一、欧姆定律选择题
1.如何利用阻值已知的电阻R0和一只电流表或一只电压表,测出未知电阻Rx的阻值,同学们设计了如图所示四种电路(电源电压未知),其中不可行的方法有( )
A. (1)(2) B. (1)(3) C. (2)(4) D. (2)(3) 【答案】 B
【解析】【解答】解:(1)开关S1闭合,S2断开时,R0和Rx串联,电流表可以测出通过Rx的电流Ix;再S2闭合时为Rx的简单电路,不能直接或间接测量出Rx的电压,所以不能求出Rx的电阻;(2)开关S0闭合,S接1时电路为R0的简单电路,电流表测电路中的电流,根据欧姆定律求出电源的电压;当S接2时电路为未知电阻Rx的简单电路,电流表测通过Rx的电流Ix , 根据Rx= 求出电阻;(3)开关S0闭合,S接1时和S接2时电压表V的正负接线柱会连接错误,故无法测出正确的使用;(4)开关S1和S2都闭合时,R0被短路,电压表测量电源电压U;只闭合S1时,R0和Rx串联,电压表直接测量Rx两端的电压Ux;根据串联电路中总电压等于各分电压之和求出定值电阻两端的电压U0=U﹣Ux , 根据I0= 求出通过定值电阻的电流即为通过Rx电流,根据Rx= 求出电阻. 综上可知,B符合题意,ACD不符合题意. 故答案为:B.
【分析】在单表测量电阻的实验中,都会用到定值电阻,用串联电路的电流相等或并联电路的电压相等得出未知电阻的电流或电压,利用欧姆定律求电阻.
2.我国刑法规定,从201年5月1日起,驾驶员醉酒后驾车要负刑事责任.为了打击酒驾行为,交警常用酒精浓度监测仪对驾驶人员进行酒精测试,如图甲所示是一款酒精浓度监测仪的简化电路图,其电源电压保持不变,R0为定值电阻,R为酒精气体浓度传感器(气敏电阻),R的阻值与酒精浓度的关系如图乙所示.当接通电源时,下列说法正确的是( )
A. 当酒精浓度减小时,R的阻值减少
B. 当酒精浓度增大时,电压表的示数与电流表的示数的比值变大 C. 当酒精浓度增大时,电压表的示数变大 D. 当酒精浓度增大时,电流表的示数变小 【答案】 C
【解析】【解答】解:根据图象可知酒精气体的浓度越小传感器的电阻越大,故A错误;
由电路图可知,定值电阻与传感器的电阻串联,电压表测量定值电阻两端的电压,所以电压表的示数与电流表的示数的比值为定值电阻的阻值,它是不变的,故B错误; 由题知,酒精气体传感器的电阻随酒精气体浓度的增大而减小, 测试到的酒精气体浓度越大,酒精气体传感器的电阻越小,
根据欧姆定律可知,电路电流越大,定值电阻两端的电压越大,即电压表示数越大;故C正确;
当酒精气体浓度增大时,酒精气体传感器的电阻减小,
根据欧姆定律可知,电阻减小,电路电流增大,电流表示数增大,故D错误. 故选C.
【分析】由电路图可知,定值电阻与传感器的电阻串联,电压表测量定值电阻两端的电压;根据图象可知酒精气体的浓度越小传感器的电阻越大,由欧姆定律可知电路中的电流的变化、定值电阻两端电压的变化,再由串联电路的电压特点可知传感器两端的电压变化.
3.如图甲所示,粗细均匀的电阻丝AB通过滑片连入电路(电阻丝的阻值不随温度变化),小灯泡的额定电压为6V.闭合开关S后,滑片P从最左端A滑到最右端B的过程中,小灯泡的I﹣U图象关系如图乙所示.则下列计算结果正确的是( )
A. 电源电压为9V B. 小灯泡的额定功率为3W
C. 电阻丝AB的最大阻值为6Ω D. 滑片P在A、B两端时小灯泡的电功率之比为1:8 【答案】D
【解析】【解答】解:(1)由图甲可知,当滑片位于B端时,电路为L的简单电路,此时电路中的电流最大,
由图乙可知,通过灯泡的电流为1A,灯泡两端的电压为6V,即电源的电压U=6V,故A错误;
灯泡的额定功率PL=ULIL=6V×1A=6W,故B错误;(2)当滑片P在最左端A时,电阻丝AB完全接入电路中,电路中的电流最小,
由图乙可知,通过小灯泡的电流为I=0.5A,灯泡两端电压UL′=1.5V, 因串联电路中总电压等于各分电压之和, 所以,电阻丝AB两端电压: UAB=U﹣UL′=6V﹣1.5V=4.5V, 因串联电路中各处的电流相等, 所以,由I= 可得,电阻丝AB的阻值: RAB=
=
=9Ω,故C错误,
灯泡的电功率:
PL′=UL′I=1.5V×0.5A=0.75W,
则滑片P在A、B两端时小灯泡的电功率之比: PL′:PL=0.75W:6W=1:8,故D正确. 故选D.
【分析】(1)由图甲可知,当滑片位于B端时,电路为L的简单电路,此时电路中的电流最大,根据图乙可知通过灯泡的电流以及两端的电压即为电源的电压,根据P=UI求出灯泡的额定功率;(2)滑片P在最左端A时,电阻丝AB完全接入电路中,电路中的电流最小,根据图乙读出灯泡两端的电压和通过的电流,根据串联电路的电压特点求出AB两端的电压,根据串联电路的电流特点和欧姆定律求出电阻丝AB的阻值,根据P=UI求出灯泡的电功率,然后得出滑片P在A、B两端时小灯泡的电功率之比.
