浙教版(2024)科学八上3.4欧姆定律及其应用培优练习(含答案)

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浙教版(2024)科学八上3.4欧姆定律及其应用培优练习(含答案)
一、选择题
1.在如图所示的电路中,无论电路中的电阻如何变化,设定流入电路的总电流I始终保持恒定。当变阻器R0的滑动触头向上滑动时,电压表V、电流表A的示数变化量分别为ΔU、ΔI,则||(  )
A.R1 B.R2 C.R1+R2 D.R2﹣R1
2.利用伏安法测量电阻时,由于使用的不是理想电表,造成测量结果有误差。某同学采用如图所示电路,能较准确测出Rx的阻值,已知A、B两点之间电压U保持不变。当k接通a时,电压表示数为10伏,电流表示数为0.2安,当k接通b时,电压表示数为12伏,电流表示数为0.15安,则待测电阻Rx的阻值为(  )
A.60欧 B.65欧 C.70欧 D.75欧
3.在测量电阻伏安特性实验中,同学们连接的电路中有四个错误电路,如图所示。电源内阻不计,导线连接良好,若将滑动的变阻器的触头置于左端,闭合S,在向右端滑动触头过程中,会分别出现如下四种现象
a.电灯L不亮;电流表示数几乎为零
b.电灯L亮度增加;电流表示数增大
C.电灯L开始不亮;后来忽然发光;电流表从示数不为零到线圈烧断
d.电灯L不亮;电流表从示数增大到线圈烧断
与上述abcd四种现象对应的电路序号为:(  )
A.③①②④ B.③④②① C.③①④② D.②①④③
4.小华用如图所示的电路探究电流与电阻的关系。已知电源电压为6V,滑动变阻器R2的最大电阻为20Ω,电阻R1为10Ω.实验过程中,将滑动变阻器滑片移到某一位置时,读出电阻R1两端电压为4V,并读出了电流表此时的示数。紧接着小华想更换与电压表并联的电阻再做了两次实验,可供选择的电阻有15Ω、30Ω、45Ω和60Ω各一个,为了保证实验成功,小华应选择的电阻(  )
A.15Ω、30Ω B.15Ω、45Ω C.45Ω、60Ω D.30Ω、45Ω
5.两根材料相同的导线,质量之比为2:1,长度之比为1:2,加上相同的电压后,通过的电流之比为(  )
A.8:1 B.4:1 C.1:1 D.1:4
6.在如图所示的电路中,当电键S闭合后,电压表有示数,调节可变电阻R的阻值,电压表的示数增大了ΔU.则(  )
A.可变电阻R被调到较小的阻值
B.电阻R2两端的电压减小,减小量等于ΔU
C.通过电阻R2的电流减小,减小量小于
D.通过电阻R2的电流减小,减小量等于
7.如图甲所示,电源电压不变,小灯泡L的额定电流为0.6A,滑动变阻器R的最大阻值为50Ω,电流表量程为“0~0.6A”,电压表量程为“0~15V”闭合开关S、在保证电路安全的前提下,最大范围调节滑动变阻器的滑片P,分别绘制了电流表示数与电压表示数、电流表示数与滑动变阻器R连入电路阻值的变化关系图像,如图乙、丙所示。则下列说法中不正确的是(  )
A.电源电压为16V
B.小灯泡的额定功率为3.6W
C.当电流表示数为0.25A时,滑动变阻器消耗的电功率为2.75W
D.若将电压表量程换为0~3V,滑动变阻器允许连入电路的阻值范围为18Ω~50Ω
8.如图所示电路,电源两端的电压一定,当开关S1闭合、S2断开时,电流表和电压表示数分别为I1、U1;当再闭合S2,且将滑片P适当右移后,电流表和电压表示数分别为I2、U2,则下列叙述一定正确的是(  )
A.I1>I2,U1>U2
B.U1<U2,I1大于、小于或等于I2都有可能
C.U1<U2,I1=I2
D.I1>I2,U1大于、小于或等于U2都有可能
9.超导限流器是一种短路故障电流限制装置,它由超导部件和限流电阻并联组成,原理如图甲中虚线框内所示。超导部件的电阻R1随电流I变化关系如图乙所示,限流电阻R2=15Ω,灯泡L上标有“6V 3W”字样,电源电压保持不变,则下列判断不正确的是(  )
A.电源电压为6V时,灯泡能正常工作
B.灯泡短路时,电流表的示数为1.2A
C.当电路短路时,超导限流器自动切断电路
D.当电路短路时,电路电流减小,处于稳定状态,电路中仍有电流,电路没有被切断
10.某精密电子仪器中为了便于调节电路中的电流,其调节部分使用了两个滑动变阻器,如图所示。已知这两个滑动变阻器是分别用不同的电阻丝绕在相同的绝缘瓷管上制成的,其中R1的总电阻是200Ω,R2的总电阻5000Ω,开始时两变阻器都处于最大阻值。下面的几种方法中,能够既快又准确地使电流表指针指到要求位置的是(  )
A.先调节R1,使电流表指针指到要求位置附近,再调节R2
B.先调节R2,使电流表指针指到要求位置附近,再调节R1
C.同时调节R1和R2,使电流表指针指到要求位置
D.交替、反复调节R1和R2,使电流表指针指到要求位置
11.如图所示的电路中,电源电压U=4.5V,且保持不变,定值电阻R1=5Ω,变阻器R2最大阻值为20Ω,电流表量程为0~0.6A,电压表量程为0~3V。为保护电表,变阻器接入电路阻值范围是(  )
A.0~10Ω B.0~20Ω C.2.5~20Ω D.2.5~10Ω
12.如图所示,三个定值电阻R1、R2、R3的电阻值均不相等,在A、B之间接一个电源,在C、D之间接一个电流表,电流表的示数为I,现将电源、电流表的位置互调,则电流表的示数(  )
A.可能增大 B.可能减小
C.一定不变 D.由于R1、R2、R3大小关系不知,故无法判定
13.在图(a)所示的电路中,电源电压保持不变。将滑动变阻器R的滑片P由a端移到b端,电压表V1、V2的示数与电流表A示数的变化关系图线如图(b)所示。根据图线可以知道,滑动变阻器R的最大阻值为    欧,定值电阻R2的阻值为    欧。
14.如图所示,开关S闭合后、两灯均能发光,两电表的指针均有偏转,已知电源电压为6V,L1的电阻为12Ω、L2的电阻为24Ω,则甲电表的示数为     ,乙电表的示数为     。
三、解答题
15.如图1所示电路,电源电压U0不变,初始时滑动变阻器的滑片P在最右端,但由于滑动变阻器某处发生断路,合上电键后滑片P向左滑过一段距离后电流表才有读数。且电压表读数U与x、电流表读数I与x的关系如图2所示,则
(1)根据图象可知:断点位置在x等于    cm处,电源电压U0等于    V;
(2)电阻R等于多少欧姆?
