内容正文:
2026年山东省青岛市中考物理自主招生考试物理
十七、欧姆定律(2)
一、单选题
1.如图所示,三只电阻R1、R2、R3先后以甲、乙、丙三种方式接在同一个电源上。已知R1=12欧, ;,则R2、R3的大小分别为( )
A.R2=12欧,R3=12欧
B.R2=6欧,R3=12欧
C.R2=12欧,R3=6欧
D.R2=R3=6欧
2.在图所示的电路中,电源电压保持不变,此时电流表的读数为I1,现将电阻R1与R2对换后,发现电流表的示数不变;如将R1与R3对换,发现电流表的示数变为I2,且I1∶I2=3∶2,则可判断( )
A.R1∶R2∶R3=1∶1∶2 B. R1∶R2∶R3=2∶2∶1
C. R1∶R2∶R3=1∶2∶l D. R1∶R2∶R3=2∶1∶2
3.在图电路中,灯泡LA和LB都是正常发光的,忽然灯泡LA比原来暗些,而灯泡LB比原来亮些,则电路中( )
A.电阻R1断路 B.电阻R1短路 C.电阻R2断路 D.电阻R2短路
4.阻值分别为欧和欧的电阻相并联后,它们的总阻值是( )
A.欧 B.欧 C.欧 D.6欧
5.三个电阻串联在某电路中,如图所示。R1=2欧,R3=4欧,电压表V2读数为14伏,V1读数为2伏,则R2的阻值是( )
A.2欧 B.1欧 C.3欧 D.4欧
6.如图所示,电源电压不变,当变阻器的滑片P向右移动时,三只电表的读数变化情况( )
A.V2增大,V1不变,A不变
B.V2增大,V1减小,A减小
C.V2减小,V1增大,A增大
D.V2为零,V1增大,A增大
7.如图所示,M和N间的电阻为( )
A.6欧姆 B.1.33欧姆 C.0.75欧姆 D.0欧姆
8.一根均匀的电阻丝(它的电阻跟它的长度成正比,跟它的横截面积成反比),当它两端的电压为U时,通过的电流强度[即电流]为I。现将该电阻丝截成等长的三段,并绞合在一起,为使通过它的总电流强度[即总电流]为,则所加的电压为( )
A.3U B. C. D.
9.在图所示电路图中,电源电压为6伏特,滑动变阻器R3的最大电阻值是3欧姆,定值电阻R1=1欧姆,R2=2欧姆。当滑动变阻器的滑片P由最上端移到最下端的过程中,安培表和伏特表的读数变化分别是( )
A.增加1安培,增加2伏特
B.减少2安培,增加1伏特
C.减少2安培,减少1伏特
D.减少1安培,减少2伏特
10.现有四个电阻R1、R2、R3和R4,其中R1=R2,R3<R4.现将R1和R3组成串联电路,R2和R4组成并联电路,则( )
A.串联电路的总电阻一定大于并联电路的总电阻
B.串联电路的总电阻一定小于并联电路的总电阻
C.串联电路的总电阻可能大于并联电路的总电阻
D.串联电路的总电阻可能等于并联电路的总电阻
二、多选题
11.如图所示的电路中,灯L1、L2的电阻分别为R1、R2,变阻器的最大电阻为R0,灯的电阻保持不变,当变阻器的滑片P由a端向b端移动时,灯L1、L2的亮度变化情况是( )
A.当R2>R0时,L1变暗,L2变亮
B.当R2>R0时,L1先变暗后变亮,L2先变亮后变暗
C.当R2<R0时,L1先变暗后变亮,L2先变亮后变暗
D.当R2<R0时,L1先变暗后变亮,L2不断变亮
12.把电池组、开关、灯泡L1和L2及若干导线组成串联电路,并用电压表测灯L1两端的电压,当开关闭合时发现电压表读数为零,则可能出现的故障是 ( )
