11含有变阻器电路的动态分析（填空题培优15题）--2023-2024学年上学期九年级期末物理重难点知识突破（通用版）

这是一份11含有变阻器电路的动态分析（填空题培优15题）--2023-2024学年上学期九年级期末物理重难点知识突破（通用版），共12页。试卷主要包含了填空题等内容，欢迎下载使用。
一、填空题
1．如图甲所示电路中，电源电压为4.5V，小灯泡的额定电压为2.5V。闭合开关后，将滑动变阻器的滑片从最右端向左移动到某一位置的过程中，两电表的示数关系如图乙所示，灯泡额定功率是 W，R最大阻值是 Ω。
2．在如图所示电路中，电源电压为6V保持不变，闭合开关S，当滑动变阻器的滑片P向右移动时，电压表的示数 （选填“变大”“变小”或“不变”）。电压表示数和电流表示数之比 （选填“变大”“变小”或“不变”）。当电压表的示数为4V时，电流表的示数为0.2A，则R2消耗的功率为 W。
3．如图甲所示的电路中，为定值电阻，为滑动变阻器，电源电压不变。闭合开关S后，滑片P从a端移动到b端，电流表示数I与电压表示数U的变化关系如图乙所示，则的最大阻值为 ，电源电压为 ，的阻值是 。
4．如图所示，电源电压保持不变，开关S闭合后，把滑片P向左移动时，滑动变阻器接入电路的阻值将 ，电压表的示数将 （均填“变大”或“变小”）。
5．如图所示的电路，电源电压不变闭合开关S，当滑动变阻器的滑片P向右移动时，电流表A1的示数 ，电压表V与电流表A2示数的比值 （选填“变大”“变小”或“不变”）。
6．如图所示，电源电压不变，当闭合开关S，将滑片P向左移动的过程中，电压表示数 （选填：“变大”、“不变”或“变小”），当滑片P移至左端时，断开开关S，电压表V示数与电流表A示数的比值将 （选填：“变大”、“不变”或“变小”）。
7．我国法律规定，驾驶员醉驾要负刑事责任。为了判断驾驶员是否酒后驾车，交警需要用酒精测试仪对驾驶员进行检测。如图所示是酒精测试仪的原理图，图中R1为定值电阻，R2为酒精气敏电阻，电源电压保持不变，R2的阻值随酒精气体浓度的增大而减小，当酒精气敏电阻测试到酒精气体浓度增加时，电压表示数 ，电流表示数 （选填“变大”、“变小”或“不变”）。
8．物理小组制作了一个自动控制器，其中有一个调压电路如图所示，滑动变阻器R的最大阻值是100欧，负载电阻的阻值为100欧，A、B间电压为10伏，保持不变，使用过程中发现这个电路的调压范围和原设计不符，检查结果是图中F处导线折断，滑动头P由上向下移动时，如果电路完好，CD两端的电压范围应是 伏至 伏；如果F点导线折断，CD两端的电压范围是 伏至 伏。
9．在如图所示的电路中，电流表的量程为0~0.6A，电压表的量程为0~15V，电源电压U=18V。灯泡的阻值保持不变。
（1）闭合开关S1、S3时，电路消耗的功率为16.2W，则灯泡R1的阻值为 Ω；
（2）闭合开关S1、S2、S3时，电路消耗的总功率为27W，则灯泡R2的阻值为 Ω；
（3）在不损坏电流表、电压表的情况下，只闭合开关S1、S4；通过调节滑动变阻器，当电路中的电流达到允许的最大值时，滑动变阻器消耗的功率为 W；然后，只闭合开关S2、S4，通过调节滑动变阻器，当电路中的电流达到允许的最大值为 A时，滑动变阻器消耗的功率为 W。
10．在图所示电路中，闭合开关S，移动滑动变阻器的滑片P，当电压表的示数为6V时，电流表示数为0.5A；当电压表的示数为7.2V时，电流表示数为0.3A，则电阻R0为 Ω，电源电压为 V。
11．如图甲所示，电源电压保持不变，闭合开关S，滑动变阻器滑片从b点滑到a点过程中，两个电压表示数随电流表示数变化的图象如图乙所示．

甲 乙
(1)图乙中 (填“dc”或“ec”)表示电压表V2的示数随电流表示数变化的图象．
(2)该过程中电路的总功率最大值为 W.
12．如图所示，闭合开关S，将滑动变阻器R2的滑片向a端滑动，电流表的示数将 ，电压表与电流表的示数之比将 ．(均选填“变大”“变小”或“不变”)
13．在如图所示电路中，电源电压保持不变，闭合开关 S，当滑动变阻器的滑片P向右移动时，电压表的示数 。电压表示数和电流表示数之比 （均选填“变大”“变小”或“不变”）。
14．如图甲所示的电路，电源电压保持不变。闭合开关S，调节滑动变阻器的滑片，使其从最右端向左滑动到a点时，小灯泡恰好正常发光。在图乙中绘制出电流表与两电压表示数关系的图象，则电源电压为 V，滑动变阻器的最大阻值为 Ω，小灯泡正常发光时的电阻为 Ω。
15．小聪同学在学习了滑动变阻器的知识后，他试着设计了一个风力测定仪（如图），其中O是转动轴，OC是金属杆，下面连着一块受风板，无风时，OC是竖直的，风越大，OC杆偏转角度越大，AB是段弧形电阻，P点是金属杆与弧形电阻相接触的点。根据小聪同学设计的这个测定仪，回答下列问题：
(1)金属杆OC与弧形电阻组合相当于一个
(2)测风力时，是通过观察 来判断风力的大小；
(3)若要提高该装置反映风力大小的性能，请你提出一种改进措施： 。
参考答案：
1． 0.625 50
【详解】[1][2]由电路图可知，灯泡L与滑动变阻器R串联，电压表测L两端的电压，电流表测电路中的电流；小灯泡的额定电压为2.5V，由图乙可知，此时通过小灯泡的电流即额定电流
小灯泡的额定功率
当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时，电路中的电流最小，灯泡分得的电压最小，由图乙可知，小灯泡两端的最小电压为0.5V时，通过的电流是0.08A，此时滑动变阻器两端的电压
由串联电路的电流特点可知，通过滑动变阻器的电流
则滑动变阻器接入电路中的最大阻值
2． 变大 变大 0.8
【详解】由电路图可知，R1与R2串联，电压表测R2两端的电压，电流表测串联电路中的电流；
[1]当滑动变阻器的滑片P向右移动时，接入电路中的电阻变大，电路中的总电阻变大，由可知，电路中的电流变小，R1两端的电压变小，因串联电路中总电压等于各分电压之和，所以， R2两端的电压变大，即电压表的示数变大。
[2]电压表示数和电流表示数之比等于滑动变阻器R2的阻值，由于滑动变阻器的滑片P向右移动，则滑动变阻器的电阻变大，因此电压表示数和电流表示数之比变大。
[3]当电压表的示数为4V时，电流表的示数为0.2A，则R2消耗的功率
P2=U2I2=4V×0.2A=0.8W
3． 10Ω 3V 5Ω
【详解】[1][2][3]由电路图可知，两电阻串联，电压表测量滑动变阻器两端的电压，电流表测量电路中的电流。当滑动变阻器接入电路中的电阻为0时，电路中的电流最大，由图可知，最大电流I大=0.6A，根据欧姆定律可知，电源电压为
①
当滑动变阻器接入的阻值最大时，电路中的电流最小，由图可知，最小电流为I小=0.2A，此时滑动变阻器两端电压为2V，则滑动变阻器最大阻值为
根据串联电路电压特点可知，电压电压为
②
由①②可得
，
4． 变小 变大
【详解】[1][2]滑动变阻器与定值电阻串联，滑动变阻器接入的是左边部分，故滑片左移时，滑动变阻器阻值变小，总电阻变小，电流变大，由欧姆定律可知定值电阻两端电压变大，即电压表示数变大。
5． 不变 变大
【详解】[1][2]由图可知，电阻R1和R2并联在电源两端，电流表A2测的是干路中的电流，电流表A1测的是通过R1的电流，电压表测的是电源电压；并联电路中各个支路互不影响，当滑动变阻器的滑片P向右移动时，通过R1的电流不变，电流表A1示数不变；滑动变阻器R2接入电路的阻值变大，滑动变阻器两端电压等于电源电压不变，由I=可知，通过滑动变阻器的电流变小，由并联电路电流的规律可知干路中的电流变小，即电流表A2示数变小，电压表示数不变，因此电压表V示数与电流表A2示数的比值变大。
6． 不变 变大
【详解】[1][2]由电路图知，两个电阻所在支路并联在电源两端，电压表测电源电压，电压表示数不变；当滑片移动到左端时，断开开关支路电阻总和增大，电流表示数减小，所以电压表和电流表示数比值变大。
7． 变大 变大
【详解】[1][2]由电路图可知，定值电阻R1与气敏电阻R2串联，电压表测量定值电阻两端的电压；如果测试到的酒精气体浓度越大，则气敏电阻的阻值越小，电路中的总电阻越小，则电路中的电流越大，即电流表示数越大；根据分压规律可知，定值电阻R1两端的电压越大，即电压表的示数越大。
8． 10 0 10 5
【详解】[1][2]如果电路完好，由图可知：当滑片在上端时，滑动变阻器与并联接到电源上，此时两端的电压最大为10V；当滑片在最下端时，电阻短路，此时两端的电压最小为0V。
[3][4]如果F点导线折断，电阻和滑动变阻器接入电路的电阻R串联；当滑片P接于R上端时，直接接到电源上，获得最大电压为10V；当滑片P接于R下端时，相当于与R串联后接于A、B之间，由于=R，故此时获得最小电压为5V。
9． 20 30 3.6 0.5 1.5
【详解】（1）[1]由电路图可知，闭合开关S1、S3时，变阻器短路，等效电路图如图1所示，电路消耗的功率即灯R1的功率为16.2W，根据，故灯泡R1的电阻
（2）[2]由电路图可知，闭合开关S1、S2、S3时，变阻器短路，灯R1与R2并联接入电路，等效电路图如图2所示，根据并联电路各支路可独立工作、互不影响，灯R1的功率保持不变，故灯泡R2的电功率
P2=P-P1=27W-16.2W=10.8W
灯泡电阻
（3）[3]闭合开关S1、S4时的等效电路图如图3所示，闭合开关S2、S4时的等效电路图如图4所示。当滑片左移时，在不损坏电流表和电压表的情况下，若电路的电流为I=0.6A，根据欧姆定律，R1的电压为
U1=I1R1=IR1=0.6A×20Ω=12V15V
即电路的电流不能为0.6A，由欧姆定律，电路的最大电流为
[5]根据串联电路电压的规律，R3的电压为
U3′=U-U2最大=18V-15V=3V
故当电路中的电流达到允许的最大值为0.5A时，滑动变阻器消耗的功率为
P3′=U3′I3′=U3′I最大′=3V×0.5A=1.5W
10． 6 9
【详解】[1][2]当电表的示数为6V、电流表示数为0.5A时，即：U1=6V，I=0.5A，∵，，
∴；
当电表的示数为7.2V、电流表示数为0.3A时，即：，，∵，，
∴；
由①②联立方程组解得：U=9V，R0=6Ω。
11． dc 36
【详解】由电路图知，滑动变阻器R和电阻R0串联，电压表V1测R0两端电压，V2测R两端电压，电流表测电路中电流．
（1）滑动变阻器的滑片P从b点滑到a点的过程中，滑动变阻器R连入电路的电阻变小，电路中的电流变大，根据可知：R0两端的电压变大，则滑动变阻器两端的电压变小；故图乙中dc是表示电压表V2的示数随电流表示数变化的图线，ec是表示电压表V1的示数随电流表示数变化的图线；
（2）由乙图知，当电路中的电流最大即电流为3A时，定值电阻和滑动变阻器两端的电压都为6V，由于电源电压不变，所以电源电压为：；
（根据电流最小时，即电流为1A时，两电阻两端的电压之和同样可以得出电源电压．）
根据知，电压不变，当电流最大时，电路中功率最大，所以最大功率为：
．
点睛：重点是欧姆定律的应用和电功率的计算，根据乙图中不同的电路状态时两电阻两端的电压之和可求出电源电压，再结合最大电流即可求出最大功率．
12． 变大 不变
【详解】滑片向a端移动时，滑动变阻器接入电路的电阻变小，电路中的总电阻减小，电流增大，即电流表示数变大；又因R的阻值不变，由U=IR得，电压表示数也变大；由于R的阻值与其两端电压和通过的电流无关，并且等于两端电压和通过电流的比值，故电压表和电流表的示数的比值不变．
【点睛】两电阻串联，电压表与R并联，电流表串联在电路中；当滑片向a端滑动时，分析其接入电路中电阻的变化，根据欧姆定律分析电路中电流的的变化，再分析定值电阻R两端的电压变化；电阻是导体本身的一种特性，与通过导体的电流和导体两端的电压无关．
13． 变大 变大
【详解】[1]由图可知，滑动变阻器与定值电阻串联，电流表测量电路中的电流，电压表测量滑动变阻器两端的电压；当滑动变阻器的滑片向右移动时，连入电路中的电阻变大，电路的总电阻变大，根据欧姆定律可知，电路中的电流变小，电流表示数变小；根据U=IR可知，定值电阻两端的电压变小，根据串联电路的电压规律可知，滑动变阻器两端的电压变大，电压表示数变大。
[2]电压表示数变大，电流表示数变小，因此电压表示数和电流表示数的比值变大。
14． 6 10 12.5
【详解】[1][2]闭合开关S，该电路为R和L的串联电路，电流表测电路中的电流，电压表V1测R两端的电压，电压表V2测L两端的电压。当滑动变阻器的滑片在最右端时，连入电路的阻值最大，由串联电阻的规律，电路的总电阻最大，由欧姆定律可知，电路中的电流最小，由图乙可知最小电流为
I小＝0.3A
此时两压表的示数
U1＝U2=3V
由串联电路的电压特点，可知电源电压为
U＝U1+U2＝3V+3V＝6V
滑动变阻器的最大阻值为
[3]当滑动变阻器的滑片从最右端向左滑动到a点时，连入电路的阻值变小，电路总电阻变小，电路中的电流变大，由图乙可知此时电流为
I＝0.4A
此时灯正常发光，因滑动变阻器连入电路的阻值变小，由串联电路分压原理可知，其两端的电压也变小，则此时滑动变阻器两端的电压为
UR＝1V
由串联电路的电压特点可知此时L两端的电压
UL＝U﹣UR＝6V﹣1V＝5V
则小灯泡正常发光时的电阻为
15． 滑动变阻器 小灯泡L的亮度 在电路中串联电流表
【详解】(1)[1]由图示可知，无风时OC是竖直的，连入电路的电阻是AB段，有风时，OC杆偏转一定的角度，连入电路的电阻变为BP段，连入电路的电阻随风的大小而改变，因此金属杆OC与弧形电阻AB结合在一起相当于一个滑动变阻器。
(2)[2]风越强，OC杆偏转的角度越大，BP段越小，滑动变阻器连入电路的电阻变小，电源电压不变，电路中的电流变大，灯泡越亮，所以通过灯泡的亮度判断风力的大小。
(3)[3]灯泡亮度变化只能粗略反应风力大小，不能知道风力大小的具体值，在电路中串联一个电流表能，通过电流表的示数来测定风力大小，提高风力测定仪的性能。