初二物理竞赛班春季第13讲复习版讲义(欧姆定律提高)

|初二·物理·竞赛班·教师版|第13讲-1-第十三讲欧姆定律提高一、欧姆定律可归纳为四部分1．三个物理量（电流、电压、电阻）2．两个基本规律（欧姆定律；决定电阻大小的因素：长度、材料、横截面积、温度影响）3．两种电路特点（串、并联电路的特点和应用）4．三种仪器和一个实验（电流表、电压表、滑动变阻器、伏安法测电阻）二、电路故障的判断电路出现故障一般有两种情况：（1）发生短路（2）发生断路．而在每种情况下，电压表的示数都有可能是零或有较大示数（接近电源电压），具体分析如下表：故障电压表示数故障位置故障原因用电器工作情况电路图短路零与电压表并联的用电器发生短路导线电压为零部分用电器工作V短路电压表的示数接近电源电压与电压表并联的用电器以外的用电器发生短路电源电压全部加在与电压表并联的用电器两端部分用电器工作V断路零与电压表并联的用电器以外的用电器发生断路电压表的接线柱至少有一个没有与电源接通用电器不工作V断路电压表的示数接近电源电压与电压表并联的用电器发生断路由电压表、用电器与电源直接构成了一个通路用电器不工作V三、动态电路问题1.动态电路：由于滑动变阻器滑片的移动，或者由于不同开关的打开闭合状态，导致电路中电流电压电阻的变化问题，称之为动态电路问题。2.动态电路中应用欧姆定律解答问题的一般思路：知识点睛|初二·物理·竞赛班·教师版|第13讲-2-（1）根据各个开关的状态判断电路的连接状况，分清串联并联和混联。（2）判断滑动变阻器滑片移动时，滑动变阻器接入电路的电阻变化趋势。（3）根据滑动变阻器的接入组织变化，分析总电路的电阻变化。（4）根据总电路的电阻变化分析总电路的电流电压变化。（5）根据总电路的电流电压变化，结合串并联特点，分析部分或者支路电流电压变化。【例1】[河南赛区初中物理竞赛决赛试题]阻值不同的两个电阻的电流强度随电压变化的I—U图线如图所示．从图中得出的下列结论中正确的是（）A．12RRB．R1、R2串联后的总电阻的I—U图线在区域ⅡC．R1、R2并联后的总电阻的I—U图线在区域ⅢD．R1、R2并联后的总电阻的I—U图线在区域Ⅰ【解析】为了更清楚地认识I一U图线，我们首先通过图线来比较一下两个电阻的大小．如图所示，过横轴上任意一点A作平行于纵轴的直线交二图线于两点，设此二交点的纵坐标分别为I1和I2，由图可知12II．根据电阻的定义URI知：12RR．当R1、R2串联后总电阻变大，故总电阻的I—U图线应在区域Ⅲ．当R1、R2并联后，总电阻变小，故总电阻的I—U图线应在区域I．答案：D【例2】[上海市第14届初中物理竞赛初赛试题]右图所示的电路中，AB为粗细均匀的长为L的电阻丝，以AB上各点对B点的电压U为纵坐标，各点离A点的距离x为横坐标，则U随x变化的图线应为下图中的（）【解析】由于AB为一均匀的电阻丝，设在AB上任取一点P将AB分为两段．当P点向B段移动时，PB逐渐减小，即x逐次增大，则x段的电阻逐次增大；这两段可以看作是两只电阻的串联，则x段上的电压也逐次增大，PB段电压逐次减小，即xUULxL（xU为PB段电压）xxLxxUUUUUxURLLLURL（=）上式表明：x=0时，xUU；x=L时0xU答案：C【例3】如图所示，电源电压为20V，滑动变阻器R1的总电阻为3k，R2的基础强化|初二·物理·竞赛班·教师版|第13讲-3-电阻为2k，当滑动变阻器的滑片P从a端滑到b端时，电压表的示数变化范围是（）A．0～20VB．8～20VC．0～8VD．4～12V【答案】B【例4】[全国初中物理竞赛河南赛区初赛试题]如图所示的电路中，AB间电压为10伏，0100R欧，滑动变阻器R的最大阻值也为100欧，当E、F两点间断开时，C、D间的电压变化范围是_________；当E、F两点间接通时，C、D间的电压变化范围是_________．【解析】（1）当E、F两点断开：若滑动变阻器电阻为0时，10CDU伏；若滑动变阻器的电阻为最大时，'00010100V5V100100CDUUIRRRR总故，CD间电压的变化范围为5～10伏．（2）当E、F两点接通：滑动变阻器电阻为最小时，10VCDABUU；若滑动变阻器的电阻为最大时，0R短路，0CDU．故，C、D间电压变化范围是0～10伏．答案：5～10伏；0～10伏【例5】[北京市第14届初中物理竞赛试题]如图所示的电路，电源的路端电压恒定，1R、2R均为定值电阻．在变阻器的滑动片P由ab的全过程中（）A．1R两端电压一定减小B．2R的电流一定增大C．2R两端电压一定增大D．3R的电流一定减小【解析】这是个简单的串并联电路，2R与3R串联后再与1R并联．当滑片置于a端时，3R被短路，1R与2R并联，通过2R的电流为2UIR；当滑片置于b端时，2R与3R串联后再与1R并联，并联电路两端电压仍为U，求得'23UIRR；当滑片由a向b端移动过程中，由于电压U不变，而电阻R3逐渐变大，流过R3的电流一定减小．答案：D【例6】滑动变阻器R与小灯泡连接如图所示，电键断开，滑片在正中时小灯泡恰好正常发光，当电键闭合时（）A．小灯泡亮度增大，可能被烧坏B．滑片向右移一些，灯泡仍能正常发光C．滑片向左移一些，灯泡仍能正常发光D．无论滑片怎样移动，都不能让小灯泡正常发光【答案】C【例7】[上海市第13届初中物理竞赛初赛试题]如图所示电路，电源电压保持不变，当滑动变阻器的滑动片P自a向b的移动过程中，图中各表示数变化的情况是（）A．A、1A、3A示数变大，V示数变小|初二·物理·竞赛班·教师版|第13讲-4-B．A、1A、V示数变大，2A示数变小C．A、2A、V示数变小，1A示数变大D．A、1A、V示数变小，2A示数变大【解析】根据题图所示，当滑动变阻器的滑动片P由a向b移动时，R2的阻值增大，则12123312RRRRRR、、增大，电流表A的示数将减小．由于电流I减小，3R两端的电压3U将减小，则电压表V的示数减小．又3U减小，123UUU、将增大．由UIR知：1U增大，R不变，则1I增大，则1A表示数增大．由并联电路特点知312III，电流表示数减小，则3I减小．又1I增大，则2I减小，即电流表2A示数减小．答案：C【例8】[上海市第13届初中物理竞赛复赛试题]在图所示的电路中，电源电压不变，当闭合开关S后，滑动变阻器的滑片P由上向下移动时，两电表的示数都要发生变化，则电压表示数的变化量与电流表示数的变化量的比值将（）A．增大B．减小C．不变D．不能确定【解析】设滑动变阻器滑片P移动前；电流表的读数为1I，电压表的读数为1U；滑片P由上向下滑动后，电流表的读数为2I，电压表的读数为2U，则2112112111212121IIRIRIUURRIIIIII（）UI恒量．答案：C【例9】[上海市第13届初中物理竞赛初赛试题]如图所示，滑动变阻器R的总阻值为60欧，定值电阻060R欧，电源电压18伏．断开开关S，移动滑动片P使电压表示数为9伏，然后闭合开关S，则通过R0的电流为（）A．0.12安B．0.15安C．0.24安D．0.45安【解析】由题图可知，当开关S断开时，电压表的读数为019V2U，表明此时滑动变阻器的滑动片位于中央，闭合开关S，电路中的总电阻00306023050230602RRRRRR总电路中总电流180.36A50UIR总R0两端的电压0180.36307.2V2RUUI通过R0的电流0007.20.12A60UIR．答案：A【例10】[上海市]在图（a）所示的电路中，电源电压为6伏且不变，滑动变阻器R2上标有“502A”字样．闭合电键S，移动滑片P到某位置时，电压表、电流表的示数分别为2伏和0.2安．求：能力提高|初二·物理·竞赛班·教师版|第13讲-5-（1）滑动变阻器R2接入电路的阻值．（2）电阻R1的阻值．（3）在移动滑片P的过程中，通过电阻R1的最大电流I最大．（4）改变滑片P的位置，使电压表、电流表指针偏离零刻度线的角度恰好相同，如图（b）和（c）所示，此时滑动变阻器R2接人电路的阻值．【答案】（1）222V100.2AURI（2）126V2V4VUUU，114V200.2AURI（3）16V0.3A20UIR最大（4）若电流表和电压表偏转的格数均为n，则电流表A的示数为0.02An，电压表V的示数为0.1Vn或0.5Vn，''22'0.1V50.02AUnRIn；''''22'0.5V250.02AUnRIn【例11】[北京市第14届初中物理竞赛试题]实验室有2只各为30小格刻度均匀但未经校准的仪表（未接入电路时，指针都指零刻度）；一只是标明量程为0～0.6A的电流表；另一只是标明量程为0～3V的电压表．经检验当流过电流表的电流是0.40A时，其指针指在“0.44A”处；当给电压表两端加3.00V电压时，其指针指在“2.40V”处．现在用它们测量某一定值电阻R的阻值，结果与R并联的电压表读数为“2.00V”，与R串联的电流表读数为“0.20A”，测R的实际阻值是＿＿＿＿．【解析】因2只仪表未经校准，但刻度均匀，故可通过比例法求得通过未知电阻的电流值和电压值．电流表：当电流为0.4安时，示数为0.44安若示数为0.2安，则0.4:0.44:0.2I解得0.18AI电压表：当电压为3伏时，示数为2.4伏若示数为2伏．则3:2.4:2U解得2.5VU由电阻的定义式得2.5V13.90.18AURI．答案：13.9【例12】[广东省初中物理竞赛初赛试题]电子琴的部分电路如图所示．电源电压15伏保持不变，电阻19R欧，24.5R欧，31.5R欧，滑线变阻器的阻值范围为0～10欧．试求：当电路中的电流强度最小时，安培表与伏特表的读数各为多少？【解析】由题图可以看出，当电键1S和2S都断开，且滑动变阻器滑动片滑向b端时，电路中的电阻最大，此时电流强度最小．其等效|初二·物理·竞赛班·教师版|第13讲-6-电路如右图所示．电路中的总电阻为123abRRRRR总94.51.51025此时安培表的读数即为电路中的电流15A0.6A25UIR总伏特表的读数即为滑动变阻器上的电压0.610V6VababUIR【点评】这是个一般的电路图，但也只有S1和S2都断开时才是个最简单的电路，这时所有电阻都是串联的．显然回路中电流强度的大小可以通过滑动变阻器来调节，不言而喻只有电阻最大时电路中的电流强度才变得最小．【例13】[上海市第14届初中物理竞赛初赛试题]如图所示，120R欧，225R欧，当开关1S闭合、2S断开时，电压表的示数为2.8伏，当开关1S断开、2S闭合时，电压表示数可能的数值是（）A．4.0伏B．3.5伏C．3.3伏D．2.5伏【解析】当开关1S闭合、2S断开时，电路为1R和0R的串联电路，电压表的示数即为1R上的电压1U．此时，电路中电流1112.8V0.14A20UIR．电源电压1002.80.14UIRRR（）当开关1S断开、2S闭合时，电路为2R与0R的串联电路，此时电压表示数'02220202.80.142525RUUIRRRRR00703.525RR这里，0R为未知量，可将0R视作电源的内电阻，为一变化量．当00R时，22.8U伏0R时，23.5U伏可见，电压表读数范围为：2.8伏＜U2＜3.5伏．答案：C【例14】[上海市第13届初中物理竞赛复赛试题]在图所示的电路中，电源电压保持不变，电阻1R为10欧，2R为20欧，3R的阻值不等于0．当断开开关S时，电压表的示数为6V，当闭合开关S时，电压表的示数可能是（）A．11伏B．10伏C．9伏D．8伏【解析】本题特别之处在于，电源电压未知，电阻R3也是未知，所以只能通过分析给出电压表可能