全国中考物理欧姆定律问题中考模拟和真题汇总及答案
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一、初中物理欧姆定律问题
1.如图所示的电路图,R1与R2都是定值电阻,R3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 V5示数的变化量与电流表示数的变化量比值不变
B.电压表 V4的变化量与电流表示数变化量的比值变大
C.电压表 V3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 V1、V2与电流表示数比值都不变,V3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V1测R1两端的电压,电压表V2测R2两端的电压,电压表V3测R3两端的电压,电压表V4测R1和R2两端的电压之和,电压表V5测R2和R3两端的电压之和,电流表测电路中的电流;
A.由以上分析知
U V5=U−U1=U−IR1,U V5′=U−U1′=U−I′R1
△U V5= U V5− U V5′= U−IR1−( U−I′R1)=(I′−I) R1=△I R1
即
U
V5
=R1
I
故该比值保持不变,故A正确;
B.同理可知
U V4= U−U1−U2 =U−IR1−IR2,U V3′=U−U1′− U2′ =U−I′R1−I′R2△U V4= U V4− U V4′= U−IR1−IR2−( U−I′R1−I′R2)=(I′−I) R1+(I′−I) R2=△I (R1+ R2)
即
U
V4
= R1+ R2
I
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 V3示数的变化量等于电压表 V4的变化量,则电压表V3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R1和R2
两端的电压变大,即电压表V l、V2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R1和R2两端的电压变大,V3等于电源电压减去R1和R2两端的电压,所以电压表V3
的示数变小,由R1=1
U
I
, R2=2
U
I
, R3=3
U
I
可知,电压表V1、V2与电流表示数之比不变,V3与电流表示数比值变小,故D错误。
故选A。
2.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S2,断开S1、S3时,灯泡和电阻R1串联接在电路中,灯泡的电阻大小是
()2
2
L
L
L
4V
10Ω
1.6W
U
R
P
===
根据欧姆定律可知,通过电阻R1电流大小是
1
L1
6V
0.2A
10Ω20Ω
U
I I
R R
====
++
即通过电阻R1电流是0.2A,A正确;
B.断开S2,闭合S1、S3时,只有滑动变阻器R2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
22max 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
(
)2
22min 2max 6V 1.2W 30ΩU 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 。
3.如图所示,电源电压不变,a 、b 、c 为电流表或电压表。
滑动变阻器最大阻值为R 3,先闭合S 1再闭合S 2,发现b 表和c 表的读数均有明显变化。
下列判断正确的是( )
A .a 表可能是电压表,也可能是电流表
B .若b 表是电流表,先闭合S 1,再闭合S 2,a 表读数变大
C .若b 表是电压表,闭合S 1断开S 2移动变阻器的滑片时,b 、c 两表示数变化量的比值不变
D .若R 1=R 2=R 3,则控制开关状态和滑片位置,得到电路最大功率为最小功率的4倍
【答案】CD
【解析】
【详解】
A .由题意可知,c 表应该是电流表,不能是电压表,否则整个电路没有电流;假设a 表是电流表,b 表是电流表,那么整个电路会短路,这样不符合题意,所以b 表不能是电流表,假设b 表是电压表,那么电流流过变阻器后,就不会再流过电阻R 1、R 2,而是流过下面的a 表,即使再闭合S 2,c 表的示数都不会变化,这与题意不符合,所以a 表不能是电流表,只能是电压表,A 错误;
B .若b 表是电流表,先闭合S 1,那么滑动变阻器就会被短路,电路只有电阻R 1接入,再闭合S 2,电路有电阻R 1、R 2并联接入,这样a 表的读数是不变的,都是电源电压的大小,B 错误;
C .若b 表是电压表,闭合S 1断开S 2,只有电阻R 1、R 3串联接入电路,移动变阻器的滑片时,假设从'3R 变到''3R 时,b 表的示数从''3U 到'
3U ,c 表的读数从''I 到'I ,可得到 ''31U U I R =-
''''31U U I R =-
b 表示数变化量是
()''''''331U U U I I R ∆=-=-
c 表示数变化量是
'''I I I ∆=-
那么b 、c 两表示数变化量的比值是 ()'''11'''I I R
U R I I I
-∆==-∆- 即这个比值大小不变,C 正确;
D .假设123R R R R ===,并且b 表是电压表,那么这个电路是电阻R 1、R 2并联后再和R 3串联,当R 3接入电路的电阻为零时,并且S 1、S 2都闭合时,R 1和R 2并联,电路中的总
电阻最小,根据2
U P R
=可知,电路的总功率最大,大小是 22222max 122U U U U U P R R R R R
=+=+= 当R 3接入电路的电阻最大时,并且S 1闭合,S 2断开时,R 1和R 3串联,这时电路的总电阻
最大,根据2
U P R
=可知,电路的总功率最小,大小是 22min
132U U P R R R
==+ 那么 22
max min
2::4:12U U P P R R == 即max min 4P P =,可得到电路最大功率为最小功率的4倍,D 正确。
4.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】
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 7.5Ω0.6A
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 2.5ΩR 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 4.5V 3V 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 10Ω0.3A 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.