(3)从断点处滑片P向左滑动的过程中,该滑动变阻器滑片P每滑动1cm的阻值变化为多少欧姆?该滑动变阻器电阻丝没有断路时的总电阻值是多少欧姆?
16.在如图所示的电路中,电流表A1和A2的示数分别为0.3安和0.4安,若将电路中的某两个电阻的位置互换,电流表A1和A2的示数却不变,则电流表A的示数可能为     。
17.干电池本身有一定的电阻,因此,实际干电池可以等效为一个没有电阻的理想干电池和一个阻值一定的电阻相串联而成。如图所示,电源由几个相同的干电池组成。合上开关S,变阻器的滑片从A端滑到B端的过程中,电路中的一些物理量的变化,如图甲、乙、丙所示,图甲为电压表示数与电流表示数关系,图乙为干电池输出功率跟电压表示数关系,图丙为干电池输出电能的效率η与变阻器接入电路电阻大小的关系,不计电表、导线对电路的影响,求:
(1)串联的干电池个数。
(2)变阻器的总电阻。
(3)甲、乙、丙三个图上的a、b、c各点的坐标。
18.如图所示,R1=2Ω,某同学在实验中记录了三只电表的示数,但没有记录单位,记下的一组数据是3、2.5和1.5,请根据电路图和记录的数据,确定实验中所用的电源电压是     V,电阻R2的阻值是     Ω。
19.有位同学想要测定一个灯泡的电阻R,手头只有以下器材:待测灯泡、电压为U=12V的电源、两个阻值未知的定值电阻(设阻值分别为R1与R2,已知R2=nR1且n>1)、一只电流表、若干导线。如图所示,他先连接了部分电路,然后在AB之间接入电阻或导线,并记录下不同的接法情况下流过电流表的读数,如表,请根据该同学提供的数据和条件求出灯泡与未知定值电阻的可能阻值。
几种连接方式 1 2 3 4
电流强度I(A) 0.2 0.25 0.5 =0.571
20.某同学通过实验研究小灯泡的电压与电流的关系。可用的器材如下:电源(电压3V,内阻1Ω)、开关、滑动变阻器(最大阻值20Ω)、电压表、电流表、小灯泡、导线若干。(内阻一般来说指的是电源自身的电阻,是相对于电源外部的电路来说的。因电源在工作时内部也有电流通过,此时电源对电流产生的阻碍作用,就叫做内阻)
(1)实验中移动滑动变阻器滑片,得到了小灯泡的U﹣I图象如曲线图所示,则可知小灯泡的电阻随电压增大而     (选填“增大”、“减小”或“不变”)。
(2)根据曲线图,在电路图中把缺少的导线补全,连接成实验的电路(其中电流表和电压表分别测量小灯泡的电流和电压)。
(3)若某次连接时,把AB间的导线误接在AC之间,合上电键,任意移动滑片发现都不能使小灯泡完全熄灭,则此时的电路中,小灯泡可能获得的最小功率是     W。
21.在电学实验中,电压表、电流表本身具有一定电阻,由于电表本身电阻的影响,使得测量结果总存在误差。某校课外兴趣小组进行了消除电表电阻对测量影响的探究。他们设计了如图所示的电路,利用该电路能够测量电源E1的电压U(可认为电源E1电压恒定)和电阻R的阻值,E2是辅助电源,A、B两点间接有一灵敏电流表G.步骤如下:
(1)闭合开关S1、S2,调节滑动变阻器R1、R2,使得灵敏电流表G的示数为零,读出电流表A和电压表V的示数为I1、U1,此时流过电源E1的电流为     ;
(2)    ;
(3)写出电源E1的电压U和电阻R的表达式:
U=     ,R=     。
22.某同学利用热敏电阻为家中的灯暖型浴霸(一种取暖用的电器)设计了一个温度可自动控制的装置,如图甲所示。“控制电路”中热敏电阻Rl的阻值随温度变化的曲线如图乙所示,电磁铁线圈可看作阻值为30Ω的纯电阻R0,电源U1电压恒定,浴霸共安装有2只标有“220V、550W”的灯泡,当电磁铁线圈中的电流大于或等于50mA时,继电器的衔铁被吸合,浴霸电路断开;当线圈中的电流小于或等于40mA时,继电器的衔铁被释放,浴霸电路闭合。求:
(1)工作电路闭合时,通过电路的总电流。
(2)若浴室内的温度最高不得超过40℃,则控制电路的电源电压U1最小值为多大?
