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文档简介
17.2欧姆定律高频易错同步题精选
【易错考点精讲】
欧姆定律:导体中的电流,跟导体两端的电压成正比,跟导体的电阻成反比。
uu
(1)公式:1=-变形:U=IR
RI
J电压一伏特(V);"电阻一欧姆(。);U电流一安培(A)
U
(2)注意事项:川二不能被理解为导体的电阻跟这段导体两端的电压成正比,跟导体中的电流成反比。因为电阻
是导体本身的一种性质,它的大小决定于导体的材料、长度、横截面积和温度,其大小跟导体的电流和电压无关
【热点题型精练】
一、选择题
1.(2021•郴州)如图所示电路,电源电压恒定,Ri、R2、R3均为定值电阻。当开关S闭合,Si、S2断开时,电流
表A的示数为0.2A;当开关S、Si闭合,S2断开时,电流表A的示数为0.4A;当开关S、Si、S2都闭合时,电流表
A的示数为0.5A,贝|()
A.Ri:R_2=2:1B.R1:R3—1:1
C.R2:R_3=l:2D.Ri:R2:R3—2:2:1
解:当开关S闭合,Si、S2断开时,电路为Ri的简单电路,电流表测电路中的电流,即I1=O.2A,
当开关S、Si闭合,S2断开时,孔与R3并联,电流表测干路电流,即I=0.4A,
因并联电路中各支路独立工作、互不影响,
所以,通过Ri的电流不变,
因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,
所以,通过R3的电流:I3=I-Ii=0.4A-0.2A=0.2A,
当开关S、Si、S2都闭合时,Ri、R2、R3并联,电流表测干路电流,
则通过R2的电流:I2=I-Ii-I3=0.5A-0.2A-0.2A=0.1A,
因并联电路中各支路两端的电压相等,
所以,由i=u可得:Ri:R?:R3=_y_:_y_:JL=_y_:_y_:_y_=i:2:1,故D错误;
RI2I30.2A0.1A0.2A
则Ri:R2=l:2,Ri:R3=l:1,R2:R3=2:1,故AC错误、B正确。
答案:Bo
2.(2021•兰州)将阻值不同的电阻Ri、R2按甲图所示电路连接,闭合开关S后,电流表示数为0.6A;保持电源电
压不变,再将电阻Ri、R2按乙图所示电路进行改接,闭合开关S后,关于电流表的示数,下列说法中正确的是
)
Ri
——
一咫一
——±3
A.一定小于0.6A
B.一定大于2.4A
C.一定大于0.6A,但小于1.2A
D.一定大于1.2A,但小于2.4A
解:由图甲可知,该电路为串联电路,此时电路中的电流为0.6A;总电阻为:1<申=%+1<2;
由图乙可知,该电路为并联电路,根据并联电路的电阻关系可知,若电阻Ri、R2的阻值相等时,总电阻是最大
的,电路中的电流是最小的,此时的总电阻为:口并=曳或R并=,■;
22
R串:R#=(Ri+R,):-±=4,由于电源电压相同,根据1=且可知,并联电路的总电流是串联电路总电流的4
2R
倍,即电流表示数为2.4A;
根据题意可知,电阻Ri、R2的阻值不同,根据并联电路的电阻特点可知,此时并联电路的总电阻相对于电阻Ri
、R2的阻值相等时的总电阻是变小的,根据欧姆定律可知,电流会变大,即电流表示数会大于2.4A。
答案:Bo
3.(2021•宿迁)如图所示电路,电源电压恒定。闭合开关S,将滑动变阻器的滑片P向右移动至中点的过程中(
A.小灯泡变亮,电压表示数变大
B.小灯泡亮度不变,电压表示数不变
C.小灯泡变暗,电压表示数变小
D.小灯泡亮度不变,电压表示数变大
解:由图可知,该电路为并联电路,电压表测量电源的电压;闭合开关S,将滑动变阻器的滑片P向右移动至中
点的过程中,由于电源电压不变,所以电压表示数不变;并联电路中各支路互不影响,所以灯泡的亮度不变,
故B正确。
答案:Bo
4.(2021•朝阳)如图所示,电源电压恒定,闭合开关后,将滑动变阻器的滑片从左向右移动的过程中,下列说
法正确的是()
A.电压表Vi的示数变小,电压表V2的示数不变
B.电流表A的示数变大,电压表V2的示数变大
C.电压表V2示数的变化量小于电压表Vi示数的变化量
D.电压表Vi的示数和电流表A的示数比值不变
解:由图可知,两个电阻串联,电压表Vi测Ri的电压;电压表V2测变阻器的电压,电流表测量电路中的电流;
AB、闭合开关后,将滑动变阻器的滑片从左向右移动的过程中,滑动变阻器接入电路的电阻变大,根据串联电
路的分压规律可知,滑动变阻器分担的电压变大,即电压表V2示数变大;
