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2014年第十五章 探究电路检测题及答案解析

试卷简介

这份试卷涵盖了初中物理课程中的多个重要概念,包括电路、电阻、电流、电压、欧姆定律以及动态电路的分析。试卷包含选择题、填空题、作图题和实验探究题,旨在考察学生对电路基本原理的理解和实际应用能力。

所涉及的知识点

- 电路的基本组成及连接方式(串联、并联) - 电阻与电流、电压的关系(欧姆定律) - 滑动变阻器的工作原理及其在电路中的应用 - 动态电路的分析方法 - 电流表和电压表的使用方法 - 电流表和电压表的改装原理 - 安全用电原则

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单元评价检测(四)

第十五章

(45分钟 100分)

一、选择题(本大题共8小题,每题4分,共32分)

1.下列关于导体的说法中,正确的是(  )

A.一根金属丝被均匀拉长后,它的电阻将变大

B.导体中没有电流通过时,导体就没有电阻

C.保险丝都是用半导体材料制成的

D.粗导线的电阻一定比细导线的电阻大

【解析】选A。电阻大小与材料、长度、横截面积有关,在材料相同时,长度越长、横截面积越小,电阻越大。一根金属丝被均匀拉长后,长度增加、横截面积减小,故其电阻变大,电阻是导体的一种性质,它的大小与有没有电流流过无关,故A正确,B错误;保险丝是由电阻率高、熔点低的铅锑合金制成的,故C错误;在材料与长度相同时,粗导线的电阻一定比细导线的电阻小,故D错误。

2.(2013·黄石中考)如图所示电路,当滑动变阻器滑片P向a端滑动的过程中,电流表、电压表示数变化情况是(  )

A.电流表示数变大       B.电流表示数变小

C.电压表示数变大 D.电压表示数变小

【解析】选C。本题主要考查动态电路的知识。对于这类问题,我们首先要弄清电路的连接方式,其次搞清楚滑动变阻器的滑片移动时引起电路中电阻的变化,再次根据欧姆定律看电流和电压如何变化,根据电表的位置分析它们示数的变化。本题中灯泡和滑动变阻器串联,滑动变阻器滑片P向a端滑动的过程中,电阻不变,总电阻不变,电流不变;但是电压表测量的是滑动变阻器右边的电压,它右边的电阻要增大,所以电压表的示数变大。

3.如图所示的电路中,电源电压保持不变。R1=2Ω,R3=10Ω。当开关S闭合后,电压表V1、V2的示数分别为5V和9V。则R2的阻值应为(  )

A.2Ω    B.4Ω    C.6Ω    D.8Ω

【解析】选D。本题考查结合串联电路电流特点运用欧姆定律计算有关物理量。三个电阻串联在电路中,电压表V1测R1和R2的电压,电压表V2测R2和R3的电压。根据欧姆定律可得=,即=,解得R2=8Ω,故选D。

4.通过定值电阻甲、乙的电流与其两端电压关系图像如图所示。现将甲和乙并联后接在电压为3V的电源两端。下列分析正确的是(  )

A.R甲∶R乙=2∶1 B.U甲∶U乙=2∶1

C.I甲∶I乙=2∶1 D.I乙∶I甲=2∶1

【解析】选C。本题考查图像分析及并联电路的电流、电压、电阻关系。首先根据图像取特殊点,再利用R=来计算甲、乙的阻值分别为5Ω、10Ω,所以R甲∶

R乙=1∶2,故A错;因为并联电路各支路两端的电压相等,所以U甲∶U乙=1∶1,故B错;电压相等时,电流与电阻成反比,所以I甲∶I乙=2∶1,故C正确、D错误。

5.如图所示是小刚连接的测电阻实验电路图,闭合开关,电流表、电压表可能出现的现象是(电源电压为3V)(  )

A.电流表和电压表示数均为零

B.电流表和电压表指针迅速发生最大偏转,电表损坏

C.电流表示数为零,电压表示数为2.8V

D.电流表示数为0.4A,电压表示数为2.8V

【解析】选C。本题考查电路故障分析。由于电流表和电压表位置对换,导致电路中的电流几乎为零,而电压表的读数接近于电源电压。

6.高速公路收费站现在对过往的超载货车实施计重收费,某同学结合所学物理知识设计了如图所示的计重秤原理图,以下说法正确的是(  )

A.称重表其实是一个电压表

B.电路中的R1是没有作用的

C.当车辆越重时,称重表的示数越小

D.当车辆越重时,称重表的示数越大

【解析】选D。本题考查动态电路的分析。由电路图可知:滑动变阻器R和定值电阻R1串联接入电路,称重表串联接入电路,所以称重表其实是一个电流表,A项错误;电路中的R1起到保护电路的作用,可以防止称重表被烧坏,B项错误;当车辆越重时,滑动变阻器R的滑片向下移动,电阻变小,与定值电阻R1的总电阻变小,由欧姆定律可得电路中的电流变大,所以称重表的示数越大,故选D。

7.(2013·厦门中考)发现电线着火,首先应该(  )

A.找电工处理 B.用水扑灭

C.用剪刀切断电源 D.拉下开关切断电源

【解析】选D。本题考查安全用电原则。当发现电线着火时,应先切断电源,然后对电路进行维修。故选D。

8.如图所示,电源电压保持不变,闭合开关S1、S2,电压表示数为6V,电流表示数为0.6A,断开S2后,电压表示数变为2V,则R2的电阻和电源电压分别是(  )

A.10Ω、9V B.20Ω、6V

C.20Ω、9V D.10Ω、6V

【解析】选B。本题考查动态电路的计算。闭合S1、S2时,电阻R2被短路。电路中只有电阻R1,故此时电压表示数即为电源电压,根据欧姆定律可得R1===10Ω,当S1闭合、S2断开时,电路中R1和R2串联,电压表测量的是R1两端电压,为2V,则R2两端电压为U2=6V-2V=4V,根据=可得,电阻R2的阻值为R2=2×10Ω=20Ω。

二、填空题(本大题共6小题,每空2分,共34分)

9.某定值电阻两端电压增加1V,流过的电流就增大0.1A,该电阻阻值为   Ω,如果改变该电阻两端的电压,该电阻阻值将   。(选填“变大”“不变”或“变小”)

【解析】本题考查电阻的计算及电阻特点。设电压为U,通过的电流为I,

则U=IR ①

因为导体的电阻与两端的电压和通过的电流无关,所以当两端电压增加1V,流过的电流就增加0.1A时,导体的电阻不变,则U+1V=(I+0.1A)R ②

由①②两式可得:R=10Ω。

电阻是导体的一种性质,只与导体的材料、长度、横截面积有关,与导体两端的电流、电压无关。故电阻阻值不变。

答案:10 不变

10.如图所示是一种调节收音机音量兼开关的调节器,若要使现在的音量减小应该向    点方向移动滑片P;若要使音量最大,滑片P应该接在    点;若要关闭收音机,滑片P应该接在    点(选填“a”“b”或“c”)。

【解析】本题考查滑动变阻器的实际应用。由调节器示意图知,工作过程中电阻线c端和滑片之间的部分串联接入电路,①要使现在的音量减小,也就是电路中电流减小,电阻线连入电路的阻值变大,滑片应该向b点移动;②若要使它音量最大,也就是电路中电流最大,电阻线连入电路的阻值最小,滑片应该接在c点;③若要关闭收音机,则使电阻线处于断路状态,滑片P应该接在a点。

答案:b c a

11.(2014·盐城南沈灶镇中学期末)如图甲所示的电路中,电灯L1的电阻为10Ω,开关闭合后,V1、V2的示数分别如图乙所示,则V1的示数为    V,L2两端的电压为   V,通过L1的电流为    A。

【解析】本题考查欧姆定律在串、并联电路中的应用。如题图,电灯L1和L2是串联的,串联电路两端的总电压等于各串联导体两端的电压之和。电压表V1测量L1和L2两端的总电压,电压表V2测量L2两端的电压,电压表V2的示数小于电压表V1的示数,但是电压表V2指针偏转比电压表V1指针偏转大,所以电压表V1使用的是0~15V的量程,每一个大格代表5V,每一个小格代表0.5V,示数是5.5V。电压表V2使用的是0~3V的量程,每一个大格代表1V,每一个小格代表0.1V,示数是2.5V。

U1=U-U2=5.5V-2.5V=3V,

I1===。

答案:5.5 2.5 0.3

12.两只定值电阻,甲标有“10Ω 1A”,乙标有“15Ω 0.6A”,把它们串联在同一电路中,电路中允许通过的最大电流为    A,两端允许加的最大电压为    V;若把它们并联在同一电路中,两端允许加的最大电压为    V,干路最大电流为    A。

【解析】本题考查电压、电流的计算。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=,串联电路中总电阻等于各分电阻之和,根据欧姆定律可得,两端允许加的最大电压:U=IR总=I(R甲+R乙)=×(10Ω+15Ω)

=15V;根据欧姆定律可得,两电阻两端允许所加的最大电压:U甲=I甲R甲=×

10Ω=10V,U乙=I乙R乙=×15Ω=9V;并联电路中各支路两端的电压相等,两只电阻并联时,电路中的最大电压U′=U乙=9V,此时通过乙的电流为,通过甲的电流I′甲===,并联电路中干路电流等于各支路电流之和,干路最大电流:I=I′甲+I乙=+=。

答案:0.6 15 9 1.5

13.(2013·镇江中考)如图所示电路,电阻R1=3Ω,R2=2Ω。闭合开关S,电流表A的示数    ,电流表A1的示数    (以上两空均选填“变大”“变小”或“不变”),电压表V的示数与电流表A的示数变化之比等于    Ω。

【解析】本题考查欧姆定律。闭合开关S,将电阻R2并联接入电路,电流表A测量的是干路电流,增加了通过电阻R2的电流,所以示数变大;电流表A1测量的是R1支路的电流,这条支路两端的电压不变,电阻R1也不变,因而电流表A1的示数不变;电压表V测R2两端电压,也就是电源电压,电流表A的示数变化就是通过电阻R2的电流,根据欧姆定律,电压表V的示数变化与电流表A的示数变化之比就是电阻R2的阻值,为2Ω。

答案:变大 不变 2

14.小明同学想在家里安装一盏照明灯,如图所示是他设计的电路。图中虚线框1和2应连入开关和电灯,则开关应装在   方框中。安装完毕后,闭合开关,电灯不亮,用测电笔分别测试a、b、c点时,测电笔的氖管都发光,则电路的故障为

 _  。

【解析】本题考查安全用电的原则。家庭电路的装配原则:开关接在火线上控制灯泡,所以开关应装在2方框中;用测电笔测试a、b、c三点,氖管都发光,说明都与火线连通,即a、b、c间无断路,而闭合开关电灯不亮,说明电路中无电流,只能是进户零线断路。

答案:2 进户零线断路

三、作图题(5分)

15.(2013·日照中考)声控开关在静音时处于断开状态,在接收到一定响度的声音时会自动闭合一段时间;某地下通道两端的入口处各装有一个声控开关来控制同一盏电灯,为确保行人不管从哪端进入,电灯都能接通电源发光,请用笔画线代替导线,按题意要求将图中的电路连接完整。

【解析】本题考查家庭电路的连接。两个声控开关串联会相互影响,只有都闭合时灯才发光;两个声控开关并联会互不影响,可以独立控制灯的亮灭,根据“为确保行人不管从哪端进入,电灯都能接通电源发光”,所以两开关应并联。

答案:

四、实验探究题(本大题共2小题,共19分)

16.(9分)(2013·泰州中考)如图所示是“探究通过导体的电流与电压、电阻的关系”的电路图。所用实验器材是电源(6V)、电流表(0~0.6A)、电压表(0~3V)、电阻箱(0~999.9Ω)、滑动变阻器(40Ω 2A)、开关、导线若干。

(1)探究电流与电压的关系时,所测得的几组电流、电压值见表1。分析表中数据可知:电阻箱接入电路的阻值为    Ω;当导体的电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成    关系。

表1

(2)探究电流与电阻的关系时,应调节    改变接入电路中的阻值,并调节

    使电压表的示数保持相同,读出电流值,所测得几组数据见表2。分析表中数据可知:电阻箱两端的电压为    V;当导体两端电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成    关系。

表2

(3)就本实验所用器材,在探究电流与电阻的关系时,若保持电阻箱两端的电压为2V,为能完成实验,电阻箱可接入电路的阻值范围是    Ω至    Ω(保留一位小数)。

【解析】本题考查探究通过导体的电流与电压、电阻的关系。

(1)根据公式R=计算可得,表1中每次实验电阻都是5Ω,所以电阻箱的阻值是

5Ω,进一步分析可以看出,在电阻一定时,电压增几倍,电流就增几倍,所以在电阻一定时,电流与电压成正比。(2)探究电流与电阻的关系,应保持电阻两端的电压不变,改变电阻的大小,因此应调节电阻箱来改变电阻值,调节滑动变阻器保持电阻两端的电压恒定不变;根据公式U=IR计算可知,每次电阻两端的电压都是2V保持不变,且电压一定时,电阻增几倍,电流就缩小到原来的几分之一,所以电压一定时,电流与电阻成反比。(3)根据题意,电流表的量程为0~,所以当电流表的示数为时,便是电阻箱的最小阻值,当滑动变阻器电阻为40Ω时,便是电阻箱可接的最大电阻。因为电阻箱两端的电压为2V,所以R最小===3.3Ω;若滑动变阻器的电阻为40Ω,则电路中电流最小,I最小===,所以R最大===20.0Ω。

答案:(1)5 正比例 (2)电阻箱 滑动变阻器 2 反比例 (3)3.3 20.0

17.(10分)小郝在科学杂志上看到:树木在低温时细胞受伤,会造成枝条电阻发生变化。用电阻测量法可以鉴别树木的耐寒能力。那么,枝条的电阻与冷冻温度有什么关系呢?

他猜想:可能冷冻温度越高,枝条的电阻越大。为了验证猜想,小郝设计的探究方案如下:

①取某待测树种当年生长的粗细、长短相同的一些枝条分别放入不同的冷冻箱内,在不同的温度下冷冻。

②24h后取出,等恢复至室温时,按如下所设计的电路图进行测量这些枝条上相同距离的两点间电阻。

③根据不同的冷冻温度,记录对应电流、电压值,算出对应的电阻,填写在实验记录表中。(下表)

(1)如图甲是小郝为测量枝条电阻所设计的电路图,请用笔画线代替导线将图乙实物连接完整。

(2)在测量冷冻温度为-20℃的枝条电阻时,电压表读数为7.8V,电流表示数如图丙所示,请算出电阻填入表格中。

(3)在图丁中画出枝条电阻和冷冻温度关系的图像。

(4)由图像可知,该树种枝条电阻大小与冷冻温度的关系为 _______________。

【解析】本题考查伏安法测电阻。(1)滑动变阻器连接时要一上一下,并且滑片要滑到阻值最大处,电压表并联在枝条两端,电流表串联在电路中,注意正负接线柱。

(2)电流表选择的是0~量程,分度值是,指针指在后第3个小格上,因此电流表的示数为,根据欧姆定律,此时枝条的电阻R===

30Ω。

(3)在图线上找到对应的点,并且连接起来。

(4)由图像可知:电阻和冷冻温度成线性关系,且随冷冻温度的增加,电阻也逐渐增大。

答案:(1)

(2)30 (3)

(4)冷冻温度越高,枝条电阻越大(冷冻温度越低,枝条电阻越小;枝条电阻与冷冻温度成线性关系)

五、计算题(10分)

18.(2014·安庆联考)电学实验中使用的电流表和电压表都是由小量程电流表(表头)改装而成的,从电路的角度看,表头就是一个电阻,同样遵从欧姆定律。电流表的电阻Rg叫作电流表内阻,指针偏转到最大刻度时的电流Ig叫作满偏电流,加在它两端的电压Ug叫作满偏电压。如图所示,有一个电流表,内阻为30Ω,满偏电流为1mA,并联一个电阻R后,就将它改装成了一个量程为0.6A的电流表。请解答:

(1)电流表的满偏电压Ug为多少?

(2)需并联的电阻R阻值多大?

(3)改装后的电流表的内阻多大?

【解析】(1)电流表的满偏电压Ug=Ig·Rg=10-3A×30Ω=0.03V。

(2)由题图可知,电流表与R并联,

则IR=I-Ig=0.6A-10-3A=0.599A

=Ug=0.03V

所以R==≈0.05Ω。

(3)改装后的电流表的内阻

RA===0.05Ω。

答案:(1)0.03V (2)0.05Ω (3)0.05Ω

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