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1、素養(yǎng)全練15 歐姆定律(一)
(時間:45分鐘 滿分:100分)
基礎鞏固
一、選擇題(每小題6分,共24分)
1.如圖所示的電阻接入電壓為6 V的電路中,這時通過電阻箱的電流為( )
A.1 A B.1.5 A
C.0.6 A D.無法確定
答案:B
2.(預測題)
如圖所示的電路中,當只閉合開關S1時,電流表、電壓表的示數分別為I1、U1,當開關S1、S2都閉合時,電流表、電壓表的示數分別為I2、U2,則下列關系式正確的是( )
A.I2=I1、U2I1、U2=U1
C.I2>I1、U2>U1
D.I2
2、I1;由U=IR可知,R2兩端的電壓變大,即電壓表的示數變大,則U2>U1,故C正確。
3.如圖所示的電路中,閉合S1、S2,電流表A1的示數為0.5 A,A2的示數為0.3 A,電阻R2的阻值為10 Ω。下列說法正確的是( )
A.
3、通過電阻R1的電流為0.5 A
B.電源電壓為5 V
C.電阻R1的阻值為15 Ω
D.若斷開開關S2,電流表A1示數變大
答案:C
解析:由電路圖可知,兩電阻并聯,電流表A2測R2支路的電流,電流表A1測干路的電流;開關S1控制整個電路,開關S2控制電阻R1;
因為并聯電路中干路電流等于各支路電流之和,所以通過電阻R1的電流:
I1=I-I2=0.5A-0.3A=0.2A,故A錯誤;
又因為并聯電路中各支路兩端的電壓相等,
故根據歐姆定律可得,電源的電壓:
U=U2=I2R2=0.3A×10Ω=3V,故B錯誤;
電阻R1的阻值:
R1=UI1=3V0.2A=15Ω,故
4、C正確。
若斷開開關S2,電路為R2的簡單電路,與斷開之前比,電路總電阻變大,故由歐姆定律可知,電路電流減小,電流表A1示數變小,故D錯誤。
4.
如圖所示的電路中,電源電壓不變,只閉合開關S1時,電壓表V1與V2的示數之比為3∶2,只閉合開關S2時,電壓表V1與V2的示數之比為5∶3,則R1與R2的電阻之比為( )
A.4∶3 B.2∶3 C.3∶5 D.5∶3
答案:A
解析:只閉合開關S1時,電阻R1與R0串聯,電壓表V1測電源電壓,電壓表V2測電阻R1兩端電壓。
根據串聯分壓原理可知R1+R0R1=UU1=32
只閉合開關S2時,電阻R2與R0串聯,電壓表V1測電
5、源電壓,電壓表V2測電阻R2兩端電壓。
根據串聯分壓原理可知R2+R0R2=UU2=53
聯立以上兩式,解得R1R2=43,故A正確。
二、非選擇題(共36分)
5.
(9分)如圖所示,電源電壓保持不變,電阻R1=5 Ω,R2=15 Ω。只閉合開關S2,R1與R2為 聯;斷開開關S2,且閉合開關S1和S3,R1與R2為 聯,此時通過R1與R2的電流之比為 。?
答案:串 并 3∶1
6.(9分)(易錯題)如圖所示,在探究串聯電路的電壓關系實驗時,小明先用電壓表測量了電阻R1兩端的電壓為1 V,然后保持電壓表接A點不動,將接B點的那一段導線改接到電路中的C點,電壓
6、表示數為3 V。已知R1=5 Ω,則電阻R2兩端的電壓為 V,通過R2的電流為 A。如果他保持電壓表接B點不動,將電壓表接A點的那一段導線改接到電路中的C點,這種接法是錯誤的,理由是 。?
?導學號77164133?
