湖南省長(zhǎng)沙市中考物理分類匯編 第15講 歐姆定律 課時(shí)1 歐姆定律的理解及相關(guān)計(jì)算（含解析）.doc

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第十五講 歐姆定律 課時(shí)1 歐姆定律的理解及相關(guān)計(jì)算 命題點(diǎn)1 1. (xx長(zhǎng)沙32題6分)如圖所示為我市某中學(xué)物理興趣小組設(shè)計(jì)的電子身高測(cè)量?jī)x電路圖．其中定值電阻R1＝6 Ω，電源電壓恒為4.5 V，R2的規(guī)格為“15 Ω　0.5 A”，電壓表量程為3 V，電流表量程為0.6 A，閉合S： 第1題圖 (1)當(dāng)被測(cè)身高變矮時(shí)，電流表的示數(shù)__________(選填“變大”“變小”或“不變”)． (2)當(dāng)R2接入電路中的電阻為9 Ω時(shí)，電壓表的示數(shù)是________V. (3)為了保證電路中各元件安全工作，變阻器接入電路的阻值范圍是__________________． 2. [xx長(zhǎng)沙39(1)(2)(3)題6分]小紅同學(xué)自制了一個(gè)卡通福娃，她想用亮度可調(diào)節(jié)的紅、綠燈做它的眼睛．她選用規(guī)格為“6 V　3 W”的紅燈和“6 V　6 W”的綠燈及“18 Ω　1.5 A”的滑動(dòng)變阻器等元件設(shè)計(jì)了如下電路．當(dāng)閉合開關(guān)S、S1、S2，滑動(dòng)變阻器的滑片P移至b端時(shí)，兩燈都正常發(fā)光(電源電壓不變)．問： (1)電源電壓為多少伏？ (2)兩燈都正常發(fā)光時(shí)電流表的示數(shù)為多少？ (3)S、S2閉合、S1斷開，電流表示數(shù)為0.25 A時(shí)，滑動(dòng)變阻器連入電路的電阻為多少？ 第2題圖 3. (xx長(zhǎng)沙39題8分)某班科技小組的同學(xué)設(shè)計(jì)了一種簡(jiǎn)易的電子拉力計(jì)，圖甲是其原理圖．放在水平地面上的物體A通過硬質(zhì)彈簧與拉環(huán)相連，彈簧上端和金屬滑片P固定在一起(彈簧的電阻不計(jì)，P與R2接觸良好且不計(jì)摩擦)．已知物體A的質(zhì)量為100 kg，定值電阻R1＝6 Ω，R2是一根長(zhǎng)為6 cm的均勻電阻線(阻值與其長(zhǎng)度成正比)，其最大阻值為24 Ω，電源電壓為6 V，電流表的量程為0～0.6 A．當(dāng)不拉拉環(huán)時(shí)，金屬滑片P剛好處于a端．已知該彈簧伸長(zhǎng)的長(zhǎng)度Δl與所受豎直向上的拉力F間的關(guān)系如圖乙所示，問： (1)要把電流表的表盤改為拉力計(jì)的表盤，則拉力計(jì)表盤的零刻度應(yīng)標(biāo)在電流表表盤的何處？ (2)閉合開關(guān)，當(dāng)電流表示數(shù)為0.6 A時(shí)，R2接入電路中的電阻為多少？ (3)在保證電路安全的條件下，物塊A對(duì)地面的壓力范圍是多少？(取g＝10 N/kg) 第3題圖 4. (xx長(zhǎng)沙39題8分)投入使用才17年的長(zhǎng)沙瀏陽河大橋由于嚴(yán)重?fù)p壞于今年年初被拆除重建．導(dǎo)致大橋損壞的一個(gè)重要原因是過往車輛嚴(yán)重超載．新橋建設(shè)現(xiàn)已開始，為了能抓拍超載車輛，小明及其物理興趣小組成員決定為大橋管理者設(shè)計(jì)一個(gè)“汽車超載記錄器”來進(jìn)行監(jiān)控管理． 如圖甲為該超載記錄器原理圖．