期末计算题高频考点分类练习(电学计算)
类型1:欧姆定律计算(简单计算类)
在简单计算类题典型的特点就是知二求一,解答这类题目时,要明确题目中给出的物理量,明确它们之间的关系。同时要注意单位的统一,这是避免计算错误的关键。此外,需要熟练掌握欧姆定律公式的变形U=IR以及R=U/I。在含有多个电阻元件的电路中,还可以根据电路的串并联关系,根据欧姆定律确定电压与电阻或者电流与电阻的比例关系,通过比例计算简化计算流程。
1.电路如图所示,电流表示数为I=0.6A,电阻R2=20Ω,通过R2的电流I2=0.4A,闭合开关后,求:
(1)电压表的示数U;
(2)通过R1的电流I1;
(3)电阻R1阻值。
2.如图所示,电源电压为3V,定值电阻R的阻值为6Ω,闭合开关S,通过R的电流为多少A?
3.如图的电路,R1为10Ω,R2为30Ω,闭合开关S后,电流表的示数为1A,电源电压保持不变。求:
(1)R1两端的电压U1。
(2)电源电压。
4.如图所示,R1=30Ω,闭合开关,电压表和电流表的示数分别为6V和0.5A.求:
(1)通过电阻R1的电流;
(2)电阻R2的阻值。
5.将一阻值为20Ω的电阻甲接到某电源上,通过它的电流为150mA,将电阻甲取下,换另一个电阻乙,通过电阻乙的电流为0.3A,求电阻乙的阻值。
6.电路如图,R1和R2并联接在电压为12V的电源上,R1阻值为4Ω,干路电流为5A,则R2的阻值多大?(请先写出思路,再计算)
类型2:欧姆定律计算(图像类)
在欧姆定律的图像类计算题中图像通常呈现为I-U图,横轴代表电压 U,纵轴代表电流 I。当图像表现为一条通过坐标原点的直线时,这表明电阻是恒定的,即该电阻为定值电阻。直线的斜率即为电阻的大小。通过测量图像上任意两点的坐标,便可轻松求得电阻值。然而,图像并非总是直线,例如小灯泡的电阻随电压或电流变化时,图像会呈现为曲线,这种情况下,电阻不再是定值,其大小会随着工作条件的改变而改变,需要结合图像上不同点的坐标,利用欧姆定律进行分析。
除了定值电阻 I-U 图像,还有滑动变阻器的I-U图像,在串联电路中,由于电源总电压不变,电流处处相等,滑动变阻器的I-U图像与定值电阻的I-U图像呈现互补关系。(为一条斜向下的一次函数曲线),图线上每一个点都可以根据欧姆定律计算出滑动变阻器的实时电阻。
7.如图乙的电路中,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的变化关系如图甲所示。求:
(1)电源电压U为 ______V;
(2)定值电阻R0的阻值;
(3)滑动变阻器的最大阻值。
8.如图甲所示的电路,电源电压保持不变,当开关S闭合后,滑动变阻器的滑片P从最右端移至最左端,两电表的示数变化关系用如图乙中的线段表示,结合所学知识进行以下研究。
(1)电源电压是多少?
(2)定值电阻R1的阻值是多少?
(3)滑动变阻器R2的最大阻值是多少?
9.在探究“电流与电压关系”时,小华同学设计电路图如图甲,闭合开关,滑动变阻器的滑片从最右端移动到最左端的整个过程中,定值电阻的U-I关系图像如图乙所示。其中U0、Um、I0均为已知量,电源电压不变。请解答如下问题:
(1)写出电源电压值和定值电阻的阻值;
(2)请你帮小华求出滑动变阻器的最大阻值和电路中的最大电流。
10.将粗细均匀的电阻丝AB通过滑片P连入电路,来控制小灯泡的亮度,如图甲所示。闭合开关S后,将滑片P从最左端A滑到最右端B的过程中,小灯泡的I-U关系图象如图乙所示。求小灯泡两端电压为1.5V时灯丝的阻值和电阻丝AB的总阻值。
11.如图所示,是电阻R1和R2的U-I图象,求解下列问题:
(1)将R1和R2并联在电源电压为6V的电路中时,通过电路的总电流;
(2)将R1和R2串联在电源电压为4V的电路中时,电路中的总电阻。
12.在图甲所示的电路中,电源电压不变,变阻器的最大值R为定值电阻R0的3倍。只闭合开关S1,当滑片P置于某点时,电压表示数为2.5V;当滑片P置于最右端时,电流表示数为0.2A。两次变阻器连入电路的电阻之比R1:R2=8:15。图乙是该小灯泡I-U图像,求:电源电压和定值电阻R0的阻值。
类型3:欧姆定律计算(敏感电阻类)
敏感电阻是一类特殊的电阻元件,其电阻值会随着外界条件的变化而发生显著改变。常见的敏感电阻有光敏电阻、热敏电阻、压敏电阻等。在涉及敏感电阻的欧姆定律计算题中,通常会给出敏感电阻的阻值随外界条件变化的规律,以及电路的连接情况,要求分析在外界条件变化时电路中各物理量的变化情况。解答这类题目时,首先要根据题目中给出的敏感电阻的特性,确定其阻值随外界条件变化的具体关系。然后,结合电路的连接方式,利用欧姆定律及相关电路规律进行分析和计算。这类题目考查了对敏感电阻特性的理解以及对欧姆定律在动态电路中的应用能力。在实际应用中,敏感电阻广泛应用于各种传感器和自动控制系统中。例如光敏电阻可以用于光控开关、自动照明系统等;热敏电阻可以用于温度测量;压敏电阻可以用于压力测量等。
13.随着人们生活水平不断提高,私家车已日益普及。图甲是一种测量小汽车油箱内油量的装置原理图,它主要由电源、压敏电阻R(电阻随所受压力的变化而变化)、油量表(实质上是电流表)等组成电路,油量表的量程为0~0.15A。压敏电阻R在一定范围内的阻值与所受压力的关系如图乙所示,油箱位于压敏电阻上方,电源电压为12V。当油箱中的油全部消耗完时,电流表的示数为0.04A。试问:(汽油的密度为0.7g/cm3,g取10N/kg)
(1)油箱受到的重力为多少?
