2021中考物理真题分类汇编-欧姆定律-欧姆定律的应用专题二(含答案,共52题)
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一.多选题(共16小题)
(多选)1.(2021•聊城)如甲图所示的电路,在滑动变阻器R1的滑片从A端向B端滑动的过程中,电压表与电流表示数的变化关系如乙图所示,下列说法正确的是( )
A.滑动变阻器的最大电阻为20Ω
B.R2的阻值为20Ω
C.电源电压为4.5V
D.该电路消耗的最大电功率为0.45W
(多选)2.(2021•青岛)如图所示电路,电源电压为6V且保持不变,定值电阻R1=10Ω,R2=20Ω,滑动变阻器R3的最大阻值为30Ω。下列说法正确的是( )
A.闭合开关S1、S2、S3,电流表的示数为0.9A
B.闭合开关S1、S2、S3,通过R1和R2的电流之比为1:2
C.只闭合开关S1,R3的滑片由a端移动到b端的过程中,电流表和电压表的示数均变小
D.只闭合开关S1,R3的滑片由a端移动到b端的过程中,电压表示数的变化范围是6V~1.5V
(多选)3.(2021•威海)如图是一个简易身高测量仪的工作电路示意图。电源电压6V保持不变,电压表的量程为“0~3V”,R1=20Ω,R2是一根长为80cm的均匀电阻丝(规格为0.5Ω/cm,A、B为R2的两个端点)。滑片P可在竖直放置的R2上滑动,被测者身高不同电压表示数也会不同,在电压表的刻度上标注相应的身高值,改装完成后,便可测量身高。下列说法正确的是( )
A.正常工作时,被测者的身高越矮,电路中的电流越小
B.正常工作时,被测者的身高越高,电压表的示数越大
C.为保证电压表不超量程,滑片P与B端之间的距离最大为70cm
D.如果用量程为“0~0.6A”的电流表替代电压表,身高的测量范围会变大
(多选)4.(2021•鞍山)如图甲所示,电源电压保持不变,R0为定值电阻。闭合开关S,将滑动变阻器的滑片P由最右端滑至最左端,滑片P在最左端时小灯泡恰好正常发光,两个电压表示数与电流表示数的变化关系如图乙所示。下列说法中正确的是( )
A.电源电压为10V
B.小灯泡的额定功率为1.6 W
C.小灯泡正常发光时,R0在1min内消耗的电能为96J
D.滑动变阻器最大阻值为35Ω
(多选)5.(2021•阜新)图甲是测量小灯泡电功率的电路图,电源电压恒为6V。闭合开关S后,将规格为“40Ω 1A”的滑动变阻器滑片,从右端向左滑动,当电流表示数为0.3A时,小灯泡正常发光;图乙是此过程中,电压表与电流表示数变化的关系图象,下列分析正确的是( )
A.小灯泡的额定功率是1.14W
B.小灯泡的电阻为12.7Ω
C.电路中最小电流为0.125A
D.电压表示数为2V时电路总功率是1.32W
(多选)6.(2021•丹东)如图甲所示电路中,电源电压恒定,R1为定值电阻,R2=10Ω,滑动变阻器R3的阻值变化范围为0~50Ω。闭合开关,滑动变阻器滑片从一端向另一端移动过程中,滑动变阻器的电功率随其电阻变化的图象如图乙所示。则( )
A.电源电压为9V
B.滑动变阻器最大功率为0.45W
C.电路工作时总功率最大值与最小值之比为7:2
D.电压表示数的变化量与电流表示数的变化量之比变大
(多选)7.(2021•大连)如图所示,电源电压不变,R1=R2,滑动变阻器R3的滑片P位于中点。当S闭合,S1、S2断开时,电压表V的示数为U;当S、S1闭合,S2断开时,电流表A1的示数为I;当S、S1、S2都闭合时,电流表A2的示数为2I;保持S、S1、S2闭合,将滑片P移到b端,则( )
A.R3的电功率大于R1的电功率
B.电流表A1的示数为1.5I
C.电流表A2的示数为2I
D.电压表V的示数为4U
(多选)8.(2021•辽阳)如图所示的电路,电源电压恒定,R0=36Ω,滑动变阻器R1的规格为“48Ω 2A”,电流表的量程为“0﹣3A”,小灯泡L上标有“12V 6W”字样,忽略温度对灯丝电阻的影响。当只闭合开关S且R1连入的阻值为12Ω时,小灯泡正常发光,在电路安全的情况下,以下计算结果正确的是( )
A.电源电压为18V
B.当只闭合开关S时,小灯泡的最小功率是1.5W
C.当开关都闭合时,电路的总电流最大值是2.5A
D.只闭合开关S和S2,滑动变阻器连入的最小值是6Ω
(多选)9.(2021•铁岭)如图电路电源电压不变,滑动变阻器为“20Ω 0.5A”、小灯泡的额定电压为6V,电流表的量程为“0~0.6A”,只闭合开关S2时,小灯泡正常发光,将滑动变阻器的滑片滑至阻值最大处,再闭合开关S1,电流表的示数为0.5A,闭合开关S1、S2,在电路安全情况下,下列说法正确的是( )
A.小灯泡的额定功率为1.2W
B.电路功率最小时工作10s所消耗的电能为18J
C.电路的最大功率为3.6W
D.滑动变阻器连入的阻值范围是15Ω~20Ω
(多选)10.(2021•齐齐哈尔)如图所示,电源电压4.5V保持不变,电压表选择“0~3V”量程,电流表选择“0~0.6A”量程,电阻R1阻值为10Ω,滑动变阻器R2规格为“20Ω 1A”,闭合开关S,在保证各元件安全的条件下,移动滑片P的过程中,下列说法正确的是( )
A.电流表的变化范围是0.3A~0.6A
B.电压表的变化范围是1.5V﹣3V
C.滑动变阻器的阻值变化范围是5Ω~20Ω
D.该电路的最大总功率是2.7W
(多选)11.(2021•黑龙江)如图甲所示的电路中,电源电压为6V且保持不变,闭合开关S后,滑片P从b端移动到a端的过程中,电压表的示数U与电流表的示数I的关系图像如图乙所示,下列判断正确的是( )
A.R1的阻值为30Ω
B.电路消耗的最小功率为1W
C.滑动变阻器的最大阻值为20Ω
D.电路消耗的最大功率为3.6W
(多选)12.(2021•绥化)以下四种电路,电源电压不变且未知,R0是已知阻值的定值电阻,在不拆改电路的情况下,能测出未知电阻Rx阻值的电路是( )
A. B.
C. D.
(多选)13.(2021•天津)如图所示的电路,电源电压恒为12V,灯泡L1标有“6V 3W”字样。闭合开关S,滑动变阻器的滑片P位于某一位置时,L1正常发光;将L1换成“4V 2W”的灯泡L2,滑片P位于另一位置时,L2也正常发光。先后两种情况下( )
A.L1、L2电阻之比为3:2 B.电流表示数之比为1:1
C.电压表示数之比为4:3 D.变阻器功率之比为3:4
(多选)14.(2021•衡阳)如图甲所示的电路中,闭合开关后,当滑动变阻器的滑片P从a端移动到b端的过程中,电流表示数I与电压表示数U的变化关系如图乙所示,则下列判断正确的是( )
A.电源的电压为9V
B.定值电阻R0的阻值为10Ω
C.R0的最大功率为0.4W
D.当滑片在b端时,电路的总功率为1.2W
(多选)15.(2021•潍坊)某电热水器的工作原理如图甲所示,用电磁继电器控制加热和保温状态的转换。R1、R2为电热丝,且R2=3R1,R3为滑动变阻器,R0为热敏电阻(置于电热水器内),R0阻值随温度的变化规律如图乙所示。电源E的电压为6V,当R0中的电流I≥15mA时,衔铁被吸下,电磁继电器线圈电阻不计,下列说法正确的是( )
A.热水器的加热功率是保温功率的4倍
B.S1闭合,当衔铁吸下后,热水器处于加热状态
C.当热水温度设置为55℃时,R3连入电路的阻值为250Ω
D.若提高热水设置温度,应向左移动R3滑片
(多选)16.(2021•成都)如图所示电路,电源电压U=18V,电流表量程(0~3A),电压表量程(0~15V),定值电阻R1=20Ω,R2=30Ω,R3为滑动变阻器。在确保电路安全情况下:当S1断开,S2、S3闭合,滑片位于a端时,电流表的示数为I1,电路总功率为P1;当S2断开,S1、S3闭合,滑片位于b端时,电流表的示数为I2,电压表的示数为U′;当S2、S3断开,S1闭合时,电流表的示数为I3;当开关都闭合,滑片位于a端时,电流表的示数为I4,电路总功率为P2。已知I1:I2=4:1,下列结果正确的是( )
A.R3的最大阻值为10Ω或60Ω
B.I4:I3=11:1
C.U′=13.5V
D.P1>P2
二.填空题(共32小题)
17.(2021•遵义)如图甲所示,是某物理兴趣小组为了探究金属导体A、B的电流随电压变化关系而连接的电路。只闭合开关S1,测得电流表和电压表的示数并记录在表中;同时闭合开关S1、S2,根据测得数据绘制出电流表与电压表示数变化的关系图像,如图乙所示。请根据图表信息计算:A的电阻 Ω,B在10V电压下的电功率为 W。
电流I/A
0.08
0.16
0.32
电压U/V
2.00
4.0
8.0
18.(2021•黔西南州)电阻R1、R2阻值相等,连接在如图所示电路中。当开关S闭合时,电阻R1与R2两端的电压之比为 ,电流表A1与A2的示数之比为 。
19.(2021•镇江)图甲是某同学设计的温度报警电路,电压U恒为12V,电阻R1、R2中,一只为热敏电阻,另一只为电阻箱,其中热敏电阻的阻值随温度变化的关系图线如图乙所示,报警电路要求:①输出电压随温度的升高而增大;②当输出电压达到或超过4V时,便触发报警器(未画出)报警,图中热敏电阻应为 (填“R1”或“R2”);若将电阻箱调至0.4kΩ,则电路开始报警的温度为 ℃;使用一段时间后,电源电压会降低,为不改变电路开始报警的温度,则应调节电阻箱,使其阻值 至适当值。
20.(2021•淮安)如图所示是某同学设计的压力计电路原理图,当闭合开关S,A板受到向下的压力增大时,R2接入电路的阻值 (填“增大”或“减小”),为实现压力增大,电表示数增大,应把 表改装为压力计。
21.(2021•淮安)如图所示,电源电压恒为6V,R1为10Ω,闭合开关后,电流表的示数为0.4A,则通过R1的电流为 A,R2的阻值为 Ω,干路电流为 A。
22.(2021•哈尔滨)在相距15km的甲、乙两地之间有两条输电线,已知每1m输电线的电阻为0.01Ω,现输电线在某处发生短路,为确定短路位置,检修员利用电压表、电流表和电源接成如图所示电路进行检测,当电压表的示数为6V时,电流表的示数为0.06A,则甲地到短路位置之间的输电线总阻值为 Ω,短路位置到甲地的距离是 m。
