【物理】物理 欧姆定律的计算的专项 培优练习题及答案
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一、欧姆定律的计算问题难题易错题1.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 4VB .电路总功率的最大值为 2.4WC .R 1 电功率的最小值为 0.4WD .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 =20Ω0.2AU 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 。
2.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R 2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 .R 1的阻值为20ΩB .电压表的变化范围是3V~6VC .滑动变阻器的取值范围是6Ω~40ΩD .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。
一、初中物理欧姆定律问题1.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2~10ΩD .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2Q 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 12Ω0.5AU 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 18Ω3U I R '===' 通电1min 电阻R 1产生的热量2211(A)10Ω160s 66.7J 3Q I R t '==⨯⨯⨯≈故D 错误。
一、欧姆定律的计算问题难题易错题1.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—1R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0.1ΩC.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【解析】【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—1R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0.2A10Ω2VU 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 0.5A2II==实验中,需保持R两端电压不变,则由欧姆定律可得112 2121 2UI R RUI RR===由上式可得1221RR=故D不符合题意。
故选A。
2.如图甲所示的电路中,电源电压U保持不变,R0为定值电阻。
闭合开关,电流表A的示数为I,电压表V1的示数为U1,电压表V2的示数为U2;将滑动变阻器R的滑片从一端移动到另一端,U1、U2随I变化的关系如图乙所示;则下列说法正确的是()A.电源电压为5.5 VB.滑片在最右端时,定值电阻R0的功率为6WC.滑动变阻器的最大阻值为12.5 ΩD.电灯的电阻随着电流的增大而减小【答案】B【解析】【分析】【详解】由图可知,灯泡L与R0、R组成串联电路,电压表V2测量L两端的电压,电压表V1测量灯泡L与R两端的总电压,当电流表的示数变大时,电压表V2变大,电压表V1变小,所以U2-I的图线为BQ, U1-I图线应该为AQ;ABC.由图像乙知,Q点U1和U2相等,则此时滑动变阻器两端的电压为零,电阻为零,电压表的示数都是3V,电路中的电流为2.0A,所以3V 2.0R U+=电源…①当滑动变阻器的滑片移到最左端时,电路中的电流最小为1.0A,由图像知:电压表V1的示数为4.5V,电压表V2的示数为1V,所以4.5V 1.0=R U+电源…②由①②得:U电源=6V,R0=1.5Ω,故A错误;此时滑动变阻器两端的电压为12= 4.5V-1V=3.5VU U U-=滑滑动变阻器的最大阻值为3.5V===3.5Ω1.0AU R I 滑滑大小 故C 错误;滑片在最右端时,U 1和U 2相等都是3V ,电路中的电流为2.0A ,已知R 0=1.5Ω,定值电阻R 0的功率为2200(2.0A) 1.5Ω=6W P I R ==⨯故B 正确;D .通过灯泡的电流增大时,灯泡两端的电压变大,温度升高,灯丝的电阻变大,故D 错误。
