2020-2021备战中考物理 欧姆定律的计算问题 培优 易错 难题练习(含答案)附答案
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一、初中物理欧姆定律的实际应用问题1.如图中R0为定值电阻,R1为酒精气体传感器的电阻是随着酒精气体浓度的增大而减小,如果测试时要求酒精浓度增大时,仪表示数增大,则下列符合要求的电路是()A.B.C.D.【答案】B【解析】【分析】【详解】因为酒精气体传感器和定值电阻需要串联在电路中,酒精气体传感器的电阻是随着酒精气体浓度的增大而减小,所以测试时酒精浓度增大时,酒精气体传感器的电阻减小,电路中的电流变大,根据欧姆定律可知:定值电阻两端的电压变大,根据串联电路的电压特点,酒精气体传感器两端的电压减小,所以电压表应测定值电阻0R两端的电压。
故ACD不符合题意,B符合题意。
故选B。
2.如图,R1为定值电阻,滑动变阻器R2的最大阻值为20Ω,电源电压保持不变。
闭合开关后,将滑动变阻器的滑片从最左端滑到最右端的过程中,电压表V1的示数从10V变化到20V,电压表V2的示数从14V变化到34V,则下列说法中正确的是()A.电源电压为34V B.电阻R1的阻值为12ΩC.电路中最小电流为1A D.灯L的阻值始终是4Ω【答案】AC【解析】【分析】【详解】由图可知灯泡L、定值电阻R1与滑动变阻器R2串联,电压表V1测定值电阻R1两端的电压,电压表V2测灯泡L与定值电阻R1两端的电压,所以灯泡两端电压等于电压表V2的示数减去电压表V1的示数。
A.当滑动变阻器的滑片处于最右端时,此时滑动变阻器没有接入电路,电压表V2的示数即为电源电压是34V,故A项正确;BC.当滑动变阻器的滑片处于最左端时,此时滑动变阻器以最大阻值20Ω接入电路,此时通过电路电流最小,电压表V1的示数是10V,电压表V2的示数是14V,根据串联分压的特点可知滑动变阻器两端分得的电压为R2234V14V20VU U U=-=-=由UIR=可得通过电路最小电流R2220V1A20ΩUIR===小由UIR=可得定值电阻R1的阻值1110V10Ω1AURI===小故B项错误,C项正确;D.当滑动变阻器的滑片处于最左端时,此时滑动变阻器以最大阻值20Ω接入电路,此时通过电路电流最小为1A,电压表V1的示数是10V,电压表V2的示数是14V,则灯泡两端电压为L2114V10V4VU U U=-=-=由UIR=可得此时灯泡L的电阻LL4V4Ω1AURI===小当滑动变阻器的滑片处于最右端时,此时滑动变阻器没有接入电路,此时通过电路电流最大,电压表V1的示数是20V,电压表V2的示数是34V,则灯泡两端电压为L2134V20V14VU U U'''=-=-=由UIR=可得此时电路电流1120V2A10ΩUIR'===大则由UIR=可得此时灯泡L的电阻LL14V7Ω2AURI''===大电路通过电流最大、最小时灯泡L的阻值不同,故D项错误。
一、欧姆定律的计算问题难题易错题1.如图所示的电路中,电源电压恒为12V ,灯泡L 上标有“12 V 6 W”字样,滑动变阻器R 的规格是“50 Ω 2 A”,电流表A 1的量程是“0—0.6 A”,电流表A 2的量程是“0~3 A”。
闭合开关S ,移动滑动变阻器滑片,在不损坏电路元件的情况下,下列说法错误的是( )A .电压表V 的示数和电流表A 1的示数之比不变B .滑动变阻器接入电路的最小阻值是6 ΩC .电流表A 2的示数变化范围是0.74~2.5 AD .电路消耗的最大功率是36 W 【答案】D 【解析】 【详解】A .电压表V 的示数和电流表A 1的示数之比等于灯泡的电阻,在不考虑灯泡的电阻受温度的影响时,电压表V 的示数和电流表A 1的示数之比不变,故A 正确,不符合题意;B .电流表A 2是测干路的电流,电流表A 1测灯泡的电流,当灯泡正常发光的电流为1116W 0.5A 12VP I U === 当流经滑动变阻器的电流为最大2A 时,干路中的电流为max 12+0.5A+2A 2.5A 3A I I I ===<电流表A 2安全,此时滑动变阻器接入电路的最小阻值为min max 12V6Ω2AU R I === 故B 正确,不符合题意;C .当滑动变阻器接入电路中的电阻为50Ω时,电流表A 2的示数最小,此时滑动变阻器的电流为2212V 0.24A 50ΩU I R === 干路中的电流为12+0.5A+0.24A 0.74A I I I ===由以上的B 详解知干路中的最大电流为2.5A ,故C 正确,不符合题意; D .电路消耗的最大功率为max max 12V 2.5A 30W P UI ==⨯=故D 错误,符合题意。
