内容正文:
12.4 电阻的串联和并联
目录
题型分组基础练 2
题型01 串联电路的电阻关系 2
题型02 并联电路的电阻关系 3
题型03 欧姆定律在串联电路中的应用 4
题型04 欧姆定律在并联电路中的应用 5
巩固提高综合练 7
题型分组基础练
题型01 串联电路的电阻关系
1.有两个电阻R1、R2(R1>R2),图中情况中阻值最大的是( )
A B C D
2. 如图所示的电路,电源电压保持不变,当开关S由断开到闭合时,下列判断正确的是( )
A.电压表的示数不变
B.电流表的示数变小
C.电压表与电流表示数的比值不变
D.电压表与电流表示数的比值变小
3. 某用电器的电阻是60Ω,正常工作时通过的电流为0.2A,接入36V电路里,为了使用电器正常工作,必须( )
A.串联一个240Ω的电阻 B.并联一个240Ω的电阻
C.串联一个120Ω的电阻 D.并联一个120Ω的电阻
4. 在图所示的电路中,有两根导线尚未连接,请用笔画线代替导线连接。要求:定值电阻与滑动变阻器串联;闭合开关后,向左移动滑片P,电压表示数与电流表示数的比值变大。
5. 两个定值电阻上分别标有“15Ω 0.6A”和“20Ω 0.5A”字样,将两定值电阻串联起来接在某一电路中,该电路总电阻为 Ω,所通过的最大电流为 A,允许加的最大电压为 V。
6. 如图所示,电源电压恒定不变,R1=20Ω,R2的阻值是R1的2倍。闭合开关S,电压表的示数为2V。求:
(1)电流表的示数?
(2)电源电压?
(3)请利用你所学的知识,推导串联电路中电阻的特点?
题型02 并联电路的电阻关系
7.教室里装有多盏电灯,上晚自习时,我们每多开一盏灯,则教室电路的( )
A.总电阻减小 B.总电阻增大
C.总电压增大 D.总电流减小
8. 一个阻值为1 Ω的电阻与一个阻值为5 Ω的电阻并联后,其总电阻( )
A.大于5 Ω B.大于1 Ω小于5 Ω
C.等于1 Ω D.小于1 Ω
9. 一位同学在做实验时,需要阻值为6Ω的电阻一个,但手边只有10Ω和12Ω的电阻各2个,下列符合题意的是( )
A.将两个12Ω的电阻并联起来
B.将一个10Ω和一个12Ω的电阻并联起来
C.将两个10Ω的电阻串联起来
D.将一个10Ω和一个12Ω的电阻串联起来
10. 如图所示的电路中,电源电压保持不变,闭合开关S后,向右移动滑动变阻器R2滑片P的过程中,电路中( )
A.电流表A1示数与电流表A2示数的比值变大
B.电压表V示数与电流表A2示数的比值不变
C.电流表A1示数与电流表A2示数的差值变大
D.电压表V示数与电流表A1示数的比值变小
11. 如图所示,甲、乙两根铜棒的长度相同,乙的横截面积较小,把它们并联在电路( )
A.甲的电阻大于乙的电阻 B.甲两端电压等于乙两端电压
C.两支路电流比较I甲<I乙 D.图中总电阻大于乙的电阻值
12. 学好物理必须要勤于思考,将问题的本质理解透彻,才能以不变应万变。请你思考以下问题:在电学计算中,我们经常会用到串并联电路的电阻关系。
(1)请你用所学关系式推导串联电路的电阻关系R串=R1+R2。
(2)请你用所学关系式推导并联电路的电阻关系。
题型03 欧姆定律在串联电路中的应用
13. 如图所示的电路,电源电压为9V且保持不变,定值电阻R的阻值为10Ω,滑动变阻器的最大阻值为20Ω.闭合开关S,滑动变阻器的滑片P由b端向a端移动的过程中,下列说法中正确的是( )
A.电压表示数不变
B.电流表示数变小
C.当电压表示数为6V时,滑动变阻器接入电路的阻值为5Ω
D.电流表示数为0.5A时,滑动变阻器接入电路阻值为10Ω
14. 如图是某同学设计的一个调光电路,滑动变阻器的阻值范围为0~12Ω,电源电压恒为6V。已知小灯泡L在6V电压下工作时,通过它的电流为1A(不考虑灯丝电阻变化)。求:
(1)小灯泡L的电阻;
(2)当S闭合,把滑动变阻器的滑片移至中点位置时,通过灯泡的电流。
15. 如图所示是一种烟雾报警器的电路图,其中R0为定值电阻,R为光敏电阻(其阻值随光照强度的增大而减小)。当电路所在区域烟雾浓度增大到一定程度时,电压表指针偏转到某个位置触发报警装置(图中未画出),开始报警。则下列说法正确的是( )
A.烟雾浓度增大时,电流表的示数增大
B.烟雾浓度增大时,电压表的示数减小
C.要使报警器在烟雾浓度较小时就开始报警,应减小R0的阻值
D.要使报警器在烟雾浓度较小时就开始报警,应减小电源电压
