电学图像计算题 --2024-2025学年人教版物理九年级上学期

电学图像计算专题 1．如图甲所示电路中，电源电压保持不变，小灯泡的额定电压是2.5V，灯丝的电阻随温度而变化，闭合开关后，当滑动变阻器的滑片P位于某处时，小灯泡正常发光，此时电压表示数为1.5V；当滑片由该处调至阻值最大处的过程中，电流表的示数与电压表示数变化图像如图乙所示。请通过计算回答： （1）电源的电压是多少？ （2）灯泡正常发光时的电阻是多少？ （3）当灯泡正常发光时，通电10s整个电路消耗的电能是多少？ （4）在调节滑动变阻器的过程中，灯泡功率的最小值是多少？ 【详解】解：（1）因为灯泡、滑动变阻器串联，所以 （2）由图可知，当 时 由得 （3）通电10s整个电路消耗的电能 （4）当滑片调至最大阻值处时，由图可知 此时 2．如图甲所示，滑动变阻器的规格为“100Ω，1A”，温度对灯丝电阻的影响忽略不计，在保证电路安全且能使小灯泡刚好达到正常发光的前提下移动变阻器的滑片，得到电流表示数I随滑动变阻器的电阻R的变化关系图像如图乙所示。请计算： （1）电压表有0～3V和0～15V两个量程，为保证电路安全，请确定图甲中电压表所选用的量程； （2）电源电压U和小灯泡的电阻R1； （3）小灯泡正常发光时的额定功率P1。 【详解】解：（1）由图乙知当滑动变阻器的电阻为R小=20Ω时，通过滑动变阻器的电流为I大=0.3A，由欧姆定律可知，此时滑动变阻器两端的最小电压为 U小=I大R小=0.3A×20Ω=6V 当滑动变阻器的电阻为100Ω时，通过滑动变阻器的电流为I小=0.1A，此时滑动变阻器两端的最小电压为 U大=I小R大=0.1A×100Ω=10V 所以图甲中电压表所选用的量程为0～15V。 （2）由甲图可知，开关闭合时，灯泡L与变阻器R串联，电压表测量变阻器两端电压，电流表测量电路中的电流；根据图乙可知，当变阻器的接入电阻R滑=20Ω时，电路中的电流为I1=0.3A，根据串联电路规律和欧姆定律可得，电源电压 U=I1(R滑1+R1) 即 U=0.3A×(20Ω+R1)  ① 当变阻器的接入电阻R滑2=40Ω时，电路中的电流I2=0.2A，电源电压 U=I2(R滑2+R1) 即 U=0.2A×(40Ω+R1)  ② 联立①②解得 U=12V，R1=20Ω （3）灯泡正常工作时，是在保证安全的情况下电路中的电流最大，由乙图可知灯泡的额定电流 I额=0.3A 根据 P=UI=I2R 小灯泡的额定功率 P额=I2额×R1=(0.3A）2×20Ω=1.8W 3.如图甲所示电路，电源电压不变，灯泡L上标有“5V 2.5W”字样，电压表量程为0～3V，电流表量程为0～0.6A。闭合开关S，将滑动变阻器的滑片P由b端滑到中点的过程中，灯泡L的电功率与电流的P－I关系图像如图乙所示，忽略温度对灯丝电阻的影响。求： （1）灯泡L正常发光时的电阻； （2）电源电压； （3）在确保电路元件安全的情况下，滑动变阻器允许连入电路的最小阻值。 【解析】（1）灯泡的型号规格为“5V，2.5W”，即灯泡的额定功率 P额=2.5W U额=5V 根据公式P=UI变形得 （2）当滑动变阻器完全接入电路时，即滑片P位于b端，此时电路中接入的电阻最大，电路中的电流最小，灯泡两端的电压最小，消耗的电功率最小，由乙图可知，P位于b端时，此时灯泡消耗的电功率为 P灯=0.9W 根据电能公式W=Pt得，滑片P在b端时，lmin内灯泡L消耗的电能 W灯= P灯t=0.9W×1×60s=54J 电源电压为 ① （3）当滑动变阻器的滑片P滑到中点时，电路中的电流为0.4A，此时电源电压为 ③ 由①③式得 代入①式得 （4）灯泡电流最大为 最大电流小于电流表的量程，所以电路中最大电流只能为0.5A，且滑动变阻器必须接入，根据串联电路中电压的规律可知，当电路中的电流最大为0.5A时，滑动变阻器接入电路的阻值最小，此时灯泡两端电压为5V，滑动变阻器两端电压为1V，且不超过电压表量程的最大值，所以此时接入电路的阻值为最小值 4.实践基地芒果获丰收，为筛选优质大果，设计自动筛选装置如图甲，检测装置电路图如图乙，电源电压恒为12V，电阻为20Ω，R为压敏电阻，其阻值随压力变化关系如图丙。当电路电流小于0.15A时，不达标的芒果将被推离传送带，达标芒果继续被传送到指定位置，实现自动筛选。求： （1）若R与阻值相等，R消耗的电功率； （2）此装置能筛选出重力至少为多大的芒果； （3）若想筛选出重力至少为2N的芒果，有同学建议：仅适当增加的阻值即可。你认为他的建议可行吗？请通过计算做出判断。 【详解】解：（1）当R与R0阻值相等，电路中的总电阻为 电路中的电流为 R消耗的电功率为 （2）当电路中电流为0.15A时，电路中的电阻为 R此时的电阻为 由图丙可知，当电阻为时，对应的压力为1N，即芒果的重力为1N，所以此装置能筛选出重力至少为1N的芒果。 （3）根据图丙，可知，当芒果的重力为2N，也就是检测装置所受压力为2N，此时压敏电阻的阻值为，则需要R0的阻值为 适当增加R0的阻值，可以筛选出重力至少为2N的芒果。 5.班级科技创新小组设计了一台由电流表改装而成的简易体重计，其电路如图甲所示。已知电源电压恒定，定值电阻R0＝5Ω，R为压敏电阻，其阻值与所受到的压力关系如图乙所示，电流表量程为0～0.6 A，踏板重力不计，求： (1)闭合开关S，当体重计空载时，电路中的电流为0.12 A，电源电压为多少？ (2)当体重计示数为600 N时，R0消耗的电功率为多少？ (3)此体重计所能测量的最大体重为多少？ 【解析】（1）由图甲可知，闭合开关S，定值电阻R0与压敏电阻R串联，由图乙可知当体重计空载时，R=45，I=0.12A，则电源电压为 （2）由题图乙可知，当体重计示数为600N时，压敏电阻的阻值R'=15Ω，此时电路中电流为 定值电阻R0消耗的功率为 （3）已知电流表量程为0~0.6A，当电路中的电流最大为Imax=0.6A时，体重计测量最大体重，此时压敏电阻的阻值为 由题图乙可知，所能测量的最大体重为1200N。 学科网（北京）股份有限公司 $$