2.已知R 1:R 2=2:3,开关S 由断开到闭合,图中电流表先后示数之比为2:5的电路是( )A .B .C .D .【答案】AD 【解析】 【详解】A .从图中可以看到,开关S 断开时,电阻R 1和R 2串联在一起,根据欧姆定律可知,电路中的电流大小是'125U UI R R R ==+当开关S 闭合时,只有电阻R 1接入电路中,根据欧姆定律可知,电路中的电流大小是''12U U I R R== 所以电流表先后示数之比是'''::2:552U U I I R R== 选项A 符合题意;B .从图中可以看到,开关S 断开时,电阻R 1和R 2串联在一起,电路中的电流大小是'125U UI R R R==+当开关S 闭合时,只有电阻R 2接入电路,电路中的电流大小是''23U U I R R==所以电流表先后示数之比是'''::3:553U U I I R R== B 项不合题意;C .从图中可以看到,开关S 断开时,只有电阻R 1接入电路中,电路中的电流大小是'12U U I R R== 当开关S 闭合时,电阻R 1和R 2并联在一起,电路中的总电阻大小是121265R R RR R R ==+总电路中的电流大小是''56U UI R R==总 所以电流表先后示数之比是'''5::3:526U U I I R R== C 项不合题意;D .从图中可以看到,开关S 断开时,只有电阻R 2接入电路,电路中的电流大小是'23U U I R R== 当开关S 闭合时,电阻R 1和R 2并联在一起,电路中的总电阻大小是65RR =总,电路中的电流大小是''56U U I R R==总 所以电流表先后示数之比是'''5::2:536U U I I R R== 选项D 符合题意3.如图甲是某生产流水线上的产品输送及计数装置示意图。
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,R0、R1是定值电阻,R2是滑动变阻器,电源电压不变,移动滑动变阻器的滑片,使其从阻值最大处移动到图甲中所示a点处,在此过程中两电压表的示数随电流变化的图线分别画在图乙所示的坐标系中.根据以上条件可知()A.R0的阻值为10ΩB.电源电压为6VC.滑片在a点时,滑动变阻器的阻值为15Ω D.R1的阻值为10Ω【答案】B【解析】【分析】【详解】由图可知,开关闭合,R0、R1、R2串联,电压表V1测R1、R2串联的总电压,电压表V2测R1的电压,电流表测电路中的电流.滑动变阻器的滑片从阻值最大处移动到图甲中所示a 点处,电压表V1示数随串联总阻值的减小而减小,电压表V2示数增大,据图,R1的电压为0.5V时,对应的电流为0.1A,则R1的阻值为:R1===5Ω;由题知,电压表V1的示数变化电压等于R0两端的电压变化量,则:R0===5Ω;滑片在a点时,电压表V1的示数为4.5V,电压表V2的示数为1.5V,则滑动变阻器两端的电压为:U2=U V1U V2=4.5V 1.5V=3V,滑动变阻器的阻值为:R a===10Ω;电源电压:U=I2(R1+R a+R0)=0.3A(5Ω+10Ω+5Ω)=6V.故B正确,符合题意.2.如图所示,电源电压保持不变,只闭合开关S 1时,电压表V 的示数为U 1,电阻R 1消耗的功率P 1为1.8W ;只闭合开关S 2、S 3时,电压表V 的示数为U 2,电流表A 1和A 2的示数分别为I 1和I 2;所有开关都闭合时,电流表A 2的示数比I 2增加了0.9A ;已知12:1:3U U =,12:4:1I I =,则( )A .电阻R 2和R 3的比值为4:1B .电阻R 1的阻值为20ΩC .电源电压为20VD .电流表A 1示数I 1为2.4A 【答案】BD 【解析】 【分析】 【详解】只闭合开关S 1时,等效电路图如图甲所示:;只闭合开关S 2、S 3时,等效电路图如图乙所示:;所有开关都闭合时,等效电路图如图丙所示:;A .由图乙可知232312324 1U U R R R R I U I R R ++===所以2331R R =…① 故A 不符合题意;BC .由图乙可知电压表测的是电源的电压,因为12:1:3U U =,所以由图甲可得11231 3R R R R =++ 即1232R R R =+…②由①②两式可得132R R =,所以22111123(1.8)W UP I R R R R R ===++即2116.2U R =…③由图乙、丙可知220.9A I I '=+即10.9A UR =…④ 由③④两式可得R 1=20Ω,代入④式可得U =18V ;故B 符合题意,C 不符合题意; D .由图乙可得:电路的总电阻233331123333331334428R R R R R R R R R R R R ⨯====⨯=++所以111880.9A 2.4A3338U U U I R R R ===⨯=⨯= 故D 符合题意; 故选BD 。
一、欧姆定律的计算问题难题易错题1.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】R 1与滑动变阻器R 2并联,设MN 间的电压为U ,根据并联电路的电流关系, 则210.25UU A R R +=……………….① 120.412U UAR R +=………………② 联立①②,将R 2=20Ω代入,解得 U=3V 。
故D 正确为答案.2.如图所示,电源电压恒为9V ,电压表的量程为0~3V ,电流表的量程为0~0.6A ,滑动变阻器的规格为“24Ω 0.8A ”,灯泡标有“3V 1.5W ”字样。
闭合开关,在电路安全的情况下(不考虑灯丝电阻的变化),则下列说法中正确的是( )A .滑动变阻器的电阻允许调节的范围是0~24ΩB .电流表示数的变化范围是0.1A~0.5AC .电压表示数的变化范围是1V~3VD .灯泡的最小功率是0.54W 【答案】D 【解析】 【详解】从图中可以看到,灯泡和滑动变阻器串联,根据电功率公式P UI =可知灯的额定电流是L L L 1.5W0.5A 3V P I U ===额额额 还可知道灯泡的电阻是L L L 3V6Ω0.5AU R I ===额额因为电压表的量程是0到3V ,所以当灯泡两端的电压是3V ,电路中的电流最大,大小是max L 0.5A I I ==额由此可计算得电路中的最小总电阻是min max 9V18Ω0.5AU R I ===总 那么滑动变阻器接入电路的最小阻值是L min min -18Ω-6Ω12ΩR R R ===滑总而当滑动变阻器接入电路的电阻最大时,灯泡两端的电压最小,电流也是最小的,电路是安全的,所以滑动变阻器的电阻允许调节的范围是12Ω~24Ω;电路中的最大总电阻是L max 6Ω24Ω30ΩR R R =+=+=总电路中的最小电流是min max9V0.3A 30ΩU I R ===总 所以电流表示数的变化范围是0.3A~0.5A ;也可知道灯泡两端的电压最小值是Lmin min L 0.3A 6Ω 1.8V U I R ==⨯=所以电压表示数的变化范围是1.8V~3V ;当电路中电流最小时,灯泡的电功率最小,大小是()22Lmin min L 0.3A 6Ω0.54W P I R ==⨯=故选D 。
一、欧姆定律的计算问题难题易错题1.如图所示,电源电压不变,当开关S闭合时,电流表的示数为0.8A.开关S断开后,电流表的示数改变了0.5A.则R1与R2的阻值之比为()A.13:5 B.3:5 C.5:3 D.5:13【答案】C【解析】【分析】【详解】开关S断开时电路为R1的简单电路,当开关S闭合时两电阻并联,电流表测干路电流;∵并联电路中各支路独立工作、互不影响,∴开关S断开后,通过R1的电流不变,改变的电流是通过R2的电流即I2=0.5A,∵并联电路中干路电流等于各支路电流之和,∴通过R1的电流:120.8A-0.5A=0.3AI I I==-,∵并联电路中各支路两端的电压相等,∴根据欧姆定律可得:112 2120.5A5 0.3A 3UR I IUR II====。
故选C。
2.已知R1:R2=2:3,开关S由断开到闭合,图中电流表先后示数之比为2:5的电路是()A.B.C .D .【答案】AD【解析】【详解】A .从图中可以看到,开关S 断开时,电阻R 1和R 2串联在一起,根据欧姆定律可知,电路中的电流大小是'125U U I R R R==+ 当开关S 闭合时,只有电阻R 1接入电路中,根据欧姆定律可知,电路中的电流大小是 ''12U U I R R == 所以电流表先后示数之比是'''::2:552U U I I R R== 选项A 符合题意; B .从图中可以看到,开关S 断开时,电阻R 1和R 2串联在一起,电路中的电流大小是'125U U I R R R==+ 当开关S 闭合时,只有电阻R 2接入电路,电路中的电流大小是''23U U I R R== 所以电流表先后示数之比是 '''::3:553U U I I R R== B 项不合题意; C .从图中可以看到,开关S 断开时,只有电阻R 1接入电路中,电路中的电流大小是'12U U I R R== 当开关S 闭合时,电阻R 1和R 2并联在一起,电路中的总电阻大小是121265R R R R R R ==+总 电路中的电流大小是''56U U I R R ==总 所以电流表先后示数之比是 '''5::3:526U U I I R R== C 项不合题意; D .从图中可以看到,开关S 断开时,只有电阻R 2接入电路,电路中的电流大小是'23U U I R R== 当开关S 闭合时,电阻R 1和R 2并联在一起,电路中的总电阻大小是65R R =总,电路中的电流大小是 ''56U U I R R==总 所以电流表先后示数之比是 '''5::2:536U U I I R R== 选项D 符合题意3.如图,电阻丝R 1、R 2的材料和长度均相同,阻值R 1∶R 2=2∶1,甲、乙为电表(电流表或电压表),开关S 处于闭合状态,R 1、R 2均接入电路中。
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.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【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1 22 1RR=故D不符合题意。
一、初中物理欧姆定律的实际应用问题1.如图所示,电源电压恒定,灯L的规格为“24V72W”且工作时电阻保持不变,电压表的量程为0~15V,电流表的量程为0~3A,滑动变阻器R2的规格为“?Ω2A”,在电路安全的前提下,操作如下:①当只闭合S、S3时,电路中的总功率为P1,电流表示数为I1;②当只闭合S2、S3时,移动滑片使滑动变阻器的阻值为R,电流表示数为I2,电阻R1和滑动变阻器的总功率为10W;再移动滑片使滑动变阻器的阻值为2R,电流表示数为I3,灯L 和滑动变阻器的总功率为9.72W;③当只闭合S、S1、S2时,移动滑动变阻器的滑片,使电路中的最小总功率为P4,此时电流表示数为I4.已知P1:P4=5:6,I2:I3=10:9.则下列数据错误的是()A.电源电压为24VB.R1的电阻为8ΩC.电流表的示数I1:I4=5:6D.该电路消耗的功率最小时,滑动变阻器R2的阻值为32Ω【答案】A【解析】【分析】【详解】①当只闭合S、S3时,只有灯泡连入电路,如图A所示;②当只闭合S2、S3时,电阻R1、滑动变阻器和灯泡串联,滑动变阻器的阻值为R,如图所示B;再移动滑片使滑动变阻器的阻值为2R,如图C所示;③当只闭合S、S1、S2时,电阻R1、滑动变阻器并联,如图D所示;B.由2UPR=可得灯泡的电阻22(24V)=8Ω72WLURP==额额电源电压不变,在图AD 中,由P =UI 得11144456P I P U P I P U=== 故B 正确,不符合题意;AC .在图B 中,其总电阻R 总2=R 1+R +R L在图C 中,其总电阻R 总3=R 1+2R +R L ,则212LUU I R R R R ==++总3132LUU I R R R R ==++总已知I 2:I 3=10:9,则111092L LUUR R R R R R =++++: :化简可得R 1=8R ﹣R L =8R ﹣8Ω①图B 中电阻R 1和滑动变阻器的总功率P ′=I 22(R 1+R )即I 22(R 1+R )=10W ②图C 中灯泡和滑动变阻器的总功率P ″=I 32(R L +2R )即I 32(8Ω+2R )=9.72W ③由于I 2:I 3=10:9,则由②③化简可得3R 1=20Ω+2R ④解①④方程得R =2ΩR 1=8Ω故C 正确,不符合题意;由②得2I ==根据图B可知,电源电压U=I2(R1+R+R L)=1A×(8Ω+2Ω+8Ω)=18V故A错误,符合题意;D.由电路图可知,只闭合S2、S3时,R1、灯泡和滑动变阻器串联,总电阻最大,此时该电路消耗的功率最小,由于此时电压表测量R1和滑动变阻器两端的电压,则电压表示数U′为最大15V时,电路中的电阻最大,电流最小,此时的总功率最小;串联电路的总电压等于各电阻两端的电压之和,所以此时灯泡两端的电压U L=U﹣U′=18V﹣15V=3V此时电路中的电流L 3V=0.375A 8ΩLLUI IR'===由UIR=得此时电路的最大电阻为18V480.375AURI'===Ω最大根据串联电路的总电阻等于各分电阻之和可知,滑动变阻器连入电路的最大阻值R滑=R最大﹣R1﹣R L=48Ω﹣8Ω﹣8Ω=32Ω故D正确,不符合题意。
一、欧姆定律的计算问题难题易错题1.如图所示,电源电压保持不变,小灯泡L 1、L 2分别标有“6V 3W ”和“6V 6W ”的字样,滑动变阻器R 的阻值变化范围为0~12Ω,当S 1、S 2和S 3都闭合,滑动变阻器的滑片滑到a 端时,两灯都正常发光。
不考虑温度对灯泡电阻的影响,则( )A .电源电压为12VB .两灯都正常发光时电流表的示数为3AC .整个电路的最小功率2.25WD .整个电路的最大功率9W【答案】D【解析】【分析】(1)当S 1、S 2和S 3都闭合,滑动变阻器的滑片滑到a 端时,灯泡L 1和灯泡L 2并联,两灯泡均正常发光时的电压和额定电压相等,根据并联电路的电压特点求出电源的电压。
(2)根据P UI =求出两灯泡都正常发光时通过的电流,根据并联电路的电流特点求出两灯都正常发光时电流表的示数。
(3)根据欧姆定律求出两灯泡的电阻,两灯泡的最大电阻和R 的最大阻值串联时电路中的总电阻最大,电路的总功率最小,根据电阻的串联和2U P UI R==求出电路的最小总功率。
(4)当S 1、S 2、S 3都闭合且滑片位于a 端时,两灯泡并联,电路中的总电阻最小,电路的总功率最大,此时两灯泡的实际功率和额定功率相等,两灯泡的功率之和即为电路的总功率。
【详解】A .当S 1、S 2、S 3都闭合,滑动变阻器滑到a 端时,灯泡L 1和灯泡L 2并联,因并联电路中各支路两端的电压相等,且两灯都正常发光,则电源的电压126V U U U ===故A 错误;B .由P UI =可得,两灯泡都正常发光时通过的电流1113W 0.5A 6V P I U ===,2226W 1A 6VP I U ===因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,则两灯都正常发光时电流表的示数120.5A1A 1.5AI I I=+=+=故B错误;C.由UIR=可得,两灯泡的电阻1116V12Ω0.5AURI===,2226V6Ω1AURI===当S1、S3闭合且滑片位于b端时,R1与R的最大阻值串联,电路中的总电阻最大,电路的总功率最小,因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,则电路的最小总功率()22126V1.5W12Ω12ΩUPR R===++小故C错误;D.当S1、S2、S3都闭合且滑片位于a端时,两灯泡并联,电路中的总电阻最小,电路的总功率最大,因此时两灯泡均正常发光,所以整个电路的最大功率123W6W9WP P P=+=+=大故D正确。
一、初中物理欧姆定律问题1.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R2的滑片P 向左滑动,下列说法正确的是:A.电流表A的示数变小,电压表V1的示数不变B.电流表A的示数变小,电压表V1的示数变大C.电压表V1与电压表V2的示数之和不变D.电压表V2与电流表A的示数之比不变【答案】A【解析】【分析】【详解】R1和R2是串联,V1测量的是电源电源,V2测量的是R2两端的电压,闭合开关S后,将滑动变阻器R2的滑片P向左滑动,电流表A的示数变小,电压表V1的示数不变所以A是正确的.2.洋洋设计了一个自动测高仪,给出了四个电路,如下图所示,R是定值电阻,R′是滑动变阻器,其中能够实现身高越高,电压表示数越大的电路是A.B.C.D.【答案】C【解析】【详解】A.由图知,R与R′串联,电压表并联在电源两端测电源的电压,其示数不随滑片的移动而变化,故A不符合题意;B.由图知,R与R′并联,电压表串联在电路中测电源的电压,其示数不随滑片的移动而变化,故B不符合题意;CD.电路中R与R′串联,当身高越高时,滑片上移,R′接入电路中的电阻越大,电路中的总电阻越大,由UIR=可知,电路中的电流越小,由U IR=可知,R两端的电压越小,因串联电路中总电压等于各分电压之和,且电源的电压不变,所以,R′两端的电压变大;C选项中电压表测R′两端的电压,身高越高时,其示数越大,故C符合题意;D选项中电压表测R两端的电压,身高越高时,其示数越小,故D不符合题意.