资源描述
一、初中物理欧姆定律问题
1.小梦将定值电阻R1与滑动变阻器R2接入电源电压不变电路中,如图所示.闭合开关S,各表均有一定示数,滑动变阻器滑片向右滑动到一定位置过程中,电流表、电压表V1和V2示数变化量分别为ΔI、ΔU1、ΔU2.下列说法对是
A.V1示数不变,V2示数变大
B.V1示数变小,V1示数和电流表达数之比变小
C.V2示数变大,ΔU1>ΔU2
D.电流表达数变小, 不变
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】
由图知:定值电阻和滑动变阻器串联,电压表V1测量定值电阻两端电压,电压表V2测量滑动变阻器两端电压,电流表测量电路电流。
A.在串联电路中,电阻具有分压作用。滑动变阻器滑片向右移动过程中,滑动变阻器接入电路电阻增大,根据串联电路用电器两端电压与其阻值成正比知,滑动变阻器两端电压增大,即电压表V2示数增大,而电源电压一定,因此电压表V1示数减小.此选项错误;
B.由A知,电压表V1示数减小,但定值电阻阻值一定,因此V1示数和电流表达数之比即定值电阻阻值不变。此选项错误;
C.由A知,电压表V2示数增大,但电源电压一定,前后两种状况下定值电阻和滑动变阻器两端电压变化程度相似,即,ΔU1=ΔU2。此选项错误;
D.定值电阻阻值不变,滑动变阻器滑片向右移动过程中,滑动变阻器接入电路电阻增大,电路总电阻增大,电源电压一定,由欧姆定律知,电路电流减小,因此电流表达数减小。滑片在不一样位置时,定值电阻两端电压变化量与通过电流变化量之比为R1,而R1是定值电阻,因此不变。此选项对。
故选D。
2.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。下列分析对是( )
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,电压表达数变化量与电流表达数变化量比值不变
C.闭合S1、S2、S3,滑片右移,电压表达数变大,电流表达数变小
D.闭合S1、S3,滑片右移,电压表达数变大,电流表达数变小
【答案】ABD
【解析】
【分析】
(1)只闭合S1时,电路为R2简单电路,电压表测电源电压,电流表测电路中电流;
(2)只闭合S3时,R1与R串联,电压表测R两端电压,电流表测电路中电流,根据串联电路特点和欧姆定律判断两表变化量比值变化;
(3)同步闭合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电流不变,根据滑片移动可知接入电路中电阻变化,根据欧姆定律可知通过滑动变阻器通过电流,运用并联电路电流特点可知干路电流变化;
(4)同步闭合S1、S3时,R1与R串联后再与R2并联,电压表测R两端电压,电流表测干路电流,根据滑片移动可知接入电路中电阻变化,由串联电路电压特点确定电压表达数变化,根据并联电路电流特点确定电流表达数变化。
【详解】
A.只闭合S1时,电路为R2简单电路,等效电路图如下图所示:
图中电压表测电源电压,电流表测电路中电流,则电流表、电压表均有示数,故A对;
B.只闭合S3时,R1与R串联,电压表测R两端电压,电流表测电路中电流,等效电路图如下图所示:
滑片P向右移动时,接入电路中电阻变大,由串联电路分压原理知,R两端电压变大,R1两端电压变小,由串联电路电压特点可得
而电流表测串联电路中电流,则有
即电压表达数变化量与电流表达数变化量比值不变,故B对;
C.同步闭合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电流不变,滑片P向右移动,接入电路中电阻变大,由可知,通过滑动变阻器电流变小,因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,则干路电流变小,即电流表达数变小,故C错误;
(4)同步闭合S1、S3时,R1与R串联后再与R2并联,电压表测R两端电压,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,接入电路中电阻变大,由可知,滑动变阻器所在支路电流变小,因串联电路中总电压等于各分电压之和,则电压表示数变大,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,则电流表示数变小,故D对。
故选ABD。
3.如图所示,电源电压恒定不变,闭合开关S,将滑动变阻器滑片P从中点向b端移动一段距离,电压表达数变化量分别为U1、U2,电流表达数变化量为I,阻值相似定值电阻R1、R2消耗电功率变化量分别为P1、P2。则下列判断对是( )
A.
B.
C.
D.
