一、初中物理欧姆定律问题
1.某同学利用如图甲所示的电路图测定小灯泡电阻,电路中电源电压保持4.5V 不变,灯泡上标有“2.5V ,?A ”字样,滑动变阻器上标有“50Ω 1A ”。闭合开关,将滑片P 滑到某一位置时,两电表的示数如图乙所示,则下列说法不正确的是( )
A .此时灯泡的电阻为8Ω
B .此时灯泡和滑动变阻器的阻值之比为8∶7
C .该电路能探究串联电路电流的特点
D .该电路能探究电流与电压的关系 【答案】D 【解析】 【分析】
由图示电路图可知,灯泡与滑动变阻器串联,电流表测电路电流,电压表测灯泡两端电压;由图示电表确定其量程与分度值,读出其示数,应用串联电路特点与欧姆定律分析答题。 【详解】 A .此时灯泡电阻
L 2.4V
8Ω0.3A
U R I =
== 故A 正确,不符合题意; B .滑动变阻器两端电压
L = 4.5V 2.4V 2.1V U U U -=-=滑
此时灯泡与滑动变阻器的阻值之比
L L 2.4V 82.1V 7
R U R U ===滑滑 故B 正确,不符合题意;
C .利用该电路可以探究串联电路电流特点,故C 正确,不符合题意。
D .探究电流与电压的关系,应控制电阻阻值不变,而灯泡电阻随温度升高而增大,因此该电路不能探究电流与电压的关系,故D 错误,符合题意。 故选D 。
2.在图所示的电路中,电源电压U 保持不变。现有如下两种操作:①用电压为2U 的电源
替换原来的电源;②将滑动变阻器滑片向右移。其中可以使电流表A 1示数与A 2示数的比值变大的操作有
A .只有①可行
B .只有②可行
C .①②都不行
D .①②都可行
【答案】B 【解析】 【详解】
由图可知,R 1和R 2并联,电流表A 1测量干路中的电流,电流表A 2测量通过R 2的电流,用电压为2U 的电源替换原来的电源,两电阻不变,由I =U
R
可知电流表A 1示数与A 2示数大小不变,两电表示数之比也不变,不可行;
并联电路中各个用电器两端的电压相等,由并联电路电流的特点和欧姆定律可知,电流表A 1示数与A 2示数的比值
121
1222212
111U I I I R R I U I I I R R +==+=+=+,
将滑动变阻器滑片向右移,接入电路中的电阻变大,即R 2的阻值变大,R 1的阻值不变,
2
1R R 变大,2I I 变大,电流表A 1示数与A 2示数的比值变大,②可行,故选B 。
3.如图甲所示的电路中,电源电压保持不变,闭合开关 S 后,滑片 P 从 b 端移动到 a 端的过程中,电压表示数 U 与电流表示数 I 的关系图像如图乙所示,下列判断正确的是( )
A .电源电压为 4V
B .电路总功率的最大值为 2.4W
C .R 1 电功率的最小值为 0.4W
D .R 2 的最大阻值为 10Ω
【答案】C 【解析】 【详解】
由图甲可知,两电阻串联,电压表测R 2两端的电压,电流表测电路中的电流;当滑片于a 端时,其接入电路电阻为0,电路中的电流最大,由图乙可知I 1=0.6A ,由U
I R
=可得,电源的电压
1110.6A U I R R ==?…①
当滑片于b 端时,变阻器接入电路中的电阻最大,电路中的电流最小,由图乙可知,I 2=0.2A ,U 2=4V ,则滑动变阻器的最大阻值
2224V
=20Ω0.2A
U R I =
= 故D 错误;
因串联电路中总电压等于各分电压之和,所以电源的电压
21210.2A 4V U I R U R =+=?+…②
因电源的电压不变,由①②可得
110.6A 0.2A 4V R R ?=?+
解得:R 1=10Ω,电源的电压
10.6A 0.6A 10Ω6V U R =?=?=
故A 错误; 电路消耗的最大功率
116V 0.6A 3.6W P UI ==?=
故B 错误;
R 1电路消耗的最小功率
221210.2A 10Ω0.4W P I R ==
?=() 故C 正确。 故选C 。
