一、初中物理欧姆定律问题
1.如图所示的电路中,电源电压保持不变.闭合电键S,电路正常工作;过了一会儿,一个电表的示数变大,另一个电表的示数变小.如故障只发生在电阻R或灯L上,则下列判断中正确的是
A.电阻R一定断路B.电阻R一定短路
C.灯L可能变亮D.灯L的亮度可能不变
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】
两表一个示数变大,另一示数变小有两种可能:
电流表的示数变大,电压表的示数变小,则应该是电路中电阻R局部短路,导致总电阻变小,电压表的示数为零,而灯泡中电流增大,即灯泡变亮;
电压表的示数变大,电流表的示数变小,则应该是电路中电阻R断路,电流表的示数为零,电压表的示数为电源电压值,此时电路中电流为零,灯泡熄灭.
由以上分析可得,A、B、D判断均错误,C判断正确.
2.用电流表和电压表测电阻时,电压表和电流表有如图所示的两种接法。关于这两种接法,下列说法中正确的是()
A.甲图适合测量阻值较大的电阻,误差会减小
B.乙图适合测量阻值较大的电阻,误差会减小
C.若考虑甲图电流表本身的电阻,则测量值与真实值相比偏小
D.若考虑乙图电压表本身的电阻,则测量值与真实值相比偏大
【答案】A
【解析】
【分析】
【详解】
A.由图甲所示电路图可知,电流表采用内接法,由于电流表的分压作用,所测电压偏
大,试验误差是由电流表的分压造成的,当待测电阻阻值远大于电流量表内阻时,即甲图适合测量阻值较大的电阻,误差会减小,故
A 正确;
B .由图乙所示电路图可知,电流表采用外接法,由于电压表的分流作用,使所测电流偏大,实验误差来源于电压表分流,当电压表内阻远大于待测定值阻值时,即乙图适合测量阻值较小的电阻,误差会减小,故B 错误;
C .甲电路是安培表内接法,如果不考虑操作的偶然误差,按甲、乙两种电路进行实验,甲图中电压表两侧的电压是待测电阻上的电压与电流表上的电压的和,所以甲图中电阻测量值
R A R
U U U R R R
+=
>甲 即测量值与真实值相比偏大,故C 错误;
D .乙电路是安培表外接法,流过电流表的电流是待测电阻上的电流与电压表上电流的和,所以乙图中电阻测量值
R V R
U U
R I I I =
<+乙
即测量值与真实值相比偏小,故D 错误。 故选A 。
3.某同学在做“调节灯泡亮度”的电学实验时,电路如图所示,电调电压恒为4.5V ,电压表量程“0~3V”,滑动变阻器规格“20Ω 1A”,灯泡L 标有“2.5V 1.25W”字样(忽略灯丝电阻变化),在保证电路安全的情况下,下列判断正确的是( )
A .电路中电流变化的范围是0A ~0.5A
B .滑动变阻阻值变化的范围是2.5Ω~10Ω
C .灯泡的最小功率是0.45 W
D .该电路的最大功率是1.25W 【答案】C 【解析】 【详解】
AB .当灯泡的电压最大时,即L 2.5V U =,此时电路中的电流大小为
L L L 1.25W 0.5A 2.5V
P I U =
== 这个电流值没有超过滑动变阻器的最大电流,滑动变阻器两端电压是
R L - 4.5V -2.5V
2.0V U U U ===
这个电压大小也没有超过电压表的量程,此时滑动变阻器接入电路中的电阻值大小为
R R 2.0V
4Ω0.5A
U R I =
== 这个阻值大小也没有超过滑动变阻器的最大阻值,故电路中的电流最大是0.5A ; 由题意可知,滑动变阻器两端的电压最大只能是3V ,此时灯泡的电压是1.5V ,电路中的电流大小为
L L L 1.5V
0.3A 5Ω
U I I R ==
== 这个电流大小没有超过滑动变阻器的最大电流,滑动变阻器接入电路中的阻值大小为
R R 3V 10Ω0.3A
U R I =
== 这个阻值大小也在滑动变阻器阻值范围之内,所以电路中的电流大小最小可以为0.3A ,综上所述,电路中电流变化的范图是0.3A ~0.5A ,滑动变阻阻值变化的范围是4Ω~10Ω,A 错误、B 错误;
C .当灯泡的功率最小时,电路中的电流大小最小,即L 0.3A I =,灯泡的最小功率是
()2
2
L L L 0.3A 5Ω0.45W P I R ==?=
C 正确;
D .该电路的电流最大时,根据P UI =,电路中的功率最大,大小为
4.5V 0.5A 2.25W P UI ==?=
D 错误。
4.小明利用图甲的电路探究“通过导体的电流与电阻的关系”,根据实验的数据绘出了I —
1
R
图像,如图乙,由图可知( )
A .定值电阻两端电压控制为2V 不变
B .当电流为0.2A 时,电阻R 为0.1Ω
C .当滑片向右移时,电压表数变大
D .当电流分别为0.25A 和0.5A 时,接入电路的导体的电阻之比为1:2 【答案】A
【分析】
由题意可知,本题考查了“通过导体的电流与电阻的关系”,可以运用欧姆定律和串联电路的特点进行分析判断。
【详解】
AB.由
I—
1
R
图象可得,当导体中电流为0.2A时,其对应的电阻为10Ω,该实验利用控
制变量法,需控制定值电阻两端电压不变
0.2A10Ω2V
U IR
==?=
故A符合题意,B不符合题意;
C.滑片右移时,R'电阻增大,由串联电路的分压原理可知,R'两端电压增大,而电源总电压保持不变,所以R两端电压减小,即电压表示数减小,故C不符合题意;
D.电流分别为0.25A和0.5A时,通过R的电流之比为
1 20.25A1 0.5A2
I
I
==实验中,需保持R两端电压不变,则由欧姆定律可得
112 21
21 2
U
I R R
U
I R
R
===由上式可得
1 2
2 1
R
R
=
故D不符合题意。
故选A。
5.如图a所示是电阻甲和乙的I—U图像,下列说法不正确的是()
A.电阻甲为定值电阻,电阻乙的阻值随着温度的升高而减小
B.当电阻甲两端电压为1V时,R甲=5Ω,此时甲的实际电功率为0.2W C.如图b所示,当开关闭合,电路电流为0.5A时,电路总电阻是10ΩD.如图c所示,当开关闭合,电源电压为2V时,电路总功率为0.8W
【解析】 【分析】
(1)根据欧姆定律可知,电阻一定时,通过电阻的电流与电阻两端的电压成正比,据此结合图像分析甲、乙电阻是否变化,再根据乙电阻热功率与阻值的关系分析作答;
(2)由图像可知,当甲两端的电压为1V 时对应的电流,根据欧姆定律求出R 甲,根据
P UI =求出此时甲的实际电功率;
(3)甲和乙串联,由图b 读出电路电流为0.5A 时甲和乙电阻两端的电压,利用欧姆定律可求出R 乙,根据串联电路的电阻特点可得总电阻;
(4)甲和乙并联,由图c 读出电源电压为2V 时甲和乙电阻对应的电流,再根据并联电路的电流特点得出总电流,再根据P UI =求出此时电路的总功率。 【详解】
A .由图a 可知,甲对应的电流与电压成正比,根据欧姆定律可知甲电阻的阻值不变;随着电压的增加,乙电阻的热功率增加,温度升高,其阻值变小,故A 正确,不符合题意;
B .由图a 可知,当甲两端的电压为1V 时,通过的电流为0.2A ,根据欧姆定律可得
1V
052A
Ω.U R I =
==甲甲甲 此时甲的实际电功率
1V 0.2A 0.2W P U I ==?=甲甲甲
故B 正确,不符合题意;
C .如图b 所示,甲、乙串联,通过两电阻的电流相等,当电路电流为0.5A 时,由图a 可知,甲和乙两端的电压均为2.5V ,根据U
R I
=
可知,此时甲乙的阻值相同,则电路总电阻 5Ω5Ω10ΩR R R =+=+=甲乙
故C 正确,不符合题意;
D .如图c 所示,甲、乙并联,两电阻两端的电压相等,当电源电压为2V 时,由图a 可知
0.4A I =甲,0.2A I =乙
根据并联电路中干路电流等于各支路电流之和可知,干路电流
0.4A 0.2A 0.6A I I I =+=+=甲乙
则此时电路的总功率
2V 0.6A 1.2W P UI ==?=
故D 错误,符合题意。 故选D 。
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 【解析】 【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.图甲是某温度报警器的原理图,阻值不计的报警器在电流达到某一值时开始报警,超过10mA 时将损坏;热敏电阻R 1的阻值随温度变化关系如图乙所示。滑动变阻器的规格为“200Ω 2A ”,滑动变阻器接人电路的阻值为100Ω时,此报警器在温度为37℃时开始报警。则下列选项正确的是( )
A .报警器开始报警时电路电流最小值为4mA
B .报警器开始报警时电路的总功率为0.015W
C .将P 向左移,可提高该电路开始报警时的温度
D .利用此电路,不能将开始报警时的温度设定为42°C 【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】
A .根据乙图图像可以知道当温度为37℃时,R 1阻值为500Ω,此时电流
3V 0.005A 5mA 100Ω500Ω
U I R =
===+ 故A 错误;
B .报警时电路总功率为
3V 0.005A 0.015W P UI ==?=
故B 正确;
C .报警时电流不变,所以总电阻为600Ω不变,当P 向左移时滑动变阻器电阻变小,所以R 1将变大,由乙图可知,报警温度将变低,故C 错误;
D .当温度为42℃时,R 1为400Ω,所以滑动变阻器阻值为200Ω,可以达到,故D 错误。 故选B 。
8.在如图甲所示的电路中,R 1为定值电阻,滑动变阻器R 2上标有“20Ω 0.5A",当滑片P 由c 点移到a 端的过程中,电压表示数U 随滑动变阻器R 2接入电路的阻值变化情况如图乙所示,R 1的最小功率是0.4 W 。在保证电路元件安全的条件下,下列说法正确的是( )
A .电源电压为5 V
B .R 1的阻值为20Ω
C .R 2接入电路的最小阻值为2Ω
D .R 2的最小功率是0.8 W
【答案】C 【解析】 【分析】
由图甲所示电路图可知,定值电阻R 1与滑动变阻器R 2串联,电压表测定值电阻R 1两端电压;
(1)根据P =I 2R 可知:电路中电流最小时R 1的功率最小,所以当R 1的功率最小时滑动变阻器连入电路的电阻最大,即在a 点,由图乙可知,R 2为20Ω时,电压表的示数为2V ,根据P =UI 求出此时电路的电流,然后根据欧姆定律求出两端的电压,根据串联电路的电压特点即可求出电源电压;
(2)根据欧姆定律求出R 1的阻值;
(3)由于滑动变阻器R 2上标有“20Ω0.5A ”,则电路中的最大电流为0.5A ,根据欧姆定律求出电路中最小电阻,利用电阻的串联特点即可求出R 2接入电路的最小阻值;
(4)根据电路中的电流变化范围,利用P =UI 求出滑动变阻器的功率变化范围,据此得出R 2的最小功率。 【详解】
由图甲所示电路图可知,定值电阻R 1与滑动变阻器R 2串联,电压表测定值电阻R 1两端电压;
A .由于R 1是定值电阻,根据P =I 2R 可知,电路中电流最小时R 1的功率最小,当电流最小时滑动变阻器连入电路的电阻最大,则由图乙知,滑动变阻器连入电路的电阻为20Ω,此时电压表的示数为2V ,根据P =UI 可得,此时电路的电流
110.4W 0.2A 2V
P I U =
==最小
最小 根据U
I R
=
和串联电路的电压特点可得电源电压 210.2A 20Ω2V 6V U I R U =+=?+=最小最大
故A 错误; B .根据U
I R
=
可得R 1的阻值 112V
10Ω0.2A
U R I =
==最小 故B 错误;
C .由于滑动变阻器R 2上标有“20Ω0.5A ”,则电路中的最大电流为0.5A ,根据U I R
=可得最小总电阻
6V
12Ω0.5A
U R I =
==最小最大
则此时滑动变阻器的最小阻值为
1212Ω10Ω2ΩR R R =-=-=最小最小
故C 正确;
D .由前面解答可知,电路中电流的取值范围为0.2A ~0.5A ,滑动变阻器消耗的功率
()()2
2222116V 10Ω0.9W 100.3W P U I U U I UI I R I I I ==-=-=?-?=--
所以当0.30I -=时,即I =0.3A 时,R 2的功率最大P 最大=0.9W ;根据前面推出的变阻器消耗功率与电流的二次函数表达式作出P ?I 图像,如图所示:
根据图像可知,当电流最大为0.5A 时,滑动变阻器消耗的电功率最小,滑动变阻器消耗的最小电功率
()2
2
216V 0.5A 10Ω0.5A 0.5W P UI I R =-=?-?=最小最大最大
故D 错误。 故选C 。
9.如图所示的电路图中,电源电压保持不变,闭合开关S 后,将滑动变阻器R 2的滑片P 向左滑动,下列说法正确的是( )
A .电压表V 1与电压表V 2的示数之和不变
B .电压表V 2与电流表A 的示数之比不变
C .电流表A 的示数变小,电压表V 1的示数变大
D .电流表A 的示数变小,电压表V 1的示数不变 【答案】D 【解析】 【分析】
由电路图可知,R 1与R 2串联,电压表V 1测电源的电压,电压表V 2测R 2两端的电压,电流表测电路中的电流。根据电源的电压可知电压表V 1示数的变化,根据滑片的移动可知接入电路中电阻的变化,根据欧姆定律可知电路中电流的变化和R 1两端的电压变化,根据串联电路的电压特点可知R 2两端的电压变化,然后判断电压表V 1与电压表V 2的示数之和、电压表V 2与电流表A 的示数之比的变化。
【详解】
C .由电路图可知,R 1与R 2串联,电压表V 1测电源的电压,电压表V 2测R 2两端的电压,电流表测电路中的电流。因电源电压保持不变,所以滑片移动时,电压表V 1的示数不变,故C 错误;
D .将滑动变阻器R 2的滑片P 向左滑动,变阻器接入电路中的电阻变大,电路中的总电阻变大,由U
I R
=
可知,电路中的电流变小,即电流表A 的示数变小,故D 正确; A .由U IR =可知,R 1两端的电压变小,因串联电路中总电压等于各分电压之和,所以R 2两端的电压变大,即电压表V 2的示数变大;由电压表V 1的示数不变、电压表V 2的示数变大可知,电压表V 1与电压表V2的示数之和变大,故A 错误;
B .由电压表V 2的示数变大、电流表A 的示数变小可知,电压表V 2与电流表A 的示数之比变大,故B 错误。 【点睛】
此题为一道经典的动态电路综合性题,重点考察电路的动态分析及欧姆定律的应用,均为中考物理电学部分的重难点,需要学生熟练掌握相关知识,并进行综合应用分析。
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R 2上向右任意移动
B .电流表A 1示数不变,A 2示数变小
C .电压表V 示数与电流表A 2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】 【详解】
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A2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A2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A2示数在变大,那么电压表V示数与电流表A2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
'
222'
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.如图所示的电路中,电源两端的电压保持不变,闭合开关S,将滑动变阻器的滑片P 向右移动,下列说法正确的是()
A.电压表V1与电压表V2的示数之和保持不变
B.电流表A的示数变小,电压表V2的示数变大
C.电流表A的示数变小,电压表V1的示数变大
D.电压表V2与电流表A的示数之比保持不变
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】
观察电路图分析可得:R1与R2串联,电流表A测串联电路电流,电压表V1测串联电路总电压(电源电压),电压表V2测滑动变阻器R2两端电压。读题知电源电压不变,所以电压表V1的示数不变,将滑动变阻器的滑片P向右移动时,R2阻值变大,电路中电流变小,即电流表A的示数变小,由U=IR得R1两端电压变小,由串联电路电压规律知,R2两端电压变小,即V2示数变大,故B正确。
故选B。
【点睛】
动态电路分析;电压表、电流表、滑动变阻器使用;串联电路电压规律应用;欧姆定律应
用。
12.如图甲所示,是一定量的水的体积随温度的变化图象;在盛水的烧杯中固定一只压敏电阻(其阻值不受温度影响,阻值随压力的增大而减小),与一电压表和两个合适阻值的电阻、电源组成电路,如图乙所示.当给烧杯中的水从0℃缓慢加热到10℃的过程中(不考虑水质量变化的影响),则电压表的示数变化是( )
A .变大
B .变小
C .先变小后变大
D .先变大后变小 【答案】C 【解析】 【详解】
由图甲可知,0℃缓慢加热到10℃的过程中,水的体积先减小后增大,由ρ=
m
V
可知,水的质量一定时,水的密度先增大后减小;因为压敏电阻在烧杯中的位置一定,即压敏电阻下面水的体积一定,并且压敏电阻下面部分水的质量先增大后减小,则压敏电阻上面水的质量先减小后增大,所以水平面上物体的压力和自身的重力相等,即压敏电阻受到的压力先减小后增大;又因为压敏电阻的阻值随压力的增大而减小,所以电路中的总电阻先增大后减小;由I =
U
R
可知,电路中的电流先减小后增大;由U =IR 可知,定值电阻R 1两端的电压先减小后增大,即电压表的示数先变小后变大,故选C 。
13.定值电阻R 1、R 2和滑动变阻器R 3接入如图电路中,电源电压不变。当开关S 1闭合,S 2
断开,滑片P 位于a 点时,电压表V 1和V 2的示数之比1221U U =::
,电流表的示数I 1=1A ;滑片P 位于最右端时,电压表V 1和V 2的示数之比1225U U ''=::
。当开关S 1断开,S 2闭合,两个电压表V 1和V 2的示数之比12''''
31
U U =::,通过开关的闭合与断开及调节滑动变阻器的滑片,使电路消耗的功率最小为9W 。下列说法正确的是( )
A.电源的电压为24V
B.滑动变阻器的最大阻值是24Ω
C.当开关S1断开,S2闭合,电路消耗的功率为32W
D.当开关S1合,S2断开,调节滑片P位置,R3消耗的最大功率为9W
【答案】AD
【解析】
【分析】
【详解】
A.当开关S1闭合,S2断开,R3滑片P位于a点时等效电路为图1所示:
;
当开关S1闭合,S2断开,R3滑片P位于最右端时等效电路为图2所示:
;
当开关S1断开,S2闭合的等效电路如图3所示:
;
在可能得到的各种电路中,只有当开关S1、S2都断开,并且滑动变阻器的滑片位于最右端时,电路的总电阻最大,消耗的电功率最小,此时的等效电路如图4所示:
;
图1中:由于串联电路中各处的电流相等,且1221U U =::
,根据U
I R
=可得 1
111221
21
a U R I U U R U I === 所以
112
a R R =
根据欧姆定律和串联电路中总电阻等于各分电阻之和可得,电源电压
1111113
1A (1A 22
())a U I R R R R R =+=?+=?…①
图2中:根据U
I R
=
可得 1121222
25
b U R I U U R U I ''==='' 即
152
b R R =
图3中:根据串联电路的电阻特点和U
I R
=
可得 ()31211223223
1
I R R U R R U I R R +"+===" 解得
211
2
R R =
图4中
222
min
121
111
9W 15422
b U U U P R R R R R R R ====++++…②
