欧姆定律综合应用(培优 含答案)

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名称 欧姆定律综合应用(培优 含答案)
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资源类型 教案
版本资源 华师大版
科目 科学
更新时间 2023-03-19 15:41:17

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欧姆定律综合应用
一、单选题
1.在如图甲所示的电路中,电源电压保持不变,R1为定值电阻,R2为滑动变阻器。闭合开关S,将滑片P从最左端滑到最右端,两电压表的示数随电路中电流变化的完整过程的图线如图乙所示。下列说法正确的是(  )
A.图线B反映电压表V1示数随电流的变化
B.滑动变阻器的最大阻值大于R1的阻值
C.若只改变R1的值,则图线A、B一定仍存在交点
D.若只改变R1的值,则图线A的延长线一定过坐标原点
2.如图所示的电路中,电源电压保持不变。滑动变阻器的滑片从A滑向B的过程中,不考虑灯丝电阻随温度的变化,下列说法正确的是(  )
A.电压表V2的示数不变,小灯泡亮度变暗
B.电压表V2示数变化量大于V1示数变化量
C.电压表V2与电流表A示数之比不变
D.电压表V1与电流表A示数之比不变
3.图乙是图甲所示电子秤的工作原理图。电子秤的示数表是由电流表改装的,R1是一根长6厘米,阻值15欧的均匀电阻丝,滑片P在a端时,电流表示数为0.15安;在b端时,电流表示数为0.6安,弹簧c受到压力F与压缩量ΔL的关系如图丙。挂钩的重力不计,不称重物时滑片P刚好在电阻丝的a端,所称物重最大时P在b端,电路中电源电压不变下列判断正确的是(  )
A.R2阻值为6欧
B.当电子秤示数为2千克时,电路中的电流为0.3安
C.电源电压为6伏
D.当电子秤示数为4千克时,电路中的电流为0.3安
4.如图所示,电源电压恒定,R1=12Ω,R2=6Ω,R3是定值电阻。闭合开关S1,单刀双掷开关S2接a时电流表的示数为0.6A,接b时电流表的示数可能为(  )
A.0.3A B.0.6A C.0.9A D.1.2A
5.图乙是图甲所示电子秤的工作原理图。电子秤的示数表是由电流表改装的,R1是一根长6厘米,阻值15欧的均匀电阻丝,滑片P在a端时,电流表示数为0.15安;在b端时,电流表示数为0.6安,弹簧c受到压力F与压缩量ΔL的关系如图丙。挂钩的重力
不计,不称重物时滑片P刚好在电阻丝的a端,所称物重最大时P在b端,电路中电源电压不变下列判断正确的是(  )(g取10N/kg)
A.R2阻值为6欧
B.当电子秤示数为2千克时,电路中的电流为0.2安
C.电源电压为6伏
D.当电子秤示数为4千克时,电路中的电流为0.4安
6.如图所示,电源电压恒为4.5V,R1=5Ω,R2最大阻值为20Ω,电流表量程为0~0.6A,电压表量程为0~3V。为保护电表,变阻器接入电路的阻值范围是(  )
A.0~2.5Ω B.2.5~20Ω C.7.5~10Ω D.2.5~10Ω
7.在图甲所示电路中,R0、R2为定值电阻,电流表、电压表都是理想电表。改变滑动变阻器R1的滑片位置,电压表V1、V2和电流表A的示数均要发生变化。两电压表示数随电流表示数的变化图线如图乙所示。则下列判断中不正确的是(  )
A.V1示数变化图线为b B.电阻R0的阻值为2Ω
C.电源电压为10V D.滑动变阻器R1的阻值最大为9Ω
8.如图所示电路中,当开关S闭合,甲、乙两表都是电压表时,示数之比U甲:U乙=3:2;当开关S断开,甲、乙两表都是电流表时,则两表的示数之比I甲:I乙为(  )
A.2:1 B.3:1 C.2:3 D.1:3
9.小明用如图电路研究电流跟电阻的关系.那么在实验过程中,当A、B两点间的电阻由5Ω更换为10Ω后,他下一步的操作应是(  )
A.将变阻器滑片向右滑动 B.记录电流表和电压表的示数
C.将变阻器滑片向左滑动 D.增加电池的个数
10.如图所示,电源电压不变,开关闭合,当滑动变阻器滑片向右移动时,下列判断正确的是(  )
A.电流表的示数变小,电压表V1的示数变小
B.电流表的示数变大,电压表V2的示数变小
C.电压表V1的示数与电流表示数之比变大
D.电压表V2的示数与电流表示数之比不变
11.如图所示,A1和A2是完全相同的两个电流表,都有3A和0.6A两个量程,闭合开关后,发现两个电流表指针偏转的角度相同,则(  )
A.R1∶R2=1∶5 B.R1∶R2=5∶1 C.R1∶R2=4∶1 D.R1∶R2=1∶4
12.如图所示是小明设计的压力传感器的原理图,其中弹簧上端和滑动变阻器的滑片P固定在一起,AB间有可收缩的导线,R1为定值电阻。当闭合开关S,压力F增大时,电流表与电压表示数变化情况是(  )
A.电流表示数变大,电压表示数变小
B.电流表示数变小,电压表示数变大
C.电流表、电压表示数都变大
D.电流表、电压表示数都变小
13.如图所示的电路中,已知定值电阻R1=5Ω,R2=4Ω。当开关S2接到位置1,闭合S1时,电压表的示数为1.0V;当开关S2接到位置2,闭合S1时,则电压表的示数可能为(  )
A.1.2V B.2.1V C.0.9V D.1.1V
14.如图所示,开关S闭合后,滑动变阻器滑片从左向右滑动的过程中(  )
A.电流表示数变小,电压表的示数不变,电路总电阻变大
B.电流表示数不变,电压表的示数变小,电路总电阻不变
C.灯L亮度变小,电压表的示数变小,电路总电阻变大
D.灯L亮度不变,电压表的示数不变,电路总电阻不变
15.如图所示,滑动变阻器滑片两端移动过程中,两电压表示数随电流表示数变化如图乙中AC、BC两直线表示。则下列说法错误的是(  )
A.定值电阻R0阻值为3Ω B.电源的电压为7.5V
C.变阻器的总电阻12Ω D.电阻r阻值为1Ω
16.两个定值电阻,甲标有“10欧1.5安”,乙标有“20欧0.5安”现把它们串联起来,则该串联电路两端允许加的最高电压 (  )
A.15伏 B.25伏 C.10伏 D.5伏
17.有两个阻值不同的定值电阻R1、R2,它们的电流随电压变化的I-U图线如图所示。如果R1、R2串联后的总电阻为R串,并联后的总电阻为R并,则关于R串、R并的I-U图线所在的区域,下列说法中正确的是(  )
A.R串在Ⅰ区域,R并在Ⅲ区域 B.R串在Ⅲ区域,R并在Ⅰ区域
C.R串在Ⅰ区域,R并在Ⅱ区域 D.R串在Ⅱ区域,R并在Ⅲ区域
18.图乙是图甲所示电子秤的工作原理图。电子秤的示数表是由电流表改装的,R1是一根长6厘米,阻值15欧的均匀电阻丝,滑片P在a端时,电流表示数为0.15安;在b端时,电流表示数为0.6安,弹簧c受到压力F与压缩量△L的关系如图丙。挂钩的重力不计,不称重物时滑片P刚好在电阻丝的a端,所称物重最大时P在b端,电路中电源电压不变下列判断正确的是(  )
A.R2阻值为6欧
B.电源电压为6伏
C.当电子秤示数为2千克时,电路中的电流为0.2安
D.当电子秤示数为4千克时,电路中的电流为0.2安
