中考物理《欧姆定律的计算问题的综合》专项训练附答案
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一、欧姆定律的计算问题难题易错题
1.如图所示的电路中,电源电压保持不变,定值电阻R 2=3Ω,滑动变阻器的最大阻值为R 。
将滑动变阻器的滑片P 移至右端,只闭合开关S 1,电压表V 1示数为U 1,电压表V 2的示数为U 2,电流表A 的示数为0.4A ;再将滑动变阻器的滑片P 置于左端时,电压表V 1示数为U 1′,电压表V 2示数为U 2′。
已知U 1:U 1′=2:1,U 2:U 2′=1:3,以下说法不正确的是( )
A .R 的电阻为10Ω
B .当开关都闭合,电路消耗的最小功率为30W
C .电源电压为6V
D .只闭合开关S 1时,电路消耗的最大功率为7.2W
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】
将滑动变阻器的滑片P 移至右端接入阻值最大,只闭合开关S 1时,三个电阻串联,电压表V 1测量电阻R 与定值电阻R 1两端电压,电压表V 2测量定值电阻R 2两端电压,电流表测量电路电流,此时
111()U R R I =+
2213Ω0.4A 1.2V U R I ==⨯=
且
012U U U =+
再将滑动变阻器的滑片P 置于左端时接入阻值为零,此时
112U R I '=
222U R I '=
且
012U U U ''=+
已知U 1:U 1′=2:1,U 2:U 2′=1:3,联立可得
11212232
U U U U U U ''+=+=+
U 1:U 2=4:1
则电源电压为
012255 1.2V 6V U U U U =+==⨯=
1244 1.2V 4.8V U U ==⨯=
故C 正确,C 不符合题意;
滑片P 置于左端时电路电流为
2222233 1.2V 1.2A 3Ω
U U I R R '⨯==== 即定值电阻R 1为
1212222 1.2V 2Ω1.2A
U U R I I '⨯=
=== 则滑动变阻器的最大阻值为 111111 4.8V 2Ω10Ω0.4A
U U R R R I I =-=-=-= 故A 正确,A 不符合题意;
只闭合开关S 1时,由P=UI 可知当滑片P 置于左端时接入阻值为零时,电路消耗功率最大,为
26V 1.2A 7.2W P UI ===⨯
故D 正确,D 不符合题意;
当开关都闭合时,三个电阻并联,电路消耗功率为
2212
2
R R U U P R U '=++ 可知,当滑动变阻器的滑片P 移至右端接入阻值最大时,电路功率最小,为
222
6V 6V 6V 10Ω3()()()Ω2Ω
33.6W P '=++= 故B 错误,B 符合题意。
故选B 。
2.如图所示的电路中,S 1 闭合 S 2 断开时,甲、乙是电流表,I 甲︰I 乙=1︰4,此时电路的总功率为 P 1;当 S 1、S 2 都闭合时,甲、乙是电压表,此时电路的总功率为 P 2,则下列说法正确的是( )
A .电阻大小之比 R 1︰R 2=3︰1
B .当 S 1 闭合、S 2 断开时,通过 R 1 和 R 2 电流之比为 I 1︰I 2=3︰1
C .S 1、S 2 闭合时,甲乙电压表示数之比 U 甲︰U 乙=3︰1
D .总功率之比 P 1︰P 2=16︰3
【答案】BD
【解析】
【详解】
由图可知,当S 1闭合、S 2断开时,甲、乙是电流表,R 1、R 2并联,甲电流表测的是R 2支路电流,乙电流表测的是干路电流,则I 甲=I 2,I 乙=I 1+I 2,由题知I 甲:I 乙=1:4,即
21214I I I +=:():
解得I 1:I 2=3:1,故B 正确;
并联电路各支路两端的电压相等,即12U U U ==,根据欧姆定律可得电阻之比
122112
13U U R R I I I I =
==:::: 故A 错误; 当S 1、S 2都闭合时,甲、乙两表都是电压表,R 1、R 2串联,甲电压表测电源的电压,乙电压表测R 2两端的电压,串联电路中电流处处相等,根据欧姆定律得,甲电压表的示数
12U I R R '=+甲()
乙电压表的示数:2U IR '=乙,所以
