粤沪版物理九年级上册同步提优训练：第十四章 探究欧姆定律 专题训练　欧姆定律的综合计算（Word有答案）

专题训练 欧姆定律的综合计算 　　　　　　　　　　 　　　　 　　　
类型1　串、并联电路的综合计算
1.如图图图所示的电路中,电源电压保持不变,当开关S1、S2都闭合时,电流表的示数为0.5 A,电压表的示数为6 V;将电压表、电流表的位置互换,当开关S1断开、S2闭合时,电流表的示数为0.3 A。则下列判断正确的是 (　　)
　
A.R1=8 Ω B.R2=8 Ω
C.R1=20 Ω D.R2=20 Ω
2.一个电压恒定的电源,在其两端只接一只阻值为120 Ω的电阻R1时,电路中电流是0.5 A。若在电阻R1两端并联一个阻值为8 Ω的电阻R2,则并联电路的总电流为　　　　A;若将R2改为与R1串联在原电路中,则电路中电流为　　　　A。
3.如图图图所示电路,电阻R1=30 Ω,只闭合开关S1,电流表的示数为0.2 A,由此可知电源电压为　　　　V;再闭合开关S2后,电流表的示数变化了0.15 A,R2的阻值为　　　　Ω,电压表的示数为　　　　V。
4.如图图图所示,电源电压不变,R2=30 Ω,R3=10 Ω,只闭合S1时,电流表A1的示数为0.2 A,电压表的示数为4 V,电源电压为　　　　V,闭合S1、S2、S3时,电流表A1、A2示数之比为　　　。
5.如图图图所示的电路,将A、B两端接入10 V电源,电压表示数为7 V,拆去A、B两端电源,再将C、D两端接入10 V电源,电压表示数为3 V,则R1∶R3= 　　　　。
6.[2020·安徽] 有一个量程为0~1 mA的灵敏电流计G,内阻Rg=30 Ω,选择一定值电阻R0与它并联起来,如图图图所示。将A、B两端接入电路。(图中I表示电流表G与电阻R0并联后的总电流)
(1)调节电路,使灵敏电流计的指针指在最大刻度处(即1 mA) ,这时电流I为0.6 A,求电阻R0的阻值(计算结果保留两位小数)。
(2)继续调节电路,使灵敏电流计的指针指在刻度盘中央(即0.5 mA),此时电流I变为多少
规律方法
　　在进行有关欧姆定律的综合计算时,当开关的断开或闭合导致电路的连接方式发生改变时,先抓住不变的物理量,即电源的电压不变,定值电阻的阻值不变,再根据相应情况进行计算。
类型2　动态电路的综合计算
7.[2020·武汉] 如图图图所示,电源电压为15 V且保持不变,滑动变阻器的滑片P在最右端。闭合开关S1,断开开关S2,滑片P移至中点附近时,电流表的示数是0.5 A;保持滑片P位置不动,闭合开关S2,断开开关S1时,电流表的示数是0.2 A,则电阻R3的阻值是 (　　)
A.20 Ω B.30 Ω C.45 Ω D.50 Ω
8.如图图图所示的电路,已知电流表的量程为0~0.6 A,电压表的量程为0~3 V,定值电阻R1的阻值为10 Ω,滑动变阻器R2的最大阻值为50 Ω,电源电压恒为6 V。开关S闭合后,在滑动变阻器滑片滑动的过程中,保证电流表、电压表不被烧坏,则 (　　)
A.电压表的最小示数是1 V
B.滑动变阻器的滑片允许滑到最左端
C.电路中允许通过的最大电流是0.6 A
D.滑动变阻器滑片移动的过程中,电流表先达到最大值
9.在如图图图所示的电路中,电源电压保持不变,R2为最大阻值为50 Ω的滑动变阻器,电流表与电压表为实验室常用的电流表与电压表。闭合开关S,调节滑动变阻器滑片到某一位置,电压表的示数为6 V,电流表A的示数为2 A,电流表A1的示数为0.5 A。求:
(1)电阻R1的阻值。
(2)通过滑动变阻器R2的电流。
(3)如图图果电流表A的量程为0~3 A,电流表A1的量程为0~0.6 A,为了保证电表不被烧坏,滑动变阻器连入电路的阻值范围是多少。
10.[2019·河北] 如图图甲所示,电源电压保持不变,定值电阻R1=10 Ω,R2=5 Ω。滑动变阻器R的规格为“30 Ω　2.5 A”。电流表A2选用0~3 A的量程,电压表选用0~15 V的量程。闭合全部开关,电流表A1的示数为1 A。求:
(1)电源电压。
(2)若将表盘如图图图乙所示的电流表A3接入电路,闭合全部开关,改变滑片位置,A3的指针恰好指在满偏的三分之二处,变阻器接入电路的可能值。