4.某兴趣小组为了研究电子温控装置,连接成如图所示电路,R1为热敏电阻,热敏电阻的阻值随温度的升高而减小,闭合开关,当温度降低时,下列说法中正确的是( )
A. 电压表V2和电流表A示数均变大 B. 电压表V1和电流表A示数之比不变 C. 电压表V2和电流表A的乘积不变 D. 电压表V2变化量和电流表A变化量之比不变 【答案】D
【解析】【解答】解:由电路图可知,R1与R2并联后再与R0串联,电压表V1测并联部分的电压,电压表V2测R0两端的电压,电流表测干路中的电流.(1)因热敏电阻的阻值随温度的升高而减小, 所以,当温度降低时,热敏电阻R1的阻值变大,并联部分的电阻变大,电路中的总电阻变大,
由I= 可知,干路中的电流变小,即电流表A的示数变小,
由U=IR可知,R0两端的电压变小,即电压表V2的示数变小,故A错误;
由电压表V2示数变小、电流表A示数变小可知,电压表V2和电流表A的乘积变小,故C错误;
因串联电路中总电压等于各分电压之和,
所以,并联部分的电压变大,即电压表V1的示数变大,
由电压表V1的示数变大、电流表A示数变小可知,电压表V1和电流表A示数之比变大,故B错误;(2)设温度变化前后,干路中的电流分别为I1、I2 , 则电压表V2示数的变化量:
△U2=I2R0﹣I1R0=(I2﹣I1)R0=△IR0 , 即 故选D.
【分析】由电路图可知,R1与R2并联后再与R0串联,电压表V1测并联部分的电压,电压表V2测R0两端的电压,电流表测电路中的电流.(1)根据热敏电阻阻值与温度的关系得出当温度降低时其阻值的变化,进一步可知并联部分的电阻变化和电路中总电阻的变化,根据欧姆定律可知电路中电流的变化和R0两端的电压变化,然后得出电压表V2和电流表A的乘积变化;根据串联电路的电压特点和并联电路的电压特点可知电压表V1的示数变化,然后得出电压表V1和电流表A示数之比变化;(2)设出温度变化前后电路中的电流,根据欧姆定律得出电压表示数和电流表示数与R0的阻值关系,然后得出电压表V2变化量和电流表A变化量之比的变化.
=R0 , 且R0的阻值不变,
所以,电压表V2变化量和电流表A变化量之比不变,故D正确.
5.如图电路,电源电压不变,闭合开关S,当滑片P置于滑动变阻器R2的最右端B处时,电压表的示数为4V,定值电阻R1的功率为0.8W;当滑片P置于滑动变阻器R2的中点时,电压表的示数变化了1V.下列结果正确的是( )
A. 电源电压为8V B. R1的阻值为20Ω C. 电路前后电流之比为1:3 D. 电路总功率变化了1.2W 【答案】 D
【解析】【解答】解:(1)由电路图可知,R1与R2串联,电压表测滑动变阻器R2两端的电压,
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和, 所以,当滑片在B处时,电路中的电流: I1=
,
则滑动变阻器两端的电压: U2=I1×R2=
×R2=4V﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①
由图知,当滑片P置于滑动变阻器R2的中点时,滑动变阻器的电阻减小,由串联分压的规律可知,电压表的示数减小,即此时滑动变阻器两端电压为U2=4V﹣1V=3V,
同理可得,此时滑动变阻器两端的电压:U2′=
× =3V﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②
用①式比②式可得:
= ,
解得:R2=2R1﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣③ 将③代入①式可得:
=4V,
解得:U=6V,A不符合题意;(2)当滑片P置于滑动变阻器R2的最右端B处时,电压表的示数为4V,定值电阻两端的电压为U1=6V﹣4V=2V, 此时定值电阻R1的功率为0.8W,即;P1= 解得:R1=5Ω,
则R2=2R1=2×5Ω=10Ω,B不符合题意;(3)电路前后电流之比为I1:I2=
:
=
=0.8W,
= : = ,C不符合题意;(4)电路总功率变化了:△P
=P2总﹣P1总= 故答案为:D。
﹣ = ﹣
=1.2W,D符合题意。
【分析】结合电路图,理清元件的连接方式及电表的测量对象,由滑片的移动和电压表示数变化可知滑片滑到中点时电压表的示数,则由欧姆定律可表示出滑片在不同位置时滑动变阻器两端的电压与电源电压电阻间的关系,联立可解得R1与R最大值之间的关系及电源的电压和R1与R2的关系;同理,当滑片P置于滑动变阻器R2的最右端B处时,电压表的示数为4V,定值电阻两端的电压为U1=6V-4V=2V,根据定值电阻R1的功率为0.8W算出R1和R2的阻值.
根据欧姆定律算出电路前后电流之比;再根据P=算出电路总功率的变化.
6.图是一种输液时所用报警电路:电源电压恒定,R为定值电阻,闭合开关S,贴在针口处的传感器M接触到从针口处漏出的药液后,其电阻RM发生变化,导致电压表的示数增大而触犯警报器(图中未画出)报警,则M接触药液后( )
A. M的电阻RM变大 B. 电路消耗的总功率变大
C. 电压表与电流表的示数乘积不变 D. 电压表与电流表的示数之比变大 【答案】B
【解析】【解答】解:由电路图可知,定值电阻R与传感器电阻M串联,电压表测R两端的电压,电流表测电路中的电流.
