一、初中物理欧姆定律问题
1.在如图所示的电路中,电源电压保持不变.闭合电键S,当滑动变阻器的滑片P向右移动时,则
A.电流表A示数与电流表A1示数的差值变大 B.电流表A示数与电流表A1示数的差值变小 C.电流表A示数与电流表A1示数的比值变大 D.电流表A示数与电流表A1示数的比值变小 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】
AB. 滑动变阻器的滑片P向右移动的过程中,接入电路电阻变大,通过的电流变小,即电流表A1示数变小,但通过定值电阻R2的电流不变,电流表A示数与电流表A1示数的差值就等于通过定值电阻R2的电流,所以电流表A示数与电流表A1示数的差值不变,故A、B错误; CD.根据欧姆定律可知,I1UU;干路电流I,电流表A示数与电流表A1示数的比值为 R总R1RR1R+RI1==12R1R2I1R总R2, R1+R2因为R1在变大,所以比值变大,故C正确;D错误.
2.如图所示的电路,电源电压不变,R1为热敏电阻,其阻值随温度的升高而减小.闭合开关S,当监控区的温度升高时,电压表示数U与电流表示数I的关系图象是
A. B.
C. D.
【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】
由电路图可知,R1与R2串联,电压表测R1两端的电压,电流表测电路中的电流。 A.因热敏电阻的阻值随温度的升高而减小,所以,当温度升高时,热敏电阻R1的阻值变小,电路中的总电阻变小,由I=
U可知,电路中的电流变大,即电流表的示数变大;热R敏电阻R1的阻值变小,由串联分压原理可知,R1两端的电压减小,即电压表的示数减小;由上述分析可知,当电流表示数I变大时,电压表的示数U减小,故A图象错误; BCD.根据串联电路的电压特点和欧姆定律可得,电压表示数
U1=U总−U2=U总−IR2
因U总、R2是定值,所以,电压表示数U1与I为一次函数,其图象是一条倾斜的直线,且电流增大时,电压变小,故C图象正确,BD图象错误。 故选C。 【点睛】
由电路图可知,R1与R2串联,电压表测R1两端的电压,电流表测电路中的电流.由题意可知温度升高时热敏电阻阻值的变化,根据欧姆定律可知电路中的电流和R2两端的电压变化,根据串联电路的电压特点可知电压表示数的变化,进而分析可得图象。
3.在如图所示的电路中,电源电压保持不变,R1为定值电阻。闭合开关S后,将滑动变阻器R2的滑片P从最右端移到中间某个位置,R1、R2两端电压和电路中电流的示数分别变化了△U1、△U2和△I(皆绝对值),则△U1______△U2(选填“大于”、“小于”或“等于”),再向左移动,△U2和△I的比值将______(选填“增大”、“减小”或“不变”)。( )
A.大于 减小 【答案】D 【解析】 【详解】
B.大于 不变 C.小于 增大 D.小于 不变
由电路图可知,定值电阻R1与滑动变阻器R2串联,设滑片移动前后电路中的电流分别为
I1、I2,则:
△I=I2-I1,
由欧姆定律可得,电路中的电流为I1时,此时的电压分别为:
U1=I1R1, U2=U-U1-UL=U-I1R1-I1RL,
电路中的电流为I2时,电压分别为:
U1′=I2R1,
U2′=U-U1′- UL =U-I2R1-I2RL,
那么:
△U1=U1′-U1 =I2R1-I1R1=(I2-I1)R1=△IR1,
即:
R1所以,△U1和△I的比值不变;
U1, I△U2=U2′-U2=( I1-I2)( R1+RL)=△IR1+△IRL=△U1+△IRL,
则△U1<△U2; 故选D。
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UIR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'IIl' UIh-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.如图所示的电路图中,电源电压保持不变,闭合开关S后,将滑动变阻器R2的滑片P向左滑动,下列说法正确的是( )
