内容正文:
欧姆定律计算专题
1.如图所示,电源电压不变,定值电阻R1的阻值为30Ω,R2的阻值为20Ω,R1的支路电流为0.2A。求:
(1)电源电压是多少?
(2)R2的支路电流是多少?
(3)电流表的示数是多少?
2.如图所示电路中,电源电压保持不变,R1=10Ω,开关S闭合后,电压表V1的读数是5V,电压表V2的读数为15V.求:
(1)电流表A的读数?
(2)电源电压?
(3)电路的总电阻?
3.如图所示的电路,电源电压不变,电阻R1的阻值为15Ω,当开关S1闭合、S2断开时,电流表的示数为0.4A;当开关S1、S2均闭合时,电流表的示数为0.6A。求:
(1)电源电压。
(2)电阻R2的阻值。
4.如图所示的电路中,电阻R1的阻值为12Ω,S闭合后,电流表A1的示数为0.5A,电流表A的示数为0.8A。求:
(1)电源电压;
(2)电阻R2的阻值。
5.如图所示的电路中,电源电压保持不变,电阻器R2的阻值为15Ω。只闭合开关S时,电流表的示数为0.2A;开关S和S1均闭合时,电流表的示数为0.25A。求:
(1)开关S和S1均闭合时,电阻器R1的电流。
(2)电阻器R1的电阻。
6.如图所示电路,电源电压为3V,灯泡规格相同,闭合开关S1和S3时,电路电流I总1为0.3A。(灯丝电阻不变)
(1)只闭合S3时,电路电流I总2为多少?
(2)闭合S2和S3时,电路电流I总3为多少?
(3)只闭合S1时,电路电阻R总为多少?
7.如图所示的电路中,电阻R1的阻值为10Ω,电源电压不变。当S1、S2断开,S3闭合时,电流表的示数为0.3A;
(1)求:电源电压;
(2)S1断开,S2、S3闭合时,电流表的示数为0.8A。
求:通过R2的电流和R2的阻值。
8.如图所示,电源电压恒定,灯泡L标有“3V,0.5A”字样(忽略温度对灯丝电阻的影响),滑动变阻器R的最大阻值为20Ω。当S、S1、S2均闭合,滑动变阻器滑片移至a端时,灯泡正常发光,此时电流表示数为0.8A。求:
(1)电源电压;
(2)定值电阻R1的阻值;
(3)整个电路的最小电流。
9.如图是某坐位体前屈测量仪及其内部简化电路图,电流表示数的大小能够反映柔韧水平的高低。电源电压恒为5V,保护电阻R1的阻值为5Ω。一个同学测试时,电流表示数为0.2A,求:
(1)保护电阻R1两端的电压;
(2)R2连入电路的阻值。
10.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R0、R1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。
11.如图甲是一台放置在水平地面的智能体重秤,图乙是它的电路结构图,R0为阻值100Ω的定值电阻,秤盘下方的电阻R为压敏电阻,其阻值随人对秤盘压力的变化关系如图丙所示,已知电源电压为3V且保持不变(g取10N/kg)。求:
(1)当秤盘为空时,R的阻值;
(2)当秤盘为空时,求电路电流大小?
(3)某同学站在体重秤上时,电压表示数为2V,该同学的质量。
12.随着我国经济的发展,我国出现了越来越多的潜水爱好者。为了保障潜水员潜水时的安全,潜水时会佩戴如图甲所示的水压表和深度表。如图乙是一款深度表的简化电路图,电源电压U=4.5V且恒定不变,定值电阻R0=20Ω,Rp是压敏电阻,图丙是Rp的阻值随海水深度变化的图像,Rp允许通过的最大电流为0.24A。深度表由电压表(量程0~3V)改装。求:
(1)深度表在海面上时,电路中的电流为多少?
(2)电压表示数为1.8V时,潜水员下潜的深度为多少?
(3)在电路安全的情况下,该深度表能测量的最大深度为多少?
