中考物理压轴专题汇编动态电路的计算解析版Word格式文档下载.docx
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(1)当S1、S2均断开,R2与R3串联,电压表测R2两端的电压,电流表测电路中的电流,
电路中的电流(电流表的示数):
I=I2
0.4A;
R3两端的电压:
U3=U﹣U2=6V﹣4V=2V,
根据欧姆定律可知,R3的阻值:
R3
5Ω;
(2)当S1、S2均闭合时,R3被短路,R1与R2并联,电压表测电源电压,电流表测干路电流,
则电压表的示数为6V,
R1中的电流:
I1
0.3A,
R2中的电流:
I2′
0.6A,
则此时电流表的示数:
I′=I1+I2′=0.3A+0.6A=0.9A。
4.(2019•青岛)如图甲电路,电源电压U保持不变,R1和R2为定值电阻,R3为滑动变阻器。
开关S闭合、S1断开、S2置于a时,调节滑动变阻器,电压表V1的示数与电流表A的示数关系图线如图乙的Ⅰ所示;
开关S和S1闭合、S2置于b时,调节滑动变阻器,电压表V2的示数与电流表A的示数关系图线如图乙的Ⅱ所示。
请画出该题的各个等效电路图。
求:
(1)电阻R1的阻值。
(2)电源电压U和电阻R2的阻值。
【答案】等效电路如上图所示;
(1)电阻R1的阻值为10Ω。
(2)电源电压为9V,电阻R2的阻值为20Ω。
开关S闭合、S1断开、S2置于a时,等效电路如图1所示;
开关S和S闭合、S2置于b时,等效电路如图2所示:
(1)由图1知,开关S闭合、S1断开、S2置于a时,定值电阻R1与变阻器R3串联,电压表V1测R1两端电压,电流表测电路中电流,已知电压表V1的示数与电流表A的示数关系图线如图乙的Ⅰ所示,
由图象Ⅰ知,电流与电压成正比,所以这是定值电阻R1的电流与电压关系图象,
当电压为1.0V时,通过它的电流为0.1A,
由欧姆定律可得R1的阻值:
10Ω;
(2)在图象Ⅰ中,当电流为0.3A时,对应的电压值:
U1′=I1′R1=0.3A×
由图2知,开关S和S闭合、S2置于b时,定值电阻R2与变阻器R3串联,电压表V2测R2两端电压,电流表测电路中电流,已知电压表V2的示数与电流表A的示数关系图线如图乙的Ⅱ所示,这是变阻器R3的电流与电压关系图象,
由图象Ⅱ知,当U3=7V时,电路中电流为0.1A,
由串联电路特点和欧姆定律可得电源电压:
U=U3+U2=7V+0.1A×
R2﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①
图象Ⅰ与图象Ⅱ相交点电压和电流值相等,所以当U3′=3V时,电路中电流为0.3A,
同理可得电源电压:
U=U3′+U2′=3V+0.3A×
R2﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②
联立①②解得:
R2=20Ω,U=9V。
5.(2019•宁波模拟)某工厂要研发一种新型材料,要求对该材料所承受的撞击力进行测试,测试电路如图甲所示。
在测试时将材料样品(不计质量)平放在压力传感器上,闭合开关S,从一定高度由静止自由释放20kg重物,经撞击后样品材料仍完好无损,最后重物静止在样品上。
从重物开始下落到静止的过程中,电流表的示数I随时间t变化的关系如图乙所示,压力传感器的电阻R随压力F变化的关系如图丙所示。
电源的电压恒为24V,定值电阻R0为10Ω。
(1)重物未下落时,压力传感器的电阻是多少?
(2)在撞击过程中,样品受到的最大撞击力是多少?
