八年级科学 第三章 欧姆定律分析与应用-动态电路易错点培优
易错点一、串联电路的动态变化
例1:如图所示,当滑动变阻器的滑片移动时,电压表和电流表的示数各将怎样变化
(1)图甲:若滑片向右移动,则电流表的示数 ,电压表的示数 。
(2)图乙:若滑片向左移动,则电流表的示数 ,电压表的示数 。
(3)图丙:若滑片向右移动,则电流表的示数 ,电压表的示数 。
例2:如图是一种自动测定油箱内油面高度的装置示意图,R'是一种特制的滑动变阻器,AOB是一根可绕O点转动的金属导体,从油量表(即电流表)指针所指刻度知道油面高度,则工作过程是( )
A.油面升高,R'变大,油量表示数变小 B.油面降低,R'变大,油量表示数变大
C.油面升高,R'变小,油量表示数变大 D.油面降低,R'变小,油量表示数变大
(例2) (例3)
例3:(2025八上·缙云期末)某项目化小组制作了一个利用电表测物体重力的小作品,其原理图如图所示。当秤盘上不放任何重物时,滑片P恰好处于a点。闭合开关,当秤盘上所放钩码个数增多时,电流表示数和电压表示数的变化情况是( )
A.电流表示数增大,电压表示数增大 B.电流表示数不变,电压表示数增大
C.电流表示数减小,电压表示数增大 D.电流表示数减小,电压表示数不变
易错点二、并联电路的动态变化
例1:如图所示的电路中,电源电压保持不变.闭合开关S,当滑动变阻器的滑片P向左移动时,电流表A1和A2示数变化情况分别是( )
A.变小、变小 B.变大、变大 C.变大、不变 D.变小、不变
(例1) (例2)
例2:如图所示的电路,电源电压保持不变,R1为定值电阻。闭合开关S,滑动变阻器R2的滑片P向右滑动的过程中,关于电压表和电流表的示数变化,判断正确的是( )
A.电压表示数变小,电流表示数不变 B.电压表示数不变,电流表示数变大
C.电压表示数变大,电流表示数不变 D.电压表示数不变,电流表示数变小
例3:小华设计了一种输液提示器,能在护士站观察到药液量的变化。当袋中药液量减少时,为使电压表的示数随之减小,下列电路图中,符合要求的是 ( )
A.B.C.D.
题型一:开关型
1.关于如图所示电路,下列说法正确的是( )
A.只闭合S2时,只有R1接入电路工作 B.无论如何调节开关,R2与R1都不能串联
C.开关都闭合时,电流表示数最大 D.只闭合S1时,电压表示数为0
(1) (2)
2.在如图所示的电路中,电源电压恒定不变,开关S1闭合。当开关S2由断开到闭合时,下列说法中正确的是( )
A.电压表示数不变,电流表示数变小,灯变暗
B.电路的总电阻变大,灯亮度不变
C.电压表示数不变,电流表示数不变,灯亮度不变
D.电压表示数变大,电流表示数变大,灯变亮
3.小温把两个小灯泡和电表连成了如图所示的电路,若电源电压恒定,先闭合S1,再闭合S2,两表示数变化正确的是( )
A.电压表示数不变,电流表示数变大 B.电压表示数不变,电流表示数变小
C.电压表示数变小,电流表示数变小 D.电压表示数变小,电流表示数变大
(3) (4)
4.如图所示的电路,电源电压保持不变,R1为定值电阻。闭合开关S,滑动变阻器R2的滑片P向右滑动的过程中,关于电压表和电流表的示数变化,判断正确的是( )
A.电压表示数变小,电流表示数不变
B.电压表示数不变,电流表示数变大
C.电压表示数变大,电流表示数不变
D.电压表示数不变,电流表示数变小
5、在图所示的电路中,当S1闭合,S2、S3断开时,电压表的示数为6V,当S1、S3断开,S2闭合时,电压表的示数为3V.求:(要有必要的文字描述)
(1)电源电压是多少?
(2)当S1、S3闭合,S2断开时,分析L1、L2的发光情况以及电压表的示数为多少?
题型二:滑动变阻器型
1.某同学设计了一个电子身高测量仪。下列四个电路中,R是定值电阻,R'是滑动变阻器,电源电压不变,滑片会随身高上下平移,能够实现身高越高,电压表示数越大的电路是( )。
A.B.C.D.
