内容正文:
电路计算综合练习
一、计算题
1.如图所示,电源电压保持不变,电流表的量程为0~0.6A,的阻值为,当开关闭合,、断开时,电流表的示数为0.3A。求:
(1)电源电压;
(2)当开关闭合,、断开,电流表的示数为0.2A时,两端的电压;
(3)当开关全都闭合时,为了保证电流表的安全,电阻阻值。
2.如图所示电路中,电源电压保持不变,为定值电阻,其中,滑动变阻器铭牌上标有“”字样。只闭合开关,将滑片调到最左端时,电流表示数为;均闭合时,电流表示数为,求:
(1)电源电压;
(2)阻值为多少;
(3)只闭合开关,电压表示数为时,连入电路的阻值为多少?
3.如图所示电路中,电源两端电压为8V且保持不变,是定值电阻,的阻值是10Ω。当开关S闭合时,电压表示数为6V。请通过计算回答:
(1)电阻两端的电压为多少;
(2)通过的电流为多少;
(3)电阻的阻值为多少;
(4)电路中的总电阻为多少?
4.在如图所示的电路中,已知。
(1)当全部断开时电流表的示数为0.2A,求电源电压;
(2)当都闭合时,当的阻值为6Ω,求电流表的示数。
5.在如图所示电路中,U=6V,R1=6Ω,R2=3Ω,R3=4Ω。求:
(1)当开关S置于b时,电路中的电流是多大?R3两端电压U3是多大?
(2)开关S置于a时,电路中的总电流是多大?
6.如图的电路,电源电压为12V且保持不变,滑动变阻器R1标有“40Ω 2A”字样。
(1)将滑片P移到最右端,闭合S1,断开S2,求电流表的示数I1;
(2)保持滑片P在最右端,闭合S1、S2,电流表示数I=5I1,求R2的阻值;
(3)将滑片Р移至某一位置,闭合S1、S2,电流表示数为1.8A,求此时滑动变阻器接入电路的阻值。
7.小红同学自制了一个卡通福娃,她想用亮度可调节的红、绿灯做它的眼睛,她选用规格为“6V 0.5A”的红灯和“6V 1A”的绿灯及“18Ω 1.5A”的滑动变阻器等元件设计了如图所示的电路,当闭合开关S、S1、S2,滑动变阻器的滑片P移至b端时,两灯都正常发光(电源电压不变,灯泡电阻不变)问:
(1)电源电压为多少伏?
(2)两灯都正常发光时电流表的示数为多少?
(3)S、S2闭合、S1断开,电流表示数为0.25A时,滑动变阻器连入电路的电阻为多少?
8.小聪同学在学习了滑动变阻器的知识后,他试着设计了一个风速测定仪(如图所示),其中O是转动轴;OC是金属杆,下面连着一块受风板,无风时,OC是竖直的,风越大,OC杆偏转角度越大;AB是电阻随长度均匀变化的弧形电阻;P点是金属杆与弧形电阻相接触的点。
电源电压为,定值电阻的阻值为,电流表量程为0~0.6A。段电阻为,长度为15cm,AP段长度与风速的关系如下表,求:
AP段长度/cm
0
5
10
12
14
15
风速
0
1
2
3
6
12
(1)当无风时,电流表示数;
(2)当风速为时,两端的电压;
(3)此风速测定仪能测得的最大风速为多少?
9.在如图甲所示的电路中,电源电压保持不变,R1最大阻值为10Ω,小灯泡正常发光时电压为5V,电流为0.5A。
(1)滑动变阻器的滑片移至最右端时,只闭合开关S1,小灯泡刚好正常发光,求电源电压为多大?
(2)当S1、S2,S3都闭合时,滑动变阻器的滑片移至中点时,电流表的示数如图所示;求电阻R2的阻值。
10.亮亮设计了一个用电压表的示数变化反映环境变化的电路,其电路原理图如图(甲)所示,其中,电源电压U为4V(恒定不变),电压表的量程为0~3V,是定值电阻,,是热敏电阻,其阻值随温度变化的关系如图乙所示,闭合开关S后,求:
(1)当环境温度为40℃时,电压表示数为多少?
(2)当电压表示数为3V时,此时的环境温度为多少?
11.如图甲所示,这是一款两档调温餐桌饭菜保温板(以下简称“饭菜保温板”),其内部电路简图如图乙所示。、均为发热电阻,且两根电阻丝的阻值均不变。当开关和都闭合时,饭菜保温板处于加热挡位,开始对饭菜进行加热。已知,加热时电路中的总电流。求:
(1)加热时,通过的电流是多少安;
(2)加热电阻的阻值是多少欧?