A.电压表V1与电压表V2的示数之和不变 B.电压表V2与电流表A的示数之比不变 C.电流表A的示数变小,电压表V1的示数变大 D.电流表A的示数变小,电压表V1的示数不变 【答案】D 【解析】 【分析】
由电路图可知,R1与R2串联,电压表V1测电源的电压,电压表V2测R2两端的电压,电流表测电路中的电流。根据电源的电压可知电压表V1示数的变化,根据滑片的移动可知接入电路中电阻的变化,根据欧姆定律可知电路中电流的变化和R1两端的电压变化,根据串联电路的电压特点可知R2两端的电压变化,然后判断电压表V1与电压表V2的示数之和、电压表V2与电流表A的示数之比的变化。 【详解】
C.由电路图可知,R1与R2串联,电压表V1测电源的电压,电压表V2测R2两端的电压,电流表测电路中的电流。因电源电压保持不变,所以滑片移动时,电压表V1的示数不变,故C错误;
D.将滑动变阻器R2的滑片P向左滑动,变阻器接入电路中的电阻变大,电路中的总电阻
变大,由IU可知,电路中的电流变小,即电流表A的示数变小,故D正确; RA.由UIR可知,R1两端的电压变小,因串联电路中总电压等于各分电压之和,所以R2两端的电压变大,即电压表V2的示数变大;由电压表V1的示数不变、电压表V2的示数变大可知,电压表V1与电压表V2的示数之和变大,故A错误;
B.由电压表V2的示数变大、电流表A的示数变小可知,电压表V2与电流表A的示数之比变大,故B错误。 【点睛】
此题为一道经典的动态电路综合性题,重点考察电路的动态分析及欧姆定律的应用,均为中考物理电学部分的重难点,需要学生熟练掌握相关知识,并进行综合应用分析。
6.已知甲、乙两灯的额定电压均为6V,如图是甲、乙两灯电流随其两端电压变化的曲线.现将两灯串联后接在某一电源两端,要使其中一个灯泡正常发光,并保证电路安全,则电路的工作电流和电源最大电压为
A.0.5A 12V 【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】
B.1.5A 12V C.1.5A 8V D.0.5A 8V
已知甲、乙两灯的额定电压均为6V,由图可以看出:甲灯的额定电流为1A,乙灯的额定电流为0.5A.两灯串联后通过两灯的电流相等,要使其中一个灯泡正常发光,并保证电路安全,正常发光的应是额定电流较小的乙灯,所以电路的工作电流
I=0.5A。
由图可知
U甲=2V,U乙=6V,
则电源电压
U=U甲+U乙=2V+6V=8V。
答案为D.选项A、B、C不符合题意.
7.小明设计了一种输液提示器,能让护士在护士站通过观察电压表的示数知道药液量的多少,并且当袋中药液量减少时,电压表示数随之减小。下列电路图中符合要求的是
A. B.
C. D.
【答案】C 【解析】 【详解】
A.电压表测滑动变阻器电压,电压表的读数始终都不变,故A不符合题意;
B.电压表测滑动变阻器下部分的电压,当袋中药液量减少时,电压表示数随之增大,故B不符合题意;
C.电压表测滑动变阻器上部分的电压,当袋中药液量减少时,电压表示数随之减小,故C符合题意;
D.电压表测电源电压,当袋中药液量减少时,电压表示数不变,故D不符合题意。
8.如图所示电路中,电源电压恒定,定值电阻R的阻值为10Ω.闭合开关后,将滑动变阻器的滑片从某个位置向右滑动一段距离,使变阻器阻值增大了5Ω,电流表示数减小了0.04A,则电压表示数的变化是
A.增加了0.2 V C.增加了0.4 V 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】
B.减少了0.2 V D.减少了0.4 V
电阻和滑动变阻器串联,电压表测量滑动变阻器两端的电压,电流表测量电路中的电流,将滑动变阻器的滑片从某个位置向右滑动一段距离,设通过电路的电流分别为I1、I2,R两端的电压分别为U1、U2,因变阻器连入电路中的电阻变大,由分压原理,电压表示数增大,由串联电路电压的规律,R的电压减小;
I1I2UU1UU2U2U1, RRRU2U1(I1I2)R0.04A10Ω0.4V,
根据串联电路电压的规律得到变阻器增加的电压等于R减小的电压,即电压表示数增加了
0.4V. 故选C.