【答案】BC
【解析】
【分析】
【详解】
由电路图可知,R1与R0、R2串联,电压表V1测R0与R2两端电压之和,电压表V2测R2两端电压,电流表测电路中电流;
A.定值电阻R1、R2消耗电功率变化量分别为P1、P2,则
P1+P2=(I12﹣I22)(R1+R2)=(I1﹣I2)(I1+I2)(R1+R2)=I(I1+I2)(R1+R2)
故A错误。
BD.将滑动变阻器滑片P从中点向b端移动一段距离,设移动前后电路中电流分别为I1、I2,
由可得,电压表V2示数变化量为
U2=U2﹣U2′=I1R2﹣I2R2=(I1﹣I2)R2=IR2
则|U2|=|IR2|
因串联电路中总电压等于各分电压之和,因此,电压表V1示数变化量为
U1=U1﹣U1′=(U﹣I1R1)﹣(U﹣I2R1)=(I2﹣I1)R1=﹣IR1
则|U1|=|IR1|
因R1、R2阻值相似,因此|U1|=|U2|,故B对,D错误;
C.由、可知
故C对;
故选BC。
4.如图所示,电源电压恒为6V,小灯泡L标有“4V 1.6W”字样(阻值保持不变),R1=20Ω。滑动变阻器R2标有“30Ω 1A”。电流表量程为0~0.6A,电压表量程为0~3V。下列说法对是( )
A.闭合S2,断开S1、S3时,通过电阻R1电流为0.2A
B.断开S2,闭合S1、S3时,滑动变阻器R2连入阻值范围5Ω~10Ω
C.闭合开关S3,断开S1、S2时,电灯L消耗功率范围为0.225W~0.9W
D.闭合所有开关,滑动变阻器R2消耗最大功率和最小功率之比为3:1
【答案】ACD
【解析】
【分析】
【详解】
A.从图中可以看到,闭合S2,断开S1、S3时,灯泡和电阻R1串联接在电路中,灯泡电阻大小是
根据欧姆定律可知,通过电阻R1电流大小是
即通过电阻R1电流是,A对;
B.断开S2,闭合S1、S3时,只有滑动变阻器R2接入电路,电流表量程为0~0.6A,当电路电流最大是0.6A,滑动变阻器接入电路阻值大小是
这个阻值大小是滑动变阻器接入电路最小阻值,因此滑动变阻器R2连入阻值范围是10Ω~30Ω,B错误;
C.闭合开关S3,断开S1、S2时,灯泡和变阻器R2串联接在电路中,根据可知,当电路中电流最小时,灯泡电功率最小,这时电路中总电阻最大,电路中电流大小是
这个电流值大小没有超过电流表量程,也没有超过滑动变阻器最大电流程度
电压表示数是
这个电压值没有超过电压表量程,这时灯泡最小电功率是
当电路中电流最大时,灯泡电功率最大,这时电路中总电阻最小,假如电流大小是0.6A,那么电压表示数是
这个电压数值大过了电压表量程,因此电流不能是0.6A,假如电压表示数达到最大3V,这时电流最大,大小是
这个电流值大小符合电路安全规定,因此灯泡最大电功率是
综上所述,电灯L消耗功率范围为0.225W~0.9W,C对;
D.闭合所有开关,灯泡被短路,电阻R1、R2并联接在电路中,根据可知,当R2电阻最小时,其电功率最大,流过它电流最大,是0.6A,其阻值大小是
电功率大小是
当R2电阻最大时,其电功率最小,流过它电流最小,假如R2电阻是30Ω,其电流大小是
这个电流大小符合电路安全规定,那么其电功率大小是
那么滑动变阻器R2消耗最大功率和最小功率之比是
D对。
故选ACD。
5.定值电阻R1、R2和滑动变阻器R3接入如图电路中,电源电压不变。当开关S1闭合,S2断开,滑片P位于a点时,电压表V1和V2示数之比,电流表示数I1=1A;滑片P位于最右端时,电压表V1和V2示数之比 。当开关S1断开,S2闭合,两个电压表V1和V2示数之比,通过开关闭合与断开及调整滑动变阻器滑片,使电路消耗功率最小为9W。下列说法对是( )
A.电源电压为24V
B.滑动变阻器最大阻值是24Ω
C.当开关S1断开,S2闭合,电路消耗功率为32W
D.当开关S1合,S2断开,调整滑片P位置,R3消耗最大功率为9W
【答案】AD
【解析】
【分析】
【详解】
A.当开关S1闭合,S2断开,R3滑片P位于a点时等效电路为图1所示:
;
当开关S1闭合,S2断开,R3滑片P位于最右端时等效电路为图2所示:
;
当开关S1断开,S2闭合等效电路如图3所示:
;
