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24VB．R1的电阻为8ΩC．电流表的示数I1：I4＝5：6D．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2UPR=可得灯泡的电阻22(24V)=8Ω72WLURP==额额电源电压不变，在图AD 中，由P ＝UI 得11144456P 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212LUU I R R R R ==++总3132LUU I R R R R ==++总已知I 2：I 3＝10：9，则111092L LUUR 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②③化简可得3R 1＝20Ω+2R ④解①④方程得R ＝2ΩR 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 8ΩLLUI IR'===由UIR=得此时电路的最大电阻为18V480.375AURI'===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bC．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 9Ω1AU 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：20max 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（ ）A ．电源电压为10VB ．定值电阻R 1的阻值为10ΩC ．变阻器滑片在中点时，电流表示数为0.3AD ．滑动变阻器R 2的阻值变化范围为0～10Ω【答案】BC【解析】【分析】从“U —I ”关系图像可以看出，甲为滑动变阻器的关系图像，因为最后电压变为0，此时滑动变阻器的电阻为0，乙为电阻R 1的图像；当滑动变阻器的阻值最大时，电路中的电流最小，根据图像读出电表的示数，利用串联电路的电压特点求出电源的电压，利用欧姆定律求出电阻R 1的电阻和滑动变阻器的最大阻值；根据电阻的串联和欧姆定律求出变阻器滑片在中点时，电路中的电流。

【详解】A ．当滑动变阻器的阻值最大时，两电阻串联，干路电流最小；由图乙可知，此时电路中的电流I =0.2A ，电阻R 1的电压U 1=2V ，滑动变阻器两端的电压U 2=4V ；串联电路总电压等于各支路电压之和，则电源电压为：122V 4V 6V U U U =+=+=，则A 错误；B ．由U I R=可得，定值电阻R 1的阻值： 112V 10Ω0.2AU R I ===， 则B 正确；CD ．滑动变阻器的阻值最大为：224V 20Ω0.2AU R I ===， 即滑动变阻器R 2的阻值变化范围为0∼20Ω，串联电路中总电阻等于各分电阻之和，则变阻器滑片在中点时，电流表示数：216V 0.3A 20Ω1022U I R R '===Ω++， 故C 正确、D 错误；故选BC 。

4．小灯泡L 的额定电压为3V ，它的I —U 图象如图甲所示，把小灯泡接入如图乙所示的电路中，先将滑动变阻器的滑片P 移至B 端。

闭合开关S ，电压表示数为1.5V ，再将滑片P 向左移动直到电压表示数为3V ，已知电源电压恒定，滑动变阻器的铭牌标有上“10Ω 2A ”字样。

下列说法中正确的是（ ）A ．电源电压为4.5VB ．小灯泡的额定功率为0.45WC ．小灯泡正常发光时，滑动变阻器消耗的电功率为0.75WD ．小灯泡正常发光时，滑动变阻器接入电路的阻值为3Ω【答案】ACD【解析】【详解】A ．当滑动变阻器的滑片P 移至B 端时，滑动变阻器的最大阻值接入电路，与灯泡串联，由图象甲可知，当电压表示数为L 1.5V U =，电路中的电流为0.3A I =，由欧姆定律U I R=可得，滑动变阻器两端的电压 0.3103滑滑A ΩV U IR ==⨯=根据串联电路电压的特点可得，电源电压为1.53 4.5L 滑V V V U U U =+=+=故A 正确；B ．由图甲可知，当灯泡两端的电压3额V U =时，电路中的电流0.5A I '=，由P UI =可得，灯泡的额定功率30.5 1.5额额V A W P U I '==⨯=故B 错误；C ．小灯泡正常发光时，滑动变阻器两端的电压为4.53 1.5滑额V V V U U U '=-=-= 由P UI =可得，滑动变阻器消耗的功率1.50.50.75滑滑V A W P U I '''==⨯= 故C 正确；D．由U RI=可得，滑动变阻器接入电路的电阻1.530.5滑滑V=ΩAURI''=='故D正确。

故选ACD。

5．如图是某研究性学习小组自制的电子秤原理图，它利用电压表的示数来指示物体的质量．托盘、弹簧上端和滑动变阻器滑片固定在一起，托盘和弹簧的质量不计，OA间有可收缩的导线，当盘中没有放物体时，电压表的示数为 0．已知电阻R0=5Ω，滑动变阻器最大阻值为 15Ω，电源电压U=3V，电压表的量程为 0～3V．现将1kg的物体放在托盘中，滑片刚好指在距 R 上端13处（不计摩擦，弹簧始终在弹性限度内），以下正确的是（）A．将1kg的物体放在托盘中时，电压表的示数为1.5VB．该电子秤能测量的最大质量是2.5kgC．最大质量数应标在电压表2.25V的位置上D．最大质量数应标在电压表3V的位置上【答案】AC【解析】【详解】由电路图可知，定值电阻R0与滑动变阻器串联，电压表测滑动变阻器两端的电压．A．将1kg的物体放在托盘中，滑片刚好指在距R上端13处，此时，滑动变阻器接入电路中的电阻：R滑=13×15Ω=5Ω，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：I=3V=5Ω+5ΩUR R+滑=0.3A，电压表的示数：U滑=IR滑=0.3A×5Ω=1.5V，故A正确；B．弹性限度内，弹簧的弹力与伸长量成正比，且将1kg的物体放在托盘中，滑片刚好指在距R上端1 3处，所以，滑片指到R最下端时，就是该电子秤所能测量的最大质量，应为3kg，故B错误；C D．当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时，电路中的电流：I′=3V=5Ω+15ΩUR R'+滑= 0.15A，电压表的示数：U滑′=I′R滑′=0.15A×15Ω=2.25V，即最大质量数应标在电压表2.25V的位置上，故C正确，D错误．6．如图所示是某车间自动除尘装置的简化电路图。