A.L1的灯丝断了 B.L2的灯丝断了
C.L1发生了短路 D.L2发生了短路
13.下列四幅图中,能测出未知电阻阻值的是
A. B.
C. D.
14.如图所示电路,电源电压保持不变,灯、分别标有“6V;0.5A”、“6V;1A”字样。只闭合S,滑片P置于滑动变阻器最左端,仅有一只灯泡正常发光;滑片P置于中点,再闭合,电压表示数为4V。若灯丝电阻不变,在保证电路安全的情况下,下列说法正确的是( )
A.灯的阻值为12Ω
B.两灯同时发光时比暗
C.电源电压为9V
D.滑动变阻器的最大阻值为30
15.如图,电路中电源电压恒为4.5V,滑动变阻器R上标有“25Ω 1A”字样,灯泡L的额定电流为0.3A。灯泡L工作时的相关数据如下表所示。通电过程中,下列说法正确的是( )
电流I/A
0.30
0.25
0.20
0.12
电阻
10.0
8.0
7.5
5.0
A.滑片向右滑动,灯泡亮度增加
B.滑片在最右端时,灯泡的阻值是5~7.5Ω之间的某值
C.当R接入电路的阻值为10Ω时,电压表的示数为2.5V
D.为使滑片在最左端时灯泡正常发光,应在电路中串联一个5Ω电阻
三、实验题
16.小明在利用如图甲所示的电路“测量小灯泡的电阻”。
(1)如图甲所示,连接的电路有一处错误。请你在错误连线上画“×”。并用笔画线代替导线画出正确的连线;
(2)电路正确连接后,闭合开关发现小灯泡不亮,但电流表和电压表均有示数,此时 (填“能”或“不能”)判定电路一定有故障;
(3)根据记录的数据绘制得如图乙所示的图像。由图像可知利用本实验的器材 (填“可以”或“不可以”)完成“探究电流与电压的关系”,理由是 ;
(4)小明打算增加个阻值为R0的电阻,用图丙所示的电路测量小灯泡的电阻。闭合开关S、S1,移动滑片P,使电压表的示数为U1,保持滑片位置不动,只断开开关S1,闭合开关S2,记下电压表的示数为U2,则小灯泡的电阻为 。(用已知字母表示)
17.在“探究电流与电阻关系”的实验中,实验器材有:电源(恒为4.5V)、电流表、电压表、滑动变阻器和开关,定值电阻五个(5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω),导线。
(1)图甲闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片P移到最 端;
(2)图乙是根据实验数据画出的定值电阻的I—R图像,其控制不变的电压为 V;
(3)根据定值电阻的I—R图像得到的结论是 。
(4)为了顺利完成实验,变阻器应该选择 。
A.标有“15Ω 2A” 字样 B.标有“20Ω 2A”字样 C.标有“150Ω 2A”字样
18.在探究“电流与电压的关系”的实验中,电源使用两节新干电池串联,定值电阻的阻值为5Ω,滑动变阻器的规格是“10Ω 1.5A”,实验电路如图所示。
(1)连接好电路后,闭合开关后,发现电流表有示数,但电压表示数为0,移动变阻器的滑片,电压表示数始终为0,电流表的示数有变化;经检查,是图中a、b、c三根导线中有一根断了,则该导线是 (填写字母);
(2)电路连接正确后,小致的实验数据记录如下表所示,小致得出结论: ;老师分析发现他的其中一组数据是捏造的,你认为是第 组。
实验序号
1
2
3
4
电压/V
0.6
1.2
1.8
2.4
电流/A
0.12
0.24
0.36
0.48
四、计算题
19.图甲为科技小组设计的模拟电路,用于测量仰卧起坐次数。电源电压恒定不变,R1为定值电阻,R2为光敏电阻,其阻值随光照强度的减小而增大。当射向R2的红外线被遮挡时,R2两端的电压达到设定值,触发计数系统计数。测试过程中,R2两端电压与时间的关系图像如图乙所示,电流表示数与时间的关系图像如图丙所示,且完成每次仰卧起坐的时间相同。
(1)求1min内完成仰卧起坐的个数。
(2)求触发计数时,光敏电阻R2的阻值。
(3)求电路中的电源电压。
20.坐位体前屈是国家学生体质健康标准的测试项目之一。图甲是测试示意图,图乙是测试仪电路原理图,电源电压恒定,电压表量程为0~3V,定值电阻,滑动变阻器由长为30cm、粗细均匀的电阻棒改装而成,规格为。为保护电路安全,滑片P的起始位置A点设定在离电阻棒最左端O点5cm处,此时通过的电流为0.3A;测试时,人通过推动挡板使滑片P从起始位置A向右移动距离x,电压表的示数可反映学生的测试结果,下表格是初三女生测试等级与滑片移动距离x的关系。求:
初三女生测试等级标准
不合格
合格
良好
优秀
滑片移动距离x/cm
(1)电源电压;
(2)某女生测试时的电压表示数为2.5V,该女生测试等级是否合格;
(3)该测量仪的测量范围;
(4)为了增大测量仪的测量范围,同时不损坏其它器材,请你写出一种可行的方案。
21.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,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,定值电阻的阻值为;可变电阻的阻值随车速变化关系如图乙所示。当电流表或电压表示数超过设定值时,会触发报警。
(1)当车速为时,电压表的示数为,求通过的电流。
(2)为满足高速公路限速要求,求电流表和电压表的报警设定值。
(3)保持报警设定值不变,若车速高于时就开始报警,提出改进方案,并通过计算说明。
五、综合题
22.图甲所示是一种自动测定水箱内水面高度的装置。电源电压恒为4.5V,电流表的量程为0~0.6A,电压表的量程为0~3V,R0是定值电阻,R是压力传感器。R的位置固定不动,其电阻随压力的变化关系如图乙所示。杠杆AB可绕O点转动,A端悬挂一重为15N的圆柱体M,M的底面积为45cm2,高为30cm,下底面距离容器底1cm,杆B端始终压在传感器R上。AO长30cm,OB长15cm,杆重忽略不计,杆始终静止在水平位置。(ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg)
(1)水箱内水面高度h小于1cm时,求压力传感器R受到杆B端的压力大小。( )
(2)水箱内水面高度h小于1cm时,电流表的示数为0.5A,求R0的阻值。( )
(3)水箱内水面高度h大于1cm时,随着水面的升高,用于显示水面高度的电表示数会增大,应该选用图甲电路中的 表显示水面高度。该装置能显示水面的最大高度h最大是 cm。将支点O适当向 (选填“左”或“右”)移动,可增大该装置显示水面的最大高度h最大。
