2016年初中应用物理知识竞赛专题讲座16 电压和电阻（解析版）

武秋燕

　　初中应用物理知识竞赛专题讲座16
　　专题十六  电压与电阻
　　【知识要点解读】
　　1．电压与电压表。.电源的作用是导体两端产生电压，电压的作用是自由电荷定向移动形成电流。测量电路中两点之间的电压用电压表。电压表要并联在被测电路两端，电压表测量的是与它并联的用电器两端的电压。
　　2.电阻。导体的电阻是描述导体对电流阻碍作用的物理量，电阻的大小由导体本身性质决定的，它取决于导体的长度、横截面积和材料。导体的电阻与导体长度成正比，与横截面积成反比。滑动变阻器是靠改变连入电路的电阻丝长度来改变电阻大小的。变阻器在电路中可以起到调节电压、改变电流、保护用电器的作用。电阻箱是一种可以调节电阻大小并且能够显示出电阻阻值的变阻器。使用电阻箱时，把两个接线柱接入电路（两接线柱不分正负极），调节旋盘就能得到0~9999.9欧（或999.9欧）之间的任意阻值。电阻箱的读数方法是：各旋盘对应的指示点的示数乘以面盘上标出的倍数，然后加在一起，就是接入电路的阻值。
　　【竞赛知识拓展】
　　初中应用物理知识竞赛关于电压与电阻拓展的知识点主要有：
　　1.电压表检测电路
　　用电压表并联在电路中两点之间检查电路断路故障时，若电压表有读数，则说明电压表与电源之间构成了通路，则这两点之间有断路故障。
　　2. 导体的电阻还与温度有关。金属导体的电阻随温度的升高而增大。
　　3.测电笔是广大电工经常使用的工具之一，用来判别物体是否带电。它的内部构造是一只有两个电极的灯泡，泡内充有氖气，俗称氖泡，它的一极接到笔尖，另一极串联一只高电阻后接到笔的另一端。当氖泡的两极间电压达到一定值时，两极间便产生辉光，辉光强弱与两极间电压成正比。当带电体对地电压大于氖泡起始的辉光电压，而将测电笔的笔尖端接触它时，另一端则通过人体接地，所以测电笔会发光。测电笔中电阻的作用是用来限制流过人体的电流，以免发生危险。
　　【经典竞赛题分析】
　　例1. （2016上海物理竞赛）白炽灯泡的灯丝断开后，可把断头搭接起来使用，这时灯丝的（）
　　（A）电阻变小，电流强度变大
　　（B）电阻变大，电流强度变小
　　（C）电阻和电流强度都变大
　　（D）电阻和电流强度都变小
　　例2. （2016上海物理竞赛）小红按照如图所示的电路进行实验。闭合电键后，移动滑片P的过程中，灯泡L始终不亮。为了查找电路故障，用电压表进行检测，先将电压表的负接线柱与 A接线柱相连，电压表的正接线柱依次与电路中的其它接线柱相连，对应电压表示数如表格所示，若导线质量完好且接线柱连接完好，则可判断电路中一定存在故障的是（）
　　（A）电池      （B）电键
　　（C）灯泡     （D）滑动变阻器
　　【参考答案】C
　　例3. （2014上海市初中物理竞赛初赛试题）如图22所示的电路中灯L1、L2的电阻分别为R1、R2，变阻器最大电阻为R0，灯的电阻保持不变，当变阻器的滑片P由a端向b端移动时，灯L1、L2的亮度变化情况是（     ）
　　A．当R2>R0时，L1变暗，L2 变亮
　　B．当R2>R0时，L1先变暗后变亮，L2 先变亮后变暗
　　C．当R2<R0时，L1先变暗后变亮，L2 先变亮后变暗
　　D．当R2<R0时，L1先变暗后变亮，L2 不断变亮
　　【参照答案】．AD
　　例4. （2014上海市初中物理竞赛初赛试题）如图21所示，电流表A1和A2的示数分别为3A和2A，若将R2、R3、R4中的某两个电阻互换，其它条件不变，发现两电表的示数不变。则通过R1的电流为（     ）
　　A．3.5A       B．4.0A
　　C．4.5A        D．5.0A
　　【参照答案】．AB      学科网
　　例5. （2014上海市初中物理竞赛初赛试题）某同学做电学实验，通过改变滑动变阻器接入电路的电阻大小，测量并记录了多组电压表的电流表的示数，根据数据分析，连接的电路可能是图5电路图中的（   ）
　　【参照答案】．B
　　【竞赛实战训练】
　　一．选择题
　　1. （2014上海市初中物理竞赛初赛试题）阻值为1/3Ω的电阻与阻值为1/6Ω的电阻并联后的阻值为（   ）
