天津市2005-2020年中考物理真题分类汇编专题：24电学压轴题含解析 9页

1 专题 24 电学压轴题 1.（2005 天津，32）如图所示，电源电压保持不变，电阻 R1＝30Ω，电流表 A1 的示数为 0.4A，A2 的示数为 0.8A，求电源电压和 R2 的阻值各为多少？ 【答案】12V；15Ω 【解析】根据并联电路电压关系可知电源电压等于各支路电压，即： V1230A4.011  RIU ； R2 的阻值  15A8.0 V12 2 2 I UR 。 2.（2006 天津，32）如图所示，有一只小灯泡，额定电压为 2.4 V，小灯泡正常工作时的电阻为 8 Ω， 如果我们只有电压为 3 V的电源，要使小灯泡正常工作，需要串联一个多大的电阻？ 【答案】需要串联一个 2 Ω的电阻 【解析】电路中的电流：I= 3.08 4.2  V R U L L A， 电阻两端的电压：UR=U-UL=3 V-2.4 V=0.6 V R=  23.0 6.0 A V I U R ，需要串联一个 2 Ω的电阻。 3.（2007天津，34）某电热水器的简化电路，如图所示。请你设计虚线框内的指示灯电路。供选择 的器材有：“220V 10W”灯泡一只，“2.5V 0.75W”灯泡一只，“2V 10mA”发光二极管一只，各种 阻值的电阻，导线若干。（1）在指示灯能正常工作的情况下，请你通过计算说明选用器材的最佳方案及 器材的具体规格。（2）将电路图中的虚线框部分补充完整。 2 【答案】（1）选用发光二极管，串联电阻阻值 2.18×104Ω；（2）见解析图。 【解析】（1）若选“220V 10W”，指示灯电路消耗功率 P1=10W； 若选“2.5V 0.75W”，需要串联一个电阻，指示灯和电阻共消耗功率 )W(662205.2 75.0 2  源 灯 灯 UU PP 若选“2V 10mA”发光二极管，也需要串联一个电阻，指示灯和电阻共消耗功率 )W(2.222001.03  源IUP 根据计算结果，应选用发光二极管。 串联电阻阻值  41018.201.0 218 I UUR 管源 （2）电路连接如图所示。 4.（2008 天津，26）一个灯泡上印着“PZ 220 40”，它正常工作时的电阻有多大? 如果把它接入 一个 110V 电压的电路中，它实际消耗的电功率是多少? 【答案】（1）1210Ω；（2）10W 【解析】由题知灯泡额定电压 220V，额定功率 40W，由 R UP 2  知： 正常工作时的电阻 )(121040 22022  P UR ； 3 如果把它接入一个 110V 电压的电路中，它实际消耗的电功率是 )W(101210 11022  R UP 实 实 。 5.（2009 天津，25）图中是某简易电吹风工作原理的电路图(R 为电热丝，M 为电动机)，表中是该 电吹风的铭牌。求： (1)电吹风正常工作且吹热风时，流过电热丝的电流多大。 (2)电热丝R的阻值多大(电热丝的阻值随温度变化不计)。 【答案】（1）2A；（2）110Ω 【解析】吹热风时，电热丝和电动机并联，由表可知P热=460W，P冷=20W，则： 电热丝的电功率：P=P热-P冷=460W-20W=440W， 通过电热丝的电流：I=P/U=440W/220V=2A， 电热丝的电阻：R=U/I=220V/2A=110Ω． 6.（2010 天津，23）某校师生自制了一台电烘箱，电烘箱的电阻丝通过 5A 的电流时，每分钟可产 生 6.6×104J 的热量。求： (1)此时电阻丝的电功率；(2)此时电阻丝的电阻；(3)此时电阻丝的工作电压。 【答案】（1）1100W；（2）44Ω；（3）220V 【解析】电烘箱的电功率：P=W/t=Q/t=6.6×104J/60s=1.1×103W； 电阻丝工作时的电阻：由 P=I2R 可得：R=P/I2=1100W/(5A)2=44Ω； 此时电阻丝的工作电压：U=IR=5A×44Ω=220V。 7.（2011 天津，26）“等效替代法”是物理学中常用的一种方法。若图甲的两个电阻并联后接入电 路中的效果与图乙一个电阻接入电路的效果相 同，请你利用并联电路电压、电流的规律及欧姆定律推导 出 R 与 R1、R2 的关系式。 4 【答案】 21 111 RRR  （或 21 21 RR RRR  ） 【解析】由并联电路电流关系，可得：I=I1+I2 2 2 1 1 R U R U R U  又知：U=U1=U2 代入上式可得： 21 111 RRR  （或 21 21 RR RRR  ） 8.（2012 天津，25）现有两个小灯泡 A 和 B，分别标有“6V 6W”和“6V 8W”，先将灯泡 A 与定值 电阻 R0 串连接入电路中，灯泡 A 恰能正常发光，如图所示．若用灯泡 B 替换灯泡 A 接在电路中，灯泡 B 的实际功率大于还是小于 8W？请说明理由（电源电压保持不变，不考虑温度对灯丝电阻的影响） 【答案】灯泡 B 的实际功率小于 8W 【解析】根据 R UP 2  可求得：RA=6Ω，RB=4.5Ω。 由题意可知，电路中接入灯泡 A 时，灯泡 A 正常发光，灯泡两端的电压为 6V． 当用灯泡 B 替换灯泡 A 时，由于 RB＜RA， 所以根据串联电路电压与电阻的关系可知，UB＜UA，即灯泡 B 两端的电压一定小于 6V； 根据 R UP 2  可知，实际功率小于额定功率 8W。 9.（2014 天津，23）小红用如图电路测量未知电阻 R2 的阻值．实验时，闭合 S、S1，电压表的示数 是 12V：闭合 S、断开 S1，电压表的示数是 8V．已知电阻 R1 为 40Ω，电源电压保持不变，求被测电阻 R2 的阻值． 5 【答案】20Ω 【解析】当闭合 S、S1 时，R2 处于短路状态，电路中只有 R1，电压表测电源的电压，电源电压 U=12V， 当闭合 S、断开 S1 时，两电阻串联，电压表测 R1 两端的电压，∵串联电路中各处的电流相等， ∴根据欧姆定律可得，电路中的电流：I=I2=I1= )A(2.040 8 1 1  R U ； ∵串联电路中总电压等于各分电压之和，∴R2 两端的电压 U2=U﹣U1=12V﹣8V=4V， 则根据欧姆定律可得，R2= )(202.0 42  I U ，则被测电阻 R2 的阻值为 20Ω。 10.（2016 天津，21）某兴趣小组的同学们想制作一个简易的台灯，所用小灯泡的额定电压为 27V， 正常发光时灯丝的电阻为 90Ω.因身边只有电压为 36V 的电源，为了保证小灯泡能正常发光，应将一个 定值电阻与灯泡串联后接在电源上。请你帮他们求出该电阻的阻值。 【答案】30Ω 【解析】因为电源电压大于灯泡的额定电压，所以应串联一个电阻分压，如图所示： 由欧姆定律可得，灯泡正常发光的电流为： )A(3.090 27 1 1 1  R UI 当在电源电压为 36V 的电路中正常发光，电路中的电流 I=I1=0.3A， 电路中的总电阻：  120A3.0 V36 I UR总 串联电路的总电阻等于各电阻之和，所以：R=R 总-R1=120Ω-90Ω=30Ω． 11.（2017 天津，23）如图 1 所示的电路中，定值电阻 R1 为 10Ω，R2 为滑动变阻器，电源电压保持 不变．闭合开关 S 后，滑片 P 从 b 端移动到 a 端的过程中，电压表示数 U 与电流表示数 I 的关系图象如 图 2 所示．求： （1）电源电压；（2）滑动变阻器的最大阻值． 6 图 1 图 2 【答案】（1）6V；（2）20Ω 【解析】（1）由图 1 可知，两电阻串联，电压表测 R2 两端的电压，电流表测电路中的电流．当滑动 变阻器接入电路中的电阻为 0 时，电路中的电流最大，由图 2 可知 I1=0.6A， 由 I=U/R 可得，电源的电压：U=I1R1=0.6A×10Ω=6V； （2）由欧姆定律可知滑动变阻器的最大阻值：R2=U2/I2=4V/0.2A=20Ω． 12.（2018 天津，24）甲、乙两地相距 40km，在甲、乙两地之间沿直线架设了两条输电线，已 知每条输电线每千米的电阻为 0.2Ω．现输电线在某处发生了短路，为确定短路位置，抢修员进行了 如下操作：在甲地利用电源（电压恒为 6v）、定值电阻 R0（阻值为 20Ω）、电压表（量程为 0～3V） 以及开关等与输电线组成了一个检测电路（如图所示，电压表未画出）：闭合开关后，电压表示数为 2V；解答如下问题： （1）根据题意判定电压表的连接位置，将它接入检测电路； （2）计算出短路位置离甲地的距离。 【答案】（1）甲地，如图；（2）25 【解析】（1）由题知，输电线在某处发生了短路，为确定短路位置，在甲地利用图中的检测电 路进行检测；甲地是电源所在位置，电阻 R0 与导线电阻 R 线串联；要确定短路位置，需要测出甲地到 短路位置两输电线串联的总电阻，电压表应测导线的总电压，所以电压表应接在甲地两点之间，如 下图： 7 （2）由题知，闭合开关后，电压表示数为 2V，即 U 线=2V， 由串联电路的电压特点可得，电阻 R0 两端的电压：U0=U﹣U 线=6V﹣2V=4V， 因串联电路的电流处处相等，则电路中的电流： I=U0/R0=4V/20Ω=0.2A，由 I=U/R 可得，甲地到短路位置两输电线的总电阻： R 线=U 线/I=2V/0.2A=10Ω， 根据题意可得，甲地到短路位置两输电线的总长度：L=10Ω/(0.2Ω/km)=50km， 因两条输电线是并排架设的，所以短路位置离甲地的距离：s=1/2L=1/2×50km=25km。 13.（2019 天津，25）若架设在两地之间的输电线发生了短路，如何方便快捷地确定短路的位置？ 针对这一实际问题，某物理兴趣小组模拟真实情景，运用“建模”思想进行了研究：用两条足够长的电 阻丝模拟输电线（每条电阻丝单位长度阻值为 r），将导线连在电阻丝 A 处模拟输电线短路，如图甲所示。 他们把一个电源（电压恒为 0U ）、一个定值电阻（阻值为 0R ）和一块电压表用导线连接起来装入一个 盒内，并引出两根导线到盒外，制成检测盒，如图乙所示。检测时将盒外的两根导线分别与模拟输电线 B 端的两接线柱相连，从而构成检测电路。通过读取盒内电压表示数、经过计算得知短路处到 B 端的距 离。 请你解答如下问题： （1）在图乙所示的检测盒内画出元件连接情况的电路图； （2）根据你设计的检测电路，推导出 AB 间距离 L 与电压表示数 U 的关系式： （3）进一步研究发现，当电压表的量程为 0 0~ 2 U 时，如果短路位置改变，需考虑测量值超电压表 8 量程的可能。于是在检测盒中增加两个单刀双掷开关（符号 ），通过操作这两个开关来改变电 压表的连接，完成检测。请在改进后的检测盒内画出元件连接情况的电路图。 【答案】(1) 或 (2)   0 02 URL U U r   (3) 【解析】（1）由于 A 处短路，A 处左侧得电路无电流通过，设从 B 处到 A 处得距离为 L，则输电线 路中得电阻为 R=2Lr，即 L= 2 R r 。将定值电阻 R0 与输电线路串联，由于电源电压已知，通过电压表可以 测量出某个电阻两端电压，根据串联线路电压比等于电阻比得规律，即可计算出输电线路电阻 R，进而 算出距离 L。故电路设计如下图： 或 9 （2）根据串联电路电压比等于电阻比得规律得：R= 0 U U U R0，则 L= 2 R r =   0 02 UR U U r （3）由于存在超出电压表量程得可能，故而为了保护电压表，需要使其可以与一段导线并联； 由于存在超出电压表量程得可能，需要能够使电压表在测量输电线路或者定值电阻两端电压之间向互转 换，以便测量其中较小得一个，电压表要能够在图 1 和图 2 电路之间切换。 综上改进电路如下图： 14.（2020 天津，23）某校师生自制了一台电烘箱｡电烘箱的电阻丝通过 5A 的电流时，10min 可产 生 56.6 10 J 的热量｡求： (1)这台电烘箱的电功率； (2)电阻丝工作时的电阻｡ 【答案】(1) 31.1 10 W ；(2)44Ω 【解析】 (1)由 WP t 可得电烘箱的电功率 5 36.6 10 1.1 10 W10 J 60s WP t     (2)由 2P I R 可得电阻丝工作时的电阻   3 22 1.1 10 44Ω 5A WPR I   