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专题12 欧姆定律的应用
五年(2021-2025)中考(一年模拟)物理真题分类汇编,研真题,明考向。为了进一步配合广大师生复习备考,21教育重磅推出《(2021-2025)五年中考真题和一年模拟分类汇编》系列。本套资料设计科学,根据地区试题汇编,按照知识点构成情况,将试题分解组合,全面呈现各学科知识点在五年中考和一年模拟题中的考查情况,是考生掌握当地中考命题动向、熟悉中考考查方式、复习备考不可或缺的精品资料!
1.(2025 河北)如图是某研究小组设计的风速自动报警器电路示意图,电源电压不变,R1为压敏电阻,它的阻值随风速v的增加而减小,R2为定值电阻。当风速v1<v<v2时,两电表都不报警。当风速v≤v1时,两表中的一个会报警;当风速v≥v2时,另一个表会报警。已知:v1>0,两表都是在大于等于各自设定的电压值或电流值时触发报警。在电路处于两表都未报警的工作状态下,下列说法正确的是( )
A.风速减小时,R2的功率会增大
B.风速变化时,电压表示数一定不变
C.当v=v2时,触发报警的表是电流表
D.风速变化时,电压表和电流表示数之比不变
2.(2025 河北)如图1所示,电源电压不变,滑动变阻器R标有“50Ω,1A”,小灯泡L标有“6V,0.5A”字样。闭合开关,当滑片P在某一位置时,电压表示数为2V,电流表示数为0.5A,小灯泡L的I﹣U图象如图2所示。
(1)求小灯泡L正常发光时的电阻。
(2)求电源电压。
(3)将电源更换为可调电压电源,已知电流表量程0~0.6A,电压表量程0~15V。在保证电路安全的情况下,电源电压取某值后,闭合开关,移动滑片P,发现通过小灯泡L的电流都可以在0.2~0.5A之间连续变化。求满足上述条件的电源电压的取值范围。
3.(2024 河北)如图所示,电源电压不变,R1、R2均为定值电阻,R1=20Ω,R2=10Ω,R为滑动变阻器,电压表V1的量程为0~15V,V2的量程为0~3V。闭合开关,滑动变阻器R的滑片置于某一位置A时,电压表V1的示数为14V,V2的示数为2V。在保证电路安全的情况下移动R的滑片,两电表均能达到满偏。
(1)求滑片置于A时,电路中的电流;
(2)求电源电压;
(3)用最大阻值为50Ω的滑动变阻器R0替换电阻R1,不改变其他元件的连接。闭合开关,使电路总功率保持最大,在保证电路安全的情况下,调节R和R0接入电路的阻值,其中R仅可以在替换前的范围内变化,求R0接入电路的阻值范围。
4.(2023 河北)通常情况下,家庭电路中各个用电器的连接方式是 (选填“串联”或“并联”)。已知家庭电路的电压是220V,在额定电流为10A的插座上,接入一台“220V,200W”的电冰箱后,最多还可以接入总功率为 W的用电器。
5.(2023 河北)如图1所示,电源电压不变,电流表量程为0~0.6A,电压表量程为0~3V,滑动变阻器R的规格为“50Ω 2A”,灯泡L的额定电流为0.3A。图2是灯泡L的电流与电压关系图像。闭合开关S,调节滑动变阻器的滑片P,当滑片P移至某一位置时,电压表和电流表的示数分别为2.5V和0.25A。
(1)求电源电压;
(2)在保证电路安全的情况下,调节滑动变阻器的滑片P,灯泡的最小功率是多少?
(3)用定值电阻R1替换灯泡L,在保证电路安全的情况下,调节滑动变阻器的滑片P,发现电流表示数的最大值与最小值之差恰好为0.3A,这一过程中滑动变阻器连入电路的阻值始终小于50Ω,求定值电阻R1的可能值。
6.(2022 河北)如图所示,电源电压为18V,R0为定值电阻,R为滑动变阻器,电流表量程为“0~0.6A”,电压表量程为“0~15V”。闭合开关S,移动滑片,当滑片移至滑动变阻器中点时,电流表的示数为0.36A,电压表的示数为3.6V。
(1)求R0的阻值;
(2)求滑动变阻器的最大阻值;
(3)在保证电路安全的情况下,电路消耗的最大功率为P1;将电压表改接在R两端,电路消耗的最小功率为P2。求P1:P2。
7.(2021 河北)如图所示,小灯泡L规格为“5V 1W”,R0=50Ω,电源电压不变,电流表的量程为“0~0.6A”、“0~3A”,闭合开关,小灯泡L正常发光。
(1)求R0的功率和电源电压;
(2)拆除小灯泡L,从规格分别为“10Ω 1A”、“100Ω 0.5A”的滑动变阻器中选择其中之一,以及若干导线连入电路。选择哪种规格的变阻器电路消耗的功率最大?最大功率是多少?
一.选择题(共10小题)
1.(2025 栾城区二模)我国科技迅猛发展,在材料和能源等领域取得了辉煌的成绩,下列说法正确的是( )
A.我国空间站使用的柔性太阳能电池板主要将太阳能转化为化学能
B.能量在转移和转化的过程中总量保持不变,因此我们不需要节约能源
C.手机、电脑等现代电子产品的芯片多是用半导体材料制作的
D.超导材料既可用于制作远距离输电导线,又可用于制作电炉的电阻丝
2.(2025 迁安市二模)初三实验小组的同学决定设计一个如图所示的简易身高测量仪。他们的设想:用滑片在绷直的电阻丝上滑动代替滑动变阻器,将电压表改装成身高测量仪,且当电压表的示数最大时,测量仪测量身高的值恰好达到最大。已知电路中电源电压恒为12V、电压表量程为0~3V、均匀电阻丝R2(0.5Ω/cm)长为80cm、电阻丝R1阻值不变。对身高为170cm的小欣进行测量时,电压表的示数为1.5V。则下列说法正确的是( )
A.所测身高越高,电路中的电流越小
B.电阻丝R1的阻值为100Ω
C.若想要增大测量仪的测量范围,可以换用更大量程的电压表
D.测量小明身高时,电压表的示数为1.8V,则小明身高为178cm
3.(2025 栾城区校级二模)如图甲所示,RG是光敏电阻,R是阻值为10kΩ 的定值电阻,电源电压U=9V,光敏电阻RG的阻值与光的照度(光照越强,照度越大,单位为Lux)关系如图乙所示。将量程为0~3V的电压表接入图甲电路中,将其改装成照度表,为使光的照度增大时电压表的示数也增大,则下列说法正确的是( )
A.当照度增大时,RG的阻值将增大
B.该电压表应并联在RG两端
C.所改装的照度表能够测量的最大照度为1.2Lux
D.改装完成后,若将电源换为电压可调电源(调节范围为12~15V),且将R换为可调电阻(调节范围为5~20kΩ),则该装置所能测量的最大照度为1.6Lux
4.(2025 馆陶县二模)如图甲所示是某款SUV汽车油箱内测定油量的装置原理图,其中R0为定值电阻,R为压敏电阻,其阻值随所受压力变化的图像如图乙所示,油量表由量程为0~3V的电压表改装而成。已知油箱重100N,压敏电阻R能够承受的最大压力为800N,且压敏电阻受到最大压力时,电压表的示数U0达到最大值,电源电压保持6V不变。已知该汽车最大功率为140kW,加满油后以最大功率行驶,2h后燃油耗完。g取10N/kg,燃油的热值为4.5×107J/kg。下列说法中不正确的是( )
A.定值电阻R0的阻值为80Ω
B.该汽车发动机的效率为32%
C.压敏电阻最大电功率可达到0.45W
D.若燃油的密度为akg/m3,体积为bm3,则
5.(2025 邯郸模拟)为防止燃气泄漏,许多家庭都安装了燃气泄漏自动保护装置。当泄漏的燃气达到一定浓度时,燃气阀门自动关闭。图甲为小伟设计的模拟电路示意图,图中两个虚线框一个接气敏电阻R、一个接定值电阻R0。已知电源电压恒为6V,气敏电阻R的阻值与燃气浓度的关系如图乙所示。当燃气浓度升高到0.4%时,燃气装置阀门两端电压恰好增大至2V,燃气管道阀门自动关闭(不考虑燃气管道阀门对电路的影响)。下列说法正确的是( )
A.气敏电阻R应接在虚线框1处
B.接入定值电阻R0的阻值为5Ω
C.当燃气浓度为0.1%时,电路中电流为0.24A
D.若虚线框内两元件对调,阀门自动关闭时的燃气浓度为0.6%
6.(2025 徐水区模拟)如图为小明在跨学科实践活动中设计的简易水的流速监测装置。电源电压为4.5V,定值电阻R1的阻值为10Ω,电流表的量程为“0~0.6A”,电压表的量程为“0~3V”,机翼状探头通过连杆带动滑动变阻器R2的滑片P上下移动。已知探头浸没在静水中时,滑片P在最下端。闭合开关S,下列说法正确的是( )
A.水的流速增大,电压表示数变大
B.水的流速增大,电压表示数变化量与电流表示数变化量之比变大
C.随着水流变化,电路中的最大电流可达0.6A
D.若将电压表改装成监测装置的流速表,R2的最大阻值不大于20Ω
7.(2025 新乐市模拟)噪声污染是当代社会四大污染之一。如图是噪声监测仪的电路图,电源电压恒为6V,定值电阻R0=10Ω,R为声敏电阻,其阻值随声音强弱发生变化,电流表使用0~0.6A量程。在某次测试中,当噪声为80dB时,电流表示数为0.4A;当噪声为40dB时,电流表示数为0.2A。下列说法正确的是( )
A.声敏电阻R的阻值随声音强度的增大而增大
B.当噪声为40dB时,声敏电阻R的阻值为30Ω