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.
5.如图所示的四个电路,整个实验过程中电池的电压不变,R 已知,则不能测出R x 阻值的电路是( )
A .
B .
C .
D .
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】
A .当S 闭合S 1断开时,电路为R 的简单电路,电流表测电路电流,读出此时电流表示数I 1,则可由欧姆定律求出电源电压为I 1R ,当闭合开关S 、S 1,电路为R 与R x 并联电路,电流表测干路电流,R 所在支路不受影响,读出电流表示数为I 2,由并联分流及电压规律可求R x 电阻如下:
x 1x x 21
U I R R I I I =
=- 故A 不符合题意; B .闭合S 、S 1时,R x 被短路,电路为R 的简单电路,电压表测电源电压,读出示数为U 1,闭合S 断开S 1,电路为R 与R x 串联电路,电压表测R 两端电压,读出示数为U 2,由串联分压及电压之比等于电阻之比可求R x 阻值为:
x x 212
R R U U R U U U ==- 解得:
2x 12
U R R U U =
- 故B 不符合题意; C .当开关S 闭合后,电路为R 与R x 串联电路,电压表测R 两端电压,电流表测电路电流,由于不知道电源电压,则只能得到R x 电流,无法得到电压,无法测量其电阻大小,故C 符合题意;
D .闭合S 断开S 1时,电路为R 与R x 串联电路,读出电流表示数为I 1,闭合S 和S 1时,电
路为R x 简单电路,读出电流表示数I 2,由于电源电压不变,设电源电压为U ,则有:
1x ()U I R R =+
2x U I R =
解得: 1
x 21
I R R I I =
- 故D 不符合题意。
6.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。
7.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21
0.25U U A R R +=……………….① 120.412
U U A R R +=………………② 联立①②,将R 2=20Ω代入,解得 U=3V 。
故D 正确为答案.
8.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R 2的滑片P 向左滑动,下列说法正确的是( )
A .电压表V 1与电压表V 2的示数之和不变
B .电压表V 2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V 1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。
9.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R0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】
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0
00
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 。
10.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 =21
2
I I I -R 0
B .R x =20
1
I R I
C .R x =
20
12I R I I -
D .R x =
1
21
I I I -R 0 【答案】C 【解析】
【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
=20
12
I R I I - 故选C 。
11.两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 W
C .定值电阻的阻值为0.05Ω
D .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
20Ω0.3A
R 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。
12.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0.3~0.6A
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 5Ω1.25W
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 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 4.5V
9Ω0.5A
U 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 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 0.3A 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 。
13.如图甲是一个用电压表的示数反映温度变化的电路图,其中电源电压 U =4.5 V ,电压表量程为 0~3 V ,R 0是阻值为 200 Ω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。
闭合开关 S ,下列说法正确的是( )
A .环境温度越高,电压表的示数越小
B .电压表示数的变化范围 0~3V
C .此电路允许的最高环境温度为 80℃
D .环境温度越高,R 1 消耗的电功率越大 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】
由电路图可知,R 1与R 0串联,电压表测R 0两端的电压;
A .由图乙可知,环境温度越高时,热敏电阻R 1的阻值越小,电路中的总电阻越小,由
U
I R
=
可知,电路中的电流越大,由U IR =可知,R 0两端的电压越大,即电压表的示数越大,故A 错误;
B .由图乙可知,R 1与t 的关系为一次函数,设
1R kt b =+
把R 1=250Ω、t =20℃和R 1=200Ω、t =40℃代入可得
250Ω20k b =⨯+℃,200Ω40k b =⨯+℃
解得k =-2.5Ω/℃,b =300Ω,即
1( 2.5Ω/300R t =-⨯+℃)℃
当t =0℃时,热敏电阻的阻值R 1=300℃,因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,所以,电路中的电流
101 4.5V
=0.009A 200Ω+300Ω
U I R R =+=
此时电压表的示数
0100.009A 200Ω 1.8V U I R ==⨯=
所以,电压表示数的变化范围为1.8V ~3V ,故B 错误;
C .当电压表的示数'
03V U =时,热敏电阻的阻值最小,测量的环境温度最高,因串联电
路中各处的电流相等,所以,此时电路中的电流
'0203V =0.015A 200Ω
U I R ==
因串联电路中总电压等于各分电压之和,所以,此时热敏电阻两端的电压
10 4.5V-3V=1.5V U U U '
=-=
则此时热敏电阻的阻值
112 1.5V
=100Ω0.015A
U R I '=
= 由图像可知,此电路允许的最高环境温度为80℃,故C 正确; D .热敏电阻的阻值为R 1时,电路中的电流
01
U
I R R =
+
R 1消耗的电功率
()()2222
2
111222222
001100110101010101111
(2244)U U U U U P I R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R ======++-++++-+
当R 1=R 0=200Ω时,热敏电阻消耗的电功率最大,因环境温度升高时,热敏电阻的阻值从300Ω减小到100Ω,所以,R 1消耗的电功率先增大后减小,故D 错误。
故选C 。
14.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;
③ 只闭合开关 S 、S 1,为保证电路安全,根据2
U P R
=可知,当1R 的电压最小时,其功率
也最小,当1
R 的电压最大时,其功率也最大,即滑动变阻器R 接入电路的阻值范围是40Ω时,电压表的示数最小,由分压原理可知,此时R 的电压为1R 电压的4倍,由串联电路电压规律可知,1R 的最小电压是
1min 1
6V 1.2V 5
U =⨯=
这时定值电阻1R 的最小功率是
()2
2
1min
1min
1 1.2V 0.144W 10Ω
U P R === 电压表的示数最大为3V ,这时定值电阻1R 的最大功率是
()2
2
V
1max
13V 0.9W 10Ω
U P R === 所以定值电阻1R 的功率变化范围是0.144W~0.9 W ,③ 正确;
④ 只闭合开关 S 、S 2,则2R 与变阻器串联,电流表测电路的电流,电压表测2R 的电压,滑动变阻器的滑片分别在B 端和中点时,R 消耗的功率之比为8:9,根据2P I R =可知
()2212892R I R I ⎛⎫=
⎪⎝⎭
:: 解得122:3I I =:;根据电压不变时,电流与电阻成反比,可知
22
122
R R I R I R +=+
解得220ΩR =,④ 错误。
故选B 。
15.如图电路,电源两端电压为4.5V 且保持不变.电阻R 1为10Ω,滑动变阻器R 2的铭牌上标有“20Ω 1A”的字样,电流表的量程为0~0.6A,两个电压表的量程均为0~3V,在保证电路安全的条件下,下列说法中正确的是( )
A .定值电阻R 1的最大功率为3.6W
B .电流表A 的示数变化范围为0.15A~0.45A
C .滑动变阻器的最小功率为0.45W
D .滑动变阻器R 2的阻值取值范围为0Ω~20Ω 【答案】C 【解析】 【详解】
A .从图中可以看到,这是一个串联电路,电阻R 1和滑动变阻器R 2串联在一起,电压表V 1测的是电阻R 1两端的电压,电压表V 2测的是滑动变阻器R 2接入电路中电阻两端电压,要求定值电阻R 1的最大功率,那么需要定值电阻R 1两端的电压最大,由题意可知,当R 1两端的电压是3V 时,电压表V 1的量程没有超出,流过R 1的电流为
1113V ==0.3A 10Ω
U I R =
此电流大小没有超过电流表的量程,也没有超过滑动变阻器R 2的最大电流,那么滑动变阻器R 2两端的电压为
21 4.5V 3V 1.5V U U U =-=-=
这个电压大小也没有超过电压表V 2的量程,所以当R 1两端的电压是3V 时能够保证电路安全,此时定值电阻R 1的最大功率为
()2
21113V 0.9W 10Ω
U P R === A 错误;
B .当电流表的示数最小时,电路中电阻最大,滑动变阻器R 2接入电路中电阻最大,即
220ΩR =,电路中的电流大小为
12 4.5V 0.15A 10Ω20Ω
U I R R =
==++
这个电流大小没有超过滑动变阻器R 2的最大电流,也没有超过电流表的量程,此时R 1两端的电压是
1R 10.15A 10Ω 1.5V U IR ==⨯=
R 2两端电压为
21R R - 4.5V -1.5V 3V U U U ===
这也没有超过两电压表的量程,所以电路中的电流最小可以为0.15A ; 当电流表的示数最大时,假设0.45A I =,此时R 1两端的电压是
1R 10.45A 10Ω 4.5V U IR ==⨯=
这个电压大小超过了电压表的量程,所以0.45A I ≠,所以电流表A 的示数变化范围不为0.15A~0.45A ,B 错误;
CD .当滑动变阻器R 2的电阻最小时,此时电路中电流最大,R 1两端的电压最大,只能是3V ,由上述可知0.3A I =,R 2两端的电压为2R 1.5V U =,R 2的最小值为
2
R 2 1.5V
5Ω0.3A
U R I
=
=
=。