19.如图甲所示,电源电压不变,小灯泡L允许通过的最大电流为0.6A,滑动变阻器R的最大阻值.为50Ω,电流表量程为“0~0.6A”,电压表量程为“0~15V”。闭合开关S,在保证电路安全的前提下,最大范围调节滑动变阻器的滑片P,分别绘制了电流表示数与电压表示数、电流表示数与滑动变阻器R连入电路阻值的变化关系图象,如图乙、丙所示。则下列说法中正确的是(  )
A.电源电压为16V
B.当电流表示数为0.25A时,滑动变阻器连入电路的阻值为45Ω
C.若滑动变阻器连入电路的阻值变小,则电压表V与电流表A示数之比变小
D.若将电压表量程换为0~3V,滑动变阻器允许连入电路的阻值范围为18Ω ~ 50Ω
20.灯泡L上标有“6V 1A”字样(正常发光时的电压和电流),测得该灯泡的电流随电压变化关系如图甲所示。现把灯泡L接入如图乙所示的电路中,若电源电压为10V不变,电流表的量程为“0-0.6A”,电压表的量程为“0-15V”。则下列说法正确的是(  )
A.该电路中通过调节滑动变阻器可实现灯泡L正常发光
B.当电流表示数为0.4A时,电压表的示数为7.6V
C.灯泡L的电阻值随电压表的示数的增大而增大
D.滑动变阻器接入电路中的最小电阻约为13.3Ω
二、填空题
21.图甲是某电热水器的电路图。其中U=6 V,R2为可调电阻,R1为热敏电阻,其阻值随温度变化的关系如图乙所示,R3为电阻丝加热器,R1和R3均置于水箱中,继电器线圈电阻忽略不计。当继电器线圈中的电流达到0.06 A时,继电器的衔铁会被吸下。
(1)当R2调节为50 Ω,水箱温度为60 ℃时,指示灯   (填“红灯”或“绿灯”)发光。
(2)如果将热水器中的最高水温设置为80 ℃,R2的阻值应该调至多大
22.如图电路中电源电压保持不变,R1阻值为6Ω.闭合开关S,当滑片P移到变阻器的中点时,电压表的示数为4V;当滑片P移到变阻器的b端时,电压表的示数变化了2V。则:
(1)电路中最大电流为   A.
(2)滑动变阻器的最大阻值为    Ω.
(3)电源电压为   V。
23.如图所示,AB之间电压恒为16V,R2=6Ω,R3=2Ω,R4=3Ω,R5=5Ω.如果无电流流过ab导线,则 R1=   Ω.若R1=2Ω,则流过ab导线的电流 I=   A。
24.如图所示电路中,电源电压恒定,各元件及电路连接均正常,定值电阻R1的阻值为15Ω。闭合开关后,将滑动变阻器R2的滑片向右滑动一段距离,电流表示数变化了0.08A。则电压表示数将   (填“增大”、“减小”、“不变”),电压表示数变化了   V。
25.如图所示电路中,电源电压恒定。闭合开关S后,调节滑动变阻器,两电压表的示数随电流变化的图像如图所示,分析可以得出:电源电压为   V,R2的最大阻值为   Ω。
26.如图所示,已知R1=2Ω,R3=7Ω,电压表V1的示数为4V,电压表V2的示数为8V,则电流表的读数为   A,A、B两端的电压为   V.
27.图甲为“伏安法”测电阻的实验电路。
(1)请用笔画线代替导线将电路补充完整。
(2)闭合开关,当滑动变阻器的滑片移动到某一位置时,电压表和电流表的指针位置如图乙,则被测电阻的阻值为   欧。
(3)为减小实验误差,需进行   。
28.如图是小梅同学设计的风力传感器的原理图,其中弹簧左端固定,右端和滑动变阻器R2的滑片P固定在一起,A、B间有可收缩的导线,R1为定值电阻,当风吹来时,使B向左移动,风力减小时,弹簧又把B推向右端。当闭合开关S,风力增大时,电阻R2的阻值将   ,电流表示数将   ,电压表示数将   。(均选填“变大”“变小”或“不变”)
29.如图所示,电源电压恒为4.5V,R1是标着“5Ω 0.5A”的电阻,滑动变阻器R2标有“20Ω 1A”字样,电流表量程为“0~0.6A”,电压表量程为“0~3V”。闭合开关后移动滑片,为保证电路安全,滑动变阻器R2能接入电路的阻值范围是   。
30.为了探究小灯泡电流与电压的关系,小明选择额定电压为2.5伏的小 灯泡(注:小灯泡在额定电压下能正常发光),电压为4伏的电源以及其他相关器材按图甲连接电路,进行实验。
(1)在实验过程中,小明将滑动变阻器的滑片从A端开始移动,直到灯泡正常发光,在此过程中测得小灯泡电流和电压的几组数据,并正确画出曲线a,如图乙所示,该实验小组选择的滑动变阻器可能是 。
A.滑动变阻器R1(20Ω,3A)
B.滑动变阻器R2(50Ω,2A)
C.滑动变阻器R3(2000Ω,0.25A)
(2)小明在图乙中还画出了本实验中滑动变阻器的电流随电压变化的曲线b,老师据图指出该曲线是错误的,其理由   。
三、实验探究题
31.如图甲是某同学在“探究电流与电阻的关系”实验时设计的电路。已知电源电压为 6 伏。有不同阻值的定值电阻若干及两个规格分别为“10Ω;1A”、“50Ω;2A”的滑动变阻器可供选择使用。
序号 1 2 3 4 5 6
电压 U/V 0.5 1.0 1.2 1.5 2.0 2.5
电流 I/A 0.05 0.1 0.12 0.15 0.2 0.25
(1)先将 5Ω的定值电阻接入电路中,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,使电压表的示数如图乙,记下此时的电流值为 0.4A。按规范操作将定值电阻换成 10Ω、20Ω并重复上述步骤,记下的电流值分别为 0.2A 和 0.1A。在这两次重复的步骤中移动滑动变阻器滑片时眼睛应观察 ;
A.灯泡的发光情况 B.变阻器滑片的位置
C.电压表的示数 D.电流表的示数
(2)依据以上相关数据,可判断该同学在实验过程中选择的滑动变阻的规格是   。
(3)该同学还利用上述电路和器材来探究“电流与电压的关系”,他把 10Ω的电阻接入电路中,调节滑动变阻器的滑片 P 测出通过定值电阻 R 的不同电流和对应的电压值,记录如下表。老师看了表中的实验数据后,却说有一组的数据是错误的。请你帮他找出错误的数据(用序号表示)   。
32.小明利用图甲所示的电路做“探究通过导体的电流与导体电阻的关系”的实验。他使用的器材有:两节干电池,阻值为5Ω(R1)、10Ω(R2)、20Ω(R3)的定值电阻、“15Ω 1A"的滑动变阻器、电流表、电压表和开关各一只,导线若干。
(1)根据图甲所示的电路,请用笔画线代替导线,将图中实物电路连接完整
(2)电路中滑动变阻器的作用是    。
(3)正确连接好电路后,小明首先将R1接入电路,移动滑动变阻器滑片使R1两端的电压为1.5V,读出电流表的示数。
①小明将用R2替换R1接入电路,接下来他应该进行的操作是   ,读出电流表的示数。
②小明用R3替换R2接入电路进行实验,发现无论怎样移动滑动变阻器,R3两端的电压始终无法达到1.5V.经检查,电路连接无误,各元件均完好。请你帮他找出一种可能的原因   。
③选用不同阻值的电阻多次实验的目的是   。
33.小科利用如图甲所示的电路做“探究电压一定时,电流与电阻的关系”的实验,已知电源电压为3V且保持不变,部分实验装置已经接好,如图乙所示。
(1)完成图乙未连接完整的实物图。
