一、初中物理欧姆定律的实际应用问题
1.某实验小组设计了一种测定水平方向风力的装置(如图甲),绝缘轻弹簧的左端固定在压敏电阻R上,右端与中心有孔、表面竖直的金属迎风板相连,一起套在粗细均匀的水平金属杆上,迎风板与金属杆之间的摩擦忽略不计,电源电压保持7.5 V不变,电流表的量程为0~0.6 A,电压表的量程为0~15 V,小灯泡上标有“6 V 3 W”字样,且灯泡两端电压不允许超过额定电压(灯丝电阻不变),压敏电阻R的阻值随压力的变化规律如图乙所示,为了保证电路安全,下列说法正确的是( )
A.电路中的最大电流值为0.8 A B.压敏电阻的阻值变化范围是0~18 Ω
C.当压敏电阻所受的压力为0时,小灯泡的实际功率为0.75 W D.当压力由0变大到5 N时,电压表的示数从1.5 V变大到4.5 V 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】 A.由P?UI和I?U 可知小灯泡的电阻 R?6V??12Ω UR灯?L?P3W由P?UI得小灯泡正常发光时的电流
2I?P3W??0.5A U6V所以为了保证电路安全,电路中的最大电流值是0.5 A,A错误;
B.当电路中的最大电流值是0.5 A时,压敏电阻阻值最小,灯泡两端的电压U灯=6 V,压敏电阻两端的电压
UR?U?U灯?7.5V?6V?1.5V
由I?U 得压敏电阻的阻值 RR?UR1.5V??3Ω I0.5A由图乙可知,当F=0时,压敏电阻的阻值最大,压敏电阻此时的阻值是18 Ω,所以压敏电阻的阻值变化范围是3~18 Ω,B错误;
C.当压敏电阻所受的压力为0时,压敏电阻R=18 Ω,电路中的电流为
I??小灯泡的实际电压为
UU7.5V???0.25A R总R灯?R12Ω?18ΩU灯?I?R灯?0.25A?12Ω?3V
小灯泡的实际功率为
P灯?U灯I??3V?0.25A?0.75W
C正确;
D.当压力为0时,压敏电阻R=18 Ω,压敏电阻的电压为
U?I?R?0.25A?18Ω?4.5V
当压力为5 N时,压敏电阻R=4 Ω,电路中电流
U7.5V15I?????A
R灯?R12Ω?4Ω32则
UR?I?R?15A?4Ω?1.875V 32当压力由0增大到5 N时,电压表的示数会从4.5 V减小到1.875 V,D错误; 故选C。
2.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=UAB=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
U1U?U2IR1R1???, U2U2IR2R2即
R112V-2V5?=, R22V1所以R1=5R2,故B项错误;
C.当射向R1的激光没有被挡时,R1阻值变小,R1分得电压减小,R2分得电压增大,由图乙知,此时
U2'=UAB'=6V,
由串联电路的分压原理有:
U1U?U2?I?R1?R1????,
?IRR??U2U222即
R1?12V-6V1?=, R26V1所以R1??R2,故C项错误;
D.结合BC项,R1?5R1?,即绳子挡住了射向R1的红外线时,R1的阻值是R2的5倍,故D项正确。
3.如图所示是A、 B两定值电阻的U-I图像,由图像中的信息可知