中考冲刺必刷:欧姆定律
一、选择题
1.(2020·荆门)将电阻R和灯泡L接在图甲所示的电路中,电源电压保持不变。图乙为电阻R和灯泡L的I—U图象。闭合开关S,电流表示数为0.3A,则电源电压和电阻R的大小分别是( )
A.8V 6.67Ω B.12V 20Ω
C.8V 20Ω D.12V 10Ω
2.(2017·长春)如图所示的电路中,电源两端电压恒定,将滑片置于滑动变阻器的中点,当开关S1闭合,S2断开时,电压表和电流表的示数分别为U1、I1;当开关S1、S2都闭合时,电压表和电流表的示数分别为U2、I2,则( )
A.U1>U2 B.U1=U2 C.I1<I2 D.I1>I2
3.(2023宁夏·中考真题)如图是“测量小灯泡电阻”的实验电路图,当滑动变阻器的滑片P向左移动时,下列选项正确的是( )
A.电压表示数变小,电流表示数变大,灯丝的电阻变小
B.电压表示数变大,电流表示数变小,灯丝的电阻不变
C.电压表示数变大,电流表示数变大,灯丝的电阻变大
D.电压表示数变小,电流表示数变小,灯丝的电阻变大
4.(2020·雅安)如图所示的电路,闭合开关S、S1后,以下说法正确的是( )
A.灯L1、L2串联 B.电流表A1和A2示数相等
C.断开S1后,电流表A1示数变小 D.断开S1后,电流表A2示数变小
5.(2023·烟台)如图所示,电源电压保持不变,闭合开关S,当滑动变阻器滑片P向右滑动过程中,下列说法正确的是( )
A.电流表A的示数不变
B.电流表的示数变小
C.电压表V的示数变大
D.电压表V的示数与电流表A的示数的比值变小
6.(2024·万江模拟) 如图所示是电阻甲和乙的图像,由图像可知下列判断错误的是( )
A.甲的电阻值是20Ω
B.甲的电阻值大于乙的电阻值
C.甲、乙串联,乙两端电压为1V时,甲两端的电压为3V
D.甲、乙并联,通过甲的电流为0.1A时,通过乙的电流为0.2A
7.(2023·安徽模拟)如图所示的电路中,电源电压保持不变,R为滑动变阻器,L为小灯泡且阻值不变。闭合开关S后,三个电表的指针均有适当偏转且小灯泡正常发光,若在保证电路安全的情况下,将滑片P向左滑动的过程中( )
A.电流表A1示数不变,电压表V示数不变
B.电流表A1示数变大,小灯泡L的亮度变亮
C.电流表A2与电流表A1的示数之差变大
D.电流表A2与电压表V示数的乘积变大
8.(2020九上·沧县期末)两个定值电阻 、 并联在电路中,如图甲所示,它们的电流与其两端的电压关系如图乙所示,闭合开关S,则 , 产生的热量之比为( )
A.2:1 B.1:2 C.4:1 D.1:4
9.(2024·沅江模拟)如图所示电路,电源电压保持不变,电阻R1=8Ω,闭合开关S,移动滑动变阻器滑片,当电流表的示数为2A时,滑动变阻器R2的电功率为64W;当电路中的总功率为64W时,R1的电功率与R2的电功率之比为( )
A.1∶8 B.8∶1 C.2∶7 D.7∶2
10.(2024·市中区)如图所示,电阻R1、R2为定值电阻,电源电压保持不变。当开关S1闭合,S2接a端时,电流表示数为I;当开关S1闭合,S2接b端时,电流表示数为2I,则未知电阻R 的阻值是( )
A. B. C. D.
二、填空题
11.(2020·安顺)如图所示电路,电源电压不变,定值电阻R0与滑动变阻器R串联。调节滑动变阻器的滑片至某一位置时,电流表示数为0.1A,R的功率为0.6W;当滑片移动到另一位置时,电流表示数变化了0.2A,R的功率为0.9W,则电源电压U= V。
12.(2018·自贡)两个电阻甲和乙,电阻值分别为20Ω、40Ω,将它们串联接入电路中,则甲乙两电阻两端的电压之比为 ;将它们并联接入电路中,通过甲乙两电阻的电流之比为 。
13.(2019·赤峰)某段金属丝两端电压为6V时,通过的电流为0.3A;当该金属丝两端电压降为4V时,通过它的电流为 A;当该金属丝两端电压降为0V时,它的电阻为 Ω。
14.(2024·津市市模拟)如图所示,电源电压U保持不变,滑动变阻器最大阻值为R,R1、R2为定值电阻,R1=10Ω,R2=30Ω。滑动变阻器的滑片P置于中点,闭合开关S、S1、S2,电流表A1示数为1.5A;保持滑片P位置不变,闭合开关S,断开开关S1、S2,此时滑动变阻器两端的电压为电源电压的 ,电流表A1示数为I1,改变滑片P的位置使之移到最右端,电流表A2示数为I2,则I1和I2的比值是 ,滑动变阻器的最大阻值与R1的比值是 。
15.(2024·邵东模拟)如图甲的电路中,电源电压保持不变,闭合开关后,滑片P由b端移到a端,电流表示数I与电压表示数U的变化关系如图乙所示,则电源电压U为 V,定值电阻R0的阻值是 Ω,滑动变阻器的最大阻值是 Ω。
16.(2024·江城模拟)如图是汽车油量表的工作原理图,其中的油量表是用电流表改装的,当油箱中的油面下降时,变阻器R1连入的阻值 ,油量表的示数 (均选填“变大”“变小”或“不变”),若油量表是用电压表改装,应与 (选填“R0”或“R1”)并联,实现油量增多,油量表示数变大。
三、实验探究题
17.(2024·信丰模拟)如图甲是小琪实验小组在探究“电流与电阻的关系”时的电路图,电源电压6V恒定不变电压表(量程为0-3V)、电流表(量程为0-0.6A)无损坏,阻值分别为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω的定值电阻各一个。
(1)请根据图甲,用笔画线代替导线连接完成图乙的实物图;(要求:滑片向右滑电流表示数变小)
(2) 连接好电路,闭合开关后,电压表指针迅速偏转到最右端, 电流表无示数,其原因可能是 ;
(3)接着将5Ω的电阻换为10Ω,调节滑动变阻器, 使电压表示数仍为 V, 读出对应电流表的示数并记录, 此过程滑片 P向 (选填“A”或“B”) 端滑;
(4) 为完成5次实验,滑动变阻器的最大电阻应不小于 Ω。
(5)接下来小宇在“探究电流与电压的关系”实验中,运用了控制变量的科学方法。他和实验小组成员经过相互讨论,完成了该实验方案的三次设计如图1: 从A、B、C三幅电路图可以看出他们对实验不断改进的设计过程。
①由图 1A到图1B,改进的主要理由是 ;
②由图1B到图 1C, 改进的主要理由是 ;
18.(2024·兴业模拟) 小明做“测小灯泡电阻”实验时,所用器材有:电源电压为6V且保持不变、额定电压为2.5V的小灯泡、两个滑动变阻器M(“;1A”)、N(“;1A”),电压表、电流表、开关和导线。
(1)请用笔代替导线将图中的器材连接成完整电路 ;
(2)在闭合开关之前,滑动变阻器的滑片应放在最 (填“左”或“右”)端;
(3)闭合开关,发现小灯泡不亮,电流表有示数,电压表无示数,可能的原因是 ;
(4)排除故障后进行实验,小苗将实验数据及相关的计算记录在下列表格中。当电压表的示数为2.5V时,电流表的示数如图乙所示,则此时小灯泡的电阻 (保留一位小数),实验中,选择的滑变器为 (M或N);
实验次数 1 2 3
电压U/V 1.5 2.0 2.5
电流I/A 0.24 0.28
(5)小明根据表格数据算出灯泡在不同电压下的电阻,发现不同电压下小灯泡的电阻值不同,原因是:灯丝电阻受 的影响;
(6)完成上述实验后,小明进一步思考,用已知最大阻值为的滑动变阻器和电流表,在保证电路安全情况下,能否测出未知的定值电阻的阻值呢?他设计电路如图丙所示。
步骤一:闭合开关,当滑动变阻器滑片位于A端时,记下电流表示数;
步骤二:再将滑片滑到B端记下电流表示数;
即可计算出电阻,其表达式为 。(用、和表示)
19.(2024九下·龙马潭模拟) 小明利用电学实验盒设计并进行了以下几组实验(采用的电源都是三节新干电池):
(1)实验一:利用图甲电路来探究电流与电阻的关系,实验中控制电压表示数为U0不变;
①开关闭合前,滑动变阻器的滑片置于图中最右端;将电阻箱调至某阻值,闭合开关,调节滑动变阻器时,发现电压表示数始终为零而电流表示数有明显变化,经检查是由于 而造成的;
②排除故障后,调节电阻箱阻值R,多次实验,得到I与的关系如图乙所示,U0= V;
③在本实验的交流与评估环节,甲同学想知道每次实验中滑动变阻器连入电路的电阻值,但又无法从滑动变阻器上读取。乙同学思考了一会儿,发现一个规律:在电压表示数为U0时,无论电阻箱取哪个阻值,滑动变阻器连入电路的阻值一定是电阻箱阻值的 倍;
(2)实验二:将图甲中电阻箱换成标有“2.5V”字样的小灯泡,实验得到丙所示图像,则小灯泡的额定功率为 W;当小灯泡的电功率为0.6W时,小灯泡的电阻为 Ω;
(3)实验三:小明打算增加一个阻值为R0的电阻,用图丁所示的电路测量小灯泡的电功率。闭合开关S、S1,移动滑片P使电压表的示数为U1;保持滑片P位置不动,只断开开关S1,闭合开关S2,记下电压表的示数为U2,则小灯泡的电功率为 (用已知字母表示)。
四、计算题
20.(2017·天津)如图1所示的电路中,定值电阻R1为10Ω,R2为滑动变阻器,电源电压保持不变.闭合开关S后,滑片P从b端移动到a端的过程,电压表示数U与电流表示数I的关系图象如图2所示.求:
(1)电源电压;
(2)滑动变阻器的最大阻值.
