沪科版物理九年级全一册同步提优训练：第十五章 探究电路 专题训练欧 姆定律之动态电路的计算（有答案解析）

专题训练 欧姆定律之动态电路的计算
　　　　　　　
1.(2020齐齐哈尔)如图所示的电路中,电源电压恒定不变,已知R1=3R2。当S1闭合、S2断开时,电压表示数为3 V,电流表示数为0.4 A,电阻R1为　　　　Ω;当S1断开、S2闭合时,电流表示数为　　　　A。
2.如图所示的电路,电源电压恒定为3 V,R2=10 Ω,当S1闭合,S2、S3断开时,电流表示数为0.6 A,R1阻值为　　　　Ω;S2闭合,S1、S3断开时,电压表示数为　　　　V;S1、S3闭合,S2断开时,电流表示数为　　　　A。
3.(2021南充)如图所示,灯泡L1、L2分别标有“2.5 V　0.5 A”和“3 V　0.5 A”字样(灯丝电阻不变),R=5 Ω,电源电压恒定。若S、S1、S2均闭合,L2正常发光,电流表示数为I1,则电源电压为　　　　V;若只闭合S,电流表读数为I2,则I1∶I2=　　　　。
4.如图所示的电路中,电阻R2的阻值为15 Ω。当开关S1、S2闭合时,电流表A1的示数为0.5 A,电流表A2的示数为0.2 A。下列说法中正确的是 (　　)
A.电阻R1的阻值为10 Ω
B.S1、S2闭合时,通过电阻R1的电流为0.5 A
C.S1、S2闭合时,电流表A1测量通过R1的电流
D.开关S2断开时,电流表A2的示数为0.5 A
5.(2021常德)如图所示电路中,电阻R1=12 Ω,R2=6 Ω。当单刀双掷开关S置于位置1时,电压表示数为3 V。则当开关S置于位置2时,电压表示数的可能值为 (　　)
A.1 V B.2 V C.3 V D.4 V
6.在如图所示的电路中,电阻R1的阻值为20 Ω,电源电压不变。当开关S1、S2断开,S3闭合时,电流表的示数为0.45 A;当开关S1断开,S2、S3闭合时,电流表的示数为0.75 A。问:
(1)电源电压为多少
(2)R2的阻值为多少
(3)当开关S2、S3断开,S1闭合时,电阻R1两端的电压为多少
规律方法
　　　开关的开闭引起的动态电路的计算步骤:①明确开关断开和闭合时电路的连接方式;②画出等效电路图,判断电表的测量对象;③结合串、并联电路的电流、电压、电阻的规律进行计算。
　　　　　
7.如图所示,R为定值电阻,R'为滑动变阻器,闭合开关S,将滑动变阻器的滑片从a端逐渐滑动到b端,发现电压表V1示数从2 V变化到6 V,而电压表V2示数从4 V变化到0 V,则电流表示数从0.2 A变化到　　　　A,R=　　　　Ω。
8.(2020河池)如图所示的电路中,电源电压不变,定值电阻R1=10 Ω,滑动变阻器R2标有“50 Ω　1 A”的字样,电压表的量程为0~3 V,电流表的量程为0~0.6 A。当闭合开关S,P位于R2的某一位置时,电压表示数为3 V,电流表示数为0.4 A,则流过滑动变阻器R2的电流为　　　　 A;为确保电路的安全,R2的取值范围是　　　　Ω。
9.如图所示的电路中,电源电压不变,滑动变阻器的最大阻值R2=20 Ω,闭合开关S,在移动变阻器滑片P的过程中,电流表的最小示数为0.3 A,而电压表V1的最大示数与最小示数之比为5∶3,则电阻R1=　　　　Ω,电源电压为　　　　V,电路中的最大电流为　　　　A。
10.(2021贵港)如图甲所示的电路,电源电压恒定,滑动变阻器R上标有“20 Ω　1 A”的字样,R2=6 Ω,两电表量程均保持不变,电路中各元件均在安全情况下工作。当闭合开关S1、断开S2,滑片P移动到某一位置时,电流表和电压表指针的位置如图图乙所示;当同时闭合开关S1、S2,滑动变阻器接入电路的阻值不变,此时电流表指针刚好达到所选量程的最大刻度值处。则R1的阻值是　　　　 Ω,电源电压是　　　　V。
11.如图所示的电路,电源电压保持不变,R1=10 Ω,闭合开关S,滑动变阻器滑片P在最右端时,电流表的示数为0.25 A;把滑片P移到中点时,电流表的示数为0.4 A,则下列选项中正确的是 (　　)
A.滑片P在最右端时,通过R1、R2的电流之比为5∶8
B.滑片P在最右端时,R1、R2两端电压之比为3∶1
C.滑动变阻器的最大阻值为40 Ω
D.电源电压为10 V
12.(2021武汉)在如图所示的电路中,电源电压恒为6 V,R1=10 Ω,R3=30 Ω。当开关S1闭合,开关S2接a,滑动变阻器R2的滑片P位于图示位置时,电压表的示数为1.2 V;当开关S1闭合,开关S2接b,滑片P移动到另一位置时,电压表的示数为2.0 V。前后两次滑动变阻器接入电路的电阻变化了 (　　)
A.5 Ω B.10 Ω C.20 Ω D.40 Ω
13.(2021遵义)(多选)如图所示,电源电压为18 V,定值电阻R1=10 Ω,滑动变阻器标有“50 Ω　2 A”,电流表量程为“0~3 A”。在确保电路安全的情况下,下列说法正确的是 (　　)
A.滑片P向右移动过程中,电流表的示数变小
B.滑动变阻器允许接入电路中的阻值范围为0~50 Ω
C.若电源电压可调,电源电压可调节的最大值为25 V
D.若电源电压可调,为使电流表示数达到最大,电源电压可调节的最小值为18 V
14.如图甲所示的电路中,电源电压为16 V且保持不变,定值电阻R1=5 Ω,滑动变阻器R2上标有“100 Ω　2 A”字样。闭合开关S,电流表的示数为1 A,所用电表如图图乙所示。求:
(1)电压表V1的示数。
(2)此时R2接入电路的阻值。
(3)在保证电路中各元件不损坏的情况下,R2连入电路的阻值变化范围是多少。
15.如图甲所示,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S,在保证电路安全的情况下,电源电压的最大值。
规律方法
　　　欧姆定律的综合计算分析
答案解析
1.30　0.3
2.5　2　0.6　解： 由电路图可知,当S1闭合,S2、S3断开时,电路为R1的简单电路,电流表测通过R1的电流,则R1===5 Ω;当S2闭合,S1、S3断开时,R1与R2串联,电流表测电路中的电流,电压表测R2两端的电压,则电路中的总电阻:R=R1+R2=5 Ω+10 Ω=15 Ω,电路中的电流:I'===0.2 A,R2两端的电压:U2=I'R2=0.2 A×10 Ω=2 V,即电压表的示数为2 V;当S1、S3闭合,S2断开时,R1与R2并联,电流表测通过R1的电流,R1两端的电压:U1=U=3 V,故通过R1的电流:I1===0.6 A。
3.3　2∶1　解： 三个开关均闭合时,L1短路,R与L2并联,且L2正常发光,由并联电路电压规律可得:U=U2额=3 V,电流表测量通过R的电流,其示数为I1===0.6 A;
只闭合开关S时,R与L1串联,L2开路,L1的电阻:R1===5 Ω,电路的总电阻:R总=R1+R=5 Ω+5 Ω=10 Ω,电流表的示数:I2===0.3 A,则I1∶I2=0.6 A∶0.3 A=2∶1。
4.A
5.B　解： 当开关S置于位置1时,R1与R0串联,此时电压表测R1两端的电压U1=3 V;当开关S置于位置2时,R2与R0串联,此时电压表测R2两端电压U2,因为R2当开关S置于位置1时,电路中电流:I1=== A,R0两端电压:U0=I1R0= A×R0,
电源电压:U=U1+U0=3 V+ A×R0①,
当开关S置于位置2时,此时电压表测R2两端电压,则:U2=I2R2=×R2②,
将①代入②化简得:U2=1.5 V+ V,
因为R0>0,所以U2>1.5 V,故A错误,B正确。
6.(1)当开关S1、S2断开,S3闭合时,电路为R1的简单电路,
电源电压:U=I1R1=0.45 A×20 Ω=9 V。
(2)当开关S1断开,S2、S3闭合时,R1、R2并联,
通过R2的电流:I2=I-I1=0.75 A-0.45 A=0.3 A,
则R2的阻值:R2===30 Ω。
(3)当开关S2、S3断开,S1闭合时,R1、R2串联,
电路中的电流:
I'=I1'=I2'===0.18 A,
故R1两端的电压:U1=I1'R1=0.18 A×20 Ω=3.6 V。
7.0.6　10　
8.0.1　10~50
9.30　15　0.5　解： 由电路图可知,R1、R2串联,电压表V1测R1两端的电压,电压表V2测R2两端的电压。当变阻器接入电路的电阻最大时,电路的总电阻最大,则电路中的电流最小:I小=,即0.3 A=①;此时电压表V1的示数最小,为U1小=0.3 A×R1。当滑片移动到最左端时,电路为R1的简单电路,此时电压表V1的示数最大,为电源电压U。已知电压表V1的最大示数与最小示数之比为5∶3,即=②;联立①②解得:R1=30 Ω,U=15 V。当滑片移动到最左端时,电路中的电流最大,为I大===0.5 A。
10.7　7.2　解： 当闭合开关S1、断开S2,滑片P移动到某一位置时,R1与R2和滑动变阻器串联,电流表和电压表指针的位置如图图乙所示,电压表测量滑动变阻器两端的电压,由于滑动变阻器允许通过的最大电流为1 A,故此时电流表选择小量程,示数为0.4 A,若滑动变阻器全部电阻接入电路,此时滑动变阻器两端的电压最大,为U滑=IR=0.4 A×20 Ω=8 V,
故电压表选择的是小量程,此时电压表的示数为2 V,则滑动变阻器连入电路的电阻:
R滑===5 Ω,
则根据串联电路电压规律可以列等式U总=0.4 A×(R1+R2+R滑)=0.4 A×(R1+11 Ω)①,
当同时闭合开关S1、S2,滑动变阻器接入电路的阻值不变,此时电流表指针刚好达到所选量程的最大刻度值处,R2短路,滑动变阻器和R1接入电路,此时电路中的电流为0.6 A,则可以列等式:
U总=0.6 A×(R1+R滑)=0.6 A×(R1+5 Ω)②,
联立①②解得R1=7 Ω,
则电源电压:U总=0.6 A×(R1+R滑)=0.6 A×(7 Ω+5 Ω)=7.2 V。
11.D
12.A　解： 当S2接a时,三个电阻串联,电压表测R1两端的电压,为1.2 V,此时:
通过各电阻的电流大小为I3=I2=I1===0.12 A,
R3两端的电压:U3=I3R3=0.12 A×30 Ω=3.6 V,
R2两端的电压:U2=U-U1-U3=6 V-1.2 V-3.6 V=1.2 V,
滑动变阻器R2接入电路的阻值:Ra===10 Ω;
当S2接b时,三个电阻串联,电压表测R1、R2两端的电压,为2 V,此时R3两端的电压为U3'=U-(U1+U2)=6 V-2 V=4 V,
电路中的电流:I'=I3'=== A,
电路的总电阻:R===45 Ω,
滑动变阻器R2接入电路的阻值:
Rb=R-R1-R3=45 Ω-10 Ω-30 Ω=5 Ω,
则前后两次滑动变阻器接入电路的电阻变化了:ΔR2=Ra-Rb=10 Ω-5 Ω=5 Ω,故A正确。
13.AC　解： 闭合开关S,R1、R2并联,电流表测量干路中的电流;当滑片P向右移动时,滑动变阻器接入电路的阻值变大,根据电阻并联的特点可知总电阻变大,根据I=可知总电流变小,则电流表的示数变小,故A正确;
并联电路各支路两端的电压相等,则通过定值电阻R1的电流:I1==Ω=1.8 A,
因滑动变阻器允许通过的最大电流为2 A,且电流表的量程为0~3 A,所以,干路电流最大为3 A时,通过滑动变阻器的电流最大,其接入电路中的电阻最小,因并联电路中各支路独立工作、互不影响,所以,此时通过滑动变阻器的电流:I2=I大-I1=3 A-1.8 A=1.2 A,
