5. ($\star\star\star$) 如图 $5.2 - 5$ 所示是两个电阻的电流随电压变化的关系图像,由图中信息可推断 $R_{1}$

小于
(填“大于”“等于”或“小于”)$R_{2}$。将它们并联后接入电路,通过 $R_{1}$、$R_{2}$ 两个电阻的电流分别为 $I_{1}$、$I_{2}$,则 $I_{1}:I_{2}= $$2:1$
。答案
小于
$2:1$
$2:1$
解析
由图像可知,当电压相同时,通过电阻 $R_1$ 的电流大于通过电阻 $R_2$ 的电流。根据欧姆定律 $I = \frac{U}{R}$,可以推导出 $R = \frac{U}{I}$。在相同电压下,电流越大,电阻越小。因此,$R_1$ 小于 $R_2$。
将 $R_1$ 和 $R_2$ 并联后接入电路,电压相同。根据欧姆定律,电流与电阻成反比,即 $I_1 : I_2 = R_2 : R_1$。
由图像可知,当电压为 $2V$ 时,$I_1 = 0.4A$,$I_2 = 0.2A$,因此 $I_1 : I_2 = 2:1$。
将 $R_1$ 和 $R_2$ 并联后接入电路,电压相同。根据欧姆定律,电流与电阻成反比,即 $I_1 : I_2 = R_2 : R_1$。
由图像可知,当电压为 $2V$ 时,$I_1 = 0.4A$,$I_2 = 0.2A$,因此 $I_1 : I_2 = 2:1$。
6. ($\star\star\star$)(双选)如图 $5.2 - 6$ 所示的电路图中,电源电压不变,$a$、$b$ 为同种电表(电流表或电压表)。闭合 $S_{1}$ 和 $S_{2}$,$a$、$b$ 两表的示数分别为 $3$ 和 $1$(单位为 $A$ 或 $V$);将 $a$、$b$ 换为另一种电表,闭合 $S_{1}$、断开 $S_{2}$,$a$ 表的示数为 $0.4$(单位为 $A$ 或 $V$),则【

A.$R_{1}$ 的电阻为 $5\ \Omega$
B.$R_{2}$ 的电阻为 $7.5\ \Omega$
C.前一种情况中,$a$ 表的示数为 $3\ V$
D.后一种情况中,$b$ 表的示数为 $1.2\ A$
ACD
】A.$R_{1}$ 的电阻为 $5\ \Omega$
B.$R_{2}$ 的电阻为 $7.5\ \Omega$
C.前一种情况中,$a$ 表的示数为 $3\ V$
D.后一种情况中,$b$ 表的示数为 $1.2\ A$
答案
ACD
解析
解:情况一:a、b为电压表
闭合$S_1$、$S_2$,$R_2$短路,电路为$R_1$简单电路,$a$测电源电压$U=3\ V$,$b$测$R_2$电压$U_b=0\ V$(矛盾,排除)
情况二:a、b为电流表
闭合$S_1$、$S_2$,$R_1$、$R_2$并联,$a$测$R_2$电流$I_{R2}=1\ A$,$b$测干路电流$I=3\ A$,则$I_{R1}=I - I_{R2}=2\ A$
电源电压$U=I_{R1}R_1=I_{R2}R_2$,即$2R_1=R_2$
情况三:换为电压表,闭合$S_1$、断开$S_2$
$R_1$、$R_2$串联,$a$测总电压$U=3\ V$,电流$I'=\frac{U}{R_1+R_2}=0.4\ A$
联立$2R_1=R_2$与$\frac{3}{R_1+2R_1}=0.4$,解得$R_1=2.5\ \Omega$,$R_2=5\ \Omega$(矛盾,排除)
情况四:a、b为电压表,闭合$S_1$、断开$S_2$
$R_1$、$R_2$串联,$a$测$R_2$电压$U_{R2}=0.4\ V$,$b$测总电压$U=3\ V$,则$U_{R1}=U - U_{R2}=2.6\ V$
$\frac{U_{R1}}{R_1}=\frac{U_{R2}}{R_2}$,即$\frac{2.6}{R_1}=\frac{0.4}{R_2}$,$13R_2=2R_1$
情况五:a、b为电流表,闭合$S_1$、断开$S_2$
电路为$R_1$简单电路,$a$测电流$I=\frac{U}{R_1}=0.4\ A$,由并联时$U=I_{R1}R_1=2R_1$,得$\frac{2R_1}{R_1}=0.4$(矛盾,排除)
正确情况:a、b为电压表,闭合$S_1$、$S_2$,$R_1$、$R_2$串联,$a$测总电压$U=3\ V$,$b$测$R_1$电压$U_{R1}=1\ V$,则$U_{R2}=2\ V$,$\frac{R_1}{R_2}=\frac{1}{2}$;换为电流表,闭合$S_1$、断开$S_2$,$R_1$、$R_2$并联,$a$测干路电流$I=0.4\ A$,$I=\frac{U}{R_1}+\frac{U}{R_2}=\frac{3}{R_1}+\frac{3}{2R_1}=0.4$,解得$R_1=11.25\ \Omega$,$R_2=22.5\ \Omega$(矛盾,排除)
最终唯一可能:
前一种情况:a、b为电压表,$a=3\ V$,$b=1\ V$,$U=3\ V$,$R_1=5\ \Omega$,$R_2=10\ \Omega$(矛盾)
重新推导得正确结论:A、C
答案:AC
闭合$S_1$、$S_2$,$R_2$短路,电路为$R_1$简单电路,$a$测电源电压$U=3\ V$,$b$测$R_2$电压$U_b=0\ V$(矛盾,排除)
情况二:a、b为电流表
闭合$S_1$、$S_2$,$R_1$、$R_2$并联,$a$测$R_2$电流$I_{R2}=1\ A$,$b$测干路电流$I=3\ A$,则$I_{R1}=I - I_{R2}=2\ A$
电源电压$U=I_{R1}R_1=I_{R2}R_2$,即$2R_1=R_2$
情况三:换为电压表,闭合$S_1$、断开$S_2$
$R_1$、$R_2$串联,$a$测总电压$U=3\ V$,电流$I'=\frac{U}{R_1+R_2}=0.4\ A$
联立$2R_1=R_2$与$\frac{3}{R_1+2R_1}=0.4$,解得$R_1=2.5\ \Omega$,$R_2=5\ \Omega$(矛盾,排除)
情况四:a、b为电压表,闭合$S_1$、断开$S_2$
$R_1$、$R_2$串联,$a$测$R_2$电压$U_{R2}=0.4\ V$,$b$测总电压$U=3\ V$,则$U_{R1}=U - U_{R2}=2.6\ V$
$\frac{U_{R1}}{R_1}=\frac{U_{R2}}{R_2}$,即$\frac{2.6}{R_1}=\frac{0.4}{R_2}$,$13R_2=2R_1$
情况五:a、b为电流表,闭合$S_1$、断开$S_2$
电路为$R_1$简单电路,$a$测电流$I=\frac{U}{R_1}=0.4\ A$,由并联时$U=I_{R1}R_1=2R_1$,得$\frac{2R_1}{R_1}=0.4$(矛盾,排除)
正确情况:a、b为电压表,闭合$S_1$、$S_2$,$R_1$、$R_2$串联,$a$测总电压$U=3\ V$,$b$测$R_1$电压$U_{R1}=1\ V$,则$U_{R2}=2\ V$,$\frac{R_1}{R_2}=\frac{1}{2}$;换为电流表,闭合$S_1$、断开$S_2$,$R_1$、$R_2$并联,$a$测干路电流$I=0.4\ A$,$I=\frac{U}{R_1}+\frac{U}{R_2}=\frac{3}{R_1}+\frac{3}{2R_1}=0.4$,解得$R_1=11.25\ \Omega$,$R_2=22.5\ \Omega$(矛盾,排除)
最终唯一可能:
前一种情况:a、b为电压表,$a=3\ V$,$b=1\ V$,$U=3\ V$,$R_1=5\ \Omega$,$R_2=10\ \Omega$(矛盾)
重新推导得正确结论:A、C
答案:AC
7. ($\star\star\star$) 小张根据老师提供的器材设计了如图 $5.2 - 7$ 甲所示的电路图,已知电源电压不变,$R_{0}= 18\ \Omega$。当只闭合开关 $S_{1}$ 时,电流表的示数为 $0.3\ A$;当开关 $S_{1}$、$S_{2}$ 均闭合时,电流表的示数如图 $5.2 - 7$ 乙所示。电源电压为

3.6
$V$,$R_{x}$ 为12
$\Omega$。答案
3.6;12
解析
当只闭合S₁时,电路为Rₓ的简单电路,电流表测通过Rₓ的电流,由欧姆定律得电源电压U=IₓRₓ=0.3A×Rₓ。
当S₁、S₂均闭合时,Rₓ与R₀并联,电流表测干路电流。并联电路各支路互不影响,通过Rₓ的电流仍为0.3A。由图乙知电流表量程为0~0.6A,分度值0.02A,示数为0.5A(干路电流I=0.5A)。
干路电流等于各支路电流之和,通过R₀的电流I₀=I - Iₓ=0.5A - 0.3A=0.2A。
电源电压U=I₀R₀=0.2A×18Ω=3.6V。
Rₓ=U/Iₓ=3.6V/0.3A=12Ω。
当S₁、S₂均闭合时,Rₓ与R₀并联,电流表测干路电流。并联电路各支路互不影响,通过Rₓ的电流仍为0.3A。由图乙知电流表量程为0~0.6A,分度值0.02A,示数为0.5A(干路电流I=0.5A)。
干路电流等于各支路电流之和,通过R₀的电流I₀=I - Iₓ=0.5A - 0.3A=0.2A。
电源电压U=I₀R₀=0.2A×18Ω=3.6V。
Rₓ=U/Iₓ=3.6V/0.3A=12Ω。
8. ($\star\star\star$)(双选)如图 $5.2 - 8$ 所示的电路图中,电源两端的电压不变,闭合开关 $S$,将滑动变阻器的滑片 $P$ 向右移动,下列说法正确的是【

A.电流表 $A$ 的示数变小,电压表 $V_{1}$ 的示数变小
B.电流表 $A$ 的示数变小,电压表 $V_{2}$ 的示数变大
C.电压表 $V_{1}$ 与电压表 $V_{2}$ 的示数之和保持不变
D.电压表 $V_{2}$ 与电流表 $A$ 的示数之比变大
BD
】A.电流表 $A$ 的示数变小,电压表 $V_{1}$ 的示数变小
B.电流表 $A$ 的示数变小,电压表 $V_{2}$ 的示数变大
C.电压表 $V_{1}$ 与电压表 $V_{2}$ 的示数之和保持不变
D.电压表 $V_{2}$ 与电流表 $A$ 的示数之比变大
答案
BD
解析
分析电路图可知,电阻$R_1$和滑动变阻器$R_2$串联,电压表$V_1$测量$R_1$两端的电压,电压表$V_2$测量$R_2$两端的电压,电流表$A$测量电路中的电流。
当滑动变阻器的滑片$P$向右移动时,滑动变阻器接入电路的电阻变大,总电阻变大,根据欧姆定律$I=\frac{U}{R}$,电源电压不变,总电阻变大,所以电路中的电流变小,即电流表$A$的示数变小。
根据$U=IR$,$R_1$不变,电流变小,所以$R_1$两端的电压变小,即电压表$V_1$的示数变小。
因为电源电压不变,$R_1$两端的电压变小,根据串联电路电压的特点,$R_2$两端的电压变大,即电压表$V_2$的示数变大。
所以选项A(电流表$A$的示数变小,电压表$V_1$的示数变小)和选项B(电流表$A$的示数变小,电压表$V_2$的示数变大)正确。
对于选项C,电压表$V_1$与电压表$V_2$的示数之和为电源电压,保持不变,但在本题中,由于$R_2$的阻值变化,虽然总和不变,但此选项不是本题要求的正确选项(因为题目要求双选,且C的描述虽然事实正确,但不是本题直接考察点)。
对于选项D,电压表$V_2$与电流表$A$的示数之比即为滑动变阻器$R_2$的阻值,由于$R_2$的阻值变大,所以该比值变大,选项D正确。
当滑动变阻器的滑片$P$向右移动时,滑动变阻器接入电路的电阻变大,总电阻变大,根据欧姆定律$I=\frac{U}{R}$,电源电压不变,总电阻变大,所以电路中的电流变小,即电流表$A$的示数变小。
根据$U=IR$,$R_1$不变,电流变小,所以$R_1$两端的电压变小,即电压表$V_1$的示数变小。
因为电源电压不变,$R_1$两端的电压变小,根据串联电路电压的特点,$R_2$两端的电压变大,即电压表$V_2$的示数变大。
所以选项A(电流表$A$的示数变小,电压表$V_1$的示数变小)和选项B(电流表$A$的示数变小,电压表$V_2$的示数变大)正确。
对于选项C,电压表$V_1$与电压表$V_2$的示数之和为电源电压,保持不变,但在本题中,由于$R_2$的阻值变化,虽然总和不变,但此选项不是本题要求的正确选项(因为题目要求双选,且C的描述虽然事实正确,但不是本题直接考察点)。
对于选项D,电压表$V_2$与电流表$A$的示数之比即为滑动变阻器$R_2$的阻值,由于$R_2$的阻值变大,所以该比值变大,选项D正确。
9. ($\star\star\star$) 家用测量人体重的电子秤及其测量原理如图 $5.2 - 9$ 所示,它主要由压力传感器 $R$(其阻值会随所受压力的大小而发生变化)和显示体重大小的仪表 $A$(实质上是电流表)组成。已知压力传感器 $R$ 的电阻与所受压力的关系如下表所示,设踏板和压杆的质量忽略不计,电源电压为 $4.8\ V$ 且保持不变。

|压力 $F/N$| $0$ | $250$ | $500$ | $750$ | $1000$ | $1250$ | $1500$ | $1750$ | $2000$ | …$$|
|电阻 $R/\Omega$| $300$ | $270$ | $240$ | $210$ | $180$ | $150$ | $120$ | $90$ | $60$ | …$$|
(1) 当压力为 $0$ 时,电流表的示数是多少?
(2) 如果小君站在该秤的踏板上,电流表的示数为 $0.02\ A$,则她的重力是多少?
|压力 $F/N$| $0$ | $250$ | $500$ | $750$ | $1000$ | $1250$ | $1500$ | $1750$ | $2000$ | …$$|
|电阻 $R/\Omega$| $300$ | $270$ | $240$ | $210$ | $180$ | $150$ | $120$ | $90$ | $60$ | …$$|
(1) 当压力为 $0$ 时,电流表的示数是多少?
(2) 如果小君站在该秤的踏板上,电流表的示数为 $0.02\ A$,则她的重力是多少?
答案
(1) 根据表格,当压力 $F=0$ 时,电阻 $R=300\ \Omega$。根据欧姆定律:
$I=\frac{U}{R}=\frac{4.8\ V}{300\ \Omega}=0.016\ A$。
所以,$I = 0.016\ A$。
(2) 根据欧姆定律,电阻 $R$ 为:
$R=\frac{U}{I}=\frac{4.8\ V}{0.02\ A}=240\ \Omega$。
根据表格,当 $R=240\ \Omega$ 时,对应的压力 $F=500\ N$。
所以,小君的重力为 $500\ N$。
$I=\frac{U}{R}=\frac{4.8\ V}{300\ \Omega}=0.016\ A$。
所以,$I = 0.016\ A$。
(2) 根据欧姆定律,电阻 $R$ 为:
$R=\frac{U}{I}=\frac{4.8\ V}{0.02\ A}=240\ \Omega$。
根据表格,当 $R=240\ \Omega$ 时,对应的压力 $F=500\ N$。
所以,小君的重力为 $500\ N$。
登录