逍遥学能 2014-04-19 14:51
考点：欧姆定律的应用．
专题：；；欧姆定律．
分析：由电路图可知，当开关S断开时，电路为R1的简单电路，两电流表测电路中的电流，电压表测R2两端的电压；
当开关S闭合时，两电阻并联，电压表测并联电路两端的电压，也是测电源的电压，电流表A1测R1支路的电流，A测干路电流；根据电源的电压不变判断电压表示数的变化，根据并联电路的特点判断两电流表示数的变化．
解答：解：∵开关S断开时，电路为R1的简单电路，电压表测R2两端的电压，R2没有连入电路，故此时电压表示数为零；
两电流表测电路中的电流，即通过R1的电流．
∴开关S闭合后，电压表测并联电路两端的电压，也是测电源的电压，故电压表的示数变大；
∵电流表A1测R1支路的电流，
∵R1两端的电压不变，
∴电流表A1的示数不变．
∵电流表A测干路电流，并联电路干路电流等于各支路电流之和，
∴当开关S2闭合时，电流表A的示数变大，且电流表A的示数变化为支路R2上的电流I2．
则电压表V的示数变化与电流表A的示数变化之比为： =R2=2Ω．
故答案为：变大；不变；2．
点评：本题考查了并联电路的特点和欧姆定律的应用，关键是开关S闭合前后电路连接方式的辨别和各电表所测电路元件的判断．
三、解答题（共5小题）（选答题，不自动判卷）
26．（2013•烟台）图甲为某型号电子秤，其原理结构如图乙所示，R0为定值电阻；R是压敏电阻，其阻值随所受压力F变化的关系如图丙所示．改写电压表（量程为3V）的表盘数值后可直接读出所称量物体的质量，设踏板的质量为5kg，电源电压保持9V不变，g取10N/Kg．
（1）空载时，电压表的示数为1V，求R0的阻值．
（2）该电子秤的量程是多大？
（3）如果保持电子秤结构和电压表量程不变，只在电路中增加一个电阻，使电子秤的量程变为110kg，计算说明应使用多大的电阻？如何连接？
考点：欧姆定律的应用；串联电路的电流规律；串联电路的电压规律；电阻的串联．1558533
专题：；压轴题；电路和欧姆定律；图像综合题．
分析：（1）根据G=g求出空载时踏板的重力，由图乙得出对应压敏电阻的阻值，根据串联电路的电压特点求出压敏电阻两端的电流，利用欧姆定律和串联电路的电流特点求出电路中的电流，再根据欧姆定律求出R0的阻值；
（2）电子称的质量最大时对应的电压表量程最大值，此时定值电阻两端的电压为3V，根据欧姆定律求出电路中的电流，利用串联电路的电压特点和欧姆定律求出压敏电阻的阻值，由图乙读出压敏电阻受到的压力即为踏板和最大称量的重力之和，再根据G=g求出该电子秤的量程；
（3）先求出最大称量为110kg时压敏电阻受到的压力，再由图乙读出压敏电阻的阻值，利用欧姆定律求出电路中的总电阻，最后根据串联电路的电阻特点求出所需串联电阻的阻值．
解答：解：（1）空载时，踏板的重力为：
G=g=5kg×10N/kg=50N，
由丙图可知，此时压敏电阻的阻值R=240Ω，
∵串联电路中总电压等于各分电压之和，
∴压敏电阻两端的电压：
UR=U?U0=9V?1V=8V，
∵串联电路中各处的电流相等，
∴根据欧姆定律可得，电路中的电流：
I1= = = A，
R0的阻值：
R0= = =30Ω；
（2）电子称的质量最大时对应的电压表量程最大值，此时定值电阻两端的电压为3V，
此时电路中的电流：
I2= = =0.1A，
压敏电阻两端分得的电压：
UR′=U?U0′=9V?3V=6V，
压敏电阻的阻值：
R′= = =60Ω，
由丙图可知，此时压敏电阻受到的压力为950N，
该电子秤的量程：
ax= = =90kg；
（3）当电子称的量程变为110kg时，
G′='g=110kg×10N/kg=1100N，
压敏电阻受到的压力为1100N+50N=1150N，由图乙可知压敏电阻R″=20Ω，
此时电路中的总电阻：
R总= = =90Ω，
∵串联电路中的总电阻等于各分电阻之和，
∴R加=R总?R0?R″=90Ω?30Ω?20Ω=40Ω，
要使电子称的量程变为110kg，应串联一个40Ω的电阻．
答：（1）R0的阻值阻值为30Ω；
（2）该电子秤的量程是90kg；
（3）要使电子称的量程变为110kg，应串联一个40Ω的电阻．
点评：本题考查了串联电路的特点和欧姆定律及其变形公式的灵活运用，关键是正确分析电路图和从图象中得出相关的信息，要注意计算时要考虑踏板的压力．
27．（2013•咸宁）如图甲所示，电源电压为U保持不变，R0为定值电阻．闭合开关，电流表A的示数为I，电压表V1的示数U1，电压表V2的示数为U2．移动滑动变阻器得到在不同电流下的U1?I图线和U2?I图线，如图乙所示．
