专题15论述计算之动态电路类-2020年中考物理《重点题型夺分攻略》（解析版）

1、专题15 论述计算之动态电路类 家用电器的档位问题 例1（2019甘肃省天水市）如图甲是家用电暖器,利用电热给煤油加热取暖。如图乙为其简化电路原理图,已知电阻R1R2,铭牌见下表。在电暖器跌倒时,跌倒开关S自动断开,切断电源,保证安全。电暖器有“高温档”、“中温档”和“低温档”三个档位,解答下列问题：（已知c煤油=2.1103J/（kg）,煤油=0.8103kg/m3）额定电压220V煤油体积25L功率选择1500W/1100W/400W三挡可调操作方式手动（1）煤油温度升高20时,吸收了多少焦耳的热量？（2）R1的阻值是多少？（写出必要的文字说明）（3）某同学用两个阻值和R1、R2均相同的电

2、热丝串联,制成一个新的电热器,将它接在家庭电路中工作l1min,产生的热量是多少？【参考参考答案】（1）8.4105J（2）121（3）1.936105J【解析】（1）煤油的质量为：mV0.8103kg/m32510-3m320kg； 煤油温度升高20时,吸收的热量为：Qcmt2.1103J/（kg）20kg208.4105J；（2）由公式可知,电压不变电路总电阻越小功率越大,当S、S1、S2,均闭合时两电阻并联,此时总阻值最小,功率最大为1500W,因为R1R2,因此只闭合S、S1时功率为400W,只闭合S、S2时功率为1100W,因此R1的阻值是： ；（3）R的阻值为： 产生的热量为： 。

3、 求滑动变阻器的阻值范围问题 例2（2019广西贵港市）如图甲所示,电源电压保持不变,R1是定值电阻,小灯泡L的额定电压是6V且灯丝电阻不随温度变化。当闭合开关S1、S3,断开开关S2,调节滑动变阻器R2的滑片,使电压表示数从1V变为3V的过程中,电路总功率变化了3.6W,其中电压表示数为3V时,电流表示数为0.3A；滑动变阻器R2的电功率P2与电压表示数U1的关系如图所示,滑动变阻器R2的滑片在a点、b点时,对应电压表示数为Ua、Ub,且Ub=8Ua。求：（1）定值电阻R1的阻值。（2）电源电压。（3）滑动变阻器R2的滑片从a点滑到b点过程中,R2接入电路的阻值范围。（4）当闭合开关S1、S

4、2,断开开关S3,滑动变阻器R2的滑片在中点时,小灯泡L恰好正常发光,其电功率为PL；当滑动变阻器的滑片在阻值最大处时,小灯泡L的电功率为PL。则PL与PL之比是多少？【参考参考答案】（1）10；（2）18V；（3）801.25；（4）25:9【解析】（1）当闭合开关S1、S3,断开开关S2时,变阻器与R1串联,电压表则R1两端的电压,电流表测电路中的电流,其中电压表示数为3V时,电流表示数为0.3A,由欧姆定律,R1=10；（2）电压表示数为1V时,电路的电流为：I1=0.1A,设电源电压为U,根据P=UI,因电路总功率变化了3.6W,故有：UI1-UI1=P,故U=18V；（3）滑动变阻器

5、R2的滑片在a点、b点时,对应电压表示数为Ua、Ub,且Ub=8Ua-；由图乙可知,滑片在a点、b点时变阻器的电功率相等,根据串联电路的规律及欧姆定律和P=UI得到：（U-Ua）=（U-Ub）,得到-,由得：Ua=2V；Ub=16V；滑片在a点时,根据串联电路电压的规律,变阻器的电压为：18V-2V=16V,根据分压原理,变阻器连入电路的电阻：10=80；同理滑片在b点时,R2b=10=1.25；滑动变阻器R2的滑片从a点滑到b点过程中,R2接入电路的阻值范围为80-1.25；（4）当闭合开关S1、S2,断开开关S3,滑动变阻器R2的滑片在中点时,变阻器与灯（电阻为RL）串联,电压表测灯泡两端