12212213343U U I R R IR R R R ''=+=+=+=甲乙:():():()::
故C 错误;
前后两次的总功率分别为
22
12
1=R P U U R + 2
212
U P R R =+ 所以
222
221212121212
1313163U U U P P R R R R R R R R =+=+=+⨯=+:():():():():
故D 正确。
故选BD 。
3.定值电阻R 1标有“10Ω 2A”,R 2标有“20Ω 1.5A”的字样。
则以下说法正确的是( ) A .若将两只电阻串联使用,则允许通过电阻的最大电流为2A
B .若将两只电阻串联使用,允许加在它们两端总电压的最大值是45V
C .若将两只电阻并联使用,则干路允许通过的电流最大值是3A
D .若将两只电阻并联使用,电路允许的总电功率最大值是60W
【答案】BCD
【解析】
【分析】
【详解】
A .定值电阻R 1允许通过的最大电流为2A ,R 2允许通过的最大电流为1.5A ,根据串联电路中电流处处相等,为不损坏定值电阻,则允许通过电阻的最大电流为1.5A ,故A 错误;
B .由A 解析知,允许通过电阻的最大电流为1.5A ,根据I =
U R
可得加在它们两端总电压的最大值为 U 大=I R ⨯大总=1.5A ⨯(10Ω+20Ω)=45V
故B 正确;
C .由定值电阻1R 、2R 的铭牌可知,加在它们两端的最大电压分别为
1U =11I R ⨯=2A ⨯10Ω=20V ,2U =22I R ⨯=1.5A ⨯20Ω=30V
根据并联电路中各用电器两端电压相等,可知它们两端的电压最大为20V ,则通过定值电阻1R 的电流为2A ,通过定值电阻2R 的电流为
'2I =
12U R =20V 20Ω
=1A 干路允许通过的电流最大值为 I 并大=2A+1A=3A
故C 正确;
D .若将两只电阻并联使用,电路允许的总电功率最大值为
P 大=1U I 并大=20V ⨯3A=60W
故D 正确。
故选BCD 。
4.如图所示,电源电压6V 保持不变,定值电阻R 1标有“10 Ω 0.5 A”字样;滑动变阻器R 2标有“20 Ω 1 A”字样,电流表量程为0~0.6 A ,电压表量程为0~3 V ,闭合开关S ,下列做法能够保证电路安全的是 ( )
A .电路中电流不超过0.6 A
B .R 1两端电压不超过5V
C .滑动变阻器连入电路的阻值在2~10Ω范围内变化
D .电路的总功率在1.8~3 W 范围内变化
【答案】BCD
【解析】
【详解】
由电路图可知,R 1与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。
A .当电压表的示数U 2=3V 时,电路中的电流为
12min 116V 3V 0.3A 10Ω
U U U I R R --====, 因串联电路中各处的电流相等,且R 1允许通过的最大电流为0.5A ,电流表的量程为0~0.6A ,滑动变阻器允许通过的最大电流为1A ,所以最大电流为0.5A ,故A 不符合题意; B .R 1两端的电压最大:
110.5A 10Ω5V U I R ==⨯=大大,
故B 符合题意;
C .电路中的最大电流I 大=0.5A ,此时滑动变阻器接入电路中的电阻最小,电路消耗的总功率最大,电路中的总电阻:
6V 12Ω0.5A
U R I ===大, 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:
2112Ω10Ω2ΩR R R =-=-=小,
当电压表的示数U 2=3V 时,滑动变阻器接入电路中的电阻最大为:
min 3V 10Ω0.3A
U R I ===滑滑, 则滑动变阻器R 2接入电路的阻值允许变化范围可以为2Ω~10Ω,故C 符合题意; D .电路消耗的最大功率:
6V 0.5A 3W P UI ==⨯=大大;
当电压表的示数U 2=3V 时,滑动变阻器接入电路中的电阻最大,电路中的电流最小,电路消耗的总功率最小,电路消耗的最小功率:
6V 0.3A 1.8W P UI ==⨯=小小,
所以,电路消耗总功率允许的变化范围可以为1.8W ~3W ,故D 符合题意。
5.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 。
