2024年中考物理题型专题难点（全国）专题54 电学（含图像）综合计算应用题（教师版）

2024年物理中考二轮复习以题型精炼攻克难点亮点的60个小微专题专题54电学（含图像）综合计算应用题1.（2023苏州）如图甲，R1阻值为20Ω，图乙为小灯泡L的U～I图像。闭合开关S、，断开，电流表示数为0.4A，再闭合开关，电流表示数变为0.6A。求：（1）电源电压；（2）的阻值；（3）若只闭合S，1min内电阻产生的热量。【答案】（1）8V；（2）；（3）108J【解析】（1）闭合开关S、S1，只有R1接入电路，则电源电压（2）再闭合开关S2，R1与R2并联，则通过R2的电流R2的阻值（3）若只闭合S，R1与L串联，由于电源电压为8V，利用图乙分析可知，通过R1的电流为0.3A，则1min内电阻R1产生的热量答：（1）电源电压为8V；（2）R2阻值是40Ω；（3）若只闭合S，1min内电阻R1产生的热量为108J。2.（2022湖南岳阳）音乐喷泉是集光机电技术于一体的装置，让红、绿、蓝三种色灯照射到水柱上，通过电脑控制三种色灯功率的比例就能让水柱变换颜色，呈现美轮美奂的视觉效果。图甲是某段时间内红、绿两色灯功率随时间变化的图像。（1）第28s红灯两端的电压为100V，求此时通过红灯的电流；（2）请计算0～30s内红灯和绿灯消耗的总电能；（3）图乙是控制喷泉水柱工作的模拟电路。AB两端输入如图丙所示的周期性变化的电压UAB，定值电阻R=2Ω，D为特殊电子元件。当UAB<6V时，D两端的电压UD=UAB；当时，UD恒为6V不变当通过R的电流满足时，电路启动喷水，此时UAB至少为多少伏？该电路工作l0min，其中喷水时间有多少秒？【答案】（1）2A；（2）6000J；（3）10V，200s【解析】（1）由图甲可知，第28s时红灯的功率是200W，红灯两端的电压为100V，则此时通过红灯的电流为（2）如图甲所示，根据可知，要计算0～30s内红灯和绿灯消耗的总电能，即总电能大小为P-t图像与横坐标轴围成的面积大小。则0～30s内红灯消耗的电能为则0～30s内绿灯消耗的电能为则0～30s内红灯和绿灯消耗的总电能为（3）当UAB≥6V时，UD恒为6V不变当通过R的电流满足时，电路启动喷水，根据可知，喷水时R两端的电压至少为这个电压为能否喷水的临界电压，所以UAB对应的电压为由图丙可知，0-3s内AB两端的电压均匀增加，3s时到达15V，则2s时对应的电压为10V，即这个周期内的2-4s内，，则在一个周期(周期为6s)内有三分之一的时间在喷水（一个周期内喷水的时间为2s），所以10min=600s，相当于100个周期，则有的时间在喷水。3.（2022黑龙江绥化）如图甲所示的电路，电源电压可调，R为标有“1A”字样的滑动变阻器，a、c为其两个端点，电流表量程为0～3A，电压表量程为0～15V，L1、L2是额定电压均为6V的小灯泡，其电流与电压的关系如图乙所示。求：（1）L1正常发光时的电阻；（2）闭合开关S，断开S1、S2，在不损坏电路的情况下，使其中一盏灯正常发光，电压表示数是多少？（3）闭合开关S、S2，断开S1，将电源电压调至14V，当滑动变阻器滑片P在b点时，小灯泡正常发光，此时Rab：Rbc=1：2，则滑动变阻器的最大阻值是多少欧姆？（4）若不限制电路中各开关的状态，滑动变阻器滑片P的移动范围为中点位置至最大阻值处；现移动滑片P的同时调节电源电压，使电路中有小灯泡正常发光，其它各元件均安全，每种电路对应的总功率变化范围。【答案】（1）5Ω；（2）8V；（3）30；（4）16W～25.6W或14.4W～24W【解析】（1）由图像乙可知正常发光时的电流，则L1正常发光时的电阻为（2）闭合开关S，断开、，、与R串联，此时电压表测两灯串联后总电压，若不损坏电路，只能正常发光，由图像乙可知串联电路电流。