第十五講 歐姆定律課時(shí)1 歐姆定律的理解及相關(guān)計(jì)算命題點(diǎn)1 1. (xx長(zhǎng)沙32題6分)如圖所示為我市某中學(xué)物理興趣小組設(shè)計(jì)的電子身高測(cè)量?jī)x電路圖其中定值電阻R16 ，電源電壓恒為4.5 V，R2的規(guī)格為“15 0.5 A”，電壓表量程為3 V，電流表量程為0.6 A，閉合S：第1題圖(1)當(dāng)被測(cè)身高變矮時(shí)，電流表的示數(shù)_(選填“變大”“變小”或“不變”)(2)當(dāng)R2接入電路中的電阻為9 時(shí)，電壓表的示數(shù)是_V.(3)為了保證電路中各元件安全工作，變阻器接入電路的阻值范圍是_2. xx長(zhǎng)沙39(1)(2)(3)題6分小紅同學(xué)自制了一個(gè)卡通福娃，她想用亮度可調(diào)節(jié)的紅、綠燈做它的眼睛她選用規(guī)格為“6 V3 W”的紅燈和“6 V6 W”的綠燈及“18 1.5 A”的滑動(dòng)變阻器等元件設(shè)計(jì)了如下電路當(dāng)閉合開(kāi)關(guān)S、S1、S2，滑動(dòng)變阻器的滑片P移至b端時(shí)，兩燈都正常發(fā)光(電源電壓不變)問(wèn)：(1)電源電壓為多少伏？(2)兩燈都正常發(fā)光時(shí)電流表的示數(shù)為多少？(3)S、S2閉合、S1斷開(kāi)，電流表示數(shù)為0.25 A時(shí)，滑動(dòng)變阻器連入電路的電阻為多少？第2題圖3. (xx長(zhǎng)沙39題8分)某班科技小組的同學(xué)設(shè)計(jì)了一種簡(jiǎn)易的電子拉力計(jì)，圖甲是其原理圖放在水平地面上的物體A通過(guò)硬質(zhì)彈簧與拉環(huán)相連，彈簧上端和金屬滑片P固定在一起(彈簧的電阻不計(jì)，P與R2接觸良好且不計(jì)摩擦)已知物體A的質(zhì)量為100 kg，定值電阻R16 ，R2是一根長(zhǎng)為6 cm的均勻電阻線(阻值與其長(zhǎng)度成正比)，其最大阻值為24 ，電源電壓為6 V，電流表的量程為00.6 A當(dāng)不拉拉環(huán)時(shí)，金屬滑片P剛好處于a端已知該彈簧伸長(zhǎng)的長(zhǎng)度l與所受豎直向上的拉力F間的關(guān)系如圖乙所示，問(wèn)：(1)要把電流表的表盤(pán)改為拉力計(jì)的表盤(pán)，則拉力計(jì)表盤(pán)的零刻度應(yīng)標(biāo)在電流表表盤(pán)的何處？(2)閉合開(kāi)關(guān)，當(dāng)電流表示數(shù)為0.6 A時(shí)，R2接入電路中的電阻為多少？(3)在保證電路安全的條件下，物塊A對(duì)地面的壓力范圍是多少？(取g10 N/kg)第3題圖4. (xx長(zhǎng)沙39題8分)投入使用才17年的長(zhǎng)沙瀏陽(yáng)河大橋由于嚴(yán)重?fù)p壞于今年年初被拆除重建導(dǎo)致大橋損壞的一個(gè)重要原因是過(guò)往車輛嚴(yán)重超載新橋建設(shè)現(xiàn)已開(kāi)始，為了能抓拍超載車輛，小明及其物理興趣小組成員決定為大橋管理者設(shè)計(jì)一個(gè)“汽車超載記錄器”來(lái)進(jìn)行監(jiān)控管理如圖甲為該超載記錄器原理圖Rx為壓敏電阻，當(dāng)車輛駛?cè)氡槐O(jiān)測(cè)路段時(shí)，其阻值隨它受到的壓力變化而變化，變化關(guān)系如圖乙所示當(dāng)電壓表示數(shù)達(dá)到或超過(guò)4 V時(shí)，繼電器的銜鐵被吸下，工作電路中的照相機(jī)就開(kāi)始工作，抓拍超載車輛已知電源電壓U10 V，電壓表量程為05 V，線圈電阻R05 ，保護(hù)電阻R110 ，問(wèn)：(取g10 N/kg)第4題圖(1)若某車質(zhì)量為15 t，靜止時(shí)輪胎與路面接觸的總面積為0.3 m2，則靜止時(shí)該車對(duì)路面的壓強(qiáng)為多少？(2)第(1)問(wèn)中該車輛過(guò)橋時(shí)，電壓表的示數(shù)是多少？(3)該記錄器所能記錄的過(guò)橋車輛的最大質(zhì)量是多少？