21.(2020·新疆)如图所示的电路中,电源电压为6 V,闭合开关S后,通过电阻R1的电流为1 A,通过电阻R2的电流为2 A。求:
(1)通过电流表的电流;
(2)电路的总电阻;
(3)整个电路在10 s内产生的热量。
22.(2018·新疆)如图所示的电路中,电源电压为9V,灯泡L上标有“6V 1.2W”的字样,闭合开关S,灯泡恰好正常发光,求此时:
(1)通过灯泡L的电流;
(2)电阻R的阻值;
(3)整个电路消耗的电功率。
23.(2020·崇明模拟)在如图(a)所示的电路中,电源电压是6伏不变,电阻R1的阻值为10欧,滑动变阻器R2上标有“ 1A”字样。电压表V的量程是“ ”:
(1)当R1两端电压为4伏时,求此时电路中的电流;
(2)当电流表示数如图(b)所示时,求电压表的示数;
(3)滑动变阻器的滑片P移动时,电流表示数的最大变化量 。
24.(2024·兴业模拟) 如图所示是电子秤的内部电路,杠杆ABO始终处于水平位置,B是杠杆的中点,电源电压恒为15V,R2是阻值为6Ω的定值电阻,R1是压敏电阻,它的阻值随压力变化关系如表所示,当电压表的示数等于或大于3V时,电子秤会自动发出报警声。(杠杆、支架及托盘的重均忽略不计)
压力F/N 50 100 150 200 250 300
阻值R1/Ω 50 30 24 20 17 16
请解答:
(1)当该电子秤恰好报警时通过电路的电流为多少A?此时托盘所放物体的质量为多少kg?
(2)已知杠杆OA的长为40cm,若要使在托盘上所放物体的质量为50kg才报警。则托盘的支撑点B应向左还是向右移?移动的距离为多少?
25.(2024九下·龙马潭模拟) 如图所示是坐位体前屈成绩测试仪,为了加强自我训练,物理爱好者小明同学利用家中器材自制了一个测试仪,原理图如图乙所示,电源电压为U=6V保持不变,其中电阻丝AB粗细均匀,总长度为30cm电阻值为15Ω,电流表的量程为“0-0.6A”。调试过程中发现,不推挡板时P在B;推动挡板P到A时,电流表满偏。则:
(1)电阻的阻值为多少?
(2)在电流表的表盘0.3A刻度处应标上成绩为多少cm?
(3)不断改变P的位置,并把推动挡板P移动距离标在电流表相应刻度上,发现测试仪表盘刻度不均匀。于是设计了如图丙所示电路,使用了量程为0-3V的电压表,同时将更换为。则在电压表的表盘2.0V刻度处应标上成绩为多少cm?
答案解析部分
1.【答案】C
【知识点】欧姆定律及其应用
【解析】【解答】观察图乙图象,根据定值电阻的图象是一条过原点的直线,可判断乙图中的直线是定值电阻R的图象,由图象数据,当定值电阻R两端的电压为4V时,对应的电流是0.2A,根据 ,则定值电阻R的阻值
图甲电路图,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0.3A,根据串联电路电流规律,则电阻R和灯泡L的电流
由图象乙可知,当电路电流是0.3A时,此时灯泡L分压
此时电阻R分压
根据串联电路电压规律可得
ABD不符合题意,C符合题意。
故答案为:C。
【分析】分析电路结构,小灯泡和电阻为串联关系;结合串联电路电流、电压规律和欧姆定律分析求解各个用电器两端的电压和流过它们的电流。
2.【答案】C
【知识点】欧姆定律及其应用
【解析】【解答】解:当开关S1闭合,S2断开时,定值电阻R0与滑动变阻器的最大阻值串联,电流表测电路中的电流,电压表测滑片右侧两端的电压,
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:
I1= ,
电压表的示数:
U1=I1× ;
当开关S1、S2都闭合时,定值电阻R0与滑动变阻器阻值的一半串联,电压表测滑动变阻器两端的电压,电流表测电路中的电流,
此时电路中的电流:
I2= > ,即I1<I2,故C正确、D错误;
电压表的示数:
U2=I2× ,
由I1<I2可得,I1× <I2× ,即U1<U2,故AB错误.
故选C.
【分析】当开关S1闭合,S2断开时,定值电阻R0与滑动变阻器的最大阻值串联,电流表测电路中的电流,电压表测滑片右侧两端的电压;当开关S1、S2都闭合时,定值电阻R0与滑动变阻器阻值的一半串联,电压表测滑动变阻器两端的电压,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路中的电流,再根据欧姆定律求出电压表的示数,然后比较得出答案.
3.【答案】C
【知识点】欧姆定律及其应用
【解析】【解答】根据图片可知,灯泡与变阻器串联,电压表测灯泡电压,电流表测总电流。
当变阻器滑片P向左移动时,变阻器的阻值减小,根据R总=RL+R变可知,总电阻变大。电源电压不变,根据可知,电流表的示数变大。根据U=IR可知,灯泡的电压变大,即电压表的示数变大。由于灯丝温度升高,因此灯丝的电阻变大,故C正确,而A、B、D错误。
故选C。
【分析】根据图片确定电路的串并联关系,利用欧姆定量,结合串联电路的特点分析判断。
4.【答案】D
【知识点】电路的动态分析;电路的基本连接方式
【解析】【解答】A.由图知,闭合开关S、S1后,A1、L1在同一支路上,L2 、S1在一个支路上,所以L1与L2并联,A不符合题意;
B.A1支路上测L1的电流, A2测干路电流,则电流表A1的示数小于A2示数,B不符合题意;
CD.当开关S1断开时,L2所在支路断路,电流变为0,由并联电路的特点可知,L1所在支路的电流不受影响,即电流表A1示数不变,而干路电流变小,因此电流表A2的示数变小,C不符合题意、D符合题意。
故答案为:D。
【分析】电路元件的连接有串联和并联两种方式:由于串联电路只有一条电流路径,流过一个元件的电流同时流过另一个元件,因此各元件相互影响;而并联电路中有多条支路,所以各元件独立工作、互不影响,据此判断两灯泡的连接方式,再根据电流表与被测电路元件串联判断测量的电路元件,根据并联电路中各支路独立工作、互不影响可知,开关S1断开时电流表A2的示数变化。
5.【答案】D
【知识点】电路的动态分析
【解析】【解答】由图示电路图可知,两电阻并联,电压表测电源电压,电流表A1测通过R2的电流,电流表A测干路电流;
A、由于并联电路各个支路互不影响,所以通过定值电阻的电流不变,根据并联电路干路电流等于各支路电流的和,干路电流变大,所以电流表A示数变大,故A错误;
B、闭合开关S,当滑动变阻器滑片P向右滑动过程中,滑动变阻器接入电路阻值变小,电源电压不变,由知通过滑动变阻器的电流变大,电流表A1的示数变大,故B错误;
C、由于电压表测量电源电压,所以滑片移动时电压表的示数不变,故C错误;
D、由于电压表的示数不变,电流表A的示数变大,所以电压表V的示数与电流表A的示数的比值变小,故D正确。
故选:D。
【分析】电压表与测量部分并联,电流表与测量部分串联;根据滑片的移动方向判断滑动变阻器接入电路的阻值如何变化,然后应用并联电路特点与欧姆定律,判断电压及电流的变化。
6.【答案】B
【知识点】并联电路的电流规律;串联电路的电压规律;欧姆定律及其应用
【解析】【解答】A.甲的电阻值是,故A正确;不符合题意;
B.乙的电阻是变化的,当两个图像相交时,电压相同,通过电阻的电流相同,故此时两个电阻相同,故B错误;符合题意;
C.甲、乙串联,乙两端电压为1V时,此时通过甲、乙的电流为0.15A,则甲两端的电压为3V,故C正确;不符合题意;
D.甲、乙并联,通过甲的电流为0.1A时,此时电源电压为2V,则通过乙的电流为0.2A,故D正确;不符合题意。
故选B。
【分析】(1)分析图像,根据欧姆定律计算甲的电阻值;
(2)分析图像,得出结论;
(3)将甲和乙串联,通过两电阻的电流相等,根据图象读出两电阻两端的电压,根据串联电路的电压特点求出它们两端的电压;
(4)将甲和乙并联,它们两端的电压相等,根据图象读出通过两电阻的电流,根据并联电路的电流特点求出通过乙的电流;
7.【答案】D
【知识点】电路的动态分析
【解析】【解答】根据电路图判断,灯泡L和滑动变阻器R并联,电流表A1滑动变阻器的电流,A2测量干路电流,电压表测量电源电压;当滑片向左滑动时,电阻减小,
A.测量电阻R的电流表A1变大,A不符合题意;
B.滑动变阻器的电阻减小时,灯泡L和电阻在不同的支路上,灯泡亮度不变,B不符合题意;
C.电流表A2和R支路电流之差是灯泡的电流,灯泡电流不变,C不符合题意;
D.支路的电阻R减小,干路电流变大,电压表示数测量电源电压,示数不变,根据P=UI,电流表A2和电压表示数的乘积变大,D符合题意。
故答案为:D.
【分析】在并联电路中,支路电阻减小,电流变大,干路电流变大。
8.【答案】A
【知识点】欧姆定律及其应用;焦耳定律
【解析】【解答】由并联电路的特点知道,R1、R2的电压是相同的,由图乙知道,在电压相同时,通过R1、R2 的电流之比是2:1;由I=U/R知道,R1、R2 的电阻之比为1:2;由图甲知道,闭合开关S,则通电时间相同,由 知道,产生的热量与电阻成反比,故R1、R2产生的热量之比是2:1,
故答案为:A.