Rx為壓敏電阻，當(dāng)車輛駛?cè)氡槐O(jiān)測(cè)路段時(shí)，其阻值隨它受到的壓力變化而變化，變化關(guān)系如圖乙所示．當(dāng)電壓表示數(shù)達(dá)到或超過4 V時(shí)，繼電器的銜鐵被吸下，工作電路中的照相機(jī)就開始工作，抓拍超載車輛．已知電源電壓U＝10 V，電壓表量程為0～5 V，線圈電阻R0＝5 Ω，保護(hù)電阻R1＝10 Ω，問：(取g＝10 N/kg) 第4題圖 (1)若某車質(zhì)量為15 t，靜止時(shí)輪胎與路面接觸的總面積為0.3 m2，則靜止時(shí)該車對(duì)路面的壓強(qiáng)為多少？ (2)第(1)問中該車輛過橋時(shí)，電壓表的示數(shù)是多少？ (3)該記錄器所能記錄的過橋車輛的最大質(zhì)量是多少？ 5. [xx長(zhǎng)沙39(4)題2分]科技小組設(shè)計(jì)了一個(gè)給工件鍍膜的電路模型，通過改裝電壓表來觀察和控制工件放入鍍膜中的深度．如圖所示，電源電壓恒定，R0為定值電阻，在壓敏電阻Rx上放有托盤，托盤上放有容器(不計(jì)托盤和容器的質(zhì)量)，容器內(nèi)裝有40 N的水．閉合開關(guān)，用輕質(zhì)硬桿連接不吸水圓柱體工件，將工件兩次浸入水中(均未浸沒且不觸底，水未溢出)，第一次工件下表面距水面2 cm，電壓表示數(shù)為6 V，桿的作用力為10 N；第二次工件下表面距水面6 cm，電壓表示數(shù)為4 V，桿的作用力為6 N．壓敏電阻上表面的受力面積為20 cm2，其電阻值Rx隨壓力F的變化關(guān)系如下表．g取10 N/kg，ρ水＝1.0103 kg/m3，求： (4)在原設(shè)計(jì)電路中，如果工件兩次浸入水中壓敏電阻所受壓強(qiáng)的變化大于6 000 Pa，該電路的電源電壓． 第5題圖 F/N 42 44 46 48 … 62 64 Rx/Ω 28 22 18 16 … 9 8 考向拓展 1. 如圖所示電路，電源電壓恒為9 V，電阻R1阻值為10 Ω.開關(guān)S1閉合、S2斷開，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片移到中點(diǎn)時(shí)，電流表的示數(shù)為0.36 A，滑動(dòng)變阻器的最大阻值為________Ω，若滑動(dòng)變阻器的滑片向左移，電流表的示數(shù)將________(選填“變大”“變小”或“不變”)．將電壓表和電流表的位置調(diào)換后，滑動(dòng)變阻器的滑片滑至最右端，同時(shí)閉合開關(guān)S1、S2，則通過R1、R2的總電流為________A. 考向拓展1圖 2. 如圖所示，電源電壓保持不變，閉合開關(guān)S，滑動(dòng)變阻器滑片從a端移動(dòng)到b端，電流表示數(shù)I與電壓表示數(shù)U的關(guān)系圖像如圖乙所示，則R1的阻值為______Ω；R2兩端的最大電壓為______V，當(dāng)電路中的電流為0.2 A時(shí)，R1與R2消耗的電功率之比為________． 考向拓展2圖 3. (xx長(zhǎng)沙中考黑白卷)現(xiàn)在許多家用電器都實(shí)現(xiàn)了多擋位可調(diào)節(jié)功能．小明也設(shè)計(jì)了一個(gè)多擋位可調(diào)節(jié)電路，如圖所示．電源電壓恒定不變，定值電阻R1＝8 Ω，滑動(dòng)變阻器R2的最大阻值為20 Ω，小燈泡L標(biāo)有“6 V　1.5 W”字樣，電流表量程為0～0.6 A，電壓表量程為0～3 V．