2020-2021【物理】物理 欧姆定律的专项 培优 易错 难题练习题含答案解析

一、初中物理欧姆定律的实际应用问题

1．如图，电源电压恒定，灯L的规格为“24V 72W”且工作时电阻保持不变，电压表的量程为0～15V，电流表的量程为0～3A，滑动变阻器R2的规格为“？Ω 2A”，在电路安全的前提下，操作如下：

①当只闭合S、S3时，电路中的总功率为P1，电流表示数为I1；

②当只闭合S2、S3时，移动滑片使滑动变阻器的阻值为R，电流表示数为I2，电阻R1和滑动变阻器的总功率为10W；再移动滑片使滑动变阻器的阻值为2R，电流表示数为I3，灯L 和滑动变阻器的总功率为9.72W；

③当只闭合S、S1、S2时，移动滑动变阻器的滑片，使电路中的最小总功率为P4，此时电流表示数为I4。已知P1：P4＝5：6，I2：I3＝10：9。

则下列数据错误的是（）

A．电源电压为20V

B．电流表的示数I1：I4＝5：6

C．R1的电阻为8Ω

D．该电路消耗的功率最小时，滑动变阻器R2的阻值为32Ω

【答案】A

【解析】

【分析】

【详解】

①当只闭合S、S3时，只有灯泡连入电路，如图A所示；

②当只闭合S2、S3时，电阻R1、滑动变阻器和灯泡串联，滑动变阻器的阻值为R，如图所示B；再移动滑片使滑动变阻器的阻值为2R，如图C所示；

③当只闭合S、S1、S2时，电阻R1、滑动变阻器并联，如图D所示；

B．由

2

U

P

R

可得灯泡的电阻

22

(24V)=8Ω72W

L U R P ==额

额 电源电压不变，在图AD 中，由P ＝UI 得 11144456

P I P U P I P U

=== 故B 正确，不符合题意；

AC ．在图B 中，其总电阻

R 总2＝R 1+R +R L

在图C 中，其总电阻

R 总3＝R 1+2R +R L ，

则

212L

U

U

I R R R R ==++总

3132L

U

U

I R R R R ==++总

已知I 2：I 3＝10：9，则

111092L L

U

U R R R R R R =++++： ：

化简可得

R 1＝8R ﹣R L ＝8R ﹣8Ω①

图B 中电阻R 1和滑动变阻器的总功率

P ′＝I 22（R 1+R ）

即

I 22（R 1+R ）＝10W ②

图C 中灯泡和滑动变阻器的总功率

P ″＝I 32（R L +2R ）

即

I 32（8Ω+2R ）＝9.72W ③

由于I 2：I 3＝10：9，则由②

③化简可得

3R 1＝20Ω+2R ④

解①④方程得

R ＝2Ω

R 1＝8Ω

故C 正确，不符合题意；

由②得

2

1

10W

=1A 8Ω+2

Ω

P

I

R R

'

==

+

根据图B可知，电源电压

U＝I2（R1+R+R L）＝1A×（8Ω+2Ω+8Ω）＝18V

故A错误，符合题意；

D．由电路图可知，只闭合S2、S3时，R1、灯泡和滑动变阻器串联，总电阻最大，此时该电路消耗的功率最小，由于此时电压表测量R1和滑动变阻器两端的电压，则电压表示数U′为最大15V时，电路中的电阻最大，电流最小，此时的总功率最小；串联电路的总电压等于各电阻两端的电压之和，所以此时灯泡两端的电压

U L＝U﹣U′＝18V﹣15V＝3V

此时电路中的电流

L

3V

=0.375A

8Ω

L

L

U

I I

R

'===

由

U

I

R

=得此时电路的最大电阻为

18V

48

0.375A

U

R

I'

===Ω

最大

根据串联电路的总电阻等于各分电阻之和可知，滑动变阻器连入电路的最大阻值

R滑＝R最大﹣R1﹣R L＝48Ω﹣8Ω﹣8Ω＝32Ω

故D正确，不符合题意。

故选A。

2．如图所示，电源电压保持不变，R1为滑动变阻器，R2、R3为定值电阻，电压表V1、V2示数变化量分别为1

U

∆和

2

U

∆，电流表A1、A2示数变化量分别为

1

I∆和

2

I∆。下列说法正确的是（）

A．闭合开关S1、S2，向右调节滑片P，A1、A2示数变小，且变化量相等

B．保持滑片P位置不变，开关S1保持断开，S2由断开到闭合，A1示数增大，V2示数不变C．断开开关S1、S2，向左调节滑片P，V1示数变大，V2示数变小，A1示数变小

D．断开开关S1、S2，向右适当调节滑片P，R2阻值等于21

11

U U

I I

∆∆

-

∆∆

【答案】AD

【解析】

【分析】

【详解】

A ．闭合开关S 1、S 2时，变阻器R 1和定值电阻R 2、R 3并联，电流表A 1测量的是干路电流，电流表A 2测量的通过变阻器R 1的电流，当向右调节滑片P 时，变阻器R 1的接入电阻变大，故其电流变小，即电流表A 2的示数变小；电流表A 1的示数为R 1、R 2、R 3所在的三条支路电流之和，R 2和R 3所在支路电阻不变，所以这两条支路的电流也未发生变化，所以A 1的示数因A 2的示数变小而变小，且两电流表示数变化量相等，故A 正确；

B ．保持滑片P 位置不变， S 1和S 2都断开时，变阻器R 1和定值电阻R 2、R 3串联；S 1保持断开，S 2由断开到闭合时，定值电阻R 2、R 3以及电压表V 2同时被短路；从中可以看出开关S 1保持断开，S 2由断开到闭合时，电路中的总电阻变小，故总电流变大，即电流表A 1示数增大；同时电压表V 2短路，所以V 2示数从有到无，即它的示数会减小，故B 错误；

C ．断开开关S 1、S 2时，变阻器R 1和定值电阻R 2、R 3串联，向左调节滑片P 时，变阻器R 1的接入电阻会减小，而R 2和R 3的电阻不变；电压表V 1示数为R 1和R 2两端电压之和，由串联电路的分压原理可知，其示数会减小；电压表V 2示数为R 2和R 3两端电压之和，其示数会变大；A 1示数为此串联电路中的电流，它会因为总电阻的减小而增大，故C 错误；

D ．断开开关S 1、S 2，变阻器R 1和定值电阻R 2、R 3串联；当变阻器的滑片P 右移时，变阻器接入电路中的电阻变大，故电流表A 1的示数会变小。若电流表A 1的示数变化量为1I ∆，由于电压表V 2测量的是R 2、R 3的电压之和，R 2、R 3都为定值电阻，故电压表V 2的示数会变小，其变化量

1223()I R R U =∆⨯+∆

电压表V 1示数为R 1和R 2两端电压之和，其示数变化量和定值电阻R 3两端电压变化量相等

131I R U ∆∆=⨯

由以上两式可得 1231312211111

2121()I R R I R U U U I R R I I I I I U -∆⨯+-∆⨯∆⨯-====∆∆∆∆∆∆∆∆∆ 故D 正确。

故选AD 。

3．如图，电源电压恒定，电阻R 1＝10Ω，R 2＝15Ω，R 阻值一定但未知。当单刀双掷开关S 掷向a （同时与b 断开）时，电压表示数为2.0V 。若掷向b （同时与a 断开），电压表示数可能为（ ）