此时两灯泡电压分别为，。则电压表的示数为（3）闭合开关S、，断开，被短路，与R串联，正常发光，此时串联电路电流。根据串联电路得此时滑动变阻器电压为滑动变阻器接入电路阻值因为Rab：Rbc=1：2，故，则滑动变阻器总阻值（4）解法一滑动变阻器允许通过的最大电流为1A，由图像乙可知L1的额定电流为1.2A，大于滑动变阻器允许通过最大电流1A，所以不能正常发光。只能让正常发光，此时对应电路有两种情况。情况一：闭合开关S，断开、，、与R串联，若不损坏电路，只能正常发光，由图像乙可知串联电路电流，两灯泡电压分别为、。此时电阻的电阻最小电功率为最大电功率为电路总功率变化范围16W～25.6W。情况二：闭合开关S、，断开，，被短路，与R串联，正常发光，此时串联电路电流最小电功率最大电功率电路总功率变化范围14.4W～24W。解法二滑动变阻器允许通过的最大电流为1A，由图像乙可知额定电流为1.2A大于滑动变阻器允许通过最大电流1A，所以不能正常发光。只能让正常发光，此时对应电路有两种情况。情况一：闭合开关S，断开、，、与R串联，若不损坏电路，只能正常发光，由图像乙可知串联电路电流，、两端电压滑动变阻器最小电压电源电压电路最小总功率变阻器两端最大电压电源电压电路最大总功率电路总功率变化范围为16W～25.6W。情况二：闭合开关S、断开，被短路，与R串联，正常发光，此时串联电路电流，。电源电压电路最小总功率电源电压电路最大总功率电路总功率变化范围为14.4～24W。综上所述，每种电路对应的总功率变化范围为16W～25.6W或14.4W～24W。4．如图甲所示，电源电压恒定不变，灯泡L的额定电压为6V，滑动变阻器R2的规格为“100Ω1A”，电压表的量程为0～15V，电流表的量程为0～0.6A。当断开开关S1、S3，闭合S2，移动滑片，电压表示数为3V时灯泡正常发光。图乙是灯泡L、电阻R1的I﹣U图像。求：（1）灯泡正常发光时的电阻。（2）闭合S1、S2、S3时，允许通过滑动变阻器的最大电流。（3）断开S2、S3，闭合S1时，电路的总功率。【答案】（1）灯泡正常发光时的电阻为12Ω；（2）闭合S1、S2、S3时，允许通过滑动变阻器的最大电流为0.15A；（3）断开S2、S3，闭合S1时，电路的总功率为2.7W。【解析】（1）灯泡的额定电压为6V，由图乙可知灯泡的额定电流为0.5A，根据I＝可得，灯泡正常发光时的电阻为：RL＝＝＝12Ω；（2）当断开开关S1、S3，闭合S2，灯L与变阻器R2串联，电压表测变阻器两端电压，移动滑片，电压表示数为3V时灯泡正常发光，根据串联电路电压规律可知，电源电压为：U＝U额+U滑＝6V+3V＝9V，由图乙可知，当R1两端的电压为U1＝6V时，通过R1的电流为I1＝0.3A，根据I＝可得，R1的阻值为：R1＝＝＝20Ω，闭合S1、S2、S3时，灯L被短路，定值电阻R1与变阻器R2并联，电流表测干路电流，此时通过R1的电流为：I1'＝＝＝0.45A，因为电流表的量程为0～0.6A，故干路电流最大为I大＝0.6A，根据并联电路电流规律可知，通过变阻器R2的最大电流为：I2大＝I大﹣I1'＝0.6A﹣0.45A＝0.15A；（3）断开S2、S3，闭合S1时，灯L与定值电阻R1串联，因串联电路中各处的电流相等，且总电压等于各分电压之和，由图乙可知，当电路中的电流为I＝0.3A时，UL'＝3V，U1'＝6V，电源电压：U＝UL'+U1'＝3V+6V＝9V，符合题目条件，所以此时电路的总功率为：P＝UI＝9V×0.3A＝2.7W。5.如图甲为某商场安装的扶梯自动计数器简化电路图。已知电源电压为光敏电阻，。当有光照射时；当扶梯上有顾客经过，挡住射向的光线时，的阻值增大，计数器就计数一次。图乙为某段时间内两端的电压随时间t变化的图像。（1）当有光照射时，电路中的电流为多大？（2）当扶梯上有顾客经过时，的阻值为多大？（3）这段时间内电路消耗的电能是多少？【答案】（l）0.3A；（2）100Ω；（3）7.68J。【解析】（1）当有光照射时，电路中的电流为（2）当扶梯上有顾客经过，挡住射向R1的光线时，R1的阻值增大，电路中的总电阻变大，电路中的电流变小，根据题图可知：此时加在定值电阻两端的电压为U2=2V，此时电路中的电流为根据串联电路的电压、电流规律，此时光敏电阻两端的电压为光敏电阻的阻值为（3）这段时间内电路消耗的电能是W=UIt=12V×0.3A×2s+12V×0.1A×0.4s=7.68J答：（l）当有光照射时，电路中的电流为0.3A；（2）当扶梯上有顾客经过时，R1的阳值为100Ω；（3）这段时间内电路消耗的电能是7.68J。6.在如图甲所示的电路中，电源电压保持不变。R1为定值电阻。闭合开关S，将滑动变阻器R2的滑片P从最左端滑到最右端，两电压表示数随电流表示数变化的完整图像如图乙所示。求：（1）电源电压和定值电阻R1的阻值；（2）滑动变阻器R2的最大值和它消耗的最大功率。【答案】（1）8V；10Ω；（2）30Ω，1.6W【解析】（1）由图甲可知，开关闭合，R1和R2串联，电压表V1测R1的两端电压，电压表V2测的是R2的两端电压，电流表测的是电路电流。当滑动变阻器R2的滑片P从最左端滑到最右端的过程中，R2接入电路电阻变小，电路总电阻变小，根据欧姆定律可得，电路的电流变大，R1的两端电压变大，根据串联分压原理可知，R2的两端电压变小，由图乙知，向上的图线反映的是电压表V1示数随电流表示数变化的图像，向下的图线反映的是电压表V2示数随电流表示数变化的图像。由图乙可知，当电路电流为I=0.4A时，两电压表的示数均为4V，即根据串联电路的电压特点可得，电源电压为根据欧姆定律可得，定值电阻R1的阻值为（2）当滑片P在最左端时，R2接入电路的阻值最大，此时电压表V2的示数为6V，即为此时R2的两端电压，根据串联电路电压特点可得，此时R1的两端电压为根据欧姆定律可得，此时通过R1的电流为即为此时的电路电流。根据欧姆定律可得，此时R2接入电路的阻值为即为滑动变阻器R2的最大值。滑动变阻器R2消耗的功率为当时，P2最大，即答：（1）电源电压为8V，定值电阻R1的阻值为10Ω；（2）滑动变阻器R2的最大值为30Ω，它消耗的最大功率为1.6W。7.如图（甲）所示，电源电压保持不变，滑动变阻器的滑片从最右端滑至最左端的过程中，电压表和电流表的示数变化情况如图（乙）所示。求：（1）电源电压；（2）滑动变阻器的最大阻值；（3）把定值电阻换成标有“”的小灯泡，当滑动变阻器的滑片P在中间位置时，计算小灯泡的实际功率（忽略温度对小灯泡电阻的影响）。【答案】（1）3.0V；（2）20Ω；（3）0.225W【解析】（1）由图甲可知，定值电阻与变阻器串联，电流表测电路电流，电压表测量定值电阻两端电压。当变阻器的滑片P在最左端时，只有R的简单电路，电路的总电阻最小，由欧姆定律可知电路中的电流最大，电压表测量电源电压，由图乙可知，电源电压U=3.0V。（2）当变阻器滑片在最右端时，变阻器连接电路的电阻最大，电路的总电阻最大，由欧姆定律可知此时电路中的电流最小，由图乙可知，I最小=0.075A，定值电阻两端的电压最小UR小=1.5V，则变阻器两端电压U滑=U-UR小=3.0V-1.5V=1.5V滑动变阻器的最大阻值（3）小灯泡的电阻当变阻器的滑片在中间位置时，电路中的电流小灯泡的实际功率PL=I2RL=(0.15A)2×10Ω=0.225W答：（1）电源电压是3.0V；（2）滑动变阻器的最大阻值是20Ω；（3）小灯泡的实际功率是0.225W。8.（2023山东枣庄）体重超标已影响了部分中学生的身心健康，为了动态监测学生的体重情况，班级科技创新小组设计了一台由电流表改装而成的简易体重计，其电路如图甲所示。已知电源电压恒定，定值电阻R0=5Ω，R为压敏电阻，其阻值与所受到的压力关系如图乙所示，电流表量程为0~0.6A，踏板重力不计，求：（1）闭合开关S，当体重计空载时，电路中的电流为0.12A，电源电压为多少；（2）当体重计示数为600N时，R0消耗的电功率为多少；（3）此体重计所能测量的最大体重为多少。【答案】（1）6V；（2）0.45W；（3）1200N【解析】（1）由图甲可知，闭合开关S，定值电阻R0与压敏电阻R串联，由图乙可知当体重计空载时，R=45，I=0.12A，则电源电压为（2）由题图乙可知，当体重计示数为600N时，压敏电阻的阻值R'=15Ω，此时电路中电流为定值电阻R0消耗的功率为（3）已知电流表量程为0~0.6A，当电路中的电流最大为Imax=0.6A时，体重计测量最大体重，此时压敏电阻的阻值为由题图乙可知，所能测量的最大体重为1200N。答：（1）闭合开关S，当体重计空载时，电路中的电流为0.12A，电源电压为6V；（2）当体重计示数为600N时，R0消耗的电功率为0.45W；（3）此体重计所能测量的最大体重为1200N。9.（2023广西）实践基地芒果获丰收，为筛选优质大果，设计自动筛选装置如图甲，检测装置电路图如图乙，电源电压恒为12V，电阻为20Ω，R为压敏电阻，其阻值随压力变化关系如图丙。当电路电流小于0.15A时，不达标的芒果将被推离传送带，达标芒果继续被传送到指定位置，实现自动筛选。求：（1）若R与阻值相等，R消耗的电功率；（2）此装置能筛选出重力至少为多大的芒果；（3）若想筛选出重力至少为2N的芒果，有同学建议：仅适当增加的阻值即可。你认为他的建议可行吗？请通过计算做出判断。【答案】（1）1.8W；（2）1N；（3）可行，此时R0的阻值为40Ω【解析】（1）当R与R0阻值相等，电路中的总电阻为电路中的电流为R消耗的电功率为（2）当电路中电流为0.15A时，电路中的电阻为R此时的电阻为由图丙可知，当电阻为时，对应的压力为1N，即芒果的重力为1N，所以此装置能筛选出重力至少为1N的芒果。（3）根据图丙，可知，当芒果的重力为2N，也就是检测装置所受压力为2N，此时压敏电阻的阻值为，则需要R0的阻值为适当增加R0的阻值，可以筛选出重力至少为2N的芒果。答：（1）R消耗的电功率为；（2）此装置能筛选出重力至少为1N的芒果；（3）可行，此时R0的阻值为。10.（2023四川德阳）如图甲所示，电路中电源电压保持不变，电压表量程可选，电流表量程0~1.2A，滑动变阻器R2（最大阻值未知），定值电阻R3=100Ω。闭合开关S1、S3，断开开关S2，将滑动变阻器R2的滑片从b端移动到a端，流过定值电阻R1的电流与其两端的电压关系图像如图乙所示。求：（1）定值电阻R1的阻值和滑动变阻器R2的最大阻值；（2）若闭合开关S2、S3，断开开关S1，使R2的滑片位于滑动变阻器的中点位置c，整个电路通电100s产生的电热；（3）若闭合开关S1、S3，断开开关S2，若电压表的量程为0~15V，在保证电路元件都安全的情况下，调节滑动变阻器的滑片，电路总功率的变化范围。【答案】（1）10Ω，50Ω；（2）720J；（3）2.4W~14.4W【解析】（1）闭合开关S1、S3，断开开关S2，滑动变阻器R2的滑片在a端时，此时只有定值电阻R1接入电路，由乙图可知，此时电路中的电流最大，故流过定值电阻R1的电流为I1=1.2A，此时电压表的示数等于电源的电压为U1=12V；定值电阻R1的阻值滑动变阻器R2的滑片在b端时，滑动变阻器最大值R2与R1串联，此时流过定值电阻R1的电流最小，由