人教版九年级全册第4节 欧姆定律在串、并联电路中的应用随堂练习题
展开1.两电阻的阻值分别为30 Ω和90 Ω,将它们串联后,其总电阻为 ;将它们并联后,其总电阻为 .
【答案】120 Ω;22.5 Ω
【解析】串联总电阻等于各分电阻之和,因此两电阻串联时,总电阻:R串=R1+R2=30 Ω+90 Ω=120 Ω;并联电路总电阻的倒数等于各分电阻的倒数之和,两电阻并联时,R并=R1R2R1+R2=30 Ω×90 Ω30 Ω+90 Ω=22.5 Ω.
2.小华同学通过实验探究并联电路中电阻的特点,研究过程如图(a)、(b)和(c)所示.请仔细观察图中电路的连接及电流表的指针偏转情况,然后归纳得出初步结论.
(1)比较图中的(a)和(b)两图及相关条件可知: ;
(2)比较图中的(b)和(c)两图及相关条件可知: .
【答案】(1)当电阻并联后,总电阻变小 (2)两个电阻可以由一个电阻来等效替代
【解析(1)比较图(b)和图(a),给R1并联了电阻R2,电路中总电流变大,说明电阻并联后变小,从而得出结论;(2)图(c)和图(b)比较,电流表示数相同,说明R3与R1和R2并联后阻碍电流效果相同,从而得出结论.
3.如图所示的电路,电源电压保持不变,R1、R2为定值电阻,其中R1=10Ω。当只闭合开关S1时,电流表示数为0.6A,则电源电压为 V;当同时闭合开关S1、S2时,电流表的示数增大了0.5A,则R2的阻值是 Ω。
【答案】6;12
【解析】只闭合开关S1时,电路为R1的简单电路,
由欧姆定律可得,电源电压:U=I1R1=0.6A×10Ω=6V;
当同时闭合开关S1、S2时,两电阻并联,电流表测干路电流,
因为并联电路各支路独立工作、互不影响,
所以通过R1的电流不变,仍为0.6A,电流表的示数增大了0.5A,则通过R2的电流为0.5A,
并联电路各支路两端的电压相等,由欧姆定律可得R2的阻值:R2=UI2=6V0.5A=12Ω。
4.有一定值电阻R与一小灯泡L,通过它们的电流I与它们两端的电压U的规律如图所示,现将R和L并联接在电压为4V的电源两端,此时干路中的电流是 A。
【答案】1.1
【解析】将R、L并联后接在电压为4V的电源两端,由U﹣I图像可知,此时通过R、L的电流分别为IR=0.4A,IL=0.7A,
并联电路中干路电流等于各支路电流之和,
电路中的总电流I=IR+IL=0.4A+0.7A=1.1A。
5.小灯泡L与定值电阻R的电流随电压变化的情况如图所示。由图象可知,电阻R的阻值是 Ω,若将它们并联在电压为3V的电源两端,电路中的总电流为 A;若将它们串联接在电压为4V的电源两端,电路中的电流为 A。
【答案】20;0.45;0.15
【解析】小灯泡L和电阻R并联接在电压为3V的电源两端时,
因并联电路中各支路两端的电压相等,
所以,它们两端的电压UL=UR=3V,
由图象可知,通过它们的电流分别为IL=0.3A,IR=0.15A,
由I=UR可得,电阻R的阻值:
R=URIR=3V0.15A=20Ω,
因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,
所以,电路中的总电流:
I=IL+IR=0.3A+0.15A=0.45A;
将它们并联在电压为3V的电源两端,由图可知,电路中的总电流为:
I′=IL′+IR′=0.3A+0.15A=0.45A;
小灯泡L和电阻R串联后接在4V电路两端时,
由图象可知,它们两端的电压分别为UL′′=1V,UR′′=3V,
因串联电路中总电压等于各分电压之和,
所以,电源的电压:U=UL′′+UR′′=1V+3V=4V;
因串联电路中各处的电流相等,
所以,通过它们的电流IL′=IR′=I′′=0.15A。
6.一个滑动变阻器标有“50 Ω 1.5 A”的字样,当它与一个阻值为30 Ω的电阻串联接入电路时,整个电路总电阻的变化范围为( )
A.30~80 Ω B.0~80 ΩC.0~50 Ω D.0~30 Ω
【答案】A
【解析】滑动变阻器上标有“50 Ω 1.5 A”,表示这个滑动变阻器的电阻变化范围是0~50 Ω;与一个阻值为30 Ω的电阻串联,整个电路总电阻的变化范围为30~80 Ω.
