初中物理欧姆定律解答题

小禹在复习"探究导体的电阻与哪些因素有关"的实验时，产生了一些疑惑；实验中为什么选择不常见的镍铬合金作为研究的导体，而不选用常见的铜丝？难道选用铜丝会不利于探究？带着这些思考，小禹决定进行实验验证；

（1）为了能够更好地反映出电阻的变化，小禹可以在如图所示的电路中接入 　    　，且与研究导体 　 　联。

（2）连接电路时，开关必须处于 　 　状态。

（3）实验中，选择一根带鳄鱼夹的导线，主要是为了方便改变 　              　。

（4）分别用铜丝、镍铬合金丝进行实验，记录实验结果于下表，对比实验记录，发现用 　  　作为研究导体，实验现象不明显。不明显之处是： 　                     　。

研究导体	铜丝				镍铬合金丝
长度/cm	100	80	50	100	100	80	50	100
直径/mm	0.5	0.5	0.5	0.7	0.5	0.5	0.5	0.7
灯泡亮度	很亮	很亮	很亮	很亮	较亮	较亮	亮	亮
电流/A	0.42	0.42	0.43	0.43	0.24	0.26	0.31	0.30

（5）通过实验，小禹解开了心中的疑惑，并进一步理解了滑动变阻器的原理及其在电学实验中的作用，如在图2所示的"探究电流与电阻的关系"实验中，将电阻R由5Ω换成10Ω后，滑动变阻器的滑片应该向 　     　（选填"上"或"下"）端移动，以起到使电阻R两端电压 　      　的作用。

如图甲所示，电源电压保持不变，R ₂为0﹣20Ω的滑动变阻器。A ₁的量程为0.6A，A ₂的量程为3A，V ₁的量程为15V，V ₂的量程为3V，不考虑温度对灯丝电阻的影响，定值电阻R ₁的I﹣﹣U关系图象如图乙所示。

（1）当S ₁、S ₂都闭合时，A ₂读数为1.25A，V ₁读数为6V，小灯泡L恰好正常发光，求定值电阻R ₁的阻值和小灯泡的额定功率。

（2）当S ₁、S ₂都断开时，为保证各表的安全使用，求滑动变阻器允许连入电路的阻值范围。

（3）当S ₁、S ₂都断开时，在各表均能正常工作的情况下，求小灯泡L消耗的最大功率与最小功率之比是多少？该电路通电80s至少能产生多少热量？

阅读短文，回答问题。

压力传感器

压力传感器种类很多，电子秤中测力装置所使用的电阻应变式压力传感器的原理如图1所示，金属梁右端为固定端，左端为自由端，金属梁的上、下表面各紧贴一块相同的应变片，应变片结构如图2所示，它主要是由基底、金属电阻丝和引线等组成，电阻丝固定在基底上，当应变片被拉长时，金属电阻丝同时被拉长，电阻丝的电阻变大，反之，当应变片把压缩时，金属电阻丝变短，电阻丝的电阻变小。

当自由端受到向下的压力时，金属梁向下弯曲，上应变片被拉长，下应变片被压缩，如果上、下金属电阻丝有大小不变的电流通过时。上应变片引线间两端电压为，下应变片引线间两端电压为．传感器可以通过输出两个电压的差值来反映压力的大小。

请回答下列问题：

（1）当应变片被拉长时，金属电阻丝的电阻或变大，原因是　　。

（2）当金属梁没有受到压力时，由于　　，所以，

（3）当金属梁受力向下弯曲时，　　，　　（选填“变大”、“变小”或“不变”

如图是我们常见的家庭电路。请你模仿样例格式，写出图中涉及到的电学知识或规律（温馨提示：至少写出三条，不能与样例相同）。

样例：电灯与插座并联。

①     　　；

②     　　；

③     　　。

某同学按照如图所示的电路图测量额定电压为2.5V灯泡的电阻。

（1）开关闭合前，滑片应置于 　 　（选填"A"或"B"）端。

（2）开关闭合后，逐渐移动滑片，并依次记下灯泡的发光情况和电表示数。实验记录如下表：

数据序号	1	2	3	4	5
发光情况	熄灭	熄灭	较暗	不很亮	明亮
电压U/V	0.1	0.5	1.3	2.1	2.5
电流I/A	0.05	0.16	0.21	0.26	0.28
算出的电阻R/Ω		3.13	6.19	8.08	8.93