9.如图的电路中,电路元件及连接均完好,电源电压恒为6V,小灯泡L1、L2和L3各自正常工作时流过的电流均为0.5A,下列说法正确的是( )
A.开关S1和S2断开,电压表的示数为6V,再闭合S2,电压表示数变小 B.开关S1和S2断开,电流表A1测L2的电流,再闭合S2,A1仍测L2的电流 C.先闭合开关S2,再闭合开关S1,电流表A1示数不变,A2示数变大
D.开关S1和S2闭合,有电流流过的灯泡恰好都正常发光,电流表A1的示数为1.5A 【答案】B 【解析】 【详解】
A.从实物图可以看到,当开关S1和S2断开时,只有灯泡L2和L3串联接入电路,电压表测的是电源电压,示数为6V;再闭合S2时,L3被短路,只有灯泡L2接入电路,电压表测的是电源电压,示数不变;A错误;
B.开关S1和S2断开,只有灯泡L2和L3串联接入电路,电流表A1是测L2的电流,再闭合S2,只有灯泡L2接入电路,A1仍测L2的电流,B正确;
C.先闭合开关S2,电流表A1只测L2的电流,A2所在支路断路,示数为零;再闭合开关S1,电流表A1测L1和L2的总电流,即电流表A1示数变大,A2测L2的电流,示数变大;C错误;
D.开关S1和S2闭合,有电流流过的灯泡恰好都正常发光,这时只有L1、L2并联接入电路,流过它们的电流都是0.5A,电流表A1测的是总电流,大小为1.0A,D错误。
10.实验中,某同学认为在没有电流表的情况下,利用电压表和已知阻值的定值电阻R0也可以测量未知电阻Rx的阻值,并设计了电路图,下列图中不可以实现测量Rx阻值的电路图是()
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的电压,设此时示数为U2,则此时R0两端的电压为U1-U2;根据串联电路电流处处相等可列出等式
U1U2U2 R0RXRx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的电流,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,电压表示数等于电源电压,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的电压,设此时示数为U2,则此时R0两端电压为U1-U2,根据串联电路电流处处相等可列出等式
U2U1U2 RXR0可求出出Rx,故此电路可以测出RX阻值;故C不符合题意;
D.当开关掷到1档时,只有R0接入电路,电压表示数等于电源电压,设此时示数为U1,当开关掷到2档时,Rx与R0串联,电压表测R0的电压,设此时示数为U2,则此时RX两端电压为U1-U2,根据串联电路电流处处相等可列出等式
U2U1U2 RXR0可求出出Rx,故此电路可以测出Rx阻值;故D不符合题意。 故选B。
11.利用如图甲所示的电路探究电流和电阻的关系,电源电压保持3V不变,分别将5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω的定值电阻R连入电路,按实验要求测得通过各定值电阻的电流描绘出如图乙所示的图像,则下列判断正确的是
A.实验中电压表的示数保持1V不变 B.当R的电阻为10Ω时,通过R的电流为0.5A C.滑动变阻器连入电路的阻值范围为0-25Ω D.将R从5Ω换成10Ω后,应将滑片向右移 【答案】D 【解析】 【详解】
A.探究电流与电阻关系时,应控制电阻两端的电压不变,由图象可知,电流与电阻之积(即R两端的电压):
UIR0.5A5Ω0.1A25Ω2.5V,
即电压表示数保持2.5伏不变,故A错误;
B.由图象可知:当电阻为10Ω时,电流为0.25A,故B错误;
C.由图乙知,电流最大为0.5A时,对应的定值电阻为5Ω,由欧姆定律和串联电路的规律可得,变阻器连入电路中的电阻:
R滑1R总R1U3VR15Ω1Ω; I10.5A由图乙知,电流最小为0.1A时,对应的定值电阻为25Ω,由欧姆定律和串联电路的规律可得,此时变阻器连入电路中的电阻:
R滑2 R总R2U3VR225Ω5Ω; I20.1A所以,滑动变阻器阻值变化范围为1Ω~5Ω,故C错误; D.将R从5Ω换成10Ω后,电路的总电阻变大, 由 IU可知,电路中的电流变小,由RU=IR可知滑动变阻器两端的电压变小,因串联电路中总电压等于各分电压之和,所以,R 两端的电压变大,要使R两端的电压不变(即R的电压减小为原来的电压值),应减小电路中的电流,增大变阻器接入电路中的电阻,即滑片P向右移,故 D正确。
12.如图所示电路中,当滑动变阻器的滑片在滑动过程中,电压表V1、数的变化量的大小分别为U1和U2,那么( )
A.U1<U2 B.U1>U2 C.U1U2
D.因为无具体数据,故无法比较 【答案】B 【解析】 【详解】
滑动变阻器R与电阻R1并联,再与R2、R3串联,电压表V1测并联部分电路两端的电压;V2测中间定值电阻R2两端的电压;当滑动变阻器滑片由B向A移动时,滑动变阻器的阻值减小,引起并联电路部分的总电阻变小,即电压表V1的示数变小,变化量为U1,根据串联电路的电阻分压特点可知,定值电阻R2、R3两端的电压变大;因为:
U1UU2U3
所以:
U1U2U3
故:
U1U2
故B项符合题意、ACD项不符合题意;
13.如图所示的电路,电源电压恒为4.5 V,电流表的量程为0~0.6 A,电压表的量程为0~3 V,定值电阻R=5 Ω,滑动变阻器的最大阻值为50 Ω.闭合开关S,移动滑片P的过程中,下列说法正确的是( )
A.电压表的示数变化范围是0~3V B.电压表与电流表示数的比值不变 C.滑动变阻器允许的调节范围是2.5~10Ω
D.电流表的示数变化范围是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的电压,电流表测电路中的电流;
(1)根据滑片的移动可知接入电路中电阻的变化,根据欧姆定律可知电路中电流的变化; (2)根据欧姆定律结合滑动变阻器的阻值确定电压表与电流表的示数比值的变化; (3)当电流表的示数最大时,滑动变阻器接入电路中的电阻最小,根据欧姆定律求出电路中的总电阻,再根据串联电路的电阻特点和欧姆定律求出滑动变阻器接入电路中的最小阻值和两端的最小电压;当电压表的示数最大时,电路中的电流最小,滑动变阻器接入电路中的电阻最大,根据串联电路的电压特点求出R两端的电压,根据串联电路的电流特点和欧姆定律求出电路中的电流,再根据欧姆定律求出滑动变阻器接入电路中的电阻,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的电压,电流表测电路中的电流; B.由RU可知,电压表与电流表的示数比值等于滑动变阻器接入电路中电阻,则滑片I移动时,滑动变阻器接入电路中的电阻发生变化,电压表与电流表的示数比值变化,故B错误;
ACD.当电流表的示数Imax=0.6A时,滑动变阻器接入电路中的电阻最小,定值电阻的功率最大,此时电路中的总电阻:
R总U4.5V7.5Ω, Imax0.6A因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,所以滑动变阻器接入电路中的最小阻值:
R滑minR总R7.5Ω5Ω2.5Ω,
此时电压表的示数:
UminImaxR滑min0.6A2.5Ω1.5V;
当电压表的示数Umax=3V时,电路中的电流最小,滑动变阻器接入电路中的电阻最大,因串联电路中总电压等于各分电压之和,所以R两端的电压:
URUUmax4.5V3V1.5V,
因串联电路中各处的电流相等,所以电路中的电流:
UR1.5V0.3A, R5Ω滑动变阻器接入电路中的最大阻值:
Imin
R滑maxUmax3V10Ω, Imin0.3A故电压表的变化范围是1.5~3V,电流表的变化范围是0.3∼0.6A,滑动变阻器的阻值变化范围为2.5∼10Ω,故AD错误、C正确. 【点睛】
本题为动态电路中有关求解最值、范围的经典题,要求学生熟练掌握欧姆定律在串、并联电路中的应用.