由①②两式可得:R 1=16Ω,U =24V ,故A 正确; B .滑动变阻器的最大阻值
155
16Ω40Ω2
2
b R R =
=?= 故B 错误; C .电阻R 2的阻值
2111
16Ω8Ω22
R R =
=?= 当开关S 1断开,S 2闭合,则电阻R 1与R 2串联,电路消耗的功率
()2
2
1224V =24W 16Ω+8Ω
U P R R ==
+ 故C 错误;
D .当开关S 1闭合,S 2断开,电阻R 1与R 3串联,R 3消耗的功率
()22
2
3332
13131
3
)(4U U P I R R R R R R R R ==?=+-+
所以,当R 3=R 1时,R 3消耗的功率最大,为
()2
23124V =9W 44?16Ω
U P R ==最大
故D 正确。 故选AD 。
14.如图所示,电源电压恒定不变,闭合开关S ,将滑动变阻器的滑片P 从中点向b 端移动一段距离,电压表示数的变化量分别为?U 1、?U 2,电流表示数的变化量为?I ,阻值相同的定值电阻R 1、R 2消耗电功率的变化量分别为?P 1、?P 2。则下列判断正确的是( )
A .2
1212P P I R R ?+??+=()
B .12U U ?=?
C .12
12??+=+??U U R R I I
D .12U U ? 【答案】BC 【解析】 【分析】 【详解】
由电路图可知,R 1与R 0、R 2串联,电压表V 1测R 0与R 2两端的电压之和,电压表V 2测R 2两端的电压,电流表测电路中的电流;
A .定值电阻R 1、R 2消耗电功率的变化量分别为?P 1、?P 2,则
?P 1+?P 2=(I 12﹣I 22)(R 1+R 2)=(I 1﹣I 2)(I 1+I 2)(R 1+R 2)=?I (I 1+I 2)(R 1+R 2)
故A 错误。
BD .将滑动变阻器的滑片P 从中点向b 端移动一段距离,设移动前后电路中的电流分别为I 1、I 2, 由U
I R
=
可得,电压表V 2示数的变化量为 ?U 2=U 2﹣U 2′=I 1R 2﹣I 2R 2=(I 1﹣I 2)R 2=?IR 2
则|?U 2|=|?IR 2|
因串联电路中总电压等于各分电压之和,所以,电压表V 1示数的变化量为
?U 1=U 1﹣U 1′=(U ﹣I 1R 1)﹣(U ﹣I 2R 1)=(I 2﹣I 1)R 1=﹣?IR 1
则|?U 1|=|?IR 1|
因R 1、R 2的阻值相同,所以|?U 1|=|?U 2|,故B 正确,D 错误; C .由
11U R I ??=、2
2U R I
??=可知 12
12++U U R R I I
????= 故C 正确; 故选BC 。
15.把标有“6V 3W ”的小灯泡与最大阻值为100Ω的滑动变阻器连接在电源电压恒为18V 的电路中,各电表选择的量程如图所示,要求闭合开关后两电表的示数均不超过所选量程,且灯泡两端电压不允许超过额定值(灯丝电阻不变),下列说法正确的是( )
A .在滑动变阻器滑片向左移动的过程中,电流表示数变大,电压表示数变小
B .电路的总功率最大值为10.8W
C .小灯泡的电功率最小值为0.75W
D .滑动变阻器允许调节的范围是24Ω~60Ω 【答案】ACD 【解析】 【分析】
分析实物图可知:灯泡与滑动变阻器是串联关系;电流表测量串联电路的电流(所选量程为0~0.6A ),电压表测量滑动变阻器两端的电压(所选量程为0~15V )。
(1)滑片向左移动时,根据滑动变阻器的变阻原理判定连入电路的电阻的变化;再判定总电阻的变化,根据欧姆定律和串联电路的电压关系判定电流表和电压表示数的变化情况; (2)由灯的铭牌求出灯正常发光时的电流和灯丝电阻,确定电路中的最大电流,根据欧姆定律求出滑动变阻器连入电路的最小电阻,利用P UI =求电路的总功率最大值; (3)为保护电压表,滑动变阻器两端的最大电压为15V ,此时滑动变阻器连入的电阻最大,利用串联电路的电压关系求出此时加在灯两端的电压;再利用欧姆定律求出此时电路中的最小电流和滑动变阻器连入的电阻;最后利用P UI =求小灯泡的电功率最小值; (4)由(2)(3)得出滑动变阻器允许调节的范围。 【详解】
