内容正文:
专题16 欧姆定律及其应用
一、填空题
1.(2025 安徽)在“用电流表和电压表测量电阻”的实验中,得到导体A和导体B的I⁃U图像如图所示。则当导体A两端的电压为1.00 V时,它的阻值 (选填“小于”“等于”或“大于”)导体B的阻值。
【答案】小于
【解析】本题考查欧姆定律的应用。取值比较法:由题图可知,UA=UB=1.00V,此时IA>IB,根据可知,RA<RB。
2.(2024 安徽)在“测量小灯泡的电阻”实验中,小红同学根据测出的数据画出了小灯泡的I⁃U图像如图所示。则由图可知,当小灯泡两端的电压升高时,其阻值 (选填“增大”“不变”或“减小”)。
【答案】增大
【解析】本题考查欧姆定律的应用。由题图可知,小灯泡两端的电压增大,通过小灯泡的电流也增大,但小灯泡两端的电压增加比通过小灯泡的电流增加得更快,由欧姆定律可知,小灯泡的电阻增大。
3.(2023安徽)如图所示的电路中,电阻R0=12 Ω。闭合开关S1,将单刀双掷开关S2掷于a端,电压表示数为2.5 V;将S2切换到b端,电压表示数为1.5 V,则电阻Rx的阻值为________Ω。
【答案】8
【解析】本题考查欧姆定律的应用。题图中R0与Rx串联;闭合开关S1,当单刀双掷开关S2掷于a端时,电压表测量的是R0与Rx两端的电压之和,U总=U0+Ux=2.5 V;当单刀双掷开关S2掷于b端时,电压表测量的是R0两端的电压,U0=1.5 V,则Ux=U总-U0=2.5 V-1.5 V=1 V;根据串联电路中电流处处相等可知,I=,则,解得Rx=8 Ω。
4.(2022安徽)如图所示,电源电压保持不变,电阻R1=15 Ω。闭合开关S,电流表A1的示数为0.8 A,电流表A的示数为1.2 A,则电阻R2= Ω。
【答案】30
【解析】本题考查并联电路的特点和欧姆定律的应用。由题图可知,R1和R2并联,电流表A1测量通过R1的电流,所以I1=0.8 A,由欧姆定律可得,电源电压U=U1=I1R1=0.8 A×15 Ω=12 V;电流表A测量干路电流,所以I=1.2 A,由并联电路的电流特点可得,通过R2的电流I2=I-I1=1.2 A-0.8 A=0.4 A,由并联电路的电压特点和欧姆定律可得,R2====30 Ω。
5.(2019安徽)图示为电阻A和B的I-U图像。若将A.B串联接入某电源两端,则闭合开关后,它们两端的电压UA、UB之比是______;若将A、B并联接入电源两端,闭合开关后,测得干路电流为0.6A,则电源电压是________V。
【答案】 (1). 1:2 (2). 2
【解析】由图像可知,当UA=3V时,IA=0.6A,IB=0.3A由可得:;;若将A.B串联接入某电源两端,根据串联电路的特点,导体两端的电压与电阻成正比,所以;当将A、B两电阻并联后接在电源两端时,总电阻 ,电源电压。
6.(2018安徽)某定值电阻两端加上10V的电压时,测得通过它的电流为2A,则其阻值为__________,若电压为0,则它的阻值为___________。
【答案】5 5
【解析】本题考查对导体电阻的理解。由I=可得,定值电阻的阻值R==5 Ω;由于电阻是导体本身的一种特性,与导体两端的电压和通过的电流无关,所以当它两端的电压为零时,它的阻值仍为5Ω。
7.(2016安徽)图中电源电压3V恒定不变,电阻R1=10Ω.R2=5Ω,则闭合开关S后.电压表示数为
V。
【答案】2
【解析】分析电路图可知电路为串联电路,故R总=R1+R2=10Ω+5Ω=15Ω;I=U/R总=3V/15Ω=0.2A;电压表测量R1两端电压,故U1=I×R1=0.2A×10Ω=2V。
二、选择题
8.(2025 安徽)如图所示的电路中,电源电压保持不变,R1为滑动变阻器,R2和R3为定值电阻。闭合开关S,在保证电路元件安全的前提下,将滑动变阻器的滑片P由b端移至a端,电压表、电压表、电流表示数变化量的绝对值分别为ΔU1、ΔU2、ΔI。则 ( )
A.电流表的示数变小 B.电压表的示数变大
C.ΔU1与ΔI的比值等于R2的阻值 D.ΔU2与ΔI的比值等于R3的阻值
【答案】D
【解析】本题考查动态电路分析。等效电路如图所示。
9.(2024 安徽)如图所示的电路中,电源两端电压保持不变,R为定值电阻。闭合开关,在保证电路元件安全的前提下,将滑动变阻器的滑片由B端滑到A端,电压表、电压表、电流表示数变化量的绝对值分别为ΔU1、ΔU2、ΔI,则
A.电流表的示数变大,电压表的示数变大
B.电流表的示数变小,电压表的示数变小
C.ΔU1与ΔI的比值大于R的阻值
D.ΔU2与ΔI的比值等于R的阻值
【答案】D
【解析】本题考查动态电路分析。实物电路图如图所示。
由题意可知,RP↓、I↑、U1↑、U2↓,ΔU1=ΔU2,=R,则=R。
综上所述,D项正确。
10.(2022安徽)图示为电阻R1和R2的I⁃U图像,由图可知 ( )
A.R1的阻值为5 Ω
B.R1的阻值小于R2的阻值
C.将R1、R2串联接入电路,通电后R1两端的电压大于R2两端的电压
D.将R1、R2并联接入电路,通电后通过R1的电流大于通过R2的电流
【答案】C
【解析】本题考查串、并联电路的特点和欧姆定律的应用。由题图可知,当I=0.2 A时,U1=2.0 V,U2=1.0 V,根据欧姆定律可知,R1===10 Ω,R2===5 Ω,R1>R2,A、B项错误;将R1、R2串联接入电路,串联电路的电流处处相等,且R1>R2,根据U=IR可知,通电后R1两端的电压大于R2两端的电压,C项正确;将R1、R2并联接入电路,根据并联电路的电压特点可知,R1、R2两端的电压相等,且R1>R2,根据I=可知,通电后通过R1的电流小于通过R2的电流,D项错误。
11.(2022安徽)如图所示的电路中,电源电压保持不变,R为定值电阻。闭合开关,在保证电路元件安全的前提下,将滑动变阻器的滑片由B端向A端移动的过程中 ( )
A.电流表的示数变大,电压表的示数变大
B.电流表的示数变小,电压表的示数变小
C.电流表的示数变小,电压表的示数变大
D.电流表的示数变大,电压表的示数变小
【答案】D
【解析】本题考查动态电路的分析。由题图可知,滑动变阻器、定值电阻和电流表串联,电压表测滑动变阻器两端的电压。将滑动变阻器的滑片由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,电路的总电阻变小;根据I=可知,电路中的电流变大,即电流表的示数变大;根据U=IR可知,定值电阻R两端的电压变大,由于电源电压保持不变,根据串联电路总电压等于各分电压之和可知,滑动变阻器两端的电压变小,即电压表的示数变小,D项正确。
12.(2021安徽)图示电路中,电源电压不变,R为滑动变阻器,L为小灯泡(假设灯丝电阻不变)。闭合开关S,滑动变阻器的滑片P从b端向a端滑动的过程中 ( )
A.电流表示数减小,小灯泡变暗
B.电压表示数增大,小灯泡变亮
C.电压表示数与电流表示数的比值减小,小灯泡变亮
D.电压表示数与电流表示数的比值不变,小灯泡变亮
【答案】C 【解析】本题考查电路的动态分析。由题图可知,滑动变阻器、小灯泡和电流表串联,电压表测滑动变阻器两端的电压,电流表测电路中的电流。闭合开关S,当滑片P从b端向a端滑动的过程中,接入电路中的电阻减小,电路的总电阻减小,由I=可知,电路中的电流增大,即电流表示数增大,小灯泡变亮,A项错误;由UL=IRL可知,小灯泡两端电压增大,根据串联电路电压特点可知,滑动变阻器两端的电压减小,B项错误;电压表示数与电流表示数的比值即为滑动变阻器接入电路的阻值大小,此比值减小,C项正确,D项错误。
13.(2020安徽)在图示电路中,电源电压保持不变。闭合开关S后,将滑动变阻器的滑片P自左向右滑动,则( )
A. 电流表A的示数减小
B. 电压表V2的示数减小
C. 电压表V1与电流表A的示数比值减小
D. 电压表V2与电流表A的示数比值减小
【答案】C
【解析】闭合开关S后,电路中两个电阻R1、R2是串联,当滑动变阻器的滑片P自左向右滑动时,电阻R1变小,由欧姆定律可知,电路中电流变大,A项错误;电压表V2测量的是R2两端电压,由 可得电流变大,电阻R2不变,因此电压表V2的示数变大,B项错误;电压表V1测量的是R1两端电压,滑动变阻器的滑片P自左向右滑动时,电阻R1变小,而电压表V1与电流表A的示数比值就是R1的电阻,C项正确;电阻R2不变,因此电压表V2与电流表A的示数比值不变,D项错误。
14.(2019安徽)如图所示的电路中,电源电压保持不变,R为定值电阻.闭合开关,向左移动滑片P,则( )
A. 电压表的示数变大,电流表的示数变大
B. 电压表的示数变大,电流表的示数变小
C. 电压表的示数不变,电流表的示数变大
D. 电压表的示数变小,电流表的示数变大
【答案】A
【解析】本题考查动态电路分析。电路为串联电路,电压表测量定值电阻R两端的电压。当滑动变阻器的滑片向左移动时,滑动变阻器连入电路中的电阻变小,电路中的总电阻变小,总电流变大,即电流表的示数变大。由U=IR知R两端的电压变大,即电压表示数变大,A项正确。
15.(2018安徽) 如图所示的电路中,电源电压保持不变,闭合开关,在保证电路元件安全的前提下,向左移动滑动变阻器的滑片。在移动滑片的过程中,下列说法正确的是( )
A. 电流表的示数变大,电压表的示数变大
B. 电流表的示数变小,电压表的示数变大
C. 电流表的示数变小,电压表的示数变小
D. 电流表的示数变大,电压表的示数变小
【答案】D
【解析】本题考查动态电路的分析。将滑动变阻器的滑片P从右向左滑动的过程中,滑动变阻器接入电路的电阻变小,电路的总电阻变小,根据I=可知,电路中的电流变大,即电流表的示数变大;根据U=IR可知,R1两端的电压变大,根据串联电路总电压等于各分压之和可知,滑动变阻器两端的电压变小,即电压表的示数变小,D项正确。
三、实验题
16.(2025 安徽)为了测量一额定电压为2.0 V的小灯泡正常发光时的电阻,小华同学根据现有的一只待测小灯泡、两节新干电池(总电压为3 V)、一个电压表、一个滑动变阻器、三只开关、若干阻值不同的定值电阻(阻值已知)和导线,设计出如图甲所示的实验电路图。
第20题图
(1)请按照图甲,将图乙中的实物图电路连接完整。
(2)正确连接电路后,将滑动变阻器的滑片P移至电阻值最大处,闭合开关S和S1,断开开关S2,调节滑片P,使电压表的示数为2.00 V。
(3)保持滑片P的位置不变,断开开关S1,闭合开关S2,电压表的示数如图丙所示,该示数为 V。
(4)已知定值电阻R0=4 Ω,则小灯泡正常发光时的电阻为 Ω。
(5)若在以上(2)中,无论怎样调节滑片P,电压表的示数始终小于2.00 V,为了顺利进行实验,请你根据现有的器材提出一条解决措施: 。
【答案】(1)如图所示(合理即可)
(3)2.80 (4)10 (5)更换一个阻值较小的定值电阻(或选一个定值电阻与R0并联,合理即可)
【解析】本题考查测量小灯泡电阻的实验。(1)由题图甲可知,将电压表的负接线柱接在小灯泡的左接线柱,电压表的正接线柱接在开关S1的右接线柱上,电源电压为3V,所以电压表选用小量程,如图所示。(3)由题意可知,电压表使用的是0~3V量程,由题图丙可知,电压表的分度值为0.1V,示数为2.80V。(4)将滑动变阻器的滑片P移至电阻值最大处,闭合开关S和S1,断开开关S2,此时小灯泡、定值电阻R0与滑动变阻器串联,电压表测小灯泡两端电压,调节滑片P,使电压表的示数为2.00V,则小灯泡正常发光;保持滑片P的位置不变,断开开关S1,闭合开关S2,此时电路连接方式不变,电表测小灯泡和R0两端总电压,电压表的示数如题图丙所示,为2.80V,根据串联电路的电压规律可知,定值电阻R0两端电压U0=U2-U1=2.80V--2.00V=0.80V,根据串联电路的分压原理可知,,即,解得小灯泡正常发光时的电阻RL=10Ω。(5)若在以上(2)中,无论怎样调节滑片P,电压表的示数始终小于2.00V,则电路电流小于小灯泡的额定电流,根据欧姆定律可知,可以通过减小定值电阻的阻值来增大电路电流,所以解决措施是更换一个阻值较小的定值电阻或选一个定值电阻与R0并联。
17.(2024 安徽)图甲为小英同学设计的“探究电流与电压的关系”电路图,电源两端电压为3 V,滑动变阻器的规格为“50 Ω 1.5 A”。
(1)请按照图甲,将图乙中的实物电路连接完整。
(2)正确连接电路后,将滑动变阻器的滑片P移至电阻值最大处,闭合开关,移动滑片P,小英发现电流表和电压表均无示数。为了排查电路故障,她断开开关,然后按图丙所示的电路图,只将与电压表“+“接线柱相连导线的另一端拆下,并正确连接到滑动变阻器的接线柱上。重复前面的操作,发现电压表有示数且保持不变,电流表始终无示数。若电路中只有一处故障,则故障可能是 。
第20题图
(3)排除故障后进行实验,得到的实验数据如下表所示。
数据序号
1
2
3
4
5
6
电压U/V
0.30
0.60
0.90
1.20
1.50
1.80
电流I/A
0.08
0.15
0.23
0.30
0.38
0.45
分析表中的数据,可以初步得出结论:在电阻一定的情况下,
。
(4)本实验中,定值电阻R的阻值为 Ω。(精确到0.1 Ω)
【答案】(1)如图所示
(2)电流表断路 (3)电流与电压成正比
(4)3.9
【解析】本题考查“探究电流与电压的关系”、电路故障以及欧姆定律计算电阻。(1)滑动变阻器采用“一上一下”接法,由题图甲可知,滑片P向右移,阻值变小,故滑动变阻器右下接线柱接入电路,电流表串联在电路中。(2)闭合开关后,电流表和电压表均无示数,说明电路可能断路,并且电压表与电源没有连通;只将与电压表“+”接线柱相连导线的另一端拆下,并正确连接到滑动变阻器的接线柱上,重复前面的操作,发现电压表有示数且保持不变,说明此时电压表与电源连通,但电流表仍无示数,可知断路处可能是电流表。(3)分析表中的数据,忽略误差影响,当电压增大几倍时,电流也几乎增大几倍,因此可以初步得出结论:导体电阻一定时,通过导体的电流与导体的电阻成正比。(4)分别计算出每组数据中电阻大小:R1=≈3.8 Ω,R2==4.0 Ω,R3=≈3.9 Ω,R4==4.0 Ω,R5=≈3.9 Ω,R6==4.0 Ω。多次测量取平均值,可以减小误差,从而计算出电阻R=≈3.9 Ω。
18.(2022安徽)小红测量一小灯泡(额定电压为2.5 V)正常发光时的电阻,电源电压保持3 V不变,滑动变阻器的规格是“10 Ω 1 A”。
(1)图甲为实验电路图,图中的圆圈分别表示电流表和电压表,请在圆圈内填入相应的字母;
(2)正确连接电路后,将滑动变阻器的滑片移至电阻值最大处,闭合开关。要使小灯泡正常发光,应进行的操作是 ;
(3)正确完成上述操作后,电流表的示数如图乙所示,则小灯泡正常发光时的电阻为 Ω;(结果保留一位小数)
(4)小灯泡正常发光时,因灯丝断路突然熄灭,若其他元件均完好,则此时电压表的示数 (选填“小于”“等于”或“大于”)2.5 V。
【答案】
(1)如图所示
(2)调节滑动变阻器,使电压表示数为2.5 V
(3)7.8 (4)大于
【解析】本题考查伏安法测电阻的实验、电流表的读数及欧姆定律的应用。(1)电流表串联在电路中,电压表并联在小灯泡两端,电路图如图所示;(2)正确连接电路后,将滑动变阻器的滑片移至电阻值最大处,闭合开关,此时电路中的电流较小,小灯泡两端的电压较小,要使小灯泡正常发光,小灯泡两端的电压应为2.5 V,则需要增大小灯泡两端的电压,增大电路中的电流,根据欧姆定律可知,需要减小电路的总电阻,即减小滑动变阻器接入电路的电阻,所以应进行的操作是将滑动变阻器的滑片向右移动,使电压表示数为2.5 V;(3)由题图乙可知,电流表选用小量程,分度值为0.02 A,通过小灯泡的电流为0.32 A,由欧姆定律可知,小灯泡正常发光时的电阻R==≈7.8 Ω;(4)灯丝突然断路,电压表、电流表与滑动变阻器串联在电路中,因此电压表测电源电压,电压表示数大于2.5 V。
19.(2021安徽)用图甲所示的电路探究“电流与电阻的关系”,电源电压为3 V,滑动变阻器的规格为“20 Ω 1.5 A”。
(1)实验时,依次更换不同的电阻,调节 ,保证电阻两端电压不变,分别记录每次电阻R和电流表示数I,数据如下表:
实验次数
1
2
3
4
5
电阻R/Ω
30
20
15
10
5
电流I/A
0.08
0.12
0.16
0.48
电阻的倒数/Ω-1
0.033
0.050
0.067
0.100
0.200
(2)第4次实验的电流表示数如图乙所示,读数为 A;
(3)为了更精确地描述I与R的关系,在表中增加了的数据,并根据I、的值在图丙的坐标纸中描出相应的点。请你在图丙中补充第4次的实验数据点,并作出I⁃图像;
(4)根据图像可以得到的实验结论是 。
【答案】(1)滑动变阻器的滑片 (2)0.24 (3)如图所示
(4)电压一定时,电流与电阻的倒数成正比(或电压一定时,电流与电阻成反比)
【解析】本题考查探究电流与电阻的关系、电流表读数、作图和数据分析及欧姆定律的应用。(1)探究电流与电阻的关系时,根据串联分压原理,可通过调节滑动变阻器的滑片,改变它的分压,保证电阻两端电压不变;(2)由电源电压和题表数据可知,第4次实验时电流表接入的量程是0~0.6 A,分度值为0.02 A,此时读数为0.24 A;(3)由题表数据可知,第4次实验的对应的横坐标是0.10,I对应的电流是0.24 A,在坐标系中描点并连线,作出图像即可;(4)由图像可以看出,电流I随变化的图像是过原点的直线,可得出结论:电压一定时,电流与电阻的倒数成正比(或电压一定时,电流与电阻成反比)。
20.(2020安徽)一小灯泡额定电压为2.5V,图a是测量其电阻的实验电路图。
(1)请按照图a,将图b中的实物电路连接完整;
(2)闭合开关,调节滑动变阻器,当电压表示数为2.50V时,小灯泡正常发光,电流表示数如图c所示,则此时通过小灯泡的电流为________A;
(3)调节滑动变阻器,让小灯泡两端的电压逐渐减小,会发现灯泡变暗直至完全不发光。可以猜想此过程中灯丝的温度________(选填“升高”“不变”或“降低”);
(4)测量数据如下表所示。
电压U/V
2.50
2.10
1.70
1.30
0.90
0.50
电流I/A
0.26
0.24
0.21
0.19
0.16
分析表中数据,可以发现小灯泡两端的电压越低,其灯丝的电阻越________。
【答案】 (1) (2).0.28 (3)降低 (4)小
【解析】(1)灯泡电阻约10Ω,灯泡正常发光时的电流是
电流表选量程,把开关、滑动变阻器、电流表串联接入电路,所求画图如下
(2)如图C,电流表分度值是0.02A,电流表读数0.28A。
(3)小灯泡两端实际电压减小,实际功率降低,亮度变暗,温度降低。
(4)由表格数据可知,小灯泡两端实际电压减小,实际功率降低,亮度变暗,温度降低。灯丝电阻受温度影响,温度降低,电阻减小。
21.(2019安徽)图甲为伏安法测电阻的实验电路图.
(1)闭合开关前,滑动变阻器的滑片P应置于______(选填“a”或“b”)端;
(2)小亮同学用完好的器材按图甲正确连接好电路,“试触”时,发现电流表的指针偏转很小;移动滑动变阻器的滑片,发现指针偏转仍然较小.产生该现象的原因可能是:____________;
(3)电路调试完成后,某次实验中电压表和电流表示数如图乙和丙所示,则此时被测电阻两端的电压为____V ,该电阻的阻值为_______Ω
【答案】(1)a (2)电流表量程选大了(合理即可) (3)2.4(或2.40) 10
【解析】本题考查伏安法测电阻的实验。(1)实验前,为保护电路,应将滑动变阻器的滑片置于阻值最大处,结合实物图可知,滑片应滑到a端;(2)因为实验器材完好,且连接正确,试触时,电流表指针偏转很小,当移动滑动变阻器的滑片时,电流表指针偏转仍然较小,说明电流表量程选大了;(3)题图中电压表量程为0~3 V,示数为U=2.4 V,电流表量程为0~0.6 A,示数为I=0.24 A,所以R==10 Ω。
22.(2018安徽) 利用如图a所示的电路,可以研究通过小灯泡的电流跟加在它两端电压的关系。实验中使用小灯泡的额定电压为2.5V.
(1)请按照图a,将图b中的实物电路连接完整 _________;
(2)闭合开关S,当滑片从滑动变阻器的一端向另一端移动时,小灯泡两端的电压连续发生变化,于是可得到多组测量值(U,I),根据测量值画出小灯泡的I-U图像如图c所示。从图像可以发现;随着小灯泡两端电压从0逐渐增大(不大于额定电压),其灯丝的电阻值_________(选填“不断增大”“保持不变”或“不断减小”);
(3)在图a中,闭合开关,将片P从A端向B端移动。在此过程中,小灯泡两端的电压_____________(选填“不断变大”“保持不变”或“不断变小”)
(4)考虑到电压表的电阻对电路的影响,每次电流表的示数比测量时通过小灯泡的实际电流______(选填“偏大”或“偏小”)。
【答案】(1)如图所示
(2)不断增大 (3)不断变大 (4)偏大
【解析】本题考查通过小灯泡的电流跟加在它两端电压的关系。(1)小灯泡的额定电压为2.5 V,故电压表选用小量程与小灯泡并联;(2)由题图c可知,随着小灯泡两端的电压增大,电流也在增大,但是电流增加得越来越慢,故灯丝的电阻值不断增大;(3)在题图a中,小灯泡与滑动变阻器PA部分并联后再与滑动变阻器的PB部分串联。闭合开关,将滑片P从A端向B端移动,PA部分电阻越来越大,根据并联电阻的规律,并联部分的总电阻变大,PB部分电阻变小,由分压原理,并联部分的电压变大,即小灯泡的电压不断变大;(4)因电压表与小灯泡并联,根据并联电路电流的规律,电流表的示数比测量时通过小灯泡的实际电流偏大。
四、计算题
23.(2025 安徽)如图所示的电路中,电源电压保持不变,滑动变阻器R1的最大阻值为20 Ω,R2、R3均为定值电阻,其中R3=
10 Ω。当开关S1闭合,开关S2断开,滑动变阻器的滑片P移至最左端时,电压表的示数为10.0 V,电流表的示数为0.40 A。
(1)求电阻R3两端的电压;
(2)求电阻R2的阻值;
(3)闭合开关S1、S2,将滑动变阻器的滑片P移至某一位置,此时整个电路消耗的电功率为7 W,求滑动变阻器消耗的电功率。
【答案】(1)4V;(2)5Ω;(3)4.5W
【解析】本题考查欧姆定律、电功率的相关计算。
解:(1)电阻R3两端的电压U3=IR3=4V (2分)
(2) 当S1闭合、S2断开时,电路中R1、R2、R3串联
R1两端的电压U1=IR1
R2两端的电压U2=U-U1
所以电阻R2的阻值R25Ω (2分)
(3)当S1闭合、S2断开时,电路中R1、R2、R3串联所以电源电压U总=U+U3
当S1、S2均闭合时,电路中R1,R3串联
电路中的电流I’=
R3消耗的电功率P3=I’2R3
所以滑动变阻器消耗的电功率P1=P-P3=4.5W (2分)
24.(2024 安徽)如图所示的电路中,电源两端电压U=9 V,R1、R2、R3均为定值电阻,其中R2=45 Ω,R3=30 Ω。
(1)当闭合开关S和S1,断开开关S2时,求R3两端的电压U3;
(2)当开关S、S1和S2均闭合时,求电流表的示数I;
(3)当闭合开关S,断开开关S1和S2时,电压表示数为6 V,求R1消耗的电功率P。
【答案】(1)9V;(2)0.5A;(3)0.6W
【解析】本题考查欧姆定律及电功率的相关计算。
解:(1)当闭合开关S和S1,断开开关S2时,只有R3接入电路
所以U3=U=9 V (2分)
(2)当开关S、S1和S2均闭合时,R1被短路,R2与R3并联接入电路
所以U2=U3=U=9 V
I2==0.2 A,I3==0.3 A
电流表测量干路电流,则电流表的示数I=I2+I3=0.2 A+0.3 A=0.5 A (2分)
(3)当闭合开关S,断开开关S1和S2时,R1与R3串联接入电路
此时电压表测量R3两端电压,则U'3=6 V
U1=U-U'3=9 V-6 V=3 V
I1=I'3==0.2 A
R1消耗的电功率P=U1I1=3 V×0.2 A=0.6 W。 (2分)
25.(2021安徽)如图所示的电路中,电源电压U不变,r、R1和R2均为定值电阻,其中r=1 Ω,R1=14 Ω,S1为单刀单掷开关,S2为单刀双掷开关。闭合S1,将S2掷于1端,电压表的示数U1=2.8 V;将S2切换到2端,电压表的示数U2=2.7 V。求:
(1)电源电压U的大小;
(2)电阻R2的阻值。
【答案】本题考查欧姆定律的应用。
解:(1)将S2掷于1端时,r与R1串联
电路中的电流I1===0.2 A
电阻r两端的电压Ur=I1r=0.2 A×1 Ω=0.2 V
电源电压U=U1+Ur=2.8 V+0.2 V=3 V
(2)将S2切换到2端时,r与R2串联
电阻r两端的电压U'r=U-U2=3 V-2.7 V=0.3 V
电路中的电流I2===0.3 A
电阻R2===9 Ω
26.(2019安徽).图示为“研究小灯泡灯丝阻值变化特点的电路图.实验所选用的器材均能符合实验要求,其中部分器材的规格如下:小灯泡额定电压3.8V,额定电流0.32A);电压表(量程3V,内阻3000Ω);电流表(量程50mA,内阻0.5Ω),定值电阻R0(限值1000Ω).按电路图连接好电路,闭合开关,调节滑动变阻器的滑片至某一位置时,发现电压表的示数为2.7V ,电流表的示数为315mA.求此时
(1)小灯泡两端的电压;
(2)通过小灯泡的电流;
(3)小灯泡灯丝的阻值.
【答案】解:(1)通过电压表的电流I1==9×10-4 A
R0两端的电压U2=I1R0=0.9 V
小灯泡两端的电压U=U1+U2=3.6 V
(2)通过小灯泡的电流I2=I-I1=0.314 A
(3)小灯泡灯丝的阻值RL==11.5 Ω
27.(2017安徽) 现一只满偏电流Ig=3mA的电流计G,已知其电阻Rg=100Ω,现在需要把它改装成一只量程Ic=3mA的电流表,如图a所示。
求(1)电阻Rx的阻值
(2)求改装后的电流表电阻Rc的阻值;
(3)如图b所示,将改装后的电流表接入电路中。已知电源电压U=10V,电阻R1=5Ω.闭合开关S,移动滑动变阻器的滑片P,使电流表的示数I=1.0A。求此时滑动变阻器接入电路中的阻值R2,以及通过原电流计G的电流I1
【答案】解:(1)Ug=IgRg=0.3 V
Rx=≈0.1 Ω
(2)Rc==0.1 Ω
(3)R总==10 Ω
R2=R总-R1-Rc=4.9 Ω
由I1Rg=(I-I1)Rx
代入数据可得I1≈0.001 A=1 Ma
28.(2016安徽).实际测量中使用的大量程电流表是由小量程电流表改装而成的,图中G是满偏电流〔即小量程电流表允许通过的最大电流)Ig=1mA的电流表,其电阻Rg=100Ω.图为某同学改装后的电流表电路图.R1,R2为定值电阻。若使用a和b两个接线柱时,电表的量程为3mA;若使a和c两个接线柱时电表的量程为10mA求R1 ,R2的阻值。
【答案】解:若使用a和b两个接线柱时,R1、R2串联,串联以后再与灵敏电流表G并联,根据并联电路的电压特点可知UG=U12
由并联电路的电流特点可得IgRg=(I-Ig)(R1+R2)
代入数据得R1+R2=50 Ω①
若使用a和c两个接线柱时,灵敏电流表G和R2串联以后再和R1并联,根据串联电路的电压特点可知
UG'+U2=U1
即Ig(Rg+R2)=I1R1=(I'-Ig)R1
代入数据得100+R2=9R1②
联立①②两式可得,R1=15 Ω,R2=35 Ω
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