中考物理电学难题及解析.docx
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中考物理电学难题及解析
2019年中考物理电学难题及解析
1.如图25所示电路,电源两端电压保持不变。
当开关S1闭合、S2断开,
滑动变阻器的滑片P移到A端时,R3的电功率为P3,电流表的示数为I1;
当开关S1断开、S2闭合时,R3的电功率为P3’,电流表的示数为I2。
已知
P3:
P3’=9:
25,
(1)求电流表的示数I
1与I2的比值。
(2)当开关S1、S2都断开,滑动变阻器的滑片P在中间某位置C时,变阻
器接入电路的电阻为Rc,电压表V1的示数为U1,电压表V2的示数为U2,已
知U1:
U2=3:
2,Rc的电功率为10W,这时R3的电功率为P。
通过闭合或断开
开关及移动滑动变阻器的滑片,会形成不同的电路,电路消耗的最大功率
与电路消耗的最小功率之比为3:
1。
求R3的电功率P。
解:
(1)当开关S1闭合、S2断开,变阻器的滑片移到B
端时,等效电路如图甲所示;当开关S1断开、S2
闭合时,等效电路如图乙所示。
1分
P
3
2
IR
13
9
I
1
3
P
3
I
2
R
23
25I5
2
1分
(2)当开关S1、S2都断开,变阻器的滑片在C点
时,等效电路如图丙所示。
∵
U
1
U
2
3
2
∴
R
3
R
1
R
1
R
C
3
2
∴3R1+3RC=2R3+2R1
2R3=R1+3RC⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯①
电源两端电压一定,在甲、乙电路中,根据U=IR
I1(R3+RB)=I2(R3+R1)
3RB=2R3+5R1⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯②
1分
用其它方法解
题,过程结论
正确给分。
电路消耗功率最大应为开关S1、S2都闭合,只有
1分
R3接入。
消耗功率最小应为R3、R1、滑动变阻器
RB全部串联接入电路。
∵电路总电压U一定
2
U
∴
P
最大
P
最小
=
R
3
2
U
=
RRRB
31
R
3
3
1
R
3
R
1
R
B
1分
2R3=R1+RB⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.⋯⋯③
根据①②③式,可得:
R3=2RC
在丙电路中,电流一定,
P
R
3
PCR
C
2
1
1分
1分
P=2PC=2×10W=20W
2.
如图19所示电路电源两端电压恒定,定值电阻R1=15,忽略灯丝电
阻值RL随温度的变化。
只断开开关S3时,电流表的示数为I;只闭合开关
S2时,电压表示数为U1,电流表的示数为I1=0.4A;只断开开关S1,并把
电阻箱R2接入电路的电阻值调整为原来的一半时,电压表的示数为U2,电
流表的示数为I2。
若U1∶U2=7∶10,I∶I2=2∶1。
求:
(1)灯泡L的电阻;
(2)在上面的三个电路状态中,
电路消耗的最大电功率。
图19
解:
只断开关S3,电流表的示数为I,等效电路如图7甲所示;
只闭合开关S2,电流表的示数为I1,等效电路如图7乙所示;
只断开开关S1,电阻箱接入电路的电阻为原来的一半,等效电路如图
7丙所示
RL
R1R2
RLR1R2
II1
U
U1
U
I2
U
甲乙丙
∵
U
U
1
2
=
7
10
即
U1
U
=
7
10
∴图乙中
UL
U
=
3
10
;
R1R2
R
L
=
7
3
⋯⋯①⋯⋯⋯1分又∵
I
I
2
=
2
1
∴
1
R1R2
2
R
L
=
2
1
⋯⋯②
①
则
②
得:
R
1
R
1
R
2
1
2
R
2
=
7
6
;
15
则
15
R
2
1
2
R
2
=
7
6
;R2=6Ω⋯⋯⋯⋯1分
将R2=6Ω代入①式得:
RL=9Ω⋯⋯⋯⋯2分
由图乙:
U=I(R1+R2+RL)=0.4A×(15+6+9)=12V⋯⋯⋯1分
2
U
(2)根据P=
电路中总电压不变,当电路中电阻最小时,电功率最大
R
2
U
R
(
=
2
12V)
9
由甲、乙、两三图分析,图甲电功率最大P=
=16W⋯2分
注:
三个电路全对给1分
3.某校的同学们在研究电路消耗的电功
率与电阻的关系时设计了如图19所示
的电路,滑动变阻器的最大阻值为R3。
3。
当滑动变阻器的滑片P置于最左端时,
R1
S1
只闭合开关S1,滑动变阻器的功率为
P3,电压表的示数为U1,电路中的电流
P
为I1;当滑动变阻器的滑片P置于最左
端时,只闭合开关S2时,滑动变阻器的
功率为P3′,电压表的示数为U2,电路
中的电流为,此时电路的总电功率为
I
2
R2
S2
4W。
已知
U
U
1
2
3
8
,
P
3
P
3
9
4
,电路中
图19
电源两端电压保持不变。
(6分)
(1)求I1与I2之比
(2)请你计算出电阻R1与电阻R2的比
值。
(3)请你回答:
如何通过开关的断开与闭合以及滑动变阻器
滑片位置的改变,使整个电路消耗的总电功率最大;并请
你计算出这个总电功率。
解:
(1)滑动变阻器的滑片P置于最左端时,只闭合开关S1;等
效电路如图(甲)所示
(2)滑动变阻器的滑片P置于最左端时,只闭合开关S2;等
效电路如图(乙)所示
(3)滑动变阻器的滑片P置于最右端时,开关S1、S2都闭合;
等效电路如图(丙)所示,电路消耗的电功率达到最大值
P。
-----------------------------------------------(三个电路图正确1分)
由图甲、图乙得:
P
3
P
3
I
I
2
R
3
2
R
3
=
9
4
∴
I=
I
3
2
∵
----------------------1分
∵
U=
IR
11
UIR
22
3
8
∴
R=
1
R
2
1----------------------1分
4
U一定:
I=
I
3
2
=
R
2
R
1
R
3
R
3
R3=2R2-3R1
∴R=5R1----------------------------------------------------------1分
由图(乙)(丙)U一定:
RRRR
2P
323
P=P1+P2=总P总
RR
12
9
=9P总P总=45W-----2分
4
4.如图25所示电路,设电源电压不变,灯丝电阻不随温度变化。
当只闭合开关S1时,
电流表的示数是I1。
当只闭合开关S2时,电流表的示数是I2。
当断开S1、S2时,电流
表的示数是I3,电压表V1、V2示数之比为2:
1,此时RL消耗
的电功率为0.24W;当开
V2
关S1、S2闭合时,灯L正常发光,
S2
V
电流表的示数为I4。
已知I1:
I2=2:
1,
求:
(1)电阻R1与R2之比;
R2
R1
(2)电流I3与I4之比;
(3)灯L的额定功率。
S1L
V1
V
图25
解:
S1闭合,电路如图①,
I1
R2
图①
S2闭合,电路如图②,
I2
图②
S1、S2断开,电路如图③,
I3R1
R2
图③
R
S1、S2闭合,电路如图④,
I4
R1
图④
R2
38
(1)由图①、②、③,有
IRL
1
I
2
R
2
2
1
URL
1
R
1
R
2
2
U
2
R
1
1
∴
R
1
R
2
3
1
(2)由图③④得:
I
I
3
4
R
并
R
串
6R
/11
2
6R
2
1
11
(3)
UL
U
R
L
R
串
1
3
2
pLUL
1
p
额
2
U9
p额9pL2.16W
说明:
其它方法正确给分。
5、现有一阻值不变的纯电阻元件R0,标有“6V1.8W”字样,由于电路元
件R0的实际电阻值与其标准值之间可能存在差异,所以导致所标的额定功
率值有可能不准。
如果电路元件实际电阻值与其标准电阻值之间的差异超
过1.5欧,则该电路元件将不能使用,检测人员为检测该电路元件是否合
乎标准,设计了如图所示的检测电路,已知电路中电流表的量程为0-
0.6A,电压表的量程为0-3V,滑动变阻器标有“20Ω1A”的字样;
(1)请根据电路元件上所标的额定电压和额定功率,算出电路元件的
标准电阻值;
(2)若电路元件的额定功率刚好是1.8W,则电路中允许通过的最大
电流是多大?
电源电压不能超过多少伏?
(3)某次元件检测时,检测人员闭合开关S,移动滑动变阻器的滑片,
当电流表示数为0.22A时,电压表的示数为2.42V;当电流表的示数为0.25A
时,电压表的示数为1.85V,请通过计算判断所检测的电路元件是否可以
使用?
实际检测时,滑动变阻器的滑片是
否能滑至最左端?
说出理由。
解:
(1)由P额=U
额
2/R0得R0=U2/P
额
2/1.8W=20Ω
额=(6V)
(2)电路元件的额定电流:
I
额=P额/U额=1.8W/6V=0.3A
与电流表允许通过的最大电流相比较,可确定电路中允许通过的
最大电流是0.3A
为保证定值电阻不被损坏,其两端电压最大为其额定电压(即
U0m=6V)
滑动变阻器两端电压最大为3V(电压表的量程为0~3V,即
URm=3V)
电源电压的最大值:
Um=U0m+URm=6V+3V=9V
(3)在实际检测时电源电压不变,由串联电路的电压特点和题意,
可列出方程组:
′
U=2.42+0.22R0
′
①U=1.85+0.25R0
②
′=19Ω,U=6.6V.
联立①、②解得R0
因为20Ω-19Ω=1Ω<1.5Ω,所以检测的电路元件可以使用。
若滑动变阻器的滑片滑至最左端,元件R0两端电压等于电源电压
3.V,超过其额定电压,会损坏电路元件,故不能。
6、热熔胶是生产中常用的粘合剂,它在常温下是固体,熔化后再冷却就能
将物体牢牢地粘合在—起。
图21甲是热熔胶枪(简称“胶枪”的)外形,其内
部有两只相同的PTC加热元件,电路如图21乙所示,单只PTC加热元件
的电阻与温度的变化关系如图21丙所示。
胶枪扳机松开时,开关Sl断开,
开关S2的触片与b触点接通,若此时接通电源,胶枪就进入预热状态,约
60s后热熔胶熔化成的胶液温度达到正常工作温度(170℃~210℃)。
此后,
若扣动扳机,胶枪就进入正常工作状态:
固体胶条向前挤压,开关S1闭合,
开关S2的触片与a触点接通,枪口冒出温度为170℃~210℃的胶液。
在近
似计算时,可以认为胶液的温度与PTC加热元件的温度相同。
接通电源
120s后,问:
(1)胶枪在预热过程中消耗的最大功率是多大?
(2)假设胶枪在温度为170℃的条件下工作200s,它产生热量的80%被
胶条吸收,在这过程中胶条吸收了多少热量?
(3)胶枪正常工作时的最小电流是多少?
解:
(1)胶枪预热时,R1和R2串联,当电阻最小时(即R1=R2=1000Ω),
胶枪消耗的功率最大,此时电路的总电阻R=R1+R2=1000Ω+1000Ω=2000Ω.
最大功率P=UI=U
2/R=(220V)2/2000Ω=24.2W
(2)胶枪正常工作时,R1和R2并联,由图丙可知,当温度为170℃,
′
R1=R2=1600Ω,此时电路的总电阻R
=R1R2/(R1+R2)=R1/2=800Ω
使用200s,胶枪消耗的电能W=U
2t/R′=(220V)
2
×200s/800Ω=12100J
胶条吸收的热量Q=Wη=12100J×80%=9680J
(3)胶枪正常工作时,R1和R2并联,当电阻最大时(即R1=R2=2200Ω),
′=′R1/2=1100Ω电流最小,此时电路的总电阻R
最小电流I=U/R
′′
=220V/1100Ω=0.2A
7、小明发现自己家汽车照明大灯的灯泡内有两根灯丝,一根是功率较小的
近光灯丝(主要用于照亮前方较近的路面),另一根是功率稍大的远光灯丝
(主要用于照亮前方较远的路面)。
当控制手柄拨到“近光”位置时,近光灯
丝正常发光;当控制手柄拔到“远光”位置时,近光灯丝和远光灯丝同时正
常发光。
该灯泡上标有“l2V60W/54W”的字样,通过计算回答:
(1)当控制手柄拨到“近光”位置时,通过近光灯丝的电流多大?
(2)近光灯丝正常发光时的电阻多大?
(3)小明爸爸驾车在郊区道路上行驶,将控制手柄拨到并保持在“远光”
位置5分钟,这段时间内一个照明大灯消耗的电能是多少焦?
(4)说明这种灯泡内两根灯丝在电路中的连接方式,并简述理由。
解:
(1)当控制手柄拨到“近光”位置时,只有近光灯丝工作,且P
近=54W
由公式P=UI得:
通过近光灯丝的电流
(2)由公式得I=
U
R
得:
近光灯丝正常发光时的电阻
R
U12V
近=2.7
I4.5A
近
(3)当控制手柄拔到“远光”位置时,近光灯丝和远光灯丝同时
正常发光.
总功率:
P=P远+P近=60W+54W=114W;t=5min=300s.由公式P=错误!
未找到引用源。
得:
这段时间内一个照明大灯消耗的电能
W=Pt=114W×300s=34200J
(4)这种灯泡内两根灯丝是并联的。
因为近光灯丝既可以单独
正常发光,也可以和远光灯丝同时正常发光,所以它们是并联的。
8、如图甲是一种“闯红灯违法证据模拟记录器”的工作原理图,当光控
开关接收到红光时,开关自动闭合,且当压敏电阻受到车的压力,它的阻
值变化(变化规律如图乙所示)引起电流大于或等于0.06A时,继电器的衔
铁就被吸下,工作电路中的电控照相机工作拍摄违规车辆。
光控开关未受
到红光照射自动断开,衔铁没有被吸引,工作电路中的指示灯发光。
已知
控制电路电压为6V。
(g取10N/kg)求:
(1)一辆质量为400kg的车闯红灯时,控制电路中的电流恰好是0.06A被
拍照。
此时压敏电阻的阻值是多大?
(2)电磁继电器线圈电阻是多少?
(3)一辆质量是1.2t的汽车违规闯红灯时压敏电阻消耗的电功率是多少?
(4)图丙是一种“超速违法证据模拟记录器”的示意图。
如果某一路段要求
时速不超过60km/h,当汽车先后通过两个感应线圈上方的时间间隔小于
4.s时,拍摄系统才会被激活而拍下超速汽车的照片。
则两个线圈之间的
距离应设计为多少?
解:
(1)400kg的车对压敏电阻的压力:
F1=G1=m1g=400kg×l0N/kg=4000N
由图像可知,此时压敏电阻的阻值是:
R1=90
(2)∵I=
U
R
∴此时控制电路中的总电阻:
R=
U
I
=
6V
5.A
=100
继电器线圈的电阻:
R线圈=R-R1=100-90=10
(3)1.2t的车对压敏电阻的压力:
F2=G2=m2g=1200kg×l0N/kg=12000N
由图像可知,此时压敏电阻的阻值是:
R2=30
此时控制电路中的电流:
I′=
R
2
U
R
线圈
=
30
6V
10
=0.15A
∴U2=I2R2=I′2R=0.15A×30=4.5V
此时压敏电阻消耗的电功率:
P2=U2I2=4.5V×0.15A=0.675W
(4)v=60km/h=16.7m/s
两个感应线圈之间的距离:
S=vt=16.7m/s×0.5s=8.35m
说明:
第四问结果为8.33m也对。
9、小伊妈妈为了改善早餐的营养,买了一台全自动豆浆机,如图A所示.图
B是豆浆机的主要结构:
中间部位是一个带动刀头的电动机,用来将原料
进行粉碎打浆;外部是一个金属圆环状的电热管,负责对液体加热煮沸.图
C是这个豆浆机的主要技术参数.图D是豆浆机正常工作做一次豆浆的过
程中电热管和电动机交替工作的“P﹣t”图象.
(1)豆浆机正常工作时,通过电热管的电流是多大?
(2)若实际电压为200V时电热管的实际功率是多少?
(3)豆浆机正常工作做一次豆浆,总共消耗的电能是多少度?
解:
(1)∵P=UI
∴电热管正常工作的电流为I===5.5A;
(2)∵I=U/R
∴电热管的电阻为R===40Ω
电热管的实际功率为P实===1000W;
(3)由“P﹣t”图象可知,豆浆机正常工作做一次豆浆,加热时间是12min,
电机打浆时间是2min,
∵P=W/t,∴豆浆机正常工作做一次豆浆消耗的电能:
W=P1t1+P2t2=1210W×720s+120W×120s=885600J=0.246kW?
h.
答:
(1)豆浆机正常工作时,通过电热管的电流是5.5A;
(2)若实际电压为200V时电热管的实际功率是1000W;
(3)豆浆机正常工作做一次豆浆,总共消耗的电能为0.246kW?
h.
10、某物理兴趣小组探究电子磅秤的工作原理,设计图l5甲所示的电路,
主要部件是电流表A和压力传感器R1(相当于电阻值随受到的压力大小而
变化的可变电阻),压力传感器R1与受到的压力F的关系如图l5乙所示,
秤盘与压杠质量均忽略不计。
电源电压U=12V,R2=18Ω。
求:
(1)秤盘上不放重物时压力传感器的电
阻R1=30Ω,此时电流表示数是多少
A?
R2消耗的功率是多少W?
(2)电流表示数为0.5A时,秤盘上物体重为多少N?
解:
(1)由甲图可知,R1和R2串联,
电路总电阻:
R=R1+R2=30Ω+18Ω=48Ω
R2消耗的功率:
P2=I
2R2=(0.25A)2×l8Ω=1.125(W或1.13W)
(2)电流表示数为0.5A时,电路的总电阻:
U
R′=
I
=
12V
6.A
=24Ω
R1′=R-R′2=24Ω-18Ω=6Ω
由图乙可知,G=F=40N.
11、现有四个电学元件:
电流表A、电压表V、阻值为4的电阻R1和阻
值为6的电阻R2.某物理兴趣小组要设计四个不同的电路,如图甲、乙、
丙、丁所示,要求每个电路必须用到上述四个元件中的任意三个,每个电
路消耗的总功率分别为P
甲、P乙、P丙、P丁,且P甲>P乙>P丙>P
丁.电
源电压恒为6V,各元件无故障且电路都能正常工作.
(1)甲电路如图所示,闭合开关,问:
该电路中电流表示数I甲及电路消
耗的总功率P甲分别是多大?
(2)请你按要求完成另外三个电路的设计(将元件符号填入图中即可).
解:
(1)由欧姆定律得:
I1=
U
R
1
6V
4
=1.5A,I2=
U
R
2
6V
6
=1A
I甲=I1+I2=1.5A+1A=2.5AP甲=UI甲=6V×2.5A=15W
说明:
也可算出总电阻,再算出总电流,最后计算总功率。
2/R可知,电压一定时,总功率与总电阻成反比;
(2)根据P=U
已知P甲>P乙>P丙>P丁,则总电阻的关系是R甲 丁 甲并联,乙单独接R1,丙单独接R2,丁图R1与R2串联),再考 虑元件的连接无故障并使电路正常工作。 设计的电路如图所示. 乙丙丁 12、把一个规格为“6V3W”的小灯泡与一定值电阻 R串联,如图甲所示,电源电压为9V不变,此时 小灯泡恰好正常发光,不考虑小灯泡电阻受温度的 影响.求 (1)小灯泡正常发光时的电阻; (2)定值电阻R的阻值; (3)若将它们并联在另一电压为U′的电源两端, 如图乙
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- 中考 物理 电学 难题 解析