2025年四川省中考物理二轮复习题型突破训练课件：综合应用题型专题二 电学综合

专题二　电学综合 1. 学校兴趣小组为了制作一个简易的烘鞋器，他们从实验室找到以下 实验器材：保护电阻R0＝10Ω，电压U为20V的学生电源，每1cm电阻为 1Ω的同种材料制成且粗细相同的电热丝10m。为了截取合适的长度，特 设计如图所示的电路图（忽略温度对电阻阻值的影响）。 类型1　 动态电路（包括极值和范围）相关计算 1 2 3 4 5 （1）当Rx两端电压为4V时，求电路中电流和Rx的电功率。 解：由题图可知，R0与Rx串联，由串联电路的电压特点可知，R0两端的 电压U01＝U－Ux1＝20V－4V＝16V， 此时电路中的电流I1＝＝＝1.6A， Rx的电功率Px1＝Ux1I1＝4V×1.6A＝6.4W。 （2）设Rx两端电压为Ux，请写出此时通过Rx的电流Ix的表达式（用R0、 U、Ux表示）。 解：R0两端的电压U0＝U－Ux， 此时通过Rx的电流Ix＝I0＝＝。 1 2 3 4 5 （3）求截取多长的电热丝使Rx的功率最大，最大功率为多少。 解：Rx消耗的电功率 Px＝Rx＝Rx＝＝＝ ， 所以，当Rx＝R0＝10Ω时，Rx消耗的电功率最大， Rx消耗电功率的最大值Pxmax＝＝＝10W， 由题意可知，此时电热丝的长度L＝1cm/Ω×10Ω＝10cm。 1 2 3 4 5 2. 如图甲所示，电源电压保持不变，R0为定值电阻，R为滑动变阻器。 滑片P由滑动变阻器b端移动到a端的过程中，分别测出几组对应的电压 值和电流值，通过计算得出滑动变阻器对应的电功率P，并画出滑动变 阻器的电功率P和电流I的关系图像，如图乙所示。求： 1 2 3 4 5 （1）滑动变阻器的最大阻值； 解：由题图甲可知，定值电阻R0与滑动变阻器R串联， 电压表测滑动变阻器两端的电压， 由题图乙可知，当滑片P在b端时，滑动变阻器阻值最大， 电路中的电流最小，即Ib＝0.2A，Pb＝2W， 由P＝UI＝I2R可知，滑动变阻器的最大阻值 Rb＝＝＝50Ω。 1 2 3 4 5 （2）R0的阻值和电源电压； 解：由题图乙可知，当滑片P在a、b间某点c处时，电路中的电流 Ic＝0.4A，Pc＝3.2W，此时滑动变阻器接入电路的阻值 Rc＝＝＝20Ω， 当滑片P在b端时，电源电压 U＝Ib（R0＋Rb）＝0.2A×（R0＋50Ω），① 当滑片P在某点c处时，电源电压 U＝Ic（R0＋Rc）＝0.4A×（R0＋20Ω），② 由①②解得R0＝10Ω，U＝12V。 1 2 3 4 5 （3）整个电路消耗的最小电功率和最大电功率之比。 解：当滑片P在b端时，电路中的电流最小，电路消耗的电功率最小，最 小电功率P最小＝UIb＝12V×0.2A＝2.4W， 当滑片P在a端时，电路为R0的简单电路，电路中的电流最大，电路消耗 的电功率最大， 最大电功率P最大＝＝＝14.4W， 则整个电路消耗的最小电功率和最大电功率之比 ＝＝。 1 2 3 4 5 3. [2024·泸州]一辆新能源电动汽车具有车速提醒功能，当车速过快 时，提醒驾驶员需要减速。图甲为该车提醒功能的简化电路图，电源电 压为12V，定值电阻R为10Ω，R1为阻值随车速变化的电阻，其阻值随车 速变化的关系图像如图乙所示。当车速达到120km/h时，观察到电压表 示数为10V，且报警铃声响起。该车驶入某高速服务区充电，充电后电 桩显示屏的信息为：充电电压360V，时间30min，单价1.2元/度，费用 43.2元。求： 1 2 3 4 5 （1）本次充电的电流； 解：充电度数＝36度＝36kW·h， 充电功率P＝＝＝72kW＝7.2×104W， 充电电流I＝＝＝200A。 1 2 3 4 5 （2）当车速减为零时，电压表的示数； 解：由题图甲可知，R与R1串联，电压表测量R1两端的电压， 由题图乙可知，当车速为0时，R1为10Ω， 电路中电流I1＝＝＝0.6A， R1的电压U1＝I1R1＝0.6A×10Ω＝6V，即电压表示数为6V。 1 2 3 4 5 （3）当电压表的示数为9V时，此车的速度。 解：当车速为120km/h时，电压表示数为10V，则定值电阻R的电压UR＝ U电－U'1＝12V－10V＝2V， 电路中电流I2＝＝＝0.2A， 此时R1的阻值R'1＝＝＝50Ω， 当电压表示数为9V时，定值电阻R的电压 U'R＝U电－UV＝12V－9V＝3V， 电路中电流I3＝＝＝0.3A， 此时R1的阻值R″1＝＝＝30Ω， 由题图乙可知，R1的阻值每增加10Ω，车速增加30km/h，故此时车速 60km/h。 1 2 3 4 5 4. 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。已知电源电压恒为6V，定值电阻R0标有“2.5Ω　0.4A”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0～3V，电压表不同的示数对应不同 的过氧乙酸气体浓度。 类型2　 生活类电学相关计算 1 2 3 4 5 （1）按要求，ρ＞0.1g/m3才能达到消毒要求，当电压表的示数为0.75V 时，教室内过氧乙酸气体的浓度是否达到消毒要求？ 解：当电压表的示数为0.75V时， 通过定值电阻的电流I0＝＝＝0.3A， 电路电流I＝I0＝0.3A， 过氧乙酸气体传感器两端的电压 Ut＝U－U0＝6V－0.75V＝5.25V， 过氧乙酸气体传感器的电阻Rt＝＝＝17.5Ω； 1 2 3 4 5 由题图乙可知，过氧乙酸气体传感器电阻跟过氧乙酸气体浓度成反比， 即Rt＝， 过氧乙酸气体传感器电阻Rt＝17.5Ω时， ρ＝＝≈0.17g/m3＞0.1g/m3， 故教室内过氧乙酸气体的浓度能达到消毒要求。 1 2 3 4 5 （2）若该检测仪处在所能测量的最大ρ值状态下工作了500s，电路消耗 的电功率及R0消耗的电能是多少？ 解：由题图乙可知，检测仪处在所能测量的最大ρ值状态，过氧乙酸气 体传感器的电阻最小，电路电流最大，定值电阻允许通过的最大电流是 0.4A， 当电路电流I'0＝0.4A时，定值电阻两端的电压 U'0＝I'0R0＝0.4A×2.5Ω＝1V＜3V， 故电流是0.4A符合电路要求； 电路电功率P＝UI'0＝6V×0.4A＝2.4W， 该检测仪处在所能测量的最大ρ值状态下工作了500s，则定值电阻R0消 耗的电能W0＝U'0I'0t＝1V×0.4A×500s＝200J。 1 2 3 4 5 （3）若检测仪所能测量的最大ρ值调整为0.5g/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？ 解：若检测仪所能测量的最大ρ值调整为0.5g/m3， 则R't＝＝6Ω， 此时电压表指针刚好偏转到最大刻度， 故电压表示数U″0＝3V； 则过氧乙酸气体传感器两端的电压 U″t＝U－U″0＝6V－3V＝3V， 则通过定值电阻的电流I0″＝It＝＝＝0.5A， 定值电阻阻值R0'＝＝＝6Ω， 故应选择规格为“6Ω　0.5A”的定值电阻。 1 2 3 4 5 5. 学校组织学生到射洪市“三五三六”厂参加国防教育活动。同学们被展厅自动大门所吸引，他们发现当人靠近大门时，大门自动打开，如图甲所示。回校后，科技小组利用电磁继电器、人体红外传感器、电动机等元件制作了模拟电路，部分电路如图乙所示。其中电动机铭牌上标有“220V　40W”的字样，控制电路的电源电压U为24V，R1为定值电阻，人体红外传感器的阻值R随人体到大门距离L的变化关系如图丙所示。当电磁铁线圈（不计线圈的电阻）中的电流为100mA时，衔铁刚好被吸下，触发电动机工作，大门打开。 1 2 3 4 5 （1）开门一次用时3s，请计算开门一次电动机消耗的电能。 解：开门一次电动机消耗的电能 W＝Pt＝40W×3s＝120J。 1 2 3 4 5 （2）经测试L＝3.0m时刚好触发电动机工作，则R1的阻值为多少？ 解：当电磁铁线圈中的电流为100mA时，衔铁刚好被吸下，触发电动机 工作，大门打开，此时控制电路的总电阻 R总＝＝＝240Ω， 由题图丙可知，当L＝3.0m时，R的阻值为120Ω， 根据串联电路中电阻特点可知 R1＝R总－R＝240Ω－120Ω＝120Ω。 1 2 3 4 5 （3）善于思考的小明同学想通过电表示数直观反映人与大门间的距离，于是他将一只电压表并联在R两端。已知R1为第（2）题所求值，请你推导出L在0～6m内，电压表示数UR随L的变化关系式。 解：由题图丙可知，R与L的数学关系为 R＝20Ω/m×L＋60Ω（6m≥L≥0）， 设电压表示数为UR，根据串联电路电压规律和分压原理可知，＝ ＝，即＝， 解得UR＝，因R＝20Ω/m×L＋60Ω（6m≥L≥0）， 故UR＝V（6m≥L≥0）。 $$