物理欧姆定律(大题培优)附详细答案

一、初中物理欧姆定律问题1．如图所示的电路中，电源电压保持不变，R为定值电阻，当开关闭合时，标有“8V8W”的小灯泡L恰好正常发光；若保持定值电阻R不变，将L换成另一只标有“8V 4W”的小灯泡，闭合开关后，小灯泡工作时消耗的实际功率A．大于4W B．等于4W C．小于4W D．无法确定【答案】A【解析】【分析】【详解】根据公式可知，当额定电压相同时，额定功率越大，电阻越小，所以“8V 8W”的灯泡电阻小，“8V 4W”的灯泡电阻大；根据串联电路电阻的分压特点可知，改接后，灯泡两端的电压变大，大于8V，所以这只灯泡消耗的功率大于4W．2．如图所示，电源电压恒为9V，电压表的量程为0~3V，电流表的量程为0~0.6A，滑动变阻器的规格为“24Ω 0.8A”，灯泡标有“3V 1.5W”字样。

闭合开关，在电路安全的情况下（不考虑灯丝电阻的变化），则下列说法中正确的是（）A．滑动变阻器的电阻允许调节的范围是0~24ΩB．电流表示数的变化范围是0.1A~0.5AC．电压表示数的变化范围是1V~3VD．灯泡的最小功率是0.54W【答案】D【解析】【详解】从图中可以看到，灯泡和滑动变阻器串联，根据电功率公式P UI=可知灯的额定电流是LLL1.5W0.5A3VPIU===额额额还可知道灯泡的电阻是L LL3V6Ω0.5AURI===额额因为电压表的量程是0到3V，所以当灯泡两端的电压是3V，电路中的电流最大，大小是max L0.5AI I==额由此可计算得电路中的最小总电阻是minmax9V18Ω0.5AURI===总那么滑动变阻器接入电路的最小阻值是Lmin min-18Ω-6Ω12ΩR R R===滑总而当滑动变阻器接入电路的电阻最大时，灯泡两端的电压最小，电流也是最小的，电路是安全的，所以滑动变阻器的电阻允许调节的范围是12Ω~24Ω；电路中的最大总电阻是Lmax6Ω24Ω30ΩR R R=+=+=总电路中的最小电流是minmax9V0.3A30ΩUIR===总所以电流表示数的变化范围是0.3A~0.5A；也可知道灯泡两端的电压最小值是Lmin min L0.3A6Ω 1.8VU I R==⨯=所以电压表示数的变化范围是1.8V~3V；当电路中电流最小时，灯泡的电功率最小，大小是()22Lmin min L0.3A6Ω0.54WP I R==⨯=故选D。

3．如图a所示是电阻甲和乙的I—U图像，下列说法不正确的是（）A．电阻甲为定值电阻，电阻乙的阻值随着温度的升高而减小B．当电阻甲两端电压为1V时，R甲＝5Ω，此时甲的实际电功率为0.2WC．如图b所示，当开关闭合，电路电流为0.5A时，电路总电阻是10ΩD．如图c所示，当开关闭合，电源电压为2V时，电路总功率为0.8W【答案】D【解析】【分析】(1)根据欧姆定律可知，电阻一定时，通过电阻的电流与电阻两端的电压成正比，据此结合图像分析甲、乙电阻是否变化，再根据乙电阻热功率与阻值的关系分析作答；(2)由图像可知，当甲两端的电压为1V 时对应的电流，根据欧姆定律求出R 甲，根据P UI =求出此时甲的实际电功率；(3)甲和乙串联，由图b 读出电路电流为0.5A 时甲和乙电阻两端的电压，利用欧姆定律可求出R 乙，根据串联电路的电阻特点可得总电阻；(4)甲和乙并联，由图c 读出电源电压为2V 时甲和乙电阻对应的电流，再根据并联电路的电流特点得出总电流，再根据P UI =求出此时电路的总功率。