【分析】理清元件的连接方式,根据图像利用欧姆定律判定电阻的阻值关系,根据焦耳定律公式判定产生热量的比值。
9.【答案】C
【知识点】欧姆定律及其应用;电功率的计算
【解析】【解答】由图可知,开关闭合后,定值电阻R1与变阻器R2串联,电流表测量电路中的电流;
电路中的电流为I1=2A时,
根据欧姆定律可得,R1两端的电压:U1=I1R1=2A×8Ω=16V,
根据P=UI可得,R2两端的电压:,
根据串联电路电压规律可得,电源电压:U=U1+U2=16V+32V=48V;
当电路的总功率为P总=64W时,
由P=UI可得,电路中的电流:,
根据P=UI=I2R可得,R1消耗的功率:,
根据串联电路电功率规律可得,R2消耗的电功率:
P2=P总-P1=64W-W=W,
则R1的电功率与R2的电功率之比:。
综上可知,A、B、D错误,C正确。
故选C。
【分析】由图可知,开关闭合后,定值电阻R1与变阻器R2串联,电流表测量电路中的电流;
电路中的电流为2A时,根据欧姆定律计算R2两端的电压,根据P=UI计算R2两端的电压,根据串联电路电压规律计算电源电压;
当电路的总功率为64W时,根据P=UI计算电路中的电流,根据P=UI=I2R计算R1消耗的功率,根据串联电路电功率规律计算R2消耗的电功率,再计算R1的电功率与R2的电功率之比。
10.【答案】D
【知识点】欧姆定律及其应用
【解析】【解答】 当开关S1闭合,S2接a端时,R1和待测电阻Rx串联接入电路,电流表测电路中的电流,电流表示数为I,
根据串联电路的电阻规律结合欧姆定律可得电源电压:U=I(R1+Rx)①;
当开关S1闭合,S2接b端时,R2和待测电阻Rx串联接入电路,电流表测电路中的电流,电流表示数为2I,
根据串联电路的电阻规律结合欧姆定律可得电源电压:U=2I(R2+Rx)②;
联立①②,解得。
故选D。
【分析】根据电源电压不变,根据U=IR列出方程,然后联立计算出未知电阻Rx的阻值即可。
11.【答案】7.5
【知识点】欧姆定律及其应用;电功率的计算
【解析】【解答】调节滑动变阻器的滑片至某一位置时,电流表示数为0.1A,R的功率为0.6W,根据P=UI,R的电压为
滑片移动到另一位置时,电流表示数变化了0.2A,这时电流表的示数为0.3A,R的功率为0.9W,根据P=UI,R的电压为
设电源电压为U,由串联电路的规律及欧姆定律,根据R0的电阻不变列方程有
即
电源电压为
【分析】根据电功率和电流的比值计算电压,根据电阻不变,电压和电流的比值相等,计算电压。
12.【答案】1:2;2:1
【知识点】欧姆定律及其应用
【解析】【解答】两个电阻甲和乙,电阻值分别为20Ω、40Ω,将它们串联接入电路中,通过的电流是相同的,根据U=IR可知,其电压之比等于电阻之比,即U1:U2=R1:R2=20Ω:40Ω=1:2;将它们并联接入电路中,其两端的电压是相等的,根据I= 可知,其电流与电阻成反比,即电流之比等于电阻之比的倒数,I1:I2=R2:R1=40Ω:20Ω=2:1。
故答案为:1:2;2:1.
【分析】在串联电路中,各处的电流是相同的;在并联电路中,各支路两端的电压相等.再利用欧姆定律Y=UR计算即可.
13.【答案】0.2;20
【知识点】影响电阻大小的因素;欧姆定律及其应用
【解析】【解答】由 可得,该金属丝的电阻:
当该金属丝两端电压降为4V时,通过它的电流: 。
因电阻是导体本身的一种性质,与两端的电压和通过的电流无关,所以,当该金属丝两端电压降从4V时或降为0V时,该金属丝的阻值仍为20Ω不变。
故答案为:0.2;20.
【分析】由欧姆定律 可得该金属丝的电阻;电阻是导体本身的一种性质,与两端的电压和通过的电流无关,再利用欧姆定律进行计算即可.
14.【答案】3:5;4:1
【知识点】串联电路的电压规律;欧姆定律及其应用
【解析】【解答】滑动变阻器的滑片P置于中点,闭合开关S、S1、S2,电流表A1示数为1.5A;R1、R2并联,电流表测量R1的电流;
根据欧姆定律知,电源电压U=U1=I1R1=1.5A×10Ω=15V;
闭合开关S,断开开关S1、S2,R与R2串联,此时滑动变阻器两端的电压为电源电压的,
根据串联电路的特点知,R2的电压U2=U-U=15V-×15V=9V;
电流表A1示数为;
此时滑片在中点,则R=;
故滑动变阻器的最大值R=2×20Ω=40Ω;
改变滑片P的位置使之移到最右端,电流表A2示数为;
则I1和I2的比值是0.3A:0.5A=3:5;
滑动变阻器的最大阻值与R1的比值是40Ω:10Ω=4:1。
【分析】(1)闭合开关S、S1、S2,R1、R2并联,已知电流表测量R1的电流;根据欧姆定律计算电源电压;
(2)闭合开关S,断开开关S1、S2,R与R2串联,根据串联电压特点和欧姆定律计算电路中的电流与滑动变阻器接入电路的阻值,得出最大阻值;
(3)根据滑片在最右端和电源电压计算电路中的电流,得出电流之比与电阻之比。
15.【答案】9;6;12
【知识点】欧姆定律及其应用
【解析】【解答】 当变阻器的滑片接在a端时,电路中只有定值电阻,
此时电流最大,电压表的示数就是电源电压,即:电源电压:U=9V;
由 可知,定值电阻:;
当变阻器的滑片接在b端时,滑动变阻器与定值电阻串联,
电路中总电阻最大,电流最小,
由 可知电路的总电阻:;
则滑动变阻器的最大阻值:Rm=R总-R=18Ω-6Ω=12Ω;
故答案为:9;6;12。
【分析】当滑片在a端时,电路中只有定值电阻,此时电流最大,电压表的示数就是电源电压,利用欧姆定律解得定值电阻阻值;
当滑片在b端时,电路中电阻最大,电流最小,根据串联电路特点与欧姆定律求出滑动变阻器的最大阻值。
16.【答案】变大;变小;R0
【知识点】串联电路的电压规律;欧姆定律及其应用
【解析】【解答】(1)当油面下降时,变阻器的滑片向上移动,则变阻器的阻值变大。根据R总=R1+R0可知,总电阻变大。根据可知,总电流变小,则油量表的示数变小;
(2)当油量增大时,变阻器的滑片向下移动,则变阻器阻值减小,根据串联电路的分压规律可知,变阻器的电压减小。根据U总=U1+U2可知,R0两端的电压变大,因此电压表应该与R0并联。
【分析】(1)当油面下降时,根据图片确定变阻器接入阻值的变化,再根据R总=R1+R0分析总电阻的变化,根据分析总电流的变化,也就是油量表的示数变化;
(2)在串联电路中,电压与电阻成正比,当油量增多时,首先确定变阻器的阻值变化,再根据分压规律分析它两端的电压变化,再根据U总=U1+U2分析R0的电压变化,哪个与描述一致,哪个就是正确选项。
17.【答案】(1) 或
(2)定值电阻R开路
(3)2.5;B
(4)35
(5)实验需要保证电阻大小保持不变;方便改变定值电阻两端电压
【知识点】探究电流与电压、电阻的关系实验
【解析】【解答】(1)在探究“电流与电阻的关系”实验中,电压表并联在定值电阻两端;根据题意知道,要求滑片向右滑电流表示数变小,即滑动变阻器滑片向右移动阻值变大,故滑动变阻器选用左下接线柱与定值电阻串联在电路中,如下图
或
(2)连接好电路,闭合开关后,电流表无示数,说明电路可能断路,电压表指针迅速偏转到最右端,说明电压表与电源连通,则与电压表并联的电路以外的电路是完好的,则与电压表并联的电路断路了,即其原因可能是定值电阻R断路。
(3)由图丙知道,电流与电阻的乘积为
为一定值,故可以得出实验结论:当电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成反比。
根据串联分压原理知道,电阻增大,其分得的电压增大;探究电流与电阻的实验中应控制电压不变,即应保持电阻两端的电压不变,即保持2.5V不变;接着将5Ω的电阻换为10Ω,根据串联电路电压的规律知道,应增大滑动变阻器分得的电压,由分压原理,应增大滑动变阻器连入电路中的电阻,所以滑片应向B端移动。
(4)实验中使用的定值电阻阻值最大为25Ω,定值电阻两端的电压始终保持UV=2.5V,根据串联电路电压的规律,滑动变阻器分得的电压
滑动变阻器分得的电压为电压表示数的
根据分压原理,当接入25Ω电阻时,滑动变阻器连入电路中的电阻为
即所选择的滑动变阻器的最大阻值不能小于35Ω。
(5)①由图1A到图1B,将小灯泡换成了定值电阻,改进的主要理由是小灯泡的电阻随温度的升高而增大,实验需要保证电阻大小保持不变。
②由图1B到图1C,电路中增加了滑动变阻器,通过改变滑动变阻器接入电路的电阻来改变定值电阻两端的电压,故改进的主要理由是可方便改变定值电阻两端电压,从而多次测量,得出普遍性的规律。
故答案为:(1)见解答图;(2)定值电阻R开路;(3)2.5;B;(4)35;(5)实验需要保证电阻大小保持不变;可方便改变定值电阻两端电压,从而多次测量,得出普遍性的规律。
【分析】当滑片P向右滑电流表示数变小,说明电路中电阻变大,据此确定变阻器选用左下接线柱串联在电路中;电压表应并联在定值电阻两端;
18.【答案】(1)
(2)左
(3)小灯泡短路
(4)8.3;N
(5)温度
(6)
【知识点】探究电流与电压、电阻的关系实验;伏安法测电阻的探究实验
【解析】【解答】(1) 第1空、 根据实验的目的可知,需要测量灯泡的电流和灯泡两端的电压,所以将灯泡与电流表串联,电压表并联在灯泡两端,如图所示:
(2) 第1空、 为了保护电路,在闭合开关之前,滑动变阻器的滑片应放在阻值最大处,即最左端。故该空填“左”;
(3) 第1空、 电流表有示数,说明电路是通路,电压表没有示数,说明电压表并联的小灯泡短路,同时也符合小灯泡不亮,所以闭合开关发现小灯泡不亮,但电流表有示数,电压表无示数,则可能原因是小灯泡短路。故该空填“ 小灯泡短路 ”;
(4) 第1空、 由图甲可知, 乙图中电流表量程为0~0.6A,分度值为0.02A,电流表示数为0.3A, 根据 可得,此时灯泡电阻值为
。故该空填“ 8.3 ”;
第2空、 由表格数据可知,电路中的最小电流为0.24A,灯泡两端的电压为1.5V,根据串联电路的总电压等于各用电器两端的电压之和可得,滑动变阻器两端的电压为
滑动变阻器连入的最大电阻值为
所以,需要选择的滑动变阻器N。故该空填“ N ”;
(5) 第1空、 因为灯丝电阻受温度的影响,所以不同电压下小灯泡的电阻值不同。故该空填“ 温度 ”;
(6) 第1空、 由图丙可知,将滑片滑到A端时, 与变阻器的最大电阻串联,记下电流表的示数 由欧姆定律和串联电路的规律可得,电源电压
闭合开关,当滑动变阻器滑片位于B端时,电路为 的简单电路,由欧姆定律可得,电源电压为
由①②解得 。故该空填“ ”。
【分析】 1)根据实验目的明确电路连接方式。
(2)闭合开关前滑动变阻器滑片位置要保证电路安全。
(3)通过电流表有示数、电压表无示数等现象判断故障原因。
(4)根据电流表读数和欧姆定律计算电阻,再根据表格数据结合串联电路特点选择合适的滑动变阻器。
