1、第十二讲 欧姆定律 电功率 第一节 电路的简单计算和分析 基础分点练 考点 1 欧姆定律的相关计算 1.2020 山东临沂某导体两端电压为 6 V 时,通过它的电流为 0.4 A;当该导体两端电压为 3 V 时,通过它的电流为 A;当该导体两端电压为 0 V 时,它的电阻为 .2.2020 合肥瑶海区模拟在如图所示的电路中,电源电压保持不变,定值电阻 R 的阻值为 20,灯泡 L 的正常工作电压为 3 V(忽略温度对灯丝电阻的影响),当只闭合开关 S 时,灯泡 L恰好正常发光,此时电流表的示数为 0.3 A;再闭合开关 S1,则电流表的示数为 A.3.2020 湖北武汉如图所示,电源电压为 1
2、5 V 且保持不变,滑动变阻器的滑片 P 在最右端.闭合开关 S1,断开开关 S2,滑片 P 移至中点附近时,电流表的示数是 0.5 A;保持滑片 P 不动,闭合开关 S2,断开开关 S1时,电流表的示数是 0.2 A.则电阻 R3的阻值是()A.20 B.30 C.45 D.50 4.2021 预测如图所示的电路中,电源电压恒定,定值电阻 R 的阻值为 10,闭合开关后,将滑动变阻器的滑片从某个位置向右滑动一段距离,使变阻器阻值增加了 5,电流表示数减少了 0.04 A,则电压表示数的变化是()A.增加了 0.2 V B.减少了 0.2 V C.增加了 0.4 V D.减少了 0.4 V 5
3、.2020 内蒙古呼和浩特如图所示是一个灯泡和一个定值电阻的 I-U 图像,根据图像所给信息计算:(1)如果将灯泡和定值电阻并联,接在恒定电压为 6 V 的电源两端,求此时灯泡的电阻和定值电阻的阻值;(2)如果将灯泡和定值电阻串联,接在恒定电压为 6 V 的电源两端,求此时灯泡两端电压以及此时灯泡的电阻.考点 2 电能、电功、电热的计算 6.2020 江苏盐城月底,小明对自家用电的情况进行调查,观察到电能表的表盘如图所示.小明家中的用电器正常使用时的总功率不能超过 W.用电器工作时消耗 0.5 kWh的电能,电能表指示灯闪烁 次.若上月底电能表示数为 1 877.6 kWh,则本月消耗的电能为
4、_kWh.7.2020 湖北荆门LED 灯在现代生活中得到了普遍应用,具有节能、环保的特点.若一个“220 V 5 W”的 LED 灯每天正常工作 10 小时,则 30 天消耗的电能是 kWh,这些电能可供“220 V 40 W”的日光灯正常工作 h.8.2020 甘肃天水现有两电热丝,甲标有“10 1 A”,乙标有“15 0.6 A”,把它们并联起来,通电 10 s 后,甲、乙两电热丝产生的总热量最多是 J.9.2019 湖北襄阳华为某款手机锂电池上面标明电压为 3.7 V,容量为 3 000 mAh,则它充满电后存储的电能为 J;该手机的待机电流为 15 mA,则该手机最长待机时间为 h.
5、考点 3 电功率的分析与计算 10.2020 四川南充将一段电阻丝接入电路中,测得其两端电压为 12 V,通过的电流为 3 A,则该电阻丝的电阻为 ;若将该电阻丝两端电压由 12 V 降至 6 V,则电功率变化了 W.11.2020 合肥包河区二模甲、乙两个电子元件的 I-U 图像如图所示,将甲、乙并联接在电压恒为 2 V 的电路中,则甲、乙的电功率之比为 ;如果该电路通电 5 min,则甲、乙消耗的总电能为 J.12.2020 云南如图所示,甲是某款电热水龙头,乙是它的电路原理图.R1、R2是电热丝,R1=24,R2=48.通过旋转手柄使扇形开关 S 同时接触两个相邻触点实现冷水、温水、热水
6、挡的切换.当开关 S 接触 2、3 触点时,水龙头放出的是 水.不考虑温度对电热丝阻值的影响,水龙头在热水挡位正常工作时电路的功率是 W.13.2020 合肥蜀山区模拟标有“4 V 4 W”和“6 V 3 W”的两盏电灯 L1和 L2串联后接入电路中,如果让其中一盏灯正常发光,另一盏灯的实际功率不超过其额定功率,则两灯 1 min消耗的电能为 J.(忽略灯丝电阻的变化)14.2020 合肥蜀山区模拟一小灯泡的额定电压为 2.5 V,小灯泡的电流随电压变化的关系如图甲所示,将此小灯泡连入如图乙所示的电路中,电源电压为 6 V 且保持不变.求:(1)小灯泡的额定功率;(2)为保证小灯泡正常发光,滑
7、动变阻器连入电路的电阻大小;(3)当电流表示数为 0.15 A 时,滑动变阻器在 1 min 内消耗的电能.15.2020 湖北十堰如图甲为某电饭锅的简化电路原理图,R1和 R2为加热电阻,且阻值保持不变,R1=44,S 为靠近加热盘的感温开关,1、2 是开关连接的触点,加热盘温度达到 103 时,S 自动切换到保温状态.某次煮饭时,将电饭锅接入 220 V 的电路,按下开关 S,与触点 1连接,工作了 10 min,S 自动切换到保温状态,保温时图乙所示电能表的转盘在 1 min 内转过5 转.(1)求加热状态时,电饭锅消耗的电能;(2)求 R2的阻值;(3)用电高峰时,实际电压只有额定电压
8、的 80%,求电饭锅加热状态的实际功率.考点 4 分流、分压规律 比值问题 16.2020 合肥包河区二模将定值电阻 R1、R2串联接在电压保持不变的电路中,已知电阻 R1两端的电压与电源电压之比为 14,则电阻 R1R2=.17.2020 合肥蜀山区模拟如图所示的电路中,电压 U 保持不变,R1=40,R2=60.当开关 S断开时,电流表示数为 0.9 A,则当开关 S 闭合时,电流表示数为 A.18.2020 黑龙江哈尔滨小聪用如图所示的电路探究“电流跟电阻的关系”.将电阻 R1接入电路后,闭合开关,调节滑动变阻器的滑片,电压表的示数为 U,用电阻 R2(R2R1)替换电阻 R1后,实验中
9、,应调节滑片,使电压表的示数为 ,则前后两次电流表示数之比为 .19.2020 合肥寿春中学三模如图所示是“探究电流通过导体时产生的热量的影响因素”的实验装置.通电一段时间,左侧容器和右侧容器中的电阻丝产生的热量之比为 .20.2020 湖北襄阳如图所示,只闭合开关 S 时,灯 L1的功率为 9 W;断开开关 S,闭合 S1、S2时,灯 L1的功率为 16 W.电源电压不变,且灯丝电阻不受温度的影响.则 L1、L2两灯的灯丝电阻之比是()A.13 B.43 C.31 D.34 考点 5 动态电路分析 21.2020 合肥瑶海区模拟如图所示,电源电压不变,电表均完好,闭合开关 S1,两灯都发光,
10、再闭合开关 S2.闭合开关 S2前后,下列关于电路中各元件情况的描述正确的是()A.电流表示数变小 B.电压表示数不变 C.灯 L2变亮 D.灯 L1变暗 22.2020 安庆模拟如图所示,电路中电源电压不变.闭合开关 S 后,下列说法正确的是()A.电压表的示数变大 B.电流表的示数变小 C.电路的总电阻变大 D.电路的总功率变大 23.2020 合肥 50 中东校三模在如图所示的电路中,闭合开关后,当滑片 P 向左移动时,下列说法正确的是()A.电流表 A1示数变小 B.电流表 A2示数变大 C.小灯泡 L 的亮度变暗 D.电压表 V 示数变小 24.2020 湖南邵阳如图所示,电源电压一
11、定,闭合 S,滑动变阻器的滑片向右移动的过程中,以下说法正确的是()A.电路的总功率变大,电压表示数变大 B.电流表示数变小,电路的总功率变小 C.滑动变阻器接入电路中的电阻变小 D.电流表示数变大,电压表示数变小 25.2020 合肥包河区一模如图所示,电源电压保持不变,电路连接及各电器元件均完好,闭合开关 S 后,将滑动变阻器的滑片 P 向左滑动的过程中,下列分析中正确的是()A.电压表 V1与电压表 V2的示数之差不变 B.电压表 V2与电流表 A 的示数之比变小 C.电压表 V1与电压表 V2的示数之和变大 D.电压表 V2与电流表 A 的示数之比不变 考点 6 探究电热的影响因素 2