求： (1)斷開開關(guān)S2、閉合開關(guān)S1、S3，10 s內(nèi)電流通過R1產(chǎn)生的熱量為45 J，求電源電壓和流過R1的電流； (2)閉合開關(guān)S1、S2、S3，求這時(shí)電路的總電阻及電壓表的示數(shù)； (3)斷開開關(guān)S2、S3，只閉合開關(guān)S1，求當(dāng)電路處于安全工作狀態(tài)時(shí)滑動(dòng)變阻器R2的功率取值范圍． 考向拓展3圖 命題點(diǎn)2 考向拓展 4. 如圖所示，電源電壓保持不變，閉合開關(guān)后，當(dāng)滑片P向左移動(dòng)時(shí)(小燈泡燈絲電阻不隨溫度變化)，下列說法正確的是 (　　) 考向拓展4圖 A. 電流表示數(shù)變小，電壓表示數(shù)不變 B. 電流表示數(shù)變小，電壓表示數(shù)不變 C. 電流表示數(shù)變大，小燈泡的亮度不變 D. 電壓表示數(shù)與電流表示數(shù)的比值不變 5. (xx郴州)在如圖所示的電路中，閉合開關(guān)S后，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片向右端b滑動(dòng)的過程中，正確的是 (　　) 考向拓展5圖 A. 電流表的示數(shù)增大，電燈L變亮 B. 電壓表的示數(shù)增大，電燈L變暗 C. 電流表的示數(shù)不變，電燈L變亮 D. 電壓表的示數(shù)減小，電燈L變暗 答案 1. (1)變大　(2)2.7　(3)3 Ω～12 Ω　【解析】(1)電子身高測(cè)量?jī)x電路中用到了滑動(dòng)變阻器，當(dāng)身高變矮時(shí)，滑動(dòng)變阻器連入電路的電阻變小，電路中的電流變大，所以電流表的示數(shù)變大；(2)當(dāng)變阻器R2的阻值為9 Ω時(shí)，電路中的總電阻為15 Ω，由串聯(lián)電路規(guī)律＝得U2＝2.7 V；(3)為了保證電路安全，當(dāng)電壓表的示數(shù)達(dá)到最大值3 V時(shí)，此時(shí)R2max＝R1＝R1＝2R1＝12 Ω，當(dāng)電路電流達(dá)到最大值0.5 A時(shí)，電路中的總電阻為R′＝＝＝9 Ω，所以變阻器的連入電路的電阻為R2max＝3 Ω.故變阻器接入電路的阻值范圍是3 Ω～12 Ω. 2. 解：(1)當(dāng)S、S1、S2都閉合，滑片P在b端時(shí)，兩燈并聯(lián)，R1＝0 Ω，因?yàn)閮蔁舳颊０l(fā)光，所以電源電壓為U＝UL＝6 V (2)兩燈泡正常發(fā)光時(shí)電路中的電流為總電流I＝I紅＋I(xiàn)綠＝＋＝0.5 A＋1 A＝1.5 A (3)當(dāng)S、S2都閉合、S1斷開時(shí)，變阻器R1和L綠串聯(lián)， R綠＝＝＝6 Ω 總電阻R＝＝＝24 Ω 滑動(dòng)變阻器連入電路的阻值R1＝R－R綠＝24 Ω－6 Ω＝18 Ω 3. 解：(1)當(dāng)不拉拉環(huán)時(shí)，R2＝24 Ω，由歐姆定律知，電路中電流 I＝＝＝＝0.2 A， 故拉力計(jì)的零刻度線應(yīng)標(biāo)在電流表表盤上示數(shù)為0.2 A處． (2)閉合開關(guān)，拉動(dòng)拉環(huán)，當(dāng)電流表示數(shù)為0.6 A時(shí)，由歐姆定律I＝得，總電阻R′＝＝＝10 Ω， 而R′＝R1＋R2′，故R2′＝R′－R1＝10 Ω－6 Ω＝4 Ω. (3)由題意要保證電路的安全，則電路中最大電流不能超過0.6 A，當(dāng)電流為0.6 A時(shí)，拉環(huán)上拉力最大． 由第(2)問知R2′＝4 Ω，又R2的阻值與長(zhǎng)度成正比，故此時(shí)連入電路中的電阻線長(zhǎng)度為l＝1 cm，而彈簧伸長(zhǎng)的長(zhǎng)度Δl＝l0－l＝6 cm－1 cm＝5 cm.