北师大版物理九年级全册课课练：第十二章　欧姆定律 专题训练：欧姆定律的综合应用（含答案）

[欧姆定律的综合应用]
类型一　开关引起的动态电路的计算
方法诠释:开关的断开或闭合会引起电路连接方式改变,正确判断电路的连接方式是解题的关键。解题方法:①分析初始电路连接方式以及电流表和电压表的测量对象;②分析开关断开或闭合后电路的连接方式以及电流表和电压表的测量对象;③利用电源电压不变、定值电阻阻值不变,结合串、并联电路的特点,运用欧姆定律解题。
1.如图图所示电路,电源电压恒定,R1=20 Ω,R2=10 Ω,当S1闭合,S2、S3断开时,电流表的示数为0.6 A,则 (　　)
A.电源电压为12 V
B.当S2闭合,S1、S3断开时,电流表示数为0.4 A
C.当S1、S3闭合,S2断开时,电流表示数为0.9 A
D.当S1、S2闭合,S3断开时,电流表示数为0.2 A
2.[2020·龙东] 如图图所示,电源电压保持不变,电阻R1=R2=R3=10 Ω,要使R2、R3并联,且两端电压等于电源电压,应闭合开关　　　　,此时电流表的示数为I1;要使R1、R2串联,应断开开关S1、S2,此时电流表的示数为I2,则I1∶I2=　　　　。
3.如图图所示,R1=20 Ω,R2=40 Ω,电源电压保持不变。
(1)当开关S1、S2都闭合时,电流表A1的示数是0.3 A,求电源电压。
(2)当开关S1、S2都断开时,电流表A2的示数是0.1 A,求灯泡L的电阻。
类型二　滑动变阻器引起的动态电路的计算
方法诠释:滑动变阻器滑片P位置的变化引起滑动变阻器接入电路阻值的变化,从而引起电路中电流的变化,进而引起各电表示数的变化或电灯亮度的变化。解题方法:①分析电路的连接情况,弄清各电表的测量对象;②弄清滑动变阻器滑片P的移动方向,接入电阻的大小变化,导致的电流、电压变化;③结合串、并联电路的电流、电压及电阻关系,运用欧姆定律进行计算解题。
4.如图图所示,定值电阻R1的阻值为10 Ω,滑动变阻器R的阻值变化范围为0~20 Ω。闭合开关,当滑片P移到R的最左端时,电流表的示数为0.6 A,则当滑片P移到R的最右端时,电流表的示数是　　　　,电压表的示数是　　　　。
5.[2020·武汉] 如图图所示,电源电压为15 V保持不变,滑动变阻器的滑片在最右端。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
6.在如图图所示电路中,电源电压U=8 V且保持不变,R1=10 Ω,R2=40 Ω。问:
(1)若开关S1闭合、S2断开,当滑片P滑到a端时,电流表的示数为0.2 A,此时滑动变阻器R接入电路的阻值为多大
(2)若开关S1、S2均闭合,当滑片P滑到b端时,电流表的示数是多少
类型三　和图像结合的动态电路的相关计算
方法诠释:解题方法:①明确图像的横、纵坐标所代表的物理量及意义;②从图像中读取相关的数据,并找准特殊点坐标(图像为曲线的更应注意找准对应点),分析和处理数据;③结合串、并联电路的特点,运用欧姆定律等电学公式进行计算。
7.[2020·荆门] 将电阻R和灯泡L接在如图图甲所示的电路中,电源电压保持不变,图乙为电阻R和灯泡L的I-U图像。闭合开关S,电流表的示数为0.3 A,则电源电压和电阻R的大小分别是 (　　)
A.8 V　6.67 Ω B.12 V　20 Ω
C.8 V　20 Ω D.12 V　10 Ω
8.如图图甲所示,电源电压保持不变,R1=10 Ω,当闭合开关S,滑动变阻器的滑片P从a端移到b端时,两电表示数变化的关系如图图图乙中线段AB所示。求:
(1)电源电压。
(2)滑片P滑到ab中点时,电压表的示数。
类型四　电阻式传感器引起的动态电路的相关计算