C.当噪声为80dB时,定值电阻R0两端可以接测量范围为0~3V的电压表
D.仅电源电压变大,则此噪声监测仪的噪声监测范围变小
8.(2025 广阳区一模)图甲是一种握力计,图乙为它的工作原理图。电源两端电压为3V保持不变,握力显示表是由电流表改装而成,R1是一根长度为6cm的电阻丝(该电阻丝阻值大小与长度成正比),定值电阻R2起保护电路作用。不施加力时弹簧一端的滑片P在R1的最上端,当施加的力最大时滑片P移动到R1的最下端(弹簧的电阻不计),施加的力F与弹簧压缩量ΔL的关系如图丙所示。握力计测量范围为0~60N,电路中电流表变化范围0.1~0.6A,则下列说法正确的是( )
A.握力60N时电路中电流为0.6A B.R2电阻为20Ω
C.R1连入电路阻值变化的范围是0~30Ω D.当电流表示数为0.3A时,握力大小为12N
9.(2025 裕华区二模)小明根据所学的知识设计了一个电子量角器,电路如图所示,电流表的量程为0~0.6A,电压表的量程为0~3V,O为半圆弧电阻MN的圆心,金属滑片OP为半径,与半圆弧接触良好,半圆弧电阻MN的总电阻为30Ω,接入电路的电阻RMP与指针旋转角度θ成正比,电源电压恒为6V,R0为电阻箱,此时电阻调节为10Ω。下列说法正确的是( )
A.所测角度θ越大,电流表示数越小,电压表示数越小
B.当电压表示数为2V时,量角器所测角度θ为40°
C.为保证电路安全,此量角器所测角度θ的范围为0~60°
D.将电压表表盘改装为角度指示盘,为满足测量角度范围最大,且精度最高,变阻箱R0的阻值应调节为60Ω
10.(2025 永年区一模)如图所示,电源电压不变,a、b、c为电压表或电流表,R1为10Ω的定值电阻,R2为标有“20Ω,1A”的滑动变阻器,灯泡L的电阻不随温度变化而变化。当电路只闭合开关S2时,灯泡亮度能够随滑动变阻器R2滑片的移动而发生变化,所有开关都闭合时C表的指针偏转12格。(电表的正负接线柱可根据电流方向进行调整)下列说法正确的是( )
A.只闭合开关S1后,a表与b表示数相同
B.只闭合开关S2后,向右移动R2的滑片,c表的变化量与a表的变化量的比值是一个定值
C.开关均闭合后,向右移动R2的滑片,c表与b表的比值变大
D.所有开关都闭合后,电路的最大总功率为6W
二.多选题(共2小题)
(多选)11.(2025 河北模拟)如图所示,电源电压保持不变,定值电阻R1的阻值为10Ω,滑动变阻器R3的最大阻值为50Ω。当闭合开关S1、S2后,滑动变阻器滑片移到最左边时,电压表V1示数为3V,电流表示数为0.6A。下列说法正确的是( )
A.定值电阻R2的阻值为10Ω
B.电路的最小功率为0.15W
C.改变开关S1、S2的通断及滑动变阻器R3滑片P的位置,使电压表V1、V2示数之比为1:1,此时电流表示数一定为0.15A
D.在S1闭合情况下,S2由闭合到断开,定值电阻R1的最小功率之比为36:121
(多选)12.(2025 邢台一模)如图所示,电路中电源电压恒为4.5V,电压表的量程为0~3V,电流表的量程为0~0.6A,滑动变阻器的规格为“20Ω;1A”,灯泡的额定电流为0.5A,电阻为5Ω(灯丝电阻不变)。闭合开关,要求两电表的示数均不能超过所选量程,灯泡两端电压不允许超过额定值,则下列说法正确的是( )
A.滑动变阻器允许的调节范围是4~10Ω
B.电流表最大示数为0.6A
C.当滑动变阻器的滑片向左滑动过程中,电压表示数变大,灯泡变亮
D.当电路中电流最大时,灯泡与滑动变阻器两端的电压比为5:4
三.填空题(共6小题)
13.(2025 广阳区一模)如图所示为一个充电宝同时给两部手机充电,这部充电宝是 (选填“用电器”或“电源”);如图所示,当S1和S2都闭合,灯泡是 (选填“断路”或“短路”)。
14.(2025 邯郸模拟)2023年5月28日,如图所示国产大飞机C919上海虹桥机场起飞,在北京首都机场平稳降落,穿过象征民航最高礼仪“水门”(图甲),顺利完成这一机型全球首次商业载客飞行。飞机机翼的横截面设计成如图乙所示的形状,是利用流体流速越快、压强越 的原理,使飞机产生向上的升力;飞机上的着地轮一般都装有如图丙所示的搭地线,这是为了防止因摩擦起电现象而造成危险。有些飞机不装搭地线,而采用特殊的橡胶轮胎,这种橡胶属于 (选填“导体”或“绝缘体”)。
15.(2025 张家口模拟)如图所示,把两端接有金属接线柱的塑料管、电源、开关、小灯泡用导线组装成电路,闭合开关后,将浓度均匀的盐水从注水口慢慢倒入塑料管中时,发现注入的盐水越多,灯泡越亮,说明盐水的电阻越 (选填“大”、“小”),此实验证明电阻大小和导体的 有关。
16.(2025 张家口模拟)如图所示电路,“〇”处可以连接电流表或电压表测量电路中的电流、电压,闭合开关S,L1、L2两灯均发光,则a是 表,b是 表;若闭合开关S后,只有一个灯发光,则a是 表。
17.(2025 廊坊一模)同学们以“厨房中的物理”为主题开展了科学实践活动。如图甲是用金属螺钉、锡箔纸和饮料瓶制作的一个验电器,其工作原理是 。如图乙,用细绳将不锈钢勺子悬挂起来,使其静止在水平位置,则勺子悬挂点 (选填“左”或“右”)侧的质量较大一些。
18.(2025 南皮县校级模拟)电脑屏幕上“粘”了一层灰尘。小明想到了一个除尘办法:用塑料尺在头发上快速摩擦了几下,靠近电脑屏幕,灰尘就被吸下来。这是利用了带电体 的性质;塑料尺是 (选填“导体”或“绝缘体”)。
四.实验探究题(共5小题)
19.(2025 香河县一模)在“探究通过导体的电流与电压和电阻的关系”实验中,小明可利用的器材:滑动变阻器,开关,电源(电压恒定),电流表、电压表各一个,四个定值电阻(5Ω、10Ω、20Ω、30Ω),导线若干。小明做了如下实验:
(1)图甲是小明连接的实物电路,其中有一根导线未连接,请你用笔画线代替导线正确连接电路。
(2)连接好电路后,闭合开关前,滑动变阻器的滑片应置于最 (选填“左”或“右”)端。
(3)连接好电路后,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,电压表和电流表示数发生变化,收集的实验数据填入了表1中。
①在记录第2组实验数据时,电流表的示数如图乙所示,为 A。
②分析表1中数据,可以看出第 (填数据序号)组数据明显错误。
③分析可知,小明使用的定值电阻的阻值为 Ω。
表1
数据序号 1 2 3 4 5
电压U/V 1 1.4 2 2.1 3
电流I/A 0.1 0.2 0.26 0.3
表2
数据序号 1 2 3
电阻R/Ω 5 10 20
电流I/A 0.4 0.2 0.1
(4)小红又拿来可调电压的电源,并且把电压调到4.5V不变,其他实验器材不变,探究“电流与电阻的关系”,使与5Ω电阻并联的电压表示数为2V,读出电流表示数,再分别改接10Ω、20Ω电阻,重复上述实验,收集的实验数据如表2所示。
小红在实验中使用的滑动变阻器的规格可能是 (选填“①”“②”或“③”)。
①10Ω,1A ②30Ω,1A ③50Ω,0.3A
小红重新实验后,得到正确数据并分析,得出结论:当导体两端电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成反比。
【拓展】小红选用上述规格的滑动变阻器和其它相同实验器材进行实验时,在前三个电阻接入电路并顺利完成实验后,又将30Ω电阻接入电路,发现无论怎样调节滑片,都不能使电压表示数为2V。为了完成实验,她打算重新设定定值电阻两端的电压,再重做这个实验,她正确设定的定值电阻两端的电压可能是 (选填“①”“②”或“③”)。
①1.5V ②2.25V ③2.5V
20.(2025 丛台区三模)小亮在探究“串联电路的电压特点”的实验中,连接了如图甲的电路,电源为两节新干电池。
实验次序 U1/V U2/V U/V
1 2.3 0.7 3.0
2 2.0 1.0 3.0
3 1.7 1.3 3.0
(1)实验前应选择规格 (选填“相同”或“不同”)的小灯泡;在连接电路时,开关应处于 状态;
(2)接通电路后,发现灯泡L1不发光,L2发光,且电压表的示数为0,此时电路中的故障可能是 (选填序号);
A.L1短路 B.L1断路 C.L2短路 D.L2断路
(3)在测量完L1两端的电压后,小亮想移动一根导线来测量两个灯泡两端的总电压,请你在图甲中要移动的导线上画“×”,并用笔画线代替导线正确连接电路;
(4)用电压表分别测出的L1和L2两端电压及串联总电压的值分别为U1、U2、U,经过多次实验,得到的数据记录在表中。分析实验数据,可得到串联电路的电压特点是 (用公式表示);
(5)小亮为了不反复拆接电压表,优化了实验过程,设计了如图乙所示的电路,他的思路是:只闭合开关S和S1,电压表测L1的电压;只闭合开关S和S2,电压表就可以测L2的电压。请你评估一下这种设计存在的问题是: 。
