物理欧姆定律的专项培优 易错 难题练习题附答案

一、初中物理欧姆定律的实际应用问题

1．如图所示，电源电压恒定，灯L的规格为“24V72W”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“？Ω2A”，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24V

B．R1的电阻为8Ω

C．电流表的示数I1：I4＝5：6

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)

=8Ω

72W

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

2I ==

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 8

Ω

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．在图甲所示电路中，R0、R2为定值电阻，电流表、电压表都是理想电表。滑动变阻器R1的滑片由一端移到另一端，电压表V1、V2和电流表A的示数均要发生变化。两电压表示数随电流表示数的变化图线如图乙所示。则下列判断中正确的是（）

A．电阻R0为2ΩB．V2示数变化图线为b

C．电源电压为14V D．滑动变阻器R1的阻值最大为9Ω

【答案】AD

【解析】

【分析】

由电路图可知，滑动变阻器R1、电阻R2、电阻R0串联在电路中，电压表V1测量R1和R2两端的总电压，电压表V2测量R2两端的电压，电流表测量电路中的电流；

(1)当滑片P向左移动时，滑动变阻器R1连入的电阻变小，从而使电路中的总电阻变小，根据欧姆定律可知，电路中的电流变大，R0两端的电压变大，R2两端的电压变大，由串联电

路电压的特点可知，R 1和R 2两端的总电压变小，由此可知图象中上半部分b 为电压表V 1示数变化图线，下半部分a 为电压表V 2示数变化图线；

(2)由图像可知：当电压表V 1的示数（R 1和R 2两端的电压）为10V 时，此时电压表V 2的示数（R 2两端的电压）为1V ，电路中的电流为1A ，根据串联电路的电压特点求出此时滑动变阻器两端的电压，再根据欧姆定律求出滑动变阻器的阻值，最后利用电阻的串联表示出电源的电压；

(3)由图像可知：当滑片P 移至最左端，滑动变阻器连入电阻为0，此时电路中的总电阻最小，电路中的电流最大为4A ，此时两电压表的示数都为4V ，根据串联电路的电压特点和欧姆定律表示出电源的电压，根据电源的电压不变得出等式即可求出R 0和电源电压。

【详解】

由电路图可知，滑动变阻器R 1、电阻R 2、电阻R 0串联在电路中，电压表V 1测量R 1和R 2两端的总电压，电压表V 2测量R 2两端的电压，电流表测量电路中的电流；

B ．当滑片P 向左移动时，滑动变阻器R 1连入的电阻变小，从而使电路中的总电阻变小，根据欧姆定律可知，电路中的电流变大，R 0两端的电压变大，R 2两端的电压变大，由串联电路电压的特点可知，R 1和R 2两端的总电压变小，据此判断：图像中上半部分b 为电压表V 1示数变化图线，下半部分a 为电压表V 2示数变化图线，故B 错误；

D ．由图像可知：当R 1和R 2两端的电压为10V 时，R 2两端的电压为1V ，电路中的电流为1A ，根据串联电路的总电压等于各分电压之和可知，滑动变阻器两端的电压：

112210V 1V 9V U U U =-=-=，

根据欧姆定律可得，滑动变阻器接入电路的阻值：

119V 9Ω1A

U R I =

==， 故D 正确； AC ．根据串联电路的总电压等于各分电压之和，有电源的电压：

100010V 10V 1A U U U IR R =+=+=+⨯------①

当滑片P 移至最左端，滑动变阻器连入电阻为0，两电压表都测量电阻R 1两端的电压，示数都为4V ，电路中的电流最大为4A ，电源的电压：

2

0max 004V 4V 4A U U U I R R ''=+=+=+⨯------② 联立①②式，解得：R 0=2Ω，U =12V ，故A 正确、C 错误。

【点睛】

本题综合考查欧姆定律在串联电路中的应用，要求学生对电学知识掌握全面且熟练，通过方程组的思想来解答，一道很经典的考题。

3．如图甲所示的电路中，电源电压保持不变，当闭合开关S ，调节滑动变阻器阻值从最大变化到最小，两个电阻的“U —I ”关系图像如图乙所示，则下列判断正确的是（ ）