故选C.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 2.4WC.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UIR=可得,电源的电压1110.6AU 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2224V=20Ω0.2AURI==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21210.2A4VU I R U R=+=⨯+…②因电源的电压不变,由①②可得110.6A0.2A4VR 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。
一、初中物理欧姆定律问题1.如图所示的电路中,电源电压为 6V 且保持不变,滑动变阻器 R 的规格为“40Ω 1A ”,定值电阻 R 1的规格为“10Ω 0.5A ”。
只闭合开关 S 、S 2,当滑动变阻器 R 的滑片 P 分别在 B 端和中点时,R 消耗的功率之比为 8:9。
则下列判断正确的是( )① 只闭合开关 S 、S 1,将 R 的滑片 P 从中点向右移动一段距离,电压表示数的变化量和电流表示数变化量的比值不变② 只闭合开关 S 、S 1,为保证电路安全,滑动变阻器 R 接入电路的阻值范围是 2Ω~40Ω ③ 只闭合开关 S 、S 1,为保证电路安全,定值电阻 R 1 的功率变化范围是 0.144W~0.9 W ④ 定值电阻 R 2 的阻值是10ΩA .① ②B .① ③C .② ④D .① ④【答案】B【解析】【详解】① 从图中可以看到,当只闭合开关 S 、S 1时,R 1与变阻器串联,电流表测电路中的电流,电压表测R 1的电压,将R 的滑片 P 从中点向右移动一段距离,由U IR =可知,两次电压表的读数分别是111U I R =、221U I R =,两式相减,可得到 121121--U U I R I R =即1U IR ∆=∆,可得到1U R I∆=∆,由于R 1是定值电阻,所以电压表示数的变化量和电流表示数变化量的比值不变,① 正确;② 滑动变阻器R 的规格为“40Ω 1A ”,表示R 的最大电阻是40Ω,允许通过的最大电流是1A ,定值电阻R 1的规格是“10Ω 0.5A ”,表示R 1的电阻是10Ω,允许通过的最大电流是0.5A ,由串联电路电流的规律可知,电路的最大电流只能是0.5A ,从图中可以看到,电压表选用小量程,最大示数是3V ,由串联电路电压的规律可知,变阻器的最小电压是6V-3V 3V =由分压原理可知,变阻器连入电路的最小电阻110ΩR =,电路是串联的,根据欧姆定律可知此时电路的电流是'6V 0.3A 0.5A 10Ω10ΩI ==<+ 变阻器R 连入电路的电阻越大,电压表的示数越小,电路的电流越小,所以变阻器R 连入电路的最大电阻是40Ω,故只闭合开关S 、S 1,为保证电路安全,滑动变阻器接入电路的阻值范围是10Ω~40Ω,② 错误;③ 只闭合开关 S 、S 1,为保证电路安全,根据2U P R=可知,当1R 的电压最小时,其功率也最小,当1R 的电压最大时,其功率也最大,即滑动变阻器R 接入电路的阻值范围是40Ω时,电压表的示数最小,由分压原理可知,此时R 的电压为1R 电压的4倍,由串联电路电压规律可知,1R 的最小电压是1min 16V 1.2V 5U =⨯= 这时定值电阻1R 的最小功率是()221min 1min 1 1.2V 0.144W 10ΩU P R === 电压表的示数最大为3V ,这时定值电阻1R 的最大功率是()22V 1max 13V 0.9W 10ΩU P R === 所以定值电阻1R 的功率变化范围是0.144W~0.9 W ,③ 正确;④ 只闭合开关 S 、S 2,则2R 与变阻器串联,电流表测电路的电流,电压表测2R 的电压,滑动变阻器的滑片分别在B 端和中点时,R 消耗的功率之比为8:9,根据2P I R =可知()2212892R I R I ⎛⎫= ⎪⎝⎭:: 解得122:3I I =:;根据电压不变时,电流与电阻成反比,可知22122R R I R I R +=+ 解得220ΩR =,④ 错误。
一、欧姆定律的计算问题难题易错题1.如图所示电路,电源电压为9V 保持不变,滑片P 由A 点滑到B 点时(图中未标出),电压表的示数由6V 变为3V ,电流表的示数变化了0.3A 。
关于变阻器接入电路的阻值R A 和R B 的大小关系、定值电阻R 0的电功率变化量△P 0,下列选项正确的是( )A .R A >RB 、△P 0=2.7W B .R A >R B 、△P 0=1.9WC .R A <R B 、△P 0=2.7WD .R A <R B 、△P 0=0.9W【答案】A 【解析】 【详解】滑片P 由A 点滑到B 点时,电压表的示数由6V 变为3V ,滑动变阻器接入电路中的阻值两端的电压变小,那么根据串联电路电压规律可知,定值电阻R 0的两端电压变大,根据欧姆定律UI R=可知,流过定值电阻R 0的电流变大,根据串联电路电流规律可知,流过滑动变阻器的电流也变大,根据欧姆定律的变换式UR I=可知,滑动变阻器接入电路中的阻值变小,那么R A >R B ;设滑片P 在A 点时电路的电流是A I ,滑到B 点时电路的电流是0.3A B A I I =+滑片P 在A 点时,电压表的示数是6V ,定值电阻R 0的电压是3V ,那么电路中的电流是3VA I R =,滑片P 在B 点时,电压表的示数是3V ,定值电阻R 0的电压是6V ,那么电路中的电流是06VB I R =,可以得到 006V 3V0.3A R R =+ 化简计算可得010ΩR =;由题意可知定值电阻R 0的电功率变化量△P 0是()()22220006V 3V --- 2.7W 10Ω10ΩB AB A U U P P P R R ∆==== 故选A 。
2.如图电路中,电源电压保持不变。
闭合开关S ,当滑片移到滑动变阻器的b 端时,电压表的示数为8伏,10秒内定值电阻R 1做功为20焦;当滑片P 移到滑动变阻器的中点时,电压表的示数为6伏。
下列结果正确的是( )A .电源电压为12伏B .滑动变阻器R 的最大阻值为8欧C .滑片在b 端时,电流表示数为0.75安D .电路先后两次消耗的总电功率之比为2:3 【答案】AD 【解析】 【分析】 【详解】A .由电路图可知,1R 与滑动变阻器R 串联,电压表测量滑动变阻器两端的电压,从图可知,当滑片滑到b 端时,变阻器接入电路的电阻最大为R 且与电阻1R 串联,滑动变阻器两端电压是max 8V U =,即max 18V b UU I R R R R==⨯=+……① 当滑片在中点时,变阻器接入电路的电阻2CDU 且与1R 串联,这时滑动变阻器两端电压为mid 6V U =,由欧姆定律可得,电路中电流mid 12U I R R =+即mid mid16V222R U R U I R R ==⨯=+……② 联立①②可解得12R R =,12V U =,A 正确;BC .当滑片移到滑动变阻器的b 端时,电压表的示数是8V ,1R 两端的电压是1R max -12V -8V 4V U U U ===由题知,这时10秒内定值电阻R 1做功为20焦,由W UIt =可得到这时电路中的电流1R 20J0.5A 4V 10sW I U t ===⨯ C 错误;变阻器的最大阻值max 8V16Ω0.5AU R I ===B 错误;D .由上述可知,12R R =,根据2UP R=可得电路先后两次消耗的总功率之比是212mid 1223b R R P U P R R U +=⋅=+ D 正确。
故选AD 。
3.如图,电阻丝R 1、R 2的材料和长度均相同,阻值R 1∶R 2=2∶1,甲、乙为电表(电流表或电压表),开关S 处于闭合状态,R 1、R 2均接入电路中。
以下说法中,正确的有:( )A .R 1的横截面积比R 2的大B .甲为电流表,乙为电压表C .R 1、R 2上的电压之比为2∶1D .R 1、R 2中的电流之比为1∶2【答案】BD 【解析】 【分析】 【详解】A .导体的电阻跟导体的横截面积有关,长度相同的同种材料的导体,横截面积越大,电阻越小。
因为电阻丝R 1、R 2的材料和长度均相同,阻值R 1∶R 2=2∶1,所以R 1的横截面积比R 2的小,故A 错误;B .若甲为电流表,乙为电压表,开关S 处于闭合状态时,R 1、R 2并联接入电路中,甲测通过R 1的电流,乙测电源电压,故B 正确;C .因为R 1、R 2并联,故R 1、R 2上的电压之比为1∶1,故C 错误;D .因为R 1、R 2并联,根据欧姆定律,R 1、R 2中的电流之比12211212U UI I R R R R ===∶∶∶∶ 故D 正确。
故选BD 。
