物理知识点过关培优易错试卷训练∶欧姆定律
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一、初中物理欧姆定律问题1.如图是小成测量未知电阻R x 的实验电路,电源两端电压不变,其中R 0为阻值已知的定值电阻.当开关S 、S 1闭合,开关S 2断开时,电流表示数为I 1;当开关S 、S 2闭合,开关S 1断开时,电流表示数为I 2.则下列四个选项中,R x 的表达式正确的是( )A .R x =212I I I -R 0 B .R x =201I R I C .R x =2012I R I I - D .R x =121I I I -R 0 【答案】C【解析】【分析】【详解】 由电路图可知,当开关S 、S 1闭合,开关S 2断开时,R 0与R x 并联,电流表测干路的电流,记为I 1,当开关S 、S 2闭合,开关S 1断开时,R 0与R x 并联,电流表测R 0支路电流,示数为I 2,因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,所以,通过R x 的电流:I x =I 1-I 2,因并联电路中各支路两端的电压相等,电源的电压:U =I 2R 0,,则R x 的阻值:R x =2012I R I I - 故选C 。
2.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URI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。
一、欧姆定律的计算问题难题易错题1.如图所示,电源电压为18V ,R 0=60Ω,滑动变阻器的规格为“100Ω 2A ”,电流表的量程为“0~0.6A ”,小灯泡上标有“12V 6W ”字样。
不考虑灯丝电阻变化,并保证电路安全,则( )A .S 、S 1、S 2都闭合,电路消耗的总功率最小值为5.4WB .S 、S 1、S 2都闭合,当电路消耗的总功率最大时,滑动变阻器接入电路的阻值是30ΩC .S 闭合,S 1、S 2都断开,滑动变阻器接入电路的阻值范围是6~100ΩD .S 闭合,S 1、S 2都断开,调节滑动变阻器,灯泡的功率变化范围是0.5~6W【答案】D【解析】【分析】【详解】A .S 、S 1、S 2都闭合,灯被短路,滑动变阻器与R 0并联,电流表测干路电流,通过定值电阻的电流0018V =0.3A 60ΩU I R == 当滑动变阻器接入电路阻值最大时,通过滑动变阻器的最小电流min 18V =0.18A 100ΩU I R ==滑 因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,所以干路电流0min 0.3A+0.18A=0.48A I I I =+=电路消耗的总功率最小值18V 0.48A=8.64W P UI ==⨯小故A 错误;B .由电流表的量程可知,干路中的最大电流为0.6A ,此时通过滑动变阻器的最大电流00.6A-0.3A=0.3A I I I ''=-=滑滑动变阻器接入电路中的最小阻值18V =60Ω0.3AU R I ''==滑滑 故B 错误;C .S 闭合,S 1、S 2都断开,滑动变阻器与L 串联,电流表测电路中的电流,由P = UI 可得,灯泡的额定电流L L L 6W =0.5A 12VP I U == 因串联电路中各处的电流相等,且滑动变阻器允许通过的最大电流为2A ,电流表的量程为0~ 0.6A 所以,电路中的最大电流0.5A I =大 由U I R=可得,灯泡的电阻和电路中的最小总电阻分别为 L L L 12V 240.5AU R I ===Ω 18V 360.5AU R I ===Ω大 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L 362412R R R =-=Ω-Ω=Ω滑小因此滑动变阻器接入电路的阻值范围是12 ~ 100Ω,故C 错误;D .当变阻器的最大电阻连入电路中时,电路中电流最小,灯的实际功率最小,串联电阻的规律L 24100124R R R =+=Ω+Ω=Ω滑总由欧姆定律,电路小的最小电流18V 9=A 124Ω62U I R ==最小总 灯的最小功率 2L 9A 240.5W 62P I R ⎛⎫=⨯=⨯Ω≈ ⎪⎝⎭灯最小 故灯泡的功率变化范围是0.5~ 6W ,故D 正确。
