专题14 欧姆定律及应用 —2022年中考物理真题分项汇编(全国通用)(第2期)
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专题14 欧姆定律及应用(解析版)
(第2期)
一、选择题
1.(2022·湖南邵阳)小灯泡L和定值电阻R接在如图甲所示的电路中,其两者的I-U关系图象如图乙所示,下列说法中正确的是( )。
A. 图乙中曲线A表示电阻R的I-U关系图象;
B. 当电源电压为4V时,电流表示数为0.5A;
C. 当电源电压为4V时,小灯泡L的实际功率为1.6W;
D. 如果将小灯泡L和电阻R串联接在电压为10V的电源两端,电路消耗的总功率为2W
【答案】D。
【解析】A.通过定值电阻R的电流I与电压U成正比,故应为图乙中曲线B表示,故A错误;
B.如图所示,灯泡与电阻R并联,电流表测干路电流,当电源电压为4V时,灯泡与电阻R两端电压都为4V,由图乙可知,灯泡电流为0.3A,电阻R电流为0.1A,电流表示数为
故B错误;
C.当电源电压为4V时,灯泡电流为0.3A,小灯泡L的实际功率为
故C错误;
D.如果将小灯泡L和电阻R串联接在电压为10V的电源两端,灯泡与电阻R电流相同,且两端电压之和为10V,从图乙可查得电流为0.2A时,灯泡两端电压为2V,电阻R两端电压为8V,电路消耗的总功率为
故D正确。故选D。
2.(2022·江苏苏州)图甲所示的电路中,电源电压不变,R0为定值电阻,R为滑动变阻器。闭合开关,滑片P移动过程中,电压表示数随滑动变阻器阻值变化的关系如图乙所示。下列说法正确的是( )
A. 电源电压为5V B. R的最大阻值为20Ω
C. R=10Ω时,其功率最大 D. R=15Ω时,电路消耗的功率为1.8W
【答案】D。
【解析】A.由图甲可知,滑动变阻器R和定值电阻R0串联,电压表测R两端的电压;由图乙可知,当变阻器阻值为5Ω时,其两端电压为3V;当变阻器两端电压为10Ω时,其两端电压为4V,由串联电路中的电压规律和电源电压不变可得……①
……②
由①②解得U=6V,R0=5Ω
故A错误;
B.由图乙可知,R的最大阻值应大于20Ω,故B错误;
C.R的功率
由上式可知,当R=R0=5Ω
时,滑动变阻器有最大电功率。故C错误;
D.当R=15Ω时,电路消耗的功率为
故D正确。故选D。
3.(2022·湖北武汉)如图所示为导体甲的电流随电压变化的图像,定值电阻乙的阻值为5Ω。下列说法错误的是( )。
A. 甲与乙串联在电源电压为2V的电路中,电路中的电流是0.20A;
B. 甲与乙串联在电源电压为1V的电路中,甲的功率是0.2W;
C. 甲与乙并联在电源电压为2V的电路中,干路中的电流是0.65A;
D. 甲与乙并联在电源电压为1V的电路中,电路的功率是0.4W
【答案】B。
【解析】A.若甲与乙串联在电源电压为2V的电路中,电路中的电流是0.20A,则总电阻为
而乙电阻的阻值为5Ω,则甲电阻的阻值为
根据通过的电流为0.2A,则此时甲电阻两端的电压为1V,此时计算出甲电阻也是5Ω,故A正确,A不符合题意;
B.甲与乙串联在电源电压为1V的电路中,则甲的电压小于1V,甲的电流也小于0.2A,故甲的功率小于0.2W,故B错误,B符合题意;
C.甲与乙并联在电源电压为2V的电路中,则通过乙电阻的电流为
通过图像可知,此时通过甲的电流为0.25A,则干路中的电流是
故C正确,C不符合题意;
D.若甲与乙并联在电源电压为1V的电路中,通过乙电阻的电流为
通过图像可知,当电压为1V时,通过甲的电流为0.2A,则干路中的电流是
电路的功率是
故D正确,D不符合题意。故选B。
4.(2022·湖北武汉)如图所示的电路中,电源电压U保持不变。
①只闭合开关S和S3,调节滑动变阻器的滑片,当电流表的示数为0.2A时,电压表V2的示数为1V;
