1. 如图 ZT-10-1 所示,电源电压为 10 V 保持不变,$R_1 = 10\ \Omega$。只闭合开关 S 时,电阻 $R_1$ 和 $R_2$

串
联,此时电流表的示数为 0.2 A,则 $R_1$ 两端的电压 $U_1 =$ 2
V,$R_2 =$ 40
$\Omega$;只闭合开关 $S_1$、$S_2$ 时,电阻 $R_1$ 和 $R_2$ 并
联,通过 $R_1$ 的电流为 1
A,通过 $R_2$ 的电流为 0.25
A,电流表的示数为 1.25
A。答案
1. 串 2 40 并 1 0.25 1.25
解析
【分析】
首先根据开关状态判断电路连接方式:只闭合开关S时,电流依次经过R₁、R₂,为串联;只闭合S₁、S₂时,电流分两条路径经过R₁和R₂,为并联。再结合欧姆定律和串并联电路的规律计算各物理量。
【解析】
1. 只闭合开关S时:
电流路径为电源→S→R₁→R₂→电流表→电源,故R₁与R₂串联。
根据欧姆定律 $ U_1 = IR_1 $,代入I=0.2A、R₁=10Ω,得 $ U_1 = 0.2A×10Ω = 2V $。
串联电路总电阻 $ R_{总} = \frac{U}{I} = \frac{10V}{0.2A} = 50Ω $,因此 $ R_2 = R_{总} - R_1 = 50Ω - 10Ω = 40Ω $。
2. 只闭合S₁、S₂时:
电流分两条路径:电源→S→S₁→R₁→电源,电源→S→S₂→R₂→电源,故R₁与R₂并联。
并联电路各支路电压等于电源电压(U=10V),通过R₁的电流 $ I_1 = \frac{U}{R_1} = \frac{10V}{10Ω} = 1A $;通过R₂的电流 $ I_2 = \frac{U}{R_2} = \frac{10V}{40Ω} = 0.25A $。
干路电流(电流表示数)为两支路电流之和:$ I_{总} = I_1 + I_2 = 1A + 0.25A = 1.25A $。
【答案】
串;2;40;并;1;0.25;1.25
【知识点】
串联电路特点;并联电路特点;欧姆定律
【点评】
本题考查串并联电路的判断及欧姆定律的基础应用,是电学核心基础题型,需熟练掌握串并联电路的电流、电压规律。
【难度系数】
0.3
首先根据开关状态判断电路连接方式:只闭合开关S时,电流依次经过R₁、R₂,为串联;只闭合S₁、S₂时,电流分两条路径经过R₁和R₂,为并联。再结合欧姆定律和串并联电路的规律计算各物理量。
【解析】
1. 只闭合开关S时:
电流路径为电源→S→R₁→R₂→电流表→电源,故R₁与R₂串联。
根据欧姆定律 $ U_1 = IR_1 $,代入I=0.2A、R₁=10Ω,得 $ U_1 = 0.2A×10Ω = 2V $。
串联电路总电阻 $ R_{总} = \frac{U}{I} = \frac{10V}{0.2A} = 50Ω $,因此 $ R_2 = R_{总} - R_1 = 50Ω - 10Ω = 40Ω $。
2. 只闭合S₁、S₂时:
电流分两条路径:电源→S→S₁→R₁→电源,电源→S→S₂→R₂→电源,故R₁与R₂并联。
并联电路各支路电压等于电源电压(U=10V),通过R₁的电流 $ I_1 = \frac{U}{R_1} = \frac{10V}{10Ω} = 1A $;通过R₂的电流 $ I_2 = \frac{U}{R_2} = \frac{10V}{40Ω} = 0.25A $。
干路电流(电流表示数)为两支路电流之和:$ I_{总} = I_1 + I_2 = 1A + 0.25A = 1.25A $。
【答案】
串;2;40;并;1;0.25;1.25
【知识点】
串联电路特点;并联电路特点;欧姆定律
【点评】
本题考查串并联电路的判断及欧姆定律的基础应用,是电学核心基础题型,需熟练掌握串并联电路的电流、电压规律。
【难度系数】
0.3
2. (2024江西)如图ZT-10-2所示,三个电阻$R_1$、$R_2$、$R_3$的阻值均相同,当开关$S_1$断开、开关$S_2$掷到1时,电流表$A_1$与电流表$A_2$的示数之比为
1:1
;当开关$S_1$闭合、开关$S_2$掷到2时,电流表$A_1$与电流表$A_2$的示数之比为2:1
。答案
2. 1:1 2:1
解析
【分析】
设三个电阻的阻值均为$ R $,电源电压为$ U $,分两种开关状态分析电路:
1. 当$ S_1 $断开、$ S_2 $掷到1时,先确定$ R_1 $与$ R_2 $的连接方式,明确两个电流表测量的支路电流,结合并联电路电压规律和欧姆定律计算电流比;
2. 当$ S_1 $闭合、$ S_2 $掷到2时,重新分析电路连接,确定电流表测量的对象,再根据并联电路电流规律和欧姆定律计算电流比。
【解析】
设三个电阻的阻值均为$ R $,电源电压为$ U $。
1. 当开关$ S_1 $断开、$ S_2 $掷到1时:
$ R_1 $与$ R_2 $并联,并联电路各支路电压等于电源电压,即$ U_1=U_2=U $。
根据欧姆定律$ I=\frac{U}{R} $,通过$ R_1 $的电流$ I_1=\frac{U}{R} $,通过$ R_2 $的电流$ I_2=\frac{U}{R} $。
电流表$ A_1 $测$ R_1 $支路电流,$ A_2 $测$ R_2 $支路电流,故示数之比$ I_1:I_2=\frac{U}{R}:\frac{U}{R}=1:1 $。
2. 当开关$ S_1 $闭合、$ S_2 $掷到2时:
$ R_1 $与$ R_2 $并联,电流表$ A_1 $测干路总电流,$ A_2 $测$ R_2 $支路电流。
干路总电流$ I_{总}=I_1+I_2=\frac{U}{R}+\frac{U}{R}=\frac{2U}{R} $,$ A_2 $的电流$ I_2=\frac{U}{R} $。
故示数之比$ I_{总}:I_2=\frac{2U}{R}:\frac{U}{R}=2:1 $。
【答案】
1:1;2:1
【知识点】
并联电路电流规律、欧姆定律
【点评】
本题结合开关状态变化考查并联电路的规律应用,核心是准确判断不同状态下的电路连接方式和电流表测量对象,需熟练运用欧姆定律,难度适中。
【难度系数】
0.4
设三个电阻的阻值均为$ R $,电源电压为$ U $,分两种开关状态分析电路:
1. 当$ S_1 $断开、$ S_2 $掷到1时,先确定$ R_1 $与$ R_2 $的连接方式,明确两个电流表测量的支路电流,结合并联电路电压规律和欧姆定律计算电流比;
2. 当$ S_1 $闭合、$ S_2 $掷到2时,重新分析电路连接,确定电流表测量的对象,再根据并联电路电流规律和欧姆定律计算电流比。
【解析】
设三个电阻的阻值均为$ R $,电源电压为$ U $。
1. 当开关$ S_1 $断开、$ S_2 $掷到1时:
$ R_1 $与$ R_2 $并联,并联电路各支路电压等于电源电压,即$ U_1=U_2=U $。
根据欧姆定律$ I=\frac{U}{R} $,通过$ R_1 $的电流$ I_1=\frac{U}{R} $,通过$ R_2 $的电流$ I_2=\frac{U}{R} $。
电流表$ A_1 $测$ R_1 $支路电流,$ A_2 $测$ R_2 $支路电流,故示数之比$ I_1:I_2=\frac{U}{R}:\frac{U}{R}=1:1 $。
2. 当开关$ S_1 $闭合、$ S_2 $掷到2时:
$ R_1 $与$ R_2 $并联,电流表$ A_1 $测干路总电流,$ A_2 $测$ R_2 $支路电流。
干路总电流$ I_{总}=I_1+I_2=\frac{U}{R}+\frac{U}{R}=\frac{2U}{R} $,$ A_2 $的电流$ I_2=\frac{U}{R} $。
故示数之比$ I_{总}:I_2=\frac{2U}{R}:\frac{U}{R}=2:1 $。
【答案】
1:1;2:1
【知识点】
并联电路电流规律、欧姆定律
【点评】
本题结合开关状态变化考查并联电路的规律应用,核心是准确判断不同状态下的电路连接方式和电流表测量对象,需熟练运用欧姆定律,难度适中。
【难度系数】
0.4
3. (2024合肥模拟)如图ZT-10-3所示是某多挡位加热电器的加热部件,该部件由阻值不变的两根电阻丝$R_1$、$R_2$构成,其中$R_2=22\ \Omega$。将这个加热部件接入电路中,电源电压保持不变,闭合开关$S_1$,$S_2$接A时,电流表的示数为1 A,断开开关$S_1$,$S_2$接A时,电流表示数为0.5 A。求:
(1)电源电压。
(2)闭合开关$S_1$,$S_2$接B时,电流表的示数。

(1)电源电压。
(2)闭合开关$S_1$,$S_2$接B时,电流表的示数。
答案
3. (1)闭合开关 $S_1$,$S_2$ 接 A 时,此时电路中只有 $R_1$,$R_2$短路;电流表测电路中的电流;已知此时电流表的示数为 1 A,即电路中的电流为 $I_1=1\ \mathrm{A}$,由 $I=\dfrac{U}{R}$可知电源电压为 $U=I_1R_1=1\ \mathrm{A}× R_1\ \ \ ①$,
断开开关 $\mathrm{S}_1$,$\mathrm{S}_2$ 接 $A$ 时,$R_1$ 和 $R_2$ 串联,电流表测电路中的电流;
已知此时电流表示数为 0.5 A,即电路中的电流为 $I=0.5\ \mathrm{A}$,由 $I=\dfrac{U}{R}$可知电源电压为 $U=I(R_1+R_2)=0.5\ \mathrm{A}×(R_1+22\ \Omega)\ \ \ ②$。
解①②可得:$U=22\ \mathrm{V}$,$R_1=22\ \Omega$。
(2)闭合开关 $\mathrm{S}_1$,$\mathrm{S}_2$ 接 $B$ 时,$R_1$ 和 $R_2$ 并联,电流表测干路电流;
电流表示数为 $I'=I_1'+I_2'=\dfrac{U}{R_1}+\dfrac{U}{R_2}=\dfrac{22\ \mathrm{V}}{22\ \Omega}+\dfrac{22\ \mathrm{V}}{22\ \Omega}=2\ \mathrm{A}$。
断开开关 $\mathrm{S}_1$,$\mathrm{S}_2$ 接 $A$ 时,$R_1$ 和 $R_2$ 串联,电流表测电路中的电流;
已知此时电流表示数为 0.5 A,即电路中的电流为 $I=0.5\ \mathrm{A}$,由 $I=\dfrac{U}{R}$可知电源电压为 $U=I(R_1+R_2)=0.5\ \mathrm{A}×(R_1+22\ \Omega)\ \ \ ②$。
解①②可得:$U=22\ \mathrm{V}$,$R_1=22\ \Omega$。
(2)闭合开关 $\mathrm{S}_1$,$\mathrm{S}_2$ 接 $B$ 时,$R_1$ 和 $R_2$ 并联,电流表测干路电流;
电流表示数为 $I'=I_1'+I_2'=\dfrac{U}{R_1}+\dfrac{U}{R_2}=\dfrac{22\ \mathrm{V}}{22\ \Omega}+\dfrac{22\ \mathrm{V}}{22\ \Omega}=2\ \mathrm{A}$。
解析
【分析】
要解决这道题,需先分析不同开关状态下的电路连接方式,再结合欧姆定律和串并联电路的规律求解。步骤如下:
1. 分析闭合S₁、S₂接A时的电路:此时R₂被短路,电路为R₁的简单电路,已知电流,可列电源电压与R₁的关系;
2. 分析断开S₁、S₂接A时的电路:此时R₁与R₂串联,已知电流,可列电源电压与R₁、R₂的关系;
3. 联立两个关系求出电源电压和R₁的阻值;
4. 分析闭合S₁、S₂接B时的电路:此时R₁与R₂并联,电流表测干路电流,利用并联电路电流规律计算总电流。
【解析】
(1) 当闭合开关S₁,S₂接A时,R₂被短路,电路为R₁的简单电路,电流表测电路电流,根据欧姆定律 $ I = \frac{U}{R} $,得电源电压:
$ U = I_1 R_1 = 1\ \mathrm{A} × R_1 $ ①
当断开开关S₁,S₂接A时,R₁与R₂串联,电流表测串联电路电流,同理得电源电压:
$ U = I (R_1 + R_2) = 0.5\ \mathrm{A} × (R_1 + 22\ \Omega) $ ②
联立①②,代入数据:
$ 1 × R_1 = 0.5 × (R_1 + 22) $
解得 $ R_1 = 22\ \Omega $,代入①得电源电压 $ U = 1\ \mathrm{A} × 22\ \Omega = 22\ \mathrm{V} $。
(2) 当闭合开关S₁,S₂接B时,R₁与R₂并联,电流表测干路电流。根据并联电路电压规律,各支路电压等于电源电压,所以通过R₁的电流 $ I_1' = \frac{U}{R_1} = \frac{22\ \mathrm{V}}{22\ \Omega} = 1\ \mathrm{A} $,通过R₂的电流 $ I_2' = \frac{U}{R_2} = \frac{22\ \mathrm{V}}{22\ \Omega} = 1\ \mathrm{A} $。
根据并联电路电流规律,干路电流 $ I' = I_1' + I_2' = 1\ \mathrm{A} + 1\ \mathrm{A} = 2\ \mathrm{A} $。
【答案】
(1) 电源电压为22 V;
(2) 电流表的示数为2 A。
【知识点】
欧姆定律、串联电路特点、并联电路特点
【点评】
本题考查电路分析与欧姆定律的应用,核心是正确判断不同开关状态下的电路连接方式,利用串并联电路的规律和欧姆定律进行计算,属于中等难度的电学基础题,需熟练掌握电路分析方法和相关公式。
【难度系数】
0.6
要解决这道题,需先分析不同开关状态下的电路连接方式,再结合欧姆定律和串并联电路的规律求解。步骤如下:
1. 分析闭合S₁、S₂接A时的电路:此时R₂被短路,电路为R₁的简单电路,已知电流,可列电源电压与R₁的关系;
2. 分析断开S₁、S₂接A时的电路:此时R₁与R₂串联,已知电流,可列电源电压与R₁、R₂的关系;
3. 联立两个关系求出电源电压和R₁的阻值;
4. 分析闭合S₁、S₂接B时的电路:此时R₁与R₂并联,电流表测干路电流,利用并联电路电流规律计算总电流。
【解析】
(1) 当闭合开关S₁,S₂接A时,R₂被短路,电路为R₁的简单电路,电流表测电路电流,根据欧姆定律 $ I = \frac{U}{R} $,得电源电压:
$ U = I_1 R_1 = 1\ \mathrm{A} × R_1 $ ①
当断开开关S₁,S₂接A时,R₁与R₂串联,电流表测串联电路电流,同理得电源电压:
$ U = I (R_1 + R_2) = 0.5\ \mathrm{A} × (R_1 + 22\ \Omega) $ ②
联立①②,代入数据:
$ 1 × R_1 = 0.5 × (R_1 + 22) $
解得 $ R_1 = 22\ \Omega $,代入①得电源电压 $ U = 1\ \mathrm{A} × 22\ \Omega = 22\ \mathrm{V} $。
(2) 当闭合开关S₁,S₂接B时,R₁与R₂并联,电流表测干路电流。根据并联电路电压规律,各支路电压等于电源电压,所以通过R₁的电流 $ I_1' = \frac{U}{R_1} = \frac{22\ \mathrm{V}}{22\ \Omega} = 1\ \mathrm{A} $,通过R₂的电流 $ I_2' = \frac{U}{R_2} = \frac{22\ \mathrm{V}}{22\ \Omega} = 1\ \mathrm{A} $。
根据并联电路电流规律,干路电流 $ I' = I_1' + I_2' = 1\ \mathrm{A} + 1\ \mathrm{A} = 2\ \mathrm{A} $。
【答案】
(1) 电源电压为22 V;
(2) 电流表的示数为2 A。
【知识点】
欧姆定律、串联电路特点、并联电路特点
【点评】
本题考查电路分析与欧姆定律的应用,核心是正确判断不同开关状态下的电路连接方式,利用串并联电路的规律和欧姆定律进行计算,属于中等难度的电学基础题,需熟练掌握电路分析方法和相关公式。
【难度系数】
0.6
4.(2024长沙节选)小明制作了一款可调亮度的小台灯,电路如图ZT-10-4所示。电源电压保持不变,灯泡的电阻为10 Ω,不考虑温度对灯丝电阻的影响,滑动变阻器标有“20 Ω 1 A”字样。当滑动变阻器R接入电路的阻值最大时,通过灯泡的电流为0.15 A,此时灯泡两端的电压为

1.5
V。若灯泡两端允许的最大电压为2.5 V,为保证电路安全,滑动变阻器接入电路的最小阻值为8
Ω。答案
4. 1.5 8
解析
【分析】
本题是串联电路的欧姆定律应用问题,解题思路如下:第一问已知灯泡电阻和电路电流,直接用欧姆定律计算灯泡两端电压;第二问需先通过滑动变阻器最大阻值接入时的电流求出电源电压,再根据灯泡最大电压算出电路最大电流,结合电源电压求出总电阻,最后用总电阻减去灯泡电阻得到滑动变阻器的最小阻值,同时需保证电路安全。
【解析】
1. 计算灯泡两端电压:根据欧姆定律 $ U = IR $,已知灯泡电阻 $ R_L = 10\ \Omega $,滑动变阻器接入最大阻值时电路电流 $ I_1 = 0.15\ A $,则灯泡两端电压:
$ U_L = I_1 R_L = 0.15\ A × 10\ \Omega = 1.5\ V $。
2. 计算电源电压:滑动变阻器最大阻值 $ R_{最大}=20\ \Omega $,此时电路总电阻 $ R_{总1}=R_L + R_{最大}=10\ \Omega +20\ \Omega=30\ \Omega $,电源电压:
$ U = I_1 R_{总1}=0.15\ A × 30\ \Omega=4.5\ V $。
3. 计算滑动变阻器的最小阻值:灯泡两端最大电压 $ U_{L最大}=2.5\ V $,此时电路最大电流 $ I_{最大}=\frac{U_{L最大}}{R_L}=\frac{2.5\ V}{10\ \Omega}=0.25\ A $,电路总电阻 $ R_{总2}=\frac{U}{I_{最大}}=\frac{4.5\ V}{0.25\ A}=18\ \Omega $,则滑动变阻器最小阻值:
$ R_{最小}=R_{总2}-R_L=18\ \Omega -10\ \Omega=8\ \Omega $。
【答案】1.5;8
【知识点】欧姆定律应用、串联电路电阻规律
【点评】本题考查串联电路特点和欧姆定律的实际应用,解题关键是先求出电源电压,再结合灯泡的最大电压确定电路的最大电流,进而计算滑动变阻器的最小阻值,需注意电路安全的限制条件,属于基础应用类题目。
【难度系数】0.5
本题是串联电路的欧姆定律应用问题,解题思路如下:第一问已知灯泡电阻和电路电流,直接用欧姆定律计算灯泡两端电压;第二问需先通过滑动变阻器最大阻值接入时的电流求出电源电压,再根据灯泡最大电压算出电路最大电流,结合电源电压求出总电阻,最后用总电阻减去灯泡电阻得到滑动变阻器的最小阻值,同时需保证电路安全。
【解析】
1. 计算灯泡两端电压:根据欧姆定律 $ U = IR $,已知灯泡电阻 $ R_L = 10\ \Omega $,滑动变阻器接入最大阻值时电路电流 $ I_1 = 0.15\ A $,则灯泡两端电压:
$ U_L = I_1 R_L = 0.15\ A × 10\ \Omega = 1.5\ V $。
2. 计算电源电压:滑动变阻器最大阻值 $ R_{最大}=20\ \Omega $,此时电路总电阻 $ R_{总1}=R_L + R_{最大}=10\ \Omega +20\ \Omega=30\ \Omega $,电源电压:
$ U = I_1 R_{总1}=0.15\ A × 30\ \Omega=4.5\ V $。
3. 计算滑动变阻器的最小阻值:灯泡两端最大电压 $ U_{L最大}=2.5\ V $,此时电路最大电流 $ I_{最大}=\frac{U_{L最大}}{R_L}=\frac{2.5\ V}{10\ \Omega}=0.25\ A $,电路总电阻 $ R_{总2}=\frac{U}{I_{最大}}=\frac{4.5\ V}{0.25\ A}=18\ \Omega $,则滑动变阻器最小阻值:
$ R_{最小}=R_{总2}-R_L=18\ \Omega -10\ \Omega=8\ \Omega $。
【答案】1.5;8
【知识点】欧姆定律应用、串联电路电阻规律
【点评】本题考查串联电路特点和欧姆定律的实际应用,解题关键是先求出电源电压,再结合灯泡的最大电压确定电路的最大电流,进而计算滑动变阻器的最小阻值,需注意电路安全的限制条件,属于基础应用类题目。
【难度系数】0.5
5. (2025 自贡节选) 图 ZT-10-5 为初中体育均衡检测中握力计的工作原理简图,电源电压恒为3 V,R 的阻值大小与其连入电路的长度成正比,$R_0$为保护电阻,弹簧电阻不计。握力 F 为零时,滑片 P 在 A 端;握力 F 最大时,滑片 P 在 B 端。滑片 P 从 A 端滑至 B 端过程中,电路中电流的变化范围是0.1~0.6 A,R 连入电路的阻值变化范围是
0~25
Ω。答案
5. 0~25
解析
【分析】本题需结合欧姆定律分析电路中电阻与电流的关系:电源电压不变时,电路电流与总电阻成反比。滑片在B端(最大握力)时,接入的R阻值最小,总电阻最小,电流最大;滑片在A端(零握力)时,接入的R阻值最大,总电阻最大,电流最小。通过最大电流求出保护电阻R₀,再用最小电流求出总电阻,进而算出R的最大阻值,即可得到R的阻值变化范围。
【解析】解:当滑片P在B端时,接入电路的R阻值最小,此时电路电流最大,I最大=0.6A,此时R接入阻值为0,总电阻为R₀。根据欧姆定律I=U/R,可得R₀=U/I最大=3V/0.6A=5Ω。当滑片P在A端时,接入电路的R阻值最大,此时电路电流最小,I最小=0.1A,总电阻R总=U/I最小=3V/0.1A=30Ω。则R的最大阻值R最大=R总 - R₀=30Ω -5Ω=25Ω。因此R连入电路的阻值变化范围是0~25Ω。
【答案】0~25
【知识点】欧姆定律、串联电阻的计算
【点评】本题结合实际握力计场景,考查欧姆定律的应用,关键是明确滑片位置对应的电路电阻变化,通过电流变化推导电阻范围,属于中等难度的电学应用题。
【难度系数】0.4
【解析】解:当滑片P在B端时,接入电路的R阻值最小,此时电路电流最大,I最大=0.6A,此时R接入阻值为0,总电阻为R₀。根据欧姆定律I=U/R,可得R₀=U/I最大=3V/0.6A=5Ω。当滑片P在A端时,接入电路的R阻值最大,此时电路电流最小,I最小=0.1A,总电阻R总=U/I最小=3V/0.1A=30Ω。则R的最大阻值R最大=R总 - R₀=30Ω -5Ω=25Ω。因此R连入电路的阻值变化范围是0~25Ω。
【答案】0~25
【知识点】欧姆定律、串联电阻的计算
【点评】本题结合实际握力计场景,考查欧姆定律的应用,关键是明确滑片位置对应的电路电阻变化,通过电流变化推导电阻范围,属于中等难度的电学应用题。
【难度系数】0.4
6. (2024扬州邗江区一模)体育课上进行坐位体前屈体质测试原理如图ZT-10-6所示。电源电压恒为6 V,$R_1=30\ \Omega$,电阻丝$R_2$粗细均匀,总长度为30 cm。闭合开关,挡板P在B端时,电流表示数为0.05 A,电阻$R_1$两端的电压是

1.5
V;挡板P由B端向A端滑动时,电流表示数不变
(选填“变大”“变小”或“不变”)。当推动挡板P到A端时,电压表示数是4.5
V。电阻$R_2$的阻值为90
$\Omega$,国家体质标准中九年级男生坐位体前屈成绩大于17.8 cm为优秀,若小林进行测试时电压表示数为3 V,通过计算可知小林的成绩是20
cm。答案
6. 1.5 不变 4.5 90 20
解析
【分析】
本题为串联电路结合欧姆定律的应用问题,首先明确电路结构:R₁与R₂串联,电流表测电路总电流,电压表测滑片P到B端之间电阻丝的电压。解题思路:①计算R₁两端电压时,利用串联电路电流特点结合欧姆定律;②判断电流变化时,分析总电阻是否变化,因R₂全部接入电路,总电阻不变则电流不变;③计算R₂阻值时,先由总电压和电流算出总电阻,再减去R₁;④当P到A端时,电压表测R₂全部电压,用电流乘R₂;⑤计算成绩时,利用电压表示数算出对应电阻,再根据电阻与长度的正比关系求长度。
【解析】
1. 挡板P在B端时,电路电流I=0.05A,根据欧姆定律,R₁两端电压:$U_1=IR_1=0.05\ \mathrm{A} × 30\ \Omega=1.5\ \mathrm{V}$;
2. 挡板P由B端向A端滑动时,R₂全部接入电路,总电阻$R_{\mathrm{总}}=R_1+R_2$不变,电源电压U=6V不变,由$I=\frac{U}{R_{\mathrm{总}}}$可知,电路电流不变,即电流表示数不变;
3. 当P在B端时,总电阻$R_{\mathrm{总}}=\frac{U}{I}=\frac{6\ \mathrm{V}}{0.05\ \mathrm{A}}=120\ \Omega$,因此$R_2=R_{\mathrm{总}}-R_1=120\ \Omega-30\ \Omega=90\ \Omega$;
4. 当挡板P到A端时,电压表测R₂两端总电压,$U_2=IR_2=0.05\ \mathrm{A} × 90\ \Omega=4.5\ \mathrm{V}$;
5. 当电压表示数为3V时,电路电流仍为I=0.05A,此时PB段电阻$R_{PB}=\frac{U_V}{I}=\frac{3\ \mathrm{V}}{0.05\ \mathrm{A}}=60\ \Omega$,因R₂粗细均匀,电阻与长度成正比,总长度30cm对应总电阻90Ω,故成绩(PB段长度):$L=\frac{R_{PB}}{R_2} × 30\ \mathrm{cm}=\frac{60\ \Omega}{90\ \Omega} × 30\ \mathrm{cm}=20\ \mathrm{cm}$。
【答案】
1.5;不变;4.5;90;20
【知识点】
欧姆定律、串联电路特点、电阻与长度的关系
【点评】
本题结合坐位体前屈测试的实际场景,考查串联电路规律和欧姆定律的应用,关键是明确R₂始终全部接入电路(电流不变),电压表测量部分电阻的电压,需利用电阻与长度的正比关系计算成绩,注重物理知识的实际应用,难度适中。
【难度系数】
0.5
本题为串联电路结合欧姆定律的应用问题,首先明确电路结构:R₁与R₂串联,电流表测电路总电流,电压表测滑片P到B端之间电阻丝的电压。解题思路:①计算R₁两端电压时,利用串联电路电流特点结合欧姆定律;②判断电流变化时,分析总电阻是否变化,因R₂全部接入电路,总电阻不变则电流不变;③计算R₂阻值时,先由总电压和电流算出总电阻,再减去R₁;④当P到A端时,电压表测R₂全部电压,用电流乘R₂;⑤计算成绩时,利用电压表示数算出对应电阻,再根据电阻与长度的正比关系求长度。
【解析】
1. 挡板P在B端时,电路电流I=0.05A,根据欧姆定律,R₁两端电压:$U_1=IR_1=0.05\ \mathrm{A} × 30\ \Omega=1.5\ \mathrm{V}$;
2. 挡板P由B端向A端滑动时,R₂全部接入电路,总电阻$R_{\mathrm{总}}=R_1+R_2$不变,电源电压U=6V不变,由$I=\frac{U}{R_{\mathrm{总}}}$可知,电路电流不变,即电流表示数不变;
3. 当P在B端时,总电阻$R_{\mathrm{总}}=\frac{U}{I}=\frac{6\ \mathrm{V}}{0.05\ \mathrm{A}}=120\ \Omega$,因此$R_2=R_{\mathrm{总}}-R_1=120\ \Omega-30\ \Omega=90\ \Omega$;
4. 当挡板P到A端时,电压表测R₂两端总电压,$U_2=IR_2=0.05\ \mathrm{A} × 90\ \Omega=4.5\ \mathrm{V}$;
5. 当电压表示数为3V时,电路电流仍为I=0.05A,此时PB段电阻$R_{PB}=\frac{U_V}{I}=\frac{3\ \mathrm{V}}{0.05\ \mathrm{A}}=60\ \Omega$,因R₂粗细均匀,电阻与长度成正比,总长度30cm对应总电阻90Ω,故成绩(PB段长度):$L=\frac{R_{PB}}{R_2} × 30\ \mathrm{cm}=\frac{60\ \Omega}{90\ \Omega} × 30\ \mathrm{cm}=20\ \mathrm{cm}$。
【答案】
1.5;不变;4.5;90;20
【知识点】
欧姆定律、串联电路特点、电阻与长度的关系
【点评】
本题结合坐位体前屈测试的实际场景,考查串联电路规律和欧姆定律的应用,关键是明确R₂始终全部接入电路(电流不变),电压表测量部分电阻的电压,需利用电阻与长度的正比关系计算成绩,注重物理知识的实际应用,难度适中。
【难度系数】
0.5
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