2020年中考物理重难点专练27 计算专题三 电学综合计算-热点题型（含解析）

热点题型专练重难点27 综合计算题（三）电学综合计算【解题思路】一、电学综合计算的主要组合1.动态电路：（1）开关引起的电路连接方式的改变；（2）滑动变阻器引起的电路变化；（3）开关和滑动变阻器的组合变化。2.最值、安全值：（1）保护电路安全需要的滑动变阻器的取值范围；（2）最大的电功率。3.电能与机械能的转化。4.电能与内能间的转化（第28讲专门练习）。二、解题思路分析1.通用的思路方法：对于第1类问题，我们的关键是将“变化的”变为“确定的”。根据题目的要求，固定开关的状态，滑动变阻器的位置，做出“等效电路图”。这样不但将“变”固定下来了，而且简化了电路，变为简单的串并联计算了。2.对于第2类问题，关键是要找到什么情况下取得最大值。安全值需要考虑所用的用电器。例.（2019聊城市）如图所示，电源电压恒为12v，小灯泡上标有“6v 3.6w“字样且灯丝电阻保持不变，当只闭合s、s1时，小灯泡正常发光；当所有开关都闭合，滑动变阻器的滑片滑到最右端时，电流表a的示数是1.8a求：（1）定值电阻r1的阻值；（2）滑动变阻器r2的最大阻值；（3）小灯泡通电时消耗的最小电功率。【答案】（1）定值电阻r1的阻值为10 （2）滑动变阻器r2的最大阻值为20 （3）小灯泡通电时消耗的最小电功率为1.6w【简析】这是一道开关+滑动变阻器动态变化与电阻最大值+电功率最大值的综合计算。属于比较典型的电学综合计算。（1） 分析电路图，当只闭合s、s1时，电路可等效为l与r1串联:ar1 l（6v 3.6w） u=12v此时，小灯泡正常发光，所以ul=6v，ii1il0.6a。r1两端电压：u1uu额12v6v6v，所以r1的阻值：r110。（2）分析电路图可知，当所有开关都闭合时，r1和r2并联，电流表a测干路电流，a1测r1支路的电流，滑片在滑动变阻器的最右端，连入阻值最大，为滑动变阻器 最大值：通过r1的电流：i11.2a，通过r2的电流：i2ii11.8a1.2a0.6a，所以r2的最大阻值：r220。（3）灯泡的电阻不变，只有当电路中的电阻最大，电流最小时，灯泡的电功率才最小。由（1）、（2）的计算可知：r1r2。所以要将r2全部接入电路与l串联时，l 的电功率最小。此时s、s2闭合，且滑动变阻器的滑片处于最右端。灯泡的电阻：rl10，电路的总电阻r=r2+rl=20+10=30。电路中的最小电流：i=u/r=12v/30=0.4a。灯泡通电消耗的最小电功率：pl最小i2rl（0.4a）2101.6w。【真题再现】1.（2019北京市）如图所示的电路中，电源两端电压保持不变，电阻丝r1的阻值为10当开关s闭合后，电压表的示数为2v，电流表的示数为0.4a求：（1）通电10s电阻丝r1产生的热量；（2）电源两端的电压。【答案】（1）通电10s电阻丝r1产生的热量为16j （2）电源两端的电压为6v【简析】这是一道电热计算与利用欧姆定律计算的简单组合题。（1）由电路图可知：r1与r2串联，电压表测r2两端的电压。所以i1=i2=0.4a;u2=2v.通电10s电阻丝r1产生的热量：q1i12r1t1（0.4a）21010s16j。（2）r1两端的电压：u1i1r10.4a104v。电源电压：uu1+u24v+2v6v。2.（2019广东省）如图所示，电源的电压恒定，r1、r2为定值电阻r2的阻值为60只闭合开关s0时，电流表的示数为0.2a，再闭合开关sl时，电流表的示数为0.6a求：（1）电源的电压；（2）电阻r1的阻值；（3）开关s0、sl均闭合后，通电l0s电路消耗的总电能。【答案】（1）电源的电压为12v （2）电阻r1的阻值为30 （3）电路消耗的总电能为72j【简析】这是一道开关变化与电功计算的简单组合。（1）分析电路图可知：只闭合s0时，电路中只有r2和电流表。此时的电流表示数就是通过r2的电流值i2=0.2a。所以电源电压u=u2=i2r2=0.2a60=12v。（2）分析电路图可知：当闭合s0、s1时，r1和r2并联，电流表测干路电路中的电流i=0.6a。并联电路中的各支路工作互不影响，所以i2=0.2a不变，i1=i-i2=0.6a-0.2a=0.4a；r1=ui/i1=u/i1=12v/0.4a=30。（3）开关s0、sl均闭合后的总电压为电源电压u=12v,总电流i=0.6a,通电时间t=10s.w=uit=12v0.6a10s=72j。3.（2019贵阳市）如图所示电路，电源电压恒为8v，小灯泡标有“6v 3w”字样。若不考虑温度对灯泡电阻的影响，闭合开关s，求：（1）小灯泡的额定电流；（2）小灯泡正常发光时，滑动变阻器r接入电路的阻值。（3）移动滑动变阻器的滑片，当电压表示数为3v时，小灯泡的实际功率。【答案】（1）小灯泡的额定电流为0.5a 小灯泡正常发光时，滑动变阻器r接入电路的阻值为4 （3）小灯泡的实际功率为0.75w。【简析】这是一道滑动变阻器引起变化和实际但功率计算的组合问题。（1）小灯泡标有“6v 3w”字样，所以小灯泡的额定电流il额=p额u额=3w6v=0.5a。（2）由电路图可知：灯泡与滑动变阻器串联。要使“小灯泡正常发光”，需ul=6v,“电源电压恒为8v”，所以ur=u-ul=8v-6v=2v.ir=il=0.5a。r=ur/ir=2v/0.5a=4。（3）由电路图可知：电压表测的是l的电压，所以ul实=3v。“不考虑温度对灯泡电阻的影响”所以l的电阻等于额定电压时的电阻，rl=ul额/il额=6v/0.5a=12。小灯泡的实际功率pl实=ul实2/ rl=（3v）2/12=0.75w。4.（2019铜仁市）在如图所示的电路中，电源电压为12v，滑动变阻器的阻值范围在0至50之间，闭合开关s，调节滑动变阻器，当滑片p置于滑动变阻器的中点时，电流表的示数为0.3a。求:（1）定值电阻r1的阻值;（2）当滑动变阻器的滑片p置于阻值最大处时，电路的总功率是多少?（得数保留1位小数）（3）电流表接入电路中的量程是0至0.6a，在不改变电流表量程的情况下，为了保证电流表的安全，滑动变阻器接入电路中的最小阻值是多少?【答案】（1）定值电阻r1的阻值15 （2） 电路的总功率是2.2w （3） 滑动变阻器接入电路中的最小阻值是 5【简析】这是一道由滑动变阻器引起的变化和电路安全的综合题，属于比较典型的电学综合题，有一定难度。（1）由电路图可知r1、r2串联，所以有i1=i2=i=0.3a。因为“滑动变阻器的阻值范围在0至50之间”，当i=0.3a时“滑片p置于滑动变阻器的中点时”，所以此时r2=50/2=25.u2=i2r2=0.3a25=7.5v；u1=u-u2=12v-7.5v=4.5v；r1=u1/i1=4.5v/0.3a=15。（2）当滑动变阻器的滑片p置于阻值最大处时，r2=50。电路中的总电阻r=r1+ r2=15+50=65,总电流i=u/r=12v/65=12/65a. 电路的总功率p=ui=12v12/65a2.2w.（3） 电流表接入电路中的量程是0至0.6a，在不改变电流表量程的情况下，为了保证电流表的安全电路中的最大电流i最大=0.6a。当电路中电流最大的时候，就是电路中电阻最小的时候，所以r最小=u/1最大=12v/0.6a=20, 滑动变阻器接入电路中的最小阻值是r2最小=r最小-r1=20-1 5=5。5.（2019菏泽市）如图所示，将标有“2.5v 0.625w”字样的小灯泡接入电源电压4.5v（电压保持不变）电路中，为调节灯泡亮度，在电路中串联一个滑动变阻器，两个电压表的量程都是3v。（1）移动滑动变阻器滑片，使小灯泡正常发光，灯泡正常发光时的电阻是多大？（2）在小灯泡正常发光的情况下，通电5分钟，滑动变阻器消耗的电能是多少？（3）为保证两个电压表两端的电压不超过3v，小灯泡两端的电压不超过额定电压的情况下，滑动变阻器允许的取值范围是多少？（假定灯丝电阻保持不变）【答案】（1）灯泡正常发光时的电阻是10； （2）在小灯泡正常发光的情况下，通电5分钟，滑动变阻器消耗的电能是150j； （3）滑动变阻器允许的取值范围是820。【简析】这是一道欧姆定律、电功、滑动变阻器取值范围的综合计算题。（1）灯泡正常发光时的电阻，即为额定电压下的电阻。小灯标有“2.5v 0.625w”字样”，所以它的额定电压ul额=2.5v，pl额=0.625w，l在额定电压下的电阻rl=ul额2pl额=（2.5v）20.625w=10。（2）在小灯泡正常发光的情况下的电功率为pl额=0.625w。此时的电流il=pl额/ul额=0.625w/2.5v=0.25a。滑动变阻器与它串联，所以ir=il=0.25a。ur=u-ul额=4.5v-2.5v=2v。通电时间tr=5min=300s,所以wr=urirtr=2v0.25a300s=150j。（3）为保证两个电压表两端的电压不超过3v，小灯泡两端的电压不超过额定电压的情况下， 所以电路中的最大电流等于灯泡正常发光时电流i最大=il=0.25a，滑动变阻器接入电路中的电阻最小，r最小=ur/i最大=2v/0.25a=8。当电压表v2的示数ur大=3v时，滑动变阻器接入电路中的电阻最大， 此时灯泡两端的电压： ul小=u-ur大=4.5v-3v=1.5v。由ul小rl=urr最大，即1.5v10=3vr最大，解得r最大=20。因此滑动变阻器的取值范围是820。6（2019四川乐山）如图所示，l为标有为“2.5 v 0.625 w”的小灯泡，滑动变阻器r2的最大电阻为15 ，电源电压保持恒定。闭合开关s1、s2，且r2阻值为0时，灯泡l正常发光，电流表读数i=0.75 a。求：（1）电源电压u；（2）电阻r1的阻值；（3）电路接通时的最小功率。【答案】（1）2.5 v （2）5 （3）0.25 w【解析】这是一道由开关、滑动变阻器变化与最值的综合计算题。（1）由电路图可知：当s1、s2都闭合，且r2阻值为0时，灯泡l与r1并联，此时小灯泡刚好正常发光，所以电源电压u=ul额=2.5 v；（2）小灯泡正常发光时，由p=u2/r可得灯的电阻，rl=ul2/pl=（2.5v）2/0.625w=10