20.第三部分 专题六 第五节 字母推导类相关计算-【一飞冲天·中考专项】2024年精品试题分类物理（天津专版）

中考专项精品试题分美物理 一冲天 第五节 字母推导类相关计算 (必考，6~9分) 5年真题 2.(2020·中考真题)为了比较方便地测量出未 知电阻的阻值，物理兴趣小组的同学设计了 命题 个“电阻测量盒”：将一个电源（电压不变），一 字母推导类相关计算(5年4考 个阻值为R,的定值电阻、一个开关和个电 1.(2021·中考真题)现准备自制一个最大阻值 流表用导线连接起来装入一个盒内，并引出两 为R。的滑动变阻器，要购买涂有绝缘层的电 根导线到盒外，如图所示。未使用时，盒内开 阻丝，需提前借助实验得知所用电阻丝的长 关断开，电流表无示数。使用时，将盒外的两 度。可供选择的器材有：一段长为的电阻丝 根导线分别与待测电阻R,的两端相连，读取 样品（阻值在2一3Q之间，两端留有接线头）， 开关闭合时电流表的示数I、开关断开时电流 电压约为12V的电源（电源电压不变），阻值为 表的示数，经计算得知R的阻值。 52的定值电阻R。,一个量程为0~0.6A的 电源表，一个量程为0~15V的电压表，开关 电阻测承盒 和导线若干。 图1 请你合理选择器材设计实验方案，确定出制作 变阻器的电阻丝长度L。要求： (1)画出实验电路图（电阻丝用“一”表示） 第 第二利 (2)写出主要的实验步骤和需要测量的物 图2 理量： ○请你解答如下问题： (3)写出电阻丝长度L的数学表达式（用已知 (1)在图1的虚线框内画出测量盒中符合上述一 量和测量量表示)。 设计要求的两种可能的电路图： (2)在你所设计的电路中任选种，推导出待 测电阻R,的数学表达式（请注明所选择的 电路，R,表达式用已知量和测量量表示)。 冲天 当▣m山CD回0D扣O包包OaD向边西边色时a边m女同G 一冲天 第三部分电学□ 3.(2019·中考真题)若架设在两地之间的输电 两个开关来改变电压表的连接，完成检测。 线发生了短路，如何方便快捷地确定短路的位 请在改进后的检测盒内画出元件连接情况 置？针对这一实际问题，某物理兴趣小组模拟 的电路图。 真实情景，运用“建模”思想进行了研究：用两 条足够长的电阻丝模拟输电线（每条电阻丝单 位长度阻值为)，将导线连在电阻丝A处模 改进后的检测盆 拟输电线短路，如图甲所示。他们把一个电源 4.(2022·中考真题)小明利用如图甲所示电路 (电压恒为U。)、一个定值电阻（阻值为R。)和 研究“电流与电压关系”时，闭合开关S,滑动 一块电压表用导线连接起来装人一个盒内，并 变阻器的滑片从右端移动到左端的整个过程 引出两根导线到盒外，制成检测盒，如图乙所 中，定值电阻的U一I关系图像如图乙所示。 示。检测时将盒外的两根导线分别与模拟输 其中U。Um、。均为已知量，电源电压不变。 电线B端的两接线柱相连，从而构成检测电 (1)写出电源电压值： 路。通过读取盒内电压表示数、并计算得知短 (2)在图乙所示的坐标系中，画出滑片整个移 路处距B端的距离。请你解答如下问题： 动过程中滑动变阻器的U一I关系图像，并 1)在图乙所示的检测盒内画出元件连接情况 标出端点的坐标： 的电路图： (3)滑片移动过程中，当电压表V,示数由U 模拟输电线 检测盒 变为U时，电流表示数增加了△1，请你推 短路处 导出定值电阻的电功率变化量△P的数学 表达式（用U1U2和△I表示）。 甲 THE (2)根据你设计的检测电路，推导出AB间距O 离L与电压表示数U的关系式： (3)进一步研究发现，电压表的量程为0~ 时，如果短路位置改变，需考虑测量值超电 压表量程的可能。于是在检测盒中增加两 个单刀双掷开关（符号一二），通过操作这 han山间o0en台山色为oa包过边西a边色的a边m女同G 中考专项精品试题分美 物理 一冲天 3.