“欧姆定律”易错点剖析
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欧姆定律易错点剖析杨元俊一、没有掌握电压表的使用方法例1. 如图1所示的电路中,电压表的量程不明,当开关闭合后,电压表1V 、2V 的示数如图2所示,则1V 的量程是__________V ,2V 的量程是___________V ,小灯泡1L 上的电压=1U ___________。
图1 图2同学们在解题过程中易产生如下错解:错解一:误认为电压表1V 测量灯1L 两端的电压;错解二:错读电压表1V 的示数为1.2V 或5.1V ;错因剖析:产生错误的原因:一是不能正确分析电压表测量的是哪部分电路的电压;二是没有弄清电压表量程和每一小格的刻度值,造成电压表示数读取错误。
正确解答:由图1可知,电压表1V 测量的是灯1L 和2L 串联后两端的总电压U ,电压表2V 测量灯2L 两端的电压,因2U U >,所以电压表1V 用的量程为0~15V ,这时其读数为5.5V ;电压表2V 用的量程为0~3V ,这时其读数为2.5V 。
根据串联电路两端的总电压等于各串联电阻两端的电压之和,则1L 两端的电压为V V V U U U 35.25.521=-=-=。
二、错误理解电阻的含义例2. 一根电阻线两端的电压为8V 时,电阻为20Ω;当它两端的电压为3V 时,则这电阻线的电阻为( )A. 7.5ΩB. 20ΩC. 27.5ΩD. Ω1615 错解:因为Ω==2081R V U ,所以根据欧姆定律有==111R U I A V 4.0208=Ω又因为V U 32=所以Ω===5.74.0322A V I U R 故选备选取答案A 。
错因剖析:造成错解的原因是没有正确理解电阻的含义。
在电压为8V 时,电流为0.4A ;当它两端的电压为3V 时,其电流将比0.4A 小,用A V I U R 4.0322==进行计算,其结果自然是错误的。
其实,导体的电阻是导体本身的一种性质,它的大小决定于导体的材料、长度、横截面积和温度,跟导体中的电流和两端的电压无关。
初三物理欧姆定律易错剖析一、欧姆定律选择题1.如图是某实验小组测量未知电阻Rx的实验电路,电源两端电压不变,其中Ro为阻值已知的定值电阻。
当开关S、S1闭合,S2断开时,电压表的示数为U1;当开关S、S2闭合,S1断开时,电压表的示数为U2。
则下列四个选项中Rx的表达式正确的是()A. B. C. D.【答案】B【解析】【解答】由电路图可知,当开关S、S1闭合,开关S2断开时,R0与Rx串联,电压表测电源两端的电压,即U=U1,当开关S、S2闭合、S1断开时,R0与Rx串联,电压表测Rx两端的电压,即Ux=U2,因串联电路中总电压等于各分电压之和,所以,R0两端的电压:U0=U−Ux=U1−U2,因串联电路中各处的电流相等,所以,电路中的电流:I= ,即,解得:Rx=。
故答案为:B。
【分析】当开关S、S1闭合,开关S2断开时,R0与R x串联,电压表测电源两端的电压;当开关S、S2闭合、S1断开时,R0与R x串联,电压表测R x两端的电压,根据串联电路的电压特点求出R0两端的电压,根据串联电路的电流特点和欧姆定律得出等式即可求出R x的阻值.2.如图所示,电源电压不变,下列说法正确的是()A. 只闭合S1,将P向左移动,电流表示数变小,电压表示数变大B. 闭合S1、S2,断开S3,将P向左移动,R1消耗的功率增大C. 开关都闭合,将P向左移动,电压表的示数为零,电流表示数变小D. 开关都闭合,将P向左移动,L消耗的功率不变,R2消耗的功率变小【解析】【解答】解A只闭合S1, R1、R2串联,电压表测R2电压, P向左移动,R2电阻变小,总电阻变小,电流变大,根据串联电路的分压规律知电压表示数变小,A不符合题意;(2)闭合S1、S2,断开S3, R1与灯并联后与R2串联,将P左移,R2电阻变小,根据分压原理,R2的电压变小,根据串联电路电压的规律,并联部分的电压变大,根据P=,R1消耗的功率增大,B符合题意;(3)(4)开关都闭合,R2短路,所以滑片移动对电路无影响CD不符合题意。
(物理)初三物理欧姆定律易错剖析一、欧姆定律选择题1.当一导体两端的电压是6V,通过的电流是0.6A,则该导体的电阻是()A. 10ΩB. 3.6ΩC. 6.6ΩD. 5.4Ω【答案】A【解析】【解答】解:由I= 可得,导体的电阻: R= = =10Ω.故选A.【分析】已知导体两端的电压和通过的电流,根据欧姆定律求出导体的电阻.2.如图甲所示,粗细均匀的电阻丝AB通过滑片连入电路(电阻丝的阻值不随温度变化),小灯泡的额定电压为6V.闭合开关S后,滑片P从最左端A滑到最右端B的过程中,小灯泡的I﹣U图象关系如图乙所示.则下列计算结果正确的是()A. 电源电压为9VB. 小灯泡的额定功率为3WC. 电阻丝AB的最大阻值为6ΩD. 滑片P在A、B两端时小灯泡的电功率之比为1:8【答案】D【解析】【解答】解:(1)由图甲可知,当滑片位于B端时,电路为L的简单电路,此时电路中的电流最大,由图乙可知,通过灯泡的电流为1A,灯泡两端的电压为6V,即电源的电压U=6V,故A错误;灯泡的额定功率P L=U L I L=6V×1A=6W,故B错误;(2)当滑片P在最左端A时,电阻丝AB 完全接入电路中,电路中的电流最小,由图乙可知,通过小灯泡的电流为I=0.5A,灯泡两端电压U L′=1.5V,因串联电路中总电压等于各分电压之和,所以,电阻丝AB两端电压:U AB=U﹣U L′=6V﹣1.5V=4.5V,因串联电路中各处的电流相等,所以,由I= 可得,电阻丝AB的阻值:R AB= = =9Ω,故C错误,灯泡的电功率:P L′=U L′I=1.5V×0.5A=0.75W,则滑片P在A、B两端时小灯泡的电功率之比:P L′:P L=0.75W:6W=1:8,故D正确.