初中應(yīng)用物理知識競賽輔導(dǎo)講座7 歐姆定律

初中應(yīng)用物理知識競賽輔導(dǎo)講座7

歐姆定律初中應(yīng)用物理知識競賽關(guān)于歐姆定律拓展的知識點主要有1.電阻伏安特性曲線的圖象有兩種，一種是電流強度隨電壓變化的I—U圖線，其圖線上一點的橫縱坐標(biāo)的比值表示電阻；一種是電壓隨電流強度變化的U—I圖線，其圖線上一點的縱橫坐標(biāo)的比值表示電阻。2．電路的化簡.電路的化簡方法：根據(jù)電流的分支與匯合判斷各個電阻的串聯(lián)與并聯(lián)關(guān)系。若電流通過各個電阻時沒有分支，則這些電阻是串聯(lián)關(guān)系；若電流有分支，則從分流點到匯合點之間的各個支路為并聯(lián)關(guān)系。如果電路中沒有電源，可以假設(shè)一個電流方向去判斷。3．直流電路的動態(tài)分析.直流電路的動態(tài)分析方法是：首先確定電路中某個電阻是增大還是減小，相應(yīng)確定電路總電阻R總是增大還是減??；其次應(yīng)用歐姆定律I=U/R總確定干路電流的變化；根據(jù)串聯(lián)電路和并聯(lián)電路知識判斷相關(guān)支路的電流電壓變化?！窘?jīng)典競賽題分析】D．Rl、R2并聯(lián)后的總電阻的I—U圖線在區(qū)域I.解析：由歐姆定律可知，電流強度隨電壓變化的I—U圖線斜率的倒數(shù)表示電阻，斜率越大，其電阻越小，所以電阻R1<R2;,選項A錯誤；Rl、R2串聯(lián)后的總電阻一定大于R2，Rl、R2串聯(lián)后的總電阻的I—U圖線在區(qū)域III，選項B錯誤；Rl、R2并聯(lián)后的總電阻一定小于Rl，Rl、R2并聯(lián)后的總電阻的I—U圖線在區(qū)域I.，選項C錯誤D正確?！敬鸢浮緿【名師點評】表示電阻伏安特性曲線的圖象有兩種，一種是電流強度隨電壓變化的I—U圖線，其圖線上一點的橫縱坐標(biāo)的比值表示電阻；一種是電壓隨電流強度變化的U—I圖線，其圖線上一點的縱橫坐標(biāo)的比值表示電阻。對于圖線為直線的，也可按照圖線斜率判斷電阻大小。I—U圖線，其斜率的倒數(shù)表示電阻，斜率越大，其電阻越??；U—I圖線，其斜率的表示電阻，斜率越大，其電阻越大。例2.（2011全國初中應(yīng)用物理知識競賽初賽）如圖4所示，已知R0=R1=R2=R3=…=Rn=R2011=3Ω，解析：三個串聯(lián)的Ra等效電阻為6Ω，由并聯(lián)電阻公式可得R2011和三個串聯(lián)的Ra并聯(lián)后的電阻為2Ω。依此類推AB之間的等效電阻為6Ω。通過左邊第1個Ra的電流為1A。根據(jù)并聯(lián)電阻分流原理，通過R0的電流為2/3A，通過左邊第2個Ra的電流為1/3A。同理，通過R1的電流為2/3*1/3A，通過左邊第3個Ra的電流為1/3×1/3A。通過R2的電流為1/3×（1/3）2A，通過左邊第4個Ra的電流為1/3×1/3×1/3A?！ぁぁ?。依此類推，通過R2011的電流為2/3×（1/3）2011A，選項C正確。【答案】C例3.（2004年第十四屆全國初中應(yīng)用物理知識競賽復(fù)賽題）用電流表和電壓表測電流和電壓時，通常并不考慮儀表本身電阻對待測電路的影響，而將其視為“理想儀表”，即認為電流表的內(nèi)阻為零，電壓表的內(nèi)電阻為無限大。實際上，電流表和電壓表都有一定的電阻值，因而我們可以把電流表看成一個能顯示通過自身電流大小、其阻值很小的電阻；可以把電壓表看成一個能顯示自身兩端電壓大小、其阻值很大的電阻。所以，把電流表（或電壓表）接入待測電路時，就相當(dāng)于在待測電路中串聯(lián)一個電阻（或并聯(lián)一個電阻）。這樣，電流表兩端就要有一定的電壓，電壓表中就要通過一定的電流，因此實際上很難同時精確地測出待測電阻兩端的電壓和通過待測電阻的電流。（1）、現(xiàn)有一個是量程為0.6A，內(nèi)電阻為0.13歐的電流表，能否用它測量某電路兩端的電壓？若不能，請說明理由，若能，請說明用它能測量的最大電壓值。（2）、現(xiàn)要精確測量一個阻值約為8歐的電阻Rx，實驗室提供下列器材。電流表A1：量程100mA，內(nèi)電阻r1=4歐電流表A2：量程500μΑ，內(nèi)電阻r2=750歐電壓表V：量程10V，內(nèi)電阻r3=10k歐，變阻器R0：阻值約為10歐定值電阻R1：阻值約10k歐電池E：兩端電壓約1.5V，開關(guān)S，導(dǎo)線若干的內(nèi)電阻為r2，由I2r2=（I1-I2）Rx,解得Rx,=

