一、初中物理欧姆定律问题
1.洋洋设计了一个自动测高仪,给出了四个电路,如下图所示,R是定值电阻,R′是滑动变阻器,其中能够实现身高越高,电压表示数越大的电路是
A.B.
C.D.
【答案】C
【解析】
【详解】
A.由图知,R与R′串联,电压表并联在电源两端测电源的电压,其示数不随滑片的移动而变化,故A不符合题意;
B.由图知,R与R′并联,电压表串联在电路中测电源的电压,其示数不随滑片的移动而变化,故B不符合题意;
CD.电路中R与R′串联,当身高越高时,滑片上移,R′接入电路中的电阻越大,电路中的
总电阻越大,由
U
I
R
=可知,电路中的电流越小,由U IR
=可知,R两端的电压越小,
因串联电路中总电压等于各分电压之和,且电源的电压不变,所以,R′两端的电压变大;C选项中电压表测R′两端的电压,身高越高时,其示数越大,故C符合题意;
D选项中电压表测R两端的电压,身高越高时,其示数越小,故D不符合题意.
故选C.
2.小明利用图甲的电路探究“通过导体的电流与电阻的关系”,根据实验的数据绘出了
I—1
R
图像,如图乙,由图可知()
A.定值电阻两端电压控制为2V不变
B.当电流为0.2A时,电阻R为0.1Ω
C.当滑片向右移时,电压表数变大
D.当电流分别为0.25A和0.5A时,接入电路的导体的电阻之比为1:2
【答案】A
【解析】
【分析】
由题意可知,本题考查了“通过导体的电流与电阻的关系”,可以运用欧姆定律和串联电路的特点进行分析判断。
【详解】
AB.由I—1
R
图象可得,当导体中电流为0.2A时,其对应的电阻为10Ω,该实验利用控
制变量法,需控制定值电阻两端电压不变
0.2A10Ω2V
U IR
==?=
故A符合题意,B不符合题意;
C.滑片右移时,R'电阻增大,由串联电路的分压原理可知,R'两端电压增大,而电源总电压保持不变,所以R两端电压减小,即电压表示数减小,故C不符合题意;
D.电流分别为0.25A和0.5A时,通过R的电流之比为
1 20.25A1 0.5A2
I
I
==实验中,需保持R两端电压不变,则由欧姆定律可得
112 21
21 2
U
I R R
U
I R
R
===由上式可得
1 2
2 1
R
R
=故D不符合题意。
故选A。
3.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3.6W
B.电流表A的示数变化范围为0.15A~0.45A
C.滑动变阻器的最小功率为0.45W
D.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
1
1
1
3V
==0.3A
10Ω
U
I
R
=
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
21
4.5V3V 1.5V
U 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
()2
2
1
1
1
3V
0.9W
10Ω
U
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R2接入电路中电阻最大,即2
20Ω
R=,电路中的电流大小为
12
4.5V
0.15A
10Ω20Ω
U
I
R R
===
++
这个电流大小没有超过滑动变阻器R2的最大电流,也没有超过电流表的量程,此时R1两端的电压是
1
R1
0.15A10Ω 1.5V
U IR
==?=
R2两端电压为
21
R R
- 4.5V-1.5V3V
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
2
R 2 1.5V
5Ω0.3A
U 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
()()2
222
22222
121212121
2
-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()2
12
2
-R R R 要最大,当R 2是5Ω或者20Ω时,()2
