长沙八年中考分类汇编第15讲 欧姆定律课时1欧姆定律的理解及相关计算.docx
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长沙八年中考分类汇编第15讲欧姆定律课时1欧姆定律的理解及相关计算
第一部分教材知识梳理
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
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R1=6Ω,电源电压恒为4.5V,R2的规格为“15Ω 0.5A”,电压表量程为3V,电流表量程为0.6A,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9Ω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]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“6V 3W”的红灯和“6V 6W”的绿灯及“18Ω 1.5A”的滑动变阻器等元件设计了如下电路.当闭合开关S、S1、S2,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、S2闭合、S1断开,电流表示数为0.25A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100kg,定值电阻R1=6Ω,R2是一根长为6cm的均匀电阻线(阻值与其长度成正比),其最大阻值为24Ω,电源电压为6V,电流表的量程为0~0.6A.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Δl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0.6A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g=10N/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4V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U=10V,电压表量程为0~5V,线圈电阻R0=5Ω,保护电阻R1=10Ω,问:
(取g=10N/kg)
第4题图
(1)若某车质量为15t,静止时轮胎与路面接触的总面积为0.3m2,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40N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),第一次工件下表面距水面2cm,电压表示数为6V,杆的作用力为10N;第二次工件下表面距水面6cm,电压表示数为4V,杆的作用力为6N.压敏电阻上表面的受力面积为20cm2,其电阻值Rx随压力F的变化关系如下表.g取10N/kg,ρ水=1.0×103kg/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6000Pa,该电路的电源电压.
第5题图
F/N
42
44
46
48
…
62
64
Rx/Ω
28
22
18
16
…
9
8
考向拓展
1.如图所示电路,电源电压恒为9V,电阻R1阻值为10Ω.开关S1闭合、S2断开,当滑动变阻器的滑片移到中点时,电流表的示数为0.36A,滑动变阻器的最大阻值为________Ω,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、S2,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______Ω;R2两端的最大电压为______V,当电路中的电流为0.2A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R1=8Ω,滑动变阻器R2的最大阻值为20Ω,小灯泡L标有“6V 1.5W”字样,电流表量程为0~0.6A,电压表量程为0~3V.求:
(1)断开开关S2、闭合开关S1、S3,10s内电流通过R1产生的热量为45J,求电源电压和流过R1的电流;
(2)闭合开关S1、S2、S3,求这时电路的总电阻及电压表的示数;
(3)断开开关S2、S3,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
考向拓展
4.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)2.7 (3)3Ω~12Ω 【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9Ω时,电路中的总电阻为15Ω,由串联电路规律
=
得U2=2.7V;(3)为了保证电路安全,当电压表的示数达到最大值3V时,此时R2max=
R1=
×R1=2R1=12Ω,当电路电流达到最大值0.5A时,电路中的总电阻为R′=
=
=9Ω,所以变阻器的连入电路的电阻为R2max=3Ω.故变阻器接入电路的阻值范围是3Ω~12Ω.
2.解:
(1)当S、S1、S2都闭合,滑片P在b端时,两灯并联,R1=0Ω,因为两灯都正常发光,所以电源电压为U=UL=6V
(2)两灯泡正常发光时电路中的电流为总电流I=I红+I绿=
+
=0.5A+1A=1.5A
(3)当S、S2都闭合、S1断开时,变阻器R1和L绿串联,
R绿=
=
=6Ω
总电阻R=
=
=24Ω
滑动变阻器连入电路的阻值R1=R-R绿=24Ω-6Ω=18Ω
3.解:
(1)当不拉拉环时,R2=24Ω,由欧姆定律知,电路中电流
I=
=
=
=0.2A,
故拉力计的零刻度线应标在电流表表盘上示数为0.2A处.
(2)闭合开关,拉动拉环,当电流表示数为0.6A时,由欧姆定律I=
得,总电阻R′=
=
=10Ω,
而R′=R1+R2′,故R2′=R′-R1=10Ω-6Ω=4Ω.
(3)由题意要保证电路的安全,则电路中最大电流不能超过0.6A,当电流为0.6A时,拉环上拉力最大.
