专题19 电压 电阻（方法与技巧）（解析版）

专题19 电压 电阻 一．如何判断电压表的测量对象？ 【方法技巧】若电压表测量对象不能直接判断出来则采用“滑移法”巧断。即电压表的两个接线柱可以在 不含用电器或电源的那段导线（电路中闭合的开关和电流表可视作导线）上自由滑动，直到找到与它直接 并联的用电器或电源。 特别注意：电压表决不能测量用电器与电源的电压之和。 【典例剖析】小明同学在“测定小灯泡的电功率”实验中，所用电源为4V 保持不变，小灯标有“22V”字 样。 （1）小明将滑动变阻器调到最大阻值后，闭合开关，观察到两电表示数如图所示，此时电压表的示数为_ _______V，小灯泡依然安全工作，请你判断电压表的测量对象是___________（填“小灯泡”“滑动变阻 器”或“电源”）； （2）然后移动滑动变阻器的滑片使小灯正常发光，小明发现电压表指针从图位置变化的角度恰好是电流 表指针变化角度的2 倍。根据以上信息可判断：小灯的额定功率为______瓦。 【答】 28 滑动变阻器 0528 【解析】 解：（1）[1][2]本实验中，小灯与滑动变阻器串联。小明将滑动变阻器调到最大阻值后，闭合开关，由题 干左图可知，电压表的量程为0～3V，分度值为01V，电压表示数为28V；小灯泡的额定电压为22V，小灯 泡依然安全工作，电压表示数28V 小于电源电压4V 而大于灯的额定电压22V，故电压表并联只能并联在滑 动变阻器的两端，即电压表的测量对象是滑动变阻器。 （2）[3]根据串联电路电压的规律，当变阻器的电压为 U 滑=U-U 额=4V-22V=18V 小灯泡的电压为额定电压22V，故移动滑动变阻器的滑片使电压表示数为18V 时，小灯正常发光，电压表 指针变化的格数为 因移动滑动变阻器的滑片使小灯正常发光，则滑动变阻器连入电路的电阻变小，电流表示数变大，根据电 压表指针从图位置变化的角度恰好是电流表指针变化角度的2 倍，则电流表指针增大的格数为 '=05×10=5 原来电流表选用小量程，分度值为002，电流为014，则小灯泡正常发光时的电流为 =014+5×002=024 灯泡的额定功率为 P=U 额=22V×024=0528 二．如何理解导体的电阻是导体本身的一种性质？ 【方法技巧】导体电阻的大小由导体本身的材料、长度、横截面积决定。与是否接入电路、与外加电压及 通过电流大小等外界因素均无关，所以导体的电阻是导体本身的一种性质。 【典例剖析】 1．对欧姆定律的公式 及变形式 的理解，下列说法正确的是（ ） ．导体的电阻一定时，导体两端的电压与通过导体的电流成正比 B．电阻是导体本身的一种性质，与通过导体的电流和导体两端的电压无关 ．通过导体的电流一定时，导体的电阻与导体两端的电压成正比 D．导体两端的电压为零时，导体的电阻也为零 【答】 B 【解析】 ．由欧姆定律的内容可知，电阻一定时，导体中的电流与导体两端电压成正比，因电压是形成电流的原因， 故不能说电阻一定时，电压与电流成正比，故错误； BD．导体的电阻是是导体本身的一种性质，与通过导体的电流和导体两端的电压无关，当导体两端的电压 为零时，导体的电阻仍然存在，故B 正确，D 错误。 故选B。 2．用同种材料制成的粗细均匀的某段金属导体，对于其电阻大小下列说法正确的是（ ） ．电阻是导体本身的一种性质，与电压和电流无关 B．当导体两端电压和通过导体的电流为零时，导体的电阻为零 ．当导体被均匀拉长至原来的二倍时，它的电阻减小为原来的一半 D．电阻是导体本身的一种性质， 无论温度如何变化，电阻不可能为零 【答】 【解析】 B．电阻是导体本身的属性，与电压和通过导体的电流的大小无关，导体两端电压和通过导体的电流为零 时，导体电阻不会变为零，故正确，B 错误； ．