人教版九年级全册第2节 欧姆定律优秀同步训练题
展开1.理解电阻串、并联电路的基本规律;
2.会使用欧姆定律分析解决电阻的串并联问题;
3.会分析动态电路;
4.利用欧姆定律解答电路问题。
【知识导图】
【基础知识】
知识点一、欧姆定律在串联电路中的应用
1.串联电路中电流的计算
如图所示,根据串联电路中电流的规律,通过各个用电器的电流都相同,都是I。
由欧姆定律可知,U1=IR1,U2=IR2,
根据串联电路电压规律U=U1+U2,有:,可得:。
总结:串联电路中,通过各个电阻的电流或串联电路的电流,等于电源两端电压除以各个电阻之和。
2.串联电路的电阻关系
以两个电阻串联为例,如图所示,两个电阻阻值分别为R1、R2串联电路两端电压为U,电路中的电流为I,R1、R2串联后的总电阻为R。
由欧姆定律可知,U1=IR1,U2=IR2,U=IR;
因为U=U1+U2,可得:IR=IR1+IR2,即:R=R1+R2。
结论:串联电路的总电阻等于各个电阻之和。
3.串联电路中电阻的分压作用
如图所示,R1、R2串联,根据欧姆定律可知U1=IR1,U2=IR2,所以;
即,串联电路中各电阻两端电压与其阻值成正比。
【典例1】在图(a)所示电路中,当闭合开关后,两个电压表指针偏转均为图(b)所示,电阻R1和R2的阻值之比是( )。
A.5∶1 B.4∶1 C.1∶4 D.5∶4
【答案】B。
【解析】由电路图可知,电路是串联电路,电压表测电源电压,电压表测的电压,因为两个电压表指针偏转相同,所以电压表选择的大量程,分度值是0.5V,示数是6V,电压表选择的小量程,分度值是0.1V,示数是1.2V,串联电路中电源电压等于各用电器电压之和,
则的电压是:;
串联电路中电流处处相等,则电阻R1和R2的阻值之比是。
故选B。
知识点二、欧姆定律在并联电路中的应用
1.并联电路电流的计算
如图所示,根据并联电路电压的规律,电阻R1、R2两端电压都等于电源电压U。
由欧姆定律可知,;
当电阻R1的阻值发生变化,而电阻R2阻值不变时,因电源电压U不变,所以I1会变化,I2不变;
根据并联电路电流规律,有:I=I1+I2,干路电流也会变化。
总结:当并联电路的一个支路的电阻改变时,这个支路的电压不变,电流会变化,干路电流也会变化,但另一个支路的电流和电压都不变。
2.并联电路的电阻关系
以两个电阻的并联为例。如图所示,两个并联的电阻分别为R1、R2,并联电路两端电压为U,通过R1、R2的电流分别为I1、I2,干路中电流为I,R1、R2并联后的总电阻(等效电阻)为R。
由欧姆定律可知,,
因为I=I1+I2,所以,即。
结论:并联电路总电阻的倒数等于各并联电阻的倒数之和。
3.并联电路中电阻的分流作用
如图所示,R1与R2并联,根据欧姆定律可知,所以;
即:并联电路中,通过各支路的电流与其电阻成反比。
【典例2】如图所示,电源电压不变,滑动变阻器的最大阻值为R,已知R:R1 :R2 =1:1:2,则下列说法正确的是( )。
A.当滑片P移动到a端时,闭合S1 、S2 ,通过R1 与R2 的电流之比是1:2;
B.当滑片P移动到a端时,闭合S1 、S2 ,通过R1 与R2 的电流之比是1:1;
C.当滑片P移动到b端时,只闭合S1 ,滑动变阻器两端的电压与R1 两端的电压之比是1:1;
D.当滑片P移动到b端时,只闭合S2 ,滑动变阻器两端的电压与R2 两端的电压之比是2:1
【答案】C。
【解析】AB.当滑片P移动到a端时,闭合S1 、S2 ,R1 、R2 并联,通过R1 与R2 的电流之比
,故AB错误;
C.当滑片P移动到b端时,只闭合S1 ,R与R1 串联,滑动变阻器两端的电压与R1 两端的电压之比是
,故C正确;
