一、初中物理欧姆定律的实际应用问题1.某实验小组设计了一种测定水平方向风力的装置(如图甲),绝缘轻弹簧的左端固定在压敏电阻R 上,右端与中心有孔、表面竖直的金属迎风板相连,一起套在粗细均匀的水平金属杆上,迎风板与金属杆之间的摩擦忽略不计,电源电压保持7.5 V不变,电流表的量程为0~0.6 A,电压表的量程为0~15 V,小灯泡上标有“ 6 V 3 W”字样,且灯泡两端电C.当压敏电阻所受的压力为0 时,小灯泡的实际功率为D.当压力由0 变大到 5 N 时,电压表的示数从 1.5 V变大到 4.5 V 【答案】C 解析】分析】详解】A.由P UI和I U R可知小灯泡的电阻26V212Ω3W由P UI 得小灯泡正常发光时的电流3W0.5A6VB.当电路中的最大电流值是0.5 A时,压敏电阻阻值最小,灯泡两端的电压U 灯=6 V,压敏电阻两端的电压U R U U灯7.5V 6V 1.5V压不允许超过额定电压(灯丝电阻不变),压敏电阻)R的阻值随压力的变化规律如图乙所0.75 WU L所以为了保证电路安全,电路中的最大电流值是0.5 A,A 错误;B.压敏电阻的阻值变化范围是0~18 Ω由 I U得压敏电阻的阻值RU R 1.5V R R3ΩI 0.5A 由图乙可知,当 F =0时,压敏电阻的阻值最大,压敏电阻此时的阻值是 18 Ω,所以压敏 电阻的阻值变化范围是 3~18 Ω,B 错误;C .当压敏电阻所受的压力为 0 时,压敏电阻 R = 18 Ω,电路中的电流为U U7.5VI0.25AR总总R灯R 12Ω 18Ω小灯泡的实际电压为U 灯 I R 灯 0.25A 12Ω 3V小灯泡的实际功率为P 灯 U 灯I 3V 0.25A 0.75WC 正确;D .当压力为 0 时,压敏电阻 R = 18 Ω,压敏电阻的电压为U I R 0.25A 18Ω 4.5V当压力为 5 N 时,压敏电阻 R =4 Ω,电路中电流U 7.5V 15 IA R 灯 R 12Ω 4Ω 32则15U R I R A 4 Ω 1.875V32当压力由 0 增大到 5 N 时,电压表的示数会从 4.5 V 减小到 1.875 V , D 错误; 故选 C 。
2. 如图甲所示的电路中,电源电压保持不变,当闭合开关 S ,调节滑动变阻器阻值从最大变化到最小,两个电阻的“ U — I ”关系图像如图乙所示,则下列判断正确的是( )A .电源电压为 10VB .定值电阻 R 1 的阻值为 10ΩC .变阻器滑片在中点时,电流表示数为0.3AA .当有人通过通道而遮蔽光线时, A 、B 间电压升高D .滑动变阻器 R 2的阻值变化范围为 0~ 10Ω【答案】 BC 【解析】 【分析】从“ U —I ”关系图像可以看出,甲为滑动变阻器的关系图像,因为最后电压变为 0,此时 滑动变阻器的电阻为 0,乙为电阻 R 1 的图像;当滑动变阻器的阻值最大时,电路中的电流 最小,根据图像读出电表的示数,利用串联电路的电压特点求出电源的电压,利用欧姆定 律求出电阻 R 1 的电阻和滑动变阻器的最大阻值;根据电阻的串联和欧姆定律求出变阻器滑 片在中点时,电路中的电流。
【详解】A .当滑动变阻器的阻值最大时,两电阻串联,干路电流最小;由图乙可知,此时电路中 的电流 I=0.2A ,电阻 R 1的电压 U 1=2V ,滑动变阻器两端的电压 U 2=4V ;串联电路总电压 等于各支路电压之和,则电源电压为:则 A 错误;B .由 I UR 可得,定值电阻 R 1的阻值:则 B 正确;CD .滑动变阻器的阻值最大为:故 C 正确、 D 错误; 故选 BC 。
