【精品】2021年中考物理压轴题大揭秘专题:14 比例型电学综合计算(原卷版和解析版)
【内容简介】考点01:方程类比例型电学综合计算题1:此考点通常对应多种电路连接情况,因此应根据不同的电路连接情况列出对应的方程,并可根据电源电压相等列出对应的等式,还可以根据电流I=U/R列出两个对应的电流方程式,两个式子相比并利用电源电压相等,通常即可求解某两个电阻的关系或求出某个未知的电阻值。2:此考点的特点通常是给出某些物理量如电流之比,电压之比,或某个用电器的电功率之比,应根据这个比例及题中其它条件列出多个方程组,然后通过解方程,求解某些未知的物理量。3:此考点中的计算题,当题目中给出电流,或某个用电器的功率时,应把所给的物理量做为一个已知量,并利用此物算量列出相应的方程,然后再根据所给的物理量的比例,列出新的方程和前面的方程组成方程组,解方程组,从而求出某些物理量。例1:(2020河北中考原创试题)如图所示,电源电压不变,L是标有“6V、3W”的小灯泡,滑动变阻器的最大阻值为12Ω,R0为定值电阻,当三个开关都闭合,且滑动变阻器的滑片位于a端时,小灯泡恰好正常发光,此时R0的功率为P1,当S和S2闭合,S1断开时,滑动变阻器的滑片滑到b端时,R0的功率为P2,且P1:P2=9:4,求:(1)小灯泡正常发光时的电阻。(2)定值电阻R0的阻值。(3)通电时整个电路的最小功率; 【答案】(1)10Ω (2)24Ω (3)1W。【解析】(1)小灯泡正常发光时的电阻RL=UL2/P额=(6V)2/3W=10Ω.(2)当开关均合P位于a端时,变阻器被短路,灯L与R0并联,由于此时灯泡正常发光,所双电源电压U=UL=6V,当S、S2闭合,S1断开时,且滑片P移动最右端b时,变阻器连入的电阻最大,滑动变阻器与R0串联,由P1=I12R0,P2=I22R0和P1:P2=9:4可得:I1:I2=3:2①;电源电压U=I1R0=I2(R0+Rab)②,联立上面两个式子可得:R0=24Ω。(3)小灯泡正常发光时的电阻小于定值电阻的阻值,故当闭合开关S、S2断开S1且滑片位于b端时,电路中的总电阻最大,由P=U2/R可知,此时电路中的总功率最小,故电路的最小功率P小=U2/R0+Rab=(6V)2/24Ω+12Ω=1W.【变式1-1】(2018攀枝花中考)如图所示,灯L上标有“6V、2.4W”字样,电流表量程为0—0.6A,电压表量程为0—15V,滑动变阻器的最大电阻为160Ω,只闭合S1,滑片置于某点a时,滑动变阻器接入电路中的电阻Ra=40Ω,电压表示数Ua=12V,电流表示数为Ia;只闭合S2,滑片置于某点b时,滑动变阻器接入电路中的电阻为Rb,电流表示数为Ib。已知Ia:Ib=3:4;Rb:R0=3:2(灯丝电阻不随温度变化),滑片移动过程中,灯泡电压不超过额定值,电流表示数不超过量程,求:(1)小灯泡正常发光时的电阻。(2)定值电阻R0和电源电压U。(3)只闭合S1时,电路消耗的最小功率。 【答案】(1)15Ω (2)20Ω 18V (3)2.7W。【解析】(1)灯泡的电阻RL=U额2/P额=(6V)2/2.4W=15Ω.(2)只闭合S1时,滑动变阻器和Ra与R0串联,电压表示数Ua=12V,已知R0=40Ω,所以Ia=12V/40Ω=0.3A,可得电源电压U=12V+0.3A×R0①;只闭合S2滑片P位于b时,滑动变阻接入电路中的电阻为Rb,小灯泡L与Rb串联,电流表示数为Ib因为Ia::Ib=3:4则Ib=0.4A,则电源电压U=IbRb+IbRL=0.4A×(R0+15Ω)②,已知;Rb:R0=3:2③,联立上述三个式子可得:R0=20Ω,U=18V。(3)只闭合S1时,滑动变阻器与R0串联,要使电路中的功率最小,则滑动变阻器连入电路的电阻应最大,此时变阻器两端电压可以达到电压表的最大量程为15V,根据串联分压公式可得:3V/20Ω=15V/R滑大可解得R滑大=100Ω,而变阻器的最大电阻为160Ω,即滑动变阻器连入的最大阻值可以达到100Ω,则电路中的电流最小为I最小=15V/100Ω=0.15A,电路消耗的最小功率P最小=UI最小=18V×0.15A=2.7W。例2:(2017遵义中考)如图所示,灯泡L标有“6V、3W”字样,电源电压及灯丝电阻保持不变,电流表量程为0—0.6A,电压表量程为0—15V,变阻器R的最大阻值为100Ω,只闭合开关S、S1,移动滑片P的过程中,电流表示数与变阻器连入电路的阻值变化关系如图乙所示,当滑片P在a点时,电压表示数为10V,电流表示数为Ia;只闭合开关S、S2滑片P置于b点时,变阻器连入电路的电阻为Rb,电流表的示数为Ib,已知Rb:R0=7:3,Ia:Ib=5:4,求: (1)小灯泡正常工作时的电阻RL。(2)只闭合S、S2,滑片P在b点时,电流表的示数Ib。(3)电源电压U。【答案】(1)12Ω(2)0.4A(3)16V 。 【解析】(1)由RL=U2/P=(6V)2/3W=12Ω.(2)只闭合开关S、S1,R与R0串联,电压表测滑动变阻器两端电压,滑片P在a点时,电压表示数为10V,此时电流表示数为Ia;由图像乙可知,当电流表示数为Ia时,滑动变阻器连入电路的阻值为20Ω;由Ia=U滑/R滑=10V/20Ω=0.5A,已知Ia:Ib=5:4,所以只闭合S、S2,滑片P在b点时,电流表的示数Ib=4Ia/5=4×0.5A/5=0.4A.(3)只闭合S、S1,滑片P在a点时,R与R0串联,U滑=10V,根据串联电路中总电压等于各分电压之和,及欧姆定律可得电源电压U=U滑+IaR0=10V+(0.5A×R0)(1);只闭合开关S、S2,滑片P置于b点时,Rb与L串联此时可得电源总电压U=Ib×(Rb+RL)=0.4A×(Rb+12Ω)(2);已知Rb:R0=7:3(3);联立上述三个式子可得R0=12Ω,则电源电压:U=10V+0.5A×12Ω=16V。【变式2-1】(2016湖北黄石中考)如图所示,电源电压U=5V,滑动变阻器R1的最大阻值为20Ω,当R1的滑片P在最右端时,电压表示数为4V;当滑动变阻器的滑片移到a点时,电压表示数为Ua,滑动变阻器的功率为Pa;再移动滑动变阻器的滑片P到b点时,电压表示数为Ub,滑动变阻器的功率为Pb,若Ua:Ub=4:3,Pa:Pb=8:9,求:(1)定值电阻R0的阻值。(2)滑动变阻器a、b两点间的电阻。
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