7.两个完全相同的电阻,它们串联后的总电阻是并联后总电阻的( )
A.12B.2倍C.4倍D.14
【答案】C
【解析】两个阻值相同的电阻串联时,总电阻R1=2R;并联时,总电阻R2=R2,即R1=4R2.
8.如果把4Ω和6Ω的两只电阻串联在一个电压不变的电源上,电路中的电流为1.2A,如果再把它们并联在同一电路中,则干路的电流应为( )
A.2AB.3AC.4AD.5A
【答案】D
【解析】当串联时
∵I=UR,
∴电源电压U=I(R1+R2)=1.2A×(4Ω+6Ω)=12V,
两电阻并联时干路电流等于各个支路电流之和:
I′=UR1+UR2=12V4Ω+12V6Ω=3A+2A=5A;
9.(2021上海)在如图所示的电路中,电阻R1的阻值为10Ω,滑动变阻器滑片位于中点。用一阻值为20Ω的电阻替换R1,可能使电压表示数与替换R1前相等的方法是( )
A.电源电压不变,不移动滑片PB.电源电压不变,向左移动滑片P
C.减小电源电压,不移动滑片PD.增大电源电压,向左移动滑片P
【答案】C
【解析】在如图所示的电路中,电阻R1的阻值为10Ω,滑动变阻器滑片位于中点。用一阻值为20Ω的电阻替换R1,根据串联分压可知,电阻变大,R1分的电压变大,为了使电压表示数与替换R1前相等的方法有,可以减小电源电压,不移动滑片;或者电源电压不变,向右移动滑片P,故ABD错误,C正确。
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10.一段粗细均匀的电阻丝电阻值为16 Ω,将它围成一个封闭的圆圈,如图所示,则A,B两点间的电阻为 Ω.若在A,B两端接一电压6 V的电源,则C,D间的电压为 V.
【答案】3;2
【解析】阻值为16 Ω的电阻丝弯成一圆环,其四分之一电阻值为4 Ω,四分之三的电阻为12 Ω,两段电阻丝并联后的总阻值,根据R并=R1R2R1+R2可得R并=3 Ω;由题意可知,AB,ADCB并联,所以AB,ADCB两端的电压均为6 V;由于AD,CD,CB串联,则CD间的电压等于13×6 V=2 V.
11.如图所示,灯泡L1、L2分别标有“2.5V 0.5A”和“3V 0.5A”字样(灯丝电阻不变),R=5Ω,电源电压恒定。若S、S1、S2均闭合,L2正常发光,电流表示数为I1,则电源电压为 V;若只闭合S,电流表读数为I2,则I1:I2= 。
【答案】3;2:1
【解析】三个开关均闭合时,L1短路,R与L2并联,且L2正常发光,由并联电路电压规律可得:
U=U2额=3V,
电流表测量通过R的电流,其示数为:I1=UR=3V5Ω=0.6A;
只闭合开关S时,R与L1串联,L2开路,L1的电阻:R1=U1额I1额=Ω,电路的总电阻为:
R总=R1+R=5Ω+5Ω=10Ω,
电流表的示数:I2=UR总=3V10Ω=0.3A,则I1:I2=0.6A:0.3A=2:1.
12.如图所示,电源电压为12V,电阻R1的阻值为10Ω,开关S闭合后,当滑动变阻器R3的滑片P位于最左端时,电压表的示数为6V,电阻R2的阻值为 Ω。调节滑片P,使电压表的示数从3V变为1.5V,则R3接入电路中的阻值变化了 Ω。
【答案】10;40
【解析】开关S闭合后,当滑动变阻器R3的滑片P位于最左端时,滑动变阻器接入电路的电阻为0,R1和R2串联接入电路,电压表测R1两端的电压,
由欧姆定律可得此时通过电路的电流:I=U1R1=6V10Ω=0.6A,
串联电路总电压等于各部分电压之和,所以R2两端的电压:U2=U﹣U1=12V﹣6V=6V,
串联电路各处电流相等,则电阻R2的阻值:R2=U2I=6V0.6A=10Ω;
电压表的示数为3V时,通过电路的电流:I′=U'R1=3V10Ω=0.3A,
该电路总电阻:R′=UI'=12V0.3A=40Ω,
电压表的示数为1.5V时,通过电路的电流:I″=U″R1=1.5V10Ω=0.15A,
该电路总电阻:R″=UI″=12V0.15A=80Ω,
串联电路总电阻等于各部分电阻之和,所以滑动变阻器接入电路的电阻变化值:
R3=R″﹣R′=80Ω﹣40Ω=40Ω。
13.如图所示电路中,R1=60Ω,电源电压不变,当滑动变阻器滑片P在R2中点时,电压表示数为6V;当P在b点时,电压表示数为9V,求R2的最大阻值和电源电压。
【答案】R2的最大阻值为60Ω,电源的电压为18V。
【解析】当滑动变阻器滑片P在R2中点时,定值电阻R1与滑动变阻器R2最大阻值的一半串联,电压表测R2两端的电压,
∵串联电路中各处的电流相等,
∴根据欧姆定律可得,电路中的电流:I1=U212R2=2U2R2,
∵串联电路中总电阻等于各分电阻之和,
∴电源的电压:U=I1(R1+12R2)=2U2R2(R1+12R2),
当P在b点时,定值电阻R1与滑动变阻器R2最大阻值串联,
电路中的电流:I2=U2'R2,
电源的电压:U=I2(R1+R2)=U2'R2(R1+R2),
∵电源的电压不变,
∴2U2R2(R1+12R2)=U2'R2(R1+R2),
即:2×6VR2×(60Ω+12R2)=9VR2×(60Ω+R2)
解得:R2=60Ω,
则电源的电压:U=9VR2×(60Ω+R2)=9V60Ω×(60Ω+60Ω)=18V。
14.现有一个电压为3 V的电源和三个相同的电阻,连接在黑匣子内,其外部有4个接线柱与黑匣子中的电路相连接,用电压表分别测试任意两个接线柱间的电压,其读数分别为:UAB=3 V,UAC=UAD=2 V,UCB=UDB=1 V,则黑匣子(虚线框)内电路连接正确的是( )
【答案】C
【解析】因为UAB=3 V,所以AB应该连在电源两端.当三个电阻串联时,因为三个电阻相同,电源电压为3 V,所以每个电阻分担的电压相同,大小都为1 V.又因为UAC=2 V,所以AC和AD之间应该连有2个电阻.又因为UCB=UBD=1 V,所以CB和DB之间应该连有1个电阻,故C正确.
15.有两只电阻R1,R2,它们串联后的总电阻为R串,并联后的总电阻为R并.若R串=nR并,则n值的大小可能为( )
A.n=1B.n=2C.n=3D.n=4
【答案】D
【解析】串联电阻R串=R1+R2,由并联电路特点可知:1R并=1R1+1R2,即R并=R1R2R1+R2,已知R串=nR并,所以R1+R2=nR1R2R1+R2,(R1+R2)2=nR1R2,则可得出n=4,故D正确.
16.在如图所示的电路中,电源电压恒为6V,R1=10Ω,R3=30Ω。开关S1闭合,开关S2接a,滑动变阻器R2的滑片P位于图示位置时,电压表的示数为1.2V,开关S1闭合,开关S2接b,滑片P移动到另一位置时,电压表的示数为2.0V。前后两次滑动变阻器接入电路的电阻变化了( )
A.5ΩB.10ΩC.20ΩD.40Ω
【答案】A
【解析】S2接a时,三个电阻串联,电压表测R1两端的电压为1.2V,此时:
通过各电阻的电流大小为:I3=I2=I1=U1R1=1.2V10Ω=0.12A,
R3两端的电压为:U3=I3R3=0.12A×30Ω=3.6V,
R2两端的电压为:U2=U﹣U1﹣U3=6V﹣1.2V﹣3.6V=1.2V,
滑动变阻器R2接入电路的阻值为:Ra=U2I2=Ω;
S2接b时,三个电阻串联,电压表测R1、R2两端的电压之和为2V,此时:
R3两端的电压为:U3′=U﹣(U1+U2)=6V﹣2V=4V,
电路中的电流为:I'=I3'=U3'R3=4V30Ω=215A,
电路的总电阻为:R=UI'=6V215A=45Ω,
滑动变阻器R2接入电路的阻值为:Rb=R﹣R1﹣R3=45Ω﹣10ΩV﹣30Ω=5Ω,
则前后两次滑动变阻器接入电路的电阻变化了:△R2=Ra﹣Rb=10Ω﹣5Ω=5Ω,故A正确,B、C、D错误。
17.如图所示,电源电压保持6V不变,R1=5Ω,R3=15Ω,滑动变阻器R2标有“15Ω 2A”字样,下列说法正确的是( )
A.当R2的滑片P在b端,只闭合S、S1时,电流表示数为0.3A,电压表示数为0
B.当R2的滑片P在b端,只闭合S、S2时,电流表示数为0.2A,电压表的示数为3V
C.当R2的滑片P在a端,只闭合S、S2时,电流表示数为0.4A,电压表示数为6V
D.当R2的滑片P在a端,闭合S、S1、S2时,电流表示数为1.2A,电压表的示数为0
【答案】B
【解析】A、当R2的滑片P在b端且只闭合开关S、S1时,R1与R2的最大阻值串联,电流表测电路中的电流,电压表测电源电压,所以电压表示数为6V,
串联电路总电阻等于各分电阻之和,由欧姆定律可得通过该电路的电流:
I=UR1+R2=6V5Ω+15Ω=0.3A,故A错误;
B、当R2的滑片P在b端且只闭合开关S、S2时,R3与R2的最大阻值串联,电压表测滑动变阻器两端的电压,
串联电路总电阻等于各分电阻之和,由欧姆定律可得通过该电路的电流:I′=UR3+R2=6V15Ω+15Ω=0.2A,
滑动变阻器两端的电压:U2=I′R2=0.2A×15Ω=3V,故B正确;
C、当R2的滑片P在a端,滑动变阻器接入电路的电阻为0,只闭合S、S2时,电路为R3的简单电路,电压表被短路,所以电压表示数为0,
通过该电路的电流:I3=UR3=6V15Ω=0.4A,故C错误;
D、当R2的滑片P在a端,滑动变阻器接入电路的电阻为0,闭合S、S1、S2时,R1与R3并联接入电路,电流表测干路中的电流,电压表被短路,所以电压表示数为0,
并联电路干路电流等于各支路电流之和,所以电流表的示数为:I0=UR1+UR3=6V5Ω+6V15Ω=1.6A,故D错误。
18.如图所示的电路中,已知定值电阻R1=5Ω,R2=4Ω。当开关S2接到位置1闭合S1时,电压表的示数为1.0V;当开关S2接到位置2闭合S1时,则电压表的示数可能为( )
A.1.2VB.1.1VC.0.9VD.0.8V
【答案】C
【解析】由电路图可知,当开关S2接到位置1时,R1与R串联,电压表测R1两端的电压,
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,
所以,电路中的电流:I1=UR1+R=U5Ω+R,
电压表的示数:U1=I1R1=U5Ω+R×5Ω=1.0V,
则U=0.2A×(5Ω+R),
当开关S2接到位置2时,R2与R串联,电压表测R2两端的电压,
则电路中的电流:I2=UR2+R=0.2A×(5Ω+R)4Ω+R=0.2A×(4Ω+R+1Ω)4Ω+R=0.2A+0.2V4Ω+R,
电压表的示数:U2=I2R2=(0.2A+0.2V4Ω+R)×4Ω=0.2A×4Ω+0.2V4Ω+R×4Ω=0.8V+4Ω4Ω+R×0.2V,
当R无限大时,4Ω4Ω+R最小,为0,U2最小,为0.8V,
当R=0Ω时,4Ω4Ω+R最大,为1,U2最大,为0.8V+0.2V=1V,
所以,0.8V<U2<0.8V+4Ω4Ω+0Ω×0.2V=1V,
可见,ABD错误、C正确。
19.小明是一个无线电爱好者,在一次修理电视机时,发现有一只阻值为30 Ω的电阻需要更换,而现在只有10 Ω,20 Ω,40 Ω,60 Ω,120 Ω几种规格的电阻若干,请你帮小明想两种解决办法.
办法一: ;
办法二: .
【答案】将一只10 Ω和一只20 Ω的电阻串联; 将一只40 Ω和一只120 Ω的电阻并联
【解析】办法一:将一只10 Ω电阻和一只20 Ω的电阻串联,R串=10 Ω+20 Ω=30 Ω;
办法二:将一只40 Ω电阻和一只120 Ω的电阻并联,R并=R1R2R1+R2=40 Ω×120 Ω40 Ω+120 Ω=30 Ω;
方法三:两只20 Ω电阻并联,再和一只20 Ω的电阻串联,R总=R并+20 Ω=12×20 Ω+20 Ω=30 Ω.
20.小宇对物理现象很好奇,学习了电压表后,他很想知道为什么同一个表盘只要连接不同的接线柱,就可以实现量程的转换。于是,他将电学盒里的电压表(如图甲)的后盖打开,看到了如图乙所示的电路连接情况。小宇发现电压表其实是由一个小量程的电流表改装而成,“3V挡”和“15V挡”都是由同一个电流表分别与不同的电阻 联而成,电阻越大,量程越 ,这里的电阻起到了 作用。
【答案】串;大;分压
【解析】由乙图可知,“3V挡”电流表与R2串联接入电路,“15V挡”电流表与R1串联接入电路,串联电路总电阻等于各分电阻之和,通过电路的电流相等时,由欧姆定律可得电阻越大,其两端的电压越大,所以电阻越大,量程越大,这里的电阻起到了分压作用。
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