D.当滑片P移动到b端时,只闭合S2 ,R与R2 串联,滑动变阻器两端的电压与R2 两端的电压之比是
故D错误。故选C。
【方法帮】
题型一:欧姆定律在串、并联电路计算中的应用
【角度1】串、并联电路中的计算
利用欧姆定律解题时要注意:
(1)上下标要统一。在实际电路中,往往有几个用电器,即使是同一个用电器,在不同时刻的I、U值也不同,因此在应用欧姆定律解题时应对同一用电器同一时刻的I、U值标上统一的上下标,以避免张冠李戴。
(2)单位统一。欧姆定律中的各物理量的单位一定要统一。例如有kV、mA等单位时,要注意换成V、A。
【典例1】如图甲所示的电路,电源电压保持不变。闭合开关S,调节滑动变阻器的滑片,使其从最右端向左滑动到a点时,小灯泡恰好正常发光。在图乙中绘制出电流表与两电压表示数关系的图象,则电源电压为 ___________V,滑动变阻器的最大阻值为 ________Ω,小灯泡正常发光时的电阻为________Ω。
【答案】6;10;12.5。
【解析】[1][2]闭合开关S,该电路为R和L的串联电路,电流表测电路中的电流,电压表V1测R两端的电压,电压表V2测L两端的电压。当滑动变阻器的滑片在最右端时,连入电路的阻值最大,由串联电阻的规律,电路的总电阻最大,由欧姆定律可知,电路中的电流最小,由图乙可知最小电流为I小=0.3A
此时两压表的示数 U1=U2=3V
由串联电路的电压特点,可知电源电压为U=U1+U2=3V+3V=6V
滑动变阻器的最大阻值为
[3]当滑动变阻器的滑片从最右端向左滑动到a点时,连入电路的阻值变小,电路总电阻变小,电路中的电流变大,由图乙可知此时电流为I=0.4A
此时灯正常发光,因滑动变阻器连入电路的阻值变小,由串联电路分压原理可知,其两端的电压也变小,则此时滑动变阻器两端的电压为UR=1V
由串联电路的电压特点可知此时L两端的电压UL=U﹣UR=6V﹣1V=5V
则小灯泡正常发光时的电阻为。
【角度2】I-U关系图像
I-U关系图像是一条直线时,说明是定值电阻,阻值不发生变化;I-U图像是曲线的,说明是非定值电阻,阻值会发生变化,该图像上的每个点表示的都是在该位置时对应的电阻值,故计算时只能从图像中读出相应的电流、电流值代入计算。
【典例2】如图甲所示电路,电源电压为6V且不变,R1为定值电阻。闭合开关S,将滑动变阻器R2的滑片P从a端向b端移动过程中,电压表和电流表的示数变化情况如乙图所示。则( )。
A.定值电阻的阻值是20Ω;
B.滑动变阻器的最大阻值是10Ω;
C.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“B”点;
D.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“C”点
【答案】C。
【解析】AB.如图,R1与R2串联,电流表测电路中的电流,电压表测滑动变阻器两端的电压,当滑片P在a端时,由图象可知电路中电流为Ia=0.2A,R2两端的电压U2=4V,由可得,滑动变阻器R2的最大阻值为
因为电源电压U=6V,所以定值电阻R1两端的电压为U1=U-U2=6V-4V=2V
所以定值电阻R1的阻值为
故AB不符合题意;
CD.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
则电流表的示数为
电压表的示数为U2′′=I′R2′=0.3A×10Ω=3V
由图象可知:电流表示数为0.3A时对应的点是“B”,故C符合题意,D不符合题意。
故选C。
【角度3】比值的计算
串联电路的分压规律;
并联电路的分流规律:。
