2024河北物理中考备考重难专题：电学计算题 （课后练习）

这是一份2024河北物理中考备考重难专题：电学计算题 （课后练习），共6页。试卷主要包含了5 V　1，5 V×0，6 V,0等内容，欢迎下载使用。

例 如图甲所示电路，小灯泡L上标有“2.5 V 1.25 W”字样，滑动变阻器R2上标有“10 Ω 1 A”字样.闭合开关S、S1，移动滑动变阻器滑片使小灯泡正常发光，此时电压表示数为2 V，求：
(1)小灯泡L正常发光时的电阻；
(2)若电流表选用0～0.6 A量程，电压表选用0～3 V量程，在确保电路各元件安全的情况下，求电路消耗的最大电功率(假定灯丝电阻保持不变)；
(3)若更换电源，只闭合开关S、S2，移动滑片到某一个位置，电流表和电压表指针位置如图乙所示(可能与之前相比更换了量程但在后续操作中量程不变)，当向某个方向移动变阻器的滑片到某位置时，其中一个表指针达到满偏，另一个表指针在刻度盘 eq \f(2,3) 处.求定值电阻R1的可能值.
实战演练
1.(2022河北18题)如图所示，电源电压为18 V，R0为定值电阻，R为滑动变阻器，电流表量程为“0～0.6 A”，电压表量程为“0～15 V”.闭合开关S，移动滑片，当滑片移至滑动变阻器中点时，电流表的示数为0.36 A，电压表的示数为3.6 V.
(1)求R0的阻值；
(2)求滑动变阻器的最大阻值；
(3)在保证电路安全的情况下，电路消耗的最大功率为P1；将电压表改接在R两端，电路消耗的最小功率为P2.求P1∶P2.
2.(2022河北预测卷)如图所示，电源电压为12 V且保持不变，小灯泡L标有“6 V 3 W”字样，滑动变阻器的规格为“20 Ω 1 A”，电压表的量程为0～15 V，电流表的量程为0～0.6 A.求：
(1)小灯泡正常发光时的电阻；
(2)为了保证电路安全，滑动变阻器接入电路的阻值范围；
调节滑片，当小灯泡正常发光时，保持滑片的位置不变，用定值电阻R0替换小灯泡L，替换前后，电路的总功率变化了1.2 W.求R0可能的电阻值.
参考答案
典例精讲
例 解：(1)根据电功率的变形式P＝ eq \f(U2,R) 可知，小灯泡L正常发光时的电阻R灯＝ eq \f(U灯2,P灯) ＝ eq \f(（2.5V）2,1.25W) ＝5 Ω
(2)闭合开关S、S1，小灯泡L和滑动变阻器R2串联，电压表测量滑动变阻器R2两端的电压.移动滑片使小灯泡正常发光，此时小灯泡两端的电压为2.5 V，滑动变阻器R2两端的电压为2 V，故电源电压U电＝U灯＋U滑＝2.5 V＋2 V＝4.5 V
由I＝ EQ \F(U,R) 可知，小灯泡正常发光时的电流I灯＝ EQ \F(U灯,R灯) ＝ EQ \F(2.5V,5Ω) ＝0.5 A
为了保证电路各元件安全，通过电路的最大电流为0.5 A，则电路消耗的最大电功率
Pmax＝U电Imax＝U电I灯＝4.5 V×0.5 A＝2.25 W
(3)只闭合开关S、S2，电阻R1和滑动变阻器R2串联.因滑动变阻器允许通过的最大电流为1 A，所以由图乙可知，电流表选择的量程为0～0.6 A，此时电路中的电流为0.5 A.若电压表的量程为0～15 V，则其示数为12 V，滑动变阻器的阻值为R滑＝ eq \f(U1,I´) ＝ eq \f(12V,0.5A) ＝24 Ω>10 Ω，滑动变阻器R2上标有“10 Ω 1 A”，故不符合题意；
若电压表的量程为0～3 V，则其示数为2.4 V，滑动变阻器接入电路的阻值为R滑′＝ eq \f(U2,I´) ＝ eq \f(2.4V,0.5A) ＝4.8 Ω<10 Ω，符合题意；
若电流表达到满偏0.6 A，则电流表示数增大了ΔI＝0.6 A－0.5 A＝0.1 A
电压表则减小了ΔU＝2.4 V－ eq \f(2,3) ×3 V＝0.4 V
因串联电路总电压等于各分压之和，所以R1两端电压变化量和电压表示数变化量相等，则由I＝ EQ \F(U,R) 可知，定值电阻R1＝ EQ \F(ΔU,ΔI) ＝ eq \f(0.4V,0.1A) ＝4 Ω
若电压表示数达到满偏3 V，则电压表的示数增大了ΔU′＝3 V－2.4 V＝0.6 V
根据串联电路电压规律可知，R1两端电压变化量也为0.6 V，电流表示数减小了ΔI′＝0.5 A－ eq \f(2,3) ×0.6 A＝0.1 A
由I＝ EQ \F(U,R) 可知，定值电阻R1＝ EQ \F(ΔU′,ΔI′) ＝ eq \f(0.6V,0.1A) ＝6 Ω
所以，定值电阻R1的阻值可能为4 Ω或6 Ω.
实战演练
1.解：(1)由题图可知，定值电阻R0与滑动变阻器串联，电流表测电路中的电流，电压表测定值电阻两端的电压
根据题意及欧姆定律得，定值电阻R0的阻值R0＝eq \f(U0,I)＝eq \f(3.6 V,0.36 A)＝10 Ω
(2)根据题意，当滑动变阻器滑片移至中点时
滑动变阻器两端的电压U滑＝U－U0＝18 V－3.6 V＝14.4 V
通过滑动变阻器的电流即电路中的电流I＝0.36 A
所以滑动变阻器一半的阻值eq \f(R滑,2)＝eq \f(U滑,I)＝eq \f(14.4 V,0.36 A)＝40 Ω
则滑动变阻器的最大阻值R滑＝2×40 Ω＝80 Ω
(3)当电流表示数最大为0.6 A时
定值电阻R0两端的电压U0′＝ImaxR0＝0.6 A×10 Ω＝6 V＜15 V
电压表可以正常工作
所以电路消耗的最大功率P1＝UImax＝18 V×0.6 A＝10.8 W
当电压表改接在R两端，R两端的电压最大为15 V时，R接入电路的电阻最大，此时电路中的功率最小
R0两端的电压U0″＝U－U滑′＝18 V－15 V＝3 V
此时电路中的电流Imin＝eq \f(U0″,R0)＝eq \f(3 V,10 Ω)＝0.3 A
R接入电路的电阻R滑′＝eq \f(U滑′,Imin)＝eq \f(15 V,0.3 A)＝50 Ω所以电路中的最小功率P2＝UImin＝18 V×0.3 A＝5.4 W
P1∶P2＝10.8 W∶5.4 W＝2∶1
2.解：(1)小灯泡正常发光时的电阻RL＝ eq \f(U额2,P额) ＝ eq \f(（6 V）2,3 W) ＝12 Ω
(2)电流表的量程为0～0.6 A，小灯泡规格为“6 V 3 W”，所以，电路中的最大电流：I大＝IL＝ eq \f(P额,U额) ＝ eq \f(3 W,6 V) ＝0.5 A
此时电路中的总电阻：R总＝ eq \f(U,I大) ＝ eq \f(12 V,0.5 A) ＝24 Ω
滑动变阻器接入电路中的最小阻值R小＝R总－RL＝24 Ω－12 Ω＝12 Ω
电压表的量程为0～15 V，电源电压为12 V，所以滑动变阻器接入电路的阻值可以达到最大值，即为20 Ω
故滑动变阻器R接入电路的阻值范围为12～20 Ω
(3)用定值电阻R0替换小灯泡L，替换之前，小灯泡正常发光
通过电路的电流：I＝0.5 A
由串联电路中各部分两端电压之和等于总电压可得：U滑＝U－U额＝12 V－6 V＝6 V
所以R滑＝RL＝12 Ω
由题知，用电阻R0替换L，R滑保持不变，总功率的变化量为1.2 W
则由P＝UI可得串联电路电流的变化量：
ΔI＝ eq \f(ΔP,U) ＝ eq \f(1.2 W,12 V) ＝0.1 A
若电流减小0.1 A，则此时通过电路的电流：I0＝I－ΔI＝0.5 A－0.1 A＝0.4 A
则电路中的总电阻为：
R总′＝ eq \f(U,I0) ＝ eq \f(12 V,0.4 A) ＝30 Ω
R0＝R总′－R滑＝30 Ω－12 Ω＝18 Ω
若电流增大0.1 A，则此时通过电路的电流：I0′＝I＋ΔI＝0.5 A＋0.1 A＝0.6 A
则电路中的总电阻为：
R总″＝ eq \f(U,I0′) ＝ eq \f(12 V,0.6 A) ＝20 Ω
R0′＝R总″－R滑＝20 Ω－12 Ω＝8 Ω
综上所述：电阻R0可能的电阻值为18 Ω或8 Ω