一、欧姆定律的计算问题难题易错题1.如图所示的电路中,电源电压保持不变,R1=2R2,闭合S、S1,断开S2时,电压表示数为5V,闭合S、S2,断开S1时,电压表示数为7V,则R:R2为A.3:2 B.2:3 C.7:5 D.5:7【答案】A【解析】【分析】【详解】闭合S、S1,断开S2时,R1、R串联接入电路,电压表测量的是R两端电压,示数为U R=5V,则由串联分压得,即①;闭合S、S2,断开S1时,R2、R串联接入电路,电压表测量的是R两端电压,示数为U R′=7V,则由串联分压得,即②,由①②解得R:R2=3:2.故选A.2.如图的电路图,电源电压恒为30V,定值电阻R2=40Ω,R3=30Ω,滑动变阻器R1的规格为“80Ω 1A”,电流表A1的量程为0-3A,电流表A2的量程为0-0.6A,电压表的量程为0-15V,下列说法不正确的是A.只闭合开关S,R1和R3串联,将滑片P从a端滑至中点,电路中电流变大B.只闭合开关S、S3,调节滑片P的位置并保证电路安全,则R1两端电压的范围是12V~15VC.只闭合开关S、S1、S2,调节滑片P的位置并保证电路安全,则R1接入电路的阻值范围是30Ω~80ΩD.只闭合开关S、S1、S2,调节滑片P在R1的a端,此时电流表A1的示数为1.125A 【答案】C【解析】【分析】【详解】A.只闭合开关S,R1和R3串联,将滑片P从a端滑至中点,变阻器连入电路的电阻变小,总电阻变小,由I=UR可知电路中电流变大,故A正确,不符合题意;B.只闭合开关S、S3,R1和R3串联,电压表测量R1两端的电压,电流表A1和A2测量电路中的电流,电流表A1的量程为0-3A,电流表A2的量程为0-0.6A,滑动变阻器R1的规格为“80Ω1A”,由串联电路电流的规律可知通过电路的最大电流为0.6A,R3两端的电压U3=IR3=0.6A×30Ω=18V,R1两端的最小电压U1最小=U- U3=30V-18V=12V,电压表的量程为0-15V,电压表的示数最大值为15V,R1两端的电压为U1=30V-15V=15V,变阻器两端的电压和R1两端的电压相等,由串联分压可知,变阻器连入电路的阻值等于R1的阻值为30Ω,滑动变阻器R1的规格为“80Ω1A”,变阻器连入电路的阻值小于最大阻值,所以电压表的最大示数是15V,R1两端电压的范围是12V~15V,故B正确,不符合题意;C.只闭合开关S、S1、S2,R3被短路,R1和R2并联,电流表A1测量干路中的电流,电流表A2测量通过变阻器的电流,并联电路中各个支路的电压相等,通过R2的电流I2=230V 40ΩUR==0.75A,电流表A2的量程为0-0.6A,如果通过变阻器的最大电流为0.6A,总电流为0.75A+0.6A=1.35A<3A,所以通过变阻器的最大电流为0.6A,并联电路中各个支路的电压相等,R1接入电路的最小值R1最小=130V =0.6AUI最大=50Ω,滑动变阻器R1的规格为“80Ω1A”,R1最大阻值是80Ω,R1接入电路的阻值范围是50Ω~80Ω,故C错误,符合题意;D.只闭合开关S、S1、S2,R3被短路,R1和R2并联,电流表A1测量干路中的电流,电流表A2测量通过变阻器的电流,滑片P在R1的a端,变阻器连入电路的阻值最大,电流表A1的示数I1=1230V30V+80Ω40ΩU UR R+==0.375A+0.75A=1.125A,故D正确,不符合题意.3.小宇按照图甲所示的电路进行实验,R0是定值电阻,R是滑动变阻器。
一、欧姆定律的计算问题难题易错题1.如图是一款外出购物好帮手电子秤,它的工作原理如图甲,其中E为干电池;电子秤示数表盘由电流表A改装而成;R是一根长为6cm阻值为15Ω的均匀电阻丝,滑片在a端时,电流表示数为0.6A;在b端时,电流表示数为0.15A.C是一根弹簧,其所受压力F与压缩量△L的关系如图乙所示.(挂钩的重力不计,g取10N/㎏,不称重物时滑片P刚好在电阻丝的a端,所称物重最大时P在b端).下列说法正确的是()A.该电子秤中R0阻值为0.5ΩB.闭合开关,不称重物时电阻R0两端电压为6VC.电子称工作时电路中电阻R0消耗的电功率范围是0.1125W~1.8WD.当电路中的电流为0.3A时,电子称称重示数为4kg【答案】C【解析】【分析】【详解】滑片在a端时,电路为R0的简单电路,电路中的电流I a=0.6A,由I=可得,电源的电压:U=I a R0=0.6A×R0,滑片在b端时,R与R0串联,电路中的电流I b=0.15A,因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,所以,电源的电压:U=I b(R+R0)=0.15A×(15Ω+R0),因电源的电压不变,所以,0.6A×R0=0.15A×(15Ω+R0),解得:R0=5Ω,A错误;则电源电压U=I a R0=0.6A×5Ω=3V,所以,不称量重物时R0两端的电压为3V,B错误;当滑片在a端时,电阻R0消耗的电功率最大,则P最大=I a2R0=(0.6A)2×5Ω=1.8W,在b端时,电阻R0消耗的电功率最小,则P最小=I b2R0=(0.15A)2×5Ω=0.1125W,所以,电子称工作时电路中电阻R0消耗的电功率范围是0.1125W~1.8W,C正确;当电路中的电流为O.3A处时,电路中的总电阻:R 总===10Ω,因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,所以,滑动变阻器连入电路的阻值:R′=R总﹣R0=10Ω﹣5Ω=5Ω,由题意可知,此时弹簧的压缩量:L=×5Ω=2cm,由图象可知,此时弹簧所受压力为20N,即G=F=20N,由G=mg可得,物体的质量:m===2kg,故D错误.故选C.2.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”。
一、初中物理欧姆定律的实际应用问题1.如图甲所示的电路中,R为滑动变阻器,R0为定值电阻,电源电压恒定不变,(不计温度对电阻的影响),在滑片P滑动过程中,电压表与电流表的示数变化如图乙所示,则根据图像信息,下列说法不正确的是()A.R0阻值是5ΩB.滑动变阻器的最大阻值是35ΩC.电源电压为9V D.当滑片P在最右端时,R0两端的电压是1V【答案】C【解析】【分析】【详解】AC.由甲图知,定值电阻与变阻器串联,电压表测变阻器的电压,电流表测电路的电流。
由乙图知,当电压表的示数为7V时,变阻器接入电路的阻值最大,此时电路电流为0.2A,设电源电压为U总,据串联电路的特点得U总-7V=0.2A⋅R0此为①式,当电压表的示数为0时,变阻器接入电路的阻值为零,此时电路电流为1.6A,那么U总=1.6A⋅R0此为②式,解①②两式得U总=8V,R0=5Ω故A正确,不符合题意,C错误,符合题意;B.由题意知,变阻器的最大阻值1 max17V35Ω0.2AURI===故B正确,不符合题意;D.当滑片P在最右端时,R0两端的电压U0=U总-U1=8V-7V=1V 故D正确,不符合题意。
故选C。
2.小明设计了一个用电压表的示数变化反映环境温度变化的电路,其电路图如图甲所示。
其中,电源两端电压U =4V (恒定不变),电压表量程为0~3V ,R 0是阻值为300Ω的定值电阻,R 1是热敏电阻,其阻值随环境温度变化的关系如图乙所示,则下列说法正确的是( )A .R 1的阻值随温度升高而减小B .环境温度升高时,电路的总功率变小C .此电路所允许的最高环境温度是80℃D .当环境温度为40℃时,R 1两端的电压为2V 【答案】AC 【解析】 【详解】A .由乙图可知,随温度升高R 1的阻值逐渐降低,故A 正确;B .由于电源电压不变,当环境温度升高时,R 1的阻值变小,电路总电阻变小,则由2U P R=可知,电路总功率变大,故B 错误; C .由于温度越高R 1阻值越小,则由串联分压可知,R 0两端电压越大,由于电压表测量R 0两端电压,量程为0~3V ,则电压最大不超过3V ,当电压表为3V 时,对应环境最高温度,此时电路电流为01003V0.01A 300ΩU I I I R ===== 则此时R 1阻值为1114V 3V 100Ω0.01AU R I -=== 由乙图得对应最高温度为80℃,故C 正确;D .当环境温度为40℃时,由乙图得R 1阻值为200Ω,则电路总阻值为500Ω,电路电流为4V 0.008A 500ΩU I R '===总 由于串联,则流过R 1电流为0.008A ,此时R 1两端电压为1110.008A 200Ω=1.6V U I R '''==⨯故D 错误。
一、初中物理欧姆定律问题1.如图所示,电源电压不变,电阻115ΩR =,210ΩR =,开关S 、S 1闭合,S 2断开,电流表读数为0.4A ,则开关S 、S 2闭合,S 1断开时,电流表读数可能为( )A .0.4AB .0.5AC .0.6AD .0.7A【答案】B【解析】【分析】【详解】 当开关S 、S 1闭合,S 2断开时,电阻R 0与R 1的串联,电流表测电路中的电流,根据欧姆定律可得,R 1两端的电压是1110.4A 15Ω6V U I R ==⨯=因为串联电路的总电阻等于各分电阻之和,所以011R R R =+总当开关S 、S 2闭合,S 1断开时,电阻R 0与R 2串联,同理022R R R =+总因为12R R >,所以12R R >总总,因为电源电压不变,所以根据欧姆定律可得210.4A I I >=因为开关S 、S 2闭合,S 1断开时,电路中的电流变大,那么R 0的电压变大,由于电源电压不变,根据串联电路的电压规律可知,R 2两端的电压变小,即216V U U <=所以1226V 0.6A 10ΩU I R <== 则可知电流表的读数在0.4~0.6A 之间。
故选B 。
2.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()'''11'''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2UPR=可知,电路的总功率最大,大小是22222max122U U U U UPR 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2UPR=可知,电路的总功率最小,大小是22min132U UPR R R==+那么22max min2::4:12U UP PR R==即max min4P P=,可得到电路最大功率为最小功率的4倍,D正确。
一、初中物理欧姆定律问题1.在如图所示的电路中,电源电压保持不变.闭合电键S,当滑动变阻器的滑片P向右移动时,则A.电流表A示数与电流表A1示数的差值变大B.电流表A示数与电流表A1示数的差值变小C.电流表A示数与电流表A1示数的比值变大D.电流表A示数与电流表A1示数的比值变小【答案】C【解析】【分析】【详解】AB. 滑动变阻器的滑片P向右移动的过程中,接入电路电阻变大,通过的电流变小,即电流表A1示数变小,但通过定值电阻R2的电流不变,电流表A示数与电流表A1示数的差值就等于通过定值电阻R2的电流,所以电流表A示数与电流表A1示数的差值不变,故A、B错误;CD.根据欧姆定律可知,I11UR=;干路电流IUR总=,电流表A示数与电流表A1示数的比值为1112121212+==+R R R RIR RI R RR R=总,因为R1在变大,所以比值变大,故C正确;D错误.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A1示数与A2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A1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 =UR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1211222212111U 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,21R 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 。
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 RU U R I I I =<+乙 即测量值与真实值相比偏小,故D 错误。
一、欧姆定律的计算问题难题易错题1.如图甲所示电路,电源电压保持不变,闭合开关 S,当滑动变阻器的滑片 P 从右端滑到左端的过程中, R1、R2的 I-U关系图象如图乙所示。
则下列判断不正确的是()A.A图线是电阻R2的I-U关系图象B.电源电压为 18VC.R1的阻值是20ΩD.滑动变阻器R2的最大阻值为30Ω【答案】D【解析】【详解】A.由电路图可知,R1与R2串联,电压表V1测R1两端的电压,V2测R2两端的电压,电流表测电路中的电流。
当滑动变阻器接入电路中的电阻为0时,电路中的电流最大,R1两端的电压最大,R2两端的电压为0;由图象可知,A为滑动变阻器R2的U−I关系图象,B为电阻R1的U−I图象,故A正确,不符合题意;B.当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时,电路中的电流最小;由U−I图象可知,电路中的最小电流I=0.2A,R1两端的电压U1=4V,R2两端的电压U2=14V,因串联电路中总电压等于各分电压之和,所以,电源电压:U=U1+U2=14V+4V=18V故B正确,不符合题意;C.由I=UR可得,定值电阻R1的阻值R1=1UI=4V0.2A=20Ω故C正确,不符合题意;D.由I=UR可得,滑动变阻器的最大阻值:R2=2UI=14V0.2A=70Ω故D错误,符合题意。
2.如图,电源电压保持不变,闭合开关S 。
将滑动变阻器滑片P 从b 端向中点滑动的过程中,电流表和电压表都有示数。
下列说法正确的是( )A .电流表的示数变小B .1R 的功率变大C .1R 的电流变化量小于滑动变阻器的电流变化量D .电压表示数变化量与电流表示数变化量的比值不变【答案】BCD【解析】【分析】【详解】由电路图知,滑动变阻器与电阻2R 并联后,再与电阻1R 串联,电流表测的是干路的电流,电压表测的滑动变阻器和电阻2R 两端的电压;当滑片从b 端向中点滑动时,并联后的总电阻减小,整个电路中的电阻减小。
A .由欧姆定律U I R=知,整个电路中的电流将增大,即电流表的示数变大,故错误; B .由串联电路的分压的规律知,电压表的示数减小,电阻1R 分压的电压增大,因通过1R 的电流增大,由P UI =知,1R 的功率变大,故B 正确;C .1R 的电流变化量,即为干路电流变化量,等于2R 电流的减小量与滑动变阻器电流的增加量之和,故C 正确;D .电压表示数变化量与电流表示数变化量之比为1U R I∆=∆ 因电阻1R 的阻值不变,即电压表示数变化量与电流表示数变化量的比值不变,故D 正确。
一、欧姆定律的计算问题难题易错题1.如图是一款外出购物好帮手电子秤,它的工作原理如图甲,其中E为干电池;电子秤示数表盘由电流表A改装而成;R是一根长为6cm阻值为15Ω的均匀电阻丝,滑片在a端时,电流表示数为0.6A;在b端时,电流表示数为0.15A.C是一根弹簧,其所受压力F与压缩量△L的关系如图乙所示.(挂钩的重力不计,g取10N/㎏,不称重物时滑片P刚好在电阻丝的a端,所称物重最大时P在b端).下列说法正确的是()A.该电子秤中R0阻值为0.5ΩB.闭合开关,不称重物时电阻R0两端电压为6VC.电子称工作时电路中电阻R0消耗的电功率范围是0.1125W~1.8WD.当电路中的电流为0.3A时,电子称称重示数为4kg【答案】C【解析】【分析】【详解】滑片在a端时,电路为R0的简单电路,电路中的电流I a=0.6A,由I=可得,电源的电压:U=I a R0=0.6A×R0,滑片在b端时,R与R0串联,电路中的电流I b=0.15A,因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,所以,电源的电压:U=I b(R+R0)=0.15A×(15Ω+R0),因电源的电压不变,所以,0.6A×R0=0.15A×(15Ω+R0),解得:R0=5Ω,A错误;则电源电压U=I a R0=0.6A×5Ω=3V,所以,不称量重物时R0两端的电压为3V,B错误;当滑片在a端时,电阻R0消耗的电功率最大,则P最大=I a2R0=(0.6A)2×5Ω=1.8W,在b端时,电阻R0消耗的电功率最小,则P最小=I b2R0=(0.15A)2×5Ω=0.1125W,所以,电子称工作时电路中电阻R0消耗的电功率范围是0.1125W~1.8W,C正确;当电路中的电流为O.3A处时,电路中的总电阻:R 总===10Ω,因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,所以,滑动变阻器连入电路的阻值:R′=R总﹣R0=10Ω﹣5Ω=5Ω,由题意可知,此时弹簧的压缩量:L=×5Ω=2cm,由图象可知,此时弹簧所受压力为20N,即G=F=20N,由G=mg可得,物体的质量:m===2kg,故D错误.故选C.2.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8ΩB.此时灯泡和滑动变阻器的阻值之比为8∶7C.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 2.4V8Ω0.3AURI===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 2.4V82.1V 7R 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 。
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 ~0.5AB .滑动变阻阻值变化的范围是2.5Ω~10ΩC .灯泡的最小功率是0.45 WD .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 2.5VP 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 4Ω0.5AU 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 L1.5V 0.3A 5ΩU 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 10Ω0.3AU 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()22L 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.如图所示的电路,电源电压恒为4.5 V ,电流表的量程为0~0.6 A ,电压表的量程为0~3 V ,定值电阻R =5 Ω,滑动变阻器的最大阻值为50 Ω.闭合开关S ,移动滑片P 的过程中,下列说法正确的是( )A .电压表的示数变化范围是0~3VB .电压表与电流表示数的比值不变C .滑动变阻器允许的调节范围是2.5~10ΩD .