2.图甲是坐位体前屈测试时的情景,图乙是其测试仪简化原理图。电源电压为6 V保持不变,R1的电阻为30 Ω。其中电阻丝R2粗细均匀,总长度为30cm,当挡板P 在B端时,坐位体前屈的成绩为0,电流表的示数为0.05 A。当挡板 P在A 端时,坐位体前屈成绩为30cm。(材料和横截面积相同时,导体的电阻和导体的长度成正比),下列说法正确的是 ( )
A.当挡板 P 向左滑动时,电流表的示数增大
B.测试仪成绩表盘可以用电流表改装
C.当挡板 P 在A 端时,电压表的示数为4.5 V
D.当成绩为20cm时,电压表的示数为2 V
(2) (3)
3.如图所示为某科技创新小组设计的水位计工作原理图,容器中的绝缘浮子随水位的升降带动滑动变阻器R的滑片P升降,并通过电压表V的示数来反映水位的升降情况。L是一个指示灯,电路各部分接触良好。当容器中的水位最低时,滑片P位于滑动变阻器R的a端,则( )
A.当水位不变时,电压表示数不变,指示灯不亮
B.当水位上升时,电压表示数变小,指示灯变亮
C.当水位上升时,电压表示数变大,指示灯变暗
D.当水位下降时,电压表示数变大,指示灯变亮
4.为了减少碳排放,国家大力推行电动汽车。小浔设计的电动汽车的模拟电路,向下踩“油门”踏板时( )
A.电流表示数变大,电压表示数变大 B.电流表示数变大,电压表示数变小
C.电流表示数变小,电压表示数变大 D.电流表示数变小,电压表示数变小
(4题图) (5题图)
5.如图所示,电源电压保持不变,闭合开关S,当滑动变阻器的滑片P向右滑动过程中( )
A.电压表V示数变小 B.电流表A2示数不变 C.电流表A2示数变小 D.电流表A1示数变大
6.如图甲所示的电路,电源电压保持不变,闭合开关S,滑动变阻器的滑片从最右端移到最左端的整个过程中,电流表示数I与电压表示数U的关系图像如图乙所示。则下列正确的是( )
A.电源电压是6V
B.定值电阻R1的阻值是10Ω
C.滑动变阻器R2接入电路的阻值范围为0Ω~10Ω
D.当电流表示数为0.2A时,定值电阻R1和滑动变阻器R.两端电压之比是2:1
7.(2023八上·绍兴期末)如图甲所示,电源电压保持不变,闭合开关S,将滑动变阻器滑片P从最右端a处向左移到b处,记录滑片在a、b处电流表和电压表的示数并标于图乙中M、N两点。下列说法中不正确的是( )
A.电源电压为12伏 B.R1的阻值为20Ω
C.滑动变阻器的最大阻值为40Ω
D.将滑片P向左移动的过程中,电压表和电流表示数的比值将变大
8.如图甲所示电路,电源电压保持不变。闭合开关S,当滑动变阻器的滑片P从右端滑到左端的过程中,R1、R2的I-U关系图像如图乙所示。则下列判断正确的是 ( )
A.图线A是电阻R1的I-U关系图像 B.电源电压为14伏
C.R1的阻值是20欧 D.滑动变阻器R2的最大阻值为30欧
题型三:灵敏电阻型
1.将光敏电阻R、定值电阻R0、电流表、电压表、开关和电源连接成如图所示电路.光敏电阻的阻值随光照强度的增大而减小。闭合开关,逐渐增大光照强度,观察电表示数的变化情况应该是( )
A.A表和V表示数均变小 B.A表示数变小,V表示数变大
C.A表示数变大,V表示数变小 D.A表和V表示数均变大
(1) (2)
2.酒精测试仪可检测驾驶员是否酒后驾车,如图甲所示是它的原理图,酒精气体传感器的电阻跟酒精气体浓度的关系如图乙所示。如果测试到的酒精气体浓度越大,那么( )
A.传感器的电阻越大 B.电压表的示数越大
C.通过传感器的电流越小 D.传感器两端的电压越大
3.图甲是某科学兴趣小组在课外活动中设计的一种身高体重秤,用两个电流表的示数分别表示身高和体重。已知电源电压为12 V且不变,R0为滑动变阻器,R为力敏电阻,其阻值随压力的变化如图乙所示。
(1)滑动变阻器R0和力敏电阻R 的连接方式是 (填“串联”或“并联”)。
(2)随着测量者体重的增加,电流表A1 的示数 (填“变大”“变小”或“不变”)。
(3)小明在测量时,A2的示数恰好为 A1示数的一半,滑动变阻器R0接入电路的阻值为 80 Ω,则小明的体重为 N。
4.如图甲是某电子秤的原理图,已知定值电阻R0=30Ω,电源电压9V恒定不变,压力传感器R的阻值随所受压力变化的图象如图乙所示,改写电压表(量程为0~3V)的表盘数值后可直接读出所称物体的质量,托盘质量忽略不计。
(1)当托盘内物体的质量是50kg时,通过电路的电流是多少?
(2)该电子秤的最大称量值是多少千克?
(3)保持电子秤结构和电压表量程不变,若想增大其称量范围,可采取的改进方法是 。
5.随着社会的发展和科技的进步,电路元件在各行得到广泛的应用,热敏电阻就是其中之一。热敏电阻的阻值会随温度的改变而改变。图甲是用热敏电阻测量环境温度的电路。电路中电流表的量程为0~0.02A,滑动变阻器R的铭牌上标有“150Ω 0.3A”字样。Rt为热敏电阻,其阻值随环境温度变化关系如图乙所示,电源电压保持不变。请完成下列各题:
(1)将此电路放入温度为20℃的环境中,闭合开关S,调节滑片P,使滑动变阻器接入电路的电阻R=100Ω,此时电流表的读数为0.01A,求电源电压;
(2)若环境温度为40℃时,要保证整个电路元件的安全,求滑动变阻器的变化范围。
6.肥胖对青少年身体健康造成的影响不可轻视。为监测身高体重,某科学兴趣小组在课外活动中设计了一种身高体重计,如图甲所示,用电流表A1、A2的示数分别反映体重和身高。已知电源电压为12伏,R0为滑动变阻器,R为力敏电阻,其阻值随压力变化关系如图乙所示。
(1)在某阶段,小明的身高变化不明显,但体重明显增加,则A1和A2的示数比值将 变大 。
(2)没有人站在体重计上时,闭合开关S,则A1的示数为多少?此时A1的指针位置对应的体重为多少?
(3)小明在测量时,A2示数恰好为A1示数的一半。若小明体重为400N,则滑动变阻器R0接入电路的阻值为多少欧?
7.图甲表示一种自动测定油箱内油面高度的油量表(实际上是量程为0~0.6A的电流表改装而成).滑动变阻器R的最大值为60Ω,金属杠杆的右端是滑动变阻器的滑片,从油量表指针所指的刻度,就可以知道油箱内油面的高度。电源电压为24V,R0为定值电阻。
(1)当油箱油面下降时,油量表的示数怎样变化,并简单解释一下原因。
(2)油箱装满汽油时,油量表示数为最大值(即电流表达到最大值,此时滑动变阻器的触头在某一端),求R0的阻值为多少?
(3)当油箱中的汽油用完时(此时滑动变阻器的触头在另一端),求电路中的电流为多少?
(4)改装设计:用电压表代替电流表做油量表,图中的乙图已画出部分电路,请在乙图中完成电路的设计。
要求:当油箱中的油用完时,油量表(电压表)的示数为零。
八年级科学 第三章 欧姆定律分析与应用-动态电路易错点培优
易错点一、串联电路的动态变化
例1:如图所示,当滑动变阻器的滑片移动时,电压表和电流表的示数各将怎样变化
(1)图甲:若滑片向右移动,则电流表的示数 ,电压表的示数 。
(2)图乙:若滑片向左移动,则电流表的示数 ,电压表的示数 。
(3)图丙:若滑片向右移动,则电流表的示数 ,电压表的示数 。
【答案】(1)变小;变小
(2)变大;变小
(3)不变;变小
【解析】(1)串联电路的特点:串联电路中总电阻等于各部分电阻之和;在电源电压不变时,根据欧姆定律,电路中总电阻变化会引起电流变化。
(2)欧姆定律:导体中的电流,跟导体两端的电压成正比,跟导体的电阻成反比,公式为,变形可得U=IR,可用于分析电阻两端电压的变化。
【解答】
(1)图甲中,R与R'串联,电压表测R两端的电压,电流表测电路中的电流。当滑片向右移动时,滑动变阻器R ' 接入电路中的电阻变大,电路的总电阻变大。因为电源电压U不变,根据欧姆定律,电路中的电流I变小,即电流表的示数变小。又因为U=IR,R的阻值不变,电流I变小,所以R两端的电压变小,即电压表的示数变小。
(2)图乙中,R与R ' 串联,电压表测R ' 两端的电压,电流表测电路中的电流。当滑片向左移动时,滑动变阻器R ' 接入电路中的电阻变小,电路的总电阻变小。由于电源电压U不变,根据欧姆定律,电路中的电流I变大,即电流表的示数变大。根据U=IR,R的阻值不变,电流I变大,所以R两端的电压变大。
因为串联电路中总电压等于各分电压之和,即U=UR +UR',所以R ' 两端的电压UR' =U UR变小,即电压表的示数变小。
(3)图丙中,R与R' 串联,电压表测R' 滑片右侧部分电阻两端的电压,电流表测电路中的电流。
当滑片向右移动时,滑动变阻器接入电路的电阻不变(因为是滑片右侧部分,滑片移动不改变接入电路的总电阻),所以电路的总电阻不变。
由于电源电压U不变,根据欧姆定律,电路中的电流I不变,即电流表的示数不变。而电压表所测的R'滑片右侧部分电阻变小,根据U=IR,电流I不变,电阻变小,所以电压表的示数变小。
例2:如图是一种自动测定油箱内油面高度的装置示意图,R'是一种特制的滑 动变阻器,AOB是一根可绕O点转动的金属导体,从油量表(即电流表)指针所指刻度知道油面高度,则工作过程是( )
A.油面升高,R'变大,油量表示数变小 B.油面降低,R'变大,油量表示数变大
C.油面升高,R'变小,油量表示数变大 D.油面降低,R'变小,油量表示数变大
【答案】C
【解析】首先根据油箱内液面的变化分析浮标的升降,再确定滑片OB的转动方向,从而确定变阻器的阻值变化,最后根据“电流和电阻的反比关系”确定油量表的示数变化。
【解答】根据图片可知,油量表串联在电路中,肯定是电流表。定值电阻和变阻器R’串联。
当油面上升时,浮标向上运动,滑片OB向下运动,变阻器R'的阻值变小,根据R总=R+R'可知,总电阻变小,那么油量表的示数变大,故A错误,C正确;
当油面下降时,浮标向下运动,滑片OB向上运动,变阻器R'的阻值变大,根据R总=R+R'可知,总电阻变大,那么油量表的示数变小,故B、D错误。
例3:(2025八上·缙云期末)某项目化小组制作了一个利用电表测物体重力的小作品,其原理图如图所示。当秤盘上不放任何重物时,滑片P恰好处于a点。闭合开关,当秤盘上所放钩码个数增多时,电流表示数和电压表示数的变化情况是( )
A.电流表示数增大,电压表示数增大
B.电流表示数不变,电压表示数增大
C.电流表示数减小,电压表示数增大
D.电流表示数减小,电压表示数不变
【答案】B
【解析】电压表接在滑片上,滑片相当于断路,可知移动滑片,变阻器连入电路的阻值不变,电路中电流不变。
【解答】由电路图可知,R1与R2串联,电压表测量aP之间电阻两端的电压; 由于电压表的内阻很大,在电路中可看作开路,所以R始终以最大阻值接入电路,则滑片P移动时,电路中的总电阻一直不变,在电源电压一定时,由欧姆定律可知,电路中的电流保持不变;当秤盘上所放钩码个数增多时,滑片P向下移动,电压表所测的a、P间的电阻增大,在电路中电流不变时,由可知,aP两端的电压即电压表的示数增大,故B符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
易错点二、并联电路的动态变化
例1:如图所示的电路中,电源电压保持不变.闭合开关S,当滑动变阻器的滑片P向左移动时,电流表A1和A2示数变化情况分别是( )
A.变小、变小 B.变大、变大 C.变大、不变 D.变小、不变
【答案】D
【解析】由图可知:R1和R2并联,电流表A1测干路电流,电流表A2测R2支路电流,并联电路中支路与支路间互不干扰,所以滑片P向左移动时,R2支路上电流不变,即电流表A2示数不变;滑动变阻器R1接入电路的阻值变大,由I=可知R1支路电流变小,根据并联电路的电流特点,总电流变小,即电流表A1示数变小.故ABC错误,D正确.
由电路图可知,两电阻并联,电流表A1测干路电流,电流表A2测R2支路电流;
根据滑片移动方向判断滑动变阻器接入电路阻值如何变化,根据并联电路特点和欧姆定律分析答题
例2:如图所示的电路,电源电压保持不变,R1为定值电阻。闭合开关S,滑动变阻器R2的滑片P向右滑动的过程中,关于电压表和电流表的示数变化,判断正确的是( )
A.电压表示数变小,电流表示数不变
B.电压表示数不变,电流表示数变大
C.电压表示数变大,电流表示数不变
D.电压表示数不变,电流表示数变小
【答案】D
【解析】首先确定电路的串并联关系以及电表所测的物理量,然后确定变阻器的阻值变化,根据欧姆定律和串并联电路的特点分析判断。
【解答】根据图片可知,定值电阻R1与变阻器R2并联,电压表测总电压,电流表测总电流。
闭合开关S,滑动变阻器R2的滑片P向右滑动的过程中,变阻器的阻值增大,则总电阻增大,而电压表的示数保持不变,根据可知,电流表的示数变小。
例3:小华设计了一种输液提示器,能在护士站观察到药液量的变化。当袋中药液量减少时,为使电压表的示数随之减小,下列电路图中,符合要求的是 ( )
A.B.C.D.
【答案】C
【解析】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,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串、并联电路的特点判断电压表示数的变化,找出电压表示数随之减小的电路图即可。
【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大,根据串联电路的分压特点可知,变阻器两端的电压变大,即电压表的示数变大,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。
易易错点三、课后作业
题型一:开关型
1.关于如图所示电路,下列说法正确的是( )
A.只闭合S2时,只有R1接入电路工作 B.无论如何调节开关,R2与R1都不能串联
C.开关都闭合时,电流表示数最大 D.只闭合S1时,电压表示数为0
(1) (2)
1.【答案】C
2.【答案】C
2.在如图所示的电路中,电源电压恒定不变,开关S1闭合。当开关S2由断开到闭合时,下列说法中正确的是( )
A.电压表示数不变,电流表示数变小,灯变暗
B.电路的总电阻变大,灯亮度不变
C.电压表示数不变,电流表示数不变,灯亮度不变
D.电压表示数变大,电流表示数变大,灯变亮
(3)
3.小温把两个小灯泡和电表连成了如图所示的电路,若电源电压恒定,先闭合S1,再闭合S2,两表示数变化正确的是( )
A.电压表示数不变,电流表示数变大 B.电压表示数不变,电流表示数变小
C.电压表示数变小,电流表示数变小 D.电压表示数变小,电流表示数变大
3.【答案】A
4.如图所示的电路,电源电压保持不变,R1为定值电阻。闭合开关S,滑动变阻器R2的滑片P向右滑动的过程中,关于电压表和电流表的示数变化,判断正确的是( )
A.电压表示数变小,电流表示数不变
B.电压表示数不变,电流表示数变大
C.电压表示数变大,电流表示数不变
D.电压表示数不变,电流表示数变小
4、【答案】D
【解析】首先确定电路的串并联关系以及电表所测的物理量,然后确定变阻器的阻值变化,根据欧姆定律和串并联电路的特点分析判断。
【解答】根据图片可知,定值电阻R1与变阻器R2并联,电压表测总电压,电流表测总电流。
闭合开关S,滑动变阻器R2的滑片P向右滑动的过程中,变阻器的阻值增大,则总电阻增大,而电压表的示数保持不变,根据可知,电流表的示数变小。
5、在图所示的电路中,当S1闭合,S2、S3断开时,电压表的示数为6V,当S1、S3断开,S2闭合时,电压表的示数为3V.求:(要有必要的文字描述)
(1)电源电压是多少?
(2)当S1、S3闭合,S2断开时,分析L1、L2的发光情况以及电压表的示数为多少?
5、【答案】(1)电源电压为9V;
(2)当S1、S3闭合,S2断开时,L1发光,L2不发光,电压表的示数为9V.
