如图是一个自动体重测试仪的工作原理图,有关它的说法正确的是( )
分析:
(1)当自动体重测试仪不工作时,滑片位于绝缘体的位置,电路断路;
(2)根据电表的正确使用,即电流表串联在电路中,电压表并联在电路中判断体重显示表的类型;
(3)当测试的体重过大时,R$_2$接入电路中的电阻过小,电路中的电流过大,根据P=UI可知电路消耗功率的变化.
解答:
A、当自动体重测试仪不工作时,滑片位于绝缘体的位置,电路断路,故A错误;
B、由电路图可知,体重显示表串联在电路中,所以体重显示表是用电流表改装成的,故B错误;
CD、当测试的体重过大时,电路中的电流过大,而电源电压不变,由P=UI可知,电路消耗的电功率变大,故C错误,D正确.
故选D.
点评:
解决本题的关键是欧姆定律、功率计算公式以及滑动变阻器的正确使用;并会将理论知识应用到实际生活当中,真正体会从物理走向生活的理念.
如图所示(甲)是某同学探究电流与电压关系的电路图,开关S闭合后,将滑动变阻器的滑片P从a端移至b端,电流表和电压表的示数变化关系如图(乙),则图象可知( )
分析:
(1)根据正比例函数图象可以判断出电压与电流的关系;
(2)当滑片位于b端时,电路为R_0的简单电路,电压表测电源的电压,此时电路中的电流最大,根据图象读出电表的示数,利用欧姆定律求出R_0的电阻值;
(3)当滑片位于a端时,滑动变阻器的电阻完全接入电路中,电路中的电流最小,由图象读出电表的示数,根据串联电路的电压求出滑动变阻器两端的电压,根据欧姆定律求出滑动变阻器的最大阻值,根据P=UI求出电路中的最小功率;
(4)根据电阻的串联和欧姆定律表示出电路中的电流,根据P=I_R表示出滑动变阻器消耗的电功率,然后根据数学知识确定滑动变阻器消耗的最大功率,进一步得出滑动变阻器消耗电功率的范围.
解答:
(1)从图象中可以看出该图象是正比例函数,因电压是形成电流的原因,所以通过R_0的电流与R_0两端的电压成正比,而不是电阻R_0两端电压与通过R_0的电流成正比,故A不正确;
(2)当滑片位于b端时,电路为R_0的简单电路,电压表测电源的电压,
由图象可知,电源的电压U=3.0V,电路中的电流I_max=0.6A,
由I=$\frac {U}{R}$可得,R_0=$\frac {U}{I_max}$=$\frac {3.0V}{0.6A}$=5Ω,故B不正确;
(3)当滑片位于a端时,滑动变阻器的电阻完全接入电路中,电路中的电流最小,
由图象可知,电路中的最小电流I_min=0.1A,R_0两端的电压U_0=0.5V,
因串联电路中总电压等于各分电压之和,
所以,滑动变阻器两端的电压:
U_ab=U-U_0=3.0V-0.5V=2.5V,
则滑动变阻器的最大阻值:
R_ab=$\frac {U_ab}{I_min}$=$\frac {2.5V}{0.1A}$=25Ω,
电路消耗的最小功率:
P_min=UI_min=3.0V×0.1A=0.3W,故C不正确;
(4)因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,
所以,电路中的电流:
I=$\frac {U}{R_0+R}$=$\frac {3.0V}{5Ω+R}$,
滑动变阻器消耗的电功率:
P_R=I_R=($\frac {3.0V}{5Ω+R}$)_R=$\frac {(3.0V)}{(5Ω+R)_R}$=$\frac {(3.0V)}{(5Ω)_+R_+2×5Ω×RR}$=$\frac {(3.0V)}{(5Ω)_+R_-2×5Ω×R+4×5Ω×RR}$=$\frac {(3.0V)}{(5Ω-R)_R}$+20Ω,
当R=5Ω时,滑动变阻器消耗的电功率最大,即P_Rmax=$\frac {(3.0V)}{20Ω}$=0.45W,
则滑动变阻器消耗电功率的范围为0~0.45W,故D正确.
故选D.
点评:
本题考查了串联电路的特点和欧姆定律、电功率公式的灵活应用,关键是根据图象得出相关的信息.
如图,电源电压6V且不变,灯泡标有“6V 3W”且电阻不变,滑动变阻器标有“10Ω 1A”字样,开关闭合后,滑动变阻器滑片向右移动过程中,则( )
分析:
根据电路图可知,灯泡与滑动变阻器串联,电压表测量滑动变阻器两端电压,电流表测量电路电流,当滑动变阻器的滑片向右滑动时,滑动变阻器连入电路中的电阻变大,电路中的电流变小,阻值不变的灯泡两端的电压变小.
灯泡的明暗程度由实际功率决定;当滑动变阻器接入电路电阻最大时,消耗的功率最小,根据P=UI即可求出电路消耗的总功率.
解答:
已知电源电压和灯泡的电阻不变,当滑动变阻器的滑片向右滑动时,滑动变阻器连入电路的电阻变大,则电路中电流变小,所以电流表的示数变小;灯泡中的电流变小,是因为灯泡两端的电压变小,由P=UI和串联电路电压的特点可知,灯泡的实际功率减小,即灯泡变暗,电压表示数变大;故AC错误,B正确;
∵P=UI,R=$\frac {U}{I}$,
∴R_L$\frac {U_L}{P_L}$$\frac {(6V)}{3W}$=12Ω,
当滑动变阻器接入电路电阻最大时,电路中的电流:I=$\frac {U}{R_总}$=$\frac {6V}{12Ω+10Ω}$=$\frac {3}{11}$A,
电路消耗的最小总功率:P_最小=UI_最小=6V×$\frac {3}{11}$A≈1.6W.故D错误.
故选B.
点评:
本题考查了电路的动态分析,关键是滑片移动时接入电路电阻变化的分析和电流表、电压表所测对象的判断.
如图所示,电源电压不变,在a,b间接一个"3V 1W"的小灯泡,调节滑动变阻器的滑片P至图示位置时,小灯泡正常发光.若在a,b间换接一个"3V 1.5W"的小灯泡,欲使其正常发光,滑片P应( )
分析:
根据P=$\frac {U}{R}$比较两灯泡的电阻关系判断灯泡更换后电路中总电阻的变化,根据欧姆定律可知电路中电流和滑动变阻器两端的电压变化,利用串联电路的电压特点可知此时灯泡两端的电压变化,进一步确定滑片移动的方向,直至灯泡正常发光即达到额定电压.
解答:
解:由P=$\frac {U}{R}$可知,两灯泡的额定电压相等,更换灯泡后的电阻变小,电路中的总电阻变小,
∵I=$\frac {U}{R}$,
∴电路中的电流变大,此时滑动变阻器的阻值不变,两端的电压变大,
∵串联电路中总电压等于各分电压之和,
∴此时灯泡分得的电压小于3V,
使灯泡正常发光,应使灯泡两端的电压再达到3V,即增大电路中的电流,减小滑动变阻器接入电路中的电阻,滑片向M移动.
故选A.
如图所示,为某光敏电阻的控制电路示意图,电源两端电压保持不变,R$_2$为定值电阻,R$_1$为光敏电阻,其阻值随空气透光程度的减弱而增大.闭合开关S,当空气透光程度减弱时,下列判断中正确的是( )
分析:
由电路图可知,光敏电阻R$_1$和定值电阻R$_2$串联,电压表测R$_2$两端的电压;光敏电阻的阻值随光照强度的减弱而增大,电路总电阻减小,根据欧姆定律可知电路电流的变化和R$_2$两端的电压变化,结合串联电路电压规律可知电阻R$_1$两端电压变化,根据P=UI可知电路总功率的变化.
解答:
解:由电路图可知,光敏电阻R$_1$和定值电阻R$_2$串联,电压表测R$_2$两端的电压;
A.因为光敏电阻的阻值随空气透光程度的减弱而增大时,所以闭合开关,当空气透光程度减弱时,光敏电阻R$_1$的阻值变大.电路的总电阻变大;
电源电压不变,根据I=$\frac {U}{R}$可知,电路中的电流变小,故A错误;
BC.根据U=IR可知,R$_2$两端的电压变小,即电压表示数减小;又因为串联电路两端电压等于各部分电压之和,所以光敏电阻R$_1$两端电压变大,故B正确,C错误;
D.根据P=UI可知,电路消耗的总功率减小,故D错误.
故选B.
如图所示,电源电压U,灯泡R$_1$阻值已知,滑动变阻器最大阻值为R$_2$,下列判断正确的是( )
分析:
(1)只闭合开关S$_1$、S$_3$,灯泡R$_1$与滑动变阻器R$_2$并联,根据并联电路的特点即可判断灯泡的亮度变化;
(2)只闭合开关S$_2$,灯泡R$_1$与滑动变阻器R$_2$串联,电压表测量灯泡两端的电压,根据串联电路的特点和欧姆定律即可求出R$_2$连入电路的阻值;
(3)只闭合开关S$_2$,灯泡R$_1$与滑动变阻器R$_2$串联,若滑片P右移,R$_2$连入电路的电阻变大,根据串联电路的特点和和欧姆定律判断电压表的示数变化;
(4)只闭合开关S$_1$、S$_3$,灯泡R$_1$与滑动变阻器R$_2$并联,滑片P置于最右端,求出并联的总阻值,利用P=$\frac {U}{R}$即可求出电路总功率.
解答:
解:A、只闭合开关S$_1$、S$_3$,灯泡R$_1$与滑动变阻器R$_2$并联,由于并联电路中各用电器之间互不影响,所以滑片P左移,灯泡R$_1$亮度不变;故A错误;
B、只闭合开关S$_2$,根据欧姆定律可知:R$_2$=$\frac {U$_2$}{I$_2$}$,所以需要分别求出变阻器R$_2$两端的电压和通过R$_2$的电流,由于灯泡R$_1$与滑动变阻器R$_2$串联,根据串联电路电流处处相等的特点可知:I$_2$=I$_1$,由于电压表测量R$_1$两端的电压U$_1$,则灯泡R$_1$的电流I=$\frac {U$_1$}{R$_1$}$;根据串联电路的总电压等于各电阻两端的电压之和可知:R$_2$两端的电压U$_2$=U﹣U$_1$,由此可知:
求出R$_2$连入电路的阻值思路是:故B错误;
C、只闭合开关S$_2$,灯泡R$_1$与滑动变阻器R$_2$串联,电压表测量R$_1$两端的电压U$_1$;若滑片P右移,则R$_2$连入电路的电阻变大,根据串联电路的总电阻等于各电阻之和可知总电阻变大;根据I=$\frac {U}{R}$可知电路中的电流I减小;由于串联电路电流处处相等,则I$_1$=I,由U$_1$=I$_1$R$_1$可知电压表的示数变小;所以电压表示数变化的判断过程为:故C错误;
D、只闭合开关S$_1$、S$_3$,灯泡R$_1$与滑动变阻器R$_2$并联,滑片P置于最右端,滑动变阻器连入电路阻值为R$_2$,则并联的总阻值R=$\frac {R$_1$R$_2$}{R$_1$+R$_2$}$,所以电路总功率P=$\frac {U}{R}$=$\frac {U}{$\frac {R$_1$R$_2$}{R$_1$+R$_2$}$}$=$\frac {U_(R$_1$+R$_2$)}{R$_1$R$_2$}$,故D正确.
故选D.
如图5所示,电源电压为6V保持不变,忽略温度对灯丝电阻的影响.闭合开关S,在保证各元件安全的条件下,向右调节滑动变阻器的滑片.下列分析中正确的是
分析:
ABC、分析电路的连接及各电表测量的量,判断向右调节滑动变阻器的滑片时,电路总电阻的变化,由欧姆定律确定电路中电流的变化,电流表测电路中的电流,根据欧姆定律的变形公式U=IR和串联电路电压的规律,确定电压表V$_2$示数变化;
根据P=UI=I_R,判断灯的功率变大;
D、根据串联电路中总电压等于各分电压之和求出动变阻器两端的电压,由串联电路中各处的电流相等,
根据P=UI判断小灯泡和滑动变阻器的电功率的关系.
解答:
解:
ABC、由电路图可知,滑动变阻器与小灯泡串联,故B错误;
图中电压表V$_1$测灯的电压,V$_2$测变阻器滑片以右电阻丝的电压,电流表测电路中的电流;
向右调节滑动变阻器的滑片,变阻器连入电路中的电阻变小,电路的总电阻变小,由欧姆定律可知,电路中电流变大,即电流表A示数变大;
根据U=IR可知,灯的电压变大,由串联电路电压的规律可知,变阻器分得电压减小,即电压表V$_2$示数变小,故A错误;
电路中电流变大,根据P=UI=I_R可知,灯的实际功率变大,小灯泡变亮,C正确;
D、当电压表V$_1$的示数为3V时,因串联电路中总电压等于各分电压之和,且电源的电压不变,所以,滑动变阻器两端的电压:U_滑=U﹣U_L=6V﹣3V=3V;
因串联电路中各处的电流相等,所以,由P=UI可知,小灯泡和滑动变阻器的电功率相同,故D正确.
故选CD.
点评:
本题考查了电路的动态分析,涉及到串联电路的特点和欧姆定律、电功率公式的应用,关键是电路连接方式的判断和电表所测电路元件的判断.
如图所示,电源电压12V保持不变,小灯泡L的规格为"6V 3W",滑动变阻器的最大阻值为12Ω,电流表的量程为0~3A.当开关S$_1$、S$_2$都断开时,小灯泡L恰能正常发光,R$_1$的阻值为Ω,当开关S$_1$、S$_2$都闭合时,要保证电路各元件安全,整个电路电功率的变化范围是W~W.
分析:
(1)当开关S$_1$、S$_2$都断开时,R$_1$与L串联,灯泡正常发光时的电压和额定电压相等,根据串联电路的电流特点和P=UI求出电路中的电流,根据串联电路的电压特点求出R$_1$两端的电压,再根据欧姆定律求出R$_1$的阻值;
(2)当S$_1$、S$_2$均闭合时,L短路,R$_1$、R$_2$并联,电流表测量的是干路中的电流,根据电流表的量程确定电路中的最大电流,根据P=UI求出电路的最大总功率;当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时,电路的总功率最小,根据电阻的并联求出电路中的总电阻,利用P=UI=$\frac {U}{R}$求出电路的最小总功率,然后得出答案.
解答:
解:
(1)当S$_1$、S$_2$都断开时,R$_1$与L串联,灯正常发光时的电压U_L=6V,功率P_L=3W,
因串联电路中各处的电流相等,
所以,由P=UI可得,电路中的电流:
I=I_L=$\frac {P_L}{U_L}$=$\frac {3W}{6V}$=0.5A,
因串联电路中总电压等于各分电压之和,
所以,R$_1$两端的电压:
U$_1$=U﹣U_L=12V﹣6V=6V,
由I=$\frac {U}{R}$可得,R$_1$的阻值:
R$_1$=$\frac {U$_1$}{I}$=$\frac {6V}{0.5A}$=12Ω;
(2)当S$_1$、S$_2$均闭合时,L短路,R$_1$、R$_2$并联,电流表测量的是干路中的电流,
因电流表的量程为0~3A,所以,电路中的最大电流为3A,
因并联电路中各支路两端的电压相等,
所以,整个电路的最大电功率:
P_大=UI_大=12V×3A=36W;
当滑动变阻器接入电路的电阻最大时,电路的总电阻最大,电路的总功率最小,
因并联电路中总电阻等于各分电阻之和,
所以,电路中的总电阻:
R=$\frac {R$_1$R$_2$}{R$_1$+R$_2$}$=$\frac {12Ω×12Ω}{12Ω+12Ω}$=6Ω,
电路消耗的最小总功率:
P_小=$\frac {U}{R}$=$\frac {(12V)}{6Ω}$=24W,
所以,整个电路电功率的变化范围是24W~36W.
故答案为:12;24W~36.