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专题十 B卷电学压轴
考情解读
本专题主要内容为B卷电学压轴题,主要以复杂电路的形式进行考查,考查内容包括欧姆定律、电功率、焦耳定律等电学综合知识。该题一般会涉及多状态电路分析、等效电路、比例计算等,是一道较为综合的电学题,本题难度较大,综合考查学生提取有用信息的能力、理解能力、推理判断能力、多状态电路分析能力、计算能力,对学生的解题习惯也有较高要求。该题一般以多选题的形式出现在B卷中,也有地区会以计算题的形式来进行考查。
课标要求
《义务教育初中物理课程标准(2022年版)》
电学 3.4.1 从能量转化的角度认识电源和用电器的作用。
3.4.2 知道电压、电流和电阻。探究电流与电压、电阻的关系,理解欧姆定律。
3.4.3 会使用电流表和电压表。
3.4.4 会看、会画简单的电路图。会连接简单的串联电路和并联电路。能说出生产生活中采用简单串联电路或并联电路的实例。探究并了解串联电路和并联电路中电流、电压的特点。
3.4.5 结合实例,了解电功和电功率。知道用电器的额定功率和实际功率。
3.4.6 通过实验,了解焦耳定律。能用焦耳定律说明生产生活中的有关现象。
3.4.7 了解家庭电路的组成。有安全用电和节约用电的意识。
课堂精讲
例题精讲
【例题】如图所示电路,电源电压U恒定不变,电流表A1量程为0~3A,A2量程为0~0.6A,电压表V量程为0-3V或0~15V,闭合S,断开S1、S2,滑片P移到最左端,A1表的示数为0.35A,R1和R3消耗的电功率之比P1:P3=3:1;滑片P向右移到某一位置的过程中,A1表的示数变化了0.3A,电压表V的示数变化了3V,三个开关都闭合时,在确保电路安全的前提下, R2允许接入的最小阻值为R2小,电路消耗的最大电功率为P大。下列结论正确的是( )
A.电压表选用的量程为0~3V
B.R1=30Ω
C.R2小=40Ω
D.P大=42W
针对训练
1.如图所示电路,电源电压U恒定不变,电流表均选用0.6A量程。闭合开关S,断开,滑片P移到最左端,电流表的示数为0.12A,电压表V的示数为,定值电阻消耗的电功率分别为;将滑片P向右移动到的某位置,电流表的示数为0.1A,电压表V示数变化了0.3V;三个开关都闭合,滑片P移动到的最右端,电流表示数之差为0.2A,下列结论正确的是( )
A. B.的最大电功率为0.3W
C. D.
2.如图所示,电源电压U保持不变,当单刀双掷开关接a,和断开,将滑动变阻器滑片移到中点时,电流表的示数为,电压表的示数为;当接b,和断开,滑动变阻器滑片仍在中点时,电流表的示数为,电压表的示数为,此时滑动变阻器消耗的功率为,电路总功率为;当S1接b,和闭合,滑动变阻器滑片移到最右端时,电流表的示数为。已知的最大阻值为40Ω,,。下列说法正确的是( )
