1、第十五讲 欧姆定律课时 1 欧姆定律的理解及相关计算命题点 1 欧 姆 定 律 的 理 解 及 计 算1. (2011长沙 32题 6分)如图所示为我市某中学物理兴趣小组设计的电子身高测量仪电路图其中定值电阻 R16 ，电源电压恒为 4.5 V， R2的规格为“15 0.5 A”，电压表量程为 3 V，电流表量程为 0.6 A，闭合 S：第 1题图(1)当被测身高变矮时，电流表的示数_(选填“变大” “变小”或“不变”)(2)当 R2接入电路中的电阻为 9 时，电压表的示数是_V.(3)为了保证电路中各元件安全工作，变阻器接入电路的阻值范围是_2. 2008长沙 39(1)(2)(3)题 6分
2、小红同学自制了一个卡通福娃，她想用亮度可调节的红、绿灯做它的眼睛她选用规格为“6 V 3 W”的红灯和“6 V 6 W”的绿灯及“18 1.5 A”的滑动变阻器等元件设计了如下电路当闭合开关 S、S 1、S 2，滑动变阻器的滑片P移至 b端时，两灯都正常发光(电源电压不变)问：(1)电源电压为多少伏？(2)两灯都正常发光时电流表的示数为多少？(3)S、S 2闭合、S 1断开，电流表示数为 0.25 A时，滑动变阻器连入电路的电阻为多少？第 2题图3. (2009长沙 39题 8分)某班科技小组的同学设计了一种简易的电子拉力计，图甲是其原理图放在水平地面上的物体 A通过硬质弹簧与拉环相连，弹簧上
3、端和金属滑片 P固定在一起(弹簧的电阻不计， P与 R2接触良好且不计摩擦)已知物体 A的质量为 100 kg，定值电阻 R16 ， R2是一根长为 6 cm的均匀电阻线(阻值与其长度成正比)，其最大阻值为24 ，电源电压为 6 V，电流表的量程为 00.6 A当不拉拉环时，金属滑片 P刚好处于a端已知该弹簧伸长的长度 l与所受竖直向上的拉力 F间的关系如图乙所示，问：(1)要把电流表的表盘改为拉力计的表盘，则拉力计表盘的零刻度应标在电流表表盘的何处？(2)闭合开关，当电流表示数为 0.6 A时， R2接入电路中的电阻为多少？(3)在保证电路安全的条件下，物块 A对地面的压力范围是多少？(取
4、g10 N/kg)第 3题图4. (2012长沙 39题 8分)投入使用才 17年的长沙浏阳河大桥由于严重损坏于今年年初被拆除重建导致大桥损坏的一个重要原因是过往车辆严重超载新桥建设现已开始，为了能抓拍超载车辆，小明及其物理兴趣小组成员决定为大桥管理者设计一个“汽车超载记录器”来进行监控管理如图甲为该超载记录器原理图 Rx为压敏电阻，当车辆驶入被监测路段时，其阻值随它受到的压力变化而变化，变化关系如图乙所示当电压表示数达到或超过 4 V时，继电器的衔铁被吸下，工作电路中的照相机就开始工作，抓拍超载车辆已知电源电压 U10 V，电压表量程为 05 V，线圈电阻 R05 ，保护电阻 R110 ，问
5、：(取 g10 N/kg)第 4题图(1)若某车质量为 15 t，静止时轮胎与路面接触的总面积为 0.3 m2，则静止时该车对路面的压强为多少？(2)第(1)问中该车辆过桥时，电压表的示数是多少？(3)该记录器所能记录的过桥车辆的最大质量是多少？5. 2016长沙 39(4)题 2分科技小组设计了一个给工件镀膜的电路模型，通过改装电压表来观察和控制工件放入镀膜中的深度如图所示，电源电压恒定， R0为定值电阻，在压敏电阻 Rx上放有托盘，托盘上放有容器(不计托盘和容器的质量)，容器内装有 40 N的水闭合开关，用轻质硬杆连接不吸水圆柱体工件，将工件两次浸入水中(均未浸没且不触底，水未溢出)，第一
6、次工件下表面距水面 2 cm，电压表示数为 6 V，杆的作用力为 10 N；第二次工件下表面距水面 6 cm，电压表示数为 4 V，杆的作用力为 6 N压敏电阻上表面的受力面积为 20 cm2，其电阻值 Rx随压力 F的变化关系如下表 g取 10 N/kg， 水1.010 3 kg/m3，求：(4)在原设计电路中，如果工件两次浸入水中压敏电阻所受压强的变化大于 6 000 Pa，该电路的电源电压第 5题图F/N 42 44 46 48 62 64Rx/ 28 22 18 16 9 8考向拓展1. 如图所示电路，电源电压恒为 9 V，电阻 R1阻值为 10 .开关 S1闭合、S 2断开，当滑动变
7、阻器的滑片移到中点时，电流表的示数为 0.36 A，滑动变阻器的最大阻值为_，若滑动变阻器的滑片向左移，电流表的示数将_(选填“变大” “变小”或“不变”)将电压表和电流表的位置调换后，滑动变阻器的滑片滑至最右端，同时闭合开关 S1、S 2，则通过 R1、 R2的总电流为_A.考向拓展 1图2. 如图所示，电源电压保持不变，闭合开关 S，滑动变阻器滑片从 a端移动到 b端，电流表示数 I与电压表示数 U的关系图像如图乙所示，则 R1的阻值为_； R2两端的最大电压为_V，当电路中的电流为 0.2 A时， R1与 R2消耗的电功率之比为_考向拓展 2图3. (2017长沙中考黑白卷)现在许多家用
8、电器都实现了多挡位可调节功能小明也设计了一个多挡位可调节电路，如图所示电源电压恒定不变，定值电阻 R18 ，滑动变阻器R2的最大阻值为 20 ，小灯泡 L标有“6 V 1.5 W”字样，电流表量程为 00.6 A，电压表量程为 03 V求：(1)断开开关 S2、闭合开关 S1、S 3，10 s内电流通过 R1产生的热量为 45 J，求电源电压和流过 R1的电流；(2)闭合开关 S1、S 2、S 3，求这时电路的总电阻及电压表的示数；(3)断开开关 S2、S 3，只闭合开关 S1，求当电路处于安全工作状态时滑动变阻器 R2的功率取值范围考向拓展 3图命题点 2 动 态 电 路 分 析考向拓展4.
9、 如图所示，电源电压保持不变，闭合开关后，当滑片 P向左移动时(小灯泡灯丝电阻不随温度变化)，下列说法正确的是 ( )考向拓展 4图A. 电流表 示数变小，电压表 示数不变B. 电流表 示数变小，电压表 示数不变C. 电流表 示数变大，小灯泡的亮度不变D. 电压表 示数与电流表 示数的比值不变5. (2014郴州)在如图所示的电路中，闭合开关 S后，当滑动变阻器的滑片向右端 b滑动的过程中，正确的是 ( )考向拓展 5图A. 电流表的示数增大，电灯 L变亮B. 电压表的示数增大，电灯 L变暗C. 电流表的示数不变，电灯 L变亮D. 电压表的示数减小，电灯 L变暗答案1. (1)变大 (2)2.
10、7 (3)3 12 【解析】(1)电子身高测量仪电路中用到了滑动变阻器，当身高变矮时，滑动变阻器连入电路的电阻变小，电路中的电流变大，所以电流表的示数变大；(2)当变阻器 R2的阻值为 9 时，电路中的总电阻为 15 ，由串联电路规律 得 U22.7 V；(3)为了保证电路安全，当电压表的示数达到最大值 3 V时，此U总R总 U2R2时 R2max R1 R12 R112 ，当电路电流达到最大值 0.5 A时，电路中的U2U U2 3 V1.5 V总电阻为 R 9 ，所以变阻器的连入电路的电阻为 R2max3 .故变阻器UI 4.5 V0.5 A接入电路的阻值范围是 3 12 .2. 解：(1
11、)当 S、S 1、S 2都闭合，滑片 P在 b端时，两灯并联， R10 ，因为两灯都正常发光，所以电源电压为 U UL6 V(2)两灯泡正常发光时电路中的电流为总电流 I I 红 I 绿 0.5 A1 A1.5 3 W6 V 6 W6 VA(3)当 S、S 2都闭合、S 1断开时，变阻器 R1和 L 绿 串联，R 绿 6 （ 6 V） 26 W总电阻 R 24 UI 6 V0.25 A滑动变阻器连入电路的阻值 R1 R R 绿 24 6 18 3. 解：(1)当不拉拉环时， R224 ，由欧姆定律知，电路中电流I 0.2 A，UR UR1 R2 6 V6 24 故拉力计的零刻度线应标在电流表表
12、盘上示数为 0.2 A处(2)闭合开关，拉动拉环，当电流表示数为 0.6 A时，由欧姆定律 I 得，总电阻URR 10 ，UI 6 V0.6 A而 R R1 R2，故 R2 R R110 6 4 .(3)由题意要保证电路的安全，则电路中最大电流不能超过 0.6 A，当电流为 0.6 A时，拉环上拉力最大由第(2)问知 R24 ，又 R2的阻值与长度成正比，故此时连入电路中的电阻线长度为l1 cm，而弹簧伸长的长度 l l0 l6 cm1 cm5 cm.据乙图知，此时拉环拉力最大为 Fmax750 N如解图示， A受重力 G、支持力 FN和拉环拉力 F 拉 平衡，由平衡知识得F 拉 FN G，当
13、 F 拉 Fmax时，地面对 A的支持力 FN最小，已知 A物体的质量是 100 kg故G mg100 kg10 N/kg1 000 N，其值为 FN G Fmax1 000 N750 N250 N.当 F 拉 0 时，地面对 A的支持力 FN最大，其值为 FN G1 000 N1000N由作用力与反作用力大小相等可得物体 A对地面的压力 F 压 FN.故 A对地面的压力 F 压 的范围为 250 N1 000 N.4. 解：(1)车的重量 G mg1510 3 kg10 N/kg1.510 5 N车对地面的压力 F G1.510 5 N车对地面的压强 p 510 5 PaFS 1.5105
14、N0.3 m2(2)由车对地面的压力 F1.510 5 N观察题图乙可知 Rx的阻值为 25 电路中的电流 I 0.25 AUR URx R0 R1 10 V25 5 10 电压表的示数 U1 IR10.25 A10 2.5 V(3)当电压表的示数最大时，电路中电流 I 0.5 AU1R1 5 V10 R0两端电压 U0 I R00.5 A5 2.5 VRx的电阻为 Rx 5 UxI U U0 U1I 10 V 2.5 V 5 V0.5 A由题图乙可得最大压力为 5.5105 N则过桥车辆的最大质量为 m 5.510 4 kg55 t.Gg Fg 5.5105 N10 N/kg5. (4)由压
15、敏电阻所受压力 F 压 G 水 F 浮 得： F 浮 F 压 pS6 000 Pa0.002 m 212 N由杆的作用力第二次小于第一次可知，第一次杆的作用力 F1方向向上，若第二次杆的作用力 F2方向向上，如解图 1，则F 浮 1 G F1， F 浮 2 G F2得 F 浮 F 浮 2 F 浮 1 F1 F210 N6 N4 N12 N，不符合题意第 5题解图 1 第 5题解图 2若第二次杆的作用力后方向向下，如解图 2，则F 浮 1 G F1， F 浮 2 G F2得 F 浮 F 浮 2 F 浮 1 F1 F210 N6 N16 N12 N，符合题意方法一： F 浮 F 浮 2 F 浮 1
16、 水 gV 排 2 水 gV 排 1 水 gSh2 水 gSh1代入数值，得 S0.04 m 2则： F 浮 1 水 gV 排 1110 3 kg/m310 N/kg0.04 m20.02 m8 NF 浮 2 水 gV 排 2110 3 kg/m310 N/kg0.04 m20.06 m24 N方法二：由 h12 cm、 h26 cm 及 F 浮 水 gV 排 水 gSh可知F 浮 23 F 浮 1 F 浮 16 N3 F 浮 1 F 浮 12 F 浮 1即得 F 浮 18 N， F 浮 224 N此时 U16 V， Rx116 F 压 2 G 水 F 浮 240 N24 N64 N此时 U2
17、4 V， Rx28 U U1 R0U1Rx1U U2 R0U2Rx2代入数值，得 U12 V【考向拓展】1. 30 变大 1.2 【解析】当开关 S1闭合、S 2断开时， R1、 R2串联，电压表测电源电压，电流表测电路的总电流，此时电路总电阻 R 25 ，滑动变阻器接入电路的UI 9 V0.36 A阻值为 R225 10 15 ，则滑动变阻器的最大阻值为 R 滑 215 30 ；12将滑动变阻器的滑片向左移动时，滑动变阻器接入电路的阻值变小，即电路中的总电阻变小，根据欧姆定律可知电路中的电流变大，即电流表示数变大；当电压表和电流表的位置调换后，滑动变阻器的滑片滑至最右端，同时闭合开关 S1、
18、S 2， R2全部阻值接入电路，此时 R1与 R2并联，电压表测电源电压，则通过 R1、 R2的总电流为 I 总 UR1 UR2 9 V10 1.2 A.9 V30 2. 10 2 21 【解析】 闭合开关， R1与 R2串联，电压表测 R1两端电压，电流表测电路的总电流当滑动变阻器的滑片在 b端时，电路为只有 R1的简单电路，此时电压表的示数最大为电源电压 U3 V，根据图像可知，此时电流 I0.3 A，则 R1的阻值为 R1 UI10 ；当变阻器滑片在 a端时，滑动变阻器全部接入电路，根据串联电路电压规3 V0.3 A律可知此时 R2两端的电压最大，电路中电流最小，根据图像可知 R2两端电
19、压最大为U2 U U13 V1 V2 V；当电路中电流为 0.2 A时，电压表的示数为 2 V，则 R2两端的电压为 1 V，在串联电路中电路处处相等则根据 P UI可知，此时 R1与 R2消耗的电功率之比 P1 P2 U1 U221.3. 解：(1)当断开开关 S2，闭合开关 S1、S 3时，只有 R1接入电路由 Q I2Rt得流过 R1的电流 I 0.75 AQR1t 45 J8 10 s因为电路中只有 R1，则 U1 U，电源电压 U U1 IR10.75 A8 6 V(2)当闭合开关 S1、S 2、S 3时，电阻 R1、小灯泡 L并联， R2被短路，电压表也被短路，电压表示数为 0小灯
20、泡的电阻为： RL 24 （ 6 V） 21.5 W并联电路的总电阻 R 并 6 R1RLR1 RL 8 24 8 24 (3)当断开开关 S2、S 3，只闭合开关 S1时， R1与 R2串联，小灯泡 L被断路当 R2大 R18 时， U2 U1 3 V，电压表安全工作， R2功率最大U2滑动变阻器的最大功率 P2大 1.125 W（ 3 V） 28 电流表安全工作的最大电流 I 大 0.6 A，电路总电阻 R 总 10 UI总 6 V0.6 AR2小 R 总 R110 8 2 R2最小功率 P2小 I R2小 (0.6 A) 22 0.72 W2大即电路处于安全工作状态时滑动变阻器 R2的功
21、率取值范围为 0.721.125 W4. D 【解析】闭合开关之后，小灯泡 L与滑动变阻器 R并联，电流表测干路电流，电流表测通过小灯泡 L的电流，电压表测电源电压滑片向左移动，滑动变阻器的阻值变小，电路总电阻变小，电流表示数变大，电压表示数不变，小灯泡灯丝电阻不随温度变化，则电流表示数不变，即流过小灯泡的电流不变，故小灯泡的功率不变，小灯泡亮度不变，A、B、C 错误；电压示数与电流表示数的比值是小灯泡的电阻，大小不变，D 正确故选 D.5. B 【解析】滑动变阻器的滑片 P向右移动时，滑动变阻器连入电路中的电阻变大，总电阻变大，总电流变小，电灯的电阻不变，电流变小，电压也变小，电功率变小，电灯亮度变暗由于电灯电压变小，总电压不变，所以滑动变阻器两端的电压变大，电压表的读数变大故选 B.
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