由题意可知,M接触药液后,警报器报警,电压表V的示数增大,
由I= 的变形式U=IR可知,电压表示数增大时,电路中的电流变大,即电流表的示数变大,
则电压表与电流表的乘积变大,故C错误;
由P=UI可知,电源电压不变时,电路消耗的总功率变大,故B正确; 由R= 可知,电路中的总电阻变小, 因串联电路中总电阻等于各分电压之和, 所以,M的电阻RM变小,故A错误;
由R= 可知,电压表V与电流表A的比值等于定值电阻R的阻值,则电压表与电流表的比值不变,故D错误. 故选B.
【分析】由电路图可知,定值电阻R与传感器电阻M串联,电压表测R两端的电压,电流表测电路中的电流.根据题意可知,M接触药液后,警报器报警,电压表V的示数增大,根据欧姆定律可知电路中电流的变化,进一步可知电压表V与电流表A的乘积变化;根据P=UI可知电路消耗总功率的变化,根据欧姆定律可知电路中总电阻的变化,根据电阻的串联可知M的电阻变化;根据欧姆定律结合定值电阻的阻值可知电压表V与电流表A的比值变化.
7.如图所示的电路中,电源两端电压保持不变,当开关S闭合时,灯L正常发光,灯L的电阻会随电流变化,如果将滑动变阻器的滑片P向右滑动,电压表的示数和灯正常发光时示数相同,则下列说法中正确的是( )
A. 灯L变暗,灯两端电压变小 B. 灯L变暗,灯的实际功率变小 C. 灯L变亮,灯两端电压变大 D. 灯L变亮,灯的实际功率变大 【答案】A
【解析】【解答】将滑动变阻器的滑片P向右滑动时,接入电路的电阻变大,电路的总电阻变大;根据 由
故答案为:A
【分析】灯泡和滑动变阻器串联,电压表测滑动变阻器两端的电压,电流表测量电路的电流;根据滑片的移动判断接入电路电阻的变化和电路总电阻的变化,根据欧姆定律可知电路中电流的变化和灯泡两端电压的变化,根据P=I2R可知灯泡实际功率的变化和灯泡亮暗的变化,根据串联电路的电压特点可知电压表示数的变化.
可知,电路中的电流变小;根据
可知,灯泡两端的电压变小,
可知,灯泡的实际功率变小,故灯泡变暗。
8.如图所示的电路中,闭合开关,滑动变阻器滑片向右滑动的过程中( )
A. 灯泡L1变亮、L2亮度不变 B. 灯泡L1变亮、L2变暗
C. 灯泡L1亮度不变、L2变亮 D. 灯泡L1变暗、L2变亮 【答案】 D
【解析】【解答】由图可知是混联电路图,当滑动变阻器的滑片向右滑动时电阻变大,滑动变阻器和灯泡并联,此处的总电阻变大,分压变大,灯泡L2变亮,灯泡L1分压减小,变暗,D符合题意,ABC不符合题意。 故答案为:D.
【分析】根据混联电路的特点,并联处电阻变大分压变大,串联时,分压互相影响。
9.如图甲所示的电路中,R1为定值电阻,R2为滑动变阻器,电源电压不变。闭合开关S后,滑片P从a端移动到b端,电流表示数I与电压表示数U的变化关系如图乙所示,则下列判断错误的是( )
A. 电源电压为6V B. 图乙中C点表示滑片位于中点时的状态 C. R2消耗的电功率先变大后变小 D. 电路的最大总功率为3.6 W 【答案】B
【解析】【解答】由图甲可知,两电阻串联,电压表测R2两端的电压,电流表测电路中的电流.当滑片位于a端时,接入电路的电阻为0Ω,电路为R1的简单电路,电路中的电流最大,由图象可知,Ia=0.6A,由I= 可得,电源的电压U=IaR1=0.6A×R1 , 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,电压表的示数最大,由图象可知,Ib=0.2A,Ub=4V,
则滑动变阻器的最大阻值:R2= 和,
所以,电源的电压U=IbR1+Ub=0.2A×R1+4V,因电源的电压不变,所以,0.6A×R1=0.2A×R1+4V,解得:R1=10Ω,电源的电压U=IaR1=0.6A×10Ω=6V,A符合题意,不符合题意;电路的最大总功率:P
最大
=20Ω,因串联电路中总电压等于各分电压之
=UIa=6V×0.6A=3.6W,D符合题意,不符合题意;(2)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电阻一半时,电路
中的电流:I中=
题意;(3)电路中的电流:I=
=0.3A由图象可知,对应与D点,B不正确,符合
,滑动变阻器消耗的电功率:
P2=I2R2= P2max=
=0.9W,
. 当R2=10Ω时,
当R2=0Ω时,Pa=0W,当R2=20Ω时,Pb= 故答案为:B.
=0.8W,综上可
知,滑片P从a端移动到bR2消耗的电功率先变大后变小,C符合题意,不符合题意. 【分析】两电阻串联,电压表测R2两端的电压,电流表测电路中的电流。
(1)当滑片位于a端时,接入电路的电阻为0Ω,电路为R1的简单电路,电路中的电流最大,根据欧姆定律表示出电源的电压;
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,电压表的示数最大,根据欧姆定律求出滑动变阻器的最大阻值,根据串联电路的特点和欧姆定律表示出电源的电压,利用电源的电压不变求出R1的阻值和电源的电压,根据P=UI求出电路的最大总功率; (2)根据电阻的串联和欧姆定律求出滑动变阻器接入电路中的电阻一半时电路中的电流,然后结合图象判断对应的点;
(3)根据电阻的串联和欧姆定律表示出电路中的电流,根据P=I2R表示出滑动变阻器消耗的电功率,进一步判断R2消耗的电功率变化.