據(jù)乙圖知，此時(shí)拉環(huán)拉力最大為Fmax＝750 N．如解圖示，A受重力G、支持力FN和拉環(huán)拉力F拉平衡，由平衡知識(shí)得F拉＋FN＝G，當(dāng)F拉＝Fmax時(shí)，地面對(duì)A的支持力FN最小，已知A物體的質(zhì)量是100 kg故G＝mg＝100 kg10 N/kg＝1 000 N，其值為FN＝G－Fmax＝1 000 N－750 N＝250 N. 當(dāng)F拉＝0時(shí)，地面對(duì)A的支持力FN最大，其值為FN′＝G＝1 000 N＝1000N．由作用力與反作用力大小相等可得物體A對(duì)地面的壓力F壓＝FN. 故A對(duì)地面的壓力F壓的范圍為250 N～1 000 N. 4. 解：(1)車的重量G＝mg＝15103 kg10 N/kg＝1.5105 N 車對(duì)地面的壓力F＝G＝1.5105 N 車對(duì)地面的壓強(qiáng)p＝＝＝5105 Pa (2)由車對(duì)地面的壓力F＝1.5105 N觀察題圖乙可知Rx的阻值為25 Ω 電路中的電流I＝＝＝＝0.25 A 電壓表的示數(shù)U1＝IR1＝0.25 A10 Ω＝2.5 V (3)當(dāng)電壓表的示數(shù)最大時(shí)，電路中電流I′＝＝＝0.5 A R0兩端電壓U0＝I′R0＝0.5 A5 Ω＝2.5 V Rx的電阻為Rx＝＝＝＝5 Ω 由題圖乙可得最大壓力為5.5105 N 則過橋車輛的最大質(zhì)量為m＝＝＝＝5.5104 kg＝55 t. 5. (4)由壓敏電阻所受壓力F壓＝G水＋F浮得： ΔF?。溅壓＝ΔpS＞6 000 Pa0.002 m2＝12 N 由桿的作用力第二次小于第一次可知，第一次桿的作用力F1方向向上，若第二次桿的作用力F2方向向上，如解圖1，則 F浮1＝G－F1，F(xiàn)浮2＝G－F2 得ΔF?。紽浮2－F浮1＝F1－F2＝10 N－6 N＝4 N＜12 N，不符合題意． 第5題解圖1 第5題解圖2 若第二次桿的作用力后方向向下，如解圖2，則 F浮1＝G－F1，F(xiàn)浮2＝G＋F2 得ΔF?。紽浮2－F浮1＝F1＋F2＝10 N＋6 N＝16 N＞12 N，符合題意 方法一：ΔF?。紽浮2－F浮1＝ρ水gV排2－ρ水gV排1＝ρ水gSh2－ρ水gSh1 代入數(shù)值，得S＝0.04 m2 則：F浮1＝ρ水gV排1＝1103 kg/m310 N/kg0.04 m20.02 m＝8 N F浮2＝ρ水gV排2＝1103 kg/m310 N/kg0.04 m20.06 m＝24 N 方法二：由h1＝2 cm、h2＝6 cm及F?。溅阉甮V排＝ρ水gSh可知 F浮2＝3F浮1 ΔF浮＝16 N＝3F浮1－F浮1＝2F浮1即 得F浮1＝8 N，F(xiàn)浮2＝24 N 此時(shí)U1＝6 V，Rx1＝16 Ω F壓2＝G水＋F浮2＝40 N＋24 N＝64 N 此時(shí)U2＝4 V，Rx2＝8 Ω U＝U1＋R0 U＝U2＋R0 代入數(shù)值，得U＝12 V 【考向拓展】 1. 30　變大　1.2　【解析】當(dāng)開關(guān)S1閉合、S2斷開時(shí)，R1、R2串聯(lián)，電壓表測(cè)電源電壓，電流表測(cè)電路的總電流，此時(shí)電路總電阻R＝＝＝25 Ω，滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值為R2＝25 Ω－10 Ω＝15 Ω，則滑動(dòng)變阻器的最大阻值為R滑＝215 Ω＝30 Ω；將滑動(dòng)變阻器的滑片向左移動(dòng)時(shí)，滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值變小，即電路中的總電阻變小，根據(jù)歐姆定律可知電路中的電流變大，即電流表示數(shù)變大；當(dāng)電壓表和電流表的位置調(diào)換后，滑動(dòng)變阻器的滑片滑至最右端，同時(shí)閉合開關(guān)S1、S2，R2全部阻值接入電路，此時(shí)R1與R2并聯(lián)，電壓表測(cè)電源電壓，則通過R1、R2的總電流為 I總＝＋＝＋＝1.2 A. 2. 