12
2
-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。
4.小李连接了图甲所示的电路,电源电压不变,电流表量程均为0.6A ,定值电阻R 1=10Ω,闭合开关S 后再闭合开关S 1或S 2,将滑动变阻器滑片从最右端向左调节至中点的过程,电压表与电流表A 2示数的I -U 图象如图乙,下列说法正确的是( )
A .开关S 1、S 2闭合,电路中最小电流为0.15A
B .电源电压为4V
C .滑动变阻器的最大阻值为20Ω
D .整个电路通过的最大电流为0.3A
【答案】C 【解析】 【分析】
【详解】
当闭合开关S 和S 1时,电路为滑动变阻器与定值电阻R 1串联,电压表测R
1两端电压,电流表A 2测整体电流,则由欧姆定律可知电压表与电流示数之比为定值电阻R 1的阻值10Ω,观察乙图可知,a 曲线表示闭合开关S 和S 1时的电表变化,则b 曲线表示闭合开关S 和S 2时的电表变化。当闭合开关S 和S 1时,当滑片位于中点时,电路电阻最小,由乙图可知此时对应电流最大为0.3A ,对应电压为3V ,当滑片位于最右端时,滑动变阻器全部接入电路,此时电路电流最小,为0.2A ,对应电压为2V ,则由欧姆定律及串联分压可得
121
3V 0.3A 2
U U U R =+=+?滑
122V 0.2A U U U R ''=+=+?滑
解得电源电压为6V ,滑动变阻器最大阻值为20Ω;当闭合开关S 和S 2时对应曲线b ,电路为R 2与滑动变阻器串联,电压表测R 2两端电压,电流表测电路电流,则由乙图可求R 2阻值为
2224V
20Ω0.2A
U R I =
== 则当开关S 1、S 2闭合,电路为R 1与R 2并联,整体与滑动变阻器串联,则若要电路电流最小,则应电阻最大,滑动变阻器滑到最大阻值处,此时电路总电阻为
121210Ω20Ω80
20ΩΩ10Ω20Ω3
R R R R R R ?'=+=+=++滑总
则最小电流为
min 6V
0.225A 80Ω3
U I R =
=
='
总 当闭合开关S 、S 1、S 2,滑动变阻器滑到最左端时,电路为R 1与R 2并联,此时电路电阻最小,电流最大,为
max 12126V 6V
0.9A 10Ω20Ω
U U I I I R R ''=+=+=+=
电流表量程均为0.6A ,故电路中最大电流为0.6A ,故D 错误。故选C 。
5.如图所示的电路中,当开关闭合,将滑动变阻器的滑片慢慢向右滑动的过程中,电流表与电压表的示数变化府况,下列说法正确的是
A .电流表A l 的示数变大
B .电流表A 2的示数变小
C.电压表示数与电流表A l的示数的比值变小
D.电压表示数与电流表A2的示数的比值变小、
【答案】D
【解析】
【详解】
由电路图可知,定值电阻与滑动变阻器并联,电流表A1测定值电阻支路的电流,电流表A2测变阻器支路的电流,电压表测电源两端的电压。
AC.因电源的电压不变,所以,滑片移动时,电压表的示数不变;因并联电路中各支路独立工作、互不影响,所以,滑片移动时,通过定值电阻的电流不变,即电流表A1的示数不变,所以电压表示数与电流表A1示数的比值也不变,故AC错误;
B.将滑动变阻器滑片慢慢向右滑动的过程中,接入电路中的电阻变小,由
U
I
R
可知,
通过滑动变阻器的电流变大,即电流表A2的示数变大,故B错误;
D.电压表示数不变而电流表A2示数变大,所以电压表示数与电流表A2示数的比值变小,故D正确。
6.如图所示的电路中,电源电压保持不变,R1=2R2,闭合S、S1,断开S2时,电压表示数为5V,闭合S、S2,断开S1时,电压表示数为7V,则R:R2为
A.3:2 B.2:3 C.7:5 D.5:7
【答案】A
【解析】
【分析】
【详解】
闭合S、S1,断开S2时,R1、R串联接入电路,电压表测量的是R两端电压,示数为
U R=5V,则由串联分压得,即①;闭合S、S2,断开S1时,R2、R串联接入电路,电压表测量的是R两端电压,示数为U R′=7V,则由串联分压得,即②,由①②解得R:R2=3:2.故选A.
