内容正文:
第4节 欧姆定律在串、并联电路中的应用
目录
题型分组练 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
创新拓展练 13
链接中考 17
新题快递 20
题型分组练
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. 如图所示的电路中,电源两端电压保持不变,R1为定值电阻。开关S闭合后,在滑动变阻器R2的滑片P向右移动的过程中,下列说法正确的是( )
A.电压表V1的示数变大 B.电流表A的示数变大
C.电压表V2的示数变大 D.电路的总电阻变小
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. 如图所示电路,灯泡L1标有“9Ω 1A”,L2标有“4Ω 1.5A”,电流表选“0~3A”量程,则保证两灯长时间工作的最大电源电压为( )
A.15V B.13V C.19.5V D.无法判断
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. 如图所示电路,电源电压保持不变,R1为定值电阻。闭合开关S,当滑动变阻器的滑片P向右移动时( )
A.电流表A的示数变小,电压表V1的示数变大
B.电流表A的示数变大,电压表V2的示数变大
C.电压表V1的示数与电流表A的示数的比值变小
D.电压表V2的示数与电流表A的示数的比值变大
14. 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
15. 将一只标有“30Ω,0.3A”的定值电阻和一只标有“20Ω,0.6A”的定值电阻串联接入电路中,在保证所有电路元件安全的前提下,电路中最大电流为 A,此时电源电压电压为 V。
16. 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。
17. 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。
题型04 欧姆定律在并联电路中的应用
18.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
19. 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
20.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。
21.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。
22. 如图所示,电源电压不变,R2的电阻值为30Ω。当S1、S3断开,S2闭合时,电流表的示数是0.3A,电压表的示数为3V,求:
(1)R1的电阻值;
(2)电源电压;
(3)当S2断开,S1、S3闭合时,电流表的示数。
创新拓展练
23. 如图所示电路中,电源电压恒定,R0为定值电阻。闭合开关,将滑动变阻器R的滑片P从a端移到b端的过程中( )
A.电流表示数增大 B.电压表V1示数增大
C.电压表V1示数与电流表A示数的比值不变 D.电压表V2示数减小
24. 如图所示,电源电压 18V,且保持不变,电流表接“0~0.6A”量程,电压表接“0~15V”量程,灯泡上标有“6V 0.5A”字样,不考虑温度对灯丝电阻的影响。为了保证电路的安全,滑动变阻器可调节的范围是( )
A.0~24Ω B.24Ω~60Ω C.16Ω~24Ω D.20Ω~60Ω
25. 图甲是一种测温电路,温度表由量程为3V的电压表改装而成,电源电压U恒为6V,R的阻值为40Ω,热敏电阻的阻值Rt随温度t变化的关系如图乙所示。则电路可测量的最高温度为 ℃,温度表的10℃应标在电压表 V刻度处;若仅将U减小,电路可测量的最高温度将 ;若将R增大,电路可测量的最高温度将 。(后两空选填增大/减小)
26. 在下图(a)所示电路中,电源电压为12伏,定值电阻R1的阻值为10欧,滑动变阻器标有“20Ω 1A”字样。闭合开关S,电压表V的示数为8伏。求:
(1)通过电阻R1的电流。
(2)滑动变阻器R2接入电路的阻值。
(3)移动滑片P,求电压表V允许的示数变化范围。
链接中考