故选D.【分析】(1)由图甲可知,当滑片位于B端时,电路为L的简单电路,此时电路中的电流最大,根据图乙可知通过灯泡的电流以及两端的电压即为电源的电压,根据P=UI求出灯泡的额定功率;(2)滑片P在最左端A时,电阻丝AB完全接入电路中,电路中的电流最小,根据图乙读出灯泡两端的电压和通过的电流,根据串联电路的电压特点求出AB两端的电压,根据串联电路的电流特点和欧姆定律求出电阻丝AB的阻值,根据P=UI求出灯泡的电功率,然后得出滑片P在A、B两端时小灯泡的电功率之比.3.如图所示,若电路中电源两端的电压保持不变,闭合开关S,当滑动变阻器的滑片P从b端向a端滑动的过程中()A. 电压表V1的示数变大,电流表A的示数变大B. 电压表V2的示数变大,电流表A的示数变小C. 电压表V1的示数变大,电流表A的示数变小D. 电压表V2的示数变大,电流表A的示数变大【答案】 A【解析】【解答】解:由图知,定值电阻R1和滑动变阻器R2串联,V1测量R1两端的电压,电压表V2测量R2两端的电压,电流表测量串联电路中的电流。
高中物理部分电路欧姆定律易错剖析及解析一、高考物理精讲专题部分电路欧姆定律1.有一灯泡标有“6V 3W ”的字样,源电压为9V ,内阻不计.现用一个28Ω 的滑动变阻器来控制电路,试分别就连成如图所示的限流电路和分压电路,求: (1)它们的电流、电压的调节范围;(2)两种电路要求滑动变阻器的最大允许电流; (3)当灯泡正常发光时,两种电路的效率.【答案】(1)0.225~0.75A a :,2.7~9V 00.75A b ::,0~9V (2)0.5A a :0.75A b : (3)66.6%a : 44.4%b : 【解析】 【详解】灯泡的电阻212L U R P==Ω(1)a.当滑动端在最左端时电阻最大,则最小电流:min 9A 0.225A 1228I ==+当滑动端在最右端时电阻最小为0,则最大电流:max 9A 0.75A 12I == 则电流的调节范围是:0.225A~0.75A灯泡两端电压的范围:0.22512V 0.7512V ⨯⨯: ,即2.7~9V ;b.当滑动端在最左端时,灯泡两端电压为零,电流为零;当滑到最右端时,两端电压为9V ,灯泡电流为9A 0.75A 12= 则电流的调节范围是:0~0.75A灯泡两端电压的范围: 0~9V ;(2)a.电路中滑动变阻器允许的最大电流等于灯泡的额定电流,即为0.5A ; b.电路中滑动变阻器允许的最大电流为0.75A ;(3)a.当灯泡正常发光时电路的电流为0.5A ,则电路的效率:000013=10066.60.59P IE η=⨯=⨯ b.可以计算当灯泡正常发光时与灯泡并联部分的电阻为x 满足:6960.528x x-+=-x =24Ω此时电路总电流60.50.75A 24I =+= 电路的效率000023=10044.40.759P IE η=⨯=⨯2.如图所示,AB 和A ′B ′是长度均为L =2 km 的两根输电线(1 km 电阻值为1 Ω),若发现在距离A 和A ′等远的两点C 和C ′间发生漏电,相当于在两点间连接了一个电阻.接入电压为U =90 V 的电源:当电源接在A 、A ′间时,测得B 、B ′间电压为U B =72 V ;当电源接在B 、B ′间时,测得A 、A ′间电压为U A =45 V .由此可知A 与C 相距多远?【答案】L AC =0.4 km 【解析】 【分析】 【详解】根据题意,将电路变成图甲所示电路,其中R 1=R 1′,R 2=R 2′,当AA′接90V ,BB′电压为72V ,如图乙所示(电压表内阻太大,R 2和R ′2的作用忽略,丙图同理)此时R 1、R 1′、R 串联,∵在串联电路中电阻和电压成正比,∴R 1:R :R 1′=9V :72V :9V=1:8:1---------------①同理,当BB′接90V ,AA′电压为45V ,如图丙所示,此时R 2、R 2′、R 串联, ∵在串联电路中电阻和电压成正比,∴R 2:R :R 2′=22.5V :45V :22.5V=1:2:1=4:8:4---②联立①②可得:R 1:R 2=1:4由题意,R AB =2km×1 1kmΩ=2Ω=R 1+R 2 ∴R 1=0.4Ω,R 2=1.6Ωs=11/Rkm=0.4km.【点睛】本题考查了串联电路的电阻、电流特点和欧姆定律的应用;解决本题的关键:一是明白电压表测得是漏电电阻两端的电压,二是知道电路相当于三个串联.3.如图所示,电源两端电压U保持不变.当开关S1闭合、S2断开,滑动变阻器接入电路中的电阻为R A时,电压表的示数为U1,电流表的示数为I1,电阻R1的电功率为P1,电阻R A的电功率为P A;当开关S1、S2都闭合,滑动变阻器接入电路中的电阻为R B时,电压表的示数U2为2V,电流表的示数为I2,电阻R B的电功率为P B;当开关S1闭合、S2断开,滑动变阻器滑片P位于最右端时,电阻R2的电功率为8W.已知:R1:R2=2:1,P1:P B=1:10,U1:U2=3:2.求:(1)电源两端的电压U;(2)电阻R2的阻值;(3)电阻R A的电功率P A.