教科版物理九年级上册课课练：第5章　欧姆定律 专题训练 和欧姆定律有关的动态电路的计算（有答案）全国

专题训练
[和欧姆定律有关的动态电路的计算]
　　欧姆定律的计算是中考电学的重点,也是难点。往往利用欧姆定律公式I=和变形公式U=IR、R=及串、并联电路中电流、电压的规律进行解答。涉及的类型包括动态电路中欧姆定律的相关计算、电阻式传感器引起的动态电路的计算、和图像结合的欧姆定律的相关计算。
前两种类型的方法见《专题训练(五)》中对应类型,和图像相结合的欧姆定律的计算方法:
①明确图像横、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,并找准特殊点的坐标(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。
专 题 概 述
类型一　开关引起的动态电路的计算
1.[2020·齐齐哈尔] 如图图所示的电路中,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.如图图所示,电源电压保持不变。当开关S1闭合、S2断开时,电流表的示数为0.2 A。当开关S1、S2都闭合时,电流表的示数为0.8 A。则电阻R1与R2的比值为 (　　)
A.1∶3 　B.3∶1 C.2∶3 D.3∶2
3.[2020·黔东南州] 如图图所示的电路中,电源电压保持不变,R1=R2=R3=20 Ω,当S1、S2都断开时,电流表示数是0.3 A,求:
(1)电源电压。
(2)S1、S2都闭合时,电流表示数是多少。
类型二　滑动变阻器引起的动态电路的计算
4.如图图所示的电路中,电源电压为6 V且保持不变,电阻R1的阻值为20 Ω,滑动变阻器的最大阻值为30 Ω。开关S闭合后,把滑动变阻器的滑片P由右端滑到左端,电压表、电流表示数的变化范围是 (　　)
A.0~2.4 V　0~0.12 A B.3.6~6 V　0.12~0.2 A
C.3.6~6 V　0.12~0.3 A D.2.4~6 V　0.12~0.3 A
5.[2020·河池] 如图图所示的电路中,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。
6.如图图所示的电路中,电阻R1=30 Ω,滑动变阻器R2标有“100 Ω　2 A”字样,电流表的量程为0~0.6 A,电压表的量程为0~15 V。闭合开关S后,移动滑动变阻器的滑片处于某一位置时,电压表的示数为9 V,电流表的示数为0.5 A。求:
(1)此时滑动变阻器R2接入电路的阻值。
(2)电源电压。
(3)为了保证两个电表都能正常工作,滑动变阻器R2接入电路的阻值范围是多大。
类型三　电阻式传感器引起的动态电路的计算
7.有一测量人体重力的电子秤,电路原理如图图甲所示,主要由三部分构成:踏板、压力传感器R、显示体重的仪表V(实质是电压表)。若踏板的重力忽略不计,已知电源电压U=4.5 V保持不变,R0=100 Ω,压力传感器R的阻值随所受压力F变化的图像如图图图乙所示。当重力为600 N的林红同学站在电子秤上时,电路中电流为　　　　A,电压表的示数为　　　　V。
8.如图图甲所示是林红同学用热敏电阻Rt设计测量环境温度的电路,电路中电流表的量程为0~0.04 A,滑动变阻器R的铭牌上标有“150 Ω　0.6 A”字样。Rt为热敏电阻,其阻值随环境温度的变化关系如图图图乙所示,电源电压保持不变。
(1)将此电路放入温度为20 ℃的环境中,闭合开关S,调节滑片P的位置,使滑动变阻器接入电路的电阻R=100 Ω,此时电流表的读数为0.02 A,求电源电压。
(2)若环境温度为40 ℃,要保证整个电路元件的安全,求滑动变阻器的阻值变化范围。
(3)此电路能测量的最高环境温度为多少
类型四　和图像结合的欧姆定律的相关计算
9.如图图甲所示的电路中,滑动变阻器的滑片P从a端移到b端,定值电阻两端的电压随滑动变阻器R2阻值变化的图像如图图图乙所示,则电源电压是　 　　　V,定值电阻R1的阻值为　　　　Ω。
10.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端的过程中,两电表示数变化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。
答案
1.30　0.3　 由图可知,当S1闭合、S2断开时,两电阻并联,电流表测干路电流,电压表测电源电压,根据欧姆定律和并联电路的电流特点可知:I=I1+I2=+=+=0.4 A,解得:R1=30 Ω,R2=10 Ω。
当S1断开、S2闭合时,两电阻仍并联,电流表测通过R2的电流,电压表仍测电源电压,
电流表示数为I'===0.3 A。
2.A　 当开关S1闭合、S2断开时,R1和R2串联,I串=0.2 A,即0.2 A=①;
当开关S1、S2都闭合时,电路中只有R1,I1=0.8 A,即0.8 A=②;
整理得:=。
3.(1)当S1、S2都断开时,R1与R2串联,电流表测电路中的电流,电源的电压:
U=IR总=0.3 A×(20 Ω+20 Ω)=12 V。
(2)当S1、S2都闭合时,R1与R3并联,电流表测干路电流,则电流表的示数:
I'=I1+I3=+=+=1.2 A。
