第十四章 探究欧姆定律 专项提升十一 动态电路计算-2024-2025学年沪粤版 物理九年级全一册

沪粤版 九年级全 第十四章 探究欧姆定律 专项提升十一 动态电路计算 1．[2023·扬州一模]如图所示，电源电压保持不变，闭合开关S1、S2，电压表示数为6 V，电流表示数为0.6 A，断开开关S2后，电压表示数变为2 V，则R2的阻值和电源电压分别是(　　) A．10 Ω　9 V B．20 Ω　6 V C．20 Ω　9 V D．10 Ω　6 V 专项提升 2 专项提升 3 返回 【答案】B 专项提升 4 2．如图所示，电源电压恒定，R1＝12 Ω，R2＝6 Ω，R3是定值电阻。闭合开关S1，单刀双掷开关S2接a时电流表的示数为0.6 A，接b时电流表的示数可能为(　　) A．0.3 A B．0.6 A C．0.9 A D．1.2 A 专项提升 5 专项提升 6 返回 因为(12 Ω＋R3)＞(6 Ω＋R3)，所以Ib＞0.6 A，又因为(12 Ω＋R3)＜2×(6 Ω＋R3)，所以Ib＜1.2 A，即0.6 A＜Ib＜1.2 A，故C符合题意。 【答案】C 专项提升 7 3．如图所示，电源电压保持不变，当开关S1闭合、S2断开时，电流表的示数为0.2 A；当开关S1、S2都闭合时，电流表的示数为0.8 A，则电阻R1与R2的比值为(　　) A．2∶3 B．3∶2 C．1∶3 D．3∶1 专项提升 8 返回 【答案】C 专项提升 9 4．[2024·黔东南州模拟]如图所示，电源电压为12 V保持不变，R1＝10 Ω。只闭合开关S时，电流表的示数为0.3 A，则R1两端的电压U1＝_______V，R2＝_______Ω；当断开开关S，闭合开关S1、S2时， 则电流表的示数为________A。 3 30 1.6 专项提升 10 返回 专项提升 11 5．如图所示，电阻R1＝12 Ω。开关S断开时，电流表的示数为0.3 A；开关S闭合时，电流表的示数为0.5 A。求： 专项提升 12 (1)电源电压。 专项提升 13 (2)开关S断开时，电路中的总电阻。 专项提升 14 (3)电阻R2的阻值。 【解】因为串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以电阻R2的阻值R2＝R－R1＝20 Ω－12 Ω＝8 Ω。 返回 专项提升 15 6．[2023·深圳期中]如图所示电路中，电源电压保持不变，定值电阻R的阻值为Ra。闭合开关S，当滑动变阻器接入电路中的阻值为10 Ω时，电压表的示数是Ua。 专项提升 16 断开开关S，把定值电阻R换成阻值为2Ra的另一个定值电阻，再闭合开关S，调节滑动变阻器滑片P的位置使电压表的示数仍为Ua，则此时滑动变阻器接入电路中的阻值为(　　) A．5 Ω B．10 Ω C．15 Ω D．20 Ω 专项提升 17 专项提升 18 返回 【答案】D 专项提升 19 7．[2023·泰州模拟]如图所示电路中，电源电压保持不变，闭合开关后移动滑片P，电流表的示数变化范围为0.4～0.6 A，电压表的示数变化范围为0～4 V。则定值电阻R的阻值及电源电压分别为(　　) A．10 Ω　12 V B．10 Ω　4 V C．20 Ω　12 V D．20 Ω　4 V 专项提升 20 【点拨】由电路图可知，电阻R与滑动变阻器串联，电压表测滑动变阻器两端的电压，电流表测电路中的电流。当滑动变阻器接入电路中的阻值较大时，电路中的电流较小，由串联电路分压特点可知，滑动变阻器两端的电压较大，反之滑动变阻器两端的电压较小；当电路中的电流I1＝ 0.4 A时，电压表的示数为4 V，根据串联电路总电压等于各分电压之和及欧姆定律可得，电源电压U＝I1R＋U滑＝0.4 A×R＋4 V ①； 专项提升 21 返回 当电路中的电流为0.6 A时，电压表的示数为0，根据欧姆定律可得，电源电压U＝I2R＝0.6 A×R ②，联立①②解得，R＝20 Ω，U＝12 V，故C正确。 【答案】C 专项提升 22 8．