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04欧姆定律的应用(计算题中档题)-上海市2022年中考物理模拟题高频考点分类汇编
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04欧姆定律的应用(计算题中档题)-上海市2022年中考物理模拟题高频考点分类汇编
一、计算题
1.(2022·上海崇明·统考二模)在图所示的电路中,电源电压保持不变,滑动变阻器上标有“50Ω 2A”字样,闭合电键S,移动滑片P到某位置时,电压表的示数为2伏,电压表V的示数为6伏,电流表A的示数为0.2安。试求:
(1)电阻的阻值;
(2)通电10秒,电流通过电阻所做的功;
(3)是否存在某种可能,改变滑片P的位置,使两电压表指针偏离零刻度线的角度恰好相同?若有可能,求出的值;若没有可能,说明理由。
2.(2022·上海金山·统考二模)如图所示的电路中,电源电压为6伏且保持不变,另有阻值为10欧的定值电阻R1和滑动变阻器R2。闭合开关S。
①若电路的MN间仅连入R1,求:
(a)通过R1的电流I1;
(b)10秒内电流通过R1所做的功W1;
②若将电阻R1与滑动变阻器R2并联后连入MN间,电流表的示数为I并;若将电阻R1与滑动变阻器R2串联后连入MN间,电流表的示数为I串。在电路安全的情况下,I并与I串的最小差值为0.3安,I并与I串的最大差值为1.4安。求R2的最大阻值和允许通过R2的最大电流。
3.(2022·上海黄浦·统考二模)将电阻接在电压为12伏的电源两端,的阻值为10欧。
(1)求通过电阻的电流;
(2)求通电10秒钟,电流通过电阻所做的功;
(3)现有电表表盘如图11所示的电表(其中电压表只有0~3伏完好)、以及分别标有“20Ω 2A”“50Ω 1A”字样的滑动变阻器两个,两变阻器分别与电阻连成如图(a)(b)所示电路。闭合开关、,在电路安全工作情况下,移动变阻器的滑片P,发现两电路中有一个电流表示数最小值为1.8安。
①请判断图(a)中所用滑动变阻器的规格,并说明理由。
②求如图所示两电路中电流表示数比值的最小值。
4.(2022·上海宝山·统考二模)在如图电路中,电源电压为24V,滑动变阻器R2标有“50Ω 2A”字样,定值电阻R1的阻值为30Ω。求:
(1)电流表示数的最小值Imin;
(2)移动滑动变阻器滑片P,在不损坏电路元件的情况下,电流表示数变化量的最大值ΔImax;
(3)在不损坏电路元件的情况下,该电路消耗的最大功率和最小功率的比值。
5.(2022·上海黄浦·统考一模)在图所示的电路中,电源电压保持不变,电阻R1的阻值为12欧,滑动变阻器R2标有“100欧 l安”字样。闭合开关S,移动滑片P至某位置时,电流表示数为0.5安。
(1)求此时电阻R1两端的电压U1;
(2)现将一个电压表正确接入电路。闭合开关S,移动滑片P,在电路安全工作的情况下,电压表示数的变化范围为6伏~15伏;
(a)请指出电压表接入的位置,并说明理由;
(b)求最小电流I最小。
6.(2022·上海宝山·统考一模)在如图所示的电路中,已知电阻R1的阻值为20Ω,闭合开关S,电流表A的示数为1.2安,电流表A1的示数为0.4安。求:
(1)电源电压U;
(2)电阻R2的阻值。
7.(2022·上海松江·统考一模)在图所示电路中,电源电压保持不变,电阻R2的阻值为15Ω,闭合开关S,电流表示数为0.4A。
①求电阻R2两端电压U2。
②根据串联电路电流、电压的特点及欧姆定律,推导出串联电路总电阻R=R1+R2
8.(2022·上海虹口·统考二模)在图所示的电路中,电源电压为12伏且保持不变,电阻的阻值为10欧,滑动变阻器上标有“1安”字样。闭合开关S,电压表示数为6伏。
①求通过电阻的电流和变阻器连入电路的阻值;
②移动变阻器滑片P过程中,电压表最大示数和最小示数的差值为6伏,求电流表最小示数。
9.(2022·上海金山·统考一模)在图所示电路中,电源电压为12伏且不变,R1的阻值为10欧,滑动变阻器R2标有“50Ω 2A”字样,求:
(1)通过电阻R1的电流I1;
(2)移动滑动变阻器的滑片P,在保证电路中各元件不损坏的情况下,滑动变阻器接入电路的最小阻值R2min。
10.(2022·上海长宁·统考二模)在图(a)所示电路中,R1是定值电阻,滑动变阻器R2标有“20欧 1安”字样。
①若电源电压为6伏,电阻R1的阻值为10欧,闭合开关S,通过R1的电流为0.4安,求:电阻R1两端的电压U1和滑动变阻器R2的阻值;
②若再分别按图(b)和(c)连接电路,则发现图(b)中电流的最小值恰好等于图(a)中电流的最大值,图(c)中电流表示数的最小值恰好等于图(b)中电流的最大值。若电源电压保持不变,求:电源电压U和电阻R1的阻值。
11.(2022·上海长宁·统考一模)如图所示的电路,电源电压为6伏,电阻R1的阻值为10欧。闭合开关S,电压表的示数为2伏。求
(1)电流表的示数I1;
(2)电阻R2的阻值。
12.(2022·上海静安·统考一模)如图所示电路中,闭合开关S时,电流表A1的示数为0.8安,电阻R2为10欧,电阻R1为15欧,求:
(1)电源电压U。
(2)电流表A的示数I。
13.(2022·上海嘉定·统考二模)在图所示的电路中,电源电压为12伏且不变,电阻R1的阻值为10欧,滑动变阻器R2上标有“20Ω 1A”字样。闭合开关S,电压表示数为5伏。求:
(1)通过电阻R1的电流I1。
(2)通电10秒,电流通过电阻R2所做的功W2。
(3)移动滑动变阻器的滑片 P,在电路安全工作的情况下,求电路消耗的最大电功率P最大。
14.(2022·上海杨浦·统考二模)小李同学做“测定小灯泡的电功率”实验,所用电源电压为6伏,且保持不变,小灯泡的额定电压为3.5伏。他正确连接电路,实验步骤正确,闭合开关时,电压表的示数为2伏,电流表的示数为0.2安。
(1)画出小李实验时的电路图;
(2)小李根据上述信息,进行了计算。他的计算过程如下:
他利用这组数据计算出小灯的电阻欧;
当小灯正常工作时,伏,瓦。
小李同学的这种做法正确吗?为什么?
(3)小李同学继续移动滑动变阻器的滑片继续实验。当滑片移至滑动变阻器中点时,小灯正常发光。请根据相关信息,求出小灯的额定功率。
15.(2022·上海静安·统考二模)在图(a)所示的电路中,电源电压为3伏且保持不变,电阻R1的阻值为10欧,两电流表的表盘均如图(b)所示,闭合开关S,
(1)求电流表A1的示数I1;
(2) 求电阻R1的功率P1;
(3)移动滑动变阻器的滑片P,使两电流表A、A1的指针偏转角度相同,求此时变阻器连入电路中的阻值R2。
16.(2022·上海浦东新·统考模拟预测)如图所示的电路中,电源电压为6伏且保持不变,电阻R1的阻值为10欧,滑动变阻器R2上标有“20欧2安”字样,闭合开关后,
①求通过R1的电流I1;
②求10秒内电流通过电阻R1所做的功W1;
③移动滑片,可使干路中的电流变化量达到最大,请计算干路电流的最大变化量ΔI大。
17.(2022·上海徐汇·统考模拟预测)图(a)(b)所示是家用电热煮茶壶的铭牌及电路原理图。通过开关 S 的闭合或断开实现“加热”和“保温”两种状态的转换,电阻 R1和 R2为保护电阻或加热电阻。
① 该电热煮茶壶在“加热”状态下正常工作,将1kg的水温度从 20℃ 升高到 40℃,求水吸收的热量 Q吸。 [c水=4.2×103J/(kg·℃)]
② 由铭牌可知,电热煮茶壶“加热”状态下正常工作时的额定功率为 880 W,求“加热”状态时电路中的电流 I。
③ 小汇和小佳讨论保护电阻是电阻 R1还是电阻 R2时,有了两种不同的观点,小汇认为保护电阻为电阻 R1,小佳认为保护电阻为电阻 R2,请指出哪位同学观点是正确的并求出保护电阻的阻值。
18.(2022·上海青浦·统考二模)在如图所示的电路中,电源电压为12伏,滑动变阻器R2标有“50Ω 1.5A”字样.电键S闭合后,电流表A的示数为0.6安。
① 求电阻R1的阻值;
② 移动变阻器R2的滑片,求通过干路中的最小电流Imin;
③ 求电源消耗的最大功率Pmax;
参考答案:
1.(1)10Ω;(2)4J;(3)存在,40Ω
【详解】解:(1)闭合开关S,电阻R1与电阻R2串联,电压表V测量总电压,电压表V1测量定值电阻R1的电压,此时滑动变阻器的电压为
电阻的阻值
(2)通电10秒,电流通过电阻所做的功
(3)若假设存在,使两电压表指针偏离零刻度线的角度恰好相同,则电压表V选择大量程,电压表V1选择小量程,设此时电压表V1的示数为U0,则电压表V的示数为5U0,则滑动变阻器的分担电压为
则定值电阻与滑动变阻器的电阻之比为
则滑动变阻器的阻值为
由于滑动变阻器的最大阻值为50Ω,故存在改变滑片P的位置,使两电压表指针偏离零刻度线的角度恰好相同。
答:(1)电阻的阻值为10Ω;
(2)通电10秒,电流通过电阻所做的功为4J;
(3)由于滑动变阻器的最大阻值为50Ω,故存在改变滑片P的位置,使两电压表指针偏离零刻度线的角度恰好相同。
2.①(a)0.6A;(b)36J;②20Ω,1A
【详解】解:①(a)若电路的MN间仅连入R1,则由欧姆定律可得,通过R1的电流为
(b)由W=UIt可得,10秒内电流通过R1所做的功为
W1=U 1I1t=6V×0.6A×10s=36J
②由电路图可知,当并联电路的干路电流最小(滑动变阻器接入阻值最大),串联电路的电流最大时(此时滑动变阻器接入阻值为0),此时I并与I串的差值最小,即
I并小-I串大=0.3A
由欧姆定律可得
将U=6V代入,解得滑动变阻器R2的最大阻值为R2大=20Ω,同理可得,当并联电路的干路电流最大,串联电路的电流最小(此时滑动变阻器接入阻值最大)时 ,此时I并与I串的差值最大,即
I并大-I串小=1.4A
由欧姆定律可得
即
解得允许通过R2的最大电流为I2大=1A。
答:①(a)通过R1的电流I1为0.6A;
(b)10秒内电流通过R1所做的功W1为36J;
②R2的最大阻值为20Ω,允许通过R2的最大电流为1A。
3.(1)1.2A;(2)144J;(3)①见详解,②0.3
【详解】解:(1)通过R1的电流为
(2)通电10s,电流做功为
(3)①图b串联电路中,电压表只有0~3伏完好,考虑到电路安全,电压表两端的电压不能超过3V,则R1两端的最小电压U1为
12V-3V=9V
则图b电路中的最小电流为
又由“两电路中有一个电流表示数最小值为1.8A”可知,图a中电流表的最小电流为1.8A;图a并联电路中,当滑动变阻器滑片在最右端时,测量干路电流的电流表示数最小为1.8A,则通过R2的电流为
1.8A-1.2A=0.6A
R2的阻值为
即图a滑动变阻器的规格为“20Ω 2A”。
②图b中,当滑动变阻器滑片在最左端时,R3短路,电路中只有R1,此时电路中电流最大为通过R1的电流1.2A,即图b中电流表示数的范围为0.9A~1.2A;图a中考虑到电路安全,通过R2的最大电流为2A,干路电流表的最大示数为3A,即图a中电流表示数的范围为1.8A~3A;则两电路中电流表示数比值的最小值为
答:(1)求通过电阻的电流为1.2A;
(2)求通电10秒钟,电流通过电阻所做的功为144J;
(3)图(a)中所用滑动变阻器的规格为“20Ω 2A”,两电路中电流表示数比值的最小值为0.3。
4.(1)1.28A;(2)1.52A;(3)35∶16
【详解】(1)由图可知,开关S闭合,两电阻并联在电路中,根据并联电路电流规律可知,干路电流等于各支路电流之和,流过电阻R1的电流
滑动变阻器的最大阻值接入电路时,流过滑动变阻器的电流最小,最小电流为
电路中的总电流
Imin=I1+I2最小=0.8A+0.48A=1.28A
