欧姆定律在生活中的应用

欧姆定律在生活中的应用欧姆定律是电学的重要定律，是组成电学内容的主干知识。欧姆定律不仅在理论上非常重要，在实际应用中也非常广泛，将欧姆定律运用于人们的工作生活，去分析生活中简单的电学现象，是实现理论联系实际的重要方式。一、电子秤例1．如图1所示是目前市场上广泛使用电子秤的简单电路图，秤盘和滑动变阻器通过滑片P连在一起，物体质量大小可以通过电流表示数大小显示出来。当闭合开关时，下列说法正确的是（）A．若被测物体质量变大，则电流表示数变大B．若被测物体质量变小，则电流表示数变大C．若被测物体质量变大，电路的总电阻变小D．该电路属于并联电路解析：分析电路图可知，定值电阻R和变阻器串联，当被测物体质量变大时，弹簧在压力的作用下紧缩，带动滑片P向下滑动，变阻器连入电路中的电阻长度变长，使电路中的电阻变大。由欧姆定律可知，电路中的电流变小，即电流表的示数变小。故选B。二、称重计例2．某高速公路收费站对过往的超载货车实施计重收费，小明同学结合所学的物理知识设计了如图2所示的称重表原理图，对于小明同学的设计你认为（）A．此设计可行，称重表由电流表改装B．此设计可行，称重表由电压表改装C．此设计不可行，当车辆越重时电路中电流越小D．此设计不可行，电路中的R1没有作用解析：分析电路图，称重计在电路中与电阻串联，应为电流表；当称重物时，弹簧在压力的作用下紧缩，带动滑片向下滑动，滑动变阻器连入电路中的电阻长度变短，R的阻值变小，使电路中的总电阻变小，由欧姆定律可知，电路的电流变大，所以称重计的示数变大；当物体很重，滑片滑到最下端，如果没有电阻R1，会造成电源短路，烧坏电源和称重计，因此电路中的R1具有保护称重计的作用。故选A。三、握力计例3．如图所示是某种握力计的原理图，其中弹簧上端和滑动变阻器滑片固定在一起，R0为保护电阻，握力大小可通过电压表示数来显示。手握紧MN时，握力越大电压表的示数越大。则下列电路中符合这一原理的是（）解析：由题意知，R0为保护电阻，对电路起保护作用，所以电阻R0应和滑动变阻器串联，手握紧MN时，握力变大，弹簧变短，变阻器滑片下滑，使变阻器R′接入的阻值变大，电路的总电阻变大，根据欧姆定律可知，电路中的电流变小；由公式得，定值电阻R0两端的电压变小，根据串联电路的电压特点可知，滑动变阻器R′两端的电压变大，若要求手握紧MN时，握力越大电压表的示数越大，应使电压表应和变阻器R′并联。例4．如图3所示，这是科技创新小组的同学们自己发明的电子握力器的内部结构。电源电压不变，滑动变阻器b端固定在绝缘底座上，手柄A与变阻器滑片固定在一起，同步运动，握力为零时，滑片处于a端。L是一个电阻不变的指示灯，力量计由一个电流表改装而成。使用时，先闭合开关S，再用手握住手柄，A柄向下运动压缩弹簧，握力就显示在力量计表盘上。有关此握力计下列的说法中正确的是（）A．握力越大灯泡越亮，力量计的示数越大B．改装成的力量计的零刻度线就是原电流表的零刻度线C．握力越大电路总电阻越大，总电流越小D．握力越大，弹簧的长度越长；握力越小，弹簧长度越短解析：由图可知，握力越大，弹簧的长度越短，变阻器的滑片下滑，接入的阻值变小，电路的总电阻变小，根据欧姆定律可知，电路中的电流变大，所以握力越大灯泡越亮，力量计的示数越大；当握力为0时，变阻器接入的阻值是0，此时电路中的电流最大，所以改装成的力量计的零刻度线不是原电流表的零刻度线。故选A。例5．某同学设计了一个握力计，原理图如图4所示，其中弹簧上端和滑动变阻器R2的滑片P固定在一起，AB间有可收缩的导线，R1为定值电阻。闭合开关S，压力F增大时，下列说法中正确的是（）A．电流表示数变大B．电压表示数变大C．加在R1两端的电压变大D．电流表、电压表示数都变小解析：定值电阻R1和滑动变阻器R2串联，电流表测量电路中的电流，电压表测量滑动变阻器R2两端的电压。