第五章欧姆定律专题训练(六)　欧姆定律的综合计算课件- 2023--2024学年教科版九年级物理上册

第五章　 欧姆定律 专题训练(六)　欧姆定律的综合计算 第五章　欧姆定律 专题训练(六)　欧姆定律的综合计算 ▶类型一　开关引起的变化电路中的欧姆定律相关计算 1.(2022广元)如图6-ZT-1甲所示的电路,已知电源电压恒定不变,R0=18 Ω。当只闭合开关S1时,电流表的示数为0.3 A;当开关S1、S2均闭合时,电流表示数如图乙所示。则电源电压为 　　　　V,Rx=　　　　Ω。  图6-ZT-1 3.6 12 2.如图6-ZT-2所示,电源电压恒为9 V,R1=20 Ω,R2=30 Ω。只闭合开关S1,电压表示数为6 V。求: (1)R1两端的电压。 (2)电阻R3的阻值。 (3)再闭合开关S2、S3,电流表的示数。 图6-ZT-2 【答案】(1)由图可知,只闭合开关S1,R1和R3串联, 电流表测电路中的电流,电压表测R3两端的电压; 已知电压表示数为6 V,即R3两端的电压为U3=6 V,且电源电压U=9 V, 由串联电路的电压特点可知R1两端的电压为U1=U-U3=9 V-6 V=3 V。 (2)此时电路中的电流为I===0.15 A, R3的阻值为R3===40 Ω。 (3)再闭合S2、S3,R1短路,R2和R3并联,电流表测干路的电流,电压表测电源电压; 由欧姆定律可知通过R2的电流:I2===0.3 A, 通过R3的电流:I3===0.225 A, 由并联电路的电流特点可知干路的电流为 I'=I2+I3=0.3 A+0.225 A=0.525 A。 ▶类型二　滑动变阻器引起的变化电路中的欧姆定律相关计算 3.如图6-ZT-3所示的电路中,电源电压不变,定值电阻R1=10 Ω,滑动变阻器R2标有“50 Ω　1 A”的字样,电压表的量程为0~ 3 V,电流表的量程为0~0.6 A。当闭合开关S,滑片P位于R2的某一位置时,电压表的示数为3 V,电流表的示数为0.4 A,则通过滑动变阻器R2的电流为　　　　A;为确保电路的 安全,R2的取值范围是　　　　　Ω。  0.1 10~50 图6-ZT-3 4.(2023襄阳)定值电阻R与滑动变阻器串联在电压不变的电源上,如图6-ZT-4所示。闭合开关,当滑片P在中点时,电压表的示数为6 V;当滑片P从中点向左移动一段距离L时,电压表的示数变为7.2 V;当滑片P从中点向右移动1.5L时,电压表的示数为 　　　　V。  图6-ZT-4 4.8 5.(2022滨州)如图6-ZT-5甲所示是简易坐位体前屈测 试仪的测试示意图,图乙为其简化原理图。在测试中,测试的同学向前推动测试仪的滑块,实际上是移动滑动变阻器的滑片,电压表的示数用来反映测试者的成绩。电源电压恒为6 V,电压表量程为0~3 V,电流表量程为0~0.6 A,滑动变阻器R1标有“15 Ω　1 A”,滑片P每移动1 cm,R1的电阻变化0.5 Ω,定值电阻R2=20 Ω。求: 图6-ZT-5 (1)当滑片P位于最左端时,电流表的示数。 (2)某同学测试时,从最左端推动滑片P向右移动20 cm,此时电压表的示数是多大。 (3)若既能保证电路各元件的安全,又能使滑片P移动到最右端,则选取R2时,其阻值不能小于多少。 【答案】由电路图可知,R2与滑动变阻器R1串联,电压表测量滑动变阻器两端电压,电流表测量电路中电流。 (1)当滑片P位于最左端时,电路为R2的简单电路,此时电路中的电流:I===0.3 A,即电流表示数为0.3 A。 (2)滑片P每移动1 cm,R1的电阻变化0.5 Ω,某同学测试时,从最左端推动滑片P向右移动20 cm,则滑动变阻器接入电路的电阻:R1=0.5 Ω/cm×20 cm=10 Ω,此时电路中的电流:I'===0.2 A,滑动变阻器两端的电压:U1=I'R1=0.2 A×10 Ω=2 V,即电压表示数为2 V。 (3)当电压表示数为3 V时,滑动变阻器接入电路的阻值最大,电路中电流最小,定值电阻R2两端电压:U2=U-UV=6 V- 3 V=3 V,电路中最小电流:I小===0.2 A, 此时定值电阻的最小阻值:R2'===15 Ω, 已知电流表量程为0~0.6 A,滑动变阻器允许通过的最大电流为1 A,根据串联电路电流特点可知电路中的最大电流为0.6 A,当滑动变阻器接入电路的阻值为0时,电路中电流最大,电路为定值电阻R2的简单电路,此时电路中的电流: I大===0.4 A<0.6 A, 所以既能保证电路各元件的安全, 又能使滑片P移动到最右端,选取R2 时,其阻值不能小于15 Ω。 ▶类型三　和图像结合的欧姆定律相关计算 6.如图6-ZT-6甲所示电路,当开关S从2转接到1时,根据电流表和电压表对应的示数,在U-I坐标系中描绘出了相对应的坐标点,如图乙所示,则电源电压是　　　　,电阻R1的阻值是　　　　,电阻R2的阻值是　　　　。  图6-ZT-6 6 V 10 Ω 20 Ω 7.如图6-ZT-7甲所示电路,电源电压保持不变,当闭合开关S,调节滑动变阻器接入电路的阻值从最大变化到最小,根据电路中电压表和电流表的示数描绘了如图乙所示的两条U-I图线。则电源电压为　　　　V,定值电阻R1的阻值为　　　　Ω,滑动变阻器R2的最大阻值为　　　　Ω。 8 10 图6-ZT-7 30 8.如图6-ZT-8甲所示电路,电源电压保持不变,R1=10 Ω。当闭合开关S,滑动变阻器的滑片P从a端移到b端时,两电表示数的变化关系如图乙中线段AB所示,则电源电压为　　　　V,滑片P滑到ab中点时电压表的示数为　　　V。  图6-ZT-8 9.(2023雅安)为了保障安全,潜水员潜水时会佩戴如图6-ZT-9甲所示的水压表和深度表。图乙是某深度表的工作原理简化电路图,电源电压U=6 V且恒定不变,定值电阻R0=15 Ω,电压表量程为0~3 V,RP的阻值随水深度变化的关系图像如图丙所示,RP允许通过的最大电流为0.24 A。求: 图6-ZT-9 (1)深度表在水面上时,电路中的电流(计算结果保留1位小数)。 (2)电压表示数为2 V时,潜水员下潜的深度。 (3)在保证电路安全的情况下,该深度表能浸入水中的最大深度。 【答案】(1)由图乙可知,该电路为R0和RP的串联电路,电压表测R0两端的电压; 深度表在水面上时,即h=0 m,由图丙可知,此时RP=40 Ω, 由串联电路的电阻特点和欧姆定律可知电路中的电流为I====0.1 A。 (2)电压表示数为2 V,即R0两端的电压为U0=2 V, 通过R0的电流为I0=== A,即电路中的电流为 I'=I0= A, 由串联电路的电压特点可知RP 两端的电压为UP=U-U0=6 V-2 V=4 V, 则此时RP的阻值为RP'===30 Ω, 由图丙可知,此时潜水员下潜的深度为h'=10 m。 (3)当电路中电流最大时,由U=IR可知R0两端的电压最大, 由电压表量程可知R0两端的电压最大为U0大=3 V, 由此可知电路中电流最大为I大===0.2 A<0.24 A, 为保护电路,电路中允许通过的最大电流为0.2 A, 此时电路总电阻为 R总'===30 Ω, 由串联电路的电阻特点可知压敏电阻RP的阻值为RP″=R总'-R0=30 Ω-15 Ω=15 Ω, 由图丙可知,此时下潜的深度为40 m,即该深度表能浸入水中的最大深度为40 m。 相关解析 1.[解析] 当开关S1、S2都闭合时,两电阻Rx、R0并联,电流表测量干路的电流,由图乙知,电流表的示数为I1=0.5 A;当开关S2断开、S1闭合时,电路为Rx的简单电路,电流表示数为I2=0.3 A; 在并联电路中,干路电流等于各支路电流之和,所以R0这条支路的电流:I0=I1-I2=0.5 A-0.3 A=0.2 A, 电源电压:U=I0R0=0.2 A×18 Ω=3.6 V, 待测电阻:Rx===12 Ω。 3.0.1　10~50　[解析] 由电路图可知,R1与R2并联,电压表测电源两端的电压,电流表测干路电流。 (1)闭合开关后,由电压表的示数可知,电源的电压U=3 V,因并联电路中各支路两端的电压相等, 所以,通过R1的电流:I1===0.3 A,因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,所以,通过滑动变阻器R2的电流: I2=I-I1=0.4 A-0.3 A=0.1 A。 (2)因滑动变阻器允许通过的最大电流为1 A,且电流表的量程为0~0.6 A,所以,干路电流为0.6 A时,通过滑动变阻器的电流最大,其接入电路中的电阻最小,因并联电路中各支路独立工作、互不影响,所以,此时通过滑动变阻器的电流: I2'=I大-I1=0.6 A-0.3 A=0.3 A, 则滑动变阻器接入电路中的最小阻值:R2小===10 Ω,当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时,干路电流最小,电路安全,所以,R2的取值范围是10~50 Ω。 4.4.8　[解析] 当滑片P在中点时,电压表的示数为 6 V,即U1=×R=6 V　①; 当滑片P从中点向左移动一段距离L时,电压表的示数变为7.2 V, 即U1'=×R=7.2 V　②,由得=, 解得:RL= R+R' , 当滑片P从中点向右移动1.5L时,电压表的示数为: U1″=×R=×R=××R=×6 V=4.8 V。 6.6 V　10 Ω　20 Ω　[解析] 由电路图可知,当S接1时,电路为R1的简单电路,电压表测电源的电压,电流表测电路中的电流;当S接2时,两电阻串联,电压表测R1两端的电压,电流表测电路中的电流。故由图乙可知,当S接1时,电源电压U=6 V,电路中的电流I=0.6 A,则的阻值:R1===10 Ω;当S接2时,电阻R2两端的电压为U'=6 V-2 V=4 V,电路中的电流I'=0.2 A,R2的阻值:R2===20 Ω。 7.8　10　30　[解析] 如图甲所示电路中,当闭合开关S时, R1、R2串联。 (1)从U-I关系图线可以看出,滑动变阻器接入电路的阻值最小时,电路中电流最大,此时电压表V2的示数为0,所以m是滑动变阻器R2的U-I关系图线,n是电阻R1的U-I图线。 由U-I图像知,当I=0.2 A时,U1=2 V,U2=6 V,则电源电压: U=U1+U2=2 V+6 V=8 V。 (2)由I=得,定值电阻R1的阻值:R1===10 Ω。 (3)当滑动变阻器接入电路的阻值最大时,电路中电流最小;由图像可知,最小电流I=0.2 A,此时滑动变阻器两端的电压U2=6 V,滑动变阻器的最大阻值为R2===30 Ω。 8.6　3　[解析] (1)由电路图可知,当滑片在b端时只有R1接入电路,此时电路中的电流最大,电压表的示数为零,由U-I图像可知,电路中的最大电流为0.6 A,由I=可知,电源电压: U=IR1=0.6 A×10 Ω=6 V。 (2)滑片在a端时,滑动变阻器的全部阻值接入电路,由U-I图像可知,此时电路中的电流I'=0.2 A,滑动变阻器两端电压U滑=4 V,由欧姆定律I=可得,滑动变阻器的最大阻值: R2===20 Ω。滑片在ab中点时电路中电流: I″===0.3 A,由I=变形可得,电压表示数: U滑'=I″×R2=0.3 A××20 Ω=3 V。 $$