光时的电阻,己知电源电压为6V,R0的阻值为10Ω,小灯泡的额定电压为2.5V。
(1)请用笔画线代替导线,将图甲中的电路正确连接,导线不要交叉,闭合开关前,需将滑片移至__端;
(2)闭合开关移动滑片,发现小灯泡不发光,电压表V示数接近电源电压,电压表V无示数(接线均完好,导线无断路),故障原因可能是_____________;
(3)排除故障后,闭合开关移动滑片,电压表V2示数如图乙所示,此时通过小灯泡的电流为_______A;
(4)继续移动滑片,当电压表V1示数为5V时,小灯泡正常发光,此时小灯泡的电阻为_______Ω。
【答案】(1)见解析;左;(2)小灯泡断路;(3)1.5;0.15;(4)10
【解析】(1)滑动变阻器需“一上一下”连接,例如连接右下端接线柱;闭合开关前,滑片应移至左端,此时滑动变阻器接入阻值最大,可保护电路。
(2)小灯泡断路时,整个电路无电流,电压表V1直接测量电源电压,示数接近电源电压。
电压表V2并联在定值电阻两端,电路断路无电流,定值电阻两端无电压,因此V2无示数,符合题目现象。
(3)电压表V2使用0~3V量程,分度值为0.1V,示数为1.5V。
此时电压表V1测定值电阻和小灯泡的总电压,示数为3V,定值电阻R两端电压为3V 1.5V=1.5V,通过电路的电流:
(4)当电压表V1示数为5V时,小灯泡正常发光,其额定电压为2.5V,因此定值电阻R两端电压为 5V 2.5V=2.5V。
此时电路电流:
小灯泡的电阻:
五、利用欧姆定律求解串并联电路电学量的计算
【例题5】(2026天津)如图甲所示电路,电源电压不变,为。只闭合开关,电流表的示数如图乙所示;再闭合,电流表的示数为。
(1)图乙中电流表的示数为_____;
(2)求电阻。
【答案】(1)0.3 (2)30Ω
【解析】(1)图乙电流表选用的是0 0.6A量程,分度值为0.02A,指针指向0.3A刻度处,所以示数为0.3A。
(2)只闭合S时,只有接入电路,电流 , ,根据欧姆定律,电源电压
闭合,与并联,电流表测干路电流 。并联电路各支路电压相等,干路电流等于各支路电流之和,结合欧姆定律可知
(对点练1)如图所示,定值电阻R1=5Ω,R2=10Ω,开关S闭合时,R1∶R2两端的电压分别是U1、U2,通过的电流分别是I1、I2,下列关系正确的是(  )
A. I1∶I2=1∶1 B. I1∶I2=1∶2
C. U1∶U2=1∶1 D. U1∶U2=2∶1
【答案】A
【解析】AB.由图可知,R1与R2串联,串联电路中的电流处处相等,则A正确,B错误;
CD.R1、R2两端的电压之比
故CD错误。故选A。
(对点练2)如图所示,电源电压保持不变,、为定值电阻。若开关、闭合,甲、乙两表均为电压表,示数之比为5∶2,则、电阻之比为______;若开关闭合、断开,两表均为电流表,甲、乙两表的示数之比为_______。
【答案】 3∶2 3∶5
【解析】 开关、闭合,甲、乙两表均为电压表,此时电阻R1和R2串联,电压表甲测的是电源电压,电压表乙测的是的电压,示数之比为5∶2,则R1和R2的电压之比为3∶2,由于串联电路电流处处相等,由公式可知,R1和R2的电阻之比为3∶2。
若开关闭合、断开,两表均为电流表,此时电阻R1和R2并联,则R1和R2的电压之比为1∶1,由于R1和R2的电阻之比为3∶2,当电压相同时,通过导体的电流与导体的电阻成反比,所以,通过R1和R2的电流之比为3∶2,由于电流表乙测的是干路电流,电流表甲测的是R1的电流,所以甲、乙两表的示数之比为3∶5。
(对点练3)如图所示的电路,电源电压恒定,R2的阻值为20Ω。只闭合开关S,电流表的示数为0.3A,再闭合开关S1,电流表的示数为0.4A。求:
(1)电源电压;
(2)电阻R1的阻值。
【答案】(1)6V;(2)60Ω
【解析】(1)只闭合开关S时,电路为R2的简单电路由I=U/R得:
(2)再闭合开关S1后,电阻R1和R2并联,由并联电路电流规律可知:
I1=I-I2=0.4A-0.3A=0.1A
由并联电路电压规律可知:U1=U=6V,可得:
答:(1)电源电压为6V;(2)电阻R1的阻值为60Ω.
六、利用欧姆定律对动态电路的分析
【例题6】(2026广东省广州)某同学在育苗棚中按图a连接电路,是定值电阻,电阻在不同温度下的阻值随湿度变化的曲线如图b。闭合开关,棚内环境( )
A. 温度不变、湿度增加时,电流表示数变大
B. 温度不变、湿度增加时,电流表示数变小
C. 湿度不变、温度升高时,电流表示数不变
D. 湿度不变、温度升高时,电流表示数变小
【答案】A
【解析】由图a可知,定值电阻与可变电阻串联,电流表测电路电流,电源电压保持不变,根据欧姆定律,电路电流为:
AB.温度不变时,由图b可知,湿度增加,阻值减小。总电阻减小,电源电压不变,根据,电流变大,电流表示数变大,故A正确,B错误;
CD.湿度不变时,由图b可知,温度升高,阻值减小,总电阻减小,根据,电流表示数变大,故CD错误。故选A。
(对点练1)如图所示,电源电压不变,同时闭合开关S、S1,待电路稳定后再断开S1,则(  )
A. 电流表A的示数减小,电流表A1的示数不变,电压表V的示数不变
B. 电流表A的示数不变,电流表A1的示数增大,电压表V的示数减小
C. 电流表A的示数、电流表A1的示数、电压表V的示数均不变
D. 电流表A的示数、电流表A1的示数、电压表V的示数均增大
【答案】A
【解析】由图可知,闭合开关S、S1时,电阻R1、R2并联,电流表A测干路中的电流,电流表A1测通过R2的电流,根据并联电路电流的特点可知,电流表A的示数大于电流表A1的示数,电压表测电源电压;当只闭合S时,电阻R1没有接入电路,此时电流表A与电流表A1相等,都是测通过R2的电流,而通过R2的电流根据欧姆定律可知,其前后不变,所以电流表A的示数减小,电流表A1的示数不变,电压表仍然测电源电压,所以电压表的示数也不变。故选A。
(对点练2)如图所示,电源电压不变,滑动变阻器的滑片P从a端滑到b端的过程中(  )
A.电流表、电压表示数都减小 B.电流表、电压表示数都增大
C.电流表示数减小、电压表示数增大 D.电流表示数增大、电压表示数减小
【答案】C
【解析】由图所示,滑动变阻器R2和定值电阻R1是串联,电压表测量变阻器两端的电压,当滑动变阻器的滑片P从a端滑到b端的过程中,滑动变阻器的电阻变大,根据串联电路电阻特点,总电阻变大,电源电压不变,由I=U/R可知,电路中电流变小,所以电流表的示数变小;对于定值电阻其两端的电压U1=IR1,电阻不变,电流变小,所以电压变小,根据串联电路电压特点,滑动变阻器两端的电压变大,所以电压表的示数变大。故选C。
(对点练3)如图所示,R1是定值电阻,R2是滑动变阻器,电源电压保持不变,当滑动变阻器R2的滑片P向b端滑动时,下列说法正确的是(  )

A.电压表V的示数变小,电流表A1的示数变小
B.电压表V的示数变大,电流表A2的示数不变