10　2　2∶1 　【解析】 閉合開關(guān)，R1與R2串聯(lián)，電壓表測(cè)R1兩端電壓，電流表測(cè)電路的總電流．當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片在b端時(shí)，電路為只有R1的簡(jiǎn)單電路，此時(shí)電壓表的示數(shù)最大為電源電壓U＝3 V，根據(jù)圖像可知，此時(shí)電流I＝0.3 A，則R1的阻值為R1＝＝＝10 Ω；當(dāng)變阻器滑片在a端時(shí)，滑動(dòng)變阻器全部接入電路，根據(jù)串聯(lián)電路電壓規(guī)律可知此時(shí)R2兩端的電壓最大，電路中電流最小，根據(jù)圖像可知R2兩端電壓最大為U2＝U－U1＝3 V－1 V＝2 V；當(dāng)電路中電流為0.2 A時(shí)，電壓表的示數(shù)為2 V，則R2兩端的電壓為1 V，在串聯(lián)電路中電路處處相等則根據(jù)P＝UI可知，此時(shí)R1與R2消耗的電功率之比P1∶P2＝U1′∶U2′＝2∶1. 3. 解：(1)當(dāng)斷開開關(guān)S2，閉合開關(guān)S1、S3時(shí)，只有R1接入電路．由Q＝I2Rt得 流過R1的電流I＝＝＝0.75 A 因?yàn)殡娐分兄挥蠷1，則U1＝U，電源電壓U＝U1＝IR1＝0.75 A8 Ω＝6 V (2)當(dāng)閉合開關(guān)S1、S2、S3時(shí)，電阻R1、小燈泡L并聯(lián)，R2被短路，電壓表也被短路，電壓表示數(shù)為0 小燈泡的電阻為：RL＝＝＝24 Ω 并聯(lián)電路的總電阻R并＝＝＝6 Ω (3)當(dāng)斷開開關(guān)S2、S3，只閉合開關(guān)S1時(shí)，R1與R2串聯(lián)，小燈泡L被斷路 當(dāng)R2大＝R1＝8 Ω時(shí)，U2＝U1＝＝3 V，電壓表安全工作，R2功率最大 滑動(dòng)變阻器的最大功率P2大＝＝＝1.125 W 電流表安全工作的最大電流I大＝0.6 A，電路總電阻R總＝＝＝10 Ω R2小＝R總－R1＝10 Ω－8 Ω＝2 Ω R2最小功率P2?。絀R2小＝(0.6 A)22 Ω＝0.72 W 即電路處于安全工作狀態(tài)時(shí)滑動(dòng)變阻器R2的功率取值范圍為0.72～1.125 W 4. D　【解析】閉合開關(guān)之后，小燈泡L與滑動(dòng)變阻器R并聯(lián)，電流表測(cè)干路電流，電流表測(cè)通過小燈泡L的電流，電壓表測(cè)電源電壓．滑片向左移動(dòng)，滑動(dòng)變阻器的阻值變小，電路總電阻變小，電流表示數(shù)變大，電壓表示數(shù)不變，小燈泡燈絲電阻不隨溫度變化，則電流表示數(shù)不變，即流過小燈泡的電流不變，故小燈泡的功率不變，小燈泡亮度不變，A、B、C錯(cuò)誤；電壓示數(shù)與電流表示數(shù)的比值是小燈泡的電阻，大小不變，D正確．故選D. 5. B　【解析】滑動(dòng)變阻器的滑片P向右移動(dòng)時(shí)，滑動(dòng)變阻器連入電路中的電阻變大，總電阻變大，總電流變小，電燈的電阻不變，電流變小，電壓也變小，電功率變小，電燈亮度變暗．由于電燈電壓變小，總電壓不變，所以滑動(dòng)變阻器兩端的電壓變大，電壓表的讀數(shù)變大．故選B.