23.如图是一种测定油箱内油量的装置。竖直放置的均匀圆弧形电阻丝R长20cm,规格为1Ω/cm。滑片P与滑杆连接,滑杆可绕固定轴O转动,O是滑杆的中点,且与电阻丝R的中点在同一高度,滑杆的另一端通过轻质细杆连接一个浮子。油箱中的油量减少时,浮子随油面一起下降,带动滑杆使滑片向上移动,电流表的示数始终随之改变。
(1)油量逐渐减少,电阻两端的电压逐渐 。
(2)当油箱加满油时,滑片刚好位于R的下端,电流表指针指在最大刻度处,此时示数为0.6A;油面缓慢下降,当R接入电路的长度为4cm时,电流表示数为0.3A;油面继续缓慢下降到最低位置时(油箱底部还有少许油可忽略不计),滑片刚好位于R的上端。电源电压为 V。
(3)对(2)中的设计进行调整,在保证油箱加满油时,电流表指针仍指在最大刻度的前提下,只改变电阻和电源电压,就能实现还剩半箱油时,指针刚好指在电流表表盘刻度的中央。则电阻的阻值为 Ω。
24.“遥遥”生物小组培育的植株的生长环境温度不能超过30℃,并且在20~30℃之间需满足一定的湿度要求。“领先”科创小组为其设计的温、湿度报警触发电路如图甲所示。电源为特制的可调恒流电源(使所在电路中的电流恒等于“预先设定的电流”),完全相同的防水热敏电阻、的阻值随温度的变化规律如图乙所示。
(1)小组将“预先设定的电流”设置为后进行报警触发设置。
温度报警触发设置:30℃时两端电压为3.6V,将该电压设为温度报警触发值U,当两端实际电压时,触发温度报警。
湿度报警触发设置:用一端浸在水中的湿纱布敷在上。由于湿纱布中的水 ,使温度降低,导致两端电压与两端电压产生电压差。环境越干燥,与的温差越大,也越大,因此可用表示湿度状况。当时需要湿度报警,将时的电压差设为湿度报警触发值,记为。请计算 (写出必要的文字说明、表达式及最后结果)。
(2)现根据实际需要改变“预先设定的电流”,使装置在且湿度报警触发值比增大0.05V时触发湿度报警。重新调节后的温度报警触发值U为 V。
试卷第2页,共23页
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2026年山东省青岛市中考物理自主招生考试物理
十七、欧姆定律(2)
一、单选题
1.如图所示,三只电阻R1、R2、R3先后以甲、乙、丙三种方式接在同一个电源上。已知R1=12欧, ;,则R2、R3的大小分别为( )
A.R2=12欧,R3=12欧
B.R2=6欧,R3=12欧
C.R2=12欧,R3=6欧
D.R2=R3=6欧
【答案】C
【详解】设电源电压为U,由甲图
由乙图
由丙图
因为
解得
故C符合题意,ABD不符合题意。
故选C。
2.在图所示的电路中,电源电压保持不变,此时电流表的读数为I1,现将电阻R1与R2对换后,发现电流表的示数不变;如将R1与R3对换,发现电流表的示数变为I2,且I1∶I2=3∶2,则可判断( )
A.R1∶R2∶R3=1∶1∶2 B. R1∶R2∶R3=2∶2∶1
C. R1∶R2∶R3=1∶2∶l D. R1∶R2∶R3=2∶1∶2
【答案】A
【详解】将电阻R1与R2对换后,电流表的示数不变,根据欧姆定律可知对换前后电路的总电阻不变,即
将R1与R3对换前,电路中的总电阻
对换后,电路中的总电阻
因电源的电压不变,且
所以根据可知,对换前后电路中总电阻之比
即
整理可得
解得
所以
R1∶R2∶R3=1∶1∶2
故选A。
3.在图电路中,灯泡LA和LB都是正常发光的,忽然灯泡LA比原来暗些,而灯泡LB比原来亮些,则电路中( )
A.电阻R1断路 B.电阻R1短路 C.电阻R2断路 D.电阻R2短路
【答案】C
【详解】A.如果电阻R1断路,电阻R1和灯泡LA的总电阻变大,由串联起分压作用,则灯泡LA两端电压将变大,故灯泡LA将比原来亮,而事实是灯泡LA比原来暗些,故A不符合题意;
BD.如果电阻短路,则与电阻并联的灯泡一定也被短路,即该灯泡不应该发光,故BD不符合题意;
C.如果电阻R2断路,电阻R2和灯泡LB的总电阻变大,由串联起分压作用,则灯泡LB两端电压将变大,故灯泡LB将比原来亮,灯泡LA比两端电压比原来电压要小,即灯泡LA比原来暗些,故C符合题意。
故选C。
4.阻值分别为欧和欧的电阻相并联后,它们的总阻值是( )
A.欧 B.欧 C.欧 D.6欧
【答案】A
【详解】用电阻并联公式可知,并联后
解得总电阻
故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
5.三个电阻串联在某电路中,如图所示。R1=2欧,R3=4欧,电压表V2读数为14伏,V1读数为2伏,则R2的阻值是( )
A.2欧 B.1欧 C.3欧 D.4欧
【答案】B
【详解】由图得,R1、R2、R3串联,电压表V1测量R2电压,电压表V1测量R1、R2、R3的电总压,由欧姆定律得
,
依题意得
,
解得
,
故ACD不符合题意,B符合题意。
故选B。
6.如图所示,电源电压不变,当变阻器的滑片P向右移动时,三只电表的读数变化情况( )
A.V2增大,V1不变,A不变
B.V2增大,V1减小,A减小
C.V2减小,V1增大,A增大
D.V2为零,V1增大,A增大
【答案】A
【详解】由电路图可知,R1与滑动变阻器R2的最大阻值串联,电压表V1测R1两端的电压,V2测滑动变阻器左边的电压,电流表测电路中的电流;当变阻器的滑片P向右移动时,电路中的总电阻不变,由欧姆定律可知电路中的电流不变,即电流表A的示数不变;由U=IR可知,R1两端的电压不变,即电压表V1的示数不变;变阻器的滑片P向右移动时,电压表V2所测电阻变大,由串联分压可知,电压表V2示数变大。
故选A。
7.如图所示,M和N间的电阻为( )
A.6欧姆 B.1.33欧姆 C.0.75欧姆 D.0欧姆
【答案】A
【详解】M和N间的电阻相当于2Ω和4Ω的电阻串联,根据串联电阻的规律,M和N间的电阻为
R=2Ω+4Ω=6Ω
故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
8.一根均匀的电阻丝(它的电阻跟它的长度成正比,跟它的横截面积成反比),当它两端的电压为U时,通过的电流强度[即电流]为I。现将该电阻丝截成等长的三段,并绞合在一起,为使通过它的总电流强度[即总电流]为,则所加的电压为( )
A.3U B. C. D.
