专项提思维3 生活中应用型电路的综合计算-【一战成名新中考】2025广西中考物理·一轮复习·分层作业本优质课件PPT（练册）

物理 1 专项提思维3 生活中应用型电路的 综合计算 （广西2024.29、2023.29；北部湾6年3考） 2 一、多挡位用电器的相关判断与计算（北部湾2022.29） （1）技巧点拨 3 （2）常见的三种挡位电路图 电路图 （短路式） （并联式） （多触点开关类） 低温挡 S闭合，S1断开，R1 、R2 串联，R总=R1+R2 ， S闭合，S1 断开，只有R2接入电路， R总=R2 ， S接a端，R1与R2 串联 R总=R1+R2 ， 4 高温挡 S、S1都闭合，只有R1 接入电路，R总=R1 ， S、S1都闭合，R1与R2 并联， ， S接b端，只有R2 接 入电路，R总=R2， 电路图 （短路式） （并联式） （多触点开关类） 5 例1 如图所示是一款电火锅的简化电路图，额定电压为220 V，当开关S 闭 合后，锅内温控开关S1自动控制小火和大火两种加热状态，已知R2 的电阻 为 ，小火加热功率为1 000 W . 例1题图 （1）当开关S与S1 均闭合时，电路处于______状态； 大火 （2）R1的阻值为_____ ； 48.4 （3）电火锅大火加热的功率为_______W ； 2 000 （4）若在标准大气压下，将质量为1 kg、初温为40 ℃ 的 水用大火烧开需要6 min ，这些水吸收的热量为__________J； 2.52×105 35% 则电火锅的加热效率是______ ； 6 例1题图 （5）某次该电火锅以大火工作5 min ，再以小火工作 20 min，消耗的电能为____kW⋅h ； 0.5 （6）为测量在用电高峰期电火锅工作时的实际功率，小 明将家中其他用电器全部关闭，让电火锅在“小火”加热状 态下工作，观察到标有“3 000 r/(kW⋅h) ”字样的电能表在 6 min内转了240转，则电火锅此时的实际功率是_____W ． 800 7 变式1题图 变式1 兴趣小组设计了一款具有加热、保温功能的镜子， 原理电路如图所示，电源电压保持不变，忽略温度对电 阻的影响．R1、R2均为发热电阻，R2阻值为 ，两种 工作状态下的功率之比为7∶1，R2 在保温状态下的功率 为2 W.则R1的阻值为___；电源电压为___V ；保温状态 下，该镜子10 min消耗的电能为_______J . 3 7 1 400 8 1. ［电路设计］（2024宜宾）中医在我国具有悠久的历史．一款电热中药壶 有急火和文火两种工作状态，由开关S2 控制，在如图的简化电路中不能实 现要求的是( ) A B C D √ 9 2. （2023广西21题2分）如图是简易榨汁杯的电路原理图，工作时有榨汁、 加热、保温三挡.当闭合开关___时，榨汁杯处于榨汁挡；只闭合开关S2 时， 榨汁杯处于______挡. S1 保温 第2题图 该榨汁杯的部分参数如表所示，则仅榨汁时的 正常工作电流为____A，R2 的阻值为_____ 额定电压 220 V 加热功率 300 W 保温功率 80 W 榨汁功率 66 W 0.3 220 10 R2 两端电压将______（选填“变大” “不变”或“变小”）．图乙为电路的总功 率与挡位关系图，由数据可知电路中R1的阻值为_____ ． 第3题图 3. 图甲所示为教室内电风扇的内部电 路，电源电压U=220 V，旋转开关S 可旋至图中的4个触点，4个触点分别 对应风扇的四个不同风速挡位．由电 路可知，当S 由触点1旋至触点2时， 变大 605 11 第3题图 【解析】由图甲可知，当S 旋至触点1 时，电路中、、 和电动机串 联，电路中=；当S 由触点1旋至触点2时，电路中、 和 电动机串联，电路中′= ，总电阻变小，电流变大，根据 U=IR 可知，电阻阻值不变，电流变大，电阻两端电压变大；由图乙可知， 根据可得：1挡时总功率=40 W时， ，2挡时总功率=80 W时， ，所以电路中 的阻值：． 12 第4题图 4. （2024湖北改编）小红用手持挂烫机 帮家人熨烫衣物，挂烫机内的水被加 热汽化后喷出．图甲为挂烫机的等效 电路，R1为加热电阻，R2 为限流电 阻，S 为自动温控开关．将挂烫机接 入电路，S在位置“1”，前端电热板被加热，电路中的电流为5.0 A ；当温度 升到130 ℃时，S 切换到位置“2”，挂烫机处于待机状态，电路中的电流为 0.02 A，当温度降到100 ℃时，S 又回到位置“1”． 