9.如图所示的电路中,电压U保持不变,定值电阻的大小是滑动变阻器最大值的4倍,当滑片P在滑动变阻器的中点c时,电压表的示数是4 V;当滑片P在变阻器的b端时,电压表的示数是
7.2 V
。答案
9. 7.2 V
解析
【分析】首先明确电路连接:定值电阻$ R $与滑动变阻器串联,电流表测电路总电流,电压表测滑动变阻器两端电压。解题思路:设滑动变阻器最大阻值为$ R_{滑} $,则定值电阻$ R=4R_{滑} $,电源电压$ U $恒定。分两步计算:①滑片在中点时,根据串联电阻规律和欧姆定律,结合此时电压表示数求出电源电压;②滑片在b端时,再次利用串联电阻规律和欧姆定律,计算此时滑动变阻器两端电压(即电压表示数)。
【解析】设滑动变阻器的最大阻值为$ R_{滑} $,由题意得定值电阻$ R=4R_{滑} $,电源电压为$ U $。
1. 当滑片P在中点c时,滑动变阻器接入电阻为$ \frac{R_{滑}}{2} $,总电阻:
$ R_{总1}=R+\frac{R_{滑}}{2}=4R_{滑}+\frac{R_{滑}}{2}=\frac{9R_{滑}}{2} $
电路电流:
$ I_1=\frac{U}{R_{总1}}=\frac{U}{\frac{9R_{滑}}{2}}=\frac{2U}{9R_{滑}} $
此时电压表示数:
$ U_{滑1}=I_1×\frac{R_{滑}}{2}=\frac{2U}{9R_{滑}}×\frac{R_{滑}}{2}=\frac{U}{9} $
已知$ U_{滑1}=4V $,则$ \frac{U}{9}=4V $,解得$ U=36V $。
2. 当滑片P在b端时,滑动变阻器接入电阻为$ R_{滑} $,总电阻:
$ R_{总2}=R+R_{滑}=4R_{滑}+R_{滑}=5R_{滑} $
电路电流:
$ I_2=\frac{U}{R_{总2}}=\frac{36V}{5R_{滑}} $
此时电压表示数:
$ U_{滑2}=I_2× R_{滑}=\frac{36V}{5R_{滑}}× R_{滑}=7.2V $
【答案】7.2 V
【知识点】串联电路电阻规律、欧姆定律应用
【点评】本题结合串联电路特点和欧姆定律解题,关键是明确滑片不同位置时滑动变阻器的接入阻值,利用电源电压不变建立关系,属于中等难度的电路计算题。
【难度系数】0.5
【解析】设滑动变阻器的最大阻值为$ R_{滑} $,由题意得定值电阻$ R=4R_{滑} $,电源电压为$ U $。
1. 当滑片P在中点c时,滑动变阻器接入电阻为$ \frac{R_{滑}}{2} $,总电阻:
$ R_{总1}=R+\frac{R_{滑}}{2}=4R_{滑}+\frac{R_{滑}}{2}=\frac{9R_{滑}}{2} $
电路电流:
$ I_1=\frac{U}{R_{总1}}=\frac{U}{\frac{9R_{滑}}{2}}=\frac{2U}{9R_{滑}} $
此时电压表示数:
$ U_{滑1}=I_1×\frac{R_{滑}}{2}=\frac{2U}{9R_{滑}}×\frac{R_{滑}}{2}=\frac{U}{9} $
已知$ U_{滑1}=4V $,则$ \frac{U}{9}=4V $,解得$ U=36V $。
2. 当滑片P在b端时,滑动变阻器接入电阻为$ R_{滑} $,总电阻:
$ R_{总2}=R+R_{滑}=4R_{滑}+R_{滑}=5R_{滑} $
电路电流:
$ I_2=\frac{U}{R_{总2}}=\frac{36V}{5R_{滑}} $
此时电压表示数:
$ U_{滑2}=I_2× R_{滑}=\frac{36V}{5R_{滑}}× R_{滑}=7.2V $
【答案】7.2 V
【知识点】串联电路电阻规律、欧姆定律应用
【点评】本题结合串联电路特点和欧姆定律解题,关键是明确滑片不同位置时滑动变阻器的接入阻值,利用电源电压不变建立关系,属于中等难度的电路计算题。
【难度系数】0.5
10.如图是某款压力秤的内部电路图。电源电压$U=6\ \mathrm{V}$,$R_0=5\ \Omega$,$R$为压敏电阻,其阻值随所受压力变化情况如下表所示。开关闭合后,当压力增大时,电路中的电流将


变大
,当压力为40 N时,电压表的示数为2
V。答案
10. 变大;2
解析
【分析】首先明确电路结构:开关闭合后,定值电阻$R_0$与压敏电阻$R$串联,电压表测量$R_0$两端的电压。解题思路:①根据压敏电阻的特性,压力增大时其阻值减小,结合串联电路总电阻的变化,利用欧姆定律判断电流变化;②当压力为40N时,确定此时压敏电阻的阻值,计算总电阻、电路电流,再根据欧姆定律求出$R_0$两端的电压(即电压表示数)。
【解析】解:由电路图可知,$R$与$R_0$串联,电压表测$R_0$两端的电压。
1. 当压力增大时,压敏电阻$R$的阻值减小,串联电路总电阻$R_{总}=R+R_0$,因此总电阻减小;电源电压$U$不变,根据欧姆定律$I=\frac{U}{R_{总}}$,电路中的电流变大。
2. 当压力为40N时,查压敏电阻阻值表得$R=10\ \Omega$,总电阻$R_{总}=5\ \Omega+10\ \Omega=15\ \Omega$;电路电流$I=\frac{U}{R_{总}}=\frac{6\ \mathrm{V}}{15\ \Omega}=0.4\ \mathrm{A}$;电压表示数$U_0=I× R_0=0.4\ \mathrm{A}×5\ \Omega=2\ \mathrm{V}$。
【答案】变大;2
【知识点】欧姆定律、串联电路的特点
【点评】本题结合压力秤的实际场景,考查串联电路规律和欧姆定律的应用,关键是理解压敏电阻阻值随压力的变化关系,属于基础应用类题目。
【难度系数】0.6
【解析】解:由电路图可知,$R$与$R_0$串联,电压表测$R_0$两端的电压。
1. 当压力增大时,压敏电阻$R$的阻值减小,串联电路总电阻$R_{总}=R+R_0$,因此总电阻减小;电源电压$U$不变,根据欧姆定律$I=\frac{U}{R_{总}}$,电路中的电流变大。
2. 当压力为40N时,查压敏电阻阻值表得$R=10\ \Omega$,总电阻$R_{总}=5\ \Omega+10\ \Omega=15\ \Omega$;电路电流$I=\frac{U}{R_{总}}=\frac{6\ \mathrm{V}}{15\ \Omega}=0.4\ \mathrm{A}$;电压表示数$U_0=I× R_0=0.4\ \mathrm{A}×5\ \Omega=2\ \mathrm{V}$。
【答案】变大;2
【知识点】欧姆定律、串联电路的特点
【点评】本题结合压力秤的实际场景,考查串联电路规律和欧姆定律的应用,关键是理解压敏电阻阻值随压力的变化关系,属于基础应用类题目。
【难度系数】0.6
11.[临沂中考]闭合如图甲所示电路的开关,将滑动变阻器的滑片由右端移到最左端的过程中,
电压表与电流表的示数变化的图像如图乙所示。则定值电阻$R_0$的阻值为

电压表与电流表的示数变化的图像如图乙所示。则定值电阻$R_0$的阻值为
3
$\Omega$,电源电压为1.5
V。答案
11. 3;1.5 [解析]由题图可知,闭合开关S,$R_0$与R串联,电流表测电路中的电流,电压表测滑动变阻器R两端电压,当滑片P位于最右端时,电源电压$U=1.2\ \mathrm{V}+0.1\ \mathrm{A}× R_0···$①,当滑片P位于最左端时,电路为$R_0$的简单电路,电源电压$U=0.5\ \mathrm{A}× R_0···$②,联立①②两式可得$U=1.5\ \mathrm{V}$,$R_0=3\ \Omega$。
解析
【分析】首先分析电路连接:图甲中,滑动变阻器R与定值电阻R₀串联,电流表测电路中的电流,电压表测滑动变阻器R两端的电压。接着分析图乙的U-I图像:当滑动变阻器接入电阻最大时,电路电流最小,对应图像中I=0.1A,此时电压表示数为1.2V;当滑动变阻器接入电阻为0时,电路电流最大,对应图像中I=0.5A,此时电压表示数为0(滑动变阻器两端电压为0)。根据串联电路的电压规律和欧姆定律,电源电压不变,可列出两个关于电源电压和R₀的方程,联立求解即可得到R₀和电源电压。
【解析】由图甲可知,R与R₀串联,电流表测电路电流,电压表测R两端电压。
当滑片在最右端时,滑动变阻器接入电阻最大,电路电流I₁=0.1A,电压表示数U₁=1.2V,根据串联电路电压规律和欧姆定律,电源电压:
U = U₁ + I₁R₀ = 1.2V + 0.1A × R₀ ①
当滑片在最左端时,滑动变阻器接入电阻为0,电路为R₀的简单电路,电流I₂=0.5A,此时电源电压:
U = I₂R₀ = 0.5A × R₀ ②
联立①②两式,可得:
0.5A × R₀ = 1.2V + 0.1A × R₀
解得:R₀ = 3Ω
将R₀=3Ω代入②式,得电源电压U=0.5A×3Ω=1.5V。
【答案】3;1.5
【知识点】欧姆定律、串联电路电压规律
【点评】本题结合串联电路特点和U-I图像,考查欧姆定律的应用,关键是从图像中提取不同状态下的电流和电压值,利用电源电压不变建立方程求解,属于中等难度的电学计算题。
【难度系数】0.5
【解析】由图甲可知,R与R₀串联,电流表测电路电流,电压表测R两端电压。
当滑片在最右端时,滑动变阻器接入电阻最大,电路电流I₁=0.1A,电压表示数U₁=1.2V,根据串联电路电压规律和欧姆定律,电源电压:
U = U₁ + I₁R₀ = 1.2V + 0.1A × R₀ ①
当滑片在最左端时,滑动变阻器接入电阻为0,电路为R₀的简单电路,电流I₂=0.5A,此时电源电压:
U = I₂R₀ = 0.5A × R₀ ②
联立①②两式,可得:
0.5A × R₀ = 1.2V + 0.1A × R₀
解得:R₀ = 3Ω
将R₀=3Ω代入②式,得电源电压U=0.5A×3Ω=1.5V。
【答案】3;1.5
【知识点】欧姆定律、串联电路电压规律
【点评】本题结合串联电路特点和U-I图像,考查欧姆定律的应用,关键是从图像中提取不同状态下的电流和电压值,利用电源电压不变建立方程求解,属于中等难度的电学计算题。
【难度系数】0.5
12. 在如图所示的电路中,电源电压为6 V且不变。电阻$R_1$的阻值为10 Ω,滑动变阻器$R_2$上标有“20 Ω 2 A”字样。闭合开关S,电流表示数为0.3 A。求:
(1)电压表的示数。
(2)电阻$R_2$连入电路的阻值。
(3)若移动滑动变阻器滑片P到最右端,则电压表示数为多少?

(1)电压表的示数。
(2)电阻$R_2$连入电路的阻值。
(3)若移动滑动变阻器滑片P到最右端,则电压表示数为多少?
答案
12. 解:由电路图可知,两电阻串联,电压表测$R_1$两端的电压,电流表测电路中的电流。
(1)根据欧姆定律可得电压表的示数$U_1=IR_1=0.3\ \mathrm{A}×10\ \Omega=3\ \mathrm{V}$。
(2)串联电路中总电压等于各分电压之和,则滑动变阻器$R_2$两端的电压$U_2=U-U_1=6\ \mathrm{V}-3\ \mathrm{V}=3\ \mathrm{V}$,串联电路中各处的电流相等,所以滑动变阻器$R_2$连入电路的阻值$R_2=\frac{U_2}{I}=\frac{3\ \mathrm{V}}{0.3\ \mathrm{A}}=10\ \Omega$。
(3)当滑片移到最右端时滑动变阻器接入电路的阻值最大,串联电路中总电阻等于各分电阻之和,根据欧姆定律可得,此时通过电路的电流$I'=\frac{U}{R_1+{R_2}'}=\frac{6\ \mathrm{V}}{10\ \Omega+20\ \Omega}=0.2\ \mathrm{A}$,电压表示数${U_1}'=I'R_1=0.2\ \mathrm{A}×10\ \Omega=2\ \mathrm{V}$。
(1)根据欧姆定律可得电压表的示数$U_1=IR_1=0.3\ \mathrm{A}×10\ \Omega=3\ \mathrm{V}$。
(2)串联电路中总电压等于各分电压之和,则滑动变阻器$R_2$两端的电压$U_2=U-U_1=6\ \mathrm{V}-3\ \mathrm{V}=3\ \mathrm{V}$,串联电路中各处的电流相等,所以滑动变阻器$R_2$连入电路的阻值$R_2=\frac{U_2}{I}=\frac{3\ \mathrm{V}}{0.3\ \mathrm{A}}=10\ \Omega$。
(3)当滑片移到最右端时滑动变阻器接入电路的阻值最大,串联电路中总电阻等于各分电阻之和,根据欧姆定律可得,此时通过电路的电流$I'=\frac{U}{R_1+{R_2}'}=\frac{6\ \mathrm{V}}{10\ \Omega+20\ \Omega}=0.2\ \mathrm{A}$,电压表示数${U_1}'=I'R_1=0.2\ \mathrm{A}×10\ \Omega=2\ \mathrm{V}$。
解析
【分析】首先明确电路连接方式:R₁与R₂串联,电流表测电路中的电流,电压表测R₁两端的电压。解题思路:(1)已知电路电流和R₁的阻值,根据欧姆定律可直接计算电压表的示数(即R₁两端电压);(2)利用串联电路总电压等于各部分电压之和,先算出R₂两端的电压,再结合串联电路电流处处相等,根据欧姆定律计算R₂连入电路的阻值;(3)当滑片移到最右端时,R₂接入最大阻值,先计算总电阻,再根据欧姆定律算出电路电流,最后计算R₁两端的电压(即电压表示数)。
【解析】由电路图可知,R₁与R₂串联,电流表测电路中的电流,电压表测R₁两端的电压。
(1) 根据欧姆定律 $ I = \frac{U}{R} $,可得电压表的示数:
$ U_1 = IR_1 = 0.3\ \mathrm{A} × 10\ \Omega = 3\ \mathrm{V} $。
(2) 串联电路中总电压等于各分电压之和,所以R₂两端的电压:
$ U_2 = U - U_1 = 6\ \mathrm{V} - 3\ \mathrm{V} = 3\ \mathrm{V} $。
串联电路中各处电流相等,因此R₂连入电路的阻值:
$ R_2 = \frac{U_2}{I} = \frac{3\ \mathrm{V}}{0.3\ \mathrm{A}} = 10\ \Omega $。
(3) 当滑片移到最右端时,滑动变阻器接入电路的阻值最大,即$ {R_2}' = 20\ \Omega $。
串联电路总电阻等于各分电阻之和,此时电路中的电流:
$ I' = \frac{U}{R_1 + {R_2}'} = \frac{6\ \mathrm{V}}{10\ \Omega + 20\ \Omega} = 0.2\ \mathrm{A} $。
则电压表示数:
$ {U_1}' = I'R_1 = 0.2\ \mathrm{A} × 10\ \Omega = 2\ \mathrm{V} $。
【答案】(1) 3 V;(2) 10 Ω;(3) 2 V
【知识点】欧姆定律、串联电路的电压规律、串联电路的电流规律
【点评】本题是串联电路中欧姆定律的基础应用,重点考查对串联电路电流、电压特点的掌握,以及欧姆定律公式的灵活运用,属于电路计算的常规题型,难度适中。
【难度系数】0.6
【解析】由电路图可知,R₁与R₂串联,电流表测电路中的电流,电压表测R₁两端的电压。
(1) 根据欧姆定律 $ I = \frac{U}{R} $,可得电压表的示数:
$ U_1 = IR_1 = 0.3\ \mathrm{A} × 10\ \Omega = 3\ \mathrm{V} $。
(2) 串联电路中总电压等于各分电压之和,所以R₂两端的电压:
$ U_2 = U - U_1 = 6\ \mathrm{V} - 3\ \mathrm{V} = 3\ \mathrm{V} $。
串联电路中各处电流相等,因此R₂连入电路的阻值:
$ R_2 = \frac{U_2}{I} = \frac{3\ \mathrm{V}}{0.3\ \mathrm{A}} = 10\ \Omega $。
(3) 当滑片移到最右端时,滑动变阻器接入电路的阻值最大,即$ {R_2}' = 20\ \Omega $。
串联电路总电阻等于各分电阻之和,此时电路中的电流:
$ I' = \frac{U}{R_1 + {R_2}'} = \frac{6\ \mathrm{V}}{10\ \Omega + 20\ \Omega} = 0.2\ \mathrm{A} $。
则电压表示数:
$ {U_1}' = I'R_1 = 0.2\ \mathrm{A} × 10\ \Omega = 2\ \mathrm{V} $。
【答案】(1) 3 V;(2) 10 Ω;(3) 2 V
【知识点】欧姆定律、串联电路的电压规律、串联电路的电流规律
【点评】本题是串联电路中欧姆定律的基础应用,重点考查对串联电路电流、电压特点的掌握,以及欧姆定律公式的灵活运用,属于电路计算的常规题型,难度适中。
【难度系数】0.6
13.如图所示的电路中,电源电压不变,$R_1=12\ \Omega$,小灯泡的电阻为$3\ \Omega$(电阻不变)。
(1)只闭合$S_1$时,电流表的示数为0.8 A,则电源电压为多大?
(2)当$S_1$、$S_2$、$S_3$都闭合时,将滑片P移动到b端,电流表的示数为1.2 A,则滑动变阻器$R_2$的最大阻值是多少?
(3)当$S_1$、$S_2$断开,$S_3$闭合,滑片P移到滑动变阻器$R_2$的中点时,灯泡中的电流为多少?
(4)电路中的最小电流是多少?

(1)只闭合$S_1$时,电流表的示数为0.8 A,则电源电压为多大?
(2)当$S_1$、$S_2$、$S_3$都闭合时,将滑片P移动到b端,电流表的示数为1.2 A,则滑动变阻器$R_2$的最大阻值是多少?
(3)当$S_1$、$S_2$断开,$S_3$闭合,滑片P移到滑动变阻器$R_2$的中点时,灯泡中的电流为多少?
(4)电路中的最小电流是多少?
答案
13. 解:(1)只闭合$\mathrm{S}_1$时,小灯泡与$R_1$串联,则电源电压$U=I(R_\mathrm{L}+R_1)=0.8\ \mathrm{A}×(3\ \Omega+12\ \Omega)=12\ \mathrm{V}$。
(2)当$\mathrm{S}_1$、$\mathrm{S}_2$、$\mathrm{S}_3$都闭合时,将滑片P移动到b端,$R_1$、$R_2$并联,通过$R_1$的电流$I_1=\frac{U}{R_1}=\frac{12\ \mathrm{V}}{12\ \Omega}=1\ \mathrm{A}$,通过$R_2$的电流$I_2=I'-I_1=1.2\ \mathrm{A}-1\ \mathrm{A}=0.2\ \mathrm{A}$,滑动变阻器$R_2$的最大阻值$R_2=\frac{U}{I_2}=\frac{12\ \mathrm{V}}{0.2\ \mathrm{A}}=60\ \Omega$。
(3)当$\mathrm{S}_1$、$\mathrm{S}_2$断开,$\mathrm{S}_3$闭合,滑片P移到滑动变阻器$R_2$的中点时,${R_2}'=30\ \Omega$,小灯泡与$R_2$串联,小灯泡中的电流$I_\mathrm{L}=\frac{U}{R_\mathrm{L}+{R_2}'}=\frac{12\ \mathrm{V}}{3\ \Omega+30\ \Omega}\approx0.36\ \mathrm{A}$。
(4)当$\mathrm{S}_1$、$\mathrm{S}_2$断开,$\mathrm{S}_3$闭合时,小灯泡与$R_2$串联,当$R_2=60\ \Omega$时电路中的总电阻最大,电流最小,电路中的最小电流$I_\mathrm{小}=\frac{U}{R_\mathrm{L}+R_2}=\frac{12\ \mathrm{V}}{3\ \Omega+60\ \Omega}\approx0.19\ \mathrm{A}$。
(2)当$\mathrm{S}_1$、$\mathrm{S}_2$、$\mathrm{S}_3$都闭合时,将滑片P移动到b端,$R_1$、$R_2$并联,通过$R_1$的电流$I_1=\frac{U}{R_1}=\frac{12\ \mathrm{V}}{12\ \Omega}=1\ \mathrm{A}$,通过$R_2$的电流$I_2=I'-I_1=1.2\ \mathrm{A}-1\ \mathrm{A}=0.2\ \mathrm{A}$,滑动变阻器$R_2$的最大阻值$R_2=\frac{U}{I_2}=\frac{12\ \mathrm{V}}{0.2\ \mathrm{A}}=60\ \Omega$。
(3)当$\mathrm{S}_1$、$\mathrm{S}_2$断开,$\mathrm{S}_3$闭合,滑片P移到滑动变阻器$R_2$的中点时,${R_2}'=30\ \Omega$,小灯泡与$R_2$串联,小灯泡中的电流$I_\mathrm{L}=\frac{U}{R_\mathrm{L}+{R_2}'}=\frac{12\ \mathrm{V}}{3\ \Omega+30\ \Omega}\approx0.36\ \mathrm{A}$。
(4)当$\mathrm{S}_1$、$\mathrm{S}_2$断开,$\mathrm{S}_3$闭合时,小灯泡与$R_2$串联,当$R_2=60\ \Omega$时电路中的总电阻最大,电流最小,电路中的最小电流$I_\mathrm{小}=\frac{U}{R_\mathrm{L}+R_2}=\frac{12\ \mathrm{V}}{3\ \Omega+60\ \Omega}\approx0.19\ \mathrm{A}$。
解析
【分析】
要解决本题,需先明确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特点逐步计算:
1. 只闭合$S_1$时,灯泡$L$与$R_1$串联,总电阻为两电阻之和,利用欧姆定律可求电源电压;
2. $S_1$、$S_2$、$S_3$都闭合且滑片到$b$端时,$R_1$与$R_2$并联(灯泡被$S_2$短路),并联电路各支路电压等于电源电压,先算$R_1$的电流,再由总电流得$R_2$的电流,进而求$R_2$最大阻值;
3. $S_1$、$S_2$断开,$S_3$闭合时,灯泡$L$与$R_2$的一半串联,总电阻为两电阻之和,用欧姆定律求电路电流即灯泡电流;
4. 电路电流最小时总电阻最大,即灯泡$L$与$R_2$最大阻值串联时,代入欧姆定律计算最小电流。
【解析】
(1) 只闭合$S_1$时,$L$与$R_1$串联,总电阻$R_{总}=R_L+R_1=3\ \Omega+12\ \Omega=15\ \Omega$,电源电压$U=I_1R_{总}=0.8\ \mathrm{A}×15\ \Omega=12\ \mathrm{V}$;
(2) $S_1$、$S_2$、$S_3$都闭合,滑片到$b$端时,$R_1$与$R_2$并联,$L$被短路,通过$R_1$的电流$I_1=\frac{U}{R_1}=\frac{12\ \mathrm{V}}{12\ \Omega}=1\ \mathrm{A}$,通过$R_2$的电流$I_2=I'-I_1=1.2\ \mathrm{A}-1\ \mathrm{A}=0.2\ \mathrm{A}$,滑动变阻器最大阻值$R_2=\frac{U}{I_2}=\frac{12\ \mathrm{V}}{0.2\ \mathrm{A}}=60\ \Omega$;
(3) $S_1$、$S_2$断开,$S_3$闭合时,$L$与$R_2$中点串联,${R_2}'=\frac{60\ \Omega}{2}=30\ \Omega$,总电阻${R_{总}}'=3\ \Omega+30\ \Omega=33\ \Omega$,灯泡电流$I_L=\frac{U}{{R_{总}}'}=\frac{12\ \mathrm{V}}{33\ \Omega}\approx0.36\ \mathrm{A}$;
(4) 电路电流最小时总电阻最大,即$L$与$R_2$最大阻值串联,总电阻${R_{总}}''=3\ \Omega+60\ \Omega=63\ \Omega$,最小电流$I_小=\frac{U}{{R_{总}}''}=\frac{12\ \mathrm{V}}{63\ \Omega}\approx0.19\ \mathrm{A}$。
【答案】
(1) $12\ \mathrm{V}$;(2) $60\ \Omega$;(3) $\approx0.36\ \mathrm{A}$;(4) $\approx0.19\ \mathrm{A}$
【知识点】
欧姆定律、串联电路特点、并联电路特点
【点评】
本题考查不同开关状态下的电路分析,需准确判断串并联关系,结合欧姆定律计算,是电路基础应用题型,需掌握电路简化方法。
【难度系数】
0.6
要解决本题,需先明确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特点逐步计算:
1. 只闭合$S_1$时,灯泡$L$与$R_1$串联,总电阻为两电阻之和,利用欧姆定律可求电源电压;
2. $S_1$、$S_2$、$S_3$都闭合且滑片到$b$端时,$R_1$与$R_2$并联(灯泡被$S_2$短路),并联电路各支路电压等于电源电压,先算$R_1$的电流,再由总电流得$R_2$的电流,进而求$R_2$最大阻值;
3. $S_1$、$S_2$断开,$S_3$闭合时,灯泡$L$与$R_2$的一半串联,总电阻为两电阻之和,用欧姆定律求电路电流即灯泡电流;
4. 电路电流最小时总电阻最大,即灯泡$L$与$R_2$最大阻值串联时,代入欧姆定律计算最小电流。
【解析】
(1) 只闭合$S_1$时,$L$与$R_1$串联,总电阻$R_{总}=R_L+R_1=3\ \Omega+12\ \Omega=15\ \Omega$,电源电压$U=I_1R_{总}=0.8\ \mathrm{A}×15\ \Omega=12\ \mathrm{V}$;
(2) $S_1$、$S_2$、$S_3$都闭合,滑片到$b$端时,$R_1$与$R_2$并联,$L$被短路,通过$R_1$的电流$I_1=\frac{U}{R_1}=\frac{12\ \mathrm{V}}{12\ \Omega}=1\ \mathrm{A}$,通过$R_2$的电流$I_2=I'-I_1=1.2\ \mathrm{A}-1\ \mathrm{A}=0.2\ \mathrm{A}$,滑动变阻器最大阻值$R_2=\frac{U}{I_2}=\frac{12\ \mathrm{V}}{0.2\ \mathrm{A}}=60\ \Omega$;
(3) $S_1$、$S_2$断开,$S_3$闭合时,$L$与$R_2$中点串联,${R_2}'=\frac{60\ \Omega}{2}=30\ \Omega$,总电阻${R_{总}}'=3\ \Omega+30\ \Omega=33\ \Omega$,灯泡电流$I_L=\frac{U}{{R_{总}}'}=\frac{12\ \mathrm{V}}{33\ \Omega}\approx0.36\ \mathrm{A}$;
(4) 电路电流最小时总电阻最大,即$L$与$R_2$最大阻值串联,总电阻${R_{总}}''=3\ \Omega+60\ \Omega=63\ \Omega$,最小电流$I_小=\frac{U}{{R_{总}}''}=\frac{12\ \mathrm{V}}{63\ \Omega}\approx0.19\ \mathrm{A}$。
【答案】
(1) $12\ \mathrm{V}$;(2) $60\ \Omega$;(3) $\approx0.36\ \mathrm{A}$;(4) $\approx0.19\ \mathrm{A}$
【知识点】
欧姆定律、串联电路特点、并联电路特点
【点评】
本题考查不同开关状态下的电路分析,需准确判断串并联关系,结合欧姆定律计算,是电路基础应用题型,需掌握电路简化方法。
【难度系数】
0.6
登录