动态电路计算中考物理专题复习.docx
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动态电路计算中考物理专题复习
2021年中考物理专题复习——动态电路计算
1.(2021连云港模拟)如图甲所示的电路中,R1阻值为30Ω,电源电压保持不变。
滑动变阻器R2的滑片从一端滑到另一端的过程中,测得R2的电功率与通过它的电流的关系如图乙所示。
求:
(1)电源电压;
(2)滑动变阻器的最大阻值;
(3)滑动变阻器的最大功率。
2.(2021湖南模拟)如图所示电路,电源电压U,恒定且小于l0V,R1=15Ω,滑动变阻器的最大阻值为20Ω,小灯泡L的电阻小于15Ω;当开关S断开,滑动变阻器的滑片位于b端时,电流表的示数为0.2A;当开关S闭合,滑动变阻器的滑片位于a端时,电流表的示数为1A,小灯泡正常发光,求小灯泡的额定功率(温度对灯丝电阻的影响忽略不计).
3.(2021肥城模拟)如图所示为某品牌的电热水壶简化示意图,S为单刀双掷开关,R2=456.5Ω。
当S接触点1时,加热电功率是1760W,其中R1和R2均为阻值不变的发热电阻。
求:
(1)
加热时的电流;
(2)保温时的电功率;
(3)若用时5min将一壶水烧开,再保温0.5h,消耗的电能总共为多少kW•h?
(保留3位小数)
4.(2021如皋模拟)如图甲所示的电路,电源电压保持不变,小灯泡L标有“2.5V0.25A”字样,其R﹣U图像如图乙所示,滑动变阻器R1的最大值为30Ω,定值电阻R2=30Ω,电流表的量程为0~0.6A,电压表的量程为0~3V。
当只闭合开关S、S2和S3,将变阻器R1的滑片P调到中点时,电流表示数为0.45A。
(1)求小灯泡的额定功率;
(2)当只闭合开关S、S2和S3时,求整个电路消耗的最大功率;
(3)当只闭合开关S和S1时,在保证各元件安全工作的情况下,求滑动变阻器R1允许的取值范围。
5.(2021普洱模拟)如图所示的电路中,电源电压保持不变,定值电阻R1=10Ω。
当只闭合开关S1时,电流表的示数为0.6A;再闭合开关S2,电流表的示数变化了0.2A。
求:
(1)电源电压;
(2)定值电阻R2的阻值;
(3)开关S1、S2都闭合时,1min内电流通过R1产生的热量。
6.(2021普洱模拟)我国夺取了脱贫攻坚的全面胜利,家庭电器化普及程度越来越高。
小明家电热饮水机的简化电路图如图所示,有加热和保温两种工作状态,R1和R2均为用来加热且阻值不变的电热丝,饮水机部分参数如表所示。
饮水机在加热状态下正常工作,将2kg的水从20℃加热至100℃用时7min。
[c水=4.2×103J/(kg•℃)]
(1)求水吸收的热量;
(2)求饮水机的加热效率;
(3)保温电热丝是 R1 (选填“R1”或“R2”);求电热丝R2的阻值。
7.(2021大连模拟)如图甲所示,某款电热饼铛,图乙为其工作原理电路图,R1、R2分别为上盘和下盘的发热电阻,已知R1=55Ω.某次烙饼加热和保温时的功率随时间变化关系如图丙,电热饼铛刚开始工作时,电路中的开关都闭合,当温度达到200℃时,S1自动断开,再保温2min后,开关S断开。
求:
(1)该电热饼铛正常加热时的总电流。
(2)R2的电阻值。
(3)本次烙饼共消耗的电能。
8.(2021上海模拟)如图8(a)所示,电源电压保持6伏不变。
①若电阻R1的阻值为10欧,闭合开关S后,求通过电阻R1的电流I1和电阻R1消耗的电功率P1。
②若保持电阻R1的阻值不变,当移动变阻器的滑片P时,电流表的示数发生变化,其最小值如图8(b)所示,最大值为满刻度。
求滑动变阻器连入电路的阻值的变化值ΔR2。
9.(2021滨州模拟)聋聋家有一台家用电水壶如图甲,他发现电水壶有加热和保温两种功能。
如图乙所示是其内部电路的简图,R1、R2均为加热电阻,通过旋转旋钮开关可以实现加热和保温两种功能的切换。
电水壶加热功率为1000W,保温功率为44W(c水=4.2×103/(kg•℃),ρ水=1.0×103kg/m3),求:
(1)保温状态工作时,电路中的电流是多少?