14.如图所示,电源电压保持不变,R1、R2为定值电阻,闭合开关S,将滑动变阻器的滑片P向左滑动一段距离,下列判断正确的是( )
A.电压表V1的示数一定变大
B.定值电阻R1与R2消耗的电功率之和一定变小
C.电压表V1示数的变化的大小小于电压表V2示数的变化的大小 D.电压表V1示数的变化的大小与电流表示数的变化的大小的比值不变 【答案】ABD 【解析】 【分析】 【详解】
实物图转化为电路图,如下图所示;从电路图可以看到,这是一个串联电路,滑动变阻器、定值电阻R1、R2串联接在电路中,电压表V1测的是滑动变阻器的电压,电压表V2测的是定值电阻R1和R2的电压之和;
A.闭合开关S,将滑动变阻器的滑片P向左滑动一段距离,电路中的总电阻变大,电流变小,根据UIR可知,定值电阻R1、R2的总阻值大小不变,那么它们两端的电压在变小,根据串联电路的电压规律可知,滑动变阻器的电压在变大,即电压表V1的示数在变大,A正确;
B.由上述可知,定值电阻R1与R2的总阻值之和是不变的,其电流在变小,根据PI2R
可知,定值电阻R1与R2消耗的电功率之和一定变小,B正确;
C.这是一个串联电路,电压表V1的示数与电压表V2示数之和等于电源电压的大小,电源电压大小不变,那么在将滑动变阻器的滑片P向左滑动一段距离过程中,电压表V1的示数增加量等于电压表V2示数的减小量,即电压表V1示数的变化的大小等于电压表V2示数的变化的大小,不是小于,C错误;
D.电压表V1示数的变化的大小等于电压表V2示数的变化的大小,根据UIR可知
'U1U2U2-U2IR1R2-I'R1R2
那么
R1R2U2U2U1 I-I'IIU1大小不变,I即电压表V1示数的变化的大小与电流表示数的变化的大小的比值不变;D正确。 故选ABD。
由于定值电阻R1与R2的总阻值之和是不变的,即R1R2大小不变,那么
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
U1UR
而电流表测串联电路中的电流,则有
R1U1UR II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IU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.如图甲所示,电源电压恒为6V,R为热敏电阻,其电阻随温度变化如图乙所示,R0是阻值为10Ω的定值电阻,闭合开关S,通过分析,下列说法错误的是
A.图甲中的R0有保护电路的作用
B.温度降低时,电压表与电流表示数的比值变小 C.温度为40℃时,电流表的示数为0.2A D.温度升高时,电压表的示数会变小 【答案】B 【解析】 【详解】
A.由图可知,R与R0串联在电路中,当热敏电阻随温度的升高而过小时,电路中的总电阻R串=R+R0而不致过小,因此R0起到保护电路的作用,故A正确,但不符合题意; B.由图可知电压表测R两端电压U,电流表测电路电流即R电流I,由欧姆定律可知,UI=R,即电压表与电流表示数的比值表示的是热敏电阻的值,当温度降低时,由图乙可知,其阻值变大,即电压表与电流表的示数比值变大,故B错误,但符合题意; C.由图可知,温度为40℃时,热敏电阻的值为R=20Ω,则电流表示数
IU6V0.2A,故C正确,但不符合题意; RR02010D.由图乙而知,当温度升高时,R会变小,根据串联电路的分压特点可知,热敏电阻两端的电压会变小,即电压表示数会变小,故D正确,但不符合题意。
17.如图所示,电源电压不变,R1、R2为定值电阻,R为滑动变阻器,a、b是电流表或电压表。当只闭合开关 S、S1时,a、b的指针均明显偏转,将位于中点的滑片P向左移动,a的示数不变,b的示数有变化。下列说法正确的是( )
A.a是电流表
B.只闭合S、S2,将滑片P 向右移动,a的示数一定变小 C.只闭合S、S2,将滑片P向右移动,R1消耗的功率一定变大 D.只闭合 S、S1,将滑片P向右移动,整个电路消耗的总功率一定变大 【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】
