2020-2021全国备战中考物理欧姆定律问题备战中考真题汇总及答案
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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。
2.小丽设计了如图所示的简易电子距离测量仪,R是一根粗细均匀的电阻丝,其每厘米长的电阻为0.5 Ω,电路各部分均接触良好.物体M只能在导轨上做直线运动,并带动与之
相连的金属滑片P 移动,电压表示数可反映物体M 移动的距离.开始测量前,将金属滑片P 置于电阻丝中点,此时电压表和电流表示数分别为1.5 V 和0.2 A .由此可知
A .电阻丝的总电阻为7.5 Ω
B .当电压表示数为2 V 时,物体M 向左移动了5 cm
C .当电压表示数为1 V 时,物体M 向左移动了5 m
D .若开始测量前,将金属滑片P 置于电阻丝某端点,可测量的最大距离30 cm
【答案】BD
【解析】
【分析】
滑片移动时,电阻丝接入电路的电阻不变,一直等于其总电阻,所以电流表示数保持0.2A 不变,但由于与电压表并联的那部分电阻丝的长度变化,所以电压表的示数改变,滑片向左移动时,电压表示数变大,向右移动时,示数变小。
【详解】
A .滑片在中点时,电压表测量的是一半电阻丝分得的电压,其阻值为
1.5V '7.50.2A
U R I ===Ω 则电阻丝的总电阻为15Ω,所以A 错;
B .当电压表示数为2 V 时,比滑片在中点时增大了0.5V ,则与电压表并联的电阻增大了
110.5V =2.5Ω0.2A
U R I =
= 电阻丝的长度增加了 2.5Ω=
=5cm 0.5Ω/cm l ∆ 所以物体M 向左移动了5 cm ,B 对;
C .当电压表示数为1 V 时,比滑片在中点时减小了0.5V ,则与电压表并联的电阻减小了
2.5Ω,电阻丝的长度减小了5cm ,所以物体M 向右移动了5 cm ,C 错;
D .若开始测量前,如果将金属滑片P 置于电阻丝的左端,电压表测的是整根电阻丝的电压,所以可测量的最大距离是
max 15Ω=
=30cm 0.5Ω/cm
l D 对。
故选BD 。
3.如图所示,电源电压保持不变,R 1、R 2为定值电阻,闭合开关S ,将滑动变阻器的滑片
P 向左滑动一段距离,下列判断正确的是( )
A .电压表V 1的示数一定变大
B .定值电阻R 1与R 2消耗的电功率之和一定变小
C .电压表V 1示数的变化的大小小于电压表V 2示数的变化的大小
D .电压表V 1示数的变化的大小与电流表示数的变化的大小的比值不变
【答案】ABD
【解析】
【分析】
【详解】
实物图转化为电路图,如下图所示;从电路图可以看到,这是一个串联电路,滑动变阻器、定值电阻R 1、R 2串联接在电路中,电压表V 1测的是滑动变阻器的电压,电压表V 2测的是定值电阻R 1和R 2的电压之和;
A .闭合开关S ,将滑动变阻器的滑片P 向左滑动一段距离,电路中的总电阻变大,电流变小,根据U IR =可知,定值电阻R 1、R 2的总阻值大小不变,那么它们两端的电压在变小,根据串联电路的电压规律可知,滑动变阻器的电压在变大,即电压表V 1的示数在变大,A 正确;
B .由上述可知,定值电阻R 1与R 2的总阻值之和是不变的,其电流在变小,根据2P I R =可知,定值电阻R 1与R 2消耗的电功率之和一定变小,B 正确;
C .这是一个串联电路,电压表V 1的示数与电压表V 2示数之和等于电源电压的大小,电源电压大小不变,那么在将滑动变阻器的滑片P 向左滑动一段距离过程中,电压表V 1的示数增加量等于电压表V 2示数的减小量,即电压表V 1示数的变化的大小等于电压表V 2示数的变化的大小,不是小于,C 错误;
D .电压表V 1示数的变化的大小等于电压表V 2示数的变化的大小,根据U IR =可知
()()''12221212--U U U U I R R I R R ∆=∆==++
那么
2211
2'-U U U R R I I I I
∆∆∆+===∆∆ 由于定值电阻R 1与R 2的总阻值之和是不变的,即12R R +大小不变,那么
1U I
∆∆大小不变,即电压表V 1示数的变化的大小与电流表示数的变化的大小的比值不变;D 正确。
故选ABD 。
4.在图甲所示的电路中,电源电压不变,R 0为定值电阻,滑动变阻器的滑片P 从a 端移到b 端的过程中,电压表与电流表示数的变化规律如图乙所示。
下列说法正确的是( )
A .电源电压为4.0V
B .定值电阻R 0的阻值为8Ω
C .滑动变阻器的调节范围为0﹣20Ω
D .当滑片P 位于b 端时,电路的总功率最大
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】
电路为定值电阻与滑动变阻器串联电路,电压表测量滑动变阻器两端电压,当滑片P 位于a 端时,滑动变阻器接入阻值为0Ω,电路为定值电阻简单电路,则电压表示数为0V ,由乙图可知此时电流为0.6A ,则由欧姆定律可求电源电压为
U =I 1R 0=0.6A×R 0
当滑片P 位于b 端时,滑动变阻器全部接入电路,由串联分压可知此时对应电压最大,由乙图可知此时电压表示数为4V ,电流表示数为0.2A ,则可求滑动变阻器最大阻值及电源电压为
24V ==200.2A
U R I =Ω滑滑 U =U 0+U 滑=0.2A×R 0+4V
联立求解可得电源电压为6V ,电阻R 0阻值为10Ω,由于电源电压不变,则由 2
U P R =可知,当电路电阻最小时,电路总功率最大,即滑片位于a 端,综合可知,故选C 。
5.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A1、A2的示数都变大
B.电流表A1的示数与电流表A2的示数之差保持不变
C.电流表A1示数变大,电流表A2和电压表V的示数不变
D.电流表A2示数变大,电流表A1和电压表V的示数不变
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】
因为R1和R2组成的是一个并联电路,电压表测量的是R2两端的电压,故U1=U2=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A2测量的是通过定值电阻R2的
电流,U2不变,R2不变,由公式I=可知,电流表A2的示数保持不变;电流表A1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A1的示数变大;电流表
A2的示数保持不变,电流表A1的示数与电流表A2的示数之差变大.A、B和D不符合题意.
故选 C.
6.如图甲所示的电路中,电源电压不变,小灯泡L上标有“6V”字样,通过灯泡L的电流与电压关系如图像所示,电压表选择0~15V的量程,电流表选择0~3A的量程。
闭合开关S,断开S1和S2,滑动变阻器的滑片在某处时,电流表的示数为0.4A;变阻器的滑片滑到另一处时,电压表的示数由8V变化到4V,电流表的示数变化了0.4A,已知R1:R2=1:4,R2为滑动变阻器的最大阻值。
在保证各电路元件安全工作的情况下,则下列结果中不正确的是()
A .R 1的阻值为5Ω
B .电源的电压为11V
C .整个电路的最大电功率是11W
D .整个电路的最小电功率是4.4W
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】 A .闭合开关S ,断开S 1和S 2时,灯泡L 与定值电阻R 1、滑动变阻器R 2串联,电压表测R 2两端的电压,电流表测电路中的电流,因串联电路中电阻越大分得的电压越大,所以,电压表的示数由U 2′=8V 变化到U 2″=4V 时,接入电路中的电阻变小,电路中的电流变大,则两种情况下电路中的电流分别为:I ′=0.4A ,
I ″=0.4A+0.4A=0.8A ,
由图象可知,两种情况情况下灯泡两端的电压分别为'L U =1V ,''L U =3V ,因串联电路中总电压等于各分电压之和,所以,电源的电压:
U = 'L U +I ′R 1+'
2U =1V+0.4A ×R 1+8V ,
U = ''L U +I ″R 1+ ''2U =3V+0.8A ×R 1+4V ,
因电源的电压不变,所以,
1V+0.4A ×R 1+8V=3V+0.8A ×R 1+4V ,
解得:
R 1=5Ω,
故A 正确,不符合题意;
B .电源的电压:
'L U +I ′R 1+ '2U =1V+0.4A ×5Ω+8V=11V , 故B 正确,不符合题意;
C .当开关S 、S 2闭合,断开S 2时,电路为R 2的简单电路,因电源的电压小于电压表的量程,所以,当调节滑动变阻器的滑片使电流表的示数I 大=3A 时,电路消耗的电功率最大,则:
P 大=UI 大=11V ×3A=33W ,
故C 错误,符合题意;
D .当闭合开关S ,断开S 1和S 2,且滑动变阻器接入电路中的电阻最大时,电路中的电功
率最小,则电源的电压:
U L小+I小(R1+ R2)= U L小+I小(R1+4 R1)= U L小+ I小×5 R1
11V= U L小+ I小×25Ω,
由图象可知,当I小=0.4A,U L小=1V符合,则电路的最小电功率:
P小=UI小=11V×0.4A=4.4W,
故D正确,不符合题意。
故选C。
7.如图的电路中,电路元件及连接均完好,电源电压恒为6V,小灯泡L1、L2和L3各自正常工作时流过的电流均为0.5A,下列说法正确的是()
A.开关S1和S2断开,电压表的示数为6V,再闭合S2,电压表示数变小
B.开关S1和S2断开,电流表A1测L2的电流,再闭合S2,A1仍测L2的电流
C.先闭合开关S2,再闭合开关S1,电流表A1示数不变,A2示数变大
D.开关S1和S2闭合,有电流流过的灯泡恰好都正常发光,电流表A1的示数为1.5A
【答案】B
【解析】
【详解】
A.从实物图可以看到,当开关S1和S2断开时,只有灯泡L2和L3串联接入电路,电压表测的是电源电压,示数为6V;再闭合S2时,L3被短路,只有灯泡L2接入电路,电压表测的是电源电压,示数不变;A错误;
B.开关S1和S2断开,只有灯泡L2和L3串联接入电路,电流表A1是测L2的电流,再闭合S2,只有灯泡L2接入电路,A1仍测L2的电流,B正确;
C.先闭合开关S2,电流表A1只测L2的电流,A2所在支路断路,示数为零;再闭合开关
S1,电流表A1测L1和L2的总电流,即电流表A1示数变大,A2测L2的电流,示数变大;C 错误;
D.开关S1和S2闭合,有电流流过的灯泡恰好都正常发光,这时只有L1、L2并联接入电路,流过它们的电流都是0.5A,电流表A1测的是总电流,大小为1.0A,D错误。
8.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R 2上向右任意移动
B .电流表A 1示数不变,A 2示数变小
C .电压表V 示数与电流表A 2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R 2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,1R 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1R 的电流大小不变,即电流表A 1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A 2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A 2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A 2示数在变大,那么电压表V 示数与电流表A 2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
'22
2'22U U P P P R R ∆=-=- 整个电路电功率变化的量为
22
'
''121222U 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。
9.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+I2=
1
U R +I2=
10V
12Ω
+1.25A=0.83A+1.25A=2.08A
故B错误;
10.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.
11.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
1 1
10.8W
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
2
2
2
0.5W
0.1A
5V
P
I
U
===
设电源电压是U电源,可以得到关系式
1
0.4A2V
R U
⋅+=
电源
1
0.1A5V
R U
⋅+=
电源
解得110Ω
R=、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
2
5V
50Ω
0.5W
R==
当R2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
()2
2
max
1
6V
3.6W
10Ω
U
P
R
===
电源
D错误。
故选C。
12.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。
13.如图所示,电源电压和灯泡电阻不变,当闭合开关S2和S3,断开S1,灯泡L正常发光;当闭合开关S1和S3,断开S2,电压表示数为6V,电流表示数为1.6A;当只闭合开关
S2时,灯泡L消耗的实际功率为其额定功率的1
9
,R1与R2消耗的功率之比为3∶1,下列
说法正确的是()
A.电源电压为10V
B.灯泡L的额定功率为3.6W
C.R2的阻值为15Ω
D.当只闭合S2时,R1的电功率为1.2W 【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】
A .当闭合开关S 1和S 3,断开S 2时,电阻R 1与R 2并联,电流表测干路电流,电压表测电源电压,即电源电压为6V ,故A 错误;
BCD .当只闭合开关S 2时,电阻R 1、R 2与灯泡串联,电压表测R 1两端的电压,由R 1与R 2消耗的功率之比为3∶1,根据2P I R =可知,R 1与R 2之比为3∶1,即R 1=3R 2;则电阻R 1与R 2并联时的电流之比为1∶3,根据并联电路的电流规律可知
12113 1.6A I I I I I =+=+=
解得:10.4A I =,2 1.2A I =;根据欧姆定律可知,R 1与R 2的阻值分别为
116V 15Ω0.4A U R I =
==,226V 5Ω1.2A
U R I === 当闭合开关S 2和S 3,断开S 1时,电路为灯泡的简单电路,此时灯泡L 正常发光,则灯泡L
的额定电压为6V ;又灯泡L 消耗的实际功率为其额定功率的19,根据2
U P R
=可知,灯泡
L 的实际电压为额定电压的
1
3
,即实际电压为 11
6V 2V 33
U U ==⨯=额实
根据串联电路的电压规律可知,R 1与R 2的总电压为
6V 2V 4V U U U =-=-=总实
此时电路中的电流为
124V
0.2A 15Ω5Ω
U I R R '=
==++总
则灯泡L 的额定功率为
9992V 0.2A 3.6W P P U I '===⨯⨯=额实实
当只闭合S 2时,R 1的电功率为
()2
21
10.2A 15Ω0.6W P I R '==⨯= 故B 正确,CD 错误; 故选B 。
14.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 V
B .R 1的阻值为20Ω
C .R 2接入电路的最小阻值为2Ω
D .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 2V
P I U =
==最小
最小 根据U
I 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U
I R
=
可得R 1的阻值 112V
10Ω0.2A
U 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
6V
12Ω0.5A
U 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
()()2
2222116V 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
()2
2
216V 0.5A 10Ω0.5A 0.5W P UI I R =-=⨯-⨯=最小最大最大
故D 错误。
故选C 。
15.如图所示的电路图,R 1与 R 2 都是定值电阻,R 3 是一个滑动变阻器,当开关闭合后,滑动变阻器的滑片 P 向左滑动时,以下说法中正确的是( )
A .电压表 V 5 示数的变化量与电流表示数的变化量比值不变
B .电压表 V 4 的变化量与电流表示数变化量的比值变大
C .电压表 V 3 示数的变化量与电流表示数的变化量比值变小
D .电流表示数变大,表 V 1、V 2 与电流表示数比值都不变,V 3与电流表示数比值变大 【答案】A 【解析】 【分析】 【详解】
闭合开关S 后,三电阻串联,电压表V 1测R 1两端的电压,电压表V 2测R 2两端的电压,电压表V 3测R 3两端的电压, 电压表V 4测R 1和R 2两端的电压之和,电压表V 5测R 2和R 3两端的电压之和,电流表测电路中的电流; A .由以上分析知
U V5=U −U 1=U −IR 1,U V5′=U −U 1′=U −I ′R 1 △U V5= U V5− U V5′= U −IR 1−( U −I ′R 1)=(I ′−I ) R 1=△I R 1
即
V5
U I
=R 1 故该比值保持不变,故A 正确; B .同理可知
U V4= U−U 1−U 2 =U −IR 1−IR 2,U V3′=U −U 1′− U 2′ =U −I ′R 1−I ′R 2
△U V4= U V4− U V4′= U −IR 1−IR 2−( U −I ′R 1−I ′R 2)=(I ′−I ) R 1+(I ′−I ) R 2=△I (R 1+ R 2) 即
V4
U I
= R 1+ R 2 故该比值保持不变,故B 错误;
C .电源电压U = U V4+ U V3,故电压表 V 3 示数的变化量等于电压表 V 4 的变化量,则电压表 V 3 示数的变化量与电流表示数的变化量比值不变,故C 错误;
D .滑动变阻器的滑片 P 向左滑动时,接入电路中的电阻变小,电路中的总电阻变小,由I =
U
R
可知,电路中的电流变大,即电流表A 的示数变大,由U =IR 可知,定值电阻R 1和R 2两端的电压变大,即电压表V l 、V 2的示数变大;因为串联电路中的总电压等于各分电压之和,且R 1和R 2两端的电压变大,V 3等于电源电压减去R 1和R 2两端的电压,所以电压表V 3的示数变小,由R 1=
1U I , R 2=2U
I , R 3=3U I
可知,电压表V 1、V 2与电流表示数之比不变,V 3与电流表示数比值变小,故D 错误。
故选A 。
16.图为复杂电路的一部分,电阻R 1、R 2、R 3的阻值之比为1:2:3,通过这三个电阻的电流之比为4:1:2.则电流表A 1、A 2的示数之比为( )
A .1:1
B .2:1
C .3:1
D .4:1
【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】
三个电阻R 1、R 2、R 3的电流之比为4:1:2,设比例中的每一份为1A ,则I 1=4A ,I 2=1A ,I 3=2A ;电阻R 1、R 2、R 3的阻值之比为1:2:3,设比例中的每一份为1Ω,则R 1=1Ω,R 2=2Ω,R 3=3Ω;根据欧姆定律U IR =可得:三个电阻两端电压分别为:U 1=4V ,U 2=2V ,U 3=6V ;又因为R 1与R 2的左端电势相等,可知只有当R 1与R 2的电流反向时,才能使R 3两端的电压等于6V ,故画出电流可能的流向,有两种情况,如图所示:
因所有进入某节点的电流的总和等于所有离开这节点的电流的总和,则: 图1中
113A 4A+2A=6A I I =+= 232A 2A+1A=3A I I =+=
故流过A 1、A 2的示数之比为2:1; 图2中
113A 4A+2A=6A I I =+= 232A 2A+1A=3A I I =+=
故流过A 1、A 2的示数之比仍为2:1; 故A 、C 、D 不符合题意,B 符合题意。
故选B 。
17.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
011R R R =+总
当开关S 、S 2闭合,S 1断开时,电阻R 0与R 2串联,同理
022R R R =+总
因为12R R >,所以12R R >总总,因为电源电压不变,所以根据欧姆定律可得
210.4A I I >=
因为开关S 、S 2闭合,S 1断开时,电路中的电流变大,那么R 0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,R 2两端的电压变小,即
216V U U <=
所以
1226V 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 。
18.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10Ω A .① ② B .① ③
C .② ④
D .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 10Ω10Ω
I =
=<+
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;。