4.在图所示的电路中,W 为一个稳压管,其作用是确保C 、D 之间的电压U CD 不变,只要流过稳压管W 的电流在5mA 和25mA 之间,U CD 将稳定为15V 。R 2为一可变电阻,它的最小值为1000Ω,最大值为无穷大(即断路)。设电源电压U 为25V ,则当R 2变化时,为了确保U CD 为15V ,则R 1阻值为范围应为( )
A .250Ω~2000Ω
B .400Ω~500Ω
C .250Ω~400Ω
D .500Ω~2000Ω
【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】
当R 2的电阻是1000Ω时,通过R 2的电流为
15V
=0.015A=15mA 1000Ω
由于稳压管的电流范围是5mA 到25mA ,则通过R 1的电流为20mA 到40mA ,根据欧姆定律可以计算出R 1的电阻范围
10V =5000.02A Ω,10V
=2500.04A
Ω 即R 1的电阻范围500Ω~250Ω之间;同理,当R 2的电阻是无穷大时,由于稳压管的电流范围是5mA 到25mA ,可以计算出R 1的电阻范围在2000Ω~400Ω之间;而这两部分的公共部分是400Ω~500Ω。 故选B 。
5.小李连接了图甲所示的电路,电源电压不变,电流表量程均为0.6A ,定值电阻R 1=10Ω,闭合开关S 后再闭合开关S 1或S 2,将滑动变阻器滑片从最右端向左调节至中点的过程,电压表与电流表A 2示数的I -U 图象如图乙,下列说法正确的是( )
A .开关S 1、S 2闭合,电路中最小电流为0.15A
B .电源电压为4V
C .滑动变阻器的最大阻值为20Ω
D .整个电路通过的最大电流为0.3A
【答案】C
【分析】 【详解】
当闭合开关S 和S 1
时,电路为滑动变阻器与定值电阻R 1串联,电压表测R 1两端电压,电流表A 2测整体电流,则由欧姆定律可知电压表与电流示数之比为定值电阻R 1的阻值10Ω,观察乙图可知,a 曲线表示闭合开关S 和S 1时的电表变化,则b 曲线表示闭合开关S 和S 2时的电表变化。当闭合开关S 和S 1时,当滑片位于中点时,电路电阻最小,由乙图可知此时对应电流最大为0.3A ,对应电压为3V ,当滑片位于最右端时,滑动变阻器全部接入电路,此时电路电流最小,为0.2A ,对应电压为2V ,则由欧姆定律及串联分压可得
121
3V 0.3A 2
U U U R =+=+?滑
122V 0.2A U U U R ''=+=+?滑
解得电源电压为6V ,滑动变阻器最大阻值为20Ω;当闭合开关S 和S 2时对应曲线b ,电路为R 2与滑动变阻器串联,电压表测R 2两端电压,电流表测电路电流,则由乙图可求R 2阻值为
2224V
20Ω0.2A
U R I =
== 则当开关S 1、S 2闭合,电路为R 1与R 2并联,整体与滑动变阻器串联,则若要电路电流最小,则应电阻最大,滑动变阻器滑到最大阻值处,此时电路总电阻为
121210Ω20Ω80
20ΩΩ10Ω20Ω3
R R R R R R ?'=+=+=++滑总
则最小电流为
min 6V
0.225A 80Ω3
U I R =
=
='
总 当闭合开关S 、S 1、S 2,滑动变阻器滑到最左端时,电路为R 1与R 2并联,此时电路电阻最小,电流最大,为
max 12126V 6V
0.9A 10Ω20Ω
U U I I I R R ''=+=+=+=
电流表量程均为0.6A ,故电路中最大电流为0.6A ,故D 错误。故选C 。
6.图为复杂电路的一部分,电阻R 1、R 2、R 3的阻值之比为1:2:3,通过这三个电阻的电流之比为4:1:2.则电流表A 1、A 2的示数之比为( )
A .1:1
B .2:1
C .3:1
D .4:1
【答案】B
【分析】 【详解】
