2019年中考物理电学难题及解析

②解得U=12V，RL=l0.(2)只闭合S3时，若L正常发光，IL===0.5A所以R2===14(3)当闭合S1、S2、S3时，R2与R1并联，电流表测总电流.R2最大时，总电阻最大，电流表示数最小.Imin=I1+I2=+=+=0.8A所以电流表接0—3A的量程R2最小时，总电阻最小，电流表示数最大，最大为3A.由于R1的电阻不变且电压也不变，所以通过的电流I1也不变，恒为0.6A.电流表示数为3A时，=I-I1=3A-0.6A=2.4A，所以===5即R2取值范围为5～60，电流表的示数范围为0.8A～3A或3A～0.8A.说明：本题第三问也有其它解法。

15、PTC是一种新型的半导体陶瓷材料，它的发热效率较高，PTC材料的电阻随温度变化而变化。如图甲所示的陶瓷电热水壶就使用了这种材料，它的工作电路如图乙所示，电源电压为220V，R0是定值电阻，其阻值不受温度变化的影响，RT是PTC的电阻。电热水壶在刚开始工作时，RT为24Ω，电路消耗的总功率1100W。求：（1）R0的阻值为多少?（2）当RT的温度为100℃时，RT电阻边为180Ω，RT的实际功率为多少?

解：（1）电热水壶刚开始工作时，RT为24Ω，RT与R0串联，由P=U2/R得电路总电阻R总=U2/P=(220V)2/1100W=44ΩR0的阻值：R0=R总－RT=44Ω－24Ω=20Ω当RT的温度为100℃时，RT电阻边为180Ω电路总电阻R总′=RT+R0=180Ω+20Ω=200Ω电路中的总电流I=U/R总′=220V/200Ω=1.1ART的实际功率:P=UTI=I2RT=(1.1A)2×180Ω=217.8W

16、如图18所示电路，电源电压为6V且保持不变，电阻R1=30Ω，电流表A仅有一个0～0.6A的量程。（1）求通过电阻R1的电流；A··SR2R1P图18（2）滑动变阻器R2的滑片P在最右端时，A··SR2R1P图18（3）在保证电流表安全工作的情况下，R2连入电路的最小阻值是多少？

解：（1）由图可知，R1与R2并联，R1两端的电压:U1=U2=U=6V通过电阻R1的电流:I1=U1/R1=6V/30Ω=0.2A滑动变阻器R2的滑片P在最右端时，R2接入电路的阻值最大，由P2=U22/R2得R2=U22/P2=(6V)2/0.72W=50Ω为保证电流表安全工作，电流表示数最大0.6A(即I总m=0.6A)因为R1两端的电压不变，其阻值也不变，所以通过R1的电流I1恒为0.2A.通过滑动变阻器R2的最大电流:I2m=I总m－I1=0.6A－0.2A=0.4AR2连入电路的最小阻值:R2min=U2/I2m=6V/0.4A=15Ω

17、某水果自动筛选装置（如图所示），它能将质量小于一定标准的水果自动剔除。其原理如下：传送带上的水果经过检测点时，使压敏电阻R的阻值发生变化。AB间的电压也随之发生改变。当UAB＜3V时，机械装置启动，将质量不达标的小水果推出传送带，实现自动筛选功能。已知：电源电压为12V，R0=20Ω，压敏电阻R的阻值随压力变化关系如图所示。求：（1）当检测点上没有水果时，电路中的电流是多大？（2）不同等级的水果筛选的质量标准是不同的。请你对电路进行改进，使该装置能够方便筛选不同水果。（3）当压力改变时，压敏电阻R的最大功率是多少？此时在检测点上的水果质量是多少？（提示：y=－a(x－b)２+c，则顶点y＝c）

解：(1)由电路图可知，R与R0串联.无水果时，F=0N，由图像可得R=100Ω，电路中的总电流：Ｉ=U总/(R+R0)＝12V/(100Ω＋20Ω）A＝0.1A(2)在电路中串一个滑动变阻器。（其它改进有理也可）(3)压敏电阻R的功率：P=UI=（U总－U０）I＝（12－IR0）I＝（12－20I）I=－20(I－0.3)２+1.8∴当I=0.3Ａ时，P最大＝1.8W此时压敏电阻两端电压：U=P最大/I＝1.8W/0.3A＝6V压敏电阻的阻值：R=U/I=6V/0.3A＝20Ω由图像可知R=20Ω时，F=5NG=F=5Nm＝G/g＝5N/(10N/kg)＝0.5kg说明：第三问还有其它解法，都要用二次函数求最值。

18、如图（甲）所示是生活中常见的自动加热、保温的电水壶，它的铭牌如下面表格．现将它接在220V的电压下工作．额定电压220V频率50Hz容积6L加热功率1000W保温功率40W（1）如图（乙）所示为电水壶的电路图，其中R0是电热水壶中的电热管，R是与电热水壶的电热管串联的电阻，S是一个自动切换的温控开关，此热水壶是在热胆中储水，由电热管加热工作的，请根据电路图判断：当温控开关闭合还是断开时，电水壶处于加热状态．（2）按铭牌上所标电水壶的加热功率、保温功率，计算R0和R的阻值分别是多少？（3）当它处于加热状态时，如果消耗的电能全部用来加热水，使热胆中2kg、20℃的水温度升高到90℃至少需要多少时间？

解：（1）由电路图知：当温控开关闭合时，电阻R短路，R0接在电源两端，此时消耗的功率为P1=；当温控开关断开时，电阻R和R0串联在电源两端，此时消耗的功率为P2=．因为U一定，R+R0＞R，所以P1＞P2，即温控开关闭合时，电水壶处于加热状态．（2）∵P=∴电阻R0的阻值为R0===44Ω；保温状态下的电路总电阻为R串===1210Ω，电阻R的阻值为R=R串﹣R0=1210Ω－44Ω=1166Ω；（3）水吸收的热量为Q=cm△t=4.2×103J/（kg•℃）×2kg×（90℃－20℃）=5.88×105J，∵P=W/t=Q/t∴电热壶的加热时间为t===588s．

19、如图21所示，电源电压保持不变，定值电阻R=20Ω，滑动变阻器的最大阻值是12Ω，灯泡的额定电功率为2W。(1)当只闭合开关S1，滑动变阻器的滑片P位于最左端a时，电流表的读数为0.3A，求：电源电压U；(2)保持滑动变阻器滑片位置不变，再闭合开关S2，灯泡恰好正常发光，求：灯泡的电阻RL；(3)当断开S1，闭合S2，将滑片P移至最右端b，求：此时灯泡所消耗的电功率PL。

解：（1)当只闭合开关S1，滑动变阻器的滑片P位于最左端a时，电路只有R工作.电源电压：U=IR=0.3A×20Ω=6V保持滑动变阻器滑片位置不变，再闭合开关S2，R与L并联.此时灯泡恰好正常发光，所以有U额=U=6V根据P额=U额2/RL