A. B. C. D.
3.如图所示,电源电压不变。当滑动变阻器的滑片P在A端,闭合开关S1、S2,断开开关S3、S4时,电流表的示数I1=1.5A,R2的功率为P2,然后把滑片P滑至AB中点,电流表的示数为I2,I1:I2=2:1;当把滑片P滑至B端时,闭合开关S1、S3,断开开关S2、S4,滑动变阻器的功率为1.8W;闭合开关S1、S2、S4,断开开关S3,把滑动变阻器的滑片P滑至A端时,电路的总功率为1.5P2,此时R1的功率为P1,则( )
A.电源电压为15V
B.电阻R1:R2=2:1
C.电阻R1的功率P1为5.0W
D.滑动变阻器RAB的最大阻值为30Ω
4.如图所示,电源电压恒为6V,R1=1Ω,R2=15Ω,R3的规格为“30Ω 1A”,电压表V1的量程为0~3V,V2的量程为0~15V,电流表A的量程为0~0.6A,下列说法正确的是( )
A.只闭合S1时,向左移动滑片,A示数变大,V2示数变大
B.只闭合S1时,向左移动滑片,V2示数变化量的绝对值与A示数变化量的比值不变
C.只闭合S1时,向右移动滑片,R2两端的电压变化量的绝对值与R3两端的电压变化量相等
D.闭合S1、S2时,移动滑片,在保证电路安全的情况下,电路消耗的最大功率为1.8W
5.如图所示,电源电压12V,、为定值电阻,,R3为滑动变阻器,其铭牌上标有“?;2A”字样。电压表接入电路的量程为0~3V,电压表接入电路的量程为0~15V,电流表A所选量程为0~3A,电流表A1所选量程为0~0.6A。将滑动变阻器的滑片调至最左端,当只闭合开关时,电流表A的示数为0.4A;保持滑片位置不变,当只闭合开关时,电压表的示数为3V。下列结论正确的是( )
A.R3的最大阻值为30
B.R1的阻值为20
C.只闭合S3时,R3连入电路的阻值不能小于4
D.改变电路连接,为保障各元件安全,电流表A的最大示数和最小示数之比为26:3
6.如图所示电路,电源电压U恒定不变。只闭合S2,调节滑动变阻器的滑片,当电流的示数为0.2A时,电压表V1的示数为1V。只闭合S1,电压表V1和V2的示数分别为U1和U2,电流表的示数为I1。只闭合S2、S3,将滑片移动到最上端时,电流表的示数为I2,此时电路的功率为P1,保持滑片位置不变,再闭合S1,电流表的示数变化了0.2A,此时电路的功率为P2。已知I1:I2=1:9,U1:U2=2:1。下列结果正确的是( )
A.R2=5Ω B.U=6V
C.I1=0.2A D.P1:P2=9:11
7.在如图所示的电路中,电源电压U保持不变。只闭合开关,将滑动变阻器的滑片P从最上端移动到最下端的过程中,电压表的示数最小值为2V,电压表与的示数之差变化了4V。闭合开关和,将滑片P从最下端移动到最上端的过程中,电阻的最大功率为9W,当滑片P在中点时,电路总功率为,电压表与的示数之比为2∶1,下列结论正确的是( )
A. B. C. D.
8.如图所示的电路,电源电压U保持不变,只闭合开关S1,将最大阻值为R2的滑动变阻器的滑片P从最上端移动到最下端的过程中,电压表V2的示数最小值为3V,电压表V1与V2的示数之差变化了2V。闭合开关S1和S2,将滑片P从最下端移动到最上端的过程中,电阻R3的最大功率为0.9W,当滑片P在中点时电压表V1与V2的示数之比为,电路总功率为P总,下列结论正确的是( )
A.R1∶R2=3∶2 B.R3=3Ω C.U=6V D.P总=2.4W
9.如图所示,电源电压U保持不变。只闭合开关,滑片P从最右端移至最左端,电压表示数为变为最初的,电流表示数变为最初的2倍。闭合、、,滑片P在最右端时,电流表示数为1.2A,的电功率为7.2W。下列结论中正确的是( )
A.
B.
