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第十七章 欧姆定律计算题
1.如图所示,电源电压保持不变,闭合开关,滑片在处时(未标出),电压表示数为;电流表示数为;滑片在处时(未标出),额定电压为的小灯泡正常发光,电流表示数为;若滑片在、两点移动时变阻器接入电路中的电阻改变了,求:
(1)P在点时滑动变阻器的阻值;
(2)电源的电压。
2.如图所示,电源电压保持不变,小灯泡L的铭牌标有“6V 3W”。闭合开关S1、S2时,小灯泡L恰好正常工作;再断开开关S2后,电流表示数减小了0.1A。求:
(1)通过小灯泡的电流;
(2)电阻R的阻值。
3.为确保道路交通安全,高速公路均设有限速规定,机动车最低车速不得低于60km/h,最高车速不得高于。某科技小组基于此设计了一个车速报警装置,其简化电路如图甲所示。当系统检测到车辆行驶在高速公路上时闭合开关,电源电压保持不变,可变电阻Rv的阻值随车速变化关系如图乙所示。电压表的报警设定值为4~8V,低于4V或超过8V,立即触发警报。
(1)电压表的示数为4V,此时机动车车速为 km/h。
(2)求出电源电压和定值电阻R的阻值(写出必要的文字说明,表达式及最后结果)。
4.如图所示,电源电压恒定,的阻值为20Ω,的阻值为10Ω。当S闭合,、断开时,电流表的示数为0.4A;当S、、都闭合时,电流表的示数变化了0.5A。求:
(1)电源两端电压U;
(2)定值电阻的阻值。
5.如图所示,电源两端电压保持不变,电阻的阻值为20Ω,当开关S闭合时,电压表测得的电压为3V,电流表测得电流为0.1A。求:
(1)电阻的阻值;
(2)电阻两端的电压;
(3)电源两端的电压。
6.某课外活动小组的同学设计了一个用电压表示数的变化来反映环境温度变化的电路,如图甲所示。电源电压为6V不变,R0是定值电阻阻值为20Ω,R1是热敏电阻,R1阻值随温度变化的图像如图乙所示。闭合开关S后,求:
(1)当电压表示数为3V时,电路中的电流多大;
(2)当电压表示数为2V时,环境温度为多少℃;
(3)如果将、并联接在该电源上,测得干路中的电流为0.6A,请计算此时的环境温度。
7.小王同学连接了如图所示电路,电源电压可调,闭合开关后,电压表的示数是3V,电流表的示数为0.3A,求:
(1)电阻R的阻值。
(2)某次小王调节电源电压后,电流表的示数为0.5A,则电压表示数多少伏?
8.为防止酒驾事故的出现,酒精测试仪被广泛的应用。有一种由酒精气体传感器制成的呼气酒精测试仪工作原理如图甲所示。电源电压恒为8V,当接触到酒精气体浓度增大时,其电阻值降低,如图乙所示。当酒精气体的浓度为0时,的电阻值为60Ω。使用前要通过调零旋钮(即滑动变阻器的滑片)对酒精测试仪进行调零,此时电压表的示数为6V。
(1)电压表的示数为3V时,电流表的示数为多少。
(2)电压表的示数为3V时,滑动变阻器的阻值为多少。
(3)现在国际公认的酒驾标准是0.2mg/ml≤酒精气体浓度≤0.8mg/ml,当电流表的示数为0.1A,滑动变阻器的阻值为20Ω时,试通过计算判断被检查者是否酒驾。
9.如图甲所示为一个超声波加湿器,图乙所示为其内部湿度监测装置的简化电路图。已知电源电压为12V,定值电阻R0=20Ω,电压表的量程为0~9V,湿敏电阻R的阻值随湿度RH变化的关系图像如图丙所示。在电路安全工作的前提下,求:
(1)湿度为30%时,湿敏电阻R的阻值。
(2)电流表示数为0.3A时,电压表示数,此时加湿器内部的湿度。
(3)该装置能监测的湿度最大值。
10.如图(a)所示,电源电压,电阻,闭合开关S,当滑动变阻器的滑片移到中点时,电路中电流表A的示数如图(b)所示,求:
(1)电流表A1的示数;
(2)滑动变阻器的最大阻值;
(3)当滑动变阻器的滑片P移到最左端时,电路中电流表A的示数。
11.如图甲所示电路,电源电压保持不变,定值电阻R1的阻值为10Ω,闭合开关S后,电流表示数如图乙所示;换接另一个定值电阻R2,闭合开关S后,电流表的示数为500mA。求:
(1)电源电压是多大?