【典例3】如图所示,滑动变阻器R2的最大阻值与定值电阻R1相等。闭合开关S,当滑片P在a端时,电压表示数为2V,则电源电压为______V,此时电流表示数为I1,当滑片P在R2的中点时,电流表示数为I2,则I1:I2=______。
【答案】4;1:1。
【解析】[1][2]闭合开关S,两电阻串联,电压表测量变阻器滑片右侧电阻两端电压,当滑片P在a端时电压表测量滑动变阻器R2最大阻值电压,根据分压可知
代入数据可知
则电源电压为
电压表相当于断开,滑片P的位置不影响电路中的总电阻大小,所以移动滑片不改变电路中的电流值,即I1:I2=1:1。
题型二:动态电路分析
【角度1】开关类动态电路分析
开关类动态电路分析解题步骤
(1)画出等效电路图,确定开关闭合前后电路的连接特点;
(2)明确电压表、电流表测量的对象;
(3)分析开关闭合前后各物理量的变化情况,得出结论。
【典例4】如图所示电路,开关S2由断开到闭合的过程中,下列有关说法正确的是( )。
A.电压表示数不变,电流表示数变大;
B.电压表示数变大,电流表示数变小;
C.电压表和电流表的示数的比值不变;
D.电压表和电流表的示数的比值变大
【答案】C。
【解析】开关断开时,电路为串联,电压表测量的电压,小于电源电压,电流表为电流也是电流,开关闭合后,被短路,电压表仍然测量电压,但是电路只有,电压表示数等于电源电压,所以电压表示数变大,选项A错;
电源电压前后不变,而电阻从串联的变为,总电阻变小,所以电流变大,选项B错;
开关闭合前后,电压表测量的都是电压,电流表测量的也是电流,所以电压表和电流表示数的比值等于的电阻,的阻值不变,所以比值不变,选项C对D错。
【角度2】滑动变阻器滑片移动类动态电路分析
滑动变阻器滑片移动类动态电路分析解题步骤
滑动变阻器滑片的移动一般不会改变电路结构,只会改变电路中电阻的大小,解题步骤如下:
(1)画出等效电路图,确定开关闭合前后电路的连接特点;
(2)明确电压表、电流表测量的对象;
(3)按照“先电阻、再电流、最后电压”的顺序,分析电路中电阻、电流、电压的变化情况。
技巧点拨:当动态电路中分析涉及电表示数比值或乘积问题时,可分析比值或乘积所代表的物理意义,如V表与A表的比值可能是某用电器阻值,两个A表之差可能是某支路电流大小等,再结合电流变化情况分析求解。
【典例5】如图,电源的电压不变。闭合开关后,当滑动变阻器的滑片P向左滑动时( )。
A.电压表的示数不变,电流表的示数增大;
B.电压表的示数减小,电流表的示数减小;
C.两表的示数都减小;
D.两表的示数都不变
【答案】A。
【解析】由电路图可知,R1与R2并联,电流表测干路电流,电压表测电源的电压。因电源的电压不变,所以,滑片移动时,电压表的示数不变。因并联电路中各支路独立工作、互不影响,所以,滑片移动时,通过R1的电流不变,当滑动变阻器的滑片P向左滑动时,变阻器接入电路中的电阻变小,通过R2的电流变大;因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,所以,干路电流变大,即电流表的示数增大,故A正确、BCD错误。
故选A。
【角度3】敏感电阻(传感器)类动态电路分析
由各敏感电阻(如光敏电阻、热敏电阻、压敏电阻等)引起的电流动态变化,其本质上与滑动变阻器滑片移动引起的电路的动态变化相同,其分析方法也基本相同。
【典例6】如图所示是一种温度测试仪的电路,R1为定值电阻,R2为热敏电阻(阻值随温度升高而减小,电路图符号 )。电源两端的电压不变,闭合开关S,当所测物体温度升高时,下列判断正确的是( )。
A.电流表示数变小;B.电流表示数不变;
C.电压表示数变小;D.电压表示数变大
【答案】D。