7.如图的电路中,电路元件及连接均完好,电源电压恒为6V,小灯泡L1、L2和L3各自正常工作时流过的电流均为0.5A,下列说法正确的是()
A.开关S1和S2断开,电压表的示数为6V,再闭合S2,电压表示数变小
B.开关S1和S2断开,电流表A1测L2的电流,再闭合S2,A1仍测L2的电流
C.先闭合开关S2,再闭合开关S1,电流表A1示数不变,A2示数变大
D.开关S1和S2闭合,有电流流过的灯泡恰好都正常发光,电流表A1的示数为1.5A
【答案】B
【解析】
【详解】
A.从实物图可以看到,当开关S1和S2断开时,只有灯泡L2和L3串联接入电路,电压表测的是电源电压,示数为6V;再闭合S2时,L3被短路,只有灯泡L2接入电路,电压表测的是电源电压,示数不变;A错误;
B.开关S1和S2断开,只有灯泡L2和L3串联接入电路,电流表A1是测L2的电流,再闭合S2,只有灯泡L2接入电路,A1仍测L2的电流,B正确;
C.先闭合开关S2,电流表A1只测L2的电流,A2所在支路断路,示数为零;再闭合开关
S1,电流表A1测L1和L2的总电流,即电流表A1示数变大,A2测L2的电流,示数变大;C 错误;
D.开关S1和S2闭合,有电流流过的灯泡恰好都正常发光,这时只有L1、L2并联接入电路,流过它们的电流都是0.5A,电流表A1测的是总电流,大小为1.0A,D错误。
8.小明同学做电学实验,通过改变滑动变阻器R3电阻的大小,依次记录的电压表和电流表的读数如表所示,分析表格中实验数据,可推断小明实验时所用的电路可能是下列电路图中的哪一个()
电压表示数U/V0.600.700.800.90 1.00 1.10
电流表示数I/A0.180.210.240.270.300.33
A.B.
C.D.
【答案】B
【解析】
【分析】
由表中数据可知,当电压表的示数增大时,电流表的示数也增大,再分析四个电路图,当滑片向上移动时的电压表和电流表的变化得出答案。
【详解】
A.电压表测量的是滑动变阻器两端的电压,三电阻串联,当滑片上移时连入电阻变小,电路中的电阻变小,电流变大,电流表的示数变大;滑动变阻器分压变小,电压表的示数变小,故A不符合题意;
B.电压表测量电阻R1两端的电压,三电阻串联,当滑片上移时连入电阻变小,电路中的电阻变小,电流变大,电流表的示数变大;电压表的示数也变大,故B符合题意;CD.都是测量下面电阻和滑动变阻器两端的电压,三电阻串联,当滑片上移时连入电阻变小,电路中的电阻变小,电流变大,电流表的示数变大;电阻和滑动变阻器串联后两端的电压变小,电压表的示数变小,故CD不符合题意。
故选B。
【点睛】
解决此类电路图连接问题,要结合题意实际要求去分析,不可盲目猜测。
9.如图所示的电路中,电源两端的电压保持不变,闭合开关S,将滑动变阻器的滑片P向右移动,下列说法正确的是()
A.电压表V1与电压表V2的示数之和保持不变
B.电流表A的示数变小,电压表V2的示数变大
C.电流表A的示数变小,电压表V1的示数变大
D.电压表V2与电流表A的示数之比保持不变
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】
观察电路图分析可得:R1与R2串联,电流表A测串联电路电流,电压表V1测串联电路总电压(电源电压),电压表V2测滑动变阻器R2两端电压。读题知电源电压不变,所以电压表V1的示数不变,将滑动变阻器的滑片P向右移动时,R2阻值变大,电路中电流变小,即电流表A的示数变小,由U=IR得R1两端电压变小,由串联电路电压规律知,R2两端电压变小,即V2示数变大,故B正确。
故选B。
【点睛】
动态电路分析;电压表、电流表、滑动变阻器使用;串联电路电压规律应用;欧姆定律应用。
10.如图甲所示的电路中,电源电压不变,小灯泡L上标有“6V”字样,通过灯泡L的电流与电压关系如图像所示,电压表选择0~15V的量程,电流表选择0~3A的量程。闭合开关S,断开S1和S2,滑动变阻器的滑片在某处时,电流表的示数为0.4A;变阻器的滑片滑到另一处时,电压表的示数由8V变化到4V,电流表的示数变化了0.4A,已知
R1:R2=1:4, R2为滑动变阻器的最大阻值。在保证各电路元件安全工作的情况下,则下列结果中不正确的是()
A.R1的阻值为5ΩB.电源的电压为11V
C.整个电路的最大电功率是11W D.整个电路的最小电功率是4.4W
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】
A.闭合开关S,断开S1和S2时,灯泡L与定值电阻R1、滑动变阻器R2串联,电压表测R2两端的电压,电流表测电路中的电流,因串联电路中电阻越大分得的电压越大,所以,电压表的示数由U2′=8V变化到U2″=4V时,接入电路中的电阻变小,电路中的电流变大,