(3)若电源U1电压恒定为12V,则将此装置安放在浴室内,浴室内温度可控制在什么范围?
参考答案与试题解析
1.【考点】欧姆定律.
【分析】由图可知,滑动变阻器R0和R1并联后与R2串联,电流表测量变阻器R0的电流,电压表V测量电源电压;
由于流入电路的总电流I始终保持恒定,R2两端电压U2不变;
所以,当滑动变阻器的滑动触头向上滑动时,电压表读数的变化量等于电阻R1两端电压的变化量,由并联电路的电流特点和欧姆定律求出电压表的示数变化量的表达式,即可整理得出电压表的示数变化量与电流表的读数变化量之比的绝对值。
【解答】解:
由图可知,滑动变阻器R0和R1并联后与R2串联,电流表测量变阻器R0的电流,电压表V测量电源电压;
据题意可知,电源为恒流源,能够提供持续的恒定电流,即:流入电路的干路电流I始终保持恒定;
根据U=IR可知,电阻R2两端电压U2不变;
所以电压表示数的变化量等于电阻R1两端电压的变化量;
设当滑动变阻器的滑动触头向上滑动时R1两端电压的变化量为ΔU,总电流为I,电流表读数为IA。
根据并联电路的电流特点和欧姆定律可知,电阻R1两端电压U1=(I﹣IA)R1,
则|ΔU|=|ΔU1|=|IR1﹣IAR1|=|(I﹣IA)R1|=|ΔIA|R1,
所以,||=R1,故A正确。
故选:A。
【点评】本题是非常规题,要抓住特殊条件:电源为恒流源,分析电压表读数与电流表读数的关系,再求解变化量之比;对于本题一定注意不能思维定势,要认真审题,明确题意才能准确求解。
2.【考点】欧姆定律.
【分析】(1)由电路图知:k接a时,电压表测Rx两端的电压,电流表测电路电流,由串联电路的特点及欧姆定律列方程;
(2)由电路图知:k接b时,电压表测Rx与电流表的串联电压,即AB间的总电压U;电流表测电路电流;
由欧姆定律列方程;
(3)解(1)(2)中列出的方程组,可求出待测电阻Rx的阻值。
【解答】解:设电流表的内阻为RA,
(1)k接a时,U=U1+I1RA,即:U=10V+0.2A×RA ①;
(2)k接b时,U=I2(RX+RA),即:U=0.15A×(RX+RA) ②;
U=U2,即:即:U=12V ③;
由①②③解得:Rx=70Ω。
故选:C。
【点评】本题考查了欧姆定律、串联电路的特点,是一道基础题;明确电压表与电流表测哪部分电压与电流,根据串联电路特点及欧姆定律列出方程是本题解题的关键。
3.【考点】欧姆定律.
【分析】根据电路去分析可能出现的故障,再与现象对应起来即可找出正确答案;要注意电表的正确接法、滑动变阻器的接法。
【解答】解:①中电压表和电流表的连接是错误的,将滑动变阻器的触头置于左端,闭合S后电灯L不亮,在向右端滑动触头过程中,电灯L逐渐变亮,由于总电阻减小,干路电流增大,电流表示数增大,是b;
②中电流表连接错误,应该连接在干路上,开始时滑动变阻器的电阻最大,通过电灯的电流太小,电灯L不亮,在向右端滑动触头过程中,电灯后来忽然发光,由于大部分电流流过电流表造成电流表从示数不为零到线圈烧断,是c;
③中电压表和电流表应该互换位置,由于电压表串联造成电灯L不亮,电流表示数几乎为零,是a;
④中电流表使电灯短路,电灯L始终不亮,电流表从示数增大到线圈烧断,是d。
即①②③④分别对应bcad.故正确答案是A。
故选:A。
【点评】对于图象的分析清楚一些,故不应只去考虑出现的现象而忽视了对电路的研究;应从电路可能出现的故障进行分析。
4.【考点】探究电流与电阻的关系.
【分析】由电路图可知,R1与R2串联,电压表测R1两端的电压,电流表测电路中的电流,要探究电流与电阻的关系,应控制电阻两端的电压不变,根据串联电路的电压特点求出R2两端的电压,根据串联电路的电流特点和欧姆定律得出等式即可得出R1阻值的表达式,然后结合滑动变阻器的最大阻值得出定值电阻的最大阻值,然后根据选项得出答案。
【解答】解:由电路图可知,R1与R2串联,电压表测R1两端的电压,电流表测电路中的电流,
要探究电流与电阻的关系,应控制电阻两端的电压不变,即U1=4V,
因串联电路中总电压等于各分电压之和,
所以,滑动变阻器两端的电压:U2=U﹣U1=6V﹣4V=2V,
因串联电路中各处的电流相等,
所以,电路中的电流:
I==,
解得:R1=R2=×R2=2R2,
当R2=20Ω时,R1的阻值最大,则R1=2R2=2×20Ω=40Ω,即定值电阻的阻值不能大于40Ω,
由选项可知,A正确、BCD错误。
故选:A。
【点评】本题考查了串联电路特点和欧姆定律的应用,知道“探究电流与电阻关系”时应保持电阻两端的电压不变是关键。
5.【考点】欧姆定律;影响电阻大小的因素.
