∴R1:R2=2R0:R0=4:3. 故选C.
二.填空题(共2小题)
8.(2013?哈尔滨)如图电源电压恒定,闭合S0.当S闭合、甲乙两表为电压表时,两表示数之比U甲:U乙=7:5;当S断开、甲乙两表为电流表时,两表示数之比I甲:I乙= 2:7 ,此时R1、R2消耗的功率之比P1:P2= 5:2 .
【考点】欧姆定律的变形公式;电功率的计算. 【专题】欧姆定律;电能和电功率.
【分析】由电路图可知,闭合S0、S,甲乙两表为电压表时,两电阻串联,电压表甲测电源电压,电压表乙测电阻R2电压,由串联电路特点及欧姆定律求出两电阻阻值之比;
由电路图可知,闭合S0、S断开且两电表为电流表时,两电阻并联,电流表甲测通过R2的电流,电流表乙测干路电流,由欧姆定律及并联电路特点求出两电流表示数之比,由P=UI求出电阻消耗的功率之比.
【解答】解:闭合S0、S,两电阻串联,甲乙两表为电压表时, U甲:U乙=7:5,令U甲=7U,U乙=5U, 则U1=U甲﹣U乙=2U,U2=U乙=5U,
有I=,
则====,
闭合S0、断开S,两电阻并联,两电表为电流表时,
==
=,I1=I2,
由于甲电流表测量R2的电流,乙电流表测量干路电路, 则I甲=I2,I乙=I1+I2=I2,
=
=;
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两电阻消耗的电功率之比:
===;
故答案为:2:7;5:2.
9.(2014?北京)如图所示的电路中,电源两端的电压不变,定值电阻R的阻值为R0.闭合开关S,当滑动变阻器接入电路中的电阻值为10Ω时,电压表的示数为U0.断开开关S,把电阻R换成阻值为3R0的另一定值电阻,闭合开关S,调节滑动变阻器滑片P的位置使电压表的示数仍为U0,则此时滑动变阻器接入电路中的电阻值为 30 Ω.
【考点】欧姆定律的应用. 【专题】欧姆定律.
【分析】由电路图可知,两电阻串联,电压表测R两端的电压,根据串联电路的电流特点列出等式即可求得此时滑动变阻器接入电路中的电阻值.
【解答】解:设电源电压为U,此时滑动变阻器接入电路中的电阻值为R,
由“当滑动变阻器接入电路中的电阻值为10Ω时,电压表的示数为U0.”根据串联电路电流
处处相等可得,﹣﹣﹣﹣①,
当“电阻R换成阻值为3R0的另一定值电阻,闭合开关S,调节滑动变阻器滑片P的位置使电压表的示数仍为U0,” 则
=
﹣﹣﹣﹣②,
由①②解得R=30Ω. 故答案为:30. 【点评】本题考查了串联电路的特点和欧姆定律的应用,关键是根据电压表的示数和电源的电压不变建立方程进行解答.
10.(2014?湖北)如图甲所示的电路中,R2为滑动变阻器,R1、R3为定值电阻,电源两端电压保持恒定不变.改变滑片P的位置,两电压表的示数与电流表的示数对应关系的图象分别表示在图乙所示的坐标系中.则:
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(1)当滑片移至a端时,对应的是图乙中的 B 点; (2)当滑片移至b端时,电路中的电流为 1 A; (3)R1的阻值为多少? (4)电源的电压为多少? 【考点】欧姆定律的应用.
【专题】应用题;电路和欧姆定律. 【分析】(1)由电路图可知,当滑片移至a端时,滑动变阻器接入电路中的电阻为0,电路中的总电阻最小,根据欧姆定律可知电路中的电流最大,据此进行判断;
(2)当滑片移至b端时,滑动变阻器接入电路中的电阻最大,电路中的电流最小,由图象可知此时电路中的电流;
(3)根据串联电路的分压特点可知,当滑片移至b端时,R1两端的电压最小,据此判断R1的I﹣U图象,并读出对应的电压和电流,根据欧姆定律求出R1的阻值;
(4)根据电阻的串联和欧姆定律分别表示出滑片位于a端、b端电源的电压,联立等式即可求出电源的电压. 【解答】解:(1)由电路图可知,当滑片移至a端时,滑动变阻器接入电路中的电阻为0,电路中的总电阻最小,
由I=可知,电路中的电流最大,
由图象可知,对应的是图乙中的B点;
(2)当滑片移至b端时,滑动变阻器接入电路中的电阻最大,电路中的电流最小, 由图象可知电路中的电流为1A;
(3)因串联电路中电阻越大分得的电压越大,
所以,当滑片移至b端时,R1两端的电压最小,图象中AB是R1的I﹣U图象, 此时U1=1V,电路中的电流I=1A, 则R1=
=
=1Ω;
(4)由图象可知,滑片位于a端时,V2的示数为3V,电路中的电流I′=3A, 滑片位于b端时,V2′的示数为9V,电路中的电流I=1A,
因串联电路中的总电压等于各分电压之和,且电源的电压不变, 所以,U=UV2+I′R3=UV2′+IR3, 即3V+3A×R3=9V+1A×R3, 解得:R3=3Ω,
电源的电压U=UV2+I′R3=3V+3A×3Ω=12V. 答:(1)B; (2)1;
(3)R1的阻值为1Ω; (4)电源的电压为12V.
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【点评】本题考查了串联电路的特点和欧姆定律的应用,关键是判断出滑片位于两端时对应的电表示数之间的关系,对学生的读图能力要求较高.
三.解答题(共4小题) 11.(2015?成都)在自然灾害中输电线路容易出现故障,科技小组的同学通过实验探究来体验判断故障类型和位置的方法.他们用AB、CD两根长为L的长直电阻丝模拟输电线,在电阻丝的左右两侧可以安装检测电路,电阻丝单位长度的阻值为r.如图1所示,在左侧安装检测电路,其中R0为保护电阻,右侧用导线连接.线路无故障时,电压表V1示数为U,电流表示数为I.
(1)若检测电路中电流表示数为0,电压表V1示数为U,表明输电线故障为 断路 . (2)若检测电路中电流表示数大于I,电压表V1示数为U,表明输电线可能出现短路或形成间隙电阻.如图2所示,小组在AB、CD之间某处连接一根导线模拟输电线短路,或在另一处连接未知电阻Rx模拟输电线之间形成间隙电阻,在右侧连接电压表V2.若输电线短路,则电压表V2示数 为0V ;若输电线之间形成间隙电阻,则电压表V2示数 小于U . (3)在图2中,若输电线的故障是短路,电流表的示数为I1,电压表V1的示数为U,则故障处与A端的距离为
(用r、I1、U、R0表示).
【考点】欧姆定律的应用.
【专题】欧姆定律. 【分析】(1)电压表有示数说明两接线柱与电源之间是通路,电流表无示数说明电源板并联部分断路;
(2)若输电线短路,电压表V2被短路示数为0;若输电线之间形成间隙电阻,电路为R0、Rx与Rx左侧电阻丝串联,电压表测Rx两端的电压,根据串联电路的分压特点可知电压表V2示数与电压表V1示数之间的关系;
(3)若输电线的故障是短路,根据欧姆定律求出电路中的总电阻,利用电阻的串联求出电阻丝的阻值,再根据电阻丝单位长度的阻值为r求出电阻丝的长度,然后除以2即为故障处与A端的距离. 【解答】解:(1)电流表示数为0,电压表V1示数为U,说明电压表并联部分断路,即输电线断路;
(2)若输电线短路,电压表V2被短路,示数为0;
若输电线之间形成间隙电阻,电路为R0、Rx与Rx左侧电阻丝串联,电压表测Rx两端的电压,
由串联电路的分压特点可知,电压表V2示数小于电压表V1的示数U;
(3)若输电线的故障是短路,由I=可得,电路中的总电阻: R=
,
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因串联电路中总电阻等于各分电阻之和, 所以,电阻丝的阻值: R线=R﹣R0=
﹣R0=
,
因电阻丝单位长度的阻值为r, 所以,电阻丝的长度:
L线===,
则故障处与A端的距离: L=
=
.
故答案为:(1)断路;(2)为0V;小于U;(3).
【点评】本题考查了电路故障的判断和串联电路的特点以及欧姆定律的应用,要注意电阻丝的长度是故障处与A端距离的2倍.
12.(2013?镇江)如图所示,电源电压为6V,R为“30Ω,0.25A”滑动变阻器,R1为“10Ω,0.4A”电阻,电压表量程为0﹣3V.图中虚线框内接一只“20Ω,0.3A”电阻R2(未画出).已知:①闭合S1和S2,断开S3时,调节R,使其接入电路的阻值为10Ω,此时电路消耗的电功率为1.2W;②断开S1,闭合S2、S3,调节R,使其接入电路的阻值为6Ω,此时电压表的示数为1.0V.
(1)在情形①中,求电路的总阻值;
(2)请在答题卷的图中画出虚线框内的电路;
(3)当闭合所有开关时,为保证电路安全,求滑动变阻器接入电路的阻值范围.
【考点】欧姆定律的应用;串联电路的电流规律;串联电路的电压规律;电阻的串联;电功率的计算.
【专题】计算题;作图题;压轴题;电路和欧姆定律;电能和电功率.
【分析】(1)知道电源的电压和情形①中电路消耗的总功率,根据P=值;
求出电路的总阻
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