(3)用一个新的电源替代原来的电源,只闭合开关S。在保证电路安全的情况下,电源电压的最大值。
规律方法
动态电路的综合计算步骤:
(1)判断电路的连接方式、电流表和电压表的测量对象。
(2)根据电阻的变化情况,计算相应的电流。
(3)根据电流,计算对应的电压。
类型3　实际生活中的综合计算
11.如图图甲所示的电路中,电源电压为9 V保持不变,G为灵敏电流计,其内电阻为Rg且保持不变;R为热敏电阻,其电阻与温度的关系如图图图乙所示。闭合开关,当热敏电阻所在的环境温度等于20 ℃时,电流计的示数是2 mA,则灵敏电流计的阻值是　　　　Ω,当电流计的示数是9 mA时,它所在的环境温度是　　　　℃。
12.[2020·咸宁] 如图图图所示是一种常见的身高体重测量仪,其中质量的测量是利用传感器输出电压与作用在其上的压力成正比的原理,质量为M0的测重台置于压力传感器上,当测重台没有站人时,输出电压为U0。某同学站上测重台时,输出电压为U,则该同学的质量为 (　　)
A.U B.U0 C.(U-U0) D.(U-U0)
13.[2020·潍坊] 某型号汽车的油量显示电路如图图甲所示,其中定值电阻R0=10 Ω,R为压敏电阻(厚度不计),位于油箱底部,A表是一量程为0~0.6 A的电流表,作为油量指示表。压敏电阻的阻值随汽油产生压强的变化而变化,其对应关系如图图图乙所示。已知加满汽油时油的深度为0.4 m,电流表的示数为0.6 A,汽油的密度ρ油=0.7×103 kg/m3,g取10 N/kg。求:
(1)加满汽油时汽油在油箱底部产生的压强。
(2)电源的电压。
(3)汽油耗尽时电流表的示数。
14.[2020·泰安] 小明观察到高速公路进出口处设有测量货车重力的检测装置,他利用学过的物理知识设计了一套测量货车重力的模拟装置,其工作原理如图图甲所示。OAB为水平杠杆,OB长1 m,O为支点,OA∶AB=1∶4,平板上物体所受重力大小通过电流表示数显示。已知定值电阻R0的阻值为10 Ω,压力传感器R固定放置,R的阻值随所受压力F变化的关系如图图图乙所示。平板、压杆和杠杆的质量均忽略不计。
(1)当电池组电压U0=12 V,平板上物体所受重力分别是80 N和100 N时,闭合开关S,分别求出电流表的示数。
(2)电池组用久后电压变小为U1,这时平板上物体重100 N时,电流表示数为0.3 A,求U1的大小。
(3)在第(2)问情况中,电池组电压大小为U1,要求平板上重为100 N的物体对应的电流表示数和电池组电压U0=12 V的情况下相同,小明采取了两种解决办法:
①其他条件不变,只更换电阻R0,试求出更换后的R0'的大小。
②其他条件不变,只水平调节杠杆上触点A的位置,试判断并计算触点A应向哪个方向移动 移动多少厘米
规律方法
实际生活中有关电路的综合计算步骤:
(1)确定电路的连接方式。
(2)确定电表的测量对象。
(3)根据电阻的变化结合欧姆定律导出相关的表达式解决实际问题。　　　　　　　　　　 　　　　 　
答案
1.B　解： 当开关S1、S2都闭合时,两电阻并联,电压表测电源的电压,电流表测R1所在支路的电流,则电源的电压U=6 V,电阻R1的阻值:R1===12 Ω,故A、C错误;将电压表、电流表的位置互换,当开关S1断开、S2闭合时,两电阻串联,电压表测电源的电压,电流表测电路中的电流,此时电路的总电阻:R===20 Ω,因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,所以,电阻R2的阻值:R2=R-R1=20 Ω-12 Ω=8 Ω,故B正确、D错误。
2.8　0.47　解： 由题可知,电源的电压为U=I1R1=0.5 A×120 Ω=60 V;如图图果给R1再并联一个R2,则各支路两端电压相等,通过R2所在支路的电流为I2===7.5 A,则干路中的电流为I=I1+I2=0.5 A+7.5 A=8 A。
R1、R2串联后的总电阻为R=R1+R2=120 Ω+8 Ω=128 Ω,串联电路中的电流为I串===0.46875 A≈0.47 A。
3.6　40　6
解： 只闭合开关S1时,电路为R1的简单电路,电流表测电路中的电流,则电源的电压U=I1R1=0.2 A×30 Ω=6 V。再闭合开关S2后,R1与R2并联,电流表测干路电流,电压表测量电源电压,则电压表的示数为6 V;由并联电路中各支路独立工作、互不影响,则通过R1的电流不变,通过R2的电流I2=ΔI=0.15 A,并联电路中各支路两端的电压相等,则电阻R2的阻值:R2===40 Ω。
4.6　5∶2　解： 只闭合S1时,R1与R3串联,电压表测R1两端的电压,电流表A1测电路中的电流,R3两端的电压:U3=IR3=0.2 A×10 Ω=2 V,因串联电路中总电压等于各分电压之和,所以电源的电压:U=U1+U3=4 V+2 V=6 V,电阻R1的阻值:R1===20 Ω;
闭合S1、S2、S3时,R1与R2并联,电流表A1测干路电流,电流表A2测R2所在支路的电流,因并联电路中各支路两端的电压相等,所以,通过两电阻的电流分别为:I1===0.3 A,I2===0.2 A,因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,所以,电流表A1、A2示数之比:===。
5.9∶49　解： 将A、B两端接入10 V电源时,R1与R2串联,电压表测R2两端的电压,因为串联电路中总电压等于各部分电路两端电压之和,所以R1两端的电压U1=U-U2=10 V-7 V=3 V,由欧姆定律可得:===。拆去A、B两端电源,再将C、D两端接入10 V电源,R2与R3串联,电压表测R2两端的电压,R3两端的电压U3=U-U2'=10 V-3 V=7 V,===,=×=×=。
6.(1)电流计的指针指在最大刻度处时,电流计G两端的电压:UG=IGRg=1×10-3 A×30 Ω=0.03 V,
R0两端的电压:U0=UG=0.03 V,
通过R0的电流:I0=I-IG=0.6 A-1×10-3 A=0.599 A,
R0的阻值:R0==≈0.05 Ω。
(2)电流计的指针指在刻度盘中央时,电流计G两端的电压:UG'=IG'Rg=0.5×10-3 A×30 Ω=0.015 V,
通过R0的电流:I0'===0.2995 A,
干路中的电流:I'=IG'+I0'=0.5×10-3 A+0.2995 A=0.3 A。
7.C　解： 闭合开关S1,断开开关S2,滑片P移至中点附近时,R2与R1串联,电流表测电路中的电流,此时电流表的示数是0.5 A,由欧姆定律可得电路的总电阻:R1中+R2===30 Ω。
保持滑片P位置不动,闭合开关S2,断开开关S1时,R1、R2和R3串联,电流表测电路中的电流,此时电流表的示数是0.2 A,由欧姆定律可得此时电路的总电阻:R串===75 Ω,根据串联电路电阻的规律可得,R串=R1中+R2+R3,则电阻R3的阻值:R3=R串-(R1中+R2)=75 Ω-30 Ω=45 Ω。
8.A　解： 由电路图可知,当滑动变阻器的滑片位于最左端时,电路为R1的简单电路,电压表测电源电压,电源电压为6 V,大于电压表的最大测量值3 V,故滑动变阻器的滑片不能移到最左端,故B不正确。根据欧姆定律可得,当电压表的示数为最大测量值3 V时,电路中的最大电流为Imax===0.3 A,故电路中的最大电流不能为0.6 A,且两电表中电压表先达到最大值,故C、D不正确。根据串联电路的分压特点可知,滑动变阻器接入电路中的阻值最大时,电压表的示数最小,因为串联电路中的总电阻等于各分电阻之和,故电路中的最小电流:Imin===0.1 A,所以电压表的最小示数:U1min=IminR1=0.1 A×10 Ω=1 V,故A正确。
9.由电路图可知,R1与R2并联,电流表A1测R1所在支路的电流,电流表A测干路电流,电压表测电源电压。
(1)电阻R1的阻值:
R1===12 Ω。
(2)通过滑动变阻器R2的电流:
I2=I-I1=2 A-0.5 A=1.5 A。
(3)电源电压不变,R1的阻值不变,则通过R1的电流不变,即I1=0.5 A,
当电流表A的示数达到最大值3 A时,滑动变阻器接入电路中的电阻最小,此时,通过滑动变阻器的电流:
I2'=I'-I1=3 A-0.5 A=2.5 A,
则滑动变阻器接入电路中的最小阻值:
Rmin===2.4 Ω,
故为了保证电表不被烧坏,滑动变阻器接入电路的阻值范围是2.4~50 Ω。
10.(1)由电路图可知,闭合全部开关,R2短路,滑动变阻器R和定值电阻R1并联,电流表A1测通过R1的电流,I1=1 A,电压表测电源电压,
