全国备战中考物理欧姆定律的综合备战中考模拟和真题分类汇总附答案解析
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一、初中物理欧姆定律问题
1.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“10Ω
1A”,小灯泡L标有“2.5V 1.25W”(不考虑温度对灯丝电阻的影响)。
在保证电路各元件安全的情况下,移动滑动变阻器的滑片,下列选项正确的是()
A.小灯泡的额定电流是0.6A
B.电流表的示数变化范围是0.3A~0.6A
C.电压表的示数变化范围是2V~3V
D.滑动变阻器连入电路的阻值变化范围是6Ω~10Ω
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】
A.小灯泡L标有“2.5V 1.25W”,由
2
U
P UI
R
==
得小灯泡的额定电流为
1.25W
0.5A
2.5V
P
I
U
===
A选项错误;
BCD.由于不考虑温度对灯丝电阻的影响,则根据欧姆定律得灯泡的电阻
L
2.5V
5Ω
0.5A
U
R
I
===
串联电路电流值处处相等,则电路中的最大电流
max L R
0.5A
I I I
===
此时滑动变阻器接入电路的电阻最小,其两端电压也最小。
根据串联电路电压规律,得滑动变阻器两端最小电压为
min总L
4.5V 2.5V2V
U U U
=-=-=
此时滑动变阻器接入电路最小阻值为
min
min
min
2V
4Ω
0.5A
U
R
I
===
当滑动变阻接入电路阻值最大时,电压表示数最大,电路电流最小。
由题知
max
10Ω
R=
则电路最小电流
总
min
L max
4.5V
0.3A
5Ω10Ω
U
I
R R
===
++
此时滑动变阻器两端最大电压
max max
0.3A10Ω3V
U IR
==⨯=
由此得电流表的示数变化范围是0.3A~0.5A,电压表的示数变化范围是2V~3V,滑动变阻器连入电路的阻值变化范围是4Ω~10Ω。
BD选项错误,C选项正确。
故选C。
2.如图所示的电路中,电源电压恒定,0R为定值电阻,闭合开关后,在移动滑动变阻器滑片过程中,下列图像中不正确的是( )
A.电压表示数随电流表示数变化图像
B.电流表示数随变阻器变化图像
C.变阻器的功率和定值电阻的功率的比值Q随变阻器电阻R的变化
图像
D.电流表示数变化量△I随电压表示数变化量△U的变化图像
【答案】B 【解析】 【详解】
A .从图中可以看到,定值电阻R 和滑动变阻器串联接在电路中,在移动滑动变阻器滑片过程中,设电流表的示数是I ,电压表的示数是U ,电源电压的大小是U 电,由题意可以得到
U U
R I I
=+电 化简可得到
-U IR U =+电
I 和U 电大小不变,可知电压U 与I 是一次函数关系,A 正确,不合题意;
B .设电流表的示数是I ,滑动变阻器的电阻大小是R ,电源电压的大小是U 电,由欧姆定律可以得到
0U R R I
=+电
变换可得
1
I U R R =
⋅+电 从这条式子可以看到,随着滑动变阻器的电阻R 的增大,电流表的示数变小,电流减小得越来越慢,这个图像不对,B 错误,符合题意;
C .由题意可知,变阻器的功率是2
R P I R =,定值电阻的功率是02
R 0P I R =,那么变阻器
的功率和定值电阻的功率的比值是
02R 2R 00
1
P I R Q R P I R R ===⋅
从这条式子可以看到,Q 与 R 成正比,那么它的关系图像是一条过原点的直线,C 正确,不合题意;
D .设滑动变阻器接入电路中的阻值在变小,从A R 变小到B R ,那么电流表示数变化量是
00-B A
U U
I R R R R ∆=
++
同样可以知道电压表示数变化量是
00-A B A B
U U
U R R R R R R ∆=
⋅⋅++
00000-1-B A A B A B
U U
R R R R I U U U R R R R R R R ++∆==∆⋅⋅++
即
1
I U
R
∆=⋅∆
从这条式子可以知道,电流表示数变化量△I随电压表示数变化量△U的变化图像是一条过原点的直线,D正确,不合题意。
3.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“2.5V1.25W”(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0.3~0.6A
C.电压表的示数变化范围是0~3V
D.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
U
I
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
()2
2
L
L
L
2.5V
5Ω
1.25W
U
R
P
===
为保证灯泡正常工作,流过灯泡的电流最大是
L
Lmax
L
2.5V
0.5A
5Ω
U
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
4.5V
9Ω
0.5A
U
R
I
===
总
则滑动变阻器的最小电阻是
L
min min
-9Ω-5Ω4Ω
R 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
0.5A4Ω2V
