8.如图所示,电源电压U保持不变,R1=20Ω.当滑动变阻器R2的滑片P在最左端时,电流表示数为0.5A;若将滑片P滑至变阻器中点时,电流表示数为0.2A 求:(1)电源电压U
(2)滑动变阻器的最大阻值.
【分析】(1)由电路图可知,当滑片P在变阻器最左端时,电路为R的简单电路,电流表测电路中的电流,根据欧姆定律求出电源的电压;
(2)当滑片P在变阻器中点时,两电阻串联,电压表测滑动变阻器两端的电压,根据欧姆定律求出电路中的电流,再根据电阻的串联求出滑动变阻器两端的电压,利用欧姆定律求出滑动变阻器连入电路的电阻,即可得出最大电阻. 【解答】解:(1)由电路图可知,当滑片P在变阻器最左端时,电路为R1的简单电路,电流表测电路中的电流, 根据欧姆定律可得:
电源的电压U=IR1=0.5A×20Ω=10V;
(2)当滑片P滑至变阻器中点时,电阻R与滑动变阻器串联,电压表测滑动变阻器两端的电压,
根据欧姆定律可得:
R1两端的电压U1=I′R1=0.2A×20Ω=4V;
根据串联电路中的总电压等于各分电压之和可知: 定值电阻R两端的电压UR=U﹣U1=10V﹣4V=6V, 则R2中=
=
=30Ω.
所以滑动变阻器的最大阻值R2最大=2R2中=2×30Ω=60Ω. 答:(1)电源电压为10V;
(2)滑动变阻器的最大电阻为60Ω.
【点评】本题考查了串联电路的电流特点和欧姆定律的应用,是一道基础题目.
9.如图(a)所示,电源电压为6伏保持不变,电阻R1的阻值为10欧,闭合电键S,电流表A的示数如图(b)所示. 求:(1)图(b)所示电流表A的示数,并简述理由; (2)R2的阻值.
【分析】(1)由图b电流表的量程和分度值读出电流表的示数;
(2)由图知,电键闭合两电阻并联,电流表测干路电路,由并联电路特点和欧姆定律先计算通过R1的电流,从而计算R2的阻值. 【解答】解:
(1)由图b知,电流表使用0﹣3A量程,分度值为0.1A,指针指在第15小格处,所以电流表A的示数为0.1A×15=1.5A;
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(2)由图知,电键闭合两电阻并联,电流表测干路电路, 由并联电路特点知,U=U1=U2=6V, 由欧姆定律可得通过R1的电流: I1=
=
=0.6A,
所以通过R2的电流:
I2=I﹣I1=1.5A﹣0.6A=0.9A, 所以R2的阻值: R2=
=
≈6.7Ω.
答:(1)图(b)所示电流表A的示数为1.5A,因为电流表使用0﹣3A量程,分度值为0.1A,指针指在第15小格处; (2)R2的阻值为6.7Ω.
【点评】本题考查了电流表读数、并联电路特点和欧姆定律的应用,属于一道题.
10.如图所示,电源电压为9V且保持不变,R1=30Ω,闭合开关后,电压表示数为3V,则:(1)电阻R1两端的电压为多少? (2)电流表的示数为多少?
【分析】由电路图可知,R1与R2串联,电压表测R2两端的电压,电流表测电路中的电流.
(1)根据串联电路的电压特点求出电阻R1两端的电压;
(2)根据串联电路的电流特点和欧姆定律求出电流表的示数.
【解答】解:由电路图可知,R1与R2串联,电压表测R2两端的电压,电流表测电路中的电流.
(1)因串联电路中总电压等于各分电压之和, 所以,电阻R1两端的电压: U1=U﹣U2=9V﹣3V=6V;
(2)因串联电路中各处的电流相等, 所以,电流表的示数: I=I1=
=
=0.2A.
答:(1)电阻R1两端的电压为6V; (2)电流表的示数为0.2A.
【点评】本题考查了串联电路的特点和欧姆定律的应用,是一道较为简单的应用题.
11.如何用一个电压表和一个已知电阻来测量未知电阻的阻值.小红设计了如图所示的电路图.实验时,已知R1为40Ω,在闭合S的情况下,断开开关S1时电压表的示数是2.0V,闭合S1时电压表的示数是2.8V.整个实验过程中电池的电压不变,求: (1)电源电压?