【分析】由ρ=可确定两导线的体积之比,再由长度之比可确定截面积之比;可由同种材料的电阻与导体的长度成正比、与横截面积成反比,确定电阻的比值;根据欧姆定律可求得电流之比。
【解答】解:由题意可知,两导线材料相同,质量之比为m1:m2=2:1;
由ρ=可得,体积之比为V1:V2=():()=m1:m2=2:1;
因长度之比为L1:L2=1:2;故截面积之比为:S1:S2=():()= =×=4:1;
由同种材料的电阻与导体的长度成正比,与横截面积成反比可知:电阻之比为:= =××=1:8;
电压相同,由欧姆定律可知,电流之比为:= =×=8:1;
所以A正确,BCD错误。
故选:A。
【点评】本题考查电阻定律及欧姆定律的应用,要注意本题中没有直接给出长度和截面积之比,而是用质量之比来求出体积之比。
6.【考点】欧姆定律.
【分析】(1)由图可见,电阻R和R1并联,然后再与R2和R0串联,电压表并联在R和R1两端,测量的是它们并联后的总电压;
(2)串联电路中,总电压等于各用电器两端的电压之和,并联电路中,各支路两端的电压相等。
【解答】解:(1)整个电路为串联电路,串联分压,电压大小与电阻成正比,电压表的示数增大了ΔU,说明R与R1并联后的总电阻是增大的,故A错误;
(2)总电压U不变,电压表示数增大了ΔU,说明电阻R2和R0串联后的总电压减小了ΔU,单独拿R2来说,它两端的电压减小量要比ΔU小,因此通过R2的电流减小量要比小,故B错误,C正确;
由并联电路的电流规律可知,原来干路中的电流I2=I1+IR﹣﹣﹣﹣﹣①
调节可变电阻R的阻值后,同理可得此时干路中的电流I2′=I1′+IR′﹣﹣﹣﹣﹣②
电压表的示数增大了ΔU,由欧姆定律可得,通过定值电阻R1的电流增加量ΔI1=﹣﹣﹣﹣﹣③,
①﹣②可得,通过R2的电流减小量ΔI2=﹣+ΔIR,即ΔI2+=ΔIR,
所以不能判断R2的电流减小量ΔI2与的关系,故D错误。
故选:C。
【点评】本题重点是考查串联电路电压的特点,串联分压,电阻越大电压越大,电阻越小电压越小。
7.【考点】探究电流与电压、电阻的关系.
【分析】由电路图可知,灯泡L和滑动变阻器R串联,电压表测灯泡L两端的电压,电流表测电路中的电流;
(1)根据图中数据可知,当电流表示数为0.6A时,由图乙找到其对应的电压表示数,即灯泡两端的电压,再由图丙找到其对应的滑动变阻器连入电路的阻值,根据U=IR求出滑动变阻器两端的电压,从而可求出电源电压;
(2)已知灯泡的额定电流,由图乙找到其对应的电压表示数,即灯泡两端的额定电压,利用P=UI可求出灯泡的额定功率;
(3)当电流表示数为0.25A时,由图乙找到其对应的电压表示数,即灯泡两端的电压,根据串联电路电压的特点可求出滑动变阻器两端的电压,最后利用P=UI便可求出滑动变阻器消耗的电功率;
(4)若电压表量程换为0~3V,由此可知灯泡两端最大的电压值,再由图乙找到其对应的电流表示数,根据串联电路电压特点求出滑动变阻器两端最小电压,最后利用I=可求出滑动变阻器连入电路的最小阻值。而滑动变阻器连入电路的最大阻值等于50Ω时,电路中电流最小、灯泡两端的电压最小,各元件都是安全的,据此分析滑动变阻器允许连入电路的阻值范围。
【解答】解:由电路图可知,灯泡L和滑动变阻器R串联,电压表测灯泡L两端的电压,电流表测电路中的电流;
A、当电流表示数为0.6A时,由图乙可知电压表示数为6V,即灯泡两端的电压UL=6V;由图丙可知滑动变阻器连入电路的阻值为10Ω,则滑动变阻器两端的电压为:UR=IR=0.6A×10Ω=6V,由串联电路电压的特点可知电源电压为:U=UL+UR=6V+6V=12V,故A错误;
B、由题知灯泡的额定电流为0.6A,由图乙可知,当电流为0.6A时,电压表示数为6V,即灯泡两端的额定电压UL=6V,则灯泡的额定功率为:PL=IUL=0.6A×6V=3.6W;故B正确;
C、当电流表示数为0.25A时,由图乙可知电压表示数为1V,即灯泡两端的电压UL′=1V,根据串联电路电压的特点可知滑动变阻器两端的电压为:UR′=U﹣UL′=12V﹣1V=11V,则滑动变阻器消耗的电功率为:PR=I′UR′=0.25A×11V=2.75W,故C正确;
D、若将电压表量程换为0~3V,则灯泡两端电压最大为:ULmax=3V,则由图乙可知,电路中的电流为0.5A,由串联电路电压特点可知滑动变阻器两端电压最小为:URmin=U﹣ULmax=12V﹣3V=9V,滑动变阻器连入电路的最小阻值为:Rmin===18Ω,当滑动变阻器连入电路的最大阻值等于50Ω时,电路中电流最小、灯泡两端的电压最小,各元件都是安全的,所以滑动变阻器允许连入电路的阻值范围为18Ω~50Ω,故D正确。
故选:A。
【点评】本题考查了学生对欧姆定律以及电功率计算公式的运用,解题的关键是要准确从图像中读取有用的信息。
8.【考点】欧姆定律.
【分析】当开关s1闭合、s2断开时,灯泡L和电阻R串联,电流表测串联电路的电流,电压表测电阻R两端电压;
当s2闭合后,灯泡L被短路,电流表测干路电流,电压表测电源电压;
根据串并联电路的特点和欧姆定律分析。
【解答】解:开关s2闭合前后,电压表测量的对象发生了变化,电源电压一定,s2闭合前测的是滑动变阻器两端的电压,闭合后测的是电源电压,所以U1<U2;
因为滑片发生了移动,滑动变阻器连入的电阻发生了变化,故无法判断电流的大小,I1大于、小于或等于I2都有可能;
故选:B。
【点评】解决本题的关键是要清楚开关s2闭合前后电流表和电压表分别测的是哪一个的电流和电压,也可以根据开关的开闭画出对应的等效电路图分析。
9.【考点】欧姆定律.