(2)当流过滑动变阻器的电流最大时,电路中的总电流最大,最大总电流为
电流表示数变化量的最大值
(3)电源电压不变,该电路消耗的最大功率和最小功率的比值为
答:(1)电流表示数的最小值为1.28A;
(2)电流表示数变化量的最大值为1.52A;
(3)该电路消耗的最大功率和最小功率的比值为35∶16。
5.(1)6V;(2)(a)并联在滑动变阻器两端,理由见解析;(b)0.25A
【详解】解:(1)此时电阻R1两端的电压U1
(2)(a)闭合开关S,移动滑片P,在电路安全工作的情况下,电压表示数的变化范围为6伏~15伏,若电压表并联在定值电阻两端,根据滑动变阻器可知,电路中允许的最大电流为1A,定值电阻的阻值为12Ω,此时电压表的示数为
与题意电压表示数的变化范围为6伏~15伏不符,故舍去,故电压表并联在滑动变阻器两端。
(b)根据滑动变阻器可知,最大的电流为1A,电源电压一定,则此时电路中的总电阻是最小的,滑动变阻器的电阻也是最小,根据串联分压可知,此时滑动变阻器的电压也是最小,故最小电压为6V,则电源电压为
根据串联分压,滑动变阻器的阻值越大,电压表的示数越大,最大示数为15V,此时的总电阻最大,则此时的电流为
答:(1)电阻R1两端的电压U1为6V;
(2)(a)电压表并联在滑动变阻器两端;
(b)电压表最小电流I最小为。
6.(1)8V;(2)10Ω
【详解】解:(1)由图可知R1和R2并联,且干路电流I=1.2A,电阻R1的阻值为R1=20Ω,R1的电流为I1=0.4A,根据并联电路电压特点可得,电源电压
U=U1=I1R1=0.4A×20Ω=8V
(2),根据并联电路中电流的特点可知,通过R2的电流为
I2=I-I1=1.2A-0.4A=0.8A
由欧姆定律可得
答:(1)电源电压为8V;
(2)电阻R2的阻值为10Ω。
7.①6V;②见解析
【详解】解:①由电路图可知,R1与R2串联,电流表测电路中电流,由题意可知,电流表示数为0.4A,即电路中电流为I=0.4A,因电阻R2的阻值为15Ω,故由欧姆定律可得,电阻R2两端电压为
U2=IR2=0.4A×15Ω=6V
②设电路中总电阻为R,电路中电流为I,因串联电路中电流处处相等,故由欧姆定律可知,电阻R1两端电压为U1=IR1,电阻R2两端电压为U2=IR2,电路的总电压为U=IR。因串联电路中总电压等于各部分电压之和,故有
U=U1+U2
即有
IR=IR1+IR2=I(R1+R2)
得到
R=R1+R2
答:①电阻R2两端电压为6V;
②推导过程见解析。
8.(1)0.6A,10Ω;(2)0.4A
【详解】解:(1)由题意可知,当闭合开关S时,电阻和滑动变阻器串联,且电压表测电阻两端的电压,根据串联电路中电压的规律可得
U总=U1+U2
电源电压
U总=12V
两端的电压
U1=6V
所以滑动变阻器两端电压为
U2= U总- U1=12V-6V=6V
根据公式可得通过的电流为
根据串联电路中电流的规律可知通过的电流也为0.6A,根据公式变形可得滑动变阻器接入电路部分的电阻为
(2)由题,滑动变阻器R2允许通过最大电流为1A,此时电压表示数最大为
即电压表示数为10V。
根据题意可知电压表最大示数和最小示数的差值为6V,所以电压表最小示数为4V,根据公式可知,电路中的最小电流为
答:①通过电阻的电流为0.6A,变阻器连入电路的阻值为10Ω;
②移动变阻器滑片P过程中,电压表最大示数和最小示数的差值为6伏,电流表最小示数为0.4A。
9.(1)1.2A;(2)6.7Ω
【详解】解:(1)由电路图可知,R1与R2并联在电源电源两端,电压表测量电源电压,电流表A测量干路中的总电流,电流表A1测量流过滑动变阻器R2的电流,由题意可知,电源电压为U=12V,电阻R1的阻值为10Ω,故由欧姆定律可知,通过电阻R1的电流为
(2)由图中可知,电流表的最大量程为3A,故可知电流表A的最大示数为I=3A,由并联电路的电流规律可知,流过电流表A1的最大电流为
I2=I-I1=3A-1.2A=1.8A
由欧姆定律可知,滑动变阻器接入电路中的阻值越小,流过R2的电流越大,故可知滑动变阻器接入电路中的最小阻值为
答:(1)通过电阻R1的电流I1为1.2A;
(2)滑动变阻器接入电路的最小阻值R2min约为6.7Ω。
10.①4伏,5欧;②10伏,20欧
【详解】解:①闭合开关S,R1和R2串联。R1的阻值为10欧,通过R1的电流为0.4安,根据欧姆定律可知,R1两端的电压为
U1=I1R1=0.4安×10欧=4伏
根据串联电路电压规律,R2两端的电压为
U2=U´-U1=6伏-4伏=2伏
由于串联电路中电流处处相等,所以通过R2的电流为
I2=I1=0.4安
所以电阻R2的阻值为
②(a)图中电流最大时,滑动变阻器接入的阻值为0,电路时关于R1的简单电路,所以最大电流为
(b)图中,当滑动变阻器全部接入电路时,阻值最大,电流最小,最小电流为
由于(b)图中电流的最小值恰好等于(a)图中电流的最大值,所以
解得
由于滑动变阻器R2标有“20欧 1安”字样,所以(b)图中电流的最大值为Ib最大=1A;(c)图中,R1与R2并联,当滑动变阻器全部接入电路时,阻值最大,电流最小,干路的最小电流为
由于(c)图中电流表示数的最小值恰好等于图(b)中电流的最大值,所以
解得, U=10伏,所以电源电压为10伏。
答:①若电源电压为6伏,电阻R1的阻值为10欧,闭合开关S,通过R1的电流为0.4安,电阻R1两端的电压U1为4伏,滑动变阻器R2的阻值为5欧;
②若再分别按图(b)和(c)连接电路,则发现图(b)中电流的最小值恰好等于图(a)中电流的最大值,图(c)中电流表示数的最小值恰好等于图(b)中电流的最大值。若电源电压保持不变,则电源电压U为10伏,电阻R1的阻值为20欧。