(3)图乙中x的值。
(1)重物未下落时,压力传感器的电阻是110Ω;
(2)在撞击过程中,样品受到的最大撞击力是600N;
(3)图乙中x的值为0.3A。
(1)由图可知,R压与R0串联,由图乙可知,当重物未下落时,电路的电流I=0.2A,
此时传感器的电阻:
R压=R串﹣R0
10Ω=110Ω;
(2)由图丙可知,撞击力最大时,电阻最小,电流最大,
又由图乙可知,最大的电流为I大=1.2A,
根据欧姆定律和串联电路电压规律可知,
电源电压:
U=I(R0+R),
此时压力传感器的电阻:
R
R0
10Ω=10Ω,
由图丙可知,样品受到的最大撞击力:
F=600N;
(3)由图乙可知,x的值为20kg的物体静止在样品上时电流表的示数,
质量为20kg重物的重力为:
G=mg=20kg×
10N/kg=200N,
由图丙知,当样品受到的撞击力是200N时,压力传感器电阻为R传=70Ω,
根据串联电阻的规律,总电阻R总=R传+R0=70Ω+10Ω=80Ω,
此时电路中的电流即电流表的示数:
I总
0.3A。
6.(2017秋•裕安区校级月考)如图甲所示电路,电源电压不变。
闭合开关后,滑片P由b端滑到a端,电压表示数U与电流表I的变化关系如图乙所示求:
(1)电源电压;
(2)定值电阻R的阻值;
(3)滑动变阻器的最大阻值。
(1)电源电压为9V;
(2)定值电阻R的阻值为6Ω;
(3)滑动变阻器的最大阻值为12Ω。
(1)当滑片在a端时,电路为R的简单电路,电压表的示数最大,电流表的示数最大,
由图象可知,电源电压U=9V。
(2)当电压U=9V时,电路中的电流I=1.5A,
可知,电阻R的阻值:
(3)当滑片位于b端时,R与滑动变阻器的最大阻值串联,此时电路中的电流最小,电压表的示数最小,
由图象可知,R两端的电压UR=3V,电路中的最小电流I′=0.5A,
因串联电路中总电压等于各分电压之和,所以,滑动变阻器两端的电压:
U滑=U﹣UR=9V﹣3V=6V,
可知,滑动变阻器的最大阻值:
R滑
12Ω。
7.(2019•江西二模)在图所示的电路里,电源电压为6V,R2=50Ω,当滑动变阻器的滑片P滑至中点时,闭合开关S,电流表的示数为0.36A,问:
(1)此时滑动变阻器接入电路的电阻是多少?
(2)当滑动变阻器接入电路的阻值最大时,电流表的示数为多少?
(3)滑动变阻器的电阻是否允许调到最左端,为什么?
(1)从电路图可知,R1与R2并联,电流表测干路电流
所以U1=U2=U=6V;
I=I1+I2=0.36A;
;
I1=I﹣I2=0.36A﹣0.12A=0.24A;
故滑动变阻器的阻值
(2)滑片在滑动变阻器中点时,电阻为25Ω,当滑动变阻器接入电路阻值最大时R1′=2R1=2×
25Ω=50Ω;
此时,
所以电流表的示数I总=I1′+I2=0.12A+0.12A=0.24A;
(3)滑动变阻器不允许调到最左端,滑动变阻器调到最左端电阻为零,将会造成电路短路,这是不允许的;
(1)此时滑动变阻器的阻值是25Ω,
(2)当滑动变阻器电阻最大时,电流表示数为0.24A;
(3)不允许,因为这样会造成电路短路。
8.(2019•梧州一模)如图所示,电源电压不变,灯泡L标有“6V3W”(灯泡电阻不变)。
闭合开关S,断开S1、S2,滑片P从b端滑到某一位置时,变阻器的电阻减小6Ω,电流表的示数变化0.1A,灯泡恰好正常发光:
保持滑片P位置不变,闭合S、S1、S2,电流表的示数又变化了1.5A.求:
(1)灯泡L的电阻;
(2)电源的电压;
(3)R0的阻值。
(1)灯泡L的电阻是12Ω;
(2)电源的电压是12V;
(3)R0的阻值是12Ω。
(1)灯泡L标有“6V3W”,根据P
可得:
RL
12Ω;
(2)开关S闭合,当S1、S2断开,灯泡L和滑动变阻器的整个电阻Rab串联,
P在某位置时,灯泡正常发光,由P=UI,此时电路中电流:
I=IL
0.5A,
根据串联电路的特点和欧姆定律可得:
电源电压U=I(RL+Rab﹣6Ω)=0.5A×
(12Ω+Rab﹣6Ω)﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①
P在b端时,电路中电阻更大,电流更小,所以电流I′=0.5A﹣0.1A=0.4A,
电源电压U=I′(RL+Rab)=0.4A×
(12Ω+Rab)﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②
解①②得:
Rab=18Ω,U=12V;
(2)保持滑片P的位置不变,闭合S1、S2,R0与变阻器并联,电流表测量干路电流,由于示数又变化了1.5A,所以电流表示数为I″=0.5A+1.5A=2A,
此时通过变阻器的电流I变
1A,
R0的电流:
I0=I″﹣I变=2A﹣1A=1A,
所以根据I
可得R0的电阻:
9.(2019•简阳市模拟)如图所示是一种自动测定油箱内油面高度的油量表(实际上是量程为0﹣0.6A的电流表改装而成),滑动变阻器R的最大值为60Ω,金属杠杆的右端是滑动变阻器的滑片。
从油量表指针所指的刻度,就可以知道油箱内油面的高度。
电源电压恒为24V,R0为定值电阻。
(1)油箱装满汽油时,油量表示数为最大值(即电流表达到最大值,此时,滑动变阻器的触头在某一端),求R0的阻值是多大?
(2)当油箱中的汽油用完时(此时滑动变阻器的触头在另一端),电路中的电流为多少?
(1)R0的阻值为40Ω;
(2)电路中的电流为0.24A。
(1)油箱装满汽油时,油量表(电流表)示数为最大值I最大=0.6A,此时,滑动变阻器的触头在电阻最小值一端,R0两端的电压等于电源电压U=24V,
可得R0的阻值:
40Ω;
(2)当油箱中的汽油用完时(此时滑动变阻器的触头在电阻最大值一端),此时滑动变阻器和电阻R0串联,总电阻R总=R0+R=40Ω+60Ω=100Ω,
电路中的电流:
0.24A;
10.(2019•河南)某款水位自动测控仪的测量原理如图甲所示,电源电压U恒为15V,定值电阻R0=10Ω,R1为一竖直固定光滑金属棒,总长40cm,阻值为20Ω,其接入电路的阻值与对应棒长成正比。
弹簧上端固定,滑片P固定在弹簧下端且与R1接触良好,滑片及弹簧的阻值、重力均不计。
圆柱体M通过无伸缩的轻绳挂在弹簧下端,重80N,高60cm,底面积为100cm2.当水位处于最高位置A时,M刚好浸没在水中,此时滑片P恰在R1最上端;
当水位降至最低位置B时,M的下表面刚好离开水面。
已知弹簧所受拉力F与其伸长量△L的关系如图乙所示。
闭合开关S,试问:
(1)当水位下降时,金属棒接入电路的长度 减小 ,电压表示数 减小 。
(两空均选填“增大”或“减小”)
(2)当水位处于位置A时,电压表的示数为多少?
(3)水位由位置A降至B这一过程,弹簧的长度增加了多少?
电压表的示数变化了多少?
(已知ρ水=1.0×
103kg/m3,g取10N/kg)
(1)减小;
减小;
(2)当水位处于位置A时,电压表的示数为10V;
(3)水位由位置A降至B这一过程,弹簧的长度增加了30cm;
电压表的示数变化了5V。
(1)当水位下降时,M所受的浮力减小,弹簧的拉力增大,弹簧的伸长量增大,滑片P向下移动,金属棒接入电路的长度减小;
则R1接入电路的阻值减小,根据串联分压特点可知,R1两端的电压减小,即电压表示数减小。
(2)当水位处于位置A时,滑片P在R1最上端,此时R1=20Ω,
根据串联电路的电阻特点可知,电路的总电阻:
R=R0+R1=10Ω+20Ω=30Ω,
得,R1两端的电压:
U1=IR1=0.5A×
20Ω=10V,即电压表示数为10V。
(3)当水位处于位置A时,M刚好浸没,排开水的体积:
V排=V=Sh=100cm2×
60cm=6000cm3=6×
10﹣3m3,
则M受到的浮力:
F浮=ρ水gV排=1.0×
103kg/m3×
10N/kg×
6×
10﹣3m3=60N;
则弹簧受到的拉力:
F1=G﹣F浮=80N﹣60N=20N,
由图乙可知,当F1=20N时,弹簧的伸长量△L1=10cm;
当水位降至位置B时,M的下表面刚好离开水面,所受浮力为零,
则此时弹簧受到的拉力:
F2=G=80N,
由图乙可知,当F2=80N时,弹簧的伸长量△L2=40cm;
所以,水位由位置A降至B这一过程中,弹簧的长度增加量:
△L=△L2﹣△L1=40cm﹣10cm=30cm。
当水位降至位置B时,R1接入电路的长度:
L=L总﹣△L=40cm﹣30cm=10cm,
因为R1接入电路的阻值与对应的棒长成正比,即:
,
所以,此时R1接入电路的阻值:
R1′
20Ω=5Ω,
此时电路中的电流:
得,此时R1两端的电压:
U1′=I′R1′=1A×
5Ω=5V,即此时电压表示数为5V,
所以,电压表的示数变化量:
△U=U1﹣U1′=10V﹣5V=5V。
11.(2019•枣庄一模)三个一样的电阻R和三只一样的标有“12V6W”的小灯泡,接成如图所示电路,电路中加有电压U,当断开开关S1、S2,闭合开关S3时,灯L1、L2正常发光;
当闭合开关S1、S2,断开开关S3时,灯L2、L3正常发光。
(1)小灯泡的额定电流I1;
(2)电压U和电阻R的值。
(1)小灯泡的额定电流I1为0.5A;
(2)电压U为26.4V,电阻R的值为4.8Ω。
(1)已知三只小灯泡完全相同,每只灯泡的额定电压为12V,额定功率为6W,
根据P=UI知,小灯泡的额定电流:
0.5A;
(2)当断开开关S1、S2,闭合开关S3时,电阻R与灯L1、L2串联,且L1、L2正常发光,则电路的电流为0.5A,L1、L2两端的电压都为12V,
根据串联电路电压的规律和欧姆定律可得,电源电压为:
U=U1+U2+IR=12V+12V+0.5A×
R﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①
当闭合开关S1、S2,断开开关S3时,灯L2、L3并联,再和三个电阻串联,且灯L2、L3正常发光,则通过L2和L3的电流为0.5A,两端的电压为12V,L2和L3的总电流为0.5A+0.5A=1A,
则电源电压为:
U=U并联+3I总R=12V+3×
1A×
R﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②
电源电压U=26.4V,R=4.8Ω。
12.(2016秋•朝阳区期末)小明想利用如图24所示的电路测量未知电阻Rx的阻值,已知R0的阻值是20Ω.当闭合S1、断开S2时,电流表的示数是0.3A;
当S1、S2均闭合时,电流表的示数是0.5A。
(1)电源两端的电压;
(2)电阻Rx阻值。
(1)电源电压是6V。
(2)电阻Rx的阻值是30Ω。
(1)由电路图可知,当S1闭合、S2断开时,只有电阻R0接入电路,电流表测通过R0的电流,
I0=IA=0.3A,
可得,电源电压
U=U0=I0R0=0.3A×
20Ω=6V;
(2)当S1、S2都闭合时,两电阻并联,电流表测干路电流,
并联电路中支路间线不影响,所以R0的电流不变,
由并联电路特点可得,通过电阻Rx的电流:
IX=IA′﹣IA=0.5A﹣0.3A=0.2A,
Rx的两端电压:
U=Ux=6V,
可得,电阻Rx阻值:
Rx
30Ω;
13.(2018秋•香洲区期末)如图所示电路中,电源电压恒为6V,定值电阻R的阻值为4Ω,灯泡L标有“8V3.2W”字样。
(不考虑温度对灯泡灯丝电阻的影响)
(1)S1、S3闭合,S2断开,通过灯泡L的电流大小;
(2)S1、S3断开,S2闭合,R两端的电压大小。
(1)S1、S3闭合,S2断开,通过灯泡L的电流大小为0.3A;
(2)S1、S3断开,S2闭合,R两端的电压大小为1V。
(1)S1、S3闭合,S2断开时,电阻R与L并联,根据并联电路各支路两端的电压相等可知:
灯L两端电压为电源电压6V;
根据P
灯泡的电阻RL
20Ω;
所以,IL
0.3A;
(2)S1、S3断开,S2闭合时,电阻R与L串联,
则:
R总=RL+R=20Ω+4Ω=24Ω
所以,I
0.25A,
由于串联电路的电流处处相等,根据I
UR=IR=0.25A×
4Ω=1V。
14.(2019•安阳一模)如图甲所示,电源电压U=6V,S为单刀双掷开关,小灯泡L的电阻Rl=10Ω,设灯丝电阻不随温度变化,R为某种压敏电阻,其阻值R与压力F成反比(如图乙所示),R的正上方固定有一电磁铁P,其线圈电阻不计。
(1)在R上水平放置铁制品,开关S由接a改为接b,其他条件不变,灯的亮度变 暗 ;
(2)当开关接a,电流表的示数为0.375A时,灯泡两端的电压为多少?
此时R上水平放置的铁制品重为多少?
(3)在R上水平放置重为20N的铁制品,开关接b,电流表稳定后的示数为0.4A,则此时压敏电阻的阻值为多少?
电磁铁P对铁制品的吸引力为多少?
(1)暗;
(2)当开关接a,灯泡两端的电压为3.75V,此时R上水平放置的铁制品重为10N;
(3)在R上水平放置重为20N的铁制品,开关接b,此时压敏电阻的阻值为5Ω,电磁铁P对铁制品的吸引力为8N。
(1)由甲电路图可知,开关接a时,L与R串联,铁制品对R的压力大小等于其重力;
开关接b时,L、R和电磁铁串联,电磁铁通电产生磁性,吸引铁制品,所以铁制品对R的压力减小,因为R的阻值与压力F成反比,所以R的阻值变大,电路的总电阻变大,
电源电压一定,由I
可知,电路中电流变小,由P=I2R知灯泡实际功率变小,灯的亮度变暗;
(2)由I
可得,当开关接a时,灯泡两端的电压:
UL=IRL=0.375A×
10Ω=3.75V,
由串联电路的特点和欧姆定律可得,此时R的阻值:
R=R总﹣RL
10Ω=6Ω,
由图乙可知,当R=6Ω时,R受到的压力为10N,
所以R上方水平放置的铁制品重为:
G=F=10N;
(3)当铁制品G′=20N放在R上,开关接b时,电流表稳定后的示数为0.4A,
此时灯两端的电压:
UL′=I′RL=0.4A×
10Ω=4V,
压敏电阻两端的电压:
U′=U﹣UL′=6V﹣4V=2V,
则此时压敏电阻的阻值:
R′
5Ω,
因为R与压力F成反比,由图象乙知,FR=60N•Ω,
则当R′=5Ω时,F′
12N,
由力的平衡条件可得,电磁铁P对铁制品的吸引力:
F吸=G′﹣F′=20N﹣12N=8N。
15.(2017秋•中山区期末)如图所示,电源电压不变,R3=5Ω,当闭合开关S、断开开关S1、S2时,电流表示数为0.3A,电压表示数为3V;
当同时闭合开关S、S1、S2时,电流表示数为1.05A。
(1)R1的阻值是多少?
(2)电源电压是多少?
(3)R2的电阻是多少?
(1)R1的阻值是10Ω;
(2)电源电压是4.5V;
(3)R2的阻值是30Ω。
(1)由电路图知,当闭合开关S,断开开关S1、S2时,R1与R3串联,电流表测电路中电流,电压表测R1两端电压,
可得,R1的阻值:
(2)由串联电路的电阻特点可得电路的总电阻:
R总=R1+R3=10Ω+5Ω=15Ω,
则电源电压:
U=IR总=0.3A×
15Ω=4.5V;
(3)由电路图知,闭合开关S、S1、S2时,R2与R3并联,电流表测干路的电流,
由并联电路的特点和欧姆定律可得,通过R3的电流:
I3
0.9A,
则通过R2的电流:
I2=I总﹣I3=1.05A﹣0.9A=0.15A,
所以R2的电阻:
R2
30Ω。
16.(2017秋•万州区期末)如图所示,闭合开关S,当滑动变阻器R2的滑片P移到a端时,电压表示数为6V,电流表示数为0.6A,当滑片P移到b端时,电流表示数为0.2A,求:
①电阻R1的阻值和电源电压。
②当滑片P移到b端时,电压表的示数。
③滑动变阻器的最大阻值。
【答案】①电阻R1的阻值为10Ω和电源电压为6V。
②当滑片P移到b端时,电压表的示数为2V。
③滑动变阻器的最大阻值为20Ω。
①由图知,当滑动变阻器的滑片P移到a端时,电路为R1的简单电路,电压表测电源电压,电流表测电路中的电流,
所以电源电压:
U=6V;
②当滑片P移到b端时,变阻器连入阻值为其最大值,两电阻串联,电压表测R1两端电压,
此时电压表的示数(即R1两端电压):
U1=I′R1=0.2A×
10Ω=2V;
③由欧姆定律可得,P移到b端时电路的总电阻:
30Ω,
由串联电路的电阻特点可得,滑动变阻器的最大阻值:
R2=R﹣R1=30Ω﹣10Ω=20Ω。
17.(2018秋•如皋市校级期中)如图所示,电源电压恒定不变,已知R2的电阻为10Ω.若开关S1闭合,S2断开时,电流表的示数为0.6A;
当S1、S2都断开时,电流表的示数为0.4A;
当S1、S2都闭合时,电流表的示数为0.9A.求:
(2)R1和R3的电阻。
(2)R1的阻值是5Ω,R3的阻值是20Ω。
(1)由电路图可知,当开关S1闭合,S2断开时,只有R2连入电路,
U=I2R2=0.6A×
10Ω=6V。
(2)由电路图可知,当S1、S2都断开时,R1和R2串联,
可得此时的总电阻:
R总
15Ω,
根据串联电路的总电阻等于各电阻之和可得R1的阻值:
R1=R总﹣R2=15Ω﹣10Ω=5Ω。
当S1、S2都闭合时,R2和R3并联,电流表测量干路电流,且此时通过R2的电流为0.6A;
因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,所以通过R3的电流:
I3=I﹣I2=0.9A﹣0.6A=0.3A,
可得R3的阻值:
20Ω。
18.(2018秋•荣昌区校级期中)
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