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.如图所示的电路中,电源电压保持不变,R为定值电阻,当开关闭合时,标有“8V
8W”的小灯泡L恰好正常发光;若保持定值电阻R不变,将L换成另一只标有“8V 4W”的小灯泡,闭合开关后,小灯泡工作时消耗的实际功率
A.大于4W B.等于4W C.小于4W D.无法确定
【答案】A
【解析】
【分析】
【详解】
根据公式可知,当额定电压相同时,额定功率越大,电阻越小,所以“8V 8W”的灯泡
电阻小,“8V 4W”的灯泡电阻大;根据串联电路电阻的分压特点可知,改接后,灯泡两端的电压变大,大于8V,所以这只灯泡消耗的功率大于4W.
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.R1电功率的最小值为 0.4W D.R2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R2两端的电压,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I1=0.6A,由
U
I
R
=可得,电源的电压
111
0.6A
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,
I2=0.2A,U2=4V,则滑动变阻器的最大阻值
2
2
2
4V
=20Ω
0.2A
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
2121
0.2A4V
U I R U R
=+=?+…②
因电源的电压不变,由①②可得
11
0.6A0.2A4V
R R
?=?+
解得:R1=10Ω,电源的电压
1
0.6A0.6A10Ω6V
U R
=?=?=
故A错误;
电路消耗的最大功率
11
6V0.6A 3.6W
P UI
==?=
故B错误;
R1电路消耗的最小功率
22
121
0.2A10Ω0.4W
P I R
==?=
()
故C正确。
故选C。
4.如图甲所示,R1为定值电阻,滑动变阻器R2的滑片从a端滑到b端的过程中,R2消耗的电功率P与其两端电压U的关系图像如图乙所示,下列说法正确的是()
A.R1的阻值为20 Ω
B.当R2接入阻值为50 Ω时它的功率最大
C.电源电压为6 V
D.该电路消耗的最大电功率为0.9 W
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】
AC.从图乙可以看到,当滑动变阻器两端电压是2V时,其功率是0.8W,可计算得到这时电路中的电流是
1
1
1
0.8W
0.4A
2V
P
I
U
===
同理,当滑动变阻器两端电压是5V时,其功率是0.5W,电路中的电流是
2
2
2
0.5W
0.1A
5V
P
I
U
===
设电源电压是U电源,可以得到关系式
1
0.4A2V
R U
?+=
电源
1
0.1A5V
R U
?+=
电源
解得110Ω
R=、6V
U=
电源
;A错误、C正确;
B.从图乙可以看到,当滑动变阻器两端电压是5V时,其功率是0.5W,这时滑动变阻器接入电路的阻值大小是
()2
2
5V
50Ω
0.5W
R==
当R2接入阻值为50 Ω时它的功率不是最大,B错误;
D.当电路中的电阻最小时,即滑动变阻器接入电路的阻值是0时,电路中的总电阻最小,电路消耗的电功率最大,大小是
()2
2
max
1
6V
3.6W
10Ω
U
P
R
===
电源
D错误。
故选C。
5.如图电路,电源两端电压为4.5V且保持不变.电阻R1为10Ω,滑动变阻器R2的铭牌上标有“20Ω 1A”的字样,电流表的量程为0~0.6A,两个电压表的量程均为0~3V,在保证电路安全的条件下,下列说法中正确的是()
A.定值电阻R1的最大功率为3.6W
B.电流表A的示数变化范围为0.15A~0.45A
C.滑动变阻器的最小功率为0.45W
D.滑动变阻器R2的阻值取值范围为0Ω~20Ω
【答案】C
【解析】
【详解】
A.从图中可以看到,这是一个串联电路,电阻R1和滑动变阻器R2串联在一起,电压表V1测的是电阻R1两端的电压,电压表V2测的是滑动变阻器R2接入电路中电阻两端电压,要求定值电阻R1的最大功率,那么需要定值电阻R1两端的电压最大,由题意可知,当R1两端的电压是3V时,电压表V1的量程没有超出,流过R1的电流为
1
1
1
3V
==0.3A
10Ω
U
I
R
=
此电流大小没有超过电流表的量程,也没有超过滑动变阻器R2的最大电流,那么滑动变阻器R2两端的电压为
21
4.5V3V 1.5V
U U U
=-=-=
这个电压大小也没有超过电压表V2的量程,所以当R1两端的电压是3V时能够保证电路安全,此时定值电阻R1的最大功率为
()2
2
1
1
1
3V
0.9W
10Ω
U
P
R
===
A错误;
B.当电流表的示数最小时,电路中电阻最大,滑动变阻器R2接入电路中电阻最大,即2
20Ω
R=,电路中的电流大小为
12
4.5V
0.15A
10Ω20Ω
U
I
R R
===
++
这个电流大小没有超过滑动变阻器R 2的最大电流,也没有超过电流表的量程,此时R 1两端的电压是
1R 10.15A 10Ω 1.5V U IR ==?=
R 2两端电压为
21R R - 4.5V -1.5V 3V U U U ===
这也没有超过两电压表的量程,所以电路中的电流最小可以为0.15A ; 当电流表的示数最大时,假设0.45A I =,此时R 1两端的电压是
1R 10.45A 10Ω 4.5V U IR ==?=
这个电压大小超过了电压表的量程,所以0.45A I ≠,所以电流表A 的示数变化范围不为0.15A~0.45A ,B 错误;
CD .当滑动变阻器R 2的电阻最小时,此时电路中电流最大,R 1两端的电压最大,只能是3V ,由上述可知0.3A I =,R 2两端的电压为2R 1.5V U =,R 2的最小值为
2
R 2 1.5V
5Ω0.3A
U R I
=
=
= 由上述可知,滑动变阻器R 2的电阻可取20Ω,这也是R 2的最大值,所以滑动变阻器R 2的阻值取值范围为5Ω~20Ω;
设电路中的电流为I ,由题意可知道滑动变阻器的功率为
()()2
222
22222
121212121
2
-4-4U U U P I R R R R R R R R R R R R R ??==?=?= ?++??
+ 要使电功率P 最小,那么()2
12
2
-R R R 要最大,当R 2是5Ω或者20Ω时,()2
12
2
-R R R 最大,
滑动变阻器的电功率最小,大小为0.45W P =,可知,C 正确、D 错误。
6.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 【解析】 【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 。
7.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 从最上端向下端滑动时,四个电表的示数都发生了变化,电表的示数分别用I 、U 1、U 2、U 3表示,电表示数变化量的大小分别用I ?、1U ?、2U ?和3U ?表示,电阻R 1、R 2、R 3(R 2>R 1+R 3)消耗的电功率分别用P 1、P 2、P 3表示,下列判断不正确的是( )
A .
1U I
不变,1
U I ??不变
B .2U I
变大,2U I ??不变
C .3U I 变大,3U I
??变大
D .滑动变阻器的滑片向下滑动时,P 1变小,P 2先变大后变小,P 3变小 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】
A .从图中可以看到,电压表V 1测的是电阻R 1的电压,电流表的示数大小等于流过电阻R 1的电流大小,可知1
1R U I =
,电阻R 1的阻值大小不变,那么1U I
不变;滑片P 从最上端向下端滑动时,电路的总电阻变大,根据欧姆定律可知电路中的电流在变小,设前后的电流
分别是I 、'I ,电压表V 1的示数前后分别是1U 、'1U ,可知11U IR =、''
11U I R =,那么
()''111--U U I I R =
变换可得
'111
1'--U U U R I I I
?==
? 由于电阻R 1的阻值大小不变,那么
1U I ??不变;综上所述,1U I
不变,1U I ??不变;A 正
确,不合题意;
B .从图中可以看到,电压表V 2测的是变阻器R 2的电压,电流表的示数大小等于流过电阻R 2的电流大小,可知22U R I
=
,电阻R 2的阻值在变大,那么2U
I 变大;滑片P 从最上端向
下端滑动时,电路的总电阻变大,根据欧姆定律可知电路中的电流在变小,设前后的电流分别是I 、'I ,那么电阻R 1和R 3的电压之和在变小,电源电压大小不变,变阻器R 2的电
压在变大,那么前后的电压大小'22U U <,这个电压变化量'
22-U U 大小等于电阻R 1和R 3
的电压之和变化量,即
''
131322--U U U U =
这个电流变化量I ?也等于电阻R 1和R 3的电流变化量,可知道
''1313
222''
----U U U U U I I I I I ?==
? 根据U IR =可知
()1313U I R R =+
()'
'1313U I R R =+
两式相减可得
()()'
'131313--U U I I R R =+
变换可得
'
1313
13'
--U U R R I I
+= 由上述可知
'
13132
13'--U U U R R I I I
?+==
? 由于电阻R 1和R 3的阻值大小不变,那么2U I ??的大小不变;综上所述,2U
I 变大,2U I
??的
大小不变;B 正确,不合题意;
C .从图中可以看到,电压表V 3测的是电阻R 1和R 2的电压之和,电流表的示数大小等于流过电阻R 1和R 2的电流大小,可知3
12U R R I
+=,因为电阻R 1和R 2的阻值之和在变大,那么
3
U I
在变大;由上述可知,电路中的电流在变小,电阻R 3的电压在变小,电阻R 1和R 2的电压之和在变大,前后的电压大小'33U U <,这个电压变化量'
33-U U 大小等于电阻R 3的
电压变化量,即
33
''33R R --U U U U = 这个电流变化量I ?也等于电阻R 3的电流变化量,可知道
33
'
'R R 333''
----U U U U U I I I I I
?==? 根据U IR =可知
3R 3U IR =
3
''
R 3U I R = 两式相减可得
()33
''
R R 3--U U I I R = 变换可得
33
'
R R
3'
--U U R I I
=
由上述可知
33
'
R R
3
3'
--U U U R I I I
?=
=
? 由于电阻R 3的阻值大小不变,那么3U I
??的大小不变;综上所述,3U I 变大,3
U I ??不变,
C 错误,符合题意;
D .由上述可知,电流在变小,根据2P I R =可知,电阻R 1和R 3的电功率在变小,即P 1、P 3在变小;而变阻器的功率
()2
22
2222
1231322
U U P I R R R R R R R R R ??=== ?++++??
让电阻R 1和R 3串联的电阻是R 13,那么上式可转化为
()
()
2
2
22
2
1321321322
2
-4U U P R R R R R R R R =
=
++
由上式可知,当213R R =时,分母部分最小,电功率P 2最大,所以当滑动变阻器的滑片向下滑动,当213R R =时,功率最大,电功率P 2先变大后变小;D 正确,不合题意。 故选C 。
8.如图所示电路,电源电压恒为6V ,定值电阻R 1为10Ω,滑动变阻器R 2的规格为“20Ω 0.5A ”,电压表量程为0~3V ,电流表量程为0~0.6 A 。则( )
A .电压表测量的是电阻R 1两端的电压
B .当变阻器R 2的滑片P 向左移动时,电压表的示数变小
C .为了保证电路中各元件安全工作,变阻器R 2接入电路的阻值范围是2~10Ω
D .当变阻器R 2接入电路中的阻值是8Ω时,通电1min 电阻R 1产生的热量是53.3J 【答案】C 【解析】 【分析】
(1)根据电压表的正确使用判断所测的电路元件;
(2)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电压表的示数变化;
(3)比较滑动变阻器允许通过的最大电流和电流表的量程确定电路中的最大电流,此时变阻器接入电路中的电阻最小,根据欧姆定律求出电路中的总电阻,利用电阻的串联求出变阻器接入电路中的最小阻值;当电压表的示数最大时,滑动变阻器接入电路中的电阻最大,根据串联电路的电压特点求出R 1两端的电压,根据串联电路的电流特点和欧姆定律得出等式即可求出变阻器接入电路中最大阻值,从而得出答案;
(4)当变阻器R 2接入电路中的阻值是8Ω时,根据电阻的串联和欧姆定律求出电路中的电
流,根据2
Q I Rt =求出1min 电阻R 1产生的热量。
【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,故A 错误;
B .由电路图可知,滑动变阻器滑片右侧接入电路,当变阻器R 2的滑片P 像左移动时,接入电路的电阻增加,电压表的示数变大,故B 错误;
C .因为滑动变阻器R 2的规格为“20Ω0.5A ”,所以接入滑动变阻器的最大电流是0.5A ,电路的最小电阻是
6V 12Ω0.5A
U R I =
== 滑动变阻器接入电路中的最小电阻
112Ω10Ω2ΩR R R -=-==小
当电压表的最大测量值为3V 时,滑动变阻器接入的电阻最大,为10Ω,故C 正确; D .当变阻器R 2接人电路中的阻值是8Ω时,电路的总电阻
1210Ω8Ω18ΩR R R '=+=+=
此时电路中的电流
6V 1A 18Ω3
U I R '=
==' 通电1min 电阻R 1产生的热量
2211
(A)10Ω160s 66.7J 3
Q I R t '==???≈
故D错误。
故选C。
9.如图所示的电路中,当开关闭合,将滑动变阻器的滑片慢慢向右滑动的过程中,电流表与电压表的示数变化府况,下列说法正确的是
A.电流表A l的示数变大
B.电流表A2的示数变小
C.电压表示数与电流表A l的示数的比值变小
D.电压表示数与电流表A2的示数的比值变小、
【答案】D
【解析】
【详解】
由电路图可知,定值电阻与滑动变阻器并联,电流表A1测定值电阻支路的电流,电流表A2测变阻器支路的电流,电压表测电源两端的电压。
AC.因电源的电压不变,所以,滑片移动时,电压表的示数不变;因并联电路中各支路独立工作、互不影响,所以,滑片移动时,通过定值电阻的电流不变,即电流表A1的示数不变,所以电压表示数与电流表A1示数的比值也不变,故AC错误;
B.将滑动变阻器滑片慢慢向右滑动的过程中,接入电路中的电阻变小,由
U
I
R
可知,
通过滑动变阻器的电流变大,即电流表A2的示数变大,故B错误;
D.电压表示数不变而电流表A2示数变大,所以电压表示数与电流表A2示数的比值变小,故D正确。
10.如图所示,电源电压保持不变。闭合开关S后,当移动滑动变阻器R2滑片P的位置时电流表A1示数与电流表A2示数的比值变大,则( )
A.电压表V示数与电流表A1示数的比值变小
B.只有电压表V的示数不发生变化
C.电压表V示数与电流表A2示数的比值变小
D.电压表V示数与电流表A2示数的乘积变小
【答案】D
【解析】
【详解】
从图中可以看到,这是一个并联电路,当移动滑动变阻器R2滑片P的位置时,电阻R1两
端的电压大小等于电源电压,大小不变,电阻阻值不变,那么根据
U
I
R
=可知,流过电阻
R1的电流大小不变,即电流表A1示数不变,而电流表A1示数与电流表A2示数的比值变
大,这说明了电流表A2示数在变小,根据
U
R
I
=可知,电阻R2的阻值在变大;
A.电压表V示数等于电源电压大小,即示数大小不变,由上述可知电流表A1示数不变,那么电压表V示数与电流表A1示数的比值也不变,A项不合题意;
B.由上述可知,电压表V示数不变,电流表A1示数也不变,B项不合题意;
C.电压表V示数不变,电流表A2示数在变小,那么电压表V示数与电流表A2示数的比值在变大,C项不合题意;
D.电压表V示数不变,电流表A2示数在变小,那么电压表V示数与电流表A2示数的乘积在变小,选项D符合题意。
11.如图所示电路,电源两端电压保持不变.闭合开关S后,在滑动变阻器滑片P由左端向右移到中点的过程中,下列判断正确的是()
A.电压表V和电流表A1、A2的示数都变大
B.电流表A1的示数与电流表A2的示数之差保持不变
C.电流表A1示数变大,电流表A2和电压表V的示数不变
D.电流表A2示数变大,电流表A1和电压表V的示数不变
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】
因为R1和R2组成的是一个并联电路,电压表测量的是R2两端的电压,故U1=U2=U,而电源两端电压保持不变,所以电压表示数保持不变;电流表A2测量的是通过定值电阻R2的
电流,U2不变,R2不变,由公式I=可知,电流表A2的示数保持不变;电流表A1测量的是干路电路中的总电流,滑动变阻器滑片P由左端向右移时,其连入电路中的电阻变小,因此电路中的总电阻在变小,而U不变,由公式I=可知,电流表A1的示数变大;电流表A2的示数保持不变,电流表A1的示数与电流表A2的示数之差变大.A、B和D不符合题
意. 故选 C .
12.仅将灯1L 、2L 连接在电压为0U 的电源上,此时两灯均发光;已知灯1L 的电阻为
0R ,测得通过灯2L 的电流为0I ,则下列判断正确的是(电源电压保持不变,1L 和2L 电
阻不随温度变化)( ) A .2L 的电阻可能为
000
I U I R -
B .1L 和2L 的电阻之比可能为
00
I R U C .通过1L 和2L 中的电流之比可能为1:1 D .1L 和2L 两端的电压之比可能为00
000
I R U I R -
【答案】BCD 【解析】 【分析】 【详解】
A .0000 I U I R -是电流与电压的比值,由U I R =得,U R I
=,故0000I U I R -不可能是2L 的电阻,故A 不符合题意;
C .若两电阻串联:根据串联电路各处的电流都相等,通过L 1和L 2中的电流之比为1:1,故C 符合题意;
D .由欧姆定律可知,灯L 1的电压为100U I R =,根据串联电路电压规律,灯L 2中的电压为
2000U U I R -=
根据分压原理,L 1和L 2电阻之比等于电压之比,即为00
000
I R U I R -,故D 符合题意;
B .若两灯并联,根据并联电路电压的规律和欧姆定律,L 2的电阻是
20
U R R =
则L 1和L 2的电阻之比为
000
000
R I R U U I = 故B 符合题意。 故选BCD 。
13.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 。
14.在如图所示的电路中,电源电压U保持不变,R1,R2,R3为定值电阻.移动滑动变阻器的滑片,使电压表V1,V2的示数分别增大△U1,△U2,在这个过程中()
A.△U2 △U1B.通过电阻R1的电流增加△U1/R1
C.通过电阻R2的电流减小△U2/R3D.电阻 R3两端的电压增大△U2
【答案】ABC
【解析】
【分析】
【详解】
A.根据串联电路电压的规律有:
U=U1+U R2+△U R3,
即原来:
U1=U-(U R2+△U R3)-----①,
移动滑片后,
U1′=U-(U R2′+△U R3′)----②
②-①得:
U1′-U1=(U R2+△U R3)-(U R2′+△U R3′)=(U R2-U R2′)+(△U R3-△U R3′)=△U R2+△U R3,即:
△U1=△U R2+△U R3---③,
根据串联电路各部分电压之和不变,故:
△U2=△U R3----④,
由③④得:
△U2<△U1
故A正确;
B.由欧姆定律,原来通过R1的电流:
I1=1
1
U
R------⑤
移动滑片后:
I1′=
'
1
1
U
R
-----⑥
⑥-⑤得:
I 1′-
I 1='11U R -11U R ='11
1
U U R -;
故通过电阻R 1的电流增加△I 1=
1
1
U R ,故B 正确; CD .由串联电路电压的规律,R 3两端电压减小△U 2,故D 错误; 类似B 选项,故通过R 3两的电流减小2
3
U R ,由串联电路的规律,流经R 2、R 3的电流相等,故通过电阻R 2的电流减小
2
3
U R ,故C 正确.