6.如图所示电路,当S 闭合后,电压表1V 的示数为4V ,电压表2V 的示数为6V ,电流表A 的示数为1A ,将R 1、R 2对换位置后,1V 、2V 、A 三只表的示数均不变,则( )
A .通过三只电阻R 1、R 2、R 3的电流之和是1A
B . R 1的电阻值是2Ω
C .电源电压 =10V U
D . R 2两端的电压为3V
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】
A .由电路图知,三个电阻串联,所以串联电路中电流处处相等,故A 不符合题意;
B .由题意可得,电压表1V 测R 1、R 2的总电阻,电压表2V 测R 2、R 3的总电阻,故
1124V 4Ω1A U R R I +=
== 2236V 6Ω1A
U R R I +=== 将R 1和R 2对换位置后,电流表、电压表示数均不变,说明
12R R =
则
122ΩR R ==
34ΩR =
故B 符合题意;
C .电源电压
()1231A (2Ω2Ω4Ω)8V U IR I R R R ==++=⨯++=
故C 不符合题意;
D .R 2两端的电压
221A 2Ω2V U IR ==⨯=
故D 不符合题意。
故选B 。
7.如图所示电路,电源电压为9V 保持不变,滑片P 由A 点滑到B 点时(图中未标出),电压表的示数由6V 变为3V ,电流表的示数变化了0.3A 。
关于变阻器接入电路的阻值R A 和
R B 的大小关系、定值电阻R 0的电功率变化量△P 0,下列选项正确的是( )
A .R A >R
B 、△P 0=2.7W
B .R A >R B 、△P 0=1.9W
C .R A <R B 、△P 0=2.7W
D .R A <R B 、△P 0=0.9W
【答案】A
【解析】
【详解】 滑片P 由A 点滑到B 点时,电压表的示数由6V 变为3V ,滑动变阻器接入电路中的阻值两端的电压变小,那么根据串联电路电压规律可知,定值电阻R 0的两端电压变大,根据欧姆定律U I R
=可知,流过定值电阻R 0的电流变大,根据串联电路电流规律可知,流过滑动变阻器的电流也变大,根据欧姆定律的变换式U R I =
可知,滑动变阻器接入电路中的阻值变小,那么R A >R B ;设滑片P 在A 点时电路的电流是A I ,滑到B 点时电路的电流是
0.3A B A I I =+
滑片P 在A 点时,电压表的示数是6V ,定值电阻R 0的电压是3V ,那么电路中的电流是0
3V A I R =,滑片P 在B 点时,电压表的示数是3V ,定值电阻R 0的电压是6V ,那么电路中的电流是0
6V B I R =
,可以得到 006V 3V 0.3A R R =+ 化简计算可得010ΩR =;由题意可知定值电阻R 0的电功率变化量△P 0是
()()22
220006V 3V --- 2.7W 10Ω10ΩB A B A U U P P P R R ∆==== 故选A 。
8.如图甲所示电路,电源电压保持不变,闭合开关 S ,当滑动变阻器的滑片 P 从右端滑到左端的过程中, R 1、R 2的 I -U 关系图象如图乙所示。
则下列判断不正确的是( )
A .A 图线是电阻 R 2 的 I -U 关系图象
B .电源电压为 18V
C .R 1 的阻值是20Ω
D .滑动变阻器 R 2的最大阻值为30Ω
【答案】D
【解析】
【详解】
A .由电路图可知,R 1与R 2串联,电压表V 1测R 1两端的电压,V 2测R 2两端的电压,电流表测电路中的电流。
当滑动变阻器接入电路中的电阻为0时,电路中的电流最大,R 1两端的电压最大,R 2两端的电压为0;由图象可知,A 为滑动变阻器R 2的U −I 关系图象,
B 为电阻R 1的U −I 图象,故A 正确,不符合题意;
B .当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时,电路中的电流最小;由U −I 图象可知,电路中的最小电流I =0.2A ,R 1两端的电压U 1=4V ,R 2两端的电压U 2=14V ,因串联电路中总电压等于各分电压之和,所以,电源电压:
U =U 1+U 2=14V+4V=18V