C.通过调节开关和滑动变阻器,电流表示数的最大值可以达到最小值的6倍
D.滑片P在最右端时,通过调节开关,电路的最大总功率是最小总功率的9倍
10.如图所示的电路中,电源电压U保持不变,滑动变阻器R最大阻值为20Ω。闭合开关S和S2,电压表V1和V2示数分别为U1和U2,电流表的示数为I1;闭合开关S、S1和S2,电流表的示数为I2;闭合开关S和S3,滑动片移到b端时,电流表的示数为0.2A,电压表U1的示数为4V。已知U1∶U2=1∶3,I1∶I2=1∶4。下列说法正确的是( )
A.U=6V B.I=0.1A C.R2=40Ω D.U2=4V
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专题十 B卷电学压轴
考情解读
本专题主要内容为B卷电学压轴题,主要以复杂电路的形式进行考查,考查内容包括欧姆定律、电功率、焦耳定律等电学综合知识。该题一般会涉及多状态电路分析、等效电路、比例计算等,是一道较为综合的电学题,本题难度较大,综合考查学生提取有用信息的能力、理解能力、推理判断能力、多状态电路分析能力、计算能力,对学生的解题习惯也有较高要求。该题一般以多选题的形式出现在B卷中,也有地区会以计算题的形式来进行考查。
课标要求
《义务教育初中物理课程标准(2022年版)》
电学 3.4.1 从能量转化的角度认识电源和用电器的作用。
3.4.2 知道电压、电流和电阻。探究电流与电压、电阻的关系,理解欧姆定律。
3.4.3 会使用电流表和电压表。
3.4.4 会看、会画简单的电路图。会连接简单的串联电路和并联电路。能说出生产生活中采用简单串联电路或并联电路的实例。探究并了解串联电路和并联电路中电流、电压的特点。
3.4.5 结合实例,了解电功和电功率。知道用电器的额定功率和实际功率。
3.4.6 通过实验,了解焦耳定律。能用焦耳定律说明生产生活中的有关现象。
3.4.7 了解家庭电路的组成。有安全用电和节约用电的意识。
课堂精讲
例题精讲
【例题】如图所示电路,电源电压U恒定不变,电流表A1量程为0~3A,A2量程为0~0.6A,电压表V量程为0-3V或0~15V,闭合S,断开S1、S2,滑片P移到最左端,A1表的示数为0.35A,R1和R3消耗的电功率之比P1:P3=3:1;滑片P向右移到某一位置的过程中,A1表的示数变化了0.3A,电压表V的示数变化了3V,三个开关都闭合时,在确保电路安全的前提下, R2允许接入的最小阻值为R2小,电路消耗的最大电功率为P大。下列结论正确的是( )
A.电压表选用的量程为0~3V
B.R1=30Ω
C.R2小=40Ω
D.P大=42W
【答案】B
【详解】(1)如图所示,当闭合S,断开S1、S2,滑片P移到最左端时,是R1和R3的串联电路,A1表的示数为I=0.35A,电压表测R3两端的电压。因为电阻R1和R3消耗的电功率之比P1︰P3=3︰1,则
即
(2)当滑片P向右移到某一位置的过程中,电路中的总电阻变大,根据欧姆定律可知,通过的电流变小,A1表的示数变化了0.3A,所以此时,电流表A1的示数为
根据欧姆定律可知,电压表的示数变化为
解得R3=10Ω,R1=30Ω。
滑片P移到最左端时,是R1和R3的串联电路,此时R3两端的电压为
所以电压表的量程应该选择0 ~15V。
根据串联电路电压特点,可知电源电压为
(3)三个开关都闭合时,R1 、R2 、R3并联,电流表A1测干路电流,电流表A2测R1 、R2电流之和,在确保电路安全的前提下,电流表A2的最大示数为I12=0.6A,则通过R1的电流为
则通过R2的最大电流为
根据欧姆定律可知,R2允许接入的最小阻值为
通过R3的电流为
根据并联电路电流的特点可知,干路最大电流为
则电流消耗的最大功率为
A.电压表的量程应该选择0 ~15V,故A错误;
B.上面步骤计算出R1=30Ω,故B正确;
C.R2允许接入的最小阻值为R2小=105Ω,故C错误;
D.则电流消耗的最大功率为P大=28W,故D错误。
故选B。
针对训练
1.如图所示电路,电源电压U恒定不变,电流表均选用0.6A量程。闭合开关S,断开,滑片P移到最左端,电流表的示数为0.12A,电压表V的示数为,定值电阻消耗的电功率分别为;将滑片P向右移动到的某位置,电流表的示数为0.1A,电压表V示数变化了0.3V;三个开关都闭合,滑片P移动到的最右端,电流表示数之差为0.2A,下列结论正确的是( )
