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1、2022年中考物理复习之挑战压轴题（解答题）：欧姆定律（10题）一.计 算 题（共10小题）1.（2021春镇海区校级期中）现有一个粗细均匀的金属圆环，它是由一段铜丝和一段同种材料制成的电阻丝连接而成的。为了研究它的导电性，小科把它接入到如图甲所示的电路中。实验时，小科先将触点M 与圆环上的A 点连接，再移动滑动变阻器R i的滑片P,移至最右端后，闭合开关S,将触点N 从 A 开始沿逆时针方向滑动一周，在触点N 滑动的过程中，触点M、N 之间的电阻等效于一个变化的电阻，记为RMN。设滑过弧M N的长 为 x,电流表示数I与 x 之间的关系如图乙所示。已知电源电压恒为4.5 V,铜丝的阻值不计，
2、触点接触良好。粗细均匀、同种材料制成的电阻丝阻值与其长度成正比。甲 乙 丙（1）由图乙可知，该金属圆环中铜丝的长度是 cm。（2）在触点P 滑动过程中，RM N的最大值是多少？（3）每 1cm电阻丝的阻值是 o （提示：图甲中M、N 之间的电阻等效于M、N之间两段弧形金属丝并联后的总电阻）（4）如图丙所示，把 M、N 接到圆环其中一条直径的两端，将滑片P 移到最左端后，闭合开关S,求电流表的最大值。（计算过程中不需要说明取最大值的理由）2.（2021闵行区二模）如图所示的电路，R2的阻值为20。，滑动变阻器R i上标有“2A”字样，两电流表量程均为0 3A。闭合开关S,电流表Ai、A 的示数分
3、别为。.8A、1.2A。（1）求 R2两端电压U2o（2）更换电源，用 10Q和 30。的定值电阻先后替换R2，闭合开关S,在电路安全工作的情况下，移动滑片P,某个电流表示数的最大变化量分别为0.8A和 1.6A,其中一次变阻器的电流达不到2A。试分析变阻器的电流达不到2A 的原因。求变阻器的最大阻值Rbnaxo3.（2021 南岸区模拟）朝天门广场视野开阔，市民经常在此放风筝。为了测量风速，翼骏同学设计了一台简易风速仪，其工作原理如图甲所示。装有挡风板和滑片P的轻质滑块与轻质弹簧套在滑杆M N上，弹簧左端固定，右端与滑块相连。挡风板的挡风面积为0.2m2,均匀电阻丝A B长为2 4 cm,阻
4、值为1 2 Q,电源电压Uo恒 为6 V,保护电阻Ro为8 C,电压表量程。3V。弹簧弹力F与弹簧长度改变量x的关系如图乙所示。无风时，滑片P在A处，有风时，滑块移动，稳定后读出电压表示数，计算并查阅下表数据可知风速及风级。风级一级二级三级四级五级六级风速v(m/s)0.3 1.51.6 3.33.4 5.45.5 7.98.0 10.710.8-13.8风压p（帕）0.05 5 1.41.6 6.87.2 1818.9 3940 7272.9-119挡 风 板 风滑 块-1P,A/产甲（I）滑片P位于A点时,经 过Ro的电流;（2）当电压表示数U为1.5 V时，风速仪所测的风为几级？（写出计
5、算过程）（3）在探究问题时，可以通过找出物理量之间的函数关系式，进而研究函数而得到结果。翼骏想在风速仪的电压表上直接标出风速，查阅资料后获知该挡风板所受的风压与风速的平方成正比，即p=kv2（k为常数）。结合题目，请写出风速（v）与电压表示数（UA P）的关系式。（写出推导过程，用v、k等表示）。4.（2021重庆模拟）如图甲所示，重3N、底面积为15 0cm2的圆柱形容器置于水平升降台中央，容器中原来装有16cm深的水。一圆柱体A 悬挂在轻质细杆下保持静止。已知圆柱 体 A 与容器高度相同。质 量 为 1.6kg。轻杆与圆柱体衔接处为力传感器，电源电压为18V,原理如图甲所示，可通过电流表示
6、数测得轻杆对物体的弹力大小，如表格所示。在向上调节升降台直至圆柱体A 与容器底部刚好接触的过程中，记录下电流表示数I 与升降台移动的距离h 的关系，如图乙所示。求：电流表示数I 与力传感器所受弹力F 关系I/A96321F/N1610420（1）未调节升降台时，甲图中力传感器R 的阻值大小；（2）圆柱体A 的密度：（3）当电流表示数为2A时，缓慢撤走细杆和力传感器后，待物体A 静止，容器对升降台的压强为多大？5.（2020秋开福区校级月考）如图所示电路中，电源电压恒定，电阻R i标 有“18V1.8A”,滑动变阻器标有“200。2A”，电压表所接量程为01 5 V,电流表所接量程为03 A,只
7、闭合S1时，电阻R i正常工作；闭合Si、S 3,滑动变阻器滑片调到最右端时，电流表的读数为2.7A；将滑动变阻器置于某点，先只闭合开关S 3,再将S3断开，只闭合开关S2,发现电压表的示数减小了 1.4 V,电流表的示数变化了 0.02A。求：（1）电阻R i的阻值；（2）电阻R3的阻值；（3）电阻R2的阻值：（4）通过开关的不同组合（S2、S3不同时闭合）以及滑片的移动保证电路安全的情况下,电流表能达到的最大值和最小值之比。6.（2020昆山市自主招生）某研究学习小组设计了一种测定强度不大的风力（在实验室用鼓风装置产生）的装置。其原理如图所示。质 量 m=0.6kg的小球用一根长度为10c
8、m的轻质细金属丝O P悬于。点；A B为一根水平放置的材质均匀的电阻丝，已知电阻丝AB=8 cm,且单位长度电阻入=2Q/cm；O P与AB可保持良好接触（看作点接触即0 P 与 AB接触时相交于一点）；Ro=4Q为一个定值电阻；理想电压表测量范围足够；电源两端电压保持不变。无风时细金属丝O P 自然下垂，恰 在 A 点与电阻丝A B接触，悬挂点0 与电阻丝A 端的距离O A=6cm,此时电流表示数为0.6A。有风时细金属丝0 P 将发生偏转，小球稳定时与竖直方向的夹角0,风力 F 始终保持方向水平向左。已知偏转角0 与小球所受风力F 满足：F=Gtan9g 取 10N/kg,细金属丝O P和
9、导线电阻忽略不计，O P形变量远小于其原长即O P始终长为 10cm。求:（1）当风力F=6N 时，电压表示数为多少？（2）当风力大小F 超过多少时，此装置将失去测定作用？（3）请给出风力大小F 与电压表示数U 之间满足的关系式？（F 单位取N,I 单位取A）风向7.（2020沙坪坝区校级二模）如图甲所示，足够高的柱形容器的底面积为lOOcn?,里面装有 24cm 深的水，上方用一足够长的细绳吊着质量为0.9kg的长方体物体，其底面积为50cm2,高 为 20cm。现将细绳挂在弹簧测力计下，初始状态时，物体的下表面恰好与水面接触。容器底部是一个压敏电阻R（上表面与水接触并涂有绝缘漆，其阻值与受
10、到的水的压力的关系如图丙所示）。R 所在的电路放在了容器底部，电路图如图乙所示，电流表的量程0 0.6 A,电压表的量程0 1 5 V,小灯泡上标有“6V 3W”的字样，且电阻不随温度的变化而变化。若在初始状态下，小灯泡恰好正常发光，求:（1）初始状态下，压敏电阻的阻值；（2）手拿弹簧测力计将物体缓慢向下移动，使得物体浸在水中的深度为8 cm,稳定后电路中的电流；（3）在（2）的基础上，保持弹簧测力计的位置不动，往容器中加水，为了保证电路的安全，则最多往容器中加入多少kg的水？（弹簧测力计拉力每变化1N,长度变化1cm）。8.（2020南京一模）如图所示是一个电子拉力计原理图。电压表量程为0
11、3 V,电流表量程为0 0.6 A,小灯泡L 上标有“3V,0.6W”的字样，a、b 是一根长为40cm的均匀电阻丝，阻值R=4 0 Q,硬质弹簧右端和金属滑片P 固定在一起（P 与 R 间的摩擦不计），当拉力F=0N 时，滑片P 与 A 接触时，弹簧正好保持原长，当拉力为F 时，滑动变阻器B 端与滑片P 之间的距离为x,F 与 x 的关系如表所示。F/N0100200300400 x/cm4035302520 （1）小灯泡L,正常工作时的电阻为多少？（2）闭合开关S,电流表、电压表示数都为0,若故障只发生在Ro或灯L 处，则电路中的 具 体 故 障 是;（3）排除故障，闭合开关S,当 F=0
12、N 时，电流表的示数为0.1 A,电压表示数为IV；当 F=700N时，电流表的示数为0.2 A,求电源的电压U 和定值电阻的阻值Ro（4）该电子测力计的量程为 N,若要使其量程增加，写 出 你 的 办 法 （-种即可）。9.(2020春沙坪坝区校级月考)如图所示装置是育才物理兴趣小组设计的“测体仪”的原理图，该仪器可以用来测量物体的体积。已知电源电压恒为6V,Ro为定值电阻且大小为5C,R 是一根长10cm、阻值为10ft的均匀电阻丝。一托盘固定在弹簧上，该弹簧受力变 化 1 N,弹簧长度就变化1cm。底面积为200cm2 的圆柱形容器放在托盘内，装 有 10cm深的水。托盘外固定一根轻质硬