C.电压表V的示数不变,电流表A1的示数变大
D.电压表V的示数与电流表A2的示数之比不变
【答案】D
【解析】AB.由电路图可知,R1与R2并联,电压表测电源的电压,电流表A1测干路电流,电流表A2测R1支路的电流。因电源电压保持不变,所以,滑片移动时,电压表V的示数不变,故AB错误;
C.当滑动变阻器R2的滑片P向b滑动时,变阻器接入电路中的电阻变大,由I=U/R可知,通过R2的电流变小,因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,所以,干路电流变小,即电流表A1的示数变小,故C错误;
D.因并联电路中各支路独立工作、互不影响,由I=U/R可知,电压表V的示数与电流表A2的示数之比,即R1的阻值不变,故D正确。故选D。
七、欧姆定律在图像问题中的应用
【例题7】 (2026安徽)图甲所示为实验电路。闭合开关S,将滑片P从滑动变阻器的最右端N向最左端M移动,并记录下滑片P在不同位置时的电流表A、电压表和的示数,根据所记录的多组实验数据分别描绘出、的图像如图乙所示。已知电源电压恒定,则( )
A. 电源电压为
B. 定值电阻为
C. 图乙中①是的图像
D. 电流表A的示数为时,电压表的示数为
【答案】D
【解析】由图甲可知,与串联,电流表测电路电流,电压表测两端电压,测两端电压。
C.是定值电阻,根据欧姆定律可知,其两端电压随电流增大而增大,因此上升的图线①是的图像;根据串联电路的电压规律可知,此时的电压随电流增大而减小,故下降的图线②才是的图像,故C错误;
A.当滑片移到M端时,接入电阻为,电路电流最大,由图乙可知最大电流,此时两端电压为,两端电压为,电源电压,故A错误;
B.是定值电阻,根据,当时,得,故B错误;
D.测电压,对应图线②,当电流表示数时,由图乙可知,两端电压即的示数为,故D正确。故选D。
(对点练1)如图所示是灯泡L与电阻R的电流与电压关系图像,下列说法错误的是(  )
A.电阻R的电阻是10Ω
B.灯泡L的阻值随电压的增大而增大
C.若L与R串联在5V的电源上使用时,则电路中的电流为0.4A
D.若L与R并联在电源上使用时,通过干路的电流是0.6A,则此时电源电压为2V
【答案】D
【解析】A.根据欧姆定律可知电阻R的电阻
故A正确,不符合题意;
B. 由图可知,当灯泡两端的电压分别为1V、2V、4V时,通过灯泡的电流分别为0.4A、0.6A、0.8A,根据欧姆定律可知灯泡电阻分别为
所以灯泡L的阻值随电压的增大而增大,故B正确,不符合题意;
C. 由图可知,L与R串联时,电路中的电流为I=0.4A时,灯泡两端的电压为UL=1V,电阻R两端的电压为UR=4V,根据串联电路规律可得串联电路的总电压U=UL+UR=1V+4V=5V
所以L与R串联在5V的电源上使用时,通过L的电流是0.4A,故C正确,不符合题意;
D. L与R并联在2V的电源上使用时,根据并联电路规律可知L与R两端的电压均为2V,由图可知通过R的电流IR=0.2A,通过L的电流IL=0.6A,由并联电路电流规律可得干路的电流I′=IR+IL=0.2A+0.6A=0.8A
故D错误,符合题意。故选D。
(对点练2)如图甲所示的电路,电源电压恒定。R0为定值电阻,闭合开关S,移动滑片P,电压表示数随电流表示数变化的图像如图乙所示。则电路中最大电流为 A,电源电压为 V,电压表与电流表的比值最大为 Ω。
【答案】 0.6 12 100
【解析】实验中,定值电阻R0与滑动变阻器串联,电压表测量滑动变阻器的电压,电流表测量电路电流。
由图得,当电压表的示数为0时,电流表的示数为0.6A,此时变阻器接入电路电阻为0Ω,此时电路电阻最小,电路电流最大,故电路中最大电流为0.6A。
电源电压不变,由串联电路电压特点得
由欧姆定律得

电源电压为
电压表与电流表的比值最大为
(对点练3)如图所示电路,电源电压保持不变。闭合开关S,当滑动变阻器的滑片P从a端滑到b端的过程中,两个电阻的U-I关系图象如图所示。则下列判断正确的是( )
A.电源电压为13V
B.变阻器滑片在中点时,电压表V2示数为4.8V
C.图线甲是电阻R1的“U-I”关系图象
D.滑动变阻器的最大阻值为30Ω
【答案】D
【解析】AC.据图可知,电路为定值电阻和变阻器串联,电压表V1测定值电阻两端电压,电压表V2测变阻器两端电压,当变阻器接入电路中的阻值变大时,电路中的电流变小,根据可知,定值电阻两端电压变小,由于电源电压不变,变阻器两端电压变大,因此定值电阻两端电压随电流的减小而减小,变阻器两端电压随电流的减小而增大,因此甲图是变阻器R2两端电压和电流的变化图像;乙图是定值电阻R1两端电压和电流的变化情况,由图像可知,当电路中电流为0.6A时,两电阻两端电压均为6V,则电源电压为
故AC错误;
BD.由图像甲可知,当电路中的电流为0.3A时,变阻器接入电路中的阻值最大,此时变阻器两端电压为9V,可得变阻器的最大阻值为
由图像乙可知,此时定值电阻两端电压为3V,定值电阻的阻值为
当变阻器滑片在中点时,电路中的总电阻为
电路中的电流为
电压表V2示数为
故B错误,D正确。故选D。
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人教版2024九年级全册物理同步精讲精炼学案(全国通用)
第十七章 欧姆定律
专题34 《欧姆定律》单元复习五步曲
1. 探究电流与电压、电阻的关系。
2.理解欧姆定律。
3. 学会用伏安法测电阻。
4. 能运用欧姆定律解决简单的串、并联电路问题。
注意:学生在学习过程中,要达到课标要求,必须完成下列学习目标(特别重要)
1. 通过实验探究电流跟电压、电阻的关系,让学生经历科学探究的全过程。
2. 进一步熟悉探究实验中常用的一种方法——控制变量法。
3. 会观察、收集、分析实验中的数据并尝试采用图象法分析实验数据。
4. 能说出电流与电压、电阻间的正比、反比关系。
5. 通过实验探究电流跟电压、电阻的定量关系,分析归纳得到欧姆定律。
6. 理解欧姆定律,能运用欧姆定律分析解决简单的电路问题。
7. 通过计算,学会解答电学计算题的一般方法,培养学生逻辑思维能力,培养学生解答电学问题的良好习惯。
8. 进一步掌握使用电流表、电压表的方法。
9. 学会用伏安法测电阻。
10. 加深对欧姆定律及其应用的理解。
温馨提醒:单元重点和难点
本单元教学重点
1. 学生运用控制变量的方法来设计和完成“电流与电压和电阻的关系”实验。
2. 理解欧姆定律的内容以及其表达式、变换式的意义。
3. 根据实验原理设计电路测电阻。
4. 运用欧姆定律、串并联电路知识解决实际问题。
本单元教学难点
1. 学生运用控制变量的方法来设计和完成“电流与电压和电阻的关系”实验。
2. 数学推理、图象的方法处理实验数据。
3. 学生运用欧姆定律解决简单的实际问题。
考点一 探究导体中电流与电压、电阻的关系
【提出问题】导体中的电流与导体两端的电压有什么关系?与导体的电阻有什么关系?
