一、初中物理欧姆定律的实际应用问题
1.如图甲所示的电路中,R为滑动变阻器,R0为定值电阻,电源电压恒定不变,(不计温度对电阻的影响),在滑片P滑动过程中,电压表与电流表的示数变化如图乙所示,则根据图像信息,下列说法不正确的是( )
A.R0阻值是5Ω C.电源电压为9V 1V 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】
B.滑动变阻器的最大阻值是35Ω D.当滑片P在最右端时,R0两端的电压是
AC.由甲图知,定值电阻与变阻器串联,电压表测变阻器的电压,电流表测电路的电流。由乙图知,当电压表的示数为7V时,变阻器接入电路的阻值最大,此时电路电流为0.2A,设电源电压为U总,据串联电路的特点得
U总-7V=0.2A?R0
此为①式,
当电压表的示数为0时,变阻器接入电路的阻值为零,此时电路电流为1.6A,那么
U总=1.6A?R0
此为②式, 解①②两式得
U总=8V,R0=5Ω
故A正确,不符合题意,C错误,符合题意; B.由题意知,变阻器的最大阻值
Rmax?故B正确,不符合题意;
U17V??35Ω I10.2AD.当滑片P在最右端时,R0两端的电压
U0=U总-U1=8V-7V=1V
故D正确,不符合题意。 故选C。
2.如图所示,R1是定值电阻,电源电压不变,闭合开关S后,滑动变阻器滑片自B向A移动的过程中
A.电压表 V1 示数变小,V2 示数变大,电流表 A 的示数变大
B.电压表 V1 示数与电流表 A 示数之比不变,电压表 V2 示数与电流表 A 示数之比变大 C.电流表 A 的示数变大,电路消耗的总功率变大,电压表 V2 示数变小 D.电压表 V2 示数变化量与电流表 A 示数变化量之比不变 【答案】CD 【解析】 【详解】
由图可知,定值电阻R1与滑动变阻器R2串联,电流表测电路电流,V1并联在定值电阻两端,测R1两端电压,V2并联在定值电阻两端,测R2两端电压;
A.当滑动变阻器的滑片自B向A移动时,R2的阻值减小,则通过的电流变大,即电流表示数变大,根据U=IR,R1是定值电阻,阻值不变,通过的电流增大,则分得的电压增大,即V1的示数变大,根据串联分压的特点以及电源电压恒定,则R2分得的电压就减小,即V2的示数减小,故A项不符合题意;
B.电压表 V2 示数与电流表 A 示数之比,即R2的阻值在减小,电压表 V1 示数与电流表 A 示数之比,即R1的阻值是一个定值,故B项不符合题意;
C.电路消耗的总功率根据公式P=UI可知,电源电压不变,通过的电流增大,则电路消耗的总功率变大,故C项符合题意; D.根据串联分压的特点,则有
U2?U?U1?U?IR1,
U2??U?U1??U?I?R1,
则
U?U2??U2?U?I?R1??U?IR1???I?I??R1??IR1,
即
U2??R1, I所以,电压表 V2 示数变化量与电流表 A 示数变化量之比不变,故D项符合题意。
3.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。
4.小华连接了如图甲所示的电路,电流表的量程为0~3A,两滑动变阻器的最大阻值相等,闭合开关S、S1,将变阻器R2滑片置于最下端,将变阻器R1滑片从最下端向最上端移动;闭合开关S、S2,将变阻器R2滑片由最下端逐渐向上移动至最上端。 两种情况电流表示数与电压表示数变化情况如图乙,下列说法正确的是( )
A.电源电压为6V
B.定值电阻R0的阻值为10Ω C.电路中消耗的最大功率为3. 6W
D.同时闭合三开关,将变阻器R2滑片置于最上端,滑动变阻器R1的取值范围为2. 5Ω~20Ω 【答案】ABD 【解析】 【分析】 【详解】
A.闭合开关S、S1,R1与R2串联,电流表测电路中的电流,电压表测R1两端的电压,将变阻器R2滑片置于最下端,则是将R2的最大阻值连入了电路,将变阻器R1滑片从最下端向最上端移动,R1连入电路的电阻变小,则电路的总电阻变小,电源电压不变,电路中电流变大,根据I=
U可知R2两端电压变大,则电压表示数变小,由图乙电压随电流增大而R减小的图像知,R1阻值最大时,分压最大为3V,因两滑动变阻器的最大阻值相等,所以电源电压为
U电源=3V+3V=6V
由图像可知R1阻值为0时,此时电路中的电流最大为0.3A,两滑动变阻器的最大阻值相等,R1与R2的最大阻值为
R1大=
故A正确;
6V=20Ω 0.30AB.闭合开关S、S2,R0与R2串联,电流表测电路中的电流,电压表测R0两端的电压,将变阻器R2滑片由最下端逐渐向上移动至最上端,R2连入电路的电阻变小,则电路的总电阻变小,电源电压不变,电路中电流变大,根据I=
U可知R0两端电压变大,即电压表示R数变小,由图乙电压随电流增大而增大的图像知,R2阻值为0时,电路中电流最大为0.6A,R0两端电压最大为电源电压6V,所以R0的阻值为
R0=
故B正确。
U6V==10Ω I大0.6AC.只闭合开关S、S2时,电路的最大功率为
P大=UI大=6V?0.6A=3.6W
当闭合开关S、S1、S2时,用电器并联,电路总电阻减小,电流增大,总功率肯定比3.6W大,故C错误;
D.同时闭合三开关,将变阻器R2滑片置于最上端,R0与R1并联,通过R0的电流0.6A不变,电流表的量程为0~3A,通过R1的最大电流
3A-0.6A=2.4A
R1允许连入电路的最小电阻为
R1小=
6V=2.5Ω 2.4A由A解析可知R1的最大电阻为20Ω,电阻越大电流越小,电流表不会损坏,所以同时闭合三个开关,将变阻器R2滑片置于最上端,滑动变阻器R1的取值范围为2.5Ω~20Ω,故D正确。 故选ABD。
5.光敏电阻的特点是有光照射它时阻值变小.如图所示,是某小区门口利用光敏电阻设计的行人监控装置,R1为光敏电阻,R2为滑动变阻器,A、B间接监控装置.则( )
A.当有人通过通道而遮蔽光线时,A、B间电压升高 B.当有人通过通道而遮蔽光线时,A、B间电压减小