12、6.2020 合肥庐阳区模拟如图为探究“焦耳定律”的实验装置.两个透明容器中密封着等量的空气,U 形管中液面高度的变化能反映密闭空气温度的变化.将容器中的电阻丝 R1、R2串联在电路中,已知 R1R2,下列说法正确的是()A.该实验装置用于探究“电压和通电时间一定时,电流产生的热量与电阻的关系”B.闭合开关后,通过 R1的电流大于通过 R2的电流 C.闭合开关后,甲管中液面上升得比乙管慢 D.闭合开关后,要使电流增大,应将滑动变阻器的滑片 P 向左移动 27.2020 湖北鄂州如图是探究电流通过导体时产生热量的多少跟什么因素有关的实验装置.甲、乙是完全相同的密闭容器,里面密封着等量的空气,U
13、形管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化,闭合开关前,A、B 两 U 形管内液面相平.(1)实验中,乙容器外部的电阻的作用是使左、右容器内导体的 不相等.(2)由于电流产生的热量不易直接测量,因此在实验中通过观察 U 形管中液面高度的变化来显示甲、乙容器内空气温度的变化,这里采用的物理研究方法是 .(3)通过对比观察,(选填“甲”或“乙”)容器中导体的电阻产生的热量较多.由此可知,在电阻和通电时间相同时,电流越 ,导体产生的热量越多.考点 7 多挡电器的相关计算 28.2020 江苏盐城如图甲所示为某电烤箱的内部简化电路,S1为自动控制开关,R1和 R2均为电热丝.图乙是电烤箱正常工作时电流
14、随时间变化的图像.求:(1)电烤箱在低温挡工作时的功率;(2)电热丝 R2的阻值;(3)电烤箱工作 15 min,R1消耗的电能.29.2019 山西“创新”小组的同学们调查发现,雨雪天气里汽车后视镜会变模糊,影响行车安全.同学们设计了给后视镜除雾、除霜的加热电路.如图是加热电路原理图,电源电压为100 V,加热电阻 R1与 R2阻值均为 100,电路低温挡除雾,高温挡除霜.同学们对电路进行模拟测试,开启除霜模式加热后视镜 1 min,用温度传感器测得其温度升高了 6.求:(1)除霜模式下,电路中的电流;(2)除霜模式下,电路的加热效率.查资料得:后视镜玻璃质量约 0.5 kg,玻璃的比热容约
15、0.8103 J/(kg)30.2020 江苏连云港连云港兴起的“厕所革命”极大地提升了市民的生活品质.为解决冬天如厕时马桶座冰冷的问题,某兴趣小组为一公厕设计了简易电热马桶座,其电路如图所示,定值电阻 R1和 R2为两电热丝,单刀双掷开关 S2可接 a 或 b.已知电阻 R2=550,电源电压为220 V.当 S1闭合,S2接 a 时,电路发热的功率为 22 W.(1)求 R1的阻值.(2)分别求出S1断开、S2接 a,S1闭合、S2接 b 两种情况下电路的发热功率.(3)小明同学对此电路设计进行评估,发现该电路一直处于工作状态,不利于节能环保,建议在电路中增加定时开关.老师认为该电路设计还
16、有不足,请你指出所存在的不足.综合提升练 1.2020 四川南充小明将线圈电阻为 4.84 的电动机接入 220 V 的家庭电路中,关闭其他用电器,只让电动机工作时,观察到他家标有“2 000 imp/(kWh)”的电能表 3 min 内闪烁了 100 次,则电动机在这段时间内消耗的电能为 kWh,电动机线圈产生 J的热量.2.2020湖南岳阳如图所示是某小灯泡的电流电压图像,小灯泡的额定电压为6.0 V.小灯泡正常发光时,灯丝的电阻是 .若将小灯泡与R=10 的定值电阻并联接入某电路,干路中的总电流为 0.5 A,通电 10 s,电阻 R 消耗的电能为 J.3.2020 黑龙江齐齐哈尔如图所
17、示的电路中,电源电压恒定不变,已知 R1=3R2.当 S1闭合、S2断开时,电压表示数为 3 V,电流表示数为 0.4 A,电阻 R1为 ;当 S1断开、S2闭合时,电流表示数为 A.4.2020 贵州贵阳如图所示电路,电源电压不变,定值电阻 R0与滑动变阻器 R 串联.调节滑动变阻器的滑片至某一位置时,电流表示数为 0.1 A,R 的功率为 0.6 W;当滑片移动到另一位置时,电流表示数变化了 0.2 A,R 的功率为 0.9 W.则电源电压 U=V.5.2020 四川达州如图所示,电源电压不变,闭合开关 S,电压表 V1示数为 U1,电压表 V2示数为 U2,通过电阻 R3的电流为 I3;
18、断开开关,把电压表 V1换成电流表 A1,电压表 V2换成电流表A2,再闭合开关,通过电阻 R1的电流为 I1,通过电阻 R2的电流为 I2,通过电阻 R3的电流为 I3.已知 U1U2=75,I3I3=12,则电阻 R1R2R3=,电流 I1I2I3=.6.2020 湖北孝感如图所示的电路中,电源电压恒定,L 为小灯泡,滑动变阻器 R 的滑片 P 处于中点,通过控制开关 S1、S2和 S3的通断来研究电路的常见故障与串、并联方式,通过调节滑动变阻器来分析电路中电流的变化情况,则()A.闭合 S3,断开 S1、S2,R 被短路 B.闭合 S1,断开 S2、S3,L 与 R 串联 C.闭合 S2
19、,断开 S1、S3,L 与 R 并联 D.闭合 S2,断开 S1、S3,滑片 P 向右移动,电流表的示数变小 7.2020 山西如图是小亮设计的“挂钩式电子秤”的电路原理图.电源电压恒定,R1 为定值电阻,R2为滑动变阻器,滑片 P 与挂钩固定在一起.不挂物体时,滑片 P 在 R2最上端.挂上物体时,滑片 P 随挂钩向下移动.在电子秤量程范围内,则()A.不挂物体时,电压表示数为电源电压 B.所挂物体越重,电流表示数越大 C.所挂物体越轻,电路的总功率越大 D.所挂物体重量发生变化,电压表示数与电流表示数的比值不变 8.2020 合肥寿春中学二模在如图甲所示的电路中,L1、L2、L3是三个完全
20、相同的小灯泡,通过小灯泡的电流与其两端电压的关系图像如图乙所示.已知电源电压为 3 V,当开关闭合后,下列说法正确的是()A.开关闭合后,L1、L2、L3两端的电压均为 3 V B.L2的电功率为 0.75 W C.L1的电阻为 12 D.10 s 内 L3消耗的电能为 7.5 J 9.2020 合肥蜀山区模拟如图所示,AB 两端电压保持不变,当开关 S 闭合时,电灯正常发光.当开关 S 断开时,下列说法正确的是()A.电灯的实际功率变小,要使电灯正常发光,滑片 P 应向下移动 B.电灯的实际功率变小,要使电灯正常发光,滑片 P 应向上移动 C.电灯的实际功率变大,要使电灯正常发光,滑片 P
21、应向下移动 D.电灯的实际功率变大,要使电灯正常发光,滑片 P 应向上移动 10.2020 江苏苏州在如图甲所示的电路中,电源电压保持不变,R1为定值电阻.闭合开关 S,将滑动变阻器 R2的滑片 P 从最左端滑到最右端,两电压表示数随电流表示数变化的完整图线如图乙所示.则下列说法正确的是()A.电压表 V1对应的是图线 B.电压满足 Uc=Ua+Ua C.R2的最大阻值小于 R1的阻值 D.电路的最大总功率为 2UbIb 11.2020 新疆如图所示的电路中,电源电压保持不变,滑动变阻器 R1、R2的滑片可移动的最大距离相等.开始时,R1、R2的滑片均位于变阻器的正中间,开关闭合后,电路的总功
22、率为 0.4 W.若将 R1的滑片向左移动 3 cm,R2的滑片向右移动 3 cm,电路的总功率变为 0.3 W;若将 R1、R2的滑片从正中间均向右移动 3 cm,电路的总功率变为 0.5 W.已知滑动变阻器电阻丝的阻值与其长度成正比,则滑动变阻器 R1的最大阻值与 R2的最大阻值之比为()A.31 B.41 C.51 D.61 12.2020 江苏南通图甲为天然气泄漏检测电路原理图.电源电压恒定,R0 为定值电阻,气敏传感器两端电压 UQ随天然气浓度 C 变化的关系如图乙所示.则下列描述 R0的功率 P0、电路的总功率 P 随天然气浓度 C 变化的关系图线中,可能正确的是()甲 乙 A B
