初中物理串联电路的电流规律计算题

在学校举行的物理创新大赛上，某班的科技小组设计了一种测量压力的压力测量仪。如图所示，压力表是由电压表改装而成，R₁为定值电阻，阻值为20Ω，R₂为滑动变阻器，规格为“10Ω  lA"。金属指针OP可在金属杆AB上滑动，且与它接触良好，金属指针和金属杆电阻忽略不计。M为弹簧，在弹性限度内它缩短的长度与其所受的压力大小成正比。当托盘所受压力为零时，P恰好位于R₂的最上端；当托盘所受压力为100N时，P恰好位于R₂的正中间，此时电压表的示数为3V。求：

（1）电路中电流是多大？
（2）电源电压是多少伏？
（3）假设金属指针OP在金属杆AB上滑动时，弹簧的形变都在弹性限度内。求此压力测量仪的测力范围？
（4）压力50N的刻度位置标在电压表表盘多少伏的刻度线上?

如图所示，电源电压恒为 $20V$．灯泡 $L$上标有“ $12V6W$”字样，电流表量程为 $0~0.6A$，电压表量程为 $0~15V$．当滑动变阻器 $R$的滑片 $P$在 $B$点，且 $R_{\mathit{AB}}=\frac{1}{5}R$时，只闭合 $S$和 $S_1$，灯泡 $L$恰好正常发光。当只闭合 $S$和 $S_2$，滑动变阻器 $R$的滑片 $P$分别在中点 $O$和 $B$点时，电压表示数之比 $U_{\mathit{AO}}:U_{\mathit{AB}}=3:2$．（不考虑温度对灯丝电阻的影响）求：

（1）滑动变阻器 $R$的最大电阻值；

（2）当滑动变阻器 $R$的滑片 $P$在中点 $O$时，只闭合 $S$和 $S_1$，电压表的示数是多少？

（3）当只闭合 $S$和 $S_2$，在保证电路安全的情况下，电阻 $R_0$消耗电功率最小时，滑动变阻器 $R$消耗的电功率是多少？

如图，电源电压恒为 $4.5V$，灯泡 $L$上标有“ $3V1.5W$”字样，滑动变阻器 $R_2$上标有“ $15\Omega 1A$”字样，定值电阻 $R_1$阻值为 $10\Omega$，电流表量程为 $0~3A$，电压表量程为 $0~3V$，不计温度对灯丝电阻的影响。

求：（1）灯泡正常工作时电阻为多大；

（2）当开关 $S$、 $S_1$、 $S_2$闭合， $S_3$断开时，电路最小总功率为多大；

（3）当开关 $S$、 $S_3$闭合， $S_1$、 $S_2$断开时，在确保电路元件安全的情况下，滑动变阻器 $R_2$的取值范围。

如图所示的电路中，电源电压为 $6V$并保持不变，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“ $20\Omega$　 $1A$”，灯泡标有“ $5V$　 $2.5W$ “字样。闭合开关，将滑动变阻器的滑片移到最左端的位置，这时通过灯泡的电流为多少？若要求两电表的示数均不超过所选量程，灯泡两端电压不允许超过额定值，则该电路消耗的最大功率为多少？（不考虑灯丝电阻的变化）

一般热水器由加热系统、测温系统和控水系统组成。某台电热水器铭牌部分信息已经模糊，如表所示，其测温系统可以简化为如图 $a$所示的电路，电源电压为 $9V$恒定电源， $R_1$为 $4\Omega$定值电阻， $R_2$为热敏电阻，其阻值随温度变化的关系如图 $b$所示。

额定功率
额定电压	$220V$
水箱容积	$60L$
建议使用人数	$3~4$

（1）为估算电热水器的额定功率，关闭其它用电器，让热水器正常工作1分钟，观察电能表，如图 $c$所示，转动了150转，消耗电能　 $\mathit{kW}\cdot h$，则该电热水器的额定功率是　　 $W$。

（2）若已装满水的水箱温度显示 ${75}^{°}\text{C}$时突然停电，但不停水。现有4人要洗浴，正值秋冬季节，需用 ${40}^{°}\text{C}$热水洗浴，通过控水系统将 ${10}^{°}\text{C}$冷水和水箱中热水进行调配，请问每人平均用水量是多少 $L$？（不计热损失）

（3）控温系统某时刻电压表示数为 $4V$，此时水箱中水温是多少？

用毫安表测电阻可以用如图甲所示的电路测量电阻， $a$、 $b$为接线柱。已知电源电压恒为 $U$，毫安表量程为 $\mathit{Ig}$、内阻为 $\mathit{Rg}$。

（1）用导线将 $a$、 $b$直接连起来，移动滑动变阻器 $R_1$的滑片 $P$，使毫安表指针正好偏转到满刻度 $\mathit{Ig}$， $\mathit{Ig}$处就可以标为“0欧”，此时变阻器接入电路中的阻值 $R_1=$　 $\frac{U}{I_g}-R_g$　。

（2）保持变阻器 $R_1$接入电路中阻值不变，在 $a$、 $b$间接入被测电阻 $\mathit{Rx}$，毫安表的读数Ⅰ与 $\mathit{Rx}$的关系式为 $I=$　　。

（3）若 $U=1.5V$， $\mathit{Ig}=10\mathit{mA}$，图乙毫安表的表盘上已经标出了 $0\Omega$的位置，请标出 $150\Omega$、 $1100\Omega$的位置。

某体育运动中心为了研究蹦床运动员的训练情况，在蹦床上接入压力传感器，压力传感器所在电路如图甲。已知某运动员质量为 $50\mathit{kg}$，某次从距离蹦床一定高度处跳下的过程中，研究得到电路中两个电压表读数与电路中电流之间的关系如图乙所示，压力传感器的电阻与所受压力之间关系如图丙。试计算：

（1）定值电阻 $R_1$的阻值。

（2）电源电压和定值电阻 $R_2$的阻值。

（3）当电路中电流达到最大时，运动员受到的合力为多少 $N$？

如图所示的电路中，电源电压恒为 $6V$，电阻 $R_1$的阻值为 $2\Omega$，滑动变阻器 $R_2$上标有“ $10\Omega 3A$”的字样，小灯泡 $L$上标有“ $6V3W$”的字样，电流表的量程为 $0-3A$。

（1）当开关 $S_1$、 $S_2$、 $S$都闭合时，电流表的示数为 $2A$，求 $R_2$消耗的电功率；

（2）当开关 $S_1$、 $S_2$都断开， $S$闭合时，为了确保测量准确，要求电流表示数不大于其量程的 $\frac{2}{3}$，求滑动变阻器 $R_2$接入电路的最小阻值。

如图所示，是创新小组设计的汽车油量显示仪的电路原理图，其中电源电压恒为 $6V$，定值电阻 $R_0$为 $5\Omega$，油量表实质上是量程为 $0~3V$的电压表。 $R$为压敏电阻，其电阻值与油箱中油量的关系如表所示。求：

油量 $V/L$	0	10	20	30	40	50
压敏电阻 $R/\Omega$	25	20	15	10	5	2.5

（1）分析表格可知，压敏电阻 $R$的阻值随油箱中油量的增多而　　；

（2）当油箱油量为 $20L$时，整个电路在 $10s$内消耗的总电能是多少？

（3）当电压表示数为 $2V$时，油箱中的油量为多少？

如图甲所示电路，电源电压恒定， $R_0$ 为定值电阻， $R$ 为滑动变阻器。闭合开关 $S$ ，滑动变阻器的滑片从最右端滑向最左端的过程中，滑动变阻器的电功率 $P$ 随电流 $I$ 变化关系图线如图乙所示。求：

（1）滑动变阻器接入电路电阻为零时，电路中的电流；

（2）滑动变阻器接入电路电阻最大时，滑动变阻器两端的电压；

（3）滑动变阻器的滑片从最右端滑向最左端的过程中，滑动变阻器的最大功率。

如图甲所示是某品牌汽车油量表工作原理图，电源电压 $U=24V$， $R_0$为保护电阻，为油量表（实际是由量程为 $0~0.6A$的电流表改装而成的）， $R$为处于油箱下方的压敏电阻，其阻值随所受压力 $F$变化的图象如图乙所示，它与油箱的接触面积 $S=0.01m^2$．长方体油箱装满油时深度 $h=0.4m$。若忽略油箱重量，汽油密度 $\rho =0.7\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$， $g$取 $10N/\mathit{kg}$，求：

（1）汽车加满油时压敏电阻上表面受到的压力 $F$和压强 $p$。

（2）保护电阻 $R_0$的阻值。

（3）油量表“0”刻度对应的电流 $I_0$。

如图所示，电源电压保持不变，小灯泡 $L$标有“ $6V3W$”的字样，滑动变阻器 $R_1$的阻值变化范围为 $0~36\Omega$，当 $S_1$、 $S_2$和 $S_3$都闭合，滑动变阻器的滑片滑到 $a$端时，小灯泡 $L$刚好正常发光，电流表示数为 $0.75A$．（不考虑温度对灯泡电阻的影响）求：

（1）电源电压；

（2） $R_2$的阻值；

（3）在功率不为0的情况下，电路中最小功率与最大功率之比。

小明按如图所示的电路进行实验，已知电源电压不变，闭合开关，改变a、b之间的电阻箱R的阻值，得到一组电压表的示数U—R的图象如图乙所示。

（1）随着电阻箱接入电路中的阻值增大，定值电阻R₀两端的电压_______（选填“增大”、“减小”或“不变”）．(2分）
（2）将a、b间的电阻箱换成未知电阻R_x，读得电压表示数为4.5V，则R_x=______Ω，此时电路中电流为______ A．(2分）
（3）取下R_x，分别将电阻R_A和R_B接入a、b之间，读得对应的电压表示数为1V和3V，在这两种情况下，R₀上消耗的电功率变化了_______W．(2分）

如图所示，滑动变阻器 $R_2$上标有“ $40\Omega 1A$”字样，只闭合开关 $S_1$，将变阻器滑片 $P$移到中点时，电流 $A_1$示数为 $0.2A$，灯泡 $L$的实际功率为 $1.6W$；同时闭合开关 $S_1$、 $S_2$，且将变阻器滑片 $P$移到 $a$端时，灯泡正常发光，此时电流表 $A_2$的示数为 $0.1A$．（电源电压不变，忽略温度对灯泡电阻影响）则：

（1）只闭合开关 $S_1$时，电压表示数是多少？电源电压是多少？

（2）同时闭合开关 $S_1$、 $S_2$，且将变阻器滑片 $P$移到 $a$端时，电流表 $A_1$的示数是多少？灯泡 $L$的额定功率是多少？

入夏以来，我国部分地区发生洪涝灾害，实践小组为了减轻巡堤人员的工作量，设计了水位自动监测装置。其原理如图所示，电源电压恒定， $R_0$是压敏电阻，所受压力每增加 $10N$，电阻减小 $5\Omega$． $R$是长 $1m$、电阻 $100\Omega$的电阻丝，其连入电路的电阻与长度成正比。电流表量程为 $0~0.6A$，其示数反应水位变化。 $R_0$下方固定一个轻质绝缘“ $\perp$”形硬杆。轻质金属滑杆 $\mathit{PQ}$可以在金属棒 $\mathit{EF}$上自由滑动， $\mathit{PQ}$下方通过轻质绝缘杆与重 $100N$、高 $4m$的圆柱体 $M$固定在一起。当水位上升时， $\mathit{PQ}$随圆柱体 $M$向上移动且保持水平。（整个装置接触良好且无摩擦， $\mathit{PQ}$和 $\mathit{EF}$的电阻不计， ${\rho }_{\mathit{河水}}=1.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$， $g$取 $10N/\mathit{kg})$

（1）闭合开关，当 $\mathit{PQ}$恰好位于 $R$最下端时，为警戒水位。电流表示数为 $0.06A$．此时 $M$漂浮，有 $\frac{1}{4}$体积浸在水中， $M$所受的浮力为　　 $N$；

（2）当水位上升， $\mathit{PQ}$向上移动过程中， $R$连入电路中的电阻　　（选填“变大”、“不变”或“变小” $)$。 $\mathit{PQ}$上升到 $R$的最上端，刚好与“ $\perp$”形杆接触，且对杆无压力时，为三级预警。

（3）当水位继续上升。 $\mathit{PQ}$开始通过“ $\perp$”杆对 $R_0$产生压力；当达到二级预警时，电流表示数为 $0.15A$；水位再上升 $0.4m$，达到一级预警时，电流表示数为 $0.20A$．电源电压为　　 $V$。

（4）在保证电路安全的情况下，此装置能测量的最高水位高于警戒水位　　 $m$。

（5）若将水位对警戒线上升的高度标记在电流表对应的刻度线上，即把电流表改装成水位计，水位计的刻度　　（选填“均匀”或“不均匀” $)$。