(2)忽略温度对电阻阻值的影响,加热电阻R1的阻值是多少?
(3)把0.5kg的水从40℃加热到100℃,水要吸收的热量是多少?
(4)不计热量损失,使用电水壶的加热挡完成问题(3)中的加热过程需要多长时间?
10.(2021珠海模拟)浴室中的平面镜往往凝结大量的小水滴,导致成像模糊,而浴室防雾镜的背面粘贴有等大的电热膜,通电后镜面受热,水蒸气无法凝结其上,成像清晰。
如图所示是某型号的浴室防雾镜,其相关数据如表:
(1)在某次洗浴中,浴室温度为30℃,正常工作2min使平面镜的平均温度升高到40℃,求电热膜对平面镜的加热效率。
[玻璃的比热容为0.8×103J/(kg•℃)]
(2)如图乙所示,小夏给防雾镜电路连接了一个滑动变阻器R,能使电热膜的功率在原功率的25%~100%之间变化,以满足不同季节使用的需要。
求滑动变阻器R的最大阻值。
11.(2021绵阳模拟)某电热水器如图甲所示,有高、低温两档加热功能,低温挡功率为5500W,内部等效电路如图乙所示,R1和R2是两个电热丝。
【c水=4.2×103J/(kg•℃)】
(1)电热丝R1的阻值是多少?
(2)假设热水器电热丝正常工作且产生的热量全部被水吸收。
如果用高温挡淋浴时,把初温为20℃的100L的水加热至40℃,用时为20min,则该热水器高温挡功率是多少?
12.(2021漳州模拟)如图所示,电源电压恒定,R1=30Ω,R2=60Ω。
当开关S3闭合,S1、S2都断开时,电流表的示数为0.1A。
求:
(1)电源电压;
(2)只闭合S1时,电流表的示数;
(3)当开关S3断开,S1、S2都闭合时,电路的总功率。
13.(2021漳州模拟)如图所示的装置,电源电压U=10V,保持不变,R2=12Ω,导电性能良好的金属弹簧和金属指针P的电阻和重力均不计,金属块A的重力G1=10N,R1是一根水平放置的粗细均匀、总长L=1m的金属棒,其电阻随长度均匀变化,总电阻为8Ω,两端都被固定在绝缘支架上,它对指针P无压力,且接触良好,绝缘板B重G2=20N,当它从金属块A和地面间被抽出时,它的上下表面分别与A和地面之间产生的摩擦力为f1和f2,且均为接触面间压力的0.2倍。
当P置于金属棒左端a点时,弹簧恰好处于原长.
(1)当P置于金属棒的左端a点时,电流表的示数I1为多少?
(2)用水平拉力F将B从A与地面之间匀速抽出,当金属块保持静止时,求弹簧拉力F1和水平拉力F的大小。
(3)用水平向右的拉力拉动金属块A,使指针P逐渐从最左端a点向右移动,直至运动到b点,试求出电流表的示数I和指针P移动的距离x之间的关系式。
14.(2021江门蓬江区模拟)某型号汽车的油量显示电路如图甲所示,其中定值电阻R0=10Ω,R为压敏电阻(厚度不计),位于油箱底部,A表是一量程为0~0.6A的电流表,作为油量指示表。
压敏电阻的电阻值随汽油产生的压强的变化而变化,其对应关系如图乙所示。
已知加满汽油时油的深度为0.4m,A表示数为0.6A,汽油密度ρ油=0.7×103kg/m3,g取10N/kg。
求:
(1)加满汽油时汽油在油箱底部产生的压强;
(2)电源的电压;
(3)汽油耗尽时电流表的示数。
15.(2021黄冈模拟)国家规定燃气灶须安装熄火自动保护装置,在意外熄火(如汤水溢出)时,装置能自动关闭气路。
图1为小华设计的模拟装置示意图:
电源电压U=6V;当电磁铁线圈中的电流I≤0.02A时,衔铁K被释放从而关闭气路(未画出)启动保护,反之打开气路;线圈电阻不计;热敏电阻Rt的阻值与温度的关系如图2中图线①所示。
(1)停止加热(意外熄火)后,随着Rt温度降低,线圈中电流将变 ;
(2)在调试装置时,需满足以下两个条件:
①装置启动保护时Rt的温度不高于80℃;
②为防止意外熄火后燃气泄漏的时间过长,装置启动保护时Rt的电功率应不超过0.06W;
为满足上述条件,求电阻箱R接入电路阻值的范围;
(3)调试完成后,若仅将Rt更换为图线②所示的热敏电阻(两只热敏电阻的吸、放热本领相同),小华发现装置启动保护的灵敏度会降低,你认为其中的原由是:
。
16.(2021长春模拟)如图为电吹风的内部结构示意图和电路原理图。
其中电热丝通电后可以发热,电动机通电后可以送风,当选择开关O接在C、D位置时,电吹风处于关停状态。
已知电吹风冷风档的额定功率为44W,电吹风热风档的额定功率为484W。
额定电压均为220V。
当电吹风处于正常工作状态时,求∶
(1)电吹风吹冷风时,电路中的电流是多大?
(2)电吹风吹热风时,电路中每小时耗电是多少度(1度=1kW·h)?
(3)电吹风电热丝的电阻是多大?
17.(2021常州模拟)当空气湿度比较低时,很多人家里都会使用电热加湿器如图甲,其工作原理如图乙,相关参数如表所示。
工作时,电热加湿器的电热丝浸没在加热仓的水中产生热量,使加热仓中的水沸腾变成水蒸气喷出,增加环境湿度;当加热仓中的水减少到一定程度时,自动阀门智能打开,水由储水箱进入加热仓中。
求:
(1)当电热加湿器以最大运行功率工作时,电热丝R1的阻值为多大?
(2)如果加热仓内冷水的温度为20℃,用最大运行功率正常工作,经过5min36s恰好使水沸腾产生水蒸气,求加热仓中水的质量。
(设电热丝R1产生的热量全部被水吸收,当地气压为标准大气压)
(3)电热加湿器以最低气雾量工作时,求气雾调节器消耗的电功率。
2021年中考物理专题复习——动态电路计算参考答案
1.(2021连云港模拟)如图甲所示的电路中,R1阻值为30Ω,电源电压保持不变。
滑动变阻器R2的滑片从一端滑到另一端的过程中,测得R2的电功率与通过它的电流的关系如图乙所示。
求:
(1)电源电压;
(2)滑动变阻器的最大阻值;
(3)滑动变阻器的最大功率。
【答案】
(1)由电路图可知,R1与滑动变阻器R2串联,电压表测滑动变阻器两端的电压,电流表测电路中的电流。
当滑动变阻器接入电路中的电阻为零时,电路为R1的简单电路,此时电路中的电流最大,
由图象可知,电路中的电流I大=0.6A,
根据I=
可得电源电压:
U=I大R1=0.6A×30Ω=18V;
(2)当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时,总电阻最大,电路中的电流最小,
由图象可知,电路中的电流I小=0.2A,
根据I=
可得电路总电阻:
R=
=
=90Ω,
串联电路总电阻等于各部分电阻之和,所以滑动变阻器的最大阻值:
R2=R﹣R1=90Ω﹣30Ω=60Ω;
(3)根据电功率公式及其变形公式可得滑动变阻器的电功率:
P=UI﹣I2R1=18V×I﹣I2×30Ω,由抛物线的性质可知滑动变阻器的最大功率为:
P=
=2.7W。
答:
(1)电源电压为18V;
(2)滑动变阻器的最大阻值为60Ω;
(3)滑动变阻器的最大功率为2.7W。
2.(2021湖南模拟)如图所示电路,电源电压U,恒定且小于l0V,R1=15Ω,滑动变阻器的最大阻值为20Ω,小灯泡L的电阻小于15Ω;当开关S断开,滑动变阻器的滑片位于b端时,电流表的示数为0.2A;当开关S闭合,滑动变阻器的滑片位于a端时,电流表的示数为1A,小灯泡正常发光,求小灯泡的额定功率(温度对灯丝电阻的影响忽略不计).
【答案】
当开关S断开,滑动变阻器的滑片位于b端时,灯泡L与滑动变阻器的最大阻值串联,电流表测电路中的电流,因为串联电路中总电阻等于各分电阻之和,根据欧姆定律可得,电源的电压:
U=I串(RL+R)=0.2A×(RL+20Ω),
当开关S闭合,滑动变阻器的滑片位于a端时,RL与R1并联,电流表测干路电流,因为并联电路中各支路两端的电压相等,且干路电流等于各支路电流之和,所以
;即
整理可得:
RL2-40RL+300=0,
解得:
RL=10Ω或RL=30Ω,因为小灯泡L的电阻小于15Ω,
得RL=10Ω,
则电源的电压U=0.2A×(RL+20Ω)=0.2A×(10Ω+20Ω)=6V,
因灯泡在电压为6V时,灯泡正常发光,
∴灯泡的额定功率:
答:
小灯泡的额定功率为3.6W。
3.(2021肥城模拟)如图所示为某品牌的电热水壶简化示意图,S为单刀双掷开关,R2=456.5Ω。
当S接触点1时,加热电功率是1760W,其中R1和R2均为阻值不变的发热电阻。
求:
(1)
加热时的电流;
(2)保温时的电功率;
(3)若用时5min将一壶水烧开,再保温0.5h,消耗的电能总共为多少kW•h?
(保留3位小数)
【答案】
(1)8A(2分)
(2)100W(3)0.197kW•h
4.(2021如皋模拟)如图甲所示的电路,电源电压保持不变,小灯泡L标有“2.5V0.25A”字样,其R﹣U图像如图乙所示,滑动变阻器R1的最大值为30Ω,定值电阻R2=30Ω,电流表的量程为0~0.6A,电压表的量程为0~3V。
当只闭合开关S、S2和S3,将变阻器R1的滑片P调到中点时,电流表示数为0.45A。
(1)求小灯泡的额定功率;
(2)当只闭合开关S、S2和S3时,求整个电路消耗的最大功率;
(3)当只闭合开关S和S1时,在保证各元件安全工作的情况下,求滑动变阻器R1允许的取值范围。
【答案】解:
(1)小灯泡的额定功率是:
PL额=UL额IL额=2.5V×0.25A=0.625W;
(2)只闭合开关S、S2和S3,将变阻器R的滑片P调到中点时,L短路,电路为
R1与R2并联,电流表测量干路电流;
并联的总电阻,R并=
=
=10Ω,
由I=
可得电源电压:
U=IR并=0.45A×10Ω=4.5V;
由于电流表的量程为0~0.6A,则干路电流最大为0.6A,
所以最大功率P最大=UI最大=4.5V×0.6A=2.7W;
(3)只闭合开关S、S1,灯泡L与R1串联,R2不接入电路,移动变阻器的滑片P,向左移动时,R1变大,电压表的示数也变大,当电压表示数为3V时,R1最大,则R1的电压U1大=3V,此时小灯泡两端的电压为:
UL=U﹣U1大=4.5V﹣3V=1.5V,
由图乙可知此时灯泡的电阻为:
RL=
8Ω,
则I最小=
=
=0.1875A,
所以由I=
可得R1连入电路的电阻:
R1=
=
=16Ω;
当滑片向右移动时,R1变小,电流表的示数变大,UL也变大,由于灯泡的额定电流为0.25A,
所以,电路中的最大电流为:
I最大=IL额=0.25A<0.6A(电流表安全),
此时灯泡正常工作,则灯泡两端的电压为:
UL′=2.5V,
R1两端的电压为:
U1′=U﹣UL′=4.5V﹣2.5V=2V,
R1连入电路的最小电阻:
R1′=
=
=8Ω,
所以在保证各元件安全的情况下,滑动变阻器R1允许的取值范围是8~16Ω。
答:
(1)求小灯泡的额定功率为0.625W;
(2)当只闭合开关S、S2和S3时,整个电路消耗的最大功率是2.7W;
(3)当只闭合开关S和S1时,在保证各元件安全工作的情况下,求滑动变阻器R1允许的取值范围是8~16Ω。
5.(2021普洱模拟)如图所示的电路中,电源电压保持不变,定值电阻R1=10Ω。
当只闭合开关S1时,电流表的示数为0.6A;再闭合开关S2,电流表的示数变化了0.2A。
求:
(1)电源电压;
(2)定值电阻R2的阻值;
(3)开关S1、S2都闭合时,1min内电流通过R1产生的热量。
【答案】解:
(1)只闭合开关S1,只有定值电阻R1接入电路,电源电压:
U=I1R1=0.6A×10Ω=6V;
(2)再闭合开关S2,定值电阻R1、R2并联,电流表测量干路中的电流,因为并联电路各支路用电器互不影响,通过定值电阻R1的电流不变,电流表的示数变化量就是通过定值电阻R2的电流:
I2=0.2A,
定值电阻R2的阻值:
R2=
=
=30Ω;
(3)开关S1、S2都闭合时,1min内电流通过R1产生的热量:
Q1=W1=UI1t=6V×0.6A×60s=216J。
答:
(1)电源电压为6V;
(2)定值电阻R2的阻值30Ω;
(3)开关S1、S2都闭合时,1min内电流通过R1产生的热量为216J。
6.(2021普洱模拟)我国夺取了脱贫攻坚的全面胜利,家庭电器化普及程度越来越高。
小明家电热饮水机的简化电路图如图所示,有加热和保温两种工作状态,R1和R2均为用来加热且阻值不变的电热丝,饮水机部分参数如表所示。
饮水机在加热状态下正常工作,将2kg的水从20℃加热至100℃用时7min。
[c水=4.2×103J/(kg•℃)]
(1)求水吸收的热量;
(2)求饮水机的加热效率;
(3)保温电热丝是 R1 (选填“R1”或“R2”);求电热丝R2的阻值。
【答案】解:
(1)水吸收的热量:
Q吸=c水m水(t﹣t0)=4.2×103J/(kg•℃)×2kg×(100℃﹣20℃)=6.72×105J;
(2)根据P=
知饮水机正常加热工作7min消耗的电能:
W=P加t加=2000W×7×60s=8.4×105J,
饮水机的加热效率:
η=
×100%=
×100%=80%;
(3)由图可知,当只闭合S1时,只有R1工作,此时电路中电阻较大,由P=UI=
知电功率较小,饮水机处于保温状态;
当开关S1、S2都闭合时,电热丝R1、R2并联,此时电路中电阻较大,由P=UI=
知电功率较大,饮水机处于加热状态;
电热丝R2的功率:
P2=P加﹣P保=2000W﹣400W=1600W,
电热丝R2的阻值:
R2=
=
=30.25Ω。
答:
(1)水吸收的热量为6.72×105J;
(2)饮水机的加热效率为80%;
(3)R1;电热丝R2的阻值为30.25Ω。
7.(2021大连模拟)如图甲所示,某款电热饼铛,图乙为其工作原理电路图,R1、R2分别为上盘和下盘的发热电阻,已知R1=55Ω.某次烙饼加热和保温时的功率随时间变化关系如图丙,电热饼铛刚开始工作时,电路中的开关都闭合,当温度达到200℃时,S1自动断开,再保温2min后,开关S断开。
求:
(1)该电热饼铛正常加热时的总电流。
(2)R2的电阻值。
(3)本次烙饼共消耗的电能。
【答案】解:
(1)由图丙可知,电饼铛加热时的功率P加=1.32kW=1320W,
由P=UI可得,该电饼铛正常加热时的总电流:
I=
=
=6A;
(2)由图丙可知,电饼铛保温时的功率P保=0.44kW=440W,
由题意可知,开关S闭合、S1断开时,电路为R2的简单电路,电饼铛处于保温状态,
由P=UI=
可得,
R2的电阻:
R2=
=
=110Ω;
(3)由图丙可知,本次烙饼加热的时间t加=4min=240s,保温时间t保=2min=120s,
由P=
可得,本次烙饼共消耗的电能:
W=P加t加+P保t保=1320W×240s+440W×120s=3.696×105J。
答:
(1)该电饼铛正常加热时的总电流为6A;
(2)R2的电阻为110Ω;
(3)本次烙饼共消耗的电能为3.696×105J。
8.(2021上海模拟)如图8(a)所示,电源电压保持6伏不变。
①若电阻R1的阻值为10欧,闭合开关S后,求通过电阻R1的电流I1和电阻R1消耗的电功率P1。
②若保持电阻R1的阻值不变,当移动变阻器的滑片P时,电流表的示数发生变化,其最小值如图8(b)所示,最大值为满刻度。
求滑动变阻器连入电路的阻值的变化值ΔR2。
【答案】①I1=U1/R1=6伏/10欧=0.6安P1=U1I1=6伏×0.6安=3.6瓦
②I2最小=I最小-I1=1.2安-0.6安=0.6安
R2最大=U2/I2最小=6伏/0.6安=10欧
I2最大=I最大-I1=3安-0.6安=2.4安
R2最小=U2/I2最大=6伏/2.4安=2.5欧
ΔR2=10欧-2.5欧=7.5欧
9.(2021滨州模拟)聋聋家有一台家用电水壶如图甲,他发现电水壶有加热和保温两种功能。
如图乙所示是其内部电路的简图,R1、R2均为加热电阻,通过旋转旋钮开关可以实现加热和保温两种功能的切换。
电水壶加热功率为1000W,保温功率为44W(c水=4.2×103/(kg•℃),ρ水=1.0×103kg/m3),求:
(1)保温状态工作时,电路中的电流是多少?
(2)忽略温度对电阻阻值的影响,加热电阻R1的阻值是多少?
(3)把0.5kg的水从40℃加热到100℃,水要吸收的热量是多少?
(4)不计热量损失,使用电水壶的加热挡完成问题(3)中的加热过程需要多长时间?
【答案】
(1)已知保温功率P保温=44W,由P=UI公式可得,保温状态工作时,电路中的电流:
I保温=
=
=0.2A;
(2)在开关S闭合的条件下,当旋钮开关接到2时,电路为R2的简单电路,此时电路中电阻小,消耗的功率大,为加热状态,
根据P=
可得电阻R2的阻值:
R2=
=
=48.4Ω,
当旋钮开关切换到1时,两电阻串联,此时为保温状态,
由P=
可得,电路的总电阻:
R总=
=
=1100Ω,
根据串联电路的电阻特点可知,R1的阻值:
R1=R总﹣R2=1100Ω﹣48.4Ω=1051.6Ω。
(3)水壶要吸收的热量:
Q吸=c水m△t=4.2×103J/(kg•℃)×0.5kg×(100℃﹣40℃)=1.26×105J;
(4)由于不计热量损失,则消耗的电能W=Q=1.26×105J;
由P=
可得,加热过程需要的时间:
t=
=
=126s;
答:
(1)保温状态工作时,电路中的电流是0.2A;
(2)忽略温度对电阻阻值的影响,加热电阻R1的阻值是1051.6Ω;
(3)把0.5kg的水从40℃加热到100℃,水要吸收的热量是1.26×105J;
(4)不计热量损失,使用电水壶的加热挡完成问题(3)中的加热过程需要126s时间。
10.(2021珠海模拟)浴室中的平面镜往往凝结大量的小水滴,导致成像模糊,而浴室防雾镜的背面粘贴有等大的电热膜,通电后镜面受热,水蒸气无法凝结其上,成像清晰。
如图所示是某型号的浴室防雾镜,其相关数据如表:
(1)在某次洗浴中,浴室温度为30℃,正常工作2min使平面镜的平均温度升高到40℃,求电热膜对平面镜的加热效率。
[玻璃的比热容为0.8×103J/(kg•℃)]
(2)如图乙所示,小夏给防雾镜电路连接了一个滑动变阻器R,能使电热膜的功率在原功率的25%~100%之间变化,以满足不同季节使用的需要。
求滑动变阻器R的最大阻值。
【答案】
(1)正常工作2min,平面镜吸收的热量:
Q吸=cm△t升=0.8×103J/(kg•℃)×1.2kg×(40℃﹣30℃)=9.6×103J,
求电热膜的加热功率P=P额=1W/dm2×100dm2=100W,
则正常工作2min,电流产生的热量:
Q=W=Pt=100W×2×60s=1.2×104J,
加热效率:
η=
×100%=
×100%=80%。
(3)当滑动变阻器阻值最大时,P实=25%P额=25%×100W=25W,
根据P=
可得电热膜的电阻R0=
=
=484Ω,
由P=I2R可得,I=
=
=
A,
由欧姆定律可得:
R总=
=
=968Ω,
根据串联电路的总电阻等于各电阻之和可知:
R=R总﹣R0=968Ω
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