13 （1）求R1 的阻值； 【答案】当S在位置“1”时，R1接入电路， 由可得，； ； （2）求挂烫机待机状态的功率； 【答案】当S在位置“2”时，挂烫机处于待机状态，R2接入电路，由P=UI 可得，P待机=UI2=220 V×0.02 A=4.4 W ； 14 （3）熨烫过程中，电路的电流随时间变化如图乙， 求挂烫机0∼150 s 消耗的电能； 【答案】挂烫机加热状态时的功率： P加热=UI1=220 V×5 A=1 100 W ， 挂烫机消耗的电能： W=P加热t加热+P待机t待机=1 100 W×(30 s+70 s)+4.4 W×(20 s+30 s)=110 220 J ； （4）请从使用安全或节能的角度为该挂烫机的标签设计一条提示语． 【答案】避免与其他大功率电器共用同一插座． 15 二、涉及敏感电阻的应用型电路计算 （广西2024.29、2023.29；北部湾2021.29） 这类题大部分是串联电路，常见的两种设问如下： ①已知外界环境（如具体的温度）求电流、电压、电功率等<m>→</m> 先读图像 找出对应电阻值再求出相关物理量; ②已知电流、电压求外界环境（如具体的温度）<m>→</m> 先根据已知求出对应 电阻值，再读图得到外界环境（如具体的温度）. 16 例2 ［一题多设问·图像类］如图甲所示是小明设计的一个监测环境温度 的电路原理图，电源电压为18 V不变，定值电阻R0标有“12 V 6 W ”．热敏 电阻Rt 的阻值随环境温度变化关系如图乙．求： （1）定值电阻R0 正常工作时，电流表 的示数为____A； （2）定值电阻R0的阻值为____ ； （3）环境温度为25 ℃ 时，电流表的示 数为____A，通电100 s ，整个电路消耗 的电能为_____J ； （4）若电流表量程为0～0.6 A，电压表量程为0～15 V ，该电路能安全测 量的最高环境温度为____℃ ． 例2题图 0.5 24 0.3 540 40 17 变式2题图 变式2 ［表达式类］扫地机器人前行时如遇阻力过大， 就会自动调整方向．原理如图所示，电源电压为12 V，R0 为定值电阻，R为压敏电阻，阻值与所受压力F 的大小关 系为．当F=0时，电路电流I=0.75 A ， 当I≥1.2 A时触发控制电机而改变前行方向，则R0=___ ， 改变方向时压敏电阻受到的压力至少为____N ． 6 15 18 变式2题图 【解析】阻值与所受压力F 的大小关系为 ，当F=0时， ，由图知定值 电阻与压敏电阻串联，当电路电流I=0.75 A 时，有 U=I(+R)，代入数据： ， 解得： ;当I′=1.2 A时，有U=I′(+R′) ，代入 数据：，解得此时压敏电阻 ，阻值与 所受压力F的大小关系为 ，代入数据： ，解得F=15 N ． 19 第1题图 1. （2023广西29题8分）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12 V，电阻R0 为 ，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0.15 A 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： 20 （1）若R与R0阻值相等，R 消耗的电功率； 【答案】电路中的电流： ， 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； 【答案】电路中的最大总电阻： ， 压敏电阻R的阻值： ， 由图丙可知，此装置能筛选出重力至少为1 N 的芒果； 21 （3）若想筛选出重力至少为2 N 的芒果，有同学建议：仅适当增加R0 的阻 值即可.你认为他的建议可行吗？请通过计算做出判断. 【答案】由图丙可知，压敏电阻的阻值随着压力的增大而减小，当压力为 2 N 时，压敏电阻的阻值为 ，为了筛选出重力至少为2 N的芒果，R0 的阻值为 ， 因此适当增加R0的阻值可以筛选出重力至少为2 N 的芒果. 22 第2题图 2. （2024广西29题8分）公路部门往往通过 地磅检测汽车载重情况．图甲是跨学科 学习团队设计的可视化地磅的电路原理 图，主要由踏板（重力不计）、压力传 感器R 、显示承重的仪表（实质为电流表，量程0∼0.6 A）等组成，R的阻 值与所受压力F 大小关系如图乙所示．电源电压为12 V，定值电阻R0的阻 值为 .求： 23 （1）当R的阻值为 时，电路的电流； 【答案】R与R0串联，电路总电阻： ， 由欧姆定律得电路的电流： ； （2）当通过电路的电流为0.4 A 时，地磅的测量值； 【答案】当电路的电流为0.4 A 时，电路的总电阻： ， R与R0串联，此时R 的阻值： ， 对照图乙可知，此时的压力：F=1×104 N，即地磅的测量值为1×104 N ； 24 【答案】要增加地磅的最大测量值，可行的方案是：适当增大R0 的阻值或 适当减小电源电压或适当增大电流表的量程（注:写出以上任意一种方案即 可给分） 根据图乙可知，R越小，F 越大.由图甲可知，R 越小，电流表示数越大， 地磅测量值越大.当电流表示数达到最大测量值时，地磅测量值最大. 设电流表的量程为0∼Imax ，由，R总=R+R0 ，解得 ， 由上式可知，U越小、Imax越大、R0 越大，则R 越小，因此，所选方案可行. （注:用其他方法求解，酌情给分） （3）为了增加地磅的最大测量值，请你写出一种可行的方案，并列出关 系式进行说明． 25 第3题图 3. （2024柳州鱼峰区5月模拟）如图甲 为小明设计的简易雨水报警器电路， 降水量传感器由两个E 字金属丝组成 （如图乙所示）．当传感器上没有雨 滴时，传感器相当于断路；当传感器 （1）小灯泡灯丝电阻； 【答案】小灯泡灯丝电阻： ； 有雨滴后，两个E字金属丝部分会接通．现测定传感器电阻R与降水量p 的 关系如图丙所示．若电源电压为18 V，小灯泡规格为“6 V 3 W ”，当小灯泡 两端电压在3.6∼6 V 范围内时会发光报警（灯丝电阻不变）．求： 26 第3题图 【答案】当小灯泡两端电压为3.6 V 时，电流 ， 此时传感器电阻： ， 由丙图可知，此时降水量为30 mm ， 当小灯泡两端电压为6 V 时，电流 ，此时传感器电阻： ，由丙图可知，此时降水量为60 mm ，所以降 水量在30～60 mm 范围内时，小灯泡能发光报警； （2）降水量在什么范围内时，小灯泡能发光报警； 27 （3）若小明需要让灯泡在更高的降水量时才报警，但备用器材里仅有各 种型号的电阻可用，请对该装置提出合理的改进方案． 【答案】报警的临界电流不变，电源电压不变，根据 可知总电阻不 变，让灯泡在更高的降水量时才报警，此时传感器电阻变小，则应该在电 路中串联一个定值电阻． 28 第4题图 4. 物理兴趣小组设计的温度检测仪电路图如图所示，其 中R1 为热敏电阻，其阻值随温度的变化如下表所示；已 知电源电压U=12 V，当检测温度T1为50 ℃ 时，电压表 的示数为2 V ．求：（该热敏电阻阻值与温度的关系式 为 ） （1）定值电阻R0 的阻值； 【答案】根据串联电路中的电流相等和欧姆定律可知， ，解得 ； 29 （2）当电压表的示数为4.8 V时，所检测的温度T2 ； 【答案】当电压表的示数为4.8 V 时， U1′=U−U0′=12 V−4.8 V=7.2 V ， 根据串联电路中电流相等可知： ， 解得 ，由题中表格可知此时检测的温度为T2=400 ℃ ； 30 （3）请你试着推导出电压表示数与温度的关系式． 温度值T/℃ 20 50 100 200 400 热敏电阻 110 50 30 20 15 【答案】将表中任意两组数据代入关系式解得k=2 000，b=10 ， 则热敏电阻阻值与温度的关系式为 ， 由于热敏电阻R1与定值电阻R0 串联，根据欧姆定律可知， 电压表的示数 . 31 第5题图 5. （2021北部湾经济区）学校利用过 氧乙酸对教室内的空气进行熏蒸消毒. 某学习小组为了测量教室空气中过氧 乙酸气体的浓度，设计了如图甲所示 的检测仪.已知电源电压为6 V ，定值 电阻R0标有“”字样，过氧乙酸气体传感器Rt 的阻值随过氧乙酸气 体浓度ρ 的变化关系如图乙所示. 电压表的量程为0～3 V ，电压表不同的 示数对应不同的过氧乙酸气体浓度，请通过计算说明： 32 （1）按要求，ρ>0.1 g/m3 才能达到消毒要求.当电压表的示数为0.75 V 时， 教室内过氧乙酸气体的浓度是否达到消毒要求； 【答案】通过定值电阻R0的电流 ， 则通过Rt的电流It=I0=0.3 A ， Rt两端的电压Ut=U−U0=6 V−0.75 V=5.25 V ， 根据欧姆定律得 ， 由图像乙知,当 时，过氧乙酸气体的浓度大于0.1 g/m3 ， 所以教室内过氧乙酸气体的浓度可以达到消毒要求； 33 （2）若该检测仪处在所能测量的最大ρ 值状态下工作了500 s，电路消耗 的电功率及R0 消耗的电能； 【答案】当电路电流为定值电阻允许通过的最大电流0.4 A 时， 定值电阻两端的电压 ， 所以电路中最大电流是0.4 A ， 电路消耗的电功率P=UI0′=6 V×0.4 A=2.4 W ， 定值电阻R0消耗的电能W0=U0′I0′t=1 V×0.4 A×500 s=200 J ； 34 （3）若检测仪所能测量的最大ρ 值调整为0.45 g/m3 ，此时电压表指针刚 好偏转到最大刻度，则需重新选用哪种规格的定值电阻. 【答案】若检测仪所能测量的最大ρ 值调整为0.45 g/m3，此时 ， 电压表指针刚好偏转到最大刻度，即3 V ， 则Rt两端的电压Ut′=U−U0′=6 V−3 V=3 V ， 此时电路中的电流 ， 则定值电阻的阻值 ， 故定值电阻的规格选用“ ”. 35 三、类滑变和电磁继电器型电路计算（北部湾2019.30） 第1题图 1. 综合实践活动中，同学们设计了一款可 用电流表示数显示拉力大小的测力计模型， 模型电路如图甲所示，ab为长10 cm 、阻值 的电阻丝，其阻值与长度成正比．滑 片P 左端固定在拉杆上，弹簧处于原长时滑 片P位于a 端，虚线框内接线柱“1”与“3”连接．用力向下缓慢拉扯绝缘拉环， 滑片P沿着电阻丝从a端向b端移动．电源电压恒为6 V，R0为 ，其余部 分电阻不计，电流表量程为0～0.6 A .忽略弹簧、拉杆和拉环的重力及滑片 与电阻丝的摩擦，滑片P始终与电阻丝ab 接触良好． 36 第1题图 （1）闭合开关，弹簧处于原长状态时，求R0消耗的功率P0 ； 【答案】由图知，当虚线框内接线柱“1” 与“3”连接时，两电阻串联，闭合开关， 弹簧处于原长状态时，电阻丝接入电路 中的电阻最大，即 ， 电路中的电流： ， R0消耗的功率： ； 37 （2）弹簧的伸长量ΔL与所受拉力F 之间的关系如图乙所示，求电流表示 数最大时拉力F 的大小； 【答案】由电流表量程为0～0.6 A 可知，电流表的最大示数I大=0.6 A ， 此时电路的总电阻： ， 此时电阻丝接入电路中的电阻： ， 弹簧的伸长量： ， 由图乙可知，电流表示数最大时显示的拉力F=400 N ； 38 （3）从电路的安全性考虑，同学们对甲图的方案进行了改进．其他条件 不变，定值电阻R0 的阻值应满足什么条件？ 【答案】从电路的安全性考虑，当滑片位于b 端时，变阻器接入电路中的 电阻为0，此时电路中的电流应不大于0.6 A ，由（2）的解答可知，当电 路中的电流为0.6 A时，电路的总电阻 ，所以，其他条件不变， R0 的阻值应不小于 ． 39 第2题图 2. （2024盐城）如图甲是科技小组设计 的“智能温控小屋”简化电路，受控电 路功率随时间的变化关系如图乙所 示．当室温上升至28 ℃ 时冷却系统 开始工作，当室温降至23 ℃ 时停止 工作．Rt 为热敏电阻，其阻值随温度的升高而减小，当控制电路中的电流 为0.15 A 时，衔铁刚好被吸下，控制电路电源电压恒为3 V．定值电阻R0为 ，线圈电阻忽略不计．求： 40 （1）受控电路30 min 内消耗的电能； 【答案】受控电路30 min 内消耗的电能： W=Pt=1 200 W×20×60 s=1.44×106 J ； （2）受控电路工作时，通过电阻R0 的电流； 【答案】衔铁被吸下时，受控电路工作，此时控制电路中R0与Rt 并联，由 并联电路中电压的规律知，R0 两端的电压：U0=U=3 V ， 通过电阻R0 的电流： ； 41 【答案】当控制电路中的电流为0.15 A 时，衔铁即将被吸下，冷却系统工 作，由图可知此时控制电路为热敏电阻Rt 的简单电路，根据题意可知此时 室温升至28 ℃，且此时热敏电阻Rt 的阻值最小， 热敏电阻两端电压为Ut=U=3 V ，则热敏电阻的最小阻值为： ； 由题意和图示可知，冷却系统工作后，控制电路中热敏电阻Rt和定值电阻R0 并联，在降温过程中热敏电阻Rt 的阻值会增大，则通过热敏电阻Rt 的电流 会减小，但此过程中衔铁一直被吸下，说明此过程中控制电路的总电流为 （3）热敏电阻Rt 的变化范围． 42 0.15 A，当室温降至23 ℃ 时，热敏电阻Rt 的阻值最大，控制电路的总电流 仍为0.15 A ，则此时通过热敏电阻的电流为It′=I−I0=0.15 A−0.03 A=0.12 A ， 热敏电阻两端电压为Ut=U=3 V ， 所以热敏电阻的最大阻值： ， 故热敏电阻Rt的变化范围为 ． $$