【解析】已知R2为热敏电阻,其阻值随温度升高而减小。由图可知定值电阻R1、热敏电阻R2串联,电流表测电路电流,电压表测定值电阻R1两端电压,闭合开关S,当所测物体温度升高时,热敏电阻R2阻值减小,则通过电路电流增大,即电流表示数变大;定值电阻R1阻值不变,通过电流增大,根据U=IR可知,两端电压增大,即电压表示数变大。故ABC错误,D正确。
故选D。
题型三:限流、限压问题
限流、限压问题的分析思路
分析电路元件的限流、限压问题时,主要结合欧姆定律,利用串、并联电路电压和电流的规律来分析、求解,分析问题时的切入点如下:
(1)串联时:串联电路中电流处处相同,为了不损坏元件,电路中电流不能大于各元件允许通过的最大电流中的最小电流;
(2)并联时:并联电路两端电压相等,为了不损坏元件,并联电路两端电压不能大于各元件两端允许最大电压中的最小电压。
【典例7】两个标有“5Ω 1A“和“10Ω 0.6A”的定值电阻,将它们串联起来使用时等效电阻为_____Ω,电源电压最多为_____V;若将它们并联时干路电流最大是_____A。
【答案】15;9;1.5A。
【解析】(1)(2)串联电路电流处处相等;为了不损坏电阻,比较两电阻允许通过的最大电流,选其中较小的电流;然后根据串联电路电阻的特点求出总电阻,再利用U=IR即可求出电源电压的最大值;
(3)并联电路两端电压相等;为了不损坏电阻,根据U=IR分别求出各电阻两端允许的最大电压,然后比较,选其中较小的电压,再利用分别求出各支路电流,最后利用并联电路电流的特点求出干路上允许的最大电流.
(1)串联电路的等效电阻等于各个电阻之和,所以R=R1R2=5Ω10Ω=15Ω;
(2)因串联电路电流处处相等,串联电路中的最大电流为0.6A;
则电源电压的最大值:U大=I大(R1R2)=0.6A×(5Ω10Ω)=9V;
(3)两电阻两端允许的最大电压分别为:U1=I1R1=1A×5Ω=5V,U2=I2R2=0.6A×10Ω=6V,U1<U2 ,则电路两端允许加的最大电压是5V;
此时通过R1电阻的电流为1A,通过R2电阻的电流:,则并联电路中干路上允许的最大电流为:。
【中考帮】
考点一:利用欧姆定律进行定性分析
【典例】(2022·恩施)如图所示,电源两端电压保持不变,闭合开关S,将滑动变阻器的滑片适当左移,下列说法正确的是( )。
A. 电流表A1示数不变、电流表A2示数变小;
B. 电流表A1示数变大、电压表V示数不变;
C. 电流表A2示数变大、电压表V示数变小;
D. 电流表A2示数变大、电压表V示数不变
【答案】D。
【解析】如图,小灯泡与滑动变阻器并联,电流表A1测量通过小灯泡的电流,电流表A2测量干路电流;
在滑动变阻器的滑片向左移动的过程中,小灯泡所在的支路两端的电压为电源电压保持不变(并联电路各支路两端的电压均等于电源电压),故通过小灯泡的电流不变,即电流表A1的示数不变;
滑动变阻器所在的支路电阻变小,电流变大,故干路的电流变大(并联电路中干路电流等于各支路电流之和),即电流表A2的示数变大;
电压表V测量电源电压保持不变。
故选D。
该题要求同学们能认识到电路各个部分是相互联系和制约的,能综合运用欧姆定律和串并联电路的电压和电流规律分析电路的变化,这是物理核心素养物理观念的体现。
考点二:利用欧姆定律进行定量计算
【典例】(2022·绥化)图甲是探究欧姆定律的实验电路,电源电压恒定,R1是滑动变阻器,R2是定值电阻;图乙中的a、b分别是将滑动变阻器R1的滑片从最左端移动到最右端的过程中,电流表A的示数随两电压表V1、V2的示数变化关系图象。下列说法中正确的是( )。
A. 图线a是电流表A的示数随电压表V1的示数变化关系图象;
B. 当电压表V1、V2的示数相等时,滑片在滑动变阻器的中点位置;