三个电阻R 1、R 2、R 3的电流之比为4:1:2,设比例中的每一份为1A ,则I 1=4A ,I 2=1A ,I 3=2A ;电阻R 1、R 2、R 3的阻值之比为1:2:3,设比例中的每一份为1Ω,则R 1=1Ω,R 2=2Ω,R 3=3Ω;根据欧姆定律U IR =可得:三个电阻两端电压分别为:U 1=4V ,U 2=2V ,U 3=6V ;又因为R 1与R 2的左端电势相等,可知只有当R 1与R 2的电流反向时,才能使R 3两端的电压等于6V ,故画出电流可能的流向,有两种情况,如图所示:
因所有进入某节点的电流的总和等于所有离开这节点的电流的总和,则: 图1中
113A 4A+2A=6A I I =+= 232A 2A+1A=3A I I =+=
故流过A 1、A 2的示数之比为2:1; 图2中
113A 4A+2A=6A I I =+= 232A 2A+1A=3A I I =+=
故流过A 1、A 2的示数之比仍为2:1; 故A 、C 、D 不符合题意,B 符合题意。 故选B 。
7.如图是小成测量未知电阻R x 的实验电路,电源两端电压不变,其中R 0为阻值已知的定值电阻.当开关S 、S 1闭合,开关S 2断开时,电流表示数为I 1;当开关S 、S 2闭合,开关S 1断开时,电流表示数为I 2.则下列四个选项中,R x 的表达式正确的是( )
A.R x=21
2
I I
I
-
R0B.R x=20
1
I R
I
C.R x=20
12
I R
I I
-D.R x=
1
21
I
I I
-R0
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】
由电路图可知,当开关S、S1闭合,开关S2断开时,R0与R x并联,电流表测干路的电流,记为I1,当开关S、S2闭合,开关S1断开时,R0与R x并联,电流表测R0支路电流,示数为I2,因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,所以,通过R x的电流:I x=I1-I2,因并联电路中各支路两端的电压相等,电源的电压:U=I2R0,,则R x的阻值:R x=20
12
I R
I I
-
故选C。
8.小梦将定值电阻R1与滑动变阻器R2接入电源电压不变的电路中,如图所示.闭合开关S,各表均有一定示数,滑动变阻器的滑片向右滑动到一定位置过程中,电流表、电压表V1和V2示数变化量分别为ΔI、ΔU1、ΔU2.下列说法正确的是
A.V1示数不变,V2示数变大
B.V1示数变小,V1示数和电流表示数之比变小
C.V2示数变大,ΔU1>ΔU2
D.电流表示数变小,1
U
I
?
?
不变
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】
由图知:定值电阻和滑动变阻器串联,电压表V1测量定值电阻两端电压,电压表V2测量滑动变阻器两端电压,电流表测量电路电流。
A.在串联电路中,电阻具有分压作用。滑动变阻器滑片向右移动过程中,滑动变阻器接入电路电阻增大,根据串联电路用电器两端电压与其阻值成正比知,滑动变阻器两端电压增大,即电压表V2示数增大,而电源电压一定,所以电压表V1示数减小.此选项错误;B.由A知,电压表V1示数减小,但定值电阻阻值一定,所以V1示数和电流表示数之比即定值电阻阻值不变。此选项错误;
C.由A知,电压表V2示数增大,但电源电压一定,前后两种情况下定值电阻和滑动变阻器两端电压变化程度相同,即,ΔU1=ΔU2。此选项错误;
D.定值电阻阻值不变,滑动变阻器滑片向右移动过程中,滑动变阻器接入电路电阻增大,电路总电阻增大,电源电压一定,由欧姆定律知,电路电流减小,所以电流表示数减小。滑片在不同位置时,定值电阻两端电压变化量与通过的电流变化量之比为R1,而R1是定值电阻,所以不变。此选项正确。
故选D。
9.如图所示的四个电路中,电源电压保持不变,为已知阻值的定值电阻,则四个电路中无法测出未知电阻阻值的电路是
A.B.
C.D.
