初中人教版（2024）第4节 欧姆定律在串、并联电路中的应用达标测试

这是一份初中人教版（2024）第4节 欧姆定律在串、并联电路中的应用达标测试，共14页。试卷主要包含了选择题，多选题，填空题，实验探究题，计算题，综合题等内容，欢迎下载使用。
1． 如图所示，是一种自动测定油箱内油面高度的装置，R是转动式变阻器，下列说法正确的是（ ）
A．油位越高，R两端的电压越大B．R、R0在电路中是并联的
C．油位越高，流过R的电流越大D．油量表是由电流表改装而成的
2．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，将滑动变阻器的滑片P从B端移至A端的过程中，其中一个电压表示数随电流表示数变化的U−I图像如图乙所示，下列说法中正确的是（ ）
A．电源电压U=8V
B．定值电阻R1=16Ω
C．乙图表示电压表V1示数随电流表示数变化的关系
D．当电压表V1的示数为6V时，滑动变阻器R2=10Ω
3．如图所示的电路中，电源电压保持不变。闭合开关，将滑动变阻器的滑片P向左移动的过程中，下列说法正确的是（ ）
A．电流表A示数变大，电压表V2示数变大
B．电流表A示数变大，电压表V1示数变小
C．电压表V1示数与电压表V2示数变化量相同
D．电压表V1与电压表V2示数可能相等
4．如图所示，电源电压保持不变，R2为定值电阻，R1为滑动变阻器，滑片P处于中点，下列说法正确的是（ ）
A．闭合开关S和S2，滑片P向右移，电压表V1示数变大，电流表A示数变小
B．闭合所有开关，滑片P向左移过程中，电压表V2示数与电流表A示数之比不变
C．滑片P处于中点时，先闭合开关S、S2，再闭合S1，电流表A和电压表V1示数均变大
D．若将电压表V1和V2换成对应的电流表A1和A2，闭合开关S和S1，滑片P向右移电流表A2示数不变，电流表A1和A示数变小
5．某同学利用如图所示电路，测量额定电压为2.5V小灯泡发光时的电阻，下列说法正确的是（ ）
A．闭合开关前，滑动变阻器的滑片P应滑到A端
B．闭合开关后，小灯泡不发光，一定是小灯泡灯丝断了
C．实验过程中多次测量是为了多次测量求平均值减小误差
D．测正常发光时的电阻时，需移动滑片使电压表为2.5V，再读出电流表的示数
6．在如图 8.81 所示电路中， 电源电压保持不变， 当滑动变阻器的滑片P 自a 向b 移动的过程中， 图中各电表示数变化的情况是（ ）。
A．A1，A2变大， V 变小B．A，A1，V 变大， A2 变小
C．A，A2，V 变小， A1 变大D．A，A1，V 变小， A2 变大
二、多选题
7．如图所示，电源电压不变，a、b、c为电流表或电压表。只闭合S1时，a表无示数，b表有示数，c表有示数且示数随滑片P的移动发生变化。则（ ）
A．a表是电流表、b表是电压表，c表是电流表
B．先闭合S1、S2，再闭合S3，a表示数无变化
C．S1、S2、S3都闭合，滑片P向左移动，a、b两表示数无变化
D．S1、S2、S3都闭合，滑片P向右移动，b、c两表示数之比变大
8．如图所示的电路中，S1闭合、S2断开时，甲、乙是电流表，I甲:I乙=1:3，此时电路的总功率为P1；当S1、S2都闭合时，甲、乙是电压表，此时电路的总功率为P2，则下列说法正确的是（ ）
A．电阻大小之比R1:R2=1:2
B．当S1闭合、S2断开时，通过R1和R2的电流之比为I1:I2=1:2
C．S1、S2闭合时，甲、乙电压表示数之比U甲:U乙=3:1
D．总功率之比P1:P2=9:2
9．如图所示。电源电压为4.5V，电流表量程为“0~0.6A”，滑动变阻器规格为“10Ω，1A”，小灯泡L标有“2.5V，1.25W”（不考虑温度对灯丝电阻的影响）。在保证通过小灯 泡L的电流不超过额定电流的情况下，移动滑动变阻器的滑片，下列选项正确的是（ ）
A．小灯泡的额定电流是0.6A
B．电流表的示数变化范围是0.3~0.5A
C．电压表的示数变化范围是0~3V
D．滑动变阻器连入电路的阻值变化范围是4~10Ω
三、填空题
10．如图是一种测定油箱内油量的装置。竖直放置的均匀圆弧形电阻丝R长20cm，规格为1Ω/cm。滑片P与滑杆连接，滑杆可绕固定轴O转动。O是滑杆的中点，且与电阻丝R的中点在同一高度，滑杆的另一端通过轻质细杆连接一个浮子。油箱中的油量减少时，浮子随油面一起下降，带动滑杆使滑片向上移动，电流表的示数始终随之改变。
（1）油量逐渐减少，电阻R0两端的电压逐渐 ；
（2）当油箱加满油时，滑片刚好位于R的下端，电流表指针指在最大刻度处，此时示数为0.6A；油面缓慢下降，当R接入电路的长度为4cm时，电流表示数为0.3A；油面继续缓慢下降到最低位置时（油箱底部还有少许油可忽略不计），滑片刚好位于R的上端。电源电压为 V；
（3）对（2）中的设计进行调整，在保证油箱加满油时，电流表指针仍指在最大刻度的前提下，只改变电阻R0和电源电压，就能实现还剩半箱油时，指针刚好指在电流表表盘刻度的中央。则电阻R0的阻值为 Ω。
11．如图甲所示电路，电源电压保持不变，当闭合开关 S，滑动变阻器滑片P从a 端移到b端， 两电表示数变化关系用图乙中线段 AB 表示。则电源电压 U= V，滑片P滑到ab中点时， 变阻器消耗的电功率 P2= W。
四、实验探究题
12．小华同学为探究水流对不同形状物体的冲击力，设计了一个实验装置，如图甲所示。电源电压保持3V不变，电流表量程为0～1A，电阻不计，粗细均匀的电阻丝MN全长12cm，总电阻为9Ω，它的阻值与其接入电路的长度成正比。水平光滑杆AB上套有弹簧，弹簧弹力与其伸长量x的关系如图乙所示，弹簧左端固定，右端连接有滑块，滑块与滑片P、物体Q通过硬杆相连。滑片与电阻丝始终保持良好接触。水流冲击力为零时，滑片P刚好与电阻丝左端相接触，此时电流表刚好满偏。测量时，滑块稳定后，小华通过电流表示数可计算出物体受到的水流冲击力大小。
（1）在水流冲击力的作用下，弹簧伸长，这说明力可以改变物体的 ；
（2）电路中R0的作用是 ，电阻R0的阻值为 ；
（3）该装置能测量的水流冲力最大（即滑片P刚好移到最右端N的位置）时，电流表的示数为
（4）当电流表读数为0.5A时，物体所受的冲击力大小为 。
五、计算题
13．如图甲所示是某品牌身高、体重测量仪。学校物理兴趣小组的同学根据该测量仪的工作情况，设计了其电路原理图，如图乙所示。电源UA的电压大小未知，电压表量程为0~15V，电流表A1量程为0~0.6A，滑动变阻器R2是竖直固定放置的电阻棒，其滑片P可以随身高的变化竖直上下移动，其接入电路的阻值与接入电路的长度成正比；电源UB的电压为3V，脚踏板下方有一压敏电阻R3，其阻值随压力F大小变化规律如图丙所示。同时闭合开关S1、S2，身高h1=160cm的小明站在踏板上时，电流表A2的示数为0.15A，此时滑片恰好在R2中点，电压表示数为14.4V，电流表A1的示数为0.36A；身高h2=140cm的小红站在踏板上时，电压表示数为12V，电流表A1的示数为0.6A。求：
（1）小明的重力；
（2）电源UA的电压；
（3）在左边电路安全的前提下，身高测量仪的测量范围。
14．图甲是某款电梯工作原理的简化模型，轿厢质量600kg，压力传感器置于轿厢内部地面，检测压力大小。图乙是压力传感器电路，电源电压恒定，电阻R0=80Ω，电磁铁线圈电阻不计，压敏电阻R阻值随压力F压的变化情况如图丙所示。当压力为2×103N时，电路中电流为0.06A：当电路中的电流大于0.1A时启动警报系统，电梯停止运行。求：
（1）空厢匀速竖直上升时，拉力F的大小。
（2）在6s内将空厢匀速竖直提升3m，拉力F做功的功率。
（3）电梯正常运行，压力传感器能承受的最大压力。
15．某监测水位装置的原理如图（甲）所示。电源电压保持不变，R0为定值电阻，R是竖直放置的长条形电阻片，浮子可带动金属滑杆AP在竖直方向上下滑动，AP与R组成滑动变阻器（最大阻值60Ω），电路工作时电压表与电流表的示数变化关系如图（丙）所示，R接入电路的阻值随水位变化关系如图（乙）所示，警戒水位是190m。
（1）电源电压；
（2）定值电阻R0的阻值；
（3）当电流表示数为0.18A时，通过计算判断是否达到警戒水位。
16．某物理兴趣小组设计了一套测量货车重力的模拟装置，工作原理如图所示。ABO为一水平杠杆，OA长1.2m，O为支点，AB∶OB＝5∶1，平板上物体所受重力大小通过电压表读数显示。压力传感器R固定放置，R的阻值随所受压力F变化的关系如表所示。当电源电压U为12V，平板空载时，闭合开关S，电压表的示数为1.5V。平板、压杆和杠杆的质量均忽略不计。
（1）定值电阻R0的阻值；
（2）当平板上物体重120N时，电压表的示数；
（3）电池组用久后电源电压变小为9V，要求平板上重为120N的物体对应的电压表读数和电池组的电压U＝12V的情况下相同，其它条件不变，只水平调节杠杆上触点B的位置即可实现，试判断并计算触点B应向哪个方向移动？移动多少距离？
六、综合题
17．小明同学为了制作一个温度报警装置设计了如图甲所示电路，R1为热敏电阻，它的阻值随温度的变化图像如图乙所示，当温度是40℃时，电压表示数为10.8V；温度为60℃时电压表示数为12V。R0是定值电阻，电源电压保持不变。
（1）甲电路中，温度越高电压表示数越 ；
（2）请通过计算求出小明所选用的定值电阻是多少Ω，电源电压为多少V？（写出必要的文字说明及表达式和最终结果）；
（3）小魏同学用原有热敏电阻和恒流电源设计了如图丙所示电路，其中的“恒流源”是一个特殊电源，电流大小由电源内部结构决定，当电阻R1变化时，通过R1的电流大小保持不变。通过数字电压表的示数可反映环境的温度。某次环境温度从：20℃上升到30℃，电压表的示数变化了10mV。当环境温度为40℃时，电压表示数为 mV。当温度的变化值相同时，电压表示数的变化值越大，该测温装置的灵敏度越高。若要增大该测温装置的灵敏度，可换一个电流值更 的恒流源。
18．某科技社团在实践活动中，将一支实验室常用弹簧测力计改装为电子测力计，其原理图如图甲所示，电源电压为24V，R1是定值电阻，电压表量程为0∼15V，电流表量程为0∼3A，R2是一根最大阻值为30Ω，长6cm，粗细均匀的电阻丝。测力计所测力为零时，滑片P刚好在R2的最上端，测力计弹簧的伸长与所受拉力关系如图乙所示（测力计中弹簧重力可忽略不计）。
（1）若改装后的测力计示数随着所测力的增大而增大，则应用 （选填“电流表”或“电压表”）来显示所测力的大小；
（2）若改装后测力计所测拉力为15N时，电流表的示数为0.8A，则定值电阻R1的阻值为多少？
（3）在第（2）问的基础上，若改装后的测力计某次测量时，电压表的示数为15V，此时所测力的大小为多少？
（4）若要增大该测力计的测量范围，可以适当 （选填“增大”或“减小”）电源电压。
19．综合实践小组的同学在参观了某水库后，发现水库中的水位报警器不但能显示水位高低，当水位达到警戒线时还能自动报警，于是产生了浓厚的兴趣，小组同学利用自己所学的知识，尝试设计水位报警器。
（一）初步设计能显示水位的“水位仪”
（1）同学们利用如图甲所示的装置，设计了可以显示水位的“水位仪”。当水位升高时浮子带动滑片向上移动，如图中虚线所示；（电阻丝R的电阻与长度成正比）
（2）如果电压表量程为0~15V，闭合开关S，当水位升高时，电路中的电流将 ，如果将电压表表盘的数值改为水位高度重新标注，那么其刻度是否均匀？ ；
（3）此装置中如果水位升高使滑片滑到R的最上端时，电压表正好达到最大值，那么应选择电压为 V的电源。实验过程中若换用长度相同、粗细均匀，但横截面积更大的电阻丝替代原有的电阻丝，电压表表盘所标注的水位高度是否需要重新标注 。
（二）改进“水位仪”
设计后小组同学讨论发现，该装置中的浮子如果直接放入水库中，由于受外界因素影响较大，显示不准确，于是对设计进行了如图乙所示的改进。改进后水槽与水库中的水连通，水槽中的水位和水库水位 。
（三）增加报警功能
为了使水位达到警戒线时，能实现报警功能，小组同学又增加器材设计了如图丙所示的装置。闭合开关S，当滑片滑至变阻器最上端时，与滑片相连的金属杆右端的触点b与触点a连接，报警装置启动，灯亮铃响，此时电阻丝与电铃和电灯的连接方式是 。
答案解析部分
1．【答案】A
2．【答案】D
3．【答案】D
4．【答案】C
5．【答案】D
6．【答案】C
7．【答案】A,C
8．【答案】A,D
9．【答案】B,D
10．【答案】减小；2.4；10
11．【答案】6；0.9
12．【答案】（1）形状
（2）保护电路；3Ω
（3）0.25A
（4）16N
13．【答案】解：（1）由题意可知，闭合开关S2，电源UB的电压为3V，电流表A2的示数为0.15A，根据电流的流法可知，只有R3接入电路，根据R=UI可知，R3的阻值大小为
R3=UBI2=3V0.15A=20Ω
对照图丙可以看到，压力F大小为500N，小明对R3的压力为500N，小明的重力为500N。
（2）同时闭合开关S1、S2，小明站上去，此时滑片恰好在R2中点，电压表示数为14.4V，电流表A1的示数为0.36A，电压表测量的是接入电路R2的电压，电流表A1的示数大小等于R2的电流，根据R=UI可知，R2接入电路的阻值为
R2'=U2'I1=Ω
此时滑片恰好在R2中点，则可知变阻器的最大阻值为80Ω；左边电路的电源电压为UA，设左边电路的定值电阻阻值为R1，根据U=IR可知
UA=I1R1+R2'=0.36A×R1+40Ω
小红站上去，电压表示数为12V，电流表A1的示数为0.6A，根据R=UI可知，R2接入电路的阻值为
R2''=U2''I1'=12V0.6A=20Ω
根据U=IR可知
UA=I1'R1+R2''=0.6A×R1+20Ω
结合上面的式子，解得UA=18V，R1=10Ω。
（3）需要左边电路安全，则要求电压表示数没有超过15V，电流表示数没有超过0.6A，左边电路为串联电路，电路的最大电流为0.6A。当电路的电流最大时，由（2）解析可知，UA=18V。根据R=UI可知，左边电路的最小总电阻为
R总=UAI1'=18V0.6A=30Ω
左边电路为定值电阻R1和变阻器R2的串联，已知R1为10Ω，变阻器R2的最小阻值为
R2min=R总−R1=30Ω−10Ω=20Ω
电压表的最大示数为15V，根据串联电路的分压特点，这时变阻器接入电路的阻值最大，UA=18V，定值电阻R1的电压为3V，由（2）解析可知R1为10Ω，流过R1的电流大小为
IR1=UR1R1=3V10Ω=0.3A
流过变阻器的电流大小也为0.3A，变阻器允许接入电路的最大阻值为
R2max=U2'''IR2=15V0.3A=50Ω
而变阻器的最大阻值为80Ω，综上所述，变阻器接入电路的阻值范围应该为20Ω~50Ω，这样电路才安全；已知小红站上去时，R2接入电路的阻值为20Ω，那么小红的身高为最低身高高度，为140cm。小明身高为160cm，对应变阻器的阻值为40Ω，小红身高为140cm，对应变阻器的阻值为20Ω，变阻器其接入电路的阻值与接入电路的长度成正比，可得
160cm−140cm40Ω−20Ω=20cm20Ω=1cm/Ω
该变阻器1Ω的阻值，长度为1cm，变阻器接入电路的阻值范围为20Ω~50Ω，阻值的变化量为30Ω，则变阻器变化的长度为30cm，最高身高为
ℎmax=ℎmin+30cm=140cm+30cm=170cm
综上所述，在左边电路安全的前提下，身高测量仪的测量范围为140cm~170cm。
答：（1）小明的重力为500N；
（2）电源UA的电压为18V；
（3）在左边电路安全的前提下，身高测量仪的测量范围为140cm~170cm。
14．【答案】解：（1）忽略绳重、摩擦，空厢匀速竖直上升时，绳拉力F的大小F=G=mg=600kg×10N/kg=6000N；
（2）绳端移动距离s=3m，绳拉力F做的功W=Fs=6000N×3m=18000J；绳拉力F的功率
P=Wt=18000J6s=3000W；
（3）当压力为2×103N时，R=120Ω，电路中电流为0.06A；则电源电压为U=I（R+R0）=0.06A×（120Ω+80Ω）=12V
控制电路的最大电流I'=0.1A时，载重量最大控制电路最小总电阻R'=UI'=12V0.1A=120Ω；力敏电阻的阻值
RF=R'−R0=120Ω−80Ω=40Ω由图丙可知，当RF=40Ω，压力F压=4×103N。
答：（1）空厢匀速竖直上升时，绳拉力F的大小是6000N；
（2）在6s内将空厢匀速竖直提升3m，拉力F做功的功率是3000W；
（3）压力传感器能承受的最大压力4×103N。
15．【答案】解：（1）（2）从图丙可知，当电压表示数为6V时，通过的电流为0.1A；当电压表为0V时，通过的电流为0.3A。根据欧姆定律和电源电压不变列方程得
0.1A×（60Ω+R0)=0.3A×R0
解得R0=30Ω，所以，电源电压
U=0.3A×30Ω=9V
（3）当电流表示数为0.18A时，电路总电阻为
R总=UI=9V0.18A=50Ω
滑动变阻器接入电路的阻值为
R=R总−R0=50Ω−30Ω=20Ω
从题意可知，电阻片R的长度为20m，总电阻为60Ω，则每米长的电为阻为3Ω，由图乙可知当水位在190m时，电阻片R有5m接入电路，所以接入电路的电阻为15Ω；此时滑动变阻器接入电路阻值为20Ω，说明电阻片R接入的长度大于5m，水位低于190m，说明当电流表示数为0.18A时，还没有到警戒水位。
答：（1）电源电压9V；
（2）定值电阻R0的阻值30Ω；
（3）见解析。
16．【答案】解：（1）压力传感器和定值电阻串联接入电路，电压表测定值电阻两端的电压，由表格可知当平板空载时，压力传感器的阻值为70Ω，因串联电路总电压等于各部分电压之和，串联电路各处电流相等，则由欧姆定律可得：
U0R0=U−U0R
即1.5VR0=12V−1.5V70Ω
解得R0=10Ω。
（2）平板上物体对平板的压力FB=G=120N，
由题知AB：OB=5：1则OA∶OB＝6∶1，由杠杆平衡条件FA×OA＝FB×OB，
得杠杆A点受到的压力
FA=16FB=16×120N=20N，
由于力的作用是相互的，压力传感器受到的压力为20N，
由表格可知压敏电阻的阻值R'＝20Ω，串联电路总电阻等于各分电阻之和，
由欧姆定律得
I=UR总=UR'+R0=12V20Ω+10Ω=0.4A
此时电压表的示数
U0=IR总，=0.4A×10Ω=4V；
（3）电源用久后电压变小，电路中电流变小，若要求此时平板上重为120N的物体对应的电压表示数和电源电压为12V的情况下相同，则需减小压力传感器的电阻，就要增大压力传感器受到的压力，其它条件不变，由杠杆平衡条件可知，需向右移动B触点，设调节距离为L，此时压力传感器阻值为R''，因为此时电压表示数和R0的阻值不变，所以由欧姆定律可知电路中电流不变，仍然为0.4A，则此时的电源电压
U1=IR总，=IR''+R0即9V=0.4A×R''+10Ω
解得
R''＝12.5Ω；
由表格可知可知传感器受到的压力为23N，
由于力的作用是相互的，杠杆A点受到的压力为
FA'＝23N，
由杠杆平衡条件可得
FA'×OA＝FB×（OB+L），
即23N×1.2m＝120N×（16×1.2m+L）
解得
L＝0.03m＝3cm。
答：（1）定值电阻R0的阻值为10Ω；
（2）当平板空载时，电压表的示数为4V；
（3）如果只水平调节杠杆上触点B的位置，则触点B应向右移动，移动3cm。
17．【答案】（1）大
（2）300Ω，18V
（3）80；大
18．【答案】电压表；15Ω；25N；减小
19．【答案】不变；均匀；15；见解析；相平；并联F/N
0
4
8
12
16
20
23
…
R/Ω
70
60
50
40
30
20
12.5
…