初中物理欧姆定律的应用解答题

为延长蔬果保鲜时间，某同学帮助菜农设计了蔬果保鲜仓库的自动制冷装置。装置如图甲所示，控制电路中电源电压恒为3伏， $R_1$为热敏电阻， $R_2$阻值为10欧，电磁铁线圈阻值忽略不计。 $R_1$阻值随温度的变化关系如图乙所示。当温度升高到启动值时，控制电路中电流达到0.1安，衔铁吸下，制冷器启动工作；当温度降低到设定值后。工作电路断开，制冷器停止工作，如此进行间歇性循环工作。图丙为工作电路某1小时内制冷器功率与时间的关系图。

请完成下列问题：

（1）通过计算并结合图乙确定该制冷器启动工作的温度。

（2）在图丙所示的1小时内工作电路中制冷器消耗的总电能是多少？

如图电路中，电源电压恒为 $9V$，灯泡 $L$规格为“ $6V3W$”。闭合开关，灯泡正常工作。求：

（1）电阻 $R$的阻值。

（2）灯泡工作5分钟消耗的电能及电阻 $R$产生的热量。

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。

如图所示，小灯泡 $L$ 的额定电压为 $3.8V$ ，定值电阻 $R$ 阻值为 $20\Omega$ ，闭合开关，流过 $R$ 的电流为 $0.1A$ ，流过 $L$ 的电流为 $0.2A$ ．求：

（1）此时 $L$ 的电阻；

（2） $L$ 的实际功率；

（3）通电 $20s$ ， $L$ 、 $R$ 共消耗的电能。

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？

如图甲所示电路，当开关S闭合，S₁、S₂都断开时，调节滑动变阻器，测得滑动变阻器消耗的电功率P随其两端电压U的变化情况如图乙所示。已知R₁的阻值为10Ω，电源电压保持恒定。求：

（1）当滑动变阻器功率为最大值时，电流表的示数是多少安？

（2）电源电压为多少伏？

（3）将S、S₁、S₂都闭合时，电流表示数为1.5A，求通电2min电阻R₃产生的热量是多少焦？

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。

如图1所示，电源电压保持不变，定值电阻 $R_1=10\Omega$， $R_2=5\Omega$．滑动变阻器 $R$的规格为“ $30\Omega 2.5A$”。电流表 $A_2$选用 $0~3A$的量程，电压表选用 $0~15V$的量程。闭合全部开关，电流表 $A_1$的示数为 $1A$．求：

（1）电源电压。

（2）若将表盘如图2所示的电流表 $A_3$接入电路，闭合全部开关，改变滑片位置， $A_3$的指针恰好指在满偏的三分之二处，变阻器接入电路的可能值。

（3）用一个新的电源替代原来的电源，只闭合 $S$．在保证电路安全的情况下，电源电压的最大值。

小欣利用实验探究“电流跟电阻的关系”。已知电源电压为 $6V$且保持不变，实验用到的电阻阻值分别为 $5\Omega$、 $10\Omega$、 $15\Omega$、 $20\Omega$、 $25\Omega$。

（1）请根据图甲所示的电路图将图乙所示的实物电路连接完整（导线不允许交叉）；

（2）小欣把 $5\Omega$定值电阻接入电路后，闭合开关，发现电流表无示数而电压表有示数，则电路中的故障可能是　　。

$A$．电阻 $R$处短路    $B$．电阻 $R$处断路    $C$．滑动变阻器处断路

（3）排除故障后进行实验。实验中多次改变 $R$的阻值，调节滑动变阻器的滑片，使电压表示数保持不变，记下电流表的示数，得到如图丙所示的电流 $I$随电阻 $R$变化的图象。由图象可以得出结论：电压一定时，　　；

（4）将 $5\Omega$定值电阻换成 $10\Omega$定值电阻后，闭合开关，为了保持电压表的示数为　　 $V$不变，应将滑动变阻器的滑片 $P$向　　（选填“ $A$”或“ $B$” $)$移动，记录此时各表的示数。

某实验小组的同学通过图甲所示的电路进行实验探究。

（1）断开开关 $S_3$，闭合开关 $S_1$和 $S_2$，移动滑动阻器滑片 $P$，发现电压表始终无示数，电流表有示数，其原因可能是　 $C$　（填符号）

$A$．滑动变阻器断路 $B$． $R$断路    $C$． $R$短路

（2）故障排除后断开开关 $S_3$，闭合开 $S_1$和 $S_2$，通过调节滑动变阻器，读出多组相应的电压表和电流表的示数。甲同学根据测量数据绘成如图乙所示图象。由图象可知定值电阻 $R=$　　 $\Omega$；

（3）乙同学根据测量数据分别计算出多个 $R$的阻值并取平均值，其目的是为了　　；

（4）断开开关 $S_2$，闭合开关 $S_1$和 $S_3$，通过多次调节滑动变阻器，测量灯 $L$的电压和电流，根据测量数据绘成如图丙所示的图象。若灯 $L$的额定电压为 $2.0V$，则它的额定功率为　　 $W$。

（5）由图丙可看出灯丝的 $U-I$图象不是一条直线，原因是　　。

某电饭锅简化电路如图甲所示， $R_1$和 $R_2$均为定值电热丝， $S$、 $S_1$为自动开关，煮饭时，把电饭锅接入 $220V$电路中，电路中总电流随时间变化的图象如图乙所示。求：

（1）电饭锅工作时的最大功率和最小功率；

（2）电热丝 $R_2$的阻值；

（3）若电压降低， $S_1$断开，这时电路中的电流始终为 $1A$， $10\mathit{min}$内电饭锅产生的热量。

在测电阻的实验中，实验的器材有：干电池3节，电流表、电压表各一个，开关2个，滑动变阻器1个，待测电阻2个，导线若干。

（1）如图所示，图甲是实验的电路图。小丽按照电路图连接电路时，开关应　　。

①闭合开关 $S$后，小丽发现电流表和电压表的指针均不动。她断开开关 $S$，检查线路连接无误后，把电压表与 $b$点相连的那根导线改接到 $c$点，再次闭合开关 $S$时，发现电流表的指针仍不动，但电压表的指针有明显的偏转。若电路中只有一处故障，则故障是　　。

②排除故障后，正确连接电路，闭合开关 $S$，移动滑动变阻器的滑片 $P$，当电压表的示数为 $1.6V$时，电流表的示数如图乙所示，则电路中的电流为　　 $A$， $R_x=$　　。

（2）实验时某小组同学利用一只电流表和最大阻值为 $R_0$的滑动变阻器完成对未知电阻 $R_y$的测量。如图2所示是他们按照设计连接的部分实验电路。

①请你依据下面的实验步骤，用画笔线代替导线，将实验电路连接完整。（只添加一条导线）

实验步骤：

$A$．开关 $S_1$和 $S_2$都断开，将变阻器的滑片 $P$移到阻值最大处，观察到电流表无示数；

$B$．保持滑片 $P$位置不动，只闭合开关 $S_1$时，读取电流表的示数为 $I_1$；

$C$．再闭合开关 $S_2$时，读取电流表的示数为 $I_2(I_2>I_1)$。

②请你用 $I_1$、 $I_2$和 $R_0$表示 $R_y$，则 $R_y=$　　。

如图甲所示， $L$ 上标有" $6V3W$ "字样，电流表量程为 $0~0.6A$ ，电压表量程为 $0~15V$ ，变阻器 $R$ 的最大阻值是 $100\Omega$ ．只闭合开关 $S_1$ ，滑片置于 $a$ 点时，变阻器连入电路的电阻为 $R_a$ ，电流表示数为 $I_a$ ；只闭合开关 $S_2$ ，移动滑片 $P$ ，变阻器两端电压与其连入电路的电阻关系如图乙所示，当滑片 $P$ 置于 $b$ 点时，电压表示数 $U_b=8V$ ，电流表示数为 $I_b$ ．已知 $R_a:R_0=12:5$ ， $I_a:I_b=3:5$ （设灯丝电阻不随温度变化）。求；

（1）小灯泡的电阻；

（2）定值电阻 $R_0$ 和电源电压 $U$ ；

（3）只闭合开关 $S_1$ 时，在电表的示数不超过量程，灯泡两端的电压不超过额定电压的情况下，电路消耗的功率范围。

某实验小组在探究"金属丝电阻大小与长度的关系"实验中，取一段粗细均匀的金属丝拉直连接在 $A$ 、 $B$ 接线柱上，在金属丝上安装一个可滑动的金属夹 $P$ ．实验室还提供了下列器材：电压表、电流表、电池组（电压 $3V)$ 、滑动变阻器 $\left(20\Omega 2A\right)$ 、刻度尺、开关和导线若干。

（1）为了测量 $\mathit{AP}$ 段的电阻 $R$ ，他们连接了如图甲所示的电路。连接电路时，闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片移至 　 　端（填"左"或"右" $)$ 。

（2）该实验小组闭合开关后，小天同学观察发现电压表的读数为 $3V$ ，电流表的指针几乎没有发生偏转，则电路可能出现的故障是电阻丝 $\mathit{AP}$ 部分发生 　　。

（3）某次实验中测得电压表的读数为 $2.1V$ ，电流表指针偏转如图乙所示，则此时金属丝的电阻 $R=$ 　　 $\Omega$ 。

（4）实验中移动金属夹 $P$ ，分别测出 $\mathit{AP}$ 段的长度 $\iota$ 和对应的电压、电流值，并计算出对应的电阻值 $R$ ，其中 $\iota$ 和 $R$ 的数据如表：

$\iota /\mathit{cm}$	30	40	50	60	70	80
$R/\Omega$	2.1	2.8	3.5	4.2	4.9	5.6

分析表中数据，可知 　　。

空气质量指数是环境监测的重要指标，下表的空气质量等级是按照空气质量指数 $A$ 划分的。某兴趣小组自制的空气质量监测仪，用电压表显示空气质量指数，工作原理电路图如图。已知电源电压 $U=18V$ ，电压表量程为 $0~15V$ ，定值电阻 $R_0$ 的阻值为 $100\Omega$ ，气敏电阻阻值 $R$ 与 $A$ 的关系为 $R=\frac{6}{A}\times {10}^3\Omega$

空气质量指数     $A$	$0?50$	$51?100$	$101?150$	$151?200$	$201?300$	$>300$
空气质量等级	优	良	轻度污染	中度污染	重度污染	严重污染

（1）通过计算，判断电压表示数为 $10V$ 时对应的空气质量等级。

（2）更换定值电阻 $R_0$ 可改变监测仪的测量范围，若要使电压表满偏时对应的空气质量指数 $A=400$ ，则更换后的定值电阻 $R{\text{'}}_0$ 的阻值应为多大？