15.如图所示是某车间自动除尘装置的简化电路图。空气中尘埃量较少时,光源发出来的光被挡板挡住了。当空气中尘埃量达到一定值时,由于尘埃的反射,部分光越过挡板射到光敏电阻上,衔铁被吸下,开启自动除尘模式。若图中a 、b 一个是除尘器,一个是指示灯,则下列说法正确的是( )
A .电磁继电器利用电磁感应原理工作
B .光敏电阻的阻值随光照强度的增大而增大
C .控制电路的电流随光照强度的增大而增大
D .a 是指示灯,b 是除尘器 【答案】CD 【解析】 【分析】 【详解】
A .电磁继电器是利用电流的磁效应原理工作的,A 错误;
BC .由题意可知,衔铁被吸下,说明电磁铁的磁性增强了,电路中的电流变大,电源电压不变,根据U
R I
=
可知,电路中的电阻变小,即光敏电阻的阻值变小,这时光照强度是增强的,所以光敏电阻的阻值随光照强度的增大而减小,控制电路的电流随光照强度的增大而增大,B 错误、C 正确;
D .当空气中尘埃量达到一定值时,除尘器开始工作,衔铁是被吸下的,这时b 接入电路,a 没有接入电路,所以b 应该是除尘器,a 是指示灯,D 正确。 故选CD 。
二、初中物理欧姆定律的实际应用问题
16.灯泡L的电流随电压变化关系如图甲所示,现把灯泡L接入如图乙所示的电路中,电路中电源的电压保持不变,闭合开关S,滑动变阻器的滑片P向左滑动时,下列判断正确的是
A.电路消耗的总功率保持不变
B.电压表与电流表示数的比值变小
C.电流表的示数增大,电压表的示数减小
D.灯泡电阻的改变量小于滑动变阻器接入电路电阻的改变量
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】
AC.灯与R串联,电压表测L的电压,电流表测电路的电流,滑动变阻器的滑片P向左滑动时,变阻器连入的电阻变小,电路的总电阻变小,由欧姆定律,电路的电流变大,根据 ,电路消耗的总功率变大;通过灯的电流变大,灯的电压变大,故AC错误;
P UI
B.由欧姆定律,电压表与电流表示数的比值即灯的电阻,如下所示,通过灯的电流随电压变大而变大,而且电压的增大量大于电流的增大量,由欧姆定律,灯的电阻变大,即电压表与电流表示数的比值变大,B错误;
D.电路的总电阻变小,故灯泡电阻的增大量小于滑动变阻器接入电路电阻的减小量,即灯泡电阻的改变量小于滑动变阻器接入电路电阻的改变量,D正确。
故选D。
17.如图所示的电路中,电源电压保持不变.在电路中并联一个电压表,当滑动变阻器R1的滑片P从a端移至c端,电压表的示数从零变为6伏,则下列判断正确的是()
A.电压表并联在R1两端,滑片P位于中点b时电压表的示数为3伏
B.电压表并联在R1两端,滑片P位于中点b时电压表的示数大于3伏
C.电压表并联在R1两端,滑片P位于中点b时电压表的示数小于3伏
D.电压表并联在R2两端,滑片P位于中点b时电压表的示数为3伏
【答案】B
【解析】
【详解】
如图所示,R1和R2串联在电路中,在电路中并联一个电压表,当滑动变阻器1R的滑片P 从a端移至c端,电压表的示数从零变为6伏,电压表示数在逐渐变大,所以电压表是接在R1两端.故D错误;既然电压表并联在R1两端,根据串联电路的分压原理,滑动变阻器连入的电阻越大,分压越大;滑片P移至c端电压为6伏,又因为与定值电阻串联,所以在中点时电压表的示数应大于3伏.