由第
(2)问知R2′=4Ω,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l=1cm,而弹簧伸长的长度Δl=l0-l=6cm-1cm=5cm.据乙图知,此时拉环拉力最大为Fmax=750N.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F拉=Fmax时,地面对A的支持力FN最小,已知A物体的质量是100kg故G=mg=100kg×10N/kg=1000N,其值为FN=G-Fmax=1000N-750N=250N.
当F拉=0时,地面对A的支持力FN最大,其值为FN′=G=1000N=1000N.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250N~1000N.
4.解:
(1)车的重量G=mg=15×103kg×10N/kg=1.5×105N
车对地面的压力F=G=1.5×105N
车对地面的压强p=
=
=5×105Pa
(2)由车对地面的压力F=1.5×105N观察题图乙可知Rx的阻值为25Ω
电路中的电流I=
=
=
=0.25A
电压表的示数U1=IR1=0.25A×10Ω=2.5V
(3)当电压表的示数最大时,电路中电流I′=
=
=0.5A
R0两端电压U0=I′R0=0.5A×5Ω=2.5V
Rx的电阻为Rx=
=
=
=5Ω
由题图乙可得最大压力为5.5×105N
则过桥车辆的最大质量为m=
=
=
=5.5×104kg=55t.
5.(4)由压敏电阻所受压力F压=G水+F浮得:
ΔF浮=ΔF压=ΔpS>6000Pa×0.002m2=12N
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ΔF浮=F浮2-F浮1=F1-F2=10N-6N=4N<12N,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ΔF浮=F浮2-F浮1=F1+F2=10N+6N=16N>12N,符合题意
方法一:
ΔF浮=F浮2-F浮1=ρ水gV排2-ρ水gV排1=ρ水gSh2-ρ水gSh1
代入数值,得S=0.04m2
则:
F浮1=ρ水gV排1=1×103kg/m3×10N/kg×0.04m2×0.02m=8N
F浮2=ρ水gV排2=1×103kg/m3×10N/kg×0.04m2×0.06m=24N
方法二:
由h1=2cm、h2=6cm及F浮=ρ水gV排=ρ水gSh可知
F浮2=3F浮1
ΔF浮=16N=3F浮1-F浮1=2F浮1即
得F浮1=8N,F浮2=24N
此时U1=6V,Rx1=16Ω
F压2=G水+F浮2=40N+24N=64N
此时U2=4V,Rx2=8Ω
U=U1+
R0
U=U2+
R0
代入数值,得U=12V
【考向拓展】
1.30 变大 1.2 【解析】当开关S1闭合、S2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=
=
=25Ω,滑动变阻器接入电路的阻值为
R2=25Ω-10Ω=15Ω,则滑动变阻器的最大阻值为R滑=2×15Ω=30Ω;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、S2,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=
+
=
+
=1.2A.
2.10 2 2∶1 【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U=3V,根据图像可知,此时电流I=0.3A,则R1的阻值为R1=
=
=10Ω;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R2两端电压最大为U2=U-U1=3V-1V=2V;当电路中电流为0.2A时,电压表的示数为2V,则R2两端的电压为1V,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′∶U2′=2∶1.
3.解:
(1)当断开开关S2,闭合开关S1、S3时,只有R1接入电路.由Q=I2Rt得
流过R1的电流I=
=
=0.75A
因为电路中只有R1,则U1=U,电源电压U=U1=IR1=0.75A×8Ω=6V
(2)当闭合开关S1、S2、S3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
小灯泡的电阻为:
RL=
=
=24Ω
并联电路的总电阻R并=
=
=6Ω
(3)当断开开关S2、S3,只闭合开关S1时,R1与R2串联,小灯泡L被断路
当R2大=R1=8Ω时,U2=U1=
=3V,电压表安全工作,R2功率最大
滑动变阻器的最大功率P2大=
=
=1.125W
电流表安全工作的最大电流I大=0.6A,电路总电阻R总=
=
=10Ω
R2小=R总-R1=10Ω-8Ω=2Ω
R2最小功率P2小=I
R2小=(0.6A)2×2Ω=0.72W
即电路处于安全工作状态时滑动变阻器R2的功率取值范围为0.72~1.125W
4.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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