初中物理串联电路的电压规律试题

某同学设计一种“机动车违规拍摄系统”。该系统通过拍照来记录机动车闯红灯或超载两种违规情况。请你选择下列 $\underset{一}{\cdot }\underset{种}{\cdot }\underset{方}{\cdot }\underset{法}{\cdot }$完成电路设计并算出相应答案。（如两种方法都做，以第一种记分）

方法一	方法二
器材：照相机电源 $E_1$、电控照相机；恒为 $12V$的控制电路电源 $E_2$、光控开关 $S_1$（红灯亮时断开；红灯灭时闭合）、压敏电阻 $R_1$（电阻随压力的变化关系如图所示），电磁继电器（线圈的电阻为 $20\Omega$，当线圈中电流大于 $0.06A$时衔铁被吸下，当线圈中电流小于 $0.06A$时衔铁被弹回）	器材：照相机电源 $E_1$、电控照相机；恒为 $12V$的控制电路电源 $E_2$、光控开关 $S_1$（红灯亮时闭合；红灯灭时断开）、压敏电阻 $R_2$（电阻随压力的变化关系如图所示），电磁继电器（线圈的电阻为 $20\Omega$，当线圈中电流大于 $0.06A$时衔铁被吸下，当线圈中电流小于 $0.06A$时衔铁被弹回）
设计要求：红灯亮时，电控照相机工作，红灯灭时，电控照相机停止工作，当压敏电阻受到车的压力超过某一特定值时，电控照相机再次工作	设计要求：红灯亮时，电控照相机工作，红灯灭时，电控照相机停止工作，当压敏电阻受到车的压力超过某一特定值时，电控照相机再次工作
（1）请以笔画线代替导线完成电路连接。 （2）绿灯亮时，只有车重超过 　　 $N$的车辆才会被拍照。	（2）请以笔画线代替导线完成电路连接。 （2）绿灯亮时，只有车重超过 　　 $N$的车辆才会被拍照。

小明对"篮球在空气中是否受到浮力"进行探究，由此进行一系列的思考与实验，并最终设计出可直接测量空气密度的简易"空气密度仪"。

（1）如图甲，将一个带阀门的篮球放在天平的托盘上，阀门连接未充气的气球，且处于关闭状态。加砝码使天平平衡。打开阀门，气球变大，天平指针向右偏转。指针向右偏转的原因是 　　。

（2）为测量篮球受到的浮力大小，小明设计了如图乙所示的电路。电路中电源电压 $U$ 为6伏，定值电阻 $R_0$ 的阻值为10欧， $R$ 是力敏电阻，其阻值与所受压力 $F_B$ 的关系如图丙所示。当左盘中篮球未给气球充气时，电流表示数为0.2安，当篮球给气球充气到体积为篮球的2倍时（篮球体积不变），电流表示数为0.15安。力敏电阻 $R$ 所受压力 $F_B$ 与篮球对左侧托盘的压力 $F_A$ 的关系如图丁所示。请计算篮球所受的浮力。

（3）图乙中篮球和气球内的气体总质量保持不变，并控制气球体积为篮球的2倍，在电压表指针所指的刻度盘上标上对应的空气密度值，就制成了一台测量当地空气密度的"空气密度仪"。现用此装置测量大于1.29千克 $/$ 米 ${}^3$ 的空气密度，指针大致指示在何处？请在图戊的刻度盘中用箭头标出，并写出你的判断依据。

如图甲所示是一种家庭水箱水位测量装置示意图，电源电压 $18V$保持不变，电压表量程 $0-15V$，电流表量程 $0-3A$， $R_0$是阻值为 $10\Omega$的定值电阻， $R_1$是长 $20\mathit{cm}$、阻值为 $20\Omega$的电阻丝，滑片 $P$把电阻丝与轻质弹簧的指针连在一起。圆柱体 $M$长 $80\mathit{cm}$，底面积为 $200c{m}^2$．当水位处于最高处时， $M$刚好浸没在水中，滑片 $P$恰好在 $R_1$的最上端。轻质弹簧阻值不计， $M$全部露出水面前，弹簧的伸长长度△ $L$始终与受到的拉力 $F$成正比，如图乙所示。

（1）当水位下降时，电路中示数会随之减小的电表是　　。

（2）当水位处于最高处时，电压表的示数为多少？

（3）当水位下降，圆柱体露出水面部分的长度为 $50\mathit{cm}$时，电流表示数为多少？ $(g$取 $10N/\mathit{kg})$

如图甲所示。电源电压保持不变， $R_0$为定值电阻。闭合开关 $S$，将滑动变阻器的滑片从 $a$端滑到 $b$端的过程中，电压表示数 $U$与电流表示数 $I$间的关系图象如图乙所示。求：

（1）电源电压、 $R_0$的阻值、滑动变阻器的最大阻值。

（2）当滑片在 $a$端时，通电 $1\mathit{min}$电阻 $R_0$产生的热量。

如图所示电路中，电源电压保持不变， $R_0$为定值电阻，灯泡 $L$的额定电压 $U_L=6V$．断开 $S_1$，闭合 $S_2$、 $S_3$，移动滑动变阻器的滑片，当电流表示数 $I_1=0.2A$时，电压表的示数 $U_1=4.8V$．闭合 $S_1$、 $S_2$、 $S_3$，滑片滑至最右端时，灯泡 $L$正常发光，电流表的示数 $I_2=0.75A$．断开 $S_3$，闭合 $S_1$、 $S_2$，在移动滑片的过程中，当电流表示数分别为 $I$、 $2I$时，滑动变阻器的电功率均为 $P_{同}$．忽略灯泡电阻随温度的变化。求：

（1）定值电阻 $R_0$的阻值；

（2）灯泡 $L$的额定电流 $I_L$；

（3）滑动变阻器的电功率 $P_{同}$。

$\mathit{LED}$灯发光的颜色与两端的电压之间的关系如表所示。小美用一个 $150\Omega$的电阻与 $\mathit{LED}$灯串联，接在电压为 $6V$的电源上，成功的让 $\mathit{LED}$灯发出了蓝光，如图所示。

灯两端电压 $V$	2	2.4	3
发光的颜色	红	绿	蓝

问：（1）定值电阻 $R_1$两端的电压是多少？

（2）通过定值电阻 $R_1$的电流是多少？

（3） $\mathit{LED}$灯的实际功率是多少？

（4） $\mathit{LED}$灯工作1小时，消耗的电能是多少？

（5）小美通过电阻与 $\mathit{LED}$灯串联，实现了 $\mathit{LED}$灯发蓝光。请你在不使用电阻的情况下，设计一个让 $\mathit{LED}$灯发出蓝光的方法。

如图甲所示，实验小组的同学设计了一种测量温度的电路。已知电源电压为 $6V$且保持不变， $R_0$是定值电阻， $R_t$是热敏电阻，其阻值随温度变化的图象如图乙所示。电流表采用“ $0~0.3A$”的量程。

（1）当环境温度是 ${40}^{°}\text{C}$时，电流表的示数为 $0.2A$，求此时 $R_t$两端的电压及 $R_0$的电阻值；

（2）该电路能测量的最高温度是多少？

温州地区常受台风侵袭，为测量风速，小明设计了一台简易风速仪，其工作原理如图甲所示。装有挡风板和滑片 $P$的轻质滑块与轻质弹簧套在滑杆 $\mathit{MN}$上，弹簧左端固定，右端与滑块相连。挡风板的挡风面积为0.2米 ${}^2$，均匀电阻丝 $\mathit{AB}$长为20厘米，阻值为10欧，电源电压 $U_0$恒为6伏，保护电阻 $R_0$为14欧，电压表量程 $0~3$伏。弹簧弹力 $F$与弹簧长度改变量 $x$的关系如图乙所示。无风时，滑片 $P$在 $A$处，有风时，滑块移动，稳定后读出电压表示数，计算并查阅下表数据可知风速及风级。

风级	一级	二级	三级	四级	五级	六级
风速 $v$（米 $/$秒）	$0.3~1.5$	$1.6~3.3$	$3.4~5.4$	$5.5~7.9$	$8.0~10.7$	$10.8~13.8$
风压 $p$（帕 $)$	$0.055~1.4$	$1.6~6.8$	$7.2~18$	$18.9~39$	$40~72$	$72.9~119$

表中风压 $p$是指与风向垂直的受风面上单位面积增加的压力（即单位面积受到的风力）。测量时保证风垂直吹在挡风板上，不计一切摩擦阻力。

（1）在滑片 $P$左移的过程中，电路的总电阻　　。（选填“变大”、“不变”或“变小” $)$

（2）当电压表示数 $U$为2伏时，风速仪所测的风为几级？（写出计算过程）

（3）小明想在风速仪的电压表上直接标出风速，查阅资料后获知该挡风板所受的风力与风速的平方成正比。经计算，他画出了风速 $v$与电压表示数 $U$的关系曲线，如图丙所示。后因保护电阻 $R_0$损坏，他将其换成了阻值为5欧的电阻，请你在图丙坐标系中大致画出更换电阻后的风速 $v$与电压表示数 $U$的关系曲线，并在曲线上标出所能测量的最大风速的对应点 $Q$。

如图是一个温度可调的育苗箱电路，电源电压为36V，且保持不变。发热电阻R ₁的阻值为40Ω，R ₂为滑动变阻器其阻值变化范围为0～50Ω，允许通过的电流足够大。试求：

（1）R ₁的最大功率是多少？

（2）将滑片P移到某一位置，R ₂两端电压为6V时，通电5min，电流对整个电路做的功是多少？

（3）在调节滑片P的过程中，滑动变阻器R ₂能达到的最大功率是多少？

在中学生创新大赛中，我市某初中参赛小组设计了一种测定风力的装置（如图甲），迎风板与压敏电阻Rx连接，工作时迎风板总是正对风吹来的方向。压敏电阻的阻值随风力变化而变化，其阻值Rx与风力F关系如图乙所示。已知电源电压恒为5V，定值电阻R＝5欧。

（1）开关闭合后，风力增加时，电压表的示数是增大还是减小？（不用说明理由）

（2）求无风时，压敏电阻的功率？

（3）如果电压表的量程为0～3V，求该装置所能测量的最大风力？

如下图所示，电源电压保持9V不变，灯泡L的额定功率为3W，额定电压

为6V，电阻R ₁＝20Ω．只闭合S ₂，将滑动变阻器的滑片P移到中点时，电流表的示数为0.3A．（不考虑温度对灯丝电阻的影响，计算结果保留两位小数）求：

（1）只闭合S ₂，将滑动变阻器的滑片P移到中点时，此时灯泡L的实际功率是多少？

（2）只闭合S ₂，调节滑动变阻器的滑片，使灯泡正常发光，此时滑动变阻器接入电路中的阻值是多少？

（3）只闭合S ₁，将滑动变阻器滑片P移到最右端时，在60s内电流做的总功是多少？

如图所示的电路，电源电压U＝4.5V且保持不变，R ₁＝5Ω，R ₂标有"50Ω

0.5A"字样的滑动变阻器，电流表的量程为0～0.6A，电压表的量程为0～3V，则：

（1）在接入电路之前，滑动变阻器R ₂两端允许加载的最大电压是多少？

（2）电路的最大总功率为多少？

（3）为了保护电路，滑动变阻器接入电路的电阻值的变化范围是怎样的？

如图所示的电路中，电源电压恒定，定值电阻R ₁的阻值为12Ω，滑动变阻器R ₂上标有"10Ω 1A"字样，电流表量程为0﹣0.6A，电压表量程为0﹣3V。闭合开关S，电流表示数为0.5A，电压表示数为2V。

求：

（1）滑动变阻器连入电路中的电阻；

（2）电源电压；

（3）在确保电路元件安全使用前提下，要使整个电路消耗的总功率减小，此时滑动变阻器的滑片应向哪端移动？整个电路消耗的最小功率是多少？（计算结果保留小数点后一位）

如图所示的电路中，电源电压恒定不变，电压表的量程为0～15V，电流表的量程为0～0.6A，灯L上标有"6V 3W"字样（不考虑灯丝电阻随温度的变化），定值电阻R ₂＝30Ω．当只闭合开关S ₁、S ₂，调节滑片P至距B端 $\frac{2}{5}$ 处时，灯L正常工作；当只闭合开关S ₁、S ₃，调节滑片P至中点处时，电流表示数为0.3A，求：

（1）灯泡的电阻；

（2）电源电压；

（3）在保证电路各元件安全的情况下，只闭合开关S ₁、S ₂时，灯L消耗的电功率范围。

如图所示的电路，电源电压保持不变，R ₁＝20Ω，当闭合开关S ₁、S ₃，断开S ₂时，电流表的示数为0.3A，当闭合开关能S ₂、S ₃，断开S ₁时，电流表的示数为1.2A。

（1）求电源电压；

（2）求电阻R ₂的阻值；

（3）当闭合S ₁，断开S ₂、S ₃时，电路消耗的电功率为P ₁；当闭合S ₂，断开S ₁、S ₃时，电路消耗的电功率为P ₂，且P ₁：P ₂＝1：2，求电阻R ₃的阻值；

（4）求整个电路消耗的最小电功率。