【分析】由题意知,当电流小于0.6A时,超导限流器自动短路,不工作,计算出灯正常工作时的电流后,判断超导限流器的工作状态,当灯短路时,再计算出电路的电流后分析各个选项。
【解答】解:A、根据题中的图乙可知:当电路中的电流小于0.6A时,超导部件的电阻R1的电阻为零,即超导部件就把电阻R2短路,电源电压为6V时,即使都把6V的电压给灯泡,干路中的电流也只有=0.5A,即小于0.5A,也就是说,通过超导部件的电流肯定是小于0.6A,所以超导部件的电阻为0,把限流电阻短路,所以电源电压全部作用在灯泡两端,所以正常工作。故A不符合题意。
B、由于电源电压不变,所以要想灯泡正常工作,由A知道电源电压是6V,灯泡短路时,电路中只剩下R1和R2,故此时电路中的电流为:+=1.2A.故B不符合题意。
C、D、当电路短路时,电路中只剩下R1和R2,故此时电路中的电流为:+=1.2A,比灯正常工作时的电流大,故D中的说法错误,电路电流增大,处于稳定状态,电路中仍有电流,电路没有被切断,故C说法错误。
故选:CD。
【点评】本题主要考查学生对:超导体的特点,以及欧姆定律的应用的了解和掌握,是中考的热点,是一道难题。
10.【考点】欧姆定律.
【分析】由欧姆定律可知,I=,通过调节滑动变阻器阻值的大小可以改变电路中的电流。但由于电路图中有两个滑动变阻器串联,使得调节起来增加难度。但我们首先要把选项C和D排除,因为同时或交替调节两个变阻器有些盲目。在先调节哪个变阻器的问题上,需要考虑电阻越大,对电流的影响也越大,在电流值没有达到要求附近时,应该先调节大电阻,这样比较快速,但电流接近要求值时,改为调节小电阻则更容易精确操作。
【解答】解:由题意可知,R2比R1大很多(R2>>R1),线路中电流I=.调节R2阻值变化大,对电流影响大,所以要快速将电路中的电流调到要求位置,应先调节大电阻R2,当电流表的指针到达要求位置附近时,若再调节R2使指针达到准确位置就很困难,因为只要有R2很小的调节,就会引起阻值很大的变化,电流I就有大的改变。所以此时要调节小电阻R1,因为它对电流的影响较小,能使指针准确地达到要求位置。
故选:B。
【点评】两个变阻器串联起来使用,学生接触的比较少,有新意的同时又增加了难度。不过在生活中我们会经常用到这样使用的变阻器,例如:收音机调台功能上的粗调和微调等。
11.【考点】欧姆定律.
【分析】由电路图知:滑动变阻器R2和定值电阻R1串联,电压表测量滑动变阻器两端的电压,电流表测量电路中的电流;
当电流表的示数达到最大值时,变阻器接入电路的电阻最小,根据欧姆定律的应用可分别求电路中的总电阻和滑动变阻器接入电路中的电阻值;
根据串联电路的分压原理(电阻越大,电阻两端的电压越高),当电压表的示数最大时,变阻器接入电路的电阻最大,根据串联电路电压的规律和欧姆定律可求电路中的电流和滑动变阻器接入电路中的电阻值。
【解答】解:由电路图知:滑动变阻器R2和定值电阻R1串联,电压表测量滑动变阻器两端的电压,电流表测量电路中的电流;
由于电流表量程为0~0.6A,所以电路中的最大电流为0.6A,
此时电路的总电阻为:
R总===7.5Ω,
则变阻器接入电路的最小电阻为:
R2小=R总﹣R1=7.5Ω﹣5Ω=2.5Ω,此时电压表示数U=IR2=0.6×2.5Ω=1.5V,没有超过其量程,则变阻器接入电路阻值最小应为2.5Ω;
电压表量程为0~3V,所以当电压表此时示数最大为3V,滑动变阻器接入电路的电阻最大,则电路电流为:
I===0.3A,没有超过电流表量程,这时变阻器接入电路电阻最大为:
R2大===10Ω;
综上分析:变阻器接入电路的阻值范围是2.5Ω~10Ω,故D正确。
故选:D。
【点评】本题考查串联电路中电压、电流以及滑动变阻器接入电路电阻的计算,注意求阻值范围时,据电流表和电压表的最大值进行计算,并且会灵活运用欧姆定律.动态电路问题,难度较大。
12.【考点】欧姆定律.
【分析】首先对电路图进行分析,画出AB间是电源、CD间是电流表和AB间是电流表、CD间是电源的等效电路图(如下)。
然后根据串并联电路的特点和欧姆定律分别计算出两种情况下电流表的示数进行比较,确定正确选项。
【解答】解:(1)在A、B之间接一个电源,在C、D之间接一个电流表,电路连接如甲图:
甲图中并联部分的总电阻R甲并=,
整个电路的总电阻R总=R甲并+R1=+R1,
设电源电压为U,根据串联分压的规律可得:=,则U并= U,
电流表的示数I=====﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①;
(2)现将电源、电流表的位置互调,电路连接如乙图:
乙图中并联部分的总电阻R乙并=,
整个电路的总电阻R总′=R乙并+R3=+R3,
电源电压为U,根据串联分压的规律可得:=,则U并′= U,
此时电流表的示数I′=====﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②;
比较①②可知,电流表的示数一定不变。
故选:C。
【点评】本题考查了串并联电路的特点、欧姆定律的应用,难度较大。
13.【考点】欧姆定律.