根据串联电路的电压关系可知,电压表Vi的示数变小;
滑动变阻器电阻变大,总电阻变大,根据欧姆定律可知,电路中的电流变小,电流表示数变小;故AB错误;
C、在串联电路中,电源电压等于各部分电压之和,所以电压表V2示数的变化量等于电压表Vi示数的变化量,
故C错误;
D、根据欧姆定律可知,电压表Vi的示数和电流表A的示数比值为Ri的阻值,保持不变,故D正确。
答案:D。
5.(2021•随州)如图所示,电源电压恒定,Ro为定值电阻,闭合开关Si、S2后,将滑片P逐渐滑动到变阻器中央
,电流表A和Ai的示数分别用I和h表示,电压表V的示数用U表示,当滑片P向右移动时,下列判断正确的是(
A.h的数值变小,U的数值变大
B.I-h的数值不变
C.的数值变大
D.UI的数值变大
解:由图可知,该电路为并联电路,电压表测量电源的电压,电流表A测量干路中的电流,电流表Ai测量通过
滑动变阻器的电流;
由于电源电压不变,在移动滑动变阻器滑片的过程中,电压表示数不变;
闭合开关Si、S2后,当滑片P向右移动时,滑动变阻器接入电路的电阻变大,根据欧姆定律可知,通过滑动变阻
器的电流变小,即电流表Ai示数变小;
并联电路互不影响,通过定值电阻的电流不变,根据并联电路的电流关系可知,干路中的电流会变小,即电流
表A示数变小;
A、电流表Ai示数变小,h的数值变小,电压表示数U不变,故A错误;
B、根据并联电路的电流关系可知,I-h的数值为通过定值电阻的电流,保持不变,故B正确;
C、电源电压U不变,I-h的数值不变,则一旦_的数值不变,故C错误;
I-I1
D、电源电压U不变,I变小,则UI的数值变小,故D错误。
答案:Bo
6.(2021•烟台)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:Ri:R2=l:1:2,则下列说
B..当滑片P移动至以端时,闭合Si、S2,通过Ri与R2的电流之比是1:1
C..当滑片P移动到b端时,只闭合Si,滑动变阻器两端的电压与Ri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
解:AB、当滑片P移动到a端时,滑动变阻器接入电路的电阻为0,闭合Si、S2,Ri和R2并联接入电路,并联电
路各支路两端电压相等,Ri:R2=l:2,由欧姆定律可得通过Ri与R2的电流之比为—=2:1,故AB错
R1R2
误;
C、当滑片P移动到b端时,滑动变阻器接入电路最大阻值,只闭合Si,R和Ri串联接入电路,由串联电路分压原
理可得滑动变阻器两端的电压与R1两端的电压之比:氏=旦=上,故C正确;
UiRi1
D、当滑片P移动至此端时,滑动变阻器接入电路最大阻值,只闭合S2,R和R2串联接入电路,由串联电路分压原
理可得滑动变阻器两端的电压与R2两端的电压之比:曳=旦=工,故D错误。
U?R?2
答案:Co
7.(2021•武汉)在如图所示的电路中,电源电压恒为6V,Ri=10C,R3=30flo开关Si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Si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()
C.20。D.40(1
解:(1)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:1°=10=1,=—矍=o12A,
x31211%10Qu-必
R3两端的电压为:U3=I3R3=0.12AX30n=3.6V,
R2两端的电压为:U2=U-Ui-U3=6V-1.2V-3.6V=1.2V,
滑动变阻器R2接入电路的阻值为:R=21=L2V/;
aI20.12A
(2)S2接b时,三个电阻串联,电压表测Ri、R2两端的电压之和为2V,止匕时:
R3两端的电压为:5'=U-(Ui+U2)=6V-2V=4V,
电路中的电流为:
电路的总电阻为:
滑动变阻器R2接入电路的阻值为:Rb=R-Ri-R3=45Q-10HV-30(1=511,
则前后两次滑动变阻器接入电路的电阻变化了:△R2=Ra-Rb=10Q-5O=5C,故A正确,B、C、D错误。
答案:Ao
8.(2021•怀化)在新型冠状病毒疫情防治期间,经常使用图甲所示的非接触式红外线测温枪。图乙是它的工作
原理图,Ro是定值电阻,R是红外线热敏电阻,其阻值随人体温度变化的图象如图丙所示。闭合开关S后,对该
电路分析正确的是().