在也许得到多种电路中,只有当开关S1、S2都断开,并且滑动变阻器滑片位于最右端时,电路总电阻最大,消耗电功率最小,此时等效电路如图4所示:
;
图1中:由于串联电路中各处电流相等,且,根据可得
因此
根据欧姆定律和串联电路中总电阻等于各分电阻之和可得,电源电压
图2中:根据可得
即
图3中:根据串联电路电阻特点和可得
解得
图4中
由①②两式可得:R1=16Ω,U=24V,故A对;
B.滑动变阻器最大阻值
故B错误;
C.电阻R2阻值
当开关S1断开,S2闭合,则电阻R1与R2串联,电路消耗功率
故C错误;
D.当开关S1闭合,S2断开,电阻R1与R3串联,R3消耗功率
因此,当R3=R1时,R3消耗功率最大,为
故D对。
故选AD。
6.在图甲所示电路中,电源电压不变,R0为定值电阻,滑动变阻器滑片P从a端移到b端过程中,电压表与电流表达数变化规律如图乙所示。下列说法对是( )
A.电源电压为4.0V
B.定值电阻R0阻值为8Ω
C.滑动变阻器调整范围为0﹣20Ω
D.当滑片P位于b端时,电路总功率最大
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】
电路为定值电阻与滑动变阻器串联电路,电压表测量滑动变阻器两端电压,当滑片P位于a端时,滑动变阻器接入阻值为0Ω,电路为定值电阻简单电路,则电压表达数为0V,由乙图可知此时电流为0.6A,则由欧姆定律可求电源电压为
U=I1R0=0.6A×R0
当滑片P位于b端时,滑动变阻器所有接入电路,由串联分压可知此时对应电压最大,由乙图可知此时电压表达数为4V,电流表达数为0.2A,则可求滑动变阻器最大阻值及电源电压为
U=U0+U滑=0.2A×R0+4V
联立求解可得电源电压为6V,电阻R0阻值为10Ω,由于电源电压不变,则由 可知,当电路电阻最小时,电路总功率最大,即滑片位于a端,综合可知,故选C。
7.如图所示电路,电源电压恒为4.5 V,电流表量程为0~0.6 A,电压表量程为0~3 V,定值电阻R=5 Ω,滑动变阻器最大阻值为50 Ω.闭合开关S,移动滑片P过程中,下列说法对是( )
A.电压表示数变化范围是0~3V
B.电压表与电流表达数比值不变
C.滑动变阻器容许调整范围是2.5~10Ω
D.电流表示数变化范围是0~0.3 A
【答案】C
【解析】
【分析】
由电路图可知,定值电阻R与滑动变阻器串联,电压表测滑动变阻器两端电压,电流表测电路中电流;
(1)根据滑片移动可知接入电路中电阻变化,根据欧姆定律可知电路中电流变化;
(2)根据欧姆定律结合滑动变阻器阻值确定电压表与电流表示数比值变化;
(3)当电流表示数最大时,滑动变阻器接入电路中电阻最小,根据欧姆定律求出电路中总电阻,再根据串联电路电阻特点和欧姆定律求出滑动变阻器接入电路中最小阻值和两端最小电压;当电压表示数最大时,电路中电流最小,滑动变阻器接入电路中电阻最大,根据串联电路电压特点求出R两端电压,根据串联电路电流特点和欧姆定律求出电路中电流,再根据欧姆定律求出滑动变阻器接入电路中电阻,然后得出答案.
【详解】
由电路图可知,定值电阻R与滑动变阻器串联,电压表测滑动变阻器两端电压,电流表测电路中电流;
B.由可知,电压表与电流表示数比值等于滑动变阻器接入电路中电阻,则滑片移动时,滑动变阻器接入电路中电阻发生变化,电压表与电流表示数比值变化,故B错误;
ACD.当电流表示数=0.6A时,滑动变阻器接入电路中电阻最小,定值电阻功率最大,此时电路中总电阻:
,
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,因此滑动变阻器接入电路中最小阻值:
,
此时电压表示数:
;
当电压表示数=3V时,电路中电流最小,滑动变阻器接入电路中电阻最大,因串联电路中总电压等于各分电压之和,因此R两端电压:
,
因串联电路中各处电流相等,因此电路中电流:
,
滑动变阻器接入电路中最大阻值:
,
故电压表变化范围是1.5~3V,电流表变化范围是0.3∼0.6A,滑动变阻器阻值变化范围为2.5∼10Ω,故AD错误、C对.
【点睛】
本题为动态电路中有关求解最值、范围经典题,规定学生纯熟掌握欧姆定律在串、并联电路中应用.