【分析】(1)由电路图可知,R1、R2与滑动变阻器串联,电压表V1测量R1两端的电压,电压表V2测量滑动变阻器两端的电压;当滑片P由a端移到b端时,滑动变阻器R连入的电阻变小,从而使电路中的总电阻变小,电路中的电流变大,根据欧姆定律可知,R1两端的电压变大,由串联电路电压的特点可知,滑动变阻器两端的电压变小,由此可知图像中向下减小的为V2的U﹣I图像,向上变大的为V1的U﹣I图像。
(2)由图像可知:
①当滑片为与b端时,滑动变阻器两端的电压为0,R1两端的电压为4V,电路中的电流为1A,根据欧姆定律求出R1的阻值,并根据串联电路的电阻特点和欧姆定律表示出电源的电压;
②当两电压表的示数相等时,即两条U﹣I图像交叉点,根据欧姆定律可知此时R1的阻值和滑动变阻器接入电路的电阻值相等,此时电路中的电流为0.6A,根据串联电路的电阻特点和欧姆定律表示出电源的电压;
③当滑动变阻器接入电路的电阻最大时,电路中的电流为0.4A,根据串联电路的电阻特点和欧姆定律表示出电源的电压;联立以上等式即可求出滑动变阻器R的最大阻值和定值电阻R2的阻值。
【解答】解:由图像可知:
(1)当滑片为与b端时,滑动变阻器两端的电压为0,U1=4V,I=1A,
R1的阻值:R1===4Ω,
电源的电压U=I(R1+R2)=1A×(4Ω+R2)﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①
(2)当两电压表的示数相等时,电路中的电流I′=0.6A,
根据串联电路各处的电流相等,且U=IR可知:滑动变阻器接入电路的电阻R=R1=4Ω,
电源的电压U=I′(R1+R+R2)=0.6A×(4Ω+4Ω+R2)﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②
(3)当滑动变阻器接入电路的电阻最大时,电路中的电流I″=0.4A,
电源的电压U=I″(R1+R最大+R2)=0.4A×(4Ω+R最大+R2)﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣③
联立①②③式可得:R2=2Ω,R最大=9Ω。
故答案为:9;2。
【点评】本题是一道信息给予提,关键是根据滑片的移动确定两电压表示数的U﹣I图像和从图像中得出相关信息,并利用电阻的串联特点和欧姆定律进行相关计算。
14.【考点】欧姆定律.
【分析】由电路图可知,电表甲为电流表时L2被短路,则电表甲为电压表;乙为电压表时L2被断路,则电表乙为电流表;根据电源的电压可知甲电压表的示数,根据并联电路的电压特点和欧姆定律求出乙电流表的示数。
【解答】解:由电路图可知,电表甲为电流表时L2被短路,则电表甲为电压表;
乙为电压表时L2被断路,则电表乙为电流表;
则电路为两灯泡并联,电压表测电源的电压,电流表测通过L2的电流,则甲电表的示数为6V;
因并联电路中各支路两端的电压相等,
所以,乙电流表的示数:
I2===0.25A。
故答案为:6V;0.25A。
【点评】本题考查了并联电路的特点和欧姆定律的应用,关键是两电表类型的判断。
15.【考点】欧姆定律.
【分析】(1)从图象上可以看出断点的位置和电源电压的大小。
(2)从图象上可看出,当电流表读数为I1=0.15A时,电压表读数为U1=1.35V,电压表测量滑动变阻器两端的电压,滑动变阻器与电阻串联,根据串联电路电压的规律求出电阻两端的电压,根据欧姆定律求出电阻R的大小。
(3)先计算x=5cm时和x=10cm时滑动变阻器接入电路的电阻,进而求出滑动变阻器滑动5cm电阻的改变量,从而求出该滑动变阻器滑片P每滑动1cm的阻值变化,最后求出滑动变阻器电阻丝没有断路时的总电阻值。
【解答】解:(1)根据图象可知:断点位置在x等于5cm处,电源电压U0等于1.50V。
故答案为:5;1.50。
(2)当电流表读数为I1=0.15A时,电压表读数为U1=1.35V
则:U1=U0﹣I1R得
R===1Ω。
答:电阻R的阻值为1Ω。
(3)当x=5cm时,设滑动变阻器接入电路中的电阻为R1,R1===9Ω,
当x=10cm时,设滑动变阻器接入电路中的电阻为R2,滑动变阻器两端的电压U2=1.20V,对应电流表读数为I2=0.30A,
R2===4Ω,
故滑动变阻器滑动5cm电阻的改变量是ΔR=R1﹣R2=9Ω﹣4Ω=5Ω,
所以从断点处滑片P向左滑动的过程中,该滑动变阻器滑片P每滑动1cm的阻值变化是1Ω。
该滑动变阻器没有断路时的总电阻值R总=9Ω+5cm×1Ω/cm=14Ω。
答:该滑动变阻器滑片P每滑动1cm的阻值变化为1Ω,该滑动变阻器没有断路时的总电阻值是14Ω。
【点评】本题考查电阻的大小和滑动变阻器电阻的改变量以及最大值,难点是求滑动变阻器滑片P每滑动1cm的阻值变化量,重点是分析图象,从图象上得到有用的数据,还要记住串联电路电流和电压的规律。
16.【考点】欧姆定律.