11.(1)0.2A;(2)20Ω
【详解】解:(1)由电路图可知,两电阻串联,电压表测电阻R1两端电压,电流表测量电路中的电流,电流表的示数
(2)电阻R2两端的电压
U=U-U1=6V-2V=4V
由串联电路电流的规律可知通过R2的电流
I2=I1=0.2A
电阻R2的阻值
答:(1)电流表的示数是0.2A;
(2)电阻R2的阻值是20Ω。
12.(1)12V;(2)2A。
【详解】解:(1)由图可知,两个电阻并联,电流表A1测量通过R1的电流,电流表A测量干路中的电流,电源电压
U=U1=I1R1=0.8×15Ω=12V
(2)由并联电路电压的规律可知R2两端的电压
U2=U=12V
通过R2的电流
电流表A的示数
I=I1+I2=0.8A+1.2A=2A
答:(1)电源电压是12V;
(2)电流表A的示数是2A。
13.① 0.5安;②35焦;③12瓦
【详解】解:(1)由图可知,电阻R1,R2串联,电压表测量R1两端的电压,通过电阻R1的电流
(2)R2两端的电压为
U2=U-U1=12V-5V=7V
通电10秒,电流通过电阻R2所做的功W2
W2=U2I2t= 7V×0.5A×10s=35J
(3)若滑片P移至最左端
所以最大电流为1A,故最大功率为
P最大=UI最大=12V×1A=12W
答:(1)通过电阻R1的电流I1为0.5A;
(2)通电10秒,电流通过电阻R2所做的功W2为35J;
(3)移动滑动变阻器的滑片 P,在电路安全工作的情况下,求电路消耗的最大电功率P最大为12W。
14.(1);(2)见解析;(3)0.875W
【详解】解:(1)伏安法测量小灯泡的电功率,由P=UI可知,需要测量灯泡两端的电压和通过灯泡的电流,用滑动变阻器调节电路中的电流,所以电流表、变阻器与灯串联在电路中,电压表并联在灯的两端,电路图如图所示:
(2)小李同学的这种做法不正确,因为灯丝电阻随温度变化而变化,在2V时灯丝的电阻不等于3.5V时灯丝的电阻,用10Ω计算额定功率是错误的。
(3)闭合开关时,电压表的示数为2V,电流表的示数为0.2A,此时变阻器处于阻值最大处,变阻器两端的电压
UR=U-UL=6V-2V=4V
变阻器的最大阻值
当滑片移至滑动变阻器中点时,小灯正常发光,此时变阻器两端的电压
U' R=U-U额=6V-3.5V=2.5V
由串联电路电流的规律和欧姆定律得到通过灯泡的电流
灯的额定功率
P额=U额I额=3.5V×0.25A=0.875W
答:(1)如上图所示;
(2)见解析;
(3)小灯的额定功率是0.875W。
15.(1)0.3A;(2)0.9W;(3)2.5Ω
【详解】解:(1)由图可知,开关闭合,电阻R1、R2并联,根据并联电路电压规律已经欧姆定律可得电流表A1的示数,即通过R1的电流I1为
(2)电阻R1的功率P1
(3)移动滑动变阻器的滑片P,使两电流表A、A1的指针偏转角度相同,则两电表示数关系为
此时变阻器的电流为
则此时变阻器连入电路中的阻值R2
答:(1)电流表A1的示数I1为0.3A;
(2) 电阻R1的功率P1为0.9W;
(3)移动滑动变阻器的滑片P,使两电流表A、A1的指针偏转角度相同,求此时变阻器连入电路中的阻值R2为2.5Ω。
16.①0.6安;②36焦;③1.7安
【详解】解:(1)又题意知R1两端电压等于电源电压
根据欧姆定律可得通过R1的电流I1为
(2)根据可得10秒内电流通过电阻R1所做的功W1为
(3)根据滑动变阻器R2上标有“20欧2安”字样可知滑动变阻器允许通过的最大电流为2A,此时的滑动变阻器接入电路中的电阻为
由于R1和R2是并联,故通过R1的电流为
此时干路中的电流为
当滑动变阻器的阻值完全接入电路时,通过滑动变阻器的电流为
此时干路中的电流为
故
答:(1)通过R1的电流I1为0.6A;
(2)10秒内电流通过电阻R1所做的功为36J;
(3)移动滑片,可使干路中的电流变化量达到最大,干路电流的最大变化量为1.7A。
17.①J;②4A;③保护电阻为R1,阻值为1045欧,小汇观点正确
【详解】解:①根据可得,水吸收的热量为
②“加热”状态下正常工作,根据,可得“加热”状态时电路中的电流为
③“保温”状态下正常工作,根据,可得“保温”状态时电路中的电流为
此时电路中的总电阻为
“加热”状态下正常工作时电路中的电阻为
所以
答:①水吸收的热量 Q吸为J;
②“加热”状态时电路中的电流 I 是4A;
③保护电阻为R1,阻值为1045欧,小汇观点正确。
18.① 20Ω ; ②0.84A; ③ 25.2W
【详解】解:①由电路图可知,R1 与R2 并联,电流表测通过R1 的电流;并联电路中各支路两端的电压相等,所以,由可得,电阻R1 的阻值
②滑动变阻器接入电路中的电阻最大时干路电流最小,则通过R2 的最小电流
因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,所以干路最小电流
Imin =I1+I2小 =0.6A+0.24A=0.84A
③由滑动变阻器的铭牌可知,允许通过的最大电流I2大 =1.5A,则干路的最大电流
Imax =I1+I2大 =0.6A+1.5A=2.1A
电源消耗的最大功率
Pmax =UImax =12V×2.1A=25.2W
答:① 电阻R1的阻值为20Ω;
② 移动变阻器R2的滑片,通过干路中的最小电流为0.84A;
③ 电源消耗的最大功率为25.2W。
一、计算题
