河北专版2020中考物理复习方案题型07电学计算题试题.docx

题型(七)电学计算题类型一电路图+曲线类能力点1:灯泡正常发光和正常工作的计算已知灯泡的铭牌,即给出灯的额定电压和额定功率,可计算出灯正常发光时的电流I=P额U额和电阻R=U额2P额。能力点2:滑动变阻器接入电路中根据阻值的变化,对应观察各电表的示数如何变化。能力点3:电路识别与分析画简化电路,会准确判断电压表测哪部分电路的电压,电流表测哪部分电路的电流;电路的识别清晰是解题的关键;电源电压、定值电阻的阻值是解题的核心突破;必要时可联立方程求解。能力点4:坐标图像识别(1)明确坐标图像的研究对象;(2)明确坐标图像的横纵坐标代表的意义(注意挖掘运用字母量之间的联系)。能力点5:涉及比值类计算此类问题根据串、并联电路特点和欧姆定律,电功率的计算公式合理利用比值求解未知量(如当知道电功率之比可以结合电路特点推导得到电阻比或电压比或电流比)。1.如图T7-1所示的电路中,小灯泡上标有“6 V3.6 W”字样,滑动变阻器R1的最大电阻为20 。当只闭合开关S、S2,滑动变阻器的滑片P在中点时,小灯泡正常发光;当所有开关都闭合,滑片滑到A端时,电流表A1、A2的示数之比是41。求:(设小灯泡的电阻保持不变)(1)电源电压。(2)R2的阻值。图T7-12.在如图T7-2甲所示的电路中,电源电压保持不变,电阻R1的阻值为6 ,滑动变阻器R2上标有“20 2 A”字样,两电流表的表盘均如图乙所示。(1)只闭合开关S1,其中一个电流表的示数为1 A,求电源电压。(2)同时闭合开关S1和S2,在移动滑片P的过程中,求电流表A1示数的最小值。(3)当把滑片P移动到某一位置时,电流表A1指针偏离零刻度的角度为,电流表A2指针偏离零刻度的角度为。若=35,通过计算确定此时滑动变阻器R2接入电路的阻值。图T7-23.如图T7-3甲所示电路,电源电压恒定。闭合开关,当滑动变阻器R2的滑片P从最右端滑到最左端的过程中,R1的I-U关系图像如图乙所示。(1)求R2的最大阻值。(2)求滑动变阻器的滑片P位于中点时,电压表V2的示数。(3)在图乙中画出滑片从最右端滑到最左端的过程中电流表A与电压表V2示数的I-U关系图像。图T7-3类型二家电类能力点1:多挡位问题的理解(1)根据公式P=U2R判断用电器所处的状态(加热、保温)。【总结:总电阻最大,低温挡;总电阻居中,中温挡;总电阻最小,高温挡】(2)家庭电路电压220 V;用电高峰,电压降低。能力点2:电学的相关计算(1)根据P=U2R计算电阻,注意区分P是哪种状态下的电功率。(2)实际电压或实际功率的计算:由于加热电阻的阻值不变,可用P实P额=U实2U额2的变形公式计算实际电压和实际功率。能力点3:电路识别与分析看准不同时刻下的电路连接情况,画出简化电路,知道不同时刻各物理量之间的联系纽带是电源电压不变,定值电阻的阻值不变。能力点4:坐标图像识别(1)明确坐标图像的研究对象、横纵坐标代表的意义。(2)同一坐标下字母数据间的定量关系。能力点5:明确题眼,找出隐含条件根据已知和题意,挖掘题目中隐含的条件与要求的物理量相结合,找到恰入点求解(向文字说明要分)。4.某家用电熨斗的电路原理如图T7-4甲所示,R1、R2为发热体,R1的阻值为110 ,通过开关S1、S2实现温度控制。电源电压为电熨斗的额定电压220 V,电熨斗消耗的最大功率为660 W。(1)只闭合S1,求通过R1的电流。(2)只闭合S2,求R2在60 s内产生的热量。(3)为适应更多衣料,小明对电路做了改造,如图乙所示。当电熨斗控制开关S1、S2处于原低温工作状态不变时,移动滑片P,相应发热体的功率可在原功率的25%100%之间变化。求滑动变阻器最大阻值至少为多少?图T7-45.