【拓展】完成实验后,小亮又设计了如图丙所示的电路来测量小灯泡正常发光时的电阻(已知其额定电压为2.5V),电源电压未知,R0的阻值为40Ω,电压表选大量程接入电路,实验步骤如下:
①闭合开关S,将开关S1拨到触点A,移动滑片,使小灯泡正常发光;
②保持滑片P的位置不变,再将开关S1拨到触点B,此时电压表指针恰好满偏;
③小灯泡正常发光时,灯丝的电阻为R= Ω。
21.(2025 迁安市二模)小明设计了如图甲所示的电路来探究“并联电路中电压和电流的特点”,电源电压恒定。
(1)小明连接电路探究并联电路的电压关系时,刚接入最后一根导线时,电压表指针就发生了偏转。请指出小明在连接电路时存在的不妥之处: 。
(2)探究电压的特点时,应用电压表分别测出电源电压、AB和 (选填“AC”“CD”或“BD”)两点间的电压。
(3)测量电源电压时,电压表示数如图乙所示,为 V。进行后面两次电压的测量时,电压表示数与图乙相同,初步得出结论:并联电路中,各支路两端的电压与电源电压相等。
(4)小明用同样的实验器材再加一个电流表连接了如图丙所示的电路,继续探究并联电路的电流关系。在测量E处的电流之后,小明想只移动一根导线,使电流表测量图甲中C处的电流。请在移动的导线上画“×”,并用笔画线代替导线连接正确的电路。
(5)正确进行实验,得到的实验数据如表所示,分析数据初步得到结论:在并联电路中,干路电流等于各支路电流之和。
电流IE/A 电流IA/A 电流IC/A
0.42 0.30 0.12
(6)小明邀请小华对他的实验进行评估,小华建议他更换阻值不同的电阻再进行几次实验,目的是 。小明在不更改电路其他元件的情况下,可将R2更换为 (选填“①”“②”或“③”)的电阻进行实验。
①5Ω ②8Ω ③12Ω
【拓展】小华设计如图丁所示的电路来测量小灯泡的额定功率,小灯泡的额定电流为I额。请完成下列填空。(电源电压不变,R1和R2为滑动变阻器,R2的最大电阻为R0)
①只闭合开关S、S1,调节R2的滑片P2,使电流表示数为I额;
②再断开开关S1、闭合开关S2,保持R2的滑片P2位置不变,调节R1的滑片P1,使电流表示数为I额;
③保持R1的滑片P1位置不变,接着将R2的滑片P2调至最左端,记下电流表示数I1;再将R2的滑片P2调至最右端,记下电流表示数I2;
④则小灯泡的额定功率P= (用I额、R0、I1、I2表示)。
22.(2025 藁城区二模)为探究“电流与电压的关系”,器材有:滑动变阻器、开关、电源(电压恒为3V)电流表、电压表各一块。
(1)如图甲是小明连接的实物电路,图中有一根导线连接错误,请你在连接错误的导线上打“×”,并补画出正确的连线。
实验次数 一 三 三
电压/V 1.0 1.5 2.0
电流/A 0.2 0.3 0.4
(2)小明排除故障后,通过实验获得的部分实验数据如表,分析表中数据可得出结论 ;
(3)小明在某次实验中观察到电流表的示数如图乙所示,通过分析可得电压表的示数为 V。
(4)实验提供的滑动变阻器规格为R1“5Ω 2A”、R2“20Ω 0.1A”、R3“20Ω 1A”。小明选择的是 (选填“R1”、“R2”或“R3”)完成了上述实验。
(5)小丽用另一组同规格的器材进行实验,获得的数据做出U﹣I关系如图丙,发现与预期结果不一样,原因可能是 。
(6)小丽完成实验后,发现桌上有一个额定电压为2.5V的小灯泡,于是他利用手边的部分器材又找来一个定值电阻R0(R0=6Ω),设计了如图丁所示的电路,测出了小灯泡正常发光的电阻;
①只闭合S、S2,移动滑片P,使电压表的示数为 V。
②只闭合S、S1,保持滑片P不动,读出电压表的示数为2V。
③小灯泡正常发光时的电阻为 Ω。
23.(2025 安次区二模)实验小组设计了用“伏安法”测电阻的实验电路如图甲所示,Rx为待测电阻。
(1)请按照图甲所示的电路图,用笔画线代替导线,在图乙中完成实物图连接。
(2)连接好电路,闭合开关后,小明发现两电表的指针都反向偏转,最简单的解决办法是 。
(3)排除故障后,将滑片p移到最右端,闭合开关,电压表的示数为1.2V,调节滑动变阻器滑片P的位置,当电压表示数为2.0V时,电流表示数如图丙所示,继续移动滑动变阻器滑片P完成实验,记录的数据如表所示。根据实验数据可得定值电阻Rx= Ω(结果保留一位小数);多次进行实验是为了 。
实验次数 电压U/V 电流I/A 电阻Rs/Ω 电阻的平均值/Ω
1 1.2 0.12 10
2 2.0
3 2.5 0.24 10.4
(4)实验小组完成实验后,他们经过讨论,认为用图甲的电路图还可以完成 实验。(至少填写一个实验名称)
【拓展】小明用如图丁所示的电路测量小灯泡正常发光时的电阻,所用器材:额定电流为0.3A的小灯泡、电池组(三节干电池串联,电压为4.5V),电流表一块、滑动变阻器(15Ω 2A)、定值电阻(R0=5Ω)、开关和导线若干。
①只闭合S、S2,移动滑片P,使电流表的示数为 A。
②只闭合S、S1,保持滑片P不动,读出电流表的示数为0.45Λ。
③小灯泡正常工作时的电阻为 Ω。
五.综合应用题(共5小题)
24.(2025 张家口一模)如图甲所示,电源电压可调,小灯泡L标有“5V,5W”,滑动变阻器R0规格为“20Ω,2A”,电流表表盘如图乙所示。当电源电压调至10V时,闭合开关S,滑片P移至某一位置时,电流表的示数为1A。(解答时,要求有必要的文字说明、公式和计算步骤等,只写最后结果不得分)
(1)求小灯泡此时的电阻。
(2)求滑动变阻器R0此时消耗的电功率。
(3)若用定值电阻R1替换小灯泡L,且将滑动变阻器R0与R1并联,电流表接入干路中,如图丙所示。若电源电压在25~30V之间任意取值,在保证电路安全的情况下,调节R0的滑片P,可使电流表指针达到满偏。求满足要求的R1的阻值范围。
25.(2025 任泽区一模)在图(a)电路中,电源电压6V且保持不变,电阻R1的阻值为20Ω,闭合开关S,电路正常工作。
(1)求电流表的示数I1;
(2)滑动变阻器R2上标有“50Ω,1.8A''字样,若将R2与图(a)中的全部元件以某种方式重新连接组成新的电路后,电流表的示数如图(b)所示:
①判断滑动变阻器R2与电阻R1的连接方式;
②判断滑动变阻器R2接入电路的阻值。
26.(2025 迁安市二模)如图所示的电路中,电源电压恒为6V。小灯泡L标有“5V 2.5W”字样(灯丝电阻不随温度变化),滑动变阻器R1的铭牌标有“25Ω 1A”字样,电流表量程为0~0.6A,电压表量程为0~3V。
(1)求小灯泡L正常发光时通过的电流;
(2)只闭合开关S和S1,R1的滑片P位于最右端时,电压表示数为2.5V。求定值电阻的阻值;
(3)只闭合开关S和S2时,移动R1的滑片P,在保证各元件安全工作的前提下,求R1允许的取值范围。
27.(2025 馆陶县二模)在图(a)所示的电路中,电源电压为24伏保持不变,定值电阻R1的阻值为10欧。闭合开关,当滑动变阻器R2的滑片移到某一位置时,电流表A的示数为1.8安。
(1)求此时R2两端的电压U2。
(2)将一个表盘如图(b)所示的电压表接入电路。当电压表并联在某个元件两端时,移动滑片过程中电压表示数的最小值为8伏;当电压表并联在另一个元件两端时,移动滑片过程中电压表示数的最小值为4伏。求滑动变阻器R2的规格。
28.(2025 安次区二模)如图甲所示,电源电压恒定,定值电阻R1=60Ω,灯泡L标有“6V 0.5A”字样(假设灯丝电阻不变)。当只闭合开关S1,滑动变阻器的滑片P从a端滑到中点时,小灯泡正常发光,电压表与电流表示数的U﹣I图像如图乙所示。求:
(1)滑动变阻器的最大阻值;
(2)断开开关S1,闭合开关S2、S3,若将滑动变阻器的滑片移至a端,此时电路消耗的电功率;
(3)只闭合开关S1,将电源换成一个可调电压的电源,电流表、电压表量程分别为0~0.6A、0 15V,在保证电路安全的情况下,要求电表示数不低于量程的一半,通过分析计算判断只保留哪一只电表使得电源电压变化范围最大及电源电压的最大变化范围。
五年真题参考答案与试题解析
1.【考点】动态电路中电功率的变化;动态电路的分析.版权所有
【专题】欧姆定律;应用能力.
【解答】A、风速减小时,压敏电阻R1的阻值增大,整个串联电路的总电阻增大,电路中的电流减小,根据P=I2R可知:R2的功率会减小,故A错误;
B、风速变化时,压敏电阻R1的阻值发生变化,串联电路的总电阻发生变化,电路中的电流发生变化,
R2两端电压发生变化,电源电压不变,R1两端电压一定变化,
电压表测量的是压敏电阻R1两端的电压,电压表示数一定发生变化,故B错误;
C、当风速逐渐增大到v2时,压敏电阻R1的阻值逐渐变小,电压表示数逐渐变小不会报警,电流表示数逐渐增大到设定值会报警,故C正确;
D、电压表和电流表示数之比为R1的阻值,风速变化时,R1的阻值会变化,故D错误;
故选:C。
2.【考点】欧姆定律的应用.版权所有
【专题】计算题;欧姆定律;分析、综合能力.
