2020-2021全国备战中考物理欧姆定律的计算问题的综合备战中考真题分类汇总含详细答案
一、欧姆定律的计算问题难题易错题
1.如图所示电路中,电源电压U =6V 不变,R 1为滑动变阻器,R 2为定值电阻,开关S 闭合后,当滑片P 在变阻器的a 、b 两端之间滑动的过程中,电流表的示数在1.2A~0.4A 之间变化,则下列结论正确的是( )
A .R 2=10Ω
B .R 1的最大电阻为5Ω
C .电压表的最大示数为4.8V
D .电阻R 2的电功率变化范围是0.8W 至
7.2W 【答案】D 【解析】 【分析】
当滑片位于a 端时,滑动变阻器接入电路的电阻最大,R 1、R 2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,电路中的电阻最大,根据欧姆定律可知电路中的电流最小以及滑动变阻器的最大电阻,根据串联电路的分压特点可知电压表的示数最大,根据串联电路的电压特点和欧姆定律表示出电源的电压;当滑片位于b 端时,电路为R 2的简单电路,此时电路中的电流最大,根据欧姆定律表示出电源的电压,因电源的电压不变建立等式即可求出R 2的阻值,进一步得出电源电压;再根据2P I R =求出电阻R 2的电功率变化范围。 【详解】
ABC .当滑片位于a 端时,R 1、R 2串联,电路中的电流最小即I =0.4A ,电压表的示数最大U 1=4V ,由U
I R
=
可知,R 1的最大电阻 114V 10Ω0.4A
U R I =
== 则电源的电压
1224V 0.4A U U IR R =+=+?-------①
当滑片位于b 端时,电路为R 2的简单电路,此时电路中的电流最大,即 1.2A I '=,则电源的电压
221.2A U I R R ='=?-------②
因为电源的电压不变,联立①②可得:R 2=5Ω,U =6V ,故ABC 错误; D .电阻R 2消耗的最大电功率
()2
22max 2 1.2A 5Ω7.2W P I R ='=?=
电阻R 2消耗的最小电功率
()2
22min 20.4A 5Ω0.8W P I R ==?=
故电阻R 2的电功率变化范围是0.8~7.2W ,故D 正确。 故选D 。
2.如图所示电路图,把端点A 、B 接在电压U 不变的电源两端,只闭合开关S 1,电压表的示数为U 1,电流表A 1的示数为I 1;把端点C 、D 接同一电源两端,只闭合开关S 2,电压表的示数为U 2,电流表A 2的示数为I 2;把端点A 、D 接同一电源两端,只闭合开关S 1,电压表的示数为U 3,电流表A 1的示数为I 3;把端点B 、C 接同一电源两端,只闭合开关S 2,电压表的示数为U 4,电流表的示数为I 4。己知:R 1=R 3=12Ω,U 1=8V ,U 1∶U 3=4∶3,I 3:I 4=3∶5。下列说法正确的是( )
A .电源电压为30V
B .把端点B 、
C 接同一电源两端,闭合开关S 1、S 2,总电阻R =2.4Ω C .定值电阻R 2=3Ω
D .把端点B 、C 接同一电源两端,只闭合开关S 1,总功率P =300W 【答案】BC 【解析】 【分析】 【详解】
AC .把端点A 、B 接在电源两端,只闭合开关S 1,电阻R 1与R 2串联,电压表测量R 2两端电压,U 1∶U 3=4∶3,则
U =I 1(R 1+R 2) U 1=I 1R 2=8V U 3=6V
把端点A 、D 接在电源两端,只闭合开关S 1,电阻R 2与R 4串联,电压表测量R 2两端电压,则
U =I 3(R 1+R 2+R 4) U 3=I 3R 2=6V
可得
I 1:I 3=4:3
把端点B 、C 接同一电源两端,只闭合开关S 2,电路中只有电阻R 3,电压表测量R 3两端电压,为电源电压,则
U 4=I 4R 3=U
即
I 1(R 1+R 2)=I 3(R 1+R 2+R 4)=I 4R 3
将R 1=R 3=12Ω,I 3:I 4=3∶5代入可得
R2=3Ω,R4=5Ω
代回上述各式得
I3=2A,U=40V
故A错误、C正确;
B.把端点B、C接同一电源两端,闭合开关S1、S2,电阻R2与R3并联,可得总电阻为
23 23
3Ω12Ω
2.4Ω3Ω12Ω
R R R
R R ?