(2)当油箱中加入40L的汽油时,电流表的示数为多少?
(3)该油箱最多能加入汽油的质量为多少?
14.某课外活动小组设计了一个用电压表的变化来反映环境温度变化的电路。如图甲所示,电源电压不变,定值电阻R=20Ω,Rt是热敏电阻,其阻值随温度变化的图像如图乙所示,当环境温度为20℃时,闭合开关S后,电压表的示数为1V。求:
(1)当环境温度为20℃时,电路中的电流;
(2)电源电压;
(3)当电压表示数为1.2V时,环境温度为多少℃?
15.为了保障潜水员潜水时的安全,潜水时会配戴如图甲所示的水压表和深度表,图乙是一款深度表的简化电路图,电源电压U=6V且恒定不变,定值电阻R0=10Ω,Rp是压敏电阻,图丙是R1的阻值随海水深度变化的图象,Rp允许通过的最大电流为0.24A,深度表由电压表改装,量程为0到3V。求:
(1)电压表示数为1.5V时,潜水员下潜的深度;
(2)在保证电路安全的情况下,Rp的最小阻值是多少。
16.岚山区秋季苹果大丰收,某物理兴趣小组在研学期间为果农设计了一款自动筛选水果装置如图甲,电路图如图乙,电源电压恒为20V,电阻R0为40Ω,R为压敏电阻,其阻值随压力变化关系如图丙,当电路电流小于0.2A时,不达标的苹果将被推离传送带,达标苹果继续被传送到指定位置,实现自动筛选,求:
(1)当R与R0阻值相等时,电流表的示数是多少A?
(2)当电路电流等于0.2A时,压敏电阻R两端的电压为多少V?
(3)若想筛选出重力至少为2N的苹果,需要将R0的阻值调到多少Ω?
17.如图,这是某款医用红外线体温计的简化电路图,定值电阻R0=10Ω,电源电压U=3V,温度与热敏电阻的对应值关系如下表。当测量者体温超过37℃时,体温计就会发出提示声。
温度/℃ 15 25 37 38 40
热敏电阻/Ω 53 38 20 15 5
(1)当测量者的体温为37℃时,求电路中的电流。
(2)当电压表的示数为1.8V时,通过计算判断体温计是否会发出提示声。
18.如图所示,这是公共场所烟雾报警器的简化电路图。电源电压保持不变,定值电阻R0=10Ω,R是光敏电阻。当通过报警器(电流表改装而成)的电流达到0.2A时报警,此时电压表的示数为8V。求:
(1)电路报警时光敏电阻R的阻值;
(2)电源电压。
类型4:欧姆定律计算(开关类)
在涉及开关的欧姆定律计算题中,开关的闭合或断开会改变电路的连接方式,从而导致电路中的电流、电压和电阻等物理量。解答这类题目时,首先要根据开关的状态判断电路的连接方式,画出相应的等效电路图,明确各电阻之间的连接关系。然后,利用欧姆定律以及串联、并联电路的特点进行计算。在串联电路中,电流处处相等,总电阻等于各电阻之和;在并联电路中,各支路电压相等,总电阻的倒数等于各电阻倒数之和。通过分析开关对电路结构的影响,结合欧姆定律及相关电路规律,可以准确求解出开关不同状态下电路中的电流、电压和电阻等物理量。
19.如图所示,电源电压恒定,R1的阻值为10Ω,R2的阻值为5Ω。当S闭合,S1、S2断开时,电流表的示数为0.5A。求:
(1)电源电压;
(2)当S、S1、S2都闭合时,电流表的示数变化了0.4A,则此时通过R1的电流有多大?R3的阻值是多大?
20.如图,电源电压恒定,小灯泡正常发光需要电压6V,灯丝电阻为10Ω且不变。变阻器R2标有“20Ω 0.5A“字样,电流表量程为0~3A,电压表量程为0~3V。当三个开关都闭合、变阻器滑片滑至最左端时,小灯泡恰好正常发光,此时电流表示数为1A。求:
(1)小灯泡正常发光时的电流;
(2)定值电阻R1的电阻;
(3)S2断开、S和S1闭合时,在保证各元件安全的前提下,求滑动变阻器接入电路的阻值范围。
21.在如图的电路中,电源电压恒为12V,定值电阻R0为40Ω,滑动变阻器R的最大值为80Ω,小灯泡上标有“12V”字样,不考虑灯丝电阻变化。求:
(1)当开关S闭合,S1、S2断开,滑动变阻器滑到b端时,电流表的示数为1.2A,灯泡的电阻RL;
(2)当开关S闭合,S1、S2断开,滑动变阻器接入电路的阻值为30Ω时,此时灯泡两端的电压U1;
(3)若开关S、S1、S2都闭合,当R的滑片P在中点时,求此时电流表示数。
22.如图所示,已知电源电压为9V,电阻R1=10Ω,R2=20Ω。
(1)当开关S1、S2均断开时,电压表的示数为6V,求R3的阻值;
(2)当开关S1、S2均闭合时,求电流表的示数。
23.如图所示电路中,电源电压U不变,R1、R2、r均为定值电阻,其中R1=9Ω,R2=14Ω,闭合开关S1,将S2掷于1端,电压表V的示数为2.7V,将S2切换到2端,电压表的示数为2.8V,求:
(1)闭合S1,将S2掷于1端时,电路中的电流;
(2)电源电压及电阻r阻值。
24.如图所示的电路,电源电压恒定为3V,R2=10Ω,当开关S1闭合,开关S2,S3断开,电流表的示数为0.6A。问:
(1)R1的阻值为多少?