　　A．1/9Ω          B．1/6Ω          C．1/3Ω             D．1/2Ω
　　【参照答案】．A
　　2.（2008上海物理竞赛题）在如图1所示的电路中，闭合电键S后，灯L不发光。现用电压表检查电路故障，测得Uad=6.0V，Ucd=0V，Ubc=0V，Uab=6.0V，该电路的故障可能是（   ）
　　A．灯L断路       B．电阻R断路
　　C．电阻R’断路     D．电键S断路
　　【参考答案】：D
　　【名师点评】在物理实验时，电路可能出现故障，要掌握用电压表检查电路故障的方法。此题考查用电压表检查电路故障。学科网
　　3.（2005大连物理竞赛题）小明家中的几盏亮着的电灯突然全部熄灭了，检查保险丝并未烧断，用测电笔测试插座的两孔时，氖管都发光。以下对故障的判断正确的是[      ]
　　A.灯泡全部烧坏          B.进户零线断路
　　C.室内线路发生短路      D.进户火线断路
　　【参考答案】.B
　　【名师点评】用测电笔测电时，笔尖触到测试体上，手接触测电笔的尾部。如果测试体带电，则测电笔的氖管会发光；若氖管不发光，则说明测试体不带电。
　　4.. （2008年第18界全国初中应用物理知识竞赛题）．图2所示的是高压输电线路，其中高压输电线与变压器之间安装有避雷器，它的作用是防止变压器遭受雷击。关于这种避雷器，下列说法正确的是(    )
　　A．避雷器在通常电压下是导体，在遇到雷击的电压时是绝缘体
　　B．在任何电压下避雷器都是导体
　　C．在任何电压下避雷器都是绝缘体
　　D．避雷器在遇到雷击的电压时是导体，在通常电压下是绝缘体
　　【参考答案】： D
　　5.(2006重庆初中应用物理知识竞赛初赛）应该用测电笔去辨别火线和零线，决不能用手直接去接触电线，这是因为
　　A． 手接触火线时，手不会发光，无法辨别火线
　　B． 手接触零线时，通过人体的电流很大，人体会触电
　　C． 氖管发光时，一定不会有电流通过人体
　　D． 氖管发光时，通过人体的电流很小，人体不会触电
　　【参考答案】：D
　　6.（2005大连物理竞赛题）小明家中的几盏亮着的电灯突然全部熄灭了，检查保险丝并未烧断，用测电笔测试插座的两孔时，氖管都发光。以下对故障的判断正确的是[      ]
　　A.灯泡全部烧坏          B.进户零线断路
　　C.室内线路发生短路      D.进户火线断路
　　【参考答案】：B
　　7．（1992全国初中应用物理知识竞赛题）白炽灯泡的灯丝常制成螺旋状，这样做的目的是
　　A．便于灯丝散热，防止灯丝熔断。
　　B．尽量减少灯丝的电阻。
　　C．减少灯丝散热，提高灯丝的温度。
　　D．减少灯丝在高温时的升华。
　　【参考答案】：C     学科网
　　8.（2008上海物理竞赛题）AB、BC、AC、AD、BD、CD六根阻值均为R的电阻丝连接如图所示，则A、D之间的等效电阻为  （   ）
　　A．R/2       B．R
　　C．2R/3       D．R/3
　　【参考答案】：A
　　二、填空题
　　1.（2006重庆物理竞赛题）一根均匀导线横截面积为0.5mm2，电阻为1Ω。如果把它从中点对折后再胶合成一根短导线，这根导线的横截面积是      mm2，电阻是            Ω
　　【参考答案】：1.0   0.25
　　【名师解析】
　　2.（2000年第十届全国初中应用物理知识竞赛题）. 不同时刻测量一段镍铬合金丝的电阻，其电阻－时间图象如图3所示。与时刻t1相比，t2时刻的温度比较         。
　　【参考答案】：高
　　3.(2003全国初中应用物理知识竞赛题）图4是一个电表的表盘。也许你没有学过这种电表的用法,但根据所学的其他电表的读数方法,你也能知道,它的示数是______,单位是___________。
　　【参考答案】：26  Ω或欧姆
　　4. （2007上海初中物理知识竞赛复赛题）修理家用电器时需要一只4.75kΩ的电阻，但手头只有l0kΩ、8kΩ、500Ω、300Ω的电阻各两个。请从现有的电阻中选择若干电阻得到最接近所需要的电阻值。在右方虚线框中画出电路图，并标明个电阻的阻值。得到的电阻阻值为        。