电流表的示数变化范围是0~0.3 A【答案】C【解析】【分析】由电路图可知,定值电阻R 与滑动变阻器串联,电压表测滑动变阻器两端的电压,电流表测电路中的电流;(1)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;(2)根据欧姆定律结合滑动变阻器的阻值确定电压表与电流表的示数比值的变化;(3)当电流表的示数最大时,滑动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,再根据串联电路的电阻特点和欧姆定律求出滑动变阻器接入电路中的最小阻值和两端的最小电压;当电压表的示数最大时,电路中的电流最小,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 两端的电压,根据串联电路的电流特点和欧姆定律求出电路中的电流,再根据欧姆定律求出滑动变阻器接入电路中的电阻,然后得出答案.【详解】由电路图可知,定值电阻R 与滑动变阻器串联,电压表测滑动变阻器两端的电压,电流表测电路中的电流;B .由U R I=可知,电压表与电流表的示数比值等于滑动变阻器接入电路中电阻,则滑片移动时,滑动变阻器接入电路中的电阻发生变化,电压表与电流表的示数比值变化,故B 错误;ACD .当电流表的示数max I =0.6A 时,滑动变阻器接入电路中的电阻最小,定值电阻的功率最大,此时电路中的总电阻:max 4.5V 7.5Ω0.6AU R I ===总, 因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,所以滑动变阻器接入电路中的最小阻值:min 7.5Ω5Ω 2.5ΩR R R =-=-=滑总,此时电压表的示数:min max min 0.6A 2.5Ω 1.5V U I R ==⨯=滑;当电压表的示数max U =3V 时,电路中的电流最小,滑动变阻器接入电路中的电阻最大,因串联电路中总电压等于各分电压之和,所以R 两端的电压:R max 4.5V 3V 1.5V U U U =-=-=,因串联电路中各处的电流相等,所以电路中的电流:R min 1.5V 0.3A 5ΩU I R ===, 滑动变阻器接入电路中的最大阻值:max max min 3V 10Ω0.3A U R I ===滑, 故电压表的变化范围是1.5~3V ,电流表的变化范围是0.3∼0.6A ,滑动变阻器的阻值变化范围为2.5∼10Ω,故AD 错误、C 正确.【点睛】本题为动态电路中有关求解最值、范围的经典题,要求学生熟练掌握欧姆定律在串、并联电路中的应用.5.如图所示,电源电压不变,闭合开关S ,将滑动变阻器的滑片P 从中点向右滑动的过程中,下列说法中正确的是( )A .电流表A 1的示数变小,灯泡的亮度不变B .电流表A 2的示数变大,电压表V 的示数不变C .电压表的示数与电流表A 1的示数的比值变小D .电压表V 的示数与电流表A 2的示数的比值变小【答案】A【解析】【分析】【详解】AB .看图分析可知,滑动变阻器与灯泡并联,电流表A 2测量干路总电流,A 1测量滑动变阻器所在支路的电流,电压表测量该并联电路的电源电压。
滑动变阻器的滑片P 从中点向右滑动时,滑动变阻器接入电路的电阻变大,电路总电阻变大,电源电压和灯泡所在支路不受滑动变阻器阻值变化的影响,即电压表示数不变,灯泡亮度不变。
并联电路中各支路两端电压等于电源电压,由欧姆定律R R U I R= 总总总U I R = 可知,电压不变,滑动变阻器所在支路电流随滑动变阻器电阻变大而减小,即A 1示数变小;并联电路总电流随总阻值变大而减小,即A 2示数变小。
A 选项正确,B 选项错误。
CD .由欧姆定律可得U R I= 电压表的示数与电流表A 1的示数的比值等于滑动变阻器阻值,电压表V 的示数与电流表A 2的示数的比值等于电路总阻值。
由题已知滑动变阻器阻值变大,电路总电阻变大,故电压表的示数与电流表A 1的示数的比值、电压表V 的示数与电流表A 2的示数的比值均变大,CD 两选项错误。
故选A 。
6.如图,电源电压保持不变,两根均匀的相同电阻丝ae 和bf 平行放置,其他导线电阻不计,c 、d 两环始终与电阻丝接触良好。
闭合开关,当cd 处于图中位置时,电压表的示数为6V ;当电阻R 与cd 段导线一起向右移动一段距离后,电压表的示数变为5V ;若电阻R与cd 段导线一起由图中位置向左移动一段相同距离后,电压表的示数变为( )A .6.5VB .7VC .7.5VD .8V【答案】C【解析】【分析】【详解】设1ac bd R R R ==,则在如图的电压可表示为 ()112U U R R R=+ ① 当电阻R 与cd 段导线一起向右移动一段距离后,电源电压可表为()2122U U R R R R=+∆+ ② 当电阻R 与cd 段导线一起向左移动一段相同距离后,电源电压可表为()3122U U R R R R=-∆+ ③ 由①②得 126RU R R +=,60RU R ∆= 代入③得37.5V U =故选C 。