(5)解释小灯泡电阻变化的原因。
(6)通过复杂电路在不同状态下的分析,利用欧姆定律和串联电路规律来计算未知电阻。
19.【答案】(1)电阻箱短路;2;1.25
(2)1.25;3.7
(3)
【知识点】探究电流与电压、电阻的关系实验
【解析】【解答】(1)①闭合开关,调节滑动变阻器时,发现电流表示数有明显变化,说明电路是通路,电压表示数始终为零,说明电压表并联的电路短路或电压表短路或电压表断路,即电路故障可能是电阻箱短路或电压表短路或电压表断路;
②由I与关系图线知,当电流为0.1A时,为0.05Ω
,则R=20Ω,故电压Uo=IR=0.1AX20Ω=2V;③由题意可知电源为三节新干电池,所以电源电压;
由串联电路的电压规律可知,滑动变阻器两端分得的电压,由串联电路分压原理可知:
,即解得:R滑=1.25Ro;
(2)灯泡的额定电压为2.5V,根据图丙可知道对应的电流=0.5A,则灯的额定功率;
根据图丙可知,当小灯泡的电功率为0.6W时,通过灯泡的电流I=0.4A,灯泡两端电压U=1.5V,由欧姆定律可得小灯泡的电阻为:
;
(3)闭合开关S、,电压表测量小灯泡两端的电压,移动滑片P使电压表的示数为,即小灯泡两端的电压是;
保持滑片P位置不动,只断开开关,闭合开关S2,电压表测量小灯泡和定值电阻两端的电压,记下电压表的示数为,由于电路连接方式不变,电路中电阻不变,电流不变,此时灯泡两端的电压仍为;根据串联电路电压规律,定值电阻两端的电压是,
定值电阻中的电流为:
,
定值电阻和小灯泡串联,根据串联电路电流处处相
等,则小灯泡中的电流是,
小灯泡的功率为:
故答案为:(1)①电阻箱短路;②2;③1.25;(2)1.25;3.7;(3)
【分析】(1) ①闭合开关,调节滑动变阻器时,发现电流表示数有明显变化,说明电路是通路,电压表示数始终为零,说明电压表并联的电路短路或电压表短路或电压表断路;
②先由I与关系图线得到一组电流和电阻的值,然后根据U=IR计算得到U的值;
③由串联电路的电压规律和分压原理计算滑动变阻器阻值与电阻箱阻值的关系;
(2)根据图丙找出额定电压下的电流,利用P=UI算出小灯泡的额定功率;
根据图丙找出当小灯泡的电功率为0.6W时,通过灯泡的电流和灯泡两端的电压,然后根据欧姆定律算出小灯泡的电阻;
(3)闭合开关S、,移动滑片P使电压表的示数为U,电压表测量小灯泡两端的电压,保持滑片P位置不动,只断开开关,闭合开关,电压表测量小灯泡和定值电阻两端的电压,记下电压表的示数为,根据串联电路电压规律求出定值电阻两端的电压,根据欧姆定律求出定值电阻中的电流,即通过小灯泡的电流,根据P=UI求出小灯泡的功率。
20.【答案】(1)解:由图1可知,两电阻串联,电压表测R2两端的电压,电流表测电路中的电流.
当滑动变阻器接入电路中的电阻为0时,电路中的电流最大,由图2可知I1=0.6A,
由I= 可得,电源的电压:
U=I1R1=0.6A×10Ω=6V
(2)解:由欧姆定律可知滑动变阻器的最大阻值:
R2= = =20Ω
【知识点】欧姆定律及其应用
【解析】【分析】(1)由图1可知,两电阻串联,电压表测R2两端的电压,电流表测电路中的电流.当滑动变阻器接入电路中的电阻为0时电路中的电流最大,根据U=IR求出电源电压;(2)当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时电路中的电流最小、电压表的示数最大,由图象读出电流和电压,根据欧姆定律求出滑动变阻器的最大阻值.
21.【答案】(1)解:两个电阻并联,电流表测量是并联电路干路的电流,其大小为
答:通过电流表的电流为3A;
(2)解:电路的总电阻为
答:电路的总电阻为2Ω;
(3)解:整个电路在10s内产生的热量为
答:整个电路在10 s内产生的热量为180J。
【知识点】并联电路的电流规律;欧姆定律及其应用;电功的计算
【解析】【分析】(1)根据并联电路电流规律计算干路电流;(2)利用电压和电流的比值计算电阻;(3)根据电压、电流和时间的乘积计算电流产生的热量。
22.【答案】(1)解:因灯泡L恰好正常发光,由 得通过灯泡L的电流:
答:通过灯泡L的电流为0.2A
(2)解:电阻R与灯泡串联,根据串联电路电压的规律知:电阻R的电压为: ;串联电路电流处处相等,即 ;电阻R的阻值:
答:电阻R的阻值为15Ω
(3)解:电路消耗的总功率:
答:整个电路消耗的电功率为1.8W
【知识点】欧姆定律及其应用;电功率的计算
【解析】【分析】(1)根据电功率的计算公式P=UI求出灯泡的电流;
(2)根据串联电路中电压及电流的规律及欧姆定律求出电阻;
(3)根据P=UI求出电路消耗的总功率.
23.【答案】(1)解:电路中电阻R1和滑动变阻器R2串联,电路中的电流和R1的电流相等
答:当R1两端电压为4伏时,电路中的电流为 ;
(2)解:当滑动变阻器接入电路中的电阻为0时,此时电路中电阻最小,电流达到最大值
故电流表所选量程为 ,图b中电流表示数为0.3A,此时R1两端电压
电压表的示数为滑动变阻器R2两端电压
答:电流表示数如图(b)所示时,电压表的示数为 ;
(3)解:电压表V所用量程是“ ”,故滑动变阻器R2两端电压最大值为3V,根据串联电路的分压原理可知,此时变阻器接入电路中的电阻和R1阻值相等,即滑动变阻器接入电路中的最大电阻为 ,此时电路中的电流最小
所以,滑动变阻器的滑片P移动时,电流表示数的最大变化量
答:滑动变阻器的滑片P移动时,电流表示数的最大变化量为 。
【知识点】欧姆定律及其应用
【解析】【分析】(1)分析电路结构,定值电阻和滑动变阻器是串联关系,电流相等,利用欧姆定律求解电流;
(2)用电器电压之和为电源电压,结合电源电压和定值电阻电压求解滑动变阻器电压;
(3)结合滑动变阻器电压的变化求解电流的变化即可。
24.【答案】(1)解:闭合开关,两电阻串联接入电路,电压表测定值电阻两端的电压,当电压表的示数等于或大于3V时,电子秤会自动发出报警声,根据欧姆定律可得此时通过电路的电流
串联电路总电压等于各部分电压之和,此时力敏电阻两端的电压
此时力敏电阻接入电路的阻值
由表格可知力敏电阻受到的压力为150N,根据杠杆平衡条件可得F×OA=G×OB
则托盘所放物体的重力
托盘所放物体的质量
答:当该电子秤恰好报警时通过电路的电流为0.5A,此时托盘所放物体的质量为30kg。
(2)解:托盘上所放物体的重力
根据杠杆平衡条件可得F×OA=G'×OB'
则
则托盘支撑点B应向右移
答:则托盘的支撑点B应向右移,移动的距离为8cm。
【知识点】重力及其大小的计算;串联电路的电压规律;欧姆定律及其应用
【解析】【分析】 (1)第一问中,根据报警条件确定电压表读数,利用欧姆定律算出电流。再根据串联电路电压特点求出压敏电阻两端电压,进而算出其阻值,通过表格找到对应的压力,结合杠杆平衡条件算出物体重力,从而得出质量。
(2)第二问先算出质量为 50kg 物体的重力,根据新的杠杆平衡条件算出新的 OB'长度,与原来的 OB 长度比较确定移动方向和距离。
25.【答案】(1)解: 推动挡板P到A时,电路为R1的简单电路,此时电路中的电流为I=0.6A,由可得,电阻R1的阻值为
答:电阻R1的阻值为;
(2)解: 因电阻丝AB粗细均匀电阻丝的总长度为30cm,电阻值为15Ω,即电阻丝阻值与长度的关系为
即1cm长度电阻丝阻值为
当电路中的电流I=0.3A时,电路的总电阻为
此时电阻丝接入电路中的电阻为
则电阻丝AB未接入电路部分的阻值为
所以,在电流表的表盘0.3A刻度处就标上成绩为
答:在电流表的表盘0.3A刻度处应标上成绩为10cm;
(3)解: 由题意知,当电压表示数为时,此时电路电流为
由于串联电路电流处处相等,则此时电阻丝AB与电压表并联部分的电阻阻值为
则在电压表表盘2.0V刻度处应标上成绩为
答:在电压表的表盘2.0V刻度处应标上成绩为20cm。
【知识点】欧姆定律及其应用
【解析】【分析】(1)推动挡板P到A时,电路为R1的简单电路,根据欧姆定律求出R的阻值;
(2)当电路中的电流为0.3A时,根据欧姆定律求出电路的总电阻,利用电阻的串联求出此时电阻丝接入电路中的电阻,然后根据电路的结构和电阻丝的特点求出推动挡板P移动的距离;
(3)由图丙可知:R、串联,滑动变阻器的电阻全部连入电路,电压表测量上PB段两端的电压,
根据串联电路的电阻特点和欧姆定律求出电压表示数为2V时PB段的电阻,然后根据电阻丝的特点求出推动挡板P移动的距离,即为电压表的表盘2.0V刻度处应标上成绩。
1 / 1中考冲刺必刷:欧姆定律
一、选择题
1.(2020·荆门)将电阻R和灯泡L接在图甲所示的电路中,电源电压保持不变。图乙为电阻R和灯泡L的I—U图象。闭合开关S,电流表示数为0.3A,则电源电压和电阻R的大小分别是( )
A.8V 6.67Ω B.12V 20Ω
C.8V 20Ω D.12V 10Ω
【答案】C
【知识点】欧姆定律及其应用
【解析】【解答】观察图乙图象,根据定值电阻的图象是一条过原点的直线,可判断乙图中的直线是定值电阻R的图象,由图象数据,当定值电阻R两端的电压为4V时,对应的电流是0.2A,根据 ,则定值电阻R的阻值
图甲电路图,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0.3A,根据串联电路电流规律,则电阻R和灯泡L的电流
由图象乙可知,当电路电流是0.3A时,此时灯泡L分压
此时电阻R分压
根据串联电路电压规律可得
ABD不符合题意,C符合题意。
故答案为:C。
【分析】分析电路结构,小灯泡和电阻为串联关系;结合串联电路电流、电压规律和欧姆定律分析求解各个用电器两端的电压和流过它们的电流。
2.(2017·长春)如图所示的电路中,电源两端电压恒定,将滑片置于滑动变阻器的中点,当开关S1闭合,S2断开时,电压表和电流表的示数分别为U1、I1;当开关S1、S2都闭合时,电压表和电流表的示数分别为U2、I2,则( )
A.U1>U2 B.U1=U2 C.I1<I2 D.I1>I2
【答案】C
【知识点】欧姆定律及其应用
【解析】【解答】解:当开关S1闭合,S2断开时,定值电阻R0与滑动变阻器的最大阻值串联,电流表测电路中的电流,电压表测滑片右侧两端的电压,
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:
I1= ,
电压表的示数:
U1=I1× ;
当开关S1、S2都闭合时,定值电阻R0与滑动变阻器阻值的一半串联,电压表测滑动变阻器两端的电压,电流表测电路中的电流,
此时电路中的电流:
I2= > ,即I1<I2,故C正确、D错误;
电压表的示数:
U2=I2× ,
由I1<I2可得,I1× <I2× ,即U1<U2,故AB错误.