===
++
故B正确;
D.把端点B、C接同一电源两端,只闭合开关S1,电路中只有电阻R2,可得总功率为
2 240V40V
533.3W 3Ω
U P
R ?
===
故D错误。
故选BC。
3.如图,R1为定值电阻,滑动变阻器R2的最大阻值为20Ω,电源电压保持不变。闭合开关后,将滑动变阻器的滑片从最左端滑到最右端的过程中,电压表V1的示数从10V变化到20V,电压表V2的示数从14V变化到34V,则下列说法中正确的是()
A.电源电压为34V B.电阻R1的阻值为12Ω
C.电路中最小电流为1A D.灯L的阻值始终是4Ω
【答案】AC
【解析】
【分析】
【详解】
由图可知灯泡L、定值电阻R1与滑动变阻器R2串联,电压表V1测定值电阻R1两端的电压,电压表V2测灯泡L与定值电阻R1两端的电压,所以灯泡两端电压等于电压表V2的示数减去电压表V1的示数。
A.当滑动变阻器的滑片处于最右端时,此时滑动变阻器没有接入电路,电压表V2的示数即为电源电压是34V,故A项正确;
BC.当滑动变阻器的滑片处于最左端时,此时滑动变阻器以最大阻值20Ω接入电路,此时通过电路电流最小,电压表V1的示数是10V,电压表V2的示数是14V,根据串联分压的特点可知滑动变阻器两端分得的电压为
R 2234V 14V 20V U U U =-=-=
由U
I R
=
可得通过电路最小电流 R 2220V
1A 20Ω
U I R =
==小 由U
I R
=
可得定值电阻R 1的阻值 1110V 10Ω1A
U R I =
==小 故B 项错误,C 项正确;
D .当滑动变阻器的滑片处于最左端时,此时滑动变阻器以最大阻值20Ω接入电路,此时通过电路电流最小为1A ,电压表V 1的示数是10V ,电压表V 2的示数是14V ,则灯泡两端电压为
L 2114V 10V 4V U U U =-=-=
由U
I R
=
可得此时灯泡L 的电阻 L L 4V
4Ω1A
U R I =
==小 当滑动变阻器的滑片处于最右端时,此时滑动变阻器没有接入电路,此时通过电路电流最大,电压表V 1的示数是20V ,电压表V 2的示数是34V ,则灯泡两端电压为
L 2134V 20V 14V U U U '''=-=-=
由U
I R
=
可得此时电路电流 1120V 2A 10Ω
U I R '===大
则由U
I R
=
可得此时灯泡L 的电阻 L L 14V 7Ω2A
U R I ''===大
电路通过电流最大、最小时灯泡L 的阻值不同,故D 项错误。 故选AC 。
4.如下图甲的电路中,闭合开关S 后,电压表的示数为2V ,两个电流表的指针偏转至表盘的同一位置,则( )
A.L1中的电流为0.2安
B.L1、L2中的电流之比I1∶I2=4∶1
C.电路的总电阻是10欧
D.L1、L2消耗的电功率之比P1∶P2=4∶1
【答案】BD
【解析】
【分析】
【详解】
由图可知:开关闭合后,两灯泡并联,一个电流表测量的是总电流,一个电流表测量的是灯泡L2电流,电压表测量测量灯泡L2两端的电压;
A.根据并联电路干路电流等于各支路电流之和可知:测量总电流的电流表量程是0~3A,所以电流表的示数为1A;则电路总电流I=1A;测量灯泡L2电流的量程是0~0.6A,所以电流表示数为0.2A,也就是电灯L2中的电流I2=0.2A,所以L1的电流为
121A-0.2A=0.8A
I I I
=-=故A不符合题意;
B.通过两只灯泡的电流之比为
1 20.8A4
= 0.2A1
I
I
=故B符合题意;
C.由于两灯泡并联,则U=U2=2V,根据
U
I
R
=可得
2V
=2Ω
1A
U
R
I
==故C不符合题意;
D.两灯泡消耗的电功率之比
111 2224 1
P UI I
P UI I
===故D符合题意。
故选BD。
5.如图所示电路,电源电压不变,闭合开关S ,当滑片P 置于变阻器的B 端时,电压表的示数为6V ,在10s 内定值电阻1R 产生的热量为36J ;当滑片P 置于变阻器的中点时,电压表的示数变化了2V 。下列结果正确的是( )
