物理九年级全册（2024）第2节 欧姆定律综合训练题

这是一份物理九年级全册（2024）第2节 欧姆定律综合训练题，共12页。试卷主要包含了计算题等内容，欢迎下载使用。
一、计算题
1．如图所示为某兴趣小组为学校办公楼空调设计的自动控制装置，R是热敏电阻，其阻值随温度变化关系如下表所示。已知继电器的线圈电阻R0=10Ω，左边电源电压为6V恒定不变．当继电器线圈中的电流大于或等于15mA时，继电器的衔铁被吸合，右边的空调电路正常工作。
（1）请说明该自动控制装置的工作原理
（2）计算说明该空调的启动温度是多少？
（3）为了节省电能，将空调启动温度设定为30℃，控制电路中需要再串联多大的电阻？
（4）改变控制电路的电阻可以给空调设定不同的启动温度，除此之外，请你再提出一种方便可行的调节方案。
2．如图为某小组设计的电加热器的简化电路图，电源电压为24V，R1、R2为电热丝。旋钮开·关S接1时，电路中的电流为2A；旋钮开关S接2时，电路的总功率为12W。请通过计算回答：
（1）R2的阻值为多少?
（2）旋钮开关S接2时，R2两端的电压为多少？
（3）旋钮开关S接2时，R1工作5min消耗的电能为多少?
3．如图所示，电源电压恒定，R0是定值电阻，小灯泡L标有“6V 3W”，滑动变阻器R1的最大阻值为20Ω。三个开关均闭合时，小灯泡恰好正常发光，电流表示数为1.5A。
（1）求小灯泡的额定电流；
（2）求电阻R0的阻值；
（3）闭合S，断开S1和S2，移动变阻器的滑片P，求电路总功率的最小值和最大值。
4．如图所示，已知电阻R1=20欧，R2=30欧，当开关S1闭合，S2断开时，电流表A的示数为0.3安．求：
（1）电源电压为多少？
（2）把两开关都闭合，此时电流表A的示数为多少？电路的总功率为多少？
5．我国自主研制的某型新一代战斗机，它具备超音速巡航、电磁隐身、超机动性、超视距攻击等优异性能，该飞机最大起飞质量为37t，最大飞行高度达20000m，最大航行速度达2.5倍声速（合3060km/h），最大载油量为10t，飞机航行时所受阻力的大小与速度的关系见下表：
已知飞机发动机燃油完全燃烧的能量转化为机械能的效率是30%，飞机使用的航空燃油的热值为5×107J/kg.求：
（1）飞机电力系统中有一个50Ω的电阻，通过它的电流是40 m A，求它两端的电压多大？
（2）飞机发动机完全燃烧10t燃油获得的能量是多少焦？
（3）若在飞机油箱中加满燃油，并且以300m/s的速度巡航时，飞机的最大航程约是多少千米？
6．如图所示，电源两端的电压U保持不变。闭合开关S、S1，电压表示数为8V，电流表示数为2A。闭合开关S，断开开关S1，电压表示数为2V。求：
（1）电阻R2的阻值；
（2）电阻R1的阻值。
7．国庆假期聚会增多，安全驾驶尤为重要。酒精测试仪可帮助司机快速自查，其电路如图甲所示，电源电压恒为6V，R2=20Ω。酒精传感器R1的电阻值随酒精气体浓度增大而减小，关系如图乙所示（酒驾标准： 0.2mg/mL≤酒精浓度≤0.8mg/mL） 求：
（1）当电流表的示数为0.075A时，电压表的示数?
（2）当电压表的示数为2V时，判断被检测者是否酒驾?
8．小圆连接了如图所示的电路，R为定值电阻，电源两端的电压保持不变，闭合开关S，读出并记录电压表的示数U1。断开开关S，将R1换为不同阻值的另一个电阻R2，再次闭合开关S，小圆读出并记录电压表的示数U2，发现U2>U1。请结合公式分析说明电阻R1和电阻R2的大小关系。
9．小亮在家煲汤时使用的电饭煲的部分参数如表所示，其简化电路如图乙所示，R1、R2均是发热电阻（阻值不随温度变化），欲将质量为1kg，初温为20℃的汤加热至100℃，设此汤的比热容为c汤=4.0×103J/kg⋅℃，求：
（1）汤需要吸收的热量；
（2）利用电饭煲高温挡煲汤时，电饭煲正常工作且不考虑热损耗，则需要多少时间？
（3）R2的阻值为多少？
10．在如图所示的电路中，电源电压为12伏，电阻R1的阻值为10欧，滑动变阻器R2上标有“20欧1安”字样。闭合电键S后，移动变阻器的滑片P，在电路元件不被损坏的情况下，
①当电路中通过电流最大时，求电阻R1两端的电压U1max。
②求变阻器R2接入电路中阻值的变化范围。
11．科技小组的同学设计了如图甲所示的恒温水箱温控电路（设环境温度不高于20℃），由工作电路和控制电路组成。工作电路中的电热器上标有“220V 1000W”的字样；控制电路电源电压U＝30V，热敏电阻Rt作为感应器探测水温，置于恒温水箱内，其阻值随温度变化的关系如图乙所示，R1为滑动变阻器。闭合开关S，电磁铁产生的吸引力F与控制电路中电流I的关系如图丙所示，衔接只有在不小于3N吸引力的作用下才能被吸下，工作电路断开（不计继电器线圈的电阻，c水＝4.2×103J/（kg•℃）。求：
（1）电热器正常工作时的电阻；
（2）电热器正常工作时，给恒温箱中100kg的水加热，已知电热器的加热效率为70%，当水温由30℃升高到40℃时，电热器的加热时间；
（3）为了把温度控制在40℃左右，设定在水温低于40℃时自动加热，在水温达到40℃时停止加热，求此时滑动变阻器R1消耗的电功率。
12．在如图（a）所示电路中，电源电压为18伏且不变，电阻R1的阻值为24欧，滑动变阻器R2上标有“100欧 1安字样，闭合电键S，电流表的示数为0.5安，求：
①电阻R1两端的电压U1；
②现用电阻R0替换电阻R1，同时将一电压表接入电路中，且电流表选用0﹣0.6A量程，电压表选用0﹣3V量程，要求：在移动变阻器滑片P的过程中，使电压表V和电流表A的指针均能到达图（b）（c）所示位置，且电路能正常工作；
i）若电压表接在ab两点之间，求替换电阻R0的阻值范围；
ii）若电压表接在bc两点之间，求替换电阻R0的阻值范围．
13．小明设计了一个如图所示的蓄水装置，当蓄水量增大达到一定水位时，浮子会通过长为0.5m的细绳竖直拉起密封片，让部分水从出水口排出，以保证水位不会过高。已知浮子质量0.7kg，底面积110−2m2，高0.12m，密封片恰好盖住出水口，面积为5×10−4m2。细绳和密封片的质量与体积均可忽略不计。为了显示水位，小明还设计了如图所示电路，通过电流大小显示水位高低，电源电压6V，定值电阻R0=5Ω。传感器Rp阻值随受到的液体压强p的变化图像如下。求：
（1）水位高0.3m时，水对容器底压强；
（2）水位高0.3m时，电流表示数；
（3）空水箱开始储水直至细绳恰好伸直，浮力对浮子做的功；
（4）密封片恰好被拉起时的水位高度。
14．物理兴趣小组设计了一个便携式水深测量装置，它主要由探头A和控制盒B构成，它们之间用有绝缘皮的细导线形成回路，如图甲所示，其中探头A是一个底面积为1×10-3m2，高为0.1m，重为6N的圆柱体，它的底部是一个压敏电阻R（体积重力均忽略不计，与水的接触面涂有绝缘漆），工作时，底部始终与水平面相平行，压敏电阻R的阻值随表面所受压力F的大小变化如图乙所示，A与B间的电路连接关系如图丙所示，其中电源电压恒为6V，小组同学将该装置带到游泳池，进行相关的测量研究。（导线重力与体积均不计，g取10N/kg），求：
（1）当把探头A刚好全部浸没到池水中时，探头A所受到的浮力及导线上所受的拉力为多少？
（2）用手拉住导线，将探头A缓慢下降到池水中某一深度（探头A不接触池底），此时电流表的示数为0.4A，探头A底部所在处水的深度h为多少？
（3）用手拉住导线，将探头A下降到水深为2m的水平池底（但不与池底密合），且导线处于完全松弛状态，此时电流表的示数为多少？
答案解析部分
1．【答案】（1）解：随室内温度的升高，热敏电阻的阻值减小，控制电路中电流增大，当电流达到15mA时，衔铁被吸合，右侧空调电路电阻增大，电流减小，空调开始工作．当温度下降时，控制电路电阻增大，电流减小，减小到一定值，使空调电路断开，这样就实现了自动控制。
（2）解：电路启动时的总电阻R总= UI=6V0.015A =400Ω
此时热敏电阻的阻值R热=R总﹣R0=400Ω﹣10Ω=390Ω
对照表格数据可知，此时的启动温度是25℃
答：该空调的启动温度是25℃
（3）解：因为电路启动时的总电阻为400Ω，由表中数据可知，空调启动温度设定为30℃时，热敏电阻的阻值为360Ω，则电路中还应串联的电阻R′=R热=R总﹣R热′﹣R0=400Ω﹣360Ω﹣10Ω=30Ω
答：将空调启动温度设定为30℃时，控制电路中需要再串联30Ω的电阻；
（4）解：因为本装置启动的电流是一定的，因此，既可通过改变电阻来改变电流，可以通过将左边电源改为可调压电源来实现对其控制。
答：可以将左边电源改为可调压电源。
【解析】【分析】（1）电流具有磁效应，通电螺线管产生磁场吸引磁铁，从而实现空调回路的通断；
（2）利用欧姆定律求解电路总电阻，减去定值电阻的阻值即为热敏电阻的阻值；
（3）结合表格求解30摄氏度的热敏电阻的阻值，利用总电阻减去热敏电阻的阻值即为串联电阻的阻值；
（4）电路中的电流同时也受电压的影响，可以调节电压来实现。
2．【答案】（1）解：旋钮开关S接1时，电路为R2的简单电路，电路中的电流为2A；
由欧姆定律可知，R2的阻值R2=UI2=24V2A=12Ω
（2）解：旋钮开关S接2时，两电阻串联，电路的总功率为12W，根据P＝UI可知，电路的电流为
I=PU=12W24V=0.5A
由欧姆定律R2的电压为
U2＝IR2＝0.5A×12Ω＝6V
（3）解：由串联电路电压的规律，R1的电压为
U1＝U﹣U2＝24V﹣6V＝18V
旋钮开关S接2时，R1工作5min消耗的电能为
W＝U1It＝18V×0.5A×5×60s＝2700J
【解析】【分析】（1）旋钮开关S接1时，电路为R2的简单电路，电路中的电流为2A；根据U=IR计算R2的阻值；
（2）旋钮开关S接2时，两电阻串联，电路的总功率为12W，根据电功率公式P=UI计算可知电路的电流；由欧姆定律计算R2的电压；
（3）由串联电路电压的规律，R1的电压为U1＝U﹣U2；旋钮开关S接2时，R1工作5min消耗的电能为W＝U1It。
3．【答案】（1）解： 根据P=UI可知小灯泡的额定电流IL=PLUL=3W6V=0.5A
答：小灯泡的额定电流为0.5A；
（2）解：三个开关均闭合时，灯泡和定值电阻并联，小灯泡恰好正常发光，根据并联电路的电压特点可知电源电压U=UL=6V
电流表示数为1.5A，根据并联电路的电流特点可知通过定值电阻的电流I0=I-IL=1.5A-0.5A=1A
根据欧姆定律可知电阻R0的阻值R0=UI0=6V1A=6Ω
答：电阻R0的阻值为6Ω
（3）解：闭合S，断开S1和S2，定值电阻和滑动变阻器串联，滑动变阻器接入电路的阻值最大时，总电阻最大，电源电压不变，根据P=U2R可知电路的总功率最小；滑动变阻器R接入电路的阻值为0N时，总电阻最小，电源电压不变，根据P=U2R可知电路的总功率最大。电路总功率的最小值P1=U2R1+R0=(6V)220Ω+6Ω≈1.4W
电路总功率的最大值P2=U2R0=(6V)26Ω=6W
答：电路总功率的最小值和最大值分别为1.4W、6W。
【解析】【分析】（1）根据电功率和电压的比值， 计算电流；
（2）利用并联电路电流规律，计算支路电流，根据电压和电流的比值， 计算电阻；
（3）根据电压和电阻，可以计算电功率的大小。
4．【答案】（1）解：只闭合S1：U=I•R1=0.3安×20欧=6伏
答：电源电压6V
（2）解：两开关都闭合时：
I1=0.3A
I2=UR2=6V30Ω=0.2A
∴I′=I1+I2=0.3A+0.2A=0.5A
P=UI′=6V×0.5A=3W
答：把两开关都闭合，此时电流表A的示数为0.5A，电路的总功率为3W．
【解析】【分析】本题综合考查了学生对利用欧姆定律和电功率公式以及串并联规律来解决电学综合题的能力。（1）会分析电路是串联还是并联。（2）利用串并联规律，找到每个用电器的电流，电压，电阻，电功率等物理量。（3）利用公式求解。
5．【答案】（1）解：飞机电力系统两端的电压为U=IR=0.04A×50Ω=2V；
答：电阻两端的电压是2V；
（2）解：10t燃油完全燃烧放出的热量：Q=mq=1×104kg×5×107J/kg=5×1011J；
答：飞机发动机完全燃烧10t燃油获得的能量是5×1011J；
（3）解：由（2）可知Q=5×1011J；已知飞机发动机燃油完全燃烧的能量转化为机械能的效率是30%，则有用功W=30%×Q=30%×5×1011J=1.5×1011J，
根据表格查出300m/s时的阻力为2.7×104N，则由W=fs=Fs，可得s=W/f=1.5×1011J/（2.7×104N）≈5.6×106m=5.6×103km.