方法诠释:“传感器”经常在电学的动态电路题目中出现。一般为现实生活中的某些外界因素(温度、压力、声音、光照、气体含量等)变化引起传感器阻值的变化,从而引起电路中电流的变化,进而引起各电表示数的变化或电灯亮度的变化。解题方法:①分析判断电路的连接情况,弄清各电表的测量对象;②寻找题设信息,弄清外界因素引起传感器阻值的大小变化,以及引起的电流、电压变化;③结合串、并联电路的电流、电压及电阻关系,运用欧姆定律进行计算解题。
9.[2020·镇江] 测温模拟电路如图图甲所示,温度表由量程为0~3 V的电压表改装而成,电源电压U为6 V,R的阻值为40 Ω,热敏电阻的阻值R1随温度T变化的关系如图图图乙所示,则当开关S闭合后 (　　)
A.电路可测量的最高温度为50 ℃
B.温度表的0 ℃应标在电压表零刻度处
C.若增大U,电路可测量的最高温度将增大
D.若U增大3 V,R增大45 Ω,电路可测量的最高温度将增大
10.[2019·福建] 空气质量指数是环境监测的重要指标,下表的空气质量等级是按照空气质量指数A划分的。某兴趣小组自制的空气质量监测仪,用电压表显示空气质量指数,工作原理电路图如图图所示。已知电源电压U=18 V,电压表量程为0~15 V,定值电阻R0的阻值为100 Ω,气敏电阻阻值R与A的关系为R=×103 Ω。
空气质量 指数A 0~50 51~ 100 101~ 150 151~ 200 201~ 300 >300
空气质量 等级 优 良 轻度 污染 中度 污染 重度 污染 严重 污染
(1)通过计算,判断电压表示数为10 V时对应的空气质量等级。
(2)更换定值电阻可改变监测仪的测量范围,若要使电压表满偏时对应的空气质量指数A=400,则更换后的定值电阻R0'的阻值应为多大
答案
1.C　 由电路图知,当S1闭合,S2、S3断开时,只有R2连入电路中,电流表测通过R2的电流,由I=可得电源电压:U=U2=I2R2=0.6 A×10 Ω=6 V,故A错误;由电路图知,当S2闭合,S1、S3断开时,R1与R2串联,电流表测电路中的电流,由串联电路电阻特点知:R=R1+R2=20 Ω+10 Ω=30 Ω,则电流表示数:I===0.2 A,故B错误;由电路图知,当S1、S3闭合,S2断开时,R1与R2并联,电流表测干路电流,由并联电路电压特点知:U=U1=U2=6 V,由并联电路的电流特点和I=可得,电流表的示数:I'=I1+I2=+I2=+0.6 A=0.9 A,故C正确;由电路图知,当S1、S2闭合,S3断开时,R1短路,只有R2连入电路中,由题可知此时电流表示数为0.6 A,故D错误。
2.S1、S2　4∶1　 如图图图所示,要使电阻R2、R3并联,则电阻R2、R3中必须有电流通过,所以应闭合开关S1、S2,此时电流表测干路电流,
因并联电路中总电阻的倒数等于各分电阻的倒数之和,所以,电路中的总电阻:
R===5 Ω,
此时电流表的示数:I1==;
断开开关S1、S2时,R1、R2串联,电流表测电路中的电流,因串联电路中总电阻等于各分电阻的倒数之和,所以,此时电流表的示数:
I2===,
所以,I1∶I2==4∶1。
3.(1)当开关S1、S2都闭合时,R1与灯泡L并联,电流表A1测R1所在支路的电流,因为并联电路中各支路两端的电压相等,等于电源电压,所以由欧姆定律I=变形可得,电源电压:
U=I1R1=0.3 A×20 Ω=6 V。
(2)当开关S1、S2都断开时,灯泡L与R2串联,电流表A2测电路中的电流,电路中的总电阻:R===60 Ω。因为串联电路中总电阻等于各分电阻之和,所以,灯泡L的电阻:RL=R-R2=60 Ω-40 Ω=20 Ω。
4.0.2 A　4 V　 当滑片P移到R的最左端时,电路为R1的简单电路,电流表测电路中的电流,由欧姆定律I=变形可得,电源电压:U=I1R1=0.6 A×10 Ω=6 V。当滑片P移到R的最右端时,R1与R串联,电压表测R两端的电压,电流表测电路中的电流,因为串联电路中总电阻等于各分电阻之和,所以,电路中电流表的示数:I2===0.2 A;电压表的示数:UR=I2R=0.2 A×20 Ω=4 V。