8.如图甲所示电路中,电源电压不变,小灯泡L上标有“6V”字样,通过灯泡L电流与电压关系如图像所示,电压表选择0~15V量程,电流表选择0~3A量程。闭合开关S,断开S1和S2,滑动变阻器滑片在某处时,电流表示数为0.4A;变阻器滑片滑到另一处时,电压表示数由8V变化到4V,电流表示数变化了0.4A,已知R1:R2=1:4, R2为滑动变阻器最大阻值。在保证各电路元件安全工作状况下,则下列成果中不对是( )
A.R1阻值为5Ω B.电源电压为11V
C.整个电路最大电功率是11W D.整个电路最小电功率是4.4W
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】
A.闭合开关S,断开S1和S2时,灯泡L与定值电阻R1、滑动变阻器R2串联,电压表测R2两端电压,电流表测电路中电流,因串联电路中电阻越大分得电压越大,因此,电压表示数由U2′=8V变化到U2″=4V时,接入电路中电阻变小,电路中电流变大,则两种状况下电路中电流分别为:I′=0.4A,
I″=0.4A+0.4A=0.8A,
由图象可知,两种状况状况下灯泡两端电压分别为=1V,=3V,因串联电路中总电压等于各分电压之和,因此,电源电压:
U= +I′R1+ =1V+0.4A×R1+8V,
U= +I″R1+ =3V+0.8A×R1+4V,
因电源电压不变,因此,
1V+0.4A×R1+8V=3V+0.8A×R1+4V,
解得:
R1=5Ω,
故A对,不符合题意;
B.电源电压:
+I′R1+ =1V+0.4A×5Ω+8V=11V,
故B对,不符合题意;
C.当开关S、S2闭合,断开S2时,电路为R2简单电路,因电源电压不大于电压表量程,因此,当调整滑动变阻器滑片使电流表示数I大=3A时,电路消耗电功率最大,则:
P大=UI大=11V×3A=33W,
故C错误,符合题意;
D.当闭合开关S,断开S1和S2,且滑动变阻器接入电路中电阻最大时,电路中电功率最小,则电源电压:
UL小+I小(R1+ R2)= UL小+I小(R1+4 R1)= UL小+ I小×5 R1
11V= UL小+ I小×25Ω,
由图象可知,当I小=0.4A,UL小=1V符合,则电路最小电功率:
P小=UI小=11V×0.4A=4.4W,
故D对,不符合题意。
故选C。
9.如图所示,电源电压不变,P置于中点,任意闭合开关,电路都是安全,下列说法对是( )
A.当开关S闭合,S1,S2断开时,滑片向b端滑动,电压表达数变小
B.当开关S、S1闭合,S2断开时,滑片向a端滑动,电流表达A1数变大
C.当开关S、S1,S2都闭合时,滑片向b端滑动,A1示数与A2示数差值不变
D.当开关S闭合,S1,S2断开时,滑片向b端滑动,电压表达数变化量与A1示数变化量比值不变
【答案】ACD
【解析】
【详解】
A.当开关S闭合,S1,S2断开时,三个电阻串联,电压表测R1电压,滑片向b端滑动,变阻器电阻变大,由电阻串联,电路总电阻变大,由欧姆定律,电路电流变小,根据,电压表达数变小,A对;
B.当开关S、S1闭合,S2断开时,为R3简单电路,滑片向a端滑动,电流表达A1测电路电流,由欧姆定律,电流表达A1数不变,B错误;
C.当开关S、S1,S2都闭合时,三个电阻并联,A2测R1、R2电流,A1测R1、R2、R3总电流,A1示数与A2示数差值,即通过R3电流,由欧姆定律,通过R3电流不变;
滑片向b端滑动,A1示数与A2示数差值不变,C对;
D.当开关S闭合,S1,S2断开时,三个电阻串联,电压表测R1电压,电流表测电路电流,由欧姆定律,电压表达数变化量与A1示数变化量比值即R1电阻大小,保持不变,D对;
故选ACD。
10.如图所示四个电路中,电源电压保持不变,为已知阻值定值电阻,则四个电路中无法测出未知电阻阻值电路是
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】
A.由电路图可知,开关S断开时,电路为R0简单电路,电流表测通过R0电流I0,则电源电压
U=I0R0;
开关S闭合时,R0与Rx并联,电流表测干路电流I,此时通过Rx电流
Ix=I−I0,
由并联电路中各支路两端电压相等可得未知电阻Rx阻值:
Rx=,
