中考物理电学压轴题.docx
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中考物理电学压轴题
2014年中考物理试题电学压轴题之最值问题训练
(一)
1、如图17所示,L上标有“6 V3 W”字样,电流表量程为0~0.6 A,电压表量程为0~15 V,变阻器R的最大电阻为100 Ω。
只闭合S1,滑片置于a点时,变阻器连入电路中的电阻为Ra,电流表示数为Ia。
只闭合S2,移动滑片,变阻器两端电压与其连入电路的电阻关系如图18所示;当滑片置于b点时,电压表示数Ub = 8 V,电流表示数为Ib。
已知Ra∶R0 = 12∶5,Ia∶Ib = 3∶5。
(灯丝电阻不随温度变化)
求:
(1)小灯泡
的电阻;
(2)定值电阻R0和电源电压;
(3)在电表的示数不超过量程,灯泡两端的电压不超过额定
值的情况下,只闭合S1时,变阻器连入电路的最小电
阻为多少;只闭合S2时,电路消耗的最小功率为多少。
2、生活中大多数电热器都有多个档位,学习了电功率知识后,小锐同学利用电压为6V的电源,两个阻值不同的定值电阻,设计了如图15所示
的电路来探究电热器多档位的问题。
已知R1=10Ω,R2=30Ω,请计算:
(1)S1、S2断开,S3闭合时,电路中的电流是多少?
(2)S1断开,S2、S3闭合时,通电5min电路消耗的
电能是多少?
(3)该电路的最大功率和最小功率之比是多少?
1.题解析
(1)因为
,则小灯泡的电阻:
(2)只闭合S2,R与R0串联,滑片P置于b点时,
Ub = 8 V,由图可知电阻Rb =16 Ω,则电流
电源电压:
U=Ib(Rb+R0)=0.5 A×(16Ω+R0)①
只闭合S1,R与L串联,当滑片P置于a点,由于Ia∶Ib = 3∶5,则Ia =0.3 A
电源电压:
U =Ia(Ra+RL) =0.3 A×(Ra+12Ω)②
已知Ra∶R0 = 12∶5,再由①②式,可得:
R0 = 20 Ω,U=18 V
(3)只闭合S1,电流表的量程大于灯的额定电流,则电路中最大电流等于灯的额定电流0.5 A。
得变阻器接入电路的最小电阻R最小= 24 Ω
只闭合S2,变阻器两端电压为15V时,连入电路中的电阻最大
由于
,则变阻器接入电路的最大电阻R最大=100 Ω
电路消耗的最小功率:
2题解析1)当只闭合S3时,R1和R2串联在电路中
R串=R1+R2=10Ω+30Ω=40Ω
(2)当只断开S1时,只有R2接入电路中
(3)当R1和R2并联在电路中时,电路的总功率最大
当R1和R2串联在电路中时,电路的总功率最小
2014年中考物理试题电学压轴题之最值问题训练
(二)
3、如图15所示,电源电压为6V,滑动变阻器R1标有“10Ω2A”的字样,当滑动变阻器滑片P在最右端时,闭合开关S,电流表
的0.5A。
求:
(1)R2的阻值;
(2)此时电流表
的示数;
(3)若在电路安全工作的前提下,移动滑动变阻器滑片P,电路消耗的总功率范围。
4、如图所示,电源电压恒定不变,电阻R1的阻值为5Ω,小灯泡上标有“12V6W”字样,闭合开关S.
(1)当开关S1、S2都闭合,滑动变阻器的滑片P移到最右端时,电流表的读数为1.7A,小灯泡恰能正常发光,求滑动变阻器的最大阻值。
(2)当开关S1、S2都断开,滑动变阻器的滑片P在最右端,求电流表的读数和滑动变阻器消耗的电功率。
训练二答案
3题解析解:
(1)电流表
测R2的电流,R1与R2并联,R2=U/I2=6V/0.5A=12Ω
(2)滑片P在最右端时,通过滑动变阻器的电流I1=U/R1=6V/10Ω=0.6A
电流表
的示数I=I1+I2=0.6A+0.5A=1.1A
(3)要电路安全工作,通过滑动变阻器的电流不能超过2A,这时既不损坏滑动变阻器也不会损坏电流表。
故I最大=0.5A+2A=2.5A,P最大=UI最大=6V×2.5A=15W。
当滑片滑到最右端时,总电阻最大,总电流最小。
I最小=I2+U/R1=0.5A+6V/10Ω=1.1A,
P最小=UI最小=6V×1.1A=6.6W
∴电路消耗的总功率范围为6.6W到15W
4题解析解:
(1)小灯泡正常发光的电流
当开关S1、S2都闭合,滑动变阻器的滑片P移到最右端时,L和R2并联,滑动变阻器中的电流:
因灯泡恰能正常发光,即电源电压U=UL额=12V,滑动变阻器的最大阻值
(2)当开关S1、S2都断开时,且P在最右端,R1和R2串联,接入电路中的总电阻
电流表的读数
此时滑动变阻器消耗的电功率
2014年中考物理试题电学压轴题之最值问题训练(三)
1、“赛龙舟”是端午节里的传统节目。
小安同学自制了一个卡通龙舟,她想用亮度可调节的红、绿灯做它的眼睛。
她选用规格为“12V6W”的红灯和“12V12W”的绿灯及“24Ω2A”的滑动变阻器等元件设计了如图电路。
当闭合开关S、S1、S2,且滑动变阻器的滑片P移至b端时,两灯都正常发光(电源电压不变,不考虑灯丝电阻的变化)。
求:
(1)两灯都正常发光时电流表的示数为多少?
(2)该电路中最大电功率和最小电功率分别为多少?
2、小刚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,温度较低时,则需要加热。
电源电压为72V,R1为定值电阻,R2为发热电阻丝改成的滑动变阻器,其上标有“200Ω3A”的字样,电流表A1的量程为0~0.6A,电流表A2的量程为0~3A,灯泡上标有“12V3W”的字样。
(1)灯泡正常工作时的电流是多大?
(2)闭合S,断开S1、S2,灯泡正常工作,求R1的阻值。
(3)S、S1、S2均闭合时,求R2上消耗电功率的最小值和最大值。
训练三答案
1.解:
(1)由P=UI可计算两灯的额定电流
I红=P红/U红=6W/12V=0.5A
I绿=P绿/U绿=12W/12V=1A
当闭合开关S、S1、S2,且滑动变阻器的滑片P移至b端时,红灯和绿灯并联且正常发光
I=I红+I绿=1.5A,电源电压U=U额=12V
(2)由P=U2/R
R最小时功率最大
两灯泡并联且滑片P在b端时电路的总电阻最小,此时两灯正常发光
Pmax=P红+P绿=12W+6W=18W
R最大时功率最小
电阻较大的灯泡与滑动变阻器全值串联电阻最大,由R=U2/P知红灯电阻较大
R红=U红2/P红=122V2/6W=24Ω
当闭合开关S、S1、S2,且滑动变阻器的滑片P移至b端时
当闭合开关S、S1、S2,且滑动变阻器的滑片P移至b端时
Rmax=R红+R1=48Ω
Pmin=U2/Rmax=122V2/48Ω=3W
2题
(1)
(2)闭合S,断开S1、S2,此时R1与L串联
由灯泡正常工作和串联电路中电流处处相等知UL=12V,I=IL=0.25A
根据欧姆定律得
R1=(U-U1)/I=(72V-12V)/0.25A=240Ω
(3)S、S1、S2均闭合时,R1与R2并联
当滑动变阻器R2的阻值最大时,R2上消耗电功率的最小
因电流表A2允许通过的最大电流为3A,则允许通过滑动变阻器的最大电流I2max=3A-0.3A=2.7A,且2.7A<3A
Pmax=UI2max=72V×2.7A=194.4W
评析:
本题滑动变阻器的最大电流受电流表A2量程的制约。
2014年中考物理试题电学压轴题之最值问题训练(四)
1、如图所示,电源电压恒定不变,R2的阻值为8Ω,小灯泡L上标有“6V3W”字样,小灯泡电阻不随温度改变。
若闭合S1、S2,断开S3,小灯泡刚好正常发光,此时电压表
的示数为3V,那么:
(1)小灯泡L的电阻为多大?
(2)电压电压为多少?
(3)R1电阻为多大?
(4)若闭合S1、S3,断开S2,并移动滑动变阻器R的滑片,滑动变阻器接入电路的电阻为多大时,电路的总功率最大。
这个最大的功率等于多少?
2、如图所示的电路中,灯泡L上标有“12V9W”字样,滑动变阻器的最大阻值为R1,电源电压保持不变。
当开关S1、S2、S3都闭合时,灯泡L正常发光,两电流表指针位置相同;当开关S1、S2断开,S3闭合时,改变滑片P的位置,使滑动变阻器连入电路的阻值分别为R1和R1/4,在这两种情况下,滑动变阻器消耗的功率相等。
(灯泡电阻不随温度的变化而改变)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,最小功率是多少?
训练(四)答案
1:
(1)
(2)闭合S1、S2,断开S3,灯L和R1串联,此时灯正常发光
(3)灯L和R1串联,灯正常发光
(4)闭合S1、S3,断开S2,灯L、R2和滑动变阻器R串联
当R=0Ω时,总电阻最小,总功率最大,但要考虑此时的最大电流是否超过IL额
当R=0Ω时,电路的总电流I/=U/(RL+R2)=9V/(12Ω+8Ω)=0.45A,0.45A R=0Ω时,电路的总功率最大,是成立的。 2、当开关S1、S2、S3都闭合时,此时L和R2并联,且灯泡L正常发光 U=U额=12V (2)当开关S1、S2、S3都闭合时,此时L和R2并联,两电流表指针位置相同 灯泡电阻RL=U额2/P额=(12V)2/9W=16Ω 两电流表指针位置相同,说明总电流是通过R2电流的5倍,即I=5I2,IL=4I2 根据欧姆定律可得R2=4RL=4×16Ω=64Ω (3)当开关S1、S2断开,S3闭合时,R1与L串联. 当滑动变阻器接入电路的阻值为R1时,其消耗的功率为P1: P1=I12R1=U2R1/(R1+RL) 当滑动变阻器接入电路的阻值为R1/4时,其消耗的功率为P2: P2=I22R1/4=U2R1/[4(R1/4+RL)] 带入数据并联立上面两方程解得R1=32Ω 要使电路中的总功率最小,根据P=U2/R,应使电路总电阻最大。 这时R2与L只能选择一个阻值较大的(因为并联电路的总电阻比任何一个分电阻都要小),且与滑动变阻器串联并把滑动变阻器的阻值调到最大,即闭合S2,断开S1、S3,R1与R2串联,且R1的阻值取最大值时,总功率最小。 P最小=U2/(R1+R2)=(12V)2/(32Ω+64Ω)=1.5W 2014年中考物理试题电学压轴题之最值问题训练(五) 1、小华同学用如图所示的电路进行实验,已知电源电压U=12V,灯泡L标有“6V、3W”字样(不计灯丝电阻随温度的变化),滑动变阻器R0标有“50Ω、1A”字样,电流表量程为0.6A,电压表量程为15V。 在实验中,为了确保测量准确,要求电表所测值不小于其量程的1/3。 要使测量准确并确保电路安全,求: (1)灯泡L消耗的最小功率。 (2)滑动变阻器R0的阻值变化范围。 2、如图l2所示,电源电压恒定,R1=10Ω,滑动变阻器R2的最大阻值为20Ω,当S1、S2均断开,滑片P置于最下端B点时。 电流表的示数为0.6A,求: (1)电源电压; (2)当S1、S2均断开,滑片P置于最上端A点时,在5min内通过R2的电流所产生的热量; (3)当S1、S2均闭合,滑片P在A、B两端点移动过程中(不包括A、B点),该电路所消耗的最小功率。 训练五答案 1、 (1)小灯泡的电阻RL=U额2/P额=(6V)2/3W=12Ω 要使灯泡L消耗的功率最小,根据P=I2R,应使电路中电流最小. 若滑动变阻器的阻值调到最大,此时电路中的电流I1=U/(RL+R0)=12V/(12Ω+50Ω)=0.19A,0.19A<0.6A/3,不能将滑动变阻器的阻值调到最大. 为使测量准确,电路中电流最小值应为0.6A/3=0.2A,且因电压表量程大于电源电压,电压表是安全的。 灯泡L消耗的最小功率P最小=I最小2RL=(0.2A)2×12Ω=0.48W (2)当电流最小时,滑动变阻器可接入电路阻值最大. 此时灯泡分得的电压UL=I最小×RL=0.2A×12Ω=2.4V R0最大=U0/I最小=(U-UL)/I最小=(12V-2.4V)/0.2A=48Ω 灯泡的额定电流I额=P额/U额=3W/6V=0.5A 若最大电流为0.6A,超过灯泡的额定电流,故最大电流不能为0.6A,I最大=I额=0.5A 此时灯泡的电压等于额定电压6V,电压表示数为12V-6V=6V,6V>15V/3,满足题目要求. R0最小=U0//I最大=6V/(0.5A)=12Ω 综上所述滑动变阻器R0的阻值变化范围为12Ω~48Ω。 2、解: 当S1、S2均断开,滑片P置于最下端B点时,只有R1工作 U=I1R1=0.6A×10Ω=6V (2)当S1、S2均断开,滑片P置于最上端A点时,R1与R2串联,且R2阻值最大。 Q=I2R2t=(0.2)2×20×5×60J=240J (3)当S1、S2均闭合,滑片P在A、B两端点移动(不包括A、B点) R1被短路,此时电路是R上和R下两电阻组成的并联电路 要电路所消耗的最小功率最小,必须总电阻最大 R总=R上R下/(R上+R下)且R上+R下=R2=20Ω 由数学知识配方法求最值可知R上=R下=10Ω时总电阻最大 R最大=5Ω,P最小=U2/R最大=(6V)2/5Ω=7.2W
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- 中考 物理 电学 压轴