(2)被测电阻R2的阻值?
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【分析】(1)由电路图可知,开关S、S1闭合时,电路为R1的简单电路,电压表测电源的电压,据此得出电源的电压;
(2)当开关S闭合、S1断开时,R1与R2串联,电压表测R1两端的电压,根据串联电路的电压特点求出R2两端的电压,根据串联电路的电流特点和欧姆定律得出等式即可求出R2的阻值. 【解答】解:(1)由电路图可知,开关S、S1闭合时,电路为R1的简单电路,电压表测电源的电压,则电源的电压U=2.8V;
(2)当开关S闭合、S1断开时,R1与R2串联,电压表测R1两端的电压, 因串联电路中总电压等于各分电压之和, 所以,R2两端的电压:
U2=U﹣U1=2.8V﹣2.0V=0.8V, 因串联电路中各处的电流相等, 所以,电路中的电流: I=
=
,即
=
,
解得:R2=16Ω. 答:(1)电源的电压为2.8V; (2)被测电阻R2的大小为16Ω.
【点评】本题考查了串联电路的特点和欧姆定律的应用,关键是开关闭合、断开时电路连接方式的判断.
12.在图所示的电路中,电源电压保持不变,电阻R1的阻值为20欧,滑动变阻器铭牌已模糊不清,只能辨识出标有“2A”字样.电键S闭合后,滑片移到某位置时,电流表A的示数为0.5安,电压表V2的示数为8伏.(电表量程可以改变). ①求电源电压U.
②将滑动变阻器滑片P移到某处,发现电流表A的示数已达到某量程的满刻度,且各元件都能正常工作,求此时滑动变阻器连入电路的阻值.
③现用R0替换R1且能使电路中的电流达到最大,电路各元件都能正常工作,求替换的R0的最大阻值.
【分析】①分析电路的连接,根据欧姆定律求出R1的电压,根据串联电路电压的规律求电源电压;
②根据欧姆定律判断电路的最大电流,确定电流表选用的量程,由欧姆定律求出总电阻, 根据电阻的串联求出R2;
③根据变阻器的规格确定电路中的最大电流,由欧姆定律分析此时变阻器连入电路中的电阻大小,根据分压原理确定V1选用的量程,根据欧姆定律求的R0的最大阻值.
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【解答】解:①电键S闭合后,滑片移到某位置时,R1、R2串联, 电压表V2的示数为8伏,即R2的电压,电流表A的示数为0.5安, 即电路中的电流大小I=0.5A.
根据欧姆定律,R1的电压U1=R1I=20×0.5A=10V,
根据串联电路电压的规律,电源电压U=10V+8V=18V; ②因电压电压为18V,电阻R1的阻值为20欧姆. 根据欧姆定律,电路中的最大电流为I大=
=0.9A,
所以电流表不可能选用0﹣3A,而只能选用0﹣0.6A,
将滑动变阻器滑片P移到某处,发现电流表A的示数已达到某量程的满刻度, 即电流I1=0.6A,根据欧姆定律, 则电路的总电阻R=
=30Ω,
根据电阻的串联,所以R2=30Ω﹣20Ω=10Ω;
③变阻器上标有“2A”字样,说明变阻器允许通过的最大电流为2A,
现用R0替换R1且能使电路中的电流达到最大,电流表应改选大量程0﹣3A, 电路中允许的最大电流为2A,根据欧姆定律,电路的总电阻最小,
此时变阻器连入电路中的电阻最小,由分压原理,变阻器分得的电压最小, 根据串联电压电压的规律,则V1的示数最大, 且R0的阻值越大,电压表V1的示数越大,
所以当V1选用大量程0﹣15V,此时电压为U′=15V时,R0有最大值, 所以,其最大值R0=
=7.5Ω.
故答案为:①电源电压U为18V. ②将滑动变阻器滑片P移到某处,发现电流表A的示数已达到某量程的满刻度,且各元件都能正常工作,此时滑动变阻器连入电路的阻值为10Ω.
③现用R0替换R1且能使电路中的电流达到最大,电路各元件都能正常工作,替换的R0的最大阻值为7.5Ω.
【点评】本题考查串联电路规律及欧姆定律的运用,关键是根据题干正确推理确定符合题意的条件,难度较大.
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