【答案】(1)U=12V (2)R2=2Ω (3)4.5W【解析】(1)已知:U1∶U2=3∶2R1∶R2=2∶1由图甲、乙得:U1=I1(R1 + R2 )U2=I2 R2解得:12II=12已知:P1∶P B=1∶10由图甲、乙得:P1 = I12R1P B = I22R B解得:R1 =25R B由电源两端电压U不变I1(R1+R2+R A) = I2(R2+R B)解得:R A =9R2由图乙得:2U U =22BR R R + U 2=2V 解得:U =12V (2)由图丙得:2U U '=212R R R + 解得:U 2' = 4V P 2=8WR 2 =222U P '=2(4V)8W= 2Ω(3)由U 1∶U 2=3∶2 解得:U 1=3V U A =U -U 1=9V R A =9R 2=18ΩP A =2A AU R =4.5W【点睛】本题是有关欧姆定律、电功率的综合计算题目.在解题过程中,注意电路的分析,根据已知条件分析出各种情况下的等效电路图,同时要注意在串联电路中各物理量之间的关系,结合题目中给出的已知条件进行解决.4.如图25甲为科技小组的同学们设计的一种静电除尘装置示意图,其主要结构有一长为L 、宽为b 、高为d 的矩形通道,其前、后板使用绝缘材料,上、下板使用金属材料.图25乙是该主要结构的截面图,上、下两板与输出电压可调的高压直流电源(内电阻可忽略不计)相连.质量为m 、电荷量大小为q 的分布均匀的带负电的尘埃无初速度地进入A 、B 两极板间的加速电场.已知A 、B 两极板间加速电压为U0,尘埃加速后全都获得相同的水平速度,此时单位体积内的尘埃数为n .尘埃被加速后进入矩形通道,当尘埃碰到下极板后其所带电荷被中和,同时尘埃被收集.通过调整高压直流电源的输出电压U 可以改变收集效率η(被收集尘埃的数量与进入矩形通道尘埃的数量的比值).尘埃所受的重力、空气阻力及尘埃之间的相互作用均可忽略不计.在该装置处于稳定工作状态时:(1)求在较短的一段时间Δt 内,A 、B 两极板间加速电场对尘埃所做的功; (2)若所有进入通道的尘埃都被收集,求通过高压直流电源的电流; (3)请推导出收集效率η随电压直流电源输出电压U 变化的函数关系式.【答案】(1)nbd ΔtqU(2)(3)若y <d ,即204L U dU <d ,则收集效率η=y d =2204L U d U (U < 2024d U L ) ;若y ≥d 则所有的尘埃都到达下极板,收集效率η=100% (U ≥2024d U L) 【解析】试题分析:(1)设电荷经过极板B 的速度大小为0v ,对于一个尘埃通过加速电场过程中,加速电场做功为00W qU =在t ∆时间内从加速电场出来的尘埃总体积是0V bdv t =∆ 其中的尘埃的总个数()0N nV n bdv t ==∆总故A 、B 两极板间的加速电场对尘埃所做的功()000W N qU n bdv t qU ==∆总 对于一个尘埃通过加速电场过程,根据动能定理可得20012qU mv =故解得W nbd tqU =∆(2)若所有进入矩形通道的尘埃都被收集,则t ∆时间内碰到下极板的尘埃的总电荷量()0Q N q nq bdv t ∆==∆总通过高压直流电源的电流0QI nQbdv t ∆===∆ (3)对某一尘埃,其在高压直流电源形成的电场中运动时,在垂直电场方向做速度为0v 的匀速直线运动,在沿电场力方向做初速度为0的匀加速直线运动 根据运动学公式有:垂直电场方向位移0x v t =,沿电场方向位移212y at = 根据牛顿第二定律有F qE qU a m m md=== 距下板y 处的尘埃恰好到达下板的右端边缘,则x=L解得204L Uy dU =若y d <,即204L U d dU <,则收集效率2202204()4d U y L UU d d U L η==< 若y d ≥,则所有的尘埃都到达下极板,效率为100%2024()d U U L≥ 考点:考查了带电粒子在电场中的运动【名师点睛】带电粒子在电场中的运动,综合了静电场和力学的知识,分析方法和力学的分析方法基本相同.先分析受力情况再分析运动状态和运动过程(平衡、加速、减速,直 线或曲线),然后选用恰当的规律解题.解决这类问题的基本方法有两种,第一种利用力和运动的观点,选用牛顿第二定律和运动学公式求解;第二种利用能量转化 的观点,选用动能定理和功能关系求解5.如图,竖直平面内放着两根间距L = 1m 、电阻不计的足够长平行金属板M 、N ,两板间接一阻值R= 2Ω的电阻,N 板上有一小孔Q ,在金属板M 、N 及CD 上方有垂直纸面向里的磁感应强度B 0= 1T 的有界匀强磁场,N 板右侧区域KL 上、下部分分别充满方向垂直纸面向外和向里的匀强磁场,磁感应强度大小分别为B 1=3T 和B 2=2T .有一质量M = 0.2kg 、电阻r =1Ω的金属棒搭在MN 之间并与MN 良好接触,用输出功率恒定的电动机拉着金属棒竖直向上运动,当金属棒达最大速度时,在与Q 等高并靠近M 板的P 点静止释放一个比荷的正离子,经电场加速后,以v =200m/s 的速度从Q 点垂直于N 板边界射入右侧区域.不计离子重力,忽略电流产生的磁场,取g=.求:(1)金属棒达最大速度时,电阻R 两端电压U ; (2)电动机的输出功率P ;(3)离子从Q 点进入右侧磁场后恰好不会回到N 板,Q 点距分界线高h 等于多少. 【答案】(1)2V (2)9W (3)21.210m -⨯ 【解析】试题分析:(1)离子从P 运动到Q ,由动能定理:①解得R 两端电压② (2)电路的电流③安培力④受力平衡⑤由闭合电路欧姆定律⑥感应电动势⑦功率⑧联立②-⑧式解得:电动机功率⑨(3)如图所示,设离子恰好不会回到N板时,对应的离子在上、下区域的运动半径分别为和,圆心的连线与N板的夹角为φ.在磁场中,由⑩解得运动半径为11在磁场中,由12解得运动半径为13由几何关系得1415解⑩--15得:16考点:带电粒子在匀强磁场中的运动.6.如图是有两个量程的电压表,当使用a、b两个端点时,量程为0-10V,当使用a、c两个端点时,量程为0-100V。
