考点冲刺32【动态电路计算】--2025年中考物理考前素描40天终极冲刺宝典
一、选择题
1.(2025·巴中模拟)人体心脏的跳动是由人体内的电流来控制的。在人的胸部和四肢连上电极就可以在仪器上看到控制心脏跳动的电流随时间变化的曲线,这就是心电图。下列说法正确的是( )
A.心电图表示心脏跳动产生的电流
B.心电图表示控制心脏跳动的电流
C.心电图表示连接胸部和四肢电极的电流
D.做心电图的仪器和人体的胸部和四肢是并联的
2.(2024·苍溪模拟) 如图所示的电路,电源电压恒定,R0为定值电阻,R 为滑动变阻器(A、B为其两端点)。闭合开关S,把滑动变阻器的滑片P从B端移到A端,电压表示数的变化范围是0.6V~3V,电流表示数的变化范围是0.12A~0.6A。下列说法中正确的是( )
A.电源电压为6V
B.R0的阻值为25Ω
C.Rx的最大阻值为20Ω
D.移动滑片P,电路总功率的最小值为0.72W
3.(2024九下·阿克苏月考)如图所示为探究“焦耳定律”的实验装置.两个透明容器中密封着等量的空气,U型管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化.将容器中的电阻丝串联在电路中,且.下列说法正确的是( )
A.闭合开关后,通过的电流大于的电流
B.闭合开关后,乙管中液面上升速度比甲管快
C.闭合开关后,要使电流增大,应将滑动变阻器滑片P向左移动
D.该实验装置用于探究“电阻和通电时间一定时,电热与电流的关系”
4.(2024·池州模拟)如图所示为某实践活动小组制作了一个风速探测器。电源电压为U且保持不变,不考虑电源内阻,闭合开关S,当水平方向的风速增大时,电路中的电流I以及R1、R2两端电压U1和U2都发生变化,变化量的大小分别用ΔI、ΔU1和ΔU2表示。下列说法中正确的是( )
A.
B.R1消耗的电功率变大
C.电压表示数变大
D.R2两端电压变化量与电路中的电流变化量比值变小
5.(2024·贺州模拟)如图所示,ab为一根铅笔芯,闭合开关后,当夹子向右移动时,小灯泡的亮度会发生变化。下列说法正确的是( )
A.灯泡与铅笔芯是并联的
B.接入电路的铅笔芯变长,灯泡变亮
C.该实验能解释滑动变阻器的原理
D.将铅笔芯换成塑料管,灯泡仍会亮
6.(2024·汕头模拟)如图,电源电压恒定不变,小灯泡L1、L2规格相同,若灯丝电阻不随温度变化。只闭合开关 S1,小灯泡L1正常发光。若再闭合开关S2,则( )
A.小灯泡L1变暗,L2正常发光
B.小灯泡L1、L2都正常发光
C.电流表示数变小,电压表示数变小
D.电流表示数变大,电压表示数变大
7.(2024·石家庄模拟)某物理兴趣小组设计了一种输液提示器,让护士能在护士站观察到药液量的变化。当袋中药液量减少时,电表示数随之减小。图中的电路图符合要求的是( )
A. B.
C. D.
8.(2024九下·金溪月考) 在探究“电流通过导体产生热量的多少跟什么因素有关”的实验中,三个透明容器中密封着等量的空气,容器内的电阻连接情况如图所示,通电后,观察U形管中液面高度的变化,则( )
A.甲、乙、丙三个容器内,流过三个电阻的电流相等
B.要探究电流产生的热量与电阻的关系,需观察甲、丙两个U形管中液面高度的变化
C.要探究电流产生的热量与电流的关系,需观察甲、乙两个U形管中液面高度的变化
D.通电一段时间后,U形管中液面的高度变化最大的是乙
9.(2024·益阳模拟)图甲是小灯泡L和电阻R的电流、电压变化的图像,将它们按图乙所示接入电路中,已知该电路中电源的电压是2V,闭合开关S1,则下列结论正确的是( )
A.只闭合开关S时,电路的功率是0.8W
B.当再闭合S1后,电流表示数减少了0.2A
C.当再闭合S1后,电路的总功率为1.2W
D.当再闭合S1后,电路的总功率增大了0.4W
10.(2024·海珠模拟)有一只标有“6V 3W”字样的灯泡A和一只定值电阻B,A和B的电流随两端电压变化关系的图象如图甲所示。则下列判断正确的有( )
A.定值电阻B两端电压与电流成正比
B.将A、B串联接在9V电源两端,灯泡A正常发光
C.A、B并联接在6V电源两端,10s内电路消耗的电能是30J
D.将A与一个滑动变阻器串联接在6V电源两端,如图乙所示,当灯泡的功率与滑动变阻器的功率相等时,滑动变阻器的功率为3W
11.(2023·仪征模拟)如图甲所示,电源电压恒为9V,小灯泡L上标有“5V 1W”字样,灯丝的电阻随温度的变化而变化,为定值电阻,电压表选用“”量程,电流表选用“”量程。只闭合开关S1,移动滑动变阻器的滑片,消耗的功率随电流变化的关系图像如图乙所示,滑动变阻器的滑片P置于最右端时,电压表示数为5V,消耗的功率为,电流表示数为;滑片P置于最左端,此时灯泡正常发光,消耗的功率为,电流表示数为,,下列说法正确的是( )
A.灯泡正常发光时电阻为
B.滑动变阻器的最大阻值为
C.同时闭合S1和S2,电路消耗的最大功率为
D.与的比值为4∶1
二、多选题
12.(2024·贵州模拟)小明用如图所示的电路进行实验,为定值电阻,闭合开关后,当滑片在某两点之间滑动时,电流表的示数变化范围是,电压表的示数变化范围是则下列结论正确的是( )
A.定值电阻的阻值为
B.变阻器连入电路的电阻变化范围
C.电源电压为
D.电路总电流的变化范围为
13.(2024九下·玉溪月考) 甲、乙两灯的额定电压均为9V,其电流与电压变化的关系如图,则说法中正确的是( )
A.甲灯的额定功率为4.5W
B.乙灯正常发光时的电阻为18Ω
C.若将甲、乙两灯串联接入9V的电路中,电路中的电流为0.4A
D.若将甲、乙两灯并联接入4V的电路中,电路消耗的总功率为3.2W
14.(2024·从江模拟)如图甲所示电路,电源电压不变,闭合开关,滑动变阻器的滑片P从b端移到a端的过程中,电压表示数随电流表示数变化关系的图象如图乙所示。则下列说法正确的是( )
A.电源电压是6.0V
B.定值电阻的阻值为20Ω
C.滑片移至中点时,R1与R2的功率之比为4∶3
D.电压表示数为3V时,R1与R2消耗的电功率相同
15.(2024·从江模拟)图甲所示电路的电源电压保持不变,闭合开关后,将滑动变阻器的滑片由最右端向最左端移动的过程中,两电压表与电流表的示数变化关系如图乙所示,则( )
A.a是滑动变阻器的U-I图线 B.灯泡电阻的最小值为10Ω
C.R的最大阻值为25Ω D.电路的最大功率为3.6W
16.(2024九下·衡水开学考)如图所示,和为定值电阻,为滑动变阻器,a、b可能是电压表或电流表,电源电压保持不变。当只闭合开关时,移动滑片P,各电表的示数均有变化。下列说法不正确的是( )
A.a是电流表,b是电压表
B.闭合,将滑动变阻器的滑片向右移动时,a的示数变大,电压表V的示数不变
C.闭合、,将滑动变阻器的滑片向右移动时,电压表V的示数与a的示数之比变大
D.闭合,将滑片P移动到中点,再闭合,V示数的变化量与a示数的变化量之比的绝对值为
17.(2024·金牛模拟)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.
三、填空题
18.(2024·从江模拟)如图所示的电路中,灯L标有“3V 0.9W”、滑动变化器R上标有“50Ω 1A”的字样,电压表量程为“0~3V”,电流表量程“0~0.6A”,电源电压恒为4.5V,不考虑温度对灯丝电阻的影响。闭合开关S,为了保证电路中各元件安全工作,电压表的示数变化范围是 V。
19.(2024九下·衡阳模拟)小娄同学设计了如图所示的电路,已知电源电压不变,灯泡L标有“6V 3W”字样,其阻值会随温度变化,将滑动变阻器的滑片置于最左端,只闭合开关S时,小灯泡刚好正常发光,此时电流表示数为。再将滑片移动至最右端时,电压表的示数为11V。接下来同时闭合开关S和,移动滑动变阻器滑片至中点位置,此时电压表的示数为8.8V,电流表示数为。已知和相比,电流变化了0.1A。
(1)灯泡L正常发光时的电阻为 ;
(2)在有电流通过灯泡L的情况下,灯泡的最小功率与最大功率之比为 。
20.(2024·达州) 定值电阻R和灯泡L,其电流随两端电压的变化图像如图所示。若将R与L串联在4V电源两端,则R与L消耗的电功率之比为 ;若将R与L并联在2V的电源两端,电路消耗的总功率为 W。
21.(2024·石家庄模拟)如图甲所示,电源电压不变,小灯泡标有““字样,滑动变阻器标有“”字样,电流表量程为,定值电阻的阻值为,图乙是小灯泡的电流随两端电压变化的图像。当、闭合,断开,移动滑片刚好在中点时,小灯泡恰好正常发光,则电源电压为 。当、. 闭合,断开时,移动滑片,在确保电路安全的情况下,电路消耗的最大功率为
22.(2023·南岗)将“”和“”的两个灯泡接在合适的电源上,两个小灯泡均没有烧坏,若两灯串联,则 灯泡更亮;若两灯并联,则 灯泡更亮。忽略灯丝电阻的变化
23.(2024九下·长沙期中)如图所示的电路中,电源电压U保持不变,A和B接线柱只能分别连接C、D、E、F四个接线柱中的一个。定值电阻,电流表的量程为“0~3A”,滑动变阻器标有“30Ω 2A”的字样,a、b为其两个端点,假设小灯泡的灯丝电阻不变。将A与C相连、B与E相连,断开开关S,当滑动变阻器的滑片P置于b端时,电流表的示数为0.45A;将滑片P移到距b端为ab长度的时,小灯泡恰好正常发光,该过程中电流表的示数变化了0.15A。则电源电压 V,小灯泡的额定功率为 W。在保证电路安全的情况下,通过将A、B分别连接到不同的接线柱、控制开关的通断和调节滑片,可以使通过的电流(的电流不能为0)分别达到的最大值和最小值,则 。
四、实验探究题
24.(2024·江城模拟)阅读下列短文,回答问题。
智能电加热眼罩
近几年,近视眼成为影响青少年身体健康的重要因素,为有效保护眼睛,降低近视率,目前市场上推出一款电加热眼罩(如图甲),对缓解眼疲劳有一定效果,电加热眼罩是在绝缘的聚酯薄膜表面有序排列10根一样的具有发热、控温双重功能PTC加热丝,PTC是一种新型的半导体陶瓷材料,它以饮酸钡为主,渗入多种物质后加工而成。电加热眼罩内部结构如图乙所示,PTC加热丝两端与金属导线相连,形成网状结构,由6V的锂电池供电。每根PTC加热丝电阻随温度变化的关系如图丙所示,当温度达到40℃时,PTC加热丝的发热功率等于散热功率(即在相同时间内产生的热量与散失的热量相等)温度保持不变,实现智能控温。
(1)PTC是 (选填“导体”、“半导体”或“绝缘体”)材料。
(2)如图乙所示的加热电路,PTC加热丝的连接方式是 联,正常工作时金属导线中A、B处电流分别为IA和IB,则IA IB(填选“<”、“=”或“>”)。
(3)如图丁所示,将眼罩加热电路开关闭合,其功率随时间变化的图像最可能的选项是 。
(4)每根PTC加热丝的最大发热功率为 W,当温度为40℃时,通电10min,每根PTC加热丝消耗的电能 J。
25.(2022·雁塔二模)小宸从废旧的恒温箱里拆卸下一个完好的热敏电阻,并利用图甲电路测出该热敏电阻在不同温度下的阻值,寻找其阻值随温度变化的规律,其中电源电压为U,Rt是热敏电阻。
(1)使用电流表和电压表前,要检查指针是否对准 刻度线;接入电路时,应使电流从其 (选填“+”或“﹣”)接线柱流入;
(2)小宸往容器中添加不同温度的水,根据实验原理: ,测出Rt在不同温度下的电阻值;分析数据,得出了Rt阻值与温度t的变化关系为Rt=kt+b(k、b都是常数,且k>0,b>0);
(3)小宸从以上实验得到启发,利用热敏电阻设计电路,把电流表改装成温度表(此时室内气压为1标准大气压,室温为25℃):
①图甲中,他用开关S2替换电压表,得到如图乙所示电路。为了保证电路安全,先将滑动变阻器滑片P移到b端,闭合S1、S2,移动滑片P使电流表满偏,此时滑动变阻器的阻值为R,之后保持滑片P位置不再移动;
②断开S1、S2,向容器中加入适量沸水,闭合S1并记录电流值,接着观察温度计,示数每下降5℃,就记录此时温度t和对应的电流I,水温降到 ℃后不再自然下降,此时可加入适量冰块使水继续降温,直至0℃,然后断开S1。请用给定的字母写出电流与温度的关系式I= ;
③根据记录的t和I,重新刻制电流表的表盘,改装成温度表。此温度表的量程为 ,请在图丙中标出此温度表表盘最高温和最低温刻度线的大致位置( )。
26.(2013·常州)冬季夜间,婴儿踢开被子或尿床,若家长没有及时发现,将影响孩子健康,对此,常州工程职业技术学院的同学们分别展开实验探究,设计镶嵌在婴儿被中的“踢被警示电路”和“尿床警示电路”.请选择其中一种电路并完成设计.(两种都做,以第一种为准)
电路一:“踢被警示电路” 电路二:“尿床警示电路”
元件:3V恒压电源,开关S,电压表,定值电阻R0阻值为10Ω,热敏电阻Rx(Rx阻值随温度变化关系如下图所示). 原理:当温度低于20℃时,即可认为婴儿已将被子踢开. 元件:3V恒压电源,开关S,电压表,定值电阻R0阻值为10Ω,湿敏电阻Rx(Rx阻值随湿度变化关系如下图所示). 原理:当湿度大于80%时,即可认为婴儿已尿床.
①请用笔画线代替导线完成电路连接 .要求:温度越高,电压表示数越小;温度越低,电压表示数越大. ②当电压表示数 (大于/小于) V时,即可认为婴儿已将被子踢开. ①请用笔画线代替导线完成电路连接 .要求:湿度越大,电压表示数越大;湿度越小,电压表示数越小. ②当电压表示数 (大于/小于) V时,即可认为婴儿已尿床.
后续:对于该电路,指导老师认为,还可与电阻 (R0/Rx)并联一个适当规格的电子发声器,婴儿将被子踢开后,电子发声器两端电压超过设定值,就会发出报警声. 后续:对于该电路,指导老师认为,还可与电阻 (R0/Rx)并联一个适当规格的电子发声器,婴儿尿床后,电子发声器两端电压超过设定值,就会发出报警声.
五、计算题
27.(2024九下·中江模拟)如图所示电路,电源电压恒定不变,电流表量程为0~3A,量程为0~0.6A,电压表V量程为0~3V或0~15V。闭合开关S,断开开关、,滑片P移到最左端,表的示数为0.35A,和消耗的电功率之比;滑片P向右移到某一位置的过程中,表的示数变化了0.3A,V表的示数变化了3V。求:
(1)的阻值;
(2)电源电压及确保电路安全下电压表选择的量程;
(3)S、S1、S2都闭合时,在确保电路安全的前提下,接入电路的最小阻值及电路消耗的最大电功率。
28.(2024九下·成都月考) 如图所示,图甲是“7V 7W”的灯泡L和电阻的电流随电压变化图像,将它们按图乙所示电路连接,滑动变阻器上标有“20Ω 2.5A”字样,电源电压恒定。
(1)只闭合开关,滑片P位于a端,此时电流表的示数为0.3A。求电源电压。
(2)当同时闭合开关和,移动滑动变阻器的滑片P,使整个电路在安全工作状态下消耗的总功率为最大,求此时整个电路的最大电功率。
29.(2024·昆明模拟)如图所示电路,电源电压为5V不变,定值电阻R0阻值为5Ω,滑动变阻器R上标有“20Ω 1A”字样,灯泡L标有“3V 1.2W”,电压表量程为0~3V。(不考虑灯丝电阻的变化,且保证各元件均安全)求:
(1)灯泡正常工作时的电流是多少?
(2)当S1闭合、S2接b,灯泡正常发光时,滑动变阻器接入电路的阻值是多少?
(3)当S1闭合、S2接a时,R0的最小电功率是多少?
30.(2024·安源模拟)某同学用实验室的器材和一个湿敏电阻R,将实验室的电压表改装成了一个可以监测湿度的湿度监测仪,如图甲所示为其内部的简化电路图。已知电源电压为12V,定值电阻的阻值为20Ω,湿敏电阻R的阻值随湿度RH变化的关系图像如图乙所示,求:
甲 乙
(1)空气湿度为0时,湿敏电阻R的阻值和电路中的电流;
(2)该湿度监测仪零刻度线所对应的电压值;
(3)电压表示数为9V时,空气的湿度。
答案解析部分
1.【答案】A
【知识点】电流的形成;串联电路的电流规律
【解析】【解答】ABC、心电图仪通过一系列的传感手段,可将与人心跳对应的生物电流情况记录在匀速运动的坐标纸上,所以心电图表示的是心脏跳动产生的电流,故A正确,BC错误;
D、并联电路用电器工作过程互不影响,串联电路互相影响;做心电图的仪器和人体的胸部、四肢是顺次连接的,它们是串联的,故D错误。
故选:A。
【分析】心脏的跳动是由于在窦房结产生的电信号的刺激下不断的收缩与舒张。电信号的变化可以控制心脏的跳动。
2.【答案】C
【知识点】串联电路的电流规律;串联电路的电压规律;欧姆定律及其应用;电路的动态分析;电功率的计算
【解析】【解答】A、把滑动变阻器的滑片P移到A端时,电路是R0的简单电路,故电压表测电源电压,所以电源电压为3V,故A错误;
B、当电压表的示数为3V时,电流表的示数为0.6A,根据欧姆定律可知:R0的阻值为:,故B错误;
C、当把滑动变阻器的滑片P移到B端时,电流表的示数为0.12A,它的电压为,根据欧姆定律可知,滑动变阻器的电阻,故C正确;
D、移动滑片P,当滑动变阻器的滑片移到B端时,此时电路的电阻最大,电功率最小,故
,故D错误;
故答案为:C。
【分析】把滑动变阻器的滑片P移到A端时,电路是R0的简单电路,电压表测电源电压,电压表示数最大值为电源电压;把滑动变阻器的滑片P移到A端时,电路是R0的简单电路,此时的电路总电阻最小,电流表示数最大,当电压表的示数为3V时,电流表的示数为0.6A,根据欧姆定律可知R0的阻值;当把滑动变阻器的滑片P移到B端时,电流表的示数为0.12A,由串联电路的电压特点知其两端电压,根据欧姆定律可知滑动变阻器的电阻;移动滑片P,当滑动变阻器的滑片移到B端时,此时电路的电阻最大,电功率最小,由可得电路总功率的最小值。
3.【答案】B
【知识点】串联电路的电流规律;欧姆定律及其应用;焦耳定律
【解析】【解答】 AD.根据图片可知,两电阻串联,通过的电流和通电时间相等,而电阻不同,故可研究电流产生的热量与电阻的关系,故A、D错误;
B.根据Q=I2Rt可知,因R1C.闭合开关后,要使电流增大,就要减小电路的电阻,故应将滑动变阻器滑片P向右移动,故C错误。
故选B。
【分析】 电阻丝产生的热量不易直接观察,可给等质量的气体加热,气体吸热越多,气体膨胀程度越大,U形管内的液面高度差越 大,采用了转换法;
AD.由焦耳定律Q=I2Rt可知,电流通过导体产生的热量与通过的电流、导体的电阻和通电时间有关,研究与其中一个 因素的关系时,要控制另外两个因素不变,结合串联电路电流的规律分析;
B.由焦耳定律Q=I2Rt分析哪个电阻丝产生的热量多即可;
C.由欧姆定律分析变阻器的阻值变化,从而确定滑片的移动方向。
4.【答案】B
【知识点】串联电路的电流规律;串联电路的电压规律;欧姆定律及其应用;电功率的计算
【解析】【解答】根据图像,定值电阻R1与滑动变阻器R2串联,电压表测量滑动变阻器R2两端的电压;
BC.当水平方向的风速增大时,探头上表面空气流速快、压强小,下表面空气流速慢、压强大,探头上移,滑动变阻器R2滑片向上移,其接入电路的电阻减小,电路的总电阻变大,根据欧姆定律可知电路中的电流增大,根据P=I2R,R1消耗的电功率变大;由于电压表测量滑动变阻器两端电压,由串联电路分压原理知,此时滑动变阻器两端的电压变小,即电压表示数变小,故B正确,C错误;
AD.由题意知,水平方向的风速增大时,探头向上移动,滑动变阻器接入电路阻值变小,根据串联分压特点可知,其两端的电压也会变小,则
根据串电路的电压规律可知,此时R1两端的电压变大,则
因为串联电路中总电压等于各分电压之和,可得,
即,则
由欧姆定律可得,R1两端的电压变化量为
则ΔU1与电路中的电流变化量ΔI比值为定值电阻R的阻值,保持不变,ΔU1与电路中的电流变化量ΔI比值为定值,故AD错误。
故选B。
【分析】流体在流速大的地方压强小;在电阻串联中,各电阻分压之和等于电源电压,两个电阻串联时,各电阻分压变化量相等;电路中的电流变大,电功率变大。
5.【答案】C
【知识点】串联电路和并联电路的辨别;滑动变阻器的原理及其使用
【解析】【解答】 根据图示可知,灯泡与铅笔芯是串联的;当夹子左右移动时,铅笔芯接入电路中的长度会变大,铅笔芯接入电路的电阻变大,根据 知,电路中电流变小,所以小灯泡的亮度会变小,所以导致铅笔芯接入电路的电阻发生变化的主要因素是导体的长度,该实验能解释滑动变阻器的原理;
将铅笔芯换成塑料管,塑料管是绝缘体,不容易导电,所以灯泡不会亮;
综上所述,C正确。
故选:C。
【分析】当导线夹左右移动时,小灯泡的亮度会发生变化,说明了通过灯泡的电流变化了,根据欧姆定律知电阻发生了变化,导线夹左右移动就改变了铅笔芯接入电路的长度,从而得出导体电阻和长度的关系。
绝缘体不容易导电。
6.【答案】B
【知识点】串联电路和并联电路的辨别;并联电路的电流规律;并联电路的电压规律;欧姆定律及其应用
【解析】【解答】A :“小灯泡 L1 变暗,L2 正常发光”。再闭合开关 S2 后,两灯泡并联,L1 两端电压不变,不会变暗,仍然正常发光,L2 也正常发光。故 A 错误;
B :“小灯泡 L1、L2都正常发光”。如前面分析,两灯泡并联后都能在电源电压下正常工作。故B正确;
C:“电流表示数变小”。闭合 S2 后,总电阻变小,根据欧姆定律,电源电压不变,总电阻变小则电流变大。故C错误;
D :“电压表示数变大”。因为电源电压始终不变,再闭合开关 S2 后,电压表示数还是电源电压,不会变大。故D错误。
综上所述,正确答案为B。
【分析】根据电路图可知,只闭合开关S1,小灯泡 接入电路中,电压表测量电源电压,电流表测量电路中的电流;若再闭合开关 ,两个灯泡并联,电压表测量电源电压,电流表测量干路中的电流;根据并联电路的特点、并联电路的电流规律和电压规律分析灯泡的发光情况、电表的示数变化情况。
7.【答案】C
【知识点】串、并联电路的设计
【解析】【解答】 当袋中药液量减少时,整个药液袋的重力减小,对弹簧的拉力减小,弹簧的伸长量减小,所以滑片会向上移动;
A、由图可知,变阻器与灯泡串联,电压表测变阻器两端的电压;
当袋中药液量减少时,滑片的上移不会改变变阻器连入电路的电阻,则电路中的电流不变,变阻器两端的电压不变,即电压表的示数也不变,故A不符合要求;
B、由图可知,变阻器与灯泡串联,电流表测电路中电流,所以,当袋中药液量减少时,滑片向上移动,变阻器连入电路的电阻变小,电路的总电阻变小,电路中电流变大,即电流表示数变大,故B不符合要求;
C、由图可知,变阻器与灯泡串联,电压表测变阻器两端的电压;
当袋中药液量减少时,滑片向上移动,变阻器连入电路的电阻变小,根据串联电路的分压特点可知,变阻器两端的电压变小,即电压表的示数变小,故C符合要求;
D、由图可知,变阻器与灯泡并联,电压表测量电源电压,由于电源电压不变,所以,当袋中药液量减少时,电压表的示数不变,故D不符合要求。
故选:C。
【分析】 当袋中药液量减少时,整个药液袋的重力减小,对弹簧的拉力减小,弹簧的伸长量减小,则滑片会向上移动;
分析各图中电路的连接情况,判断药液量减少时电阻的变化情况,根据电路的连接情况以及电路特点判断电表示数的变化
8.【答案】D
【知识点】串联电路的电流规律;并联电路的电流规律;串联电路的电压规律;并联电路的电压规律;欧姆定律及其应用
【解析】【解答】由图得,容器丙中5Ω的电阻丝与容器外5Ω的电阻丝并联后,与容器甲5Ω的电阻丝、容器乙10Ω的电阻丝串联。
A:乙容器内,电阻丝的电流相同,且电流大于丙容器中电阻丝的电流。故A错误;
B:要探究电流产生的热量与电阻的关系,要控制电流相同,改变电阻的大小,需观察甲、乙两个U形管中液面高度的变化。故B错误;
C:要探究电流产生的热量与电流的关系,要控制电阻相同,改变电流大小,需观察甲、丙两个U形管中液面高度的变化。故C 错误;
D:通电一段时间后, 由 得, 乙容器中电阻大于甲,电流相同,乙电阻丝产生热量大于甲, 甲与丙的电阻相同,甲在干路上,电流大于丙,甲电阻丝产生的热量比丙多,即相同时间产生热量最多的是乙电阻丝,因此U形管中液面的高度变化最大的是乙。故D正确。
综上所述,正确答案为 D。
【分析】 对电路图进行分析,明确各电阻丝之间的连接关系。根据电路连接判断电流大小关系从而得出该选项错误;指出探究热量与电阻关系的实验方法,说明不符合要求;同样指出探究热量与电流关系的正确做法,判断不正确;根据焦耳定律,结合电路中电阻和电流的具体情况,分析得出乙电阻丝产生热量最多,所以其 U 形管液面高度变化最大。
9.【答案】D
【知识点】并联电路的电流规律;电功率的计算
【解析】【解答】A.根据图乙,电路并联,只闭合开关S时,灯泡接通,根据图甲,计算电路的功率是P=UI=2V×0.5A=1W,A不符合题意;
B.当再闭合S1后,灯泡和电阻并联,电流表示数减少了0.2+0.5A=0.7A,B不符合题意;
C.当再闭合S1后,电路的总功率为P总=UI总=2V×0.7A=1.4W,C不符合题意;
D.当再闭合S1后,电路的总功率增大了 P=1.4W-1W=0.4W,D符合题意。
故答案为:D.
【分析】根据电路图的连接,判断各支路电流,计算并联电路中干路电流;根据P=UI,计算电功率。
10.【答案】B
【知识点】串联电路的电流规律;并联电路的电流规律;串联电路的电压规律;并联电路的电压规律;欧姆定律及其应用;电功的计算;电功率的计算
【解析】【解答】A.由图甲可知,当定值电阻B的两端电压为6V时,通过的电流为1.0A,则定值电阻B的阻值为
RB是定值电阻,通过定值电阻B的电流与其两端的电压成正比,知不能说电阻B两端电压与电流成正比,故A错误;
B.由题可知灯泡正常发光时的阻值为,
当把定值电阻B和灯泡A串联在9V的电源两端时,则通过B和A的电流相等,且A和B两端的电压相加等于9V,由图甲知,此时A及B两端的电压分别为6V和3V,即灯泡正常发光,电路的总电流为
,等于灯泡A的额定电流,所以灯泡A正常发光,故B正确;
C.由题可知灯泡A和定值电阻B并联接在6V电源两端,灯泡A正常发光,其通过的电流为
,当定值电阻B的两端电压为6V时,通过的电流为1.0A,则电路的总电流为
I1=IL+IB=0.5A+1.0A=1.5A
则10s内电路消耗的电能为
W=U1I1t=6V×1.5A×10s=90J
故C错误;
D.将灯泡与一个滑动变阻器串联接在6V电源两端,由串联电路的电流特点可知,通过灯泡和滑动变阻器的电流相等,根据功率的计算公式可知,当灯泡的功率与滑动变阻器的功率相等时,其两端电压也相等,即
UA'=U滑=3V
由图甲可知,当灯泡两端电压为3V时,通过的电流为0.3A,即此时电路中的电流
I2=IA'=0.3A
则滑动变阻器的功率为
P=U滑I2=3V×0.3A=0.9W
故D错误。
故选B。
【分析】A选项,定值电阻的电流与电压成正比;BD选项,根据串联电路的电压电流关系,串联电路电流处处相等,各用电器电压相加等于电源电压;C选项,根据并联电路的电压电流关系,并联电路的电压相等,干路电流等于各支路电流之和。
11.【答案】C
【知识点】串联电路和并联电路的辨别;串联电路的电流规律;并联电路的电流规律;串联电路的电压规律;并联电路的电压规律;欧姆定律及其应用;电功率的计算
【解析】【解答】A.由P=UI可得,灯泡L正常工作时的电流,灯泡正常发光时的电阻
,A错误;
BD.只闭合开关S1,灯泡L、滑动变阻器R2、定值电阻R1串联,电压表测R2两端的电压,电流表测电路中的电流;滑动变阻器的滑片P置于最右端时,滑动变阻器接入电路的电阻最大;滑片P置于最左端,滑动变阻器接入电路的电阻为零,灯泡L、定值电阻串联,由灯泡正常发光可知,此时电路中的电流为,灯泡L两端的电压为5V,由串联电路的电压特点可知,R1两端的电压为 ,则R1的阻值为。滑片P置于最右端时与滑片P置于最左端时电路的电流之比为。滑片P置于最右端时,电路中的电流滑动变阻器的最大阻值为,BD错误;
C.同时闭合S1和S2,灯泡L被短路,滑动变阻器、定值电阻串联,电压表测R2两端的电压,电流表测电路中的电流;由P=UI可知,电源电压一定时,电路中的电流最大时,电路消耗的电功率最大,由欧姆定律可知,此时电路中的电阻最小,由串联电路的电阻特点可知,当滑动变阻器接入电路的电阻为零时,电路中电阻最小,此时电路中的电流,因此电路中的最大电流为0.45A,则此时电路消耗的最大功率为,C正确。
故C正确。
故选C。
【分析】该题属于电学综合类题目,难度较大。
12.【答案】A,B,C
【知识点】串联电路的电流规律;串联电路的电压规律;欧姆定律及其应用
【解析】【解答】A 定值电阻的阻值为 ,正确;B 变阻器连入电路的电阻变化范围 ,正确; C 电源电压为,正确;D 电路总电流的变化范围为 ,错误。
【分析】由图可知,此为串联电路,串联分压,电流处处相等。
①当电流表示数为0.5A时,电流最小,电路中电阻值最大,R0是定值电阻。则此时滑动变阻器阻值最大,分到的电压也最大为10V,则Rp最大=10V/0.5A=20Ω;根据串联分压,电源电压U=10V+R0×0.5A
②当电流表示数为2A时,电流最大,电路中电阻值最小,R0是定值电阻。则此时滑动变阻器阻值最小,分到的电压也最小为4V,则
Rp最小=4V/2A=2Ω;根据串联分压,电源电压U=4V+R0×2A
③联立①②中电源电压等式,得电源电压U=12V;R0=4Ω
13.【答案】B,C,D
【知识点】串联电路的电流规律;串联电路的电压规律;并联电路的电压规律;欧姆定律及其应用;电功率的计算
【解析】【解答】A、当灯泡电压等于额定电压9V时,灯泡正常发光,由图像知甲此时的电流为0.8A,则甲灯的额定功率P甲额甲 = U额I额= 9V ×0.8A= 7.2W,故A错误;
B、乙灯正常发光时,电压等于额定电压9V,由图像知通过灯泡乙的电流为0.5A,所以由可得此时乙灯电阻,故B正确;
C、串联电路中总电压等于各部分导体两端电压之和,将甲、乙两灯串联接入9V的电路中,由图像知此时甲的电压为3V,乙的电压为6V,通过的电流为0.4A,故C正确;
D、并联电路中各支路两端电压与电源电压都相等,所以甲、乙电压都为4V,此时通过甲的电流为0.5A,通过乙的电流为0.3A,则干路电路I=0.5A+0.3A=0.8A,则总功率P=UI =4V×0.8A=3.2W,故D正确;
故答案为:BCD。
【分析】由图像读出甲灯电压等于额定电压下的电流;利用P=UI求出额定功率。由图像读出乙灯电压等于额定电压下的电流;由计算其电阻。根据串联电路的电压特点从图像上读出两灯串联在9V电源上电路中的电流。根据并联电路电压特点,从图像上读出此时甲灯的电流,由P=UI计算其电功率。
14.【答案】B,C
【知识点】串联电路和并联电路的辨别;欧姆定律及其应用;电路的动态分析;电功计算公式的应用
【解析】【解答】AB.分析甲图可知,电阻R1与滑动变阻器R2串联,电流表测电路中电流,电压表测滑动变阻器R2两端的电压;由图乙可知,当滑动变阻器的滑片在b端时,滑动变阻器阻值最大,此时I=0.2A,U2=6V,则R2的最大值为:,设电源电压为U,则根据U=U1+U2可得,0.2A.R1+6V=U①;当滑动变阻器的滑片在a端时,滑动变阻器阻值为0,R1单独接入电路,此时I/=0.5A,则0.5A.R1=U②;由①②可得U=10V,R1=20 Ω ,故A错误,B正确;
C. 滑片移至中点时,R2=15 Ω , R1与R2的功率之比为 :,故C正确;
D.当电压表示数为3V时,R1与R2消耗的电功率之比为 :,所以 R1与R2消耗的电功率不相同 ,故D错误;
故答案为BC。
【分析】分析电路连接方式、电流表、电压表的作用,当滑动变阻器的滑片在b端时,滑动变阻器阻值最大,在U-I图像中读出电流表和电压表的值,根据串联电路的电压特点和欧姆定律表示出电源电压;当滑动变阻器的滑片在a端时,滑动变阻器阻值为0,在U-I图像中读出电流表 示数,根据欧姆定律表示出电源电压,联立等式求出电源电压和R1的阻值;
滑片移至中点时,串联电路中电流处处相等,根据可求出 R1与R2的功率之比;
电压表示数为3V时,串联电路中电流处处相等,根据可得R1与R2消耗的电功率不相同。
15.【答案】A,C,D
【知识点】串联电路的电流规律;串联电路的电压规律;电阻的串联;欧姆定律及其应用;电路的动态分析
【解析】【解答】A、闭合开关,灯泡和滑动变阻器串联接入电路,电压表V测灯泡两端的电压,电压表V1测滑动变阻器两端的电压,电流表测通过电路的电流,将滑动变阻器的滑片由最右端向最左端移动的过程中,滑动变阻器接入电路的电阻变小,串联电路总电阻等于各部分电阻之和,则电路总电阻变小,根据欧姆定律可知通过电路的电流变大,根据串联分压原理可知滑动变阻器两端的电压变小,根据串联电路电压规律可知灯泡两端的电压变大,所以a是滑动变阻器的图像,b是灯泡的图像,故A正确;
B、通过灯泡的电流最小时,灯泡的电阻最小,由图可知此时灯泡两端的电压为1V,通过灯泡的电流为0.2A,此时滑动变阻器两端的电压为5V,根据欧姆定律可得灯泡的最小阻值
,故B错误;
C、滑动变阻器的最大阻值,故C正确;
D、电源电压U=UL+UR=1V+5V=6V,由图可知通过电路的最大电流为0.6A,电路的最大功率为P =UI'=6V×0.6A=3.6W,故D正确;
故选:ACD。
【分析】闭合开关,灯泡和滑动变阻器串联接入电路,电压表V测灯泡两端的电压,电压表V2测滑动变阻器两端的电压,电流表测通过电路的电流,将滑动变阻器的滑片由最右端向最左端移动的过程中,滑动变阻器接入电路的电阻变小,根据串联电路电阻规律结合欧姆定律可知通过电路的电流变化,
根据串联分压原理可知滑动变阻器两端的电压变化,根据串联电路电压规律可知灯泡两端的电压变化,据此确定a、b对应的元件;通过灯泡的电流最小时,灯泡的电阻最小,由图可知此时灯泡两端的电压为1V,通过灯泡的电流为0.2A,此时滑动变阻器两端的电压为5V,根据欧姆定律计算灯泡的最小阻值和滑动变阻器的最大阻值;根据串联电路电压规律计算电源电压,由图可知通过电路的最大电流,根据P=UI计算电路的最大功率。
16.【答案】B,C
【知识点】电流表的连接;串联电路的电流规律;电压表的连接;电阻的串联;欧姆定律及其应用;电路的动态分析
【解析】【解答】A,电流表一般串联进电路,电压表并联在电阻两端。可知a是电流表,b是电压表,A正确。
B, 闭合,电阻串联,将滑动变阻器的滑片向右移动,阻值变小,可知,电路中的电流变大,a的示数变大。电压表V并联在定值电阻两端,根据可知,阻值不变,电流变大,电压变大,电压表示数V变大,B错误。
C, 闭合、,电阻串联,R1短路视为导线。将滑动变阻器的滑片向右移动, 阻值变小,可知,电路中的电流变大,a的示数变大。电压表V并联在定值电阻两端,根据可知电压表V的示数与a的示数之比=定值电阻的阻值,所以比值不变,C错误。
D, 闭合,将滑片P移动到中点,电阻串联,电压表V并联在定值电阻两端,电压表b并联在定值电阻两端。根据欧姆定律可知此时电压表的示数, 。 再闭合,可知此时电阻串联,R1短路视为导线,根据欧姆定律可知此时电压表的示数,。电压表示数的变化量可以表示为,可知V示数的变化量与a示数的变化量之比的绝对值为。D正确。
选项AD不符合题目要求,答案选择BC
【分析】电流表应串联进电路,电压表应并联进电路。串联:电流处处相等/通过每一个用电器的电流都相等;各个用电器两端电压之后等于总电压/等于电源电压。欧姆定律相关计算公式。
17.【答案】B,D
【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;电功率的计算
【解析】【解答】AC.根据题意可知,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;
则R1两端的电压;
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;
由得到:;
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。
【分析】AC.闭合开关S,断开S1、S2,滑片P移到最左端,定值电阻R1与R3串联,变阻器接入电阻为0,电流表A1测量电路中的电流,电压表测量R3两的电压;将滑片P向右移动到R2的某位置,定值电阻R1与R3与变阻器R2串联,电流表A1的示数为0.1A,电压表V示数变化了0.3V,根据欧姆定律计算R3的阻值;并计算闭合开关S,断开S1、S2,滑片P移到最左端,R3两端的电压;
三个开关都闭合,滑片P移动到R2的最右端,定值电阻R1、R3和变阻器R2并联,电压表测量电源电压,电流表A1测量干路总电流,电流表A2测量通过R1和R2的总电流,电流表A1、A2示数之差为通过R3的电流,由欧姆定律计算电源电压;
BD.由电流表的量程确定干路的最大电流,根据并联电路规律计算变阻器中的最大电流,由P=UI计算R2的最大电功率。
闭合开关S,断开S1、S2,滑片P移到最左端,电流表A1的示数为0.12A,根据欧姆定律计算电路的总电阻,由串联电路电阻规律计算R1的阻值;根据P=UI=I2R计算电功率的比;
18.【答案】1.5~3
【知识点】串联电路和并联电路的辨别;欧姆定律及其应用;电路的动态分析;电功率的计算
【解析】【解答】不考虑温度对灯丝电阻的影响,灯泡的电阻为:,灯泡正常发光时的电流为:;
当滑动变阻器阻值最大时,灯L与滑动变阻器串联,电压表的示数最大为3V,即UR=3V;
当滑动变阻器阻值最小时,灯L与滑动变阻器串联,电路中电流最大为0.3A,此时灯泡正常发光,电压为3V,滑动变阻器两端电压为:UR=U-UL=4.5V-3V=1.5V,所以电压表的最小值为1.5V,故电压表示数变化范围为 1.5~3 V。
【分析】当滑动变阻器阻值最大时,灯L与滑动变阻器串联,电压表的示数最大;
当滑动变阻器阻值最小时,灯L与滑动变阻器串联,电路中电流最大,根据电流表的最大值计算出灯泡两端电压,根据串联分压关系求出电压表的最小值。
19.【答案】12;
【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;电功率的计算
【解析】【解答】(1)灯泡L标有“6V 3W”字样,由计算灯泡L正常发光时的电阻为
;
(2)将滑动变阻器R2的滑片置于最左端,R2电阻为0,只闭合开关S时,灯泡与R1串联,小灯泡刚好正常发光,由计算此时电流表示数为;根据欧姆定律计算电源电压为
;同时闭合开关S和S1,灯泡短路,移动滑动变阻器滑片至中点位置,变阻器最大电阻的一半、R1串联,电压表的示数为8.8V,电流表示数为I2。电流变化了0.1A,若
,根据欧姆定律计算电源电压为;解得
(舍去);所以此时;同理解得,;变阻器R2最大电阻的一半为;变阻器R2最大电阻;在有电流通过灯泡L的情况下,只闭合S1,L、R2、R1串联,电压表并联在R2两端,测量R2电压;当灯泡正常发光时,灯泡的电功率最大为3W;滑片移动至最右端时,变阻器接入电路电阻最大时,电路电流最小,此时电路电流为;根据欧姆定律计算R1的电压为;根据串联电路电压规律可知灯泡的电压为;根据P=UI计算灯泡的最小电功率;所以灯泡的最小功率与最大功率之比为。
综上 第1空、12; 第2空、 1:6.
【分析】1、功率计算:=UI。
2、串联电路的电路规律:串联电路,电流处处相等,电源的电压为用电器电压之和,总电阻为用电器电阻之和。
3、电压表与待测用电器并联测量电压,电流表串联测量用电器电流,根据欧姆定律U=IR计算用电器的电流和电阻以及电压。
20.【答案】3∶1;1.3
【知识点】串联电路的电流规律;并联电路的电流规律;串联电路的电压规律;并联电路的电压规律;电功率的计算
【解析】【解答】 (1)若将L和R串联在4V的电源两端,则通过定值电阻和灯泡的电流相等,且U总=U+UL=4V;
通过分析可知,此时L两端电压为1V,R两端电压为3V,此时电路中的电流为0.3A,
由P=UI可知L与R消耗的电功率之比为;
(2)由图可知,若将R与L并联在2V的电源两端时,则R与L两端的电压均为2V,通过L和R的电流分别为0.45A和0.2A,
根据并联电路电流的规律可知电路中电流为I=IR+IL=0.2A+0.45A=0.65A,
电路消耗的总功率P=U'I'=2V×0.65A=1.3W。
【分析】(1)根据串联电路电压特点结合图象读出对应的电流,由P=UI可知L与R消耗的电功率之比;
(2)根据并联电路电压规律和电流特点读出正确的电流和电压,由P=UI可得电路消耗的总功率。
21.【答案】5;2.5
【知识点】串联电路的电流规律;串联电路的电压规律;欧姆定律及其应用;电功率的计算
【解析】【解答】具体可知,变阻器电阻为10Ω,灯泡正常发光,电压为2.5V,电流为0.25A,所以变阻器电压为2.5V,所以串联电路电压为用电器电压U=UL+U变=2.5V+2.5V=5V,所以变阻器接入电路的最大电流为0.5A,结合电源电压为5V,根据P=UI可知,Pmax=5V×0.5A=2.5W
综上第1空为5;第2空为2.5
【分析】根据串联电路规律填空
当S、S1闭合,S2断开,灯泡和滑动变阻器串联接入电路,电流表测通过电路的电流,电压表测滑动变阻器两端的电压,根据串联电路电流特点,由乙图可知灯泡正常发光时通过电路的电流,根据U=IR计算滑动变阻器两端的电压,根据串联电路电压规律计算电源电压;
当S、S2闭合,S1断开时,电流表测通过电路的电流,电压表测滑动变阻器两端的电压定值电阻和滑动变阻器串联接入电路,根据滑动变阻器的规格和电流表接入电路的量程可知通过电路的最大电流,根据电功率公式计算电路消耗的最大功率。
22.【答案】;
【知识点】串联电路的电流规律;并联电路的电流规律;串联电路的电压规律;并联电路的电压规律;电功率的计算
【解析】【解答】灯泡L1的电阻:;
灯泡L2的电阻:;
则R1(1)当两灯串联时,灯泡的功率与电阻成正比,即;
因为R1即灯泡L2较亮;
(2)当两灯并联时,灯泡的功率与电阻成反比,即:;
因为R1P2';
即灯泡L1较亮。
【分析】根据公式分别计算两个灯泡的电阻。
(1)根据“串联电路功率与电阻成正比”比较灯泡功率的大小即可;
(2)在并联电路中,功率与电阻成反比,据此分析解答。
23.【答案】18;3.6;3∶1
【知识点】串联电路和并联电路的辨别;欧姆定律及其应用
【解析】【解答】 第1空、 将A与C相连、B与E相连,断开开关S,当滑动变阻器的滑片P置于b端时,小灯泡与滑动变阻器串联,且滑动变阻器接入电路的电阻为30Ω,电流表的示数为0.45A, 则有
①
将滑片P移到距b端为ab长度的 时,小灯泡恰好正常发光,此时滑动变阻器接入电路中的电阻为
由于滑动变阻器接入电路中的电阻变小,电路中的电流会变大,该过程中电流表的示数变化了0.15A,所以此时电路中的电流为
则有 ②
由①②两式可得,电源电压为
小灯泡的电阻为 。故该空填“18”;
第2空、 由前面分析可知,当小灯泡正常发光时,通过小灯泡的电流为0.6A,小灯泡的电阻为 则小灯泡的额定功率为
。故该空填“3.6”;
第3空、 分析电路图, 当A接D, B接F, S断开时, 通过 的电流最大,此时 两端电压等于电源电压,此时通过 的电流为
当A接E, B接F, S断开, 滑片在b端时, 通过 的电流最小,此时电流为
则通过 的最大电流与最小电流之比为
。故该空填“ 3∶1 ”。
【分析】根据已知条件求出最初的电路状态,通过滑片在特定位置时的电阻和电流得出一个等式。当滑片移动后,电阻变化导致电流变化,又得到一个等式,联立这两个等式可求出电源电压和小灯泡的电阻。利用前面求出的正常发光时的电流和电阻,根据电功率公式计算出小灯泡的额定功率。通过分析不同的电路连接情况,确定电流最大和最小的状态,分别求出相应的电流值,然后计算出最大电流与最小电流的比值。
24.【答案】(1)半导体
(2)并;>
(3)B
(4)0.9;216
【知识点】串联电路和并联电路的辨别;并联电路的电流规律;半导体特点及作用;电功率的计算
【解析】【解答】(1)由题意可知,PTC是一种新型的半导体陶瓷材料,因此PTC是半导体材料。
(2)①由图乙可知,各条PTC加热丝并列连接在金属导线两端,它们互不影响,故PTC加热丝是并联的。
②因为PTC加热丝是并联的,并联的PTC加热丝越多,由并联电路电流的规律可知电流越大,故A、B处电流IA>IB;
(3)由图丙可知,PTC加热丝的阻值随温度的升高,先变小后变大。由题意可知,当温度达到40℃时,PTC加热丝的发热功率等于散热功率,温度保持不变,即温度达到40℃后PTC加热丝的阻值不变,因此眼罩加热电路开关闭合后,PTC加热丝的阻值先变小后变大再不变,由可知,其功率先变大后变小再不变,故选B。
(4)由可知,电源电压一定时,电阻越小,电功率越大,
由图丙可知,PTC加热丝的最小阻值为40Ω,
每根PTC加热丝的最大发热功率为;
由图丙可知,当温度为40℃时,PTC加热丝的阻值为100Ω,
通电10min,每根PTC加热丝消耗的电能。
【分析】(1)从题目描述中“ PTC是一种新型的半导体陶瓷材料 ”分析解答。
(2)①用电器首尾相连为串联,并排连接在电路两点之间为并联;
②并联电路的总电流等于各支路电流之和;
(3)根据丙图确定加热丝电阻的阻值变化规律,再根据分析它的电功率的变化规律;
(4)由可知,电源电压一定时,电阻越小,电功率越大,由图丙可知,PTC加热丝的最小阻值为40Ω,由可知PTC加热丝的最大发热功率;
由图丙可知,当温度为40℃时,PTC加热丝的阻值为100Ω,通电10min,根据得出每根PTC加热丝消耗的电能。
25.【答案】(1)零;+
(2)
(3)25;;;
【知识点】电流的测量及电流表的使用;电压的测量及电压表的使用;欧姆定律及其应用
【解析】【解答】(1)使用电流表和电压表前,要检查指针是否对准零刻度线。
接入电路时,应使电流从其“+”接线柱流入。
(2)为了测出Rt在不同温度下的电阻值,应该根据伏安法测电阻的实验原理,即
(3)由于室温为,所以水温降到后不再自然下降。
串联电路总电阻等于各分电阻之和,根据欧姆定律可得电流与温度的关系式由公式
可知电流值与温度值一一对应,不是线性关系。而数据只记录了温度所对应的电流值,则此温度表的量程为。
由公式
可知电流越大,温度越低,可知温度为的刻度线在最右边,则温度表表盘如下图
【分析】(1)使用电流表和电压表时,先指针调零;接线柱要正入负出;
(2)利用电压和电流的比值, 计算电阻大小;
(3)根据电压和总电阻的比值, 计算电流;结合不同的电阻,计算电流,判断电阻大小。
26.【答案】;大于;;大于;1;R0;1;R0
【知识点】串、并联电路的设计;电路的动态分析
【解析】【解答】解:电路一:(1)根据题意可知电压表的示数随温度的变化而变化,则定值电阻R0与热敏电阻应串联,
由图象可知,当热敏电阻的温度降低时,其阻值减小,电路中的总电阻减小,
∵I= ,
∴电路中的电流增大,定值电阻两端的电压增大,
∵串联电路中总电阻等于各分电阻之和,
∴热敏电阻两端的电压减小,
由以上可知,电压表并联在R0两端时,电压表的示数会随温度的降低而增大,然后各电路元件串联组成电路,如下图所示:
;(2)由图象可知,当湿度为80%时,湿敏电阻Rx=20Ω,
∵串联电路中总电阻等于各分电阻之和,
∴电路中的电流:
I= = =0.1A,
电压表的示数:
U0=IR0=0.1A×10Ω=1V,
∵电压表的示数随湿度的增大而增大,
∴电压表的示数大于1V时,即可认为婴儿已将被子踢开;(3)∵电子发声器两端电压超过设定值时才会报警,即温度降低时电子发声器两端电压增大,
∴电子发声器应并联在R0两端.
电路二:(1)根据题意可知电压表的示数随湿度的变化而变化,则定值电阻R0与湿敏电阻应串联,
由图象可知,当湿敏电阻的湿度增大时,其阻值减小,电路中的总电阻减小,
∵I= ,
∴电路中的电流增大,定值电阻两端的电压增大,
∵串联电路中总电阻等于各分电阻之和,
∴湿敏电阻两端的电压减小,
由以上可知,电压表并联在R0两端时,电压表的示数会随湿度的增大而增大,然后各电路元件串联组成电路,如下图所示:
;(2)由图象可知,温度为20℃时,热敏电阻Rx=20Ω,
∵串联电路中总电阻等于各分电阻之和,
∴电路中的电流:
I= = =0.1A,
电压表的示数:
U0=IR0=0.1A×10Ω=1V,
∵电压表的示数随温度的升高而增大,
∴电压表的示数大于1V时,即可认为婴儿已尿床;(3)∵电子发声器两端电压超过设定值时才会报警,即湿度增大时电子发声器两端电压增大,
∴电子发声器应并联在R0两端.
故答案为:(两个电路中的任意一个均可)(1)如上图所示;(2)大于;1;(3)R0.
【分析】电路一:(1)根据题意可知电压表的示数随温度的变化而变化,则定值电阻R0与热敏电阻应串联,根据图象可知温度降低时热敏电阻的变化,电路中总电阻的变化,根据欧姆定律可知电路中电流和定值电阻两端的电压变化,根据串联电路的电压特点可知热敏电阻两端的电压变化,据此判断电压表所测的电路元件,然后组成电路;(2)当温度低于20℃时,即可认为婴儿已将被子踢开,根据图象读出温度为20℃时热敏电阻的阻值,根据电阻的串联特点和欧姆定律求出电路中的电流,再根据欧姆定律求出电压表的示数;(3)由题意可知,电子发声器两端电压超过设定值时才会报警,根据温度降低时热敏电阻和定值电阻两端的电压变化判断并联的位置;
电路二:(1)根据题意可知电压表的示数随湿度的变化而变化,则定值电阻R0与湿敏电阻应串联,根据图象可知湿度升高时热敏电阻的变化,电路中总电阻的变化,根据欧姆定律可知电路中电流和定值电阻两端的电压变化,根据串联电路的电压特点可知湿敏电阻两端的电压变化,据此判断电压表所测的电路元件,然后组成电路;(2)当湿度大于80%时,即可认为婴儿已尿床,根据图象读出湿度为80%时湿敏电阻的阻值,根据电阻的串联特点和欧姆定律求出电路中的电流,再根据欧姆定律求出电压表的示数;(3)由题意可知,电子发声器两端电压超过设定值时才会报警,根据湿度增大时湿敏电阻和定值电阻两端的电压变化判断并联的位置;
27.【答案】(1)解:由图知道,闭合开关S,断开开关、,滑片P移到最左端,R1和R3串联,电压表测量R3两端的电压,电流表A1测串联电路电流,由于串联电路中电流I处处相等,由知道,R1和R3的电阻之比即为R1和R3消耗的电功率之比,故①;由于 滑片P向右移到某一位置的过程中,表的示数变化了0.3A,V表的示数变化了3V,即
;解得,由①知道;
(2)解:由图知道,闭合开关S,断开开关、,滑片P移到最左端,R1和R3串联,表的示数为0.35A,由知道,电源电压,由于滑片P向右移到某一位置的过程中, V表的示数变化了3V,所以,在确保电路安全下电压表选择的量程应是0~15V。
(3)解:由图知道,当闭合S、S1、S2时,R1、R2、R3并联,电流表A1测量干电路电流,电流表A2测量R1和R2两支路的电流,由知道,通过R1和R3的电流分别是,,所以,通过R2的最大电流
,此时,接入电路的阻值最小
当测量干电路电流的电流表A1的示数为最大值3A时,电路消耗的电功率最大,即。
【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;电功率的计算
【解析】【分析】(1)由图知道,闭合开关S,断开开关、,滑片P移到最左端,R1和R3首尾依次相连,属于串联,电压表并联在R3两端,测量R3两端的电压,电流表A1测串联电路电流,由可计算R1和R3的电阻之比即为R1和R3消耗的电功率之比,滑片P向右移到某一位置的过程中,表的示数变化了0.3A,V表的示数变化了3V,根据欧姆定律计算,进而计算;
(2)由图知道,闭合开关S,断开开关、,滑片P移到最左端,R1和R3首尾依次相连,属于串联,表的示数为0.35A,由欧姆定律计算电源电压;由于滑片P向右移到某一位置的过程中, V表的示数变化了3V,据此磐石电压表选择的量程。
(3)由图知道,当闭合S、S1、S2时,R1、R2、R3首首相连,尾尾详相接,属于并联,电流表A1测量干电路电流,电流表A2测量R1和R2两支路的电流,由欧姆定律计算通过R1和R3的电流,根据并联电路电流公式计算通过R2的最大电流,根据欧姆定律计算接入电路的阻值最小
;干电路电流的电流表A1的示数为最大值3A时,电路消耗的电功率最大,所以功率为
。
(1)由图知道,闭合开关S,断开开关、,滑片P移到最左端,R1和R3串联,电压表测量R3两端的电压,电流表A1测串联电路电流,由于串联电路中电流I处处相等,由知道,R1和R3的电阻之比即为R1和R3消耗的电功率之比,故
①
由于 滑片P向右移到某一位置的过程中,表的示数变化了0.3A,V表的示数变化了3V,即
解得
由①知道
(2)由图知道,闭合开关S,断开开关、,滑片P移到最左端,R1和R3串联,表的示数为0.35A,由知道,电源电压
由于滑片P向右移到某一位置的过程中, V表的示数变化了3V,所以,在确保电路安全下电压表选择的量程应是0~15V。
(3)由图知道,当闭合S、S1、S2时,R1、R2、R3并联,电流表A1测量干电路电流,电流表A2测量R1和R2两支路的电流,由知道,通过R1和R3的电流分别是
所以,通过R2的最大电流
此时,接入电路的阻值最小
当测量干电路电流的电流表A1的示数为最大值3A时,电路消耗的电功率最大,即
28.【答案】(1)解:由图乙知,只闭合开关S1、滑片P位于a端时,灯泡L与R2的最大阻值串联,电流表测电路中的电流,由图甲可知,电流表的示数为0.3A时,灯泡L两端的电压为UL=1V,根据串联电路电流特点和欧姆定律可知,此时R2两端的电压为
因串联电路中总电压等于各分电压之和,所以,电源的电压
答:电源电压为7V;
(2)解:由图甲可知,当通过的电流I1=0.3A时,R1两端的电压为U1=3V,则R1的阻值为
由图乙知,同时闭合开关S1和S2,灯泡L与R1并联后再与R2串联,电流表测干路电流,由题意知,灯泡正常发光时的电压为7V,则滑动变阻器接入电路中的电阻最小,此时电路的总电阻最小,由可知,电路的总功率最大,因并联电路中各支路两端的电压相等,所以,并联部分两端的电压
此时通过灯泡的电流为
通过R1支路的电流为
因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,所以,干路电流
电路的最大功率值
答:同时闭合开关S1和S2,此时整个电路的最大电功率为11.9W。
【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;电功率的计算
【解析】【分析】结合题目给出的两个用电器的伏安特性曲线,定值电阻的图像为直线,说明电阻为定值,利用欧姆定律求解电阻;灯泡的图像的曲线,说明电阻是变化的;两个用电器串联,电流相同,分得的电压与电阻成正比;两个用电器并联,电压相同,分得的电流与电阻成反比;结合图像、欧姆定律和电流电压规律求解用电器两端的电流和电压,再结合选项分析求解。
29.【答案】(1)解:灯泡正常工作时的电流是
(2)解: 由电路图可知,当S1闭合、S2接b时,灯泡与滑动变阻器串联,灯泡正常发光,
此时滑动变阻器两端的电压为:UR=U-UL=5V-3V=2V,
通过滑动变阻器的电流为:IR=IL=0.4A,
滑动变阻器接入电路的阻值为:
(3)解: 当S1闭合、S2接a时,定值电阻R0与滑动变阻器串联,电压表测量滑动变阻器两端的电压。
根据 可知,当R0两端的电压最小,即滑动变阻器两端的电压最大时,R0消耗的电功率最小,
电压表量程为0~3V,则滑动变阻器两端的最大电压为UR大=3V,
R0两端的最小电压为:U0小=U-UR大=5V-3V=2V,
根据串联分压原理可得,此时变阻器接入电路的阻值为:
则R0的最小电功率为:
【知识点】串联电路和并联电路的辨别;串联电路的电压规律;电功率与电压、电流的关系;额定功率
【解析】【分析】(1)根据灯泡的铭牌信息,利用功率公式的变形可直接求出灯泡正常工作时的电流。
(2)根据灯泡正常发光确定其两端电压和电流,再求出 R0 两端电压和电流,进而算出 R0的电阻,然后通过总电压和总电流求出电路总电阻,用总电阻减去 R0的电阻就得到滑动变阻器接入电路的阻值。
(3)明确电路连接方式,考虑电压表量程限制,当电压表达到最大量程时,可求出此时电路中的电流和 R0 两端电压,进而利用功率公式求出 R0 的最小电功率。
30.【答案】(1)解: 由乙表可知,当空气湿度为0时,湿敏电阻R对应的阻值为10Ω;
由甲图可知,湿敏电阻R与定值电阻,空气湿度为0时,电路的总电阻为
空气湿度为0时,电路中的电流
答:空气湿度为0时,湿敏电阻R的阻值10Ω;电路中的电流0.4A;
(2)解: 该湿度监测仪零刻线所对应的电压值
答:该湿度监测仪零刻线所对应的电压值4V;
(3)解: 电压表示数为9V时,定值电阻的阻值两端的电压为
根据串联电路电流处处相等的特点,通过湿敏电阻R的电流为
则此时湿敏电阻R的阻值为
由图可知,此时空气的温度为50%。
答:电压表示数为9V时,空气的湿度50%。
【知识点】串联电路的电流规律;串联电路的电压规律;电阻的串联;欧姆定律及其应用
【解析】【分析】由电路图可知,定值电阻R0与湿敏电阻R串联,电压表测量湿敏电阻R两端的电压,电流表测量电路中的电流;
(1)由乙图可知空气湿度为0时湿敏电阻R的阻值;根据串联电路电阻规律结合欧姆定律计算此时通过电路的电流;
(2)根据计算此时湿敏电阻两端的电压,即该湿度监测仪零刻线所对应的电压值;
(3)由串联电路电压的规律计算当电压表示数为9V时定值电阻的电压,根据串联电路电流特点结合欧姆定律计算此时通过电路的电流,根据欧姆定律计算此时湿敏电阻接入电路的阻值,由乙图可知空气的湿度。
1 / 1考点冲刺32【动态电路计算】--2025年中考物理考前素描40天终极冲刺宝典
一、选择题
1.(2025·巴中模拟)人体心脏的跳动是由人体内的电流来控制的。在人的胸部和四肢连上电极就可以在仪器上看到控制心脏跳动的电流随时间变化的曲线,这就是心电图。下列说法正确的是( )
A.心电图表示心脏跳动产生的电流
B.心电图表示控制心脏跳动的电流
C.心电图表示连接胸部和四肢电极的电流
D.做心电图的仪器和人体的胸部和四肢是并联的
【答案】A
【知识点】电流的形成;串联电路的电流规律
【解析】【解答】ABC、心电图仪通过一系列的传感手段,可将与人心跳对应的生物电流情况记录在匀速运动的坐标纸上,所以心电图表示的是心脏跳动产生的电流,故A正确,BC错误;
D、并联电路用电器工作过程互不影响,串联电路互相影响;做心电图的仪器和人体的胸部、四肢是顺次连接的,它们是串联的,故D错误。
故选:A。
【分析】心脏的跳动是由于在窦房结产生的电信号的刺激下不断的收缩与舒张。电信号的变化可以控制心脏的跳动。
2.(2024·苍溪模拟) 如图所示的电路,电源电压恒定,R0为定值电阻,R 为滑动变阻器(A、B为其两端点)。闭合开关S,把滑动变阻器的滑片P从B端移到A端,电压表示数的变化范围是0.6V~3V,电流表示数的变化范围是0.12A~0.6A。下列说法中正确的是( )
A.电源电压为6V
B.R0的阻值为25Ω
C.Rx的最大阻值为20Ω
D.移动滑片P,电路总功率的最小值为0.72W
【答案】C
【知识点】串联电路的电流规律;串联电路的电压规律;欧姆定律及其应用;电路的动态分析;电功率的计算
【解析】【解答】A、把滑动变阻器的滑片P移到A端时,电路是R0的简单电路,故电压表测电源电压,所以电源电压为3V,故A错误;
B、当电压表的示数为3V时,电流表的示数为0.6A,根据欧姆定律可知:R0的阻值为:,故B错误;
C、当把滑动变阻器的滑片P移到B端时,电流表的示数为0.12A,它的电压为,根据欧姆定律可知,滑动变阻器的电阻,故C正确;
D、移动滑片P,当滑动变阻器的滑片移到B端时,此时电路的电阻最大,电功率最小,故
,故D错误;
故答案为:C。
【分析】把滑动变阻器的滑片P移到A端时,电路是R0的简单电路,电压表测电源电压,电压表示数最大值为电源电压;把滑动变阻器的滑片P移到A端时,电路是R0的简单电路,此时的电路总电阻最小,电流表示数最大,当电压表的示数为3V时,电流表的示数为0.6A,根据欧姆定律可知R0的阻值;当把滑动变阻器的滑片P移到B端时,电流表的示数为0.12A,由串联电路的电压特点知其两端电压,根据欧姆定律可知滑动变阻器的电阻;移动滑片P,当滑动变阻器的滑片移到B端时,此时电路的电阻最大,电功率最小,由可得电路总功率的最小值。
3.(2024九下·阿克苏月考)如图所示为探究“焦耳定律”的实验装置.两个透明容器中密封着等量的空气,U型管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化.将容器中的电阻丝串联在电路中,且.下列说法正确的是( )
A.闭合开关后,通过的电流大于的电流
B.闭合开关后,乙管中液面上升速度比甲管快
C.闭合开关后,要使电流增大,应将滑动变阻器滑片P向左移动
D.该实验装置用于探究“电阻和通电时间一定时,电热与电流的关系”
【答案】B
【知识点】串联电路的电流规律;欧姆定律及其应用;焦耳定律
【解析】【解答】 AD.根据图片可知,两电阻串联,通过的电流和通电时间相等,而电阻不同,故可研究电流产生的热量与电阻的关系,故A、D错误;
B.根据Q=I2Rt可知,因R1C.闭合开关后,要使电流增大,就要减小电路的电阻,故应将滑动变阻器滑片P向右移动,故C错误。
故选B。
【分析】 电阻丝产生的热量不易直接观察,可给等质量的气体加热,气体吸热越多,气体膨胀程度越大,U形管内的液面高度差越 大,采用了转换法;
AD.由焦耳定律Q=I2Rt可知,电流通过导体产生的热量与通过的电流、导体的电阻和通电时间有关,研究与其中一个 因素的关系时,要控制另外两个因素不变,结合串联电路电流的规律分析;
B.由焦耳定律Q=I2Rt分析哪个电阻丝产生的热量多即可;
C.由欧姆定律分析变阻器的阻值变化,从而确定滑片的移动方向。
4.(2024·池州模拟)如图所示为某实践活动小组制作了一个风速探测器。电源电压为U且保持不变,不考虑电源内阻,闭合开关S,当水平方向的风速增大时,电路中的电流I以及R1、R2两端电压U1和U2都发生变化,变化量的大小分别用ΔI、ΔU1和ΔU2表示。下列说法中正确的是( )
A.
B.R1消耗的电功率变大
C.电压表示数变大
D.R2两端电压变化量与电路中的电流变化量比值变小
【答案】B
【知识点】串联电路的电流规律;串联电路的电压规律;欧姆定律及其应用;电功率的计算
【解析】【解答】根据图像,定值电阻R1与滑动变阻器R2串联,电压表测量滑动变阻器R2两端的电压;
BC.当水平方向的风速增大时,探头上表面空气流速快、压强小,下表面空气流速慢、压强大,探头上移,滑动变阻器R2滑片向上移,其接入电路的电阻减小,电路的总电阻变大,根据欧姆定律可知电路中的电流增大,根据P=I2R,R1消耗的电功率变大;由于电压表测量滑动变阻器两端电压,由串联电路分压原理知,此时滑动变阻器两端的电压变小,即电压表示数变小,故B正确,C错误;
AD.由题意知,水平方向的风速增大时,探头向上移动,滑动变阻器接入电路阻值变小,根据串联分压特点可知,其两端的电压也会变小,则
根据串电路的电压规律可知,此时R1两端的电压变大,则
因为串联电路中总电压等于各分电压之和,可得,
即,则
由欧姆定律可得,R1两端的电压变化量为
则ΔU1与电路中的电流变化量ΔI比值为定值电阻R的阻值,保持不变,ΔU1与电路中的电流变化量ΔI比值为定值,故AD错误。
故选B。
【分析】流体在流速大的地方压强小;在电阻串联中,各电阻分压之和等于电源电压,两个电阻串联时,各电阻分压变化量相等;电路中的电流变大,电功率变大。
5.(2024·贺州模拟)如图所示,ab为一根铅笔芯,闭合开关后,当夹子向右移动时,小灯泡的亮度会发生变化。下列说法正确的是( )
A.灯泡与铅笔芯是并联的
B.接入电路的铅笔芯变长,灯泡变亮
C.该实验能解释滑动变阻器的原理
D.将铅笔芯换成塑料管,灯泡仍会亮
【答案】C
【知识点】串联电路和并联电路的辨别;滑动变阻器的原理及其使用
【解析】【解答】 根据图示可知,灯泡与铅笔芯是串联的;当夹子左右移动时,铅笔芯接入电路中的长度会变大,铅笔芯接入电路的电阻变大,根据 知,电路中电流变小,所以小灯泡的亮度会变小,所以导致铅笔芯接入电路的电阻发生变化的主要因素是导体的长度,该实验能解释滑动变阻器的原理;
将铅笔芯换成塑料管,塑料管是绝缘体,不容易导电,所以灯泡不会亮;
综上所述,C正确。
故选:C。
【分析】当导线夹左右移动时,小灯泡的亮度会发生变化,说明了通过灯泡的电流变化了,根据欧姆定律知电阻发生了变化,导线夹左右移动就改变了铅笔芯接入电路的长度,从而得出导体电阻和长度的关系。
绝缘体不容易导电。
6.(2024·汕头模拟)如图,电源电压恒定不变,小灯泡L1、L2规格相同,若灯丝电阻不随温度变化。只闭合开关 S1,小灯泡L1正常发光。若再闭合开关S2,则( )
A.小灯泡L1变暗,L2正常发光
B.小灯泡L1、L2都正常发光
C.电流表示数变小,电压表示数变小
D.电流表示数变大,电压表示数变大
【答案】B
【知识点】串联电路和并联电路的辨别;并联电路的电流规律;并联电路的电压规律;欧姆定律及其应用
【解析】【解答】A :“小灯泡 L1 变暗,L2 正常发光”。再闭合开关 S2 后,两灯泡并联,L1 两端电压不变,不会变暗,仍然正常发光,L2 也正常发光。故 A 错误;
B :“小灯泡 L1、L2都正常发光”。如前面分析,两灯泡并联后都能在电源电压下正常工作。故B正确;
C:“电流表示数变小”。闭合 S2 后,总电阻变小,根据欧姆定律,电源电压不变,总电阻变小则电流变大。故C错误;
D :“电压表示数变大”。因为电源电压始终不变,再闭合开关 S2 后,电压表示数还是电源电压,不会变大。故D错误。
综上所述,正确答案为B。
【分析】根据电路图可知,只闭合开关S1,小灯泡 接入电路中,电压表测量电源电压,电流表测量电路中的电流;若再闭合开关 ,两个灯泡并联,电压表测量电源电压,电流表测量干路中的电流;根据并联电路的特点、并联电路的电流规律和电压规律分析灯泡的发光情况、电表的示数变化情况。
7.(2024·石家庄模拟)某物理兴趣小组设计了一种输液提示器,让护士能在护士站观察到药液量的变化。当袋中药液量减少时,电表示数随之减小。图中的电路图符合要求的是( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【知识点】串、并联电路的设计
【解析】【解答】 当袋中药液量减少时,整个药液袋的重力减小,对弹簧的拉力减小,弹簧的伸长量减小,所以滑片会向上移动;
A、由图可知,变阻器与灯泡串联,电压表测变阻器两端的电压;
当袋中药液量减少时,滑片的上移不会改变变阻器连入电路的电阻,则电路中的电流不变,变阻器两端的电压不变,即电压表的示数也不变,故A不符合要求;
B、由图可知,变阻器与灯泡串联,电流表测电路中电流,所以,当袋中药液量减少时,滑片向上移动,变阻器连入电路的电阻变小,电路的总电阻变小,电路中电流变大,即电流表示数变大,故B不符合要求;
C、由图可知,变阻器与灯泡串联,电压表测变阻器两端的电压;
当袋中药液量减少时,滑片向上移动,变阻器连入电路的电阻变小,根据串联电路的分压特点可知,变阻器两端的电压变小,即电压表的示数变小,故C符合要求;
D、由图可知,变阻器与灯泡并联,电压表测量电源电压,由于电源电压不变,所以,当袋中药液量减少时,电压表的示数不变,故D不符合要求。
故选:C。
【分析】 当袋中药液量减少时,整个药液袋的重力减小,对弹簧的拉力减小,弹簧的伸长量减小,则滑片会向上移动;
分析各图中电路的连接情况,判断药液量减少时电阻的变化情况,根据电路的连接情况以及电路特点判断电表示数的变化
8.(2024九下·金溪月考) 在探究“电流通过导体产生热量的多少跟什么因素有关”的实验中,三个透明容器中密封着等量的空气,容器内的电阻连接情况如图所示,通电后,观察U形管中液面高度的变化,则( )
A.甲、乙、丙三个容器内,流过三个电阻的电流相等
B.要探究电流产生的热量与电阻的关系,需观察甲、丙两个U形管中液面高度的变化
C.要探究电流产生的热量与电流的关系,需观察甲、乙两个U形管中液面高度的变化
D.通电一段时间后,U形管中液面的高度变化最大的是乙
【答案】D
【知识点】串联电路的电流规律;并联电路的电流规律;串联电路的电压规律;并联电路的电压规律;欧姆定律及其应用
【解析】【解答】由图得,容器丙中5Ω的电阻丝与容器外5Ω的电阻丝并联后,与容器甲5Ω的电阻丝、容器乙10Ω的电阻丝串联。
A:乙容器内,电阻丝的电流相同,且电流大于丙容器中电阻丝的电流。故A错误;
B:要探究电流产生的热量与电阻的关系,要控制电流相同,改变电阻的大小,需观察甲、乙两个U形管中液面高度的变化。故B错误;
C:要探究电流产生的热量与电流的关系,要控制电阻相同,改变电流大小,需观察甲、丙两个U形管中液面高度的变化。故C 错误;
D:通电一段时间后, 由 得, 乙容器中电阻大于甲,电流相同,乙电阻丝产生热量大于甲, 甲与丙的电阻相同,甲在干路上,电流大于丙,甲电阻丝产生的热量比丙多,即相同时间产生热量最多的是乙电阻丝,因此U形管中液面的高度变化最大的是乙。故D正确。
综上所述,正确答案为 D。
【分析】 对电路图进行分析,明确各电阻丝之间的连接关系。根据电路连接判断电流大小关系从而得出该选项错误;指出探究热量与电阻关系的实验方法,说明不符合要求;同样指出探究热量与电流关系的正确做法,判断不正确;根据焦耳定律,结合电路中电阻和电流的具体情况,分析得出乙电阻丝产生热量最多,所以其 U 形管液面高度变化最大。
9.(2024·益阳模拟)图甲是小灯泡L和电阻R的电流、电压变化的图像,将它们按图乙所示接入电路中,已知该电路中电源的电压是2V,闭合开关S1,则下列结论正确的是( )
A.只闭合开关S时,电路的功率是0.8W
B.当再闭合S1后,电流表示数减少了0.2A
C.当再闭合S1后,电路的总功率为1.2W
D.当再闭合S1后,电路的总功率增大了0.4W
【答案】D
【知识点】并联电路的电流规律;电功率的计算
【解析】【解答】A.根据图乙,电路并联,只闭合开关S时,灯泡接通,根据图甲,计算电路的功率是P=UI=2V×0.5A=1W,A不符合题意;
B.当再闭合S1后,灯泡和电阻并联,电流表示数减少了0.2+0.5A=0.7A,B不符合题意;
C.当再闭合S1后,电路的总功率为P总=UI总=2V×0.7A=1.4W,C不符合题意;
D.当再闭合S1后,电路的总功率增大了 P=1.4W-1W=0.4W,D符合题意。
故答案为:D.
【分析】根据电路图的连接,判断各支路电流,计算并联电路中干路电流;根据P=UI,计算电功率。
10.(2024·海珠模拟)有一只标有“6V 3W”字样的灯泡A和一只定值电阻B,A和B的电流随两端电压变化关系的图象如图甲所示。则下列判断正确的有( )
A.定值电阻B两端电压与电流成正比
B.将A、B串联接在9V电源两端,灯泡A正常发光
C.A、B并联接在6V电源两端,10s内电路消耗的电能是30J
D.将A与一个滑动变阻器串联接在6V电源两端,如图乙所示,当灯泡的功率与滑动变阻器的功率相等时,滑动变阻器的功率为3W
【答案】B
【知识点】串联电路的电流规律;并联电路的电流规律;串联电路的电压规律;并联电路的电压规律;欧姆定律及其应用;电功的计算;电功率的计算
【解析】【解答】A.由图甲可知,当定值电阻B的两端电压为6V时,通过的电流为1.0A,则定值电阻B的阻值为
RB是定值电阻,通过定值电阻B的电流与其两端的电压成正比,知不能说电阻B两端电压与电流成正比,故A错误;
B.由题可知灯泡正常发光时的阻值为,
当把定值电阻B和灯泡A串联在9V的电源两端时,则通过B和A的电流相等,且A和B两端的电压相加等于9V,由图甲知,此时A及B两端的电压分别为6V和3V,即灯泡正常发光,电路的总电流为
,等于灯泡A的额定电流,所以灯泡A正常发光,故B正确;
C.由题可知灯泡A和定值电阻B并联接在6V电源两端,灯泡A正常发光,其通过的电流为
,当定值电阻B的两端电压为6V时,通过的电流为1.0A,则电路的总电流为
I1=IL+IB=0.5A+1.0A=1.5A
则10s内电路消耗的电能为
W=U1I1t=6V×1.5A×10s=90J
故C错误;
D.将灯泡与一个滑动变阻器串联接在6V电源两端,由串联电路的电流特点可知,通过灯泡和滑动变阻器的电流相等,根据功率的计算公式可知,当灯泡的功率与滑动变阻器的功率相等时,其两端电压也相等,即
UA'=U滑=3V
由图甲可知,当灯泡两端电压为3V时,通过的电流为0.3A,即此时电路中的电流
I2=IA'=0.3A
则滑动变阻器的功率为
P=U滑I2=3V×0.3A=0.9W
故D错误。
故选B。
【分析】A选项,定值电阻的电流与电压成正比;BD选项,根据串联电路的电压电流关系,串联电路电流处处相等,各用电器电压相加等于电源电压;C选项,根据并联电路的电压电流关系,并联电路的电压相等,干路电流等于各支路电流之和。
11.(2023·仪征模拟)如图甲所示,电源电压恒为9V,小灯泡L上标有“5V 1W”字样,灯丝的电阻随温度的变化而变化,为定值电阻,电压表选用“”量程,电流表选用“”量程。只闭合开关S1,移动滑动变阻器的滑片,消耗的功率随电流变化的关系图像如图乙所示,滑动变阻器的滑片P置于最右端时,电压表示数为5V,消耗的功率为,电流表示数为;滑片P置于最左端,此时灯泡正常发光,消耗的功率为,电流表示数为,,下列说法正确的是( )
A.灯泡正常发光时电阻为
B.滑动变阻器的最大阻值为
C.同时闭合S1和S2,电路消耗的最大功率为
D.与的比值为4∶1
【答案】C
【知识点】串联电路和并联电路的辨别;串联电路的电流规律;并联电路的电流规律;串联电路的电压规律;并联电路的电压规律;欧姆定律及其应用;电功率的计算
【解析】【解答】A.由P=UI可得,灯泡L正常工作时的电流,灯泡正常发光时的电阻
,A错误;
BD.只闭合开关S1,灯泡L、滑动变阻器R2、定值电阻R1串联,电压表测R2两端的电压,电流表测电路中的电流;滑动变阻器的滑片P置于最右端时,滑动变阻器接入电路的电阻最大;滑片P置于最左端,滑动变阻器接入电路的电阻为零,灯泡L、定值电阻串联,由灯泡正常发光可知,此时电路中的电流为,灯泡L两端的电压为5V,由串联电路的电压特点可知,R1两端的电压为 ,则R1的阻值为。滑片P置于最右端时与滑片P置于最左端时电路的电流之比为。滑片P置于最右端时,电路中的电流滑动变阻器的最大阻值为,BD错误;
C.同时闭合S1和S2,灯泡L被短路,滑动变阻器、定值电阻串联,电压表测R2两端的电压,电流表测电路中的电流;由P=UI可知,电源电压一定时,电路中的电流最大时,电路消耗的电功率最大,由欧姆定律可知,此时电路中的电阻最小,由串联电路的电阻特点可知,当滑动变阻器接入电路的电阻为零时,电路中电阻最小,此时电路中的电流,因此电路中的最大电流为0.45A,则此时电路消耗的最大功率为,C正确。
故C正确。
故选C。
【分析】该题属于电学综合类题目,难度较大。
二、多选题
12.(2024·贵州模拟)小明用如图所示的电路进行实验,为定值电阻,闭合开关后,当滑片在某两点之间滑动时,电流表的示数变化范围是,电压表的示数变化范围是则下列结论正确的是( )
A.定值电阻的阻值为
B.变阻器连入电路的电阻变化范围
C.电源电压为
D.电路总电流的变化范围为
【答案】A,B,C
【知识点】串联电路的电流规律;串联电路的电压规律;欧姆定律及其应用
【解析】【解答】A 定值电阻的阻值为 ,正确;B 变阻器连入电路的电阻变化范围 ,正确; C 电源电压为,正确;D 电路总电流的变化范围为 ,错误。
【分析】由图可知,此为串联电路,串联分压,电流处处相等。
①当电流表示数为0.5A时,电流最小,电路中电阻值最大,R0是定值电阻。则此时滑动变阻器阻值最大,分到的电压也最大为10V,则Rp最大=10V/0.5A=20Ω;根据串联分压,电源电压U=10V+R0×0.5A
②当电流表示数为2A时,电流最大,电路中电阻值最小,R0是定值电阻。则此时滑动变阻器阻值最小,分到的电压也最小为4V,则
Rp最小=4V/2A=2Ω;根据串联分压,电源电压U=4V+R0×2A
③联立①②中电源电压等式,得电源电压U=12V;R0=4Ω
13.(2024九下·玉溪月考) 甲、乙两灯的额定电压均为9V,其电流与电压变化的关系如图,则说法中正确的是( )
A.甲灯的额定功率为4.5W
B.乙灯正常发光时的电阻为18Ω
C.若将甲、乙两灯串联接入9V的电路中,电路中的电流为0.4A
D.若将甲、乙两灯并联接入4V的电路中,电路消耗的总功率为3.2W
【答案】B,C,D
【知识点】串联电路的电流规律;串联电路的电压规律;并联电路的电压规律;欧姆定律及其应用;电功率的计算
【解析】【解答】A、当灯泡电压等于额定电压9V时,灯泡正常发光,由图像知甲此时的电流为0.8A,则甲灯的额定功率P甲额甲 = U额I额= 9V ×0.8A= 7.2W,故A错误;
B、乙灯正常发光时,电压等于额定电压9V,由图像知通过灯泡乙的电流为0.5A,所以由可得此时乙灯电阻,故B正确;
C、串联电路中总电压等于各部分导体两端电压之和,将甲、乙两灯串联接入9V的电路中,由图像知此时甲的电压为3V,乙的电压为6V,通过的电流为0.4A,故C正确;
D、并联电路中各支路两端电压与电源电压都相等,所以甲、乙电压都为4V,此时通过甲的电流为0.5A,通过乙的电流为0.3A,则干路电路I=0.5A+0.3A=0.8A,则总功率P=UI =4V×0.8A=3.2W,故D正确;
故答案为:BCD。
【分析】由图像读出甲灯电压等于额定电压下的电流;利用P=UI求出额定功率。由图像读出乙灯电压等于额定电压下的电流;由计算其电阻。根据串联电路的电压特点从图像上读出两灯串联在9V电源上电路中的电流。根据并联电路电压特点,从图像上读出此时甲灯的电流,由P=UI计算其电功率。
14.(2024·从江模拟)如图甲所示电路,电源电压不变,闭合开关,滑动变阻器的滑片P从b端移到a端的过程中,电压表示数随电流表示数变化关系的图象如图乙所示。则下列说法正确的是( )
A.电源电压是6.0V
B.定值电阻的阻值为20Ω
C.滑片移至中点时,R1与R2的功率之比为4∶3
D.电压表示数为3V时,R1与R2消耗的电功率相同
【答案】B,C
【知识点】串联电路和并联电路的辨别;欧姆定律及其应用;电路的动态分析;电功计算公式的应用
【解析】【解答】AB.分析甲图可知,电阻R1与滑动变阻器R2串联,电流表测电路中电流,电压表测滑动变阻器R2两端的电压;由图乙可知,当滑动变阻器的滑片在b端时,滑动变阻器阻值最大,此时I=0.2A,U2=6V,则R2的最大值为:,设电源电压为U,则根据U=U1+U2可得,0.2A.R1+6V=U①;当滑动变阻器的滑片在a端时,滑动变阻器阻值为0,R1单独接入电路,此时I/=0.5A,则0.5A.R1=U②;由①②可得U=10V,R1=20 Ω ,故A错误,B正确;
C. 滑片移至中点时,R2=15 Ω , R1与R2的功率之比为 :,故C正确;
D.当电压表示数为3V时,R1与R2消耗的电功率之比为 :,所以 R1与R2消耗的电功率不相同 ,故D错误;
故答案为BC。
【分析】分析电路连接方式、电流表、电压表的作用,当滑动变阻器的滑片在b端时,滑动变阻器阻值最大,在U-I图像中读出电流表和电压表的值,根据串联电路的电压特点和欧姆定律表示出电源电压;当滑动变阻器的滑片在a端时,滑动变阻器阻值为0,在U-I图像中读出电流表 示数,根据欧姆定律表示出电源电压,联立等式求出电源电压和R1的阻值;
滑片移至中点时,串联电路中电流处处相等,根据可求出 R1与R2的功率之比;
电压表示数为3V时,串联电路中电流处处相等,根据可得R1与R2消耗的电功率不相同。
15.(2024·从江模拟)图甲所示电路的电源电压保持不变,闭合开关后,将滑动变阻器的滑片由最右端向最左端移动的过程中,两电压表与电流表的示数变化关系如图乙所示,则( )
A.a是滑动变阻器的U-I图线 B.灯泡电阻的最小值为10Ω
C.R的最大阻值为25Ω D.电路的最大功率为3.6W
【答案】A,C,D
【知识点】串联电路的电流规律;串联电路的电压规律;电阻的串联;欧姆定律及其应用;电路的动态分析
【解析】【解答】A、闭合开关,灯泡和滑动变阻器串联接入电路,电压表V测灯泡两端的电压,电压表V1测滑动变阻器两端的电压,电流表测通过电路的电流,将滑动变阻器的滑片由最右端向最左端移动的过程中,滑动变阻器接入电路的电阻变小,串联电路总电阻等于各部分电阻之和,则电路总电阻变小,根据欧姆定律可知通过电路的电流变大,根据串联分压原理可知滑动变阻器两端的电压变小,根据串联电路电压规律可知灯泡两端的电压变大,所以a是滑动变阻器的图像,b是灯泡的图像,故A正确;
B、通过灯泡的电流最小时,灯泡的电阻最小,由图可知此时灯泡两端的电压为1V,通过灯泡的电流为0.2A,此时滑动变阻器两端的电压为5V,根据欧姆定律可得灯泡的最小阻值
,故B错误;
C、滑动变阻器的最大阻值,故C正确;
D、电源电压U=UL+UR=1V+5V=6V,由图可知通过电路的最大电流为0.6A,电路的最大功率为P =UI'=6V×0.6A=3.6W,故D正确;
故选:ACD。
【分析】闭合开关,灯泡和滑动变阻器串联接入电路,电压表V测灯泡两端的电压,电压表V2测滑动变阻器两端的电压,电流表测通过电路的电流,将滑动变阻器的滑片由最右端向最左端移动的过程中,滑动变阻器接入电路的电阻变小,根据串联电路电阻规律结合欧姆定律可知通过电路的电流变化,
根据串联分压原理可知滑动变阻器两端的电压变化,根据串联电路电压规律可知灯泡两端的电压变化,据此确定a、b对应的元件;通过灯泡的电流最小时,灯泡的电阻最小,由图可知此时灯泡两端的电压为1V,通过灯泡的电流为0.2A,此时滑动变阻器两端的电压为5V,根据欧姆定律计算灯泡的最小阻值和滑动变阻器的最大阻值;根据串联电路电压规律计算电源电压,由图可知通过电路的最大电流,根据P=UI计算电路的最大功率。
16.(2024九下·衡水开学考)如图所示,和为定值电阻,为滑动变阻器,a、b可能是电压表或电流表,电源电压保持不变。当只闭合开关时,移动滑片P,各电表的示数均有变化。下列说法不正确的是( )
A.a是电流表,b是电压表
B.闭合,将滑动变阻器的滑片向右移动时,a的示数变大,电压表V的示数不变
C.闭合、,将滑动变阻器的滑片向右移动时,电压表V的示数与a的示数之比变大
D.闭合,将滑片P移动到中点,再闭合,V示数的变化量与a示数的变化量之比的绝对值为
【答案】B,C
【知识点】电流表的连接;串联电路的电流规律;电压表的连接;电阻的串联;欧姆定律及其应用;电路的动态分析
【解析】【解答】A,电流表一般串联进电路,电压表并联在电阻两端。可知a是电流表,b是电压表,A正确。
B, 闭合,电阻串联,将滑动变阻器的滑片向右移动,阻值变小,可知,电路中的电流变大,a的示数变大。电压表V并联在定值电阻两端,根据可知,阻值不变,电流变大,电压变大,电压表示数V变大,B错误。
C, 闭合、,电阻串联,R1短路视为导线。将滑动变阻器的滑片向右移动, 阻值变小,可知,电路中的电流变大,a的示数变大。电压表V并联在定值电阻两端,根据可知电压表V的示数与a的示数之比=定值电阻的阻值,所以比值不变,C错误。
D, 闭合,将滑片P移动到中点,电阻串联,电压表V并联在定值电阻两端,电压表b并联在定值电阻两端。根据欧姆定律可知此时电压表的示数, 。 再闭合,可知此时电阻串联,R1短路视为导线,根据欧姆定律可知此时电压表的示数,。电压表示数的变化量可以表示为,可知V示数的变化量与a示数的变化量之比的绝对值为。D正确。
选项AD不符合题目要求,答案选择BC
【分析】电流表应串联进电路,电压表应并联进电路。串联:电流处处相等/通过每一个用电器的电流都相等;各个用电器两端电压之后等于总电压/等于电源电压。欧姆定律相关计算公式。
17.(2024·金牛模拟)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】B,D
【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;电功率的计算
【解析】【解答】AC.根据题意可知,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;
则R1两端的电压;
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;
由得到:;
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。
【分析】AC.闭合开关S,断开S1、S2,滑片P移到最左端,定值电阻R1与R3串联,变阻器接入电阻为0,电流表A1测量电路中的电流,电压表测量R3两的电压;将滑片P向右移动到R2的某位置,定值电阻R1与R3与变阻器R2串联,电流表A1的示数为0.1A,电压表V示数变化了0.3V,根据欧姆定律计算R3的阻值;并计算闭合开关S,断开S1、S2,滑片P移到最左端,R3两端的电压;
三个开关都闭合,滑片P移动到R2的最右端,定值电阻R1、R3和变阻器R2并联,电压表测量电源电压,电流表A1测量干路总电流,电流表A2测量通过R1和R2的总电流,电流表A1、A2示数之差为通过R3的电流,由欧姆定律计算电源电压;
BD.由电流表的量程确定干路的最大电流,根据并联电路规律计算变阻器中的最大电流,由P=UI计算R2的最大电功率。
闭合开关S,断开S1、S2,滑片P移到最左端,电流表A1的示数为0.12A,根据欧姆定律计算电路的总电阻,由串联电路电阻规律计算R1的阻值;根据P=UI=I2R计算电功率的比;
三、填空题
18.(2024·从江模拟)如图所示的电路中,灯L标有“3V 0.9W”、滑动变化器R上标有“50Ω 1A”的字样,电压表量程为“0~3V”,电流表量程“0~0.6A”,电源电压恒为4.5V,不考虑温度对灯丝电阻的影响。闭合开关S,为了保证电路中各元件安全工作,电压表的示数变化范围是 V。
【答案】1.5~3
【知识点】串联电路和并联电路的辨别;欧姆定律及其应用;电路的动态分析;电功率的计算
【解析】【解答】不考虑温度对灯丝电阻的影响,灯泡的电阻为:,灯泡正常发光时的电流为:;
当滑动变阻器阻值最大时,灯L与滑动变阻器串联,电压表的示数最大为3V,即UR=3V;
当滑动变阻器阻值最小时,灯L与滑动变阻器串联,电路中电流最大为0.3A,此时灯泡正常发光,电压为3V,滑动变阻器两端电压为:UR=U-UL=4.5V-3V=1.5V,所以电压表的最小值为1.5V,故电压表示数变化范围为 1.5~3 V。
【分析】当滑动变阻器阻值最大时,灯L与滑动变阻器串联,电压表的示数最大;
当滑动变阻器阻值最小时,灯L与滑动变阻器串联,电路中电流最大,根据电流表的最大值计算出灯泡两端电压,根据串联分压关系求出电压表的最小值。
19.(2024九下·衡阳模拟)小娄同学设计了如图所示的电路,已知电源电压不变,灯泡L标有“6V 3W”字样,其阻值会随温度变化,将滑动变阻器的滑片置于最左端,只闭合开关S时,小灯泡刚好正常发光,此时电流表示数为。再将滑片移动至最右端时,电压表的示数为11V。接下来同时闭合开关S和,移动滑动变阻器滑片至中点位置,此时电压表的示数为8.8V,电流表示数为。已知和相比,电流变化了0.1A。
(1)灯泡L正常发光时的电阻为 ;
(2)在有电流通过灯泡L的情况下,灯泡的最小功率与最大功率之比为 。
【答案】12;
【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;电功率的计算
【解析】【解答】(1)灯泡L标有“6V 3W”字样,由计算灯泡L正常发光时的电阻为
;
(2)将滑动变阻器R2的滑片置于最左端,R2电阻为0,只闭合开关S时,灯泡与R1串联,小灯泡刚好正常发光,由计算此时电流表示数为;根据欧姆定律计算电源电压为
;同时闭合开关S和S1,灯泡短路,移动滑动变阻器滑片至中点位置,变阻器最大电阻的一半、R1串联,电压表的示数为8.8V,电流表示数为I2。电流变化了0.1A,若
,根据欧姆定律计算电源电压为;解得
(舍去);所以此时;同理解得,;变阻器R2最大电阻的一半为;变阻器R2最大电阻;在有电流通过灯泡L的情况下,只闭合S1,L、R2、R1串联,电压表并联在R2两端,测量R2电压;当灯泡正常发光时,灯泡的电功率最大为3W;滑片移动至最右端时,变阻器接入电路电阻最大时,电路电流最小,此时电路电流为;根据欧姆定律计算R1的电压为;根据串联电路电压规律可知灯泡的电压为;根据P=UI计算灯泡的最小电功率;所以灯泡的最小功率与最大功率之比为。
综上 第1空、12; 第2空、 1:6.
【分析】1、功率计算:=UI。
2、串联电路的电路规律:串联电路,电流处处相等,电源的电压为用电器电压之和,总电阻为用电器电阻之和。
3、电压表与待测用电器并联测量电压,电流表串联测量用电器电流,根据欧姆定律U=IR计算用电器的电流和电阻以及电压。
20.(2024·达州) 定值电阻R和灯泡L,其电流随两端电压的变化图像如图所示。若将R与L串联在4V电源两端,则R与L消耗的电功率之比为 ;若将R与L并联在2V的电源两端,电路消耗的总功率为 W。
【答案】3∶1;1.3
【知识点】串联电路的电流规律;并联电路的电流规律;串联电路的电压规律;并联电路的电压规律;电功率的计算
【解析】【解答】 (1)若将L和R串联在4V的电源两端,则通过定值电阻和灯泡的电流相等,且U总=U+UL=4V;
通过分析可知,此时L两端电压为1V,R两端电压为3V,此时电路中的电流为0.3A,
由P=UI可知L与R消耗的电功率之比为;
(2)由图可知,若将R与L并联在2V的电源两端时,则R与L两端的电压均为2V,通过L和R的电流分别为0.45A和0.2A,
根据并联电路电流的规律可知电路中电流为I=IR+IL=0.2A+0.45A=0.65A,
电路消耗的总功率P=U'I'=2V×0.65A=1.3W。
【分析】(1)根据串联电路电压特点结合图象读出对应的电流,由P=UI可知L与R消耗的电功率之比;
(2)根据并联电路电压规律和电流特点读出正确的电流和电压,由P=UI可得电路消耗的总功率。
21.(2024·石家庄模拟)如图甲所示,电源电压不变,小灯泡标有““字样,滑动变阻器标有“”字样,电流表量程为,定值电阻的阻值为,图乙是小灯泡的电流随两端电压变化的图像。当、闭合,断开,移动滑片刚好在中点时,小灯泡恰好正常发光,则电源电压为 。当、. 闭合,断开时,移动滑片,在确保电路安全的情况下,电路消耗的最大功率为
【答案】5;2.5
【知识点】串联电路的电流规律;串联电路的电压规律;欧姆定律及其应用;电功率的计算
【解析】【解答】具体可知,变阻器电阻为10Ω,灯泡正常发光,电压为2.5V,电流为0.25A,所以变阻器电压为2.5V,所以串联电路电压为用电器电压U=UL+U变=2.5V+2.5V=5V,所以变阻器接入电路的最大电流为0.5A,结合电源电压为5V,根据P=UI可知,Pmax=5V×0.5A=2.5W
综上第1空为5;第2空为2.5
【分析】根据串联电路规律填空
当S、S1闭合,S2断开,灯泡和滑动变阻器串联接入电路,电流表测通过电路的电流,电压表测滑动变阻器两端的电压,根据串联电路电流特点,由乙图可知灯泡正常发光时通过电路的电流,根据U=IR计算滑动变阻器两端的电压,根据串联电路电压规律计算电源电压;
当S、S2闭合,S1断开时,电流表测通过电路的电流,电压表测滑动变阻器两端的电压定值电阻和滑动变阻器串联接入电路,根据滑动变阻器的规格和电流表接入电路的量程可知通过电路的最大电流,根据电功率公式计算电路消耗的最大功率。
22.(2023·南岗)将“”和“”的两个灯泡接在合适的电源上,两个小灯泡均没有烧坏,若两灯串联,则 灯泡更亮;若两灯并联,则 灯泡更亮。忽略灯丝电阻的变化
【答案】;
【知识点】串联电路的电流规律;并联电路的电流规律;串联电路的电压规律;并联电路的电压规律;电功率的计算
【解析】【解答】灯泡L1的电阻:;
灯泡L2的电阻:;
则R1(1)当两灯串联时,灯泡的功率与电阻成正比,即;
因为R1即灯泡L2较亮;
(2)当两灯并联时,灯泡的功率与电阻成反比,即:;
因为R1P2';
即灯泡L1较亮。
【分析】根据公式分别计算两个灯泡的电阻。
(1)根据“串联电路功率与电阻成正比”比较灯泡功率的大小即可;
(2)在并联电路中,功率与电阻成反比,据此分析解答。
23.(2024九下·长沙期中)如图所示的电路中,电源电压U保持不变,A和B接线柱只能分别连接C、D、E、F四个接线柱中的一个。定值电阻,电流表的量程为“0~3A”,滑动变阻器标有“30Ω 2A”的字样,a、b为其两个端点,假设小灯泡的灯丝电阻不变。将A与C相连、B与E相连,断开开关S,当滑动变阻器的滑片P置于b端时,电流表的示数为0.45A;将滑片P移到距b端为ab长度的时,小灯泡恰好正常发光,该过程中电流表的示数变化了0.15A。则电源电压 V,小灯泡的额定功率为 W。在保证电路安全的情况下,通过将A、B分别连接到不同的接线柱、控制开关的通断和调节滑片,可以使通过的电流(的电流不能为0)分别达到的最大值和最小值,则 。
【答案】18;3.6;3∶1
【知识点】串联电路和并联电路的辨别;欧姆定律及其应用
【解析】【解答】 第1空、 将A与C相连、B与E相连,断开开关S,当滑动变阻器的滑片P置于b端时,小灯泡与滑动变阻器串联,且滑动变阻器接入电路的电阻为30Ω,电流表的示数为0.45A, 则有
①
将滑片P移到距b端为ab长度的 时,小灯泡恰好正常发光,此时滑动变阻器接入电路中的电阻为
由于滑动变阻器接入电路中的电阻变小,电路中的电流会变大,该过程中电流表的示数变化了0.15A,所以此时电路中的电流为
则有 ②
由①②两式可得,电源电压为
小灯泡的电阻为 。故该空填“18”;
第2空、 由前面分析可知,当小灯泡正常发光时,通过小灯泡的电流为0.6A,小灯泡的电阻为 则小灯泡的额定功率为
。故该空填“3.6”;
第3空、 分析电路图, 当A接D, B接F, S断开时, 通过 的电流最大,此时 两端电压等于电源电压,此时通过 的电流为
当A接E, B接F, S断开, 滑片在b端时, 通过 的电流最小,此时电流为
则通过 的最大电流与最小电流之比为
。故该空填“ 3∶1 ”。
【分析】根据已知条件求出最初的电路状态,通过滑片在特定位置时的电阻和电流得出一个等式。当滑片移动后,电阻变化导致电流变化,又得到一个等式,联立这两个等式可求出电源电压和小灯泡的电阻。利用前面求出的正常发光时的电流和电阻,根据电功率公式计算出小灯泡的额定功率。通过分析不同的电路连接情况,确定电流最大和最小的状态,分别求出相应的电流值,然后计算出最大电流与最小电流的比值。
四、实验探究题
24.(2024·江城模拟)阅读下列短文,回答问题。
智能电加热眼罩
近几年,近视眼成为影响青少年身体健康的重要因素,为有效保护眼睛,降低近视率,目前市场上推出一款电加热眼罩(如图甲),对缓解眼疲劳有一定效果,电加热眼罩是在绝缘的聚酯薄膜表面有序排列10根一样的具有发热、控温双重功能PTC加热丝,PTC是一种新型的半导体陶瓷材料,它以饮酸钡为主,渗入多种物质后加工而成。电加热眼罩内部结构如图乙所示,PTC加热丝两端与金属导线相连,形成网状结构,由6V的锂电池供电。每根PTC加热丝电阻随温度变化的关系如图丙所示,当温度达到40℃时,PTC加热丝的发热功率等于散热功率(即在相同时间内产生的热量与散失的热量相等)温度保持不变,实现智能控温。
(1)PTC是 (选填“导体”、“半导体”或“绝缘体”)材料。
(2)如图乙所示的加热电路,PTC加热丝的连接方式是 联,正常工作时金属导线中A、B处电流分别为IA和IB,则IA IB(填选“<”、“=”或“>”)。
(3)如图丁所示,将眼罩加热电路开关闭合,其功率随时间变化的图像最可能的选项是 。
(4)每根PTC加热丝的最大发热功率为 W,当温度为40℃时,通电10min,每根PTC加热丝消耗的电能 J。
【答案】(1)半导体
(2)并;>
(3)B
(4)0.9;216
【知识点】串联电路和并联电路的辨别;并联电路的电流规律;半导体特点及作用;电功率的计算
【解析】【解答】(1)由题意可知,PTC是一种新型的半导体陶瓷材料,因此PTC是半导体材料。
(2)①由图乙可知,各条PTC加热丝并列连接在金属导线两端,它们互不影响,故PTC加热丝是并联的。
②因为PTC加热丝是并联的,并联的PTC加热丝越多,由并联电路电流的规律可知电流越大,故A、B处电流IA>IB;
(3)由图丙可知,PTC加热丝的阻值随温度的升高,先变小后变大。由题意可知,当温度达到40℃时,PTC加热丝的发热功率等于散热功率,温度保持不变,即温度达到40℃后PTC加热丝的阻值不变,因此眼罩加热电路开关闭合后,PTC加热丝的阻值先变小后变大再不变,由可知,其功率先变大后变小再不变,故选B。
(4)由可知,电源电压一定时,电阻越小,电功率越大,
由图丙可知,PTC加热丝的最小阻值为40Ω,
每根PTC加热丝的最大发热功率为;
由图丙可知,当温度为40℃时,PTC加热丝的阻值为100Ω,
通电10min,每根PTC加热丝消耗的电能。
【分析】(1)从题目描述中“ PTC是一种新型的半导体陶瓷材料 ”分析解答。
(2)①用电器首尾相连为串联,并排连接在电路两点之间为并联;
②并联电路的总电流等于各支路电流之和;
(3)根据丙图确定加热丝电阻的阻值变化规律,再根据分析它的电功率的变化规律;
(4)由可知,电源电压一定时,电阻越小,电功率越大,由图丙可知,PTC加热丝的最小阻值为40Ω,由可知PTC加热丝的最大发热功率;
由图丙可知,当温度为40℃时,PTC加热丝的阻值为100Ω,通电10min,根据得出每根PTC加热丝消耗的电能。
25.(2022·雁塔二模)小宸从废旧的恒温箱里拆卸下一个完好的热敏电阻,并利用图甲电路测出该热敏电阻在不同温度下的阻值,寻找其阻值随温度变化的规律,其中电源电压为U,Rt是热敏电阻。
(1)使用电流表和电压表前,要检查指针是否对准 刻度线;接入电路时,应使电流从其 (选填“+”或“﹣”)接线柱流入;
(2)小宸往容器中添加不同温度的水,根据实验原理: ,测出Rt在不同温度下的电阻值;分析数据,得出了Rt阻值与温度t的变化关系为Rt=kt+b(k、b都是常数,且k>0,b>0);
(3)小宸从以上实验得到启发,利用热敏电阻设计电路,把电流表改装成温度表(此时室内气压为1标准大气压,室温为25℃):
①图甲中,他用开关S2替换电压表,得到如图乙所示电路。为了保证电路安全,先将滑动变阻器滑片P移到b端,闭合S1、S2,移动滑片P使电流表满偏,此时滑动变阻器的阻值为R,之后保持滑片P位置不再移动;
②断开S1、S2,向容器中加入适量沸水,闭合S1并记录电流值,接着观察温度计,示数每下降5℃,就记录此时温度t和对应的电流I,水温降到 ℃后不再自然下降,此时可加入适量冰块使水继续降温,直至0℃,然后断开S1。请用给定的字母写出电流与温度的关系式I= ;
③根据记录的t和I,重新刻制电流表的表盘,改装成温度表。此温度表的量程为 ,请在图丙中标出此温度表表盘最高温和最低温刻度线的大致位置( )。
【答案】(1)零;+
(2)
(3)25;;;
【知识点】电流的测量及电流表的使用;电压的测量及电压表的使用;欧姆定律及其应用
【解析】【解答】(1)使用电流表和电压表前,要检查指针是否对准零刻度线。
接入电路时,应使电流从其“+”接线柱流入。
(2)为了测出Rt在不同温度下的电阻值,应该根据伏安法测电阻的实验原理,即
(3)由于室温为,所以水温降到后不再自然下降。
串联电路总电阻等于各分电阻之和,根据欧姆定律可得电流与温度的关系式由公式
可知电流值与温度值一一对应,不是线性关系。而数据只记录了温度所对应的电流值,则此温度表的量程为。
由公式
可知电流越大,温度越低,可知温度为的刻度线在最右边,则温度表表盘如下图
【分析】(1)使用电流表和电压表时,先指针调零;接线柱要正入负出;
(2)利用电压和电流的比值, 计算电阻大小;
(3)根据电压和总电阻的比值, 计算电流;结合不同的电阻,计算电流,判断电阻大小。
26.(2013·常州)冬季夜间,婴儿踢开被子或尿床,若家长没有及时发现,将影响孩子健康,对此,常州工程职业技术学院的同学们分别展开实验探究,设计镶嵌在婴儿被中的“踢被警示电路”和“尿床警示电路”.请选择其中一种电路并完成设计.(两种都做,以第一种为准)
电路一:“踢被警示电路” 电路二:“尿床警示电路”
元件:3V恒压电源,开关S,电压表,定值电阻R0阻值为10Ω,热敏电阻Rx(Rx阻值随温度变化关系如下图所示). 原理:当温度低于20℃时,即可认为婴儿已将被子踢开. 元件:3V恒压电源,开关S,电压表,定值电阻R0阻值为10Ω,湿敏电阻Rx(Rx阻值随湿度变化关系如下图所示). 原理:当湿度大于80%时,即可认为婴儿已尿床.
①请用笔画线代替导线完成电路连接 .要求:温度越高,电压表示数越小;温度越低,电压表示数越大. ②当电压表示数 (大于/小于) V时,即可认为婴儿已将被子踢开. ①请用笔画线代替导线完成电路连接 .要求:湿度越大,电压表示数越大;湿度越小,电压表示数越小. ②当电压表示数 (大于/小于) V时,即可认为婴儿已尿床.
后续:对于该电路,指导老师认为,还可与电阻 (R0/Rx)并联一个适当规格的电子发声器,婴儿将被子踢开后,电子发声器两端电压超过设定值,就会发出报警声. 后续:对于该电路,指导老师认为,还可与电阻 (R0/Rx)并联一个适当规格的电子发声器,婴儿尿床后,电子发声器两端电压超过设定值,就会发出报警声.
【答案】;大于;;大于;1;R0;1;R0
【知识点】串、并联电路的设计;电路的动态分析
【解析】【解答】解:电路一:(1)根据题意可知电压表的示数随温度的变化而变化,则定值电阻R0与热敏电阻应串联,
由图象可知,当热敏电阻的温度降低时,其阻值减小,电路中的总电阻减小,
∵I= ,
∴电路中的电流增大,定值电阻两端的电压增大,
∵串联电路中总电阻等于各分电阻之和,
∴热敏电阻两端的电压减小,
由以上可知,电压表并联在R0两端时,电压表的示数会随温度的降低而增大,然后各电路元件串联组成电路,如下图所示:
;(2)由图象可知,当湿度为80%时,湿敏电阻Rx=20Ω,
∵串联电路中总电阻等于各分电阻之和,
∴电路中的电流:
I= = =0.1A,
电压表的示数:
U0=IR0=0.1A×10Ω=1V,
∵电压表的示数随湿度的增大而增大,
∴电压表的示数大于1V时,即可认为婴儿已将被子踢开;(3)∵电子发声器两端电压超过设定值时才会报警,即温度降低时电子发声器两端电压增大,
∴电子发声器应并联在R0两端.
电路二:(1)根据题意可知电压表的示数随湿度的变化而变化,则定值电阻R0与湿敏电阻应串联,
由图象可知,当湿敏电阻的湿度增大时,其阻值减小,电路中的总电阻减小,
∵I= ,
∴电路中的电流增大,定值电阻两端的电压增大,
∵串联电路中总电阻等于各分电阻之和,
∴湿敏电阻两端的电压减小,
由以上可知,电压表并联在R0两端时,电压表的示数会随湿度的增大而增大,然后各电路元件串联组成电路,如下图所示:
;(2)由图象可知,温度为20℃时,热敏电阻Rx=20Ω,
∵串联电路中总电阻等于各分电阻之和,
∴电路中的电流:
I= = =0.1A,
电压表的示数:
U0=IR0=0.1A×10Ω=1V,
∵电压表的示数随温度的升高而增大,
∴电压表的示数大于1V时,即可认为婴儿已尿床;(3)∵电子发声器两端电压超过设定值时才会报警,即湿度增大时电子发声器两端电压增大,
∴电子发声器应并联在R0两端.
故答案为:(两个电路中的任意一个均可)(1)如上图所示;(2)大于;1;(3)R0.
【分析】电路一:(1)根据题意可知电压表的示数随温度的变化而变化,则定值电阻R0与热敏电阻应串联,根据图象可知温度降低时热敏电阻的变化,电路中总电阻的变化,根据欧姆定律可知电路中电流和定值电阻两端的电压变化,根据串联电路的电压特点可知热敏电阻两端的电压变化,据此判断电压表所测的电路元件,然后组成电路;(2)当温度低于20℃时,即可认为婴儿已将被子踢开,根据图象读出温度为20℃时热敏电阻的阻值,根据电阻的串联特点和欧姆定律求出电路中的电流,再根据欧姆定律求出电压表的示数;(3)由题意可知,电子发声器两端电压超过设定值时才会报警,根据温度降低时热敏电阻和定值电阻两端的电压变化判断并联的位置;
电路二:(1)根据题意可知电压表的示数随湿度的变化而变化,则定值电阻R0与湿敏电阻应串联,根据图象可知湿度升高时热敏电阻的变化,电路中总电阻的变化,根据欧姆定律可知电路中电流和定值电阻两端的电压变化,根据串联电路的电压特点可知湿敏电阻两端的电压变化,据此判断电压表所测的电路元件,然后组成电路;(2)当湿度大于80%时,即可认为婴儿已尿床,根据图象读出湿度为80%时湿敏电阻的阻值,根据电阻的串联特点和欧姆定律求出电路中的电流,再根据欧姆定律求出电压表的示数;(3)由题意可知,电子发声器两端电压超过设定值时才会报警,根据湿度增大时湿敏电阻和定值电阻两端的电压变化判断并联的位置;
五、计算题
27.(2024九下·中江模拟)如图所示电路,电源电压恒定不变,电流表量程为0~3A,量程为0~0.6A,电压表V量程为0~3V或0~15V。闭合开关S,断开开关、,滑片P移到最左端,表的示数为0.35A,和消耗的电功率之比;滑片P向右移到某一位置的过程中,表的示数变化了0.3A,V表的示数变化了3V。求:
(1)的阻值;
(2)电源电压及确保电路安全下电压表选择的量程;
(3)S、S1、S2都闭合时,在确保电路安全的前提下,接入电路的最小阻值及电路消耗的最大电功率。
【答案】(1)解:由图知道,闭合开关S,断开开关、,滑片P移到最左端,R1和R3串联,电压表测量R3两端的电压,电流表A1测串联电路电流,由于串联电路中电流I处处相等,由知道,R1和R3的电阻之比即为R1和R3消耗的电功率之比,故①;由于 滑片P向右移到某一位置的过程中,表的示数变化了0.3A,V表的示数变化了3V,即
;解得,由①知道;
(2)解:由图知道,闭合开关S,断开开关、,滑片P移到最左端,R1和R3串联,表的示数为0.35A,由知道,电源电压,由于滑片P向右移到某一位置的过程中, V表的示数变化了3V,所以,在确保电路安全下电压表选择的量程应是0~15V。
(3)解:由图知道,当闭合S、S1、S2时,R1、R2、R3并联,电流表A1测量干电路电流,电流表A2测量R1和R2两支路的电流,由知道,通过R1和R3的电流分别是,,所以,通过R2的最大电流
,此时,接入电路的阻值最小
当测量干电路电流的电流表A1的示数为最大值3A时,电路消耗的电功率最大,即。
【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;电功率的计算
【解析】【分析】(1)由图知道,闭合开关S,断开开关、,滑片P移到最左端,R1和R3首尾依次相连,属于串联,电压表并联在R3两端,测量R3两端的电压,电流表A1测串联电路电流,由可计算R1和R3的电阻之比即为R1和R3消耗的电功率之比,滑片P向右移到某一位置的过程中,表的示数变化了0.3A,V表的示数变化了3V,根据欧姆定律计算,进而计算;
(2)由图知道,闭合开关S,断开开关、,滑片P移到最左端,R1和R3首尾依次相连,属于串联,表的示数为0.35A,由欧姆定律计算电源电压;由于滑片P向右移到某一位置的过程中, V表的示数变化了3V,据此磐石电压表选择的量程。
(3)由图知道,当闭合S、S1、S2时,R1、R2、R3首首相连,尾尾详相接,属于并联,电流表A1测量干电路电流,电流表A2测量R1和R2两支路的电流,由欧姆定律计算通过R1和R3的电流,根据并联电路电流公式计算通过R2的最大电流,根据欧姆定律计算接入电路的阻值最小
;干电路电流的电流表A1的示数为最大值3A时,电路消耗的电功率最大,所以功率为
。
(1)由图知道,闭合开关S,断开开关、,滑片P移到最左端,R1和R3串联,电压表测量R3两端的电压,电流表A1测串联电路电流,由于串联电路中电流I处处相等,由知道,R1和R3的电阻之比即为R1和R3消耗的电功率之比,故
①
由于 滑片P向右移到某一位置的过程中,表的示数变化了0.3A,V表的示数变化了3V,即
解得
由①知道
(2)由图知道,闭合开关S,断开开关、,滑片P移到最左端,R1和R3串联,表的示数为0.35A,由知道,电源电压
由于滑片P向右移到某一位置的过程中, V表的示数变化了3V,所以,在确保电路安全下电压表选择的量程应是0~15V。
(3)由图知道,当闭合S、S1、S2时,R1、R2、R3并联,电流表A1测量干电路电流,电流表A2测量R1和R2两支路的电流,由知道,通过R1和R3的电流分别是
所以,通过R2的最大电流
此时,接入电路的阻值最小
当测量干电路电流的电流表A1的示数为最大值3A时,电路消耗的电功率最大,即
28.(2024九下·成都月考) 如图所示,图甲是“7V 7W”的灯泡L和电阻的电流随电压变化图像,将它们按图乙所示电路连接,滑动变阻器上标有“20Ω 2.5A”字样,电源电压恒定。
(1)只闭合开关,滑片P位于a端,此时电流表的示数为0.3A。求电源电压。
(2)当同时闭合开关和,移动滑动变阻器的滑片P,使整个电路在安全工作状态下消耗的总功率为最大,求此时整个电路的最大电功率。
【答案】(1)解:由图乙知,只闭合开关S1、滑片P位于a端时,灯泡L与R2的最大阻值串联,电流表测电路中的电流,由图甲可知,电流表的示数为0.3A时,灯泡L两端的电压为UL=1V,根据串联电路电流特点和欧姆定律可知,此时R2两端的电压为
因串联电路中总电压等于各分电压之和,所以,电源的电压
答:电源电压为7V;
(2)解:由图甲可知,当通过的电流I1=0.3A时,R1两端的电压为U1=3V,则R1的阻值为
由图乙知,同时闭合开关S1和S2,灯泡L与R1并联后再与R2串联,电流表测干路电流,由题意知,灯泡正常发光时的电压为7V,则滑动变阻器接入电路中的电阻最小,此时电路的总电阻最小,由可知,电路的总功率最大,因并联电路中各支路两端的电压相等,所以,并联部分两端的电压
此时通过灯泡的电流为
通过R1支路的电流为
因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,所以,干路电流
电路的最大功率值
答:同时闭合开关S1和S2,此时整个电路的最大电功率为11.9W。
【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;电功率的计算
【解析】【分析】结合题目给出的两个用电器的伏安特性曲线,定值电阻的图像为直线,说明电阻为定值,利用欧姆定律求解电阻;灯泡的图像的曲线,说明电阻是变化的;两个用电器串联,电流相同,分得的电压与电阻成正比;两个用电器并联,电压相同,分得的电流与电阻成反比;结合图像、欧姆定律和电流电压规律求解用电器两端的电流和电压,再结合选项分析求解。
29.(2024·昆明模拟)如图所示电路,电源电压为5V不变,定值电阻R0阻值为5Ω,滑动变阻器R上标有“20Ω 1A”字样,灯泡L标有“3V 1.2W”,电压表量程为0~3V。(不考虑灯丝电阻的变化,且保证各元件均安全)求:
(1)灯泡正常工作时的电流是多少?
(2)当S1闭合、S2接b,灯泡正常发光时,滑动变阻器接入电路的阻值是多少?
(3)当S1闭合、S2接a时,R0的最小电功率是多少?
【答案】(1)解:灯泡正常工作时的电流是
(2)解: 由电路图可知,当S1闭合、S2接b时,灯泡与滑动变阻器串联,灯泡正常发光,
此时滑动变阻器两端的电压为:UR=U-UL=5V-3V=2V,
通过滑动变阻器的电流为:IR=IL=0.4A,
滑动变阻器接入电路的阻值为:
(3)解: 当S1闭合、S2接a时,定值电阻R0与滑动变阻器串联,电压表测量滑动变阻器两端的电压。
根据 可知,当R0两端的电压最小,即滑动变阻器两端的电压最大时,R0消耗的电功率最小,
电压表量程为0~3V,则滑动变阻器两端的最大电压为UR大=3V,
R0两端的最小电压为:U0小=U-UR大=5V-3V=2V,
根据串联分压原理可得,此时变阻器接入电路的阻值为:
则R0的最小电功率为:
【知识点】串联电路和并联电路的辨别;串联电路的电压规律;电功率与电压、电流的关系;额定功率
【解析】【分析】(1)根据灯泡的铭牌信息,利用功率公式的变形可直接求出灯泡正常工作时的电流。
(2)根据灯泡正常发光确定其两端电压和电流,再求出 R0 两端电压和电流,进而算出 R0的电阻,然后通过总电压和总电流求出电路总电阻,用总电阻减去 R0的电阻就得到滑动变阻器接入电路的阻值。
(3)明确电路连接方式,考虑电压表量程限制,当电压表达到最大量程时,可求出此时电路中的电流和 R0 两端电压,进而利用功率公式求出 R0 的最小电功率。
30.(2024·安源模拟)某同学用实验室的器材和一个湿敏电阻R,将实验室的电压表改装成了一个可以监测湿度的湿度监测仪,如图甲所示为其内部的简化电路图。已知电源电压为12V,定值电阻的阻值为20Ω,湿敏电阻R的阻值随湿度RH变化的关系图像如图乙所示,求:
甲 乙
(1)空气湿度为0时,湿敏电阻R的阻值和电路中的电流;
(2)该湿度监测仪零刻度线所对应的电压值;
(3)电压表示数为9V时,空气的湿度。
【答案】(1)解: 由乙表可知,当空气湿度为0时,湿敏电阻R对应的阻值为10Ω;
由甲图可知,湿敏电阻R与定值电阻,空气湿度为0时,电路的总电阻为
空气湿度为0时,电路中的电流
答:空气湿度为0时,湿敏电阻R的阻值10Ω;电路中的电流0.4A;
(2)解: 该湿度监测仪零刻线所对应的电压值
答:该湿度监测仪零刻线所对应的电压值4V;
(3)解: 电压表示数为9V时,定值电阻的阻值两端的电压为
根据串联电路电流处处相等的特点,通过湿敏电阻R的电流为
则此时湿敏电阻R的阻值为
由图可知,此时空气的温度为50%。
答:电压表示数为9V时,空气的湿度50%。
【知识点】串联电路的电流规律;串联电路的电压规律;电阻的串联;欧姆定律及其应用
【解析】【分析】由电路图可知,定值电阻R0与湿敏电阻R串联,电压表测量湿敏电阻R两端的电压,电流表测量电路中的电流;
(1)由乙图可知空气湿度为0时湿敏电阻R的阻值;根据串联电路电阻规律结合欧姆定律计算此时通过电路的电流;
(2)根据计算此时湿敏电阻两端的电压,即该湿度监测仪零刻线所对应的电压值;
(3)由串联电路电压的规律计算当电压表示数为9V时定值电阻的电压,根据串联电路电流特点结合欧姆定律计算此时通过电路的电流,根据欧姆定律计算此时湿敏电阻接入电路的阻值,由乙图可知空气的湿度。
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