初中物理欧姆定律的应用计算题

如图所示的电路中，电源电压U不变，r、R₁和R₂均为定值电阻，其中r＝1Ω，R₁＝14Ω，S₁为单刀单掷开关，S₂为单刀双掷开关。闭合S₁，将S₂掷于1端，电压表V的示数U₁＝2.8V；将S₂切换到2端，电压表V的示数U₂＝2.7V。求：

（1）电源电压U的大小；

（2）电阻R₂的阻值。

如图甲所示的电路中，电源电压保持不变， $R_0$ 、 $R_1$ 均为定值电阻， $R_2$ 为滑动变阻器。闭合开关 $S_1$ ，断开开关 $S_2$ ，当滑动变阻器的滑动触头在 $a$ 端时，电压表 $V_1$ 的示数为 $2.4V$ ，电流表示数为 $0.3A$ 。将 $R_2$ 的滑动触头从 $a$ 端移动到 $b$ 端的过程中，电压表 $V_1$ 和 $V_2$ 的示数与电流表示数的关系分别如图乙中的图线①和②所示。

（1）求 $R_1$ 的阻值；

（2）求 $R_2$ 的最大阻值；

（3）同时闭合 $S_1$ 和 $S_2$ ，当 $R_2$ 的阻值为何值时， $R_2$ 的电功率最大？ $R_2$ 电功率的最大值是多少？

某不锈钢内胆电热水壶具有加热和保温功能，其铭牌如图甲所示，工作电路图如图乙所示，虚线框内的加热电路由两个加热电阻组成，定值电阻 ， 是最大阻值为 的可变电阻（调温开关），人通过调节 可以改变电热水壶的功率。

（1）在额定电压下工作时，该电热水壶最大功率为多大？

（2）电热水壶每秒向外散失的热量 跟电热水壶表面温度与环境温度的温差关系如图丙所示（壶内水温跟壶表面温度一致），在额定电压下工作。在温度为 的房间使用，要求电热水壶温度保持 ，问应将 的阻值调为多大？

（3）用电高峰时，实际电压为 ，当电路中只有电热水壶以最大功率加热时，如图丁所示的电能表指示灯 内闪烁了多少次？

图甲所示的电路中，灯泡 $L$的额定功率为 $3.6W$（灯丝电阻不变），开关 $S$闭合， $S_1$断开，变阻器的滑片移动到最左端时，灯泡 $L$正常发光。图乙是变阻器的滑片从最右端移动到最左端过程中，电压表示数随电流表示数变化的图像。求：

（1）电源电压；

（2）变阻器 $R$的最大阻值；滑片在变阻器的最右端时，灯泡 $L$的实际功率；

（3）什么情况下电路消耗的功率最大；此时变阻器 $1\mathit{min}$消耗的电能。

小明同学在物理实验室发现一个电学元件，是由一个标有" $2V2W$ "的小灯泡和一个定值电阻 $R_0$ 连接而成。小明同学将该元件接入如图所示的电路中，电源电压恒为 $6V$ ，闭合开关，无论怎样移动滑动变阻器的滑片 $P$ ，电流表的示数总在 $0.2A~1A$ 的范围内变化（小灯泡的电阻不随温度变化，且电路元件始终完好）。求：

（1）小灯泡正常工作时的电流和电阻；

（2）定值电阻 $R_0$ 与小灯泡的连接方式；

（3）定值电阻 $R_0$ 的阻值；

（4）滑动变阻器 $R$ 的最大阻值。

综合实践活动中，同学们设计了一款可用电流表示数显示拉力大小的测力计模型，电流表示数随拉力的增大而增大。模型电路如图甲所示， $\mathit{ab}$ 为长 $10\mathit{cm}$ 、阻值 $25\Omega$ 的电阻丝，其阻值与长度成正比，滑片 $P$ 左端固定在拉杆上，弹簧处于原长时，滑片 $P$ 位于 $a$ 端，电源电压恒为 $6V$ ，弹簧电阻恒为 $1\Omega$ ， $R_0$ 为 $4\Omega$ ，其余部分电阻不计，电流表量程为 $0~0.6A$ 。忽略弹簧、拉杆和拉环的重力及滑片与电阻丝的摩擦。

（1）虚线框内接线柱"1"应与 　　（选填"2"或"3" $)$ 连接。

（2）闭合开关，弹簧处于原长状态时， $R_0$ 消耗的功率多大？

（3）弹簧的伸长量△ $L$ 与所受拉力 $F$ 之间的关系如图乙所示，则电流表示数最大时显示的拉力多大？

（4）甲图中若去掉电流表，用一只电压表（量程 $0~3V)$ 与 $R_0$ 并联，利用电压表的示数来显示拉力的大小，则与利用电流表相比，电压表所能显示的最大拉力将提升 　　 $\%$ 。