例析欧姆定律易错点对欧姆定律的学习,不仅要理解欧姆定律的内容,会正确运用它解决简单的电路问题,还要对定律的探究过程加以理解,认真体会其中运用的研究方法。
稍不深思,就会犯以下错误。
一、对电流与电压、电阻的关系的探究思路不清晰例1小军采用图1的电路,研究“通过某导体的电流与它的电阻关系”,他分别用5Ω和10Ω的电阻做两次实验,当完成第一次实验后,小军将A、B两点间的电阻R由5Ω更换为10Ω,闭合开关后,滑动变阻器应该()A.保持变阻器滑片不动B.将变阻器滑片向右移动图1 C.将变阻器滑片向左移动D .更换阻值更大的滑动变阻器易错解 A D解析将A、B两点间的电阻R由5Ω更换为10Ω后,电路总电阻变大,电流变小,则电阻R两端的电压也随着变小。
电压、电阻两个因素都发生改变,将无法得出电流与电阻的关系。
为了保证电阻两端电压不变,必须将滑片移到阻值较大处,即将滑片向右移。
可以归纳为,更换大电阻,则需要将滑片移大;更换小电阻,则需要将滑片移小。
答案 B点拨导体中的电流与电压、电阻都有关系。
在探究电流与电阻的关系时,必须控制电阻两端的电压不变,更换电阻后,必须及时移动滑片以保证电压表示数不变;在探究电流与电压的关系时,必须保证电阻不变,移动滑片以改变电阻两端电压,记录不同电压下的电流规律。
二、对电流与电压、电阻关系的表述不准确例2下列关于电流、电压、电阻的关系说法正确的是()A.电压大的电路中电流一定大B.电阻大的电路中电流一定小C.导体中的电流与电压、电阻都无关D.导体中的电流与电阻、电压均有关易错解 A B解析在电阻一定时,导体中的电流与导体两端的电压成正比,A没有控制电阻一定,A错;在电压一定时,导体中的电流与导体的电阻成反比,B没有控制电压一定,B错。
电流与电压、电阻均有关系,在讨论电流与其中的一个因素的关系时,必须将另一个因素加以控制,否则结论将是错误的,C错,D对。
答案 D点拨叙述物理结论时,必须交待出实验的条件。
高中物理闭合电路的欧姆定律易错剖析一、高考物理精讲专题闭合电路的欧姆定律1.如图所示,R 1=R 2=2.5Ω,滑动变阻器R 的最大阻值为10Ω,电压表为理想电表。
闭合电键S ,移动滑动变阻器的滑片P ,当滑片P 分别滑到变阻器的两端a 和b 时,电源输出功率均为4.5W 。
求 (1)电源电动势;(2)滑片P 滑动到变阻器b 端时,电压表示数。
【答案】(1) 12V E = (2) 7.5V U = 【解析】 【详解】(1)当P 滑到a 端时,21124.5RR R R R R =+=Ω+外 电源输出功率:22111(E P I R R R r==+外外外) 当P 滑到b 端时,1212.5R R R =+=Ω外电源输出功率:22222(E P I R R R r==+'外外外) 得:7.5r =Ω 12V E =(2)当P 滑到b 端时,20.6A EI R r==+'外电压表示数:7.5V U E I r ='=-2.如图所示电路中,19ΩR =,230ΩR =,开关S 闭合时电压表示数为11.4V ,电流表示数为0.2A ,开关S 断开时电流表示数为0.3A ,求: (1)电阻3R 的值.(2)电源电动势和内电阻.【答案】(1)15Ω (2)12V 1Ω 【解析】 【详解】(1)由图可知,当开关S 闭合时,两电阻并联,根据欧姆定律则有:21123()IR U I R IR R =++ 解得:315ΩR =(2) 由图可知,当开关S 闭合时,两电阻并联,根据闭合电路的欧姆定律则有:213()11.40.6IR E U I r r R =++=+ S 断开时,根据闭合电路的欧姆定律则有:212()0.3(39)E I R R r r =++=⨯+联立解得:12V E =1Ωr =3.电源的电动势为4.8V 、外电阻为4.0Ω时,路端电压为4.0V 。
如果在外电路并联一个6.0Ω的电阻,路端电压是多大? 【答案】3.6V 【解析】 【详解】由题意可知当外电阻为4.0Ω时,根据欧姆定律可知电流4A 1.0A 4U I R ===外 由闭合电路欧姆定律()E I R r =+代入数据解得r =0.8Ω当外电路并联一个6.0Ω的电阻时462.446R ⨯==Ω+并 电路中的总电流4.8A=1.5A 2.40.8E I R r '==++并 所以路端电压1.52.4V3.6V U I R '==⨯'=并4.如图所示,电路中电源内阻不计,水平放置的平行金属板A 、B 间的距离为d ,金属板长为L ,在两金属板左端正中间位置M ,有一个小液滴以初速度v 0水平向右射入两板间,已知小液滴的质量为m ,带负电,电荷量为q .要使液滴从B 板右侧边缘射出电场,电动势E 是多大?(重力加速度用g 表示)【答案】220222md v mgdE qL q=+ 【解析】 【详解】由闭合电路欧姆定律得2E EI R R R==+ 两金属板间电压为U BA =IR =2E 由牛顿第二定律得qBAU d-mg =ma 液滴在电场中做类平抛运动,有L =v 0t 21 22d at =联立解得220222md v mgdE qL q=+ 【点睛】题是电路与电场两部分知识的综合,关键是确定电容器的电压与电动势的关系,掌握处理类平抛运动的分析方法与处理规律.5.如图所示,为某直流电机工作电路图(a)及电源的U -I 图象(b)。
【物理】物理部分电路欧姆定律易错剖析含解析一、高考物理精讲专题部分电路欧姆定律1.如图中所示B 为电源,电动势E=27V ,内阻不计。
固定电阻R 1=500Ω,R 2为光敏电阻。
C 为平行板电容器,虚线到两极板距离相等,极板长l 1=8.0×10-2m ,两极板的间距d =1.0×10-2m 。
S 为屏,与极板垂直,到极板的距离l 2=0.16m 。
P 为一圆盘,由形状相同、透光率不同的三个扇形a 、b 和c 构成,它可绕AA /轴转动。
当细光束通过扇形a 、b 、c 照射光敏电阻R 2时,R 2的阻值分别为1000Ω、2000Ω、4500Ω。
有一细电子束沿图中虚线以速度v 0=8.0×106m/s 连续不断地射入C 。
已知电子电量e =1.6×10-19C ,电子质量m =9×10-31kg 。
忽略细光束的宽度、电容器的充电放电时间及电子所受的重力。
假设照在R 2上的光强发生变化时R 2阻值立即有相应的改变。
(1)设圆盘不转动,细光束通过b 照射到R 2上,求平行板电容器两端电压U 1(计算结果保留二位有效数字)。
(2)设圆盘不转动,细光束通过b 照射到R 2上,求电子到达屏S 上时,它离O 点的距离y 。
(计算结果保留二位有效数字)。
(3)转盘按图中箭头方向匀速转动,每3秒转一圈。
取光束照在a 、b 分界处时t =0,试在图中给出的坐标纸上,画出电子到达屏S 上时,它离O 点的距离y 随时间t 的变化图线(0~6s 间)。
要求在y 轴上标出图线最高点与最低点的值。
(不要求写出计算过程,只按画出的图线就给分)【答案】(1) 5.4V (2) 22410m .-⨯ (3)【解析】 【分析】由题意可知综合考查闭合电路欧姆定律、牛顿第二定律和类平抛运动,根据欧姆定律、类平抛运动及运动学公式计算可得。
【详解】解:(1) 设电容器C 两极板间的电压为U 1,U 1=112R R R +E =27500V=5.4V 500+2000⨯ (2) 设电场强度大小为E ′E ′=1U d, 电子在极板间穿行时加速度大小为a ,穿过C 的时间为t ,偏转的距离为y o . 根据牛顿第二定律得:a==eE eU m md'电子做类平抛运动,则有:l 1=v 0t , y o =12at 2, 联立得:y o =202eE mv (112R R R +) 21l d, 当光束穿过b 时,R 2=2000Ω,代入数据解得:y o =4.8×10-3m由此可见,y 1<12d , 电子通过电容器C ,做匀速直线运动,打在荧光屏上O 上方y 处.根据三角形相似关系可得1o12y 22l l yl =+ 代入数值可得:y =22410m .-⨯(3) 当光束穿过a 时,R 2=1000Ω,代入数据解得y =8×10-3m由此可见,y >d ,电子不能通过电容器C 。
九年级物理欧姆定律易错剖析含解析一、欧姆定律选择题1.如图所示是小刚同学测定小灯泡电功率的电路图,当闭合开关时,发现灯L不亮,电流表有明显示数,电压表示数为零,若故障只出现在灯L和变阻器R中的一处,则下列判断正确的是()A. 灯L断路B. 灯L短路C. 变阻器R断路D. 变阻器R 短路【答案】B【解析】【解答】A. 灯L断路时,电压表串联在电路中,会有示数,而电压表的电阻很大,所以电流表无示数,A不符合题意;B. 灯L短路时,电压表同时被短路,不会有示数,此时电路是通路,所以电流表会有示数,B符合题意;C. 变阻器R断路时,整个电路是断路状态,两电表都不会有示数,C不符合题意;D. 变阻器R短路时,只有灯连接在电路中,电压表和电流表都应该有示数,D不符合题意;故答案为:B。
【分析】本题利用了串联电路的电流特点分析电路故障,小灯泡不发光说明灯泡短路或电路中电流过小或电路某处断路.2.下图是某同学设计的测风速的装置,图中探头、金属杆和滑动变阻器的滑片P相连,可上下移动.现要求:当风吹过探头时,滑动变阻器的滑片P向上移动,且风速增大时电压表的示数增大.以下四个图中符合要求的是()A. B.C. D.【答案】 B【解析】【解答】解:AD.探头上平下凸,当风吹过探头时,探头下方空气的流速大于上方空气的流速,探头下方空气压强小于上方空气压强,产生向下的压力差使弹簧压缩,滑片下移,故AD不符合题意;BC.探头上凸下平,当风吹过探头时,探头上方空气的流速大于下方空气的流速,探头下方空气压强大于上方空气压强,产生向上的压力差使弹簧伸长,滑片上移,R2接入电路中的电阻变小,电路中的总电阻变小;由I= 可知,电路中的电流变大,由U=IR可知,R1两端的电压变大,即B选项中电压表的示数变大,故B符合题意;因串联电路中总电压等于各分电压之和,所以,R2两端的电压变小,即C选项中电压表的示数变小,故C不符合题意.故选B.【分析】根据流体压强与流速的关系(流速越快的地方压强越小)判断产生压力的方向,然后判断滑片移动的方向确定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定值电阻两端的电压变化,根据串联电路的电压特点和滑动变阻器两端的电压变化.本题是力学和电学的综合题,涉及到串联电路的特点和欧姆定律的应用,会利用流体压强和流速的关系是解题的关键.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。
高中物理闭合电路的欧姆定律易错剖析含解析一、高考物理精讲专题闭合电路的欧姆定律1.手电筒里的两节干电池(串联)用久了,灯泡发出的光会变暗,这时我们会以为电池没电了。
但有人为了“节约”,在手电筒里装一节新电池和一节旧电池搭配使用。
设一节新电池的电动势E 1=1.5V ,内阻r 1=0.3Ω;一节旧电池的电动势E 2=1.2V ,内阻r 2=4.3Ω。
手电筒使用的小灯泡的电阻R =4.4Ω。
求:(1)当使用两节新电池时,灯泡两端的电压;(2)当使用新、旧电池混装时,灯泡两端的电压及旧电池的内阻r 2上的电压;(3)根据上面的计算结果,分析将新、旧电池搭配使用是否妥当。
【答案】(1)2.64V ;(2)1.29V ;(3)不妥当。
因为旧电池内阻消耗的电压U r 大于其电动势E 2(或其消耗的电压大于其提供的电压),灯泡的电压变小【解析】【分析】【详解】(1)两节新电池串联时,电流 11A 2=20.6E I R r =+ 灯泡两端的电压 2.64V U IR ==(2)一新、一旧电池串联时,电流12120.3A =E E I R r r =+'++ 灯泡两端的电压 1.32V U I R '='=旧电池的内阻r 2上的电压2 1.29V r U I r ='=(3)不妥当。
因为旧电池内阻消耗的电压U r 大于其电动势E 2(或其消耗的电压大于其提供的电压),灯泡的电压变小。
2.利用电动机通过如图所示的电路提升重物,已知电源电动势6E V =,电源内阻1r =Ω,电阻3R =Ω,重物质量0.10m kg =,当将重物固定时,理想电压表的示数为5V ,当重物不固定,且电动机最后以稳定的速度匀速提升重物时,电压表的示数为5.5V ,(不计摩擦,g 取210/).m s 求:()1串联入电路的电动机内阻为多大?()2重物匀速上升时的速度大小.()3匀速提升重物3m 需要消耗电源多少能量?【答案】(1)2Ω;(2)1.5/m s (3)6J【解析】【分析】根据闭合电路欧姆定律求出电路中的电流和电动机输入电压.电动机消耗的电功率等于输出的机械功率和发热功率之和,根据能量转化和守恒定律列方程求解重物匀速上升时的速度大小,根据W EIt =求解匀速提升重物3m 需要消耗电源的能量.【详解】()1由题,电源电动势6E V =,电源内阻1r =Ω,当将重物固定时,电压表的示数为5V ,则根据闭合电路欧姆定律得 电路中电流为6511E U I A r --=== 电动机的电阻51321M U IR R I --⨯==Ω=Ω ()2当重物匀速上升时,电压表的示数为 5.5U V =,电路中电流为''0.5E U I A r -==电动机两端的电压为()()'60.5314M U E I R r V V =-+=-⨯+=故电动机的输入功率'40.52M P U I W ==⨯=根据能量转化和守恒定律得2''M U I mgv I R =+代入解得, 1.5/v m s =()3匀速提升重物3m 所需要的时间321.5h t s v===, 则消耗的电能'60.526W EI t J ==⨯⨯=【点睛】 本题是欧姆定律与能量转化与守恒定律的综合应用.对于电动机电路,不转动时,是纯电阻电路,欧姆定律成立;当电动机正常工作时,其电路是非纯电阻电路,欧姆定律不成立.3.如图所示,E =l0V ,r =1Ω,R 1=R 3=5Ω,R 2=4Ω,C =100μF ,当断开时,电容器中带电粒子恰好处于静止状态;求:(1) S 闭合后,带电粒子加速度的大小和方向;(2) S 闭合后流过R 3的总电荷量.【答案】(1) g ,方向竖直向上 (2)4×10-4C【解析】【详解】(1)开始带电粒子恰好处于静止状态,必有qE =mg 且qE 竖直向上.S 闭合后,qE =mg 的平衡关系被打破.S 断开时,带电粒子恰好处于静止状态,设电容器两极板间距离为d ,有 2214V C R U E R R r==++, C qU mg d= S 闭合后,228V C R U E R r'==+ 设带电粒子加速度为a ,则 'C qU mg ma d-=, 解得a =g ,方向竖直向上.(2)S 闭合后,流过R 3的总电荷量等于电容器上电荷的增加量,所以ΔQ =C (U C ′-U C )=4×10-4C4.在如图所示的电路中,两平行正对金属板A 、B 水平放置,两板间的距离d =4.0cm .电源电动势E =400V ,内电阻r =20Ω,电阻R 1=1980Ω.闭合开关S ,待电路稳定后,将一带正电的小球(可视为质点)从B 板上的小孔以初速度v 0=1.0m/s 竖直向上射入两板间,小球恰好能到达A 板.若小球所带电荷量q =1.0×10-7C ,质量m =2.0×10-4kg ,不考虑空气阻力,忽略射入小球对电路的影响,取g =10m/s 2.求:(1)A 、B 两金属板间的电压的大小U ;(2)滑动变阻器消耗的电功率P ;(3)电源的效率η.【答案】(1)U =200V (2)20W (3)0099.5【解析】【详解】(1)小球从B 板上的小孔射入恰好到达A 板的过程中,在电场力和重力作用下做匀减速直线运动,设A 、B 两极板间电压为U ,根据动能定理有:20102qU mgdmv --=-, 解得:U = 200 V .(2)设此时滑动变阻器接入电路中的电阻值为R ,根据闭合电路欧姆定律可知,电路中的电流1E I R R r=++,而 U = IR , 解得:R = 2×103 Ω滑动变阻器消耗的电功率220U P W R==. (3)电源的效率2121()099.50()P I R R P I R R r η+===++出总. 【点睛】本题电场与电路的综合应用,小球在电场中做匀减速运动,由动能定理求电压.根据电路的结构,由欧姆定律求变阻器接入电路的电阻.5.如图所示,电源的电动势为10 V ,内阻为1 Ω,R 1=3 Ω,R 2=6 Ω,C =30 μF 求:(1)闭合电键S ,稳定后通过电阻R 2的电流.(2)再将电键S 断开,再次稳定后通过电阻R 1的电荷量.【答案】(1)1 A (2)1.2×10﹣4C【解析】【详解】(1)闭合开关S ,稳定后电容器相当于开关断开,根据全电路欧姆定律得:12101361E I A A R R r ===++++ (2)闭合开关S 时,电容器两端的电压即R 2两端的电压,为:U 2=IR 2=1×6V=6V 开关S 断开后,电容器两端的电压等于电源的电动势,为E=10V ,则通过R 1的电荷量为: Q=C (E-U 2)=3×10-5×(10-6)C=1.2×10-4C6.如图所示,电源电动势E =8V ,内阻r =10Ω,R 1=20Ω,R 2=30Ω,电容器两极板间距d =0.1m 。
高考物理部分电路欧姆定律易错剖析一、高考物理精讲专题部分电路欧姆定律1.有一灯泡标有“6V 3W ”的字样,源电压为9V ,内阻不计.现用一个28Ω 的滑动变阻器来控制电路,试分别就连成如图所示的限流电路和分压电路,求: (1)它们的电流、电压的调节范围;(2)两种电路要求滑动变阻器的最大允许电流; (3)当灯泡正常发光时,两种电路的效率.【答案】(1)0.225~0.75A a :,2.7~9V 00.75A b ::,0~9V (2)0.5A a :0.75A b : (3)66.6%a : 44.4%b : 【解析】 【详解】灯泡的电阻212L U R P==Ω(1)a.当滑动端在最左端时电阻最大,则最小电流:min 9A 0.225A 1228I ==+当滑动端在最右端时电阻最小为0,则最大电流:max 9A 0.75A 12I == 则电流的调节范围是:0.225A~0.75A灯泡两端电压的范围:0.22512V 0.7512V ⨯⨯: ,即2.7~9V ;b.当滑动端在最左端时,灯泡两端电压为零,电流为零;当滑到最右端时,两端电压为9V ,灯泡电流为9A 0.75A 12= 则电流的调节范围是:0~0.75A灯泡两端电压的范围: 0~9V ;(2)a.电路中滑动变阻器允许的最大电流等于灯泡的额定电流,即为0.5A ; b.电路中滑动变阻器允许的最大电流为0.75A ;(3)a.当灯泡正常发光时电路的电流为0.5A ,则电路的效率:000013=10066.60.59P IE η=⨯=⨯ b.可以计算当灯泡正常发光时与灯泡并联部分的电阻为x 满足:6960.528x x-+=-解得x =24Ω此时电路总电流60.50.75A 24I =+= 电路的效率000023=10044.40.759P IE η=⨯=⨯2.材料的电阻随磁场的增强而增大的现象称为磁阻效应,利用这种效应可以测量磁感应强度.如图所示为某磁敏电阻在室温下的电阻—磁感应强度特性曲线,其中R B 、R 0分别表示有、无磁场时磁敏电阻的阻值.为了测量磁感应强度B ,需先测量磁敏电阻处于磁场中的电阻值R B .请按要求完成下列实验.(1)设计一个可以测量磁场中该磁敏电阻阻值的电路,并在图中的虚线框内画出实验电路原理图(磁敏电阻及所处磁场已给出,待测磁场磁感应强度大小约为0.6~1.0 T ,不考虑磁场对电路其他部分的影响).要求误差较小.提供的器材如下: A .磁敏电阻,无磁场时阻值R 0=150 Ω B .滑动变阻器R ,总电阻约为20 Ω C .电流表A ,量程2.5 mA ,内阻约30 Ω D .电压表V ,量程3 V ,内阻约3 kΩ E .直流电源E ,电动势3 V ,内阻不计 F .开关S ,导线若干(2)正确接线后,将磁敏电阻置入待测磁场中,测量数据如下表:1 2 3 4 5 6 U (V) 0.00 0.45 0.91 1.50 1.79 2.71 I (mA)0.000.300.601.001.201.80根据上表可求出磁敏电阻的测量值R B =______Ω. 结合题图可知待测磁场的磁感应强度B =______T.(3)试结合题图简要回答,磁感应强度B在0~0.2 T和0.4~1.0 T范围内磁敏电阻阻值的变化规律有何不同?________________________________________________________________________.(4)某同学在查阅相关资料时看到了图所示的磁敏电阻在一定温度下的电阻—磁感应强度特性曲线(关于纵轴对称),由图线可以得到什么结论?___________________________________________________________________________.【答案】(1)见解析图(2)1500;0.90(3)在0~0.2T范围内,磁敏电阻的阻值随磁感应强度非线性变化(或不均匀变化);在3.如图是有两个量程的电压表,当使用a、b两个端点时,量程为0-10V,当使用a、c两个端点时,量程为0-100V。
“欧姆定律”易错点剖析
杨元俊
一、没有掌握电压表的使用方法
例1. 如图1所示的电路中,电压表的量程不明,当开关闭合后,电压表1V 、2V 的示数如图2所示,则1V 的量程是__________V ,2V 的量程是___________V ,小灯泡1L 上的电压=1U ___________。
