初中物理欧姆定律的应用试题

一位设计师设计了一种"重力灯"。无论你在地球哪一个角落，无论当地的天气如何，它都可以实现照明。如图甲是这种"重力灯"的结构简化图，当重物下落时拉动绳子，转轴转动时，小灯泡就可以发光。重复以上操作，可以实现长时间照明。现挂上一个质量为 $25\mathit{kg}$ 的重物，该重物恰好可以缓慢匀速下落。在重物下落高度为 $2.4m$ 的过程中，就可以供一个标有" $3.6V1W$ "字样的 $\mathit{LED}$ 灯持续正常发光 $4\mathit{min}$ 。 $(g$ 取 $10N/\mathit{kg})$

（1）甲图虚线框内一定有 　　，它的工作原理是 　　。

（2）求重物下落时，重力做功的功率。

（3）求重物在一次下落过程中，甲图装置能量转化的效率。

（4）取下灯泡，将甲图装置的两个输出端接入乙图中的 $a$ 、 $b$ 两个接线柱进行实验（设该装置在短时间实验过程中可以稳定输出 $3.6V$ 电压）。 $R_0$ 为标有" $5\Omega 0.3A$ "的定值电阻，滑动变阻器 $R_1$ 标有" $50\Omega 1A$ "，电流表选择量程为 $0~0.6A$ ，电压表选择量程为 $0~3V$ 。为了保证电路安全，求滑动变阻器接入电路的阻值变化范围。

某电热器接入 $220V$的电路中正常工作时，其电热丝的阻值为 $110\Omega$，则通过该电热丝的电流为　　 $A$， $10s$内该电热丝会产生　　 $J$的热量。

如图甲，移动滑片使电阻 $R_2$ 的有效阻值从零逐渐变大， $R_1$ 两端电压 $U$ 的倒数与 $R_2$ 的阻值变化的图象如图乙所示，则电源电压为 　　 $V$ ， $R_1$ 的阻值为 　　 $\Omega$ 。

如图是研究巨磁电阻 $(\mathit{GMR}$ 电阻在磁场中急剧减小）特性的原理示意图，闭合开关 $S_1$ 、 $S_2$ 后，电磁铁右端为 　　极，滑片 $P$ 向左滑动过程中，指示灯明显变 　　（选填"亮"或"暗" $)$ 。

某物理学习小组为了探究“电流与电阻的关系”，设计了如图甲所示的实验电路。他们在学校实验室找来了如下一些实验器材：电压恒为 $3V$的电源，电流表、电压表各一只，一个开关，阻值分别为 $5\Omega$、 $10\Omega$、 $15\Omega$、 $20\Omega$的定值电阻各一个，滑动变阻器“ $20\Omega 1A$”一个，导线若干。实验时连接的电路如图乙所示。

（1）连接电路前，开关应　       　（选填“断开”或“闭合”）；

（2）实验中，改变滑动变阻器阻值的目的是使定值电阻两端的电压　       　；

（3）将 $5\Omega$、 $10\Omega$、 $15\Omega$、 $20\Omega$的定值电阻分别接入电路中，每一次都控制定值电阻两端的电压为 $2.5V$；当拆下 $5\Omega$的定值电阻换成 $10\Omega$的定值电阻接入电路时，如果保持滑动变阻器滑片的位置不变，会发现电压表的示数　       　（选填“大”或“小”）于 $2.5V$，接下来应该移动滑片，使电压表示数回到 $2.5V$，读出电流表的示数并记录数据 $\dots \dots$通过多次实验测得多组数据，并利用这些数据得到如图丙所示的电流 $I$随电阻 $R$变化的图像，由数据和图像可以得到的结论是　                                  　；

（4）以上几次实验中记录电表示数时，当定值电阻消耗的电功率最小时，滑动变阻器接入电路的阻值为　      　 $\Omega$。

如图所示，是检查酒驾的电路原理图，图中酒精传感器的电阻 $R_m$与酒精气体的浓度成反比。测量时，下列判断正确的是 $($　　 $)$

A．当驾驶员吹出的气体酒精浓度升高时，电压表 $V_1$的示数减小

B．当驾驶员吹出的气体酒精浓度升高时，电压表 $V_2$的示数减小

C．当驾驶员吹出的气体酒精浓度升高时，电流表 $A$的示数减小

D．以上结果都不对

如图所示，滑动变阻器 $R$的最大阻值为 $20\Omega$，将其滑片移到 $b$端，闭合开关 $S$，电流表的示数为 $0.3A$，小灯泡的实际功率为 $0.9W$，闭合开关 $S$，将滑动变阻器滑片移到 $a$端，小灯泡恰能正常发光。不考虑灯丝电阻的变化，电源电压恒定，求：

