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第1页一．计算题（共8小题）1．如图所示，某工厂要研发一种新型材料，要求对该材料的承受撞击力进行测试。测试时如图（甲），该材料样品（不计质量）平放在压力传感器上，闭合开关S，由静止自由释放重物，经撞击后样品材料仍完好无损。从重物开始下落到撞击样品的这个过程中，电流表的示数I随时间t变化的图象如图（乙），压力传感器的电阻R随压力F变化的过程如图（丙）。电源电压24V，定值电阻R0=10Ω．求：（1）重物在下落过程中，压力传感器的电阻为多大？（2）在撞击过程中，样品承受的最大撞击力为多少？（3）聪明的小红想继续利用此装置测量下落重物的密度，她将重为600N装满水的烧杯直接放在压力传感器上，将重物放入烧杯中浸没，待示数稳定后，电流表示数为1A．则重物密度为？2．如图，电源电压为10V，滑动变阻器R1的最大值为200Ω，灯泡R3阻值为40Ω、额定功率为3.6W．电流表量程0～0.6A，电压表量程0～5V。（1）闭合开关S、S2，电流表示数为0.2A，则R2阻值是多少Ω？（2）所有开关都闭合时，电路的总功率为15W，则R1连入电路的阻值多大？（3）闭合开关S、S3，保证各元件安全使用，则R1连入电路的最小值是多少Ω？（4）更换电源，将灯泡R3换成定值电阻R4，使电压表测量滑动变阻器R1两端的电压。仍闭合开关S、S3，移动滑片使电压表示数分别为10V、12V，对应的电流表示数分别为0.5A和0.3A，则新电源电压和R4阻值各是多大？第2页3．图甲是小明所设计的电路图，其中标有“2.7V”字样小灯泡L的电流与电压关系如图乙所示。定值电阻R1=10Ω，R2由三段材料不同、横截面积相同的均匀直导体EF、FG、GH连接而成（总长度为35cm），其中有一段是铜导体，其电阻可忽略不计，导体GH每1cm的电阻为1Ω，P是与R2接触良好并能移动的滑动触头。只闭合S、S1时，电流表示数I与滑片P向左移动距离x的关系如图丙所示，求：（1）小灯泡正常发光时电阻；（2）电源电压与R2的最大阻值；（3）若只闭合S与S2，为确保灯丝不被烧坏，滑片P向左移动距离x的最大值。4．如图所示装置是重庆一中初三某物理兴趣小组设计的“电子浮力秤”原理图，其结构由浮力秤和电路两部分组成，并将电流表改装成“电子浮力秤”仪表。圆柱形浮筒A底面积为50cm2．高为20cm，薄壁柱形容器置于水平地面上（其底面积为200cm2），装有足够深的水。P为金属滑片，固定在托盘下面（滑片质量和滑片受到摩擦力均忽略不计，托盘不导电），并可随托盘一起自由滑动，浮筒A与托盘用弹簧相连（弹簧只能在竖直方向向上运动），定值电阻R0=9Ω，YZ是一根长为20cm的均匀电阻丝，其阻值为20Ω，电源电压恒为6V，L为电阻不计的LED工作指示灯，电流表量程为0～0.6A，电压表量程为0～3V．当托盘不放物体时，P位于R最上端（Y端），此时浮筒浸入水中5cm深（称量过程中水未溢出）。【已知弹簧的形变与受到的外力成正比，且弹簧受到1N的外力时形变量为1cm；托盘和弹簧的质量不计。】求：（1）浮筒A的质量（2）当开关S断开时，在托盘中放入质量为200g的物体，则浮筒A排开水的体积是多少？（3）若要保证整个电路设计安全可靠，则“电子浮力秤”的最大称量为多少？第3页5．干电池本身有一定的电，可以等效为一个没有电阻的理想干电池和一个定值电阻联而成，将n节干电池串联成如图所示的电源。使用该电源组成如图所示的电路，闭合电键S，在变阻器滑片P从A端滑到B端的全过程中，电路中部分物理量的变化规律分别如图（a）、（b）、（c）所示，其中图（a）为电压表示数与电流表示数的对应关系图线，图（b）为电池组输出电功率与电压表示数的关系图线，图（c）为电池组输出电能的效率η与变阻器接入电路电阻的关系图线。若电表均为理想电表。（1）求定值电阻阻值。（2）求图（a）中经过x点的一条虚线、一条实线与坐标轴围成的三角形面积。6．如图所示电路中，电源电压不变。闭合开关后，当滑片P在某一端点时，电流表示数为0.3A，小灯泡消耗的功率为0.9W；当滑片P移至中点时，电压表示数变化了2V，此时小灯泡恰好正常发光，且消耗的功率为2W．求：（1）当滑片P在某一端点时，电压表的示数；（2）小灯泡正常发光时的电阻；（3）电源电压。第4页7．我们在做物理电学实验时，使用的大量程电流表是由小量程电流计改装而成的。如图，G是满偏电流（即小量程电流表允许通过的最大电流）Ig=2mA的电流表，其电阻Rg=25Ω。（1）如果把它当成一个小量程的电压表，量程是多少？（2）如图是小刚同学改装后的电流表电路图，已知R1=1.50Ω，R2为定值电阻，如果使用A和C两个接线柱时，电表的量程为3mA，求R2的阻值；（3）如果使用A和B两个接线柱时，求电表的量程。8．在实际电路中电流表、电压表的内阻不能忽略。某同学用伏安法测量一个未知电阻Rx，他先将电压表、电流表按图a所示的方法连接在电源电压恒定的电路中，测得电压表、电流表的示数分别为3.0V、3.0mA．接着在同一电路中，他又将同一电压表、电流表按图b所示的方法连接，测得电压表、电流表的示数分别为2.9V、4.0mA。（1）求出电流表的内阻RA；（2）求出待测电阻Rx的真实值；（3）如果忽略不计电流表的内阻，且电压表的内阻不是无限大。请分析说明题中利用哪种接法测量电阻Rx更准确？第5页欧姆定律计算拔高练习参考答案与试题解析一．计算题（共8小题）1．如图所示，某工厂要研发一种新型材料，要求对该材料的承受撞击力进行测试。测试时如图（甲），该材料样品（不计质量）平放在压力传感器上，闭合开关S，由静止自由释放重物，经撞击后样品材料仍完好无损。从重物开始下落到撞击样品的这个过程中，电流表的示数I随时间t变化的图象如图（乙），压力传感器的电阻R随压力F变化的过程如图（丙）。电源电压24V，定值电阻R0=10Ω．求：（1）重物在下落过程中，压力传感器的电阻为多大？（2）在撞击过程中，样品承受的最大撞击力为多少？（3）聪明的小红想继续利用此装置测量下落重物的密度，她将重为600N装满水的烧杯直接放在压力传感器上，将重物放入烧杯中浸没，待示数稳定后，电流表示数为1A．则重物密度为？【解答】解：（1）在重物下落的过程中，压力传感器受到的压力最小且保持不变，总电阻最大，电路中的电流最小，由图乙可知，此时的电流I=0.2A，由I=可得，电路中的总电阻：R总===120Ω，因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以，压力传感器R的阻值：R=R总﹣R0=120Ω﹣10Ω=110Ω；（2）在测试过程中，样品受到的撞击力最大时，压敏电阻的阻值最小，电路中的电流最大，由图乙可知，电路中的最大电流I′=0.8A，第6页此时电路中的总电阻：R总′===30Ω，则此时压力传感器R的阻值：R′=R总′﹣R0=30Ω﹣10Ω=20Ω，由图丙可知，样品受到的最大撞击力为600N；（3）当重物在样品上静止时，重物对样品的压力大小等于重物的重力大小；此时与撞击过程相比，压力减小，电阻变大，电流减小；由图乙可知，此时的电流为I2=0.4A，根据欧姆定律，此时电路的总电阻R总″===60Ω，根据串联电路电阻的规律可得，此时压力传感器的电阻：R″=R总″﹣R0=60Ω﹣10Ω=50Ω，由丙图可知，此时的压力F′=400N，所以物体的重力为400N，由G=mg得，物体质量：m===40kg，当电流为1A时，由欧姆定律可得，R总′″===24Ω，此时压力传感器的电阻：R′″=R总″′﹣R0=24Ω﹣10Ω=14Ω，由丙图可知，此时的压力F″=800N，根据题意可知，F″=G杯水+G物﹣G排，所以物体受到的浮力：F浮=G排=G杯水+G物﹣F″=600N+400N﹣800N=200N，由F浮=ρ水gV排得：物体的体积：V=V排===200×10﹣4m3，物体的密度：ρ物===2×103kg/m3。答：（1）在重物下落的过程中，压力传感器的电阻是110Ω；（2）在撞击过程中，样品受到的最大撞击力是600N；（3）重物密度为2×103kg/m3。2．如图，电源电压为10V，滑动变阻器R1的最大值为200Ω，灯泡R3阻值为40Ω、额定功率为3.6W．电流表量程0～0.6A，电压表量程0～5V。（1）闭合开关S、S2，电流表示数为0.2A，则R2阻值是多少Ω？第7页（2）所有开关都闭合时，电路的总功率为15W，则R1连入电路的阻值多大？（3）闭合开关S、S3，保证各元件安全使用，则R1连入电路的最小值是多少Ω？（4）更换电源，将灯泡R3换成定值电阻R4，使电压表测量滑动变阻器R1两端的电压。仍闭合开关S、S3，移动滑片使电压表示数分别为10V、12V，对应的电流表示数分别为0.5A和0.3A，则新电源电压和R4阻值各是多大？【解答】解：（1）闭合开关S、S2时，R2与R3串联，电流表测电路中的电流，由I=可得，电路中的总电阻：R===50Ω，因串联电路中总电阻等于各分电压之和，所以，R2阻值：R2=R﹣R3=50Ω﹣40Ω=10Ω；（2）所有开关都闭合时，R1与R2并联，电路的总功率为15W，由P=UI=可得，电路的总电阻：R′===Ω，因并联电路中总电阻的倒数等于各分电阻倒数之和，所以，=+，即=+，解得：R1=20Ω；（3）闭合开关S、S3时，R1与R3串联，电压表测R3两端的电压，电流表测电路中的电流，由P=UI=可得，灯泡的额定电压：U3===12V，因电压表量程为0～5V，所以，R3两端的最大电压U3′=5V，此时电路中的电流最大，滑动变阻器接入电路中的电阻最小，因串联电路中各处的电流相等，所以，电路中的电流：第8页I′===0.125A，因串联电路中总电压等于各分电压之和，所以，R1两端的电压：U1=U﹣U3′=10V﹣5V=5V，则R1接入电路中的最小阻值：R1小===40Ω；（4）更换电源，将灯泡R3换成定值电阻R4，使电压表测量滑动变阻器R1两端的电压，仍闭合开关S、S3，R1与R4串联，电压表测R1两端的电压，由串联电路的分压特点可知，R1接入电路中的电阻越大时电压表的示数越大、电路中的电流越小，则电路中的电流I1=0.3A时，R1两端的电压U1′=12V；电路中的电流I2=0.5A时，R1两端的电压U1″=10V，因电源的电压不变，所以，电源的电压：U′=U1′+I1R4=U1″+I2R4，即12V+0.3A×R4=10V+0.5A×R4，解得：R4=10Ω，电源的电压U′=U1′+I1R4=12V+0.3A×10Ω=15V。答：（1）R2阻值是10Ω；（2）所有开关都闭合时，电路的总功率为15W，则R1连入电路的阻值为20Ω；（3）闭合开关S、S3，保证各元件安全使用，则R1连入电路的最小值是40Ω；（4）新电源电压为15V，R4阻值是10Ω。3．图甲是小明所设计的电路图，其中标有“2.7V”字样小灯泡L的电流与电压关系如图乙所示。定值电阻R1=10Ω，R2由三段材料不同、横截面积相同的均匀直导体EF、FG、GH连接而成（总长度为35cm），其中有一段是铜导体，其电阻可忽略不计，导体GH每1cm的电阻为1Ω，P是与R2接触良好并能移动的滑动触头。只闭合S、S1时，电流表示数I与滑片P向左移动距离x的关系如图丙所示，求：（1）小灯泡正常发光时电阻；（2）电源电压与R2的最大阻值；（3）若只闭合S与S2，为确保灯丝不被烧坏，滑片P向左移动距离x的最大值。第9页【解答】解：（1）由图乙知当灯泡两端的电压为2.7V时的电流为0.3A，灯泡的电阻为：R===9Ω；（2）只闭合S、S1时，R1与R2串联，由图丙可知当滑片在E处时，电流最大为I=0.6A，所以电源电压U=IR=0.6×10Ω=6V；只闭合S、S1，电流为I′=0.2A时，滑片位于H处，滑动变阻器连入的电阻最大，R1与R2串联，根据欧姆定律可得，电路总电阻R总===30Ω，R2的最大阻值R2=R总﹣R1=30Ω﹣10Ω=20Ω；（3）只闭合S、S1时灯泡与R2串联，当灯正常发光时，灯两端电压为2.7V，所以滑动变阻器U2=