答案:2 0.2 電流從電壓表負接線柱流入了
解析:(1)用電壓表測量了電阻R1兩端的電壓為1V,然后保持電壓表接A點不動,將接B點的那一段導線改接到電路中的C點,電壓表示數為3V,此電壓為總電壓,根據串聯電路電壓的規(guī)律,電阻R2兩端的電壓為:
UR2=U-UR1=3V-1V=2V,由歐姆定律,通過R1的電流為:
I1=U1R1=1V5Ω=0.2A;
7、
根據串聯電路電流的規(guī)律,通過R2的電流為0.2A;
(2)如果他保持電壓表接B點不動,將電壓表接A點的那一段導線改接到電路中的C點,則會造成電流從電壓表負接線柱流入,這種接法是錯誤的。
7.(6分)請將電源、電流表,電壓表三個元件的符號填入下圖電路的虛線框內,并將電路補充完整。要求:開關S閉合后,電流方向如圖所示,移動滑動變阻器的滑片P,小燈泡L變亮時,電壓表的示數變小。
答案:
解析:滑動變阻器調節(jié)燈泡的亮度,所以電源、滑動變阻器、燈泡和電流表串聯;燈泡變亮時,說明通過燈泡的電流變大,由U=IR可知燈泡兩端電壓變大,而題中要求電壓表示數變小,說明電壓表和滑動變阻器并聯,所
8、以,電源在最左端的虛線框內,且上端為負極,這樣可以滿足電流方向如圖所示;電壓表和滑動變阻器并聯,填在中間的虛線框內;電流表和滑動變阻器串聯,應填在最右端的虛線框內。
8.(12分)壓力傳感器可以把力學物理量轉化成電學信號,然后通過相互之間的函數關系,直接引用力的大小。測量壓力大小的壓力傳感器,工作原理如圖所示,其中M、N均為絕緣材料,M、N間有可收縮的導線(電阻大小不計),彈簧上端和滑動變阻器R2的滑片P固定在一起,電源電壓恒為12 V,已知壓力F的大小與R2的阻值大小成正比例關系。閉合開關S,壓力F0=0時,滑片P在最上端;壓力F1=1 N時,電流表示數為1 A,電壓表示數為3 V,當
9、滑片P滑至最下端時,電壓表示數為7.5 V。求:
(1)定值電阻R1的大小;壓力F1與R2阻值之比k;
(2)當滑片P滑至最下端時,壓力F2的大小;
(3)壓力F的大小與電壓表示數UV之間的函數關系表達式。
答案:(1)9 Ω 13N/Ω (2)5 N (3)F=3UV12V-UV(N)
解析:(1)由題圖可知,R1、R2串聯,電壓表測R2兩端電壓,電流表測電路中電流,
當F1=1N時,電流表示數為1A,電壓表示數為3V,由串聯電路特點可知,此時U1=U-U2=12V-3V=9V,I1=I2=1A,
由歐姆定律可得,R1的阻值:R1=U1I2=9V1A=9Ω;
此時R2連入電路
10、的阻值:R2=U2I2=3V1A=3Ω,
所以壓力F1與R2阻值之比:
k=F1R2=13N/Ω;
(2)當滑片P滑至最下端時,變阻器連入阻值最大,電壓表示數為7.5V,
此時電路中電流:
I'=I2'=I1'=U1'R1=U-U2'R1=12V-7.5V9Ω=0.5A,
所以R2的最大值:R2最大=U2'I2=7.5V0.5A=15Ω,
因為壓力F的大小與R2的阻值大小成正比例關系,即:F=kR2,
所以壓力
F2=13N/Ω×R2最大=13N/Ω×15Ω=5N;
(3)由F=kR2有:R2=Fk=F13N/Ω,
電壓表示數:
UV=IR2=UR1+R2·R2
代入
11、數據可得:F=3UV12V-UV(N)。
能力提升
一、選擇題(每小題5分,共20分)
1.(易錯題)如圖所示的四幅電路圖中,在滑動變阻器的滑片P從a端滑到b端的過程中,燈從亮變暗且電壓表示數從小變大的是( )
答案:D
解析:A圖中,根據電路圖可知,燈泡與滑動變阻器并聯;由于并聯電路中各支路互不影響,因此滑片移動時,燈泡的亮度不變,故A不符合題意。B圖中,根據電路圖可知,燈泡與滑動變阻器串聯,電壓表測量燈泡兩端電壓;當滑片P從a端滑到b端的過程中,滑動變阻器接入電路的阻值變大,電路中的電流變小,由P=I2R可知,燈泡的實際功率逐漸變小,因此燈泡從亮變暗;由U=IR可知,燈泡兩
12、端電壓逐漸減小,故B不符合題意。C圖中,根據電路圖可知,燈泡與滑動變阻器串聯,并且滑片的移動不能改變電路中的電流,即燈泡的亮度不變,故C不符合題意。D圖中,根據電路圖可知,燈泡與滑動變阻器串聯,電壓表測量滑動變阻器兩端電壓;當滑片P從a端滑到b端的過程中,滑動變阻器接入電路的阻值變大,根據串聯電路分壓的特點可知,滑動變阻器分得的電壓逐漸變大,故電壓表的示數從小變大;電路中的總電阻變大,由歐姆定律可知,電路中的電流變小,由P=I2R可知,燈泡的實際功率逐漸變小,因此燈泡從亮變暗,故D符合題意。
2.