（1）小灯泡的阻值和电源电压；

（2）小灯泡的额定功率；

（3）滑动变阻器 $R$的最大功率。

我们在实验室常用如图，测量待测电阻 $R$的电阻值。小丽同学说：在电路中，电压表可以当成断路，电流表可以当成短路，根据欧姆定律得到 $R=\frac{U}{I}$，正确读出两个表的读数，就可以精确测量出待测电阻 $R$的电阻值。你认为这种说法是否正确？如果不正确，请判断测量值比真实值偏大还是偏小？通过学过的知识，解释偏大、偏小的原因。

如图所示是一个灯泡和一个定值电阻的 $I-U$图象，根据图象所给信息计算：

（1）如果将灯泡和定值电阻并联，接在恒定电压为 $6V$的电源两端，求此时灯泡的电阻和定值电阻的阻值；

（2）如果将灯泡和定值电阻串联，接在恒定电压为 $6V$的电源两端，求此时灯泡两端电压以及此时灯泡的电阻。

如图1所示，电路图由电流表及 $\mathit{PQ}$部分组成，电源电压恒定不变。两个定值电阻 $R_1$和 $R_2$，且 $R_2$大于 $R_1$，按照下面四种不同接法分别接在电路图中的 $\mathit{PQ}$两端，当开关闭合后，以下说法正确的是 $($　　 $)$

A．甲图接入电路后，电流表示数最大

B．乙图接入电路后，电流表示数最大

C．丙图接入电路后， $R_2$消耗的功率最小

D．丁图接入电路后， $R_1$消耗的功率最小

某商场新进了一批具有加热和保温两种功能的微型电热水器，其内部简化电路如图甲。该电热水器由控制电路和工作电路两部分组成。控制电路由电源（电压恒定 $U=6V)$、开关 $S_0$、电磁铁（线圈电阻 $R_0=20\Omega )$、热敏电阻 $R$组成。 $R$阻值随温度的变化图象如图乙。工作电路 $R_1=44\Omega$， $R_2=956\Omega$．当开关 $S_0$和 $S$均闭合时，电热水器开始加热 $\left[c_{水}=4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\cdot }^{\circ }\text{C}\right)\right]$。

（1）当温度达到 ${50}^{°}\text{C}$时，衔铁会被吸下，电热水器停止加热。求控制电路中的电流。

（2）电热水器将水箱中 $2\mathit{kg}$的水从 ${17}^{°}\text{C}$加热到 ${50}^{°}\text{C}$，用时 $5\mathit{min}$。求此过程水吸收的热量及电热水器的加热效率。

（3）用电高峰期，电热水器两端实际电压为 $200V$，当电热水器处于保温状态时电热水器工作多长时间会消耗 $1.8\times {10}^{4}J$的电能？

将“ $6V1.5W$”的灯泡 $L_1$和“ $6V3W$”的灯泡 $L_2$，按图甲电路连接，闭合开关， $L_1$和 $L_2$均正常发光，则电路的总电阻 $R=$　      　 $\Omega$．若改接在图乙电路中，闭合开关， $L_1$正常发光，则电源2的电压 $U=$　      　 $V$，如果通电 $2\mathit{min}$，灯泡 $L_2$产生的热量 $Q=$　      　 $J$（假设灯丝电阻不变）。

在图甲电路中，电源电压不变， $R_0$为定值电阻， $R$为滑动变阻器。在滑片 $P$从最右端向最左端滑动过程中，电压表与电流表的示数变化关系如图乙。则下列说法正确的是 $($　　 $)$

A．电源电压为 $5V$B． $R_0$消耗的最小功率为 $0.4W$

C．定值电阻 $R_0$为 $8\Omega$D．滑片 $P$在中点时，电流为 $0.4A$

图甲是身高测量仪，体检者站在绝缘平台上，能自动显示身高，电路原理如图乙。 $R_0$为定值电阻，滑动变阻器 $R$的滑片 $P$随身高的增高而上滑。下列有关分析，正确的是 $($　　 $)$

A．电流表示数显示身高，身高越高示数越大

B．电压表示数显示身高，身高越高示数越大

C．身高越高， $R_0$消耗的电功率越小

D．身高越高，电路消耗的总功率越大

如图所示的电路中，电源电压恒定不变， $R_1$、 $R_2$是定值电阻， $R_1=20\Omega$， $R_2=10\Omega$， $R_3$是滑动变阻器，阻值变化范围是 $0~50\Omega$。

（1）当开关 $S$、 $S_1$、 $S_2$均闭合，滑动变阻器的滑片 $P$移至最左端时，电压表示数为 $6V$，求：

①电路中的总电流；

②通电 $10s$整个电路消耗的总电能；

（2）当开关 $S$、 $S_2$闭合， $S_1$断开，滑动变阻器的滑片 $P$滑至某一位置时，电压表的示数为 $2V$，求此时滑动变阻器 $R_3$接入电路的阻值。