6.如图所示电路中,电源电压12V,R1=6Ω,R2=4Ω。试问:
(1)当开关S1、S2都断开时,求电流表、电压表示数。
(2)当开关S1、S2都闭合时,电流表示数为4A,求R3的阻值和电压表示数。
【答案】(1)解:当开关S1、S2都断开时, R1、R2串联。
电流表示数:I=U/R=12V/10Ω=1.2A
电压表: U=I R1=1.2A×6 Ω=7.2V
(2)解:当开关S1、S2都闭合时R1、R3并联。
I总=I2 +I3=4A-12V/4Ω=1A
R3=U/I3=12V/1A=12Ω
R1短路,电压表示数为0
7、如图所示的电路,电源电压保持不变,电阻R1=10 Ω,R2=5 Ω。当开关S1、S2都断开时,电流表的示数为0.2 A;当开关S1、S2都闭合时,电流表的示数为0.4 A。求:
(1)电源电压。
(2)R3的阻值。
(3)只闭合S2时,电流表的示数为多少。
【答案】(1)解:当开关S1、S2都断开时,R1、R2串联,电源电压:U=IR=I(R1+R2)=0.2A×(10Ω+5Ω)=3V
(2)解:当开关S1、S2都闭合时,R2短路,R1与R3并联,通过电阻R1的电流:I1===0.3A,
通过R3的电流:I3=I'-I1=0.4A-0.3A=0.1A,
电阻R3的阻值:R3===30Ω
题型二:滑动变阻器型
例1:某同学设计了一个电子身高测量仪。下列四个电路中,R是定值电阻,R'是滑动变阻器,电源电压不变,滑片会随身高上下平移,能够实现身高越高,电压表示数越大的电路是( )。
A.B.C.D.
【答案】B
【解析】根据欧姆定律和串并联电路的特点,分析电压表的示数变化规律即可。
【解答】ABC.当变阻器和定值电阻R串联时,电压与电阻成正比。当人的身高增大时,滑片向上移动,则滑动变阻器的阻值减小,根据串联电路的分压规律可知,此时它两端的电压减小。根据U总=U+U变可知,此时定值电阻R的电压变大,故B正确,而A、C错误;
D.当变阻器和定值电阻R并联时,电压表测总电压,则无论滑片怎样移动,电压表的示数都保持不变,故D错误。故选B。
2.图甲是坐位体前屈测试时的情景,图乙是其测试仪简化原理图。电源电压为6 V保持不变,R1的电阻为30 Ω。其中电阻丝R2粗细均匀,总长度为30cm,当挡板P 在B端时,坐位体前屈的成绩为0,电流表的示数为0.05 A。当挡板 P在A 端时,坐位体前屈成绩为30cm。(材料和横截面积相同时,导体的电阻和导体的长度成正比),下列说法正确的是 ( )
A.当挡板 P 向左滑动时,电流表的示数增大
B.测试仪成绩表盘可以用电流表改装
C.当挡板 P 在A 端时,电压表的示数为4.5 V
D.当成绩为20cm时,电压表的示数为2 V
【答案】C
【解析】电压表接在滑片上,由于电压表阻值很大,可近似为断路,可知滑片相当于断路,则移动滑片,滑动变阻器连入电路的阻值不变,电源电压不变,则电路中电流不变,电压表测量滑片至B端的电压,滑片向A移动,PB端长度变长,电阻变大,可知电压表示数将变大。
【解答】AB、由题图乙可知,闭合开关,R1 和R2 串联,电流表测电路中的电流,电压表测挡板 P 右侧电阻丝两端的电压,因电压表在电路中相当于开路,则移动挡板 P 时不能改变电阻丝 R2接入电路的阻值(即电阻丝 R2始终以最大阻值接入电路),根据欧姆定律可知电路中的电流不变,即电流表的示数不变,所以测试仪成绩表盘不可以用电流表改装,故AB错误;
C、由 可得电路中的总电阻:R= 由串联电路的电阻规律可得 R2 的最大阻值: 30Ω=90 Ω;当挡板 P 在A端时,电压表的示数: ,故C正确;
D、由题知,材料和横截面积相同时,导体的电阻和导体的长度成正比,且整个电阻丝R2的阻值为90Ω,总长度为30cm,则当成绩为20 cm 时,滑片右侧电阻丝的阻值(即PB段电阻丝的阻值) 60Ω,此时电压表的示数: 60Ω=3 V,故D错误。
故答案为:C。
3.如图所示为某科技创新小组设计的水位计工作原理图,容器中的绝缘浮子随水位的升降带动滑动变阻器R的滑片P升降,并通过电压表V的示数来反映水位的升降情况。L是一个指示灯,电路各部分接触良好。当容器中的水位最低时,滑片P位于滑动变阻器R的a端,则( )
A.当水位不变时,电压表示数不变,指示灯不亮
B.当水位上升时,电压表示数变小,指示灯变亮
C.当水位上升时,电压表示数变大,指示灯变暗
D.当水位下降时,电压表示数变大,指示灯变亮
【答案】C
【解析】根据串联电路的分压规律判断电压表的示数变化,根据U总=U1+U2分析灯泡两端的电压变化,从而确定灯泡的亮度变化。
