2020年中考物理微專題4 動態電路的分析與計算.doc
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微專題4動態電路的分析與計算 姓名:___________
一.選擇題(共5小題)
1.如圖所示電路,電源電壓不變,小燈泡標有“6V 3W“字樣,閉合開關后,當滑片P移至某一位置時,小燈泡恰好正常發光,此時滑動變阻器消耗的功率為P1;當滑片P移至某一端點時,電流表示數為0.3A,電壓表示數變化了3V,此時滑動變阻器消耗的功率為P2,且P1:P2=5:6.下列判斷正確的是( )
1題圖 2題圖 3題圖
A.滑動變阻器的最大阻值為10Ω B.電路允許消耗的最大功率為4.5W
C.小燈泡正常發光時,滑片P位于滑動變阻器中點位置
D.滑動變阻器消耗的功率由P1變為P2的過程中,小燈泡消耗的功率變化了0.6W
2.如圖所示,電源電壓6V保持不變,定值電阻R1標有“10Ω 0.5A”字樣:滑動變阻器R2標有“20Ω 1A”字樣,電流表量程為0~0.6A,電壓表量程為0~3V,閉合開關S,下列做法能夠保證電路安全的是( )
A.電路中電流不超過0.6A B.R1兩端電壓不超過3V
C.滑動變阻器連入電路的阻值在10﹣20Ω范圍內變化
D.電路的總功率在1.8~3W范圍內變化
3.如圖所示,小燈泡L標有”6V 3W”字樣(不計溫度對燈絲電阻的影響),當S閉合,滑動變阻器滑片P在最左端時,小燈泡L正常發光;當S閉合,S1斷開,滑動變阻器滑片P在中點時,電流表的示數為0.2A,下列說法正確的是( )
A.電源電壓為9V B.滑動變阻器的最大阻值為18Ω
C.調節電路元件,可使電壓表達到的最大值為4.5V
D.電路的最小功率與最大功率之比為3:16
4.如圖甲所示電路中,電源電壓不變,R1是定值電阻,R2是滑動變阻器,閉合開關,將滑動變阻器的滑片從一端移到另一端的過程中,電路中電流表示數和電壓表示數的關系如圖乙所示,則在此過程中下列選項中正確的是( )
A.電路總功率的最大值為6W B.定值電阻電功率的變化值為4.05W
C.滑動變阻器的最大阻值為5Ω D.滑動變阻器最大功率為1.8W
5.如圖甲所示的電路中,電源電壓恒定,燈泡L的電阻隨溫度變化而變化,R0為定值電阻,滑動變阻器Rx的規格為“20Ω 2.5A”。閉合開關S電壓表V1的示數為U1、電壓表V2的示數為U2,移動滑動變阻器的滑片P從A端至B端,U2與U1的關系如圖乙所示,當滑片P滑到B端時,燈L恰好正常發光。下列結果中正確的是( )
A.電路中最大電流為1A B.定值電阻R0的阻值為16Ω
C.燈L正常發光時的電阻為4Ω D.燈L的額定功率為24W
二.多選題(共1小題)
6.如圖所示,電源電壓恒為15V,定值電阻R的阻值為20Ω,閉合開關后,使變阻器的阻值減小5Ω,電流表示數變化了0.1A,則下列說法正確的是( )
A.滑動變阻器的阻值由20Ω減小為15Ω B.電壓表示數減小了2V
C.定值電阻的電功率增大了0.2W D.電路總功率增大了1.5W
三.填空題(共13小題)
7.如圖所示,電源電壓恒定,R=10Ω,斷開開關S1,閉合開關S,電流表示數為0.3A,則電源電壓為 V;再閉合開關S1,電流表示數為0.5A,則R1的阻值為 Ω。
7題圖 8題圖 9題圖 10題圖
8.如圖所示電路,電源電壓保持不變。閉合開關S,當滑動變阻器的滑片由a端滑到b端時,電壓表的示數由3V變為1V,電流表的示數由0.3A變為0.1A.則電源電壓為 V,滑動變阻器的最大阻值為 Ω。
9.如圖所示,電源電壓保持不變,調節滑動變阻器R使電壓表的示數為10V時,變阻器R消耗的電功率為10W;調節滑動變阻器R使電壓表的示數為5V時,變阻器R消耗的電功率為7.5W.則電源電壓U是 V,定值電阻R0的阻值是 Ω。
10.如圖所示電路、電源電壓恒定,R1=20Ω,R2=10Ω,當S1閉合,S2、S3斷開時,電流表的示數為0.6A,電源電壓為 V;當S2閉合,S1、S3斷開時,電流表示數為 A;當S1、S3閉合,S2斷開時,電流表示數為 A。
11.如圖所示,電源電壓保持不變,R1=5Ω,閉合開關S,開關S0撥至b時,電壓表示數是撥至a時的三分之一,則R2= Ω;若電源電壓為3V,當開關S0撥至b時,R1在1min內產生的熱量是 J.
11題圖 12題圖 13題圖
12.如圖所示,電源電壓恒定,R1、R2為定值電阻,R2=20Ω,燈泡L標有“6V 3W”字樣。
(1)當S、S1、S2都閉合時,燈泡L正常發光,電流表示數為 A,電路消耗的總功率為 W;
(2)當S閉合,S1、S2斷開時,電壓表示數為2V,則R1的阻值為 Ω,通電1minR1產生的熱量為 J。
13.如圖1所示,R是壓敏電阻,其阻值隨壓力的變化而改變,R0為定值電阻,閉合開關S,改變R上壓力大小。兩電表示數之間的關系圖象如圖2所示,則電源電壓U= V.R0= Ω;當R0消耗的電功率為0.4W時,R消耗的電功率P= W。
14.圖1中,燈泡L的額定電流為0.25A,其電流與電壓關系如圖2所示,滑動變阻器R的規格為“50Ω 1A“,電流表量程為0~0.6A,電壓表量程為0~3V.閉合開關S,調節R,當電壓表的示數為1.5V時,L恰好正常發光,則L正常發光時的阻值為 Ω,電源電壓為 V;為保證電路安全,R的調節范圍為 ,燈泡L的最小電功率為 W。
14題圖 1 5題圖 16題圖
15.在如圖所示的電路中,電源電壓保持不變,R1=40Ω.在閉合S的情況下,斷開S1時電壓表的示數為2.0V,閉合S1時電壓表的示數為2.8V.則R2= Ω;斷開S1時,電路中的電流是 A,R1與R2產生的熱量之比是 。
16.如圖所示的電路,電源電壓6V不變,燈泡標有“4V 2W”(電阻不隨溫度變化),滑動變阻器標有“20Ω lA”,電流表量程0~0.6A、電壓表量程0~3V,閉合開關,在保證電路元件安全的情況下,滑動變阻器連入的阻值范圍是 ,電路的最大功率是 W。
17.如圖甲所示的電路中,電源電壓為9V保持不變,G為靈敏電流計,其內電阻為Rg保持不變;R為熱敏電阻,其電阻與溫度的關系如圖乙所示。閉合開關,當熱敏電阻所在的環境溫度等于20℃時,電流計的示數是2mA.則靈敏電流計的阻值是 Ω,當電流計的示數是9mA時,它所在的環境溫度是 ℃。
17題圖 18題圖 19題圖
18.如圖所示。電源電壓恒定不變,R為定值電阻。閉合開關,當滑動變阻器滑片P位于1位置時,電壓表的示數為4V,電流表示數為0.2A;當滑片由1移至2位置(如圖虛線位置)時,電壓表示數為3V,電流表示數為0.3A.則滑片置于1位置時滑動變阻器接入電路的阻值為 ,滑片由1移至2位置的過程中,定值電阻R的電功率變化量為 W。
19.如圖所示電路電源電壓不變,閉合開關S移動滑動變阻器的滑片至某位置,定值電阻R0消耗的功率為2.5W;再次移動滑片至另一位置,R0消耗的功率為10W,電壓表的示數為5V.若前后兩次滑動變阻器消耗的功率相同,則電源電壓U= V。
四.計算題(共6小題)
20.如圖所示電路,R1=20Ω,R2=10Ω,電源電壓保持不變,當S1閉合,S2、S3斷開時,電流表的示數為0.6A。
(1)求電源電壓;
(2)當S2斷開,S1、S3閉合時,求電流表的示數;
(3)電路如何連接時,電路消耗的電功率最小?并求出該最小值。
21.如圖所示,電源電壓恒為3V,R1=10Ω,R2=10Ω,R3=20Ω,問:
(1)只閉合S3,電流表的示數為多少?
(2)此時電壓表的示數為多少?
(3)要使電路消耗的電功率最小,應只閉合什么開關?該最小功率是多少?