【猜想与假设】
1. 电阻一定时,导体中的电流与导体两端的电压成正比;
2. 电压一定时,导体中的电流与导体的电阻成反比。
【实验方法】控制变量法(探究电流与电压关系时,控制电阻不变;探究电流与电阻关系时,控制电压不变)、转换法(通过电流表示数反映电流大小)。
【实验器材】电源、开关、定值电阻(不同阻值)、电流表、电压表、滑动变阻器、导线若干。
【设计并进行实验】
1. 探究电流与电压的关系(控制电阻不变):
(1)按电路图连接电路(开关断开,滑动变阻器滑片移到最大电阻处);
(2)接入定值电阻R,闭合开关,调节滑动变阻器,记录电压表读数U1和电流表读数I1;
(3)改变滑动变阻器滑片位置,记录多组不同的U和I;
(4)更换不同阻值的定值电阻,重复上述实验,验证规律的普遍性。
2. 探究电流与电阻的关系(控制电压不变):
(1)接入定值电阻R1,闭合开关,调节滑动变阻器,使电压表示数为U,记录电流I1;
(2)断开开关,更换定值电阻R2,闭合开关,调节滑动变阻器,使电压表示数仍为U,记录电流I2;
(3)更换R3,重复步骤2,记录多组数据。
【分析与论证】
(1)电阻一定时,电流随电压的增大而增大,且,即电流与电压成正比;
(2)电压一定时,电流随电阻的增大而减小,且,即电流与电阻成反比。
【交流与评估】
滑动变阻器的作用:
①保护电路;
②探究电流与电压关系时改变电阻两端电压;
③探究电流与电阻关系时控制电阻两端电压不变;
(2)实验误差来源
电流表、电压表读数误差,滑动变阻器调节不精准,定值电阻阻值有误差;
(3)注意事项
更换定值电阻后,需重新调节滑动变阻器使电压不变,再记录数据;
(4)实验结论的普遍性:需更换不同阻值的定值电阻重复实验,避免偶然性。
考点二 理解欧姆定律
1. 欧姆定律的内容
导体中的电流,跟导体两端的电压成正比,跟导体的电阻成反比(适用于纯电阻电路,即电能全部转化为内能的电路,如电灯、电阻丝等,不适用于电动机、电风扇等非纯电阻用电器)。
2. 表达式与物理量
(1)基本公式:;
(2)变形公式:(求电压)、(求电阻);
(3)各物理量单位及换算:
物理量 符号 国际主单位 常用单位 换算关系
电流 I 安培(A) 毫安(mA)、微安(μA) ,
电压 U 伏特(V) 千伏(kV)、毫伏(mV) ,
电阻 R 欧姆(Ω) 千欧(kΩ)、兆欧(MΩ) ,
3. 对欧姆定律的理解
(1)“成正比”:当电阻R不变时,电流I与电压U成正比(必须强调“电阻一定”,不能说“电压与电流成正比”,因为电压是形成电流的原因);
(2)“成反比”:当电压U不变时,电流I与电阻R成反比(必须强调“电压一定”,不能说“电阻与电流成反比”,因为电阻是导体的固有属性,与电流无关);
(3)的意义:该公式是电阻的计算式,而非决定式,电阻R的大小由导体的材料、长度、横截面积、温度决定,与U和I无关,仅能通过U和I的比值计算电阻大小。
考点三 伏安法测电阻
伏安法测电阻是中考实验题的高频考点,出现的考题包括两个方面:一是测量定值电阻的实验;二是测量小灯泡电阻的实验。核心是利用欧姆定律,通过电压表测电压、电流表测电流,计算导体电阻,需掌握实验的完整流程和误差分析。
注意:特殊方法测电阻也是中考常考题型,这方面将在中考总复习时系统学习(有自学能力的同学,可以自学)。
(一)测量定值电阻
1. 实验原理
(电阻的计算式,通过测量导体两端的电压U和通过的电流I,计算电阻值)。
2. 实验器材
电源、开关、待测电阻、电流表、电压表、滑动变阻器、导线若干。
3. 实验电路
(1)电流表:串联在电路中(测通过待测电阻的电流);
(2)电压表:并联在待测电阻两端(测待测电阻两端的电压);
(3)滑动变阻器:“一上一下”串联接入电路,作用是① 保护电路;② 改变待测电阻两端的电压,进行多次测量(多次测量的目的:测定值电阻时求平均值减小误差;测小灯泡电阻时探究温度对电阻的影响)。
4. 实验步骤
(1)按电路图连接电路(开关断开,滑动变阻器滑片移到最大电阻处,电流表、电压表正负接线柱正确连接,选择合适量程);
(2)闭合开关,调节滑动变阻器滑片,使电压表有合适示数,记录此时的电压表示数U和电流表示数I;
(3)改变滑动变阻器滑片位置,重复步骤(2),进行3-4次测量;
(4)计算每次测量的电阻值,若测定值电阻,求多次测量的平均值;若测小灯泡电阻,记录不同电压下的电阻值,分析变化规律。
5. 数据记录与处理
实验次数 电压U/V 电流I/A 电阻R/Ω 平均值R/Ω
1 1.5 0.3 5.0 5.1
2 2.0 0.4 5.0
3 2.5 0.5 5.2
6. 误差分析
(1)系统误差:
① 电流表内接法(电流表接在电压表测量范围之内):测量值>真实值,原因是电流表分压,导致电压表测量值偏大;
② 电流表外接法(电流表接在电压表测量范围之外):测量值<真实值,原因是电压表分流,导致电流表测量值偏大;
(2)偶然误差:电压表、电流表读数误差,滑动变阻器调节不精准,可通过多次测量求平均值减小。
(3)特殊情况(测小灯泡电阻):测量值随电压增大而增大,原因是小灯泡发光时温度升高,电阻随温度增大而增大(不属于误差,是电阻的特性变化)。
(二)测量小灯泡电阻
伏安法测小灯泡的电阻
【提出问题】如何测量小灯泡的电阻?小灯泡的电阻随电压的变化有什么规律?