12.如图甲所示电路中,电源电压6V保持不变,电阻,滑动变阻器上标有“50Ω 1A”的字样。闭合开关,当滑动变阻器滑片滑至某处位置时,电路中的电流表示数如图乙所示。求:
(1)此时通过的电流;
(2)此时滑动变阻器接入的阻值;
(3)为保障电路安全,求滑动变阻器接入电路阻值的范围。
13.如图(a)所示,电源电压恒定为6V,当开关S闭合时,两只电流表的示数分别如图(b)、(c)所示,求:
(1)干路中的电流大小;
(2)通过灯L1的电流大小;
(3)此时灯L2的电阻大小。(保留一位小数)
14.在如图所示的电路中,电源电压保持不变,R1=10Ω,R2=20Ω。当只闭合开关S1时,电流表的示数为0.3A。求:
(1)电源电压;
(2)当只闭合开关S2时电流表的示数为0.2A;此时R1两端的电压;
(3)当断开开关S2,闭合开关S1、S3时电流表的示数。
15.如图所示电路,电源电压恒定,、为定值电阻,的阻值为,滑动变阻器的规格为“ 1.2A”,电流表的量程为0~3A,两电压表的量程均为0~15V。当开关S闭合,且滑片P滑到某点时,电流表的示数为1A,电压表、的示数分别为3V和9V。求:
(1)的阻值;
(2)电源电压;
(3)在保证电路安全的情况下,滑动变阻器允许接入电路的阻值范围。
16.如图甲所示,已知定值电阻 R1 的阻值为 40Ω,闭合开关时整个电路正常工作,两电流表的指针都指在同一位置,示数如图乙所示。(电源电压保持不变)求:
(1)通过定值电阻 R2 的电流是多少?
(2)电源电压 U 是多少?
(3)定值电阻 R2 的阻值是多少?
(4)现用一个未知阻值的定值电阻 Rx 替换电阻 R1 或 R2,替换后只有一个电流表的示数发生了变化, 请判断 Rx 替换的是电阻 R1 还是 R2;替换后电流表示数减少了 0.6A,求未知电阻 Rx 的阻值。
17.图甲为超声波加湿器内部湿度监测装置的简化电路图,图乙是传感器电阻的阻值随湿度变化图像。已知:电源电压保持不变,定值电阻。某次测量时,只闭合开关,电流表示数为100mA,再闭合开关,电流表示数为200mA。求:
(1)电源电压。
(2)此时空气中的湿度。
(3)空气中的湿度为20%时,电流表示数为多少。
18.为了防止酒驾事故的出现,酒精测试仪已被广泛应用。交警使用的某型号酒精测试仪的工作原理如图所示。电源电压恒为,传感器电阻的电阻值随酒精气体浓度的增大而减小,当酒精气体的浓度为0时,的电阻为。使用前要通过调零旋扭(即滑动变阻器的滑片)对酒精测试仪进行调零,此时电压表的为。
(1)电压表的示数为时,电流表的示数为多少?
(2)电压表的示数为时,滑动变阻器的电阻值为多少?
(3)调零后,的电阻保持不变。某驾驶员对着酒精测试仪吹气,若电流表的示数达到,表明驾驶员酒驾,此时传感器电阻的电阻值为多少?
19.如图甲所示是坐位体前屈成绩测试仪,物理爱好者小帅同学利用家中器材自制了一个测试仪,原理如图乙所示,电源电压恒为4.5V,R1的阻值为5Ω,其中R2电阻丝AB粗细均匀,总长度为30cm,总电阻值为15Ω,电流表的量程为“0~0.6A”。挡板P的初始位置在B处,为了用电流表显示推动距离,需要不断改变P的位置,并把推动长度标在电流表相应刻度上,完成电流表的重新标度。
(1)当电流表的指针在0.3A刻度处时,R2的阻值为多少?
(2)该测试仪能够测量最远推动距离为多少厘米?
(3)用电流表显示推动距离时,发现测试仪表盘刻度不均匀。于是小帅又设计了如图丙所示电路,使用了量程为0~3V的电压表,同时将R1更换为阻值为7.5Ω的R1′,则在电压表表盘2V刻度处应标上的距离为多少厘米?