A. B.的最大电功率为0.3W
C. D.
【答案】BD
【详解】AC.闭合开关S,断开S1、S2,滑片P移到最左端,R1、R3串联,电流表A1测量电路电流,示数为0.12A,电压表V测量R3电压,示数为U1,定值电阻R1、R3消耗的电功率分别为P1、P3;将滑片P向右移动到R2的某位置,电流表A1的示数为0.1A,电压表V示数变化了0.3V,此时R2也串联到电路中。由欧姆定律得,R3阻值为
故AC错误;
BD.三个开关都闭合,滑片P移动到R2的最右端,R2的最大电阻与R3、R1并联,电流表A1、 A2分别测量干路电流、R2和R1总电流,示数之差为0.2A,则R3电流为
由欧姆定律得,电源电压为
当R1、R3串联时,电路中总电阻为
R1电阻为
串联电路中电流处处相等,由得
当R2、R3和R1并联,且电流表A1的电流最大为0.6A时,R2和R1的总电流为0.4A,通过R1的电流是
R2的最大电流为
R2的最大电功率为
故BD正确。
故选BD。
2.如图所示,电源电压U保持不变,当单刀双掷开关接a,和断开,将滑动变阻器滑片移到中点时,电流表的示数为,电压表的示数为;当接b,和断开,滑动变阻器滑片仍在中点时,电流表的示数为,电压表的示数为,此时滑动变阻器消耗的功率为,电路总功率为;当S1接b,和闭合,滑动变阻器滑片移到最右端时,电流表的示数为。已知的最大阻值为40Ω,,。下列说法正确的是( )
A. B. C. D.
【答案】AD
【详解】AB.由电路图知,S1接a,S2、S3断开时,变阻器的滑片移动到中点,则R1的一半电阻与R2、R3串联在电路中,电压表测R1和R3两端的电压,示数为U1,电流表测电路中的电流,示数为I1。当S1接b,S2、S3断开时,滑片仍置于中点处,R1的一半电阻和R2串联连接,电压表测R1两端的电压,电流表测电路中的电流,则有
据I1∶I2=1∶2,U1∶U2=5∶4得
据欧姆定律有
I1R2=U-U1
I2R2=U-U2
即
0.3A×R2=U-15V
0.6A×R2=U-12V
解以上两式得,电源电压U=18V,R2=10Ω。S1接a,S2和S3断开时,电路的总电阻
R3的阻值
故A正确,B错误;
C.当S1接b,S2、S3断开时,电路的总功率
P2=UI2=18V×0.6A=10.8W
故C错误;
D.当S1接b,S2和S3闭合时,滑片移动最右端,R2和R3并联连接,R1及电压表被短路。电流表测干路的电流。则
故D正确。
故选AD。
3.如图所示,电源电压不变。当滑动变阻器的滑片P在A端,闭合开关S1、S2,断开开关S3、S4时,电流表的示数I1=1.5A,R2的功率为P2,然后把滑片P滑至AB中点,电流表的示数为I2,I1:I2=2:1;当把滑片P滑至B端时,闭合开关S1、S3,断开开关S2、S4,滑动变阻器的功率为1.8W;闭合开关S1、S2、S4,断开开关S3,把滑动变阻器的滑片P滑至A端时,电路的总功率为1.5P2,此时R1的功率为P1,则( )
A.电源电压为15V
B.电阻R1:R2=2:1
C.电阻R1的功率P1为5.0W
D.滑动变阻器RAB的最大阻值为30Ω
【答案】AB
【详解】
ABD.由电路图可知,当滑动变阻器的滑片P在A端,滑动变阻器接入电路的电阻为零,闭合开关S1、S2,断开开关S3、S4时,电路为R2的简单电路,电流表测电路中的电流,再把滑片P滑至AB中点时,滑动变阻器与R2串联,电流表测电路中的电流,由串联电路的电阻特点和欧姆定律可知,有
则RAB=2R2;闭合开关S1、S2、S4,断开开关S3,把滑动变阻器的滑片P滑至A端时,R1、R2并联,电流表测干路电流,由P=UI可知
则有
I并=1.5I1=1.5×1.5A=2.25A
