一、初中物理欧姆定律的实际应用问题
1.小明同学将定值电阻R与滑动变阻器接入电源电压不变的电路中,如图所示闭合开关S,各表均有一定示数,滑动变阻器的滑片向右滑动到某一位置过程中,电流表、电压表的示数变化量分别为△I、△U1、△U2.下列说法正确的是
A.V1示数不变,V2示数变大 小
C.电流表示数变小,△U1和△I之比不变 【答案】C 【解析】 【详解】
B.V1示数变小,V1示数和电流表示数之比变D.电流表示数变小 ,△U2和△I之比变小
A.在串联电路中,电阻具有分压作用。滑动变阻器滑片向右移动过程中,滑动变阻器接入电路电阻增大,根据串联电路用电器两端电压与其阻值成正比知,滑动变阻器两端电压增大,即电压表V2示数增大,而电源电压一定,所以电压表V1示数减小。此选项错误; B.由A知,电压表V1示数减小,但定值电阻阻值一定,所以V1示数和电流表示数之比不变,此选项错误;
C.定值电阻阻值不变,滑动变阻器滑片向右移动过程中,滑动变阻器接入电路电阻增大,电路总电阻增大,电源电压一定,由欧姆定律知,电路电流减小,所以电流表示数减小。滑片在不同位置时,定值电阻两端电压变化量与通过的电流变化量之比为R1,而R1是定值电阻,所以不变,此选项正确;
D.由C可知,电流表示数减小。滑片在不同位置时,其两端电压变化量与通过的电流变化量之比为R2,滑动变阻器滑片向右移动过程中,滑动变阻器接入电路电阻增大,所以
△U2和△I之比变大;此选项错误。
2.小明设计了一个用电压表的示数变化反映环境温度变化的电路,其电路图如图甲所示。其中,电源两端电压U=4V(恒定不变),电压表量程为0~3V,R0是阻值为300Ω的定值电阻,R1是热敏电阻,其阻值随环境温度变化的关系如图乙所示,则下列说法正确的是( )
A.R1的阻值随温度升高而减小
C.此电路所允许的最高环境温度是80℃ 2V 【答案】AC 【解析】 【详解】
B.环境温度升高时,电路的总功率变小 D.当环境温度为40℃时,R1两端的电压为
A.由乙图可知,随温度升高R1的阻值逐渐降低,故A正确;
B.由于电源电压不变,当环境温度升高时,R1的阻值变小,电路总电阻变小,则由
U2可知,电路总功率变大,故B错误; P?RC.由于温度越高R1阻值越小,则由串联分压可知,R0两端电压越大,由于电压表测量R0两端电压,量程为0~3V,则电压最大不超过3V,当电压表为3V时,对应环境最高温度,此时电路电流为
I1?I?I0?则此时R1阻值为
U03V??0.01A R0300ΩR1?U14V?3V??100Ω I10.01A由乙图得对应最高温度为80℃,故C正确;
D.当环境温度为40℃时,由乙图得R1阻值为200Ω,则电路总阻值为500Ω,电路电流为
I??U4V??0.008A R总500Ω由于串联,则流过R1电流为0.008A,此时R1两端电压为
U1??I1?R1??0.008A?200Ω=1.6V
故D错误。 故选AC。
3.如图所示,电源电压不变,a、b为电流表或电压表,滑片P在滑动变阻器R3的中点,电路在工作时均安全。只闭合S1时,a、b均有示数;先闭合S1,再闭合S2,b示数有变化。下列判断正确的是( )
A.a是电压表
B.先闭合S1,再闭合S2,b示数可能变大
C.只闭合S1,滑片P向右滑动,b示数的变化量大于a示数的变化量
D.若将b换成另一种电表,开关均闭合,滑片P向左滑动,a示数的变化量与b示数的变化量的比值等于R2?R3 【答案】AC 【解析】 【分析】
【详解】
A.若a是电流表,当S1闭合后,电源短路,所以a是电压表,故A正确;
B.只闭合S1,电路为串联电路,三电阻串联,再闭合S2,R1被短路,如果b是电流表,因为R1和R2一直被短路,电路总电阻不变,b的读数不变。如果b是电压表,R1被短路后,电压表测量的阻值变小,分得电压变小,读数变小,由题意可得,b示数有变化,所以b是电压表,示数一定变小,故B错误;
C.只闭合S1,电路为串联电路,a测量R2和滑动变阻器两端电压,b测R1和R2两端电压,滑片P向右滑动,阻值变小,则
?Ub?I?R1?R2?R1?R2=? ?Ua?I?R2?RP?R2?RP分子不变,分母变小,所以?Ub:?Ua越来越大,所以b示数的变化量大于a示数的变化量,故C正确;
D.若将b换成另一种电表,即换成电流表,则R1和R2均被短路,a测量滑动变阻器两端电压,b测通过滑动变阻器的电流,所以ab的比值为滑动变阻器的阻值,故D错误。 故选AC。
4.如图所示电路中,电源电压保持不变,开关S闭合后将滑片P向右移动时,下列说法中正确的是(灯丝电阻变化忽略不计)( )
A.电路消耗的总功率变小
B.小灯泡两端电压变化量和V2示数变化量相当 C.电压表V1示数和电压表V2示数之和不变
D.电压表V1示数变化量与电流表A示数变化量之比不变 【答案】ABD 【解析】 【分析】 【详解】
设灯泡电阻为RL,由电路图可知,开关S闭合后,R0、R1、RL串联,V1测R1和RL两端电压之和,V2测R0和R1两端电压之和,A测电路电流;滑片P移动前,RL、R0、R1两端电压分别为UL、U0、U1,电路电流为I1,滑片P移动后,RL、R0、R1两端电压分别为UL、U0、
''U1',电路电流为I2;将滑片P向右移动时,R1接入电路电阻变大,电路总电阻变大,电源
电压恒定,由欧姆定律I?U可知,电路电流变小。 RA.由P=UI可知,电源电压恒定,电路电流变小,电路总功率变小,故A正确;
U可知,RL和R0分压R变小,由串联电路分压规律可知,R1分压变大。则RL两端电压变化量
B.将滑片P向右移动时,电路电流变小,RL和R0阻值一定,由I?'?UL=UL-UL
V2示数变化量
''?UV2??U0?U1'???U0?U1???U?UL???U?UL??UL?UL'
则
?UL=?UV2
所以小灯泡两端电压变化量和V2示数变化量相当,故B正确; C.滑片P移动前,电压表V1示数和电压表V2示数之和为
UL?U1?U0?U1?U?U1
滑片P移动后,电压表V1示数和电压表V2示数之和为
''UL?U1'?U0?U1'?U?U1'
因为R1分压变大,所以电压表V1示数和电压表V2示数之和变大。故C错误; D.根据串联电路分压规律,总电压等于各部分电压之和,所以,电压表V1示数变化量
?UV1=(U?I2R0)?(U?I1R0)?(I1?I2)R0??IR0
所以
?UV1?I故选ABD。
?R0
即电压表V1示数变化量与电流表A示数变化量之比不变,故D正确。
5.如图所示,电源电压为 5V,闭合开关 S,电压表的示数为 1V。则
A.通过灯泡 L1的电流比 L2的电流大 B.灯泡 L2两端的电压是 1V C.灯泡 L1和 L2的电阻之比是 4:1 D.若灯泡 L2灯丝烧断,电压表示数为零 【答案】D 【解析】 【详解】
A.由图知,两灯串联在电路中,电压表测L1两端电压,即L1两端的电压是1V, 串联电路中电流处处相等,所以通过灯泡的电流和的电流相等,故A不符合题意; B.由串联电路的电压特点知,灯泡 L2两端的电压是:
U2=U-U1=5V-1V=4V,
故B不符合题意;
C.通过两灯电流相等,由欧姆定律有:
U1U2=,即: R1R2R1U11V1===, R2U24V4故C不符合题意;
D.由图知,若灯泡灯丝烧断,则整个电路断路,所以电压表示数为零,故D符合题意。
6.在如图所示电路中,电源电压不变,闭合开关S,在滑动变阻器的滑片P向左移动的过程中( )