【答案】D
【详解】电阻丝的电阻为, 当该电阻丝截成等长的三段、并绞合在一起时,因电阻丝的电阻跟它的长度成正比,跟它的横截面积成反比,所以长度变为原来的、电阻变为,而横截面积变为原来的3倍、电阻又为变化后的,即此时的电阻为
故此时电流为时,电源的电压为
故ABC不符合题意,D符合题意。
故选D。
9.在图所示电路图中,电源电压为6伏特,滑动变阻器R3的最大电阻值是3欧姆,定值电阻R1=1欧姆,R2=2欧姆。当滑动变阻器的滑片P由最上端移到最下端的过程中,安培表和伏特表的读数变化分别是( )
A.增加1安培,增加2伏特
B.减少2安培,增加1伏特
C.减少2安培,减少1伏特
D.减少1安培,减少2伏特
【答案】D
【详解】当滑动变阻器的滑片P由最上端移到最下端的过程中,R3的阻值由0增大到3欧姆,电路总电阻由3增大到6欧姆,电流I1
变小到I2
R2两端电压由U1
U1= I1R2=2A×2Ω =4V
减小到U2
U2= I2R2=1A×2Ω =2V
故电流表变化为减少1A,电压表变化为减少2V,故ABC不符合题意,D符合题意。
故选D。
10.现有四个电阻R1、R2、R3和R4,其中R1=R2,R3<R4.现将R1和R3组成串联电路,R2和R4组成并联电路,则( )
A.串联电路的总电阻一定大于并联电路的总电阻
B.串联电路的总电阻一定小于并联电路的总电阻
C.串联电路的总电阻可能大于并联电路的总电阻
D.串联电路的总电阻可能等于并联电路的总电阻
【答案】A
【详解】串联电路中总电阻大于任何一个分电阻,所以电阻R1和R3组成串联电路的总电阻R串总大于电阻R1阻值,即
R串总>R1
并联电路正电阻越并越小、并联后的总电阻R并总小于任何一个并联电阻,所以电阻R2和R4组成并联电路的总电阻R并总小于电阻R2的阻值,即
R并总<R2
因为电阻R1=R2,所以串联电路的总电阻一定大于并联电路的总电阻。
故选A。
二、多选题
11.如图所示的电路中,灯L1、L2的电阻分别为R1、R2,变阻器的最大电阻为R0,灯的电阻保持不变,当变阻器的滑片P由a端向b端移动时,灯L1、L2的亮度变化情况是( )
A.当R2>R0时,L1变暗,L2变亮
B.当R2>R0时,L1先变暗后变亮,L2先变亮后变暗
C.当R2<R0时,L1先变暗后变亮,L2先变亮后变暗
D.当R2<R0时,L1先变暗后变亮,L2不断变亮
【答案】AD
【详解】由电路图可知,L1处在干路上,当滑片在a端时,并没有电流流过L2,此时L1最亮,L2不发光;随着滑片左移,电路接入新的电阻,干路电流变小,L1会比原来暗一些,滑动变阻器左端与L2串联,再与右端部分并联。
AB.当R2>R0时,灯L2与滑动变阻器的一部分串联的总电阻一定大于另一部分的电阻,当变阻器的滑片P由a端向b端移动时,总电阻增大,所以总电流减小,所以通过灯L1的电流减小,所以L1变暗,通过L2的电流变大,L2变亮,故A符合题意,B不符合题意;
CD.当R2<R0时,灯L2与滑动变阻器的一部分串联的总电阻先大于后小于另一部分的电阻,当变阻器的滑片P由a端向b端移动时,总电阻先增大,后减小,所以总电流先减小后增大,所以通过灯L1的电流先减小后增大,故L1先变暗后变亮,而通过L2的电流一直变大,L2变亮,故C不符合题意,D符合题意。
故选AD。
12.把电池组、开关、灯泡L1和L2及若干导线组成串联电路,并用电压表测灯L1两端的电压,当开关闭合时发现电压表读数为零,则可能出现的故障是 ( )
A.L1的灯丝断了 B.L2的灯丝断了
C.L1发生了短路 D.L2发生了短路
【答案】BC
【详解】A.如果灯泡L1的灯丝断了,电压表串联在电路中测量电源电压有示数,故A不符合题意;
B.如果灯泡L2的灯丝断了,电压表处于断路状态无示数,故B符合题意;
C.如果灯泡L1发生短路,电压表相当于与导线并联,导线电阻为零,所以电压表无示数,故C符合题意;
