专题05 电路图与图像相结合的综合电学计算模型-【压轴必刷】2022中考物理压轴电学计算题和实验题之经典模型培优练习

专题05 电路图与图像相结合的综合电学计算模型 1．如图甲所示，电源两端电压U总保持不变，R1为定值电阻，R2为滑动变阻器。图乙反映了开关闭合后，滑片P从最右端移动到最左端的过程中，ab两端电压U和通过电流I之间的关系图像（图中A、B两点分别对应两端）；图丙反映了滑动变阻器R2消耗的功率P与电流I之间的关系的部分图像。求： （1）R2的最大阻值R0为多大？ （2）电源两端电压U总为多大？ （3）当R2的功率为120W时，电路消耗的总功率P总可能为多大？ 【答案】（1）R2的最大阻值R0为20Ω； （2）电源两端电压U总为50V； （3）当R2的功率为120W时，电路消耗的总功率P总可能为200W，也可能为300W。 【解答】解：（1）当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时，电路中的电流最小， 由乙图中A点可知，电流的最小值I1＝2A，此时R2两端电压U1＝40V， 由I＝可得，R2的最大阻值： R0＝＝＝20Ω； （2）当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时， 因串联电路中总电压等于各分电压之和， 所以，电源的电压： U总＝I1R1+U1＝2A×R1+40V， 当滑动变阻器阻值为0时，电流中的电流最大，由乙图中B点可知最大值I2＝10A， 则电源的电压： U总＝I2R1＝10A×R1， 因电源的电压不变， 所以，2A×R1+40V＝10A×R1， 解得：R1＝5Ω， 电源电压U总＝I2R1＝10A×5Ω＝50V； （3）由丙图可知，当R2的功率为120W时，电路中的电流I＝4A， 则电路消耗的总功率： P总＝U总I＝50V×4A＝200W； 由乙图可知，当ab两端电压U2＝20V时电路中的电流I′＝6A， P2＝U2I′＝20V×6A＝120W， 此时电路消耗的总功率： P总′＝U总I′＝50V×6A＝300W， 所以，电路消耗的总功率P总可能为200W或300W。 2．在图甲所示的电路中，已知电源为电压可调的直流学生电源，R0是定值电阻，灯泡L1的额定电压为12V，且阻值不变，图乙是灯泡L2的U﹣I图像。 （1）当开关S接a时，电压表示数为1.5V，电流表示数为0.25A，求R0的阻值； （2）当开关S接a时，调节电源电压，使灯泡L1正常发光，此时L1消耗的功率为6W，求R0的实际功率； （3）开关S接b时，调节电源电压，使灯泡L1正常发光，在一段时间内L2消耗300J的电能，求电路闭合了多少分钟？ 【答案】（1）R0的阻值为6Ω； （2）当开关S接a时，调节电源电压，使灯泡L1正常发光，则R0的实际功率为1.5W； （3）开关S接b时，调节电源电压，使灯泡L1正常发光，在一段时间内L2消耗300J的电能，则电路闭合2.5min。 【解答】解：（1）当开关S接a时，R0与L1串联，电压表测R0两端的电压，电流表测电路中的电流， 由I＝可得，R0的阻值： R0＝＝＝6Ω； （2）当开关S接a，灯泡L1正常发光时， 因串联电路中各处的电流相等， 所以，由P＝UI可得，电路中的电流： I＝＝＝0.5A， R0的实际功率： P0＝I2R0＝（0.5A）2×6Ω＝1.5W； （3）开关S接b时，两灯泡串联，由L1正常发光可知，电路中的电流为0.5A， 由乙图知L2两端的电压为4V， 由W＝UIt可得，电路工作的时间： t＝＝＝150s＝2.5min。 3．如图甲所示，电源电压保持不变。灯L标有“6V 3W”字样（灯丝电阻不随温度变化），电流表量程为0～0.6A，电压表量程为0～15V，滑动变阻器R的最大电阻为200Ω。只闭合开关S1，滑片P置于b点时，滑动变阻器连入电路中的电阻为Rb，电流表示数为0.3A；只闭合开关S2，将滑片P从a点移动到b点的过程中，电压表的示数与电流表的示数的关系如图乙所示。已知Rb：R0＝12：5。求： （1）灯L灯丝的阻值； （2）电源电压和定值电阻R0的阻值； （3）电路消耗的最小功率。 【答案】（1）灯L灯丝的阻值为12Ω； （2）电源电压为18V，定值电阻R0的阻值为20Ω； （3）电路消耗的最小功率为2.7W。 【解答】解：（1）由P＝UI＝可知，灯L灯丝的阻值： RL＝＝＝12Ω； （2）只闭合开关S1，滑片P置于b点时，灯泡L与滑动变阻器R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， 因为Rb：R0＝12：5，所以Rb＝2.4R0， 由串联电路的电压特点和欧姆定律可知，电源电压： U＝UL+Ub＝IbRL+IbRb＝0.3A×12Ω+0.3A×2.4R0……① 只闭合开关S1，滑片P置于b点时，灯泡L与滑动变阻器R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， 由图乙可知，滑动变阻器的滑片在a点时滑动变阻器两端的电压为8V，电路中的电流为0.5A， 由串联电路的电压特点和欧姆