01欧姆定律的应用(基础常考题)-福建省备考2026年中考物理最新真题模拟题高频考点与题型分类精练
一.选择题(共8小题)
1.(2025 莆田模拟)如图所示,电源电压恒为12V,R0=20Ω,滑动变阻器的规格为“20Ω,1A”,电流表的量程为“0~3A”,小灯泡上标有“4V,2W”的字样,灯丝电阻保持不变,为保证电路各元件正常安全使用,则( )
A.当闭合S,断开S1、S2时,滑动变阻器接入电路的最小值是12Ω
B.当闭合S,断开S1、S2时,滑动变阻器的电功率最大值为4.5W
C.当S、S1、S2都闭合时,电路消耗的总功率最大值为19.2W
D.当S、S1、S2都闭合时,滑动变阻器的阻值取值范围是16Ω~20Ω
2.(2025 福建一模)如图所示的电路中,电源电压不变,闭合开关S,当滑动变阻器R3的滑片向下移动时,五个理想电表的示数都发生了变化,电表A、V1、V2、V3和V4的示数变化量大小分别用ΔI、ΔU1、ΔU2、ΔU3和ΔU4表示,下列比值中最大的是( )
A. B. C. D.
3.(2025 三明一模)如图甲所示的电路中,电源电压保持不变,R1为定值电阻,当滑动变阻器R2的滑片P从a点移到b点时,滑动变阻器的U﹣I线如图乙所示,则电源电压和定值电阻R1的阻值分别是( )
A.9V、10Ω B.9V、30Ω C.18V、30Ω D.18V、10Ω
4.(2025 海沧区二模)如图甲所示,电源电压保持不变,R0为定值电阻,R为滑动变阻器。当滑片P由b端移动到a端的过程中,滑动变阻器的电功率P和电流I的关系如图乙所示。以下说法正确的是( )
A.R0的阻值为20Ω
B.电源电压为12V
C.滑动变阻器的最大阻值为10Ω
D.整个电路的最大电功率为15W
5.(2024 厦门模拟)将四个定值电阻a、b、c、d分别接入不同电路中,测出各电阻两端的电压U和通过的电流I、把测得的数据描点在坐标系中,如图所示。下列关系式中不正确的是( )
A.Pa=PC B.Pb=3Pd C.Ra=9RC D.Rb=Rd
6.(2024 泉州二模)如图是定值电阻R1和R2的U﹣I关系图象。R1、R2串联的总电阻为R串,R1、R2并联的总电阻为R并。则( )
A.R并的U﹣I关系图象在Ⅱ区域
B.R并的U﹣I关系图象在Ⅰ区域
C.若将R1、R2串联接在电源两端,R1的电功率是R2的2倍
D.若将R1、R2并联接在电源两端,R1的电功率是R2的2倍
7.(2024 龙岩二模)如图所示,电源电压不变,闭合开关,当滑动变阻器R2的滑片P从a端滑到b端的过程中,电流表示数变化了0.2A,电压表V1的示数从6V变为2V,电压表V2的示数变化了5V,R1的功率变化了ΔP1,电路总功率变化了ΔP。下列选项正确的是( )
A.电源电压为7.5V B.R2的最大阻值为25Ω
C.ΔP1为0.8W D.ΔP为1W
8.(2024 三明二模)如图,电源电压恒定不变,不考虑温度对灯丝电阻的影响。闭合开关,在保持电路连线不变和保证电路安全的情况下,则下列分析正确的是( )
A.变阻器可连入电路的最大阻值为10Ω
B.变阻器可连入电路的最小电阻为4Ω
C.整个电路可达到的最大总功率为3.6W
D.整个电路可达到的最小总功率为2W
二.填空题(共5小题)
9.(2025 龙岩一模)如图甲所示电路,电源电压保持不变,开关S闭合后,R1和R2消耗的电功率分别为P0和3P0,则R1:R2= ;若将R1和R2按如图乙连接后,接到同一电源上,开关S闭合后,R1消耗的电功率为P1,则P1:P0= 。
10.(2025 南平二模)如图甲是灯泡L和电阻R的I-U关系图像,灯丝电阻受温度影响,将灯L和电阻R以两种不同的方式接在同一电源上,如图乙、丙,若并联在电源电压为5V的电路中,干路电流为 A;若图乙中U1:U2=a,图丙中I1:I2=b,则a (选填“>”“<”或“=”)。
11.(2024 漳州一模)如图甲所示电路,电源电压不变,闭合开关,滑片从a端移动到b端的过程中,两电表的示数变化关系如图乙所示,则电源的电压为 V,R0的电阻为 Ω。
12.(2024 南平一模)如图甲所示,电源电压保持不变,R1、R2均为定值电阻,R为变阻器。闭合开关S,改变R的阻值,两电压表示数与电流表示数变化关系如图乙,则定值电阻R1的阻值为 Ω,电源电压为 V。
13.(2024 三明二模)如图,电源电压恒定,定值电阻R1与R2的比值为1:2,闭合S1和S2,断开S3,电流表示数为I1,此时R1与R2是 联的;断开S1和S2,闭合S3电流表示数为I2,则I1:I2= 。
三.实验探究题(共1小题)
14.(2025 海沧区二模)某项目小组用力敏电阻设计电梯超载自动报警系统,项目过程如下。
(1)研究器材:用图甲所示的电路测量力敏电阻R1的阻值随压力F大小变化的关系,电源电压U=6V。
①根据图甲,用笔画线代替导线,将图乙中的实物图连接完整。
②连接电路的过程中,开关应当 。
③闭合开关后,控制压力为1000N,此时电流表示数为1mA,电压表示数如图丙所示,为 V,此时R1的阻值为 Ω。经过多组测量,测出R1的阻值和压力F的关系如图丁。
(2)设计电路:已知电磁铁线圈电流达到20mA时,动触点K刚好与触点A分离并接触B。电磁铁线圈的阻值忽略不计。不超载时按下楼层按钮(相当于开关S闭合),电动机启动,电梯运行;超载时电铃报警,电动机无法启动。请将电动机(符号 )和电铃(符号)正确画入图戊中工作电路的虚框中。
(3)载重标定:控制电路电源电压U=6V,R2=100Ω,电梯自重200kg。若成年人体重平均为600N,标定的乘坐总人数不得超过 人。
(4)项目改进:综合考虑电梯的运行安全,现需降低电梯的最大载重量,可采取的改进措施有 。(回答一条即可)
四.解答题(共2小题)
15.(2025 三明一模)如图是小华为家里空调设计的自动控制电路简图。控制电路中,电源电压U=6V(电源电压可调),定值电阻R0=10Ω,Rt为热敏电阻,R1的阻值随温度变化关系如表所示。电压鉴别器可控制工作电路开关S的通断。当a、b间的电压Uab≥0.15V时,开关S接通,空调开始工作,空调额定制冷输入功率为1892W。求:
(1)空调正常工作时,工作电路的电流。
(2)当室内温度为20℃时,空调能否启动制冷?