由并联电路的特点可知,此时通过R2的电流与电路为R2的简单电路时通过R2的电流相等,即
I2并=I2=1.5A
由并联电路的电流特点可知,此时通过R1的电流为
I1并=I并-I2并=2.25A-1.5A=0.75A
由欧姆定律可知,电阻R1、R2之比为
当把滑片P滑至B端时,滑动变阻器接入电路的电阻最大,闭合开关S1、S3,断开开关S2、S4,滑动变阻器、R1、R2串联,电流表测电路中的电流,由串联电路的电阻特点可知,此时电路中的总电阻为
R总=R1+R2+RAB=2R2+R2+2R2=5R2
由串联电路的电阻特点和欧姆定律可知,此时电路中的电流为
由P=UI=I2R可知,滑动变阻器最大阻值为
则此时电路中的总电阻为
因此电源电压为
U=I串R总=0.3A×50Ω=15V
故AB正确,D错误;
C.根据可知,电阻R1的功率为
P1=UI1=15V×1.5A=22.5W
故C错误。
故选AB。
4.如图所示,电源电压恒为6V,R1=1Ω,R2=15Ω,R3的规格为“30Ω 1A”,电压表V1的量程为0~3V,V2的量程为0~15V,电流表A的量程为0~0.6A,下列说法正确的是( )
A.只闭合S1时,向左移动滑片,A示数变大,V2示数变大
B.只闭合S1时,向左移动滑片,V2示数变化量的绝对值与A示数变化量的比值不变
C.只闭合S1时,向右移动滑片,R2两端的电压变化量的绝对值与R3两端的电压变化量相等
D.闭合S1、S2时,移动滑片,在保证电路安全的情况下,电路消耗的最大功率为1.8W
【答案】BD
【详解】A.由图知,只闭合S1时,三个电阻串联,电压表V1测量定值电阻R1两端的电压,电压表V2测量定值电阻R2和滑动变阻器R3两端的电压,向左移动滑片,滑动变阻器的电阻变小,电路的总电阻减小,根据欧姆定律知电路的电流变大,即电流表的示数变大,由U=IR知,定值电阻R1两端电压变大,电压表V1的示数变大,由串联电路电压的规律知定值电阻R2和滑动变阻器R3两端的电压变小,即电压表V2的示数变小,故A错误;
B.根据串联电路电压的规律知,电压表V1示数变化量的绝对值等于电压表V2示数变化量的绝对值,由知,电压表V2示数变化量的绝对值与电流表A示数变化量的比值就是定值电阻R1的阻值,向左移动滑片,由于定值电阻R1的阻值不变,所以电压表V2示数变化量的绝对值与电流表A示数变化量的比值不变,故B正确;
C.只闭合S1时,向右移动滑片,滑动变阻器的电阻变大,电路的总电阻变大,根据欧姆定律知,电路的电流减小,电流表的示数减小,由U=IR知,定值电阻R1、R2两端的总电压变小,由串联电路电压的规律知滑动变阻器两端的电压变大,且定值电阻R1、R2两端电压的变化量等于滑动变阻器R3两端的电压变化量,所以R2两端的电压变化量的绝对值小于R3两端的电压变化量,故C错误;
D.闭合S1、S2时,定值电阻R1和滑动变阻器R3串联,电压表V1测量定值电阻R1两端的电压,电压表V2测量滑动变阻器R3两端的电压,由于电压表V1的量程为0~3V,即定值电阻R1两端的最大电压为3V,电路的最大电流
电路消耗的最大功率
P=UI=6V×0.3A=1.8W
故D正确。
故选BD。
5.如图所示,电源电压12V,、为定值电阻,,R3为滑动变阻器,其铭牌上标有“?;2A”字样。电压表接入电路的量程为0~3V,电压表接入电路的量程为0~15V,电流表A所选量程为0~3A,电流表A1所选量程为0~0.6A。将滑动变阻器的滑片调至最左端,当只闭合开关时,电流表A的示数为0.4A;保持滑片位置不变,当只闭合开关时,电压表的示数为3V。下列结论正确的是( )
A.R3的最大阻值为30
B.R1的阻值为20
C.只闭合S3时,R3连入电路的阻值不能小于4
D.改变电路连接,为保障各元件安全,电流表A的最大示数和最小示数之比为26:3
【答案】AD
【详解】A.由图示知,滑片调到滑动变阻器的最左端,变阻器接入电路的阻值最大,只闭合时,变阻器单独工作,电流表示数为0.4A,则变阻器的最大阻值
故A正确;
B.只闭合,滑片位置不变时,、串联在电路中,电压表测测两端的电压,此时两端的电压
电路中的电流
的阻值
故B错误;
C.只闭合,电流表A测电路中的电流,其量程为0~3A,变阻器允许通过的最大电流为2A,则电路中的最大电流为2A,连入电路的阻值最小为
故C错误;
D.因为,所以当、串联,且变阻器接入电路的阻值最大时,电路中的电阻最大,电路中电流最小,两个电流表都测电路的电流,由选项B的分析知,此时电路的电流为0.3A,两个电表都安全,也没超过变阻器允许通过的最大电流,所以A的最小示数为0.3A。开关和都闭合,、并联连接,电流表A测干路电流,测通过的电流,示数为
没超过量程,符合题意条件;变阻器允许通过的最大电流为2A,所以干路的最大电流,即A的最大示数
所以电流表A的最大示数和最小示数之比
故D正确。
故选AD。
6.如图所示电路,电源电压U恒定不变。只闭合S2,调节滑动变阻器的滑片,当电流的示数为0.2A时,电压表V1的示数为1V。只闭合S1,电压表V1和V2的示数分别为U1和U2,电流表的示数为I1。只闭合S2、S3,将滑片移动到最上端时,电流表的示数为I2,此时电路的功率为P1,保持滑片位置不变,再闭合S1,电流表的示数变化了0.2A,此时电路的功率为P2。已知I1:I2=1:9,U1:U2=2:1。下列结果正确的是( )
A.R2=5Ω B.U=6V
C.I1=0.2A D.P1:P2=9:11
【答案】AD
【详解】ABC.只闭合S1,R1、R2、R3串联,电流表测电路的电流I1,电压表V1测R1、R2两端的电压U1,电压表V2测R3两端的总电压U2,由串联电路的电阻特点和分压原理可知
解得
①
此时电路中的电流
只闭合S2、S3,将滑片移动到最上端时,R2、R3并联,电流表测干路电流I2,由并联电路的电流特点和欧姆定律可知,此时电路中的电流
已知
即
②
由①②解得
R1=3R2,R3=2R2
保持滑片位置不变,再闭合S1,R1、R2、R3并联,电流表测干路电流,电流表的示数变化了0.2A,由并联电路的特点可知,电流表变化的示数为通过R1的电流,则此时通过R1的电流I1'=0.2A,由并联电路的分流原理可知,通过R1、R2的电流之比
则通过R2的电流
I2'=3I1'=3×0.2A=0.6A
此时通过R3、R2的电流之比
通过R3的电流
则由并联电路的电流特点可知,R2、R3并联时,干路电流
I2=I2'+I3'=0.6A+0.3A=0.9A
由I1:I2=1:9可知,R1、R2、R3串联,电路中的电流
故C错误;
只闭合S2,R2、R3串联,电压表V2测滑动变阻器R2两端的电压,串联电路的电压特点和欧姆定律可知,电源电压
U=U2'+U3'=U2'+IR3=1V+0.2A×R3③
根据串联电路的电阻特点和欧姆定律可知,R1、R2、R3串联时的电源电压
④
由③④解得
R3=10Ω,U=3V
故B错误;
故A正确;
D.由并联电路的电流特点可知,R1、R2、R3并联时干路的电流
I'=I2+0.2A=0.9A+0.2A=1.1A
由P=UI可知
故D正确。
故选AD。
7.在如图所示的电路中,电源电压U保持不变。只闭合开关,将滑动变阻器的滑片P从最上端移动到最下端的过程中,电压表的示数最小值为2V,电压表与的示数之差变化了4V。闭合开关和,将滑片P从最下端移动到最上端的过程中,电阻的最大功率为9W,当滑片P在中点时,电路总功率为,电压表与的示数之比为2∶1,下列结论正确的是( )
