资源简介

第十七章 欧姆定律
能力提优测试卷
时间:60分钟　　满分:100分
题序 一 二 三 四 评卷人 总分
得分
一、填空题(本题共6小题,每空2分,共24分)
1.一名同学设计了一个风力测定仪(如图所示),O是转动轴,OC是金属杆,下面连着一块受风板。该风力测定仪工作时,风力越强,灯泡的亮度越　　　　(选填“亮”或“暗”)。小明发现,在风力变化不大时,仅凭灯泡的亮度难以准确显示风力大小。要克服这个缺点,可以在电路中串联一个　　　　(选填“电流表”或“电压表”)。
2.小梅同学设计了如图所示的汽车有害尾气排放的检测电路,其中R为气敏电阻,它的阻值随有害尾气浓度的增大而变小,电源电压恒定不变,R0为定值电阻。闭合开关S,当有害尾气的浓度增大时,电压表的示数　　　　,电流表的示数　　　　。(均选填“变大”“变小”或“不变”)
3.如图所示,闭合开关S,将滑动变阻器的滑片P从最左端向右移动至中点的过程中,小灯泡的亮度　　　　(选填“变亮”“变暗”或“不变”),电压表的示数　　　　(选填“变大”“变小”或“不变”)。
4.如图所示的电路中,电源电压保持不变,当开关S1闭合,S2断开,甲、乙为电流表时,两表示数之比I甲∶I乙=3∶5,则R1∶R2=　　　　;当开关S1、S2都闭合,甲、乙两表为电压表时,甲、乙两表的示数之比U甲∶U乙=　　　　。
5.如图所示,这是某种灯泡的I-R关系图像。若将4只这种灯泡串联接在电压为8 V的电源两端,通过灯泡的电流为　　　　A;若把一只这种灯泡与一电阻并联在电压为7.5 V的电源两端,此时灯泡的电阻为　　　　Ω。
6.清洁高效的天然气已走进千家万户,安全使用天然气很重要。下表是空气中天然气含量指数与泄漏等级的划分。如图甲所示,这是某天然气监测仪的电路原理图,已知电源电压恒为3 V,R0是阻值为5 Ω的定值电阻,R为气敏电阻,其阻值与天然气含量指数的关系图像如图乙所示。当电压表示数为2 V时,天然气泄漏等级为　　　　;当天然气含量指数为50时,电压表的示数为　　　　V。
天然气含量指数 0~50 51~99 100及以上
天然气泄漏等级 安全 轻微泄漏 危险
二、选择题(本题共8小题,每小题3分,共24分)
7.如图所示,这是定值电阻R的U-I关系图像。当该电阻两端的电压为4.5 V时,通过它的电流为 (　　)
A.1 A
B.1.5 A
C.2 A
D.2.5 A
8.小彬在探究“电流跟电压、电阻的关系”时,发现每次实验电流和电阻的乘积始终保持不变,根据收集到的数据绘出了如图所示的图像。下列结论与图像相符的是 (　　)
A.电压一定时,电阻和电流成正比
B.电压一定时,电流和电阻成反比
C.电阻一定时,电压和电流成正比
D.电阻一定时,电流和电压成反比
9.如图所示,电源电压恒定。闭合开关S1,小灯泡发光,再闭合开关S2,则 (　　)
A.电压表的示数不变
B.电流表的示数变小
C.小灯泡变亮
D.电路中的总电阻变大
10.R1、R2、R3是三个定值电阻,将它们并联接入电路,如图甲所示,闭合开关后,测得I3A.R3>R2>R1 B.R1=R2=R3
C.R1>R2>R3 D.R2>R1>R3
11.如图甲所示的电路中,电源电压保持不变。闭合开关S,将滑动变阻器的滑片P从b端滑到a端的过程中,电流表示数I与电压表示数U的关系如图乙所示,则电源电压和定值电阻R0的阻值分别是 (　　)
A.6 V、6 Ω B.6 V、12 Ω
C.9 V、6 Ω D.9 V、12 Ω
12.如图所示的电路中,电源电压不变,R1为热敏电阻,其阻值随温度的升高而减小。闭合开关S,当监控区的温度升高时,电压表的示数U与电流表的示数I的关系图像是 (　　)
A. B. C. D.
13.小红连接了如图所示的电路,闭合开关,经过一段时间后发现灯泡熄灭,其中一个电表的示数变大,另一个电表的示数变小。下列分析正确的是 (　　)
A.可能是定值电阻发生短路,电压表的示数变大
B.可能是灯泡发生断路,电压表的示数变大
C.可能是灯泡发生短路,电流表的示数变小
D.可能是定值电阻发生断路,电压表的示数变大
14.同学们设计了一个能实现给载重卡车称重的模拟装置,其原理图如图所示,通过由电表改装成的“称重计”,可读出载重卡车所受的重力。图中R0为定值电阻,R为滑动变阻器。已知滑片P向b端移动的距离与台面上物体所受重力的大小成正比,电源电压恒定,下列说法正确的是 (　　)
A.图中的“称重计”实质上是一个电流表
B.载重卡车所受的重力越大,通过滑动变阻器的电流越大
C.载重卡车所受的重力越大,“称重计”的示数越小
D.电路中的R0起到保护电路的作用
三、实验探究题(本题共1小题,共27分)
15.在“测量未知电阻R的阻值”实验中,小南设计了如图甲所示的实验电路。
(1)本实验的原理是　　　　　　;实验中滑动变阻器除了有改变待测电阻R两端电压的作用外,还可以起到　　　　　　　的作用。
(2)如图甲所示,这是小南连接的电路,其中有一根导线连接有误,请在该导线上画“×”,并在原图上用笔画线代替导线画出正确的连线。(导线不能交叉)
(3)小南改正接线后继续进行实验,开关闭合前应将滑片P移到最　　　　(选填“左”或“右”)端。闭合开关后发现电流表有示数,电压表无示数,若故障只发生在定值电阻R上,则故障是　　　　　　　　。
(4)排除故障后,闭合开关S,移动滑片P将电压表调到合适的值,如图乙所示,此时电流表的示数为　　　　A。
(5)利用本次实验器材还可以做　　　　的实验。
A.探究电流与电压的关系
B.探究电流与电阻的关系
(6)小南设计了如图丙所示的电路来测量小灯泡L正常工作时的电阻,已知电源电压恒定,定值电阻的阻值为R0,小灯泡正常工作时的电压为U0,实验步骤如下:
①闭合开关S0,将开关S拨到触点1,调节滑动变阻器的滑片P,使电流表的示数为　　　　;
②保持滑动变阻器滑片的位置不动,再将开关S拨到触点2,读出电流表的示数为I;
③根据实验数据,计算出小灯泡正常工作时的电阻RL=　　　　(用U0、R0和I表示)。
四、计算题(本题共2小题,第16小题12分,第17小题13分,共25分)
16.为了保护同学们的视力,教室内安装了可调亮度的LED护眼灯。小明同学也设计了一个模拟调光灯的电路,如图所示,电源电压恒为4.5 V,灯泡L标有“2.5 V　0.4 A”的字样(假设灯丝阻值不变),滑动变阻器R标有“10 Ω　1 A”的字样。
(1)求灯泡L正常发光时的电阻。
(2)求灯泡L正常发光时滑动变阻器接入电路的阻值。
(3)请分析说明该调光灯设计的不足之处并设计相应的方案进行改进。
17.如图所示的电路中,电源电压为6 V且保持不变,小灯泡L标有“5 V　0.5 A”的字样(灯丝的电阻不随温度变化),滑动变阻器R1标有“20 Ω　1 A” 的字样,电流表的量程为0~0.6 A,电压表的量程为0~3 V。
(1)求小灯泡L正常发光时的电阻。
(2)只闭合开关S和S1,当滑动变阻器的滑片P置于最右端时,电压表的示数为2 V,求定值电阻R2的阻值。
(3)只闭合开关S和S2,移动滑动变阻器的滑片P,在保证各元件安全工作的情况下,求滑动变阻器R1允许接入电路的阻值范围。
参考答案
一、填空题
1.亮　电流表　解析:风力越大,OC杆偏转的角度越大,接入电路的电阻越小,电路中的总电阻越小,电源电压不变,由欧姆定律可知,电路中的电流变大,灯泡越亮;仅凭灯泡的亮度难以准确显示风力大小,要克服这个缺点,可以在电路中串联一个电流表。
2.变小　变大　解析:闭合开关,当有害尾气的浓度增大时,由“气敏电阻的阻值随有害尾气浓度的增大而变小”可知,气敏电阻的阻值减小,电路中的总电阻减小,由公式I=可知,电路中的电流增大,所以电流表示数变大;气敏电阻的阻值减小,根据串联电路的分压原理可知,气敏电阻两端的电压减小,所以电压表的示数变小。
3.不变　变小　解析:由图可知,灯泡与滑动变阻器串联,电流表测量电路中的电流,电压表测量滑动变阻器滑片右侧部分电阻两端的电压。当开关S闭合,滑动变阻器的滑片P从最左端向右移动至中点时,滑动变阻器接入电路的电阻不变,电路中的总电阻不变,由I=可知,电路中的电流不变,则电流表的示数不变,灯泡的亮度不变;而与电压表并联部分的电阻变小,根据U=IR可知,电压表的示数变小。
4.3∶2　5∶2　解析:当开关S1闭合、S2断开,甲、乙为电流表时,电阻R1和R2并联,甲电流表测量电阻R2所在支路的电流,乙电流表测量干路中的电流,因并联电路干路中的电流等于各支路电流之和,所以通过两电阻的电流之比==-1=,因并联电路中各支路两端的电压相等,所以由I=可得,两电阻的阻值之比==×==;当开关S1、S2都闭合,甲、乙两表为电压表时,电阻R1和R2串联,甲电压表测量电源电压,乙电压表测量电阻R2两端的电压,因串联电路中各处的电流相等,所以电阻R1和R2两端的电压之比===,因串联电路中的总电压等于各部分电路两端的电压之和,所以两电压表的示数之比==+1=。
5.0.2　15　解析:将4只这种灯泡串联接在电压为8 V的电源两端,每只灯泡两端的电压为2 V,根据图像可知,当电流为0.2 A时,灯丝电阻为10 Ω,由I=可得,每个灯泡两端的电压U=IR=0.2 A×10 Ω=2 V,即4只这种灯泡串联接在8 V的电源两端,通过灯泡的电流为0.2 A;若把一只这种灯泡与一电阻并联在电压为7.5 V的电源两端,根据图像可知,当通过灯泡的电流为0.5 A时,灯泡的电阻为15 Ω,灯泡两端的电压U'=I'R'=0.5 A×15 Ω=7.5 V。
6.危险　1.5　解析:由电路图可知,定值电阻R0和气敏电阻R串联,电压表测量定值电阻R0两端的电压,当电压表示数为2 V时,电路中的电流I===0.4 A,此时电路中的总电阻R总===7.5 Ω,气敏电阻R=R总-R0=7.5 Ω-5 Ω=2.5 Ω,由图乙可知,此时天然气含量指数为100,由表格可知,天然气泄漏等级为危险;当天然气含量指数为50时,由图乙可知,气敏电阻R的阻值为5 Ω,此时电路中的电流I'====0.3 A,定值电阻R0两端的电压U0'=I'R0=0.3 A×5 Ω=1.5 V,即电压表的示数是1.5 V。
二、选择题
7 8 9 10 11 12 13 14
B B A A C C B D
7.B　解析:由图可知,定值电阻R===3 Ω。当该电阻两端的电压为4.5 V时,通过它的电流I'===1.5 A。
8.B　解析:每次实验电流和电阻的乘积始终保持不变,根据U=IR可知,电阻两端的电压不变,得出结论:电压一定时,电流与电阻成反比,B选项符合题意。
9.A　解析:由电路图可知,闭合开关S1时,电路为灯泡的简单电路,电流表测通过灯泡的电流,电压表测量电源两端的电压;再闭合开关S2后,灯泡与定值电阻并联,电流表测量干路中的电流,电压表仍测电源两端的电压,由于电源电压恒定,因此电压表的示数不变,故A选项正确;因并联电路中,各支路独立工作、互不影响,所以通过灯泡的电流不变,小灯泡的亮暗不变,故C选项错误;因并联电路干路中的电流等于各支路电流之和,所以干路中的电流变大,即电流表的示数变大,故B选项错误;由R=可知,电源电压不变,干路中的电流变大,电路中的总电阻变小,故D选项错误。
10.A　解析:甲图中,三个电阻是并联的,因并联电路中各支路两端的电压相等,且I3R2;乙图中,三个电阻串联,因串联电路中各处的电流相等,且U1R2>R1,故A选项正确。
11.C　解析:由图甲可知,定值电阻R0和滑动变阻器串联,电流表测量电路中的电流,电压表测量定值电阻R0两端的电压;当滑片P滑到a端时,滑动变阻器接入电路的电阻为0,此时电路中的总电阻最小,电路中的电流最大。由图乙可知,电路中的最大电流Imax=1.5 A,此时对应的电压表示数为9 V,即电源电压U=9 V,由欧姆定律可知,定值电阻R0===6 Ω。
12.C　解析:由电路图可知,热敏电阻R1与定值电阻R2串联,电压表测量热敏电阻R1两端的电压,电流表测量电路中的电流。因为热敏电阻的阻值随温度的升高而减小,所以,当温度升高时,热敏电阻R1的阻值变小,电路中的总电阻变小,由I=可知,电路中的电流变大,即电流表的示数变大;热敏电阻R1的阻值变小,由串联电路的分压特点可知,热敏电阻R1两端的电压变小,即电压表的示数变小;由上述分析可知,当电流表的示数I变大时,电压表的示数U变小,故 A、D选项错误;根据串联电路中电压的特点和欧姆定律可得,电压表的示数U1=U总-U2=U总-IR2,因为U总、R2是定值,所以,电压表的示数U与I为一次函数,其图像是一条倾斜的直线,且电流表的示数变大时,电压表的示数变小,故C选项正确。