3.光敏电阻的特点是有光照射它时阻值变小.如图所示,是某小区门口利用光敏电阻设计B .当有人通过通道而遮蔽光线时, A 、B 间电压减小C .图中 R 2 的滑动头向下移动时,通过 R 1的电流变大D .图中 R 2 的滑动头向上移动时,可提高 A 、B 间电压U U 1 U 22V 4V 6V ,R 1U1I2V 0.2A10Ω,R24V 0.2A即滑动变阻器 R 2 的阻值变化范围为阻器滑片在中点时,电流表示数:U2I0~20Ω,串联电路中总电阻等于各分电阻之和,则变20Ω,R 1R2106V20Ω0.3A的行人监控装置, R 1为光敏电阻, R 2 为滑动变阻器, A 、B 间接监控装置.则(【答案】B【解析】【详解】由电路图可知,两电阻串联,监控装置与R2 并联.由题知,光敏电阻R1 的特点是有光照射它时阻值变小;AB.当有人通过通道而遮蔽光线时,R1阻值变大,电路中的总电阻变大;根据I U可R 知,电路中的电流变小,根据U IR 可知,R2阻值不变时,其两端的电压变小,即A、B 间电压降低,故B项符合题意; A 项不符合题意;C.R2 的滑动头向下移动时,R2 连入电路中的阻值变大,电路中的电阻变大;根据I U可知,电路中的电流变小,故 C 项不符合题意;RD.R2 的滑动头向上移动时,R2 连入电路中的阻值变小,电路中的电阻变小;根据UI 可知,电路中的电流变大,根据U IR 可知,R1阻值不变时,其两端的电压变R大,根据串联电路的总电压等于各分电压之和可知,R2两端的电压变小,即A、B 间电压降低,故 D 项不符合题意;4.如图所示,电源电压保持不变,R1为滑动变阻器,R2为定值电阻。
闭合S,当R1 的滑片P 向右滑动的过程中,下列说法正确的是()A.电压表V 的示数变小B.电压表V 的示数与电流表A1 的示数的比值变小C.电流表A1 的示数变大D.电压表V 的示数与电流表A2 的示数的乘积不变【答案】D【解析】【详解】A.由图可以看到,电压表V 并联接在电源的两端,测的就是电源电压,滑片P向右滑动的过程中,电源电压依旧不变,那么电压表V的示数也不变, A 错误;B.电流表A1测的是电路的总电流,滑片P向右滑动的过程中,R1 的大小在变大,那么总U总电阻R总也在变大,根据欧姆定律的变换式R总总,电压表V 的示数与电流表A1的示I总数的比值就是R总,那么它应该变大, B 错误;C.由上述可以知道,滑片P向右滑动的过程中,总电阻R总在变大,那么根据欧姆定律U总I总,电源电压不变,那么I总变小,即电流表A1的示数变小, C 错误;R总D.滑片P向右滑动的过程中,R2 两端的电压大小不变,R2 本身的电阻大小也不变,根据欧姆定律可知,流过R2的电流大小也不变,电压表V的示数可以是R2 两端的电压大小,电流表A2的示数就是流过R2的电流大小,可知电压表V 的示数与电流表A2的示数的乘积不变, D 正确。
5.根据欧姆定律可以得到公式R=U,关于这个公式的下列说法中,正确的是I A.同一导体的电阻与加在它两端的电压成正比B.同一导体的电阻与通过它的电流成反比C.导体两端电压为零时,导体的电阻也为零D.同一导体两端的电压增大几倍,通过它的电流也增大几倍,电压与电流的比值不变【答案】D【解析】【分析】【详解】导体的阻值是导体本身所具有的性质,其大小决定于导体的长度、材料和横截面积,与通过它的电流、它两端的电压无关,电阻不随着电压和电流的改变而改变,所以A、B、C 说法错误,不符合题意.由欧姆定律得出R U,若知道导体两端的电压和导体中的电流,我们可以计算导体的电阻;导体两端的电压增加几倍,导体中的电流也增加几倍,但电压和电流的比值不变,所以 D 说法正确,符合题意.故选D.6.如图甲所示是一个用电压表的示数反映温度变化的电路原理图,其中电源电压U=4.5 V 且保持不变,电压表量程为0~3V,R0是300 Ω的定值电阻,R t是热敏电阻,其电阻随环境温度变化的关系如图乙所示。
