第4節(jié)歐姆定律及其應(yīng)用TOC\o"33"\h\z\u一、探究電流與電壓的關(guān)系 1二、探究電流與電阻的關(guān)系 5三、歐姆定律的簡(jiǎn)單計(jì)算 8四、電路分析及應(yīng)用 10一、探究電流與電壓的關(guān)系1．同學(xué)們?cè)O(shè)計(jì)并連接了如圖甲所示的電路，分組探究電流與電壓的關(guān)系。（1）閉合開關(guān)前，需要將滑片向調(diào)至阻值最大。（2）閉合開關(guān)，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，當(dāng)電壓表的示數(shù)為1.0V時(shí)，電流表示數(shù)如圖乙所示。讀出電流為A。（3）繼續(xù)移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，進(jìn)行多次測(cè)量，記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表。分析表中數(shù)據(jù)，可以得出結(jié)論：。實(shí)驗(yàn)次數(shù)1234電壓U/V1.01.62.22.8電流I/A？0.160.220.28（4）完成實(shí)驗(yàn)后，老師讓同學(xué)們根據(jù)各自測(cè)得的數(shù)據(jù)繪制I﹣U圖像，圖丙為小科和小江繪制的I﹣U圖像。導(dǎo)致他們繪制的圖像不同的原因可能是。2．小濱同學(xué)利用圖甲中的器材探究導(dǎo)體A、B中電流與兩端電壓的關(guān)系，其中電源電壓可調(diào)。實(shí)驗(yàn)次數(shù)①②③R/Ω15RBRAI/A0.20.30.6（1）連接好如圖甲所示電路，試觸開關(guān)，發(fā)現(xiàn)電流表無示數(shù)、電壓表示數(shù)接近電源電壓，原因可能是；排除故障后，閉合開關(guān)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，某次實(shí)驗(yàn)時(shí)電流表如圖乙所示，示數(shù)為A；（2）多次改變導(dǎo)體A兩端的電壓，并記錄對(duì)應(yīng)的電流。換用導(dǎo)體B重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪制圖像如圖丙所示。由圖像可知，導(dǎo)體B的電阻為Ω。（3）小濱同學(xué)繼續(xù)用上述器材研究導(dǎo)體中電流與電阻的關(guān)系，保持電源電壓不變，為了精確控制導(dǎo)體兩端的電壓，于是串聯(lián)接入滑動(dòng)變阻器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。三次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表所示，可以得到的結(jié)論為。3．在探究電流與電壓關(guān)系的實(shí)驗(yàn)中，同學(xué)們?cè)O(shè)計(jì)了如下三種電路：（1）甲同學(xué)認(rèn)為圖2電路比圖1電路好，理由是：。乙同學(xué)認(rèn)為圖3電路比圖2電路更好，理由是。（2）乙同學(xué)利用圖3電路（其中電阻R＝5Ω）完成了本實(shí)驗(yàn)，測(cè)得數(shù)據(jù)如下：實(shí)驗(yàn)次數(shù)電壓U（伏）電流I（安）電壓/電流110.2220.4340.8分析表格數(shù)據(jù)，可得出的結(jié)論是。（3）實(shí)驗(yàn)操作過程中，丙同學(xué)發(fā)現(xiàn)滑動(dòng)變阻器損壞，但經(jīng)過思考后利用圖2電路最終也完成了多次實(shí)驗(yàn)，該同學(xué)的做法是。4．某興趣小組設(shè)計(jì)了圖甲所示電路進(jìn)行“探究電流與電壓的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)。（1）請(qǐng)用筆畫線代替導(dǎo)線將圖乙電路連接完整，要求滑動(dòng)變阻器滑片向右移動(dòng)時(shí)電流表示數(shù)變大。（2）開關(guān)閉合前，發(fā)現(xiàn)電流表的指針在零刻度線左端，如圖丙，其原因可能是。（3）排除故障電路檢查無誤后，閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑片P，當(dāng)電壓表示數(shù)為1.2V時(shí)，電流表示數(shù)如圖丁所示，則此時(shí)通過定值電阻的電流為A。