一、初中物理欧姆定律的实际应用问题
1.如图所示电路中闭合S2,断开S1和S3,两个电表均有示数,再断开S2,闭合S1和S3,则下面判断正确的是( )
A.电流表示数变小,电压表示数变大 B.电流表示数变大,电压表示数不变 C.电压表示数和电流表示数的比值变小 D.电压表示数和电流表示数的乘积变小 【答案】C 【解析】 【详解】
AB.由题中的电路图可知,闭合S2、断开S1和S3时,两电阻串联,电压表测R2两端的电压,电流表测电路中的电流;再断开S2同时闭合S1和S3时,两电阻并联,电压表测电源两端的电压,电流表测干路中的电流,因串联电路中总电压等于各分电压之和,并联电路中各支路两端的电压等于电源电压,所以电压表的示数由测串联电路中R2两端的电压变为测电源两端的电压,所以电压表的示数变大;因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,并联电路中总电阻的倒数等于各分电阻倒数之和,所以两电阻并联时的总电阻小于串联时的总电阻,由欧姆定律可知,电路中的总电流变大,即电流表的示数变大,故AB项错误; C.由欧姆定律可知,电压表示数和电流表示数的比值原来等于R2的阻值、现在等于两电阻并联后的总电阻,所以电压表示数和电流表示数的比值变小,故C项正确;
D.当闭合S2,断开S1和S3时,电压表示数和电流表示数的乘积表示R2消耗的电功率;断开S2,闭合S1和S3时,电压表示数和电流表示数的乘积表示电路消耗的电功率,所以电压表示数和电流表示数的乘积变大;故D项错误;
2.小灯泡L的额定电压为3V,它的I—U图象如图甲所示,把小灯泡接入如图乙所示的电路中,先将滑动变阻器的滑片P移至B端。闭合开关S,电压表示数为1.5V,再将滑片P向左移动直到电压表示数为3V,已知电源电压恒定,滑动变阻器的铭牌标有上“10Ω 2A”字样。下列说法中正确的是( )
A.电源电压为4.5V
B.小灯泡的额定功率为0.45W
C.小灯泡正常发光时,滑动变阻器消耗的电功率为0.75W D.小灯泡正常发光时,滑动变阻器接入电路的阻值为3Ω 【答案】ACD 【解析】 【详解】
A.当滑动变阻器的滑片P移至B端时,滑动变阻器的最大阻值接入电路,与灯泡串联,由图象甲可知,当电压表示数为UL?1.5V,电路中的电流为I?0.3A,由欧姆定律
I?U可得,滑动变阻器两端的电压 RU滑?IR滑?0.3A?10Ω?3V
根据串联电路电压的特点可得,电源电压为
U?UL?U滑?1.5V?3V?4.5V
故A正确;
B.由图甲可知,当灯泡两端的电压U额?3V时,电路中的电流I??0.5A,由P?UI可得,灯泡的额定功率
P额?U额I??3V?0.5A?1.5W
故B错误;
C.小灯泡正常发光时,滑动变阻器两端的电压为
??U?U额?4.5V?3V?1.5V U滑由P?UI可得,滑动变阻器消耗的功率
??U滑?I??1.5V?0.5A?0.75W P滑故C正确; D.由R?U可得,滑动变阻器接入电路的电阻 IU?1.5V??滑?R滑=3Ω
I?0.5A故D正确。 故选ACD。
3.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?,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
I总?U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。
4.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,Rt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 Ω
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