A .1R 先后两次消耗的电功率之比为9∶16
B .滑动变阻器2R 的最大阻值为10Ω
C .电源电压为12V
D .1R 的阻值为10Ω 【答案】ABCD 【解析】 【分析】 【详解】
由电路分析可知,定值电阻R 1与滑动变阻器R 2串联,电压表测R 2两端的电压,因串联电路中各处的电流相等,所以当滑片滑到B 端时,电路中电流为
1122
6V U I R R =
= 因串联电路中总电压等于各分电压之和,则电源电压为
11112
6V
6V U I R U R R =+=
?+ 当滑片滑到中点时,R 2接入电路的电阻变小,电压表示数应减小,即滑片滑到中点时,滑动变阻器两端电压为
216V 2V 4V U U U =-?=-=
此时电路中的电流为
2222222224V 8V
2
U U I R R R R ?=
=== 则电源电压为
21212
8V
4V U I R U R R =+=
?+ 因电源的电压不变,则
1122
6V 8V 6V 4V R R R R ?+=?+ 解得:R 1=R 2,则电源的电压为
1111121
6V 6V 6V 6V 12V U I R U R R R R =
+=
?+=?+= 当滑片滑到B 点时,R 1两端电压为
3112V 6V 6V U U U =-=-=
由2
U Q t R
=可得,R 1的阻值为 22
31(6V)10s 10Ω36J
U R t Q ==?=
因R 1=R 2,故R 2的最大阻值为10Ω,滑片在B 点时和滑片在中点时,电路中的电流之比为
1222
6V 38V 4
I R I R == R 1先后两次消耗的电功率之比为
2221
1112221239()416
P I R I P I R I ====() 故选ABCD 。
6.如图,电阻丝R 1、R 2的材料和长度均相同,阻值R 1∶R 2=2∶1,甲、乙为电表(电流表或电压表),开关S 处于闭合状态,R 1、R 2均接入电路中。以下说法中,正确的有:( )
A .R 1的横截面积比R 2的大
B .甲为电流表,乙为电压表
C .R 1、R 2上的电压之比为2∶1
D .R 1、R 2中的电流之比为1∶2
【答案】BD 【解析】 【分析】 【详解】
A .导体的电阻跟导体的横截面积有关,长度相同的同种材料的导体,横截面积越大,电阻越小。因为电阻丝R 1、R 2的材料和长度均相同,阻值R 1∶R 2=2∶1,所以R 1的横截面积比R 2的小,故A 错误;
B .若甲为电流表,乙为电压表,开关S 处于闭合状态时,R 1、R 2并联接入电路中,甲测通过R 1的电流,乙测电源电压,故B 正确;
C .因为R 1、R 2并联,故R 1、R 2上的电压之比为1∶1,故C 错误;
D .因为R 1、R 2并联,根据欧姆定律,R 1、R 2中的电流之比
122112
12U U
I I R R R R =
==∶∶∶∶ 故D 正确。 故选BD 。
7.如图所示,电源电压为3V ,闭合开关S ,电压表的示数为2V ,忽略温度对灯丝电阻的影响。则( )
A .通过灯泡L 1的电流比L 2的电流大
B .灯泡L 1两端的电压是1V
C .灯泡L 1和L 2的电阻之比是2∶1
D .若灯泡L 2灯丝烧断,电压表示数为零 【答案】CD 【解析】 【分析】 【详解】
A .从图中可以看到,这是一个串联电路,串联电路电流处处相等,所以通过灯泡L 1的电流和L 2的电流一样大,A 项不合题意;
B .从图中可以看到,电压表测的是灯泡L 1的电压,电压表的示数是2V ,那么灯泡L 1两端的电压是2V ,B 项不合题意;
C .根据串联电路的电压规律可知,灯泡L 2两端的电压是
21-3V -2V 1V U U U ===
那么灯泡L 1和L 2的电阻之比是
12