故B 正确,不符合题意;
C .由I =U R
可得,定值电阻R 1的阻值 R 1=1U I =4V 0.2A
=20Ω 故C 正确,不符合题意;
D .由I =U R
可得,滑动变阻器的最大阻值: R 2=2U I =14V 0.2A
=70Ω 故D 错误,符合题意。
9.如图所示,电源电压保持不变,只闭合开关S 1时,电压表V 的示数为U 1,电阻R 1消耗的功率P 1为1.8W ;只闭合开关S 2、S 3时,电压表V 的示数为U 2,电流表A 1和A 2的示数分别为I 1和I 2;所有开关都闭合时,电流表A 2的示数比I 2增加了0.9A ;已知12:1:3U U =,12:4:1I I =,则( )
A.电阻R2和R3的比值为4:1
B.电阻R1的阻值为20Ω
C.电源电压为20V
D.电流表A1示数I1为2.4A
【答案】BD
【解析】
【分析】
【详解】
只闭合开关S1时,等效电路图如图甲所示:
;
只闭合开关S2、S3时,等效电路图如图乙所示:
;
所有开关都闭合时,等效电路图如图丙所示:
;
A .由图乙可知
23231232
4 1
U U R R R R I U I R R ++=== 所以
233 1
R R =…① 故A 不符合题意;
BC .由图乙可知电压表测的是电源的电压,因为12:1:3U U =,所以由图甲可得
11231 3
R R R R =++ 即
1232R R R =+…②
由①②两式可得132R R =,所以
22111123
( 1.8)W U P I R R R R R ===++ 即
2116.2U R =…③
由图乙、丙可知
220.9A I I '=+
即
1
0.9A U R =…④ 由③④两式可得R 1=20Ω,代入④式可得U =18V ;故B 符合题意,C 不符合题意; D .由图乙可得:电路的总电阻
233331123333331334428
R R R R R R R R R R R R ⨯====⨯=++
所以
1118
80.9A 2.4A 3338
U U U I R R R =
==⨯=⨯= 故D 符合题意;
故选BD 。
10.如图所示的电路,将A 、B 两端接入10V 电源,电压表示数为4V ;拆去A 、B 两端电源,再将C 、D 两端接入20V 电源,电压表示数为12V ,则R 1∶R 3的值为( )
A .3∶2
B .1∶1
C .9∶4
D .4∶9
【答案】C
【解析】
【详解】 当将A 、B 两端接入10V 电源,电压表示数为4V ,即R 2两端的电压是4V ,根据串联电路电压规律可知,R 1两端的电压是
12-10V -4V 6V U U U ===
根据串联电路电流规律可知
126V 4V I R R =
= 可得1232R R =;拆去A 、B 两端电源,再将C 、D 两端接入20V 电源,电压表示数为12V ,即R 2两端的电压是12 V ,可知R 3两端的电压是
'''3220V 12V 8V U U U =-=-= 可知
'2312V 8V I R R =
= 可得3223
R R =;那么 213232::9:423
R R R R == 故选C 。
11.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210.25U
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.
12.图示电路中,电源电压不变,R 1为定值电阻,R 2为滑动变阻器。
闭合开关S ,移动滑片P ,多次记录电压表示数U 和对应的电流表示数I ,则绘出的U -I 关系图象正确的是( )
A .
B .
C .
D .
【答案】B
【详解】
由图知,变阻器R 2 与R 1串联,电压表测的是R 2两端的电压,电流表测的是整个电路的电流,根据欧姆定律
U I R
=和串联电路的电压特点12U U U =+可得 12R U U IR =-
U 、R 定值,则U 与I 的关系为一次函数,一次函数图为直线,且电流越大,滑动变阻器两端的电压越小,所以图像B 反应了上述关系。
故选B 。
13.甲乙两地相距S ,在甲、乙两地之间沿直线架设了两条输电线,已知输电线的电阻与其长度成正比,现输电线在某处发生了短路,为确定短路位置,甲地检修员先用如图所示的测量仪接入AB 时,电流表的示数为I 1,乙地检修员后用相同的测量仪接入CD 时,电流表的示数为I 2。
则短路位置离甲地
A .12I S I
B .112SI I I +
C .21I S I
D .212
SI I I + 【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】
输电线的电阻与其长度成正比,设每km 输电线的电阻为R 0,短路位置离甲地的距离为AB s ,则短路位置离乙地的距离为s -AB s ,则AB 间的总电阻:
R AB =2AB s R 0
同理可得,CD 间的总电阻:
R CD =2×(s -AB s )R 0
用如图所示的测量仪进行检测时,电源电压不变,所以由欧姆定律得:
U =1I R AB =2I R CD
1I ⨯2AB s R 0=2I ⨯2×(s -AB s )R 0
解之得短路位置离甲地:
AB s =212
sI I I +
14.如图所示为一种电子显示的握力计和它的工作原理示意图。
电源电压不变。
握力显示表是由电流表改装而成,定值电阻R2起保护电路作用,其电阻值为5Ω,不施加力时弹簧一端的滑片P在电阻R1的最上端,移动到最下端时施加的力最大(弹簧的电阻不计)。
电路中电流变化的范围为0.1~0.6A。
则下列说法正确的是()
A.施加的力最大时电路中电流为0.6A
B.R1连入电路阻值变化范围是0~30Ω
C.电路消耗的总功率变化范围是0.3W~1.5W
D.R1消耗的最大功率为0.45W
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】
A.两个电阻串联在电路中,不施加力时弹簧一端的滑片P在电阻R1的最上端,此时电路电阻最小,电流最大为0.6A,可得电源电压为3V,移动到最下端时电路电阻最大,电流最小为0.1A,故A错误;
B.由电路图可知,滑动变阻器接入电路的阻值最小为零时,只有R2接入电路,电路中电阻最小,电流最大为0.6A,电源电压
U=U2=I最大R2=0.6A×5Ω=3V
滑动变阻器阻值全部接入电路时,电路中电流最小为0.1A,总电阻
R总=
3V
=
0.1A
U
I
最小
=30Ω
滑动变阻器最大阻值
R1=R总-R2=30Ω-5Ω=25Ω
故B错误;
C.电路消耗的总功率最大为
P大=UI大=3V×0.6A=1.8W
电路消耗的总功率最小为
P小=UI小=3V×0.1A=0.3W
可得电路消耗的总功率变化范围是0.3W~1.8W,故C错误;
D .由电功率公式
2222111
221112111
(3V)()()(5)10(5)105U U U P R R R R R R R R R ====-Ω+Ω-Ω+Ω++Ω
可知当R 1为5Ω时,消耗的功率最大为0.45W ,故D 正确。
故选D 。
15.如图甲所示的电路中,R 0、R 1是定值电阻,R 2是滑动变阻器,电源电压不变,移动滑动变阻器的滑片,使其从阻值最大处移动到图甲中所示a 点处,在此过程中两电压表的示数随电流变化的图线分别画在图乙所示的坐标系中.根据以上条件可知( )
A .R 0的阻值为10Ω
B .电源电压为6V
C .滑片在a 点时,滑动变阻器的阻值为15Ω
D .R 1的阻值为10Ω
【答案】B
【解析】
【分析】 【详解】 由图可知,开关闭合,R 0、R 1、R 2串联,电压表V 1测R 1、R 2串联的总电压,电压表V 2测R 1的电压,电流表测电路中的电流.滑动变阻器的滑片从阻值最大处移动到图甲中所示a 点处,电压表V 1示数随串联总阻值的减小而减小,电压表V 2示数增大,据图,R 1的电压为0.5V 时,对应的电流为0.1A ,则R 1的阻值为:
R 1===5Ω;
由题知,电压表V 1的示数变化电压等于R 0两端的电压变化量,则:
R 0===5Ω;
滑片在a 点时,电压表V 1的示数为4.5V ,电压表V 2的示数为1.5V ,则滑动变阻器两端的电压为:
U 2=U V1U V2=4.5V 1.5V=3V ,
滑动变阻器的阻值为:
R a===10Ω;
电源电压:
U=I2(R1+R a+R0)=0.3A(5Ω+10Ω+5Ω)=6V.
故B正确,符合题意.
16.如图甲所示的电路中,电源电压恒定,灯泡L的电阻随温度变化而变化,R0为定值电阻,滑动变阻器R x的规格为“20Ω 2.5A”闭合开关S,电压表V1的示数为U1,电压表V2的示数为U2,移动滑动变阻器的滑片P从A端至B端,U2与U1的关系如图乙所示当滑片P滑到B端时,灯L恰好正常发光。
下列结果中正确的是()
①电路中最小电流为1A
②定值电阻R0的阻值为6Ω
③灯L正常发光时的电阻为12Ω
④灯L的额定功率为48W
A.只有①正确B.只有②③正确
C.只有①③正确D.①②③④都正确
【答案】A
【解析】
【详解】
由图知灯泡L、定值电阻R0、滑动变阻器串联,电压表V1测量定值电阻R0两端的电压,电压表V2测量灯泡L和定值电阻R0两端的总电压,当滑片P滑到B端时,此时电路的总电阻最小,总电流最大,两电压表的示数都达到了最大,即两电压表的示数为36V和24V;当滑动变阻器的滑片P在A端时,总电阻最大,电路中的总电流最小,两电压表的示数为16V和12V;
(1)当滑片在B端时,电压表V2的示数为36V,则电源电压为36V,此时灯L恰好正常发光;
当滑动变阻器的滑片P在A端时,滑动变阻器的电阻最大,电路中的总电流最小,此时滑动变阻器两端的电压为:
U滑=U﹣'2
U=36V﹣16V=20V,
则此时电路的最小电流为:
I最小=U
R
滑
滑
=
20V
20Ω
=1A,
故①正确;
定值电阻R 0的阻值: 00U R I
=12V 1A
=12Ω, 故②错误; (2)当滑片在B 端时,滑动变阻器的电阻为零,电路的电流最大,此时灯L 恰好正常发光,定值电阻两端的电压为24V ,
此时电路的最大电流为:
I 大='00U R =24V 12Ω
=2A , 灯泡两端的额定电压为:
U L =U 2﹣U 1=36V ﹣24V =12V ;
灯L 正常发光时的电阻为:
R L =L U I 大=12V 2A
=6Ω, 故③错误;
灯泡L 的额定功率为:
P L =U L I 大=12V ×2A =24W ,
故④错误。
故选:A 。
17.小宇按照图甲所示的电路进行实验,R 0是定值电阻,R 是滑动变阻器。
闭合开关S ,将滑动变阻器滑片P 从最右端移到最左端,利用电压表和电流表测得多组数据,并描绘出图乙所示的AB 线段,延长B 与坐标交于C 点。
下列判断正确的是( )
A .R 0阻值为40Ω
B .电源电压为4V
C .电路消耗的总功率最大为2.5W
D .滑动变阻器的最大阻值为10Ω
【答案】C
【解析】
【详解】 由电路图知,闭合开关S ,变阻器与R 0串联,电压表测变阻器的电压,电流表测电路中的
电流;
AB .由图乙知,C 点的电流为0,表示滑动变阻器断路,电压表与电源连通,测量的是电源电压,由图乙可知电源电压U =5V ;故B 错误;
由图乙中A 点坐标可知,电压表示数为0,表示当P 移动到最右端时,变阻器阻值为0,电路中只有R 0连入,电路中的电流最大为0.5A ,由欧姆定律可得R 0的阻值
05V =10Ω0.5A
U R I =
=最大 故A 错误; C .电源电压U =5V ,电路中的电流最大为0.5A ,电路的最大功率是
5V 0.5A 2.5W P UI ==⨯=总最大
故C 正确;
D .当变阻器滑片P 滑到最左端时,变阻器阻值最大;根据串联分压原理可知,电压表示数最大,对应图乙中B 点所示坐标,即变阻器两端的电压为4V ,电流为0.1A ,根据欧姆定律可得,滑动变阻器的最大阻值
4V =40Ω0.1A
B U R I =
=滑大最小 故D 错误。
故选C 。
18.图所示电路中,电源两端电压为U ,且保持不变,R 1、R 2和R 3为三个定值电阻,已知R 1=5Ω,当只闭合开关S 2时,电流表的示数为0.3A ,电路消耗的总功率为P ;当三个开关都闭合时,电流表的示数变化了1.95A ,电路消耗的总功率为P ′,当只断开开关S 1时,电流表的示数为0.45A ,电路消耗的总功率为P ′′,下列判断正确的是
A .U =6V ,R 2=20Ω
B .U =9V ,R 3=30Ω
C .R 3=10Ω,P ∶P ′′=3∶2
D .R 2=20Ω,P ∶P ′=2∶15
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】
当只闭合开关S 2时,电阻2R 、3R 串联,则
23U R R +
=0.3A ,P =0.3U 当三个开关都闭合时,电阻1R 、2R 并联,则
1U R +2
U R =0.3A+1.95A ,P ′=2.25U 当只断开开关S 1时,电路中只有2R ,则
2
U R =0.45A ,P ′′=0.45U 解三式得
U =9v ,R 2=20Ω,R 3=10Ω,P ∶P ′=2∶15,P ∶P ′′=2∶3
所以D 正确。
故选D 。
19.如图所示,电源电压恒为9V ,电压表的量程为0~3V ,电流表的量程为0~0.6A ,滑动变阻器的规格为“24Ω 0.8A ”,灯泡标有“3V 1.5W ”字样。
闭合开关,在电路安全的情况下(不考虑灯丝电阻的变化),则下列说法中正确的是( )
A .滑动变阻器的电阻允许调节的范围是0~24Ω
B .电流表示数的变化范围是0.1A~0.5A
C .电压表示数的变化范围是1V~3V
D .灯泡的最小功率是0.54W
【答案】D
【解析】
【详解】
从图中可以看到,灯泡和滑动变阻器串联,根据电功率公式P UI =可知灯的额定电流是
L L L 1.5W 0.5A 3V P I U =
==额额额
还可知道灯泡的电阻是 L L L 3V 6Ω0.5A U R I ==
=额
额 因为电压表的量程是0到3V ,所以当灯泡两端的电压是3V ,电路中的电流最大,大小是
max L 0.5A I I ==额
由此可计算得电路中的最小总电阻是
min
max 9V
18
Ω
0.5A
U
R
I
===
总
那么滑动变阻器接入电路的最小阻值是
L
min min
-18Ω-6Ω12Ω
R R R
===
滑总
而当滑动变阻器接入电路的电阻最大时,灯泡两端的电压最小,电流也是最小的,电路是安全的,所以滑动变阻器的电阻允许调节的范围是12Ω~24Ω;电路中的最大总电阻是
L
max
6Ω24Ω30Ω
R R R
=+=+=
总
电路中的最小电流是
min
max
9V
0.3A
30Ω
U
I
R
===
总
所以电流表示数的变化范围是0.3A~0.5A;也可知道灯泡两端的电压最小值是
Lmin min L
0.3A6Ω 1.8V
U I R
==⨯=
所以电压表示数的变化范围是1.8V~3V;当电路中电流最小时,灯泡的电功率最小,大小是
()2
2
Lmin min L
0.3A6Ω0.54W
P I R
==⨯=
故选D。
20.如图甲所示电路中,电源电压8V且保持不变,标有“8V,8W”小灯泡与滑动变阻器串联,当滑片P由A端滑到B端过程中,根据两电压表与电流表示数绘制出的U-I图像,两图像交于Q点,如图乙所示,下列说法正确的是()
A.Q点处滑动变阻器两端电压U>4V B.Q点处流过小灯泡的电流I<0.5A C.Q点处整个电路总功率P<4W D.Q点处小灯泡实际功率P灯>2W
【答案】D
【解析】
【详解】
由甲可知,该电路是灯泡与电阻器串联,电压表V1测灯泡L电压,电压表V2测变阻器R 的电压,二者电流相等,电流表测电流I。
对甲电路进行动态分析可得,当滑片往A移动,滑动变阻器R电阻变小,电路电流变大,电压表V1示数变大,电压表V2示数变小。
A.从图中可以获得信息,Q点为二者的交点,Q点表示二者此刻的电流、电压都相等即
I R=I L,U R=U L
灯泡与变阻器串联,所以二者电压之和等于电源电压,即
U L +U R =8V
所以
U R = U L =4V
故A 错误;
B . 设灯泡正常发光时的灯丝电阻为R L1,灯泡两端电压为4V 的时候灯丝电阻为R L2,
R L1=2U P 额
额=()28V 8W =8Ω
灯泡L 的电阻在变化,随着电压增大,灯丝的温度变高,电阻变大。
电压减少时,灯丝温度较低,电阻较小,即:R L1>R L2,则:R L2<8Ω。
Q 点为二者的交点,Q 点表示二者此刻的电流、电压都相等。
所以Q 点时电流,
I Q =
L2U R '=L24V R >4V 8Ω
=0.5A 故B 错误;
C . 由于I Q >0.5A ,所以此时电路总功率
P Q =UI Q >8V ×0.5A=4W
故C 错误;
D . 灯泡的实际功率
P LS =UI L2=4V ×I L2>4V ×0.5A=2W
故D 正确。
故选D 。