【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】
因为R1和R2组成的是一个并联电路,电压表测量的是R2两端的电压,故U1=U2=U,而电源两端电压保持不变,所以电压表示数保持不变;电流表A2测量的是通过定值电阻R2的电流,U2不变,R2不变,由公式I=可知,电流表A2的示数保持不变;电流表A1测量的是干路电路中的总电流,滑动变阻器滑片P由左端向右移时,其连入电路中的电阻变小,因此电路中的总电阻在变小,而U不变,由公式I=可知,电流表A1的示数变大;电流表A2的示数保持不变,电流表A1的示数与电流表A2的示数之差变大.A、B和D不符合题意. 故选 C.
13.在探究“通过导体的电流与导体电阻的关系”实验中电流表取0~0.6A的量程,电压表取0~15V的量程,选择阻值分别为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω的四个定值电阻,先后与滑动变阻器R2串联,在能完成实验的前提下,下列判断正确的是( )
A.若电源电压4.5V不变,控制电压为3V,则变阻器R2最大阻值至少为10Ω B.若变阻器R2最大阻值为20Ω,控制电压为2V,则电源的选取范围是2~3V C.若R2变阻器最大阻值为40Ω,电源电压为6V不变,则控制电压的选取范围是2~6V D.若电源电压6V不变,控制电压为2V,R2最大阻值为30Ω,则只能完成三次实验 【答案】AD 【解析】 【分析】 【详解】
A.由于电源电压不变为4.5V,定值电阻两端电压保持为3V,则滑动变阻器两端电压始终为1.5V,根据串联电路电压之比等于电阻之比可知
R滑U滑1.5V1??? R定U定3V2则当定值电阻接入阻值最大为20Ω时,对应滑动变阻器接入阻值最大,为
R滑?故A正确;
11R定??20Ω=10Ω 22B.控制电压为2V,则电源电压最小为2V,此时滑动变阻器在整个实验接入阻值均为0,
由串联分压可知,当定值电阻换用最大阻值时,滑动变阻器接入阻值越大,此时电源电压越大,则当定值电阻接20Ω,滑动变阻器滑到20Ω时,此时电源电压最大,此时电压之比等于电阻之比,则滑动变阻器两端电压也为2V,则最大电压为4V,则电源的选取范围是2~4V,故B错误;
C.由于始终保证定值电阻两端电压不变,则当换用更大阻值的定值电阻时,由串联分压可知,滑动变阻器接入阻值应相应增大,则当定值电阻接入最大阻值时,滑动变阻器滑到最大阻值处,可使定值电阻电压最小,此时电流为
Imin?则定值电阻两端最小电压为
U6V??0.1A
R4?R滑max40Ω?20ΩUmin?IminR4?0.1A?20Ω=2V
由于电流表量程为0~0.6A,则电流最大为0.6A,当定值电阻阻值最小时,电流最大,则最大电压为
Umax?ImaxR1?0.6A?5Ω=3V
综合范围为2~3V,故C错误;
D.由于电源电压不变为6V,定值电阻两端电压保持为2V,则滑动变阻器两端电压始终为4V,根据串联电路电压之比等于电阻之比可知
R定U定2V1??? R滑U滑4V2则当滑动变阻器接入阻值最大为20Ω时,对应可进行实验的最大阻值,为
R定?11R滑??30Ω=15Ω 22则只能进行前三次实验,故D正确。 故选AD。
14.如图所示电路,电源电压保持不变,灯丝电阻不随温度变化。闭合开关,将滑动变阻器的滑片从中点向右端滑动时,下列说法正确的是( )
A.电灯L的亮度变暗 化量
C.电压表V3示数变大 化量之比变大
B.电压表V1示数变化量小于V2表的示数变D.电压表V1示数变化量与电流表A示数变
【答案】AB 【解析】 【分析】 【详解】
A.由电路图知,电压表V1测电阻R1、R2两端的电压,电压表V2测灯泡和电阻R1两端的电压,V3测电源电压。滑动变阻器的滑片从中点向右端滑动时,变阻器接入电路的电阻变大,电路总电阻变大,那么电路中的电流变小,而电灯的电阻不变,据P=I2R得,电灯的功率变小,所以亮度变暗,故A正确;
B.设变阻器的滑片在中点时,电压表V1的示数为U1,V2的示数为U2,此时电路的电流为I1;滑片滑至最右端时V1的示数为U1',V2的示数为U2',此时电路电流为I2,根据串联电路的特点有
U1+U2-I1R1=U1'+U2'-I2R1
即
U2-U2'=U1'-U1+I1R1-I2R1
变阻器的滑片向右移动的过程中,电流是变小的,即I2 I1R1-I2R1>0 所以电压表V1的示数变化量小于V2的示数变化量,故B正确; C.在变阻器滑片滑动的过程中,电源的电压不变,则电压表V3的示数不变,故C错误; D.电源电压恒定,根据串联电路的分压特点,V1的变化量等于灯泡两端电压的变化量,即 RL??U ?I所以电压表V1示数变化量与电流表A示数变化量之比不变,故D错误。 故选AB。 15.如图,电源电压不变,电路元件及导线均完好,R1、R2为定值电阻,R为滑动变阻器。下列分析正确的是( ) A.只闭合S1时,电流表、电压表均有示数 B.只闭合S3时,滑片右移,电压表示数变化量与电流表示数变化量的比值不变 C.闭合S1、S2、S3,滑片右移,电压表示数变大,电流表示数变小 D.闭合S1、S3,滑片右移,电压表示数变大,电流表示数变小 【答案】ABD 【解析】 【分析】 (1)只闭合S1时,电路为R2的简单电路,电压表测电源电压,电流表测电路中的电流; (2)只闭合S3时,R1与R串联,电压表测R两端的电压,电流表测电路中的电流,根据串联电路特点和欧姆定律判断两表变化量比值的变化; (3)同时闭合S1、S2、S3时,R2与R并联,电压表测电源电压,电流表测干路中的电流,根据并联电路中各支路独立工作、互不影响可知通过R2的电流不变,根据滑片的移动可知接入电路中电阻的变化,根据欧姆定律可知通过滑动变阻器通过的电流,利用并联电路的电流特点可知干路电流的变化; (4)同时闭合S1、S3时,R1与R串联后再与R2并联,电压表测R两端的电压,电流表测干路电流,根据滑片的移动可知接入电路中电阻的变化,由串联电路的电压特点确定电压表示数的变化,根据并联电路的电流特点确定电流表示数的变化。 【详解】 A.只闭合S1时,电路为R2的简单电路,等效电路图如下图所示: 图中电压表测电源电压,电流表测电路中的电流,则电流表、电压表均有示数,故A正确; B.只闭合S3时,R1与R串联,电压表测R两端的电压,电流表测电路中的电流,等效电路图如下图所示: 滑片P向右移动时,接入电路中的电阻变大,由串联电路的分压原理知,R两端电压变大,R1两端电压变小,由串联电路的电压特点可得 ?U1??UR 而电流表测串联电路中的电流,则有 R1??U1?UR? ?I?I即电压表示数的变化量与电流表示数的变化量的比值不变,故B正确; C.同时闭合S1、S2、S3时,R2与R并联,电压表测电源电压,则其示数不变,电流表测干路中的电流,等效电路图如下图所示: 因并联电路中各支路独立工作、互不影响,则滑片移动时,通过R2的电流不变,滑片P向 U可知,通过滑动变阻器的电流变小,因并联电R路中干路电流等于各支路电流之和,则干路电流变小,即电流表示数变小,故C错误; 右移动,接入电路中的电阻变大,由I?(4)同时闭合S1、S3时,R1与R串联后再与R2并联,电压表测R两端的电压,电流表测干路电流,等效电路图如下图所示: 滑片P向右移动时,接入电路中的电阻变大,由I?U可知,滑动变阻器所在支路的电流R变小,因串联电路中总电压等于各分电压之和,则电压表的示数变大,因并联电路中各支路独立工作、互不影响,则通过R2的电流不变,根据并联电路中干路电流等于各支路电流之和,则电流表的示数变小,故D正确。 故选ABD。 二、初中物理欧姆定律的实际应用问题 16.为了能自动记录跳绳的次数,某科技小组设计了一种自动计数器,其简化电路如图甲所示,R1是一种光敏元件,每当绳子挡住了射向 R1的红外线时,R1的电阻会变大,自动计数器会计数一次,信号处理系统能记录AB间每时刻的电压。若己知电源电压为12V,某时段AB 间的电压随时间变化的图象如图乙所示,则下列说法正确的是( )