上海致远中学物理第十四章 欧姆定律单元综合测试Word版 含答案.docx

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上海致远中学物理第十四章欧姆定律单元综合测试Word版含答案

上海致远中学物理第十四章欧姆定律单元综合测试（Word版含答案）

一、初三物理第十四章欧姆定律易错压轴题提优（难）

1．要测量一个阻值约为几百欧的电阻Rx。

实验室提供的器材有：

电源（电压为3V）、学生用电流表（量程为0~0.6A、0~3A）、学生用电压表（量程为0~3V、0~15V）、滑动变阻器R1和电阻箱R2（0~9999Ω5A）各一个，开关、导线若干。

（1）小明用伏安法测量该电阻，如图是小明连接的电路。

接通电路后，观察到电流表指针不偏转，示数为零，电压表示数为2V。

请你判断：

电路中哪一个元件发生了什么故障？

答：

______；

（2）在排除故障换用新元件后，经检查电路完好。

闭合开关，逐渐减小滑动变阻器的接入电阻至最小，电压表有示数，但电流表的指针几乎不偏转，电流太小的原因是______。

所以按小明所选的器材不能用伏安法测出该电阻的值；

（3）请你帮助小明在实验室所提供的器材中选择合适的器材，设计实验方案测出该电阻的值；

（a）画出实验电路图______；

（b）实验步骤：

按图连接好电路；闭合S1调节滑动变阻器，使电压表显示合适的值；断开S1闭合S2，______；读出电阻箱的阻值R；

（c）写出待测电阻Rx的表达式：

______。

【答案】电流表短路待测电阻阻值太大

保持滑片位置不变，调节电阻箱阻值，使电压表示数与闭合S1时相同Rx=R

【解析】

【分析】

（1）常见电路故障有断路与短路，根据电路故障现象分析电路故障原因。

（2）根据欧姆定律，在电压不变的情况下，若电路的电阻增大，则电路中的电流减小，若电阻值很大，则电路中的电流会很小。

若电流值小于电流表的分度值时，将无法准确地测出电流值。

（3）根据实验电路图可知，实验时有电压表，没有电流表，可根据并联电路各支路两端的电压特点进行实验，即：

连接好电路图后，用电压表测出待测电阻两端电压，再将开关与电阻箱连接并调节电阻箱的阻值使电压表的示数不变，根据并联电路的电压相等和欧姆定律可知待测电阻的阻值与电阻箱的阻值相等；据此设计实验步骤。

【详解】

（1）[1]接通电路，电流表指针不偏转，示数为零，而电压表示数为2V，说明电流表被短路。

（2）[2]由于电源电压为3V，而电阻Rx的阻值大约为几百欧，根据欧姆定律电路中的电流太小。

（3）[3]可以应用等效法测待测电阻阻值，待测电阻与电阻箱并联，实验电路图如图所示：

[4]实验步骤：

按图连接好电路；闭合S1调节滑动变阻器，使电压表显示合适的值；断开S1闭合S2，保持滑片位置不变，调节电阻箱阻值，使电压表示数与闭合S1时相同；读出电阻箱的阻值R。

[5]写出待测电阻Rx的表达式

Rx=R

【点评】

本题的难点较多，一是电流表量程的选取，二是故障原因的判断，三是没有电压表测电阻的方法：

根据并联电路各支路两端的电压相等这一特点设计实验，着重体现了等效替代法在实验中的具体应用。

2．小红和同学们用“伏安法”测小灯泡正常发光时的电阻，小灯泡额定电压为3.8V，电源电压保持9V不变，滑动变阻器规格为“40Ω、1A”，连接电路如图甲所示。

（1）如图甲是小红同学连接的实物电路图。

图中只有一处连接错误，请在错误处画“×”，并用笔画线代替导线将电路连接正确_________________（注意不能与其它导线交叉）；

（2）改正错误后，闭合开关，过了一段时间，灯突然熄灭，电流表、电压表示数均变为0，则产生的故障可能是_________________（只有灯泡或滑动变阻器发生故障）；

（3）排除故障后，调节滑动变阻器滑片，并绘制出了小灯泡的电流随电压变化的图像如图乙所示，则灯泡正常发光时的电阻为____________________Ω（保留一位小数）。

向右调节滑动变阻器滑片的过程中，小灯泡变化的阻值

RL滑动变阻器变化的阻值______________

R滑（选填“大于”、“小于”或“等于”）；

（4）小红又找来10Ω、20Ω、40Ω定值电阻想要继续探究“电流与电阻的关系”，只将10Ω的定值电阻代替小灯泡连入电路，调节滑动变阻器使定值电阻两端电压为U0=4V。

接下来断开开关，取下10Ω的定值电阻，换成20Ω的定值电阻，保持滑动变阻器滑片P位置不变，则闭合开关后，应将滑动变阻器的滑片向_________________（选填“左”或“右”）移动。

在用40Ω的定值电阻替换20Ω的定值电阻时，他发现电压表示数始终不能调为U0。

为完成四次探究，小红设计了如下方案，你认为不可行的一项是_________；

A．如果只更换电源，则更换的电源电压范围是4～8V

B．如果只调整电压表的示数，则应该控制电压表示数U0的范围为4.5～9V

C．如果只更换滑动变阻器，则更换的滑动变阻器最大阻值至少为50Ω，允许通过的最大电流至少为0.4A

D．如果只更换定值电阻，则更换的定值电阻阻值范围是6.67～32Ω

（5）实验结束后，小红还想知道所用的滑动变阻器的最大值与铭牌标注是否一致，但是发现电源意外损坏了，于是他找来另一个未知电压的电源（电压恒定不变），并设计了如图丙所示的电路，请你将他的实验步骤补充完整（已知定值电阻的阻值为R0）。

①将滑动变阻器滑片P移到最右端，闭合开关，记录此时电流表示数为I1；

②再将滑动变阻器滑片P移到__________，记录此时电流表示数为I2；

③滑动变阻器的最大阻值R滑动=__________（用测出的物理量和已知量的字母表示）。

【答案】

滑动变阻器断路12.7小于左C最左端

【解析】

【分析】

【详解】

（1）[1]电压表测小灯泡两端的电压，所以电压表应该和小灯泡并联，如下图：

（2）[2]若灯短路，电流表有示数，若灯断路，电压表有示数，但题意中电流表和电压表均无示数，故假设不成立；若滑动变阻器短路，则电流表和电压表均有示数不符合题意，则电路故障为滑动变阻器断路。

（3）[3]由图可知，当小灯泡正常发光时，电流是0.3A，小灯泡正常发光时的电阻为

[4]当小灯泡正常发光时，滑动变阻器的电阻为

由图可知，当小灯泡的电压为3V时，电流约为0.25A，此时小灯泡的电阻约为

滑动变阻器的电阻为

则灯的电阻的变化量为

滑动变阻器阻值变化量为

所以滑动变阻器阻值变化量大于小灯泡电阻的阻值变化量。

（4）[5]将定值电阻从10Ω换成20Ω，定值电阻阻值变大，为了保证定值电阻两端电压不变，滑动变阻器电阻也要变大，所以滑片应该向左移动。

[6]当定值电阻阻值最大时，滑动变阻器的阻值最大，此时电路中的电流为

所以可以小于0.4A，故C错误，C符合题意。

（4）[7]第二步，应该让定值电阻和滑动变阻器的全部并联并保证电压还等于电源电压，故应该将滑片移动到最左端。

[8]流过定值电阻的电流为

电源电压为

滑动变阻器的最大阻值为

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．电源电压为6伏、待测电阻Rx、标有“20欧1安”字样的滑动变阻器、电压表、电流表各一个（其表盘如图所示），电键及导线若干，所有器材均完好．他先将除电压表以外的元件串联连接，再将电压表选择合适的量程并联接入电路中．他把变阻器滑片从一端移到另一端的过程中，读出电流表示数的变化范围为0.14安～0.26安．当他移动滑片至电流表指针位于如图（甲）所示位置时，观察到某电表的指针偏离零刻度线的角度为另一电表的两倍．

（1）请画出小闵连接的电路图；

（____）

（2）请完成将表格填空．

物理量

实验序号

Ux（伏）

Ix（安）

电阻Rx（欧）

1

____

0.14

2

____

____

3

____

0.26

【答案】

【解析】

据题意，当电流表示数为0.14A时，滑动变阻器连入电路中的电阻最大，最大值为20欧，此时滑动变阻器两端的电压为：

U

当他移动滑片至电流表指针位于如图（甲）所示位置时，观察到某电表的指针偏离零刻度线的角度为另一电表的两倍，此时电压表的示数为1.8V,因此电压表和滑动变阻器并联，故电路图如下：

②当电流表的示数最小为时，此时滑动变阻器的阻值最大时，电压表的示数最大为2.8V，根据串联电路的总电压等于各电阻两端的电压之和可得：

U1

U−U滑1

6V−2.8V

3.2V；由欧姆定律得：

当移动变阻器滑片到某个位置时，由图甲知，电流表的量程为0∼0.6A，分度值为0.02A，示数为0.18A；电压表的量程为0∼3V，分度值为0.1V，示数为1.8V，根据串联电路的总电压等于各电阻两端的电压之和可得：

U2

U−U滑2

6V−1.8V

4.2V；当电流表的示数最大为0.26A时，此时滑动变阻器连入电路的阻值为零时，电压表的示数最小为0V，则U3

U

6V；故答案为如下图：

5．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。

6．在测量定值电阻的实验中：

（1）请你用笔画线代替导线，将图甲中的实物电路连接完整；（______）

（2）闭合开关前，滑动变阻器的滑片P应移至________（选填“左”或“右”）端。

小青闭合开关后，移动滑片P到某一点时，电流表示数为0.2A，电压表示数如图乙所示，计算出定值电阻的阻值为_________Ω；

（3）小青仅把这一次实验测量所得的阻值作为最后的结果，你认为合适吗?

答：

______，理由是______；

（4）如图丙所示是其他两组同学根据测得数据作出的I-U图象，分析图象可知：

Ra______Rb（选填“>”、“=”或“<”）；

（5）小珍连接好电路后，闭合开关，发现无论如何移动滑动变阻器的滑片P，电压表、电流表均有较小的示数，但都不改变，原因可能是______。

（写出一种即可）

【答案】

右9不合适未多次测量取平均值作为结果，误差较大<滑动变阻器接了电阻丝两端的接线柱

【解析】

【分析】

【详解】

（1）[1]在测量定值电阻的实验中，定值电阻串联在电路中，所以将定值电阻的右接线柱与电流表的负接线柱，如图所示

（2）[2]闭合开关前，滑动变阻器应该移动到阻值最大处，即滑动变阻器的滑片P应移至右端。

[3]由图乙知，电压表选择的是分度值为0.1V的小量程，电压表读数为1.8V。

由

得，电阻阻值是

（3）[4][5]仅把一次实验测量所得的阻值作为最后的结果，不合适；因为一次测量误差较大，应进行多次测量求平均值，以减小测量误差。

（4）[6]由图丙知，电压U相同时

Ia>Ib

由欧姆定律可知

Ra

（5）[7]无论如何移动变阻器的滑片P，电压表、电流表均有示数，但都不改变，可能是电路接入电阻过大，即原因可能是滑动变阻器同时接下面两个接线柱。

7．用图甲所示器材和装置探究通过导体的电流与电阻关系，电源电压恒为4.5V，定值电阻阻值分别为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω和45Ω，滑动变阻器R’上标有“15Ω1A”。

（1）请用笔画线代替导线将图甲所示的实物电路连接完整______；

（2）闭合开关前，滑动变阻器的滑片应移至最______（选填“左”或“右”）端，闭合开关后，发现电流表指针无偏转，电压表指针有明显偏转，原因可能是______；

（3）实验的部分数据如图乙所示，其中一次数据由于操作不当出现了错误，错误的电流值为______A。

出现该错误是由于忘记调节滑动变阻器保持电压不变造成的，则在该步错误操作之前，接入电路的定值电阻为______Ω；

（4）继续实验，当接入电路中的电阻为45Ω时，无论怎样移动滑动变阻器的滑片P，都无法使电压表的示数保持不变。

利用现有器材，下列操作可继续完成实验的有______；

①将5Ω电阻串联接入电路②将10Ω电阻串联接入电路

③将15Ω电阻串联接入电路④将20Ω电阻串联接入电路

⑤将25Ω电阻串联接入电路

（5）顺利完成上述实验后，小明想利用以上器材测一未知电阻RX的阻值（大小约为250Ω），以下图丙四种方案中，可以较准确地测出RX阻值的是______。

（填字母序号）

A．

B．

C．

D．

【答案】

右电阻R断路0.1810②③④C

【解析】

【分析】

【详解】

（1）[1]实验探究通过导体的电流与电阻关系，定值电阻应与滑动变阻器串联，实物电路连接完整后如图所示：

。

（2）[2]闭合开关前，滑动变阻器接入阻值应最大，故其滑片应移至最右端。

[3]闭合开关后，发现电流表指针无偏转，电压表指针有明显偏转，说明电流表、滑动变被阻器未断路，原因可能是电阻R断路，造成电压表串联在电路中，电路电流极小。

（3）[4]实验的部分数据如图乙所示，实验应控制定值电阻两端电压不变，但当选用20Ω定值电阻时，电路电流记录值为0.18A，其两端电压为

明显大于其他条件时的3V，故应为错误的电流值；此时滑动变阻器接入阻值为

[5]出现该错误是由于忘记调节滑动变阻器保持电压不变造成的，则在该步错误操作之前，电路电流为

则接入电路的定值电阻为

（4）[6]继续实验，当接入电路中的电阻为45Ω时，根据串联电路电阻分压特点，由于滑动变阻器接入的最大阻值为15Ω，所以无论怎样移动滑动变阻器的滑片P，都无法使电压表的示数保持在3V；为继续完成实验，应串联一个电阻，其阻值至少应满足

代入数据，则

即

，

故接入的阻值至少为7.5Ω，最大为22.5Ω，故②③④符合题意。

（5）[7]顺利完成上述实验后，小明想利用以上器材测一未知电阻RX的阻值（大小约为250Ω），由于滑动变阻器的最大量程为15Ω，根据串联电路特点，A、B中滑动滑片P过程中，电流表、电压表的变化范围很小，不能准确没出RX的阻值；在C、D中可将滑动变阻器接入最大阻值，首先闭合开关S、S2，断开S1，此时电压表示数为U1，即

然后闭合开关S、S1，断开S2，此时电压表示数为U2，即

联立可得

即可求解出RX阻值，且为使结果更加准备，接入的定值电阻应较大，以使电压表示数发生较明显变化，故图丙四种方案中C方案最合适。

8．小明要测量定值电阻Rx的阻值（约十几欧）。

现有器材：

电源（电压恒为6V）、滑动变阻器、电流表、电压表，开关各一个，导线若干：

（1）他设计并连接了如图所示的电路，其中有一根导线接错了，请在接错的导线上打“×”，并画出正确的连线；

（________________）

（2）纠正错误后，闭合开关，小明发现两电表示数都为0。

他用一条导线检查电路故障，将该导线的一端接在a接线柱上，另一端分别接到b、c、d、e、f上时，发现接到b、c、d上时两电表示数仍为0，当接到e、f接线柱上时，两电表都有示数。

则由此可以判断故障是_______；

（3）排除故障后继续实验，却不慎将电流表损坏，小明利用电阻箱和原电源（电压恒为6V）及电压表，设计了如图甲所示的电路测量Rx的阻值。

调节电阻箱读出电压表的示数，记录结果如下表，其中第3次电压表示数如图乙所示：

实验次数

1

2

3

电阻箱接入阻值（Ω）

2

7

10

电压表示数（V）

0.8

2.0

①第3次实验时，电压表示数为_______V；

②第1次实验时，电路中的电流是_______A；

③待测电阻的阻值Rx=_______Ω。

【答案】

滑动变阻器滑片与电阻线圈接触不良（滑动变阻器断路）2.40.414

【解析】

【分析】

【详解】

（1）[1]电压表测量电阻Rx两端的电压，原电路中电压表并联在滑动变阻器和Rx的两端，连接错误，改接后如如下图

（2）[2]当小明准备读取电流表示数时，发现两电表示数突然都变为0，说明电路断路，他用一条导线检查电路故障，将该导线的一端接在a接线柱上，另一端分别接到b、c、d、e、f上时，发现接到b、c、d上时两电表示数仍为0,说明b到电源负极之间断路，当接到e、f接线柱上时，两电表都有示数，说明b、e之间断路，电路故障为滑动变阻器滑片与电阻线圈接触不良或滑动变阻器断路；

（3）①[3]第3次实验时，电压表量程为0-3V，分度值为0.1V，电压表示数为2.4V；

（3）②[4]电阻箱和电阻Rx串联，电压表测量电阻箱R0两端的电压，第1次实验时，电阻箱接入电路中的阻值为2Ω，电压表示数位0.8V，电路中的电流为

③[5]第1次实验时，待测电阻的阻值为

第2次实验时电阻箱接入电路中的阻值为7Ω，电压表示数为2.0V，由欧姆定律，电路中的电流为

根据串联电路电压的规律和欧姆定律，待测电阻

同理可得

为减小误差，取平均值作为测量结果

9．小明利用如图甲所示的实验电路探究“电流与电阻的关系”，可供选择的器材有：

电源（两节新干电池），电流表、电压表、开关，阻值分别为5Ω、10Ω、25Ω的定值电阻各一个，“10Ω2A”“20Ω1.5A”两种规格的滑动变阻器，导线若干。

（1）请你用笔画线代替导线，只添加一根导线将图乙中的实物图连接完整；________

（2）闭合开关前，应将变阻器滑片P移到_____端（选填“A”或“B”）。

连接无误后，闭合开关，发现电流表无示数，电压表指针有明显偏转，原因可能是_____；

（3）故障排除后，依次将阻值为5Ω、10Ω、25Ω的定值电阻接入电路中，完成实验，获得数据如表。

实验组别

1

2

3

电阻R（Ω）

5

10

25

电流I（A）

0.4

0.2

0.08

完成第一组实验，断开开关，拆下5