【解答】根据图片可知,灯泡L与变阻器R串联,电压表测变阻器的电压。
当水位不变时,变阻器的阻值不变,根据“串联电路中电压与电阻成正比”的规律可知,此时电压表的示数不变。根据U总=U1+U2可知,那么灯泡的电压也保持不变,即灯泡亮度不变,故A错误;
当水位升高时,变阻器R的阻值增大,根据“串联电路中电压与电阻成正比”的规律可知,此时电压表的示数变大。根据U总=U1+U2可知,则灯泡两端的电压减小,则灯泡的亮度减小,故B错误,C正确;
当水位下降时,电压表和灯泡的变化与前面相反,即电压表的示数减小而灯泡的亮度变大,故D错误。
4.为了减少碳排放,国家大力推行电动汽车。小浔设计的电动汽车的模拟电路,向下踩“油门”踏板时( )
A.电流表示数变大,电压表示数变大 B.电流表示数变大,电压表示数变小
C.电流表示数变小,电压表示数变大 D.电流表示数变小,电压表示数变小
【答案】A
5.如图所示,电源电压保持不变,闭合开关S,当滑动变阻器的滑片P向右滑动过程中( )
A.电压表V示数变小 B.电流表A2示数不变
C.电流表A2示数变小 D.电流表A1示数变大
(4题图) (5题图)
【答案】B
6.如图甲所示的电路,电源电压保持不变,闭合开关S,滑动变阻器的滑片从最右端移到最左端的整个过程中,电流表示数I与电压表示数U的关系图像如图乙所示。则下列说法正确的是( )
A.电源电压是6V
B.定值电阻R1的阻值是10Ω
C.滑动变阻器R2接入电路的阻值范围为0Ω~10Ω
D.当电流表示数为0.2A时,定值电阻R1和滑动变阻器R.两端电压之比是2:1
【答案】C
7.(2023八上·绍兴期末)如图甲所示,电源电压保持不变,闭合开关S,将滑动变阻器滑片P从最右端a处向左移到b处,记录滑片在a、b处电流表和电压表的示数并标于图乙中M、N两点。下列说法中不正确的是( )
A.电源电压为12伏
B.R1的阻值为20Ω
C.滑动变阻器的最大阻值为40Ω
D.将滑片P向左移动的过程中,电压表和电流表示数的比值将变大
【答案】D
【解析】C.由图甲可知,R1与R2串联,电压表测量R2两端的电压,电流表测量电路中的电流。当滑片位于a端时,R2接入电路的阻值最大,电路中的电流最小,由图乙可知此时电路中的电流和R2两端的电压,根据欧姆定律求得滑动变阻器的最大阻值;
AB.根据欧姆定律和串联电路的电压规律列出滑片在a、b两处时的电源电压表达式,根据电源电压不变,联立等式求得电源电压和R1的阻值;
D.根据欧姆定律确定两电表示数比值,从而得出结论。
【解答】ABC.由图甲可知,R1与R2串联,电压表测量R2两端的电压,电流表测量电路中的电流。当滑片位于a端时,R2接入电路的阻值最大,电路中的电流最小。
由图乙可知此时电路中的电流为:I=0.2A,
R2两端的电压为:U2=8V,
滑动变阻器的最大阻值为:;
根据欧姆定律和串联电路的电压规律可得,滑片在a处时,
电源电压为:U=U1+U2=IR1+U2=0.2A×R1+8V……①
滑片在b处时,
电源电压为:U=U1'+U2'=I'R1+U2=0.4A×R1+4V……②
由于电源电压不变,联立①②两式可得:U=12V,R1=20Ω,故A、B、C正确不合题意;
D.将滑片P向左移动的过程中,根据欧姆定律知,电压表和电流表示数的比值等于滑动变阻器的电阻,因而将变小,故D错符合题意。故选D。
8.如图甲所示电路,电源电压保持不变。闭合开关S,当滑动变阻器的滑片P从右端滑到左端的过程中,R1、R2的I-U关系图像如图乙所示。则下列判断正确的是 ( )
A.图线A是电阻R1的I-U关系图像 B.电源电压为14伏
C.R1的阻值是20欧 D.滑动变阻器R2的最大阻值为30欧
【答案】C
9.在图甲所示电路中,R0、R2为定值电阻,电流表、电压表都是理想电表。改变滑动变阻器R1的滑片位置,电压表V1、V2和电流表A的示数均要发生变化。两电压表示数随电流表示数的变化图线如图乙所示。则下列判断中正确的是( )
A.V1示数变化图线为b B.电阻R0的阻值为2Ω
C.电源电压为10V D.滑动变阻器R1的阻值最大为19Ω
【答案】B
题型三:灵敏电阻型
1.将光敏电阻R、定值电阻R0、电流表、电压表、开关和电源连接成如图所示电路.光敏电阻的阻值随光照强度的增大而减小。闭合开关,逐渐增大光照强度,观察电表示数的变化情况应该是( )
(1)
A.A表和V表示数均变小 B.A表示数变小,V表示数变大
C.A表示数变大,V表示数变小 D.A表和V表示数均变大
【答案】C
2.酒精测试仪可检测驾驶员是否酒后驾车,如图甲所示是它的原理图,酒精气体传感器的电阻跟酒精气体浓度的关系如图乙所示。如果测试到的酒精气体浓度越大,那么( )