調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，繼續(xù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄在表中。數(shù)據(jù)序號(hào)123456電壓U/V0.60.91.21.82.43電流I/A0.120.190.360.480.6（4）分析數(shù)據(jù)得出結(jié)論：在電阻一定時(shí)，通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體兩端的電壓成。5．小陳進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究“電流與電壓的關(guān)系”。實(shí)驗(yàn)的器材有：電壓恒為3V的電源，一個(gè)“15Ω2A”的滑動(dòng)變阻器，5Ω、10Ω、15Ω、30Ω四個(gè)定值電阻，一個(gè)電壓表，一個(gè)電流表，一個(gè)開關(guān)，若干導(dǎo)線等。如圖是小陳連接的實(shí)物圖：（1）小陳剛把最后一根導(dǎo)線連接完，就發(fā)現(xiàn)電壓表電流表指針都出現(xiàn)了偏轉(zhuǎn)，他的操作有什么問題？。（2）改正了錯(cuò)誤，小陳用10Ω電阻進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，意外發(fā)現(xiàn)10Ω電阻已經(jīng)損壞。他靈機(jī)一動(dòng)，借助現(xiàn)有器材用巧妙的方法成功完成了實(shí)驗(yàn)探究。請(qǐng)說出小陳所采用的方法：。（3）小陳之后選用30Ω電阻并預(yù)設(shè)了電阻兩端“1V”、“2V”、“2.5V”三個(gè)電壓值進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，但計(jì)算后發(fā)現(xiàn)：若要達(dá)到這三個(gè)預(yù)設(shè)的電壓值，滑動(dòng)變阻器的最大阻值不得小于Ω。聰明的小陳利用原有器材順利完成了實(shí)驗(yàn)。6．小科同學(xué)為探究電流和電壓關(guān)系，設(shè)計(jì)了如圖所示的電路。圖中電流表量程為“0～0.6A”，電壓表量程為0～3V“，定值電阻規(guī)格為“Rx0.5A“，滑動(dòng)變阻器規(guī)格為“20Ω1A”，電源電壓恒為4.5V。請(qǐng)回答：實(shí)驗(yàn)序號(hào)電壓/V電流/A11.50.1522.0▲32.50.25（1）請(qǐng)用筆畫線代替導(dǎo)線，將電路連接完整（導(dǎo)線不交叉）。（2）閉合開關(guān)前，滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)處于最端（選填“左”或“右”）。（3）閉合開關(guān)后，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器進(jìn)行多次測(cè)量，并記錄數(shù)據(jù)如表所示。當(dāng)電壓表示數(shù)為2.0V時(shí)，電流表示數(shù)如圖乙所示，請(qǐng)將表中所缺數(shù)據(jù)填寫完整。（4）為保證電路安全，滑動(dòng)變阻器允許接入電路的最小阻值是。7．小科探究通過導(dǎo)體的電流與其兩端電壓的關(guān)系，選用的實(shí)驗(yàn)器材有：電壓恒為4.5伏的電源、電流表、電壓表、定值電阻R（5歐）、滑動(dòng)變阻器R′（20歐1安）和開關(guān)各一個(gè)及導(dǎo)線若干。（1）小科設(shè)計(jì)的電路圖如圖甲所示，請(qǐng)用筆畫線代替導(dǎo)線完成圖乙的實(shí)物連接。（要求：滑動(dòng)變阻器的滑片向右移動(dòng)時(shí)，電流表示數(shù)變小，導(dǎo)線不能交叉）（2）閉合開關(guān)后，發(fā)現(xiàn)電流表有示數(shù)，電壓表無示數(shù)。則該電路出現(xiàn)的故障可能是。（3）排除故障后，小科調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器滑片P的位置，多次改變電壓表示數(shù)，讀取并記錄電流表示數(shù)，測(cè)得5組數(shù)據(jù)并繪制電流與電壓的關(guān)系曲線，如圖丙所示。老師發(fā)現(xiàn)其中有一組數(shù)據(jù)存在錯(cuò)誤，請(qǐng)你指出并說明原因。二、探究電流與電阻的關(guān)系8．