(3)为了省电节能,要求室内温度到达30℃时空调才启动制冷,请提出一种可行措施,并计算说明。
温度t/℃ 15 20 25 30 35 40
电阻R1/Ω 450 420 390 360 330 300
16.(2024 泉州一模)如图是可自动调节浴室温度的灯暖型浴霸的简易电路图。控制电路中,电源电压为U1,定值电阻R0的阻值为15Ω,热敏电阻Rt的阻值随温度变化关系如表所示,电磁继电器线圈电阻不计。工作电路中,电源电压U2恒为220V,浴霸的两只灯泡均标有“220V 275W”的字样。当通过电磁继电器线圈的电流I达到60mA时,衔铁被吸下,工作电路断开;当通过电磁继电器线圈的电流I≤40mA时,衔铁被释放,工作电路闭合。
(1)求工作电路闭合时,通过工作电路的总电流。
(2)若浴室的温度不能超过40℃,求控制电路电源电压的最小值。
(3)若控制电路电源电压为12V,求浴室温度的调节范围。
(4)为了使浴室的控制温度升高,只增加电磁继电器线圈的匝数,这种方法是否可行?请说明理由。
温度t/℃ 16 20 24 28 32 36 40
电阻Rt/Ω 300 285 265 243 215 185 150
五.计算题(共6小题)
17.(2025 三明一模)如图,电源电压恒为6V,R1、R2为定值电阻,其中R1的阻值为10Ω,闭合开关S后,电压表的示数为2V。求:
(1)电流表A的示数。
(2)R2的阻值。
(3)通电1min,R1消耗的电能。
18.(2025 宁德二模)如图所示,电源电压6V,灯L标有“6V,6W”的字样。开关S闭合时,电流表示数为3A。求:
(1)灯L正常工作时的电流;
(2)R的阻值;
(3)持续工作1min电路消耗的总电能。
19.(2025 三明二模)如图所示是科创小组为鱼缸设计的自动补水装置示意图,长方体鱼缸底面积大小为0.4m2,缸底放入一个实心景观石。控制电路的电源电压恒为6V,R0为保护电阻,RF是一个固定于鱼缸底部的力敏电阻,其阻值与其所受水压力的大小成反比,力敏电阻在水中的受力面积为0.02m2。当鱼缸水位处于设计的最低水位0.1m时,RF为20Ω,控制电路中的电流为0.2A,弹簧将衔铁拉起,工作电路接通,水泵开始为鱼缸注水,当水位达到设计的最高水位时,控制电路的电流为0.4A,电磁铁将衔铁吸合,工作电路断开,水泵停止注水。注水过程水未溢出,不考虑电磁铁线圈的电阻、力敏电阻的厚度及水流冲力的影响。
(1)处于最低水位时,力敏电阻受到水压力的大小是多少?
(2)保护电阻R0的阻值是多少?
(3)设计的最高水位是多少?
(4)若从最低水位0.1m开始注水,当注入水的体积为0.11m3时恰好达到最高水位,工作电路断开,水泵停止注水。求缸中水从最低水位上升至最高水位,景观石对缸底的压力大小变化量。
20.(2025 厦门三模)如图所示的电路,电源两端的电压U保持不变。电阻R1的阻值是10Ω。当开关S闭合时,电流表A1的示数是0.6A,电流表A的示数是0.9A。求:
(1)电源电压;
(2)电阻R2的阻值。
21.(2024 南平一模)如图所示的电路中,R1的阻值为15Ω。开关S1、S2闭合,电流表A1的示数为0.2A,电流表A2的示数为0.3A。求:
(1)电源电压。
(2)电阻R2的阻值。
(3)电路的总电流。
22.(2024 龙岩二模)电梯为居民出入带来很大的便利,小岩查阅资料了解到,出于安全考虑,电梯都设置了超载自动报警系统,其工作原理如图甲所示,电路由工作电路和控制电路组成,工作电路电源电压恒为220V,当电梯没有超载时,动触点K与静触点A接触,闭合开关S,电动机正常工作;当电梯超载时,动触点K与静触点B接触,电铃发出报警声,即使闭合开关S,电动机也不工作。控制电路电源电压恒为6V,保护电阻R1的阻值为100Ω,电阻式压力传感器(压敏电阻)R2的阻值随压力F大小变化的关系如图乙所示。控制电路中的开关S1始终闭合,当电磁铁线圈中电流达到20mA时,动触点K刚好接触静触点B,电铃发出报警声。电磁铁线圈的阻值忽略不计。
(1)若电动机的额定功率为440W,正常工作时通过它的电流是多少?