4.D　 由电路图可知,R1和滑动变阻器R2串联,电压表测R1两端电压。当滑片在变阻器左端时,电压表测量电源电压,示数最大,为6 V;此时电路中电阻最小,则电流最大:I最大===0.3 A。当滑片在变阻器的右端时,滑动变阻器接入电路的阻值最大,为30 Ω,此时电路中的电流表和电压表示数均最小:I最小===0.12 A,U最小=I最小R1=0.12 A×20 Ω=2.4 V。因此电压表示数的变化范围为2.4~6 V,电流表示数的变化范围为0.12~0.3 A。
5.0.1　10~50　 由电路图可知,R1与R2并联,电压表测电源两端的电压,电流表测干路电流。
(1)由电压表的示数可知,电源的电压U=3 V,因并联电路中各支路两端的电压相等,所以,流过R1的电流:
I1===0.3 A,
因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,所以,流过滑动变阻器R2的电流:
I2=I-I1=0.4 A-0.3 A=0.1 A;
(2)因滑动变阻器允许通过的最大电流为1 A,且电流表的量程为0~0.6 A,
所以,干路电流为0.6 A时,滑动变阻器通过的电流最大,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,此时流过滑动变阻器的电流:
I2'=I大-I1=0.6 A-0.3 A=0.3 A,
则滑动变阻器接入电路中的最小阻值:
R2小===10 Ω。当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时,干路电流最小,电路安全,所以,R2的取值范围是10~50 Ω。
6.由电路图可知,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。
(1)滑动变阻器的滑片处于某一位置时,R2接入电路的阻值:
R2===18 Ω。
(2)电阻R1两端的电压:U1=IR1=0.5 A×30 Ω=15 V,
因为串联电路中的总电压等于各分电压之和,所以电源的电压:U=U1+U2=15 V+9 V=24 V。
(3)当电流表的示数为0.6 A时,滑动变阻器接入电路的电阻最小,此时电路中的总电阻:
R===40 Ω,
因为串联电路中总电阻等于各分电阻之和,
所以滑动变阻器接入电路中的最小阻值:
R2min=R-R1=40 Ω-30 Ω=10 Ω;
当电压表的示数为15 V时滑动变阻器接入电路中的电阻最大,此时R1两端的电压:
U1min=U-U2max=24 V-15 V=9 V,
电路中的电流:
I min===0.3 A,
滑动变阻器接入电路中的最大阻值:
R2max===50 Ω。
故滑动变阻器R2接入电路的阻值范围为10~50 Ω。
7.0.018　1.8　 (1)由R-F图像可知,当压力F=600 N时,压力传感器的电阻R=150 Ω,电路总电阻:
R总=R+R0=150 Ω+100 Ω=250 Ω,
此时电路中的电流:
I===0.018 A。
(2)定值电阻R0两端电压,即电压表示数:UV=IR0=0.018 A×100 Ω=1.8 V。
8.(1)由电路图可知,滑动变阻器与热敏电阻串联,电流表测电路电流,
由图乙可知,温度为20 ℃时,热敏电阻的阻值为400 Ω,
由I=可知,电源电压:U=Ut+UR=IRt+IR=0.02 A×400 Ω+0.02 A×100 Ω=10 V。
(2)由图乙可知,温度为40 ℃时,热敏电阻的阻值为200 Ω,电路允许通过的最大电流为0.04 A,则电路最小总电阻:
R最小===250 Ω,
此时滑动变阻器连入电路的最小阻值:R滑最小=R最小-Rt'=250 Ω-200 Ω=50 Ω,
所以,滑动变阻器的阻值变化范围为50~150 Ω。
(3)环境温度越高,热敏电阻的阻值越小,电路电流最大为0.04 A,此时电路最小总电阻R最小=250 Ω,则有:Rt小+R滑最大=250 Ω,
Rt小=R最小-R滑最大=250 Ω-150 Ω=100 Ω,
热敏电阻Rt的最小阻值为100 Ω,由图乙可知其工作的最高环境温度为50 ℃。
9.6　10
由图甲所示电路图可知,定值电阻与滑动变阻器串联,电压表测定值电阻两端电压,滑片在a端时,只有定值电阻接入电路,电压表测电源两端电压,由图乙可知,电源电压U=6 V;R2=20 Ω时,U1=2 V,根据串联电路的总电压等于各电阻两端的电压之和可知:U2=U-U1=6 V-2 V=4 V,电路电流:I===0.2 A,由I=变形可得:R1===10 Ω。
10.(1)由电路图可知,当滑片在b端时只有R1接入电路,此时电路电流最大,
由U-I图像可知,电路最大电流为0.6 A,由I=变形可知,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,滑动变阻器接入电路的阻值最大,此时R1与R2串联,电压表测R2两端电压,电流表测电路中电流,由U-I图像可知,此时电路电流I最小=0.2 A,滑动变阻器两端电压U滑=4 V,由I=变形可知,滑动变阻器的最大阻值:R2===20 Ω;滑片在ab中点时电路电流:I===0.3 A,电压表示数为U2=I×R2=0.3 A××20 Ω=3 V。