10.如图所示的四个电路中,电源电压都相同且不变,电阻R的阻值均相等 . 闭合电键S后,电流表示数最小的是( )
A. B. C. D.
【答案】 A
【解析】【解答】A图中电流表与一个电阻串联后又与开关并联,所以开关闭合后将其短路,电流表的示数为零;
B图中开关闭合后,两电阻并联,电流表测量干路电流,示数为: ; C图中两电阻串联,开关闭合后,电流表示数为: ;
D图中两电阻并联,电流表测量一个支路的电流,示数为: . 所以A图中电流表示数最小, 故答案为:A .
【分析】A、开关闭合后,为上面的电阻的简单电路,电流表与下面的电路被短路,电流表示数为零;
BCD、开关闭合后,根据电路的连接方式,利用欧姆定律分别列出电流的表达式,再比较大小 .
11.如图甲所示,电源电压恒为12V,闭合开关S,当滑片P在a端时,电流表示数为0.1A,R2消耗的电功率为1W;图乙、丙分别是变阻器滑片P从a端滑到b端的过程中两组物理量的关系图象,则( )
A. 滑片P在 a 端时,R1的阻值为 20Ω、消耗的电功率为2W B. 滑片P在b端时,电路消耗的总功率为1.2W C. 图乙反映的是电压表与电流表示数的关系 D. 图丙反映的 R2 与 R1 的电功率比值 k 与 R2 的关系 【答案】 D
【解析】【解答】解:由图知,两电阻串联,电压表测R2的电压,电流表测电路中的电流,
当滑片P在a端时,电流表示数为0.1A,R2消耗的电功率为1W, 根据串联电路电流的规律及P=I2R, 故R滑大= =
=100Ω;
AC、P在a端时,变阻器连入电路中的电阻最大,由分压原理,R2的电压最大,即电压表示数最大,电路中的电流最小;
P滑到b端时,变阻器连入电路中的电阻为0,R2的电压为0,电路中的电流最大,故乙图反映的是变阻器的电流随电压的变化关系,即电流表与电压表示数的关系,C选项中,因果关系搞反了,C不符合题意;
当 P在a端时,由图乙知,电压表示数为10V,根据串联电路电压的规律,R1的电压为: U1=12V﹣10V=2V, 根据分压原理,
=
,
R1= R滑大=
×100Ω=20Ω;
R1消耗的电功率为: P1= =
=0.2W,A不符合题意;
B、滑片P在b端时,电路中的电流为0.6A,电路消耗的总功率为: P=UI=12V×0.6A=7.2W;B不符合题意;
D、根据串联电路电流的规律及P=I2R,R2 与 R1 的电功率比值:
k= = ,将R1=20Ω代入得:k=
,
即k与R2成正比,为过原点的直线,当R2=100Ω时,k=5, 即图丙反映的是R2与R1的电功率比值k 与R2的关系,D符合题意。 故答案为:D
【分析】结合电路图,理清元件的连接方式及电表的测量对象,根据串联电路电流的规律及P=I2R得出R滑大;P在a端时,变阻器连入电路中的电阻最大,根据分压原理,即电压表示数最大,电路中的电流最小;P滑到b端时,变阻器连入电路中的电阻为0,R2的电压为0,电路中的电流最大,可确定乙反应的是变阻器的电流随电压的变化关系.
当 P在a端时,由图乙知电压表示数,根据串联电路电压的规律求出R1的电压,根据分压原理求出R1;由P=求出R1消耗的电功率;滑片P在b端时可知电路中的电流,根据P=UI求出电路消耗的总功率;根据串联电路电流的规律及P=I2R得出R2 与 R1 的电功率比值,将R1=20Ω代入表达式,结合数学知识分析.
12.灯泡L上标有“6V 6W”字样,测得该灯泡的电流随电压变化的关系如图甲所示.现把灯泡L接入如图乙所示的电路中,若电源电压为10V不变,电流表的量程为“0~0.6A”,电压表的量程为“0~15V”,则下列说法正确的是( )
A. 灯泡L正常发光时,电压表的示数为6V B. 当电流表示数为0.4A时,电压表的示数为9V C. 灯泡L的电阻值随电压表的示数的增大而增大 D. 为了保证电路安全,整个电路消耗的最大功率为10W 【答案】 B
【解析】【解答】解:A、灯泡正常发光时的电压UL=6V,因为串联电路中总电压等于各分电压之和,所以,灯泡L正常发光时,电压表的示数:UR=U﹣UL=10V﹣6V=4V,故A错误;
B、由图象可知,当I=0.4A时,UL=1V,所以UR=U﹣UL=10V﹣1V=9V.故B正确; C、灯泡的电阻随温度的升高而增大,即灯泡两端的电压越大时,实际功率越大,温度越高,电阻越大,因电压表的示数越大时,灯泡两端的电压越小,所以,灯泡的电阻随两端的电压增大而减小.故C错误;
D、由图象可知,当灯泡正常发光(UL=6V)时,电路中的电流为1A>0.6A,所以电路中的最大电流为I=0.6A,电路消耗的最大电功率Pmax=UImax=10V×0.6A=6W.故D错误. 故选B.
【分析】由电路图可知,灯泡L与滑动变阻器R串联,电压表测R两端的电压,电流表测电路中的电流;
(1)灯泡正常发光时的电压和额定电压相等,根据欧姆定律求出电压表的示数; (2)根据图象读出当电流表示数为0.4A时,灯泡两端的电压,根据电阻的串联特点求出电压表的示数;
(3)灯泡两端的电压越大时,实际功率越大,温度越高,电阻的越大,根据串联电路的电压特点可知电压表示数增大时灯泡两端的电压变化,进一步得出灯泡电阻与电压表示数之间的关系;
(4)根据图象可知灯泡正常工作时的额定电流,并与电流表的量程相比较得出电路的最大电流,即可判断灯泡是否能正常工作;根据P=UI求出电路消耗的最大电功率.
13.如图甲所示电路,电源电压不变,电压表量程是0~3V,电流表量程是0~0.6A.只闭合S、S1 , 在滑动变阻器R1的滑片从最右端向左滑至a点的过程中,灯泡、R1的I-U图像如图乙,滑片在a点时灯泡恰好正常发光.保证电路安全的情况下,下列说法错误的是( )
A. 灯泡的额定功率是0.75W B. 只闭合S、S1时,电路的最大功率为2.7W C. 只闭合S、S1时,灯泡2s内最小消耗0.3J电能 D. 只闭合S、S2 , R1的滑片在a点,R2允许接入电路的阻值范围是1.5Ω~12Ω 【答案】B
【解析】【解答】 (1)只闭合S、S1,灯泡、变阻器R1串联,在滑动变阻器R1的滑片从最右端向左滑至a点的过程中,R1的阻值减小,电路中的总电阻变小,电流变大,灯泡两端的电压变大,由此可知:图乙中,左边的曲线为灯泡的I−U图象,则右边的曲线为R1的I−U图象;如图
所示:
滑片在a点时R1的阻值最小(允许接入的最小阻值),电路中的电流最大,由于灯泡恰好正常发光,则根据I−U图象可知:小灯泡正常工作时的电压为1.5V,电流为0.5A,此时R1两端的电压为3V , 则灯泡的额定功率:P额=ULI
最大
=1.5V×0.5A=0.75W;A符合题意;电源电
最大
压:U=UL+U1=1.5V+3V=4.5V,电路的最大功率:P=UI
最大
=4.5V×0.5A=2.25W;B不
符合题意;只闭合S、S1,灯泡、变阻器R1串联,由灯泡的I−U图象可知,灯泡两端的最小电压为0.5V , 最小电流为0.3A , 此时灯泡消耗的功率最小,则灯泡2s内最少消耗的电能:WL=UL最小IL最小t=0.5V×0.3A×2s=0.3J;C符合题意;(2)由I= 可得,R1的滑片在a点时R1的电阻:R1=
=6Ω;由图可知,只闭合S、S2,R1的滑片在a点,R1与R2串
联,电压表测变阻器R2两端的电压,电流表测电路中的电流;由于串联电路中各处的电流相等,电流表的量程为0∼0.6A , 所以,电路中的最大电流I′最大=0.6A,此时滑动变阻器R2接入电路中的电阻最小,由I= 可得最小总电阻:R
=
=7.5Ω,根据串联电
总最小
总最小
路的总电阻等于各电阻之和可得,滑动变阻器R2接入电路中的最小电阻:R2小=R−R1=
7.5Ω−6Ω=1.5Ω;由于电压表采用0∼3V量程,当电压表的示数U2最大=3V时,滑动变阻器R2接入电路中的电阻最大,因串联电路中总电压等于各分电压之和,所以,此时R1两端的电
压:U′1=U−U2最大=4.5V−3V=1.5V , 电路中的最小电流:I最小= = 滑动变阻器接入电路中的最大阻值:R2故答案为:B。
=
=0.25A , 则
最大
=12Ω,所以,滑动变阻器R2允
许的取值范围是1.5Ω∼12Ω,D符合题意;
【分析】(1)只闭合S、S1 , 灯泡、R1串联,在滑动变阻器R1的滑片从最右端向左滑至a点的过程中,R1的阻值减小,电路中的总电阻变小,电流变大,根据图象即可读出滑片在a点时小灯泡正工作时灯泡、R1的电压和电流,根据P=UI求出灯泡的功率和电路的最大功率;根据灯泡的I-U图象得出灯泡功率最小时的电压和电流值,利用W=UIt求出灯泡2s内消耗的最少电能;
(2)根据欧姆定律求出R1的滑片在a点R1的电阻;只闭合S、S2 , R1的滑片在a点,R1与R2串联,电压表测变阻器R2两端的电压,电流表测电路中的电流,根据电流表的量程确定电路中的最大电流,此时变阻器接入电路中的电阻最小,根据欧姆定律求出电路中的总电阻,利用电阻的串联求出变阻器接入电路中的最小阻值;当电压表的示数最大时变阻
器R2接入电路中的电阻最大,根据串联电路的电压特点求出R1两端的电压,根据欧姆定律求出电路中的电流,再根据欧姆定律求出变阻器R2接入电路中的电阻,然后得出滑动变阻器R2允许的取值范围.
14.如图所示的电路中,电源电压不变,R1为定值电阻,R2为滑动变阻器,闭合开关S后,在滑片P从最左端向中心移动的过程中,下列说法正确的是( )
A. 电流表A1和电流表A2的示数都变大 B. 电路总功率变大,电压表的V的示数不变
C. 电路总功率变小,电压表V的示数不变 D. 电流表A2和电压表V的示数都保持不变 【答案】 B
【解析】【解答】解:由电路图可知,R1与R2并联,电压表测电源的电压,电流表A1测R1支路的电流,电流表A2测干路电流.
因电源电压不变,
所以,滑片移动时,电压表V的示数不变, 因并联电路中各支路独立工作、互不影响,
所以,滑片移动时,通过R1的电流不变,即电流表A1的示数不变,故A错误; 在滑片P从最左端向中心移动的过程中,变阻器接入电路中的电阻变小, 由I= 可知,通过变阻器的电流变大, 因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,
所以,干路电流变大,即电流表A2的示数变大,故D错误; 由P=UI可知,电路总功率变大,故B正确、C错误. 故选B.
【分析】由电路图可知,R1与R2并联,电压表测电源的电压,电流表A1测R1支路的电流,电流表A2测干路电流.根据电源的电压可知滑片移动时电压表示数的变化,根据并联电路中各支路独立工作、互不影响可知滑片移动时通过R1电流的变化,根据滑片的移动可知接入电路中电阻的变化,根据欧姆定律可知通过变阻器电流的变化,根据并联电路的电流特点可知干路电流的变化,利用P=UI可知电路总功率的变化.本题考查了电路的动态分析,涉及到并联电路的特点和欧姆定律的应用,分析电路的串并联和电表所测的电路元件是关键.
15.在综合实践活动课上,小明把一只用半导体材料制成的电阻Rx与滑动变阻器R串联接在电压恒为6V的电路中,如图甲所示.闭合开关,滑动变阻器的滑片P由a端向b端移动的过程中,电流表和电压表示数变化情况如图乙所示,针对该实验过程,下列结果正确的是( )
A. Rx是定值电阻,其阻值为6Ω B. 电路消耗的最小功率为0.6W
C. 滑动变阻器的最大阻值为50Ω D. 当P从a端移向b端时,Rx的阻值变大 【答案】 B
【解析】【解答】由电路图可知,电阻Rx与滑动变阻器R串联,电压表测滑动变阻器两端的电压;
当滑动变阻器的滑片P位于a端,滑动变阻器接入电路的阻值最大, 电路总电阻最大,电路中的电流最小,由图象可知,最小电流I最小:P最小=UI最小=6V×0.1A=0.6W,故B正确. 当电路中的电流最小时,对应电压表示数U值:
,故C错误.
根据串联电路电压规律可知,电阻Rx两端的电压:Ux=U-U滑=6V-5.0V=1V, 此时Rx的阻值:
滑
最小
=0.1A,电路消耗的功率
=4.5V,由欧姆定律得,滑动变阻器的最大阻
当滑动变阻器的滑片P位于b端,滑动变阻器接入电路的阻值为零,电路总电阻最小,电路中的电流最大,由图象可知,最大电流I最大=1.0A,则电阻Rx两端的电压:Ux′=U=6V,
此时Rx的值
由上述可知,Rx不是定值电阻,故A错误. 当P从a端移向b端时,Rx的阻值变小,故D错误. 故答案为:B.
【分析】分析电路图确定滑动变阻器和Rx的连接方式及电压表所测的电压,分析出滑片在a端和b端时滑动变阻器应用的阻值,由图象乙确定出对应的电流值,由欧姆定律和电功率的公式进行计算即可解答.
16.如图所示,电源电压保持不变,当开关S由断开到闭合时,电路中( )
A. 电流表的示数变大,小灯泡变亮 B. 电流表的示数变小,小灯泡变亮 C. 电压表的示数变小,小灯泡不亮 D. 电压表的示数变大,小灯泡不亮 【答案】D
【解析】【解答】解: 当开关S断开时,灯L与电阻R串联,电压表测R两端的电压,电流表测电路中的电流;
S闭合时,L短路,灯不亮,电路中只有R,此时电压表测电源电压,电流表测电路中的电流;
根据串联电路电压的规律,故电压表示数变大,
根据串联电阻的规律,S闭合时电阻变小,根据欧姆定律I= 可知,电路中电流变大,电流表示数变大;
综上所述,只有D正确,ABC错误. 故选D.
【分析】分析当开关S由断开到闭合时电路的变化,根据串联电路的规律和欧姆定律确定正确答案.
17.如图所示电路中,电源电压保持不变,当变阻器滑片P向右移动时,电表示数变大的是( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】【解答】解:
A、该电路为并联电路,电流表测量R0的电流,滑动变阻器在另一条支路中,滑动变阻器滑片移动时对另一条支路无影响,电流表示数不变,故A错误;
B、该电路为并联电路,电流表测量干路中的电流,滑动变阻器滑片向右移动,电阻变大,由欧姆定律可知通过变阻器的电流减小,通过另一条支路电流不变,故干路中的电流变小,故B错误;
C、该电路为串联电路,电压表测量R0的电压,滑动变阻器滑片向右移动,电阻变大,电流减小,根据U=IR可知,电压表示数变小,故C错误;
D、该电路为串联电路,电压表测量滑动变阻器的电压,滑动变阻器滑片向右移动,电阻变大,电流减小,根据U=IR可知,R0的电压变小,根据串联电路的电压规律可知,滑动变阻器两端电压变大,故D正确. 故选D.
【分析】首先判定电路的连接方式,分析电表的作用;根据电阻的变化判定电表的变化.
