物理欧姆定律-经典压轴题

一、初中物理欧姆定律问题1．如图所示的电路中，电源电压保持不变.闭合电键S，电路正常工作；过了一会儿，一个电表的示数变大，另一个电表的示数变小.如故障只发生在电阻R或灯L上，则下列判断中正确的是A．电阻R一定断路B．电阻R一定短路C．灯L可能变亮D．灯L的亮度可能不变【答案】C【解析】【分析】【详解】两表一个示数变大，另一示数变小有两种可能：电流表的示数变大，电压表的示数变小，则应该是电路中电阻R局部短路，导致总电阻变小，电压表的示数为零，而灯泡中电流增大，即灯泡变亮；电压表的示数变大，电流表的示数变小，则应该是电路中电阻R断路，电流表的示数为零，电压表的示数为电源电压值，此时电路中电流为零，灯泡熄灭．由以上分析可得，A、B、D判断均错误，C判断正确．2．如图所示的电路中，电源电压保持不变，R为定值电阻，当开关闭合时，标有“8V8W”的小灯泡L恰好正常发光；若保持定值电阻R不变，将L换成另一只标有“8V 4W”的小灯泡，闭合开关后，小灯泡工作时消耗的实际功率A．大于4W B．等于4W C．小于4W D．无法确定【答案】A【解析】【分析】【详解】根据公式可知，当额定电压相同时，额定功率越大，电阻越小，所以“8V 8W”的灯泡电阻小，“8V 4W”的灯泡电阻大；根据串联电路电阻的分压特点可知，改接后，灯泡两端的电压变大，大于8V，所以这只灯泡消耗的功率大于4W．3．灯泡L的电流随电压变化关系如图甲所示，现把灯泡L接入如图乙所示的电路中，电路中电源的电压保持不变，闭合开关S，滑动变阻器的滑片P向左滑动时，下列判断正确的是A．电路消耗的总功率保持不变B．电压表与电流表示数的比值变小C．电流表的示数增大，电压表的示数减小D．灯泡电阻的改变量小于滑动变阻器接入电路电阻的改变量【答案】D【解析】【分析】【详解】AC．灯与R串联，电压表测L的电压，电流表测电路的电流，滑动变阻器的滑片P向左滑动时，变阻器连入的电阻变小，电路的总电阻变小，由欧姆定律，电路的电流变大，根据 ，电路消耗的总功率变大；通过灯的电流变大，灯的电压变大，故AC错误；P UIB．由欧姆定律，电压表与电流表示数的比值即灯的电阻，如下所示，通过灯的电流随电压变大而变大，而且电压的增大量大于电流的增大量，由欧姆定律，灯的电阻变大，即电压表与电流表示数的比值变大，B错误；D．电路的总电阻变小，故灯泡电阻的增大量小于滑动变阻器接入电路电阻的减小量，即灯泡电阻的改变量小于滑动变阻器接入电路电阻的改变量，D正确。

故选D。

4．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0~24ΩB ．电流表示数的变化范围是0.1A~0.5AC ．电压表示数的变化范围是1V~3VD ．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 1.5W0.5A 3V P I U ===额额额 还可知道灯泡的电阻是L L L 3V6Ω0.5AU 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 9V18Ω0.5AU R I ===总 那么滑动变阻器接入电路的最小阻值是L min min -18Ω-6Ω12ΩR 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 6Ω24Ω30ΩR R R =+=+=总电路中的最小电流是min max9V0.3A 30ΩU 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 0.3A 6Ω 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()22Lmin min L 0.3A 6Ω0.54W P I R ==⨯=故选D 。