【分析】(1)分析电路图,画出等效电路图如图所示,R1、R2、R3并联,电流表A1测量通过R2、R3的电流之和,电流表A2测量通过R1、R2的电流之和;
(2)将R1、R2、R3中的某两个电阻互换位置而其他条件不变时,两电流表的示数不变,三电阻两端的电压相等,根据欧姆定律可知所换的两电阻大小相等,求出三条支路的电流,再求流过干路的电流值。
【解答】解:画出等效电路图,如图所示,R1、R2、R3并联,电流表A1测量通过R2、R3的电流之和,电流表A2测量通过R1、R2的电流之和;
①若互换R1、R2的位置,两电流表的示数不变,则R1=R2,因为电流表A2的示数为0.4A,所以I1=I2=0.2A;因为电流表A1的示数为0.3A,则I2+I3=0.3A;所以I3=0.1A;
所以干路上的电流:
I=I1+I2+I3=0.2A+0.2A+0.1A=0.5A;
②若互换R2、R3的位置,两电流表的示数不变,则R2=R3,因为电流表A1的示数为0.3A,所以I2=I3=0.15A;因为电流表A2的示数为0.4A,则I1+I2=0.4A;所以I1=0.4A﹣0.15A=0.25A;
所以干路的电流:
I=I1+I2+I3=0.25A+0.15A+0.15A=0.55A;
③若互换R1、R3的位置,两电流表的示数不变,则R1=R3;而若R1=R3则两电流表的示数就应相同,所以不可能是互换R1、R3的位置。
由上分析,可知电流表A的示数可能为0.5A或0.55A。
故答案为:0.5A或0.55A。
【点评】本题考查了学生对欧姆定律、串并联电路的特点的掌握和运用,能分析电路图画出等效电路图帮助分析是本题的关键。
17.【考点】欧姆定律.
【分析】电流表测电路电流,电压表测外电路电压,即滑动变阻器电压;
(1)当滑动变阻器接入电路的阻值为零时,电路短路,电路电流为短路电流,等于电源电压与电源内阻的比值;当滑动变阻器接入电路的阻值与电源内阻阻值相等时,电源输出功率最大,根据图象数据,应用欧姆定律与电功率公式列方程,求出电源电压,然后求出电池节数。
(2)电源的输出功率与电源的总功率之比是电源的效率,滑动变阻器接入电路的阻值越大,电源效率越高,当滑动变阻器阻值全部接入电路时,滑动变阻器效率最高,由图丙所示图象,应用电功率公式及效率公式可以求出滑动变阻器的最大阻值。
(3)由欧姆定律、串联电路特点及图象可以求出各点的坐标。
【解答】解:设电源电压为U,内阻为r;
(1)由甲图,短路电流:I==3A,
当滑动变阻器电阻与电源内阻相等时,电源输出功率最大,
由于滑动变阻器接入电路的电阻与电源内阻相等,
由串联电路特点知,电源内阻电压等于滑动变阻器电压,
则滑动变阻器电压为,R滑=r,由乙图得:P最大====4.5W,
解得:U=6V,r=2Ω,每节干电池电压为1.5V,电源电压为6V,则电源由4节干电池组成。
(2)电源效率η====,当滑动变阻器阻值全部接入电路时,电源的效率最高,
由丙图得:η===0.8,解得R=8Ω;
(3)R=8Ω,由丙图得:c(8,0.8);
电路电流I===0.6A,
Ua=U﹣Ir=6V﹣0.6A×2Ω=4.8V,得:a(0.6,4.8);
在乙图,b的横坐标为:U=3V,得:b(3,4.5);
答:(1)串联干电池的个数为4个。
(2)滑动变阻器的最大阻值为8Ω。
(3)各点坐标分别为:a(0.6,4.8);b(3,4.5);c(8,0.8)。
【点评】本题难度较大,分析清楚电路结构、根据各图象获得所需信息,应用欧姆定律、电功率公式、效率公式等即可正确解题。
18.【考点】欧姆定律.
【分析】由图可知两电阻并联,电流表A1测干路电流,电流表A2测R1电流,电压表测量电源电压;则由欧姆定律进行分析判断即可得出出电流和电压值,进而计算得出R2的电阻值。
【解答】解:由电路图可知,闭合开关后,此电路是并联电路,电流表A1测干路电流,电流表A2测R1电流,电压表测电源电压;
已知R1=2Ω,则由欧姆定律可知:R1==2Ω,
在3;2.5;1.5三个数中找到两个符合=2Ω的数,
即:U=3V,I1=1.5A,余下的一个数即为干路电流:IA1=2.5A,
由并联电路的电流规律可得:
流过R2电流I2=IA1﹣I1=2.5A﹣1.5A=1A;
则由欧姆定律可得:R2===3Ω;
故答案为:3;3。
【点评】熟练运用并联电路的规律、欧姆定律的公式,可解答此题。
19.【考点】欧姆定律.
【分析】根据电流计算电路中的电阻,根据串并联电阻大小关系分析组成方程组,解答各个电阻。
【解答】解:根据欧姆定律知,电路中的总电阻分别为
R总1===60Ω,
R总2===48Ω,
R总3===24Ω,
R总4===21Ω,
根据串联时总电阻最大,
R总1=RL+R1+R2=RL+R1+nR1=60Ω;
R总2=RL+R2=RL+nR1=48Ω;
R总3=RL+R1=RL+R1=24Ω;
R总4=RL+R并=21Ω或RL=21Ω;
解得:R1=12Ω;RL=12Ω,因而RL=21Ω是不可能的,
n=3,即R2=36Ω,
根据并联电路的电阻R并==9Ω,恰好符合R总4=RL+R并=21Ω。
答:R1的阻值为12Ω,灯泡的阻值为12Ω,R2的阻值为36Ω。
【点评】本题考查串联电路的特点和欧姆定律,属于中档题。
20.【考点】探究电流与电压的关系.