4.如图所示,电源电压为5V ,灯泡标有“3V 、1.5W ”字样,滑动变阻器R 的规格为“30Ω1A ”,定值电阻010ΩR =,电压表量程“0~3V ”,电流表量程为“0~0.6A ”。
在电路安全的情况下,下列判断错误的是(不计温度对灯丝电阻的影响)( )A .灯泡L 正常发光时的电阻为6ΩB .闭合开关1S S 、,断开开关2S 时,滑动变阻器R 允许接入电路的阻值范围是4~15ΩC .闭合开关2S S 、,断开开关1S 时,该电路的最大电功率是0.625WD .闭合开关2S S 、,断开开关1S 时,1min 定值电阻0R 消耗的电能最多是150J 【答案】BC 【解析】 【分析】 【详解】A .由2U P UI R==可得,灯泡正常发光时的电阻()22L L L 3V 6Ω1.5WU R P === 故A 正确,不符合题意;B .闭合开关1S S 、,断开开关2S 时,滑动变阻器R 与灯泡L 串联,电压表测R 两端的电压,电流表测电路中的电流,灯泡正常发光时的电流L L L 3V=0.5A 6ΩU I R == 因串联电路中各处的电流相等,且电流表量程为0~0.6A ,所以,电路中的最大电流I 大=0.5A ,此时滑动变阻器接入电路中的电阻最小,此时电路的总电阻5V =10Ω0.5AU R I ==总大 因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,所以,变阻器接入电路中的最小阻值L 10Ω-6Ω=4ΩR R R =-=小总当电压表的示数U R =3V 时,电路中的电流最小,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,此时灯泡两端电压L R 5V-3V=2V U U U '=-=此时电路中的电流L RL U U I R R '==小大即2V3V6ΩR=大解得:R大=9Ω,所以,滑动变阻器的取值范围是4Ω~9Ω,故B错误,符合题意;C.闭合开关2S S、,断开开关1S时,滑动变阻器R与R0串联,电压表测R两端的电压,电流表测电路中的电流,滑动变阻器的滑片移到最左端时,电路中的功率最大,最大功率为22(5V)==2.5W10ΩUPR=大故C错误,符合题意;D.由C可知,定值电阻R0的最大功率是2.5W,1min定值电阻R0消耗的电能最多是= 2.5W60s150JW P t=⨯=大大故D正确,不符合题意。
故选BC。
5.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10.8WC.小灯泡的电功率最小值为0.75WD.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UI 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3W0.5A 6VP 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 max18V 6V24Ω0.5AU 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2U P R=可知,灯泡的电阻22L (6V)12Ω3WU 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 3V0.25A 12ΩU I I I R ===== 所以滑动变阻器连入的最大电阻R max R 15V60Ω0.25AU R I === 此时小灯泡的最小电功率min L L 3V 0.25A 0.75W 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。
6.某同学做“调节灯泡亮度”的实验,电路图如图所示,电源电压恒定为4.5V,电压表量程为“0-3V”,电流表量程为“0-0.6A”,滑动变阻器标有“20Ω 1A”,灯泡标有“3V 1.5W”字样(忽略灯丝电阻受温度的影响),为保证电路安全,小灯泡两端电压不超过额定电压,两电表的示数均不超过所选量程。
则以下判断不正确的是()A.变阻器滑片向右滑动时,电压表示数变大,电流表示数变小B.灯泡正常发光时,滑动变阻器连入电路的阻值为3ΩC.当电压表示数为3V时,电路消耗的总功率最大D.当滑动变阻器连入电路的阻值为9Ω时,灯泡的功率为0.54W【答案】C【解析】【分析】【详解】电路为串联电路,电压表测滑动变阻器两端电压,电流表测电路电流。