18.如图所示是调光台灯的简化电路图,L标有“220V40W”。闭合开关S,不考虑灯泡电阻的变化,则( )
A. 当滑片P从b端向a端移动时,电路总电阻变大 B. 当滑片P从a端向b端移动时,灯泡变亮
C. 当滑片P在a端时,灯泡正常发光 D. 当滑片P在b端时,电路总功率最大 【答案】C
【解析】【解答】由电路图知道,灯泡和滑动变阻器串联在一起;当滑片P从b端向a端移动时,滑动变阻器接入电路的电阻减小,所以电路总电阻变小,A不符合题意;当滑片P从a端向b端移动时,滑动变阻器接入电路的电阻变大,电路总电阻变大,电流减小,由P=I2R知道,灯泡的实际功率减小,灯泡亮度会变暗,B不符合题意;当滑片P在a端时,滑动变阻器接入电路的电阻为0,灯泡两端的电压等于电源电压220V,所以灯泡正常发光,C符合题意;当滑片P在b端时,总电阻最大,电路中电流最小,由P=UI知道,电路总功率最小,D不符合题意, 故答案为:C。
【分析】灯泡和滑动变阻器串联,根据滑片移动的方向判定电阻的变化,根据欧姆定律和电功率公式判定灯泡亮度的变化.
19.已知R1∶R2=2∶3,将它们接在如右图所示电源电压为12V的电路中,闭合S则通过它们的电流之比及它们两端的电压之比是( )
A. I1∶I2 =3∶2 U1∶U2 =1∶1 B. I1∶I2 =3∶2 U1∶U2 =3∶2 C. I1∶I2 =2∶3 U1∶U2 =1∶1 D. I1∶I2 =1∶1 U1∶U2 =2∶3 【答案】A
【解析】【解答】两电阻并联在电源上,它们两端的电压相等,都等于电源电压,则它们两端的电压之比
,通过它们的电流之比
故答案为:A。
【分析】在并联电路中电压都相等,当电压相等时,电流和电阻成反比.
20.如图所示的电路中,电流表A1的示数为0.5A,A2的示数为0.3A,电阻R2的阻值为10Ω.下列说法正确的是( )
A. 通过电阻R1的电流为0.5A B. 电源电压为5V
C. 电阻R1的阻值为15Ω D. 若断开开关S2 , 电流表A1示数变大 【答案】C
【解析】【解答】由电路图可知,两电阻并联,电流表A2测R2支路的电流,电流表A1测干路的电流;开关S1控制整个电路,开关S2控制电阻R1;因为并联电路中干路电流等于各支路电流之和,所以通过电阻R1的电流:
,A不符
合题意;又因为并联电路中各支路两端的电压相等,故根据欧姆定律可得,电源的电压:
,B不符合题意;电阻R1的阻值:
,C符合题意。若断开开关S2 , 电流表A1只测量R2的电流,电
流表A1示数变小,D不符合题意。 故答案为:C。
【分析】根据并联电路中干路电流等于各支路电流之和,结合欧姆定律计算电路中的电压和电阻.
21.如图所示,甲乙两个电路的电源电压相等且保持不变,两个灯泡的规格相同.闭合开关后,当滑动变阻器的滑片都从中点向右滑动的过程中,关于灯泡亮度的说法,正确的是( )
A. 灯泡L1和L2都变亮 B. 灯泡L1和L2都变暗 C. L1始终比L2亮 D. L1始终比L2暗 【答案】D
【解析】【解答】解:(1)甲图中灯泡L1与滑动变阻器串联,
当滑动变阻器的滑片P都从中点向左滑动的过程中,接入电路中的电阻变大,电路中的总电阻变大,
由I= 可知,电路中的电流变小, 因灯泡的亮暗取决于实际功率的大小,
所以,由P=I2R可知,灯泡L1的实际功率变小,灯泡变暗;(2)乙图中灯泡L2与滑动变阻器并联,
因并联电路中各支路独立工作、互不影响,
所以,滑片移动时,灯泡L2的实际功率不变,亮暗不变;(3)因并联电路中各支路两端的电压相等,串联电路中总电压等于各分电压之和, 所以,L1两端的电压始终小于L2两端的电压, 因两灯泡的规格相同,即电阻相等,
所以,由P= 可知,L2的实际功率始终比L1大,则L2始终比L1亮. 综上可知,ABC错误、D正确. 故选D.
【分析】(1)左图中灯泡与滑动变阻器串联,根据滑片的移动可知接入电路中电阻的变化,根据欧姆定律可知电路中电流的变化,根据P=I2R可知灯泡实际功率的变化,由灯泡的亮暗取决于实际功率的大小可知其亮暗的变化;(2)右图中灯泡与滑动变阻器并联,根据并联电路中各支路独立工作、互不影响可知滑片移动时灯泡实际功率和亮暗的变化;(3)根据串联电路的电压特点和并联电路的电压特点判断两灯泡两端的电压关系,根据P=UI= 可知两灯泡实际功率的关系,然后判断亮暗关系.
22.通过初中物理的学习,同学们知道了一些物理学家以及他们的研究成果,以下叙述错误的是( )
A. 牛顿第一定律是牛顿直接从自己做的实验中得出的结论
B. 欧姆对“电流跟电阻和电压之间的关系”进行了深入的研究并得到了正确的结论 C. 焦耳最先发现了“电流通过导体产生的热量与电流、电阻、通电时间的关系” D. 奥斯特发现了电流的磁效应,法拉第发现了电磁感应现象 【答案】A
【解析】【解答】解:A、“一切物体在没有受到力的作用时,总保持静止或匀速直线运动状态”牛顿第一定律.由于没有不受力的物体,所以牛顿第一定律无法用实验直接验证.故A错误;
B、欧姆对“电流跟电阻和电压之间的关系”进行了深入的研究并得到了正确结论,欧姆定律
就是欧姆得出的.故B正确;
C、焦耳最先发现了“电流通过导体产生的热量与电流、电阻、通电时间的关系”,即焦耳定律,故C正确;
D、奥斯特发现了电流的磁效应,法拉第发现了电磁感应现象.故D正确. 故选A.