(2021·河东区期末)如图1所示电路，电源电 5年模拟题 压保持不变，开始时滑动变阻器的滑片P在最 命题字母推导类相关计算 右端，但由于滑动变阻器的电阻丝在某处发生 断路，闭合开关后，滑片P向左滑过一段距离 1.(2020·河西区一模)（多选）如图所示，电源电 后，电流表才有读数，且电压表读数U与x,电 压为4U。且保持不变。闭合开关S,当滑片P 流表读数I与x关系如图2所示(x为滑片P 在某一端点时，电压表示数为2，小灯泡消 与滑动变阻器电阻丝最右端的距离)。 耗的功率为P。:当滑片P移至中点时，电压表示 数变化了U。,此时小灯泡恰好正常发光，且消耗 的功率大于P。下列说法正确的是 图1 1.50 0.30 A,资动变阻器的最大阻值为 140 0.20 P 1.35 0.15 1.30日 0.10 B.小灯泡正常发光时的电阻为3P 2U月 10 10 x/em C.小灯泡的额定功率为P。 图2 )求定值电阻R。的阻值： D.当滑片P在最右端时，电路消耗的总功 (2)求该滑动变阻器电阻丝没有断路时的总 为2P。 2.(2021·河北区二模)（多选）如图所示电路，电 源电压恒定，闭合开关S,滑片P从最左端移 动到最右端，电流表示数由11变为12，电压表 示数的变化量为△U,R:、R2的功率的变化量 分别为△P、△P2,则 冲天 AU A.R1-1 B.△P,=△U(L1+I2) 品-品 D. ￥ noratcra回0eo台山色aa过边ma边uua的aGUnEG 一冲天 第三部兮 电学 4.(2021·南开翔宇月考)甲、乙水壶的容积相 同，甲电水壶电阻丝阻值为R,,烧开一壶水时 地 间为：乙电水壶电阻丝阻值为R2,烧开同样 一壶水时间为2：若将两电阻丝串联接入家庭 图1 电路中，烧开同一壶水的时间为t,推导t与 t1,2的关系。 图2 若电流表有示数，且电压表V,与电压表V,的 示数几乎相同，可视为导线无故障。请分析维 修人员检测数据，回答下列问题： (1)若检测电路中电流表示数为0，电压表V2 示数为0，表明输电线故障为 (2)若检测电路中电流表为【，电压表V,示数 为U,电压表V2示数为0，表明输电线故 障为 ,则故障处与甲地的距离约 为 (用r、I、U、R。表示) 3)若检测电路中电流表为I,电压表V,示数 为U,电压表V2示数为U',且U明显的比 小，则表明输电线故障为 ,则故 障处与甲地的距离约 (用r,1、 UU、R表示) 6.(2020·南开区二模)某小组同学利用自制的 5.(2021·滨海新区期末)AB和CD是完全相同 电子秤来称量物体的质量。如图所示为电子 的两条带有绝缘皮的导线，它们并行地埋没在 秤的原理图，托盘和弹簧的电阻与质量均不 甲、乙两地之间，如图1所示（假设AB和CD 计。滑动变阻器的滑动端与弹簧上端连接，当 导线单位长度的阻值为r)。由于深埋地下，当 托盘中没有放物体时，电压表示数为零。设变 两导线上发生断路、两导线之间发生短路及发 阻器的总电阻为R,总长度为L,电源电压为U 生漏电现象（即相当于两根导线之间在漏电处 且保持不变，限流电阻（定值电阻）的阻值为 接人十个未知电阻)时，故障位置不容易被观 R。,弹簧劲度系数为k,不计一切摩擦和其他 察到。为了判断故障的类型和位置，维修人员 阻力。 通常在导线的左右两侧安装检测电路，在左侧 安装检测电路，其中已知电阻R,为保护电阻， 右侧加装电压表V,,如图2所示。 中考专项精品试题分类物理 一冲天 小姑士 (3)如图乙所示是小红设计的三挡位调温电水 弹簧发生弹性形变时，在弹性限度内，弹 壶的电路原理图，其中开关S为防烧干温 力的大小跟弹簧伸长或缩短的长度成正比： 控开关，通常情况是闭合的。图丙是挡位 F。=kx。其中k为弹簧劲度系数，为常数。 控制开关，通过滑动金属滑竿上的滑块P, (1)当滑动变阻器滑片P向下移动时，电路中 使它在不同的位置接触触点，实现多挡位 电流 (选填“变大”“变小”或“不 变化。请你在图乙完成电路的连接，并对 变”)。 应图丙的挡位控制开关的不同接触方法写 (2)当托盘上放上某物体时，电压表的示数 出挡位说明。 为U。,求此时被称量物体的质量m。 kw-h 2020回 220V1020)A50Hz 2000 r/(kW-h) 甲 3 金属 滑笋 挡位挖 制开关 7.【难题】(2022·和平区二模)小明想设计多挡方T4ET 位节能电水壶，使用定值电阻RR2为加热电 阻，且R,:R=1:2。己知定值电阻R,的阻 值为R,,请你完成以下问题： (1)电水壶工作时最多可以达到 个调 温挡位。若已知电源电压为U。V,求最高 温挡的电功率。 飞冲天 (?》小明利用家庭电路在用电高峰时测量电水 壶的实际工作电压，断开了除电水壶外的 全部用电器，用最高温功率挡加热一段时 间后开始计时，经过时间1秒后水沸腾，观 察到电能表的表盘在这段时间内转了n转 (电能表表盘如图甲所示)，求此时电水壶 工作的实际电压U实。 han山Oo0en台山色为oa包过边西a边色的a边m女同G中考专项物理 参考答案 第五节字母推导类相关计算 解得R一上R: I. 5年真题 若为串联电路，可分别根据欧姆定律，借由单个已知电阻和 1.解：(1)比路图如图所示： 串联总电阻表达相同的电源出压， 即U=IRU=1:(R+R,), 电用丝样品 解得民=R 3.(1)如图所示： (2)实验步张： ①按照电路图连接电路： ②闭合开关S,读出电压表的示数U1: ③再闭合开关S,读出电压表的示数了，。 UR (2)两个方法均为串联屯路，利用的是串联屯路电流处处相等， (3)电阻丝长度1=，U,)R 由题意，被测电阻的阻值R.=21.r, 2.(1)如图所示： 方法一：屯压表测被测电阻两端电压 则有品，-，解得L一2U R。 方法二：电压表侧定值电阻两端电压， 则有破解得上” 2Ur 第一种 第二种 (3)如图所示： 解析：根据题意，测量电阻所需元件，虽有电流表但没有电压 表，且电源电压未，故面需碧按“缺表测电阻”方法进行设 计，方法有二：其一，利用并联电路，将已知电阳和待测比阳 并联，通过开关闭合与断开，改变已知电阻是否接入并联电 路，电流表测量干路电流，根据干路电流前后读数进行计算： 其二，利用串联地路，将已知电阻和得测电阻串联，通过开关 4.(1U. 闭合与断开，改变已知电阻是否接人申联电路，电流表测量 (2)图所示： 串联地路地流，根据地流前后读数进行计算。 UV (2)若为并联电路，可分别根据欧姆定律，借由两个电阻表达 ------------- 相同的电源电压， (I.U-Uoy Um-Uo 即U-(1-I)RU-1R, Uo .0) A 中考专项物理 参考答案 (3)设定位电阻的阻值为R, △ (-)R,=(L-=A(L+L)C.由B选项有 则△P景爱-心，+，受是)=U,+a1. UU -1+R的功率变化量△识=4，则岩 =1 5年模拟题 1,AC)AD.该电路为申联电路，电压表测量小灯泡两端电 压，如果沿片P在最左端，滑动变阻器的阻值为零，电压表示3.解：(1)由图2可知，当x5cm时，电压表示数保持1,5V不 数应和电源电压一样，不符合题意，所以滑片P在最右端，阻 变，则断点处离滑动变阻器蚊右端5cm,电源电压为1.5V, 值最大，此时小灯泡的实际功案为P。,小灯泡两端地压一 当x=5cm时，由图像可知，电压表示数G,=1.35V,电流 P。 2U,电路电流I一2元，此时滑动变阻器阳值最大，为R- 表示数1=0.15A,因串联电路中总电压等于各分电压之 和，所以定值电阻R两端的电压U。-U一，-1,5V-1,35V 2U_2U=,电路消耗总功率为P=川=40。·2元 P。 P =0.15V, 27 出1U 2P,:C.当滑片P移至中点时，滑动变阻器的阻值因为变小 可得，定值电用R的阻值 一半，现在阻值为R= 2U 2R 户，电压表示数变化了心，小 受-&5X-1a R,= 灯泡正常发光，额定电压为U。=2十U。=3心，滑动变阻 (2)带动变阻器完好部分的电阻丝的阻值 器两猪的电压U,-心一，-心，此时电路电流为r一受 R-号-X-9a U:P. 当x=10m时，设滑动变阻器接人电路中的电阴为R, 2元“元小灯泡的额定功率P-U·1-3,·元 P U.1.2 V 则R-1-03X-10 2P,电阻R U_3。_6 所以从断点处带片P向左滑动的过程中，该滑动变阻器滑片 P。 P 2U P母滑动1cm的阻值变化是1， 2.BDA.闭合开关S,沿片P在最左端时，电路为只行R,的 该滑动变阻器没有断路时的总电阻值R。=”n十5cm× 简单电路，则电路中电流为1，电压表示数为零，滑片P在城 10/cm=140 右端时，R,R串联，则电路中电流为1，电压表测R,两端4，解：纯电阻电路中，电阳发热产生的热量等于水吸收热量， 电压，所以电压表示数变化量为R,两端电压，即U,一△U, W-PI-Ui 根据欧好定律可得：电阻尼一受=兴，根紧市暖电路特 甲、乙两水壶烧水过程中吸收的热量相同， 点和欧姆定律得：滑片P在最左端时，电源电压=I,R①，滑 由题意可知w名 RR. 片P在最右端时，电源电压U=IR,十，=1，R+M②，联立 WR.WR. △U ①②解得R=,工R的功率变化量△P,=R,一R,= 中考专项物理 参考答案 当两电阳丝串联接人家庭电路中时W一R十R· U 电压表的示数为U,则U=R=1宁)R=R十RR 即，W(R,+R)_WRWR 因 7 =+ R.RR(RL U UmgR U-IR 5.(1)斯路(2)短路 21r 整理得m=kU(R十R) gUR (3)输电 U-U'-IR 21r 7.解：(1)4 解析：(1)若检测电路中电流表示数为0，说明电路可能是断 当定值电阻R,、R并联时，总屯阻最小，电功率最大 路，电压表V,示数为0，地压表V,无法与比源形成闭合回 因为RtR=1:2,且R=Rn,所以R:=2Rn, 路，表明输电线故障为断路。(2)若检测电路中电流表为1， RR.2R 所以并联总电阻R:一RR了 说明电路可以形成闭合回路，电压表V,示数为U,电压表V 一示数为0，说明电压表V被短路，所以表明输电线故障为短 电功率P-=3 R2求w, 路，此时电路中的总电阻R,一号，输电线的电阻RA一R。 (2)电水壶消耗的电能W= N-2000r/(kw·hD U 一R。 5×10-'nkW·h=1800nJ, 一R=号-R,输电线的长度4-Rs- 根据P-W 得W-P= 3Ut 2R1 U-IR Ir ,故障处与甲地的距离约为L-_U二R 2 21r 解得实际电压U,-9√R: (3)若检测电路中电流表为I,电压表V,示数为U,电压表 (3)图所示： V示数为U矿，且矿明显的比U小，说明电压表V测录的不 是电源电压，则表明输电线故障为漏电：漏电现象为两根导 线之间在漏电处接人一个木知电阻，未知电阻与R。串联，此 滑杆 时地路中的输电线上分扣的地压为U=U一U'一U。 挡位控制开关 U一一1R,输电线的电阻为R。线 _Ussn_U-U'-IR 挡位说明： U-U'-IR 当潜块P接触1,2时，R,和R并联，电路的总电阻最小，总 输电线的长度为L楼 U-U'-IR Ir 功率量大，是高温挡： 故麻处与甲地的距离约为L_腿-U-一U'-R 当滑块P接触2时，电路是只有R的简单电路，因为R> 21r R,此时电路的总电阻最大，总功率最小，是低温挡： 6.解：(1)不变 当滑块P接触3时，电路断路： (2)设托盘上放质量为m的物休时，弹簧的压缩量为x, 当滑块P接触4时，电路是只有R,的简单电路，电路的总电 出题意得mg=,则x=爱， 阻较小，总功率较大，是中温挡。 电路中的电流I一R。十取，