A.当只闭合开关 S、S1时,定值电阻R1短路, a、b的指针均明显偏转,滑动变阻器R与表b串联,将位于中点的滑片P向左移动,b的示数有变化,则表b一定是电流表;定值电阻R2与表a串联,若a是电流表,此时滑动变阻器R与定值电阻R2并联,根据并联等压的规律以及欧姆定律可判断,a是电流表时示数不变,若a是电压表,因为内阻很大,此时相当于测电源电压示数不变,所以a可能是电流表,也可能是电压表。故A错误; BC.只闭合S、S2时,若a、b都是电流表,滑动变阻器R与定值电阻R2被短路,电流表a测通过定值电阻R1的电流,由于定值电阻R1两端电压、阻值不变,所以电流表a的示数不变,根据P=UI可知R1消耗的功率不变;若a、b都是电压表,滑动变阻器R、定值电阻R1、定值电阻R2串联,电压表a测滑动变阻器R两端电压,将滑片P向右移动,滑动变阻器R接入阻值变小,电路通过电流变大,根据串联分压的规律可知滑动变阻器R两端电压变小,即电压表a的示数变小,根据P=I2R可知R1消耗的功率变大;若a是电流表,b是电压表,滑动变阻器R被短路,定值电阻R1、定值电阻R2串联,电流表a电路电流,由于定值电阻R1、定值电阻R2阻值不变,电源电压不变,根据欧姆定律可知电路电流不变,就电流表a的示数不变,根据P=I2R可知R1消耗的功率不变;若a是电压表,b是电流表,定值电阻R2被短路,滑动变阻器R、定值电阻R1串联,电压表a测滑动变阻器R两端电压,将滑片P 向右移动,滑动变阻器R接入阻值变小,电路通过电流变大,根据串联分压的规律可知滑动变阻器R两端电压变小,即电压表a的示数变小,根据P=I2R可知R1消耗的功率变大。故BC错误;
D.当只闭合开关 S、S1时,定值电阻R1短路, a、b的指针均明显偏转,滑动变阻器R与表b串联,将位于中点的滑片P向左移动, b的示数有变化,则表b一定是电流表;当a、b都是电流表时,此时滑动变阻器R与定值电阻R2并联,根据并联等压的规律以及公式P=UI可知定值电阻R2消耗的功率不变;将滑片P 向右移动,滑动变阻器R接入阻值变小,电路通过电流变大,根据并联等压的规律以及公式P=UI可知滑动变阻器R消耗的功率变大,则整个电路消耗的总功率变大;当a是电流表,b是电压表时,因为电压表内阻很大,此时定值电阻R2不在电路中,只有滑动变阻器接入电路,将滑片P 向右移动,滑动变阻器R接入阻值变小,电路通过电流变大,根据并联等压的规律以及公式P=UI可知滑动变阻器R消耗的功率变大,即整个电路消耗的总功率变大;故整个电路消耗的总功率一定变大。故D正确。 故选D。
18.如图所示电路,电源电压保持不变·当闭合开关S,调节滑片的位置,使滑动变阻器的阻值从最大变化到最小,得到两个电阻的“U-I”关系图像如图所示,则下列判断正确的是
A.滑动变阻器滑片在中点时,电流表示数为0.3 A C.图象乙反映了的U-I关系 【答案】A 【解析】 【详解】
B.定值电阻的阻值为20 Ω
D.滑动变阻器R2的阻值变化范围为0~10 Ω
C.从“U-I”关系图像可以看出,甲为滑动变阻器的关系图像,因为最后电压变为0,此时滑动变阻器的电阻为0,乙为电阻R1的图像,故C错误;
B.当滑动变阻器的阻值最大时,两电阻串联,电路中的电流最小;由图乙可知,此时电路中的电流I=0.2A,电阻R1的电压U1=2V,滑动变阻器两端的电压U2=4V;因为串联电路总电压等于各支路电压之和,所以电源电压为
UU1U22V4V6V;
根据欧姆定律可得,定值电阻R1的阻值:
R1故B错误;
D.滑动变阻器的阻值最大为:
U12V=10Ω, I0.2AU24V=20Ω, I0.2A即滑动变阻器R2的阻值变化范围为0~20Ω,故D错误;
R2
A.因为串联电路中总电阻等于各分电阻之和,所以变阻器滑片在中点时,电流表示数:
I故A正确。
U6V0.3A11, R1R210Ω20Ω22
19.如图是设计的四种用于测定油箱内油量的装置,其中R是滑动变阻器的电阻片,滑动变阻器的滑片跟滑杆连接,滑杆可绕固定轴O转动,另一端固定着一个浮子。在这四个设计中,当油量增加时,电压表和电流表示数都变大的是( )