5. xx長(zhǎng)沙39(4)題2分科技小組設(shè)計(jì)了一個(gè)給工件鍍膜的電路模型，通過(guò)改裝電壓表來(lái)觀察和控制工件放入鍍膜中的深度如圖所示，電源電壓恒定，R0為定值電阻，在壓敏電阻Rx上放有托盤(pán)，托盤(pán)上放有容器(不計(jì)托盤(pán)和容器的質(zhì)量)，容器內(nèi)裝有40 N的水閉合開(kāi)關(guān)，用輕質(zhì)硬桿連接不吸水圓柱體工件，將工件兩次浸入水中(均未浸沒(méi)且不觸底，水未溢出)，第一次工件下表面距水面2 cm，電壓表示數(shù)為6 V，桿的作用力為10 N；第二次工件下表面距水面6 cm，電壓表示數(shù)為4 V，桿的作用力為6 N壓敏電阻上表面的受力面積為20 cm2，其電阻值Rx隨壓力F的變化關(guān)系如下表g取10 N/kg，水1.0103 kg/m3，求：(4)在原設(shè)計(jì)電路中，如果工件兩次浸入水中壓敏電阻所受壓強(qiáng)的變化大于6 000 Pa，該電路的電源電壓第5題圖F/N424446486264Rx/2822181698考向拓展1. 如圖所示電路，電源電壓恒為9 V，電阻R1阻值為10 .開(kāi)關(guān)S1閉合、S2斷開(kāi)，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片移到中點(diǎn)時(shí)，電流表的示數(shù)為0.36 A，滑動(dòng)變阻器的最大阻值為_(kāi)，若滑動(dòng)變阻器的滑片向左移，電流表的示數(shù)將_(選填“變大”“變小”或“不變”)將電壓表和電流表的位置調(diào)換后，滑動(dòng)變阻器的滑片滑至最右端，同時(shí)閉合開(kāi)關(guān)S1、S2，則通過(guò)R1、R2的總電流為_(kāi)A.考向拓展1圖2. 如圖所示，電源電壓保持不變，閉合開(kāi)關(guān)S，滑動(dòng)變阻器滑片從a端移動(dòng)到b端，電流表示數(shù)I與電壓表示數(shù)U的關(guān)系圖像如圖乙所示，則R1的阻值為_(kāi)；R2兩端的最大電壓為_(kāi)V，當(dāng)電路中的電流為0.2 A時(shí)，R1與R2消耗的電功率之比為_(kāi)考向拓展2圖3. (xx長(zhǎng)沙中考黑白卷)現(xiàn)在許多家用電器都實(shí)現(xiàn)了多擋位可調(diào)節(jié)功能小明也設(shè)計(jì)了一個(gè)多擋位可調(diào)節(jié)電路，如圖所示電源電壓恒定不變，定值電阻R18 ，滑動(dòng)變阻器R2的最大阻值為20 ，小燈泡L標(biāo)有“6 V1.5 W”字樣，電流表量程為00.6 A，電壓表量程為03 V求：(1)斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S2、閉合開(kāi)關(guān)S1、S3，10 s內(nèi)電流通過(guò)R1產(chǎn)生的熱量為45 J，求電源電壓和流過(guò)R1的電流；(2)閉合開(kāi)關(guān)S1、S2、S3，求這時(shí)電路的總電阻及電壓表的示數(shù)；(3)斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S2、S3，只閉合開(kāi)關(guān)S1，求當(dāng)電路處于安全工作狀態(tài)時(shí)滑動(dòng)變阻器R2的功率取值范圍考向拓展3圖命題點(diǎn)2 考向拓展4. 如圖所示，電源電壓保持不變，閉合開(kāi)關(guān)后，當(dāng)滑片P向左移動(dòng)時(shí)(小燈泡燈絲電阻不隨溫度變化)，下列說(shuō)法正確的是 ()考向拓展4圖A. 電流表示數(shù)變小，電壓表示數(shù)不變B. 電流表示數(shù)變小，電壓表示數(shù)不變C. 電流表示數(shù)變大，小燈泡的亮度不變D. 電壓表示數(shù)與電流表示數(shù)的比值不變5. (xx郴州)在如圖所示的電路中，閉合開(kāi)關(guān)S后，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片向右端b滑動(dòng)的過(guò)程中，正確的是 ()考向拓展5圖A. 電流表的示數(shù)增大，電燈L變亮B. 電壓表的示數(shù)增大，電燈L變暗C. 電流表的示數(shù)不變，電燈L變亮D. 電壓表的示數(shù)減小，電燈L變暗答案1. (1)變大(2)2.7(3)3 12 【解析】(1)電子身高測(cè)量?jī)x電路中用到了滑動(dòng)變阻器，當(dāng)身高變矮時(shí)，滑動(dòng)變阻器連入電路的電阻變小，電路中的電流變大，所以電流表的示數(shù)變大；(2)當(dāng)變阻器R2的阻值為9 時(shí)，電路中的總電阻為15 ，由串聯(lián)電路規(guī)律得U22.7 V；(3)為了保證電路安全，當(dāng)電壓表的示數(shù)達(dá)到最大值3 V時(shí)，此時(shí)R2maxR1R12R112 ，當(dāng)電路電流達(dá)到最大值0.5 A時(shí)，電路中的總電阻為R9 ，所以變阻器的連入電路的電阻為R2max3 .故變阻器接入電路的阻值范圍是3 12 .2. 解：(1)當(dāng)S、S1、S2都閉合，滑片P在b端時(shí)，兩燈并聯(lián)，R10 ，因?yàn)閮蔁舳颊０l(fā)光，所以電源電壓為UUL6 V(2)兩燈泡正常發(fā)光時(shí)電路中的電流為總電流II紅I綠0.5 A1 A1.5 A(3)當(dāng)S、S2都閉合、S1斷開(kāi)時(shí)，變阻器R1和L綠串聯(lián)，R綠6 總電阻R24 滑動(dòng)變阻器連入電路的阻值R1RR綠24 6 18 3. 解：(1)當(dāng)不拉拉環(huán)時(shí)，R224 ，由歐姆定律知，電路中電流I0.2 A，故拉力計(jì)的零刻度線應(yīng)標(biāo)在電流表表盤(pán)上示數(shù)為0.2 A處(2)閉合開(kāi)關(guān)，拉動(dòng)拉環(huán)，當(dāng)電流表示數(shù)為0.6 A時(shí)，由歐姆定律I得，總電阻R10 ，而RR1R2，故R2RR110 6 4 .(3)由題意要保證電路的安全，則電路中最大電流不能超過(guò)0.6 A，當(dāng)電流為0.6 A時(shí)，拉環(huán)上拉力最大由第(2)問(wèn)知R24 ，又R2的阻值與長(zhǎng)度成正比，故此時(shí)連入電路中的電阻線長(zhǎng)度為l1 cm，而彈簧伸長(zhǎng)的長(zhǎng)度ll0l6 cm1 cm5 cm.據(jù)乙圖知，此時(shí)拉環(huán)拉力最大為Fmax750 N如解圖示，A受重力G、支持力FN和拉環(huán)拉力F拉平衡，由平衡知識(shí)得F拉FNG，當(dāng)F拉Fmax時(shí)，地面對(duì)A的支持力FN最小，已知A物體的質(zhì)量是100 kg故Gmg100 kg10 N/kg1 000 N，其值為FNGFmax1 000 N750 N250 N.當(dāng)F拉0時(shí)，地面對(duì)A的支持力FN最大，其值為FNG1 000 N1000N由作用力與反作用力大小相等可得物體A對(duì)地面的壓力F壓FN.故A對(duì)地面的壓力F壓的范圍為250 N1 000 N.4. 解：(1)車的重量Gmg15103 kg10 N/kg1.5105 N 車對(duì)地面的壓力FG1.5105 N車對(duì)地面的壓強(qiáng)p5105 Pa(2)由車對(duì)地面的壓力F1.5105 N觀察題圖乙可知Rx的阻值為25 電路中的電流I0.25 A電壓表的示數(shù)U1IR10.25 A10 2.5 V(3)當(dāng)電壓表的示數(shù)最大時(shí)，電路中電流I0.5 AR0兩端電壓U0IR00.5 A5 2.5 VRx的電阻為Rx5 由題圖乙可得最大壓力為5.5105 N則過(guò)橋車輛的最大質(zhì)量為m5.5104 kg55 t.5. (4)由壓敏電阻所受壓力F壓G水F浮得：F浮F壓pS6 000 Pa0.002 m212 N由桿的作用力第二次小于第一次可知，第一次桿的作用力F1方向向上，若第二次桿的作用力F2方向向上，如解圖1，則F浮1GF1，F(xiàn)浮2GF2得F浮F浮2F浮1F1F210 N6 N4 N12 N，不符合題意 第5題解圖1 第5題解圖2若第二次桿的作用力后方向向下，如解圖2，則F浮1GF1，F(xiàn)浮2GF2得F浮F浮2F浮1F1F210 N6 N16 N12 N，符合題意方法一：F浮F浮2F浮1水gV排2水gV排1水gSh2水gSh1代入數(shù)值，得S0.04 m2則：F浮1水gV排11103 kg/m310 N/kg0.04 m20.02 m8 NF浮2水gV排21103 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23F浮1F浮16 N3F浮1F浮12F浮1即得F浮18 N，F(xiàn)浮224 N此時(shí)U16 V，Rx116 F壓2G水F浮240 N24 N64 N此時(shí)U24 V，Rx28 UU1R0UU2R0代入數(shù)值，得U12 V【考向拓展】1. 