13.根据热敏电阻的阻值随温度的升高而减小的特性,人们研制了一种电子温度计,图甲是电子温度计的原理图。R0为定值电阻,Rt为热敏电阻,其阻值随温度变化的规律如图乙所示,已知电源电压为12V且保持不变。
(1)当环境温度是20℃时,电流表示数为0.4A,求此时热敏电阻Rt两端的电压。
(2)求R0的电阻值。
(3)若电流表量程为0~0.6A,求该温度计能测量的最高温度。
14.为反对浪费,响应“光盘行动”,小明为自助餐厅的餐桌设计了“光盘仪”:如图所示,载盘台下方装有压力传感器,当电路中的电流达到0.03A时,人一旦离开餐桌,会发出提示音,提醒食客盘内剩余食物的质量达到或超过规定值。已知电源电压为3V,定值电阻R0为50Ω,空餐盘质量为100g,传感器R1的阻值随载盘台所载质量变化的关系如下表所示。求:
载盘台所载质量m/g
100
110
120
130
140
150
160
传感器R1/Ω
100
90
80
70
60
50
40
(1)当载盘台上只有一个空餐盘时,电路中的电流是多少?
(2)当餐盘和食物的质量是130g时,传感器R1两端的电压是多少?
(3)当盘内食物剩余的质量达到多少克,会发出提示音?
15.如图甲所示为一款市面常见的体重秤,其体重测量部分的原理简化图如图乙所示,由压敏电阻R(其阻值随所受压力F变化的关系如图丙所示)、电流表改装成的数字式仪表P(电阻可忽略不计)、滑动变阻器R0(0~100Ω)、电池等组成。踏板部分的质量忽略不计,电源电压为6V。当被测者站上体重秤后数字式仪表显示被测者体重。
(1)当滑片在最右端,踏板上不站人时,压敏电阻R两端的电压为多少;
(2)当滑片在最右端,某被测者站在体重秤时,数字式仪表P的示数为24mA,此时被测者质量为多少kg?
(3)为了保证体重秤在测量0~100kg的人的体重时,仪表指针(或数字)能均匀变化,需要调整滑动变阻器R0的滑片位置。若测量的质量为100kg时,数字式仪表P刚好满偏(量程为30mA),则滑动变阻器接入电路的阻值应调为多少?
16.如图,电源电压恒定,R1、R2是定值电阻,R1=10Ω,滑动变阻器R3标有“20Ω 0.5A”字样。只闭合开关S1,电流表的示数为0.8A;再闭合开关S2、S3,电流表的示数变化了0.4A。求:
(1)电源电压;
(2)开关S1、S2、S3都闭合时,求R2的阻值;
(3)只闭合开关 S3,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。
17.为了参加全国青少年创新大赛,某同学运用所学电学知识,设计了一个电子身高测量仪,如图所示,其中定值电阻R1是保护电阻,电源电压恒为4.5V,R2的规格为“15Ω,0.5A”,电压表量程为0~3V,电流表量程为0~0.6A。
(1)调节滑片电压表示数2V时,电流表示数0.5A,R1的阻值多大?
(2)当所测身高达到最大值时,电路的总电阻是多少?
(3)当变阻器R2接入电路的阻值是6.25Ω时,电流表的示数为多少?
(4)为了保证电路中各元件安全工作,滑动变阻器接入电路的阻值范围是多少?