20.在一个电子设备研发实验室里,工程师们正在测试某个新设计的电路系统。这个电路系统如图所示,它是该电子设备核心部分的一个简化模型。开关代表着设备的总控制开关,电流表A1、A2、A3分别测量着电路不同位置的电流。开关S闭合后,电流表A1的示数为2.4A,电流表A2的示数为1.5A,电流表A3的示数为0.9A,电压表示数为4.5V。求:
(1)电源电压及灯泡L3两端的电压;
(2)通过灯泡L3、L2的电流;
(3) L3的电阻R3。
二、实验题
21.小鹏探究“电压不变时,电流与电阻的关系”时,电路如图甲所示,电源电压保持不变,R为定值电阻。
(1)请用笔画线代替导线,将图中的电路按甲图连接完整(要求导线不交叉);
(2)连接电路时,滑动变阻器的滑片应移至 端(选填A或B);
(3)电路连接正确后,闭合开关,发现电压表有示数但电流表无示数,此时出现的故障可能是___________(选填字母A或B);
A.滑动变阻器短路 B.电流表断路
C.电阻R短路 D.电阻R断路
(4)排除故障后,小鹏实验中所用电阻的阻值分别为、、,电源电压为,分别接入三个定值电阻,调节滑动变阻器的滑片,记录数据,得到了如图丙所示的图像。由图像可以得出结论: ;
(5)上述实验中,小鹏用的电阻做完实验后,接着把R换为的电阻接入电路,闭合开关后应向 (选填“A”或“B”)端移动滑片,直至电压表示数为 V时,读出电流表的示数。
22.小海同学用图甲所示电路进行“探究电流与电压的关系”实验。
(1)请用笔画线代替导线将图甲电路连接完整,要求滑动变阻器滑片P向右移动时电流表示数变小,导线不交叉 ;
(2)连接电路时,开关应该 。闭合开关前,滑动变阻器滑片P应该位于最 端;
(3)本实验中滑动变阻器的作用是 ;
(4)实验开始后,移动滑片P到某一位置时电压表示数如图乙所示,此时定值电阻两端的电压为 V;根据实验数据绘制出定值电阻R的图象如图丙所示。由图象可得:当导体的电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成 ;
(5)连接完电路后,小海发现电流表和电压表的位置互换了,如果闭合开关,则 (选填“电压表”或“电流表”)的指针可能有明显偏转;
(6)根据上面的电路图,还可以探究的实验是 。
23.在探究电流与电阻关系的实验中,所用实验器材均完好,如图所示,电源电压为6V 不变, 定值电阻分别为10Ω、15Ω、20Ω、30Ω, 滑动变阻器规格为“20Ω 1A”。
(1)实验前,发现电流表的指针位置如图甲所示,原因是电流表 。
(2)如图乙所示,导线a应与滑动变阻器的 接线柱相连(选填“A”或“C”)。正确连接后,在实验前,滑动变阻器的滑片应该位于 端(选填“A”或“B”)。
(3)电路连接完成后,分别用10Ω、15Ω、20Ω的电阻进行实验,正确操作,记录的数据如表所示,则实验中控制电压表的示数为 V不变。当使用30Ω的电阻做实验时,无论怎样调节滑动变阻器的滑片都无法使电压表的示数与前三次相同,原因为 。
(4)分析实验数据得出结论:在导体两端电压一定时,
实验次数
1
2
3
4
R/Ω
10
15
20
30
I/A
0.3
0.2
0.15
24.小明同学在伏安法测定值电阻Rx的实验中,连接了如图甲所示的电路。
(1)图甲中有一条导线连接错误,请在连接错误的导线上画上“×”,并用笔画线代替导线将错误改正过来 。
(2)本实验的原理是 (用字母表示)。
(3)调节滑动变阻器滑片进行多次测量,某次测量时电压表示数如图乙所示,此时电流表示数为0.2A,则本次测得的待测电阻 。先测得三组对应的电压值和电流值,最后算出电阻的平均值,这样做的目的是 。
(4)将电阻Rx换成小灯泡,重复上述实验,最后利用求平均值的方法求出灯丝的电阻,请从所学物理知识的角度评价这种做法: 。
(5)若实验中电压表损坏,小明想利用其他实验器材测出未知电阻Rx的阻值,实验电路如图丙所示(滑动变阻器最大阻值为R0,电流表量程符合要求,电源电压未知但不变),请将下列相关实验步骤补充完整:
①闭合开关S,将滑动变阻器的滑片P移到A端,记录电流表的示数为
②闭合开关S,将滑动变阻器的滑片P移到 (选填“A端”或“B端”),记录电流表的示数为;
③写出待测电阻的表达式: (用已知量和测量量符号表示)。
25.小明在老师的指导下对“电流与电阻的关系”进行探究,现提供如下器材:电压恒定为4.5V的电源;阻值分别为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω的五个定值电阻;标有“15Ω 2A”的滑动变阻器R1和“30Ω 1A”的滑动变阻器R2;电压表(0~3V)、电流表(0~0.6A)、开关各1只,导线若干。
(1)小明同学设计了如图甲所示的实验电路图,请根据电路图帮助他将图乙中的实物图连接完整;
(2)若电路连接正确,小明在闭合开关前,发现电流表指针如图丙所示,那么他接下来的操作应该是 ;
(3)排除电路故障后,将滑动变阻器的滑片P移动到最右端,闭合开关,调节滑片P,使电压表的示数为2.5V时,电流表的指针如图丁所示,此时电路中电流为 A,他此时接入电路的定值电阻R的阻值为 Ω;
(4)完成步骤(3)后,若保持滑片P位置不变,断开开关,将定值电阻替换成10Ω,闭合开关,向 (选填“左”或“右”)移动滑片P直到电压表示数再次变为2.5V为止,并读出此时电流表的示数;
(5)多次改变接入电路的定值电阻R,并重复步骤(4)。最终得出电流与电阻的关系;
(6)为确保后续所有定值电阻接入电路后都能完成该探究内容,应选择滑动变阻器 (选填“R1”或“R2”)接入电路;
(7)在完成上述探究内容后,小明利用一个电压表和一个已知阻值为R0的定值电阻,设计了如图戊所示的电路,来测量未知电阻Rx的阻值,请将实验步骤补充完整:
①闭合开关S,断开开关S1,用电压表测出待测电阻Rx两端的电压为U1;
②闭合开关S、S1,记下此时电压表读数为U;
③请写出未知电阻Rx阻值的表达式:Rx= (用U、U1和R0表示)。
26.小明在老师的指导下对“电流与电阻的关系”进行探究,现提供如下器材:电压恒定为5V的电源:阻值分别为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω的五个定值电阻;标有“15Ω 2A”的滑动变阻器R1和“30Ω 1A”的滑动变阻器R2;电压表(0~3V)、电流表(0~0.6A)、开关各1只,导线若干。
(1)小明同学设计了如图甲所示的实验电路图,请根据电路图帮助他将图乙中的实物图连接完整;
(2)若电路连接正确,小明在闭合开关前,发现电流表指针如图丙所示,那么他接下来的操作应该是 ;
(3)小明在解决上述问题后开始实验,当他闭合开关发现:电流表有示数,电压表示数几乎为零,且移动滑片后电流表示数发生变化,电压表示数不发生变化,请你帮小明分析电路中存在的故障可能是: ;
(4)排除电路故障后,将滑动变阻器的滑片P移动到最右端,闭合开关,调节滑片P,使电压表的示数为2.5V时,电流表的指针如图丁所示,他此时接入电路的定值电阻R的阻值为 Ω;
(5)完成步骤(4)后,若保持滑片Р位置不变,断开开关,将定值电阻替换成10Ω,闭合开关,向 (选填“左”或“右”)移动滑片Р直到电压表示数再次变为 V为止,并读出此时电流表的示数;
(6)多次改变接入电路的定值电阻R,并重复步骤(5)最终得出电流与电阻的关系 ;
(7)为确保后续所有定值电阻接入电路后都能完成该探究内容,应选择滑动变阻器 (选填“R1”或“R2”接入电路。
参考答案
1.(1)9V (2)6V (3)大于等于30Ω
【详解】(1)当开关S1闭合,S2、S3断开时,电路为R2的简单电路,由欧姆定律得,电源电压
(2)当开关S3闭合,S1、S2断开时,R2、R3串联,电流表测量电路电流,由欧姆定律得,两端的电压为
(3)当开关全都闭合时,R3被短路,R1、R2并联,电流表测量干路电流,此时R2的电流为0.3A,为了保证电流表的安全,电流表的最大电流为0.6A,R1的最大电流为
由欧姆定律得,R1的最小电阻为
即R1的阻值大于等于30Ω。
2.(1)6V
(2)
(3)
【详解】(1)只闭合开关,将滑片调到最左端时,单独接入电路,电流表测电路电流。则电源电压为
(2)均闭合时,、并联,电流表测干路电流。根据并联电流规律,电流为
则阻值为
(3)只闭合开关时,、串联,电压表测电压,电流表测电路电流。电压表示数为时,电压为
电流为
则连入电路的阻值为
3.(1)2V
(2)0.2A
(3)
(4)
【详解】(1)由电路图可知,当开关S闭合时,与两电阻串联,根据串联电路的电压特点,即总电压等于各部分电路电压之和,所以电阻两端的电压为
(2)根据欧姆定律,阻值,两端的电压,那么通过的电流
由于串联电路中电流处处相等,所以通过的电流
(3)根据欧姆定律可知,两端的电压,通过的电流,那么电阻的阻值
(4)根据串联电路的电阻特点,总电阻等于各个用电器电阻之和,,,则电路中的总电阻
4.(1)3V
(2)0.8A
【详解】(1)当全部断开时,与串联,电流表测量电路中的电流,由欧姆定律得,电源电压为
(2)当都闭合时,电阻与并联,电阻短路,电流表测量干路中的电流,通过的电流为
通过的电流为
电流表的示数为
5.(1)0.6A,2.4V
(2)3A
【详解】(1)分析电路图可知,当开关S置于b时,R1与R3串联,R2断路,电路中的电流
R3两端电压
(2)开关S置于a时,R1与R2并联,R3断路,电路中的总电流
6.(1)0.3A;
(2)10Ω;
(3)20Ω
【详解】(1)由电路图可知,闭合S1,断开S2,将滑片P移到最右端,此时电路中只有滑动变阻器R1工作,且阻值最大,此时电流表的示数
(2)由电路图可知,保持滑片P在最右端,闭合S1、S2,此时R1和R2并联,电流表测干路电流,则干路电流
I=5I1=5×0.3A=1.5A
根据并联电路电流的特点可知,通过R2的电流
I2=I-I1=1.5A-0.3A=1.2A
根据并联电路电压特点和欧姆定律可知,R2的阻值为
(3)由于滑动变阻器和定值电阻是并联关系,互不影响,那么无论怎么滑动滑片,I2=1.2A, 则通过R1电流
I1'=1.8A-1.2A=0.6A
滑动变阻器接入电路的阻值为
7.(1)6V
(2)1.5A
(3)18Ω
【详解】(1)S、S1、S2都闭合、滑片P在b端时,R1=0,两灯并联,因为两灯都正常发光,所以电源电压U=6V。
(2)两灯都正常发光时,两灯两端的电压等于其额定电压,红灯正常工作的电流为0.5A; 绿灯正常工作的电流为1A,电流表的示数为干路中的电流,即
I=I红+I绿=0.5A+1A=1.5A
(3)S、S2闭合、S1断开,变阻器R1与绿灯串联,电流表示数为0.25A时,电路总电阻
==24Ω
绿灯电阻为
==6Ω
滑动变阻器连入电路的电阻
R1=R-R绿=24Ω-6Ω=18Ω
8.(1)0.25A
(2)1.5V
(3)6
【详解】(1)无风时,OC是竖直的,由图知AB段电阻15Ω全部接入电路,与电流表和R0串联,故此时电路中的总电阻为
由欧姆定律可得,当无风时,电流表示数为
(2)由表可知当风速为3m/s时,AP段长度为12cm,接入电路BP的长度为3cm,由题可知每1cm长度对应的阻值为1Ω,故接入电路的电阻为
接入电路的总电阻为
电路中的电流为
BP两端的电压为
(3)电流表量程为0~0.6A,当电流表的示数为0.6A时,电路中电流最大,此时接入电路的总电阻为
则接入电路中BP段的电阻为
由题可知,每1cm长度对应的阻值为1Ω,则BP段的长度为1cm,故此时AP段长度为14cm,由表可得此风速测定仪能测得的最大风速为6m/s。
9.(1)10V
(2)20Ω
【详解】(1)只闭合S1滑片在最右端,L和R1的最大电阻串联,灯正常发光,则电路电流为
由欧姆定律得,此时R1的电压为
电源电压为
(2)三个开关全闭,滑片在中点,R2和R1并联,电流表测量干路电流,则
此时R1的电流为
干路电流大于支路的电流,由图像可知,干路电流为
R2的电流为
由欧姆定律得,R2的电阻为
10.(1)2.4V
(2)80℃
【详解】(1)由图甲知,热敏电阻R1与定值电阻R2=300Ω串联,当环境温度为40℃时,由图乙知,热敏电阻为200Ω,电路的总电阻R总=500Ω,电路的电流
根据欧姆定律,电压表的示数
U2=IR2=0.008A×300Ω=2.4V
(2)电压表示数为3V时,电路的电流
此时R1的电阻为
由图乙可知,环境温度为80℃。
11.(1)2A
(2)110Ω
【详解】(1)因为开关和均闭合,和并联,所以电阻R2两端的电压为
由得,加热时,通过的电流是
(2)因为和并联,所以通过R1的电流为
由得,加热电阻的阻值是
12.(1)0.1A
(2)30Ω
(3)12Ω
【详解】(1)由电路图可知,闭合开关,电阻R1与滑动变阻器R并联,电流表A测干路电流。因并联电路中各支路两端的电压相等,所以,通过R1的电流
(2)图乙中电流表选用的量程为0~0.6A,分度值为0.02A,电流表A的示数为0.3A,即干路电流I=0.3A,因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,则通过变阻器R的电流
I2=I-I1=0.3A-0.1A=0.2A
此时滑动变阻器R接入的阻值
(3)电流表的量程为0~0.6A,所以通过干路的最大电流为0.6A,由并联电路的电流特点可知,通过滑动变阻器的最大电流
I2大=I′-I1=0.6A-0.1A=0.5A
则滑动变阻器接入电路的最小阻值
13.(1)1. 8A
(2)1.28A
(3)11.5
【详解】(1)由图A知道 ,两灯并联,电流表A1在干路上,A2在L2支路上,由图b知道,电流表A1使用大量程,示数为1.8A,即干路电流
I=1.8A
(2)由图c知道,电流表A2使用小量程,示数为0.52A,即通过L2的电流
I2=0.52A
由并联电路的电流规律知道,通过L1的电流
(3)根据题意知道,电源电压恒定为6V,由欧姆定律知道,灯L2的电阻大小
14.(1)6V
(2)4V
(3)0.9A
【详解】(1)只闭合开关S1时,电路为定值电阻R2的简单电路,电流表测通过电路的电流,根据欧姆定律知道,电源电压
(2)当只闭合S2时,R1与R2串联
(3)当断开S2,闭合S1和S3时,R1和R2并联,通过的电流分别是
此时电流表的示数
15.(1);
(2);
(3)
【详解】(1)闭合开关,、、串联接入电路,电流表测通过电路的电流,电压表测两端的电压,电压表测、两端的电压,电流表的示数为1A,的阻值为
(2)滑片滑到某点时,电流表的示数为1A,电压表、的示数分别为3V和9V,根据欧姆定律可得两端的电压
串联电路总电压等于各部分电压之和,则电源电压
(3)滑动变阻器的规格为“ ”,电流表的量程为,串联电路各处电流相等,则通过电路的最大电流为1.2A,此时电路总电阻
此时滑动变阻器接入电路的最小阻值
根据串联分压原理可知,电压表示数最大时,滑动变阻器接入电路的阻值最大,电压表的量程为0~15V,当电压表示数最大为15V时,通过电路的电流
此时两端的电压
此时滑动变阻器接入电路的最大阻值
所以滑动变阻器接入电路的阻值范围为。
16.(1)1.2A
(2)12V
(3)10Ω
(4)Rx替换的电阻是R2,20Ω
【详解】(1)解:由图可知,R1、R2并联,电流表A测干路电流,电流表A1测通过R1的电流,当R1、R2都工作时,干路电流大于支路电流,当两个电流表指针偏转角度相同,说明两个电流表的量程不同,电流表A选用的是大量程,电流表A1选用的是小量程,故可知,通过R1的电流的为0.3A,干路电流为1.5A,根据并联电路中各支路电流大小之和等于干路电流大小可得通过R2的电流为
(2)并联电路中各支路两端的电压等于电源电压,可得电源电压为
(3)并联电路中各支路两端的电压等于电源电压,则R2两端的电压为12V,则R2的阻值为
(4)现用一个未知阻值的定值电阻 Rx 替换电阻 R1 或 R2,替换后只有一个电流表的示数发生了变化,则Rx替换的电阻是R2,电流变A的示数发生了变化,则电流表A的示数为
则通过Rx的电流为
则Rx的阻值为
17.(1)20V
(2)60%
(3)0.15A
【详解】(1)只闭合开关,电流表示数为100mA,定值电阻,根据串联电路电压特点可知,电源电压为
(2)再闭合开关,电流表示数为200mA,此时两电阻并联,根据并联电路电压和电流特点可知,定值电阻两端的电压不变,与传感器电阻两端电压相等,流过定值电阻的电流不变,电流表测干路电流,因此流过传感器电阻的支路电流为
根据并联电路电压特点可知,电源电压等于传感器电阻两端的电压,根据欧姆定律可知,此时传感器电阻为
由图乙可知,此时空气中的湿度为60%。
(3)由图乙可知,空气中的湿度为20%时,传感器电阻为400Ω,则电路总电阻为
干路电流为
所以此时电流表示数为0.15A。
18.(1)
(2)
(3)
【详解】(1)根据题意,当酒精气体的浓度为0时,的电阻为,则通过的电流
在串联电路中,电流处处相等,所以电流表示数也是。
(2)电压表的示数为时,的两端电压
动变阻器的电阻值为
(3)的电阻保持不变,仍为,此时两端电压为
电压表的示数
此时传感器电阻的电阻值为
19.(1)10Ω
(2)25cm
(3)20cm
【详解】(1)因电阻丝AB粗细均匀,总长度为30cm,电阻值为15 Ω,即电阻丝阻值与长度的关系为
即1cm长度电阻丝阻值为,当电路中的电流I=0.3 A时,电路的总电阻为
此时电阻丝接入电路中的电阻为
(2)因电流表的量程为“0~0.6A”,所以电路中的最大电流
电路中的最小电阻
此时电阻丝接入电路中的电阻为
因1cm长度电阻丝阻值为0.5 Ω,所以AP段的长度为5cm。又知AB总长度为30 cm,所以该测试仪能够测量最远推动距离
(3)图丙所示的电路图,R1′和电阻丝AB的全部部分串联,所以电路的总电阻
由得电路中的电流
当电压表表示数为2V时,电压表所测量部分的电阻
因1cm长度电阻丝阻值为0.5 Ω,所以BP段的长度为20cm,即在电压表表盘2V刻度处应标上的距离为20cm。
20.(1)4.5V,4.5V
(2)0.9A,0.6A
(3)5Ω
【详解】(1)由图可知,电路为并联电路,电压表测量电源电压,电压表示数为4.5V,所以电源电压为4.5V。由于并联电路各支路两端电压等于电源电压,所以灯泡L3两端的电压等于4.5V。
(2)电流表A3测量通过L3的电流,所以通过L3的电流为,电流表A2测量通过L2和L3的总电流,所以通过L2的电流为
(3)根据欧姆定律可得,L3的电阻为
21.(1)
(2)A
(3)D
(4)电压一定时,通过导体的电流与电阻成反比
(5) A 2
【详解】(1)由电路图可知,定值电阻与滑动变阻器串联,电压表并联在定值电阻两端,滑动变阻器按照“一上一下”的原则接入电路,实物图如图所示:
(2)为了保护电路,连接电路时,滑动变阻器的滑片应位于阻值最大处,即A端。
(3)电路连接正确后,闭合开关,发现电流表无示数,则电路可能断路,电压表有示数,说明电压表与电源是连通的,因此故障是与电压表并联的定值电阻断路了。故ABC不符合题意,D符合题意。
故选D。
(4)由图丙可知,电流与电阻的乘积即定值电阻两端的电压为一定值,即
电阻变为原来的几倍,电流就为原来的几分之一,故由图像可以得出结论:当电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成反比。
(5)[1][2]实验中,当把的5Ω的电阻换成的10Ω的电阻后,根据分压原理,电阻两端的电压变大,研究电流与电阻关系时要控制电压不变,根据串联电路电压的规律,要增大滑动变阻器两端的电压,由分压原理,要增大滑动变阻器电阻阻值,故应把滑动变阻器滑片向A端移动滑片,直至电压表示数为2V时,读出电流表的示数。
22.(1)
(2) 断开 右
(3)改变定值电阻两端电压
(4) 2.2 正比
(5)电压表
(6)电流和电阻的关系
【详解】(1)根据题意可知,电路是串联电路,电压表测定值电阻两端电压,要求滑动变阻器滑片P向右移动时电流表示数变小,滑动变阻器接入电路中的阻值变大,因此连接的是滑动变阻器的左下接线柱,如下图所示;
(2)[1][2]闭合开关前,连接电路时,为了保证电路安全,开关应断开,且滑动变阻器应移至阻值最大处,即最右端。
(3)探究电流与电压关系,需要改变定值电阻两端电压进行多次实验,因此本实验中滑动变阻器的作用是改变定值电阻两端电压。
(4)[1]乙图中电压表的量程是0-3V,分度值是0.1V,读数为2.2V。
[2]根据丙图像可知,该图像是过原点的倾斜直线为正比例函数,因此可得结论为:当导体的电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比。
(5)电流表和电压表的位置互换了,电压表串联接入电路测电源电压,因此电压表有示数发生偏转,此时电路相当于断路,电流表无示数,因此电压表的指针可能有明显偏转。
(6)上述实验的电路图,有电流表、电压表、滑动变阻器,通过调节滑动变阻器的阻值保持定值电阻两端电压不变,改变定值电阻的阻值,因此可以用来探究电流与电阻的关系。
23.(1)指针未调零
(2) C A
(3) 3 滑动变阻器最大值过小
(4)电流与电阻成反比
【详解】(1)由图甲得,实验前,电流表的指针不在零刻度线上,原因是电流表指针未调零。
(2)[1]变阻器的连线一上一下,由图乙得,导线a应与滑动变阻器的C接线柱相连。
[2]正确连接后,在实验前,滑动变阻器的滑片应该位于阻值最大的A端。
(3)[1]由表格中数据与欧姆定律得,定值电阻的电压控制为
电压表测量定值电阻的电压,则实验中控制电压表的示数为3V。
[2]定值电阻与变阻器串联,滑动变阻器的电压为
由串联电路电流特点与欧姆定律得
当接入30Ω定值电阻时,滑动变阻器接入电路中电阻为
此时变阻器应接入电路中的电阻超过变阻器的最大电阻,即变阻器的最大电阻过小,导致此时无论怎样调节滑动变阻器的滑片都无法使电压表的示数与前三次相同。
(4)分析实验数据可得,定值电阻的电压不变时,定值电阻的电流与电阻的乘积为定值,可得出结论:在导体两端电压一定时,电流与电阻成反比。
24.(1)
(2)
(3) 9 减小误差
(4)见解析
(5) B端
【详解】(1)原电路图中,电流表与电阻Rx并联,电压表串联在电路中是错误的,在伏安法测电阻Rx的实验中,电阻Rx、滑动变阻器和电流表串联,电压表并联在电阻Rx两端,如下图所示:
(2)在伏安法测电阻Rx的实验中,用电压表测电阻Rx两端电压,用电流表测通过电阻Rx的电流,根据求出电阻Rx的阻值,故本实验的原理是。
(3)[1]由乙图可知,电压表选用小量程,分度值0.1V,其示数为1.8V,此时电流表示数为0.2A,则本次测得的待测电阻
[2]先测得三组对应的电压值和电流值,求出电阻,然后计算三组电阻的平均值,这样做的目的减小误差。
(4)这种做法不可行,原因是小灯泡的灯丝是非线性电阻,其电阻值随温度升高而增大。当灯泡工作时,灯丝温度升高,导致电阻发生变化。因此对小灯泡进行伏安法测量时,得到的电阻值不唯一,随电流变化而改变。直接求出平均值不能真实反映灯丝电阻的特性。
(5)[1][2]由丙图可知,因为滑动变阻器的最大阻值已知,所以可以先将滑动变阻器滑片移动至A端,此时待测电阻Rx被短 路,滑动变阻器以最大阻值接入电路,读出电流表的读数即可通过欧姆定律求得电源电压的大小,为
U=I1R0
此时再将滑片移动至B端,待测电阻Rx与滑动变阻器的最大阻值并联接入电路,两者的电压均为电源电压,则通过滑动变阻器的电流仍是I1,则通过待测电阻Rx的电流为
由欧姆定律可得待测电阻Rx的表达式为
25. 将电流表调零 0.5 5 右 R2
【详解】(1)[1]根据电路图甲可知,滑动变阻器与R串联,电压表测R两端电压,所以要并联在R的两端,实物图连接如图所示:
(2)[2]在闭合开关前,发现电流表如丙图所示左偏,说明电流表指针没有指零,所以他接下来的操作应是将电流表调零。
(3)[3][4]由题意可知电流表量程是“0~0.6A”,分度值为0.02A,如丁图所示,电流表读数为0.5A,此时电路中的电流为0.5A,由欧姆定律可得此时接入电路的定值电阻R的阻值为
(4)[5]由题意得,若保持滑片P位置不变,断开开关,将定值电阻替换成10Ω,根据串联电路分压可知定值电阻两端电压增大,要想电压表保持原来的2.5V,就要使滑动变阻器两端的电压增大,即增大滑动变阻器的阻值,所以要向右移动滑片直到电压表示数再次变为2.5V为止。
(6)[6]为确保后续所有定值电阻接入电路都能完成该探究,由题意得,定值电阻两端电压始终保持2.5V,当定值电阻取最大值时,滑动变阻器接入电路的阻值最大,当R=25Ω,电路中的电流为
由电源电压为U电源=4.5V可知,滑动变阻器两端的电压为
U滑=U电源-2.5V=2V
所以此时滑动变阻器的阻值为
所以选择滑动变阻器R2。
(7)[7]在②中,闭合S、S1,R0短路,电路为Rx的简单电路,电压表测出待测电阻的电压即为电源的电压U;在①中,两电阻串联,电压表测出待测电阻Rx两端的电压为U1,由串联电路电压的特点可知,定值电阻的电压
U0=U-U1
由串联电路的分压原理可知
解得
26.(1) (2)将电流表指针调零 (3)定值电阻短路 (4)5
(5) 右 2.5 (6)当电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成反比 (7)R2
【详解】(1)探究“电流与电阻的关系”时,如图甲所示,用电压表测量定值电阻两端电压,故电压表并联在定值电阻两端,电流表测量电路电流,电流表串联进电路中,故将定值电阻右端接线柱与电压表的负接线柱连接,如图所示:
(2)如图丙所示,在闭合开关前,电流表指针在零刻度线的左侧,说明此时电流表没有调零,故他接下来的操作应该是将电流表指针调零。
(3)小明在解决上述问题后开始实验,当他闭合开关发现,电流表有示数,说明电路不可能发生断路,电压表示数几乎为零,且移动滑片后电流表示数发生变化,电压表示数不发生变化,说明与电压表并联的电路短路,因此电路中存在的故障可能是定值电阻短路。
(4)如图丁所示,电流表的量程为0~0.6A,分度值为0.02A,示数为0.5A,故此时电路中电流为0.5A。则接入电路的定值电阻R的阻值为
(5)[1][2]由(4)可知,原定值电阻阻值为5Ω,替换成10Ω后,根据串联分压知识可知,阻值越大,分压越多,即定值电阻两端的分压会变大,在探究电流与电阻的关系时,需要保持定值电阻两端的电压不变,故可以增大变阻器的分压来减小定值电阻两端的电压,即增大变阻器的阻值,因此应向右移动滑片P直到电压表示数再次变为2.5V为止。
(6)根据电流与电阻的关系可知,当电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成反比。
(7)根据串联分压知识可知,定值电阻与变阻器两端电压和电阻的关系可表示为
则当定值电阻的阻值最大时,变阻器的阻值也最大,电源电压为4.5V,定值电阻最大阻值为25Ω,故可得
解得 R滑=20Ω>15Ω
故选择应选择R2滑动变阻器接入电路。
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