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      2026年天津市河北区中考二模物理试题(含解析)

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      2026年天津市河北区中考二模物理试题(含解析)

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      这是一份2026年天津市河北区中考二模物理试题(含解析),共20页。试卷主要包含了本卷共两大题,共39分等内容,欢迎下载使用。
      本试卷分为第Ⅰ卷(选择题)、第Ⅱ卷(非选择题)两部分。第Ⅰ卷为第1页至第4页,第Ⅱ卷为第5页至第8页。试卷满分100分。
      答卷时,务必将答案涂写在“答题卡”上,答案答在试卷上无效。考试结束后,将本试卷和“答题卡”一并交回。
      祝你考试顺利!
      第Ⅰ卷
      注意事项:
      1.每题选出答案后,用2B铅笔把“答题卡”上对应题目的答案标号的信息点涂黑。如需改动,用橡皮擦干净后,再选涂其他答案标号的信息点。
      2.本卷共两大题,共39分。
      一、单项选择题(本大题共10小题,每小题3分,共30分。每小题给出的四个选项中,只有一项最符合题意)
      1. 空间站内过大的噪声会影响宇航员正常的工作和休息。以下措施中,从声源处减弱噪声的是( )
      A. 隔离睡眠区B. 设备散热风扇改用静音风扇
      C. 宇航员休息时佩戴耳塞D. 增加空间站内部舱壁隔音层的厚度
      【答案】B
      【解析】
      【详解】从声源处减弱噪声,就是从产生声音的源头采取措施降低噪声。
      A.隔离睡眠区,是在传播过程中或者在噪声影响的区域进行隔离,不是从声源处减弱。故A不符合题意;
      B.设备散热风扇改用静音风扇,风扇是产生噪声的源头,改用静音风扇,直接减少了风扇产生的噪声,属于从声源处减弱噪声。故B符合题意;
      C.宇航员休息时佩戴耳塞,是在人耳处减弱噪声,不是声源处。故C不符合题意;
      D.增加空间站内部舱壁隔音层的厚度,是在传播过程中减弱噪声,不是声源处。故D不符合题意。
      故选B。
      2. 中国古代铸造技术十分发达,早在5000多年前,中国人已经能通过加热,把矿石中的铜由固态变为液态。此过程中铜发生的物态变化是( )
      A. 熔化B. 汽化C. 液化D. 升华
      【答案】A
      【解析】
      【详解】铜由固态变为液态,物质由固态变为液态的过程为熔化过程,故A符合题意,BCD不符合题意。
      故选A。
      3. 天津旅游资源丰富,小明旅游时看到了一幅幅美丽的画卷,下列现象中说法正确的是( )
      A. 小明看到海河中的鱼比实际位置浅是光的反射形成的
      B. 小明看见海河中的蓝天白云是光的折射形成的
      C. 夏天“盘山”景区紫外线强,但用眼睛可以直接观察到紫外线
      D. 薄雾的清晨,“九龙山”上透过树丛的光束是直的,说明光在空气中沿直线传播
      【答案】D
      【解析】
      【详解】A.看到海河中的鱼比实际位置浅,是鱼反射的光从水中斜射入空气时发生折射形成的虚像,故A错误;
      B.海河中的蓝天白云是平面镜成像现象,原理是光的反射,故B错误;
      C.紫外线属于不可见光,人眼无法直接观察到紫外线,故C错误;
      D.均匀空气中透过树丛的直光束,直观证明了光在同种均匀介质中沿直线传播,故D正确。
      故选D。
      4. 如图,北极熊趴在冰面上爬过薄冰,这样避免了冰面被压破。“趴”的作用是( )
      A. 增大压强B. 减小压强
      C. 增大压力D. 减小压力
      【答案】B
      【解析】
      【详解】趴在冰面上,是为了增大受力面积,从而可在压力一定时,可以减小压强,故B符合题意,ACD不符合题意。