则两种情况下电路中的电流分别为:I ′=0.4A ,
I ″=0.4A+0.4A=0.8A ,
由图象可知,两种情况情况下灯泡两端的电压分别为'
L U =1V ,''
L U =3V ,因串联电路中总电压等于各分电压之和,所以,电源的电压:
U = 'L U +I ′R 1+'
2U =1V+0.4A ×R 1+8V , U = ''L U +I ″R 1+ ''
2U =3V+0.8A ×R 1+4V ,
因电源的电压不变,所以,
1V+0.4A ×R 1+8V=3V+0.8A ×R 1+4V ,
解得:
R 1=5Ω,
故A 正确,不符合题意; B .电源的电压:
'
L U +I ′R 1+ '2U =1V+0.4A ×5Ω+8V=11V ,
故B 正确,不符合题意;
C .当开关S 、S 2闭合,断开S 2时,电路为R 2的简单电路,因电源的电压小于电压表的量程,所以,当调节滑动变阻器的滑片使电流表的示数I 大=3A 时,电路消耗的电功率最大,则:
P 大=UI 大=11V ×3A=33W ,
故C 错误,符合题意;
D .当闭合开关S ,断开S 1和S 2,且滑动变阻器接入电路中的电阻最大时,电路中的电功率最小,则电源的电压:
U L 小+I 小(R 1+ R 2)= U L 小+I 小(R 1+4 R 1)= U L 小+ I 小×5 R 1
11V= U L 小+ I 小×25Ω,
由图象可知,当I 小=0.4A ,U L 小=1V 符合,则电路的最小电功率:
P 小=UI 小=11V ×0.4A=4.4W ,
故D 正确,不符合题意。 故选C 。
11.在图示的电路中,电源电压保持不变。闭合电键S 后,当滑动变阻器的滑片向右移动时( )
A .电压表V 2示数与V 1示数的比值一定变小
B .电压表V 2示数与V 1示数的比值一定不变
C .电压表V 2示数变化量与电流表A 示数变化量的比值一定变大
D .电压表V 2示数变化量与电流表A 示数变化量的比值一定不变
【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】
由电路图可知,两电阻串联,电压表V 1测R 1两端的电流,电压表V 2测R 2两端的电压,电流表测电路中的电流。 AB .闭合电键S 后,由U
I R
=
可知,电压表V 2示数与V 1示数的比值等于R 2接入电路中的电阻与R 1的比值,当滑动变阻器的滑片向右移动时,R 2接入电路中的电阻变大,R 1的阻值不变,则电压表V 2示数与V 1示数的比值变大,故AB 不符合题意; CD .因串联电路中总电压等于各分电压之和, R 2两端的电压
U 2=U ?IR 1 U 2′=U ?I ′R 1
电压表V 2示数变化量
()()()2221111U U U U I R U IR I I R IR '
?=--'-=-'?=-=-
所以电压表V 2示数变化量与电流表A 示数变化量的比值
21
1U IR R I I
?-?==-?? 因此,电压表V 2示数变化量与电流表A 示数变化量的比值一定不变,故C 不符合题意,D 符合题意。 故选D 。
12.小丽设计了如图所示的简易电子距离测量仪,R 是一根粗细均匀的电阻丝,其每厘米长的电阻为0.5 Ω,电路各部分均接触良好.物体M 只能在导轨上做直线运动,并带动与之相连的金属滑片P 移动,电压表示数可反映物体M 移动的距离.开始测量前,将金属滑片P 置于电阻丝中点,此时电压表和电流表示数分别为1.5 V 和0.2 A .由此可知
A .电阻丝的总电阻为7.5 Ω
B .当电压表示数为2 V 时,物体M 向左移动了5 cm
C .当电压表示数为1 V 时,物体M 向左移动了5 m
D .若开始测量前,将金属滑片P 置于电阻丝某端点,可测量的最大距离30 cm 【答案】BD 【解析】 【分析】
滑片移动时,电阻丝接入电路的电阻不变,一直等于其总电阻,所以电流表示数保持0.2A
不变,但由于与电压表并联的那部分电阻丝的长度变化,所以电压表的示数改变,滑片向左移动时,电压表示数变大,向右移动时,示数变小。 【详解】
A .滑片在中点时,电压表测量的是一半电阻丝分得的电压,其阻值为
1.5V '7.50.2A
U R I =
==Ω 则电阻丝的总电阻为15Ω,所以A 错;
B .当电压表示数为2 V 时,比滑片在中点时增大了0.5V ,则与电压表并联的电阻增大了
110.5V =2.5Ω0.2A U R I =
= 电阻丝的长度增加了
2.5Ω
=
=5cm 0.5Ω/cm
l ?