23.(2021•丹东)如图所示,电源电压恒定,R1、R2为定值电阻。闭合开关S,将滑动变阻器R3的滑片调节到图示位置,待电路稳定后,小磁针静止时B端为 (选填“N”或“S”)极。将滑动变阻器的滑片向右滑动,电阻R1的电流变化量 (选填“大于”、“小于”或“等于”)电阻R3的电流变化量。(不考虑地磁场的影响)
24.(2021•辽阳)如图甲所示电路,电流表A1的量程为0﹣3A,A2的量程为0﹣0.6A,闭合开关S,电压表V示数为12V,小灯泡正常发光。在电路安全的情况下最大范围调节滑动变阻器R的滑片,电流表A1示数与R连入的阻值的关系图象如图乙所示。则小灯泡的额定功率为 W,滑动变阻器R连入电路的最小阻值为 Ω,当滑动变阻器的滑片置于中点时,电流表A1的示数为 A。
25.(2021•贵港)如图甲所示的电路,电源电压恒定,滑动变阻器R上标有“20Ω 1A”的字样,R2=6Ω,两电表量程均保持不变,电路中各元件均在安全情况下工作。当闭合开关S1、断开S2,滑片P移动到某一位置时,电流表和电压表指针的位置如图乙所示;当同时闭合开关S1、S2,滑动变阻器接入电路的阻值不变,此时电流表指针刚好达到所选量程的最
大刻度值处。则R1的阻值是 Ω,电源电压是 V。
26.(2021•铁岭)如图甲,小灯泡为“6V 3W”,滑动变阻器为“?Ω 2A”。只闭合开关S1和S3,在电路安全的情况下最大范围调节变阻器的滑片,绘制了电流表示数与变阻器连入阻值关系的图象(图乙);只闭合开关S2,最大范围调节变阻器的滑片,绘制了电流表与电压表示数关系的图象(图丙)。该电路的电源电压为 V;只闭合开关S1和S3,变阻器连入的最大阻值为 Ω;只闭合开关S2时,灯泡的最小功率为 W。
27.(2021•眉山)如图所示,电源电压保持不变,灯泡L标有“3V 1.5W”的字样,滑动变阻器R0标有“20Ω 1A”字样,R1=9Ω,电流表量程为0~3.0A,假定灯丝电阻不变。当只闭合开关S2时,电流表示数为0.3A,则电源电压是 V;当开关S1、S2和S3都闭合时,在保证电路安全前提下,滑动变阻器R0接入电路的阻值范围是 Ω。
28.(2021•襄阳)标有“6V 4.5W”的灯泡L1和“?1W”的灯泡L2,当它们并联在2V的电路中时L2比L1亮;当它们串联在6V的电路中时L2正常发光,灯泡L2正常发光时的电压为 V(忽略温度对灯泡电阻的影响)。
29.(2021•铜仁市)如图是灯L和定值电阻R的I﹣U图像,当L和R串联在电压恒定的电源上时,L功率为0.3W;当L和R并联在同一电源上时,干路电流是0.9A,此时,L阻值为 Ω。R工作1min产生的热量是 J。
30.(2021•烟台)如图所示,电源电压恒为12V滑动变阻器的最大阻值为48Ω,电流表量程为0~0.6A,小灯泡标有“6V3W”字样,忽略温度对灯丝电阻的影响。当S、S1和S2都闭合时,调节滑动变阻器的滑片,使电路中的总功率最小且为6W,定值电阻R0的阻值为 Ω;当只闭合S时,电路中允许通过的最大电流为 A,此时滑动变阻器接入电路的阻值为 Ω。
31.(2021•黔东南州)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。
32.(2021•攀枝花)如图甲所示的电路,电源电压为9V,小灯泡L的额定电压为4V,图乙是小灯泡L的电流I随其电压U的变化的图像。当S闭合,将滑片P移到滑动变阻器R的中点时,小灯泡L恰好正常发光,则滑动变阻器R的最大阻值为 Ω。移动滑片P,当小灯泡L的功率为1W时,滑动变阻器R接入的阻值为 Ω。
33.(2021•绥化)如图所示,已知R1:R2=3:1,当开关S闭合,甲、乙两表为电压表时,两表示数之比U甲:U乙= ;当开关S断开,甲、乙两表为电流表时,两表示数之比I甲:I乙= 。
34.(2021•张家界)如图甲,移动滑片使电阻R2的有效阻值从零逐渐变大,R1两端电压U的倒数与R2的阻值变化的图象如图乙所示,则电源电压为 V,R1的阻值为 Ω。
35.(2021•南京)现有一热敏电阻,其阻值R随温度t的升高而减小,部分数据如表所示,利用它可以制作温度报警器,其电路的一部分如图所示,图中两个虚线框内一个接热敏电阻,一个接定值电阻,电源电压恒为12V,当图中的输出电压达到或超过8V时,便触发报警器(图中未画出)报警,不考虑报警器对电路的影响。要求环境温度达到或超过40℃时开始报警,则热敏电阻应接在虚线框 (填数字)内,另一虚线框内定值电阻阻值为 kΩ。若将虚线框内两元件对调,则报警器报警的最高温度为 ℃。
环境温度t/℃
5
10
20
30
40
50
60
热敏电阻R/kΩ
6.0
4.4
2.8
1.8
1.1
0.8
0.7
36.(2021•泰州)如图是小明自制的一种测定油箱内油面高度的装置。油量表是由量程为0~0.6A的电流表改装而成的,滑动变阻器R的最大阻值为20Ω,从油量表指针所指的刻度,就可以知道油箱内油面的高度。已知电源电压为12V,当油箱内油面高度最高时,R的金属滑片在最下端,油量表指针满偏;当油箱内没有油时,R全部接入电路,油量表的读数最小。则R0的阻值是 Ω,油量表的最小读数是 A;当油箱内油面的高度降为最高油面一半时,滑片正好在R的中点,此时油量表的读数是 A,据此推理油量表的刻度 (“均匀”/“不均匀”)。
37.(2021•长沙)小伟在乘飞机时了解到,经济舱乘客的免费托运行李限重20kg,而商务舱的乘客允许携带更重的免费托运行李。如图是小伟设计的模拟飞机行李超重的报警装置,杠杆OP始终处于水平位置,电源电压恒为15V,R0是阻值为6Ω的定值电阻,Rx是力敏电阻,它的阻值随压力变化的关系如表:当电压表的示数U0大于或等于3V时,电路外的检测装置会自动报警。(取g=10N/kg)
压力F/N
50
100
150
200
250
300
阻值Rx/Ω
50
30
24
20
17
16
(1)经济舱的乘客可以携带免费托运行李的最大重力为 N;
(2)小伟把检测装置恰好报警时的电学物理量标在图中,请帮他计算此时Rx的电阻为 Ω;
(3)如图杠杆上有两个行李托盘,A、B是杠杆上的两个承重点,已知AP=0.3m,OB=0.6m。小伟闭合开关,将20kg的模拟行李放在某一个托盘上时,检测装置恰好报警,当他将模拟商务舱乘客的行李放在另一个托盘上时,检测装置也恰好报警。模拟商务舱乘客的行李限重为 kg。(杠杆、支架及托盘的重力均忽略不计)
38.(2021•达州)如图所示电路,R1=10Ω,R2为未知电阻,电源电压不变。只闭合S1,电流表示数为0.3A;S1、S2均闭合,电流表示数为0.5A,此时通过R1的电流为 A,R2的阻值为 Ω。
39.(2021•昆明)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。
40.(2021•宁波)夏天的紫外线较强,人们在户外活动时间过长,会造成皮肤灼伤,甚至诱发皮肤癌。小宁利用紫外光敏电阻对紫外线较灵敏的性质,设计了如图所示电路。当户外紫外线增强到设定值时,S2闭合,电动机转动,遮阳棚上防紫外线的遮阳布展开。
(1)调试时发现,当户外紫外线增强到设定值时,S2仍未闭合。为了达到设计要求,需要把滑动变阻器R1的滑片P向 (填“左”或“右”)移动。
(2)从安全用电的角度分析,进户线a应该是 线。
41.(2021•邵阳)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。
42.(2021•南充)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= 。
43.(2021•南充)将阻值为100Ω的均匀导线对折后的阻值为 Ω,将此时的导线两端加4.5V电压时,通过导线的电流为 A。
44.(2021•内江)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。
45.(2021•遂宁)喜欢钻研的小明,通过自己的观察研究,画出了家中电吹风的电路图(如图)。他还想知道电热丝的阻值,于是找来一个量程合适的电流表,将其与电吹风串联后接入家庭电路,当只闭合开关 时吹冷风;再闭合另一开关吹热风,与吹冷风时相比,电流表的示数变化了4.4A,则电热丝阻值为 Ω。
46.(2021•乐山)图是一种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,滑杆可以绕固定轴O转动,另一端固定着一个浮子。油箱中的油量减少时,油面下降,浮子随液面落下,带动滑杆使滑动变阻器滑片 (选填“向上”或“向下”)移动,从而改变油量表的示数,此油量表实际上是一个 (选填“电流表”或“电压表”)。
47.(2021•金华)按如图所示电路研究电流与电压的关系。已知电源电压为6V,R1为定值电阻,滑动变阻器R2标有“20Ω 1A”字样,电流表量程为“0~0.6A”,电压表量程为“0~15V”。完成下列问题:
(1)闭合开关后,电流表无示数,电压表示数接近电源电压,出现此故障的原因可能是 ;
(2)若R1=6Ω,为保证电路安全,滑动变阻器允许连入电路的最小阻值为 。
48.(2021•德阳)如图甲所示的电路中,电源电压不变,R1为定值电阻。闭合开关S,将滑动变阻器R2的滑片P从a向b移动的过程中,电压表和电流表的示数变化情况如图乙所示,则R1的阻值为 Ω,当滑动变阻器的滑片P在中点时,两电表的示数对应于乙图中的 点(选填“A”、“B”、“C”、“D”或“E”)。
三.实验探究题(共4小题)
49.(2021•柳州)压敏电阻的阻值会随压力的变化而变化,某实验小组通过如图甲的电路探究压敏电阻Rr的阻值随压力变化的关系,该小组操作如下:
(1)首先,应确保电流表指针对准 刻度线,闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片置于 端;
(2)闭合开关,将滑动变阻器的滑片逐渐向另一端移动,电流表示数变 。
(3)当滑片处于b端时,电流表示数如图乙,则I= A;
(4)保持滑片处于b端不动,逐渐往压敏电阻上增加砝码来增大压力,观察到电流表示数逐渐变大,在此过程中,压敏电阻两端的电压 ;
(5)记录数据并画出电流随砝码总质量变化的图像(如图丙),根据图丙画出压敏电阻的阻值随压力变化的图像(如图丁)。由图可知,压敏电阻的阻值随压力增大而 。
(6)他们利用该电路改装成一款电子秤,将电流表的表盘换成电子秤的表盘,则原来0.6A的位置应刻成 kg,刻度线刻成 (选填“均匀”或“不均匀”)的;若将滑动变阻器的滑片向a端移动一些,则电子秤的量程 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。
50.(2021•株洲)用伏安法测量一热敏电阻的阻值随温度的变化关系。将热敏电阻置于温度控制室中,记录不同温度下电压表和电流表的示数,计算出相应的热敏电阻阻值。
(1)某一温度下,两电表的示数如图甲所示,则电压表的读数为 V,电流表的读数为 mA,该温度下热敏电阻阻值为 kΩ。
(2)实验得到该热敏电阻阻值R随温度t变化的曲线如图乙所示,据图可知,在温控室内温度由10℃升高到60℃的过程中,热敏电阻的阻值 (填“增大”、“减小”或“不变”);将热敏电阻从温控室中取出后握在手心,达到热平衡后测得热敏电阻为1.4kΩ,由图乙可知此时手心温度为 ℃。
(3)利用该热敏电阻制作火灾报警器,其电路的一部分如图丙所示。E为10V的电源;当R2两端的输出电压达到或超过6V时,便触发报警器(未画出)报警。若要求开始报警时环境温度为50℃,则 (填“R1”或“R2”)是热敏电阻,另一定值电阻的阻值为 kΩ。
51.(2021•新疆)某兴趣小组用如图所示的实验器材探究磁敏电阻RB在强弱不同的磁场中的阻值变化情况。
无磁场
较弱磁场
较强磁场
强磁场
U/V
6.0
6.0
6.0
6.0
I/A
0.40
0.36
0.30
0.24
(1)请用笔画线代替导线将实物图连接完整。
(2)磁敏电阻在强弱不同的磁场中时,电压表和电流表的示数如图表所示,则在无磁场的环境中,磁敏电阻的阻值为 Ω;磁敏电阻的阻值随所处环境的磁场的增强而 (填“增大”或“减小”)。
(3)实验中,在无磁场和强磁场中测量磁敏电阻的阻值时滑动变阻器接入电路的电阻阻值相差5Ω,则电源电压为 V;在上表四种情况中,若控制磁敏电阻两端电压保持不变,电路中的滑动变阻器的最大阻值为20Ω,则应控制磁敏电阻两端电压至少为 V。
52.(2021•温州)据史料记载,欧姆曾用如图电路来研究电流的影响因素。该电路的温差电源中,铜与铋的两个接触面分别放在冰水混合物和沸水中,AB两端存在电压,其电压大小由温度差决定。
欧姆将粗细均匀的铁丝两端插入水银中,接通电路。当电路中有电流通过时,小磁针会发生偏转,转动金属丝上端手柄,扭转金属丝,使小磁针回到原位置,记录手柄转过角度。他用粗细相同、长度不同的铁丝多次重复上述实验,部分数据如表。已知手柄转过角度与电流大小成正比,粗细相同的铁丝电阻阻值与其长度成正比。
实验组别
1
2
3
4
铁丝长度(英寸)
2
4
6
10
手柄转过角度(度)
305
281.5
259
224
(1)在实验中始终保持“温差电源”的温度差不变的目的是 。
(2)小明查阅资料发现:除铁丝外,欧姆还考虑了电路中水银、铜丝等导体的电阻R′,才得出正确的电流与电阻关系,结合表中数据,判断R′的阻值大约相当于本实验中多少长度铁丝的阻值? 。
A.5英寸
B.10英寸
C.15英寸
D.20英寸
(3)欧姆用粗细相同的金丝、铅丝代替铁丝重复上述实验,发现当手柄转过角度相同时,金丝的长度比铅丝长,据此推测,若金丝和铅丝的长度与粗细都相同,哪一金属丝阻值更大?简要说明理由 。
四.计算题(共4小题)
53.(2021•宜宾)如图,已知灯泡L的额定电压为6V,灯泡电阻RL=10Ω,R1和R2均为定值电阻,假设电源电压和灯泡L的电阻保持不变。
(1)求灯泡L正常发光时的电流;
(2)当闭合开关S1,断开开关S2和S3时,灯泡L正常发光,求电源电压U;
(3)当闭合开关S1和S3,断开开关S2时,电流表的示数为1.1A,求电阻R2的阻值;
(4)当闭合开关S2,断开开关S1和S3时,灯泡L的实际功率为其额定功率的19,求电阻R1的阻值。
54.(2021•聊城)如图甲所示,是通过小灯泡的电流随其两端电压变化关系的图像。将小灯泡连接到如图乙所示的电路中,已知电源电压保持3V不变,小灯泡的额定电流是0.3A,R1=20Ω,R2标有“30Ω 2A”字样。
(1)求小灯泡正常发光时的电阻;
(2)同时闭合开关S、S2,断开S1,调节滑动变阻器的滑片使电压表的示数为1V,求此时滑动变阻器R2的电阻;
(3)同时闭合开关S、S1和S2,当滑动变阻器的滑片调至最左端时,求此时整个电路工作1min消耗的电能;
(4)在电路通电的情况下,调整开关S1、S2的开闭状态,并移动滑动变阻器的滑片,求整个电路消耗的最小电功率。
55.(2021•安徽)如图所示的电路中,电源电压U不变,r、R1和R2均为定值电阻,其中r=1Ω,R1=14Ω,S1为单刀单掷开关,S2为单刀双掷开关。闭合S1,将S2掷于1端,电压表V的示数U1=2.8V;将S2切换到2端,电压表V的示数U2=2.7V。求:
(1)电源电压U的大小;
(2)电阻R2的阻值。
56.(2021•重庆)如图甲所示,小勇同学设计了一个汽车落水安全装置并进行了试验,在汽车的四个门板外侧分别安装一个气囊,气囊的触发由图乙所示电路中a、b间的电压来控制,压敏电阻R1水平安装在汽车底部A处,R1的阻值随其表面水的压力的变化如图丙所示。某次试验时:汽车入水前把R2的滑片调到合适位置不动,闭合开关S,电压表的示数为3V,再把汽车吊入足够高的长方体水池中缓慢下沉,直到a、b间的电压等于或大于3V时,气囊就充气打开,使汽车漂浮在水中,试验装置相关参数如表所示。
电源电压
4.5V
R1接触水的面积
15cm2
长方体水池底面积
20m2
(1)求汽车入水前电路中的电流;
(2)当汽车漂浮时,测得水池的水位比汽车入水前上升了8cm(水未进入车内),求汽车受到的重力;
(3)求气囊充气打开时汽车A处浸入水中的深度。
参考答案与试题解析
一.多选题(共16小题)
1.【解答】解:由电路图可知,闭合开关,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。
ABC、当滑动变阻器接入电路中的电阻为0时,电路中的电流最大,
由图乙可知I1=0.45A,
由I=UR可得,电源的电压:
U=I1R2=0.45A×R2,
当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时,电路中的电流最小,
由图2可知,I2=0.15A,U1=3.0V,
则滑动变阻器的最大阻值:
R1=U1I2=3.0V0.15A=20Ω,故A正确;
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=U1+I2R2=3.0V+0.15A×R2,
因电源的电压不变,
所以,0.45A×R2=3.0V+0.15A×R2,
解得:R2=10Ω,故B错误;
电源的电压U=I1R2=0.45A×10Ω=4.5V,故C正确;
D、电路的最大功率:
P大=UI1=4.5V×0.45A=2.025W,故D错误。
故选:AC。
2.【解答】解:A、闭合开关S1、S2、S3,该电路为R1和R2的并联电路,电流表测干路的电流,电压表测电源电压,
由欧姆定律可知,通过R1的电流为:I1=UR1=6V10Ω=0.6A,
通过R2的电流为:I2=UR2=6V20Ω=0.3A,
由并联电路的电流特点可知,干路的电流为:I=I1+I2=0.6A+0.3A=0.9A,即电流表的示数为0.9A,故A正确;
B、闭合开关S1、S2、S3,通过R1和R2的电流之比为:I1:I2=0.6A:0.3A=2:1,故B错误;
C、只闭合S1,该电路为R1和R3的串联电路,电流表测电路中的电流,电压表测R1两端的电压,
R3的滑片由a端移动到b端的过程中,R3连入电路的阻值变大,电路的总电阻变大,
利用欧姆定律可知,电源电压一定,总电阻变大,则电路的电流变小,即电流表示数变小;
R1的阻值不变,由U=IR可知,R1两端的电压变小,即电压表示数变小,故C正确;
D、只闭合S1,当R3的滑片在a端时,R3=0Ω,此时电路为R1的简单电路,则电压表的示数最大为电源电压,即6V;
当R3的滑片在b端时,R3′=30Ω,电路的总电阻为:R′=R1+R3′=10Ω+30=40Ω,
此时电路中的电流为:I′=UR′=6V40Ω=0.15A,则R1两端的电压为:U1=I′R1=0.15A×10Ω=1.5V,
因此R3的滑片由a端移动到b端的过程中,电压表示数的变化范围是6V~1.5V,故D正确。
故选:ACD。
3.【解答】解:由电路图可知,定值电阻R1和电阻丝R2串联,电压表测量滑片下方电阻丝两端电压;
电阻丝R2接入电路的阻值:R2=0.5Ω/cm×80cm=40Ω,
因串联电路的总电阻等于各分电阻之和,且R2接入电路的阻值与滑片的位置无关,所以电路电流:I=UR1+R2=6V20Ω+40Ω=0.1A;
A、身高测量仪正常工作时,测量者的升高越矮,电压表测量电阻丝的长度越短,但电路的总电阻不变,由于电源电压不变,所以根据欧姆定律可知电路电流不变,故A错误;
B、身高测量仪正常工作时,测量者的升高越高,电压表测量电阻丝的长度越长,即电压表测量的电阻值变大,由于电源电压不变,所以根据欧姆定律可知电路电流不变,由U=IR可知,电压表所测量的电阻丝两端电压变大,故B正确;
C、当电压表示数为3V时,滑片P与B端之间的最大阻值,由I=UR可得,滑片P与B端之间的最大阻值:R2下=UVI=3V0.1A=30Ω,
则滑片P与B端之间的最大距离:L=R2下0.5Ω/cm=30Ω0.5Ω/cm=60cm,故C错误;
D、如果用量程为“0~0.6A”的电流表替代电压表,定值电阻与变阻器串联,当电阻丝接入电路的阻值为零时,电路电流:I′=UR1=6V20Ω=0.3A<0.6A,所以滑片P与B端之间距离为80cm>60cm,所以电流表替代电压表后,身高的测量范围会变大,故D正确。
故选:BD。
4.【解答】解:由电路图可知,灯泡L、定值电阻R0和滑动变阻器R串联,电压表V1测灯L和R0两端的电压,电压表V2测滑动变阻器R和R0两端的电压,电流表测电路中的电流;当滑片P从最右端向最左端滑动时,滑动变阻器连入电路的阻值变小,电路中的电流变大,由U=IR可知,灯L和R0两端的电压变大,滑动变阻器R和R0两端的电压变小,即图乙中的上升曲线代表电压表V1示数与电流表示数的变化关系,下降曲线代表电压表V2的示数与电流表示数的变化关系;