A. B.
C. D.
【答案】A 【解析】 【详解】
A.由图可知,R0与滑动变阻器串联,电压表测R0电压,当油量增加时,变阻器接入电路的电阻变小,由R串R0R滑可知总电阻变小,则电路中的电流即电流表示数变大,由
UIR0可知,R0两端的电压即电压表示数变大;故A符合题意;
B.由图可知,滑动变阻器全部接入电路与R0串联,电压表测R滑上面部分电压,当油量增加时,变阻器接入电路的电阻不变,由欧姆定律可知,电流表示数不变,但变阻器上半部分电阻会变大,根据串联电路分压特点可知电压表示数变大,故B不符合题意; C.由图可知,R0与滑动变阻器串联,电压表测R滑电压,当油量增加时,变阻器接入电路的电阻变小,即电流表示数会变大,根据串联电路分压特点可知,R滑两端的电压即电压表示数变小,故C不符合题意;
D.由图可知,R0与滑动变阻器串联,电压表测R滑电压,当油量增加时,变阻器接入电路的电阻变大,根据串联电路分压特点可知,R滑两端的电压即电压表示数变大,由
R串R0R滑可知总电阻变大,则电路中的电流即电流表示数变小,故D不符合题意。
20.小组同学设计电子身高测量仪,电源电压恒定,R0是定值电阻,RX是滑动变阻器,滑动变阻器的滑片P与被测人头顶齐平。闭合开关S,被测人身高越高,电流表、电压表示数都变大的电路是
A. B. C. D.
【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】
A.两电阻串联,电压表测RX两端的电压,电流表测电路中的电流,身高越高时,RX接入电路的电阻变小,电路中的总电阻变小,由I=
U可知,电路中的电流变大,即电流表的R示数变大,由U=IR可知,R0两端的电压变大,则RX两端的电压变小,即电压表的示数变小, A不符合题意;
B.两电阻串联,电压表测R0两端的电压,电流表测电路中的电流,身高越高时,RX接入
U可知,电路中的电流变大,即电流表的示数变R大,由U=IR可知,R0两端的电压变大,即电压表的示数变大,B符合题意;
电路的电阻变小,总电阻变小,由I=
C.两电阻串联,电压表测RX两端的电压,电流表测电路中的电流,身高越高时,RX接入电路的电阻变大,电路中的总电阻变大,由I=
U可知,电路中的电流变小,即电流表的R示数变小,由U=IR可知,R0两端的电压变小,根据串联电路中总电压等于各分电压之和可知,RX两端的电压变大,即电压表的示数变大,C不符合题意;
D.两电阻串联,电压表测RX两端的电压,电流表测电路中的电流,身高越高时,RX接入
U可知,电路中的电流变小,即电流表的R示数变小,由U=IR可知,R0两端的电压变小,即电压表的示数变小,D不符合题意。 故选B。
电路的电阻变大,电路中的总电阻变大,由I=
21.如图所示,用弹簧挂一条形磁铁放在螺线管的正上方,闭合开关,待弹簧稳定后,将滑动变阻器的滑片缓慢向左移动.下列说法正确的是( )
A.电压表示数变大,电流表示数也变大
B.电压表示数变小,电流表示数也变小 C.螺线管上端是S极,弹簧缩短 D.螺线管上端是N极,弹簧伸长 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】
如图滑动变阻器与螺线管串联,将滑动变阻器的滑片缓慢向左移动,滑动变阻器接入电路的电阻变小,电路中的电流变大,此时螺线管的磁性会增强;根据串联电路分压特点
U1IR1R1,滑动变阻器接入电路的电阻变小,分得的电压变小,所以电压表示数变U2IR2R2小,电流表示数变大;根据安培定则可知螺线管上端是S极,由于同名磁极相互排斥,所以弹簧会缩短。
22.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
U6VR0===10Ω
I大0.6A故B正确。
C.只闭合开关S、S2时,电路的最大功率为
P大=UI大=6V0.6A=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。
23.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IU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
''UV2U0U1'U0U1UULUULULUL'
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
ULU1U0U1UU1
滑片P移动后,电压表V1示数和电压表V2示数之和为
''ULU1'U0U1'UU1'
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=(UI2R0)(UI1R0)(I1I2)R0IR0
所以
UV1I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。
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