(2)当该电梯厢内乘客的总质量为1100kg时,通过计算说明电梯是否超载。
(3)求压敏电阻R2电功率的最大值。
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参考答案与试题解析
一.选择题(共8小题)
题号 1 2 3 4 5 6 7 8
答案 C C C B B C A B
一.选择题(共8小题)
1.(2025 莆田模拟)如图所示,电源电压恒为12V,R0=20Ω,滑动变阻器的规格为“20Ω,1A”,电流表的量程为“0~3A”,小灯泡上标有“4V,2W”的字样,灯丝电阻保持不变,为保证电路各元件正常安全使用,则( )
A.当闭合S,断开S1、S2时,滑动变阻器接入电路的最小值是12Ω
B.当闭合S,断开S1、S2时,滑动变阻器的电功率最大值为4.5W
C.当S、S1、S2都闭合时,电路消耗的总功率最大值为19.2W
D.当S、S1、S2都闭合时,滑动变阻器的阻值取值范围是16Ω~20Ω
【答案】C
【解答】解:AB、当S闭合,S1、S2都断开时,小灯泡与滑动变阻器串联接入电路;由电功率公式可知:小灯泡正常发光时电流I额0.5A,
为保证电路安全,该串联电路最大电流Imax=I额=0.5A,此时滑动变阻器接入电路阻值最小;
由串联电路电压规律可知:滑动变阻器两端电压UP=U﹣U额=12V﹣4V=8V;
由欧姆定律可知:滑动变阻器接入电路最小阻值Rmin16Ω;
小灯泡的电阻:RL8Ω,
滑动变阻器的功率:
P滑=I2R滑,
若R滑=RL=8Ω时,P滑最大,最大值为P滑4.5W,
但此时小灯泡和滑动变阻器平分电源电压,UL′=6V>4V,小灯泡会烧坏,所以滑动变阻器的最大功率不是4.5W,故AB错误;C、当S、S1、S2都闭合时,小灯泡被短路,定值电阻R0与滑动变阻器并联接入电路,电流表测量干路电流,
通过定值电阻的电流为I00.6A,
因为电流表量程为0~3A,滑动变阻器允许通过的最大电流为1A,所以干路中的最大电流I并=0.6A+1A = 1.6A,
电路消耗的总功率最大值P并=UI并=12V×1.6A=19.2W,故C正确。
D、当S、S1、S2都闭合时,小灯泡被短路,定值电阻R0与滑动变阻器并联接入电路,电流表测量干路电流;
滑动变阻器的规格为“20Ω,1A”,所以通过滑动变阻器的最大电流为1A,
滑动变阻器接入并联电路的最小阻值RP最小12Ω;
滑动变阻器接入电路的阻值越大,电路中的总电流越小,所以滑动变阻器的阻值取值范围是12Ω~20Ω,故D错误。
故选:C。
2.(2025 福建一模)如图所示的电路中,电源电压不变,闭合开关S,当滑动变阻器R3的滑片向下移动时,五个理想电表的示数都发生了变化,电表A、V1、V2、V3和V4的示数变化量大小分别用ΔI、ΔU1、ΔU2、ΔU3和ΔU4表示,下列比值中最大的是( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解答】解:由电路图可知,R1、R2、R3串联,V1测R1两端电压,V2测R2两端的电压,V3测R3两端的电压,V4测R2和R3两端的电压,电流表测电路中电流;
P向下滑动时,R2电阻变大,电路中总电阻变大;
设电压表V1两次示数分别为U1、U′1,对应的电流分别为I、I′,
R1;
R2;
R1+R2;
R1,故的变化量最大。
故选:C。
3.(2025 三明一模)如图甲所示的电路中,电源电压保持不变,R1为定值电阻,当滑动变阻器R2的滑片P从某点a点移到b点时,滑动变阻器的U﹣I线如图乙所示,则电源电压和定值电阻R1的阻值分别是( )
A.9V、10Ω B.9V、30Ω C.18V、30Ω D.18V、10Ω
【答案】C
【解答】解: 当S闭合时,R1和R2串联,电流表测量电路中的电流,电压表测R2两端的电压;
由乙图可知,滑动变阻器的滑片滑到a点时,电压表示数为9V,电路中电流为0.3A,
根据串联电流电流规律和欧姆定律知:
电源电压:
U=0.3A×R1+9V,
滑动变阻器滑片在b端时,由乙图可知,电压表示数为6V,电路中电流为0.4A,则电源电压:
U=0.4A×R1+6V,
联立解之得:
R1=30Ω,U=18V,
故C符合题意,ABD不符合题意。
故选C。
4.(2025 海沧区二模)如图甲所示,电源电压保持不变,R0为定值电阻,R为滑动变阻器。当滑片P由b端移动到a端的过程中,滑动变阻器的电功率P和电流I的关系如图乙所示。以下说法正确的是( )
A.R0的阻值为20Ω
B.电源电压为12V
C.滑动变阻器的最大阻值为10Ω
D.整个电路的最大电功率为15W
【答案】B
【解答】解:AB、滑片在b端电阻最大,电流中电流最小,根据串联电路电压规律得电源电压为:
U=U滑1+U0I1R00.2A×R0①,
滑片在ab之间某点时,由图乙可知此时电流为0.4A,滑动变阻器的功率为3.2W,根据串联电路电压规律得电源电压为:
U=U滑2+U01I2R00.4A×R0②,
解①②得,R0=10Ω,则电源电压为:
U=U滑1+U0I1R00.2A××10Ω=12V,故A错误,B正确;
C、滑片在b端电阻最大,电流中电流最小,由图乙可知最小电流为0.2A,滑动变阻器功率为2W,根据欧姆定律可知滑动变阻器的最大阻值为:
Rb50Ω,故C错误;
D、当滑片P在a端时,电路中的电流最大,电路消耗的电功率最大,最大电功率:P最大14.4W,故D错误。
故选:B。
5.(2024 厦门模拟)将四个定值电阻a、b、c、d分别接入不同电路中,测出各电阻两端的电压U和通过的电流I、把测得的数据描点在坐标系中,如图所示。下列关系式中不正确的是( )
A.Pa=PC B.Pb=3Pd C.Ra=9RC D.Rb=Rd
【答案】B
【解答】解:设图象中,纵、横坐标的每一个分格分别为U0、I0,
则定值电阻a、b、c、d两端的电压和通过的电流分别为:3U0、I0,3U0、3I0,U0、3I0,U0、I0;
A、Pa=UaIa=3U0×I0=3U0I0,Pc=UcIc=U0×3I0=3U0I0,所以,Pa=PC,故A正确;
B、Pb=UbIb=3U0×3I0=9U0I0,Pd=UdId=U0×I0=U0I0,所以,Pb=9Pd,故B错误;
C、Ra3;Rc;所以,Ra=9RC,故C正确;
D、Rb;Rd;所以,Rb=Rd,故D正确。
故选:B。
6.(2024 泉州二模)如图是定值电阻R1和R2的U﹣I关系图象。R1、R2串联的总电阻为R串,R1、R2并联的总电阻为R并。则( )
A.R并的U﹣I关系图象在Ⅱ区域
B.R并的U﹣I关系图象在Ⅰ区域
C.若将R1、R2串联接在电源两端,R1的电功率是R2的2倍
D.若将R1、R2并联接在电源两端,R1的电功率是R2的2倍
【答案】C
【解答】解:由图可以看出,当电压相同时通过R2的电流是R1的2倍,由欧姆定律的变形公式R可得:R1=2R2;
AB、并联电路的总电阻比任何一个电阻都小,在电压一定时,通过的电流更大,故在Ⅲ区域,故AB错误;
C、若将它们串联在电路中,电流相等,由P=I2R知;R1的电功率是R2的2倍,故C正确;
D、若将它们并联接在电路中,电压相等,由P知,R1的电功率是R2的,故D错误。
故选:C。
7.(2024 龙岩二模)如图所示,电源电压不变,闭合开关,当滑动变阻器R2的滑片P从a端滑到b端的过程中,电流表示数变化了0.2A,电压表V1的示数从6V变为2V,电压表V2的示数变化了5V,R1的功率变化了ΔP1,电路总功率变化了ΔP。下列选项正确的是( )
A.电源电压为7.5V B.R2的最大阻值为25Ω
C.ΔP1为0.8W D.ΔP为1W
【答案】A
【解答】解:由图可知,当滑片P在a端时,R1、R2串联,电压表V1测量R1两端的电压;当滑片P在b端时,R1、R2、R3串联,电压表V1测量R1两端的电压,电压表V2测量R2两端的电压;
根据欧姆定律可知:,
即I1=3I2;
滑片P从a端滑动到b端的过程中电流表示数变化了0.2A,
则ΔI=I1﹣I2=3I2﹣I2=2I2=0.2A,
解得:I2=0.1A,I1=0.3A;
由I可知,R1的阻值:R120Ω,
R2的最大阻值:R250Ω,故B错误;
由于电源的电压不变,
由欧姆定律可知,电源电压:U=U1+I1R3=U1′+U2+I2R3,
即6V+0.3A×R3=2V+5V+0.1A×R3,
解得:R3=5Ω,
电源的电压:U=6V+0.3A×R3=6V+0.3A×5Ω=7.5V,故A正确;
滑片在a端时,R1的电功率:P1=U1I1=6V×0.3A=1.8W,
滑片在b端时,R1的电功率:P1′=U1′I2=2V×0.1A=0.2W,
所以R1的功率变化了ΔP1=P1﹣P1′=1.8W﹣0.2W=1.6W,故C错误;
滑片在a端时,电路的总功率:P=UI1=7.5V×0.3A=2.25W,
滑片在b端时,电路的总功率:P′=UI2=7.5V×0.1A=0.75W,
所以电路总功率变化了ΔP=P﹣P′=2.25W﹣0.75W=1.5W,故D错误。
故选:A。
8.(2024 三明二模)如图,电源电压恒定不变,不考虑温度对灯丝电阻的影响。闭合开关,在保持电路连线不变和保证电路安全的情况下,则下列分析正确的是( )
A.变阻器可连入电路的最大阻值为10Ω
B.变阻器可连入电路的最小电阻为4Ω
C.整个电路可达到的最大总功率为3.6W
D.整个电路可达到的最小总功率为2W
【答案】B
【解答】解:分析电路可知,滑动变阻器,灯泡与电流表串联,电压表测量滑动变阻器电压;为保证电路安全,即须保证每个用电器都可以安全使用,
滑动变阻器最大电阻为30Ω,通过滑动变阻器的电流不超过1A,即I≤1A;
因电压表测量滑动变阻器电压,且接入量程为0~3V,则滑动变阻器的电压不超过3V;
灯泡的规格是”4V 2W”,
则R18Ω,
则有:U3V,
即:6V3V,
解得:R滑≤8Ω;
为保证电灯泡安全,则电灯泡电压不超过4V,
电路中电流不超过灯泡的额定电流I额0.5A
即:I≤0.5A;
且电流表接入量程为0~0.6A,为保证电流表安全,电路中电流不应超过0.5A,
I′,
解得:R′滑≥4Ω,
则滑动变阻器的阻值变化范围为:4Ω≤R滑≤8Ω,
故A错误、B正确;
电路中的电流≤0.5A,
最小电流为:I最小0.375A,
则最小功率为:P1=U总I最小=6V×0.375A=2.25W,
最大功率为:P2=U总I=6V×0.5A=3W;
故CD错误。
故选:B。
