2020年中考物理一轮复习:专题17 欧姆定律 讲和练 (解析版) 联系客服

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则此时滑动变阻器接入阻值为

所以R2接入电路的阻值范围为1.25Ω~80Ω;

(4)当闭合开关S1、S2,断开开关S3时,电路是小灯泡L和滑动变阻器R2串联, 设小灯泡正常发光的电压为UL=6V,电阻为RL,设滑动变阻器的最大阻值为R,

R2的滑片在中点时,根据串联电路的分压作用有: ①

当滑动变阻器的滑片在阻值最大处时,设灯泡两端的电压为,有: ②

联解①②得,

根据得:,,

则。

4.(2019·河北)如图1所示,电源电压保持不变,定值电阳R1=10Ω,R2=5Ω.滑动变阻器R的规格为“30Ω2.5A”。电流表A2选用0﹣3A的量程,电压表选用0~15V的量程。闭合个部开关,电流表A1的示

数为1A.求:

(1)电源电压。

(2)若将表盘如图2所示的电流表A3接入电路,闭合全部开关,改变滑片位置,A3的指针恰好指在满偏的三分之二处,变阻器接入电路的可能值。

(3)用一个新的电源替代原来的电源,只闭合S.在保证电路安全的情况下,电源电压的最大值。 【解析】(1)由电路图可知,闭合全部开关,R2被短路,滑动变阻器R和定值电阻R1并联,电流表

A1测通过R1的电流I1=1A,电压表测电源电压,

由欧姆定律得,电源电压:U=I1R1=1A×10Ω=10V。

(2)将A3接入电路,开关全部闭合,由题意知,有两种连接方法: ①当A3串联在干路中时,由于I1=1A,则A3选用0~3A的量程, 由题意知,干路中的电流:I=×3A=2A, 通过滑动变阻器的电流:I滑1=I﹣I1=2A﹣1A=1A, 此时滑动变阻器的阻值:R滑1=

=10Ω;

②当A3与R串联时,A3可选用0~3A和0~0.6A的量程: 若A3选用0~3A,则有I滑2=2A, 此时滑动变阻器的阻值:R滑2=

=5Ω;

若A3选用0~0.6A,则有I滑3=0.4A, 此时滑动变阻器的阻值:R滑3=

=25Ω,

所以,变阻器接入电路的阻值可能为10Ω、5Ω、25Ω。

(3)只闭合S时,R和R2串联,电压表测R两端的电压,电流表A2测电路中的电流,由题意知,电路中的最大电流:I最大=2.5A,

当电压表示数最大时,即UV=15V,新电源电压最大,此时R2两端的电压: U2=I最大R2=2.5A×5Ω=12.5V,

则新电源电压的最大值:U最大=UV+U2=15V+12.5V=27.5V。

答:(1)电源电压为10V;(2)变阻器接入电路的可能值为10Ω、5Ω、25Ω;(3)在保证电路安全的情况下,电源电压的最大值为27.5V。

【点睛】(1)由电路图可知,闭合全部开关,R2被短路,滑动变阻器R和定值电阻R1并联,电流表A1测通过R1的电流,电压表测电源电压,由欧姆定律求出电源电压:U=I1R1=1A×10Ω=10V。(2)将A3接入电路,开关全部闭合,由题意知,有两种连接方法:当A3串联在干路中时,根据并联电路特点和欧姆定律出滑动变阻器接入的阻值;当A3与R串联时,A3可选用0~3A和0~0.6A的量程,再利用欧姆定律求出滑动变阻器接入的阻值;(3)只闭合S时,R和R2串联,电压表测R两端的电压,电流表A2测电路中的电流,由题意知电路中的最大电流,当电压表示数最大时,新电源电压最大,根据欧姆定律和串联电路电压特点求出电源电。

5.(2019·河南)某款水位自动测控仪的测量原理如图甲所示,电源电压U恒为15V,定值电阻R0=10Ω,

R1为一竖直固定光滑金属棒,总长40cm,阻值为20Ω,其接入电路的阻值与对应棒长成正比。弹簧上端固定,滑片P固定在弹簧下端且与R1接触良好,滑片及弹簧的阻值、重力均不计。圆柱体M通过无伸缩的轻绳挂在弹簧下端,重80N,高60cm,底面积为100cm2.当水位处于最高位置A时,M刚好浸没在水中,此时滑片P恰在R1最上端;当水位降至最低位置B时,M的下表面刚好离开水面。已知弹簧所受拉力F与其伸长量△L的关系如图乙所示。闭合开关S,试问:

(1)当水位下降时,金属棒接入电路的长度_____,电压表示数_____。(两空均选填“增大”或“减小”); (2)当水位处于位置A时,电压表的示数为多少?

