初中物理欧姆定律解答题

现有一个阻值为 $20\Omega$的定值电阻 $R_0$，一个电压约为 $15V$的电源，一个量程为 $0~1A$的电流表，一个单刀双掷开关及导线若干。请你利用上述器材设计实验，测出约为 $10\Omega$的未知电阻 $R_x$的阻值。要求：

（1）画出实验电路图；

（2）写出主要的实验步骤和需要测量的物理量；

（3）写出待测电阻 $R_x$的数学表达式（用已知量和测量量表示）。

有一个量程为 $0~1\mathit{mA}$ 的小量程电流表 $G$ ，内阻 $R_g=30\Omega$ ，选择一定值电阻 $R_0$ 与它并联起来，如图所示。将 $A$ 、 $B$ 两端接入电路（图中 $I$ 表示电流表 $G$ 与电阻 $R_0$ 并联后的总电流）。

（1）调节电路，使电流表的指针指在最大刻度处（即 $1\mathit{mA})$ ，这时电流 $I$ 为 $0.6A$ ，求电阻 $R_0$ 的值（计算结果保留两位小数）；

（2）继续调节电路，使电流表的指针指在刻度盘中央（即 $0.5\mathit{mA})$ ，此时电流 $I$ 变为多少？

某兴趣小组的同学们想制作一个简易的台灯，所用小灯泡的额定电压为 $27V$，正常发光时灯丝的电阻为 $90\Omega$．因身边只有电压为 $36V$的电源，为了保证小灯泡能正常发光，应将一个定值电阻与灯泡串联后接在电源上，请你帮他们求出该电阻的阻值。

小金自学了电学，知道了欧姆定律，他想用实验来验证欧姆定律所表述的“通过导体的电流与这段导体两端的电压成正比”的结论，于是找了实验器材：电压表、电流表、电源、滑动变阻器、开关各一个，若干定值电阻、导线，请你利用这些器材帮他设计一个验证此结论的实验方案。

（1）画出实验的电路图；

（2）写出实验的步骤以及需要测量的物理量。

如图所示，电阻 $R_1$的阻值为 $10\Omega$．闭合开关 $S$，电阻 $R_1$两端的电压为 $10V$，电阻 $R_2$两端的电压为 $5V$．求：

（1）电源两端的电压。

（2）通过电阻 $R_1$的电流。

在这次新冠肺炎抗疫战中，中医药为诊疗发挥了积极作用，成为抗疫“中国方法”的重要组成部分。小明对家里的电中药壶进行观察，并用水替代中药进行了相关研究。收集和记录数据如下表。请你结合他的调查研究，完成下列问题。

观察对象	观察记录	研究记录
电中药壶	成分：紫砂 电源： $220V/50\mathit{Hz}$ 容积： $2L$ 挡位：高温 $\left(1100W\right)$ 低温	①水的质量 $m=2\mathit{kg}$，水的初温 $t={20}^{°}\text{C}$ ②用高温挡加热 $5\mathit{min}$，水的末温 $t={50}^{°}\text{C}$ ③壶内加热体由两个相同的发热电阻组成 ④ $c_{水}=4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\cdot }^{\circ }\text{C}}\right)$

（1）请在虚线框内画出电中药壶内部的电路图；

（2）求电中药壶内部一个发热电阻的阻值；

（3）求高温加热时，电中药壶的加热效率。

在“测量小灯泡电功率”的实验中（小灯泡标有“ $2.5V$”字样）。

（1）如图甲所示，正确连接电路后，闭合开关，小明发现无论怎样调节滑动变阻器，灯泡都不亮，电流表无示数，电压表有示数，则电路故障可能是　　。

（2）排除故障后，移动滑片 $P$到某一位置时，电压表示数如图乙所示，为了继续完成实验，应将滑片 $P$向　　 $(A/B)$端移动。小明根据实验所测的数据，作出如图丙所示的图象，则小灯泡的额定功率为　　 $W$。

（3）测量结束后，小明应先　　，然后拆除　　上的导线，再拆除其它导线。

（4）小明对本实验进行了拓展思考，以下探究活动用该实验装置中的器材不能完成的是　　

$A$．测量小灯泡的电阻

$B$．探究串联电路电流的特点

$C$．探究串联电路电压的特点

$D$．探究电流与电压的关系

家庭电路中电流过大时，空气开关自动切断电路，俗称跳闸。产生跳闸的原因可能是　　或　　。

小华在“探究电流与电阻关系”的实验中：

（1）按要求将实物图连接完整（要求：滑片 $P$向右滑时变阻器接入电路的电阻变大）。

（2）在连接电路的过程中，开关必须处于　　（闭合 $/$断开）状态，滑动变阻器的滑片 $P$应放在最　　（左 $/$右）端。

（3）小华用三只阻值分别为 $15\Omega$、 $10\Omega$和 $5\Omega$的电阻探究“电流与电阻关系”的过程中，将 $15\Omega$电阻换成 $10\Omega$时，应在闭合电路后，将滑片向　　（左 $/$右）移动，其目的是　　。

在测量小灯泡电功率的实验中。电源电压为 $4.5V$．小灯泡的额定电压为 $2.5V$，小灯泡正常发光时的电阻约为 $10\Omega$；

（1）请你用笔画线代替导线，将图甲中的实物电路连接完整。要求：当滑动变阻器的滑片向左移动时，连入电路的电阻变大，连线不得交叉。

（2）连接好电路后，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片 $P$，发现小灯泡不发光，电压表无示数，电流表有示数，则故障原因可能是　　。

（3）排除故障后，闭合开关，移动滑片 $P$．记下多组对应的电压表和电流表的示数，并绘制成如图乙所示的 $I-U$关系图象，根据图象信息：

①可计算出小灯泡的额定功率是　　 $W$；

②小灯泡的实际功率随实际电压的增大而　　（填“增大”“减小”或“不变” $)$；

③发现灯泡电阻是变化的，影响其变化的主要因素是　　。

小柯在拓展课上，设计了图甲电路，用来直接测出接入1、2两点间导体的电阻。

（1）用导线连接1、2两点，电流表的示数如图乙，则通过变阻器的电流为　　 $A$．此时1、2两点间的电阻为 $0\Omega$，则在电流表指针所指的刻度上标 $0\Omega$。

（2）保持变阻器滑片不动，把待测电阻 $R_x$接入1、2两点之间，此时电流表读数为 $0.1A$，则 $R_x$的阻值是　　 $\Omega$，然后在电流表的 $0.1A$刻度处标上相应的阻值。依此方法，在电流表的刻度上一一标上相应的阻值，这样就可以用此电流表测出接入1、2两点间导体的电阻。

（3）干电池用久了电压会变小，此时再用导线连接1、2两点，电流表的指针就不能对准 $0\Omega$刻度线。要使指针重新对准 $0\Omega$刻度线，变阻器的滑片应向　　（填字母）端移动。

如图所示，电源电压是 $12V$保持不变，灯泡 $L$额定电压为 $12V$，灯泡 $L$的阻值是 $8\Omega$，不计温度对灯泡电阻的影响，先将滑动变阻器的滑片 $P$滑到 $a$端，断开 $S_2$，再闭合 $S_1$，此时电压表读数为 $8V$，求：

（1）滑动变阻器的最大阻值是多少？

（2）若将 $P$滑到 $b$端并同时闭合 $S_1$、 $S_2$，此时电流表、电压表的示数各为多大？

用干电池组作为电源的电路计算题中，常有“电源电压保持不变”这句话，小丽对此产生质疑。她想探究电路中电阻值改变时，电源电压是否真的不变。请你替她设计一个探究方案，简要说明探究方法。

人类正面临能源危机，为了找到更节能的光源，科学家做了大量的实验，实验发现下表中的 $\mathit{LED}$灯和白炽灯在正常工作时，光照强度相同。请通过计算回答下列问题：

（1） $\mathit{LED}$灯正常发光时的电流是多大？

（2） $\mathit{LED}$灯正常发光时的电阻是多大？

（3）正常工作 $10h$，使用 $\mathit{LED}$灯比白炽灯要节约多少电能？

类型	$\mathit{LED}$灯	白炽灯
发光原理	二极管发光	钨丝高温发光
额定电压	24伏	220伏
响应时间	${10}^{-9}$秒	${10}^{-3}$秒
额定功率	12瓦	100瓦

图示电路中，电源电压恒定，定值电阻电阻 $R_0=10\Omega$，滑动变阻器 $R$标有“ $50\Omega 1.0A$”。把滑片 $P$移至某一位置，闭合 $S_1$，当 $S_2$分别断开和接“1”时，电流表示数分别为 $0.4A$和 $0.6A$。

（1）求电源电压；

（2）求开关 $S_2$接“1”时，滑动变阻器 $10s$内消耗的电能；

（3）用量程为 $0~3V$的电压表替换电流表， $S_2$改接“2”，闭合 $S_1$，移动滑片 $P$，求 $R_0$的电功率的最小值。