二.填空题(共5小题)
9.(2025 龙岩一模)如图甲所示电路,电源电压保持不变,开关S闭合后,R1和R2消耗的电功率分别为P0和3P0,则R1:R2= 1:3 ;若将R1和R2按如图乙连接后,接到同一电源上,开关S闭合后,R1消耗的电功率为P1,则P1:P0= 16:1 。
【答案】1:3;16:1
【解答】解:
电路为串联电路,根据串联电路电流处处相等的特点,结合P=I2R可知
所以
在图甲中,R1消耗的电功率分别为P0,根据串联分压原理可知
串联电路电源电压等于各用电器两端电压之和,所以R1两端的电压为,所以由图乙可知,电路为并联电路,根据并联电路各用电器两端电压相等等于电源电压,结合可知。
故答案为:1:3;16:1。
10.(2025 南平二模)如图甲是灯泡L和电阻R的I-U关系图像,灯丝电阻受温度影响,将灯L和电阻R以两种不同的方式接在同一电源上,如图乙、丙,若并联在电源电压为5V的电路中,干路电流为 1.5 A;若图乙中U1:U2=a,图丙中I1:I2=b,则a < (选填“>”“<”或“=”)。
【答案】1.5;<。
【解答】解:(1)根据图甲中电流与电压的关系图像可知,R是定值电阻,L的阻值是变化的,
由图甲可知定值电阻的阻止阻值:,
图丙中灯泡L和电阻R并联,两个电路的总电压都是U=5V,当电阻两端的电压为5V时,通过电阻的电流:,
当灯泡两端的电压为5V时,通过灯泡的电流为I1=0.5A,
干路中的电流为:I=I1+I2=0.5A+1A=1.5A;
(2)图乙中灯泡L和电阻R串联,图乙中U1:U2=a,由于串联电路电流处处相等,
由图甲可知,当电路中电流为0.35A时,R两端的电压为U′2=I′R=0.35A×5Ω=1.75V;
当电路电流为0.4A时,电阻R两端的电压为U″2=2V,
由分析可得:1.75V<U2<2V…………①
由串联电路的电压规律可知,U=U1+U2=5V…………②
由①②两式可得3V<U1<3.25V
a的取值范围
解得1.5<a<1.86…………③
图丙中
由上式可得,④
由③④两式可知。
故答案为:1.5;<。
11.(2024 漳州一模)如图甲所示电路,电源电压不变,闭合开关,滑片从a端移动到b端的过程中,两电表的示数变化关系如图乙所示,则电源的电压为 6 V,R0的电阻为 10 Ω。
【答案】6;10。
【解答】解:由图甲可知,定值电阻R0和滑动变阻器串联,电流表测量电路中的电流,电压表测量滑动变阻器两端的电压;
当滑动变阻器的滑片在a端时,滑动变阻器接入电路中的阻值为0Ω,电路中的总电阻最小,根据欧姆定律可知电路中的电流最大,由图乙可知此时电路中的电流为0.6A,由欧姆定律可知电源电压:U=I1R0=0.6A×R0……①,
当滑动变阻器的滑片在b端时,滑动变阻器接入电路中的阻值最大,电路中的总电阻最大,根据欧姆定律可知电路中的电流最小,
由图乙可知此时电路中的电流:I2=0.2A,滑动变阻器两端的电压UP=4V,
根据串联电路的电压特点和欧姆定律可知电源电压:U=UP+I2R0=4V+0.2A×R0……②
联立①②两式解得:电源电压U=6V,R0=10Ω。
故答案为:6;10。
12.(2024 南平一模)如图甲所示,电源电压保持不变,R1、R2均为定值电阻,R为变阻器。闭合开关S,改变R的阻值,两电压表示数与电流表示数变化关系如图乙,则定值电阻R1的阻值为 1 Ω,电源电压为 12 V。
【答案】1;12。
【解答】解:闭合开关,R1、R2与R0串联,电流表测量电路电流,电压表V1测R1与R的总电压,电压表V2测R1的电压,
根据串联电路电压的规律,故V1的示数大于V2的示数,故b图象为V1的示数与电流表示数变化关系图象,a图象为V2的示数与电流表示数变化关系图象。
当变阻器连入电路的电阻为0时,电路的电流大,由图可知最大电流为4A,V2的示数为4V,
由欧姆定律,R1的阻值为:R11Ω,
根据串联电路的规律及欧姆定律可得电源电压为:
U=U1+U2=U1+I大R2=4V+4A×R2﹣﹣﹣﹣﹣①
当变阻器连入电路的电阻最大时,电路的电流最小,由图可知最小电流为1A,V1的示数为10V,
根据串联电路的规律及欧姆定律可得电源电压为:
U=U01+U2'=U01+I小R2=10V+1A×R2﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②
因电源电压不变,解①②可得:U=12V,R2=2Ω。
故答案为:1;12。
13.(2024 三明二模)如图,电源电压恒定,定值电阻R1与R2的比值为1:2,闭合S1和S2,断开S3,电流表示数为I1,此时R1与R2是 并 联的;断开S1和S2,闭合S3电流表示数为I2,则I1:I2= 9:2 。
【答案】并;9:2。
【解答】解:(1)闭合S1和S2,断开S3,R1与R2并联,电流表测量干路的电流,若电源电压为U,
根据欧姆定律可得,通过R1的电流:I01,
定值电阻R1与R2的比值为1:2,所以R2=2R1,
通过R2的电流:I02,
由并联电路规律可得:I1=I01+I02;
(2)断开S1和S2,闭合S3,R1与R2串联,电流表测量电路中的电流,
根据串联电路电阻规律可得,电路的总电阻:R总=R1+R2=R1+2R1=3R1,
