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7.冬天来临,爱好钻研、乐于实践的小聪同学对自己的小动物饲养箱进行了升级改造,以电压恒定的蓄电池为电源,加装了照明灯和电热系统,如图甲所示。电路图如图乙所示,L是阻值恒为$60\ \Omega$的灯泡,$R_1$是阻值为$10\ \Omega$的发热电阻,$R_2$为滑动变阻器,用来调节箱内温度。已知单独闭合开关$S_1$时,通过灯泡的电流为0.2 A;单独闭合开关$S_2$,且将$R_2$的滑片P调到最右端时,$R_1$两端的电压为4 V。求:
(1)电源电压。
(2)单独闭合开关$S_2$,且将$R_2$的滑片P调到最右端时,通过$R_1$的电流。
(3)$R_2$的最大阻值。
(1)电源电压。
(2)单独闭合开关$S_2$,且将$R_2$的滑片P调到最右端时,通过$R_1$的电流。
(3)$R_2$的最大阻值。
答案
解:(1)单独闭合开关S₁时,电路为灯泡的简单电路,则电源电压U=I_LR_L=0.2 A×60 Ω=12 V
(2)单独闭合开关S₂,将滑片调到最右端时,R₁与R₂串联,则通过R₁的电流I=U₁/R₁=4 V/10 Ω=0.4 A
(3)单独闭合开关S₂,将滑片调到最右端时,滑动变阻器两端的电压U₂=U-U₁=12 V-4 V=8 V
滑动变阻器的最大阻值R₂=U₂/I=8 V/0.4 A=20 Ω
(2)单独闭合开关S₂,将滑片调到最右端时,R₁与R₂串联,则通过R₁的电流I=U₁/R₁=4 V/10 Ω=0.4 A
(3)单独闭合开关S₂,将滑片调到最右端时,滑动变阻器两端的电压U₂=U-U₁=12 V-4 V=8 V
滑动变阻器的最大阻值R₂=U₂/I=8 V/0.4 A=20 Ω
解析
【分析】解决本题需先分析不同开关闭合时的电路结构，再结合欧姆定律和串联电路规律计算：①单独闭合S₁时，电路为灯泡L的简单电路，电源电压等于灯泡两端电压，利用欧姆定律可求电源电压；②单独闭合S₂时，R₁与R₂串联，串联电路电流处处相等，已知R₁的电压和电阻，用欧姆定律可求通过R₁的电流；③滑片在最右端时R₂接入最大阻值，根据串联电路电压规律算出R₂两端电压，再结合串联电流，用欧姆定律求出R₂的最大阻值。
【解析】解：(1) 单独闭合开关S₁时，电路为灯泡L的简单电路，根据欧姆定律，电源电压：
U = I_L R_L = 0.2 A × 60 Ω = 12 V；
(2) 单独闭合开关S₂，滑片P在最右端时，R₁与R₂串联，串联电路电流处处相等，通过R₁的电流：
I₁ = U₁ / R₁ = 4 V / 10 Ω = 0.4 A；
(3) 串联电路总电压等于各部分电压之和，此时R₂两端的电压：
U₂ = U - U₁ = 12 V - 4 V = 8 V，
滑动变阻器的最大阻值：
R₂ = U₂ / I₁ = 8 V / 0.4 A = 20 Ω。
【答案】(1) 电源电压为12 V；(2) 通过R₁的电流为0.4 A；(3) R₂的最大阻值为20 Ω。
【知识点】欧姆定律、串联电路的特点
【点评】本题考查电路的分析与计算，核心是掌握欧姆定律及串联电路的电流、电压规律，解题时需准确判断不同开关状态下的电路连接方式，属于基础电路计算题，难度适中。
【难度系数】0.6
【解析】解：(1) 单独闭合开关S₁时，电路为灯泡L的简单电路，根据欧姆定律，电源电压：
U = I_L R_L = 0.2 A × 60 Ω = 12 V；
(2) 单独闭合开关S₂，滑片P在最右端时，R₁与R₂串联，串联电路电流处处相等，通过R₁的电流：
I₁ = U₁ / R₁ = 4 V / 10 Ω = 0.4 A；
(3) 串联电路总电压等于各部分电压之和，此时R₂两端的电压：
U₂ = U - U₁ = 12 V - 4 V = 8 V，
滑动变阻器的最大阻值：
R₂ = U₂ / I₁ = 8 V / 0.4 A = 20 Ω。
【答案】(1) 电源电压为12 V；(2) 通过R₁的电流为0.4 A；(3) R₂的最大阻值为20 Ω。
【知识点】欧姆定律、串联电路的特点
【点评】本题考查电路的分析与计算，核心是掌握欧姆定律及串联电路的电流、电压规律，解题时需准确判断不同开关状态下的电路连接方式，属于基础电路计算题，难度适中。
【难度系数】0.6
8.(2025乐山,有改动)某物理兴趣小组为探究“电流与电阻的关系”,设计了图甲所示的电路图,小组成员在实验室找到如下器材:电压恒为3 V的电源,电流表、电压表各一个,开关一个,阻值分别为5 Ω、10 Ω、20 Ω的定值电阻各一个,滑动变阻器一个,导线若干。
(1)连接电路前,开关应
(2)电路连接如图乙所示,小聪发现有一根导线连接错误。请找出接错的导线并打“×”,再用笔画线代替导线,将电路连接正确。
(3)纠正错误后,闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片移至
(4)现电路中接入的是5 Ω的定值电阻,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片使电压表示数为2 V,读电流表示数时发现电流表小的测量范围标值模糊不清,如图丙所示,但可推断出电流表示数为
(5)断开开关,将5 Ω的定值电阻更换为10 Ω的,不改变滑动变阻器滑片的位置,闭合开关后,电压表示数将
(6)多次实验后,分析数据得出结论:当导体两端的电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成
(1)连接电路前,开关应
断开
。(2)电路连接如图乙所示,小聪发现有一根导线连接错误。请找出接错的导线并打“×”,再用笔画线代替导线,将电路连接正确。
(3)纠正错误后,闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片移至
D
(选填“C”或“D”)端。(4)现电路中接入的是5 Ω的定值电阻,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片使电压表示数为2 V,读电流表示数时发现电流表小的测量范围标值模糊不清,如图丙所示,但可推断出电流表示数为
0.4
A。(5)断开开关,将5 Ω的定值电阻更换为10 Ω的,不改变滑动变阻器滑片的位置,闭合开关后,电压表示数将
大于
(选填“大于”“小于”或“等于”)2 V。(6)多次实验后,分析数据得出结论:当导体两端的电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成
反比
。答案
(1)断开
(2)
(3)D
(4)0.4
(5)大于
(6)反比
解析
【分析】
本题围绕“探究电流与电阻的关系”实验展开，需结合电路安全操作规则、滑动变阻器使用、电流表读数、串联分压规律及实验结论等知识点分析：
1. 连接电路前，需保证电路安全，开关应断开；
2. 电路连接需满足串联要求，电压表并联在定值电阻两端，滑动变阻器“一上一下”接线，需找出错误导线并修正；
3. 闭合开关前，滑动变阻器滑片要移到最大阻值处，保护电路；
4. 电流表读数需先确定量程，再根据分度值读取数值；
5. 更换定值电阻后，利用串联分压规律判断电压表示数变化；
6. 最终根据实验数据得出电流与电阻的关系结论。
【解析】
(1) 连接电路时，为避免短路损坏器材，开关应断开；
(2) 图乙中接错的导线为连接开关与滑动变阻器B端的导线，需将其调整为正确接线，使电路按“电源→开关→滑动变阻器→定值电阻→电流表→电源”串联，电压表并联在定值电阻两端，具体改法见对应图示；
(3) 闭合开关前，滑动变阻器滑片应移至最大阻值端，图乙中滑动变阻器接C端，故滑片移至D端时阻值最大；
(4) 电流表选用0~0.6A量程，分度值为0.02A，指针指向0.4A刻度处，因此电流表示数为0.4A；
(5) 将5Ω电阻更换为10Ω电阻，不移动滑片时，定值电阻阻值变大，根据串联分压规律，其两端电压会变大，故电压表示数大于2V；
(6) 实验结论：当导体两端电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻成反比。
【答案】
(1)断开
(2)
(3)D
(4)0.4
(5)大于
(6)反比
【知识点】
探究电流与电阻的关系、滑动变阻器的使用、电流表读数
【点评】
本题是电学实验的基础题型，涵盖电路连接、仪器操作、规律应用等核心知识点，需掌握串联电路特点及欧姆定律的应用，整体难度适中，适合学生巩固电学实验基础。
【难度系数】
0.5
本题围绕“探究电流与电阻的关系”实验展开，需结合电路安全操作规则、滑动变阻器使用、电流表读数、串联分压规律及实验结论等知识点分析：
1. 连接电路前，需保证电路安全，开关应断开；
2. 电路连接需满足串联要求，电压表并联在定值电阻两端，滑动变阻器“一上一下”接线，需找出错误导线并修正；
3. 闭合开关前，滑动变阻器滑片要移到最大阻值处，保护电路；
4. 电流表读数需先确定量程，再根据分度值读取数值；
5. 更换定值电阻后，利用串联分压规律判断电压表示数变化；
6. 最终根据实验数据得出电流与电阻的关系结论。
【解析】
(1) 连接电路时，为避免短路损坏器材，开关应断开；
(2) 图乙中接错的导线为连接开关与滑动变阻器B端的导线，需将其调整为正确接线，使电路按“电源→开关→滑动变阻器→定值电阻→电流表→电源”串联，电压表并联在定值电阻两端，具体改法见对应图示；
(3) 闭合开关前，滑动变阻器滑片应移至最大阻值端，图乙中滑动变阻器接C端，故滑片移至D端时阻值最大；
(4) 电流表选用0~0.6A量程，分度值为0.02A，指针指向0.4A刻度处，因此电流表示数为0.4A；
(5) 将5Ω电阻更换为10Ω电阻，不移动滑片时，定值电阻阻值变大，根据串联分压规律，其两端电压会变大，故电压表示数大于2V；
(6) 实验结论：当导体两端电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻成反比。
【答案】
(1)断开
(2)
(3)D
(4)0.4
(5)大于
(6)反比
【知识点】
探究电流与电阻的关系、滑动变阻器的使用、电流表读数
【点评】
本题是电学实验的基础题型，涵盖电路连接、仪器操作、规律应用等核心知识点，需掌握串联电路特点及欧姆定律的应用，整体难度适中，适合学生巩固电学实验基础。
【难度系数】
0.5