甲乙丙
A.体温越高,R的阻值越大
B.体温越高,电压表的示数越大
C.体温越低,R两端的电压越小
D.体温越低,通过Ro的电流越大
解:由图可知,两个电阻串联,电压表测定电阻Ro两端的电压;
A、体温越高,由图丙知,热敏电阻R的阻值越小,故A错误;
BCD、体温越高,热敏电阻R的阻值减小,由串联分压原理可知,热敏电阻R分得的电压越小,根据串联电路电
压的规律,定值电阻两端Ro的电压越大,即电压表示数越大;故B正确;
相反,体温越低,热敏电阻R的阻值越大,总电阻越大,根据欧姆定律1=且可知,电路中的电流越小,即通过
R
Ro的电流越小;由串联分压原理可知,热敏电阻R的电压越大,故CD错误。
答案:Bo
9.(2021•常德)如图所示电路中,电阻Ri=12。,R2=6C。当单刀双掷开关S置于位置1时,电压表读数为3V。
则当S置于位置2时,电压表读数的可能值为()
C.3VD.4V
解:当开关S置于位置1时,也与Ro串联,此时电压表测R1两端电压Ui=3V,
当开关S置于位置2时,R2与Ro串联,此时电压表测R2两端电压U2,
因为R2<RI,根据串联分压可知:U2<3V,故C、D错误;
当开关S置于位置1时,电路中电流:11=%=/^=工总
R11204A
Ro两端电压:Uo=IiRo=—AXRO,
4
电源电压:U=UI+UO=3V+LAXR()--------------------①,
4
当开关S置于当开关S置于位置2时,此时电压表测R2两端电压:
U2=I2R2=——--XR2--------------------②,
RQ+R?
将①代入②化简得:
RQ+6
因为Ro>O,所以U2>L5V,故A错误,B正确。
答案:Bo
10.(2021•扬州)如图所示,电源电压保持6V不变,Ri=5Q,R3=15ft,滑动变阻器R2标有“15。
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、Si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、Si、S2时,电流表示数为1.2A,电压表的示数为0
解:A、当R2的滑片P在b端且只闭合开关S、Si时,&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:1=——=0.3A,故
Rj+R25Q+15Q
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,
V
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'=—~一八6八=02A,
R3+R215Q+15Q
滑动变阻器两端的电压:U2=I‘R2=0.2AX15C=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:b=5-=—臾一=0.4A,故C错误;
R3150
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、Si、S2时,Ri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:10=卫-+1-=黑+里「=1.6A,故D错误。
%R35Q15Q
答案:Bo
11.(2021•东营)如图所示,电路的电源电压恒为6V,灯泡L标有“2.5V0.5W”的字样,滑动变阻器标有“30。
1A”字样,下列说法正确的是()
E
A.同时闭合Si、S2>S3,将会造成电源短路,烧坏电流表
B.同时闭合S2、S3,向右移动滑动变阻器的滑片,电流表示数变小
C.只闭合S3,移动滑动变阻器的滑片,可使灯泡正常发光
D.只闭合S3,向右移动滑动变阻器的滑片,电压表示数会变大
解:
A.同时闭合Si、S2、S3时,定值电阻R与滑动变阻器并联,电压表测电源两端的电压,电流表测干路中的电流,
所以,不会造成电源短路,不会烧坏电流表,故A错误;
B.同时闭合S2、S3时,电路为滑动变阻器的简单电路,电压表测电源两端的电压,电流表测电路中的电流,
向右移动滑动变阻器的滑片,变阻器接入电路中的电阻变小,
由I=U可知,电路中的电流变大,即电流表示数变大,故B错误;