【猜想与假设】
(1)可通过测量小灯泡两端的电压和通过的电流,利用计算电阻;
(2)小灯泡的电阻可能随电压增大而增大(温度升高导致)。
【实验原理】
【实验器材】电源、开关、小灯泡、电流表、电压表、滑动变阻器、导线若干。
【设计并进行实验】
(1)按电路图连接电路(开关断开,滑动变阻器滑片移到最大电阻处,电流表串联、电压表并联在小灯泡两端,注意正负接线柱和量程选择);
(2)闭合开关,调节滑动变阻器滑片,使小灯泡两端电压为额定电压,记录电压U1和电流I1;
(3)改变滑动变阻器滑片位置,记录多组不同电压(低于、等于、略高于额定电压)下的U和I(注意:电压不可过高,避免小灯泡烧坏);
(4)断开开关,整理器材。
【分析与论证】
(1)计算每组数据的电阻值;
(2)结论:小灯泡的电阻随两端电压的增大而增大,原因是电压增大,小灯泡实际功率增大,温度升高,电阻随温度升高而增大。
【交流与评估】
(1)与测定值电阻的区别:测小灯泡电阻时不能求平均值(电阻随温度变化,多次测量的目的是探究变化规律;测定值电阻多次测量是为了减小误差);
(2)实验故障分析:①小灯泡不亮,电流表无示数,电压表有示数→小灯泡断路;②小灯泡不亮,电流表有示数,电压表无示数→小灯泡短路;③指针反向偏转→电流表/电压表正负接线柱接反;④指针超偏→量程选择过小;
(3)滑动变阻器的作用:①保护电路;②改变小灯泡两端的电压,进行多次测量。
考点四 欧姆定律在串并联电路中的应用
结合串并联电路的电流、电压、电阻的规律,利用欧姆定律进行电学量的计算是中考计算的核心考点,需熟练掌握以下推导规律:
1. 串联电路中的应用需要掌握的基础理论知识
(1)电流规律:(串联电路电流处处相等);
(2)电压规律:;
(3)电阻规律:;
(4)推导关系(分压规律延伸):由得,因,故(串联电路中,各导体两端电压与电阻成正比,电阻越大,分得的电压越大)。
2. 并联电路中的应用需要掌握的基础理论知识
(1)电流规律:(干路电流等于各支路电流之和);
(2)电压规律:(各支路电压等于总电压);
(3)电阻规律:;
(4)推导关系(分流规律):由,因,故(并联电路中,各支路电流与电阻成反比,电阻越大,支路电流越小)。
3. 解决串并联电路电学量的计算问题步骤
(1)识别电路连接方式(串联/并联,有无短路、断路);
(2)明确已知物理量(标注已知的U、I、R,统一单位);
(3)选择对应的电路规律和欧姆定律公式(优先用推导规律简化计算,如串联分压、并联分流);
(4)代入数据计算,求解未知量(复杂电路可先求总电阻/总电流,再分步推导支路物理量)。
注意:在计算过程中,要特别注意公式中各物理量的“同一性”和“同时性”。
(1)“同一性”指公式中的I、U、R必须对应同一导体或同一电路在同一时刻的物理量,不能将不同导体的电流、电压、电阻随意代入同一公式计算。
(2)“同时性”则强调电路状态发生变化时(如开关通断、滑动变阻器滑片移动等),各物理量的数值会相应改变,需使用变化后同一时刻的物理量进行计算,避免混淆变化前后的物理量数值。
【易错点】动态电路中,电键打开与闭合、滑动变阻器滑片的移动导致电学量变化的分析出现错乱。解决这类易错点应该注意:
1.明确开关闭合时的电路连接方式,接入元件的工作情况,电表的测量值域;
2.分析对应开关断开后的实际情况;
3.确定开关断开后的电路连接方式,接入元件的工作情况,电表的测量值域;
4. 运用欧姆定律及相关推论求解相应物理量;
5. 开关通断引起的的各物理量变化的分析要清晰。
6.确定滑动变阻器滑片位于某一位置时的电路连接方式,接入元件的工作情况,电表的测量值域;
7.分析移动滑动变阻器的滑片后,电路产生变化的实际情况;
8.确定滑动变阻器滑片位置变化后的电路连接方式,接入元件的工作情况,电表的测量值域;
9. 运用欧姆定律及相关推论求解相应物理量;
10.与滑动变阻器串联的电阻各量变化分析要清晰。
一、动态电路的定性分析思维方法
电路中某个元件(如滑动变阻器、开关或传感器)发生变化时,不进行具体数值计算,而是通过逻辑推理和电路规律,判断电流、电压等物理量的变化趋势。
1.判断电路连接方式 :先明确各用电器是串联还是并联,忽略电压表(视为断路)、简化电流表(视为导线)。
2.确定电表测量对象 :电压表接在谁两端,就测谁的电压;电流表在哪个支路,就测该支路的电流。
3.分析电阻变化情况 :如滑动变阻器滑片移动、开关通断、光敏/热敏电阻变化等,导致某部分电阻改变。
4.由局部到整体,再回到局部 :从变化的电阻入手→判断总电阻变化→根据欧姆定律分析总电流变化→进而分析路端电压、各支路电压电流变化。
实用快速判断技巧:“串反并同”
在 电源有内阻 且滑动变阻器为 限流接法 时适用:
串反 :与变化电阻 串联 的元件,其电流、电压等变化趋势 相反 。→电阻变大→串联部分的电压/电流/功率都 变小。
并同 :与变化电阻 并联 的元件,其电流、电压等变化趋势 相同 。→电阻变大→并联部分的电压/电流/功率都 变大 。
注意:此法为速解技巧,需理解前提条件,避免误用。
二、动态电路的范围问题
滑动变阻器、开关等引起电路参数变化时, 电流、电压、电阻等物理量的变化范围 ,且需在 不损坏电路元件 的前提下确定该范围。
1.列极值 :罗列所有元件的安全极限(电表量程、额定电流/电压等)。
2.定状态 :分两种极端状态——滑动变阻器阻值最小(电流最大)、阻值最大(电压可能最大)。
3.求各量 :在每种状态下分别计算电流、电压、电阻、功率等。
4.得范围 :对比两种状态,得出各物理量的变化区间。
常见误区提醒:
①忽略 多个限制条件中的最小值 (如多个元件允许的最大电流不同,取最小者) ;
②混淆 电压表测量对象 (测电源、定值电阻还是滑动变阻器);
③并联电路误用串联分压规律。
三、电学图像问题
电压表并联在定值电阻/滑动变阻器两端的图像分析与计算。
欧姆定律图像问题的核心是理解电压-电流(U-I)图像中斜率的物理意义 。在U-I图像中, 斜率代表电阻R ,因为根据欧姆定律 ,变形可得 U=IR,这是一条过原点的直线,其斜率为R。
进一步来说:
若图像是I-U图像 ,其斜率表示 电阻的倒数(即电导) ,而U-I图像的斜率才直接等于电阻。
对于非线性元件(如灯泡),图像为曲线,说明电阻随温度变化,此时某点的“动态斜率”反映该工作状态下的实际电阻。
四、变化范围综合计算问题
主要涉及电路中滑动变阻器阻值变化时,电流表、电压表读数的变化范围,以及用电器安全工作的条件分析。
1.明确电路结构 :判断是串联还是并联电路,电压表测哪部分电压,电流表测哪条支路电流。
2. 确定变化因素 :通常是滑动变阻器滑片移动导致接入电阻变化(如从0Ω到最大值)。
3. 找出限制条件 :电表量程(如电流表0~0.6A)、用电器允许的最大电流或电压、滑动变阻器的阻值范围。
4. 分情况讨论极值 :
当滑片在最左端(变阻器阻值最小,常为0Ω)→电流最大,电压可能最小或最大;
当滑片在最右端(变阻器阻值最大)→电流最小,电压可能达到极值。
5. 应用公式计算 :
串联电路中: 电压分配U1=IR1
并联电路中:各支路电压相等,干路电流等于支路电流之和。
五、 解决电学量的“变化量”问题思维方法
针对定值电阻,利用电压变化量与电流变化量之比求阻值,即,适用于动态电路中快速求解未知电阻 。
1.确定研究对象 :明确题目中哪个电阻是 定值电阻 (阻值不变);确保该电阻在两个不同电路状态下均有电流通过。 关键判断 :排除滑动变阻器或非线性元件(如灯泡)。
2. 提取两个状态下的电学数据 :记录该定值电阻在状态1和状态2时的:电压值U1、U2,电流值I1、I2,可从电压表、电流表读数或题设条件中获取。
3. 计算变化量并代入公式 :电压变化量:ΔU=|U2-U1∣,电流变化量:ΔI=∣I2-I1∣,代入公式:。
4. 验证适用条件 :检查是否满足“同一电阻、定值、同时性”原则。排除因并联支路断开或短路导致无电流通过的情况。
高频避坑提醒:不可用于灯泡、二极管等 阻值变化的元件 。
不可用于滑动变阻器本身的ΔU与ΔI计算(因其R变化)。
必须保证ΔU和ΔI是 同一电阻 在两个状态下的对应变化。
六、“黑箱”问题
内部电路结构未知的装置,外部只有若干接线柱可供测量和探测。
1.全面测量 :对所有接线柱组合进行电压和电阻测试。
2. 分类分析 :区分有源/无源,判断是否存在特殊元件。
3. 合理假设 :基于数据提出多种可能结构。
4. 排除验证 :结合电路规律排除不合理结构,保留满足条件的解。
5. 最优选择 :在多解情况下,优先选择元件最少、结构最简明的方案 。
提示:由于不同内部结构可能导致相同的外部表现,因此黑箱问题的答案 往往不唯一 ,但可通过约束条件(如元件数量限制)缩小范围。
七、 电学与力、热综合(拓展)
非电学量的变化转化为电阻变化,进而分析电路动态变化。
1.解题思路:
①识别变量转化路径 :力/热/光→电阻变化→电路动态变化(I、U变化)。
②判断电路结构 :串并联关系、电表测量对象(电压表测谁?电流表测总电流?)。
③应用欧姆定律和串并联规律 :串联:电流相等,电压分压()。
并联:电压相等,电流分流()。
④结合图像或实验数据 :如I-U图像、F-L图像等,提取关键数值进行计算。
2.综合类型:
①力电综合:常见于 压力传感器、拉力计、电子秤 等装置。
原理:外力改变滑动变阻器接入长度→改变电阻→改变电流/电压→通过电表示数反映力的大小。
关键点 :弹簧形变量与拉力成正比(胡克定律)。滑动变阻器阻值与接入长度成正比。电流表或电压表示数可标定为力的刻度(即“电表改拉力计”)。
②热电综合:常见于 温度报警器、电饭煲、热敏电阻 控制电路。
核心元件: 热敏电阻 (NTC:温度升高,阻值减小;PTC:反之)。
原理:温度变化→热敏电阻阻值变化→电路电流变化→达到设定值时触发报警或开关。
应用 :电饭煲自动跳闸:加热时温度上升,PTC电阻增大,电流减小,达到临界值后断开电路。
温度监测:通过电压表示数判断温度高低。
③光电综合:典型应用: 烟雾报警器、光控路灯、自动窗帘 。
核心元件: 光敏电阻 (光照越强,阻值越小;光照越弱,阻值越大)。
分析 :如烟雾遮挡激光,光照减弱→光敏电阻R阻值增大→总电阻增大→电流表示数减小→达到设定值时报警。同时,光敏电阻两端电压增大(串联分压原理)。
八、 电学实验中故障分析方法
类型1. 探究串、并联电路电流与电压关系实验中的故障分析
1.电流表(A):指针反向偏转 (正负接线柱接反)、指针正向偏转幅度过小 (量程选择过大)、指针正向偏转超出刻度范围(量程选择过小)、 电流表无示数 (串联电路:可能某处发生 断路 。并联电路:若仅一支路无电流,该支路 断路 ;若所有支路无电流,则 干路断路 )。
2.电压表(V):指针反向偏转 (正负接线柱接反)、 正向偏转幅度过小 (量程选择过大)、 正向偏转幅度过大(超满偏) (量程选择过小)、 电压表有示数但电流表无示数 (与电压表并联的用电器 断路)、电压表无示数但电流表有示数(与电压表并联的用电器 短路 ,或电压表本身接触不良/损坏)。
3.灯泡不亮: 串联电路中:一灯亮、一灯不亮( 不亮的灯泡被短路);两灯均不亮: (干路断路 )。 并联电路 :一支路灯不亮,其余正常(该支路 断路 );所有灯都不亮( 干路断路 或 电源故障 )。
4.数据异常与操作失误 :表格数据错误 (常因 电表量程看错 导致读数偏差); 实验结论缺乏普遍性(未换用 不同规格灯泡 或未 改变电源电压 进行多次实验) ;刚接好导线灯就亮 (连接电路时 开关未断开)。
类型2. 探究电流与电压、电阻关系实验中的故障分析
1.电流表示数为零,电压表示数等于电源电压 : 定值电阻R断路。
2.电流表有示数,电压表示数为零 : 定值电阻R短路。
3.电压表、电流表示数均很小且不变 : 滑动变阻器同时接了下面两个接线柱。
4.电压表、电流表示数均很大且不变 : 滑动变阻器同时接了上面两个接线柱(或滑动变阻器短路)。
5.两表示数均为零(导线完好):滑动变阻器、开关或电流表断路。
6.电压表量程选择不当或接线错误:电压表量程过大→测量不精确;电流表正负接线柱接反 →指针反偏;滑动变阻器未“一上一下”连接→无法调节阻值。
类型3. 电阻的测量实验中的故障分析
1.电流表无示数,电压表有示数(且接近电源电压) :待测电阻(如Rx) 断路 ,或电压表串联在电路中。 原理 :电压表内阻极大,当Rx断路时,电压表相当于直接接在电源两端,显示电源电压;电流表因断路无电流通过。
2.电流表有示数,电压表无示数 :待测电阻 短路 ,或电压表本身损坏/接线不良。
3. 两表均无示数 : 干路断路 (如开关、电源、电流表或导线断开),导致整个电路无电流。
4.两表均有示数但调节滑动变阻器无效:滑动变阻器接线错误(如“上上”或“下下”连接),未实现“一上一下”接法。
5. 电表指针反偏 :电表 正负接线柱接反 ,调换接线即可。
九、 串并联电路计算题的解题基本策略
应用欧姆定律解决问题,从以下几个方面来思维,并关注应注意的几点:
(1)对于单个导体在电路中工作的问题,只要把精力放在找这个导体的两端电压U,流经电流I,导体电阻R。各量均用国际单位,根据欧姆定律列出方程:I=U/R,所求量在该方程中解出即可。
(2)对于两个导体串联时,分别找出每个导体对应的电流、电压和电阻。如:对于导体A,电阻R1,两端电压U1,流经电流I1,这三个量满足欧姆定律:I1=U 1/R1;对于导体B,电阻R2,两端电压U2,流经电流I2,这三个量满足欧姆定律:I2=U2/R2。然后再根据串联电路电流、电压、电阻的特点将上面两方程联系起来。比如:
①串联电路两导体流经电流相等,也就是I1=I2=I(I是串联电路总电流),这样得到
U 1/R1=U2/R2=U/R(U是串联电路总电压,R为总电阻),题中待求的物理量就在这个方程中,解方程即可!