1212:::2V :1V 2:1U U R R U U I I
=
=== 灯泡L 1和L 2的电阻之比是2∶1,选项C 符合题意;
D .若灯泡L 2灯丝烧断,那么没有电流流过L 2,也没有电流流过电压表,电压表示数为零,选项D 符合题意。 故选CD 。
8.如图所示,电源电压为5V ,灯泡标有“3V 、1.5W ”字样,滑动变阻器R 的规格为“30Ω1A ”,定值电阻010ΩR =,电压表量程“0~3V ”,电流表量程为
“0~0.6A ”。在电路安全的情况下,下列判断错误的是(不计温度对灯丝电阻的影响)( )
A .灯泡L 正常发光时的电阻为6Ω
B .闭合开关1S S 、,断开开关2S 时,滑动变阻器R 允许接入电路的阻值范围是4~15Ω
C .闭合开关2S S 、,断开开关1S 时,该电路的最大电功率是0.625W
D .闭合开关2S S 、,断开开关1S 时,1min 定值电阻0R 消耗的电能最多是150J 【答案】BC 【解析】 【分析】 【详解】
A .由2
U P UI R
==可得,灯泡正常发光时的电阻
()2
2L L L 3V 6Ω1.5W
U R P === 故A 正确,不符合题意;
B .闭合开关1S S 、,断开开关2S 时,滑动变阻器R 与灯泡L 串联,电压表测R 两端的电压,电流表测电路中的电流,灯泡正常发光时的电流
L L L 3V
=0.5A 6Ω
U I R =
= 因串联电路中各处的电流相等,且电流表量程为0~0.6A ,所以,电路中的最大电流I 大=0.5A ,此时滑动变阻器接入电路中的电阻最小,此时电路的总电阻
5V =10Ω0.5A
U R I =
=总大 因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,所以,变阻器接入电路中的最小阻值
L 10Ω-6Ω=4ΩR R R =-=小总
当电压表的示数U R =3V 时,电路中的电流最小,变阻器接入电路中的电阻最大,因串联电路中总电压等于各分电压之和,所以,此时灯泡两端电压
L R 5V-3V=2V U U U '=-=
此时电路中的电流
L R
L U U I R R '=
=小大
即
2V3V
6ΩR
=
大
解得:R大=9Ω,所以,滑动变阻器的取值范围是4Ω~9Ω,故B错误,符合题意;
C.闭合开关2
S S
、,断开开关
1
S时,滑动变阻器R与R0串联,电压表测R两端的电压,电流表测电路中的电流,滑动变阻器的滑片移到最左端时,电路中的功率最大,最大功率为
22
(5V)
==2.5W
10Ω
U
P
R
=
大
故C错误,符合题意;
D.由C可知,定值电阻R0的最大功率是2.5W,1min定值电阻R0消耗的电能最多是
= 2.5W60s150J
W P t=?=
大大
故D正确,不符合题意。
故选BC。
9.学校的科技小组设计了一种自动计数器,可以自动记录跳绳的次数,其简化电路如图甲所示。其中R1是光敏元件,每当绳子挡住了射向R1的红外线时,R1的电阻会变大,这时自动计数器会计数一次。R2是定值电阻,信号处理系统能记录AB间每时刻的电压。已知电源电压为12 V,某时段AB间的电压随时间变化的图像如图乙所示,则下列说法正确的是
A.AB两端电压为2 V时,跳绳自动计数器会计数一次
B.绳子挡住了射向R1的红外线时,R1和R2的阻值相等
C.绳子没有挡住射向R1的红外线时,R1的阻值是R2的3倍
D.绳子挡住了射向R1的红外线时,R1的阻值是R2的5倍
【答案】AD
【解析】
【分析】
【详解】
A.由题知,当射向R1的激光被挡时,R1阻值变大,根据串联电路的分压原理知,R1分得电压增大,R2分得电压减小,由图乙知,此时U2=U AB=2V,因为R1的电阻变大,自动计数
器会计数一次,即AB 间电压为2V 计数一次,故A 项正确; B .由串联分压的特点可知
1211
2222
U U U IR R U
U IR R -===, 即
1212V-2V 5
=2V 1
R R =, 所以R 1=5R 2,故B 项错误;
C .当射向R 1的激光没有被挡时,R 1阻值变小,R 1分得电压减小,R 2分得电压增大,由图乙知,此时
U 2'=U AB '=6V ,
由串联电路的分压原理有:
121122
22U U U I R R I R R U U ''''-===''',
即
1212V-6V 1
=6V 1
R R '=, 所以12R R '=,故C 项错误;
D .结合BC 项,115R R '=,即绳子挡住了射向R 1的红外线时,R 1的阻值是R 2的5倍,故D 项正确。
10.某同学做“调节灯泡亮度”的实验,电路图如图所示,电源电压恒定为4.5V ,电压表量程为“0-3V ”,电流表量程为“0-0.6A ”,滑动变阻器标有“20Ω 1A ”,灯泡标有“3V 1.5W ”字样(忽略灯丝电阻受温度的影响),为保证电路安全,小灯泡两端电压不超过额定电压,两电表的示数均不超过所选量程。则以下判断不正确的是( )
A .变阻器滑片向右滑动时,电压表示数变大,电流表示数变小
B .灯泡正常发光时,滑动变阻器连入电路的阻值为3Ω
C .当电压表示数为3V 时,电路消耗的总功率最大
D .当滑动变阻器连入电路的阻值为9Ω时,灯泡的功率为0.54W 【答案】C 【解析】 【分析】
【详解】
电路为串联电路,电压表测滑动变阻器两端电压,电流表测电路电流。
A .变阻器滑片向右滑动时,滑动变阻器接入阻值变大,由欧姆定律以及串联分压的特点可知滑动变阻器两端电压变大,即电压表示数变大,通过电路电流变小,即电流表示数变小,故A 正确,不符合题意;
B .灯泡正常发光时,由P=UI 可得电路电流为
L L L 1.5W 0.5A 3V
P I I U ==
== 根据串联分压可知此时滑动变阻器两端电压为
L 4.5V 3V 1.5V U U U =-=-=滑
由U
I R
=
可得滑动变阻器接入阻值 1.5V
3Ω0.5A
U R I =
==滑滑 故B 正确,不符合题意;
C .根据P=UI 可知,要想电路消耗的总功率最大,则电路电流应该最大,考虑电路安全,
电路最大电流应该为0.6A ,由2
U P R
=可得灯泡的阻值
()3
2L L L 3V 6Ω1.5W
U R P === 此时由U
I R
=
可得灯泡两端电压 L L 0.6A 6Ω 3.6V U I R ''==?=
根据串联分压可知此时滑动变阻器两端电压为
L 4.5V 3.6V 0.9V U U U ''=-=-=滑
即电压表示数为0.9V 时,电路消耗的总功率最大,故C 错误,符合题意; D .当滑动变阻器连入电路的阻值为9Ω时,电路总电阻
9Ω6Ω15ΩR =+=
此时电路电流
4.5V 0.3A 15Ω
U I R ''=
== 由U
I R
=
可得灯泡两端电压 L L 0.3A 6Ω 1.8V U I R ''''==?=
则灯泡的功率
L L 0.3A 1.8V 0.54W P I U '''''==?=
故D 正确,不符合题意。 故选C 。
11.某同学在做“调节灯泡亮度”的电学实验时,电路如图所示,电调电压恒为4.5V ,电压表量程“0~3V”,滑动变阻器规格“20Ω 1A”,灯泡L 标有“2.5V 1.25W”字样(忽略灯丝电阻变化),在保证电路安全的情况下,下列判断正确的是( )
A .电路中电流变化的范围是0A ~0.5A
B .滑动变阻阻值变化的范围是2.5Ω~10Ω
C .灯泡的最小功率是0.45 W
D .该电路的最大功率是1.25W 【答案】C 【解析】 【详解】
AB .当灯泡的电压最大时,即L 2.5V U =,此时电路中的电流大小为
L L L 1.25W 0.5A 2.5V
P I U =
== 这个电流值没有超过滑动变阻器的最大电流,滑动变阻器两端电压是
R L - 4.5V -2.5V 2.0V U U U ===
这个电压大小也没有超过电压表的量程,此时滑动变阻器接入电路中的电阻值大小为
R R 2.0V
4Ω0.5A
U R I =
== 这个阻值大小也没有超过滑动变阻器的最大阻值,故电路中的电流最大是0.5A ; 由题意可知,滑动变阻器两端的电压最大只能是3V ,此时灯泡的电压是1.5V ,电路中的电流大小为
L L L 1.5V
0.3A 5Ω
U I I R ==
== 这个电流大小没有超过滑动变阻器的最大电流,滑动变阻器接入电路中的阻值大小为
R R 3V 10Ω0.3A
U R I =
== 这个阻值大小也在滑动变阻器阻值范围之内,所以电路中的电流大小最小可以为0.3A ,综上所述,电路中电流变化的范图是0.3A ~0.5A ,滑动变阻阻值变化的范围是4Ω~10Ω,A
错误、B 错误;
C .当灯泡的功率最小时,电路中的电流大小最小,即L 0.3A I =,灯泡的最小功率是
()2
2
L L L 0.3A 5Ω0.45W P I R ==?=
C 正确;
D .该电路的电流最大时,根据P UI =,电路中的功率最大,大小为
4.5V 0.5A 2.25W P UI ==?=
D 错误。
12.如图所示电路,当S 闭合后,电压表1V 的示数为4V ,电压表2V 的示数为6V ,电流表A 的示数为1A ,将R 1、R 2对换位置后,1V 、2V 、A 三只表的示数均不变,则( )
A .通过三只电阻R 1、R 2、R 3的电流之和是1A
B . R 1的电阻值是2Ω
C .电源电压 =10V U
D . R 2两端的电压为3V 【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】
A .由电路图知,三个电阻串联,所以串联电路中电流处处相等,故A 不符合题意;
B .由题意可得,电压表1V 测R 1、R 2的总电阻,电压表2V 测R 2、R 3的总电阻,故
1124V
4Ω1A
U R R I +=
== 2236V
6Ω1A
U R R I +=
== 将R 1和R 2对换位置后,电流表、电压表示数均不变,说明
12R R =
则
122ΩR R ==
34ΩR =
故B 符合题意; C .电源电压
()1231A (2Ω2Ω4Ω)8V U IR I R R R ==++=?++=
故C 不符合题意; D .R 2两端的电压
221A 2Ω2V U IR ==?=
故D 不符合题意。 故选B 。
13.某同学在做“调节灯泡亮度”的电学实验时,电路如图所示。电源电压恒为 4.5V ,电压表量程“0~3V ”,滑动变阻器规格“20Ω 1A ”,灯泡L 标有“3V 1.5W ”字样(忽略灯丝电阻变化)。在不损坏电路元件的情况下,下列判断正确的是( )
A .滑动变阻器两端的最大电压是3V
B .该电路的最大总功率是4.5W
C .电路中电流变化的范围是0.173A~0.5A
D .滑动变阻器阻值变化的范围是3Ω~10Ω 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】 A .灯泡L 的电阻
()2
2
L
L L 3V 6Ω1.5W
U R P ===
当滑动变阻器接入电路的电阻最大时,其两端的电压最大,设这个电压大小U 滑,根据欧姆定律可知
4.5V -6Ω20Ω
U U I =
=滑滑
解得 3.5V U ≈滑,A 错误; B .由题意可知,灯泡L 的额定电流
L L L 1.5W 0.5A 3V
P I U =
== 可知道电路中的最大电流只能是0.5A ,不能再大了,当电流是0.5A 时,电路的总电阻
4.5V
9Ω0.5A
R =
=总 这种情况符合题意,所以该电路的最大总功率
max 4.5V 0.5A 2.25W P UI ==?=
该电路的最大总功率是2.25W ,B 错误;
C .当滑动变阻器接入电路的电阻最大时,电路的电流最小,其电流值
min 4.5V
0.173A 6Ω20Ω
I =
≈+
电压表的示数
min L 0.173A 6Ω 1.038V U I R ==?=电压
这个电压值没有超过电压表的量程,电路是安全的,所以电路中的最小电流可以是0.173A ,由上述可知,电路中电流变化的范围是0.173A~0.5A ,C 正确;
D .由上述可知,电路中的电流最小时,滑动变阻器接入电路的阻值是20Ω;电路中的电流最大时,滑动变阻器接入电路的阻值是
L -9Ω-6Ω=3ΩR R R ==滑总
那么滑动变阻器阻值变化的范围是3Ω~20Ω,D 错误。 故选C 。
14.一灯泡标有“6V 6W ”字样,其工作时I U -图像如图甲所示。将小灯泡和标有“10Ω 1A ”字样的滑动变阻器连接在图乙所示的电路中,电源电压恒定不变。当滑片P 最左端时,小灯泡恰好正常发光,电流表量程为0~3A ,电压表量程为0~3V 。闭合开关,在移动滑动变阻器滑片的过程中,为保证电路安全,下列说法正确的是( )
①小灯泡的最小功率为0.75W ②滑动变阻器的阻值变化范围是0~4Ω ③电流表的变化范围是0.5A ~1A ④电路的总功率变化范围4.5W ~6W A .只有②④ B .只有①②④
C .只有①③
D .只有③④
【答案】A 【解析】 【分析】 【详解】
①②灯泡标有“6V 6W”字样,表示灯的额定电压为6V ,额定功率为6W ,由图乙知,变阻器与灯串联,电压表测变阻器两端的电压,电流表测整个电路的电流,当滑片P 在最左端时,变阻器被短路,电路中只有灯接入,小灯泡恰好正常发光,故电源电压为6V ;电压表的量程为0~3V ,则变阻器两端的电压最大为3V ,由串联电路分压的规律知,灯的最小电
压为
Lmin R max 6V3V3V
U U U
=-=-=由图甲知,此时通过灯的最小电流为
Lmin 0.75A
I=则灯的最小功率为
Lmin Lmin Lmin 3V0.75A 2.25W
P U I
==?=故①错误;
由欧姆定律可得,变阻器接入电路的最大阻值为
Rmax
max
Lmin
3V
4Ω
0.75A
U
R
I
===
则滑动变阻器的阻值变化范围是0~4Ω,故②正确;
③由上述分析知,电路中最小的为0.75A,当灯正常发光时,由图甲知,电路中的最大电流为1A,则电流表的变化范围是0.75A~1A,故③错误;
④根据P UI
=可得,电路消耗的最大功率和最小功率分别为
max max
6V1A6W
P UI
==?=,
min min
6V0.75A 4.5W
P UI
==?=
则电路的总功率变化范围4.5W~6W,故④正确。
故选A。
15.如图所示,电源电压不变,当开关S闭合时,电流表的示数为0.8A.开关S断开后,电流表的示数改变了0.5A.则R1与R2的阻值之比为()
A.13:5 B.3:5 C.5:3 D.5:13
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】
开关S断开时电路为R1的简单电路,当开关S闭合时两电阻并联,电流表测干路电流;∵并联电路中各支路独立工作、互不影响,∴开关S断开后,通过R1的电流不变,改变的电流是通过R2的电流即I2=0.5A,∵并联电路中干路电流等于各支路电流之和,∴通过R1的电流:
12
0.8A-0.5A=0.3A
I I I
==
-,
∵并联电路中各支路两端的电压相等,∴根据欧姆定律可得:
112
2
1
2
0.5A5
0.3A3 U
R I I
U
R I
I
====。
故选C。
16.如图所示为一种电子显示的握力计和它的工作原理示意图。电源电压不变。握力显示表是由电流表改装而成,定值电阻R2起保护电路作用,其电阻值为5Ω,不施加力时弹簧一端的滑片P在电阻R1的最上端,移动到最下端时施加的力最大(弹簧的电阻不计)。电路中电流变化的范围为0.1~0.6A。则下列说法正确的是()
A.施加的力最大时电路中电流为0.6A
B.R1连入电路阻值变化范围是0~30Ω
C.电路消耗的总功率变化范围是0.3W~1.5W
D.R1消耗的最大功率为0.45W
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】
A.两个电阻串联在电路中,不施加力时弹簧一端的滑片P在电阻R1的最上端,此时电路电阻最小,电流最大为0.6A,可得电源电压为3V,移动到最下端时电路电阻最大,电流最小为0.1A,故A错误;
B.由电路图可知,滑动变阻器接入电路的阻值最小为零时,只有R2接入电路,电路中电阻最小,电流最大为0.6A,电源电压
U=U2=I最大R2=0.6A×5Ω=3V
滑动变阻器阻值全部接入电路时,电路中电流最小为0.1A,总电阻
R总=
3V
=
0.1A
U
I
最小
=30Ω
滑动变阻器最大阻值
R1=R总-R2=30Ω-5Ω=25Ω故B错误;
C.电路消耗的总功率最大为
P 大=UI 大=3V×0.6A=1.8W
电路消耗的总功率最小为
P 小=UI 小=3V×0.1A=0.3W
可得电路消耗的总功率变化范围是0.3W~1.8W ,故C 错误; D .由电功率公式
2222
111
221112111
(3V)(
)()(5)10(5)105U U U P R R R R R R R R R ====-Ω+Ω-Ω+Ω++Ω
可知当R 1为5Ω时,消耗的功率最大为0.45W ,故D 正确。 故选D 。
17.如图所示电路,电源电压不变,电压表量程是0~3V ,电流表量程是0~0.6A 。只闭合S 、S 1,在滑动变阻器R 1的滑片从最右端向左滑至a 点的过程中,灯泡、R 1的I-U 图像如图乙所示,滑片在a 点时灯泡恰好正常发光。下列说法正确的是( )
A .电源电压为5.5V
B .只闭合S 、S 1时,整个电路的最大功率为2.7W
C .只闭合S 、S 1时,灯泡2s 内最少消耗2.4J 电能
D .只闭合S 、S 2,R 1的滑片在a 点,R 2允许连入电路的阻值范围是1.5Ω~12Ω 【答案】D 【解析】 【详解】
A .分析乙图可知在滑动变阻器R 1的滑片从最右端向左滑至a 点的过程中,滑动变阻器阻值逐渐减小,电压减小,回路中电流增大,故左侧的图像为小灯泡的I-U 图像,刚开始时小灯泡两端电压为0.5V ,滑动变阻器两端电压为4V ,设电源电压为0U ,则有
0R L 4V 0.5V=4.5V U U U =+=+
故A 错误;
B .只闭合S 、S 1时,当电流最大时,整个电路的功率最大,设最大功率为m P ,则有
m 0m 4.5V 0.5A 2.25W P U I ==?=
故B 错误;
C .只闭合S 、S 1时,灯泡最小功率为刚开始时的功率,设为P 小,则有
0.5V 0.3A 0.15W P U I ==?=小小小
设2s 内最少消耗电能为W ,则有
0.15W 2s 0.3J W P t ==?=小
故C 错误;
D .滑片在a 点1R 的电阻为
1113V 60.5A
U
R I =
==Ω 只闭合S 、S 2,1R 与2R 串联,设R 2允许连入电路的阻值最大电阻为2R ,此时电压表示数达到最大,设为2U ,由欧姆定律可得此时电路中的电流为
0221- 4.5V-3V
==0.25A 6U U I R =
Ω
则滑动变动器最大阻值
2223V
=
==120.25A
U R I Ω 设滑动变阻器最小电阻为3R ,此时电流数示数达到最大值,设为3I ,则有
03133
4.5V
=
==0.6A +6+U I R R R Ω 解得3=1.5R Ω。故R 2允许连入电路的阻值范围是1.5Ω~12Ω,故D 正确。 故选D 。
18.小宇按照图甲所示的电路进行实验,R 0是定值电阻,R 是滑动变阻器。闭合开关S ,将滑动变阻器滑片P 从最右端移到最左端,利用电压表和电流表测得多组数据,并描绘出图乙所示的AB 线段,延长B 与坐标交于C 点。下列判断正确的是( )
A .R 0阻值为40Ω
B .电源电压为4V