初中物理欧姆定律的应用计算题

人们对自我保健越来越关注。图甲为某品牌足浴盆及相关参数。其内部电路可分为工作电路和控制电路两部分（如图乙所示）。闭合总开关 $S$，当足浴盆有水注人到一定量时压控开关 $S_1$， $S_2$就会自动闭合，此时 $R_1$、 $R_2$会同时工作，加热至 ${40}^{°}\text{C}$时，控制电路中的电磁铁会将衔铁吸合，自动进入保温模式。

（1）图乙的工作电路中，处于保温状态时，工作的电阻是　　。压控开关 $S_1$的作用是防止　　，达到保护电路的目的。

（2）控制电路中电磁铁线圈的电阻为100欧，为电磁铁供电的电池电压为6伏， $R_x$为热敏电阻，阻值随温度变化关系可由图丙中的某条曲线表示。当线圈中的电流大于或等于20毫安时，控制电路中继电器的衔铁被吸合，则 $R_x$阻值随温度变化的曲线为图丙中的　　。

（3）求 $R_2$的阻值

（4）在一次使用过程中，加热时间为5分钟，保温时间为20分钟，则整个过程中消耗了多少电能？

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 $Q$。

如图所示电路，电源电压 $U$不变，灯 $L_1$、 $L_2$上都标有“ $3V$”字样，且灯丝阻值不变， $R_1$是定值电阻。闭合开关 $S_1$后，依次进行如下操作：①开关 $S_2$接1、2，移动滑片 $P$，使电压表 $V_1$示数为 $3V$，此时电流表示数为 $0.3A$；②开关 $S_2$接2、3，电流表示数为 $0.4A$；③开关 $S_2$接4、5，电流表示数仍为 $0.4A$，电压表 $V_2$示数为 $2V$。

请解答下列问题：

（1）灯 $L_1$、 $L_2$的额定功率分别是多少？

（2）小科根据上述实验数据，计算 $R_1$的阻值，分析如下：

操作①中， $L_1$与 $R_0$串联， $L_1$两端电压为 $3V$，通过 $L_1$的电流大小为 $0.3A$。

操作②中， $L_1$与 $R_1$并联后（可看作一个阻值变小的电阻）与 $R_0$串联，通过 $L_1$与 $R_1$的总电流大小 $I$为 $0.4A$．假设此时 $L_1$两端电压为 $U_1$，通过的电流为 $I_{L1}$。

可求得 $R_1=\frac{U_1}{I_1}=\frac{U_1}{I-I_{L1}}=\frac{3V}{0.4A-0.3A}=30\Omega$

老师指出：求解 $R_1$时，代入的“ $3V$”” $0.4A$”“ $0.3A$”三个数据中有错误。请你指出错误的数据：　，并正确求解 $R_1$。

（3）当开关 $S_2$接4、5时，滑片 $P$怎样移动才能使 $L_2$正常工作？（要求说明移动方向和变化的阻值大小）

养生壶的原理如图所示，它有加热和保温两档。当加热到设定温度时，养生壶自动切换为保温挡。（养生壶的部分参数如表所示）

（1）当开关 $S_1$闭合， $S_2$　     　（填“闭合”或“断开”）时，养生壶处于加热状态。

（2）在保温挡正常工作时，求电路中的电流是多少？

（3）求 $R_1$、 $R_2$的阻值。

（4）如果养生壶的效率为 $70\%$，那么在标准大气压下要将满壶的水从 ${20}^{°}\text{C}$加热至沸腾，请问需要多少分钟？

壶的容积	$1.5L$
额定电压	$220V$
加热功率	$1000W$
保温功率	$44W$

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。

如图所示，电源电压恒定，R为定值电阻，灯泡L标有"6V 6W"的字样，滑动变阻器R'最大阻值为36Ω．闭合开关S．当滑片P移到最右端时，电流表的示数为1A；当滑片P移到最左端时，电流表的示数为0.2A．（不考虑灯丝电阻变化）

（1）该电路是 　　联电路，灯泡L的电阻是 　 　Ω。

（2）电源电压是多少？定值电阻R的阻值是多少？

（3）移动滑片P，当滑动变阻器消耗的电功率为时，滑动变阻器接入电路的阻值是多少？

某兴趣小组在实验室（温度为20℃）进行综合实验。装置如图所示，长为0.6m的绝缘轻质杠杆ab悬挂在高处，可绕O点转动。点O距杠杆b端0.2m。杠杆a端的轻质丝线悬挂一体积为2×10 ^{﹣ 3}m ³的实心合金块B，B浸没在烧杯内的液体中。已知该液体热胀冷缩的特性显著。其在温度为20℃时的密度为1.0×10 ³kg/m ³．当杠杆b端用轻质金属丝悬吊一质量为2kg的铜柱时，杠杆正好在水平位置平衡。此时，铜柱下的金属探针（重力不计）正好伸到水银槽的水银面上并且刚好和水银接触。右方电路中，小灯泡发光，导线C和金属丝良好接触但对金属丝和杠杆都不产生力的作用。导线A始终和槽中水银良好接触。已知小灯泡规格为"3V0.06W"，电源电压为3V．铜柱、探针、水银的电阻均不计。忽略温度对灯丝电阻的影响。求：

（1）若在电路中串联一个量程为0～15mA的电流表，为保证电路安全。定值电阻R的最小阻值是多少？

（2）合金块B的密度是多少？

（3）除烧杯内的液体外，装置中其他物体的热胀冷缩忽略不计。若实验室温度骤然升高，小灯泡将 　  　（选填"继续发光"或"熄灭"）。

在如图所示电路中，电源电压6V恒定，电流表的量程为0～0.6A，电压表的量程为0～3V，灯泡的规格分别为L₁“6V1.8W”和L₂“6V1.2W”，滑动变阻器R的规格为“50Ω1.5A”，不计温度对灯丝电阻的影响。求：

（1）灯泡L₁的电阻

（2）滑动变阻器的滑片P放在a端时，闭合开关S₁、S₂、S₃后，电流表的读数是多少？

（3）闭合开关S₁、S₂，断开S₃时，调节滑动变阻器的滑片P，使灯泡L₁的实际功率为0.8W时，滑动变阻器消耗的电功率是多少？

（4）若两灯中只允许一盏灯工作，且要求电路元件安全使用，在滑片移动过程中，整个电路至少消耗多少电功率？

电阻式传感器被广泛应用与测力、测压、称重，它的核心部分是一只可变电阻，一同学用如图甲所示电路研究某电阻式传感器的特性，图中R₀为定值电阻，R为电阻式传感器，当控制其阻值从0变为60Ω，测得传感器消耗的电功率与通过它的电流关系图象如图乙所示，已知电源电压恒定不变。

（1）当通过传感器的电流为0.1A时，传感器的电阻为　　Ω；

（2）求P₁的值；

（3）求R₀的阻值。