一、初中物理欧姆定律问题
1.如图所示的电路中,电源电压保持不变,R为定值电阻,当开关闭合时,标有“8V 8W”的小灯泡L恰好正常发光;若保持定值电阻R不变,将L换成另一只标有“8V 4W”的小灯泡,闭合开关后,小灯泡工作时消耗的实际功率
A.大于4W 【答案】A 【解析】 【分析】 【详解】 根据公式
可知,当额定电压相同时,额定功率越大,电阻越小,所以“8V 8W”的灯泡
B.等于4W
C.小于4W
D.无法确定
电阻小,“8V 4W”的灯泡电阻大;根据串联电路电阻的分压特点可知,改接后,灯泡两端的电压变大,大于8V,所以这只灯泡消耗的功率大于4W.
2.如图a所示是电阻甲和乙的I—U图像,下列说法不正确的是( )
A.电阻甲为定值电阻,电阻乙的阻值随着温度的升高而减小 B.当电阻甲两端电压为1V时,R甲=5Ω,此时甲的实际电功率为0.2W C.如图b所示,当开关闭合,电路电流为0.5A时,电路总电阻是10Ω D.如图c所示,当开关闭合,电源电压为2V时,电路总功率为0.8W 【答案】D 【解析】 【分析】
(1)根据欧姆定律可知,电阻一定时,通过电阻的电流与电阻两端的电压成正比,据此结合图像分析甲、乙电阻是否变化,再根据乙电阻热功率与阻值的关系分析作答;
(2)由图像可知,当甲两端的电压为1V时对应的电流,根据欧姆定律求出R甲,根据
P?UI求出此时甲的实际电功率;
(3)甲和乙串联,由图b读出电路电流为0.5A时甲和乙电阻两端的电压,利用欧姆定律可求出R乙,根据串联电路的电阻特点可得总电阻;
(4)甲和乙并联,由图c读出电源电压为2V时甲和乙电阻对应的电流,再根据并联电路的电流特点得出总电流,再根据P?UI求出此时电路的总功率。 【详解】
A.由图a可知,甲对应的电流与电压成正比,根据欧姆定律可知甲电阻的阻值不变;随着电压的增加,乙电阻的热功率增加,温度升高,其阻值变小,故A正确,不符合题意; B.由图a可知,当甲两端的电压为1V时,通过的电流为0.2A,根据欧姆定律可得
R甲?此时甲的实际电功率
U甲1V??5Ω I甲0.2AP甲?U甲I甲?1V?0.2A?0.2W
故B正确,不符合题意;
C.如图b所示,甲、乙串联,通过两电阻的电流相等,当电路电流为0.5A时,由图a可知,甲和乙两端的电压均为2.5V,根据R?U可知,此时甲乙的阻值相同,则电路总电阻 IR?R甲?R乙?5Ω?5Ω?10Ω
故C正确,不符合题意;
D.如图c所示,甲、乙并联,两电阻两端的电压相等,当电源电压为2V时,由图a可知
I甲?0.4A,I乙?0.2A
根据并联电路中干路电流等于各支路电流之和可知,干路电流
I?I甲?I乙?0.4A?0.2A?0.6A
则此时电路的总功率
P?UI?2V?0.6A?1.2W
故D错误,符合题意。 故选D。
3.在图所示的电路中,W为一个稳压管,其作用是确保C、D之间的电压UCD不变,只要流过稳压管W的电流在5mA和25mA之间,UCD将稳定为15V。R2为一可变电阻,它的最小值为1000Ω,最大值为无穷大(即断路)。设电源电压U为25V,则当R2变化时,为了确保UCD为15V,则R1阻值为范围应为( )
A.250Ω~2000Ω B.400Ω~500Ω C.250Ω~400Ω D.500Ω~2000Ω
【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】
当R2的电阻是1000Ω时,通过R2的电流为
15V=0.015A=15mA 1000?由于稳压管的电流范围是5mA到25mA,则通过R1的电流为20mA到40mA,根据欧姆定律可以计算出R1的电阻范围
10V10V=500?,=250? 0.02A0.04A即R1的电阻范围500Ω~250Ω之间;同理,当R2的电阻是无穷大时,由于稳压管的电流范围是5mA到25mA,可以计算出R1的电阻范围在2000Ω~400Ω之间;而这两部分的公共部分是400Ω~500Ω。 故选B。
4.明明设计了一个自动测高仪,给出了四个电路,如图所示,R是定值电阻,R′是滑动变阻器,其中能够实现身高越高,电压表示数越大,而且示数与身高成正比的电路是( )
A. B.
C. D.
【答案】B 【解析】 【详解】
A.从图中可以看到,电压表测的是电源电压,身高越高,电压表示数还是不变,这与题意不符合,A项不合题意;
B.从图中可以看到,身高越高时,电压表测量的电阻阻值越大,根据U?IR可知,电压
h-l'表示数越大,设人的身高是h,由题意可知R??,可得到
S'h-l'I?I?l' U?I???h-SSS
由此式可知电压表示数与身高成正比,选项B符合题意;
C.从图中可以看到,这是一个串联电路,身高越高时,滑动变阻器接入电路的电阻越大,根据分压原理可知,滑动变阻器两端的电压越大,电压表的示数越大,可得到关系式
U电源h-l'U???'h-lS ??RS可知电压表示数与身高不成正比,C项不合题意;
D.从图中可以看到,这是一个串联电路,身高越高时,滑动变阻器接入电路的电阻越大,根据分压原理可知,滑动变阻器两端的电压越大,电阻R两端的电压越小,即电压表的示数越小,这与题意不符合,D项不合题意; 故选B。
5.如图所示,电源电压和灯泡电阻不变,当闭合开关S2和S3,断开S1,灯泡L正常发光;当闭合开关S1和S3,断开S2,电压表示数为6V,电流表示数为1.6A;当只闭合开关S2时,灯泡L消耗的实际功率为其额定功率的说法正确的是( )
1,R1与R2消耗的功率之比为3∶1,下列9
A.电源电压为10V B.灯泡L的额定功率为3.6W C.R2的阻值为15Ω
D.当只闭合S2时,R1的电功率为1.2W 【答案】B 【解析】 【分析】
【详解】
A.当闭合开关S1和S3,断开S2时,电阻R1与R2并联,电流表测干路电流,电压表测电源电压,即电源电压为6V,故A错误;
BCD.当只闭合开关S2时,电阻R1、R2与灯泡串联,电压表测R1两端的电压,由R1与R2消耗的功率之比为3∶1,根据P?I2R可知,R1与R2之比为3∶1,即R1=3R2;则电阻R1与R2并联时的电流之比为1∶3,根据并联电路的电流规律可知
I?I1?I2?I1?3I1?1.6A
解得:I1?0.4A,I2?1.2A;根据欧姆定律可知,R1与R2的阻值分别为
R1?U6VU6V??15Ω,R2???5Ω I10.4AI21.2A当闭合开关S2和S3,断开S1时,电路为灯泡的简单电路,此时灯泡L正常发光,则灯泡L
1U2的额定电压为6V;又灯泡L消耗的实际功率为其额定功率的,根据P?可知,灯泡
9RL的实际电压为额定电压的
1,即实际电压为 311U实?U额??6V?2V
33根据串联电路的电压规律可知,R1与R2的总电压为
U总?U?U实?6V?2V?4V
此时电路中的电流为
I??则灯泡L的额定功率为
U总4V??0.2A
R1?R215Ω?5ΩP额?9P实?9U实I??9?2V?0.2A?3.6W
当只闭合S2时,R1的电功率为
?21??0.2A??15Ω?0.6W P1?IR故B正确,CD错误; 故选B。
2
6.如图是小成测量未知电阻Rx的实验电路,电源两端电压不变,其中R0为阻值已知的定值电阻.当开关S、S1闭合,开关S2断开时,电流表示数为I1;当开关S、S2闭合,开关S1断开时,电流表示数为I2.则下列四个选项中,Rx的表达式正确的是( )
A.Rx=
I2?I1R0 I2B.Rx=
I2R0 I1