【答案】B
【解析】
【详解】
A.由电路图可知,开关S断开时,电路为R0的简单电路,电流表测通过R0的电流I0,则电源电压
U=I0R0;
开关S闭合时,R0与R x并联,电流表测干路电流I,此时通过R x的电流
I x=I?I0,
由并联电路中各支路两端的电压相等可得未知电阻R x阻值:
R x=,
故A可行,不符合题意;
B.由电路图可知,开关S闭合时,电路为R0的简单电路,电压表测电源两端的电压U;
当开关S断开时,R0与R x串联,电压表仍测电源两端的电压U,无法测出R x两端的电压,从而无法测出R x的阻值,故B不可行,符合题意;
C.由电路图可知,开关S闭合时,电路为R x的简单电路,电压表测电源两端的电压U;当开关S断开时,R0与R x串联,电压表测R x两端的电压U x,由串联电路中总电压等于各分电压之和可得,R0两端的电压
U0=U?U x,
由串联电路中各处的电流相等可得,电路中的电流
I==,
则
R x==,
故C可行,不符合题意;
D.由电路图可知,开关S闭合时,电路为R0的简单电路,电流表测电路中的电流I1,则电源电压
U=I1R0;
当开关S断开时,R0与R x串联,电流表测电路中的电流I2,则电路中的总电阻
R==,
由串联电路中总电阻等于各分电阻之和可得
R x=R?R0=?R0,
故D可行,不符合题意。
10.如图电路,电源电压保持不变.闭合开关S,向右移动滑动变阻器滑片P的过程中,下列说法正确的是()
A.滑片可在R2上向右任意移动
B.电流表A1示数不变,A2示数变小
C.电压表V示数与电流表A2示数的比值变大
D.滑动变阻器功率的变化量与整个电路功率变化的量相等
【答案】D
【解析】
A .从电路图可以看到,当滑片P 向右移动到最右端时,此时滑动变阻器接入电路中的电阻阻值为零,电路会被短路,电路会损坏,没有电流流过电阻1R ,所以滑片不可在R 2上向右任意移动,A 错误;
B .从电路图可以看到,这是一个并联电路,电阻1R 和滑动变阻器2R 并联接在电路中,
1R 两端的电压是电源电压,大小不变,自身电阻大小不变,根据欧姆定律可知,流过1
R 的电流大小不变,即电流表A 1示数不变,但是滑动变阻器2R 接入电路的电阻在变小,那么流过2R 的电流在变大,电流表A 2测的是干路电流大小,根据并联电路电流规律,干路电流在变大,即电流表A 2示数在变大,B 错误;
C .从电路图可以看到,电压表V 示数是电阻1R 两端电压大小,也是电源电压大小,大小不变,但是电流表A 2示数在变大,那么电压表V 示数与电流表A 2示数的比值变小,C 错误;
D .当滑动变阻器接入电路的阻值从2R 变为'
2R 时,电功率的变化量为
22
'22
2'22
U U P P P R R ?=-=-
整个电路电功率变化的量为
22
'
''121222
U U U U U U P P P U U R R R R R R ?????=-=+-+=- ? ?????
即2P P ?=?,滑动变阻器功率的变化量与整个电路功率变化的量相等,D 正确。
11.实验中,某同学认为在没有电流表的情况下,利用电压表和已知阻值的定值电阻R 0也可以测量未知电阻R x 的阻值,并设计了电路图,下列图中不可以实现测量R x 阻值的电路图是()
A .
B .
C .
D .