23、C D 13.2020 湖北荆门“开车不饮酒,酒后不开车”是每一位司机都必须遵守的交通法规.图甲是气体中酒精浓度测试仪的原理图,电源电压 U=12 V,R1是气敏电阻,其阻值随气体中酒精浓度的变化规律如图乙所示.气体中酒精浓度大于或等于 20 mg/100 mL 小于 80 mg/100 mL为酒驾,大于或等于 80 mg/100 mL 为醉驾.测试仪使用前应先调零,即当气体中酒精浓度为 0时,调节滑动变阻器 R2的滑片,使电压表示数 U1=10 V,调零后 R2的滑片位置保持不变.甲 乙(1)求调零后 R2接入电路中的阻值;(2)当 U1=10 V 时,求 R1的电功率;(3)在某次检测中,
24、电流表示数为 0.3 A,试通过计算分析,判断该司机属于酒驾还是醉驾.14.2020 福建图甲电路中,电源电压保持不变,R0、R1 均为定值电阻,R2 为滑动变阻器.闭合开关 S,改变 R2接入电路的电阻,两电压表示数与电流表示数的关系如图乙,当滑片在 b 端时电流表示数为 0.3 A.(1)求 R2的最大阻值.(2)滑片置于变阻器的中点位置时,R2的电功率为 0.8 W,求电源电压 U 和 R0的阻值.(3)若滑动变阻器滑片每移动 1 cm,阻值改变 1,设滑片从 a 端向 b 端滑动的距离为 x cm,写出 R2的电功率 P 随 x 变化的关系式,并由此关系式求出 R2电功率的最大值.15
25、.2020 浙江宁波现有一个粗细均匀的金属圆环,它是由一段铜丝和一段同种材料制成的电阻丝连接而成的.为了研究它的导电性,小科把它接入到如图甲所示的电路中.实验时,小科先将触点 M 与圆环上的 A 点连接,再移动滑动变阻器 R1的滑片 P 至最右端后,闭合开关 S,将触点 N 从 A 开始沿逆时针方向滑动一周,在触点 N 滑动的过程中,触点 M、N 之间的电阻等效于一个变化的电阻,记为 RMN.设滑过弧 MN 的长为 x,电流表示数 I 与 x 之间的关系如图乙所示.已知电源电压恒为 4.5 V,铜丝的阻值不计,触点接触良好.粗细均匀、同种材料制成的电阻丝阻值与其长度成正比.(1)由图乙可知,该
26、金属圆环中铜丝的长度是 cm.(2)在触点 N 滑动过程中,RMN的最大值是多少?(3)每 1 cm 电阻丝的阻值是 .(提示:图甲中 M、N 之间的电阻等效于 M、N 之间两段弧形金属丝并联后的总电阻)(4)如图丙所示,把 M、N 接到圆环其中一条直径的两端,将滑片 P 移到最左端后闭合开关 S,通电 1 min,电路消耗的电能为 W.求 W 的最大值.(计算过程中不需要说明取最大值的理由)创新情境拓展练 1.2020 湖南郴州有阻值相同的三个电阻,以任意方式连接,最多能得到 种不同阻值的电阻;这些不同的连接方式,得到电阻的最大阻值与最小阻值之比是 .2.2020 合肥 50 中东校三模如图
27、所示的电路中,小灯泡上标有“3 V 0.9 W”字样,电源电压恒为 6 V,不考虑温度对灯丝电阻的影响.(1)求小灯泡的额定电流.(2)当滑动变阻器的滑片 P 在 A 端时,电流表的示数为 0.125 A,求滑动变阻器的最大阻值.(3)移动滑片 P 使灯泡正常发光,求滑动变阻器 AP 间的电阻.第二节“伏安法”实验 1.2020河南某实验小组探究电流与电压和电阻的关系.实验中电源电压恒为3 V,滑动变阻器的最大阻值为 20.(1)他们先用 5 的定值电阻探究电流与电压的关系,实验电路图如图 1 所示.请根据图 1 的电路图把图 2 的实物电路连接完整.图 1 图 2 连接完毕后,小丽建议要对电
28、路进行检查后再闭合开关,请你提出其中一项需要检查的内容:.检查完毕后,闭合开关,调节滑动变阻器,记录了 5 组数据.测第 6 组数据时,电压表的示数为 2.6 V,电流表的示数如图 3 所示.图 3 图 4 请在图 4 的坐标系中描绘出第 6 组数据对应的点,并根据描出的 6 个数据点画出定值电阻的I-U 图像.分析画出的 I-U 图像可得出结论:在电阻一定时,.为了使结论具有普遍性,还应进行的操作是:.(2)接着他们在原有的 5 的定值电阻的基础上,又准备了阻值为 10、15、20 的三个定值电阻,以探究电压一定时电流与电阻的关系.为了控制电压不变,每次更换定值电阻后需要调节滑动变阻器,使定
29、值电阻两端的电压达到相同的值.这个电压控制在多少合适呢?实验小组的同学分别提出了 0.5 V、1 V 和 2 V 三个电压值,为使实验顺利进行,大家进行了分析与讨论,你认为应选这三个电压值中的 V.2.2020 合肥 50 中东校三模小明利用如图甲所示的电路探究电流跟电阻的关系.已知电源电压为 6 V 且保持不变,实验用到的电阻的阻值分别为 5、10、15、20、25.(1)请根据图甲将图乙所示的实物电路连接完整(导线不允许交叉).(2)闭合开关前,将滑动变阻器的滑片移到最左端.(3)实验中多次改变 R 的阻值,调节滑动变阻器的滑片,使电压表示数保持不变,记下电流表的示数,得到如图丙所示的电流
30、 I 随电阻 R 变化的图像.由图像可以得出结论:电压一定时,.实验过程中,小明用 5 的定值电阻做完实验后,接下来的操作是断开开关,然后将 5 的定值电阻换成10 的定值电阻接入电路,当电压表示数为_V 时,读出电流表的示数.(4)为完成整个实验,应该选取最大阻值不小于 的滑动变阻器.3.2020 陕西如图 1 是小明测量未知电阻 R1阻值的实物图.(1)闭合开关前,滑动变阻器的滑片应滑到最 (选填“左”或“右”)端.(2)某次实验中,移动滑片使电压表示数为 2.0 V,此时电流表的指针位置如图 2 所示,则电流表的示数为 A,本次测得 R1的阻值为 .(3)现有另一个未知电阻 R2(阻值约
31、为 400),若仅将图 1 中的 R1替换为 R2,其他器材和电路连接不变,则不能测出 R2的阻值,其原因是实验中 表无法读数.4.2020 山西实践小组的同学们进行“伏安法测定小灯泡电阻”的实验,小灯泡的额定电压为 2.5 V(阻值约为 10),滑动变阻器规格为“20 1 A”.(1)请你用笔画线代替导线,将图甲中的电路连接完整(导线不得交叉).甲 乙 丙(2)滑动变阻器在实验中除保护电路外,还有 的作用.同学们把电路元件接入电 路,刚 接 好 最 后 一 根 导 线,灯 泡 立 即 发 光,发 生 这 种 现 象 的 原 因 可 能是 .(3)经 检 查 无 误 后,接 通 电 路,向 左
32、 移 动 滑 动 变 阻 器 的 滑 片P,当 观 察 到 时,表明小灯泡正常发光,此时电流表示数如图乙所示,则小灯泡正常发光时的阻值为 (保 留 一 位 小 数).继 续 向 左 移 动 滑 片,则 可 能 出 现 的 现 象 有 (写出一条即可).(4)实验结束后,小组同学根据实验数据,绘制了如图丙所示的图像,分析图像可得出结论:.5.2020 江苏无锡小明和小华在进行“测量定值电阻的阻值”实验,器材有:干电池两节,开关、电压表、电流表、滑动变阻器(规格为“20 1.5 A”)、电阻箱(规格为“09 999 5 A”)各一个,待测电阻 R1、R2,导线若干.甲 乙 丙 丁 戊(1)连 接
33、电 路 前,小 明 发 现 电 流 表 指 针 如 图 甲 所 示,于 是 他 将 电 流 表 指 针 调至 .(2)图乙是他们连接的测量 R1阻值的部分电路.请用笔画线代替导线,将电路连接完整.闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片 P 置于最 (选填“左”或“右”)端.在正确完成上述操作后,闭合开关并移动滑片 P,当电流表示数为 0.2 A 时,电压表示数如图丙所示,则定值电阻两端的电压为 V.多次实验所测量的结果如下表所示,则 R1 的阻值为_(结果保留一位小数).实验 序号 电压表 示数 U/V 电流表 示数 I/A 电阻R1/1 0.2 2 0.6 0.3 3 0.88 0.4 测量 R1
34、阻值的过程中,老师提醒他们要尽量缩短通电时间,并用较小的电流来测量,这样做的理由是:.(3)为测量电阻 R2的阻值,他们在已连接好的图乙的电路中,用 R2替换 R1接入电路.测量过程中,发现电流表示数始终小于分度值.于是,他们按照如图丁所示的电路图,重新连接了电路,闭合开关后,改变电阻箱接入电路的阻值进行多次测量.记录下电阻箱的阻值 R 及对应的电压表示数 UR,并根据记录的数据绘制出1-1图像,如图戊所示,则所测电阻 R2 的阻值为 .6.2020 合肥庐阳区模拟在“测量小灯泡的电功率”实验中,所用小灯泡上标有“2.5 V”字样.(1)如图甲所示是小明已经连接的部分实验电路,在连接电路时,小