故A可行,不符合题意;
B.由电路图可知,开关S闭合时,电路为R0简单电路,电压表测电源两端电压U;当开关S断开时,R0与Rx串联,电压表仍测电源两端电压U,无法测出Rx两端电压,从而无法测出Rx阻值,故B不可行,符合题意;
C.由电路图可知,开关S闭合时,电路为Rx简单电路,电压表测电源两端电压U;当开关S断开时,R0与Rx串联,电压表测Rx两端电压Ux,由串联电路中总电压等于各分电压之和可得,R0两端电压
U0=U−Ux,
由串联电路中各处电流相等可得,电路中电流
I==,
则
Rx==,
故C可行,不符合题意;
D.由电路图可知,开关S闭合时,电路为R0简单电路,电流表测电路中电流I1,则电源电压
U=I1R0;
当开关S断开时,R0与Rx串联,电流表测电路中电流I2,则电路中总电阻
R==,
由串联电路中总电阻等于各分电阻之和可得
Rx=R−R0=−R0,
故D可行,不符合题意。
11.在如图所示电路中,电源电压保持不变.闭合电键S,当滑动变阻器滑片P向右移动时,则
A.电流表A示数与电流表A1示数差值变大
B.电流表A示数与电流表A1示数差值变小
C.电流表A示数与电流表A1示数比值变大
D.电流表A示数与电流表A1示数比值变小
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】
AB. 滑动变阻器滑片P向右移动过程中,接入电路电阻变大,通过电流变小,即电流表A1示数变小,但通过定值电阻R2电流不变,电流表A示数与电流表A1示数差值就等于通过定值电阻R2电流,因此电流表A示数与电流表A1示数差值不变,故A、B错误;
CD.根据欧姆定律可知,I1;干路电流I,电流表A示数与电流表A1示数比值为
,
由于R1在变大,因此比值变大,故C对;D错误.
12.如图甲所示,电源电压恒定,R1是定值电阻,R2是滑动变阻器,闭合开关S,移动滑动变阻器滑片P从B端至A端过程中,两电压表达数随电流表达数变化U-I图像如图乙所示,则
A.电源电压为20V
B.EF是V1表达数随A表达数变化图像
C.滑动变阻器最大阻值为10Ω
D.整个电路最大功率为14.4W
【答案】D
【解析】
【详解】
AB.由图甲可知,R1与滑动变阻器R2串联,电压表V1测R1两端电压,电压表V2测R2两端电压,电流表测串联电路电流。滑片P从B端至A端过程中,R2变小,根据串联分压原理,V2示数变小,又根据串联电路电压规律,V1示数变大。因此图乙中EF是V2表达数随A表达数变化图像,图线MN是V1表达数随A表达数变化图像;当滑片P在A点时,V1示数最大为电源电压,则电源电压U=12V,故AB错误;
C.当滑片在B端时,由图乙可知,R2两端电压U2=8V,此时对应电流I=0.4A,由欧姆定律可得,
R2==20
故C错误;
D.电源电压一定,当电路中电流最大I=1.2A时,电路总功率最大
P=UI=12V×1.2A=14.4W,
故D对;
故选D。
13.在如图甲所示电路中,R1为定值电阻,滑动变阻器R2上标有“20Ω 0.5A",当滑片P由c点移到a端过程中,电压表达数U随滑动变阻器R2接入电路阻值变化状况如图乙所示,R1最小功率是0.4 W。在保证电路元件安全条件下,下列说法对是( )
A.电源电压为5 V B.R1阻值为20Ω
C.R2接入电路最小阻值为2Ω D.R2最小功率是0.8 W
【答案】C
【解析】
【分析】
由图甲所示电路图可知,定值电阻R1与滑动变阻器R2串联,电压表测定值电阻R1两端电压;
(1)根据P=I2R可知:电路中电流最小时R1功率最小,因此当R1功率最小时滑动变阻器连入电路电阻最大,即在a点,由图乙可知,R2为20Ω时,电压表示数为2V,根据P=UI求出此时电路电流,然后根据欧姆定律求出两端电压,根据串联电路电压特点即可求出电源电压;
(2)根据欧姆定律求出R1阻值;
(3)由于滑动变阻器R2上标有“20Ω0.5A”,则电路中最大电流为0.5A,根据欧姆定律求出电路中最小电阻,运用电阻串联特点即可求出R2接入电路最小阻值;
(4)根据电路中电流变化范围,运用P=UI求出滑动变阻器功率变化范围,据此得出R2最小功率。
【详解】
由图甲所示电路图可知,定值电阻R1与滑动变阻器R2串联,电压表测定值电阻R1两端电压;