【答案】B 【解析】
【详解】
A.当开关闭合时,R0短路,电压表测电源电压,设此时示数为U1;当开关断开时,R0与R x串联,电压表测R x的电压,设此时示数为U2,则此时R0两端的电压为U1-U2;根据串联电路电流处处相等可列出等式
122
0X
U U U
R R
-
=
R x可求出,故此电路可以测出R x阻值;故A不符合题意;
B.当开关闭合时,R x被短路,电压表测电源电压,当开关断开时,R X与R0串联,电压表仍测电源电压,无法推导出通过R x的电流,故此电路不能测出R x阻值;故B符合题意;C.当开关掷到1档时,只有R X接入电路,电压表示数等于电源电压,设此时示数为U1,当开关掷到2档时,R x与R0串联,电压表测R x的电压,设此时示数为U2,则此时R0两端电压为U1-U2,根据串联电路电流处处相等可列出等式
212
X0
U U U
R R
-
=
可求出出R x,故此电路可以测出R X阻值;故C不符合题意;
D.当开关掷到1档时,只有R0接入电路,电压表示数等于电源电压,设此时示数为U1,当开关掷到2档时,R x与R0串联,电压表测R0的电压,设此时示数为U2,则此时R X两端电压为U1-U2,根据串联电路电流处处相等可列出等式
212
X0
U U U
R R
-
=
可求出出R x,故此电路可以测出R x阻值;故D不符合题意。
故选B。
12.如图甲所示,已知电流表的量程为0~0.6A,电压表的量程为0~6V,滑动变阻器R2的规格为“40Ω 0.5A”。闭合开关S后,调节滑动变阻器的滑片P,得到电流表与电压表的示数关系如图乙所示。在保证电路安全的前提下,下列说法中正确的是()
A.R1的阻值为20Ω
B.电压表的变化范围是3V~6V
C.滑动变阻器的取值范围是6Ω~40Ω
D.电路总功率的变化范围是1.28W~4W
【答案】B
【解析】
【分析】
根据图像,利用串联电路特点和欧姆定律,求出电源电压和电阻R 1的值,根据变阻器铭牌和电表的量程,求出变阻器接入电路的阻值范围,由P UI =求电路的总功率。 【详解】
A .由甲图知道,R 1 与R 2 串联,电压表测R 2 的电压,根据串联电路特点,由图乙可知
1111.3V A 50U U I R R =+=+?滑------① 2112.5V A 30U U I R R =+=+?滑------②
由①②解得:R 1 =10Ω,U =8V ,故A 错误;
BCD .由滑动变阻器R 2的规格为“40Ω 0.5A ”,当移动滑片使电流表示数达到I 大=0.5A 时,变阻器接入电路的电阻最小,电压表的示数最小,由P=UI 可得此时电路的总功率最大,则电压表的示数最小为
18V 0.5A 10Ω=3V U U I R --?==小大
变阻器接入电路的最小电阻
Ω3V
0 6.5A
R U I =
==小小大 电路的最大总功率
8V 0.5A 4W P UI ==?=大大
根据串联电路的分压特点,变阻器接入电路的电阻越大,其两端电压越高,最高电压不超过6V ,定值电阻R 1两端的电压为
18V 6V 2V U U U =-=-=大
此时的总电流为
112V 0.2A 10Ω
U I R =
==小 滑动变阻器的最大电阻为
6V
30Ω0.2A
U R I =
==大大小 电路的最小功率为
22
1W ()8V 1.610Ω30Ω
U P R R ===++小大 综上所述,电压表的变化范围是3V~6V ;滑动变阻器的取值范围是6Ω~30Ω;电路总功率的变化范围是1.6W~4W ,故B 正确、CD 错误。 故选B 。
13.如图所示,电源电压不变,a 、b 、c 为电流表或电压表。滑动变阻器最大阻值为R 3,先闭合S 1再闭合S 2,发现b 表和c 表的读数均有明显变化。下列判断正确的是( )
A .a 表可能是电压表,也可能是电流表
B .若b 表是电流表,先闭合S 1,再闭合S 2,a 表读数变大
C .若b 表是电压表,闭合S 1断开S 2移动变阻器的滑片时,b 、c 两表示数变化量的比值不变
D .若R 1=R 2=R 3,则控制开关状态和滑片位置,得到电路最大功率为最小功率的4倍 【答案】CD 【解析】 【详解】
A .由题意可知,c 表应该是电流表,不能是电压表,否则整个电路没有电流;假设a 表是电流表,b 表是电流表,那么整个电路会短路,这样不符合题意,所以b 表不能是电流表,假设b 表是电压表,那么电流流过变阻器后,就不会再流过电阻R 1、R 2,而是流过下面的a 表,即使再闭合S 2,c 表的示数都不会变化,这与题意不符合,所以a 表不能是电流表,只能是电压表,A 错误;
B .若b 表是电流表,先闭合S 1,那么滑动变阻器就会被短路,电路只有电阻R 1接入,再闭合S 2,电路有电阻R 1、R 2并联接入,这样a 表的读数是不变的,都是电源电压的大小,B 错误;
C .若b 表是电压表,闭合S 1断开S 2,只有电阻R 1、R 3串联接入电路,移动变阻器的滑片时,假设从'
3R 变到''
3R 时,b 表的示数从''3U 到'
3U ,c 表的读数从''I 到'I ,可得到
''31U U I R =-
''''31U U I R =-
b 表示数变化量是
()'''
'''331U U U I I R ?=-=-
c 表示数变化量是
'''I I I ?=-
那么b 、c 两表示数变化量的比值是
()'''
1
1'''I I R U R I I I
-?==-?- 即这个比值大小不变,C 正确;
D .假设123R R R R ===,并且b 表是电压表,那么这个电路是电阻R 1、R 2并联后再和R 3串联,当R 3接入电路的电阻为零时,并且S 1、S 2都闭合时,R 1和R 2并联,电路中的总
电阻最小,根据
2
U
P
R
=可知,电路的总功率最大,大小是
22222
max
12
2
U U U U U
P
R R R R R
=+=+=
当R3接入电路的电阻最大时,并且S1闭合,S2断开时,R1和R3串联,这时电路的总电阻最大,根据
2
U
P
R
=可知,电路的总功率最小,大小是
22
min
13
2
U U
P
R R R
==
+
那么
22
max min
2
::4:1
2
U U
P P
R R
==
即max min
4
P P
=,可得到电路最大功率为最小功率的4倍,D正确。
14.小华连接了如图甲所示的电路,电流表的量程为0~3A,两滑动变阻器的最大阻值相等,闭合开关S、S1,将变阻器R2滑片置于最下端,将变阻器R1滑片从最下端向最上端移动;闭合开关S、S2,将变阻器R2滑片由最下端逐渐向上移动至最上端。两种情况电流表示数与电压表示数变化情况如图乙,下列说法正确的是()
A.电源电压为6V
B.定值电阻R0的阻值为10Ω
C.电路中消耗的最大功率为3. 6W
D.同时闭合三开关,将变阻器R2滑片置于最上端,滑动变阻器R1的取值范围为2.
5Ω~20Ω
【答案】ABD
【解析】
【分析】
【详解】
A.闭合开关S、S1,1R与2R串联,电流表测电路中的电流,电压表测1R两端的电压,将
变阻器R 2滑片置于最下端,则是将2R 的最大阻值连入了电路,将变阻器R 1滑片从最下端向最上端移动,1R 连入电路的电阻变小,则电路的总电阻变小,电源电压不变,电路中电流变大,根据I =
U
R
可知2R 两端电压变大,则电压表示数变小,由图乙电压随电流增大而减小的图像知,1R 阻值最大时,分压最大为3V ,因两滑动变阻器的最大阻值相等,所以电源电压为
U 电源=3V+3V=6V
由图像可知1R 阻值为0时,此时电路中的电流最大为0.3A ,两滑动变阻器的最大阻值相等,1R 与2R 的最大阻值为
1R 大=
6V
0.30A
=20Ω 故A 正确;
B .闭合开关S 、S 2,0R 与2R 串联,电流表测电路中的电流,电压表测0R 两端的电压,将变阻器R 2滑片由最下端逐渐向上移动至最上端,2R 连入电路的电阻变小,则电路的总电阻变小,电源电压不变,电路中电流变大,根据I =
U
R
可知0R 两端电压变大,即电压表示数变小,由图乙电压随电流增大而增大的图像知,2R 阻值为0时,电路中电流最大为0.6A ,0R 两端电压最大为电源电压6V ,所以0R 的阻值为
0R =U I 大=6V 0.6A
=10Ω
故B 正确。
C .只闭合开关S 、S 2时,电路的最大功率为
P 大=U I 大=6V 0.6A=3.6W
当闭合开关S 、1S 、2S 时,用电器并联,电路总电阻减小,电流增大,总功率肯定比3.6W 大,故C 错误;
D .同时闭合三开关,将变阻器R 2滑片置于最上端,0R 与1R 并联,通过0R 的电流0.6A 不变,电流表的量程为0~3A ,通过1R 的最大电流
3A -0.6A=2.4A
1R 允许连入电路的最小电阻为
1R 小=
6V
2.4A
=2.5Ω 由A 解析可知1R 的最大电阻为20Ω,电阻越大电流越小,电流表不会损坏,所以同时闭合三个开关,将变阻器R 2滑片置于最上端,滑动变阻器R 1的取值范围为2.5Ω~20Ω,故D 正确。 故选ABD 。
15.为了测出未知电阻R x 的阻值,某同学利用阻值已知的电阻R 0和一只电流表或电压表分别设计了如图所示的四种电路,其中可行的是(电源电压未知且不变)( )
A .