A. B. C. D.
【答案】AD
【详解】A.只闭合开关S1时,因电压表在电路中相当于断路,所以,滑片移动时变阻器接入电路中的电阻不变,此时R1与R2的最大阻值、R3串联,电压表V1测R2和R3两端的电压之和,电压表V2测R1和R2的滑片上方电阻丝两端的电压之和,滑片移动时变阻器接入电路中的电阻不变,由可知,电路中的电流不变,电压表V1的示数也不变,当滑片P位于最上端时,电压表V2测R1两端的电压,其示数最小,即U1=2V,因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,电路中的电流
电压表V2的最小示数U1=IR1,即
①
滑片在最上端时,电压表V1的示数
UV1=U2+U3
电压表V2的示数
UV2=U1
V1与V2的示数之差为
U2+U3-U1
滑片在最下端时,电压表V1的示数
UV1=U2+U3
电压表V2的示数
UV2′=U1+U2
V1与V2的示数之差为
U2+U3-U1-U2
因将滑动变阻器的滑片P从最上端移动到最下端的过程中,电压表V1与V2的示数之差变化了4V,所以
U2+U3-U1-(U2+U3-U1-U2)=U2=4V
即R2两端的电压U2=4V,则
U1∶U2=2V∶4V=1∶2
因串联电路中各处的电流相等,所以
U1∶U2=IR1∶IR2=R1∶R2=1∶2②
故A正确;
BCD.闭合开关S1和S2时,R2滑片下方电阻丝被短路(即下方电阻丝没有接入电路),R1与R2滑片上方电阻丝、R3串联,电压表V1测R2和R3两端的电压之和,电压表V2测R1和R2两端的电压之和,当滑片P位于上端时,变阻器接入电路中的电阻为零,此时电路中的电流最大,电阻R3的功率最大,此时电路中的电流
电阻R3的最大功率
③
当滑片P在中点时,设此时电路中的电流为I2,已知电压表V1与V2的示数之比为2∶1,则两电压表的示数之比
解得
R2∶R3=2∶3④
把②④代入①可得
U=12V⑤
把④⑤代入③可得
R2=6Ω
则
当滑片P在中点时,电路总功率为
故BC错误,D正确。
故选AD。
8.如图所示的电路,电源电压U保持不变,只闭合开关S1,将最大阻值为R2的滑动变阻器的滑片P从最上端移动到最下端的过程中,电压表V2的示数最小值为3V,电压表V1与V2的示数之差变化了2V。闭合开关S1和S2,将滑片P从最下端移动到最上端的过程中,电阻R3的最大功率为0.9W,当滑片P在中点时电压表V1与V2的示数之比为,电路总功率为P总,下列结论正确的是( )
A.R1∶R2=3∶2 B.R3=3Ω C.U=6V D.P总=2.4W
【答案】AC
【详解】A. 只闭合开关S1时,因电压表在电路中相当于断路,所以,滑片P移动时变阻器接入电路中的电阻不变,此时R1与R2的最大阻值、R3串联,电压表V1测R2和R3两端的电压之和,电压表V2测R1和R2的滑片上方电阻丝两端的电压之和,如下面图1所示:
滑片移动时变阻器接入电路中的电阻不变,由可知,电路中的电流不变,电压表V1的示数也不变,当滑片P位于最上端时,电压表V2测R1两端的电压,其示数最小,即U1=3V,因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,所以,电路中的电流
电压表V2的最小示数
①
滑片在最上端时,电压表V1的示数
电压表V2的示数,V1与V2的示数之差为
滑片在最下端时,电压表V1的示数
电压表V2的示数
V1与V2的示数之差为
因将滑动变阻器的滑片P从最上端移动到最下端的过程中,电压表V1与V2的示数之差变化了2V,所以
即R2两端的电压U2=2V,因串联电路中各处的电流相等,所以
②
故A正确;
BC.闭合开关S和S2时,R2滑片下方电阻丝被短路(即下方电阻丝没有接入电路),R1与R2滑片上方电阻丝、R3串联,电压表V1测R2和R3两端的电压之和,电压表V2测R1和R2两端的电压之和,如上面图2所示;当滑片P位于上端时,变阻器接入电路中的电阻为零,此时电路中的电流最大,电阻R3的功率最大,此时电路中的电流
电阻R3的最大功率
③
当滑片P在中点时,设此时电路中的电流为,已知电压表V1与V2的示数之比为,则两电压表的示数之比
解得④
把②④代入①可得U=6V,将结果带入③可得,R1=7.5Ω,则
故B错误,C正确;
D.当滑片P在中点时,电路总功率为
故D错误。
故选AC。
9.如图所示,电源电压U保持不变。只闭合开关,滑片P从最右端移至最左端,电压表示数为变为最初的,电流表示数变为最初的2倍。闭合、、,滑片P在最右端时,电流表示数为1.2A,的电功率为7.2W。下列结论中正确的是( )
A.