故选C.
【分析】当开关S1闭合,S2断开时,定值电阻R0与滑动变阻器的最大阻值串联,电流表测电路中的电流,电压表测滑片右侧两端的电压;当开关S1、S2都闭合时,定值电阻R0与滑动变阻器阻值的一半串联,电压表测滑动变阻器两端的电压,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路中的电流,再根据欧姆定律求出电压表的示数,然后比较得出答案.
3.(2023宁夏·中考真题)如图是“测量小灯泡电阻”的实验电路图,当滑动变阻器的滑片P向左移动时,下列选项正确的是( )
A.电压表示数变小,电流表示数变大,灯丝的电阻变小
B.电压表示数变大,电流表示数变小,灯丝的电阻不变
C.电压表示数变大,电流表示数变大,灯丝的电阻变大
D.电压表示数变小,电流表示数变小,灯丝的电阻变大
【答案】C
【知识点】欧姆定律及其应用
【解析】【解答】根据图片可知,灯泡与变阻器串联,电压表测灯泡电压,电流表测总电流。
当变阻器滑片P向左移动时,变阻器的阻值减小,根据R总=RL+R变可知,总电阻变大。电源电压不变,根据可知,电流表的示数变大。根据U=IR可知,灯泡的电压变大,即电压表的示数变大。由于灯丝温度升高,因此灯丝的电阻变大,故C正确,而A、B、D错误。
故选C。
【分析】根据图片确定电路的串并联关系,利用欧姆定量,结合串联电路的特点分析判断。
4.(2020·雅安)如图所示的电路,闭合开关S、S1后,以下说法正确的是( )
A.灯L1、L2串联 B.电流表A1和A2示数相等
C.断开S1后,电流表A1示数变小 D.断开S1后,电流表A2示数变小
【答案】D
【知识点】电路的动态分析;电路的基本连接方式
【解析】【解答】A.由图知,闭合开关S、S1后,A1、L1在同一支路上,L2 、S1在一个支路上,所以L1与L2并联,A不符合题意;
B.A1支路上测L1的电流, A2测干路电流,则电流表A1的示数小于A2示数,B不符合题意;
CD.当开关S1断开时,L2所在支路断路,电流变为0,由并联电路的特点可知,L1所在支路的电流不受影响,即电流表A1示数不变,而干路电流变小,因此电流表A2的示数变小,C不符合题意、D符合题意。
故答案为:D。
【分析】电路元件的连接有串联和并联两种方式:由于串联电路只有一条电流路径,流过一个元件的电流同时流过另一个元件,因此各元件相互影响;而并联电路中有多条支路,所以各元件独立工作、互不影响,据此判断两灯泡的连接方式,再根据电流表与被测电路元件串联判断测量的电路元件,根据并联电路中各支路独立工作、互不影响可知,开关S1断开时电流表A2的示数变化。
5.(2023·烟台)如图所示,电源电压保持不变,闭合开关S,当滑动变阻器滑片P向右滑动过程中,下列说法正确的是( )
A.电流表A的示数不变
B.电流表的示数变小
C.电压表V的示数变大
D.电压表V的示数与电流表A的示数的比值变小
【答案】D
【知识点】电路的动态分析
【解析】【解答】由图示电路图可知,两电阻并联,电压表测电源电压,电流表A1测通过R2的电流,电流表A测干路电流;
A、由于并联电路各个支路互不影响,所以通过定值电阻的电流不变,根据并联电路干路电流等于各支路电流的和,干路电流变大,所以电流表A示数变大,故A错误;
B、闭合开关S,当滑动变阻器滑片P向右滑动过程中,滑动变阻器接入电路阻值变小,电源电压不变,由知通过滑动变阻器的电流变大,电流表A1的示数变大,故B错误;
C、由于电压表测量电源电压,所以滑片移动时电压表的示数不变,故C错误;
D、由于电压表的示数不变,电流表A的示数变大,所以电压表V的示数与电流表A的示数的比值变小,故D正确。
故选:D。
【分析】电压表与测量部分并联,电流表与测量部分串联;根据滑片的移动方向判断滑动变阻器接入电路的阻值如何变化,然后应用并联电路特点与欧姆定律,判断电压及电流的变化。
6.(2024·万江模拟) 如图所示是电阻甲和乙的图像,由图像可知下列判断错误的是( )
A.甲的电阻值是20Ω
B.甲的电阻值大于乙的电阻值
C.甲、乙串联,乙两端电压为1V时,甲两端的电压为3V
D.甲、乙并联,通过甲的电流为0.1A时,通过乙的电流为0.2A
【答案】B
【知识点】并联电路的电流规律;串联电路的电压规律;欧姆定律及其应用
【解析】【解答】A.甲的电阻值是,故A正确;不符合题意;
B.乙的电阻是变化的,当两个图像相交时,电压相同,通过电阻的电流相同,故此时两个电阻相同,故B错误;符合题意;
C.甲、乙串联,乙两端电压为1V时,此时通过甲、乙的电流为0.15A,则甲两端的电压为3V,故C正确;不符合题意;
D.甲、乙并联,通过甲的电流为0.1A时,此时电源电压为2V,则通过乙的电流为0.2A,故D正确;不符合题意。
故选B。
【分析】(1)分析图像,根据欧姆定律计算甲的电阻值;
(2)分析图像,得出结论;
(3)将甲和乙串联,通过两电阻的电流相等,根据图象读出两电阻两端的电压,根据串联电路的电压特点求出它们两端的电压;
(4)将甲和乙并联,它们两端的电压相等,根据图象读出通过两电阻的电流,根据并联电路的电流特点求出通过乙的电流;
7.(2023·安徽模拟)如图所示的电路中,电源电压保持不变,R为滑动变阻器,L为小灯泡且阻值不变。闭合开关S后,三个电表的指针均有适当偏转且小灯泡正常发光,若在保证电路安全的情况下,将滑片P向左滑动的过程中( )
A.电流表A1示数不变,电压表V示数不变
B.电流表A1示数变大,小灯泡L的亮度变亮
C.电流表A2与电流表A1的示数之差变大
D.电流表A2与电压表V示数的乘积变大
【答案】D
【知识点】电路的动态分析
【解析】【解答】根据电路图判断,灯泡L和滑动变阻器R并联,电流表A1滑动变阻器的电流,A2测量干路电流,电压表测量电源电压;当滑片向左滑动时,电阻减小,
A.测量电阻R的电流表A1变大,A不符合题意;
B.滑动变阻器的电阻减小时,灯泡L和电阻在不同的支路上,灯泡亮度不变,B不符合题意;
C.电流表A2和R支路电流之差是灯泡的电流,灯泡电流不变,C不符合题意;
D.支路的电阻R减小,干路电流变大,电压表示数测量电源电压,示数不变,根据P=UI,电流表A2和电压表示数的乘积变大,D符合题意。
故答案为:D.
【分析】在并联电路中,支路电阻减小,电流变大,干路电流变大。
8.(2020九上·沧县期末)两个定值电阻 、 并联在电路中,如图甲所示,它们的电流与其两端的电压关系如图乙所示,闭合开关S,则 , 产生的热量之比为( )
A.2:1 B.1:2 C.4:1 D.1:4
【答案】A
【知识点】欧姆定律及其应用;焦耳定律
【解析】【解答】由并联电路的特点知道,R1、R2的电压是相同的,由图乙知道,在电压相同时,通过R1、R2 的电流之比是2:1;由I=U/R知道,R1、R2 的电阻之比为1:2;由图甲知道,闭合开关S,则通电时间相同,由 知道,产生的热量与电阻成反比,故R1、R2产生的热量之比是2:1,
故答案为:A.
【分析】理清元件的连接方式,根据图像利用欧姆定律判定电阻的阻值关系,根据焦耳定律公式判定产生热量的比值。
9.(2024·沅江模拟)如图所示电路,电源电压保持不变,电阻R1=8Ω,闭合开关S,移动滑动变阻器滑片,当电流表的示数为2A时,滑动变阻器R2的电功率为64W;当电路中的总功率为64W时,R1的电功率与R2的电功率之比为( )
A.1∶8 B.8∶1 C.2∶7 D.7∶2
【答案】C
【知识点】欧姆定律及其应用;电功率的计算
【解析】【解答】由图可知,开关闭合后,定值电阻R1与变阻器R2串联,电流表测量电路中的电流;
电路中的电流为I1=2A时,
根据欧姆定律可得,R1两端的电压:U1=I1R1=2A×8Ω=16V,
根据P=UI可得,R2两端的电压:,
根据串联电路电压规律可得,电源电压:U=U1+U2=16V+32V=48V;
当电路的总功率为P总=64W时,
由P=UI可得,电路中的电流:,
根据P=UI=I2R可得,R1消耗的功率:,
根据串联电路电功率规律可得,R2消耗的电功率:
P2=P总-P1=64W-W=W,
则R1的电功率与R2的电功率之比:。
综上可知,A、B、D错误,C正确。
故选C。
【分析】由图可知,开关闭合后,定值电阻R1与变阻器R2串联,电流表测量电路中的电流;
电路中的电流为2A时,根据欧姆定律计算R2两端的电压,根据P=UI计算R2两端的电压,根据串联电路电压规律计算电源电压;
当电路的总功率为64W时,根据P=UI计算电路中的电流,根据P=UI=I2R计算R1消耗的功率,根据串联电路电功率规律计算R2消耗的电功率,再计算R1的电功率与R2的电功率之比。
10.(2024·市中区)如图所示,电阻R1、R2为定值电阻,电源电压保持不变。当开关S1闭合,S2接a端时,电流表示数为I;当开关S1闭合,S2接b端时,电流表示数为2I,则未知电阻R 的阻值是( )
A. B. C. D.
【答案】D
【知识点】欧姆定律及其应用
【解析】【解答】 当开关S1闭合,S2接a端时,R1和待测电阻Rx串联接入电路,电流表测电路中的电流,电流表示数为I,
根据串联电路的电阻规律结合欧姆定律可得电源电压:U=I(R1+Rx)①;
当开关S1闭合,S2接b端时,R2和待测电阻Rx串联接入电路,电流表测电路中的电流,电流表示数为2I,
根据串联电路的电阻规律结合欧姆定律可得电源电压:U=2I(R2+Rx)②;
联立①②,解得。
故选D。
【分析】根据电源电压不变,根据U=IR列出方程,然后联立计算出未知电阻Rx的阻值即可。
二、填空题
11.(2020·安顺)如图所示电路,电源电压不变,定值电阻R0与滑动变阻器R串联。调节滑动变阻器的滑片至某一位置时,电流表示数为0.1A,R的功率为0.6W;当滑片移动到另一位置时,电流表示数变化了0.2A,R的功率为0.9W,则电源电压U= V。
【答案】7.5
【知识点】欧姆定律及其应用;电功率的计算
【解析】【解答】调节滑动变阻器的滑片至某一位置时,电流表示数为0.1A,R的功率为0.6W,根据P=UI,R的电压为
滑片移动到另一位置时,电流表示数变化了0.2A,这时电流表的示数为0.3A,R的功率为0.9W,根据P=UI,R的电压为
设电源电压为U,由串联电路的规律及欧姆定律,根据R0的电阻不变列方程有
即
电源电压为
【分析】根据电功率和电流的比值计算电压,根据电阻不变,电压和电流的比值相等,计算电压。
12.(2018·自贡)两个电阻甲和乙,电阻值分别为20Ω、40Ω,将它们串联接入电路中,则甲乙两电阻两端的电压之比为 ;将它们并联接入电路中,通过甲乙两电阻的电流之比为 。
【答案】1:2;2:1
【知识点】欧姆定律及其应用
【解析】【解答】两个电阻甲和乙,电阻值分别为20Ω、40Ω,将它们串联接入电路中,通过的电流是相同的,根据U=IR可知,其电压之比等于电阻之比,即U1:U2=R1:R2=20Ω:40Ω=1:2;将它们并联接入电路中,其两端的电压是相等的,根据I= 可知,其电流与电阻成反比,即电流之比等于电阻之比的倒数,I1:I2=R2:R1=40Ω:20Ω=2:1。
故答案为:1:2;2:1.
【分析】在串联电路中,各处的电流是相同的;在并联电路中,各支路两端的电压相等.再利用欧姆定律Y=UR计算即可.
13.(2019·赤峰)某段金属丝两端电压为6V时,通过的电流为0.3A;当该金属丝两端电压降为4V时,通过它的电流为 A;当该金属丝两端电压降为0V时,它的电阻为 Ω。
【答案】0.2;20
【知识点】影响电阻大小的因素;欧姆定律及其应用
【解析】【解答】由 可得,该金属丝的电阻:
当该金属丝两端电压降为4V时,通过它的电流: 。
因电阻是导体本身的一种性质,与两端的电压和通过的电流无关,所以,当该金属丝两端电压降从4V时或降为0V时,该金属丝的阻值仍为20Ω不变。
故答案为:0.2;20.
【分析】由欧姆定律 可得该金属丝的电阻;电阻是导体本身的一种性质,与两端的电压和通过的电流无关,再利用欧姆定律进行计算即可.
14.(2024·津市市模拟)如图所示,电源电压U保持不变,滑动变阻器最大阻值为R,R1、R2为定值电阻,R1=10Ω,R2=30Ω。滑动变阻器的滑片P置于中点,闭合开关S、S1、S2,电流表A1示数为1.5A;保持滑片P位置不变,闭合开关S,断开开关S1、S2,此时滑动变阻器两端的电压为电源电压的 ,电流表A1示数为I1,改变滑片P的位置使之移到最右端,电流表A2示数为I2,则I1和I2的比值是 ,滑动变阻器的最大阻值与R1的比值是 。
【答案】3:5;4:1
【知识点】串联电路的电压规律;欧姆定律及其应用
【解析】【解答】滑动变阻器的滑片P置于中点,闭合开关S、S1、S2,电流表A1示数为1.5A;R1、R2并联,电流表测量R1的电流;
根据欧姆定律知,电源电压U=U1=I1R1=1.5A×10Ω=15V;
闭合开关S,断开开关S1、S2,R与R2串联,此时滑动变阻器两端的电压为电源电压的,
根据串联电路的特点知,R2的电压U2=U-U=15V-×15V=9V;
电流表A1示数为;
此时滑片在中点,则R=;
故滑动变阻器的最大值R=2×20Ω=40Ω;
改变滑片P的位置使之移到最右端,电流表A2示数为;
则I1和I2的比值是0.3A:0.5A=3:5;
滑动变阻器的最大阻值与R1的比值是40Ω:10Ω=4:1。
【分析】(1)闭合开关S、S1、S2,R1、R2并联,已知电流表测量R1的电流;根据欧姆定律计算电源电压;
(2)闭合开关S,断开开关S1、S2,R与R2串联,根据串联电压特点和欧姆定律计算电路中的电流与滑动变阻器接入电路的阻值,得出最大阻值;
(3)根据滑片在最右端和电源电压计算电路中的电流,得出电流之比与电阻之比。
15.(2024·邵东模拟)如图甲的电路中,电源电压保持不变,闭合开关后,滑片P由b端移到a端,电流表示数I与电压表示数U的变化关系如图乙所示,则电源电压U为 V,定值电阻R0的阻值是 Ω,滑动变阻器的最大阻值是 Ω。
【答案】9;6;12
【知识点】欧姆定律及其应用
【解析】【解答】 当变阻器的滑片接在a端时,电路中只有定值电阻,
此时电流最大,电压表的示数就是电源电压,即:电源电压:U=9V;
由 可知,定值电阻:;
当变阻器的滑片接在b端时,滑动变阻器与定值电阻串联,
电路中总电阻最大,电流最小,
由 可知电路的总电阻:;
则滑动变阻器的最大阻值:Rm=R总-R=18Ω-6Ω=12Ω;
故答案为:9;6;12。
【分析】当滑片在a端时,电路中只有定值电阻,此时电流最大,电压表的示数就是电源电压,利用欧姆定律解得定值电阻阻值;
当滑片在b端时,电路中电阻最大,电流最小,根据串联电路特点与欧姆定律求出滑动变阻器的最大阻值。
16.(2024·江城模拟)如图是汽车油量表的工作原理图,其中的油量表是用电流表改装的,当油箱中的油面下降时,变阻器R1连入的阻值 ,油量表的示数 (均选填“变大”“变小”或“不变”),若油量表是用电压表改装,应与 (选填“R0”或“R1”)并联,实现油量增多,油量表示数变大。
【答案】变大;变小;R0
【知识点】串联电路的电压规律;欧姆定律及其应用
【解析】【解答】(1)当油面下降时,变阻器的滑片向上移动,则变阻器的阻值变大。根据R总=R1+R0可知,总电阻变大。根据可知,总电流变小,则油量表的示数变小;
(2)当油量增大时,变阻器的滑片向下移动,则变阻器阻值减小,根据串联电路的分压规律可知,变阻器的电压减小。根据U总=U1+U2可知,R0两端的电压变大,因此电压表应该与R0并联。
【分析】(1)当油面下降时,根据图片确定变阻器接入阻值的变化,再根据R总=R1+R0分析总电阻的变化,根据分析总电流的变化,也就是油量表的示数变化;
(2)在串联电路中,电压与电阻成正比,当油量增多时,首先确定变阻器的阻值变化,再根据分压规律分析它两端的电压变化,再根据U总=U1+U2分析R0的电压变化,哪个与描述一致,哪个就是正确选项。
三、实验探究题
17.(2024·信丰模拟)如图甲是小琪实验小组在探究“电流与电阻的关系”时的电路图,电源电压6V恒定不变电压表(量程为0-3V)、电流表(量程为0-0.6A)无损坏,阻值分别为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω的定值电阻各一个。
(1)请根据图甲,用笔画线代替导线连接完成图乙的实物图;(要求:滑片向右滑电流表示数变小)
(2) 连接好电路,闭合开关后,电压表指针迅速偏转到最右端, 电流表无示数,其原因可能是 ;
(3)接着将5Ω的电阻换为10Ω,调节滑动变阻器, 使电压表示数仍为 V, 读出对应电流表的示数并记录, 此过程滑片 P向 (选填“A”或“B”) 端滑;
(4) 为完成5次实验,滑动变阻器的最大电阻应不小于 Ω。
(5)接下来小宇在“探究电流与电压的关系”实验中,运用了控制变量的科学方法。他和实验小组成员经过相互讨论,完成了该实验方案的三次设计如图1: 从A、B、C三幅电路图可以看出他们对实验不断改进的设计过程。