1.(2022·上海崇明·统考二模)在图所示的电路中,电源电压保持不变,滑动变阻器上标有“50Ω 2A”字样,闭合电键S,移动滑片P到某位置时,电压表的示数为2伏,电压表V的示数为6伏,电流表A的示数为0.2安。试求:
(1)电阻的阻值;
(2)通电10秒,电流通过电阻所做的功;
(3)是否存在某种可能,改变滑片P的位置,使两电压表指针偏离零刻度线的角度恰好相同?若有可能,求出的值;若没有可能,说明理由。
2.(2022·上海金山·统考二模)如图所示的电路中,电源电压为6伏且保持不变,另有阻值为10欧的定值电阻R1和滑动变阻器R2。闭合开关S。
①若电路的MN间仅连入R1,求:
(a)通过R1的电流I1;
(b)10秒内电流通过R1所做的功W1;
②若将电阻R1与滑动变阻器R2并联后连入MN间,电流表的示数为I并;若将电阻R1与滑动变阻器R2串联后连入MN间,电流表的示数为I串。在电路安全的情况下,I并与I串的最小差值为0.3安,I并与I串的最大差值为1.4安。求R2的最大阻值和允许通过R2的最大电流。
3.(2022·上海黄浦·统考二模)将电阻接在电压为12伏的电源两端,的阻值为10欧。
(1)求通过电阻的电流;
(2)求通电10秒钟,电流通过电阻所做的功;
(3)现有电表表盘如图11所示的电表(其中电压表只有0~3伏完好)、以及分别标有“20Ω 2A”“50Ω 1A”字样的滑动变阻器两个,两变阻器分别与电阻连成如图(a)(b)所示电路。闭合开关、,在电路安全工作情况下,移动变阻器的滑片P,发现两电路中有一个电流表示数最小值为1.8安。
①请判断图(a)中所用滑动变阻器的规格,并说明理由。
②求如图所示两电路中电流表示数比值的最小值。
4.(2022·上海宝山·统考二模)在如图电路中,电源电压为24V,滑动变阻器R2标有“50Ω 2A”字样,定值电阻R1的阻值为30Ω。求:
(1)电流表示数的最小值Imin;
(2)移动滑动变阻器滑片P,在不损坏电路元件的情况下,电流表示数变化量的最大值ΔImax;
(3)在不损坏电路元件的情况下,该电路消耗的最大功率和最小功率的比值。
5.(2022·上海黄浦·统考一模)在图所示的电路中,电源电压保持不变,电阻R1的阻值为12欧,滑动变阻器R2标有“100欧 l安”字样。闭合开关S,移动滑片P至某位置时,电流表示数为0.5安。
(1)求此时电阻R1两端的电压U1;
(2)现将一个电压表正确接入电路。闭合开关S,移动滑片P,在电路安全工作的情况下,电压表示数的变化范围为6伏~15伏;
(a)请指出电压表接入的位置,并说明理由;
(b)求最小电流I最小。
6.(2022·上海宝山·统考一模)在如图所示的电路中,已知电阻R1的阻值为20Ω,闭合开关S,电流表A的示数为1.2安,电流表A1的示数为0.4安。求:
(1)电源电压U;
(2)电阻R2的阻值。
7.(2022·上海松江·统考一模)在图所示电路中,电源电压保持不变,电阻R2的阻值为15Ω,闭合开关S,电流表示数为0.4A。
①求电阻R2两端电压U2。
②根据串联电路电流、电压的特点及欧姆定律,推导出串联电路总电阻R=R1+R2
8.(2022·上海虹口·统考二模)在图所示的电路中,电源电压为12伏且保持不变,电阻的阻值为10欧,滑动变阻器上标有“1安”字样。闭合开关S,电压表示数为6伏。
①求通过电阻的电流和变阻器连入电路的阻值;
②移动变阻器滑片P过程中,电压表最大示数和最小示数的差值为6伏,求电流表最小示数。
9.(2022·上海金山·统考一模)在图所示电路中,电源电压为12伏且不变,R1的阻值为10欧,滑动变阻器R2标有“50Ω 2A”字样,求:
(1)通过电阻R1的电流I1;
(2)移动滑动变阻器的滑片P,在保证电路中各元件不损坏的情况下,滑动变阻器接入电路的最小阻值R2min。
10.(2022·上海长宁·统考二模)在图(a)所示电路中,R1是定值电阻,滑动变阻器R2标有“20欧 1安”字样。
①若电源电压为6伏,电阻R1的阻值为10欧,闭合开关S,通过R1的电流为0.4安,求:电阻R1两端的电压U1和滑动变阻器R2的阻值;
②若再分别按图(b)和(c)连接电路,则发现图(b)中电流的最小值恰好等于图(a)中电流的最大值,图(c)中电流表示数的最小值恰好等于图(b)中电流的最大值。若电源电压保持不变,求:电源电压U和电阻R1的阻值。
11.(2022·上海长宁·统考一模)如图所示的电路,电源电压为6伏,电阻R1的阻值为10欧。闭合开关S,电压表的示数为2伏。求
(1)电流表的示数I1;
(2)电阻R2的阻值。
12.(2022·上海静安·统考一模)如图所示电路中,闭合开关S时,电流表A1的示数为0.8安,电阻R2为10欧,电阻R1为15欧,求:
(1)电源电压U。
(2)电流表A的示数I。
13.(2022·上海嘉定·统考二模)在图所示的电路中,电源电压为12伏且不变,电阻R1的阻值为10欧,滑动变阻器R2上标有“20Ω 1A”字样。闭合开关S,电压表示数为5伏。求:
(1)通过电阻R1的电流I1。
(2)通电10秒,电流通过电阻R2所做的功W2。
(3)移动滑动变阻器的滑片 P,在电路安全工作的情况下,求电路消耗的最大电功率P最大。
14.(2022·上海杨浦·统考二模)小李同学做“测定小灯泡的电功率”实验,所用电源电压为6伏,且保持不变,小灯泡的额定电压为3.5伏。他正确连接电路,实验步骤正确,闭合开关时,电压表的示数为2伏,电流表的示数为0.2安。
(1)画出小李实验时的电路图;
(2)小李根据上述信息,进行了计算。他的计算过程如下:
他利用这组数据计算出小灯的电阻欧;
当小灯正常工作时,伏,瓦。
小李同学的这种做法正确吗?为什么?