所以物体M 向左移动了5 cm ,B 对;
C .当电压表示数为1 V 时,比滑片在中点时减小了0.5V ,则与电压表并联的电阻减小了
2.5Ω,电阻丝的长度减小了5cm ,所以物体M 向右移动了5 cm ,C 错;
D .若开始测量前,如果将金属滑片P 置于电阻丝的左端,电压表测的是整根电阻丝的电压,所以可测量的最大距离是
max 15Ω
=
=30cm 0.5Ω/cm
l
D 对。 故选BD 。
13.把标有“6V 3W ”的小灯泡与最大阻值为100Ω的滑动变阻器连接在电源电压恒为18V 的电路中,各电表选择的量程如图所示,要求闭合开关后两电表的示数均不超过所选量程,且灯泡两端电压不允许超过额定值(灯丝电阻不变),下列说法正确的是( )
A .在滑动变阻器滑片向左移动的过程中,电流表示数变大,电压表示数变小
B .电路的总功率最大值为10.8W
C .小灯泡的电功率最小值为0.75W
D .滑动变阻器允许调节的范围是24Ω~60Ω 【答案】ACD 【解析】
【分析】
分析实物图可知:灯泡与滑动变阻器是串联关系;电流表测量串联电路的电流(所选量程为0~0.6A ),电压表测量滑动变阻器两端的电压(所选量程为0~15V )。
(1)滑片向左移动时,根据滑动变阻器的变阻原理判定连入电路的电阻的变化;再判定总电阻的变化,根据欧姆定律和串联电路的电压关系判定电流表和电压表示数的变化情况; (2)由灯的铭牌求出灯正常发光时的电流和灯丝电阻,确定电路中的最大电流,根据欧姆定律求出滑动变阻器连入电路的最小电阻,利用P UI =求电路的总功率最大值; (3)为保护电压表,滑动变阻器两端的最大电压为15V ,此时滑动变阻器连入的电阻最大,利用串联电路的电压关系求出此时加在灯两端的电压;再利用欧姆定律求出此时电路中的最小电流和滑动变阻器连入的电阻;最后利用P UI =求小灯泡的电功率最小值; (4)由(2)(3)得出滑动变阻器允许调节的范围。 【详解】
A .由图知道,由实物电路图可知:灯泡与滑动变阻器串联;电流表测量串联电路的电流(所选量程为0~0.6A ),电压表测量滑动变阻器两端的电压(所选量程为0~15V ),当滑片向左移动时,则滑动变阻器连入电路的电阻变小,电路的总电阻变小,由于电源电压不
变,由U
I R
=
知道,电路中的电流变大,即电流表的示数变大;滑动变阻器连入电路的电阻变小、分压变小,所以电压表示数的变小,故A 正确;
B .由P UI =可知,当灯正常发光时的电流
3W
0.5A 6V
P I U =
=
=额额额
由于电路中的最大电流是0.5A ,则滑动变阻器连入电路的最小电阻
min max
18V 6V
24Ω0.5A
U U R I --=
=
=额
此时电路中电功率最大
max max 18V 0.5A 9W P UI ==?=
故B 错误;
C .由2
U P R
=可知,灯泡的电阻
22
L (6V)12Ω3W
U R P ===额
额
由图知道,为保护电压表,滑动变阻器两端的最大电压为15V ,此时滑动变阻器连入的电阻最大,由串联电路电压特点可知,小灯泡两端的最小电压是
L R 18V 15V 3V U U U =-=-=
此时电路中的电流
L
R L
L
3V
0.25A
12Ω
U
I I I
R
=====
所以滑动变阻器连入的最大电阻
R
max
R
15V
60Ω
0.25A
U
R
I
===
此时小灯泡的最小电功率
min L L
3V0.25A0.75W
P U I
==?=
故C正确;
D.由以上计算知道,滑动变阻器允许调节的范围为24Ω~60Ω,故D正确。
故选ACD。