【答案】（1）.能用該電流表測量電壓，但測量的最大電壓值僅為U=0.6A×0.13Ω=0.078V。（2）.①電路圖如右圖所示。②需要測量的物理量為：通過兩電流表A1、A2的電流I1、I2，被測電阻Rx的表達式為：Rx=.?！久麕燑c評】此題采用已知內(nèi)阻的電流表A2作為電壓表，要考慮電流表的分流作用，應(yīng)用并聯(lián)電路規(guī)律列方程解答。【解析】：畫出等效電路圖，三個電阻并聯(lián)，根據(jù)并聯(lián)電路電流分配規(guī)律，通過R2的電流是總電流的1/4，所以通過R2的電流是大小為0.3安，方向向左，選項D正確。【答案】D【名師點評】對于不容易看出串并聯(lián)關(guān)系的電路，可先在電路中同一點標(biāo)上相同的字母（同一根導(dǎo)線可看作同一點），然后把這些字母按照順序排列，把電路中各個電阻按照原來的位置標(biāo)在這些字母間，最后整理即可得到能夠明顯看出串并聯(lián)關(guān)系的等效電路，再依據(jù)串并聯(lián)電路規(guī)律解答。例5（第三屆理想杯初二物理競賽題）．如圖7所示電路，電源電壓保持不變，當(dāng)滑動變阻器的滑動頭自a向b移動過程中，各電表示數(shù)變化的情況是()．A．A1、A2變大，V變小B．Al、V變大，A2變小C．A2、V變小，A1變大D．A1、V變小，A2變大【解析】當(dāng)滑動變阻器的滑動頭自a向b移動過程中，R2接入電路部分電阻增大，電流表A2示數(shù)變小，電流表A1示數(shù)變大。由于R2接入電路部分電阻增大，導(dǎo)致R3中電流減小，R3兩端電壓降低，電壓表V示數(shù)減小，所以選項C正確?！敬鸢浮緾【名師點評】此題的電路是一混聯(lián)電路，電路中任一個電阻增大，電路總電阻增大，電源輸出電流減小，干路上定值電阻兩端電壓減小。【競賽實戰(zhàn)訓(xùn)練】一．選擇題1．（2008株洲初中物理競賽題）如果利用題圖所示的電路來測量一個電阻R的阻值，那么x、y、z應(yīng)分別代表（）A．電流表、電壓表、滑動變阻器B．電壓表、電流表、滑動變阻器C．滑動變阻器、電流表、電壓表D．電壓表、滑動變阻器、電流表1.答案：B解析：測量電阻與電阻串聯(lián)的是電流表，并聯(lián)在電阻兩端的是電壓表，與電源相連的是滑動變阻器，x、y、z應(yīng)分別代表電壓表、電流表、滑動變阻器，選項B正確。2.（2006重慶初二物理競賽題）如圖所示，電流表示數(shù)為I，電壓表示數(shù)為U，不考慮溫度對定值電阻的影響，則正確的是A、U=0，R=0B、U變大時，U/I變大C、I變大時，U/I變小D、U變大時，U/I不變2.答案：D