(2)如图乙,小科先将R1的滑片移至最左端,调节R2使电压表示数为2V,记录电流表的示数;之后将R1的滑片向右移动,依次使滑动变阻器接入电路的长度为滑动变阻器总长度的 , , , 每次移动R1的滑片后,应向   (填“左”或“右”)移动R2的滑片,使电压表示数为   V,并记录各次移动后电流表示数。
(3)根据实验数据,小科绘制了电流表的示数I与R1接入电路的长度L的图象如图丙,根据该图象的变化趋势   得到电压一定时,电流与电阻成反比的结论(填“能”或“不能”)。
四、解答题
34.某同学利用热敏电阻为家中灯暖型“浴霸”(用电灯取暖的用电器)设计了一个温度可自动控制的装置,如图甲所示。“控制电路”中的热敏电阻R1的阻值随温度t变化的曲线如图乙所示。电磁铁线圈可看成阻值为20 Ω的纯电阻R0,“浴霸”共安装有两盏电阻是1210 Ω的灯泡(灯丝电阻不随温度变化),当电磁铁线圈中的电流大于或等于50 mA时,继电器的衔铁被吸合,使“浴霸”电路断开,当线圈中的电流小于或等于40 mA时,继电器的衔铁被释放,使“浴霸”电路闭合。
(1)工作电路正常工作时,每盏灯泡中通过的电流是多少
(2)若浴室中的温度不得超过40 ℃,则控制电路的电源电压U1的最小值是多少
(3)若电源电压U1恒为12 V,则将此装置放在浴室内,浴室内温度可控制在多大范围内
答案解析部分
1.【答案】D
【解析】【分析】根据图片确定电路的串并联关系,以及电压表所测的物理量,然后结合欧姆定律和串联电路的特点分析判断。【解答】根据图甲可知,定值电阻R1与变阻器R2串联,电压表V1测R1的电压,V2测R2的电压。
A.滑片在最左端时,R2接入电路的阻值为零,因此此时电压表V2示数为零,由图象可得,图线B反映电压表V2示数随电流的变化,故A错误;
B.从图形中可以看出,电路中电流最小时,滑动变阻器接入电路的阻值最大,并且此时两电压表的示数相等,故滑动变阻器的最大阻值等于R1的阻值,故B错误;
C.串联电路起分压作用,因此当R1的值大于R2的最大阻值时,电压表V1和电压表V2的示数一定不会相等,则两条图线一定没有交点,故C错误;
D.根据U=IR可知,当R一定时,电压与电流成正比,因此图线A的延长线一定过坐标原点,故D正确。
故选D。
2.【答案】C
【解析】【分析】根据图片确定电路的串并联关系,以及电表所测的物理量,然后根据欧姆定律分析判断。
【解答】根据图片可知,当开关闭合后,灯泡与滑动变阻器串联,电压表V1测变阻器的电压,V2测灯泡的电压。
滑动变阻器的滑片从A滑向B的过程中,它的阻值变大,则总电阻变大,而总电流减小,那么灯泡变暗。根据U=IR可知,电压表V2的示数减小。根据U总=U1+U2可知,电压表V1的示数增大,故A错误;
根据U总=U1+U2可知,电压表V2示数的变化量等于V1示数的变化量,故B错误;
根据可知,电压表V2的示数与电流表的示数的比值等于灯泡的电阻,即比值不变,故C正确;
根据可知,电压表V1的示数与电流表的示数的比值等于变阻器的电阻,即比值增大,故D错误。
故选C。
3.【答案】D
【解析】【分析】由电路图可知,R1与R2串联,电流表测电路中的电流。
(1)(3)当滑片在a端时,R1接入电路中的电阻最大,根据电阻的串联和欧姆定律表示出电源的电压;当滑片在b端时,R1接入电路中的电阻为0,根据欧姆定律表示出电源的电压,然后联立等于即可求出R2的阻值和电源的电压;
(2)(4)当电子秤示数为2kg和4kg时,对弹簧的拉力等于物体的重力,根据图丙可知此时弹簧的压缩量,然后求出R1连入电路的阻值,根据电阻的串联和欧姆定律求出电路中的电流。
【解答】由电路图可知,R1与R2串联,电流表测电路中的电流。
(1)当滑片在a端时,R1接入电路中的电阻最大,此时电路中的电流Ia=0.15A,
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,
所以,由可得,电源的电压:U=Ia(R1+R2)=0.15A×(15Ω+R2)①
当滑片在b端时,R1接入电路中的电阻为0,此时电路中的电流Ib=0.6A,
则电源的电压:U=IbR2=0.6A×R2②
由①②可得:R2=5Ω,U=3V,故A、C错误;
(2)当电子秤示数为2kg时,
对弹簧的拉力:F1=G1=m1g=2kg×10N/kg=20N,
由图丙可知此时弹簧的压缩为2cm,
因均匀电阻丝R1的长度为6cm,阻值为15Ω,
所以R1连入电路的阻值:;
则此时电路中的电流:;
故B正确;
当电子秤示数为4kg时,此时的拉力:F2=G2=m2g=4kg×10N/kg=40N,
由图丙可知此时弹簧的压缩为4cm,
则R1连入电路的阻值:;
此时电路的电流:。
故D正确。
故选D。
4.【答案】C
【解析】【分析】由电路图可知,闭合开关S1,单刀双掷开关S2接a时,R1与R3串联,电流表测电路中的电流,根据电阻的串联和欧姆定律表示出电源的电压;当闭合开关S1,单刀双掷开关S2接b时,R2与R3串联,电流表测电路中的电流,根据电阻的串联和欧姆定律表示出电流表的示数,然后比较两次串联电路中的总电阻的大小关系,得出电流表示数的变化范围。【解答】由电路图可知,闭合开关S1,单刀双掷开关S2接a时,R1与R3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之和,
所以由欧姆定律可得,电源的电压为:U=Ia(R1+R3)=0.6A×(12Ω+R3),
当闭合开关S1,单刀双掷开关S2接b时,R2与R3串联,电流表测电路中的电流,
则电流表的示数可表示为:;
因为(12Ω+R3)>(6Ω+R3),所以Ib>0.6A,
又因为(12Ω+R3)<2×(6Ω+R3),所以Ib<1.2A,
即:0.6A<Ib<1.2A。
故C正确,而A、B、D错误
故选C。
5.【答案】B
【解析】【分析】由电路图可知,R1与R2串联,电流表测电路中的电流。
(1)(3)当滑片在a端时,R1接入电路中的电阻最大,根据电阻的串联和欧姆定律表示出电源的电压;当滑片在b端时,R1接入电路中的电阻为0,根据欧姆定律表示出电源的电压,然后联立等于即可求出R2的阻值和电源的电压;
(2)(4)当电子秤示数为2kg和4kg时,对弹簧的拉力等于物体的重力,根据图丙可知此时弹簧的压缩量,然后求出R1连入电路的阻值,根据电阻的串联和欧姆定律求出电路中的电流。
【解答】由电路图可知,R1与R2串联,电流表测电路中的电流。
(1)当滑片在a端时,R1接入电路中的电阻最大,此时电路中的电流Ia=0.15A,
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,
则电源的电压:U=Ia(R1+R2)=0.15A×(15Ω+R2)①
当滑片在b端时,R1接入电路中的电阻为0,此时电路中的电流Ib=0.6A,
则电源的电压:U=IbR2=0.6A×R2②
由①②可得:R2=5Ω,U=3V,故A、C错误;
当电子秤示数为2kg时,对弹簧的拉力:F1=G1=m1g=2kg×10N/kg=20N,