B .
C .
D .
【答案】BD 【解析】 【详解】
A .开关S 1闭合,S 2断开时R 0和R x 串联,电流表可以测出通过R x 的电流I x ;S 2闭合时为R x 的简单电路,不能直接或间接测量出R x 的电压,所以不能求出R x 的电阻。故A 不符合题意;
B .开关S 1闭合,S 2接1时电路为R 0的简单电路,电流表测电路中的电流,根据欧姆定律求出电源的电压;当S 2接2时电路为未知电阻R x 的简单电路,电流表测通过R x 的电流I x ,电压则为电源电压,根据欧姆定律求出电阻。故B 符合题意;
C .开关S 1和S 2都闭合时,R 0被短路,电压表测量电源电压U ;只闭合S 1时,R 0和R x 串联,电压表仍测电源的电压,无法测出R x 两端的电压,所以不能求出R x 的电阻。故C 不符合题意;
D .开关S 1和S 2都闭合时,R 0被短路,电压表测量电源电压U ;只闭合S 1时,R 0和R x 串联,电压表直接测量R x 两端的电压U x ,根据串联电路总电压等于各串联导体电压之和,求出定值电阻两端的电压:
U 0=U -U x ,
根据0
00
U I R =
,求出通过定值电阻的电流。根据串联电路电流处处相等,通过R x 电流等于通过定值电阻电流I x =I 0,根据x
x x
U R I =求出电阻。故D 符合题意。 故选BD 。
二、初中物理欧姆定律的实际应用问题
16.右图是电阻甲和乙的I U -图像,小明对图像信息做出的判断,正确的是 ( )
A .当甲两端电压为0.5V 时,通过它的电流为0.3A
B .当乙两端电压为2.5V 时,其电阻值为10Ω
C .将甲和乙串联,若电流为0.3A ,则它们两端的电压为2V
D .将甲和乙并联,若电压为1V ,则它们的干路电流为0.4A 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】
A . 由I -U 图象可知,A.当甲两端电压为0.5V 时,通过它的电流为0.1A ,故A 错误.
B . 当乙两端电压为2.5V 时,通过乙的电流为0.5A ,所以此时乙的阻值为
2.5V 50.5A
U R I =
==Ω 故B 错误.
C . 将甲和乙串联,若电流为0.3A ,则它们两端的电压:
U =U 甲+U 乙=1.5V+0.5V=2 V ,
故C 正确为答案.
D .将甲和乙并联,若电压为1V ,则它们的干路电流:
I =I 甲+I 乙=0.2A+0.4A=0.6A ,
故D 错误.
17.如图所示的电路中,电源电压恒定,闭合开关S 后,滑动变阻器的滑片P 向左移动的过程中,下列说法正确的是( )
A .电流表A 1读数变大;电压表V 读数变小
B .电压表V 读数与电流表A 1读数的比值变大
C .电流表A 2读数变小;电压表V 读数变大
D .电压表V 读数与电流表A 2读数的比值变小
【答案】D 【解析】 【分析】
由电路图可知,R 1与R 2并联,电压表测电源的电压,电流表A 1测干路电流,电流表A 2测R 2支路的电流;根据电源的电压可知滑片移动时电压表读数的变化,根据并联电路中各支路独立工作、互不影响可知滑片移动时通过R 1的电流不变,根据滑片的移动可知接入电路中电阻的变化,根据欧姆定律可知该支路电流的变化,根据并联电路的电流特点可知干路电流的变化,进一步求出电压表V 读数与电流表A 2读数的比值和电压表V 与电流表A 1的比值变化。 【详解】
AC .由图知:电阻R 1、R 2并联,电流表A 1测量的是干路电流,电流表A 2测量的是通过R 2的电流,电压表测量的是电源电压故不变,故AC 错误;
BD .滑动变阻器接入电路中的电阻是左半部分,当滑片向左移动时,R 2变小即电压表读数与电流表A 2读数的比值变小,电路中的总电阻变小即电压表读数与电流表A 1读数的比值变小,故B 错误、D 正确。 故选D 。
18.甲、乙两地相距40 km ,在甲、乙两地之间沿直线架设了两条输电线,已知所用的输电线每千米的电阻为0.2 Ω.现输电线在某处发生了短路,为确定短路位置,检修员在甲地利用电压表、电流表、定值电阻R 0和电源接成如图所示电路进行测量.当电压表的示数为3.0 V ,电流表的示数为0.5 A ,则短路位置离甲地的距离为
A .7.5 km
B .15 km
C .25 km
D .30 km
【答案】B 【解析】 【详解】
当电压表的示数为3.0V ,电流表的示数为0.5A ,线路总电阻R 为:
3V =6Ω0.5A
U R I =
= 输电线每千米的电阻为0.2Ω.所以输电线的长为:
6Ω
=30km 0.2Ω/km
,
又因为是两条输电线,故短路点距甲地为:
30km
=15km 2
, 选B .
19.如图甲所示是一个用电压表的示数反映温度变化的电路原理图,其中电源电压U=4.5 V且保持不变,电压表量程为0~3V,R0是300 Ω的定值电阻,R t是热敏电阻,其电阻随环境温度变化的关系如图乙所示。若闭合开关S,则()
A.环境温度为40 ℃时,热敏电阻阻值是150 Ω
B.电压表V示数越小,环境温度越高
C.电压表的最小示数是1.5 V
D.此电路允许的最高环境温度为60 ℃
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】
由甲图可知,R0、R1串联,电压表测R0两端电压
A.由图乙可知,环境温度为40℃时,热敏电阻阻值是200Ω,故A不符合题意;
B.因串联电路中各处的电流相等,由I=
U
R
可知,当电压表V示数越小时,电路中的电流越小,由R=
U
I
可知,电路中的总电阻越大,因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,所以,热敏电阻的阻值越大,由图乙可知,环境的温度越低,故B不符合题意;
C.由图象可知,温度每升高20℃,R1的阻值减小50Ω,所以温度为0℃时,热敏电阻的阻值最大R1大=300Ω,由串联电路的分压原理可知,此时电压表的示数最小,此时电路中的电流
I最小=
1
4.5V
300Ω300Ω
U
R R
++
最大
==0.0075A
电压表的最小示数
U0最小=I最小R0=0.0075A×300Ω=2.25V
故C不符合题意;
D.当电压表的示数最大,即U0=3V时,电路允许测量的温度最高,此时电路中的电流
I=0
3V
300Ω
U
R
==0.01A
电路中的总电阻
R=
4.5V
0.01A
U
I
==450Ω
热敏电阻连入的阻值
R1=R-R0=450Ω-300Ω=150Ω
由图象可知,此电路允许的最高环境温度为60℃,故D符合题意。
故选D。
20.两个小灯泡L1和L2,规格分别是“6V,3W”和“3V,3W”,分别如图甲乙所示接入电路,闭合开关S,两灯泡发光,不考虑温度对灯丝电阻的影响,下列说法正确的是
()
A.甲电路中,当电源电压为9V时,两个小灯泡都正常发光
B.甲电路中允许最大的电流为0.5A
C.乙电路中,当L2正常发光时,干路电流为1.25A
D.乙电路中,电路消耗的最大功率为3W
【答案】BC
【解析】
【详解】
A.由P=UI可得,两灯泡的额定电流分别为:
1
1
1
3W
0.5A
6V
P
I
U
===,
2
2
2
3W
1A
3V
P
I
U
===,
因两灯泡的额定电流不相等,由于两只灯泡串联,所以,两只灯泡不可能同时正常发光,故A错误;
B.因串联电路中各处的电流相等,所以,电路中的最大电流
1
0.5A
I I
==,
故B正确;
C.由
U
I
R
=可得,两灯泡的电阻分别为:
1
1
1
6V
12Ω
0.5A
U
R
I
===,
2
2
2
3V
3Ω
1A
U
R
I
===,
两灯的额定电压分别为U1 =6V,U2 =3V,由于并联电路各支路两端的电压相等,所以,两灯泡并联时,电源电压不超过3V,则两支路的电流分别为: