2020-2021中考物理备考之欧姆定律的计算压轴培优篇含答案解析.pdf
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1、一、欧姆定律的计算问题难题易错题一、欧姆定律的计算问题难题易错题1如图甲所示,电源电压恒定,R1是定值电阻,R2是滑动变阻器,闭合开关S,移动滑动变阻器的滑片 P 从 B 端至 A 端的过程中,两电压表示数随电流表示数变化的U-I 图像如图乙所示,则A电源电压为 20VBEF 是 V1表示数随 A 表示数变化的图像C滑动变阻器的最大阻值为10D整个电路的最大功率为14.4W【答案】D【解析】【详解】AB由图甲可知,R1与滑动变阻器 R2串联,电压表 V1测 R1两端的电压,电压表 V2测 R2两端的电压,电流表测串联电路的电流。滑片P 从 B 端至 A 端的过程中,R2变小,根据串联分压原理,
2、V2示数变小,又根据串联电路的电压规律,V1示数变大。因此图乙中EF 是V2表示数随 A 表示数变化的图像,图线MN 是 V1表示数随 A 表示数变化的图像;当滑片P在 A 点时,V1示数最大为电源电压,则电源电压U=12V,故 AB 错误;C当滑片在 B 端时,由图乙可知,R2两端电压 U2=8V,此时对应的电流 I=0.4A,由欧姆定律可得,R2=故 C 错误;D电源电压一定,当电路中电流最大I=1.2A 时,电路的总功率最大P=UI=12V1.2A=14.4W,故 D 正确;故选 D。U28V=20I0.4A2如图的电路图,电源电压恒为30V,定值电阻 R2=40,R3=30,滑动变阻器
3、 R1的规格为“80 1A”,电流表 A1的量程为 0-3A,电流表 A2的量程为 0-0.6A,电压表的量程为 0-15V,下列说法不正确的是A只闭合开关 S,R1和 R3串联,将滑片 P 从 a 端滑至中点,电路中电流变大B只闭合开关 S、S3,调节滑片 P 的位置并保证电路安全,则R1两端电压的范围是12V15VC只闭合开关 S、S1、S2,调节滑片 P 的位置并保证电路安全,则R1接入电路的阻值范围是 3080D只闭合开关 S、S1、S2,调节滑片 P 在 R1的 a 端,此时电流表 A1的示数为 1.125A【答案】C【解析】【分析】【详解】A只闭合开关 S,R1和 R3串联,将滑片
4、 P 从 a 端滑至中点,变阻器连入电路的电阻变小,总电阻变小,由 I=U可知电路中电流变大,故A 正确,不符合题意;RB只闭合开关 S、S3,R1和 R3串联,电压表测量 R1两端的电压,电流表 A1和 A2测量电路中的电流,电流表 A1的量程为 0-3A,电流表 A2的量程为 0-0.6A,滑动变阻器 R1的规格为“801A”,由串联电路电流的规律可知通过电路的最大电流为0.6A,R3两端的电压U3=IR3=0.6A30=18V,R1两端的最小电压U1最小=U-U3=30V-18V=12V,电压表的量程为 0-15V,电压表的示数最大值为15V,R1两端的电压为U1=30V-15V=15V
5、,变阻器两端的电压和 R1两端的电压相等,由串联分压可知,变阻器连入电路的阻值等于R1的阻值为 30,滑动变阻器 R1的规格为“801A”,变阻器连入电路的阻值小于最大阻值,所以电压表的最大示数是15V,R1两端电压的范围是 12V15V,故 B 正确,不符合题意;C只闭合开关 S、S1、S2,R3被短路,R1和 R2并联,电流表 A1测量干路中的电流,电流表 A2测量通过变阻器的电流,并联电路中各个支路的电压相等,通过R2的电流I2=U30V=0.75A,R240电流表 A2的量程为 0-0.6A,如果通过变阻器的最大电流为0.6A,总电流为0.75A+0.6A=1.35A3A,所以通过变阻
6、器的最大电流为0.6A,并联电路中各个支路的电压相等,R1接入电路的最小值R1最小=UI1最大=30V=50,0.6A滑动变阻器 R1的规格为“801A”,R1最大阻值是 80,R1接入电路的阻值范围是5080,故 C 错误,符合题意;D只闭合开关 S、S1、S2,R3被短路,R1和 R2并联,电流表 A1测量干路中的电流,电流表 A2测量通过变阻器的电流,滑片P 在 R1的 a 端,变阻器连入电路的阻值最大,电流表A1的示数UU30V30V+I1=0.375A+0.75A=1.125A,R1R28040故 D 正确,不符合题意3如图所示,电源电压不变,闭合开关S,将滑动变阻器的滑片P 从中点
7、向右滑动的过程中,下列说法中正确的是()A电流表 A1的示数变小,灯泡的亮度不变B电流表 A2的示数变大,电压表V 的示数不变C电压表的示数与电流表A1的示数的比值变小D电压表 V 的示数与电流表 A2的示数的比值变小【答案】A【解析】【分析】【详解】AB看图分析可知,滑动变阻器与灯泡并联,电流表A2测量干路总电流,A1测量滑动变阻器所在支路的电流,电压表测量该并联电路的电源电压。滑动变阻器的滑片P 从中点向右滑动时,滑动变阻器接入电路的电阻变大,电路总电阻变大,电源电压和灯泡所在支路不受滑动变阻器阻值变化的影响,即电压表示数不变,灯泡亮度不变。并联电路中各支路两端电压等于电源电压,由欧姆定律
8、IRURRI总U总R总可知,电压不变,滑动变阻器所在支路电流随滑动变阻器电阻变大而减小,即A1示数变小;并联电路总电流随总阻值变大而减小,即A2示数变小。A 选项正确,B 选项错误。CD由欧姆定律可得R UI电压表的示数与电流表 A1的示数的比值等于滑动变阻器阻值,电压表V 的示数与电流表A2的示数的比值等于电路总阻值。由题已知滑动变阻器阻值变大,电路总电阻变大,故电压表的示数与电流表 A1的示数的比值、电压表V 的示数与电流表 A2的示数的比值均变大,CD 两选项错误。故选 A。4如图所示,电源电压保持12V 不变,小灯泡 L 上标有“6V 3W”字样,滑动变阻器最大电阻值 R=48,闭合开
9、关,若不考虑灯丝电阻随温度的变化,下列说法正确的是()A要使电压表的示数增大1V,小灯泡 L 两端的电压就会减小 1VB当滑片 P 移到最右端时,通电 100s 滑动变阻器消耗的电能是192JC当滑片 P 移到变阻器的中点时,小灯泡L 正常发光D当滑片 P 移到变阻器的中点时,电阻R 的实际功率是 3.6W【答案】B【解析】【分析】【详解】A从图中可以看到,这是一个串联电路,电压表测的是小灯泡L 两端的电压,所以电压表的示数增大 1V,小灯泡 L 两端的电压也会增大 1V,A 错误;B可知,小灯泡 L 的电阻是26VULRL12PL3W2这是一个串联电路,电路中的电流大小是I U12V 0.2
10、AR RL48122通电 100s 滑动变阻器消耗的电能是W I2Rt 0.2A48100s 192JB 正确;C当滑片 P 移到变阻器的中点时,电路中的电流大小是I小灯泡 L 的电压是U1R RL212V1A241231UL IRLA12 4V3小灯泡不会正常发光,C 错误;1D当滑片 P 移到变阻器的中点时,电路中的电流大小是A,变阻器接入电路的电阻大3小是24,则滑动变阻器 R 的实际功率是P ID 错误;故选 B。2 11RA24 2.7W2325如图电路,电源电压恒定,R112,R26,R3是定值电阻,闭合开关 S1,单刀双掷开关 S2接 a 时电流表的示数为0.4A,接 b 时电流
11、表的示数可能为()A0.2A【答案】C【解析】【分析】B0.4AC0.6AD0.8A由电路图可知,闭合开关S1,单刀双掷开关 S2接 a 时,R1与 R3串联,电流表测电路中的电流,根据电阻的串联和欧姆定律表示出电源的电压;当闭合开关S1,单刀双掷开关 S2接接 b 时,R2与 R3串联,电流表测电路中的电流,根据电阻的串联和欧姆定律表示出电流表的示数,然后结合 R30、R3得出电流表示数的变化范围,即可得出答案。【详解】由电路图可知,闭合开关S1,单刀双掷开关 S2接 a 时,R1与 R3串联,电流表测电路中的电流,因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,所以由可得,电源的电压:,当闭合开关 S
12、1,单刀双掷开关 S2接接 b 时,R2与 R3串联,电流表测电路中的电流,则电流表的示数:,当 R30 时,当 R3时,由 R3是定值电阻可知,则 C 正确;故选 C。6如图所示,四只相同的灯泡分成甲、乙两组,分别接在电压相同的电源两端,如果甲、乙两组灯泡消耗的电能相等,则()AL1与 L3两端的电压之比是 2:1B通过 L1与 L3的电流之比是 1:2C甲组与乙组通电时间之比是1:4D甲组与乙组的电功率之比是4:1【答案】B【解析】【分析】【详解】设电源电压为 U,一个灯泡的阻值为R;A串联电路起分压作用,由于四只灯泡相同,所以的灯泡L1两端的电压为U,由于并联电路两端电压相等,故L3两端
13、的电压为 U,故 L1与 L3两端的电压之比为121U:U 1:22故 A 不符合题意;B通过 L1的电流I1UU,通过 L3的电流I3,则通过 L1与 L3的电流之比为2RRUU:1:22RR故 B 符合题意;1U2C甲电路的总电阻为2R,乙电路的总电阻为R,由W=t可得2R1W RW 2R2 4:1t甲:t乙:U2U2故 C 不符合题意;D甲组与乙组的电功率之比U2U2P:1:4甲:P乙12RR2故 D 不符合题意。故选 B。7如图甲所示电路中,电源电压8V 且保持不变,标有“8V,8W”小灯泡与滑动变阻器串联,当滑片 P 由 A 端滑到 B 端过程中,根据两电压表与电流表示数绘制出的U-
14、I 图像,两图像交于 Q 点,如图乙所示,下列说法正确的是()AQ 点处滑动变阻器两端电压U4VCQ 点处整个电路总功率P4W【答案】D【解析】【详解】BQ 点处流过小灯泡的电流I0.5ADQ 点处小灯泡实际功率P灯2W由甲可知,该电路是灯泡与电阻器串联,电压表V1测灯泡 L电压,电压表 V2测变阻器 R的电压,二者电流相等,电流表测电流I。对甲电路进行动态分析可得,当滑片往A移动,滑动变阻器 R 电阻变小,电路电流变大,电压表V1示数变大,电压表 V2示数变小。A 从图中可以获得信息,Q 点为二者的交点,Q 点表示二者此刻的电流、电压都相等即IR=IL,UR=UL灯泡与变阻器串联,所以二者电
15、压之和等于电源电压,即UL+UR=8V所以UR=UL=4V故 A 错误;B 设灯泡正常发光时的灯丝电阻为RL1,灯泡两端电压为 4V的时候灯丝电阻为 RL2,RL1=2U额P额8V=8W2=8灯泡 L的电阻在变化,随着电压增大,灯丝的温度变高,电阻变大。电压减少时,灯丝温度较低,电阻较小,即:RL1RL2,则:RL2=0.5ARL2RL28故 B 错误;C 由于 IQ0.5A,所以此时电路总功率PQ=UIQ8V0.5A=4W故 C 错误;D 灯泡的实际功率PLS=UIL2=4VIL24V0.5A=2W故 D 正确。故选 D。8如图所示的电路中,电源电压恒为12V,灯泡 L 上标有“12 V 6
16、 W”字样,滑动变阻器R的规格是“50 2 A”,电流表 A1的量程是“00.6 A”,电流表 A2的量程是“03 A”。闭合开关 S,移动滑动变阻器滑片,在不损坏电路元件的情况下,下列说法错误的是()A电压表 V 的示数和电流表 A1的示数之比不变B滑动变阻器接入电路的最小阻值是6 C电流表 A2的示数变化范围是 0.742.5 AD电路消耗的最大功率是36 W【答案】D【解析】【详解】A电压表 V 的示数和电流表 A1的示数之比等于灯泡的电阻,在不考虑灯泡的电阻受温度的影响时,电压表 V 的示数和电流表 A1的示数之比不变,故A 正确,不符合题意;B电流表 A2是测干路的电流,电流表A1测
17、灯泡的电流,当灯泡正常发光的电流为I1P6W1 0.5AU112V当流经滑动变阻器的电流为最大2A 时,干路中的电流为Imax I1+I2 0.5A+2A 2.5A 3A电流表 A2安全,此时滑动变阻器接入电路的最小阻值为Rmin故 B 正确,不符合题意;U12V 6Imax2AC当滑动变阻器接入电路中的电阻为50 时,电流表 A2的示数最小,此时滑动变阻器的电流为I2干路中的电流为U12V 0.24AR250I I1+I2 0.5A+0.24A 0.74A由以上的 B 详解知干路中的最大电流为2.5A,故 C 正确,不符合题意;D电路消耗的最大功率为PmaxUImax12V2.5A 30W故
18、 D 错误,符合题意。9如图所示电路,电源电压为9V 保持不变,滑片 P 由 A 点滑到 B 点时(图中未标出),电压表的示数由 6V 变为 3V,电流表的示数变化了0.3A。关于变阻器接入电路的阻值RA和RB的大小关系、定值电阻R0的电功率变化量 P0,下列选项正确的是()ARARB、P0=2.7WCRARB、P0=1.9WDRARB;设滑片 P 在 A 点时电路的电流是IA,滑到 B 点时电路的电流是IB IA0.3A滑片 P 在 A 点时,电压表的示数是6V,定值电阻 R0的电压是 3V,那么电路中的电流是IA3V,滑片 P 在 B 点时,电压表的示数是3V,定值电阻 R0的电压是 6V
19、,那么电路中R0的电流是IB6V,可以得到R06V3V0.3AR0R0化简计算可得R010;由题意可知定值电阻 R0的电功率变化量 P0是226V-3V 2.7WUBUAP0 PB-PA-R0R0101022故选 A。10小丽设计了如图所示的简易电子距离测量仪,R 是一根粗细均匀的电阻丝,其每厘米长的电阻为 0.5,电路各部分均接触良好物体M 只能在导轨上做直线运动,并带动与之相连的金属滑片 P 移动,电压表示数可反映物体M 移动的距离开始测量前,将金属滑片 P 置于电阻丝中点,此时电压表和电流表示数分别为1.5 V 和 0.2 A由此可知A电阻丝的总电阻为7.5 B当电压表示数为 2 V 时
20、,物体 M 向左移动了 5 cmC当电压表示数为 1 V 时,物体 M 向左移动了 5 mD若开始测量前,将金属滑片P 置于电阻丝某端点,可测量的最大距离30 cm【答案】BD【解析】【分析】滑片移动时,电阻丝接入电路的电阻不变,一直等于其总电阻,所以电流表示数保持0.2A不变,但由于与电压表并联的那部分电阻丝的长度变化,所以电压表的示数改变,滑片向左移动时,电压表示数变大,向右移动时,示数变小。【详解】A滑片在中点时,电压表测量的是一半电阻丝分得的电压,其阻值为RU1.5V 7.5I0.2A则电阻丝的总电阻为 15,所以 A 错;B当电压表示数为 2 V 时,比滑片在中点时增大了0.5V,则
21、与电压表并联的电阻增大了R1电阻丝的长度增加了U10.5V=2.5I0.2Al=所以物体 M 向左移动了 5 cm,B 对;2.5=5cm0.5/cmC当电压表示数为 1 V 时,比滑片在中点时减小了0.5V,则与电压表并联的电阻减小了2.5,电阻丝的长度减小了5cm,所以物体 M 向右移动了 5 cm,C 错;D若开始测量前,如果将金属滑片P 置于电阻丝的左端,电压表测的是整根电阻丝的电压,所以可测量的最大距离是lmax=D 对。故选 BD。15=30cm0.5/cm11把标有“6V 3W”的小灯泡与最大阻值为100 的滑动变阻器连接在电源电压恒为18V的电路中,各电表选择的量程如图所示,要
22、求闭合开关后两电表的示数均不超过所选量程,且灯泡两端电压不允许超过额定值(灯丝电阻不变),下列说法正确的是()A在滑动变阻器滑片向左移动的过程中,电流表示数变大,电压表示数变小B电路的总功率最大值为10.8WC小灯泡的电功率最小值为0.75WD滑动变阻器允许调节的范围是2460【答案】ACD【解析】【分析】分析实物图可知:灯泡与滑动变阻器是串联关系;电流表测量串联电路的电流(所选量程为 00.6A),电压表测量滑动变阻器两端的电压(所选量程为015V)。(1)滑片向左移动时,根据滑动变阻器的变阻原理判定连入电路的电阻的变化;再判定总电阻的变化,根据欧姆定律和串联电路的电压关系判定电流表和电压表
23、示数的变化情况;(2)由灯的铭牌求出灯正常发光时的电流和灯丝电阻,确定电路中的最大电流,根据欧姆定律求出滑动变阻器连入电路的最小电阻,利用P UI求电路的总功率最大值;(3)为保护电压表,滑动变阻器两端的最大电压为15V,此时滑动变阻器连入的电阻最大,利用串联电路的电压关系求出此时加在灯两端的电压;再利用欧姆定律求出此时电路中的最小电流和滑动变阻器连入的电阻;最后利用P UI求小灯泡的电功率最小值;(4)由(2)(3)得出滑动变阻器允许调节的范围。【详解】A由图知道,由实物电路图可知:灯泡与滑动变阻器串联;电流表测量串联电路的电流(所选量程为 00.6A),电压表测量滑动变阻器两端的电压(所选
24、量程为015V),当滑片向左移动时,则滑动变阻器连入电路的电阻变小,电路的总电阻变小,由于电源电压不U知道,电路中的电流变大,即电流表的示数变大;滑动变阻器连入电路的电R阻变小、分压变小,所以电压表示数的变小,故A 正确;变,由I B由P UI可知,当灯正常发光时的电流I额P额U额3W 0.5A6V18V6V 240.5A由于电路中的最大电流是0.5A,则滑动变阻器连入电路的最小电阻Rmin此时电路中电功率最大U U额ImaxPmaxUImax18V0.5A 9W故 B 错误;U2C由P可知,灯泡的电阻R(6V)2RL12P额3W由图知道,为保护电压表,滑动变阻器两端的最大电压为15V,此时滑
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