(2)当开关S2闭合,开关S1,S3断开时,电压表的示数为多少?
(3)当开关S1,S3闭合,开关S2断开时,电流表的示数为多少?
类型5:欧姆定律计算(滑动变阻器类)
滑动变阻器是电路中一种重要的可变电阻元件,它通过改变接入电路的电阻丝长度来调节电阻大小,从而实现对电路中电流、电压等物理量的控制。在欧姆定律计算题中,涉及滑动变阻器的题目往往具有较强的综合性与动态性。以一个简单的串联电路为例,电路中包含一个定值电阻 和一个滑动变阻器 ,电源电压保持不变,滑动变阻器滑动时,此时电路中的总电阻 会发生变化,根据欧姆定律,可以分析出电路中的电流变化 。在并联电路中,滑动变阻器的调节作用同样显著。滑动变阻器变化时 ,可以利用欧姆定律分析出所在分电路的电流变化,从而得到干电流的变化。解答这类题目时,要明确滑动变阻器在电路中的连接方式,是串联还是并联。然后,根据滑动变阻器滑片移动的方向,判断其接入电路电阻的增大或减小情况,进而利用欧姆定律及相关电路规律,逐步分析电路中各物理量的变化趋势。滑动变阻器类题目在实际应用中非常广泛。例如,在电子测力计,油量表等。通过学习这类题目,我们不仅能掌握滑动变阻器在电路中的作用与调节原理,还能学会如何运用欧姆定律分析动态电路问题,为解决实际电路中的各种调节与控制问题提供方法。
25.如图是某物理兴趣小组,设计的简易坐位体前屈测试仪的测试示意图、简化原理图。在测试中,测试的同学向前推动测试仪的滑块实际上是移动滑动变阻器的滑片,电压表的示数用来反映被测试者的成绩。电源电压恒为6V,电压表量程0~3V,电流表量程0~0.6A,滑动变阻器R1标有“15Ω 1A”,滑片P每移动1cm,R1的电阻变化0.5Ω,定值电阻R2=20Ω。求:
(1)当滑片P位于最左端时,电流表的示数;
(2)某同学测试时,从最左端推动滑片P向右移动20cm,此时电压表的示数。
26.如图所示,R1的阻值为15Ω,电源两端电压为6V恒定不变,两电流表的量程均为0~0.6A。闭合开关S,滑动变阻器滑片移至最右端时,电流表A1的示数为0.1A,求:
(1)滑动变阻器R2的最大阻值。
(2)电流表A的示数。
(3)滑动变阻器R2允许连入电路的最小阻值。
27.如图甲电路中,电源电压保持不变,R0、R1均为定值电阻(R1允许通过的最大电流为0.5A),电阻R2为滑动变阻器(10Ω 1A),电流表的量程为0~0.6A。闭合开关S,改变R2的阻值,两电压表示数与电流表示数变化关系如图乙,当滑片在b端时电流表示数为0.3A。求:
(1)电流表示数为0.3A时,电阻R2两端的电压;
(2)R1的阻值;
(3)若滑片置于变阻器的中点位置,电流表示数为0.4A,求电源电压U和R0的阻值;
(4)为了电路中各元件的安全,求滑动变阻器R2的最小值。
28.如图甲是一个简易电子身高测量仪的示意图。电源电压保持不变,电阻R0=20Ω,R是一只固定且竖直放置的硬电阻棒,其总阻值为40Ω、总长为40cm,其接入电路的电阻与接入电路的棒长成正比;金属杆cd和MP(右端P是滑片)与电路接触良好,电阻不计。电流表量程为0.6A。用该测量仪对身高为160cm的小明进行测量时,滑片恰在电阻棒ab的中点位置,电流表示数为0.15A。当用该测量仪对小亮进行测量时,电流表示数为0.12A。求:
(1)电源电压;
(2)该电路能测量的最低身高和最高身高;
(3)小亮的身高。
29.小明自制了一个坐位体前屈成绩测试仪,原理图如图乙所示。电源电压恒为6V,电阻R1的阻值为10Ω,电阻丝AB粗细均匀,总长度为30cm。不推挡板时,P在B端,成绩记为0cm,此时电流表示数为0.24A。求:
(1)推动挡板P到A端时,电路中的电流;
(2)R2的最大阻值;
(3)小明在调试过程中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R1更换为R1′=15Ω。求电压表的表盘2.0V刻度处应标上的成绩。
30.小聪同学在学习了滑动变阻器的知识后,他试着设计了一个风速测定仪(如图所示),其中O是转动轴;OC是金属杆,下面连着一块受风板,无风时,OC是竖直的,风越大,OC杆偏转角度越大;AB是电阻随长度均匀变化的弧形电阻;P点是金属杆与弧形电阻相接触的点。电源电压为6V,定值电阻R0的阻值为9Ω,电流表量程为0~0.6A。AB段电阻为15Ω,长度为15cm,AP段长度与风速的关系如下表,求:
AP段长度/cm 0 5 10 12 14 15
风速/m s-1 0 1 2 3 6 12
(1)当无风时,电流表示数;
(2)当风速为3m/s时,BP两端的电压;
(3)此风速测定仪能测得的最大风速为多少?
参考答案
1. 解:由电路图可知,闭合开关后,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)因并联电路中各支路两端的电压相等,
所以,由I=可得,电源的电压:U=I2R2=0.4A×20Ω=8V;
(2)因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,
所以,通过R1的电流:I1=I-I2=0.6A-0.4A=0.2A;
(3)电阻R1阻值:R1===40Ω。
答:(1)电压表的示数为8V;(2)通过R1的电流为0.2A;(3)电阻R1阻值为40Ω。
2. 解:由图可知,闭合开关S,电路为R的简单电路,R两端的电压等于电源电压,
根据欧姆定律可得,通过R的电流为I===0.5A。
答:通过R的电流为0.5A。
3. 解:(1)由图可知,闭合开关S后,R1、R2串联,电流表测电路中的电流;
因串联电路中电流处处相等,所以I1=I2=I=1A,
则R1两端的电压为:U1=I1R1=1A×10Ω=10V;
(2)由串联电路的电阻规律和欧姆定律可得电源电压为:U=I(R1+R2)=1A×(10Ω+30Ω)=40V。
答:(1)R1两端的电压U1为10V;
(2)电源电压为40V。
4. 解:由电路图可知,R1与R2并联,电压表测电源的电压,电流表测干路电流。
(1)因并联电路中各支路两端的电压相等,
所以,通过电阻R1的电流:I1===0.2A。
(2)因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,
所以,通过R2的电流:I2=I-I1=0.5A-0.2A=0.3A,
由欧姆定律得,电阻R2的阻值:R2===20Ω。
答:(1)通过电阻R1的电流为0.2A;(2)电阻R2的阻值为20Ω。
5. 解:I甲=150mA=0.15A,由I=可得,电源电压:
U=I甲R甲=0.15A×20Ω=3V,
电阻乙替换电阻甲后,电源电压不变,则电阻乙的阻值:
R乙===10Ω。
答:电阻乙的阻值为10Ω。
6. 解:由电路图可知,电阻R1与电阻R2并联,
根据并联电路的电压特点知U1=U2=U=12V;
通过R1的电流:I1===3A,
因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,
则通过R2的电流I2=I-I1=5A-3A=2A,
由I=可得,R2的阻值为:R2===6Ω。
答:R2的阻值是6Ω。
7. 解:由图甲可知,R0与滑动变阻器串联,电压表测量R0两端的电压。
(1)当滑片在a端时,电路为R的简单电路,电压表的示数最大,电流表的示数最大,电源电压等于R0两端的电压,由图象可知,电源电压U=9V。
(2)当电压U=9V时,电路中的电流I=1.5A,
由I=可知,电阻R0的阻值:
R0===6Ω。
(3)当滑片位于b端时,R与滑动变阻器的最大阻值串联,此时电路中的电流最小,电压表的示数最小,由图象可知,R两端的电压UR=3V,电路中的最小电流I′=0.5A,
因串联电路中总电压等于各分电压之和,所以,滑动变阻器两端的电压:
U滑=U-UR=9V-3V=6V,
由I==
可知,滑动变阻器的最大阻值:
R滑===12Ω。
答:(1)9;(2)定值电阻R的阻值为6Ω;(3)滑动变阻器的最大阻值为12Ω。
8. 解:(1)(2)由图可知:电阻R1与R2串联,电压表测电阻R2两端电压,电流表测量电路中的电流;
当滑片P在最右端时,电阻R2两端电压 U2=6V,电路中的电流 I1=0.1A,
电源电压:U=U2+I1R1=6V+0.1A×R1-------①,
当滑片P在最左端时,电路中只有电阻 R1,此时电路中的电流 I2=0.6A,
电源电压:U=I2R1=0.6A×R1------②
联立①②可知:U=7.2V,R1=12Ω,即电源电压为7.2V;
(3)当滑片P在最右端时,滑动变阻器连入电路中的阻值最大,即:
滑动变阻器的最大阻值为:R2max===60Ω。
答:(1)电源电压是7.2V;(2)定值电阻R1的阻值是12Ω;(3)滑动变阻器R2的最大阻值是60Ω。
9. 解:(1)由图得,定值电阻与变阻器串联,电压表V1测量定值电阻的电压,电压表V2测量变阻器的电压,电流表测量电路电流。当变阻器接入电路中电阻为0时,定值电阻的电压最大为电源电压,由图像得,电源电压值为Um。当定值电阻的电压为U0时,电流为I0。由欧姆定律得,定值电阻的阻值为:R定=;
(2)当变阻器接入电路中电阻最大时,电路电流最小,为I0,此时滑动变阻器的电压为:UP=Um-U0,由欧姆定律得,滑动变阻器的最大阻值为:RP==;
当变阻器接入电路中电阻为0时,电路电阻最小,电路电流最大,电路中的最大电流:
Im===
答:(1)电源电压为 Um;定值电阻的阻值为 R0=;
(2)滑动变阻器的最大阻值为Rm=;电路中的最大电流为Im=
10. 解:(1)由图乙可知,灯泡两端的电压为1.5V时,通过灯泡的电流为0.5A,