D.如果灯泡L2发生短路,电压表测量电源电压有示数,故D不符合题意,
故选BC。
13.下列四幅图中,能测出未知电阻阻值的是
A. B.
C. D.
【答案】ACD
【详解】A. 由电路图可知,开关S断开时,电路为R0的简单电路,电流表测通过R0的电流I0,由I=可得电源的电压U=I0R0;当S闭合时,两电阻并联,电流表测干路电流I,由并联电路的电流特点可知通过Rx的电流Ix=I−I0,由并联电路的电压特点可知Rx两端的电压Ux=U,由Rx=求出未知电阻阻值,故A正确;B. 由电路图可知,当开关接1时,若电压表正负接线柱接法正确,此时可以测出R0两端电压,但接下来把开关接到2时,电压表的正负接线柱此时就变得相反了,测不出Rx的电压,也就无法利用串联电路的电压分配规律求出Rx的阻值了,故B错误;C. 由电路图可知,R0与Rx并联,电流表A1测R0支路的电流,电流表A2测Rx支路的电流,根据并联电路中各支路两端的电压相等和I=可知,I0R0=IxRx,解得Rx=,故C正确;D. 由电路图可知,闭合S1、S2时,Rx短路,电压表测电源电压U;断开S1,闭合S2时,R0与Rx串联,电压表测量R0两端的电压U0,根据串联电路的电流特点和欧姆定律可得通过Rx的电流Ix=,根据串联电路的特点可求出Rx两端的电压Ux=U−U0,则由欧姆定律可求得Rx的阻值,故D正确.故选ACD.
【点睛】串联电路的电流处处相等,并联电路各支路电压相等,用电压表和电流表,直接或间接测量电压和电流,根据欧姆定律求得Rx电阻.
14.如图所示电路,电源电压保持不变,灯、分别标有“6V;0.5A”、“6V;1A”字样。只闭合S,滑片P置于滑动变阻器最左端,仅有一只灯泡正常发光;滑片P置于中点,再闭合,电压表示数为4V。若灯丝电阻不变,在保证电路安全的情况下,下列说法正确的是( )
A.灯的阻值为12Ω
B.两灯同时发光时比暗
C.电源电压为9V
D.滑动变阻器的最大阻值为30
【答案】ACD
【详解】A.灯L1、L2分别标有“6V 0.5A”“6V 1A”字样,则两灯泡的电阻分别为
故A正确;
B.由图可知,两灯同时发光时串联,因灯丝电阻不变,且R1 > R2,根据串联分压原理可知,L1两端电压大于L2两端电压,由P = UI可知,L1的实际功率大于L2的实际功率,因此L1比L2亮,故B错误;
C.只闭合S,滑片P置于滑动变阻器最左端,两灯泡串联,仅有一只灯泡正常发光 ,由两个灯泡的额定电流可知,此时灯L1正常发光,根据串联电路的特点可知,电源电压为
U=U1+I1R2=6V+0.5A×6Ω=9V
故C正确;
D.滑片P置于中点,再闭合S1,此时灯L2被短路,灯L1与滑动变阻器串联,电压表测灯L1两端电压为4V,根据串联电路电压规律,滑动变阻器两端电压为
U滑=U-U1′=9V-4V= 5V
根据串联分压原理可知
即
解得:R滑=15Ω,滑动变阻器的最大阻值为
R滑大=2R滑=2×15Ω=30Ω
故D正确。
故选ACD。
15.如图,电路中电源电压恒为4.5V,滑动变阻器R上标有“25Ω 1A”字样,灯泡L的额定电流为0.3A。灯泡L工作时的相关数据如下表所示。通电过程中,下列说法正确的是( )
电流I/A
0.30
0.25
0.20
0.12
电阻
10.0
8.0
7.5
5.0
A.滑片向右滑动,灯泡亮度增加
B.滑片在最右端时,灯泡的阻值是5~7.5Ω之间的某值
C.当R接入电路的阻值为10Ω时,电压表的示数为2.5V
D.为使滑片在最左端时灯泡正常发光,应在电路中串联一个5Ω电阻
【答案】BCD
【详解】A.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,滑片向右滑动,滑动变阻器接入电路的电阻变大,根据串联电路电阻规律结合欧姆定律可知通过电路的电流变小,根据串联电路电流特点可知通过灯泡的电流变小,则灯泡变暗,故A错误;
B.滑片在最右端时,滑动变阻器接入电路最大阻值,根据串联电路电阻规律结合欧姆定律可知通过电路的电流,小于
由表中数据可知通过电路的电流为0.2A时,灯泡的电阻为7.5Ω,通过电路的电流为0.12A时,灯泡的电阻为5Ω,滑片在最右端时,灯泡的阻值是5~7.5Ω之间的某值,故B正确;
C.当R接入电路的阻值为10Ω时,电压表的示数为2.5V,根据欧姆定律可知通过电路的电流
由表格数据可知灯泡两端的电压为
根据串联电路电压规律可知
故C正确;
D.灯泡正常发光时灯泡两端的电压:
为使滑片在最左端时灯泡正常发光,需串联的电阻的阻值
故D正确。
故选BCD。
三、实验题
16.小明在利用如图甲所示的电路“测量小灯泡的电阻”。
(1)如图甲所示,连接的电路有一处错误。请你在错误连线上画“×”。并用笔画线代替导线画出正确的连线;
(2)电路正确连接后,闭合开关发现小灯泡不亮,但电流表和电压表均有示数,此时 (填“能”或“不能”)判定电路一定有故障;
(3)根据记录的数据绘制得如图乙所示的图像。由图像可知利用本实验的器材 (填“可以”或“不可以”)完成“探究电流与电压的关系”,理由是 ;
(4)小明打算增加个阻值为R0的电阻,用图丙所示的电路测量小灯泡的电阻。闭合开关S、S1,移动滑片P,使电压表的示数为U1,保持滑片位置不动,只断开开关S1,闭合开关S2,记下电压表的示数为U2,则小灯泡的电阻为 。(用已知字母表示)
【答案】 见解析 不能 不可以 小灯泡电阻随温度升高而增大,无法控制电阻一定
【详解】(1)[1]电压表应该并联在灯泡的两端,其正确连线如图所示:
(2)[2]当电流表的示数很小时,灯泡也可能不亮,所以不能因为灯泡不亮就断定电路一定有故障。
(3)[3][4]由图像可得,灯泡的电阻随着温度的变化而变化,但探究电流与电压的关系实验中,要保证电阻的大小不变,所以该器材不可以用来探究电流与电压的关系。
(4)[5]闭合开关S、S1,灯泡与滑动变阻器与R0串联接入电路,电压表测灯泡两端的电压,移动滑片P,使电压表的示数为U1,保持滑片位置不动,只断开开关S1,闭合开关S2,电压表测R0和灯泡的总电压,记下电压表的示数为U2,则有R0两端的电压为
U0=U2-U1
电路中的电流为
小灯泡的电阻为
17.在“探究电流与电阻关系”的实验中,实验器材有:电源(恒为4.5V)、电流表、电压表、滑动变阻器和开关,定值电阻五个(5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω),导线。
(1)图甲闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片P移到最 端;
(2)图乙是根据实验数据画出的定值电阻的I—R图像,其控制不变的电压为 V;
(3)根据定值电阻的I—R图像得到的结论是 。
(4)为了顺利完成实验,变阻器应该选择 。
A.标有“15Ω 2A” 字样 B.标有“20Ω 2A”字样 C.标有“150Ω 2A”字样
【答案】 左 2.5 见解析
B
【详解】(1)[1]实验开始前,为了保护电路,滑动变阻器应该滑至接入电路电阻最大处,即滑片应该滑动到最左端。
(2)[2]由图可得,实验时保持定值电阻两端的电压不变,取电流为0.5A,电阻为5Ω,则由题意有
U=IR=0.5A×5Ω=2.5V
(3)[3]由图及上述分析可得,当导体两端电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成反比。
(4)[4]由题意可得,滑动变阻器与定值电阻串联,两者的电流大小相等,而定值电阻两端的电压为2.5V,所以滑动变阻器两端的电压为2V,当电流最小为0.1A时,滑动变阻器的电阻为
而滑动变阻器最大为150Ω太大,不方便调节。
故选B。
18.在探究“电流与电压的关系”的实验中,电源使用两节新干电池串联,定值电阻的阻值为5Ω,滑动变阻器的规格是“10Ω 1.5A”,实验电路如图所示。
(1)连接好电路后,闭合开关后,发现电流表有示数,但电压表示数为0,移动变阻器的滑片,电压表示数始终为0,电流表的示数有变化;经检查,是图中a、b、c三根导线中有一根断了,则该导线是 (填写字母);
(2)电路连接正确后,小致的实验数据记录如下表所示,小致得出结论: ;老师分析发现他的其中一组数据是捏造的,你认为是第 组。
实验序号
1
2
3
4
电压/V
0.6
1.2
1.8
2.4
电流/A
0.12
0.24
0.36
0.48
【答案】 b 当导体电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比 1
【详解】(1)[1]电流表有示数说明电路为通路,导线a、c无断路,移动变阻器的滑片,电压表示数始终为0,说明断路出现在电压表路段,即导线b断路。
(2)[2][3]由题意可得
由上述分析可知,当导体电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比;两节干电池的电压为3V,当定值电阻两端电压为0.6V时,滑动变阻器两端的电压为
3V-0.6V=2.4V
此时,滑动变阻器的电阻为
由题意可得,滑动变阻器最大阻值为10Ω,所以第一组数据是捏造的。
四、计算题
19.图甲为科技小组设计的模拟电路,用于测量仰卧起坐次数。电源电压恒定不变,R1为定值电阻,R2为光敏电阻,其阻值随光照强度的减小而增大。当射向R2的红外线被遮挡时,R2两端的电压达到设定值,触发计数系统计数。测试过程中,R2两端电压与时间的关系图像如图乙所示,电流表示数与时间的关系图像如图丙所示,且完成每次仰卧起坐的时间相同。
(1)求1min内完成仰卧起坐的个数。
(2)求触发计数时,光敏电阻R2的阻值。
(3)求电路中的电源电压。
【答案】(1)50个
(2)50Ω
(3)6V
【详解】(1)由图乙可知,在0 ~ 2.4s 时间内电压出现两次达5V 的触发过程,说明2.4 s 内完成了2 次仰卧起坐,因此每次所用时间为1.2 s;则1 min 内可完成的个数为
(2)由图甲可知,R1与R2串联,当射向R2的红外线被遮挡时,触发计数,此时R2的阻值随光照强度的减小而增大,根据串联电路分压规律可知R2两端的电压最大;由图乙可知,触发计数时,光敏电阻R2两端电压U2 = 5.0 V,由图丙可知此时电路中电流I = 0.1A,此时光敏电阻R2的阻值为
(3)触发计数时,由图乙可知光敏电阻R2两端电压U2 = 5.0 V,由图丙可知此时电路中电流I = 0.1 A,由图甲可知两个电阻串联,则电源电压为 ①
未触发计数时,由图乙可知光敏电阻R2两端电压U2 = 3.0 V,由图丙可知此时电路中电流I = 0.3 A,则电源电压为 ②
解①②得,
(2)答案不完整 需要补充由图甲可知,R1与R2串联,R2的阻值随光照强度的减小而增大,触发计数时,射向R2的红外线被遮挡,则此时R2的阻值最大,根据串联电路分压规律可知R2两端的电压最大,
20.坐位体前屈是国家学生体质健康标准的测试项目之一。图甲是测试示意图,图乙是测试仪电路原理图,电源电压恒定,电压表量程为0~3V,定值电阻,滑动变阻器由长为30cm、粗细均匀的电阻棒改装而成,规格为。为保护电路安全,滑片P的起始位置A点设定在离电阻棒最左端O点5cm处,此时通过的电流为0.3A;测试时,人通过推动挡板使滑片P从起始位置A向右移动距离x,电压表的示数可反映学生的测试结果,下表格是初三女生测试等级与滑片移动距离x的关系。求:
初三女生测试等级标准
不合格
合格
良好
优秀
滑片移动距离x/cm
(1)电源电压;
(2)某女生测试时的电压表示数为2.5V,该女生测试等级是否合格;
(3)该测量仪的测量范围;
(4)为了增大测量仪的测量范围,同时不损坏其它器材,请你写出一种可行的方案。
【答案】(1)4.5V
(2)合格
(3)0~15cm
(4)见解析
【详解】(1)由图乙知,开关闭合时,与串联,电压表测两端电压,滑片P在起始位置A点时,
滑动变阻器接入电路的阻值
电源电压
(2)某女生测试时,的两端电压
电路中电流
滑动变阻器接入电路的阻值
此时滑动变阻器滑片移动的距离
与表格中数据比较可知,测试等级为合格。
(3)滑动变阻器接入电路阻值变大,电压表的示数变大,由题意可知,电压表的最大示数为3V,即滑动变阻器两端最大电压,此时滑动变阻器阻值最大,滑片移动的距离最远,测量仪的测量值最大。电压表的最大示数为3V时,的两端电压
电路中电流
滑动变阻器接入电路的阻值
此时滑动变阻器滑片移动的距离
由此可知滑片移动的范围为0~15cm。
(4)如果想增大测量范围,由图乙知,滑片往右移动距离越大,则滑动变阻器连入电路的阻值越大,由于电压表示数不能超过3V,根据串联电路的分压特点可知,可以换一个阻值更大的定值电阻。
21.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,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,定值电阻的阻值为;可变电阻的阻值随车速变化关系如图乙所示。当电流表或电压表示数超过设定值时,会触发报警。
(1)当车速为时,电压表的示数为,求通过的电流。
(2)为满足高速公路限速要求,求电流表和电压表的报警设定值。
(3)保持报警设定值不变,若车速高于时就开始报警,提出改进方案,并通过计算说明。
【答案】(1)
(2)低速时,电压表报警,;高速时,电流表报警,
(3)把定值电阻更换为 10 Ω 的电阻
【详解】(1)由电路图甲可知,定值电阻R与可变电阻串联,电压表测量两端的电压。由图乙可知,当车速时,可变电阻的阻值。此时电压表的示数,根据欧姆定律可求得通过RV的电流
(2)当车速时,R与RV串联,电路中的电流
定值电阻R两端的电压为
电源电压
当车速低于最低限速60km/h时,Rᵥ增大,Uᵥ将超过在60km/h时的电压值,此时应报警。故电压表的报警设定值应为车速为60km/h时的电压值
当车速高于最高限速120km/h时,RV减小,电流I将超过在120km/h时的电流值,此时应报警。故电流表的报警设定值应为车速为120km/h时的电流值。由图乙可知,当时,RV' = 10Ω。此时电路中的电流为
(3)保持报警设定值不变,即电流报警设定值仍为。要使车速高于100km/h时开始报警,意味着当车速为100km/h时,电路中的电流恰好达到0.4A。首先,根据图乙的线性关系,计算车速为100km/h时RV的阻值。设RV与v的函数关系为
将点(60, 40)和(120, 10)代入解得,
所以
当时,
当车速为100km/h时,电流要达到0.4A,此时电路的总电阻应为
此时电路中定值电阻应为
改进方案:把定值电阻更换为的电阻。
五、综合题
22.图甲所示是一种自动测定水箱内水面高度的装置。电源电压恒为4.5V,电流表的量程为0~0.6A,电压表的量程为0~3V,R0是定值电阻,R是压力传感器。R的位置固定不动,其电阻随压力的变化关系如图乙所示。杠杆AB可绕O点转动,A端悬挂一重为15N的圆柱体M,M的底面积为45cm2,高为30cm,下底面距离容器底1cm,杆B端始终压在传感器R上。AO长30cm,OB长15cm,杆重忽略不计,杆始终静止在水平位置。(ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg)
(1)水箱内水面高度h小于1cm时,求压力传感器R受到杆B端的压力大小。( )
(2)水箱内水面高度h小于1cm时,电流表的示数为0.5A,求R0的阻值。( )
(3)水箱内水面高度h大于1cm时,随着水面的升高,用于显示水面高度的电表示数会增大,应该选用图甲电路中的 表显示水面高度。该装置能显示水面的最大高度h最大是 cm。将支点O适当向 (选填“左”或“右”)移动,可增大该装置显示水面的最大高度h最大。
【答案】 30N 6Ω 电压 26 右
【详解】(1)[1]水箱内水面高度h小于1cm时,圆柱体M没有受到浮力的作用,则杠杆A端受到的作用力
根据杠杆平衡条件可知,压力传感器R受到杆B端的压力
(2)[2]水箱内水面高度h小于1cm时,压力传感器R受到杆B端的压力为30N,由图像乙可知,此时R=3Ω。
由图甲可知,R与R0串联,电流表的示数为0.5A时,电路总电阻为
R0的阻值
(3)[3]水箱内水面高度h大于1cm时,随着水面的升高,圆柱体M收到的浮力变大,作用在杠杆A端受到的力变小,则压力传感器R受到杆B端的压力变小,由图像乙可知,R的阻值变大,总电阻变大,电流变小,即电流表的示数变小,由于R0不变,由可得R0两端的电压变小,则R两端的电压变大,即电压表示数变大,故应该选用图甲电路中的电压表显示水面高度。
[4]由题意可知,水面高度越大,压力传感器R受到杆B端的压力越小,R的阻值越大。当电压表的示数最大时,水面最高,当电压表的示数Umax=3V时,R0两端的电压
电路中的电流
则R接入电路的电阻
由图像乙可得R~F的函数式
则当R的电阻为12Ω时,F=7.5N,即压力传感器R受到杆B端的压力为7.5N,则杠杆A端的作用力
则圆柱体M受到的浮力为
圆柱体M排开水的体积
圆柱体M浸入水中的深度
该装置能显示水面的最大高度h最大
[5]在B端作用力不变的情况下,支点O向右移动,L2变小,L1变大,根据杠杆平衡条件可得,杠杆A端受到的作用力变小,则圆柱体M受到的浮力变大,则要增大该装置显示水面的最大高度h最大。
23.如图是一种测定油箱内油量的装置。竖直放置的均匀圆弧形电阻丝R长20cm,规格为1Ω/cm。滑片P与滑杆连接,滑杆可绕固定轴O转动,O是滑杆的中点,且与电阻丝R的中点在同一高度,滑杆的另一端通过轻质细杆连接一个浮子。油箱中的油量减少时,浮子随油面一起下降,带动滑杆使滑片向上移动,电流表的示数始终随之改变。
(1)油量逐渐减少,电阻两端的电压逐渐 。
(2)当油箱加满油时,滑片刚好位于R的下端,电流表指针指在最大刻度处,此时示数为0.6A;油面缓慢下降,当R接入电路的长度为4cm时,电流表示数为0.3A;油面继续缓慢下降到最低位置时(油箱底部还有少许油可忽略不计),滑片刚好位于R的上端。电源电压为 V。
(3)对(2)中的设计进行调整,在保证油箱加满油时,电流表指针仍指在最大刻度的前提下,只改变电阻和电源电压,就能实现还剩半箱油时,指针刚好指在电流表表盘刻度的中央。则电阻的阻值为 Ω。
【答案】(1)减小
(2)2.4
(3)10
【详解】(1)油箱中的油量减少时,浮子随油面一起下降,带动滑杆使滑片向上移动,则圆弧形电阻丝R接入电路中的电阻变大,电路中总电阻变大,根据欧姆定律可知,在电源电压一定时,电路中电流变小,再根据可知,电阻R0两端的电压减小。
(2)电路中R和R0串联,根据串联电路电压特点,电源电压
当油箱加满油时,滑片刚好位于R的下端,此时R接入电路中电阻为零,电路为R0的简单电路,电流表指针指在最大刻度处,示数为0.6A,则电源电压——①
油面缓慢下降,当R接入电路的长度为4cm时,电流表示数为0.3A,此时R接入电路的阻值
则电源电压——②
联立①②解得,
(3)只改变电阻R0和电源电压,还剩半箱油时,指针刚好指在电流表表盘刻度的中央,为0.3A。此时杠杆刚好水平平衡,滑片P接触电阻丝R的中点,即接入电路的长度为10cm,接入电路的电阻为
则电源电压——③
联立①③解得,。
24.“遥遥”生物小组培育的植株的生长环境温度不能超过30℃,并且在20~30℃之间需满足一定的湿度要求。“领先”科创小组为其设计的温、湿度报警触发电路如图甲所示。电源为特制的可调恒流电源(使所在电路中的电流恒等于“预先设定的电流”),完全相同的防水热敏电阻、的阻值随温度的变化规律如图乙所示。
(1)小组将“预先设定的电流”设置为后进行报警触发设置。
温度报警触发设置:30℃时两端电压为3.6V,将该电压设为温度报警触发值U,当两端实际电压时,触发温度报警。
湿度报警触发设置:用一端浸在水中的湿纱布敷在上。由于湿纱布中的水 ,使温度降低,导致两端电压与两端电压产生电压差。环境越干燥,与的温差越大,也越大,因此可用表示湿度状况。当时需要湿度报警,将时的电压差设为湿度报警触发值,记为。请计算 (写出必要的文字说明、表达式及最后结果)。
(2)现根据实际需要改变“预先设定的电流”,使装置在且湿度报警触发值比增大0.05V时触发湿度报警。重新调节后的温度报警触发值U为 V。
【答案】(1) 汽化吸热 0.75V
(2)2.4
【详解】(1)[1]由于湿纱布中的水汽化吸热,会使温度降低。
[2]由题意可得,当温度报警器刚好报警时,两端电压为3.6V,则的电阻为
此时的温度为30℃,则的温度为25℃时,湿度报警刚好触发,对应的电阻为
则此时两端的电压为
因此
(2)已知增大0.05V,则
已知,当时,则电阻增加量为
此时电流为
当的温度为30℃时,电阻为1800Ω,则电阻两端电压为
所以温度报警触发值为2.4V。
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