第十五章 专题十一 欧姆定律的实际生活应用计算（作业课件）-【黄冈金牌之路·练闯考】2023-2024学年九年级物理上册(沪科版)

物理 九年级上册 沪科版 练闯考 专题十一　欧姆定律的实际生活应用计算 类型一　电与力综合计算 1．为了加强爷爷的体能锻炼，小强给他买了一个电子拉力计，其工作原理如图所示。弹簧右端和金属滑片P固定在一起，弹簧的电阻和P与R间的摩擦均忽略不计，R是一根长为24 cm的均匀电阻丝，定值电阻为R0，电源电压U＝6 V，请你解答下列问题： (1)闭合开关，当通过拉环用较大力将滑片P拉至b端时， 电流表读数为1 A，当拉环不受力时，滑片P处于a端，电 流表读数是0.2 A，则电阻丝R的阻值是多少？ (2)当电流表读数为0.3 A时，弹簧被拉长了多少？ 解：(1)闭合开关S，当拉环用较大力将滑片P拉至b端时，电路为R0的简单电路，电流表的示数为1 A，由欧姆定律可得，定值电阻的阻值：R0＝ eq \f(U,I) ＝ eq \f(6 V,1 A) ＝6 Ω，当拉环不受力时，滑片P处于a端，定值电阻R0与滑动变阻器的最大阻值串联，则电路中的总电阻：R总＝ eq \f(U,I′) ＝ eq \f(6 V,0.2 A) ＝30 Ω，因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以，电阻丝的阻值：R＝R总－R0＝30 Ω－6 Ω＝24 Ω。 (2)当电流表读数为0.3 A时，R0两端的电压：U0＝I1R0＝0.3 A×6 Ω＝1.8 V，因串联电路中总电压等于各分电压之和，所以，R两端的电压：U1＝U－U0＝6 V－1.8 V＝4.2 V，则R接入电路部分的电阻：R′1＝ eq \f(U1,I1) ＝ eq \f(4.2 V,0.3 A) ＝14 Ω，因R是均匀的电阻丝，所以，可知弹簧被拉长的长度：ΔL＝ eq \f(L,R) ×(R－R′1)＝ eq \f(24 cm,24 Ω) ×(24 Ω－14 Ω)＝10 cm。 类型二　传感器类计算 2．(2022·滁州期末)亮亮设计了一个用电压表的示数变化反映环境温度变化的电路，其电路原理图如图所示。电源电压保持不变，电压表量程为0～3 V，R0是定值电阻，阻值为150 Ω，Rt是热敏电阻，其电阻随环境温度变化的关系如图所示。闭合开关S后，当环境温度为20 ℃时，求： (1)Rt的阻值为多少？此时电压表的示数为1.5 V，通过R0的电流为多少？ (2)电源电压为多少？ (3)电压表两端电压不能超过其最大测量值，则此电路所允许的最高环境温度是多少？ 解：(1)R0和Rt的串联，电压表测R0两端的电压；开关S闭合后，环境温度为20 ℃，由图可知此时Rt的阻值为250 Ω；已知此时电压表示数为1.5 V，即R0两端的电压为U0＝1.5 V，则通过R0的电流：I0＝ eq \f(U0,R0) ＝ eq \f(1.5 V,150 Ω) ＝0.01 A。 (2)当环境温度为20 ℃时，电路中的电流为I＝I0＝0.01 A，电路的总电阻：R＝R0＋Rt＝150 Ω＋250 Ω＝400 Ω，由欧姆定律可知电源电压：U＝IR＝0.01 A×400 Ω＝4 V。 (3)环境温度越高，Rt越小，R0两端的电压越高，已知电压表量程为0～3 V，即R0两端最大电压为U′0＝3 V，此时电路中的电流：I′＝ eq \f(U′0,R0) ＝ eq \f(3 V,150 Ω) ＝0.02 A，由串联电路的电压特点可知此时Rt两端的电压：Ut＝U－U′0＝4 V－3 V＝1 V，则Rt的阻值：R′t＝ eq \f(Ut,I′) ＝ eq \f(1 V,0.02 A) ＝50 Ω；由乙图可知，此电路所允许的最高环境温度是100 ℃。 类型三　电表内阻类计算 3．(2022·芜湖三模)电压表相当于一个能显示自身两端电压的定值电阻，且电压表的电阻很大，小杨同学想要测量一下实验室中常用电压表0～3 V量程的电阻值。于是设计了如图所示的实验电路图。电源电压保持不变，闭合开关、调节变阻箱的阻值、使其阻值为150 Ω，读出对应的电压表示数为2.4 V，再调节变阻箱的阻值，使其阻值为2 850 Ω，读出对应的电压表示数为0.8 V。求： (1)电源电压U的大小。 (2)电压表的电阻RV的阻值。 解：(1)、(2)当变阻箱的阻值为150 Ω时，电路中的电流为I1，电压表示数为U1，由欧姆定律可知电路中的电流：I1＝ eq \f(U1,RV) ＝ eq \f(2.4 V,RV) ； 由串联电路的电压特点可知电源电压：U＝I1R＋U1＝ eq \f(2.4 V,RV) ×150 Ω＋2.4 V…①；当变阻箱的阻值为2 850 Ω时，电路中的电流为I2，电压表示数为U2，由欧姆定律可知电路中的电流：I2＝ eq \f(U2,RV) ＝ eq \f(0.8 V,RV) ； 由串联电路的电压特点可知电源电压：U＝I2R′＋U2＝ eq \f(0.8 V,RV) ×2 850 Ω＋0.8 V…②； 联立①②解得：RV＝1 200 Ω，U＝2.7 V。 4．(安徽中考)有一个量程为0～1 mA的小量程电流表G，内阻Rg＝30 Ω，选择一定值电阻R0与它并联起来，如图所示。将A、B两端接入电路(图中I表示电流表G与电阻R0并联后的总电流)。 (1)调节电路，使电流表的指针指在最大刻度处(即1 mA)，这时电流I为0.6 A，求电阻R0的值(计算结果保留两位小数)。 (2)继续调节电路，使电流表的指针指在刻度盘中央(即0.5 mA)，此时电流I变为多少？ 解：(1)G与定值电阻并联，调节电路，使电流表的指针指在最大刻度处(即1 mA)，由欧姆定律，其两端的电压：U＝I×Rg＝0.001 A×30 Ω＝0.03 V；这时电流I为0.6 A，由并联电路电流的规律，通过定值电阻的电流：I0＝I－Ig＝0.6 A－0.001 A＝0.599 A，由欧姆定律，电阻R0的值：R0＝ eq \f(U,I0) ＝ eq \f(0.03 V,0.599 A) ≈0.05 Ω。　 (2)电流表的指针指在刻度盘中央(即0.5 mA)，即通过电流表的电流为原来的二分之一，由欧姆定律，电流表两端的电压也为原来的二分之一，由欧姆定律，通过定值电阻的电流为原来的二分之一，由并联电路电流的规律，此时电流I变为原来的二分之一，即为0.3 A。 $$