R
C.只闭合S3时,灯泡L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,
由电路图可知,电压表的量程为0~15V,电流表的量程为0〜0.6A,
因串联电路中总电压等于各分电压之和,且灯泡正常发光时的电压UL=2.5V,
所以,此时滑动变阻器两端的电压:US=U-UL=6V-2.5V=3.5V<15V,电压表安全,
因串联电路中各处的电流相等,
所以,由P=UI可得,电路中的电流:1=」_=上史=0.2A<0.6A,电流表安全,
UL2.5V
滑动变阻器接入电路中的电阻:R滑=1置=&里=17.5。<30。,电路安全,
I0.2A
所以,移动滑动变阻器的滑片,可使灯泡正常发光,故c正确;
D.只闭合S3时,灯泡L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,
向右移动滑动变阻器的滑片,变阻器接入电路中的电阻变小,
由串联电路的分压特点可知,变阻器两端分得的电压变小,即电压表的示数变小,故D错误;
答案:Co
12.(2021•德阳)如图所示,电源电压恒为6V,电流表量程0-0.6A,电压表量程0-3V,滑动变阻器规格“50。
1A”,小灯泡规格“2.5V
0.625W”。若不考虑小灯泡阻值随温度的变化,电路中各元件均安全工作,小灯泡两端电压不允许超过额定电
压。闭合开关,下列说法正确的是()
A.电路的最大电功率是3.6W
B.电流表的示数变化范围是0.1A-0.25A
C.滑动变阻器的阻值调节范围是10。-50(1
D.滑片向右滑动,电流表示数变小,电压表示数变大
解:由电路图可知,滑动变阻器与灯泡串联,电压表测灯泡两端的电压,电流表测电路中的电流。
A、根据P=UI可得,灯的额定电流:-额=%~=°,625'=0.25A;
U额2.5V
因串联电路中各处的电流相等,且电流表的量程为0〜0.6A,所以,电路中的最大电流为Imax=0.25A;
电路的最大电功率是:Pmax=UImax=6VX0.25A=1.5W,故A错误;
B、由I=U可得,灯泡的电阻:RL=_E^_=2.5V=10。,
RII额0-25A
当滑动变阻器全部接入电路中时,电路中的电流是最小的,则最小电流为:I=y—=尸八=0.1
min%+R渭10Q+50Q
A;则电流表示数变化范围是0.1A-0.25A,故B正确;
C、电流最大时,电路中的最小总电阻:Rmin=-^-=6V=24。,
Imax°。25A
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:R滑min=Rmin-RL=24。-
1011=14(1,所以滑动变阻器的阻值允许调节的范围是14-50C,故C错误;
D、当滑动变阻器滑片向右滑动,接入电路中的电阻变大时,根据欧姆定律可知电路中的电流变小,即电流表
示数变小;根据U=IR可知灯泡两端的电压变小,即电压表示数变小,故D错误。
答案:Bo
二、填空题
13.(2021•南充)如图所示,灯泡Li、L2分别标有“2.5V0.5A”和“3V
0.5A”字样(灯丝电阻不变),R=5Q,电源电压恒定。若S、Si、S2均闭合,L2正常发光,电流表示数为5
则电源电压为3V:若只闭合S,电流表读数为匕,贝肛1:b=2:1。
解:(1)三个开关均闭合时,Li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:;
勺R5Q6A
(2)只闭合开关S时,R与Li串联,L2开路,L1的电阻:R例_=区里=5口,电路的总电阻为:R&=Ri
111额S5A
+R=5Q+5Q=1011,
电流表的示数:U_=3匚=03A,则II:b=0.6A:0.3A=2:1.
210Q“a
答案:3;2:1.
14.(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0.01Q,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100
。,短路位置到甲地的距离是5000m。
、e甲、乙
短路位置
解:由i=U可得,连接短路位置到甲地的两段输电线的电阻值:
R
R=_U=6V=100fi.