16. 某物理兴趣小组设计了一个测量质量的简易电子秤。如图是其结构原理图,它是由几个部分构成的电路:托盘、压力变阻器R(电阻值会随所受压力大小发生变化的可变电阻)、定值电阻R0、显示质量大小的仪表A(实质是电流表)、开关、电源(电压保持不变)。使用时,闭合开关,当托盘上所放物体的质量越大,仪表A的示数也越大。
①由上述信息可推断:压力变阻器R的电阻值随所受压力大小的变化情况是 ;
②在此电路基础上,若将显示质量大小的仪表改为电压表。请在答题纸的空白处画出电路图 ,并简述理由: 。
题型04 欧姆定律在并联电路中的应用
17.如图所示的电路中,电源电压保持不变,闭合开关后,电压表示数为6 V,电流表示数为1.5 A,则虚线框内的电阻连接情况可能是( )
A.4Ω和3Ω的电阻串联 B.6Ω和8Ω的电阻并联
C.10Ω和5Ω的电阻串联 D.12Ω和6Ω的电阻并联
18. 如图所示的电路,闭合开关S,将滑动变阻器的滑片P向左移动,下列说法正确的是( )
A.电路的总电阻将变小
B.电压表示数变大,电流表示数不变
C.电压表示数不变,电流表示数变小
D.电压表和电流表示数都不变
19.如图所示的电路,电源电压恒定不变,先把电阻R1=5Ω接入电路A、B之间,闭合开关,电压表所示为6V;再在A、B上方并联接一个电阻R2=10Ω,则电流表示数是 A。
20.如图所示的电路中,电源电压U=6V,电阻R1=6Ω,R2=12Ω,求:
(1)AB间的总电阻;
(2)电流表的示数。
21. 在图(a)所示的电路中,电源电压保持不变,电阻R1的阻值为15欧,闭合开关S,电流表的示数为0.4安。
(1)求电源电压U。
(2)现将定值电阻R2与R1以某种连接方式接入M、N接线柱,闭合开关S,电流表的示数如图(b)所示,求电阻R2的阻值。
巩固提高综合练
22. 如图所示,闭合开关S,某同学经过某些操作后,发现电流表A示数与电流表A1示数的差值增大了。该操作可能是( )
A.向左移动滑片P
B.向右移动滑片P
C.增大电源电压,同时用电阻R0替换R2(R0大于R2)
D.减小电源电压,同时用电阻R0替换R2(R0大于R2)
23. 图示的电路中,电源电压保持不变,开关S1、S2闭合时,电流表示数为I0、电压表示数为U0。现断开开关S2,以下判断中正确的是( )
A.向右移动滑片,电压表示数可能为U0
B.向左移动滑片,电压表示数可能为U0
C.向右移动滑片,电流表示数可能为I0
D.向左移动滑片,电流表示数可能为I0
24. 为防止酒驾事故的发生,酒精测试仪被广泛应用,如图(a)所示,有一种由酒精气体传感器制成的呼气酒精测试仪。其工作电路图如图(b)所示,其中电源电压恒为8伏,定值电阻R2为20欧,电阻R1在不同酒精气体浓度的环境下的阻值如表一所示。
表一 不同酒精气体浓度的环境下R1的阻值
酒精气体浓度[毫克(酒精)/毫升(血液)]
0
0.1
0.2
0.3
0.8
R1阻值(欧姆)
60
40
30
20
10
(1)请结合上述信息和所学知识,写出电流表的示数和酒精气体浓度的关系,并说明理由 ;
(2)我国道路交通安全法规规定:车辆驾驶员血液中酒精含量每100毫升大于或等于20毫克,小于80毫克,属于酒后驾车;血液中酒精含量每100毫升大于或等于80毫克,属于醉酒驾车;当电流表的示数为0.2安时,可以判断该驾驶员属于 。
A.没有饮酒 B.酒后驾车 C.醉酒驾车
25. 在下图所示的电路中,电阻R1的阻值为10欧,电源电压为6伏。
(1)求此时通过电阻R1的电流I1。
(2)将滑动变阻器R2以并联的方式接入电路MN两点之间或以串联的方式接入M或N点,记录下滑片的位置及电压表与电流表的示数,如下表所示。
①请判断滑动变阻器连接的方式和所在的位置,并说明理由。
②求滑动变阻器的最大阻值R2max并说明滑动变阻器连接的两个接线柱。
实验序号
滑片位置
电压表示数(伏)
电流表示数(安)
1
6
0.3
2
6
0.2
26. 在如图所示的电路中,电源电压为18伏保持不变,电阻R1的阻值为10欧,滑动变阻器R2允许通过的最大电流为1安。闭合开关S,电压表示数为10伏。求:
(1)此时电阻R1两端的电压U1;
(2)此时变阻器连入电路的阻值R2;
(3)移动变阻器滑片P过程中,电源电压与电压表示数比值的最大值。
27. 如图甲所示是某电子秤的原理示意图,R1为定值电阻,托盘下方的电阻R2为压敏电阻,其电阻大小与托盘中所放物体质量m大小的关系图象如图乙所示。已知托盘中未放入任何物体时,电流表示数为I=0.01A,且电源电压为8V保持不变。请回答下列问题:
(1)求定值电阻 R1的阻值;
(2)若托盘中放入某物体后,电流表示数为I′=0.02A,求该物体的质量大小;
(3)求放入0.6kg物体后,定值电阻R1两端的电压。
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12.4 电阻的串联和并联
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题型分组基础练 2
题型01 串联电路的电阻关系 2
题型02 并联电路的电阻关系 4
题型03 欧姆定律在串联电路中的应用 7
题型04 欧姆定律在并联电路中的应用 10
巩固提高综合练 13
题型分组基础练
题型01 串联电路的电阻关系
1.有两个电阻R1、R2(R1>R2),图中情况中阻值最大的是( )
A B C D
【答案】A
【详解】因为串联电路总电阻等于各电阻之和,所以总电阻比任何一个分电阻都大;由于并联电路的总电阻的倒数等于各分电阻倒数之和,因此并联电路中总电阻比任何一个分电阻都小。故选A。
2. 如图所示的电路,电源电压保持不变,当开关S由断开到闭合时,下列判断正确的是( )
A.电压表的示数不变 B.电流表的示数变小
C.电压表与电流表示数的比值不变 D.电压表与电流表示数的比值变小
【答案】C
【详解】由图可知,当开关S断开时,该电路为串联电路,电压表测量的是R1两端电压,电流表测量电路中的电流;当开关S闭合时,R2被短路,该电路为只有R1的电路,电压表测量的是电源电压,电流表测量电路中的电流,因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,所以,当开关S1由断开变为闭合时,电路中的总电阻变小。
A.电源电压不变,电路的总电阻减小,根据I=U/R可知,电路中的电流会变大,即电流表示数变大,故A错误;
B.由U=IR可知,R1两端的电压变大,即电压表的示数变大,故B错误;
CD.电压表示数与电流表示数的比值等于定值电阻R2的阻值,所以电压表示数与电流表示数的比值不变,故C正确,D错误。
故选C。
3. 某用电器的电阻是60Ω,正常工作时通过的电流为0.2A,接入36V电路里,为了使用电器正常工作,必须( )
A.串联一个240Ω的电阻 B.并联一个240Ω的电阻
C.串联一个120Ω的电阻 D.并联一个120Ω的电阻
【答案】C
【详解】用电器正常工作时两端电压U用=IR用=0.2A×60Ω=12V
已知电源电压为36V,因此需要串联一个电阻来分压,串联电阻应分担的电压
U串=U-U用=36V-12V=24V
因为电阻与用电器串联,所以电流相等,串联电阻的阻值
故C符合题意,ABD不符合题意。故选C。
4. 在图所示的电路中,有两根导线尚未连接,请用笔画线代替导线连接。要求:定值电阻与滑动变阻器串联;闭合开关后,向左移动滑片P,电压表示数与电流表示数的比值变大。
【答案】 见右图。
【详解】由题意可知,定值电阻与滑动变阻器串联。将定值电阻的右端与滑动变阻器B接线柱连接,电压表3V接线柱与滑动变阻器C接线柱连接,此时电压表测定值电阻与滑动变阻器电压之和,即电源电压。根据I=U/R可知,向左移动滑片P时,滑动变阻器的阻值变大,电路中电流变小,即电流表示数变小,则电压表示数与电流表示数的比值变大。如图所示。
5. 两个定值电阻上分别标有“15Ω 0.6A”和“20Ω 0.5A”字样,将两定值电阻串联起来接在某一电路中,该电路总电阻为 Ω,所通过的最大电流为 A,允许加的最大电压为 V。
【答案】 35 0.5 17.5
【详解】串联电路的总电阻等于两个电阻的大小之和,所以两定值电阻串联起来的总电阻为
R总=R1+R2=15Ω+20Ω=35Ω
因串联电路中各处的电流相等,所以为了电路安全,电路中的最大电流只能为0.5A,不能为0.6A,否则标有 “20Ω 0.5A” 的电阻会烧毁。
由串联电路的电阻特点和欧姆定律可知,该电路两端的最大电压为
U=I(R1+R2)=0.5A×(15Ω+20Ω)=17.5V
6. 如图所示,电源电压恒定不变,R1=20Ω,R2的阻值是R1的2倍。闭合开关S,电压表的示数为2V。求:
(1)电流表的示数?
(2)电源电压?
(3)请利用你所学的知识,推导串联电路中电阻的特点?
【答案】(1)0.1A;(2)6V;(3)R=R1+R2
【详解】(1)由电路图可知,R1、R2串联,且I=I1=I2,通过R1的电流
所以电流表的示数I=0.1A
(2)R2两端的电压U2=IR2=0.1A×20Ω×2=4V
由串联电路电压特点得,电源电压
(3)设电阻R1两端的电压为U1, R2两端的电压为U2,电阻R1、R2两端的总电压为U,电阻R1、R2的总电阻为R,电路中的电流为I。由于电阻R1、R2串联,通过两电阻的电流相等,所以I=I1=I2
U1=I1R1=IR1 U2=I2R2=IR2 U=IR
由串联电路的电压规律可知U=U1+U2
即
所以R=R1+R2
题型02 并联电路的电阻关系
7.教室里装有多盏电灯,上晚自习时,我们每多开一盏灯,则教室电路的( )
A.总电阻减小 B.总电阻增大 C.总电压增大 D.总电流减小
【答案】A
【详解】教室电路中各用电器是并联连接的。
AB.每多开一盏灯,多增加了一条支路,相当于增加了导体的横截面积,则总电阻将减小,故A符合题意,B不符合题意;
C.并联电路两端的电压不变,即总电压不变,故C不符合题意;
D.每多开一盏灯,多增加了一条支路的电流,其它支路电流不变,则总电流增大,故D不符题意。
故选A。
8. 一个阻值为1 Ω的电阻与一个阻值为5 Ω的电阻并联后,其总电阻( )
A.大于5 Ω B.大于1 Ω小于5 Ω C.等于1 Ω D.小于1 Ω
【答案】D
【详解】因为电阻并联,相当于增加了导体的横截面积,而横截面积越大,电阻越小,所以电阻并联时,越并越小,小于其中的任何一个电阻,所以R并<1Ω.故选D.
9. 一位同学在做实验时,需要阻值为6Ω的电阻一个,但手边只有10Ω和12Ω的电阻各2个,下列符合题意的是( )
A.将两个12Ω的电阻并联起来
B.将一个10Ω和一个12Ω的电阻并联起来
C.将两个10Ω的电阻串联起来
D.将一个10Ω和一个12Ω的电阻串联起来
【答案】A
【详解】A.将两个12Ω的电阻并联起来,则总电阻为
故A符合题意;
B.将一个10Ω和一个12Ω的电阻并联起来,总电阻为
故B不符合题意;
C.将两个10Ω的电阻串联起来,总电阻为10Ω+10Ω=20Ω
故C不符合题意;
D.将一个10Ω和一个12Ω的电阻串联起来,总电阻为10Ω+12Ω=22Ω
故D不符合题意。故选A。
10. 如图所示的电路中,电源电压保持不变,闭合开关S后,向右移动滑动变阻器R2滑片P的过程中,电路中( )
A.电流表A1示数与电流表A2示数的比值变大
B.电压表V示数与电流表A2示数的比值不变
C.电流表A1示数与电流表A2示数的差值变大
D.电压表V示数与电流表A1示数的比值变小
【答案】A
【详解】由电路图可知,闭合开关S后,R1与R2并联,电流表A1测干路电流,电流表A2测R2支路的电流,电压表V测电源两端的电压;因电源电压保持不变,所以,滑片移动时,电压表V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R1支路的电流I1不变;
B.向右移动滑动变阻器R2滑片P的过程中,变阻器接入电路中的电阻变大,由I=U/R可知,通过变阻器的电流I2变小,即电流表A2的示数变小,则电压表V示数与电流表A2示数的比值变大,故B错误;
D.因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,所以,干路电流变小,即电流表 A1示数变小,则电压表V示数与电流表A1示数的比值变大,故D错误;
C.因电流表A1示数与电流表A2示数的差值等于通过R支路的电流,所以,两电流表示数的差值不变,故C错误;
A.电流表A1示数与电流表A2示数的比值等于
滑片向右滑,通过变阻器R2的电流I2减小,则其比值变大,故A正确。
故选A。
11. 如图所示,甲、乙两根铜棒的长度相同,乙的横截面积较小,把它们并联在电路( )
A.甲的电阻大于乙的电阻 B.甲两端电压等于乙两端电压
C.两支路电流比较I甲<I乙 D.图中总电阻大于乙的电阻值
【答案】B
【详解】A.导体的电阻跟导体的材料、长度、横截面积和温度有关。当导体的材料、长度和温度相同时,导体的横截面积越大,电阻越小,因为甲的横截面积小于乙的横截面积,所以甲的电阻小于乙的电阻,故A不符合题意;
B.由图知道,甲、乙并联在电路两端,因为并联电路各支路两端的电压相等,所以甲、乙两端的电压相等,故B符合题意;
C.由欧姆定律知道,当电压一定时,通过导体的电流跟导体的电阻成反比,因为甲的电阻小于乙的电阻,所以通过甲的电流大于乙的电流,故C不符合题意;
D.甲乙并联在电路中,根据并联电路中电阻的特点知道,电阻并联时相当于增大了导体的横截面积,总电阻会减小,则总电阻小于乙的电阻,故D不符合题意。
故选B。
12. 学好物理必须要勤于思考,将问题的本质理解透彻,才能以不变应万变。请你思考以下问题:在电学计算中,我们经常会用到串并联电路的电阻关系。
(1)请你用所学关系式推导串联电路的电阻关系R串=R1+R2。
(2)请你用所学关系式推导并联电路的电阻关系。
【答案】(1)见解析;(2)见解析
【详解】(1)设电阻R1两端的电压为U1,电阻R2两端的电压为U2,电阻R1、R2两端的总电压为U,电阻R1、R2的总电阻为R串,由于电阻R1、R2串联,通过两电阻的电流相等,则由I=U/R得
U1=I1R1=IR1 U2=I2R2=IR2 U=IR串
由串联电路的电压规律可知U=U1+U2 即IR串=IR1+IR2
故R串=R1+R2
(2)设电阻R1两端的电压为U1, R2两端的电压为U2,电源电压为U,并联电路总电阻为R并,根据欧姆定律可得
根据并联电路干路电流等于各支路电流之和可得I=I1+I2
即
由于并联电路中各支路两端的电压相等,即U1=U2=U,所以
题型03 欧姆定律在串联电路中的应用
13. 如图所示的电路,电源电压为9V且保持不变,定值电阻R的阻值为10Ω,滑动变阻器的最大阻值为20Ω.闭合开关S,滑动变阻器的滑片P由b端向a端移动的过程中,下列说法中正确的是( )
A.电压表示数不变
B.电流表示数变小
C.当电压表示数为6V时,滑动变阻器接入电路的阻值为5Ω
D.电流表示数为0.5A时,滑动变阻器接入电路阻值为10Ω
【答案】C
【详解】AB.由图可知,定值电阻与滑动变阻器串联,电压表测量定值电阻两端的电压,滑动变阻器的滑片P由b端向a端移动的过程中,滑动变阻器接入电路的电阻变小,定值电阻阻值不变,根据串联电阻规律可知,电路总电阻变小,总电压不变,由I=U/R可知,电路中电流变大,电流表示数变大,通过定值电阻的电流变大,定值电阻阻值固定不变,由U=IR可知,定值电阻两端电压变大,则电压表示数变大,故AB错误;
C.当电压表示数为6V时,电路中电流为
滑动变阻器两端电压为
滑动变阻器接入电路的阻值为
故C正确;
D.电流表示数为0.5A时,电路中的总电阻为
滑动变阻器接入电路阻值为
故D错误。故选C。
14. 如图是某同学设计的一个调光电路,滑动变阻器的阻值范围为0~12Ω,电源电压恒为6V。已知小灯泡L在6V电压下工作时,通过它的电流为1A(不考虑灯丝电阻变化)。求:
(1)小灯泡L的电阻;
(2)当S闭合,把滑动变阻器的滑片移至中点位置时,通过灯泡的电流。
【答案】(1)6Ω;(2)0.5A
【详解】(1)灯泡的电阻为
(2)当滑动变阻器的滑片移至中点时R=12Ω/2 =6Ω
此时电路的总电阻为
则电路中的电流为
15. 如图所示是一种烟雾报警器的电路图,其中R0为定值电阻,R为光敏电阻(其阻值随光照强度的增大而减小)。当电路所在区域烟雾浓度增大到一定程度时,电压表指针偏转到某个位置触发报警装置(图中未画出),开始报警。则下列说法正确的是( )
A.烟雾浓度增大时,电流表的示数增大
B.烟雾浓度增大时,电压表的示数减小
C.要使报警器在烟雾浓度较小时就开始报警,应减小R0的阻值
D.要使报警器在烟雾浓度较小时就开始报警,应减小电源电压
【答案】C
【详解】AB.由电路图可知,光敏电阻R和定值电阻R0串联,电压表测R两端的电压,电流表测电路中的电流;当环境有烟雾时,光照强度变小,光敏电阻接入电路中的阻值变大,根据欧姆定律可知,电路中的电流变小,由U=IR可知,定值电阻两端的电压变小,因为串联电路两端的电压等于各部分电路两端的电压之和,且电源电压不变,所以光敏电阻的两端电压变大,即电压表示数变大,故AB错误;
CD.要使报警器在浓度较小的烟雾下报警,说明光照强度更强时,报警器就会报警,则此时的光敏电阻的阻值比原来的临界值小,此时R两端的分压变小,而R两端的电压达到某一定值是才报警,根据串联电路的分压原理可知,应减小R0的阻值来减小定值电阻两端电压从而增大光敏电阻两端电压,或增大电源电压来增大光敏电阻两端电,故C正确,D错误。
故选C。
16. 某物理兴趣小组设计了一个测量质量的简易电子秤。如图是其结构原理图,它是由几个部分构成的电路:托盘、压力变阻器R(电阻值会随所受压力大小发生变化的可变电阻)、定值电阻R0、显示质量大小的仪表A(实质是电流表)、开关、电源(电压保持不变)。使用时,闭合开关,当托盘上所放物体的质量越大,仪表A的示数也越大。
①由上述信息可推断:压力变阻器R的电阻值随所受压力大小的变化情况是 ;
②在此电路基础上,若将显示质量大小的仪表改为电压表。请在答题纸的空白处画出电路图 ,并简述理由: 。
【答案】 见解析 见下图 见解析
【详解】①由图示知,定值电阻R0与压力变阻器R串联在电路中,电流表测电路中的电流。托盘上质量变大时,即托盘所受压力变大时,仪表A示数变大,即电路的电流变大,而电源电压不变,据欧姆定律知,电路中的总阻值变小,压力变阻器的阻值变小,所以压力变阻器R的电阻值随所受压力的变化情况是:压力越大,阻值越小。
②压力变阻器的电阻随压力变大而变小,则托盘上物体的质量变大时,压力变阻器的阻值变小,据串联电路的分压特点知,变阻器两端的电压变小,定值电阻R0两端的电压变大,所以应将电压表并联在定值电阻R0两端。作图如下:
题型04 欧姆定律在并联电路中的应用
17.如图所示的电路中,电源电压保持不变,闭合开关后,电压表示数为6 V,电流表示数为1.5 A,则虚线框内的电阻连接情况可能是( )
A.4Ω和3Ω的电阻串联 B.6Ω和8Ω的电阻并联
C.10Ω和5Ω的电阻串联 D.12Ω和6Ω的电阻并联
【答案】D
【详解】由欧姆定律可得方框内总电阻:R=U/I=6V/1.5A=4Ω
A.4Ω和3Ω的电阻串联总电阻为7Ω,A错;
B.6欧和8欧的电阻并联:R=6Ω×8Ω/(6Ω+8Ω)=3.4Ω,B错;
C.10Ω和5Ω的电阻串联总电阻为15Ω,C错;
D.12Ω和6Ω的电阻并联:R=12Ω×6Ω/(12Ω+6Ω)=4Ω
D正确。故选D。
18. 如图所示的电路,闭合开关S,将滑动变阻器的滑片P向左移动,下列说法正确的是( )
A.电路的总电阻将变小
B.电压表示数变大,电流表示数不变
C.电压表示数不变,电流表示数变小
D.电压表和电流表示数都不变
【答案】D
【详解】A.由电路图可知,定值电阻与滑动变阻器并联,电流表测定值电阻支路的电流,电压表测电源两端的电压;将滑动变阻器的滑片P向左移动时,接入电路中的电阻变大,由并联电路电阻的规律可知总电阻变大,故A错误;
B.因电源的电压不变,所以,滑片移动时,电压表的示数不变,故B错误;
CD.并联电路中各个用电器互不影响,将滑动变阻器的滑片P向左移动时,通过定值电阻的电流不变,电流表的示数不变,故C错误,D正确.
19.如图所示的电路,电源电压恒定不变,先把电阻R1=5Ω接入电路A、B之间,闭合开关,电压表所示为6V;再在A、B上方并联接一个电阻R2=10Ω,则电流表示数是 A。
【答案】1.8
【详解】先把电阻R1接入电路A、B之间,闭合开关,电路为R1的简单电路,电压表示数为6V,则电源电压为6V;再在A、B上方并联接一个电阻R2,电路的总电阻为
电流表在干路上,测量干路电流,大小为
20.如图所示的电路中,电源电压U=6V,电阻R1=6Ω,R2=12Ω,求:
(1)AB间的总电阻;(2)电流表的示数。
【答案】(1)4Ω;(2)1.5A
【详解】(1)由电路图可知,两电阻并联,AB间的总电阻
(2)两电阻并联,电流表测干路电流,根据欧姆定律可得电流表的示数
21. 在图(a)所示的电路中,电源电压保持不变,电阻R1的阻值为15欧,闭合开关S,电流表的示数为0.4安。
(1)求电源电压U。
(2)现将定值电阻R2与R1以某种连接方式接入M、N接线柱,闭合开关S,电流表的示数如图(b)所示,求电阻R2的阻值。
【答案】(1)6V;(2)见解析
【详解】(1)电源电压
(2)当电路只接入R1时,电路中电流为0.4A,当定值电阻R2与R1以某种连接方式接入M、N接线柱时,电流表测总电流,若电流表所选量程为0~0.6A时,电路中的电流为0.2A,电路中电流变小,则总电阻变大,则R2与R1串联,总电阻为
电阻R2的阻值
若电流表所选量程为0~3A时,电路中的电流为1A,电路中电流变大,则总电阻变小,则R2与R1并联,则通过R2的电流
电阻R2的阻值
巩固提高综合练
22. 如图所示,闭合开关S,某同学经过某些操作后,发现电流表A示数与电流表A1示数的差值增大了。该操作可能是( )
A.向左移动滑片P
B.向右移动滑片P
C.增大电源电压,同时用电阻R0替换R2(R0大于R2)
D.减小电源电压,同时用电阻R0替换R2(R0大于R2)
【答案】C
【详解】闭合S,滑动变阻器和定值电阻并联接入电路,电流表A测干路电流,电流表A1测通过滑动变阻器的电流;
AB.向左或向右移动滑片P,根据并联电路特点可知,通过R2的电流大小不变,电流表A示数与电流表A1示数的差值不变,故AB错误,不符合题意;
C.增大电源电压,根据欧姆定律可知,通过R2的电流变大,同时用电阻R0替换R2,根据欧姆定律可知,通过R2的电流变小,该操作可能使得通过R2的电流变大,故C正确,符合题意;
D.减小电源电压,根据欧姆定律可知,通过R2的电流变小,同时用电阻R0替换R2,根据欧姆定律可知,通过R2的电流变小,该操作使得通过R2的电流变小,故D错误,不符合题意。
故选C。
23. 图示的电路中,电源电压保持不变,开关S1、S2闭合时,电流表示数为I0、电压表示数为U0。现断开开关S2,以下判断中正确的是( )
A.向右移动滑片,电压表示数可能为U0
B.向左移动滑片,电压表示数可能为U0
C.向右移动滑片,电流表示数可能为I0
D.向左移动滑片,电流表示数可能为I0
【答案】D
【详解】由电路图知道,开关S1、S2闭合时,定值电阻R1和电压表都被短路,电压表示数为U0=0,电流表示数为I0;现断开开关S2,两电阻串联,电压表测量定值电阻R1两端的电压,电流表测量电路中的电流,此时电路中的电流小于I0。
AC.向右移动滑片,滑动变阻器接入电路的电阻变大,电路的总电阻变大,由欧姆定律得电路中的电流变小,电流表示数变小,电流表示数小于I0;由U=IR知道,定值电阻R1两端的电压变小,但大于U0,故AC错误;
BD.向左移动滑片,滑动变阻器接入电路的电阻变小,电路的总电阻变小,由欧姆定律得电路中的电流变大,电流表示数变大,当滑动变阻器减小的阻值等于R1时,电流表示数变为I0;由U=IR知道,定值电阻R1两端的电压变大,且大于U0,故B错误,D正确。
故选D。
24. 为防止酒驾事故的发生,酒精测试仪被广泛应用,如图(a)所示,有一种由酒精气体传感器制成的呼气酒精测试仪。其工作电路图如图(b)所示,其中电源电压恒为8伏,定值电阻R2为20欧,电阻R1在不同酒精气体浓度的环境下的阻值如表一所示。
表一 不同酒精气体浓度的环境下R1的阻值
酒精气体浓度[毫克(酒精)/毫升(血液)]
0
0.1
0.2
0.3
0.8
R1阻值(欧姆)
60
40
30
20
10
(1)请结合上述信息和所学知识,写出电流表的示数和酒精气体浓度的关系,并说明理由 ;
(2)我国道路交通安全法规规定:车辆驾驶员血液中酒精含量每100毫升大于或等于20毫克,小于80毫克,属于酒后驾车;血液中酒精含量每100毫升大于或等于80毫克,属于醉酒驾车;当电流表的示数为0.2安时,可以判断该驾驶员属于 。
A.没有饮酒 B.酒后驾车 C.醉酒驾车
【答案】(1)见解析;(2)B
【详解】(1)由表格数据可知,当酒精气体浓度增大时,其阻值变小,由电路图可知,电阻R1与定值电阻R2串联,则总电阻变小,电源电压不变,所以电路中电流变大,故电流表的示数变大,所以可得电流表的示数随酒精气体浓度的增大而增大。
(2)电源电压恒为8伏,当电流表的示数为0.2安时,电路中总电阻
电阻R1的阻值
由表格中数据可知,酒精气体浓度为0.3mg/mL,则每100毫升酒精含量
m=0.3mg/mL×100mL=30mg
属于酒后驾车,故B符合题意,AC不符合题意。
故选B。
25. 在下图所示的电路中,电阻R1的阻值为10欧,电源电压为6伏。
(1)求此时通过电阻R1的电流I1。
(2)将滑动变阻器R2以并联的方式接入电路MN两点之间或以串联的方式接入M或N点,记录下滑片的位置及电压表与电流表的示数,如下表所示。
①请判断滑动变阻器连接的方式和所在的位置,并说明理由。
②求滑动变阻器的最大阻值R2max并说明滑动变阻器连接的两个接线柱。
实验序号
滑片位置
电压表示数(伏)
电流表示数(安)
1
6
0.3
2
6
0.2
【答案】(1)0.6A;(2)①串联在M点,理由见解析;②最大阻值为20Ω,连接的是B、C两个接线柱
【详解】(1)闭合开关S,电路为R1的基本电路,电路电流
(2)①表中电压表示数都是6V,为电源电压,则滑动变阻器R2连入电路的方式排除“以串联的方式接入N点”的可能,表中的电流表示数均小于0.6A,所以接入滑动变阻器后电路的总电阻应大于R1的阻值,则有排除了“滑动变阻器R2以并联的方式接入电路MN两点之间”的可能,故滑动变阻器R2是以串联的方式接入M点的。
②表中实验2电流值较小,且滑片在某一端,则滑动变阻器的连入电路的阻值最大, 由I=U/R得,此时电路中总电阻为
滑动变阻器电阻R2max=R总-R1=30Ω-10Ω=20Ω
由图可知,滑动变阻器连接的两个接线柱是B、C。
26. 在如图所示的电路中,电源电压为18伏保持不变,电阻R1的阻值为10欧,滑动变阻器R2允许通过的最大电流为1安。闭合开关S,电压表示数为10伏。求:
(1)此时电阻R1两端的电压U1;
(2)此时变阻器连入电路的阻值R2;
(3)移动变阻器滑片P过程中,电源电压与电压表示数比值的最大值。
【答案】(1)8V;(2)12.5Ω;(3)2.25
【详解】(1)闭合开关S,根据电流的流法可知,电阻R1和滑动变阻器R2串联接在电路中,电压表并联在R2的两端,电源电压为18V保持不变,电压表示数为10V,根据串联电路的电压规律,可知,此时电阻R1两端的电压为
此时电阻R1两端的电压为8V。
(2)由(1)解析可知,此时电阻R1两端的电压为8V,电阻R1的阻值为10Ω,R2的电压为10V,根据串联电路的分压特点,可知
代入数据解得此时变阻器连入电路的阻值R2为12.5Ω。
(3)由于滑动变阻器R2允许通过的最大电流为1A,即串联电路的最大电流为1A,电源电压为18V,根据可知,电路的总电阻为
此时变阻器连入电路的阻值为最小,大小为
变阻器连入电路的最小阻值为8Ω,变阻器两端的电压为最小,已知流过电阻R1的电流为1A,根据可知,电阻R1的电压为
根据串联电路的分压特点,可知
代入数据解得,电压表示数最小为8V,电源电压与电压表示数比值的最大值为
最大值为2.25。
答:(1)此时电阻R1两端的电压U1为8V;
(2)此时变阻器连入电路的阻值R2为12.5Ω;
(3)移动变阻器滑片P过程中,电源电压与电压表示数比值的最大值为2.25。
27. 如图甲所示是某电子秤的原理示意图,R1为定值电阻,托盘下方的电阻R2为压敏电阻,其电阻大小与托盘中所放物体质量m大小的关系图象如图乙所示。已知托盘中未放入任何物体时,电流表示数为I=0.01A,且电源电压为8V保持不变。请回答下列问题:
(1)求定值电阻 R1的阻值;
(2)若托盘中放入某物体后,电流表示数为I′=0.02A,求该物体的质量大小;
(3)求放入0.6kg物体后,定值电阻R1两端的电压。
【答案】(1)300Ω;(2)800g;(3)4.8V
【详解】(1)由图甲可知,定值电阻R1与压敏电阻R2串联,电流表测电路中的电流,当托盘中未放入任何物体,即物体质量为0时,由图乙可知R2的阻值为500Ω,根据欧姆定律可得,电路的总电阻为
根据串联电路的电阻规律可知,R1的阻值为
(2)托盘中放入某物体后,电路的总电阻为
此时R2的阻值为
根据图乙可知,该物体的质量为800g。
(3)当放入0.6kg物体后,即放入600g物体后,由图乙可知此时R2的阻值为200Ω,根据串联电路的电阻规律可知,电路的总电阻是
则电路中的电流为
R1两端的电压为
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