北京市私立君谊中学物理第十四章 欧姆定律专题练习解析版.docx
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北京市私立君谊中学物理第十四章欧姆定律专题练习解析版
北京市私立君谊中学物理第十四章欧姆定律专题练习（解析版）
一、初三物理第十四章欧姆定律易错压轴题提优（难）
1．小明对“篮球在空气中是否受受到浮力”进行探究，由此进行一系列的思考与实验，并最终设计出可直接测量空气密度的简易“空气密度仪”。
（1）如图甲，将一个带阀门的篮球放在天平的托盘上，阀门连接未充气的气球，且处于关闭状态。
加砝码使天平平衡。
打开阀门，气球变大（假设篮球体积不变），天平指针向______偏转。
指针偏转的原因是__________________________________________。
（2）为测量篮球受到浮力大小，小明设计了如图乙所示的电路。
电路中电源电压U为6V，R是力敏电阻，其阻值与所受压力F压的关系如图丙所示。
当左盘中篮球未给气球充气时，电流表示数为0.2A，此时压敏电阻R大小为20Ω；当篮球给气球充气到体积为篮球2倍时（篮球体积不变），电流表示数为0.15A，力敏电阻R所受压力FB与篮球对左侧托盘的压力FA的关系如图丁所示，则定值电阻R0阻值为______Ω，篮球所受浮力为______N。
（3）图乙中篮球与气球内气体的总质量保持不变，并控制气球体积为篮球的2倍，在电压表指针所指的刻度盘上标上对应的空气密度值，就制成了一台测量当地空气密度的“空气密度仪”。
若用此装置测量大于1.29kg/m3的空气密度，指针大概应在______（A/B）处。
【答案】右气球受到浮力变大100.09
A
【解析】
【分析】
【详解】
（1）[1][2]打开阀门，气球变大，根据阿基米德原理，气球受到的浮力变大，蓝球对托盘的压力变小了，故天平指针向右偏转。
（2）[3]压敏电阻R与定值电阻R0串联，电流表测量电路的电流，电压表测定值电阻的电压，当左盘中篮球未给气球充气时，电流表示数为0.2A，根据串联电路的规律及欧姆定律
[4]由图丙知此时
F1B＝309N
当篮球给气球充气到体积为篮球的2倍时（篮球体积不变），电流表示数为0.15A，根据串联电路的规律及欧姆定律
由图丙知此时
F2B=300N
由图丁知
FB=50FA
故
托盘A所受压力的变化量
FA＝
−
＝0.18N
篮球给气球充气到体积为篮球的2倍，由阿基米德原理，即篮球所受的浮力为
F浮=
×0.18N=0.09N
（3）[5]气球体积为篮球的2倍，即气球的体积不变，现用此装置测量大于1.29kg/m3的空气密度，根据阿基米德原理，气球受到的浮力变大，篮球对托盘的压力变小，力敏电阻R所受压力FB也变小，可知压敏电阻变大，根据串联电阻的规律，电路的总电阻变大，由欧姆定律，电路的电流变小，根据U＝IR，定值电阻的电压变小，即电压表示数变小，故用此装置测量大于1.29kg/m3的空气密度，指针应在电压表盘1.29刻度线的左侧，即A处。
2．有一只阻值未知的定值电阻Rx和一只标有“2.5V”的小灯泡L：
（1）图甲是用伏安法测定值电阻Rx阻值的实物电路。
电源电压恒为3V，滑动变阻器R1的最大阻值为10Ω：
①请用笔画线代替导线将图甲的实验电路补充完整；
（________）
②电路正确连接闭合开关后，发现仅有一只电表指针明显偏转，造成该现象的原因可能是_____；
A．R1断路B．Rx断路C．开关短路D．Rx短路
③故障排除后，移动滑动变阻器滑片P，当电压表示数为1.2V时，电流表示数如图乙所示，则待测电阻Rx=_____Ω；
④现有以下三组数据，分析可知，不可能通过以上实验获得的数据有_____（填序号）；
实验序号
电压U/V
电流I/A
1
0.8
0.2
2
1.6
0.4
3
2.4
0.6
（2）小华利用如图丙所示电路，巧测出小灯泡L的额定功率。
两只滑动变阻器R1和R2的最大阻值分别为10Ω和20Ω，电源电压恒定。
请完成实验步骤：
①闭合开关S、S2，断开S1，______，调节滑动变阻器R2的滑片P，使电压表的示数为2.5V；
②断开开关S2，闭合S、S1，调节________的滑片P，使电压表的示数仍为2.5V；
③保持滑动变阻器R1的滑片P不动，将滑动变阻器R2的滑片P移到最左端，读出电压表的示数为2.7V，再将R2的滑片P移到最右端，读出电压表的示数0.9V；
④小灯泡的额定功率为_____W。
【答案】
BD41滑动变阻器R1滑片移至最左端滑动变阻器R10.625
【解析】
【分析】
【详解】
（1）①[1]滑动变阻器R1与Rx串联接入电路中，因为已经将右端的上接线柱接入了电路中，要使滑动变阻器能保护电路，必须将一个下接线柱接入电路中，比如左下接线柱；因为电源电压恒为3V，电压表测Rx两端电压，要与Rx并联，并选择0～3V的小量程。
如图所示：
②[2]A．若R1断路，整个电路断路，两表都没有示数，故A不符合题意；
B．若Rx断路，电流表无示数，电压表串联在电路中测电源电压，有示数，故B符合题意；
C．若开关短路，等同于开关闭合，两个电表均有示数，故C不符合题意；
D．若Rx短路，电流表有示数，电压表相当于接在导线两端，无示数，故D符合题意。
故选BD。
③[3]故障排除后，移动滑片P，当电压表示数为1.2V时，电流表示数如图乙所示，电流表选用小量程，分度值为0.02A，电流为0.3A，由欧姆定律，则待测电阻
④[4]根据电阻的串联和欧姆定律，电路的最小电流为
即不可能通过以上实验获得的数据有1。
（2）①[5]要测出小灯泡额定电功率的原理是P=UI，已经灯泡的额定电压是2.5V，所以要测出小灯泡的额定电流，再通过计算可以得到小灯泡额定电功率。
因此闭合开关S、S2，断开S1，滑动变阻器R1滑片移至最左端，使R1接入电路中电阻为0，调节滑动变阻器R2的滑片P，使电压表的示数为2.5V，即达到小灯泡的额定电压。
②[6]断开开关S2，闭合S、S1，调节滑动变阻器R1的滑片P，使电压表的示数仍为2.5V，使得通过R1、Rx的电流等于小灯泡的额定电流。
④[7]由③保持滑动变阻器R1的滑片P不动，将滑动变阻器R2的滑片P移到最左端，此时R2接入电路中的电阻为0，R1Rx串联，电压表测得路端电压为2.7V；再将R2的滑片P移到最右端，此时R2全部接入电路，R1RxR2串联，电压表测得R1Rx两端电压0.9V，所以R2两端电压为
根据串联电路的特点
带入数据
解得此时R1接入电路中的电阻为
所以当R1Rx两端电压为2.5V时，电路中的电流
小灯泡额定电流也为0.25A，所以小灯泡的额定电功率
3．有一只阻值未知的定值电阻Rx。
图甲是用伏安法测Rx阻值的实物电路，电源电压恒为3V，滑动变阻器最大阻值为10Ω：
U/V
I/A
R/Ω
1
0.8
0.2
2
1.6
0.4
3
2.0
0.5
（1）甲图中有一根导线连接错误，请在该导线上画“×”并在图上改正（所画的导线用实线且不能交叉）；
（_____________）
（2）改正电路后，闭合开关，发现无论怎样移动滑动变阻器滑片，两电表均无示数，其原因可能是______（填字母）；
A．滑动变阻器断路B．Rx断路C．Rx短路
（3）故障排除后，正确操作实验器材，移动滑片，当电压表示数为1.2V时，电流表示数如图乙所示，则待测电阻Rx=____________Ω；
（4）实验小组测了三组数据（如上表），进行多次实验的目的是____________；分析表中数据可知，不可能通过以上实验获得的数据是____________（填序号）。
原因是________________；
[拓展]小明认为，实际中电流表和电压表都有内阻，若考虑电表的内阻，利用甲图改正后的电路测量电阻时，如果电压表和电流表的读数分别为U和I，而它们自身电阻分别为Rv和RA，则Rx更准确的表达式为__________。
【答案】
A4取平均值减小误差1电压表示数为0.8V时，滑动变阻器连入的电阻大于滑动变阻器的最大阻值
【解析】
【分析】
【详解】
（1）[1]用伏安法测Rx阻值的大小，需要知道Rx两端的电压大小，流过Rx的电流大小；从图甲可以看到，可以把电阻Rx左端与电流表的接线改成电阻Rx左端与开关S右端相连，这时电流从电源正极流出，流过电流表、滑动变阻器、电阻Rx，再流过开关S，最后回负极，电压表并联在电阻Rx的两端；根据上述修改实物图，如下图所示。
（2）[2]A．假设滑动变阻器断路，那么整个电路都没有电流，电流表没有示数，电压表也没有示数，这与题中的条件相符合，所以可能是滑动变阻器断路，选项A符合题意；
B．假设Rx断路，那么电路中没有电流，电流表没有示数，电压表测的是电源电压，有示数，这与题中的条件不符合，所以不可能是Rx断路，B项不合题意；
C．假设Rx短路，那么电路中有电流流过，电流表会有示数，电压表没有示数，这与题中的条件不符合，所以不可能是Rx短路，C项不合题意。
故选A。
（3）[3]从图乙可以看到，电流表的量程是0~0.6A，分度值是0.02A，它的读数是0.3A，根据
可知，待测电阻Rx的大小是
待测电阻Rx的大小是
。
（4）[4]因为实验过程中会存在误差，进行多次实验的目的是取平均值减小误差。
[5][6]不可能通过以上实验获得的数据是实验序号1；因为当电压表的示数是0.8V时，这时变阻器两端的电压是
流过变阻器的电流大小是
，这时变阻器的电阻大小是
而变阻器的最大阻值是10Ω，
与实际不符合，所以电压表的示数不可能是0.8V，不可能通过以上实验获得的数据是实验序号1。
[7]根据欧姆定律可知，流过电压表的电流是
，根据并联电路的电流规律可知，流过Rx的电流大小是
根据
可知，Rx的阻值是
Rx的阻值是
。
4．某小组同学准备探究“通过导体的电流与电压、电阻的关系”实验器材有：
干电池2节，滑动变阻器（20Ω，1A）、电流表、电压表、开关各一个，不同阻值的定值电阻及导线若干，图甲是他们连接的实验电路。
（1）闭合开关前，将滑动变阻器的滑片P移到B端这样操作的目的是为了_____
（2）闭合开关后，他们移动滑动变阻器的滑片至某一位置，电压表示数为0.7V，电流表示数如图乙所示，接着继续探究，把所测数据填在了下表中
实验次数
1
2
3
4
5
电压U/V
0.7
1
1.1
1.5
1.7
电流I/A
0.18
0.20
0.26
0.30
①图乙中电流的示数为_____A。
②图丙是以电流I为纵坐标、电压U为横坐标建立的平面直角坐标系，请根据他们所测数据、在坐标系中描点，画出I﹣U图象，并标标记为a。
（________）
（3）图丙中b、c、d三条I﹣U图象，是其他组同学选择5Ω、10Ω和20Ω的定值电阻，按图甲电路测量数据所画。
①单独分析图丙中每条I﹣U图象，可以得到的结论是_____。
②该小组同学发现，分析图丙中的I﹣U图象，还能得到：
“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”这一规律。
请写出分析方法：
_____。
③验证②中的规律，该小组的同学选择了5Ω、10Ω、20Ω的定值电阻，准备分别接入图甲电路，测量电流进行探究，有同学提议：
既然探究时需要保持电阻两端电压不变，图甲中可以不用连接滑动变阻器和电压表。
他们按照提议分别将三只电阻由小到大接入电路，闭合开关后，读出电流表示数分别为0.42A，0.24A，0.13A，发现无法验证②中的规律。
于是他们计划仍按图甲进行探究，分析测量数据后，选定准备加在电阻两端的电压值U．为确保完成验证，则这个电压值U的范围为_____。
A．1.5V＜U≤3VB．1.3V＜U＜2.1VC．1.3V＜U≤2.6VD．2.1V＜U＜2.6V
【答案】保护电路；0.12
电阻一定时，电流与电压成正比见解析B
【解析】
【详解】
（1）[1]为保护电路，闭合开关前，滑片必须处于最大阻值处，即应将滑动变阻器的滑片P移到B端；
（2）①[2]图乙中电流表选用小量程，分度值为0.02A，电流表的示数为0.12A；
②[3]图丙是以电流I为纵坐标、电压U为横坐标建立的平面直角坐标系，根据他们所测数据、在坐标系中描点，画出I−U图象，并标记为a，如下所示：
（3）①[4]单独分析图丙中每条I−U图象，因为过原点的直线，故可以得到的结论是电阻一定时，电流与电压成正比；
②[5]由上图知，当电压为0.8V时，对应的电流大小约为0.032A、0.066A、0.13A，结合电阻大小分别为20Ω、10Ω、5Ω，考虑到误差因素，电流与对应的电阻之积为一定值，故还能得到：
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”这一规律；分析方法采用了控制变量法；
③[6]根据欧姆定律I=
有U=IR，3次实验中电阻的电压分别为2.1V、2.4V、2.6V，都小于电源电压3V，是因为电源有内阻的原因；设电源本身的电压为E，对外（R与R'串联）提供的电压为U，根据电阻的串联和欧姆定律可得，电路中的电流：
I=
，
由欧姆定律，R与R'获得的电压为：
U=I（R+R′）=
×（R+R′），
故有:
=
=
+
=
+
×
，
由数学知识得，对外提供的电压U的倒数与串联电阻（电源内阻r之外的电阻）的倒数为一次函数的关系，即为：
=k
+b，
根据该小组的同学选择了5Ω、10Ω的定值电阻，电源内阻r之外的电阻获得的电压分别为2.1V、2.4V，将已知量代入上式：
=k×
+b，
=k×
+b，
解方程组得：
k=
，b=
，故这个一次函数关系式为：
=
×
+
，
他们计划仍按图甲进行探究，因要控制当电阻的电压值U为一定值，根据串联电路电压的规律，变阻器分的电压也为一定值，由分压原理，定值电阻和变阻器分得的电压之比为一定值，故当电阻为20Ω时，变阻器连入电路中的电阻最大为20Ω，此时的总电阻为40Ω，代入这个关系式：
=
×
+
，
解得：
U=2.6V。
变阻器与电阻的电阻相等，根据分压原理，故电压表示数为1.3V；
当电阻最小为5Ω时，电路中的电流最大，变阻器连入电路中的电阻最小，此时电压表有最大值，当变阻器电阻连入电路中的电阻为0时，将5Ω代入这个关系式：
=
×
+
，
故：
U=2.1V。
综上，他们计划仍按图甲进行探究，分析测量数据后，选定准备加在电阻两端的电压值U，为确保完成验证，则这个电压值U的范围为：
1.3V故选B。
5．如图（a）是学校实验室型号相同的电子温度计，有几个已经损坏．小明想探究是否是“测温头”（“测温头”就是一个热敏电阻）损坏．
（一）他将损坏电子温度计的“测温头”拆下，用如图（b）所示的电路进行测量．
（1）请根据图（b）的电路图，将图（c）的实物电路连接完整．
（______）
（2）小明将一个“测温头”接入电路，闭合开关，发现电流表和电压表的示数如图（d）所示，此测温头内部可能___________（断路/短路）．
（3）将其余“测温头”接入电路时，电流表、电压表的示数均如图（e）所示．小明猜想：
①这些“测温头”内部__________（断路/短路）；
②这些“测温头”的阻值都很__________（大/小）．小明将一个好的电子温度的“测温头”拆下，接入图（b）的电路中进行测量．结果电流表、电压表的示数仍如图（e）所示．由此验证了猜想②也是正确的．
（二）小明调整了实验方案，利用微安表重新实验．
（1）如图（f）所示是小明重新设计的实验装置，他记录了各“测温头”的多组“温度—电流”数据．在加热过程中，电压表的示数始终为1.5V不变，某温度时微安表的示数如图（g）所示，此时电流大小为__________μA，热敏电阻的阻值为__________Ω．
（2）图（h）是小明根据实验数据绘制的三个“测温头”的“温度—电流”图像．由图像可知，灵敏度最高“测温头”是__________，其阻值随温度的升高而__________（增大减小）．
【答案】
短路断路大15010000A减小
【解析】
【详解】
（一）
（1）根据电路图连接实物图，电流从电源正极出发，依次流经开关、滑动变阻器、电流表、测温头回到电源负极，同时注意滑动变阻器应接在B处以满足滑片P向右滑时接入电路阻值变小，同时电流表选择0~0.6A、电压表选择0~3V的量程（并联在测温头两端），注意正极流入负极流出，具体连接情况如下：
（2）从图（d）中可以看出，电流表有示数，即代表电路中有电流经过，电路是通路，并且电压表示数为0，说明测温头没有断路而是处于短路状态；
（3）将其余“测温头”接入电路时，电流表、电压表的示数均如图（e）所示，电流表示数为0，说明电路中无电流通过，且电压表示数为3V，有两种可能：
①可能这些“测温头”内部处于断路，所以电路中无电流通过，且此时电压表测量电源电压；②可能这些“测温头”的阻值很大，电路中电流非常微弱，所以电流表示数几乎为0，“测温头”由于阻值过大，分压增多，其两端几乎等于电源电压3V。
（二）
（1）观察微安表（g）可知，其量程为400uA，分度值为10uA，表中示数为150uA，根据欧姆定律可知热敏电阻的阻值为：
；
（2）观察图像（h）可知，A、B、C三个“测温头”，大的趋势均是随温度升高电流增大，且A“测温头”随温度升高电流增大最为明显（C次之，B几乎无变化），所以灵敏度最高的“测温头”是A。
6．小红按图甲所示的电路探究电流跟电压的关系．
（1）根据图甲，将图乙中的实物电路连接完整_______．（要求变阻器滑片向右移动时，电流表的示数变小）
（2）正确连接电路后，闭合开关．
①若发现电流表和电压表的示数都很大，这说明小华在实验操作上存在的问题是_________；
②若电压表示数约为3V，但无论怎样移动变阻器滑片，电流表示数始终为0，则电路中出现的故障可能是___________________；
（3）排除故障后，调节变阻器的滑片，测出通过电阻R的电流值和对应的电压值如下表，分析表中的数据可得出的结论是：
________________________________；
（4）为了使上述实验结论更具有普遍性，你认为还应进行下列的哪一项操作？
答：
_____________________．
A．换用电压不同的电源再做实验
B．换用阻值不同的电阻再做实验
【答案】
滑动变阻器的阻值没有在最大值处电阻断路电阻一定时，电流与电压成正比B
【解析】
【分析】
滑动变阻器与定值电阻串联，滑片向右移，电路中的电阻变大，电流减小，故滑动变阻器应将左半段接入电路中；电流表示数为零说明电路断路，电压表有示数说明电压表和电源连接的部分电路正常；物理实验中，使结论更具普遍性的方法是多做几次实验．
【详解】
（1）①滑动变阻器与定值电阻串联，当变阻器滑片向右移动时，电流表的示数变小，即滑片向右移动时电阻变大，又上面已接D，故下面接A；
②电源使用两节干电池，故电压表选用0∼3V量程，与定值电阻并联；
如图所示：
（2）①为保护电路，在连接电路时，开关应当处于断开状态；闭合开关前滑动变阻器应处于最大阻值状态，而本题中电流表和电压表的示数都很大，说明滑动变阻器的阻值没有在最大值处；
②电流表的示数为零说明电路中有断路，再根据电压表的示数判断出电路故障．电压表示数为3V等于电源电压，说明电压表的两个接线柱和电源连接的部分没有断路，所以故障是电阻断路了；
（3）在表中：
导体的电阻一定，导体两端的电压从1V到2V再到3V，相对应的，导体中的电流从0.1A到0.2A再到0.3A.电压增加几倍，电流也增加几倍，故得结论：
在电阻一定时，电流与电压成正比；
（4）换用阻值不同的电阻，多进行几次实验可避免实验的偶然性，使结论更具普遍性，故选B．
故答案为
（1）如上图；
（2）①滑动变阻器的阻值没有在最大值处；②电阻断路；（3）电阻一定时，电流与电压成正比；（4）B．
【点睛】
电压表与定值电阻并联；为保护电路，闭合开关前，滑动变阻器滑片应位于最大阻值处；探究电流与电压、电阻的关系时，要用到控制变量法．
7．小明同学利用四个定值电阻（5Ω、10Ω、15Ω、20Ω）、规格为“15Ω1A”的滑动变阻器、电源（电压为4.5V）、电压表、电流表、开关和导线等器材，进行了“探究电流与电压、电阻关系”的实验。
（1）小明选择10Ω的定值电阻，连接了如图甲所示的电路，闭合开关，调节滑动变阻器滑片，电流表示数________，电压表示数________（改变/不变）。
经检查发现电路中有一根导线连接错误，请你在连接错误的一条导线上断“×”，并用笔画线代替导线将电路连接正确______；
（2）排除故障后，闭合开关，调节滑片到适当位置，电流表示数如图乙所示，则电流表示数为________A，又读得电压表示数为2V，此时小明________（能/不能）得出“电阻一定时，电流与电压成正比”的结论；
（3）在探究“电流与电阻的关系”时，小明将控制电压设为2.5V，依次将阻值为5Ω、10Ω、15Ω，20Ω的定值电阻接入电路。
在换上10Ω的电阻后，后续操作有以下四步：
①闭合开关；②将滑动变阻器的滑片移到阻值最大位置；③记录电流表示数；④将滑动变阻器的滑片移到适当位置。
从安全和规范角度考虑，正确的顺序是________。
他用20Ω的电阻替换15Ω的电阻进行实验，发现无法使电压表读数调到2.5V。
他可以在电路中与滑动变阻器________（串联/并联）一个阻值大于________Ω的电阻，才能使实验进行到底。
【答案】改变不变
0.2不能②①④③串联1Ω
【解析】
【分析】
【详解】
（1）[1][2]如图甲所示的电路，则电阻与电压表被短路了，电流表与变阻器串联，故闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，电流表示数改变，电压表示数不变（为0）。
[3]电流表应与电阻串联，电压表与电阻并联，同时电流表电压表都要正进负出，改正后如图（见答案）所示。
（2）[4]电流表选用小量程，分度值为0.02A，电流为0.2A。
[5]仅一组数据不能得出结论，不具有普遍性意义。
（3）[6]连接电路时，为了防止短路应断开开关且滑动变阻器调到阻值最大处，然后闭合开关，调节滑动变阻器，使电压表达到要求电压，记录电流表示数。
[7][8]为保证每次都能将接入的定值电阻两端电压调为2.5V，根据串联电路电压的规律，变阻器分得的电压为4.5V-2.5V=2V，变阻器分得的电压为定值电阻电压的
倍，当接入20Ω的电阻时，根据分压原理，变阻器连入电路中的电阻
R＇滑=0.8×20Ω=16Ω
而变阻器的最大电阻为15Ω，故滑动变阻器不能将20Ω的电阻两端电压调到2.5V，此时应该串联一个电阻R′，故R′的最小值
R′最小=R＇滑−R滑=16Ω−15Ω=1Ω
即需要串联一个阻值大于1Ω的电阻，才能使实验进行到底。
8．现有下列器材：
学生电源6V、电流表（0～0.6A，0～3A）、电压表（0～3V、0～15V）、阻值不同的定值电阻若干、开关、滑动变阻器和导线若干，利用这些器材探究“电流与电阻的关系”。
（1）按图甲所示连接好电路，滑片P移到阻值最大处，将5Ω的定
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