A.由于R1是定值电阻,根据P=I2R可知,电路中电流最小时R1功率最小,当电流最小时滑动变阻器连入电路电阻最大,则由图乙知,滑动变阻器连入电路电阻为20Ω,此时电压表示数为2V,根据P=UI可得,此时电路电流
根据和串联电路电压特点可得电源电压
故A错误;
B.根据可得R1阻值
故B错误;
C.由于滑动变阻器R2上标有“20Ω0.5A”,则电路中最大电流为0.5A,根据可得最小总电阻
则此时滑动变阻器最小阻值为
故C对;
D.由前面解答可知,电路中电流取值范围为0.2A∼0.5A,滑动变阻器消耗功率
因此当时,即I=0.3A时,R2功率最大P最大=0.9W;根据前面推出变阻器消耗功率与电流二次函数体现式作出P−I图像,如图所示:
根据图像可知,当电流最大为0.5A时,滑动变阻器消耗电功率最小,滑动变阻器消耗最小电功率
故D错误。
故选C。
14.如图所示电路图,R1与 R2 都是定值电阻,R3 是一种滑动变阻器,当开关闭合后,滑动变阻器滑片 P 向左滑动时,如下说法中对是( )
A.电压表 V5 示数变化量与电流表达数变化量比值不变
B.电压表 V4 变化量与电流表达数变化量比值变大
C.电压表 V3 示数变化量与电流表达数变化量比值变小
D.电流表达数变大,表 V1、V2 与电流表达数比值都不变,V3与电流表达数比值变大
【答案】A
【解析】
【分析】
【详解】
闭合开关S后,三电阻串联,电压表V1测R1两端电压,电压表V2测R2两端电压,电压表V3测R3两端电压, 电压表V4测R1和R2两端电压之和,电压表V5测R2和R3两端电压之和,电流表测电路中电流;
A.由以上分析知
UV5=U−U1=U−IR1,U V5′=U−U1′=U−I′R1
△UV5= UV5− U V5′= U−IR1−( U−I′R1)=(I′−I) R1=△I R1
即
=R1
故该比值保持不变,故A对;
B.同理可知
UV4= U−U1−U2 =U−IR1−IR2,U V3′=U−U1′− U2′ =U−I′R1−I′R2
△UV4= UV4− U V4′= U−IR1−IR2−( U−I′R1−I′R2)=(I′−I) R1(I′−I) R2=△I (R1 R2)
即
= R1 R2
故该比值保持不变,故B错误;
C.电源电压U= UV4 UV3,故电压表 V3 示数变化量等于电压表 V4 变化量,则电压表 V3 示数变化量与电流表达数变化量比值不变,故C错误;
D.滑动变阻器滑片 P 向左滑动时,接入电路中电阻变小,电路中总电阻变小,由I=可知,电路中电流变大,即电流表A示数变大,由U=IR可知,定值电阻R1和R2两端电压变大,即电压表Vl、V2示数变大;由于串联电路中总电压等于各分电压之和,且R1和R2两端电压变大,V3等于电源电压减去R1和R2两端电压,因此电压表V3示数变小,由R1=, R2=, R3=可知,电压表V1、V2与电流表达数之比不变,V3与电流表达数比值变小,故D错误。
故选A。
15.如图所示,电源电压保持不变,闭合开关S,当滑动变阻器滑片P从最上端向下端滑动时,四个电表示数都发生了变化,电表示数分别用I、U1、U2、U3表达,电表达数变化量大小分别用、、和表达,电阻R1、R2、R3(R2>R1+R3)消耗电功率分别用P1、P2、P3表达,下列判断不对是( )
A.不变,不变
B.变大,不变
C.变大,变大
D.滑动变阻器滑片向下滑动时,P1变小,P2先变大后变小,P3变小
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】
A.从图中可以看到,电压表V1测是电阻R1电压,电流表示数大小等于流过电阻R1电流大小,可知,电阻R1阻值大小不变,那么不变;滑片P从最上端向下端滑动时,电路总电阻变大,根据欧姆定律可知电路中电流在变小,设前后电流分别是、,电压表V1示数前后分别是、,可知、,那么
变换可得
由于电阻R1阻值大小不变,那么不变;综上所述,不变,不变;A对,不合题意;
B.从图中可以看到,电压表V2测是变阻器R2电压,电流表示数大小等于流过电阻R2电流大小,可知,电阻R2阻值在变大,那么变大;滑片P从最上端向下端滑动时,电路总电阻变大,根据欧姆定律可知电路中电流在变小,设前后电流分别是、,那么电阻R1和R3电压之和在变小,电源电压大小不变,变阻器R2电压在变大,那么前后电压大小,这个电压变化量大小等于电阻R1和R3电压之和变化量,即