【详解】A ．由图a 可知，甲对应的电流与电压成正比，根据欧姆定律可知甲电阻的阻值不变；随着电压的增加，乙电阻的热功率增加，温度升高，其阻值变小，故A 正确，不符合题意；B ．由图a 可知，当甲两端的电压为1V 时，通过的电流为0.2A ，根据欧姆定律可得1V052AΩ.U R I ===甲甲甲 此时甲的实际电功率1V 0.2A 0.2W P U I ==⨯=甲甲甲故B 正确，不符合题意；C ．如图b 所示，甲、乙串联，通过两电阻的电流相等，当电路电流为0.5A 时，由图a 可知，甲和乙两端的电压均为2.5V ，根据UR I=可知，此时甲乙的阻值相同，则电路总电阻 5Ω5Ω10ΩR R R =+=+=甲乙故C 正确，不符合题意；D ．如图c 所示，甲、乙并联，两电阻两端的电压相等，当电源电压为2V 时，由图a 可知0.4A I =甲，0.2A I =乙根据并联电路中干路电流等于各支路电流之和可知，干路电流0.4A 0.2A 0.6A I I I =+=+=甲乙则此时电路的总功率2V 0.6A 1.2W P UI ==⨯=故D 错误，符合题意。

故选D 。

4．如图甲所示的电路中，电源电压保持不变，闭合开关 S 后，滑片 P 从 b 端移动到 a 端的过程中，电压表示数 U 与电流表示数 I 的关系图像如图乙所示，下列判断正确的是（ ）A ．电源电压为 4VB ．电路总功率的最大值为 2.4WC ．R 1 电功率的最小值为 0.4WD ．R 2 的最大阻值为 10Ω【答案】C 【解析】 【详解】由图甲可知，两电阻串联，电压表测R 2两端的电压，电流表测电路中的电流；当滑片于a 端时，其接入电路电阻为0，电路中的电流最大，由图乙可知I 1=0.6A ，由UI R=可得，电源的电压1110.6A U I R R ==⨯…①当滑片于b 端时，变阻器接入电路中的电阻最大，电路中的电流最小，由图乙可知，I 2=0.2A ，U 2=4V ，则滑动变阻器的最大阻值2224V=20Ω0.2AU R I == 故D 错误；因串联电路中总电压等于各分电压之和，所以电源的电压21210.2A 4V U I R U R =+=⨯+…②因电源的电压不变，由①②可得110.6A 0.2A 4V R R ⨯=⨯+解得：R 1=10Ω，电源的电压10.6A 0.6A 10Ω6V U R =⨯=⨯=故A 错误； 电路消耗的最大功率116V 0.6A 3.6W P UI ==⨯=故B 错误；R 1电路消耗的最小功率221210.2A 10Ω0.4W P I R ==⨯=（） 故C 正确。

故选C 。

5．如图电路,电源两端电压为4.5V 且保持不变．电阻R 1为10Ω,滑动变阻器R 2的铭牌上标有“20Ω 1A”的字样,电流表的量程为0~0.6A,两个电压表的量程均为0~3V,在保证电路安全的条件下,下列说法中正确的是（）A．定值电阻R1的最大功率为3.6WB．电流表A的示数变化范围为0.15A~0.45AC．滑动变阻器的最小功率为0.45WD．滑动变阻器R2的阻值取值范围为0Ω~20Ω【答案】C【解析】【详解】A．从图中可以看到，这是一个串联电路，电阻R1和滑动变阻器R2串联在一起，电压表V1测的是电阻R1两端的电压，电压表V2测的是滑动变阻器R2接入电路中电阻两端电压，要求定值电阻R1的最大功率，那么需要定值电阻R1两端的电压最大，由题意可知，当R1两端的电压是3V时，电压表V1的量程没有超出，流过R1的电流为1113V==0.3A10ΩUIR=此电流大小没有超过电流表的量程，也没有超过滑动变阻器R2的最大电流，那么滑动变阻器R2两端的电压为214.5V3V 1.5VU U U=-=-=这个电压大小也没有超过电压表V2的量程，所以当R1两端的电压是3V时能够保证电路安全，此时定值电阻R1的最大功率为()221113V0.9W10ΩUPR===A错误；B．当电流表的示数最小时，电路中电阻最大，滑动变阻器R2接入电路中电阻最大，即220ΩR=，电路中的电流大小为124.5V0.15A10Ω20ΩUIR R===++这个电流大小没有超过滑动变阻器R2的最大电流，也没有超过电流表的量程，此时R1两端的电压是1R10.15A10Ω 1.5VU IR==⨯=R2两端电压为21R R- 4.5V-1.5V3VU U U===这也没有超过两电压表的量程，所以电路中的电流最小可以为0.15A ； 当电流表的示数最大时，假设0.45A I=，此时R 1两端的电压是1R 10.45A 10Ω 4.5V U IR ==⨯=这个电压大小超过了电压表的量程，所以0.45A I ≠，所以电流表A 的示数变化范围不为0.15A~0.45A ，B 错误；CD ．当滑动变阻器R 2的电阻最小时，此时电路中电流最大，R 1两端的电压最大，只能是3V ，由上述可知0.3A I =，R 2两端的电压为2R 1.5V U =，R 2的最小值为2R 2 1.5V5Ω0.3AU R I=== 由上述可知，滑动变阻器R 2的电阻可取20Ω，这也是R 2的最大值，所以滑动变阻器R 2的阻值取值范围为5Ω~20Ω；设电路中的电流为I ，由题意可知道滑动变阻器的功率为()()2222222221212121212-4-4U U U P I R R R R R R R R R R R R R ⎛⎫==⋅=⋅= ⎪++⎝⎭+ 要使电功率P 最小，那么()2122-R R R 要最大，当R 2是5Ω或者20Ω时，()2122-R R R 最大，滑动变阻器的电功率最小，大小为0.45W P =，可知，C 正确、D 错误。

6．如图所示，电源电压为4.5V ，电流表量程为“0～0.6A ”，滑动变阻器规格为“10Ω 1A ”，小灯泡L 标有“2.5V 1.25W ”（不考虑温度对灯丝电阻的影响）。

在保证电路各元件安全的情况下，移动滑动变阻器的滑片，下列选项正确的是（ ）A ．小灯泡的额定电流是0.6AB ．电流表的示数变化范围是0.3A ～0.6AC ．电压表的示数变化范围是2V ～3VD ．滑动变阻器连入电路的阻值变化范围是6Ω～10Ω 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】A ．小灯泡L 标有“2.5V 1.25W ”，由2U P UI R==得小灯泡的额定电流为1.25W 0.5A2.5VP I U === A 选项错误；BCD ．由于不考虑温度对灯丝电阻的影响，则根据欧姆定律得灯泡的电阻L 2.5V5Ω0.5AU R I === 串联电路电流值处处相等，则电路中的最大电流max L R 0.5A I I I ===此时滑动变阻器接入电路的电阻最小，其两端电压也最小。

根据串联电路电压规律，得滑动变阻器两端最小电压为min 总L 4.5V 2.5V 2V U U U =-=-=此时滑动变阻器接入电路最小阻值为min min min 2V4Ω0.5A U R I === 当滑动变阻接入电路阻值最大时，电压表示数最大，电路电流最小。

由题知max 10ΩR =则电路最小电流总min L max 4.5V0.3A 5Ω10ΩU I R R ===++此时滑动变阻器两端最大电压max max 0.3A 10Ω3V U IR ==⨯=由此得电流表的示数变化范围是0.3A ～0.5A ，电压表的示数变化范围是2V ～3V ，滑动变阻器连入电路的阻值变化范围是4Ω～10Ω。