②只闭合开关S和S2,电压表V1和V2的示数分别为U1和U2,电流表的示数为I1;
③只闭合开关S、S1和S3,将滑片移动到最左端时,电流表的示数为I2,此时电路的功率为P1;保持滑片位置不变,再闭合开关S2,电流表的示数变化了0.2A。此时电路的功率为P2;
已知I1:I2=1:9,U1:U2=1:2,下列说法正确的是( )。
A. U=6V B. I1=0.1A C. R2=10Ω D. P1:P2=7:9
【答案】B。
【解析】只闭合开关S和S3时,R1与滑动变阻器串联,此时滑动变阻器接入电路电阻
电源电压……①
只闭合开关S和S2,R1、R2、R3串联,电压表V1测量R1两端电压,V2测量R2和R3的电压,则
因为U1:U2=1:2,则……②
……③
只闭合开关S、S1和S3,将滑片移动到最左端时,R1与R2并联则……④
因为I1:I2=1:9则
化简可得……⑤
联立①⑤可得,
则
保持滑片位置不变,再闭合开关S2,R1、R2、R3并联则通过R3电流为0.2A,则
……⑥
由①⑥联立可得;
则
;
故选B。
5.(2022·湖南岳阳)如图,电源电压不变,定值电阻R1=20Ω,小灯泡L标有“8V 4W”字样(灯丝电阻不变),电流表量程为0~3A。当只闭合开关S,滑动变阻器R2的滑片P从b端滑动到某一位置时,变阻器连入电路中的阻值减小了16Ω,电流表示数增大了0.2A,此时小灯泡恰好正常发光。在保证电路安全的情况下,都正确且无漏选的一组是( )。
①电源电压为12V
②R2的最大阻值为24Ω
③开关都闭合时,R2的最大功率为28.8W
④在电流表有示数的情况下,电路消耗的总功率最小值为3.6W
A. ①② B. ①②④ C. ①③④ D. ①②③④
【答案】D。
【解析】①②由于小灯泡L标有“8V4W”字样,所以小灯泡的额定电流为
小灯泡的电阻为
当滑片P从b端滑动到某一位置时,电流表电流表示数增大了0.2A,此时小灯泡恰好正常发光,所以滑片P在b端时,电路中的电流为
当滑片P在b端时,电源电压为U=Ib(RL+R2b)=0.3A×(16Ω+R2b)①
当滑片P在某一位置时,电源电压为U=I额(RL+R2′)=0.5A×(16Ω+R2b-16Ω)②
由于电源电压不变,由①②式得R2b=24Ω,U=12V
故①②正确;
③开关都闭合时,R1、R2并联,小灯泡L被短路,电流表测干路电流。通过R1的电流为
由于电流表量程为0~3A,所以当电流表满偏时,通过滑动变阻器R2的电流最大,为
I2大=I-I1=3A-0.6A=2.4A
所以滑动变阻器R2的最大功率为P=UI2大=12V×24A=28.8W
故③正确;
④当S闭合,S1、S2断开且滑动变阻器的滑片P位于b端时,电路中的电阻最大,电流最小,由①②分析可知,最小电流为Ib=0.3A,所以在电流表有示数的情况下,电路消耗的总功率最小值为
P小=UIb=12V×0.3A=3.6W
故④正确。
总上,①②③④都正确,故D符合题意,ABC不符合题意。故选D
6.(2022·四川达州)如图所示,电源电压恒为3V,灯泡L1标有“3V 0.75W”,L2标有“4V 1W”的字样,忽略温度对灯丝电阻的影响,闭合开关S1、S2时,下列说法正确的是( )。
A. L2不能正常发光,但要比L1亮一些;
B. 电压表不能测量电源电压;
C. 电流表示数等于两灯电流大小之和;
D. 若电流表无示数,但L2发光且电压表有示数,则可能L1开路
【答案】D。
【解析】BC.由图知道,灯泡L1与L2并联,电流表在L1所在的支路上,测量通过灯泡L1的电流,电压表并联在L2两端,测量的是电源电压,故BC错误;
A.因为灯泡L1标有“3V 0.75W”,L2标有“4V 1W”的字样,所以,两的电阻是
由于电源电压恒为3V,灯泡L1与L2并联,且L1与L2的额定电压分别是3V和4V,所以,L2不能正常发光,两灯的功率分别是