在如圖所示的電路中,閉合開關后,當滑片P向左移動時,下列說法正確的是( )
A.燈泡
13、L變亮
B.電壓表V示數變大
C.電流表A1示數變小
D.電流表A2示數變大
答案:C
解析:由題圖可知,該電路為并聯電路,電流表A1測量干路中的電流,電流表A2測量燈泡的電流,電壓表測量的是支路兩端的電壓,測量的也是電源電壓,保持不變,故B錯誤;
根據并聯電路的特點可知,滑動變阻器滑片移動時,對燈泡所在的支路無影響,燈泡的電流和電壓都不變,故電流表A2示數不變,燈泡亮度不變,故A、D錯誤;當滑片P向左移動時,滑動變阻器接入電路的電阻變大,根據歐姆定律可知,通過滑動變阻器的電流減小,通過燈泡的電流不變,根據并聯電路的電流關系可知,干路中的電流減小,即電流表A1示數變小,故C正確。
14、
3.(預測題)
如圖所示電路中,電源電壓不變,當開關S閉合且滑動變阻器滑片P向左移動時,下列判斷中正確的是( )
A.電流表A的示數變小
B.電壓表V的示數變小
C.電壓表V1與電流表A示數的乘積不變
D.電壓表V1與電流表A示數的比值不變
答案:D
解析:由題干電路圖可知,R1與R2串聯,電壓表V測電源的電壓,電壓表V1測R1兩端的電壓,電流表測電路中的電流。因電源的電壓不變,所以,滑片移動時,電壓表V的示數不變,故B錯誤;當開關S閉合且滑動變阻器滑片P向左移動時,接入電路中的電阻變小,電路中的總電阻變小,由I=UR可知,電路中的電流變大,即電流表A的示數變大,故A錯誤
15、;由U=IR可知,R1兩端的電壓變大,即電壓表V1的示數變大,則電壓表V1與電流表A示數的乘積變大,故C錯誤;由R=UI可知,電壓表V1與電流表A示數的比值等于R1的阻值,則電壓表V1與電流表A示數的比值不變,故D正確。
4.(預測題)如圖甲所示電路,電源電壓保持不變,當閉合開關S,調節(jié)滑動變阻器阻值從最大變化到最小,兩個電阻的U-I關系圖象如圖乙所示。則下列判斷正確的是( )
A.電源電壓為10 V
B.定值電阻R1的阻值為20 Ω
C.滑動變阻器R2的阻值變化范圍為0~10 Ω
D.變阻器滑片在中點時,電流表示數為0.3 A
答案:D
解析:A選項,當滑動變阻器的阻值最
16、大時,兩電阻串聯,此時干路電流最小,由題圖乙可知,I=0.2A,電阻R1的電壓U1=2V,滑動變阻器兩端的電壓U2=4V,因此電源電壓U=U1+U2=2V+4V=6V,故A錯誤?!?
B選項,由A分析可知,定值電阻R1的阻值為R1=U1I=2V0.2A=10Ω,故B錯誤。
C選項,由A分析可知,滑動變阻器的阻值最大為R2=U2I=4V0.2A=20Ω,所以滑動變阻器R2的阻值變化范圍為0~20Ω,故C錯誤。
D選項,由C可知,變阻器滑片在中點時,滑動變阻器接入電路的電阻為10Ω,此時R1、R2的阻值相同,分得的電壓相同,由題圖可知,此時電流表的示數為0.3A,故D正確。
二、非選擇題(共
17、20分)
5.(4分)如圖甲所示的電路中,小燈泡兩端電壓與通過的電流關系如圖乙所示。閉合開關,小燈泡發(fā)光,變阻器滑片從如圖所示位置往右滑一段距離的過程中,小燈泡的電阻將 (選填“變大”“變小”或“不變”)。這過程中變阻器連入電路阻值的變化量大小為ΔR1,小燈泡阻值的變化量大小為ΔR2,則這兩個量的大小關系是ΔR1 (選填“大于”“小于”或“等于”)ΔR2。?