A、当滑动变阻器滑到最左端时,滑动变阻器连入电路的阻值为0,电路为灯L和R0的串联电路,则电压表V1的示数为电源电压,由图乙可知,此时V1的示数为8V,即电源电压U=8V,故A错误;
B、当滑片P在最左端时,灯泡正常发光,此时电路中的电流为I2=0.4A,电压表V2的示数为4V,即电阻R0两端的电压为U0=4V,由串联电路的电压特点可知,灯泡L两端的电压为:UL=U﹣U0=8V﹣4V=4V,则灯泡的额定功率为:PL=ULI2=4V×0.4A=1.6W,故B正确;
C、小灯泡正常发光时,R0在1min内消耗的电能为:W0=I2U0t=0.4A×4V×1×60s=96J,故C正确;
D、电阻R0的阻值为:R0=U0I2=4V0.4A=10Ω,
当滑片P在最右端时,滑动变阻器连入电路的阻值最大,此时由图乙可知,电压表V2的示数为U2′=7V,电路中的电流为I1=0.2A,即U2′=I1(R0+R),代入数据解得R=25Ω,故D错误。
故选:BC。
5.【解答】解:由图甲知,滑动变阻器与灯泡串联,电压表测量灯泡两端的电压,电流表测量电路的电流;
A、当电流表示数为0.3A时,小灯泡正常发光;由图乙可知此时电压表示数为3.8V,则灯泡的额定功率:P额=PL=UI=3.8V×0.3A=1.14W,故A正确;
B、由图乙知,灯的电流随电压的变化关系为一曲线,说明灯的电阻是变化的,故小灯泡的电阻约为12.7Ω,故B错误;
C、当滑动变阻器滑片在右端,滑动变阻器连入电路的电阻最大,电压表示数最小时,电路中的电流最小,由图乙读出电压表的最小示数为1V,
根据串联电路的总电压等于各用电器两端的电压之和可知滑动变阻器两端的电压为:
U滑=U﹣U小=6V﹣1V=5V,
则电路中的最小电流为:I小=U滑R=5V40Ω=0.125A,故C正确;
D、由图乙读出电压表示数为2V时电路中电流为0.22A,则电路总功率:P=UI′=6V×0.22A=1.32W,故D正确。
故选:ACD。
6.【解答】解:闭合开关,R1、R2、R3串联,电流表测量电路电流,电压表测量R3两端的电压。
A、当滑动变阻器接入电路的阻值为10Ω时,功率为0.4W,根据P=I2R可知电路中的电流I=PR3=0.4W10Ω=0.2A,
此时滑动变阻器两端的电压U3=IR3=0.2A×10Ω=2V,
电源电压U=U1+U2+U3=IR1+IR2+U3=0.2A×R1+0.2A×10Ω+2V......①,
当滑动变阻器接入电路的阻值为40Ω时,功率为0.4W,根据P=I2R可知电路中的电流I′=PR3′=0.4W40Ω=0.1A,
此时滑动变阻器两端的电压U3′=I′R3=0.1A×40Ω=4V,
电源电压U=U1′+U2′+U3′=I′R1+I′R2+U3′=0.1A×R1+0.1A×10Ω+4V......②,
联立①②得:U=6V,R1=10Ω;故A错误;
B、根据欧姆定律可知电路中的电流I″=UR1+R2+R3,滑动变阻器的功率P滑=I″2R3′=(UR1+R2+R3)2R3′=U2R3′(R1+R2−R3′)2+4R3(R1+R2),当R3′=R1+R2=10Ω+10Ω=20Ω时,滑动变阻器的功率最大,为P滑大=U2R3′4R3′×(R1+R2)=(6V)2×20Ω4×20Ω×20Ω=0.45W,故B正确;
C、滑动变阻器接入电路的阻值最大时,总电阻最大,根据P=U2R可知总功率最小,为P小=U2R1+R2+R3=(6V)210Ω+10Ω+50Ω=1835W,
滑动变阻器接入电路的阻值最小时,总电阻最小,根据P=U2R可知总功率最大,为P大=U2R1+R2=(6V)210Ω+10Ω=1.8W,
电路工作时总功率最大值与最小值之比为:1.8W1835W=7:2,故C正确;
D、根据串联电路的特点可知电压表示数的变化量等于R1和R2两端电压之和的变化量,设R1和R2两的总电阻为R12,
U12=IR12,U12′=I′R12,
则△U=U12﹣U12′=IR12﹣I′R12=△IR12,
据此可知电压表示数的变化量与电流表示数的变化量之比为:△U△I=R12,
因R1和R2两的总电阻R12为定值,故电压表示数的变化量与电流表示数的变化量之比不变,故D错误。
故选:BC。
7.【解答】解:(1)滑动变阻器R3的滑片P位于中点,当S闭合,S1、S2断开时,等效电路图如图1所示;当S、S1闭合,S2断开时,等效电路图如图2所示;当S、S1、S2都闭合时,等效电路图如图3所示:
图2中,电路中的电流:I=U总12R3−−−①,
因并联电路中各支路两端的电压相等,且R1=R2,
所以,图3中,电流表A2的示数:2I=U总R1+U总R2=2U总R1=2U总R2,即I=U总R1=U总R2−−−②,
由①②可得:R1=R2=12R3,
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,
所以,图1中,电路的电流I1=U总R总=U总R1+R2+12R3=U总3R2,
则电压表的示数:U=I1R2=U总3R2×R2,
解得:U总=3U;
(2)保持S、S1、S2闭合,将滑片P移到b端,等效电路图如下图所示:
A.由R1=12R3可知,R3>R1,由P=UI=U2R可知,R3的电功率小于R1的电功率,故A错误;
B.电流表A1的示数IA1=U总R2+U总R3=U总R2+U总2×12R3=I+I2=1.5I,故B正确;
C.电流表A2的示数IA2=U总R1+U总R2=2I,故C正确;
D.由电源的电压可知,电压表V的示数为3U,故D错误。
故选:BC。
8.【解答】解:根据P=UI知小灯泡的额定电流为:
I额=P额U额=6W12V=0.5A,
小灯泡的电阻为:
RL=U额I额=12V0.5A=24Ω;
A、当只闭合开关S时,滑动变阻器与灯泡串联,此时R1连入的阻值为12Ω时,小灯泡正常发光,根据串联电路电阻的规律和欧姆定律知电源电压为:U=I额(R1+RL)=0.5A×(12Ω+24Ω)=18V,故A正确;
B、当只闭合开关S时,滑动变阻器与灯泡串联,当滑动变阻器电阻最大时,电路的电流最小,小灯泡功率最小,其的最小功率是:
PL小=(URL+R1最大)2×RL=(18V24Ω+48Ω)2×24Ω=1.5W,故B正确;
C、当开关都闭合时,定值电阻与滑动变阻器并联,通过定值电阻的电流为:
I0=UR0=18V36Ω=0.5A,
因为滑动变阻器R1的规格为“48Ω 2A”,
所以滑动变阻器的最大电流为2A,
根据并联电路电流的规律知电路的总电流最大值是:
I最大=I0+I滑大=0.5A+2A=2.5A,故C正确;
D、只闭合开关S和S2,电路只有滑动变阻器接入电路,
因为滑动变阻器R1的规格为“48Ω 2A”,
所以滑动变阻器的最大电流为2A,
电路的总电阻为:
R总=UI滑最大=18V2A=9Ω,即滑动变阻器连入的最小值是9Ω,故D错误。
故选:ABC。
9.【解答】解:
A.只闭合开关S2时,电路为灯泡的简单电路,电流表测电路中的电流,由小灯泡正常发光可知,电源的电压U=UL=6V;
将滑动变阻器的滑片滑至阻值最大处,再闭合开关S1时,灯泡与滑动变阻器的最大阻值并联,电流表测干路电流,
因并联电路中各支路独立工作、互不影响,
所以,通过灯泡的电流不变,
因并联电路中各支路两端的电压相等,
所以,通过滑动变阻器的电流:I滑=UR滑大=6V20Ω=0.3A,
因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,
所以,通过灯泡的电流:IL=I﹣I滑=0.5A﹣0.3A=0.2A,
则小灯泡的额定功率:PL=ULIL=6V×0.2A=1.2W,故A正确;
B.当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时,干路电流最小,电路功率最小,
则此时工作10s所消耗的电能:W=UIt=6V×0.5A×10s=30J,故B错误;
C.当电流表的示数I′=0.6A时,通过滑动变阻器的电流:I滑′=I′﹣IL=0.6A﹣0.2A=0.4A<0.5A,
所以,通过滑动变阻器的最大电流为0.4A,电路的最大电流为0.6A,此时电路的功率最大,
则电路的最大功率:P大=UI′=6V×0.6A=3.6W,故C正确;
D.当通过滑动变阻器的最大电流为0.4A时,滑动变阻器接入电路中的电阻最小,
则:R滑小=UI滑′=6V0.4A=15Ω,
所以,滑动变阻器连入的阻值范围是15Ω~20Ω,故D正确。
故选:ACD。
10.【解答】解:由电路图可知,电阻R1与滑动变阻器R2串联,电压表测R1两端的电压,电流表测电路中的电流。
(1)由于电压表的“0~3V”量程,当电压表示数为3V时,通过R1的电流为:
I1=U1R1=3V10Ω=0.3A,
因串联电路中各处的电流相等,且电流表的量程为0~0.6A,滑动变阻器允许的最大电流为1A,
所以,电路中的最大电流(即电流表的最大示数)为:Imax=11=0.3A;
由I=UR可得,最大总电阻:Rmin=UImax=4.5V0.3A=15Ω,
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为:R2min=Rmin﹣R1=15Ω﹣10Ω=5Ω;
则滑动变阻器的阻值变化范围是5Ω~20Ω,故C正确;
该电路的最大功率:Pmax=UImax=4.5V×0.3A=1.35W,故D错误。
(2)当滑动变阻器接入电路中的阻值最大时电路中电流最小,为:Imin=UR1+R2=4.5V10Ω+20Ω=0.15A,
则电流表的变化范围是0.15A~0.3A,故A错误;
由I=UR可得,电压表最小示数为:U1min=IminR1=0.15A×10Ω=1.5V,
则电压表的变化范围是1.5V﹣3V,故B正确;
故选:BC。
11.【解答】解:由电路图可知,闭合开关S后,定值电阻R1与滑动变阻器R2串联,电压表测R2两端的电压,电流表测电路中的电流。
A.当滑片位于a端时,变阻器接入电路中的电阻为零,此时电路中的电流最大,
由图乙可知,电路中的最大电流I大=0.6A,
由I=UR可得,R1的阻值:R1=UI大=6V0.6A=10Ω,故A错误;
B.当电路中的电流最小时,电路消耗的电功率最小,
由图乙可知,电路中的最小电流I小=0.2A,
则电路消耗的最小功率:P小=UI小=6V×0.2A=1.2W,故B错误;
C.当滑片位于b端时,变阻器接入电路中的电阻最大,此时电路的电流最小,电压表的示数最大,
由图乙可知,电路中的最小电流I小=0.2A,电压表的最大示数U2=4V,
则滑动变阻器的最大阻值:R2=U2I小=4V0.2A=20Ω,故C正确;
D.当电路中的电流最大时,电路消耗的电功率最大,
则电路消耗的最大功率:P大=UI大=6V×0.6A=3.6W,故D正确。
故选:CD。
12.【解答】解:A、只闭合S时,两电阻串联,电流表测电路中电流I1;两开关都闭合时只有R0接入电路中,电流表测此时电路中电流I0,根据欧姆定律可得电源电压U=I1(R0+Rx)=I0R0,解方程可求出Rx的阻值,故A正确;
B、只闭合S时,电路是只有Rx的基本电路,电流表测量通过Rx的电流Ix;再闭合S2,两只电阻并联,电流表测量干路电流I,根据欧姆定律可得电源电压U=IxRx=(I﹣Ix)R0,解方程可求出Rx的阻值,故B正确;
C、闭合开关S,两只电阻串联,开关S1由一侧拨到另一侧时,会导致电压表的正负接线柱接反造成电压表指针向左偏转,故不能测出Rx阻值,故C错误;
D、闭合开关S、S1,断开S2,两只电阻串联,电压表测量电源电压为U;闭合S、S2,断开S1,电压表测量电阻Rx两端电压Ux,根据串联电路各处电流相等,由欧姆定律可得UR0+Rx=UxRx,解方程可求出Rx的阻值,故D正确。
故选:ABD。
13.【解答】解:闭合开关S,灯泡和滑动变阻器串联接入电路,电流表测通过电路的电流,电压表测滑动变阻器两端的电压,
L1正常发光时,通过电路的电流:I1=P1U1=3W6V=0.5A,灯泡的电阻:R1=U1I1=6V0.5A=12Ω,
串联电路总电压等于各部分电压之和,则滑动变阻器两端的电压为:UR1=U﹣U1=12V﹣6V=6V,
滑动变阻器的功率为:PR1=I1UR1=0.5A×6V=3W;
L2正常发光时,通过电路的电流:I2=P2U2=2W4V=0.5A,灯泡的电阻:R2=U2I2=4V0.5A=8Ω,
串联电路总电压等于各部分电压之和,则滑动变阻器两端的电压为:UR2=U﹣U2=12V﹣4V=8V,
滑动变阻器的功率为:PR2=I2UR2=0.5A×8V=4W;
A、L1、L2电阻之比为12Ω:8Ω=3:2,故A正确;
B、电流表示数之比为0.5A:0.5A=1:1,故B正确;
C、电压表示数之比为6V:8V=3:4,故C错误;
D、变阻器功率之比为3W:4W=3:4,故D正确。
故选:ABD。
14.【解答】解:由图甲可知,定值电阻R0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。
AB.当滑片位于a端时,变阻器接入电路中的电阻为零,此时电路中的电流最大,
由图乙可知,电路中的最大电流I大=0.6A,
由I=UR可得,电源的电压U=I大R0=0.6A×R0﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①
当滑片位于b端时,变阻器接入电路中的电阻最大,此时电路中的电流最小,电压表的示数最大,
由图乙可知,电路中的最小电流I小=0.2A,滑动变阻器两端的电压U滑=4V,
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=I小R0+U滑=0.2A×R0+4V﹣﹣﹣﹣﹣﹣②
由①②可得:R0=10Ω,U=6V,故A错误、B正确;
C.当滑片位于a端时,电路中的电流最大,R0的电功率最大,
则R0的最大功率P0大=UI大=6V×0.6A=3.6W,故C错误;
D.当滑片在b端时,电路中的电流最小,
则电路的总功率P=UI小=6V×0.2A=1.2W,故D正确。
故选:BD。
15.【解答】解:
AB.衔铁与上触点接触时工作电路为R1的简单电路,衔铁与下触点接触时工作电路为R1、R2串联,
因串联电路中总电阻大于任何一个分电阻,
所以,衔铁与上触点接触时电路的总电阻小,由P=UI=U2R可知,工作电路的总功率大,处于加热状态,
同理可知,衔铁与下触点接触时,处于保温状态,故B错误;
热水器的加热功率和保温功率的比值:
P加热P保温=U2R1U2R总=R总R1=R1+R2R1=R1+3R1R1=41,即热水器的加热功率是保温功率的4倍,故A正确;
C.当热水温度设置为55℃时,电路中的电流I=15mA=0.015A,此时衔铁被吸下,工作电路处于保温状态,
由I=UR可得,电路的总电阻:R总′=EI=6V0.015A=400Ω,
由图乙可知,此时热敏电阻的阻值R0=150Ω,
因继电器线圈电阻不计,
所以,R3=R总′﹣R0=400Ω﹣150Ω=250Ω,故C正确;
D.因电磁铁被吸下时控制电路的电流为15mA不变,即此时控制电路的总电阻不变,
所以,若提高热水设置温度(即R0的阻值更小),应增大R3的阻值,则滑片应向右移动,故D错误。
故选:AC。
16.【解答】解:当S1断开,S2、S3闭合,滑片位于a端时,滑动变阻器相当于定值电阻全部接入电路,R2和R3并联在电源上,电流表测量干路电流,电压表被短路,电流表的示数为I1,电路总功率为P1,如图甲。
当S2断开,S1、S3闭合,滑片位于b端时,滑动变阻器相当于定值电阻全部接入电路,R1和R3串联在电源上,电流表测量串联电路电流,电流表的示数为I2,电压表测量R3两端的电压,电压表的示数为U′,如图乙。
当S2、S3断开,S1闭合时,R1、R3和R2串联在电源上,滑动变阻器相当于定值电阻全部接入电路,电流表测量串联电路电流,电流表的示数为I3,电压表测量R3和R2两端的总电压,如图丙。
当开关都闭合,滑片位于a端时,R1、R3和R2并联在电源上,滑动变阻器相当于定值电阻全部接入电路,电流表测量干路电流,电流表的示数为I4,电压表被短路,电路总功率为P2,如图丁。
A、如图甲,R2和R3并联的总电阻为R23并=R2R3R2+R3,干路电流为I1=UR2R3R2+R3,
如图乙,R1和R3串联在电源上,R1和R3并联的总电阻为R13串=R1+R3,串联电路电流I1=UR1+R3,
已知I1:I2=4:1,所以UR2R3R2+R3:UR1+R3=4:1,
整理得,(R1+R3)(R2+R3)R2R3=41,
则,(20Ω+R3)(30Ω+R3)30Ω×R3=41,
解得,R3=10Ω,或R3=60Ω,
如图丁,当R3=10Ω,R1、R3和R2并联在电源上,I4=I'1+I'2+I'3=UR1+UR2+UR3=18V20Ω+18V30Ω+18V10Ω=3.3A,电流表的量程是0~3A,故R3=10Ω不符合题意,所以滑动变阻器的最大阻值大于10Ω,故最大阻值是60Ω,故A错误。
B、如图丁,当R3=60Ω,R1、R3和R2并联在电源上,I4=I'1+I'2+I''3=UR1+UR2+UR3=18V20Ω+18V30Ω+18V60Ω=1.8A,
如图丙,I3=UR1+R2+R3=18V20Ω+30Ω+60Ω=18110A,则I4:I3=1.8A:18110A=11:1,故B正确。
C、如图乙,I2=UR2+R3=18V20Ω+60Ω=0.225A,电压表示数U'=I2R3=0.225A×60Ω=13.5V,故C正确。
D、如图甲,R2和R3并联,如图丁,R1、R3和R2并联在电源上,R23并>R123并,根据P=U2R总,在电压一定时,电阻越大,功率越小,故P1<P2,故D错误。
故选:BC。
二.填空题(共32小题)
17.【解答】解:(1)只闭合开关S1,滑动变阻器与定值电阻A串联,电压表测量定值电阻A两端的电压,电流表测量电路的电流;
由表格数据知A的电阻为:
RA=UI=2.00V0.08A=25Ω;
(2)同时闭合开关S1、S2,定值电阻A、B先并联再和滑动变阻器串联,电压表测量定值电阻A、B两端的电压,电流表测量电路的总电流,
根据欧姆定律I=UR知当电压表的示数为10V通过A的电流为:
IA=U′RA=10V25Ω=0.4A,
由并联电路电流的规律和图乙知知通过定值电阻B的电流为:
IB=I﹣IA=0.96A﹣0.4A=0.56A,
B在10V电压下的电功率为:
PB=U′IB=10V×0.56A=5.6W。
故答案为:25;5.6。
18.【解答】解:当开关S闭合时,两电阻并联接入电路,并联电路各支路两端电压相等,所以电阻R1与R2两端的电压之比为1:1;
电流表A1测干路电流,电流表A2测通过电阻R2的电流,
电阻R1、R2阻值相等,由欧姆定律可知通过两电阻的电流相等,
并联电路干路电流等于各支路电流之和,所以电流表A1与A2的示数之比为2:1。
故答案为:1:1;2:1。
19.【解答】解:(1)因为当温度升高时,热敏电阻阻值减小,根据串联电路中电压与电阻成正比的关系,则热敏电阻两端的电压也减小;②当输出电压达到或超过4V时,便触发报警器(未画出)报警,说明只有达到一定电压才报警,所以图中的R2是热敏电阻;
(2)若将电阻箱调至0.4kΩ,则电路中的电流为:I=U1R1=4V0.4×1000Ω=0.01A,
根据串联电路的电压特点和欧姆定律可得热敏电阻的阻值:
R2=U2I=U−U1I=12V−4V0.01A=800Ω=0.8kΩ,
由图象可知开始报警的温度为28℃;
(3)使用一段时间后,电源电压会降低,在其它相同情况下,电路中电流会偏小,会使输出电压两端的电压变低;为不改变电路开始报警的温度,即使输出电压两端的电压不变,则应提高输出电压两端的电压,根据串联电路的分压特点可知应提高电阻箱连入电路的阻值,即要使其阻值升高至适当值。
故答案为:R2;28;升高。
20.【解答】解:由电路图可知,定值电阻与滑动变阻器串联接入电路,电流表测电路电流,当A板上压力增大时,滑动变阻器滑片向下移动,滑动变阻器接入电路的阻值变大,滑动变阻器分压变大,电压表示数变大,电路总电阻变大,电路电流变小,电流表示数变小,因此为使压力增大时,压力计的示数增大,应把电压表改装为压力计。
故答案为:增大;电压。
21.【解答】解:由电路图可知,R1与R2并联,电流表A测R2支路的电流。
(1)因并联电路中各支路两端的电压相等,
所以,通过R1支路的电流:
I1=UR1=6V10Ω=0.6A,
根据I=UR可得电阻R2的阻值:
R2=UI2=6V0.4A=15Ω;
(2)因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,
所以,干路的电流:
I=I1+I2=0.6A+0.4A=1A。
故答案为:0.6;15;1。
22.【解答】解:由I=UR可得,连接短路位置到甲地的两段输电线的电阻值:
R=UI=6V0.06A=100Ω;
已知每1m输电线的电阻为0.01Ω.导线总长度:L=100Ω0.01Ω×1m=10000m;
短路的地点离甲地的距离:s=12×L=12×10000m=5000m。
故答案为:100;5000。
23.【解答】解:闭合开关S,将滑动变阻器R3的滑片调节到图示位置,由安培定则可知,右手握住螺线管,四指指向电流的方向,大拇指指向右端,则通电螺线管的右端为N极,左端为S极,小磁针的B端应靠近螺线管的左端,根据异名磁极相互吸引可知,小磁针的B端为N极;
由图可知,该电路为混联电路:R2和R3并联后再与R1串联接在电路中;
将滑动变阻器的滑片向右滑动,滑动变阻器接入电路的电阻变大,根据欧姆定律可知,通过变阻器R3的电流变小;
变阻器接入电路的电阻变大,则并联部分的总电阻变大,根据串联电路的分压规律可知,并联部分分担的电压变大;由I=UR可知,通过R2的电流变大;
根据串联电路的电阻关系可知,整个电路的总电阻变大,根据I=UR可知,干路中的电流变小;
因并联电路中干路电流等于各支路电流的和,干路电流变小,通过R2的电流变大,通过变阻器R3的电流变小,所以通过变阻器R3的电流减小得更多,即电阻R1的电流变化量小于电阻R3的电流变化量。
故答案为:N;小于。
24.【解答】解:由电路图可知,闭合开关S,灯泡和滑动变阻器R并联,电流表A1测干路中的电流,电流表A2测通过滑动变阻器R的电流,电压表测电源电压;
(1)已知电压表示数为12V,则并联电路两端的电压为12V;
在电路安全的情况下,当通过滑动变阻器R的电流最大时干路电流最大,由于A2的量程为0﹣0.6A,所以,通过滑动变阻器R的最大电流为:I滑最大=0.6A,
根据图象可知电流表A1最大示数为1.8A,即干路最大电流:I最大=1.8A,
根据并联电路电流规律可知,通过灯泡的电流:IL=I最大﹣I滑最大=1.8A﹣0.6A=1.2A,
则灯泡的额定功率:P额=PL=UIL=12V×1.2A=14.4W;
(2)根据I=UR可得滑动变阻器R连入电路的最小阻值为:
R滑最小=UI滑最大=12V0.6A=20Ω;
(3)根据图象可知干路最小电流:I最小=1.4A,则根据并联电路电流规律可知,通过滑动变阻器R的最小电流为:I滑最小=I最小﹣IL=1.4A﹣1.2A=0.2A,
根据I=UR可得滑动变阻器R的最大阻值为:R滑最大=UI滑最小=12V0.2A=60Ω;
当滑动变阻器的滑片置于中点时,则滑动变阻器R连入电路的阻值为:R′=12R滑最大=12×60Ω=30Ω,
则:I滑=UR′=12V30Ω=0.4A,
所以电流表A1的示数:I=IL+I滑=1.2A+0.4A=1.6A。
故答案为:14.4;20;1.6。
25.【解答】解:当闭合开关S1、断开S2,滑片P移动到某﹣位置时,R1与R2和滑动变阻器串联,电流表和电压表指针的位置如图乙所示,
电压表测量滑动变阻器的电压,由于滑动变阻器最大的电流为1A,故此时电流表选择的小量程,为0.4A,
若滑动变阻器全部接入,此时滑动变阻器的电压最大,最大为U滑=IR=0.4A×20Ω=8V,
故电压表选择的是小量程,故此时电压表的示数为2V,则滑动变阻器的电阻为R滑=UI=2V0.4A=5Ω,
则根据串联电压规律可以列等式U总=0.4A×(R1+R2+R滑)=0.4A×(R1+11Ω)﹣﹣﹣﹣﹣﹣①,
当同时闭合开关S1、S2,滑动变阻器接入电路的阻值不变,此时电流表指针刚好达到所选量程的最大刻度值处,
R2被短路,只有滑动变阻器和R1接入电路,此时的电流为0.6A,
变阻器和R1接入电路,此时的电流为0.6A,
则可以列等式U总=0.6A×(R1+R滑)=0.6A×(R1+5Ω)﹣﹣﹣﹣﹣②,
联立①②解得R1=7Ω,
则电源电压:U=0.6A×(R1+R滑)=0.6A×( 7Ω+5Ω)=7.2V。
故答案为:7;7.2。
26.【解答】解:(1)只闭合开关S2时,灯泡L与滑动变阻器R串联,电压表测电源两端的电压,电流表测电路中的电流,
由图丙可知,滑片移动时,电压表的示数为6V不变,则电源的电压U=6V;
(2)只闭合开关S1和S3时,灯泡L与滑动变阻器R并联,电压表测电源两端的电压,电流表测干路中的电流,
因并联电路中各支路两端的电压相等,
所以,由U=UL=6V可知,灯泡正常发光,
此时通过灯泡的电流:IL=PLUL=3W6V=0.5A,
当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时,通过滑动变阻器的电流最小,干路电流最小,
由图乙可知,干路的最小电流I小=0.74A,
因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,
所以,通过滑动变阻器的最小电流:IR小=I小﹣IL=0.74A﹣0.5A=0.24A,
由I=UR可得,变阻器连入的最大阻值:R大=UIR小=6V0.24A=25Ω;
(3)只闭合开关S2时,灯泡L与滑动变阻器R串联,
当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时,电路中的电流最小,灯泡的电功率最小,
由图丙可知,电路的最小电流I小′=0.2A,
此时滑动变阻器两端的电压:U滑=I小′R大=0.2A×25Ω=5V,
因串联电路中总电压等于各分电压之和,
所以,此时灯泡两端的电压:UL′=U﹣U滑=6V﹣5V=1V,
灯泡的最小功率:PL′=UL′I小′=1V×0.2A=0.2W。
故答案为:6;25;0.2。
27.【解答】解:(1)由P=UI=U2R可得,灯泡的电阻:RL=UL2PL=(3V)21.5W=6Ω,
当只闭合开关S2时,灯泡L与定值电阻R1串联,电流表测电路中的电流,
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,
所以,电源的电压:U=IR总=I(RL+R1)=0.3A×(6Ω+9Ω)=4.5V;
(2)当开关S1、S2和S3都闭合时,R1与R0并联,电流表测干路电流,
因并联电路中各支路两端的电压相等,
所以,通过R1的电流:I1=UR1=4.5V9Ω=0.5A,
由变阻器的参数“20Ω 1A”可知,通过滑动变阻器的最大电流为1A,
因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,
所以,此时干路的最大电流:I大=I1+I0=0.5A+1A=1.5A<3A,
则滑动变阻器接入电路中的最小阻值:R0小=UI0=4.5V1A=4.5Ω,
当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时,通过滑动变阻器的电流最小,干路电流最小,电路安全,
所以,滑动变阻器R0接入电路的阻值范围是4.5~20Ω。
故答案为:4.5;4.5~20。
28.【解答】解:由P=UI=U2R可得,灯泡L1的电阻:R1=U12P1=(6V)24.5W=8Ω;
当它们并联在2V的电路中时,L2比L1亮,
因并联电路中各支路两端的电压相等,且灯泡的亮暗取决于实际功率的大小,
所以,由R=U2P可知,两灯泡的电阻关系为R2<R1=8Ω;
当它们串联在6V的电路中时,L2正常发光,
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:I=UR总=UR1+R2=6V8Ω+R2,
灯泡L2的功率:P2=I2R2,即1W=(6V8Ω+R2)2R2,
整理可得:R22﹣20Ω×R2+64Ω2=0,
解得:R2=4Ω或R2=16Ω,
由R2<R1=8Ω可知,灯泡L2的电阻R2=4Ω,
则灯泡L2正常发光时的电压:U2=P2R2=1W×4Ω=2V。
故答案为:2。
29.【解答】解:
(1)由题知,当L和R串联在电压恒定的电源上时,L功率为0.3W,
结合I﹣U图像可知,当灯L两端的电压UL=1V,通过的电流I=0.3A时,根据P=UI可得灯泡的实际功率恰好为0.3W,所以此时通过灯泡的电流为0.3A,其电压为1V;
串联电路各处电流相等,根据串联电路的电流特点可知,通过R的电流也为0.3A,由图像可知此时R两端的电压为3V,
串联电路总电压等于各部分电压之和,所以电源的电压U=UL+UR=1V+3V=4V;
由欧姆定律可得定值电阻的阻值R=URI=3V0.3A=10Ω;
(2)当L和R并联在同一电源上时,干路电流I′=0.9A,
并联电路各支路两端电压相等,由并联电路的电压特点可知UL′=UR′=U=4V,
由欧姆定律可得通过R的电流:IR′=UR′R=4V10Ω=0.4A,
并联电路干路电流等于各支路电流之和,由并联电路的电流特点可知,此时通过L的电流:IL′=I′﹣IR′=0.9A﹣0.4A=0.5A,
由欧姆定律可得此时灯泡L的电阻:RL′=UL′IL′=4V0.5A=8Ω;
(3)t=1min=60s,
由焦耳定律可得R工作1min产生的热量:
Q=(IR′)2Rt=(0.4A)2×10Ω×60s=96J。
故答案为:8;96。
30.【解答】解:当S、S1和S2都闭合时,灯泡被短路,滑动变阻器和定值电阻并联接入电路,并联电路各支路两端电压相等,滑动变阻器接入电路最大阻值时,由欧姆定律可知此时通过滑动变阻器的电流最小,并联电路干路电流等于各支路电流之和,则此时通过电路的电流最小,根据P=UI可知此时电路中的总功率最小,
滑动变阻器的最大阻值为48Ω,由欧姆定律可得通过滑动变阻器的电流:IH=URH=12V48Ω=0.25A,
此时通过电路的电流:I=PU=6W12V=0.5A,
所以通过定值电阻的电流:I0=I﹣IH=0.5A﹣0.25A=0.25A,
由欧姆定律可得定值电阻R0的阻值为:R0=UI0=12V0.25A=48Ω;
当只闭合S时,灯泡和滑动变阻器串联接入电路,电流表测通过电路的电流,
电流表量程为0~0.6A,小灯泡标有“6V3W”字样,电流表允许通过的最大电流为0.6A,灯泡允许通过的最大电流为:IL=PLUL=3W6V=0.5A,
串联电路各处电流相等,所以电路中允许通过的最大电流为0.5A,此时灯泡正常发光,灯泡两端的电压等于灯泡的额定电压6V,
串联电路总电压等于各部分电压之和,所以滑动变阻器两端的电压:UH=U﹣UL=12V﹣6V=6V,
滑动变阻器接入电路的阻值为:RH′=UHIL=6V0.5A=12Ω。
故答案为:48;0.5;12。
31.【解答】解: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。
故答案为:6;12。
32.【解答】解:由图可知,该电路为串联电路,电流表测量电路中的电流,电压表测量小灯泡两端的电压;
小灯泡L的额定电压为4V,小灯泡正常发光时的电流为0.5A;
滑动变阻器两端的电压为:UR=U﹣UL=9V﹣4V=5V;
滑动变阻器接入电路的电阻为:R=URI=5V0.5A=10Ω,所以滑动变阻器的最大阻值为2×10Ω=20Ω;
移动滑片P,当小灯泡L的功率为1W时,根据图像可知,此时灯泡两端的电压为2.5V,电路中的电流为0.4A;
滑动变阻器R接入的阻值为:R'=U′RI=9V−2.5V0.4A=16.25Ω。
故答案为:20;16.25。
33.【解答】解:当开关S闭合,甲、乙两表都是电压表,R1与R2串联,电压表甲测电源电压、乙测R2两端电压,
串联电路总电阻等于各分电阻之和,串联电路各处电流相等,
由欧姆定律可知:U甲U乙=I(R1+R2)IR2=3+11=41;
若甲、乙两表都是电流表,当开关S断开时,R1与R2并联,电流表甲测R2电流,乙测干路电流,
并联电路各支路两端电压相等,由欧姆定律可得:I1I2=UR1UR2=R2R1=13,
并联电路干路电流等于各支路电流之和,所以I甲I乙=I2I1+I2=31+3=34,
故答案为:4:1;3:4。
34.【解答】解:由电路图可知,闭合开关后,R1与R2串联,电压表V1测电源两端的电压,电压表V2测R1两端的电压。
(1)当滑片位于左端时,变阻器接入电路中的电阻为零,此时R1两端的电压最大,R1两端电压U的倒数最小,
由图乙可知,R1两端电压U的最小倒数为14V﹣1,则电源的电压U=4V;
(2)由图乙可知,当R2=18Ω时,R1两端电压U的倒数为1V﹣1,即R1两端的电压U1=1V,
因串联电路中总电压等于各分电压之和,
所以,此时R2两端的电压U2=U﹣U1=4V﹣1V=3V,
因串联电路中各处的电流相等,
所以,电路中的电流I=U1R1=U2R2,即1VR1=3V18Ω,
解得:R1=6Ω。
故答案为:4;6。
35.【解答】解:(1)当环境温度是40℃时,热敏电阻的阻值是1.1kΩ,此时输出电压为8V,当环境温度超过40℃时,热敏电阻的阻值变小,输出电压超过8V,说明环境温度从40℃升高时,热敏电阻阻值变小,热敏电阻两端的电压变小,定值电阻两端的电压变大,即输出电压变大,故热敏电阻接在2位置,定值电阻接在1位置。
(2)当热敏电阻接在2位置,定值电阻接在1位置,环境温度是40℃,热敏电阻是1.1kΩ,此时定值电阻两端的电压是8V,根据串联电路总电压等于各串联导体两端电压之和,
则热敏电阻两端的电压U热=U﹣U定=12V﹣8V=4V,
根据串联电路电流相等,则U热R热=U定R定,
则4V1100Ω=8VR定,
则定值电阻的阻值R定=2200Ω=2.2kΩ。
(3)当热敏电阻和定值电阻的位置互换,定值电阻的阻值是2.2kΩ,输出电压为8V,即热敏电阻两端的电压是8V,
根据串联电路电压特点得,定值电阻两端的电压U'定=U﹣U'热=12V﹣8V=4V,
根据串联电路电流相等,则U′热R′热=U′定R定,
8VR′热=4V2200Ω,
则热敏电阻的阻值R'热=4400Ω=4.4kΩ,
由表格数据知,当热敏电阻的阻值是4.4kΩ时,环境温度是10℃。
故答案为:2;2.2;10。
36.【解答】解:
(1)当油面最高时,R的金属片在最下端,R接入电路的阻值为0,此时电路中的电流为0.6A,R0的阻值为:R0=UI=12V0.6A=20Ω;
(2)当油面最低时,R与R0串联,且R接入电路的阻值最大为20Ω,电路中的最小电流即油量表的最小读数为:I小=UR总=UR0+R大=12V20Ω+20Ω=0.3A;
(3)当油面为最高油面一半时,R与R0串联,且R接入电路的阻值为10Ω,电路中的电流为:
I′=UR总′=UR0+R中=12V20Ω+10Ω=0.4A;
(4)由题意和以上解答可知,当油箱内油面最高时油量表的示数最大为0.6A,当油箱内油面的高度为最高油面一半时油量表的示数为0.4A,当油箱内油面最低时油量表的示数最小为0.3A,即油的体积均匀减小时电流表的示数不是均匀减小的,所以油量表的刻度不均匀。
故答案为:20;0.3;0.4;不均匀。
37.【解答】解:(1)经济舱乘客行李的最大重力为:G1=m1g=20kg×10N/kg=200N;
(2)在串联电路中,报警时通过Rx的电流为:Ix=I0=U0R0=3V6Ω=0.5A,
Rx两端的电压为:Ux=U﹣U0=15V﹣3V=12V,报警时Rx的阻值为:Rx=UxIx=12V0.5A=24Ω。
(3)行李对水平托盘的压力等于行李的重力大小,由杠杆平衡条件“动力×动力臂=阻力×阻力臂“可得:FPlP=G行l行,在FP,lP一定时,G行越大,l行就要越小,由装置图示可知,A托盘离支点远,应为经济舱乘客的行李托盘,B托盘离支点近,为商务舱乘客的行李托盘。由表中数据可知,报警时P处杠杆对Rx的压力为150N,由力的相互作用可知,P处受到的支持力FP=150N,当两次杠杆水平平衡时,FP•OP=GA•OA=GB•OB,
即:150N×(0.9m+AB)=200N×(0.6m+AB)……①
150N×(0.9m+AB)=GB×0.6m ……②
由①②两式可得:GB=300N,
商务舱乘客行李的最大质量为:m=GBg=300N10N/kg=30kg。
故答案为:(1)200;(2)24;(3)30。
38.【解答】解:
(1)由电路图可知,只闭合S1时,电路为R1的简单电路,电流表测电路中的电流,
由I=UR可得,电源的电压:U=I1R1=0.3A×10Ω=3V;
(2)S1、S2均闭合时,R1与R2并联,电流表测干路电流,
因并联电路中各支路独立工作、互不影响,且电源电压不变,
所以,此时通过R1的电流仍为0.3A不变,
因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,
所以,通过R2的电流:I2=I﹣I1=0.5A﹣0.3A=0.2A,
因并联电路中各支路两端的电压相等,
所以,R2的阻值:R2=UI2=3V0.2A=15Ω。
故答案为:0.3;15。
39.【解答】解:
由乙图可知,电压表使用“3V挡”时电流表与3.8kΩ的R2串联接入电路,电压表使用“15V挡”时电流表与15.7kΩ的R1串联接入电路,由此可知,串联的电阻越大,量程越大,这里的电阻起到了分压作用。
故答案为:串;大;分压。
40.【解答】解:(1)当户外紫外线增强到设定值时,S2仍未闭合,说明电磁铁磁性过弱了,即电路的电流过小了,这是由于电路的电阻过大导致的,所以应该减小电路中的电阻,即应该将滑动变器R1的滑片P向右移动;
(2)从安全用电的角度分析,开关应该接在进户线的火线上,由图可知开关控制的是进户线a,因此进户线a应该是火线。
故答案为:(1)右;(2)火。
41.【解答】解: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。
故答案为:1.1。
42.【解答】解:(1)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;
(2)只闭合开关S时,R与L1串联,L2开路,L1的电阻:R1=U1额I1额=2.5V0.5A=5Ω,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.
故答案为:3;2:1.
43.【解答】解:(1)在导体材料和温度一定时,导体的电阻大小与导体的长度成正比,与导体的横截面积成反比,则对折后导线的阻值R=14×100Ω=25Ω;
(2)已知导线电阻R=25Ω,导线两端电压U=4.5V,通过导线的电流I=UR=4.5V25Ω=0.18A。
故答案为:25;0.18.
44.【解答】解: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。
故答案为:10;40。
45.【解答】解:只闭合开关S1时,电路为电动机的简单电路,所以电吹风吹冷风,
再闭合另一开关吹热风,与吹冷风时相比,电流表的示数变化了4.4A,说明通过电阻丝的电流是4.4A,由欧姆定律可得电热丝阻值为:R=UI=220V4.4A=50Ω。
故答案为:S1;50。
46.【解答】解:(1)油箱中的油量减少时,油面下降,由于滑杆可以绕固定轴O转动,所以当浮子随液面落下,带动滑杆使滑动变阻器滑片向上移动;
(2)油量减少时,油面下降,浮子随液面落下,带动滑杆使滑动变阻器滑片向上移动,使滑动变阻器连入电路的阻值变大,串联电路中总电阻等于各个用电器电阻之和,所以电路中总电阻增大,而总电压不变,根据欧姆定律,电路中的电流会减小,油面下降,说明油量表示数减小;反之,当油量增加时,油面上升,浮子随液面上升,带动滑杆使滑动变阻器滑片向下移动,使滑动变阻器连入电路的阻值变小,串联电路中总电阻变小,总电压不变,根据欧姆定律,电路中的电流会增大,所以油量表示数增大。由此可见,油量表应该是电流表。
故答案为:向上;电流表。
47.【解答】解:(1)电流表无示数,说明电路断路,电压表示数接近电源电压,说明电压表两接线柱到电源间是通路,所以故障可能是与电压表并联的定值电阻R1断路;
(2)如图所示,R1与R2串联,当电源电压一定时,R2接入电路的阻值越小,电路的总电阻就越小,电路中的电流就越大。
比较R2的允许通过的最大电流与电流表的量程可知,电路中允许通过的最大电流I=0.6A,此时R2接入的阻值最小,由欧姆定律公式I=UR可得:
电路的总电阻:R=UI=6V0.6A=10Ω;
R2的最小值:R2=R﹣R1=10Ω﹣6Ω=4Ω.
故答案为:R1断路;4Ω.
48.【解答】解:(1)由电路图可知,当滑片P在a端时滑动变阻器全部接入,R1与R2串联,则电路中电流最小,
由图象可知此时电路中的电流Ia=0.2A,R2两端的电压U2=4V,
由欧姆定律可得R2的最大阻值:
R2=U2Ia=4V0.2A=20Ω,
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=IaR1+U2=0.2A×R1+4V﹣﹣﹣﹣﹣﹣①
当滑片P在b端时,滑动变阻器接入阻值为0,电压表示数为零,电路中电流最大,
由图象可知这时电路中电流为Ib=0.6A,电源电压加在R1两端,
则电源电压:U=IbR1=0.6A×R1﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②
由①②得:0.2A×R1+4V=0.6A×R1,
解得:R1=10Ω;
代入②得电源电压:U=6V;
(2)当滑动变阻器的滑片P在中点时,则滑动变阻器连入电路的阻值为:
R2′=12R2=12×20Ω=10Ω,
则电流表的示数为:
I′=UR1+R2′=6V10Ω+10Ω=0.3A。
由图象可知,电流表示数为0.3A时对应的点是B。
故答案为:10;B。
三.实验探究题(共4小题)
49.【解答】解:
(1)使用电流表前,要检查其指针是否对准零刻度线;所以应确保电流表指针对准零刻度线;闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片P移动到阻值最大处,即a端;
(2)闭合开关,将滑动变阻器的滑片逐渐向另一端移动时,变阻器连入电路的电阻变小,由电阻的串联特点可知电路的总电阻变小,由欧姆定律可知电流表示数变大;
(3)图乙中:电流表选用的是小量程,分度值为0.02A,示数为0.18A;
(4)保持滑片处于b端不动,电路中只有压敏电阻连入电路,由于电源电压不变,则压敏电阻两端的电压不变;
(5)分析图像中的数据可知:压力增大时,压敏电阻的阻值减小,所以,压敏电阻随压力增大而减小;
(6)利用该电路改装成一款电子秤,将电流表的表盘换成电子秤的表盘,由丙图可知电路中电流为0.6A时,物体的质量为2kg,所以,则原来0.6A的位置应刻成2kg;
由丙图可知电路中电流与砝码的总质量成正比,所以刻度线是均匀的;
由于电源电压和电流表的量程不变,则欧姆定律可知电路中总电阻的最小值不变,若将滑动变阻器的滑片向a端移动一些,滑动变阻器连入电路的电阻变大,根据电阻串联的特点可知压敏电阻的阻值变小,根据图丁可知:压敏电阻的阻值随压力的增大而减小,所以电子秤的量程变大。
故答案为:
(1)零;a; (2)大; (3)0.18; (4)不变; (5)减小;(6)2;均匀;变大。
50.【解答】解:(1)电压表的量程为0~15V,分度值为0.5V,示数为9V;
电流表使用量程0~6mA,分度值0.02mA,所以通过热敏电阻的电流为3.6mA;
热敏电阻的阻值R=UI=9V3.6mA=9V3.6×10−3A=2.5×103Ω=2.5kΩ。
(2)由图乙可知热敏电阻的阻值从温度为10℃升高到60℃的过程中一直在减小;
从图乙中可以读出热敏电阻为1.4kΩ时对应的温度为36℃。
(3)因为当温度升高时,热敏电阻阻值减小,根据串联电路中电压与电阻成正比的关系,则热敏电阻两端的电压也减小,但只有达到一定电压才报警,所以图中的R1是热敏电阻;
由题意可知,当温度为50℃时R1=0.8kΩ,
而此时U2=6V,
电路中的电流:I=U2R2=ER1+R2,
代入数据解得:R2=1.2kΩ。
故答案为:(1)9;3.6;2.5;(2)减小;36;(3)R1;1.2。
51.【解答】解:(1)电压表应与磁敏电阻并联接入电路,滑动变阻器接入电路时应选择一上一下两个接线柱,如图:
;
(2)由表格可知,在无磁场的环境中,磁敏电阻两端的电压为6V,通过磁敏电阻的电流为0.40A,由欧姆定律可得此时磁敏电阻的阻值:RB=UI0=6V0.40A=15Ω;
由表格可知磁敏电阻两端的电压保持6V不变,随所处环境的磁场的增强,通过磁敏电阻的电流变小,由欧姆定律可得磁敏电阻的阻值变大;
(3)滑动变阻器和磁敏电阻串联接入电路,串联电路总电阻等于各分电阻之和,由欧姆定律可得电源电压:U=I(RB+RH)=0.4A×(15Ω+RH)﹣﹣﹣﹣﹣﹣①,
强磁场中磁敏电阻两端的电压为6V,通过磁敏电阻的电流为0.24A,由欧姆定律可得此时磁敏电阻的阻值:RB′=UI0′=6V0.24A=25Ω,
实验中,在无磁场和强磁场中测量磁敏电阻的阻值时滑动变阻器接入电路的电阻阻值相差5Ω,由欧姆定律可得电源电压:U=I′(RB′+RH′)=0.24A×(25Ω+RH+5Ω)﹣﹣﹣﹣﹣﹣②,
①②两式联立,解得:RH=7.5Ω,U=9V;
由串联电路分压原理可知当滑动变阻器接入电路的阻值最大时,磁敏电阻两端的电压最小,
强磁场中磁敏电阻的阻值最大,此时若滑动变阻器接入电路最大阻值,电路中的电流:I″=URH″+RB′=9V20Ω+25Ω=0.2A,
由欧姆定律可得磁敏电阻两端的电压为:UB′=I″RB′=0.2A×25Ω=5V。
故答案为:(1)见上图;(2)15;增大;(3)9;5。
52.【解答】解:
(1)保持“温差电源”的温度差不变的目的是保持温差电源电压不变,研究电阻怎样影响电流的大小;
(2)我们可以将电路等效为电阻R和R′串联后接入电源,当电源电压保持不变时,电路中电流与总电阻即R+R′成反比;
因为手柄转过角度与电流大小成正比,同种材料的电阻与长度成正比,故手柄转过角度与l+l′成反比,由此可得:2+l′4+l′=281.5305;
解得:l′=21.96,故答案选D;
(3)用粗细相同的金丝、铅丝代替铁丝重复上述实验,发现当手柄转过角度相同时,金丝的长度比铅丝长;
由题意可知,手柄转过角度与电流大小成正比,而此时手柄转过角度相同,则电路中电流相同,且电源电压不变、其他部分的电阻不变,由欧姆定律和电阻的串联可知,长金丝和短铅丝的阻值相同;又因为横截面积相同的同种导体的长度越长,其阻值越大,则当金丝和铅丝的长度与粗细都相同,金丝的阻值小,铅丝的阻值更大。
故答案为:
(1)保持温差电源电压不变;(2)D;(3)铅丝的阻值更大;实验中长金丝和短铅丝的阻值相同,又因为横截面积相同的同种导体的长度越长,其阻值越大,则当金丝和铅丝的长度与粗细都相同,铅丝的阻值更大。
四.计算题(共4小题)
53.【解答】解:(1)已知灯泡的额定电压UL=6V,灯泡的电阻RL=10Ω,
由欧姆定律可知灯泡L正常发光时的电流为:IL=ULRL=6V10Ω=0.6A;
(2)当闭合开关S1,断开开关S2和S3时,该电路为只含有L的简单电路,电流表测电路中的电流;
此时灯泡正常发光,则电源电压为:U=UL=6V;
(3)当闭合开关S1和S3,断开开关S2时,该电路为L和R2的并联电路,电流表测干路的电流;
并联电路中各个支路之间互不影响,则通过L的电流不变;
已知电流表的示数为1.1A,即干路的电流为I=1.1A,
由并联电路的电流特点可知通过R2的电流为:I2=I﹣IL=1.1A﹣0.6A=0.5A,
由I=UR可知R2的阻值为:R2=UI2=6V0.5A=12Ω;
(4)当闭合开关S2,断开开关S1和S3时,该电路为L、R1和R2的串联电路,电流表测电路中的电流;
灯泡的额定功率PL=ULIL=6V×0.6A=3.6W,
则灯泡的实际功率为:PL′=19PL=19×3.6W=0.4W,
由P=I2R可知:I′2=PL′RL=0.4W10Ω=(0.2A)2,则电路中的电流为I′=0.2A,
由I=UR可知电路的总电阻为:R总=UI′=6V0.2A=30Ω,
由串联电路的电阻特点可知R1的阻值为:R1=R总﹣RL﹣R2=30Ω﹣10Ω﹣12Ω=8Ω。
答:(1)灯泡L正常发光时的电流为0.6A;
(2)电源电压为6V;
(3)电阻R2的阻值为12Ω;
(4)电阻R1的阻值为8Ω。
54.【解答】解:(1)小灯泡的额定电流是0.3A,由图乙知,小灯泡两端的电压是3V,则
小灯泡正常发光时的电阻为:RL=ULIL=3V0.3A=10Ω;
(2)同时闭合开关S、S2,断开S1,灯泡与变阻器R2串联,电压表测变阻器R2两端电压,
由串联电路电压规律可知,此时灯泡两端电压为:UL'=U﹣U2=3V﹣1V=2V,
由图甲知,此时电路中电流为:I=0.25A,
则此时滑动变阻器R2的电阻为:R2'=U2I=1V0.25A=4Ω;
(3)同时闭合开关S、S1和S2,当滑动变阻器的滑片调至最左端时,变阻器R2连入电路的阻值为0,灯泡与R1并联,
由欧姆定律可知,通过R1的电流为:I1=UR1=3V20Ω=0.15A,
则干路中电流为:I并=I1+IL=0.15A+0.3A=0.45A,
此时整个电路工作1min消耗的电能为:W=UI并t=3V×0.45A×60s=81J;
(4)由图甲可知R1>RL,根据串联和并联电路电阻的特点可知,当S、S1闭合、S2断开,且滑片在右端时电路的总电阻最大,
电源电压一定,由P=U2R可知,此时电路的总功率最小,
Pmin=U2R1+R2=(3V)220Ω+30Ω=0.18W。
答:(1)小灯泡正常发光时的电阻为10Ω;
(2)同时闭合开关S、S2,断开S1,调节滑动变阻器的滑片使电压表的示数为1V,此时滑动变阻器R2的电阻为4Ω;
(3)同时闭合开关S、S1和S2,当滑动变阻器的滑片调至最左端时,此时整个电路工作1min消耗的电能81J;
(4)在电路通电的情况下,当S、S1闭合、S2断开,且滑片在右端时电路的总电阻最大,整个电路消耗的最小电功率为0.18W。
55.【解答】解:(1)闭合S1,将S2掷于1端,r、R1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:I1=U1R1=2.8V14Ω=0.2A,
串联电路总电阻等于各部分电阻之和,则电路总电阻:R=r+R1=1Ω+14Ω=15Ω,
电源电压:U=I1R=0.2A×15Ω=3V;
(2)闭合S1,将S2切换到2端,r、R2串联接入电路,电压表测R2两端的电压,
串联电路总电压等于各部分电压之和,所以r两端的电压:Ur=U﹣U2=3V﹣2.7V=0.3V,
此时通过电路的电流:I2=Urr=0.3V1Ω=0.3A,
串联电路各处电流相等,由欧姆定律可得电阻R2的阻值:R2=U2I2=2.7V0.3A=9Ω。
答:(1)电源电压U的大小为3V;
(2)电阻R2的阻值为9Ω。
56.【解答】解:(1)汽车入水前,R1表面水的压力为0,由图丙可知此时其阻值为20Ω,由乙图知R1和R2组成串联电路,电压表测的是R2两端的电压,示数为3V,
根据串联电路的电压规律U=U1+U2得,
R1两端的电压为:
U1=U﹣U2=4.5V﹣3V=1.5V,
电路中的电流为:
I=U1R1=1.5V20Ω=0.075A;
(2)当汽车漂浮时,水池的水位比汽车入水前上升了8cm,
则汽车排开水的体积为:
V排=S水池△h=20m2×8×10﹣2m=1.6m3,
汽车受到的浮力为:
F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×1.6m3=1.6×104N,
当汽车漂浮时,受到的重力和浮力平衡,大小相等,则受到的重力为:
G=F浮=1.6×104N;
(3)汽车入水前,电压表的示数为3V时,
电阻R2的阻值为:
R2=U2I=3V0.075A=40Ω,
汽车入水前把R2的滑片调到合适位置不动,把汽车吊入水池中缓慢下沉,直到a、b间的电压等于3V即R1两端的电压为3V时,气囊充气打开,
此时R2两端的电压为:
U2′=U﹣U1′=4.5V﹣3V=1.5V,
电路中的电流为:I′=U2′R2=1.5V40Ω=0.0375A,
电阻R1的阻值为:R1′=U1′I′=3V0.0375A=80Ω,
由图丙可知,此时R1表面水的压力为15N,即汽车底部A处受到水的压力为15N,
汽车A处受到水的压强为:p=FSR1=15N15×10−4m2=1×104Pa,
由p=ρgh得,汽车A处浸入水中的深度为:h=pρ水g=1×104Pa1×103kg/m3×10N/kg=1m。
答:(1)汽车入水前电路中的电流为0.075A;
(2)汽车受到的重力为1.6×104N;
(3)气囊充气打开时汽车A处浸入水中的深度为1m。
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