这个电流变化量也等于电阻R1和R3电流变化量,可懂得
根据可知
两式相减可得
变换可得
由上述可知
由于电阻R1和R3阻值大小不变,那么大小不变;综上所述,变大,大小不变;B对,不合题意;
C.从图中可以看到,电压表V3测是电阻R1和R2电压之和,电流表示数大小等于流过电阻R1和R2电流大小,可知,由于电阻R1和R2阻值之和在变大,那么在变大;由上述可知,电路中电流在变小,电阻R3电压在变小,电阻R1和R2电压之和在变大,前后电压大小,这个电压变化量大小等于电阻R3电压变化量,即
这个电流变化量也等于电阻R3电流变化量,可懂得
根据可知
两式相减可得
变换可得
由上述可知
由于电阻R3阻值大小不变,那么大小不变;综上所述,变大,不变,C错误,符合题意;
D.由上述可知,电流在变小,根据可知,电阻R1和R3电功率在变小,即P1、P3在变小;而变阻器功率
让电阻R1和R3串联电阻是R13,那么上式可转化为
由上式可知,当时,分母部分最小,电功率P2最大,因此当滑动变阻器滑片向下滑动,当时,功率最大,电功率P2先变大后变小;D对,不合题意。
故选C。
16.如图所示,电源电压为4.5V,电流表量程为“0~0.6A”,滑动变阻器规格为“”,小灯泡标有“”(不考虑温度对灯丝电阻影响)。在保证所有元件安全状况下,移动滑动变阻器滑片,下列选项对是( )
A.向左移动滑片,两表达数都变大
B.电流表示数变化范围是0.3~0.6A
C.电压表示数变化范围是0~3V
D.滑动变阻器连入电路阻值变化范围是4~10Ω
【答案】D
【解析】
【详解】
A.从图中可以看到,向左移动滑片,变阻器接入电路电阻在变大,这是一种串联电路,电路总电阻在变大,根据可知,电路中电流在变小,电流表示数在变小;灯丝电阻是不变,那么灯泡两端电压是变小,根据串联电路电压规律可知,变阻器两端电压是变大,即电压表示数是变大;A错误;
BCD.小灯泡电阻是
为保证灯泡正常工作,流过灯泡电流最大是
这也是电路中最大电流,因此电流表最大读数是0.5A,这时电路中总电阻大小是
则滑动变阻器最小电阻是
由于灯泡电阻不变,那么这时灯泡两端电压是最大,则滑动变阻器电压是最小,大小是
即电压表最小示数是2V;
当滑动变阻器电阻最大时,即大小达到10Ω,这时电路中电流最小,大小是
这个电流大小没有超过电流表量程,也没有超过滑动变阻器规格规定,也没有超过小灯泡额定电流,因此滑动变阻器阻值可达到10Ω,电流表读数最小可以是0.3A,这时滑动变阻器电压是
即电压表最大示数是3V;综上所述,电流表示数变化范围是0.3~0.5A,电压表示数变化范围是2~3V,滑动变阻器连入电路阻值变化范围是4~10Ω。
故选D。
17.如图所示电路中,电源电压为 6V且保持不变,滑动变阻器 R 规格为“40Ω 1A”,定值电阻 R1规格为“10Ω 0.5A”。只闭合开关 S、S2,当滑动变阻器 R 滑片 P 分别在 B 端和中点时,R 消耗功率之比为 8:9。则下列判断对是( )
① 只闭合开关 S、S1,将 R 滑片 P 从中点向右移动一段距离,电压表达数变化量和电流表达数变化量比值不变
② 只闭合开关 S、S1,为保证电路安全,滑动变阻器 R 接入电路阻值范围是 2Ω~40Ω
③ 只闭合开关 S、S1,为保证电路安全,定值电阻 R1 功率变化范围是 0.144W~0.9 W
④ 定值电阻 R2 阻值是10Ω
A.① ② B.① ③ C.② ④ D.① ④
【答案】B
【解析】
【详解】
① 从图中可以看到,当只闭合开关 S、S1时,R1与变阻器串联,电流表测电路中电流,电压表测R1电压,将R滑片 P 从中点向右移动一段距离,由可知,两次电压表读数分别是、,两式相减,可得到
即,可得到,由于R1是定值电阻,因此电压表达数变化量和电流表达数变化量比值不变,① 对;
② 滑动变阻器R规格为“40Ω 1A”,表达R最大电阻是40Ω,容许通过最大电流是1A,定值电阻R1规格是“10Ω 0.5A”,表达R1电阻是10Ω,容许通过最大电流是0.5A,由串联电路电流规律可知,电路最大电流只能是0.5A,从图中可以看到,电压表选用小量程,最大示数是3V,由串联电路电压规律可知,变阻器最小电压是