35、明操作中的错误是 .(2)请你用笔画线代替导线,帮小明将图甲所示的实物电路连接完整.(3)连接完实验电路,检查无误后,小明闭合开关,发现小灯泡不亮,电流表、电压表的示数都为零,出现这种现象的原因可能是 .(填序号)A.小灯泡短路 B.小灯泡开路 C.变阻器短路 D.变阻器开路(4)小明排除故障后,正确地完成了实验.他根据实验数据画出小灯泡的 I-U 图像,过此图线上任一点 M 分别作两坐标轴的平行线,如图乙所示,它们与两坐标轴围成的矩形的面积在数值上等于小灯泡此时的 .7.2020 合肥包河区二模小明同学选用如图甲所示的器材测量“小灯泡的额定电功率”,其中电源为两节新干电池,小灯泡的额定电压为
36、 2.5 V.(1)小明在开始实验前,检查电路时,发现有一根导线连接错误,请在错误的导线上画“”,并画出正确的导线.(2)纠正电路连接的错误后,进行正确的实验操作,闭合开关,缓慢移动滑动变阻器的滑片,发现电流表示数逐渐变大,小灯泡却始终不发光,电压表也无示数,则电路中的故障可能是_(正确写出一条即可).(3)排除故障后,闭合开关,移动变阻器滑片到某一位置时,电压表示数如图乙所示.为了测量小灯泡的额定电功率,接下来的实验操作应是:.(4)根据实验数据,小明作出了小灯泡的电流随电压变化的 I-U 图像,如图丙所示,则该小灯泡的额定电功率为 W.(5)小明发现图丙中小灯泡的 I-U 图像是一条平滑的
37、曲线,可知通过小灯泡的电流与其两端电压不成正比,其原因是.(6)由于电流表与电压表本身都有一定的电阻,对实验会产生一定的影响,因此利用由图甲改正后的电路图来测量小灯泡的电功率,所测得的电功率 (选填“偏大”或“偏小”).8.2020湖北十堰如图甲是测量小灯泡额定电功率的实验,电源电压恒为6 V,小灯泡的额定电压 U 额=2.5 V,正常发光时电阻约为 10,有两个规格分别为“10 2 A”“50 1 A”的滑动变阻器.(1)本实验应选择规格为 的滑动变阻器.如图甲,已有部分电路连接好,请用笔画线代替导线,将电路连接完整.甲 乙 丙(2)连接好电路后闭合开关,发现小灯泡发光,电流表有示数,电压表
38、无示数,可能是导线 (选填“a”“b”或“c”)断了.(3)排除故障后,闭合开关,调节滑片 P,当电压表示数为 2.5 V 时,电流表示数如图乙,则小灯泡的额定功率为 W.(4)若电压表损坏,小明利用一个定值电阻 R0 和两个开关,设计了如图丙所示的电路,并进行实验:只闭合开关 S 和 S1,调节滑片 P,使电流表示数为额0;保持滑片 P 的位置不动,断开开关 ,闭合其他开关,读出电流表示数为 I;小灯泡的额定功率表达式为 P 额=(用题中物理量字母表示).第三节“内阻”相关计算 1.实际的电源有两个参数:总电压 U 总和内阻 r.实际计算过程中,可以把电源看成是由一个电压为 U 总、内阻为
39、0 的理想电源与一个阻值为 r 的电阻串联而成的,如图甲所示.利用图乙所示的电路可以测量电源的总电压和内阻:闭合开关,调节滑动变阻器的滑片,当电压表的示数为 1.96 V 时,电流表的示数为 0.05 A;当电压表的示数为 1.56 V 时,电流表的示数为 0.55 A.(1)求电源的总电压 U 总和内阻 r;(2)要进行更精确的测量,需测出多组数据并作出电压表示数 U 和电流表示数 I 的关系图像;请论证该 U-I 图像在直角坐标系中是一条直线的一部分如图丙,O 点的坐标为(0 A,0 V),并分析总电压 U 总和内阻 r 在图丙中的几何意义.2.2020 合肥寿春中学三模如图所示的电路中,
40、电源电压 U=17 V,电源内阻 r=1,电阻R2=30.开关闭合后,电流表 A 的示数为 0.5 A.(不计电流表的电阻)求:(1)R1两端的电压;(2)电阻 R1的电阻.3.2021 预测如图所示的电路中,从 A 端流向 B 端的电流恒为 0.4 A,电流表的内阻 RA=0.1,量程为 00.6 A,分度值为 0.02 A;当开关 S 闭合时,电流表的示数为 0.3 A.(1)求开关 S 断开时,电流表两端的电压大小;(2)求待测电阻 Rx的阻值;(3)上述电路中,若将 Rx换成阻值约为 10 的较大电阻,用这种测量方法能否准确测出它的阻值?写出判断依据.4.如图所示的电路中,电源电压 U
41、=3 V,电源内阻 r 恒定不变,定值电阻 R0=15;R 是一个电阻箱,最大阻值为 999.9,在此范围内可以调节出准确可读的电阻值;是一只量程为0100 mA 的电流表,俗称“毫安表”.闭合开关 S,将电阻箱 R 的阻值调为 8 时,毫安表的示数为 50 mA;将电阻箱 R 的阻值调为 88 时,毫安表的示数为 10 mA.求该毫安表的内阻RA.5.如图所示的电路中,电源电压为 36 V,电源内阻不计,定值电阻 R1=200,R2=300.闭合开关 S,移动滑动变阻器的滑片 P 至某一位置,此时电压表 V 的示数为 24 V,电压表 V1的示数为 9 V.求:(1)此时通过 R1和 R2的
42、电流;(2)电压表 V1的内阻;(3)将滑动变阻器的滑片 P 移至最右端时电压表 V1的示数.6.2019 马鞍山二模电动机是一种使用广泛的动力机械,从能量转化的角度看,它主要是把电能转化为机械能,还有一部分能量在线圈中以热量的形式散失掉.现有一台电动机,当电动机两端加 220 V 电压时,通过电动机线圈的电流为 50 A,已知该电动机线圈的电阻是 0.4.(1)该电动机每分钟消耗的电能和产生的热量各是多少?(2)该电动机正常工作时,电能转化为机械能的效率为,电动机两端的电压为 U,通过电动机的电流为 I,试推导电动机线圈的电阻 R 的表达式.7.如图所示的电路中,电源电压恒为 5 V,电动机
43、 M 上标有“2 V 0.4 W”字样,线圈电阻为 1.闭合开关 S,移动滑动变阻器 R 的滑片 P,当电流表的示数为 0.6 A 时,电动机 M 恰能正常工作.求:(1)电动机 M 的机械功率;(2)滑动变阻器 R 的最大阻值.8.2020 河北小明家在不远处施工,临时用导线将电水壶和电水龙头(打开几秒钟就能流出热水)与家中的电能表3 000 r/(kWh)相连,如图所示.电水壶的规格为“220 V 1 210 W”,电水龙头的规格为“220 V 2 420 W”.当电路中单独使用电水壶烧水时,铝盘转动 110 r,用时 120 s.在电路中单独使用电水龙头洗漱时,用了 180 s.导线、电
44、水壶和电水龙头的电阻不随温度变化.求:(1)电水壶和电水龙头的电阻;(2)导线的电阻;(3)在洗漱时,导线上产生的热量.创新情境拓展练 1.2020 合肥 45 中三模已知电流表 G 的满偏电流(即电流表指针偏转到最大刻度时的电流)为 1 mA,内阻为 600,现将其与一定值电阻 R1串联改装成量程为 15 V 的电压表,如图 a 所示.(1)求电流表 G 的指针满偏时它两端的电压.(2)求改装后电压表的电阻大小.(3)如图 b 所示,将改装后的电压表接入电路,电源电压为 15 V 且不变,电阻 R2=6 000,改变可变电阻 R3接入电路的阻值大小,使电压表示数为 5 V,求此时可变电阻 R
45、3接入电路的阻值大小以及电压表内部表头 G 两端的电压.2.2020 合肥包河区一模实验室中常用的电流表是由小量程的电流计 G 改装而成的.如图甲所示是一个满偏电流 Ig=6 mA(即电流计 G 的量程)、内阻 Rg=10 且刻度均匀的电流计.如图乙所示的电路中,我们可以把电流计看成是由一个定值电阻 Rg与能显示电流大小的电流计G 串联在一起组成的,该电路同样遵循欧姆定律.如图丙所示,要把小量程的电流计 G 改装成实验室常用的电流表,实际上就是给它并联一个恰当的电阻 R0即可.(1)当通过电流计 G 的电流大小为其满偏电流的一半时,加在 G 两端的电压为多少伏?(2)若将电流计 G 改装成一个
46、量程为 0.6 A 的电流表,则需要一个阻值多大的电阻与其并联?(保留一位小数)(3)请证明:如果要使改装的电流表的量程为原电流计 G 满偏电流 Ig的 n 倍(即 I=nIg),则与其并联的电阻 Rx的阻值应为电流计 G 内阻 Rg的1-1.3.2020 合肥包河区二模现有一个满偏电流 Ig(即允许通过的最大电流)为 6 mA 的灵敏电流计 G,其内阻 Rg为 10,小明同学利用所学的物理知识将该电流计 G 改装成了一个既可以测电流也可以测电压的多用电表,改装的电路图如图所示.求:(1)接 A、B 接线柱,多用电表可作为量程为 0.6 A 的电流表使用,电阻 R1的阻值大小(保留一位小数);
47、(2)接 A、C 接线柱,多用电表可作为量程为 3 V 的电压表使用,电阻 R2的阻值大小.4.实验室里常用欧姆表来直接测量电阻.如图所示是一种欧姆表的简化电路,它由表头 G(即小量程电流表,内阻 Rg=50,最大刻度值 Ig=10 mA)、电源(输出电压 U=3 V)、变阻器 R1和定值电阻 R2(阻值为 100)等组成.使用时,在 A、B 间接入待测电阻 Rx,表头指针即可指示出 Rx的大小.(1)使用前,需先将 A、B 间断开,调节 R1接入电路的阻值,使表头 G 满偏(指针指在最大刻度处),求 R1此时接入电路的阻值;(2)然后保持 R1接入电路的阻值不变,在 A、B 间接入一个待测电
48、阻 Rx,此时表头 G 的指针偏转到最大刻度的一半,求此时 R1两端的电压;(3)求上述待测电阻 Rx的阻值.第十二讲 欧姆定律 电功率 第一节 电路的简单计算和分析 基础分点练 1.0.2 15【解析】电阻一定时,导体中的电流与导体两端的电压成正比,所以,当该导体两端的电压为 3 V 时,通过它的电流为 0.4 A3V6V=0.2 A.导体的电阻不随电压变化,该导体的电阻R=6V0.4A=15.2.0.45【解析】当只闭合开关 S 时,灯泡 L 恰好正常发光,则电源电压 U 电=UL=3 V,再闭合 S1后,灯泡 L 和电阻 R 并联,电流表测干路电流,此时通过 R 的电流 IR=电=3V2
49、0=0.15 A,所以干路电流 I 总=IR+IL=0.15 A+0.3 A=0.45 A.3.C【解析】当 S1闭合、S2断开,滑片 P 在滑动变阻器 R1的中点附近时,R1与 R2串联,电路中的电流为 0.5 A,由欧姆定律可知,(R1+R2)0.5 A=15 V,解得 R1+R2=30;当闭合 S2、断开 S1,滑片位置不动(即滑动变阻器接入电路的电阻不变)时,R1、R2、R3 串联,则有(R1+R2+R3)0.2 A=15 V,解得 R1+R2+R3=75.联立两式,解得 R3=45.4.C【解析】由题图可知,R 与变阻器串联,电压表测变阻器两端的电压,电流表测电路中的电流,将滑动变阻
50、器的滑片从某个位置向右滑动一段距离后,设通过电路的电流由 I1 变为I2,R 两端的电压由 U1变为 U2,因变阻器连入电路中的电阻变大,由串联分压原理可知电压表示数增大,R 两端的电压减小;由欧姆定律 I=,得 R=11=22=,I=I1-I2=0.04 A,故U=RI=10 0.04 A=0.4 V,即 R 两端电压减少了 0.4 V,根据串联电路的分压规律可知,变阻器两端增加的电压等于 R 两端减少的电压,即电压表示数增加了 0.4 V.5.(1)根据图像可知,电压为 6 V 时,灯泡中的电流 IL=0.5 A,定值电阻中的电流 IR=0.25 A 灯泡的电阻 RL=L=6V0.5A=1
51、2 定值电阻的电阻 R=6V0.25A=24 (2)灯泡和定值电阻串联时电流相等,两端电压之和为 6 V,根据图像可知电流 I=0.2 A,灯泡两端电压 UL=1.2 V,定值电阻两端电压 UR=4.8 V 灯泡的电阻 RL=L=1.2V0.2A=6 6.8 800 1 600 140【解析】小明家的用电器正常使用时的总功率的最大值 P=UI=220 V40 A=8 800 W.用电器消耗 0.5 kWh 的电能,指示灯闪烁 3 2000.5=1 600 次.由题图可知,本月底电能表的示数是 2 017.6 kWh,本月消耗的电能为 2 017.6 kWh-1 877.6 kWh=140 kW
52、h.7.1.5 37.5【解析】30 天消耗的电能 W=P1t1=510-3 kW3010 h=1.5 kWh;这些电能可供“220 V 40 W”的日光灯正常工作的时间 t2=2=1.5kWh4010-3kW=37.5 h.8.135【解析】甲电热丝两端的最大电压为 10 1 A=10 V,乙电热丝两端的最大电压为 15 0.6 A=9 V,当两个电热丝并联时,它们两端的最大电压为 9 V,电路产生的总热量为(9V)21010 s+(9V)21510 s=135 J.9.39 960 200【解析】锂电池充满电后存储的电能为 W=UIt=3.7 V3 A3 600 s=39 960 J;该手
53、机最长待机时间为 t=39960J3.7V1510-3A=720 000 s=200 h.10.4 27【解析】电阻丝的电阻为 R=12V3A=4.当电阻丝两端电压为 12 V 时,电阻丝的电功率为 P1=12 V3 A=36 W;当电阻丝两端电压为 6 V 时,电阻丝的电功率为 P2=(6V)24=9 W.故当电阻丝两端电压由 12 V 降至 6 V 时,其电功率变化了 P=P1-P2=36 W-9 W=27 W.11.21 360【解析】将甲、乙并联接在电压恒为 2 V 的电路中,由并联电路的电压规律可知,甲、乙两端的电压均为 2 V,结合题图可知,通过甲的电流为 0.4 A,通过乙的电流
54、为 0.2 A,由 P=UI 可知,甲、乙的电功率之比 P 甲P 乙=I 甲I 乙=0.4 A0.2 A=21;甲、乙消耗的总电能 W=W 甲+W 乙=UI 甲t+UI 乙t=(I 甲+I 乙)Ut=(0.4 A+0.2 A)2 V300 s=360 J.12.温 3 025【解析】当开关 S 接触 2、3 触点时,只有电阻 R1接入电路,电路的电阻最大,由 P=2 可知,此时电路的电功率最小,但不为零,水龙头放出的是温水;当开关 S 接触 3、4 触点时,电阻 R1和 R2 并联,电路的总电阻最小,总功率最大,水龙头处于热水挡,此时电路中的总电阻R=121+2=16,水龙头在热水挡位正常工作
55、时电路的功率 P=2=(220V)216=3 025 W.13.240【解析】灯 L1的额定电流 I1=11=4W4V=1 A,灯 L2的额定电流 I2=22=3W6V=0.5 A.两灯串联,当电路中的电流 I=I2=0.5 A 时,灯 L2 正常发光,灯 L1 的实际功率不超过其额定功率,L1 的电阻R1=11=4V1A=4,此时电源电压 U=U1+U2=0.5 A4+6 V=8 V,所以两灯 1 min 消耗的电能W=UIt=8 V0.5 A60 s=240 J.14.(1)观察图甲可知,当小灯泡两端电压为额定电压 2.5 V 时,通过小灯泡的电流为 0.2 A 小灯泡的额定功率 P=UI
56、=2.5 V0.2 A=0.5 W(2)小灯泡正常发光时,滑动变阻器两端电压 U1=U 电源-U=6 V-2.5 V=3.5 V 此时滑动变阻器连入电路的电阻 R=1=3.5V0.2A=17.5 (3)当电流表的示数为 0.15 A 时,观察图甲可知小灯泡两端电压为 1.5 V,此时滑动变阻器两端的电压 U2=6 V-1.5 V=4.5 V 滑动变阻器在 1 min 内消耗的电能 W=U2I2t=4.5 V0.15 A60 s=40.5 J 15.(1)由题图甲可知,当电路处于加热状态时,只有电阻 R1接入电路中,根据 W=2 t 可知,W 加热=21t1=(220V)244 600 s=6.
57、6105 J(2)当处于保温状态时,电饭锅 1 min 消耗的电能 W 保温=53000kWh=1600 kWh 根据 W=Pt 可知,P 保温=保温2=1600kWh160h=110 kW=100 W 当电路处于保温状态时,R1和 R2串联在电路中,根据 P=2 可知,R 总=2保温=(220V)2100W=484 R2=R 总-R1=484-44=440 (3)用电高峰时,实际电压只有额定电压的 80%,此时 U 实=80%U 额=0.8220 V=176 V 根据 P=2 可知,P 实=实21=(176V)244=704 W 16.13【解析】由于 R1 与 R2 串联,故通过两电阻的电
58、流相等,R1 与 R2 两端的电压之比U1U2=14U(U-14U)=13,由 R=可知,R1R2=U1U2=13.17.2.25【解析】当 S 断开时,只有 R2连入电路,U=I2R2=0.9 A60=54 V.当 S 闭合时,R1和 R2并联,流过R2的电流保持不变,流过R1的电流I1=1=54V40=1.35 A,电流表示数I=I1+I2=1.35 A+0.9 A=2.25 A.18.U R2R1【解析】探究“电流跟电阻的关系”时,要保持电阻两端电压不变,改变电阻.将电阻 R1接入电路后,闭合开关,调节滑动变阻器的滑片,电压表的示数为 U,所以用电阻 R2 替换电阻 R1接入电路后,应使
59、电压表示数为 U,再记录电流表示数.当接入电路的电阻为 R1 时,设电流表示数为 I1,此时 R1两端的电压 U=I1R1,当接入电路的电阻为 R2时,设电流表示数为 I2,此时 R2两端的电压 U=I2R2,所以 I1R1=I2R2,I1I2=R2R1.19.41【解析】由题图可知,三个电阻丝的阻值相等,右侧两个电阻丝并联后再与左侧电阻丝串联,根据串、并联电路电流的特点可知,I 左=2I 右,根据焦耳定律 Q=I2Rt 可知,左右=左2右2=左2右2=41.20.C【解析】只闭合开关 S 时,L1和 L2串联,L1的电功率 P1=串2 R1=(1+2)2R1;只闭合开关 S1和 S2时,L1
60、和 L2并联,L1的电功率 P1=21.则11=(1+2)2121=12(1+2)2=9W16W=916,所以11+2=34,解得 R1=3R2,故 R1R2=31,C 正确.21.B【解析】只闭合开关 S1时,灯泡 L1和 L2串联,电压表测电源电压;再闭合开关 S2时,灯泡 L2 被短路,电压表接在灯泡 L1 两端,电压表测量的仍然是电源电压,所以电压表示数不变,B 项说法正确.闭合开关 S2 后,电路总电阻变小,根据欧姆定律可知,电路总电流变大,即电流表示数变大,所以 A 项说法错误.闭合开关 S2后,灯 L2被短路,灯 L2熄灭,由于电路中的电流变大,L1两端的电压变大,灯 L1的实际
61、功率变大,故灯 L1变亮,C、D 项说法均错误.22.D【解析】开关 S 断开时,电路中只接入 L1,电流表测得通过 L1的电流,电压表测得电源电压.开关 S 闭合后,L1与 L2并联接入电路,电压表仍测电源电压,示数不变,A 错误;电流表测干路电流,示数将变大,电路的总功率 P=UI 将变大,B 错误、D 正确;两灯泡并联,电路总电阻变小,C 错误.23.A【解析】由题图可知,闭合开关后,小灯泡 L 与滑动变阻器 R 并联,电压表测量电源电压,电流表 A1测量干路电流,电流表 A2测量通过小灯泡 L 的电流.当滑片 P 向左移动时,滑动变阻器接入电路的阻值变大,由 I=,可知通过 R的电流
62、IR变小,小灯泡 L 两端的电压不变,故通过小灯泡 L 的电流不变,即电流表 A2示数 I2不变,小灯泡的亮度也不变,B、C 错误;电流表 A1的示数 I1=I2+IR,变小,A 正确;电压表测量电源电压,示数不变,D 错误.24.B【解析】由题图可知,当开关 S 闭合时,定值电阻 R 和滑动变阻器串联,电压表测 R两端电压,电流表测电路中的电流,在滑片向右移动的过程中,滑动变阻器接入电路的电阻变大,电路的总电阻变大,根据 P=2 可知,电路的总功率变小,A、C 错;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 R 两端的电压变小,电压表
63、示数变小,故 B 正确,D 错.25.C【解析】闭合开关 S,定值电阻 R1与滑动变阻器 R2串联,电压表 V1测量电源电压,电压表 V2测量滑动变阻器 R2两端的电压,电流表 A 测量电路中的电流.当将滑动变阻器 R2的滑片 P 向左滑动时,电源电压不变,因此电压表 V1示数不变;滑动变阻器 R2接入电路的电阻变大,电路总电阻变大,根据欧姆定律可知电路中的电流变小,因此电流表 A 的示数变小;根据欧姆定律可知定值电阻 R1两端的电压变小,根据串联电路的电压规律可知滑动变阻器 R2两端的电压变大,因此电压表 V2的示数变大.电压表 V1与电压表 V2的示数之差为定值电阻 R1两端的电压,变小,
64、A 错误;电压表 V2与电流表 A 的示数之比为滑动变阻器 R2接入电路的电阻,变大,B、D 错误;电压表 V1的示数不变,电压表 V2的示数变大,因此电压表 V1与电压表 V2的示数之和变大,C 正确.26.C【解析】容器中的电阻丝 R1、R2串联在电路中,且 R1Ua,故 R2R1,C 错;分析可知,Uc=2Ub,电源电压为 Uc 不变,当滑片在最右端时,电路的电流最大,根据 P=UI 可知,此时电路的总功率最大,Pmax=UcIc=2UbIc,D 错.11.B 12.C【解析】由题图甲可知,R0 与气敏传感器串联,电压表测气敏传感器两端的电压;由题图乙可得,气敏传感器两端的电压 UQ与天
65、然气浓度 C 成正比.设 UQ=kC,电源电压为 U,R0的功率 P0=020=(-)20=(-)20,显然 P0与 C 不是一次函数关系,P0-C 图像不可能是一条直线,因此 A、B 错误.电路的总功率 P=UI=U00=U-0=20-0UQ=20-0 C,故 P 与 C 是一次函数关系,且 P 随 C 的增大而减小,因此 C 正确、D 错误.13.(1)由 题 图 乙 可 知,当 气 体 中 酒 精 浓 度 为 0 时,R1=100,此 时 电 路 中 的 电 流I=11=10V100=0.1 A R2接入电路的阻值 R2=2=-1=12V-10V0.1A=20 (2)R1的电功率 P1=
66、U1I=10 V0.1 A=1 W(3)当电流表示数为 0.3 A 时,电路的总电阻 R=12V0.3A=40 气敏电阻的阻值 R1=R-R2=40-20=20 分析题图乙,可知当气敏电阻的阻值为 20 时,气体中酒精浓度为 80 mg/100 mL,对照标准可以判定,被测司机属于醉驾.14.(1)由图像可知,当 R2接入电路的阻值最大时,通过 R2的电流为 0.3 A,R2两端的电压为 3.0 V 由 I=得,R2的最大阻值 R2max=2=3.0V0.3A=10 (2)由图像可知 R1=1=5.4V-3.0V0.3A=8 当滑片置于 R2的中点位置时,滑动变阻器接入电路的阻值 R2=5 由
67、 P=UI=I2R 得 I2R2=I25=0.8 W 解得 I=0.4 A 根据题意,有 U=5.4 V+0.3 AR0 U=0.4 A(8+5+R0)解得 U=6 V,R0=2 (3)滑片移动 x cm 时,滑动变阻器接入电路的阻值 R2=x I=0+1+2 P=I2R2=22(0+1+2)2 P=36(10+)2 W P=36(10-)2+40 W=36(10-)2+40 W 由上式可知,当 x=10,即 R2=10 时,R2的电功率达到最大值,且 Pmax=0.9 W 15.(1)10(2)当 x=0 时,R 变=变变=0=4.5V0.9A=5 当 x=20 cm 时,电路中电流最小,电
68、阻最大,此时 R 总=1=4.5V0.5A=9 此时触点 M、N 之间的阻值最大,为 RMN=R 总-R 变=9-5=4 (3)0.4(4)当 M、N 都未与铜丝接触时,W 有最大值 W=W1+W2=21t+22t=(4.5V)26 60 s+(4.5V)210 60 s=324 J 创新情境拓展练 1.7 91 2.(1)小灯泡的额定电流 I 额=额额=0.9W3V=0.3 A(2)当滑片 P 在 A 端时,小灯泡被短路,只有滑动变阻器接入电路,则滑动变阻器的最大阻值Rmax=6V0.125A=48 (3)移动滑片 P 使小灯泡正常发光时,小灯泡与 RAP并联之后再与 RPB串联,此时通过小