13、杆CDE,C 端悬挂一根足够长的细线。托盘与弹簧的连接处通过硬杆与滑片P 连接在一起。测量物体体积时，将其悬挂在细线的末端，浸没在水中(物体浸没后水未溢出)，且不与容器底接触。当细线末端不悬挂物体时，滑片P 恰好在a 端。求：(1)细线末端不悬挂物体时，容器底部所受水的压力；(2)当细线末端悬挂一物体时，电流表示数变化了 0.1 A,则待测物体体积为多少？(3)当待测物体体积为多少时，R 消耗的电功率有最大值，且最大值为多少？10.(2020宁波模拟)如图所示，电源电压恒定，小灯泡上标有“2V0.5A”的字样(2V 为小灯泡正常发光时它的两端电压，超此电压，小灯泡将烧坏；0.5A是小灯泡正常发
14、光时的电流)，滑动变阻器R2的最大阻值为50。，电流表量程0-3 A,求：(1)小灯泡正常发光时的电阻；(2)断开开关Si，闭合开关S、S2、S 3,将滑片P 移到距a 端的长度总长为a b 的五分之二位置时，小灯泡L 恰好正常发光，电源电压是多少？(3)断开开关S 2,闭合开关S、Si、S 3,将滑片P 移 到 a 端时，电流表示数为2 A,此时电压表示数是多少？定值电阻R i的阻值是多少？(4)假设各元件完好，若断开开关Si、S 3,闭合开关S、S2,为不损坏元件，滑动变阻器接入电路的阻值范围是多少？2022年中考物理复习之挑战压轴题（解答题）：欧姆定律（10题）参考答案与试题解析计 算
15、题（共10小题）1.（2 0 2 1 春镇海区校级期中）现有一个粗细均匀的金属圆环，它是由一段铜丝和一段同种材料制成的电阻丝连接而成的。为了研究它的导电性，小科把它接入到如图甲所示的电路中。实验时，小科先将触点M 与圆环上的A点连接，再移动滑动变阻器R i 的滑片P,移至最右端后，闭合开关S,将触点N从 A开始沿逆时针方向滑动一周，在触点N滑动的过程中，触点M、N之间的电阻等效于一个变化的电阻，记为RMN。设滑过弧MN的长 为 x,电流表示数I 与 x之间的关系如图乙所示。己知电源电压恒为4.5 V,铜丝的阻值不计，触点接触良好。粗细均匀、同种材料制成的电阻丝阻值与其长度成正比。甲 乙 丙（1
16、）由图乙可知，该金属圆环中铜丝的长度是（2）在触点P滑动过程中，RM N的最大值是多少？（3）每 1 c m 电阻丝的阻值是 0.4。（提示：图甲中M、N之间的电阻等效于M、N之间两段弧形金属丝并联后的总电阻）（4）如图丙所示，把 M、N接到圆环其中一条直径的两端，将滑片P移到最左端后，闭合开关S,求电流表的最大值。（计算过程中不需要说明取最大值的理由）【考点】欧姆定律的应用；电阻的并联.【专题】欧姆定律；电路变化分析综合题；理解能力；应用能力；分析、综合能力；获取知识解决问题能力.【分析】（1）铜丝电阻忽略不计，相当于导线，当滑片在铜丝上移动时，金属圆环的总电阻不变，根据欧姆定律可知，此时电
17、路中的电流不变，根据图乙读出该金属圆环中铜丝的长度；（2）当 x=0 或 x=5 0 c m 时，金属圆环接入电路中的电阻为零，此时电路为Ri的简单电路，根据图乙读出电路中的电流，根据欧姆定律求出变阻器接入电路中的电阻；当电路中的电流最小时，电路的总电阻最大，金属圆环接入电路中的电阻最大，根据图乙读出电路中的电流，根据欧姆定律求出总电阻，利用电阻的串联求出M、N之间的最大值；（3）由题意可知，M、N之间两段弧形金属丝并联，根据电阻的并联和结合数学知识得出两部分电阻相等时金属圆环中的总电阻最大，据此求出电路的总电阻，根据图乙读出金属圆环中电阻丝的总长度，然后求出每1 c m 电阻丝的阻值；（4）
18、把 M、N接到圆环其中一条直径的两端，将滑片P移动到最左端，电路为圆环的简单电路，由电阻的并联可知，当铜丝全部位于上方（或下方）时，上 方（或下方）的电阻最小，即电路总电阻最小，然后根据题意求出两部分的电阻值，进一步求出此时电路的总电阻，利用12求出电流表最大值。R【解答】解：（1）铜丝电阻忽略不计，相当于导线，当滑片在铜丝上移动时，金属圆环的总电阻不变，根据欧姆定律可知，此时电路中的电流不变，由图乙可知，x从 3 0 c m 到4 0 c m 的过程中，电路的电流不变，则该金属圆环中铜丝的长度为：L=4 0 c m -3 0 c m=1 0 c m；（2）当 x=0 或 x=5 0 c m
19、时，金属圆环接入电路中的电阻为零，此时电路为Ri的简单电路，由图乙可知，电路中的电流I 大=0.9A,由 I=U 可得变阻器接入电路中的电阻为：RI=L=4.5 V =5 0,R I 大 0.9A当电路中的电流最小时，电路的总电阻最大，金属圆环接入电路中的电阻最大，由图乙可知，电路中的电流I 小=0.5 A,此时电路的总电阻为：R&.=L=L=9 Q,I 小 0.5 A因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以，M、N之间的最大值RMN大=R.m-R i=9 C-5 Q=4 C；（3）由题意可知，M、N之间两段弧形金属丝并联，分别设为R3、R 4.如下图所示：因并联电路中总电阻的倒数等于各分电阻
20、倒数之和,所以，1即 RMN=34RN R3 R4 R3+R4因金属圆环中电阻丝的总电阻一定，即 R3+R4的值不变，所以，由数学知识“两个正数和一定，两数相同时乘积最大”可知，R3=R 4 时，M、N之间的总电阻最大，则RM N大=里 幺-，即 4。=里%-,解 得：R3=R4=8C,R3+R4 R3+R4金属圆环中电阻丝的总电阻口环=1答：(1)未调节升降台时I甲图中力传感器R 的阻值为2Q；(2)圆柱体A 的密度为0.8X l()3kg/m3；(3)当电流表示数为2A时，缓慢撤走细杆和力传感器后，待物体A 静止，容器对升降台的压强为2200Pa或 2067Pao【点评】本题考查欧姆定律、
21、压强公式、液压公式、浮力计算公式、阿基米德原理等的综合运用，题目难度大，综合性强。5.(2020秋开福区校级月考)如图所示电路中，电源电压恒定，电阻R i标 有“18V 1.8A”,滑动变阻器标有“200。2A”，电压表所接量程为0 1 5 V,电流表所接量程为0 3 A,只闭合S i时，电阻R i正常工作；闭合Si、S 3,滑动变阻器滑片调到最右端时，电流表的读数为2.7A；将滑动变阻器置于某点，先只闭合开关S 3,再将S3断开，只闭合开关S2,发现电压表的示数减小了 L 4 V,电流表的示数变化了 0.02A。求：(1)电阻R i的阻值；(2)电阻R3的阻值；(3)电阻R2的阻值：(4)通
22、过开关的不同组合(S2、S3不同时闭合)以及滑片的移动保证电路安全的情况下，电流表能达到的最大值和最小值之比。【专题】计算题；应用题；动态预测题；欧姆定律；分析、综合能力.【分析】（1）根据电阻R i 标 有“1 8 V 1.8 A”表示的含义，由 I=U 求出R i 的阻值；R（2）只闭合S i 时，由于电阻R i 正常工作，根据R i 的额定电压可知电源电压；闭合S i、S 3,滑动变阻器滑片调到最右端时，R i、R 3 并联，电流表测量干路电路，根据并联电路的特点可知R 1 的电流不变，根据并联电路的电流特点求出通过R 3 的电流，根据欧姆定律即可求出R 3 的阻值；（3）将滑动变阻器置
23、于某点，先只闭合开关S 3,R 4、R 3 串联，电压表测量R 4 两端的电压，再将S 3 断开，只闭合开关S 2,R 4、R i、R 2 串联，电压表测量R 4 两端的电压，根据串联电路的特点和欧姆定律得出电压表的示数和电流表示数的变化量表达式，然后联立即可求出R 2 的阻值:（4）由图可知：电流表测量电路中的总电流，根 据 1=且可知：在电源电压不变的条件R下，电路中电阻越小，电流越大，则根据电阻的串并联特点得出电路中的最大和最小总电阻，根据欧姆定律求出电流表能达到的最大值和最小值之比。【解答】解：（1）电阻R i 标 有“1 8 V 1.8 A，表示电阻R i 的额定电压为1 8 V,额
24、定电流为 1.8 A,根据I=U 可得R,的阻值：R&=%=.=；1 1 额1.8 A（2）只闭合S 1 时，只有R 1 连入电路，由于电阻R 1 正常工作，则电源电压U=1 8 V；闭合S i、S3,滑动变阻器滑片调到最右端时，电路为R i、R 3 并联，电流表测量干路电路,根据并联电路各支路两端的电压相等的特点可知R i 的电流不变，则 R 3 的电流:1 3=1 -I l =2.7 A -1.8 A=0.9 A,根据1 =旦 可 得R 3的阻值：RR 3=j =-L e y”=2on I3 0.9A（3）将滑动变阻器置于某点，只闭合开关S 3,R 4、R 3串联，电压表测量R 4两端的电
25、压,则电路中电流为：I=-,R 4+R 3R 4 两端的电压为：U 4 =U-r R3=U-y XR3,R 4+R 3再将S 3断开，只闭合开关S 2,R 4、R i、R 2串联，电压表测量R 4两端的电压,则电路中电流为:R4+R2+RIR 4两端的电压为：U 4 =U-I（R 1+R 2）y-xR 4+R 2+R 1(R 1+R 2),根据题意可知:U =U 4 -U 4 =u-y X R 3 -u -y-X (R 1+R 2)=-R 4+R 3 R 4+R 2+R 1 R 4+R 2+R 1X (R|+R2)-X R 3,R 4+R 3i=r 7 =_y _.y R 4+R 3 R 4+
26、R 2+R 1即：.4 V=-羔 丫 一 =R4+R2+10Qx(i o n+R 2)送7X2。0.0 2 A=，18VR4+20Q18VR4+R2+10Q-解可得：R 2=2 0 ft；（4）由图可知：电流表测量电路中的总电流，根 据1=且可知：在电源电压不变的条件R下，电路中电阻越小，电流越大；由于S 2、S 3不同时闭合，则根据电阻的串并联特点可知：当闭合S 1、S 3,滑动变阻器滑片调到最右端时，电路为R i、R 3并联，此时电路中电阻最小，电流表示数最大，为2.7 A；由于RI+R2=1 0 C+20 C=30 QR3=20 C；所以只闭合S 2时,，电路为R i、R 2、R 4串联
27、，当变阻器的滑片调到允许的最大值时，电路中总电阻最大，电压表示数最大，电流表示数最小，由电压表的量程可知其最大示数为1 5 V,则R i、R 2两端的最小电压为U l 2小=U-Uv火=1 8 V -1 5 V=3 V,则最小电流为：I 最 小=U&小=_ d/=o.i A,R 1+R 2 1 0 Q+2 0 Q所以，电流表能达到的最大值和最小值之比：士 蛀=乎 4=2 7：1。I最 小0 J A答：（1）电阻R i 的阻值为1 0。；（2）电阻R 3 的阻值为2 0。；（3）电阻R 2 的阻值为2 0。：（4）通过开关的不同组合（S 2、S 3 不同时闭合）以及滑片的移动保证电路安全的情况下
28、,电流表能达到的最大值和最小值之比为2 7：I o【点评】本题考查串联、并联电路的规律及欧姆定律和电功率公式的运用，解题的关键是搞清各量之间的关系，综合性强，难度大，为压轴题。6.（2 0 2 0 昆山市自主招生）某研究学习小组设计了一种测定强度不大的风力（在实验室用鼓风装置产生）的装置。其原理如图所示。质 量 m=0.6 kg 的小球用一根长度为10c m的轻质细金属丝OP悬于O点；AB为一根水平放置的材质均匀的电阻丝，已知电阻丝A B =8 c m,且单位长度电阻入=2Q/c m；OP与AB可保持良好接触（看作点接触即OP与 AB接触时相交于一点）；R o=4 C 为一个定值电阻；理想电压
29、表测量范围足够；电源两端电压保持不变。无风时细金属丝0 P自然下垂，恰 在 A点与电阻丝AB接触，悬挂点0 与电阻丝A端的距离0 A=6 c m,此时电流表示数为0.6 A。有风时细金属丝0 P将发生偏转，小球稳定时与竖直方向的夹角0,风力 F 始终保持方向水平向左。已知偏转角6与小球所受风力F 满足：F=G t a n 0og取 10N/kg,细金属丝OP和导线电阻忽略不计，OP形变量远小于其原长即OP始终长为 lO c i Tlo 求：（1）当风力F=6N时，电压表示数为多少？（2）当风力大小F 超过多少时，此装置将失去测定作用？（3）请给出风力大小F 与电压表示数U之间满足的关系式？（F
30、 单位取N,I 单位取A）小球【考点】欧姆定律的应用；杠杆的平衡条件.【专题】计算题；错解分析题；动态预测题；简单机械；分析、综合能力.【分析】(1)无风时，电阻丝的总电阻RAB与 R o 串联，电流表测电路中的电流，根据题意求出RAB的阻值，根据电阻的串联和欧姆定律求出电源的电压；(2)当电阻丝接入电路中的电阻为零时，此装置将失去测定作用，根 据 F=G t a n 8可计算 F 的大小。(3)由 F=G t a n 6 =mg la n 0=0.6 kg X lO N/kg t a n 0 可得，t a n O=,找到接入电路的电阻6的值，根据欧姆定律即可得出风力大小F 与电压表示数U之间
31、满足的关系式。【解答】解：(1)无风时，金属丝OP自然下垂，电阻丝的总电阻RAB与 Ro 串联，电流表测电路中的电流，此时电阻丝的电阻：RA B=2Q/c mX 8c m=16 Q,因串联电路中的总电阻等于各分电阻之和，所以，由 i=U 可得，电源的电压：RU 电 源=1(RO+RA B)=0.6 A X (4 Q+16 C)=1 2 V；当 F=6 N 时，根据 F=G t a n O 可知，t a n 0=-？=-.=1,故 8=4 5 ,G mg 0.6 kg X 10N/kg则右侧的三角形AOC为等腰直角三角形，AB接入电路的长度为8c m-6 c m=2c m,RA B I=2Q/c
32、 m X 2c m=4 11,根据欧姆定律可得电路电流11=U电源RO+RA B I12V4 c +4 Q=1.5 A，则电压表的示数为:U o i=I i Ro=1.5 A X 4 f t=6 V；(2)当电阻丝接入电路中的电阻为零时，此装置将失去测定作用。故 t a n 0=2%h i6 c m 3F=G t a n 0 =m g t a n O=0.6 k g X 1 O N/k g X A=8N；3(3)由 F=G t a n 0 =m g t a n 0=O.6 k g X l O N/k g t a n 0 可得，t a n O=E,即右侧的直角三角形6AOC中空即型_=E,所以A
33、 C=F c m,0 A 6 6 c m 6则接入电路的电阻RBC=2Q/cmX(8cm-F),根据欧姆定律可得电路电流为1“=3 7-T，BC RQ+RB C 4Q+2Q/cm(8cm-F)电压表示数U=IBCRO=-X 4 Q，化简整理得U=_ 迄V。4。+2Q/cm(8cnrF)10-F答：(1)当风力F=6N 时，电压表示数为6V；(2)当风力大小F 超过8N时，此装置将失去测定作用；(3)请给出风力大小F 与电压表示数U 之间满足的关系式为U=_/V。10-F【点评】本题考查了串联电路的特点和欧姆定律的应用，会根据F=G tan8计算电阻接入电路的长度是解题的关键。7.(2020沙坪
34、坝区校级二模)如图甲所示，足够高的柱形容器的底面积为lOOcn?,里面装有 24cm 深的水，上方用一足够长的细绳吊着质量为0.9kg的长方体物体，其底面积为50cm2,高 为 20cm。现将细绳挂在弹簧测力计下，初始状态时，物体的下表面恰好与水面接触。容器底部是一个压敏电阻R(上表面与水接触并涂有绝缘漆，其阻值与受到的水的压力的关系如图丙所示)。R 所在的电路放在了容器底部，电路图如图乙所示，电流表的量程0 0.6 A,电压表的量程0 1 5 V,小灯泡上标有“6V 3W”的字样，且电阻不随温度的变化而变化。若在初始状态下，小灯泡恰好正常发光，求：1:二二二二一一二.tTH-rr甲乙(1)初
35、始状态下，压敏电阻的阻值;(2)手拿弹簧测力计将物体缓慢向下移动，使得物体浸在水中的深度为8 cm,稳定后电路中的电流；(3)在(2)的基础上，保持弹簧测力计的位置不动，往容器中加水，为了保证电路的安全，则最多往容器中加入多少kg的水？(弹簧测力计拉力每变化1N,长度变化1cm)。【考点】欧姆定律的应用.【专题】应用题；图析法；电路和欧姆定律；电能和电功率；压强和浮力；分析、综合能力.【分析】(1)知道初始状态下的水深，根据p=p淞gh求出容器底受到的压强，根据F=pS求出压敏电阻受到的压力，根据图丙得出压敏电阻的阻值与所受压力的数值比，然后得出压敏电阻的阻值；(2)由电路图可知，灯 泡L与压
36、敏电阻R串联，电压表测R两端的电压，电流表测电路中的电流，根据串联电路的电流特点和P=U I求出初始状态下电路中的电流，根据欧姆定律求出小灯泡的电阻，根据欧姆定律求出初始状态下压敏电阻两端的电压，利用串联电路的电压特点求出电源的电压；手拿弹簧测力计将物体缓慢向下移动，使得物体浸在水中的深度为8 c m,根据V=S h求出物体排开水的体积，进一步求出容器中水面上升的高度，利用p=p淞gh求出此时容器底的压强，利 用F=pS求出压敏电阻受到的压力，根据图丙求出此时压敏电阻的阻值，利用电阻的串联和欧姆定律求出电路中的电流；(3)根据压表的量程求出为了保证电路的安全时压敏电阻两端的最大电压，根据串联电
37、路的电压特点求出此时小灯泡两端的电压，根据欧姆定律求出此时电路中的电流，再根据欧姆定律求出此时压敏电阻的阻值，根据图丙得出此时压敏电阻所受的压力，利 用p=求出此时容器底受到水的压强，再利用p=p浓gh求出此时容器中水的深度，根据mS=pV=pSh求出物体的密度，比较物体的密度和水的密度判断出水足够多时物体处于漂浮状态，根据G=m g=pVg=pShg和F i?=p浓gV=p gSh得出等式即可求出物体漂浮时浸入水中的深度，根据V=Sh求出物体此时排开水的体积，然后求出往容器中加入水的体积，利用m=p V求出加入水的质量。【解答】解：(1)初始状态下，水深h=24cm=0.24m,则容器底受到
38、的压强：p=p 水 gh=1.0X 103kg/m3 X 1 ON/kg X 0.24m=2400Pa,压敏电阻受到的压力：F=pS 容=2400PaX 100X 10-4m2=24N由图丙知，压敏电阻的阻值与所受压力的数值比为1：1,故压敏电阻的阻值24Q；(2)由电路图可知，灯 泡L与压敏电阻R串联，电压表测R两端的电压，电流表测电路中的电流，因串联电路中各处的电流相等，所以，由 P=U I可得，初始状态下电路中的电流:I=-=0.5 A,UL 6 V由 1=且可得，小灯泡的电阻:R A 悬 初始状态下，压敏电阻两端的电压:UR=IR=0.5AX24Q=12V,因串联电路中总电压等于各分电
39、压之和,所以，电源的电压:U=UR+UL=12V+6V=18V；手拿弹簧测力计将物体缓慢向下移动，使得物体浸在水中的深度为8cm,则物体排开水的体积：V t#=S 物 h=50cm2 X 8cm=400cm3,容器中水面上升的高度：h=L=400cm=4cm=0.04m,S 容 1 0 0 c m2此时容器底的压强:p=p 水 gh=p 水 g(h+Ah)=1.0X103kg/m3X 1 ON/kgX(0.24m+0.04m)=2800Pa,压敏电阻受到的压力:F=p S 容=2800PaX100Xl()-4m2=28N,故此时压敏电阻的阻值2 8 C,电路中的电流:r_ U _ 1 8 VR
40、 +RL 2 8 0 +1 2 0=0.45A；(3)电压表的量程0 15V,为了保证电路的安全，压敏电阻两端的电压最大等于15V,此时小灯泡两端的电压:UL=U-UR=18V-15V=3V,此时电路中的电流:I=3 VRL1 2 0=0.25A,此时压敏电阻的阻值:I 悬 a由图丙知，此时压敏电阻所受的压力F=60N,此时容器底受到水的压强:P _ F 6 O NS 容 1 0 0 X 1 0-=6000Pa,-4 2m此时容器中水的深度:h 二卫=-6 0 *a-=0.6m,P 水g 1.O X 1 03k g/m3X l O N/k g物体的密度：p 物=嬲=m物=-，9 k g-=0.
41、9X 103kg/m3,V 物 S 物h物 5 0 X 1 0-4m2X 0.2 m由 P 物 P 水 可知，水足够多时，物体处于漂浮状态，则 Fj?=G，即 p 水 gV 排=p ）gV，p，kgSijhJ=p：gS 物 h 物，物体浸入水中的深度：hsa=-h 物=-X0.2m=0.18m,1 0 1 0则物体此时排开水的体积：V/=S h/=50X 10-4m2X0.18m=9X 1 04m3,往容器中加入水的体积：V；JII=S 容 h”-S 容 h-V 持=100X 10-4m2X0.6m-100X 10-4m2X0.24m-9X 10-4m3=2.7X10-3m3,加入水的质量：m
42、 in=p 水 V）jn=1.0X I03kg/m3X2.7X 10-3m3=2.7kg,最多往容器中加入2.7kg的水。答：（1）初始状态下，压敏电阻的阻值为24。；（2）手拿弹簧测力计将物体缓慢向下移动，使得物体浸在水中的深度为8 cm,稳定后电路中的电流为0.45A；（3）在（2）的基础上，保持弹簧测力计的位置不动，往容器中加水，为了保证电路的安全，则最多往容器中加入2.7kg的水。【点评】本题考查了液体压强公式、压强定义式、物体浮沉条件、阿基米德原理、串联电路特点、欧姆定律、电功率公式的综合应用等，正确得出电源的电压和（2）中水面上升的高度是关键。8.（2020南京一模）如图所示是一个
43、电子拉力计原理图。电压表量程为0 3 V,电流表量程为0 0.6 A,小灯泡L 上标有“3V,0.6W”的字样，a、b 是一根长为40cm的均匀电阻丝，阻值R=4 0 Q,硬质弹簧右端和金属滑片P 固定在一起（P 与 R 间的摩擦不计），当拉力F=0N 时，滑片P 与 A 接触时，弹簧正好保持原长，当拉力为F 时，滑动变阻器B 端与滑片P 之间的距离为x,F 与 x 的关系如表所示。F/N0100200300400 x/cm4035302520 （1）小灯泡L,正常工作时的电阻为多少？（2）闭合开关S,电流表、电压表示数都为0,若故障只发生在Ro或灯L 处，则电路中的 具 体 故 障 是 Ro
44、断 路；（3）排除故障，闭合开关S,当 F=0N 时，电流表的示数为0.1 A,电压表示数为IV；当 F=700N 时，电流表的示数为0.2 A,求电源的电压U 和定值电阻的阻值Ro（4）该电子测力计的量程为0 700 N,若要使其量程增加，写 出 你 的 办 法 串联一个 电 阻（一种即可）。lA 【考点】欧姆定律的应用.【分析】（1）根据P=比求出灯泡正常发光时的电阻；R（2）电路故障有两种：断路和短路，根据两个电表的示数分析故障所在；（3）根据P=U I求出灯泡正常发光时的电流；根据表格中的数据分析出压力与x 之间的关系，求出F=700N时 x 的大小，从而求出接入电路电阻的大小，然后根
45、据欧姆定律写出电源电压的表达式，从而求出电源电压和Ro的阻值；（4）根据电路中电流最大时的总电阻求出R 接入电路的阻值，从而求出测力计的量程；若要使其量程增加，需要减小电路中的电流。【解答】解：（1）根据P=!匕可知，灯泡正常发光时的电阻为：RL=W=9nm=15Q；R PL 0.6 W（2）由图可知，该电路为串联电路；电流表测量电路中的电流，电压表测量灯泡两端的电压；闭合开关后，电流表无示数，说明电路出现了断路现象，电压表无示数，说明电压表的两极与电源的正负极之间是断开的，由于故障只发生在R o或灯L处，所以故障是R o断路；P（3）灯泡正常发光时的电流为：IL=-L=0.2 A；UL 3
46、V当F=0时，R=4 0 C,I i=0.1 A,U i =lV,根据串联电路中的电压规律可知，电源电压为：U=O.1AX4OQ+1V+O.1AXRO 根据表格中的数据可知，当F每增大1 0 0 N时，x就减小5 c m,当F=7 0 0 N时，可 知x=5 c m；电阻丝4 0 c m,其电阻为4 0。，即 迎 乙=lQ/c m,则x=5 c m X lC/c m=5 C；4 0 c m此时的电流为l2=0.2 A,灯泡正常发光；根据串联电路中的电压规律可知，电源电压为：U=O.2 A X 5 Q+3 V+O.2 A X R o 由得：U=6 V,R o=lO。；（4）灯泡正常发光时电流为0
47、.2 A,此时电路中的电流是最大的，根据上题可知，此时的拉力为7 0 0 N,所以量程为0-7 0 0 N；若要使其量程增加，则R接入电路的长度要变小，电阻会变小，电路中的电流会变大，超过灯泡的额定电流，所以此时需要减小电路中的电流，所以可以在电路中串联一个电阻或更换电压较小的电源。故答案为：（1）正常工作时的电阻为1 5 C；（2）R o断路；（3）U=6 V,R o=lO f l；（4）0 7 0 0；串联一个电阻。【点评】本题考查了串联电路特点和欧姆定律的应用，关键是用好x随压力F变化的关系。本题很好的体现了物理与实际生活的结合，是一道好题。9.（2 0 2 0春沙坪坝区校级月考）如图所
48、示装置是育才物理兴趣小组设计的“测体仪”的原理图，该仪器可以用来测量物体的体积。已知电源电压恒为6 V,R o为定值电阻且大小为5。，R是一根长1 0 c m、阻值为1 0 f 1的均匀电阻丝。一托盘固定在弹簧上，该弹簧受力变 化 I N,弹簧长度就变化1cm。底面积为200cm2 的圆柱形容器放在托盘内，装 有 10cm深的水。托盘外固定一根轻质硬杆CDE,C 端悬挂一根足够长的细线。托盘与弹簧的连接处通过硬杆与滑片P 连接在一起。测量物体体积时，将其悬挂在细线的末端，浸没在水中(物体浸没后水未溢出)，且不与容器底接触。当细线末端不悬挂物体时，滑片P 恰好在a 端。求：(1)细线末端不悬挂物
49、体时，容器底部所受水的压力；(2)当细线末端悬挂一物体时，电流表示数变化了 0.1 A,则待测物体体积为多少？(3)当待测物体体积为多少时，R 消耗的电功率有最大值，且最大值为多少？【专题】应用题；电路和欧姆定律；电能和电功率；压强和浮力.【分析】(1)细线末端不悬挂物体时，知道圆柱形容器内水的深度，根据p=pgh求出容器底部所受水的压强，利用F=pS 求出容器底部所受水的压力；(2)当细线末端不悬挂物体时，滑片P 恰好在a 端，根据电阻的串联和欧姆定律求出电路中的电流，当细线末端悬挂一物体时，电流表示数变化了 0.1 A,据此求出电路中的电流，根据欧姆定律求出电路中的总电阻，然后求出电阻丝接
50、入电路中的电阻；R 是一根长 10cm、阻值为10H的均匀电阻丝，且弹簧受力变化1 N,弹簧长度就变化1 cm,据此求出电阻丝接入电路的电阻减少的阻值、滑片下移的距离然后得出托盘受到压力的增加量，物体受到水对物体竖直向上的浮力和物体对水的压力是一对相互作用力，据此求出物体受到的浮力，根据阿基米德原理求出物体排开水的体积即为待测物体体积；(3)根据电阻的串联和欧姆定律表示出电路中的电流，根据P=P R 表示出R 消耗的电功率，根据变形公式判断出R 消耗的电功率最大时的阻值，然后求出其大小，进一步得出此时待测物体受到的浮力，根据阿基米德原理求出待测物体体积。【解答】解：(1)细线末端不悬挂物体时，