若闭合开关S,则()A .环境温度为 40 ℃时,热敏电阻阻值是 150 ΩB .电压表 V 示数越小,环境温度越高C .电压表的最小示数是 1.5 VD .此电路允许的最高环境温度为 60 ℃【答案】 D 【解析】 【分析】【详解】 由甲图可知, R 0、 R 1串联,电压表测 R 0 两端电压A .由图乙可知,环境温度为 40℃时,热敏电阻阻值是 200Ω,故 A 不符合题意;B .因串联电路中各处的电流相等,由 I =U可知,当电压表 V 示数越小时,电路中的电流 越小,由 R = U可知,电路中的总电阻越大,因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,所I以,热敏电阻的阻值越大,由图乙可知,环境的温度越低,故 B 不符合题意; C .由图象可知,温度每升高 20℃, R 1 的阻值减小 50Ω,所以温度为 0℃时,热敏电阻的阻 值最大 R 1 大=300Ω,由串联电路的分压原理可知,此时电压表的示数最小,此时电路中的 电流I 最小 =R1最大 R0 300Ω 300Ω= 0.0075A电压表的最小示数U 0 最小=I最小R= 0.0075A × 300=Ω2.25V故 C 不符合题意;D .当电压表的示数最大,即 U 0=3V 时,电路允许测量的温度最高,此时电路中的电流电路中的总电阻I 0.01A热敏电阻连入的阻值R 1=R - R 0= 450 Ω-300Ω= 150Ω由图象可知,此电路允许的最高环境温度为 60℃,故 D 符合题意。
故选 D 。
4.5VU 4.5VU0 =3VI =R0 300Ω=0.01A7.图甲是身高、体重测量仪,当体检者站在台面上时,能自动显示身高和体重。
电路原理如图乙所示,电压表、电流表分别显示身高和体重的大小,压敏电阻R 的阻值随压力增大而增大,滑片P 随身高增高而上滑。
下列分析正确的是(A.体重越大电流表示数越小B.身高越高通过R0 的电流越大C.身高越高电压表示数越小D.体重越大电路消耗总功率越大【答案】A【解析】【分析】【详解】A.当体重增大时,压敏电阻的阻值增大,而电源电压不变,因此电流表的示数变小,故A 正确;B.身高增大影响与电压表并联的电阻值变化,但不能影响变阻器阻值的大小,电源电压不变,因此通过R0 的电流不变,故B错误;C.身高越高,电压表并联部分的电阻越大,根据串联电路电压规律可知,电压表示数增大,故 C 错误;D.当体重增大时,压敏电阻的电流变小,而变阻器的电流不变,根据并联电路电流特点可知,电路的总电流变小;根据P UI 可知电路消耗的总功率变小,故 D 错误。
故选A。
8.如图所示,电源电压保持不变,闭合电键S 后,当滑动变阻器的滑片向右移动时,在①②③④ 各种情况中,数据变大的有①电压表V 的示数②电流表A2 的示数③电压表V 的示数与电流表 A 的示数的比值④电流表A1 与电流表 A 的示数的比值A .只有 ①B .② 和③C .只有 ③D .③ 和 ④【答案】 D 【解析】 【分析】【详解】 首先分析电路,滑动变阻器和电阻 R1是串联,电流表 A 测量干路电流, A1 表测量R1的 电流,电流表 A2 测量滑动变阻器的电流,当滑动变阻器的滑片向右移动时,滑动变阻器的阻值增大,通过它的电流 A2 减小,干路电流 A 减小,但支路 R1的电流不发生变化,电 压表测量电源电压,也是各个支路电压,电压表与电流表 A 的比值是电路中的总电阻,总 电阻是变大的, ③ 正确;电流表 A 1不变,电流表 A 的示数减小,因此两表的比值增大, ④ 正确,选 D 。