      故选B。
      5. 小智发现奶奶家墙上的两孔插座烧坏了,他更换新插座的过程包括五个环节:①断开总开关②将新插座装回墙上③拆下旧插座④闭合总开关⑤将电线按“左零右火”接入新插座的接线柱上。下列操作顺序符合安全用电原则的是( )
      A. ①③④⑤②B. ①③⑤②④
      C. ③⑤①②④D. ③⑤②①④
      【答案】B
      【解析】
      【详解】根据安全用电原则,更换插座时必须先断开电源,避免触电。正确操作顺序为: ①断开总开关→③拆下旧插座→⑤接线→②装新插座→④闭合总开关,故B符合题意,ACD不符合题意。
      故选B。
      6. 如图所示,是初中阶段我们用斜面做的三个实验,下列说法正确的是( )
      A. 图甲中为了便于测量时间,应选用坡度较大的斜面
      B. 图乙中的实验直接得出了牛顿第一定律
      C. 图丙中钢球在木板上滚动是由于受到惯性力的作用
      D. 图甲、乙、丙中运动的物体最终会停下来,说明力可以改变物体的运动状态
      【答案】D
      【解析】
      【详解】A.图甲中为了便于测量时间,应选用坡度较小的斜面,使得小车下滑的速度慢些,运动的时间长些,故A错误;
      B.牛顿第一定律是在图乙中的实验基础上经过进一步推理得到的,不能直接得到,故B错误;
      C.图丙中钢球在木板上滚动是由于具有惯性,但惯性不是力,不能说“惯性力”,故C错误;
      D.图甲、乙、丙中运动的物体最终会停下来是由于受到了阻力,说明力可以改变物体的运动状态,故D正确。
      故选D。
      7. 如图所示是小明在校园科技节中进行水火箭比赛的场景。根据图片信息,下列对打气筒高度的估测最接近实际的是( )
      A. 50 mmB. 50 cmC. 50 dmD. 50 m
      【答案】B
      【解析】
      【详解】正常人身高约160~180cm,图中打气筒高度大约到成年人腰部,高度约,故选B。
      8. 如图所示电路,电源电压不变,闭合开关S,电路正常工作。过了一会,两个表示数都变大,那么可能的电路故障是:( )
      A. R短路
      B. R断路
      C. L短路
      D. L断路
      【答案】A
      【解析】
      【详解】BD.如图所示为串联电路,电流表测量电路中的电流,电压表测量灯泡两端电压,故若电阻和灯泡之一发生断路时,电流表示数都变为零,所以两个表示数都变大的故障绝不是断路,即BD选项不对;
      AC.另一种情况就是短路,若R短路,则电路总电阻变小,电流表示数变大,电压表此时测量的为电源电压,也变大,选项A符合题意;若灯泡发生短路,则电压表示数为零,C不符合两个表示数都变大的题意。
      故选A。
      9. 为保持教室安静的学习环境,小明设计了噪声强弱监测装置,如图所示,电源电压不变,声敏电阻R的阻值随声音的增强而减小。闭合开关,当声音变强时(灯丝电阻不变)( )
      A. 电流表示数变小B. 电压表示数变小
      C. 电压表与电流表示数的比值变小D. 电压表与电流表示数的乘积变大
      【答案】D
      【解析】
      【详解】如图所示,声敏电阻R与灯L串联,电流表测电路中电流,电压表测灯L两端的电压。闭合开关,当声音变强时,声敏电阻R的阻值减小,由欧姆定律可知,在电源电压一定时,电路中的电流变大,即电流表示数变大;灯丝电阻不变,由欧姆定律公式变形,可知灯L两端电压变大,即电压表示数变大,所以电压表和电流表的乘积变大,电压表与电流表的比值是灯丝的阻值大小,灯丝的电阻不变,所以该比值不变,故D符合题意,ABC不符合题意。
      故选D。
      10. 某兴趣小组为了研究利用单刀双掷开关控制小直流电动机的正转、反转和不转,设计了如图所示的电路,、为单刀双掷开关,、为指示灯。规定电流从电动机M的左端流入,电动机正转。下列说法正确的是( )
      A. 接、接时,、均发光,电动机不转
      B. 接、接时,只有发光,电动机反转
      C. 接、接时、只有发光,电动机反转
      D. 接、接时、、均发光,电动机正转
      【答案】C
      【解析】
      【详解】A.接、接时,由图可知电流无法从电源正极出发后回到电源负极,整个电路没有构成闭合回路,电路中没有电流通过,则、均不发光,电动机不转,故A错误;
      B.接、接时,由图可知电流从电源正极出发后经、电动机回到电源负极,则只有发光,电流从电动机的左端流入,电动机正转,故B错误;
      C.接、接时,由图可知电流从电源正极出发后经、电动机回到电源负极,则只有发光,电流从电动机的右端流入,电动机反转,故C正确;
      D.接、接时、由图可知电源没有接入电路,则、均不发光,电动机不转,故D错误。
      故选C。
      二、多项选择题(本大题共3小题,每小题3分,共9分。每小题给出的四个选项中,均有多个选项符合题意,全部选对得3分,选对但不全得1分,不选或选错得0分)
      11. 将凸透镜看作是眼睛的晶状体,光屏看作是眼睛的视网膜,烛焰看作是被眼睛观察的物体.拿一个近视眼镜给“眼睛”戴上,光屏上出现烛焰清晰的像,而拿走近视眼镜则烛焰的像变得模糊.在拿走近视眼镜后,为了能在光屏上重新得到清晰的像,下列操作可行的是
      A. 将蜡烛靠近凸透镜
      B. 将光屏远离凸透镜
      C. 将光屏靠近凸透镜
      D. 将光屏和蜡烛同时远离凸透镜
      【答案】AC
      【解析】
      【详解】近视镜片属于凹透镜,凹透镜对光线有发散作用,有近视镜片时,凸透镜所成的像会后移;拿走近视镜片后,蜡烛烛焰的像成在光屏的前面,凸透镜所成的清晰的像在光屏和透镜之间,所以应将光屏向靠近透镜方向移动或将蜡烛靠近凸透镜,才能得到清晰的烛焰的像.故AC正确,BD错误.
      12. 如图所示,甲图是灯泡L和定值电阻R的I-U图像,将L和R先后以乙、丙图两种方式连在同一电源上(电源电压不变),若乙图中,丙图中,则下列选项中正确的是( )
      A. a>1B. b>1C. ab=1D. a>b
      【答案】AD
      【解析】
      【详解】A.乙图中,灯泡L与定值电阻R串联,由欧姆定律可知,当电流相同时,电压与电阻成正比,即
      根据甲图,电流相同时,R两端的电压小于L两端电压,所以R<RL串,所以a=RL串R>1 ,故A正确;
      B.丙图中,灯泡L与定值电阻R并联,两端电压相同,根据甲图,电压相同时,通过R的电流大于通过L的电流,所以,所以b=I1I2<1 ,故B错误;
      C.丙图中,灯泡与电阻并联,由欧姆定律可知,当电压相同时,电流与电阻成反比,即
      由图甲可知,灯泡电阻随电压增大而增大,而乙图中灯泡两端电压比丙图中小,所以,则,故C错误;
      D.因为a=RL串R>1 ,b=I1I2<1 ,所以,故D正确。
      故选AD。
      13. 某小组设计了水箱自动控制进水装置,如图所示。水箱内的圆柱形金属控制棒用不可伸长的细线悬挂在力传感器下面,并始终浸在水中,通过它对力传感器拉力的大小触发开关,控制水泵自动进水。用水时,水箱内水位降低,当到达最低水位时,力传感器所受拉力等于F1,触发开关,水泵开始持续向水箱注水:当水位到达最高水位时,力传感器所受拉力等于F2,再次触发开关,水泵停止向水箱注水。若进水过程中同时用水,相同时间内进水量大于出水量。已知控制棒的质量为m,水的密度为。下列说法正确的是( )
      A. 控制棒受到的浮力最大时,排开水的体积为
      B. 控制棒受到的浮力的变化量最大为
      C. 力传感器受到的拉力大小在F1与F2之间时,说明水箱正在进水
      D. 缩短悬挂控制棒的细线,可使水箱中的最高和最低水位均升高
      【答案】AD
      【解析】
      【分析】先对控制棒做受力分析:控制棒受向下的重力、向上的浮力​、向上的拉力,平衡时满足mg=F+F浮,则F=mg−F浮 ,且,所以水位越高,控制棒排开水的体积​越大,浮力越大,拉力越小。因此最低水位对应最大拉力​,最高水位对应最小拉力,即。
      【详解】A.浮力最大时对应最高水位,拉力为​,则F浮max=mg−F2=ρ水gV排​,整理得V排=mg−F2ρ水g,故A正确。
      B.浮力最小值F浮min=mg−F1,浮力最大变化量ΔF浮=F浮max−F浮min=(mg−F2)−(mg−F1)=F1−F2≠mg−F2​,故B错误。
      C.进水过程中水位上升,拉力从​减小到​;用水过程中水位下降,拉力从增大到,两种过程拉力都在和之间,无法判断一定是进水,故C错误。
      D.触发对应拉力在与​时,对应的排开液体的体积固定,圆柱形控制棒的浸入深度固定。缩短细线后,控制棒整体位置上移,水箱水位 = 控制棒底端高度 + 浸入深度,控制棒底端升高,因此最高、最低水位都会升高,故D正确。
      故选AD。
      三、填空题(本大题共6小题,每小题4分,共24分)
      14. 小明早晨起床后,站在竖直的平面镜前整理着装,镜中所成的像是______(填“实”或“虚”)像;在他远离平面镜的过程中,镜中像的大小______。
      【答案】 ①. 虚 ②. 不变
      【解析】
      【详解】[1][2]由平面镜成像原理知道,由于反射光线的反向延长线会聚成像,所以在镜中的像是虚像;平面镜成等大的像,在他远离平面镜的过程中,镜中像的大小不变。
      15. 2025年4月25日,神舟二十号和神舟十九号航天员在中国空间站胜利会师,激动人心的画面通过___________波传递全世界。该波___________(选填“能”或“不能”)在空气中传播。
      【答案】 ①.
      电磁 ②.

      【解析】
      【详解】[1]电磁波可以在真空中传播,且传播速度快,能传递信息,太空中是真空环境,所以激动人心的画面是通过电磁波传遍全世界的。
      [2]电磁波的传播不需要介质,它能在真空中传播,也能在空气中传播。
      16. 如图所示,甲、乙两个相同的装置分别由U形磁铁、导体棒和金属支架构成,导体棒ab和cd放在支架上,支架由导线连接。闭合开关并向右移动ab,cd也会随之向右移动,其中甲装置涉及的物理学原理是由___________(选填“奥斯特”或“法拉第”)发现的,乙装置与___________(选填“动圈式扬声器”或“动圈式话筒”)的原理相同。
      【答案】 ①. 法拉第 ②. 动圈式扬声器
      【解析】
      【详解】[1][2]闭合开关并向右移动ab,闭合电路中的部分导体在磁场中做切割磁感线运动产生感应电流,使cd中有电流通过,cd处在磁场中,通电导体在磁场中受力的作用,cd也会随之向右移动,其中甲装置涉及的物理学原理是法拉第发现的电磁感应现象;动圈式扬声器线圈中通过电流时,在磁场中产生振动,把电流转化为声音;乙装置与动圈式扬声器的原理相同。
      17. 如图是某款汽车后挡风玻璃的除雾除霜装置示意图。图中较宽的线条是导电条(电阻不计),较窄的线条是电阻丝。导电条A、B两端与汽车供电电路相连,供电电压为12V,电阻丝的总电阻是1。正常工作时,通过导电条A处的电流为___________A。图中P处电阻丝断裂,其他电阻丝还能工作,则这些电阻丝是___________联的。
      【答案】 ①. 12 ②. 并
      【解析】
      【详解】由题意可知电源电压,总电阻,由欧姆定律可得通过导电条A处的电流
      因为P处电阻丝断裂,其他电阻丝还能工作,说明各电阻丝之间互不影响,能独立工作,所以这些电阻丝是并联的。
      18. “青岛号”导弹驱逐舰满载时的排水量是,浮在海面上时所受的浮力为___________N(g取10 N/kg)。当舰船从海洋驶入长江时(),它会___________(选填“上浮”或“下沉”)一些。
      【答案】 ①.
      4.8×107 ②.
      下沉
      【解析】
      【详解】根据阿基米德原理可得驱逐舰满载时,浮在海面上所受的浮力
      舰船始终处于漂浮状态,浮力等于自身重力,舰船重力不变,故浮力不变。当舰船从海洋驶入长江,液体密度减小,根据公式,在不变、变小的条件下,会变大,因此舰船会下沉一些。
      19. 甲、乙两根完全相同的电阻丝,将甲电阻丝剪去一半,电阻变为R1:将乙电阻丝从中间对折,电阻变为R2。然后将R1和R2串联到电路中,则通过R1的电流I1与通过R2的电流I2的比值为______,R1两端电压U1与R2两端电压U2之比为______。
      【答案】 ①. 1∶1 ②. 2∶1
      【解析】
      【详解】串联电路中各处的电流都相等,因此通过R1的电流I1与通过R2的电流I2的比值为1∶1;设甲、乙两根电阻丝原来的电阻为,甲电阻丝剪去一半,长度变为原来的,材料和横截面积不变,则电阻变为;乙电阻丝对折后,长度变为原来的,横截面积变为原来的2倍,材料不变,则电阻,根据串联分压原理,R1两端电压U1与R2两端电压U2之比
      四、综合题(本大题共6小题,共37分。解题中要求有必要的分析和说明,计算题还要有公式及数据代入过程,结果要有数值和单位)
      20. 小明给家中喂养热带鱼的鱼缸设计了一个加热装置(如图甲),该装置电路如图乙所示:L为照明装饰小彩灯(标有“6V 3W”),S1为总开关,S2为温控开关(温度低于20℃自动接通,温度升高到24℃时自动断开),R是阻值为3Ω的电热丝。某次换水后,鱼缸内有10kg初温为19℃的水,开关S1、S2闭合,L正常发光,R开始发热。请你用所学知识与小明一起解决下列问题[]。
      (1)R开始发热到停止工作水吸收了多少热量?
      (2)R开始发热到停止工作的时间是多少秒?(不考虑热量损失,电热丝产生热量均被水吸收。)
      【答案】(1)
      2.1×105J (2)
      1.75×104s
      【解析】
      【小问1详解】
      水的初温 t0=19℃ ,由题意可知,温控开关S2在温度升高到24℃时断开,所以水的末温 ,水吸收的热量Q吸=c水mt−t0=4.2×103J/(kg·℃)×10kg×24℃−19℃=2.1×105J
      【小问2详解】
      由题意可知,闭合开关后,小彩灯L正常发光,且L与电热丝R并联,根据并联电路电压规律可得电源电压
      不考虑热量损失,电热丝产生热量全部被水吸收,电热丝产生的热量 Q=Q吸=2.1×105J
      对于纯电阻电路,加热时间t=Q放RU2=2.1×105J×3Ω(6V)2=1.75×104s
      21. 在“探究并联电路中干路电流与各支路电流的关系”实验中,图甲是某小组同学设计的电路图。
      (1)图乙是该小组连接的电路,闭合开关S,电流表测通过灯___________的电流;
      (2)该小组同学换用不同规格的小灯泡进行实验,用电流表多次测A、B、C三点电流,记录实验数据如下表。分析表中数据,以下说法不合理的是___________(只填选项字母)
      A. 四次实验中电流表选用的测量范围均为0~0.6A
      B. 表中的数据均在误差范围内
      C. 此实验还可测量更多组数据
      D. 通过多次实验,可避免偶然性
      (3)小明同学测量通过灯泡L1电流时,L1正常发光,L2忽亮忽灭,他接下来的操作应该是___________。(写出一条即可)
      【答案】(1)L2 (2)B
      (3)检查 L2灯泡是否接触不良
      【解析】
      【小问1详解】
      从乙图可知,电流从电源正极流出,分成两条路: 一条直接回负极,另一条经过电流表、L2回负极。所以电流表和 L2串联,测的是通过 L2的电流。
      【小问2详解】
      A .由表可知,四次实验中电流表选用的测量范围均为 0~0.6A ,故应选择小量程提高数据精确度,故A不符合题意;
      B .第四次实验C、A两处电流和两个支路电流差不多,不符合并联电路的电流特点,故B符合题意;
      C.此实验还可测量更多组数据,多次实验能让结论更具普遍性,故C不符合题意;
      D .通过多次实验,可避免偶然性 多次实验能排除单次结果的偶然性,故D不符合题意;
      故选A。
      【小问3详解】
      L1正常发光,说明干路和 L1支路是通的;L2忽亮忽灭,问题出在 L2支路,大概率是接触不良。因此可以检查 L2支路的接线柱,重新拧紧导线(或检查 L2灯泡是否接触不良、更换 L2灯泡等)。
      22. 在如图甲所示的电路中,电源电压保持不变,电阻的阻值为20Ω。闭合开关,断开开关,电流表的示数如图乙所示;闭合开关和,电流表的示数为1.2A,求:
      (1)闭合开关和,电阻的电功率;
      (2)闭合开关和,通电1min,电路消耗的电能。
      【答案】(1)
      5.4W (2)
      432J
      【解析】
      【小问1详解】
      闭合开关,断开开关时,电流表测量通过的电流。由图乙可知,电流表选用 0~0.6A量程,分度值为 0.02A,读数得I1=0.3A
      电源电压
      闭合开关和, 与 并联,电流表 A2测量干路总电流, I=1.2A
      通过的电流I2=I−I1=1.2A−0.3A=0.9A
      的电功率P2=UI2=6V×0.9A=5.4W
      【小问2详解】
      电路消耗的电能W=UIt=6V×1.2A×60s=432J
      23. 如图所示是小明研究“同一直线上二力的合成”的实验装置。第一次是用两个方向相同的力拉橡皮筋,如图甲所示;第二次是用两个方向相反的力拉橡皮筋,如图乙所示;第三次只用了一个力拉橡皮筋,如图丙所示。橡皮筋在不受力时的长度是AE,在三次拉力作用下的长度都是。
      (1)三次实验中都使橡皮筋伸长长度,是为了___________。
      (2)图丙中的F就是图甲或图乙中的F1、F2的___________。
      (3)分析甲、丙两图得出的结论是:同一直线上,方向相同的两个力的合力F的大小等于两力大小之___________,合力F的方向与___________。
      (4)分析乙、丙两图得出的结论是:同一直线上,方向相反的两个力的合力F的大小等于两力大小之___________,合力F的方向与___________的力的方向相同。
      【答案】(1)使F的作用效果与F₁、F₂共同的作用效果相同
      (2)合力 (3) ①. 和 ②. 两个力的方向相同
      (4) ①. 差 ②. 较大
      【解析】
      【小问1详解】
      三次实验让橡皮筋伸长相同长度,是为了保证力的作用效果相同,才能用一个力F代替两个力F1、F2的共同作用,进而研究二力合成。
      【小问2详解】
      作用效果相同时,这个单独的力就是两个分力的合力。
      【小问3详解】
      分析甲、丙可得:同一直线上方向相同的两个力,合力大小等于两个力大小之和,合力方向与两个分力的方向都相同。
      【小问4详解】
      分析乙、丙可得:同一直线上方向相反的两个力,合力大小等于两个力大小之差,合力方向与较大的分力方向相同。
      24. 小丹和爸爸去古玩市场买回一个铜刀币,她想知道这个刀币是否是纯铜的呢?于是小丹进行如下实验。
      (1)小丹想根据的原理测出刀币的密度,则质量的测量工具是______,体积的测量工具是______;
      (2)小丹测体积时遇到了困难,因为刀币较大,无法放入测体积的工具中,但可以放入大烧杯中,情形如图所示。只利用大烧杯、弹簧测力计、细线、水、记号笔和刀币这些器材,请你帮她设计实验测出刀币的体积。要求写出主要的实验操作步骤及表达式(水的密度用表示)。
      【答案】(1) ①. 托盘天平 ②. 量筒
      (2)见解析
      【解析】
      【小问1详解】
      [1][2]我们一般利用天平测量物体的质量,利用量筒借助排水法测量物体的体积。
      【小问2详解】
      实验步骤如下:
      ①在刀币大约中部位置做标记,用细线将刀币挂在调好的弹簧测力计下,测出刀币的重力为G;
      ②在烧杯中装入适量的水,使刀币浸入水中至标记处,刀币不接触烧杯底和侧壁,读出此时测力计的示数为F1;
      ③把刀币倒过来挂在弹簧测力计上重复步骤2的操作,读出此时测力计的示数为F2。
      根据称重法,步骤①中刀币受到的浮力为,步骤②中刀币受到的浮力为,则步骤①中刀币排开水的体积为
      步骤②中刀币排开水的体积为
      则刀币的体积为
      25. 在学校的新能源创客营活动中,同学们为校园户外宣传栏设计了一款直流稳压太阳能供电系统,用于驱动LED氛围灯。电路原理如图甲所示,LED灯L的额定电压为10V,滑动变阻器R1是规格为“101A”的调光模块。电压表V1用于监测变阻器分压,电流表用于监测电路工作电流,电源由经过稳压处理、输出电压恒定的太阳能储能系统供电,确保电路工作稳定。闭合开关S,当滑片P置于距R1左端a点三分之一处时,LED灯恰好正常发光,此时电流表指针满偏,电表表盘如图乙所示。请完成以下电路参数计算与优化设计:
      (1)求太阳能稳压供电系统的电源电压。
      (2)电路升级优化:为了适配宣传栏的亮度稳定需求,同学们将LED灯替换为定值电阻为R2的小灯泡,并新增一个电压表V2(其余电路连接不变)。闭合开关后,调节滑片P置于某一位置,同时满足以下条件;
      ①两个电压表指针偏转的角度相同,且表V2示数大于表V1的示数;
      ②两种电表指针偏转角度之比为2∶1;
      请求出定值电阻R2可能的阻值。
      【答案】(1)15V (2)40Ω或50Ω
      【解析】
      【小问1详解】
      由图甲可知,LED灯L与滑动变阻器R1串联,电流表测电路电流。滑动变阻器R1允许的最大电流为,电流表满偏时,若量程为,满偏电流超过R1允许的最大电流,因此电流表选择量程,满偏电流。滑片P距a点三分之一,接入电路的R1阻值R1=13×10Ω=103Ω
      根据欧姆定律,R1两端电压U1=IR1=0.6A×103Ω=2V
      LED正常发光,其两端电压,根据串联电路电压规律,电源电压U=UL+U1=10V+2V=15V
      【小问2详解】
      替换后R2与R1串联,V1测R1两端电压。由题意,两电压表偏转角度相同,V2示数大于V1,因此V1选量程(分度值),V2选量程(分度值),偏转相同角度时UV2=5UV1。分两种情况讨论:
      情况1:V2测R2两端电压由U2=5U1,结合串联电压规律U=U1+U2=15V
      即U1+5U1=15V
      解得,U2=12.5V
      电压表偏转格数n=U10.1V/格=25 格。由两种电表偏转角度比为,得n:m=2:1 ,因此电流表偏转格数m=12.5 格。电流表选量程(分度值),电路电流I=12.5格×0.02A/格=0.25A1A ,超过R1允许电流,舍去。
      情况2:V2测电源总电压由,得15V=5U1,解得,U2=U−U1=12V
      电压表偏转格数n=U10.1V/格=30 格。由偏转角度比n:m=2:1 ,得电流表偏转格数格。电流表选量程,电路电流I=15格×0.02A/格=0.3A1A ,舍去。
      因此R2的可能阻值为或。

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