如图甲所示，电源电压保持不变，R0、R1均为定值电阻，R2为滑动变阻器，闭合开关S，将滑动变阻器滑片由一端移动到某一位置的过程中，两电压表示数随电流表示数变化的 图像如图乙 所示， 专项提升 23 则下列说法错误的是(　　) A．电源电压是6 V B．图中a点应标的电压数值是5 C．R1的阻值是8 Ω D．R0的阻值是4 Ω 专项提升 24 专项提升 25 返回 【答案】D 专项提升 26 9．在图甲所示的电路中，R0为定值电阻，R为滑动变阻器，电源电压不变。只闭合开关S和S1，将滑动变阻器的滑片P从a端移动至b端的过程中，电流表示数I与电压表示数U的变化关系如图乙所示。 专项提升 27 闭合开关S、S1和S2，将滑动变阻器的滑片P移动到b端时小灯泡正常发光，此时电流表的示数为0.8 A。则滑动变阻器的最大阻值为________Ω；电源电压为________V；小灯泡正常发光时的电阻为________Ω。 20 6 30 专项提升 28 专项提升 29 电源电压U＝I1(R0＋R)＝0.2 A×(R0＋20 Ω)①；当滑动变阻器接入电路中的阻值为0 Ω时，电路为R0的简单电路，电路中的电流最大，由图乙可知，电路中的最大电流I2＝0.6 A，则电源电压U＝I2R0＝0.6 A×R0②；联立①②解得，R0＝10 Ω，U＝6 V； 专项提升 30 返回 专项提升 31 10．[2024·南京秦淮区期末]某科技创新小组设计的体重计电路原理图如图所示，其中电源电压恒为6 V，定值电阻R0的阻值为10 Ω，电压表量程为0～3 V，R是压敏电阻(阻值随平板受到的压力大小的变化而变化)， 专项提升 32 R的阻值与平板受到的压力F对应的部分数据如表，平板质量不计。 压力F/N 0 60 200 500 900 1 500 压敏电阻R/Ω 30 25 20 15 10 5 专项提升 33 下列说法中正确的是(g取10 N/kg)(　　) A．体重计示数越大，R的阻值就越大 B．体重计能称量的最大值是150 kg C．若将R0的阻值增大，体重计能称量的最大值将变大 D．当电压表示数为2 V时，称得的体重为20 kg 专项提升 34 专项提升 35 专项提升 36 返回 【答案】D 专项提升 37 11．[2023·淮安模拟]小田设计了如图所示的电子距离测量仪，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。 专项提升 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 cm D．若开始测量前，将金属滑片P置于电阻丝某端点，可测量的最大距离为15 cm 专项提升 专项提升 40 专项提升 41 返回 【答案】B 专项提升 42 12．[2024·深圳百合外国语期中]如图甲所示为某种跳绳自动计数器的简化原理图。跳绳时，每当绳子挡住了射向R1的红外线时，R1的电 阻会变大，自动计数器会 计数一次。信号处理系统 相当于一个电压表，能记 录AB间每一时刻的电压。 专项提升 若已知电源电压为10 V并且保持不变，R2为定值电阻，某一段时间AB间的电压随时间变化的图像如图乙所示。则： 专项提升 (1)AB两端电压为________V时，计数器会计数一次。 2 【点拨】由图甲可知，R1与R2串联，AB之间电压为R2两端的电压。当绳子挡住了射向R1的红外线时，R1的电阻会变大，根据串联电路分压原理可知，此时R1分得的电压变大，由串联电路电压的规律可知，R2两端的电压减小，由图乙可知，此时UAB＝2 V，即AB两端的电压为2 V时，计数器会计数一次。 专项提升 (2)绳子挡住射向R1的红外线时，R1的阻值是R2的______倍。 (3)绳子没有挡住射向R1的红外线时和挡住射向R1的红外线时电路中电流之比为________。 4 3∶1 专项提升 专项提升 47 返回 专项提升 48 13．图甲是一个超声波加湿器，图乙是其内部湿度监测装置的简化电路图。 专项提升 已知电源电压为12 V，定值电阻R0的阻值为30 Ω，电流表的量程为0～200 mA，电压表的量程为0～9 V，湿敏电阻R的阻值随湿度RH的变化关系是R＝(100RH＋10)Ω，如表所示，其阻值最大为120 Ω(图中未画出)。在电路安全工作的前提下： 湿度RH/% 0 20 40 60 80 … 湿敏电阻R/Ω 10 30 50 70 90 … 专项提升 (1)当电流表的示数为0.2 A时，R接入电路中的阻值为多少？ 专项提升 (2)当湿度为60%时，电压表示数为多少？ 专项提升 (3)该装置能监测的湿度范围为多少？ 专项提升 专项提升 (4)若要使该内部湿度监测装置的最小测量值为10%，可将电源电压调为多少？ 【解】当监测装置的最小测量值为10%时，湿敏电阻的阻值最小为R″＝(100×10%＋10) Ω＝20 Ω，由串联电路电阻规律可得，电路总电阻R总″＝R″＋R0＝20 Ω＋30 Ω＝50 Ω，电路中的电流最大I大＝0.2 A，由欧姆定律可得，电源电压U′＝I大R总″＝0.2 A×50 Ω＝10 V。 返回 专项提升 【点拨】闭合开关S1、S2时，电路为R1的简单电路，电压表测电源电压，电流表测电路中的电流，则电源电压U＝6 V；由欧姆定律可得，R1＝＝＝10 Ω； 断开开关S2后，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，则R2两端的电压U2＝U－U1＝6 V－2 V＝4 V，由串联电路电流处处相等可得，I′＝＝，即＝，解得R2＝20 Ω，故B正确。 【点拨】由电路图可知，闭合开关S1，单刀双掷开关S2接a时，R1与R3串联，电流表测电路中的电流，电源电压U＝Ia(R1＋R3)＝0.6 A×(12 Ω＋R3)；当闭合开关S1，单刀双掷开关S2接b时，R2与R3串联，电流表测电路中的电流，则电流表的示数Ib＝＝， 【点拨】当开关S1闭合、S2断开时，两电阻串联，电路中的电流I1＝＝0.2 A①，当开关S1、S2都闭合时，R2被短路，电路中的电流I2＝＝0.8 A②，联立①②可得＝，解得＝，故选C。 【点拨】只闭合开关S时，R1和R2串联，电流表测电路中的电流，R1两端的电压U1＝IR1＝0.3 A×10 Ω＝3 V；U2＝U－U1＝12 V－3 V＝9 V, 由欧姆定律可得，R2＝＝＝30 Ω；当断开开关S，闭合开关S1、S2时，R1和R2并联，电流表测干路电流，由欧姆定律可得，I1＝＝＝1.2 A，I2＝＝＝ 0.4 A，则电流表的示数I干＝I1＋I2＝1.2 A＋0.4 A＝1.6 A。 【解】由电路图可知，开关S闭合时，电路为R1的简单电路，电流表测电路中的电流，由I＝可知，电源电压U＝IR1＝0.5 A×12 Ω＝6 V。 【解】开关S断开时，两电阻串联，电流表测电路中的电流，由I＝可知，电路中的总电阻R＝＝＝20 Ω。 【点拨】由电路图可知，定值电阻R与滑动变阻器串联，电压表测滑动变阻器两端的电压。当定值电阻R的阻值为Ra和2Ra时，电压表的示数Ua不变(即滑动变阻器两端的电压不变)，两种情况下定值电阻两端的电压U定不变，则当定值电阻的阻值为Ra时，电路中的电流I＝，当定值电阻的阻值为2Ra时，电路中的电流I′＝。 由电源电压保持不变可得，U＝I(Ra＋R滑)＝I′(2Ra＋R滑′)，即(Ra＋R滑)＝(2Ra＋R滑′)，整理可得，R滑′＝2R滑＝2×10 Ω＝20 Ω。 【点拨】由图甲可知，闭合开关S，定值电阻R0、R1与滑动变阻器R2串联接入电路，电路中的电流最小，由图乙可知，最小电流为0.3 A，此时UV2＝5.4 V，UV1＝3 V，R1两端的电压U1＝UV2－UV1＝5.4 V－3 V＝2.4 V，由欧姆定律可得， R1＝＝＝8 Ω，R0＝＝ ①； 当电路中的电流I2＝0.5 A时，UV2′＝a V，UV1′＝1 V，此时R1两端的电压U1′＝I2R1＝0.5 A×8 Ω＝4 V，UV2′＝UV1′＋ U1′＝1 V＋4 V＝5 V，即a＝5，故B、C正确；R0＝＝ ②，联立①②解得，U＝6 V，R0＝2 Ω，故A正确，D错误。 【点拨】由电路图可知，只闭合开关S和S1时，R与R0串联，电压表测R两端的电压，电流表测电路中的电流，当滑动变阻器接入电路中的阻值最大时，电路中的电流最小，电压表的示数最大。由图乙可知，电路中的最小电流I1＝0.2 A，滑动变阻器两端的最大电压U大＝4 V，所以滑动变阻器的最大阻值R＝＝＝20 Ω； 闭合开关S、S1和S2，将滑动变阻器的滑片P移动到b端时，R0与L并联，电流表测干路电流，通过R0的电流I1′＝＝＝0.6 A，通过灯泡的电流IL＝I－I1′＝0.8 A－0.6 A＝ 0.2 A，则小灯泡正常发光时的电阻RL＝＝＝30 Ω。 【点拨】体重越大，对压敏电阻的压力越大，由表格数据可知，压力越大，压敏电阻的阻值越小，故A错误；因为电压表的量程为0～3 V，所以当电压表示数为3 V时，定值电阻两端电压为3 V，压敏电阻两端的电压也是3 V，压敏电阻和定值电阻分担的电压相等，根据串联电路分压特点可知，压敏电阻的阻值也为10 Ω，由表中数据可知，此时压力为900 N，故体重计的最大称量值m＝＝＝＝90 kg，故B错误； 增大R0的阻值，根据串联分压原理可知，电压表满偏时，压敏电阻的阻值增大，由表知体重计能称量的最大值将变小，故C错误；当电压表示数为2 V时，电路中的电流 I＝＝＝0.2 A，压敏电阻两端的电压UR＝U－U0＝ 6 V－2 V＝4 V， 压敏电阻的阻值R＝＝＝20 Ω，由表中数据可知，当压敏电阻的阻值为20 Ω时，压力为200 N，称得的体重m′＝＝＝＝20 kg，故D正确。 【点拨】由电路图可知，电路为R的简单电路，电压表测滑片右侧部分电阻丝两端的电压，电流表测电路中的电流。当金属滑片P置于电阻丝中点时，被测电阻丝的电阻R中＝＝＝7.5 Ω，则电阻丝的总电阻R＝2R中＝2×7.5 Ω＝15 Ω，故A错误； 电阻丝的长度L＝＝30 cm，当电压表示数为2 V时，滑片右侧部分的电阻R′＝＝＝10 Ω，滑片右侧部分电阻丝的长度L′＝＝20 cm，故物体M向左移动了ΔL＝L′－L＝20 cm－15 cm＝5 cm，故B正确； 当电压表示数为1 V时，滑片各侧部分的电阻R″＝＝＝5 Ω，滑片右侧部分电阻丝的长度L″＝＝ 10 cm，故物体M向右移动了ΔL′＝L－L″＝15 cm－10 cm＝5 cm，故C错误；当开始测量前，将金属滑片P置于电阻丝某端点，可测量的最大距离为30 cm，故D错误。 【点拨】绳子没有挡住射向R1的红外线时，R1的阻值较小，R2两端的电压较大，由图乙可知，此时U2＝6 V，由串联电路分压原理可知，＝＝，即＝，解得，R1＝R2，由欧姆定律可得，电路中电流I＝＝＝； 当绳子挡住射向R1的红外线时，U2′＝2 V，由串联电路分压原理可知，＝＝，即＝，解得R1′＝4R2，由欧姆定律可得，电路中电流I′＝＝＝，因此绳子没有挡住射向R1的红外线时和挡住射向R1的红外线时电路中电流之比为＝＝。 【解】由图乙可知，R和R0串联，电流表测电路中的电流，电压表测R两端的电压。当电流表的示数为0.2 A时，由欧姆定律可得，电路中的总电阻R总＝＝＝60 Ω， 由串联电路电阻规律可得，R接入电路中的阻值R＝ R总－R0＝60 Ω－30 Ω＝30 Ω。 【解】由表中数据可知，当湿度为60%时，湿敏电阻的阻值R′＝70 Ω，由串联电路电阻规律可得，R总′＝R′＋R0＝70 Ω＋30 Ω＝100 Ω， 由欧姆定律可得，I′＝＝＝0.12 A， UR′＝I′R′＝0.12 A×70 Ω＝8.4 V，即电压表示数为8.4 V。 【解】由表中数据可知，湿度最低时，湿敏电阻阻值最小，电路总电阻最小，由欧姆定律可知，此时电路中的电流最大。已知电流表的量程为0～200 mA，所以电路中的最大电流 I大＝200 mA＝0.2 A，由欧姆定律可得，R总小＝＝＝60 Ω，由串联电路电阻规律可得，R小＝R总小－R0＝60 Ω－ 30 Ω＝30 Ω，由表中数据可知，此时湿度最小为20%。 当湿度最高时，湿敏电阻阻值最大，已知电压表的量程为0～9 V，则湿敏电阻两端的最大电压UR大＝9 V，由串联电路电压规律可得，U0小＝U－UR大＝12 V－9 V＝3 V，由欧姆定律可得，I小＝＝＝0.1 A，R大＝＝＝90 Ω， 由表中数据可知，此时湿度最大为80%。 综上可知，该装置能监测的湿度范围为20%～80%。 $$