13.B　解析:由图可知,电阻R与灯泡L串联,电压表测量灯泡L两端的电压。若定值电阻发生短路,电路中的总电阻变小,电路中的电流变大,灯泡L变亮,故A选项错误;若灯泡发生断路,整个电路断路,则电压表的正、负接线柱与电源两极相连,即电压表测量电源电压,因此电压表的示数变大,电路中没有电流,即电流表无示数,故B选项正确;若灯泡发生短路,电路中的总电阻变小,电流变大,电流表的示数变大,此时电压表也被短路,因此电压表的示数为零,即电压表的示数变小,故C选项错误;若定值电阻发生断路,整个电路断路,因此电压表的示数为零,并且电路中没有电流,即电流表的示数也为零,故D选项错误。
　　用电流表、电压表判断电路故障:
　　(1)在串联电路中:①当电路出现断路现象时,电流表在任何位置的示数都为零;电压表测量断路处两端的电压时,示数等于电源电压,测量未断路处两端的电压时,示数为零。②当用电器出现短路现象时,电流表示数变大;电压表测量短路处两端的电压时,示数为零,测量未短路用电器两端的电压时,示数会变大。
　　(2)在并联电路中:①当某支路断路时,电流表若测量该支路的电流,则示数为零,若测量未断路支路的电流,则示数不变;电压表不管是测量断路支路两端的电压,还是测量未断路支路两端的电压,示数都等于电源电压。②当某支路短路时,所有支路都被短路,即电源短路,电流表、电压表都将没有示数。
14.D　解析:由电路图可知,电阻R0与滑动变阻器R串联,“称重计”并联在滑动变阻器R的两端,所以“称重计”是由电压表改装而成的,故A选项错误;载重卡车所受的重力越大,滑片向下移动的距离越大,变阻器R接入电路中的阻值越大,由欧姆定律可知,电路中的电流越小(通过滑动变阻器的电流越小),故B选项错误;载重卡车所受的重力越大,滑动变阻器连入电路中的电阻越大,根据串联电路的分压特点可知,滑动变阻器两端的电压越大,电压表的示数越大,即“称重计”的示数越大,故C选项错误;“称重计”的水平台面上没有重物时,滑动变阻器的滑片P在a端,如果电路中没有R0,则会造成电源短路,从而烧坏电源,因此电路中的R0具有保护电路的作用,故D选项正确。
三、实验探究题
15.(1)R=　保护电路　(2)如图所示。
(3)左　定值电阻被短路
(4)0.3
(5)A
(6)①　③
四、计算题
16.解:(1)灯泡L正常发光时的电阻RL===6.25 Ω。 (3分)
(2)由图可知,灯泡L与滑动变阻器R串联,当灯泡正常发光时,灯泡两端的电压UL=2.5 V,电路中的电流I=IL=0.4 A,此时滑动变阻器R两端的电压UR=U-UL=4.5 V-2.5 V=2 V,滑动变阻器R接入电路中的阻值R===5 Ω。 (4分)
(3)电源电压高于该灯泡正常发光时的电压,调节滑动变阻器R改变灯泡亮度时,可能会使灯泡两端的电压高于正常发光时的电压,从而烧毁灯泡。可以在电路中串联一个保护电阻,或者调节电源电压,让电源电压等于灯泡正常发光时的电压。 (5分)
17.解:(1)小灯泡的电阻RL===10 Ω。 (2分)
(2)只闭合开关S和S1,当滑动变阻器的滑片P置于最右端时,滑动变阻器R1的最大阻值与定值电阻R2串联,电压表测量滑动变阻器R1两端的电压,此时电路中的电流I===0.1 A,定值电阻R2两端的电压U2=U-U1=6 V-2 V=4 V,则定值电阻R2===40 Ω。 (5分)
(3)①只闭合开关S和S2,滑动变阻器R1和灯泡L串联,电压表测量滑动变阻器R1两端的电压,电流表测量电路中的电流。因为小灯泡正常发光时的电流为0.5 A,电流表的量程为0~0.6 A,因此电路中的最大电流Imax=0.5 A,此时小灯泡正常发光,滑动变阻器R1接入电路中的最小电阻R1min=-RL=-10 Ω=2 Ω;②电压表的量程为0~3 V,当电压表的示数最大为Umax=3 V时,滑动变阻器R1连入电路中的电阻最大,此时小灯泡两端的电压UL'=U-Umax=6 V-3 V=3 V,电路中的电流I'===0.3 A,滑动变阻器R1连入电路中的最大阻值R滑max===10 Ω,故滑动变阻器R1允许接入电路的阻值范围为2~10 Ω。 (6分)

展开更多......

收起↑