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初中物理教育教学思考者,中国教育学会会员、论文全国一等奖获得者、博客获省一等奖、主编了多本物理教辅。当然,最令人称道的还是《高垚骏物理工作室》!

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【2014中考点金】欧姆定律在生活中的应用  

2014-05-28 05:31:25|  分类: 2014中考点金 |  标签: |举报 |字号 订阅

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【2014中考点金】欧姆定律在生活中的应用








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【2014中考点金】欧姆定律在生活中的应用



 

15955633029;1148631378; xzyggyj@163.com

欧姆定律在生活中的应用
山东省高唐县琉寺中学 李洪生


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(   )

 

【2013中考点金】欧姆定律在生活中的应用 - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间

 

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【2013中考点金】欧姆定律在生活中的应用 - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间可知,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(   )

 

【2013中考点金】欧姆定律在生活中的应用 - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间

 

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【2013中考点金】欧姆定律在生活中的应用 - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间可知,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(   )

 

【2013中考点金】欧姆定律在生活中的应用 - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间

 

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【2013中考点金】欧姆定律在生活中的应用 - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间可知,电路中的电流变小;由公式【2013中考点金】欧姆定律在生活中的应用 - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间得,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(   )

 

【2013中考点金】欧姆定律在生活中的应用 - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间

 

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【2013中考点金】欧姆定律在生活中的应用 - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间可知,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(   )

 

【2013中考点金】欧姆定律在生活中的应用 - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间【2013中考点金】欧姆定律在生活中的应用 - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间

 

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【2013中考点金】欧姆定律在生活中的应用 - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间可知,电路中的电流变小,即电流表的示数变小;由公式【2013中考点金】欧姆定律在生活中的应用 - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间得,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:

 

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(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【2013中考点金】欧姆定律在生活中的应用 - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间可知,电路中的电流变小,即电流表的示数变小;由公式【2013中考点金】欧姆定律在生活中的应用 - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间得,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(   )

 

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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【2013中考点金】欧姆定律在生活中的应用 - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间可知,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(   )

 

    【2013中考点金】欧姆定律在生活中的应用 - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间【2013中考点金】欧姆定律在生活中的应用 - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间

 

A.电阻棒的总电阻是40Ω

 

B.小聪的身高是1.7m,小亮的身高是1.5m

 

C.小聪的身高是1.5m,小亮的身高是1.7m

 

D.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【2013中考点金】欧姆定律在生活中的应用 - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间得:【2013中考点金】欧姆定律在生活中的应用 - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间,所以电阻棒的总电阻【2013中考点金】欧姆定律在生活中的应用 - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间;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:【2013中考点金】欧姆定律在生活中的应用 - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间,所以小聪的身高是:【2013中考点金】欧姆定律在生活中的应用 - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间

 

测量小亮身高时,电阻棒接入电路的电阻为:【2013中考点金】欧姆定律在生活中的应用 - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间,所以小亮的身高是:【2013中考点金】欧姆定律在生活中的应用 - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间

 

当滑片P在b点时测量仪所测的身高最小:【2013中考点金】欧姆定律在生活中的应用 - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间;当滑片P在a点时测量仪所测的身高最大:【2013中考点金】欧姆定律在生活中的应用 - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间,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(   )

 

【2013中考点金】欧姆定律在生活中的应用 - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间【2013中考点金】欧姆定律在生活中的应用 - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间

 

A.电阻丝的总电阻为7.5Ω

 

B.当电压表示数为2V时,物体M向左移动了5cm

 

C.当电压表示数为1V时,物体M向左移动了5m

 

D.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【2013中考点金】欧姆定律在生活中的应用 - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间,所以电阻丝的总电阻为【2013中考点金】欧姆定律在生活中的应用 - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间,电阻丝的长度【2013中考点金】欧姆定律在生活中的应用 - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间,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【2013中考点金】欧姆定律在生活中的应用 - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间,物体M位于【2013中考点金】欧姆定律在生活中的应用 - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间,故物体M向左移动了【2013中考点金】欧姆定律在生活中的应用 - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间

 

当电压表示数为1V时,电压表所测变阻器右侧部分电阻【2013中考点金】欧姆定律在生活中的应用 - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间,物体M位于【2013中考点金】欧姆定律在生活中的应用 - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间,故物体M向右移动了【2013中考点金】欧姆定律在生活中的应用 - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间。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(   )

 

【2013中考点金】欧姆定律在生活中的应用 - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间【2013中考点金】欧姆定律在生活中的应用 - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间

 

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【2013中考点金】欧姆定律在生活中的应用 - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间可知,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“50Ω 1A”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/V

0.50

0.60

0.75

1.00

1.50

3.00

油量表示数/L

0

10

20

30

40

50


 

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”);

 


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(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【2013中考点金】欧姆定律在生活中的应用 - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间可知,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【2013中考点金】欧姆定律在生活中的应用 - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间;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【2013中考点金】欧姆定律在生活中的应用 - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间

 

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【2013中考点金】欧姆定律在生活中的应用 - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间,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【2013中考点金】欧姆定律在生活中的应用 - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间,所以【2013中考点金】欧姆定律在生活中的应用 - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间,解得:【2013中考点金】欧姆定律在生活中的应用 - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间;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)0.1A  0.6A (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(   )

 

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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【2013中考点金】欧姆定律在生活中的应用 - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间可知,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精气体浓度的增大而减小,R0为定值电阻。如果测试到的酒精气体浓度越大,则(   )

 

【2013中考点金】欧姆定律在生活中的应用 - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间【2013中考点金】欧姆定律在生活中的应用 - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间

 

A.传感器的电阻越大,电流表的示数越大

 

B.传感器的电阻越大,电流表的示数越小

 

C.传感器的电阻越小,电流表的示数越小

 

D.传感器的电阻越小,电流表的示数越大

 

解析:由图可知,定值电阻R0与酒精气体传感器串联,电流表测量电路中的电流,由题意可知,酒精气体浓度越大,传感器的电阻越小,电路中的总电阻越小,由欧姆定律【2013中考点金】欧姆定律在生活中的应用 - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间可知,电路中的电流越大,即电流表的示数越大。故选D。

 

例13.为了测定潜水艇的下潜深度,科技人员设计了深度测定仪,测定仪的原理图如图14所示,R0为定值电阻,F是传感器,其电阻R与潜水艇在海水中的深度h成反比,下列说法中正确的是(   )

 

【2013中考点金】欧姆定律在生活中的应用 - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间【2013中考点金】欧姆定律在生活中的应用 - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间

 

A.电流表示数与潜水艇所在的深度成反比

 

B.电流表示数与潜水艇所在的深度成正比

 

C.潜水艇水平航行时,电流表示数变大

 

D.潜水艇缓慢上浮时,电流表示数变小

 

解析:由题意可知,传感器的电阻与深度h成反比.当潜水艇上浮时,深度减小,则传感器电阻变大,由欧姆定律【2013中考点金】欧姆定律在生活中的应用 - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间可知,电路中的电流变小,电流表的示数变小;因为传感器与定值电阻串联,故不能说电流与深度成正比;水平航行时,深度不变,传感器的电阻不变,电流不变。故选D。

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