C. 电源电压是6V;
D. 定值电阻阻值是10Ω
【答案】ACD。
【解析】A.通过定值电阻的电流与定值电阻两端电压成正比,所以图线b是对应的是定值电阻,a对应滑动变阻器。由甲图可知,电压表V1测定值电阻两端电压,故A正确;
BD.定值电阻的阻值
滑动变阻器的最大阻值
当电压表V1、V2的示数相等时,即滑动变阻器的最值等于定值电阻的阻值,此时滑动变阻器的阻值
故B错误,D正确;
C.当电流为0.1A时,V1和V2的示数分别为1V和5V,串联电路中,电源电压等于各用电器两端电压之和,故电源电压为6V,故C正确。
故选ACD。
该题要求同学们能通过串并联电路中电压、电流规律和欧姆定律,解决电路计算的有关问题,这是物理核心素养物理观念的体现。
【作业帮】
一、基础练(知识巩固)
1.图是某简易煤气检测电路,其中Q为气敏元件,其阻值随煤气浓度的升高而减小。若输出信号的仪表选用电压表或电流表,闭合开关S,当煤气浓度升高时,要求仪表的示数増大,则( )。
A.选用电压表接在a、b之间;B.选用电压表接在b、c之间;
C.选用电流表接在b、c之间;D.选用电流表接在a、c之间
【答案】A。
【解析】由图示知,若在ab或bc间连接电流表,则电路中的电阻或气敏元件会被短路,所以仪表应选用电压表。
据题意,煤气浓度升高时,气敏元件的阻值减小,则电路中的电流增大,而电阻R的阻值保持不变,那么其两端的电压变大,而按要求,仪表的示数增大,说明电压表接在ab间,故A符合题意,BCD不符合题意。故选A。
2.如图所示的电路中,当开关S闭合,甲、 乙两表是电压表时,两表示数之比U甲∶U乙=3∶2,当开关S断开,甲、乙两表是电流表时,两表的示数之比I甲∶I乙为( )。
A.1∶2B.3∶2C.1∶3D.3∶1
【答案】C。
【解析】当甲乙为电压表时,闭合开关,此时电路为串联电路,电压表甲测总电压,电压表乙测R2电压,故U甲∶U乙=3∶2=(R1+R2)∶R2,得R1∶R2=1∶2,当甲乙为电流表时,断开开关,此时电路为并联电路,电流表甲测R2电流,电流表乙测总电流,故I甲∶I乙=I2∶(I1+I2)=R1∶(R2+ R1)=1∶3,故选C。
3.如图所示电路中,电源电压为4.5V,L1、L2是小灯泡,当开关S闭合时,电压表的示数为1.5V,忽略温度对灯丝电阻的影响,则( )。
A.L2两端的电压为1.5V;
B.L1两端的电压为1.5V;
C.L1与L2的灯丝电阻之比为2:1;
D.通过L1与L2的电流之比为1:2
【答案】B。
【解析】由图可知:当开关S闭合时,灯泡L1、L2串联,则通过的电流之比为1:1,电源电压为:U=4.5V,
电压表的示数为:U1=1.5V,则L2两端电压:U2=U-U1=4.5V-1.5V=3V,L1与L2的灯丝电阻之比为1:2,
故ACD错误,B正确。
4.如图所示电路,电源电压保持不变,闭合开关S,将滑动变阻器的滑片P由图示位置逐渐向b端移动的过程中( )。
A.电压表V的示数与电流表A2示数的比值不变;
B.电压表V的示数与电流表A1示数的比值变小;
C.电压表V示数不变,电流表A2示数变小;
D.电压表V示数变小,电流表A1示数变大
【答案】A。
【解析】由图可知,开关闭合后,定值电阻R1与滑动变阻器R2并联,电流表A1测干路电流,电流表A2测通过定值电阻R1支路电流,电压表测定值电阻R1两端电压,亦即电源电压。
A.电压表V的示数与电流表A2示数的比值为定值电阻R1的阻值,不会变化,故A项符合题意;
BCD.闭合开关S,并联电路各支路两端电压相相等,则电压表V示数不变,由欧姆定律可知通过定值电阻R1支路电流即电流表A2示数不变;滑片P向b端移动时,滑动变阻器R2接入阻值变大,通过电流变小,因为并联电路中干路电流等于各支路电流之和,所以电流表A1示数减小,则电压表V的示数与电流表A1示数的比值变大。故BCD项不符合题意。故选A。