A.传感器的电阻越大
B.电压表的示数越大
C.通过传感器的电流越小
D.传感器两端的电压越大
【答案】B
3.图甲是某科学兴趣小组在课外活动中设计的一种身高体重秤,用两个电流表的示数分别表示身高和体重。已知电源电压为12 V 且不变,R0为滑动变阻器,R为力敏电阻,其阻值随压力的变化如图乙所示。
(1)滑动变阻器R0和力敏电阻R 的连接方式是 (填“串联”或“并联”)。
(2)随着测量者体重的增加,电流表A1 的示数 (填“变大”“变小”或“不变”)。
(3)小明在测量时,A2的示数恰好为 A1示数的一半,滑动变阻器R0接入电路的阻值为 80 Ω,则小明的体重为 N。
【答案】(1)并联
(2)变大
(3)600
【解析】(1)由图可知,电路中电流有两个回路,可知是并联电路。
(2)结合图乙可知,体重增加,即压力变大,力敏电阻阻值将减小,根据并联电路支路电压等于电源电压可知,电压不变,由欧姆定律可知,电流将增大。
(3)并联电路支路电压相等,由欧姆定律可知,电流比等于电阻比的倒数。
【解答】(1)根据题图甲可知,滑动变阻器 R0和力敏电阻R并联接入电路,且电流表A1测通过力敏电阻的电流,电流表A2测通过滑动变阻器的电流。
(2)由题图乙可知,力敏电阻的阻值随压力的增大而减小,随着测量者体重的增加,R阻值减小,而R两端电压始终等于电源电压,即UR不变,根据 可知,IR变大,即电流表A1 的示数变大。
(3)由题意可知, 而 故 80Ω=40Ω,由题图乙可知小明的体重为600N。
4.如图甲是某电子秤的原理图,已知定值电阻R0=30Ω,电源电压9V恒定不变,压力传感器R的阻值随所受压力变化的图象如图乙所示,改写电压表(量程为0~3V)的表盘数值后可直接读出所称物体的质量,托盘质量忽略不计。
(1)当托盘内物体的质量是50kg时,通过电路的电流是多少?
(2)该电子秤的最大称量值是多少千克?
(3)保持电子秤结构和电压表量程不变,若想增大其称量范围,可采取的改进方法是 。
【答案】(1)解:F=G=mg=50kg×10N/kg=500N(1分)由乙图可知R=150Ω
由于R3和R串联,R总=R+R3=150Ω+30Ω=180Ω
I= =0.05A
(2)解:因为电压表的量程为0~3V,所以当R0两端的电压为3V时,
电路中的电流为I0= =0.1A
电路的总电阻为R总'= =90Ω
压力传感器的电阻R=R总'-R=90Ω-30Ω=60Ω
由乙图可知,当R=60Ω时,F=950N
则电子称的最大称量为m= =95kg
(3)减小电源电压
5.随着社会的发展和科技的进步,电路元件在各行得到广泛的应用,热敏电阻就是其中之一。热敏电阻的阻值会随温度的改变而改变。图甲是用热敏电阻测量环境温度的电路。电路中电流表的量程为0~0.02A,滑动变阻器R的铭牌上标有“150Ω 0.3A”字样。Rt为热敏电阻,其阻值随环境温度变化关系如图乙所示,电源电压保持不变。请完成下列各题:
(1)将此电路放入温度为20℃的环境中,闭合开关S,调节滑片P,使滑动变阻器接入电路的电阻R=100Ω,此时电流表的读数为0.01A,求电源电压;
(2)若环境温度为40℃时,要保证整个电路元件的安全,求滑动变阻器的变化范围。
【答案】(1)由电路图可知,滑动变阻器与热敏电阻串联,电流表测电路电流,
由图乙所示图象可知,温度为20℃时,热敏电阻的阻值为400Ω,
由电阻的串联和欧姆定律可知,电源电压:
U=I(Rt+R)=0.01A×(400Ω+100Ω)=5V
(2)由图乙所示图象可知,温度为40℃时,热敏电阻的阻值为200Ω,
电流表的量程为0~0.02A,滑动变阻器R的铭牌上标有“150Ω 0.3A”字样,则为了保证电路的安全,电路中的最大电流为0.02A,
由I= 可知,电路的最小总电阻:R总小= =250Ω,
滑动变阻器的最小阻值:R滑最小=R总小﹣Rt′=250Ω﹣200Ω=50Ω,
则滑动变阻器阻值的变化范围为50Ω~150Ω
6.肥胖对青少年身体健康造成的影响不可轻视。为监测身高体重,某科学兴趣小组在课外活动中设计了一种身高体重计,如图甲所示,用电流表A1、A2的示数分别反映体重和身高。已知电源电压为12伏,R0为滑动变阻器,R为力敏电阻,其阻值随压力变化关系如图乙所示。
(1)在某阶段,小明的身高变化不明显,但体重明显增加,则A1和A2的示数比值将 变大 。
(2)没有人站在体重计上时,闭合开关S,则A1的示数为多少?此时A1的指针位置对应的体重为多少?
(3)小明在测量时,A2示数恰好为A1示数的一半。若小明体重为400N,则滑动变阻器R0接入电路的阻值为多少欧?
【答案】(1)变大;
(2)没有人站在体重计上时,闭合开关S,则A1的示数为0.12A;此时A1的指针位置对应的体重为0N;
(3)滑动变阻器接入电路的阻值为40Ω。
【分析】(1)由图甲可知,压敏电阻R与滑动变阻器R0并联,电流表A1测通过压敏电阻R的电流,电流表A2测通过滑动变阻器R0的电流。小明的身高变化不明显,则滑动变阻器接入电路的电阻无明显变化,所以通过滑动变阻器的电流变化不大,体重明显增加,由图乙可知当压力增大时压敏电阻的阻值减小,根据欧姆定律可得通过压敏电阻的电流变大,据此判断A1和A2的示数比值的变化;
(2)由图乙可知体重秤上不站人时压敏电阻R的阻值,根据并联电路电压的特点和欧姆定律可求出电流表A1的示数,进一步判断此时A1的指针位置对应的体重为多少;
(3)根据并联电路电压特点结合欧姆定律可知滑动变阻器接入电路的阻值和压敏电阻阻值的倍数关系,由图乙可知此时压敏电阻的阻值,进一步计算滑动变阻器接入电路的阻值。
【解答】解:(1)由图甲可知,压敏电阻R与滑动变阻器R0并联,电流表A1测通过压敏电阻R的电流,电流表A2测通过滑动变阻器R0的电流。小明的身高变化不明显,则滑动变阻器接入电路的电阻无明显变化,所以通过滑动变阻器的电流变化不大,即电流表A2示数变化不大;体重明显增加,由图乙可知当压力增大时压敏电阻的阻值减小,根据欧姆定律可得通过压敏电阻的电流变大,即电流表A1示数变大,则A1和A2的示数比值将变大;
(2)由图乙可知,体重秤上不站人时,压敏电阻R的阻值为100Ω,
因并联电路各支路两端电压相等,则体重秤上不站人时,通过压敏电阻R的电流为:I10.12A,
即A1上的电流0.12A对应的体重秤为0N;
(3)并联电路各支路两端电压相等,A2示数恰好为A1示数的一半,根据欧姆定律可知滑动变阻器接入电路的阻值为压敏电阻的2倍,
小明体重为400N,由图乙可知,此时压敏电阻的阻值为20Ω,则滑动变阻器接入电路的阻值:R0=2R=2×20Ω=40Ω。
答:(1)变大;
(2)没有人站在体重计上时,闭合开关S,则A1的示数为0.12A;此时A1的指针位置对应的体重为0N;
(3)滑动变阻器接入电路的阻值为40Ω。
7.图甲表示一种自动测定油箱内油面高度的油量表(实际上是量程为0~0.6A的电流表改装而成).滑动变阻器R的最大值为60Ω,金属杠杆的右端是滑动变阻器的滑片,从油量表指针所指的刻度,就可以知道油箱内油面的高度。电源电压为24V,R0为定值电阻。
(1)当油箱油面下降时,油量表的示数怎样变化,并简单解释一下原因。
(2)油箱装满汽油时,油量表示数为最大值(即电流表达到最大值,此时滑动变阻器的触头在某一端),求R0的阻值为多少?
(3)当油箱中的汽油用完时(此时滑动变阻器的触头在另一端),求电路中的电流为多少?
(4)改装设计:用电压表代替电流表做油量表,图中的乙图已画出部分电路,请在乙图中完成电路的设计。
要求:当油箱中的油用完时,油量表(电压表)的示数为零。
【答案】见试题解答内容
【分析】(1)当油箱中的油面下降时,根据滑片的移动可知接入电路中电阻的变化,利用欧姆定律即可得出电流表的示数变化;
(2)当油箱装满汽油时,滑动变阻器接入电路中的电阻为0,电路为R0的简单电路,根据欧姆定律求出R0的阻值;
(3)当油箱中的汽油用完时,滑动变阻器的电阻完全接入电路中,根据电阻的串联和欧姆定律求出电路中的电流;
(4)用电压表代替电流表做油量表,当油箱中的油用完时,滑片移到变阻器的最上端,滑动变阻器连入电路的电阻应该为零,此时电压表与滑动变阻器R并联,油量表(电压表)的示数才可能为零。还可以将滑动变阻器当成定值电阻连入电路,电压表与其上半部分并联。
【解答】解:
(1)由电路图可知,R与R0串联,测量表串联在电路,实质是一个电流表,
当油箱中的油面下降时,滑动变阻器R接入电路的阻值会变大,电路的总电阻变大,电源电压一定,由I可知,油量表(电流表)的示数会变小;
(2)电流表量程0﹣0.6A,当油箱装满汽油时,油量表示数为最大值,由图知,滑动变阻器接入电路中的电阻为0,电路为R0的简单电路,
此时电路中的电流I=0.6A,所以R0的阻值:
R040Ω;
(3)当油箱中的汽油用完时,滑动变阻器的最大阻值和R0串联,
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,
所以,电路中的电流:
I′0.24A;
(4)当油面下降时,滑片P向上运动,滑动变阻器接入电路的阻值减小,根据欧姆定律可知,电流将增大。
根据公式U=IR,可以确定定值电阻R0两端的电压随着电流的增大而增大。电源电压不变,由于定值电阻两端电压的增大,则滑动变阻器两端的电压减小。所以要将电压表与滑动变阻器并联,才能出现当油面下降时,电压表的示数也减小的情况,且油箱中的油用完时,油量表(电压表)的示数为零。电路如图所示:
;
还可以将滑动变阻器当成定值电阻连入电路,电压表与其上半部分并联,也能达到同样的目的,如图所示:
答:(1)当油箱中的油面下降时,油量表(电流表)的示数会变小;
(2)R0的阻值为40Ω;
(3)当油箱中的汽油用完时,求电路中的电流为0.24A;
(4)见上图。