A .由图知道,由实物电路图可知:灯泡与滑动变阻器串联;电流表测量串联电路的电流(所选量程为0~0.6A ),电压表测量滑动变阻器两端的电压(所选量程为0~15V ),当滑片向左移动时,则滑动变阻器连入电路的电阻变小,电路的总电阻变小,由于电源电压不
变,由U
I R
=
知道,电路中的电流变大,即电流表的示数变大;滑动变阻器连入电路的电阻变小、分压变小,所以电压表示数的变小,故A 正确;
B .由P UI =可知,当灯正常发光时的电流
3W
0.5A 6V
P I U =
=
=额额额
由于电路中的最大电流是0.5A ,则滑动变阻器连入电路的最小电阻
min max
18V 6V
24Ω0.5A
U U R I --=
=
=额
此时电路中电功率最大
max max 18V 0.5A 9W P UI ==?=
故B 错误;
C .由2
U P R
=可知,灯泡的电阻
22
L (6V)12Ω3W
U R P ===额
额
由图知道,为保护电压表,滑动变阻器两端的最大电压为15V ,此时滑动变阻器连入的电阻最大,由串联电路电压特点可知,小灯泡两端的最小电压是
L R 18V 15V 3V U U U =-=-=
此时电路中的电流
L R L L 3V
0.25A 12Ω
U I I I R ===
==
所以滑动变阻器连入的最大电阻
R
max
R
15V
60Ω
0.25A
U
R
I
===
此时小灯泡的最小电功率
min L L
3V0.25A0.75W
P U I
==?=
故C正确;
D.由以上计算知道,滑动变阻器允许调节的范围为24Ω~60Ω,故D正确。
故选ACD。
二、初中物理欧姆定律的实际应用问题
16.在图甲所示的电路中,电源电压不变,R0为定值电阻,滑动变阻器的滑片P从a端移到b端的过程中,电压表与电流表示数的变化规律如图乙所示。下列说法正确的是
()
A.电源电压为4.0V
B.定值电阻R0的阻值为8Ω
C.滑动变阻器的调节范围为0﹣20Ω
D.当滑片P位于b端时,电路的总功率最大
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】
电路为定值电阻与滑动变阻器串联电路,电压表测量滑动变阻器两端电压,当滑片P位于a端时,滑动变阻器接入阻值为0Ω,电路为定值电阻简单电路,则电压表示数为0V,由乙图可知此时电流为0.6A,则由欧姆定律可求电源电压为
U=I1R0=0.6A×R0
当滑片P位于b端时,滑动变阻器全部接入电路,由串联分压可知此时对应电压最大,由乙图可知此时电压表示数为4V,电流表示数为0.2A,则可求滑动变阻器最大阻值及电源电压为
2
4V
==20
0.2A
U
R
I
=Ω
滑
滑
U=U0+U滑=0.2A×R0+4V
联立求解可得电源电压为6V,电阻R0阻值为10Ω,由于电源电压不变,则由
2
U
P
R
=可知,当电路电阻最小时,电路总功率最大,即滑片位于a端,综合可知,故选C。
17.如图所示的电路,电路接通后,移动滑动变阻器的滑片,电压表的最大值为6V,电流表的最大值为3A、最小值为1A,由此可以确定()
A.电源电压为9V
B.定值电阻的阻值为6Ω
C.滑动变阻器的最大阻值为2Ω
D.定值电阻最大功率为18W
【答案】A
【解析】
【分析】
【详解】
由图可知,电路为定值电阻R1与滑动变阻器串联,电压表测量滑动变阻器两端电压,电流表测量电路电流,当滑动变阻器接入阻值最大时,由串联分压及欧姆定律可知,电压表此时示数最大为6V,对应电流最小为1A,此时电源电压为
U=U1+U2=1A×R1+6V
当滑动变阻器接入阻值最小为0Ω时,电路为R1的简单电路,由欧姆定律可知此时电流最大为3A,此时电源电压为
1211
=3A
U U I R R
'
==?