5.如图所示,L1和L2的电阻之比为1∶2,则电流表A1和电流表A2的示数之比是( )。
A.1∶3 B.3∶1 C.1∶2 D.2∶1
【答案】B。
【解析】电路整理如下:
两灯并联,已知二者电阻之比为1∶2,又因为并联电路各支路两端电压相等,根据可知两灯中电流之比为:;又因为电流表A1测量干路中电流I,干路电流等于支路电流之和;电流表A2测量灯L2中电流I2,则;选项A、C、D错误,不符合题意;B选项正确,符合题意。故选B。
6.小红测电阻Rx的阻值,设计的电路如图所示,电源电压保持不变,其中R0是0~200Ω的滑动变阻器,R是未知固定电阻.她把开关S掷于a时,电压表读数为2.5 V,电流表读数为0.5 A;再把开关S掷于b,并调节R0,得到电压表读数减小0.7V,电流表读数增加0.4A.最后小红得到Rx的阻值为( )。
A.5ΩB.3ΩC.2ΩD.1.75Ω
【答案】B。
【解析】把开关掷于a时,电压表测Rx和R两端的电压,根据欧姆定律,,当开关掷于b时,电压表测定值电阻R两端的电压,则,所以Rx=5Ω-2Ω=3Ω,故答案为B。
7.图为某种灯泡的电流I与电压U的关系图象,若有6只这种灯泡串联接在电压为6 V的电源上,通过灯泡的电流为_____A;若把一只这种灯泡与一电阻并联接在电压为6 V的电源上,总电流为1.5 A,则该电阻的阻值为____________。
【答案】0.2;6。
【解析】有6只这种灯泡串联接在电压为6 V的电源上,每只灯泡两端电压是1 V,由电流I与电压U的关系图象可得,灯泡的电流为0.2A;把一只这种灯泡与一电阻并联接在电压为6 V的电源上,由电流I与电压U的关系图象可得,灯泡的电流为0.5A,由并联电路的电流特点可知,流过电阻的电流是:I=1.5A-0.5A=1A,该电阻的阻值为:。
8.如图甲所示电路,电源电压不变。闭合开关后,滑片 P 由 b 端滑到 a 端,电压表示数 U 与电流表示数 I的变化关系如图乙所示,则可判断电源电压是____V,定值电阻 R 的阻值是____Ω,滑动变阻器的最大阻值为____Ω。
【答案】9;6;12。
【解析】由电路图可知,两个电阻串联,电压表测量定值电阻的两端电压;滑片P在a端时滑动变阻器的接入电阻为零,此时电压表示数为电源电压,由图乙可知为9V。滑片P在a端时,则定值电阻阻值为,滑片P在b端时滑动变阻器的接入电阻最大,此时,则滑动变阻器的最大阻值为。
9.测温模拟电路如图1所示,温度表由量程为3V的电压表改装而成,电源电压U为6V,R的阻值为40Ω,热敏电阻的阻值Rt随温度t变化的关系如图2所示,则当开关S闭合后,电路可测量的最高温度为______℃,温度表的10℃应标在电压表______处,若增大U,电路可测量的最高温度将_______ 若U增大3V,R增大40Ω,电路可测量的最高温度为________℃。
【答案】30;2;变小;30。
【解析】[1]由1图可知,R、Rt串联,电压表测Rt两端电压,当电压表的示数最大,即Ut=3V时,电路允许测量的温度最高,根据串联电路两端的总电压等于各分电阻两端的电压之和可得:定值电阻R两端的电压UR=U-Ut=6V-3V=3V
则电路中的电流I=
热敏电阻的阻值
由图象可知,此电路允许的最高环境温度为30℃。
[2]温度表在10℃时,Rt1=20Ω,电路中的电流=0.1A
电压表的示数
[3]若增大电源电压U,电压表的量程仍为0-3V,根据串联电路的分压作用知,定值电阻两端的电压增大,由欧姆定律知电路的电流增大,热敏电阻的阻值Rt的阻值减小,电路可测量的最高温度减小。