在實(shí)驗(yàn)課上利用如圖甲所示的電路，同學(xué)們探究“電流跟電阻的關(guān)系”。（1）用筆畫線代替導(dǎo)線完成圖甲電路的連接。（2）閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)電壓表示數(shù)接近電源電壓，電流表示數(shù)為零，該電路的故障為。（3）在探究電流與電阻的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)中，A、B兩組同學(xué)根據(jù)各自的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出了如圖乙所示的I﹣R圖像，經(jīng)過討論，一致認(rèn)為A組同學(xué)的I﹣R圖像是錯(cuò)誤的，請(qǐng)說明A組操作中存在的問題是。（4）B組同學(xué)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可得出的初步實(shí)驗(yàn)結(jié)論為：。9．在探究“電流與電阻關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出如圖所示的圖象，下列說法正確的是（）A．導(dǎo)體中的電流與導(dǎo)體的電阻成正比 B．電源至少選用兩節(jié)新干電池 C．換用2Ω電阻做實(shí)驗(yàn)時(shí)，需要更換電壓表量程 D．多次實(shí)驗(yàn)是為了求平均值，以減小實(shí)驗(yàn)誤差10．某同學(xué)利用如圖甲所示的電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，電源電壓恒為3V，更換5個(gè)定值電阻Rx，得到如圖乙所示的圖像。以下有關(guān)敘述正確的是（）A．該同學(xué)研究的是電流和電壓的關(guān)系 B．實(shí)驗(yàn)中電壓表的示數(shù)保持0.5V不變 C．實(shí)驗(yàn)時(shí)，將滑動(dòng)變阻器滑片向右移時(shí)，電壓表示數(shù)將變大 D．按圖乙5個(gè)定值電阻對(duì)應(yīng)滑動(dòng)變阻器阻值變化范圍為1～5Ω11．小科為探究“電壓一定時(shí)，電流與電阻之間的關(guān)系”，設(shè)計(jì)了如圖實(shí)驗(yàn)。先在AB間接入10Ω的定值電阻R1，移動(dòng)滑片P，讀取電壓表、電流表示數(shù)并記錄；然后用15歐的定值電阻R2替換R1后，接下來的操作和操作后的電路分析正確的是（）A．閉合開關(guān)，電壓表示數(shù)變大 B．閉合開關(guān)，電流表示數(shù)不變 C．注視電壓表，并向左調(diào)節(jié)滑片 D．注視電流表，并向右調(diào)節(jié)滑片12．圖甲為小科研究“電流與電阻關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)電路示意圖。其中電源電壓恒為3伏，分別接5個(gè)不同阻值的定值電阻Rx并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并依據(jù)測(cè)得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪制成圖乙所示曲線。下列有關(guān)實(shí)驗(yàn)分析不正確的是（）A．每次更換定值電阻后，均需移動(dòng)滑片P使電壓表示數(shù)為2.5伏 B．將5歐的定值電阻替換成10歐后，應(yīng)將滑片P向左移動(dòng) C．實(shí)驗(yàn)中滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值變化范圍為1～5歐 D．實(shí)驗(yàn)得出結(jié)論：電壓一定時(shí)，通過定值電阻的電流與電阻成反比13．為了研究通過導(dǎo)體的電流與電阻的關(guān)系，某同學(xué)根據(jù)圖甲所示的電路圖，將實(shí)驗(yàn)器材連接成如圖乙所示的實(shí)物圖。（1）若按圖乙進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，閉合開關(guān)，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，將會(huì)出現(xiàn)的現(xiàn)象是。（2）經(jīng)檢查，圖乙中一根導(dǎo)線連接錯(cuò)誤。請(qǐng)?jiān)阱e(cuò)誤導(dǎo)線上打“×”并補(bǔ)畫出正確的連線。