当导体被均匀拉长至原来的二倍时，则它的长度增加一倍，横截面积变为原来的二分之一，则电阻增大 为原来的四倍，故错误； D．电阻是导体本身的一种性质，但在一定的温度下，电阻可能变为零，如超导体，故D 错误。 故选。 三．什么是超导体和半导体，它们有何应用？ 【疑难诠释】（1）半导体：导电性能介于导体与绝缘体之间的材料．常见 半导体：硅、锗等．应用：二极管(LED)、三极管、热敏电阻、光敏电阻等。 （2）超导体：有些导体在温度降到足够低时，电阻变为零，处于这种状态的物体称为超导体．应用：输 电线、电子元件、电动机的线圈等。 【温馨提醒】： 超导体的电阻为零，电流通过时不产生热量，不能利用超导体制作保险丝和电热器的发热体。 【典例剖析】下列关于半导体､超导体的说法中，不正确的是（ ） ．半导体的导电性能介于导体和绝缘体之间，可制作二极管､三极管 B．半导体元件已广泛应用在现代生活中，手机､电视､电脑等电子产品中都能见到它们的身影 ．光照､烟雾､酒精等外界因素对半导体的导电性能有很大的影响，人们利用上述不同的半导体分别制作出 了光敏开关､烟雾报警器､酒精测试仪等仪器｡ D．超导体的电阻为零，因此超导体可以用来制作输送电能的导线和电饭煲中发热的电热丝 【答】 D 【解析】 ．半导体的导电性能介于导体和绝缘体之间，可制作二极管､三极管，是正确的，故选项不符合题意； B．半导体元件已广泛应用在现代生活中，手机､电视､电脑等电子产品中都能见到它们的身影，是正确的， 故B 选项不符合题意； ．光照､烟雾､酒精等外界因素对半导体的导电性能有很大的影响，人们利用上述不同的半导体分别制作出 了光敏开关､烟雾报警器､酒精测试仪等仪器，是正确的，故选项不符合题意； D．超导体的电阻为零，因此超导体可以用来制作输送电能的导线，但是电饭煲是利用电阻的热效应原理 制成的，故D 选项错误，D 选项符合题意。 故选D。 四．如何利用“去表法”简化含表电路？ 【方法技巧】所谓“去表法”就是在分析电路时把电压表、电流表去掉，从而简化电路。这是因为在初中 阶段，电流表的电阻很小（相当于导线），电压表的内阻很大（相当于开路）。由于电压表只起测量两点 间电压的作用，它的有无对电路没有影响，故可将电压表直接去掉。 而电流表除了能测量电流外，还起着连接电路的作用，因此去掉电流表后，须用导线将去表处连接起来， 然后画出其等效电路图。然后分析其它各元件是如何连接的，最后再把电流表、电压表再放回原处，看看 测量的是哪个用电器，从而识别电路。 【典例剖析】如何利用阻值已知的电阻R0和一只电流表或一只电压表，测出未知电阻Rx的阻值，同学们设 计了如图所示四种电路，其中可行的方法有（电源电压未知）（ ） ． B． ． D． 【答】 B 【解析】 ．开关S1闭合，S2断开时，R0和Rx串联，电流表可以测出通过Rx的电流x；再S2闭合时电流表和定值电阻 均短路，为Rx的简单电路，不能得出通过待测电阻的电流大小，根据欧姆定律，所以不能求出Rx的电阻， 故不符合题意； B．开关S0闭合，S 接1 时电路为R0的简单电路，电流表测电路中的电流，根据欧姆定律可求出电源的电压； 当S 接2 时电路为未知电阻Rx的简单电路，电流表测通过Rx的电流x，根据欧姆定律的变形公式有 故可求出待测电阻，故B 符合题意； ．开关S1和S2都闭合时，R0被短路，电压表测量电源电压U；只闭合S1时，R0和Rx串联，电压表直接测量 Rx两端的电压Ux；根据串联电路中总电压等于各分电压之和，可求出定值电阻两端的电压，根据欧姆定律 求出通过定值电阻的电流即为通过Rx的电流，根据欧姆定律的变形公式有 故可求出待测电阻，故符合题意； D．