（1）随着电路中电流的增大，电压表V1的示数U1 减小 ，电压表V2的示数U2 增大 ；（选填“减小”或“增大”）
（2）在U?I坐标中两条图线在Q点相交，此状态滑动变阻器连入电路的阻值是 0 Ω；
（3）请根据图象求电源电压U和定值电阻R0的阻值．
考点：探究电流与电压、电阻的关系实验．
专题：压轴题；探究型实验综合题．
分析：（1）根据电流表的示数变化判断出滑动变阻器阻值的变化，根据串分压的知识判断出U1的变化，根据欧姆定律判断出U2的变化；
（2）根据电压与电流的关系，判断出对应的图象，理解两图线相交的含义即具有相同的电流和电压；
（3）分析出当电流表示数为为零时，可能电路发生断路，根据电压表的示数得出电源电压．根据图象中两个对应的点列车关系式求出R0的值．
解答：解：（1）电路中的电流增大，根据U=IR得，灯泡两端的电压变大，所以U2的示数增大；
电流增大，则滑动变阻器的电阻减小，所以灯泡与滑动变阻器的总电阻减小，分得的电压减小，即U1的示数减小；
（2）由图象知，Q点处说明U1和U2相等，则此时滑动变阻器 两端的电压为零，电阻为零；
（3）根据（1）的分析，上面是U1?I图线，下面是U2?I图线，当电流为零时，说明电路发生了断路，由U1的示数可得与电压表V1并联的电路某处断路，此时U1等于电源电压，所以电压电压U=4.5V；
由图象知，当U1=1.5V时，电路中的电流I=3.0A
R0两端的电压U0=U?U1=4.5V?1.5V=3.0V
R0的电阻R0= = =1Ω
故答案为：（1）减小；增大；（2）0；（3）电源电压为4.5V，电阻R0的阻值为1Ω．
点评：此题通过图象和动态电路考查了学生对串联电路电压、电流关系及欧姆定律的应用，解决此题关键能根据滑动变阻器阻值的变化判断出两电压表示数的变化，并能结合图象分析出所需的数值，难度较大．
28．（2013•自贡）谢敏同学利用电压表和电流表测量电阻R1的阻值（约9Ω），电源选用两节干电池．
（1）按图甲电路，将图乙中电流表正确连入电路．
（2）该同学检查电路连接正确，合上开关，可是无论怎样移动滑片，电压表示数总为3 V不变，你认为发生故障的原因可能是 R1处断路 或 R2处短路 ．
（3）清除故障后，小明将滑片P向左滑动时，电压表示数将 增大 （填“增大”“减小”或“不变”），当P滑到某一位置时，两表读数如图丙所示，由此可知R= 10 Ω．你认为这个结果可靠吗 不可靠 ？理由是 没有多次测量求平均值 ．
考点：伏安法测电阻的探究实验；电流表的连接；电路的动态分析．
专题：作图题；压轴题；实验探究题；整体思想；估算法．
分析：（1）电源电压是3V，电阻R1≈9Ω，根据I= 可以估算出干路中的电流大约在0.33A左右，所以选择电流表的量程为0～0.6A；
（2）电压表示数总为3V不变，说明电压表测量的是电源两端的电压，寻找可能的原因，一是滑动变速器短路或被测电阻断路；
（3）在测量电阻的实验中，应通过滑动变阻器改变电路中的电流，多次测量求平均值，以减小实验的误差，因为导体的电阻与电流和电压无关．
解答：解：（1）由于电源是两节干电池串联，电源电压为3V，故电压表量程选择0～3V，根据R= 可判断电路中的最大电流在0.33A左右，故电流表的量程选择0～0.6A；
（2）移动滑片，电压表示数总为3V，说明电压表测的是电源电压，即R1处断路或R2处短路；
（3）清除故障后，将滑片P向左滑动时，其电阻减小，整个电路的电流增大，电压表示数将增大；
由图丙知：U=2V，I=0.2A，所以R= = =10Ω；
这个结果不可靠，应多次测量求平均值，以减小实验的误差．
故答案为：（1）电路如图所示．
（2）R1处断路R2处短路
（3）增大；10；不可靠；没有多次测量求平均值．
点评：本题的难点较多，一是电流表量程的选取，二是故障原因的判断，需要学生在平时的学习中积累方法与技巧．
29．（2013•上海）在如图1所示的电路中，电源电压为18伏保持不变，电阻R1为10欧，闭合电键S后，电流表A的示数如图2（a）所示．
①求电阻R1两端的电压U1．
②求此时滑动变阻器R2连入电路的阻值．
③现有标有“20Ω，2A”“50Ω，1A“字样的滑动变阻器可供选择，有一个表盘如图2（b）所示的电压表可接入电路．当选用标有 20Ω，2A 字样的变阻器替换R2，并把电压表接入 CD 两点间时（选填“AB”，“CD”，“AB或CD”），在移动变阻器滑片P的过程中电压表示数的变化量△U最大．求电压表示数的最大变化量△U最大．
考点：欧姆定律的应用；串联电路的电流规律；电流表的读数方法；电压表的使用；串联电路的电压规律．1558533
专题：计算题；压轴题；电路和欧姆定律；电路变化分析综合题．
分析：（1）由电路图可知，R1与R2串联，电流表测电路中的电流，根据电流表的量程和分度值读出电路中的电流，利用欧姆定律求出电阻R1两端的电压；
（2）根据串联电路的电压特点求出滑动变阻器两端的电压，利用欧姆定律求出此时滑动变阻器R2连入电路的阻值；
（3）由图2（b）可知电压表的最大示数为15V，若电压表并联在AB两点间R1两端的最大电压为15V，若电压表并联在CD两点间时R1两端的最大电压可达到18V，故电压表应并联在CD两点间在移动变阻器滑片P的过程中电压表示数的变化量△U最大；当滑动变阻器接入电路中的电阻为0时，R1两端的电压等于电源的电压，滑动变阻器两端的电压为0，此时电路中的电流最大，根据欧姆定律求出电路中的最大电流即可判断选取的滑动变阻器；当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时，电压表的示数最大，根据电阻的串联和欧姆定律求出电路中的电流，利用欧姆定律求出滑动变阻器两端的电压，进一步得出电压表的最大变化量．
解答：解：①由电路图可知，R1与R2串联，电流表测电路中的电流，
图2（a）中电流表的量程为0～3A，分度值为0.5A，电路中的电流I=0.8A，
根据欧姆定律可得，电阻R1两端的电压：
U1=IR1=0.8A×10Ω=8V；
②∵串联电路中总电压等于各分电压之和，
∴此时滑动变阻器两端的电压：
U2=U?U1=18V?8V=10V，
滑动变阻器R2连入电路的阻值：
R2= = =12.5Ω；
③由图2（b）可知电压表的最大示数为15V，若电压表并联在AB两点间R1两端的最大电压为15V，若电压表并联在CD两点间时R1两端的最大电压可达到18V，
∴电压表应并联在CD两点间在移动变阻器滑片P的过程中电压表示数的变化量△U最大；
当滑动变阻器接入电路中的电阻为0时，R1两端的电压等于电源的电压，滑动变阻器两端的电压为0，此时电路中的电流最大，
Iax= = =1.8A＞1A，
∴滑动变阻器的规格为“20Ω，2A”，
当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时，滑动变阻器两端的电压最大，即电压表的示数最大，
∵串联电路中总电阻等于各分电阻之和，
∴电路中的最小电流：
Iin= = =0.6A，
电压表的最大示数：
U2′=IinR2′=0.6A×20Ω=12V，
∴△U最大=12V．
答：①求电阻R1两端的电压U1为8V；
②此时滑动变阻器R2连入电路的阻值为12.5Ω
③20Ω，2A；CD；电压表示数的最大变化量为12V．
点评：本题考查了串联电路的特点和欧姆定律的应用以及电流表的读数，关键是根据电压表的量程判断电压表变化量最大时电压表的位置．
30．（2013•天津）现有一个阻值为30Ω的定值电阻R0，一个电压约为12V的电源，一个只有0～3V量程的电压表，一个最大阻值为200Ω的滑动变阻器，开关及导线若干．请你设计一个实验，比较精确地测出一个约为20Ω的未知电阻Rx的阻值（电路可重组），要求：
（1）画出实验电路图；
（2）写出主要实验步骤和需要测量的物理量；
（3）写出待测电阻Rx的数学表达式（用已知量和测量量表示）．
考点：伏安法测电阻的探究实验．
专题：实验题；压轴题；设计与制作题；探究型实验综合题．
分析：由题意可知，所给的器材中无电流表，不能利用“伏安法”来测电阻，可以根据串联电路中各处的电流相等设计电路，即待测电阻和已知电阻串联；实验中要求比较精确地测出一个约为20Ω的未知电阻，且电压表的量程为0～3V，若待测电阻和定值电阻R0串联或者待测电阻与最大阻值为200Ω的滑动变阻器串联，都会使电压表的示数超过量程，故可以采用定值电阻R0和待测电阻、滑动变阻器串联，然后用电压表分别测出待测电阻和已知电阻两端的电压，利用欧姆定律得出等式即可得出待测电阻的阻值．
解答：解：（1）定值电阻R0和未知电阻Rx、滑动变阻器串联，分别利用电压表测出定值电阻R0和未知电阻Rx两端的电压，电路图如下图所示：
（2）主要实验步骤和需要测量的物理量：
①按照电路图连好电路，将滑动变阻器滑片调到阻值最大处，闭合开关，调节滑动变阻器，使电压表的示数接近满偏，记下电压表的示数U0；
②断开开关，保持滑片的位置不变，将电压表改接在未知电阻两端，闭合开关，记下电压表的示数Ux；
（3）∵串联电路中各处的电流相等，
∴根据欧姆定律可得：
= ，
解得：Rx= R0．
点评：本题属于“一只电表测电阻”的类型，这种类型的题目，由于器材相对不够，不能用“伏安法”来测电阻，可以根据串联电路的电流特点和并联电路的电压特点设计测电阻的方法．