2020-2021【物理】物理 欧姆定律的专项 培优 易错 难题练习题含答案解析

一、初中物理欧姆定律的实际应用问题1．如图，电源电压恒定，灯L的规格为“24V 72W”且工作时电阻保持不变，电压表的量程为0～15V，电流表的量程为0～3A，滑动变阻器R2的规格为“？Ω 2A”，在电路安全的前提下，操作如下：①当只闭合S、S3时，电路中的总功率为P1，电流表示数为I1；②当只闭合S2、S3时，移动滑片使滑动变阻器的阻值为R，电流表示数为I2，电阻R1和滑动变阻器的总功率为10W；再移动滑片使滑动变阻器的阻值为2R，电流表示数为I3，灯L 和滑动变阻器的总功率为9.72W；③当只闭合S、S1、S2时，移动滑动变阻器的滑片，使电路中的最小总功率为P4，此时电流表示数为I4。

已知P1：P4＝5：6，I2：I3＝10：9。

则下列数据错误的是（）A．电源电压为20VB．电流表的示数I1：I4＝5：6C．R1的电阻为8ΩD．该电路消耗的功率最小时，滑动变阻器R2的阻值为32Ω【答案】A【解析】【分析】【详解】①当只闭合S、S3时，只有灯泡连入电路，如图A所示；②当只闭合S2、S3时，电阻R1、滑动变阻器和灯泡串联，滑动变阻器的阻值为R，如图所示B；再移动滑片使滑动变阻器的阻值为2R，如图C所示；③当只闭合S、S1、S2时，电阻R1、滑动变阻器并联，如图D所示；B．由2UPR可得灯泡的电阻22(24V)=8Ω72WL U R P ==额额 电源电压不变，在图AD 中，由P ＝UI 得 11144456P I P U P I P U=== 故B 正确，不符合题意；AC ．在图B 中，其总电阻R 总2＝R 1+R +R L在图C 中，其总电阻R 总3＝R 1+2R +R L ，则212LUUI R R R R ==++总3132LUUI R R R R ==++总已知I 2：I 3＝10：9，则111092L LUU R R R R R R =++++： ：化简可得R 1＝8R ﹣R L ＝8R ﹣8Ω①图B 中电阻R 1和滑动变阻器的总功率P ′＝I 22（R 1+R ）即I 22（R 1+R ）＝10W ②图C 中灯泡和滑动变阻器的总功率P ″＝I 32（R L +2R ）即I 32（8Ω+2R ）＝9.72W ③由于I 2：I 3＝10：9，则由②③化简可得3R 1＝20Ω+2R ④解①④方程得R ＝2ΩR 1＝8Ω故C 正确，不符合题意；由②得2110W=1A 8Ω+2ΩPIR R'==+根据图B可知，电源电压U＝I2（R1+R+R L）＝1A×（8Ω+2Ω+8Ω）＝18V故A错误，符合题意；D．由电路图可知，只闭合S2、S3时，R1、灯泡和滑动变阻器串联，总电阻最大，此时该电路消耗的功率最小，由于此时电压表测量R1和滑动变阻器两端的电压，则电压表示数U′为最大15V时，电路中的电阻最大，电流最小，此时的总功率最小；串联电路的总电压等于各电阻两端的电压之和，所以此时灯泡两端的电压U L＝U﹣U′＝18V﹣15V＝3V此时电路中的电流L3V=0.375A8ΩLLUI IR'===由UIR=得此时电路的最大电阻为18V480.375AURI'===Ω最大根据串联电路的总电阻等于各分电阻之和可知，滑动变阻器连入电路的最大阻值R滑＝R最大﹣R1﹣R L＝48Ω﹣8Ω﹣8Ω＝32Ω故D正确，不符合题意。

故选A。

2．如图所示，电源电压保持不变，R1为滑动变阻器，R2、R3为定值电阻，电压表V1、V2示数变化量分别为1U∆和2U∆，电流表A1、A2示数变化量分别为1I∆和2I∆。

下列说法正确的是（）A．闭合开关S1、S2，向右调节滑片P，A1、A2示数变小，且变化量相等B．保持滑片P位置不变，开关S1保持断开，S2由断开到闭合，A1示数增大，V2示数不变C．断开开关S1、S2，向左调节滑片P，V1示数变大，V2示数变小，A1示数变小D．断开开关S1、S2，向右适当调节滑片P，R2阻值等于2111U UI I∆∆-∆∆【答案】AD【解析】【分析】【详解】A ．闭合开关S 1、S 2时，变阻器R 1和定值电阻R 2、R 3并联，电流表A 1测量的是干路电流，电流表A 2测量的通过变阻器R 1的电流，当向右调节滑片P 时，变阻器R 1的接入电阻变大，故其电流变小，即电流表A 2的示数变小；电流表A 1的示数为R 1、R 2、R 3所在的三条支路电流之和，R 2和R 3所在支路电阻不变，所以这两条支路的电流也未发生变化，所以A 1的示数因A 2的示数变小而变小，且两电流表示数变化量相等，故A 正确；B ．保持滑片P 位置不变， S 1和S 2都断开时，变阻器R 1和定值电阻R 2、R 3串联；S 1保持断开，S 2由断开到闭合时，定值电阻R 2、R 3以及电压表V 2同时被短路；从中可以看出开关S 1保持断开，S 2由断开到闭合时，电路中的总电阻变小，故总电流变大，即电流表A 1示数增大；同时电压表V 2短路，所以V 2示数从有到无，即它的示数会减小，故B 错误；C ．断开开关S 1、S 2时，变阻器R 1和定值电阻R 2、R 3串联，向左调节滑片P 时，变阻器R 1的接入电阻会减小，而R 2和R 3的电阻不变；电压表V 1示数为R 1和R 2两端电压之和，由串联电路的分压原理可知，其示数会减小；电压表V 2示数为R 2和R 3两端电压之和，其示数会变大；A 1示数为此串联电路中的电流，它会因为总电阻的减小而增大，故C 错误；D ．断开开关S 1、S 2，变阻器R 1和定值电阻R 2、R 3串联；当变阻器的滑片P 右移时，变阻器接入电路中的电阻变大，故电流表A 1的示数会变小。

若电流表A 1的示数变化量为1I ∆，由于电压表V 2测量的是R 2、R 3的电压之和，R 2、R 3都为定值电阻，故电压表V 2的示数会变小，其变化量1223()I R R U =∆⨯+∆电压表V 1示数为R 1和R 2两端电压之和，其示数变化量和定值电阻R 3两端电压变化量相等131I R U ∆∆=⨯由以上两式可得 12313122111112121()I R R I R U U U I R R I I I I I U -∆⨯+-∆⨯∆⨯-====∆∆∆∆∆∆∆∆∆ 故D 正确。

故选AD 。

3．如图，电源电压恒定，电阻R 1＝10Ω，R 2＝15Ω，R 阻值一定但未知。

当单刀双掷开关S 掷向a （同时与b 断开）时，电压表示数为2.0V 。

若掷向b （同时与a 断开），电压表示数可能为（ ）A ．3.0VB ．2.5VC ．2.2VD ．1.5V【答案】BC【解析】【分析】【详解】 由图S 接b 时，R 2与R 串联，由欧姆定律知，此时电压表测R 2两端电压为215Ω15ΩU I R R U ''==⨯+--------------① S 接a 时，R 1与R 串联，此时电压表测R 1两端电压，示数为2V ，则有12V 10Ω10ΩIR R U ==⨯+------------② ①÷②可得 ()()310Ω2V 215ΩR U R '+=+ 所以103V 15R U R '+=⨯+ 因为 10115R R +<+ 所以3V U '<R 1、R 2分别与R 串联，R 2＞R 1，根据串联电路的分压原是可知，R 与R 2串联时比R 1与R 串联时分压多，即S 接b 时电压表示数大于2V ；综上可知2V 3V U '<<故选BC 。

4．如图甲所示的电路中，电源电压保持不变，当闭合开关S ，调节滑动变阻器阻值从最大变化到最小，两个电阻的“U —I ”关系图像如图乙所示，则下列判断正确的是（ ）A ．电源电压为10VB ．定值电阻R 1的阻值为10ΩC ．变阻器滑片在中点时，电流表示数为0.3AD ．滑动变阻器R 2的阻值变化范围为0～10Ω【答案】BC【解析】【分析】从“U —I ”关系图像可以看出，甲为滑动变阻器的关系图像，因为最后电压变为0，此时滑动变阻器的电阻为0，乙为电阻R 1的图像；当滑动变阻器的阻值最大时，电路中的电流最小，根据图像读出电表的示数，利用串联电路的电压特点求出电源的电压，利用欧姆定律求出电阻R 1的电阻和滑动变阻器的最大阻值；根据电阻的串联和欧姆定律求出变阻器滑片在中点时，电路中的电流。

【详解】A ．当滑动变阻器的阻值最大时，两电阻串联，干路电流最小；由图乙可知，此时电路中的电流I =0.2A ，电阻R 1的电压U 1=2V ，滑动变阻器两端的电压U 2=4V ；串联电路总电压等于各支路电压之和，则电源电压为：122V 4V 6V U U U =+=+=，则A 错误；B ．由U I R=可得，定值电阻R 1的阻值： 112V 10Ω0.2AU R I ===， 则B 正确；CD ．滑动变阻器的阻值最大为：224V 20Ω0.2AU R I ===， 即滑动变阻器R 2的阻值变化范围为0∼20Ω，串联电路中总电阻等于各分电阻之和，则变阻器滑片在中点时，电流表示数：216V 0.3A 20Ω1022U I R R '===Ω++， 故C 正确、D 错误；故选BC 。

5．小灯泡L 的额定电压为3V ，它的I —U 图象如图甲所示，把小灯泡接入如图乙所示的电路中，先将滑动变阻器的滑片P 移至B 端。

闭合开关S ，电压表示数为1.5V ，再将滑片P 向左移动直到电压表示数为3V ，已知电源电压恒定，滑动变阻器的铭牌标有上“10Ω 2A ”字样。

下列说法中正确的是（ ）A ．电源电压为4.5VB ．小灯泡的额定功率为0.45WC ．小灯泡正常发光时，滑动变阻器消耗的电功率为0.75WD ．小灯泡正常发光时，滑动变阻器接入电路的阻值为3Ω【答案】ACD【解析】【详解】A ．当滑动变阻器的滑片P 移至B 端时，滑动变阻器的最大阻值接入电路，与灯泡串联，由图象甲可知，当电压表示数为L 1.5V U =，电路中的电流为0.3A I =，由欧姆定律U I R=可得，滑动变阻器两端的电压 0.3103滑滑A ΩV U IR ==⨯=根据串联电路电压的特点可得，电源电压为1.53 4.5L 滑V V V U U U =+=+=故A 正确；B ．由图甲可知，当灯泡两端的电压3额V U =时，电路中的电流0.5A I '=，由P UI =可得，灯泡的额定功率30.5 1.5额额V A W P U I '==⨯=故B 错误；C ．小灯泡正常发光时，滑动变阻器两端的电压为4.53 1.5滑额V V V U U U '=-=-= 由P UI =可得，滑动变阻器消耗的功率1.50.50.75滑滑V A W P U I '''==⨯= 故C 正确；D ．由U R I=可得，滑动变阻器接入电路的电阻 1.530.5滑滑V =ΩAU R I ''==' 故D 正确。