开关S0 闭合，S 接1 时和S 接2 时会造成电压表V 的正负接线柱接反，无法正确测出电压，故D 不符合题意。 故选B。 五．如何利用“假设法”巧断电表类型？ 【方法技巧】判断电路中未知电表的类别，主要考查同学们对电路的识别能力及分析、判断和推理能力。 利用“假设法”则可捷解。即先假设电路中的未知电表是电流表或电压表，然后利用“去表法”分析电路 中的用电器是否正常工作，即判断电路是否会出现故障，若出现故障则假设错误；如果电路无故障，则假 设正确。 【典例剖析】有22 只相同的小灯泡串联后接在220V 的家庭电路里，插头处的电流为100m．每只灯泡两端 的电压是_______V，通过每只灯泡的电流为_______．在使用中，由于某一灯泡的灯丝烧断而使全部灯泡 熄灭，因为灯泡上染有颜色，致使无法辨别哪一只小灯泡内部断路________． (1)给你一只电压表，如何查找故障？ (2)如果给你一只电流表如何查找故障？ (3)如果只有一根导线，如何查找故障？（所给电表有“交流档”，量程足够大） 【答】 10 01 当只有一只电压表时，可用电压表依次并联在各个小灯泡两端，当电压表指针偏转且 读数约等于电源电压时，这只灯泡即为断丝灯泡；(2)、(3)当只有一只电流表或一根导线时，可用电流表或 导线依次并联在每只灯泡两端查找，当其余灯泡发光时，被并联的灯泡是断丝的（可称为逐一短路法）． 这是因为当电流表或导线短路掉那只断丝灯泡时，可使整个电路形成通路，且加在其余各灯两端电压也不 至于提高太多，不会损坏灯泡． 【解析】 解答：由于串联电路中用电器两端的电压之和等于电源电压，所以每盏小灯泡两端的电压就等于10V；又 因为串联电路中各处的电流都相等，那么通过这些小灯泡的电流都是100m ＝01； (1)当用电压表判断电路 故障时，可以将电压表依次并联在各小灯泡两端，当电压表的示数约等于电源电压时，所并联的这只灯泡 的灯丝断路；(2)当用一只电流表判断电路故障时，可用它依次并联在每只灯泡两端查找，当其余灯泡发光 时，被并联的灯泡的灯丝断路；(3)当用一根导线判断电路故障时，可用它依次并联在每只灯泡两端查找， 当其余灯泡发光时，被并联的灯泡的灯丝断路． 点睛：1、本题考查的知识点是串联电路中电压、电流的特点以及判断电路故障； 2、解决本题关键是要明确串联电路中各处的电流都相等，各部分电路两端的电压之和等于电源电压；3、 需要注意的是由于电流表的内阻很小，所以利用电流表判断电路故障和利用导线判断电路故障的方法是一 样的。 六．怎样判断滑动变阻器接入电路的电阻值的变化？ 【方法技巧】具体可按以下顺序判断： (1)确定滑动变阻器与电路接法； (2)利用电流流向法判断滑动变阻器哪部分连入了电路； (3)根据滑片位置的变化，判断通过电流的电阻线长度的变化； (4)由电阻长度的变化，判断接在电路中的滑动变阻器电阻大小的变化。 如图所示，、接线柱接入电路中。假设电流由流入，从流出，则P 段电阻线连入电路。当P 向右滑，P 段 变长，所以连入电路中的电阻变大。 【温馨提醒】：移动滑片改变电阻时的规律可以概括为“近小远大”。这里的“近”与“远”指的是滑片 与连入电路的下接线柱之间的距离。“大”与“小”指连入电路的电阻变大或变小。 【典例剖析】小峰同学在做“用伏安法测量定值电阻R 的阻值”的实验中： （1）请你按照图甲所示的电路图，用笔画线代替导线，将图乙未连接好的电路连接完整______； （2）实验前，为保护电路，滑动变阻器的滑片应置于______（选填“”或“B”）端； （3）闭合开关，移动滑动变阻器滑片P，发现电压表始终无示数，电流表有示数，其原因可能是______ （填字母）； 、滑动变阻器断路 B、定值电阻R 断路 、定值电阻R 短路 （4）排除故障后，当电压表示数为25V 时，电流表示数如图丙所示，则该定值电阻R 的阻值是______Ω； （5）实验中需要移动滑动变阻器的滑片多次测量，其目的是______； （6）小峰同学还想用图丁所示电路“测量小灯泡电功率”。已知小灯泡的额定电压为25V，电源电压 6V，滑动变阻器、B 分别标有“50Ω 1”和“30Ω 15”字样； ①闭合开关S、S1，断开S2，移动滑动变阻器的滑片，使小灯泡正常发光； ②闭合开关S、S2，断开S1，保持移动滑动变阻器______的滑片不动，移动另一滑动变阻器的滑片，使电 压表示数为25V； ③保持移动滑动变阻器B 的滑片不动，移动滑动变阻器的滑片至阻值最大处，此时电压表示数为1V。则 灯的额定功率P 额=______。 【答】 B 5 多次测量求平均值，减小实验的误 差 0625 【解析】 （1）[1]根据电路图所示，滑动变阻器应与电路串联，由电路图可知，滑片左移电阻减小，则下面接入左 端的接线柱，如图所示 （2）[2]为了防止电路中电流过大而损坏电路元件，闭合开关前滑动变阻器的滑片应置于最大阻值处，即 将滑片置于B 端。 （3）[3]闭合开关，移动滑动变阻器滑片P，电流表有示数，电流表到电源两端是接通的，电压表始终无示 数，表明其测量的范围内可能存在短路，即原因可能是定值电阻R 短路，故B 不符合题意，符合题意。 故选。 （4）[4]如图丙所示，电流表接入量程为0~06，分度值为002，读数为05，根据欧姆定律可得该定值电阻 R 的阻值是 （5）[5]在测量电压、电流时都可能存在一定的误差，为了减小误差，可以采用多次测量电阻求电阻的平 均值，以减小误差。 （6）[6]本实验是采用等效替代法法，将灯泡正常发光的电阻用B 滑动变阻器替换出来，再测量滑动变阻 器B 接入的电阻，利用公式 来计算灯泡的额定功率，故步骤②中闭合开关S、S2，断开S1，保持移 动滑动变阻器B 的滑片不动，移动另一滑动变阻器的滑片，使电压表示数为25V。 [7]保持移动滑动变阻器B 的滑片不动，移动滑动变阻器的滑片至阻值最大处，此时电压表示数为1V，则两 端的电压为 此时电路中电流为 B 滑动变阻器接入电路中电阻即灯泡正常发光的电阻为 所以灯的额定功率为 七．如何利用电流表、电压表判断电路故障？ 【方法技巧】根据电表读数判断电路故障是常见的考题。电路故障就是由于开路或短路造成的，明确它们 分别对电流表、电压表会造成怎样的影响，这类问题便会迎刃而解。 1．电流表示数正常而电压表无示数 【方法技巧】“电流表示数正常”表明主电路为通路，“电压表无示数”表明无电流通过电压表，则故障 原因可能是：①电压表损坏；②电压表接触不良；③与电压表并联的用电器短路。 2．电压表有示数而电流表无示数 【方法技巧】“电压表有示数”表明电路中有电流通过，“电流表无示数”说明没有或几乎没有电流流过 电流表，则故障原因可能是：①电流表短路；②和电压表并联的用电器开路，此时电流表所在电路中串联 了大电阻（电压表内阻）使电流太小，电流表无明显示数。 【典例剖析】 3．电流表和电压表均无示数 【方法技巧】“两表均无示数”表明无电流通过两表，除了两表同时短路外，最大的可能是主电路断路导 致无电流通过。 【典例剖析】 1 小亮同学用图甲所示的实验器材探究“电流与电阻的关系”。电源电压恒为3V，滑动变阻器上标有 “20Ω，2”字样，阻值分别为5Ω、10Ω、20Ω 的定值电阻各一个。 （1）请在图甲中把小亮同学来连接好的电路用笔划线连接完整，要求滑片P 向端滑动时，滑动变阻器连入 电路的电阻变大______（连接时导线不允许交叉）； （2）小亮将5Ω 定值电阻接入电路后，闭合开关，发现电流表有示数而电压表无示数，则电路中的故障可 能是______（写出一种）；排除故障后，闭合开关，调节滑动变阻器的滑片P，使电流表的示数如图乙所 示，此时电路中的电流为______； （3）将5Ω 定值电阻换成10Ω 定值电阻，闭合开关，为了保持电压表的示数为______V 不变，应将滑动变 阻器的滑片P 向______（选填“”或“B”）移动，记录此时各表的示数； （4）将10Ω 定值电阻换成20Ω 定值电阻，重复步骤（3）； （5）实验记录的多组数据如下表所示。分析数据可得出结论：当电压一定时，通过导体中的电流与电阻 成______比。 实验次数 定值电阻（Ω） 电流表示数（） 1 5 2 10 018 3 20 009 【答】 定值电阻短路 036 18 反 【解析】 （1）[1]在探究电流与电阻的关系时，滑动变阻器与定值电阻应串联连接，变阻器的接线柱应一上一下接 入电路中。滑片向端滑动时，变阻器接入电路的阻值变大，则下端接线柱应接在B 端。作图如下： （2）[2]由图甲知，电压表测量定值电阻两端的电压，闭合开关，电流表有示数说明电路无断路，而电压 表无示数，则可能是定值电阻短路了。 [3]由图乙知，电流表选用小量程，对应分度值为002，示数为036。 （3）[4][5]将5Ω 定值电阻换成10Ω 的定值电阻，则电压表所测电阻的阻值变大，而滑动变阻器接入电路的 阻值不变，据串联电路的分压特点知，定值电阻两端的电压变大。而在探究电流与电阻的关系时，应保持 定值电阻两端的电压不变为 U=1R1=036×5Ω=18V 所以应将滑片向端移动，让变阻器分得的电压变大，从而保持定值电阻两端的电压不变。 （5）[6]由表格数据知，每次对应的电流与电阻的乘积是一个定值为18，所以可得结论：当电压一定时， 通过导体中的电流与电阻成反比。 2 小渝在“探究通过导体中的电流与电阻的关系”实验中，所用电源电压恒为10V，所选定值电阻的阻值 分别为20Ω、30Ω、40Ω、45Ω、50Ω。 （1）请用笔画线代替导线将实物图（图甲）补充完整。（要求导线不交叉；当滑片向右移动时，滑动变 阻器接入电路的阻值变大）；( ) （2）将滑动变阻器阻值调到最大，闭合开关，电流表、电压表都无示数，调节滑动变阻器，两表示数均 无变化；经检查电源、导线和开关都无问题。其原因可能是___________； （3）排除故障后，先接入20Ω 的电阻，调节滑动变阻器的滑片至某一位置时，观察到电表指针位置如图 乙，电流表示数为___________．保持滑片位置不变，断开开关，用45Ω 的电阻代替20Ω 的电阻，然后闭 合开关，前后两次滑动变阻器的功率变化了___________，为控制定值电阻两端电压不变，应将滑动变阻 器的阻值调为___________ Ω； （4）将剩下的3 个定值电阻分别接入电路中，进行实验并记录数据，在坐标系中描点并作出了 图线， 如图丙所示，分析图像可以得出，通过导体中的电流与电阻的关系是：___________； （5）小渝在探究完导体中的电流与电阻的关系后，同组的小北找来额定电压为6V 的小灯泡测电功率。其 实验数据如下表所示： ①由表中数据可知，小灯泡正常发光的额定功率为___________； ②根据表中实验数据分析，若小灯泡两端电压恰好为3V，则灯的功率可能是___________（选填对应选项 的符号）。 ．075 B．095 ．102 D．120 试验次数 1 2 3 电压 40 5 60 电流 040 046 050 【答】 滑动变阻器断路 04 06 1125 当导体两端电压不变时，流过导体的电流与导体电阻成反比