（3）改正錯(cuò)誤后，該同學(xué)繼續(xù)實(shí)驗(yàn)。先接入5Ω的定值電阻，閉合開關(guān)，讀出電流表的示數(shù)為0.8A，記錄數(shù)據(jù)后斷開開關(guān)；再將定值電阻R換成10Ω的，閉合開關(guān)，（填操作），記錄數(shù)據(jù)后斷開開關(guān)；換用15Ω等電阻繼續(xù)實(shí)驗(yàn)。（4）若換用20Ω電阻實(shí)驗(yàn)時(shí)，電壓表的0～15V量程損壞，身邊沒有其他器材可用，要完成該實(shí)驗(yàn)，該同學(xué)應(yīng)該（填操作）。14．小江和小常兩位同學(xué)分別探究“電流和電阻的關(guān)系”。小江探究過程如下：【實(shí)驗(yàn)步驟】Ⅰ.根據(jù)設(shè)計(jì)的方案將阻值為5Ω的電阻接入電路，閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片，觀察并記錄相關(guān)數(shù)據(jù)。Ⅱ.換用阻值為10Ω、20Ω的電阻，重復(fù)上述過程。次數(shù)電阻/Ω電流/A150.302100.203200.12表1（1）閉合開關(guān)前，應(yīng)將滑片P移到變阻器最（左/右）端。（2）請(qǐng)你用筆畫線代替導(dǎo)線，將電壓表接入圖甲電路中。（3）【得出結(jié)論】小江對(duì)記錄的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并繪制成圖乙，據(jù)此得出的結(jié)論是。（4）【交流反思】小常用和小江同樣的器材進(jìn)行實(shí)驗(yàn)卻無法得出正確結(jié)論，其記錄的數(shù)據(jù)如表1所示，請(qǐng)你幫他分析原因：。三、歐姆定律的簡(jiǎn)單計(jì)算15．在如圖所示電路中，當(dāng)閉合開關(guān)后，兩個(gè)電壓表指針都向右偏轉(zhuǎn)相同角度，則電阻R1和R2阻值之比為（）A．1：1 B．1：5 C．4：1 D．4：516．根據(jù)歐姆定律公式I=UR，可得變形公式A．導(dǎo)體的電阻跟導(dǎo)體兩端的電壓成正比 B．導(dǎo)體的電阻跟導(dǎo)體中的電流成反比 C．當(dāng)導(dǎo)體兩端的電壓為零時(shí)，導(dǎo)體的電阻也為零 D．根據(jù)歐姆定律，可用電壓表和電流表測(cè)一段導(dǎo)體的電阻17．小欣通過整理甲、乙兩個(gè)元件的電流與電壓的數(shù)據(jù)，繪制出了如圖所示的圖像，據(jù)圖像分析，下列判斷正確的是（）A．甲、乙兩元件中的電流與電壓都成正比 B．乙元件是一個(gè)定值電阻且阻值大小為10Ω C．若將甲、乙兩元件串聯(lián)起來接到電路中，當(dāng)通過甲元件的電流為0.2A時(shí)，甲、乙兩元件電壓之比為2：1 D．若甲、乙元件并聯(lián)后，接在電壓為2V的電源上，干路的總電流是0.6A18．如圖甲所示，是某款氣敏“電阻型”酒精測(cè)試儀的工作電路，氣敏電阻的阻值隨酒精氣體濃度的變化而變化，電源電壓為9V，R1是阻值為25Ω的定值電阻，R2是氣敏電阻，其阻值與酒精濃度的關(guān)系如圖乙。酒精濃度（n）表示每100mL氣體中含有酒精的質(zhì)量。在檢測(cè)過程中，如果駕駛員沒有喝酒，電壓表的示數(shù)為V；電壓表示數(shù)為5V，駕駛員呼出的氣體，每100mL中含有酒精毫克。19．如圖甲所示，是年輕人追捧的高顏值實(shí)用性加熱杯墊，可以隨時(shí)加熱咖啡茶飲，還可以加熱面包等小零食，其等效電路結(jié)構(gòu)如圖乙所示。電路中電源兩端電壓保持12V不變，R1的阻值為8Ω，R2的阻值為12Ω。求：（1）只閉合開關(guān)S，通過R1的電流；（2）繼續(xù)閉合開關(guān)S1后，電路中的總電流；（3）整個(gè)電路的總電阻。20．如圖所示，是小科為寵物小屋設(shè)計(jì)的既可發(fā)熱供暖、也可照明的電路，電源電壓恒定。R1為電熱絲，白熾燈泡L標(biāo)有“12V1.5A”字樣（R1和L電阻均恒定不變），滑動(dòng)變阻器R的最大阻值為40Ω。當(dāng)只閉合開關(guān)S和S2，將滑片P移到最右端時(shí)，燈泡正常發(fā)光。當(dāng)所有開關(guān)都閉合，P位于最右端時(shí)，電路中的總電流為2.1A。求：（1）電源電壓。（2）R1的電阻。（3）當(dāng)只閉合開關(guān)S和S2，滑片P位于最左端時(shí)，通過燈泡的電流。21．如圖所示的電路，電源電壓保持不變。