[4]若U增大3V,即电源电压为3V+6V=9V
R增大40Ω,此时电压表的量程仍为0-3V,根据串联电路的分压作用知,定值电阻两端的电压增大,变为9V-3V=6V
此时电路的电流为
热敏电阻的阻值Rt的阻值为=40Ω
由图2知此时电路可测量的最高温度是30℃。
二、综合练(能力提升)
10.如图所示,电源电压保持不变,S始终保持闭合,以下说法正确的是( )。
A.若滑片不动,闭合S1,电流表A示数不变;
B.若滑片不动,闭合S1,电压表示数变大;
C.S1断开,若滑动变阻器滑片向右滑动,电流表A1示数变小;
D.S1断开,若滑动变阻器滑片向右滑动,电压表和电流表A1的比值变小
【答案】D。
【解析】只闭合S时,此时R2与滑动变阻器并联,A测干路的电流,A1测变阻器的电流,电压表测电源电压。
A.若滑片不动,闭合S1,则三个电阻并联,根据并联电路各支路可独立工作、互不影响,故通过R2与滑动变阻器的电流保持不变,根据并联电路电流的规律,电流表A示数变大,故A错误;
B.无论是否闭合S1,电压表始终测电源电压,故电压表示数不变,故B错误;
CD.S1断开,R2与滑动变阻器并联,A1测滑动变阻器的电流,若滑动变阻器滑片向右滑动,变阻器连入电路的电阻变小,由欧姆定律,电流表A1示数变大;根据欧姆定律,电压表和电流表A1的比值即滑动变阻器连入电路的电阻,这个比值变小,故C错误,D正确。
故选D。
11.如图所示的电路中,电源电压保持不变,闭合开关S,将变阻器滑片向左移动时( )。
A.灯泡L1亮度不变、L2变亮;
B.电流表示数变小,电压表示数不变;
C.电流表示数不变,电压表示数变大;
D.电流表、电压表示数均不变
【答案】C
【解析】AB.因电压表接在滑片电路上,故该部分相当于断路,故滑动变阻器电阻不能改变,故电路中电流不会改变,即电流表示数不变,灯泡亮度不变;故A、B错误;CD.滑片左移时,与电压表并联的电阻变大,则由欧姆定律得电压表示数变大;故D错误,C正确。
12.为了测定风速的大小,小明设计了四种装置,如图所示.图中探头、金属杆和滑动变阻器的滑片P相连,可上下移动.现要求:当风吹过探头时,滑动变阻器凡的滑片P向上移动,且风速增大时电压表的示数增大.以下四个图中符合要求的是( )。
A. B.C. D.
【答案】D。
【解析】AB选项中的探头,当风吹过探头时,探头下方空气的流速较大,上方的空气流速较小,上方空气压强较大,探头受到向下的压力差,将向下移动,不满足题目要求;
C选项,风吹过,探头向上移动,滑动变阻器接入电路的电阻变小,电压表测滑动变阻器两端的电压,电压表的示数将变小;
D选项,电压表测定值电阻两端的电压,当滑动变阻器接入电路的电阻变小时,定值电阻分得的电压将变大,电压表的示数将变大.正确的选项是D。
13.在图甲所示的电路中,电源电压保持不变,电阻R2的阻值为30Ω,开关S闭合、开关S1断开时,电流表的示数为0.4A;开关S、S1均闭合时,电流表的示数如图乙所示。求:
(1)电源电压U;
(2)通过电阻R1的电流I1。
【答案】(1)12V;(2)0.8A。
【解析】(1)开关S闭合、开关S1断开时,电路中只有R2,电源电压
(2)开关S、S1均闭合时,R1、R2并联,电流表测干路电流,此时的电流表示数大于通过R2的电流,电流表选用0~3A,分度值为0.1A,电流表示数为1.2A,通过R1的电流
答:(1)电源电压为12V;(2)通过电阻R1的电流为0.8A。
三、培优练(挑战自我)
14.在如图所示的电路中,电源电压为4.5V且不变,当同时闭合开关S1、S2时,通过电阻R1的电流为0.3A,求:
(1)电阻R1的阻值?
