一、初中物理欧姆定律的实际应用问题
1.右图是电阻甲和乙的I?U图像,小明对图像信息做出的判断,正确的是 ( )
A.当甲两端电压为0.5V时,通过它的电流为0.3A B.当乙两端电压为2.5V时,其电阻值为10Ω
C.将甲和乙串联,若电流为0.3A,则它们两端的电压为2V D.将甲和乙并联,若电压为1V,则它们的干路电流为0.4A 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】
A. 由I-U图象可知,A.当甲两端电压为0.5V时,通过它的电流为0.1A,故A错误. B. 当乙两端电压为2.5V时,通过乙的电流为0.5A,所以此时乙的阻值为
R?故B错误.
U2.5V??5? I0.5AC. 将甲和乙串联,若电流为0.3A,则它们两端的电压:
U=U甲+U乙=1.5V+0.5V=2 V,
故C正确为答案.
D.将甲和乙并联,若电压为1V,则它们的干路电流:
I =I甲+I乙=0.2A+0.4A=0.6A,
故D错误.
2.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 C.电路中最小电流为1A 【答案】AC 【解析】 【分析】 【详解】
B.电阻R1的阻值为12Ω D.灯L的阻值始终是4Ω
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
UR2?U?U2?34V?14V?20V
由I?U可得通过电路最小电流 RI小?UR220V??1A R220Ω由I?U可得定值电阻R1的阻值 RR1?故B项错误,C项正确;
U110V??10Ω I小1AD.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V1的示数是10V,电压表V2的示数是14V,则灯泡两端电压为
UL?U2?U1?14V?10V?4V
由I?U可得此时灯泡L的电阻 RRL?UL4V??4Ω I小1A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V1的示数是20V,电压表V2的示数是34V,则灯泡两端电压为
UL??U2??U1??34V?20V?14V
由I?U可得此时电路电流 RU1?20VI大???2A
R110Ω则由I?U可得此时灯泡L的电阻 RUL?14V?RL???7Ω I大2A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。
3.如图,电源电压恒定,电阻R1=10Ω,R2=15Ω,R阻值一定但未知。当单刀双掷开关S掷向a(同时与b断开)时,电压表示数为2.0V。若掷向b(同时与a断开),电压表示数可能为( )
A.3.0V 【答案】BC 【解析】 【分析】 【详解】
B.2.5V C.2.2V D.1.5V
由图S接b时,R2与R串联,由欧姆定律知,此时电压表测R2两端电压为
U??I?R2?U?15Ω--------------①
R?15ΩU?10Ω------------②
R?10ΩS接a时,R1与R串联,此时电压表测R1两端电压,示数为2V,则有
2V?IR1?①÷②可得
U?3?R?10Ω?? 2V2?R?15Ω?所以
U??3V?因为
R?10 R?15R?10?1 R?15所以
U??3V
R1、R2分别与R串联,R2>R1,根据串联电路的分压原是可知,R与R2串联时比R1与R串联时分压多,即S接b时电压表示数大于2V;综上可知
2V?U??3V
故选BC。
4.在图甲所示电路中,R0、R2为定值电阻,电流表、电压表都是理想电表。滑动变阻器R1的滑片由一端移到另一端,电压表V1、V2和电流表A的示数均要发生变化。两电压表示数随电流表示数的变化图线如图乙所示。则下列判断中正确的是( )
A.电阻R0为2Ω C.电源电压为14V 【答案】AD 【解析】 【分析】
B.V2示数变化图线为b
D.滑动变阻器R1的阻值最大为9Ω
由电路图可知,滑动变阻器R1、电阻R2、电阻R0串联在电路中,电压表V1测量R1和R2两端的总电压,电压表V2测量R2两端的电压,电流表测量电路中的电流;
(1)当滑片P向左移动时,滑动变阻器R1连入的电阻变小,从而使电路中的总电阻变小,根据欧姆定律可知,电路中的电流变大,R0两端的电压变大,R2两端的电压变大,由串联电路电压的特点可知,R1和R2两端的总电压变小,由此可知图象中上半部分b为电压表V1示数变化图线,下半部分a为电压表V2示数变化图线;
(2)由图像可知:当电压表V1的示数(R1和R2两端的电压)为10V时,此时电压表V2的示数(R2两端的电压)为1V,电路中的电流为1A,根据串联电路的电压特点求出此时滑动变阻器两端的电压,再根据欧姆定律求出滑动变阻器的阻值,最后利用电阻的串联表示
出电源的电压;
(3)由图像可知:当滑片P移至最左端,滑动变阻器连入电阻为0,此时电路中的总电阻最小,电路中的电流最大为4A,此时两电压表的示数都为4V,根据串联电路的电压特点和欧姆定律表示出电源的电压,根据电源的电压不变得出等式即可求出R0和电源电压。 【详解】
由电路图可知,滑动变阻器R1、电阻R2、电阻R0串联在电路中,电压表V1测量R1和R2两端的总电压,电压表V2测量R2两端的电压,电流表测量电路中的电流;
B.当滑片P向左移动时,滑动变阻器R1连入的电阻变小,从而使电路中的总电阻变小,根据欧姆定律可知,电路中的电流变大,R0两端的电压变大,R2两端的电压变大,由串联电路电压的特点可知,R1和R2两端的总电压变小,据此判断:图像中上半部分b为电压表V1示数变化图线,下半部分a为电压表V2示数变化图线,故B错误;
D.由图像可知:当R1和R2两端的电压为10V时,R2两端的电压为1V,电路中的电流为1A,根据串联电路的总电压等于各分电压之和可知,滑动变阻器两端的电压:
U1?U12?U2?10V?1V?9V,
根据欧姆定律可得,滑动变阻器接入电路的阻值:
R1?故D正确;
U19V??9Ω, I1AAC.根据串联电路的总电压等于各分电压之和,有电源的电压:
U?U1?U0?10V?IR0?10V?1A?R0------①
当滑片P移至最左端,滑动变阻器连入电阻为0,两电压表都测量电阻R1两端的电压,示数都为4V,电路中的电流最大为4A,电源的电压:
??U0??4V?ImaxR0?4V?4A?R0------② U?U2联立①②式,解得:R0=2Ω,U=12V,故A正确、C错误。 【点睛】
本题综合考查欧姆定律在串联电路中的应用,要求学生对电学知识掌握全面且熟练,通过方程组的思想来解答,一道很经典的考题。
5.如图是某研究性学习小组自制的电子秤原理图,它利用电压表的示数来指示物体的质量.托盘、弹簧上端和滑动变阻器滑片固定在一起, 托盘和弹簧的质量不计,OA间有可收缩的导线,当盘中没有放物体时,电压表的示数为 0.已知电阻R0=5Ω,滑动变阻器最大阻值为 15Ω,电源电压 U=3V,电压表的量程为 0~3V.现将1kg的物体放在托盘中,滑片刚好指在距 R 上端
1处(不计摩擦,弹簧始终在弹性限度内),以下正确的是( ) 3