16. 在某一温度下,两个电路元件A和B中的电流与其两端电压的关系如图所示。由图可知,元件A的电阻为
5
Ω;若将A和B串联后接在电压恒为6.0 V的电源两端,则通过A和B的电流是
0.4
A。

答案:16. 5;0.4
解析:
【分析】
要解决本题,需分两步:①求元件A的电阻,根据欧姆定律,需从I-U图像中提取元件A对应的电压和电流值,利用$ R=\frac{U}{I} $计算;②求A、B串联后的电流,串联电路中电流处处相等,总电压等于各部分电压之和,可结合I-U图像找到电流相同且A、B电压和为6V时的电流,或先算出B的电阻,再用总电压除以总电阻得到电流。
【解析】
1. 计算元件A的电阻:从I-U图像中选取元件A的一组对应数据,如当$ U_A=2.5V $时,$ I_A=0.5A $,根据欧姆定律:
$ R_A=\frac{U_A}{I_A}=\frac{2.5V}{0.5A}=5\Omega $。
2. 计算串联后的电流:先求元件B的电阻,从图像中取B的一组数据,如$ U_B=2.0V $时,$ I_B=0.2A $,则:
$ R_B=\frac{U_B}{I_B}=\frac{2.0V}{0.2A}=10\Omega $。
A、B串联时,总电阻$ R_{总}=R_A+R_B=5\Omega+10\Omega=15\Omega $,电源电压为6V,根据欧姆定律,串联电流:
$ I=\frac{U_{总}}{R_{总}}=\frac{6V}{15\Omega}=0.4A $(或结合图像:当电流为0.4A时,A的电压为2.0V,B的电压为4.0V,两者之和为6V,符合电源电压,故电流为0.4A)。
【答案】
5;0.4
【知识点】
欧姆定律;I-U图像;串联电路规律
【点评】
本题结合I-U图像考查欧姆定律和串联电路的特点,解题关键是从图像提取对应电压、电流数据,应用欧姆定律计算电阻,再利用串联电路规律求解电流,属于基础应用题型。
【难度系数】
0.6
17. 如图所示的电路中,电源电压恒为12 V。当闭合开关S后,电压表的示数为8 V。已知灯泡的电阻$R_{\mathrm{L}}=10\ \Omega$,通过灯泡的电流是多大?电阻R的阻值是多大?

答案:17. 0.8 A;5 Ω
解析:
【分析】首先判断电路连接:电阻R与灯泡L串联,电压表测量灯泡L两端的电压。解题思路:①已知灯泡的电阻和两端电压,利用欧姆定律计算通过灯泡的电流;②根据串联电路电流处处相等,得到电路中的电流;③利用电源电压和灯泡两端电压,算出电阻R两端的电压;④再根据欧姆定律计算电阻R的阻值。
【解析】解:由电路图可知,R与L串联,电压表测L两端的电压,即$ U_L = 8\ \mathrm{V} $。
1. 计算通过灯泡的电流:根据欧姆定律 $ I = \frac{U}{R} $,可得通过灯泡的电流 $ I_L = \frac{U_L}{R_L} = \frac{8\ \mathrm{V}}{10\ \Omega} = 0.8\ \mathrm{A} $。
2. 因为串联电路中各处电流相等,所以电路中的电流 $ I = I_L = 0.8\ \mathrm{A} $。
3. 电阻R两端的电压:$ U_R = U - U_L = 12\ \mathrm{V} - 8\ \mathrm{V} = 4\ \mathrm{V} $。
4. 计算电阻R的阻值:根据欧姆定律 $ R = \frac{U_R}{I} = \frac{4\ \mathrm{V}}{0.8\ \mathrm{A}} = 5\ \Omega $。
【答案】通过灯泡的电流是0.8 A,电阻R的阻值是5 Ω。
【知识点】欧姆定律、串联电路特点
【点评】本题考查串联电路的电流、电压规律以及欧姆定律的应用,属于基础电学计算题,难度较低,只要掌握串联电路特点和欧姆定律公式即可顺利解答。
【难度系数】0.7
18. 如图(a)所示,闭合开关S,电压表的示数为4 V,电流表的示数为0.4 A;如图(b)所示,闭合开关S,电压表的示数为6 V。已知上述两个电路中电源电压相同且保持不变,求:
(1) $R_1$、$R_2$的阻值。
(2) 图(b)中电流表的示数。

答案:18.(1)10 Ω,5 Ω (2)1.8 A
解析:
【分析】
首先明确两个电路的连接方式:图(a)中R₁与R₂串联,电压表测R₁两端电压,电流表测串联电路的电流;图(b)中R₁与R₂并联,电压表测电源电压,电流表测干路电流。先根据图(b)确定电源电压,再利用图(a)的串联电路特点和欧姆定律计算R₁、R₂的阻值,最后根据并联电路特点和欧姆定律计算图(b)中电流表的示数。
【解析】
解:
(1) 由图(b)可知,R₁与R₂并联,电压表测电源电压,因此电源电压 $ U = 6\ \mathrm{V} $。
由图(a)可知,R₁与R₂串联,电压表测R₁两端电压 $ U_1 = 4\ \mathrm{V} $,串联电路电流处处相等,电路电流 $ I = 0.4\ \mathrm{A} $。
根据欧姆定律 $ R = \frac{U}{I} $,可得:
$ R_1 = \frac{U_1}{I} = \frac{4\ \mathrm{V}}{0.4\ \mathrm{A}} = 10\ \Omega $;
串联电路总电压等于各部分电压之和,因此R₂两端电压 $ U_2 = U - U_1 = 6\ \mathrm{V} - 4\ \mathrm{V} = 2\ \mathrm{V} $,
则 $ R_2 = \frac{U_2}{I} = \frac{2\ \mathrm{V}}{0.4\ \mathrm{A}} = 5\ \Omega $。
(2) 图(b)中,R₁与R₂并联,各支路电压等于电源电压,即 $ U_1' = U_2' = U = 6\ \mathrm{V} $。
根据欧姆定律,通过R₁的电流 $ I_1 = \frac{U}{R_1} = \frac{6\ \mathrm{V}}{10\ \Omega} = 0.6\ \mathrm{A} $,
通过R₂的电流 $ I_2 = \frac{U}{R_2} = \frac{6\ \mathrm{V}}{5\ \Omega} = 1.2\ \mathrm{A} $,
并联电路干路电流等于各支路电流之和,因此电流表的示数 $ I_{\mathrm{总}} = I_1 + I_2 = 0.6\ \mathrm{A} + 1.2\ \mathrm{A} = 1.8\ \mathrm{A} $。
【答案】
(1) $ R_1 = 10\ \Omega $,$ R_2 = 5\ \Omega $;(2) 电流表的示数为1.8 A。
【知识点】
欧姆定律、串联电路特点、并联电路特点
【点评】
本题结合串并联电路特点考查欧姆定律的应用,关键是判断电路连接方式和电表测量对象,步骤清晰,属于中等难度的电路计算题。
【难度系数】
0.4
19. 如图所示,电阻$R_1=8\ \Omega$,$R_2=10\ \Omega$,电源电压及定值电阻R的阻值未知。当开关S接到触点1时,电流表示数为0.2 A;当开关S接到触点2时,电流表的示数将
小于
(选填“大于”“等于”或“小于”,下同)0.2 A。此时$R_2$两端的电压
大于
1.6 V,所以电流表的示数
大于
0.16 A。

答案:19. 小于;大于;大于
解析:
【分析】
要解决这道题,需结合欧姆定律和串联电路的电阻特点分析:开关接1时电路为R与R₁串联,接2时为R与R₂串联,电源电压保持不变。先根据总电阻变化判断电流的变化,再通过推导比较R₂两端电压和电流的大小。
【解析】
当开关S接触点1时,R与R₁串联,电源电压 $ U = I_1(R + R_1) = 0.2\ \mathrm{A} × (R + 8\ \Omega) $;
当开关S接触点2时,R与R₂串联,总电阻 $ R_{\mathrm{总2}} = R + R_2 = R + 10\ \Omega $,由于 $ R_{\mathrm{总2}} > R_{\mathrm{总1}} = R + 8\ \Omega $,电源电压U不变,根据欧姆定律 $ I = \frac{U}{R_{\mathrm{总}}} $,可得电流 $ I_2 = \frac{U}{R + 10\ \Omega} = \frac{0.2\ \mathrm{A} × (R + 8\ \Omega)}{R + 10\ \Omega} $,因为 $ \frac{R + 8}{R + 10} < 1 $,所以 $ I_2 < 0.2\ \mathrm{A} $,即电流表示数小于0.2 A。
此时R₂两端的电压 $ U_2 = I_2 R_2 = \frac{0.2(R + 8)}{R + 10} × 10 = \frac{2(R + 8)}{R + 10} $,比较 $ U_2 $ 和1.6 V:
$ 2(R + 8) - 1.6(R + 10) = 2R + 16 - 1.6R - 16 = 0.4R > 0 $,故 $ U_2 > 1.6\ \mathrm{V} $。
再比较 $ I_2 $ 和0.16 A:
$ I_2 - 0.16 = \frac{0.2(R + 8)}{R + 10} - \frac{0.16(R + 10)}{R + 10} = \frac{0.04R}{R + 10} > 0 $,所以 $ I_2 > 0.16\ \mathrm{A} $。
【答案】
小于;大于;大于
【知识点】
欧姆定律、串联电路特点、电压电流比较
【点评】
本题结合串联电路电阻规律和欧姆定律分析电流、电压的变化,核心是利用电源电压不变建立关系,通过作差法比较数值大小,考查学生对欧姆定律的灵活应用能力,属于中等难度的电路分析题。
【难度系数】
0.5