根据欧姆定律可得此时灯泡的电阻:RL===3Ω;
(2)滑片P在B端时,电路为灯泡的简单电路,则电源的电压U=UL0=3V,
当滑片滑到A端时,滑动变阻器接入电路最大阻值,根据串联电路电阻规律可知电路总电阻最大,根据欧姆定律可知此时通过电路的电流最小,
由图乙可知此时通过小灯泡的电流为I=0.2A,灯泡两端电压UL′=0.5V,
因串联电路中总电压等于各分电压之和,所以,电阻丝AB两端电压:UAB=U-UL′=3V-0.5V=2.5V,
因串联电路中各处的电流相等,所以,由欧姆定律可得电阻丝AB的阻值:RAB=
==12.5Ω。
答:小灯泡两端电压为1.5V时灯丝的阻值为3Ω,电阻丝AB的总阻值为12.5Ω。
解:(1)由并联电路中各支路电流的电压相等可知,当R1和R2并联在电压为6V电路中时它们两端的电压均为6V,由图象可知,通过两电阻的电流分别为I1=0.4A、I2′=0.5A,
由并联电路中干路电流等于各支路电流之和可知,电路中总电流I=I1+I2′=0.4A+0.5A=0.9A;
(2)当R1、R2串联在电源电压为4V的电路中时,因串联电路中各处的电流相等,且总电压等于各分电压之和,所以由图可知,I=0.2A、U1=3V、U2=1V时符合,
此时电路的总电阻R总===20Ω。
答:(1)将R1和R2并联在电源电压为6V的电路中时,通过电路的总电流0.9A;
(2)将R1和R2串联在电源电压为4V的电路中时,电路中的总电阻20Ω。
12. 解:由电路图可知,只闭合开关S1,灯泡L与R0、R串联,电压表测L两端的电压,电流表测电路中的电流。
当滑片P置于某点时,电压表示数为2.5V,由图乙可知,此时电路电流为0.25A,
当滑片P置于最右端时,电流表示数为0.2A,由图乙可知,灯泡两端电压为1V,
已知R1:R2=8:15,R2=3R0,
所以,当滑片P置于某点时,变阻器接入电路的阻值:R1=R2=1.6R0,
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,所以,R0与R1两端的电压之和:U01=I1(R1+R0)=0.25A×(1.6R0+R0)=0.25A×2.6R0,
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=U1+U01=2.5V+0.25A×2.6R0-----①
当滑片P置于最右端时,R0与R2两端的电压之和:U02=I2(R2+R0)=0.2A×(3R0+R0)=0.2A×4R0,
则电源的电压:U=U2+U02=1V+0.2A×4R0-----②
因电源的电压不变,所以,
2.5V+0.25A×2.6R0=1V+0.2A×4R0,
解得:R0=10Ω,
电源的电压:U=U2+U02=1V+0.2A×4R0=1V+0.2A×4×10Ω=9V。
答:电源电压为9V;定值电阻R0的阻值为10Ω。
13. 解:(1)当油箱中的油全部消耗完时,电流表的示数为0.04A,根据欧姆定律知,
此时电路中的电阻R===300Ω,根据乙图知,压力F=70N;
而压力等于重力,G0=F=70N;
(2)当油箱中加入40L的汽油时,汽油的重力G=mg=ρVg,
由乙图知,电阻为R'=150Ω;
电流表的示数为I'===0.08A;
(3)油量表的量程为0~0.15A,当I''=0.15A;
电路中的电阻为R''===80Ω;
由乙图知,此时的压力为500N,则汽油的重力为G''=F-G0=500N-70N=430N;
汽油的质量m===43kg。
答:(1)油箱受到的重力为70N;(2)当油箱中加入40L的汽油时,电流表的示数为0.08A;
(3)该油箱最多能加入汽油的质量为43kg。
14. 解:(1)由图甲知两电阻串联,电压表并联在定值电阻的两端,
当环境温度为20℃时,电压表的示数为1V,
则电路中电流:I===0.05A;
(2)由图乙知,当环境温度为20℃时,Rt=40Ω,
根据欧姆定律可得Rt两端的电压:Ut=IRt=0.05A×40Ω=2V;
由串联电路的电压特点可得电源电压:U=UR+Ut=1V+2V=3V;
(3)电压表的示数为1.2V时,根据串联电路的电流特点和欧姆定律可知,
电路中电流:I′===0.06A,
Rt两端的电压:Ut′=U-UR′=3V-1.2V=1.8V,
根据欧姆定律可得此时热敏电阻Rt的阻值为:
Rt′===30Ω;
由图乙知,此时环境温度为30℃。
答:(1)当环境温度为20℃时,电路中的电流为0.05A;(2)电源电压为3V;
(3)当电压表示数为1.2V时,环境温度为30℃。
15. 解:由电路图可知,开关闭合时,RP与R0串联,电压表测R0两端的电压。
(1)因串联电路中各处的电流相等,所以电压表示数为1.5V时电路中的电流I=
=0.15A,
根据欧姆定律可得此时电路的总电阻R===40Ω,
根据串联电路电阻规律可知此时压敏电阻的阻值RP=R-R0=40Ω-10Ω=30Ω,
由图丙可知,潜水员下潜的深度为10m;
(2)当通过电路的电流最大时,压敏电阻的阻值最小,Rp允许通过的最大电流为0.24A,
此时定值电阻两端的电压:U0′=I′R0=0.24A×10Ω=2.4V,
则压敏电阻两端的电压:UP′=U-U0′=6V-2.4V=3.6V,
此时压敏电阻的阻值:RP′===15Ω。
答:(1)电压表示数为1.5V时,潜水员下潜的深度为10m;
(2)在保证电路安全的情况下,Rp的最小阻值是15Ω。
16. 解:由图乙可知,两电阻串联,电流表测电路中的电流;
(1)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:I1==
==0.25A;
(2)当电路电流等于0.2A时,定值电阻两端的电压为:
U0=IR0=0.2A×40Ω=8V,
由串联电路电压的规律知压敏电阻R两端的电压为:
UR=U-U0=20V-8V=12V;
(3)由图知当压力为2N时,压敏电阻的阻值为40Ω,
此时电路的总电阻为:
R总===100Ω,
由串联电路电阻的规律知R0的阻值为:
R0=R总-R=100Ω-40Ω=60Ω。
答:(1)当R与R0阻值相等时,电流表的示数是0.25A;(2)当电路电流等于0.2A时,压敏电阻R两端的电压为12V;(3)若想筛选出重力至少为2N的苹果,需要将R0的阻值调到60Ω。
17. 解:(1)由表格数据可知,当测量者的体温为37℃时热敏电阻的阻值:R=20Ω,
由图可知热敏电阻R与定值电阻R0串联,根据串联电路规律可得,电路中的总电阻:R总=R+R0=20Ω+10Ω=30Ω,
根据欧姆定律可得,电路中的电流:I===0.1A;
(2)当电压表的示数为UV=1.8V时,根据串联电路电压规律可得,定值电阻两端的电压:U0=U-UV=3V-1.8V=1.2V,
由欧姆定律可得,定值电阻中的电流:I0===0.12A,
由串联电路的电流规律可得,电路中的电流:I′=I0=0.12A,
已知37℃时电路中的电流大小:I=0.1A,分析题中表格数据可知,温度越高,热敏电阻的阻值越小,电路中的电流越大,
因为I′>I,所以表明体温计此时的温度高于37℃,因此体温计会发出提示声。
答:(1)当测量者的体温为37℃时,电路中的电流为0.1A;
(2)当电压表的示数为1.8V时,体温计会发出提示声。
18. 解:由图知,定值电阻R0与光敏电阻R串联,电压表测光敏电阻R的电压,电流表测电路中的电流;
(1)根据I=可得报警时光敏电阻R的阻值:
R===40Ω;
(2)根据I=可得定值电阻R0的电压为:U0=IR0=0.2A×10Ω=2V,
根据串联电路电压的规律可得电源电压:U=U0+UR=2V+8V=10V。
答:(1)电路报警时光敏电阻R的阻值为40Ω;(2)电源电压为10V。
19. 解:(1)当S闭合,S1、S2断开时,R1和R2串联接入电路中,串联电路中总电阻等于各用电器电阻之和,电流表的示数为0.5A,根据欧姆定律I=可得,电源电压为
U=I(R1+R2)=0.5A×(10Ω+5Ω)=7.5V;
(2)当S、S1、S2都闭合时,R2被短路,此时R1和R3并联接入电路中,电流表测干路中的电流,此时的总电阻要小于R1,而当S闭合,S1、S2 断开时,R1和R2串联接入电路中,此时的总电阻要大于R1,所以,R1和R3并联的总电阻小于R1和R2串联的总电阻,由欧姆定律可知,当S、S1、S2都闭合时,干路中的电流变大,故并联后干路中的电流为I总=0.5A+0.4A=0.9A,
此时通过R1的电流I1===0.75A;
通过R3的电流I3=I总-I1=0.9A-0.75A=0.15A,
则R3的阻值为R3===50Ω。
答:(1)电源电压为7.5V;(2)当S、S1、S2都闭合时,此时通过R1的电流为0.75A;R3的阻值是50Ω。
20. 解:(1)小灯泡正常发光需要电压6V,灯丝电阻为10Ω且不变,
根据欧姆定律可得小灯泡正常发光时的电流:IL===0.6A;
(2)当三个开关都闭合、变阻器滑片滑至最左端时,灯泡和定值电阻并联接入电路,电流表测干路电流,
由于小灯泡恰好正常发光,则根据并联电路各支路两端电压相等可知电源电压为6V;
根据并联电路干路电流等于各支路电流之和可知通过定值电阻的电流:I1=I-IL=1A-0.6A=0.4A,
由欧姆定律可得定值电阻R1的电阻:R1===15Ω;
(3)S2断开、S和S1闭合时,灯泡和滑动变阻器串联,电压表测变阻器R2两端的电压,电流表测电路中的电流;
①由于串联电路各处电流相等,变阻器R2标有“20Ω 0.5A”字样,电流表量程为0~3A,灯泡正常发光时的电流为0.6A,所以通过电路的电流最大为0.5A,
根据欧姆定律可得此时电路总电阻:R===12Ω,
因串联电路总电阻等于各部分电阻之和,则滑动变阻器接入电路的最小阻值:R2小=R-RL=12Ω-10Ω=2Ω;
②当滑动变阻器连入电路的阻值最大时,由串联电路分压的特点可知此时R2两端的电压最大,
由电压表的量程可知R2两端的电压最大为:U2大=3V,
由串联电路的电压特点可知灯L两端的电压为:UL′=U-U2大=6V-3V=3V,
此时电路中的电流为:I′===0.3A,
则滑动变阻器连入电路的最大阻值为:R2大===10Ω;
由上述分析可知滑动变阻器接入电路的阻值范围为2Ω~10Ω。
答:(1)小灯泡正常发光时的电流为0.6A;(2)定值电阻R1的电阻为15Ω;
(3)S2断开、S和S1闭合时,在保证各元件安全的前提下,滑动变阻器接入电路的阻值范围为2Ω~10Ω。
21. 解:(1)当开关S闭合,S1、S2断开,此时R=0Ω,灯泡和电流表串联,小灯泡额定电压为12V,电源电压为12V,电流表的示数为1.2A,根据欧姆定律得,
灯泡的电阻为RL===10Ω,
(2)当开关S闭合,S1、S2断开,滑动变阻器与灯泡、电流表串联,
由串联电路电压的分配规律得:=,=,
解得UL=3V;(3)若开关S、S1、S2都闭合,灯泡L被短路,滑动变阻器和定值电阻并联,电流表测干路电流,此时滑动变阻器阻值为R2=R/2=40Ω,
电路总电阻为R总′===20Ω,
此时电流表示数,即干路电流为I===0.6A;
答:(1)灯泡的电阻RL是10Ω;(2)此时灯泡两端的电压U1是3V;(3)此时电流表示数是0.6A。
22. 解:(1)当开关S1、S2均断开时,R2、R3串联,电流表测电路中的电流,电压表测R2两端的电压,根据欧姆定律可得电路中的电流:I===0.3A,
根据欧姆定律可知总电阻:R===30Ω,
根据电阻串联的特点可知R3的阻值:R3=R-R2=30Ω-20Ω=10Ω;
(2)当开关S1、S2均闭合时,R1、R2并联,电流表测干路电流,电压表测电源电压,
并联电路中各支路两端的电压相等(均等于电源电压),
根据欧姆定律可得通过R1的电流:I1===0.9A,
通过R2的电流:I2===0.45A,
根据并联电路的电流特点可知电流表的示数:IA=I1+I2=0.9A+0.45A=1.35A。
答:(1)当开关S1、S2均断开时,电压表的示数为6V,R3的阻值为10Ω;
(2)当开关S1,S2均闭合时,电流表的示数为1.35A。
23. 解:(1)当S1闭合,S2接1,R1与r串联,电压表测定值电阻R1两端的电压,电路中的电流I1===0.3A;
(2)当S1闭合,S2接1,R1与r串联,电源电压U=I1R1+I1r=0.3A×R1+0.3A×r ①
当S1闭合,S2接2,R2与r串联,电路中的电流I2===0.2A,
电源电压U=I2R2+I2r=0.2A×R2+0.2A×r ②
解①②得r=1Ω,U=3V。
答:(1)闭合S1,将S2掷于1端时,电路中的电流是0.3A;
(2)电源电压是3V,电阻r阻值是1Ω。
24. 解:(1)由电路图知,当S1闭合,S2、S3断开时,只有R1连入电路中,电流表测通过R1的电流,
由欧姆定律可得R1阻值为:R1===5Ω;
(2)由电路图知,当S2闭合,S1、S3断开时,R1与R2串联,电压表V测R2两端的电压,电流表测量电路的电流,
串联电路总电阻等于各部分电阻之和,则电路总电阻:R=R1+R2=5Ω+10Ω=15Ω,
根据欧姆定律可得通过电路的电流为:I′===0.2A,
则电压表示数(电阻R2两端的电压):U1=I′R2=0.2A×10Ω=2V;
(3)当开关S1、S3闭合,S2断开时,R1与R2并联,电流表测通过R1的电流,
并联电路各支路两端电压相等,根据欧姆定律可得通过R1的电流:I1===0.6A,即电流表示数为0.6A。
答:(1)R1阻值为5Ω;(2)当S2闭合,S1、S3断开时,电压表示数为2V;(3)当S1、S3闭合,S2断开时,电流表示数为0.6A。
25. 解:(1)当滑片P位于最左端时,只有R2接入电路,
根据欧姆定律得此时电流表的示数:I1===0.3A,
(2)某同学测试时,从最左端推动滑片P向右移动20cm,
此时滑动变阻器的接入电路的阻值:
R滑1=0.5Ω/cm×20cm=10Ω,
根据串联电路电阻规律得此时电路中的总电阻:
R总=R滑1+R2=10Ω+20Ω=30Ω,
根据欧姆定律得:电路中的电流:
I2===0.2A,
电压表的示数:U=I2R滑1=0.2A×10Ω=2V。
答:(1)当滑片P位于最左端时,电流表的示数为0.3A;
(2)某同学测试时,从最左端推动滑片P向右移动20cm,此时电压表的示数为2V。
26. 解:开关S闭合时,电阻R1与变阻器R2并联,电流表A测干路电流,电流表A1测变阻器R2中的电流。
(1)滑动变阻器R2滑片移至最右端时,变阻器R2连入电路的电阻值最大,
根据欧姆定律可得,滑动变阻器R2的最大阻值:R2====60Ω;
(2)由欧姆定律得,通过定值电阻R2的电流:I1====0.4A,
根据并联电路电流规律可得,电流表A示数:
I=I1+I2=0.4A+0.1A=0.5A;
(3)通过R1的电流为I1=0.4A不变,因为电流表A的量程为0~0.6A,故通过变阻器的最大电流为:I2大=0.6A-0.4A=0.2A,
由欧姆定律得,变阻器R2连入电路的最小阻值:
R2小===30Ω。
答:(1)滑动变阻器R2的最大阻值是60Ω。
(2)电流表A的示数为0.5A。(3)滑动变阻器R2允许连入电路的最小阻值时30Ω。
27. 解:由电路图可知,R0与R1、R2串联,电压表V1测R1和R2两端的电压之和,电压表V2测R2两端的电压,电流表测电路中的电流;由电压表V1的示数大于电压表V2的示数可知图线I表示电压表V1的示数与电流表A示数的关系,图线II表示电压表V2的示数与电流表A示数的关系。
(1)当滑片在b端时,变阻器接入电路的阻值最大,是10Ω,电路中的电流I=0.3A,电阻R2两端的电压为:U2=I×R2=0.3A×10Ω=3V;
(2)当滑片在b端时,由图乙可知,R1和R2两端的电压之和U12=5.4V,则R1两端的电压:U1=U12-U2=5.4V-3V=2.4V
R1的阻值为:R1===8Ω;
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,所以电源电压为:
U=IR总=I(R0+R1+R2)=0.3A×(R0+8Ω+10Ω)------①
(3)滑片置于变阻器的中点位置,电流表示数为0.4A,则电源的电压为:
U=I'R'总=I'(R0+R1+0.5R2)=0.4A×(R0+8Ω+0.5×10Ω)---②
由①②可得:U=6V,R0=2Ω;
(4)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,所以,电路中的最大电流为0.5A,此时滑动变阻器接入电路中的电阻最小,此时电路的总电阻为:R″总===12Ω;
则滑动变阻器R2的最小值:R2小=R″总-R0-R1=12Ω-2Ω-8Ω=2Ω。
故答案为:(1)电流表示数为0.3A时,电阻R2两端的电压为3V;(2)R1的阻值为8Ω;(3)电源电压为6V,R0的阻值为2Ω:(4)为了电路中各元件的安全,滑动变阻器R2的最小值为2Ω。
28. 解:(1)由电路图可知,滑动变阻器R与电阻R0串联,电流表测电路中的电流;对小明进行测量时,滑片恰在电阻棒ab的中点位置,此时通过电路的电流为0.15A,因串联电路总电阻等于各部分电阻之和,则电源电压为:
U=I1(R0+R/2)=0.15A×(20Ω+0.5×40Ω)=6V;
(2)当对小明进行测量时,滑片恰好在电阻棒ab的中点位置,此时滑动变阻器接入电路的长度为:0.5×40cm=20cm,
则该电路能测量的最低身高为:160cm-20cm=140cm,
最高身高为:140cm+40cm=180cm;
(3)用该测量仪对小亮进行测量时,电流表示数为0.12A,则此时电路的总电阻
R总===50Ω,
此时滑动变阻器接入电路的阻值为:R′=R总-R0=50Ω-20Ω=30Ω,
已知电阻棒总长为40cm,其总电阻为40Ω,所以电阻棒上每1cm的电阻为1Ω,则此时电阻棒接入电路的长度为30cm,所以小亮的身高:h小亮=h最低+L棒′=140cm+30cm=170cm。
答:(1)电源电压为6V;
(2)该电路能测量的最低身高和最高身高分别为140cm、180cm;
(3)小亮的身高为170cm。
29. 解:(1)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I=
==0.6A;
(2)P在B端,成绩记为0cm,此时电流表示数为0.24A。根据欧姆定律知;U=IR=I(R1+R2);
即6V=0.24A×(10Ω+R2);解得R2=15Ω;
(3)由图丙可知:R1′、R2串联,滑动变阻器的电阻全部连入电路,电压表测量R2上PB段两端的电压,
总电阻R′=R1′+R2=15Ω+15Ω=30Ω,
电路中的电流为:I′===0.2A;
电阻丝阻值与长度的关系为:=0.5Ω/cm,
当电压表示数为U2=2V时根据欧姆定律可得:RPB′===10Ω,
所以,即表盘上应标20cm。
答:(1)推动挡板P到A端时,电路中的电流0.6A;(2)R2的最大阻值15Ω;
(3)表盘上应标20cm。
30.解:(1)闭合开关,定值电阻和弧形电阻串联,电流表测量电路电流。
当无风时,AP段长度为0cm,弧形电阻接入电路的阻值为15Ω,根据欧姆定律可知电流表示数为I===0.25A;
(2)当风速为3m/s时,AP段长度为12cm,BP长度为:15cm-12cm=3cm,
则弧形电阻接入电路的阻值为:15Ω×3/15=3Ω,
根据串联分压特点可知BP两端的电压UBP=U×=6V×=1.5V;
(3)风速最大时,弧形电阻接入电路的阻值最小,总电阻最小,根据欧姆定律可知电路电流最大,为I′=0.6A,
根据欧姆定律可知总电阻R===10Ω,
根据电阻串联的特点可知弧形电阻接入电路的阻值RBP′=R-R0=10Ω-9Ω=1Ω,
BP段长度为:15cm×=1cm,
AP段长度为:15cm-1cm=14cm,
此风速测定仪能测得的最大风速为6m/s。
答:(1)当无风时,电流表示数为0.25A;(2)当风速为3m/s时,BP两端的电压为1.5V;
(3)此风速测定仪能测得的最大风速为6m/s。