(3)水位由位置A降至B这一过程,弹簧的长度增加了多少?电压表的示数变化了多少?(已知ρ水

=1.0×103kgm3,g取10N/kg)

【解析】(1)当水位下降时,M所受的浮力减小,弹簧的拉力增大,弹簧的伸长量增大,滑片P向下移动,金属棒接入电路的长度减小;

则R1接入电路的阻值减小,根据串联分压特点可知,R1两端的电压减小,即电压表示数减小。 (2)当水位处于位置A时,滑片P在R1最上端,此时R1=20Ω, 根据串联电路的电阻特点可知,电路的总电阻:R=R0+R1=10Ω+20Ω=30Ω, 电路中的电流:由I=

得,R1两端的电压:U1=IR1=0.5A×20Ω=10V,即电压表示数为10V。

(3)当水位处于位置A时,M刚好浸没,

排开水的体积:V排=V=Sh=100cm2×60cm=6000cm3=6×10-3m3, 则M受到的浮力:F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×6×10-3m3=60N; 则弹簧受到的拉力:F1=G-F浮=80N-60N=20N, 由图乙可知,当F1=20N时,弹簧的伸长量△L1=10cm;

M的下表面刚好离开水面,F2=G=80N, 当水位降至位置B时,所受浮力为零,则此时弹簧受到的拉力:

由图乙可知,当F2=80N时,弹簧的伸长量△L2=40cm;

所以,水位由位置A降至B这一过程中,弹簧的长度增加量:△L=△L2-△L1=40cm-10cm=30cm。 当水位降至位置B时,R1接入电路的长度:L=L总-△L=40cm-30cm=10cm, 因为R1接入电路的阻值与对应的棒长成正比,即:

所以,此时R1接入电路的阻值:,

此时电路中的电流:,

由I=得,此时R1两端的电压:U1′=I′R1′=1A×5Ω=5V,即此时电压表示数为5V, 所以,电压表的示数变化量:△U=U1-U1′=10V-5V=5V。

故答案为:(1)减小;减小;(2)当水位处于位置A时,电压表的示数为10V;(3)水位由位置A降至B这一过程,弹簧的长度增加了30cm;电压表的示数变化了5V。

【点睛】(1)当水位下降时,受力分析确定金属棒接入电路的长度;分析滑片的移动方向,从而确定其阻值的变化,根据串联分压特点可知电压表示数的变化;(2)当水位处于位置A时,滑片P在R1最上端,可知此时R1的阻值,根据串联电路电阻特点和欧姆定律求出R1两端的电压;(3)当水位处于位置A时,M刚好浸没,根据阿基米德原理求出M受到的浮力,进而得出弹簧受到的拉力,由图乙可知此时弹簧的伸长量;当水位降至位置B时,M的下表面刚好离开水面,所受浮力为零,可知此时弹簧受到的拉力,利用图象看出弹簧的伸长量,进而得出弹簧的长度增加量;当水位降至位置B时,可求出R1接入电路的长度,根据R1接入电路的阻值与对应的棒长成正比,求出此时R1接入电路的阻值,根据串联电路特点和欧姆定律求出此时R1两端的电压:两次电压表的示数之差即为变化量。

6.(2019·绵阳)甲、乙两地相距100km,在甲、乙两地之间沿直线架设了两条用同种材料制成的粗细均匀的输电线,投入使用前,需要对输电线进行测试。技术人员在甲地用电源、电压表和电流表接成如图所示电路进行测试,当在乙地输电线两端接入阻值为10Ω的电阻时(图中未画出),电压表示数为5.0V,电流表示数为0.10A;保持电源电压不变,技术人员在某处将输电线线设置成短路(图中未画出),再次测试时,电流表示数为0.25A.求: