17.4 欧姆定律在串、并联电路中的应用
一、单选题
1.(2022秋·湖南常德·九年级统考期末)如图所示,小宁利用该实验电路测量未知电阻Rx的阻值。电源两端电压不变。当只闭合开关S1,电压表示数为U1;当再闭合开关S2,电压表示数为U2。下列四个选项中,Rx的表达式正确的是( )
A.B. C. D.
2.(2022秋·湖南娄底·九年级统考期末)如图所示,为接入闭合电路中阻值不同的两个电阻的电流随电压变化的I﹣U图像,从图中可知( )
A.R1>R2
B.R1、R2串联后,总电阻I﹣U图线在区域Ⅱ内
C.R1、R2并联后,总电阻I﹣U图线在区域Ⅲ内
D.R1、R2并联后,总电阻I﹣U图线在区域Ⅰ内
3.(2022秋·湖南邵阳·九年级统考期末)如图所示的电路中,R1=10Ω,R2=20Ω。闭合开关S后,电压表V1与V2示数之比为( )
A.3:1 B.3:2 C.2:1 D.1:1
4.(2022秋·湖南株洲·九年级统考期末)如图甲所示是一款酒精浓度监测仪的简化电路图,其电源电压保持不变,R0为定值电阻,R为酒精气体浓度传感器(气敏电阻),R的阻值与酒精浓度的关系如图乙所示。当接通电源时,下列说法正确的是( )
A.当酒精浓度减小时,R的阻值减少
B.当酒精浓度增大时,电压表的示数与电流表的示数的比值变大
C.当酒精浓度增大时,电流表的示数变小
D.当酒精浓度增大时,电压表的示数变大
5.(2022秋·湖南益阳·九年级统考期末)如图所示,已知各电路图中电源电压相等,且R2
6.(2022秋·湖南娄底·九年级统考期末)小明同学设计了一个风力测定仪,如图所示,O是转动轴,OC是金属杆,下面连接着一块受风板,无风时杆OC是竖直的,处于图中虚线位置。风越强,杆OC偏转的角度越大。AB是一段圆弧形电阻,P点是金属杆与弧形电阻相接触的点,电路中接有一个灯泡,测风力时,闭合开关S。以下能说明风力变大的是( )
A.灯泡变亮 B.灯泡变暗
C.电压表示数变大 D.电压表示数变小
7.(2022秋·湖南益阳·九年级统考期末)如图所示电路,闭合开关S后,发现灯泡L1、L2均不亮,电流表示数为零,电压表示数等于电源电压,则该电路中的故障是( )
A.L1断路 B.L1短路 C.L2断路 D.L2短路
8.(2022秋·湖南永州·九年级统考期末)如图所示,电源电压不变,闭合开关S,当变阻器R2的滑片P从b端滑到a端的过程中,电流表示数I与电压表示数U的关系如图乙所示,则下列选项正确的是( )