I0.06A
已知每1m输电线的电阻为0.01Q.导线总长度:L=10°Q申lm=10000m;
0.010
短路的地点离甲地的距离:s=-XxL=_kx10000m=5000mo
22
答案:100;5000»
15.(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20。。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16.25。。
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=%=_H_=10O,所以滑动变阻器的最大阻值为2X100=20。;
I0.5A
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;
TJ/
滑动变阻器R接入的阻值为:R'=一.=吐2•双=16.25。。
I0.4A
答案:20;I6.25o
16.(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2
(填数字)内,另一虚线框内定值电阻阻值为
kHo若将虚线框内两元件对调,则报警器报警的最高温度为10°C。
环境温度t/°c5102030405060
热敏电阻R/kQ6.04.42.81.81.10.80.7
解:(1)当环境温度是40℃时,热敏电阻的阻值是1.1k。,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1.1k。,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⑪热二!!-1!定=12V-8V=4V,
根据串联电路电流相等,则也=踵,
R热R定
则4V=@L
1100OR定
则定值电阻的阻值R定=22000=2.2k。。
(3)当热敏电阻和定值电阻的位置互换,定值电阻的阻值是2.2k。,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%=U-U热=12V-8V=4V,
u‘执u'生
根据串联电路电流相等,则十^=一三,
R热R定
8V=4V
R,热2200Q'
则热敏电阻的阻值R蘸=4400Q=4.4k。,
由表格数据知,当热敏电阻的阻值是4.4kO时,环境温度是10℃。
答案:2;2.2;10o
17.(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,Ri为定值电阻,滑动变阻器R2标
有“20。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电断路;
(2)若Ri=6。,为保证电路安全,滑动变阻器允许连入电路的最小阻值为4c。
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,对与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,由欧姆定律公式可得:
电路的总电阻:RU=_6V_Q.
=I0.6A=10
R2的最小值:R2=R-RI=10。-6C=4Q.
答案:Ri断路;411.
18.(2021•德阳)如图甲所示的电路中,电源电压不变,Ri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Ri的阻值为
Q,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”)
bR?'a
0.40.6%
乙
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,巴与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:
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=IaRi+U2=0.2AXRi+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Ri两端,
则电源电压:U=IbRi=0.6AXR1--------------------②
由①②得:0.2AXR1+4V=0.6AXRi,
解得:Ri=ion;
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:
R/=工%=工><20。=10。,
22
则电流表的示数为:
由图象可知,电流表示数为0.3A时对应的点是B。
答案:10;Bo
三、实验探究题
19.(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。
甲乙丙
(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9V,电流表的读数为^6
mA,该温度下热敏电阻阻值为2.5kO。
(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,热敏电阻的阻值减小
(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1.4k。,由图乙可知此时手心温度为36°C。
(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“RJ或"R2”)是热敏电阻,另一定值电阻的阻值为1.2k0
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=』~=9M=----51_—=2.5X103n=2.5kflo
I3.6mA3.6x10-3A
(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1.4kQ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Ri是热敏电阻;
由题意可知,当温度为50°。时Ri=0.8kC,
而此时U2=6V,
UR
电路中的电流:1=—29=―—,
区2一+区2
代入数据解得:R2=L2k。。
答案:(1)9;3.6;2.5;(2)减小;36;(3)Ri;1.2。
20.(2021•成都模拟)“测体温”是防疫期间的标配,同学们每天上学前也要测量体温。小邦用的是电子体温计
,他查阅百度得知,电子体温计的探测器是热敏电阻,其阻值随着温度的变化而变化。小邦买来一个热敏电阻
,准备设计并制作一支模拟电子体温计。他计划先测出此热敏电阻在不同温度时的阻值,按照图甲所示连接了
实验电路。RT为热敏电阻,实验时,RT置于温控箱(图中虚线区域)中。电源电压保持不变,也为定值电阻,
R2为电阻箱(0-999911),S2为单刀双掷开关,开关Si和S2闭合前,小邦将电阻箱R2的阻值调到最大。
(1)小邦首先调节温控箱的温度,使RT温度为32℃,闭合Si,将S2接2,读出电压表的示数为2.4V,接着将S2
接1,调节电阻箱R2的阻值,使电压表示数为2.4
V,读出R2的阻值即为32℃时RT的阻值。逐渐升高温控箱的温度,根据上述方法测量出RT在不同温度时的阻值
,小邦依据所测数据画出的RT阻值随温度变化的图象如图乙所示。
(2)当RT的温度升至42℃时,闭合Si,将S2接2,电压表示数为3V,则R产400Q.
