2021年中考物理压轴题大揭秘专题 专题13 讨论型电学综合计算(含解析).docx
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- 2021年中考物理压轴题大揭秘专题 专题13 讨论型电学综合计算含解析 2021 年中 物理 压轴 揭秘 专题 13 讨论 电学 综合 计算 解析
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1、专题13讨论型电学综合计算考点01:电表的种类、位置及量程判断类电学综合计算:此种题型,通常要求根据题目中的某些已知条件判断出电路中电表的种类,或题目中给出了电流表或电压表的示数或某些要求但需要对电流表或电压表的位置进行讨论,然后利用题目中的已知条件去求解其它物理量;还可能是题目中给出了电表的种类和位置,要求根据题目要求,判断出电表所选量程,然后根据对电表的量程的判断读出电表的示数,然后进行其它计算。【帮你归纳】在求解此类题型时,应根据电流表或电压表自身的特点(如电流表必须与用电器串联,而电压表必须和用电器并联),对两种电表种类或位置先给出合理的猜想与假设,如电流表不但可以放在串联电路的任何位
2、置,还可以和不同支路和电器串联,还应注意电流表还可能串联在并联电路的干路上;而电压表不但可以和任何一个用电器并联,还可以并联在电源两端测电源电压;即此题型必须对各种不同的情况进行探究与分析,然后分析出电表合理的位置,然后根据电表的量程及读数进行计算;电表没有指出量程但给出了指针的位置时若没有给出量程,应先根据题目要求判断出量程或或对电表的量程进行合理的假设,然后根据假设读出电表的示数,然后进行计算。例1:(2020湖南常德)如图所示电路图中,已知定值电阻R1=R2=5,滑动变阻器Rg的最大阻值为10,电源电压为12V,电路中a处可能是电压表也可能是电流表。(1)若只闭合开关S1,将滑动变阻器的
3、触片滑至最左端,则电流表A2的示数为多大?(2)若同时闭合开关S1、S2,将滑动变阻器触片滑至其中点,此时滑动变阻器消耗的电功率为多大?【答案】(1)电流表A2的示数为0.6A或1.2A;(2)若同时闭合开关S1、S2,将滑动变阻器触片滑至其中点,此时滑动变阻器消耗的电功率为28.8W或0。【解析】(1)只闭合开关S1,滑动变阻器的触片滑至最左端,则变阻器接入电路的阻值最大。若a处接的是电压表,则定值电阻R1、R2和变阻器串联,电流表A2测电路的电流,那么此时电路的电流:I=U/R1+R2+R3则I=12V/(5+5+10)=0.6A;若a处接的是电流表,则电路是滑动变阻器单独工作的简单电路,
4、此时电路中的电流:I=U/R3=12V/10=1.2A.(2)同时闭合开关S1、S2,滑动变阻器的触片滑至其中点,则变阻器接入电路的阻值为5。若a处接的是电压表,则电路是电阻R1单独工作的简单电路,此时变阻器消耗的电功率为0;若a处接的是电流表,则电路中定值电阻R1和变阻器R3并联,电阻R2被短路,此时变阻器消耗的电功率:P=U2/R3=(12V)2/5=28.8W.【变式1-1】(2020石家庄四区联合二模试题)如图甲所示电源电压可调,灯泡L上标有“6V”字样,R1的阻值为6,R2上标有“20、2A”字样,电流表A选用的量程为03A,电压表量程为015V、(1) 闭合开关,调节滑动变阻器滑片
5、至距左端五分之一时,电压表V2的指针刚好指在满偏刻度三分之二的位置,灯泡正常发光,求灯泡的额定功率。(2) 用电阻R0替换灯泡,闭合开关S,调节滑片,电流表和电压表的示数分别如图乙所示(可能重新选择了电表量程),求电源电压的可能值。【答案】(1)(1)6W (2)6V或18V。【解析】(1)由电路图可知,V1测量的是L两端的电压,V2测量的是灯泡和变阻器两端的总电压,当滑片P移到变阻器左端1/5位置时,电压表V2的指针刚好指在满偏刻度的2/3,即此时U2=(2/3)15V=10V,R2=1/520=4,而此时灯泡正常发光,灯泡两端电压为其额定电压即U额=U1=6V,此时R2两端电压U2=10V
6、-6V =4V,由此可知通过R2的电流IR2=4V/4=1A;因为是串联电路,所以通过灯泡的电流也为1A,则灯泡的额定功率P额=U额I额=6V1A=6W。(2)如果电流表A选用03A量程,其示数为2.5A,超过了变阻器允许通过的最大电流2A,所以电流表A只能选用0-0.6A量程;电路中的电流为0.5A时,R1两端电压为U1=0.5A6=3V,电压表V1的示数可能是2V或10V,电压表V2的示数可能是3V或15V;当电压表V2的示数为3V时,电压表V1的示数为2V,电源电压等于R1两端电压与电压表V2的示数之和,即电压电压为6V;当电压表V2的示数为15V时,电压表V1的示数是10V,而不能为2
7、V(因为如果电压表V1的示数为2V,那么R2两端的电压为13V,此时R2=13V/0.5A=2620此时R1两端电压仍为3V,所以电源电压为U=15V+3V=18V。所以综合上述分析可知,电源电压的可能值为6V或18V。例2:(2019河北中考试题)如图1所示,电源电压保持不变,定值电阳R110,R25,滑动变阻器R的规格为“30、2.5A”,电流表A2选用03A的量程,电压表选用015V的量程;闭合个部开关,电流表A1的示数为1A求:(1)电源电压。(2)若将表盘如图2所示的电流表A3接入电路,闭合全部开关,改变滑片位置,A3的指针恰好指在满偏的三分之二处,变阻器接入电路的可能值。(3)用一
8、个新的电源替代原来的电源,只闭合S在保证电路安全的情况下,电源电压的最大值。【答案】(1)电源电压为10V(2)变阻器接入电路的可能值为10、5、25(3)在保证电路安全的情况下,电源电压的最大值为27.5V。【解析】(1)由电路图可知,闭合全部开关,R2被短路,滑动变阻器R和定值电阻R1并联,电流表A1测通过R1的电流I11A,电压表测电源电压,由欧姆定律得,电源电压:UI1R11A1010V。(2)将A3接入电路,开关全部闭合,由题意知,有两种连接方法:当A3串联在干路中时,由于I11A,则A3选用03A的量程,由题意知,干路中的电流:I(2/3)3A2A,通过滑动变阻器的电流:I滑1II
9、12A1A1A,此时滑动变阻器的阻值:R滑1U/I滑1=10V/1A10;当A3与R串联时,A3可选用03A和00.6A的量程:若A3选用03A,则有I滑22A,此时滑动变阻器的阻值:R滑2U/I滑2=10V/2A5;若A3选用00.6A,则有I滑30.4A,此时滑动变阻器的阻值:R滑3U/I滑3=10V/0.4A25,所以,变阻器接入电路的阻值可能为10、5、25。(3)只闭合S时,R和R2串联,电压表测R两端的电压,电流表A2测电路中的电流,由题意知,电路中的最大电流:I最大2.5A,当电压表示数最大时,即UV15V,新电源电压最大,此时R2两端的电压:U2I最大R22.5A512.5V,
10、则新电源电压的最大值:U最大UV+U215V+12.5V27.5V。【名师点睛】本题主要考查动态电路分析和欧姆定律的应用,难点是电表量程的判断及电源电压最大值的判断,需要分情况讨论,有一定的难度。(1)由电路图可知,闭合全部开关,R2被短路,滑动变阻器R和定值电阻R1并联,电流表A1测通过R1的电流,电压表测电源电压,由欧姆定律求出电源电压:UI1R11A1010V。(2)将A3接入电路,开关全部闭合,由题意知,有两种连接方法:当A3串联在干路中时,根据并联电路特点和欧姆定律出滑动变阻器接入的阻值;当A3与R串联时,A3可选用03A和00.6A的量程,再利用欧姆定律求出滑动变阻器接入的阻值;(
11、3)只闭合S时,R和R2串联,电压表测R两端的电压,电流表A2测电路中的电流,由题意知电路中的最大电流,当电压表示数最大时,新电源电压最大,根据欧姆定律和串联电路电压特点求出电源电。【变式2-1】(2020河北中考预测试题)如图甲所示,电源电压可调,定值电阻R1的阻值为10,滑动变阻器R2的最大阻值为120,灯泡L规格为“4V、2W”,且灯丝电阻不受温度影响,只闭合开关S,灯泡L恰好正常发光,(1)求:灯泡正常发光时的电阻和此时电源电压。(2)开关S、S1、S2均闭合,在电路上正确连入A1、A2两个电流表,当变阻器的滑片P位于中点时,两电流表的示数分别如图乙、丙所示,请判断电流表在电路中的位置
12、并计算此时的电源电压。【答案】(1)8,9V (2)一个电流表与R2串联,一个电流表串联在干路上,24V【解析】(1),只闭合开关S时,电阻R1与RL串联,此时灯正常发光,RL=U2/P=16/2W=8,因为灯正常为发光所以,此时电路中电流:I=P/U=2W/4V=0.5A,所以电源电压U=0.5A(8+10)=9V。(2)开关S、S1、S2均闭合时,灯L被短路,R1与R2并联,由乙图可知,当A1选择00.6A量程时,电流为0.4A,当选择大量程时,电流为2A;同量当A2选择00.6A量程时,电流为0.56A,选择03A量程时,电流为2.8A;又因此时R1/R2=1/6所以此时两个支路的电流之
13、比为6:1或1:6,由上面两个表的示数可知,若两个表均在支路,则不符合两电流表的读数,所以两个电流表必然一个在支路,一个在干路,且此时支路与干路电流为1:7或6:7,根据电流表的四个可能读数可知,只有1:7或7:1符合,所以一个电流表必然与R2串联,电流为0.4A,干路电流为2.8A,所以此时电源电压U=0.4A60=24V即为所求。考点02:电表指针偏转类电学综合计算题:此类题型通常对两类题目进行考查:1:电流表或电压表的位置已经确定,且题目中通常给出了电流表或电压指针的位置,但并没有给出相应电表的量程,需要先确定量程,然后读出对应的示数,再根据电学相关的公式去求解相关的物理量。2:电流表或
14、电压表量程均已经确定,并给出了指针偏转的角度,要求根据指针的位置读出电表的示数,对电表的位置进行合理的猜想,并计算相关物理量的计算。【帮你归纳】在求解此类题型时,应先对题中所给出的电流表或电压表的量程或电表的位置进行合理假设,然后再根据所假设的量程,读出题目中所给电表的多个不同的数值,然后利用此读数,进行相关计算,并验证此量程及读数的合理性,然后排除不合理的猜想,利用合理的假设及对应的数值去进行其它计算;在要求对电表位置首先做出判断时,应对可能的所有情况进行讨论,验证其合理性,然后再进行对应的计算。例1:(2018河北中考试题)如图28所示,电源电压不变,灯L的额定电压为10V,滑动变阻器的规
15、格为“10、1A”闭合开关当滑片P置于距左端1/3处时,灯泡正常发光,电流表恰好满偏,电表表盘如图29所示,求(1)求灯泡的额定功率及电源电压。(2)用定值电阻R2替换小灯泡,再将另一个电压表V2接入电路,其它部分电路连接不变,闭合开关,当滑片P移动到某一位置时,两个电压表指针偏转角度相同,且表V2示数大于V1示数,两种电表指针偏转角度为2:1,求R2的可能值。【答案】(1)6W、 12V (2)40或50.【解析】(1)由变阻器的规格为“10、1A”且要求电流恰好满偏可知,电流表应选择00.6A量程,且此时电流为0.6A,则此时灯泡正常发光,P遥感额=U额I=0.6A10V=6W。此时变阻器
16、连入的阻值R1=10/3,所以此时R1两端电压U1=IR1=0.6A10/3=2V,所以电源电压U=2V+10V=12V.(2) 因为用定值电阻R2替换小灯泡,再将另一个电压表V2接入电路,其它部分电路连接不变,所以电压表V1要么和R2并联,要么和电源并联,由题意:V2示数大于V1可知,电压表V1选择03V量程,而V2选择015V量程,因为根据两表偏转角度相同可知,电源电压为12V,所以此时V1示数为2V,此时R2两端电压为10V,因为此时两个电压表指针均偏转过了表盘的中线所以两种电表偏转角度为2:1一定是电压表与电流表的偏转角度为2:1,由所给电表刻度的特点及两个电压表示数可知:此种情况下电
17、流表的示数应为0.2A,则此时R2的值为R2=U/I=10V/0.2A=50.当电压表V2并联在电源两端时,V2的示数为12V,由于两个电表偏转角度相同由表盘的特点可知,此时R1两端电压为2.4V,此时R2两端电压为9.6V,同理可知,由于电压表和电流表偏转的角度为2:1所以此时电流表的示数应为0.24A,所以此时R2连入的阻值应为R2=9.6V/0.24A=40;所以综合上述分析满足题意的R2的阻值为50或40.【变式1-1】(2019唐山路北模底考试)如图甲所示电路,R 1为定值电阻,R2 为滑动变阻器,小灯泡的额定电压为4 V。闭合开关S、S 1 ,将滑片P置于中点,电压表示数为5 V,
18、灯泡正常发光;断开S 1 ,闭合开关S、S 2 ,将滑片P置于最右端,电流表示数为0.3A。图乙是小灯泡的I-U图像。求:(1)小灯泡正常发光时的电阻和电源电压。(2)滑动变阻器R 2的最大阻值和定值电阻R1的阻值。(3)将电源改为可调电源,闭合S、S 2 ,将电流表、电压表量程分别改为00.6 A、03 V。要求移动滑动变阻器滑片的过程中,两个电表均可能达到满刻度,且电路各元件安全,求电源电压的调节范围。【答案】(1)8 、9 V(2)2010(3)6V9 V【解析】(1)小灯泡的额定电压为4 V,由I-U图像可以得出当电压为4 V时,I额 =0.5A,故小灯泡正常发光时的电阻R L=U额/
19、I = 4V/0.5A=8,由串联电路电压特点可知电源电压U=U2 +U 额=5V+4 V=9V.(2)闭合开关S、S 1 ,滑片P置于中点时,小灯泡L与滑动变阻器串联,电压表测滑动变阻器两端的电压,且小灯泡正常发光,由I-U图像可知此时电路中的电流为0.5 A,则滑动变阻器最大阻值R2 =(2U)/I=210=20,当闭合开关S、S2 ,将滑片P置于最右端时,由串联电路电阻关系可知R 1 =(9V/0.3A)R 2=3020=10。(3)最小电源电压能使电流表示数达到0.6 A,最大电源电压能使电压表示数达到3 V,且电流表示数同时达到0.6 A。当电流表示数为I 最大=0.6 A时,电源电
20、压最小,U最小=I最大 R 1 =0.6A10=6V,当电压表示数U=3V且电流表示数为I最大=0.6A时,电源电压最大为U 最大=U+I最大R1 =3 V+0.6 A10=9V,所以电源电压调节范围为6V9V。例2:(2020河北中考模拟试题)如图甲所示,电源电压不变,小灯泡L的额定电压为6V, 滑动变阻器R1的规格为“40、2A”, 电流表的两个量程是00.6A,03A.只闭S,移动滑片P使滑动变阻器接入电路的阻值为12 时灯泡正常发光,此时电路中的电流与灯及变阻器两端电压的关系如图乙所示。(1)求灯泡的额定功率和电源电压。(2)若三个开关均闭合,将电流表A2(A2与A1的规格相同)接入电
21、路,移动滑动变阻器滑片P后,在保证电路安全的前提下,使两电流表同时达到满偏,求电阻R0的可能阻值。【答案】(1)12V (2)5 、20、4。【解析】(1)只闭合S时,灯L与变阻器串联,且灯L正常发光,结合U-I图像可知UL=UP=6V,此时通过变阻器的电流为IP=6V/12=0.5A,则通过灯泡的电流也为0.5A,则灯泡的额定功率P=UI=6V0.5A=3W,电源电压U=UL+UP=6V+6V=12V。(2)当三个开关均闭合时灯L被短路,定值电阻R0与变阻器并联,两电流表同时达到满偏,由于变阻器允许通过的最大电流为2A,所以电流表A1只能接入00.6A量程,电流表A2可以选用00.6A或03
22、A量程。若将A2接于干路上,只能选03A量程,满偏时的示数I总=3A,I1=0.6A,则通过R0的电流I0=I总I1=2.4A,则R0=U/I0=12V/2.4A=5.若将A2接于R 0支路上可选00.6A量程,满偏时为0.6A,则通过R0的电流为I02=0.6A,此时R0=U/I02=12V/0.6A=20;也可选03A量程,满偏时电流为3A,此时通过R0的电流为3A,此时R0=U/I03=12V/3A=4.考点03:电学元件替换类电学综合计算:此考点通常是在正常的工作电路中,用某个电学元件替换另一个电学元件,然后对替换的元件进行讨论并计算替换元件的规格。例1:(2017河北中考试题)如图2
23、4所示电源电压恒定,滑动变阻器的规格为“30、1A”,在AB间接入一个规格为“12V、12W”的灯泡,闭合开关,当变阻器的1/5阻值连入电路时,灯泡正常发光.(1)求灯泡正常工作时通过的电流和电源电压.(2)R0是图25所示的Ra和Rb之间的任意取值的电阻,当在AB之间接入R0后,闭合开关,在保证电路安全的的情况下,将滑片P从最右端向左端移动的过程中,电流表示数均出现过0.4A(电流表选择了00.6A量程)求:R0的取值范围和电压表示数的最大值及最小值.【答案】(1 )1A,18V。(2)15-25,12V、3V。【解析】(1)当灯正常发光时,此时电路中的电流根据I=P/U=1A,又因灯泡的电
24、阻RL=U2/P=12,则此时电源电压U=IA(12+6)=18V。(2)由乙图可知,R0的最小值及最大值根据R=U/I可得R小=10,R大=25;当电路中电流为0.4A时,电路中总电阻R总=U/I=18V/0.4A=45, 当滑动变阻器的滑片位于最右端时,R0的阻值最小,由串联电路中总电阻等于各分电阻之和得R0小=15,又因为R0是R a与Rb之间的任意取值,所以R0的最大阻值为Rb=25,所以R0的变化范围为1525。当电路中电流为0.4A时,AB接入最小电阻15时,此时电压表示数最小,因此时UAB=0.4A15=6V,则电压表的最大示数U大=12V;当R0=25,电路中的电流最大为0.6
25、A时,此时R0两端的电压最大,电压表示数最小,此时R0两端最大电压U大=0.6A25=15V,则电压表的最小示数U小=18V-15V=3V。【变式1-1】(2021河北中考预测试题)在如下图所示的电路中,电阻R1的阻值为20,滑动变阻器R2上标有“10.2.5A”字样,闭合开关S,电流表A的示数为0.9A。(1)若电源电压为6V,求:通过电阻R1的电流I1和变阻器R2消耗的电功率P2。(2)若电源电压可变,电流表A选择“03A”量程,现用定值电阻R0替换R1,要求:电源取612V之间的任一电压时,调节变阻器滑片P,都能使电流表A的指针达到满刻度。若R0的阻值为15,通过计算说明它能否满足上述要
26、求。能满足上述要求的定值电阻R0的取值范围。【答案】(1)0.3A,3.6W (2)不符合,6.712【解析】(1)电路中电阻R1和R2并联,电阻R1中的电流I1=U/R1=6V/R1=6V/20=0.3A;变阻器R2消耗的功率P2=UI=6V0.6A=3.6W。(2)当电源电压为6V时,若R0=15,则R0中电流I0=6V/1=0.4A,因为通过变阻器的最大电流为2.5A所以干路电流表的示数最大为2.9A,不可能达到满刻度,所以若R0的阻值为15,它不能满足上述要求。当电源电源为6V时,若变阻器中电流最大为2.5A此时R0中电流最小为0.5A此是R0的最大值为:R0大=6V/0.5A=12;
27、当变阻器连入最大阻值10时,此时变阻器中电流最小I小=6V/10=0.6A,此时R0中电流最大,此时R0连入最小值,此时R0小=6V/3A0.6A=2.5;当电源电压为12V时,同理可得:R0大=12V/0.5A=24,此时变阻器中最小电流I小=12V/10=1.2A,此时R0中电流最大为1.8A此时R0的阻值最小R0小=12V/1.8=6.7,综合上述分析,满足题意的R0的阻值范围为6.712.例2:(2020唐山路北区一模试题)如图所示电路中,电源电压为18V且保持不变,电阻R1的阻值为10,滑动变阻器R2标有“200、1A”字样,电压表有“03V”和“015V”两个量程,电流表有“00.
28、6A”和“03A”两个量程。(1) 闭合开关将滑片P移到某一位置时,电流大小为0.5A,求R1的功率和电压表的示数。(2) 若用电阻R3来替换R1,选择适当的电表量程,调节滑动变阻器滑片,使电压表的示数变化最大,在保证电路安全的情况下,则满足要求的R3的最大值和最小值各是多少?【答案】(1)2.5W,13V (2)40,18。【解析】由电路图可知,电阻R1和变阻器R2串联,电压表测R2两端电压,当电流为0.5A时,R1消耗的功率P1=I12R1=(0.5A)210=2.5W;R1两端电压U1=IR1=0.5A10=5V,则电压表示数U2=18V5V=13V。(3) 要使电压表示数变化最大,电压
29、表应选”015V”量程,当电流表量程为00.6A时,最大电流为0.6A时,滑动变阻器的阻值为0;此时替换的电阻R3最小阻值为R3小=18V/0.6A=30;当电压表为15V时,滑动变阻器最大值为200时I2=15V/200=0.075A,此时R3的最大值R3大=3V/0.075A=40。当电流表选择03A量程时,最大电流为1A,R3此时最小值R3小=18V/1A=18,当电压表为15V时,滑动变阻器连入最大电阻为200此时电流仍为0.075A时,此时R3的最大值R3大=3V/0.075A=40,综合上述分析可知,满足要求的R3的最大值为40,最小值为18。【变式2-1】(2020邢台一模)在如
30、图甲所示的电路中,灯泡L标有“3V、1.2W”字样,变阻器R1是“50、2A”和“20、1A”两种规格中的一个,当变阻器的滑片置于最右端时,灯泡正常发光,整个电路消耗的电功率为4.4W。(1)灯泡L正常发光时的电阻。(2)变阻器的规格。(3)如果用一个电阻R2替换灯泡L,并将两个电压表接入电路,调节电源电压,然后将变阻器的滑片置于中点,闭合开关,电流表的示数保持不变,两个电压表的示数如图乙、丙所示,求电阻R2消耗的功率。【答案】(1)7.5 (2)“20、1A”(3)2.4W。【解析】(1)灯L标有“3V、1.2W”故灯正常发光时电阻RL=U额2/P额=(3V)2/1.2W=7.5.(2) 灯
31、正常发光时电路中电流I=P/U=0.4A,因为此时灯L与变阻器的最大值串联接入电路,因为整个电路消耗的电功率为4.4W根据P总=U总I代入数值可得电源电压U=11V,此时电路的总电阻R总=U/I=11V/0.4A=27.5,所以变阻器连入的阻值为20,故变阻器的规格为:“20、1A”。(3)根据乙图电压表的读数分别为1.2V或6V;丙图电压表示数为2V或10V;因为变阻器连入的阻值为10且电流表示数为0.4A不变,所以变阻器两端电压表示数为4V且不变,所以两个电压表示数差,由电路图及电压表示数可知,两个电压表一个接在电源两端,一个霎在R2两端。当电源电压为6V时,R2两端电压为2V,此时R2消
32、耗的功率P2=U2I=2V0.4A=0.8W;当电源电压为10V时,R2两端电压为6V,此时电阻R2消耗的功率P2=U2I=6V0.4A=2.4W。考点04:动态电路类电学综合计算:此考点通常有两种题型:1:滑片移动型动态电路的计算:此类题通常是在某个电路中通过滑片P的移动使变阻器的阻值发生了变化,从而改变了电路中的电流或某个用电器两端的电压,进而计算某些物理量或计算某个物理量的变化值。2:多开关型动态电路的计算:此类题通常是电路中有多个开关,通过某些开关的通、断,改变了电路的连接情况,然后对不同的电路中的某些物理量进行计算。例1:(2020邵阳中考)如图所示的电路中,电源电压不变,已知R1=
33、10,当S闭合,断开S1和S2时,电流的示数为0.2A;当S2断开,S和S1闭合时,电流表的示数为0.8A,求:(1)S闭合,S1和S2断开时,电压表的示数。(2)定值电阻R2的阻值。(3)当S1断开,S和S2闭合时,电路的总功率。【答案】(1)6V(2)30(3)4.8W。【解析】(1)当S闭合,S1和S2断开时,电路中只R2连入电路,电压表示数即为电源电压,电流表测通过R2的电流即I2=0.2A,当S2断开,S和S1闭合时,R1和R2并联,电流表测干路中电流,即I=0.8A,因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,且各支路相互不影响即R2中的电流不变,所以通过R1的电流I1=II2=0.6
34、A,则电源电压U=U1=I1R1=0.6A10=6V;则S闭合,S1和S2断开时,电压表的示数为6V。(2)因并联各支路两端的电压相等,所以定值电阻R2=U/I2=6V/0.2A=30.(3)当S1断开,S和S2闭合时,R1和R2并联,此时干路中的电流仍然为为I=0.8A,则电路的总功率PUI=6V0.8A=4.8W。【变式1-1】(2020河北中考说明检测试题)如图所示的电路中,电源电压为5V,小灯泡L的额定电压为4V,额定功率模糊不清,滑动变阻器R1的最大阻值为20,定值电阻R2的阻值为25,电压表量程 03V,电流表量程为00.6A。(1)已知小灯泡L正常发光时的电阻是10,则小灯泡L的
35、额定功率是多少。(2)只闭合开关S、S2、S3,移动变阻器的滑片使电流表示数为0.5A时,滑动变阻器R1的功率是多少。(3)只闭合开关S和S1,移动滑动变阻器的滑片在保证各元件安全工作的情况下,得到小灯泡的IU关系图像如图乙所示,滑动变阻器R1连入电路的阻值范围是多少。【答案】(1)1.6W (2)1.5W (3)2.512。【解析】(1)小灯泡的额定功率P=UL2/RL=(6V)2/10=1.6W.(2) 闭合开关S、S2、S3时灯被短路,此时R1与R2并联,通过R2的电流I2=U/R2=5V/25=0.2A,通过滑动变阻器R1的电流I1=II2=0.5A0.2A=0.3A,则滑动变阻器的功
36、率P1=UI1=5V0.3A=1.5W。(3)由图乙可知,通过小灯泡L的电流最大为0.4A,故电路中的最大电流为0.4A,当电路中的电流为0.4A时,滑动变阻器连入电路的阻值最小R小=(5V4V)/0.4A=2.5;因为电压表的量程为03V,所以滑动变阻器两端的最大电压为3V,此时小灯泡两端电压为5V3V=2V,电路中的电流为0.25A,则滑动变阻器连入电路的最大阻值R大=3V/0.25A=12,所以滑动变阻器连入电路中的电阻的阻值范围为2.512。例2:(2020德州中考)如图甲所示,电源电压保持不变,小灯泡L正常发光时的电阻为6,闭合开关S,调节滑动变阻器的滑片P,从最上端a滑到最下端b的
37、过程中,电流表示数与两电压表示数的关系图像如图乙所示,求:(1)小灯泡的额定功率和定值电阻R0的阻值。(2)滑动变阻器的最大阻值。(3)电路总功率的变化范围。【答案】(1)6W,6(2)14(3)612W。【解析】(1)由电路图可知,R0灯L和变阻器R三者串联,电压表V1测L和R0两端总电压,V2测L两端电压;当P滑到b端时电路中电流最大I大=1A,V1示数即为电源电压为12V;此时小灯炮的电阻RL=U灯/I=6V/1A=6,此时灯恰好正常发光,所以小灯泡的额定功率P额=U额I额=6V1A=6W;因为R0两端电压U0=UU额=12V6V=6V,则R0的电阻R0=U0/I大=6V/A=6。(2)
38、当P在a端时,电路中电流最小I小=0.5A,此时V1示数为5V,滑动变阻器两端电压UR=UU1=12V5V=7V,滑动变阻器的最大阻值R=UR/I小=7V/0.5A=14。(3)当电路中电流最大时,电路总功率最大P大=UI大=12V1A=12W;当电路中电流最小时,电路总功率最小P小=UI小=12V0.5A=6W,综合上述分析可知,电路总功率的变化范围为:612W。1:(2020雅安中考)在如图所示的电路中,电压表为12V且不变,电阻R1的阻值为10,(1)闭合开关,求电流表的示数I。(1) 现有滑动变阻器R2,其规格为“20、1.5A”“50、1A”或“50、1.5A”中的一个,将R1分别以
39、串联和并联的连接方式接入M、N接线柱,闭合开关S移动滑动变阻器的滑片,观察不同连接方式中电流表的两次示数分别为2.5A和0.2A.请通过计算判断所用滑动变阻器R2的规格。在电路元件安全工作的条件下,判断:哪种连接方式中滑动变阻器的最大电功率较大,求出该最大功率P。【答案】(1)1.2A (2)“50、1.5A”,18W.【解析】(1)由题意可知,开关闭合时电路中电流表的示数I =U/R1=12V /10=1.2A.(2) 当R1和R2串联时,I串=0.2A,则电路的总电阻R总=U/I串=12V/0.2A=60;此时R2=R总R1=50;当R1和R2并联时,I并=2.5A,此时通过R1的电流I1
40、=U/R1=12V/0=1.2A,则通过R2的电流I2=I干I=1.3A,由串联和并联时求出R2和I2可知,所用R2的规格为“50、1.5A”。当R1和R2并联在电路中,且通过R2的电流为其允许通过的最大电流1.5A时,R2的电功率最大,最大功率:P=UI=12V1.5A=18W。2:(2020唐山路北区二模试题)如图所示的电路中,电源电压16V且保持不变,灯泡L上标有“6V、2.4W”字样,R1的阻值为20,滑动变阻器R2上标有“50、1A”字样,电流表有)00.6A和03A两个量程,电压表有03V和0-15V两个量程。(1)只闭合S、S1调节滑动变阻器滑片使灯泡L正常发光,求此时变阻器连入
41、电路的阻值。(2)只闭合S、S2,调节滑动变阻器的滑片,在保证电路安全的条件下,R1的最大功率为多少。(3)只闭合开关S和S2时,用定值电阻R0来替换电阻R1,并选择合适的电表量程,要求在保证电路安全的前提下,调节滑动变阻器的滑片P,可使所有电表的示数均能达到各自的最大值,求符合上述条件的所有可能的定值电阻R0的值。【答案】(1)25 (2)11.25W (3)5或25。【解析】(1)闭合开关S和S1时,L与R2串联,因为灯L正常发 ,此时电路中电流I=P/U=2.4W/6V=0.4A,此时U2=10V,变阻器连入电路的阻值R2=U1/I=10V/0.4A=25.(2)只闭合S和S2时,R1和
42、R2串联,滑动变阻器允许通过的最大电流为1A,则U1=I1R1=1A20=20V15V,所以电压表应为15V,此时R1的功率最大P1=U12/R 1=(15V)2/20=11.25W.(3)闭合S和S2,R0替换R1时,R0和R2串联,由图可知,电压表和电流表同时达到最大值,所以滑动变阻器允许通过的最大电流是1A,故电流表只能选拔00.6A量程,若电压表选择015V量程,则R0=U0/I0=15V/0.5A=25,若电压表选0-3V量程此时R0=3V/0.6A=5,所以符合条件的R0的阻值为25或5。3:(2020河北中考压轴卷)如图所示的电路中,小灯泡的额定功率为1.8W,定值电阻R1的阻值
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