【解答】(1)由欧姆定律可知,灯泡正常发光时的电阻:RL12Ω;
(2)由图1可知,灯泡与滑动变阻器R串联,电压表测量滑动变阻器R两端的电压,电流表测量电路中的电流,
此时电路中的电流为0.5A,则小灯泡刚好正常发光,根据小灯泡规格可知,小灯泡两端的电压为6V,
根据串联电路的特点可知,电源电压:U=UL+UR=6V+2V=8V;
(3)当电路中的电流为0.5A,滑动变阻器接入电路的阻值为0时,电源电压最小,此时的最小电源电压:Umin=UL=6V;
当电路中的电流为0.2A,滑动变阻器接入电路的阻值最大时,由欧姆定律可知,滑动变阻器两端的电压:UR=IminR=0.2A50=10V<15V,
由图2可知,此时灯泡两端的电压UL′=1V,
此时电源电压最大,根据串联电路的特点可知,最大电源电压:Umax=UL′+UR=1V+10V=11V,
所以电源电压的取值范围为:6V~11V。
答:(1)小灯泡L正常发光时的电阻为12Ω。
(2)电源电压为8V;
(3)电源电压的取值范围为:6V~11V。
3.【考点】欧姆定律的应用;欧姆定律求范围值;电功率的综合计算.版权所有
【专题】计算题;欧姆定律;电能和电功率;分析、综合能力.
【解答】(1)由图可知,R1、R2和R串联,电压表V1测R2和R两端总电压,电压表V2测R2两端电压;闭合开关,滑动变阻器R的滑片置于某一位置A时,电压表V1的示数为14V,V2的示数为2V,根据串联电路电流特点结合欧姆定律可知,电路中的电流为:
I=I20.2A;
(2)R1两端电压为:
UR1=I2R1=0.2A×20Ω=4V,
则电源电压为:
U=UR1+U1=4V+14V=18V;
(3)当电压表V1满偏时,即U1'=15V,滑动变阻器R接入电路的阻值最大,根据串联电路电压规律可知,R1两端电压为UR1'=U﹣U1'=18V﹣15V=3V,
此时电路中的电流为:
I'A,
R2两端电压为:
U2'=I'R2A×10Ω=1.5V,
滑动变阻器R两端电压为:
UR=U1'﹣U2'=15V﹣1.5V=13.5V,
则滑动变阻器R接入电路的最大阻值为:
RR大90Ω;
当电压表V2满偏时,即U2''=3V,滑动变阻器R接入电路的阻值最小;
此时电路中的电流为:
I''0.3A,
电路的总电阻为:
R总60Ω,
则滑动变阻器R接入电路的最小阻值为:
RR小=R总﹣R1﹣R2=60Ω﹣20Ω﹣10Ω=30Ω,
故R在替换前的阻值变化范围为30~90Ω;
用最大阻值为50Ω的滑动变阻器R0替换电阻R1,要使电路总功率最大,即电路中的电流最大,当电压表V2满偏时,电路中的电流最大,此时电路中的电流为I''=0.3A,电路的总电阻为R总=60Ω;
根据电阻的串联可知,
R0+R2+R=60Ω,即R0+R=60Ω﹣R2=60Ω﹣10Ω=50Ω,
因R仅可以在替换前的范围内变化,
当R=30Ω时,R0=20Ω;
当电压表V1满偏时,根据串联分压原理可知,
,
带入数据,即5R0﹣R=10Ω,
因R0+R=50Ω,解得R0=10Ω,
故R0接入电路的阻值范围为10~20Ω。
答:(1)滑片置于A时,电路中的电流为0.2A;
(2)电源电压为18V;
(3)R0接入电路的阻值范围为10~20Ω。
4.【考点】电功率的综合计算;家庭电路中各元件的连接方式.版权所有
【专题】计算题;应用题;电流和电路;电能和电功率;分析、综合能力.
【解答】(1)在家庭电路中,家庭中的用电器工作时互不影响,是并联连接的;
(2)已知插座的额定电流为10A,则插座上可以的用电器接入的总功率为:P大=UI大=220V×10A=2200W,
则还可以接入的用电器的总功率为:P=P大﹣P冰箱=2200W﹣200W=2000W。
故答案为:并联;2000。
5.【考点】电功率的综合计算;欧姆定律的应用.版权所有
【专题】欧姆定律;电能和电功率;应用能力;分析、综合能力.
【解答】
(1)闭合S,灯L与滑动变阻器R串联,当I=0.25A时,U滑=2.5V,由图2可知,UL=2V,
根据串联电路电压的特点得U电源=UL+U滑=2V+2.5V=4.5V;
(2)由题意知,当电压表示数最大为3V时,灯L两端电压最小,此时灯L的功率最小;
灯L两端最小电压:UL小=U电源﹣U滑′=4.5V﹣3V=1.5V,
由图2知,灯L的最小电流I小=0.2A,
灯L的最小功率:P=UL小I小=1.5V×0.2A=0.3W;
(3)用定值电阻R1替换灯泡L后,调节滑动变阻器的滑片P,电路中最大电流有两种可能:I大=0.6A或I大<0.6A,且这一过程中滑动变阻器连入电路的阻值始终小于50Ω;
①若I大=0.6A时,则最小电流I小=I大﹣ΔI=0.6A﹣0.3A=0.3A,此时电压表示数最大为3V,
R1中的最小电流:I小,
即0.3A,解得R1=5Ω;
②若I大<0.6A时,由题意可得,最大电流I大,最小电流I小,
则ΔI=I大﹣I小,
即,
代入数据可得:0.3A,
解得R1=10Ω;
故定值电阻R1的可能值为5Ω或10Ω。
答:(1)电源电压是4.5V;
(2)灯泡的最小功率是0.3W;
(3)定值电阻R1的可能值为5Ω或10Ω。
6.【考点】电功率的综合计算;欧姆定律的应用.版权所有
【专题】计算题;欧姆定律;电能和电功率;应用能力.
【解答】(1)由图知,两电阻串联,电压表测R0两端电压,电流表测电路中电流,
由欧姆定律可得,R010Ω;
(2)由欧姆定律可得,电路的总电阻:
R总50Ω,
滑片在中点,由串联电路的电阻规律有:
R=R总﹣R0=50Ω﹣10Ω=40Ω,
所以变阻器的最大值R=80Ω;
(3)当滑动变阻器左滑时,电路中电阻变小,电流变大,电路中电流最大为I大=0.6A,
此时电压表示数U0=I大R0=0.6A×10Ω=6V<15V,电路安全,符合题意;
当电压表改接在R两端,当滑片滑到最右端时,电压表示数最大为15V,由分压原理知,此时变阻器连入电路的阻值最大,电路中电流最小,
I小=I00.3A,
此时变阻器接入电路的阻值R滑50Ω<80Ω,这说明电路中的最小电流确实是0.3A,
电源电压一定,电流最小时,电路消耗功率最小,
所以。
答:(1)R0的阻值为10Ω;
(2)滑动变阻器的最大阻值为80Ω;
(3)在保证电路安全的情况下,电路消耗的最大功率和最小功率之比为2:1。
7.【考点】电功率的综合计算;欧姆定律的应用.版权所有
【专题】计算题;电路和欧姆定律;电能和电功率;分析、综合能力.
【解答】由电路图可知,闭合开关,灯泡L与定值电阻R0串联,电流表测电路中的电流。
(1)灯泡正常发光时其两端的电压UL=5V,功率PL=1W,
因串联电路中各处的电流相等,
所以,由P=UI可得,电路中的电流I10.2A,
由I可得,R0两端的电压U0=I1R0=0.2A×50Ω=10V,
R0的功率P0=U0I1=10V×0.2A=2W,
因串联电路中总电压等于各分电压之和,
所以,电源电压U=U0+UL=10V+5V=15V;
(2)若定值电阻R0与滑动变阻器R串联时,
当滑动变阻器接入电路中的电阻为零时,电路中的电流最大,最大电流I大0.3A;
若定值电阻R0与滑动变阻器R并联时,
因并联电路中各支路两端的电压相等,
所以,通过滑动变阻器的最小电流分别为IR1.5A,IR′0.15A,
因“10Ω 1A”的滑动变阻器允许通过的最大电流为1A,且小于1.5A,
所以,该规格的滑动变阻器不能与定值电阻R0并联,
因“100Ω 0.5A”的滑动变阻器允许通过的最大电流为0.5A,且大于0.15A,
所以,该规格的滑动变阻器能与定值电阻R0并联,
因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,
所以,此时电路的最大总电流I大′=I大+IR大=0.3A+0.5A=0.8A,
综上可知,当“100Ω 0.5A”的滑动变阻器与定值电阻R0并联,且电流表(选0~0.6A量程时位于两支路之一或选0~3A的量程位于干路)时,电路的总功率最大,
则电路消耗的最大功率P滑大=UI大′=15V×0.8A=12W。
答:(1)R0的功率为2W,电源电压为15V;
(2)选择“100Ω 0.5A”规格的变阻器与定值电阻R0并联、且电流表选0~0.6A量程位于两支路之一或选0~3A的量程位于干路时,电路消耗的总功率最大,最大功率是12W。
一年模拟参考答案与试题解析
一.选择题(共10小题)
1.【考点】能源危机和节约资源;太阳能的转化;半导体的特点;超导体在磁悬浮列车、超导输电的应用.版权所有
【专题】电压和电阻;能源的利用与发展;应用能力.
【解答】A、我国空间站使用的柔性太阳能电池板,主要是将太阳能转化为电能,而非化学能,故A错误。
B、根据能量守恒定律,能量在转移和转化的过程中总量保持不变,但能量的转化具有方向性,可利用的能源会越来越少,所以我们需要节约能源,故 B错误。
C、手机、电脑等现代电子产品的芯片多是用半导体材料制作的,常见的半导体材料有硅、锗等,硅是制作芯片的主要材料,故C正确。
D、超导材料电阻为零,用于制作远距离输电导线时,可避免电能因电阻产生热量而损耗;而电炉是根据电流的热效应工作的,需要电阻产生热量,超导材料电阻为零不能产生热量,所以不能用于制作电炉的电阻丝,故D错误。
故选:C。
2.【考点】欧姆定律的应用.版权所有
【专题】欧姆定律;应用能力;分析、综合能力.
