中考物理试题分类汇编之电学最值取值范围问题.docx
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中考物理试题分类汇编之电学最值取值范围问题
在电学计算中,求变阻器的阻值范围、电表示数变化范围、功率的最值问题等等,往往难度较大,本文从几十套2015年中考真题中精选,花了不少时间编辑和校对,含解析,适合培优用。
2015年中考物理试题分类汇编一电学最值问题
1、(2015攀枝花)如图所示,滑动变阻器的最大阻值为30Q.当开关S1、S2断开,S3闭合,
滑片P位于滑动变阻器的中点时,变阻器消耗的电功率为4.8W.开关S1、S2、S3都闭合,
滑动变阻器的滑片P在a端时电流表读数为11;P在b端时电流表读数为12•已知:
12-I1=0.4A,定值电阻R1和R2阻值相差5Q.求:
(1)电源电压;
(2)R2的阻值;
(3)电路在何种状态下消耗的功率最小?
最小功率为多少?
【解析】
根据实物图画出电路图如图所示:
(1)由图当S1、S2断开,S3闭合,电路中只有根据p=f—,电源电压:
u=^^=a4.gWX30Q=12V;
R3相当于一个定值电阻连入电路,
(2)由图S1、S2、S3都闭合,P在a端时R2、R3并联,根据并联电路特点和欧姆定律得:
S1、S2、S3都闭合,P在b端时R1、R3并联,
由题,I2-|1=0.4A,
所以I2-11
=0.4A,
即:
m理=o.4a…①
KiRg
因为b>11,所以R2>Rl,
由题R1和R2阻值相差5Q,
即:
R2-R1=5Q…②解①②得:
R1=10Q,R2=15Q;
根据电路图,由三个电阻的大小关系可知,当S1闭合,S2、S3都断开,滑片P在a端时,
R1与R3串联电路中电阻最大,电路消耗的功率最小,电路消耗的最小功率为:
it2(12V)2
P最小==「一,=3.6W.
ioq+soq
答:
(1)电源电压为12V;
(2)R2的阻值为15Q;
(3)电路在S1闭合,S2、S3都断开,滑片P在a端时消耗的功率最小,最小功率为3.6W.
2、(2015达州)如图所示,电源电压恒为6V,灯L标有6V2W”字样(灯丝电阻不变),R1=36Q,电流表量程为0〜0.6A,电压表量程为0〜3V,当S1、S2都断开且滑动变阻器R2的滑片P在中点时,电流表示数为0.2A•求:
(1)R2的最大阻值;
(2)当S1、S2都闭合时,电流表、电压表的示数;
(3)当S1、S2都断开时,在电路处于安全工作状态下,电路消耗的功率范围.
【解析】
(1)灯L的电阻Rl=
=18Q,
根据欧姆定律I=可得,总电阻R=-!
==30Q,
EI|Cl2A|
当S1、S2都断开且滑动变阻器R2的滑片P在中点时,滑动变阻器R2与灯L串联,根据串联电路的总电阻等于各分电阻之和,即R=Rl/',
2
则滑动变阻器的最大阻值R2=2(R-RL)=2X(30Q-18Q)=24Q.
(2)当Si、S2都闭合时,此时电阻R1与灯L并联,滑动变阻器R2被短路,因为电压表测量滑动变阻器R2两端的电压,所以电压表示数为0.
根据并联电路各支路两端的电压都相等,即Ui=UL=U=6V,
通过电阻Ri的电流11==—=二人,
勺360&
通过灯L的电流Il=「=」Ha,干路电流I总=li+|L=_A+-A=0.5A,即电流表的示数为0.5A.
63
(3)当Si、S2都断开时,滑动变阻器R2与灯L串联,电流表测电路中的电流,电压表测量滑动变阻器R2两端的电压,
TJ2
根据P=可知,
R]
当滑动变阻器R2的滑片P在最左端时,电路中的总电阻最小时,电路消耗的功率最大,
此时电路中只有灯L且正常发光,通过灯L的电流Il=「=「一v0.6A,
ISO3,
电路消耗的最大功率P最大=P额=2W;
当电压表的示数为3V时,滑动变阻器允许接入的电阻最大,电路中的总电阻最大,电路消耗的功率最小,
此时灯泡两端的电压U'=U-Uv=6V-3V=3V,
电路中的电流
电路消耗的最小功率
P最小=UI'=6VXA=iW;
当Si、S2都断开时,在电路处于安全工作状态下,电路消耗的功率范围为iw〜2W.
答:
(i)R2的最大阻值为24Q;
(2)当Si、S2都闭合时,电流表、电压表的示数分别为0.5A、0V;
(3)当Si、S2都断开时,在电路处于安全工作状态下,电路消耗的功率范围为iW〜2W.
3、(20i5巴中)如图i5所示的电路中,电源电压U=3V,Ri=3Q,R2=2Q。
求:
(1)只闭合Si时,通过R2的电流是多大?
(2)只闭合S2时,通电20s的时间内电流通过Ri产生的电热是多少?
(3)开关通断情况发生变化,整个电路消耗的最小电功率P和最大电功率P之比是多少?
111—
(S15)
【解析】
解;
(1)由图示电路图可卸,只闭合Si时,只有电阻氏接入电路通过电沮舫的电EA
R22Q
⑵由图示电路图可知"只闭合士时,两电阻串联,
?
17
Rl-Rl3Q+2Q^°T6A
电阻Ri通电t=20書产生的热量:
此时电路电流I'=匸
Q=IJ2Rit=(0.6A)2X3fiX20>=21,6J
⑶只闭合S2时,R1和R2串联,总电阻最大,
总功率最小。
电路的最小总功率PU—W
RR232
1.8W
当闭合Si和S3、断开S2时,
R1和R2并联,
总电阻最小,总功率最大。
R\R2
并联的总电阻R并
R)R2
1.2
电路的最大总功率PL
^W
1.2
7.5W
最小电功率P和最大电功率
P
P之比匚
P
R2的电流是
1.8W
7.5W
0.6A;
6
25
答:
(1)只闭合S1时,通过
(2)只闭合S2时,通电20s的时间内电流通过
(3)开关通断情况发生变化,整个电路消耗的最小电功率是6:
25.
Ri产生的电热是21.6J;
P和最大电功率P'之比
4、(2015凉山州)如图甲所示,电源两端电压不变。
R1为定值电阻,R2为滑动变阻器;当
滑动变阻器的滑片P滑动时测出电压值、电流值,得出滑动变阻器的功率P和电流I
的关系图像如图乙所示,根据图像信息。
求:
(1)滑动变阻器的最大阻值;
(2)Ri的阻值和电源电压;
(3)求此电路的最大电功率。
【解析】
由电路图可知,Ri与R2串联,电压表测R2两端的电压,电流表测电路中的电流.
(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,
P2=4W,
由图乙可知,电路中的最小电流I小=0.4A,滑动变阻器消耗的电功率
R2=
由p=i2r可得,滑动变阻器的最大阻值:
=25Q;
(2)因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,
所以,由1=可得,电源的电压:
U=I小(R1+R2)=0.4AX(R1+25Q)①由图乙可知,电路中的电流l=0.8A时,滑动变阻器消耗的电功率P2'=6.4W,
则滑动变阻器接入电路中的电阻:
R2=r.=「"=1OQ,
I22
电源的电压:
U=l(R1+R2')=0.8AX(R1+10Q)②
因电源的电压不变,
所以,0.4AX(R1+25Q)=0.8AX(R1+10Q),
解得:
R1=5Q,
电源的电压U=l小(R1+R2)=0.4AX(5Q+25Q)=12V;
(3)当滑动变阻器接入电路中的电阻为0时,电路消耗的电功率最大,
n2(12V)2
则P大=一==28.8W.
:
-:
-
答:
(1)滑动变阻器的最大最值为25Q;
(2)R1的阻值为5Q,电源电压为12V;
(3)求此电路的最大电功率为28.8W.
5、(2015长沙)如图甲所示,电源电压恒为18V,灯泡L上标有“10V5W字样,电流表量
程为0~0.6A,电压表量程为0~15V,滑动变阻器R的最大阻值为200Q,当只闭合S和3,移动滑动变阻器的滑片P时,它两端的电压与其接入电路的电阻关系如图乙所示。
当滑动
变阻器接入电路的阻值由R1增大到4R1时,定值电阻R0的电功率变化了5.4W,求:
(1)灯泡L正常发光时通过的电流。
(2)只闭合S和S2,且滑动变阻器的滑片P置于中点位置时,灯泡的实际功率;
(3)只闭合S和S1,在保证电路安全的情况下,当电阻R0消耗电功率最小时,滑动变阻
器R消耗的电功率。
【解析】
解:
〔1)由片f可得,灯泡正常发光吋的电阻’R
plsw
灯泡L正常发光时的电流.
T5MF、-
⑵只闭合S和乂,且滑动变阻器的滑片P置于中点位置时.L与號串联,因串联电路巾总电阻等于各分电阻之利,所以^电路中旳电流’
匸总18V
冗£+5=20。
+lx200fi=°*15A,
■■
灯泡的实际功率’
Pl;二I?
Rl二(Q・15A)盘><200二0.q卿h
u
L
艮,
(1)Ul=12V,Pl=3W,
(3)当只闭台S和出吋,Ro与E串联,电压表测R两歸的电压,电流表测电路中的电流,
薛箒R尸盯0
所以,电路中的电流;
I7-二0.15A<0”6At
RO20Q
所以,此时电阻帥消耗的电功率最小,则滑动变阻器R消耗的电功率;
Pr=Ua^I*=15VXO.15A=2.25W.
则变啊盎按入电路中旳対R诵04艮时,电蹈中的电路中的电流分别対:
Vj^,_1STL_U^,_18K邂旷农1JtoMl'2Ao-41i5u+4Jfi
由圈乙可知:
变阻器按入电路中旳黄亦和4&吋对应电匠衷対环数井别黄U、2U,
则两次电压表的示数之比:
Ur”出门丫的_和+心过丄_祁ARl丫1_(7_1tx"/2x4^1~/24kT~isr"才*肮十氏1'4~2C~2
fl0-4J?
i
解得iRi-^gf
由P=Fr可梏,定置电阻曲囱电為康;
当电压表的示敌为1別时,
因审嚴电路中总电压等于各分电丞之和,
6、(2015通辽)某课外科技活动小组设计了一种小鸡孵化器的电路模型,如图所示,在一
般情况下,只需灯光照明,电源电压为72V,Ri为定值电阻,R2为发热电阻丝改成的滑动
变阻器,其上标有“100Q3A”字样,电流表A2的量程为0〜3A,灯泡上标有“12V3W”
的字样。
(1)求灯泡正常工作时的电流;
(2)闭合S,断开S1、S2,灯泡正常发光,求R1的阻值;
(3)S、3、S2均闭合时,求R2消耗的最大电功率和最小电功率。
【解析】
△Fo二二瞥)規0一
丘0+刘
1汀)駅厂
灵>+4旳,5»+斗血
锐厂(硕Q沁E
UL12V
(2)闭合S,断开Si、S2,灯泡L与电阻R1串联,而此时灯泡正常工作,
则此时灯泡两端的电压为Ul=12V,而电源电压为U=72V,
电阻R1两端的电压为:
U1=U-UL=72V-12V=60V,
灯泡L正常工作时的电流为0.25A,此时电路中的电流为0.25A,
电阻Rl的阻值为:
Rl=1=—=240Q.
I0,25A
(3)S、Si、S2均闭合时,电阻Ri和滑动变阻器R2并联,电源电压为U=72V,贝UUl=U2=U=72V,
而滑动变阻器的最大电阻为R大=100Q,
R2消耗电功率的最小值为:
P小=.=..=51.84W.
F大100^
电阻Ri的阻值为240Q,而U1=U2=U=72V,此时通过Ri的电流为:
li=—=I=0.3A,
R]240^
电流表Ai测通过电阻Ri的电流,电流表A2测干路中的总电流,电流表Al的量程为0〜0.6A,电流表A2的量程为0〜3A,
通过R2的最大电流为:
|2=|-|1=3A-0.3A=2.7A,
R2消耗电功率的最大值为:
P大=Ul2=72V>2.7A=194.4W.
答:
(1)灯泡正常工作时的电流是0.25A.
(2)闭合S,断开Si、S2,灯泡正常工作,电阻Ri的阻值为240Q.
(3)S、Si、S2均闭合时,R2上消耗电功率的最小值为51.84W、最大值为194.4W.
7、(2015兰州)如图所示,电源电压恒定,定值电阻R2=20Q,滑动变阻器R0上标有“50
Q,0.5A”的字样,电流表A的量程为0〜0.6A,电压表V的量程为0〜15V。
当开关
S打到1位置且滑片P在A端时,电压表的示数为8V;当开关S打到2位置且滑片P在中点时,滑动变阻器R0的功率为P0=4W,求:
(1)电源电压U;
(2)定值电阻Ri的阻值;
(3)当电路接通时,在确保电路元件安全的前提下,试讨论何时电路的总功率最小,
最小功率是多少;何时电路的总功率最大,最大功率又是多少?
【解析】
(1)当开关S打到2位置且滑片P在中点时,Ro与R2串联,电路中的电流
I2Ro
Po
0.4A
电源电压U
12(RoR2)0.4A(2520)18V
(2)
当开关
S打到1位置且滑片P在A端时,Ro与R1串联,
U1
Uo
电
Ro,
cU1R08V50
R1
Uo18V
40
8V
(3)
当开关
S打到1位置且滑片
P在A端时,电路中的电阻最大,
电功率最小
Rnin
U2(18V)2
RoR15040
3.6W
当开关S打到位置2且电路中的电流为
0.5A时,
电路的总功率最大
此时Ro连入电路的电阻RRminR2
Imax
R2
18V
20
0.5A
16
PmaxUImax18V0.5A9W
R
只闭合乩si,滑片移至b端时电路总电狙最大,功率最
8、(2015黔西南州)如图所示,电源电压为6V,小灯泡标有“4V1.6W”的字样,定值电阻R=20Q,不考虑温度对灯丝电阻的影响,滑动变阻器上标有“0〜20Q,1A”字样。
求:
(1)小灯泡的电阻为多大?
(2)若只闭合S、Si时,要使电路消耗的功率最小,此时R
滑动变阻器的滑片应向哪端移动?
此时消耗最小功率是多少W?
(3)若电流表的测量范围为0〜0.6A,电压表的测量范围
为0〜3V,当只闭合S与S2时,在不损坏用电器的前提下,求滑动变阻器的取值范围。
【解析】
解
(1)由P省可知,灯泡电陆
R*二f一额—二二1QG;
理额16尸
C2)由图示电路图可知,只闭合S,&时两电阻串联,
由P二可知,在电压U—定时,电路总电阻R越大,电路总功率越小,
最小功率生P二—————二—空工—=0,9W;丘-丘。
最大
(3)由P-IH可知,灯泡额定电流=Il二巻雪二冷丫0…仏
由圈示电路围可知.当只闭台S与&时灯泡与滑动变阻器串莊.
电流責的测量范围为0^0.5A,灯鞄额定电流刈J.4L贝L电路最大电流:
1=0.4A由[二'可知*R总活小二Rl+R滑二丄二二―^一/二15C,
RJ最大U,丄4
滑动变阻器接入电路的最小电阻:
赂砥小二慝坯小眾占吨门70门二
电压表的测冨:
范围为D—3罠滑动变阻器两端最大电压,U涓最士W
此时消动变阻按入电路旳阻值最大,电路电流最小,
答:
滑动变隹器接入电路的且值范围是|
(1)小灯泡的电阻为10Q.
(2)此时消耗最小功率是0.9W.
(3)滑动变阻器的取值范围是:
5Q〜10Q.
9、(2015重庆B卷)如图18所示,电源电压恒为18V,小灯泡L标有“63W”字样,滑动变阻器R标有“100Q1A”字样,电压表使用的量程为0〜15V,电流表使用的量程为0〜
0.6A,R0为一定值电阻;当闭合开关S、Si,断开S2时,灯泡L恰好正常发光;不计温度
对灯丝电阻的影响。
求:
(1)小灯泡L的电阻;
(2)闭合开关S、0,断开S2时,通电imin,电流通过定值电阻R。
所做的功;
(3)当闭合开关S、S2,断开Si时,在保证电表不超量程、灯泡L两端的电压不超额定电
压的情况下,滑动变阻器R功率的变化范围。
(1)根据
P
灯泡电阻:
(何)2
P额
Q.
(2)由图:
闭合开关S、S1,断开S2时,L与R0串联,灯泡L恰好正常发光,
所以U0=U-UL=18V-6V=12V,
由P=UI,电路中电流I=|0=|L<;>-=0.5A,
通电1min,电流通过定值电阻Ro所做的功:
W=U0|0t=12VX).5A>60s=360J;
(3)由图,当闭合开关S、S2,断开S1时,R与L串联,在保证电表不超量程、灯泡L两
端的电压不超额定电压,
电路中电流最大lmax=|L=0.5A,
此时电路消耗功率最大,P总=UImax=18VX0.5A=9W,
此时R的功率为:
Pr=P总-Pl=9W-3W=6W;
当电压表示数最大为15V,R连入阻值最大,电路中电阻最大,电流最小,总功率最小,
此时Ul'=U-UR=18V-15V=3V,
V
3V
r
12^
Imix=IR'=IL'
=0.25A,
此时R的功率:
Pr'=Ur'IR'=15VX).25A=3.75W.
所以R的功率变化范围是:
3.75W〜6W.
答:
(1)小灯泡L的电阻为12Q;
(2)闭合开关S、S1,断开S2时,通电1min,电流通过定值电阻R0所做的功为360J.
(3)当闭合开关S、S2,断开S1时,在保证电表不超量程、灯泡L两端的电压不超额定电
压的情况下,滑动变阻器R功率的变化范围为3.75W〜6W.
10、(2015重庆A卷)如图17所示,是小勇设计的某电器设备的部分电路。
电源电压9V
保持不变,灯泡L标有“8V4W'字样,电流表的量程为0〜3A,电压表的量程为0〜
15V,滑动变阻器R2的最大阻值为20QO闭合开关S和Si时,电路消耗的功率为4.05W。
(不计灯丝电阻随温度的变化)求:
(1)小灯泡L的电阻;
(2)开关S、S1、S2都闭合时,通过电流表的最小电流;
S2时滑动变阻器R2的电
(3)在不超过电表量程和灯泡额定电压的条件下,只闭合开关功率变化范围。
【解析】
(1)因为灯的额定电压为
RL=
2
ul(8V)
—_—
PL
=16Q;
UL=8V,额定功率为PL=4W,则由"I可得灯的电阻为:
(2)闭合开关S和S1时,灯泡短路,R1单独接入电路,此时其两端电压为U=9V,又知电
路消耗的功率为P1=4.05W
由p「可得灯的电阻为:
R仁
P1
(济)2
4.05W
=20Q;
开关S、S1、S2都闭合时,两电阻并联,灯泡被短路,当R2全部接入电路时,电路中电阻
最大,
由匸琴可知此时,通过R1的电流为:
I1
1\
由1=
通过R2的电流为:
U
9V
=叮
_20O
=叫
19V
=兔
=20。
=0.45A
并联电路中干路电流等于各支路电流之和,故
(3)当只闭合S2时,R2和L串联,由于灯泡正常发光时,
1=11+l2=0.45A+0.45A=0.9A;
电压为UL=8V,额定功率为PL=4W,
额定电流为IL=
=0.5Av3A,故电路中最大电流为匚!
"
I=0.5A,此时滑动变阻器两端电压
为U'=U-Ul=9V=8V=1V,
滑动变阻器消耗的电功率为P仁u'IL=1VX).5A=0.5W;
只闭合S2时,灯和R2串联,灯正常工作电流为
滑动变阻器消耗的功率:
P=U2|=(U-UL实)匸(9V-IRL)|=9VXI-16W-(41-■)2W
648
当41-2=0即I=2aV0.5A时,R2的功率最大Pmax邑LW=1.27W;
83264
故滑动变阻器R2的电功率变化范围为0.5W〜1.27W.
答:
(1)小灯泡L的电阻16Q;
(2)开关S、Si、S2都闭合时,通过电流表的最小电流0.9A;
(3)在不超过电表量程和灯泡额定电压的条件下,只闭合开关S2时滑动变阻器R2的电功率变化范围0.5W〜1.27W.
11、(2015漳州)如图所示的电路,电流表使用的量程为0〜0.6A,电压表使用的量程为0〜15V,定值电阻R=10Q。
开关S闭合,将滑片P从最右端B点移至滑动变阻器中点M,
电压表示数变化了1.2V.滑片P在M点时,电流表示数为0.3A。
求:
(1)滑片P在M点时,电阻R两端的电压以及电阻R通电10s所产生的热量.
(2)滑片P在B点时,电压表、电流表的示数。
(3)电源电压。
(4)滑动变阻器接入电路中阻值的取值范围。
Ur=|R=0.3AX0Q=3V,
t=10s电阻产生的热量:
Q=l2Rt=(0.3A)2X0QX0s=9J;
滑片由B移到M点过程中,滑动变阻器接入电路的阻值变小,
R两端电压电压变大,
电阻两端电压:
Ur'=UR-AU=3V-1.2V=1.8V,
通电
(2)
滑动变阻器分压变小,电阻
滑片在B点时,
此时电路电流:
1.8V
10O
(3)滑片在B
(3)滑片在B
=0.18A;
点时,I'
=0.3A
=0.18A①
滑片在M点时:
I=
:
R滑=40Q,U=9V;
(4)当Imax=0.6A时,
0,6A=15Q
Rr'=R总-R=15Q—10Q=5Q
当P在B点时,RpJ:
==40Q
ro.Isa
滑动变阻器接入电路中阻值的取值范围是5Q〜40Q.
答:
(1)滑片P在M点时,电阻R两端的电压为3V,电阻R通电10s所产生的热量为9J.
(2)滑片P在B点时,电压表示数为1.8V,电流表的示数0.18A.
(3)电源电压为9V.
(4)滑动变阻器接入电路中阻值的取值范围是5Q〜40Q.
12、(2015青岛)如图所示,电源电压和小灯泡的阻值均保持不变。
小灯泡R1标有“4V1.6W”
字样,R2=20Q,滑动变阻器R3允许通过的最大电流为1A,
电流表的量程为0〜0.6A,电压表的量程为0〜3V。
请画出每个小题的等效电路图。
(1)只闭合开关S2时,电压表的示数为2V,贝UR2消耗的电功率是多少?
(2)在不损坏各电路元件的情况下,若闭合所有开关,滑动变阻器R3消耗的最大功率和最小功率之比为3:
1;若只闭合开关S3,小灯泡R1消耗的电功率变化范围是多少?
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