上海三门中学物理欧姆定律(培优篇)(Word版 含解析)

上海三门中学物理欧姆定律（培优篇）（Word版含解析）

一、初三物理欧姆定律易错压轴题（难）

1．要测量一个阻值约为几百欧的电阻R x。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R x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R x=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R x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R x的表达式

R x=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．小明对“篮球在空气中是否受受到浮力”进行探究，由此进行一系列的思考与实验，并最终设计出可直接测量空气密度的简易“空气密度仪”。

(1)如图甲，将一个带阀门的篮球放在天平的托盘上，阀门连接未充气的气球，且处于关闭状态。加砝码使天平平衡。打开阀门，气球变大（假设篮球体积不变），天平指针向

______偏转。指针偏转的原因是__________________________________________。

(2)为测量篮球受到浮力大小，小明设计了如图乙所示的电路。电路中电源电压U为6V，R 是力敏电阻，其阻值与所受压力F压的关系如图丙所示。当左盘中篮球未给气球充气时，电流表示数为0.2A，此时压敏电阻R大小为20Ω；当篮球给气球充气到体积为篮球2倍时（篮球体积不变），电流表示数为0.15A，力敏电阻R所受压力F B与篮球对左侧托盘的压力F A的关系如图丁所示，则定值电阻R0阻值为______Ω，篮球所受浮力为______N。(3)图乙中篮球与气球内气体的总质量保持不变，并控制气球体积为篮球的2倍，在电压表指针所指的刻度盘上标上对应的空气密度值，就制成了一台测量当地空气密度的“空气密度仪”。若用此装置测量大于1.29kg/m3的空气密度，指针大概应在______（A/B）处。【答案】右气球受到浮力变大 10 0.09

A

【解析】

【分析】

【详解】

(1)[1][2]打开阀门，气球变大，根据阿基米德原理，气球受到的浮力变大，蓝球对托盘的压力变小了，故天平指针向右偏转。

(2)[3]压敏电阻R与定值电阻R0串联，电流表测量电路的电流，电压表测定值电阻的电压，当左盘中篮球未给气球充气时，电流表示数为0.2A，根据串联电路的规律及欧姆定律

01

1

6V

2010 0.2A

U

R R

I

=-=-Ω=Ω

[4]由图丙知此时

F1B＝309N

当篮球给气球充气到体积为篮球的2倍时（篮球体积不变），电流表示数为0.15A，根据串联电路的规律及欧姆定律

20

26V

10

30

0.15A

U

R R

I

=-=-Ω=Ω

由图丙知此时

F2B=300N

由图丁知

F B=50F A

故

1

1A

309N

5050

B

F

F==

2

2A

300N

5050

B

F

F==

托盘A所受压力的变化量

∆F A＝

309N

50

−

300N

50

＝0.18N

篮球给气球充气到体积为篮球的2倍，由阿基米德原理，即篮球所受的浮力为

F浮=

1

2

×0.18N=0.09N

(3)[5]气球体积为篮球的2倍，即气球的体积不变，现用此装置测量大于1.29 kg/m3的空气密度，根据阿基米德原理，气球受到的浮力变大，篮球对托盘的压力变小，力敏电阻R所受压力F B也变小，可知压敏电阻变大，根据串联电阻的规律，电路的总电阻变大，由欧姆定律，电路的电流变小，根据U＝IR，定值电阻的电压变小，即电压表示数变小，故用此装置测量大于1.29 kg/m3的空气密度，指针应在电压表盘1.29刻度线的左侧，即A处。

3．现有如下器材:学生电源（6V）,电流表（0~0.6A,0~3A）、电压表（0~3V,0~15V）、定值电阻5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω各一个、开关、滑动变阻器'R（200Ω 1A）和导线若干,进行实验:

（1）按图甲连接好电路,闭合开关之前,滑动变阻器滑片P应移到____________ （选填“A”或“B”）端．

（2）闭合开关后,移动滑动变阻器滑片P,发现电流表示数不变且读数较大,造成这种现象的原因可能是____________________________________（写一条即可）．

（3）小颖同学利用提供的实验器材探究“电流与电压的关系”:闭合开关,调节滑动变阻器,读出电流表和电压表示数,并记录在表中．分析表中数据发现,电流与电压不成正比,你认为造