由于 ,所以,L1更亮一些,故A错误;
D.若电流表无示数,说明L1所在的支路断路,L2发光且电压表有示数,说明电压表与电源连接部分没有故障,即可能是是L1开路,故D正确。故选D。
7.(2022·四川成都)如图所示电路,电源电压U恒定不变,电流表A1量程为0~3A,A2量程为0~0.6A,电压表V量程为0~3V或0~15V,闭合S,断开S1、S2,滑片P移到最左端,A1表的示数为0.35A,R1和R3消耗的电功率之比P1∶P3=3∶1;滑片P向右移到某一位置的过程中,A1表的示数变化了0.3A,V表的示数变化了3V,三个开关都闭合时,在确保电路安全的前提下,R2允许接入的最小阻值为R2 小,电路消耗的最大电功率为P大。下列结论正确的是( )。
A. R3=10Ω B. 电压表选用的量程为0~3V
C. R2小=40Ω D. P大=28W
【答案】AD。
【解析】A.由电路图可知,闭合S,断开S1、S2,此时定值电阻R1、R3与滑动变阻器R2串联,电流表A1测电路中电流,电压表V测R3两端电压,滑片P移到最左端时,滑动变阻器接入电路中的阻值为0,此时A1表的示数为0.35A,故由欧姆定律可得①
此时R1和R3消耗的电功率之比为P1∶P3=3∶1
因R1和R3串联,故流过R1和R3的电流相等,则由P=I2R可得,R1和R3消耗的电功率之比等于电阻之比,即P1∶P3=R1∶R3=3∶1②
滑片P向右移到某一位置的过程中,A1表的示数变化了ΔI=0.3A,V表的示数变化了ΔU=3V,由欧姆定律可得,ΔU和ΔI的比值为电阻R3的阻值,故可得
将R3=10Ω代入②中,解得R1=30Ω,再将R1和R3的值代入①中解得,电源电压为U=14V,故A正确;
B.当滑片P移到最左端时,此时R1和R3串联,R2接入电路中的阻值为0,此时电路中总电阻为
R总=R1+R3=30Ω+10Ω=40Ω
由欧姆定律可得,电路中电流为
故此时R3两端电压为U3=IR3=0.35A×10Ω=3.5V
可知此时R3两端电压大于3V,故电压表V选用的量程为0~15V,故B错误;
C.三个开关都闭合时,由电路图可知,此时滑动变阻器R2与定值电阻R3并联,电流表A2测流过滑动变阻器支路的电流,电流表A1测干路电流,电压表V测电源电压,因电流表A2的最大量程为I2=0.6A,故由欧姆定律可得,此时滑动变阻器R2允许接入的最小电阻为
故C错误;
D.由C中可得,此时滑动变阻器R2支路的最大电流为I2=0.6A,由欧姆定律可得,定值电阻R3支路的电流为
故可得干路电流的最大值为I大=I2+I3=0.6A+1.4A=2A
故由P=UI可得,电路消耗的最大电功率为P大=UI大=14V×2A=28W
故D正确。故选AD。
8.(2022·河北)图所示电路中,电源电压不变,小灯泡L上标有“12V 12W”字样,滑动变阻器R0的最大阻值为20Ω,a、b为电流表、电压表其中之一,且不相同。只闭合开关S1,滑片P置于左端,电流表示数为1A;再闭合开关S2、S3,移动滑片P,电流表示数始终为1A。已知灯泡电阻随温度升高而增大。下列说法正确的是( )。
A. a为电压表;
B. 电源电压为12V;
C. 只闭台开关S1,若电流表示数为0.5A,则滑动变阻器接入电路的阻值为12Ω;
D. 将a与R0互换,开关均闭台,移动滑片P,滑动变阻器功率的最小值为7.2W
【答案】ABD。
【解析】A.只闭合开关S1,滑片P置于左端,电路为灯泡L的简单电路;开关都闭合,移动滑片P,电流表示数始终为1A,说明b为电流表,把滑动变阻器短路了,导致滑动变阻器失去调节作用,则a为电压表,故A正确;
B.灯泡额定电流为
只闭合开关S1,滑片P置于左端,则电路中只接灯泡,而电流表示数为1A,则灯泡电压为电源电压,即12V,故B正确;
C.只闭合开关S1,若电流表示数为0.5A,则灯泡温度不为额定电流时的温度,电阻也不为额定电流时的电阻,为未知。则无法计算滑动变阻器接入电路的阻值,故C错误;
D.将a与R0互换,开关均闭台,则电路为滑动变阻器和灯泡并联,互不影响,根据公式
可知,移动滑片P,滑动变阻器接入电路的阻值最大时,功率最小。为
故D正确。故选ABD。
9.(2022·四川凉山) 如图所示,电源电压保持6V不变,电流表量程为0-0.6A,电压表量程为0-3V,定值电阻R1的规格为“10 1A”,滑动变阻器R2的规格为“50 1A”。闭合开关,在保证电路安全的前提下,滑动变阻器滑片移动过程中,下列说法正确的是( )。
A. 电流表示数最大可达到0.6A;
B. 滑动变阻器R2允许接入电路的最小阻值为10;
C. 电阻R1消耗的电功率最大可达到1.8W;
D. 滑动变阻器滑片滑到最右端时电压表的示数为2V
【答案】B。
【解析】A.根据电压表的量程可知,电压表的最大示数为3V,定值电阻R1的阻值为10Ω,故电流表的示数为
故A错误;
B.根据串联分压,电阻越大,分担的电压越大,电压表的最大示数为3V,而电源电压为6V,那么滑动变阻器两端电压最小为3V,此时滑动变阻器与定值电阻分得的电压相同,故电阻相同,故此时滑动变阻器接入的最小阻值为10Ω,故B正确;
C.电阻R1消耗的电功率最大可达到
故C错误;
D.滑动变阻器滑片滑到最右端时,电路中的电流为
电压表的示数为
故D错误。故选B。
10.(2022·四川眉山)如图所示,电源电压保持不变,电流表量程为0~0.6A,定值电阻R1=5Ω,灯泡L标有“4V 0.4A”字样。当开关S3断开S1和S2闭合时,灯泡L恰好正常发光;当开关S2断开S1和S3闭合时,电流表示数为0.3A。不考虑温度对所有仪器电阻的景响。下列说法中正确的是( )。
A. 电源电压是4V;
B. R2的阻值是10Ω;
C. 灯泡L的电阻值是R2的2倍;
D. 当开关S2断开S1和S3闭合时,电阻R2消耗的电功率是1.35W
【答案】D。
【解析】A.当开关S3断开S1和S2闭合时,灯泡L与R1串联,灯泡L恰好正常发光,此时电路电流等于灯泡额定电流0.4A,电源电压
故A错误;
B.当开关S2断开S1和S3闭合时,定值电阻R1与定值电阻R2串联,电流表示数为0.3A,R2的阻值
故B错误;
C.灯泡电阻
不等于R2的2倍,故C错误;
D.当开关S2断开S1和S3闭合时,电阻R2消耗的电功率
故D正确。故选D。
11.(2022·青海)如图所示,定值电阻R1=5Ω,R2=10Ω,开关S闭合时,R1∶R2两端的电压分别是U1、U2,通过的电流分别是I1、I2,下列关系正确的是( )。
A. I1∶I2=1∶1 B. I1∶I2=1∶2
C. U1∶U2=1∶1 D. U1∶U2=2∶1
【答案】A。
【解析】AB.由图可知,R1与R2串联,串联电路中的电流处处相等,则A正确,B错误;
CD.R1、R2两端的电压之比
故CD错误。故选A。
12.(2022·湖南常德) 图甲是热敏电阻RT和定值电阻R的U﹣I关系图像,RT的阻值随温度的升高而变小。将RT和R以两种不同的方式接在同一电源上,如图乙和丙。若乙图中加在两电阻上的电压,丙图中,则下关系式中正确的是( )。
A. m= B. m> C. m< D. m=n
【答案】B。
【解析】根据串联分压,电压之比为
如图甲,R是定值电阻,故
如图丙,电流之比为
则此时的热敏电阻为
由于丙图,热敏电阻的电压大,电流做功比较多,温度比较高,而RT的阻值随温度的升高而变小,故
故
故
故ACD错误,B正确。故选B。
二、填空题
13.(2022·湖南岳阳)如图,电源电压不变,已知R2=15Ω,合开关后,电流表A1、A2的示数分别为0.5A、0.2A,则通过R1的电流为_______A,电源电压为_______V。
【答案】①0.3;②3。
【解析】由电路图可知,电阻R1、R2并联,电流表A2测量通过R2的电流,电流表A1测干路电流。由题意可知,通过R2的电流为0.2A,干路电流为0.5A。
[1]根据并联电路电流特点可知,通过电阻R1的电流为I1=I-I2=0.5A-0.2A=0.3A
[2]并联电路两端的电压相等且等于电源电压,故电源电压为U=U2=I2R2=0.2A×15Ω=3V
14.(2022·河南)在图所示的电路中,电源电压不变,电阻R2的阻值为20Ω。闭合开关S,两电流表的示数分别为0.5A和0.2A,则电源电压为___________V,电阻R1的阻值为___________Ω。通电1min,该电路消耗的总电能为_____J。
【答案】①6;②30;③180。
【解析】[1]由电路图知道,闭合开关S,电阻R1、R2并联,电流表A2、A1分别测量干路和电阻R1支路中的电流。因为并联电路干路中的电流等于各支路中的电流之和,所以电流表A2的示数为0.5A,即干路中的电流为I=0.5A
电流表A1的示数为0.2A,即通过电阻R2的电流为I2=I-I1=0.5A-0.2A=0.3A
电阻R2两端的电压为U2=I2R2=0.3A×20Ω=6V
因为并联电路各支路两端电压相等,且等于电源电压,所以电源电压为U=U2=6V
[2]由欧姆定律知道,电阻R1的阻值为
[3]由 知道,通电1min,该电路消耗的总电能
。
15.(2022·湖南长沙)在如图甲所示的电路中,电源电压U保持不变,E和F接线柱只能分别连接A、B、C、D四个接线柱中的一个。小灯泡标有“6V 3W”且不考虑灯丝电阻随温度的变化,图乙为定值电阻的I-U图像,电流表量程为0~3A。滑动变阻器铭牌上标有最大电流2A,最大阻值模糊不清,a、b为电阻丝的端点。将E与A相连,F与D相连,断开开关S,滑动变阻器的滑片P从b端滑到ab中点时,小灯泡恰好正常发光,移动滑片过程中电流表的示数变化了0.1A。
(1)小灯泡的电阻为______Ω;
(2)滑片P在b端时,通过小灯泡的电流为______A;
(3)在保证电路安全的情况下,通过将E、F分别连接到不同的接线柱、控制开关的通断和调节滑片,可以使电路的总功率分别达到最大值和最小值,则与的差值为______W。
【答案】①12;②0.4;③17.2。
【解析】(1)[1]由公式 可得,小灯泡的电阻为
(2)[2]由图甲可知,将E与A相连,F与D相连,断开开关S,滑动变阻器R1与小灯泡串联,滑片P从b端滑到ab中点时,小灯泡恰好正常发光,此时电路的电流为
滑片P从b端滑到ab中点时,滑动变阻器连入电路的阻值变小,根据串联电路电阻规律可知,电路的总电阻变小。又因为电源电压不变,根据欧姆定律可知,电路中的电流变大了0.1A,所以滑片在b端时电路中的电流为Ib=0.5A-0.1A=0.4A
即通过小灯泡的电流为0.4A。
(3)[3]设电源电压为U,在(2)题中,滑片P在R1的中点时,根据串联电路电压规律,有
①
滑片P在b端时 ②
由①②式可得:R1=8Ω,U=8V。
由图乙可知,R0的阻值为
根据公式P=UI可知,电源电压不变,当E接A,F接C,开关S闭合时,R1与R0并联,调节滑片,使滑动变阻器连入电路的阻值为
此时电路总电流最大为
则电路的最大电功率P1=UI最大=8V×2.4A=19.2W
当E接B,F接D,开关S断开时,小灯泡和R0串联,电路电阻最大为R最大=R0+RL=20Ω+12Ω=32Ω
由公式可知,此时电路功率最小,最小功率为
则P1与P2的差值为19.2W-2W=17.2W。
16.(2022·四川达州)如图所示,电源电压恒定不变,R1、R2为定值电阻,R1=10Ω,R1
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