则滑动变阻器接入电路中的最小阻值:R2小===15 Ω,
当滑动变阻器接入电路中的电阻最大为50 Ω时,干路电流最小,电路安全,所以,变阻器允许接入电路中的阻值范围是15~50 Ω,故B错误;
若电源电压可调,当电流表示数最大为3 A,且变阻器接入电路中的电阻最大为50 Ω时,电路总电阻最大,由U=IR可知电源电压最大,此时电路的总电阻:
R总大=== Ω,
则最大电源电压为U大=I大R总大=3 A× Ω=25 V,故C正确;
若电源电压可调,当电流表示数最大为3 A时,若通过滑动变阻器的电流最大,则通过R1的电流最小,由U=IR可知此时电源电压最小,此时通过R1的电流为:I1'=I大-I2大=3 A-2 A=1 A,最小电源电压为U小=I1'R1=1 A×10 Ω=10 V,故D错误。
14.由电路图可知,定值电阻R1和滑动变阻器R2串联,电流表测电路中的电流,电压表V1测电阻R1两端的电压,电压表V2测滑动变阻器R2两端的电压。
(1)定值电阻R1两端的电压,即电压表V1的示数:
U1=IR1=1 A×5 Ω=5 V。
(2)滑动变阻器两端的电压:U2=U-U1=16 V-5 V=11 V,
此时R2连入电路的阻值:R2===11 Ω。
(3)由(1)(2)可知,电流表选择的量程为0~3 A,电压表V1、V2选择的量程为0~15 V。
①由于滑动变阻器允许通过的最大电流为2 A,在保证电路中各元件不损坏的情况下,电路中的最大电流为I最大=2 A,此时滑动变阻器R2连入电路的电阻最小。
定值电阻R1两端的最大电压:U1'=I最大R1=2 A×5 Ω=10 V,滑动变阻器两端的最小电压:U2'=U-U1'=16 V-10 V=6 V,
此时滑动变阻器R2连入电路的最小阻值:
R最小===3 Ω。
②随着滑动变阻器连入电路的电阻增大,电路中的电流减小,定值电阻R1两端的电压减小,滑动变阻器R2两端的电压增大,当滑动变阻器两端的电压U2″=15 V时,滑动变阻器R2连入电路的电阻最大,根据串联电路电压规律可知,定值电阻R1两端的最小电压:
U1″=U-U2″=16 V-15 V=1 V,
电路中的最小电流:I最小===0.2 A,
此时滑动变阻器R2连入电路的最大阻值:
R最大===75 Ω。
综上所述,R2连入电路的阻值变化范围为3~75 Ω。
15.(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,
电源电压:U=I1R1=1 A×10 Ω=10 V。
(2)将A3接入电路,开关全部闭合,
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,
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,
此时滑动变阻器接入电路的阻值:
R滑1===10 Ω。
②当A3与R串联时,A3可选用0~3 A和0~0.6 A的量程。
若A3选用0~3 A的量程,则有I滑2=2 A,
此时滑动变阻器接入电路的阻值:
R滑2===5 Ω;
若A3选用0~0.6 A的量程,则有I滑3=0.4 A,
此时滑动变阻器接入电路的阻值:
R滑3===25 Ω。
因此,变阻器接入电路的阻值可能为10 Ω、5 Ω、25 Ω。
(3)只闭合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。
由题意可知,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时,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,
故新电源电压的最大值:
U最大=UV+U2=15 V+12.5 V=27.5 V。