内容正文:
专项突破提升(三) 欧姆定律的相关计算
(时间:90分钟 满分:100分)
【类型一】 欧姆定律及其变形公式的基本计算
1.(4分)如图所示电路中,电源电压6 V恒定不变,电流表的量程是0~0.6 A,电压表的量程是0~3 V,小灯泡上标有“2 V 1 W”字样(灯丝电阻不变),滑动变阻器标有“20 Ω 1 A”字样。闭合开关S,移动滑动变阻器的滑片P,在不损坏电路元件的前提下,电流表、电压表示数的范围分别是( D )
第1题图
A.0.25~0.6 A,1~2 V
B.0.3~0.5 A,1~1.5 V
C.0.25~0.5 A,1.5~2 V
D.0.25~0.5 A,1~2 V
解析:由题图可知,小灯泡与滑动变阻器串联,电流表测量电路中的电流,电压表测量小灯泡两端的电压;根据题意可知,小灯泡的额定电压为2 V,小于3 V,即小灯泡两端的最大电压UL=2 V,由P=UI可知,小灯泡允许通过的最大电流IL==0.5 A,电流表量程为0~0.6 A,所以电路中允许通过的最大电流I大=IL=0.5 A;由I=可知,小灯泡的电阻RL==4 Ω,当滑动变阻器接入电路的阻值最大,即R滑=20 Ω时,根据欧姆定律可知,此时电路中的电流最小,根据串联电路的电阻特点可知,此时电路中的总电阻R=R滑+RL=20 Ω+4 Ω=24 Ω,电路中的最小电流I小===0.25 A,由I=可知,小灯泡两端的最小电压UL小=I小RL=0.25 A×4 Ω=1 V,所以电流表的示数变化范围为0.25~0.5 A,电压表的示数变化范围为1~2 V。
2.(4分)要测未知电阻Rx的阻值,现提供电压未知的电源、2个电流表、阻值为20 Ω的定值电阻R0、未知电阻Rx、开关以及导线若干。小路同学设计了图甲所示的电路图,并据图连接电路,闭合开关S,电流表A1和A2的示数分别如图乙和图丙所示,则Rx的阻值为( B )
第2题图
A.5 Ω B.10 Ω
C.15 Ω D.20 Ω
3.(8分)如图所示的电路,电源电压为6 V且保持不变,灯L2的电阻是10 Ω,闭合开关S,电流表A1的示数是0.3 A,不考虑温度对灯丝电阻的影响,求:
第3题图
(1)灯L1的阻值;
(2)电流表A的示数。
解:(1)由题图可知,两灯并联,电流表A测干路中的电流,电流表A1测灯L1所在支路的电流,因为并联电路中各支路两端的电压相等,
所以灯L1的阻值
R1===20 Ω。
(2)通过灯L2的电流
I2===0.6 A,
因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,则电流表A的示数
I=I1+I2=0.3 A+0.6 A=0.9 A。
4.(8分)在如图所示的电路中,电阻R1的阻值为10 Ω,电流表的示数为 1.2 A。
第4题图
(1)求电源电压U。
(2)若在电路中串联一个电阻R2,已知接入前后,电流表的示数变化了0.4 A,求电阻R2 的阻值。
解:(1)电源电压
U=I1R1=1.2 A×10 Ω=12 V。
(2)串联一个电阻,总电阻变大,则电流变小,此时电路中的电流
I2=I1-ΔI=1.2 A-0.4 A=0.8 A,
则此时的总电阻
R总===15 Ω,
电阻R2 的阻值
R2=R总-R1=15 Ω-10 Ω=5 Ω。
【类型二】 有关比例的计算
5.(4分)如图所示,电源电压恒定,小灯泡L1和小灯泡L2的阻值分别为20 Ω和30 Ω(不考虑温度对灯丝电阻的影响),当S1、S2都闭合时,通过小灯泡L2的电流为I1。当S1闭合、S2断开时,通过小灯泡L2的电流为I2。下列说法正确的是( C )
第5题图
A.S1闭合、S2断开时,通过小灯泡L1与小灯泡L2的电流之比为9∶2
B.S1闭合、S2断开时,小灯泡L1与小灯泡L2两端的电压之比为3∶2
C.电流I1与I2之比为5∶3
D.S2闭合与断开时,小灯泡L2两端的电压之比为3∶5
6.(4分)在如图所示的电路中,两个电流表的规格相同(A1、A2两个电流表选用的量程分别为0~0.6 A和0~3 A),闭合开关S,两个电阻均有电流通过,两个电流表的指针偏转角度相同,则R1和R2的阻值之比为( D )
第6题图
A.1∶5 B.5∶1
C.1∶4 D.4∶1
7.(4分)如图所示,电源电压保持不变,电阻R1=R2=R3=10 Ω,要使R2、R3并联,且其两端电压等于电源电压,应闭合开关 S1、S2 ,此时电流表的示数为I1;要使R1、R2串联,应断开开关S1、S2,此时电流表的示数为I2,则I1∶I2= 4∶1 。
第7题图
8.(9分)如图所示,甲、乙为两个相同的电压表或电流表,若断开开关,甲、乙两表示数之比为2∶1,通过R1的电流为I1,此时R1与R2 并 联。更换两表种类,闭合开关,两表均有示数,此时两表均为 电压 表,通过R2的电流为I2,则I1∶I2= 3∶1 。
第8题图
【类型三】 有关图象的计算
9.(4分)如图甲所示是电阻R和灯泡L的I-U图象。将电阻R和灯泡L按图乙所示接入电路,下列说法正确的是( C )
第9题图
A.电阻R的阻值是0.1 Ω
B.由图甲可知,通过灯泡L的电流与灯泡两端电压成正比
C.若图乙中电流表示数为0.3 A,则电源电压为4 V
D.若将电阻R和灯泡L并联在电源电压为4 V的电路中,接通电路后总电流为1 A
10.(4分)如图甲所示是电阻R1和R2的I-U图象,下列说法正确的是( C )
第10题图
A.电阻R2为定值电阻
B.当电阻R1两端的电压为2 V时,R1=0.4 Ω
C.如图乙所示,当闭合开关S,电路中的电流为0.2 A时,电路的总电阻为15 Ω
D.如图丙所示,当闭合开关S,电源电压为2 V时,电路中的总电流为0.4 A
11.(9分)在图甲所示的电路中,当开关S从b转到a时,根据电流表和电压表对应的示数,在U-I坐标系中描绘了相对应的坐标点,如图乙所示,则电源电压是 6 V,电阻R1的阻值是 10 Ω,电阻R2的阻值是 20 Ω。
第11题图
【类型四】 动态电路的计算
12.(10分)如图所示,电源电压保持不变,R1=5 Ω。
第12题图
(1)当开关S1闭合、S2断开,滑片P滑至最左端时,电压表的示数为6 V,电流表的示数为0.3 A,滑动变阻器的最大阻值为多少?
(2)当开关S1、S2均闭合,滑片P滑至最右端时,电流表的示数是1.5 A,求电阻R2的阻值。
解:(1)当开关S1闭合、S2断开,滑片P滑至最左端时,滑动变阻器以最大阻值接入电路,R1和R′串联,电流表测电路中的电流,电压表测电源电压,U=6 V,根据欧姆定律可得,电路中的总电阻
R===20 Ω,
因为串联电路中总电阻等于各分电阻之和,所以,滑动变阻器的最大阻值
R′=R-R1=20 Ω-5 Ω=15 Ω。
(2)当开关S1、S2均闭合,滑片P滑至最右端时,电阻R1与R2并联,电流表测干路中的电流,因为并联电路中各支路两端的电压相等,所以,电阻R1、R2两端的电压U1=U2=U=6 V,通过电阻R1的电流
I1===1.2 A,
因为并联电路中干路电流等于各支路电流之和,所以,通过电阻R2的电流
I2=I′-I1=1.5 A-1.2 A=0.3 A,
则电阻R2的阻值
R2==20 Ω。
【类型五】 有关极值的计算
13.(10分)如图所示的电路,电源电压恒定不变,R1为15 Ω的定值电阻,电流表的量程为“0~0.6 A”,R2为滑动变阻器,铭牌上标有“50 Ω 2 A”的字样;当开关S闭合、S1断开时,电流表的示数为 0.4 A。求:
第13题图
(1)电源电压;
(2)为保证电路安全,当开关S、S1均闭合时,电流表的示数变化范围。
解:(1)当开关S闭合,S1断开时,电路为R1的简单电路,电流表测电路中的电流,由I=可得,电源电压
U=I1R1=0.4 A×15 Ω=6 V。
(2)当开关S、S1均闭合时,两电阻并联,电流表测干路电流,由于电流表的量程为“0~0.6 A”,为保证电路安全,则电流表的最大示数I最大=0.6 A,因并联电路中各支路独立工作、互不影响,所以,通过R1的电流不变,当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时,通过滑动变阻器的电流最小,干路中的电流也最小,
I2最小===0.12 A,
则电流表的最小示数
I最小=I1+I2最小=0.4 A+0.12 A=0.52 A,
所以,电流表的示数变化范围为0.52~0.6 A。
14.(6分)如图所示,设电源电压保持不变,R0=10 Ω。当闭合开关S,滑动变阻器的滑片P在中点c时,电流表的示数为0.3 A;移动滑片P至b端时,电流表的示数为0.2 A。则电源电压U与滑动变阻器的最大阻值R分别是多少?
第14题图
解:闭合开关S,滑动变阻器的滑片P在中点c时,电阻R0和滑动变阻器
串联,由I=可得,电源电压
U=I1R1=0.3 A×①,
移动滑片P至b端时,电阻R0和滑动变阻器(Rb=R)串联,由I=可得,电源电压
U=I2R2=0.2 A×(10 Ω+R)②,
联立①②解得R=20 Ω,U=6 V。
15.(12分)如图甲所示,实验小组的同学设计了一种测量温度的电路。已知电源电压恒为6 V,R0是定值电阻,Rt是热敏电阻,其阻值随温度变化的关系图象如图乙所示,电流表选用“0~0.3 A”的量程。
(1)当环境温度是40 ℃时,电流表的示数为0.2 A,求此时Rt两端的电压及R0的电阻值。
(2)该电路能测量的最高温度是多少?
第15题图
解:(1)由题图甲可知,两电阻串联,电流表测电路中的电流,当环境温度是40 ℃时,由题图乙可知,热敏电阻的阻值为Rt=25 Ω,此时电流表的示数为I=0.2 A,由I=可得,此时Rt两端的电压
=IRt=0.2 A×25 Ω=5 V,
因串联电路中总电压等于各分电压之和,所以,R0两端的电压
U0==6 V-5 V=1 V,
则R0的电阻值
R0==5 Ω。
(2)电流表选用“0~0.3 A”的量程,故电路中的最大电流不能超过0.3 A,此时电路中的最小总电阻
R小==20 Ω,
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,所以,热敏电阻的最小阻值
Rt小=R小-R0=20 Ω-5 Ω=15 Ω,
由题图乙可知,该电路能测量的最高温度为85 ℃。
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