(3)小李同学继续移动滑动变阻器的滑片继续实验。当滑片移至滑动变阻器中点时,小灯正常发光。请根据相关信息,求出小灯的额定功率。
15.(2022·上海静安·统考二模)在图(a)所示的电路中,电源电压为3伏且保持不变,电阻R1的阻值为10欧,两电流表的表盘均如图(b)所示,闭合开关S,
(1)求电流表A1的示数I1;
(2) 求电阻R1的功率P1;
(3)移动滑动变阻器的滑片P,使两电流表A、A1的指针偏转角度相同,求此时变阻器连入电路中的阻值R2。
16.(2022·上海浦东新·统考模拟预测)如图所示的电路中,电源电压为6伏且保持不变,电阻R1的阻值为10欧,滑动变阻器R2上标有“20欧2安”字样,闭合开关后,
①求通过R1的电流I1;
②求10秒内电流通过电阻R1所做的功W1;
③移动滑片,可使干路中的电流变化量达到最大,请计算干路电流的最大变化量ΔI大。
17.(2022·上海徐汇·统考模拟预测)图(a)(b)所示是家用电热煮茶壶的铭牌及电路原理图。通过开关 S 的闭合或断开实现“加热”和“保温”两种状态的转换,电阻 R1和 R2为保护电阻或加热电阻。
① 该电热煮茶壶在“加热”状态下正常工作,将1kg的水温度从 20℃ 升高到 40℃,求水吸收的热量 Q吸。 [c水=4.2×103J/(kg·℃)]
② 由铭牌可知,电热煮茶壶“加热”状态下正常工作时的额定功率为 880 W,求“加热”状态时电路中的电流 I。
③ 小汇和小佳讨论保护电阻是电阻 R1还是电阻 R2时,有了两种不同的观点,小汇认为保护电阻为电阻 R1,小佳认为保护电阻为电阻 R2,请指出哪位同学观点是正确的并求出保护电阻的阻值。
18.(2022·上海青浦·统考二模)在如图所示的电路中,电源电压为12伏,滑动变阻器R2标有“50Ω 1.5A”字样.电键S闭合后,电流表A的示数为0.6安。
① 求电阻R1的阻值;
② 移动变阻器R2的滑片,求通过干路中的最小电流Imin;
③ 求电源消耗的最大功率Pmax;
参考答案:
1.(1)10Ω;(2)4J;(3)存在,40Ω
【详解】解:(1)闭合开关S,电阻R1与电阻R2串联,电压表V测量总电压,电压表V1测量定值电阻R1的电压,此时滑动变阻器的电压为
电阻的阻值
(2)通电10秒,电流通过电阻所做的功
(3)若假设存在,使两电压表指针偏离零刻度线的角度恰好相同,则电压表V选择大量程,电压表V1选择小量程,设此时电压表V1的示数为U0,则电压表V的示数为5U0,则滑动变阻器的分担电压为
则定值电阻与滑动变阻器的电阻之比为
则滑动变阻器的阻值为
由于滑动变阻器的最大阻值为50Ω,故存在改变滑片P的位置,使两电压表指针偏离零刻度线的角度恰好相同。
答:(1)电阻的阻值为10Ω;
(2)通电10秒,电流通过电阻所做的功为4J;
(3)由于滑动变阻器的最大阻值为50Ω,故存在改变滑片P的位置,使两电压表指针偏离零刻度线的角度恰好相同。
2.①(a)0.6A;(b)36J;②20Ω,1A
【详解】解:①(a)若电路的MN间仅连入R1,则由欧姆定律可得,通过R1的电流为
(b)由W=UIt可得,10秒内电流通过R1所做的功为
W1=U 1I1t=6V×0.6A×10s=36J
②由电路图可知,当并联电路的干路电流最小(滑动变阻器接入阻值最大),串联电路的电流最大时(此时滑动变阻器接入阻值为0),此时I并与I串的差值最小,即
I并小-I串大=0.3A
由欧姆定律可得
将U=6V代入,解得滑动变阻器R2的最大阻值为R2大=20Ω,同理可得,当并联电路的干路电流最大,串联电路的电流最小(此时滑动变阻器接入阻值最大)时 ,此时I并与I串的差值最大,即
I并大-I串小=1.4A
由欧姆定律可得
即
解得允许通过R2的最大电流为I2大=1A。
答:①(a)通过R1的电流I1为0.6A;
(b)10秒内电流通过R1所做的功W1为36J;
②R2的最大阻值为20Ω,允许通过R2的最大电流为1A。
3.(1)1.2A;(2)144J;(3)①见详解,②0.3
【详解】解:(1)通过R1的电流为
(2)通电10s,电流做功为
(3)①图b串联电路中,电压表只有0~3伏完好,考虑到电路安全,电压表两端的电压不能超过3V,则R1两端的最小电压U1为
12V-3V=9V
则图b电路中的最小电流为
又由“两电路中有一个电流表示数最小值为1.8A”可知,图a中电流表的最小电流为1.8A;图a并联电路中,当滑动变阻器滑片在最右端时,测量干路电流的电流表示数最小为1.8A,则通过R2的电流为
1.8A-1.2A=0.6A
R2的阻值为
即图a滑动变阻器的规格为“20Ω 2A”。
②图b中,当滑动变阻器滑片在最左端时,R3短路,电路中只有R1,此时电路中电流最大为通过R1的电流1.2A,即图b中电流表示数的范围为0.9A~1.2A;图a中考虑到电路安全,通过R2的最大电流为2A,干路电流表的最大示数为3A,即图a中电流表示数的范围为1.8A~3A;则两电路中电流表示数比值的最小值为
答:(1)求通过电阻的电流为1.2A;
(2)求通电10秒钟,电流通过电阻所做的功为144J;
(3)图(a)中所用滑动变阻器的规格为“20Ω 2A”,两电路中电流表示数比值的最小值为0.3。
4.(1)1.28A;(2)1.52A;(3)35∶16
【详解】(1)由图可知,开关S闭合,两电阻并联在电路中,根据并联电路电流规律可知,干路电流等于各支路电流之和,流过电阻R1的电流
滑动变阻器的最大阻值接入电路时,流过滑动变阻器的电流最小,最小电流为
电路中的总电流
Imin=I1+I2最小=0.8A+0.48A=1.28A