27. (2024·广州·中考真题)如图是地磅工作原理示意图,秤台连在竖直弹簧上,电路与恒压电源连接。未称量时,滑动变阻器R的滑片P在最上端,称量时,滑片P向下滑动。闭合开关S,车辆总质量越大时( )
A.电压表的示数越大 B.电压表的示数越小
C.电流表的示数越大 D.电流表的示数越小
28.(2024·山东临沂·中考真题)如图所示电路的电源电压为9V,电流表使用0~0.6A量程,电压表使用0~3V量程,阻值为10Ω的定值电阻允许通过的最大电流为0.5A。为保证电路中各元件安全工作,滑动变阻器的最大阻值应大于( )
A.20Ω B.10Ω C.8Ω D.5Ω
29. (2025·上海·中考真题)如图所示的电路图,电源电压为U0且保持不变。现在将MN端分别与变阻器的ac端相连,闭合开关,向右移动滑片P时。
(1)若电路无故障,则电压表示数 。
(2)若移动滑片P时,至少有一个电表示数不为0,故障只存R1或R2上;请写出电压表的示数和电流表示数的变化情况以及对应的故障 。
30.(2024·山东临沂·中考真题)闭合如图甲所示电路的开关,将滑动变阻器的滑片由最右端移到最左端的过程中,电压表与电流表的示数变化的图象如图乙所示。则定值电阻的阻值为 Ω,电源电压为 V。
新题快递
31.(2025·广东·二模)图中是两个未知电阻R1、R2的连接电路图及电表数据关系,能说明阻值R1=R2的是( )
A.①④ B.②③ C.③④ D.①②③④
32.(2025·成都·中考真题)教室灯光改造需要检测室内光照强度(简称照度,单位为Lux)。小成利用身边器材设计了一个测量照度的电路,如图甲所示。电源电压取值范围0~12V;电压表量程0~3V;R1为阻值范围10kΩ~30kΩ的电阻箱;R2为光敏电阻,其阻值随光照度变化的规律如图乙所示。
(1)若电源电压为3V,R1为15kΩ,电压表读数为0.75V,求此时的照度大小。
(2)调节R1阻值,使电路能测量7Lux的照度,求电源电压的最大值。
33. (2025·江苏镇江·模拟预测)小明和小华合作探究串联电路总电阻与各小电阻的关系,他俩设计了如图1电路,电池电压恒定,电压表测量电阻R1、R2的总电压。
(1)请用笔画线代替导线将电压表接入电路,要求开关断开时两表均无示数;
(2)连接电路时开关必须 ,电阻箱阻值调至最 (选填“大”或“小”)处;
(3)接好电路后,小明闭合开关发现电流表示数为零,电压表有示数。经检查发现是某根导线出现了断路,该导线是 (选填导线编号);
(4)纠正错误后,小华将电阻箱R1、R2的阻值分别调成和,小明闭合开关发现电流表示数如图2,则此时电路电流大小为 A;
(5)小华发现电压表刻度模糊不能读数,于是想到用等效替代法探究,她断开开关,将R1的示数调为零,则接下来她的操作应该是:______。
A.闭合开关,调节R2的阻值,使电流表示数不变
B.闭合开关,调节R2的阻值,使电压表示数不变
C.闭合开关,调节R2的阻值,使其大小为
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第4节 欧姆定律在串、并联电路中的应用
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题型分组练 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
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题型分组练
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. 如图所示的电路中,电源两端电压保持不变,R1为定值电阻。开关S闭合后,在滑动变阻器R2的滑片P向右移动的过程中,下列说法正确的是( )
A.电压表V1的示数变大 B.电流表A的示数变大
C.电压表V2的示数变大 D.电路的总电阻变小
【答案】A
【详解】C.由电路图可知,开关S闭合后,R1与R2串联,电压表V1测R2两端的电压,电压表V2测电源两端的电压,电流表A测电路中的电流。因电源两端电压保持不变,所以,滑片移动时电压表V2的示数不变,故C错误;
BD.在滑动变阻器R2的滑片P向右移动的过程中,变阻器接入电路中的电阻变大,电路的总电阻变大;由欧姆定律可知,电路中的电流变小,即电流表A的示数变小,故BD错误;
A.因电路中的电流变小,由U=IR可知,R1两端的电压变小,因串联电路中总电压等于各分电压之和,所以,R2两端的电压变大,即电压表V1的示数变大,故A正确。
故选A。
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. 如图所示电路,灯泡L1标有“9Ω 1A”,L2标有“4Ω 1.5A”,电流表选“0~3A”量程,则保证两灯长时间工作的最大电源电压为( )
A.15V B.13V C.19.5V D.无法判断
【答案】B
【详解】由图可知,开关闭合后,两灯泡串联,电流表A测电路中的电流,已知灯泡L1标有“9Ω 1A”,L2标有“4Ω 1.5A”,电流表选“0~3A”量程,由于串联电路中电流处处相等,则电路中的最大电流为
根据串联电路的总电阻等于各电阻之和可得
最大电源电压U=IR=1A×13Ω=13V
故ACD不符合题意,B符合题意。故选B。
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. 如图所示电路,电源电压保持不变,R1为定值电阻。闭合开关S,当滑动变阻器的滑片P向右移动时( )
A.电流表A的示数变小,电压表V1的示数变大
B.电流表A的示数变大,电压表V2的示数变大
C.电压表V1的示数与电流表A的示数的比值变小
D.电压表V2的示数与电流表A的示数的比值变大
【答案】D
【详解】由电路图可知,R1与R2串联,电压表V1测R1两端的电压,电压表V2测电源电压,电流表测电路中的电流;
AB.由于电源电压不变,所以滑片移动时,电压表V2示数不变;当滑动变阻器的滑片P向右移动时,R2接入电路中的电阻变大,电路中的总电阻变大,电源电压保持不变,由欧姆定律可知,电路中的电流变小,即电流表示数变小; 串联电路中电流处处相等,由U=IR可知,R1两端的电压变小,即V1示数变小。故AB错误;
CD.由欧姆定律可知,电压表V1示数与电流表A示数的比值等于定值电阻R1的电阻,则电压表V1示数与电流表A示数的比值不变;由欧姆定律可知,电压表V2示数与电流表A示数的比值等于电路中的总电阻,则电压表V2示数与电流表A示数的比值变大。故C错误,D正确。
故选D。
14. 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。
15. 将一只标有“30Ω,0.3A”的定值电阻和一只标有“20Ω,0.6A”的定值电阻串联接入电路中,在保证所有电路元件安全的前提下,电路中最大电流为 A,此时电源电压电压为 V。
【答案】 0.3 15
【详解】两个定值电阻串联接入电路时,因串联电路中各处的电流相等,所以,电路中允许通过的最大电流
串联电路中总电阻等于各分电阻之和,则电路中的总电阻
所以,由I=U/R可得,它们两端允许加的最大电压
16. 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
17. 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
题型04 欧姆定律在并联电路中的应用
18.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。
19. 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.
20.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
21.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
22. 如图所示,电源电压不变,R2的电阻值为30Ω。当S1、S3断开,S2闭合时,电流表的示数是0.3A,电压表的示数为3V,求:
(1)R1的电阻值;
(2)电源电压;
(3)当S2断开,S1、S3闭合时,电流表的示数。
【答案】(1)10Ω;(2)12V;(3)1.6A
【详解】(1)当S1、S3断开,S2闭合时,R1和R2串联,电压表测量的是R1两端的电压,电流表测量的是整个电路中的电流,R1的电阻值
(2)电源电压
(4)当S2断开,S1、S3闭合时,R1和R2并联,电流表测量的是干路中的总电流,电路的总电阻
代入数据得到
则电流表的示数
答:(1)R1的电阻值为10Ω;(2)电源电压为12V;(3)当S2断开,S1、S3闭合时,电流表的示数为1.6A。
创新拓展练
23. 如图所示电路中,电源电压恒定,R0为定值电阻。闭合开关,将滑动变阻器R的滑片P从a端移到b端的过程中( )
A.电流表示数增大 B.电压表V1示数增大
C.电压表V1示数与电流表A示数的比值不变 D.电压表V2示数减小
【答案】C
【详解】闭合开关,R0与R串联,滑动变阻器R的滑片P从a端移到b端的过程中,接入电路的阻值由零到最大,电流表测电路中电流,电压表V1测R0两端电压,电压表V2测R两端电压。
A.滑动变阻器R接入电路的阻值变大,则电路中总电阻变大,电源电压恒定,根据I=U/R可知,电路中电流减小,即电流表示数减小,故A不符合题意;
BD.根据串联电路分压规律,电压与电阻成正比,滑动变阻器R接入电路的阻值变大,故其两端电压增大,即电压表V2示数增大,根据串联电路电压规律,可知R0两端电压减小,即电压表电压表V1示数减小,故BD不符合题意;
C.电压表V1示数与电流表A示数的比值为R0的阻值,R0为定值电阻,比值不变,故C符合题意;
故选C。
24. 如图所示,电源电压 18V,且保持不变,电流表接“0~0.6A”量程,电压表接“0~15V”量程,灯泡上标有“6V 0.5A”字样,不考虑温度对灯丝电阻的影响。为了保证电路的安全,滑动变阻器可调节的范围是( )
A.0~24Ω B.24Ω~60Ω C.16Ω~24Ω D.20Ω~60Ω
【答案】B
【详解】闭合开关,灯泡和滑动变阻器串联接入电路,电压表测滑动变阻器两端的电压,电流表测通过电路的电流,串联电路各处电流相等,由于灯泡正常发光时的电流为IL=0.5A,电流表的量程为0~0.6A,所以电路中的最大电流为0.5A,由欧姆定律知道, 电路总电阻
灯泡的电阻
串联电路总电阻等于各部分电阻之和,滑动变阻器接入电路中的最小阻值
R′=R-RL=36Ω-12Ω=24Ω
电压表接“0~15V“量程,根据串联分压原理知道,当电压表的示数为15V时,滑动变阻器接入电路中的电阻最大,此时灯泡两端的电压
UL′=U-UR′=18V-15V=3V
因串联电路中各处的电流相等,由欧姆定律知道,此时电路中的电流
滑动变阻器接入电路中的最大阻值
所以滑动变阻器可调节的范围是24Ω~60Ω,故B符合题意,ACD不符合题意。故选B。
25. 图甲是一种测温电路,温度表由量程为3V的电压表改装而成,电源电压U恒为6V,R的阻值为40Ω,热敏电阻的阻值Rt随温度t变化的关系如图乙所示。则电路可测量的最高温度为 ℃,温度表的10℃应标在电压表 V刻度处;若仅将U减小,电路可测量的最高温度将 ;若将R增大,电路可测量的最高温度将 。(后两空选填增大/减小)
【答案】 30 2 增大 增大
【详解】已知温度计是由量程为3V的电压表改装而成,由图甲可知,R、Rt串联,电压表测Rt两端的电压; 由图乙可知温度越高,热敏电阻Rt的阻值越大,根据串联分压的规律可知Rt两端的电压越大,即电压表示数越大,则当电压表的示数最大时,即Ut=3V时,电路允许测量的温度最高,由串联电路的电压特点可知,此时定值电阻R两端的电压UR=U-Ut=6V-3V=3V
则电路中的电流
此时热敏电阻的阻值
由图象可知,此电路允许测量的最高环境温度为30℃
当温度为10℃时,由乙图可知此时热敏电阻的阻值为Rt′=20Ω
因串联电路的总电阻等于各分电阻之和,所以此时电路的总电阻R总=R+Rt′=40Ω+20Ω=60Ω
此时电路中的电流
此时电压表的示数UV=I′Rt′=0.1A×20Ω=2V,故温度表的10℃应标在电压表2V刻度线处。
若只减小电源电压,电压表的量程仍为3V,则当电压表的示数最大为3V时,由串联电路的电压特点可知定值电阻两端的电压减小,根据欧姆定律可知电路的电流减小,由Rt=Ut/I可知热敏电阻Rt的阻值变大,由图乙可知该电路可测量的最高温度升高。
若将R增大,电压不变,两者的电压之比不变,在电阻之比不变,则热敏电阻Rt的阻值增大,所测温度升高。
26. 在下图(a)所示电路中,电源电压为12伏,定值电阻R1的阻值为10欧,滑动变阻器标有“20Ω 1A”字样。闭合开关S,电压表V的示数为8伏。求:
(1)通过电阻R1的电流。
(2)滑动变阻器R2接入电路的阻值。
(3)移动滑片P,求电压表V允许的示数变化范围。
【答案】(1)0.8A;(2)5Ω;(3)4V~10V
【详解】(1)由图可知,定值电阻与滑动变阻器串联,电压表测定值电阻两端电压,因此闭合开关S,电压表V的示数为8伏时,通过电阻R1的电流
(2)根据串联电路电压的特点可知,滑动变阻器两端的电压为U滑=U-UR=12V-8V=4V
根据串联电路电流的特点和欧姆定律可得,滑动变阻器R2接入电路的阻值
(3)由题意知,闭合开关S,电压表V的示数为8伏,因此电压表选用大量程,而电源电压为12V,因此电压表不会超量程,根据串联分压可知,当滑动变阻器接入电路的阻值最大时,其两端的电压最大,即,
解得U滑=8V;滑动变阻器标有“20Ω 1A”字样,则电路允许通过的电流为1A,此时滑动变阻器接入电路的阻值最小,其两端的电压最小,此时电路的总电阻为
则滑动变阻器接入的阻值为R滑小=R总小-R1=12Ω-10Ω=2Ω
此时滑动变阻器两端的电压为U滑小=I大R滑小=1A×2Ω=2V
因此电压表V允许的示数变化范围为4V~10V。
链接中考
27. (2024·广州·中考真题)如图是地磅工作原理示意图,秤台连在竖直弹簧上,电路与恒压电源连接。未称量时,滑动变阻器R的滑片P在最上端,称量时,滑片P向下滑动。闭合开关S,车辆总质量越大时( )
A.电压表的示数越大 B.电压表的示数越小
C.电流表的示数越大 D.电流表的示数越小
【答案】A
【详解】由图知,两电阻串联,电流表测电路电流,电压表测变阻器滑片P上部分的两端电压。闭合开关S,车辆总质量越大时,滑片P向下滑动,变阻器连入电路的电阻不变,电路的总电阻不变,根据欧姆定律,电路电流不变,即电流表示数不变;跟电压表并联的那部分电阻变大,根据欧姆定律,跟电压表并联的那部分电阻的两端电压变大,电压表示数变大,故A符合题意,BCD不符合题意。故选A。
28.(2024·山东临沂·中考真题)如图所示电路的电源电压为9V,电流表使用0~0.6A量程,电压表使用0~3V量程,阻值为10Ω的定值电阻允许通过的最大电流为0.5A。为保证电路中各元件安全工作,滑动变阻器的最大阻值应大于( )
A.20Ω B.10Ω C.8Ω D.5Ω
【答案】A
【详解】如图所示,电路中定值电阻和滑动变阻器串联,电压表测定值电阻两端的电压;阻值为10Ω的定值电阻允许通过的最大电流为0.5A,此时定值电阻两端的电压为
超过电压表的量程,可能会损坏电压表;为保证电路中各元件安全工作,所以当电压表示数为3V时,电路中的电流最大,滑动变阻器的阻值最小,此时电路的电流为
滑动变阻器的两端电压为
滑动变阻器阻值为
滑动变阻器的最大阻值应大于20Ω。故A符合题意,BCD不符合题意。故选A。
29.(2025·上海·中考真题)如图所示的电路图,电源电压为U0且保持不变。现在将MN端分别与变阻器的ac端相连,闭合开关,向右移动滑片P时。
(1)若电路无故障,则电压表示数 。
(2)若移动滑片P时,至少有一个电表示数不为0,故障只存R1或R2上;请写出电压表的示数和电流表示数的变化情况以及对应的故障 。
【答案】(1)变小;(2)见详解
【详解】(1)将MN端分别与变阻器的ac端相连,闭合开关,电压表测量变阻器两端电压,向右移动滑片P时,变阻器接入电路中的阻值变小,由串联分压特点可知,变阻器两端电压变小,所以电压表示数变小。
(2)①若R2短路,则电压表被短路,示数等于0,电路中只有R1,电流表有示数,移动滑片P时,电流表示数不变,符合题意;
若R2断路,电压表、R1、电流表、电源构成通路,电压表示数等于电源电压U0,电流表示数为0,移动滑片P时,电压表和电流表的示数不发生变化,符合题意;
②若R1短路时,电路中只有R2,R2、电流表、电源构成通路,电压表显示电源两端的电压,示数U0,电流表有示数,向右移动滑片P时,电压表示数不变,电流表示数增大,符合题意;
若R1断路时,整个电路都没有电流通过,电流表、电压表的示数都等于0,不符合题意;
综上所述,故障有三种情况,一是R2短路;二是R2断路;三是R1短路。
30.(2024·山东临沂·中考真题)闭合如图甲所示电路的开关,将滑动变阻器的滑片由最右端移到最左端的过程中,电压表与电流表的示数变化的图象如图乙所示。则定值电阻的阻值为 Ω,电源电压为 V。
【答案】 3 1.5
【详解】由图知,两电阻串联,电压表 测量滑动变阻器R两端的电压,电流表测量电路的电流;滑动变阻器的滑片由最右端移到最左端的过程中,滑动变阻器连入电路的阻值从最大变为0,从而使电路中的总电阻变小,电路中的电流变大,根据串联分压可知,R两端的电压变小直至0。由图像可知:当电路中的电流为0.1A时,电压表的示数为1.2V,电源电压为
……①
当电路中的电流为0.5A时,电压表的示数为0,电源电压为
……②
联结①②,解得
R0=3Ω U=1.5V
新题快递
31.(2025·广东·二模)图中是两个未知电阻R1、R2的连接电路图及电表数据关系,能说明阻值R1=R2的是( )
A.①④ B.②③ C.③④ D.①②③④
【答案】B
【详解】①由图可知,两电阻串联,串联电路中电流处处相等,所以通过两电阻的电流相等时不能确定两电阻阻值相等,故①不符合题意;
②由图可知,两电阻串联,电压表V1测R1两端的电压,电压表V2测R2两端的电压,因为串联电路中各电阻分得的电压与其阻值成正比,所以两电压表示数相等时,说明两电阻阻值相等,故②符合题意;
③由图可知,两电阻并联,两个电流表分别测两电阻的电流,因为并联电路中通过各电阻的电流与其阻值成反比,所以当两电流表示数相等时,两电阻阻值相等,故③符合题意;
④由图可知,两电阻并联,并联电路中各支路两端的电压相等,所以两电压表示数相等,不能说明两电阻阻值相等,故④不符合题意;
综上所述,能说明阻值R1=R2的是②③,故B符合题意,ACD不符合题意。故选B。
32.(2025·成都·中考真题)教室灯光改造需要检测室内光照强度(简称照度,单位为Lux)。小成利用身边器材设计了一个测量照度的电路,如图甲所示。电源电压取值范围0~12V;电压表量程0~3V;R1为阻值范围10kΩ~30kΩ的电阻箱;R2为光敏电阻,其阻值随光照度变化的规律如图乙所示。
(1)若电源电压为3V,R1为15kΩ,电压表读数为0.75V,求此时的照度大小。
(2)调节R1阻值,使电路能测量7Lux的照度,求电源电压的最大值。
【答案】(1)3Lux;(2)7.5V
【详解】(1)由图甲可知两个电阻串联,电压表测量R1两端电压,电路中电流为
根据串联电路电压特点和欧姆定律可得R2的阻值为
由图乙可知此时光照强度为3Lux。
(2)电路能测量7Lux的照度,由图乙可知R2的阻值为15kΩ,电压表量程0~3V,电压表示数最大为3V,R1为阻值范围10kΩ~30kΩ的电阻箱,根据串联分压原理有
即
由于U3为3V、R2'为15kΩ且都为定值,则当R1阻值最小时,电源电压最大,即R1的阻值为10kΩ,则电路中电流为
最大电源电压为
33. (2025·江苏镇江·模拟预测)小明和小华合作探究串联电路总电阻与各小电阻的关系,他俩设计了如图1电路,电池电压恒定,电压表测量电阻R1、R2的总电压。
(1)请用笔画线代替导线将电压表接入电路,要求开关断开时两表均无示数;
(2)连接电路时开关必须 ,电阻箱阻值调至最 (选填“大”或“小”)处;
(3)接好电路后,小明闭合开关发现电流表示数为零,电压表有示数。经检查发现是某根导线出现了断路,该导线是 (选填导线编号);
(4)纠正错误后,小华将电阻箱R1、R2的阻值分别调成和,小明闭合开关发现电流表示数如图2,则此时电路电流大小为 A;
(5)小华发现电压表刻度模糊不能读数,于是想到用等效替代法探究,她断开开关,将R1的示数调为零,则接下来她的操作应该是:______。
A.闭合开关,调节R2的阻值,使电流表示数不变
B.闭合开关,调节R2的阻值,使电压表示数不变
C.闭合开关,调节R2的阻值,使其大小为
【答案】(1)见下图;(2)断开,大;(3)②;(4)0.1;(5)A
【详解】(1)根据题目要求电压表测两个电阻的总电压,则电压表需并联在两个电阻箱的两端,而开关断开时两表均无示数,说明开关在电压表并联部分以外,所以电路图如图所示
(2)为了保护电路,连接电路时开关必须断开,为防止电流过大而损坏电路,同时电阻箱阻值应调至最大处。
(3)接好电路后,小明闭合开关发现电流表示数为零,说明电路断路,电压表有示数,说明电压表与电源相通,则电压表并联部分断路。经检查发现是某根导线出现了断路,该导线是②。
(4)如图2,则电流表此时用的是小量程0~0.6A,分度值为0.02A,所以电流表读数为0.1A。
(5)因为电压表刻度模糊不能读数,无法计算电阻,可用等效替代法探究,她断开开关,将R1的示数调为零,调节R2的阻值,使电路中的电流不变,则总电阻不变,就可以得到串联电路中总电阻和各小电阻的关系,故A符合题意,BC不符合题意。故选A。
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