2020-2021备战中考物理压轴题专题欧姆定律的经典综合题及答案
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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,R为定值电阻,当开关闭合时,标有“8V
8W”的小灯泡L恰好正常发光;若保持定值电阻R不变,将L换成另一只标有“8V 4W”的小灯泡,闭合开关后,小灯泡工作时消耗的实际功率
A.大于4W B.等于4W C.小于4W D.无法确定
【答案】A
【解析】
【分析】
【详解】
根据公式可知,当额定电压相同时,额定功率越大,电阻越小,所以“8V 8W”的灯泡
电阻小,“8V 4W”的灯泡电阻大;根据串联电路电阻的分压特点可知,改接后,灯泡两端的电压变大,大于8V,所以这只灯泡消耗的功率大于4W.
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—1
R
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0.1Ω
C.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—1
R
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
0.2A10Ω2V
U 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
2
0.25A1
0.5A2
I
I
==
实验中,需保持R两端电压不变,则由欧姆定律可得
112
21
2
1
2
U
I R R
U
I R
R
===
由上式可得
1
2
2
1
R
R
=
故D不符合题意。
故选A。
3.如图甲所示,R1为定值电阻,滑动变阻器R2的滑片从a端滑到b端的过程中,R2消耗的电功率P与其两端电压U的关系图像如图乙所示,下列说法正确的是()
A.R1的阻值为20 Ω
B.当R2接入阻值为50 Ω时它的功率最大
C.电源电压为6 V
D.该电路消耗的最大电功率为0.9 W
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】
AC.从图乙可以看到,当滑动变阻器两端电压是2V时,其功率是0.8W,可计算得到这时电路中的电流是
1110.8W
0.4A 2V
P I U === 同理,当滑动变阻器两端电压是5V 时,其功率是0.5W ,电路中的电流是 2220.5W 0.1A 5V P I U =
== 设电源电压是U 电源,可以得到关系式
10.4A 2V R U ⋅+=电源
10.1A 5V R U ⋅+=电源
解得110ΩR =、6V U =电源;A 错误、C 正确;
B .从图乙可以看到,当滑动变阻器两端电压是5V 时,其功率是0.5W ,这时滑动变阻器接入电路的阻值大小是
()2
25V 50Ω0.5W R ==
当R 2接入阻值为50 Ω时它的功率不是最大,B 错误;
D .当电路中的电阻最小时,即滑动变阻器接入电路的阻值是0时,电路中的总电阻最小,电路消耗的电功率最大,大小是
()22max
16V 3.6W 10ΩU P R ===电源 D 错误。
故选C 。
4.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 .0.4A
B .0.5A
C .0.6A
D .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
01
1
R R R
=+
总
当开关S、S2闭合,S1断开时,电阻R0与R2串联,同理
02
2
R R R
=+
总
因为12
R R
>,所以
12
R R
>
总总
,因为电源电压不变,所以根据欧姆定律可得
21
0.4A
I I
>=
因为开关S、S2闭合,S1断开时,电路中的电流变大,那么R0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,R2两端的电压变小,即
21
6V
U U
<=
所以
1
2
2
6V
0.6A
10Ω
U
I
R
<==
则可知电流表的读数在0.4~0.6A之间。
故选B。
5.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=2
8V 0.4A
U
I
==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。
6.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.电压表V1与电压表V2的示数之和不变
B.电压表V2与电流表A的示数之比不变
C.电流表A的示数变小,电压表V1的示数变大
D.电流表A的示数变小,电压表V1的示数不变
【答案】D
【解析】
【分析】
由电路图可知,R1与R2串联,电压表V1测电源的电压,电压表V2测R2两端的电压,电流表测电路中的电流。
根据电源的电压可知电压表V1示数的变化,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R1两端的电压变化,根据串联电路的电压特点可知R2两端的电压变化,然后判断电压表V1与电压表V2的示数之和、电压表V2与电流表A的示数之比的变化。
【详解】
C.由电路图可知,R1与R2串联,电压表V1测电源的电压,电压表V2测R2两端的电压,电流表测电路中的电流。
因电源电压保持不变,所以滑片移动时,电压表V1的示数不变,故C错误;
D.将滑动变阻器R2的滑片P向左滑动,变阻器接入电路中的电阻变大,电路中的总电阻
变大,由
U
I
R
=可知,电路中的电流变小,即电流表A的示数变小,故D正确;
A.由U IR
=可知,R1两端的电压变小,因串联电路中总电压等于各分电压之和,所以R2两端的电压变大,即电压表V2的示数变大;由电压表V1的示数不变、电压表V2的示数变大可知,电压表V1与电压表V2的示数之和变大,故A错误;
B.由电压表V2的示数变大、电流表A的示数变小可知,电压表V2与电流表A的示数之比变大,故B错误。
【点睛】
此题为一道经典的动态电路综合性题,重点考察电路的动态分析及欧姆定律的应用,均为中考物理电学部分的重难点,需要学生熟练掌握相关知识,并进行综合应用分析。
7.为了能自动记录跳绳的次数,某科技小组设计了一种自动计数器,其简化电路如图甲所示,R1是一种光敏元件,每当绳子挡住了射向 R1的红外线时,R1的电阻会变大,自动计数器会计数一次,信号处理系统能记录AB间每时刻的电压。
若己知电源电压为12V,某时段AB间的电压随时间变化的图象如图乙所示,则下列说法正确的是()
A.AB两端电压为6V时,跳绳自动计数器会计数一次
B.绳子挡住了射向R1的红外线时,R1和R2的阻值相等
C.绳子没有挡住射向R1的红外线时,R1两端的电压是R2两端电压的3倍
D.绳子挡住了射向R1的红外线时,R1两端的电压是R2两端电压的5倍
【答案】D
【解析】
【详解】
A.由甲图电路知,R1与R2串联,AB间电压为R2两端电压。
由题知,当射向R1的激光被挡时,R1阻值变大,根据串联电路的分压原理知,R1分得电压增大,R2分得电压减小,由图象知,此时U2=U AB=2V,因为R1的电阻变大,自动计数器会计数一次,即AB间电压为2V计数一次,故A错误;
B.由串联电路的分压原理有:
121
222
U U U R
U U R
-
==,
即:
1
2
12V2V
2V
R
R
-
=,
所以:R1=5R2,故B错误;
C.当射向R1的激光没有被挡时,R1阻值变小,R1分得电压减小,R2分得电压增大,由图象知,此时,
2AB
6V
U U
''
==
由串联电路的分压原理有:
1
21222
U U U R U U R '''''-==, 即:
12
1266R V V V R -=, 所以:
R 1'=R 2,
故C 错误;
D .由C 知
R 1'=R 2
且
R 1=5R 1',
即绳子挡住了射向R 1的红外线时,R 1的阻值会变为原来的5倍,故D 正确。
8.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.
9.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.
10.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()
A.滑片可在R2上向右任意移动
B.电流表A1示数不变,A2示数变小
C.电压表V示数与电流表A2示数的比值变大
D.滑动变阻器功率的变化量与整个电路功率变化的量相等
【答案】D
【解析】
【详解】
A.从电路图可以看到,当滑片P向右移动到最右端时,此时滑动变阻器接入电路中的电阻阻值为零,电路会被短路,电路会损坏,没有电流流过电阻1R,所以滑片不可在R2上向右任意移动,A错误;
B.从电路图可以看到,这是一个并联电路,电阻1R和滑动变阻器2R
并联接在电路中,
1
R两端的电压是电源电压,大小不变,自身电阻大小不变,根据欧姆定律可知,流过
1
R 的电流大小不变,即电流表A1示数不变,但是滑动变阻器2R接入电路的电阻在变小,那么流过2R的电流在变大,电流表A2测的是干路电流大小,根据并联电路电流规律,干路电流在变大,即电流表A2示数在变大,B错误;
C.从电路图可以看到,电压表V示数是电阻1R两端电压大小,也是电源电压大小,大小不变,但是电流表A2示数在变大,那么电压表V示数与电流表A2示数的比值变小,C错误;
D.当滑动变阻器接入电路的阻值从2R变为'2R时,电功率的变化量为
22
'
222'
22
U U
P P P
R R
∆=-=-
整个电路电功率变化的量为
22
'
''
121222
U U U U U U
P P P U U
R R R R R R
⎛⎫⎛⎫
∆=-=+-+=-
⎪ ⎪
⎝⎭⎝⎭
即2P P
∆=∆,滑动变阻器功率的变化量与整个电路功率变化的量相等,D正确。
11.利用如图甲所示的电路探究电流和电阻的关系,电源电压保持3V不变,分别将5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω的定值电阻R连入电路,按实验要求测得通过各定值电阻的电流描绘出如图乙所示的图像,则下列判断正确的是
A.实验中电压表的示数保持1V不变
B.当R的电阻为10Ω时,通过R的电流为0.5A
C.滑动变阻器连入电路的阻值范围为0-25Ω
D.将R从5Ω换成10Ω后,应将滑片向右移
【答案】D
【解析】
【详解】
A.探究电流与电阻关系时,应控制电阻两端的电压不变,由图象可知,电流与电阻之积(即R两端的电压):
0.5A5Ω0.1A25Ω 2.5V
U IR
==⨯=⋅⋅⋅⋅⋅⋅⨯=,
即电压表示数保持2.5伏不变,故A错误;
B .由图象可知:当电阻为10Ω
时,电流为0.25A ,故B 错误;
C .由图乙知,电流最大为0.5A 时,对应的定值电阻为5Ω,由欧姆定律和串联电路的规律可得,变阻器连入电路中的电阻:
1113V 5Ω1Ω0.5A
U R R R R I =-=-=-=滑1总; 由图乙知,电流最小为0.1A 时,对应的定值电阻为25Ω,由欧姆定律和串联电路的规律可得,此时变阻器连入电路中的电阻:
222 23V 25Ω5Ω0.1A
U R R R R I '=-=-=-=滑总; 所以,滑动变阻器阻值变化范围为1Ω~5Ω,故C 错误;
D .将R 从5Ω换成10Ω后,电路的总电阻变大, 由 U I R
=可知,电路中的电流变小,由U =IR 可知滑动变阻器两端的电压变小,因串联电路中总电压等于各分电压之和,所以,R 两端的电压变大,要使R 两端的电压不变(即R 的电压减小为原来的电压值),应减小电路中的电流,增大变阻器接入电路中的电阻,即滑片P 向右移,故 D 正确。
12.如图所示电路,电源两端电压保持不变.闭合开关S 后,在滑动变阻器滑片P 由左端向右移到中点的过程中,下列判断正确的是( )
A .电压表V 和电流表A 1、A 2的示数都变大
B .电流表A 1的示数与电流表A 2的示数之差保持不变
C .电流表A 1示数变大,电流表A 2和电压表V 的示数不变
D .电流表A 2示数变大,电流表A 1和电压表V 的示数不变
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】
因为R 1和R 2组成的是一个并联电路,电压表测量的是R 2两端的电压,故U 1=U 2=U ,而电源两端电压保持不变,所以电压表示数保持不变;电流表A 2测量的是通过定值电阻R 2的电流,U 2不变,R 2不变,由公式I=可知,电流表A 2的示数保持不变;电流表A 1测量的是干路电路中的总电流,滑动变阻器滑片P 由左端向右移时,其连入电路中的电阻变小,因此电路中的总电阻在变小,而U 不变,由公式I=可知,电流表A 1的示数变大;电流表A 2的示数保持不变,电流表A 1的示数与电流表A 2的示数之差变大.A 、B 和D 不符合题
意.
故选 C.
13.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
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
7.5
Ω
0.6A
U
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 2.5Ω
R 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
4.5V3V 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
5Ω
U
I
R
===,
滑动变阻器接入电路中的最大阻值:
max
max
min
3V
10Ω
0.3A
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.
14.如图所示,电源电压恒为6V,小灯泡L标有“4V 1.6W”字样(阻值保持不变),
R1=20Ω。
滑动变阻器R2标有“30Ω 1A”。
电流表的量程为0~0.6A,电压表的量程为
0~3V。
下列说法正确的是()
A.闭合S2,断开S1、S3时,通过电阻R1电流为0.2A
B.断开S2,闭合S1、S3时,滑动变阻器R2连入阻值范围5Ω~10Ω
C.闭合开关S3,断开S1、S2时,电灯L消耗的功率范围为0.225W~0.9W
D.闭合所有开关,滑动变阻器R2消耗的最大功率和最小功率之比为3:1
【答案】ACD
【解析】
【分析】
【详解】
A .从图中可以看到,闭合S 2,断开S 1、S 3时,灯泡和电阻R 1串联接在电路中,灯泡的电阻大小是
()2
2L L L 4V 10Ω1.6W U R P === 根据欧姆定律可知,通过电阻R 1电流大小是
1L 16V 0.2A 10Ω20Ω
U I I R R ====++ 即通过电阻R 1电流是0.2A ,A 正确;
B .断开S 2,闭合S 1、S 3时,只有滑动变阻器R 2接入电路,电流表的量程为0~0.6A ,当电路的电流最大是0.6A ,滑动变阻器接入电路的阻值大小是
2max 6V 10Ω0.6A
U R I === 这个阻值大小是滑动变阻器接入电路的最小阻值,所以滑动变阻器R 2连入阻值范围是10Ω~30Ω,B 错误;
C .闭合开关S 3,断开S 1、S 2时,灯泡和变阻器R 2串联接在电路中,根据2P I R =可知,当电路中的电流最小时,灯泡的电功率最小,这时电路中的总电阻最大,电路中的电流大小是
min 6V 0.15A 10Ω30Ω
I ==+ 这个电流值大小没有超过电流表的量程,也没有超过滑动变阻器的最大电流限度 电压表的示数是
L 0.15A 10Ω 1.5V U =⨯=
这个电压值没有超过电压表的量程,这时灯泡的最小电功率是
()2
2Lmin min L 0.15A 10Ω0.225W P I R ==⨯= 当电路中的电流最大时,灯泡的电功率最大,这时电路中的总电阻最小,假如电流大小是0.6A ,那么电压表的示数是
L 0.6A 10Ω6V U =⨯=
这个电压的数值大过了电压表的量程,所以电流不能是0.6A ,假如电压表的示数达到最大3V ,这时电流最大,大小是
max 3V 0.3A 10Ω
I == 这个电流值大小符合电路的安全要求,所以灯泡的最大电功率是 ()22Lmax max L 0.3A 10Ω0.9W P I R ==⨯=
综上所述,电灯L 消耗的功率范围为0.225W~0.9W ,C 正确;
D .闭合所有开关,灯泡被短路,电阻R 1、R 2并联接在电路中,根据2
U P R
=可知,当R 2的电阻最小时,其电功率最大,流过它的电流最大,是0.6A ,其阻值大小是
2min 6V
10Ω
0.6A
R==
电功率大小是
()2
2
2max
2min
6V
3.6W
10Ω
U
P
R
===
当R2的电阻最大时,其电功率最小,流过它的电流最小,假如R2的电阻是30Ω,其电流大小是
2min
2max
6V
0.2A
30Ω
U
I
R
===
这个电流大小符合电路的安全要求,那么其电功率大小是
()2
2
2min
2max
6V
1.2W
30Ω
U
P
R
===
那么滑动变阻器R2消耗的最大功率和最小功率之比是
2max2min
: 3.6W:1.2W3:1
P P==
D正确。
故选ACD。
15.如图所示电路,电源电压保持不变,灯丝电阻不随温度变化。
闭合开关,将滑动变阻器的滑片从中点向右端滑动时,下列说法正确的是()
A.电灯L的亮度变暗B.电压表V1示数变化量小于V2表的示数变化量
C.电压表V3示数变大D.电压表V1示数变化量与电流表A示数变化量之比变大
【答案】AB
【解析】
【分析】
【详解】
A.由电路图知,电压表V1测电阻R1、R2两端的电压,电压表V2测灯泡和电阻R1两端的电压,V3测电源电压。
滑动变阻器的滑片从中点向右端滑动时,变阻器接入电路的电阻变大,电路总电阻变大,那么电路中的电流变小,而电灯的电阻不变,据P=I2R得,电灯的功率变小,所以亮度变暗,故A正确;
B .设变阻器的滑片在中点时,电压表V 1的示数为U 1,V 2的示数为U 2,此时电路的电流为I 1;滑片滑至最右端时V 1的示数为U 1',V 2的示数为U 2',此时电路电流为I 2,根据串联电路的特点有
U 1+U 2-I 1R 1=U 1'+U 2'-I 2R 1
即
U 2-U 2'=U 1'-U 1+I 1R 1-I 2R 1
变阻器的滑片向右移动的过程中,电流是变小的,即I 2<I 1,那么
I 1R 1-I 2R 1>0
所以电压表V 1的示数变化量小于V 2的示数变化量,故B 正确;
C .在变阻器滑片滑动的过程中,电源的电压不变,则电压表V 3的示数不变,故C 错误;
D .电源电压恒定,根据串联电路的分压特点,V 1的变化量等于灯泡两端电压的变化量,即
L U R I
∆=∆ 所以电压表V 1示数变化量与电流表A 示数变化量之比不变,故D 错误。
故选AB 。
二、初中物理欧姆定律的实际应用问题
16.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.
17.如图甲所示的电路中,电源电压不变,R1为定值电阻。
闭合开关S,将滑动变阻器R2的滑片P从a端向b端移动的过程中,电压表和电流表的示数变化情况如图乙所示,则()
A.定值电阻R1阻值为20Ω
B.当滑动变阻器的滑片P在中点时,两电表的示数对应于乙图中的B点
C.当滑动变阻器的滑片P在中点时,两电表的示数对应于乙图中的C点
D.当滑动变阻器的滑片P在中点时,两电表的示数对应于乙图中的D点
【答案】B
【解析】
【分析】
(1)当滑片P在a端时滑动变阻器全部接入,R1与R2串联,电路中的电流最小,由图像读出电表的示数,根据欧姆定律求出滑动变阻器的最大阻值,根据串联电路的特点和欧姆定律表示出电源的电压;当滑片P在b端时,滑动变阻器没有连入电路,电压表示数为零,根据欧姆定律表示出电源的电压,利用电源的电压不变得出等式即可求出R1的阻值和电源的电压;
(2)当滑动变阻器的滑片P在中点时,连入电路的阻值为
1
2
R2,根据电阻的串联和和欧姆定律求出电路中的电流,由图像找到对应点。
【详解】
A.当滑片P在a端时,由图像可知这时电路中电流为I a=0.2A,U2=4V,
由
U
I
R
=可得,R2的阻值:
2
2
4V
20Ω
0.2A
a
U
R
I
===,
根据串联电路中总电压等于各分电压之和可得,电源的电压:
121
0.2A4V
a
U I R U R
=+=⨯+------①;
当滑片P在b端时,滑动变阻器没有连入电路,电压表示数为零,由图像可知这时电路中电流为I b=0.6A,电源电压加在R1上,则有:
11
0.6A
b
U I R R
==⨯------②;
联立①②解得:R1=10Ω,U=6V,则A错误;
BCD.当滑动变阻器的滑片P在中点时,则滑动变阻器连入电路的阻值为:
22
11
20Ω10Ω
22
R R
'==⨯=,
则电流表的示数为:
12
6V
0.3A
+10Ω10Ω
U
I
R R
'===
'+,
由图像可知,电流表示数为0.3A时对应的点是B,则B正确、CD错误;
故选B。
【点睛】
本题关键是欧姆定律及其变形的灵活运用,难点是明白滑片移动过程中电路的变化情况,本题重点考查了应用图像解决问题,这是以后学习的重点。
18.体育中考跳绳的次数是自动记录,其简化电路如图甲所示。
1R是光敏电阻,信号处理系统记录ab间的电压,每当绳子挡住射向1R的红外线时,1R的阻值会变大,自动计数器会计数一次。
若电源电压为6V,ab间电压随时间变化的图像如图乙所示;则()
A.有红外线照射时,1R与2R阻值之比为21:
B.自动计数器计数一次时,ab间的电压2V
C.若该同学匀速连续跳,1min可跳的次数为120次
D.有红外线照射和无红外线照射时,光敏电阻的阻值之比为1:4
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】
由甲图电路知,R1与R2串联,ab间电压为R1两端的电压;
AB.由题知,当射向R1的激光被挡时,R1阻值变大,根据串联电路的分压原理知,R1分得电压增大,R2分得电压减小,由图像知,此时
1
4V
ab
U U
==
因为R1的电阻变大,自动计数器会计数一次,即ab间电压为4V计数一次,故B不符合题意;
由串联电路的分压原理有
111212 U U R U U
U R ==- 即
124V 2 6V-4V 1
R R == 即当射向R 1的激光被挡时,R 1与R 2阻值之比为2:1,R 1=2R 2,当射向R 1的激光没有被挡时,R 1阻值变小,R 1分得电压减小,R 2分得电压增大,由图像知,此时
1''2V ab U U ==
由串联电路的分压原理有
1112122V 1 6V-2V 2U U R U U U R '''===='
-' 有红外线照射时,R 1与R 2阻值之比为1:2,1212
R R '=
,故A 不符合题意; C .由图乙知,跳动一次的时间为 0.4s+0.2s=0.6s
所以1min 可跳的次数为
60s 1000.6s
=次 故C 不符合题意;
D .有红外线照射和无红外线照射时,光敏电阻的阻值之比为
2112112 24
R R R R '== 故D 符合题意。
故选D 。
19.如图所示,电源电压6V 保持不变,定值电阻R 1标有“10Ω 0.5A ”字样,滑动变阻器R 2标有“20Ω 1A ”字样,电流表量程为0~0.6A ,电压表量程为0~3V 。
闭合开关S ,在保证电路安全的情况下,下列说法正确的是( )
A .电流表示数变化范围为0~0.5A
B .电压表示数变化范围为0~3V
C .滑动变阻器连入电路的阻值在10Ω~20Ω范围内变化
D .电路的总功率在1.8W ~3W 范围内变化。