由图丙可知此时弹簧的压缩为2cm,
因均匀电阻丝R1的长度为6cm,阻值为15Ω,
所以,R1连入电路的阻值:;
则此时电路中的电流:;
故B正确;
当电子秤示数为4kg时,此时的拉力:F2=G2=m2g=4kg×10N/kg=40N,
由图丙可知此时弹簧的压缩为4cm,
则R1连入电路的阻值:;
此时电路的电流:,
故D错误。
故选B。
6.【答案】D
【解析】【分析】由电路图可知,R1与R2串联,电压表测R2两端的电压,电流表测电路中的电流。
(1)根据欧姆定律求出滑动变阻器接入电路中的电阻为0时电路中的电流,然后与电流表的量程相比较确定电路中的最大电流,此时变阻器接入电路中的电阻最小,根据欧姆定律求出电路中的总电阻,利用电阻的串联求出变阻器接入电路中的最小阻值;
(2)电源的电压大于电压表的量程,由串联分压的规律可知,电压表的示数最大时变阻器接入电路中的电阻最大,根据串联电路的电压特点求出R1两端的电压,根据欧姆定律分别表示出电路中的电流,利用串联电路的电流特点求出变阻器接入电路中的电阻,进一步得出变阻器接入电路中阻值的范围。【解答】由电路图可知,R1与R2串联,电压表测R2两端的电压,电流表测电路中的电流。
(1)当滑动变阻器接入电路中的电阻为0时,
电路中的电流:;
因为此时电路中的电流0.9A大于电流表的最大量程0.6A,
所以,电路中的最大电流I大=0.6A,此时变阻器接入电路中的电阻最小,
则电路中的最小总电阻:;
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,
所以,变阻器接入电路中的最小阻值:R2小=R总小-R1=7.5Ω-5Ω=2.5Ω;
(2)因电源的电压大于电压表的量程,
所以由串联分压的规律可知,电压表的示数最大为U2′=3V时变阻器接入电路中的电阻最大,
因串联电路中总电压等于各分电压之和,
所以,此时R1两端的电压:
U1=U-U2′=4.5V-3V=1.5V,
因串联电路中各处的电流相等,
所以电路中的电流:;
即 ,
解得:R2大=10Ω,
所以为保护电表,变阻器接入电路的阻值范围是2.5Ω~10Ω。
故选:D。
7.【答案】C
【解析】【分析】由电路图可知,滑动变阻器R1、电阻R2、电阻R0串联在电路中,电压表V1测量R1和R2两端的总电压,电压表V2测量R2两端的电压,电流表测量电路中的电流。
(1)当滑片P向左移动时,滑动变阻器R1连入的电阻变小,从而使电路中的总电阻变小,根据欧姆定律可知,电路中的电流变大,根据U=IR分析电压表的示数变化,从而确定对应关系;
(2)由图象可知:当电压表V1的示数(R1和R2两端的电压)为10V时,此时电压表V2的示数(R2两端的电压)为1V,电路中的电流为1A,根据串联电路的电压特点求出此时滑动变阻器两端的电压,再根据欧姆定律求出滑动变阻器的阻值即为最大阻值,最后利用电阻的串联表示出电源的电压;
(3)(4)由图象可知:当滑片P移至最左端,滑动变阻器连入电阻为0,此时电路中的总电阻最小,电路中的电流最大为4A,此时两电压表的示数都为4V,根据串联电路的电压特点和欧姆定律表示出电源的电压,根据电源的电压不变得出等式即可求出R0和电源电压。
【解答】由电路图可知,滑动变阻器R1、电阻R2、电阻R0串联在电路中,电压表V1测量R1和R2两端的总电压,电压表V2测量R2两端的电压,电流表测量电路中的电流。
(1)当滑片P向左移动时,滑动变阻器R1连入的电阻变小,从而使电路中的总电阻变小,根据欧姆定律可知,电路中的电流变大,R0两端的电压变大,R2两端的电压变大,由串联电路电压的特点可知,R1和R2两端的总电压变小,据此判断:图象中上半部分b为电压表V1示数变化图线,下半部分a为电压表V2示数变化图线,故A正确不合题意
(2)由图象可知:当R1和R2两端的电压为10V时,R2两端的电压为1V,电路中的电流为1A,
∵串联电路的总电压等于各分电压之和,
∴滑动变阻器两端的电压U1=U12-U2=10V-1V=9V,
根据欧姆定律可得,滑动变阻器接入电路的阻值:,
,故D正确不合题意;
∵串联电路的总电压等于各分电压之和,
∴电源的电压U=U1+U0=10V+IR0=10V+1A×R0①
(3)当滑片P移至最左端,滑动变阻器连入电阻为0,两电压表都测量电阻R1两端的电压,示数都为4V,电路中的电流最大为4A,
电源的电压U=U2′+U0′=4V+4A×R0②
由①②得:10V+1A×R0=4V+4A×R0
解得:R0=2Ω,故B正确不合题意;
电源电压为:U=U1+U0=10V+IR0=10V+1A×2Ω=12V,故C错误符合题意。
故选C。
8.【答案】D
【解析】【分析】电压表相当于断路,电流表相当于短路,据此分析电阻的串并联关系,根据串并联电路的特点,结合欧姆定律完成计算即可。
【解答】当开关S闭合,甲、乙两表都是电压表时,两个电阻串联,电压表甲测总电压,乙测R2的电压。
在串联电路中,电压与电阻成正比,
即:;
解得:;
当开关S断开,甲、乙两表都是电流表时,两个电阻并联,电流表甲测R2的电流,乙测总电流。
在并联电路中,电流与电阻成反比,
即:;
则两表的示数之比:。
故选D。
9.【答案】A
【解析】【分析】根据控制变量法的要求和串联电路中的电压分配规律分析判断。
【解答】根据图片可知,变阻器与定值电阻串联,电压表测定值电阻的电压,电流表测总电流。
在探究电流与电阻关系的实验中,要控制电阻两端的电压相等,而改变电阻,记录电流。AB之间的电阻从5Ω变成10Ω后,电阻变大,根据可知,为了保持比值不变,那么变阻器的阻值也要变大,即滑片向右移动。
故选A。
10.【答案】D
【解析】【分析】根据电路图确定串并联关系,以及电表测量的物理量,然后根据欧姆定律,结合串并联电路的特点,对各个选项进行判断。
【解答】根据图片可知,当开关闭合时,变阻器R2与定值电阻R1串联,电压表V2测R1的电压,V1测R2的电压,电流表测总电流。
当变阻器的滑片向右移动时,它的阻值减小,根据R总=R1+R2可知,总电阻变大,根据“电流与电阻的反比关系”可知,此时电流变大,即电流表的示数变大。在串联电路中,电压与电阻成正比,因为R2的阻值减小,所以电压表V1的示数减小。根据U总=U1+U2可知,电压表V2的示数增大,故A、B错误;
电压表V1测R2的电压,电流表测通过R2的电流,根据可知,二者的比值其实就是变阻器的阻值,即比值减小,故C错误;
电压表V2测R1的电压,电流表测通过R1的电流,根据可知,二者的比值其实就是定值电阻R1的阻值,即比值不变,故D正确。
故选D。
11.【答案】C
【解析】【分析】根据并联电路的电流规律分析判断。
【解答】根据图片可知,R1与R2并联,电流表A1测R1的电流,电流表A2测总电流。
根据I总=I1+I2可知,A2的示数肯定大于A1的示数。
电流表的两个量程分别为3A和0.6A,
即两个量程的比为:3A:0.6A=5:1;
那么同一刻度对应的两个电流值的比也是5:1;
则I总:I1=5:1;
根据I总=I1+I2可知,I2:I1=4:1;
在并联电路中,电流与电阻成反比,
即:.