14.如图甲所示的电路,电源电压U=10V(恒定不变),R2=8Ω,闭合开关S后,V2表的示数为7V,把甲电路中的两个电压表换成两个电流表,如图乙所示,闭合开关S后,A1表的示数为1.75A,下列说法正确的是()
A.甲电路中V1表的示数为3V B.乙电路中A2表的示数为2.25A
C.R1=12ΩD.乙电路中R3的电流为0.5A
【答案】CD
【解析】
【详解】
A.图甲中R1、R2和R3串联,V1表的测量电阻R1和R2的电压,V2表的测量电阻R2和R3的电压,电源电压U=10V,闭合开关S后,V2表的示数为7V,根据串联电路电压规律,R1两端电压为:
10V-7V=3V
V1表的示数肯定大于3V,故A错误;
BCD.图乙中三个电阻并联,电流表A1测量R2和R3中的电流,电流表A2测量R1和R2中的电流,通过R2的电流:
I2=
2
U
R
=
10V
8Ω
=1.25A
通过R3的电流:
I3=I A1?I2=1.75A?1.25A=0.5A
故D正确;
根据欧姆定律可得,R3的阻值:
R 3=
3U I
=10V 0.5A
=20Ω 图甲中,三个电阻串联,电路中的电流:
I =
V223U R R +=7V
8Ω20Ω
+=0.25A
根据串联电路电压的特点,
U 1=U ?U V2=10V?7V=3V
由I =
U
R
可得,R 1的阻值: R 1=
1U I =3V 0.25A
=12Ω 故C 正确;
图乙中三个电阻并联,电流表A 2测量R 1和R 2中的电流,
I A2=I ′1+I 2=
1U R +I 2=10V 12Ω
+1.25A=0.83A+1.25A=2.08A 故B 错误;
15.如图电路,电源电压不变,闭合S ,当滑片P 从a 端向b 端滑动时( )
A .电压表V 1示数与电流表A 示数比值不变
B .电流表A 示数变大,电压表V 2不变
C .电压表V 1示数与电流表A 示数的乘积增大
D .电压表V 2示数与电流表A 示数的乘积不变 【答案】AC 【解析】 【分析】 【详解】
A .由电路图可知,R 1与R 2串联,电压表V 1测R 1两端的电压,电压表V 2测R 2两端的电压,电流表A 测电路中的电流,电压表V 1示数与电流表A 示数比值为定值电阻R 1的阻值,所以其比值不变,故A 正确;
B .当滑动变阻器的滑片P 从a 端向b 端滑动时,R 2接入电路中的电阻变小,所以分得的电压变小,即V 2示数变小;电路中的总电阻变小,所以电路中的电流变大,即A 示数变
大,故B错误;
C.当滑动变阻器的滑片P从a端向b端滑动时,R2接入电路中的电阻变小,V2示数变小,所以V1示数变大,电流表A的示数也变大,所以电压表V1示数与电流表A示数的乘积增大,故C正确;
D.电压表V2示数与电流表A示数的乘积为滑动变阻器R2的功率
22
22
22
2
1
1
12
21
12
2
2
()
()4
2
U U U
P I R R
R
R
R R R R
R R
R
R
====
+-+
++
由上式可知,R2的电功率随着R2阻值的变化而变化,当R2与R1阻值相等时,R2功率最大,故D错误。
故选AC。
二、初中物理欧姆定律的实际应用问题
16.图甲是身高、体重测量仪,当体检者站在台面上时,能自动显示身高和体重.电路原理如图乙所示,电压表、电流表分别显示身高和体重的大小,压敏电阻R 的阻值随压力增大而增大,滑片P 随身高增高而上滑.下列分析正确的是()
A.身高越高电压表示数大B.身高越高通过R0流越小
C.体重越大电流表示数越大D.体重越大压敏电阻两端电压越小
【答案】A
【解析】
【分析】
【详解】