(2)当流过滑动变阻器的电流最大时,电路中的总电流最大,最大总电流为
电流表示数变化量的最大值
(3)电源电压不变,该电路消耗的最大功率和最小功率的比值为
答:(1)电流表示数的最小值为1.28A;
(2)电流表示数变化量的最大值为1.52A;
(3)该电路消耗的最大功率和最小功率的比值为35∶16。
5.(1)6V;(2)(a)并联在滑动变阻器两端,理由见解析;(b)0.25A
【详解】解:(1)此时电阻R1两端的电压U1
(2)(a)闭合开关S,移动滑片P,在电路安全工作的情况下,电压表示数的变化范围为6伏~15伏,若电压表并联在定值电阻两端,根据滑动变阻器可知,电路中允许的最大电流为1A,定值电阻的阻值为12Ω,此时电压表的示数为
与题意电压表示数的变化范围为6伏~15伏不符,故舍去,故电压表并联在滑动变阻器两端。
(b)根据滑动变阻器可知,最大的电流为1A,电源电压一定,则此时电路中的总电阻是最小的,滑动变阻器的电阻也是最小,根据串联分压可知,此时滑动变阻器的电压也是最小,故最小电压为6V,则电源电压为
根据串联分压,滑动变阻器的阻值越大,电压表的示数越大,最大示数为15V,此时的总电阻最大,则此时的电流为
答:(1)电阻R1两端的电压U1为6V;
(2)(a)电压表并联在滑动变阻器两端;
(b)电压表最小电流I最小为。
6.(1)8V;(2)10Ω
【详解】解:(1)由图可知R1和R2并联,且干路电流I=1.2A,电阻R1的阻值为R1=20Ω,R1的电流为I1=0.4A,根据并联电路电压特点可得,电源电压
U=U1=I1R1=0.4A×20Ω=8V
(2),根据并联电路中电流的特点可知,通过R2的电流为
I2=I-I1=1.2A-0.4A=0.8A
由欧姆定律可得
答:(1)电源电压为8V;
(2)电阻R2的阻值为10Ω。
7.①6V;②见解析
【详解】解:①由电路图可知,R1与R2串联,电流表测电路中电流,由题意可知,电流表示数为0.4A,即电路中电流为I=0.4A,因电阻R2的阻值为15Ω,故由欧姆定律可得,电阻R2两端电压为
U2=IR2=0.4A×15Ω=6V
②设电路中总电阻为R,电路中电流为I,因串联电路中电流处处相等,故由欧姆定律可知,电阻R1两端电压为U1=IR1,电阻R2两端电压为U2=IR2,电路的总电压为U=IR。因串联电路中总电压等于各部分电压之和,故有
U=U1+U2
即有
IR=IR1+IR2=I(R1+R2)
得到
R=R1+R2
答:①电阻R2两端电压为6V;
②推导过程见解析。
8.(1)0.6A,10Ω;(2)0.4A
【详解】解:(1)由题意可知,当闭合开关S时,电阻和滑动变阻器串联,且电压表测电阻两端的电压,根据串联电路中电压的规律可得
U总=U1+U2
电源电压
U总=12V
两端的电压
U1=6V
所以滑动变阻器两端电压为
U2= U总- U1=12V-6V=6V
根据公式可得通过的电流为
根据串联电路中电流的规律可知通过的电流也为0.6A,根据公式变形可得滑动变阻器接入电路部分的电阻为
(2)由题,滑动变阻器R2允许通过最大电流为1A,此时电压表示数最大为
即电压表示数为10V。
根据题意可知电压表最大示数和最小示数的差值为6V,所以电压表最小示数为4V,根据公式可知,电路中的最小电流为
答:①通过电阻的电流为0.6A,变阻器连入电路的阻值为10Ω;
②移动变阻器滑片P过程中,电压表最大示数和最小示数的差值为6伏,电流表最小示数为0.4A。
9.(1)1.2A;(2)6.7Ω
【详解】解:(1)由电路图可知,R1与R2并联在电源电源两端,电压表测量电源电压,电流表A测量干路中的总电流,电流表A1测量流过滑动变阻器R2的电流,由题意可知,电源电压为U=12V,电阻R1的阻值为10Ω,故由欧姆定律可知,通过电阻R1的电流为
(2)由图中可知,电流表的最大量程为3A,故可知电流表A的最大示数为I=3A,由并联电路的电流规律可知,流过电流表A1的最大电流为
I2=I-I1=3A-1.2A=1.8A
由欧姆定律可知,滑动变阻器接入电路中的阻值越小,流过R2的电流越大,故可知滑动变阻器接入电路中的最小阻值为
答:(1)通过电阻R1的电流I1为1.2A;
(2)滑动变阻器接入电路的最小阻值R2min约为6.7Ω。
10.①4伏,5欧;②10伏,20欧
【详解】解:①闭合开关S,R1和R2串联。R1的阻值为10欧,通过R1的电流为0.4安,根据欧姆定律可知,R1两端的电压为
U1=I1R1=0.4安×10欧=4伏
根据串联电路电压规律,R2两端的电压为
U2=U´-U1=6伏-4伏=2伏
由于串联电路中电流处处相等,所以通过R2的电流为
I2=I1=0.4安
所以电阻R2的阻值为
②(a)图中电流最大时,滑动变阻器接入的阻值为0,电路时关于R1的简单电路,所以最大电流为
(b)图中,当滑动变阻器全部接入电路时,阻值最大,电流最小,最小电流为
由于(b)图中电流的最小值恰好等于(a)图中电流的最大值,所以
解得
由于滑动变阻器R2标有“20欧 1安”字样,所以(b)图中电流的最大值为Ib最大=1A;(c)图中,R1与R2并联,当滑动变阻器全部接入电路时,阻值最大,电流最小,干路的最小电流为
由于(c)图中电流表示数的最小值恰好等于图(b)中电流的最大值,所以
解得, U=10伏,所以电源电压为10伏。
答:①若电源电压为6伏,电阻R1的阻值为10欧,闭合开关S,通过R1的电流为0.4安,电阻R1两端的电压U1为4伏,滑动变阻器R2的阻值为5欧;
②若再分别按图(b)和(c)连接电路,则发现图(b)中电流的最小值恰好等于图(a)中电流的最大值,图(c)中电流表示数的最小值恰好等于图(b)中电流的最大值。若电源电压保持不变,则电源电压U为10伏,电阻R1的阻值为20欧。