根据欧姆定律可得,I2;
则。
故答案为:并;9:2。
三.实验探究题(共1小题)
14.(2025 海沧区二模)某项目小组用力敏电阻设计电梯超载自动报警系统,项目过程如下。
(1)研究器材:用图甲所示的电路测量力敏电阻R1的阻值随压力F大小变化的关系,电源电压U=6V。
①根据图甲,用笔画线代替导线,将图乙中的实物图连接完整。
②连接电路的过程中,开关应当 断开 。
③闭合开关后,控制压力为1000N,此时电流表示数为1mA,电压表示数如图丙所示,为 2 V,此时R1的阻值为 2000 Ω。经过多组测量,测出R1的阻值和压力F的关系如图丁。
(2)设计电路:已知电磁铁线圈电流达到20mA时,动触点K刚好与触点A分离并接触B。电磁铁线圈的阻值忽略不计。不超载时按下楼层按钮(相当于开关S闭合),电动机启动,电梯运行;超载时电铃报警,电动机无法启动。请将电动机(符号 )和电铃(符号)正确画入图戊中工作电路的虚框中。
(3)载重标定:控制电路电源电压U=6V,R2=100Ω,电梯自重200kg。若成年人体重平均为600N,标定的乘坐总人数不得超过 11 人。
(4)项目改进:综合考虑电梯的运行安全,现需降低电梯的最大载重量,可采取的改进措施有 减小R2的阻值(答案不唯一) 。(回答一条即可)
【答案】(1)见解答;断开;2;2000;
(2)见解答;
(3)11;
(4)减小R2的阻值(答案不唯一)。
【解答】解:(1)①根据图甲,电路连接如图所示:
②连接电路的过程中,为了保护电路,开关应当断开。
③电流表示数为1mA=0.001A,电压表示数如图丙所示,用的是小量程,分度值为0.1V,示数为2V,此时R1的阻值
R12000Ω;
(2)根据超载时压力过大,力敏电阻变小,电路中的电流过大,因而线圈的磁性增强,使得衔铁被吸引下来,此时电铃报警,电动机停止工作,故电铃接下方,电动机接上方,如图所示:
(3)电流达到20mA=0.02A时报警,根据串联电路的特点和欧姆定律知,
I0.02A,
解得R1=200Ω;根据丁图知,此时的压力F=9000N;
而压力等于人和电梯的总重,G=mg+nG';
代入数据有:9000N=200kg×10N/kg+n×600N;
解得n≈11.6人,最大装11人。
(4)项目改进:综合考虑电梯的运行安全,现需降低电梯的最大载重量,线圈中的电流不变,总电阻不变,要力敏电阻增大,则减小R2的阻值。
故答案为:(1)见解答;断开;2;2000;
(2)见解答;
(3)11;
(4)减小R2的阻值(答案不唯一)。
四.解答题(共2小题)
15.(2025 三明一模)如图是小华为家里空调设计的自动控制电路简图。控制电路中,电源电压U=6V(电源电压可调),定值电阻R0=10Ω,Rt为热敏电阻,R1的阻值随温度变化关系如表所示。电压鉴别器可控制工作电路开关S的通断。当a、b间的电压Uab≥0.15V时,开关S接通,空调开始工作,空调额定制冷输入功率为1892W。求:
(1)空调正常工作时,工作电路的电流。
(2)当室内温度为20℃时,空调能否启动制冷?
(3)为了省电节能,要求室内温度到达30℃时空调才启动制冷,请提出一种可行措施,并计算说明。
温度t/℃ 15 20 25 30 35 40
电阻R1/Ω 450 420 390 360 330 300
【答案】(1)空调正常工作时,工作电路的电流8.6A。
(2)当室内温度为20℃时,空调不能启动制冷;
(3)为了省电节能,要求室内温度到达30℃时空调才启动制冷,把控制电路的电压调到5.55V。
【解答】解:(1)空调额定制冷输入功率为P=1892W,工作电路的电流
I8.6A;
(2)当室内温度为20℃时,热敏电阻R1=420Ω;
根据串联电路的特点,电路的总电阻R=R1+R0=420Ω+10Ω=430Ω;
控制电路中的电流I0.014A,
此时R0的电压U0=IR0=0.014A×10Ω=0.14V<0.15V;空调不能启动制冷;
(3)要求室内温度到达30℃时空调才启动制冷,热敏电阻阻值变为360Ω,
当a、b间的电压Uab=0.15V时,电流I'0.015A,
热敏电阻的电压U1=I'R1=0.015A×360Ω=5.4V,
电源电压U'=5.4V+0.15V=5.55V。
答:(1)空调正常工作时,工作电路的电流8.6A。
(2)当室内温度为20℃时,空调不能启动制冷;
(3)为了省电节能,要求室内温度到达30℃时空调才启动制冷,把控制电路的电压调到5.55V。
16.(2024 泉州一模)如图是可自动调节浴室温度的灯暖型浴霸的简易电路图。控制电路中,电源电压为U1,定值电阻R0的阻值为15Ω,热敏电阻Rt的阻值随温度变化关系如表所示,电磁继电器线圈电阻不计。工作电路中,电源电压U2恒为220V,浴霸的两只灯泡均标有“220V 275W”的字样。当通过电磁继电器线圈的电流I达到60mA时,衔铁被吸下,工作电路断开;当通过电磁继电器线圈的电流I≤40mA时,衔铁被释放,工作电路闭合。
(1)求工作电路闭合时,通过工作电路的总电流。
(2)若浴室的温度不能超过40℃,求控制电路电源电压的最小值。
(3)若控制电路电源电压为12V,求浴室温度的调节范围。
