初中物理欧姆定律的应用解答题

在如图所示的电路中，电源电压恒定， $R_1$ 为定值电阻， $R_2$ 为滑动变阻器 $(a$ 、 $b$ 为其两端点）。开关 $S$ 闭合后，当滑动变阻器的滑片 $P$ 在 $a$ 、 $b$ 之间滑动的过程中，电压表的示数变化了 $3V$ ，电阻 $R_1$ 的电功率变化范围是 $1.2W~2.7W$ ，则电源电压为 　 　 $V$ ，滑动变阻器 $R_2$ 的最大阻值为 　　 $\Omega$

小金对玩具汽车的电动机很感兴趣，他拆下电动机，测得它的内阻为 $1.5\Omega$．为测量电动机工作时的电流，利用身边现有器材，设计了如图所示的电路（符号表示数值可读的变阻器）。已知电源电压为 $12V$，当变阻器的阻值为 $6\Omega$时，电压表的读数为 $3V$．计算此时：

（1）通过电动机的电流；

（2）电动机消耗的电功率。

小宸利用如图甲所示的电路研究电流随电压变化的情况。其中电源电压为 $U$， $R_t$是热敏电阻，其阻值与温度有关，二者关系为 $R_t=\mathit{kt}+b(k>0,b>0)$。

（1）本实验要保持 $R_t$阻值不变，也就是保持 $R_t$的　 　不变。

（2）使用电流表和电压表前，要检查其指针是否对准　　刻度线；接入电路的电流表，应使电流从其　　（选填“ $+$”或“ $-$” $)$接线柱流入。

（3）图乙是某次测量时电压表的示数，其读数为　　 $V$，如果要使电压表示数变大，应将滑动变阻器滑片 $P$向　　端（选填“ $a$”或“ $b$” $)$移动；图丙是小宸根据实验数据画出的 $I-U$图，经分析可得出结论：在电阻不变时，通过电阻的电流与它两端的电压成　　比。

（4）接下来，小宸按如下步骤操作，尝试把电流表改装成温度表。

①将滑动变阻器滑片 $P$移到 $b$端，用开关 $S_2$替换电压表（电路如图丁所示）。闭合 $S_1$、 $S_2$，调节滑片 $P$使电流表满偏后，保持滑片 $P$位置不再移动，设此时电路总电阻为 $R$，断开 $S_1$、 $S_2$。

②往容器中倒入适量 ${100}^{°}\text{C}$的开水，观察温度计，温度计示数每下降 $5^{°}\text{C}$（水温不再降低时，加入冰块直到水温降到 $0^{°}\text{C})$，就闭合 $S_1$，并记录此时温度 $t$和对应的电流 $I$，然后断开 $S_1$．请用给定的字母写出电流与温度的关系式 $I=$　　。

③根据记录的 $t$和 $I$，重新刻制电流表的表盘，改装成温度表。请在图戊中大致画出此温度表表盘的刻度线。（要求画出 $0~{100}^{°}\text{C}$每间隔 ${20}^{°}\text{C}$对应的共6条刻度线）

有一个量程为 $0~1\mathit{mA}$ 的小量程电流表 $G$ ，内阻 $R_g=30\Omega$ ，选择一定值电阻 $R_0$ 与它并联起来，如图所示。将 $A$ 、 $B$ 两端接入电路（图中 $I$ 表示电流表 $G$ 与电阻 $R_0$ 并联后的总电流）。

（1）调节电路，使电流表的指针指在最大刻度处（即 $1\mathit{mA})$ ，这时电流 $I$ 为 $0.6A$ ，求电阻 $R_0$ 的值（计算结果保留两位小数）；

（2）继续调节电路，使电流表的指针指在刻度盘中央（即 $0.5\mathit{mA})$ ，此时电流 $I$ 变为多少？

如图甲是定值电阻 $R_0$和有“ $6V6W$”灯泡 $L$的信息图象。将它们接入图乙所示的电路，其中电源电压不变，滑动变阻器 $R$最大阻值为 $8\Omega$，当只闭合开关 $S$、 $S_1$，滑片 $P$位于 $R$最右端时，灯泡 $L$的实际功率为 $\mathit{lW}$．求：

（1） $R_0$的阻值；

（2）灯泡正常发光 $100s$，电流通过灯泡产生的热量；

（3）电源电压；

（4）电路消耗的最大电功率。

如图所示电路，电源电压恒为12V，定值电阻R为12Ω，灯泡L标有"12V 0.5A"字样，假设灯丝电阻不随温度的变化而变化，求：

（1）灯泡L的额定功率是多少？

（2）当断开开关S ₂、闭合S ₁和S ₃时，电路中的总电流是多少？

（3）开关S ₁、S ₂、S ₃分别处于什么状态时，整个电路消耗的总功率最小？此时的总功率为多少？

如图所示，电源电压恒定， $R_1$的阻值为 $20\Omega$， $R_2$的阻值为 $10\Omega$．当 $S$闭合， $S_1$、 $S_2$断开时，电流表的示数为 $0.5A$．求

（1）电源电压；

（2）通电 $10s$内电路消耗的总电能；

（3）当 $S$、 $S_1$、 $S_2$都闭合时，电流表的示数变化了 $0.4A$．则 $R_3$的阻值是多大？

某兴趣小组的同学们想制作一个简易的台灯，所用小灯泡的额定电压为 $27V$，正常发光时灯丝的电阻为 $90\Omega$．因身边只有电压为 $36V$的电源，为了保证小灯泡能正常发光，应将一个定值电阻与灯泡串联后接在电源上，请你帮他们求出该电阻的阻值。

无人驾驶飞机简称"无人机"，中国近年来在无人机制造方面进展神速。无人机的飞行控制系统简称"飞控"。无人机悬停还是飞行、向哪个方向飞行、上升还是下降等飞行指令都由"飞控"下达。"飞控"主要由感知飞行姿态的陀螺仪（控制飞行姿态）、 $\mathit{GPS}$ 定位模块（与地面传递信息）超声波传感器（探测障碍物）、气压传感器（获取气压获知高度）等各种功能的传感器及控制电路组成。如图是我国制造的"翼龙"多用途无人机，该机表面采用的复合材料受力不易形变，飞机外形采用流线型设计，可携带各种侦察、测距、电子对抗设备及小型空对地打击武器，广泛应用于如灾情监视、军事活动等领域。

（1）请从短文描述中找出蕴含的物理知识。（至少二条，知识点不能重复）

举例：超声波传感器可探测无人机在飞行时遇到的障碍物，这是利用声波能够传递信息。

① 　　

② 　　

（2）经查阅资料获知，"翼龙"无人机机身质量 $1.1t$ ，最大载荷质量 $200\mathit{kg}$ 。当该机以最大载荷质量停在水平跑道上时，无人机轮胎与地面接触的总面积为 $0.05m^2$ ．求此时无人机对水平跑道的压强。 $(g=10N/\mathit{kg})$

（3）飞机利用超声波传感器来判断离地高度。若某测距传感器的阻值 $R_1$ 与离地高度 $h$ 的关系如图甲所示，图乙是检测电路（电源电压不变），要使高度表（实质是电流表或电压表）示数能随飞行高度的增大而增大，则此高度表应该选用 　　（选填"电流表或电压表" $)$ ，应安装在 　　（选填"1或2或3" $)$ 位置，判断依据是： 　　。

小丽设计了一个防踩踏模拟报警装置，工作原理如图甲所示。 $\mathit{ABO}$为一水平杠杆， $O$为支点， $\mathit{OA}:\mathit{OB}=5:1$，当水平踏板所受压力增大，电压表示数达到 $6V$时，报警器 $R_0$开始发出报警信号。已知电路中电源电压为 $8V$， $R_0$的阻值恒为 $15\Omega$，压力传感器 $R$固定放置，其阻值随所受压力 $F$变化的关系如图乙所示，踏板、压杆和杠杆的质量均忽略不计。试问：

（1）由图乙可知，压力传感器 $R$的阻值随压力 $F$的增大而　减小　；

（2）当踏板空载时，闭合开关，电压表的示数为多少？

（3）当报警器开始报警时，踏板设定的最大压力值为多少？

（4）若电源电压略有降低，为保证报警器仍在踏板原设定的最大压力值时报警，踏板触点 $B$应向　　（选填“左”或“右” $)$移动，并简要说明理由。

小柯在拓展课上，设计了图甲电路，用来直接测出接入1、2两点间导体的电阻。

（1）用导线连接1、2两点，电流表的示数如图乙，则通过变阻器的电流为　　 $A$．此时1、2两点间的电阻为 $0\Omega$，则在电流表指针所指的刻度上标 $0\Omega$。

（2）保持变阻器滑片不动，把待测电阻 $R_x$接入1、2两点之间，此时电流表读数为 $0.1A$，则 $R_x$的阻值是　　 $\Omega$，然后在电流表的 $0.1A$刻度处标上相应的阻值。依此方法，在电流表的刻度上一一标上相应的阻值，这样就可以用此电流表测出接入1、2两点间导体的电阻。

（3）干电池用久了电压会变小，此时再用导线连接1、2两点，电流表的指针就不能对准 $0\Omega$刻度线。要使指针重新对准 $0\Omega$刻度线，变阻器的滑片应向　　（填字母）端移动。

我国规定的饮酒驾车和醉酒驾车标准如表。如图甲是对驾驶员进行现场检测的呼气式酒精检测仪，用于检测驾驶人员呼气酒精浓度。呼气中的酒精浓度与血液中的酒精浓度关系为：血液酒精浓度 $X=$呼气酒精浓度 $y\times 2200$。

类型	标准（血液中的酒精浓度 $X)$
非饮酒驾车	${\rm X}<20\mathit{mg}/100\mathit{mL}$
饮酒驾车	$20\mathit{mg}/100\mathit{mL}⩽{\rm X}<80\mathit{mg}/100\mathit{mL}$
醉酒驾车	${\rm X}⩾80\mathit{mg}/100\mathit{mL}$

酒精测试仪由酒精气体传感器（相当于随呼气酒精浓度变化的变阻器），与一个定值电阻及一个电压表组成，图乙是它的原理图，电源电压 $1.5V$，定值电阻 $R_1=40\Omega$，传感器的电阻值 $R_2$与呼气酒精浓度 $y$的关系如图丙所示。测试时，按下开关等仪器正常后，被测者口含紧吹气管吹气 $4s$，测试仪显示结果。

①某驾驶员接受测试，电压表示数是 $0.5V$．该驾驶员测试结果是什么类型？

②如果被测者测试时，口没有含紧吹管吹气，请根据流体压强与流速的关系，分析对测试结果的影响。

人类正面临能源危机，为了找到更节能的光源，科学家做了大量的实验，实验发现下表中的 $\mathit{LED}$灯和白炽灯在正常工作时，光照强度相同。请通过计算回答下列问题：

（1） $\mathit{LED}$灯正常发光时的电流是多大？

（2） $\mathit{LED}$灯正常发光时的电阻是多大？

（3）正常工作 $10h$，使用 $\mathit{LED}$灯比白炽灯要节约多少电能？

类型	$\mathit{LED}$灯	白炽灯
发光原理	二极管发光	钨丝高温发光
额定电压	24伏	220伏
响应时间	${10}^{-9}$秒	${10}^{-3}$秒
额定功率	12瓦	100瓦

如图，电源电压恒定， $R_1$、 $R_2$是定值电阻， $R_1=10\Omega$，滑动变阻器 $R_3$标有“ $20\Omega 0.5A$”字样。只闭合开关 $S_1$，电流表的示数为 $0.9A$；再闭合开关 $S_2$、 $S_3$，电流表的示数变为 $1.5A$，求：

（1）电源电压；

（2）开关 $S_1$、 $S_2$、 $S_3$都闭合时， $R_2$在 $10s$内产生的热量；

（3）只闭合开关 $S_3$，移动变阻器滑片时， $R_1$的电功率变化范围。

现要测量电阻 $R_x$ 的阻值，提供的实验器材有：待测电阻 $R_x$ （约 $5\Omega )$ 、两节干电池、电流表、电压表、滑动变阻器、开关及导线若干 $°$

（1）用笔画线代替导线，将图1中的实物图连接完整，要求滑动变阻器的滑片 $P$ 向接线柱 $D$ 移动时接入电路的阻值变小。

（2）正确连线后，闭合开关，移动滑片 $P$ ，电流表示数几乎为零，电压表示数接近电源电压且几乎不变。若电路中只有一处故障，可判断该故障是 　　。

（3）排除故障继续实验，某次测量，电流表的示数为 $0.50A$ ，电压表的示数如图2，该示数为 　　 $V$ ，则 $R_x=$ 　　 $\Omega$ 。

（4）某同学利用电源（电压未知）、电阻箱 $(0~999.9\Omega )$ 和电流表（指针能正常偏转，但刻度盘示数模糊不清）等器材，测电阻 $R_x$ 的阻值，设计的电路如图3．完成下列实验步骤：

①正确连接电路，断开 $S_1$ 、 $S_2$ ，将电阻箱 $R$ 阻值调至最大；

② 　　；

③ 　　；

④电阻 $R_x=$ 　　。（用测得量的符号表示）