(2)当闭合开关S1,断开开关S2时,通过R2的电流为0.2A,根据题目所给的条件,求此时R2两端的电压和R2的电阻值?
【答案】(1) 15Ω;(2)1.5V,7.5Ω。
【解析】(1)当同时闭合开关S1、S2时,电阻R2被短路,电路为R1的简单电路,电阻R1的阻值:
R1==15Ω;
(2)当闭合开关S1,断开开关S2时,R1和R2串联,因串联电路中各处的电流相等,所以,R1两端的电压:
U1=I1R1=I2R1=0.2A×15Ω=3V,
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:
U2=U-U1=4.5V-3V=1.5V,
R2的电阻值:R2==7.5Ω。
答:(1)电阻R1的阻值为15Ω;(2)当闭合开关S1,断开开关S2时,R2两端的电压为1.5V,R2的电阻值为7.5Ω。
15.如图所示的电路中,R = 10Ω,当闭合S1,S2、S3断开时,电压表的示数为6V;当S1、S3断开,S2闭合时,电压表的示数为3V。求:
(1)电源电压;
(2)当S1闭合,S2、S3断开时,电路中的电流;
(3)当S1、S3断开,S2闭合时,此时灯丝的电阻。
【答案】(1)9V;(2)0.6A;(3)5Ω。
【解析】(1)当闭合S1,S2、S3断开时,R与L串联,电压表测R两端的电压,即UR=6V,当S1、S3断开,S2闭合时,R与L串联,电压表测L两端的电压,即UL=3V,因串联电路中总电压等于各分电压之和,所以,电源电压
(2)当S1闭合,S2、S3断开时,R与L串联,电压表测R两端的电压,即UR=6V,因串联电路中各处的电流相等,所以,电路中的电流
(3)当S1、S3断开,S2闭合时,R与L串联,电压表测L两端的电压,即UL=3V,电路中的电流仍为0.6A,此时灯丝的电阻为
答:(1)电源电压为9V;(2)当S1闭合,S2、S3断开时,电路中的电流为0.6A;(3) 当S1、S3断开,S2闭合时,此时灯丝的电阻为5Ω。拓展培优:串联电路中电阻的变化对电流、电压的影响
1.当串联电路中某一个电阻增大时,电路中的电流会减小,其他电阻两端电压会减小,该电阻两端电压会增大;
2.当串联电路中某一个电阻减小时,电路中的电流会增大,其他电阻两端电压会增大,该电阻两端电压会减小。
教材深挖:
(1)多个电阻串联后,相当于增加了导体的长度,所以串联后的总电阻大于任何一个串联的电阻;
(2)当多个电阻串联时,总电阻R=R1+R2+R3+…+Rn;若n个阻值(R0)相同的电阻串联时,R=nR0。
拓展培优:串联分压的两个重要推论
推论一:串联电路中任何两个电阻两端电压之比都等于其阻值之比,即:U1:U2:U3:…:Un=R1:R2:R3:…:Rn。
推论二:串联电路中,哪个用电器的电阻大,哪个用电器分得的电压就高,,。
应用:当电路中总电压大于用电器正常工作电压时,可在电路中串联一个合适的电阻分去多余的电压,用电器就可以正常工作了。
拓展培优:
若并联电路中有多个电阻并联,则并联电路的总电流:。
教材深挖:
(1)因为导体并联相当于增加了导体的横截面积,所以并联后的总电阻比任何一个分电阻都小;
(2)并联电路每增加一个并联支路,都相当于增大了一次导体的横截面积,并联电路总电阻就会减小;
(3)在只有两个电阻并联时,;
(4)若n各电阻并联,则;当n各相同电阻并联时,。
拓展培优:并联分流的重要推论
推论:并联电路中通过任一两个电阻的电流之比都等于其阻值的反比。
应用:可将电流表与一个小电阻并联,进而改装成一个更大量程的电流表。
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