中考物理复习专题电学计算 11页

‎2015年中考物理复习专题《电学计算》‎ 电学是初中物理的主要内容之一.它有五个基本概念：电流、电压、电阻、电功率、电功；两个基本定律：欧姆定律和焦耳定律.欧姆定律、电功率、生活用电器的效率问题经常作为中考的压轴题，而近两年电学利用图像结合实际应用的问题成为命题趋势.解决电学综合题时，解决此类型问题时，要审清题意，分析电路，动态电路画出相应的等效电路图，熟练运用公式，注意单位换算.‎ 题型之一 欧姆定律的综合题 串并联电路中的电流、电压、电阻规律和欧姆定律是该类试题考查的知识点，开关、滑动变阻器的变化带来电路变化是该类试题的特点，物理量的对应性是该类试题的易错点，实际应用型计算是该类计算题的难点.‎ ‎ （2014·绵阳）亮亮设计了一个用电压表的示数变化反映的环境温度变化的电路，其电路原理图如图甲所示.其中，电源两端电压U=4 V（恒定不变），是电压表，量程为0~3 V，R0是定值电阻，R0=300 Ω，R2是热敏电阻，其电阻环境温度变化的关系如图乙所示.闭合开关S后，求：‎ ‎（1）当环境温度为40 ℃时,热敏电阻R1的阻值是多少? ‎ ‎（2）当环境温度为40 ℃时,电压表的示数是多少?‎ ‎（3）电压表两端的电压不能超过其最大测量值,则01此电路所允许的最高环境温度是多少?‎ 点拨：以“环境温度”为线索，可以在图像上找到此时热敏电阻的阻值Rt1，再利用公式I1=U/R总求出电路中的电流，进而利用公式UR0= I1R0求出电压表的示数.已知电压表的示数求环境温度，与上述过程相反.‎ 1. ‎（2013·遂宁）如图所示，R1=20 Ω，U =6 V.若只闭合开关S1、S3，电流表的示数为0.5 A，则R2的阻值为多大？‎ 2. ‎（2014·益阳）如何用一个电压表和一个已知电阻来测某未知电阻的阻值？小林设计了如图所示的电路.实验时，已知R1为9 Ω，在闭合S的情况下，断开S1时电压表的示数为1.8 V时，闭合S1时，电压表的示数为2.7 V.整个实验过程中电池的电压不变，求：‎ ‎ ‎ ‎ （1）电源电压；‎ ‎ （2）被测电阻R2的阻值.‎ 3. ‎（2014·汕尾）如图所示是分别测量定值电阻R 和小灯泡L 两端电压和通过的电流后 ‎ 得到的U-I 关系图线.根据图像求：‎ ‎ ‎ ‎ （1）定值电阻R的阻值.‎ ‎ （2）小灯泡L两端电压为2 V时，小灯泡的阻值为多少？‎ 4. ‎（2014·自贡）如图所示，电源电压保持不变，电流表使用0～0.6 A的量程，电压表使 ‎ 用0～3 V的量程，定值电阻R1=5 Ω，灯泡电阻R2=8 Ω，滑动变阻器的最大阻值R3=20 ‎ ‎ Ω.‎ ‎ ‎ ‎ （1）开关S1断开，S2闭合，电流表示数为0.25 A，电压表示数为2.5 V，求电源的电压和滑动变阻器接入电路的电阻值；‎ ‎ （2）将开关S1闭合，S2断开，移动滑动变阻器的滑片，为了保证电流表和电压表不超过.其量程，滑动变阻器接入电路的电阻值只能在什么范围内变化.‎ 5. 如图所示的电路中，电源电压保持不变，电阻R2为20 Ω.闭合开关，滑动变阻器R3的滑片在b端时，电压表的示数为3 V，滑片移到中点时，电流表的示数为0.45 A，滑片移到a端时，电压表的示数为9 V，求：‎ ‎ ‎ ‎ （1）电阻R1的阻值.‎ ‎ （2）滑动变阻器R3的最大电阻.‎ ‎ （3）电源电压U.‎ 6. ‎（2014·上海）小陆同学做“用电流表、电压表测电阻”实验，现只有电源（电压大于3伏且保持不变）、待测电阻Rx、电压表（0~15伏量程档损坏）、阻值为10欧的定值电阻R1、阻值为30欧的定值电阻R2、电键及导线若干.他经过思考，进行了三次实验，电路图及闭合开关S后对应的电压表的示数分别如图a、b、c所示.求：‎ ‎ （1）小陆同学所用电源的电压U.‎ ‎ （2）待测电阻Rx的阻值.（计算电阻时，精确到0.1欧）‎ 7. ‎（2014·安徽）实际测量中所使用的电流表是由小量程电流表改装而成的.图a中G是满偏电流（即小量程电流表允许通过的最大电流）Ig=3 mA的电流表，其电阻Rg=10 Ω，要把它改装为一个量程为3 A的电流表（如图b），问：‎ ‎ （1）当通过小量程电流表的电流为满偏电流时，它两端的电压为多少；‎ ‎ （2）需要给它并联一个多大的电阻R0；（计算结果小数点后保留两位数字）‎ ‎ （3）设改装后的电流表的电阻为R，比较R与R0的大小关系，并简单地说明理由.‎ 题型之一 欧姆定律的综合题 例1（1）由图像可知，当环境温度为40 ℃时，‎ 热敏电阻Rt1=200 Ω.‎ ‎（2）当环境温度为40 ℃时，电路中的电流I1=U/R总=4 V/（200 Ω＋300 Ω）=0.008 A，电压表的示数为U R0= I1 R0=0.008 A×300 Ω=2.4 V.‎ ‎（3）当电压表的示数为3 V时，电路中的电流I2=U/R=3 V/300 Ω=0.01 A，则Rt2= U Rt2/I2=（4 V－3 V）/0.01 A=100 Ω，由图像可知，此时环境温度为80 ℃，即此电路允许的最高温度为80 ℃.‎ 针对训练 ‎1.只闭合开关S1、S3时，R1和R2并联，则：‎ R1中电流I1= U/R1=6 V/20 Ω=0.3 A R2中电流I2=I－I1=0.5 A－0.3 A=0.2 A R2 =U/I2=6 V/0.2 A=30 Ω ‎2.（1）当S、S1闭合时，电压表的示数即为电源电压，即U=2.7 V ‎（2）当S闭合，S1断开时，R2两端的电压U2=1.8 V R1两端的电压U1=2.7 V-1.8 V=0.9 V 由=得R2===18 Ω ‎3.（1）由图像可知，定值电阻w ‎ R===5 Ω ‎（2）由图像可知，小灯泡L两端电压UL=2 V时，通过小灯泡的电流IL=0.5 A，则小灯泡的电阻RL=UL/IL=2 V/0.5 A=4 Ω ‎4.(1)变阻器连入电路的电阻 R′3===10 Ω 电源电压U=IR总=0.25 A×(10 Ω+8 Ω)=4.5 V ‎(2)定值电阻与变阻器串联,为了保证电流表和电压表不损坏,‎ 电路最大电流为0.6 A时变阻器的电阻 R min===2.5 Ω 电压表的最大示数为3 V时变阻器的电阻 Rmax===10 Ω 变阻器的电阻变化范围是2.5 Ω~10 Ω ‎5.P在b端时,有U=①‎ P在a端时,有U=②‎ P在中点时,有U=0.45 A(R1+R2+R3)③‎ 联立①、②、③成方程组，‎ 解得：R1=10 Ω,R3=60 Ω,U=27 V.‎ ‎6.（1）由a图知，UVa/R1=（U－UV a）/R2，即1.5 V/10 Ω=（U－1.5 V）/30 Ω，解得U=6 V ‎（2）由b图知，UVb/Rx=（U－UV b）/R2，即1 V/Rx =（6 V－1 V）/30 Ω，解得Rx =6 Ω 由c图知，UVc/Rx=（U－UV c）/R1，即2.2 V/Rx =（U－2.2 V）/10 Ω，解Rx =5.8 Ω 则Rx =（6 Ω＋5.8 Ω）/2=5.9 Ω.‎ ‎7.（1）当通过小量程电流表的电流为满偏电流时，它两端的电压为U=IgRg=0.003 A×10 Ω=0.03 V ‎（2）两个电阻并联时，通过R0的电流为 I0=I最大-Ig=3 A-0.003 A=2.997 A 并联电阻为R0==≈0.01 Ω （3） 电阻并联相当于增加了导体横截面积，总电阻比最小的电阻都小，所以R小于R0，根据并联电路特点，‎ 由于R0远小于Rg，所以（Rg+R0）≈Rg 所以≈R0.‎ 题型之二 电功率的综合题 该类试题或以常见的家用电器为题材，或为动态电路为载体，涉及的公式与规律多，综合性强，难度大.‎ ‎ （2014·潍坊）如图所示的电路中，电源电压为5 V且保持不变，电流表量程为0～0.6 A，电压表量程为0～3 V，R1为滑动变阻器，R2=20 Ω，灯泡L标有“4 V 1.6 W”字样（不考虑温度对灯丝电阻的影响）.在仪表和灯泡安全工作的情况下，求：‎ ‎（1）开关S1断开，S2和S3闭合时，滑动变阻器R1消耗的最大功率；‎ ‎（2）开关S1闭合，S2和S3断开时，滑动变阻器R1允许的取值范围.‎ 点拨：开关S1断开，S2和S3闭合时，灯泡L短路，滑动变阻器R1和定值电阻R2并联，当通过R1的电流最大时，R1有最大功率；此时，应防止电流表被烧坏.‎ 当开关S1闭合，S2和S3断开时，滑动变阻器R1与灯泡L串联，既要防止灯泡被烧坏，又要防止电压表被烧坏.‎ 1. ‎（2014·宁波）如图电路中，电源电压不变.当只闭合S1时，电压表示数为3 V，电流表示数为0.2 A.则：‎ ‎ （1）1 min内电路消耗的电能为多少？‎ ‎ （2）把两表的位置互换后，闭合S1、S2，电流表的示数为0.5 A，此时R2消耗的电功率 P2为多少？‎ 2. ‎（2014·苏州）如图所示的电路中，电源电压恒为12 V，电阻R1的阻值为10 Ω，电阻R2的阻值为30 Ω，电流表 A的量程取0～0.6 A，闭合开关S.‎ ‎ ‎ ‎ （1）求通过电路的电流I.‎ ‎ （2）求电阻R1消耗的功率P1.‎ ‎ （3）现用标有“20 Ω 1 A”字样的滑动变阻器R3替换电阻R2，为使电路中各元件安全，求变阻器R3连入电路的阻值范围.‎ 3. ‎（2014·福州）某元件（阻值不变）标有“6 V 6 W”字样，将该元件与灯L接入电路中，如图甲所示.通过灯L的电流随电压变化的图像如图乙所示，电流表量程为“ 0～0.6 A”，电压表量程为“0～3 V”.闭合开关，在保证电路各元件都安全的情况下，灯L消耗的最大功率为多大？‎ ‎ ‎ 4. ‎（2014·德州）汽车尾气是造成雾霾指数PM2.5升高的原因之一，某物理实验小组的同学们设计了如图所示的有害尾气排放检测电路.在一项针对某种有害尾气浓度进行的测试中，气敏电阻的阻值随有害尾气浓度变化的部分数据如下表所示.已知电源电压12 V恒定不变，R0为定值电阻，R为气敏电阻.‎ 有害尾气浓度%Vol ‎···‎ ‎5‎ ‎7.5‎ ‎10‎ ‎12.5‎ ‎15‎ ‎···‎ R/Ω ‎···‎ ‎5.2‎ ‎3.9‎ ‎3‎ ‎2.5‎ ‎2‎ ‎···‎ ‎ （1）测试过程中，当电压表读数为7 V时，电流表的读数为1 A，求电阻R0的阻值.‎ ‎ （2）当这种有害尾气浓度增大到15% Vol时，求电压表的示数（结果保留一位小数）.‎ ‎ （3）当电路消耗的总功率为18 W时，有害尾气的深度是多少.‎ 5. ‎（2014·凉山）如图所示,小灯泡标有“6 V 3 W”字样，R1=6 Ω，R2=3 Ω，设灯丝的 ‎ 电阻不变.求：‎ ‎ (1)当S1断开，S2闭合时，灯恰好正常发光，求电源电压；‎ ‎ (2)当S1、S2都闭合时，电流表的示数是多少？‎ ‎ (3)当S1、S2都断开时，电路中的总功率是多少？‎ 6. ‎（2014·泰州）如图是家庭电路的一部分.电能表的电流规格是“10(40) A”，L是“220 V 22 W”的节能灯，插座上接入“220 V 220 W”的电视机 (图中未画出).灯和电视机同时工作，求：‎ ‎ （1）通过电能表的电流；‎ ‎ （2）连续工作4 h消耗多少 kW·h的电能；‎ ‎ （3）该电路中还能接入的用电器的最大功率.‎ 7. ‎（2014·云南）电信公司机房接到某用户反映，他家的电话不能使用.经过机房人员初 ‎ 步测试，判断为接入该用户的电话线某处短路.为了确定短路的具体位置，机房人员利用 ‎ 测量仪器接成如图所示的电路进行测量.已知电话线由两根导线并排而成，该用户到机房 ‎ 的电话线长5 km，设单根电话线每米的电阻为3×10-3 Ω，测量时电压表示数为12 V，‎ ‎ 电流表示数为1 A.若只考虑电话线的电阻，求：‎ ‎ （1）该用户家到机房单根电话线的电阻值；‎ ‎ （2）短路位置到机房的距离s;‎ ‎ （3）测量时电路消耗的功率.‎ 8. ‎（2014·株洲）用12 V的电源为微型电动机供电的电路如图甲所示.当单刀双掷开关S1、‎ ‎ S2均向上合上时，电动机开始转动，电流I随时间t 变化的图像如图乙所示.当电流稳定 ‎ 时，电动机正常工作.已知电动机转动时欧姆定律不适用，并忽略温度对电阻的影响，试 ‎ 解答下列问题.‎ ‎ （1）当单刀双掷开关S1、S2合上时可实现电动机的反转.‎ ‎ （2）当电动机正常工作时，电动机消耗的电功率为 W.‎ ‎ （3）求电动机的电阻及正常工作时的输出功率.‎ 题型之二 电功率的综合题 例2（1）开关S1断开，S2和S3闭合时，灯泡L短路，滑动变阻器R1和定值电阻R2并联，此时通过R2的电流I2=U/R2=5 V/20 Ω=0.25 A；电流表的最大测量值为0.6 A，则通过滑动变阻器的最大电流I1=I－I2=0.6 A－0.25 A=0.35 A，则R1的最大功率PR1=UI1=5 V×0.35 A=1.75 W.‎ ‎（2）灯泡L的额定电流 IL= PL/UL=1.6 W/4 V=0.4 A，‎ 灯泡的电阻RL= UL/IL=4 V/0.4 A=10 Ω.‎ 当开关S1闭合，S2和S3断开时，滑动变阻器R1与灯泡L串联，此时有：‎ ‎①U/R总≤PL/UL，即5 V/（10 Ω＋R1）≤0.4 A，解得R1≥2.5 Ω；‎ ‎②U×R1/R总≤3 V，即5 V·R1/（10 Ω＋R1）≤3 V，解得R1≤15 Ω；‎ 故滑动变阻器R1允许的取值范围为2.5～15 Ω.‎ 针对训练 ‎1.（1）W=UIt=3 V×0.2 A×60 s=36 J.‎ ‎（2）==15 Ω，‎ ‎=6 Ω,‎ R2=R-R1=15 Ω-6 Ω=9 Ω，‎ ‎=1 W.‎ ‎2.（1）电路的总电阻：R=R1+R2=10 Ω+30 Ω=40 Ω 电路的电流：==0.3 A ‎（2）电阻R1两端的电压：‎ U1=IR1=0.3 A×10 Ω=3 V 电阻R1消耗的功率：‎ P1=U1I=3 V×0.3 A=0.9 W ‎（3）电路允许通过的最大电流：I最大=0.6 A 电路总电阻的最小值：=20 Ω 变阻器R3的最小值 R3最小=R最小-R1=20 Ω-10 Ω=10 Ω 变阻器R3的最大值即为：R3最大=20 Ω 变阻器R3的阻值范围为10~20 Ω ‎3.元件R的额定电流IR=PR/UR=6 W/6 A=1 A 元件R的阻值R= UR/IR=6 V/1 A=6 Ω 电压表量程为“0～3 V”，为了保证电压表不被烧坏，电路中的最大电流I=U/R=3 V/6 Ω=0.5 A 电流表量程为“0～0.6 A”，可见电路中的最大电流I=0.5 A 由图像可知，此时灯L两端UL=2 V，则灯L的最大功率PL=UL I=2 V×0.5 A=1 W ‎4.(1)由串联电路电压表关系，U=UR+UR0，得：‎ UR0=U-UR=12 V-7 V=5 Vx§k§b 1‎ 由欧姆定律,得:=5 Ω.‎ ‎(2)由表中数据可知，当有害尾气浓度增大到15% Vol时，R1=2 Ω 由串联电路电阻关系，得：‎ R总1=R1+R0=2 Ω+5 Ω=7 Ω,‎ 由欧姆定律，得：‎ UR1=I1R1=×2 Ω=3.4 V ‎(3)由公式P=UI,得I′==1.5 A 由欧姆定理,得:R总2==8 Ω(或R总2==8 Ω)‎ 由串联电路电阻关系, R总2=R2+R0,得：‎ R2=R总2-R0=8 Ω-5 Ω=3 Ω 查表可得：有害尾气的浓度是10%Vol.‎ ‎5.（1）当S1断开，S2闭合，电路中只有L，‎ ‎∵灯泡恰好正常发光，∴U总=UL=6 V ‎（2）当S1、S2都闭合时，L与R1并联 ‎ ‎∵IL==0.5 A I1==1 A ‎∴I=IL+I1=0.5 A+1 A=1.5 A ‎（3）当S1、S2都断开时，L与R2串联 ‎∵RL==12 Ω ‎∴R总=RL+R2=12 Ω+3 Ω=15 Ω ‎∴P总==2.4 W ‎6.（1）P总=P灯+P电视机=22 W+220 W=242 W I==1.1 A ‎(2)W=P总t=0.242 kW×4h=0.968 kW·h ‎（3）由电能表电流规格可知正常工作的电流Imax=10 A ‎∴最大功率Pmax=UImax=220 V×10 A=2 200 W P′=Pmax-P总=2 200 W-242 W=1 958 W ‎7.（1）该用户家到机房的单根电话线的电阻值是 ‎5 000×3×10-3 Ω=15 Ω.‎ ‎（2）短路位置到机房电话线的总电阻，‎ R总= =12 Ω 短路位置到机房单根电话线的电阻×12 Ω=6 Ω，‎ 短路位置到机房的距离是 s==2 000 m=2 km.‎ ‎(3)测量时电路消耗的功率是P=UI=12 V×1 A=12 W.‎ ‎8.（1）根据开关的控制作用可以看出，单刀双掷开关S1、S2同时合上时流入电动机的电流方向改变，则可实现电动机的反转.‎ ‎（2）由图乙可知电动机正常工作时的电流I=0.4 A，则P=UI=12 V×0.4 A=4.8 W ‎（3）由图乙可知电动机刚开始转动时的电流I′=1.2 A 电动机的电阻R==10 Ω 电动机正常工作时 P热=I2R=（0.4 A）2×10 Ω=1.6 W ‎∴P输出=P-P热=4.8 W-1.6 W=3.2 W