解析：不考慮溫度對定值電阻的影響，電壓電流變化時，U/I不變，選項D正確

3．（第三屆理想杯初二物理競賽題）如圖所示，滑動變阻器M的總電阻為10歐，滑動變阻器N的總電阻為200歐．電阻R的阻值約為20歐．為了使電壓表的示數(shù)略微增大，應(yīng)該()A．把N的滑片向左移一小段距離;B．把M的滑片向左移一小段距離;C．把N的滑片向右移一小段距離;D．把M的滑片向右移一小段距離3.答案：A解析：為了使電壓表的示數(shù)略微增大，需要使R中電流略微增大，兩個滑動變阻器的并聯(lián)電阻略微減小，應(yīng)該把總電阻大的滑動變阻器接入電路部分電阻略微減小，所以應(yīng)該把N的滑片向左移一小段距離，選項A正確。4.（2010上海初中物理競賽題）在圖24-14所示的電路中，電源電壓保持不變。解析：若R1斷路，電流表示數(shù)變大，電壓表示數(shù)等于電源電壓，選項A錯誤；若R2斷路，電流表示數(shù)變大，電壓表示數(shù)變大，選項B錯誤；若R3斷路，電流表示數(shù)為零，電壓表示數(shù)變大，選項C錯誤；若R4短路，電流表示數(shù)變小，電壓表示數(shù)變大，選項D正確。二、實驗探究題

1．（2008河南初中物理競賽題）如圖是小強實驗小組選用的測量小燈泡電阻所(2)當(dāng)閉合開關(guān)后，若出現(xiàn)了如下不正常的現(xiàn)象，請你從下列選項中選擇可能的原因填入表格中右列的空格中。A．電路中ab斷路B．電路中ab短路C．電壓表并聯(lián)在滑動變阻器兩端

(3)根據(jù)正確的實驗數(shù)據(jù)描繪出的小燈泡伏安特性曲線并非是直線，其原因是

。甲順序[來源:學(xué)*科*網(wǎng)Z*X*X*K]現(xiàn)象[來源:學(xué).科.網(wǎng)Z.X.X.K]可能原因燈泡亮度電流表讀數(shù)/A電壓表讀數(shù)/V不亮0.250乙不亮04.5丙逐漸變亮逐漸增加逐漸減少1．答案：(1)電路連線圖如圖所示。

(2)所填表格如下順序現(xiàn)象可能原因燈泡亮度電流表讀數(shù)/A電壓表讀數(shù)/V甲不亮0.250電路中ab短路乙不亮04.5電路中ab斷路丙逐漸變亮逐漸增加逐漸減少電壓表并聯(lián)在滑動變阻器兩端(3)小燈泡的電阻隨溫度的升高而增大2.（2005高州學(xué)科聯(lián)賽物理）某同學(xué)用電源、電壓表、電流表、滑動變阻器、開關(guān)和若干導(dǎo)線，測定電阻RX的阻值，所有元件均完好，電流表有0—0.6A和0—3A兩檔，電壓表有0—3V和0—15V兩檔，電源電壓為3.0V且不變，滑動變阻器標(biāo)有“10Ω，2A”字樣，電路連接正確。閉合開關(guān)，該同學(xué)在移動滑動變阻器滑片的過程中，發(fā)現(xiàn)電流表示數(shù)變化范圍在0.21A~0.58A之間，當(dāng)滑片移動到某個位置時，電流表和電壓表的指針恰好同時指向刻度盤的正中央，請在下表中補上實驗數(shù)據(jù)表格的有關(guān)欄目，根據(jù)該同學(xué)的實驗器材及觀察到的現(xiàn)象，將有關(guān)數(shù)據(jù)填入表格內(nèi)，并算出RX的阻值。（計算電阻時，精確到0.1Ω）（9分）物理量實驗序號2.答案：物理量實驗序號電壓（V）電流（A）電阻（Ω）RX的阻值（Ω）11.0~0.90.214.8~4.35.0或4.821.50.35.033.00.585.2解析：根據(jù)題述“當(dāng)滑片移動到某個位置時，電流表和電壓表的指針恰好同時指向刻度盤的正中央”，可知電流表示數(shù)為0.3A，電壓表示數(shù)為1.5V，由歐姆定律計算可得電阻為5.0Ω。當(dāng)滑動變阻器接入電路部分電阻為零時，電壓表讀數(shù)為3V，電流表讀數(shù)為0.58A，由歐姆定律計算可得電阻為5.2Ω。當(dāng)滑動變阻器接入電路部分電阻最大接近10Ω時，電流表讀數(shù)為0.21A，滑動變阻器分壓接近0.21V，電壓表讀數(shù)為0.9V~1.0V，由歐姆定律計算可得電阻為4.8~4.3Ω。求得平均值即為RX的阻值。(2)實驗中他們檢查電路無誤后閉合開關(guān)，觀察了兩電表的示數(shù)(如上圖)，計算出被測電阻R=__________Ω。(3)完成了上步計算后小明認為實驗就完成了，小亮則認為，僅這樣就得出電阻的阻值不夠可靠。原因是______________。(4)為了得到更可靠的結(jié)果，你認為接下去他們的具體操作應(yīng)是____________________。3.答案：（1）電壓表（2）10（3）沒有多次測量取平均值（4）移動滑動變阻器的滑片，讀取幾組電壓值和電流值，算出每次測量得到的電阻值，再求出平均值接近真值。解析：因為甲表與電阻并聯(lián)，所以甲表是電壓表。電壓表示數(shù)為2.4V，電流表示數(shù)為0.24A，由歐姆定律計算得出R=10Ω。4.（2007株洲長鴻杯競賽題）某同學(xué)利用圖8所示電路測量小彩燈的電阻（不考慮溫度對電阻的影響），圖中連接電壓表的線未畫出。實驗時，閉合開關(guān)，移動滑動變阻器的滑片，得到電流表和電壓表的示數(shù)如下表所示。根據(jù)表中數(shù)據(jù)解答下列問題。（2）請將電壓表連入電路。

（3）試求電源電壓以及小彩燈的電阻。流和電壓時，通常并不考慮儀表本身電阻對待測電路的影響，而將其視為“理想電表”即認為電流表的內(nèi)阻為零，電壓標(biāo)的內(nèi)阻為無限大。實際上，電流表和電壓表都有一定的電阻值，因而我們可以把電流表看成一個能顯示通過自身電流大小的自身阻值很小的電阻；可以把電壓表看成一個能顯示自身兩端電壓大小的其阻值很大的電阻。所以，把電流表或電壓表接入待測電路時，就相當(dāng)于在待測電路中串聯(lián)（或并聯(lián)）一個電阻。這樣，電流表兩端就要有一定的電壓，電壓表中就要通過一定的電流，因此實際上很難同時精確的測出待測電阻兩端的電壓和通過待測電阻的電流。（1）現(xiàn)有一個量程為0.6A，內(nèi)阻為0.13Ω的電流表，能否用它測量某電路兩端的電壓？若不能，請說明理由。若能，請說明用它能測量的最大電壓值。（2）現(xiàn)要精確測量一個阻值約為8Ω的電阻Rx,實驗室提供下列器材。電流表A1：量程為100mA，內(nèi)電阻r1=4Ω電流表A2：量程為50μA，內(nèi)電阻r2=750Ω電壓表V:量程為10V,內(nèi)電阻r3=10KΩ變阻器R0:阻值約10Ω定值電阻R1:阻值約10KΩ電池E:兩端電壓約1.5V開關(guān)S、導(dǎo)線若干①選出你測量時所需的適當(dāng)器材，并在虛線方框中畫出電路圖。②需要測量那些物理量？根據(jù)所測量物理量，寫出被測電阻Rx的表達式。5.答案：（1）能用該電流表測量電壓．但測量的最大電壓值僅為U=0.6A×0.13Ω=0.078V（2）①電路圖如右圖所示．②通過兩電流表A1、A2的電流I1、I2，電流表A2的內(nèi)電阻為r2。由并聯(lián)電路規(guī)律，(I1－I2)Rx=I2r2解得Rx=I2r2/(I1－I2)6.（2006第十六屆屆全國初中應(yīng)用物理知識競賽復(fù)賽題）育才中學(xué)科技小組設(shè)計了一個可以測量電阻值的多量程歐姆表，圖3中所示為其中兩個量程的測試電路，G為靈敏電流表，其內(nèi)阻Ro=100Ω、電流靈敏度(即指針在滿刻度時流過靈敏電流表的電流)U=100μA，R為可調(diào)電阻，阻值變化范圍為0～5kΩ，Rl和R2為定值電阻，R1=15Ω，R2=llkΩ，E為1.5V干電池，S為量程選擇開關(guān)。測量時把待測電阻兩端分別與A、B兩端相接。為了能從靈敏電流表上直接讀出待測電阻的阻值，需在表盤上重新標(biāo)注示數(shù)。請回答：(1)在指針滿偏處，盤面應(yīng)標(biāo)注的示數(shù)是多少?(2)當(dāng)A、B間斷開時，指針?biāo)傅奈恢锰?，盤面應(yīng)標(biāo)注的示數(shù)是多少?(3)開關(guān)分別置于1和2位置時，在表盤正中間位置處應(yīng)標(biāo)注的示數(shù)各是多少?請簡要說明理由。(4)該歐姆表表盤上的刻度是否均勻?請從電路原理上說明理由。6.答案：（1）A、B兩端直接連接在一起時（RAB=0），調(diào)節(jié)滑動變阻器使靈敏電流表指針滿偏，則指針?biāo)柑幈P面上應(yīng)標(biāo)注的示數(shù)為0。（2）當(dāng)A、B斷開時，電阻應(yīng)為無窮大，這時指針?biāo)肝恢玫氖緮?shù)應(yīng)標(biāo)∞。（3）開關(guān)置于2時，且將A、B短接時表針滿偏，則R+Rg+R2=1.5V/100μA=15k千歐計算題2.（2005第十五屆屆全國初中應(yīng)用物理知識競賽題）AB和CD是完全相同的兩條帶有絕緣皮的導(dǎo)線，它們并行地埋設(shè)在相距2km的甲、乙兩地之間。由于兩導(dǎo)線之間某處的絕緣外皮受到損傷，而發(fā)生了漏電現(xiàn)象(即相當(dāng)于兩根導(dǎo)線之間在漏電處連接了一個電阻)。為了確定漏電處的位置，維修人員做了以下測量：(1)在甲地將兩端電壓恒為90V的電源的兩極分別接在A、C兩端，此時在乙地用內(nèi)電阻很大的電壓表測得B、D兩端電壓為72V。(2)在乙地將兩端電壓恒為100V的電源的兩極分別接在B、D兩端，此時在甲地用同一型號的電壓表測得A、C兩端的電壓為50V。如果AB和CD導(dǎo)線每千米電阻值為2Ω，請你根據(jù)以上測量結(jié)果計算漏電處距甲地多遠?絕緣皮破損處的漏電電阻是多大?3.（2006第十六屆初中應(yīng)用物理知識競賽復(fù)賽）育才中學(xué)科技小組設(shè)計了一個可以測量電阻值的多量程歐姆表，圖3中所示為其中兩個量程的測試電路，G為靈敏電流表，其內(nèi)阻RG=100Ω、