A.R1的阻值为0.1Ω
B.变阻器R2的最大阻值为10Ω
C.电流表示数为0.2A时,R1与R2的电压相等
D.电压表示数为2.5V时,R2接入电路的阻值为2Ω
9.(2022秋·湖南娄底·九年级统考期末)已知 R2<R1,将图中的四种不同接法,接到同一电源两极间,则电路中电流最大的是
A. B. C. D.
二、多选题
10.(2022秋·湖南衡阳·九年级统考期末)如图所示的电路中,电源电压保持不变,闭合开关,在保证电路元件安全的前提下,向左移动滑动变阻器的滑片。在移动滑片的过程中,下列说法正确的是( )
A.电流表的示数变小,电压表的示数变大
B.电流表的示数变大,电压表的示数变小
C.电压表与电流表示数的比值变小
D.电压表与电流表示数的比值变大
三、填空题
11.(2022秋·湖南湘潭·九年级统考期末)将一根10Ω的电阻丝接入电压为3V的电路中,不考虑温度对电阻的影响,将它两端的电压提高到6V,通过它的电流为 A,若将它从电路中取下来,它的电阻为 Ω。
12.(2022秋·湖南衡阳·九年级统考期末)有两个电阻R1=20Ω,R2=30Ω,把它们串联在某电路中,通过它们的电流强度之比I1∶I2= ,加在它们的两端电压之比U1∶U2= ;如果把它们并联在某电路中,通过它们的电流之比I1∶I2= 。
13.(2022秋·湖南娄底·九年级统考期末)如图所示的电路中,发现电流表的示数减小 0.2 A 时,电压表的示数从 6 V 变为 5 V,则该定值电阻的阻值为 Ω。当电流表的示数为 1.2 A 时,电压表的示数为 V。
14.(2022秋·湖南株洲·九年级统考期末)如图为某电路的一部分,B和C把电阻R分成三等分,若MM′间接上电压为24V的电源,NN'间接上电压表。
(1)滑片P在C点,电压表示数为 V;
(2)若滑片P从C点移动到B点,电流表A1示数 ,(选填“变大”、“变小”或“不变”)电压表的示数变为 V;
(3)在(2)的基础上,交换电源与电压表的位置,电压表示数为 V。
15.(2022秋·湖南邵阳·九年级统考期末)如图甲所示的电路,电源的电压恒为2.4V,当开关闭合后,电流表A1的示数如图乙所示,A2的示数如图丙所示。流过电灯L1的电流为 A,电灯L2的电阻为 Ω。
16.(2022秋·湖南永州·九年级统考期末)小明用电流表和滑动变阻器设计了如图甲所示的压力测量仪,可以反映弹簧上方金属片受到的压力大小。其中R′是滑动变阻器,R是定值电阻,电源电压恒定不变,压力表实际上是一个电流表。当开关S闭合,金属片受到的压力增大时,变阻器的阻值 ,电流表示数 。(填“变大”“变小”或“不变”)
17.(2022秋·湖南株洲·九年级统考期末)如图所示电路,电源电压保持不变,当开关S闭合,甲、乙两表为电压表时,灯泡L1和L2 联,若两表的示数之比,则灯泡L1和L2的电阻之比为 。当开关S断开,甲、乙为电流表时,灯泡L1和L2 联,通过灯泡L1的电流 灯泡L2中的电流(选填“大于”、“等于”或“小于”)。(灯丝电阻不变)
18.(2022秋·湖南娄底·九年级统考期末)如图所示是分别测量定值电阻R和小灯泡L两端电压和通过的电流后得到的U—I关系图线,由图可知,定值电阻R的阻值为 Ω;小灯泡L的阻值会随其两端电压的升高而逐渐变 ,当其两端电压为2 V时,其阻值为 Ω。
四、计算题
19.(2022秋·湖南湘西·九年级统考期末)某电路接入一只电阻为242Ω的灯泡时,其中的电流是0.91A.如果该电路再并联接一个电阻为165Ω的电烙铁,电路的总电流变为多大?
20.(2022秋·湖南永州·九年级统考期末)如图所示,电源电压保持不变,电阻R1=30Ω,电流表A1的示数为0.4A,A2的示数为0.8A,求电源电压和R2的阻值各为多少?
21.(2022秋·湖南益阳·九年级统考期末)如图所示的电路中,电源电压保持不变,定值电阻R2=10Ω,滑动变阻器R1标有“30Ω 1A”的字样,只闭合开关S1,电流表的示数为0.3A。求:
(1)电源电压;
(2)闭合开关S1、S2,电流表的示数为0.45A时,滑动变阻器R1接入电路中的阻值。
22.(2022秋·湖南衡阳·九年级统考期末)亮亮设计了一个用电压表的示数变化反映环境温度变化的电路,其电路原理图如图甲所示。其中,电源两端电压18V(恒定不变),电压表的量程为0~15V,R0是定值电阻,R0=450Ω,Rt是热敏电阻,其电阻随环境温度变化的关系如图乙所示,闭合开关S后,求:
(1)当环境温度为60℃时,热敏电阻Rt的阻值是多少?
(2)当环境温度为60℃时,电压表的示数是多少?
(3)电压表两端电压不能超过其最大测量值,则此电路所允许的最高环境温度是多少?
