中考物理復習經典例題解析《電學綜合》.zip
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電學綜合
1.(2018?常州)如圖甲所示,電源電壓恒定,R1是定值電阻,R2是滑動變阻器,閉合開關S,移動滑動變阻器的滑片P從B端至A端的過程中,兩電壓表示數(shù)隨電流表示數(shù)變化的U—I圖像如圖乙所示,則( )
A.電源電壓為20V
B.EF是V1表示數(shù)隨A表示數(shù)變化的圖像
C.滑動變阻器的最大阻值為10Ω
D.整個電路的最大功率為14.4 W
【答案】:D
【解析】
圖中,定值電阻 與滑動變阻器 串聯(lián)在同一電路中,隨著 阻值的減小,電路中的電流增大,定值電阻 的電壓 隨著電流 的增大而增大,滑動變阻器 的電壓 等于電源電壓 減去 , 不變, 增大,則 減小。故 為 的 圖像, 為 的 圖像。
選項分析:
A項,當變阻器的阻值最大時,電路中的電流最小為 ,此時 , ,故電源電壓為: ,故A項錯誤。
B項, 為 的 圖像,是 表示數(shù)隨 表示數(shù)變化的圖像,故B項錯誤。
C項,當變阻器的阻值最大時,電路中的電流為 ,變阻器的電壓 ,則變阻器的最大電阻為 ,故C項錯誤。
D項,當電路中的電流最大為 時,整個電路的電功率最大,此時最大的總功率為 ,故D項正確。
綜上所述,本題正確答案為D。
【點評】:動態(tài)電路的電學量的極值問題和變化范圍的計算,對于串并聯(lián)電路的特點,電功率和電功的計算、滑動變阻器或者開關在不同狀態(tài)下的物理量要有非常清晰的認識。
2.(2018?淮安)(一)如圖所示,電源電壓恒定,R1為定值電阻,R2為滑動變阻器。S閉合,滑動變阻器滑片P由a向b滑動,下列說法正確的是( )
A.電壓表V1示數(shù)與電壓表V2示數(shù)之和變大
B.電壓表V1示數(shù)與電流表A示數(shù)的乘積變大
C.電壓表V1示數(shù)與電流表A示數(shù)的比值變大
D.電壓表V2示數(shù)與電流表A示數(shù)的比值變大
【答案】:D
【解析】:
等效電路圖如下,R1與R2串聯(lián),V1測R1兩端的電壓,V2測R2兩端的電壓。
A、開關S閉合,當滑片P由a向b滑動時,由串聯(lián)電路的電壓特點可知,電壓表V1示數(shù)與電壓表V2示數(shù)之和等于電源電壓,則兩個電壓表示數(shù)之和不變,故A錯誤;
BCD、滑片P由a向b滑動,變阻器R2接入電路的阻值變大,總電阻變大,由I= 知電路中電流變小,電流表A的示數(shù)變小;由U=IR可知,定值電阻Rl兩端電壓變小,即V1的示數(shù)變小,則V2示數(shù)就會變大;
所以,電壓表V1示數(shù)與電流表A示數(shù)的乘積變小,故B錯誤;
電壓表V2示數(shù)與電流表A示數(shù)的比值變大,故D正確;
由歐姆定律可知,電壓表V1與A的示數(shù)之比等于定值電阻R1的阻值,所以該比值不變,故C錯誤。
故選:D。
【點評】此題是有關電路的動態(tài)分析,考查了串聯(lián)電路的電流、電壓規(guī)律及對歐姆定律的應用,本題畫出等效電路圖,確認電路的連接方式是關鍵。
3.(2018?連云港)如圖所示,電源電壓恒為15V,定值電阻R的阻值為20Ω,閉合開關后,使變阻器的阻值減小5Ω,電流表示數(shù)變化了0.1A,則下列說法正確的是( )
A.電流表示數(shù)減小了0.1A
B.電壓表示數(shù)減小了0.5V
C.定值電阻的電功率增大了0.2W
D.電路總功率增大了1.5W
【答案】:D
【解析】:
由圖可知,變阻器R變與R串聯(lián)在電路中,電壓表測滑動變阻器兩端電壓,電流表測電路中電流;
A、使變阻器的阻值減小5Ω,根據(jù)串聯(lián)電路的電阻特點可知總電阻變小,由于電源電壓不變,根據(jù)I= 可知電路中電流變大,所以電流表示數(shù)變化了0.1A,應是增大0.1A,故A錯誤;
B、設原來變阻器接入電路的阻值為R變,變阻器的阻值減小5Ω后,此時變阻器接入電路的阻值為R變-5Ω,
由題意可知:△I=I2-I1=0.1A,
即: ,
所以: ,
解得:R變=10Ω,R變=-45Ω(舍去),
所以,I1= ,
I2= ,
則電壓表示數(shù)變化量:
△U變=I2(R變-5Ω)-I1R變=0.6A×(10Ω-5Ω)-0.5A×10Ω=-2V,
所以電壓表示數(shù)減小了2V;故B錯誤;
C、定值電阻電功率的增大量:
△P1=I22R-I12R=(0.6A)2×20Ω-(0.5A)2×20Ω=2.2W,故C錯誤;
D、總功率的增大量:
△P=UI2-UI1=15V×0.6A-15V×0.5A=1.5W,故D正確。
故選:D。
【點評】:本題考查了電功和電功率的相關計算,涉及到動態(tài)電路,綜合性比較強。
(1)由圖R與滑動變阻器串聯(lián),電壓表測滑動變阻器兩端電壓,電流表測的電路中電流,根據(jù)歐姆定律判斷電流表示數(shù)變化情況;
(2)根據(jù)串聯(lián)電路的特點和歐姆定律先求出變阻器連入電路的阻值,然后分別根據(jù)電功率公式求出功率。
4.(2018?南京)如圖所示電路,電源電壓不變,小燈泡標有“6V 3W“字樣,閉合開關后,當滑片P移至某一位置時,小燈泡恰好正常發(fā)光,此時滑動變阻器消耗的功率為P1;當滑片P移至某一端點時,電流表示數(shù)為0.3A,電壓表示數(shù)變化了3V,此時滑動變阻器消耗的功率為P2,且P1:P2=5:6.下列判斷正確的是( )
A.滑動變阻器的最大阻值為10Ω
B.電路允許消耗的最大功率為4.5W
C.小燈泡正常發(fā)光時,滑片P位于滑動變阻器中點位置
D.滑動變阻器消耗的功率由P1變?yōu)镻2的過程中,小燈泡消耗的功率變化了0.6W
【答案】:B
【分析】:
(1)由電路圖可知,燈泡與滑動變阻器串聯(lián),電壓表測滑動變阻器兩端的電壓,電流表測電路中的電流。根據(jù)滑片在某一位置和在一端時滑動變阻器消耗的功率之比,算出電源電壓;
當滑片P移至某一端點時,電流表示數(shù)為0.3A,電流表示數(shù)減小,電阻變大,說明滑片在最大阻值處,算出滑動變阻器的最大阻值;
(2)根據(jù)P=UI和燈泡的額定電流算出電路允許消耗的最大功率;
(3)根據(jù)歐姆定律和小燈泡正常發(fā)光時,算出滑動變阻器的電阻從而確定滑片P的位置;
(4)根據(jù)P=UI算出小燈泡消耗的功率值以及變化值。
【解答】:
由電路圖可知,燈泡與滑動變阻器串聯(lián),電壓表測滑動變阻器兩端的電壓,電流表測電路中的電流。
(1)設電源電壓為U,
當滑片P移至某位置時,小燈泡恰好正常發(fā)光,且串聯(lián)電路中電流處處相等,
由P=UI可得,此時電路中的電流為:I=IL= = =0.5A,
滑動變阻器消耗的功率為:P1=(U﹣UL)I=(U﹣6V)×0.5A﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①
當滑片P移至某一端點時,電流表示數(shù)為0.3A,電流表示數(shù)減小,說明變阻器接入的電阻變大,此時滑片在最大阻值處;
變阻器接入的電阻變大,由串聯(lián)分壓規(guī)律可知,變阻器分得的電壓變大,所以,電壓表示數(shù)變化了3V即增大了3V,此時滑動變阻器兩端的電壓為:U滑=U﹣6V+3V=U﹣3V,
此時滑動變阻器消耗的功率為:P2=U滑I′=(U﹣3V)×0.3A﹣﹣﹣﹣﹣﹣②
已知P1:P2=5:6﹣﹣﹣﹣③
聯(lián)立①②③解得,電源電壓U=9V;
則滑動變阻器的最大阻值為:R滑大= = = =20Ω,故A錯誤;
(2)燈泡的額定電流為0.5A,則電路中的最大電流為0.5A,
電路允許消耗的最大功率:P大=UI大=9V×0.5A=4.5W,故B正確;
(3)小燈泡正常發(fā)光時,滑動變阻器的電壓為:U滑′=U﹣6V=9V﹣6V=3V,
此時滑動變阻器的電阻為:R滑′= = =6Ω,
因為滑動變阻器的最大阻值為20Ω,所以此時滑片P不在中點位置,故C錯誤;
(4)由題意可知,小燈泡恰好正常發(fā)光,此時滑動變阻器消耗的功率為P1,則此時燈泡消耗的功率PL=P額=
3W,
滑動變阻器消耗的功率由P1變?yōu)镻2的過程中,電壓表示數(shù)變化了3V即增大了3V,由串聯(lián)電路的電壓規(guī)律可得,燈泡兩端的電壓減小了3V,則此時燈泡兩端的電壓UL′=6V﹣3V=3V,
此時燈泡消耗的電功率:PL′=UL′I′=3V×0.3A=0.9W,
則燈泡消耗的功率變化了:△P=PL﹣PL′=3W﹣0.9W=2.1W,故D錯誤。
故選:B。
【點評】:本題考查了串聯(lián)電路的特點和歐姆定律、電功率公式的應用,要注意本題中燈泡的電阻是變化的。
5.(2018?南通)如圖甲,電源電壓恒定,R0為定值電阻,電阻R的阻值隨環(huán)境溫度變化而改變.改變環(huán)境溫度,定值電阻R0兩端的電壓U0隨溫度t變化的關系如圖乙所示.則下列描述R兩端的電壓U、電路消耗的總功率P隨溫度t變化的關系圖線中,可能正確的是( )
【答案】:B
【解析】:圖甲為串聯(lián)電路,電壓表測 兩端的電壓,電阻R的阻值隨環(huán)境的變化而變化,由圖乙可知,當溫度升高時電阻 兩端的電壓降低,定值電阻的電流線性變小;
根據(jù)串聯(lián)電路電壓的特點,電阻R兩端的電壓線性增大,所以B圖正確;
因為電源電壓保持不變,電路消耗的總功率線性變小,圖C、D錯誤,故選B.
【點評】:
本題考查了歐姆定律和電功率的綜合計算,對考生的要求比較高。
6.(2018?蘇州)如圖,把標有“12Ω 3W”的電阻R0與最大阻值為50Ω的滑動變阻器R連接在電壓恒為18V的電源兩端,閉合S,電壓表所用量程為0~15V,電流表所用量程為0~0.6A.求:
(1)電阻R0的額定電壓;
(2)將R的阻值調為48Ω,在1min內R0產生的電熱;
(3)為保證安全,電路消耗總功率的范圍。
【答案】:
(1)電阻R0的額定電壓為6V;
(2)將R的阻值調為48Ω,在1min內R0產生的電熱為64.8J;
(3)為保證安全,電路消耗總功率的范圍是5.23W~9W。
【解析】:
(1)根據(jù)P= 可得R0的額定電壓:U額= = =6V;
(2)將R的阻值調為48Ω,電路中的總電阻R總=R0+R=12Ω+48Ω=60Ω,
I= = =0.3A;
R0產生的電熱Q0=I2R0t=(0.3A)2×12Ω×60s=64.8J;
(3)當電路中的電流最大時滑動變阻器接入電路中的電阻最小,電功率最大;
由于R0的額定電流為I額= = =0.5A;電流表的量程為0~0.6A,
所以電路中的最大電流I最大=0.5A;則P最大=UI最大=18V×0.5A=9W;
當電壓表的示數(shù)最大時,根據(jù)串聯(lián)電路中總電壓等于各分電阻兩端的電壓之和可得:
U0=U﹣UR=18V﹣15V=3V,則I′= = =0.25A,
滑動變阻器接入電路中的電阻應為:
R′= = =60Ω>50Ω,
所以,滑動變阻器的電阻全部接入電路,此時電路中的電流最小,
則I最小= = = A,所以,P最小=UI最小=18V× A≈5.23W。
答:(1)電阻R0的額定電壓為6V;
(2)將R的阻值調為48Ω,在1min內R0產生的電熱為64.8J;
(3)為保證安全,電路消耗總功率的范圍是5.23W~9W。
【點評】:本題考查了歐姆定律的應用,動態(tài)電路各個物理量的分析與計算,要理解安全電路的基本解決思路是關鍵。
7.(2018?無錫)圖甲是模擬調光燈.電源電壓為4.0V;小燈泡額定電壓為2.5V,電流隨電壓變化的I一U圖像如圖乙所示,小燈泡兩端電達到0.4V時“剛亮”;鉛筆芯長15cm、阻值為30Ω,其阻值與長度成正比.回形針A固定在鉛筆芯右端,回形針P可以在鉛筆芯上自由滑動,該調光燈在使用時,以下說法錯誤的是( )
A.閉合開關,移動P能連續(xù)調光
B.閉合開關,P滑到距A點10cm處,小燈泡的實際功率為0.15W
C.在距A點2.5cm處做標記,可以提醒P向A滑過此處,小燈泡將不安全
D.小燈泡工作時,從“剛亮”到正常發(fā)光,實際功率變化范圍為0.048W~0.75W
【答案】:B
【解析】:鉛筆芯相當于滑動變阻器的線圈,回形針P相當于滑片,閉合開關,移動P,可改變小燈泡兩端的電壓和通過小燈泡的電流,所以能連續(xù)調光,故A正確;
當P滑到距A點10cm處,此時鉛筆芯接入電路的電阻為20Ω,電源電壓為4V,由圖乙可知,此時電路中電流為0.16A,鉛筆芯兩端的電壓為3.2V,小燈泡兩端的電壓為0.8v,則小燈泡的實際功率為P=UI=0.8V×0.16A=0.128W,故B錯誤;
當P距A點2.5cm時,鉛筆芯的電阻為5Ω,由乙圖可知,此時電路中的電流為0.3A,小燈泡兩端的電壓為額定電壓2.5V,鉛筆芯兩端的電壓為1.5V,若P繼續(xù)向A移動,則小燈泡兩端的電壓將大于額定電壓,小燈泡將不安全,故C正確;
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