AB.由电路图可知,R与R0并联,电压表测滑片P下方电阻丝两端的电压,电流表测压敏电阻R支路的电流,因电压表的内阻很大、在电路中相当于断路,所以,人的身高变化即滑片移动时,R0接入电路中的电阻不变,因并联电路中各支路两端的电压相等,且各支路独立工作、互不影响,所以,由I=
U
R
可知,通过R0的电流不变,故B错误;当身高越高时,滑片上移,滑片P下方电阻丝的阻值变大,由U=IR可知,滑片P下方电阻丝两端的电压变大,即电压表的示数变大,故A正确;
C D.当体重越大时,压敏电阻受到的压力越大,由压敏电阻R的阻值随压力增大而增大可知,R的阻值越大,由I=
U
R
可知,通过R的电流越小,即电流表的示数越小,故C错误;
压敏电阻
R 两端的电压不变,仍等于电源电压,故D 错误.
17.在如右图所示的电路中,电源电压保持不变。开关S 闭合后,滑片P 在滑动变阻器R 2的某两点之间滑动的过程中,电流表的示数变化范围是2~3 A ,电压表的示数变化范围是3~8 V 。则电源电压和定值电阻R 1的阻值分别为
A .18 V 5 Ω
B .18 V 4 Ω
C .11 V 4 Ω
D .11 V 5 Ω
【答案】A 【解析】 【详解】
电压表测量的是滑动变阻器的电压,所以当电压表示数变大时,电流表示数减小,当电压表示数减小时,电流表示数变大。当电流表示数为2A 时,电压表示数为8V ;电流表示数为3A 时,电压表示数为3V 。设电源电压为U ,则有:
1
8V
2A U R -= 1
3V
3A U R -= 解得18V U =,15ΩR =。故选A 。
18.小明同学将定值电阻R 与滑动变阻器接入电源电压不变的电路中,如图所示闭合开关S ,各表均有一定示数,滑动变阻器的滑片向右滑动到某一位置过程中,电流表、电压表的示数变化量分别为△I 、△U 1、△U 2.下列说法正确的是
A .V 1示数不变,V 2示数变大
B .V 1示数变小,V 1示数和电流表示数之比变小
C .电流表示数变小,△U 1和△I 之比不变
D .电流表示数变小 ,△U 2和△I 之比变小
【答案】C 【解析】 【详解】
A .在串联电路中,电阻具有分压作用。滑动变阻器滑片向右移动过程中,滑动变阻器接入电路电阻增大,根据串联电路用电器两端电压与其阻值成正比知,滑动变阻器两端电压增大,即电压表V 2示数增大,而电源电压一定,所以电压表V 1示数减小。此选项错误;
B .由A 知,电压表V 1示数减小,但定值电阻阻值一定,所以V 1示数和电流表示数之比不变,此选项错误;
C .定值电阻阻值不变,滑动变阻器滑片向右移动过程中,滑动变阻器接入电路电阻增大,电路总电阻增大,电源电压一定,由欧姆定律知,电路电流减小,所以电流表示数减小。滑片在不同位置时,定值电阻两端电压变化量与通过的电流变化量之比为R 1,而R 1是定值电阻,所以不变,此选项正确;
D .由C 可知,电流表示数减小。滑片在不同位置时,其两端电压变化量与通过的电流变化量之比为R 2,滑动变阻器滑片向右移动过程中,滑动变阻器接入电路电阻增大,所以
△U 2和△I 之比变大;此选项错误。
19.图甲是模拟调光灯。电源电压为4V ,小灯泡额定电压为2.5V ,电流随电压变化的I-U 图像如图乙所示,小灯泡两端电压达到0.4V 时“刚亮”,铅笔芯长15cm 、阻值为 30Ω,其阻值与长度成正比。回形针 A 固定在铅笔芯右端,回形针 P 可以在铅笔芯上自由滑动。该调光灯在使用时,以下说法正确的是( )
A .闭合开关,移动P 不能连续调光
B .闭合开关,P 滑到距A 点10cm 处,小灯泡的实际功率为0.15W
C .在距A 点 2.5cm 处做标记,可以提醒P 向 A 滑过此处,小灯泡将不安全
