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9.如图所示,电阻$R_1=30\ \Omega$,闭合开关$S_1$、断开开关$S_2$时,电流表的示数为0.4 A;闭合开关$S_1$和$S_2$时,电流表的示数为0.5 A,则电源两端的电压为
12
V,电阻$R_2$的阻值为120
$\Omega$。答案
9.$12$ $120$ [解析]闭合开关$S_1$、断开开关$S_2$时,电路为只含有$R_1$的简单电路,电流表的示数是0.4 A,电源电压$U=U_1=I_1R_1=0.4\ \mathrm{A}×30\ \Omega=12\ \mathrm{V}$;开关$S_1$、$S_2$均闭合时,两电阻并联接入电路,电流表测干路电流,电流表的示数是0.5 A,通过$R_2$的电流$I_2=I-I_1=0.5\ \mathrm{A}-0.4\ \mathrm{A}=0.1\ \mathrm{A}$,电阻$R_2$的阻值$R_2=\frac{U}{I_2}=\frac{12\ \mathrm{V}}{0.1\ \mathrm{A}}=120\ \Omega$。
10.如图所示,闭合开关S,无论怎样移动滑动变阻器的滑片P,发现电压表示数始终接近电源电压,经检查发现灯泡L完好,导致这一现象的原因是滑动变阻器
排除故障后,闭合开关S,灯泡L正常发光,将滑片P向左滑动,电压表示数
断路
。排除故障后,闭合开关S,灯泡L正常发光,将滑片P向左滑动,电压表示数
变大
(选填“变小”“变大”或“不变”)。答案
10.断路 变大 [解析]由电路图可知灯泡与滑动变阻器串联,电压表测量滑动变阻器两端的电压;闭合开关S,无论怎样移动滑动变阻器,电压表示数始终接近电源电压,说明电压表与电源连通,则电压表与电源之间的电路是完好的,与电压表并联的电路断路了,即滑动变阻器断路。排除故障后,滑片向左移动,滑动变阻器接入电路的电阻变大,根据串联电路的分压原理可知,滑动变阻器两端的电压变大,电压表的示数变大。
11.小明用如图甲所示的实验电路探究“电流与电阻的关系”，电源电压为3 V保持不变，滑动变阻器的规格是“30 $\Omega$ 2 A”，阻值为5 $\Omega$、10 $\Omega$、15 $\Omega$、20 $\Omega$的定值电阻各一个，满足测量需求的电流表、电压表各一个。
(1)闭合开关S前，滑动变阻器的滑片P应移到
(2)排除故障后，小明在电路中接入阻值为5 $\Omega$的定值电阻，移动滑动变阻器的滑片，使得电压表示数如图乙所示，则定值电阻两端的电压$U_0=$
(3)接下来小明用10 $\Omega$的定值电阻替换5 $\Omega$的定值电阻，再闭合开关，他应该将滑动变阻器的阻值
(4)小明用20 $\Omega$的定值电阻替换15 $\Omega$的定值电阻再闭合开关，他继续调节滑动变阻器的阻值，发现电压表示数始终不能调为$U_0$，为完成四次探究，实验中需要滑动变阻器的最大阻值至少为
(1)闭合开关S前，滑动变阻器的滑片P应移到
B
（选填“A”或“B”）端，小明闭合开关后发现电流表无示数，电压表示数约为3 V，故障原因可能是定值电阻R断路
。(2)排除故障后，小明在电路中接入阻值为5 $\Omega$的定值电阻，移动滑动变阻器的滑片，使得电压表示数如图乙所示，则定值电阻两端的电压$U_0=$
1
V，记录电流表示数。(3)接下来小明用10 $\Omega$的定值电阻替换5 $\Omega$的定值电阻，再闭合开关，他应该将滑动变阻器的阻值
调大
，这样操作的目的是控制定值电阻两端电压不变
，然后再次记录电流表示数。(4)小明用20 $\Omega$的定值电阻替换15 $\Omega$的定值电阻再闭合开关，他继续调节滑动变阻器的阻值，发现电压表示数始终不能调为$U_0$，为完成四次探究，实验中需要滑动变阻器的最大阻值至少为
40
$\Omega$。答案
11.(1)B 定值电阻R断路 (2)1 (3)调大 控制定值电阻两端电压不变 (4)40
[解析](1)为了保护电路,闭合开关S前,滑动变阻器的滑片P应移到阻值最大处,即B端。闭合开关S,发现电流表无示数,说明电路可能断路,电压表示数约为3 V,电压表与电源连通,则故障原因可能是与电压表并联的定值电阻R断路了。(2)由题图乙可知,电压表选用小的测量范围,分度值为0.1 V,则定值电阻两端的电压$U_0=1\ \mathrm{V}$。(3)探究电流与电阻的关系时,要保持定值电阻两端电压一定(或保持电压表示数不变),当用10 Ω的电阻替换5 Ω的电阻后,根据分压原理,定值电阻两端的电压变大,为保持电压表示数不变,应增大滑动变阻器的阻值。(4)根据串联分压原理可得$\frac{R}{R_P}=\frac{U_0}{U-U_0}$,代入数据为$\frac{20\ \Omega}{R_P}=\frac{1\ \mathrm{V}}{3\ \mathrm{V}-1\ \mathrm{V}}$,解得$R_P=40\ \Omega$,需要滑动变阻器的最大阻值至少为40 Ω。
[解析](1)为了保护电路,闭合开关S前,滑动变阻器的滑片P应移到阻值最大处,即B端。闭合开关S,发现电流表无示数,说明电路可能断路,电压表示数约为3 V,电压表与电源连通,则故障原因可能是与电压表并联的定值电阻R断路了。(2)由题图乙可知,电压表选用小的测量范围,分度值为0.1 V,则定值电阻两端的电压$U_0=1\ \mathrm{V}$。(3)探究电流与电阻的关系时,要保持定值电阻两端电压一定(或保持电压表示数不变),当用10 Ω的电阻替换5 Ω的电阻后,根据分压原理,定值电阻两端的电压变大,为保持电压表示数不变,应增大滑动变阻器的阻值。(4)根据串联分压原理可得$\frac{R}{R_P}=\frac{U_0}{U-U_0}$,代入数据为$\frac{20\ \Omega}{R_P}=\frac{1\ \mathrm{V}}{3\ \mathrm{V}-1\ \mathrm{V}}$,解得$R_P=40\ \Omega$,需要滑动变阻器的最大阻值至少为40 Ω。
12.为了防止人们吸入煤气而中毒,需要对厨房等环境进行煤气浓度监测。图甲是某同学设计的煤气浓度监测仪的工作原理图,其中,电源电压为6 V,且保持不变,电流表的测量范围为0~0.6 A,电压表的测量范围为0~3 V,$R_1$为定值电阻,阻值为5 Ω,$R_2$为气敏电阻,阻值随煤气浓度Y变化的关系如图乙所示。闭合开关S,在保证电路安全使用的情况下,求:
(1)煤气浓度Y为50 mg/m³时,电压表的示数;
(2)该仪器能够测量煤气的最大浓度。
答案 P26
(1)煤气浓度Y为50 mg/m³时,电压表的示数;
(2)该仪器能够测量煤气的最大浓度。
答案 P26
答案
12.解:由电路图可知,$R_1$与$R_2$串联,电压表测量$R_1$两端的电压,电流表测量电路中电流。
(1)由题图乙得,当煤气浓度为$50\ \mathrm{mg/m}^3$时,$R_2=25\ \Omega$
则总电阻$R=R_1+R_2=5\ \Omega+25\ \Omega=30\ \Omega$
电路中的电流$I=\frac{U}{R}=\frac{6\ \mathrm{V}}{30\ \Omega}=0.2\ \mathrm{A}$
$R_1$两端的电压,即电压表的示数为$U_1=IR_1=0.2\ \mathrm{A}×5\ \Omega=1\ \mathrm{V}$
(2)煤气浓度最大时,电路中电阻最小、电流最大,根据电流表的测量范围可知电路中最大电流$I_大=0.6\ \mathrm{A}$
此时电路中的总电阻$R'=\frac{U}{I_大}=\frac{6\ \mathrm{V}}{0.6\ \mathrm{A}}=10\ \Omega$
气敏电阻的阻值$R_2'=R'-R_1=10\ \Omega-5\ \Omega=5\ \Omega$
由题图乙得,$R_2'=5\ \Omega$时,煤气浓度$Y=250\ \mathrm{mg/m}^3$
答:(1)当煤气浓度$Y$为$50\ \mathrm{mg/m}^3$时,电压表的示数为1 V。
(2)该仪器能够测量煤气的最大浓度为$250\ \mathrm{mg/m}^3$。
(1)由题图乙得,当煤气浓度为$50\ \mathrm{mg/m}^3$时,$R_2=25\ \Omega$
则总电阻$R=R_1+R_2=5\ \Omega+25\ \Omega=30\ \Omega$
电路中的电流$I=\frac{U}{R}=\frac{6\ \mathrm{V}}{30\ \Omega}=0.2\ \mathrm{A}$
$R_1$两端的电压,即电压表的示数为$U_1=IR_1=0.2\ \mathrm{A}×5\ \Omega=1\ \mathrm{V}$
(2)煤气浓度最大时,电路中电阻最小、电流最大,根据电流表的测量范围可知电路中最大电流$I_大=0.6\ \mathrm{A}$
此时电路中的总电阻$R'=\frac{U}{I_大}=\frac{6\ \mathrm{V}}{0.6\ \mathrm{A}}=10\ \Omega$
气敏电阻的阻值$R_2'=R'-R_1=10\ \Omega-5\ \Omega=5\ \Omega$
由题图乙得,$R_2'=5\ \Omega$时,煤气浓度$Y=250\ \mathrm{mg/m}^3$
答:(1)当煤气浓度$Y$为$50\ \mathrm{mg/m}^3$时,电压表的示数为1 V。
(2)该仪器能够测量煤气的最大浓度为$250\ \mathrm{mg/m}^3$。