【解答】A、由电路图可知,R1与R2串联,电压表测滑片P下方电阻丝两端的电压,
因电压表的内阻很大、在电路中相当于断路,
所以,身高变化(即滑片移动)时,R2接入电路中的电阻不变,由I可知,电路中的电流不变,故A错误;
B、电阻线的最大阻值R2=80cm×0.5Ω/cm=40Ω,
当滑片位于电阻线的上端且电压表的示数为3V时,测量仪测量身高的范围最大,且测量精确度最高,因串联电路中各处的电流相等,
所以,电路中的电流为:
I0.075A,
此时电路中的总电阻始终为:
R总160Ω,
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,
所以,定值电阻R1阻值R1=R总﹣R2=160Ω﹣40Ω=120Ω,故B错误;
C、电路中总电阻不变,总电流不变,滑动变阻器电阻最大时分得电压不变,换用大量程的电压表对测量范围没有影响,故C错误;
D、电路中的电流始终为0.075A不变,对身高为170cm的小欣进行测量时,则电压表所测电阻丝的阻值:
R小欣20Ω,
同理,对小明进行测量时电压表所测电阻丝的阻值:
R小琳24Ω,
两次电阻的差值为:ΔR=24Ω﹣20Ω=4Ω,
由电阻丝的阻值为0.5Ω/cm可得,电阻丝相差的长度,即两个同学身高的差值:
ΔL8cm,
小明进行测量时电压表的示数较大,说明小明的身高要高一些,即小明的身高为170cm+8cm=178cm,故D正确。
故选:D。
3.【考点】动态电路的分析;欧姆定律的应用.版权所有
【专题】欧姆定律;分析、综合能力.
【解答】A、由图2可知,光敏电阻R0的阻值随光的照度的增大而变小,所以,当照度增大时,RG的阻值将变小,故A错误;
B、由图1可知,两电阻串联。根据串联电路的分压原理可知,当光的照度增大时,RG两端的电压变小,根据串联电路的电压规律可知,R两端的电压增大,
故为使光的照度增大时电压表的示数也增大,应将电压表并联在定值电阻R的两端;故B错误;
C、光的照度增大时电压表的示数也增大,故当电压表示数达到3V时,光的照度最大。
根据串联分压规律知,R:RG=UV:(U﹣UV)代入数据有10kΩ:RG=3V:(9V﹣3V);
解得:RG=20kΩ,由图乙可知,此时光的最大照度为1.2Lux;故C正确;
D、根据题意,换成可调电源和可调电阻后,要想使照度增大,则RG的对应阻值应变小,根据串联电路的分压原理可知,应选择较小的电源电压和较小的定值电阻,当电源电压为12V,电阻调至5kΩ时,电压表仍并联在可调电阻的两端,当电压表示数达到3V时,光的照度最大。根据串联分压规律知,R':R'G=UV:(U﹣UV)代入数据有5kΩ:RG=3V:(12V﹣3V);
解得:RG=15kΩ,由图乙可知,此时光的最大照度为1.4Lux;故D错误。故选:C。
4.【考点】电功率的综合计算;功的计算;固体和液体的热值计算;热机的效率公式与计算;欧姆定律的应用.版权所有
【专题】比热容、热机、热值;欧姆定律;电能和电功率;功、功率、机械效率;应用能力;分析、综合能力.
【解答】由甲图可知,压敏电阻与定值电阻R0串联,电压表测量R0两端的电压;
A、由图乙可知,压敏电阻受到最大压力800N时,压敏电阻的阻值R=80Ω,
此时,电压表的示数U0达到最大值U0=3V,
根据串联电路规律可得,压敏电阻两端的电压:UR=U﹣U0=6V﹣3V=3V
由欧姆定律可得,压敏电阻中通过的电流:IRA,
定值电阻的阻值:R080Ω,故A正确;
B、由P可得,该汽车最大功率为P大=140kW=1.4×106 W,
行驶时间t=2h=7.2×103s,
加满油后以最大功率行驶时所做的功:W=P大t=1.4×106 W×7.2×103s=1.008×1010J;
根据油箱压力等于油箱和燃油总重力,加满燃油时油箱的总重力:G总=F大=800N,
燃油的重力:G油=G总﹣G油箱=800N﹣200N=600N,
燃油的质量:m油60kg,
油箱内的燃油完全燃烧放出的热量:Q放=m油q=60kg×4.5×107J/kg=2.7×1010J;
汽车发动机的效率:η100%100%≈37%,故B错误;
C、根据串联电路规律和电功率计算公式可得,压敏电阻的电功率:
PRR=()2 RRR ,
油上式可知当压敏电阻的阻值等于定值电阻阻值时,压敏电阻的最大功率:PR大0.1125W,故C错误;
D、由图乙可知压敏电阻阻值与压力的函数关系:R=kF+B,
当F=0N时,R=240Ω,所以B=240Ω,
当F=800N时,R=80Ω,所以80Ω=k×800N+240Ω,解得,k=﹣0.2Ω/N,
压敏电阻阻值与压力的函数关系:R=﹣0.2Ω/N×F+240Ω,
根据串联电路规律和欧姆定律可得,电压表示数U0=R0I0=R0I=R080Ω,
若燃油的密度为akg/m3,体积为bm3,
则燃油的质量:
m= akg/m3×bm3 =abkg,
燃油的重力:G=mg= abkg×10N/kg=10abN
油箱对压敏电阻的压力:
F=G′=G+G油箱=10abN+200N,
所以电压表示数:U0=80Ω80ΩV,故D错误。
故选A。
5.【考点】欧姆定律的应用.版权所有
【专题】计算题;应用题;错解分析题;图析法;欧姆定律;应用能力.
【解答】由图甲和题意可知,闭合开关后,气敏电阻R和定值电阻R0串联,电流表测电路中的电流;
A、由图乙可知气敏电阻的阻值随燃气浓度升高而减小,由串联分压原理可知燃气浓度升高时气敏电阻两端电压减小,根据串联电路的电压规律可知定值电阻R0两端的电压变大,而由题意可知燃气浓度升高时燃气装置阀门两端电压增大,所以定值电阻R0应接在虚线框1处,气敏电阻R应接在虚线框2处,如下面图1所示,故A错误;
B、由图乙可知当燃气浓度升高到0.4%时,气敏电阻的阻值R=10Ω,且此时燃气装置阀门两端电压U0=2V,
根据串联电路的特点和欧姆定律可知此时电路中的电流:I=IR0.4A,
则根据欧姆定律可得定值电阻的阻值:R05Ω,故B正确;
C、由图乙可知当燃气浓度为0.1%时,气敏电阻的阻值R′=25Ω,
因串联电路总电阻等于各分电阻之和,则根据欧姆定律可得此时电路中的电流:I′0.2A,故C错误;
D、若虚线框内两元件对调,如上面图2所示,
燃气装置阀门两端电压恰好增大至2V时(即UR=2V),电路中的电流:I″=I0″0.8A,
此时气敏电阻的阻值:R″2.5Ω,
则由图乙可知阀门自动关闭时的燃气浓度大于0.6%,故D错误。
故选:B。
6.【考点】欧姆定律求范围值;动态电路的分析.版权所有
【专题】欧姆定律;分析、综合能力.
【解答】由图知,定值电阻R1与变阻器R2串联,电压表测变阻器R2的电压,电流表测电路的电流:
AB、流体的压强跟流速有关,流速越大的位置,压强越小;当水流速度增大时,机翼状的探头上下表面受到的压强不同,下表面受到的压强大于上表面受到的压强,R2的滑片上移,R2接入电路的阻值减小,总电阻减小,根据欧姆定律知,电流表示数变大,根据串联电路的分压特点可知,变阻器R2的电压减小,即电压表示数减小,根据串联电路的特点知,电压表示数变化量等于定值电阻的电压变化量,由U=IR知,电压表示数变化量与电流表示数变化量之比等于地定值电阻大小,故保持不变,故AB错误;
CD、当滑动变阻器接入电路中的电阻为零时,电路中的电流:I0.45A,达不到0.6A,故C错误;
当电压表的示数最大为U2=3V时,滑动变阻器接入电路中的电阻最大,电路中的电流最小,电路的总功率最小,
因串联电路中总电压等于各分电压之和,
所以,此时R1的电压:U1=U﹣U2=4.5V﹣3V=1.5V,
则电路中最小的电流:I小0.15A;
则滑动变阻器接入电路中的最大阻值:R2大20Ω,R2的最大阻值不大于20Ω,故D正确。
故选:D。
7.【考点】欧姆定律的应用.版权所有
【专题】欧姆定律;应用能力.
【解答】A、由电路图可知,定值电阻R0与声敏电阻R串联,电流表测电路中的电流。由题可知,声音强度的增大时,电流中的电流也增大,根据欧姆定律可知电路中的电阻变小,根据串联电路的电阻规律可知声敏电阻的阻值变小,即声敏电阻R的阻值随声音强度的增大而减小,故A错误;
B、当噪声为40dB时,电流表示数为0.2A,根据串联电路的电阻规律和欧姆定律可得,
R的阻值:R=R总﹣R0R010Ω=20Ω,故B错误;
C、当噪声为80dB时,电流表示数为0.4A,根据欧姆定律可得,
R0两端的电压:U0=IR0=0.4A×10Ω=4V,
比较可知,R0两端的电压大于3V,
故定值电阻R0两端不可以接测量范围为0~3V的电压表,故C错误;
D、若电源电压变大,根据欧姆定律可知,当电流表的最大示数一定时,R的阻值变大,所监测的声音强度减小,即噪声监测仪的噪声监测范围变小,故D正确。
故选:D。
8.【考点】欧姆定律求范围值;欧姆定律的应用.版权所有
【专题】计算题;错解分析题;图析法;欧姆定律;分析、综合能力.