B.
C.通过调节开关和滑动变阻器,电流表示数的最大值可以达到最小值的6倍
D.滑片P在最右端时,通过调节开关,电路的最大总功率是最小总功率的9倍
【答案】BC
【详解】B.当只闭合开关S1,滑片P在最右端时,等效电路图如图1,滑片P移至最左端,等效电路图如图2
图1中,电压表的示数
①
电流表的示数
②
图2中,电压表的示数
③
电流表的示数
④
根据题意知道
⑤
⑥
将②④代入⑤解得
⑦
将①③代入⑥解得
⑧
由⑦⑧知道
所以
故B正确;
A.闭合、、,滑片P在最右端时,等效电路图如图3,此时三个电阻并联,根据题意知道,此时电流表示数为1.2A,的电功率为7.2W,由知道,电阻R1的阻值
由欧姆定律知道,电源电压
故A错误;
C.由以上分析知道,当只闭合开关S1,滑片P在最右端时(图1中),三个电阻串联,电路总电阻最大,电流最小,电流表示数最小
当只闭合开关S2,滑片P在最左端时,是R1的简单电路,电流表示数最大,此时
即电流表示数的最大值可以达到最小值的
故C正确;
D.电源电压U保持不变,由知道,当电路总电流最大时,电路的总功率最大,反之,当电路总电流最小时,电路的总功率最小,由C选项分析知道,最小功率
当闭合、、,滑片P在最右端时,等效电路图如图3,此时三个电阻并联,电路总电阻最小,总电流最大,且
则最大功率
即滑片P在最右端时,通过调节开关,电路的最大总功率是最小总功率的11倍,故D错误。
故选BC。
10.如图所示的电路中,电源电压U保持不变,滑动变阻器R最大阻值为20Ω。闭合开关S和S2,电压表V1和V2示数分别为U1和U2,电流表的示数为I1;闭合开关S、S1和S2,电流表的示数为I2;闭合开关S和S3,滑动片移到b端时,电流表的示数为0.2A,电压表U1的示数为4V。已知U1∶U2=1∶3,I1∶I2=1∶4。下列说法正确的是( )
A.U=6V B.I=0.1A C.R2=40Ω D.U2=4V
【答案】BC
【详解】A.闭合开关S和S3,滑动变阻器的滑片移到b端时,滑动变阻器和R1串联,滑动变阻器的阻值全部接入电路,电压表V1测量R1两端电压,V2测量滑动变阻器R两端的电压,根据欧姆定律和串联电路的电压特点可得电源电压
故A错误;
BCD.根据可得R1的阻值为
①
闭合开关S和S2,R1、R2、R3串联,电压表V1测量R1两端电压,V2测量R2和R3两端的总电压,电流表测电路中的电流,由欧姆定律和串联电路的电阻特点可知
整理可得
②
电流表示数
闭合开关S、S1和S2,只有R3连入电路,则电流表示数
则
整理可得
③
解①②③可得
综上分析知,故BC正确,D错误。
故选BC。
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