故选C。
12.【答案】B
【解析】【分析】根据图片确定电路的串并联关系,以及电表测量的物理量,然后利用欧姆定律和串并联电路的特点分析判断。
【解答】根据图片可知,定值电阻R1与变阻器R2串联,电压表与R2并联,测变阻器的电压,电流表测总电流。
当闭合开关S,压力F增大时,滑片向下移动,则变阻器的阻值增大,根据“电流与电阻的反比关系”可知,此时电流表的示数减小。在串联电路中,电压的分配与电阻成正比,则此时电压表的示数变大,故B正确,而A、C、D错误。
故选B。
13.【答案】C
【解析】【分析】根据串联电路的分压规律分析判断。
【解答】当开关S2接到位置1,闭合S1时,R1与R串联,电压表的示数为1.0V;
当开关S2接到位置2,闭合S1时,R2与R串联,
比较可知,电压表并联部分的电阻减小了,
在串联电路中,电压与电阻成正比,即电阻变大,电压变大;电阻变大,则电压变小;
因此电压表的示数应该<1V。
故C正确,而A、B、D错误。
故选C。
14.【答案】B
【解析】【分析】首先根据图片确定电路的串并联关系,以及电表所测的物理量,然后根据欧姆定律,结合串并联电路的特点分析判断。
【解答】根据图片可知,当开关闭合后,灯泡与变阻器并联,电流表测总电流,电压表测滑片右边变阻器分担的电压。
当变阻器的滑片从左到右滑动时,它始终全部接入电路,即它的阻值不变,那么通过它的电流不变。灯泡L两端的电压不变,电阻不变,因此通过灯泡的电流不变,即它的亮度不变。根据I总=IL+I可知,通过电流表的示数不变。
当变阻器的滑片从左到右滑动时,电压表并联的电阻变小,根据U=IR可知,电压表的示数减小。既然总电流不变,根据可知,则总电阻不变。
故B正确,而A、C、D错误。
故选B。
15.【答案】B
【解析】【分析】由电路图可知,R0与R、r串联,电压表V1测R0和R两端的电压之和,电压表V2测R0两端的电压,电流表测电路中的电流。
滑片右移时接入电路中的电阻变大,电路中的总电阻变大,根据欧姆定律可知电路中电流的变化和r、R0两端的电压变化,根据串联电路的电压特点可知两电压表示数的变化,从而确定两电压表示数与电流表示数的变化关系。
(1)当R接入电路中的电阻最大时,根据图象读出电表的示数,根据串联电路的特点和欧姆定律求出定值电阻R0与变阻器的总电阻;
(2)当R接入电路中的电阻最大时,根据串联电路的电压特点和欧姆定律表示出电源的电压;当滑片位于左端时,电路中的电流最大,根据图象读出电表的示数,根据串联电路的特点和欧姆定律表示出电源的电压,利用电源的电压不变得出等式即可求出r的阻值,进一步求出电源的电压。
【解答】由电路图可知,R0与R、r串联,电压表V1测R0和R两端的电压之和,电压表V2测R0两端的电压,电流表测电路中的电流。
滑片右移时,变阻器接入电路中的电阻变大,电路中的总电阻变大,
由可知,电路中的电流变小,即电流表的示数变小,
由U=IR可知,r和R0两端的电压变小,则电压表V2的示数变小,
因串联电路中总电压等于各分电压之和,且r两端的电压变小,
所以,R0和R两端的电压之和变大,即电压表V1的示数变大,
所以图乙中,AC表示电压表V2与电流表A示数的关系,BC表示电压表V1与电流表A示数的关系,
(1)当滑片位于右端时,总电阻最大,电路中电流最小,
由图象可知,电流表A的示数I小=0.5A,电压表V1的示数UV1=7.5V,电压表V2的示数UV2=1.5V,
此时R两端的电压:UR=UV1-UV2=7.5V-1.5V=6V,
定值电阻R0为:;
滑动变阻器的总电阻;,故A、C正确不合题意;
(2)当R接入电路中的电阻最大时,
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=UV1+I小r=7.5V+0.5A×r,
当滑片位于左端时,总电阻最小,电路中的电流最大,
由图乙可知,UV1′=UV2′=6V,电路中的电流I大=2A,
则电源的电压:U=UV1′+I大r=6V+2A×r,
因电源的电压不变,
所以:7.5V+0.5A×r=6V+2A×r,
解得:r=1Ω,
电源的电压:U=UV1+I小r=7.5V+0.5A×1Ω=8V。
故B错误符合题意,D正确不合题意。
故选B。
16.【答案】A
【解析】【分析】比较两个电阻的额定电流,其中的小电流就是串联电路的最大电路,然后根据U总=I总R总计算出电路的最大电压即可。
【解答】通过甲的最大电流为1.5A,通过乙的最大电流为0.5A,
那么电路的最大电流为0.5A,
则串联电路的最大电压为:U总=I总R总=0.5A×(10Ω+20Ω)=15V。
故选A。
17.【答案】A
【解析】【分析】根据串并联电路的电阻特点,结合欧姆定律U=IR分析判断。
【解答】当两个电阻串联时,总电阻大于任何一个电阻;当两个电阻并联时,总电阻小于任何一个电阻。
根据U=IR可知,当电流相同时,电压与电阻成正比。因为R串>R1,所以串联时的总电压U串>U1,如下图所示:
则R串应该在I区域。
因为R并则R并在III区域。
故选A。
18.【答案】C
【解析】【分析】由电路图可知,R1与R2串联,电流表测电路中的电流。
(1)当滑片在a端时,R2接入电路中的电阻最大,根据电阻的串联和欧姆定律表示出电源的电压;当滑片在b端时,R2接入电路中的电阻为0,根据欧姆定律表示出电源的电压,然后联立即可求出R2的阻值和电源的电压;
(2)当电子秤示数为2kg和4kg时,对弹簧的拉力等于物体的重力,根据图丙可知此时弹簧的压缩量,然后求出R1连入电路的阻值,根据电阻的串联和欧姆定律求出电路中的电流。
【解答】由电路图可知,R1与R2串联,电流表测电路中的电流。
(1)当滑片在a端时,R2接入电路中的电阻最大,此时电路中的电流Ia=0.15A,
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,
电源的电压:U=Ia(R1+R2)=0.15A×(15Ω+R2) ①
当滑片在b端时,R2接入电路中的电阻为0,此时电路中的电流Ib=0.6A,
则电源的电压:U=IbR2=0.6A×R2②
由①②可得:R2=5Ω,U=3V,故A、B错误;
(2)当电子秤示数为2kg时,对弹簧的拉力:F1=G1=m1g=2kg×10N/kg=20N,
由图丙可知此时弹簧的压缩为2cm,
因均匀电阻丝R1的长度为6cm,阻值为15Ω,
所以,R1连入电路的阻值,
则此时电路中的电流:,
,故C正确;
当电子秤示数为4kg时,此时的拉力:F2=G2=m2g=4kg×10N/kg=40N,
由图丙可知此时弹簧的压缩为4cm,
则R1连入电路的阻值:;
此时电路的电流:;
故D错误。
故选C。
19.【答案】D
【解析】【分析】由电路图可知,小灯泡L与滑动变阻器R串联,电压表测小灯泡L两端电压,电流表测电路中的电流;
(1)由图丙可知电流为0.6A时滑动变阻器连入电路的电阻为10Ω,此时灯泡两端电压为6V,由U变=I变R变可求得滑动变阻器两端电压,由串联电路电压特点U总=UL+U变可求出电源电压;
(2)由图乙可知电流为0.25A时灯泡两端电压,由串联电路分压特点可求得滑动变阻器两端电压,由P计算变阻器接入的阻值;
(3)根据确定电压表和电流表比值的意义,然后结合“灯丝电阻随温度的升高而增大”的规律判断即可;
(4)若将电压表量程换为0~3V,则灯泡两端电压最大为3V,滑动变阻器两端电压最小为9V,此时滑动变阻器接入电路电阻最小,由图乙可知此时电路中电流,由 可得滑动变阻器连入电路中的电阻最小值,而变阻器接入的最大阻值就是变阻器的最大阻值,据此确定变阻器的阻值范围。
【解答】A.根据乙图可知,当电路中电流为0.6A时,小灯泡两端电压为6V;由图丙可知,滑动变阻器R连入电路中的电阻R=10Ω;
此时变阻器两端的电压为U变=I变R变=0.6A×10Ω=6V;
则电源的电压U总=UL+U变=6V+6V=12V,故A错误;
B.由图乙可知,当电流表示数为0.25A时,灯泡两端电压UL'=1V,此时滑动变阻器R两端的电压U变=U-UL'=12V-1V=11V;
滑动变阻器接入的阻值为:,故B错误;
C.电压表测灯泡的电压,电流表测通过灯泡的电流,根据可知,电压表与电流表的比值为灯泡的电阻。当变阻器的阻值变小时,通过电路的电流变大,根据乙图可知,则灯泡的电阻变大,即比值变大,故C错误;
D.若将电压表量程换成0~3V,则灯泡两端电压最大为3V,此时滑动变阻器接入电路电阻最小;
由图乙可知当灯泡两端电压为3V时,通过小灯泡L即电路中的电流I''=0.5A,
此时滑动变阻器R两端电压U滑′=U UL″=12V 3V=9V;
则滑动变阻器R接入电路中的最小阻值;
滑动变阻器R接入电路中的电阻最大时,电路中的电流最小,小灯泡L两端电压最小,由图丙可知,滑动变阻器R接入电路中的最大阻值为50Ω,
所以滑动变阻器R允许接入电路的阻值范围为:18Ω~50Ω,故D正确;
故选D。
20.【答案】D
【解析】【分析】(1)将灯泡的额定电流与电流表的量程进行比较;
(2)根据甲图确定电流表示数为0.4A时灯泡两端的电压,再根据U变=U总-UL计算电压表的示数;
(3)根据U变=U总-UL分析电压表示数增大时灯泡的电压变化,再根据甲图确定灯泡的阻值变化;
(4)根据电流表的量程确定最大电流为0.6A,根据甲图确定此时灯泡的电压,再根据U变=U总-UL计算出变阻器的电压,最后根据欧姆定律计算出变阻器的最小电阻。
【解答】根据乙图可知,变阻器与灯泡L串联,电压表测变阻器的电压,电流表测总电流。
A.通过灯泡的额定电流为1A,而通过电流表的最大电流为0.6A,则通过灯泡的最大电流只能到达0.6A,即灯泡不能正常发光,故A错误;
B.根据甲图可知,当电流表的示数为0.4A时,灯泡的电压为1V,此时变阻器两端的电压为:U变=U总-UL=10V-1V=9V,故B错误;
C.根据甲图可知,灯泡的电阻随它两端电压的增大而增大。根据U变=U总-UL可知,当电压表示数增大时,灯泡的电压减小,则灯泡的电阻变小,故C错误;
D.通过电路的最大电流为0.6A,此时灯泡的电压为2V;
此时变阻器的电压为:U变'=U总'-UL'=10V-2V=8V;
则变阻器接入的最小电阻:,故D正确。
故选D。
21.【答案】(1)绿灯
(2)解:当I=0.06A时,电路中的总阻值:
由图知,当T=80℃时,R1=15Ω,
所以R2=R总-R1=100Ω-15Ω=85Ω
【解析】【分析】(1)根据图乙确定60℃时热敏电阻的阻值,再根据R总=R1+R2计算总电阻,最后根据计算通过控制电路的电流,最后与0.06A比较,从而确定衔铁的位置即可。
(2)首先根据 计算出热水器工作时控制电路的总电阻,再根据乙图确定80℃时热敏电阻R1的阻值,最后根据 R2=R总-R1 计算R2的阻值。
【解答】(1)根据图乙可知,60℃时R1=20Ω,
则总电阻R总=R1+R2=20Ω+50Ω=70Ω;
总电流为:;
则此时衔铁被吸下来,那么绿灯发光。
22.【答案】(1)2
(2)6
(3)12
【解析】【分析】(2)(3)由电路图可知,R1与滑动变阻器R串联,电压表测滑动变阻器两端的电压,设滑片P置于变阻器的中点时,电阻为R,则滑片P置于变阻器的b端时,阻值最大为2R,根据电压表示数的变化,利用串联电路的电流特点和欧姆定律,列出关系式,求出电源电压和滑动变阻器的最大阻值;
(1)由电路图可知,R1与滑动变阻器R串联,故滑动变阻器阻值越小,电路中电流越大,滑动变阻器阻值为零时,电流最大,根据欧姆定律求出最大电流。【解答】(2)(3)由电路图可知,R1与滑动变阻器R串联,电压表测滑动变阻器两端的电压,
设滑片P置于变阻器的中点时,电阻为R,则滑片P置于变阻器的b端时,阻值最大为2R;
则当滑片P置于变阻器的中点时,此时变阻器两端电压为4V,
串联电路总电压等于各部分电压之和,串联电路电流处处相等,
根据欧姆定律可得:,代入数据得: ①,
当滑片P置于变阻器的b端时,阻值最大为2R,电压表的示数变化了2V,
根据串联电路电压分配规律可知,电阻增大,电压也增大,
所以滑动变阻器两端的电压变为U2′=4V+2V=6V,
根据串联电路电流特点、串联电路电压规律和欧姆定律可得:
代入数据得: ②,
联立①②解得:U=12V,2R=6Ω;
(1)由电路图可知,R1与滑动变阻器串联,
滑动变阻器接入电路的阻值越小,
由串联电路电阻规律和欧姆定律可知,电路中电流越大,滑动变阻器阻值为零时,
电流最大为:。
23.【答案】4;0.02
【解析】【分析】(1)如果无电流流过ab导线,说明ab之间没有电压,则U1=U3,U2=U4,根据欧姆定律求出R1;