69、灯泡的电流 IL=I 额=0.3 A 通过 AP 段的电流 IAP=额=3V 通过 PB 段的电流 IPB=-额max-=3V48-由并联电路干路电流等于各支路电流之和,可知 IPB=IL+IAP 所以3V48-=0.3 A+3V 解得 RAP=40 第二节“伏安法”实验 1.(1)如图 1 所示.电流表、电压表的正、负接线柱是否接反(或电流表、电压表选用的量程是否恰当,或所有元件的接线柱是否有松动,或滑动变阻器是否“一上一下”接入电路,或滑动变阻器的滑片是否位于最大阻值处.合理即可)如图 2 所示.通过导体的电流与导体两端电压成正比 更换阻值不同的定值电阻,进行多次实验(2)2 图 1 图
70、2【解析】(1)观察电路图可知,滑动变阻器与定值电阻 R 串联,电压表测 R 两端电压,由于电源电压为 3 V,故电压表应选用 03 V 量程;滑动变阻器已连接右上接线柱,故应将滑动变阻器的左下端接线柱与定值电阻的右接线柱相连接.电路连接完毕,在闭合开关前,需检查电路,比如检查电表的量程的选择是否恰当,检查电表的正、负接线柱是否连接正确,检查滑动变阻器的滑片是否处于阻值最大处等.当电压表的示数为 2.6 V 时,由题图 3 可知,电流表示数为 0.52 A;在题图 4 中标出(2.6 V,0.52 A)这个点,然后沿着所有数据点的分布趋势,作一条直线,使尽量多的数据点在该直线上,或在该直线两侧
71、附近均匀分布.I-U 图像是一条过原点的直线,说明在电阻一定时,通过导体的电流与导体两端电压成正比.为了使结论具有普遍性,还需要验证在定值电阻的阻值不同时,是否仍具有这样的规律,故应换用阻值不同的定值电阻进行多次实验.(2)电源电压为 3 V,滑动变阻器的最大电阻为 20,而定值电阻的最大阻值也是 20,若将 20 的定值电阻接入电路中,当滑动变阻器接入电路的阻值最大时,滑动变阻器分压最多,为 1.5 V,故定值电阻两端电压至少为 1.5 V,所以定值电阻两端电压应控制在大于 1.5 V 的范围内,三个备选电压值中只有 2 V 是符合条件的.2.(1)如图所示.(3)通过导体的电流与导体的电阻
72、成反比 将滑动变阻器的滑片向左移动 2.5(4)35 【解析】(3)由题图丙可知,实验过程中定值电阻两端的电压为 0.5 A5=2.5 V,将 5 的定值电阻换成 10 的定值电阻接入电路后,要使定值电阻两端电压仍为 2.5 V,根据串联分压规律可知,应增大滑动变阻器接入电路的阻值,故接下来的操作是将滑动变阻器的滑片向左移动,使电压表的示数为 2.5 V 时,读出电流表的示数.(4)根据串联分压规律可知,滑=2.5V6V-2.5V,故当将 25 的定值电阻接入电路中时,滑动变阻器接入电路的阻值最大,R 滑大=6V-2.5V2.5V 25=35,所以选用的滑动变阻器的最大阻值应不小于 35.3.
73、(1)右(2)0.16 12.5(3)电流【解析】(1)为了保证电路安全,闭合开关前要把滑动变阻器的滑片滑到阻值最大端,也就是最右端.(2)由题图 1 可知电流表的量程是 00.6 A,故题图 2 中电流表示数是 0.16 A,所以R1=2.0V0.16A=12.5.(3)将 R1 替换为 R2,滑动变阻器接入电路的电阻为零时,电流最大,此时I=3V400=7.510-3 A,远小于电流表的分度值,所以因为电流表无法读数,测量不出电阻的阻值.4.(1)如图所示.(2)改变小灯泡两端电压 电路连接过程中开关未断开(3)电压表示数为 2.5 V 8.3 小灯泡亮度变亮(答案合理即可)(4)小灯泡两
74、端电压与通过它的电流之比不是定值(答案合理即可)【解析】(1)小灯泡正常发光时,通过它的电流约为 I=额=2.5V10=0.25 A,故电流表应选 00.6 A 量程,电压表应并联在小灯泡两端,如图所示.(2)实验中,滑动变阻器的作用是保护电路和改变小灯泡两端的电压;刚接好最后一根导线,灯泡立即发光,说明同学们在连接电路时未断开开关.(3)由题可知小灯泡的额定电压是 2.5 V,电压表测量小灯泡两端的电压,所以在移动滑动变阻器的滑片时,当观察到电压表示数为 2.5 V 时,表明小灯泡正常发光.题图乙中电流表的示数为 0.3 A,可得小灯泡正常发光时的阻值 RL=额额=2.5V0.3A8.3.继
75、续向左移动滑片,滑动变阻器接入电路的阻值变小,由串联电路的分压规律,可知小灯泡两端的电压增大,小灯泡的实际功率变大,小灯泡变亮,当小灯泡两端电压过大时,小灯泡可能会烧坏.(4)由题图丙可得,小灯泡两端的电压与通过它的电流的比值不是定值,小灯泡的阻值随其两端电压的增大而增大.5.(1)零刻度线处(2)如图所示.右 0.4 2.1 电阻随温度的升高而变大,根据 Q=I2Rt,在电阻一定时,电流越小,通电时间越短,电流产生的热量越少,对电阻的阻值影响越小(3)160 【解析】(2)由于电源是两节干电池,故电压表选用的是小量程,分度值为 0.1 V,则电阻两端的电压为 0.4 V;由欧姆定律得,R11
76、=11=0.4V0.2A=2.0,同理,第 2、3 次实验测量的电阻分别 为2.0 和2.2,为 减 小 测 量 误 差,需 取 平 均 值 作 为 测 量 结 果,即R1=2.0+2.0+2.232.1.(3)题图丁中,电阻箱与 R2 串联,电压表测电阻箱两端的电压;设电源电压为 U源,根据串联电路分压规律,可知电阻箱的阻值 R 与其两端电压 UR 的关系是源=+2,变形得到1=2源1+1源,因此1和1是一次函数关系,1-1图像是一条直线;将题图戊中的两组数据分别代入函数表达式,联立方程组解得 R2=160.6.(1)开关没有断开(2)如图所示.(3)D(4)实际功率 【解析】(2)按“一上
77、一下”的原则选择滑动变阻器的接线柱把滑动变阻器与小灯泡串联,电压表选用“3”接线柱且与小灯泡并联.(3)闭合开关,小灯泡不亮,电流表、电压表的示数都为零,电路中可能出现了开路;从所给选项看,变阻器开路会出现上述现象,应选 D.(4)题图乙中矩形的长在数值上等于M点对应的电压,矩形的宽在数值上等于M点对应的电流,根据P=UI,可知矩形面积在数值上等于小灯泡此时的实际功率.7.(1)如图所示.(2)小灯泡短路(或电压表短路)(3)向右缓慢移动滑动变阻器的滑片,当电压表的示数为 2.5 V 时,记下电流表的示数(4)0.5(5)小灯泡电阻随温度升高而增大(表述合理即可)(6)偏大 【解析】(1)测量
78、小灯泡的电功率实验中,电压表应该并联在小灯泡两端,测量小灯泡两端的电压,题图甲中电压表测的是电源电压,故应将从电压表接到滑动变阻器的导线改接到灯泡的右端接线柱上.(3)题图乙中电压表示数为 2.2 V,要测小灯泡的额定功率,应使小灯泡两端电压为 2.5 V,故应增大小灯泡分得的电压,减小滑动变阻器分得的电压,故应减小滑动变阻器接入电路的阻值,所以应向右移动滑片使电压表的示数增大到 2.5 V,并记下此时电流表的示数.(4)由题图丙可知,当小灯泡两端的电压为 2.5 V 时,通过小灯泡的电流为 0.2 A,则小灯泡的额定功率 P=UI=2.5 V0.2 A=0.5 W.(6)本实验中,电压表的测
79、量值是准确的,电流表测量的是通过电压表和小灯泡的电流之和,电流的测量值偏大,则小灯泡的电功率的测量值偏大.8.(1)“50 1 A”如图所示.(2)c(3)0.65(4)S1 U 额(I-额0)【解析】(1)由于小灯泡的额定电压为 2.5 V,小灯泡正常发光时的电阻约为 10,故小灯泡的额定电流约为 I1=2.5V10=0.25 A;小灯泡正常发光时,滑动变阻器两端的电压为 6 V-2.5 V=3.5 V,通过滑动变阻器的电流约为 0.25 A,此时滑动变阻器接入电路的阻值约为RP=1=3.5V0.25A=14,所以要选择“50 1 A”的滑动变阻器.小灯泡的额定电压为 2.5 V,所以电压表
80、选择“03 V”量程.(2)由题意可知,连接好电路后闭合开关,发现小灯泡发光,电流表有示数,说明电路是通路,不可能是导线“a”或“b”断了,而电压表无示数,可能是电压表短路或电压表断路,而小灯泡能发光,故不可能是电压表短路,可能是导线“c”断了.(3)由题图乙可知,小灯泡的额定电流为 0.26 A,根据公式 P=UI 可知,小灯泡的额定功率为 PL 额=UL 额IL 额=2.5 V0.26 A=0.65 W.(4)只闭合开关 S 和 S1,小灯泡与 R0并联,电流表测通过 R0的电流,调节滑片 P,使电流表示数为额0,此时 R0和小灯泡两端的电压均为 U 额,小灯泡正常发光;保持滑片 P 的位
81、置不动,断开开关 S1,闭合开关 S、S2,小灯泡与 R0仍并联,小灯泡仍正常发光,电流表测干路电流,读出电流表示数为 I,此时通过小灯泡的电流为(I-额0);小灯泡的额定功率为 P 额=U 额I 额=U 额(I-额0).第三节“内阻”相关计算 1.(1)设电压表和电流表的示数分别为 U 和 I,根据题意有 U 总=U+Ir 将 I1=0.05 A,U1=1.96 V 和 I2=0.55 A,U2=1.56 V 代入 解得 U 总=2 V,r=0.8 (2)根据 U 总=U+Ir 可知,U=U 总-Ir,U 是 I 的一次函数,故 U-I 图像是直线的一部分 根据数学知识,当 I=0 时,U=
82、U 总,故 U-I 图像所在直线与纵轴的交点的纵坐标(即纵截距)就是电源的总电压 U 总;当 U=0 时电源短路,此时的电流用 I 短表示,则 r=总短,I 短是 U-I 图像与横轴的交点的横坐标,故 U-I 图像与横轴所夹锐角的正切值(即斜率的绝对值)就是电源的内阻r.(分析合理、结论正确即可)2.(1)R2两端的电压 U2=I2R2=0.5 A30=15 V 由于 R1与 R2并联,则 R1两端的电压 U1=U2=15 V(2)R1与 R2并联后与电源内阻 r 串联,则电源内阻 r 两端的电压 Ur=U-U1=17 V-15 V=2 V 干路的电流 Ir=2V1=2 A 通过 R1的电流
83、I1=Ir-I2=2 A-0.5 A=1.5 A 则 R1=11=15V1.5A=10 3.(1)UA=IRA=0.4 A0.1=0.04 V(2)Ix=I-IA=0.4 A-0.3 A=0.1 A Rx=AA=0.3A0.10.1A=0.3 (3)A=A=0.110=1100 则 Ix=1101I0.004 A,远小于电流表的分度值 因此不能准确测出较大电阻的阻值 4.设电阻箱的阻值为 R,毫安表的示数为 IA 毫安表两端的电压 UA=IARA 通过 R0的电流 I0=00=A0=AA0 则干路电流 I=IA+I0=IA+AA0 根据欧姆定律,有 I=-AA+因此有-AA+=IA+AA0 代
84、入数据,解方程组得 RA=30 5.(1)通过 R1的电流 I1=11=9V200=0.045 A R2两端的电压 U2=U-U1=24 V-9 V=15 V 通过 R2的电流 I2=22=15V300=0.05 A(2)通过电压表 V1的电流V1=I2-I1=0.05 A-0.045 A=0.005 A 电压表 V1的内阻V1=1V1=9V0.005A=1 800 (3)根据串联电路的分压规律,易知电压表 V1与电压表 V 的示数之比保持不变 将滑动变阻器的滑片 P 移至最右端时,电压表 V 的示数等于电源电压,为 36 V 根据 1=1,得 U1=1 U=9V24V36 V=13.5 V
85、6.(1)W=220 V50 A60 s=6.6105 J Q=(50 A)20.4 60 s=6104 J(2)电动机正常工作时间为 t 时,消耗的电能 W 电=UIt 产生的机械能 W 机=W 电 产生的热量 Q=W 电-W 机=(1-)W 电=(1-)UIt 又 Q=I2Rt 故线圈电阻 R=(1-)7.(1)通过电动机 M 的电流 IM=MM=0.4W2V=0.2 A 线圈的发热功率 Pr=M2r=(0.2 A)21=0.04 W 电动机 M 的机械功率 P 机械=PM-Pr=0.4 W-0.04 W=0.36 W(2)滑动变阻器 Pb 段中的电流 IPb=I-IM=0.6 A-0.2
86、 A=0.4 A Pb 段的电阻 RPb=M=2V0.4A=5 滑动变阻器 aP 段两端的电压 UaP=U-UM=5 V-2 V=3 V aP 段的电阻 RaP=3V0.6A=5 滑动变阻器的最大阻值 Rab=RaP+RPb=5+5=10 8.(1)根据 I=和 P=UI,可得 R=2 电水壶的电阻 R 水壶=水壶2水壶=(220V)21210W=40 电水龙头的电阻 R 水龙头=水龙头2水龙头=(220V)22420W=20 (2)单独使用电水壶烧水时,导线与电水壶串联 电路消耗的电能为 W=11030003.6106 J=1.32105 J 电路的总功率为 P=1.32105J120s=1
87、 100 W 电路中的电流为 I=1100W220V=5 A 电路的总电阻为 R=220V5A=44 导线的电阻为 R 线=R-R 水壶=44-40=4 (3)单独使用电水龙头时,电路的总电阻 R=R 线+R 水龙头=24 电路中的电流为 I=220V24=556 A 导线上产生的热量为 Q=I2R 线t=(556 A)24 180 s=6.05104 J 创新情境拓展练 1.(1)电流表 G 的指针满偏时它两端的电压 Ug=IgRg=110-3 A600=0.6 V(2)RV=Vg=15V110-3A=1.5104 (3)R2两端的电压 U2=U-U3=15 V-5 V=10 V 干路电流
88、I=22=10V6000=1600 A 通过电压表的电流 IV=3V=5V1.5104=13000 A 通过可变电阻 R3的电流 I3=I-IV=1600 A-13000A=1750 A R3=33=5V1750A=3 750 G 两端的电压 UG=IVRg=13000A600=0.2 V 2.(1)当通过 G 的电流 I1=12Ig=126 mA=3 mA 时,G 两端的电压 U=I1Rg=0.003 A10=0.03 V(2)当通过 G 的电流为 Ig=6 mA 时,G 两端的电压 Ug=IgRg=6 mA10=0.06 V R0两端的电压 U0=Ug=0.06 V 通过 R0的电流 I0
89、=I-Ig=0.6 A-0.006 A=0.594 A R0的电阻 R0=00=0.06V0.594A0.1 (3)证明:若改装的电流表的量程 I=nIg,则通过与 G 并联的电阻 Rx的电流 Ix=I-Ig=(n-1)Ig 由于 G 和 Rx并联,两端电压相等,故 IxRx=IgRg,即(n-1)IgRx=IgRg 解得g=g(-1)g=1-1 3.(1)接 A、B 接线柱,电流计 G 与 R1并联,当电流计 G 的指针偏转到最大刻度处时,电流计 G两端的电压 Ug=IgRg=0.006 A10=0.06 V 通过 R1的电流 I1=I-Ig=0.6 A-0.006 A=0.594 A 由并
90、联电路的电压规律可知,R1两端电压 U1=Ug=0.06 V R1=11=0.06V0.594A0.1 (2)接 A、C 接线柱,R1与电流计 G 并联后再与 R2串联,当电流计 G 的指针偏转到最大刻度处时,R2两端的电压 U2=U-Ug=3 V-0.06 V=2.94 V 通过 R2的电流 I2=I=0.6 A R2=22=2.94V0.6A=4.9 4.(1)A、B 间断开时,R1、R2和 Rg串联 总电阻 R=g=3V0.01A=300 R1=R-R2-Rg=300-100-50=150 (2)通过表头 G 和 R2的电流 I=12Ig=120.01 A=0.005 A 表头 G 和 R2两端的总电压 U=I(Rg+R2)=0.005 A(50+100)=0.75 V R1两端的电压 U1=U-U=3 V-0.75 V=2.25 V(3)干路电流 I1=11=2.25V150=0.015 A 通过 Rx的电流 Ix=I1-I=0.015 A-0.005 A=0.01 A 待测电阻 Rx=0.75V0.01A=75