（5）在汇报交流阶段，同学们对模型设计的不足提出了改进措施。如甲图的方案，从电路的安全性考虑，其他条件不变， $R_0$ 的阻值应不小于 　　 $\Omega$ 。

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。

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。

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？

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。

有一台热水器，内部简化电路如图所示， $R_1$和 $R_2$均为电热丝。 $R_1=88\Omega$， $R_2=22\Omega$。

（1）如何控制 $S_1$和 $S_2$，使热水器处于高温挡；

（2）求低温挡正常工作 $5\mathit{min}$电热丝产生的热量；

（3）求中温挡正常工作时热水器的功率。

如图所示，灯泡上标有“ $9V5.4W$”的字样（假设灯丝电阻不变），只闭合 $S_1$，当滑动变阻器滑动到某处时，电流表 $A_2$读数为 $0.2A$．电压表 $V$读数为 $9V$；两个开关全部闭合，滑动变阻器滑动到最左端时，灯泡恰好正常发光，电流表 $A_2$读数为 $1.0A$，则：

（1）只闭合 $S_1$，电流表 $A_2$读数为 $0.2A$时，滑动变阻器接入电路的电阻值；

（2）电阻 $R_1$的电阻值；

（3）滑动变阻器从左向右滑动过程中，滑动变阻器的最大功率。

同学们发现电饭锅、电高压锅等用电器的功率都是可以调节的。于是，他们利用实验室中的器材，设计了一个功率可以调节的电路（如图所示）来模拟上述电器的工作状况。已知 $R_1=10?$，学生电源提供的电压为 $12V$且保持不变 $R_1$、 $R_2$电阻保持不变。

（1）开关 $S_1$闭合且开关 $S_2$接 $a$时，电路的总功率为 $21.6W$。

①此时 $R_1$与 $R_2$　    　联；

②求：电路中总电流和 $R_2$阻值

（2）开关 $S_1$断开且开关 $S_2$接 $b$时，求： $10s$时间内电流通过整个电路做的功。

如图所示是某温控装置的简化电路图，工作电路由电压为 $220V$的电源和阻值 $R=88\Omega$的电热丝组成；控制电路由电源、电磁铁（线圈电阻 $R_0=20\Omega )$、开关、滑动变阻器 $R_2$（取值范围 $0~80\Omega )$和热敏电阻 $R_1$组成； $R_1$阻值随温度变化的关系如下表所示，当控制电路电流 $I⩾50\mathit{mA}$时，衔铁被吸合切断工作电路；当控制电路电流 $I⩽40\mathit{mA}$时，衔铁被释放接通工作电路。

温度 ${/}^{°}\text{C}$	90	80	66	60	50	46	40	36	35	34
$R_1/\Omega$	10	20	40	50	70	80	100	120	130	150

（1）工作电路正常工作时， $R$在 $1\mathit{min}$内产生的热量是多少？

（2）当温度为 ${60}^{°}\text{C}$，滑动变阻器 $R_2=50\Omega$时，衔铁恰好被吸合，控制电路的电源电压是多少？

（3）若控制电路电源电压不变，此装置可控制的温度最大范围是多少？

（4）要想要该装置所控制的最高温度降低一些，请分析说明如何改变 $R_2$的阻值。

如图所示是某温控装置的简化电路图，工作电路由电压为 $220V$的电源和阻值 $R=88\Omega$的电热丝组成；控制电路由电源、电磁铁（线圈电阻 $R_0=20\Omega )$、开关、滑动变阻器 $R_2$（取值范围 $0~80\Omega )$和热敏电阻 $R_1$组成； $R_1$阻值随温度变化的关系如下表所示，当控制电路电流 $I⩾50\mathit{mA}$时，衔铁被吸合切断工作电路；当控制电路电流 $I⩽40\mathit{mA}$时，衔铁被释放接通工作电路。

温度 ${/}^{°}\text{C}$	90	80	66	60	50	46	40	36	35	34
$R_1/\Omega$	10	20	40	50	70	80	100	120	130	150

（1）工作电路正常工作时， $R$在 $1\mathit{min}$内产生的热量是多少？

（2）当温度为 ${60}^{°}\text{C}$，滑动变阻器 $R_2=50\Omega$时，衔铁恰好被吸合，控制电路的电源电压是多少？

（3）若控制电路电源电压不变，此装置可控制的温度最大范围是多少？

（4）要想要该装置所控制的最高温度降低一些，请分析说明如何改变 $R_2$的阻值。