①由图 1A到图1B,改进的主要理由是 ;
②由图1B到图 1C, 改进的主要理由是 ;
【答案】(1) 或
(2)定值电阻R开路
(3)2.5;B
(4)35
(5)实验需要保证电阻大小保持不变;方便改变定值电阻两端电压
【知识点】探究电流与电压、电阻的关系实验
【解析】【解答】(1)在探究“电流与电阻的关系”实验中,电压表并联在定值电阻两端;根据题意知道,要求滑片向右滑电流表示数变小,即滑动变阻器滑片向右移动阻值变大,故滑动变阻器选用左下接线柱与定值电阻串联在电路中,如下图
或
(2)连接好电路,闭合开关后,电流表无示数,说明电路可能断路,电压表指针迅速偏转到最右端,说明电压表与电源连通,则与电压表并联的电路以外的电路是完好的,则与电压表并联的电路断路了,即其原因可能是定值电阻R断路。
(3)由图丙知道,电流与电阻的乘积为
为一定值,故可以得出实验结论:当电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成反比。
根据串联分压原理知道,电阻增大,其分得的电压增大;探究电流与电阻的实验中应控制电压不变,即应保持电阻两端的电压不变,即保持2.5V不变;接着将5Ω的电阻换为10Ω,根据串联电路电压的规律知道,应增大滑动变阻器分得的电压,由分压原理,应增大滑动变阻器连入电路中的电阻,所以滑片应向B端移动。
(4)实验中使用的定值电阻阻值最大为25Ω,定值电阻两端的电压始终保持UV=2.5V,根据串联电路电压的规律,滑动变阻器分得的电压
滑动变阻器分得的电压为电压表示数的
根据分压原理,当接入25Ω电阻时,滑动变阻器连入电路中的电阻为
即所选择的滑动变阻器的最大阻值不能小于35Ω。
(5)①由图1A到图1B,将小灯泡换成了定值电阻,改进的主要理由是小灯泡的电阻随温度的升高而增大,实验需要保证电阻大小保持不变。
②由图1B到图1C,电路中增加了滑动变阻器,通过改变滑动变阻器接入电路的电阻来改变定值电阻两端的电压,故改进的主要理由是可方便改变定值电阻两端电压,从而多次测量,得出普遍性的规律。
故答案为:(1)见解答图;(2)定值电阻R开路;(3)2.5;B;(4)35;(5)实验需要保证电阻大小保持不变;可方便改变定值电阻两端电压,从而多次测量,得出普遍性的规律。
【分析】当滑片P向右滑电流表示数变小,说明电路中电阻变大,据此确定变阻器选用左下接线柱串联在电路中;电压表应并联在定值电阻两端;
18.(2024·兴业模拟) 小明做“测小灯泡电阻”实验时,所用器材有:电源电压为6V且保持不变、额定电压为2.5V的小灯泡、两个滑动变阻器M(“;1A”)、N(“;1A”),电压表、电流表、开关和导线。
(1)请用笔代替导线将图中的器材连接成完整电路 ;
(2)在闭合开关之前,滑动变阻器的滑片应放在最 (填“左”或“右”)端;
(3)闭合开关,发现小灯泡不亮,电流表有示数,电压表无示数,可能的原因是 ;
(4)排除故障后进行实验,小苗将实验数据及相关的计算记录在下列表格中。当电压表的示数为2.5V时,电流表的示数如图乙所示,则此时小灯泡的电阻 (保留一位小数),实验中,选择的滑变器为 (M或N);
实验次数 1 2 3
电压U/V 1.5 2.0 2.5
电流I/A 0.24 0.28
(5)小明根据表格数据算出灯泡在不同电压下的电阻,发现不同电压下小灯泡的电阻值不同,原因是:灯丝电阻受 的影响;
(6)完成上述实验后,小明进一步思考,用已知最大阻值为的滑动变阻器和电流表,在保证电路安全情况下,能否测出未知的定值电阻的阻值呢?他设计电路如图丙所示。
步骤一:闭合开关,当滑动变阻器滑片位于A端时,记下电流表示数;
步骤二:再将滑片滑到B端记下电流表示数;
即可计算出电阻,其表达式为 。(用、和表示)
【答案】(1)
(2)左
(3)小灯泡短路
(4)8.3;N
(5)温度
(6)
【知识点】探究电流与电压、电阻的关系实验;伏安法测电阻的探究实验
【解析】【解答】(1) 第1空、 根据实验的目的可知,需要测量灯泡的电流和灯泡两端的电压,所以将灯泡与电流表串联,电压表并联在灯泡两端,如图所示:
(2) 第1空、 为了保护电路,在闭合开关之前,滑动变阻器的滑片应放在阻值最大处,即最左端。故该空填“左”;
(3) 第1空、 电流表有示数,说明电路是通路,电压表没有示数,说明电压表并联的小灯泡短路,同时也符合小灯泡不亮,所以闭合开关发现小灯泡不亮,但电流表有示数,电压表无示数,则可能原因是小灯泡短路。故该空填“ 小灯泡短路 ”;
(4) 第1空、 由图甲可知, 乙图中电流表量程为0~0.6A,分度值为0.02A,电流表示数为0.3A, 根据 可得,此时灯泡电阻值为
。故该空填“ 8.3 ”;
第2空、 由表格数据可知,电路中的最小电流为0.24A,灯泡两端的电压为1.5V,根据串联电路的总电压等于各用电器两端的电压之和可得,滑动变阻器两端的电压为
滑动变阻器连入的最大电阻值为
所以,需要选择的滑动变阻器N。故该空填“ N ”;
(5) 第1空、 因为灯丝电阻受温度的影响,所以不同电压下小灯泡的电阻值不同。故该空填“ 温度 ”;
(6) 第1空、 由图丙可知,将滑片滑到A端时, 与变阻器的最大电阻串联,记下电流表的示数 由欧姆定律和串联电路的规律可得,电源电压
闭合开关,当滑动变阻器滑片位于B端时,电路为 的简单电路,由欧姆定律可得,电源电压为
由①②解得 。故该空填“ ”。
【分析】 1)根据实验目的明确电路连接方式。
(2)闭合开关前滑动变阻器滑片位置要保证电路安全。
(3)通过电流表有示数、电压表无示数等现象判断故障原因。
(4)根据电流表读数和欧姆定律计算电阻,再根据表格数据结合串联电路特点选择合适的滑动变阻器。
(5)解释小灯泡电阻变化的原因。
(6)通过复杂电路在不同状态下的分析,利用欧姆定律和串联电路规律来计算未知电阻。
19.(2024九下·龙马潭模拟) 小明利用电学实验盒设计并进行了以下几组实验(采用的电源都是三节新干电池):
(1)实验一:利用图甲电路来探究电流与电阻的关系,实验中控制电压表示数为U0不变;
①开关闭合前,滑动变阻器的滑片置于图中最右端;将电阻箱调至某阻值,闭合开关,调节滑动变阻器时,发现电压表示数始终为零而电流表示数有明显变化,经检查是由于 而造成的;
②排除故障后,调节电阻箱阻值R,多次实验,得到I与的关系如图乙所示,U0= V;
③在本实验的交流与评估环节,甲同学想知道每次实验中滑动变阻器连入电路的电阻值,但又无法从滑动变阻器上读取。乙同学思考了一会儿,发现一个规律:在电压表示数为U0时,无论电阻箱取哪个阻值,滑动变阻器连入电路的阻值一定是电阻箱阻值的 倍;
(2)实验二:将图甲中电阻箱换成标有“2.5V”字样的小灯泡,实验得到丙所示图像,则小灯泡的额定功率为 W;当小灯泡的电功率为0.6W时,小灯泡的电阻为 Ω;
(3)实验三:小明打算增加一个阻值为R0的电阻,用图丁所示的电路测量小灯泡的电功率。闭合开关S、S1,移动滑片P使电压表的示数为U1;保持滑片P位置不动,只断开开关S1,闭合开关S2,记下电压表的示数为U2,则小灯泡的电功率为 (用已知字母表示)。
【答案】(1)电阻箱短路;2;1.25
(2)1.25;3.7
(3)
【知识点】探究电流与电压、电阻的关系实验
【解析】【解答】(1)①闭合开关,调节滑动变阻器时,发现电流表示数有明显变化,说明电路是通路,电压表示数始终为零,说明电压表并联的电路短路或电压表短路或电压表断路,即电路故障可能是电阻箱短路或电压表短路或电压表断路;
②由I与关系图线知,当电流为0.1A时,为0.05Ω
,则R=20Ω,故电压Uo=IR=0.1AX20Ω=2V;③由题意可知电源为三节新干电池,所以电源电压;
由串联电路的电压规律可知,滑动变阻器两端分得的电压,由串联电路分压原理可知:
,即解得:R滑=1.25Ro;
(2)灯泡的额定电压为2.5V,根据图丙可知道对应的电流=0.5A,则灯的额定功率;
根据图丙可知,当小灯泡的电功率为0.6W时,通过灯泡的电流I=0.4A,灯泡两端电压U=1.5V,由欧姆定律可得小灯泡的电阻为:
;
(3)闭合开关S、,电压表测量小灯泡两端的电压,移动滑片P使电压表的示数为,即小灯泡两端的电压是;
保持滑片P位置不动,只断开开关,闭合开关S2,电压表测量小灯泡和定值电阻两端的电压,记下电压表的示数为,由于电路连接方式不变,电路中电阻不变,电流不变,此时灯泡两端的电压仍为;根据串联电路电压规律,定值电阻两端的电压是,
定值电阻中的电流为:
,
定值电阻和小灯泡串联,根据串联电路电流处处相
等,则小灯泡中的电流是,
小灯泡的功率为:
故答案为:(1)①电阻箱短路;②2;③1.25;(2)1.25;3.7;(3)
【分析】(1) ①闭合开关,调节滑动变阻器时,发现电流表示数有明显变化,说明电路是通路,电压表示数始终为零,说明电压表并联的电路短路或电压表短路或电压表断路;
②先由I与关系图线得到一组电流和电阻的值,然后根据U=IR计算得到U的值;
③由串联电路的电压规律和分压原理计算滑动变阻器阻值与电阻箱阻值的关系;
(2)根据图丙找出额定电压下的电流,利用P=UI算出小灯泡的额定功率;
根据图丙找出当小灯泡的电功率为0.6W时,通过灯泡的电流和灯泡两端的电压,然后根据欧姆定律算出小灯泡的电阻;
(3)闭合开关S、,移动滑片P使电压表的示数为U,电压表测量小灯泡两端的电压,保持滑片P位置不动,只断开开关,闭合开关,电压表测量小灯泡和定值电阻两端的电压,记下电压表的示数为,根据串联电路电压规律求出定值电阻两端的电压,根据欧姆定律求出定值电阻中的电流,即通过小灯泡的电流,根据P=UI求出小灯泡的功率。
四、计算题
20.(2017·天津)如图1所示的电路中,定值电阻R1为10Ω,R2为滑动变阻器,电源电压保持不变.闭合开关S后,滑片P从b端移动到a端的过程,电压表示数U与电流表示数I的关系图象如图2所示.求:
(1)电源电压;
(2)滑动变阻器的最大阻值.