D .小灯泡工作时,从“刚亮”到正常发光,实际功率变化范围为0.064W~0.75W 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】
A .当铅笔芯电阻全部接入电路中时,因串联电路中总电压等于各分电压之和,其各处 的电流相等,所以由U
I R
=
可知,电源电压为 L L P U U I R =+
即
L L 4.0V 30U I =+?Ω
由图乙可知,灯泡两端的电压U = 0.4V ,通过灯泡的电流I L = 0.12A 时符合,此时小灯泡两
端电压达到0.4V “刚亮”,所以,闭合开关,移动P 能连续调光,故A 错误;
B .因铅笔芯长15cm 、阻值为30N ,其阻值与长度成正比,所以,P 滑到距A 点10cm 处,接入电路中的电阻
'P 30Ω
10cm 2015cm
R =
?=Ω 则电源的电压
L L P U U I R '''
=+
即
L 'L 4.0V 20U I '=+?Ω
由图象可知,灯泡两端的电压L =8V U ',通过灯泡的电流'
L =0.16A I 时符合,此时小灯泡的实际功率
L L L 0.8V 0.16A=0.128W P U I ''
==?
故B 错误;
C .P 滑到距A 点2.5cm 处,接入电路中的电阻
P 30 2.5cm 515cm
R ''
Ω
=
?=Ω 则电源的电压
L L P U U I R ''''''
=+
即
L L 4.0V 5U I ''''=+?Ω
由图象可知,灯泡两端的电压U "= 2.5V ,通过灯泡的电流I "= 0.3A 时符合,此时灯泡正常发光, 所以,在距A 点2.5cm 处做标记,可以提醒P 向A 滑过此处,小灯泡两端的电压超过额定电压将不安全,故C 正确; D .小灯泡“刚亮”时的实际功率
L L L 0.4V 0.12A=0.048W P U I '==?
小灯泡正常发光时的实际功率
L L L 2.5V 0.3A=0.75W P U I ''''''
==?
所以,小灯泡工作时,从“刚亮’到正常发光,实际功率变化范围为0.048W~0.75W ,故D 错误。 故选C 。
20.右图是电阻甲和乙的I U -图像,小明对图像信息做出的判断,正确的是 ( )
A .当甲两端电压为0.5V 时,通过它的电流为0.3A
B .当乙两端电压为2.5V 时,其电阻值为10Ω
C .将甲和乙串联,若电流为0.3A ,则它们两端的电压为2V
D .将甲和乙并联,若电压为1V ,则它们的干路电流为0.4A 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】
A . 由I -U 图象可知,A.当甲两端电压为0.5V 时,通过它的电流为0.1A ,故A 错误.
B . 当乙两端电压为2.5V 时,通过乙的电流为0.5A ,所以此时乙的阻值为
2.5V 50.5A
U R I =
==Ω 故B 错误.
C . 将甲和乙串联,若电流为0.3A ,则它们两端的电压:
U =U 甲+U 乙=1.5V+0.5V=2 V ,
故C 正确为答案.
D .将甲和乙并联,若电压为1V ,则它们的干路电流:
I =I 甲+I 乙=0.2A+0.4A=0.6A ,
故D 错误.
21.随着人们安全意识的加强,酒驾的危害也越发引起人们的重视。小林出于好奇设计了一种酒精气体浓度测试电路。图中R 0为定值电阻,R 为酒精气敏元件,其阻值随被测气体中酒精气体浓度的变化规律如图所示。小林希望随着气体中酒精气体浓度的增大,电表的示数也增大。若电源两端的电压不变,则闭合开关S 后,能够实现上述功能的电路是( )