22.圖示電路中,電源電壓恒定,定值電阻電阻R0=10Ω,滑動變阻器R標有“50Ω 1.0A”。把滑片P移至某一位置,閉合S1,當S2分別斷開和接“1”時,電流表示數分別為0.4A和0.6A。
(1)求電源電壓;
(2)求開關S2接“1”時,滑動變阻器10s內消耗的電能;
(3)用量程為0~3V的電壓表替換電流表,S2改接“2”,閉合S1,移動滑片P,求R0的電功率的最小值。
23.如圖所示,電源電壓保持12V不變電阻R1=50Ω,只閉合開關S3,將滑動變阻器滑片P移動到中點時,電流表示數為0.2A,小燈泡L的實際功率為1.8W,電流表的量程為0﹣0.6A,電壓表的量程為0~3V(不考慮溫度對燈絲電阻的影響)求:
(1)當開關S1、S2、S3都閉合時,通過R1電流是多少?
(2)小燈泡的電阻是多少?
(3)在保證電路安全的條件下,電路消耗的最小功率是多少?
24.如圖所示電路,電源電壓保持不變。燈泡額定電壓為6V,額定電流為0.8A,電阻R2阻值為R1的2倍,當開關接a時,R1消耗的功率為3W;當開關接b時,R1消耗的功率為0.75W.求:
(1)燈泡的額定功率。
(2)當開關接b時,燈泡的實際功率。
25.如圖所示電路,電源電壓保持6V不變,R1是定值電阻,R2是最大阻值為50Ω的滑動變阻器。閉合開關,當R2的滑片位于最左端時,電路中的電流為0.6A.求:
(1)電阻R1的阻值;
(2)滑片從最左端移動到最右端的過程中,滑動變阻器的最大功率。
五.解答題(共3小題)
26.如圖所示的電路中,電源電壓不變,滑動變阻器的最大阻值為40?,閉合開關S后,當滑動變阻器的滑片至中點時電流表A1的示數為0.3A,電流表A2的示數為0.9A,燈泡L正常發光,求:
(1)電源電壓
(2)燈泡L的阻值
(3)滑動變阻接入電路阻值最大時,整個電路的功率。
27.如圖所示,電源電壓U為6V并保持不變,滑動變阻器規格為“24Ω 1A”。當滑片P移至最左端時,燈泡正常發光,電流表示數0.5A;當滑片P移至中點時,電流表示數為0.3A。
(1)燈泡正常發光時燈絲電阻多大?
(2)滑片P在最左端時,5min內電流通過燈泡做功多大?
(3)滑片P在中點時,燈泡的實際功率多大?
28.創建生態文明城市需要我們共同關注環境,我市某興趣小組為了檢測空氣質量指數,設計了如圖甲所示的檢測電路,R為氣敏電阻,其電阻的倒數與空氣質量指數的關系如圖乙所示,已知電源電壓12V保持不變。R0=5Ω,當電壓表示數為4V時。求:
(1)通過R的電流:
(2)5min內R0消耗的電能;
(3)此時氣敏電阻R的電功率;
(4)當電壓表的示數為6V時空氣質量指數。
參考答案與試題解析
一.選擇題(共5小題)
1.如圖所示電路,電源電壓不變,小燈泡標有“6V 3W“字樣,閉合開關后,當滑片P移至某一位置時,小燈泡恰好正常發光,此時滑動變阻器消耗的功率為P1;當滑片P移至某一端點時,電流表示數為0.3A,電壓表示數變化了3V,此時滑動變阻器消耗的功率為P2,且P1:P2=5:6.下列判斷正確的是( )
A.滑動變阻器的最大阻值為10Ω
B.電路允許消耗的最大功率為4.5W
C.小燈泡正常發光時,滑片P位于滑動變阻器中點位置
D.滑動變阻器消耗的功率由P1變為P2的過程中,小燈泡消耗的功率變化了0.6W
【解答】解:
由電路圖可知,燈泡與滑動變阻器串聯,電壓表測滑動變阻器兩端的電壓,電流表測電路中的電流。
(1)設電源電壓為U,
當滑片P移至某位置時,小燈泡恰好正常發光,且串聯電路中電流處處相等,
由P=UI可得,此時電路中的電流為:I=IL= = =0.5A,
滑動變阻器消耗的功率為:P1=(U﹣UL)I=(U﹣6V)×0.5A﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①