当压力F增大时，滑动变阻器的阻值变大，电路的总电阻变大，根据欧姆定律可知，电路中的电流变小，即电流表的示数变小；由公式得，定值电阻R1两端的电压变小，根据串联电路的电压特点可知，滑动变阻器R2两端的电压变大，即电压表的示数变大。故选B。四、压力计例6．如图5所示，AB间的弹簧中间有可收缩的导线将滑动变阻器接入电路，R1为定值电阻。当闭合开关S，A板上受到的压力F增大时：（1）电流表示数将，电压表的示数将（2）此装置可做为压力计使用，为使压力增大时，压力计的示数随指针向右摆动而增大，应把（填“电流表”或“电压表”）改装为压力计。解析：定值电阻R1和滑动变阻器R2串联，电流表测量电路中的电流，电压表测量滑动变阻器R2两端的电压.当压力F增大时，滑动变阻器的阻值变大，电路的总电阻变大，根据欧姆定律可知，电路中的电流变小，即电流表的示数变小；由公式得，定值电阻R1两端的电压变小，根据串联电路的电压特点可知，滑动变阻器R2两端的电压变大，即电压表的示数变大；当压力增大时，电流表的示数变小，电压表的示数变大，为使压力计的示数随指针向右摆动而增大，所以应将电压表改装为压力计。故答案为：（1）变小变大（2）电压表。五、身高测量仪例7．如图6所示是李军设计的一个简易电子身高测量仪的原理图。以下说法正确的是（）A．身高表相当于一个电压表B．电路中的R0是没有作用的C．当被测者越高时，身高表示数越小D．当被测者越高时，身高表示数越大解析：由图可知，身高表串联在电路中，所以身高表相当于一个电流表；当被测者较矮时，滑片滑到最下端，如果没有电阻R0，会造成电源短路，烧坏电源和身高表，因此电路中的R0具有保护身高表的作用；当被测者越高时，变阻器R接入电路的阻值越小，由欧姆定律可知，电路中的电流越大，所以身高表的示数越大。故选D。例8．如图7所示是小明设计的一个简易电子身高测量仪的示意图。其中，电源电压恒为6V，保护电阻R0=20Ω；R是一只固定着的、竖直放置的硬电阻棒、总长为40cm，其接入电路的电阻与接入电路的棒长成正比；金属杆cd和MP（右端P是滑片）与电路接触良好，电阻不计。小明用该测量仪对小聪、小英和小亮的身高进行了测量，其数据见下表。若已知小英测量时，滑片恰在电阻棒ab的中点位置，则根据题中提供的信息可知（）A．电阻棒的总电阻是40ΩB．小聪的身高是1.7m，小亮的身高是1.5mC．小聪的身高是1.5m，小亮的身高是1.7mD．从理论上分析，该测量仪的身高测量范围是1.2～1.8m解析：由图可知，保护电阻R0和电阻棒R串联，电流表测量电路中的电流，电压表测量电阻棒R两端的电压。已知小英测量时，滑片P恰在电阻棒ab的中点位置，即电阻棒接入的电阻为总阻值的一半，由公式得：，所以电阻棒的总电阻；电阻棒总长为40cm，接入电路的电阻与接入电路的棒长成正比，所以电阻棒每厘米长的电阻为1Ω，被测者身高越高，电阻棒接入的阻值越大；测量小聪身高时，电阻棒接入电路的电阻为：，所以小聪的身高是：；测量小亮身高时，电阻棒接入电路的电阻为：，所以小亮的身高是：；当滑片P在b点时测量仪所测的身高最小：；当滑片P在a点时测量仪所测的身高最大：，所以该测量仪的身高测量范围是1.4～1.8m。故选A、C。六、距离测量仪例9．小丽设计了如图8所示的简易电子距离测量仪，R是一根粗细均匀的电阻丝，其每厘米长的电阻为0.5Ω，电路各部分均接触良好。物体M只能在导轨上做直线运动，并带动与之相连的金属滑片P移动，电压表示数可反映物体M移动的距离。开始测量前，将金属滑片P置于电阻丝中点，此时电压表和电流表示数分别为1.5V和0.2A。由此可知（）A．电阻丝的总电阻为7.5ΩB．当电压表示数为2V时，物体M向左移动了5cmC．当电压表示数为1V时，物体M向左移动了5mD．若开始测量前，将金属滑片P置于电阻丝某端点，可测量的最大距离30cm解析：由电路图可知，电路为R的简单电路，电压表测变阻器右侧部分电阻两端的电压，电流表测电路中的电流。金属滑片P置于电阻丝中点时，电压表所测变阻器右侧部分电阻，所以电阻丝的总电阻为，电阻丝的长度，即当开始测量前，将金属滑片P置于电阻丝某端点，可测量的最大距离30cm；当电压表示数为2V时，电压表所测变阻器右侧部分电阻，物体M位于，故物体M向左移动了；当电压表示数为1V时，电压表所测变阻器右侧部分电阻，物体M位于，故物体M向右移动了。故选B、D。七、油量表例10．如图9所示是一种自动测定邮箱内油量多少的装置，R是滑动变阻器，它的金属滑片是杠杆的一端，从油量表（由电流表改装而成）指针所指的刻度，就能知道邮箱内油量的多少。则（）A．油量增加，R1的电阻值增大，油量表指针偏转变小B．油量增加，R1的电阻值减小，油量表指针偏转变大C．油量减少，R1的电阻值增大，油量表指针偏转变大D．油量减少，R1的电阻值减小，油量表指针偏转变小解析：油量表是由电流表改装而成，定值电阻Rˊ和滑动变阻器R串联，当油量增大时，滑动变阻器R的阻值变小，电路的总电阻变小，根据欧姆定律可知，电路中的电流变大，即电流表的示数变大，油量表的指针偏转变大。故选B。例11．如图10所示是一种自动测定油箱内油量多少的装置。R是滑动变阻器，它的金属滑片连在杠杆的一端。从油量表（将某电流表的刻度进行重新标注改装而成）指针所指的刻度，就可以知道油箱内油量的多少，司机王师傅发现他的汽车油量表坏了，打开一看是电阻Rˊ坏了，想了解它的参数，只看到变阻器的铭牌上标有“50Ω1A”的字样，为确定坏了的电阻Rˊ的阻值，他只拆下车上的油量表（量程：0～50L），另外找来电源、滑动变阻器R1、定值电阻R2=5Ω和电压表、开关等器材，用导线连接了如图11所示的电路进行了实验，调节变阻器R1的阻值，得到下表所记录的数据：电压表示数/V0.500.600.751.001.503.00油量表示数/L01020304050试求：（1）观察分析图11可知，油量增加时，电路中的R将_____，油量表指针偏转_____（选填“增大”或“减小”）；（2）当油量表的示数为0L时，通过油量表的电流是_____A；当油量表的示数为50L时，通过油量表的电流是_____A；（3）如图11所示，已知油箱无油时，金属滑片在b端；油箱装满油时，金属滑片在a端（油箱容积为50L）。请你分析计算出图11中损坏的电阻Rˊ的阻值是多大？（4）如果油量表有电阻（记作r）但未知，王师傅按照用上述方法测得的阻值去更换电阻Rˊ后，油量表的示数与真实值相比，会_____填（“偏多”、“偏少”或“仍然正确”）。解析：由图可知，当油面升高，浮标位置升高，在杠杆作用下，使滑动变阻器连入的电阻变小，根据欧姆定律可知，电路中的电流变大；油量表是由电流变改装而成，所以油量表的指针偏转增大；由表格数据可知，油量表的示数为0L时电压表的示数为0.50V，对应通过油量表的电流为；油量表的示数为50L时电压表的示数为3.00V，对应通过油量表的电流为；当金属滑片在b端时通过油量表的电流为0.1A，电源的电压为，金属滑片在a端时通过油量表的电流为0.6A，电源的电压为，所以，解得：；若考虑油量表的电阻，电路中的总电阻变大，会使电路中的电流变小，从而使油量表的示数与真实值相比偏少。故答案为：(1)变小增大（2）0.1A0.6A（3）10Ω（4）偏少。八、传感器例11．酒精测试仪可检测驾驶员是否酒后驾车，如图12所示是它的原理图，酒精气体传感器的电阻随酒精气体的浓度增大而减小，如果测试到的酒精气体浓度越大，那么（）A．传感器的电阻越大B．通过传感器的电流越小C．电压表的示数越大D．传感器两端的电压越大解析：定值电阻与传感器串联，电压表测量定值电阻两端的电压。测试到的酒精气体浓度越大，酒精气体传感器的电阻越小，根据欧姆定律可知，电路中的电流越大，定值电阻两端的电压越大，电压表示数越大；根据串联电路的电压特点可知，传感器两端的电压越小。故选C。例12．酒后驾车危害极大，为此，2011年5月以来，南宁市交通警察重点查处酒后驾车。酒精测试仪是交警用来检测机动车驾驶员是否酒后驾车的仪器，它的原理示意图如图13所示。图中酒精气体传感器的电阻随酒