则电源电压:U=I1R1=1 A×10 Ω=10 V。
(2)将A3接入电路,闭合全部开关,由题意知,有两种连接方法:
①当A3串联在干路中时,由于I1=1 A,则A3选用0~3 A的量程,
由题意知,干路中的电流:I=×3 A=2 A,
通过滑动变阻器的电流:I滑1=I-I1=2 A-1 A=1 A,
此时滑动变阻器连入电路的阻值:R滑1===10 Ω。
②当A3与R串联时,A3可选用0~3 A或0~0.6 A的量程。
若A3选用0~3 A量程,则有I滑2=2 A,
此时滑动变阻器连入电路的阻值:R滑2===5 Ω;
若A3选用0~0.6 A量程,则有I滑3=0.4 A,
此时滑动变阻器连入电路的阻值:R滑3===25 Ω。
所以,变阻器接入电路的阻值可能为10 Ω、5 Ω、25 Ω。
(3)只闭合开关S时,R和R2串联,电压表测R两端的电压,电流表A2测电路中的电流,由题意知,电路中的最大电流:I最大=2.5 A,当电压表示数最大时,即UV=15 V,新电源电压最大,此时R2两端的电压:U2=I最大R2=2.5 A×5 Ω=12.5 V,则新电源电压的最大值:U最大=UV+U2=15 V+12.5 V=27.5 V。
11.1000　160　解： (1)由图乙知,20 ℃时热敏电阻的阻值为R=3500 Ω,由串联电路特点及欧姆定律得:
U=I1(R+Rg),即9 V=0.002 A×(3500 Ω+Rg),解得:Rg=1000 Ω。
(2)当电流I2=9 mA=0.009 A时,由串联电路特点及欧姆定律得:U=I2(R'+Rg),即9 V=0.009 A×(R'+1000 Ω),解得:R'=0 Ω;
由图乙知,此时热敏电阻所在的环境温度t=160 ℃。
12.C　解： 因自由状态下物体对水平面的压力和自身的重力大小相等,所以,质量为M0的测重台置于压力传感器上时,传感器受到的压力F0=M0g,传感器输出电压为U0。输出电压为U时,设该同学的质量为M,则传感器受到的压力F=(M0+M)g,因传感器输出电压与作用在其上的压力成正比,
所以,=,即=,解得:M=(U-U0)。
13.(1)加满汽油时油的深度为0.4 m,所以加满汽油时汽油在油箱底部产生的压强:p=ρ油gh=0.7×103 kg/m3×10 N/kg×0.4 m=2.8×103 Pa。
(2)加满汽油时油的深度为0.4 m,电流表的示数为0.6 A,汽油产生的压强为2.8×103 Pa,由图乙可知,此时压敏电阻的阻值R=10 Ω,已知R0=10 Ω,R0和R串联,根据I=可得,电源电压:U=I(R+R0)=0.6 A×(10 Ω+10 Ω)=12 V。
(3)汽油耗尽时,压敏电阻受到的压强为0,由图乙知此时压敏电阻的阻值R'=110 Ω,R0和R串联,根据I=可得,此时电路中电流:I'===0.1 A。
14.(1)由杠杆平衡条件可知,当FA1=80 N、FA2=100 N时,
FA1·OA=FB1·OB;FA2·OA=FB2·OB;由题意可知OA∶OB =1∶5,
代入数据解得:FB1=16 N、FB2=20 N,
由图乙知,当平板上物体所受重力分别为80 N和100 N时,R的阻值分别为R1=30 Ω、R2=20 Ω,
由欧姆定律得:I1====0.3 A,I2====0.4 A,即当电池组电压U0=12 V,平板上物体所受重力分别是80 N和100 N时,电流表的示数分别为0.3 A、0.4 A。
(2)电池用久后的电压:U1 = IR总2= I(R2+R0)=0.3 A×(20 Ω+10 Ω)=9 V。
(3)①其他条件不变,只更换电阻R0为R0',由题意得:
U1 = I2R总2'=I2(R2+R0'),代入数据解得R0'=2.5 Ω。
②电池组用久后电压变小,电路中电流变小,要增大电路中的电流,需减小压力传感器的电阻,就要增大压力传感器受到的压力,其他条件不变,由杠杆平衡条件可知,需向左调节A触点,设调节距离为L,此时压力传感器的阻值为R3,
U1 = I2R总3=I2(R3+R0),代入数据解得R3=12.5 Ω,
从图乙可知,FB3=23 N,由杠杆平衡条件F B3·OB=FA2·(OA+L)
代入数据解得:L=3 cm。