當滑片P移至某一端點時,電流表示數為0.3A,電流表示數減小,說明變阻器接入的電阻變大,此時滑片在最大阻值處;
變阻器接入的電阻變大,由串聯分壓規律可知,變阻器分得的電壓變大,所以,電壓表示數變化了3V即增大了3V,此時滑動變阻器兩端的電壓為:U滑=U﹣6V+3V=U﹣3V,
此時滑動變阻器消耗的功率為:P2=U滑I′=(U﹣3V)×0.3A﹣﹣﹣﹣﹣﹣②
已知P1:P2=5:6﹣﹣﹣﹣③
聯立①②③解得,電源電壓U=9V;
則滑動變阻器的最大阻值為:R滑大= = = =20Ω,故A錯誤;
(2)燈泡的額定電流為0.5A,則電路中的最大電流為0.5A,
電路允許消耗的最大功率:P大=UI大=9V×0.5A=4.5W,故B正確;
(3)小燈泡正常發光時,滑動變阻器的電壓為:U滑′=U﹣6V=9V﹣6V=3V,
此時滑動變阻器的電阻為:R滑′= = =6Ω,
因為滑動變阻器的最大阻值為20Ω,所以此時滑片P不在中點位置,故C錯誤;
(4)由題意可知,小燈泡恰好正常發光,此時滑動變阻器消耗的功率為P1,則此時燈泡消耗的功率PL=P額=
3W,
滑動變阻器消耗的功率由P1變為P2的過程中,電壓表示數變化了3V即增大了3V,由串聯電路的電壓規律可得,燈泡兩端的電壓減小了3V,則此時燈泡兩端的電壓UL′=6V﹣3V=3V,
此時燈泡消耗的電功率:PL′=UL′I′=3V×0.3A=0.9W,
則燈泡消耗的功率變化了:△P=PL﹣PL′=3W﹣0.9W=2.1W,故D錯誤。
故選:B。
2.如圖所示,電源電壓6V保持不變,定值電阻R1標有“10Ω 0.5A”字樣:滑動變阻器R2標有“20Ω 1A”字樣,電流表量程為0~0.6A,電壓表量程為0~3V,閉合開關S,下列做法能夠保證電路安全的是( )
A.電路中電流不超過0.6A
B.R1兩端電壓不超過3V
C.滑動變阻器連入電路的阻值在10﹣20Ω范圍內變化
D.電路的總功率在1.8~3W范圍內變化
【解答】解:由電路圖可知,R1與R2串聯,電壓表測R2兩端的電壓,電流表測電路中的電流。
(1)當電壓表的示數U2=3V時,電路中的電流,
Imin= = = =0.3A,
因串聯電路中各處的電流相等,且R1允許通過的最大電流為0.5A,電流表的量程為0~0.6A,滑動變阻器允許通過的最大電流為1A,故最大電流為0.5A,故A錯誤;
R1兩端電壓最大:U1大=I大R1=0.5A×10Ω=5V,故B錯誤
所以,電路中的最大電流I大=0.5A,此時滑動變阻器接入電路中的電阻最小,電路消耗的總功率最大,
電路中的總電阻:
R= = =12Ω,
因串聯電路中總電阻等于各分電阻之和,
所以,滑動變阻器接入電路中的最小阻值:
R2小=R﹣R1=12Ω﹣10Ω=2Ω,
當電壓表的示數U2=3V時,滑動變阻器接入電路中的電阻最大為:
R滑= = =10Ω,
則滑動變阻器R2接入電路的阻值允許變化范圍可以為2Ω~10Ω,故C錯誤;
電路消耗的最大功率:
P大=UI大=6V×0.5A=3W;
(2)當電壓表的示數U2=3V時,滑動變阻器接入電路中的電阻最大,
電路中的電流最小,電路消耗的總功率最小,
電路消耗的最小功率:
P小=UI小=6V×0.3A=1.8W,
所以,電路消耗總功率允許的變化范圍可以為1.8W~3W,故D正確。
故選:D。
3.如圖所示,小燈泡L標有”6V 3W”字樣(不計溫度對燈絲電阻的影響),當S閉合,滑動變阻器滑片P在最左端時,小燈泡L正常發光;當S閉合,S1斷開,滑動變阻器滑片P在中點時,電流表的示數為0.2A,下列說法正確的是( )
A.電源電壓為9V
B.滑動變阻器的最大阻值為18Ω
C.調節電路元件,可使電壓表達到的最大值為4.5V
D.電路的最小功率與最大功率之比為3:16
【解答】解:A、當S閉合,滑動變阻器滑片P在最左端時,為燈的簡單電路,小燈泡L正常發光,故電源電壓為6V;A錯誤;
B、根據P= ,燈的電阻:
R= = =12Ω;
當S閉合,S1斷開,滑動變阻器滑片P在中點時,變阻器與燈串聯,電流表測電路的電流,電流表的示數為0.2A,由歐姆定律,燈的電壓為:U燈=I×R=0.2A×12Ω=2.4V,
根據串聯電路的規律和歐姆定律,變阻器連入電阻的大小:
R滑= = =18Ω;故滑動變阻器的最大阻值為:
2×18Ω=36Ω.B錯誤;
C、當開關S、S1都閉合,滑動變阻器滑片P在最右端時,燈將被短路,電路成為阻值為36Ω的簡單電路,此時電壓表相當于并聯在電源兩端,電壓表達到最大電壓為6V,故C錯誤;
D、當開關S、S1都閉合,滑動變阻器滑片P在最左端時,根據電阻的并聯,此時電路中的總電阻最小:
R并聯= =9Ω,故電路的最大功率為:
P大= = =4W;
根據P= ,當電路的電阻最大時功率最小,根據電阻的串聯,電阻的最大電阻:
R串聯=36Ω+12Ω=48Ω,故最小功率為:
P小= = = W;
電路的最小功率與最大功率之比為:
W:4W=3:16,故D正確。
故選:D。
4.如圖甲所示電路中,電源電壓不變,R1是定值電阻,R2是滑動變阻器,閉合開關,將滑動變阻器的滑片從一端移到另一端的過程中,電路中電流表示數和電壓表示數的關系如圖乙所示,則在此過程中下列選項中正確的是( )
A.電路總功率的最大值為6W
B.定值電阻電功率的變化值為4.05W
C.滑動變阻器的最大阻值為5Ω
D.滑動變阻器最大功率為1.8W
【解答】解:
(1)由圖甲可知,滑片在左端時,變阻器連入阻值為0,電壓表被短路,示數為0,電流為I左=1.2A,
滑片在右端時,變阻器連入阻值最大,電壓表測量滑動變阻器兩端的電壓,此時電壓表示數最大,電路中電流最小,U滑=4.5V,電流為I右=0.3A,
根據歐姆定律可得:
U=I左R1﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①
U=I右R1+U滑﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②
兩式聯立:I左R1=I右R1+U滑,
即:1.2A×R1=0.3A×R1+4.5V,
解得R1=5Ω,U=6V;
滑片在左端時,電路總功率有最大值:P大=UI左=6V×1.2A=7.2W,故A錯誤;
(2)定值電阻電功率的最小值:P1小=I右2R1=(0.3A)2×5Ω=0.45W;
定值電阻電功率的最大值:P1大=I左2R1=(1.2A)2×5Ω=7.2W,
定值電阻電功率的變化:△P=P1大﹣P1小=7.2W﹣0.45W=6.75W,故B錯誤;
(3)由歐姆定律可知滑動變阻器的最大阻值:R滑= = =15Ω,故C錯誤;
(4)滑動變阻器的功率:
P=I2R= R2= R2= = ,當R2=R1=5Ω時,滑動變阻器的電功率最大,
最大為:P大= = =1.8W,故D正確。
故選:D。
5.如圖甲所示的電路中,電源電壓恒定,燈泡L的電阻隨溫度變化而變化,R0為定值電阻,滑動變阻器Rx的規格為“20Ω 2.5A”。閉合開關S電壓表V1的示數為U1、電壓表V2的示數為U2,移動滑動變阻器的滑片P從A端至B端,U2與U1的關系如圖乙所示,當滑片P滑到B端時,燈L恰好正常發光。下列結果中正確的是( )
A.電路中最大電流為1A
B.定值電阻R0的阻值為16Ω
C.燈L正常發光時的電阻為4Ω
D.燈L的額定功率為24W
【解答】解:由圖知燈泡L、定值電阻R0、滑動變阻器串聯,電壓表V1測量定值電阻R0兩端的電壓,電壓表V2測量燈泡L和定值電阻R0兩端的總電壓,
當滑片P滑到B端時,此時電路的總電阻最小,總電流最大,兩電壓表的示數都達到了最大,即兩電壓表的示數為36V和24V;
當滑動變阻器的滑片P在A端時,總電阻最大,電路中的總電流最小,兩電壓表的示數為16V和12V;
(1)當滑片在B端時,電壓表V2的示數為36V,則電源電壓為36V,此時燈L恰好正常發光;
當滑動變阻器的滑片P在A端時,滑動變阻器的電阻最大,電路中的總電流最小,此時滑動變阻器兩端的電壓為:U滑=U﹣U′2=36V﹣16V=20V,
則此時電路的電流為:I= = =1A,
定值電阻R0的阻值:R0= = =12Ω,故B錯誤;
(2)當滑片在B端時,滑動變阻器的電阻為零,電路的電流最大,此時燈L恰好正常發光,定值電阻兩端的電壓為24V,
此時電路的最大電流為:I大= = =2A,故A錯誤;
燈泡兩端的額定電壓為UL=U2﹣U1=36V﹣24V=12V;
燈L正常發光時的電阻為:RL= = =6Ω,故C錯誤;
燈泡L的額定功率為:PL=ULI大=12V×2A=24W,故D正確。
故選:D。
二.多選題(共1小題)
6.如圖所示,電源電壓恒為15V,定值電阻R的阻值為20Ω,閉合開關后,使變阻器的阻值減小5Ω,電流表示數變化了0.1A,則下列說法正確的是( )
A.滑動變阻器的阻值由20Ω減小為15Ω
B.電壓表示數減小了2V
C.定值電阻的電功率增大了0.2W
D.電路總功率增大了1.5W
【解答】解:
由圖可知,變阻器R變與R串聯在電路中,電壓表測滑動變阻器兩端電壓,電流表測電路中電流;
A、設原來變阻器接入電路的阻值為R變,變阻器的阻值減小5Ω后,此時變阻器接入電路的阻值為R變﹣5Ω,
由題意可知:△I=I2﹣I1=0.1A,
即: ﹣ =0.1A,
所以, ﹣ =0.1A,
解得:R變=10Ω,R變=﹣45Ω(舍去),所以滑動變阻器的電阻由10Ω減小到了5Ω,故A錯誤;
B、變化前電流,I1= = =0.5A,
變化后電流,I2= = =0.6A,
則電壓表示數變化量:
△U變=I2(R變﹣5Ω)﹣I1R變=0.6A×(10Ω﹣5Ω)﹣0.5A×10Ω=﹣2V,
所以電壓表示數減小了2V;故B正確;
C、定值電阻電功率的增大量:
△P1=I22R﹣I12R=(0.6A)2×20Ω﹣(0.5A)2×20Ω=2.2W,故C錯誤;
D、總功率的增大量:
△P=UI2﹣UI1=15V×0.6A﹣15V×0.5A=1.5W,故D正確。
故選:BD。
三.填空題(共13小題)
7.如圖所示,電源電壓恒定,R=10Ω,斷開開關S1,閉合開關S,電流表示數為0.3A,則電源電壓為 3 V;再閉合開關S1,電流表示數為0.5A,則R1的阻值為 15 Ω。
【解答】解:當斷開開關S1,閉合開關S,R單獨工作,則IR=0.3A,
由I= 得:U=IRR=0.3A×10Ω=3V;
再閉合開關S1后,R與R1并聯,則U=U1=3V通過R1的電流為I1=I﹣IR=0.5A﹣0.3A=0.2A,
由歐姆定律可得:R1= = =15Ω
故答案為:3;15。
8.如圖所示電路,電源電壓保持不變。閉合開關S,當滑動變阻器的滑片由a端滑到b端時,電壓表的示數由3V變為1V,電流表的示數由0.3A變為0.1A.則電源電壓為 3 V,滑動變阻器的最大阻值為 20 Ω。
【解答】解:
由電路圖可知,當滑片位于a端時,i滑動變阻器接入電路中的電阻為0,電路為R的簡單電路,電壓表測電源的電壓,則電源的電壓U=3V;
當滑片位于b端時,接入電路中的電阻最大,電流最小,電壓表測R兩端的電壓,電流表測電路中的電流,
因串聯電路中總電壓等于各分電壓之和,
所以,滑動變阻器兩端的電壓:
U滑=U﹣UR=3V﹣1V=2V,
由I= 可得,滑動變阻器的最大阻值:
R滑= = =20Ω。
故答案為:3;20。
9.如圖所示,電源電壓保持不變,調節滑動變阻器R使電壓表的示數為10V時,變阻器R消耗的電功率為10W;調節滑動變阻器R使電壓表的示數為5V時,變阻器R消耗的電功率為7.5W.則電源電壓U是 20 V,定值電阻R0的阻值是 10 Ω。
【解答】解:由圖可知:滑動變阻器R和R0串聯,電壓表示數為定值電阻R0兩端的電壓,則根據滑動變阻器的功率得:
(U﹣10V)× =10W
(U﹣5V)× =7.5W
聯立組成方程組,解得,U=20V,R0=10Ω
故答案為:20;10。
10.如圖所示電路、電源電壓恒定,R1=20Ω,R2=10Ω,當S1閉合,S2、S3斷開時,電流表的示數為0.6A,電源電壓為 6 V;當S2閉合,S1、S3斷開時,電流表示數為 0.2 A;當S1、S3閉合,S2斷開時,電流表示數為 0.9 A。
【解答】解:由圖可知,當S1閉合,S2、S3斷開時,電路中只有R1接入電路,
電源電壓:U=IR1=0.6A×10Ω=6V;
當S2閉合,S1、S3斷開時,R1與R2串聯在電路,電流表測電路電流I串:
電流表示數I串= = =0.2A;
當S1、S3閉合,S2斷開時,R1與R2并聯在電路,電流表測電路干路電流I并:
I并=I1+I2= + = + =0.9A。
故答案為:6;0.2;0.9。
11.如圖所示,電源電壓保持不變,R1=5Ω,閉合開關S,開關S0撥至b時,電壓表示數是撥至a時的三分之一,則R2= 10 Ω;若電源電壓為3V,當開關S0撥至b時,R1在1min內產生的熱量是 12 J.
【解答】解:(1)閉合開關S,開關S0撥至b時,兩電阻串聯,電壓表測R1兩端的電壓;
閉合開關S,開關S0撥至a時,兩電阻串聯,電壓表測電源的電壓,
因串聯電路中總電壓等于各分電壓之和,且開關S0撥至b時電壓表示數是撥至a時的三分之一,
所以,兩電阻兩端的電壓之比:
= = ,
因串聯電路中各處的電流相等,
所以,由I= 可得,兩電阻的阻值之比:
= = = ,
則R2的阻值R2=2R1=2×5Ω=10Ω;
(2)若電源電壓為3V,當開關S0撥至b時,
因串聯電路中總電阻等于各分電阻之和,
所以,電路中的電流:
I= = =0.2A,
R1在1min內產生的熱量:
Q1=I2R1t=(0.2A)2×5Ω×60s=12J。
故答案為:10;12。
12.如圖所示,電源電壓恒定,R1、R2為定值電阻,R2=20Ω,燈泡L標有“6V 3W”字樣。
(1)當S、S1、S2都閉合時,燈泡L正常發光,電流表示數為 0.8 A,電路消耗的總功率為 4.8 W;
(2)當S閉合,S1、S2斷開時,電壓表示數為2V,則R1的阻值為 10 Ω,通電1minR1產生的熱量為 24 J。
【解答】解:(1)燈泡L標有“6V 3W”字樣,表示燈的額定電壓為6V,額定功率為3W,
根據P=UI可得,燈的額定電流為:
IL= = =0.5A,
當S、S1、S2都閉合時,R1短路,R2與燈并聯,電流表測干路電流,由于此時燈泡L正常發光,所以通過燈的電流為0.5A,電源電壓為6V,
由歐姆定律可得,通過R2的電流為:
I2= = =0.3A,
根據并聯電路電流的規律,電流表示數為:
I=I2+IL=0.3A+0.5A=0.8A;
電路消耗的總功率為:
P=UI=6V×0.8A=4.8W;
(2)當S閉合,S1、S2斷開時,兩電阻串聯,電壓表測R1的電壓,電壓表示數為2V,根據串聯電路電壓的規律,R2的電壓為6V﹣2V=4V,
因R1的電壓為R2電壓的 = ,由分壓原理可得R1的阻值:
R1= ×R2= ×20Ω=10Ω,
通電1minR1產生的熱量為:
Q= t= ×1×60s=24J。
故答案為:(1)0.8;4.8;(2)10;24。
13.如圖1所示,R是壓敏電阻,其阻值隨壓力的變化而改變,R0為定值電阻,閉合開關S,改變R上壓力大小。兩電表示數之間的關系圖象如圖2所示,則電源電壓U= 6 V.R0= 10 Ω;當R0消耗的電功率為0.4W時,R消耗的電功率P= 0.8 W。
【解答】解:由電路圖可知,R與R0串聯,電壓表測R兩端的電壓,電流表測電路中的電流。
(1)由圖象可知,當電路中電流I1=0.2A時壓敏電阻兩端的電壓U1=4V,電路中電流I2=0.5A時壓敏電阻兩端的電壓U2=1V,
因穿電路中總電壓等于各分電壓之和,且電源的電壓不變,
所以,由I= 可得:
U=I1R0+U1=I2R0+U2,即0.2A×R0+4V=0.5A×R0+1V,
解得:R0=10Ω,
電源的電壓U=I1R0+U1=0.2A×10Ω+4V=6V;
(2)當R0消耗的電功率為0.4W時,
由P=I2R可得,電路中的電流:
I′= = =0.2A,
電路的總功率:
P總=UI′=6V×0.2A=1.2W,
因電路中總功率等于各用電器功率之和,
所以,R消耗的電功率:
P=P總﹣P0=1.2W﹣0.4W=0.8W。
故答案為:6;10;0.8。
14.圖1中,燈泡L的額定電流為0.25A,其電流與電壓關系如圖2所示,滑動變阻器R的規格為“50Ω 1A“,電流表量程為0~0.6A,電壓表量程為0~3V.閉合開關S,調節R,當電壓表的示數為1.5V時,L恰好正常發光,則L正常發光時的阻值為 10 Ω,電源電壓為 4 V;為保證電路安全,R的調節范圍為 6Ω~20Ω ,燈泡L的最小電功率為 0.15 W。
【解答】解:由電路圖可知,燈泡L與滑動變阻器R串聯,電壓表測R兩端的電壓,電流表測電路中的電流。
(1)當電壓表的示數為1.5V時,L恰好正常發光,通過的電流IL=0.25A,
由圖2可知,燈泡兩端的電壓UL=2.5V,
由I= 可得,燈泡正常發光時的電阻:
RL= = =10Ω,
因串聯電路中總電壓等于各分電壓之和,
所以,電源的電壓:
U=UR+UL=1.5V+2.5V=4V;
(2)因串聯電路中各處的電流相等,且變阻器允許通過的最大電流為1A,電流表的量程為0~0.6A,燈泡正常發光時的電流為0.25A,
所以,電路中的最大電流為0.25A,此時變阻器接入電路中的電阻最小,
則R小= = =6Ω,
當電壓表的示數UR′=3V時,電路中的電流最小,燈泡的電功率最小,
因串聯電路中總電壓等于各分電壓之和,
所以,燈泡兩端的電壓:
UL′=U﹣UR′=4V﹣3V=1V,
由圖2可知,通過燈泡的電流IL′=0.15A,
則滑動變阻器接入電路中的最大阻值:
R大= = = =20Ω,
所以,R的調節范圍為6Ω~20Ω,
燈泡的最小功率:
PL=UL′IL′=1V×0.15A=0.15W。
故答案為:10;4;6Ω~20Ω;0.15。
15.在如圖所示的電路中,電源電壓保持不變,R1=40Ω.在閉合S的情況下,斷開S1時電壓表的示數為2.0V,閉合S1時電壓表的示數為2.8V.則R2= 16 Ω;斷開S1時,電路中的電流是 0.05 A,R1與R2產生的熱量之比是 5:2 。
【解答】解:(1)當S閉合、S1斷開時,R1和R2串聯;
串聯電路的電流處處相等,由歐姆定律可得電路中的電流:
I=I1= = =0.05A;
(2)當S、S1都閉合時,R2被短路,電路為R1的簡單電路,電壓表測電源電壓,即電源電壓U=2.8V;
因根據串聯電路的總電壓等于各電阻兩端的電壓之和,
所以,R1和R2串聯時,R2兩端的電壓:U2=U﹣U1=2.8V﹣2.0V=0.8V,
根據I= 可得R2的阻值:
R2= = =16Ω;
(3)斷開S1時,R1和R2串聯,R1與R2產生的熱量之比為:
= = = = 。
故答案為:16; 0.05;5:2。
16.如圖所示的電路,電源電壓6V不變,燈泡標有“4V 2W”(電阻不隨溫度變化),滑動變阻器標有“20Ω lA”,電流表量程0~0.6A、電壓表量程0~3V,閉合開關,在保證電路元件安全的情況下,滑動變阻器連入的阻值范圍是 4Ω~8Ω ,電路的最大功率是 3 W。
【解答】解:根據P=UI可得,燈泡的額定電流:
IL= = =0.5A,
根據歐姆定律可得,燈泡的電阻:
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