5.C　 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不动,闭合开关S2,断开开关S1时,R2与R3串联后再与R1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。
6.(1)开关S1闭合、S2断开,滑片P滑到a端时,R1与滑动变阻器R串联,电路的总电阻:R总===40 Ω,滑动变阻器R接入电路的阻值:R=R总-R1=40 Ω-10 Ω=30 Ω。
(2)开关S1、S2均闭合,滑片P滑到b端时,R1、R2并联,通过R1的电流:
I1===0.8 A,
通过R2的电流:I2===0.2 A,
电流表的示数:I'=I1+I2=0.8 A+0.2 A=1 A。
7.C　 根据定值电阻的图像是一条过原点的直线,可判断图乙中的直线是定值电阻R的图像,由图像数据可知,当定值电阻R两端的电压为4 V时,对应的电流是0.2 A,根据I=可知,定值电阻R的阻值:R===20 Ω;
由电路图知,闭合开关S,电阻R和灯泡L串联,电流表测电路电流,电流表示数为0.3 A,根据串联电路电流规律可得,电阻R和灯泡L的电流IL=IR=I串=0.3 A,
由图像可知,当电路中的电流是0.3 A时,灯泡L分压:UL=2 V,电阻R分压:UR=6 V,
根据串联电路电压规律可得U=UL+UR=2 V+6 V=8 V。
8.(1)由电路图可知,当滑片在b端时,只有R1接入电路,此时电路中的电流最大,
由U-I图像可知,电路中的最大电流为0.6 A,由I=可知,电源电压:
U=U1=I最大R1=0.6 A×10 Ω=6 V。
(2)由电路图可知,滑片在a端时,滑动变阻器全部阻值接入电路,电压表测R2两端的电压,电流表测电路中的电流,由U-I图像可知,此时电路中的电流I最小=0.2 A,滑动变阻器两端的电压U滑=4 V,
由I=可知,滑动变阻器的最大阻值:
R2===20 Ω,
滑片在ab中点时,电路中的电流:
I'===0.3 A,
由I=可知,电压表的示数:
U2'=I'×R2=0.3 A××20 Ω=3 V。
9.D　 由电路图可知,两个电阻串联,根据串联电路电阻分压特点,热敏电阻R1的阻值越大则其分压越大,而其两端电压允许的最大值为3 V,此时电路电流:
I=== A,
则热敏电阻R1的阻值:
R1===40 Ω,
根据图乙数据可知,此时可测量的最高温度为30 ℃,故A不符合题意;
温度表为0 ℃时,热敏电阻R1的阻值不为零,故R1两端的电压不为零,故B不符合题意;
由图乙可知,热敏电阻R1的阻值越大则可测量的最高温度越大,而增大U不会改变热敏电阻R1两端的最大电压,即不会改变允许其接入的最大阻值,故C不符合题意;
若U增大3 V,R增大45 Ω,热敏电阻R1两端的电压允许的最大值为3 V,此时电路电流:
I'=== A;
则热敏电阻R1的阻值:R1'===42.5 Ω;热敏电阻R1的阻值越大则可测量的最高温度越大,故电路可测量的最高温度将增大,故D符合题意。
10.(1)电路中的电流:I===0.1 A,气敏电阻两端的电压:UR=U-U0=18 V-10 V=8 V,根据欧姆定律得,气敏电阻的阻值:
R===80 Ω,
由R=×103 Ω得,A1==75,所以对应的空气质量等级为良。
(2)当A=400时,由R=×103 Ω得,气敏电阻的阻值:R'==15 Ω,
气敏电阻两端的电压:
UR'=U-U0'=18 V-15 V=3 V,
根据欧姆定律可得,电路中的电流:I'===0.2 A,更换的定值电阻:R0'===75 Ω。