备战中考物理 欧姆定律综合试题附答案解析
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一、初中物理欧姆定律问题
1.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L2.5VU,此时电路中的电流大小为
LLL1.25W0.5A2.5VPIU
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
RL-4.5V-2.5V2.0VUUU
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
RR2.0V4Ω0.5AURI
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
LLL1.5V0.3A5ΩUIIR
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
RR3V10Ω0.3AURI
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L0.3AI,灯泡的最小功率是
22LLL0.3A5Ω0.45WPIR
C正确;
D.该电路的电流最大时,根据PUI,电路中的功率最大,大小为
4.5V0.5A2.25WPUI
D错误。
2.在如图所示的电路中,电源电压保持不变,R1为定值电阻。闭合开关S后,将滑动变阻器R2的滑片P从最右端移到中间某个位置,R1、R2两端电压和电路中电流的示数分别变化了△U1、△U2和△I(皆绝对值),则△U1______△U2(选填“大于”、“小于”或“等于”),再向左移动,△U2和△I的比值将______(选填“增大”、“减小”或“不变”)。( )
A.大于 减小 B.大于 不变 C.小于 增大 D.小于 不变
【答案】D
【解析】
【详解】
由电路图可知,定值电阻R1与滑动变阻器R2串联,设滑片移动前后电路中的电流分别为I1、I2,则:
△I=I2-I1,
由欧姆定律可得,电路中的电流为I1时,此时的电压分别为:
U1=I1R1,
U2=U-U1-UL=U-I1R1-I1RL,
电路中的电流为I2时,电压分别为:
U1′=I2R1,
U2′=U-U1′- UL =U-I2R1-I2RL,
那么:
△U1=U1′-U1 =I2R1-I1R1=(I2-I1)R1=△IR1,
即:
11RUI,
所以,△U1和△I的比值不变;
△U2=U2′-U2=( I1-I2)( R1+RL)=△IR1+△IRL=△U1+△IRL,
则△U1<△U2;
故选D。
3.如图所示的电路中,电源电压保持不变,当S1、S2、S3都闭合,滑动变阻器的滑片移到a端时,R1的功率为P1,电流表A1和A2的示数之比为3:4;若再断开S2,则电流表A1和A2的示数之比为1:2,当S1和S3断开,S2闭合,滑动变阻器的滑片移到b端时,电压表的示数为3V,R1的功率为P1′,已知R1=6Ω,P1:P1′=16:1,下列判断错误的是( )
A.电源电压为9V
B.R2的阻值为3Ω
C.R2和R3的阻值相等
D.R4的最大阻值为12Ω
【答案】A
【解析】
【分析】
【详解】
BC.当S1、S2、S3都闭合,滑动变阻器的滑片移到a端时,等效电路图如图1所示;若再断开S2,等效电路图如图2所示;当S1和S3断开,S2闭合,滑动变阻器的滑片移到b端时,等效电路图如图3所示:
图2中,因并联电路中各支路两端的电压相等,且电流表A1和A2的示数之比为3:4,即
1312II
所以由UIR得
31131321UIRIURII
则
31116Ω3Ω22RR
图1中,因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,所以
A11212A22321324IIIIIIIIII
整理可得
1212II
则
11221221URIIURII
即
21116Ω3Ω22RR
故BC正确,不符合题意;
D.图1和图3中,R1的功率之比
2211112211161PIRIPIRI
解得
141II
因电压一定时,电流与电压成正比,所以
12341141RRRRIIR
即
46Ω+3Ω+3Ω+46Ω1R
解得
412ΩR
故D正确,D不符合题意;
A.图3中的电流
443V=0.25A12ΩUIR
电源的电压
12340.25A6Ω+3Ω+3Ω+12Ω=6VUIRRRR()()
故A错误,A符合题意。
故选A。
4.如图甲所示,电源电压恒定,R1是定值电阻,R2是滑动变阻器,闭合开关S,移动滑动变阻器的滑片P从B端至A端的过程中,两电压表示数随电流表示数变化的U-I图像如图乙所示,则
A.电源电压为20V
B.EF是V1表示数随A表示数变化的图像
C.滑动变阻器的最大阻值为10Ω
D.整个电路的最大功率为14.4W
【答案】D
【解析】
【详解】
AB.由图甲可知,R1与滑动变阻器R2串联,电压表V1测R1两端的电压,电压表V2测R2两端的电压,电流表测串联电路的电流。滑片P从B端至A端的过程中,R2变小,根据串联分压原理,V2示数变小,又根据串联电路的电压规律,V1示数变大。因此图乙中EF是V2表示数随A表示数变化的图像,图线MN是V1表示数随A表示数变化的图像;当滑片P在A点时,V1示数最大为电源电压,则电源电压U=12V,故AB错误;
C.当滑片在B端时,由图乙可知,R2两端电压U2=8V,此时对应的电流I=0.4A,由欧姆定律可得,
R2=28V0.4AUI=20Ω
故C错误;
D.电源电压一定,当电路中电流最大I=1.2A时,电路的总功率最大
P=UI=12V×1.2A=14.4W,
故D正确;
故选D。
5.如图是小成测量未知电阻Rx的实验电路,电源两端电压不变,其中R0为阻值已知的定值电阻.当开关S、S1闭合,开关S2断开时,电流表示数为I1;当开关S、S2闭合,开关S1断开时,电流表示数为I2.则下列四个选项中,Rx的表达式正确的是( )
A.Rx=212IIIR0 B.Rx=201IRI
C.Rx=2012IRII D.Rx=121IIIR0
【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Rx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Rx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Rx的电流:Ix=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Rx的阻值:Rx=2012IRII
故选C。
6.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
UR=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UR′=7V,则由串联分压得,即②,由①②解得R:R2=3:2.故选A.
7.如图所示,MN间电压恒定,1R为定值电阻,滑动变阻器2R的最大阻值为20欧.当滑动变阻器滑片P处于a端时,电流表示数为0.25安;当滑片P处于ab中点时,电流表示数为0.40安,则MN间的电压是
A.6伏 B.5伏 C.4伏 D.3伏
【答案】D
【解析】
【详解】
R1与滑动变阻器R2并联,设MN间的电压为U,根据并联电路的电流关系,
则210.25UUARR……………….①
120.412UUARR………………②
联立①②,将R2=20Ω代入,解得 U=3V。故D正确为答案.
8.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Rx并联,电流表测干路电流I,此时通过Rx的电流
Ix=I−I0,
由并联电路中各支路两端的电压相等可得未知电阻Rx阻值:
Rx=,
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Rx串联,电压表仍测电源两端的电压U,无法测出Rx两端的电压,从而无法测出Rx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Rx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Rx串联,电压表测Rx两端的电压Ux,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−Ux,
由串联电路中各处的电流相等可得,电路中的电流
I==,
则
Rx==,
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Rx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
Rx=R−R0=−R0,
故D可行,不符合题意。
9.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( )