6、的电压,因小灯泡L恰好正常发光,灯泡两端的电压为6V,根据串联电路电压的规律,变阻器的电压为：U滑1=18V-6V=12V,由分压原理,变阻器连入电路的电阻为：R滑=RL=2RL,其电功率为PL；当滑动变阻器R2的滑片在阻值最大处时,变阻器的最大电阻为2R滑=22RL=4RL,由分压原理,灯的电压为变阻器电压的,故此时灯的实际电压为：U灯=18V=3.6V；根据P=可知,在电阻不变时,电功率与电压的平方成正比,则PL：PL=（6V）2：（3.6V）2=25：9。 用电器（定值电阻）消耗功率的最值问题 例3 （2019江苏省南通市）图示电路中,电源电压恒定,定值电阻电阻R0=10,滑动变阻器R标

7、有“50 1.0A”把滑片P移至某一位置,闭合S1,当S2分别断开和接“1”时,电流表示数分别为0.4A和0.6A（1）求电源电压；（2）求开关S2接“1”时,滑动变阻器10s内消耗的电能；（3）用量程为03V的电压表替换电流表,S2改接“2”,闭合S1,移动滑片P,求R0的电功率的最小值【参考参考答案】（1）4V；（2）8J；（3）0.1W。【解析】由题知,当S1闭合,S2断开时,是R0的简单电路,此时电流表为0.4A；当S1闭合,S2接“1”时,R0与R并联,电流表测干路电流,此时电流表为0.6A；（1）电源电压：U=I0R0=0.4A10=4V；（2）开关S2接“1”时,通过滑动变阻器的

8、电流为：I=0.6A-0.4A=0.2A,滑动变阻器10s内消耗的电能：W=UIt=4V0.2A10s=8J；（3）用量程为03V的电压表替换电流表,S2改接“2”,闭合S1时,R0与R串联,电压表测变阻器R的电压,当变阻器接入阻值为0时,电压表示数为0,R0电功率最大,调节滑片P当电压表示数达到3V时,电阻R0消耗功率最小,根据串联电路电压分配与电阻成正比可知,此时变阻器R的电阻为R0的3倍（即R=30）,此时电路中电流：I=0.1A,R0的功率：P小=U0I=（4V-3V）0.1A=0.1W。 滑动变阻器消耗功率的最值问题 例4（2019四川省攀枝花市）某科技小组探究如图甲所示电路中的滑动

9、变阻器R的电功率P与电流表A的示数I之间的变化关系,得到P与I之间的关系如图乙所示。图甲中R0为定值电阻,电源电压不变。求： （1）滑动变阻器R消耗的最大功率为多少；（2）滑动变阻器R的阻值为多大时,滑动变阻器R消耗的功率最大；（3）滑动变阻器R两端电压UR与电流表示数I的关系式。【参考参考答案】（1）4W；（2）4；（3）UR=8V-4I。【解析（1）由图乙可知,滑动变阻器R消耗的最大功率为4W；（2）当I1=1A时,P最大=4W,由P=I2R得,此时滑动变阻器R的阻值：； （3）当滑动变阻器R接入的阻值为0时,电路中的电流最大I2=2A,电源电压：U=I2R0=2AR0,当滑动变阻器R接入

10、的阻值为4时,此时电路中的电流为I1=1A,电源电压：U=I1（R0+R）=1A（R0+4）,则有：2AR0=1A（R0+4）,解得：R0=4,将R0代入式可解得,U=8V,由串联电路的电压特点和欧姆定律可得,滑动变阻器R两端电压：UR=U-IR0=8V-4I。1（2019辽宁省辽阳市）图甲是两档空气炸锅,图乙是其内部简化电路,R1、R2均为发热体,将开关S分别置于1、2两位置时,空气炸锅处于不同的档位,已知两档空气炸锅的高温档功率为900W,R2 阻值为96.8,求：（1）发热体R1阻值是多少？（2）空气炸锅一次性可装入200g牛柳,若将这些牛柳从40加热到190,牛柳需要吸收多少热量？ c

11、牛柳=3103J/ （kg）（3）不计热量损失,用高温档将200g牛柳从40加热到190,需要多长时间？【参考参考答案】（1）121；（2）9104J；（3）100s【解析】由电路图可知,当开关S置于1时,R1、R2并联；当开关S置于2时,R1被短路,电路为R2的简单电路。根据P=可知,R1、R2并联时电路总电阻最小,功率最大,即当开关S接1时为高温档,则开关接2时为低温档。（1）R2 阻值为96.8,则R2 的功率为：PR2=500W,因900W为R1、R2的总功率,则R1 的功率为：PR1=P- PR2=900W-500W=400W,则R1的阻值是：R1=121。（2）将200g牛柳从40

12、加热到190,牛柳需要吸收多少热量为：Q= c牛柳mt=3103J/ （kg）0.2kg（190-40）=9104J。（3）不计热量损失,用高温档将200g牛柳从40加热到190,需要时间为：t=100s。2（2019四川省眉山市）如图甲所示灯泡L标有“20V 8W”的字样,把它与滑动变阻器R串联接入电路,电源电压恒为25V,灯泡L的I-U图像如图乙所示。求：（1）当灯泡L正常发光时,整个电路1min内消耗的电能；（2）移动滑动变阻器的滑片P,使灯泡L消耗的实际功率为3W,滑动变阻器连入电路的电阻值为多少？滑动变阻器消耗的电功率为多少？【参考参考答案】（1）600J （2）50；4.5W【解析

13、】（1）由乙图知道,灯泡正常发光时,额定电压是U灯20V时,I灯0.4A,此时对整个电路,1min内消耗的电能是：WUIt25V0.4A60s600J；（2）由乙图知道,当灯泡L消耗的实际功率为3W时,它两端的电压为10V,通过它的电流为0.3A,所以,此时滑动变阻器两端的电压是：U滑U-U灯25V-10V15V,由知道,此时滑动变阻器连入电路的电阻是：=50,由P=UI知道,此时滑动变阻器消耗的电功率是：P滑U滑I15V0.3A4.5W。3. （2019湖北省怀化市）如图甲是定值电阻和标有“8 V 8 W”灯泡L的I-U关系图象,如图乙所示。电源电压恒定不变,滑动变阻器的最大阻值为12 。当

14、开关S、S2闭合,开关S1断开,将滑动变阻器的滑片P滑到b端时,灯泡L的实际功率为1W 。求：（1）灯泡正常发光10s,电流通过灯泡产生的热量；（2）电源电压；（3）当开关S、S1、S2同时闭合,调节滑片P,求电路消耗的最大功率。【参考参考答案】（1）80J（2）8V （3）14.4J【解析】（1）灯泡灯丝发光是完全利用电流热效应工作的,所以其正常发光10s产生的热量等于其消耗的电能,即：Q=W=P额t=8W10s=80J。（2）当开关S、S2闭合、S1断开,滑动变阻器滑片P置于b端时,灯泡L与滑动变阻器最大阻值串联,此时灯泡的实际功率为1W 。由甲图可看出,当灯泡实际电压UL=2V时,通过其

15、电流为I=0.5A,实际功率：P=ULI=2V0.5A=1W。说明当开关S、S2闭合、S1断开,滑动变阻器滑片P置于b端时,灯泡实际电压UL=2V,电路中电流为I=0.5A。此时滑动变阻器阻值最大,为R2最大=12,根据欧姆定律,则滑动变阻器两端电压为：UR2=IR2最大=0.5A12=6V,根据串联电路电压规律,则电源电压为：U= UL+UR2=2V+6V=8V。（3）当开关S、S1、S2同时闭合时,灯泡L与定值电阻R1并联,再于滑动变阻器R2串联,根据P=可知,电路消耗的功率要最大,则电路的总电阻要最小,即当滑片置于a端时,滑动变阻器阻值为零,电路消耗的功率最大,此时电路中只有灯泡L与定值

16、电阻R1并联。此时UL =U=8V,灯泡正常发光,功率为：PL=P额=8W。由甲图可知,R1的电阻为：R1=10,则R1消耗的功率为：PR1=6.4W。所以电路消耗的最大功率为：P最大=PL+PR1=8W+6.4W=14.4W。4（2019贵州铜仁市）在如图所示的电路中,电源电压为12V,滑动变阻器的阻值范围在0至50之间,闭合开关S,调节滑动变阻器,当滑片P置于滑动变阻器的中点时,电流表的示数为0.3A。求:（1）定值电阻R1的阻值；（2）当滑动变阻器的滑片P置于阻值最大处时,电路的总功率是多少?（得数保留1位小数）（3）电流表接入电路中的量程是0至0.6A,在不改变电流表量程的情况下,为了

17、保证电流表的安全,滑动变阻器接入电路中的最小阻值是多少?【参考参考答案】（1）15（2）2.2W（3）5【解析】（1）电流表的示数为0.3A时,根据可得总电阻为：；滑片P置于滑动变阻器的中点时,总电阻的一半接入电路,又因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,则R1的阻值：；（2）当滑动变阻器的滑片P置于阻值最大处时,此时总电阻：R总=R1+R2=15+50=65；则总功率：；（3）电路中的最大电流为：I最大=0.6A,根据得电路的最小总阻值：。则滑动变阻器接入电路中的最小阻值：R滑=R总最小-R1=20-15=5。5（2019湖北省鄂州市）某同学利用如图甲所示的电路进行探究,电源电压恒为9V,更换

18、5个定值电阻Rx,得到如图乙所示的图象。则（1）该同学探究的是_的关系；（2）五次记录实验数据中,电压表的示数为_-？滑动变阻器阻值变化范围是_？【参考参考答案】 （1）. 电流与电阻 （2）. 5V （3）. 4-20【解析】（1）由图乙可知,通过定值电阻的电流随其阻值的变化而变化,但电流和电阻的乘积不变,所以,该同学探究的是电流与电阻的关系；（2）由图乙可知,五次记录实验数据中,=1.0A5=-0.2A25=5V,即电压表的示数为5V；当Rx=5时电路中的电流I=1.0A,此时滑动变阻器接入电路中的电阻最小,由可得,此时电路的总电阻：,因串联电路中总电阻等于各分电压之和,所以,滑动变阻器接

19、入电路中的最小阻值：R滑=R总-Rx=9-5=4；当Rx=25时电路中的电流I=0.2A,此时滑动变阻器接入电路中的电阻最大,此时电路的总电阻：,则滑动变阻器接入电路中的最大阻值：R滑=R总-Rx=45-25=20,所以,滑动变阻器阻值变化范围是420。6（2019湖北省咸宁市）如图甲所示,电源电压为6V恒定不变,滑动变阻器的最大阻值是20。闭合开关,滑动变阻器消耗的电功率P与滑动变阻器接入电路的阻值R之间的关系如图乙所示。 （1）当滑动变阻器滑片从左端移至右端的过程中,电压表的示数_（选填“逐渐增大”、“先增大后减小”或“逐渐减小”）；（2）结合图乙数据计算定值电阻R0的阻值；（3）当滑动变

20、阻器两次消耗的电功率都为0.8W时,对应滑动变阻器接入电路的阻值R1和R2分别是多少?【参考参考答案】 （1）. 逐渐增大 （2）. 10 （3）. 5 （4）. 20【解析】（1）由图可知R与R0串联,电压表测滑动变阻器R两端电压,串联电路电压比等于电阻比,当滑片向右移动时,电阻R阻值增大,因此电压表示数逐渐增大；（2）由图乙知,当R=10时,功率P=0.9W,由公式可知,此时的电流为 ,电路总电阻为 ,定值电阻R0的阻值 ；（3）当电功率为0.8W时由公式可得即,可解得R=5或20。7（2019江西省）如图所示,电源电压保持不变,电流表的量程为00.6A,电压表的量程为015V,R1=20

21、,滑动变阻器R2的规格为“100 1A”。（1）闭合开关S1,断开开关S2、S3,电流表示数为0.4A,求电源电压；（2）闭合开关S3,断开开关S1、S2,滑动变阻器滑片置于中点位置时,电压表的示数为4V,求R3的阻值；（3）闭合开关S1、S2和S3,在不损坏电流表、电压表的情况下,求滑动变阻器R2的阻值取值范图.【参考参考答案】（1）8V（2）50（3）40100【解析】（1）闭合开关S1,断开开关S2、S3,电路为只有R1的简单电路,此时I=0.4A,则电源电压：U=IR1=0.4A20=8V；（2） 闭合开关S3,断开开关S1、S2,R2和R3串联,电压表测滑动变阻器两端的电压,即U滑=

22、4V,滑动变阻器滑片置于中点位置时,R3=50,此时电路中的电流为：I=0.08A, R3两端电压为U3=U-U滑=8V-4V=4V,则R3的阻值为：R3=50；（3）闭合开关S1、S2和S3,R1和R3并联,电流表的量程为00.6A,因此电路中最大电流为0.6A,由（1）知,通过R1的电流为0.4A,则通过R2的电流为I2=Imax-I1=0.6A-0.4A=0.2A,则滑动变阻器R2的最小取值为：Rmin=40, 滑动变阻器滑到最大值时,电流表和电压表都是安全的,因此滑动变阻器R2的阻值取值范图为40100。1（2019安徽省亳州市二模）滑动变阻器在电路中有如下两种接法。下图两电路中,电源

23、电压均恒为6V,电热丝R为定值电阻,R20,变阻器的最大阻值Rp20求：（1）限流式接法电流表、电压表的变压范围；（2）分压式接法电流表、电压表的变化范围（3）调节滑片使两电路中电热丝都正常工作时,那种电路电能利用效率更高？请说明原因。【参考参考答案】（1）0.15A0.3A,3V6V；（2）00.3A,06V；（3） 在保证用电器正常工作的前提下,限流式接法电路供电效率更高,原因是总电流较小。【解析】（1）限流接法电路：电热丝R与变阻器Rp串联,则：当变阻器Rp连入电路的电阻为零时,电路为R的简单电路,电压表测量电源电压,所以电压表示数为6V；电流表示数为I最大0.3A；当变阻器Rp连入电路

24、的电阻最大时,则总电阻为：R串R+Rp20+2040,电流表的最小示数为I最小0.15A；电压表的最小示数：URI最小R0.15A203V,所以,电流表的变化范围为0.15A0.3A、电压表的变压范围为3V6V；（2）分压式接法电热丝R与变阻器滑片P左边的电阻并联后与滑片P右边的电阻串联,电压表测量并联电路两端的电压,当变阻器滑片P左边的电阻为零时,对电热丝R短路,电压表电流表的示数都为0；当变阻器Rp连入电路的电阻最大时,电热丝R与变阻器并联,电压表示数为6V；电流表示数为I最大0.3A；所以,电流表的变压范围为00.3A、电压表的变压范围为06V；（3）在保证电热丝R正常工作的前提下,由P

25、I2R和PUI得：限流式接法的效率1,分压式接法的效率2,由于分压式接法的干路电流I2大于限流式接法电路的电流I1,所以12,即限流式接法电路供电效率更高。2（2019福建省泉州市二模）如图,电源电压保持不变,R1、R2为定值电阻,R130,R260只闭合开关S3时,电流表的示数为0.1 A求：（1）电源电压；（2）开关S2断开,S1、S3闭合时,电流表的示数；（3）开关S3断开,S1、S2闭合时,电路的总功率。【参考参考答案】（1）9V；（2）0.3A；（3）4.05W。【解析】（1）只闭合开关S3时,R1和R2串联,电流表测电路中的电流,电流表的示数为0.1 A,根据电阻的串联和欧姆定律,电源电压：UI（R1+R2）0.1A（30+60）9V；（2）开关S2断开,S1、S3闭合时,R2短路