答案:變大 大于
解析:(1)在U-I圖象中U與I的比值表示燈泡的電阻,由題圖乙可知,通過燈泡的電流增大時,燈泡的電阻變大。變阻器滑片從如題圖甲所示位置往右滑一段距離的過程中,接入電路中的電阻變小,電路中的總電阻變小
18、,由I=UR可知,電路中的電流變大,即通過燈泡的電流變大,則小燈泡的電阻將變大。
(2)設題圖甲所示位置時電路中的電流為I1,往右滑一段距離后電路中的電流為I2,因串聯電路中總電阻等于各分電阻之和,所以,由I=UR可知,電路中的總電阻UI1=R滑+RL①
UI2=(R滑-ΔR1)+(RL+ΔR2)②
由②-①可得ΔR2-ΔR1=UI2-UI1,
因變阻器滑片從如題圖甲所示位置往右滑一段距離的過程中,電路中的電流變大,即I2>I1,
所以,ΔR2-ΔR1=UI2-UI1=UI1I2(I1-I2)<0,
則ΔR2<ΔR1。
6.(4分)如圖所示電路,電源電壓不變,閉合開關S,移動
19、滑動變阻器的滑片P至某位置時,電流表的示數為I1;移動滑片P至另一位置時,電流表的示數為I2,電壓表示數為1 V。若I1∶I2=4∶3,前后兩次滑動變阻器的阻值之比為2∶3,則電源電壓為 V。?
答案:4
解析:由題圖知,兩電阻串聯,電壓表測R兩端電壓,電流表測電路電流,
若前后兩次滑動變阻器的阻值分別為R1、R2,則:R1R2=23,即R1=23R2,
根據串聯電路特點和歐姆定律有:
I1=UR+23R2,I2=UR+R2,
又I1∶I2=4∶3,
代入數據可得:RR2=13,
當移動滑片P至另一位置時,電流表的示數為I2,電壓表示數為1V,即:UR=1V,
串聯電
20、路中電流處處相等,由歐姆定律有:
URR=U2R2,
所以U2=R2R×UR=3UR=3×1V=3V
所以電源電壓:U=U2+UR=3V+1V=4V。
7.(4分)(易錯題)
在如圖所示的電路中,電阻R1=6 Ω,R2=8 Ω,電源電壓及定值電阻R的阻值未知。當開關S接位置1時,電流表的示數為0.4 A,則此時R1兩端的電壓是 V;當開關S接位置2時,電流表的示數將大于 A且小于0.4 A。?導學號77164134??
答案:2.4 0.3
8.
(8分)如圖所示的電路中,電源電壓保持不變,電阻R2為20 Ω。閉合開關,滑動變阻器R3的滑片在b端時,電壓
21、表的示數為3 V;滑片移到中點時,電流表的示數為0.45 A;滑片移到a端時,電壓表的示數為9 V。求:
(1)電阻R1的阻值;
(2)滑動變阻器R3的最大阻值;
(3)電源電壓U。
答案:(1)10 Ω (2)60 Ω (3)27 V
解析:根據題意,可以畫出P在a端、中點、b端的等效電路圖如下所示:
P在b端時,則有U=3VR1(R1+R2+R3)①
P在a端時,則有U=9VR1(R1+R2)②
因為U不變,所以R1+R2+R3=3(R1+R2),
即R3=2(R1+R2)③
P在中點時,則有U=0.45A×(R1+R2+12R3)④
③代入④式得U=0.45A×(R1+R2+R1+R2)=0.9A×(R1+R2)⑤
(1)因電源的電壓不變,聯立②⑤兩式可得9VR1(R1+R2)=0.9A×(R1+R2),
解得R1=10Ω;
(2)滑動變阻器的最大阻值為R3=2(R1+R2)=2×(10Ω+20Ω)=60Ω;
(3)電源電壓為
U=9V10Ω×(10Ω+20Ω)=27V。
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