【分析】(1)由图U﹣I可知,电压增大,电流增大,且越往后电压增大的幅度大于电流增大的幅度,据此分析;
(2)要求电流表和电压表分别测量小灯泡的电流和电压,则电流表应与小灯泡串联,电压表并联在小灯泡两端。同时结合电压从零开始调节的,因此滑动变阻器采用的是分压接法,由于灯泡电阻较小,因此电压表需要外接,根据小灯泡的U﹣I图象可判断电流表应选用的量程,由此可正确连接实物图;
(3)若任意移动滑片发现都不能使小灯泡完全熄灭,说明滑动变阻器连成限流接法,当滑动变阻器串联接入电路中的电阻最大即20Ω时,灯泡功率最小。
【解答】解:(1)由图U﹣I可知,电压增大时,电流增大,且越往后电压增大的幅度大于电流增大的幅度,而电压与电流之比即为灯泡电阻的大小,由此可知小灯泡的电阻随电压增大而增大;
(2)要求电流表和电压表分别测量小灯泡的电流和电压,则电流表应与小灯泡串联,电压表并联在小灯泡两端。同时结合电压从零开始调节的,因此滑动变阻器采用的是分压接法,由于灯泡电阻较小,因此电压表需要外接,根据小灯泡的U﹣I图象可判断电流表应选用的量程,由此可正确连接实物图,如图所示:

(3)若任意移动滑片发现都不能使小灯泡完全熄灭,说明滑动变阻器连成限流接法,当滑动变阻器串入电路中的电阻最大即20Ω时,此时电路为一个电压为3V,内阻为1Ω的电源与一个灯泡和20Ω的电阻串联,结合U﹣I图象可知,
当电流为I=0.13A时,灯泡的电压约为0.23V,此时满足:E=U灯+UR+U内,
故此次灯泡实际消耗的功率为:P=UI=0.23V×0.13A≈0.03W(也可以将电源内阻忽略进行计算)。
故答案为:(1)增大;(2)见上图;(3)0.03。
【点评】本题以“研究小灯泡的电压与电流的关系”为背景,考查了图象的分析、电路图的连接和电功率的计算,有一定难度。
21.【考点】欧姆定律.
【分析】(1)根据灵敏电流计的示数为零分析电路中电流的路径,从而得出流过电源E1的电流;
(2)为了计算电源电压,需再次使灵敏电流表的示数为零,并读出电流表和电压表的示数;
(3)根据串联电路的电压特点和欧姆定律建立方程,写出电源E1的电压U和电阻R的表达式。
【解答】解:(1)根据灵敏电流计的示数为零可知,A、B两点的电压为0,电路中的电流只有一条路径,因此通过电源E的电流等于电流表的示数I1。
(2)改变滑动变阻器R1、R2的阻值,重新使得灵敏电流计的示数为零,A、B两点的电压为0,相当于一点,如图:
读出电流表和电压表的示数为I2、U2。
(3)灵敏电流表没电流通过时,说明A、B两点的电压为0,就可以将AB这条线缩成一点,所以左右两边各成回路,根据串联电路的电压特点和欧姆定律可得:
U=U1+I1R﹣﹣﹣﹣﹣①
U=U2+I2R﹣﹣﹣﹣﹣②
联立两式可得:U=,R=。
故答案为:(1)I1;(2)改变滑动变阻器R1、R2的阻值,重新使得灵敏电流计的示数为零,读出电流表和电压表的示数为I2、U2;(3);。
【点评】本题是比较创新的实验,是属于研究性学习实验,是在常规实验基础上的改进,主要考查的是测量电源电压和电阻的方法。
22.【考点】欧姆定律.
【分析】(1)由灯泡的铭牌可知额定电压和额定功率,根据I=求出每只灯泡正常发光时的电流,再根据并联电路的电流特点求出通过电路的总电流;
(2)先从表格中找出温度为40℃时热敏电阻的阻值,然后利用串联电路电阻规律算出总电阻,最后用最小电流乘以总电阻算出最小电源电压值;
(3)取临界情况,当电流为50mA时和当电流等于40mA时,知道电源电压U0,分别求出总电阻,利用串联电阻的特点求热敏电阻R1的大小,对应图像找出温度值,从而得到浴室内温度的变化范围。
【解答】解:(1)每只灯泡正常发光时的电流:
I===2.5A,
通过电路的总电流:
I总=2I=2×2.5A=5A;
(2)当R1温度为40℃时,其阻值R1=170Ω;
因为R1和R0串联,
所以R总=R1+R0=170Ω+30Ω=200Ω;
因此,控制电路的最小电压为:U1=I1R总=0.05A×200Ω=10V;
(3)取临界情况,当电流为I=50mA=0.05A时:
因R1+R0===240Ω,
所以,R1=240Ω﹣R0=240Ω﹣30Ω=210Ω,由图可得对应的温度为32℃;
当电流为I′=40mA=0.04A时:
因R1′+R0===300Ω,
所以,R1′=300Ω﹣R0=300Ω﹣30Ω=270Ω,由图可得对应的温度为23℃(或24℃);
由①②可知室内温度可控制在23℃(或24℃)~32℃范围内。
答:(1)工作电路闭合时,通过电路的总电流为5A;
(2)若浴室内的温度最高不得超过40℃,则控制电路的电源电压U1最小值为10V;
(3)若电源U1电压恒定为12V,则将此装置安放在浴室内,浴室内温度可控制的范围是23℃(或24℃)~32℃。
【点评】本题考查了电功率计算公式的应用、串联电路中欧姆定律的应用、电磁铁的应用,能从热敏电阻阻值R1随温度变化图像上搜集到相关信息是本题的关键。
(第9题)
(第10题)
(第11题)
(第13题)
(第14题)
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