故选B。
18.如图,电源电压恒为18V,R0标有“36Ω0.5A”字样,R1标有“10Ω1A”字样,滑动变阻器R的规格为“40Ω2A”,电流表的量程为“0-3A”,电压表的量程为“0-15V”,为保证电路安全,下列说法错误的是()
A.S、S3闭合,S1、S2都断开,调节滑动变阻器,电流表的变化范围是0.36A-1A
B.S、S3闭合,S1、S2都断开,滑动变阻器接入电路的阻值范围是8Ω-40Ω
C.S、S1、S2都闭合,S3断开时,滑动变阻器接入电路的阻值范围是7.2Ω-40Ω
D.S、S1、S2都闭合,S3断开时,滑动变阻器可接入电路的最小阻值为9Ω
【答案】D
【解析】
【分析】
(1)S 、S 3闭合,S 1、S 2都断开,电阻R 1与滑动变阻器R 串联,电压表测变阻器R 两端的电压,电流表测电路中的电流;由电阻R 1允许通过的最大电流,即为电路中的最大电流,根据U
R I
=
求出此时电路的总阻值,即可求出此时滑动变阻器接入的阻值,即为最小阻值;当滑动变阻器的滑片移到最大阻值处时,根据串联电路电压的规律求出滑动变阻器两端的电压值,与电压表的最大量程比较,取其中较小的电压值;若较小电压值为滑动变阻两端的电压值,则滑动变阻器可全部接入电路,再根据U
I R
=
求出对应的电流,此时的电流即为最小电流;若最小电压值为电压表的最大量程值,根据串联电路的电压规律求出电阻R 1
两端的电压值,根据U I R =
求出对应的电流,再根据U R I
=求出此时滑动变阻器接入的阻值,即为可接入的最大阻值;
(2)S 、S 1、S 2都闭合,S 3断开时,R 0与滑动变阻器R 并联,电流表测干路电流,而干路电流的最大值为电流表量程的最大值,根据并联电路的电流特点求出通过滑动变阻器R 电流,再根据欧姆定律求出滑动变阻器接入电路中的电阻,即为可接入的最小阻值. 【详解】
AB .S 、S 3闭合,S 1、S 2都断开,电阻R 1与滑动变阻器R 串联,电压表测变阻器R 两端的电压,电流表测电路中的电流;由电阻R 1允许通过的最大电流,可知电路中的最大电流为
max I =1A ,根据U
R I
=
可知此时电路的总阻值为: max 18V
18Ω1A
U R I =
==总, 则滑动变阻器接入的最小阻值为:
min 118Ω10Ω8ΩR R R =-=-=总,
当滑动变阻器的滑片移到最大阻值处时,根据串联电路电压的规律可知滑动变阻器两端的电压值为:
R 140Ω
18V 14.4V 15V 40Ω10Ω
R U U R R =
=?=<++, 则滑动变阻器可全部接入电路,再根据U
I R
=
可知此时电路中的最小电流为: min 1max 18V
0.36A +10Ω40Ω
U I R R =
==+,
则S 、S 3闭合,S 1、S 2都断开,调节滑动变阻器,电流表的变化范围是0.36A-1A ,滑动变阻器接入电路的阻值范围是8Ω-40Ω,故AB 正确,不符合题意;
CD .S 、S 1、S 2都闭合,S 3断开时,R 0与滑动变阻器R 并联,电流表测干路电流,由电流表的量程为0-3A 可知,干路中的最大电流为0.3A ,根据U
I R
=
可知通过R 0的电流为:
18V
0.5A
36Ω
U
I
R
===,
根据并联电路的电流特点可知通过滑动变阻器R电流为:
R max max
3A0.5A 2.5A
I I I
'
=-=-=,
再根据
U
R
I
=可知此时滑动变阻器接入电路的最小为:
min
Rmax
18V
7.2Ω
2.5A
U
R
I
'===,
则S、S1、S2都闭合,S3断开时,滑动变阻器接入电路的阻值范围是7.2Ω-40Ω,故C正确,不符合题意;D错误,符合题意.
【点睛】
本题为动态电路中欧姆定律运用的经典题型,要求学生对串并联电路的分析及电流、电压规律的熟练运用,再根据欧姆定律按电表量程及用电器的要求进行范围计算,综合性比较强.
19.图甲是模拟调光灯。电源电压为4V,小灯泡额定电压为2.5V,电流随电压变化的I-U 图像如图乙所示,小灯泡两端电压达到0.4V时“刚亮”,铅笔芯长15cm、阻值为30Ω,其阻值与长度成正比。回形针 A 固定在铅笔芯右端,回形针 P 可以在铅笔芯上自由滑动。该调光灯在使用时,以下说法正确的是()
A.闭合开关,移动P不能连续调光
B.闭合开关,P滑到距A点10cm处,小灯泡的实际功率为0.15W
C.在距A点 2.5cm 处做标记,可以提醒P向A滑过此处,小灯泡将不安全
D.小灯泡工作时,从“刚亮”到正常发光,实际功率变化范围为0.064W~0.75W
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】
A.当铅笔芯电阻全部接入电路中时,因串联电路中总电压等于各分电压之和,其各处
的电流相等,所以由
U
I
R
=可知,电源电压为
L L P
U U I R
=+