5．如图a 所示是电阻甲和乙的I —U 图像，下列说法不正确的是（ ）A ．电阻甲为定值电阻，电阻乙的阻值随着温度的升高而减小B ．当电阻甲两端电压为1V 时，R 甲＝5Ω，此时甲的实际电功率为0.2WC ．如图b 所示，当开关闭合，电路电流为0.5A 时，电路总电阻是10ΩD ．如图c 所示，当开关闭合，电源电压为2V 时，电路总功率为0.8W 【答案】D 【解析】 【分析】(1)根据欧姆定律可知，电阻一定时，通过电阻的电流与电阻两端的电压成正比，据此结合图像分析甲、乙电阻是否变化，再根据乙电阻热功率与阻值的关系分析作答；(2)由图像可知，当甲两端的电压为1V 时对应的电流，根据欧姆定律求出R 甲，根据P UI =求出此时甲的实际电功率；(3)甲和乙串联，由图b 读出电路电流为0.5A 时甲和乙电阻两端的电压，利用欧姆定律可求出R 乙，根据串联电路的电阻特点可得总电阻；(4)甲和乙并联，由图c 读出电源电压为2V 时甲和乙电阻对应的电流，再根据并联电路的电流特点得出总电流，再根据P UI =求出此时电路的总功率。

【详解】A ．由图a 可知，甲对应的电流与电压成正比，根据欧姆定律可知甲电阻的阻值不变；随着电压的增加，乙电阻的热功率增加，温度升高，其阻值变小，故A 正确，不符合题意；B ．由图a 可知，当甲两端的电压为1V 时，通过的电流为0.2A ，根据欧姆定律可得1V052AΩ.U R I ===甲甲甲 此时甲的实际电功率1V 0.2A 0.2W P U I ==⨯=甲甲甲故B 正确，不符合题意；C ．如图b 所示，甲、乙串联，通过两电阻的电流相等，当电路电流为0.5A 时，由图a 可知，甲和乙两端的电压均为2.5V ，根据UR I=可知，此时甲乙的阻值相同，则电路总电阻5Ω5Ω10ΩR R R=+=+=甲乙故C正确，不符合题意；D．如图c所示，甲、乙并联，两电阻两端的电压相等，当电源电压为2V时，由图a可知0.4AI=甲，0.2AI=乙根据并联电路中干路电流等于各支路电流之和可知，干路电流0.4A0.2A0.6AI I I=+=+=甲乙则此时电路的总功率2V0.6A 1.2WP UI==⨯=故D错误，符合题意。

故选D。

6．如图电路,电源两端电压为4.5V且保持不变．电阻R1为10Ω,滑动变阻器R2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R1的最大功率为3.6WB．电流表A的示数变化范围为0.15A~0.45AC．滑动变阻器的最小功率为0.45WD．滑动变阻器R2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R1和滑动变阻器R2串联在一起，电压表V1测的是电阻R1两端的电压，电压表V2测的是滑动变阻器R2接入电路中电阻两端电压，要求定值电阻R1的最大功率，那么需要定值电阻R1两端的电压最大，由题意可知，当R1两端的电压是3V时，电压表V1的量程没有超出，流过R1的电流为1113V==0.3A10ΩUIR=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R2的最大电流，那么滑动变阻器R2两端的电压为214.5V3V 1.5VU U U=-=-=这个电压大小也没有超过电压表V2的量程，所以当R1两端的电压是3V时能够保证电路安全，此时定值电阻R1的最大功率为()221113V 0.9W 10ΩU 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 10Ω20ΩU 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2R 2 1.5V5Ω0.3AU R I=== 由上述可知，滑动变阻器R 2的电阻可取20Ω，这也是R 2的最大值，所以滑动变阻器R 2的阻值取值范围为5Ω~20Ω；设电路中的电流为I ，由题意可知道滑动变阻器的功率为()()2222222221212121212-4-4U U U P I R R R R R R R R R R R R R ⎛⎫==⋅=⋅= ⎪++⎝⎭+ 要使电功率P 最小，那么()2122-R R R 要最大，当R 2是5Ω或者20Ω时，()2122-R R R 最大，滑动变阻器的电功率最小，大小为0.45W P =，可知，C 正确、D 错误。

7．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 ③C ．② ④D ．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1UR 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'6V0.3A 0.5A 10Ω10ΩI ==<+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2U P R=可知，当1R 的电压最小时，其功率也最小，当1R 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 16V 1.2V 5U =⨯=这时定值电阻1R 的最小功率是()221min1min1 1.2V 0.144W 10ΩU 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()22V1max13V 0.9W 10ΩU 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22122R R I R I R +=+解得220ΩR =，④ 错误。