②串联电路两导体电压之和等于电路总电压,也就是U1+U2=U,这样将U1=I1R1,U2=I2R2代入得I1R1+I2R2=U,解这个方程可得所要求的量。
(3)对于两个导体并联时,分别找到两个支路导体的电流、电压、电阻,再看看电路的总电流、总电压、总电阻。
如:对于第一个支路,流经电流I1,电阻R1,两端电压U1,用欧姆定律联系起来建方程:I1=U1/R1;对于第二个支路,流经电流I2,电阻R2,两端电压U2,也用欧姆定律联系起来建方程:I2=U2/R2。对于整个电路找总电流I,总电压U,总电阻R。再用欧姆定律联系起来建方程:I=U/R。然后根据并联电路的电流、电压、电阻之特点,将以上方程联系起来会得到新的方程,所求的量就在新的方程之中。
如:①根据并联电路电流特点:I1+I2=I
②根据并联电路电压特点:U1=U2=U
③根据并联电路电阻特点:1/R1+1/R2=1/R
我们初中阶段在计算类问题中,只研讨两个电阻的串联或并联。对于电路中可能会有3个或4个电阻,这样的电路一定会有开关作用,根据开关的关闭和打开情况,有的电阻被短路掉,有的电阻处于断路状态,这时电路中会出现只有一个导体工作,还会出现只有两个导体串联或并联在电路中,有的问题根据滑动变阻器的滑片滑动情况,看变阻器是否接入电路之中。总之,我们只要把(1)(2)(3)解读思路弄清晰,初中阶段课标要求的电路计算应用问题就会很容易解决。
一、探究电流与电压、电阻的关系
【例题1】(2026黑龙江齐齐哈尔)学习小组在“探究电压一定时电流与电阻的关系”实验时,采用如图甲所示的电路,电源电压恒为4.5V,五个定值电阻的阻值分别为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω,滑动变阻器的规格为“50Ω,1A”。
(1)请你用笔画线代替导线,将图甲中的实物连接完整,要求滑动变阻器的滑片向左滑时,电流表示数减小。
(2)小强选取5Ω的定值电阻接入电路并按正确的步骤操作,闭合开关后发现电压表无示数,电流表有示数,如果电路只有一处故障,原因可能是定值电阻_______。
(3)故障排除后,小强调节滑动变阻器滑片的位置,使电压表示数为2.5V,此时电流表指针位置如图乙所示,读出电流表示数为______A,并记录下来。
(4)小强说,接下来的操作步骤是:将开关断开,把5Ω的定值电阻替换成10Ω后立即闭合开关继续实验,小丽认为如果他这样操作,错误之处是_______。
(5)小组同学继续合作,正确完成后续实验。通过计算记录的每组电阻与电流的乘积,发现乘积几乎是一个定值,由此可初步得出实验结论是_______。
(6)有一电阻器的电阻R未知,小丽利用最大阻值为R0的滑动变阻器和电流表,设计了如图丙所示的电路,电源电压未知且恒定。在保证电路安全的情况下完成了对电阻器电阻R的测量。
①闭合开关S,将滑动变阻器的滑片P滑到最右端,记下此时电流表示数为I1;
②______________,记下此时电流表示数为I2;
③电阻器的电阻表达式为R=______(用R0、I1、I2表示)。
【答案】(1) (2)短路
(3)0.5 (4)闭合开关前未将滑动变阻器滑片调到最大阻值处
(5)电压一定时,导体中的电流与导体的电阻成反比
(6) 将滑动变阻器的滑片P滑到最左端
【解析】(1)滑动变阻器要求滑片左滑时电流减小,即接入电阻变大,因此需将滑动变阻器的右下接线柱接入电路。
(2)电流表有示数说明电路是通路,电压表无示数,说明与电压表并联的定值电阻短路,电压表被短路,因此无示数,符合故障现象。
(3)电流表选用0~0.6A量程,分度值为0.02A,指针指向0.5A,因此读数为0.5A。
(4)把5Ω换成10Ω后,根据串联分压,定值电阻阻值变大,两端电压会大于2.5V;直接闭合开关会导致定值电阻电压超标,正确操作是:闭合开关前,应先将滑动变阻器滑片移到最大阻值处,再闭合开关调节滑片使定值电阻电压回到2.5V。
(5)实验中IR的乘积为定值(即定值电阻电压一定),因此可得结论:电压一定时,电流与电阻成反比。
(6)滑片在最右端时,滑动变阻器接入最大阻值,电源电压;滑片滑到最左端时,滑动变阻器接入电阻为0,电源电压;联立两式解得。
(对点练1)(2025·四川)小严和小唐同学在探究导体中电流与电阻的关系时,选用的实验器材有:电源、电流表、电压表、三个定值电阻(阻值分别为、、)、滑动变阻器、开关以及导线若干,他们设计的电路图如图甲所示。
(1)按照图甲连接电路时,开关S应______(选填“断开”或“闭合”);接通电路前,滑动变阻器的滑片应移至其接入电路阻值最______(选填“大”或“小”)的位置。
(2)他们选择阻值为的定值电阻接入电路,移动滑动变阻器滑片到适当位置,此时电流表示数如图乙所示,读出电流值为______A,并记录在表格中。
实验次数 电阻 电流
1 10
2 15 0.2
3 30 0.1
(3)更换不同的定值电阻进行实验,调节滑动变阻器,使定值电阻两端的电压保持不变,读数并记录在表格中。
(4)分析表格中的数据可知:当导体两端电压一定时,导体中的电流与导体的电阻成______(选填“正比”或“反比”)。
(对点练2)(2025·山西)如图是探究电流与电阻关系的实验装置,电源电压为,实验用到定值电阻的阻值分别为、、、、。
次数 1 2 3 4 5
电阻 5 10 15 20 25
电流 0.4 0.2 0.14 0.1 0.08
(1)请你用笔画线代替导线,把图中实物电路连接完整(导线不得交叉)。
(2)连接电路时,开关应___________。连接好电路,实验前,应将滑动变阻器的滑片移至___________(选填“A”或“B”)端。实验中,滑动变阻器除保护电路外,还有___________的作用。
(3)闭合开关,发现电流表有示数,电压表无示数,其原因可能是___________。
(4)排除故障后,通过实验获得数据如上表,分析数据可以得出结论:电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成___________。第5次实验时,滑动变阻器接入电路的电阻应为___________。
(对点练3)在探究通过导体的电流与导体两端电压的关系时,小明设计了如图-1所示电路。电源电压为3V且保持不变,R为定值电阻。
(1)连接电路时,开关应处于______状态;闭合开开关前滑动变阻器的滑片P应处于______处;
(2)闭合开关S,发现电压表示数接近3V,电流表指针几乎不偏转,移动滑片P的过程中,两表示数均无变化。已知导线、仪表均完好,且接触良好,则故障原因是______;
(3)排除故障后,闭合开关S,小明改变电阻R两端电压,进行了多次实验,实验数据记录如下表。
试验次数 1 2 3 4
电压表示数U/V 1.0 1.5 2.0 2.5
电流表示数I/A 0.10 0.15 0.20 0.25
①请根据表中数据,在图-2中用描点法画出导体中的电流I与导体两端电压U的关系图象;
②分析数据可得:当导体电阻一定时,导体中的电流与导体两端的电压成______;
(4)在此实验中改变电阻R两端的电压是通过改变______来实现的;
(5)此实验中多次测量寻找普遍规律的目的与下面的______(选填“A”或“B”)实验中多次测量的目的相同。
A.探究电流与电阻的关系
B.测量未知电阻的阻值
二、对欧姆定律的理解
【例题2】根据欧姆定律可以得到公式关于这个公式,下列说法中正确的是(  )
A.同一导体的电阻与加在它两端的电压成正比
B.同一导体的电阻与通过它的电流成反比
C.导体两端电压为零时,导体的电阻也为零
D.同一导体两端的电压和电流的比值不变
【答案】D
【解析】ABC.电阻是导体本身的一种性质,其大小只与导体的材料、长度、横截面积和温度有关,与导体两端的电压和通过的电流大小无关。 所以,同一导体的电阻与加在它两端的电压、通过它的电流大小无关,且导体两端电压为零时其阻值不为零,故ABC错误;
D.同一导体的电阻不变,由可知,同一导体两端的电压增大几倍,通过它的电流也增大几倍,电压与电流的比值不变,故D正确。故选D。
(对点练1)关于欧姆定律公式,下列说法正确的是(  )
A.导体中的电流越大,导体的电阻就越小
B.同一导体两端的电压跟通过导体的电流成反比
C.导体电阻的大小,可以用它两端的电压与通过它的电流的比值来表示
D.导体两端的电压越大,导体的电阻越大
(对点练2)对欧姆定律的理解,下列说法中错误的是(  )
A.对同一导体,导体中的电流强度与这段导体两端电压成正比
B.在电压不变时,导体的电阻愈大,通过的电流则愈小
C.在相同电压时,导体的电阻与电流成反比
D.对同一导体,导体两端电压与通过电流的比值不变
(对点练3)以下是对欧姆定律表达式的几种理解,其中正确的是( )
A.由可得,表示在通过导体电流I一定时,电阻R跟导体两端电压U成正比
B.由可得,表示在导体两端电压U一定时,电阻R跟通过导体的电流I成反比
C.表示在导体两端电压U一定时,通过导体的电流I跟导体电阻R无关
D.表示在导体电阻R一定时,通过导体的电流I跟导体两端电压U成正比
三、伏安法测定值电阻的实验
【例题3】(2026河南)某小组用如图甲中的器材测量定值电阻的电阻,所用电源电压为。
(1)请用笔画线表示导线,将如图甲中的电路连接完整。
(2)正确连接好电路,闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片置于___________(填“”或“”)端。闭合开关后,移动滑片,电流表示数发生变化,而电压表无示数,造成该故障的原因可能是___________(写出一种即可)。
(3)排除故障后进行实验,当电压表示数如图乙所示时,电流表示数如图丙所示,则通过定值电阻的电流为___________,本次测得定值电阻的电阻为___________。
(4)为减小误差,要多次测量,设计表格如下,请将表中横线处的内容填写完整。
实验序号 1 2 3 4 5 …
电压
电流
电阻
_____
【答案】(1)##
(2) B 定值电阻短路##电压表断路##电压表短路
(3) 0.32 5
(4)电阻平均值
【解析】(1)测量定值电阻的电阻实验中,定值电阻与滑动变阻器串联,故将定值电阻的右接线柱与滑动变阻器任一上端接线柱连接;电压表测定值电阻两端电压,故将电压表的“3”接线柱与定值电阻右接线柱连接。据此作图。
(2)为了保护电路,闭合开关前,滑动变阻器需要调到最大阻值处,应将滑动变阻器的滑片置于B端;
闭合开关后,移动滑片时电流表示数变化,说明电路是通路,电压表无示数,原因可能是定值电阻短路,或电压表本身断路或短路,无法显示读数。
(3)电源电压为3V,电压表选0~3V量程,分度值0.1V,定值电阻两端电压为1.6V;电流表选0~0.6A量程,分度值0.02A,通过定值电阻的电流为0.32A,定值电阻的电阻为
(4)本实验测量定值电阻,多次测量的目的是计算电阻平均值减小误差,因此表格需要补充电阻平均值。
(对点练1)(2026甘肃兰州二模)学习了欧姆定律的知识后,老师给同学们布置了设计不同方案测量未知电阻的任务,三位同学的设计方案如下:
(1)小明的设计方案如图甲所示,闭合开关S,调节滑动变阻器R的滑片P至适当位置,电压表、电流表的示数分别如图乙、丙所示,则电压表的示数为______V,未知电阻的阻值为_____Ω;
(2)小林的设计方案如图丁所示,闭合开关S,电流表和的示数分别为和。已知定值电阻的阻值为,则未知电阻=_______(用、和表示);
(3)小刚的设计方案如图戊所示,闭合开关S后,先将开关S1拨至触点______,移动滑动变阻器R的滑片P至适当位置,此时电压表的示数为U;保持滑片P的位置不变,再将开关S1拨至另一触点,调节电阻箱的阻值,使______,此时电阻箱的读数为,则未知电阻=______。
(对点练2)小明要做“用电流表、电压表测电阻”实验,电源有两个(电压分别为4.5伏、6伏不变),其它器材齐全且完好。他选择了某个电源进行实验,先正确串联电路,再将电压表并联在电路中,闭合开关,将观察到的数据记录在下表的序号1中。小明思考后,发现之前的连接与操作均存在问题,他重新调整了电路连接并规范操作,闭合开关,将观察到的数据记录在下表的序号2中。他继续移动滑片至某位置,观察到电压表示数变化了0.5伏,电流表示数如图所示。
序号 电压表示数/V 电流表示数/A
1 0 0.58
2 2.0 0.20
(1)小明调整电路之前,实验操作存在的问题是__________________________________________。
(2)请判断实验时选用的电源电压为________伏。
(3)请通过计算说明实验用滑动变阻器的最大阻值。
(4)根据上述信息及表中数据,计算待测电阻的阻值。(电阻精确到 0.1 欧)
(对点练3)如图甲所示是测量定值电阻Rx阻值的实验电路。
(1)请将实验电路用笔画线代替导线连接完整;
(2)连好电路后闭合开关,发现电流表有示数,电压表无示数,电路的故障可能是________。排除故障后,移动滑动变阻器的滑片,当电压表的示数为2.4V时,电流表的示数如图乙所示,则通过电阻Rx的电流为_______A,Rx的阻值为_______Ω;
(3)实验结束后,老师向同学们提出:“如果不使用电压表,再提供一只已知阻值的定值电阻R0,能否设计一个也能测量Rx阻值的实验”。如图丙是小明设计的实验电路图,他的做法是:将S接到a时,读出电流表的示数I1;再将S接到b,读出电流表的示数I2;由I2Rx=I1R0可得。试对小明的方案做出评价__________________________。(必须简要说明理由)
四、伏安法测小灯泡的电阻的实验
【例题4】(2026安徽)图甲是测量小灯泡电阻的实验电路图,待测小灯泡额定电压为,电源电压为。
(1)请按照图甲,将图乙中的实物电路连接完整(要求:滑片P向右滑动时,滑动变阻器接入电路的电阻变大);
(2)正确连接电路后闭合开关,发现小灯泡不亮,电压表指针明显偏转,电流表指针几乎不偏转,则故障原因可能是_______(选填“A”“B”或“C”);
A. 小灯泡灯丝断了 B. 小灯泡短路了 C. 滑动变阻器断路了
(3)排除故障后继续进行实验。调节滑动变阻器的滑片,当电压表示数为时,电流表的示数如图丙所示,则小灯泡正常发光时的电阻为______Ω。
【答案】(1) (2)A (3)12.5
【解析】(1)滑片P向右滑动时,滑动变阻器接入电路的电阻变大,则变阻器应选择左下接线柱与灯泡串联,据此作图。
(2)正确连接电路后闭合开关,发现小灯泡不亮,电流表指针几乎不偏转,说明发生断路,电压表指针明显偏转,说明电压表两端与电源相通,则故障原因可能是小灯泡灯丝断了,故A符合题意,BC不符合题意。故选A。
(3)如图丙所示,电流表选用小量程,分度值为0.02A,示数为0.3A,则小灯泡正常发光时的电阻为
(对点练1)(2026深圳一模) 电源电压为3V,小灯泡额定电压为2.5V,滑动变阻器(30Ω,1.2A)。
(1)请帮助亮亮根据电路图,连接实物图;(要求:滑片在最右端时,电阻最大)
(2)在闭合开关前,滑动变阻器滑片需要调到端______(选填“M”或“N”);
(3)亮亮同学检查电路连接正确,并且电路元件没有故障后,闭合开关,发现小灯泡不发光,电流表偏转角度很小,请问故障原因是:______,接下来亮亮同学的提作方法是:______;
(4)实验数据如下图:
电压U/V 1 1.5 2 2.5 2.8
电流I/A 0.14 0.21 0.27 0.3 0.31
请问:正常发光时,小灯泡的电阻是:______Ω;
(5)由实验数据说明:小灯泡的电阻随电压的增大而______ ;(选填:“增大”,“变小”或“不变”)
(6)小白同学在电路连接正确后,闭合开关,小灯泡亮了一下之后就熄灭,电流表无示数,电压表有示数,请在图丙中,画出电压表指针指的位置。(用带箭头的线段表示)( )
(对点练2)现要测量两个小灯泡 L1、L2正常发光时的电阻。
(1)图甲是用“伏安法”测量L1(U额=2.5V)正常发光时电阻的实物电路。
①用笔画线代替导线,将图甲电路连接完整(导线不允许交叉);
②闭合开关,发现小灯泡不亮,电流表指针几乎不动,电压表指针明显偏转,故障原因可能是小灯泡_______(选填“断路”或“短路”);
③排除故障后,闭合开关,移动滑片,当电压表示数为2.5V时,电流表示数如图乙所示,则小灯泡正常发光时的电阻为_______Ω(精确到0.1)。
(2)为了测量额定电流为I0的小灯泡L2正常发光时的电阻,小明和小华设计了图丙所示的电路,定值电阻的阻值为R0,电源电压恒为U。(I0、R0、U已知,且满足测量要求)
①将滑动变阻器R的滑片移至阻值最大端;
②闭合S、S1,断开S2,调节滑片P,使电压表示数为_________时,小灯泡正常发光;
③共同完成上述操作后,小明和小华分别只进行了以下一步操作。
小明:保持滑片不动,断开S1,闭合S、S2,读出电压表的示数。
小华:保持滑片不动,闭合S、S1、S2,读出电压表的示数。
综合以上信息,对小明、小华的方案能否测量出小灯泡正常发光时的电阻进行评价_______ (填字母)。
A.只有小明的方案可行 B.只有小华的方案可行
C.两人的方案都可行 D.两人的方案都不可行
(对点练3)利用如图甲所示电路测量小灯泡正常发光时的电阻,己知电源电压为6V,R0的阻值为10Ω,小灯泡的额定电压为2.5V。
(1)请用笔画线代替导线,将图甲中的电路正确连接,导线不要交叉,闭合开关前,需将滑片移至__端;
(2)闭合开关移动滑片,发现小灯泡不发光,电压表V示数接近电源电压,电压表V无示数(接线均完好,导线无断路),故障原因可能是_____________;
(3)排除故障后,闭合开关移动滑片,电压表V2示数如图乙所示,此时通过小灯泡的电流为_______A;
(4)继续移动滑片,当电压表V1示数为5V时,小灯泡正常发光,此时小灯泡的电阻为_______Ω。
五、利用欧姆定律求解串并联电路电学量的计算
【例题5】(2026天津)如图甲所示电路,电源电压不变,为。只闭合开关,电流表的示数如图乙所示;再闭合,电流表的示数为。
(1)图乙中电流表的示数为_____;
(2)求电阻。
【答案】(1)0.3 (2)30Ω
【解析】(1)图乙电流表选用的是0 0.6A量程,分度值为0.02A,指针指向0.3A刻度处,所以示数为0.3A。
(2)只闭合S时,只有接入电路,电流 , ,根据欧姆定律,电源电压
闭合,与并联,电流表测干路电流 。并联电路各支路电压相等,干路电流等于各支路电流之和,结合欧姆定律可知
(对点练1)如图所示,定值电阻R1=5Ω,R2=10Ω,开关S闭合时,R1∶R2两端的电压分别是U1、U2,通过的电流分别是I1、I2,下列关系正确的是(  )
A. I1∶I2=1∶1 B. I1∶I2=1∶2
C. U1∶U2=1∶1 D. U1∶U2=2∶1
(对点练2)如图所示,电源电压保持不变,、为定值电阻。若开关、闭合,甲、乙两表均为电压表,示数之比为5∶2,则、电阻之比为______;若开关闭合、断开,两表均为电流表,甲、乙两表的示数之比为_______。
(对点练3)如图所示的电路,电源电压恒定,R2的阻值为20Ω。只闭合开关S,电流表的示数为0.3A,再闭合开关S1,电流表的示数为0.4A。求:
(1)电源电压;
(2)电阻R1的阻值。
六、利用欧姆定律对动态电路的分析
【例题6】(2026广东省广州)某同学在育苗棚中按图a连接电路,是定值电阻,电阻在不同温度下的阻值随湿度变化的曲线如图b。闭合开关,棚内环境( )
A. 温度不变、湿度增加时,电流表示数变大
B. 温度不变、湿度增加时,电流表示数变小
C. 湿度不变、温度升高时,电流表示数不变
D. 湿度不变、温度升高时,电流表示数变小
【答案】A
【解析】由图a可知,定值电阻与可变电阻串联,电流表测电路电流,电源电压保持不变,根据欧姆定律,电路电流为:
AB.温度不变时,由图b可知,湿度增加,阻值减小。总电阻减小,电源电压不变,根据,电流变大,电流表示数变大,故A正确,B错误;
CD.湿度不变时,由图b可知,温度升高,阻值减小,总电阻减小,根据,电流表示数变大,故CD错误。故选A。
(对点练1)如图所示,电源电压不变,同时闭合开关S、S1,待电路稳定后再断开S1,则(  )
A. 电流表A的示数减小,电流表A1的示数不变,电压表V的示数不变
B. 电流表A的示数不变,电流表A1的示数增大,电压表V的示数减小
C. 电流表A的示数、电流表A1的示数、电压表V的示数均不变
D. 电流表A的示数、电流表A1的示数、电压表V的示数均增大
(对点练2)如图所示,电源电压不变,滑动变阻器的滑片P从a端滑到b端的过程中(  )
A.电流表、电压表示数都减小 B.电流表、电压表示数都增大
C.电流表示数减小、电压表示数增大 D.电流表示数增大、电压表示数减小
(对点练3)如图所示,R1是定值电阻,R2是滑动变阻器,电源电压保持不变,当滑动变阻器R2的滑片P向b端滑动时,下列说法正确的是(  )

A.电压表V的示数变小,电流表A1的示数变小
B.电压表V的示数变大,电流表A2的示数不变
C.电压表V的示数不变,电流表A1的示数变大
D.电压表V的示数与电流表A2的示数之比不变
七、欧姆定律在图像问题中的应用
【例题7】 (2026安徽)图甲所示为实验电路。闭合开关S,将滑片P从滑动变阻器的最右端N向最左端M移动,并记录下滑片P在不同位置时的电流表A、电压表和的示数,根据所记录的多组实验数据分别描绘出、的图像如图乙所示。已知电源电压恒定,则( )
A. 电源电压为
B. 定值电阻为
C. 图乙中①是的图像
D. 电流表A的示数为时,电压表的示数为
【答案】D
【解析】由图甲可知,与串联,电流表测电路电流,电压表测两端电压,测两端电压。
C.是定值电阻,根据欧姆定律可知,其两端电压随电流增大而增大,因此上升的图线①是的图像;根据串联电路的电压规律可知,此时的电压随电流增大而减小,故下降的图线②才是的图像,故C错误;
A.当滑片移到M端时,接入电阻为,电路电流最大,由图乙可知最大电流,此时两端电压为,两端电压为,电源电压,故A错误;
B.是定值电阻,根据,当时,得,故B错误;
D.测电压,对应图线②,当电流表示数时,由图乙可知,两端电压即的示数为,故D正确。故选D。
(对点练1)如图所示是灯泡L与电阻R的电流与电压关系图像,下列说法错误的是(  )
A.电阻R的电阻是10Ω
B.灯泡L的阻值随电压的增大而增大
C.若L与R串联在5V的电源上使用时,则电路中的电流为0.4A
D.若L与R并联在电源上使用时,通过干路的电流是0.6A,则此时电源电压为2V
(对点练2)如图甲所示的电路,电源电压恒定。R0为定值电阻,闭合开关S,移动滑片P,电压表示数随电流表示数变化的图像如图乙所示。则电路中最大电流为 A,电源电压为 V,电压表与电流表的比值最大为 Ω。
(对点练3)如图所示电路,电源电压保持不变。闭合开关S,当滑动变阻器的滑片P从a端滑到b端的过程中,两个电阻的U-I关系图象如图所示。则下列判断正确的是( )
A.电源电压为13V
B.变阻器滑片在中点时,电压表V2示数为4.8V
C.图线甲是电阻R1的“U-I”关系图象
D.滑动变阻器的最大阻值为30Ω
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