联立求解可得电源电压为9V,电阻R1阻值为3Ω,当滑动变阻器全部接入时,电路总电阻为
1
9V
=9
1A
U
R
I
==Ω
总
则滑动变阻器最大阻值为
R滑=R总-R1=9Ω-3Ω=6Ω
定值电阻阻值不变,由
2
U
P
R
=可知定值电阻两端电压最大时,功率最大,当滑动变阻器接入阻值为0Ω时,定值电阻两端电压最大,等于电源电压9V,此时功率为
()2
2
1max
1
9V
==27W
3
U
P
R
=
Ω
故选A。
18.如图所示,电源电压6V 保持不变,定值电阻R 1标有“10Ω 0.5A ”字样,滑动变阻器R 2标有“20Ω 1A ”字样,电流表量程为0~0.6A ,电压表量程为0~3V 。闭合开关S ,在保证电路安全的情况下,下列说法正确的是( )
A .电流表示数变化范围为0~0.5A
B .电压表示数变化范围为0~3V
C .滑动变阻器连入电路的阻值在10Ω~20Ω范围内变化
D .电路的总功率在1.8W ~3W 范围内变化 【答案】D 【解析】 【分析】
由电路图可知,R 1与R 2串联,电压表测R 2两端的电压,电流表测电路中的电流;根据欧姆定律求出电压表的示数最大时电路中的电流,然后根据欧姆定律的应用求滑动变阻器接入电路的最大阻值;根据定值电阻允许通过的最大电流、滑动变阻器允许通过的最大电流、电流表的量程确定电路中的最大电流;根据欧姆定律的应用求出定值电阻R 1两端的最大电压,然后根据串联电路电阻规律求出滑动变阻器两端的最小电压,再利用欧姆定律的应用求出滑动变阻器接入电路中的最小阻值;最后根据P =UI 求出电路消耗的最大功率和最小功率。 【详解】
A .由电路图可知,R 1与R 2串联,电压表测R 2两端的电压,电流表测电路中的电流;当电压表的示数U 2=3V 时,电路中的电流:
1211min 6V 3V 0.3A 10Ω
U U U R R I --=
===, 此时滑动变阻器接入电路的阻值最大:
2min 2max 3V
10Ω0.3A
R U I =
==, 因串联电路中各处电流相等,R 1允许通过的最大电流为0.5A ,电流表的量程为0~0.6A ,滑动变阻器允许通过的最大电流为1A ,所以最大电流为0.5A ,则A 错误; BC .R 1两端电压最大:
1max max 10.5A 10Ω5V U I R ==?=,
因为串联电路两端电压等于各部分电压之和,所以滑动变阻器两端的最小电压:
2min 1max 6V 5V 1V U U U =-=-=,
此时滑动变阻器接入电路的最小阻值: