一、欧姆定律的计算问题难题易错题
1.如图是一款外出购物好帮手电子秤,它的工作原理如图甲,其中E为干电池;电子秤示数表盘由电流表A改装而成;R是一根长为6cm阻值为15Ω的均匀电阻丝,滑片在a端时,电流表示数为0.6A;在b端时,电流表示数为0.15A.C是一根弹簧,其所受压力F与压缩量△L的关系如图乙所示.(挂钩的重力不计,g取10N/㎏,不称重物时滑片P刚好在电阻丝的a端,所称物重最大时P在b端).下列说法正确的是()
A.该电子秤中R0阻值为0.5Ω
B.闭合开关,不称重物时电阻R0两端电压为6V
C.电子称工作时电路中电阻R0消耗的电功率范围是0.1125W~1.8W D.当电路中的电流为0.3A时,电子称称重示数为4kg 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】
滑片在a端时,电路为R0的简单电路,电路中的电流Ia=0.6A, 由I=可得,电源的电压: U=IaR0=0.6A×R0,
滑片在b端时,R与R0串联,电路中的电流Ib=0.15A, 因串联电路中总电阻等于各分电阻之和, 所以,电源的电压:
U=Ib(R+R0)=0.15A×(15Ω+R0), 因电源的电压不变,
所以,0.6A×R0=0.15A×(15Ω+R0), 解得:R0=5Ω,A错误; 则电源电压U=IaR0=0.6A×5Ω=3V,
所以,不称量重物时R0两端的电压为3V,B错误; 当滑片在a端时,电阻R0消耗的电功率最大,则 P最大=Ia2R0=(0.6A)2×5Ω=1.8W, 在b端时,电阻R0消耗的电功率最小,则 P最小=Ib2R0=(0.15A)2×5Ω=0.1125W,
所以,电子称工作时电路中电阻R0消耗的电功率范围是0.1125W~1.8W,C正确;
当电路中的电流为O.3A处时,电路中的总电阻: R总===10Ω,
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和, 所以,滑动变阻器连入电路的阻值: R′=R总﹣R0=10Ω﹣5Ω=5Ω, 由题意可知,此时弹簧的压缩量: L=×5Ω=2cm,
由图象可知,此时弹簧所受压力为20N,即G=F=20N, 由G=mg可得,物体的质量: m==
=2kg,故D错误. 故选C.
2.如图所示,MN间电压恒定,R1为定值电阻,滑动变阻器R2的最大阻值为20欧.当滑动变阻器滑片P处于a端时,电流表示数为0.25安;当滑片P处于ab中点时,电流表示数为0.40安,则MN间的电压是
A.6伏 【答案】D 【解析】 【详解】
B.5伏 C.4伏 D.3伏
R1与滑动变阻器R2并联,设MN间的电压为U,根据并联电路的电流关系,
UU??0.25A……………….① 则
R2R1UU??0.4A………………② 1R2R12联立①②,将R2=20Ω代入,解得 U=3V。故D正确为答案.
3.某同学利用如图甲所示的电路图测定小灯泡电阻,电路中电源电压保持4.5V不变,灯泡上标有“2.5V,?A”字样,滑动变阻器上标有“50Ω 1A”。闭合开关,将滑片P滑到某一位置时,两电表的示数如图乙所示,则下列说法不正确的是( )
A.此时灯泡的电阻为8Ω
B.此时灯泡和滑动变阻器的阻值之比为8∶7 C.该电路能探究串联电路电流的特点 D.该电路能探究电流与电压的关系 【答案】D 【解析】 【分析】
由图示电路图可知,灯泡与滑动变阻器串联,电流表测电路电流,电压表测灯泡两端电压;由图示电表确定其量程与分度值,读出其示数,应用串联电路特点与欧姆定律分析答题。 【详解】 A.此时灯泡电阻
R?故A正确,不符合题意; B.滑动变阻器两端电压
UL2.4V??8Ω I0.3AU滑=U?UL?4.5V?2.4V?2.1V
此时灯泡与滑动变阻器的阻值之比
RLUL2.4V8??? R滑U滑2.1V7故B正确,不符合题意;
C.利用该电路可以探究串联电路电流特点,故C正确,不符合题意。
D.探究电流与电压的关系,应控制电阻阻值不变,而灯泡电阻随温度升高而增大,因此该电路不能探究电流与电压的关系,故D错误,符合题意。 故选D。
4.某同学在做“调节灯泡亮度”的电学实验时,电路如图所示,电调电压恒为4.5V,电压表量程“0~3V”,滑动变阻器规格“20Ω 1A”,灯泡L标有“2.5V 1.25W”字样(忽略灯丝电阻变化),在保证电路安全的情况下,下列判断正确的是( )