图T7-5甲是具有加热和保温功能的电热饮水机,其电路图如图乙所示,S1为温控开关,额定电压为220 V,加热功率为500 W,保温功率是60 W,R1、R2均为加热电阻丝(假设电阻不变)。请解答下列问题:(1)电阻丝R1的阻值是多少?(2)某一次小红家中只用了此饮水机,在加热状态下她观察到电能表上的指示灯在5 min内闪烁了54次,她家电能表上标有“1600 imp/(kWh)”的字样,此时,饮水机的实际功率和实际电压是多少?图T7-5类型三有关欧姆定律、电功、电功率的极值计算问题极值问题指的是2个点下的I、U、R、P的计算问题。1.电流最大时需要考虑电流表量程、电压表量程、灯的额定电流、滑动变阻器允许通过的最大电流。2.电流最小,即电阻最大时,若电压表测滑动变阻器两端的电压,注意电压表不能超量程。结合欧姆定律和电功、电功率的公式求解物理量。3.滑动变阻器与定值电阻串联,且滑动变阻器消耗的功率最大时R滑=R定。6.2019张家口一模如图T7-6甲所示的电路中,灯泡L的额定电压为6 V,滑动变阻器R上标有“40 1 A”字样,电流表量程为03 A。当S闭合时,移动滑片P,使滑动变阻器接入电路的电阻为总电阻的14时,灯泡L正常发光。灯泡L的I-U图像如图乙所示。求:(1)灯泡L正常发光时的电阻和电源电压。(2)用定值电阻R0替换此灯泡L,保证在移动滑动滑片P过程中电压表示数的最大值都会出现4 V。求R0的取值范围。图T7-67.如图T7-7甲所示,灯L的额定电压为12 V,其I-U图像如图乙所示,定值电阻R0的阻值为20 ,滑动变阻器上标有“100 1 A”。(1)开关都闭合时,灯L正常发光,电流表、电压表的量程分别为00.6 A、015 V。求灯正常发光时的电阻及滑动变阻器连入电路的阻值范围。(2)闭合开关S,断开S1、S2,将电源换成一个可调电压的电源,电流表、电压表量程分别为00.6 A,03 V,其他部分电路连接不变。调节R使电流表和电压表先后均能达到满偏,且电路正常工作。求可调电源电压的取值范围。图T7-7类型四分析类型(更换电学元件+分类讨论)需要运用所学知识具有独立分析问题的能力。根据已知和题意,挖掘题目中隐含的条件与要求相结合,找到切入点求解。8.在图T7-8甲所示的电路中,电源电压为24 V且保持不变。滑动变阻器R1上标有“100 1 A”字样,电阻R2的阻值为48 。闭合开关。请解答下列问题:(1)通过电阻R2的电流是多少?(2)现用定值电阻R3来替换电阻R2,电流表选择合适的量程,闭合开关,移动滑片P,使电流表A与A1的指针位置完全一样,如图乙所示,求出符合上述要求的定值电阻R3的阻值范围。图T7-89.如图T7-9甲所示的电路中,电源电压为9 V,电阻R1的阻值为10 。闭合开关S,电压表的示数为5 V。求:(1)电阻R2两端的电压U2。(2)通过电阻R1的电流I1。(3)现用电阻R0替换电阻R1、R2中的一个,替换后,发现两电表的示数均变大,且电流表指针正好达到某量程的最大值,如图乙所示。请判断被电阻R0所替换的电阻,并求出电阻R0的阻值。图T7-910.如图T7-10所示的电路中,电源电压为18 V保持不变,电阻R1的阻值为10 ,滑动变阻器R2上标有“50 1 A”字样,电压表接“015 V”量程。(1)闭合开关S,将滑片P移到某一位置时,电流大小为0.5 A。求电路中的总功率和电压表的示数。(2)若用电阻R3来替换R1,不改变电表的量程,确保电路所有元件均安全使用的情况下。要求:在移动滑动变阻器滑片P的过程中,电路中的最大电流恰好是最小电流的3倍,求满足要求的R3的阻值是多少?图T7-1011.如图T7-11甲所示的电路,电源电压可调,定值电阻R1的阻值为20 ,滑动变阻器R2的规格为“5 3 A”,灯泡规格为“2.5 V1.25 W”,且灯丝电阻不随温度变化。只闭合开关S,灯泡恰好正常发光。(1)求灯泡正常发光时的电阻和此时的电源电压。(2)开关S、S1、S2都闭合,在电路中正确接入A1、A2两个电流表,当滑动变阻器连入电路的电阻恰为其最大阻值一半时,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并计算此时的电源电压。图T7-11【参考答案】1.解:(1)小灯泡的额定电流IL=PLUL=3.6W6V=0.6 A,小灯泡正常发光时的电阻RL=ULIL=6V0.6A=10 ,当只闭合开关S、S2,滑动变阻器的滑片P在中点时,小灯泡与滑动变阻器的最大阻值的一半串联,小灯泡正常发光,故小灯泡两端的电压为6 V,电路中的电流为0.6 A,根据欧姆定律和串联电路电压的规律可知,电源电压U=UL+U滑=6 V+IL0.5R滑=6 V+0.6 A0.520 =12 V。(2)所有开关都闭合,滑片滑到A端时,R2与滑动变阻器的最大阻值并联,电流表A2测R2的电流,电流表A1测总电流,电流表A1、A2的示数之比是41,根据并联电路电流的规律可得,通过滑动变阻器R1的电流为通过R2电流的3倍,根据分流原理可得R2=I1I2R1=3120 =60 。2.解:(1)只闭合开关S1,只有R1接入电路,电流表A1测电路中电流。电源电压U=U1=I1R1=1 A6 =6 V。(2)同时闭合S1和S2,电阻R1、滑动变阻器R2并联,电流表A1测干路中电流,由于I1不变,所以当R2连入电路的电阻最大时,R2支路上的电流最小,干路电流也最小;则I2最小=UR2最大=6V20=0.3 A,所以电流表A1的最小示数为I最小=I1+I2最小=1 A+0.3 A=1.3 A。(3)由图甲可知,同时闭合S1和S2时,电流表A1测干路电流,电流表A2测R2支路电流,根据并联电路干路电流等于各支路电流之和可知,电流表A1的示数大于电流表A2的示数;由于电流表A1与A2指针偏离零刻度的角度之比=35,则电流表A1的量程是03 A,电流表A2的量程是00.6 A。由于=35,设电流表A1指针转过的最小格数为3n,则电流表A2指针转过的最小格数为5n;则干路电流I=3n0.1 A=0.3n A,通过R2支路的电流I2=5n0.02 A=0.1n A,所以I=3I2;根据并联电路干路电流等于各支路电流之和可知I=I1+I2=1 A+I2=3I2,解得I2=0.5 A,则此时R2接入电路的阻值为R2=UI2=6V0.5A=12 。3.解:(1)当滑片P位于最左端时,只有R1工作,电路中的电流最大,由图乙可知,最大电流I1=0.9 A,此时R1两端的电压为18 V,则电源电压U=U1=18 V,R1的阻值R1=U1I1=18V0.9A=20 。由图甲知,当滑片P位于最右端时,R1与R2的最大阻值串联,此时电路中电流最小,为I2=0.3 A,此时R1两端的电压为6 V,则R2两端电压为U2=U-U1=18 V-6 V=12 V,R2的最大阻值R2=U2I2=12V0.3A=40 。(2)当滑片P处于中点时,滑动变阻器连入电路的阻值为20 ,则串联电路的总电阻R串=R1+R2=20 +20 =40 ,此时电路中的电流为I=UR串=18V40=0.45 A,此时R2两端的电压U2=IR2=0.45 A20 =9 V,即电压表V2的示数为9 V。(3)如图所示4.解:(1)由图甲可知,只闭合S1时,电路为R1的简单电路,由I=UR可得,通过R1的电流I1=UR1=220V110=2 A。(2)由图甲可知,闭合S1、S2时,R1与R2并联,电路的总电阻最小,根据P=UI=U2R可知,电熨斗消耗的功率最大,此时电路的最大总电流I=P大U=660W220V=3 A,此时通过R1的电流I1=2 A不变,通过R2的电流I2=I-I1=3 A-2 A=1 A,只闭合S2时,通过R2的电流I2=1 A不变,则R2在60 s内产生的热量Q2=W2=UI2t=220 V1 A60 s=1.32104 J。(3)由I1I2可知,只闭合S2时,图甲电路中的电流最小,电熨斗的电功率最小,处于低温工作状态,R2的阻值R2=UI2=220V1A=220 ,图乙中,控制电熨斗原低温工作状态不变时,应只闭合S2,电路为R2与滑动变阻器串联,当发热体的功率为原功率的25%时,滑动变阻器完全接入电路中,电路的电流I2=P低25%R2=I22R225%R2=0.5I2=0.51 A=0.5 A,此时电路的总电阻R=UI2=220V0.5A=440 ,滑动变阻器最大阻值至少为R滑=R-R2=440 -220 =220 。5.解:(1)由图乙可知,饮水机保温时电路为R2的简单电路,饮水机加热时R1与R2并联,因电路的总功率等于各用电器功率之和,所以,加热时电阻丝R1的电功率P1=P加热-P保温=500 W-60 W=440 W,因并联电路中各支路两端的电压相等,所以电阻R1的阻值R1=U2P1=(220V)2440W=110 。(2)5 min消耗的电能W=54imp1600imp/(kWh)=27800 kWh=1.215105 J,加热状态下的实际功率P实=Wt=1.215105 J560s=405 W。加热状态下的总电阻R总=U2P加热=(220V)2500W=96.8 ,实际电压U实=P实R总=405W96.8=198 V。6.解:(1)灯泡L与R串联,电压表V测灯泡L两端的电压,电流表测电路中的电流,由于灯泡L正常发光,其额定电压为6 V,由图乙知,灯泡L的额定电流为0.6 A,灯泡L正常发光时的电阻RL=ULIL=6V0.6A=10 。此时R接入电路的阻值R1=14R=1440 =10 ,电阻R两端的电压U1=ILR1=0.6 A10 =6 V,电源电压U=UL+U1=6 V+6 V=12 V。(2)现用定值电阻R0替换灯泡,则R0与滑动变阻器R串联,电压表V测R0两端的电压,要求移动滑片P的过程中,使电压表V的示数最大值都会出现4 V,根据串联电路电压的规律可知,滑动变阻器两端的电压最小值U滑=U-U0=12 V-4 V=8 V,根据分压原理可知,R0与滑动变阻器连入电路中的电阻之比为R0R滑=U0U滑=4V8V=12;由于电流表量程为03 A,滑动变阻器允许通过的最大电流为1 A,故电路中允许通过的最大电流为1 A,电路中的最小电阻R串小=UI最大=12V1A=12 ,根据电阻的串联规律可知,定值电阻最小值R0小=R0R0+R滑R串小=11+212 =4 ;当滑动变阻器连入电路中的电阻最大为40 时,定值电阻有最大值,根据R0R滑=12可得,R0大=12R滑大=1240 =20 ;R0的取值范围4 R020 。7.解:(1)开关都闭合时,灯L与滑动变阻器R并联,电压表测电源电压,电流表测干路电流,因并联电路中各支路两端的电压相等,且灯L正常发光,所以,电源电压U=UL=12 V,由图乙可知,此时通过灯L的电流IL=0.3 A,由I=UR可得,灯L正常发光时的电阻RL=ULIL=12V0.3A=40 。因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,所以,当电流表的示数I=0.6 A时,通过滑动变阻器R的电流最大,IR=I-IL=0.6 A-0.3 A=0.3 A,此时滑动变阻器接入电路中的电阻最小,则R小=UIR=12V0.3A=40 ,滑动变阻器接入电路中的电阻越大时,通过R的电流越小,电路的总电流越小,所以,滑动变阻器接入电路中的最大阻值为100 ,滑动变阻器连入电路的阻值范围为40100 。(2)闭合开关S,断开S1、S2时,R与R0串联,电压表测R两端的电压,电流表测电路中的电流,调节R使电流表、电压表先后达到满偏,且电路正常工作。当滑动变阻器接入电路中电阻为0,且电流表满偏时,电源电压最小,U调小=I满R0=0.6 A20 =12 V;当电压表达到满偏且滑动变阻器接入电路的阻值最大时,根据串联电路电压的规律和欧姆定律有:U电=U满+U0=3 V+3V10020 =3.6 V,此时电流表示数I=3V100=0.03 A,则电流表不能达到满偏,3.6 V舍去;当电压表达到满偏且电流表也能达到满偏时,电源电压最大,根据串联电路电压的规律和欧姆定律有,U调大=U满+U0=U满+I满R0=3 V+0.6 A20 =15 V,因题中要求两个电表先后均能达到满偏,故最大电压应小于15 V,故可调电源电压的取值范围为12 VU调IA1,当电流表A与A1的指针位置完全一样时,电流表A应选取03 A量程,电流表A1应选取00.6 A量程;I3最大=IA最大-IA1最大=3 A-0.6 A=2.4 A,R3最小=UI3最大=24V2.4A=10 。IA1最小=UR1最大=24V100=0.24 A;IA最小=5IA1最小=50.24 A=1.2 A;I3最小=IA最小-IA1最小=1.2 A-0.24 A=0.96 A;R3最大=UI2最小=24V0.96A=25 ,则R3的范围是10 R325 。9.解:由图甲知,两电阻串联,电压表测量电阻R1两端的电压。(1)根据串联电路电压的规律可知,电阻R2两端的电压U2=U-U1=9 V-5 V=4 V。(2)通过电阻R1的电流I1=U1R1=5V10=0.5 A。(3)根据前面的数据和串联电路的特点可得,电阻R2的阻值R2=U2I2=U2I1=4V0.5A=8 。用电阻R0替换电阻R1、R2中的一个,替换后,发现两电表的示数均变大,因电流表示数变大,所以根据欧姆定律可知,电路的总电阻减小,则电阻R0的阻值小于被替换的电阻R1或R2。若用R0替换R1,因R0R1,则由串联分压的规律可知,R0分得的电压减小,即电压表的示数会减小,不符合题意;若用R0替换R2,因R015 V,故此种情况不可能;电路中的最大电流为1 A,最小电流为3VR3时,则有1 A=33VR3,解得R3=9 ,则电压表的最大示数U2大=U-I小R3=18 V-13 A9 =15 V,此种情况可能;电路中的最大电流为18VR3,最小电流为18VR3+50时,则有18VR3=318VR3+50,解得R3=25 ,电路中的最大电流和最小电流分别为I大=18VR3=18V25=0.72 A1 A,I小=18VR3+50=18V25+50=625 A,则电压表的最大示数U2大=I小R3=625 A50 =12 V,此种情况可能;电路中的最大电流为18VR3,最小电流为3VR3时,因18VR333VR3,此种情况不可能;综上可知,R3的阻值为9 或25 。11.解:(1)灯泡正常发光时的电阻RL=U额2P额=(2.5V)21.25W=5 。由电路图知,只闭合开关S,灯泡与R1串联,灯泡恰好正常发光,电路中电流I=I额=P额U额=1.25W2.5V=0.5 A,电源电压U=I(RL+R1)=0.5 A(5 +20 )=12.5 V。(2)开关S、S1、S2都闭合,由图甲可知,灯泡被短路,R1与R2并联接入电路。由图乙可知:小量程读数为0.3 A,大量程读数为1.5 A;由图丙可知:小量程读数为0.54 A,大量程读数为2.7 A;当规格为“5 3 A”的滑动变阻器一半接入电路时,即R2=2.5 且与R1=20 并联,根据并联分流关系可知,I1I2=R2R1=2.520=18。由读数分析可知图乙、丙的读数的四种情况中,没有81或18的情况,故两电流表不可能都在支路上,那么若一个在支路另一个在干路。并联电路中,干路电流I=I1+I2,结合I1I2=18可知,I1I=19,I2I=89,由读数分析可知,两电表的示数之比有19成立,所以,乙电流表测R1的电流且为0.3 A,丙电流表测干路电流为2.7 A,电源电压为U=U1=I1R1=0.3 A20 =6 V。14