2020-2021厦门中考物理欧姆定律的计算-经典压轴题
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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0.5Ω B.闭合开关,不称重物时电阻R0两端电压为6V C.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 D.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Ia=0.6A, 由I=可得,电源的电压: U=IaR0=0.6A×R0,
滑片在b端时,R与R0串联,电路中的电流Ib=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=Ib(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=IaR0=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=Ia2R0=(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=Ib2R0=(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.如图所示,电源电压保持不变,小灯泡L1、L2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S1、S2和S3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12V B.两灯都正常发光时电流表的示数为3A C.整个电路的最小功率2.25W D.整个电路的最大功率9W 【答案】D 【解析】 【分析】 (1)当S1、S2和S3都闭合,滑动变阻器的滑片滑到a端时,灯泡L1和灯泡L2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PUI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2UPUIR求出电路的最小总功率。 (4)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,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S1、S2、S3都闭合,滑动变阻器滑到a端时,灯泡L1和灯泡L2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
126VUUU
故A错误; B.由PUI可得,两灯泡都正常发光时通过的电流
1113W0.5A6VPIU,22
2
6W1A6VPIU
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 120.5A1A1.5AIII
故B错误; C.由UIR可得,两灯泡的电阻
1116V12Ω0.5AURI,22
2
6V6Ω1AURI
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 22
126V
1.5W12Ω12ΩUPRR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
123W6W9WPPP大
故D正确。 故选D。
3.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.
4.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 2.4W C.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 1110.6AUIRR…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
22
2
4V=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
21210.2A4VUIRUR…②
因电源的电压不变,由①②可得 110.6A0.2A4VRR 解得:R1=10Ω,电源的电压 10.6A0.6A10Ω6VUR
故A错误; 电路消耗的最大功率
116V0.6A3.6WPUI
故B错误; R1电路消耗的最小功率
221210.2A10Ω0.4WPIR()
故C正确。 故选C。
5.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0~3V B.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2.5~10Ω D.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URI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maxI=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:
max4.5V7.5Ω0.6AURI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: min7.5Ω5Ω2.5ΩRRR滑总
,
此时电压表的示数:
minmaxmin0.6A2.5Ω1.5VUIR滑
;
当电压表的示数maxU=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:
Rmax4.5V3V1.5VUUU,
因串联电路中各处的电流相等,所以电路中的电流:
Rmin
1.5V0.3A5ΩUIR,
滑动变阻器接入电路中的最大阻值: maxmaxmin3V10Ω0.3AURI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.
6.如图所示电路,电源电压不变,电压表量程是0~3V,电流表量程是0~0.6A。只闭合S、S1,在滑动变阻器R1的滑片从最右端向左滑至a点的过程中,灯泡、R1的I-U图像如图
乙所示,滑片在a点时灯泡恰好正常发光。下列说法正确的是( )