一、初中物理欧姆定律的实际应用问题1.右图是电阻甲和乙的I U -图像,小明对图像信息做出的判断,正确的是 ( )A .当甲两端电压为0.5V 时,通过它的电流为0.3AB .当乙两端电压为2.5V 时,其电阻值为10ΩC .将甲和乙串联,若电流为0.3A ,则它们两端的电压为2VD .将甲和乙并联,若电压为1V ,则它们的干路电流为0.4A 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】A . 由I -U 图象可知,A.当甲两端电压为0.5V 时,通过它的电流为0.1A ,故A 错误.B . 当乙两端电压为2.5V 时,通过乙的电流为0.5A ,所以此时乙的阻值为2.5V 50.5AU R I ===Ω 故B 错误.C . 将甲和乙串联,若电流为0.3A ,则它们两端的电压:U =U 甲+U 乙=1.5V+0.5V=2 V ,故C 正确为答案.D .将甲和乙并联,若电压为1V ,则它们的干路电流:I =I 甲+I 乙=0.2A+0.4A=0.6A ,故D 错误.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、欧姆定律的计算问题难题易错题1.如图所示,电源电压恒为6V ,电流表的量程为“0~0.6A ”,电压表的量程为“0~3V ”。
灯泡上标有“2.5V 1.25W ”(不考虑灯丝电阻变化),滑动变阻器R 的规格为“15Ω 1A ”。
闭合开关,在保证电路安全的情况下,在移动滑片的过程中,下列说法正确的是( )A .电压表的示数为2.5V 时电流表的示数为0.6AB .滑动变阻器接入电路的最小阻值为5ΩC .灯泡消耗的最小电功率为0.45WD .电路消耗的最大电功率为2W 【答案】C 【解析】 【详解】由电路图可知,滑动变阻器与灯泡串联,电压表测灯泡两端的电压,电流表测电路中的电流。
A .电压表的示数为2.5V 时灯泡正常发光,根据P UI =可得,灯的额定电流:L L L 1.25W0.5A 2.5VP I U ===额额额因串联电路中各处的电流相等,且电流表的量程为0~0.6A ,所以,电路中的最大电流(即电流表的最大示数)为max L 0.5A I I ==额A 错误;B .由UI R=可得,灯泡的电阻: L L L 2.5V5Ω0.5AU R I ===额额电流最大时,电路中的总电阻:max 6V12Ω0.5AU R I === 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:L -12Ω-5Ω7ΩR R R ===滑B 错误;C .当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时,电路中电流最小,灯泡的功率最小,则电路中的最小电流:min L max6V0.3A 5Ω15U I R R ===++Ω滑灯泡的最小功率:()()22Lmin min L 0.3A 5Ω0.45W P I R ==⨯=C 正确;D .该电路的最大功率:max max 6V 0.5A 3W P UI ==⨯=D 错误。
2.学校的科技小组设计了一种自动计数器,可以自动记录跳绳的次数,其简化电路如图甲所示。
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.2.两江的物理大组长在测完电阻后,把测量过的一个灯泡和一个定值电阻串联起来进行实验.图甲中的A、B分别为小灯泡和定值电阻的I U-图象,小灯泡和电阻的连接情况如图乙所示,电源电压8 V,下列说法正确的是A.小灯泡电阻随温度的增大而减小B.灯泡的实际电功率为0.6 WC.定值电阻的阻值为0.05ΩD .定值电阻的电功率为0.8 W【答案】B【解析】【详解】A .由图甲结合U R I=可知,灯泡两端的电压增大时,灯泡的电阻增大;此时灯泡的实际功率增大,灯丝温度也在升高,由此说明,灯丝的电阻随温度的升高而增大,故A 错误; B .灯泡和定值电阻串联,电流相等,电压之和等于电源电压,由图甲知,当电流为0.3A 时,灯泡两端电压为2V ,定值电阻两端电压为6V ,总电压为8V ,则灯泡的实际功率:2V 0.3A 0.6W L L P U I ==⨯=故B 正确;C .由B 项数据可知,电阻的阻值:6V 20Ω0.3AR U R I ===, 故C 错误;D .电阻的实际功率: 6V 0.3A 1.8W R R P U I ==⨯=,故D 错误。
一、初中物理欧姆定律问题1.已知甲、乙两灯的额定电压均为6V,如图是甲、乙两灯电流随其两端电压变化的曲线.现将两灯串联后接在某一电源两端,要使其中一个灯泡正常发光,并保证电路安全,则电路的工作电流和电源最大电压为A.0.5A 12V B.1.5A 12V C.1.5A 8V D.0.5A 8V【答案】D【解析】【分析】【详解】已知甲、乙两灯的额定电压均为6V,由图可以看出:甲灯的额定电流为1A,乙灯的额定电流为0.5A.两灯串联后通过两灯的电流相等,要使其中一个灯泡正常发光,并保证电路安全,正常发光的应是额定电流较小的乙灯,所以电路的工作电流I=0.5A。
由图可知U甲=2V,U乙=6V,则电源电压U=U甲+U乙=2V+6V=8V。
答案为D.选项A、B、C不符合题意.2.如图,电源电压不变,电路元件及导线均完好,R1、R2为定值电阻,R为滑动变阻器。
下列分析正确的是()A.只闭合S1时,电流表、电压表均有示数B.只闭合S3时,滑片右移,电压表示数变化量与电流表示数变化量的比值不变C.闭合S1、S2、S3,滑片右移,电压表示数变大,电流表示数变小D .闭合S 1、S 3,滑片右移,电压表示数变大,电流表示数变小 【答案】ABD 【解析】 【分析】(1)只闭合S 1时,电路为R 2的简单电路,电压表测电源电压,电流表测电路中的电流;(2)只闭合S 3时,R 1与R 串联,电压表测R 两端的电压,电流表测电路中的电流,根据串联电路特点和欧姆定律判断两表变化量比值的变化;(3)同时闭合S 1、S 2、S 3时,R 2与R 并联,电压表测电源电压,电流表测干路中的电流,根据并联电路中各支路独立工作、互不影响可知通过R 2的电流不变,根据滑片的移动可知接入电路中电阻的变化,根据欧姆定律可知通过滑动变阻器通过的电流,利用并联电路的电流特点可知干路电流的变化;(4)同时闭合S 1、S 3时,R 1与R 串联后再与R 2并联,电压表测R 两端的电压,电流表测干路电流,根据滑片的移动可知接入电路中电阻的变化,由串联电路的电压特点确定电压表示数的变化,根据并联电路的电流特点确定电流表示数的变化。
一、初中物理欧姆定律问题1.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 RU U URR 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 URI I I=<+乙即测量值与真实值相比偏小,故D错误。
故选A。
2.如图a所示是电阻甲和乙的I—U图像,下列说法不正确的是()A .电阻甲为定值电阻,电阻乙的阻值随着温度的升高而减小B .当电阻甲两端电压为1V 时,R 甲=5Ω,此时甲的实际电功率为0.2WC .如图b 所示,当开关闭合,电路电流为0.5A 时,电路总电阻是10ΩD .如图c 所示,当开关闭合,电源电压为2V 时,电路总功率为0.8W【答案】D【解析】【分析】(1)根据欧姆定律可知,电阻一定时,通过电阻的电流与电阻两端的电压成正比,据此结合图像分析甲、乙电阻是否变化,再根据乙电阻热功率与阻值的关系分析作答;(2)由图像可知,当甲两端的电压为1V 时对应的电流,根据欧姆定律求出R 甲,根据P UI =求出此时甲的实际电功率;(3)甲和乙串联,由图b 读出电路电流为0.5A 时甲和乙电阻两端的电压,利用欧姆定律可求出R 乙,根据串联电路的电阻特点可得总电阻;(4)甲和乙并联,由图c 读出电源电压为2V 时甲和乙电阻对应的电流,再根据并联电路的电流特点得出总电流,再根据P UI =求出此时电路的总功率。
一、初中物理欧姆定律问题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 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:R1=10Ω,电源的电压10.6A0.6A10Ω6VU R=⨯=⨯=故A错误;电路消耗的最大功率116V0.6A 3.6WP UI==⨯=故B错误;R1电路消耗的最小功率221210.2A 10Ω0.4W P I R ==⨯=() 故C 正确。
故选C 。
2.如图所示,电源电压不变,1R 、2R 为定值电阻,R 为滑动变阻器,a 、b 是电流表或电压表,当只闭合开关S 、S 1时,a 、b 的指针均明显偏转,将位于中点的滑片P 向左移动,a 的示数不变,b 的示数有变化。
以下说法正确的是( )A .b 可能是电流表、也可能是电压表B .只闭合S 、S 2,移动滑片P ,则a 示数的变化量与b 示数的变化量的比值可能等于12R R +C .若将b 换成另一种电表,只闭合S 、S 2,将滑片P 向右移动,2R 消耗的功率一定变大D .若将a 与b 的位置互换,只闭合S 、S 2,则a 的示数与b 的示数的比值可能等于2R 【答案】D【解析】【分析】【详解】A .假设b 是电流表,a 是电流表,当只闭合开关S 、S 1时,R 与R 2并联接在电路中,a 、b 的指针均明显偏转,将位于中点的滑片P 向左移动,根据U I R=可知,a 的示数是不变的,b 的示数有变化,这种情况符合题意,所以b 可能是电流表;假设b 是电压表,a 是电流表,当只闭合开关S 、S 1时,有电流流过R 2,但没有电流流过R ,a 的指针明显偏转,b 表测的是电源电压,也明显偏转,但是将位于中点的滑片P 向左移动,根据U I R=可知,a 的示数是不变的,b 的示数是不变的,这种情况与题意不符合,所以这个假设不成立;假设b 是电压表,a 是电压表,当只闭合开关S 、S 1时,两个电压表测的都是电源电压,指针均明显偏转,但是将位于中点的滑片P 向左移动,电源电压不变,那么两表的示数是不变的,这情况与题意不符合,所以这个假设也不成立;综上所述,b 不可能是电压表,只能是电流表,A 错误;B .假设b 是电流表,a 是电压表,当只闭合开关S 、S 1时,有电流流过b 表,b 表有示数,a 表测的是电源电压,也有示数,将位于中点的滑片P 向左移动,根据U I R =可知,b的示数有变化,a 的示数是不变的,大小还是等于电源电压,这种情况符合题意,所以b 可能是电流表,a 可能是电压表;只闭合S 、S 2,这时R 1与R 串联,电压表a 测的是R 两端的电压,电流表测的是电路中的电流,则可知1U R I∆=∆,即电压表a 示数的变化量与电流表b 示数的变化量的比值等于R 1;当b 是电流表,a 是电流表时,只闭合S 、S 2,R 、R 2被短路,电路是R 1的简单电路,即使移动滑片P ,a 、b 两表的示数都不会变化;综上所述,a 示数的变化量与b 示数的变化量的比值不可能等于12R R +;B 错误;C .把b 换成电压表,a 是电压表时,只闭合S 、S 2,R 1、R 2与R 串联,滑片P 向右移动,电阻变小,电路的总电阻变小,电流变大,根据22P I R =可知,R 2消耗的功率变大;如果把b 换成电压表,a 是电流表时,只闭合S 、S 2,R 被短路,R 1、R 2串联,滑片P 向右移动,电阻不变,电路的总电阻不变,电流不变,根据22P I R =可知,R 2消耗的功率不变;C 错误;D .a 是电压表,b 是电流表时,若把a 与b 的位置互换,只闭合S 、S 2,R 被短路,R 1、R 2串联,电流表测电路中的电流,电压表测R 2两端的电压,那么a 的示数与b 的示数的比值是R 2;当a 、b 都是电流表时,若把a 与b 的位置互换,只闭合S 、S 2,R 、R 2被短路,只有R 1接在电路中,两电流表的示数相等,它们的比值是1;D 正确。
一、初中物理欧姆定律问题1.在如图甲所示的电路中,R 1为定值电阻,滑动变阻器R 2上标有“20Ω 0.5A",当滑片P 由c 点移到a 端的过程中,电压表示数U 随滑动变阻器R 2接入电路的阻值变化情况如图乙所示,R 1的最小功率是0.4 W 。
在保证电路元件安全的条件下,下列说法正确的是( )A .电源电压为5 VB .R 1的阻值为20ΩC .R 2接入电路的最小阻值为2ΩD .R 2的最小功率是0.8 W【答案】C 【解析】 【分析】由图甲所示电路图可知,定值电阻R 1与滑动变阻器R 2串联,电压表测定值电阻R 1两端电压;(1)根据P =I 2R 可知:电路中电流最小时R 1的功率最小,所以当R 1的功率最小时滑动变阻器连入电路的电阻最大,即在a 点,由图乙可知,R 2为20Ω时,电压表的示数为2V ,根据P =UI 求出此时电路的电流,然后根据欧姆定律求出两端的电压,根据串联电路的电压特点即可求出电源电压;(2)根据欧姆定律求出R 1的阻值;(3)由于滑动变阻器R 2上标有“20Ω0.5A ”,则电路中的最大电流为0.5A ,根据欧姆定律求出电路中最小电阻,利用电阻的串联特点即可求出R 2接入电路的最小阻值;(4)根据电路中的电流变化范围,利用P =UI 求出滑动变阻器的功率变化范围,据此得出R 2的最小功率。
【详解】由图甲所示电路图可知,定值电阻R 1与滑动变阻器R 2串联,电压表测定值电阻R 1两端电压;A .由于R 1是定值电阻,根据P =I 2R 可知,电路中电流最小时R 1的功率最小,当电流最小时滑动变阻器连入电路的电阻最大,则由图乙知,滑动变阻器连入电路的电阻为20Ω,此时电压表的示数为2V ,根据P =UI 可得,此时电路的电流110.4W 0.2A 2VP I U ===最小最小 根据UI R=和串联电路的电压特点可得电源电压210.2A 20Ω2V 6V U I R U =+=⨯+=最小最大故A 错误; B .根据UI R=可得R 1的阻值 112V10Ω0.2AU R I ===最小 故B 错误;C .由于滑动变阻器R 2上标有“20Ω0.5A ”,则电路中的最大电流为0.5A ,根据U I R=可得最小总电阻6V12Ω0.5AU R I ===最小最大 则此时滑动变阻器的最小阻值为1212Ω10Ω2ΩR R R =-=-=最小最小故C 正确;D .由前面解答可知,电路中电流的取值范围为0.2A ∼0.5A ,滑动变阻器消耗的功率()()22222116V 10Ω0.9W 100.3W P U I U U I UI I R I I I ==-=-=⨯-⨯=--所以当0.30I -=时,即I =0.3A 时,R 2的功率最大P 最大=0.9W ;根据前面推出的变阻器消耗功率与电流的二次函数表达式作出P −I 图像,如图所示:根据图像可知,当电流最大为0.5A 时,滑动变阻器消耗的电功率最小,滑动变阻器消耗的最小电功率()22216V 0.5A 10Ω0.5A 0.5W P UI I R =-=⨯-⨯=最小最大最大故D 错误。
一、欧姆定律的计算问题难题易错题1.如图所示,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210.25U U 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.如图的电路图,电源电压恒为30V ,定值电阻R 2=40Ω,R 3=30Ω,滑动变阻器R 1的规格为“80Ω 1A”,电流表A 1的量程为0-3A ,电流表A 2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 ,R 1和R 3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 、S 3,调节滑片P 的位置并保证电路安全,则R 1两端电压的范围是12V~15VC .只闭合开关S 、S 1、S 2,调节滑片P 的位置并保证电路安全,则R 1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,R 0是定值电阻,R 是滑动变阻器。
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.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1 22 1RR=故D不符合题意。
故选A。
3.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R 1与滑动变阻器R 2串联,设滑片移动前后电路中的电流分别为I 1、I 2,则:△I =I 2-I 1,由欧姆定律可得,电路中的电流为I 1时,此时的电压分别为:U 1=I 1R 1, U 2=U -U 1-U L =U -I 1R 1-I 1R L ,电路中的电流为I 2时,电压分别为:U 1′=I 2R 1,U 2′=U -U 1′- U L =U -I 2R 1-I 2R L ,那么:△U 1=U 1′-U 1 =I 2R 1-I 1R 1=(I 2-I 1)R 1=△IR 1,即:11R U I=∆∆, 所以,△U 1和△I 的比值不变;△U 2=U 2′-U 2=( I 1-I 2)( R 1+R L )=△IR 1+△IR L =△U 1+△IR L ,则△U 1<△U 2; 故选D 。
4.如图所示,电源电压为4.5V ,电流表量程为“0~0.6A ”,滑动变阻器规格为“10Ω1A ”,小灯泡L 标有“2.5V 1.25W ”(不考虑温度对灯丝电阻的影响)。
在保证所有元件安全的情况下,移动滑动变阻器的滑片,下列选项正确的是( )A .向左移动滑片,两表示数都变大B .电流表的示数变化范围是0.3~0.6AC .电压表的示数变化范围是0~3VD .滑动变阻器连入电路的阻值变化范围是4~10Ω 【答案】D 【解析】 【详解】A .从图中可以看到,向左移动滑片,变阻器接入电路的电阻在变大,这是一个串联电路,电路的总电阻在变大,根据UI R=可知,电路中的电流在变小,电流表的示数在变小;灯丝的电阻是不变的,那么灯泡两端的电压是变小的,根据串联电路电压规律可知,变阻器两端的电压是变大的,即电压表的示数是变大的;A 错误; BCD .小灯泡的电阻是()22LL L 2.5V 5Ω1.25WU R P ===为保证灯泡正常工作,流过灯泡的电流最大是L Lmax L 2.5V0.5A 5ΩU I R === 这也是电路中的最大电流,所以电流表的最大读数是0.5A ,这时电路中的总电阻大小是min max 4.5V9Ω0.5AU R I ===总 则滑动变阻器的最小电阻是L min min -9Ω-5Ω4ΩR R R ===滑总由于灯泡的电阻不变,那么这时灯泡两端的电压是最大的,则滑动变阻器的电压是最小的,大小是max min min 0.5A 4Ω2V U I R ==⨯=滑滑即电压表的最小示数是2V ;当滑动变阻器的电阻最大时,即大小达到10Ω,这时电路中的电流最小,大小是min max4.5V0.3A 10Ω5ΩU I R ===+总这个电流大小没有超过电流表的量程,也没有超过滑动变阻器的规格要求,也没有超过小灯泡的额定电流,所以滑动变阻器的阻值可达到10Ω,电流表的读数最小可以是0.3A ,这时滑动变阻器的电压是min max max 0.3A 10Ω3V U I R ==⨯=滑滑即电压表的最大示数是3V ;综上所述,电流表的示数变化范围是0.3~0.5A ,电压表的示数变化范围是2~3V ,滑动变阻器连入电路的阻值变化范围是4~10Ω。
故选D 。
5.在如图甲所示的电路中,R 1为定值电阻,滑动变阻器R 2上标有“20Ω 0.5A",当滑片P 由c 点移到a 端的过程中,电压表示数U 随滑动变阻器R 2接入电路的阻值变化情况如图乙所示,R1的最小功率是0.4 W。
在保证电路元件安全的条件下,下列说法正确的是()A.电源电压为5 V B.R1的阻值为20ΩC.R2接入电路的最小阻值为2ΩD.R2的最小功率是0.8 W【答案】C【解析】【分析】由图甲所示电路图可知,定值电阻R1与滑动变阻器R2串联,电压表测定值电阻R1两端电压;(1)根据P=I2R可知:电路中电流最小时R1的功率最小,所以当R1的功率最小时滑动变阻器连入电路的电阻最大,即在a点,由图乙可知,R2为20Ω时,电压表的示数为2V,根据P=UI求出此时电路的电流,然后根据欧姆定律求出两端的电压,根据串联电路的电压特点即可求出电源电压;(2)根据欧姆定律求出R1的阻值;(3)由于滑动变阻器R2上标有“20Ω0.5A”,则电路中的最大电流为0.5A,根据欧姆定律求出电路中最小电阻,利用电阻的串联特点即可求出R2接入电路的最小阻值;(4)根据电路中的电流变化范围,利用P=UI求出滑动变阻器的功率变化范围,据此得出R2的最小功率。
【详解】由图甲所示电路图可知,定值电阻R1与滑动变阻器R2串联,电压表测定值电阻R1两端电压;A.由于R1是定值电阻,根据P=I2R可知,电路中电流最小时R1的功率最小,当电流最小时滑动变阻器连入电路的电阻最大,则由图乙知,滑动变阻器连入电路的电阻为20Ω,此时电压表的示数为2V,根据P=UI可得,此时电路的电流110.4W0.2A2VPIU===最小最小根据UIR=和串联电路的电压特点可得电源电压210.2A20Ω2V6VU I R U=+=⨯+=最小最大故A错误;B.根据UIR=可得R1的阻值112V10Ω0.2AU R I ===最小 故B 错误;C .由于滑动变阻器R 2上标有“20Ω0.5A ”,则电路中的最大电流为0.5A ,根据U I R=可得最小总电阻6V12Ω0.5AU R I ===最小最大 则此时滑动变阻器的最小阻值为1212Ω10Ω2ΩR R R =-=-=最小最小故C 正确;D .由前面解答可知,电路中电流的取值范围为0.2A ∼0.5A ,滑动变阻器消耗的功率()()22222116V 10Ω0.9W 100.3W P U I U U I UI I R I I I ==-=-=⨯-⨯=--所以当0.30I -=时,即I =0.3A 时,R 2的功率最大P 最大=0.9W ;根据前面推出的变阻器消耗功率与电流的二次函数表达式作出P −I 图像,如图所示:根据图像可知,当电流最大为0.5A 时,滑动变阻器消耗的电功率最小,滑动变阻器消耗的最小电功率()22216V 0.5A 10Ω0.5A 0.5W P UI I R =-=⨯-⨯=最小最大最大故D 错误。
故选C 。
6.如图是小成测量未知电阻R x 的实验电路,电源两端电压不变,其中R 0为阻值已知的定值电阻.当开关S 、S 1闭合,开关S 2断开时,电流表示数为I 1;当开关S 、S 2闭合,开关S 1断开时,电流表示数为I 2.则下列四个选项中,R x 的表达式正确的是( )A.R x =212I I I -R 0 B .R x =201I R I C .R x =2012I R I I -D .R x =121I I I -R 0 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】由电路图可知,当开关S 、S 1闭合,开关S 2断开时,R 0与R x 并联,电流表测干路的电流,记为I 1,当开关S 、S 2闭合,开关S 1断开时,R 0与R x 并联,电流表测R 0支路电流,示数为I 2,因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,所以,通过R x 的电流:I x =I 1-I 2,因并联电路中各支路两端的电压相等,电源的电压:U =I 2R 0,,则R x 的阻值:R x =2012I R I I - 故选C 。
7.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R 0阻值为0.5ΩB .闭合开关,不称重物时电阻R 0两端电压为6VC .电子称工作时电路中电阻R 0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.8.如图所示电路中,电源电压恒定,定值电阻R的阻值为10Ω.闭合开关后,将滑动变阻器的滑片从某个位置向右滑动一段距离,使变阻器阻值增大了5Ω,电流表示数减小了0.04A,则电压表示数的变化是A .增加了0.2 VB .减少了0.2 VC .增加了0.4 VD .减少了0.4 V【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】电阻和滑动变阻器串联,电压表测量滑动变阻器两端的电压,电流表测量电路中的电流,将滑动变阻器的滑片从某个位置向右滑动一段距离,设通过电路的电流分别为I 1、I 2,R 两端的电压分别为U 1、U 2,因变阻器连入电路中的电阻变大,由分压原理,电压表示数增大,由串联电路电压的规律,R 的电压减小;122112U U U U U U I I R R R----=-=, 2112()0.04A 10Ω0.4V U U I I R -=-=⨯=,根据串联电路电压的规律得到变阻器增加的电压等于R 减小的电压,即电压表示数增加了0.4V . 故选C .9.如图所示,电源电压保持不变。