同時(shí)閉合開關(guān)S1和S2時(shí)，電流表示數(shù)為0.6A，電阻R1＝10Ω；只閉合開關(guān)S2時(shí)，電流表的示數(shù)變化了0.2A。（1）請(qǐng)畫出同時(shí)閉合開關(guān)S1和S2時(shí)的等效電路圖。（2）求電源電壓U。（3）求R2的阻值。四、電路分析及應(yīng)用22．汽車載重的測(cè)量需要通過地磅進(jìn)行檢測(cè)。圖甲是跨學(xué)科學(xué)習(xí)團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)的地磅電路原理圖，主要由踏板（重力不計(jì)）、壓力傳感器R、顯示承重的儀表（實(shí)質(zhì)為電流表，量程0～0.6A）等組成，R的阻值與所受壓力F大小關(guān)系如圖乙所示。電源電壓為12V，定值電阻R0的阻值為5Ω。求：（1）當(dāng)R的阻值為25Ω時(shí)，電路中的電流。（2）當(dāng)電流表滿載（即電路電流為0.6A）時(shí)，汽車的總重。（3）為使地磅的最大測(cè)量值增大，請(qǐng)你寫出一種可行的方案：。23．空氣質(zhì)量指數(shù)是確保碧水藍(lán)天的重要指標(biāo)。圖甲所示是某工業(yè)園設(shè)置的監(jiān)測(cè)園區(qū)空氣質(zhì)量指數(shù)的儀器，其電路原理簡(jiǎn)圖如圖乙，用電流表顯示空氣質(zhì)量指數(shù)，警報(bào)器（電壓表改裝）兩端電壓U0≥2V時(shí)會(huì)發(fā)出警報(bào)聲，警示空氣質(zhì)量指數(shù)不達(dá)標(biāo)。其中電源電壓U為6V恒定不變，定值電阻R0＝5Ω，氣敏電阻R的阻值與空氣質(zhì)量指數(shù)K的關(guān)系如圖丙所示。（1）氣敏電阻R的阻值隨空氣質(zhì)量指數(shù)K的增大而。（2）當(dāng)電路中電流為0.2A時(shí)，空氣質(zhì)量指數(shù)K為多少？（3）空氣質(zhì)量指數(shù)K達(dá)多少時(shí)，會(huì)觸發(fā)警報(bào)器發(fā)出警報(bào)？（4）若園區(qū)提高環(huán)保等級(jí)，要求空氣質(zhì)量指數(shù)K達(dá)100時(shí)就觸發(fā)警報(bào)。為了達(dá)到這一標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)增加一個(gè)定值電阻R1改裝電路。請(qǐng)你在圖丁中補(bǔ)全改裝后的電路，并通過計(jì)算求解R1的阻值為多少Ω。（若結(jié)果不能整除，保留一位小數(shù)）24．為防止酒駕事故的出現(xiàn)，酒精測(cè)試儀被廣泛應(yīng)用。有一種由酒精氣體傳感器制成的呼氣酒精測(cè)試儀，當(dāng)接觸到的酒精氣體濃度增大時(shí)，酒精氣體傳感器的阻值降低，其阻值R1隨酒精氣體濃度變化的關(guān)系如圖1所示。當(dāng)酒精氣體的濃度為0時(shí)，R1的電阻為60Ω。在右圖所示的工作電路中，電源電壓恒為8V，定值電阻R2＝20Ω。則：（1）當(dāng)被檢測(cè)者呼出酒精氣體的濃度為0時(shí)，電壓表的示數(shù)是多少？（2）現(xiàn)在國(guó)際公認(rèn)的酒駕標(biāo)準(zhǔn)是0.2mg/mL≤酒精氣體濃度＜0.8mg/mL，當(dāng)電流表的示數(shù)為0.2A時(shí)，試通過計(jì)算判斷被檢測(cè)者是否酒駕。（3）如果你是這個(gè)儀器的設(shè)計(jì)者，根據(jù)學(xué)習(xí)物理的體驗(yàn)，你認(rèn)為該儀器最好通過什么現(xiàn)象來顯示酒精濃度，說出你的理由。25．在學(xué)習(xí)了電路的相關(guān)知識(shí)后，某項(xiàng)目化學(xué)習(xí)小組制作了一個(gè)體重秤，圖甲是其電路結(jié)構(gòu)圖，R0為定值電阻，秤盤下方的電阻R為壓敏電阻，其阻值隨所受壓力大小的變化關(guān)系圖像如圖乙所示。已知電源電壓為6V保持不變，電壓表量程0～3V，電流表量程0～0.6A。（1）現(xiàn)要將電表改裝為體重顯示屏，要求體重越大，電表示數(shù)越大；你會(huì)選擇哪個(gè)電表進(jìn)行改裝（選填“電壓表”或“電流表”）。（2）當(dāng)R0＝20Ω，電壓表的示數(shù)為2V，則站在體重秤上人的重力為牛。（3）保持體重秤的結(jié)構(gòu)和電表量程不變，若想增大稱量范圍，可采取的改進(jìn)方法有。26．如圖所示，電源電壓恒定不變，電阻R1的阻值為20Ω，滑動(dòng)變阻器R2的最大阻值為40Ω，小燈泡的銘牌為“12V0.6A”（燈泡阻