【分析】(1)牛顿第一定律是在实验的基础上经过科学的论证而得出的.不能用实验直接验证,但经受了实践的检验,是大家公认的力学基本定律之一.(2)欧姆对“电流跟电阻和电压之间的关系”进行了深入的研究;(3)焦耳得出了焦耳定律.(4)奥斯特发现了电流的磁效应,法拉第发现了电磁感应现象.
23.如图所示,将条形磁铁固定在静止的小车上,电路连接完整后,闭合开关S时,小车不动。变阳器的滑片P向左移动到某一位置时,小车开始向左运动。则下列变阳器接入电路的方式正确的是( )
A. a接e、d接f B. a接e、b接f C. c接e、d接f D. c接e、b接f 【答案】A
【解析】【解答】根据安培定则,右手握住螺线管,四指指向电流的方向,大拇指指向螺线管的左端为N极,与固定在静止的小车上的条形磁铁相互排斥;
当变阻器的滑片P向左移动到某位置时,小车开始向左运动,说明斥力增大,则此时电路中的电流变大,磁性增强,则电阻变小,根据变阻器的接法,一上一下可知,a接e、d接f,如图所示:
故答案为:A。
【分析】此题涉及到安培定则、磁极间的相互作用、影响电磁铁磁性强弱的因素、滑动变阻器的接线柱的接法等多个知识点.
24.如图甲所示,R2为电阻箱调节R2时电流表示数I随之变化。如图乙所示是电阻箱阻值
R2与电流表示数的倒数 的图象。则定值电阻R1与电源电压U的大小分别为( )
A. 5Ω 30V B. 5Ω 2.5V C. 10Ω 20V D. 10Ω 10V 【答案】B
【解析】【解答】由电路图可知,R1与R2串联,电流表测电路中的电流,由图乙可知,当R2=0Ω时, =2A1 , 则电路中的电流I1=0.5A,此时只有R1接入电路,则由I= 可得,电源的电压:U=I1R1=0.5A×R1 , ﹣﹣﹣﹣﹣﹣①,当R2=10Ω时, =6A1 , 则电路中的电流I2= A,因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,所以,电源的电压:U=I2(R1
R2)= A×(R1
10Ω),﹣﹣﹣﹣﹣﹣②,因电源的电压不变,所以,0.5A×R1
﹣
﹣
= A×(R1 10Ω),解得:R1=5Ω,电源电压U=I1R1=0.5A×5Ω=2.5V.A、C、D不符合
题意;B符合题意. 故答案为:B。
【分析】由电路图可知,R1与R2串联,电流表测电路中的电流,由图乙可知,当R2=0Ω时, 1 I =2A1 , 则电路中的电流I1=0.5A,此时只有R1接入电路,根据欧姆定律求解即可.
﹣
25.如图甲所示,电源电压恒为9V,滑动变阻器的最大阻值为100Ω,电流在0.1A~0.4A之间时电子元件均能正常工作.若通过此电子元件的电流与其两端电压的关系如图乙所示,则下列判断正确的是()
A. 电子元件工作时,电阻保持不变
B. 为使电子元件处于正常工作状态,变阻器的阻值范围应控制在12.5Ω~70Ω C. 当P在中点时,电子元件与滑动变阻器的电压之比为1︰1 D. 电子元件处于正常工作状态时,电路消耗的最小功率为3.6W 【答案】 B 【解析】
【解答】(1)从图象可知,电子元件的电阻是在变化的,故A错误;
(2)电子元件处于正常工作状态时,电路电流最小为0.1A,电子元件两端的最小电压为2V,
所以滑动变阻器两端的最大电压为U1=9V-2V=7V, 此时滑动变阻器接入电路的电阻最大,R大==
=70Ω,
电路电流最大为0.4A,电子元件两端的最大电压为4V, 所以滑动变阻器两端的最小电压为U2=9V-4V=5V, 滑动变阻器接入电路的电阻最小,R小==
=12.5Ω.
所以滑动变阻器的阻值范围应控制在12.5欧~70欧,故B正确; (3)因为电子元件与滑动变阻器串联,通过的电流相等, 所以电子元件与滑动变阻器串联两端的电压之比就等于两电阻之比, 因无法判断电子元件与滑动变阻器电阻的大小关系, 所以无法判断它们两端电压的关系,故C错误;
(4)当电路消耗的功率最小时,电路电流最小,为I小=0.1A, 电路消耗的最小功率P=UI小=9V×0.1A=0.9W,故D错误. 故选B.
【分析】(1)从图象可知,电流与电子元件两端的电压不是正比关系,电子元件处于正常
工作状态时,电路消耗的最小功率根据公式P=UI可求.
(2)当P在中点时,无法判断电子元件与滑动变阻器电阻的大小关系,根据电阻的分压特点可知无法确定当P在中点时电子元件与滑动变阻器的电压之比.
(3)由图象可知,电路电流最小为0.1A,电流最大为0.4A,找到对应的电压,根据串联电路电压的规律求出滑动变阻器两端的电压,进一步求出滑动变阻器接入电路的电阻.
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