【解答】由电路图可知,R1与R2串联,电流表测电路中的电流。
A、握力为60N时,滑片P移动到R1的最下端,R1接入电路中的电阻最大,电路的总电阻最大,电路中的电流最小,
由电路中电流表变化范围0.1~0.6A可知,电路中的电流I1=0.1A,故A错误;
B、不施加力时弹簧一端的滑片P在R1的最上端,其接入电路中的电阻为零,此时电路中的电流最大,
由电路中电流表变化范围0.1~0.6A可知,电路中的电流I2=0.6A,
由I可得,R2电阻:R25Ω,故B错误;
C、握力为60N时,电路的总电阻:
R30Ω,
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,
所以,R1的最大阻值:
R1=R﹣R2=30Ω﹣5Ω=25Ω,
即R1连入电路阻值变化的范围是0~25Ω,故C错误;
D、当电流表示数为0.3A时,电路中的总电阻:
R′10Ω,
此时变阻器接入电路中的电阻:
R1′=R′﹣R2=10Ω﹣5Ω=5Ω,
因R1是一根长度为6cm的电阻丝(该电阻丝阻值大小与长度成正比),
所以,电阻丝接入电路中的长度即弹簧的压缩量:
ΔL6cm=1.2cm,
由图丙可知,F与ΔL成正比,
所以,,
解得:F=12N,即此时的握力为12N,故D正确。
故选:D。
9.【考点】欧姆定律的应用.版权所有
【专题】应用题;错解分析题;动态预测题;推理法;欧姆定律;分析、综合能力.
【解答】A、由图可知变阻器接入电阻为MP,变阻器与定值电阻串联,电压表测量变阻器两端的电压,电流表测量电路中的电流;
角度θ越大时,电阻RMP接入的阻值变大,则电路中电流变小,电流表的示数减小,根据U=IR可知定值电阻两端的电压变小,根据串联电路的电压特点可知电压表示数变大,故A错误;
B、当电压表示数为2V时,根据欧姆定律可得此时通过电路的电流:I0.4A,
此时滑动变阻器接入电路的阻值:R15Ω,
所测角的度数θ180°=30°,故B错误;
C、已知电压表的量程为0~3V,根据串联电路总电压等于各部分电压之和,当电压表示数最大为3V时测量的角度最大,
根据欧姆定律可知此时电路中电流为:I小0.3A,
此时滑动变阻器接入电路的阻值:R大10Ω,
MN是一段阻值为30Ω的半圆弧电阻,所测角度θ的最大值:θ大180°=60°,
滑动变阻器接入电路的电阻为0时,通过电路的电流:I′0.6A,
则电流表能正常使用,所以该电子“量角器”的测量范围为0 60°,故C正确;
D、根据串联电路的分压作用可知不改变电压表量程,要使该装置测量角度的范围是0~180°,即电阻RMN全部接入,角度范围最大,精度最高,需要增大R0的阻值,根据串联电路电路特点结合欧姆定律可得,代入数据可得:,解方程可得R′0=30Ω,故D错误。
故选:C。
10.【考点】电功率的综合计算;动态电路的分析;欧姆定律求范围值.版权所有
【专题】压轴题;欧姆定律;电能和电功率;应用能力;分析、综合能力.
【解答】A.当电路只闭合开关S2时,电表c与滑动变阻器R2并联再与电表a、灯泡、电表b串联,因灯泡亮度能够随滑动变阻器R2滑片的移动而发生变化,所以,电表c应为电压表,电表a、b应为电流表,此时电路灯泡与变阻器R2串联,电压表c测R2两端的电压,电流表a、b均测电路中的电流。只闭合开关S1后,R1与灯泡串联,电压表c测R1两端的电压,电流表a被断路无示数,电流表b测电路中的电流,则a表与b表示数不相等,故A错误;
B.只闭合开关S2后,灯泡与变阻器R2串联,电压表c测R2两端的电压,电流表a、b均测电路中的电流,设向右移动R2的滑片前后电路中的电流分别为I1、I2,
则电压表c示数的变化量
ΔUc=(U﹣I1RL)﹣(U﹣I2RL)=(I2﹣I1)RL=ΔIaRL
由RL可知,c表的变化量与a表的变化量的比值是一个定值,故B正确;
CD、开关均闭合后,R1与R2并联,电压表c测电源两端的电压,电流表a测R1支路的电流,电流表b测干路电流,由电源电压不变可知,滑片移动时,电压表c的示数不变,因并联电路中各支路独立工作、互不影响,所以,滑片移动时通过R1支路的电流不变,当向右移动R2的滑片时,接入电路中的电阻变小,由欧姆定律可知,通过R2的电流变大,因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,所以,干路电流变大,即电流表b的示数变大,则c表与b表的比值变小;因此时电压表测电源电压,根据C表的指针偏转12格,故电源电压为6V(分度值为0.5V)或1.2V(分度值为0.1V),根据变阻器的规格,通过变阻器的最大电流为1A,通过R1的电流保持不变,由欧姆定律可知其大小可能为0.12A和0.6A,故电路的最大电流为
I大=0.12A+1A=1.12A
或I大=0.6A+1A=1.6A
所有开关都闭合后,电路的最大总功率为
P大=UI大可知
最大功率为
1.2V×1.12A=1.344W
或6V×1.6A=9.6W
故CD错误。
故选:B。
二.多选题(共2小题)
11.【考点】电功率的综合计算;欧姆定律的应用.版权所有
【专题】欧姆定律;电能和电功率;应用能力.
【解答】A、当闭合开关S1、S2后,滑动变阻器滑片移到最左边时,滑动变阻器接入电路中的阻值为0,R1、R2并联,电压表V1示数为3V,由并联电路中电压特点可知,R1、R2两端电流电压均为3V,电源电压也为3V,则通过R1的电流为:
,
电流表测量干路中电流,电流表示数为0.6A,则由并联电路中电流特点可知,通过R2的电流为:I2=I﹣I1=0.6A﹣0.3A=0.3A,
则定值电阻R2的阻值为:
,故A正确;
B、由可知,电路中电阻最大时,电路的总功率最小,由电路图可知,当闭合开关S1,断开S2,滑动变阻器滑片移到最右边时,电路中电阻最大,则电路的最小功率为:
,故B正确;
C、当闭合开关S1、S2后,R1、R2并联后与滑动变阻器串联,电压表V1测R1、R2并联电路两端电压,电压表V2测滑动变阻器两端的电压,
R1、R2并联的总电阻为:
,
由串联分压特点可知,滑动变阻器接入电路中阻值为5Ω时,电压表V1、V2示数之比为1:1,此时电流表测干路中电流,则电流表示数为:
,故C错误;
D、在S1、S2均闭合时,R1、R2并联,再与滑动变阻器串联,由P=I2R可知,通过R1的电流最小时,定值电阻R1的功率最小,所以滑动变阻器接入电路中阻值为50Ω时,通过R1的电流最小,
此时路的最小电流为:
I总小,
此时R1、R2两端的电压为:
U并=I总小R并,
定值电阻R1的最小功率为:
P1,
在S1闭合,S2断开时,R1与滑动变阻器串联,由P=I2R可知,通过R1的电流最小时,定值电阻R1的功率最小,所以滑动变阻器接入电路中阻值为50Ω时,通过R1的电流最小为:
,
定值电阻R1的最小功率之比为:
P1'=I小22R1=()2×10Ω,
则:,故D正确。
故选:ABD。
12.【考点】欧姆定律的应用.版权所有
【专题】计算题;应用题;电流和电路;电压和电阻;欧姆定律;分析、综合能力.
【解答】由电路图可知,闭合开关,L与R串联,电压表测R两端电压,电流表测电路中电流。
A、灯泡正常发光的电流0.5A,电流表的量程为0~0.6A,
所以电路中电流:I0.5A,即:0.5A,解得:R≥4Ω,
电压表的量程为0~3V,所以,UV=IRR'≤3V,即:R'≤3V,解得:R≤10Ω,
所以两电表的示数均不能超过量程,灯泡两端电压不允许超过额定值,滑动变阻器允许的调节范围是4Ω~10Ω,故A正确;
B、由于灯泡正常发光电流0.5A,电流表的量程为0~0.6A,所以,电流表最大示数为0.5A,故B错误;
C.当滑动变阻器的滑片向左滑动过程中,变阻器R接入电路中的电阻变小,电路的总电阻变小,由I知道,电路中的电流(A表示数)变大,灯泡两端的电压变大,因串联电路中总电压等于各分电压之和,所以,R两端的电压变小,即电压表的示数变小,因灯泡的亮暗取决于实际功率的大小,所以,由P=UI知道,灯泡的实际功率变大,灯泡变亮,故C错误;
D.由以上分析知道,电路中最大电流0.5A,此时滑动变阻器接入电路的电阻为R″=4Ω,由串联分压原理知道,灯泡与滑动变阻器两端的电压比为:
,故D正确。
故选:AD。
三.填空题(共6小题)
13.【考点】电路的三种状态;电路的组成部分.版权所有
【专题】电流和电路;应用能力.
【解答】充电宝在给手机充电时,充电宝将化学能转化为电能,为手机提供电能,相当于电源。
如图所示,当S1和S2都闭合,电流只经过电铃不经过灯泡,灯泡被短路。
故答案为:电源;短路
14.【考点】导体与绝缘体的概念;流体压强与流速的关系.版权所有
【专题】电流和电路;气体的压强、流体压强与流速的关系;理解能力.
【解答】飞机的机翼上表面空气流速大,下表面空气流速小。由于流体压强与流速有关,流速越大的地方压强越小,流速越小的地方压强越大,所以飞机机翼上表面受到向下的压强小,下表面受到向上的压强大,于是产生了一个向上的压强差,正是这个向上的压强差为飞机提供了向上的升力;
飞机上的着地轮装有搭地线或用导电橡胶做轮胎,是为了及时地把飞机在飞行过程中由于摩擦而产生的电荷通过导体而转移给大地,以免发生放电现象,保证飞机和乘客的安全。
故答案为:小;导体。
15.【考点】电阻大小与导线长度、横截面积、材料之间的关系.版权所有
【专题】电压和电阻;理解能力.
【解答】由图可知,利用此装置,可以通过加入盐水的多少,改变液体的横截面积,可以探究液体电阻大小与液体的横截面积的关系,从注水口处不断注入相同浓度的盐水,盐水的体积变大,盐水的横截面积也变大,根据影响电阻的因素和欧姆定律可知,整个电路中的电阻变小,电流变大,灯泡变亮;说明电阻大小和横截面积因素有关。
故答案为:小;横截面积。
16.【考点】电压表并联在待测元件两端;电路的三种状态;电流表与用电器串联.版权所有
【专题】电流和电路;电压和电阻;应用能力.
【解答】由图可知,闭合开关时,若L1、L2两灯均发光,则a为电压表,与灯L1并联,b为电流表,串联在电路中;
若a为电流表,会将灯L1短路,闭合开关S后,只有一个灯发光。
故答案为:电压;电流;电流。
17.【考点】验电器的原理;杠杆在生活中的应用.版权所有
【专题】应用题;电流和电路;简单机械;应用能力.
【解答】验电器的原理是同种电荷相互排斥;
不锈钢勺子悬挂起来,使其静止在水平位置,根据杠杆平衡条件可得:F左l左=F右l右,即m左gl左=m右gl右;因为l左>l右,所以m左<m右。
故答案为:同种电荷相互排斥;右。
18.【考点】物体带电现象;常见的导体与绝缘体.版权所有
【专题】应用题;电流和电路;应用能力.
【解答】用塑料尺在头发上快速摩擦了几下,塑料尺因摩擦会带电,带电体具有吸引轻小物体的性质,因此靠近电脑屏幕,灰尘就被吸下来;
塑料尺一般情况下不容易导电,属于绝缘体。
故答案为:具有吸引轻小物体;绝缘体。
四.实验探究题(共5小题)
19.【考点】探究电流与电压的关系;探究电流与电阻的关系.版权所有
【专题】电压和电阻;科学探究能力.
【解答】(1)电压表并联在电路中,电流表串联在电路中,电路图连接如下图:
(2)正确连接好电路,闭合开关前,滑动变阻器的滑片应置于电阻最大的左端;
(3)①电流表是小量程,分度值为0.02A,读数为0.14A;
②同一电阻电流与电压成正比,而第4次实验的电压与电流的比值与其它实验比值不同,说明第4组数据明显是错误的;
③定值电阻阻值不变,所以可用第一组数据计算;
(4)总电压U=4.5V 定值电阻U定=2V,所以滑动变阻器的电压U滑=4.5V﹣2V=2.5V
根据分压原理 即解得R滑=25Ω 又最大电流为0.4A,滑动变阻器的规格选择30Ω,1A,故选B;
拓展:由图知,电流表选用小量程,即电路中最大电流为0.6A,当电路中电流最大,定值电阻阻值最小时,定值电阻两端电压最大,故定值电阻两端最大电压为:
U大=I大R定小=0.6A×5Ω=3V;
研究电流与电阻的关系,要控制电压表示数不变,滑动变阻器与定值电阻串联,设电压表示数为U',根据串联电路电压的规律,滑动变阻器分得的电压:
U滑=U总 U'=4V U',
根据分压原理有:
即 因为电压表示数U′为定值,所以的左边为定值。右边也为定值,故当定值电阻取最大时,滑动变阻器连入电路中的电阻最大,
所以 解得U′=2.18V,即为完成实验,电压表的最小电压为2.18V;因此为顺利完成4次实验,定值电阻两端的电压需要控制在2.18~3V范围内,故②③正确。
故答案为:(1)见解析图;(2)左;(3)①0.14A;②4;③10Ω;(4)②;拓展②③。
20.【考点】用电压表和定值电阻测电阻;探究串联电路中的电压规律.版权所有
【专题】欧姆定律;分析、综合能力.
【解答】(1)实验中最好选择规格不同的灯泡才能得出普遍结论;连接电路时开关要断开。
(2)电压表无示数,L1不发光,L2发光,说电路连通,电压表无示数,说明电压表并联部分短路,可能问题为L1短路,故选:A。
(3)由图甲可知,要想测量两个灯泡两端的总电压,需将电压表与3V接线柱的导线接到灯泡L2的有接线柱上,如图所示:
(4)根据表格数据,L1两端电压与L2两端电压之和等于两个灯泡的总电压,故U=U1+U2。
(5)由图丙可知,其中某次测量时,电压表的政正负接线柱会反向,即电压表指针会反向偏转。
【拓展】完成实验后,小亮又设计了如图丙所示的电路来测量小灯泡正常发光时的电阻(已知其额定电压为2.5V),电源电压未知,R0的阻值为40Ω,电压表选大量程接入电路,实验步骤如下:
①闭合开关S,将开关S1拨到触点A,移动滑片,使小灯泡正常发光;此时灯泡的电压为2.5V;
②保持滑片P的位置不变,再将开关S1拨到触点B,此时电压表测量总电压,指针恰好满偏,根据用的是大量程,故为15V,则R0的电压为U0=U﹣UL=15V﹣2.5V=12.5V;根据串联电路中电压之比等于电阻之比,故2.5V:12.5V=R:40Ω;
解得小灯泡正常发光时,灯丝的电阻为R=8Ω;
故答案为:(1)不同;断开(2)A;(3)见解析图; (4)U=U1+U2;(5)其中某次测量,电压表指针会反向偏转;8。
21.【考点】探究并联电路中的电压规律;探究并联电路中干路电流与各支路电流的关系.版权所有
【专题】电流和电路;电压和电阻;欧姆定律;电能和电功率;分析、综合能力;实验基本能力.
【解答】(1)小明连接电路探究并联电路的电压关系时,刚接入最后一根导线时,电压表指针就发生了偏转。请指出小明在连接电路时存在的不妥之处:连接电路时开关闭合了。
(2)探究电压的特点时,要研究电路的电压和各部分电路两端的电压,应用电压表分别测出电源电压、AB和CD两点间的电压。
(3)测量电源电压时,电压表示数如图乙所示,电压表选用小量程,为3
V。进行后面两次电压的测量时,电压表示数与图乙相同,初步得出结论:并联电路中,各支路两端的电压与电源电压相等。
(4)在测量E处的电流之后,小明想只移动一根导线,使电流表测量图甲中C处的电流,电流表与L2串联,如下所示:
(6)小明邀请小华对他的实验进行评估,小华建议他更换阻值不同的电阻再进行几次实验,目的是
得到普遍规律。
并联电路各支路可独立工作、互不影响,通过R1的电流不变,若换成8Ω的电流,由欧姆定律,支路电流为
I2
干路的电流为
I=0.3A+0.375A=0.675A>0.6A
超过电流表的量程;若换成比8Ω小的5Ω电阻,干路电流大于0.675A,不可行;
同理,换成12Ω电阻时,支路电流为
I′20.25A
干路的电流为
I′=0.3A+0.25A=0.55A<0.6A
小明在不更改电路其他元件的情况下,可将R2更换为③的电阻进行实验。
【拓展】
①只闭合开关S,S1,此时灯泡和滑动变阻器R2串联,调节R2使电流表的示数为I额;
②再断开S1,闭合S2,此时两滑动变阻器R1、R2串联,保持R2滑片位置不变,调节R1,使电流表示数为I额,根据等效替代的方法,此时R1=RL;
③接着将R2的滑片P调至最左端,记下电流表的示数为I1,此时R2连入电路中的电阻为0,设电源电压为U,则:U=I1R1…Ⅰ
再将R2的滑片P调至最右端,记下电流表的示数为I2,此时R2连入电路中的电阻为R0,则:U=I2R0+I2R1…Ⅱ
由Ⅰ、Ⅱ两式可得,U=I1R1=I2R0+I2R1,即
RL=R1
故小灯泡额定功率为
P=I额2RL=I额2;
故答案为:(1)连接电路时开关闭合了;
(2)CD;
(3)3;
(4);
(6)得到普遍规律; ③;
【拓展】④I额2。
22.【考点】探究电流与电压的关系;用电压表和定值电阻测电阻.版权所有
【专题】欧姆定律;理解能力.
【解答】(1)电流表串联在电路中,电压表并联在定值电阻两端,连接电路如下:
(2)从表中数据可知,电阻一定时,导体两端的电压与通过导体的电流的比值是一个定值,即电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比;
(3)定值电阻的阻值R,图乙中的电流表的量程为0.6A,分度值时0.02A,电流表的示数I4=0.16A,此时定值电阻两端的电压为U4=I4R=0.16A×5Ω=0.8V;
(4)由以上可知电流为0.16A时,定值电阻两端电压为0.8V,此时滑动变阻器接入的电阻R,实验中的最大电流为0.4A,故滑动变阻器选用的是R3“20Ω 1A”;
(5)电压相同时,电流偏小,并且随着电流表、电压的增大,电阻变小,由电阻R可知电流表没有调零;
(6)①只闭合S、S2,移动滑片P,使小灯泡两端电压等于小灯泡的额定电压2.5V;
②只闭合S、S1,保持滑片P不动,读出电压表的示数为2V,电源电压已知,由串联电路中电压的分配规律得:,
R滑13Ω,
③小灯泡正常发光时的电流,
小灯泡正常发光时的电阻。
故答案为:(1)见解答;(2)电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比;(3)0.8;(4)R3;(5)电流表没有调零;(6)①2.5;③15。
23.【考点】伏安法测电阻.版权所有
【专题】实验题;欧姆定律;实验基本能力.
【解答】(1)如图所示,应将滑动变阻器“一上一下”地接入电路中:;
(2)若闭合开关试触时发现电流表和电压表的指针均反向偏转,说明两表的正负接线柱均接反,最简单的做法是将电源的正负极对调;
(3)当电压表示数为2.0V时,电流表示数如图丙所示,图丙所示的电流表选用的量程为0﹣0.6A,分度值为0.02A,根据指针偏转的格数可得出电流值为0.2A。根据公式I得此次测量的电阻值R10Ω。测量定值电阻的阻值时,应进行多次测量求平均值以减小误差,根据表中数据可以求得三次测量的电阻的平均值为10.1Ω。
(4)用图甲的电路图还可以完成的实验有:探究电流与电压的关系、探究电流与电阻的关系等。
(5)只闭合S、S2,电路为滑动变阻器与灯泡串联,移动滑片P,使电流表的示数为0.3A,使灯泡正常发光。只闭合S、S1,电路为滑动变阻器与定值电阻R0串联,保持滑片P不动,读出电流表的示数为0.45A。根据公式I得出此时电路的总电阻R总10Ω。根据串联电路的电阻特点得:滑动变阻器连入电路的电阻值R滑=R总﹣R0=10Ω﹣5Ω=5Ω。只闭合S、S2,电路为滑动变阻器与灯泡串联,根据公式I得出此时电路的总电阻R总115Ω,根据串联电路的电阻特点得:小灯泡正常工作时的电阻RL=R总1﹣R滑=15Ω﹣5Ω=10Ω。
故答案为:(1)见解答;(2)将电源的正负极对调;(3)10.1;减小误差;(4)探究电流与电压的关系、探究电流与电阻的关系;(5)①0.3;③10。
五.综合应用题(共5小题)
24.【考点】电功率的综合计算;欧姆定律的应用;欧姆定律求范围值.版权所有
【专题】欧姆定律;功、功率、机械效率;应用能力.
【解答】(1)由P=UI可知,小灯泡L的额定电流为:I额1A,
图甲中,灯泡与滑动变阻器串联,当电源电压调至10V时,闭合开关S,滑片P移至某一位置时,电流表的示数为1A,即电路中电流为1A,此时小灯泡正常发光;
由P=UI可得,小灯泡此时的电阻为:RL5Ω;
(2)小灯泡正常发光,两端电压为5V,此时滑动变阻器R0两端电压为:U0=U﹣UL=10V﹣5V=5V,
滑动变阻器R0此时消耗的电功率:P0=U0I=5V×1A=5W;
(3)由图乙可知,电流表指针达到满偏,即干路电流最大为3A,滑动变阻器R0规格为“20Ω,2A”,即滑动变阻器可以接入电路的最大阻值为20Ω,允许通过的最大电流为2A;
电源电压为25V时,滑动变阻器的阻值调到最大,通过滑动变阻器的电流最小,此时通过R1的电流最大,R1的阻值最小;
电源电压为30V时,使通过滑动变阻器的电流最大为2A,此时通过R1的电流最小,R1的阻值最大;
电源电压为25V时,滑动变阻器的阻值调到最大,通过滑动变阻器的电流为:I滑11.25A,
此时通过R1的电流为:I1=I﹣I滑1=3A﹣1.25A=1.75A,
此时R1的阻值为:R1小14.3Ω;
电源电压为30V,通过滑动变阻器的电流最大为2A时,
此时通过R1的电流为:I′1=I﹣I滑2=3A﹣2A=1A,
此时R1的阻值为:R1大30Ω;
则满足要求的R1的阻值范围14.3Ω~30Ω。
答:(1)小灯泡此时的电阻为5Ω;
(2)滑动变阻器R0此时消耗的电功率为5W;
(3)满足要求的R1的阻值范围14.3Ω~30Ω。
25.【考点】欧姆定律的应用.版权所有
【专题】欧姆定律;应用能力.
【解答】(1)由欧姆定律可得,电流表的示数(即电路中的电流):I10.3A;
(2)①由b图可知,若电流表的量程为0~0.6A,示数为0.4A;若电流表的量程为0~3A,示数为2A;
由于电流表的示数大于0.3A,根据串、并联规律可得,R2只能与R1并联接入电路;
②若电流表的示数为0.4A时:
a)当电流表在R2支路上时,根据欧姆定律可得:R2a15Ω<50Ω;
b)当电流表在干路路上时,通过R2的电流:I2b=0.4A﹣0.3A=0.1A,
根据欧姆定律可得:R2b60Ω>50Ω,滑动变阻器R2上标有“50Ω,1.8A''字样(舍去);
若电流表的示数为2A时:
c)当电流表在R2支路上时,2A>1.8A,(舍去);
d)当电流表在干路路上时,通过R2的电流:I2d=2A﹣0.3A=1.7A<1.8A,
根据欧姆定律可得:R2d3.5Ω<50Ω;
综上可知,滑动变阻器R2接入电路的阻值可能是15Ω或3.5Ω。
答:(1)电流表的示数I1为0.3A;
(2)①滑动变阻器R2与电阻R1是并联连接;
②滑动变阻器R2接入电路的阻值可能是15Ω或3.5Ω。
26.【考点】电功率P=UI的简单计算;电功率的综合计算;欧姆定律求范围值;欧姆定律的多状态计算.版权所有
【专题】欧姆定律;电能和电功率;理解能力.
【解答】(1)小灯泡L标有“5V 2.5W”字样,小灯泡L正常发光时通过的电流:
;
(2)由图可知,只闭合开关S和S1,R1与R2串联,R1的滑片P置于最右端时,R1接入电路的阻值为25Ω,电压表测R1两端的电压,
根据欧姆定律可得,通过R2的电流:
;
电源电压恒为6V,根据串联电路电压的规律知,此时R2两端的电压:
U2=U总﹣U1=6V﹣2.5V=3.5V,
R2的阻值:
;
(3)只闭合开关S和S2时,R1和小灯泡L串联,电流表测电路中的电流,电压表测R1两端的电压,
为了保证各元件安全工作,通过电流表的电流不能超过0.6A,通过小灯泡L的电流不能超过0.5A,通过R1的电流不能超过1A,所以电路中的最大电流为Imax=IL=0.5A,
电路中的最小总电阻:
,
小灯泡L正常工作的电阻:
;
在保证各元件安全工作的前提下,R1连入电路中的最小阻值:
R1'=R小﹣RL=12Ω﹣10Ω=2Ω;
当R1连入电路中的阻值最大时,由串联电路的分压特点可知,此时R1两端的电压最大,由于电压表的最大测量值为3V,即U1大=3V.根据串联电路的电压特点可知,小灯泡L两端的电压:
U'L=U﹣UIA=6V﹣3V=3V;
灯丝电阻不随温度变化,此时电路中的电流:
则R1连入电路中的最大阻值:
;
综上可知,R1允许的取值范围为2Ω~10Ω。
答:(1)小灯泡L正常发光时通过的电流为0.5A;
(2)定值电阻的阻值为35Ω;
(3)只闭合开关S和S2时,移动R1的滑片P,在保证各元件安全工作的前提下,R1的取值范围为2Ω~10Ω。
27.【考点】欧姆定律的应用.版权所有
【专题】应用题;欧姆定律;应用能力.
【解答】由电路图可知,R1与R2串联;电流表测量电路中的电流,
(1)当滑动变阻器R2的滑片移到某一位置时,电流表A的示数为1.8A,R1两端的电压:U1=IR1=1.8A×10Ω=18V,
因此变阻器R2两端电压:U2=U﹣U1=24V﹣18V=6V;
(2)当电压表并联在某一个元件两端时,移动滑片的过程中,电压表示数的最小值为8V,由(1)可知滑动变阻器两端的电压为6V,由此判断电压表接在了定值电阻两端且滑动变阻器接入了最大值,由串联电路的分配规律得:,
,
R滑大=20Ω,
当把电压表并联在滑动变阻器两端时,电压表示数最小值为4V,
故此时电路中允许的最大电流为,
故滑动变阻器的规格为:20Ω,2A
答:(1)此时变阻器R2两端电压时6V;
(2)滑动变阻器R2的规则为20Ω 2A。
28.【考点】电功率的综合计算;欧姆定律求范围值;欧姆定律的多状态计算.版权所有
【专题】计算题;欧姆定律;电能和电功率;应用能力.
【解答】(1)由图甲知,当只闭合开关S1时,灯泡L和滑动变阻器R2串联,
当滑片在中点时,由图乙可知,电路中的电流为I=0.5A,滑动变阻器两端的电压U中=12V,则滑动变阻器接入电路的电阻:
R中24Ω,
滑动变阻器的最大阻值为R2=2R中=2×24Ω=48Ω;
(2)当滑片在中点时,由图乙可知,电路中的电流为I=0.5A,此时灯泡正常发光,其两端电压为U额=6V,则电源电压为:
U=U额+U中=6V+12V=18V;
断开S1,闭合S2、S3,若将滑动变阻器的滑片移至a端时,R1与R2的最大阻值并联,电压表测电源电压,电流表测干路电流;
因并联电路中各支路两端的电压相等,且干路电流等于各支路电流之和,
所以,电流表的示数:
I'0.675A,
此时电路消耗的电功率:P=UI'=18V×0.675A=12.15W;
(3)只闭合开关S1时,灯泡L与滑动变阻器R2串联,电压表测R2两端的电压,电流表测电路中的电流,
①只保留电压表,
当电压表的示数U2最大=15V,且电路中的电流为0.5A时,电源的电压最大,
电源的最大电压:U最大=U额+U2最大=6V+15V=21V;
因保证电路安全前提下,要求电表示数不低于量程的一半,所以,当滑动变阻器接入电路中的电阻最大且电压表的示数U2最小7.5V时,电源的电压最小,
此时电路中的电流:I最小A,
此时灯泡两端的电压:UL最小=I最小RLA×12Ω=1.875V,
则电源的最小电压:U最小=UL最小+U2最小=1.875V+7.5V=9.375V,
电源电压变化范围为9.375~21V;
②只保留电流表,
当电路中的电流最大且滑动变阻器接入电路的阻值最大时,电源的电压最大,
电源的最大电压:U'最大=I最大 (RL+R2)=0.5A×(12Ω+48Ω)=30V,
因保证电路安全前提下,要求电表示数不低于量程的一半,所以,当滑动变阻器接入电路中的电阻为0且电流表的示数I'L最小0.3A时,电源的电压最小,
则电源的最小电压:U'最小=IL最小'RL=0.3A×12Ω=3.6V,
电源电压变化范围为3.6~30V;
综上所述,只保留电流表时电源电压变化范围最大,为3.6~30V。
答:(1)滑动变阻器的最大阻值为48Ω;
(2)此时电路的电功率为12.15W;
(3)电源电压的最大变化范围为3.6~30V。
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