11.(1)0.2A;(2)20Ω
【详解】解:(1)由电路图可知,两电阻串联,电压表测电阻R1两端电压,电流表测量电路中的电流,电流表的示数
(2)电阻R2两端的电压
U=U-U1=6V-2V=4V
由串联电路电流的规律可知通过R2的电流
I2=I1=0.2A
电阻R2的阻值
答:(1)电流表的示数是0.2A;
(2)电阻R2的阻值是20Ω。
12.(1)12V;(2)2A。
【详解】解:(1)由图可知,两个电阻并联,电流表A1测量通过R1的电流,电流表A测量干路中的电流,电源电压
U=U1=I1R1=0.8×15Ω=12V
(2)由并联电路电压的规律可知R2两端的电压
U2=U=12V
通过R2的电流
电流表A的示数
I=I1+I2=0.8A+1.2A=2A
答:(1)电源电压是12V;
(2)电流表A的示数是2A。
13.① 0.5安;②35焦;③12瓦
【详解】解:(1)由图可知,电阻R1,R2串联,电压表测量R1两端的电压,通过电阻R1的电流
(2)R2两端的电压为
U2=U-U1=12V-5V=7V
通电10秒,电流通过电阻R2所做的功W2
W2=U2I2t= 7V×0.5A×10s=35J
(3)若滑片P移至最左端
所以最大电流为1A,故最大功率为
P最大=UI最大=12V×1A=12W
答:(1)通过电阻R1的电流I1为0.5A;
(2)通电10秒,电流通过电阻R2所做的功W2为35J;
(3)移动滑动变阻器的滑片 P,在电路安全工作的情况下,求电路消耗的最大电功率P最大为12W。
14.(1);(2)见解析;(3)0.875W
【详解】解:(1)伏安法测量小灯泡的电功率,由P=UI可知,需要测量灯泡两端的电压和通过灯泡的电流,用滑动变阻器调节电路中的电流,所以电流表、变阻器与灯串联在电路中,电压表并联在灯的两端,电路图如图所示:
(2)小李同学的这种做法不正确,因为灯丝电阻随温度变化而变化,在2V时灯丝的电阻不等于3.5V时灯丝的电阻,用10Ω计算额定功率是错误的。
(3)闭合开关时,电压表的示数为2V,电流表的示数为0.2A,此时变阻器处于阻值最大处,变阻器两端的电压
UR=U-UL=6V-2V=4V
变阻器的最大阻值
当滑片移至滑动变阻器中点时,小灯正常发光,此时变阻器两端的电压
U' R=U-U额=6V-3.5V=2.5V
由串联电路电流的规律和欧姆定律得到通过灯泡的电流
灯的额定功率
P额=U额I额=3.5V×0.25A=0.875W
答:(1)如上图所示;
(2)见解析;
(3)小灯的额定功率是0.875W。
15.(1)0.3A;(2)0.9W;(3)2.5Ω
【详解】解:(1)由图可知,开关闭合,电阻R1、R2并联,根据并联电路电压规律已经欧姆定律可得电流表A1的示数,即通过R1的电流I1为
(2)电阻R1的功率P1
(3)移动滑动变阻器的滑片P,使两电流表A、A1的指针偏转角度相同,则两电表示数关系为
此时变阻器的电流为
则此时变阻器连入电路中的阻值R2
答:(1)电流表A1的示数I1为0.3A;
(2) 电阻R1的功率P1为0.9W;
(3)移动滑动变阻器的滑片P,使两电流表A、A1的指针偏转角度相同,求此时变阻器连入电路中的阻值R2为2.5Ω。
16.①0.6安;②36焦;③1.7安
【详解】解:(1)又题意知R1两端电压等于电源电压
根据欧姆定律可得通过R1的电流I1为
(2)根据可得10秒内电流通过电阻R1所做的功W1为
(3)根据滑动变阻器R2上标有“20欧2安”字样可知滑动变阻器允许通过的最大电流为2A,此时的滑动变阻器接入电路中的电阻为
由于R1和R2是并联,故通过R1的电流为
此时干路中的电流为
当滑动变阻器的阻值完全接入电路时,通过滑动变阻器的电流为
此时干路中的电流为
故
答:(1)通过R1的电流I1为0.6A;
(2)10秒内电流通过电阻R1所做的功为36J;
(3)移动滑片,可使干路中的电流变化量达到最大,干路电流的最大变化量为1.7A。
17.①J;②4A;③保护电阻为R1,阻值为1045欧,小汇观点正确
【详解】解:①根据可得,水吸收的热量为
②“加热”状态下正常工作,根据,可得“加热”状态时电路中的电流为
③“保温”状态下正常工作,根据,可得“保温”状态时电路中的电流为
此时电路中的总电阻为
“加热”状态下正常工作时电路中的电阻为
所以
答:①水吸收的热量 Q吸为J;
②“加热”状态时电路中的电流 I 是4A;
③保护电阻为R1,阻值为1045欧,小汇观点正确。
18.① 20Ω ; ②0.84A; ③ 25.2W
【详解】解:①由电路图可知,R1 与R2 并联,电流表测通过R1 的电流;并联电路中各支路两端的电压相等,所以,由可得,电阻R1 的阻值
②滑动变阻器接入电路中的电阻最大时干路电流最小,则通过R2 的最小电流
因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,所以干路最小电流
Imin =I1+I2小 =0.6A+0.24A=0.84A
③由滑动变阻器的铭牌可知,允许通过的最大电流I2大 =1.5A,则干路的最大电流
Imax =I1+I2大 =0.6A+1.5A=2.1A
电源消耗的最大功率
Pmax =UImax =12V×2.1A=25.2W
答:① 电阻R1的阻值为20Ω;
② 移动变阻器R2的滑片,通过干路中的最小电流为0.84A;
③ 电源消耗的最大功率为25.2W。
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