由分压原理可知,变阻器连入电路最小电阻,电路是串联,根据欧姆定律可知此时电路电流是
变阻器连入电路电阻越大,电压表示数越小,电路电流越小,因此变阻器连入电路最大电阻是,故只闭合开关S、S1,为保证电路安全,滑动变阻器接入电路阻值范围是10Ω~40Ω,② 错误;
③ 只闭合开关 S、S1,为保证电路安全,根据可知,当电压最小时,其功率也最小,当电压最大时,其功率也最大,即滑动变阻器接入电路阻值范围是40Ω时,电压表示数最小,由分压原理可知,此时电压为电压4倍,由串联电路电压规律可知,最小电压是
这时定值电阻最小功率是
电压表示数最大为3V,这时定值电阻最大功率是
因此定值电阻功率变化范围是0.144W~0.9 W,③ 对;
④ 只闭合开关 S、S2,则与变阻器串联,电流表测电路电流,电压表测电压,滑动变阻器滑片分别在B端和中点时,R消耗功率之比为8:9,根据可知
解得;根据电压不变时,电流与电阻成反比,可知
解得,④ 错误。
故选B。
18.如图甲所示,R1为定值电阻,滑动变阻器R2滑片从a端滑到b端过程中,R2消耗电功率P与其两端电压U关系图像如图乙所示,下列说法对是( )
A.R1阻值为20 Ω
B.当R2接入阻值为50 Ω时它功率最大
C.电源电压为6 V
D.该电路消耗最大电功率为0.9 W
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】
AC.从图乙可以看到,当滑动变阻器两端电压是2V时,其功率是0.8W,可计算得到这时电路中电流是
同理,当滑动变阻器两端电压是5V时,其功率是0.5W,电路中电流是
设电源电压是,可以得到关系式
解得、;A错误、C对;
B.从图乙可以看到,当滑动变阻器两端电压是5V时,其功率是0.5W,这时滑动变阻器接入电路阻值大小是
当R2接入阻值为50 Ω时它功率不是最大,B错误;
D.当电路中电阻最小时,即滑动变阻器接入电路阻值是0时,电路中总电阻最小,电路消耗电功率最大,大小是
D错误。
故选C。
19.如图所示,电源电压恒为9V,电压表量程为0~3V,电流表量程为0~0.6A,滑动变阻器规格为“24Ω 0.8A”,灯泡标有“3V 1.5W”字样。闭合开关,在电路安全状况下(不考虑灯丝电阻变化),则下列说法中对是( )
A.滑动变阻器电阻容许调整范围是0~24Ω
B.电流表达数变化范围是0.1A~0.5A
C.电压表达数变化范围是1V~3V
D.灯泡最小功率是0.54W
【答案】D
【解析】
【详解】
从图中可以看到,灯泡和滑动变阻器串联,根据电功率公式可知灯额定电流是
还可懂得灯泡电阻是
由于电压表量程是0到3V,因此当灯泡两端电压是3V,电路中电流最大,大小是
由此可计算得电路中最小总电阻是
那么滑动变阻器接入电路最小阻值是
而当滑动变阻器接入电路电阻最大时,灯泡两端电压最小,电流也是最小,电路是安全,因此滑动变阻器电阻容许调整范围是12Ω~24Ω;电路中最大总电阻是
电路中最小电流是
因此电流表达数变化范围是0.3A~0.5A;也可懂得灯泡两端电压最小值是
因此电压表达数变化范围是1.8V~3V;当电路中电流最小时,灯泡电功率最小,大小是
故选D。
20.试验中,某同学认为在没有电流表状况下,运用电压表和已知阻值定值电阻R0也可以测量未知电阻Rx阻值,并设计了电路图,下图中不可以实现测量Rx阻值电路图是()
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】
A.当开关闭合时,R0短路,电压表测电源电压,设此时示数为U1;当开关断开时,R0与Rx串联,电压表测Rx电压,设此时示数为U2,则此时R0两端电压为U1-U2;根据串联电路电流到处相等可列出等式
Rx可求出,故此电路可以测出Rx阻值;故A不符合题意;
B.当开关闭合时,Rx被短路,电压表测电源电压,当开关断开时,RX与R0串联,电压表仍测电源电压,无法推导出通过Rx电流,故此电路不能测出Rx阻值;故B符合题意;
C.当开关掷到1档时,只有RX接入电路,电压表达数等于电源电压,设此时示数为U1,当开关掷到2档时,Rx与R0串联,电压表测Rx电压,设此
展开阅读全文