(2)电阻R2的阻值是多大?
12.如图,电源电压恒定,、是定值电阻,,滑动变阻器标有“20Ω 0.5A”字样。只闭合开关,电流表的示数为0.8A;再闭合开关、,电流表的示数变化了0.4A。求:
(1)电源电压;
(2)开关、、都闭合时,求的阻值;
(3)只闭合开关,移动变阻器滑片,在保证电路安全的情况下,求滑动变阻器接入电路中的阻值允许范围。
13.如图所示电路中,电源电压保持不变,电阻器的电阻R1为10Ω。只闭合开关S1,将滑动变阻器的滑片P移至最右端,电压表的示数为3V,电流表的示数为0.15A;将滑片P移至最左端后,电流表示数为0.45A;再闭合开关S2,小灯泡正常发光,电流表的示数为0.6A。求:
(1)滑动变阻器的最大电阻R2;
(2)电源两端电压U;
(3)小灯泡正常发光时的电阻RL。
14.某课外活动小组设计了一个用电压表的变化来反映环境温度变化的电路。如图甲所示,电源电压不变,定值电阻R=20Ω,Rt是热敏电阻,其阻值随温度变化的图像如图乙所示,当环境温度为20℃时,闭合开关S后,电压表的示数为1V。求:
(1)当环境温度为20℃时,通过电阻R的电流;
(2)Rt两端电压;
(3)当电压表示数为1.2V时,环境温度为多少℃?
15. 体重超标已影响了部分中学生的身心健康,为了动态监测学生的体重情况,班级科技创新小组设计了一台由电流表改装而成的简易体重计,其电路如图甲所示。已知电源电压恒定,定值电阻R0=5Ω,R为压敏电阻,其阻值与所受到的压力关系如图乙所示,电流表量程为0~0.6A,踏板重力不计,求:
(1)闭合开关S,当体重计空载时,电路中的电流为0.12A,电源电压为多少?
(2)当体重计示数为600N时,电流表示数为多少?
(3)此体重计所能测量的最大体重为多少?
16.如图电路,电阻R1的阻值为10Ω,滑动变阻器R2的最大阻值为30Ω,a、b分别是滑动变阻器最左端和最右端,电源电压6V保持不变,闭合开关S,求:
(1)当P移至b端时,通过开关S的电流大小;
(2)当电压表的示数为2V时,滑动变阻器R2的阻值多大?
17.在所示的电路中,电源电压为且不变,电阻的阻值为,滑动变阻器上标有“”字样。闭合开关S后,电流表的示数为。求:
(1)电阻两端的电压;
(2)电压表的示数;
(3)移动变阻器的滑片P,当电压表的示数为时,求此时变阻器连入电路中的电阻。
18.如图所示的电路中,当开关、断开,开关S、闭合时,电流表的示数为0.2A,电源电压为6V。(先画等效电路图,再解题)
(1)当开关、断开,开关S、闭合时,求定值电阻的阻值为多少?
(2)当开关、断开,开关S、闭合时,定值电阻两端的电压为2.5V,此时定值电阻两端的电压为多少?
19.如图甲所示的电路中,电源电压保持不变,闭合开关S后,滑片P从b端移动到a端的过程中,电压表示数U与电流表示数I的关系图像如图乙所示,求:
(1)滑动变阻器的最大阻值是多少?
(2)电源电压及电阻R1各是多少?
(3)滑动变阻器位于中点时电流表的示数是多少?
20.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,不损坏电路元件,求滑动变阻器接入电路的最小阻值。
21.如图所示,,当开关S闭合时,电流表示数为0.2A,电压表示数为6V。求:
(1)电阻两端电压;
(2)电源电压;
(3)电路的总电阻。
22.在如图所示的电路中,的阻值是,闭合开关S,电流表的示数是,电流表A的示数是。求:
(1)图中与是 (选填“串联”“并联”)的。电流表与电流表分别测量 的电流和 的电流。
(2)电源电压。
(3)电阻的阻值。
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《第十七章 欧姆定律计算题》参考答案
1.(1)
8Ω
(2)
3.6V
【详解】(1)设电源电压为U,滑片P在A点时滑动变阻器接入电路的阻值为,在B点时接入电路的阻值为。由电路图可知,灯泡与滑动变阻器串联,电压表测灯泡两端电压,电流表测电路中电流。当滑片P在A点时,灯泡两端电压,电路中电流。根据串联电路电压规律和欧姆定律,电源电压可表示为①
当滑片P在B点时,灯泡正常发光,其两端电压,电路中电流。电源电压可表示为②
因为电路中电流从0.2A增大到0.22A,说明电路总电阻减小,所以滑动变阻器接入电路的电阻减小了,即,根据题意有,可得
由于电源电压U保持不变,联立①②两式可得
将代入上式
整理得
解得。
(2)将代入公式①中,即可求得电源电压
2.(1)0.5A
(2)60Ω
【详解】(1)闭合开关S1、S2时,灯泡和定值电阻并联,电流表测量干路电流,小灯泡L恰好正常工作,说明小灯泡两端的电压等于其额定电压。则电源电压
通过小灯泡的电流
(2)再断开开关S2后,电路为灯泡的简单电路,电流表示数减小了0.1A,结合(1)中分析及并联电路的特点可知通过灯泡的电流不变,通过定值电阻的电流为0.1A,根据欧姆定律可知电阻R的阻值
3.(1)120/
(2)电源电压为12V,定值电阻R的阻值为20Ω
【详解】(1)由图甲可知,定值电阻R与可变电阻RV串联,电压表测量RV两端的电压UV。由图乙可知,当车速v增大时,可变电阻RV的阻值减小。根据串联电路分压原理可知,当RV减小时,电压表示数UV也随之减小。题中电压表的报警设定值为4~8V,对应高速公路的限速范围为60~120km/h。因此最低车速60km/h对应最高电压8V,最高车速120km/h对应最低电压4V。故当电压表示数为4V时,机动车的车速为120km/h。
(2)根据题意及图乙可知,当车速为120km/h时,可变电阻RV的电阻为
其两端电压
此时电路中的电流为
根据串联电路的电压特点和欧姆定律,电源电压为①
当车速为60km/h时,可变电阻阻值为
其两端电压
此时电路中的电流为
根据串联电路的电压特点和欧姆定律,电源电压为②
由于电源电压U保持不变,联立①②两式可得
解得
将代入①式,可得电源电压
4.(1)12V
(2)40Ω
【详解】(1)当S闭合,S1、S2断开时,电阻R1和R2串联,电流表测量的是串联电路的电流。串联电路的总电阻为
根据欧姆定律,电源两端的电压为
(2)当S、S1、S2都闭合时,电阻R1和R3并联,电阻R2被开关S2短路,电流表测量的是干路电流。电流表的示数变化了0.5A,由于并联后的总电阻减小,总电流增大,所以此时干路电流为
在并联电路中,各支路两端的电压等于电源电压,即
通过电阻R1的电流为
根据并联电路的电流特点,通过电阻R3的电流为
根据欧姆定律,定值电阻R3的阻值为
5.(1)30Ω
(2)2V
(3)5V
【详解】(1)由电路图可知,电阻R1和R2串联,电压表测量R1两端的电压,电流表测量电路中的电流,电压表测得R1两端的电压,电流表测得电路中的电流,根据欧姆定律可得,电阻R1的阻值为
(2)在串联电路中,电流处处相等,所以通过R2的电流,已知电阻R2的阻值为20Ω,根据欧姆定律可得,电阻R2两端的电压为
(3)根据串联电路的电压特点,电源两端的电压等于各部分电路两端电压之和,电源两端的电压为
6.(1)
(2)20℃
(3)40℃
【详解】(1)由图甲可知,电阻和串联,电压表测量两端的电压,,时,根据欧姆定律,电路中的电流
(2)当电压表示数时,根据欧姆定律,电路中的电流
根据串联电路的特点,热敏电阻两端的电压
根据欧姆定律,此时热敏电阻的阻值为
由图乙可知,当热敏电阻的阻值为40Ω时,对应的环境温度为20℃。
(3)当、并联接在该电源上时,根据并联电路电压的特点,和两端的电压均等于电源电压。通过定值电阻的电流
已知干路电流,根据并联电路电流的特点,通过热敏电阻的电流
根据欧姆定律,此时热敏电阻的阻值
由图乙可知,当热敏电阻的阻值为20Ω时,对应的环境温度为40℃。
7.(1)
(2)5V
【详解】(1)由电路图可知,电压表测量电阻R两端的电压U,电流表测量通过电阻R的电流I,由可得,电阻R的阻值为
(2)电阻R是定值电阻,其阻值不随电压和电流的改变而改变,所以R 仍为10Ω,根据欧姆定律可得,此时电压表示数即电阻两端的电压为
8.(1)
0.25A
(2)
20Ω
(3)
被检查者未酒驾
【详解】(1)由电路图可知,滑动变阻器R1与酒精气体传感器R2串联,电压表测量R2两端的电压,电流表测量电路中的电流。当酒精气体的浓度为0时,的电阻值为60Ω,此时电压表的示数为6V,根据欧姆定律可知电路电流
总电阻
根据电阻串联的特点可知滑动变阻器接入电路的阻值
电压表的示数为3V时,根据串联电路的电压特点可知滑动变阻器两端的电压
电流表的示数为
(2)电压表的示数为3V时,根据(1)中分析可知滑动变阻器的阻值为。
(3)当电流表的示数为0.1A,滑动变阻器的阻值为20Ω时,根据(1)中分析可知的电阻值为60Ω,酒精气体的浓度为0mg/mL,被检查者未酒驾。
9.(1)40Ω
(2)10%
(3)50%
【详解】(1)由图丙可知,当湿度为30%时,湿敏电阻的阻值为40Ω。
(2)由图乙可知,定值电阻R0与湿敏电阻R串联,电压表测R两端的电压,电流表测电路中的电流。当电流表示数I=0.3A时,定值电阻R0两端的电压为
根据串联电路电压规律,湿敏电阻R两端的电压即电压表示数为
此时湿敏电阻的阻值为
由图丙可知,当湿敏电阻的阻值为20Ω时,对应的湿度为10%。
(3)由图丙可知,湿度越大,湿敏电阻R的阻值越大。在串联电路中,当R的阻值增大时,其分担的电压也增大。根据题意,电压表的量程为0~9V,为保证电路安全,湿敏电阻R两端的电压不能超过9V,即URmax = 9V,此时,定值电阻R0两端的电压为
电路中的电流为
湿敏电阻的最大阻值为
由图丙可知,当湿敏电阻的阻值为60Ω时,对应的湿度为50%。因此,该装置能监测的湿度最大值为50%。
10.(1)1A
(2)20Ω
(3)1.5A
【详解】(1)由电路图(a)可知,电阻R1与滑动变阻器R2并联,电流表A1测量通过R1的电流,电流表A测量干路的总电流。
根据并联电路的电压特点,电阻R1两端的电压等于电源电压,即
根据欧姆定律,通过电阻R1的电流(即电流表A1的示数)为
(2)通过R1的电流为1A,而电流表A测量的是干路电流,其示数I应大于支路电流I1。观察图(b)的电流表表盘,若量程为0~0.6A,则读数为0.4A,小于I1=1A,不符合并联电路的电流规律,故量程应为0~3A。当电流表A的量程为0~3A时,其分度值为0.1A,指针指示的示数为 I =2.0A。根据并联电路的电流特点,通过滑动变阻器R2的电流为
此时滑动变阻器的滑片移到中点,其接入电路的电阻为R2',根据欧姆定律可得
因此滑动变阻器的最大阻值R2max为
(3)当滑动变阻器的滑片P移到最左端时,其以最大阻值R2max接入电路,此时通过R1的电流不变,仍为。
通过滑动变阻器的电流为
此时电路中电流表A的示数为
11.(1)3V
(2)6Ω
【详解】(1)由图甲可知,电路为只含一个电阻的简单电路,电流表测量电路中的电流。由图乙可知,电流表选择的量程是0~0.6A,每一个小格代表0.02A,所以电流表的示数。已知定值电阻R1的阻值为10Ω。根据欧姆定律得电源电压
(2)当电路中换接另一个定值电阻R2时,电源电压保持不变。根据欧姆定律可得电阻R2的阻值
12.(1)8V
(2)20Ω
(3)6Ω~20Ω
【详解】(1)当只闭合开关时,电路为的简单电路,电流表测通过的电流。根据欧姆定律可得,电源电压
(2)当开关、、都闭合时,电阻、并联,滑动变阻器被短路,电流表测干路电流。因为并联电路中各支路互不影响,所以再闭合、后,通过的电流不变,仍为0.8A,电流表示数的变化量即为通过的电流,所以,由于两端的电压等于电源电压,根据欧姆定律可得,的阻值
(3)当只闭合开关时,滑动变阻器与定值电阻串联,电流表测电路中的总电流,滑动变阻器标有“20Ω 0.5A”,表示其最大阻值为20Ω,允许通过的最大电流为0.5A。为保证电路安全,电路中的最大电流不能超过0.5A,当电路中电流最大时,滑动变阻器接入电路的电阻最小,根据串联电路的电阻特点和欧姆定律,有
解得
滑动变阻器的最大阻值为20Ω,所以其接入电路的最大电阻为20Ω,因此,在保证电路安全的情况下,滑动变阻器接入电路中的阻值允许范围是6Ω ≤ ≤ 20Ω
13.(1)20Ω
(2)4.5V
(3)30Ω
【详解】(1)只闭合开关S1,将变阻器的滑片滑至最右端,定值电阻和滑动变阻器串联,滑动变阻器接入电路的阻值最大,电流表测量电路电流,电压表测量滑动变阻器两端的电压,电压表的示数为3V,电流表的示数为0.15A,根据欧姆定律可知滑动变阻器的最大阻值
(2)只闭合开关S1,将变阻器的滑片滑至最左端时,滑动变阻器接入电路的阻值为0,电路为R1的简单电路,电流表的示数为0.45A,电源电压为
(3)开关S1、S2均闭合,滑片P移至最左端时,小灯泡与电阻器并联;小灯泡两端的电压为
根据并联电路电流的规律得通过小灯泡的电流
小灯泡的电阻为
14.(1)0.05A
(2)2V
(3)30℃
【详解】(1)由电路图可知,定值电阻和热敏电阻串联,电压表测量定值电阻两端的电压。当环境温度为20℃时,闭合开关S后,电压表的示数为1V。根据欧姆定律可知电路电流即通过电阻R的电流
(2)由图乙可知,当环境温度20℃时,热敏电阻的阻值为40Ω。根据欧姆定律可得Rt两端电压
(3)根据串联电路的电压特点可知电源电压为
当电压表示数为1.2V时,电路中的电流为
热敏电阻两端的电压为
热敏电阻的阻值为
查阅图乙可知,当热敏电阻的阻值为30Ω时,对应的环境温度为30℃。
15.(1)6V
(2)0.3A
(3)1200N
【详解】(1)由图甲可知,闭合开关S,定值电阻与压敏电阻串联,由图乙可知当体重计空载时,,,则电源电压为
(2)由题图乙可知,当体重计示数为600N时,压敏电阻的阻值,此时电路中电流为
(3)已知电流表量程为,当电路中的电流最大为时,体重计测量最大体重,此时压敏电阻的阻值为
由题图乙可知,所能测量的最大体重为1200N。
16.(1)
0.15A
(2)
20Ω
【详解】(1)由电路图可知,电阻与滑动变阻器串联,当滑片P移至b端时,滑动变阻器接入电路的电阻最大,为30Ω,根据串联电路电阻的特点,电路的总电阻
根据欧姆定律,通过开关S的电流
(2)电压表测量的是电阻两端的电压,即
根据欧姆定律,此时电路中的电流
串联电路中电流处处相等,所以通过滑动变阻器的电流也为0.2A,根据串联电路电压的特点,此时滑动变阻器两端的电压
根据欧姆定律,此时滑动变阻器接入电路的阻值
17.(1)8V
(2)7V
(3)
【详解】(1)分析电路可知,开关闭合后,R1与R2串联,电压表测量R2两端的电压。由题目信息可得R1两端的电压为
(2)根据串联电路的电压规律可得电压表的示数即R2两端的电压为
(3)移动变阻器的滑片P,当电压表的示数为时,R1两端的电压为
由于R1与R2串联,通过R2的电流为
此时变阻器连入电路中的电阻为
18.(1)30Ω
(2)3.5V
【详解】(1)当开关、断开,开关S、闭合时,电路为只有电阻接入的简单电路。等效电路图如下:
电阻的阻值为
(2)当开关、断开,开关S、闭合时,电阻和串联。等效电路图如下:
根据串联电路的电压特点,定值电阻两端的电压为
19.(1)10Ω
(2)3V,5Ω
(3)0.3A
【详解】(1)当滑片在b端时,R₂接入最大阻值,此时电流最小,电压表示数最大
根据欧姆定律 ,滑动变阻器的最大阻值
(2)[1][2]电源电压为U,根据串联电路电压规律
滑片在b端时:
滑片在a端时:,则
则有
解得 ,电源电压
(3)中点时滑动变阻器的电阻
总电阻
滑动变阻器位于中点时电流表的示数
20.(1)0.1A
(2)30Ω
(3)12Ω
【详解】(1)电阻R1与滑动变阻器R并联,电流表测量干路电流,R1两端的电压为
通过R1的电流为
(2)由图乙可知,电流表选择的量程为0~0.6A,分度值为0.02A,所以此时干路电流为
通过滑动变阻器的电流为
此时滑动变阻器接入电路的阻值为
(3)电路中的最大电流即电流表的最大示数为
通过滑动变阻器的最大电流为
滑动变阻器接入电路的最小阻值为
21.(1)2V
(2)8V
(3)40Ω
【详解】(1)闭合开关S,电阻R1和R2串联,电流表测量电路中的电流且为0.2A,电压表测量R2两端的电压。电阻R1两端的电压为
(2)电源电压为
(3)根据欧姆定律可得,电路的总电阻为
22.(1) 并联 通过的电流 干路
(2)6V
(3)20Ω
【详解】(1)[1]分析电路图可知,电流从电源正极流出后,在节点处分为两路,分别流经电阻和,然后在另一节点处汇合,流回电源负极,因此与是并联连接的。
[2]电流表与电阻串联在同一支路中,因此测量的是通过的电流,即支路的电流。
[3]电流表A在干路中,测量的是电路的总电流,即干路电流。
(2)在并联电路中,各支路两端的电压相等,且等于电源电压。故电源电压
(3)在并联电路中,干路电流等于各支路电流之和,所以通过电阻的电流
电阻的阻值
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