(3)电压表改装成温度显示仪--温度越高,示数越大,符合要求的电路是D
(4)确定正确的电路设计方案后,如果将RT置于36.0℃的温控箱中,闭合开关,当电压表示数稳定后,电压表
示数约为2.6V。
解:(1)为测量此时RT的阻值,接下来的操作是:将S2接1,调节电阻箱R2的阻值,使电压表示数为2.4V,根
据等效替代法,读出此时R2的阻值即为32℃时RT的阻值;
(2)在(1)中,RT与Ri串联,由欧姆定律,电路中的电流为:
根据欧姆定律和串联电路电压的规律,
电源电压:U=IiRTi+UVi=^-^-X600n+2.4V,
Ri
同理在(2)中,U=I2RT2+UV2=—X400A+3V,
R1
因电源电压不变,故NJLX600C+2.4V=2EX400C+3V,
RlRi
解得:Ri=400(1;U=2・叔X600C+2.4V=6V,
400Q
(3)根据乙图知温度越高,RT的电阻越小,分压越少,要使温度越高,电压表示数越大,需要将电压表并联
在R1的两端,故D符合题意。
(4)由图知温度与电阻成一次函数关系,
故设关系式为RT=kT+b,
将(32℃,600。)和(42℃,400。)代入关系式得,
600(1=kX32℃+b----------①
400(1=kX42℃+b-------------②,
由①②得:k=-2011/℃,b=1240fi,
所以RT=-20ft/℃T+1240n,
当T=36℃时,RT的温度为:RT'=-20。/℃义36℃+1240。=520。;
此时电路的电流为:
I,_U_6V=3A,
%+Rj400Q+520Q460,
电压表的示数为:Uv=I'Ri=-?-AX400fl«=2.6Vo
460
答案:(1)2,4;(2)400;(3)D;(4)2.6。
21.(2021•丹东模拟)化学电池内部的电解液有一定的电阻,这个电阻构成了电池内阻。新电池的内阻很小,可
忽略不计,旧电池的电压可以认为是不变的,但它的内阻却变得很大。这就是为什么小灯泡接新电池时很亮,
而接旧电池较暗的原因。对于旧电池,我们可以将它等效为一个电压恒定不变的新电池与一个定值电阻r串联,
如图乙所示。为了辨别新、旧电池并测量旧电池的内阻,小明设计了如下的实验:其中选择额定电流为0.3A的
小灯泡,相同型号的新、旧电池各两节。
甲乙
(1)小明用两节新干电池作为电源,按照电路图连接电路,检查无误后,开始实验,具体操作如下:
A.调节滑动变阻器使小灯泡正常发光,记下电压表示数Ui,观察灯泡此时的亮度。
B.保持滑片位置不变,断开开关,用两节旧的干电池替换新电池做电源,闭合开关,观察灯泡亮度。
C.调节滑动变阻器,使电流表达到0.3A,记下此时电压表的示数U2。
D.则旧电池的内电阻为U「Uz_(用已知量和测量量表示)。
-0.3A—
(2)小明由此得到辨别新旧电池的方法就是:在图甲的电路中把滑动变阻器从最大值移动到灯泡正常发光,若
电心表几乎没有变化,则为新电池。
(3)用旧电池做实验,通过调节滑动变阻器改变电路的电阻,并记录多组电压表示数U和电流表示数I,如图
丙正确描述U-I关系的图线是
解:
(1)新干电池的内阻很小,可忽略不计,用两节新干电池作为电源时,电压表测电源两端的电压U1,
因旧电池的电压可以认为是不变的,但它的内阻却变得很大,
所以,用两节旧的干电池替换新电池做电源时,电路为干电池的内阻和灯泡、滑动变阻器串联,电压表测灯泡
和变阻器两端的电压之和,
调节滑动变阻器,使电流表达到0.3A,此时电压表的示数U2,
因串联电路中总电压等于各分电压之和,
所以,旧电池内阻两端的电压U内=U1-U2,
由1=且可得,旧电池内阻区内=肛_=.5
RI0.3A
(2)新干电池的内阻很小,可忽略不计,在图甲的电路中,电压表测电源两端的电压,
把滑动变阻器从最大值移动到灯泡正常发光的过程中,电压表的示数不变;
(3)用旧电池做实验时,电压表的示数为U=U电源-IR内,
则电压表示数U和电流表示数I的关系为一次函数,由选项可知,B符合。
IT-TJ
答案:(1)O.3A;——?-;(2)电压表;(3)B».
0.3A
四、计算题
22.(2021•安徽)如图所示的电路中,电源电压U不变,r、&和R2均为定值电阻,其中r=lQ,R]=14C,Si为单
刀单掷开关,S2为单刀双掷开关。闭合Si,将S2掷于1端,电压表V的示数Ui=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。
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:11=5_=区丝_=0.2人,
R1140
串联电路总电阻等于各部分电阻之和,则电路总电阻:R
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