【答案】(1)解:由图1可知,两电阻串联,电压表测R2两端的电压,电流表测电路中的电流.
当滑动变阻器接入电路中的电阻为0时,电路中的电流最大,由图2可知I1=0.6A,
由I= 可得,电源的电压:
U=I1R1=0.6A×10Ω=6V
(2)解:由欧姆定律可知滑动变阻器的最大阻值:
R2= = =20Ω
【知识点】欧姆定律及其应用
【解析】【分析】(1)由图1可知,两电阻串联,电压表测R2两端的电压,电流表测电路中的电流.当滑动变阻器接入电路中的电阻为0时电路中的电流最大,根据U=IR求出电源电压;(2)当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时电路中的电流最小、电压表的示数最大,由图象读出电流和电压,根据欧姆定律求出滑动变阻器的最大阻值.
21.(2020·新疆)如图所示的电路中,电源电压为6 V,闭合开关S后,通过电阻R1的电流为1 A,通过电阻R2的电流为2 A。求:
(1)通过电流表的电流;
(2)电路的总电阻;
(3)整个电路在10 s内产生的热量。
【答案】(1)解:两个电阻并联,电流表测量是并联电路干路的电流,其大小为
答:通过电流表的电流为3A;
(2)解:电路的总电阻为
答:电路的总电阻为2Ω;
(3)解:整个电路在10s内产生的热量为
答:整个电路在10 s内产生的热量为180J。
【知识点】并联电路的电流规律;欧姆定律及其应用;电功的计算
【解析】【分析】(1)根据并联电路电流规律计算干路电流;(2)利用电压和电流的比值计算电阻;(3)根据电压、电流和时间的乘积计算电流产生的热量。
22.(2018·新疆)如图所示的电路中,电源电压为9V,灯泡L上标有“6V 1.2W”的字样,闭合开关S,灯泡恰好正常发光,求此时:
(1)通过灯泡L的电流;
(2)电阻R的阻值;
(3)整个电路消耗的电功率。
【答案】(1)解:因灯泡L恰好正常发光,由 得通过灯泡L的电流:
答:通过灯泡L的电流为0.2A
(2)解:电阻R与灯泡串联,根据串联电路电压的规律知:电阻R的电压为: ;串联电路电流处处相等,即 ;电阻R的阻值:
答:电阻R的阻值为15Ω
(3)解:电路消耗的总功率:
答:整个电路消耗的电功率为1.8W
【知识点】欧姆定律及其应用;电功率的计算
【解析】【分析】(1)根据电功率的计算公式P=UI求出灯泡的电流;
(2)根据串联电路中电压及电流的规律及欧姆定律求出电阻;
(3)根据P=UI求出电路消耗的总功率.
23.(2020·崇明模拟)在如图(a)所示的电路中,电源电压是6伏不变,电阻R1的阻值为10欧,滑动变阻器R2上标有“ 1A”字样。电压表V的量程是“ ”:
(1)当R1两端电压为4伏时,求此时电路中的电流;
(2)当电流表示数如图(b)所示时,求电压表的示数;
(3)滑动变阻器的滑片P移动时,电流表示数的最大变化量 。
【答案】(1)解:电路中电阻R1和滑动变阻器R2串联,电路中的电流和R1的电流相等
答:当R1两端电压为4伏时,电路中的电流为 ;
(2)解:当滑动变阻器接入电路中的电阻为0时,此时电路中电阻最小,电流达到最大值
故电流表所选量程为 ,图b中电流表示数为0.3A,此时R1两端电压
电压表的示数为滑动变阻器R2两端电压
答:电流表示数如图(b)所示时,电压表的示数为 ;
(3)解:电压表V所用量程是“ ”,故滑动变阻器R2两端电压最大值为3V,根据串联电路的分压原理可知,此时变阻器接入电路中的电阻和R1阻值相等,即滑动变阻器接入电路中的最大电阻为 ,此时电路中的电流最小
所以,滑动变阻器的滑片P移动时,电流表示数的最大变化量
答:滑动变阻器的滑片P移动时,电流表示数的最大变化量为 。
【知识点】欧姆定律及其应用
【解析】【分析】(1)分析电路结构,定值电阻和滑动变阻器是串联关系,电流相等,利用欧姆定律求解电流;
(2)用电器电压之和为电源电压,结合电源电压和定值电阻电压求解滑动变阻器电压;
(3)结合滑动变阻器电压的变化求解电流的变化即可。
24.(2024·兴业模拟) 如图所示是电子秤的内部电路,杠杆ABO始终处于水平位置,B是杠杆的中点,电源电压恒为15V,R2是阻值为6Ω的定值电阻,R1是压敏电阻,它的阻值随压力变化关系如表所示,当电压表的示数等于或大于3V时,电子秤会自动发出报警声。(杠杆、支架及托盘的重均忽略不计)
压力F/N 50 100 150 200 250 300
阻值R1/Ω 50 30 24 20 17 16
请解答:
(1)当该电子秤恰好报警时通过电路的电流为多少A?此时托盘所放物体的质量为多少kg?
(2)已知杠杆OA的长为40cm,若要使在托盘上所放物体的质量为50kg才报警。则托盘的支撑点B应向左还是向右移?移动的距离为多少?
【答案】(1)解:闭合开关,两电阻串联接入电路,电压表测定值电阻两端的电压,当电压表的示数等于或大于3V时,电子秤会自动发出报警声,根据欧姆定律可得此时通过电路的电流
串联电路总电压等于各部分电压之和,此时力敏电阻两端的电压
此时力敏电阻接入电路的阻值
由表格可知力敏电阻受到的压力为150N,根据杠杆平衡条件可得F×OA=G×OB
则托盘所放物体的重力
托盘所放物体的质量
答:当该电子秤恰好报警时通过电路的电流为0.5A,此时托盘所放物体的质量为30kg。
(2)解:托盘上所放物体的重力
根据杠杆平衡条件可得F×OA=G'×OB'
则
则托盘支撑点B应向右移
答:则托盘的支撑点B应向右移,移动的距离为8cm。
【知识点】重力及其大小的计算;串联电路的电压规律;欧姆定律及其应用
【解析】【分析】 (1)第一问中,根据报警条件确定电压表读数,利用欧姆定律算出电流。再根据串联电路电压特点求出压敏电阻两端电压,进而算出其阻值,通过表格找到对应的压力,结合杠杆平衡条件算出物体重力,从而得出质量。
(2)第二问先算出质量为 50kg 物体的重力,根据新的杠杆平衡条件算出新的 OB'长度,与原来的 OB 长度比较确定移动方向和距离。
25.(2024九下·龙马潭模拟) 如图所示是坐位体前屈成绩测试仪,为了加强自我训练,物理爱好者小明同学利用家中器材自制了一个测试仪,原理图如图乙所示,电源电压为U=6V保持不变,其中电阻丝AB粗细均匀,总长度为30cm电阻值为15Ω,电流表的量程为“0-0.6A”。调试过程中发现,不推挡板时P在B;推动挡板P到A时,电流表满偏。则:
(1)电阻的阻值为多少?
(2)在电流表的表盘0.3A刻度处应标上成绩为多少cm?
(3)不断改变P的位置,并把推动挡板P移动距离标在电流表相应刻度上,发现测试仪表盘刻度不均匀。于是设计了如图丙所示电路,使用了量程为0-3V的电压表,同时将更换为。则在电压表的表盘2.0V刻度处应标上成绩为多少cm?
【答案】(1)解: 推动挡板P到A时,电路为R1的简单电路,此时电路中的电流为I=0.6A,由可得,电阻R1的阻值为
答:电阻R1的阻值为;
(2)解: 因电阻丝AB粗细均匀电阻丝的总长度为30cm,电阻值为15Ω,即电阻丝阻值与长度的关系为
即1cm长度电阻丝阻值为
当电路中的电流I=0.3A时,电路的总电阻为
此时电阻丝接入电路中的电阻为
则电阻丝AB未接入电路部分的阻值为
所以,在电流表的表盘0.3A刻度处就标上成绩为
答:在电流表的表盘0.3A刻度处应标上成绩为10cm;
(3)解: 由题意知,当电压表示数为时,此时电路电流为
由于串联电路电流处处相等,则此时电阻丝AB与电压表并联部分的电阻阻值为
则在电压表表盘2.0V刻度处应标上成绩为
答:在电压表的表盘2.0V刻度处应标上成绩为20cm。
【知识点】欧姆定律及其应用
【解析】【分析】(1)推动挡板P到A时,电路为R1的简单电路,根据欧姆定律求出R的阻值;
(2)当电路中的电流为0.3A时,根据欧姆定律求出电路的总电阻,利用电阻的串联求出此时电阻丝接入电路中的电阻,然后根据电路的结构和电阻丝的特点求出推动挡板P移动的距离;
(3)由图丙可知:R、串联,滑动变阻器的电阻全部连入电路,电压表测量上PB段两端的电压,
根据串联电路的电阻特点和欧姆定律求出电压表示数为2V时PB段的电阻,然后根据电阻丝的特点求出推动挡板P移动的距离,即为电压表的表盘2.0V刻度处应标上成绩。
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