专题05 电路图与图像相结合的综合电学计算模型-【压轴必刷】2022中考物理压轴电学计算题和实验题之经典模型培优练习（解析版）.docx

1、专题05 电路图与图像相结合的综合电学计算模型1如图甲所示，电源两端电压U总保持不变，R1为定值电阻，R2为滑动变阻器。图乙反映了开关闭合后，滑片P从最右端移动到最左端的过程中，ab两端电压U和通过电流I之间的关系图像（图中A、B两点分别对应两端）；图丙反映了滑动变阻器R2消耗的功率P与电流I之间的关系的部分图像。求：（1）R2的最大阻值R0为多大？（2）电源两端电压U总为多大？（3）当R2的功率为120W时，电路消耗的总功率P总可能为多大？【答案】（1）R2的最大阻值R0为20；（2）电源两端电压U总为50V；（3）当R2的功率为120W时，电路消耗的总功率P总可能为200W，也可能为300

2、W。【解答】解：（1）当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时，电路中的电流最小，由乙图中A点可知，电流的最小值I12A，此时R2两端电压U140V，由I可得，R2的最大阻值：R020；（2）当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时，因串联电路中总电压等于各分电压之和，所以，电源的电压：U总I1R1+U12AR1+40V，当滑动变阻器阻值为0时，电流中的电流最大，由乙图中B点可知最大值I210A，则电源的电压：U总I2R110AR1，因电源的电压不变，所以，2AR1+40V10AR1，解得：R15，电源电压U总I2R110A550V；（3）由丙图可知，当R2的功率为120W时，电路中的电流I4A，则电路消

3、耗的总功率：P总U总I50V4A200W；由乙图可知，当ab两端电压U220V时电路中的电流I6A，P2U2I20V6A120W，此时电路消耗的总功率：P总U总I50V6A300W，所以，电路消耗的总功率P总可能为200W或300W。2在图甲所示的电路中，已知电源为电压可调的直流学生电源，R0是定值电阻，灯泡L1的额定电压为12V，且阻值不变，图乙是灯泡L2的UI图像。（1）当开关S接a时，电压表示数为1.5V，电流表示数为0.25A，求R0的阻值；（2）当开关S接a时，调节电源电压，使灯泡L1正常发光，此时L1消耗的功率为6W，求R0的实际功率；（3）开关S接b时，调节电源电压，使灯泡L1正

4、常发光，在一段时间内L2消耗300J的电能，求电路闭合了多少分钟？【答案】（1）R0的阻值为6；（2）当开关S接a时，调节电源电压，使灯泡L1正常发光，则R0的实际功率为1.5W；（3）开关S接b时，调节电源电压，使灯泡L1正常发光，在一段时间内L2消耗300J的电能，则电路闭合2.5min。【解答】解：（1）当开关S接a时，R0与L1串联，电压表测R0两端的电压，电流表测电路中的电流，由I可得，R0的阻值：R06；（2）当开关S接a，灯泡L1正常发光时，因串联电路中各处的电流相等，所以，由PUI可得，电路中的电流：I0.5A，R0的实际功率：P0I2R0（0.5A）261.5W；（3）开关S

5、接b时，两灯泡串联，由L1正常发光可知，电路中的电流为0.5A，由乙图知L2两端的电压为4V，由WUIt可得，电路工作的时间：t150s2.5min。3如图甲所示，电源电压保持不变。灯L标有“6V 3W”字样（灯丝电阻不随温度变化），电流表量程为00.6A，电压表量程为015V，滑动变阻器R的最大电阻为200。只闭合开关S1，滑片P置于b点时，滑动变阻器连入电路中的电阻为Rb，电流表示数为0.3A；只闭合开关S2，将滑片P从a点移动到b点的过程中，电压表的示数与电流表的示数的关系如图乙所示。已知Rb：R012：5。求：（1）灯L灯丝的阻值；（2）电源电压和定值电阻R0的阻值；（3）电路消耗的最

6、小功率。【答案】（1）灯L灯丝的阻值为12；（2）电源电压为18V，定值电阻R0的阻值为20；（3）电路消耗的最小功率为2.7W。【解答】解：（1）由PUI可知，灯L灯丝的阻值：RL12；（2）只闭合开关S1，滑片P置于b点时，灯泡L与滑动变阻器R串联，电压表测滑动变阻器两端的电压，电流表测电路中的电流，因为Rb：R012：5，所以Rb2.4R0，由串联电路的电压特点和欧姆定律可知，电源电压：UUL+UbIbRL+IbRb0.3A12+0.3A2.4R0只闭合开关S1，滑片P置于b点时，灯泡L与滑动变阻器R串联，电压表测滑动变阻器两端的电压，电流表测电路中的电流，由图乙可知，滑动变阻器的滑片在

7、a点时滑动变阻器两端的电压为8V，电路中的电流为0.5A，由串联电路的电压特点和欧姆定律可知，电源电压：UU0+UaIaR0+Ua0.5AR0+8V由解得：R020，U18V；（3）根据串联电路的电阻关系可知，当灯泡L或R0与滑动变阻器串联时，滑动变阻器接入电路的电阻越大，电路中的电流越小，根据PUI可知，整个电路消耗的功率越小；根据串联电路的分压规律可知，滑动变阻器接入电路中的电阻越大，其分担的电压越大，电压表的量程为015V，所以滑动变阻器分担的最大电压为15V；因为RLR0，所以在保证电路安全的情况下，定值电阻R0与滑动变阻器串联时，电路中的电阻最大，由欧姆定律可知，此时电路中的电流最小

8、，定值电阻R0串联在电路中，当电压表示数为15V时，R0两端的电压为：U最小UU最大18V15V3V；此时电路中的电流为：I最小0.15A；故电路消耗的最小功率：PUI最小18V0.15A2.7W。4已知A灯标着“6V 3W”，B灯标着“6V 6W”，滑动变阻器R规格“50 2A”。A灯和B灯中电流随两端电压变化关系的图象如图1所示。则：（1）求A灯正常发光时的电阻；（2）将A，B两灯并联接在6V电源两端，求1min内电路消耗的电能；（3）将A灯与滑动变阻器R串联接在12V电源两端，图2所示，调节滑动变阻器，当滑动变阻器的功率是A灯功率的2倍时，求此时滑动变阻器接入电路中的电阻R滑与功率P滑。

9、【答案】（1）A灯正常发光时的电阻为12；（2）将A、B两灯并联接在6V电源两端，1min内电路消耗的电能为540J；（3）将A灯与滑动变阻器R串联接在12V电源两端，当滑动变阻器的功率是A灯功率的2倍时，此时滑动变阻器接入电路中的电阻为20，滑动变阻器的功率为3.2W。【解答】解：（1）A灯标着“6V 3W”，表示A灯的额定电压为6V，其额定功率为3W，由P可得，A灯正常发光时的电阻：RA12；（2）将A、B并联接在6V电源两端时，因并联电路中各支路两端的电压相等，所以，两灯泡两端的电压均为额定电压6V，实际功率和额定功率相等，即PA3W，PB6W，则电路的总功率：P总PA+PB3W+6W9

10、W，由P可得，1min内电路消耗的电能：W总P总t9W160s540J；（3）将A灯与滑动变阻器R串联接在12V电源两端时，因串联电路中各处的电流相等，且滑动变阻器的功率是A灯功率的2倍，由PUI可得，U滑2UA，因串联电路中总电压等于各分电压之和，所以电源电压：UU滑+UA2UA+UA3UA12V，解得：UA4V，则U滑2UA24V8V，由图象可知，UA4V时，电路中的电流I0.4A，则滑动变阻器接入电路中的电阻：R滑20；滑动变阻器的功率：P滑U滑I8V0.4A3.2W。5如图甲是电阻R1和灯泡L的电流随电压变化图像，灯泡L上标有“12V 9.6W”的字样，将它们按图乙所示的电路连接，滑动

11、变阻器上标有“20 5A”，电流表使用的量程是03A，电源电压不变。（1）求灯泡L正常发光时的电阻RL；（2）当只闭合开关S、S2，滑片P位于a端时，灯泡L的实际功率为1W，求电源电压；（3）求此电路消耗的最大功率。【答案】（1）灯泡L正常发光时的电阻RL为15；（2）电源电压为12V；（3）此电路消耗的最大功率为24W。【解答】解：（1）根据PUI可知灯泡的电阻为：RL15；（2）当只闭合开关S、S2，滑片P位于a端时，RL与滑动变阻器的最大阻值串联，由图象可知，当2V，通过灯泡的电流0.5A时，RL的实际功率：2V0.5A1W；所以，灯泡L的实际功率为1W时，灯泡两端的电压2V，电路中电流

12、0.5A，因串联电路中各处的电流相等，所以，滑动变阻器两端的电压：URR0.5A2010V，所以，电源的电压：UUR+10V+2V12V；（3）根据PUI可知当电路中的电阻最小时电路消耗的功率最大；由于滑片P移到b端时，同时闭合开关S、S1、S2，灯泡与R1并联时总电阻最小，所以此时电路消耗的电功率最大；由于电源电压U12V，则灯泡正常工作，PLP额9.6W，由图象可知，当U12V，通过电阻R1的电流I10.2A，由I可知，电阻R1的阻值：R110；R1的实际功率：P114.4W；所以此电路消耗的最大功率：PP1+PL14.4W+9.6W24W。6如图甲所示的电路中，电源电压保持不变，闭合开关

13、S后，滑动变阻器的滑片P由B端移动到A端的过程中，测得定值电阻R1两端的电压与通过它的电流变化关系如图乙所示。求：（1）当定值电阻R1两端的电压为6V时，它的阻值；（2）滑动变阻器的滑片P由B端移动到A端时，定值电阻R1的电功率变化量；（3）滑动变阻器的滑片P由B端移动到A端的过程中，在图乙中画出电压表V2的示数与通过电阻R2的电流的变化关系图象。【答案】（1）定值电阻R1的阻值是4；（2）滑动变阻器的滑片P由B端移动到A端时，定值电阻R1电功率的变化量是8W；（3）滑动变阻器的滑片P由B端移动到A端时，电压表V2的示数与通过电阻R2的电流的变化关系图像如图所示：。【解答】解：由图甲可知，定值

14、电阻R1与滑动变阻器R2串联接入电路，电压表V1测量定值电阻两端的电压，电压表V2 测量滑动变阻器R2两端的电压，电流表测量电路中的电流，（1）由图乙可知，当定值电阻R1两端的电压为6V时，通过定值电阻R1的电流为1.5A，定值电阻R1的阻值R14；（2）由图乙可知，当滑片P在B端时，滑动变阻器接入电路的阻值最大，根据欧姆定律可知电路中的电流最小，根据UIR可知值电阻R1两端的电压最小，根据图乙可知定值电阻两端的电压为2V，通过定值电阻的电流为0.5A，滑片P在B端时定值电阻R1的电功率P1U1I12V0.5A1W，当滑片P在A端时，滑动变阻器接入电路的阻值最小，根据欧姆定律可知电路中的电流最

15、大，根据UIR可知定值电阻R1两端的电压最大，根据图乙可知定值电阻两端的电压为6V，通过定值电阻的电流为1.5A，滑片P在A端时定值电阻R1的电功率P1U1I16V1.5A9W，定值电阻R1电功率的变化量PPP1P19W1W8W；（3）当滑片P在A端时，此时电压表V1的示数为电源电压，即电源电压为6V，滑动变阻器两端的电压U2UU1UIR16V4I，所以滑动变阻器两端的电压U2与电路中的电流I之间的关系是一次函数，所以电压表V2的示数与通过电阻R2的电流的变化关系图像如图所示：。7如图甲是电阻R1和灯泡L的电流随电压变化图象，灯泡上标有“12V9.6W”的字样。将它们按图乙所示的电路连接，滑动

16、变阻器上标有“201.5A”，电流表使用的量程是03A，电源电压不变。（1）求灯泡L正常发光时的电阻RL（2）当只闭合开关S、S2，滑片P位于a端时，灯泡L的实际功率为1W，求电源电压（3）开关和滑片分别置于什么位置时，电路消耗的电功率最大？最大功率是多少？【答案】（1）灯泡L正常发光时的电阻RL为15；（2）电源电压为12V；（3）三个开关都闭合，滑片置于b端时，电路消耗功率最大；最大功率是24W。【解答】解：（1）根据P可知灯泡的电阻为RL15；（2）当只闭合开关S、S2，滑片P位于a端时，RL与滑动变阻器的最大阻值串联，由图象可知，当UL12V，通过灯泡的电流IL10.5A时，RL的实际

17、功率PL1UL1IL12V0.5A1W；所以，灯泡L的实际功率为1W时，灯泡两端的电压UL12V，电路中电流IL10.5A，因串联电路中各处的电流相等，所以，滑动变阻器两端的电压：URIL1R0.5A2010V，所以，电源的电压：UUR+UL110V+2V12V；（3）根据P可知当电路中的电阻最小时电路消耗的功率最大；由于滑片P移到b端时，同时闭合开关S、S1、S2，灯泡与R1并联时总电阻最小，所以此时电路消耗的电功率最大；由于电源电压U12V，则灯泡正常工作，PLP额9.6W，由图象可知，当U12V，通过电阻R1的电流I10.2A，由I得：R110；R1的实际功率P114.4W；所以PP1+

18、PL14.4W+9.6W24W。8如图甲所示，电源电压恒定，R1为定值电阻，闭合开关，当滑动变阻器的滑片从a端移动到b端的过程中，电流表示数I与电压表示数U的关系图像如图乙所示，求：（1）R2的最大电阻值；（2）电源电压和R1阻值；（3）电路在最省电的工作状态时，R1的电功率。【答案】（1）R2的最大电阻值为40；（2）电源电压为6V，R1阻值为20；（3）电路在最省电的工作状态时，R1的电功率为0.2W。【解答】解：由电路图可知，R1与滑动变阻器R2串联，电流表测电路中的电流，电压表测滑动变阻器R2两端的电压。（1）当滑片位于b端时接入电路中的电阻最大，电压表的示数最大，电流表的示数最小，由

19、图像可知，U滑4V，电路中的最小电流Imin0.1A，由I可得，滑动变阻器的最大阻值：R240；（2）当滑片位于a端时，R滑0，电路中仅为R1简单电路，此时的电流最大，由图像可知，电路中的最大电流Imax0.6A，由I可得，电源的电压：U总ImaxR10.3AR1当滑片位于b端时，根据串联电路中总电阻等于各分电阻之和和I可得：电源的电压：U总Imin（R1+R2）0.1A（R1+40）由可得：R120，U总6V；（3）根据PUI可知：当电路中的电流最小时电路在最省电的工作状态，所以此时R1的功率为：P1最小Imin2R1（0.1A）2200.2W。9如图甲所示，电源电压恒为5V，小灯泡L上标有

20、“4V 2W”字样，定值电阻R1的阻值为25，变阻器R2标有“20 1A”字样，电压表量程为03V，电流表量程为00.6A。（1）求小灯泡正常发光时的电阻。（2）闭合开关S、S1、S2，断开S3，移动变阻器R2的滑片P，使电流表的示数为0.56A，求此时变阻器R2消耗的电功率。（3）闭合开关S、S3，断开S1、S2，移动变阻器R2的滑片P，小灯泡L的UI关系如图乙所示，在保证电路各元件安全工作的情况下，求变阻器R2允许接入电路的阻值范围。【答案】（1）小灯泡正常发光时的电阻为8；（2）变阻器R2消耗的电功率为1.8W；（3）变阻器R2允许接入电路的阻值范围为210。【解答】解：（1）小灯泡正常

21、发光时的电压UL4V，功率PL2W，由PUI可得，小灯泡正常发光时的电阻：RL8；（2）闭合开关S、S1、S2，断开S3时，R1与R2并联，电流表测干路电流，因并联电路中各支路两端的电压相等，所以，通过R1的电流：I10.2A，因并联电路中干路电流等于各支路电流之和，所以，通过R2的电流：I2II10.56A0.2A0.36A，此时变阻器R2消耗的电功率：P2UI25V0.36A1.8W；（3）闭合开关S、S3，断开S1、S2时，灯泡L与R2串联，电压表测R2两端的电压，电流表测电路中的电流，灯泡正常发光时的电流：IL0.5A，因串联电路中各处的电流相等，且电流表量程为00.6A，变阻器R2允

22、许通过的最大电流为1A，所以，电路中的最大电流I大0.5A，此时变阻器接入电路中的电阻最小，此时电路的总电阻：R总10，因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以，变阻器R2接入电路中的最小阻值：R2小R总RL1082；当电压表的示数U23V时，滑动变阻器接入电路中的电阻最大，因串联电路中各处的电流相等，且总电压等于各分电阻之和，所以，电源的电压：UUL+IR2大UL+I20，由图像可知，当电路中的电流即通过灯泡的电流IIL0.3A、灯泡两端的电压UL2V时符合，则滑动变阻器接入电路中的最大电阻：R2大10，所以，变阻器R2允许接入电路的阻值范围为210。10如图（a）所示电路，电源电压保持不变

23、。小灯泡L标有“4V 0.5A”字样，电流表量程00.6A，电压表量程03V，滑动变阻器R1的最大阻值20，只闭合开关S、S1，调节滑动变阻器滑片P，得到电流表与电压表示数关系如图（b）所示。求：（1）小灯泡的额定功率；（2）电源电压及定值电阻R2的阻值；（3）只闭合开关S和S2，移动滑动变阻器的滑片P，小灯泡L的IU图象如图（c）所示，在保证各元件安全工作的情况下，滑动变阻器R1允许的取值范围。【答案】（1）小灯泡的额定功率为2W；（2）电源电压为5V，定值电阻R2的阻值为10；（3）只闭合开关S和S2，滑动变阻器R1允许的取值范围为27.5。【解答】解：（1）小灯泡的额定功率：P额U额l额

24、4V0.5A2W；（2）只闭合开关S、S1，定值电阻R2和滑动变阻器R1串联，电压表测量滑动变阻器R1两端的电压，电流表测电路中的电流，调节滑动变阻器滑片P，得到电流表与电压表示数关系如图（b）所示。由串联电路的电压特点和欧姆定律可得，电源电压：UU1+IR2，在图（b）中取两组数据代入公式，可得：U3.0V+0.2AR2 U1.0V+0.4AR2联立解得U5V，R210；（3）只闭合开关S和S2，灯泡L串联和滑动变阻器R1串联，电压表测量滑动变阻器R1两端的电压，电流表测电路中的电流，由串联电路的分压规律可知，当电压表示数最大为3V时，R1接入电路的电阻最大，此时小灯泡两端电压为：ULUU1

25、大5V3V2V，由图（c）可知电路中最小电流：I最小0.4A，则R1接入电路的最大电阻：R1大7.5；灯泡L正常工作时电流：I最大0.5A0.6A（电流表安全），灯泡L正常工作时的电压为4V，此时滑动变阻器两端的电压：U1小UUL额5V4V1V，则R1接入电路的最小电阻：R1小2，所以R1允许的取值范围是27.5。11如图甲所示，灯泡L标有“6V 3W”的字样，电源电压及灯丝电阻保持不变，滑动变阻器最大阻值为100，电流表的量程为00.6A，电压表的量程为015V只闭合开关S、S2，移动滑片P的过程中，电流表示数与滑动变阻器连入电路的阻值变化关系如图乙所示，当滑片P在某一位置时，电流表的示数为

26、I1，电压表示数为3V；只闭合开关S、S1，滑片P移动到另一位置时，电流表示数比I1减小了0.2A，滑动变阻器连入电路的阻值是定值电阻R0阻值的倍，求：（1）灯泡正常工作时的电阻；（2）电流表示数I1；（3）电源电压；（4）只闭合开关S、S1，在保证电流表、电压表和灯泡都安全的情况下，求滑动变阻器连入电路中的阻值变化范围。【答案】（1）灯泡正常工作时的电阻为12；（2）电流表示数I10.5A；（3）电源电压为18V；（4）滑动变阻器连入电路中的阻值变化范围为2460。【解答】解：（1）由P得，小灯泡正常工作时的电阻：RL12；（2）只闭合开关S、S2，变阻器R与R0串联，电压表测滑动变阻器两端

27、的电压，当滑片P在某一位置时，由图象乙可知，当电流表示数为I1时，滑动变阻器连入电路的阻值为6，则此时电流表的示数：I10.5A；（3）只闭合开关S、S1，变阻器R与L串联，滑片P移动到另一位置时，已知电流表示数比I1减小了0.2A，则此时的电流：I2I10.2A0.5A0.2A0.3A；根据串联电路中总电压等于各分电压之和以及欧姆定律可得电源电压：UI2（R滑+RL）0.3A（R0+12）只闭合开关S、S2，变阻器R与R0串联时，电源电压：UU滑+I1R03V+0.5AR0联立解得：R030，则电源电压：U3V+0.5AR03V+0.5A3018V。（4）由PUI可得，灯泡的额定电流：IL0

28、.5A，因串联电路中各处的电流相等，且灯泡的额定电流为0.5A，电流表的量程为00.6A，所以，电路中的最大电流为Imax0.5A，此时电路中的总电阻：R总36，因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以，滑动变阻器接入电路中的最小阻值：RminR总RL361224；由于电压表的量程为015V，则当电压表的示数为15V时，变阻器接入电路中的电阻最大，因串联电路中总电压等于各分电压之和，所以，此时灯泡两端的电压：ULminUU滑大18V15V3V，电路中的电流：Imin0.25A，滑动变阻器接入电路中的最大阻值：Rmax60，故滑动变阻器R2接入电路的阻值范围为2460。12如图甲所示，电源电压恒

29、定，R0为定值电阻。将滑动变阻器的滑片从a端滑到b端的过程中，电压表示数U与电流表示数I间的关系图象如图乙所示。求：（1）滑动变阻器R的最大阻值；（2）R0的阻值及电源电压；（3）当滑片滑到滑动变阻器的中点时，电阻R0消耗的功率。【答案】（1）滑动变阻器R的最大阻值为20；（2）R0的阻值为10，电源的电压为12V；（3）当滑片滑到滑动变阻器的中点时，电阻R0消耗的功率为3.6W。【解答】解：（1）当滑片位于a端时，R0与R串联，电流表测电路中的电流，电压表测R两端的电压，此时电路中的电流最小，由图乙可知，电路中的电流I小0.4A，UR8.0V，由I可得，滑动变阻器的最大阻值：R20；（2）因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以，电源的电压：UI小（R0+R）0.4A（R0+20），当滑片位于b端时，电路为R0的简单电路，电路中的电流最大，由图乙可知，电路中的最大电流I大1.2A，则电源的电压：UI大R01.2AR0，因电源的电压不变，所以，0.4A（R0+20）1.2AR0，解得：R010，电源的电压UI大R01.2A1012V；（3）当滑片滑到滑动变阻器的中点时，电路中的电流：I0.6A，电阻R0消耗的功率：P0I2R0（0.6A）2103.6W。