(4)为了使浴室的控制温度升高,只增加电磁继电器线圈的匝数,这种方法是否可行?请说明理由。
温度t/℃ 16 20 24 28 32 36 40
电阻Rt/Ω 300 285 265 243 215 185 150
【答案】(1)工作电路闭合时,通过电路的总电流为2.5A;
(2)若浴室内的温度最高不得超过40℃,则控制电路的电源电压U1最小值为9.9V;
(3)若电源U1电压恒定为12V,则将此装置安放在浴室内,浴室内温度可控制的范围是20℃~36℃;
(4)不可行;增大线圈匝数时,线圈电阻改变不大,对电流影响很小,但是会导致电磁铁磁性增强,结果是在电流较小(热敏电阻R更大,温度更低)的情况下,就能产生足够的磁力将衔铁吸下来,即该方法会降低浴室的温度
【解答】解:(1)每只灯泡正常发光时的电流:I1.25A,
通过电路的总电流:I总=2I=2×1.25A=2.5A;
(2)当R1温度为40℃时,其阻值R1=150Ω;
因为R1和R0串联,所以R总=R1+R0=150Ω+15Ω=165Ω;
I1=60mA=0.06A,控制电路的最小电压为:U1=I1R总=0.06A×165Ω=9.9V;
(3)取临界情况,当电流为I=60mA=0.06A时:
因Rt+R0200Ω,
所以,R1=240Ω﹣R0=200Ω﹣15Ω=185Ω,由表可得对应的温度为36℃;
当电流为I′=40mA=0.04A时:
因R1′+R0300Ω,
所以,R1′=300Ω﹣R0=300Ω﹣15Ω=285Ω,由图可得对应的温度为20℃;
由此可知室内温度可控制在20℃~36℃范围内;
(4)增大线圈匝数时,线圈电阻改变不大,对电流影响很小,但是会导致电磁铁磁性增强,结果是在电流较小(热敏电阻R更大,温度更低)的情况下,就能产生足够的磁力将衔铁吸下来,即该方法会降低浴室的温度,所以该方法不可行。
答:(1)工作电路闭合时,通过电路的总电流为2.5A;
(2)若浴室内的温度最高不得超过40℃,则控制电路的电源电压U1最小值为9.9V;
(3)若电源U1电压恒定为12V,则将此装置安放在浴室内,浴室内温度可控制的范围是20℃~36℃;
(4)不可行;增大线圈匝数时,线圈电阻改变不大,对电流影响很小,但是会导致电磁铁磁性增强,结果是在电流较小(热敏电阻R更大,温度更低)的情况下,就能产生足够的磁力将衔铁吸下来,即该方法会降低浴室的温度。
五.计算题(共6小题)
17.(2025 三明一模)如图,电源电压恒为6V,R1、R2为定值电阻,其中R1的阻值为10Ω,闭合开关S后,电压表的示数为2V。求:
(1)电流表A的示数。
(2)R2的阻值。
(3)通电1min,R1消耗的电能。
【答案】(1)电流表A的示数为0.4A;
(2)R2的阻值为5Ω;
(3)通电1min,R1消耗的电能为96J。
【解答】解:(1)由图可知,当开关S闭合时,R1、R2串联,电流表测量电路中的电流,电压表测量R2两端的电压;
根据串联电路的电压的特点可知,R1两端的电压:U1=U﹣U2=6V﹣2V=4V,
电路中的电流:I=I2=I10.4A;
即电流表示数为0.4A;
(2)由I可知,R2的阻值:R25Ω;
(3)通电1min,R1消耗的电能:W1R1t=(0.4A)2×10Ω×1×60s=96J。
答:(1)电流表A的示数为0.4A;
(2)R2的阻值为5Ω;
(3)通电1min,R1消耗的电能为96J。
18.(2025 宁德二模)如图所示,电源电压6V,灯L标有“6V,6W”的字样。开关S闭合时,电流表示数为3A。求:
(1)灯L正常工作时的电流;
(2)R的阻值;
(3)持续工作1min电路消耗的总电能。
【答案】(1)灯L正常工作时的电流是1A;
(2)R的阻值是3Ω;
(3)持续工作1min电路消耗的总电能为1080J。
【解答】解:(1)由灯泡的参数可知,灯泡正常工作时的电压U额=6V,功率为P额=6W,
由P=UI可得。灯泡正常发光的电流:;
(2)由图可知,开关闭合时,灯泡与电阻并联,电流表测量干路电流,
根据并联电路电流规律可得,通过R的电流为:
IR=I﹣IL=3A﹣1A=2A,
由欧姆定律可得,R的阻值为;
(3)消耗的总电能为:W=UIt=6V×3A×1×60s=1080J。
答:(1)灯L正常工作时的电流是1A;
(2)R的阻值是3Ω;
(3)持续工作1min电路消耗的总电能为1080J。
19.(2025 三明二模)如图所示是科创小组为鱼缸设计的自动补水装置示意图,长方体鱼缸底面积大小为0.4m2,缸底放入一个实心景观石。控制电路的电源电压恒为6V,R0为保护电阻,RF是一个固定于鱼缸底部的力敏电阻,其阻值与其所受水压力的大小成反比,力敏电阻在水中的受力面积为0.02m2。当鱼缸水位处于设计的最低水位0.1m时,RF为20Ω,控制电路中的电流为0.2A,弹簧将衔铁拉起,工作电路接通,水泵开始为鱼缸注水,当水位达到设计的最高水位时,控制电路的电流为0.4A,电磁铁将衔铁吸合,工作电路断开,水泵停止注水。注水过程水未溢出,不考虑电磁铁线圈的电阻、力敏电阻的厚度及水流冲力的影响。
(1)处于最低水位时,力敏电阻受到水压力的大小是多少?
(2)保护电阻R0的阻值是多少?
(3)设计的最高水位是多少?
(4)若从最低水位0.1m开始注水,当注入水的体积为0.11m3时恰好达到最高水位,工作电路断开,水泵停止注水。求缸中水从最低水位上升至最高水位,景观石对缸底的压力大小变化量。
【答案】(1)处于最低水位时,力敏电阻受到水压力的大小是20N;
(2)保护电阻R0的阻值是10Ω;
(3)设计的最高水位是0.4m;
(4)若从最低水位0.1m开始注水,当注入水的体积为0.11m3时恰好达到最高水位,工作电路断开,水泵停止注水。求缸中水从最低水位上升至最高水位,景观石对缸底的压力大小变化量为100N。
【解答】解:
(1)在最低水位时,力敏电阻受到水的压强
受到水的压力
(2)在最低水位时,R0与RF串联,串联电路总电阻
R0的阻值R0=R﹣RF=30Ω﹣20Ω=10Ω
(3)在最高水位时,串联电路总电阻变为
此时力敏电阻的阻值R′F=R′﹣R0=15Ω﹣10Ω=5Ω
阻值与其所受水压力的大小成反比,所受到水压力与深度成正比,有
即
(4)鱼缸从最低水位到最高水位的总体积
景观石排开水体积的增加量
景观石对缸底的压力大小变化量就是浮力的增加量,因此。
答:(1)处于最低水位时,力敏电阻受到水压力的大小是20N;
(2)保护电阻R0的阻值是10Ω;
(3)设计的最高水位是0.4m;
(4)若从最低水位0.1m开始注水,当注入水的体积为0.11m3时恰好达到最高水位,工作电路断开,水泵停止注水。求缸中水从最低水位上升至最高水位,景观石对缸底的压力大小变化量为100N。
20.(2025 厦门三模)如图所示的电路,电源两端的电压U保持不变。电阻R1的阻值是10Ω。当开关S闭合时,电流表A1的示数是0.6A,电流表A的示数是0.9A。求:
(1)电源电压;
(2)电阻R2的阻值。
【答案】(1)电源电压为6V;
(2)电阻R2的阻值为20Ω。
【解答】解:由电路图可知,两电阻并联,电流表A1测R1支路的电流,电流表A测干路中的电流。
(1)因并联电路中各支路两端的电压相等,且等于电源电压,
所以,由I可得,电源的电压:
U=U2=U1=I1R1=0.6A×10Ω=6V;
(2)由并联电路的电流规律知,通过电阻R2的电流为:I2=I﹣I1=0.9A﹣0.6A=0.3A,
电阻R2的阻值:R220Ω。
答:(1)电源电压为6V;
(2)电阻R2的阻值为20Ω。
21.(2024 南平一模)如图所示的电路中,R1的阻值为15Ω。开关S1、S2闭合,电流表A1的示数为0.2A,电流表A2的示数为0.3A。求:
(1)电源电压。
(2)电阻R2的阻值。
(3)电路的总电流。
【答案】(1)电源电压为3V。
(2)电阻R2的阻值为10Ω。
(3)电路的总电流为0.5A。
【解答】解:由图可知,当开关S1、S2闭合时,两电阻并联,电流表A1测量通过R1的电流,电流表A2测量通过R2的电流;
(1)因并联电路两端电压相等,所以由I可得,电源电压:U=U1=I1R1=0.2A×15Ω=3V;
(2)由I可得,R2的电阻值:R210Ω;
(3)因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,所以电路的总电流:I=I1+I2=0.2A+0.3A=0.5A。
答:(1)电源电压为3V。
(2)电阻R2的阻值为10Ω。
(3)电路的总电流为0.5A。
22.(2024 龙岩二模)电梯为居民出入带来很大的便利,小岩查阅资料了解到,出于安全考虑,电梯都设置了超载自动报警系统,其工作原理如图甲所示,电路由工作电路和控制电路组成,工作电路电源电压恒为220V,当电梯没有超载时,动触点K与静触点A接触,闭合开关S,电动机正常工作;当电梯超载时,动触点K与静触点B接触,电铃发出报警声,即使闭合开关S,电动机也不工作。控制电路电源电压恒为6V,保护电阻R1的阻值为100Ω,电阻式压力传感器(压敏电阻)R2的阻值随压力F大小变化的关系如图乙所示。控制电路中的开关S1始终闭合,当电磁铁线圈中电流达到20mA时,动触点K刚好接触静触点B,电铃发出报警声。电磁铁线圈的阻值忽略不计。
(1)若电动机的额定功率为440W,正常工作时通过它的电流是多少?
(2)当该电梯厢内乘客的总质量为1100kg时,通过计算说明电梯是否超载。
(3)求压敏电阻R2电功率的最大值。
【答案】(1)若电动机的额定功率为440W,正常工作时通过它的电流2A;
(2)当该电梯厢内乘客的总质量为1100kg时,电梯是超载。
(3)求压敏电阻R2电功率的最大值0.08W。
【解答】解:(1)由图可知,电动机正常工作时电压为220V,
由P=UI可得,正常工作时通过的电流:
I12A;
(2)当控制电路中电流I2=200mA=0.02A时,由I可得,电路中的总电阻:
R总300Ω;
由图可知,R1、R2串联,则R2=R总﹣R1=300Ω﹣100Ω=200Ω,
由乙图可知,当R2=200Ω时,压力F=9×103N,
当该电梯厢内乘客的总质量为1100kg时,乘客对电梯厢的压力F′=G=mg=1100kg×10N/kg=1.1×104N,
由于F′>F,所以电梯超载;
(3)压敏电阻R2的功率P2=U2I=(U﹣U1)I=(6V﹣I×100Ω)I=﹣100I2+6I=﹣100(I﹣0.03)2+0.36;
当I=0.03A时,R2的功率可以达到最大,而电路中的最大电流I=20mA=0.02A,最接近最大电流,故I=0.02A时,
R2的功率P2=U2I=(U﹣U1)I=(6V﹣0.02A×100Ω)×0.02A=0.08W。
故答案为:(1)若电动机的额定功率为440W,正常工作时通过它的电流2A;
(2)当该电梯厢内乘客的总质量为1100kg时,电梯是超载。
(3)求压敏电阻R2电功率的最大值0.08W。
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