答：若在飞机油箱中加满燃油，并且以300m/s的速度巡航时，飞机的最大航程约是5.6×103km．
【解析】【分析】（1）已知电阻和电流，可根据欧姆定律的变形公式U=IR计算电压；
（2）由Q=mq计算燃油完全燃烧放出热量，即飞机发动机完全燃烧10t燃油获得的能量；
（3）已知飞机发动机燃油完全燃烧的能量转化为机械能的效率可求得机械能，从表中查到以300m/s速度飞行时的阻力，利用W=fs可求得飞机的最大航程．
6．【答案】解：（1）由图可知，当闭合开关S、S1，只有R2接入电路中，R1被短路，电压表测R2两端的电压，即电源两端的电压，所以电源电压U=8V； R2的电阻
R2=UI2=8V2A=4Ω
（2）当闭合开关S，断开开关S1时，两电阻串联，电压表测R2两端电压，电流表测电路中电流，由串联电路的电流特点和欧姆定律可得，电路中的电流
I=U2R2=2V4Ω=0.5A
由串联电路的电压特点可知，电阻R1两端的电压
U1=U−U2=8V−2V=6V
R1的阻值R1=U1I=6V0.5A=12Ω
答：（1）（1）电阻R2的阻值为4Ω；
（2）电阻R1的阻值为12Ω.
【解析】【分析】（1）根据R=UI，计算电阻；
（2）利用I=UR，计算电路中的电流，串联电路中，总电压等于各用电器分压之和，根据R=UI，计算电阻。
7．【答案】（1）解：由图甲可知，R1与R2串联，电流表测电路电流，电压表测R1两端电压。
已知电流 I=0.075 A，R2=20 Ω，根据 U=IR，先求R2的电压：U2=IR2=0.075 A×20 Ω=1.5 V
电源电压 U总=6 V，因此R1的电压（电压表的示数）：U1=U总−U2=6 V−1.5 V=4.5 V
（2）解：当电压表的示数 U1=2 V时：
先求R2的电压：U2=U总−U1=6 V−2 V=4 V；
电路电流：I=U2R2=4 V20 Ω=0.2 A；
R1的电阻：R1=U1I=2 V0.2 A=10 Ω。
结合图乙，R1=10 Ω对应的酒精浓度为0.8 mg/mL，而酒驾标准是“0.2 mg/mL≤酒精浓度≤0.8 mg/mL”，因此被测者属于酒驾。
【解析】【分析】这道题围绕串联电路的电学规律，结合欧姆定律与酒精传感器的电阻-浓度关系展开，核心是利用串联电路的电压、电流特点，结合R1的电阻与酒精浓度的对应关系分析问题：
电路中R1（酒精传感器）与R2串联，电压表测R1的电压，电流表测电路电流。
1. 第一问：根据串联电路电流处处相等，先由U2=IR2算出R2的电压，再结合电源电压，通过U1=U−U2得到电压表的示数。
2. 第二问：先由电源电压与电压表的示数（R1的电压）算出R2的电压，结合I=U2R2得到电路电流，再通过R1=U1I求出R1的阻值，对应图乙得到酒精浓度，与酒驾标准对比判断是否酒驾。
总结：本题关键是利用串联电路的电压、电流规律及欧姆定律，结合酒精传感器的电阻-浓度对应关系，完成电压计算与酒驾判断。
（1）由电路图甲可知，酒精气体传感器R1与定值电阻R2串联，电压表测量R1两端的电压，电流表测量电路中的电流。当电流表的示数为0.075A时，定值电阻R2两端的电压U2=IR2=0.075A×20Ω=1.5V
根据串联电路电压的特点，电压表的示数，即R1两端的电压U1=U−U2=6V−1.5V=4.5V
（2）当电压表的示数U'1=2V时，定值电阻R2两端的电压U'2=U−U'1=6V−2V=4V
此时电路中的电流为I'=U'2R2=4V20Ω=0.2A
酒精气体传感器R1的电阻值R'1=U'1I'=2V0.2A=10Ω
由图乙可知，当R1的电阻值为10Ω时，对应的酒精气体浓度为0.8mg/mL。根据题中酒驾标准（0.2mg/mL ≤ 酒精浓度 ≤ 0.8mg/mL），此时的酒精浓度0.8mg/mL达到了酒驾标准。因此，被检测者是酒驾。
8．【答案】解：当电阻R与电阻R1串联时，此时电路中总电阻为 R总=R+R1
此时电路中的电流为 I1=UR总=UR1+R=U1R1
经整理可知，电阻R1的电阻为 R1=U1RU−U1 当电阻R与电阻R1串联时，此时电路中总电阻为 R总'=R+R2
此时电路中的电流为 I2=UR+R2=U2R2
经整理可知，电阻R2的阻值为 R2=U2RU−U2
将电阻R1与电阻R2相除，则可以得出等式 R1R2=U1RU−U1×U−U2U2R=U−U2U−U1×U1U2
因为 U2>U1
U1U2