图1 图2
同学们在解题过程中易产生如下错解:
错解一:误认为电压表1V 测量灯1L 两端的电压;
错解二:错读电压表1V 的示数为1.2V 或5.1V ;
错因剖析:产生错误的原因:一是不能正确分析电压表测量的是哪部分电路的电压;二是没有弄清电压表量程和每一小格的刻度值,造成电压表示数读取错误。
正确解答:由图1可知,电压表1V 测量的是灯1L 和2L 串联后两端的总电压U ,电压表2V 测量灯2L 两端的电压,因2U U >,所以电压表1V 用的量程为0~15V ,这时其读数为5.5V ;电压表2V 用的量程为0~3V ,这时其读数为2.5V 。
根据串联电路两端的总电压等于各串联电阻两端的电压之和,则1L 两端的电压为V V V U U U 35.25.521=-=-=。
二、错误理解电阻的含义
例2. 一根电阻线两端的电压为8V 时,电阻为20Ω;当它两端的电压为3V 时,则这电阻线的电阻为( )
A. 7.5Ω
B. 20Ω
C. 27.5Ω
D. Ω16
15 错解:因为Ω==2081R V U , 所以根据欧姆定律有==
111R U I A V 4.0208=Ω
又因为V U 32=
所以Ω===5.74.0322A
V I U R 故选备选取答案A 。
错因剖析:造成错解的原因是没有正确理解电阻的含义。
在电压为8V 时,电流为0.4A ;当它两端的电压为3V 时,其电流将比0.4A 小,用A
V I U R 4.0322==进行计算,其结果自然是错误的。
其实,导体的电阻是导体本身的一种性质,它的大小决定于导体的材料、长度、横截面积和温度,跟导体中的电流和两端的电压无关。
所以在3V 的电压下,这根电阻线的电阻等于8V 时的电阻,即等于20Ω,
正确解答:B 。
三、电路连接关系不清
例4. 如图3所示,电源电压U=12V ,Ω==Ω=24321R R R ,,试求21S S 、闭合时电压表的读数。
图3
错解:当21S S 、都闭合时,321R R R 、、串联,电压表测的21R R 、串联的两端的电压。
因为Ω=Ω+Ω+Ω=++=8224321R R R R 所以A V R U I 5.1812=Ω
== 则电压表的示数为:V A R R I U 9)24(5.1)(21=Ω+Ω⨯=+=
错因剖析:造成错解的原因在于21S S 、都闭合后,电路的连接情况没有判断清楚。
当21S S 、都闭合时,2R 被短路,只有31R R 、串联,因此,电压表测的是1R 两端的电压,而不是21R R 、串联后两端的电压。
正确解答:当21S S 、都闭合时,2R 被短路没有电流通过,电路中只有31R R 、串联,电压表测的是1R 两端的电压,则:A V R R U I 2241221=Ω
+Ω=+= 电压表的读数为:V A IR U 84211=Ω⨯==
四、没有注意欧姆定律的同一性、同时性
例5. 有一个电铃,它的电阻是10Ω,在正常工作时,它两端的电压应该是6V 。
但我们
手边现有的电源电压是8V ,要把这个电铃接在这个电源上,并使它正常工作,应怎么办? 错解:要把这个电铃接在这个电源上,并使它正常工作,应给它串联一个电阻。
因为A V R U I 6.010611=Ω
== 又因为电阻跟电铃串联
所以A I I 6.01== 所以==I U R 2Ω=3.136.08A
V 所以,要把这个电铃接在这个电源上,并使它正常工作,应给它串联一个阻值为13.3Ω电阻。
错因剖析:造成错解的原因是在应用欧姆定律时,没有注意同一性。
在应用欧姆定律时,一定要注意式中的I 、U 、R 三个物理量必须是对同一导体或对同一电路而言,不能张冠李戴。
错解中的最后一步:I
U R =中U 、I 是总电压和总电流,求出的电阻2R 应该是总电阻,而错解却把它当做是所要求的串联上去的电阻值。
正确解答:根据欧姆定律有:==
111R U I Ω106V A 6.0= 又因为电阻跟电铃串联
所以A I I 6.01== 所以Ω===3.136.08A
V I U R 又因为21R R R +=
所以Ω=Ω-Ω=-=3.3103.1312R R R
所以,要把这个电铃接在这个电源上,并使它正常工作,应给它串联一个阻值为3.3Ω电阻。
五、没有真正理解伏安法测电阻的原理
例6. 某同学利用一个电池组,两个电压表,一个阻值为3Ω的电阻器和几根导体来测量未知电阻x R 的阻值,该同学设计好电路并正确操作后,电压表V 1、V 2的示数如图4所示,在你不知道电压表如何接入电路的情况下,请判断R x 的阻值可能为__________Ω、__________Ω、__________Ω或__________Ω。
图4
错解:R x 的阻值为9Ω。
错因剖析:产生错解的原因:一是不了解用两个电压表和一个定值电阻来测量未知电阻的实验原理和实验方法;二是受思维定势的影响,误认为实验中电压表只能用一种连接方法,利用串联电路正比分压的关系求出的电阻是不变的。
正确解答:本实验题属于开放性试题,电压表V 1的示数为3V 、V 2的示数为9V ,电压表接电路有四种可能。
其连接方式如图5所示。
图5
由图(1)可得:Ω=Ω
=1393V
V R x 由图(2)可得:Ω=Ω
-=5.13393V
V V R x 由图(3)可得:Ω=Ω
-=63339V
V V R x 由图(4)可得:Ω=Ω=
9339V
V R x 所以,x R 的阻值可能为1Ω、1.5Ω、6Ω或9Ω。