参考答案与试题解析
一.计算题(共17小题)
1.【解答】解:(1)闭合开关,两电阻并联,电流表测量干路电流。
根据并联电路的电压特点和欧姆定律可知,电源电压:
U=U2=U1=I1R1=0.2A×30Ω=6V,
(2)通过R2的电流I20.3A,
(3)根据并联电路的电流特点可知电流表的示数:
I=I1+I2=0.2A+0.3A=0.5A。
答:(1)电源电压是6V;
(2)R2的支路电流是0.3A;
(3)电流表的示数是电流表的示数为0.5A。
2.【解答】解:(1)在串联电路中,各处的电流是相同的,电路中的电流为:I0.5A;
(2)在串联电路中,电源电压等于各部分电压之和,所以电源电压为:U=5V+15V=20V;
(3)电路的总电阻为R40Ω。
答:(1)电流表A的读数为0.5A;(2)电源电压为20V;(3)电路的总电阻为40Ω。
3.【解答】解:(1)由图可知,当开关S1闭合、S2断开时,电路为R1的简单电路,电流表测电路中的电流。
由欧姆定律可得,电源电压为U=U1=I1R1=0.4A×15Ω=6V;
(2)当开关S1、S2均闭合时,两电阻并联,电流表测干路电流。
并联电路各支路互不影响,所以开关S2闭合时,通过R1的电流不变,
并联电路中干路电流等于各支路电流之和,
所以通过R2的电流为I2=I﹣I1=0.6A﹣0.4A=0.2A,
并联电路各支路两端的电压相等,即R2两端的电压为U2=U=6V,
根据欧姆定律可知,电阻R2的阻值为。
答:(1)电源电压为6V;
(2)电阻R2的阻值为30Ω。
4.【解答】解:由电路图知:两电阻并联,电流表A测干路电流,电流表A1测电阻R2所在支路电流;
(1)因为并联电路干路中的电流等于各支路电流之和,所以通过电阻R1的电流为:I1=I﹣I2=0.8A﹣0.5A=0.3A;
由于并联电路各支路两端的电压相等,所以R1两端的电压等于电源电压,由I得电源电压为:U=U1=I1R1=0.3A×12Ω=3.6V;
(2)根据并联电路电压的规律知电阻R2两端的电压为:U2=U1=3.6V,
由I得电阻R2的阻值为:R27.2Ω。
答:(1)电源电压为3.6V;
(2)电阻R2的阻值为7.2Ω。
5.【解答】解:(1)只闭合开关S,电路是关于R2的简单电路,电流表示数为0.2A;
S、S1都闭合时,两电阻并联,根据并联电路电流特点可得,通过R1的电流为:
I1=I﹣I2=0.25A﹣0.2A=0.05A,
(2)根据欧姆定律可知电源电压为:
U=IR2=0.2A×15Ω=3V;
电阻R1的阻值为:
R160Ω。
答:(1)开关S和S1均闭合时,电阻器R1的电流为0.05A。
(2)电阻器R1的电阻为60Ω。
6.【解答】解:(1)只闭合S3时与同时闭合S1和S3时电路结构一样,都是只有L2发光的基本电路,电路电流也一样,均为0.3A,即I总2=I总1=0.3A;
(2)闭合S2和S3时,两个灯泡并联,且灯泡规格相同,故电路电流I总3=2×I总2=2×0.3A=0.6A;
(3)由可得每个灯泡电阻为,只闭合S1时,两个灯泡串联,电路电阻R总=R1+R2=10Ω+10Ω=20Ω。
答:(1)只闭合S3时,电路电流I总2为0.3A;
(2)闭合S2和S3时,电路电流I总3为0.6A;
(3)只闭合S1时,电路电阻R总为20Ω。
7.【解答】解:(1)当S1、S2断开,S3闭合时,只有R1工作,电源电压为:U=U1=I1R1=0.3A×10Ω=3V;
(2)当S1断开,S2、S3闭合时,R1与R2并联,电源电压U=3V
①通过R1的电流不变根据并联电路电流规律,可得通过R2的电流为:I2=I﹣I1=0.8A﹣0.3A=0.5A;
②R2的阻值为:。
答:(1)电源电压为3V;
(2)通过R2的电流为0.5A,R2的阻值为6Ω。
8.【解答】解:(1)当S、S1、S2均闭合,滑动变阻器滑片移至a端时,滑动变阻器R接入电路的电阻为0,灯泡L与电阻R1并联,电流表测量干路电流。因为灯泡L正常发光,所以并联电路两端的电压等于灯泡的额定电压。因此,电源电压U=UL=3V;
(2)灯泡L与电阻R1并联,干路电流I=0.8A,
灯泡正常发光,通过灯泡的电流IL=0.5A,
根据并联电路的电流特点,通过电阻R1的电流为:I1=I﹣IL=0.8A﹣0.5A=0.3A,
定值电阻R1的阻值为:;
(3)要使整个电路的电流最小,根据欧姆定律,在电源电压U不变的情况下,电路的总电阻应最大。分析电路可知,当只闭合S和S1,断开S2,且滑动变阻器的滑片P移至b端时,滑动变阻器R的最大阻值与定值电阻R1串联,此时电路的总电阻最大。此时电路的最大总电阻为:R总max=Rmax+R1=20Ω+10Ω=30Ω,
整个电路的最小电流为:。
答:(1)电源电压为3V;
(2)定值电阻R1的阻值为10Ω;
(3)整个电路的最小电流为0.1A。
9.【解答】解:(1)由电路图可知,保护电阻R1与滑动变阻器R2串联,电流表测量电路中的总电流,
已知保护电阻R1的阻值和通过它的电流,根据欧姆定律得,保护电阻R1两端的电压:
U1=I•R1=0.2A×5Ω=1V;
(2)在串联电路中,总电压等于各部分电路两端电压之和,则R2两端的电压U2=U﹣U1=5V﹣1V=4V,
R2连入电路的阻值。
答:(1)保护电阻R1两端的电压是1V;
(2)R2连入电路的阻值是20Ω。
10.【解答】解:(1)由图甲可知,电阻R1和R0串联,电压表测量R0两端的电压U0,U0=3V,R0=20Ω时,电路中的电流为:
;
(2)当电压表示数U0'=2V时,电路中的电流为:
;
根据串联电路电压的特点可得此时热敏电阻R1两端的电压为:
U1=U﹣U′0=6V﹣2V=4V;
根据欧姆定律可得此时热敏电阻R1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R0、R1并联接在该电源上时,根据并联电路电压的特点可知,R0和R1两端的电压均等于电源电压U=6V。通过定值电阻R0的电流为:;
已知干路电流I总=0.6A,根据并联电路电流的特点可得通过热敏电阻R1的电流为:
;
根据欧姆定律可得此时热敏电阻R1的阻值为:
;
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℃。
答:(1)电路中的电流为0.15A;
(2)当电压表示数为2V时环境温度为20℃;
(3)当R0、R1并联接在该电源上时环境温度为40℃。
11.【解答】解:(1)当秤盘为空时,秤盘受到的压力为0N,如图丙所示,此时压敏电阻R=400Ω。
(2)由图乙可知,两个电阻串联,当秤盘为空时,电路电流大小为:I00.006A。
(3)由图乙可知,两个电阻串联,电压表测压敏电阻两端电压。
电压表示数为2 V,则定值电阻两端电压U0=U﹣U压=3V﹣2V=1V,
电路中电流为,
压敏电阻的阻值为,
由图丙可知,此时对应的压力F=600 N,
该同学质量。
答:(1)当秤盘为空时,R的阻值为400Ω;
(2)当秤盘为空时,电路电流大小为0.006A;
(3)某同学站在体重秤上时,电压表示数为2V,该同学的质量为60kg。
12.【解答】解:由图乙可知,该电路为R0和Rp的串联电路,电压表测R0两端的电压;
(1)由图丙可知h=0m时,RP0=40Ω。电路中定值电阻R0=20Ω,
故总电阻R=R0+RP0=20Ω+40Ω=60Ω,
此时电路中的电流为,
(2)电压表示数为1.8V时,则通过R0的电流,
根据串联电路的总电压等于各用电器两端的电压之和可得压敏电阻两端的电压为:
UP=U﹣U0=4.5V﹣1.8V=2.7V,
由于串联电路中电流处处相等,故根据I可得此时压敏电阻的阻值为:
,
查图丙可知,当RP=30Ω时,对应的潜水深度约为10m。
(3)潜水的深度越大,压敏电阻越小,电路中的总电阻越小,由欧姆定律,电路的电流越大,电压表示数越大,
根据电压表选用的量程为0~3V,则定值电阻两端的电压为3V时,潜水深度达到最大。
根据串联电路的总电压等于各用电器两端的电压之和可得,压敏电阻的电压最小为:
UP小=U﹣U0′=4.5V﹣3V=1.5V,
此时电路中的电流为,
由于此电流小于Rp允许通过的最大电流0.24A。
故在电路安全的情况下,最大电流为0.15A,此时压敏电阻允许接入电路的阻值最小,
根据I可得最小阻值为:,
由图丙可见,该深度表可测量的最大深度为60m。
答:(1)深度表在海面上时,电路中的电流为0.075A;
(2)电压表示数为1.8V时,潜水员下潜的深度为10 m;
(3)在电路安全的情况下,该深度表能测量的最大深度为60m。
13.【解答】解:(1)闭合开关,定值电阻和热敏电阻串联,电流表测量电路电流。当环境温度是20℃时,由图乙可知,热敏电阻的阻值为20Ω,此时热敏电阻Rt两端的电压Ut=IRt=0.4A×20Ω=8V
(2)电路中电流为0.4A时,根据欧姆定律可知总电阻
根据电阻串联的特点可知定值电阻R0=R﹣Rt=30Ω﹣20Ω=10Ω
(3)若电流表量程为0~0.6A,则电路最大电流为0.6A,此时总电阻
根据电阻串联的特点可知热敏电阻的阻值Rt'=R′﹣R0=20Ω﹣10Ω=10Ω
由图乙可读出,该温度计所能测量的最高温度约为60℃。
答:(1)当环境温度是20℃时,热敏电阻Rt两端的电压是8V。
(2)R0的电阻值是10Ω。
(3)若电流表量程为0~0.6A,该温度计能测量的最高温度60℃。
14.【解答】解:(1)闭合开关后,传感器和提示器串联。空餐盘质量为100g,当载盘台空载时,根据表中数据可知,传感器的电阻为100Ω,此时电路中的电流I0.02A;
(2)当餐盘和食物的质量是130g时,根据表中数据可知,传感器的电阻为70Ω,
串联总电阻为:R总=R1+R0=70Ω+50Ω=120Ω,
电路中各处电流相等,则0.025A,
传感器R1两端的电压为:U1=I1R1=0.025A×70Ω=1.75V;
(3)当电路中的电流达到0.03A时,会发出提示音,此时电器中的总电阻为:R总′100Ω,
传感器R1的电阻为:R1′=R总′﹣R0=100Ω﹣50Ω=50Ω,由表中数据可知,此时盘内剩余食物的质量是50g。
答:(1)根据表中数据,当载盘台空载时,电路所消耗的功率是0.06W;(2)当餐盘和食物的质量是130g时,传感器R1两端的电压是1.75V;
(3)当电路中的电流达到0.03A时,提示器会发出提示音,此时盘内剩余食物的质量是50克;
15.【解答】解:由图乙可知,滑动变阻器R0与压敏电阻串联,P是电流表,测量电路中的电流;
(1)当滑片在最右端时,R0=100Ω,当踏板上不站人时,压力为0,由图丙可知,R=300Ω,根据串联电路的电阻特点,电路的总电阻为R总=R+R0=300Ω+100Ω=400Ω;
根据欧姆定律,电路中的电流为;
压敏电阻R两端的电压为UR=IR=0.015A×300Ω=4.5V;
(2)当滑片在最右端时,滑动变阻器接入电路的阻值最大,为R0=100Ω,此时电路中的电流I′=24mA=24×10﹣3A;
根据欧姆定律,电路的总电阻为R'总250Ω;
根据串联电路的电阻特点,此时压敏电阻的阻值为R'=R'总﹣R0=250Ω﹣100Ω=150Ω;
由图丙可知,当R′=150Ω时,压敏电阻受到的压力F′=1000N,因为体重秤水平放置,所以被测者的体重G=F′=1000N;
则被测者的质量为;
(3)当测量的质量为mmax=100kg时,被测者的体重为Gmax=mmaxg=100kg×10N/kg=1000N
此时压敏电阻受到的压力Fmax=Gmax=1000N
由图丙可知,当Fmax=1000N时,压敏电阻的阻值R′=150Ω;
此时电流表示数达到满偏值,根据欧姆定律,电路的总电阻为R''总200Ω;此时滑动变阻器的电阻R'0=R''总﹣R'=200Ω﹣150Ω=50Ω;
答:(1)当滑片在最右端,踏板上不站人时,压敏电阻R两端的电压为4.5V;
(2)当滑片在最右端,某被测者站在体重秤时,数字式仪表P的示数为24mA,此时被测者质量为100kg;
(3)滑动变阻器接入电路的阻值应调为50Ω。
16.【解答】解:(1)只闭合开关S1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=U1=I1R1=0.8A×10Ω=8V;
(2)当S1、S2、S3均闭合时,R1和R2并联,电流表测干路电流,因为并联电路支路间互不影响,所以通过R1的电流不变,电流表变化的示数等于R2通过的电流:I2=0.4A,且U=U1=U2=8V,
所以由欧姆定律可得,R2的阻值:R220Ω;
(3)只闭合开关S3时,R1和R3串联,电流表测电路中的电流,
由滑动变阻器的铭牌可知,电路中的最大电流为I大=0.5A,此时R1两端的电压最大,
则U1大=I大R1=0.5A×10Ω=5V,
R3两端的最小电压:U3小=U﹣U1大=8V﹣5V=3V,
则R3允许连入电路的最小阻值:R3小6Ω,
所以只闭合开关 S3,移动变阻器滑片,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为6Ω~20Ω。
答:(1)电源电压为8V;
(2)开关S1、S2、S3都闭合时,R2的阻值为20Ω;
(3)只闭合开关 S3,移动变阻器滑片,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为6Ω~20Ω。
17.【解答】解:(1)R1和R2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,
串联电路总电压等于各部分电压之和,调节滑片电压表示数2V时,此时定值电阻两端的电压:U1=U﹣U2=4.5V﹣2V=2.5V,
根据欧姆定律可得R1的阻值:R15Ω;
(2)被测身高增加时,滑动变阻器接入电路的长度增加,滑动变阻器接入电路的阻值变大,根据串联分压原理可知电压表示数增大,
当所测身高达到最大值时,电压表示数达到最大值3V,此时定值电阻两端的电压:U1′=U﹣UV=4.5V﹣3V=1.5V,
串联电路各处电流都相等,则,即,解得R2=10Ω,
串联电路总电阻等于各部分电阻之和,则电路总电阻:R=R1+R2=5Ω+10Ω=15Ω;
(3)当变阻器R2接入电路的阻值是6.25Ω时电路中总电阻R′=R′2+R1=6.25Ω+5Ω=11.25Ω,
由欧姆定律可得电路中电流I20.4A,
即电流表示数为0.4A;
(4)R2的规格为“15Ω 0.5A”,电压表量程为0~3V,电流表量程为0~0.6A,为了保证电路中各元件安全工作,电路中的最大电流为0.5A,
此时的总电阻R″9Ω,
变阻器接入电路的最小电阻R2小=R″﹣R1=9Ω﹣5Ω=4Ω,
所以变阻器接入电路的阻值范围是4Ω~10Ω。
答:(1)调节滑片电压表示数2V时,电流表示数0.5A,R1的阻值为5Ω;
(2)当所测身高达到最大值时,电路的总电阻是15Ω;
(3)当变阻器R2接入电路的阻值是6.25Ω时,电流表的示数为0.4A;
(4)为了保证电路中各元件安全工作,滑动变阻器接入电路的阻值范围是4Ω~10Ω。
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