30變大1.2【解析】當(dāng)開(kāi)關(guān)S1閉合、S2斷開(kāi)時(shí)，R1、R2串聯(lián)，電壓表測(cè)電源電壓，電流表測(cè)電路的總電流，此時(shí)電路總電阻R25 ，滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值為R225 10 15 ，則滑動(dòng)變阻器的最大阻值為R滑215 30 ；將滑動(dòng)變阻器的滑片向左移動(dòng)時(shí)，滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值變小，即電路中的總電阻變小，根據(jù)歐姆定律可知電路中的電流變大，即電流表示數(shù)變大；當(dāng)電壓表和電流表的位置調(diào)換后，滑動(dòng)變阻器的滑片滑至最右端，同時(shí)閉合開(kāi)關(guān)S1、S2，R2全部阻值接入電路，此時(shí)R1與R2并聯(lián)，電壓表測(cè)電源電壓，則通過(guò)R1、R2的總電流為 I總1.2 A.2. 10221 【解析】 閉合開(kāi)關(guān)，R1與R2串聯(lián)，電壓表測(cè)R1兩端電壓，電流表測(cè)電路的總電流當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片在b端時(shí)，電路為只有R1的簡(jiǎn)單電路，此時(shí)電壓表的示數(shù)最大為電源電壓U3 V，根據(jù)圖像可知，此時(shí)電流I0.3 A，則R1的阻值為R110 ；當(dāng)變阻器滑片在a端時(shí)，滑動(dòng)變阻器全部接入電路，根據(jù)串聯(lián)電路電壓規(guī)律可知此時(shí)R2兩端的電壓最大，電路中電流最小，根據(jù)圖像可知R2兩端電壓最大為U2UU13 V1 V2 V；當(dāng)電路中電流為0.2 A時(shí)，電壓表的示數(shù)為2 V，則R2兩端的電壓為1 V，在串聯(lián)電路中電路處處相等則根據(jù)PUI可知，此時(shí)R1與R2消耗的電功率之比P1P2U1U221.3. 解：(1)當(dāng)斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S2，閉合開(kāi)關(guān)S1、S3時(shí)，只有R1接入電路由QI2Rt得流過(guò)R1的電流I0.75 A因?yàn)殡娐分兄挥蠷1，則U1U，電源電壓UU1IR10.75 A8 6 V(2)當(dāng)閉合開(kāi)關(guān)S1、S2、S3時(shí)，電阻R1、小燈泡L并聯(lián)，R2被短路，電壓表也被短路，電壓表示數(shù)為0小燈泡的電阻為：RL24 并聯(lián)電路的總電阻R并6 (3)當(dāng)斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S2、S3，只閉合開(kāi)關(guān)S1時(shí)，R1與R2串聯(lián)，小燈泡L被斷路當(dāng)R2大R18 時(shí)，U2U13 V，電壓表安全工作，R2功率最大滑動(dòng)變阻器的最大功率P2大1.125 W電流表安全工作的最大電流I大0.6 A，電路總電阻R總10 R2小R總R110 8 2 R2最小功率P2小IR2小(0.6 A)22 0.72 W即電路處于安全工作狀態(tài)時(shí)滑動(dòng)變阻器R2的功率取值范圍為0.721.125 W4. D【解析】閉合開(kāi)關(guān)之后，小燈泡L與滑動(dòng)變阻器R并聯(lián)，電流表測(cè)干路電流，電流表測(cè)通過(guò)小燈泡L的電流，電壓表測(cè)電源電壓滑片向左移動(dòng)，滑動(dòng)變阻器的阻值變小，電路總電阻變小，電流表示數(shù)變大，電壓表示數(shù)不變，小燈泡燈絲電阻不隨溫度變化，則電流表示數(shù)不變，即流過(guò)小燈泡的電流不變，故小燈泡的功率不變，小燈泡亮度不變，A、B、C錯(cuò)誤；電壓示數(shù)與電流表示數(shù)的比值是小燈泡的電阻，大小不變，D正確故選D.5. B【解析】滑動(dòng)變阻器的滑片P向右移動(dòng)時(shí)，滑動(dòng)變阻器連入電路中的電阻變大，總電阻變大，總電流變小，電燈的電阻不變，電流變小，電壓也變小，電功率變小，電燈亮度變暗由于電燈電壓變小，總電壓不變，所以滑動(dòng)變阻器兩端的電壓變大，電壓表的讀數(shù)變大故選B.