初中物理欧姆定律综合题

传感器担负着信息采集的重要任务，可以实现“提醒”和“报警”功能。其中热敏传感器主要运用了热敏电阻来测量温度的变化。热敏电阻主要是由_______(导体/半导体/超导体/绝缘体)材料制成的。热敏电阻阻值随温度变化的曲线如图甲所示，图乙是由热敏电阻R₁作为传感器制作的简单自动报警线路图，图中a、b为两个固定的金属片，d为铁片。为了使温度过高时发送报警信息，开关c应该接在   （a/b）处。若使报警的最低温度降低些，应将P点向    （左/右）移动。

某品牌智能滚筒洗衣机具有洗净度高、不伤衣物、可设定洗涤温度、方便安全等优点。其简化等效电路如图所示，此时处于空挡位置。闭合开关 $S$，旋钮绕 $P$转动，实现挡位转换，旋至1档时 $R_1$、 $R_2$同时工作，洗衣机处于加热状态；旋至2档时 $R_2$和电动机同时工作，洗衣机处于保温洗涤状态。 $R_1$和 $R_2$均为电热丝，其阻值不受温度影响， $R_1=22\Omega$，主要参数如下表。 $\left(c_{水}=4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\cdot }^{\circ }\text{C}}\right)\right)$

$\ast \ast$牌智能滚筒洗衣机
额定电压	$220V$
加热功率	$2400W$
设定温度范围	${30}^{°}\text{C}~{90}^{°}\text{C}$
电动机功率	$240W$
防电墙电阻	$1\times {10}^6\Omega$

（1）洗衣机内注入 $10\mathit{kg}$的水，在额定电压下连续加热1050秒，水温由 ${20}^{°}\text{C}$上升到 ${50}^{°}\text{C}$，此过程中的加热效率是多少？

（2） $R_2$阻值是多少？

（3）洗衣机处于保温洗涤状态时，干路电流是多少？

（4）防电墙技术的应用是洗衣机未来发展的趋势。防电墙通过在洗衣机内部形成永久性电阻保证人的安全。异常漏电情况下，电流依次经防电墙和人体流入大地，若人体的最大电阻为 $1\times {10}^5\Omega$，人体的安全电压不高于 $36V$，通过计算判断防电墙技术能否保证人的安全。

现代家庭电器化程度越来越高，用电安全是一个十分突出的问题。下表提供了一组人体电阻数据。
如图所示，用电器R接在电压为220V的电源上时，消耗电功率是1100W，电路中还有额定电流为10A的熔断丝(俗称保险丝)。则：

(1)只有用电器R接入电路时，通过熔断丝的电流为多少?
(2)一个潮湿的人，赤脚站在地上，由于不小心，手接触火线，发生触电事故，则通过人体的电流是多少(上表电阻数据适用此人)?并分析为什么熔断丝不会断(即熔断丝不能救人命)。

．以下是某班开展“制作模拟调光灯”综合实践活动的片段，根据题意回答或者解决有关问题。实验器材：学生电源（电压限取6V挡）、规格为“2.5V 0.25A”的小灯泡、规格为“20Ω 2A” 的滑动变阻器、开关和若干导线，另有各种规格的定值电阻可供任意选用（均标注电阻值和允许通过的最大电流值）。制作要求：亮度可连续调节；在调光的整个过程中，灯两端的电压不超过2.5V。

活动过程：
（1）计算出小灯泡正常发光时的电阻为___________。
（2）小强连接的电路图如图1所示。但不少同学认为该调光灯不符合制作要求。请你指出不符合要求之处：________________。
（3）小玲同学认为：可在小强的电路中再串联一只规格合适的定值电阻R₀（如图2）就能符合要求。请你根据题意和有关计算，确定R₀的规格是：阻值为    ，允许通过的最大电流      A。
（4）还有同学提出另一种改进方案：如果不串联定值电阻，可以增加一个电学器材，在滑动变阻器的适当位置上做标记（或加一个限位装置）限制它的调节范围。请回答你选用何种器材，如何找出滑动变阻器上的标记。

问问想用图所示的器材，设计一个可以测量小灯泡电阻的电路。请你用笔画线代替导线，帮问问把图中的器材连接起来。

要求：①滑动变阻器的滑片向右2，灯泡的亮度变暗；②用电流表测灯泡的电流（灯泡的电阻约为10），电压表测灯泡两端电压。
（1）文文连完最后一根导线后就发现两个表的指针发生偏转，并且指针总在晃动，造成上述现象的原因分别为①__________________________②__________________________。
（2）此实验中滑动变阻器有两个作用：一是________________；二是___________________。
（3）下表是文文牛出的一份实验报告。

①将报告中其他空白补充完整。②本实验报告不够完整，还应添加的基本项目是________。③分析“实验步骤”中存在的主要缺陷是____________。④实验中，要尽量缩短通电时间，并用____(选填“较大”或“较小”)的电流来测量，因为这样做可以防止____________________________。

某科技小组同学发现实验室有一只标有“ $\mathit{Xk\Omega }$”的电阻 $(X$为模糊不清的一个数字），为了测出这只电阻的阻值，他们进行了如下探究：

（1）首先设计的实验电路如图1所示，使用的器材有：两节新干电池、待测电阻 $R_X$、电压表 $V(0?3V$、 $0?15V$量程）、电流表 $A(0?0.6A$、 $0?3A$量程）、滑动变阻器（标有“ $50\Omega 1A$” $)$、开关、导线若干。实验后发现，该方案无法测出电阻 $R_x$的值，其主要原因是　　。

（2）经讨论后他们利用原有器材并补充适当的器材，重新设计测量电阻 $R_x$的实验方案。小李设计的电路图如图2所示，其中定值电阻 $R_0=2\mathit{k\Omega }$．他连接电路后，闭合 $S_1$，断开 $S_2$，想先测出电源电压，但读出电压表示数 $U=2V$，与两节干电池能提供的电压相差很大。请教老师后才知道，电压表相当于一个能显示自身两端电压的定值电阻。则根据小李的测量数据和电源电压（取 $3V)$，可估算出电压表自身的电阻为　　 $\mathit{k\Omega }$。

（3）小组其他同学设计的实验电路如图所示，在电源电压恒定且已测出的条件下，能先测出电压表自身电阻后，再测出 $R_x$阻值的电路是　　。

（4）他们选择正确方案测出 $R_x$的阻值后，又有同学提出，应该通过多次测量求平均值来减小误差。在正确方案的基础上，通过下列操作，能实现多次测量 $R_x$阻值的是　　。

$A$．改变电源电压   $B$．将 $R_0$换成 $50\Omega$的定值电阻   $C$．将电压表换成“ $0?0.6A$”的电流表

用实验室提供的常用器材（电源是一节干电池）测电阻时，小明与另外三位同学各自设计了下列甲、乙、丙、四个电路图。

（1）小明连接好电路后，闭合开关S，移动滑动变阻器的滑片P，测得数据如下：
请你通过分析表格中的实验数据，推断小明在实验室中所用的电路图是     图。

电压表示数U/V	0.2	0.4	0.6	0.8	1.0
电流表示数I/A	0.05	0.1	0.15	0.2	0.25

（2）另外三位同学连接好电路后，闭合开关S，移动滑动变阻器的滑片P时，分别出现了下列三种异常现象：
（A）电流表示数有变化，电压表示数几乎为零
（B）电流表示数几乎为零，电压表示数基本不变
（C）电流表烧坏
请你判断：按       图连接的电路中出现现象（A）；按      图连接的电路出现现象（B）；按         图出现的电路出现现象（C）。
（3）请你根据上表中的数据，请在图中画出I—U图线，分析图线你能得出的结论是：_________________________________________。

图甲表示一种自动测定油箱内油面高度的油量表（实际上是量程为0-0.6 A的电流表改装而成），滑动变阻器R的最大值为60 Ω，金属杠杆的右端是滑动变阻器的滑片。从油量表指针所指的刻度，就可以知道油箱内油面的高度．电源电压为24 V，R₀为定值电阻，

（1）R₀的作用是                        ，当油箱油面下降时，油量表的示数将变     。
（2）油箱装满汽油时，油量表示数为最大值（即电流表达到最大值,此时，滑动变阻器的触头在某一端），求R₀的阻值。
（3）当油箱中的汽油用完时（此时滑动变阻器的触头在另一端），电路中的电流为多少？

如图所示电路，电源电压恒为6V．灯泡L ₁和L ₂分别标有"8V3.2W"和"6V12W"字样，不计温度对灯丝电阻的影响。求：

（1）灯泡L ₁的电阻；

（2）若闭合所有开关，滑片P移至a端时，电流表的示数；

（3）若只闭合开关S、S ₁，移动滑片P使灯泡L ₁消耗的功率为1.25W时，滑动变阻器消耗的功率是多大？

用如图甲所示的电路测量定值电阻R _x的阻值。

（1）请用笔画线代替导线将图甲中的实物连接完整（要求滑片P向左移动的过程中电流表示数变小）；

（2）正确连接电路后，闭合开关之前，应将滑动变阻器的滑片P置于 　 　（选填"A"或"B"）端；

（3）实验时，闭合开关，发现电流表和电压表示数都为0。用一根导线在图甲中先后连接接线柱G与F、F与E时，电压表和电流表示数仍为0，连接接线柱E与D时。电压表和电流表指针明显偏转，则电路的故障是 　 　；

（4）排除故障后继续实验，当电压表示数为2V时，电流表示数如图乙所示，则定值电阻R _x＝ 　 　Ω。

（5）如果没有电压表，电源电压未知，可以用最大阻值为R ₀的滑动变阻器和如图丙所示电路，来测量电阻R _x的阻值。闭合开关后，滑动变阻器滑片在最左端时，电流表示数为I ₁，滑动变阻器滑片在最右端时，电流表示数为I ₂，则电阻R _x＝ 　 　。（用题中所给物理量的符号表示）

我们在实验室常用如图，测量待测电阻 $R$的电阻值。小丽同学说：在电路中，电压表可以当成断路，电流表可以当成短路，根据欧姆定律得到 $R=\frac{U}{I}$，正确读出两个表的读数，就可以精确测量出待测电阻 $R$的电阻值。你认为这种说法是否正确？如果不正确，请判断测量值比真实值偏大还是偏小？通过学过的知识，解释偏大、偏小的原因。

某白炽灯的电流与电压关系如图所示，白炽灯工作时灯丝要达到很高的温度才能发出白光。已知灯丝质量为 $1.5g$，比热容为 $c=0.14\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\cdot }^{°}\text{C}\right)$。求：

（1）灯丝的温度从 ${20}^{°}\text{C}$升高的 ${2020}^{°}\text{C}$，需要多少热量？

（2）上述过程中，若电能转化为热能的效率为 $80\%$，则灯泡消耗的电能是多少？

（3）要将此灯改装为一个调光台灯接入家庭电路，需要串联一个变阻器，灯泡的功率调到 $15W$时，该变阻器接入电路的阻值应为多大？

如图为某品牌电饭煲的工作电路示意图，开关 $S$可以同时与 $a$、 $b$相连，或只与 $c$相连（红灯，绿灯为指示打，不计电阻）。该电饭煲具有加热、保温功能，在加热档时总功率为 $1540W$，在保温挡时的总功率为 $55W$．请根据以上信息解答下列问题：

（1）将开关 $S$与 $a$、 $b$相连时，　　发光（选填“红灯”或“绿灯” $)$，此时电饭煲处于　　状态（选填“加热”或“保温” $)$

（2）电饭煲处于加热状态时， $R$的电功率为 $P_1$；处于保温状态时， $R$的电功率为 $P_2$， $P_1:P_2=400:1$．请计算电阻 $R_1$的阻值。

（3）如果在不改变原来保温挡和加热档电功率的基础上，要增加一个更大功率的挡位来迅速加热物体，请设计出1种方案，并用简要的文字说明（也可配合作图说明）

如图甲所示是小明常用的一个插线板。他在使用时发现：插线板上的开关断开时指示灯不发光，插孔不能提供工作电压；而在开关闭合时指示灯发光，插孔可以提供工作电压；如果指示灯损坏了，开关闭合时插孔也能提供工作电压。

（1）根据上述现象，你认为插线板的指示灯和开关的连接方式是 　　。

（2）请你在图乙中画出插线板开关、指示灯和插孔的连接方式，并把插线板与电源线接通。

暑期持续的“桑拿天”，居民家里的空调、电扇都闲不住，导致电路火灾时有发生．调查发现，起火原因都是电路超负荷使电线内的金属导线发热引燃了外面的绝缘皮．请回答：
（1）“超负荷”是指电路中的_______过大（电流、电阻）；
（2）火灾发生的理论依据是___________________________（选填物理规律）；
（3）请你提出一条预防这种火灾发生应采取的措施：_____________________________．