　　【参考答案】：4.74kΩ。电路图如图所示。
　　校验次数123456
　　校验电灯
　　接入点a、fa、bc、de、fa、dc、f
　　发光情况正常发光不发光亮度较暗不发光亮度较暗正常发光
　　5. （2007株洲长鸿杯竞赛题）图5所示是一个电热器电路。电热丝、指示灯、开关构成串联电路，接在电源上，已知该电路中有一个元件断路，有一个元件短路，但不知道是哪两个元件有故障。今用一个校验电灯分别接在电路各处，得到下表所示的结果。由此可判断断路的元件是         ，短路的元件是         。
　　【参考答案】．开关   指示灯
　　例2.（2006重庆初中物理知识竞赛初赛题）王兵同学在探究“电流与哪些因素有关”的实验中，首先猜想到电流通过导体会受到阻碍作用，当导体的电阻发生变化时，电流也会发生变化。王兵同学选择了如图2所示的几种实验器材探究电压不变时电流是否随电阻变化。
　　⑴请帮他设计实验并用笔画线将图7的实验器材连接成正确的实验电路。
　　⑵为了探究电流是否会随电阻变化，并且已经按设计的电路连接好了电路，应该怎样进行实验？请写出主要的实验步骤。
　　①                                      。
　　②                                            。
　　⑶按王兵同学选择的器材进行实验探究，在操作过程中有没有什么特别应该注意的问题？
　　⑷王兵同学选择这些器材进行探究有没有不合适的地方？请你提出一些改进的建议。
　　【名师解析】学科网
　　（1）实验电路如图所示。
　　【名师点评】此题以探究“电流与哪些因素有关”的实验切入，考查电路连接，实验步骤，操作注意事项等。
　　三、综合运用题
　　1.（2006全国初中应用物理知识竞赛题）小志家买了一种点缀节日用的小彩灯，他发现当其中一个小彩灯的灯丝烧断了以后，其余的小彩灯还能继续发光。于是小志对小彩灯之间的连接关系产生了兴趣，为此他请教了科技人员，得到以下信息。
　　他用的小彩灯规格是“2.5 V, 0.25 A”,通过串联一定数量的小彩灯，使单个小彩灯两端所加的电压比它的额定电压稍低，每个小彩灯都能基本正常发光。
　　小彩灯的构造如图6所示，在灯丝导电支架上除了有灯丝和起固定作用的小玻璃珠以外，还绕有约4圈细金属丝。灯丝电阻冷时约为2.5Ω,热时约为15。
　　细金属丝的电阻为1Ω，正常（低压）情况下，由于支架表面有一层氧化铜的缘故，它与灯丝支架是不导通的，没有电流流过。若加上较高的电压（如220 V）时氧化层可被击穿，细金属丝与灯丝支架导通。
　　根据以上介绍的资料，请你说明为什么一个小彩灯的灯丝烧毁后，其他的小彩灯还能继续发光。
　　【名师解析】
　　2.（2006全国初中应用物理知识竞赛题）小军家客厅墙壁上有一个控制灯的开关和一个两孔插座装在一起的“一开两孔”的电工元件。图7是元件的面板、图8是元件壳体内部的原接线图。由于开关损坏，需要更换整个元件。小军爸爸决定自己动手完成，小军给爸爸当助手。
　　小军爸爸断开家中进户线的总开关，在拆旧换新的过程中发现：拆下前没有留意元件中的A、B、 D三根导线（B、C间己有一短导线在内部相连）与外面的①②③三根导线的连接关系（如图9 ).因为室内导线都在水泥墙内，无法观察①②③各导线与墙内导线的连接情况。于是他闭合家中进户线的总开关，用试电笔检测各根导线，发现：第①根导线可以使试电笔发光；第②、③根导线不能使试电笔发光。
　　根据小军爸爸的检测，能不能判断各根导线的连接情况？小军经过仔细思考后认为，不能判断每根导线的连接情况，如果在情况不明时盲目连接还可能出现更严重的问题。
　　（1)你认为小军的观点对不对？为什么？
　　(2)你能不能利用常用的家用电器，如台灯等（均带有插头），鉴别出①②③根导线应怎样分别与A、B、D接线柱相连接？说出你的方法并简述理由。
　　(3）根据你的判断，将图9中①②③根导线与下面的A、B、D接线柱和上面的火线、零线及灯泡连接起来

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