23.(2022秋·湖南长沙·九年级统考期末)多功能养生壶具有精细烹饪、营养量化等功能,深受市场认可和欢迎,如图乙所示是某品牌
中温挡功率/W 550
高温挡功率/W 1100
容积/L 1
养生壶简化电路图。[,]
(1)求R2的阻值;
(2)养生壶在低温挡工作时,求电路中的电流大小;
(3)在标准大气压下,使用高温挡将初温是12℃的一壶水烧开,若养生壶高温挡加热效率为80%,求烧开一壶水需要的时间。
24.(2022秋·湖南岳阳·九年级统考期末)如图所示,R1=25Ω,小灯泡L的规格为“2.5 V 0.3 A”,电源电压保持不变。
(1)S1、S2都断开时,小灯泡L正常发光,求电源电压。
(2)S1、S2都闭合时,电流表示数变为0.6 A,求R2的阻值。
参考答案:
1.A
【详解】当闭合开关S1、S2时,Rx短路,只有R0接入电路,电压表示数相当于电源电压,即U=U2,当只闭合开关S1时,定值电阻R0与待测电阻Rx串联,电压表测量R0的两端电压,即U0=U1,由串联电路电流规律并结合公式可得,通过Rx的电流为
由串联电路电压规律可知,待测电阻Rx两端的电压为
Rx的阻值为
故A正确,BCD错误。
故选A。
2.D
【详解】A.从图像中可以看出,相同的电压下R2的电流小,则说明R2的阻值大于R1的阻值,故A符合题意;
B.两个电阻串联后,总电阻等于两个电阻之和,总电流小于任何一个电阻中的电流,故总电阻I﹣U图线在区域Ⅲ,故B不符合题意;
C D.两个电阻并联后,总电阻最小,所以相同电压下,电流是最大的,故总电阻的I﹣U图线在区域Ⅰ内,故C不符合题意;D符合题意。
故选D。
3.B
【详解】由欧姆定律可得,电压表V1的示数为
V2示数为
电压表V1与V2示数之比为
故B符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
4.D
【详解】A.由图乙可知,当酒精浓度减小时,传感器R的阻值增大,故A错误;
B.由电路图可知,定值电阻R0与传感器R串联,电压表测量定值电阻R0两端的电压;由欧姆定律可知,电压表的示数与电流表的示数的比值等于定值电阻的阻值,它是不变的,故B错误;
CD.由图乙可知,当酒精浓度增大时,传感器R的阻值减小,总电阻减小,根据欧姆定律可知,电路中电流增大,即电流表示数增大;电路中电流增大,根据U=IR可知,定值电阻R0两端的电压变大,即电压表的示数变大。故C错误,D正确。
故选D。
5.C
【详解】AB选项中,电路分别为电阻R1、R2的简单电路,C选项中,两电阻串联,电流表测干路电流,D选项中,两电阻并联,电流表测干路电流。因串联电阻大于其中任一电阻,并联电阻小于其中任一电阻,故选项C电路的电阻最大,根据,因电源电压相等,故选项C中电流表示数最小,故ABD不符合题意,C符合题意。
故选C。
6.C
【详解】由电路图知,圆弧形电阻与灯泡串联在电路中,电压表通过杆OC测在圆弧形电阻PA端的电压。所以风力变大时,电路中的总电阻不变,电路中的电流不变,灯泡亮度不变。但电压表所测的PA部分随风力变大,阻值变大,则分去的电压变大,所以电压表示数变大。故ABD不符合题意,C符合题意。
故选C。
7.C
【详解】图中两灯泡串联,闭合开关S后,发现两灯泡均不亮,电流表示数为零,说明电路中有断路故障;电压表测L2两端电压,其示数等于电源电压,说明电压表能连接到电源两端,则断路的位置出现在与电压表并联的部分电路,即L2断路。
故选C。
8.D
【详解】开关闭合后,两电阻串联,电压表测量定值电阻两端电压,滑片P从b端滑到a端的过程中接入电阻变小,电路中电流变大,电压表示数变大;当滑片P移到a端时变阻器接入电阻为零,此时电压表的示数为电源电压3V,则R1的阻值为
当滑片P移到b端时接入最大阻值,变阻器R2的最大阻值为
电流表示数为0.2A时,电压表示数为2V,则R2的两端电压为
可知R1与R2的电压不相等;电压表示数为2.5V时,电流为0.25A时,根据串联分压,R2接入电路的阻值为
故选D。
9.D
【详解】因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,并联电路中总电阻的倒数等于各分电阻倒数之和,所以,两电阻串联时总电阻最大,两电阻并联时总电阻最小,由可知,两电阻并联时,电路中的电流最大.
10.BC
【详解】AB.将滑动变阻器的滑片P从右向左滑动的过程中,滑动变阻器接入电路的电阻变小,电路的总电阻变小。根据欧姆定律
可知,电路中的电流变大,即电流表的示数变大。
根据
可知,R1两端的电压变大,根据串联电路总电压等于各分电压之和可知,滑动变阻器两端的电压变小,即电压表的示数变小,故A错误,B正确。
CD.根据
可知,电压表V的示数与电流表A的示数之比等于滑动变阻器的阻值,由于滑动变阻器接入电路的电阻变小,所以电压表V的示数与电流表A的示数之比变小,故C正确,D错误。
故选BC。
11. 0.6 10
【详解】[1][2]电阻是导体本身的性质,与电流和电压无关,当电压为6V时,电阻
不变,此时电路中的电流
当将它从电路中取下来,电阻不变,仍是10Ω。
12. 1∶1 2∶3 3∶2
【详解】[1]串联电路中电流处处相等,故通过它们的电流强度之比
I1∶I2=1∶1
[2]串联电路中电流处处相等,根据U=IR,得
U1∶U2=I1R1∶I2R2=R1∶R2=2∶3
[3]并联电路中,各支路电压相等,即
I1∶I2==3∶2
13. 5 6
【详解】[1]定值电阻的阻值不变,由欧姆定律可得,当电压表示数为U1=6V时,电路中的电流为
当电压表示数为U2=5V时,电路中的电流为
因为电压表的示数从 6 V 变为 5 V时,电流表的示数减小 0.2 A,因此有
解得,定值电阻的阻值为R=5Ω。
[2]当电流表的示数为 1.2 A 时,由欧姆定律可得,电压表示数为
14. 8 不变 16 24
【详解】(1)[1]若MM′间接上电压为24V的电源,由于电路只有电阻R连入电路,则电路中的电流为:;已知B和C把电阻R分成三等分,则每一等份上的电阻为
NN'间接上电压表,滑片P在C点,则电压表测量CD之间的电阻两端的电压,根据欧姆定律可得
(2)[2]若滑片P从C点移动到B点,由于电流表A1示数测量通过电阻R的电流,则电流表示数不变。
[3]此时电压表测量BD之间的电阻两端的电压,根据欧姆定律可得
(3)[4]在(2)的基础上,交换电源与电压表的位置,则
电压表测量MM′间的电压,由于电阻AB之间没有电流,所以,电压表通过AB电阻测量的是BD之间的电压,所以,电压表示数为
15. 0.9 8
【详解】[1]由电路图可知,灯L1和L2并联在电路中,电流表A1测的是干路上的电流I,A2测的是L2支路上的电流I2,由并联电路的特点可知I=I1+I2,故从乙、丙两表的示数可判断出,乙表接的是0~3A量程,丙表接的是0~0.6A量程,所以,由电流表A2的读数可知,流过L2的电流为0.3A,由电流表A1的读数可知,流过干路的电流I为1.2A,根据并联电路的电流规律可知,流过L1的电流为
I1=I-I2=1.2A-0.3A=0.9A
[2]由欧姆定律得电灯L2的电阻为
16. 变大 变小
【详解】[1][2]当金属片受到的压力增大时,滑片下移,接入电路中的电阻丝变长,变阻器R'的阻值变大,电路中的总电阻变大,根据欧姆定律可知,电路中的电流变小,即电流表的示数变小。.
17. 串 1:2 并 大于
【详解】[1]如图可知,当开关S闭合,甲、乙两表为电压表时,两灯泡顺次接入电路,因此两灯泡串联,此时甲电压表测L1两端电压,乙电压表测电源电压。
[2]此时两表的示数之比
则
因串联电路中总电压等于各分电压之和,所以两电阻两端的电压之比
因串联电路处处电流相等,且灯丝电阻不变,所以由可知,灯泡L1、L2的电阻之比
[3] 当开关S断开,甲、乙两表为电流表时,两灯泡并列连接,因此两灯泡并联,此时电流表甲测干路电流,电流表乙测的电流。
[4]因并联电路中各支路两端电压相等,所以通过灯泡L1、L2的电流之比
即
故通过灯泡L1的电流大于灯泡L2中的电流。
18. 5 大 4
【详解】[1]由图像可知,定值电阻R两端的电压为3V时,通过它的电流是0.6A,根据欧姆定律计算出其电阻是
[2]由图像可知,灯泡的电阻会随着其两端电压的改变而改变,即小灯泡L 的阻值会随其两端电压的升高而逐渐变大;
[3]当其两端电压为2V 时,通过灯泡的电流是0.5A,此时它的电阻是
19.2.24A
【详解】解:电源电压
U=ILRL=0.91A×242Ω=220.22V
如果该电路再与电烙铁并联时,灯泡与电烙铁两端的电压相等,为电源的电压;因灯泡两端的电压不变,所以通过灯泡的电流不变;通过电烙铁的电流
电路的总电流
I=IL+I电烙铁=0.91A+1.33A=2.24A
答:电路的总电流变为2.24A。
20.12V 15Ω
【详解】∵两电阻并联
∴U=U2=U1=I1R1=0.4A×30Ω=12V
R2==15Ω
答:电源电压和R2的阻值各为12V、15Ω.
21.(1)3V;(2)20Ω
【详解】解:(1)由电路图可知,只闭合S1,电路为定值电阻R2的简单电路,电流表测量电路电流;由得,电源电压
(2)闭合开关S1、S2,滑动变阻器R1和定值电阻R2并联,电流表测量干路电流;因并联电路中各支路互不影响的特点可知通过定值电阻R2的电流不变,即0.3A,因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,所以通过滑动变阻器R1的电流为
则由可得,R1接入电路中的阻值
答:(1)电源电压为3V;
(2)闭合开关S1、S2,电流表的示数为0.45A时,滑动变阻器R1接入电路中的阻值为20Ω。
22.(1)150Ω;(2)13.5V;(3)84℃
【详解】解:由电路图可知,闭合开关,R0、Rt串联,电压表测R0两端的电压。
(1)由图乙可知,当环境温度为60℃时,Rt1的阻值是150Ω。
(2)由串联电路的电阻特点和欧姆定律可知,此时电路中的电流
电压表的示数等于R0两端的电压,则电压表的示数
UV=U0=IR0=0.03A×450Ω=13.5V
(3)从图乙中可知,环境温度越高,热敏电阻的阻值越小,根据串联分压特点可知,热敏电阻分得的电压越小,则R0两端的电压越大,电压表两端电压不能超过其最大测量值,故当R0两端的电压达到15V时,此时是此电路所允许的最高环境温度,此时电路中的电流为
根据串联电路的电压特点可知,此时加在热敏电阻两端的电压为
U1′=U﹣U′=18V﹣15V=3V
根据欧姆定律可知此时热敏电阻的阻值为
由图乙可知,热敏电阻Rt的阻值与环境温度t的关系为一次函数,则有
Rt=kt+b……①
当t=20℃时,Rt=250Ω;当t=100℃时,Rt=50Ω;代入①式解得
k=-2.5Ω/℃,b=300Ω
此时有
Rt=-2.5Ω/℃×t+300Ω
热敏电阻为90Ω时,对应的环境温度为
答:(1)当环境温度为60℃时,热敏电阻Rt的阻值是150Ω;
(2)当环境温度为60℃时,电压表的示数是13.5V;
(3)电压表两端电压不能超过其最大测量值,则此电路所允许的最高环境温度是84℃。
23.(1)88Ω;(2)1.25A;(3)420s
【详解】解:(1)由图知,当开关S1闭合,S2接B时,电阻R1、R2并联,电路中的总电阻最小,由可知,总功率最大,所以此状态为高温挡;由图知,当开关S1断开,S2接A时,电阻R1、R2串联,电路中的总电阻最大,由可知,总功率最小,此时为低温挡;当S2接A,S1闭合时,R2被短路,只有电阻R1接入电路,养生壶处于中温挡。因高温挡和中温挡时R1均工作,且两种状态下R1两端电压和电阻均不变,则R1消耗的功率不变,所以高温挡时R2的功率为
由可知,R2的阻值为
(2)由P=UI得,正常工作时通过R1的电流为
由得R1的阻值为
由串联电路电阻规律可知,养生壶在低温挡工作时,电路中的电流为
(3)由可得水的质量
在标准大气压下,水的沸点为100℃,则水吸收的热量为
由 可得,养生壶消耗的电能为
由可得烧开一壶水需要的时间
答:(1)R1的阻值为88Ω;
(2)养生壶在低温挡工作时,电路中的电流为1.25A;
(3)烧开一壶水需要的时间为420s。
24.(1)10V;(2)50Ω
【详解】(1)由电路图可知,S1、S2都断开时,R1与小灯泡L串联,L正常发光,电路中电流
I=I1=I额=0.3A
由可得R1两端电压
U1=I1R1=0.3A×25Ω=7.5V
由串联电路电压特点可得电源电压
U=U额+U1=2.5V+7.5V=10V
(2)由电路图知,S1、S2都闭合时,R1与R2并联,电流表测干路电流,由并联电路的电压特点知
U=U1′=U2=10V
通过R1的电流
由并联电路的电流特点可得,通过R2的电流
I2=I′﹣I1=0.6A﹣0.4A=0.2A
所以R2的阻值
答:(1)S1、S2都断开时,小灯泡L正常发光,电源电压为10V。
(2)S1、S2都闭合时,电流表示数变为0.6 A, R2的阻值为50。
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