13. ★★ 现有一热敏电阻,其阻值R随温度t的升高而减小,部分数据如表所示,利用它可以制作温度报警器,其电路的一部分如图所示,图中两个虚线框内一个接热敏电阻,一个接2.2 kΩ的定值电阻,电源电压恒为12 V,当图中的输出电压达到或超过8 V时,便触发报警器(图中未画出)报警,不考虑报警器对电路的影响。若要求环境温度达到或超过40 ℃时开始报警,则热敏电阻应接在虚线框


环境温度$t/°\mathrm{C}$ 5 10 20 30 40 50 60
热敏电阻$R/\mathrm{k}\Omega$ 6.0 4.4 2.8 1.8 1.1 0.8 0.7
2
(填数字)内;若将虚线框内两元件对调,则报警器报警的最高温度为10
℃。环境温度$t/°\mathrm{C}$ 5 10 20 30 40 50 60
热敏电阻$R/\mathrm{k}\Omega$ 6.0 4.4 2.8 1.8 1.1 0.8 0.7
答案
13.2;10
解析
【分析】
本题需结合串联电路分压原理与热敏电阻的阻值随温度变化的特性解题。首先根据报警条件(输出电压达8V)和40℃时热敏电阻的阻值,利用分压关系判断热敏电阻的位置;再通过元件对调后重新应用分压公式,结合表格数据计算报警的最高温度。
【解析】
1. 确定热敏电阻的位置:
两电阻串联,电源电压恒为12V,定值电阻$R_0=2.2\ \mathrm{k}\Omega$,40℃时热敏电阻阻值$R_{\mathrm{热}}=1.1\ \mathrm{k}\Omega$。
若报警时输出电压为8V,根据串联电路电压规律,若定值电阻两端电压为8V,则热敏电阻两端电压$U_{\mathrm{热}}=12\ \mathrm{V}-8\ \mathrm{V}=4\ \mathrm{V}$。
由串联分压公式$\frac{U_1}{U_2}=\frac{R_1}{R_2}$,得$\frac{U_0}{U_{\mathrm{热}}}=\frac{R_0}{R_{\mathrm{热}}}$,代入数据$\frac{8\ \mathrm{V}}{4\ \mathrm{V}}=\frac{2.2\ \mathrm{k}\Omega}{R_{\mathrm{热}}}$,解得$R_{\mathrm{热}}=1.1\ \mathrm{k}\Omega$,与40℃时热敏电阻阻值一致,因此热敏电阻应接在虚线框2内。
2. 计算对调后报警的最高温度:
两元件对调后,热敏电阻接框1,定值电阻接框2,报警时输出电压为热敏电阻两端电压($U_{\mathrm{热}}'=8\ \mathrm{V}$)。设此时热敏电阻阻值为$R_{\mathrm{热}}'$,由分压公式$\frac{U_{\mathrm{热}}'}{U}=\frac{R_{\mathrm{热}}'}{R_{\mathrm{热}}'+R_0}$,代入数据$\frac{8\ \mathrm{V}}{12\ \mathrm{V}}=\frac{R_{\mathrm{热}}'}{R_{\mathrm{热}}'+2.2\ \mathrm{k}\Omega}$,解得$R_{\mathrm{热}}'=4.4\ \mathrm{k}\Omega$。
查表可知,热敏电阻阻值为$4.4\ \mathrm{k}\Omega$时对应温度为10℃,即报警的最高温度为10℃。
【答案】
13.2;10
【知识点】
串联电路分压原理、热敏电阻特性
【点评】
本题结合电路规律与热敏电阻特性,考查学生的电路分析和数据应用能力,关键是明确报警时的电压对应关系,再结合表格数据求解,属于中等难度的电路应用题。
【难度系数】
0.5
本题需结合串联电路分压原理与热敏电阻的阻值随温度变化的特性解题。首先根据报警条件(输出电压达8V)和40℃时热敏电阻的阻值,利用分压关系判断热敏电阻的位置;再通过元件对调后重新应用分压公式,结合表格数据计算报警的最高温度。
【解析】
1. 确定热敏电阻的位置:
两电阻串联,电源电压恒为12V,定值电阻$R_0=2.2\ \mathrm{k}\Omega$,40℃时热敏电阻阻值$R_{\mathrm{热}}=1.1\ \mathrm{k}\Omega$。
若报警时输出电压为8V,根据串联电路电压规律,若定值电阻两端电压为8V,则热敏电阻两端电压$U_{\mathrm{热}}=12\ \mathrm{V}-8\ \mathrm{V}=4\ \mathrm{V}$。
由串联分压公式$\frac{U_1}{U_2}=\frac{R_1}{R_2}$,得$\frac{U_0}{U_{\mathrm{热}}}=\frac{R_0}{R_{\mathrm{热}}}$,代入数据$\frac{8\ \mathrm{V}}{4\ \mathrm{V}}=\frac{2.2\ \mathrm{k}\Omega}{R_{\mathrm{热}}}$,解得$R_{\mathrm{热}}=1.1\ \mathrm{k}\Omega$,与40℃时热敏电阻阻值一致,因此热敏电阻应接在虚线框2内。
2. 计算对调后报警的最高温度:
两元件对调后,热敏电阻接框1,定值电阻接框2,报警时输出电压为热敏电阻两端电压($U_{\mathrm{热}}'=8\ \mathrm{V}$)。设此时热敏电阻阻值为$R_{\mathrm{热}}'$,由分压公式$\frac{U_{\mathrm{热}}'}{U}=\frac{R_{\mathrm{热}}'}{R_{\mathrm{热}}'+R_0}$,代入数据$\frac{8\ \mathrm{V}}{12\ \mathrm{V}}=\frac{R_{\mathrm{热}}'}{R_{\mathrm{热}}'+2.2\ \mathrm{k}\Omega}$,解得$R_{\mathrm{热}}'=4.4\ \mathrm{k}\Omega$。
查表可知,热敏电阻阻值为$4.4\ \mathrm{k}\Omega$时对应温度为10℃,即报警的最高温度为10℃。
【答案】
13.2;10
【知识点】
串联电路分压原理、热敏电阻特性
【点评】
本题结合电路规律与热敏电阻特性,考查学生的电路分析和数据应用能力,关键是明确报警时的电压对应关系,再结合表格数据求解,属于中等难度的电路应用题。
【难度系数】
0.5
14. ★★★ 如图甲是水分检测仪,可以检测出谷物湿度$H$(谷物内部的水分含量,用百分数表示),如图乙是其内部的简化电路,电压表的量程是0~6 V,电流表的量程是0~0.225 A,电源电压恒为9 V,定值电阻$R_0=30\ \Omega$,图丙是湿敏电阻$R$随湿度$H$变化的关系图像。

(1)当检测的谷物湿度$H=10\%$时,电压表的示数是
(2)该水分检测仪能检测湿度最大值是
(3)若高粱水分含量在$10\%~14\%$间适合保存,用该检测仪测出某高粱对应图乙中电流表示数为0.15 A,则该高粱
(1)当检测的谷物湿度$H=10\%$时,电压表的示数是
3.6
V。(2)该水分检测仪能检测湿度最大值是
50%
。(3)若高粱水分含量在$10\%~14\%$间适合保存,用该检测仪测出某高粱对应图乙中电流表示数为0.15 A,则该高粱
不适合
(填“适合”或“不适合”)保存。答案
14.(1)3.6 (2)50% (3)不适合 【点拨】(1)由图乙可知,湿敏电阻R与定值电阻R₀串联,电压表测R两端的电压,电流表测电路中的电流;由图丙可知,当检测的谷物湿度H=10%时,湿敏电阻R=20 Ω,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$I=\frac{U}{R+R_0}=\frac{9\ \mathrm{V}}{20\ \Omega+30\ \Omega}=0.18\ \mathrm{A}$,电压表的示数U_R=IR=0.18 A×20 Ω=3.6 V。(2)由图丙可知,湿度越大,湿敏电阻R的阻值越大。由串联分压规律可知,湿敏电阻两端的电压也越大(即电压表示数越大),因为电压表量程为0~6 V,所以湿敏电阻R两端的电压最大为6 V时,检测的湿度最大。根据串联电路电压规律可知,R₀两端的最小电压U₀最小=U-U_R最大=9 V-6 V=3 V,则电路中的最小电流$I_{最小}=\frac{U_{0最小}}{R_0}=\frac{3\ \mathrm{V}}{30\ \Omega}=0.1\ \mathrm{A}$。根据欧姆定律可知,R接入电路的最大阻值$R_{最大}=\frac{U_{R最大}}{I_{最小}}=\frac{6\ \mathrm{V}}{0.1\ \mathrm{A}}=60\ \Omega$。由图丙可知能检测湿度的最大值为50%。(3)当电流表示数为0.15 A时,电路中的总电阻$R_{总}'=\frac{U}{I'}=\frac{9\ \mathrm{V}}{0.15\ \mathrm{A}}=60\ \Omega$,湿敏电阻的阻值R'=R总'-R₀=60 Ω-30 Ω=30 Ω。由图丙可知,对应的湿度为20%,因20%不在10%~14%之间,所以该高粱不适合保存。
解析
【分析】
本题是串联电路欧姆定律的综合应用,首先明确电路结构:湿敏电阻R与定值电阻R₀串联,电压表测R两端电压,电流表测电路总电流。解题思路:(1)根据图丙找到H=10%时R的阻值,结合串联电路电阻规律和欧姆定律计算电流,再求电压表示数;(2)根据电压表量程确定R两端最大电压,结合串联电路电压规律和欧姆定律算出R的最大阻值,对应图丙得到最大湿度;(3)根据电流表示数,结合欧姆定律算出总电阻,进而得到R的阻值,对应图丙找到湿度,判断是否适合保存。
【解析】
(1) 由图丙可知,当H=10%时,湿敏电阻R=20Ω。串联电路总电阻$R_{总}=R+R_0=20\ \Omega+30\ \Omega=50\ \Omega$,电路电流$I=\frac{U}{R_{总}}=\frac{9\ \mathrm{V}}{50\ \Omega}=0.18\ \mathrm{A}$,电压表的示数$U_R=IR=0.18\ \mathrm{A}×20\ \Omega=3.6\ \mathrm{V}$。
(2) 电压表量程为0~6V,所以R两端最大电压$U_{R最大}=6\ \mathrm{V}$,此时R₀两端电压$U_{0最小}=U-U_{R最大}=9\ \mathrm{V}-6\ \mathrm{V}=3\ \mathrm{V}$,电路最小电流$I_{最小}=\frac{U_{0最小}}{R_0}=\frac{3\ \mathrm{V}}{30\ \Omega}=0.1\ \mathrm{A}$,R的最大阻值$R_{最大}=\frac{U_{R最大}}{I_{最小}}=\frac{6\ \mathrm{V}}{0.1\ \mathrm{A}}=60\ \Omega$,由图丙可知,R=60Ω对应湿度为50%,即最大检测湿度为50%。
(3) 当电流$I'=0.15\ \mathrm{A}$时,总电阻$R_{总}'=\frac{U}{I'}=\frac{9\ \mathrm{V}}{0.15\ \mathrm{A}}=60\ \Omega$,湿敏电阻阻值$R'=R_{总}'-R_0=60\ \Omega-30\ \Omega=30\ \Omega$,由图丙可知,R=30Ω对应湿度为20%,不在10%~14%之间,故不适合保存。
【答案】
3.6;50%;不适合
【知识点】
欧姆定律应用、串联电路特点、图像分析
【点评】
本题结合实际应用考查串联电路欧姆定律的计算,需掌握串联电路的电流、电压、电阻规律,关键是从图像中读取对应电阻值,同时注意电表量程的限制,属于中等难度的电路综合题。
【难度系数】
0.5
本题是串联电路欧姆定律的综合应用,首先明确电路结构:湿敏电阻R与定值电阻R₀串联,电压表测R两端电压,电流表测电路总电流。解题思路:(1)根据图丙找到H=10%时R的阻值,结合串联电路电阻规律和欧姆定律计算电流,再求电压表示数;(2)根据电压表量程确定R两端最大电压,结合串联电路电压规律和欧姆定律算出R的最大阻值,对应图丙得到最大湿度;(3)根据电流表示数,结合欧姆定律算出总电阻,进而得到R的阻值,对应图丙找到湿度,判断是否适合保存。
【解析】
(1) 由图丙可知,当H=10%时,湿敏电阻R=20Ω。串联电路总电阻$R_{总}=R+R_0=20\ \Omega+30\ \Omega=50\ \Omega$,电路电流$I=\frac{U}{R_{总}}=\frac{9\ \mathrm{V}}{50\ \Omega}=0.18\ \mathrm{A}$,电压表的示数$U_R=IR=0.18\ \mathrm{A}×20\ \Omega=3.6\ \mathrm{V}$。
(2) 电压表量程为0~6V,所以R两端最大电压$U_{R最大}=6\ \mathrm{V}$,此时R₀两端电压$U_{0最小}=U-U_{R最大}=9\ \mathrm{V}-6\ \mathrm{V}=3\ \mathrm{V}$,电路最小电流$I_{最小}=\frac{U_{0最小}}{R_0}=\frac{3\ \mathrm{V}}{30\ \Omega}=0.1\ \mathrm{A}$,R的最大阻值$R_{最大}=\frac{U_{R最大}}{I_{最小}}=\frac{6\ \mathrm{V}}{0.1\ \mathrm{A}}=60\ \Omega$,由图丙可知,R=60Ω对应湿度为50%,即最大检测湿度为50%。
(3) 当电流$I'=0.15\ \mathrm{A}$时,总电阻$R_{总}'=\frac{U}{I'}=\frac{9\ \mathrm{V}}{0.15\ \mathrm{A}}=60\ \Omega$,湿敏电阻阻值$R'=R_{总}'-R_0=60\ \Omega-30\ \Omega=30\ \Omega$,由图丙可知,R=30Ω对应湿度为20%,不在10%~14%之间,故不适合保存。
【答案】
3.6;50%;不适合
【知识点】
欧姆定律应用、串联电路特点、图像分析
【点评】
本题结合实际应用考查串联电路欧姆定律的计算,需掌握串联电路的电流、电压、电阻规律,关键是从图像中读取对应电阻值,同时注意电表量程的限制,属于中等难度的电路综合题。
【难度系数】
0.5
15. ※※※ 如图所示电路,电源电压恒定,定值电阻$R_1=30\ \Omega$,$R_2=16\ \Omega$,电流表量程为0~3 A,电压表量程为0~15 V,滑动变阻器R标有“100 Ω 2 A”字样。在电路安全的条件下,闭合开关S,将开关$S_1$接触点1,滑动变阻器的滑片调到最左端时,电流表的示数是0.8 A,移动滑片过程中电路中的最小电流是$I_1$,此时$R_1$两端电压是$U_1$;再将开关$S_1$接触点2,移动滑片过程中电路中的最大电流是$I_2$。下列选项正确的是(

A.电源电压$U=18\ \mathrm{V}$
B.电压$U_1=9\ \mathrm{V}$
C.电流$I_1:I_2=5:1$
D.开关$S_1$接触点1时,滑动变阻器R接入电路的阻值范围是0~25 Ω
B
)A.电源电压$U=18\ \mathrm{V}$
B.电压$U_1=9\ \mathrm{V}$
C.电流$I_1:I_2=5:1$
D.开关$S_1$接触点1时,滑动变阻器R接入电路的阻值范围是0~25 Ω
答案
15.B 【点拨】当开关S闭合,S₁接触点1,滑片在最左端时,电路为R₁的简单电路,由$I=\frac{U}{R}$可得,电源电压U=IR₁=0.8 A×30 Ω=24 V,故A错误;当S闭合,S₁接触点1时,滑动变阻器与R₁串联,滑动变阻器接入电路电阻越大,分得电压越多,当电压表示数为15 V时,滑动变阻器接入电路阻值达到了保证安全情况下允许的最大值,此时R₁分得的电压为最小电压,U₁=24 V-15 V=9 V,此时电路的最小电流$I_1=\frac{U_1}{R_1}=\frac{9\ \mathrm{V}}{30\ \Omega}=0.3\ \mathrm{A}$,由$I=\frac{U}{R}$可得,此时滑动变阻器接入电路的阻值$R_滑=\frac{U_滑}{I_1}=\frac{15\ \mathrm{V}}{0.3\ \mathrm{A}}=50\ \Omega<100\ \Omega$,当S₁接触点2时,滑动变阻器接入电路的阻值最小时,电路中电流最大$I_2=\frac{U}{R_2}=\frac{24\ \mathrm{V}}{16\ \Omega}=1.5\ \mathrm{A}$,所以I₁:I₂=0.3 A:1.5 A=1:5,故B正确,C错误;S₁接触点1时,滑动变阻器的滑片调到最左端时,电流表的示数是0.8 A,表明滑动变阻器可以调到最小值0 Ω,移动滑片过程中,当电路中电流最小时,滑动变阻器接入电路的最大值为50 Ω,故滑动变阻器接入电路的阻值范围为0~50 Ω,故D错误。
解析
【分析】
要解决本题,需先明确不同开关状态下的电路结构,结合欧姆定律、串联电路的电压电流规律分析各物理量:
1. 当开关S闭合、S₁接触点1时,滑动变阻器R与R₁串联;当S₁接触点2时,R与R₂串联。
2. 先根据“滑片在最左端(R接入阻值为0)时电流0.8A”计算电源电压;
3. 分析S₁接1时的最小电流:电压表测R的电压,量程0~15V,当电压表示数最大为15V时,电路电流最小,据此计算R₁两端电压U₁和最小电流I₁;
4. 分析S₁接2时的最大电流:当R接入阻值最小时,电路电流最大,结合R₂计算I₂;
5. 逐一判断选项的正误。
【解析】
1. 计算电源电压:当S闭合、S₁接1,滑片在最左端时,R接入阻值为0,电路为R₁的简单电路,根据欧姆定律$U=IR$,电源电压$U=I_0R_1=0.8\ \mathrm{A}×30\ \Omega=24\ \mathrm{V}$,故选项A(U=18V)错误。
2. 分析S₁接1时的U₁和I₁:S₁接1时,R与R₁串联,电压表测R两端电压,电压表量程0~15V,所以R两端最大安全电压为15V。根据串联电路电压规律,R₁两端电压$U_1=U - U_R=24\ \mathrm{V}-15\ \mathrm{V}=9\ \mathrm{V}$,故选项B中U₁=9V正确;此时电路最小电流$I_1=\frac{U_1}{R_1}=\frac{9\ \mathrm{V}}{30\ \Omega}=0.3\ \mathrm{A}$。
3. 分析S₁接2时的I₂:S₁接2时,R与R₂串联,要使电路电流最大,需R接入阻值最小,此时电流$I_2=\frac{U}{R_2}=\frac{24\ \mathrm{V}}{16\ \Omega}=1.5\ \mathrm{A}$,则$I_1:I_2=0.3\ \mathrm{A}:1.5\ \mathrm{A}=1:5$,故选项C(5:1)错误。
4. 分析滑动变阻器R的阻值范围:S₁接1时,R最小接入0(滑片最左端);当电流最小时,R接入最大阻值$R_{滑}=\frac{U_R}{I_1}=\frac{15\ \mathrm{V}}{0.3\ \mathrm{A}}=50\ \Omega$,所以R的阻值范围是0~50Ω,选项D(0~25Ω)错误。
【答案】
B
【知识点】
欧姆定律、串联电路特点
【点评】
本题考查串联电路规律与欧姆定律的综合应用,需分情况分析不同开关状态的电路,注意电表量程和滑动变阻器的安全限制,是典型的电学综合题,需理清各物理量的关联。
【难度系数】
0.5
要解决本题,需先明确不同开关状态下的电路结构,结合欧姆定律、串联电路的电压电流规律分析各物理量:
1. 当开关S闭合、S₁接触点1时,滑动变阻器R与R₁串联;当S₁接触点2时,R与R₂串联。
2. 先根据“滑片在最左端(R接入阻值为0)时电流0.8A”计算电源电压;
3. 分析S₁接1时的最小电流:电压表测R的电压,量程0~15V,当电压表示数最大为15V时,电路电流最小,据此计算R₁两端电压U₁和最小电流I₁;
4. 分析S₁接2时的最大电流:当R接入阻值最小时,电路电流最大,结合R₂计算I₂;
5. 逐一判断选项的正误。
【解析】
1. 计算电源电压:当S闭合、S₁接1,滑片在最左端时,R接入阻值为0,电路为R₁的简单电路,根据欧姆定律$U=IR$,电源电压$U=I_0R_1=0.8\ \mathrm{A}×30\ \Omega=24\ \mathrm{V}$,故选项A(U=18V)错误。
2. 分析S₁接1时的U₁和I₁:S₁接1时,R与R₁串联,电压表测R两端电压,电压表量程0~15V,所以R两端最大安全电压为15V。根据串联电路电压规律,R₁两端电压$U_1=U - U_R=24\ \mathrm{V}-15\ \mathrm{V}=9\ \mathrm{V}$,故选项B中U₁=9V正确;此时电路最小电流$I_1=\frac{U_1}{R_1}=\frac{9\ \mathrm{V}}{30\ \Omega}=0.3\ \mathrm{A}$。
3. 分析S₁接2时的I₂:S₁接2时,R与R₂串联,要使电路电流最大,需R接入阻值最小,此时电流$I_2=\frac{U}{R_2}=\frac{24\ \mathrm{V}}{16\ \Omega}=1.5\ \mathrm{A}$,则$I_1:I_2=0.3\ \mathrm{A}:1.5\ \mathrm{A}=1:5$,故选项C(5:1)错误。
4. 分析滑动变阻器R的阻值范围:S₁接1时,R最小接入0(滑片最左端);当电流最小时,R接入最大阻值$R_{滑}=\frac{U_R}{I_1}=\frac{15\ \mathrm{V}}{0.3\ \mathrm{A}}=50\ \Omega$,所以R的阻值范围是0~50Ω,选项D(0~25Ω)错误。
【答案】
B
【知识点】
欧姆定律、串联电路特点
【点评】
本题考查串联电路规律与欧姆定律的综合应用,需分情况分析不同开关状态的电路,注意电表量程和滑动变阻器的安全限制,是典型的电学综合题,需理清各物理量的关联。
【难度系数】
0.5
16. (图像分析) 图甲中$R_0$为定值电阻,电源电压保持不变。滑动变阻器$R_1$标有“20 Ω 1 A”字样,电流表量程为0~0.6 A,小灯泡的电阻为10 Ω(小灯泡可视为定值电阻)。在开关$S_1$、$S_2$都断开或都闭合两种情况中,移动滑片P(保证所有元件都安全)得到了两次电流表示数与$R_1$接入电路阻值变化关系的图像(如图乙所示)。下列说法中正确的是 (

A.电源电压是12 V
B.当小灯泡发光时,流过小灯泡的电流是0.9 A
C.$R_0$的阻值为20 Ω
D.全过程整个电路中的最大电流和最小电流之比为6:1
D
)A.电源电压是12 V
B.当小灯泡发光时,流过小灯泡的电流是0.9 A
C.$R_0$的阻值为20 Ω
D.全过程整个电路中的最大电流和最小电流之比为6:1
答案
16.D 【点拨】由图甲可知,当开关S₁、S₂都闭合时,滑动变阻器R₁与灯泡L并联,此时由于R₁接入电路的阻值不能为零,由此可判断出图乙中的上边的曲线为S₁、S₂都闭合时电流表示数与R₁接入电路阻值变化关系的图像,则下边的曲线为S₁、S₂都断开时电流表示数与R₁接入电路阻值变化关系的图像。开关S₁、S₂都闭合时,滑动变阻器R₁与灯泡L并联,由图乙中上边的曲线可知,当R₁=20 Ω时,I₁=0.3 A,由$I=\frac{U}{R}$可得,电源电压U=U₁=I₁R₁=0.3 A×20 Ω=6 V,故A错误;灯泡发光时,流过小灯泡的电流$I_L=\frac{U}{R_L}=\frac{6\ \mathrm{V}}{10\ \Omega}=0.6\ \mathrm{A}$,故B错误;开关S₁、S₂都断开时,R₁与R₀串联,当R₁'=0 Ω时,电路为R₀的简单电路,由图乙中下边的曲线可知I=0.6 A,由$I=\frac{U}{R}$可得,R₀的阻值$R_0=\frac{U}{I}=\frac{6\ \mathrm{V}}{0.6\ \mathrm{A}}=10\ \Omega$,故C错误;开关S₁、S₂都闭合时,滑动变阻器R₁与灯泡L并联,根据并联电路电流的规律知干路最大电流I最大=I₁最大+I_L=0.6 A+0.6 A=1.2 A,开关S₁、S₂都断开时,R₁与R₀串联,当R₁的阻值全部连入电路时,电路中的电流最小,$I_{最小}=\frac{U}{R_总}=\frac{U}{R_0+R_1}=\frac{6\ \mathrm{V}}{10\ \Omega+20\ \Omega}=0.2\ \mathrm{A}$,则最大电流和最小电流之比I最大:I最小=1.2 A:0.2 A=6:1,故D正确。
解析
【分析】
首先分析开关在不同状态下的电路连接:当S₁、S₂都闭合时,滑动变阻器R₁与灯泡L并联,电流表测R₁支路电流;当S₁、S₂都断开时,R₁与定值电阻R₀串联,电流表测电路总电流。结合图乙,并联时R₁阻值越小电流越大,对应上边曲线;串联时R₁阻值越大电流越小,对应下边曲线。再利用欧姆定律和串并联电路规律,逐一分析选项。
【解析】
1. 确定电路与图像对应关系:
S₁、S₂都闭合时,R₁与L并联,电流表测R₁电流,R₁越小电流越大,故图乙上边曲线为此状态;
S₁、S₂都断开时,R₁与R₀串联,电流表测总电流,R₁越大电流越小,故图乙下边曲线为此状态。
2. 计算电源电压:
当S₁、S₂都闭合,R₁=20Ω时,电流I₁=0.3A,由欧姆定律得U=I₁R₁=0.3A×20Ω=6V,故A错误。
3. 计算灯泡电流:
灯泡电阻R_L=10Ω,并联时灯泡两端电压等于电源电压,故I_L=U/R_L=6V/10Ω=0.6A,故B错误。
4. 计算R₀阻值:
当S₁、S₂都断开,R₁=0Ω时,电路为R₀的简单电路,电流I=0.6A,由欧姆定律得R₀=U/I=6V/0.6A=10Ω,故C错误。
5. 计算电流比值:
最大电流:S₁、S₂都闭合时,R₁最大电流为电流表量程0.6A,灯泡电流0.6A,总电流I最大=0.6A+0.6A=1.2A;
最小电流:S₁、S₂都断开时,R₁最大为20Ω,总电阻R总=10Ω+20Ω=30Ω,电流I最小=6V/30Ω=0.2A;
比值I最大:I最小=1.2A:0.2A=6:1,故D正确。
【答案】
D
【知识点】
欧姆定律应用、串并联电路规律、电路动态分析
【点评】
本题需先区分开关状态对应的电路,结合图像分析电流与电阻的关系,再利用欧姆定律计算,关键是准确判断两条曲线对应的电路,避免混淆。
【难度系数】
0.5
首先分析开关在不同状态下的电路连接:当S₁、S₂都闭合时,滑动变阻器R₁与灯泡L并联,电流表测R₁支路电流;当S₁、S₂都断开时,R₁与定值电阻R₀串联,电流表测电路总电流。结合图乙,并联时R₁阻值越小电流越大,对应上边曲线;串联时R₁阻值越大电流越小,对应下边曲线。再利用欧姆定律和串并联电路规律,逐一分析选项。
【解析】
1. 确定电路与图像对应关系:
S₁、S₂都闭合时,R₁与L并联,电流表测R₁电流,R₁越小电流越大,故图乙上边曲线为此状态;
S₁、S₂都断开时,R₁与R₀串联,电流表测总电流,R₁越大电流越小,故图乙下边曲线为此状态。
2. 计算电源电压:
当S₁、S₂都闭合,R₁=20Ω时,电流I₁=0.3A,由欧姆定律得U=I₁R₁=0.3A×20Ω=6V,故A错误。
3. 计算灯泡电流:
灯泡电阻R_L=10Ω,并联时灯泡两端电压等于电源电压,故I_L=U/R_L=6V/10Ω=0.6A,故B错误。
4. 计算R₀阻值:
当S₁、S₂都断开,R₁=0Ω时,电路为R₀的简单电路,电流I=0.6A,由欧姆定律得R₀=U/I=6V/0.6A=10Ω,故C错误。
5. 计算电流比值:
最大电流:S₁、S₂都闭合时,R₁最大电流为电流表量程0.6A,灯泡电流0.6A,总电流I最大=0.6A+0.6A=1.2A;
最小电流:S₁、S₂都断开时,R₁最大为20Ω,总电阻R总=10Ω+20Ω=30Ω,电流I最小=6V/30Ω=0.2A;
比值I最大:I最小=1.2A:0.2A=6:1,故D正确。
【答案】
D
【知识点】
欧姆定律应用、串并联电路规律、电路动态分析
【点评】
本题需先区分开关状态对应的电路,结合图像分析电流与电阻的关系,再利用欧姆定律计算,关键是准确判断两条曲线对应的电路,避免混淆。
【难度系数】
0.5
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