(2)由假设法解答:设ab导线的电流是由a流向b,则根据闭合电路欧姆定律和串联电路的电压特点得出电源电压的表达式,进而即可确定ab导线的电流大小和方向。【解答】由图可知:R1与R2串联,R3与R4串联后,再相互并联,最后与R5串联;
(1)设R1、R2支路的电流为I′,R3、R4支路的电流为I″,
根据可得:U1=I′R1、U2=I′R2,U3=I″R3,U4=I″R4,
如果无电流流过ab导线,说明ab之间没有电压,则U1=U3,U2=U4,
所以,I′R1=I″R3,I′R2=I″R4,
解之可得:;
(2)若R1=2Ω,设ab导线的电流是由a流向b,设ab导线上的电流为Iab,通过R1的电流为I1,通过R3的电流为I3,则根据串并联电路的电流特点可知:
通过R2的电流为I2=I1-Iab;通过R4的电流为I4=I3+Iab;通过R5的电流为I5=I2+I4=I1-Iab+I3+Iab=I1+I3;
则有:R1、R2的总电压为:U12=U1+U2=I1R1+I2R2=I1R1+(I1-Iab)R2=I1(R1+R2)-IabR2;
R3、R4的总电压为:U34=U3+U4=I3R3+I4R4=I3R3+(I3+Iab)R4=I3(R3+R4)+IabR4;
根据并联电路各支路两端的电压相等可知:U12=U34,
所以,I1(R1+R2)-IabR2=I3(R3+R4)+IabR4,
即:I1(2Ω+6Ω)-Iab×6Ω=I3(2Ω+3Ω)+Iab×3Ω①,
R5的电压为:U5=I5R5=(I1+I3)R5;
根据串联电路的总电压等于各电阻两端的电压之和可知:
U12+U5=U,
所以,I1(R1+R2)-IabR2+(I1+I3)R5=U,
即:I1(2Ω+6Ω)-Iab×6Ω+(I1+I3)×5Ω=16V②,
解①②可得:Iab=-0.02A,
即电流不是从a流向b,是从b点流向a点,大小为0.02A。
24.【答案】增大;1.2
【解析】【分析】(1)在串联电路中,电压的分配与电阻成正比,据此分析电压表的示数变化;
(2)在串联电路中,根据U总=U1+U2可知,两个电阻的电压变化量的绝对值是相同的,根据U=IR计算即可。
【解答】(1)根据图片可知,定值电阻R1与变阻器R2串联,电压表测R2的电压。
当变阻器的滑片向右滑动时,它的阻值变大,根据串联电路的分压规律可知,此时电压表的示数增大。
(2)在串联电路中,根据U总=U1+U2可知,两个电阻的电压变化量的绝对值是相同的;
因此电压表示数的变化量为:△U=△IR=0.08A×15Ω=1.2V。
25.【答案】6;40
【解析】【分析】(1)在串联电路中,总电压等于各处电压之和,根据U总=U1+U2计算;
(2)当电流最小时,电路的总电阻最大,此时滑动变阻器接入的阻值最大。根据图b确定最小电流和变阻器两端的电压,然后根据计算即可。
【解答】(1)根据图b可知,当电流为0.2A时,两个电压表的示数分别为2V和4V,则电源电压为:U总=U1+U2=2V+4V=6V;
(2)当电流增大时,根据U=IR可知,定值电阻R1的电压也增大,则图像甲为R1的,图像乙为R2的。
根据图b可知,最小电流为0.1A,此时R2的电压为4V,则R2的最大阻值为:。
26.【答案】0.8;9.6
【解析】【分析】分析电路可知,R1、R2、R3串联,电压表V1测量R1、R2两端总电压,电压表V2测量R2、R3两端总电压,根据串联电路分压特点计算R2的阻值,利用欧姆定律计算电路中电流,最后根据U总=I总R总计算总电压。【解答】根据图片可知,R1、R2、R3串联,电压表V1测量R1、R2两端总电压,电压表V2测量R2、R3两端总电压,
在串联电路中,电压的分配与电阻成正比;
即:;

解得:R2=3Ω;
则电流表的示数为:;
则总电压U总=I总R总=0.8A×(2Ω+3Ω+7Ω)=9.6V。
27.【答案】(1)
(2)6
(3)多次测量求平均值
【解析】【分析】(1)根据实验目的,确定电器元件的串并联关系,要注意电表的量程和接线柱的选择,还要注意变阻器接线“一上一下”。
(2)根据图乙,分别读出电压表和电流表的示数,再根据计算出被测电阻的阻值。
(3)在实验中,通过多次测量,获取多组实验数据,最后计算平均值,这样可以减小测量误差,据此分析解答。
【解答】(1)在“伏安法”测电阻的实验中,除了电压表与电阻并联,其它的都是串联。滑动变阻器接线“一上一下”,根据甲图可知,只需将变阻器右下角的接线柱与定值电阻右端相连即可,如下图所示:
(2)根据图乙可知,电压表选择量程0~3V,分度值为0.1V,则电压表的示数为1.8V。电流表选择量程0~0.6A,分度值为0.02A,示数为0.3A,则被测电阻的阻值:。
(3)为减小实验误差,需进行多次测量求平均值。
28.【答案】变小;变大;变小
【解析】【分析】根据图片确定R2接入的部分,再根据滑片的移动方向确定它的阻值变化,接下来根据R总=R2+R1确定总电阻的变化,进而弄清电流表的示数变化,根据欧姆定律分析电压表的示数变化。
【解答】根据图片可知,变阻器R2与定值电阻R1串联,电压表测R2的电压,电流表测总电流。
当风力增大,滑片左移,变阻器R2的阻值减小,根据R总=R2+R1可知,此时的总电阻变小,而总电流变大,即电流表的示数增大。在串联电路中,电压与电阻成正比,变阻器R2的阻值减小,则电压表的示数变小。
29.【答案】4Ω~10Ω
【解析】【分析】由电路图可知,R1与R2串联,电压表测R2两端的电压,电流表测电路中的电流。
根据欧姆定律求出电压表的示数最大时电路中的电流,然后与定值电阻允许通过的最大电流、滑动变阻器允许通过的最大电流、电流表的量程确定电路中的最大电流,此时滑动变阻器接入电路中的电阻最小。根据欧姆定律求出电路中的总电阻,利用电阻的串联求出变阻器接入电路中的最小阻值。
当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时,此时电压表的示数最大,而电流表的示数最小,根据计算出变阻器接入的最大阻值即可。
【解答】由电路图可知,R1与R2串联,电压表测R2两端的电压,电流表测电路中的电流。
当电压表的示数U2=3V时,
电路中的电流;
因串联电路中各处的电流相等,且R1允许通过的最大电流为0.5A,电流表的量程为0~0.6A,滑动变阻器允许通过的最大电流为1A,
故最大电流为0.5A。
电路中的总电阻:
则滑动变阻器接入电路中的最小阻值:R2小=R-R1=9Ω-5Ω=4Ω;
当电压表的示数U2=3V时,
滑动变阻器接入电路中的电阻最大为:
则滑动变阻器R2接入电路的阻值允许变化范围可以为4Ω~10Ω。
30.【答案】(1)B
(2)小灯泡与滑动变阻器串联,两者电压之和为4V,而图中曲线b与a交点处,电压之和大于4V
【解析】【分析】(1)根据图乙,确定通过电路的最小电流和此时电压表的示数,根据U变=U总-UL计算出变阻器两端的电压,再根据计算出变阻器接入的最大电阻即可。
(2)在串联电路中,总电压等于各处电压之和,据此对图像中的变阻器电压和灯泡电压进行对照计算即可。
【解答】(1)根据图乙可知,通过灯泡的最小电流为0.1A,此时灯泡的电压为0.5V;
那么变阻器两端的电压:U变=U总-UL=4V-0.5V=3.5V;
此时变阻器接入的阻值:;
故选B。
(2)小明在图乙中还画出了本实验中滑动变阻器的电流随电压变化的曲线b,老师据图指出该曲线是错误的,其理由:小灯泡与滑动变阻器串联,两者电压之和为4V,而图中曲线b与a交点处,电压之和大于4V。
31.【答案】(1)C
(2)50 欧,2 安
(3)第一组
【解析】【分析】(1)根据控制变量法的要求分析判断。
(2)根据(1)找到通过电路的最小电流,然后根据计算出总电阻,再根据R变=R总-R计算出变阻器的最大阻值即可。
(3)计算出第一组中变阻器的阻值即可。
【解答】(1)根据控制变量法的要求可知,在探究电流与电阻关系的实验中,要控制电压表的示数相同,而改变电阻,并记录下对应电流表的示数,因此:在这两次重复的步骤中移动滑动变阻器滑片时眼睛应观察电压表的示数,故选C。
(2)根据表格可知,当定值电阻R=5Ω时,通过电路的最小电流I=0.05A,
则此时变阻器的电阻:;
此时变阻器接入的阻值:R变=R总-R=60Ω-20Ω=40Ω;
故选“50Ω 2A”。
(3)根据表格可知,当电压表的示数为0.5V时,电流表的示数为0.05A;
则此时变阻器的阻值:>50Ω。
则第一组数据错误。
32.【答案】(1)
(2)通过调整滑动变阻器,控制电阻两端的电压不变
(3)移动滑动变阻器滑片使R2两端的电压为1.5V;滑动变阻器最大阻值过小(或“控制的定值电阻两端的电压过小”、“电源电压过大”、“定值电阻R3的阻值过大”等;多次实验得出普遍规律
【解析】【分析】(1)根据图甲确定电器元件的串并联关系,然后根据乙图进行补充即可;
(2)根据控制变量法的要求可知,探究电流与电阻的关系时,必须控制电压相等,据此分析变阻器的用途;
(3)①根据(2)中的分析解答;
②在实验过程中,电压表的示数保持不变,则定值电阻和变阻器两端的电压应该不变,因此二者的比值不变。在串联电路中,电压的分配与电阻成正比,即定值电阻的阻值变大,那么变阻器的阻值也要变大。当变阻器的阻值不够大时,电压表的示数就不能保持1.5V,据此分析解答。
③根据多次测量的目的解答。
【解答】(1)根据图甲可知,除了电压表与定值电阻并联外,其它的都是串联。根据乙图可知,只需将电压表的“-”接线柱与定值电阻的右端相连。变阻器接线“一上一下”,只需将左上角的接线柱与定值电阻的右端相连即可,如下图所示:
(2)电路中滑动变阻器的作用是:通过调整滑动变阻器,控制电阻两端的电压不变。
(3)①小明将用R2替换R1接入电路,接下来他应该进行的操作是:移动滑动变阻器滑片使R2两端的电压为1.5V,读出电流表的示数。
②小明用R3替换R2接入电路进行实验,发现无论怎样移动滑动变阻器,R3两端的电压始终无法达到1.5V.经检查,电路连接无误,各元件均完好。原因可能是:滑动变阻器最大阻值过小(或“控制的定值电阻两端的电压过小”、“电源电压过大”、“定值电阻R3的阻值过大”等。
③选用不同阻值的电阻多次实验的目的是:多次实验得出普遍规律。
33.【答案】(1)解:如图所示:
(2)左;2
(3)不能
【解析】【分析】(1)根据实验目的确定电路的串并联关系,以及电表的量程和接线柱的选择,以及变阻器接线“一上一下”。
(2)根据控制变量法的要求和串联电路的分压规律分析解答;
(3)正比例函数图象是一条过原点的直线,反比例函数图象是双曲线,根据电流和电压、电阻的关系进行分析。
【解答】(1)在探究电流与电阻关系的实验中,除了电压表与电阻并联外,其它的都是串联。因为电源电压为3V,因此电压表选择量程0~3V。变阻器接线时应该“一上一下”。
根据图乙可知,电压表的正接线柱与滑动变阻器R1的右接线柱相连,滑动变阻器R2的右接线柱与电流表的负接线柱相连,如下图所示:
(2)根据控制变量法的要求可知,探究电压一定时电流与电阻的关系,必须控制电压表示数保持2V,此时R1的电压与R2的电压的比值保持不变。当R1的阻值不断增大时,只有R2接入的阻值也不断增大,才能保持比值不变,因此应该向左移动R2的滑片。
(3)根据该图象的变化趋势 只能看出来电阻增大电流减小,至于是否成反比没有数据,看不出来,所以不能得到电压一定时电流与电阻成反比的结论。
34.【答案】(1)每盏灯泡中通过的电流:
≈0.18A
(2)当浴室内温度为40℃时,由图乙可知,R1阻值为180Ω,R1和R0串联,R总=R1+R0=180Ω+20Ω=200Ω,控制电路的最小电压为U1=I1R总=0.05A×200Ω=10V
(3)当电流为I1=50mA=0.05A时,
由 可得,控制电路的总电阻:

此时热敏电阻的阻值:R1'=R总'-R0=240Ω-20Ω=220Ω,
由图乙可得,对应的温度为30℃;
当电流为I2=40mA=0.04A时,
此时控制电路的总电阻:
则此时热敏电阻的阻值:R1″=R总″-R0=300Ω-20Ω=280Ω,
由图乙可得,对应的温度为22℃,
所以,室内温度可控制在22~30℃内。
【解析】【分析】(1)根据欧姆定律计算通过灯泡的电流;
(2)当浴室内温度为40℃时,根据图乙确定热敏电阻R1的阻值,再根据 R总=R1+R0 计算出控制电路的总电阻,再根据 U1=I1R总 计算出U1的电压。
(3)当电流为0.05A时浴霸开始工作,根据 , 计算出此时在总电阻,再根据 R1'=R总'-R0 计算出热敏电阻的最小电阻,再根据乙图确定对应的温度;
当电流为0.04A时,浴霸停止工作,根据上面同样的方法计算出热敏电阻的最大阻值,从而确定最低温度,进而确定室内温度的控制范围。
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