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
max
4.5V
0.3A
10Ω5Ω
U
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
0.3A10Ω3V
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。
4.如图所示的电路中,电源电压保持不变,滑动变阻器的最大阻值为R。
若只闭合开关S1,将滑动变阻器的滑片P 置于A端时,电压表V1示数为U1,电压表V2示数为U2;若此时将滑动变阻器的滑片P移至B端,电压表V1示数为U1′,电压表V2的示数为U2′,电流表A1的示数为0.4A。
已知:U1:U1′=1:2,U2:U2′=3:1,R2=3Ω。
以下说法错误的是()
A.R1的电阻为2Ω
B.电源电压为6V
C.当开关都闭合,电路消耗的最小功率为30W
D.只闭合开关S1时,电路消耗的最大功率为7.2 W
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】
若只闭合开关 S1时,电路如下图甲所示,将滑动变阻器的滑片P 置于A端时,变阻器连入电路的电阻为0,简化后的电路如下图乙所示。
此时,R1、R2两端电压分别为U1、U2。
将滑动变阻器的滑片 P 移至 B
端时,电路如下图所示
此时,R 2两端电压为U 2′,变阻器和R 1两端的总电压为U 1′。
此时,电流表示数为I 丙=0.4A ,R 2=3Ω,据U IR =可知,R 2两端电压U 2′为1.2V 。
根据
U 2:U 2′=3:1
结合U 2′为1.2V ,可以推得U 2为3.6V 乙图中,电流表示数I 乙为
22 3.6V
1.2A 3U I R =
==Ω
乙 已知
U 1:U 1′=1:2
根据欧姆定律,有
111
()2
I R I R R =+乙丙
即
111.2A 1
0.4A ()2
R R R ⨯=⨯+
整理得
15R R =
乙图中,电流表示数为1.2A ,根据欧姆定律有
21
U
I R R =
+乙
即
1
1.2A 3U
R =
Ω+……①
丙图中,电流表示数为0.4A ,根据欧姆定律有
21
U
I
R R
R
=
++
丙
即
11
0.4A
35
U
R R
=
Ω++……②
结合①②,有
1
6V
2
U
R
=
=Ω
则
1
510
R R
==Ω
只闭合开关S1时,当变阻器滑片在A端时,电路中电阻最小,电路总功率最大,为
6V 1.2A7.2W
P UI
==⨯=
当所有开关都闭合时,电路为
三个用电器并联,当变阻器连入电路中电阻为其最大阻值时,电路的总功率最小,为
222222
12
12
(6V)(6V)(6V)
=33.6W
3102
U U U
P P P P
R R R
=++=++++=
ΩΩΩ
滑
滑
故选项A、B、D正确,不符合题意;选项C错误,符合题意。
故选C。
5.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R 1的红外线时,R 1和R 2的阻值相等
C .绳子没有挡住射向R 1的红外线时,R 1两端的电压是R 2两端电压的3倍
D .绳子挡住了射向R 1的红外线时,R 1两端的电压是R 2两端电压的5倍 【答案】D 【解析】 【详解】
A .由甲图电路知,R 1与R 2串联,A
B 间电压为R 2两端电压。
由题知,当射向R 1的激光被挡时,R 1阻值变大,根据串联电路的分压原理知,R 1分得电压增大,R 2分得电压减小,由图象知,此时U 2=U AB =2V ,因为R 1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
12V 2V 2V R R -=, 所以:R 1=5R 2,故B 错误;
C .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,由图象知,此时,
2AB 6V U U ''==
由串联电路的分压原理有:
121222
U U U R U U R '''
''-==, 即:
1
2
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。
6.如图所示的电路中,电源电压保持不变,R 1=2R 2,闭合S 、S 1,断开S 2时,电压表示数为5V ,闭合S 、S 2,断开S 1时,电压表示数为7V ,则R:R 2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 、S 1,断开S 2时,R 1、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 、S 2,断开S 1时,
R 2、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:R 2=3:2.故选A .
7.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 V
B .减少了0.2 V
C .增加了0.4 V
D .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;
1221
12U 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.
8.如图所示,电源电压保持不变。
闭合开关S后,当移动滑动变阻器R2滑片P的位置时电流表A1示数与电流表A2示数的比值变大,则( )
A.电压表V示数与电流表A1示数的比值变小
B.只有电压表V的示数不发生变化
C.电压表V示数与电流表A2示数的比值变小
D.电压表V示数与电流表A2示数的乘积变小
【答案】D
【解析】
【详解】
从图中可以看到,这是一个并联电路,当移动滑动变阻器R2滑片P的位置时,电阻R1两
端的电压大小等于电源电压,大小不变,电阻阻值不变,那么根据
U
I
R
=可知,流过电阻
R1的电流大小不变,即电流表A1示数不变,而电流表A1示数与电流表A2示数的比值变
大,这说明了电流表A2示数在变小,根据
U
R
I
=可知,电阻R2的阻值在变大;
A.电压表V示数等于电源电压大小,即示数大小不变,由上述可知电流表A1示数不变,那么电压表V示数与电流表A1示数的比值也不变,A项不合题意;
B.由上述可知,电压表V示数不变,电流表A1示数也不变,B项不合题意;
C.电压表V示数不变,电流表A2示数在变小,那么电压表V示数与电流表A2示数的比值在变大,C项不合题意;
D.电压表V示数不变,电流表A2示数在变小,那么电压表V示数与电流表A2示数的乘积在变小,选项D符合题意。
9.如图甲所示,是一定量的水的体积随温度的变化图象;在盛水的烧杯中固定一只压敏电阻(其阻值不受温度影响,阻值随压力的增大而减小),与一电压表和两个合适阻值的电阻、电源组成电路,如图乙所示.当给烧杯中的水从0℃缓慢加热到10℃的过程中(不考虑水质量变化的影响),则电压表的示数变化是()
A.变大
B.变小
C.先变小后变大D.先变大后变小【答案】C
【解析】
【详解】
由图甲可知,0℃缓慢加热到10℃的过程中,水的体积先减小后增大,由ρ=m
V
可知,水的
质量一定时,水的密度先增大后减小;因为压敏电阻在烧杯中的位置一定,即压敏电阻下面水的体积一定,并且压敏电阻下面部分水的质量先增大后减小,则压敏电阻上面水的质量先减小后增大,所以水平面上物体的压力和自身的重力相等,即压敏电阻受到的压力先减小后增大;又因为压敏电阻的阻值随压力的增大而减小,所以电路中的总电阻先增大后
减小;由I=U
R
可知,电路中的电流先减小后增大;由U=IR可知,定值电阻R1两端的电
压先减小后增大,即电压表的示数先变小后变大,故选C。
10.在探究“通过导体的电流与导体电阻的关系”实验中电流表取0~0.6A的量程,电压表取0~15V的量程,选择阻值分别为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω的四个定值电阻,先后与滑动变阻器R2串联,在能完成实验的前提下,下列判断正确的是()
A.若电源电压4.5V不变,控制电压为3V,则变阻器R2最大阻值至少为10Ω
B.若变阻器R2最大阻值为20Ω,控制电压为2V,则电源的选取范围是2~3V
C.若R2变阻器最大阻值为40Ω,电源电压为6V不变,则控制电压的选取范围是2~6V D.若电源电压6V不变,控制电压为2V,R2最大阻值为30Ω,则只能完成三次实验
【答案】AD
【解析】
【分析】
【详解】
A .由于电源电压不变为4.5V ,定值电阻两端电压保持为3V ,则滑动变阻器两端电压始终为1.5V ,根据串联电路电压之比等于电阻之比可知
1.5V 13V 2
R U R U ===滑滑定定 则当定值电阻接入阻值最大为20Ω时,对应滑动变阻器接入阻值最大,为
1120Ω=10Ω22
R R =
=⨯滑定 故A 正确; B .控制电压为2V ,则电源电压最小为2V ,此时滑动变阻器在整个实验接入阻值均为0,由串联分压可知,当定值电阻换用最大阻值时,滑动变阻器接入阻值越大,此时电源电压越大,则当定值电阻接20Ω,滑动变阻器滑到20Ω时,此时电源电压最大,此时电压之比等于电阻之比,则滑动变阻器两端电压也为2V ,则最大电压为4V ,则电源的选取范围是2~4V ,故B 错误;
C .由于始终保证定值电阻两端电压不变,则当换用更大阻值的定值电阻时,由串联分压可知,滑动变阻器接入阻值应相应增大,则当定值电阻接入最大阻值时,滑动变阻器滑到最大阻值处,可使定值电阻电压最小,此时电流为
min 4max 6V 0.1A 40Ω20Ω
U I R R =
==++滑 则定值电阻两端最小电压为 min min 40.1A 20Ω=2V U I R ==⨯
由于电流表量程为0~0.6A ,则电流最大为0.6A ,当定值电阻阻值最小时,电流最大,则最大电压为
max max 10.6A 5Ω=3V U I R ==⨯
综合范围为2~3V ,故C 错误;
D .由于电源电压不变为6V ,定值电阻两端电压保持为2V ,则滑动变阻器两端电压始终为4V ,根据串联电路电压之比等于电阻之比可知
2V 14V 2
R U R U ===定定滑滑 则当滑动变阻器接入阻值最大为20Ω时,对应可进行实验的最大阻值,为
1130Ω=15Ω22
R R ==⨯滑定 则只能进行前三次实验,故D 正确。
故选AD 。
11.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),R 1=20Ω。
滑动变阻器R 2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S 2,断开S 1、S 3时,通过电阻R 1电流为0.2A
B .断开S 2,闭合S 1、S 3时,滑动变阻器R 2连入阻值范围5Ω~10Ω
C .闭合开关S 3,断开S 1、S 2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R 2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 10Ω0.6A
R =
= 电功率大小是 ()2
2
2max 2min 6V 3.6W 10Ω
U P R === 当R 2的电阻最大时,其电功率最小,流过它的电流最小,假如R 2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
()222min 2max 6V 1.2W 30Ω
U P R === 那么滑动变阻器R 2消耗的最大功率和最小功率之比是
2max 2min : 3.6W :1.2W 3:1P P ==
D 正确。
故选ACD 。
12.如图所示,电源电压恒定不变,闭合开关S ,将滑动变阻器的滑片P 从中点向b 端移动一段距离,电压表示数的变化量分别为∆U 1、∆U 2,电流表示数的变化量为∆I ,阻值相同的定值电阻R 1、R 2消耗电功率的变化量分别为∆P 1、∆P 2。
则下列判断正确的是( )
A .21212P P I R R ∆+∆∆+=()
B .12U U ∆=∆
C .1212∆∆+=+∆∆U U R R I I
D .12U U ∆<∆
【答案】BC
【解析】
【分析】
【详解】
由电路图可知,R 1与R 0、R 2串联,电压表V 1测R 0与R 2两端的电压之和,电压表V 2测R 2两端的电压,电流表测电路中的电流;
A .定值电阻R 1、R 2消耗电功率的变化量分别为∆P 1、∆P 2,则
∆P 1+∆P 2=(I 12﹣I 22)(R 1+R 2)=(I 1﹣I 2)(I 1+I 2)(R 1+R 2)=∆I (I 1+I 2)(R 1+R 2)
故A 错误。
BD .将滑动变阻器的滑片P 从中点向b 端移动一段距离,设移动前后电路中的电流分别为I 1、I 2,
由U I R
=可得,电压表V 2示数的变化量为 ∆U 2=U 2﹣U 2′=I 1R 2﹣I 2R 2=(I 1﹣I 2)R 2=∆IR 2
则|∆U 2|=|∆IR 2|
因串联电路中总电压等于各分电压之和,所以,电压表V 1示数的变化量为
∆U 1=U 1﹣U 1′=(U ﹣I 1R 1)﹣(U ﹣I 2R 1)=(I 2﹣I 1)R 1=﹣∆IR 1
则|∆U 1|=|∆IR 1|
因R 1、R 2的阻值相同,所以|∆U 1|=|∆U 2|,故B 正确,D 错误;
C .由11U R I ∆∆=、22U R I
∆∆=可知 1212++U U R R I I
∆∆∆∆= 故C 正确;
故选BC 。
13.如图甲所示的电路,电源电压U =10V (恒定不变),R 2=8Ω,闭合开关S 后,V 2表的示数为7V ,把甲电路中的两个电压表换成两个电流表,如图乙所示,闭合开关S 后,A 1
表的示数为1.75A ,下列说法正确的是( )
A .甲电路中V 1表的示数为3V
B .乙电路中A 2表的示数为2.25A
C .R 1=12Ω
D .乙电路中R 3的电流为0.5A
【答案】CD
【解析】
【详解】 A .图甲中R 1、R 2和R 3串联,V 1表的测量电阻R 1和R 2的电压,V 2表的测量电阻R 2和R 3的电压,电源电压U =10V ,闭合开关S 后,V 2表的示数为7V ,根据串联电路电压规律,R 1两端电压为:
10V-7V=3V
V 1表的示数肯定大于3V ,故A 错误;
BCD .图乙中三个电阻并联,电流表A 1测量R 2和R 3中的电流,电流表A 2测量R 1和R 2中的电流,通过R 2的电流:
I 2=2U R =10V 8Ω
=1.25A 通过R 3的电流:
I 3=I A1−I 2=1.75A−1.25A=0.5A
故D 正确; 根据欧姆定律可得,R 3的阻值:
R 3=3U I =10V 0.5A
=20Ω 图甲中,三个电阻串联,电路中的电流:
I =V223U R R +=7V 8Ω20Ω
+=0.25A 根据串联电路电压的特点,
U 1=U −U V2=10V−7V=3V
由I =U R
可得,R 1的阻值: R 1=1U I =3V 0.25A
=12Ω 故C 正确;
图乙中三个电阻并联,电流表
A 2测量R 1和R 2中的电流,
I A2=I ′1+I 2=1U R +I 2=10V 12Ω
+1.25A=0.83A+1.25A=2.08A 故B 错误;
14.小华连接了如图甲所示的电路,电流表的量程为0~3A ,两滑动变阻器的最大阻值相等,闭合开关S 、S 1,将变阻器R 2滑片置于最下端,将变阻器R 1滑片从最下端向最上端移动;闭合开关S 、S 2,将变阻器R 2滑片由最下端逐渐向上移动至最上端。
两种情况电流表示数与电压表示数变化情况如图乙,下列说法正确的是( )
A .电源电压为6V
B .定值电阻R 0的阻值为10Ω
C .电路中消耗的最大功率为3. 6W
D .同时闭合三开关,将变阻器R 2滑片置于最上端,滑动变阻器R 1的取值范围为2. 5Ω~20Ω
【答案】ABD
【解析】
【分析】
【详解】
A .闭合开关S 、S 1,1R 与2R 串联,电流表测电路中的电流,电压表测1R 两端的电压,将变阻器R 2滑片置于最下端,则是将2R 的最大阻值连入了电路,将变阻器R 1滑片从最下端向最上端移动,1R 连入电路的电阻变小,则电路的总电阻变小,电源电压不变,电路中电流变大,根据I =U R
可知2R 两端电压变大,则电压表示数变小,由图乙电压随电流增大而减小的图像知,1R 阻值最大时,分压最大为3V ,因两滑动变阻器的最大阻值相等,所以电源电压为
U 电源=3V+3V=6V
由图像可知1R 阻值为0时,此时电路中的电流最大为0.3A ,两滑动变阻器的最大阻值相等,1R 与2R 的最大阻值为
1R 大=
6V 0.30A
=20Ω 故A 正确; B .闭合开关S 、S 2,0R 与2R 串联,电流表测电路中的电流,电压表测0R 两端的电压,将变阻器R 2滑片由最下端逐渐向上移动至最上端,2R 连入电路的电阻变小,则电路的总电阻变小,电源电压不变,电路中电流变大,根据I =U R
可知0R 两端电压变大,即电压表示数变小,由图乙电压随电流增大而增大的图像知,2R 阻值为0时,电路中电流最大为0.6A ,0R 两端电压最大为电源电压6V ,所以0R 的阻值为
0R =
U I 大=6V 0.6A
=10Ω 故B 正确。
C .只闭合开关S 、S 2时,电路的最大功率为
P 大=U I 大=6V 0.6A=3.6W
当闭合开关S 、1S 、2S 时,用电器并联,电路总电阻减小,电流增大,总功率肯定比
3.6W 大,故C 错误;
D .同时闭合三开关,将变阻器R 2滑片置于最上端,0R 与1R 并联,通过0R 的电流0.6A 不变,电流表的量程为0~3A ,通过1R 的最大电流
3A -0.6A=2.4A
1R 允许连入电路的最小电阻为
1R 小=6V 2.4A
=2.5Ω 由A 解析可知1R 的最大电阻为20Ω,电阻越大电流越小,电流表不会损坏,所以同时闭合三个开关,将变阻器R 2滑片置于最上端,滑动变阻器R 1的取值范围为2.5Ω~20Ω,故D 正确。
故选ABD 。
15.为了测出未知电阻R x 的阻值,某同学利用阻值已知的电阻R 0和一只电流表或电压表分别设计了如图所示的四种电路,其中可行的是(电源电压未知且不变)( ) A . B .
C
. D .
【答案】BD
【解析】
【详解】
A .开关S 1闭合,S 2断开时R 0和R x 串联,电流表可以测出通过R x 的电流I x ;S 2闭合时为R x 的简单电路,不能直接或间接测量出R x 的电压,所以不能求出R x 的电阻。
故A 不符合题意;
B .开关S 1闭合,S 2接1时电路为R 0的简单电路,电流表测电路中的电流,根据欧姆定律求出电源的电压;当S 2接2时电路为未知电阻R x 的简单电路,电流表测通过R x 的电流I x ,电压则为电源电压,根据欧姆定律求出电阻。
故B 符合题意;
C .开关S 1和S 2都闭合时,R 0被短路,电压表测量电源电压U ;只闭合S 1时,R 0和R x 串联,电压表仍测电源的电压,无法测出R x 两端的电压,所以不能求出R x 的电阻。
故C 不符合题意;
D .开关S 1和S 2都闭合时,R 0被短路,电压表测量电源电压U ;只闭合S 1时,R 0和R x 串联,电压表直接测量R x 两端的电压U x ,根据串联电路总电压等于各串联导体电压之和,求出定值电阻两端的电压:
U 0=U -U x ,
根据000
U I R =,求出通过定值电阻的电流。
根据串联电路电流处处相等,通过R x 电流等于通过定值电阻电流I x =I 0,根据x x x U R I =
求出电阻。
故D 符合题意。
故选BD 。
二、初中物理欧姆定律的实际应用问题
16.如图甲所示的电路中,电源电压不变,R 1为定值电阻。
闭合开关S ,将滑动变阻器R 2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R 1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,R 1与R 2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R 1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
12R 2,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 ,U 2=4V , 由U I R
=可得,R 2的阻值: 224V 20Ω0.2A
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:
1210.2A 4V 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R 1上,则有:
110.6A b U I R R ==⨯------②;
联立①②解得:R 1=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:
2
21120Ω10Ω22
R R '==⨯=, 则电流表的示数为: 12
6V 0.3A +10Ω10ΩU 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。
17.如图,电源电压恒为18V,R0标有“36Ω0.5A”字样,R1标有“10Ω1A”字样,滑动变阻器R的规格为“40Ω2A”,电流表的量程为“0-3A”,电压表的量程为“0-15V”,为保证电路安全,下列说法错误的是()
A.S、S3闭合,S1、S2都断开,调节滑动变阻器,电流表的变化范围是0.36A-1A
B.S、S3闭合,S1、S2都断开,滑动变阻器接入电路的阻值范围是8Ω-40Ω
C.S、S1、S2都闭合,S3断开时,滑动变阻器接入电路的阻值范围是7.2Ω-40Ω
D.S、S1、S2都闭合,S3断开时,滑动变阻器可接入电路的最小阻值为9Ω
【答案】D
【解析】
【分析】
(1)S、S3闭合,S1、S2都断开,电阻R1与滑动变阻器R串联,电压表测变阻器R两端的电压,电流表测电路中的电流;由电阻R1允许通过的最大电流,即为电路中的最大电流,根
据
U
R
I
=求出此时电路的总阻值,即可求出此时滑动变阻器接入的阻值,即为最小阻值;
当滑动变阻器的滑片移到最大阻值处时,根据串联电路电压的规律求出滑动变阻器两端的电压值,与电压表的最大量程比较,取其中较小的电压值;若较小电压值为滑动变阻两端
的电压值,则滑动变阻器可全部接入电路,再根据
U
I
R
=求出对应的电流,此时的电流即
为最小电流;若最小电压值为电压表的最大量程值,根据串联电路的电压规律求出电阻R1
两端的电压值,根据
U
I
R
=求出对应的电流,再根据
U
R
I
=求出此时滑动变阻器接入的阻
值,即为可接入的最大阻值;
(2)S、S1、S2都闭合,S3断开时,R0与滑动变阻器R并联,电流表测干路电流,而干路电流的最大值为电流表量程的最大值,根据并联电路的电流特点求出通过滑动变阻器R电流,再根据欧姆定律求出滑动变阻器接入电路中的电阻,即为可接入的最小阻值.
【详解】。