①表中空格中的数值为 　 　。

②灯泡的额定功率为 　 　W。

③通过计算发现，灯泡在亮度不同时电阻不同，原因可能是 　 　。由此可以推断，家庭电路中，在灯泡刚接通瞬间，灯泡的实际功率比额定功率 　 　，灯泡容易 　 　。

为了探究电流跟电压的关系，小红同学设计了图甲所示的电路。

（1）请根据电路图，用笔画线代替导线将图乙中未连接完整的电路连接起来。（导线不能交叉）

（2）调节滑片位置，改变定值电阻两端的电压，得到电流表和电压表示数如丙和丁图，则电流表的示数为 　 　A，电压表的示数为 　 　V。

次序	1	2	3	4	5
电阻/Ω	40	20	10	7	5
电流/A	0.25	0.5	1.0	1.5	2.0

（3）如果仍用图甲的电路研究电流与电阻的关系，实验中换用不同阻值的定值电阻后，每次应调节滑动变阻器的滑片，保持电压表示数不变。实验记录数据如上表所示，请根据表中数据在图戊的坐标纸上描点作出图象，由图象可得出的实验结论是 　 　。（实验器材使用正确，量程选用合理）

如图甲所示电路，当开关S闭合，S₁、S₂都断开时，调节滑动变阻器，测得滑动变阻器消耗的电功率P随其两端电压U的变化情况如图乙所示。已知R₁的阻值为10Ω，电源电压保持恒定。求：

（1）当滑动变阻器功率为最大值时，电流表的示数是多少安？

（2）电源电压为多少伏？

（3）将S、S₁、S₂都闭合时，电流表示数为1.5A，求通电2min电阻R₃产生的热量是多少焦？

小明同学为了“测量小灯泡的电功率”，准备有如下器材：电源（电压6V，保持不变），小灯泡（额定电压3.8V，电阻约为20Ω），滑动变阻器A“10Ω 1A”，滑动变阻器B“20Ω 1A”，电压表（量程为0～3V、0～15V）、电流表（量程为0～0.6A、0～3A）各一个，开关一个，导线若干。

（1）要完成此实验应该选择滑动变阻器　　（填“A”或“B”）较为合适。

（2）他在连线的过程中发现电压表的0～15V量程已坏，要想测小灯泡的额定功率，请你补充完成图中的实验电路的设计。

（3）他连接好电路后，闭合开关S，移动滑动变阻器滑片时发现灯泡亮度较暗且不变，且两表示数也不变，出现此现象的原因是　　。

某款水位自动测控仪的测量原理如图甲所示，电源电压 $U$恒为 $15V$，定值电阻 $R_0=10\Omega$， $R_1$为一竖直固定光滑金属棒，总长 $40\mathit{cm}$，阻值为 $20\Omega$，其接入电路的阻值与对应棒长成正比。弹簧上端固定，滑片 $P$固定在弹簧下端且与 $R_1$接触良好，滑片及弹簧的阻值、重力均不计。圆柱体 $M$通过无伸缩的轻绳挂在弹簧下端，重 $80N$，高 $60\mathit{cm}$，底面积为 $100c{m}^2$．当水位处于最高位置 $A$时， $M$刚好浸没在水中，此时滑片 $P$恰在 $R_1$最上端；当水位降至最低位置 $B$时， $M$的下表面刚好离开水面。已知弹簧所受拉力 $F$与其伸长量△ $L$的关系如图乙所示。闭合开关 $S$，试问：

（1）当水位下降时，金属棒接入电路的长度　减小　，电压表示数　　。（两空均选填“增大”或“减小” $)$

（2）当水位处于位置 $A$时，电压表的示数为多少？

（3）水位由位置 $A$降至 $B$这一过程，弹簧的长度增加了多少？电压表的示数变化了多少？

（已知 ${\rho }_{水}=1.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$， $g$取 $10N/\mathit{kg})$

某额定电压为 $220V$的电动扶梯（已接地），只需在白天且有人时开启，利用红外线开关 $S_1$（有人时闭合、无人时断开）及可见光开关 $S_2$（白天闭合、夜间断开）即可实现自动控制。请在图中按要求正确完成电路连接。

在实践活动中，小刚所在的兴趣小组对电热水壶进行了研究与计算。

（1）如图所示，电热水壶使用的都是三脚插头，中间较长的脚连接的是电热水壶的金属外壳，插入三孔插座后可将其与　   　相连，防止漏电时对人造成伤害。壶底的加热盘烧水时是通过　　的方式改变了水的内能。

（2）电热水壶的铭牌如下表所示，正常工作时通过电热水壶的电流是多少？

额定容量	$2.0L$
额定电压	$220V$
额定功率	$2000W$
频率	$50\mathit{Hz}$

（3）为了测量电热水壶的加热效率，小刚在壶中加入额定容量的初温为 ${15}^{°}\text{C}$的水，在额定电压下将其加热到沸腾，用时 $7\mathit{min}$。已知烧水时气压为1个标准大气压， ${\rho }_{水}=1.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$， $c_{水}=4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\cdot }^{\circ }\text{C}}\right)$，则该电热水壶的加热效率为多少？

（4）小刚发现电热水壶的电源线都比较短，上网查询后发现，按照国家规定的标准，电热水壶使用的电源线不能过长，横截面积不能过小。请利用所学的物理知识进行解释。

小芳利用图甲所示的电路测量未知电阻 $R_x$的阻值，阻值大约为 $5\Omega$

（1）请你根据电路图，用笔画线代替导线，在图乙中完成实验电路的连接。

（2）闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片置于　　端（选填“ $A$”或“ $B$” $)$。

（3）闭合开关，发现电压表和电流表均无示数。小芳利用另一只完好的电压表进行检测，把电压表分别接在 $a$、 $b$之间和 $b$、 $c$之间，电压表均有示数；接在 $a$、 $c$之间，电压表无示数。如果电路连接完好，只有一个元件有故障，该故障是　　。

（4）排除故障后，调节滑动变阻器，记录多组数据。画出了待测电阻 $R_x$的 $I-U$图象，如图丙所示。由图象可得 $R_x=$　　 $\Omega$。

（5）小芳又设计了一种方案，也测出了 $R_x$的阻值。电路如图丁所示， $R_0$为阻值已知的定值电阻，电源电压未知且恒定不变。测量步骤如下：

①当开关　　时，电流表读数为 $I_l$；

②当开关 $S_1$、 $S_2$都闭合时，电流表读数为 $I_2$；

③待测电阻 $R_x=$　　。（用已知和测出的物理量符号表示）

小丽设计了一个防踩踏模拟报警装置，工作原理如图甲所示。 $\mathit{ABO}$为一水平杠杆， $O$为支点， $\mathit{OA}:\mathit{OB}=5:1$，当水平踏板所受压力增大，电压表示数达到 $6V$时，报警器 $R_0$开始发出报警信号。已知电路中电源电压为 $8V$， $R_0$的阻值恒为 $15\Omega$，压力传感器 $R$固定放置，其阻值随所受压力 $F$变化的关系如图乙所示，踏板、压杆和杠杆的质量均忽略不计。试问：

（1）由图乙可知，压力传感器 $R$的阻值随压力 $F$的增大而　减小　；

（2）当踏板空载时，闭合开关，电压表的示数为多少？

（3）当报警器开始报警时，踏板设定的最大压力值为多少？

（4）若电源电压略有降低，为保证报警器仍在踏板原设定的最大压力值时报警，踏板触点 $B$应向　　（选填“左”或“右” $)$移动，并简要说明理由。

在“探究电流与电阻的关系”的实验中，小强选用了 $4\Omega$、 $8\Omega$、 $10\Omega$、 $20\Omega$四个定值电阻，电源电压恒为 $3V$。

（1）请按图甲所示的电路图，将实物图乙连接完整。

（2）闭合开关接触时，发现电流表无示数，移动滑动变阻器的滑片，电压表示数始终接近电源电压，造成这一现象的原因可能是　    　。

（3）排除电路故障后，闭合开关，移动滑片，当选用 $4\Omega$的电阻时，电流表示数如图丙所示，记为　　 $A$；以后每更换一个阻值更大的电阻后，闭合开关，应将滑动变阻器的滑片向　　（选填“ $A$”或“ $B$” $)$端移动，使电压表的示数　　，同时记下对应的电流值。

（4）根据实验数据，小强做出了如图丁所示的 $I-R$图象，由于此图线为曲线，小强认为不便直观判断 $I$与 $R$的定量关系，于是对图象中的坐标进行了巧妙变换，从而直观判断出了 $I$与 $R$的关系。你认为小强的改进方法是：　　。

图中虚线框内是一台灯旋钮开关的内部电路简图，通过它可控制台灯的通断和亮度。请将电路图连接完整，使其符合安全用电的原则。